JP6704438B2 - 基地局、通信システム及び干渉制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動通信における基地局、通信システム及び干渉制御方法に関するものである。

近年の移動通信システムにおけるトラフィックの急増に対応すべく、従来のマクロセル基地局よりもセル（無線通信エリア）が狭いスモールセル基地局（「極小セル基地局」、「ピコセル基地局」、「フェムトセル基地局」などとも呼ばれる）の需要が高まっている。スモールセル基地局はトラフィック対策として多局展開されるため、従来のマクロセル基地局のマクロセル内に設置され、異種セルサイズ混在型のヘテロジーニアスネットワーク（ＨｅｔＮｅｔ：Heterogeneous Network）が構成されることも想定される。この構成は、ホットスポットエリアを中心にマクロセル上に多数のスモールセルを重ねて配置されるため、オーバレイセル構成とも呼ばれる。

マクロセル及びスモールセルで同一周波数帯域が使用されると、マクロセル基地局とスモールセル基地局との間でセル間干渉が発生するおそれがある。このマクロセル基地局とスモールセル基地局との間のセル間干渉を低減する技術として、マクロセル基地局とスモールセル基地局とが互いに時間同期していることを前提とした時間領域（サブフレーム単位）でのセル間干渉制御技術が知られている（例えば、特許文献１、非特許文献３，４参照）。このセル間干渉制御技術は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）−Ａｄｖａｎｃｅｄ標準に準拠した技術であり、ｅＩＣＩＣ（enhanced Inter-Cell Interference Coordination）とも呼ばれる。このセル間干渉制御技術では、例えば、マクロセル基地局が、移動局に対する下りリンク無線通信フレームにおけるデータチャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Downlink Shared CHannel）の信号（データ信号、上位レイヤ制御信号）の送信を行わないＡＢＳ（Almost Blank Subframe）と呼ばれるサブフレーム群を設定する。このサブフレーム群を示すＡＢＳパターンに基づいて、配下の移動局（ユーザ端末装置）に対するリソース割り当てを決めるスケジューリングを行い、そのスケジューリングに基づいて移動局に対するデータ信号や上位レイヤ制御信号の送信を停止する。また、マクロセル基地局で設定されたサブフレーム群を示すＡＢＳパターンは、コアネットワーク等を通じて配下のスモールセル基地局に通知される。スモールセル基地局は、通知されたＡＢＳパターンに基づいて、配下の移動局（ユーザ端末装置）に対するリソース割り当てを決めるスケジューリングを行い、そのスケジューリングに基づいて移動局に対するデータ信号や上位レイヤ制御信号の送信を停止する。以上のように所定のＡＢＳパターンに基づいてＰＤＳＣＨの送信を停止することにより、マクロセル基地局とスモールセル基地局との間のデータチャネルにおけるセル間干渉を相互に低減することができる。

上記セル間干渉制御技術は、マクロセルとスモールセルとの間で時間同期が行われ、移動局に対する下りリンク無線通信フレームの送信タイミングがセル間でずれないように行われる。しかしながら、マクロセルとスモールセルとの時間同期はセルの中心で行われることから、セル間で送信タイミングがずれないように行っても、基地局間の距離やスモールセルの半径により、各セルから移動局における下りリンク無線通信フレームの受信タイミング差が発生するおそれがある。マクロセル及びスモールセルそれぞれからの受信タイミング差が移動局で発生すると、上記セル間干渉制御技術を行っても時間軸上で干渉が発生し、スモールセルに在圏する移動局で通信品質が低下するおそれがある。

この課題を解決するため、本出願人は、自局とマクロセル基地局との間の距離における電波の伝搬時間分だけマクロセル基地局から遅れるように自局とマクロセル基地局との間の時間同期を行い、自局のセルにおける下りリンク無線通信フレームについて前記時間同期に基づき設定された送信タイミングを早めるように補正するスモールセル基地局を提案した（特許文献１参照）。このスモールセル基地局によれば、自局から移動局への受信タイミングとマクロセル基地局から移動局への受信タイミングとの間の受信タイミング差による時間軸上のセル間干渉に起因した自局のスモールセルにおける通信品質の低下を抑制することができる。

特開２０１７−００５４５１号公報

近年、災害や圏外解消への対策として、航空機、人工衛星、ＨＡＰＳ、気球、ドローンなどの飛行体に組み込まれた移動可能な移動型の基地局から地上又は水上に向かって形成される大サイズのセル（以下、「大ゾーンセル」ともいう。）の展開が有効とされている。この大ゾーンセル内に通常の地上セルが重畳することによってもオーバレイセル構成が形成され、地上セルと同一周波数を利用して大ゾーンセルを運用することにより、周波数利用効率を拡大することができる。このような大ゾーンセル及び地上セルによるオーバレイセル構成において上記セル間の干渉制御技術を導入する場合も、基地局間の距離や地上セルの半径により、各セルから移動局における下りリンク無線通信フレームの受信タイミング差が発生し、地上セルに在圏する移動局で通信品質が低下するおそれがある。

特に、大ゾーンセルを形成する上空の基地局が移動すると、上空の基地局と地上セル基地局との間の距離が変化してしまう。そのため、基地局が移動しないことを前提とした特許文献１の基地局を適用した場合、上記受信タイミング差による時間軸上のセル間干渉に起因した自局のセルにおける通信品質の低下を抑制することができないおそれがある。

本発明の一態様に係る基地局は、自局のセルよりも広い他の基地局のセル内に前記他の基地局と同一の周波数帯域が用いられる自局のセルが配置され、自局及び前記他の基地局の少なくとも一方が移動可能な移動型の基地局であり、前記他の基地局との間で、自局のセル及び前記他の基地局のセルの少なくとも一方の下りリンク無線通信フレーム中の複数のサブフレームの一部について少なくともデータ信号の送信を停止する干渉制御が適用される基地局であって、自局と前記他の基地局との間の距離における電波の伝搬時間分だけ前記他の基地局から遅れるように自局と前記他の基地局との間の時間同期を行う時間同期手段と、前記移動型の基地局の現在位置情報に基づいて、自局のセルにおける下りリンク無線通信フレームについて前記時間同期に基づき設定された送信タイミングを早めるように補正する補正手段と、を備える。ここで、前記送信タイミングは、自局のセルの半径に応じて補正してもよい。自局のセルの半径は、自局の下りリンク信号の送信電力から推定してもよい。また、自局のセルの半径は、前記他の基地局からの下りリンク信号の自局のセルでの受信電力と、自局の下りリンク信号の送信電力とに基づいて推定してもよい。
前記基地局（自局）において、前記現在位置情報は、前記移動型の基地局の地上又は水上からの高さの情報を含んでもよい。また、前記基地局（自局）において、前記移動型の基地局の現在位置情報を前記他の基地局に配信する手段を備えてもよいし、前記移動型の基地局の現在位置情報を取得する位置情報取得手段を備えてもよい。
また、前記基地局（自局）において、前記補正手段は、自局のセルの前記他の基地局からの下りリンク無線信号が最も早く到来する側のセル境界における自局のセルから移動局への下りリンク無線通信フレームの受信タイミングが前記他の基地局のセルから前記移動局への下りリンク無線通信フレームの受信タイミングに一致するように、前記送信タイミングの補正を行ってもよい。ここで、前記補正手段は、自局と前記他の基地局それぞれの時間同期の同期誤差を想定し、前記他の基地局が最大で早まる時間と自局が最大で遅れる時間の和を同期誤差補正用のオフセット値と定義し、その同期誤差補正用のオフセット値だけ、前記自局のセルにおける送信タイミングを更に補正してもよい。
また、前記基地局（自局）において、前記補正手段は、自局のセルの前記他の基地局からの下りリンク無線信号が最も早く到来する側のセル境界の通信品質と、自局のセルの前記他の基地局のセル中心側とは反対側のセル境界の通信品質のうち最も悪い通信品質が最も高くなるように、前記送信タイミングの補正を行ってもよい。ここで、前記補正手段は、前記セル境界の通信品質を計算する際に、自局と前記他の基地局それぞれに時間同期誤差が発生しているものと仮定して前記最も悪い通信品質を計算してもよい。
また、前記基地局（自局）において、前記時間同期手段は、自局と前記他の基地局との間の絶対時間同期を実行し、その絶対時間同期の結果に対して、自局と前記他の基地局との間の基地局間距離における電波の伝搬時間分だけ遅らせる基地局間距離補正用のオフセット値を適用してもよい。
また、前記基地局（自局）において、前記時間同期手段は、前記他の基地局から受信した信号に基づいて、自局と前記他の基地局との間の時間同期を実行してもよい。
また、前記基地局（自局）において、自局は地上、水上又は低高度の飛翔体に設置されたマクロセル基地局又はスモールセル基地局であり、前記他の基地局は自局よりも高い位置に設置された基地局であってもよい。
また、前記基地局（自局）において、前記補正手段は、前記時間同期に基づき設定された送信タイミングを、前記自局のセルの半径に応じて早めるように補正してもよい。
また、前記基地局（自局）において、前記通信品質はスループットであってもよい。

