JPWO2011111751A1 - 無線通信システム、高電力基地局、低電力基地局、及び、無線通信方法 - Google Patents

Abstract

無線通信システム１は、低電力基地局１００と、低電力基地局１００に接続される無線端末３００と、低電力基地局１００よりも送信出力が大きい高電力基地局２００と、高電力基地局２００に接続される無線端末４００及び無線端末４０１とを有する。低電力基地局１００は、低電力基地局１００による無線端末３００に対する無線リソースの割り当ての状態を示すリソース割り当て情報を高電力基地局２００に送信する。高電力基地局２００は、受信したリソース割り当て情報に基づいて、無線端末４００及び無線端末４０１に対する無線リソースの割り当て及び／又は適応通信制御を行う。

Description

本発明は、異なる種別の基地局が混合して使用される無線通信システム、高電力基地局、低電力基地局、及び、無線通信方法に関する。

従来、セルラ方式の無線通信システムにおいては、広範なサービスエリアをセルと呼ばれる通信エリア単位に分割し、通信エリア内の無線端末との無線通信を受け持つ基地局を通信エリア毎に設置することで、広範なサービスエリアを面的にカバーしている。このような基地局としては、送信出力が大きい高電力基地局（いわゆる、マクロセル基地局）が使用されている。

近年では、高電力基地局よりも送信出力が小さい低電力基地局（いわゆる、ピコセル基地局又はフェムトセル基地局）が注目されている。低電力基地局を高電力基地局のセル内に設置することで、高電力基地局の負荷を低電力基地局に分散させることが可能になる。なお、高電力基地局と低電力基地局とが混合して使用される無線通信環境はヘテロジーニアス環境（Heterogeneous Deployment）と称されている（例えば、非特許文献１参照）。

3GPP R1-093433 "Uplink performance evaluation in heterogeneous deployment"

ところで、無線端末と基地局との無線通信では、ユーザデータ以外に制御情報も送受信される。制御情報は無線端末と基地局との無線通信に必要な情報であるため、無線端末は、基地局からの制御情報を受信できないと、当該基地局との無線通信を行うことができない。

ヘテロジーニアス環境においては、低電力基地局は制御情報の送信出力（送信電力）が小さいために、低電力基地局の近傍に位置する無線端末のみが低電力基地局との無線通信を行うことになる。このような状況の下で、干渉によって、無線端末が低電力基地局からの制御情報を受信できなくなると、低電力基地局によってカバーされる通信エリアが狭くなり、基地局間での負荷分散が十分に図られないという問題があった。

そこで、本発明は、ヘテロジーニアス環境において基地局間の干渉を抑制することができる無線通信システム、高電力基地局、低電力基地局、及び、無線通信方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、低電力基地局（低電力基地局１００）と、前記低電力基地局に接続される第１無線端末（無線端末３００）と、前記低電力基地局よりも送信出力が大きい高電力基地局（高電力基地局２００）と、前記高電力基地局に接続される第２無線端末（無線端末４００、無線端末４０１）とを有する無線通信システム（無線通信システム１）であって、前記低電力基地局は、前記低電力基地局による前記第１無線端末に対する無線リソースの割り当ての状態を示すリソース割り当て情報を前記高電力基地局に送信し、前記高電力基地局は、前記低電力基地局から受信した前記リソース割り当て情報に基づいて、前記第２無線端末に対する無線リソースの割り当て及び／又は適応通信制御を行うことを要旨とする。

このような無線通信システムでは、高電力基地局は、低電力基地局による第１無線端末に対する無線リソースの割り当ての状態を認識して、第２無線端末に対する無線リソースの割り当て及び／又は適応通信制御を行う。従って、ヘテロジーニアス環境において、高電力基地局と低電力基地局とが相互に干渉を与え合うことが抑制され、基地局間での負荷分散を十分に図ることができる。

本発明の第２の特徴は、前記高電力基地局は、前記リソース割り当て情報に基づいて、前記第１無線端末に対して割り当てられた無線リソースに対応した前記第２無線端末に対する無線リソースの割り当てを停止することを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、前記高電力基地局は、複数の前記第２無線端末のうち、前記低電力基地局との間の伝搬損失が第１所定値以上、及び、送信電力密度が第２所定値未満の少なくとも何れかを満たす前記第２無線端末に対して、前記第１無線端末に割り当てられた無線リソースを割り当てることを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、前記高電力基地局は、複数の前記第２無線端末のうち、前記低電力基地局との間の伝搬損失と、送信電力密度とによって推定される、前記第１無線端末と前記低電力基地局との間の無線通信に与える干渉電力が第３所定値未満である前記第２無線端末に対して、前記第１無線端末に割り当てられた無線リソースを割り当てることを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、前記高電力基地局は、前記適応通信制御を行う際に必要となる通信品質を補正することを要旨とする。

本発明の第６の特徴は、低電力基地局（低電力基地局１００）と、前記低電力基地局に接続される第１無線端末（無線端末３００）と、前記低電力基地局よりも送信出力が大きい高電力基地局（高電力基地局２００）と、前記高電力基地局に接続される第２無線端末（無線端末４００、無線端末４０１）とを有する無線通信システムであって、前記低電力基地局は、前記低電力基地局による前記第１無線端末に対する無線リソースの割り当ての状態を示す第１リソース割り当て情報を前記高電力基地局に送信し、前記高電力基地局は、前記低電力基地局から受信した前記第１リソース割り当て情報と、前記高電力基地局による前記第２無線端末に対する無線リソースの割り当ての状態を示す第２リソース割り当て情報とに基づいて、前記第１無線端末に対する前記第１リソース割り当て情報の送信の要否について制御を行うことを要旨とする。

