JP6153350B2 - 無線基地局、ユーザ端末、無線通信システム及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、セルラーシステム等に適用可能な無線基地局、ユーザ端末、無線通信システム及び無線通信方法に関する。

従来、無線通信システムにおける複信形式として、上りリンク（ＵＬ）と下りリンク（ＤＬ）を周波数で分割する周波数分割複信（ＦＤＤ）と、上りリンクと下りリンクを時間で分割する時間分割複信（ＴＤＤ）とが知られている（例えば、非特許文献１）。ＦＤＤでは、上り信号と下り信号とが、同一時間の異なる周波数で送受信される。一方、ＴＤＤでは、上り信号と下り信号とが、同一周波数の異なる時間で送受信される。

また、ＬＴＥ（Long Term Evolution）など、ＴＤＤを用いた無線通信システムでは、無線フレーム内における上りサブフレームと下りサブフレームとの構成（比率）を示すフレーム構成（ＵＬ／ＤＬ構成（UL/DL configuration））が規定される（図１参照）。例えば、図１では、上りサブフレームと下りサブフレームの構成を示す７つのＵＬ／ＤＬ構成０−６が示される。

3GPP, TR25.912 (V7.1.0), "Feasibility study for Evolved UTRA and UTRAN", Sept. 2006

一般に、ＵＬ及びＤＬのトラヒックは非対称である。また、所定期間におけるＵＬ及びＤＬのトラヒック比は一定ではなく、時間的に、あるいは、場所的に変動する。このため、ＴＤＤを用いた無線通信システムでは、あるセル（送信ポイント、無線基地局）におけるＵＬ／ＤＬのリソース構成をトラヒック変動に応じて動的に変更することにより、無線リソースを有効利用することが望まれる。特に、ネットワークキャパシティを増大させるためにマクロセル内に配置されるスモールセルでは、ＵＬ／ＤＬのリソース構成を動的に変更することが望まれる。

そこで、ＬＴＥの後継のＬＴＥアドバンスト（ＬＴＥ−Ａ）など、ＴＤＤを用いた将来の無線通信システムでは、トラヒック適応ゲインを得るために、図１に示すＵＬ／ＤＬ構成をセル毎に動的に変更すること（ダイナミックＴＤＤ）が検討されている。一方、ダイナミックＴＤＤでは、隣接セル（隣接送信ポイント（neighboring transmission point））間において異なる伝送方向が用いられる場合、無線基地局間やユーザ端末間での干渉（セル間干渉：Inter-cell Interference）が発生する恐れがある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ＴＤＤを用いた無線通信システムにおいて、セル間干渉を軽減しながら、トラヒック適応ゲインを得ることが可能な無線基地局、ユーザ端末、無線通信システム及び無線通信方法を提供することを目的とする。

本発明の無線通信システムは、クラスタ内の各無線基地局が、無線フレーム内の上りサブフレームと下りサブフレームとの構成を示すＵＬ／ＤＬ構成を用いてユーザ端末と通信する無線通信システムであって、前記クラスタ内で伝送方向が固定される固定サブフレームの数に基づいて定められた複数のＵＬ／ＤＬ構成を各々含む複数のサブセットの中から、前記クラスタ内で用いられるサブセットを選択するサブセット選択部と、選択された前記サブセットに含まれる複数のＵＬ／ＤＬ構成から、前記ユーザ端末との通信に用いられるＵＬ／ＤＬ構成を選択するＵＬ／ＤＬ構成選択部と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、ＴＤＤを用いた無線通信システムにおいて、セル間干渉を軽減しながら、トラヒック適応ゲインを得ることができる。

ＵＬ／ＤＬ構成の一例の説明図である。 ダイナミックＴＤＤにおけるセル間干渉の説明図である。 半二重（Half Duplex）ＦＤＤの説明図である。 セルのクラスタ化（Cell Clustering）の説明図である。 クラスタ内のセル間におけるＵＬ／ＤＬ構成の適用例を示す図である。 本発明に係るクラスタ内のセル間におけるＵＬ／ＤＬ構成の適用例を示す図である。 本発明の無線通信方法で用いられるサブセットの一例を示す図である。 本発明の無線通信方法で用いられるサブセット０の一例を示す図である。 本発明の無線通信方法で用いられるサブセット１の一例を示す図である。 本発明の無線通信方法で用いられるサブセット２の一例を示す図である。 本発明の無線通信方法で用いられるサブセット３の一例を示す図である。 本発明の無線通信方法における固定サブフレームと変動／制限サブフレームとの割り当て例を示す図である。 本発明の無線通信方法における固定サブフレームと変動／制限サブフレームとの割り当て例を示す図である。 本発明の無線通信方法の概略動作を示すフローチャートである。 本発明の無線通信方法の詳細動作を示すシーケンス図である。 本発明の無線通信方法におけるクラスタレベルのリソース制御動作を示すフローチャートである。 本発明の無線通信方法におけるセルレベルのリソース制御動作を示すフローチャートである。 本実施の形態に係る無線通信システムの一例を示す概略図である。 本実施の形態に係る無線基地局の全体構成の説明図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の全体構成の説明図である。 本実施の形態に係る無線基地局の機能構成の説明図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の機能構成の説明図である。

図２を参照し、ダイナミックＴＤＤにおけるセル間干渉について説明する。ダイナミックＴＤＤとは、時間分割複信（ＴＤＤ）が適用される無線通信システムにおいて、上りサブフレームと下りサブフレームとの構成（DL/UL configuration）を動的に変化させることである。図２Ａに示すように、ダイナミックＴＤＤが適用される無線通信システムは、複数の送受信ポイント（ここでは、無線基地局ＢＳ１、ＢＳ２）と、各無線基地局ＢＳ１、ＢＳ２と通信するユーザ端末ＵＥ１、ＵＥ２とを含んで構成されている。

図２Ａにおいて、無線基地局ＢＳ１とユーザ端末ＵＥ１との間、及び無線基地局ＢＳ２とユーザ端末ＵＥ２との間では、ＴＤＤにより無線通信が行われる。図２Ｂでは、一例として無線基地局ＢＳ１がＵＬ／ＤＬ構成１、無線基地局ＢＳ２がＵＬ／ＤＬ構成２を適用する場合を示している。

この場合、サブフレーム３、８において、無線基地局ＢＳ１はＵＬ伝送を行い、無線基地局ＢＳ２はＤＬ伝送を行う。すなわち、同一時間領域／同一周波数領域において、無線基地局ＢＳ２からユーザ端末ＵＥ２に下り信号が送信され、ユーザ端末ＵＥ１から無線基地局ＢＳ１に上り信号が送信される。

このため、無線基地局ＢＳ２からユーザ端末ＵＥ２に送信される下り信号は、ユーザ端末ＵＥ１から無線基地局ＢＳ１に送信される上り信号への干渉（無線基地局ＢＳ１と無線基地局ＢＳ２間の干渉１）となるおそれがある。また、ユーザ端末ＵＥ１から無線基地局ＢＳ１に送信される上り信号は、無線基地局ＢＳ２からユーザ端末ＵＥ２に送信される下り信号への干渉（ユーザ端末ＵＥ１とユーザ端末ＵＥ２間の干渉２）となるおそれがある（図２Ａ参照）。

その結果、サブフレーム３、８において、無線基地局ＢＳ１の受信品質、ユーザ端末ＵＥ２の受信品質が低下するおそれがある。また、通常は無線基地局ＢＳからユーザ端末に送信する下り信号の送信電力の方が、ユーザ端末ＵＥから無線基地局ＢＳに送信する上り信号の送信電力より大きくなる。そのため、無線基地局ＢＳから送信される下り信号が、ユーザ端末から送信される上り信号（例えば、上り制御信号）に対して及ぼす干渉（図２Ａにおける干渉１）の影響が特に大きくなる。

