JP5940514B2 - 基地局装置、移動局装置及び移動通信システム - Google Patents

基地局装置、移動局装置及び移動通信システム Download PDF

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Description

本発明は、互いに無線通信可能な基地局装置及び移動局装置、並びに、それらを備える移動通信システムに関するものである。
３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）において次世代の移動通信システムとして標準化されているＬＴＥ（Long Term Evolution、３ＧＰＰ Ｒｅｌ．８／９）及びそれを発展させたＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ（３ＧＰＰ Ｒｅｌ．１０／１１）の仕様では、下りリンクの伝送方式として、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式が採用されている（非特許文献１〜４参照）。このＯＦＤＭ方式は、互いに直交する複数の狭帯域サブキャリアを利用して伝送対象のデータを周波数軸上で直交多重して送信する伝送方式であり、マルチパス環境（フェージング環境）下においても移動局側で１タップの比較的簡易な構成の受信機でも高精度に復調することができる。
また、上記ＯＦＤＭの下りリンクでは、システム全体の周波数利用効率を高めるために、互いに隣接する複数の基地局間で同一の周波数を用いる１セル周波数繰り返しによるエリア展開が可能なシステムとなっている。しかし、１セル周波数繰り返しを適用した場合、同一の周波数を複数セル間で使用しているため、移動局が基地局から希望信号を受信しているとき、周辺基地局からの干渉を受けるおそれがある。
ところで、スマートフォン等の普及により移動通信システムのトラフィックは爆発的に増大している。このトラフィックの増大は、都心の主要駅付近等、ユーザが密集しやすい場所・地域において特に顕著であり、ホットスポット呼ばれるエリアが形成される傾向にある。このような、ホットスポットにおけるトラフィックを効率的に収容するため、通常十ワット以上の比較的大きな送信電力、１０ｄＢｉを超える比較的大きな利得の送受信アンテナを用いて半径数百メートルから数キロメートルのエリア（以下、適宜「マクロセル」という。）をカバーするマクロセル基地局（以下、「マクロセル基地局」という。）のセルエリア内に存在するトラフィックが特に多いホットスポットエリアへ数ワット程度の比較的小さな送信電力、数ｄＢｉ程度の比較的小さな利得の送受信アンテナを用いて比較的狭い範囲のピコセルやフェムトセル（以下、これらのセルを適宜「スモールセル」という）のエリアをカバーするピコセル基地局やフェムトセル基地局等の小型基地局（以下、適宜「スモールセル基地局」という）が配置された異種セルサイズ混在型のヘテロジーニアスセルラネットワーク（ＨｅｔＮｅｔ：Heterogeneous Network）において、マクロセルからスモールセルに積極的にトラフィックをオフロードする方法が３ＧＰＰにおいて検討されている（非特許文献５および非特許文献６参照）。このようなＨｅｔＮｅｔにおいて、マクロセル基地局のトラフィックのオフロード効果を上げるために、マクロセルからスモールセルに積極的に接続させることが提案されている。しかしながら、このようなＨｅｔＮｅｔにおいて、マクロセルのみで構成されるセルラネットワーク(Homogeneous Network)で一般に用いられている移動局が下りリンクの受信品質（あるいは受信電力）が最大となる基地局のセルを接続セルとして選択する方法をそのまま適用すると、低送信電力のスモールセル基地局の送信電力はマクロセル基地局に比べて小さいので、移動局がスモールセルを選択するエリアが小さくなってしまい、トラフィックオフロード効果が得られにくいという問題が指摘されている。この問題を解決する方法として、移動局が下りリンクの参照信号受信電力：ＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）あるいは参照信号受信品質ＲＳＲＱ（Reference Signal Received Quality）に基づいて接続セルを選択する際、移動局で測定されるスモールセル基地局のＲＳＲＰあるいはＲＳＲＱに対して正のバイアスを加える方法が提案されている（非特許文献７参照）。この方法により、移動局ではスモールセル基地局から送信される信号の受信電力あるいは受信品質が見かけ上改善したように見えるため、移動局は積極的にスモールセルを選択できるようになり、大きなトラフィックオフロード効果を図ることができる。このバイアスを用いる手法は、低送信電力のスモールセル基地局のエリアカバレッジを広げることから、ＣＲＥ（Cell Range Expansion）と呼ばれ、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄにおいても適用できる。また、上記ＣＲＥにおけるバイアスは、基地局から移動局への個別制御情報あるいはシステム報知情報として通知されるハンドオーバ制御パラメータやセル再選択制御パラメータに含まれる接続セル（在圏セル）やその周辺セルのＲＳＲＰやＲＳＲＱ測定値に対するオフセット量の設定により実現することも可能である（非特許文献７および非特許文献８参照）。ところで、マクロセルからスモールセルへのトラフィックオフロードを積極的に行うＣＲＥを行う場合、スモールセル基地局からの送信電力は維持されたまま、移動局が接続するスモールセルのセルサイズ（セル半径）が等価的に拡大される。これにより、スモールセルのセル端で移動局がスモールセル基地局から受信する受信信号の強度がマクロセルに比べて弱いにもかかわらずスモールセルに接続する確率（接続率）が高めることができる。しかしながら、特にＣｏ−ｃｈａｎｎｅｌ ＨｅｔＮｅｔと呼ばれるマクロセルとスモールセルが同一周波数を用いてエリア展開を行う場合、各基地局から送信された信号の移動局における実際の受信電力あるいは受信品質が変わるわけではないため、スモールセルのセル端のエリアでスモールセルに接続された移動局はマクロセル基地局からより大きなセル間干渉を受けやすくなる。
また、同様なセル間干渉の問題は、屋内やイベント会場などに設定されたスモールセルの周辺部分に利用者の移動局が集中しすぎる状況などにおいてスモールセルからマクロセルに積極的にトラフィックをオフロードする場合にも発生し得る。スモールセルからマクロセルへのトラフィックオフロードを積極的に行うようにマクロセルについて前述のＣＲＥなどのパラメータ設定を行うと、マクロセル基地局からの送信電力は維持されたまま、移動局が接続するマクロセルのセル半径が等価的に拡大される。これにより、マクロセルのセル端で移動局がマクロセル基地局から受信する受信信号の強度が弱いにもかかわらずマクロセルに接続する確率が高められる。しかしながら、特にＣｏ−ｃｈａｎｎｅｌ ＨｅｔＮｅｔと呼ばれるマクロセルとスモールセルが同一周波数を用いてエリア展開を行う場合、各基地局から送信された信号の移動局における実際の受信電力あるいは受信品質が変わるわけではないため、マクロセルのセル端のエリアでマクロセルに接続した移動局はスモールセル基地局からより大きなセル間干渉を受けやすくなる。
更に、前述と同様なセル間干渉の問題は、スモールセル又はマクロセルについて、セルサイズ（セル半径）を等価的に狭くしてセルに接続される確率（接続率）を低下させるように前述のＣＲＥなどのパラメータ設定を行う場合にも同様に発生し得る。
なお、前述のＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの場合、下りリンクのデータ信号領域やＬ１／Ｌ２制御信号領域のトラフィックチャネルについて、互いに時間同期された基地局間でリソース割り当てのスケジューリングを実行することにより、周辺セル基地局からの上記セル間干渉を回避する複数基地局間協調送信（ＣｏＭＰ−ＪＴ:Coordinated Multi-Point transmission - Joint Transmission）が知られている（例えば、非特許文献５参照）。また、基地局間が互いに時間同期していることを前提として、与干渉セル側の下りリンク物理供給データチャネル（ＰＤＳＣＨ）へのリソース割り当てを制限したり、制御チャネル区間以外を空白区間（ブランク期間）にすることが可能なＭＢＳＦＮサブフレームでデータ区間へのリソース割り当てを制限したり、ＡＢＳ（Almost Blank Subframe）を適用することにより、所望の信号が含まれる被干渉セル側のサブフレームの受信品質を保護する保護サブフレーム（Protected Subframe）技術が知られている（例えば、非特許文献９参照）。
しかしながら、前述の下りリンクの共通信号は、すべてのセルにおいて、無線フレームにおける所定の周波数帯域及び時間スロットで固定的に送信される。そのため、前述の保護サブフレーム技術や複数基地局間協調送信（ＣｏＭＰ−ＪＴ）を適用することが困難であり、前記セル調整パラメータの設定によって移動局装置において発生しやすくなる共通信号のセル間干渉が、その移動局装置における当該共通信号を用いた動作性能に影響を与えるおそれがある。
特に、前述のＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの場合、移動局におけるセル検出のために挿入される下りリンクのプライマリ同期信号（ＰＳＳ）、セカンダリ同期信号（ＳＳＳ）及び移動局におけるセル内報知信号取得のために挿入される物理報知チャネル（ＰＢＣＨ）などの共通信号は、すべてのセルにおいて、無線フレームにおける所定の周波数帯域及び時間スロットで固定的に送信される（非特許文献１〜４参照）。そのため、上記共通信号には、前述の保護サブフレーム技術を適用することが困難である。また、上記共通信号はセルを識別するためのセルＩＤを正確に特定する役割を担っている。ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄでは、セルＩＤ ｎｃｅｌｌ は０〜５０３の整数値で示され、０〜１６７の整数値で示される１６８種類のセルグループＩＤ ｎｇｒｏｕｐ に分類され、さらに各セルグループＩＤはさらに０〜２の整数値で表される３種類セルローカルＩＤ ｎｌｏｃａｌ に分類され、セルＩＤはｎｃｅｌｌ ＝ ３ｎｇｒｏｕｐ＋ｎｌｏｃａｌで表すことができる。ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄでは、セルローカルＩＤの識別のためにＰＳＳ、セルグループＩＤの識別のためにＳＳＳがそれぞれ用いられ、移動局装置は通常、時間領域信号におけるＰＳＳの相関検出、周波数領域受信信号におけるＳＳＳの相関検出という２段階の相関検出を行うことにより、通信可能なセルやその周辺のセルのセルＩＤを特定する。ところで、ＰＳＳはセルローカルＩＤによって異なる系列が適用され、ＳＳＳの系列にはセルグループＩＤによって決定される系列に対し、セルローカルＩＤ固有のスクランブリング系列が乗算されているためセルＩＤ毎に異なる系列となる。また、ＰＢＣＨではセルＩＤによって異なるスクランブリング系列が送信データに乗算される。したがって、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの共通信号では、セルＩＤ（ＰＳＳについてはセルローカルＩＤ）が異なる複数セル間で互いに異なる信号系列が送信または互いに異なるスクランブリング系列が適用されるため、干渉回避技術として、前述の複数基地局間協調送信（ＣｏＭＰ−ＪＴ）を適用することが困難である。このように上記共通信号に対しては、前述の保護サブフレーム技術や複数基地局間協調送信（ＣｏＭＰ−ＪＴ）の適用によりセル間干渉を回避できないため、マクロセルとスモールセルと間のトラフィックロードバランスの観点から最適なセル（以下、適宜「ベストセル」という。）やそのベストセルの報知情報を移動局が正しく検出できなくなるおそれがある。
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、セル調整パラメータの設定によって移動局装置において発生しやすくなる下りリンク無線フレームにおける所定の周波数帯域及び時間スロットで固定的に送信される共通信号のセル間干渉が、その移動局装置における当該共通信号を用いた動作性能に与える影響を抑制又は防止することができる基地局装置、移動局装置及び移動通信システムを提供することである。
本発明に係る基地局装置は、移動局装置と無線通信可能な基地局装置であって、移動局装置に対して下りリンク無線フレームにおける所定の周波数帯域及び時間スロットで固定的に共通信号を送信する手段と、当該基地局装置に対応するセルのサイズ若しくは接続率又は当該基地局装置に隣接する他の基地局装置に対応するセルのサイズ若しくは接続率を等価的に変更するセル調整パラメータの設定に応じて、前記下りリンク無線フレームにおける前記共通信号が含まれるサブフレーム内で前記共通信号に割り当てる送信電力を調整する手段と、を備える。
この基地局装置では、セル調整パラメータの設定により、当該基地局装置に対応するセルのサイズ若しくは接続率又は当該基地局装置に隣接する他の基地局装置に対応するセルのサイズ若しくは接続率を等価的に変更することができる。このようにセルのサイズ若しくは接続率が変更されると、当該基地局装置のセルの端部又は当該基地局装置に隣接する他の基地局装置のセルの端部において、共通信号のセル間干渉が発生しやすくなる。そこで、前記セル調整パラメータの設定に応じて、下りリンク無線フレームにおける共通信号が含まれるサブフレーム内で共通信号に割り当てる送信電力を調整する。この送信電力の調整により、前記セル調整パラメータの設定によって移動局装置において発生しやすくなる共通信号のセル間干渉がその移動局装置における当該共通信号を用いた動作性能に与える影響（例えば、移動局装置において発生する複数セル間のトラフィックロード観点から最適なセル（以下、適宜「ベストセル」という）の検出性能劣化や当該移動局装置において同様に発生するそのベストセルに対する報知情報の検出性能劣化）を抑制又は防止することができる。
前記基地局装置において、前記セル調整パラメータの設定に応じて、前記下りリンク無線フレームにおける前記共通信号が含まれるサブフレーム内における前記共通信号に割り当てる送信電力と他の物理チャネルの信号に割り当てる送信電力との間の配分を調整してもよい。この基地局装置では、共通信号が含まれるサブフレームにおける全体の送信電力を所定電力に維持したまま、共通信号に割り当てる送信電力を調整することができる。
また、前記基地局装置において、前記セル調整パラメータの設定が、当該基地局装置に対応するセルのサイズ又は接続率を等価的に増加させる設定の場合に、前記下りリンク無線フレームにおける前記共通信号が含まれるサブフレーム内で前記共通信号に対する送信電力密度を増大させてもよい。この基地局装置では、前記セル調整パラメータの設定によって当該基地局装置に対応するセルのサイズ又は接続率を等価的に増加させる場合に、当該基地局装置の送信信号の最大許容送信電力制限を超えることなく、前記セル調整パラメータの設定によって移動局装置において発生しやすくなる共通信号のセル間干渉がその移動局装置における当該共通信号を用いた動作性能に与える影響を抑制又は防止することができる。
