WO2011118577A1 - 基地局装置及び端末装置 - Google Patents

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scheduler
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剛史 山本
義三 田中
英史 持田
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住友電気工業株式会社
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    • H04W88/00Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08Access point devices

Definitions

  • the present invention relates to a base station device and a terminal device.
  • the base station apparatus includes a scheduler that performs scheduling for determining radio resources (frequency, time, etc.) allocated to the terminal apparatus.
  • the scheduler can appropriately determine allocation of radio resources to each terminal according to radio wave conditions and the like.
  • the scheduler is configured as a MAC (Media Access Control; second layer) function of wireless communication, that is, a MAC scheduler.
  • FIG. 9 shows a layer structure related to radio communication of the base station apparatus in LTE.
  • This layer structure has PHY (Physical Layer) which is a first layer related to wireless communication, and MAC as an upper layer.
  • the scheduler is a function of the MAC.
  • RLC Radio Link Control
  • PDCP Packet Data Convergence Protocol
  • RLC Radio Link Control
  • PDCP Packet Data Convergence Protocol
  • RRC Radio Resource Control
  • RRM Radio Resource Management
  • NAS Non-Access Stratum
  • radio resource management such as RRC (Radio Resource Control) and RRM (Radio Resource Management) are arranged in the base station apparatus.
  • the RRM included in the upper layer of the MAC manages radio resources and provides information necessary for scheduling (scheduling information) to the MAC scheduler.
  • the scheduling information provided from the RRM includes QoS (Quality of Service) information.
  • the PHY which is a lower layer of the MAC, acquires CQI (Channel Quality Indicator) information, and the CQI information may be provided as scheduling information to the MAC scheduler.
  • the base station apparatus generally includes a scheduler that determines radio resources (frequency, time, etc.) allocated to the terminal apparatus.
  • a scheduler that determines radio resources (frequency, time, etc.) allocated to the terminal apparatus.
  • a conventional scheduling algorithm for determining radio resource allocation for example, a round robin method is known (see Non-Patent Document 2). In the round robin method, approximately the same amount of radio resources are allocated in order to each terminal device (user) equally.
  • a proportional fairness method that assigns radio resources in consideration of a communication quality value with a terminal device is also known.
  • a signal transmitted from a base station apparatus may reach the terminal device in the cell of the base station device and become an interference signal for the terminal device.
  • interference can be suppressed by beam forming. That is, while directing a beam to a terminal device in its own cell (also referred to as its own terminal device), a null beam is directed to a terminal device (also referred to as another terminal device) in the cell of another base station device.
  • a signal (interference signal) from the own base station apparatus is difficult to reach other terminal apparatuses, and interference is suppressed (refer to Non-Patent Document 3 for beam forming).
  • the scheduling by the scheduler is required to be performed at high speed.
  • allocation information of resource blocks (minimum unit of resource allocation), which is a radio resource, is stored in each radio subframe, and the subframe cycle is 1 msec. Therefore, the MAC and the scheduler included in the MAC need to operate at a period of 1 msec which is a period of the subframe. That is, it is desirable that the scheduling of each subframe is completed within 1 msec. If the scheduling is not completed within 1 msec, there is a possibility that appropriate scheduling cannot be performed.
  • the scheduler since the scheduler is included in the MAC, the MAC acquires scheduling information from functions of other layers such as RRM, and the scheduler performs scheduling using the scheduling information acquired by the MAC. Will do.
  • the MAC performs various processes other than the process for handling the scheduling information. Therefore, when the MAC is also responsible for processing the scheduling information, the MAC processing load increases. When the processing load of the MAC increases, it becomes difficult for the MAC to operate in a 1 msec cycle that is a subframe cycle. As a result, it becomes difficult for the scheduler arranged in the MAC to perform appropriate scheduling.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to make it possible to quickly handle information in a scheduler while suppressing an increase in MAC load (first object). ).
  • a radio resource is simply allocated in order to each terminal device as in the round robin method, or a radio resource is considered in consideration of communication quality.
  • the present inventor can perform appropriate radio resource allocation from the viewpoint of inter-cell interference suppression by newly considering the transmission power limit value for each radio resource when radio resources are allocated by the scheduler. I got the idea.
  • inter-cell interference refers to a transmission signal from a certain base station apparatus becoming an interference signal to a terminal apparatus connected to another base station apparatus, or a transmission signal from a terminal apparatus connected to a certain base station apparatus. Becomes an interference signal to other base station apparatuses.
  • Such inter-cell interference occurs particularly when a femto base station apparatus that forms a relatively small femto cell of about several tens of meters is installed in the macro cell of the macro base station apparatus that forms a relatively large macro cell. Cheap. This is because the macro cell and the femto cell are located overlapping each other, so that signals can easily reach each other between the macro cell and the femto cell.
  • the signal transmission power is forcibly limited by the PHY unit that performs processing at the physical layer level of the signal.
  • the signal transmission power is forcibly limited as a process at the physical layer level, such a limitation is independent from the process of radio resource allocation by the scheduler (generally, the process by the MAC unit). Therefore, the limitation of the transmission power does not affect the radio resource allocation process.
  • the magnitude of the transmission power may affect the magnitude of the throughput.
  • the magnitude of the transmission power and the magnitude of the throughput are factors that affect the way radio resources are allocated depending on the scheduling algorithm employed by the scheduler. Therefore, when limiting the magnitude of transmission power, it is considered more appropriate to determine radio resource allocation in consideration of the transmission power limit value from the viewpoint of inter-cell interference suppression.
  • the present invention has been made based on such an idea, and an object thereof is to provide a base station apparatus capable of appropriate radio resource allocation (scheduling) from the viewpoint of inter-cell interference suppression (second object). ).
  • a base station apparatus for example, a macro base station apparatus that forms a cell (macro cell) having a size of several kilometers, and several tens of meters installed in the macro cell. Some have a femto base station apparatus that forms a relatively small cell (femtocell) of about a meter.
  • a femto cell formed by a femto base station apparatus may be formed in a macro cell, and almost the entire area thereof may overlap with the macro cell. Furthermore, since the femto base station apparatus may be installed at any place in the macro cell by the user, for example, a downlink signal transmitted by the macro base station apparatus interferes with a terminal apparatus connected to the femto base station apparatus. Or an uplink signal transmitted from a terminal device connected to the macro base station apparatus may interfere with the femto base station apparatus. Therefore, for example, it is conceivable that the macro base station apparatus uses the beam forming. However, it is unclear for the macro base station apparatus which direction the null beam should be directed, and it is difficult to suppress interference appropriately. It is.
  • the macro base station apparatus can acquire the position of the femto base station apparatus.
  • the femto base station apparatus is equipped with a GPS receiver, and the position of itself is determined by a GPS signal. What is necessary is just to acquire and to transmit the information about its own position to the macro base station apparatus by some means.
  • the femto base station device only needs to be installed in a place with a good view, but because the GPS signal is weak, if it is installed in a place with a bad view such as indoors, It may be difficult to obtain a correct position.
  • an object of the present invention is to provide a new technical means by which a base station apparatus can estimate its own position (third object).
  • the present invention manages a MAC unit that performs processing of a MAC layer of wireless communication, a scheduler that performs scheduling for determining radio resource allocation, and manages radio resources
  • a radio resource management unit wherein the scheduler is connected to the radio resource management unit so as to obtain information from the radio resource management unit without going through the MAC unit. It is a station device.
  • the scheduler can acquire information without going through the MAC unit, it can acquire necessary information from the radio resource management unit while avoiding a delay due to going through the MAC unit. Moreover, since the information does not pass through the MAC unit, an increase in the load on the MAC unit can be suppressed.
  • the scheduler is configured to acquire scheduling information necessary for performing the scheduling from the radio resource management unit without passing through the MAC unit.
  • the scheduler can acquire scheduling information from the radio resource management unit without going through the MAC unit.
  • the radio resource management unit is configured to exchange information between base station apparatuses via an inter-base station communication interface, and the scheduler includes the radio resource management unit that communicates between the base stations.
  • Information acquired from another base station apparatus via an interface is preferably acquired as the scheduling information. In this case, scheduling using information acquired from another base station apparatus can be performed.
  • the scheduling information includes interference control information used for interference control for suppressing inter-cell interference, and the scheduler suppresses inter-cell interference using the interference control information.
  • the scheduling is preferably performed as described above. In this case, the scheduler can perform scheduling so as to suppress interference.
  • the scheduler is configured to give allocation information indicating a radio resource allocation result to the radio resource management unit without passing through the MAC unit.
  • the scheduler can quickly give the allocation information to the radio resource management unit without going through the MAC unit.
  • the radio resource management unit is configured to transmit the allocation information acquired from the scheduler to another base station apparatus via an inter-base station communication interface.
  • the radio resource management unit can transmit the quickly acquired allocation information to another base station apparatus without going through the MAC unit. Therefore, other base station apparatuses can quickly acquire allocation information.
  • the scheduler is connected to the PHY unit so that information can be given to a PHY unit that performs processing of a PHY layer that is a lower layer of the MAC layer without using the MAC unit. It is preferable. In this case, the scheduler can quickly provide necessary information to the PHY unit without going through the MAC unit.
  • the scheduler is preferably configured to give allocation information indicating a radio resource allocation result to the PHY unit without passing through the MAC unit. In this case, the scheduler can quickly give the allocation information to the PHY unit without going through the MAC unit.
  • the scheduler is preferably connected to the PHY unit so that information can be acquired from the PHY unit without going through the MAC unit. In this case, the scheduler can quickly acquire necessary information from the PHY unit without going through the MAC unit.
  • the PHY unit is configured to generate scheduling information required for performing the scheduling from a received signal, and the scheduler does not pass the scheduling information through the MAC unit. Further, it is preferable that the information is acquired from the PHY unit. In this case, the scheduler can quickly acquire the scheduling information generated by the PHY unit from the PHY unit.
  • the present invention provides a MAC unit that performs processing of a MAC layer for wireless communication, a scheduler that performs scheduling for determining radio resource allocation, and a radio resource management unit that manages radio resources And the scheduler is connected to the radio resource management unit so that information can be given to the radio resource management unit without going through the MAC unit. It is. According to the present invention, the scheduler can quickly provide necessary information to the radio resource management unit without using the MAC unit.
  • the present invention performs a MAC unit that performs processing of a wireless communication MAC layer, a PHY unit that performs processing of a wireless communication PHY layer, and scheduling that determines radio resource allocation And a scheduler connected to the PHY unit so that information can be given to the PHY unit without going through the MAC unit.
  • the scheduler can quickly provide necessary information to the PHY unit without using the MAC unit.
  • the present invention performs a MAC unit for processing a wireless communication MAC layer, a PHY unit for processing a wireless communication PHY layer, and scheduling for determining radio resource allocation A base station apparatus, wherein the scheduler is connected to the PHY unit so that information can be acquired from the PHY unit without going through the MAC unit. According to the present invention, the scheduler can quickly acquire necessary information from the PHY unit without going through the MAC unit.
  • the present invention provides a base station apparatus including a scheduler that determines allocation of a plurality of radio resources to a terminal apparatus, wherein the scheduler includes a plurality of radio resources.
  • a base station apparatus configured to perform allocation of radio resources to a terminal apparatus and power allocation scheduling for determining a transmission power value for each radio resource using a transmission power limit value for each radio resource. .
  • the scheduler is configured to determine the radio resource allocation and the transmission power value using the transmission power limit value for each of the plurality of radio resources, and thus considers the transmission power limit value. It is possible to perform scheduling on the above.
  • the scheduler is configured to perform the power allocation scheduling by optimizing a predetermined evaluation function using a transmission power limit value for each of the plurality of radio resources as a constraint. preferable.
  • the transmission power limit value for each of the plurality of radio resources is considered as a constraint when the evaluation function is optimized.
  • the evaluation function includes a transmission power value for each of a plurality of radio resources as an adjustment parameter for the evaluation function, and the scheduler uses the transmission power limit value for each of the plurality of radio resources as a constraint. It is preferable that the evaluation function is optimized by adjusting a transmission power value for each of the plurality of radio resources, which is a parameter. In this case, the transmission power value for each radio resource is adjusted using the power limit value for each of the plurality of radio resources as a constraint.
  • the evaluation function preferably includes, as the adjustment parameter, information indicating to which terminal device each radio resource is allocated.
  • the evaluation function preferably includes a priority for each terminal device and / or a communication quality value of each radio resource as parameters of the evaluation function. In this case, allocation can be determined in consideration of priority and / or communication quality.
  • a delay information generation unit that generates a priority for each terminal device based on data delay information indicating a transmission delay state of data to be transmitted to each terminal device, and the delay information generation unit includes: It is preferable that a priority for each terminal device is given to the scheduler.
  • a data buffer for buffering data to be transmitted to each terminal apparatus is provided, and the data buffer includes data delay information indicating a transmission delay state of data to be transmitted to each terminal apparatus, and the delay information. It is preferably configured to be provided to the generation unit.
  • a communication quality providing unit for providing the communication quality value to the scheduler is provided.
  • an adaptive modulation control unit that adaptively determines a modulation scheme for each terminal device based on the allocation of the radio resource to the terminal device and the transmission power value for each radio resource acquired from the scheduler It is preferable.
  • the evaluation function is preferably an evaluation function related to throughput.
  • the evaluation function is preferably an evaluation function related to the amount of radio resources used by each terminal apparatus.
  • the evaluation function is preferably an evaluation function related to transmission power.
  • the scheduler includes a control area scheduler that secures a control area in which control information is stored in a radio frame, and audio and / or moving picture data that stores radio resources remaining as the control area.
  • An audio / video scheduler that determines allocation of radio resources so as to be secured as a stored audio / video system area, and the audio / video scheduler restricts a transmission power limit value for each radio resource. It is preferable that the power allocation scheduling is performed by minimizing an evaluation function indicating the sum of transmission power values of radio resources serving as voice / video system regions. In this case, an area other than the control area can be secured as an audio / video system area.
  • the scheduler allocates a radio resource so as to secure a radio resource remaining as neither a control area nor an audio / video system area as a retransmission data area in which retransmission data is stored.
  • the retransmission scheduler further determines an allocation, and the retransmission scheduler uses a transmission power limit value for each radio resource as a restriction, and indicates an evaluation indicating a sum of transmission power values of radio resources serving as retransmission data areas
  • the power allocation scheduling is preferably performed by minimizing a function. In this case, the remaining area that is not secured as either the control area or the audio / video system area can be secured as the retransmission data area.
  • the scheduler uses the remaining radio resources not secured as any of the control area, the audio / video system area, and the retransmission data area as user data other than the audio / video system and the retransmission data. Further includes a data information scheduler that determines allocation of radio resources so as to be secured as a general data area in which data is stored, and the data information scheduler uses the transmission power limit value for each radio resource as a constraint, It is preferable that the power allocation scheduling is performed by maximizing an evaluation function indicating a sum of throughputs of radio resources serving as regions.
  • the remaining area that is not secured as any of the control area, audio / video system area, and retransmission data area is a general data area in which user data other than the audio / video system and retransmission data is stored. As will be secured.
  • the evaluation function includes, as adjustment parameters for the evaluation function, a transmission power value for each radio resource and information indicating to which terminal apparatus the radio resource is allocated, and the scheduler includes The first mode in which the power allocation scheduling is performed, and the transmission power value for each radio resource without adjusting the transmission power value and the information indicating which terminal device the radio resource is allocated to. It is preferable to have a second mode in which information indicating to which terminal device a radio resource is allocated is adjusted and the power allocation scheduling is performed. In this case, the first mode and the second mode can be used properly.
  • the evaluation function has, as a parameter of the evaluation function, a penalty value calculated based on how to allocate radio resources to the terminal device, and the penalty value is a radio value assigned to the same terminal device. It is preferable that the higher the degree of resource dispersion in the radio frame, the higher the penalty value. Since an allocation in which radio resources allocated to the same terminal apparatus exist in a distributed manner in a radio frame has a penalty value, such allocation can be suppressed.
  • a power limit control unit that sets a transmission power limit value for each of the plurality of radio resources, and the scheduler obtains a transmission power limit value for each of the plurality of radio resources from the power limit control unit. It is preferable to be configured. In this case, the scheduler can determine allocation using the transmission power limit value set by the power limit control unit.
  • the strength limit control unit is preferably configured to set, as the transmission power limit value, a transmission power value capable of suppressing inter-cell interference for each of the plurality of radio resources. In this case, inter-cell interference can be suppressed.
  • the transmission power limit value is generated from another base station device via a wired interface between base stations, or generated based on information obtained from another base station device via the wired interface It is preferable to do this.
  • the transmission power limit value is generated based on a measurement value obtained by measuring a radio communication signal in another base station apparatus.
  • the transmission power limit value is based on both information acquired from another base station device via a wired interface between base stations and a measured value obtained by measuring a wireless communication signal in the other base station device. It is preferable to produce it.
  • the base station apparatus of the present invention performs transmission / reception between a transmission / reception unit that transmits and receives a radio signal to communicate with a terminal device and the transmission / reception unit.
  • a base station apparatus including a signal processing unit that performs signal processing of transmission / reception signals, a broadcast wave receiving unit that receives broadcast waves transmitted from a broadcasting station, and the broadcast wave receiving unit that is transmitted from a plurality of broadcasting stations Is provided with a position estimation unit that estimates the position of itself using the received power of the broadcast wave received. Since there is a relationship between the distance from the broadcast station and the reception power of the broadcast wave broadcast from the broadcast station, according to the present invention, the reception power of the broadcast wave broadcast from a plurality of broadcast stations is used.
  • the position estimation unit can estimate its own position. It should be noted that in a broadcast wave broadcast from a single broadcast station, it can be estimated how far away from the broadcast station, but it cannot be determined which direction from the broadcast station is its own position. However, since the present invention uses broadcast waves broadcast from a plurality of broadcasting stations, it is possible to estimate its own position.
  • the position estimation unit is information on each of a plurality of broadcasting stations broadcasting broadcast waves in an area in which the position estimation unit is installed, and the broadcast wave broadcast from each of the plurality of broadcasting stations is transmitted.
  • the acquisition unit for acquiring position estimation information used for estimating the position of the user from the received power, the received power of the broadcast wave received by the broadcast wave reception unit, and the position estimation information It can be set as the structure which has the estimation process main-body part which estimates a position.
  • the estimation processing main body unit determines its own position based on the reception power of the broadcast wave received by the broadcast wave reception unit and the position estimation information. Can be estimated.
  • the base station apparatus identifies the area, and What is necessary is just to acquire the information for position estimation regarding the broadcasting station in the vicinity.
  • the base station apparatus may select a broadcasting station that broadcasts broadcast waves to the installation position (region).
  • the position estimation unit may receive the broadcast waves received by the broadcast wave reception unit.
  • a selection unit that selects a plurality of broadcasting stations transmitting broadcast waves to the region by identifying the region where the device is installed, and the acquisition unit includes a plurality of selection units selected by the selection unit. The position estimation information for each of the broadcast stations can be acquired.
  • the selection unit selects a plurality of broadcasting stations transmitting broadcast waves to the area by identifying the area where the self is installed based on the broadcast wave received by the broadcast wave reception unit. For example, the selection unit can identify the region where the device is installed by referring to the area code included in the broadcast wave, and broadcasts the broadcast wave to the region and the region in advance. The selection unit can select a plurality of broadcasting stations broadcasting broadcast waves in the area based on the information stored in association with the stations. And the said acquisition part can acquire the information for position estimation about each of the selected some broadcast station from a network etc., for example.
  • the position estimating unit includes a received power measuring unit that measures received power of a broadcast wave transmitted from a broadcasting station and received by the broadcast wave receiving unit, and the position estimating unit
  • the use information is position-power correspondence information in which the position from each broadcast station and the received power of the broadcast wave from the broadcast station that can be received at the position are stored in association with each other, and the estimation processing body
  • the unit can estimate its own position using the received power of the broadcast wave transmitted from a plurality of broadcast stations and measured by the received power measuring unit and the position-power correspondence information.
  • the received power measuring unit measures the received power of the broadcast wave broadcast from the broadcasting station, so that the estimation processing body unit estimates its own position using the received power and the position estimation information. can do.
  • a plurality of broadcast waves transmitted from a plurality of broadcast stations used by the position estimation unit to estimate its own position have the same frequency and are transmitted in synchronization between the broadcast stations.
  • the position estimation unit can obtain a reception time difference of the broadcast wave having the same frequency, and can estimate that its own position exists in a region where the reception time difference occurs.
  • the broadcast wave receiving unit receives a signal through a multipath transmission path, and for example, performs an inverse Fourier transform on this signal. By expressing in the time domain, the position estimation unit can obtain a reception time difference between a plurality of broadcast waves.
  • region where the above reception time difference arises is limited, it can be estimated that an own position exists on the area
  • a region where broadcast waves of the same frequency transmitted simultaneously from two broadcast stations are received with a predetermined reception time difference is a hyperbolic region between the two broadcast stations.
  • the region where the reception time difference is generated can be limited, and the region can be used for the self-position estimation.
  • the base station apparatus itself estimates the position using the broadcast wave
  • the terminal apparatus itself performs position estimation using the broadcast, and transmits the estimated position information to the base station apparatus. Then, the base station apparatus may receive this and estimate the position of itself (base station apparatus).
  • the present invention provides a base station including a transmission / reception unit that transmits and receives radio signals to communicate with a terminal device, and a signal processing unit that performs signal processing of transmission / reception signals exchanged with the transmission / reception unit
  • a transmission / reception unit that receives information about the position of the terminal device from a terminal device that estimates the position of the device using reception power of broadcast waves transmitted from a plurality of broadcast stations;
  • a position estimation unit that estimates its own position based on the received information on the position of the terminal device.
  • the present invention provides a transmission / reception unit that transmits and receives radio signals to communicate with a base station apparatus, and a signal processing unit that performs signal processing of transmission / reception signals exchanged between the transmission and reception units
  • a broadcast wave receiving unit that receives broadcast waves transmitted from a broadcasting station, and received power of broadcast waves that are transmitted from a plurality of broadcasting stations and received by the broadcast wave receiving unit.