このような無線通信システムでは、高電力基地局は、低電力基地局による第１無線端末に対する無線リソースの割り当ての状態と、高電力基地局による第２無線端末に対する無線リソースの割り当ての状態とを認識して、第１無線端末に対して、低電力基地局による第１無線端末に対する無線リソースの割り当ての状態を示す第１リソース割り当て情報の送信の要否について制御を行う。従って、第１無線端末に無線リソースが割り当てられたと仮定した場合に、高電力基地局が干渉を受ける可能性がある場合には、高電力基地局が第１無線端末へ第１リソース割り当て情報を送信しないようにすることで、第１無線端末に無線リソースが割り当てられないようにして、ヘテロジーニアス環境において、干渉を抑制することができ、基地局間での負荷分散を十分に図ることができる。

本発明の第７の特徴は、前記高電力基地局は、前記第１無線端末による無線通信が前記高電力基地局による無線通信に対して第４所定値以上の干渉量を与えることを示す第１の条件と、前記第１無線端末に割り当てられた無線リソースが前記第２無線端末において使用が予定されていることを示す第２の条件と、前記第１無線端末のスループットから前記第２無線端末のスループットを引いた差が第５所定値以上であることを示す第３の条件と、前記第２無線端末の通信品質が要求される品質を満たしていない、又は、前記第２の無線端末における無線通信がリアルタイム性を要求することを示す第４の条件とのうち、前記第１の条件を満たし、且つ、前記第２乃至第４の条件の少なくとも何れかを満たす場合に、前記第１無線端末に対する前記第１リソース割り当て情報の送信を停止する制御を行うことを要旨とする。

本発明の第８の特徴は、低電力基地局よりも送信出力が大きい高電力基地局であって、前記低電力基地局による前記第１無線端末に対する無線リソースの割り当ての状態を示すリソース割り当て情報を前記低電力基地局から受信する基地局間通信部（有線通信部２４０）と、前記リソース割り当て情報に基づいて、前記高電力基地局に接続される第２無線端末に対する無線リソースの割り当て及び／又は適応通信制御を行う通信制御部（通信制御部２２１）とを備えることを要旨とする。

本発明の第９の特徴は、低電力基地局よりも送信出力が大きい高電力基地局であって、前記低電力基地局による前記第１無線端末に対する無線リソースの割り当ての状態を示す第１リソース割り当て情報を前記低電力基地局から受信する基地局間通信部（有線通信部２４０）と、前記第１リソース割り当て情報と、前記高電力基地局による第２無線端末に対する無線リソースの割り当ての状態を示す第２リソース割り当て情報とに基づいて、前記第１無線端末に対する前記第１リソース割り当て情報の送信の要否について制御を行う通信制御部（通信制御部２２１）とを備えることを要旨とする。

本発明の第１０の特徴は、高電力基地局よりも送信出力が小さい低電力基地局であって、前記高電力基地局が当該高電力基地局に接続される無線端末に対して無線リソースの割り当て及び／又は適応通信制御を行うために、前記高電力基地局に対して、前記低電力基地局に接続される無線端末に対する無線リソースの割り当ての状態を示すリソース割り当て情報を送信する基地局間通信部を備えることを要旨とする。

本発明の第１１の特徴は、無線通信方法であって、高電力基地局よりも送信出力が小さい低電力基地局が、前記低電力基地局による前記第１無線端末に対する無線リソースの割り当ての状態を示すリソース割り当て情報を前記高電力基地局に送信するステップと、前記高電力基地局が、前記低電力基地局から受信した前記リソース割り当て情報に基づいて、前記高電力基地局に接続される第２無線端末に対する無線リソースの割り当て及び／又は適応通信制御を行うステップとを有することを要旨とする。

本発明の第１２の特徴は、無線通信方法であって、高電力基地局よりも送信出力が小さい低電力基地局が、前記低電力基地局による前記第１無線端末に対する無線リソースの割り当ての状態を示す第１リソース割り当て情報を前記高電力基地局に送信するステップと、前記高電力基地局が、前記低電力基地局から受信した前記第１リソース割り当て情報と、前記高電力基地局による第２無線端末に対する無線リソースの割り当ての状態を示す第２リソース割り当て情報とに基づいて、前記第１無線端末に対する前記第１リソース割り当て情報の送信の要否について制御を行うステップとを有することを要旨とする。

本発明によれば、ヘテロジーニアス環境において基地局間の干渉を抑制することができる無線通信システム、高電力基地局、低電力基地局、無線端末、及び無線通信方法を提供できる。

本発明の実施形態に係る無線通信システムの概略構成図である。 本発明の実施形態に係る低電力基地局の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る高電力基地局の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムの第１の動作を示す動作シーケンス図である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムの第２の動作を示す動作シーケンス図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。具体的には、（１）無線通信システムの概略構成、（２）無線通信システムの詳細構成、（３）無線通信システムの動作、（４）実施形態の効果、（５）その他の実施形態について説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

（１）無線通信システムの概略構成
図１は、本実施形態に係る無線通信システム１の概略構成図である。無線通信システム１は、例えば、第３．９世代（３．９G）セルラ無線通信システムであるLTE(Long Term Evolution) Release 9に基づく構成、または、第４世代（４Ｇ）セルラ無線通信システムとして位置づけられているLTE-Advancedに基づく構成を有する。以下においては、LTE Release 9及びLTE-AdvancedをＬＴＥと総称する。

無線通信システム１は、低電力基地局（低出力電力基地局、小出力基地局）１００、高電力基地局（高出力電力基地局、大出力基地局）２００、及び、無線端末３００、無線端末４００、無線端末４０１を有する。低電力基地局１００は、高電力基地局２００よりも送信出力が小さい基地局である。低電力基地局１００は、高電力基地局２００の負荷を分散させることを主な目的として、マクロセルＣ２内に設置される。なお、ＬＴＥにおいて基地局はｅＮＢと称され、無線端末はＵＥ(User Equipment)と称される。

本実施形態では、低電力基地局１００は、半径が数十から百ｍ程度の通信エリアであるピコセルＣ１を形成するピコセル基地局である。なお、ピコセルは、ホットゾーンとも称される。また、高電力基地局２００は、半径が数百ｍ〜数ｋｍ程度の通信エリアであるマクロセルＣ２を形成するマクロセル基地局である。このように、無線通信システム１では、ヘテロジーニアス環境が提供されている。