このように、ダイナミックＴＤＤが適用される無線通信システムでは、隣接するセル間で下りサブフレームと上りサブフレームが重複すると、セル間干渉（特に、上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical Uplink Control Channel）等に対する下り信号による干渉（基地局間干渉））により、通信品質が劣化するおそれがある。

このようなセル間干渉を軽減する方法としては、図３に示す半二重（Half Duplex）ＦＤＤが知られている。半二重ＦＤＤでは、周波数分割複信（ＦＤＤ）と同様に上りリンクと下りリンクとに対して異なる周波数リソース（例えば、コンポーネントキャリア（単に、キャリアともいう）、サブキャリア、リソースブロックなど）が割り当てられるが、あるユーザ端末ＵＥの上り信号と下り信号とは同一時間で送受信されない。半二重ＦＤＤでは、あるユーザ端末ＵＥの上り信号と下り信号とが異なる時間で送受信されるという意味で、ＴＤＤと同じである。

図３に示す半二重ＦＤＤでは、ＤＬ用キャリア（図３のキャリア＃０）及びＵＬ用キャリア（図３のキャリア＃１）が割り当てられる。また、ユーザ端末ＵＥ１の下り信号及び上り信号は、異なるキャリアの異なるサブフレームで送受信される。半二重ＦＤＤでは、隣接セル間で同一のキャリア（例えば、キャリア＃０）では、同一の伝送方向（例えば、キャリア＃０ではＤＬのみ）だけが用いられる。すなわち、隣接セル間の同一キャリアにおいて、異なる伝送方向が用いられない。よって、セル間干渉を軽減できる。一方で、半二重ＦＤＤでは、ＵＬ／ＤＬのペアキャリア（paired carrier）が要求されるため、周波数利用効率が悪化する。

そこで、ダイナミックＴＤＤが適用される無線通信システムでは、セル間干渉を軽減するために、セルのクラスタ化を行うことが検討されている。図４に示すように、セルのクラスタ化では、少なくとも一つの隣接セル（neighboring cell）をグループ化してクラスタ（cluster）を形成する。また、クラスタ内の全セルでは、同じＵＬ／ＤＬ構成（図１）が適用される。

例えば、図４では、隣接するセル１及び２をグループ化してクラスタ１が形成され、隣接するセル３−５をグループ化してクラスタ２が形成され、セル６をグループ化してクラスタ３が形成される。図４において、同じクラスタ内のセル（例えば、セル１及び２など）では、同じＵＬ／ＤＬ構成が適用される。

セルのクラスタ化では、クラスタ内のセル間において、同じＵＬ／ＤＬ構成が適用されるので、同じサブフレームで異なる伝送方向（一方がＵＬで他方がＤＬ）が用いられることがない。この結果、クラスタ内におけるセル間干渉（クラスタ内における基地局間干渉、端末干渉を含む。クラスタ内干渉（intra-cluster interference）ともいう）を回避できる。なお、クラスタ間の距離は十分に離れているので、クラスタ間干渉（inter-cluster interference）は無視できる。

図５を参照し、クラスタ内のセル間におけるＵＬ／ＤＬ構成の適用例を詳述する。図５Ａでは、クラスタ内のセル間で異なるＵＬ／ＤＬ構成を適用する例が示される。具体的には、図５Ａでは、セル１にＵＬ／ＤＬ構成０が適用され、セル２にＵＬ／ＤＬ構成５が適用される。図５Ａでは、１無線フレーム内の５サブフレーム（サブフレーム３、４、７−９）において、セル１、２の伝送方向が異なる。このため、クラスタ内のセル１、２間の干渉が大きくなってしまう。

図５Ｂでは、クラスタ内のセル間で同じＵＬ／ＤＬ構成を適用する例が示される。具体的には、図５Ｂでは、クラスタ内のセル１−３の全てにＵＬ／ＤＬ構成０が適用される。図５Ｂでは、１無線フレーム内の全サブフレームにおいて、セル１−３の伝送方向が同じである。このため、クラスタ内のセル１−３間の干渉を軽減できる。

セル１−３に適用されるＵＬ／ＤＬ構成０では、１無線フレーム内の６サブフレーム（サブフレーム２−４、７−９）が上りサブフレーム、残りの４サブフレーム（サブフレーム０、１、５、６）が下りサブフレームとして扱われる。なお、サブフレーム１、６は、下りサブフレームと上りサブフレームとの切り替えるための特殊サブフレームである。特殊サブフレームは、主に下りリンクに用いられることから、下りサブフレームとして扱うことができる。

ここで、セル１、２、３における下りトラヒック及び上りトラヒックとの比（以下、ＤＬ／ＵＬトラヒック比という）が、それぞれ、２：３、１９：３０、２：１であるとする。下りトラヒックよりも上りトラヒックが多いセル１、２では、下りサブフレームよりも上りサブフレームが多いＵＬ／ＤＬ構成０を適用することにより、トラヒック適応ゲイン（Traffic adaptation gain）を得られる。一方、上りトラヒックよりも下りトラヒックが多いセル３では、セル１、２と同じＵＬ／ＤＬ構成０を適用することにより、トラヒック適応ゲインが失われてしまう。

以上のように、クラスタ内のセル間干渉を軽減するためにクラスタ内の全セルで同じＵＬ／ＤＬ構成を適用する場合、ダイナミックＴＤＤによるトラヒック適応ゲインが失われる恐れがある。そこで、本発明者らは、クラスタ内で伝送方向が固定される固定サブフレームを用いることでクラスタ内のセル間干渉を軽減しながら、クラスタ内の各セルでトラヒックに応じたＵＬ／ＤＬ構成を適用可能とすることでトラヒック適応ゲインの損失を防止するという着想を得た。

具体的には、図６に示すように、クラスタ内のセル１−３間において、サブフレーム０、１、５、６（特殊サブフレーム（Ｓ）を下りサブフレームとして扱う）は、クラスタ内の伝送方向がＤＬとなる。また、サブフレーム２−４は、クラスタ内の伝送方向がＵＬとなる。このように、図６のサブフレーム０−６の各々では、クラスタ内の伝送方向が一定方向に固定されるので、クラスタ内のセル間干渉を回避できる。

一方、図６では、ＤＬ／ＵＬトラヒック比に応じて、上りトラヒックが多いセル１、２では、上りサブフレームが多いＵＬ／ＤＬ構成０が適用され、下りトラヒックが多いセル３では、下りサブフレームが多いＵＬ／ＤＬ構成３が適用される。このため、セル１−３間で同じＵＬ／ＤＬ構成を適用する場合と比べて、トラヒック適応ゲインの損失を防止できる。

このように、クラスタ内で伝送方向が固定される固定サブフレームを設ける場合、クラスタ内のセル間で同じＵＬ／ＤＬ構成を適用せずとも、クラスタ内のセル間干渉を軽減できる。また、固定サブフレームを有する限り、セル間で異なるＵＬ／ＤＬ構成を適用可能となるので、トラヒック適応ゲインの損失を防止することもできる。

以下、本発明に係る無線通信方法を詳細に説明する。本発明に係る無線通信方法は、クラスタ内の各無線基地局ＢＳが、無線フレーム内の上りサブフレームと下りサブフレームとの構成を示すＵＬ／ＤＬ構成を用いてユーザ端末ＵＥと通信する無線通信システムで用いられる。

具体的には、本発明に係る無線通信方法では、クラスタ内で伝送方向が固定される固定サブフレームの数に基づいて定められた複数のＵＬ／ＤＬ構成を各々含む複数のサブセットの中から、クラスタ内で用いられるサブセットが選択される（クラスタレベルでのリソース制御）。また、選択されたサブセットに含まれる複数のＵＬ／ＤＬ構成から、ユーザ端末ＵＥとの通信に用いられるＵＬ／ＤＬ構成が選択される（セルレベルでのリソース制御）。