  • a position estimation unit that estimates the position of the base station, and the transmission / reception unit receives information about the position of the base station estimated by the position estimation unit in order to cause the base station device to estimate the position of the base station device. It transmits to a station apparatus, It is characterized by the above-mentioned.
  • the position estimation unit of the terminal device estimates its own position using the reception power of broadcast waves transmitted from a plurality of broadcast stations
  • information on the estimated own position is transmitted to the transmission / reception unit.
  • the base station apparatus can estimate the position of itself (base station apparatus) based on the information about the position of the terminal apparatus.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an LTE DL subframe structure.
  • FIG. It is a block diagram which shows the structure of a base station apparatus. It is a block diagram which shows the structure of a scheduler. It is a figure which shows a data information scheduler. It is a figure which shows a VoIP scheduler. It is a figure which shows the example of electric power allocation. It is a figure which shows the relationship between the update timing and scheduling timing of QoS information and CQI information. It is explanatory drawing of the calculation method of a penalty value. It is the schematic which shows the structure of the radio
  • FIG. 1 shows a configuration of a wireless communication system including a base station apparatus of the present invention.
  • the radio communication system according to the present embodiment is a system for mobile phones to which, for example, LTE (Long Term Evolution) is applied, and communication based on LTE is performed between each base station device and a terminal device.
  • LTE Long Term Evolution
  • the communication method is not limited to LTE.
  • This wireless communication system includes a plurality of base station devices 1.
  • a terminal device 2 Mobile Station
  • a terminal device 2 Mobile Station
  • the base station apparatus 1 included in the wireless communication system for example, in addition to the macro base station apparatus 1a that forms a communication area (macrocell) MC having a size of several kilometers, a comparison of about several tens of meters installed in the macrocell MC or the like.
  • a plurality of femto base station apparatuses 1b forming a small femtocell FC are provided.
  • a macro base station apparatus (hereinafter also referred to as “macro BS”) 1a can perform wireless communication with a terminal apparatus 2 in its own macro cell MC. Further, the femto base station apparatus (hereinafter also referred to as “femto BS”) 1b is disposed, for example, in a place where it is difficult to receive the radio wave of the macro BS 1a, for example, indoors, and forms the femto cell FC.
  • the femto BS 1b can perform wireless communication with a terminal device (hereinafter also referred to as “MS”) 2 in the femto cell FC formed by the femto BS 1b.
  • MS terminal device
  • a service with sufficient throughput is provided to the MS 2 by installing the femto BS 1b that forms a relatively small femto cell FC in the place.
  • the MS 2 connected to the femto BS 1b is also referred to as a femto MS 2b
  • the MS 2 connected to the macro BS 1a is also referred to as a macro MS 2a.
  • the plurality of base station apparatuses 1a, 1b, and 1b can exchange information through an inter-base station communication interface called an X2 interface.
  • This inter-base station communication interface is configured by a wired network, and is used for transmitting scheduling information described later from one base station apparatus to another base station apparatus.
  • a frequency division duplex (FDD) scheme is adopted, and between an uplink signal (a transmission signal from a terminal device to a base station device) and a downlink signal (a transmission signal from the base station device to the terminal device).
  • FDD frequency division duplex
  • Inter-cell interference means that a transmission signal from a certain base station device becomes an interference signal to a terminal device connected to another base station device, or a transmission signal from a terminal device connected to a certain base station device It may be an interference signal to the base station apparatus.
  • Such inter-cell interference is particularly likely to occur when a femto BS 1b that forms a relatively small femto cell FC of about several tens of meters is installed in a relatively large macro cell MC. This is because the macro cell MC and the femto cell FC are overlapped with each other, so that signals can easily reach each other between the macro cell MC and the femto cell FC.
  • the own cell uses a frequency that is not used in other cells, or limits the magnitude of the power (transmission power) of a signal transmitted from the base station apparatus or terminal apparatus of the own cell. Then, it may be possible to make it difficult for signals to reach other cells.
  • the MAC scheduler described later performs frequency allocation so as to suppress the inter-cell interference. Details of the scheduling function by the MAC scheduler will be described later.
  • FIG. 2 shows a structure of an LTE downlink radio frame (DL frame).
  • One DL frame is configured by arranging 10 subframes in the time axis direction (note that FIG. 2 shows a part of one DL frame).
  • Each subframe has a control area in which control information is stored at the head, and a PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) in which user data is stored is secured thereafter.
  • PDSCH Physical Downlink Shared Channel
  • a downlink control channel (PDCCH: Physical Downlink Control Channel) including downlink and uplink allocation information and the like is secured.
  • the PDCCH includes information on an uplink transmission power limit value, a report instruction on a downlink CQI (Channel Quality Indicator), and the like. Note that the size of the PDCCH changes according to the size of the control information.
  • a control channel configuration indication channel (PCFICH: Physical Control Format Channel) for notifying PDCCH, and a hybrid automatic repeat request (HARQ: Hybrid Automatic Request) for PUSCH are also included in the control area.
  • PCFICH Physical Control Format Channel
  • HARQ Hybrid Automatic Request
  • a hybrid ARQ indication channel (PHICH: Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) for transmitting a success notification (ACK: Acknowledgement) and a reception failure notification (NACK: Negative Acknowledgment) is also assigned.
  • the PDSCH in which user data and the like are stored is an area that is shared and used by a plurality of terminal apparatuses, and stores control information and the like for each terminal apparatus in addition to user data.
  • the PDSCH includes a plurality of resource blocks (RB) that are basic unit areas (minimum units for resource allocation) in data transmission.
  • the resource block has a size of 12 subcarriers in the frequency axis direction and 7 OFDM symbols in the time axis direction.
  • the frequency bandwidth of the DL frame is set to 10 MHz, 601 subcarriers are arranged. Therefore, 50 resource blocks are arranged in the frequency axis direction in one subframe, and the number of resource blocks in the time axis direction in one subframe is two.
  • the base station apparatus 1 has a power allocation scheduling function for allocating resource blocks, which are radio resources, to terminal apparatuses and determining a transmission power value for each resource block.
  • the LTE uplink radio frame (UL frame) also includes a plurality of resource blocks, and the allocation of the DL frame resource blocks to the terminal apparatus is also performed by the base station apparatus 1. It is determined.
  • the downlink and uplink resource block allocation determined by the base station apparatus 1 is stored in the PDCCH as allocation information and transmitted from the base station apparatus 1 to the terminal apparatus 2.
  • the base station apparatus 1 and the terminal apparatus 2 perform communication using resource blocks according to the determined allocation information.
  • FIG. 3 shows the configuration of the base station apparatus 1.
  • This base station apparatus configuration is suitable as a configuration for the femto BS 1b, but can also be applied to the macro BS 1a.
  • the base station apparatus 1 includes a MAC unit 30 that performs processing related to a MAC layer of wireless communication, and a PHY unit 20 that performs processing related to a physical layer (PHY layer) that is a lower layer of the MAC layer.
  • PHY layer physical layer
  • the base station device 1 includes an independent MAC scheduler 10 separately from the MAC unit 30.
  • the MAC scheduler 10 uses the scheduling information to determine which resource block of a plurality of resource blocks is allocated to which terminal, and also determines a transmission power value for each resource block.
  • the MAC scheduler 10 is connected to the MAC unit 30 and can exchange necessary information with the MAC unit 30. For example, the MAC scheduler 10 receives, from the MAC unit 30, the Buffer CH of Common CH and Dedicated CH, and the Control Element of the UL subframe. Further, the MAC scheduler 10 transmits information on the scheduled terminal device to the MAC unit 30.
  • the MAC scheduler 10 is connected so that information can be exchanged with the PHY unit 20 without using the MAC unit 30.
  • the MAC scheduler 10 receives TTI indication, RA (Random Access) Request Indication, HARQ feedback Indication, SR (Scheduling Request) Indication, DL CQI Indication, UL CQI Indication, UL CQI Indication, UL CQI Indication, UL CQI Indication .
  • the MAC scheduler 10 transmits control information (PDCCH, PCFICH, PHICH) for the next DL subframe and a reception request for the next UL subframe to the PHY unit 20,
  • the data is transmitted directly to the PHY unit 20 without going through the MAC unit 30.
  • the MAC scheduler 10 is connected to the MAC unit 30 so as to be able to exchange information, and is also connected to the PHY unit 20 so as to be able to exchange information without going through the MAC unit 30.
  • the processing load of the MAC unit 30 can be reduced by reducing the amount of information passing through the MAC unit 30.
  • the upper part of the MAC unit 30 is RLC (Radio Link Control) 40, PDCP (Packet Data Convergence Protocol) 50, RRC (Radio Resource Control Control) 60, and RRM (Radio Resource 70).
  • RLC Radio Link Control
  • PDCP Packet Data Convergence Protocol
  • RRC Radio Resource Control Control
  • RRM Radio Resource 70
  • the RRM (radio resource management unit) 70 has functions such as a PHY control 71, a C-PLANE control 72, and a U-PLANE control 73.
  • the RRM (radio resource management unit) 70 includes a schedule information management unit 74 that generates and manages scheduling information (Schedule Information) to be given to the MAC scheduler 10.
  • the schedule information management unit 74 acquires, generates, manages, and transmits X2 information, QoS information, and CQI information among scheduling information necessary for scheduling.
  • the RRM 70 can communicate with other base station devices via an X2 interface 75 that is an inter-base station communication interface with other base station devices.
  • the MAC scheduler 10 is connected so that information can be exchanged with the RRM 70 (schedule information management unit 74) without going through the MAC unit 30.
  • the MAC scheduler 10 receives, from the RRM 70, Cell Config information, UE (User Equipment) configuration information, and LCH (Logical Channel) configuration information.
  • the Cell Config information is received by the MAC scheduler 10 from the RRM 70 at the time of cell creation.
  • the Cell Config information includes information such as Bandwidth information, UL Subband information, RA config, SRS (Sounding Reference Signal) config, and System Information Config.
  • the UE config information is received by the MAC scheduler 10 from the RRM 70 when the terminal device 2 establishes the RRC connection.
  • the UE config information includes information such as HARQ config.
  • the LCH config information is received by the MAC scheduler 10 from the RRM 70 when a radio bearer of the terminal device is established.
  • the LCH config information includes information such as Logical CH Group Config and QoS (Quality of Service) information.
  • the QoS information includes QCI (QoS Class Indicator), GBR (Guaranteed bit rate), and MBR (Maximum Bit Rate).
  • the MAC scheduler 10 can directly transmit information indicating the allocation result to the RRM 70 without using the MAC unit 30.
  • the MAC scheduler 10 is connected to the RRM (radio resource management unit) 70 so as to exchange information without using the MAC unit 30.
  • RRM radio resource management unit
  • the processing load of the MAC unit 30 can be reduced by reducing the amount of information passing through the MAC unit 30.
  • the exchanged information includes the MAC unit 30 and It takes time to pass through other functional blocks.
  • the processing load on the MAC unit 30 and the like increases due to the process of passing information.
  • the MAC scheduler 10 includes a scheduler main body 11 that determines which resource block is allocated to which terminal among a plurality of resource blocks and determines a transmission power value for each resource block.
  • the scheduler body 11 is configured to perform scheduling according to a predetermined scheduling algorithm.
  • the scheduler body 11 receives terminal priority ⁇ n , terminal specific throughput ⁇ n , CQI information ⁇ kn , and power limit information P n as scheduling information. Then, the scheduler main body 11 outputs the number of PDCCH symbols, the resource block allocation information S k to each terminal device, and the transmission power value p kn of each resource block as a result of scheduling.
  • S k represents a set of resource blocks allocated to the k-th terminal device.
  • p kn indicates the transmission power value of the n-th resource block among the resource blocks allocated to the k-th terminal device.
  • the scheduling result (number of PDCCH symbols, S k , p kn ) output from the scheduler body 11 is output to the adaptive modulation controller 12.
  • the adaptive modulation control unit 12 that has received S k and p kn from the scheduler body 11 adaptively applies a modulation scheme (including a coding rate) to each terminal device based on the information S k and p kn. To decide.
  • the MAC scheduler 10 transmits information indicating the allocation and transmission power determined by the scheduler main body 11 and the modulation scheme determined by the adaptive modulation control unit 12 to the PHY unit 20 without using the MAC unit 30. To do.
  • the data stored in the data buffer 31 of the MAC unit 30 is given to the PHY unit 20 for modulation and the like.
  • the data buffer 31 receives and stores data to be transmitted from the upper layer, and sends necessary data to the PHY unit 20 according to the resource block allocation result.
  • the MAC scheduler 10 gives the MAC unit 30 information on the terminal device to which the resource block is allocated as a scheduling result.
  • the MAC unit 30 recognizes that a resource block has been assigned to a terminal device to which data is to be transmitted, the MAC unit 30 transmits the data from the data buffer 31 to the PHY unit 20.
  • the PHY unit 20 actually performs resource block allocation, transmission power adjustment, and data modulation on the data provided from the data buffer 31 of the MAC unit 30 according to information indicating the allocation result of the MAC scheduler 10 and the like. .
  • the MAC unit 30 only needs to send data from the data buffer 31 based on the scheduling result in the MAC scheduler 10 and does not need to perform scheduling itself, so the processing load is reduced.
  • the information indicating the allocation and transmission power determined by the scheduler main body 11 and the modulation scheme determined by the adaptive modulation control unit 12 is given to the PHY unit 20 without going through the MAC unit 30, this point Also, the processing load on the MAC unit 30 is reduced.
  • the scheduling results such as assignment information S k and the transmission power p kn determined by the scheduler body 11 from the MAC scheduler 10, not via the MAC unit 30 is provided to RRM70.
  • the scheduling results S k and p kn received by the RRM 70 and other information that can be used for interference suppression control in other base station devices are transmitted to the other base station devices 1 via the X2 interface that is a communication interface between base stations. Sent.
  • Other base station apparatuses that have received the scheduling result S k , p kn and the other information via the X2 interface use the received information and use resource blocks that do not cause inter-cell interference even if they are used.
  • Interference suppression control such as suppressing transmission power of resource blocks that may cause inter-cell interference when used.
  • the scheduling results S k , p kn and the other information are sent as quickly as possible.
  • the scheduling results S k and p kn are directly given from the MAC scheduler 10 to the RRM 70 without going through the MAC unit 30, so that information can be sent to other bases more quickly than when going through the MAC unit 30. It can be transmitted to the station device.
  • the scheduler main body 11 has a priority ⁇ k (k: 1 to K) for each terminal device, a prescribed throughput ⁇ k (k: 1 to K) for each terminal device, and a resource block for each terminal device.
  • a priority ⁇ k (k: 1 to K) for each terminal device a prescribed throughput ⁇ k (k: 1 to K) for each terminal device, and a resource block for each terminal device.
  • information such as a communication quality value ⁇ kn (k: 1 to K, n: 1 to N)
  • an optimal allocation of resource blocks is determined.
  • the scheduler main body 11 acquires the priority ⁇ k for each terminal device from a QoS (Quality of Service) control unit 14 provided in the MAC scheduler 10.
  • the QoS control unit 14 generates the priority ⁇ k for each terminal device based on the application information acquired from the upper layer and the data delay information acquired from the data buffer 31 of the MAC unit 30.
  • the priority ⁇ k determines the number of resource blocks allocated to the terminal device. That is, the scheduler body portion 11, the value is large terminal priority alpha k, allocate more resource blocks, the value is smaller terminal device priority alpha k, to allocate less resource blocks Become.
  • the scheduler body 11 also acquires the specified throughput ⁇ k for each terminal device from the QoS control unit 14.
  • the specified throughput ⁇ k is a specified value of the throughput required for each terminal device, and the QoS control unit 14 determines the specified throughput ⁇ based on the application information acquired from the upper layer and the data delay information acquired from the data buffer 31. Generate k .
  • Qos control unit 14 information for generating a priority alpha k and regulations throughput beta k a (such information is also "scheduling information"), mainly obtained from the MAC unit 30.
  • the scheduler body 11 acquires the communication quality value ⁇ kn for each resource block for each terminal device from the CQI information controller 15 provided in the MAC scheduler 10.
  • the communication quality value ⁇ kn here is CQI.
  • the CQI information control unit 15 generates a communication quality value ⁇ kn based on CQI (Channel Quality Indicator) information indicating the communication quality of each resource block in uplink and downlink.
  • CQI Channel Quality Indicator
  • the uplink CQI can be acquired by measurement by the base station apparatus 1 itself, and the downlink CQI can be acquired by the base station apparatus receiving the measurement by the terminal apparatus.
  • the CQI can be generated based on, for example, SINR (Signal to Interference and Noise power Ratio).
  • the communication speed can be increased, and even when the same number of resource blocks are allocated, more data can be transmitted than when the communication quality is poor.
  • the CQI information control unit transmits the uplink and downlink CQIs of its own cell as information for generating the communication quality value ⁇ kn (this information is also “scheduling information”) without using the MAC unit 30 and the PHY unit. Get from 20.
  • the scheduler body 11 obtains a transmission power limit value (power limit information) P n (n: 1 to N) for each resource block from the power limit control unit 16 provided in the MAC scheduler 10.
  • the transmission power limit value P n here defines an upper limit value of a transmission power of a signal transmitted from the base station apparatus itself or the terminal apparatus for each resource block (a lower limit value may also be defined).
  • the limitation on transmission power is to prevent interference with other cells (base station apparatus or terminal apparatus). That is, if a resource block used in another cell is also used in the own cell, the signal transmitted from the base station device or terminal device of the own cell may become an interference signal in the other cell. Should be kept low. On the other hand, for resource blocks that are not used in other cells, the transmission power can be increased to increase the throughput.
  • the power limit control unit 16 of the present embodiment does not determine the actual transmission power value p kn of each resource block, but suppresses the actual transmission power value p kn to a size that does not cause interference to other cells.
  • the upper limit value (transmission power limit value) P n of the transmission power value is set for each resource block.
  • the scheduler body portion 11 within the range of the transmission power limit value (upper limit value) P n, adjusts the transmission power value p kn for each resource block, including the adjustment of the transmission power value p kn for each resource block Perform resource block allocation.
  • the power limit control unit 16 In order to generate a transmission power limit value (power limit information) P n for each resource block, the power limit control unit 16 generates resource blocks from the CQI information control unit 15, the X2 information control unit 17, the PHY measurement information control unit 18, and the like. Interference control information (interference power information) for each resource block is acquired, and a transmission power limit value Pn for each resource block is determined based on the acquired interference control information.
  • the interference control information includes interference power information when interference is received from other cells and interference power information when interference is given to other cells. Any interference power information can be used to determine the transmission power limit value P n for each resource block.
  • the transmission power of the resource block should be small in the own cell.
  • the transmission power of the resource blocks should be small in the own cell from the viewpoint of not hindering communication of other cells (macro cells).
  • the PHY unit 20 of the base station device 1 pauses communication in its own cell, sniffs communication between the base station device 1a and the terminal device 2a in another cell (macro cell), and resources of signals from other cells
  • a measurement unit 21 that measures received power for each block is provided.
  • the magnitude of the received power of the signal from the other cell indicates the magnitude of the interfered power. Therefore, the PHY measurement information control unit 18 acquires the received power for each resource block of the signal from the other cell from the measurement unit 21 without using the MAC unit 30, and obtains the interfered power information for each resource block.
  • the interference power information (scheduling information) is generated and given to the power limit control unit 16.
  • the interfered power from other cells may be measured by the terminal device 2b of the own cell and the base station device 1 may receive it as a CQI report.
  • the CQI information control unit 15 acquires the CQI report received from the terminal device 2b from the PHY unit 20 without using the MAC unit 30, and generates the interfered power information for each resource block. Information is given to the power limit control unit 16.
  • the MAC scheduler 10 forms not only the interfered power information from other cells but also the interfered power information (scheduling information) measured in other cells (macrocells) to form the other cells. From the base station apparatus (macro BS) of the network via the X2 interface.
  • the interfered power measured in another cell indicates the magnitude of the interference power from the own cell (femto cell). Therefore, the schedule information management unit 74 of the RRM 70 acquires the interfered power information from another base station device via the X2 interface, and transmits it to the X2 information control unit 17 of the MAC scheduler 10 without going through the MAC unit 30. To do.
  • the X2 information control unit 17 provides the interference power information indicating the magnitude of the interference power to the other base station apparatus (macro BS) based on the magnitude of the interfered power measured in the other cell (macro cell).
  • the interference power information (scheduling information) is generated and given to the power limit control unit 16.
  • the CQI information control unit 15 and the PHY measurement information control unit 18 provide the interference power information of the own cell to the RRM 70 (the schedule information management unit 74) without using the MAC unit 30.
  • the RRM 70 transmits the interfered power information of the own cell to another base station apparatus via the X2 interface.
  • the other base station apparatus can perform scheduling using the received interfered information as interference power information for the own cell.
  • the power limit control unit 16 suppresses the transmission power limit value (upper limit value) Pn to be lower as the interference power indicated by the interfered power information and / or the interfered power information increases for each resource block. higher power is low, transmission power limit value as (upper limit) P n becomes large, the transmission power limit value for each resource block (upper limit) determining P n.
  • the transmission power limit value P n is determined based on the interference power information so that the transmission power of the own cell falls within a magnitude that does not interfere with other cells.
  • the scheduler body 11 of this embodiment includes a control area scheduler 11a, a VoIP scheduler (voice / video scheduler) 11b, an HRQ scheduler (retransmission scheduler) 11c, and a data information scheduler 11d. .
  • the control area scheduler 11a is for securing a control area for storing control information commonly given to each terminal apparatus.
  • Each of the VoIP scheduler 11b, HRQ scheduler (retransmission scheduler) 11c, and data information scheduler 11d secures an area for storing user data addressed to each terminal device and performs resource block allocation.
  • the VoIP scheduler 11b, the HRQ scheduler (retransmission scheduler) 11c, and the data information scheduler 11d all perform scheduling using the transmission power limit value Pn .
  • the control area scheduler 11a does not use the transmission power limit value P n .
  • FIG. 6 shows the data information scheduler 11d.