また、前記基地局装置において、前記他の物理チャネルの信号に対する送信電力の配分を制限してもよい。この基地局装置では、当該基地局装置から送信される送信信号の平均電力若しくはピーク電力又は平均電力とピーク電力との比（ＰＡＰＲ）の増大を抑制できる。
また、前記基地局装置において、前記セル調整パラメータの設定が、当該基地局装置に対応するセルのサイズ又は接続率を等価的に低減させる設定の場合に、前記下りリンク無線フレームにおける前記共通信号が含まれるサブフレーム内で前記共通信号に対する送信電力密度を低減させてもよい。この基地局装置では、前記セル調整パラメータの設定によって当該基地局装置に対応するセルのサイズ又は接続率を等価的に低減させる場合に、当該基地局装置の送信信号の最大許容送信電力制限を気にすることなく、前記セル調整パラメータの設定により移動局装置において発生しやすくなる共通信号のセル間干渉がその移動局装置における当該共通信号を用いた動作性能に与える影響を抑制又は防止することができる。
また、前記基地局装置において、当該基地局装置から送信される送信信号の平均電力若しくはピーク電力又は該平均電力と該ピーク電力との比（ＰＡＰＲ）が許容範囲内に入っている条件下で、前記共通信号に対する送信電力を調整してもよい。この基地局装置では、当該基地局装置から送信される送信信号における歪の発生を抑制しつつ、前記セル調整パラメータの設定によって移動局装置において発生しやすくなる共通信号のセル間干渉がその移動局装置における当該共通信号を用いた動作性能に与える影響を抑制又は防止することができる。
また、前記基地局装置において、前記セル調整パラメータは、ＣＲＥ（セル範囲拡張）のバイアス値であってもよい。この基地局装置では、ＣＲＥのバイアス値の設定によって移動局装置において発生しやすくなる共通信号のセル間干渉がその移動局装置における当該共通信号を用いた動作性能に与える影響を抑制又は防止することができる。
また、前記基地局装置において、前記共通信号以外の送信信号の送信電力密度に対する前記共通信号の送信電力密度へ与えるオフセット値を前記ＣＲＥのバイアス値以下にしてもよい。この基地局装置では、共通信号への送信電力の配分を減らし、余剰電力を共通信号以外の信号に対する送信電力の増加分として配分することができるため、下りリンク無線フレームにおける共通信号が含まれるサブフレーム内で使用されない無効な送信電力リソースを減らすことができる。
また、前記基地局装置において、前記他の物理チャネルの信号に対する送信電力の配分を制限することで余った余剰電力を、前記共通信号に対する送信電力の増加分として配分してもよい。この基地局装置では、下りリンク無線フレームにおける共通信号が含まれるサブフレーム内で使用されない無効な送信電力リソースを減らすことができる。
また、前記基地局装置において、当該基地局装置から送信される送信信号の平均電力若しくはピーク電力又は該平均電力と該ピーク電力との比（ＰＡＰＲ）が許容範囲内に入っている条件下で、前記共通信号に対する送信電力密度を増加させてもよい。この基地局装置では、当該基地局装置から送信される共通信号における歪の発生を抑制しつつ、前記セル調整パラメータの設定によって移動局装置において発生しやすくなる共通信号のセル間干渉がその移動局装置における当該共通信号を用いた動作性能に与える影響を抑制又は防止することができる。
また、前記基地局装置において、前記共通信号は、プライマリ同期信号、セカンダリ同期信号及び物理報知チャネルの信号であってもよい。この基地局装置では、前記セル調整パラメータの設定によって発生しやすくなる複数セル間のトラフィックロードの観点から最適なベストセルの検出やベストセルに対する報知情報の検出に用いられる共通信号であるプライマリ同期信号、セカンダリ同期信号及び物理報知チャネルの信号のセル間干渉が、移動局装置における当該共通信号を用いた動作性能に与える影響（ベストセル検出性能劣化やそのベストセルに対する報知情報の検出性能劣化）を抑制又は防止することができる。
また、前記基地局装置において、当該基地局装置がマクロセル基地局装置であり、当該基地局装置のセル内に前記他の基地局装置としてのスモールセル基地局装置が位置してもよい。この基地局装置では、当該基地局装置であるマクロセル基地局装置のセル（マクロセル）と、そのマクロセル内に他の基地局装置として存在するスモールセル基地局装置のセル（スモールセル）との間において、前記セル調整パラメータの設定によって移動局装置において発生しやすくなる共通信号のセル間干渉がその移動局装置における当該共通信号を用いた動作性能に与える影響を抑制又は防止することができる。
また、前記基地局装置において、当該基地局装置がスモールセル基地局装置であり、前記他の基地局装置としてのマクロセル基地局装置のセル内に位置してもよい。この基地局装置では、当該基地局装置であるスモールセル基地局装置のセルと、そのスモールセル基地局装置が位置するマクロセルとの間において、前記セル調整パラメータの設定によって移動局装置において発生しやすくなる共通信号のセル間干渉がその移動局装置における当該共通信号を用いた動作性能に与える影響を抑制又は防止することができる。
また、前記基地局装置において、当該基地局装置に対応するセルのサイズ若しくは接続率又は当該基地局装置に隣接する他の基地局装置に対応するセルのサイズ若しくは接続率を等価的に変更するセル調整パラメータの設定が行われているか否かを判定する手段と、前記セル調整パラメータの設定が行われている場合に前記送信電力の調整を実行し、前記セル調整パラメータの設定が行われていない場合には前記送信電力の調整を実行しないように制御する手段と、を更に備えてもよい。この基地局装置では、前記セル調整パラメータの設定が行われている場合のみ前記送信電力の調整を実行することにより、基地局装置におけるトラフィックロードの増大を防止できる。
本発明に係る移動局装置は、基地局装置と無線通信可能な移動局装置であって、下りリンク無線フレームで受信された受信信号に基づいて、当該移動局装置が接続しているセルに加えてそれ以外の周辺のセルを検出する手段と、前記検出されたセルにおいて前記下りリンク無線フレームにおける所定の周波数帯域及び時間スロットで固定的に送信された共通信号を前記受信信号から抽出し、前記検出されたセルに対応する共通信号の受信信号レプリカを生成する手段と、前記検出されたセルに対応する共通信号の受信信号レプリカを用いて、前記検出されたセルに対応する共通信号の一部又はすべての成分を前記受信信号から除去する手段と、を備える。
この移動局装置では、当該移動局装置が接続しているセルに加えてそれ以外の周辺のセルにおいて送信された共通信号を受信信号から順次検出し、その検出されたセルの共通信号の受信信号レプリカを生成する。検出されたセルに対応する共通信号の受信信号レプリカを用いて、検出されたセルに対応する共通信号の一部又はすべての成分を受信信号から除去することにより、前記セル調整パラメータの設定によって移動局装置において発生しやすくなる共通信号のセル間干渉がその移動局装置における当該共通信号を用いた動作性能に与える影響を抑制又は防止することができる。
前記移動局装置において、前記共通信号の受信信号レプリカを作成する手段は、前記検出されたセルに対応するプライマリ同期信号及びセカンダリ同期信号を前記受信信号から抽出し、前記プライマリ同期信号及びセカンダリ同期信号それぞれに含まれる情報に基づいて、前記受信信号に含まれる前記検出されたセルに対応する物理報知チャネルの信号を復号および受信誤り有無確認を行うことにより前記検出されたセルの正否を確認し、正しく検出されたセルに対応する共通信号の受信信号レプリカとして、前記検出されたセルに対応するプライマリ同期信号、セカンダリ同期信号及び物理報知チャネルの信号それぞれの受信信号レプリカを生成してもよい。この移動局装置では、複数セル間のトラフィックロードの観点から最適なベストセルの検出やベストセルに対する報知情報の検出に用いられる共通信号であるプライマリ同期信号、セカンダリ同期信号及び物理報知チャネルの信号それぞれのセル間干渉が当該移動局装置おける当該共通信号を用いた動作性能に与える影響（具体的には、移動局装置において発生する複数セル間のトラフィックロードの観点から最適なベストセルの検出性能の劣化や、その移動局装置において同様に発生するベストセルに対する報知情報の検出性能の劣化）を抑制又は防止することができる。さらに、物理報知チャネルの復号において巡回冗長検査（ＣＲＣ：Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）等を用いた受信誤り検出有無を判定することにより、検出されたセルの正確性を判定することができる。
また、前記移動局装置において、前記共通信号を送信するセルが複数存在する場合は、前記共通信号の受信電力が強いセルから順に検出し、検出されたセルについて前記共通信号の受信信号レプリカを作成し、前記検出されたセルに対する共通信号の一部又はすべての成分を前記受信信号から順次除去してもよい。この移動局装置では、最大の受信信号電力あるいは最良の受信品質となるセルだけでなく、その周辺のセルに対応する共通信号が複数ある場合に、各共通信号のセル間干渉が当該共通信号を用いた動作性能に与える影響を抑制又は防止することができる。
また、前記移動局装置において、当該移動局装置が接続しているセル又はその周辺のセルについてセルのサイズ若しくは接続率を等価的に変更するセル調整パラメータの設定が行われているか否かを判定する手段と、前記セル調整パラメータの設定が行われている場合に当該移動局装置で検出されたセルに対応する共通信号の受信信号レプリカを用いて、前記検出されたセルに対応する共通信号の一部又はすべての成分を前記受信信号から除去する処理を実行し、前記セル調整パラメータの設定が行われていない場合には前記共通信号の一部又はすべての成分を前記受信信号から除去する処理を実行しないように制御する手段と、を更に備えてもよい。この移動局装置では、前記セル調整パラメータの設定が行われている場合のみ前記共通信号の一部又はすべての成分を前記受信信号から除去する処理を実行することにより、移動局装置における負荷の増大を防止できる。
本発明に係る移動通信システムは、前記複数の基地局装置のいずれかと前記複数の移動局装置のいずれかと備える。この移動通信システムでは、前記セル調整パラメータの設定によって移動局装置において発生しやすくなる共通信号のセル間干渉が、その移動局装置における当該共通信号を用いた動作性能に与える影響をより確実に抑制又は防止することができる。
本発明によれば、セル調整パラメータの設定によって移動局装置において発生しやすくなる、下りリンク無線フレームにおける所定の周波数帯域及び時間スロットで固定的に送信される共通信号のセル間干渉が、その移動局装置における当該共通信号を用いた動作性能に与える影響を抑制又は防止することができる。
本発明の一実施形態に係る移動局装置が通信可能な移動通信システムの概略構成を示す説明図。 （ａ）は、移動局装置がスモールセルからマクロセルにハンドオーバするときの制御の一例を示すシーケンス図。（ｂ）はハンドオーバ時の下りリンクの受信電力の時間変化を示すグラフ。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれＬＴＥ及びＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄにおける周波数帯域幅の説明図。 ＬＴＥ／ＬＴＥ−ＡｄｖａｎｃｅｄのＮｏｒｍａｌ ＣＰ仕様における下りリンクのフレーム構成、サブフレーム構成およびチャネル構成を示す説明図。 サブフレームの構成例を示す説明図。 無線フレームの第１のサブフレームにおいて同期信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ）を含む時間スロットの２種類の構成例を示す説明図。 ＬＴＥ及びＬＴＥ−ＡｄｖａｎｃｅｄのＮｏｒｍａｌ ＣＰ仕様における下りリンクの参照信号の構成例を示す説明図。 ＬＴＥ及びＬＴＥ−ＡｄｖａｎｃｅｄのＮｏｒｍａｌ ＣＰ仕様における下りリンクの参照信号の構成例を示す説明図。 スモールセル基地局から送信される共通信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ，ＰＢＣＨ）とマクロセル基地局から送信される共通信号との関係を示す説明図。 シミュレーションで用いたセル構成の説明図。 ＨｅｔＮｅｔにおける移動通信システムのスモールセル内に在圏する移動局装置で実行する初期セルサーチ及びベストセルの選択の処理手順の一例を示すシーケンス図。 ＨｅｔＮｅｔにおける移動通信システムのスモールセル内に在圏する移動局装置で実行する初期セルサーチ及びベストセルの選択の処理手順の他の例を示すシーケンス図。 共通信号のセル間干渉がないセル検出が理想的な場合についてマクロセル及びスモールセルそれぞれをベストセルとして検出する移動局装置の比率を評価した評価結果を示すグラフ。 基地局間同期環境下において共通信号のセル間干渉があるセル検出が理想的でない場合について初期セルサーチにおけるマクロセル及びスモールセルそれぞれをベストセルとして検出する移動局装置のセル検出特性を評価した評価結果を示すグラフ。 基地局間非同期環境下において共通信号のセル間干渉があるセル検出が理想的でない場合について初期セルサーチにおけるマクロセル及びスモールセルそれぞれをベストセルとして検出する移動局装置のセル検出特性を評価した評価結果を示すグラフ。 移動局装置が初期セルサーチにおいてスモールセルをベストセルとして検出するセル検出特性を評価した評価結果を示すグラフ。 周辺セルサーチにおけるスモールセルエリア内の移動局装置の所望スモール検出時間特性を評価した評価結果を示すグラフ。 移動局装置がスモールセルエリアでの周辺セルサーチにおいてスモールセルをベストセルとして検出するセル検出特性を評価した評価結果を示すグラフ。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、共通信号の１つであるＰＳＳに割り当てる送信電力を調整する送信電力配分制御の実行前及び実行後におけるサブフレーム内の様子の一例を概念的に示す説明図。 本実施形態の送信電力配分制御を実行可能なスモール基地局及びマクロセル基地局を構成する基地局装置の要部構成の一例を示す機能ブロック図。 スモールセルに設定する正のＣＲＥバイアス値を変化させたときの初期セルサーチにおけるスモールセルを検出可能な場所的確率（場所率）の改善効果を示すグラフ。 スモールセルに設定する正のＣＲＥバイアス値を変化させたときの周辺セルサーチにおける所望スモールセルを検出可能な場所的確率（場所率）の改善効果を示すグラフ。 本実施形態の逐次干渉キャンセラを適用可能な移動局装置の要部構成の一例を示す機能ブロック図。 移動局装置における周辺セルサーチの際に逐次干渉キャンセラを用いて共通信号の受信性能を改善する処理フローの一例を示すフローチャート。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
ここでは、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄへの適用を前提に本発明の実施形態を説明するが、類似のセル構成、物理チャネル構成を用いるシステムであれば、本発明の概念はどのようなシステムにも適用可能である。また、伝搬路の推定に用いられる参照信号系列や誤り訂正のために用いられる符号化方式はＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄで定義されているものに限定されず、これらの用途に適合するものであれば、どのような種類のものでも構わない。