このように、本発明に係る無線通信方法では、クラスタを形成する複数の無線基地局ＢＳ間でクラスタレベルのリソース制御が行われるとともに、クラスタ内の各無線基地局ＢＳでセルレベルのリソース制御が行われる。かかるマルチレベルでのリソース制御により、クラスタ内のセル間干渉を防止しながら、トラヒック適応ゲインをより向上させることができる。

なお、以下では、クラスタレベルのリソース制御を行うクラスタ制御局（cluster enter）が、クラスタ内の特定の無線基地局ＢＳである例について説明するが、これに限られない。クラスタ制御局は、クラスタ内の無線基地局ＢＳに限られず、クラスタ外の制御装置（無線基地局、コアネットワーク装置などを含む）であってもよい。また、クラスタ内の各無線基地局ＢＳは、スモールセルを形成する無線基地局（スモール基地局）であってもよいし、マクロセルを形成する無線基地局（マクロ基地局）であってもよい。

また、以下では、各セルで適用されるＵ／ＤＬ構成として、ＬＴＥシステムで規定されている構成（図１参照）を例に挙げているが、適用可能なＵＬ／ＤＬ構成はこれに限られない。また、セルは、無線基地局ＢＳ、送信ポイントなどであってもよい。また、特殊サブフレームは、主に、ＤＬ伝送に用いられるため、下りサブフレームとして扱うことができる。

また、本発明に係る無線通信方法において、固定サブフレーム（fixed subframe）は、クラスタ内のセル間で伝送方向がＵＬ又はＤＬに固定されるサブフレームである。一方、動的サブフレーム（dynamic subframe）は、クラスタ内のセル間で伝送方向が固定されないサブフレームである。なお、動的サブフレームは、flexible subframe、open subframeなどと呼ばれてもよい。また、後述するように、動的サブフレームは、上り／下り送信又は上り／下り送信電力が制御される制限サブフレーム（restricted subframe、後述のempty subframeを含む）に変更することもできる。

（クラスタレベルのリソース制御）
図７−１１を参照し、クラスタレベルのリソース制御で用いられる複数のサブセットについて説明する。サブセットは、固定サブフレームの数に基づいて定められるＵＬ／ＤＬ構成の組み合わせである。なお、図７−図１１において、特殊サブフレームは、下りサブフレームとして扱うものとする。

図７に示すように、各サブセットは、下りリンクの固定サブフレーム（以下、固定下りサブフレーム）と上りリンクの固定サブフレーム（以下、固定上りサブフレームという）の数に基づいて定められる複数のＵＬ／ＤＬ構成を含む。また、各サブセットは、サブセット情報（例えば、サブセットインデックス）によって識別される。

例えば、サブセット０は、固定下りサブフレームの数が４、固定上りサブフレームの数が１となるＵＬ／ＤＬ構成を含む。図１に示すＵＬ／ＤＬ構成０−６が用いられる場合、図８Ａに示すように、ＵＬ／ＤＬ構成０−６の全てにおいて、４つのサブフレーム０、１、５、６が固定下りサブフレーム、１つのサブフレーム２が固定上りサブフレームとなる。よって、サブセット０は、ＵＬ／ＤＬ構成０−６を含む。

サブセット０では、図８Ｂに示すように、固定サブフレーム（ここでは、固定下りサブフレームであるサブフレーム０、１、５、６及び固定上りサブフレームであるサブフレーム２）と等しい数の動的サブフレームが設けられる。このように、サブセット０では、クラスタ内のセル間で伝送方向を変動させることができる動的サブフレームが相対的に多く設けられる。このため、サブセット０は、クラスタ内の各セルにおけるＤＬ／ＵＬトラヒック比が大きく異なる場合（例えば、セル１、２、３におけるＤＬ／ＵＬトラヒック比が、それぞれ、１：１、４：１、１：４である場合）に、選択される。

また、サブセット１は、固定下りサブフレームの数が４、固定上りサブフレームの数が２となるＵＬ／ＤＬ構成を含む。図１に示すＵＬ／ＤＬ構成０−６が用いられる場合、図９Ａに示すように、ＵＬ／ＤＬ構成０、１、３、４、６において、４つのサブフレーム０、１、５、６が固定下りサブフレーム、２つのサブフレーム２、３が固定上りサブフレームとなる。よって、サブセット１は、ＵＬ／ＤＬ構成０、１、３、４、６を含む。

サブセット１では、図９Ｂに示すように、４つの固定下りサブフレームと２つの固定上りサブフレームとからなる６つの固定サブフレームと４つの動的サブフレームとが設けられ、相対的に下りサブフレームの数を多くすることができる。このため、サブセット１は、クラスタ内の各セルにおけるＤＬ／ＵＬトラヒック比が異なるが、ＤＬ伝送が相対的に多い場合（例えば、セル１、２、３におけるＤＬ／ＵＬトラヒック比が、それぞれ、２：１、４：３、３：４である場合）に、選択される。

なお、固定下りサブフレームの数が４、固定上りサブフレームの数が２となるＵＬ／ＤＬ構成の組み合わせは、図７に示すように、ＵＬ／ＤＬ構成０、１、３、４、６の他に、ＵＬ／ＤＬ構成０、１、２、６が存在する。ここで、クラスタ内の無線基地局ＢＳにおいて適用し得るＵＬ／ＤＬ構成の種類は多い方が望ましい。このため、サブセット１は、ＵＬ／ＤＬ構成０、１、２、６よりも種類の多いＵＬ／ＤＬ構成０、１、３、４、６を含むこととなる。このように、固定下りサブフレームの数と固定上りサブフレームの数とが所望の値となるＵＬ／ＤＬ構成の組み合わせが複数存在する場合、サブセットは、ＵＬ／ＤＬ構成の種類がより多くなる組み合わせである。

また、サブセット２は、固定下りサブフレームの数が４、固定上りサブフレームの数が３となるＵＬ／ＤＬ構成を含む。図１に示すＵＬ／ＤＬ構成０−６が用いられる場合、図１０Ａに示すように、ＵＬ／ＤＬ構成０、３、６において、４つのサブフレーム０、１、５、６が固定下りサブフレーム、３つのサブフレーム２−４が固定上りサブフレームとなる。よって、サブセット２は、ＵＬ／ＤＬ構成０、３、６を含む。

サブセット２では、図１０Ｂに示すように、４つの固定下りサブフレームと３つの固定上りサブフレームとからなる７つの固定サブフレームと３つの動的サブフレームとが設けられ、相対的に上りサブフレームの数を多くすることができる。このため、サブセット２は、クラスタ内の各セルにおけるＤＬ／ＵＬトラヒック比が異なるが、ＵＬ伝送が相対的に多い場合（例えば、セル１、２、３におけるＤＬ／ＵＬトラヒック比が、それぞれ、２：１、５：６、３：４である場合）に、選択される。

また、サブセット３は、固定下りサブフレームの数が４、固定上りサブフレームの数が４となるＵＬ／ＤＬ構成の組み合わせを示す。図１に示すＵＬ／ＤＬ構成０−６が用いられる場合、図１１Ａに示すように、ＵＬ／ＤＬ構成０、１、６において、４つのサブフレーム０、１、５、６が固定下りサブフレーム、４つのサブフレーム２、３、７、８が固定上りサブフレームとなる。よって、サブセット２は、ＵＬ／ＤＬ構成０、１、６を含む。

サブセット３では、図１１Ｂに示すように、４つの固定下りサブフレームと４つの固定上りサブフレームとからなる８の固定サブフレームと２つの動的サブフレームとが設けられ、下りサブフレームと上りサブフレームの数が大きく異ならない。このため、サブセット３は、クラスタ内の各セルにおけるＤＬ／ＵＬトラヒック比が共通して低い場合（例えば、セル１、２、３におけるＤＬ／ＵＬトラヒック比が、それぞれ、１：１、５：６、３：４である場合）に、選択される。