  • the data information scheduler 11d determines resource block allocation to each terminal device and transmission power for each resource block so as to maximize the sum of weighted throughputs according to QoS information (throughput optimization).
  • the data information scheduler 11d maximizes the evaluation function values (sum of weighted throughputs) shown in FIG. 6 under the constraint conditions 1 to 3 shown in FIG.
  • the resource block allocation S k to the terminal device and the transmission power value p kn for each resource block are adjusted.
  • the scheduler 11d can solve the evaluation function of FIG. 6 as a convex linear programming problem. Then, S k and p kn when the evaluation function is maximized are output from the scheduler 11d.
  • the constraint condition 1 in FIG. 6 is to prevent the sum of the transmission powers p kn for each resource block from exceeding the prescribed maximum total power P tot .
  • the prescribed maximum total power P tot is the maximum value of the power that can be actually output in the PHY unit 20, and transmission with power exceeding this is impossible.
  • the constraint condition 2 in FIG. 6 is that when a certain resource block n is assigned to a certain terminal device (user) k, the transmission power value p kn of the resource block n is the transmission power limit value of the resource block n. (Upper limit value) This is intended to be within the range defined by P n . By the transmission power value p kn does not exceed the transmission power limit value (upper limit value) P n, it is possible to set an appropriate transmission power value p kn can prevent interference to other cells for each resource block .
  • Constraint condition 3 in FIG. 6 is that, when a certain terminal device (user) k 0 uses a certain resource block n, the resource for another terminal device (user) k ( ⁇ k 0 ) This is for not assigning block n. That is, when a certain terminal device (user) k 0 uses a certain resource block n, the transmission power of the resource block becomes larger than 0. At that time, another terminal device (user) k ( ⁇ k 0 ), “0” is set as the transmission power p kn of the resource block n. That is, the resource block n is not assigned to another terminal device (user) k ( ⁇ k 0 ).
  • each terminal apparatus is assigned a resource block having a good communication quality value (CQI), so that interference from other cells can be avoided.
  • CQI communication quality value
  • the transmission power restriction is made in resource block units by the constraint condition 2 in FIG. 6, it is possible to prevent interference with other cells.
  • FIG. 7 shows the VoIP scheduler 11b.
  • the HARQ scheduler 11c has the same configuration.
  • VoIP scheduler 11b is a terminal apparatus (user) k throughput (the sum of the throughput in each resource block allocated to the terminal device), (a or beta k or higher) the specified throughput beta k among those, the transmission power value Resource block allocation to each terminal device and transmission power for each resource block are determined so that p kn is minimized (power optimization).
  • VoIP scheduler 11b the value of the evaluation function shown in FIG. 7 (the sum of the transmission power p kn per resource block), under the constraint conditions 1 to 3 shown in FIG. 7, minimizes
  • the resource block allocation S k to each terminal device and the transmission power value p kn for each resource block are adjusted.
  • the scheduler 11b can solve the evaluation function of FIG. 7 as a convex nonlinear programming problem. Then, S k and p kn when the evaluation function is minimized are output from the scheduler 11b.
  • Constraint 1 in FIG. 7 is that the throughput of the terminal device (user) k (the sum of the throughputs in each resource block allocated to the terminal device) is the specified throughput ⁇ k for each terminal device k (or ⁇ k or more). Is).
  • VoIP data it is more important to always ensure the minimum throughput (stipulated throughput) for a smooth call rather than to increase the throughput as much as possible. In this case, it is more efficient to reduce the transmission power while ensuring the specified throughput ⁇ k than to maximize the throughput.
  • the constraint condition 2 in FIG. 7 is the same as the constraint condition 2 in FIG. With this restriction condition 2, the transmission power value p kn does not exceed the transmission power limit value (upper limit value) P n, and an appropriate transmission power value p kn that can prevent interference with other cells can be set for each resource block. it can. Further, the constraint condition 3 in FIG. 7 is the same as the constraint condition 3 in FIG.
  • the assignment determined by the VoIP scheduler 11b is validated for several frames by Semi-Persistent Scheduling.
  • the remaining resource blocks other than the resource blocks reserved for VoIP data by the VoIP scheduler 11b are allocated for other user data.
  • the control area scheduler 11a reserves a control area (PDCCH) in which control information given in common to all terminal apparatuses is stored in a subframe. Then, the control region scheduler 11a outputs the number of symbols secured as the control region (PDCCH). The control area is secured by the control area scheduler 11a at a period of several tens of msec (tens of subframe periods). That is, the once secured control area is fixed over a plurality of subframes. Further, the control area scheduler 11a notifies the VoIP scheduler 11b of information indicating areas other than the control area of the radio frame as information on areas that can be used by the other schedulers 11b to 11d.
  • a control area reserves a control area (PDCCH) in which control information given in common to all terminal apparatuses is stored in a subframe. Then, the control region scheduler 11a outputs the number of symbols secured as the control region (PDCCH). The control area is secured by the control area scheduler 11a at a period of several tens
  • the VoIP scheduler 11b Based on the notified usable area information, the VoIP scheduler 11b recognizes a remaining area that is not secured as a control area, and stores some of the resource blocks included in the remaining area as VoIP data. Secure as an area. The VoIP scheduler 11b determines a resource block (and its transmission power) secured as a VoIP area using the evaluation function described above. Then, the VoIP scheduler 11b outputs information on S k and p kn for VoIP data.
  • the reservation of the VoIP area by the VoIP scheduler 11b is also performed with a period of several tens of msec (tens of subframe periods). That is, the VoIP area once secured is fixed over a plurality of subframes, and a stable call is possible. In addition, since the area for securing the VoIP data is preferentially secured prior to other user data, a stable call is possible from this point.
  • the VoIP scheduler 11b uses the HARQ scheduler 11c as information indicating other areas that are not secured as either the control area or the VoIP area in the radio frame as information on areas that can be used by the other schedulers 11c and 11d. Notify
  • the HARQ scheduler 11c Based on the notified usable area information, the HARQ scheduler (retransmission scheduler) 11c recognizes the remaining area that is not secured as either the control area or the VoIP area, and includes resource blocks included in the remaining area Are reserved as retransmission data areas for storing retransmission data. Similarly to the VoIP scheduler 11b, the HARQ scheduler 11c also determines a resource block (and its transmission power) reserved as a HARQ data area. Then, the HARQ scheduler 11c outputs information on S k and p kn for HARQ data.
  • the reservation of the HARQ data area by the HARQ scheduler 11c is performed in a 1 msec cycle (1 subframe cycle). Since the data for retransmission is highly urgent in transmission, the data for retransmission can be reliably transmitted by determining the assignment with priority over other user data.
  • the HARQ scheduler 11c uses the information indicating other areas that are not secured as any of the control area, the VoIP area, and the retransmission data area as information on the area that can be used by the data information scheduler 11d. , Notify the data information scheduler 11d.
  • the data information scheduler 11d Based on the notified usable area information, the data information scheduler 11d recognizes a remaining area that is not secured as any of the control area, the VoIP area, and the retransmission data area, and includes resources included in the remaining area Some of the blocks are reserved as general data areas for storing user data other than VoIP and retransmission data.
  • the data information scheduler 11d determines a resource block (and its transmission power) secured as a general data area using the evaluation function described above. Then, the data information scheduler 11d outputs information of S k and p kn for general data. Note that the general data area is also secured by the data information scheduler 11d in a 1 msec cycle (1 subframe cycle).
  • allocation control and power control for user data other than VoIP data are performed every 1 msec (1 subframe), but may be performed every several subframes.
  • the scheduling results (S k , p kn ) and the like obtained as described above are given to the PHY unit 20 without going through the MAC unit 30, and are given to the RRM 70 without going through the MAC unit 30. Via the base station apparatus.
  • FIG. 8 shows an example of power allocation when a base station apparatus having the above-described function is adopted as the femto BS 1b to prevent interference with an adjacent macro cell.
  • a macro cell user (terminal device) B in FIG. 8 is a cell edge user (a user existing in the vicinity of the femto cell), and a signal in the femto cell is likely to interfere with the user B.
  • the macro BS 1a sends the scheduling result (S k , p kn ) in the own cell and the interfered power information received from the femto cell (interference control information) as an instruction to suppress power to the femto BS 1b via the X2 interface. Send.
  • the femto BS 1b that receives the instruction from the macro BS 1a generates interference power information for each resource block in the X2 information control unit 17. Further, the power limit control unit 16 controls the power limit for the same resource block (resource block allocated to the user E in the femto cell) as the resource block allocated to the user B of the macro cell based on the interference power information. Information Pn is generated. The scheduler 11 reduces the transmission power value p kn of the resource block allocated to the user E based on the power limit information Pn. This prevents interference from the femtocell to the macrocell.
  • the transmission power value p kn may be small even in the case of not causing interference to the macro cell, such as the user F of the femto cell. This is because, as is apparent from the evaluation function of FIG. 6, depending on the state of the communication channel (communication quality; CQI), the transmission power of the resource block may be kept small.
  • the femto BS 1b that has received the instruction from the macro BS 1a can quickly provide the information included in the instruction directly from the RRM 70 to the MAC scheduler 10 without using the MAC unit 30. Therefore, the femto BS 1b can quickly perform scheduling reflecting the resource block usage status of the macro BS 1a. Moreover, since the femto BS 1b can quickly transmit its own scheduling results to the macro BS 1a and other femto BSs 1b via the X2 interface, it is possible to quickly respond to the other BSs 1a and 1b. It becomes.
  • FIG. 10 shows a configuration of a radio communication system including the base station apparatus of the present invention.
  • the radio communication system according to the present embodiment is a system for mobile phones to which, for example, LTE (Long Term Evolution) is applied, and communication based on LTE is performed between each base station device and a terminal device.
  • LTE Long Term Evolution
  • the communication method is not limited to LTE.
  • This wireless communication system includes a plurality of base station apparatuses 101.
  • a terminal device 2 Mobile Station
  • a terminal device 2 Mobile Station
  • the base station apparatus 101 included in the wireless communication apparatus for example, in addition to the macro base station apparatus 1a that forms a communication area (macrocell) MC having a size of several kilometers, a comparison of about several tens of meters installed in the macrocell MC or the like.
  • a plurality of femto base station apparatuses 1b forming a small femtocell FC are provided.
  • a macro base station apparatus (hereinafter also referred to as “macro BS”) 1a can perform wireless communication with a terminal apparatus 2 in its own macro cell MC.
  • the femto base station apparatus (hereinafter also referred to as “femto BS”) 1b is disposed, for example, in a place where it is difficult to receive the radio wave of the macro BS 101a, such as indoors, and forms the femto cell FC.
  • the femto BS 101b can perform wireless communication with a terminal device (hereinafter also referred to as “MS”) 2 in the femto cell FC formed by the femto BS 101b.
  • MS terminal device
  • the MS 102 connected to the femto BS 101b is also referred to as a femto MS 102b
  • the MS 102 connected to the macro BS 101a is also referred to as a macro MS 102a.
  • a frequency division duplex (FDD) scheme is adopted, and between an uplink signal (a transmission signal from a terminal device to a base station device) and a downlink signal (a transmission signal from the base station device to the terminal device).
  • FDD frequency division duplex
  • FIG. 11 shows a subframe structure included in an LTE downlink radio frame (DL frame).
  • DL frame is configured by arranging 10 subframes in the time axis direction.
  • Each subframe has a control area in which control information is stored at the head, and a PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) in which user data is stored is secured thereafter.
  • PDSCH Physical Downlink Shared Channel
  • a downlink control channel (PDCCH: Physical Downlink Control Channel) including downlink and uplink allocation information and the like is secured.
  • the PDCCH includes information on an uplink transmission power limit value, a report instruction on a downlink CQI (Channel Quality Indicator), and the like. Note that the size of the PDCCH changes according to the size of the control information.
  • a control channel configuration indication channel (PCFICH: Physical Control Format Channel) for notifying PDCCH, and a hybrid automatic repeat request (HARQ: Hybrid Automatic Request) for PUSCH are also included in the control area.
  • PCFICH Physical Control Format Channel
  • HARQ Hybrid Automatic Request
  • a hybrid ARQ indication channel Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel for transmitting a success notification (ACK: Acknowledgement) and a reception failure notification (NACK: Negative Acknowledgment) is also assigned.
  • the PDSCH in which user data and the like are stored is an area that is shared and used by a plurality of terminal apparatuses, and stores control information and the like for each terminal apparatus in addition to user data.
  • the PDSCH includes a plurality of resource blocks (RB) that are basic unit areas (minimum units for radio resource allocation) in data transmission.
  • the resource block has a size of 12 subcarriers in the frequency axis direction and 7 OFDM symbols in the time axis direction.
  • the frequency bandwidth of the DL frame is set to 10 MHz
  • 601 subcarriers are arranged. Accordingly, 50 resource blocks are arranged in the frequency axis direction in one subframe, and the number of resource blocks in the time axis direction in one subframe is two.
  • the base station apparatus 101 has a power allocation scheduling function for allocating resource blocks, which are radio resources, to terminal apparatuses and determining a transmission power value for each resource block. Also, the LTE uplink radio frame (UL frame) has a plurality of resource blocks, similarly to the DL frame, and the allocation of the DL frame resource block to the terminal apparatus is also performed by the base station apparatus 101. It is determined.
  • resource blocks which are radio resources
  • UL frame LTE uplink radio frame
  • the downlink and uplink resource block allocation determined by the base station apparatus 101 is stored in the PDCCH as allocation information and transmitted from the base station apparatus 101 to the terminal apparatus 102.
  • the base station apparatus 101 and the terminal apparatus 102 perform communication using resource blocks according to the determined allocation information.
  • FIG. 12 shows the configuration of the base station apparatus 101 related to the scheduling function.
  • This configuration of the base station apparatus is suitable as a configuration for the femto BS 101b, but may be applied to the macro BS 101a.
  • the base station apparatus 101 includes a MAC unit 110 that performs processing related to the MAC layer, and a PHY unit 120 that performs processing related to a physical layer (PHY layer) that is a lower layer of the MAC layer. Yes.
  • the base station apparatus 101 also includes an upper layer processing unit 130 that performs processing related to an upper layer of the MAC layer.
  • the MAC unit 110 includes a scheduler 111 that determines resource block allocation to terminal devices.
  • the scheduler 111 determines which resource block among a plurality of resource blocks is allocated to which terminal, and determines and outputs a transmission power value for each resource block.
  • the scheduler 111 includes a resource block allocation information S k for each terminal device, and the transmission power value p kn for each resource block, and outputs the adaptive modulation control unit 112.
  • S k represents a set of resource blocks allocated to the k-th terminal device.
  • p kn indicates the transmission power value of the n-th resource block among the resource blocks allocated to the k-th terminal device.
  • the adaptive modulation control unit 112 that has received S k and p kn as the power allocation scheduling result from the scheduler 111 performs modulation scheme (including coding rate) on each terminal device based on the information S k and p kn. Is determined adaptively.
  • the PHY unit 120 actually performs resource block allocation, transmission power adjustment, and data modulation according to the allocation and transmission power determined by the scheduler 111 and the modulation scheme determined by the adaptive modulation control unit 112. Note that the data stored in the data buffer 113 of the MAC unit 110 is given to the PHY unit 120 for modulation and the like.
  • the data buffer 113 receives and stores data to be transmitted from the upper layer processing unit 130, and transmits necessary data to the PHY unit 120 according to the resource block allocation result.
  • the scheduler 111 has a priority ⁇ k (k: 1 to K) for each terminal device, a specified throughput ⁇ k (k: 1 to K) for each terminal device, and a communication quality value ⁇ for each resource block for each terminal device.
  • Information such as kn (k: 1 to K, n: 1 to N) is used to determine the optimal allocation of resource blocks.
  • the scheduler 111 acquires the priority ⁇ k for each terminal device from the QoS (Quality of Service) control unit 114 of the MAC unit 110.
  • the QoS control unit (delay information generation unit) 14 generates a priority ⁇ k for each terminal device based on the application information acquired from the higher layer processing unit 130 and the data delay information acquired from the data buffer 113.
  • the data buffer 113 buffers transmission data to be transmitted to each transmission terminal. Transmission data given from an upper layer is buffered in this data buffer 113, and when a resource block is allocated to a transmission destination user of transmission data, a transmittable amount of transmission data is output from the buffer 113. .
  • the data buffer 113 has a function of generating data delay information indicating a transmission delay state of data to be transmitted to each terminal device and giving the data delay information to the scheduler 111.
  • the priority ⁇ k determines the number of resource blocks allocated to the terminal device. That is, the scheduler 111, the value is larger terminal device priority alpha k, allocate more resource blocks, the value is smaller terminal device priority alpha k, will assign fewer resource blocks. For example, since transmission data having a large delay amount needs to be transmitted immediately, the value of the priority ⁇ k of the terminal device that is the transmission destination of the transmission data increases.
  • the scheduler 111 defines the throughput beta k of each terminal device is also acquired from the QoS control unit 114.
  • the specified throughput ⁇ k is a specified value of the throughput required for each terminal device, and the QoS control unit 114 is based on the application information acquired from the upper layer processing unit 130 and the data delay information acquired from the data buffer 113. A specified throughput ⁇ k is generated.
  • the scheduler 111 acquires the communication quality value ⁇ kn for each resource block for each terminal device from the CQI information control unit 115 of the MAC unit 110.
  • the communication quality value ⁇ kn here is CQI.
  • the CQI information control unit (communication quality value providing unit) 15 generates a communication quality value ⁇ kn based on CQI (Channel Quality Indicator) information indicating the communication quality of each resource block in uplink and downlink.
  • CQI Channel Quality Indicator
  • the uplink CQI can be acquired by the base station apparatus 101 itself measuring, and the downlink CQI can be acquired by the base station apparatus receiving the data measured by the terminal apparatus.
  • the CQI can be generated based on, for example, SINR (Signal to Interference and Noise power Ratio).
  • the communication speed can be increased, and even when the same number of resource blocks are allocated, more data can be transmitted than when the communication quality is poor.
  • the scheduler 111 may determine resource block allocation using a transmission power limit value (power limit information) P n (n: 1 to N) for each resource block. it can.
  • P n transmission power limit information
  • the scheduler 111 acquires the transmission power limit value (power limit information) P n for each resource block from the power limit control unit 116.
  • the transmission power limit value P n here defines an upper limit value of a transmission power of a signal transmitted from the base station apparatus itself or the terminal apparatus for each resource block (a lower limit value may also be defined). .
  • the limitation on transmission power is to prevent interference with other cells (base station apparatus or terminal apparatus). That is, if a resource block used in another cell is also used in the own cell, the signal transmitted from the base station device or terminal device of the own cell may become an interference signal in the other cell. Should be kept low. On the other hand, for resource blocks that are not used in other cells, the transmission power can be increased to increase the throughput.
  • the transmission power value p kn in each resource block is not determined only from the viewpoint of interference suppression. Therefore, the power limit control unit 116 of this embodiment does not determine the actual transmission power value p kn of each resource block, but suppresses the actual transmission power value p kn to a size that does not cause interference to other cells.
  • the upper limit value (transmission power limit value) P n of the transmission power value is set for each resource block.
  • the scheduler 111 adjusts the transmission power value p kn of each resource block within the range of the transmission power limit value (upper limit value) P n , and includes resource blocks including adjustment of the transmission power value p kn for each resource block Make an assignment.
  • the power limit control unit 116 receives resource blocks from the CQI information control unit 115, the X2 information control unit 117, the PHY measurement information control unit 118, and the like. Interference power information for each resource is acquired, and a transmission power limit value P n for each resource block is determined based on the acquired interference power information.
  • the interference power information includes interference power information when interference is received from other cells and interference power information when interference is given to other cells. Any interference power information can be used to determine the transmission power limit value P n for each resource block.
  • the transmission power of the resource block should be small in the own cell.
  • the transmission power of the resource blocks should be small in the own cell from the viewpoint of not hindering communication of other cells (macro cells).
  • the PHY unit 120 of the base station apparatus 101 suspends communication in its own cell and sniffs communication (downlink communication or uplink communication) between the base station apparatus 101a and the terminal apparatus 102a in another nearby cell (macro cell).
  • the measurement value can be obtained by measuring the reception power of each resource block of signals from other cells.
  • the magnitude of received power of signals from other cells indicates the magnitude of interfered power. Therefore, the PHY measurement information control unit 118 generates the interfered power information for each resource block based on the measured value of the received power for each resource block of the signal from the other cell in the vicinity, and the interfered power information is To the power limit control unit 116.
  • the interfered power from other cells may be measured by the terminal device of the own cell and received as a CQI report.
  • the CQI information control unit 115 generates interfered power information for each resource block based on the CQI report received from the terminal device, and provides the interfered power information to the power limit control unit 116.
  • the interfered power measured in another cell is transmitted from the base station apparatus (macro BS) forming the other cell to a wired network (backbone network; X2 line). It may be obtained via.
  • the interfered power measured in the other cell indicates the magnitude of the interference power from the own cell (femto cell).
  • the X2 information control unit 117 provided in the MAC unit 110 based on the magnitude of the interfered power measured in the other cell (macro cell), the magnitude of the interference power to the other base station apparatus (macro BS) Is given to the power limit control unit 116.
  • the transmission power limit value (upper limit value) Pn is kept lower and the interference power is smaller.
  • the transmission power limit value for each resource block (upper limit) determining P n is determined based on the interference power information so that the transmission power of the own cell falls within a magnitude that does not interfere with other cells.
  • the transmission power limit value P n may be calculated by the other base station apparatus based on the interfered power measured by the other base station apparatus (macro BS) in the vicinity.
  • the femto BS can acquire the transmission power limit value from the macro BS via the X2 interface (wired interface).
  • the transmission power limit value P n of each resource block includes wired interface information (transmission power limit value, interference power information, interfered power information, etc.) acquired from other base station apparatuses via the X2 interface, and other cells. It is also possible to generate the received signal using both the received power measurement value for each resource block of the signal. In this case, information that could not be grasped by either one (such as the presence or absence of interference) can be supplemented by the other to generate a more appropriate transmission power limit value.