本発明の他の態様に係る通信システムは、前記いずれかの基地局（自局）と、その基地局のセルが配置されたセルに対応する他の基地局とを備える。前記通信システムは、前記移動型の基地局の現在位置情報を取得し、その現在位置情報を前記いずれかの基地局（自局）に送信するサーバを備えてもよい。

本発明の更に他の態様に係る干渉制御方法は、第１の基地局のセルよりも広い第２の基地局の内に前記第２の基地局と同一の周波数帯域が用いられる前記第１の基地局のセルが配置され、前記第１の基地局及び前記第２の基地局の少なくとも一方が移動可能な移動型の基地局であり、前記第１の基地局と前記第２の基地局との間で、前記第１の基地局のセル及び前記第２の基地局のセルの少なくとも一方の下りリンク無線通信フレーム中の複数のサブフレームの一部について少なくともデータ信号の送信を停止するセル間の干渉制御方法であって、前記第１の基地局と前記第２の基地局との間の距離における電波の伝搬時間分だけ前記第２の基地局から遅れるように前記第１の基地局と前記第２の基地局との間の時間同期を行うことと、前記移動型の基地局の現在位置情報に基づいて、前記第１の基地局のセルにおける下りリンク無線通信フレームについて前記時間同期に基づき設定された送信タイミングを早めるように補正すること、とを含む。ここで、前記送信タイミングは、自局のセルの半径に応じて補正してもよい。自局のセルの半径は、自局の下りリンク信号の送信電力から推定してもよい。また、自局のセルの半径は、前記他の基地局からの下りリンク信号の自局のセルでの受信電力と、自局の下りリンク信号の送信電力とに基づいて推定してもよい。

本発明によれば、互いに同一の周波数帯域が用いられるオーバレイセル構成の自局のセル及びその自局のセルが配置された他の基地局のセルの少なくとも一方のサブフレームの一部について少なくともデータ信号の送信を停止する干渉制御を適用する場合に、自局及び他の基地局の少なくとも一方が移動して基地局間の距離が変化しても、自局及び他の基地局から移動局への受信タイミング差による時間軸上のセル間干渉に起因した自局のセルにおける通信品質の低下を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る大ゾーンセル内に複数の地上セルが配置されたオーバレイセル構成を有する移動通信システムの概略構成の一例を示す説明図。 地上セルの大ゾーンセルとの境界部に近い位置に在圏しているユーザ端末装置における大ゾーンセルからの干渉の様子を示す説明図。 ＬＴＥ下りリンクの無線通信フレームの時間軸方向のフォーマットの一例を示す説明図。 ＬＴＥ下りリンクの無線通信フレームの時間軸及び周波数軸方向のフォーマットの一例を示す説明図。 無線通信フレームを構成するサブフレームの一部のフォーマットの一例を示す説明図。 セル間干渉制御技術（ｅＩＣＩＣ）で採用されるＡＢＳによるサブフレームにおける送信停止の様子の一例を示す説明図。 （ａ）及び（ｂ）は、ＧＮＳＳ又はＩＥＥＥ１５８８ｖ２規格を用いた方法で時間同期を行うときに発生する大ゾーンセル信号と地上セル信号との間の受信タイミング差の一例を示す説明図。 （ａ）及び（ｂ）は、ネットワークリスニング方法で時間同期を行うときに発生する大ゾーンセル信号と地上セル信号との間の受信タイミング差の一例を示す説明図。 本実施形態に係る大ゾーンセル基地局の移動前の地上セル基地局における送信タイミングの一制御例を示す説明図。 図９の位置から大ゾーンセル基地局が移動したときの地上セル基地局における送信タイミングの一制御例を示す説明図。 本実施形態に係る大ゾーンセル基地局の移動前の地上セル基地局における送信タイミングの他の制御例を示す説明図。 図１１の位置から大ゾーンセル基地局が移動したときの地上セル基地局における送信タイミングの他の制御例を示す説明図。 本実施形態に係る大ゾーンセル基地局の移動前の地上セル基地局における送信タイミングの更に他の制御例を示す説明図。 図１３の位置から大ゾーンセル基地局が移動したときの地上セル基地局における送信タイミングの更に他の制御例を示す説明図。

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。

まず、本発明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、本発明の実施形態に係る大ゾーンセル１５Ａ内に複数の地上セル１０Ａが配置されたオーバレイセル構成を有する移動通信システムの概略構成の一例を示す説明図である。災害や圏外解消への対策として、上空を移動可能な飛行体に基地局が組み込まれた空中浮揚型の通信中継装置１５から地上又は水上に向かって形成される大きなサイズの大ゾーンセル１５Ａの展開が有効である。この大ゾーンセル１５Ａにおいて急増する移動通信のトラフィックへの対策として、大ゾーンセル１５Ａ内に複数の地上セル１０Ａが重畳するオーバレイセル構成の適用が有効である。このオーバレイセル構成では、大ゾーンセル１５Ａと地上セル１０Ａとの間で同一周波数帯域を利用することにより周波数利用効率を拡大できるとともに、移動局であるユーザ端末装置（以下「ＵＥ」ともいう。）３０，３１における通信品質（例えばスループット）を増大させることができる。

図１において、本実施形態の移動通信システムは、ＬＴＥ（Long Term Evolution）／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ又は第５世代などの次世代の標準仕様に準拠した通信システムであり、通信中継装置１５に搭載された第２の基地局（他の基地局）としての移動型の大ゾーンセル基地局１５０と、その大ゾーンセル基地局１５０の無線通信エリアであるセル（以下「大ゾーンセル」という。）１５Ａ内に固定配置された複数の第１の基地局としての地上セル基地局１０とを備える。地上セル基地局１０は、例えば、通常のマクロセル基地局又はスモールセル基地局である。地上セル基地局１０の無線通信エリアであるセル（以下、適宜「地上セル」という。）１０Ａは、大ゾーンセル基地局１５０の大ゾーンセル１５Ａの内側に含まれている。大ゾーンセル１５Ａ内に配置されている地上セルの数は１〜４個でもよいし、６個以上であってもよい。また、大ゾーンセル１５Ａ内に位置する第１の基地局は、マクロセルよりも更に小さなスモールセルを形成するスモールセル基地局であってもよい。