クラスタレベルのリソース制御では、クラスタ制御局が、以上のような複数のサブセットの中から、クラスタ内の各無線基地局ＢＳ（セル、送信ポイント）における干渉情報又は／及びトラヒック情報に基づいて、クラスタで用いられるサブセット（cluster-specific subset）を選択する。

ここで、干渉情報とは、各無線基地局ＢＳ（セル、送信ポイント）における干渉量を示す情報であり、例えば、ＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise Ratio）、ＳＮＲ（Signal to Noise ratio）などである。なお、干渉情報は、interference measurement results、interference level reportなどと呼ばれてもよい。

また、トラヒック情報とは、各無線基地局ＢＳ（セル、送信ポイント）におけるＵＬ及びＤＬのトラヒックに関する情報である。トラヒック情報は、各無線基地局ＢＳで適用することが望ましいＵＬ／ＤＬ構成の識別情報（ＵＬ／ＤＬ構成番号）や、ＤＬ／ＵＬトラヒック比（量子化されてもよい）や、クラスタ内の各無線基地局ＢＳのバッファ内に蓄積されたＤＬパケット数やＵＬパケット数であってもよい。なお、トラヒック情報は、traffic demand reportなどと呼ばれてもよい。

具体的には、クラスタ制御局は、各セルにおける干渉情報が相対的に悪化している場合、セル間干渉を軽減するために、固定サブフレームの数が多いサブセット（例えば、サブセット２、３など）を選択してもよい。或いは、クラスタ制御局は、各セルにおける干渉情報が相対的に良好である場合、トラヒック適応ゲインを向上させるために、固定サブフレームの数が少ない（動的サブフレームの数が多い）サブセット（例えば、サブセット０、１など）を選択してもよい。

また、クラスタ制御局は、トラヒック情報に基づいて、各セルにおいて適応が望まれるＵＬ／ＤＬ構成をより多く含むサブセットを選択してもよい。また、クラスタ制御局は、各セルのＵＬ／ＤＬトラヒック比が大きく異なる場合、動的サブフレームの数が多いサブセット（例えば、サブセット０）を選択してもよい。一方、各セルのＵＬ／ＤＬトラヒック比が略等しい場合、固定サブフレームの数が多いサブセット（例えば、サブセット３）を選択してもよい。

また、クラスタレベルのリソース制御では、クラスタ制御局が、所定トリガにより、クラスタで用いられるサブセットを準静的（semi-static）に再選択してもよい。かかる再選択は、クラスタ内の各無線基地局ＢＳ（セル、送信ポイント）における干渉情報又は／及びトラヒック情報に基づいて、行われてもよい。

以上のように、選択／再選択されたサブセットを示すサブセット情報（例えば、サブセットインデックス）は、例えば、Ｘ２インターフェースなどの基地局間インターフェースを介して、クラスタ内の他の無線基地局ＢＳに通知されてもよい。

また、クラスタレベルのリソース制御では、クラスタ制御局が、選択されたサブセットに基づいて、クラスタ内の各無線基地局ＢＳにおける固定サブフレームと動的サブフレームとを割り当て、割り当て情報を他の無線基地局ＢＳに通知してもよい。

なお、割り当て情報は、無線フレームを構成するサブフレーム数と等しいビット数のビットマップであってもよい。ビットマップを用いる場合、例えば、図８Ｂ、図９Ｂ、図１０Ｂ、図１１Ｂにおける固定サブフレームに対応するビットが「１」に設定され、動的サブフレーム（又は無送信サブフレーム）に対応するビットがが「０」に設定されてもよい。なお、「１」又は「０」の設定はこれに限られない。

ここで、クラスタ内の各無線基地局ＢＳ（セル、送受信ポイント）において複数の周波数／空間リソースが用いられる場合について詳述する。なお、周波数／空間リソースとは、コンポーネントキャリア（単にキャリアともいう）、所定の周波数帯域、サブキャリア、リソースブロック、ビーム、プリコーディングマトリックス、少なくとも一つである。これら以外であっても、時間リソース以外のリソースであれば、どのようなリソースであってもよい。

具体的には、クラスタ内の各無線基地局ＢＳにおいて複数の周波数／空間リソースが用いられる場合、クラスタ制御局は、選択されたサブセットに基づいて、クラスタ内の各無線基地局ＢＳにおける固定サブフレームと動的サブフレームとを割り当てる。また、クラスタ制御局は、動的サブフレームにおいてクラスタ内の各無線基地局ＢＳ（セル、送信ポイント）間の干渉が生じないように、各無線基地局ＢＳで用いられる一部の周波数／空間リソースにおいて動的サブフレームの代わりに制限サブフレームを割り当てる。

なお、制限サブフレーム（restricted subframe）は、上り送信と下り送信とのいずれも行われないサブフレーム（empty subframe）、又は、制限された送信電力で上り送信と下り送信とのいずれかが行われるサブフレームである。また、動的サブフレームに代えて制限サブフレームが用いられる場合、上述の割り当て情報は、動的サブフレームと制限サブフレームとの識別情報を含んでもよい。或いは、上述の割り当て情報は、動的サブフレーム又は制限サブフレームが割り当てられる周波数／空間リソースの識別情報を含んでもよい。

図１２及び図１３を参照し、クラスタ内の各セルにおいて、複数の周波数／空間リソースとして、複数のコンポーネントキャリア（ＣＣ）が用いられる場合を一例として説明する。図１２では、クラスタ内の各セルが地理的に互いに重複して配置される例を説明する。一方、図１３では、クラスタ内の一部のセルが地理的に重複せずに配置される例を説明する。

図１２Ａでは、クラスタ内のセル１−３が地理的に互いに重複し、セル１−３がそれぞれＣＣ１−ＣＣ３を用いてキャリアアグリゲーションを行う場合を想定する。かかる場合、クラスタ制御局（例えば、無線基地局ＢＳ２）は、セル間で同一のＣＣに動的サブフレームが割り当てられないように、制限サブフレームを割り当てる。

例えば、図１２Ｂに示すように、セル１のＣＣ１、セル２のＣＣ２、セル３のＣＣ３に動的サブフレームが割り当てられる。このため、セル１のＣＣ２、ＣＣ３、セル２のＣＣ１及びＣＣ３、セル３のＣＣ１及びＣＣ２には、動的サブフレームの代わりに制限サブフレーム（ここでは、上り送信又は下り送信のいずれも行われないempty subframe）が割り当てられる。

このように、図１２Ｂでは、クラスタ制御局が、クラスタ内の各セルの動的サブフレームを互いに異なるＣＣに割り当てる。また、クラスタ制御局は、各セルで動的サブフレームが割り当てられるＣＣ以外のＣＣに制限サブフレーム（ここでは、empty subframe）を割り当てる。これにより、クラスタ内のセル間で、同一コンポーネントキャリアの動的サブフレームで異なる伝送方向の送信が行われることがなく、動的サブフレームにおけるセル間干渉も軽減できる。なお、図１２Ｂでは、上述の割り当て情報は、動的サブフレーム（又は制限サブフレーム）が割り当てられたＣＣの識別情報を含んでもよい。

一方、図１３Ａでは、クラスタ内のセル１及びセル２とセル２及びセル３とが地理的に互いに重複するものの、セル１及びセル３は、地理的に互いに重複せず、セル１−３がそれぞれＣＣ１−ＣＣ２を用いてキャリアアグリゲーションを行う場合を想定する。かかる場合、クラスタ制御局（例えば、無線基地局ＢＳ２）は、地理的に重複するセル１及びセル２間の干渉、セル２及びセル３間の干渉が生じないように、ＣＣ１−ＣＣ２のうち一部のＣＣにおいて動的サブフレームの代わりに制限サブフレームを割り当てる。

例えば、図１３Ｂに示すように、セル１のＣＣ１、セル２のＣＣ２、セル３のＣＣ１に動的サブフレームが割り当てられる。また、セル１のＣＣ２、セル２のＣＣ１、セル３のＣＣ２には、動的サブフレームの代わりに制限サブフレーム（ここでは、empty subframe）が割り当てられる。セル１及び３は地理的に重複しないので、セル１及び３では、同じＣＣ１に動的サブフレームが割り当てることができる。