まず、本発明に係る移動局装置を適用可能な移動通信システムの全体構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る移動局装置が通信可能な移動通信システムの概略構成を示す説明図である。図１において、本実施形態の移動通信システムは、前述のＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの仕様に準拠するとともに、複数のアンテナでデータの送受信を行うＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）無線伝送方式を採用したものである。この移動通信システムは、広域用のマクロセル基地局１０と、そのマクロセル基地局１０の無線通信エリアであるマクロセル１０Ａ内に位置するスモールセル基地局２０とを備え、異種セルサイズ混在型のヘテロジーニアスセルラネットワーク（ＨｅｔＮｅｔ）を構成している。スモールセル基地局２０の無線通信エリアであるスモールセル２０Ａは、マクロセル１０Ａよりもセルサイズが小さく、そのマクロセル１０Ａの内側に含まれている。ユーザ装置としての移動局装置３０は、スモールセル２０Ａに在圏し、スモールセル基地局２０から電話やデータ通信などの下りリンクの無線信号を希望信号（希望波）ｓ（ｋ）として受信可能な状態にある。また、移動局装置３０は、スモールセル２０Ａの外縁部（マクロセル１０Ａとの境界部）に位置しているため、マクロセル基地局１０から送信された下りの無線信号を干渉信号（干渉波）ｕ（ｋ）として受信するおそれがある。
なお、図１では、マクロセル基地局１０、スモールセル基地局２０及び移動局装置３０を一つずつ図示しているが、マクロセル基地局１０、スモールセル基地局２０及び移動局装置３０はそれぞれ複数であってもよい。
マクロセル基地局１０は、移動体通信網において屋外に設置されている通常の半径数百ｍ乃至数ｋｍ程度の広域エリアであるマクロセルをカバーする広域の基地局であり、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄでは一般に「ｅＮＢ（Evolved Node-B）」、「Ｍａｃｒｏ ｅ−Ｎｏｄｅ Ｂ」、「ＭｅＮＢ」等と呼ばれる場合もある。マクロセル基地局１０は、他の基地局と例えば有線の通信回線で接続され、所定の通信インターフェースで通信可能になっている。また、マクロセル基地局１０は、回線終端装置及び専用回線を介して移動体通信網のコアネットワークに接続され、移動体通信網内の各種ノードとの間で所定の通信インターフェースにより通信可能になっている。
スモールセル基地局２０は、広域用のマクロセル基地局１０とは異なり、無線通信可能距離が数ｍ乃至数百ｍ程度であり、一般家庭、店舗、オフィス等の屋内にも設置することができる移動設置可能な基地局である。スモールセル基地局２０は、移動体通信網における広域のマクロセル基地局がカバーするエリアよりも小さなエリア（例えばマイクロセルやピコセル）をカバーするように設けられるため、マイクロ基地局やピコ基地局と呼ばれる場合もある。また、本実施形態におけるスモールセル基地局２０は、接続する移動局装置の制限を行わない基地局については「ピコ基地局」、「Ｐｉｃｏ ｅ−Ｎｏｄｅ Ｂ」、又は「Ｐｉｃｏ ｅＮＢ」と呼ばれる場合もあり、特定の加入者の移動局装置のみ接続を許可する基地局については「フェムト基地局」、「Ｈｏｍｅ ｅ−Ｎｏｄｅ Ｂ」、又は「Ｈｏｍｅ ｅＮＢ」と呼ばれる場合もある。スモールセル基地局２０についても、回線終端装置及びＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）回線や光回線等のブロードバンド公衆通信回線を介して移動体通信網のコアネットワークに接続され、コアネットワーク上の各種ノードとの間で所定の通信インターフェースにより通信可能になっている。
ユーザが使用する移動局装置３０は、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄでは一般にＵＥ（User Equipment）と呼ばれる。移動局装置３０は、マクロセル１０Ａやスモールセル２０Ａに在圏するときに、その在圏するセルに対応するマクロセル基地局１０やスモールセル基地局２０と間で所定の通信方式及びリソースを用いて無線通信することができる。
次に、上記構成の移動通信システムにおいて移動局装置３０がマクロセル１０Ａからハンドオーバしてスモールセル２０Ａ内に在圏するようになるときの処理について説明する。
図２（ａ）は、移動局装置３０がスモールセル２０Ａからマクロセル１０Ａにハンドオーバするときの制御の一例を示すシーケンス図である。また、図２（ｂ）はハンドオーバ時の下りリンクの受信電力の時間変化を示すグラフである。なお、図２（ａ）中の破線で囲んだ処理は、マクロセル基地局１０及びスモールセル基地局２０と移動局装置３０との間の無線通信を伴う処理である。本例は、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄで採用されている、通信するために接続するセルが１つとなるハード・ハンドオーバ（Hard HO）の例である。また、本例の移動局装置３０は、下りリンクの受信電力に基づいてセルを選択する際、スモールセル基地局２０からの受信品質（ＳＩＮＲ：Signal-to-Interference and Noise power Ratio）に対して正のバイアスを加えるＣＲＥの機能を有している。これにより、移動局装置３０は積極的にスモールセル基地局２０の拡張されたセル２０Ａを選択し、大きなトラフィックオフロード効果を図ることができる。なお、図２において破線で示したエリア２０Ａ'はＣＲＥで拡張される前のスモールセルである。
図２において、移動局装置３０は、現在通信中のハンドオーバ元セル（Source Cell）のスモールセル基地局２０に、ハンドオーバ先候補セルの情報を含む測定結果報告（ＭＲ：Measurement Report）を送出する。スモールセル基地局２０は、移動局装置３０から受信した測定結果報告（ＭＲ）に基づき、周辺基地局であるマクロセル基地局１０から送信した信号の受信電力が自局（スモールセル基地局）２０から送信した信号の受信電力よりも所定のハンドオーバマージンだけ上回っているかどうか監視する。そして、マクロセル１０Ａの受信電力がスモールセル２０Ａの受信電力よりもハンドオーバマージンだけ上回る状態が所定の監視期間（ＴＴＴ：Time-to-trigger）継続したとき、スモールセル基地局２０は、測定結果報告（ＭＲ）の受信をトリガーとして、ハンドオーバ処理を開始する。より具体的には、スモールセル基地局２０は、移動局装置３０から受信した測定結果報告（ＭＲ）を元にハンドオーバ先となるターゲットセルであるマクロセルを選定し、コアネットワークを介してマクロセル基地局（Target eNB）１０へ、ハンドオーバ要求とともに、ハンドオーバする移動局装置３０の情報を送信して設定する。スモールセル基地局２０は、マクロセル基地局１０からハンドオーバ要求応答を受信したら、移動局装置３０が自局との通信を切断するようにセル移動のハンドオーバ指示（HO Command）を移動局装置３０に送信する。ハンドオーバ指示を受けた移動局装置３０は、ハンドオーバ先のマクロセル基地局１０にハンドオーバ完了を送信してマクロセル基地局１０との通信を開始することにより、ハンドオーバを完了する。
なお、上記ハンドオーバにおける「ハンドオーバマージン」の値を大きく設定すると、そのハンドオーバ元（本例ではスモールセル基地局２０）のセルへの接続率が向上し、ピンポンハンドオーバ（Ping-pong HO）の発生を抑制できるが、逆にハンドオーバ先（本例ではマクロセル基地局１０）のセルへのハンドオーバ成功率は低下する。前述のＣＲＥでは、プラスのＣＲＥバイアスを加算して「ハンドオーバマージン」の値を大きく設定することにより、スモールセル２０Ａが積極的に選択されるようにすることで、移動局装置３０がハンドオーバするスモールセル２０Ａから他のセルへハンドオーバが抑制されるため、セル２０Ａの半径があたかも拡張されたような効果が得られる。
次に、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの移動通信システムにおける下りリンクの無線フレームについて説明する。ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄでは、広帯域化に伴うマルチパス耐性向上の観点から、下りリンクアクセス方式としてＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）が採用されている。このＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）シンボル間干渉を除去するためのガードインターバル区間として、約４．７６μｓ（Ｎｏｒｍａｌ Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ仕様）および約１６．６７μｓ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ仕様）をオプションとして選択できる。
図３（ａ）及び（ｂ）はそれぞれＬＴＥ及びＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄにおける周波数帯域幅の説明図である。図３（ａ）に示すように、ＬＴＥでは周波数帯域幅（システム帯域幅）として１．４ＭＨｚ、３ＭＨｚ、５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、１５ＭＨｚ、２０ＭＨｚの帯域幅がサポートされ、下りリンクについては、最大４送信アンテナまでの複数アンテナ送受信ＭＩＭＯがサポートされる。一方、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄでは、図３（ｂ）に示すようにＬＴＥとの後方互換性を保ち、基本周波数ブロック（ＣＣ：Component Carrier）を複数組み合わせることで広帯域化を実現するＣＡ（Carrier Aggregation）を用いて最大１００ＭＨｚのシステム帯域幅までサポートされ、下りリンクについては最大８送信アンテナまでのＭＩＭＯがサポートされる。
図４は、ＬＴＥ／ＬＴＥ−ＡｄｖａｎｃｅｄのＮｏｒｍａｌ Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ（以下、「Ｎｏｒｍａｌ ＣＰ」という。）仕様における下りリンクのフレーム構成、サブフレーム構成およびチャネル構成を示す説明図である。また、図５は、サブフレームの構成例を示す説明図である。無線フレーム長は１０ｍｓであり、１ｍｓ長の１０個のサブフレームから構成される。図５に示すように、サブフレームは１４ＯＦＤＭシンボルから構成される。また、無線リソース割当て最小単位はＲＢ（Resource Block）と呼ばれ、周波数方向に１２サブキャリア、時間軸方向に７ＯＦＤＭシンボルの計８４個のＲＥ（Resource Element）で構成される。スケジューリングの最小単位であるＴＴＩ（Transmission Time Interval）は、１サブフレーム（１４ＯＦＤＭシンボル）であり、１サブフレーム毎に各移動局装置がどの周波数／時間リソースマッピングされているのか、各移動局装置へのデータ信号がどのような変調フォーマット（変調方式、符号化率）を使用するか等のスケジューリングを行い、その結果が移動局装置３０へ通知される。以下、下りリンク物理チャネルとその役割について説明する。
〔同期信号（ＳＳ）〕
移動局装置３０が複数セル間（主にマクロセルとスモールセルとの間）のトラフィックロードバランスの観点から最適なセルであるセルベストを探索することを「セルサーチ」と呼び、そのセルサーチに用いられる信号を同期信号（ＳＳ：Ｓynchronization Signal）と呼ぶ。同期信号ＳＳは、システム帯域の中央７２サブキャリア分を用い、最小周波数帯域幅内で送信される。この最小周波数帯域幅内で同期信号ＳＳを送信することにより、移動局装置３０がシステムで使用されているシステム帯域幅を意識せずにセルサーチが可能となる。同期信号ＳＳは２種類の符号系列を持っており、シンボルタイミング同期およびセルローカルＩＤ検出を目的としたプライマリ同期信号（ＰＳＳ：Primary SS）と、無線フレーム同期およびセルグループＩＤ検出を目的としたセカンダリ同期信号（ＳＳＳ：Secondary SS）とがある。これらの２系列の組合せを検出することにより、当該セルの識別情報である物理レイヤセルＩＤ（以下、「セルＩＤ」という。）を取得することが可能となる。また、複数アンテナ送信適用時の同期信号ＳＳのプリコーディング方式として、移動局装置３０がマクロセル基地局１０の送信アンテナ数情報を用いずに送信ダイバーシティ効果を得るため、複数のプリコーディングベクトルを時間的に切り替えるＰＶＳ（Precoding Vector Switching）が適用可能である。
図６、無線フレームの第１のサブフレームにおいて同期信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ）を含む時間スロットの２種類の構成例を示す説明図である。図６中の中段は、Ｎｏｒｍａｌ ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）仕様を選択した場合の時間スロットの構成例であり、図６中の下段は、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）仕様を選択した場合の時間スロットの構成例である。同期信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ）は、２種類のＣＰ仕様のいずれにおいても、システム帯域内の中心の所定帯域Δｆｓｓ（図示の例では９４５［ｋＨｚ］）にマッピングされる。
プライマリ同期信号（ＰＳＳ）は、ＯＦＤＭシンボルタイミング検出、セルローカルＩＤ検出、周波数オフセット推定などに使用される。また、プライマリ同期信号（ＰＳＳ）では、送信信号系列として３種類のＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列がセル間で繰り返し使用され、セルローカルＩＤを識別できるようになっている。
セカンダリ同期信号（ＳＳＳ）は、上記２種類のＣＰ仕様のいずれにおいてもＣＰ長にかかわらず時間スロット中の同じ位置に設定され、１０ｍｓフレームタイミング検出、セルグループＩＤ検出、Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ （ＣＰ）長検出などに使用される。また、セカンダリ同期信号（ＳＳＳ）では、プライマリ同期信号（ＰＳＳ）は、送信信号系列として５０４種類の擬似直交系列（２種類の長さ３１のＭ系例を組み合わせ）がセル毎に変えて使用される。
〔物理報知チャネル（ＰＢＣＨ）〕
