WO2011065493A1

WO2011065493A1 - 無線通信システム、高電力基地局、低電力基地局及び通信制御方法

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Publication number: WO2011065493A1
Application number: PCT/JP2010/071148
Authority: WO
Inventors: 健太沖野
Original assignee: 京セラ株式会社
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2011-06-03
Also published as: KR20120085815A; US20120252469A1; CN102598743A; JP5395910B2; JPWO2011065493A1; EP2506621A1

Abstract

　高電力基地局１００は、干渉源である、低電力基地局２００によって形成される小セルＰＣ１を検出した場合、セルエッジ領域ＭＣ１ＯＵＴにおいて使用されるセルエッジ用帯域と、セルセンタ領域ＭＣ１ＩＮにおいて使用されるセルセンタ用帯域とが異なるように、これらセルエッジ用帯域及びセルセンタ用帯域を決定する。更に、高電力基地局１００は、決定したセルセンタ用帯域を、低電力基地局２００へ送信する。低電力基地局２００は、高電力基地局１００からのセルセンタ用帯域を、小セル用帯域として決定する。

Description

無線通信システム、高電力基地局、低電力基地局及び通信制御方法

　本発明は、大セルを形成する高電力基地局と、当該高電力基地局よりも送信出力が小さく、大セルよりも小さい小セルを形成する低電力基地局とを備え、低電力基地局が大セル内に設置される無線通信システム、当該無線通信システム内の高電力基地局、低電力基地局、及び、当該無線通信システムにおける通信制御方法に関する。

　現在運用されている第３世代及び第３．５世代無線通信システムよりも高速・大容量の通信を実現する次世代無線通信システムとして、無線通信システムの標準化団体である3GPPで標準化されているＬＴＥがある。

　ＬＴＥにおいて、半径数百ｍ程度の通信エリアである大セル（例えば、マクロセル）を形成する高電力基地局（Macro eNodeB）のみからなる無線通信システムでは、大セル内における外側領域（セルエッジ）に存在する無線端末におけるアップリンクの干渉を回避する手法として、各大セル内における内側領域で使用される周波数帯域を共通とするとともに、外側領域で使用される周波数帯域（セルエッジ用帯域）を、各大セル毎に異ならせることが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。これにより、異なる大セルのセルエッジ内に存在する無線端末（セルエッジ端末）が同一の周波数帯域を使用することが防止され、信号衝突による通信品質の低下が回避される。このような干渉回避の手法は、ＩＣＩＣ（Inter-cell Interference Coordination）と称される。

　また、ＬＴＥRelease 9では、半径数［ｍ］から十数［ｍ］程度の通信エリアであるセル（小セルと称される）を形成し、室内に設置可能な小型の基地局である低電力基地局（Home eNodeB）の詳細機能・要件について標準化が進められている。低電力基地局は、高電力基地局のトラフィックを分散させることや、大セル内の不感地帯をカバーすることを目的として設置される。このような無線通信システムの構成は、ヘテロジーニアス環境と称される。ヘテロジーニアス環境におけるアップリンクＩＣＩＣとして、無線通信システムにおいて使用可能な全周波数帯域を、大セルで使用される周波数帯域と、小セルで使用される周波数帯域とに完全に分割すること（hard frequency reuse）が提案されている（例えば、非特許文献２参照）。

3GPP, R1-074851, Ericsson,"Uplink inter-cell interference coordination" 3GPP, R1-093146,"UL Carrier Aggregation Performance in Heterogeneous Networks"

　しかしながら、高電力基地局のみからなる無線通信システムにおけるＩＣＩＣでは、その後に低電力基地局が追加された場合、無線通信システムにおける使用可能な全周波数帯域が小セルにおいて使用可能、すなわち、全周波数帯域を低電力基地局に接続される無線端末（小セル端末）に割り当て可能であるとすると、小セル端末からの干渉によって、高電力基地局に接続された無線端末（大セル端末）の通信品質が劣化する。

　一般的に大セル端末による全スループットのうち、大セルの外側領域に存在する無線端末（大セルエッジ端末）によるスループットは、高電力基地局からの距離が遠いために劣化している。このように通常時においてもスループットが劣化するような状況下で、低電力基地局が追加されると、大セル端末が受ける干渉が増加し、当該大セルエッジ端末におけるスループットが更に劣化する可能性がある。

　また、高電力基地局のみからなる無線通信システムにおいては、無線端末に対して高度な送信電力制御やスケジューリングが行われる場合には、ＩＣＩＣは必ずしも必要な技術とは限らない。これは、ＩＣＩＣによって使用可能な周波数帯域が制限されることにより、スケジューリングによる通信品質の改善効果が減少してしまう場合があるからである。更には、低電力基地局が追加されることにより、大セル内のの干渉状況が複雑になった場合には、上述した高度な送信電力制御やスケジューリングによって、通信品質の改善効果を得ることは困難となり、逆に通信品質の劣化を引き起こす可能性もある。