大ゾーンセル基地局１５０は、上空を移動可能な飛行体からなる空中浮揚型の通信中継装置１５に搭載された移動型の中継通信局としての基地局（例えば、ｅＮｏｄｅＢ、ｇＮｏｄｅＢ）であり、移動通信網側のフィーダリンクＦＬの無線通信と移動局側のサービスリンクＳＬの無線通信とを中継することができる。

なお、図１では、大ゾーンセル基地局１５０を搭載する通信中継装置１５が上空を移動可能な飛行体としての飛行船である例を示しているが、通信中継装置１５は、上空を移動するように飛行可能な航空機、ソーラープレーン、ドローンなどの他の飛行体であってもよい。飛行体は、自律制御又は外部から制御により、地面、海面、又は川若しくは湖などの水面から１００［ｋｍ］以下の高高度の空域を飛行して位置するように制御されてもよい。また、飛行体の飛行空域は、高度が１１［ｋｍ］以上及び５０［ｋｍ］以下の成層圏の空域であってもよい。更に、飛行体の飛行空域は、気象条件が比較的安定している高度１５［ｋｍ］以上２５［ｋｍ］以下の空域であってもよく、特に高度がほぼ２０［ｋｍ］の空域であってもよい。

また、大ゾーンセル基地局１５０は、地上セル基地局１０などの第１の基地局よりも高い位置（大気圏内の位置、及び、その外側の宇宙空間の位置を含む）に設置された基地局であってもよい。

地上セル基地局１０は、例えば、通常のマクロセル基地局又はスモールセル基地局である。マクロセル基地局は、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地上セルをカバーする大出力の基地局である。マクロセル基地局は、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、マクロセル基地局は、回線終端装置及び専用回線などの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サーバなど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は、広域のマクロセル基地局とは異なり、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、オフィス等の建物の内部にも設置することができる小出力の基地局である。スモールセル基地局についても、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などの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サーバ装置など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。

なお、大ゾーンセル１５Ａ内の第１の基地局は、地上又は水上に設置された基地局でもよいし、ドローン、気球などの低高度の飛翔体に設置された基地局であってもよい。

図１において、第１の移動局であるＵＥ３０は、大ゾーンセル基地局１５０のセル１５Ａに在圏して大ゾーンセル基地局１５０に接続されたユーザ端末装置（ＭＵＥ）であり、大ゾーンセル基地局１５０を介して電話やデータ通信などのための無線通信が可能な状態にある。ＵＥ３０は、大ゾーンセル１５Ａと地上セル１０Ａとの境界部に近い位置に在圏しているため、地上セル１０Ａからの干渉を受けやすい状況にある。

第２の移動局であるＵＥ３１は、地上セル基地局１０のセル１０Ａの外縁部に在圏して地上セル基地局１０に接続されたユーザ端末装置（ＳＵＥ）であり、地上セル基地局１０を介して電話やデータ通信などのための無線通信が可能な状態にある。ＵＥ３１は、地上セル１０Ａと大ゾーンセル１５Ａとの境界部に近い位置に在圏しているため、大ゾーンセル１５Ａからの干渉を受けやすい状況にある。

ＵＥ３０、３１は、大ゾーンセル１５Ａや地上セル１０Ａ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やスモールセル基地局と間で所定の通信方式及び無線通信リソースを用いて無線通信することができる。ＵＥ３０、３１は、例えばＣＰＵやメモリ等を有するコンピュータ装置、コアネットワークに対する外部通信インターフェース部、無線通信部などのハードウェアを用いて構成され、所定のプログラムが実行されることにより基地局１０，１５等との間の無線通信等を行うことができる。

本実施形態において、大ゾーンセル基地局１５０及び地上セル基地局１０はそれぞれ、例えばＣＰＵやメモリ等を有するコンピュータ装置、コアネットワークに対する外部通信インターフェース部、無線通信部などのハードウェアを用いて構成され、所定のプログラムが実行されることにより、後述の干渉を抑制するための各種処理を実行したり、所定の通信方式及び無線通信リソースを用いてＵＥ３０、３１との間の無線通信を行ったりすることができる。

各基地局１０、１５は、移動局であるＵＥに対してＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の下りリンクの無線通信可能な基地局である。基地局１０、１５は、例えば、アンテナ、無線信号経路切り換え部、送受共用器（ＤＵＰ：Duplexer）、下り無線受信部とＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）復調部、上り無線受信部、ＳＣ−ＦＤＭＡ（Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access）復調部など備える。更に、各基地局１０、１５は、ＯＦＤＭ変調部、下り無線送信部、制御部等を備える。

ＳＣ−ＦＤＭＡ復調部は、上り無線受信部で受信した受信信号に対してＳＣ−ＦＤＭＡ方式の復調処理を実行し、復調されたデータを制御部に渡す。ＯＦＤＭ変調部は、制御部から受けた自局のセルに在圏しているＵＥに向けて送信する下り信号のデータを、所定の電力で送信されるように、ＯＦＤＭ方式で変調する。また、基地局が例えばサーバから送信停止対象のサブフレームの情報を受信した場合、ＯＦＤＭ変調部は、無線通信フレーム中の特定のサブフレームについてのみ下り送信を停止するように制御される。下り無線送信部は、ＯＦＤＭ変調部で変調した送信信号を、送受共用器、無線信号経路切り換え部及びアンテナを介して送信する。

基地局１０、１５の制御部は、例えばコンピュータ装置で構成され、所定のプログラムが読み込まれて実行されることにより、各部を制御したり各種処理を実行したりする。また、制御部は、コアネットワークに対する外部通信インターフェース部と協働して、送信停止対象のサブフレームの情報であるＡＢＳパターン情報をサーバから受信する手段としても機能する。また、制御部は、サーバから受信した送信停止対象のサブフレームの情報（ＡＢＳパターン情報）に基づいて、特定の送信停止対象のサブフレームにおける下り送信を停止するように制御する手段としても機能する。

地上セル基地局１０の制御部は、その地上セル基地局１０の下りリンク無線通信フレーム中の複数のサブフレームのうち、大ゾーンセル基地局１５０から送信される同期信号の送信タイミングに対応するサブフレームについて、地上セル基地局１０から送信される信号のうち少なくともＰＤＳＣＨ（物理データ共有チャネル）のデータ信号の送信を停止する手段としても機能する。

また、地上セル基地局１０の制御部は、後述するように、セル間干渉制御技術（ｅＩＣＩＣ）を適用した場合の干渉抑制機能を高めるために、内部クロックを有し、大ゾーンセル基地局１５０と自局との間の基地局間距離における電波の伝搬時間分だけ大ゾーンセル基地局１５０から遅れるように自局と大ゾーンセル基地局１５０との間の時間同期を行う時間同期手段としても機能する。この時間同期は、後述のＧＮＳＳ方法を用いて行うことができる。ここで、ＧＮＳＳ方法を用いて絶対時間同期を行う場合は、その絶対時間同期の結果に対して、地上セル基地局１０と大ゾーンセル基地局１５０との間の距離における電波の伝搬時間分だけ遅らせる基地局間距離補正用のオフセット値を適用する。