このように、図１３Ｂでは、クラスタ制御局が、クラスタ内で地理的に重複するセルの動的サブフレームを互いに異なるＣＣに割り当てる。また、クラスタ制御局は、地理的に重複するセルの動的サブフレームが割り当てられるＣＣ以外のＣＣに制限サブフレームを割り当てる。これにより、クラスタ内で地理的に重複するセル間で、同一コンポーネントキャリアの動的サブフレームで異なる伝送方向の送信が行われることがなく、動的サブフレームにおけるセル間干渉も軽減できる。なお、図１３Ｂでは、上述の割り当て情報は、動的サブフレーム（又は制限サブフレーム）が割り当てられたＣＣの識別情報を含んでもよい。

また、図１３Ｂでは、クラスタ内であっても地理的に重複するセル間（図１３Ｂでは、セル１及び３間）では、同じＣＣに動的サブフレームを割り当てることができるため、周波数利用効率を向上させることもできる。

このように、クラスタ内の各セルで複数の周波数／空間リソースが用いられる場合、一部の周波数／空間リソースにおいて動的サブフレームの代わりに制限サブフレームを用いることで、クラスタ内のセル間で異なる伝送方向が用いられるサブフレームにおける干渉も防止でき、クラスタ内のセル間干渉をさらに軽減できる。

（セルレベルのリソース制御）
セルレベルのリソース制御では、クラスタ内の各無線基地局ＢＳは、クラスタ制御局が選択されたサブセットを示すサブセット情報を取得し、当該サブセットに含まれる複数のＵＬ／ＤＬ構成の中から、ユーザ端末ＵＥとの通信に用いられるＵＬ／ＤＬ構成を選択する。

例えば、図７のサブセット０−３の中からサブセット２が選択される場合、クラスタ内の各無線基地局は、サブセット２が示すＵＬ／ＤＬ構成０、３、６の中から、トラヒックに応じたＵＬ／ＤＬ構成を選択する。具体的には、各無線基地局は、ＤＬトラヒックが多い場合ＵＬ／ＤＬ構成３を選択し、ＵＬトラヒックが多い場合ＵＬ／ＤＬ構成０を選択し、その他の場合ＵＬ／ＤＬ構成６を選択してもよい。

また、セルレベルのリソース制御では、クラスタ内の各無線基地局ＢＳが、所定トリガにより、サブセットに含まれる複数のＵＬ／ＤＬ構成の中で、ＵＬ／ＤＬ構成を動的（dynamic）に変更してもよい。なお、ＵＬ／ＤＬ構成の変更は、クラスタ制御局によるサブセットの再選択よりも短い周期で行われることが望ましい。

（詳細動作）
以下、図１４−１７を参照し、本発明の無線通信方法の詳細動作を説明する。

図１４を参照し、本発明の無線通信方法の概略動作を説明する。本発明の無線通信方法では、図１４に示すように、隣接する無線基地局ＢＳ（セル、送受信ポイント）間のパスロスが測定される（ステップＳ１０１）。無線基地局ＢＳ間のパスロスの測定結果に基づいて、クラスタが形成される（ステップＳ１０２）。

例えば、無線基地局ＢＳ間のパスロスが所定の閾値より小さい少なくとも一つの無線基地局ＢＳ（セル）をグループ化して、クラスタが形成されてもよい。なお、クラスタを形成する無線基地局ＢＳ（セル）は、マクロ基地局（マクロセル）であってもよいし、スモール基地局（スモールセル）であってもよいし、マクロ基地局とスモール基地局との双方であってもよい。

次に、クラスタ制御局（cluster center）が、クラスタレベルのリソース制御（resource assignment）（図１６参照）を行う（ステップＳ１０３）。なお、クラスタ制御局は、クラスタ内の特定の無線基地局ＢＳにであってもよいし、クラスタ外の制御装置であってもよい。また、クラスタ内の各無線基地局ＢＳが、セルレベルのリソース制御（resource assignment）（図１７参照）を行う（ステップＳ１０４）。

クラスタ制御局は、所定トリガでクラスタレベルの再構成が必要であるか否かを所定周期で判断する（ステップＳ１０５）。クラスタレベルの再構成が必要であると判断された場合、本動作は、ステップＳ１０３に戻る。

図１５−１７を参照し、クラスタレベル及びセルレベルでのリソース割り当て動作を説明する。以下では、無線基地局ＢＳ１−ＢＳ３（セル１−３）を含むクラスタが形成されるものとする。また、クラスタ制御局が無線基地局ＢＳ２であるものとするが、これに限られない。

図１５に示すように、クラスタ内の無線基地局ＢＳ１−ＢＳ３は、それぞれ干渉測定を行う（ステップＳ２０１ａ−２０１ｃ）。また、無線基地局ＢＳ１及びＢＳ３は、クラスタ制御局（無線基地局ＢＳ２）に対して、測定結果を示す干渉情報を報告する（ステップＳ２０２ａ及び２０２ｂ）。また、無線基地局ＢＳ１及びＢＳ３は、クラスタ制御局に対して、トラヒック情報を報告する（ステップＳ２０３ａ及び２０３ｂ）。

クラスタ制御局は、無線基地局ＢＳ１−ＢＳ３における干渉情報及び／又はトラヒック情報に基づいて、クラスタレベルのリソース制御を行う（ステップＳ２０４）。図１６を参照し、ステップＳ２０４におけるクラスタレベルのリソース制御動作を詳述する。

図１６に示すように、クラスタ制御局（無線基地局ＢＳ２）は、クラスタ内の全無線基地局ＢＳ１−ＢＳ３（セル１−３）における干渉情報及び／又はトラヒック情報を取得する（ステップＳ３０１）。なお、上述のように、トラヒック情報は、望ましいＵＬ／ＤＬ構成の識別情報、ＤＬ／ＵＬトラヒック比、バッファに蓄積される上りパケット及び下りパケットの数などを含んでもよい。

クラスタ制御局は、クラスタ内の無線基地局ＢＳ１−ＢＳ３における干渉情報及び／又はトラヒック情報に基づいて、複数のサブセット（図７参照）の中から、当該クラスタ内で用いられるサブセットを選択する（ステップＳ３０２）。

クラスタ制御局は、選択されたサブセットに基づいて、クラスタ内の無線基地局ＢＳ１−ＢＳ３における固定サブフレームと動的サブフレーム又は制限サブフレームとを割り当てる（ステップＳ３０３）。具体的には、クラスタ制御局は、図８Ｂ、図９Ｂ、図１０Ｂ、図１１Ｂに示すように、選択されたサブセットに応じて、固定サブフレームと動的サブフレームとを割り当てる。また、クラスタ内の無線基地局ＢＳ１−ＢＳ３のそれぞれで複数の周波数／空間リソースが用いられる場合、図１２及び図１３に示すように、クラスタ制御局は、各無線基地局ＢＳの一部の周波数／空間リソースにおいて動的サブフレームの代わりに制限サブフレームを割り当ててもよい。

クラスタ制御局は、ステップＳ３０３で選択されたサブセットを示すサブセット情報と、ステップＳ３０４における割り当て情報と、をクラスタ内の他の無線基地局ＢＳに通知する（ステップＳ３０４）。なお、上述のように、割り当て情報は、無線フレームを構成するサブフレーム数と等しいビット数のビットマップであってもよい。また、割り当て情報には、動的サブフレームと制限サブフレームとを識別する情報が含まれてもよい。例えば、図１２及び図１３に示す場合、割り当て情報には、どのＣＣで動的サブフレーム（又は制限サブフレーム）が用いられるかを示す情報が含まれていてもよい。