物理報知チャネル（ＰＢＣＨ：Physical Broadcast Channel）には、移動局装置３０がセルサーチ後に最初に読むべき最低限の情報のみが含まれる。これらの情報はＭＩＢ（Master information Block）と呼ばれ、システム帯域幅やシステムフレーム番号（ＳＦＮ：System Frame Number）等の基本情報が含まれる。その他のシステム情報であるＳＩＢ（System Information Block）に関しては、後述する物理共有データチャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Downlink Shared Channel）で送信される。ＰＢＣＨは、送信アンテナ数に関わらず常に単一ストリーム送信であり、送信アンテナ数によってプリコーディング方式が異なるだけである。単一アンテナ送信時はＰＢＣＨのプリコーディングは適用されず、複数アンテナ送信時のＰＢＣＨのプリコーディング方式として、Ａｌａｍｏｕｔｉ符号に基づくＳＦＢＣ（Space Frequency Block Coding）またはＳＦＢＣ／ＦＳＴＤ（Space Frequency Block Coding/Fast Switching Transmit Diversity）が適用される。移動局装置３０は、ＰＢＣＨを復号することにより、当該セルの基地局のシステムフレーム番号（System Frame Number）、送信アンテナ数、システム帯域幅などの基本情報を取得することができる。また、ＰＢＣＨもＳＳと同様にシステム帯域幅の事前情報なしで復号できる必要があるため、帯域の中心において最小帯域幅内で送信される。また、ＰＢＣＨでは、誤り検出符号として巡回冗長検査（ＣＲＣ：Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）符号が付与された後、誤り訂正符号として低符号化率のテイルビットを用いないＴａｉｌ−Ｂｉｔｉｎｇ畳み込み符号化された、セルＩＤ毎に異なるスクランブリング符号が乗算される。そのため、検出誤りに対する耐性が強化されていることが特徴である。
〔参照信号（ＲＳ）〕
図７及び図８はそれぞれ、ＬＴＥ及びＬＴＥ−ＡｄｖａｎｃｅｄのＮｏｒｍａｌ ＣＰ仕様における下りリンクの参照信号の構成例を示す説明図である。
図７に示すように、ＬＴＥにおいてサブフレーム内の時間領域で１４ＯＦＤＭシンボルのうち、第１、５、８、１２ＯＦＤＭシンボル内、周波数領域で６サブキャリア間隔でセル固有参照信号（ＣＲＳ：Cell-specific Reference Signal）はＣＣ全体（周波数軸上および時間軸上）に分散して規則的に配置され常時送信される。また、ＣＲＳは、移動局装置３０におけるチャネル品質情報（ＣＳＩ：Channel State Information）の測定用の基準信号及びデータ復調用の基準信号という２つの役割を担っている。ＣＲＳはセルＩＤによって、異なるスクランブリングとマッピングされるサブキャリア位置の周波数シフトが適用される。
一方、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄでは、（ｉ）下りリンク最大８アンテナ送信への拡張、（ｉｉ）Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ ＭＩＭＯ等における任意のプリコーディングに対応するため、ＣＳＩ測定用基準信号とデータ復調用基準信号の２つの機能を分離し、それぞれＣＳＩ測定用参照信号（ＣＳＩ−ＲＳ）と移動局装置それぞれに対応するＵＥ固有参照信号（ＵＥ−ＲＳ）の２つの参照信号を新たに定義している。
図８に示すように、追加したＣＳＩ−ＲＳがＬＴＥの移動局装置に割り当てられたＰＤＳＣＨへ与える干渉を最小限に抑えるため、ＣＳＩ−ＲＳはＣＲＳに比較して複数サブフレーム毎に１回程度の長い周期で多重される。また、ＰＤＳＣＨにおける最大８レイヤのＭＩＭＯ多重に対応するため、複数レイヤ間のＵＥ−ＲＳは直交符号により符号分割多重で送信される。これらのＵＥ−ＲＳは、典型的な伝搬環境における周波数軸上の補間精度を維持するため１ＲＢ当たり３サブキャリアの割合で挿入される。ただし、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの移動局装置に割り当てられないＲＢではＵＥ−ＲＳは送信されない。なお、ＬＴＥ−ＡｄｖａｎｃｅｄにおいてもＣＲＳが送信されている。これは、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの基地局のエリア内で、ＬＴＥの移動局装置とＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの移動局装置を同一セル内で共存させる必要があることや、後述するＬ１／Ｌ２制御チャネルの復号を行う必要があるためである。
〔Ｌ１／Ｌ２制御チャネル（ＰＣＦＩＣＨ、ＰＨＩＣＨ、ＰＤＣＣＨ）〕
下りリンクＬ１／Ｌ２制御信号はＬａｙｅｒ−１（Ｌ１）およびＬａｙｅｒ−２（Ｌ２）に閉じた制御情報であり、ＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator Channel）、ＰＨＩＣＨ（Physical HARQ Indicator Channel）、ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）という３つの異なる物理チャネルに対応する。
ＰＣＦＩＣＨは、ＰＤＣＣＨが使用するＯＦＤＭシンボル数を通知し、通常、間接的にサブフレーム内のデータ領域のスタートタイミングを示す。制御信号領域のサイズが１、２または３ＯＦＤＭシンボルのどれに対応するかをＰＣＦＩＣＨの中のＣＦＩ（Control Format Indicator）値により移動局装置３０へ通知する。ＰＣＦＩＣＨ情報の正確な復号は重要であり、仮に誤ると移動局装置３０はサブフレーム内の制御チャネルとデータ領域のスタートタイミングを認識できなくなってしまう。また、ＰＣＦＩＣＨが、復号されるまで制御信号領域のサイズが分からないため、常に各サブフレームの先頭のＯＦＤＭシンボルにマッピングされる。
ＰＨＩＣＨは、上りリンクの共有チャネルであるＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）に対する再送要求信号を通知する。ＰＨＩＣＨは、ＰＣＦＩＣＨの指示によらず通常、各サブフレームの第１ＯＦＤＭで送信される。また、ＰＨＩＣＨは、ＭＩＢに設定するＰＨＩＣＨ関連のパラメータにより、準静的に第１、第２、第３の３つのＯＦＤＭシンボル区間を用いて送信することも可能である。この場合は、制御信号領域のＯＦＤＭシンボル数はＰＣＦＩＣＨの指示によらず３となり、データ領域のスタートタイミングは固定される。
ＰＤＣＣＨは、上下リンクのスケジューリングの決定や上りリンクの電力制御コマンドなどの制御情報（ＤＣＩ：Downlink Control Information）の伝送に用いられる。ＤＣＩには、ＰＤＳＣＨリソース指示、伝送フォーマット、ＨＡＲＱ情報、および空間多重に関する制御情報を含む下りリンクスケジューリング割当てが含まれる。また、ＤＣＩには、ＰＵＳＣＨリソース指示、伝送フォーマット、ＨＡＲＱ関連情報を上りリンクスケジューリンググラントも含まれる。なお、上りリンクスケジューリンググラントには、ＰＵＳＣＨ上り物理チャネルの電力制御のためのコマンドも含まれる。さらに、スケジューリング割当て／グラントにおける補助的なコマンドとなるＵＥのセットに対する電力制御コマンドもＤＣＩに含まれる。
前述のように、各サブフレームは、下りリンクＬ１／Ｌ２制御チャネル信号のＲＥがマッピングされる制御信号領域と、各ユーザのデータ信号およびＬ１／Ｌ２より上位レイヤの制御信号が含まれる物理共有チャネル信号のＲＥがマッピングされるデータ領域とに分けられ、ＣＲＳに割り当てられたＲＥ以外のＲＥに対し、制御信号またはデータ信号が配置される。また、制御信号領域はリソース量に応じて各サブフレームの先頭１〜３ＯＦＤＭシンボルである。ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの下りリンクＬ１／Ｌ２制御チャネルは、ＰＢＣＨと同様、送信アンテナ数に関わらず単一ストリーム送信であり、送信アンテナ数によってプリコーディング方式が異なるだけである。例えば、単一送信アンテナではプリコーディングは適用されず、送信アンテナ数２および４の場合でＳＦＢＣおよびＳＦＢＣ／ＦＳＴＤがそれぞれ適用される。
〔物理共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）〕
ＰＤＳＣＨは、下りリンクデータを送信する物理チャネルであり、ＭＩＭＯ伝送方式としてＭＩＭＯダイバーシティに加え、ＬＴＥでは最大４レイヤのＭＩＭＯ多重、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄでは最大８レイヤのＭＩＭＯ多重に対応する。また、ＭＩＢ以外の報知情報であるＳＩＢや着信時の呼び出しであるページング情報、その他上位レイヤの制御メッセージ、例えばＲＲＣ（Radio Resource Control protocol）レイヤの制御情報もＰＤＳＣＨで送信される。移動局装置３０は、ＰＤＣＣＨから取得した無線リソース割当位置、変調方式、データサイズ（ＴＢ：Transport Block size）等の情報に基づいてＰＤＳＣＨを復号する。
図９は、スモールセル基地局２０から送信される共通信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ，ＰＢＣＨ）とマクロセル基地局１０から送信される共通信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ，ＰＢＣＨ）との関係を示す説明図である。セル間同期環境では、前述の複数基地局間協調送信（ＣｏＭＰ−ＪＴ）や保護サブフレーム技術を適用することにより、下りリンクのデータ信号やＬ１／Ｌ２制御信号間のセル間干渉を低減または回避することができる。しかしながら、プライマリ同期信号（ＰＳＳ）、セカンダリ同期信号（ＳＳＳ）及び物理報知チャネル（ＰＢＣＨ）の報知信号は、各セルで必ず送信される共通信号であり、移動局装置３０に対して下りリンク無線フレームにおける所定の周波数帯域及び時間スロットで固定的に送信される。従って、前述の複数基地局間協調送信（ＣｏＭＰ−ＪＴ）や保護サブフレーム技術を適用しても共通信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ，ＰＢＣＨ）のセル間干渉が残存する。例えば、図９の例では、マクロセル基地局１０から送信される共通信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ，ＰＢＣＨ）が、スモールセル基地局２０から送信される共通信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ，ＰＢＣＨ）に干渉しており、このセル間干渉が残存する。この共通信号の干渉により、データ信号復調に不可欠なセル検出やタイミング検出特性の劣化が懸念される。特に、異種セルサイズ混在型のヘテロジーニアスセルラネットワーク（ＨｅｔＮｅｔ）の構成では、前述のＣＲＥなどのパラメータ設定を行ったときに、スモールセル２０Ａの共通信号がマクロセル１０Ａから大きな干渉を受ける。そのため、スモールセル２０Ａに接続する移動局装置３０でのセル認識特性に影響を与える。また、セルＩＤが互いに異なるセル間での基地局間協調伝送（ＣｏＭＰ−ＪＴ）を適用する場合も、スモールセル２０Ａの共通信号はマクロセル１０Ａの共通信号からの大きな干渉を受けるため、同様の問題が発生する。
次に、上記ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの移動通信システムをモデル化したマルチセルリンクレベルシミュレーションにより、スモールセル２０Ａとマクロセル１０Ａとの境界付近に位置した移動局装置３０が下りリンクの共通信号を受信するときの干渉がセルサーチ特性に与える影響を定量的に評価した結果について説明する。
ここで、移動通信システムにおけるセルサーチでは、移動局装置が、電源投入時、待受中および通信中に接続すべきセルのキャリア周波数、受信タイミング及びセルＩＤ（スクランブリングコード）を検出する。このセルサーチは、一般的に、「キャリア周波数同期」→「受信タイミング検出（タイミング同期）」→「セルＩＤ検出」の３つの手順で構成される。
電源投入時に実行される初期セルサーチでは、仕様で決められた周波数ラスタ上にある多数の候補のキャリア周波数（例えば、２ＧＨｚ帯のみでも約３００）の中からキャリアサーチを高速に行う必要がある。特に海外でのローミング時などではキャリアサーチを高速に行う必要がある。
また、待受中のセルサーチでは、移動局装置が常に最適なセルに在圏するために、待受中に周期的に在圏セルが最適かどうかを確認するための周辺セルサーチを繰り返す必要がある。なお、待受中、最適なセルが在圏セルと異なると判断された場合、上位レイヤの指示により「セル再選択」が実行される。この待受中のセルサーチでは、移動局装置の低消費電力化の観点から高速セルサーチが要求される。
また、通信中のセルサーチでは、「ハンドオーバ」時に連続的な通信を確保するために、周辺の受信レベルが低いセルを高速かつ高精度に検出されることが要求される。
〔システムモデル〕
本実施形態の移動通信システムの全体については次のようにモデル化した。前述の図１に示すように、本実施形態の移動通信システムは、同一周波数を用いてマクロセル１０Ａ内にスモールセル２０Ａがオーバラップする構成であり、スモールセル基地局２０はマクロセル基地局１０にサブフレーム同期している。スモールセル２０Ａをサービングセル、マクロセル１０Ａを干渉セルとし、図１内のマクロセル基地局１０以外のマクロセル基地局から受ける移動局装置３０への干渉はガウス雑音とみなす。また、残りのＯＦＤＭシンボルがデータ領域となる。また、本実施形態のモデル化した移動通信システムでは、スモールセル基地局２０及びマクロセル基地局１０はともにユーザ数が十分多い場合を想定して検討する。
図１０は、シミュレーションで用いたセル構成の説明図である。
図１０のセル構成では、２１個のマクロセル１０Ａと、４２個のスモールセルとが配置されている。マクロセル１０Ａは、３セクタセルであり、マクロセル基地局が位置する１箇所のマクロセルサイト１０Ｓを中心に３つずつ正則配置されている。マクロセルサイト１０Ｓ間の距離は５００［ｍ］である。スモールセルは、オムニセルであり、１箇所のマクロセル１０Ａあたり２箇所ずつランダムに配置されている。マクロセル基地局及びスモールセル基地局はそれぞれ２つのアンテナを備えている。また、移動局装置は２つのアンテナを備え、一様に分布するように配置されている。また、２アンテナによる下りリンクの共通信号の送信では送信ダイバーシティ効果を得るため、次のように行うものとしている。プライマリ同期信号（ＰＳＳ）及びセカンダリ同期信号（ＳＳＳ）については、［＋１ ＋１］及び［＋１ −１］のウェイトを５［ｍｓ］ごとに切り替えるプリコーディング・ベクトル・スイッチング（ＰＶＳ：Precoding Vector Switching）を用いて送信する。また、物理報知チャネル（ＰＢＣＨ）の報知信号については、アンテナ数をブラインド検出し、時間方向の代わりにサブキャリア方向に時空間符号化を行うＳＦＢＣ（Space Frequency Block Coding）を用いて送信する。