低電力基地局１００には、無線端末３００が接続している。すなわち、本実施形態において低電力基地局１００は、無線端末３００の接続先基地局（サービング基地局）である。

高電力基地局２００には、無線端末４００及び無線端末４０１が接続している。すなわち、本実施形態において高電力基地局２００は、無線端末４００及び無線端末４０１の接続先基地局（サービング基地局）である。

低電力基地局１００及び高電力基地局２００は、有線通信網であるコアネットワーク１０に接続されている。コアネットワーク１０は通信事業者によって提供され、図示を省略するルータ等により構成される。低電力基地局１００及び高電力基地局２００は、コアネットワーク１０に設定される論理的な通信路であるコネクションを介して直接的に基地局通信を行うことができる。当該コネクションはＬＴＥにおいてＸ２インターフェースと称される。

本実施形態において、無線端末３００と低電力基地局１００との間の上りリンクには、制御情報が伝送される上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ: Physical Uplink Control CHannel）と、ユーザデータが伝送される上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ: Physical Uplink Shared CHannel）とが設定される。無線端末３００と低電力基地局１００との間の下りリンクには、制御情報が伝送される下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ: Physical Downlink Control CHannel）と、ユーザデータが伝送される下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ: Physical Downlink Shared CHannel）とが設定される。

無線端末４００及び無線端末４０１と高電力基地局２００との間の上りリンクには、ＰＵＣＣＨ及びＰＵＳＣＨが設定される。無線端末４００及び無線端末４０１と高電力基地局２００との間の下りリンクには、ＰＤＣＣＨ及びＰＤＳＣＨが設定される。

本実施形態において、高電力基地局２００は、低電力基地局１００による無線端末３００に対する無線リソースの割り当ての状態を示す、リソース割り当て情報としてのスケジューリング情報に基づいて、無線端末４００及び無線端末４０１に対する無線リソースの割り当てや適応通信制御を行う。

（２）無線通信システムの詳細構成
次に、無線通信システム１の詳細構成について説明する。具体的には、（２．１）低電力基地局の構成、（２．２）高電力基地局の構成について説明する。ただし、本発明に関連する構成についてのみを説明する。

（２．１）低電力基地局の構成
図２は、低電力基地局１００の構成を示すブロック図である。図２に示すように、低電力基地局１００は、アンテナ部１０１、無線通信部１１０、制御部１２０、記憶部１３０及び有線通信部１４０を有する。

無線通信部１１０は、例えば無線周波数（ＲＦ）回路やベースバンド（ＢＢ）回路等を用いて構成され、無線端末３００との間で無線信号の送信及び受信を行う。また、無線通信部１１０は、送信信号の変調と受信信号の復調とを行う。

制御部１２０は、例えばＣＰＵを用いて構成され、低電力基地局１００が具備する各種の機能を制御する。記憶部１３０は、例えばメモリを用いて構成され、低電力基地局１００の制御等に用いられる各種の情報を記憶する。有線通信部１４０は、コアネットワーク１０を介して高電力基地局２００等の他の装置との通信を行う。

制御部１２０は、スケジューリング部１２１を有する。

スケジューリング部１２１は、プロポーショナルフェアネス等のスケジューリングアルゴリズムに従い、無線リソースを無線端末３００に割り当てる。無線リソースは、周波数及び時間によって一意に特定されるリソースブロック（ＲＢ）である。

スケジューリング部１２１は、無線端末３００に対する無線リソースの割り当ての状況、具体的には、現時点で無線端末３００に割り当てている無線リソースや、その後に無線端末３００に割り当てる予定の無線リソースを示す情報を、スケジューリング情報（以下、低電力スケジューリング情報）として生成する。低電力スケジューリング情報は、制御情報の一つであり、リソース割り当て情報に相当する。また、低電力スケジューリング情報は、無線リソースの割り当ての対象となる無線端末３００の識別情報（以下、端末識別情報）を含む。

有線通信部１４０は、スケジューリング部１２１によって生成された低電力スケジューリング情報を、Ｘ２インタフェースを介して高電力基地局２００に送信する。

（２．２）高電力基地局の構成
図３は、高電力基地局２００の構成を示すブロック図である。図３に示すように、高電力基地局２００は、アンテナ部２０１、無線通信部２１０、制御部２２０、記憶部２３０、及び、有線通信部２４０を有する。

無線通信部２１０は、例えばＲＦ回路やＢＢ回路等を用いて構成され、無線端末４００及び無線端末４０１との間で無線信号の送信及び受信を行い、無線端末３００に対する低電力スケジューリング情報の送信を行う。また、無線通信部１１０は、送信信号の変調と受信信号の復調とを行う。

制御部２２０は、例えばＣＰＵを用いて構成され、高電力基地局２００が具備する各種の機能を制御する。記憶部２３０は、例えばメモリを用いて構成され、高電力基地局２００の制御等に用いられる各種の情報を記憶する。

有線通信部２４０は、Ｘ２インタフェースを用いて低電力基地局１００との基地局間通信を行う基地局間通信部に相当する。有線通信部２４０は、高電力基地局２００が形成するマクロセルＣ２内に位置する無線端末３００と低電力基地局１００との無線通信に必要な低電力スケジューリング情報を低電力基地局１００から受信する。

制御部２２０は、通信制御部２２１を有する。

通信制御部２２１は、低電力基地局１００から受信した低電力スケジューリング情報に基づいて、無線端末４００及び無線端末４０１に対する無線リソースの割り当て及び／又は適応通信制御を行う。具体的には、以下の第１乃至第８の処理が行われる。

（第１の処理）
通信制御部２２１は、低電力基地局１００から受信した低電力スケジューリング情報に基づいて、無線端末３００において割り当てられるリソースブロックを特定する。通信制御部２２１は、無線端末４００及び無線端末４０１に対し、特定されたリソースブロックの割り当てを停止し、特定されたリソースブロック以外のリソースブロック（以下、他のリソースブロック）を割り当てる。あるいは、通信制御部２２１は、他のリソースブロックが未使用である場合には、当該他のリソースブロックを特定されたリソースブロックに優先して無線端末４００及び無線端末４０１に割り当てる。