　一方、ヘテロジーニアス環境の無線通信システムにおいて、大セルと小セルとで使用される周波数帯域を異ならせる場合、低電力基地局の追加により、大セル端末の通信品質が劣化することはない。しかしながら、無線通信システムで使用可能な全周波数帯域は、一部が小セルセル専用の周波数帯域となり、残りが大セル専用の周波数帯域となる。このため、大セルで使用可能な周波数帯域が狭くなり、大セル端末のスループットの劣化が生じる場合がある。

　そこで、本発明は、低電力基地局における通信品質を劣化させることなく、低電力基地局に接続されている無線端末が高電力基地局に接続されている無線端末に与える干渉を適切に低減させることで、システム全体の高い通信品質の実現を可能とする無線通信システム、高電力基地局、低電力基地局及び通信制御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。本発明の第１の特徴は、大セル（ＭＣ１）を形成する高電力基地局（高電力基地局１００）と、前記高電力基地局よりも送信出力が小さく、前記大セルよりも小さい小セル（ＰＣ１）を形成する低電力基地局（低電力基地局２００）とを備え、前記低電力基地局が前記大セル内に設置される無線通信システム（無線通信システム１）であって、前記高電力基地局は、前記低電力基地局を検出する検出部（干渉小セル検出部１１２）と、前記検出部により検出された前記低電力基地局に対して、前記高電力基地局が前記セル内の内側領域又は外側領域で使用する周波数帯域を示す通知を送信する通知部（使用帯域決定部１１４、有線通信部１０６）とを備え、前記大セル内の内側領域で使用される周波数帯域は、前記大セル内の外側領域で使用される周波数帯域とは異なり、前記低電力基地局は、前記高電力基地局からの通知に基づいて、前記大セル内の内側領域で使用される周波数帯域のみを、前記小セルで使用される周波数帯域として決定することを要旨とする。

　このような無線通信システムでは、大セル内の内側領域で使用される周波数帯域と、大セル内の外側領域で使用される周波数帯域とが異なることになる。更には、小セルで使用される周波数帯域と、大セル内の外側領域で使用される周波数帯域とが異なることになる。これにより、大セル内の外側領域に存在し、高電力基地局に接続される無線端末の使用周波数帯域と、低電力基地局に接続される無線端末の使用周波数帯域とが異なることになり、高電力基地局と、大セル内の外側領域に存在して高電力基地局に接続される無線端末との間の通信が、低電力基地局と、当該低電力基地局に接続される無線端末との間の通信によって干渉を受けることが防止される。また、従来のように、無線通信システムで使用可能な全周波数帯域の一部が小セル専用の周波数帯域となる結果、高電力基地局が使用可能な周波数帯域が小さくなることがなく、高電力基地局は、無線通信システムで使用可能な全周波数帯域を使用することができるため、当該高電力基地局に接続している無線端末のスループットの劣化が防止される。

　本発明の第２の特徴は、前記高電力基地局は、前記検出部により前記低電力基地局が検出された場合に、前記大セル内の内側領域で使用される周波数帯域と、前記大セル内の外側領域で使用される周波数帯域とが、異なる周波数帯域となるように決定し、前記検出部により前記低電力基地局が検出されなかった場合に、前記無線通信システムで使用可能な全ての周波数帯域を、前記大セル内の全領域において使用する周波数帯域として決定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、前記大セル内の内側領域で使用される周波数帯域と、前記大セル内の外側領域で使用される周波数帯域とが、異なる周波数帯域となるように決定した後に、前記低電力基地局に無線端末が接続していない場合には、前記無線通信システムで使用可能な全ての周波数帯域を、前記大セル内の全領域において使用する周波数帯域として決定することを要旨とする。

　本発明の第４の特徴は、前記低電力基地局は、前記低電力基地局と前記低電力基地局に接続される無線端末との通信が、前記高電力基地局と前記高電力基地局に接続される無線端末との通信に与える干渉量が所定値以下の場合に、前記無線通信システムで使用可能な全ての周波数帯域を、前記無線端末が使用可能な周波数帯域として決定することを要旨とする。

　本発明の第５の特徴は、大セルを形成する高電力基地局と、前記高電力基地局よりも送信出力が小さく、前記大セルよりも小さい小セルを形成する低電力基地局とを備え、前記低電力基地局が前記大セル内に設置される無線通信システムであって、前記大セル内の内側領域と外側領域とで異なる周波数帯域が使用され、前記低電力基地局によって形成される小セルで使用される周波数帯域が前記内側領域で使用される周波数帯域と等しいことを要旨とする。

　本発明の第６の特徴は、大セルを形成する高電力基地局であって、前記高電力基地局は、前記大セル内に設置された、前記高電力基地局よりも送信出力が小さく、前記大セルよりも小さい小セルを形成する低電力基地局に対して、前記高電力基地局が前記大セル内の内側領域又は外側領域で使用する周波数帯域を通知する通知部（使用帯域決定部１１４、有線通信部１０６）を備え、前記大セル内の内側領域で使用される周波数帯域は、前記大セル内の外側領域で使用される周波数帯域とは異なることを要旨とする。