また、シミュレーションでは、ＰＳＳおよびＳＳＳの受信信号の平均化区間をいずれも１０［ｍｓ］として評価し、移動局装置が行うセルサーチは、次の２段階のステップで行うものとした。第１段階では移動局装置においてＰＳＳ／ＳＳＳがマッピングされている帯域幅でデシメーションされた受信信号とＰＳＳの受信信号レプリカとの相互相関を時間領域で行うことにより、セルローカルＩＤ、基地局との周波数オフセットおよびＰＳＳの受信タイミングをそれぞれ推定する。そして、受信信号に対し周波数オフセット補償を行った後、推定されたＰＳＳ受信タイミングに基づき，受信信号を周波数領域の信号へ変換する。第２段階では、第１段階のセルローカルＩＤ、ＰＳＳ受信タイミングの推定結果をそれぞれ用い、周波数領域においてＰＳＳ受信信号から推定されたチャネル推定値を用いてＳＳＳ系列の同期検波復調を行い、ＳＳＳ系列候補に対して周波数領域で相関検出を行うことにより、セルＩＤ、１０ｍｓフレームタイミング、ＣＰ長を推定した。シミュレーションはセルＩＤ、フレームタイミング、ＣＰ長の推定結果のいずれかが間違っていた場合、第１段階および第２段階の処理を繰り返し実行するものとした。
表１は、シミュレーションの諸元をまとめた一覧表である。ただし、
セルレイアウト、シャドウイングモデル、アンテナ利得、アンテナパターンなどの評価条件は非特許文献５に記載のＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄにおけるシステムレベル評価条件に準じて設定している。
図１１は、ＣＲＥが適用された異種セルサイズ混在型のヘテロジーニアスセルラネットワーク（ＨｅｔＮｅｔ）における移動通信システムのスモールセル内に在圏する移動局装置で実行する初期セルサーチ、周辺セルサーチ及びベストセル選択の処理手順の一例を示すシーケンス図である。この例は、移動局装置３０がスモールセル基地局の近くに位置し、マクロセル基地局１０から送信される共通信号の干渉の影響がない場合、すなわちスモールセル基地局２０から送信される共通信号の受信強度もしくは受信品質がマクロセル基地局１０から送信される共通信号の受信強度もしくは受信品質より高い場合を想定している。移動局装置３０は電源投入後，最初の接続先セルを探索する初期セルサーチを行う。初期セルサーチでは、移動局装置はＣＲＥの適用有無の情報は持っていないため、受信品質が最も高いセルが検出される。移動局装置３０とスモールセル基地局２０との距離が短くスモールセル基地局２０からの受信品質が高いため、初期セルサーチにおいて短時間で接続すべきベストセルを検出することができる。
図１１において、移動局装置３０は、初期セルサーチを実行した後、検出されたスモールセルのスモールセル基地局２０から、ＰＢＣＨの報知信号を受信してＭＩＢ（Master information Block）を取得する。更に、移動局装置３０は、スモールセル基地局２０から、ＰＤＳＣＨの共有データを受信してセル再選択における周辺セル情報を含むＳＩＢ（System Information Block）を取得する。また、このＳＩＢには、セル再選択制御パラメータが含まれており、例えばＣＲＥバイアスに相当する周辺セルを含む各セルのＲＳＲＰに対するオフセット量設定に関する制御情報が含まれている。
次に、移動局装置３０は、ＭＩＢ及びＳＩＢの情報に基づいて周辺セルサーチを実行する。図１１の周辺セルサーチでは、初期セルサーチで検出されたスモールセルよりも受信品質が小さなマクロセルはスモールセルのＲＳＲＰまたはＲＳＲＱより低いかまたは検出されないため、移動局装置３０はスモールセルを接続対象のベストセルとして選択する。
次に、移動局装置３０は、セル接続制御を開始するためのランダムアクセスプリアンブルをスモールセル基地局２０に送信し、ランダムアクセス応答をスモールセル基地局２０から受信し、上りリンクタイミングを調整する処理を実行する。
次に、移動局装置３０がスモールセル基地局２０にＲＲＣ（Radio Resource Control）接続コマンドを送信すると、スモールセル基地局２０はコアネットワーク４０側にサービス要求を送信する。コアネットワーク４０が、サービス要求を送信してきたスモールセル基地局２０に初期コンテキストセットアップ要求を送信すると、スモールセル基地局２０は移動局装置３０にＲＲＣ接続セットアップを送信する。移動局装置３０は、ＲＲＣ接続セットアップに基づいて無線回線のセットアップ処理を実行し、移動局装置３０とスモールセル基地局２０との間で無線回線が確立される。
次に、セキュリティモードの設定処理を行った後、スモールセル基地局２０は、セル再選択制御パラメータとしてのＣＲＥバイアスの情報を含むＲＲＣ接続再設定を移動局装置３０に送信する。移動局装置３０がハンドオーバにおける周辺セル情報を含むＲＲＣ接続再設定に基づいて無線回線の再設定処理を実行すると、移動局装置３０とスモールセル基地局２０との間で無線回線が再確立され、スモールセル基地局２０を介して移動局装置３０とコアネットワーク４０との間でユーザデータの送受信が可能になる。なお、このＲＲＣ接続再設定には、ハンドオーバ制御パラメータに関する設定情報が含まれており、例えばＣＲＥバイアスに相当する周辺セルを含む各セルのＲＳＲＰやＲＳＲＱに対するオフセット量設定に関するの制御情報に加えて、ハンドオーバにおける接続先セル候補をランキングするためＲＳＲＰとＲＳＲＱどちらの測定量を用いるかのパラメータ設定情報も含まれている。
図１２は、ＣＲＥが適用されたＨｅｔＮｅｔにおける移動通信システムのスモールセル内に在圏する移動局装置で実行する初期セルサーチ及びベストセル選択の処理手順における他の例を示すシーケンス図である。この例は、移動局装置３０がスモールセルのセル端に位置する場合を示している。但し、ＣＲＥ適用により、スモールセル端においてマクロセル基地局１０から送信される共通信号の受信品質がスモールセル基地局２０から送信される共通信号の受信品質より高い場合を想定している。ここで、移動局装置３０がスモールセル基地局２０から受信する受信電力がマクロセル基地局１０から受信する受信品質よりも低いため、初期セルサーチでは受信品質の最も高いマクロセルが検出される。なお、図１２において、図１１と共通する部分については説明を省略する。
図１２において、移動局装置３０は、初期セルサーチを実行した後、検出されたマクロセルのマクロセル基地局１０から、ＰＢＣＨの報知信号を受信してＭＩＢを取得する。更に、移動局装置３０は、マクロセル基地局１０から、ＰＤＳＣＨの共有データを受信して周辺セル情報を含むＳＩＢを取得する。また、このＳＩＢには、セル再選択制御パラメータが含まれており、例えばＣＲＥバイアスに相当する周辺セルを含む各セルのＲＳＲＰに対するオフセット量設定に関する制御情報が含まれている。
次に、移動局装置３０は、ＭＩＢ及びＳＩＢ内の周辺セル情報に基づいて周辺セルサーチを一定周期で実行する。図１２の例のように、マクロセルとの間でＲＲＣ接続設定が確立前に周辺セルサーチが行われる場合、セル再選択先候補となる周辺のセルを検出する。複数のセルが検出された場合には、各セルのＲＳＲＰとＳＩＢに含まれる各セルに対するオフセット量に基づいて、接続先セルの優先順位を評価するセルランキングにおいてオフセット適用後のＲＳＲＰの値が一番大きいセルを接続対象セルとして最適なベストセルとして選択する。このとき、スモールセルに対するセル再選択制御パラメータ設定として、スモールセルのＲＳＲＰ値に対してより大きな値にオフセット量を与えるほど、セル再選択処理においてスモールセルの選択確率がより向上することが期待される。セル再選択処理におけるベストセルとして、スモールセルが選択された後、図１１と同様に、移動局装置３０とベストセルのスモールセルとの間で回線が確立される。ここで、なお、図１２の例とは異なるが、移動局装置では、マクロセルとの間でＲＲＣ接続設定が確立された後も最適なハンドオーバ先セルを探索するための周辺セルサーチ（「通信中セルサーチ」とも呼ばれる）を一定周期で実施する。ＲＲＣ接続設定確立中、移動局装置ではＲＲＣ接続再設定に含まれるハンドオーバ制御パラメータの周辺セル情報に基づき選択されたセルにハンドオーバする処理が実行される。ハンドオーバ制御パラメータ設定としてスモールセルのＲＳＲＰ値またはＲＳＲＱ値に対してより大きなオフセット量を与えるほど、スモールセルがハンドオーバ先候補としてより優先されるため、スモールセルへの接続率が向上されることが期待される。
次に、前述の初期セルサーチ及び周辺セルサーチにおいてセルＩＤを特定するセル検出特性（セル認識特性）の評価について説明する。ここでは、各セルのＣＲＥバイアス値に基づくオフセットが適用された後のＲＳＲＰ値が最大となるセルをベストセルと定義し、評価するものとする。ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄにおけるセル識別情報としてのセルＩＤ（非特許文献４参照）は、３種類のセルローカルＩＤと１６８種類のセルグループＩＤとの組合せにより決定され、計５０４種類のセルＩＤがある。セルＩＤはセル間で全て異なる値となるように以下の（１）〜（３）の手順で決定される。
（１）まず、セルグループＩＤをサイト間で互いに異なるようにランダムに割り当てる。このとき、同一マクロセルサイト内の３つのマクロセルは同じセルグループＩＤが割り当てられる。
（２）次に、マクロセル間で同一セルローカルＩＤの繰り返し距離が最大となるよう同一マクロセルサイト内の３つのマクロセルに互いに異なるセルローカルＩＤを割り当てる。
（３）スモールセルのセルローカルＩＤはエリアがオーバラップするマクロセルのセルローカルＩＤと異なるセルローカルＩＤを設定し、同一マクロセルエリア内のスモールセルのセルローカルＩＤが互いに異なるように割り当てる。
図１３は、共通信号のセル間干渉の影響がない場合のセル検出（認識）、すなわちセル検出が理想的に行われた場合についてマクロセル及びスモールセルそれぞれをベストセルとして検出する移動局装置（ＵＥ）の比率を評価した評価結果を示すグラフである。図１３の横軸はスモールセルに対するＣＲＥバイアス値（正の値）である。また、図１３中の実線はスモールセルをベストセルとして検出した移動局装置（Pico UE）の比率であり、破線はマクロセルをベストセルとして検出した移動局装置（Macro UE）の比率である。また、マクロセル数対スモールセル数は２１：４２＝１：２であり、移動局装置は一様に分布しているとした。
図１３に示すように、セル検出が理想的である場合は、スモールセルに対するＣＲＥバイアス値（正の値）の増大に伴い、ベストセルとしてマクロセルを検出する移動局装置の比率は減少し、スモールセルを検出する移動局装置の比率は増大する。例えば、スモールセルを検出する移動局装置の比率は、約１８％（＠ＣＲＥバイアス値＝０ｄＢ）、約４４％（＠ＣＲＥバイアス値＝１０ｄＢ）、約６０％（＠ＣＲＥバイアス値＝１５ｄＢ）というように、ＣＲＥバイアス値（正の値）に伴って増大する。また、ＣＲＥバイアス値として負の値を設定した場合のセル検出に対するＣＲＥバイアス値の効果は、上記評価結果とは逆の効果になる。つまり、ＣＲＥバイアス値（負の値）の絶対値の増大に伴い、ベストセルとしてマクロセルを検出する移動局装置の比率は増大し、スモールセルを検出する移動局装置の比率は減少する。
図１３の評価結果からわかるように、セル検出が理想的である場合は、スモールセルに対するＣＲＥバイアス値（正の値）が大きくするほど、マクロセルからスモールセル（ピコセル）へのトラフィックオフロード効果を上げることができる。
図１４及び図１５は、共通信号のセル間干渉があるセル検出が理想的でない場合について初期セルサーチにおけるマクロセル及びスモールセルそれぞれをベストセルとして検出する移動局装置のセル検出特性を評価した結果を示すグラフである。図１４は基地局間が互いに時間同期された環境（以下「基地局間同期環境」という。）でのセル検出時間のＣＤＦ（累積分布関数）特性の評価結果である。図１５は基地局間が互いに時間同期されていない環境（以下「基地局間非同期環境」という。）でのセル検出時間のＣＤＦ特性の評価結果である。図中の横軸は初期セルサーチ開始からセル検出するまでのセル検出時間であり、縦軸は各セル検出時間におけるセル検出の累積確率である。
図１４及び図１５は、約９９．５％以上の場所的確率（以下、適宜「場所率」という。）で２０［ｍｓ］以内に少なくとも１つの正しいセル（マクロセルまたはスモールセル）を検出できることを示している。但し、図１４の基地局間同期環境の場合は、図１５の基地局間非同期環境に比べて若干初期セルサーチ時間が増大している。このように基地局間同期環境で初期セルサーチ時間が増大するのは、プライマリ同期信号（ＰＳＳ）は３種類しかなく、基地局間同期環境では同一タイミングで到来するＰＳＳが互いに干渉することにより、セカンダリ同期信号（ＳＳＳ）の同期検波で用いるチャネル推定値が劣化するためである。
また、スモールセルのエリア内の初期セルサーチ時間特性はＣＲＥバイアス値にほとんど依存しない。このようにＣＲＥバイアス値にほとんど依存しないのは、最大受信電力となる同期信号（ＰＳＳ／ＳＳＳ）の受信ＳＩＲ（Signal to Interference Ratio）は場所によって決まり、ＣＲＥバイアス値に依存しないためである。
図１６は、移動局装置が初期セルサーチにおいてスモールセルをベストセルとして検出できる確率を場所率で評価した結果を示すグラフである。図１６の評価は、スモールセルに対してＣＲＥバイアス値（正の値）を適用した後の平均受信電力に基づき、ベストセルとしてスモールセルに接続されるべきエリア（スモールセルエリア）と、ベストセルとしてマクロセルに接続されるべきエリア（マクロセルエリア）とに区分けして行った。図１６の縦軸は、初期セルサーチでスモールセルが検出される確率（場所率）である。
図１６中の符号Ａで示すデータは、スモールセルエリアのみの場合の評価結果であり、スモールセルエリア内の移動局装置（スモールセルへ最初に接続されるべき移動局装置）の初期セルサーチでスモールセルが検出できる場所率を示している。この場合のスモールセルの場所率は、基地局間同期環境及び基地局間非同期環境のいずれにおいても、ＣＲＥバイアス値の増大に伴って減少している。例えば、ＣＲＥバイアス値が０［ｄＢ］のときのスモールセルの場所率は約８６％であり、ＣＲＥバイアス値が１５［ｄＢ］のときのスモールセルの場所率は約２９％である。このようにスモールセルの場所率がＣＲＥバイアス値の増大に伴って減少しているのは、ＣＲＥバイアス値が大きくなるほど、スモールセルエリアのうちＣＲＥにより拡張されたセル端のエリアではスモールセル基地局から送信される同期信号の受信ＳＩＲが劣化した影響による。
一方、図１６中の符号Ｂで示すデータは、マクロセルエリア及びスモールセルエリアを含む全体エリアの場合の評価結果であり、スモールセルへ最初に接続されるべき移動局装置の初期セルサーチでスモールセルが検出できる場所率を示している。この場合、移動局装置は最も受信電力の強い基地局を検出するため、全体エリアにおけるスモールセルを検出可能な場所率は、ＣＲＥバイアス値によらず一定である。このようにＣＲＥバイアス値にほとんど依存しないのは、最大受信電力となる同期信号（ＰＳＳ／ＳＳＳ）の受信ＳＩＲ（Signal to Interference Ratio）は場所によって決まり、ＣＲＥバイアス値に依存しないためである。