（第２の処理）
通信制御部２２１は、低電力基地局１００から受信した低電力スケジューリング情報に基づいて、無線端末３００において割り当てられるリソースブロックを特定する。通信制御部２２１は、特定されたリソースブロックを無線端末４００及び無線端末４０１に割り当てる場合には、無線端末４００及び無線端末４０１と低電力基地局１００との間の伝搬損失（パスロス）を取得する。伝搬損失とは、距離減衰、シャドウィング損失、地物通過損失を含めたものである。

例えば、低電力基地局１００は、無線端末４００及び無線端末４０１からの無線信号を干渉信号として受信し、当該干渉信号の電力を測定する。低電力基地局１００は、測定した干渉信号の電力をＸ２インターフェースを介して高電力基地局２００に送信する。通信制御部２２１は、干渉信号の電力を受信するとともに、予め定められている無線端末４００及び無線端末４０１の送信電力密度を取得し、送信電力密度と干渉信号の電力との差を伝搬損失として取得する。

また、無線端末４００（無線端末４０１）は、当該無線端末４００（無線端末４０１）が予め取得していた低電力基地局１００の送信電力量と、当該無線端末４００（無線端末４０１）が受信した低電力基地局１００からのDownlinkの参照信号の受信電力値とに基づいて、当該無線端末４００（無線端末４０１）と低電力基地局１００との間の伝搬損失を算出する。無線端末４００（無線端末４０１）は、算出した伝搬損失を示したレポートを高電力基地局２００へ送信する。高電力基地局２００の通信制御部２２１は、受信したレポートにより伝搬損失を取得する。

無線端末４００（無線端末４０１）が低電力基地局１００の送信電力値を取得する方法の一例は次の通りである。無線端末４００（無線端末４０１）が低電力基地局１００と通信した場合、無線端末４００（無線端末４０１）は、低電力基地局１００の送信電力値を記憶する。これにより、無線端末４００（無線端末４０１）が、低電力基地局１００との通信の後で高電力基地局２００と通信した場合には、記憶していた低電力基地局１００の送信電力値を用いて伝搬損失を算出できる。

別の例は次の通りである。低電力基地局１００は、低電力基地局１００の送信電力値を示す情報をＸ２インタフェースを介して高電力基地局２００へ送信する。高電力基地局２００は、Ｘ２インタフェースを介して低電力基地局１００の送信電力値を示す情報を取得する。高電力基地局２００は、取得した低電力基地局１００の送信電力値を示す情報を無線端末４００（無線端末４０１）へ送信する。これにより、無線端末４００（無線端末４０１）は、高電力基地局２００から取得した低電力基地局１００の送信電力値を用いて伝搬損失を算出することができる。

通信制御部２２１は、無線端末４００及び無線端末４０１のうち、低電力基地局１００との間の伝搬損失が第１所定値以上である無線端末を特定する。更に、通信制御部２２１は、特定した無線端末に対し、無線端末３００において割り当てられるリソースブロックを割り当てる。この第２の処理は、上りのリソースブロックの割り当てに用いられることが望ましい。

（第３の処理）
通信制御部２２１は、低電力基地局１００から受信した低電力スケジューリング情報に基づいて、無線端末３００に対して割り当てられるリソースブロックを特定する。通信制御部２２１は、特定されたリソースブロックを無線端末４００及び無線端末４０１に割り当てる場合には、予め定められている無線端末４００及び無線端末４０１の送信電力密度を取得する。

通信制御部２２１は、無線端末４００及び無線端末４０１のうち、送信電力密度が第２所定値未満である無線端末を特定する。更に、通信制御部２２１は、特定した無線端末に対し、無線端末３００に対して割り当てられるリソースブロックを割り当てる。この第３の処理は、上りのリソースブロックの割り当てに用いられることが望ましい。

（第４の処理）
通信制御部２２１は、低電力基地局１００から受信した低電力スケジューリング情報に基づいて、無線端末３００に対して割り当てられるリソースブロックを特定する。通信制御部２２１は、特定されたリソースブロックを無線端末４００及び無線端末４０１に割り当てる場合には、無線端末４００及び無線端末４０１と低電力基地局１００との間の伝搬損失を取得し、予め定められている無線端末４００及び無線端末４０１の送信電力密度を取得する。

通信制御部２２１は、無線端末４００及び無線端末４０１のうち、低電力基地局１００との間の伝搬損失と、当該無線端末４００及び無線端末４０１の送信電力密度とによって推定される、無線端末３００と低電力基地局１００との無線通信に与える干渉電力が第３所定値未満である無線端末を特定する。ここで、干渉電力は、パスロスと送信電力密度との積（デシベル表記の場合は和）によって算出される。通信制御部２２１は、特定した無線端末に対し、無線端末３００に対して割り当てられるリソースブロックを割り当てる。この第４の処理は、上りのリソースブロックの割り当てに用いられることが望ましい。

（第５の処理）
通信制御部２２１は、低電力基地局１００から受信した低電力スケジューリング情報に基づいて、無線端末３００に対して割り当てられるリソースブロックを特定する。通信制御部２２１は、特定されたリソースブロック以外のリソースブロック（他のリソースブロック）を無線端末４００及び無線端末４０１に割り当てる場合には、以下の処理を行う。通信制御部２２１は、無線端末３００によって他のリソースブロックに与えられる干渉電力を、測定値よりも小さくするように補正する。干渉電力は、適応通信制御を行う際に必要となる。適用通信制御は、通信時に、変調方式及びチャネル符号化率（ＭＣＳ：Modulation and channel Coding Scheme）を選択摺る処理を含む制御である。ここで、干渉電力の測定値は、高電力基地局２００により、過去の複数のサブフレームの期間において測定された干渉電力の時間平均である。干渉電力の補正において、通信制御部２２１は、任意の固定値を補正値としてもよい。