　本発明の第７の特徴は、小セルを形成する低電力基地局であって、前記低電力基地局は、前記低電力基地局よりも送信出力が大きく、前記小セルよりも大きい大セルを形成する高電力基地局の前記大セル内に設置され、前記低電力基地局は、前記高電力基地局から、前記高電力基地局が前記大セル内の内側領域又は外側領域で使用する周波数帯域を通知され、前記低電力基地局は、前記高電力基地局からの通知に基づいて、前記高電力基地局が前記大セル内の内側領域で使用する周波数帯域のみを、前記小セルで使用する周波数帯域として決定する決定部（使用帯域決定部２１４）を備え、前記大セル内の内側領域で使用される周波数帯域は、前記大セル内の外側領域で使用される周波数帯域とは異なることを要旨とする。

　本発明の第８の特徴は、大セルを形成する高電力基地局と、前記高電力基地局よりも送信出力が小さく、前記大セルよりも小さい小セルを形成する低電力基地局とを備え、前記低電力基地局が前記大セル内に設置される無線通信システムにおける通信制御方法であって、前記高電力基地局が、前記低電力基地局を検出するステップと、前記高電力基地局が、検出された前記低電力基地局に対して、前記高電力基地局が前記セル内の内側領域又は外側領域で使用する周波数帯域を示す通知を送信するステップと、前記大セル内の内側領域で使用される周波数帯域は、前記大セル内の外側領域で使用される周波数帯域とは異なり、前記低電力基地局が、前記高電力基地局からの通知に基づいて、前記大セル内の内側領域で使用される周波数帯域のみを、前記小セルで使用される周波数帯域として決定するステップとを備えることを要旨とする。

　本発明の特徴によれば、低電力基地局における通信品質を劣化させることなく、低電力基地局に接続されている無線端末が高電力基地局に接続されている無線端末に与える干渉を適切に低減させることで、システム全体の高い通信品質の実現が可能となる。

図１は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。図２は、本発明の実施形態に係る高電力基地局及び低電力基地局の構成を示すブロック図である。図３は、本発明の実施形態に係る高電力基地局及び低電力基地局において使用される周波数帯域の一例を示す図である。図４は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの第１の動作例を示すフローチャートである。図５は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの第２の動作例を示すフローチャートである。図６は、本発明の実施形態に係る高電力基地局及び低電力基地局において使用される周波数帯域とセルとの第１の対応関係を示す図である。図７は、本発明の実施形態に係る高電力基地局及び低電力基地局において使用される周波数帯域とセルとの第２の対応関係を示す図である。

　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構成、（２）無線通信システムの動作、（３）作用・効果、（４）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構成
　（１．１）無線通信システムの全体概略構成
　図１は、本発明の実施形態に係る無線通信システム１の全体概略構成図である。無線通信システム１は、例えば、第３．９世代（３．９Ｇ）携帯電話システムであるLTE Release9 や、第４世代（４Ｇ）携帯電話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。

　図１に示すように、無線通信システム１は、大セル（例えば、マクロセル）ＭＣ１を形成する高電力基地局（高出力電力基地局、大出力基地局）（例えば、マクロセル基地局）１００を有する。大セルＭＣ１の半径は、例えば数百［ｍ］程度である。この大セルＭＣ１は、内側領域（セルセンタ領域）ＭＣ１ＩＮと外側領域（セルエッジ領域）ＭＣ１ＯＵＴに分割可能である。

　また、無線通信システム１は、セルエッジ領域ＭＣ１ＯＵＴに設置された低電力基地局（低出力電力基地局、小出力基地局）（例えば、ピコセル基地局）２００を有する。低電力基地局２００は、高電力基地局１００よりも送信出力（送信電力）が小さく、小セル（例えば、ピコセル）ＰＣ１を形成する。小セルＰＣ１の半径は、例えば数十［ｍ］程度である。

　高電力基地局１００は、通信事業者がセル間干渉を考慮した置局設計に基づく場所に設置される。一方、低電力基地局２００は、任意の場所に設置される程度に小型に構成されている。低電力基地局２００は、高電力基地局１００のトラフィックを分散させることや、大セルＭＣ１内の不感地帯をカバーすることを目的として設置されている。高電力基地局１００及び低電力基地局２００は、専用線を介してコアネットワーク５００に接続されている。

　高電力基地局１００には大セルＭＣ１内の無線端末３００ａが接続しており、低電力基地局２００には小セルＰＣ１内の無線端末３００ｂが接続している。

　（１．２）高電力基地局及び低電力基地局の構成
　図２は、本発明の実施形態に係る高電力基地局１００及び低電力基地局２００の構成を示すブロック図である。

　図２に示すように、高電力基地局１００は、制御部１０２、無線通信部１０４及び有線通信部１０６を有する。一方、低電力基地局２００は、制御部２０２、無線通信部２０４及び有線通信部２０６を有する。