更に、地上セル基地局１０の制御部は、後述するように、セル間干渉制御技術（ｅＩＣＩＣ）を適用した場合の干渉抑制機能を高めるために、大ゾーンセル基地局１５０の現在位置情報に基づいて、地上セル１０Ａにおける下りリンク無線通信フレームについて前記時間同期に基づいて設定された送信タイミングを、地上セル１０Ａの半径に応じて補正する補正手段としても機能する。

なお、本実施形態では、前記送信タイミングを地上セル１０Ａの半径に応じて早めるように補正する例を示している。また、地上セル１０Ａの半径は、地上セル基地局１０の下りリンク信号の送信電力から推定してもよいし、また、大ゾーンセル基地局１５０からの下りリンク信号の地上セル１０Ａでの受信電力と地上セル基地局１０の下りリンク信号の送信電力とに基づいて推定してもよい。

また、地上セル基地局１０の制御部は、前記補正後の送信タイミングに地上セル１０Ａにおける下りリンク無線通信フレームを送信するように制御する制御手段としても機能する。

次に、上記オーバレイセル構成の移動通信システムにおけるセル間干渉制御について説明する。前述のように大ゾーンセル１５Ａで急増する移動通信のトラフィックへの対策として大ゾーンセル１５Ａ内に地上セル１０Ａを重畳するオーバレイセル構成の適用が有効である。しかし、オーバレイセル構成で大ゾーンセル１５Ａと地上セル１０Ａが同一周波数帯域を使用する場合、大ゾーンセル１５Ａと地上セル１０Ａとの間の干渉が生じる。例えば、大ゾーンセル１５Ａの地上セル１０Ａとの境界部に近い位置に在圏しているＵＥ３０は、地上セル１０Ａからの干渉を受けやすい。また、図２に示すように、地上セル１０Ａの大ゾーンセル１５Ａとの境界部に近い位置に在圏しているＵＥ３１は、大ゾーンセル１５Ａからの干渉を受けやすい状況にある。そこで、上記オーバレイセル構成の適用効果を最大化するためには干渉を制御することが必要となる。干渉制御方法としては、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ標準のｅＩＣＩＣ技術が有効である。

図３は、ＬＴＥ下りリンクの無線通信フレームの時間軸方向のフォーマットの一例を示す説明図である。図４は、ＬＴＥ下りリンクの無線通信フレームの時間軸及び周波数軸方向のフォーマットの一例を示す説明図である。
図３に示すように、ＬＴＥ下りリンクの信号の１単位である所定長（図示の例では１０［ｍｓ］）の無線通信フレーム１００は、所定個数（図示の例では１０個）の所定長（図示の例では１．０［ｍｓ］）のサブフレーム１１０で構成される。ＬＴＥ下りリンクのスケジューリングの最小時間単位であるＴＴＩ（Transmission Time Interval）は１サブフレームであるので、サブフレームごとに、スケジューリングされたＵＥへ無線リソースの最小単位であるリソースブロック（ＲＢ）が割り当てられる。各サブフレーム１１０は、後述のように制御チャネル領域１１０Ａとデータチャネル領域１１０Ｂとを有する。

また、図４に示すように、各サブフレーム１１０では、周波数軸方向に最大で１００個のリソースブロック（ＲＢ）が割り当てられる。先頭から第１番目（♯０）及び第６番目（♯５）のサブフレームの周波数軸方向における中央部の６ＲＢには、後述のように、プライマリー同期信号（ＰＳＳ）１２１及びセカンダリー同期信号（ＳＳＳ）１２２が配置されている。

図５は、無線通信フレームを構成するサブフレームの一部のフォーマットの一例を示す説明図である。図５において、各サブフレーム１１０は、例えば周波数軸方向に８サブキャリア（１５［ｋＨｚ］）、時間軸方向に１４ＯＦＤＭシンボルの計１１２個のＲＥ（Resource Element）で構成される。なお、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘが用いられる場合は、１サブフレーム内に１２ＯＦＤＭシンボルが送信される。ここで、「シンボル」とは、無線通信で伝送される情報の一単位である。また、一つのシンボルは伝送対象の情報の１回の変調で生成され、１シンボルの情報量（ビット数）は変調方式によって決まる。１サブフレーム毎に各ＵＥ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ＵＥ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ＵＥへ通知される。

図５に示すように、各サブフレーム１１０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先頭部分の制御チャネル領域１１０Ａと、データチャネル信号や上位制御チャネル信号のＲＥがマッピングされるデータチャネル領域１１０Ｂとを有する。なお、制御チャネル領域１１０Ａはサブフレームの先頭の１〜３のＯＦＤＭシンボル（図５の例では２ＯＦＤＭシンボル）を割り当てることができる。

サブフレーム１１０の制御チャネル領域１１０Ａには、Ｌ１／Ｌ２制御チャネルであるＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）が設定される。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、上りリンクのスケジューリング情報である上りリンクグラントも含まれる。

また、サブフレーム１１０のデータチャネル領域１１０Ｂには、物理共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Downlink Shared Channel）が設定される。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。ＵＥ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。

また、ＬＴＥにおいてサブフレーム１１０内の時間領域で１４ＯＦＤＭシンボルのうち、第１、５、８、１２ＯＦＤＭシンボル内にセル固有の参照信号（ＣＲＳ）が分散して規則的に配置される。このセル参照信号ＣＲＳは、ＵＥ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。セル参照信号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。なお、図５の例では、２本のアンテナを用いたＭＩＭＯの場合に用いられる、第１のアンテナ＃０に対するセル参照信号ＣＲＳと、第２のアンテナ＃１に対するセル参照信号ＣＲＳとを示している。

図６は、セル間干渉制御技術（ｅＩＣＩＣ）で採用されているＡＢＳによるサブフレームにおける送信停止の様子の一例を示す説明図である。ｅＩＣＩＣでは、例えば図６に示すように、大ゾーンセル１５Ａの一部のサブフレーム（図示の例では♯１，＃３，＃６，＃８のサブフレーム）でＡＢＳを設定することで、データチャネル領域の信号送信を停止し、地上セル１０Ａに接続しているＵＥ３１におけるデータチャネルの干渉を低減することができる。また、例えば図６に示すように、地上セル１０Ａの一部のサブフレーム（図示の例では♯０，＃２，＃４，＃５，＃７，＃９のサブフレーム）で同様にＡＢＳを設定することにより、大ゾーンセル１５Ａに接続しているＵＥ３０におけるデータチャネルの干渉を低減することができる。

しかしながら、従来のセル間干渉制御技術（ｅＩＣＩＣ）を適用した場合には以下に説明するような課題がある。

ｅＩＣＩＣでは、一部のサブフレームの送信停止により時間軸上で干渉回避を行うことから、大ゾーンセル１５Ａと地上セル１０Ａとの間で時間同期（位相同期）を確立する。時間同期を実現する方法としては、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）方法、ＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronic Engineers）１５８８ｖ２規格を用いた方法、ネットワークリスニング方法などがある。本実施形態では、地上に固定配置された地上セル基地局１０と上空を移動する大ゾーンセル基地局１５０との時間同期に適するＧＮＳＳ方法を用いている。ＧＮＳＳ方法は、各基地局１０、１５がＧＰＳ（Global Positioning System）衛星等の人工衛星から受信した信号に基づいて同期処理を行う方法である。

ＩＥＥＥ１５８８ｖ２規格を用いた方法は、同規格で定義されたＰＴＰ（Precision Time Protocol）、ＮＴＰ又はＳＮＴＰなどの所定の時間同期プロトコルを用いてバックホールネットワーク経由で高精度な時刻サーバと同期する方法である。しかしながら、上空を移動可能な浮揚型の通信中継装置１５に組み込まれた大ゾーンセル基地局１５０は、バックホール回線が無線区間を含むため、時刻サーバとの間の高精度な同期が難しい。