通信制御部２２１は、例えば、複数の低電力基地局１００から低電力スケジューリング情報を受信する場合には、他のリソースブロックを割り当てないことを示す低電力スケジューリング情報の送信元の低電力基地局１００の数の関数を補正値としてもよい。この場合には、他のリソースブロックを割り当てないことを示す低電力スケジューリング情報の送信元の低電力基地局１００の数が多いほど、干渉電力が小さくなるように補正される。この第５の処理は、上りのリソースブロックの割り当てに用いられることが望ましい。

（第６の処理）
通信制御部２２１は、低電力基地局１００から受信した低電力スケジューリング情報に基づいて、無線端末３００に対して割り当てられるリソースブロックを特定する。通信制御部２２１は、特定されたリソースブロックを無線端末４００及び無線端末４０１に割り当てる場合には、変調方式及びＭＣＳを選択して通信を行う適応通信制御を行う際に必要となる、無線端末３００によって与えられる干渉電力を、測定値よりも大きくなるように補正する。上述と同様、干渉電力の測定値は、高電力基地局２００により、過去の複数のサブフレームの期間において測定された干渉電力の時間平均である。干渉電力の補正において、通信制御部２２１は、任意の固定値を補正値としてもよい。

通信制御部２２１は、例えば、複数の低電力基地局１００から低電力スケジューリング情報を受信する場合には、特定されたリソースブロックを割り当てることを示す低電力スケジューリング情報の送信元の低電力基地局１００の数の関数を補正値としてもよい。この場合には、特定されたリソースブロックを割り当てるとの低電力スケジューリング情報の送信元の低電力基地局１００の数が多いほど、干渉電力が大きくなるように補正される。この第６の処理は、上りのリソースブロックの割り当てに用いられることが望ましい。

（第７の処理）
通信制御部２２１は、低電力基地局１００から受信した低電力スケジューリング情報に基づいて、無線端末３００において割り当てられるリソースブロックを特定する。通信制御部２２１は、特定されたリソースブロック以外のリソースブロック（他のリソースブロック）を無線端末４００及び無線端末４０１に割り当てる場合には、適応通信制御を行う際に必要となるパラメータとしての通信品質である、他のリソースブロックにおけるチャネル品質を、測定値よりも良好な値となるように補正する。

ここで、チャネル品質の測定値は、無線端末４００及び無線端末４０１において測定され、高電力基地局２００へ通知されたものである。無線端末４００及び無線端末４０１は、過去の複数のサブフレームの期間において測定されたチャネル品質の時間平均をチャネル品質の測定値としてもよい。チャネル品質の補正において、通信制御部２２１は、任意の固定値を補正値としてもよい。

通信制御部２２１は、例えば、複数の低電力基地局１００から低電力スケジューリング情報を受信する場合には、他のリソースブロックを割り当てないことを示す低電力スケジューリング情報の送信元の低電力基地局１００の数の関数を補正値としてもよい。この場合には、他のリソースブロックを割り当てないことを示す低電力スケジューリング情報の送信元の低電力基地局１００の数が多いほど、チャネル品質が良好となるように補正される。この第７の処理は、下りのリソースブロックの割り当てに用いられることが望ましい。

（第８の処理）
通信制御部２２１は、低電力基地局１００から受信した低電力スケジューリング情報に基づいて、無線端末３００において割り当てられるリソースブロックを特定する。通信制御部２２１は、特定されたリソースブロックを無線端末４００及び無線端末４０１に割り当てる場合には、適応通信制御を行う際に必要となるパラメータとしての通信品質である、他のリソースブロックにおけるチャネル品質を、測定値よりも悪化した値となるように補正する。

上述と同様、チャネル品質の測定値は、上述と同様、無線端末４００及び無線端末４０１において測定され、高電力基地局２００へ通知されたものである。無線端末４００及び無線端末４０１は、過去の複数のサブフレームの期間において測定されたチャネル品質の時間平均をチャネル品質の測定値としてもよい。チャネル品質の補正において、通信制御部２２１は、任意の固定値を補正値としてもよい。

通信制御部２２１は、例えば、複数の低電力基地局１００から低電力スケジューリング情報を受信する場合には、特定されたリソースブロックを割り当てることを示す低電力スケジューリング情報の送信元の低電力基地局１００の数の関数を補正値としてもよい。この場合には、特定されたリソースブロックを割り当てることを示す低電力スケジューリング情報の送信元の低電力基地局１００の数が多いほど、チャネル品質が悪化するように補正される。この第８の処理は、下りのリソースブロックの割り当てに用いられることが望ましい。

上述の第１乃至第８の処理の後、通信制御部２２１は、無線端末４００及び無線端末４０１毎に、当該無線端末４００及び無線端末４０１に対する無線リソースの割り当ての状況、具体的には、無線端末４００及び無線端末４０１に割り当てる無線リソースを示す情報を、スケジューリング情報（以下、高電力スケジューリング情報）として生成し、無線通信部２１０へ出力する。高電力スケジューリング情報は、制御情報の一つであり、リソース割り当て情報に相当する。また、高電力スケジューリング情報は、無線リソースの割り当ての対象となる無線端末４００及び無線端末４０１の識別情報（以下、端末識別情報）と、適応通信制御における変調方式及びＭＣＳの情報とが含まれる。

高電力スケジューリング情報が入力された無線通信部２１０は、ＰＤＣＣＨを介して、無線端末４００及び無線端末４０１に高電力スケジューリング情報を送信する。

その後、通信制御部２２１は、無線端末４００及び無線端末４０１毎に、高電力スケジューリング情報を生成し、無線通信部２１０へ出力する。高電力スケジューリング情報が入力された無線通信部２１０は、ＰＤＣＣＨを介して、無線端末４００及び無線端末４０１に高電力スケジューリング情報を送信する。無線端末４００及び無線端末４０１は、受信した高電力スケジューリング情報に基づいて、割り当てられたリソースブロックを用いた無線通信を高電力基地局２００との間で行う。

また、通信制御部２２１は、低電力基地局１００から受信した低電力スケジューリング情報と、高電力スケジューリング情報とに基づいて、無線端末３００に対する低電力スケジューリング情報の送信の要否について制御を行う。具体的には、以下の第９の処理が行われる。