  • the scheduler 111 of this embodiment includes a control area scheduler 111a, a VoIP (voice / video system) scheduler 111b, an HRQ scheduler (retransmission scheduler) 11c, and a data information scheduler 111d.
  • the control area scheduler 111a is for securing a control area for storing control information commonly given to each terminal apparatus.
  • Each of the VoIP scheduler 111b, the HRQ scheduler (retransmission scheduler) 11c, and the data information scheduler 111d secures an area for storing user data addressed to each terminal device and performs resource block allocation.
  • the VoIP scheduler 111b, the HRQ scheduler (retransmission scheduler) 11c, and the data information scheduler 111d all perform scheduling using the transmission power limit value P n .
  • the control area scheduler 111a does not use the transmission power limit value P n .
  • FIG. 14 shows the data information scheduler 111d.
  • the data information scheduler 111d determines resource block allocation to each terminal device and transmission power for each resource block so as to maximize the sum of weighted throughputs according to QoS information (throughput optimization).
  • QoS information throughput optimization
  • the throughput for each resource block corresponding to SINR p kn ⁇ ⁇ kn
  • the actual throughput varies discretely depending on the modulation method (QPSK, 16QAM, 64QAM, etc.), but the approximation using Shannon's theorem is a good approximation and can be expressed in analog form. It becomes easy to use analytical methods such as calculus.
  • the data information scheduler 111d sets each of the evaluation function values (sum of weighted throughputs) shown in FIG. 14 so as to maximize under the constraint conditions 1 to 3 shown in FIG.
  • the resource block allocation S k to the terminal device and the transmission power value p kn for each resource block are adjusted.
  • the scheduler 111d can solve the evaluation function of FIG. 14 as a convex nonlinear programming problem. Then, S k and p kn when the evaluation function is maximized are output from the scheduler 111d.
  • Constraint 1 in FIG. 14 is to prevent the sum of transmission power p kn for each resource block from exceeding the prescribed maximum total power P tot .
  • the prescribed maximum total power P tot is the maximum value of the power that can be actually output in the PHY unit 120, and transmission with power exceeding this is impossible.
  • Constraint condition 2 in FIG. 14 is that when a certain resource block n is allocated to a certain terminal device (user) k, the transmission power value p kn of the resource block n is the transmission power limit value of the resource block n. (Upper limit value) This is intended to be within the range defined by P n . By the transmission power value p kn does not exceed the transmission power limit value (upper limit value) P n, it is possible to set an appropriate transmission power value p kn can prevent interference to other cells for each resource block .
  • Constraint condition 3 in FIG. 14 is that, when a certain terminal device (user) k 0 uses a certain resource block n, the resource for another terminal device (user) k ( ⁇ k 0 ) This is for not assigning block n. That is, when a certain terminal device (user) k 0 uses a certain resource block n, the transmission power of the resource block becomes larger than 0. At that time, another terminal device (user) k ( ⁇ k 0 ), “0” is set as the transmission power p kn of the resource block n. That is, the resource block n is not assigned to another terminal device (user) k ( ⁇ k 0 ).
  • each terminal apparatus is assigned a resource block having a good communication quality value (CQI), and thus interference from other cells can be avoided.
  • CQI communication quality value
  • the scheduler 111d in FIG. 14 performs scheduling so as to maximize the evaluation function indicating the sum of the weighted throughputs according to the priority of the terminal device, but the evaluation for equalizing the throughput of each terminal device. Scheduling may be performed using a function, or scheduling may be performed using an evaluation function for equalizing weighted throughput according to the priority of the terminal device. That is, various evaluation functions relating to throughput can be used as the evaluation function.
  • FIG. 15 shows the VoIP (voice / video system) scheduler 111b.
  • the HARQ scheduler 111c has a similar configuration.
  • the scheduler 111b is not limited to VoIP data, and can be used as a scheduler for application data that allocates radio resources in a fixed manner over a relatively long time, such as audio / video data.
  • the VoIP scheduler 111b transmits the transmission power value among the ones in which the throughput of the terminal device (user) k (the sum of the throughputs in each resource block allocated to the terminal device) becomes the specified throughput ⁇ k (or becomes ⁇ k or more). Resource block allocation to each terminal device and transmission power for each resource block are determined so that p kn is minimized (power optimization).
  • the VoIP scheduler 111b minimizes the value of the evaluation function shown in FIG. 15 (the sum of the transmission powers p kn for each resource block) under the constraint conditions 1 to 3 shown in FIG.
  • the resource block allocation S k to each terminal device and the transmission power value p kn for each resource block are adjusted.
  • the scheduler 111b can solve the evaluation function of FIG. 15 as a convex nonlinear programming problem. Then, S k and p kn when the evaluation function is minimized are output from the scheduler 111b.
  • Constraint 1 in FIG. 15 is that the throughput of the terminal device (user) k (the sum of the throughputs in each resource block allocated to the terminal device) is the specified throughput ⁇ k for each terminal device k (or ⁇ k or more). Is).
  • VoIP data it is more important to always ensure the minimum throughput (stipulated throughput) for a smooth call rather than to increase the throughput as much as possible. In this case, it is more efficient to reduce the transmission power while ensuring the specified throughput ⁇ k than to maximize the throughput.
  • the constraint condition 2 in FIG. 15 is the same as the constraint condition 2 in FIG. With this restriction condition 2, the transmission power value p kn does not exceed the transmission power limit value (upper limit value) P n, and an appropriate transmission power value p kn that can prevent interference with other cells can be set for each resource block. it can.
  • the constraint condition 3 in FIG. 15 is the same as the constraint condition 3 in FIG. Note that the schedulers 111b and 11c in FIG. 15 minimize the total transmission power p kn for each resource block, but perform scheduling using an evaluation function for equalizing the transmission power used by each terminal apparatus. You may do it. That is, various evaluation functions relating to transmission power can be used as the evaluation function. Furthermore, as the evaluation function, scheduling may be performed using an evaluation function for equalizing the number of resource blocks (amount of radio resources) used by each terminal device. That is, as the evaluation function, various evaluation functions relating to the amount of radio resources can be used.
  • the allocation determined by the VoIP scheduler 111b is validated for several frames by Semi-Persistent Scheduling.
  • the remaining resource blocks other than the resource blocks reserved for VoIP data by the VoIP scheduler 111b are allocated for other user data.
  • the control area scheduler 111a reserves a control area (PDCCH) in which control information given in common to all terminal apparatuses is stored in a subframe. Then, the control region scheduler 111a outputs the number of symbols secured as the control region (PDCCH). The control area is secured by the control area scheduler 111a with a period of several tens of msec (tens of subframe periods). That is, the once secured control area is fixed over a plurality of subframes. Further, the control area scheduler 111a notifies the VoIP scheduler 111b of information indicating areas other than the control area of the radio frame as information on areas that can be used by the other schedulers 111b to 111d.
  • the VoIP scheduler 111b Based on the notified usable area information, the VoIP scheduler 111b recognizes the remaining area as a control area and stores some of the resource blocks included in the remaining area as VoIP data. Secure as an area. The VoIP scheduler 111b determines a resource block (and its transmission power) secured as a VoIP area using the evaluation function described above. Then, the VoIP scheduler 111b outputs information on S k and p kn for VoIP data.
  • the reservation of the VoIP area by the VoIP scheduler 111b is also performed with a period of several tens of msec (tens of subframe periods). That is, the VoIP area once secured is fixed over a plurality of subframes, and a stable call is possible. In addition, since the area for securing the VoIP data is preferentially secured prior to other user data, a stable call is possible from this point.
  • the VoIP scheduler 111b uses the HARQ scheduler 111c as information on other areas remaining in the radio frame that are not secured as either the control area or the VoIP area as information on areas that can be used by the other schedulers 111c and 11d. Notify
  • the HARQ scheduler (retransmission scheduler) 11c Based on the notified usable area information, the HARQ scheduler (retransmission scheduler) 11c recognizes the remaining area that is not secured as either the control area or the VoIP area, and includes resource blocks included in the remaining area Are reserved as retransmission data areas for storing retransmission data. Similarly to the VoIP scheduler 111b, the HARQ scheduler 111c also determines a resource block (and its transmission power) to be secured as a HARQ data area. Then, the HARQ scheduler 111c outputs information on S k and p kn for HARQ data.
  • the reservation of the HARQ data area by the HARQ scheduler 111c is performed in a 1 msec cycle (1 subframe cycle). Since the data for retransmission is highly urgent in transmission, the data for retransmission can be reliably transmitted by determining the assignment with priority over other user data.
  • the HARQ scheduler 111c uses information indicating other areas that remain without being secured as any of the control area, the VoIP area, and the retransmission data area as information on areas that can be used by the data information scheduler 111d. , Notify the data information scheduler 111d.
  • the data information scheduler 111d Based on the notified usable area information, the data information scheduler 111d recognizes a remaining area that is not secured as any of the control area, the VoIP area, and the retransmission data area, and includes resources included in the remaining area Some of the blocks are reserved as general data areas for storing user data other than VoIP and retransmission data.
  • the data information scheduler 111d determines a resource block (and its transmission power) reserved as a general data area using the evaluation function described above. Then, the data information scheduler 111d outputs information on S k and p kn for general data.
  • the general data area is also secured by the data information scheduler 111d in a 1 msec cycle (1 subframe cycle).
  • allocation control and power control for user data other than VoIP data are performed every 1 msec (1 subframe), but may be performed every several subframes.
  • FIG. 16 shows an example of power allocation when a base station apparatus having the above-described function is adopted as the femto BS 101b to prevent interference with an adjacent macro cell.
  • a macro cell user (terminal device) B in FIG. 16 is a cell edge user (a user existing in the vicinity of the femto cell), and a signal in the femto cell is likely to interfere with the user B.
  • the macro BS 101a uses the X2 interface provided in the macro BS 101a, and transmits a power suppression instruction to the femto BS 101b via the X2 line (backbone line).
  • This instruction includes information indicating the interfered power received from the femto cell for the resource block allocated to the user B in the macro cell.
  • the femto BS 101b receives the instruction from the macro BS 101a, the femto BS 101b generates interference power information in the X2 information control unit 117. Further, the power limit control unit 116 controls the power limit for the same resource block (resource block allocated to the user E in the femto cell) as the resource block allocated to the user B of the macro cell based on the interference power information. Information Pn is generated. The scheduler 111, on the basis of the power limit information Pn, to reduce the transmission power value p kn resource blocks allocated to the user E. This prevents interference from the femtocell to the macrocell.
  • the transmission power value p kn may be small even in the case of not causing interference to the macro cell, such as the user F of the femto cell. This is because, as is apparent from the evaluation function in FIG. 14, the transmission power of the resource block may be suppressed depending on the state of the communication channel (communication quality; SINR).
  • the scheduler 111 (in particular, the data information scheduler 111d) shows two modes (first mode and second mode) for determining S k and p kn .
  • the QoS information is updated for each subframe
  • the priority ⁇ k for each terminal device calculated from the QoS information can be obtained for each subframe.
  • the CQI information is updated only once in several subframes
  • the communication quality value (channel characteristic) ⁇ kn for each terminal device obtained from the CQI information can be obtained only once in several subframes. .
  • the scheduler 111 (in particular, the data information scheduler 111d) adjusts both S k and p kn to adjust the evaluation function, and adjusts only S k without adjusting p kn.
  • a second mode As shown in FIG. 17, the timing at which the QoS information and CQI information are both updated, by running the first mode to adjust both the S k, p kn, to determine the appropriate S k, p kn be able to.
  • the QoS information is updated but the CQI information is not updated, the latest communication quality value ⁇ k does not change. In such a case, it is more appropriate to execute the second mode in which only the method of resource block allocation is adjusted without changing the transmission power value p kn .
  • the scheduler Since the scheduler has the first mode and the second mode in this way, it can cope with the difference in the update frequency of the QoS information and the CQI information. Moreover, since the update frequency of the QoS information is higher than the frequency of the CQI information, the frequency of updating the resource block allocation information Sk is also increased.
  • FIG. 18 shows a penalty value fk that can be added as an additional term of the evaluation function shown in FIGS. 14 and 15. This penalty value is calculated such that the higher the degree to which the resource blocks assigned to the same user (terminal device) k are dispersed in the radio frame, the larger the penalty value.
  • the number of the resource block assigned to a certain user k is “1, 2, 3, 4”. If there is, these four resource blocks constitute one group (lumps) continuous in the frequency axis direction. In this case, the penalty value fp is “1”, which is the smallest penalty value, corresponding to the number of groups being one.
  • the resource block number assigned to a certain user k is “1, 2, 3, 4, 10, 11”
  • these six resource blocks are “1, 2, 3, 4” and “10”. , 11 ”.
  • the penalty value fp is “2” corresponding to the number of groups being two.
  • the resource block number assigned to a certain user k is “1, 3, 5, 7”
  • these 64 resource blocks are “1”, “3”, “5”, “7”.
  • the penalty value fp is “4” corresponding to the number of groups being four.
  • the penalty value fp is applied to the evaluation function so as to lower the evaluation indicated by the evaluation function of FIG. 14 and / or FIG. That is, when the value of the evaluation function is maximized as in the evaluation function of FIG. 14, the penalty value fp is provided in the evaluation function as a subtraction term so as to reduce the value of the evaluation function. On the other hand, when the value of the evaluation function is minimized as in the evaluation function of FIG. 15, the penalty value fp is provided as an addition term in the evaluation function so as to increase the value of the evaluation function.
  • the probability that resource blocks allocated to the same user (terminal device) k are dispersed is reduced, and the area of the same user can be centrally secured. .
  • FIG. 19 is a schematic diagram illustrating a configuration of a wireless communication system including the base station apparatus of the present invention.
  • This wireless communication system includes a plurality of base station devices 201 and a plurality of terminal devices 202 (mobile terminals) that can perform wireless communication with the base station devices 201.
  • the plurality of base station apparatuses 201 include, for example, a plurality of macro base station apparatuses 201a that form a communication area (macrocell) MC having a size of several kilometers, and a relatively small femtocell that is installed in the macrocell MC and is about several tens of meters.
  • a plurality of femto base station apparatuses 201b forming an FC are included.
  • the macro base station apparatus 201a can perform wireless communication with a terminal apparatus in its own macro cell MC. Further, the femto base station apparatus 201b is disposed in a place where it is difficult to receive the radio wave of the macro base station apparatus 201a, for example, indoors, and forms the femtocell FC. The femto base station device 201b can wirelessly communicate with a terminal device in the femtocell FC formed by itself, and in this system, the radio base station device 201a can receive radio waves even in places where it is difficult to receive. By installing the femto base station apparatus 201b that forms a relatively small femtocell FC at that location, it is possible to provide services with sufficient throughput to the terminal apparatus.
  • the terminal device 202 connected to the femto base station device 201b is also referred to as a femto terminal device 202b
  • the terminal device 202 connected to the macro base station device 201a is also referred to as a macro terminal device 202a.
  • the wireless communication system of this embodiment is a system for mobile phones to which, for example, LTE (Long Term Evolution) is applied, and communication based on LTE is performed between a base station device and a terminal device.
  • LTE Long Term Evolution
  • FDD frequency division duplex
  • the communication system is not limited to the LTE and is not limited to the FDD system, and may be a TDD (Time Division Duplex) system, for example.
  • an uplink signal (a transmission signal from a terminal device to a base station device) and a downlink signal (a transmission signal from a base station device to a terminal device)
  • uplink communication and downlink communication are simultaneously performed.
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • SC-FDMA Single Carrier-Frequency Division Multiple Access
  • FIG. 20 is a diagram illustrating the structure of uplink and downlink radio frames in LTE.
  • These DL frames and UL frames are arranged in the time axis direction with their timings aligned. Note that the timings of the DL frame and the UL frame are aligned between the base station apparatuses, and communication in each cell is performed in a state in which so-called inter-base station synchronization is established.
  • FIG. 21 is a diagram showing a detailed structure of a DL frame.
  • the vertical axis represents frequency and the horizontal axis represents time.
  • Each subframe constituting the DL frame is composed of two slots (for example, slots # 0 and # 1).
  • One slot is composed of seven (# 0 to # 6) OFDM symbols (in the case of Normal Cyclic Prefix).
  • a resource block which is a basic unit area (minimum unit for radio resource allocation) in data transmission, is defined by 12 subcarriers in the frequency axis direction and 7 OFDM symbols (1 slot) in the time axis direction. Therefore, for example, when the frequency bandwidth of the DL frame is set to 5 MHz, 300 subcarriers are arranged, so that 25 resource blocks are arranged in the frequency axis direction.
  • a transmission area is allocated for the base station apparatus to allocate a control channel necessary for downlink communication to the terminal apparatus.
  • This transmission area is allocated by symbols # 0 to # 2 (maximum 3 symbols) of slots located at the head side in each subframe, and PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) and PUSCH in which user data and the like are stored.
  • PDCCH Physical Downlink Control Channel
  • PCFICH CriticalChronicCriticalCH
  • HARQ Hybrid automatic repeat request
  • NACK Negative Acknowledgement
  • Hybrid ARQ Indicator Channel for transmitting Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel
  • a broadcast channel for notifying the terminal device of the system bandwidth and the like by broadcast transmission is assigned to the first subframe # 0.
  • the PBCH is arranged with four symbol widths at the positions of symbols # 0 to # 3 in the slot on the rear side in the first subframe # 0 in the time axis direction, and the center of the bandwidth of the DL frame in the frequency axis direction Are allocated for 6 resource block widths (72 subcarriers).
  • This PBCH is configured to be updated every 40 milliseconds by transmitting the same information over four frames.
  • PBCH stores main system information such as a communication bandwidth and a structure of control information.
  • MIB Master Information Block
  • SIB1 System Information Block 1
  • each of the first (# 0) and sixth (# 5) subframes is a signal for identifying a base station apparatus or a cell.
  • a first synchronization signal and a second synchronization signal (P-SCH: Primary Synchronization Channel, S-SCH: Secondary Synchronization Channel) are assigned.
  • P-SCH is arranged with a single symbol width at the position of symbol # 6, which is the last OFDM symbol of the first slot in each of subframe # 0 and subframe # 5, in the time axis direction, and in the frequency axis direction.
  • 6 resource block widths 72 subcarriers are arranged at the center of the DL frame bandwidth.
  • This P-SCH is information for the terminal device to identify each of a plurality (three) sectors obtained by dividing the cell of the base station device, and three patterns are defined.
  • S-SCH is arranged with one symbol width at the position of symbol # 5, which is the second OFDM symbol from the end of the first slot in each of subframe # 0 and subframe # 5, in the time axis direction, and has a frequency of In the axial direction, 6 resource block widths (72 subcarriers) are arranged at the center of the DL frame bandwidth.
  • This S-SCH is information for the terminal device to identify each of communication areas (cells) of a plurality of base station devices, and 168 patterns are defined.
  • P-SCH and S-SCH are combined with each other to define 504 types (168 ⁇ 3) patterns.
  • the terminal device can recognize in which sector of which base station device the terminal device is present by acquiring the P-SCH and S-SCH transmitted from the base station device.
  • a plurality of patterns that can be taken by the P-SCH and the S-SCH are predetermined in the communication standard and are known in each base station apparatus and each terminal apparatus. That is, P-SCH and S-SCH are known signals that can take a plurality of patterns, respectively.
  • PDSCH downlink shared channel
  • the PDSCH is an area that is shared and used by a plurality of terminal devices, and stores user data, location information described later, control information for each terminal device, and the like.
  • SIB1 can be cited. That is, some PDSCHs are allocated for SIB1.
  • SIB1 includes information related to allocation positions of system information blocks (for example, SIB2 to SIB12).
  • Examples of the system information block include SIB2 which is a flag indicating whether the currently connected base station apparatus is a macro or a femto, and SIB9 which stores information related to the name of the base station apparatus.
  • SIB2 which is a flag indicating whether the currently connected base station apparatus is a macro or a femto
  • SIB9 which stores information related to the name of the base station apparatus.
  • the allocation of user data stored in the PDSCH is notified to the terminal device by downlink allocation information regarding downlink radio resource allocation stored in the PDCCH allocated at the head of each subframe.
  • This downlink allocation information is information indicating radio resource allocation for each PDSCH, and the terminal apparatus can determine whether or not data for itself is stored in the subframe based on this downlink allocation information.
  • FIG. 22 is a block diagram showing a configuration of the femto base station apparatus 201b.
  • the femto base station apparatus 201b includes a first antenna 203 for communication with the terminal apparatus 202b, and a transmission / reception unit (terminal RF unit) that transmits and receives radio signals to communicate with the terminal apparatus 202b to which the antenna 203 is connected.
  • the first antenna 203 for the terminal is configured to be compatible with transmission / reception of radio waves with the terminal device 202b.
  • the femto base station apparatus 201b includes a second antenna 206 that receives a broadcast wave broadcast from the broadcasting station B, and a broadcast wave reception unit (broadcast wave RF unit) 7 to which the antenna 206 is connected. It has.
  • the broadcasting station B is an electrical facility that transmits radio waves of terrestrial digital television broadcasting, for example, and is also referred to as a transmitting station.
  • the second antenna 206 for broadcast waves is adapted to receive broadcast waves from the broadcasting station B.
  • the terminal RF unit 204 includes an uplink signal reception unit 211, a downlink signal reception unit 212, and a transmission unit 213.
  • the uplink signal receiving unit 211 is for receiving an uplink signal from the terminal device 202
  • the downlink signal receiving unit 212 receives a downlink signal from the macro base station device 201a or another femto base station device 201b ( To intercept).
  • the transmission unit 213 is for transmitting a downlink signal to its own femtocell FC.
  • the terminal RF unit 204 includes a circulator 214.
  • This circulator 214 is for supplying the reception signal from the antenna 203 to the upstream signal reception unit 211 and the downstream signal reception unit 212 side, and for supplying the transmission signal output from the transmission unit 213 to the antenna 203 side.
  • the uplink signal reception unit 211 includes a filter, an amplifier, an A / D converter, and the like that pass only the frequency band of the uplink signal from the terminal device 202, and receives from the terminal device 202 from the reception signal received by the antenna 203.
  • An upstream signal is acquired, amplified, converted into a digital signal, and output to the signal processing unit 205.