　高電力基地局１００内の制御部１０２は、例えばＣＰＵを用いて構成され、高電力基地局１００が具備する各種の機能を制御する。

　無線通信部１０４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、アンテナ部１０５ａ及び１０５ｂを介して、無線端末３００ａ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１０４は、無線端末３００ａ向けの送信信号の符号化及び変調と、無線端末３００ａからの受信信号の復調及び復号とを行う。無線通信部１０４は、無線端末３００ａからの受信信号の復調により、データや、無線端末３００ａにおける測定情報（端末測定情報）を取得する。端末測定情報は、無線端末３００ａが高電力基地局１００からの無線信号を受信した場合に、当該無線端末３００ａにおいて測定される受信電力（高電力受信電力）と、無線端末３００ａが低電力基地局２００からの無線信号を受信した場合に、当該無線端末３００ａにおいて測定される受信電力（低電力受信電力）と、当該低電力基地局２００の識別情報とを含んでいる。

　また、無線通信部１０４は、無線端末３００ａからの受信信号である参照信号に基づいて、無線端末３００ａから高電力基地局１００に向かう上りチャネル（大セル上りチャネル）のチャネル状態の測定を行う。

　有線通信部１０６は、低電力基地局２００内の有線通信部２０６との間で、コアネットワーク５００に設定されたＸ２インタフェースを介して、各種情報の送信及び受信を行う。

　制御部１０２は、干渉小セル検出部１１２、使用帯域決定部１１４及びスケジューリング部１１６を有する。

　干渉小セル検出部１１２は、無線通信部１０４によって受信される端末測定情報を入力する。更に、干渉小セル検出部１１２は、端末測定情報に含まれる低電力受信電力が所定値以上である場合、当該端末識別情報に含まれる識別情報によって特定される低電力基地局２００によって形成される小セルＰＣ１が、大セル上りチャネルにおける干渉源であると判断する。

　干渉小セル検出部１１２によって干渉源である小セルＰＣ１を特定した場合、使用帯域決定部１１４は、セルエッジ領域において使用される周波数帯域と、セルセンタ用帯域において使用される周波数帯域とを異ならせて決定する。

　具体的には、使用帯域決定部１１４は、無線通信システム１において使用可能な全ての周波数帯域（システム帯域）を第１周波数帯域と第２周波数帯域とに分割する。更に、使用帯域決定部１１４は、図３に示すように、第１周波数帯域を、セルセンタ領域ＭＣ１ＩＮにおいて使用される周波数帯域（セルセンタ用帯域）として決定する。更に、使用帯域決定部１１４は、第２周波数帯域を、セルエッジ領域ＭＣ１ＯＵＴにおいて使用される周波数帯域（セルエッジ用帯域）として決定する。なお、低電力基地局２００が複数存在する場合には、使用帯域決定部１１４は、少なくとも１つの低電力基地局２００が干渉源であれば、第１周波数帯域をセルセンタ用帯域として決定するとともに、第２周波数帯域をセルエッジ用帯域として決定する。

　更に、使用帯域決定部１１４は、決定したセルセンタ用帯域を示す情報（セルセンタ用帯域情報）に端末測定情報に含まれている低電力基地局２００の識別情報を付加して有線通信部１０６へ出力する。

　有線通信部１０６は、セルセンタ用帯域情報に付加された識別情報に対応する低電力基地局２００へＸ２インタフェースを介して、セルセンタ用帯域情報を送信する。ＬＴＥにおいては、基地局間で、ＨＩＩ（High Interference Indication）を、Ｘ２インターフェースを介して交換することが可能である。従って、有線通信部１０６は、ＨＩＩにセルセンタ用帯域情報を含ませて送信することができる。

　一方、干渉小セル検出部１１２によって干渉源である低電力基地局２００を特定しなかった場合、使用帯域決定部１１４は、システム帯域を、大セルＭＣ１の全領域において使用可能な周波数帯域（大セル用帯域）として決定する。

　また、使用帯域決定部１１４によって、第１周波数帯域が、セルセンタ領域ＭＣ１ＩＮにおいて使用される周波数帯域として決定されるとともに、第２周波数帯域が、セルエッジ領域ＭＣ１ＯＵＴにおいて使用される周波数帯域として決定された後に、低電力基地局２００と無線端末３００ｂとの接続が解除された場合、有線通信部１０６は、コアネットワーク５００からの低電力基地局２００と無線端末３００ｂとの接続が解除された旨の情報（接続解除情報）を取得する。接続解除情報は、低電力基地局２００や図示しない他の通信装置から送信される。この接続解除情報は、無線端末３００ｂとの接続を解除した低電力基地局２００の識別情報を含んでいる。

　使用帯域決定部１１４は、接続解除情報を入力すると、システム帯域を大セル用帯域として決定する。なお、低電力基地局２００が複数存在する場合には、使用帯域決定部１１４は、全ての干渉源である低電力基地局２００のうちの一定数の低電力基地局２００に対応する接続解除情報を入力した場合にのみ、システム帯域を大セル用帯域として決定してもよい。

　スケジューリング部１１６は、無線通信部１０４からの端末測定情報及びチャネル状態と、使用帯域決定部１１４によって決定された周波数帯域とに基づいて、無線端末に対して、無線リソースとしてのリソースブロックを割り当てる。