以上のように、クラスタ制御局によるクラスタレベルのリソース制御が行われる。図１５のステップＳ２０５ａ、Ｓ２０５ｂは、図１６のステップＳ３０４と同様の動作であるため、説明を省略する。

次に、図１５に示すように、クラスタ内の無線基地局１−３は、それぞれ、セルレベルのリソース制御を行う（ステップＳ２０６ａ−Ｓ２０６ｃ）。図１７を参照し、ステップＳ２０６ａ−Ｓ２０６ｃにおけるセルレベルのリソース制御動作を詳述する。

図１７に示すように、クラスタ内の各無線基地局ＢＳは、複数のサブセットの中から選択されたサブセットを示すサブセット情報（例えば、サブセットインデックスなど）を取得し、当該サブセットに含まれる複数のＵＬ／ＤＬ構成から、ユーザ端末ＵＥとの通信に用いられるＵＬ／ＤＬ構成を選択する（ステップＳ４０１）。例えば、サブセット０を示すサブセット情報を取得する場合、各無線基地局ＢＳは、図６に示すサブセット０−６の中から、トラヒックに応じたＵＬ／ＤＬ構成を選択する。

各無線基地局ＢＳは、選択されたＵＬ／ＤＬ構成を示すＵＬ／ＤＬ構成情報（例えば、ＵＬ／ＤＬ構成番号など）をユーザ端末ＵＥに通知する（ステップＳ４０２）。各無線基地局ＢＳは、ＵＬ／ＤＬ構成情報と固定サブフレームと動的サブフレーム又は制限サブフレームの割り当て情報に従って、ユーザ端末ＵＥと通信するためにスケジューリング（無線リソースの割り当て）を行う（ステップＳ４０３）。

以上のように、クラスタ内の各無線制御局ＢＳによるセルレベルのリソース制御が行われる。次に、図１５に示すように、各無線基地局ＢＳは、所定トリガで、ＵＬ／ＤＬ構成を更新する（ステップＳ２０７ａ−２０７ｃ）。具体的には、各無線基地局ＢＳは、サブセットに含まれる複数のＵＬ／ＤＬ構成からトラヒックに応じたＵＬ／ＤＬ構成に更新する。このようなＵＬ／ＤＬ構成の更新は、サブセットの更新よりも短い周期で行われてもよい。

クラスタ内の各無線基地局ＢＳは、更新されたＵＬ／ＤＬ構成を示すＵＬ／ＤＬ構成情報をユーザ端末ＵＥに通知し、ユーザ端末ＵＥとの通信を行う（ステップＳ２０８ａ−２０８ｃ）。

以上のように、本発明に係る無線通信方法では、固定サブフレームの数に基づいて定められる複数のサブセットの中から、クラスタで用いられるサブセットが選択され、当該サブセットが示す複数のＵＬ／ＤＬ構成の中から、各セルのトラヒックに応じたＵＬ／ＤＬ構成が選択される。これにより、クラスタ内のセル間干渉を軽減しながら、トラヒック適応ゲインの損失を防止できる。

（無線通信システムの構成）
以下、本実施の形態に係る無線通信システムの構成について説明する。この無線通信システムでは、上述の無線通信方法が適用される。図１８−図２２を参照し、本実施の形態に係る無線通信システムの概略構成を説明する。

図１８は、本実施の形態に係る無線通信システムの概略構成図である。図１８に示すように、無線通信システム１は、マクロセルＣ１を形成するマクロ基地局１１と、マクロセルＣ１内に配置され、マクロセルＣ１よりも狭いスモールセルＣ２を形成するスモール基地局１２ａ及び１２ｂとを備えている。ユーザ端末２０は、マクロ基地局１１、スモール基地局１２ａ及び１２ｂ（以下、総称してスモール基地局１２という）の少なくとも一つと無線通信可能に構成されている。なお、マクロ基地局１１、スモール基地局１２の数は、図１８に示す数に限られない。

マクロセルＣ１及びスモールセルＣ２では、同一の周波数帯が用いられてもよいし、異なる周波数帯が用いられてもよい。また、マクロ基地局１１及び各スモール基地局１２は、有線接続されてもよいし（例えば、光ファイバや非光ファイバ）、無線接続されてもよい。マクロ基地局１１及び各スモール基地局１２は、それぞれ上位局装置３０に接続され、上位局装置３０を介してコアネットワーク４０に接続される。なお、上位局装置３０には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）等が含まれるが、これに限定されるものではない。

なお、マクロ基地局１１は、相対的に広いカバレッジを有する無線基地局であり、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）、無線基地局、送信ポイント（transmission point）などと呼ばれてもよい。スモール基地局１２は、局所的なカバレッジを有する無線基地局であり、ＲＲＨ（Remote Radio Head）、ピコ基地局、フェムト基地局、Ｈｏｍｅ ｅＮｏｄｅＢ、送信ポイント、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）などと呼ばれてもよい。ユーザ端末２０は、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａなどの各種通信方式に対応した端末であり、移動通信端末だけでなく固定通信端末を含んでよい。

無線通信システム１において、クラスタ（図４参照）は、複数のマクロ基地局１１によって形成されてもよいし、複数のスモール基地局１２によって形成されてもよい。また、クラスタは、マクロ基地局１１とスモール基地局１２とを含んで構成されてもよい。

また、無線通信システム１において、クラスタ制御局は、クラスタ内のマクロ基地局１１であってもよいし、クラスタ内のスモール基地局１２であってもよいし、クラスタ外の制御装置（例えば、スモール基地局によってクラスタが形成される場合、マクロ基地局）であってもよい。

また、無線通信システム１では、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が適用され、上りリンクについてはＳＣ−ＦＤＭＡ（シングルキャリア−周波数分割多元接続）が適用される。

また、無線通信システム１では、下りリンクの通信チャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Downlink Shared Channel）と、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ：Physical Downlink Control Channel）、ＥＰＤＣＣＨ：Enhanced Physical Downlink Control Channel）、ＰＣＦＩＣＨ、ＰＨＩＣＨ、報知チャネル（ＰＢＣＨ）などが用いられる。ＰＤＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報が伝送される。ＰＤＣＣＨ、ＥＰＤＣＣＨにより、下り制御情報（ＤＣＩ）が伝送される。

また、無線通信システム１では、上りリンクの通信チャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される各ユーザ端末２０で共有される上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：Physical Uplink Shared Channel）と、上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical Uplink Control Channel）などが用いられる。ＰＵＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報が伝送される。また、ＰＵＣＣＨにより、下りリンクの無線品質情報（ＣＱＩ：Channel Quality Indicator）や、送達確認情報（ＡＣＫ/ＮＡＣＫ）等が伝送される。

以下、マクロ基地局１１及びスモール基地局１２を区別しない場合、無線基地局１０と総称する。図１９は、本実施の形態に係る無線基地局１０の全体構成図である。無線基地局１０は、ＭＩＭＯ伝送のための複数の送受信アンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、呼処理部１０５と、伝送路インターフェース１０６とを備えている。

下りリンクにより無線基地局１０からユーザ端末２０に送信されるユーザデータは、上位局装置３０から伝送路インターフェース１０６を介してベースバンド信号処理部１０４に入力される。

ベースバンド信号処理部１０４では、ＰＤＣＰレイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（Radio Link Control）再送制御の送信処理などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（Medium Access Control）再送制御、例えば、ＨＡＲＱの送信処理、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）処理、プリコーディング処理が行われて各送受信部１０３に転送される。また、下り制御信号に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換等の送信処理が行われて、各送受信部１０３に転送される。

各送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４からアンテナ毎にプリコーディングして出力された下り信号を無線周波数帯に変換する。アンプ部１０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ１０１により送信する。

一方、上り信号については、各送受信アンテナ１０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部１０２で増幅され、各送受信部１０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部１０４に入力される。