また、ネットワークリスニング方法は、大ゾーンセル基地局１５０からの下りリンク信号を受信することで地上セル基地局１０が時間同期を確立する方法である。ネットワークリスニング方法は、バックホールネットワークの時間ゆらぎ等によりＩＥＥＥ１５８８ｖ２規格を用いた方法では高い時間同期精度が得られない場合に特に有効な同期方法である。しかしながら、大ゾーンセル基地局１５０が上空を移動するため、大ゾーンセル基地局１５０からの下りリンク信号の到来方向が不定であり、下りリンク信号を精度よく受信することができず、高い時間同期精度が得られない。

前述のｅＩＣＩＣでは、時間同期が各セル１０Ａ，１５Ａの中心に位置する基地局１０，１５で確立される。そのため、下記の図７、８に示すように、大ゾーンセル１５Ａと地上セル１０Ａとの間の基地局間距離や地上セル１０Ａの半径に応じて、大ゾーンセル１５Ａから受信する大ゾーンセル信号と地上セル１０Ａから受信する地上セル信号に受信タイミング差が生じ、その受信タイミング差により前後のサブフレームからの同一周波数帯域の干渉を受け、通信品質（例えばスループット）が低下するおそれがある。

図７（ａ）及び（ｂ）は、ＧＮＳＳ方法で時間同期を行うときに発生する大ゾーンセル信号と地上セル信号との間の受信タイミング差の一例を示す説明図である。図７（ａ）において、ＵＥ３１ｎは、地上セル１０Ａの大ゾーンセル基地局１５０からの下りリンク無線信号が最も早く到来する側のセル境界である大ゾーンセル基地局１５０側のセル境界（以下「大ゾーンセル基地局寄りのセル境界」という。）に位置するユーザ端末装置である。ＵＥ３１ｆは、地上セル１０Ａの大ゾーンセル基地局１５０からの下りリンク無線信号が最も遅く到来する側のセル境界である、大ゾーンセル基地局１５０側とは反対側のセル境界（以下「反対側のセル境界」という。）に位置するユーザ端末装置である。

図７（ａ）に示すように、ＧＮＳＳ方法で絶対時間同期処理を行った場合、大ゾーンセル基地局１５０からの送信タイミングＴｔ１と地上セル基地局１０からの送信タイミングＴｔ２とが同期する。このため、ＵＥ３１における大ゾーンセル信号と地上セル信号との受信タイミング差が発生する。

大ゾーンセル基地局寄りのセル境界に位置するＵＥ３１ｆでは、大ゾーンセル１５Ａと地上セル１０Ａとの基地局間距離ｄ_ＭＳ［ｍ］や地上セル１０Ａの半径ｒ_Ｓ［ｍ］に応じた伝搬遅延の影響により、次の式（１）に示す受信タイミング差τ_Ｎ［ｓ］が発生する。

ここで、式（１）中の「ｃ」は電波の伝搬速度（＝３．０×１０^８［ｍ／ｓ］）である。また、受信タイミング差τ_Ｎは、地上セル信号が大ゾーンセル信号よりも早く受信される場合は負になり、地上セル信号が大ゾーンセル信号よりも遅く受信される場合は正になる。下記反対側のセル境界での受信タイミング差τ_Ｆについても同様である。

大ゾーンセル基地局寄りのセル境界では、上記式（１）に示すように基地局間距離ｄ_ＭＳが大きくなるにつれて大ゾーンセル信号が遅れて受信され、地上セル信号のサブフレームの先頭部分が大ゾーンセル信号から干渉を受ける。地上セル１０Ａの半径ｒ_Ｓに比例して地上セル信号は遅れて受信されるようになる。一般的にはｄ_ＭＳ＞ｒ_Ｓとなるため、総合的には地上セル信号が早く受信される。

一方、反対側のセル境界では、地上セル基地局１０から反対側のセル境界までの電波の伝搬時間（遅延時間）はｒ_Ｓ／ｃで地上セル１０Ａ及び大ゾーンセル１５Ａで同一となる。従って、反対側のセル境界に位置するＵＥ３１ｆでは、大ゾーンセル１５Ａと地上セル１０Ａの基地局間距離ｄ_ＭＳ［ｍ］のみに応じた伝搬遅延の影響により、大ゾーンセル信号の受信タイミングＴｒｆ１と地上セル信号の受信タイミングＴｒｆ２との間に、次の式（２）に示す受信タイミング差τ_Ｆ［ｓ］が発生する。

上記受信タイミング差τ_Ｆが発生して地上セル信号が早く受信されると、ＡＢＳを設定したｅＩＣＩＣを適用したとしても、図７（ｂ）に示すように地上セル信号のサブフレームの先頭部分が大ゾーンセル信号から同一周波数帯域の干渉を受ける。このため、地上セル１０ＡにおけるＰＤＣＣＨ及びＣＲＳが影響を受け、通信品質（例えばスループット）が低下する。

図８（ａ）及び（ｂ）は、ネットワークリスニング方法で時間同期を行うときの大ゾーンセル信号と地上セル信号との受信タイミング差の一例を示す説明図である。
図８（ａ）に示すように、ネットワークリスニング方法で時間同期処理を行う場合、地上セル基地局１０では、大ゾーンセル基地局１５０からの下りリンク信号を受信したタイミングに、その送信タイミングＴｔ２を同期させることが一般的である。この場合、大ゾーンセル基地局寄りのセル境界に位置するＵＥ３１ｎでは、地上セル１０Ａの半径ｒ_Ｓ［ｍ］のみに応じた伝搬遅延の影響により、大ゾーンセル信号の受信タイミングＴｒｎ１と地上セル信号の受信タイミングＴｒｎ２との間に、次の式（１’）に示す受信タイミング差τ_Ｎ［ｓ］が発生する。

上記受信タイミング差τ_Ｎが発生して大ゾーンセル信号が早く受信されると、ＡＢＳを設定したｅＩＣＩＣを適用したとしても、図８（ｂ）に示すように地上セル信号のサブフレームの後部が大ゾーンセル信号から同一周波数帯域の干渉を受ける。このため、地上セル１０ＡにおけるＰＤＳＣＨが大きな影響を受け、通信品質（例えばスループット）が低下する。

一方、反対側のセル境界に位置するＵＥ３１ｆでは、ＧＮＳＳ又はＩＥＥＥ１５８８ｖ２規格を用いた方法で絶対時間同期処理を行った場合とは異なり、大ゾーンセル１５Ａと地上セル１０Ａとの間の基地局間距離ｄ_ＭＳに応じた伝搬遅延の影響は回避できる。従って、次の式（２’）に示すように、大ゾーンセル信号の受信タイミングＴｒｆ１と地上セル信号の受信タイミングＴｒｆ２との間に受信タイミング差τ_Ｆ［ｓ］は発生しない。

本実施形態では、上記大ゾーンセル信号と地上セル信号との受信タイミング差τ_Ｆ、τ_Ｎに伴う通信品質（例えばスループット）の低下を改善するため、時間同期方法の種類に応じて、通信中継装置１５の大ゾーンセル基地局１５０の現在位置情報に基づいて計算されるマクロセル・スモールセルの基地局間距離ｄ_ＭＳと、地上セル１０Ａの半径ｒ_Ｓとを考慮して地上セル基地局１０の送信タイミングを補正する制御を行っている。