図１６に示すように、異種セルサイズ混在型のヘテロジーニアスセルラネットワーク（ＨｅｔＮｅｔ）では、ＣＲＥバイアス値の設定によって初期セルサーチによってスモールセルを検出できないスモールセルエリア内の移動局装置が発生しやすくなる。従って、このようなスモールセルエリア内の移動局装置は初期セルサーチに続く周辺セルサーチにより、所望のスモールセル（ベストセル）を検出する必要がある。
図１７は、周辺セルサーチにおけるスモールセルエリア内に位置する移動局装置の所望スモールセル検出時間特性を評価した結果を示すグラフである。図中の横軸は、スモールセルエリア内で周辺セルサーチ開始から所望のスモールセル（ベストセル）を検出するまでのセル検出時間であり、縦軸は所望のスモールセル（ベストセル）の検出に必要な時間累積確率である。
図１７において、基地局間同期環境及び基地局間非同期環境それぞれの場合のスモールセルエリア内に位置する移動局装置（スモールセルへ最初に接続されるべき移動局装置）の周辺セルサーチにおける９０％の累積確率で評価すると、所望のスモールセル（ベストセル）を検出するのに必要な時間（所望スモールセル検出時間）は次のようになる。
（１）基地局間同期環境
・約２０［ｍｓ］（ＣＲＥバイアス値＝６［ｄＢ］）
・約６０［ｍｓ］（ＣＲＥバイアス値＝１５［ｄＢ］）
（２）基地局間非同期環境
・約２０［ｍｓ］（ＣＲＥバイアス値＝６［ｄＢ］）
・約１００［ｍｓ］（ＣＲＥバイアス値＝１５［ｄＢ］）
図１７に示すように、スモールセルに対するＣＲＥバイアス値（正の値）が大きくなるほど、スモールセルエリア内に位置する移動局装置の周辺セルサーチにおける所望スモールセル検出時間が増大する。このように所望スモールセル検出時間が増大するのは、ＣＲＥバイアス値が大きくなるほど、スモールセルのセル端で移動局装置がスモールセルの同期信号を受信するときの受信ＳＩＲが劣化するためである。この傾向は、基地局間同期環境（基地局間同期モード）に比べ、基地局間非同期環境（基地局間非同期モード）で顕著である。基地局間同期環境では、全てのセルで同期信号の受信タイミングはほぼ同じとなるのに対し、基地局間非同期環境では、全てのセルの同期信号の送信タイミングがランダムである結果、シンボルタイミングの誤検出が増えるためである。
図１８は、スモールセルエリアに位置する移動局装置が周辺セルサーチにおいてベストセルとなるスモールセルを検出できる検出確率を場所率で評価した結果を示すグラフである。図１８の縦軸は、周辺セルサーチで所望のスモールセルが検出される確率（場所率）である。
ここで、移動局装置におけるＲＲＣ接続再確立（Radio Resource Control connection re-establishment）におけるセルサーチ時間（Ｔｓｅａｒｃｈ）への要求条件は次のとおりである（非特許文献１０参照）。
Ｔｓｅａｒｃｈ＝１００［ｍｓ］（移動局装置が接続対象のセルを知っている場合）
Ｔｓｅａｒｃｈ＝８００［ｍｓ］（移動局装置が接続対象のセルを知らない場合、基地局間同期）
そこで、図１８では、一例として、Ｔｓｅａｒｃｈ＝１００［ｍｓ］以内に所望のスモールセルを検出できる確率（場所率）を評価した。
図１８に示すように、基地局間同期環境及び基地局間非同期環境に関わらず、ＣＲＥバイアス値の増大に伴い、周辺セルサーチにおいてスモールセルエリア内の移動局装置のスモールセル検出確率が低下している。このようにスモールセル検出確率が低下するのは、ＣＲＥにより拡張されたスモールセルエリアでは、ＣＲＥバイアス値の増大に伴い、スモールセルの同期信号の受信ＳＩＲが劣化するためである。周辺セルサーチでは、ＣＲＥバイアス値が１０［ｄＢ］を超える領域からスモールセルを検出できない場所が顕著に増える。セル検出性能の観点から，実用的に使用可能なＣＲＥバイアスの設定値は１０［ｄＢ］以下である。１０［ｄＢ］以上のＣＲＥバイアス値を適用するためには、同期信号における残留干渉問題を軽減する手法が必要である。
以上、ＬＴＥ／ＬＴＥ−ＡｄｖａｎｃｅｄのＨｅＮｅｔ環境の移動通信システムをモデル化したマルチセルリンクレベルシミュレーションにより、ＣＲＥバイアス値と移動局装置におけるセル検出特性との関係を評価した結果、基地局間同期環境及び基地局間非同期環境に関わらず、大きなＣＲＥバイアス値が適用される程、ＣＲＥにより拡張されたスモールセルエリアにおいて同期信号の受信ＳＩＲが劣化するため、次の（１）及び（２）の問題が発生することを確認できた。
（１）初期セルサーチにおけるスモールセルエリア内でのスモールセル検出可能な場所率の低下
（２）周辺セルサーチにおけるスモールセルエリア内での所望スモールセル検出時間の増大（１０［ｄＢ］以上のＣＲＥバイアス値が適用された場合、１００［ｍｓ］以内に所望スモールセルを検出できない確率（場所）が急激に増大）
また、物理報知チャネル（ＰＢＣＨ）においてもセル検出用同期信号（ＰＳＳ／ＳＳＳ）と同様のセル間干渉問題が残存するため、ＣＲＥが適用されたＨｅｔＮｅｔ環境では、ＣＲＥによって拡張されたスモールセルエリアにおけるＰＢＣＨの検出成功率の低下が懸念される。
そこで、本実施形態の移動通信システムでは、上記ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄにおける下りリンクの共通信号（ＰＳＳ／ＳＳＳ／ＰＢＣＨ）のセル間干渉が移動局装置における当該共通信号を用いた動作性能（セル検出性能及び報知情報検出性能）に与える影響を抑制又は防止するために、次の（１）及び（２）の解決手段の少なくとも一方を用いた。
（１）送信電力配分制御を用いた共通信号の受信性能の改善→基地局装置のパラメータの調整
（２）逐次干渉キャンセラを用いた共通信号の受信性能の改善→移動局装置の構成の改良
〔送信電力配分制御を用いた共通信号の受信性能の改善〕
まず、送信電力配分制御を用いて共通信号の受信性能を改善する基地局装置のパラメータの調整について説明する。この解決手段では、ＣＲＥバイアス値に合せて、各セルの共通信号に割り当てる電力配分を調整することにより、ＣＲＥバイアス値の設定により拡張されたセルエリアの共通信号の受信性能を向上させるものであり、基地局間同期環境及び基地局間非同期環境の両方において効果がある。
前述の図４及び図６に示すように、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄにおいてスモールセル基地局２０から送信される共通信号（ＰＳＳ／ＳＳＳ／ＰＢＣＨ）は伝送帯域の中央に位置する９４５［ｋＨｚ］帯域幅で送信される信号であり、全帯域幅（５［ＭＨｚ］，１０［ＭＨｚ］，２０［ＭＨｚ］等）で送信される信号ではない。そこで、本実施形態では、ＣＲＥバイアス値の設定に応じて、共通信号（ＰＳＳ／ＳＳＳ／ＰＢＣＨ）が含まれるサブフレーム内で当該共通信号に割り当てる送信電力を調整する送信電力配分制御を実行している。
図１９（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、共通信号の１つであるＰＳＳに割り当てる送信電力を調整する送信電力配分制御の実行前及び実行後におけるサブフレーム内の様子の一例を概念的に示す説明図である。図１９（ａ）に示すように、従来のＰＳＳを含むサブフレームでは、ＰＳＳ及び物理共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）それぞれにリソース（送信電力）が割り当てられている。これに対し、本実施形態では、スモールセルに対するＣＲＥバイアス値の設定に応じて、スモールセルにおいて共通信号（ＰＳＳ／ＳＳＳ／ＰＢＣＨ）が含まれるサブフレーム内で物理共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）へのリソース（送信電力）の割り当てを制限している。そして、スモールセルに対するＣＲＥバイアス値の設定に応じて、図１９（ｂ）に示すように当該サブフレームおいて余ったスモールセル基地局の送信電力を共通信号（ＰＳＳ／ＳＳＳ／ＰＢＣＨ）の送信電力増幅分として配分する技術（Ｐｏｗｅｒ Ｂｏｏｓｔｉｎｇ）を採用している。これにより、スモールセルのセル端での移動局装置による共通信号（ＰＳＳ／ＳＳＳ／ＰＢＣＨ）の受信ＳＩＲを改善し、ＣＲＥのバイアス値の設定によって移動局装置において発生しやすくなる共通信号のセル間干渉がその移動局装置における当該共通信号を用いた動作性能に与える影響を抑制又は防止することができる。特に、ＣＲＥのバイアス値の設定によって発生しやすくなる複数セル間のトラフィックロードの観点から最適なベストセルの検出やそのベストセルに対する報知情報の検出に用いられる共通信号（ＰＳＳ／ＳＳＳ／ＰＢＣＨ）のセル間干渉が、移動局装置における当該共通信号を用いた動作性能に与える影響（ベストセル検出性能劣化や報知情報の検出性能劣化）を抑制又は防止することができる。
次に、上記共通信号の送信電力配分制御の具体例を、基地局の種類（スモールセル基地局、マクロセル基地局）とＣＲＥバイアス値の極性（正、負）との組み合わせが互いに異なる複数種類の場合について説明する。
＜送信電力配分制御例１：スモールセル基地局＞
本例は、スモールセルのカバレッジを拡大または接続率を増加させるようにスモールセルに正のＣＲＥバイアス値を設定した場合にスモールセル基地局の共通信号の送信電力の配分を制御する例である。
本例のように、スモールセルに正のＣＲＥバイアス値を設定した場合は、例えば、スモールセル基地局における他の物理チャネルの信号に対して共通信号の送信電力密度を増大するように制御する。これにより、拡大されたスモールセルのセル端における移動局装置の共通信号の受信ＳＩＲを改善することができる。
また、スモールセルに正のＣＲＥバイアス値を設定した場合は、スモールセル基地局から送信される共通信号が含まれるサブフレームにおいて他の物理チャネルへの電力配分を制限するように制御してもよい。これにより、スモールセル基地局から送信される送信信号の平均電力若しくはピーク電力又は平均電力とピーク電力との比（ＰＡＰＲ）の増大を抑制できる。
また、スモールセルに正のＣＲＥバイアス値を設定した場合は、スモールセル基地局から送信される送信信号の平均電力若しくはピーク電力又は平均電力とピーク電力との比（ＰＡＰＲ）が許容範囲に収まる範囲でスモールセル基地局の共通信号の電力密度を調整するように制御してもよい。これにより、スモールセル基地局から送信される送信信号の歪の発生を抑制しつつ、最大限、スモールセルの共通信号の受信ＳＩＲを改善することができる。
＜送信電力配分制御例２：スモールセル基地局＞
本例は、スモールセルのカバレッジを縮小または接続率を抑制させるようにスモールセルに負のＣＲＥバイアス値を設定した場合にスモールセル基地局の共通信号の送信電力の配分を制御する例である。本例は、スモールセル付近にユーザが集中しすぎる場合に、マクロセルへオフロードを図りたいケースである。
本例のように、スモールセルに負のＣＲＥバイアス値を設定した場合は、例えば、スモールセル基地局における他の物理チャネル信号に対し、スモールセル基地局における共通信号の送信電力密度を低減するように制御する。これにより、縮小されたスモールセルのセル端の近傍におけるマクロセル部分での移動局装置の共通信号の受信ＳＩＲを改善することができる。
また、スモールセルに負のＣＲＥバイアス値を設定した場合は、スモールセル基地局から送信される送信信号の平均電力若しくはピーク電力又は平均電力とピーク電力との比（ＰＡＰＲ）が許容範囲に収まる範囲でスモールセル基地局の共通信号の電力密度を調整するように制御してもよい。これにより、スモールセル基地局から送信される送信信号の歪の発生を抑制しつつ、最大限、共通信号の受信ＳＩＲを改善することができる。
＜送信電力配分制御例３：マクロセル基地局＞
本例は、スモールセルのカバレッジを拡大または接続率を増加させるようにスモールセルに正のＣＲＥバイアス値を設定した場合にマクロセル基地局の共通信号の送信電力の配分を制御する例である。
本例のように、スモールセルに正のＣＲＥバイアス値を設定した場合は、例えば、マクロセル基地局における他の物理チャネル信号に対し、マクロセル基地局における共通信号の送信電力密度を抑制（低減）するように制御する。これにより、拡大されたスモールセルのセル端における移動局装置の共通信号の受信ＳＩＲを改善することができる。
また、スモールセルに正のＣＲＥバイアス値を設定した場合は、マクロセル基地局から送信される送信信号の平均電力若しくはピーク電力又は平均電力とピーク電力との比（ＰＡＰＲ）が許容範囲に収まる範囲でマクロセル基地局の共通信号の電力密度を調整するように制御してもよい。これにより、マクロセル基地局から送信される送信信号の歪の発生を抑制しつつ、最大限、スモールセルの共通信号の受信ＳＩＲを改善することができる。
＜送信電力配分制御例４：マクロセル基地局＞
本例は、スモールセルのカバレッジを縮小または接続率を抑制させるようにスモールセルに負のＣＲＥバイアス値を設定した場合にマクロセル基地局の共通信号の送信電力の配分を制御する例である。本例は、スモールセル付近にユーザが集中しすぎる場合に、マクロセルへオフロードを図りたいケースである。
本例のように、スモールセルに負のＣＲＥバイアス値を設定した場合は、例えば、マクロセル基地局における他の物理チャネル信号に対し、マクロセル基地局における共通信号の送信電力密度を増大させるように制御する。これにより、これにより、縮小されたスモールセルのセル端の近傍におけるマクロセル部分での移動局装置の共通信号の受信ＳＩＲを改善することができる。
また、スモールセルに負のＣＲＥバイアス値を設定した場合は、マクロセル基地局から送信される共通信号が含まれるサブフレームにおいて他の物理チャネルへの電力配分を制限するように制御してもよい。これにより、マクロセル基地局から送信される送信信号の平均電力若しくはピーク電力又は平均電力とピーク電力との比（ＰＡＰＲ）の増大を抑制できる。
また、スモールセルに負のＣＲＥバイアス値を設定した場合は、マクロセル基地局から送信される送信信号の平均電力若しくはピーク電力又は平均電力とピーク電力との比（ＰＡＰＲ）が許容範囲に収まる範囲でマクロセル基地局の共通信号の電力密度を調整するように制御してもよい。これにより、マクロセル基地局から送信される送信信号の歪の発生を抑制しつつ、最大限、共通信号の受信ＳＩＲを改善することができる。
上記送信電力配分制御例１〜４によれば、ＣＲＥを適用したＨｅｔＮｅｔにおいてスモールセルのセル端又はそのセル端の近傍のマクロセルにおいて、移動局装置による共通信号（ＰＳＳ／ＳＳＳ／ＰＢＣＨ）の受信品質を改善することができる。
なお、上記送信電力配分制御例１〜４において、共通信号（ＰＳＳ／ＳＳＳ／ＰＢＣＨ）以外の送信信号の送信電力密度に対する共通信号の送信電力密度へ与えるオフセット値をＣＲＥバイアス値以下にしてもよい。これにより、共通信号への送信電力の配分を減らし、余剰電力を共通信号以外の信号に対する送信電力の増加分として配分することができるため、下りリンク無線フレームにおける共通信号が含まれるサブフレーム内で使用されない無効な送信電力リソースを減らすことができる。
図２０は、本実施形態の送信電力配分制御を実行可能なスモール基地局２０及びマクロセル基地局１０を構成する基地局装置の要部構成の一例を示す機能ブロック図である。図２０は、Ｌ１／Ｌ２制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の下りリンク制御信号を共通信号（ＰＳＳ、ＳＳＳ、ＰＢＣＨ）とともに送信する場合の例を示している。