（第９の処理）
通信制御部２２１は、プロポーショナルフェアネス等のスケジューリングアルゴリズムに従い、無線リソースを無線端末４００及び無線端末４０１に割り当てる。無線リソースは、周波数及び時間によって一意に特定されるリソースブロック（ＲＢ）である。

通信制御部２２１は、無線端末４００及び無線端末４０１毎に、当該無線端末４００及び無線端末４０１に対する無線リソースの割り当ての状況、具体的には、現時点で無線端末４００及び無線端末４０１に割り当てている無線リソースや、その後に無線端末４００及び無線端末４０１に割り当てる予定の無線リソースを示す情報を、スケジューリング情報（以下、高電力スケジューリング情報）として生成する。高電力スケジューリング情報は、制御情報の一つであり、リソース割り当て情報に相当する。また、高電力スケジューリング情報は、無線リソースの割り当ての対象となる無線端末４００及び無線端末４０１の識別情報（以下、端末識別情報）を含む。

通信制御部２２１は、低電力スケジューリング情報を無線端末３００に対して送信しない条件（非送信条件）を満たすか否かを判定する。

具体的には、通信制御部２２１は、無線端末３００による無線通信が高電力基地局２００による無線通信に対して、第４所定値以上の干渉量を与えることを示す第１の条件を満たすか否かを判定する。ここで、通信制御部２２１は、無線端末３００からの無線信号を干渉信号として受信し、当該干渉信号の電力を干渉量として測定することができる。

通信制御部２２１は、低電力スケジューリング情報及び高電力スケジューリング情報に基づいて、無線端末３００に割り当てられた無線リソースが無線端末４００及び無線端末４０１の何れかにおいて使用が予定されていることを示す第２の条件を満たすか否かを判定する。

通信制御部２２１は、無線端末３００のスループットから無線端末４００及び無線端末４０１のそれぞれのスループットを引いた差が第５所定値以上であることを示す第３の条件を満たすか否かを判定する。ここで、通信制御部２２１は、無線端末４００及び無線端末４０１のそれぞれによって測定され、ＰＵＣＣＨに含まれる、無線端末４００及び無線端末４０１のスループットを取得する。また、通信制御部２２１は、無線端末３００によって測定され、低電力基地局１００を介して送信される、無線端末３００のスループットを取得する。

通信制御部２２１は、無線端末４００及び無線端末４０１の少なくとも何れかにおいて、スループットが予め定められた要求される品質（ＱｏＳ）を満たしていないこと、あるいは、無線端末４００及び無線端末４０１の少なくとも何れかにおけるＱｏＳがリアルタイム性の通信に対応するものであることを示す第４の条件を満たすか否かを判定する。

通信制御部２２１は、第１の条件を満たし、且つ、第２乃至第４の条件の少なくとも何れかを満たす場合に、非送信条件を満たしたと判断し、無線端末３００に対する低電力スケジューリング情報の送信を停止する制御を行う。

低電力スケジューリング情報の送信が停止された後、上述の第１乃至第８の処理が行われる場合、通信制御部２２１は、無線端末３００に低電力スケジューリング情報によって示されるリソースブロックが割り当てられなかったものとみなして、無線端末４００及び無線端末４０１に対するリソースブロックの割り当てを行う。

一方、低電力スケジューリング情報の送信が停止されなかった場合、通信制御部２２１は、低電力スケジューリング情報を無線通信部２１０へ出力する。低電力スケジューリング情報が入力された無線通信部２１０は、ＰＤＣＣＨを介して、無線端末３００に低電力スケジューリング情報を送信する。無線端末３００は、受信した低電力スケジューリング情報に基づいて、割り当てられたリソースブロックを用いた無線通信を低電力基地局１００との間で行う。

（３）無線通信システムの動作
図４は、無線通信システム１の第１の動作を示すシーケンス図である。第１の動作は、上述の通信制御部２２１によって第１乃至第８の処理が行われる場合の動作である。

ステップＳ１００において、低電力基地局１００は、無線端末３００に対する無線リソースの割り当ての状況を示す低電力スケジューリング情報を生成する。

ステップＳ１０１において、低電力基地局１００は、低電力スケジューリング情報を送信する。高電力基地局２００は、低電力スケジューリング情報を受信する。

ステップＳ１０２において、高電力基地局２００は、低電力スケジューリング情報に基づいて、無線端末４００及び無線端末４０１に対する無線リソースの割り当て及び適応通信制御を行う。高電力基地局２００は、無線端末４００及び無線端末４０１に対する無線リソースの割り当ての状況を示す高電力スケジューリング情報を生成する。

ステップＳ１０３において、高電力基地局２００は、高電力スケジューリング情報を送信する。無線端末４００及び無線端末４０１は、高電力スケジューリング情報を受信する。

ステップＳ１０４において、無線端末４００及び無線端末４０１は、受信した高電力スケジューリング情報に基づいて、割り当てられたリソースブロックを用いた無線通信を高電力基地局２００との間で行う。

図５は、無線通信システム１の第２の動作を示すシーケンス図である。第２の動作は、上述の通信制御部２２１によって第９の処理が行われる場合の動作である。

ステップＳ２００において、低電力基地局１００は、無線端末３００に対する無線リソースの割り当ての状況を示す低電力スケジューリング情報を生成する。

ステップＳ２０１において、低電力基地局１００は、低電力スケジューリング情報を送信する。高電力基地局２００は、低電力スケジューリング情報を受信する。

ステップＳ２０２において、高電力基地局２００は、無線端末４００及び無線端末４０１に対する無線リソースの割り当ての状況を示す高電力スケジューリング情報を生成する。なお、ステップＳ２０２の動作は、ステップＳ２０１の動作よりも前に行われてもよい。

ステップＳ２０３において、高電力基地局２００は、低電力スケジューリング情報の非送信条件を満たすか否かを判定する。

非送信条件を満たす場合、ステップＳ２０４において、高電力基地局２００は、無線端末３００に対する低電力スケジューリング情報の送信を停止する。

一方、非送信条件を満たさない場合、ステップＳ２０５において、高電力基地局２００は、低電力スケジューリング情報を送信する。無線端末３００は、低電力スケジューリング情報を受信する。