〔送信タイミングの制御例１〕
図９は、本実施形態に係る大ゾーンセル基地局１５０の移動前の地上セル基地局１０における送信タイミングの制御例を示す説明図である。図９の制御例１では、次の手順（１）、（２）及び（３）に示すように地上セル基地局１０において予め設定された送信タイミングを補正している。

まず、手順（１）では、地上セル基地局１０と大ゾーンセル基地局１５０との間の基地局間距離ｄ_ＭＳにおける電波の伝搬時間分だけ大ゾーンセル基地局１５０から遅れるように地上セル基地局１０と大ゾーンセル基地局１５０との間の時間同期を行う。この時間同期された状態では、反対側のセル境界において地上セル１０ＡからＵＥ３１ｆへの下りリンク無線通信フレームの受信タイミングＴｒｆ２’が、大ゾーンセル１５ＡからＵＥ３１ｆへの下りリンク無線通信フレームの受信タイミングＴｒｆ１に一致する。これにより、大ゾーンセルと地上セルとの間の基地局間距離ｄ_ＭＳの影響が回避される。

例えば、本実施形態では、ＧＮＳＳ方法を用いて大ゾーンセル１５Ａと地上セル１０Ａとの間の絶対時間同期を行っているので、その絶対時間同期の結果に対して、大ゾーンセル１５Ａと地上セル１０Ａとの間の基地局間距離ｄ_ＭＳにおける電波の伝搬時間分だけ遅らせる基地局間距離補正用のオフセットを与えることで、基地局間距離ｄ_ＭＳの影響を回避することができる。

基地局間距離補正用のオフセットは、大ゾーンセル基地局１５０の現在位置（例えば、大ゾーンセル基地局１５０のＧＰＳ受信機で測定された緯度、経度及び高度）Ｐ１５の情報に基づいて、地上セル基地局１０と大ゾーンセル基地局１５０との間の基地局間距離ｄ_ＭＳを計算し、その計算結果に基づいて設定する。この基地局間距離補正用のオフセットは、例えば、各地上セル基地局の位置情報のデータベース（基地局ＤＢ）を有するネットワークセンターのサーバが設定して地上セル基地局１０に配信して用いられる。

また、基地局間距離補正用のオフセットは、地上セル基地局１０がサーバから取得した大ゾーンセル基地局１５０の現在位置情報に基づいて、自局１０と大ゾーンセル基地局１５０との間の基地局間距離ｄ_ＭＳを計算し、その計算結果に基づいて設定してもよい。

ここで、大ゾーンセル基地局１５０の現在位置情報は、所定のタイミング（例えば所定の時間間隔で周期的に）で大ゾーンセル基地局１５０がＧＮＳＳ方法で測定し、その測定結果をネットワークセンターのサーバや地上セル基地局１０に送信（配信）してもよい。また、固定配置の地上セル基地局１０の位置情報は、例えば基地局の設置住所情報などに基づいて、サーバの基地局ＤＢに事前に格納したり、地上セル基地局１０の制御部に対して事前に与えたりしておくことができる。

上記所定の時間同期を行った状態において、地上セル１０Ａの大ゾーンセル基地局寄りのセル境界及び反対側のセル境界に位置するＵＥ３１における受信タイミング差τ’_Ｎ［ｓ］及びτ’_Ｆ［ｓ］はそれぞれ、次の式（３）及び（４）で表される。

上記手順（１）が終わった状態において、地上セル１０Ａの大ゾーンセル基地局寄りのセル境界では、上記式（３）に示すように、基地局間距離ｄ_ＭＳに対応する時間成分が相殺され、地上セル１０Ａの半径ｒ_Ｓのみ受信タイミング差τ’_Ｎに影響を与える。具体的には、地上セル１０Ａの半径ｒ_Ｓに比例して地上セル信号が遅れて受信される。そのため、前述の図８（ｂ）に示したように、地上セル信号のサブフレームの後部が大ゾーンセル信号から干渉を受ける。一方、地上セル１０Ａの反対側のセル境界では、上記式（４）に示すように、大ゾーンセル信号と地上セル信号との間の受信タイミング差は生じない。

地上セル信号のサブフレームの後部が干渉を受ける場合、データチャネル領域のＰＤＳＣＨが直接干渉を受けることから、サブフレームの先頭部分が干渉を受ける場合と比較して通信品質（例えばスループット）の低下の影響がより顕著に現れる。

次に、手順（２）において、地上セル１０Ａの半径ｒ_Ｓに応じて、地上セル１０Ａにおける下りリンク無線通信フレームについて予め設定された送信タイミングＴｔ２’を早めるように補正する。例えば、送信タイミングＴｔ２’を時間軸上の前方に所定のシフト量τ（ｒ_Ｓ）だけシフトさせる補正を行う。この補正後の送信タイミングを、地上セル１０Ａにおける最終的な送信タイミングＴｔ２として設定する。この送信タイミングＴｔ２に同期させて地上セル１０Ａにおける下りリンク無線通信フレームを送信するように制御される。

ここで、本制御例における手順（１）及び（２）で地上セル１０Ａにおける最終的な送信タイミングＴｔ２を設定した場合、地上セル１０Ａの大ゾーンセル基地局寄りのセル境界及び反対側のセル境界に位置するＵＥ３１における受信タイミング差τ’’_Ｎ［ｓ］及びτ’’_Ｆ［ｓ］はそれぞれ、前方シフト量τ（ｒ_Ｓ）を用いて次の式（５）及び（６）で表される。

上記式（５）及び（６）に示すように、地上セル１０Ａの大ゾーンセル基地局寄りのセル境界では、サブフレームの後部への干渉の影響が前方シフト量τ（ｒ_Ｓ）に応じて緩和される。例えば、本制御例では、前方シフト量τ（ｒ_Ｓ）として、地上セル１０Ａの直径２ｒ_Ｓに対応する遅延時間（２ｒ_Ｓ／ｃ）を設定している。このため、地上セル１０Ａの最も通信品質（例えばスループット）が低下し得る大ゾーンセル基地局寄りのセル境界において、大ゾーンセル信号及び地上セル信号の受信タイミングを一致させることができる。

図１０は、図９の位置Ｐ１５から大ゾーンセル基地局１５が移動したときの地上セル基地局における送信タイミングの一制御例を示す説明図である。なお、図１０において、前述の図９と共通する部分については説明を省略する。

大ゾーンセル基地局１５０は上空で移動しているので、図１０の制御例１では、大ゾーンセル基地局１５０の移動による基地局間距離ｄ_ＭＳの変化を考慮し、次の手順（１’）及び（２’）に示すように地上セル基地局１０において予め設定された送信タイミングをダイナミックに補正している。

まず、手順（１’）では、地上セル基地局１０と移動後の大ゾーンセル基地局１５０との間の基地局間距離ｄ_ＭＳ’における電波の伝搬時間分だけ大ゾーンセル基地局１５０から遅れるように地上セル基地局１０と大ゾーンセル基地局１５０との間の時間同期を行う。例えば、大ゾーンセル基地局１５０の移動後の現在位置Ｐ１５’の情報に基づいて、地上セル基地局１０と移動後の大ゾーンセル基地局１５０との間の基地局間距離ｄ_ＭＳ’を計算する。この地上セル基地局１０と移動後の大ゾーンセル基地局１５０との間の基地局間距離ｄ_ＭＳ’に基づいて基地局間距離補正用のオフセットを再設定する。その再設定後のオフセットを、ＧＮＳＳ方法を用いた絶対時間同期の結果に適用することにより、大ゾーンセル基地局１５０の移動によって変化した基地局間距離ｄ_ＭＳの影響を回避することができる。