図２０において、下りリンクの専用制御情報である各ＤＣＩ（下りリンク制御情報）のビット列は、ＣＲＣ付与（CRC bits attachment）部１０１で１６ビットのＣＲＣ（巡回冗長検査符号）が付与され、通信路符号化器（Channel encoder）１０２で誤り訂正符号化される。ＣＲＣビットに対するマスクパターンを移動局識別情報であるＵＥ−ＩＤ毎に変えることにより、受信側の移動局装置は自局宛のＤＣＩを識別することができる。
誤り訂正符号化されたＤＣＩは、予め定められた送信ビット数となるように、レートマッチング（Rate matching）部１０３でレートマッチング（リピテーションまたはパンクチャリング）される。
レートマッチングされた後のあるＵＥ−ＩＤのＰＤＣＣＨブロックは、専用制御情報マルチプレクサ（Dedicated control channel MUX）１０４により、その他のＵＥ−ＩＤのＰＤＣＣＨブロックと多重される。多重されたＰＤＣＣＨブロックは、スクランブリング（Scrambling）部１０５でセル固有およびサブフレーム番号固有のスクランブリングがかけられた後、ＩＱマッピング（I/Q mapping）部１０６で複素シンボルに変換される。そして、複素シンボルの系列はレイヤマッピング（Layer mapping）部１０７では複数アンテナ送信を適用するためのマッピング処理が行われた後、プリコーティング（Precoding）部１０８で送信アンテナ数に応じたプリコーディング行列が乗積され、送信アンテナに対応して設けられた物理チャネルマルチプレクサ（Physical channel MUX）１０９−１〜１０９−２に入力される。
各物理チャネルマルチプレクサ１０９−１〜１０９−２では、ＰＤＣＣＨブロックがその他の物理チャネル（ＰＳＳ、ＳＳＳ、ＰＢＣＨ、ＣＲＳ、ＰＤＳＣＨ等）と時間多重または周波数多重され、ＯＦＤＭ方式で変調された送信信号が生成される。
物理チャネルマルチプレクサ１０９−１〜１０９−２は、図示しないＣＰＵなどで構成されたコントローラで制御されることにより、前述のＣＲＥバイアス値の設定に応じて下りリンク無線フレームにおける共通信号（ＰＳＳ、ＳＳＳ、ＰＢＣＨ）が含まれるサブフレーム内で共通信号に割り当てる送信電力を調整する手段としても機能し、前述の送信電力配分制御例１〜４等を実行することができる。
各物理チャネルマルチプレクサ１０９−１〜１０９−２から出力された送信信号は、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部１１０−１，１１０−２で逆フーリエ変換され、並直列変換器（Ｐ／Ｓ）１１１−１，１１１−２で直列信号に変換される。各並直列変換器１１１−１，１１１−２の出力信号は、ＣＰ（サイクリックプレフィックス）付加（CP add.）部１１２−１，１１２−２でガードインターバルに相当するＣＰが付加された後、図示しない混合器で搬送周波数に周波数変換され、電力増幅器（ＴＸ ＲＦ）１１３−１，１１３−２で電力増幅されてアンテナ１１４−１，１１４−２から送信される。
次に、前述のマルチセルリンクレベルシミュレーションにより、スモールセル基地局に上記送信電力配分制御（Ｐｏｗｅｒ Ｂｏｏｓｔｉｎｇ）を適用したときのセルサーチ特性における効果を定量的に評価した結果について説明する。
図２１は、スモールセルに設定する正のＣＲＥバイアス値を変化させたときの初期セルサーチにおけるスモールセル検出可能場所率の改善効果を示すグラフである。図２１の横軸は、スモールセル基地局における他の物理チャネルの信号に対して同期信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ）の送信電力密度を増大させる値［ｄＢ］であり、同期信号（ＰＳＳ／ＳＳＳ）以外の送信信号の送信電力密度に対する同期信号の送信電力密度へ与えるオフセット値（以下「同期信号電力オフセット値」といい、図中では「ＳＣＨ ＥＰＲＥ」で示す。）である。また、図２１の縦軸は、初期セルサーチにおいて初めて検出されるセルがスモールセルである場所率である。
図２２は、スモールセルに設定する正のＣＲＥバイアス値を変化させたときの周辺セルサーチにおける所望スモールセルの検出可能な場所率の改善効果を示すグラフである。図２２の横軸は、スモールセル基地局における他の物理チャネルの信号に対して同期信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ）の送信電力密度を増大させる同期信号電力オフセット値である。また、図２２の縦軸は、周辺セルサーチにおいて所定の許容時間（図示の例では１００［ｍｓ］）以内に所望のスモールセルを正しく検出できる場所率を示している。図２２に示すように、ＣＲＥバイアス値が１５［ｄＢ］でも、同期信号電力オフセット値（ＳＣＨ ＥＰＲＥ）を９［ｄＢ］まで上げることにより、スモールセルの検出成功率をほぼ１００％にすることができる。
図２２に示すように、前記同期信号電力オフセット値を設定して送信電力配分制御（Ｐｏｗｅｒ Ｂｏｏｓｔｉｎｇ）を適用し、スモールセル基地局側の同期信号（ＰＳＳ／ＳＳＳ）の送信電力を大きく割り当てることにより、スモールセルのセル端における同期信号の受信ＳＩＲを改善することができる。従って、スモールセルに大きなＣＲＥバイアス値が設定されたＨｅｔＮｅｔにおいてスモールセルのセル端における所望スモールセルの検出を見逃す場所率を低減することができる。
〔逐次干渉キャンセラを用いた共通信号の受信性能の改善〕
次に、逐次干渉キャンセラを用いて共通信号の受信性能を改善する移動局装置の構成の改良について説明する。
この逐次干渉キャンセラでは、共通信号の受信電力の強いセルから順に検出し、検出されたセルの同期信号（ＰＳＳ／ＳＳＳ）及び物理報知チャネル（ＰＢＣＨ）の受信信号レプリカを作成し、検出されたセルの共通信号の一部または全ての成分を受信信号から順次除去する。これにより、共通信号の受信電力の弱いセルの共通信号の受信性能を向上させる。この逐次干渉キャンセラを用いた共通信号の受信性能の改善は、特に基地局間同期環境での適用効果が期待される。
図２３は、本実施形態の逐次干渉キャンセラを適用可能な移動局装置３０の要部構成の一例を示す機能ブロック図である。図２３の例は、逐次干渉キャンセラを適用して共通信号（ＰＳＳ、ＳＳＳ、ＰＢＣＨ）を受信するとともに、Ｌ１／Ｌ２制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の下りリンク制御信号を受信する場合の例を示している。通信中の移動局装置３０は、同期信号（ＳＳ）の受信信号を用いて、サービングセルとしてのスモールセル２０Ａのみならず、干渉となる周辺セルであるマクロセル１０Ａについても受信電力を測定している。
図２３において、移動局装置３０はまず、各アンテナ３０１−１，３０１−２及び高周波増幅器（ＲＸ−ＲＦ）３０２−１，３０２−２を介して受信した同期信号（ＳＳ）の受信信号から、セルサーチ・タイミング検出（Cell search & Timing detection）部３０３でフレームタイミングを検出し、ＣＰ削除（CP del.）部３０４−１，３０４−２によりＣｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ区間の受信信号を除去した後、直並列変換器（Ｓ／Ｐ）３０５−１，３０５−２で並列信号に変換される。各直並列変換器の出力信号は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部３０６−１，３０６−２によりサブキャリア毎の信号に変換された後、多重分離部（ＤＥＭＵＸ）３０７−１，３０７−２により、送信側で時間多重または周波数多重されたＰＤＣＣＨのブロックとその他の物理チャネル（ＰＳＳ、ＳＳＳ、ＰＢＣＨ、ＣＲＳ、ＰＤＳＣＨ等）のブロックとが分離される。
なお、セルサーチ・タイミング検出部３０３は、周辺セルの受信レベルを常にモニターし、そのモニター結果に基づいて、下りリンク共通信号のセル間干渉キャンセル対象の主要な干渉セルのセルＩＤを選択して出力する処理や、下りリンクＬ１／Ｌ２制御チャネルにおけるセル間干渉キャンセル対象の主要な干渉セルのセルＩＤを選択して出力する処理も行う。すなわち、セルサーチ・タイミング検出部３０３は、下りリンク無線フレームで受信された受信信号に基づいて、移動局装置３０が接続しているセル以外の周辺のセルを検出する手段としても機能する。
サービングセル用のチャネル推定・物理報知チャネル復調（Channel estimation & PBCH decoding for serving-cell）部３０８は、サービングセルの基地局（スモールセル基地局２０）の各送信アンテナから移動局装置３０の各受信アンテナまでのチャネル応答（伝送路応答）を推定する。このチャネル応答の推定は、多重分離部（ＤＥＭＵＸ）３０７−１，３０７−２から出力されるセル固有参照信号（ＣＲＳ）と、セルサーチ・タイミング検出部３０３から出力されるサービングセルのセルＩＤとに基づいて行われる。
また、干渉セル用のチャネル推定・物理報知チャネル復調（Channel estimation & PBCH decoding for interfering-cell）部３０９は、主要な干渉セルの基地局（マクロセル基地局１０）の各送信アンテナから移動局装置３０の各受信アンテナまでのチャネル応答（伝送路応答）を推定する。このチャネル応答の推定は、多重分離部（ＤＥＭＵＸ）３０７−１，３０７−２から出力されるセル固有参照信号（ＣＲＳ）と、セルサーチ・タイミング検出部３０３から出力されるセル間干渉キャンセル対象の主要な干渉セルのセルＩＤとに基づいて行われる。
干渉キャンセル・希望信号合成（Interference canceling & desired signal combining）部３１０は、図示しないコントローラで制御されることにより、後で例示するような共通信号（ＰＳＳ、ＳＳＳ、ＰＢＣＨ）に対する逐次干渉キャンセラの処理を実行する。すなわち、干渉キャンセル・希望信号合成部３１０は、検出された周辺のセルにおいて下りリンク無線フレームにおける共通信号（ＰＳＳ、ＳＳＳ、ＰＢＣＨ）を受信信号から抽出し、周辺のセルに対応する共通信号の受信信号レプリカを生成する手段、及び、周辺のセルに対応する共通信号の受信信号レプリカを用いて、検出されたセルに対応する共通信号の一部又はすべての成分を受信信号から除去する手段としても機能する。
更に、干渉キャンセル・希望信号合成部３１０は、チャネル評価・物理報知チャネル復調部３０８，３０９から各チャネル応答の推定結果として出力されたサービングセル及び主要干渉セルそれぞれのチャネル品質情報（ＣＳＩ）を用い、前述の最大比合成（ＭＲＣ）やＺｅｒｏ−Ｆｏｒｃｉｎｇ（ＺＦ）の受信信号処理アルゴリズムの処理手順に基づいて、ＰＤＣＣＨ部分の受信信号から干渉成分を除去した軟判定シンボルを得る。通信路対数尤度比生成（Channel LLR per coded bit generation）部３１１は、干渉キャンセル・希望信号合成部３１０から出力された軟判定シンボルに基づいて、ＰＤＣＣＨのビット毎の対数尤度比（ＬＬＲ）を生成する。復号・多重分離（De-scrambling dedicated control channel DEMUX）部３１２は、受信したＰＤＣＣＨの復号化を行った後、ＰＤＣＣＨのビット列から、複数のＤＣＩの符号化ビット列を分離する。そして、分離したビット列毎に、デレートマッチング（De-rate matching）部３１３によるデレートマッチング処理と通信路符号復号器部（Channel decoder）３１４による誤り訂正復号処理とを行った後、巡回冗長検査（ＣＲＣ）及びＣＲＣビット除去（CRC & CRC bits deletion）部３１５により、自局あての専用ＤＣＩを復元して検出する。
図２４は、移動局装置における周辺セルサーチの際に逐次干渉キャンセラを用いて共通信号の受信性能を改善する処理フローの一例を示すフローチャートである。
図２４において、まず、移動局装置は、予め取得しておいた周辺のセルに対応する既知の複数のセルＩＤの情報に基づいて、初期セルサーチの後、周辺セルサーチを開始する。そして、移動局装置は、第１番目のセルについて受信信号から取得したプライマリ同期信号（ＰＳＳ）に基づいて、シンボルタイミング候補、ローカルＩＤ候補、周波数オフセット候補などを更新する（Ｓ１）。
次に、移動局装置は、第１番目のセルについて受信信号から取得したセカンダリ同期信号（ＳＳＳ）に基づいて、フレームタイミング候補、グループＩＤ候補、ＣＰ長候補などを更新する（Ｓ２）。
次に、移動局装置は、上記更新した各種情報に基づいて、ＰＢＣＨの復号を実行する（Ｓ３）。ＰＢＣＨの復号に失敗した場合（Ｓ３でＮＯ）は、次のセルＩＤについて上記同期信号に基づく各種情報の更新及びＰＢＣＨの復号を伴うセル検出を繰り返す（Ｓ１〜Ｓ３）。
一方、ＰＢＣＨの復号に成功した場合（Ｓ３でＹＥＳ）、移動局装置は、当該セルについてすべての共通信号（ＰＳＳ／ＳＳＳ／ＰＢＣＨ）が正しく受信され、当該セルが正しく検出されていると判断する。
ここで、正しく検出されたセル数が所定の最大検出セル数に到達せず且つセルサーチを開始してから所定のセルサーチ時間が経過していない場合（Ｓ４でＮＯ）は、上記正しく検出されたセルの共通信号（ＰＳＳ／ＳＳＳ／ＰＢＣＨ）の受信信号レプリカを生成し（Ｓ５）、受信信号から正しく検出されたセルの共通信号（ＰＳＳ／ＳＳＳ／ＰＢＣＨ）の受信信号レプリカを受信信号から減算し（Ｓ６）、次のセルＩＤについて上記同期信号に基づく各種情報の更新及びＰＢＣＨの復号を伴うセル検出を繰り返す（Ｓ１〜Ｓ３）。そのとき、正しく検出されたセルを検出候補から除外する（Ｓ７）。
上記ステップＳ４において、正しく検出されたセル数が所定の最大検出セル数に到達した場合、又は、セルサーチを開始してから所定のセルサーチ時間が経過した場合（Ｓ４でＹＥＳ）は、セルサーチを終了する。
以上、図２４に示したように、移動局装置が検出に成功したセルの同期信号の受信信号レプリカを生成し、その受信信号レプリカを受信信号から除去することにより、ＨｅｔＮｅｔにおけるスモールセルにＣＲＥを適用した場合でも、その拡張されたスモールセルのセル端におけるスモールセル検出性能を改善することできる。特に、移動局装置３０における逐次干渉キャンセラを用いた共通信号の受信性能の改善を行った場合は、基地局における前述の同期信号電力オフセット値（ＳＣＨ ＥＰＲＥ）などのパラメータ設定を更新することなく、共通信号の受信品質（受信ＳＩＲ）を改善することができる。
なお、上記逐次干渉キャンセラ処理は、移動局装置３０が接続しているセル又はその周辺のセルについてセルのサイズ若しくは接続率を等価的に変更するＣＲＥなどのセル調整パラメータの設定が行われているか否かの判定結果に基づいて実行するように制御してもよい。すなわち、移動局装置３０において上記ＣＲＥなどのセル調整パラメータの設定が行われていると判定した場合には、受信信号から正しく検出されたセルに対応する共通信号の受信レプリカを用いて、受信信号から正しく検出されたセルに対応する共通信号の一部又はすべての成分を受信信号から除去する逐次干渉キャンセラ処理を実行するように制御し、共通信号の受信性能の改善を図る。一方、移動局装置３０において上記ＣＲＥなどのセル調整パラメータの設定が行われていないと判定した場合には、上記逐次干渉キャンセラ処理を実行しないように制御する。このようにＣＲＥなどのセル調整パラメータの設定が行われている場合のみ移動局装置３０で上記逐次干渉キャンセラ処理を実行することにより、移動局装置３０における負荷の増大を防止できる。