ステップＳ２０６において、無線端末３００は、受信した低電力スケジューリング情報に基づいて、割り当てられたリソースブロックを用いた無線通信を低電力基地局１００との間で行う。

（４）実施形態の効果
以上説明したように、無線通信システム１は、ヘテロジーニアス環境において低電力基地局１００と高電力基地局２００の間での負荷分散を十分に図ることができる。

具体的には、高電力基地局２００内の通信制御部２２１は、第１の処理において、無線端末４００及び無線端末４０１に対し、無線端末３００に割り当てられるリソースブロックの割り当てを停止し、他のリソースブロックを割り当てる。あるいは、通信制御部２２１は、他のリソースブロックが未使用である場合には、当該他のリソースブロックを特定されたリソースブロックに優先して無線端末４００及び無線端末４０１に割り当てる。

これにより、無線端末４００及び無線端末４０１に割り当てられるリソースブロックと、無線端末３００に割り当てられるリソースブロックとが異なるため、低電力基地局１００と高電力基地局２００の間の干渉を抑制して、負荷分散を十分に図ることができる。

通信制御部２２１は、第２乃至第４の処理において、無線端末４００及び無線端末４０１のうち、低電力基地局１００との間の伝搬損失が第１所定値以上である無線端末、送信電力密度が第２所定値未満である無線端末、無線端末３００と低電力基地局１００との無線通信に与える干渉電力が第３所定値未満である無線端末に対し、無線端末３００において割り当てられるリソースブロックを割り当てる。

これにより、無線端末４００及び無線端末４０１に割り当てられるリソースブロックと、無線端末３００に割り当てられるリソースブロックとが重複する場合であっても、可能な限り、低電力基地局１００と高電力基地局２００の間の干渉を抑制して、負荷分散を十分に図ることができる。

通信制御部２２１は、第５及び第７の処理において、無線端末３００において割り当てられるリソースブロック以外のリソースブロック（他のリソースブロック）を無線端末４００及び無線端末４０１に割り当てる場合には、適応通信制御を行う際に必要となるパラメータとしての他のリソースブロックの通信品質を測定値よりも良好な値となるように補正する。

通信品質の測定値が、過去の複数のサブフレームの期間において測定された値の時間平均である場合には、当該サブフレーム内のリソースブロックの通信品質は、無線端末３００によって使用されるか否かにより大きく異なる。従って、第５及び第７の処理において、他のリソースブロックの通信品質が測定値よりも良好な値となるように補正されることで、実際の通信品質との乖離を小さくすることができる。

通信制御部２２１は、第６及び第８の処理において、無線端末３００において割り当てられるリソースブロックを無線端末４００及び無線端末４０１に割り当てる場合には、適応通信制御を行う際に必要となるパラメータとしての他のリソースブロックの通信品質を測定値よりも悪化した値となるように補正する。

通信品質の測定値が、過去の複数のサブフレームの期間において測定された値の時間平均である場合には、当該サブフレーム内のリソースブロックの通信品質は、無線端末３００によって使用されるか否かにより大きく異なる。従って、第６及び第８の処理において、無線端末３００において割り当てられるリソースブロックの通信品質が測定値よりも悪化した値となるように補正されることで、実際の通信品質との乖離を小さくすることができる。

通信制御部２２１は、第９の処理において、無線端末３００による無線通信が高電力基地局２００による無線通信に対して、第４所定値以上の干渉量を与えることを示す第１の条件と、無線端末３００に割り当てられた無線リソースが無線端末４００及び無線端末４０１の何れかにおいて使用が予定されていることを示す第２の条件と、無線端末３００のスループットから無線端末４００及び無線端末４０１のそれぞれのスループットを引いた差が第５所定値以上であることを示す第３の条件と、無線端末４００及び無線端末４０１の少なくとも何れかにおいて、スループットが予め定められたＱｏＳを満たしていないこと、あるいは、無線端末４００及び無線端末４０１の少なくとも何れかにおけるＱｏＳがリアルタイム性の通信に対応するものであることを示す第４の条件とのうち、第１の条件を満たし、且つ、第２乃至第４の条件の少なくとも何れかを満たす場合には、無線端末３００に対する低電力スケジューリング情報の送信を停止する制御を行う。

これにより、無線端末３００に無線リソースが割り当てられたと仮定した場合に、高電力基地局２００が干渉を受ける可能性がある場合には、無線端末３００へ低電力スケジューリング情報が送信されないようにして、干渉を回避することができ、低電力基地局１００と高電力基地局２００の間の干渉を抑制して、負荷分散を十分に図ることができる。

（５）その他の実施形態
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

例えば、上述した実施形態では、基地局間通信が有線通信であるケースを例示したが、基地局間通信を無線通信としてもよい。

上述した実施形態では、低電力基地局がピコセル基地局（ホットゾーン基地局）であるケースを例示したが、低電力基地局が、ピコセル基地局よりも送信出力が小さいフェムトセル基地局（ホームｅＮＢ）であってもよい。

上述した実施形態では、低電力基地局１００が、上りリンク及び下りリンクの両リンクのサービング基地局であるケースを例示した。しかしながら、今後、上りリンクと下りリンクとで異なる基地局をサービング基地局にできるようになる可能性がある。そのようなケースでは、上りリンクのサービング基地局を低電力基地局１００とし、下りリンクのサービング基地局を高電力基地局２００としてもよい。上りリンクと下りリンクとで異なる基地局をサービング基地局とするケースにも本発明は適用可能である。

上述した実施形態では特に触れなかったが、アンテナ部１０１、アンテナ部２０１、及びアンテナ部３０１は、ＳＩＭＯ(Single Input Multiple Output)若しくはＭＩＭＯ(Multiple Input Multiple Output)通信を実行するために複数のアンテナを含んでいてもよい。

このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

なお、日本国特許出願第２０１０−０５５５１９号（２０１０年３月１２日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。