  • the uplink signal reception unit 211 is a reception unit configured in conformity with reception of the uplink signal from the terminal device 202, and is a reception unit that is essentially necessary as a base station device.
  • the transmission unit 213 includes a D / A converter, a filter, an amplifier, and the like.
  • the transmission unit 213 receives a transmission signal output as a digital signal from the signal processing unit 205, converts it into an analog signal, amplifies it, and amplifies it from the antenna 203. It has a function of transmitting as a downlink signal.
  • the femto base station apparatus 201b of this embodiment further includes a downlink signal receiving unit 212.
  • the downlink signal receiving unit 212 is for receiving (intercepting) a downlink signal transmitted by another base station apparatus 201 other than itself.
  • This downlink signal reception unit 212 includes a filter that allows only the frequency band of the downlink signal from another base station apparatus 201 to pass, an amplifier, an A / D conversion unit, and the like.
  • the downstream signal from the base station apparatus 201 is acquired, amplified, converted into a digital signal, and output.
  • the downlink reception signal output from the downlink signal reception unit 212 is given to the signal processing unit 205 and processed by the modem unit 221 and the like.
  • the broadcast wave RF unit 207 is for receiving broadcast waves broadcast from the broadcasting station B, and includes a filter, an amplifier, an A / D converter, and the like that pass only the frequency band of the broadcast waves.
  • the broadcast wave received by the antenna 206 is acquired, amplified, converted into a digital signal, and output to the position estimation unit 232 described later via the demodulation unit 208 provided in the signal processing unit 205.
  • the broadcast wave RF unit 207 is a receiver configured to be adapted to receive broadcast waves from the broadcasting station B.
  • the femto base station apparatus 201b wirelessly communicates with the terminal apparatus 202b in its own cell (femtocell FC), and thus the antenna 203, the terminal RF unit 204, And a signal processing unit 205.
  • the femto base station apparatus 201b further includes a broadcast wave antenna 206 and a broadcast wave RF unit 207 in order to estimate its own position.
  • the signal processing unit 205 includes a modulation / demodulation unit 221 for performing signal processing of transmission / reception signals exchanged between the upper layer of the signal processing unit 205 and the terminal RF unit 204.
  • the modem unit 221 has a function of demodulating the uplink signal given from the uplink signal receiving unit 211 as uplink reception information and outputting it to the upper layer and modulating various transmission information (broadcast information) given from the upper layer. is doing. Then, the transmission unit 213 of the terminal RF unit 204 transmits the transmission information (notification information) useful for the terminal device 202b as a downlink signal to the terminal device 202b communicating with itself.
  • the modulation / demodulation unit 221 modulates the broadcast information provided from the higher layer by a predetermined method for each predetermined data unit based on the instruction of the scheduling unit 226, and performs DL data for each resource block unit on the modulated data. It has a function of assigning to a frame and generating its own downlink signal. Also, the modem unit 221 can demodulate the downlink signal of another cell received by the downlink signal receiver 212 or demodulate the uplink signal of another cell received by the uplink signal receiver 211. .
  • the broadcast wave demodulator 208 has a function of demodulating the broadcast wave signal given from the broadcast wave RF unit 207, and outputs it to the position estimation unit 232 included in the signal processing unit 205.
  • the position estimation unit 232 has a function of estimating the position of itself (femto base station apparatus 201b) using the broadcast wave transmitted from the broadcasting station B and received by the broadcast wave RF unit 207.
  • the position estimation unit 232 uses a plurality of broadcast waves transmitted from a plurality of broadcast stations in order to estimate its own position. In this embodiment (see FIG. 19), broadcast waves W1, W2, and W3 broadcast from three broadcasting stations B1, B2, and B3 are used.
  • the position estimation unit 232 includes an estimation processing main body unit 240 that performs position estimation, an acquisition unit 241 that acquires position estimation information, which will be described later, a selection unit 242 that selects a plurality of predetermined broadcast stations, and the reception power of broadcast waves.
  • a received power measuring unit 243 for measuring is included. Each of these functions will be described later.
  • the signal processing unit 205 includes an information storage unit 231 that stores the position information related to its own position estimated by the position estimation unit 232 in addition to the broadcast information included in the downlink signal. Note that the position information estimated by the position estimation unit 232 and stored in the broadcast information will be described later, but wireless communication apparatuses in other cells receive this information and perform interference suppression processing.
  • step S1 The process of estimating the position of itself (femto base station apparatus 201b) will be described with reference to FIG.
  • the femto base station device 201b starts initial setting (step S1).
  • broadcast waves are transmitted from three broadcast stations B1, B2, and B3, and at least one of them is Broadcast waves of channels that perform different broadcasts are transmitted.
  • An example of a channel that performs broadcasting in each region is NHK General (NHK; Japan Broadcasting Corporation).
  • the broadcast wave is that of terrestrial digital television broadcast, and the broadcast wave of a channel that performs a different broadcast for each region is transmitted from the first broadcasting station B1 in FIG.
  • the broadcast wave RF unit 207 of the femto base station apparatus 201b receives the broadcast wave of the channel from the antenna 206, is demodulated by the demodulation unit 208, and the broadcast wave signal is provided to the position estimation unit 232 (step S2).
  • the broadcast wave signal includes a network information table (hereinafter referred to as NIT), and the NIT terrestrial distribution system descriptor includes an area code.
  • NIT network information table
  • the selection unit 242 of the position estimation unit 232 can identify a rough region of its installation position (step S3). That is, the selection unit 242 identifies a rough area of its own installation position by referring to the area code. In this embodiment, “Kinki region” is identified as a rough region.
  • the radio wave condition of the broadcast wave does not need to reach a level at which it can be output as an image as long as the NIT packet can be received even once.
  • the information referred to by the selection unit 242 in order to identify a rough area of the installation position may be other than this, or may be a broadcaster ID of the broadcaster information table.
  • the selecting unit 242 selects a broadcasting station in the vicinity of the installation position of the selecting unit 242. As described above, in step S3, the selection unit 242 identifies the approximate area where the self is installed, and therefore, based on the identified area, the broadcasting station that transmits broadcast waves to the area. Are selected (step S4). For this reason, in the present embodiment, in a range where the femto base station apparatus 201b can be installed (for example, all over Japan), each partitioned area, and a broadcasting station that broadcasts a broadcast wave to each area, Is stored in the database.
  • “Kinki region” as a region, “Mayayama Broadcasting Station”, “Hieizan Broadcasting Station”, and “Ikomayama Broadcasting Station” are associated with “Kinki region” as broadcasting stations broadcasting broadcast waves in this region. It is stored as broadcasting station information.
  • the broadcast station information also includes information about the position of each broadcast station, and the femto base station apparatus 201b (selection unit 242) can acquire the position of each broadcast station.
  • the selecting unit 242 identifies the general area in which the selecting unit 242 is installed (step S3), and therefore refers to the broadcasting station information and performs the identification based on the identified area. It is possible to select a plurality of broadcasting stations broadcasting broadcast waves in the selected area.
  • the selection unit 242 refers to broadcast station information based on the identified area “Kinki area”, and “Mayayama Broadcasting” is a broadcasting station that broadcasts broadcast waves to the identified area “Kinki area”. Station B1, "Hieizan Broadcasting Station B2, and" Ikomayama Broadcasting Station B3 "can be selected.
  • the database in which the broadcast station information is stored may be provided in the femto base station apparatus 201b, but is provided on the network. As illustrated in FIG. 22, the femto base station apparatus 201b The broadcast station information can be acquired and the selection process can be performed via the network.
  • the position estimation information is position-power correspondence information in which the position from each broadcasting station and the received power of the broadcast wave from the broadcasting station that can be received at the position are associated and stored.
  • This position-power correspondence information is information about a broadcasting station that broadcasts broadcast waves in each region, and is information used to estimate its own position from the received power of the broadcast waves broadcast from the broadcasting station. is there.
  • the position-power correspondence information is set for each broadcasting station.
  • the received power of the radio wave transmitted from the broadcasting station B1 decreases as the distance from the broadcasting station B1 increases. Therefore, information that presets a curve connecting points having the same received power for each value of received power is position-power correspondence information.
  • the map is a contour map of received power.
  • contour lines of intervals of the received power ⁇ P are drawn, and the contour lines are almost circular with the broadcast station as the center.
  • the broadcast wave RF unit 207 of the femto base station apparatus 201b receives a broadcast wave of a predetermined channel from each of the broadcasting stations B1, B2, B3 selected by the selection unit 242 in step S4 (step S5).
  • broadcast waves whose frequencies do not overlap are received from each of the plurality of broadcasting stations B1, B2, and B3.
  • the first broadcast wave W1 from “Mayayama Broadcasting Station B1” is NHK General (Kobe)
  • the second broadcast wave from “Hieizan Broadcasting Station B2” is NHK General (Kyoto), “Ikomayama Broadcasting Station B3”
  • NHK General (Osaka) broadcast wave To receive the NHK General (Osaka) broadcast wave as the third broadcast wave.
  • the radio wave condition of the broadcast wave does not need to reach a level at which an image can be output, as long as the received power measuring unit 243 of the position estimating unit 232 can measure the received power. Good.
  • the acquisition unit 241 of the position estimation unit 232 obtains the position-power correspondence information (position estimation information) for each of the plurality of broadcasting stations B1, B2, B3 selected by the selection unit 242 from the database. Obtain (step S6).
  • the position-power correspondence information for each of “Mayayama Broadcasting Station B1,” “Hieizan Broadcasting Station B2,” and “Ikomayama Broadcasting Station B3” is acquired from the database.
  • the database in which the position-power correspondence information is stored may be provided in the femto base station apparatus 201b, but is provided on the network, and the femto base station apparatus 201b transmits the position- Power correspondence information can be acquired.
  • the received power measuring unit 243 transmits the first broadcast wave W1, the second broadcast wave W2, and the first broadcast wave W2 transmitted from the three broadcast stations B1, B2, and B3 and received by the broadcast wave wave RF unit 207.
  • the received power of each of the three broadcast waves W3 is measured (step S7).
  • the said estimation process main-body part 240 is each receiving power of the broadcast waves W1, W2, and W3 which were transmitted from three broadcasting stations B1, B2, B3 and which the receiving power measurement part 243 measured, and acquisition part 241 in step S6. Is used to estimate its own position (step S8).
  • each broadcast station B1, B2, B3 to each curve L1, L2, L3 means the distance from each broadcast station B1, B2, B3 of the position which received each broadcast wave W1, W2, W3. ing.
  • the estimation processing main body 240 can estimate that the intersection of the three curves L1, L2, and L3 is the position of itself (femto base station apparatus 201b). Actually, since the measurement error is included, as shown in FIG. 24, the femto is not located in a region K where all these three curves L1, L2, and L3 overlap rather than a strict point (intersection). It can be estimated that the base station apparatus 201b is installed.
  • the position estimation unit 232 calculates a reception time difference between broadcast waves having the same frequency, and estimates that its own position exists in an area where the reception time difference occurs.
  • this estimation process will be specifically described.
  • the broadcast wave W1 from “Mayayama Broadcasting Station B1” and the broadcast wave W3 from “Ikomayama Broadcasting Station B3” have the same frequency (the same channel) and are broadcast in synchronization between the two broadcasting stations. Assume that waves W1 and W2 are being broadcast. The broadcast wave W2 from “Hieizan Broadcasting Station B2” is different from these broadcast waves W1 and W3.
  • the broadcast wave RF unit 207 of the femto base station apparatus 201b receives a signal through the multipath transmission path. Note that the processing up to step S5 is the same as that in the above-described embodiment, and a description thereof is omitted.
  • FIG. 25 is an explanatory diagram illustrating processing by the position estimation unit 232 of the femto base station apparatus 201b.
  • the received signals by the broadcast waves W1 and W3 received by the broadcast wave RF unit 207 are as shown in FIG. FIG. 25 (a) is expressed in the frequency domain.
  • the estimation processing main body 240 of the position estimation unit 232 obtains an impulse response of this received signal. For this purpose, it is expressed in the time domain by inverse Fourier transform (see FIG. 25B). By this processing, a time difference ⁇ t is generated between one of the broadcast waves W1 and W3 and the other, and the estimation processing main body 240 can obtain the reception time difference ⁇ t of the broadcast waves W1 and W3 (step). S11). Although it is impossible for the estimation processing main body 240 to make a determination, in FIG. 25B, the left side is the broadcast wave W1 from “Mayayama Broadcasting Station B1” and the right side is the broadcasting wave from “Ikomayama Broadcasting Station B3”. W3.
  • the estimation processing main body 240 can estimate. That is, an area in which broadcast waves W1 and W3 having the same frequency transmitted simultaneously from two broadcast stations “Mayayama Broadcasting Station B1” and “Ikomayama Broadcasting Station B3” are received at the reception time difference ⁇ t is shown in FIG.
  • the estimation processing main body 240 can estimate the position candidate of itself using the broadcast waves W1 and W3 of “ Mayayama Broadcasting Station B1” and “Ikomayama Broadcasting Station B3” (step S12). ).
  • the broadcast wave RF unit 207 receives the broadcast wave W2 from the “Hieizan Broadcasting Station B2” (step S5 in FIG. 23), and the received power measurement unit 243 The received power (P3) of the broadcast wave W2 is measured (step S7).
  • the acquisition unit 241 acquires the position-power correspondence information for “Hieizan Broadcasting Station B2” selected by the selection unit 242 (step S6).
  • the broadcast wave W3 is represented on the curve L6 of FIG.
  • the estimation processing body 240 can estimate. From the above, the estimation processing main body 240 estimates that the intersection of the curve L4 and the curve L5, which is a candidate for its own position, and the curve L6 is the position of the femto base station apparatus 201b. (Step S8).
  • the position estimation unit 232 can estimate its own position using the received power of the broadcast wave transmitted from the broadcast stations B1, B2, and B3 and received by the broadcast wave RF unit 207. Further, since the acquisition unit 241 of the position estimation unit 232 acquires position-power correspondence information as position estimation information, the estimation processing main body unit 240 of the position estimation unit 232 receives the broadcast received by the broadcast wave RF unit 207. Based on the received wave power and the position-power correspondence information, it is possible to easily estimate its own position.
  • the position-power correspondence information is information on each of a plurality of broadcasting stations broadcasting broadcast waves in each region.
  • the selection unit 242 identifies the region in which the selection unit 242 is installed and
  • the acquisition unit 241 may acquire position-power correspondence information related to the broadcasting station in
  • a plurality of broadcasting stations that transmit broadcast waves to the area are selected by identifying the area where the self is installed based on the broadcast wave received by the broadcast wave RF unit 207.
  • the base station apparatus may select a broadcasting station that broadcasts broadcast waves to the installation position (region).
  • the signal processing unit 205 includes an information storage unit 231 that stores location information regarding the location (the estimated location) of itself (the femto base station device 201b) in addition to the broadcast information.
  • This position information is information used by the wireless communication devices of other cells for interference suppression processing.
  • the wireless communication device of the other cell is a device that receives the broadcast information, and a macro base station device that forms a cell different from the femto cell FC formed by the femto base station device 201b on the transmission side.
  • FIG. 27 is a flowchart of the transmission process of the transmission signal (broadcast information) by the femto base station apparatus 201b.
  • the position estimation unit 232 estimates its own position (step S20)
  • the information storage unit 231 performs processing for storing position information regarding this position in the notification information (step S30), and the modem unit 221
  • the broadcast information is modulated, and the broadcast information is transmitted as a downlink signal by the transmitter 213 of the terminal RF section 204 (step S40).
  • the wireless communication device (macro base station device 201a in FIG. 22) of another cell different from the cell (femtocell FC) of the self (femto base station device 201b) is the broadcast information in which the position information is stored. Can be received and interference suppression processing can be executed.
  • step S50 the position estimation unit 232 estimates its own position at a predetermined cycle and determines a change in position (position information) (step S50).
  • the information storage unit 231 performs a process of storing the changed position information in the notification information (step S30). If the position (position information) does not change (No in step S50), the determination of the change in position is repeatedly executed (step S50).
  • the position information about the position of the femto base station apparatus 201b estimated by the position estimation unit 232 is stored in any resource block together with a part of the broadcast information transmitted by the femto base station apparatus 201b.
  • the storage area for storing the position information is, for example, [2. It can be SIB9, which is an area in which information related to the name of the base station device (femto base station device 201b) described in LTE frame structure] is stored. In LTE, SIB9 is secured as an area for reporting its own name (48 bytes). Since the SIB 9 is an area in which its own name can be freely set and stored, “Self Name Information + Self Location Information” is stored in the SIB 9.
  • the position information includes latitude and longitude.
  • the information storage unit 231 converts this position information into a predetermined format according to a predetermined conversion algorithm as follows.
  • the information storage unit 231 converts latitude using the same conversion algorithm.
  • the information storage unit 231 additionally stores the encoded position information. To “MyFemto — 07WoQG — 0T7Tdm”.
  • the area where the information storage unit 231 stores the position information of the femto base station apparatus 201b may be other than the SIB9, and can be a storage area in which position information can be freely stored. . Further, in order to store information to be given to the terminal apparatus 202 to be connected, when SIB2 to SIB11 are normally set, the area may be expanded to SIB12, and position information may be stored in SIB12.
  • step S40 of FIG. 27 when the femto base station apparatus 201b stores position information in transmission information (broadcast information) and starts wireless transmission, the macro base station apparatus 201a that is a wireless communication apparatus of another cell The transmission information in which the position information is stored is received and interference suppression processing is executed.
  • the macro base station apparatus 201a has the same configuration as the femto base station apparatus 201b on the transmission side.
  • the signal processing unit of the macro base station apparatus 201a has a separation processing function for separating the position information from the broadcast information in which the position information is stored in order to perform interference suppression processing using the received position information. Yes. That is, when stored in SIB9, “07WoQG — 0T7Tdm” can be extracted from “MyFemto — 07WoQG — 0T7Tdm”.
  • the macro base station apparatus 201a can separately extract the position information of the femto base station apparatus 201b from the downlink signal intercepted from the femto base station apparatus 201b, the signal processing unit obtains this position information. It can be used for interference suppression processing.
  • the antenna of the macro base station apparatus 201a is configured as an adaptive array antenna in which a plurality of antennas are arranged in an array.
  • the signal processing unit of the macro base station apparatus 201a has a directivity control function, and can adaptively control the weighting of each antenna to electrically change the antenna directivity. Therefore, since the signal processing unit of the macro base station apparatus 201a acquires the position information of the femto base station apparatus 201b in addition to acquiring its own position information, the direction of the femto base station apparatus 201b, That is, beam forming is performed so that the null beam is directed toward the femtocell. This makes it difficult for a signal (interference signal) to reach the terminal device 202b in the femtocell FC, which is another cell, while directing the beam toward the terminal device 202a in its own cell. Interference is suppressed.
  • the femto base station apparatus 201b can determine its own position by using the broadcast waves W1, W2, and W3 broadcast from the broadcasting stations B1, B2, and B3 without using the GPS signal.
  • the macro base station apparatus 201a that has acquired the position information can execute interference suppression control that occurs with the femto cell of the femto base station apparatus 201b.
  • the base station apparatus (femto base station apparatus 201b) of the above-described embodiment shown in FIG. 22 is a case where it itself estimates the position using broadcast waves, but in the embodiment (FIG. 28) described below, a terminal
  • the device 202 estimates the position of itself (terminal device 202) using the broadcast wave from the broadcasting station B, and the base station device 201 receives the information and estimates the position of itself (base station device 201).
  • the terminal device 202 is wirelessly communicated with the base station device 201.
  • the antenna 251 which is originally necessary as a terminal device, is connected to the antenna 251 and communicates with the base station device 201.
  • a base station RF unit (transmission / reception unit) 252 that performs transmission / reception
  • a signal processing unit 253 that performs signal processing of transmission / reception signals exchanged between the base station RF unit 252, and a keyboard, a monitor, and the like.
  • an input / output unit 256 for inputting and outputting data.
  • the signal processing unit 253 controls the base station RF unit 252 and the input / output unit 256 and performs processing necessary for communication with the base station device such as modulation / demodulation.
  • this terminal device 202 was transmitted from the broadcasting station B connected to the antenna 250 for broadcasting waves and the antenna 250 in addition to the above-described configuration necessary for wireless communication with the base station device 201
  • a broadcast wave receiving unit (broadcast wave RF unit) 254 that receives a broadcast wave and the received power of the broadcast wave transmitted from a plurality of broadcasting stations B and received by the broadcast wave RF unit 254 are used to estimate its own position.
  • the signal processing unit 253 may have the function of the position estimation unit 255.
  • the broadcast wave RF unit 254 can be configured by a function installed in a conventionally known mobile phone capable of receiving an image of a digital terrestrial television broadcast and displaying an image, for example.
  • the broadcast wave RF unit 254 is the same as the broadcast wave RF unit 207 provided in the base station apparatus 201b described in the embodiment (FIG. 22), in that it can receive radio waves of terrestrial digital television broadcasts. It is.
  • the configuration and function of the position estimation unit 255 provided in the terminal device 202 are the same as the position estimation unit 232 provided in the base station device 201b described in the embodiment (FIG. 22). For this reason, the self-position estimation process by the terminal device 202 is realized by sequentially executing the same steps as in FIG.
  • the terminal device 202 can estimate its position using the broadcast wave without using the GPS signal. And this terminal device 202 transmits the positional information regarding the said position to the base station apparatus 201 which communicates with self via the said base station RF part 252 and the said antenna 251.
  • the base station apparatus 201 which received this position information performs the process which estimates the position of the said base station apparatus 201 based on the position of the said terminal apparatus 202 which the terminal apparatus 202 estimated.
  • the base station apparatus 201 includes an antenna 303, a transmission / reception unit (terminal RF unit) 304 that transmits and receives radio signals to communicate with the terminal device 202 connected to the antenna 303, and the terminal RF unit. And a signal processing unit 305 that performs signal processing of a transmission / reception signal exchanged with 304.
  • the antenna 303, the terminal RF unit 304, and the signal processing unit 305 are functions inherently necessary for wireless communication with the terminal device 202, and the functions are the same as those in the embodiment (FIG. 22). Each is the same.