ベースバンド信号処理部１０４では、入力された上り信号に含まれるユーザデータに対して、ＦＦＴ処理、ＩＤＦＴ処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの受信処理がなされ、伝送路インターフェース１０６を介して上位局装置３０に転送される。呼処理部１０５は、通信チャネルの設定や解放等の呼処理や、無線基地局１０の状態管理や、無線リソースの管理を行う。

図２０は、本実施の形態に係るユーザ端末２０の全体構成図である。ユーザ端末２０は、ＭＩＭＯ伝送のための複数の送受信アンテナ２０１と、アンプ部２０２と、送受信部２０３と、ベースバンド信号処理部２０４と、アプリケーション部２０５とを備えている。

下り信号については、複数の送受信アンテナ２０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部２０２で増幅され、送受信部２０３で周波数変換され、ベースバンド信号処理部２０４に入力される。ベースバンド信号処理部２０４では、ＦＦＴ処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理等がなされる。この下り信号に含まれるユーザデータは、アプリケーション部２０５に転送される。アプリケーション部２０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理等を行う。また、下りリンクのデータの内、報知情報もアプリケーション部２０５に転送される。

一方、上りリンクのユーザデータについては、アプリケーション部２０５からベースバンド信号処理部２０４に入力される。ベースバンド信号処理部２０４では、再送制御（Ｈ−ＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ ＡＲＱ））の送信処理や、チャネル符号化、プリコーディング、ＤＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理等が行われて各送受信部２０３に転送される。送受信部２０３は、ベースバンド信号処理部２０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。その後、アンプ部２０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ２０１により送信する。

次に、図２１−図２２を参照し、無線基地局１０と、ユーザ端末２０との機能構成について詳述する。

図２１は、本実施の形態に係る無線基地局１０の機能構成図である。なお、以下の機能構成は、無線基地局１０が有するベースバンド信号処理部１０４などによって構成される。また、以下では、クラスタ制御局として動作する無線基地局１０の機能構成を中心に説明する。

図２１に示すように、無線基地局１０は、干渉測定部１１１、クラスタレベルリソース制御部１１２、セルレベルリソース制御部１１３を具備する。なお、クラスタ制御局以外のクラスタ内の無線基地局１０として動作する場合、クラスタレベルリソース制御部１１２は、省略されてもよい。

干渉測定部１１１は、無線基地局１０における干渉レベルを測定する。干渉レベルは、例えば、参照信号（ＣＲＳ、ＣＳＩ−ＲＳ等）、データ信号、制御チャネル信号のいずれの干渉レベルであってもよい。

クラスタレベルリソース制御部１１２は、干渉／トラヒック情報取得部１１２１と、サブセット選択部１１２２と、サブフレーム割り当て部１１２３と、を具備する。

干渉／トラヒック情報取得部１１２１は、各無線基地局１０における干渉情報を取得する。具体的には、干渉／トラヒック情報取得部１１２１は、自局における干渉情報を干渉測定部１１１から取得する。また、干渉／トラヒック情報取得部１１２１は、クラスタ内の他の無線基地局１０における干渉情報を、伝送路インターフェース１０６を介して他の無線基地局１０から取得する。なお、干渉情報の取得方法はこれに限れられるものではない。

また、干渉／トラヒック情報取得部１１２１は、各無線基地局１０におけるトラヒック情報を取得する。具体的には、干渉／トラヒック情報取得部１１２１は、自局におけるトラヒック情報（望ましいＵＬ／ＤＬ構成、ＤＬ／ＵＬトラヒック比、バッファに蓄積される上り／下りパケットの数など）をスケジューリング部１１３３によるスケジューリング結果やＵＬ／ＤＬ構成選択部１１３２による選択結果に基づいて決定する。また、干渉／トラヒック情報取得部１１２１は、クラスタ内の他の無線基地局１０におけるトラヒック情報を、伝送路インターフェース１０６を介して他の無線基地局１０から取得する。なお、トラヒック情報の取得方法はこれに限れられるものではない。

サブセット選択部１１２２は、固定サブフレームの数に基づいて定められた複数のＵＬ／ＤＬ構成を各々含む複数のサブセット（例えば、図７）の中から、クラスタ内で用いられるサブセットを選択する。具体的には、サブセット選択部１１２２は、各無線基地局１０における干渉情報及び／又はトラヒック情報に基づいて、サブセットを選択する。

また、サブセット選択部１１２２は、選択されたサブセットを示すサブセット情報（例えば、図７のサブセットインデックスなど）を、伝送路インターフェース１０６を介してクラスタ内の他の無線基地局１０に通知する。また、サブセット選択部１１２２は、サブセット情報をＵＬ／ＤＬ構成選択部１１３２、サブフレーム割り当て部１１２３に出力する。サブセット選択部１１２２は、本発明のサブセット選択部、サブセット情報通知部を構成する。

サブフレーム割り当て部１１２３は、サブセット選択部１１２２によって選択されたサブセットに基づいて、クラスタ内の各無線基地局１０における固定サブフレームと動的サブフレームとを割り当てる（図８Ｂ、９Ｂ、１０Ｂ、１１Ｂ）。また、サブフレーム割り当て部１１２３は、クラスタ内の各無線基地局において複数の周波数／空間リソース（上述）が用いられる場合、動的サブフレームにおいて各無線基地局１０間の干渉が生じないように、各無線基地局１０で用いられる一部の周波数／空間リソースに前記動的サブフレームの代わりに、上り／下り送信又は上り／下り送信電力が制御される制限サブフレームを割り当てる。

また、サブフレーム割り当て部１１２３は、固定サブフレームと動的サブフレーム又は制限サブフレームの割り当てを示す割り当て情報を、伝送路インターフェース１０６を介してクラスタ内の他の無線基地局１０に通知する。また、サブフレーム割り当て部１１２３は、割り当て情報をスケジューリング部１１３３に出力する。サブフレーム割り当て部１１２３は、本発明の割り当て部と割り当て情報通知部とを構成する。

セルレベルリソース制御部１１３は、サブセット情報取得部１１３１と、ＵＬ／ＤＬ構成選択部１１３２と、スケジューリング部１１３３と、を具備する。

サブセット情報取得部１１３１は、サブセット選択部１１２２で選択されたサブセットを示すサブセット情報を取得する。なお、クラスタ制御局以外のクラスタ内の無線基地局１０として動作する場合、図示しないが、サブセット情報取得部１１３１は、伝送路インターフェース１０６を介してクラスタ制御局からサブセット情報を取得してもよい。

ＵＬ／ＤＬ構成選択部１１３２は、サブセット情報が示すサブセットに含まれる複数のＵＬ／ＤＬ構成から、ユーザ端末２０との通信に用いられるＵＬ／ＤＬ構成を選択する。

また、ＵＬ／ＤＬ構成選択部１１３２は、選択されたＵＬ／ＤＬ構成を示すＵＬ／ＤＬ構成情報（例えば、ＵＬ／ＤＬ構成番号、ＵＬ／ＤＬ構成インデックスなど）をユーザ端末２０に通知する。例えば、ＵＬ／ＤＬ構成情報は、ＲＲＣシグナリングやＭＡＣシグナリングされる上位レイヤ制御情報としてユーザ端末ＵＥに通知されてもよいし、下り制御情報（ＤＣＩ）としてＰＤＣＣＨやＥＰＤＣＣＨにより送信されてもよいし、報知情報としてＰＢＣＨにより報知されてもよい。

スケジューリング部１１３３は、ＵＬ／ＤＬ構成選択部１１３２によって選択されたＵＬ／ＤＬ構成に基づいてスケジューリング（ＰＵＳＣＨ、ＰＤＳＣＨの割り当て）を行う。また、スケジューリング部１１３３は、サブフレーム割り当て部１１２３による固定サブフレームと動的サブフレーム又は制限サブフレームとの割り当て情報に従って、スケジューリングを行ってもよい。スケジューリング結果を示すスケジューリング情報（ＵＬグラント、ＤＬグラント）は、ＤＣＩとしてＰＤＣＣＨにより送信されてもよい。