以上、本実施形態によれば、上記スモールセル基地局２０やマクロセル基地局１０の基地局装置における共通信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ，ＰＢＣＨ）の送信電力の調整制御により共通信号の受信性能を改善し、スモールセルにおけるＣＲＥバイアス値の設定によって移動局装置３０において発生しやすくなる共通信号のセル間干渉がその移動局装置３０における当該共通信号を用いた動作性能に与える影響を抑制又は防止することができる。
また、本実施形態によれば、移動局装置３０における共通信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ，ＰＢＣＨ）の逐次干渉キャンセラにより共通信号の受信性能を改善し、スモールセルにおけるＣＲＥバイアス値の設定によって移動局装置３０において発生しやすくなる共通信号のセル間干渉がその移動局装置３０における当該共通信号を用いた動作性能に与える影響を抑制又は防止することができる。
特に、本実施形態によれば、移動局装置３０において発生する複数セル間のトラフィックロード観点から最適なベストセルの検出性能劣化や当該移動局装置３０において同様に発生するそのベストセルに対する報知情報の検出性能劣化を抑制又は防止することができる。
なお、本実施形態の基地局装置における共通信号の送信電力配分制御と移動局装置における共通信号の逐次干渉キャンセラとは、互いに独立に適用してもよいし、両方を一緒に適用してもよい。
また、本実施形態では、基地局装置に対応するセルのサイズ若しくは接続率又は基地局装置に隣接する他の基地局装置に対応するセルのサイズ若しくは接続率を等価的に変更するセル調整パラメータとしてＣＲＥバイアス値を設定する場合について説明したが、本発明は、上記セル調整パラメータとしてＣＲＥバイアス値以外のパラメータを設定する場合にも同様に適用できる。
また、本実施形態では、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄへの適用を前提に説明したが、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄと類似のチャネル構成を用いるシステムであれば、本発明の概念はどのようなシステムにも適用可能であり、さらに本実施形態に示した送信機および受信機の構成に限定されない。また、セルサーチ用の信号系列、伝搬路応答の推定等に用いられるや参照信号の系列や誤り訂正のために用いられる通信路符号化方式はこれらの用途に適合するものであれば、どのような種類のものでも構わず、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄで定義されているものに限定されない。
また、本明細書で説明された処理工程並びに移動通信システム、基地局装置及び移動局装置の構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。
ハードウェア実装については、実体（例えば、各種無線通信装置、Ｎｏｄｅ Ｂ、端末、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置）において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、１つ又は複数の、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装（ＤＳＰＤ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。
また、ファームウェア及び／又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム（例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード）で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び／又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ／プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＦＬＡＳＨメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、１又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。
また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。
１０ マクロセル基地局
１０Ａ マクロセル
２０ スモールセル基地局
２０Ａ スモールセル
３０ 移動局装置
４０ コアネットワーク
3GPP TS36.211 V8.9.0,"Physical channel and modulation (Release 8)"Dec. 2009. 3GPP TS36.211 V9.1.0,"Physical channel and modulation (Release 9)"March 2010. 3GPP TS36.211 V10.6.0,"Physical channel and modulation (Release 10)"Dec.2012. 3GPP TS36.211 V11.1.0,"Physical channel and modulation (Release 11)"Dec. 2012. 3GPP TR36.814 V9.0.0,"Further advancements for E-UTRA physical layer aspects (Release 9),"March 2010. 3GPP TR36.839 V11.1.0，"Mobility enhancements in heterogeneous networks(Release 11),"Dec. 2012. K. Kitagawa, T. Yamamoto, and S. Konishi,"Effect of cell range expansion to handover performance for heterogeneous networks in LTE-Advanced systems,"IEICE Transaciotns on communications, vol.E96-B, no.6, pp.1367-1376, June 2013. T. Yamamoto and S. Konishi,"Impact of small cell deployments on mobility performance in LTE-Advanced systems,"Proceedings of the 6th international WDN workshops on cooperative and heterogeneous networks (WDN-CN2013), Sept. 2013. A. Damanjanovic, J. Montojo, Y. Wei, T. Ji, T. Luo, M. Vajapeyam, T. Yoo, O. Song, and D. Malladi, A survey on 3GPP heterogenous networks,"IEEE Wireless Communications, vol.18, no.3, pp.10-21, June 2011 (Invited Article). 3GPP TS36.133 V11.3.0, "Requirements for support of radio resource management (Release 11),"Dec. 2012.

Claims (19)

  1. 移動局装置と無線通信可能な基地局装置であって、
    移動局装置に対して下りリンク無線フレームにおける所定の周波数帯域及び時間スロットで固定的に共通信号を送信する手段と、
    当該基地局装置に対応するセルのサイズ若しくは接続率又は当該基地局装置に隣接する他の基地局装置に対応するセルのサイズ若しくは接続率を等価的に変更するセル調整パラメータの設定に応じて、前記下りリンク無線フレームにおける前記共通信号が含まれるサブフレーム内で前記共通信号に割り当てる送信電力を調整する手段と、を備えることを特徴とする基地局装置。
  2. 請求項１の基地局装置において、
    前記セル調整パラメータの設定に応じて、前記下りリンク無線フレームにおける前記共通信号が含まれるサブフレーム内における前記共通信号に割り当てる送信電力と他の物理チャネルの信号に割り当てる送信電力との間の配分を調整することを特徴とする基地局装置。
  3. 請求項１又は２の基地局装置において、
    前記セル調整パラメータの設定が、当該基地局装置に対応するセルのサイズ又は接続率を等価的に増加させる設定の場合に、前記下りリンク無線フレームにおける前記共通信号が含まれるサブフレーム内で前記共通信号に対する送信電力密度を増大させることを特徴とする基地局装置。
  4. 請求項３の基地局装置において、
    前記他の物理チャネルの信号に対する送信電力の配分を制限することを特徴とする基地局装置。
  5. 請求項１乃至４のいずれかの基地局装置において、
    前記セル調整パラメータの設定が、当該基地局装置に対応するセルのサイズ又は接続率を等価的に低減させる設定の場合に、前記下りリンク無線フレームにおける前記共通信号が含まれるサブフレーム内で前記共通信号に対する送信電力密度を低減させることを特徴とする基地局装置。
  6. 請求項１乃至５のいずれかの基地局装置において、
    当該基地局装置から送信される送信信号の平均電力若しくはピーク電力又は該平均電力と該ピーク電力との比（ＰＡＰＲ）が許容範囲内に入っている条件下で、前記共通信号に対する送信電力を調整することを特徴とする基地局装置。
  7. 請求項１乃至６のいずれかの基地局装置において、
    前記セル調整パラメータは、ＣＲＥ（セル範囲拡張）のバイアス値であることを特徴とする基地局装置。
  8. 請求項７の基地局装置において、
    前記共通信号以外の送信信号の送信電力密度に対する前記共通信号の送信電力密度へ与えるオフセット値を前記ＣＲＥのバイアス値以下にすることを特徴とする基地局装置。
  9. 請求項４の基地局装置において、
    前記他の物理チャネルの信号に対する送信電力の配分を制限することで余った余剰電力を、前記共通信号に対する送信電力の増加分として配分することを特徴とする基地局装置。
  10. 請求項８又は９の基地局装置において、
    当該基地局装置から送信される送信信号の平均電力若しくはピーク電力又は該平均電力と該ピーク電力との比（ＰＡＰＲ）が許容範囲内に入っている条件下で、前記共通信号に対する送信電力密度を増加させることを特徴とする基地局装置。
  11. 請求項１乃至１０のいずれかの基地局装置において、
    前記共通信号は、プライマリ同期信号、セカンダリ同期信号及び物理報知チャネルの信号であることを特徴とする基地局装置。
  12. 請求項１乃至１１のいずれかの基地局装置において、
    当該基地局装置がマクロセル基地局装置であり、
    当該基地局装置のセル内に前記他の基地局装置としてのスモールセル基地局装置が位置していることを特徴とする基地局装置。
  13. 請求項１乃至１１のいずれかの基地局装置において、
    当該基地局装置がスモールセル基地局装置であり、前記他の基地局装置としてのマクロセル基地局装置のセル内に位置していることを特徴とする基地局装置。
  14. 請求項１乃至１３のいずれかの基地局装置において、
    当該基地局装置に対応するセルのサイズ若しくは接続率又は当該基地局装置に隣接する他の基地局装置に対応するセルのサイズ若しくは接続率を等価的に変更するセル調整パラメータの設定が行われているか否かを判定する手段と、
    前記セル調整パラメータの設定が行われている場合に前記送信電力の調整を実行し、前記セル調整パラメータの設定が行われていない場合には前記送信電力の調整を実行しないように制御する手段と、を更に備えることを特徴とする基地局装置。
  15. 請求項1乃至１４のいずれかの基地局装置と、前記基地局装置と無線通信可能な移動局装置とを備える移動通信システム。
  16. 請求項１５の移動通信システムにおいて、
    前記移動局装置は、
    下りリンク無線フレームで受信された受信信号に基づいて、当該移動局装置が接続しているセルに加えてそれ以外の周辺のセルを検出する手段と、
    前記検出されたセルにおいて前記下りリンク無線フレームにおける所定の周波数帯域及び時間スロットで固定的に送信された共通信号の成分を前記受信信号から抽出し、前記検出されたセルに対応する共通信号の受信信号レプリカを生成する手段と、
    前記検出されたセルに対応する共通信号の受信信号レプリカを用いて、前記検出されたセルに対応する共通信号の一部又はすべての成分を前記受信信号から除去する手段と、を備えることを特徴とする移動通信システム。
  17. 請求項１６の移動通信システムにおいて、
    前記移動局装置における前記共通信号の受信信号レプリカを生成する手段は、
    前記検出されたセルに対応するプライマリ同期信号及びセカンダリ同期信号の成分を前記受信信号から抽出し、
    前記プライマリ同期信号及びセカンダリ同期信号それぞれに含まれる情報に基づいて、前記受信信号に含まれる前記検出されたセルに対応する物理報知チャネルの信号を復号および受信誤り有無確認を行うことにより前記検出されたセルの正否を確認し、
    正しく検出されたセルに対応する共通信号の受信信号レプリカとして、前記検出されたセルに対応するプライマリ同期信号、セカンダリ同期信号及び物理報知チャネルの信号それぞれの受信信号レプリカを生成する、ことを特徴とする移動通信システム。
  18. 請求項１６又は１７の移動通信システムにおいて、
    前記移動局装置は、前記共通信号を送信するセルが複数存在する場合は、前記共通信号の受信電力が強いセルから順に検出し、検出されたセルについて前記共通信号の受信信号レプリカを生成し、前記検出されたセルに対する共通信号の一部又はすべての成分を前記受信信号から順次除去することを特徴とする移動通信システム。
  19. 請求項１６乃至１８のいずれかの移動通信システムにおいて、
    前記移動局装置は、
    当該移動局装置が接続しているセル又はその周辺のセルについてセルのサイズ若しくは接続率を等価的に変更するセル調整パラメータの設定が行われているか否かを判定する手段と、
    前記セル調整パラメータの設定が行われている場合に当該移動局装置で検出されたセルに対応する共通信号の受信信号レプリカを用いて、前記受信信号から検出されたセルに対応する共通信号の一部又はすべての成分を前記受信信号から除去する処理を実行し、前記セル調整パラメータの設定が行われていない場合には前記共通信号の一部又はすべての成分を前記受信信号から除去する処理を実行しないように制御する手段と、を更に備えることを特徴とする移動通信システム。
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