  • the signal processing unit 305 controls the terminal RF unit 304 and performs processing necessary for communication with the terminal device 2 such as modulation / demodulation.
  • the terminal device 202 estimates the position of itself (terminal device 202) using the reception power of broadcast waves transmitted from a plurality of broadcasting stations B, from this terminal device 202,
  • the terminal RF unit 304 receives position information about the position of the terminal device 202 using the antenna 303.
  • this base station apparatus 201 has the position estimation part 306 which estimates the position of self (base station apparatus 201) based on the positional information about the position of the terminal device 202 which the RF part 304 for terminals received. Yes.
  • the signal processing unit 305 has the function of the position estimation unit 306.
  • the self-position estimation process by the position estimation unit 306 is as follows. Since the terminal device 202 is present in the vicinity of the connected base station device 201, the position estimation unit 306 of the base station device 201 directly determines the position based on the acquired position information of the terminal device 202 as the base station. By executing a process that is regarded as the position of the apparatus 201, it is possible to acquire its own position.
  • the position estimation unit 306 acquires An average value of the positions based on the plurality of position information obtained is obtained, and a process of considering the average value as its own position is executed. Thereby, the self position can be acquired.
  • the terminal device 202 when the terminal device 202 estimates its own position using the received power of broadcast waves transmitted from a plurality of broadcasting stations B, the terminal device 202 The terminal RF unit 304 of the base station apparatus 201 receives the information. And the position estimation part 306 of the base station apparatus 201 can estimate an own position based on the information about the position of this terminal device 202.
  • the broadcast wave used for estimating the position of the base station apparatus has been described as a broadcast wave of terrestrial digital television broadcast.
  • the broadcast wave may be other than this, for example, an analog broadcast
  • a broadcast wave such as an AM or FM radio broadcast may be used.
  • the interference suppression process performed based on position information was demonstrated as directivity control in the said embodiment, other than this may be sufficient and it can also be set as transmission power control.
  • the position estimation information is used for position estimation, and the position estimation information is position-power correspondence information acquired as information indicating a map of received power in advance.
  • the position estimation may be executed by means other than this, and when the position estimation unit acquires the transmission power value (setting value) of the broadcast wave, the broadcast estimation is performed based on the reception power (measurement value) of the broadcast wave.
  • a wave path loss value may be obtained, and the position may be estimated based on the path loss value. Since the path loss value is a propagation loss according to the mutual distance, it means how much power the broadcast wave reaches from the current transmission power from the broadcasting station.
  • the distance from the broadcasting station is obtained based on the path loss value obtained from the received power, and the self position is determined from this distance. It is possible to estimate.

Abstract

無線通信のMAC層の処理を行うMAC部30と、無線リソースの割り当てを決定するスケジューリングを行うスケジューラ10と、無線リソースの管理を行う無線リソース管理部70と、を備えている。前記スケジューラ10は、前記MAC部30を介さずに、前記無線リソース管理部70から情報を取得できるように、前記無線リソース管理部70と接続されている。

Description

基地局装置及び端末装置
 本発明は、基地局装置及び端末装置に関する。
<背景技術1>
 基地局装置は、端末装置に対して割り当てられる無線リソース(周波数や時間など)を決定するためのスケジューリングを行うスケジューラを備えている。
 スケジューラは、電波状況などに応じて、各端末への無線リソースの割り当てを適切に決定することができる。
 LTE(Long Term Evolution)においては、前記スケジューラは、無線通信のMAC(Media Access Control;第2レイヤ)の機能、すなわちMACスケジューラとして構成される。
 ここで、図9は、LTEにおける基地局装置の無線通信に関する層構造を示している。この層構造は、無線通信に関する第1レイヤであるPHY(Physical Layer)と、その上位層としてMACと、を有している。前記スケジューラは、MACの一機能である。
 MACの上位には、RLC(Radio Link Control)/PDCP(Packet Data Convergence Protocol)が配置される。RLC(無線リンク制御)は、信号の再送機能などを有し、PDCP(パケットデータコンバージェンスプロトコル)はセキュリティ機能などを有する(非特許文献1参照)。
 さらに、RLC/PDCPの上位には、RRC(Radio Resource Control)、RRM(Radio Resource Management)、NAS(Non-Access Stratum)が配置される。
 このように、LTEでは、RRC(無線リソース制御)やRRM(無線リソース管理)といった無線リソースの管理に関する機能が、基地局装置に配置されている。
 MACの上位層に含まれるRRMは、無線リソースの管理を行い、MACのスケジューラに対して、スケジューリングに必要とされる情報(スケジューリング用情報)を提供する。RRMから提供されるスケジューリング用情報としては、QoS(Quality of Service)情報などがある。
 なお、MACの下位層であるPHYは、CQI(Channel Quality Indicator)情報を取得し、そのCQI情報は、MACのスケジューラに対し、スケジューリング用情報として提供されることがある。
<背景技術2>
 基地局装置は、端末装置に対して割り当てられる無線リソース(周波数や時間など)を決定するスケジューラを備えているのが一般的である。
 無線リソースの割り当てを決定するための従来のスケジューリングアルゴリズムとしては、例えば、ラウンドロビン(Round Robin)法が知られている(非特許文献2参照)。ラウンドロビン法では、各端末装置(ユーザ)に対し、平等に、ほぼ同じ量の無線リソースを順番に割り当てる。
 また、スケジューリングアルゴリズムとしては、端末装置との間の通信品質値を考慮して無線リソースの割り当てを行うProportional Fairness法なども知られている。
<背景技術3>
 複数の基地局装置を備えた無線通信システムにおいて、当該複数の基地局装置それぞれが設定する通信エリア(セル)が重複している場合、ある基地局装置から送信された信号が、近傍の他の基地局装置のセル内にある端末装置に届いてしまい、その端末装置にとって干渉信号となることがある。
 このような干渉は、ビームフォーミングにより抑制できることがよく知られている。つまり、自セル内の端末装置(自己の端末装置ともいう)にはビームを向けつつも、他の基地局装置のセル内にある端末装置(他の端末装置ともいう)には、ヌルビームを向けるようにビームフォーミングを行うことで、自基地局装置からの信号(干渉信号)が他の端末装置に届きにくくなり、干渉が抑制される(なお、ビームフォーミングについては、非特許文献3参照)。
服部武、藤岡雅宣 編著、HSPA+/LTE/SAE教科書,株式会社インプレスR&D,2009年8月1日発行,pp140 Viver,Emmanuelle,"Radio Resouce Management in Wimax",Iste/Hermes Science Pub,2009,pp241 菊間信良著、「アレーアンテナによる適応信号処理」、科学技術出版、1998年11月25日
 前記<背景技術1>に関して、前記スケジューラによるスケジューリングは、高速で行うことが求められる。例えば、LTEでは、無線リソースであるリソースブロック(リソース割り当ての最小単位)の割当情報は、各無線サブフレームに格納されており、サブフレームの周期は、1msecである。
 したがって、MAC及びMAC含まれるスケジューラは、サブフレームの周期である1msec周期で動作する必要がある。つまり、毎サブフレームのスケジューリングは、1msec以内に完了することが望ましく、もし、1msec以内でスケジューリングが完了しない場合、適切なスケジューリングが行えなくなるおそれがある。
 ここで、前記スケジューラはMACに含まれているため、MACが、RRMなどの他のレイヤの機能から、スケジューリング用情報を取得し、前記スケジューラは、MACが取得したスケジューリング用情報を用いてスケジューリングを行うことになる。
 MACは、スケジューリング用情報を取り扱う処理以外にも様々な処理を行うものである。したがって、MACが、スケジューリング用情報を取り扱う処理をも担うことになると、MACの処理負荷が増大する。
 MACの処理負荷が増大すると、MACが、サブフレームの周期である1msec周期で動作することが困難となる。その結果、MACに配置されたスケジューラが、適切なスケジューリングを行うのが困難となる。
 一方、MACの処理負荷増大に対処しようとすると、MACとしての機能を実現する処理プロセッサのクロック速度を上げる必要があり、基地局装置のコスト増を招く。
 本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、MACの負荷が増大するのを抑制しつつ、スケジューラにおける情報の取り扱いが迅速に行えるようにすることを目的とする(第1の目的)。
 また、前記<背景技術2>に関して、従来のスケジューラによる無線リソースの割り当て方法としては、ラウンドロビン法のように単純に各端末装置に順番に無線リソースを割り当てる方法や、通信品質を考慮して無線リソースを端末装置に割り当てる方法しかなかった。つまり、従来、スケジューラによる無線リソースの割り当ての際に、セル間干渉の抑制を考慮した上で、割り当てを決定することはなされていなかった。
 しかし、本発明者は、スケジューラによる無線リソースの割り当ての際に、無線リソース毎の送信電力制限値を新たに考慮することで、セル間干渉抑制の観点から適切な無線リソース割り当てを行うことができる、という着想を得た。
 ここで、セル間干渉とは、ある基地局装置からの送信信号が、他の基地局装置に接続する端末装置への干渉信号となったり、ある基地局装置に接続する端末装置からの送信信号が他の基地局装置への干渉信号となったりすることである。
 このようなセル間干渉は、比較的大きなマクロセルを形成するマクロ基地局装置の当該マクロセル内に、数十メートル程度の比較的小さなフェムトセルを形成するフェムト基地局装置を設置した場合に、特に生じやすい。これは、マクロセルとフェムトセルとが重複して位置するため、マクロセルとフェムトセルとの間で相互に信号が届きやすい状態となっているからである。
 前記セル間干渉の抑制には、基地局装置又は端末装置から送信される信号の電力(送信電力)の大きさ制限することが考えられる。送信電力が小さくなれば、他のセルへ信号が届きにくくなるため、セル間干渉抑制が期待できる。
 そして、前述のような送信電力の大きさの制限を行おうとする場合、信号の物理層レベルの処理を行うPHY部で、信号の送信電力を強制的に制限することが考えられる。
 しかし、物理層レベルの処理として強制的に信号の送信電力を制限するだけの場合、そのような制限は、スケジューラによる無線リソース割り当ての処理(一般に、MAC部による処理)とは、独立して別個に行われることになり、送信電力の制限は、無線リソース割り当ての処理に何ら影響を与えないことになる。
 ここで、送信電力の大きさは、スループットの大きさに影響を与えることがある。そして、送信電力の大きさ及びスループットの大きさは、スケジューラが採用するスケジューリングアルゴリズムによっては、無線リソースの割り当ての仕方に影響を与える要因となるものである。
 したがって、送信電力の大きさに制限を加える場合には、その送信電力制限値を考慮した上で無線リソース割り当てを決定する方が、セル間干渉抑制の観点から適切であると考えられる。
 本発明は、かかる着想に基づいてなされたものであって、セル間干渉抑制の観点から適切な無線リソース割り当て(スケジューリング)が可能な基地局装置を提供することを目的とする(第2の目的)。
 また、前記<背景技術3>に関して、上記無線通信システムでは、基地局装置として、例えば、数キロメートルの大きさのセル(マクロセル)を形成するマクロ基地局装置と、前記マクロセル内に設置され数十メートル程度の比較的小さなセル(フェムトセル)を形成するフェムト基地局装置とを備えたものがある。
 上記無線通信システムでは、フェムト基地局装置が形成するフェムトセルは、マクロセル内に形成されることがあり、そのほぼ全域がマクロセルと重複することがある。さらに、フェムト基地局装置は、ユーザによってマクロセル内で任意の場所に設置されることがあるため、例えば、マクロ基地局装置が送信する下り信号が、当該フェムト基地局装置に接続する端末装置に干渉を与えたり、マクロ基地局装置に接続する端末装置が送信する上り信号が、当該フェムト基地局装置に干渉を与えたりする場合がある。
 そこで、例えばマクロ基地局装置が上記ビームフォーミングを利用することが考えられるが、どの方向にヌルビームを向ければよいか、当該マクロ基地局装置にとっては不明であり、好適に干渉を抑制することが困難である。
 前記干渉抑制の制御を行うためには、フェムト基地局装置の位置を、マクロ基地局装置が取得できればよく、このために、フェムト基地局装置がGPS受信機を備え、GPS信号により自己の位置を取得し、この自己の位置についての情報を何らかの手段によってマクロ基地局装置へ送信できればよい。
 しかし、GPS信号を用いる場合、フェムト基地局装置が見晴らしの良い場所に設置されていればよいが、GPS信号の電波が微弱であるため、屋内等の見晴らしの悪い場所に設置されると、正確な位置を取得することが困難になることがある。
 そこで、本発明は、基地局装置が自己の位置を推定することができる新たな技術的手段を提供することを目的とする(第3の目的)。
(1-1)前記第1の目的のために、本発明は、無線通信のMAC層の処理を行うMAC部と、無線リソースの割り当てを決定するスケジューリングを行うスケジューラと、無線リソースの管理を行う無線リソース管理部と、を備え、前記スケジューラは、前記MAC部を介さずに、前記無線リソース管理部から情報を取得できるように、前記無線リソース管理部と接続されていることを特徴とする基地局装置である。
 上記本発明によれば、スケジューラは、MAC部を介さずに情報を取得できるため、MAC部を経由することによる遅延を回避しつつ、必要な情報を無線リソース管理部から取得することができる。しかも、前記情報は、MAC部を経由しないため、MAC部の負荷増大を抑制することができる。
(1-2)前記スケジューラは、前記スケジューリングを行うのに必要とされるスケジューリング用情報を、前記MAC部を介さずに、前記無線リソース管理部から取得するよう構成されているのが好ましい。この場合、スケジューラは、MAC部を介さずに、無線リソース管理部からスケジューリング用情報を取得することができる。
(1-3)前記無線リソース管理部は、基地局間通信インターフェースを介して、基地局装置間で情報のやり取りが行えるよう構成され、前記スケジューラは、前記無線リソース管理部が前記基地局間通信インターフェースを介して他の基地局装置から取得した情報を、前記スケジューリング用情報として取得するのが好ましい。この場合、他の基地局装置から取得した情報を用いたスケジューリングを行うことができる。
(1-4)前記スケジューリング用情報には、セル間干渉を抑制するための干渉制御に用いられる干渉制御情報が含まれ、前記スケジューラは、前記干渉制御情報を用いて、セル間干渉を抑制するように前記スケジューリングを行うのが好ましい。この場合、スケジューラは、干渉を抑制するようにスケジューリングを行うことができる。
(1-5)前記スケジューラは、無線リソースの割り当て結果を示す割当情報を、前記MAC部を介さずに、前記無線リソース管理部に与えるよう構成されているのが好ましい。この場合、スケジューラは、MAC部を介さずに、割当情報を迅速に無線リソース管理部に与えることができる。
(1-6)前記無線リソース管理部は、前記スケジューラから取得した前記割当情報を、基地局間通信インターフェースを介して、他の基地局装置に送信するよう構成されているのが好ましい。この場合、無線リソース管理部が、MAC部を介さずに、迅速に取得した割当情報を他の基地局装置に送信することができる。したがって、他の基地局装置は、迅速に割当情報を取得することができる。
(1-7)前記スケジューラは、前記MAC部を介さずに、前記MAC層の下位層であるPHY層の処理を行うPHY部に情報を与えることができるように、前記PHY部と接続されているのが好ましい。この場合、スケジューラは、MAC部を介さずに、必要な情報を迅速にPHY部へ与えることができる。
(1-8)前記スケジューラは、無線リソースの割り当て結果を示す割当情報を、前記MAC部を介さずに、前記PHY部に与えるよう構成されているのが好ましい。この場合、スケジューラは、MAC部を介さずに、割当情報を迅速にPHY部に与えることができる。
(1-9)前記スケジューラは、前記MAC部を介さずに、前記PHY部から情報を取得できるように、前記PHY部と接続されているのが好ましい。この場合、スケジューラは、MAC部を介さずに、必要な情報を迅速にPHY部から取得することができる。
(1-10)前記PHY部は、前記スケジューリングを行うのに必要とされるスケジューリング用情報を、受信信号から生成するよう構成され、前記スケジューラは、前記スケジューリング用情報を、前記MAC部を介さずに、前記PHY部から取得するよう構成されているのが好ましい。この場合、スケジューラは、PHY部が生成したスケジューリング情報を迅速にPHY部から取得することができる。
(1-11)他の観点からみた本発明は、無線通信のMAC層の処理を行うMAC部と、無線リソースの割り当てを決定するスケジューリングを行うスケジューラと、無線リソースの管理を行う無線リソース管理部と、を備え、前記スケジューラは、前記MAC部を介さずに、前記無線リソース管理部に情報を与えることができるように、前記無線リソース管理部と接続されていることを特徴とする基地局装置である。
 上記本発明によれば、スケジューラは、MAC部を介さずに、必要な情報を迅速に無線リソース管理部に与えることができる。
(1-12)他の観点からみた本発明は、無線通信のMAC層の処理を行うMAC部と、無線通信のPHY層の処理を行うPHY部と、無線リソースの割り当てを決定するスケジューリングを行うスケジューラと、を備え、前記スケジューラは、前記MAC部を介さずに、前記PHY部に情報を与えることができるように、前記PHY部と接続されていることを特徴とする基地局装置である。
 上記本発明によれば、スケジューラは、MAC部を介さずに、必要な情報を迅速にPHY部に与えることができる。
(1-13)他の観点からみた本発明は、無線通信のMAC層の処理を行うMAC部と、無線通信のPHY層の処理を行うPHY部と、無線リソースの割り当てを決定するスケジューリングを行うスケジューラと、を備え、前記スケジューラは、前記MAC部を介さずに、前記PHY部から情報を取得できるように、前記PHY部と接続されていることを特徴とする基地局装置である。
 上記本発明によれば、スケジューラは、MAC部を介さずに、必要な情報を迅速にPHY部から取得することができる。
(2-1)前記第2の目的のために、本発明は、複数の無線リソースの端末装置への割り当てを決定するスケジューラを備えた基地局装置であって、前記スケジューラは、複数の無線リソース毎の送信電力制限値を用いて、前記無線リソースの端末装置への割り当て及び無線リソース毎の送信電力値を決定する電力割り当てスケジューリングを行うよう構成されていることを特徴とする基地局装置である。
 上記本発明によれば、スケジューラは、複数の無線リソース毎の送信電力制限値を用いて、前記無線リソースの割り当て及び送信電力値を決定するよう構成されているため、送信電力制限値を考慮した上でスケジューリングを行うことが可能である。
(2-2)前記スケジューラは、前記複数の無線リソース毎の送信電力制限値を制約として用いて、所定の評価関数を最適化することで、前記電力割り当てスケジューリングを行うよう構成されているのが好ましい。この場合、複数の無線リソース毎の送信電力制限値が、評価関数を最適化する際の制約として考慮されることになる。