次に、手順（２’）において、地上セル１０Ａの半径ｒ_Ｓに応じて、地上セル１０Ａにおける下りリンク無線通信フレームについて予め設定された送信タイミングＴｔ２’’’を早めるように補正する。例えば、送信タイミングＴｔ２’’’を時間軸上の前方に所定のシフト量τ（ｒ_Ｓ）だけシフトさせる補正を行う。この補正後の送信タイミングを、地上セル１０Ａにおける最終的な送信タイミングＴｔ２’’として設定する。この送信タイミングＴｔ２’’に同期させて地上セル１０Ａにおける下りリンク無線通信フレームを送信するように制御される。

図１０の制御例により、大ゾーンセル基地局１５０が上空で移動する場合も、地上セル１０Ａの大ゾーンセル基地局寄りのセル境界では、サブフレームの後部への干渉の影響が前方シフト量τ（ｒ_Ｓ）に応じて緩和される。このため、地上セル１０Ａの最も通信品質（例えばスループット）が低下し得る大ゾーンセル基地局寄りのセル境界において、大ゾーンセル信号及び地上セル信号の受信タイミングを一致させることができる。

〔送信タイミングの制御例２〕
図１１は、本実施形態に係る大ゾーンセル基地局１５０の移動前の地上セル基地局１０における送信タイミングの他の制御例を示す説明図である。また、図１２は、図１１の位置から大ゾーンセル基地局１５０が移動した後の地上セル基地局１０における送信タイミングの他の制御例を示す説明図である。なお、図１１及び図１２の制御例２において、前述の図９及び図１０の制御例１と共通する部分については説明を省略する。

図１１の制御例２では、通信中継装置１５の大ゾーンセル基地局１５０の現在位置情報に基づいて計算されるマクロセル・スモールセルの基地局間距離ｄ_ＭＳと、地上セル１０Ａの半径ｒ_Ｓとに基づいて、地上セル１０Ａのマクロセル基地局側のセル境界に位置するＵＥ３１ｎにおける通信品質（例えばスループット）と反対側のセル境界に位置するＵＥ３１ｆにおける通信品質（例えばスループット）のうち最も悪い通信品質（最小のスループット）が最も高くなるように、地上セル１０Ａにおける下りリンク無線通信フレームの送信タイミングを補正している。具体的には、例えば、前述の前方シフト量τ（ｒ_Ｓ）を、地上セル１０Ａの大ゾーンセル基地局寄りのセル境界及び反対側のセル境界それぞれのスループットのうち最小のスループットが最も高くなるように設定している。これにより、マクロセル基地局側のセル境界及び反対側のセル境界それぞれに位置するＵＥ３１のユーザ間の公正性を図るとともに、地上セル１０Ａの最もスループットが低下し得る大ゾーンセル基地局寄りのセル境界に位置するＵＥ３１における大ゾーンセル信号及び地上セル信号の受信タイミング差を抑制することができる。

また、図１２に示すように大ゾーンセル基地局１５０が移動した後においても、移動後の大ゾーンセル基地局１５０の現在位置Ｐ１５’の情報に基づいてマクロセル・スモールセルの基地局間距離ｄ_ＭＳ’を計算して地上セル１０Ａにおける下りリンク無線通信フレームの送信タイミングの補正に用いる。これにより、大ゾーンセル基地局１５０が上空で移動する場合も、マクロセル基地局側のセル境界及び反対側のセル境界それぞれに位置するＵＥ３１のユーザ間の公正性を図るとともに、地上セル１０Ａの最もスループットが低下し得る大ゾーンセル基地局寄りのセル境界に位置するＵＥ３１における大ゾーンセル信号及び地上セル信号の受信タイミング差を抑制することができる。

〔送信タイミングの制御例３〕
図１３は、本実施形態に係る大ゾーンセル基地局１５０の移動前の地上セル基地局１０における送信タイミングの更に他の制御例を示す説明図である。また、図１４は、図１３の位置から大ゾーンセル基地局が移動した後の地上セル基地局における送信タイミングの更に他の制御例を示す説明図である。なお、図１３及び図１４の制御例３において、前述の図９及び図１０の制御例１並びに図１１及び図１２の制御例２と共通する部分については説明を省略する。

マクロセル基地局側のセル境界及び反対側のセル境界における大ゾーンセル信号及び地上セル信号の受信タイミング差は、内部クロックの出力変動等、前述の時間同期方法に起因した基地局間の同期誤差（±Δｔ）の影響を受ける。

また、前述のように絶対値が同一の受信タイミング差であっても、その受信タイミング差の正負により通信品質（例えばスループット）が異なる。
例えば、大ゾーンセル信号よりも地上セル信号が早く受信されると、スモールセルのサブフレームの先頭部分がマクロセルからの干渉を受けるが、ＰＤＳＣＨ（データ信号）がマクロセルから直接受ける干渉が無いため、通信品質（例えばスループット）の低下は小さい。
一方、大ゾーンセル信号よりも地上セル信号が遅く受信されると、スモールセルのサブフレームの後部がマクロセルからの干渉を受ける。そのため、ＰＤＳＣＨ（データ信号）がマクロセルから直接干渉を受け、通信品質（例えばスループット）特性が大きく劣化する。
従って、地上セル信号の受信タイミングが早いほうが通信品質（例えばスループット）が高くなる。

そこで、本制御例３では、図１３及び図１４に示すように、基地局間の同期誤差（±Δｔ）の影響と、地上セル信号の受信タイミングと通信品質との関係とを考慮して、地上セル１０Ａにおける下りリンク無線通信フレームの送信タイミングを更に補正している。

図１３中の地上セル１０Ａの送信タイミングＴｔ２’は、前述の制御例１又は２で補正して設定された送信タイミングである。ここで、基地局間の時間同期の同期誤差（±Δｔ）があると、地上セル１０Ａの送信タイミングＴｔ２’はＴｔ２’−ΔｔとＴｔ２’＋Δｔとの範囲で変動する。この範囲内で最も遅い送信タイミングＴｔ２’＋Δｔになると、地上セル１０Ａの大ゾーンセル基地局寄りのセル境界において、地上セル信号の受信タイミングが大ゾーンセル信号よりも遅くなって通信品質が劣化してしまう。

そこで、図１３及び図１４の制御例３では、基地局間の時間同期の同期誤差（±Δｔ）に応じて同期誤差補正用のオフセット値τ（Δｔ）を設定し、その同期誤差補正用のオフセット値τ（Δｔ）だけ地上セル１０Ａにおける下りリンク無線通信フレームの送信タイミングを早めるように、前記制御例１、２で補正した送信タイミングＴｔ２’、Ｔｔ２’’’を更に補正している。

例えば、前記制御例１において、地上セル基地局１０と大ゾーンセル基地局１５０それぞれの時間同期の同期誤差を想定し、大ゾーンセル基地局１５０が最大で早まる時間と地上セル基地局１０が最大で遅れる時間の和を同期誤差補正用のオフセット値τと定義し、その同期誤差補正用のオフセット値τだけ、地上セル１０Ａにおける送信タイミングを更に補正してもよい。

また例えば、前記制御例２において、前述のマクロセル基地局側のセル境界及びその反対側のセル境界それぞれの通信品質（例えばスループット）を計算する際に、地上セル基地局１０と大ゾーンセル基地局１５０それぞれに時間同期誤差が発生しているものと仮定して、前述の最も悪い通信品質（例えば最小のスループット）を計算してもよい。