　具体的には、使用帯域決定部１１４によって、第１周波数帯域が、セルセンタ領域ＭＣ１ＩＮにおいて使用される周波数帯域として決定され、第２周波数帯域がセルエッジ領域ＭＣ１ＯＵＴにおいて使用される周波数帯域として決定された場合には、スケジューリング部１１６は、セルセンタ領域ＭＣ１ＩＮ内の無線端末に対しては、第１周波数帯域のリソースブロックを割り当て、セルエッジ領域ＭＣ１ＯＵＴ内の無線端末に対しては、第２周波数帯域のリソースブロックを割り当てる。

　ここで、無線通信部１０４は、無線端末からの無線信号の受信電力を測定することで、無線端末から高電力基地局１００へ向かう上りチャネルの伝搬損失を測定することができる。スケジューリング部１１６は、この伝搬損失に基づいて、無線端末から高電力基地局１００までの距離を算出し、当該距離に基づいて、無線端末がセルセンタ領域ＭＣ１ＩＮ内に存在するか、セルエッジ領域ＭＣ１ＯＵＴ内に存在するかを判定することができる。

　また、使用帯域決定部１１４によって、システム帯域が、大セルＭＣ１において使用される周波数帯域として決定された場合には、スケジューリング部１１６は、大セルＭＣ１内の無線端末に対して、システム帯域のリソースブロックを割り当てる。

　低電力基地局２００内の制御部２０２は、例えばＣＰＵを用いて構成され、低電力基地局２００が具備する各種の機能を制御する。

　無線通信部２０４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、アンテナ部２０５ａ及び２０５ｂを介して、無線端末３００ｂ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２０４は、無線端末３００ｂ向けの送信信号の符号化及び変調と、無線端末３００ａからの受信信号の復調及び復号とを行う。無線通信部２０４は、無線端末３００ｂからの受信信号の復調により、データや、無線端末３００ｂにおける測定情報（端末測定情報）を取得する。

　また、無線通信部２０４は、無線端末３００ｂからの受信信号である参照信号に基づいて、無線端末３００ｂから低電力基地局２００に向かう上りチャネル（小セル上りチャネル）のチャネル状態の測定を行う。

　有線通信部２０６は、高電力基地局１００内の有線通信部１０６との間で、コアネットワーク５００に設定されたＸ２インタフェースを介して、各種情報の送信及び受信を行う。

　制御部２０２は、使用帯域決定部２１４及びスケジューリング部２１６を有する。

　有線通信部２０６は、高電力基地局１００内の有線通信部１０６からのセルセンタ用帯域情報を受信した場合、当該セルセンタ用帯域情報を制御部２０２へ出力する。

　制御部２０２内の使用帯域決定部２１４は、セルセンタ帯域情報を取得する。また、制御部２０２内の使用帯域決定部２１４は、低電力基地局２００に接続された無線端末３００ｂが、低電力基地局２００からの信号を受信した場合の受信電力（低電力受信電力）を示す情報と、無線端末３００ｂが、高電力基地局１００からの信号を受信した場合の受信電力（高電力受信電力）を示す情報とを、無線端末３００ｂから取得する。

　制御部２０２内の使用帯域決定部２１４は、セルセンタ用帯域情報、高電力受信電力を示す情報及び低電力受信電力を示す情報を取得すると、低電力基地局２００と当該低電力基地局２００に接続される無線端末３００ｂとの通信が、高電力基地局１００と当該高電力基地局１００に接続される無線端末３００ａ（この場合、無線端末３００ａは、大セルの外側領域に存在する無線端末を指す）との通信に与える干渉量が所定値以下であるか否かを判定する。

　具体的には、使用帯域決定部２１４は、入力した高電力受信電力と、予め想定された高電力基地局１００の送信電力の差である伝搬損失（高電力伝搬損失）を算出するとともに、入力した低電力受信電力と、予め定められている低電力基地局２００の送信電力の差である伝搬損失（低電力伝搬損失）を算出する。更に、使用帯域決定部２１４は、算出した高電力伝搬損失から低電力伝搬損失を差し引いた値が所定の閾値を超える場合には、干渉量が大きいと判断し、図３に示すように、セルセンタ用帯域を、低電力基地局２００に接続される無線端末３００ｂの使用可能帯域（小セル用使用可能帯域）として決定する。一方、使用帯域決定部２１４は、算出した高電力伝搬損失から低電力伝搬損失を差し引いた値が所定の閾値以下である場合には、干渉量が小さいと判断し、無線通信システム１において使用可能な全ての周波数帯域（システム帯域）を、低電力基地局２００に接続される無線端末３００ｂの使用可能帯域（小セル用使用可能帯域）として決定する。

　スケジューリング部２１６は、無線通信部２０４からの端末測定情報及びチャネル状態と、使用帯域決定部２１４によって決定された周波数帯域とに基づいて、無線端末に対して、無線リソースとしてのリソースブロックを割り当てる。具体的には、使用帯域決定部２１４によって、セルセンタ用帯域が小セル用帯域に決定された場合には、スケジューリング部２１６は、小セルＰＣ１内の無線端末に対して、小セル用帯域のリソースブロックを割り当てる。また、使用帯域決定部２１４によって、システム帯域が小セル用帯域に決定された場合には、スケジューリング部２１６は、小セルＰＣ１内の無線端末に対して、システム帯域のリソースブロックを割り当てる。