(2-3)前記評価関数は、複数の無線リソース毎の送信電力値を前記評価関数の調整パラメータとして含み、前記スケジューラは、前記複数の無線リソース毎の送信電力制限値を制約として、前記調整パラメータである前記複数の無線リソース毎の送信電力値を調整することで、前記評価関数を最適化するよう構成されているのが好ましい。この場合、複数の無線リソース毎の電力制限値を制約として無線リソース毎の送信電力値が調整される。
(2-4)前記評価関数は、各無線リソースをどの端末装置に割り当てるかを示す情報を前記調整パラメータとして含むのが好ましい。
(2-5)前記評価関数には、端末装置毎の優先度及び/又は各無線リソースそれぞれの通信品質値が前記評価関数のパラメータとして含まれるのが好ましい。この場合、優先度及び/又は通信品質を考慮して、割り当てを決定できる。
(2-6)前記端末装置毎の優先度を、各端末装置へ送信すべきデータの送信遅延状況を示すデータ遅延情報に基づいて生成する遅延情報生成部を備え、前記遅延情報生成部は、前記端末装置毎の優先度をスケジューラに与えるよう構成されているのが好ましい。
(2-7)各端末装置へ送信すべきデータのバッファリングを行うデータバッファを備え、前記データバッファは、各端末装置へ送信すべきデータの送信遅延状況を示すデータ遅延情報を、前記遅延情報生成部に与えるよう構成されているのが好ましい。
(2-8)前記通信品質値をスケジューラに与える通信品質提供部を備えているのが好ましい。
(2-9)前記スケジューラから取得した、前記無線リソースの端末装置への割り当て及び無線リソース毎の送信電力値に基づいて、各端末装置に対する変調方式を適応的に決定する適応変調制御部を備えているのが好ましい。
(2-10)前記評価関数は、スループットに関する評価関数であるのが好ましい。
(2-11)前記評価関数は、各端末装置が使用する無線リソースの量に関する評価関数であるのが好ましい。
(2-12)前記評価関数は、送信電力に関する評価関数であるのが好ましい。
(2-13)前記スケジューラは、無線フレーム中において制御情報が格納される制御領域を確保する制御領域スケジューラと、前記制御領域として確保されずに残った無線リソースを音声及び/又は動画系データが格納される音声・動画系領域として確保するように無線リソースの割り当ての決定を行う音声・動画系スケジューラと、を有し、前記音声・動画系スケジューラは、無線リソース毎の送信電力制限値を制約として用いて、音声・動画系領域となる無線リソースの送信電力値の和を示す評価関数を最小化することで、前記電力割り当てスケジューリングを行うよう構成されているのが好ましい。この場合、制御領域以外の領域を音声・動画系領域として確保することができる。
(2-14)前記スケジューラは、前記制御領域及び音声・動画系領域のいずれとしても確保されずに残った無線リソースを再送用データが格納される再送用データ領域として確保するように無線リソースの割り当ての決定を行う再送用スケジューラを更に有し、前記再送用スケジューラは、無線リソース毎の送信電力制限値を制約として用いて、再送用データ領域となる無線リソースの送信電力値の和を示す評価関数を最小化することで、前記電力割り当てスケジューリングを行うよう構成されているのが好ましい。この場合、前記制御領域及び音声・動画系領域のいずれとしても確保されずに残った領域を再送用データ領域として確保することができる。
(2-15)前記スケジューラは、前記制御領域、音声・動画系領域、及び再送用データ領域のいずれとしても確保されずに残った無線リソースを、音声・動画系及び再送用データ以外のユーザデータが格納される一般データ領域として確保するように無線リソースの割り当ての決定を行うデータ情報スケジューラを更に有し、前記データ情報スケジューラは、無線リソース毎の送信電力制限値を制約として用いて、一般データ領域となる無線リソースのスループットの和を示す評価関数を最大化することで、前記電力割り当てスケジューリングを行うよう構成されているのが好ましい。この場合、前記制御領域、音声・動画系領域、及び再送用データ領域のいずれとしても確保されずに残った領域を、音声・動画系及び再送用データ以外のユーザデータが格納される一般データ領域として確保することになる。
(2-16)前記評価関数は、無線リソース毎の送信電力値と、無線リソースをどの端末装置に割り当てるかを示す情報と、を前記評価関数の調整パラメータとして含み、前記スケジューラは、無線リソース毎の送信電力値と、無線リソースをどの端末装置に割り当てるかを示す情報と、を共に調整して、前記電力割り当てスケジューリングを行う第1モードと、無線リソース毎の送信電力値を調整せずに、無線リソースをどの端末装置に割り当てるかを示す情報を調整して、前記電力割り当てスケジューリングを行う第2モードと、を有しているのが好ましい。この場合、第1モードと第2モードとを使い分けることができる。
(2-17)前記評価関数は、無線リソースの端末装置への割り当て方に基づいて算出されるペナルティ値を前記評価関数のパラメータとして有し、前記ペナルティ値は、同一端末装置に割り当てられた無線リソースが無線フレーム中に分散している度合いが高いほど、大きなペナルティ値となるように算出されるのが好ましい。同一端末装置に割り当てられた無線リソースが無線フレーム中に分散して存在するような割り当てはペナルティ値が大きくなるため、そのような割り当てを抑制することができる。
(2-18)前記複数の無線リソース毎の送信電力制限値を設定する電力制限制御部を備え、前記スケジューラは、前記電力制限制御部から、前記複数の無線リソース毎の送信電力制限値を取得するよう構成されているのが好ましい。この場合、スケジューラは、電力制限制御部が設定した送信電力制限値を用いて、割り当てを決定することができる。
(2-19)前記戦力制限制御部は、前記複数の無線リソース毎に、セル間干渉を抑制可能な送信電力値を前記送信電力制限値として設定するよう構成されているのが好ましい。この場合、セル間干渉を抑制することができる。
(2-20)前記送信電力制限値を、基地局間の有線インターフェースを介して他の基地局装置から取得する、又は前記有線インターフェースを介して他の基地局装置から取得した情報に基づいて生成するのが好ましい。
(2-21)前記送信電力制限値を、他の基地局装置における無線通信信号を測定した測定値に基づいて生成するのが好ましい。
(2-22)前記送信電力制限値を、基地局間の有線インターフェースを介して他の基地局装置から取得した情報、及び他の基地局装置における無線通信信号を測定した測定値の双方に基づいて生成するのが好ましい。
(3-1)前記第3の目的のために、本発明の基地局装置は、端末装置と通信するために無線信号の送受信を行う送受信部と、当該送受信部との間で授受が行われる送受信信号の信号処理を行う信号処理部とを備えた基地局装置であって、放送所から送信された放送波を受信する放送波受信部と、複数の放送所から送信され前記放送波受信部が受信した放送波の受信電力を用いて自己の位置を推定する位置推定部とを備えていることを特徴とする。
 放送所からの距離と、当該放送所から放送された放送波の受信電力との間に関係を有することから、本発明によれば、複数の放送所から放送された放送波の受信電力を用いることにより、位置推定部は自己の位置を推定することができる。
 なお、単一の放送所から放送された放送波では、当該放送所からどの程度離れているかについては推定できるが、当該放送所からどの方向が自己の位置となるかについては判断できない。しかし、本発明では、複数の放送所から放送された放送波を用いているので、自己の位置の推定が可能となる。
(3-2)また、前記位置推定部は、自己が設置される地域に放送波を放送している複数の放送所それぞれに関する情報であって当該複数の放送所それぞれから放送された放送波の受信電力から自己の位置を推定するために用いられる位置推定用情報を取得する取得部と、前記放送波受信部が受信した前記放送波の受信電力と前記位置推定用情報とに基づいて自己の位置を推定する推定処理本体部とを有している構成とすることができる。
 この場合、取得部が前記位置推定用情報を取得すると、推定処理本体部は、前記放送波受信部が受信した放送波の受信電力と、当該位置推定用情報とに基づいて、自己の位置を推定することができる。
 また、位置推定に用いる前記位置推定用情報は、自己が設置される地域に放送波を放送している複数の放送所それぞれに関する情報であるため、基地局装置は、当該地域を識別し、その周辺にある放送所に関する位置推定用情報を取得すればよい。
(3-3)そして、この基地局装置において、自己が設置される地域を識別する手段として、例えば、基地局装置を設置する際にユーザがその設置位置(地域)を当該基地局装置に入力し、これにより、その設置位置(地域)に放送波を放送している放送所を、基地局装置が選定してもよいが、前記位置推定部は、前記放送波受信部が受信した放送波に基づいて自己が設置されている地域を識別することにより、当該地域に放送波を送信している放送所を複数選定する選定部を備え、前記取得部は、前記選定部によって選定された複数の放送所それぞれについての前記位置推定用情報を取得する構成とすることができる。
 この場合、選定部が、放送波受信部が受信した放送波に基づいて自己が設置されている地域を識別することにより、当該地域に放送波を送信している放送所を複数選定する。例えば、選定部が、放送波に含まれているエリアコードを参照することによって、自己が設置されている地域を識別することができ、予め、地域と当該地域に放送波を放送している放送所とが対応付けられて蓄積された情報に基づいて、当該地域に放送波を放送している放送所を、選定部が複数選定することが可能である。
 そして、選定された複数の放送所それぞれについての位置推定用情報を、例えばネットワーク等から、前記取得部は取得することができる。
(3-4)また、前記基地局装置において、前記位置推定部は、放送所から送信され前記放送波受信部が受信した放送波の受信電力を計測する受信電力計測部を備え、前記位置推定用情報は、各放送所からの位置と、当該位置で受信可能となる当該放送所からの放送波の受信電力とが対応付けられて蓄積された位置-電力対応情報であり、前記推定処理本体部は、複数の放送所から送信され前記受信電力計測部が計測した放送波の受信電力、及び、前記位置-電力対応情報を用いて、自己の位置を推定することができる。
 この場合、受信電力計測部が、放送所から放送された放送波の受信電力を計測することで、推定処理本体部は、当該受信電力及び前記位置推定用情報を用いて、自己の位置を推定することができる。
(3-5)また、前記位置推定部が自己の位置を推定するために用いる複数の放送所から送信された複数の放送波は、周波数が重複しない放送波であるとした場合、複数の放送波を区別することができ、それぞれの放送波の受信電力を用いることにより、自己の位置の推定が可能となる。
(3-6)また、前記位置推定部が自己の位置を推定するために用いる複数の放送所から送信された複数の放送波に、周波数が同一であって放送所間で同期して送信された放送波が含まれている場合、前記位置推定部は、周波数が同一である前記放送波の受信時間差を求め、当該受信時間差が生じる領域上に自己の位置が存在すると推定することができる。
 異なる放送所から同一の周波数の放送波が同期して送信されている場合、放送波受信部は、マルチパス伝送路による信号を受信することになるが、この信号を、例えば逆フーリエ変換することによって時間領域で表現することで、位置推定部は、複数の放送波の受信時間差を求めることができる。
 そして、前記のような受信時間差が生じる領域は、限定されることから、当該受信時間差が生じる領域上に自己の位置が存在すると推定することができる。例えば、二つの放送所から同時に送信された同一周波数の放送波が、所定の受信時間差で受信される領域は、当該二つの放送所間の双曲線上の領域となる。このように、受信時間差が生じる領域を限定することができ、当該領域を、自己位置の推定に用いることができる。
(3-7)前記基地局装置は、自らが放送波を用いて位置推定する場合であるが、端末装置が放送を用いて自らが位置推定を行い、推定した位置情報を基地局装置に送信し、当該基地局装置がこれを受信して自己(基地局装置)の位置を推定してもよい。
 すなわち、本発明は、端末装置と通信するために無線信号の送受信を行う送受信部と、当該送受信部との間で授受が行われる送受信信号の信号処理を行う信号処理部とを備えた基地局装置であって、複数の放送所から送信された放送波の受信電力を用いて自己の位置を推定する端末装置から、当該端末装置の位置についての情報を受信する前記送受信部と、前記送受信部が受信した前記端末装置の位置についての情報に基づいて、自己の位置を推定する位置推定部とを備えていることを特徴とする。
 本発明によれば、端末装置が、複数の放送所から送信された放送波の受信電力を用いて自己の位置を推定すると、当該端末装置から、当該端末装置の位置についての情報を基地局装置の送受信部が受信し、基地局装置の位置推定部が、当該端末装置の位置についての情報に基づいて、自己の位置を推定することができる。
(3-8)また、本発明は、基地局装置と通信するために無線信号の送受信を行う送受信部と、当該送受信部との間で授受が行われる送受信信号の信号処理を行う信号処理部とを備えた端末装置であって、放送所から送信された放送波を受信する放送波受信部と、複数の放送所から送信され前記放送波受信部が受信した放送波の受信電力を用いて自己の位置を推定する位置推定部とを備え、前記送受信部は、基地局装置によって当該基地局装置の位置を推定させるために、前記位置推定部が推定した自己の位置についての情報を当該基地局装置に送信することを特徴とする。
 本発明によれば、端末装置の位置推定部が、複数の放送所から送信された放送波の受信電力を用いて自己の位置を推定すると、当該推定した自己の位置についての情報を、送受信部によって基地局装置に送信する。これにより、基地局装置は、端末装置の位置についての情報に基づいて、自己(基地局装置)の位置を推定することができる。
本発明の基地局装置を備えた無線通信システムの構成を示す概略図である。 LTEのDLフレーム構造を示す概略図である。 基地局装置の構成を示すブロック図である。 基地局装置における情報の流れを説明する図である。 MACスケジューラのスケジューラ本体部を示す図である。 データ情報スケジューラを示す図である。 VoIPスケジューラを示す図である。 電力割り当て例を示す図である。 基地局装置の層構造図である。 本発明の実施形態に係る基地局装置を備えた無線通信システムの構成を示す概略図である。 LTEのDLサブフレーム構造を示す概略図である。 基地局装置の構成を示すブロック図である。 スケジューラの構成を示すブロック図である。 データ情報スケジューラを示す図である。 VoIPスケジューラを示す図である。 電力割り当て例を示す図である。 QoS情報及びCQI情報の更新タイミングとスケジューリングタイミングとの関係を示す図である。 ペナルティ値の計算方法の説明図である。 本発明の基地局装置を備えた無線通信システムの構成を示す概略図である。 LTEにおける上り及び下りそれぞれの無線フレームの構造を示す図である。 DLフレームの詳細な構造を示す図である。 フェムト基地局装置の構成を示すブロック図である。 自己の位置の推定処理を説明するフローチャートである。 自己の位置の推定処理を説明する説明図である。 位置推定部による処理を説明する説明図である 自己の位置の推定処理を説明する説明図である。 フェムト基地局装置による送信処理のフローチャートである。 他の実施形態の基地局装置及び端末装置の構成の概略を示すブロック図である。
<第1章>
 以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
 図1は、本発明の基地局装置を備えた無線通信システムの構成を示している。本実施形態の無線通信システムは、例えば、LTE(Long Term Evolution)が適用される携帯電話用のシステムであり、各基地局装置と、端末装置との間において、LTEに準拠した通信が行われる。ただし、通信方式は、LTEに限られるものではない。
 この無線通信システムは、複数の基地局装置1を備えている。移動端末である端末装置2(Mobile Station)は、いずれかの基地局装置1に対して無線接続して、通信を行うことができる。
 前記無線通信システムが備える基地局装置1としては、例えば数キロメートルの大きさの通信エリア(マクロセル)MCを形成するマクロ基地局装置1aのほか、マクロセルMC内などに設置され数十メートル程度の比較的小さなフェムトセルFCを形成する複数のフェムト基地局装置1bが設けられている。
 マクロ基地局装置(以下、「マクロBS」ともいう。)1aは、自己のマクロセルMC内にある端末装置2との間で無線通信を行うことができる。
 また、フェムト基地局装置(以下、「フェムトBS」ともいう)1bは、例えば、屋内等、マクロBS1aの無線波を受信し難い場所等に配置され、上記フェムトセルFCを形成する。
 フェムトBS1bは、自己が形成するフェムトセルFC内にある端末装置(以下、「MS」ともいう)2との間で無線通信が可能である。本システムでは、マクロBS1aの無線波が受信し難い場所等においても、その場所に比較的小さいフェムトセルFCを形成するフェムトBS1bを設置することで、MS2に対して十分なスループットでのサービスの提供を可能にする。
 なお、以下の説明では、フェムトBS1bに接続するMS2をフェムトMS2bともいい、マクロBS1aに接続するMS2をマクロMS2aともいう。
 複数の基地局装置1a,1b,1bは、X2インターフェースと呼ばれる基地局間通信インターフェースによって、情報交換が可能となっている。この基地局間通信インターフェースは、有線ネットワークによって構成されており、後述のスケジューリング用情報を一の基地局装置から他の基地局装置へ送信するため等に用いられる。
 LTEでは、周波数分割複信(FDD)方式が採用されており、上り信号(端末装置から基地局装置への送信信号)と、下り信号(基地局装置から端末装置への送信信号)との間で、互いに異なる使用周波数を割り当てることで、上り通信と下り通信とを同時に行うことができる。
 複数の異なるセルであっても、同じ周波数を使って通信することがあるため、複数のセル間(特にマクロセルMCとフェムトセルFCとの間)では、セル間干渉が生じることがある。セル間干渉とは、ある基地局装置からの送信信号が、他の基地局装置に接続する端末装置への干渉信号となったり、ある基地局装置に接続する端末装置からの送信信号が他の基地局装置への干渉信号となったりすることである。
 このようなセル間干渉は、比較的大きなマクロセルMC内に、数十メートル程度の比較的小さなフェムトセルFCを形成するフェムトBS1bを設置した場合に、特に生じやすい。これは、マクロセルMCとフェムトセルFCとが重複して位置するため、マクロセルMCとフェムトセルFCとの間で相互に信号が届きやすい状態となっているからである。
 前記セル間干渉の抑制のため、自セルでは、他セルでは使用されていない周波数を使用したり、自セルの基地局装置又は端末装置から送信される信号の電力(送信電力)の大きさ制限して、他セルへ信号が届きにくくなるようにしたりすることが考えられる。後述のMACスケジューラでは、前記セル間干渉の抑制をも図るように、周波数の割り当てを行う。このMACスケジューラによるスケジューリング機能の詳細は後述する。
 図2は、LTEの下りリンクの無線フレーム(DLフレーム))の構造を示している。1つのDLフレームは、10個のサブフレームを時間軸方向に並べて構成されている(なお、図2は、1つのDLフレームの一部を示している)。1個のサブフレームは、時間軸方向に14OFDMシンボル分の長さ(=1msec)を有している。
 各サブフレームは、その先頭に、制御情報が格納される制御領域を有し、その後に、ユーザデータが格納されるPDSCH(PDSCH:Physical Downlink Shared Channel)が確保される。
 前記制御領域には、下り及び上りリンクの割当情報等を含む下りリンク制御チャネル(PDCCH:Physical Downlink Control Channel)が確保される。上記PDCCHは、前記割当情報のほか、上り送信電力制限値の情報や、下りのCQI(Channel Quality Indicator)についての報告の指示等に関する情報を含んでいる。なお、PDCCHの大きさは、制御情報の大きさに応じて変化する。
 なお、制御領域には、PDCCHのほか、PDCCHに関する情報を通知するための制御チャネル構成指示チャネル(PCFICH:Physical Control Format Indicator Channel)、PUSCHに対するハイブリッド自動再送要求(HARQ:Hybrid Automatic Repeat Request)の受信成功通知(ACK:Acknowledgement)、受信失敗通知(NACK:Negative Acknowledgement)を送信するためのハイブリッドARQ指示チャネル(PHICH:Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel)も割り当てられる。
 ユーザデータ等が格納されるPDSCHは、複数の端末装置で共有して用いられるエリアであり、ユーザデータの他、各端末装置個別の制御情報等も格納される。
 このPDSCHは、データ伝送の上での基本単位領域(リソース割り当ての最小単位)であるリソースブロック(RB)を複数有して構成されている。リソースブロックは、周波数軸方向に12サブキャリア、時間軸方向に7OFDMシンボル分の大きさを有している。
 DLフレームの周波数帯域幅が10MHzに設定されている場合、601個のサブキャリアが配列される。したがって、1つのサブフレーム中に、リソースブロックは、周波数軸方向に50個配置されることになり、1つのサブフレーム中における時間軸方向のリソースブロックの数は2個となる。
 基地局装置1は、無線リソースであるリソースブロックの端末装置への割り当て及びリソースブロック毎の送信電力値を決定する電力割り当てスケジューリング機能を有している。また、LTEの上りリンクの無線フレーム(ULフレーム))も、DLフレームと同様に、複数のリソースブロックを有しており、DLフレームのリソースブロックの端末装置への割り当ても、基地局装置1によって決定される。
 基地局装置1が決定した下り及び上りのリソースブロック割り当ては、割当情報としてPDCCHに格納され、基地局装置1から端末装置2へ送信される。基地局装置1及び端末装置2は、決定された割り当て情報に従って、リソースブロックを使用して通信を行う。
 図3は、基地局装置1の構成を示している。この基地局装置の構成は、フェムトBS1bのための構成として好適であるが、マクロBS1aに適用することもできる。
 図3に示すように、基地局装置1は、無線通信のMAC層に関する処理を行うMAC部30と、MAC層の下位層である物理層(PHY層)に関する処理を行うPHY部20と、を有している。
 本実施形態に基地局装置1は、MAC部30とは別に、独立したMACスケジューラ10を備えている。このMACスケジューラ10は、スケジューリング用情報を用いて、複数のリソースブロックのうち、どのリソースブロックをどの端末に割り当てるかを決定するとともに、各リソースブロックについての送信電力値を決定する。
 このMACスケジューラ10は、MAC部30と接続されており、MAC部30との間で必要な情報のやり取りが行える。
 例えば、MACスケジューラ10は、MAC部30から、Common CHとDedicated CHのBuffer Occupancy、及び、ULサブフレームのControl Element、を受信する。
 また、MACスケジューラ10は、MAC部30に対して、スケジューリング済みの端末装置の情報を送信する。
 MACスケジューラ10は、MAC部30を介さずに、PHY部20との間での情報のやり取りが行えるように接続されている。
 例えば、MACスケジューラ10は、TTI indication、RA(Random Access) Request Indication、 HARQ feedback Indication、SR(Scheduling Request) Indication、 DL CQI Indication、 UL CQI Indication、及び、Timing Advance Indication、をPHY部20から受信する。
 また、MACスケジューラ10は、次のDLサブフレームのための制御情報(PDCCH,PCFICH,PHICH)、及び、次のULサブフレームのための受信要求、をPHY部20に対して送信する際に、MAC部30を介さずに、直接、PHY部20に送信する。
 このように、MACスケジューラ10は、MAC部30と情報交換可能に接続されているほか、MAC部30を介さずにPHY部20とも情報交換可能に接続されている。
MAC部30を介さずに、MACスケジューラ10とPHY部20との間で情報をやり取りすると、MAC部30を経由することによる遅延がなくなり、迅速にやり取りを行うことができる。また、MAC部30を経由する情報量が低下することにより、MAC部30の処理負荷を軽減できる。
 MAC部30の上位には、RLC(Radio Link Control)40、PDCP(Packet Data Convergence Protocol)50、RRC(Radio Resource Control)60、及び、RRM(Radio Resource Management)70が配置されている。
 RRM(無線リソース管理部)70は、PHY制御71、C-PLANE制御72、及び、U-PLANE制御73などの機能を有している。
 また、RRM(無線リソース管理部)70は、MACスケジューラ10に与えるスケジューリング用情報(Schedule Information)を生成・管理するスケジュール情報管理部74を備えている。このスケジュール情報管理部74は、スケジューリングに必要とされるスケューリング用情報のうち、X2情報、QoS情報、CQI情報の取得、生成、管理、及び送信を行う。