図２２は、本実施の形態に係るユーザ端末２０の機能構成図である。なお、以下の機能構成は、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４などによって構成される。

図２２に示すように、ユーザ端末２０は、ＵＬ／ＤＬ構成取得部２１１と、通信処理部２１２と、を具備する。

ＵＬ／ＤＬ構成取得部２１１は、無線基地局１０から通知されるＵＬ／ＤＬ構成情報を取得する。上述のように、ＵＬ／ＤＬ構成情報は、ＲＲＣシグナリングやＭＡＣシグナリングされる上位レイヤ制御情報としてユーザ端末ＵＥに通知されてもよいし、下り制御情報（ＤＣＩ）としてＰＤＣＣＨやＥＰＤＣＣＨにより送信されてもよいし、報知情報としてＰＢＣＨにより報知されてもよい。

通信処理部２１２は、ＵＬ／ＤＬ構成取得部２１１によって取得されたＵＬ／ＤＬ構成情報に基づいて、無線基地局１０と通信を行うための処理（例えば、変調、符号化、復調、復号など）を行う。また、通信処理部２１２は、無線基地局１０からのＤＣＩに含まれるスケジューリング情報に基づいて、無線基地局１０と通信を行うための処理を行ってもよい。

なお、本発明において、クラスタ制御局以外のクラスタ内の無線基地局１０は、無線フレーム内の上りサブフレームと下りサブフレームとの構成を示すＵＬ／ＤＬ構成を用いてユーザ端末２０と通信する、クラスタ内の無線基地局１０であって、複数のＵＬ／ＤＬ構成を各々含む複数のサブセットの中から選択された、前記クラスタで用いられるサブセットを示すサブセット情報を取得するサブセット情報取得部１１３１と、選択された前記サブセットに含まれる複数のＵＬ／ＤＬ構成から、前記ユーザ端末との通信に用いられるＵＬ／ＤＬ構成を選択するＵＬ／ＤＬ構成選択部１１３２と、を具備し、前記複数のサブセットは、クラスタ内で伝送方向が固定される固定サブフレームの数に基づいて定められることを特徴とする。

以上のように、本実施の形態に係る無線通信システム１では、固定サブフレームの数に基づいて定められる複数のサブセットの中から、クラスタで用いられるサブセットが選択され、当該サブセットが示す複数のＵＬ／ＤＬ構成の中から、各セルのトラヒックに応じたＵＬ／ＤＬ構成が選択される。これにより、クラスタ内のセル間干渉を軽減しながら、トラヒック適応ゲインの損失を防止できる。

以上、上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。また、各実施の態様は適宜組み合わせて適用することが可能である。

１…無線通信システム、
１０…無線基地局
２０…ユーザ端末
３０…上位局装置
４０…コアネットワーク
１０１…送受信アンテナ
１０２…アンプ部
１０３…送受信部
１０４…ベースバンド信号処理部
１０５…呼処理部
１０６…伝送路インターフェース
２０１…送受信アンテナ
２０２…アンプ部
２０３…送受信部
２０４…ベースバンド信号処理部
２０５…アプリケーション部
１１１…干渉測定部
１１２…クラスタレベルリソース制御部
１１３…セルレベルリソース制御部
１１２１…干渉／トラヒック情報取得部
１１２２…サブセット選択部
１１２３…サブフレーム割り当て部
１１３１…サブセット情報取得部
１１３２…ＵＬ／ＤＬ構成選択部
１１３３…スケジューリング部
２１１…ＵＬ／ＤＬ構成取得部
２１２…通信処理部

Claims (10)

1. 無線フレーム内の上りサブフレームと下りサブフレームとの構成を示すＵＬ／ＤＬ構成を用いてユーザ端末と通信する無線基地局であって、
   クラスタ内で伝送方向が固定される固定サブフレームの数に基づいて定められた複数のＵＬ／ＤＬ構成を各々含む複数のサブセットの中から、前記クラスタ内で用いられるサブセットを選択するサブセット選択部と、
   選択された前記サブセットに含まれる複数のＵＬ／ＤＬ構成から、前記ユーザ端末との通信に用いられるＵＬ／ＤＬ構成を選択するＵＬ／ＤＬ構成選択部と、
   を具備することを特徴とする無線基地局。
2. 前記サブセット選択部は、前記各無線基地局における干渉情報及び／又はトラヒック情報に基づいて、前記サブセットを選択することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
3. 前記クラスタ内の他の無線基地局に対して、選択された前記サブセットを示すサブセット情報を通知するサブセット情報通知部を更に具備することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線基地局。
4. 選択された前記サブセットに基づいて、前記各無線基地局における前記固定サブフレームと前記クラスタ内で伝送方向が固定されない動的サブフレームとを割り当てる割り当て部を更に具備することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の無線基地局。
5. 前記各無線基地局において複数の周波数／空間リソースが用いられる場合、前記割り当て部は、前記動的サブフレームにおいて前記各無線基地局間の干渉が生じないように、前記各無線基地局で用いられる一部の周波数／空間リソースに前記動的サブフレームの代わりに、上り／下り送信又は上り／下り送信電力が制御される制限サブフレームを割り当てることを特徴とする請求項４に記載の無線基地局。
6. 前記クラスタ内の他の無線基地局に対して、前記割り当て部による割り当て情報を通知する割り当て情報通知部を更に具備することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の無線基地局。
7. 前記ユーザ端末に対して、前記ＵＬ／ＤＬ構成選択部により選択されたＵＬ／ＤＬ構成を示すＵＬ／ＤＬ構成情報を通知するＵＬ／ＤＬ構成情報通知部を更に具備することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の無線基地局。
8. 無線フレーム内の上りサブフレームと下りサブフレームとの構成を示すＵＬ／ＤＬ構成を用いて無線基地局と通信するユーザ端末であって、
   前記無線基地局においてサブセットに含まれる複数のＵＬ／ＤＬ構成から選択されたＵＬ／ＤＬ構成を示すＵＬ／ＤＬ構成情報を取得するＵＬ／ＤＬ構成取得部と、
   前記ＵＬ／ＤＬ構成情報が示すＵＬ／ＤＬ構成を用いて、前記無線基地局と通信する通信部と、を具備し、
   前記サブセットは、クラスタ内で伝送方向が固定される固定サブフレームの数に基づいて定められた複数のＵＬ／ＤＬ構成を各々含む複数のサブセットの中から選択されることを特徴とするユーザ端末。
9. クラスタ内の各無線基地局が、無線フレーム内の上りサブフレームと下りサブフレームとの構成を示すＵＬ／ＤＬ構成を用いてユーザ端末と通信する無線通信システムであって、
   前記クラスタ内で伝送方向が固定される固定サブフレームの数に基づいて定められた複数のＵＬ／ＤＬ構成を各々含む複数のサブセットの中から、前記クラスタ内で用いられるサブセットを選択するサブセット選択部と、
   選択された前記サブセットに含まれる複数のＵＬ／ＤＬ構成から、前記ユーザ端末との通信に用いられるＵＬ／ＤＬ構成を選択するＵＬ／ＤＬ構成選択部と、
   を具備することを特徴とする無線通信システム。
10. クラスタ内の各無線基地局が、無線フレーム内の上りサブフレームと下りサブフレームとの構成を示すＵＬ／ＤＬ構成を用いてユーザ端末と通信する無線通信方法であって、
    前記クラスタ内で伝送方向が固定される固定サブフレームの数に基づいて定められた複数のＵＬ／ＤＬ構成を各々含む複数のサブセットの中から、前記クラスタ内で用いられるサブセットを選択する工程と、
    選択された前記サブセットに含まれる複数のＵＬ／ＤＬ構成から、前記ユーザ端末との通信に用いられるＵＬ／ＤＬ構成を選択する工程と、
    を有することを特徴とする無線通信方法。
    

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