本発明の無線通信システム、高電力基地局、及び、無線通信方法は、ヘテロジーニアス環境において基地局間の干渉を抑制することができ、無線通信システム、高電力基地局、及び、無線通信方法として有用である。

Claims (12)

1. 低電力基地局と、
   前記低電力基地局に接続される第１無線端末と、
   前記低電力基地局よりも送信出力が大きい高電力基地局と、
   前記高電力基地局に接続される第２無線端末と
   を有する無線通信システムであって、
   前記低電力基地局は、前記低電力基地局による前記第１無線端末に対する無線リソースの割り当ての状態を示すリソース割り当て情報を前記高電力基地局に送信し、
   前記高電力基地局は、前記低電力基地局から受信した前記リソース割り当て情報に基づいて、前記第２無線端末に対する無線リソースの割り当て及び／又は適応通信制御を行う無線通信システム。
2. 前記高電力基地局は、前記リソース割り当て情報に基づいて、前記第１無線端末に対して割り当てられた無線リソースに対応した前記第２無線端末に対する無線リソースの割り当てを停止する請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記高電力基地局は、複数の前記第２無線端末のうち、前記低電力基地局との間の伝搬損失が第１所定値以上、及び、送信電力密度が第２所定値未満の少なくとも何れかを満たす前記第２無線端末に対して、前記第１無線端末に割り当てられた無線リソースを割り当てる請求項１に記載の無線通信システム。
4. 前記高電力基地局は、複数の前記第２無線端末のうち、前記低電力基地局との間の伝搬損失と、送信電力密度とによって推定される、前記第１無線端末と前記低電力基地局との間の無線通信に与える干渉電力が第３所定値未満である前記第２無線端末に対して、前記第１無線端末に割り当てられた無線リソースを割り当てる請求項１に記載の無線通信システム。
5. 前記高電力基地局は、前記適応通信制御を行う際に必要となる通信品質を補正する請求項１に記載の無線通信システム。
6. 低電力基地局と、
   前記低電力基地局に接続される第１無線端末と、
   前記低電力基地局よりも送信出力が大きい高電力基地局と、
   前記高電力基地局に接続される第２無線端末と
   を有する無線通信システムであって、
   前記低電力基地局は、前記低電力基地局による前記第１無線端末に対する無線リソースの割り当ての状態を示す第１リソース割り当て情報を前記高電力基地局に送信し、
   前記高電力基地局は、前記低電力基地局から受信した前記第１リソース割り当て情報と、前記高電力基地局による前記第２無線端末に対する無線リソースの割り当ての状態を示す第２リソース割り当て情報とに基づいて、前記第１無線端末に対する前記第１リソース割り当て情報の送信の要否について制御を行う無線通信システム。
7. 前記高電力基地局は、前記第１無線端末による無線通信が前記高電力基地局による無線通信に対して第４所定値以上の干渉量を与えることを示す第１の条件と、前記第１無線端末に割り当てられた無線リソースが前記第２無線端末において使用が予定されていることを示す第２の条件と、前記第１無線端末のスループットから前記第２無線端末のスループットを引いた差が第５所定値以上であることを示す第３の条件と、前記第２無線端末の通信品質が要求される品質を満たしていない、又は、前記第２の無線端末における無線通信がリアルタイム性を要求することを示す第４の条件とのうち、前記第１の条件を満たし、且つ、前記第２乃至第４の条件の少なくとも何れかを満たす場合に、前記第１無線端末に対する前記第１リソース割り当て情報の送信を停止する制御を行う請求項６に記載の無線通信システム。
8. 低電力基地局よりも送信出力が大きい高電力基地局であって、
   前記低電力基地局による前記第１無線端末に対する無線リソースの割り当ての状態を示すリソース割り当て情報を前記低電力基地局から受信する基地局間通信部と、
   前記リソース割り当て情報に基づいて、前記高電力基地局に接続される第２無線端末に対する無線リソースの割り当て及び／又は適応通信制御を行う通信制御部と
   を備える高電力基地局。
9. 低電力基地局よりも送信出力が大きい高電力基地局であって、
   前記低電力基地局による前記第１無線端末に対する無線リソースの割り当ての状態を示す第１リソース割り当て情報を前記低電力基地局から受信する基地局間通信部と、
   前記第１リソース割り当て情報と、前記高電力基地局による第２無線端末に対する無線リソースの割り当ての状態を示す第２リソース割り当て情報とに基づいて、前記第１無線端末に対する前記第１リソース割り当て情報の送信の要否について制御を行う通信制御部と
   を備える高電力基地局。
10. 高電力基地局よりも送信出力が小さい低電力基地局であって、
    前記高電力基地局が当該高電力基地局に接続される無線端末に対して無線リソースの割り当て及び／又は適応通信制御を行うために、前記高電力基地局に対して、前記低電力基地局に接続される無線端末に対する無線リソースの割り当ての状態を示すリソース割り当て情報を送信する基地局間通信部を備える低電力基地局。
11. 高電力基地局よりも送信出力が小さい低電力基地局が、前記低電力基地局による前記第１無線端末に対する無線リソースの割り当ての状態を示すリソース割り当て情報を前記高電力基地局に送信するステップと、
    前記高電力基地局が、前記低電力基地局から受信した前記リソース割り当て情報に基づいて、前記高電力基地局に接続される第２無線端末に対する無線リソースの割り当て及び／又は適応通信制御を行うステップと
    を有する無線通信方法。
12. 高電力基地局よりも送信出力が小さい低電力基地局が、前記低電力基地局による前記第１無線端末に対する無線リソースの割り当ての状態を示す第１リソース割り当て情報を前記高電力基地局に送信するステップと、
    前記高電力基地局が、前記低電力基地局から受信した前記第１リソース割り当て情報と、前記高電力基地局による第２無線端末に対する無線リソースの割り当ての状態を示す第２リソース割り当て情報とに基づいて、前記第１無線端末に対する前記第１リソース割り当て情報の送信の要否について制御を行うステップと
    を有する無線通信方法。

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