　（２）無線通信システムの動作
　次に、無線通信システム１の動作について説明する。図４は、本発明の実施形態に係る無線通信システム１内の高電力基地局１００及び低電力基地局２００の動作例を示すフローチャートである。

　ステップＳ１０１において、高電力基地局１００は、無線端末３００ａからの端末測定情報に含まれる低電力受信電力に基づいて、干渉源である、低電力基地局２００によって形成される小セルＰＣ１を検出したか否かを判定する。

　干渉源である小セルＰＣ１が検出されなかった場合、ステップＳ１０２において、高電力基地局１００は、システム帯域を、大セルＭＣ１の全領域において使用可能な周波数帯域（大セル用帯域）として決定する。一方、干渉源である小セルＰＣ１が検出された場合、ステップＳ１０３において、高電力基地局１００は、セルエッジ領域ＭＣ１ＯＵＴにおいて使用されるセルエッジ用帯域と、セルセンタ領域ＭＣ１ＩＮにおいて使用されるセルセンタ用帯域とが異なるように、これらセルエッジ用帯域及びセルセンタ用帯域を決定する。

　ステップＳ１０４において、高電力基地局１００は、決定したセルセンタ用帯域を示す情報（セルセンタ帯域情報）を、低電力基地局２００へ送信する。そして、低電力基地局２００は、高電力基地局１００からのセルセンタ用帯域情報を受信（取得）する。更に、低電力基地局２００は、無線端末３００ｂから、当該無線端末３００ｂで受信された低電力基地局２００からの信号の受信電力（低電力受信電力）と高電力基地局１００からの信号の受信電力（高電力受信電力）とのそれぞれを示す情報を取得する。

　ステップＳ１０５において、低電力基地局２００は、ステップＳ１０４において取得された情報である、高電力受信電力及び低電力受信電力に基づいて、当該低電力基地局２００と無線端末３００ｂとの通信が、高電力基地局１００と無線端末３００ａ（大セル端末）との通信に与える干渉量が所定値以下であるか否かを判定する。

　干渉量が所定値を超える場合、ステップＳ１０６において、低電力基地局２００は、セルセンタ用帯域を、小セルＰＣ１において使用される周波数帯域（小セル用帯域）に決定する。一方、干渉量が所定値以下である場合、ステップＳ１０７において、低電力基地局２００は、システム帯域を、小セル用帯域に決定する。

　ステップＳ１０２において、システム帯域が大セル用帯域として決定された後、あるいは、ステップＳ１０３において、セルエッジ領域ＭＣ１ＯＵＴにおいて使用されるセルエッジ用帯域と、セルセンタ領域ＭＣ１ＩＮにおいて使用されるセルセンタ用帯域とが異なるように決定された後、ステップＳ１０８において、高電力基地局１００は、無線端末３００ａにリソースブロックを割り当てるスケジューリング処理を行う。一方、ステップＳ１０６において、セルセンタ用帯域が小セル用帯域に決定された後、あるいは、ステップＳ１０７において、システム帯域が小セル用帯域に決定された後、ステップＳ１０９において、低電力基地局２００は、無線端末３００ｂにリソースブロックを割り当てるスケジューリング処理を行う。

　図５は、本発明の実施形態に係る無線通信システム１内の高電力基地局１００の動作例を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートにおける動作は、図４に示すフローチャートのステップＳ１０３における動作が行われた場合に行われる。

　ステップＳ２０１において、高電力基地局１００は、低電力基地局２００と無線端末３００ｂとの接続が解除されたか否かを判定する。接続が解除された場合、ステップＳ２０２において、高電力基地局１００は、システム帯域を大セル用帯域に決定する。

　（３）作用・効果
　本実施形態における無線通信システム１では、高電力基地局１００は、干渉源である、低電力基地局２００によって形成される小セルＰＣ１を検出した場合、セルエッジ領域ＭＣ１ＯＵＴにおいて使用されるセルエッジ用帯域と、セルセンタ領域ＭＣ１ＩＮにおいて使用されるセルセンタ用帯域とが異なるように、これらセルエッジ用帯域及びセルセンタ用帯域を決定する。更に、高電力基地局１００は、決定したセルセンタ用帯域を、低電力基地局２００へ送信する。低電力基地局２００は、高電力基地局１００からのセルセンタ用帯域を、小セル用帯域として決定する。

　これにより、図６に示すように、１つの大セルＭＣ１に着目すると、セルセンタ領域ＭＣ１ＩＮにおけるセルセンタ用帯域Ｆ１と、セルエッジ領域ＭＣ１ＯＵＴにおけるセルエッジ用帯域Ｆ２とが異なる。更には、小セル領域ＰＣ１における小セル用帯域Ｆ１は、セルセンタ用帯域Ｆ１と一致し、セルエッジ用帯域Ｆ２と異なることになる。