本制御例３によれば、通信中継装置１５の大ゾーンセル基地局１５０が移動する場合でも、地上セル１０Ａの大ゾーンセル基地局寄りのセル境界において、基地局間の同期誤差（±Δｔ）によって通信品質（例えばスループット）が低下するのを回避することができる。

以上、本実施形態によれば、互いに同一の周波数帯域が用いられるオーバレイセル構成の地上セル１０Ａ及び大ゾーンセル１５Ａの少なくとも一方のサブフレームの一部について少なくともデータ信号の送信を停止する干渉制御を適用する場合に、大ゾーンセル基地局１５０が移動して基地局間の距離ｄ_ＭＳが変化しても、大ゾーンセル基地局１５０及び地上セル基地局１０からＵＥ３１への受信タイミング差による時間軸上のセル間干渉に起因した地上セル１０Ａにおける通信品質（例えばスループット）の低下を抑制することができる。

なお、上記実施形態では、地上セル１０Ａ及び大ゾーンセル１５Ａのオーバレイ構成の場合について説明したが、この構成に限定されることなく、本発明は、互いにサイズが異なる複数のセルのオーバレイ構成について適用することができる。また、上記実施形態では、通信中継装置１５の大ゾーンセル基地局１５０が移動する場合について説明したが、本発明は、大ゾーンセル１５Ａ内に位置するマクロセル基地局又はスモールセル基地局が移動する場合にも適用することができる。

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ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の下りリンクの無線通信、無線通信フレーム、ＯＦＤＭシンボルなど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、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、大ゾーンセル基地局１５０、地上セル基地局１０及びユーザ端末装置（移動局）３０，３１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置（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、前記媒体は非一時的な記録媒体であってもよい。また、前記プログラムのコードは、コンピュータ、プロセッサ、又は他のデバイス若しくは装置機械で読み込んで実行可能であれよく、その形式は特定の形式に限定されない。例えば、前記プログラムのコードは、ソースコード、オブジェクトコード及びバイナリコードのいずれでもよく、また、それらのコードの２以上が混在したものであってもよい。

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 地上セル基地局
１０Ａ 地上セル
１５ 通信中継装置（飛行体）
１５Ａ 大ゾーンセル
３０ 地上セルに接続された移動局（ユーザ端末装置，ＵＥ）
３１ 大ゾーンセルに接続された移動局（ユーザ端末装置，ＵＥ）
１５０ 大ゾーンセル基地局（中継通信局）

Claims (14)

1. 自局のセルよりも広い移動型の他の基地局のセル内に前記他の基地局と同一の周波数帯域が用いられる自局のセルが配置され、前記他の基地局との間で、自局のセル及び前記他の基地局のセルの少なくとも一方の下りリンク無線通信フレーム中の複数のサブフレームの一部について少なくともデータ信号の送信を停止する干渉制御が適用される基地局であって、
   前記他の基地局が移動しているときに自局と前記他の基地局との間の距離における電波の伝搬時間分だけ前記他の基地局から遅れるように自局と前記他の基地局との間の時間同期を動的に行う時間同期手段と、
   自局のセルの半径に基づいて、自局のセルにおける下りリンク無線通信フレームについて、前記移動している他の基地局から遅れるように動的に行われた自局の時間同期に基づき設定された送信タイミングを早めるように補正する補正手段と、を備えることを特徴とする基地局。
2. 請求項１の基地局において、
   自局の現在位置情報と前記他の基地局の現在位置情報とに基づいて、前記距離を計算することを特徴とする基地局。
3. 請求項２の基地局において、
   前記現在位置情報は、前記他の基地局の地上又は水上からの高さの情報を含むことを特徴とする基地局。
4. 請求項２又は３の基地局において、
   前記他の基地局の現在位置情報を取得する位置情報取得手段を備えることを特徴とする基地局。
5. 請求項４の基地局において、
   前記位置情報取得手段は、前記他の基地局から配信された前記他の基地局の現在位置情報を受信して取得することを特徴とする基地局。
6. 請求項１乃至５のいずれかの基地局において、
   前記補正手段は、自局のセルの前記他の基地局からの下りリンク無線信号が最も早く到来する側のセル境界における自局のセルからの下りリンク無線通信フレームの受信タイミングが前記他の基地局のセルからの下りリンク無線通信フレームの受信タイミングに一致するように、前記送信タイミングの補正を行うことを特徴とする基地局。
7. 請求項６の基地局において、
   前記補正手段は、自局と前記他の基地局それぞれの時間同期の同期誤差を想定し、前記他の基地局が最大で早まる時間と自局が最大で遅れる時間の和を同期誤差補正用のオフセット値と定義し、その同期誤差補正用のオフセット値だけ、前記自局のセルにおける送信タイミングを更に補正することを特徴とする基地局。
8. 請求項１乃至５のいずれかの基地局において、
   前記補正手段は、自局のセルの前記他の基地局からの下りリンク無線信号が最も早く到来する側のセル境界の通信品質と、自局のセルの前記他の基地局からの下りリンク無線信号が最も遅く到来する側のセル境界の通信品質のうち最も悪い通信品質が最も高くなるように、前記送信タイミングの補正を行うことを特徴とする基地局。
9. 請求項８の基地局において、
   前記補正手段は、前記セル境界の通信品質を計算する際に、自局と前記他の基地局それぞれに時間同期誤差が発生しているものと仮定して前記最も悪い通信品質を計算することを特徴とする基地局。
10. 請求項１乃至９のいずれかの基地局において、
    前記時間同期手段は、自局と前記他の基地局との間の絶対時間同期を実行し、その絶対時間同期の結果に対して、自局と前記他の基地局との間の基地局間距離における電波の伝搬時間分だけ遅らせる基地局間距離補正用のオフセットを適用することを特徴とする基地局。
11. 請求項１乃至９のいずれかの基地局において、
    前記時間同期手段は、前記他の基地局のから受信した信号に基づいて、自局と前記他の基地局との間の時間同期を実行することを特徴とする基地局。
12. 請求項１乃至１１のいずれかの基地局において、
    自局は地上、水上又は低高度の飛翔体に設置されたマクロセル基地局又はスモールセル基地局であり、前記他の基地局は自局よりも高い位置に配置された基地局であることを特徴とする基地局。
13. 請求項１乃至１２のいずれかの基地局と、その基地局のセルが配置されたセルに対応する前記移動型の他の基地局とを備える通信システム。
14. 第１の基地局のセルよりも広い移動型の第２の基地局のセル内に前記第２の基地局と同一の周波数帯域が用いられる前記第１の基地局のセルが配置され、前記第１の基地局と前記第２の基地局との間で、前記第１の基地局のセル及び前記第２の基地局のセルの少なくとも一方の下りリンク無線通信フレーム中の複数のサブフレームの一部について少なくともデータ信号の送信を停止するセル間の干渉制御方法であって、
    前記第２の基地局が移動しているときに前記第１の基地局と前記第２の基地局との間の距離における電波の伝搬時間分だけ前記第２の基地局から遅れるように前記第１の基地局と前記第２の基地局との間の時間同期を動的に行うことと、
    前記第１の基地局のセルの半径に基づいて、前記第１の基地局のセルにおける下りリンク無線通信フレームについて、前記移動している第２の基地局から遅れるように動的に行われた第１の基地局の時間同期に基づき設定された送信タイミングを早めるように補正すること、とを含むことを特徴とする干渉制御方法。