　また、図７に示すように、複数の大セルＭＣ１乃至ＭＣ３が存在し、それぞれセクタに分割されている場合においても、セクタにおいて、セルセンタ領域におけるセルセンタ用帯域と、セルエッジ領域におけるセルエッジ用帯域とが異なる。更には、小セル領域における小セル用帯域は、セルセンタ用帯域と一致し、セルエッジ用帯域と異なることになる。例えば、大セルＭＣ１の１つのセクタに着目すると、セルセンタ領域ＭＣ１ＩＮにおけるセルセンタ用帯域Ｆ１及びＦ３と、セルエッジ領域ＭＣ１ＯＵＴにおけるセルエッジ用帯域Ｆ２とが異なる。更には、小セル領域ＰＣ１における小セル用帯域Ｆ１及びＦ３は、セルセンタ用帯域Ｆ１及びＦ３と一致し、セルエッジ用帯域Ｆ２と異なることになる。

　従って、高電力基地局１００と、セルエッジ領域ＭＣ１ＯＵＴに存在して高電力基地局１００に接続される無線端末３００ａとの間の通信が、低電力基地局２００と、当該低電力基地局２００に接続される無線端末３００ｂとの間の通信によって干渉を受けることが防止される。また、従来のように、無線通信システムで使用可能な全周波数帯域の一部が小セル専用の周波数帯域となる結果、高電力基地局が使用可能な周波数帯域が小さくなることがなく、高電力基地局１００は、セルセンタ領域ＭＣ１ＩＮについては、セルセンタ用帯域を使用し、セルエッジ領域ＭＣ１ＯＵＴについては、セルエッジ用帯域を使用することで、無線通信システム１で使用可能な全周波数帯域を使用することができる。このため、高電力基地局１００に接続している無線端末３００ａのスループットの劣化が防止される。

　また、高電力基地局１００は、干渉源である小セルＰＣ１が検出されなかった場合には、システム帯域を、大セルＭＣ１の全領域において使用可能な周波数帯域（大セル用帯域）として決定する。これにより、干渉のおそれがない場合には、大セルＭＣ１の何れの場所においても、システム帯域の全体を使用可能となり、周波数帯域の利用効率を確保することが可能となる。

　また、高電力基地局１００は、セルエッジ領域ＭＣ１ＯＵＴにおいて使用されるセルエッジ用帯域と、セルセンタ領域ＭＣ１ＩＮにおいて使用されるセルセンタ用帯域とを異ならせて決定した後に、低電力基地局２００と無線端末３００ｂとの接続が解除された場合には、システム帯域を、大セルＭＣ１の全領域において使用可能な周波数帯域（大セル用帯域）として決定する。これにより、上述と同様、干渉のおそれがない場合には、大セルＭＣ１の何れの場所においても、システム帯域の全体を使用可能となり、選択の自由度を向上させることができる。

　また、低電力基地局２００は、当該低電力基地局２００と無線端末３００ｂとの通信が、高電力基地局１００と無線端末３００ａ（大セル端末）との通信に与える干渉量が所定値以下である場合には、システム帯域を、小セル用帯域に決定する。これにより、干渉のおそれがない場合には、小セルＰＣ１において、システム帯域の全体を使用可能となり、選択の自由度を向上させることができる。

　（４）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。

　上述した実施形態では、高電力基地局１００の制御部１０２内の干渉小セル検出部１１２は、無線端末３００ａからの端末測定情報内の低電力電力に基づいて、低電力基地局２００によって形成される小セルＰＣ１が、大セル上りチャネルにおける干渉源であるか否かの判定を行った。

　しかし、以下のようにして、小セルＰＣ１が、大セル上りチャネルにおける干渉源であるか否かが判定されてもよい。すなわち、干渉小セル検出部１１２は、有線通信部１０６によって受信されるコアネットワーク５００からのＭＣ１内に設置されている低電力基地局２００の情報（干渉源情報）を入力する。干渉源情報は、低電力基地局２００や図示しない他の通信装置から送信される、この干渉源情報は、低電力基地局２００がＭＣ１内に設置されていることを示す情報、及び、当該低電力基地局２００の識別情報を含んでいる。更に、干渉小セル検出部１１２は、干渉源情報に含まれる識別情報によって特定される低電力基地局２００によって形成される小セルＰＣ１が、大セル上りチャネルにおける干渉源であると判断する。

　また、上述した実施形態では、高電力基地局１００が、マクロセルを形成するマクロセル基地局であり、低電力基地局２００が、ピコセルを形成するピコセル基地局である場合について説明したが、高電力基地局１００と低電力基地局２００は、これらに限定されず、低電力基地局２００の送信出力が高電力基地局１００よりも小さく、その結果小セルが大セルよりも小さいという関係にあればよい。例えば、高電力基地局１００が、マクロセルを形成するマクロセル基地局である場合には、低電力基地局２００は、マイクロセルあるいはフェムトセルを形成する基地局とすることができる。また、高電力基地局１００が、マイクロセルを形成するマイクロセル基地局である場合には、低電力基地局２００は、ピコセルあるいはフェムトを形成する基地局とすることができる。更には、高電力基地局１００が、ピコセルを形成するピコセル基地局である場合には、低電力基地局２００は、フェムトを形成する基地局とすることができる。

　また、上述した実施形態では、無線通信システム１０は、LTE Release 9やLTE-Advancedに基づく構成であったが、他の通信規格に基づく構成であってもよい。

　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２００９－２７０８２８号（２００９年１１月２７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及び通信制御方法は、通信品質を劣化させることなく、低電力基地局に接続されている無線端末が高電力基地局に接続されている無線端末に与える干渉を適切に低減させることが可能であり、無線通信システム及び通信制御方法として有用である。

Claims

　大セルを形成する高電力基地局と、前記高電力基地局よりも送信出力が小さく、前記大セルよりも小さい小セルを形成する低電力基地局とを備え、前記低電力基地局が前記大セル内に設置される無線通信システムであって、
　前記高電力基地局は、
　前記低電力基地局を検出する検出部と、
　前記検出部により検出された前記低電力基地局に対して、前記高電力基地局が前記セル内の内側領域又は外側領域で使用する周波数帯域を示す通知を送信する通知部と
　を備え、
　前記大セル内の内側領域で使用される周波数帯域は、前記大セル内の外側領域で使用される周波数帯域とは異なり、
　前記低電力基地局は、
　前記高電力基地局からの通知に基づいて、前記大セル内の内側領域で使用される周波数帯域のみを、前記小セルで使用される周波数帯域として決定する無線通信システム。
　前記高電力基地局は、
　前記検出部により前記低電力基地局が検出された場合に、前記大セル内の内側領域で使用される周波数帯域と、前記大セル内の外側領域で使用される周波数帯域とが、異なる周波数帯域となるように決定し、
　前記検出部により前記低電力基地局が検出されなかった場合に、前記無線通信システムで使用可能な全ての周波数帯域を、前記大セル内の全領域において使用する周波数帯域として決定する請求項１に記載の無線通信システム。
　前記高電力基地局は、
　前記大セル内の内側領域で使用される周波数帯域と、前記大セル内の外側領域で使用される周波数帯域とが、異なる周波数帯域となるように決定した後に、前記低電力基地局に無線端末が接続していない場合には、前記無線通信システムで使用可能な全ての周波数帯域を、前記大セル内の全領域において使用する周波数帯域として決定する請求項１に記載の無線通信システム。
　前記低電力基地局は、
　前記低電力基地局と前記低電力基地局に接続される無線端末との通信が、前記高電力基地局と前記高電力基地局に接続される無線端末との通信に与える干渉量が所定値以下の場合に、前記無線通信システムで使用可能な全ての周波数帯域を、前記無線端末が使用可能な周波数帯域として決定する請求項１に記載の無線通信システム。
　大セルを形成する高電力基地局と、前記高電力基地局よりも送信出力が小さく、前記大セルよりも小さい小セルを形成する低電力基地局とを備え、前記低電力基地局が前記大セル内に設置される無線通信システムであって、
　前記大セル内の内側領域と外側領域とで異なる周波数帯域が使用され、前記低電力基地局によって形成される小セルで使用される周波数帯域が前記内側領域で使用される周波数帯域と等しい無線通信システム。
　大セルを形成する高電力基地局であって、
　前記高電力基地局は、
　前記大セル内に設置された、前記高電力基地局よりも送信出力が小さく、前記大セルよりも小さい小セルを形成する低電力基地局に対して、前記高電力基地局が前記大セル内の内側領域又は外側領域で使用する周波数帯域を通知する通知部を備え、
　前記大セル内の内側領域で使用される周波数帯域は、前記大セル内の外側領域で使用される周波数帯域とは異なる高電力基地局。
　小セルを形成する低電力基地局であって、
　前記低電力基地局は、前記低電力基地局よりも送信出力が大きく、前記小セルよりも大きい大セルを形成する高電力基地局の前記大セル内に設置され、
　前記低電力基地局は、前記高電力基地局から、前記高電力基地局が前記大セル内の内側領域又は外側領域で使用する周波数帯域を通知され、
　前記低電力基地局は、
　前記高電力基地局からの通知に基づいて、前記高電力基地局が前記大セル内の内側領域で使用する周波数帯域のみを、前記小セルで使用する周波数帯域として決定する決定部を備え、
前記大セル内の内側領域で使用される周波数帯域は、前記大セル内の外側領域で使用される周波数帯域とは異なる低電力基地局。
　大セルを形成する高電力基地局と、前記高電力基地局よりも送信出力が小さく、前記大セルよりも小さい小セルを形成する低電力基地局とを備え、前記低電力基地局が前記大セル内に設置される無線通信システムにおける通信制御方法であって、
　前記高電力基地局が、前記低電力基地局を検出するステップと、
　前記高電力基地局が、検出された前記低電力基地局に対して、前記高電力基地局が前記セル内の内側領域又は外側領域で使用する周波数帯域を示す通知を送信するステップと、
　前記大セル内の内側領域で使用される周波数帯域は、前記大セル内の外側領域で使用される周波数帯域とは異なり、
　前記低電力基地局が、前記高電力基地局からの通知に基づいて、前記大セル内の内側領域で使用される周波数帯域のみを、前記小セルで使用される周波数帯域として決定するステップと
　を備える通信制御方法。