 さらに、RRM70は、他の基地局装置との基地局間通信インターフェースであるX2インターフェース75を介して、他の基地局装置と通信可能になっている。
 前記MACスケジューラ10は、MAC部30を介さずに、RRM70(スケジュール情報管理部74)との間で情報のやり取りが行えるように接続されている。
 例えば、MACスケジューラ10は、RRM70から、Cell Config情報、UE(User Equipment;端末装置) config情報、及び、LCH(Logical Channel) config情報、を受信する。
 前記Cell Config情報は、セルクリエイト時に、MACスケジューラ10がRRM70から受信するものである。
 前記Cell Config情報は、Bandwidth情報、UL Subband情報、RA config、SRS(Sounding Reference Signal) config、及び、System Information Configなどの情報を含んでいる。
 前記UE config情報は、端末装置2のRRCコネクション確立時に、MACスケジューラ10がRRM70から受信するものである。
 前記UE config情報は、RNTI(Radio Network Temporary Identifier)、DRX(Discontinuous Reception) config、TimeAlignmentTimer、measurement Gap Pattern、Semi Persistent Scheduling Config、SR config、CQI config、及び、HARQ configなどの情報を含んでいる。
 前記LCH config情報は、端末装置の無線ベアラ(Radio Beare)確立時に、MACスケジューラ10がRRM70から受信するものである。
 前記LCH config情報は、Logical CH Group Config、及び、QoS(Quality of Service)情報などの情報を含んでいる。
 前記QoS情報には、QCI(QoS Class Indicator)、GBR(Guaranteed bit rate)、及び、MBR(Maximum Bit Rate)が含まれる。
 なお、MACスケジューラ10がRRM70から受信する上記情報について、必要であれば、3GPP TS36.331 v8.50 6.3.2章"Radio Resource Control information element"を参照のこと。
 また、MACスケジューラ10は、割り当て結果を示す情報を、MAC部30を介さずに、直接、RRM70に送信することができる。
 このように、MACスケジューラ10は、MAC部30を介さずに、RRM(無線リソース管理部)70との間で情報交換可能に接続されている。
 MAC部30を介さずに、MACスケジューラ10とRRM70との間で情報をやり取りすると、MAC部30を経由することによる遅延がなくなり、迅速にやり取りを行うことができる。また、MAC部30を経由する情報量が低下することにより、MAC部30の処理負荷を軽減できる。
 つまり、図4の矢印Aで示すように、MAC部30を介して、MACスケジューラ10とRRM70との間で情報(スケジューリング用情報)のやり取りを行う場合、やり取りされる情報は、MAC部30及びその他の機能ブロックを通過するために時間を要する。また、情報を通過させる処理のため、MAC部30等への処理負荷が増加する。
 これに対し、図4の矢印Bで示すように、MAC部30を介さずに、MACスケジューラ10とRRM70との間で、直接、情報(スケジューリング用情報)のやり取りを行う場合、迅速に行え、しかもMAC部30の処理負荷を軽減できる。この結果、MAC部30を構成する処理プロセッサは比較的低速でもよく、コスト低減を図ることができる。
 しかも、図4の構成において、MACスケジューラ10とRRM70との間でスケジューリング用情報を、直接、やり取りしない場合には、スケジューリング用情報を、RRM70とMAC部30の両方に持つ必要がある。この場合、RRM70及びMAC部30それぞれにあるスケジューリング用情報の排他制御が必要となり、排他制御に関するオーバヘッドが生じる。
 そのため、MAC部30を構成する処理プロセッサの高速化が必要となるが、MACスケジューラ10とRRM70との間で直接やり取りすることで、これを回避することができる。
 前記MACスケジューラ10は、複数のリソースブロックのうち、どのリソースブロックをどの端末に割り当てるかを決定するとともに、各リソースブロックについての送信電力値を決定するスケジューラ本体部11を有している。
 このスケジューラ本体部11は、所定のスケジューリングアルゴリズムに従って、スケジューリングを行うよう構成されている。
 図5に示すように、スケジューラ本体部11には、スケジューリング用情報として、端末別優先度αn、端末別規定スループットβn、CQI情報γkn、電力制限情報Pnが入力される。そして、スケジューラ本体部11は、スケジューリングの結果として、PDCCHのシンボル数、各端末装置へのリソースブロック割り当て情報Sk、及び各リソースブロックの送信電力値pknを出力する。
 なお、kは、端末装置(ユーザ)の番号であり、k=1~K(Kは自セル内の端末装置の数)である。Skは、k番目の端末装置に割り当てられるリソースブロックの集合を表す。また、nは、リソースブロックの番号であり、n=1~N(Nは全リソースブロック数)である。pknは、k番目の端末装置に対し割り当てられたリソースブロックのうち、n番目のリソースブロックの送信電力値を示している。
 スケジューラ本体部11から出力されたスケジューリングの結果(PDCCHのシンボル数、Sk、pkn)は、適応変調制御部12に出力される。スケジューラ本体部11からSk及びpknを受け取った適応変調制御部12は、それらの情報Sk及びpknに基づいて、各端末装置に対し、変調方式(符号化率を含む)を適応的に決定する。
 MACスケジューラ10は、スケジューラ本体部11によって決定された割り当て及び送信電力、並びに適応変調制御部12によって決定された変調方式を示す情報を、MAC部30を介さずに、PHY部20に対して送信する。
 また、PHY部20には、MAC部30のデータバッファ31に蓄積されたデータが、変調等のために与えられる。データバッファ31は、上位層から送信すべきデータを受け取って蓄え、リソースブロックの割り当て結果に応じて、必要なデータを、PHY部20に対して送出する。
 データバッファ31からPHY部20へのデータ送出タイミングの制御のため、MACスケジューラ10からMAC部30に対して、スケジューリング結果として、リソースブロックが割り当てられた端末装置の情報が与えられる。MAC部30では、データを送信すべき端末装置に、リソースブロックが割り当てられたことを把握すると、そのデータをデータバッファ31からPHY部20に対して送出する。
 PHY部20は、MAC部30のデータバッファ31から与えられたデータに対して、MACスケジューラ10の割り当て結果等を示す情報に従って、リソースブロックの割り当て、送信電力の調整、データの変調を実際に行う。
 このように、MAC部30では、MACスケジューラ10におけるスケジューリング結果に基づいて、データバッファ31からデータを送出するだけでよく、スケジューリング自体を行う必要がないので、処理負荷が軽減されている。
 しかも、スケジューラ本体部11によって決定された割り当て及び送信電力、並びに適応変調制御部12によって決定された変調方式を示す情報は、MAC部30を介さずに、PHY部20に与えられるため、この点からも、MAC部30の処理負荷が軽減されている。
 さらに、スケジューラ本体部11によって決定された割当情報Sk及び送信電力pknなどのスケジューリング結果は、MACスケジューラ10から、MAC部30を介さずに、RRM70に与えられる。
 RRM70が受け取った前記スケジューリング結果Sk,pkn及び他の基地局装置における干渉抑制制御に利用できるその他の情報は、基地局間通信インターフェースであるX2インターフェースを介して、他の基地局装置1に送信される。
 スケジューリング結果Sk,pkn及び前記その他の情報を、X2インターフェースを介して受信した他の基地局装置は、受信した情報を用いて、使用してもセル間干渉が生じないリソースブロックを使用したり、使用するとセル間干渉を生じるおそれのあるリソースブロックの送信電力を抑えたりするといった、干渉抑制制御を行うことができる。
 前記他の基地局装置が、干渉抑制制御を適切に行うには、スケジューリング結果Sk,pkn及び前記その他の情報は、可能な限り迅速に送られるのが好ましい。本実施形態では、スケジューリング結果Sk,pknは、MACスケジューラ10から、MAC部30を介さずに、直接RRM70に与えられるため、MAC部30を経由する場合によりも迅速に情報を他の基地局装置に送信することができる。
 さて、前記スケジューラ本体部11は、端末装置毎の優先度αk(k:1~K)、端末装置毎の規定スループットβk(k:1~K)、各端末装置についてのリソースブロック毎の通信品質値γkn(k:1~K,n:1~N)といった情報(スケジューリング用情報)を用いて、リソースブロックの最適な割り当てを決定する。
 スケジューラ本体部11は、端末装置毎の優先度αkを、MACスケジューラ10に設けられたQoS(Quality of Service)制御部14から取得する。QoS制御部14は、上位層から取得したアプリケーション情報や、MAC部30のデータバッファ31から取得したデータ遅延情報に基づいて、端末装置毎の優先度αkを生成する。この優先度αkは、端末装置に割り当てられるリソースブロックの数を左右するものである。つまり、スケジューラ本体部11は、優先度αkの値が大きい端末装置には、より多くのリソースブロックを割り当て、優先度αkの値が小さい端末装置には、より少ないリソースブロックを割り当てることになる。
 スケジューラ本体部11は、端末装置毎の規定スループットβkも、QoS制御部14から取得する。規定スループットβkは、端末装置別に要求されるスループットの規定値であり、QoS制御部14は、上位層から取得したアプリケーション情報や、データバッファ31から取得したデータ遅延情報に基づいて、規定スループットβkを生成する。
 Qos制御部14は、優先度αkや規定スループットβkを生成するための情報(かかる情報も「スケジューリング用情報」である)を、主に、MAC部30から取得する。
 スケジューラ本体部11は、各端末装置についてのリソースブロック毎の通信品質値γknを、MACスケジューラ10に設けられたCQI情報制御部15から取得する。ここでの通信品質値γknは、CQIである。CQI情報制御部15は、上り及び下りリンクにおける各リソースブロックの通信品質を示すCQI(Channel Quality Indicator)情報に基づいて、通信品質値γknを生成する。なお、上りリンクのCQIは基地局装置1自身が測定することで取得でき、下りリンクのCQIは端末装置が測定したものを基地局装置が受け取ることで取得できる。なお、CQIは、例えば、SINR(Signal to Interference and Noise power Ratio)に基づいて生成することができる。
 通信品質が良好であれば、通信速度を高くすることができ、同じ数のリソースブロックを割り当てた場合であっても、通信品質が悪い場合に比べて、多くのデータを送信することができる。
 CQI情報制御部は、通信品質値γknを生成するための情報 (かかる情報も「スケジューリング用情報」である)として自セルの上り及び下りのCQIを、MAC部30を介さずに、PHY部20から取得する。
 スケジューラ本体部11は、リソースブロック毎の送信電力制限値(電力制限情報)Pn(n:1~N)を、MACスケジューラ10に設けられた電力制限制御部16から取得する。ここでの送信電力制限値Pnは、基地局装置自身又は端末装置から送信される信号の送信電力の上限値を、リソースブロック毎に規定するものである(下限値も規定してもよい)。
 送信電力の制限は、他セル(の基地局装置又は端末装置)に対して干渉を与えるのを防止するためのものである。つまり、他セルにおいて使用されているリソースブロックを、自セルにおいても使用すると、自セルの基地局装置又は端末装置から送信された信号が、他セルにおいて干渉信号となるおそれがあるため、送信電力は低く抑えるべきである。一方、他セルにおいて使用されていないリソースブロックについては、送信電力を大きくしてスループットを高くすることが可能である。
 このため、他セルにおけるリソースブロックの使用状況に応じて、送信電力を異ならせることが、干渉を防止しつつ、効率的な通信を行う上で望まれる。もっとも、各リソースブロックにおける送信電力値pknは、干渉抑制の観点だけで決定されるものではない。そこで、本実施形態の電力制限制御部16では、各リソースブロックの実際の送信電力値pknを決定するのではなく、他セルへ干渉を与えない大きさに実際の送信電力値pknが抑えられるように、送信電力値の上限値(送信電力制限値)Pnをリソースブロック毎に設定する。
 そして、スケジューラ本体部11では、送信電力制限値(上限値)Pnの範囲内で、各リソースブロックの送信電力値pknを調整し、リソースブロック毎の送信電力値pknの調整を含めたリソースブロック割り当てを行う。
 電力制限制御部16は、リソースブロック毎の送信電力制限値(電力制限情報)Pnを生成するため、CQI情報制御部15、X2情報制御部17、PHY測定情報制御部18などから、リソースブロック毎の干渉制御情報(干渉電力情報)を取得し、取得した干渉制御情報に基づいて、リソースブロック毎の送信電力制限値Pnを決定する。
 本実施形態において前記干渉制御情報には、他セルから干渉を受けた場合の被干渉電力情報と、他セルに対して干渉を与えた場合の与干渉電力情報とがある。いずれの干渉電力情報も、リソースブロック毎の送信電力制限値Pnを決定するために利用可能である。
 他セルからの被干渉がある場合、他セルからの信号が届きやすい状態にあることになる。したがって、被干渉があるリソースブロックについては、自セルにおいて使用した場合、他セルに対して干渉を与えるおそれがある。
 このため、他セル(マクロセル)の通信を阻害しない観点からは、自セルにおいては、そのリソースブロックの送信電力は小さくすべきである。
 また、他セルへの与干渉があるリソースブロックについても、他セル(マクロセル)の通信を阻害しない観点からは、自セルにおいては、そのリソースブロックの送信電力は小さくすべきである。
 基地局装置1のPHY部20は、自セルにおける通信を休止して、他セル(マクロセル)の基地局装置1a-端末装置2a間の通信を傍受(sniffing)し、他セルからの信号のリソースブロック毎の受信電力を測定するメジャメント部21を備えている。他セルからの信号の受信電力の大きさは、被干渉電力の大きさを示している。
 そこで、前記PHY測定情報制御部18では、MAC部30を介さずに、前記メジャメント部21から他セルからの信号のリソースブロック毎の受信電力を取得して、リソースブロック毎の被干渉電力情報を生成し、その被干渉電力情報(スケジューリング用情報)を、電力制限制御部16に与える。
 また、他セルからの被干渉電力は、自セルの端末装置2bによって測定させ、それを基地局装置1がCQIレポートとして受け取っても良い。前記CQI情報制御部15は、端末装置2bから受け取ったCQIレポートを、MAC部30を介さずに、PHY部20から取得して、リソースブロック毎の被干渉電力情報を生成し、その被干渉電力情報を、電力制限制御部16に与える。
 さらに、本実施形態のMACスケジューラ10は、他セルからの被干渉電力情報だけではなく、他セル(マクロセル)において測定された被干渉電力情報(スケジューリング用情報)を、当該他セルを形成する他の基地局装置(マクロBS)から、X2インターフェースを介して取得する。
 他セル(マクロセル)において測定された被干渉電力は、自セル(フェムトセル)からの与干渉電力の大きさを示している。
 そこで、RRM70のスケジュール情報管理部74は、X2インターフェースを介して、他の基地局装置から被干渉電力情報を取得し、MAC部30を介さずに、MACスケジューラ10のX2情報制御部17に送信する。
 X2情報制御部17は、他セル(マクロセル)において測定された被干渉電力の大きさに基づいて、他の基地局装置(マクロBS)への与干渉電力の大きさを示す与干渉電力情報を生成し、その与干渉電力情報(スケジューリング用情報)を電力制限制御部16に与える。
 なお、CQI情報制御部15及びPHY測定情報制御部18は、自セルの被干渉電力情報を、MAC部30を介さずに、RRM70(のスケジュール情報管理部74)に与える。RRM70は、自セルの被干渉電力情報を、X2インターフェースを介して、他の基地局装置へ送信する。当該他の基地局装置では、受信した前記被干渉情報を、自セルへの与干渉電力情報として用いてスケジューリングを行うことができる。
 さて、前記電力制限制御部16では、各リソースブロックについて、被干渉電力情報及び/又は与干渉電力情報が示す干渉電力が大きいほど、送信電力制限値(上限値)Pnを低く抑え、前記干渉電力が小さいほど、送信電力制限値(上限値)Pnが大きくなるように、リソースブロック毎の送信電力制限値(上限値)Pnを決定する。送信電力制限値Pnは、干渉電力情報に基づき、自セルの送信電力が、他セルに干渉を与えない大きさに収まるように決定される。
 図5に示すように本実施形態のスケジューラ本体部11は、制御領域スケジューラ11a、VoIPスケジューラ(音声・動画系スケジューラ)11b、HRQスケジューラ(再送用スケジューラ)11c、及びデータ情報スケジューラ11dを備えている。
 制御領域スケジューラ11aは、各端末装置に対して共通して与えられる制御情報を格納する制御領域を確保するためのものである。
 VoIPスケジューラ11b、HRQスケジューラ(再送用スケジューラ)11c、及びデータ情報スケジューラ11dは、いずれも各端末装置宛のユーザデータを格納する領域を確保して、リソースブロック割り当てを行うものである。
 VoIPスケジューラ11b、HRQスケジューラ(再送用スケジューラ)11c、及びデータ情報スケジューラ11dは、いずれも、送信電力制限値Pnを用いて、スケジューリングを行う。一方、制御領域スケジューラ11aは送信電力制限値Pnを用いない。
 図6は、前記データ情報スケジューラ11dを示している。このデータ情報スケジューラ11dは、Qos情報に応じた重み付けスループットの和を最大化(スループット最適化)するように、各端末装置へのリソースブロック割り当てと、リソースブロック毎の送信電力を決定する。
 より具体的には、データ情報スケジューラ11dは、図6中に示す評価関数の値(重み付けスループットの和)が、図6中に示す制約条件1~3の下で、最大化するように、各端末装置へのリソースブロック割り当てSkと、リソースブロック毎の送信電力値pknを調整する。スケジューラ11dは、図6の評価関数を、凸線形計画問題として解くことができる。そして、評価関数が最大化したときのSk及びpknが、スケジューラ11dから出力される。
 図6中の制約条件1は、リソースブロック毎の送信電力pknの総和が、規定の最大総電力Ptotを超えないようにするためのものである。規定の最大総電力Ptotは、PHY部20において実際に出力可能な電力の最大値であり、これを超える電力での送信は不可能である。
 図6中の制約条件2は、ある端末装置(ユーザ)kに対してあるリソースブロックnが割り当てられる場合において、そのリソースブロックnの送信電力値pknが、当該リソースブロックnの送信電力制限値(上限値)Pnで規定される範囲に収まるようにするためのものである。送信電力値pknが送信電力制限値(上限値)Pnを超えないようにすることで、他セルへの干渉を防止できる適切な送信電力値pknをリソースブロック毎に設定することができる。
 図6中の制約条件3は、ある端末装置(ユーザ)k0が、あるリソースブロックnを使用している場合、他の端末装置(ユーザ)k(≠k0)に対しては、そのリソースブロックnを割り当てないためのものである。つまり、ある端末装置(ユーザ)k0が、あるリソースブロックnを使用している場合、そのリソースブロックの送信電力は0よりも大きくなり、そのときには、他の端末装置(ユーザ)k(≠k0)に対しては、そのリソースブロックnの送信電力pknとしては、「0」がセットされる。つまり、そのリソースブロックnは、他の端末装置(ユーザ)k(≠k0)に対して割り当てられない。
 図6の評価関数によれば、各端末装置には、通信品質値(CQI)の良好なリソースブロックが割り当てられるため、他セルからの被干渉を回避することができる。また、図6中の制約条件2によって、リソースブロック単位における送信電力制限が成されているため、他セルへの与干渉を防止することができる。
 図7は、前記VoIPスケジューラ11bを示している。なお、HARQスケジューラ11cも同様の構成である。
 VoIPスケジューラ11bは、端末装置(ユーザ)kのスループット(その端末装置に割り当てられる各リソースブロックにおけるスループットの和)が、規定スループットβkとなる(又はβk以上となる)もののうち、送信電力値pknが最小化(電力最適化)するように、各端末装置へのリソースブロック割り当てと、リソースブロック毎の送信電力を決定する。
 より具体的には、VoIPスケジューラ11bは、図7中に示す評価関数の値(リソースブロック毎の送信電力pknの総和)が、図7中に示す制約条件1~3の下で、最小化するように、各端末装置へのリソースブロック割り当てSkと、リソースブロック毎の送信電力値pknを調整する。スケジューラ11bは、図7の評価関数を、凸非線形計画問題として解くことができる。そして、評価関数が最小化したときのSk及びpknが、スケジューラ11bから出力される。
 図7中の制約条件1は、端末装置(ユーザ)kのスループット(その端末装置に割り当てられる各リソースブロックにおけるスループットの和)が、端末装置k毎の規定スループットβkとなる(又はβk以上となる)ようにするものである。VoIPデータでは、スループットを可能な限り大きくすることよりも、円滑な通話のための最低限のスループット(規定スループット)が常に確保されることが重視される。この場合、スループット最大化よりも、規定スループットβkを確保した上で、送信電力を小さくするのが効率的となる。
 図7中の制約条件2は、図6中の制約条件2と同じものである。この制約条件2によって、送信電力値pknが送信電力制限値(上限値)Pnを超えなくなり、他セルへの干渉を防止できる適切な送信電力値pknをリソースブロック毎に設定することができる。
 また、図7中の制約条件3も、図6中の制約条件3と同じものである。
 VoIPスケジューラ11bによって決定された割り当ては、Semi-Persistent Schedulingにより、数フレーム分にわたって有効とされる。VoIPスケジューラ11bによってVoIPデータ用に確保されたリソースブロック以外の残りのリソースブロックが、他のユーザデータのために割り振られる。
 図5に戻り、スケジューラ11に含まれる各スケジューラ11a~11dについて説明する。
 まず、制御領域スケジューラ11aが、サブフレーム中に、全端末装置に対して共通して与えられる制御情報が格納される制御領域(PDCCH)を確保する。そして、制御領域スケジューラ11aは、制御領域(PDCCH)として確保されたシンボル数を出力する。制御領域スケジューラ11aによる制御領域の確保は、数十msec周期(数十サブフレーム周期)で行われる。つまり、一旦確保された制御領域は、複数のサブフレームにわたって固定されたものとなる。
 また、制御領域スケジューラ11aは、無線フレームの制御領域以外の他の領域を示す情報を、他のスケジューラ11b~11dが使用可能な領域の情報として、VoIPスケジューラ11bに通知する。
 VoIPスケジューラ11bは、通知された使用可能領域情報に基づいて、制御領域として確保されずに残った領域を認識し、その残った領域に含まれるリソースブロックの幾つかを、VoIPデータを格納するVoIP領域として確保する。VoIPスケジューラ11bは、先に説明した評価関数を用いて、VoIP領域として確保されるリソースブロック(及びその送信電力)を決定する。そして、VoIPスケジューラ11bは、VoIPデータのためのSk,pknの情報を出力する。
 VoIPスケジューラ11bによるVoIP領域の確保も、数十msec周期(数十サブフレーム周期)で行われる。つまり、一旦確保されたVoIP領域は、複数のサブフレームにわたって固定されたものとなり、安定した通話が可能となる。
 しかも、VoIPデータを確保する領域は、他のユーザデータに先立って、優先的に確保されるため、この点からも安定した通話が可能である。
 VoIPスケジューラ11bは、無線フレームにおいて、制御領域及びVoIP領域のいずれとしても確保されずに残った他の領域を示す情報を、他のスケジューラ11c,11dが使用可能な領域の情報として、HARQスケジューラ11cに通知する。
 HARQスケジューラ(再送用スケジューラ)11cは、通知された使用可能領域情報に基づいて、制御領域及びVoIP領域のいずれとしても確保されずに残った領域を認識し、その残った領域に含まれるリソースブロックの幾つかを、再送用のデータを格納する再送用データ領域として確保する。HARQスケジューラ11cも、VoIPスケジューラ11bと同様に、HARQデータ領域として確保されるリソースブロック(及びその送信電力)を決定する。そして、HARQスケジューラ11cは、HARQデータのためのSk,pknの情報を出力する。
 HARQスケジューラ11cによるHARQデータ領域の確保は、1msec周期(1サブフレーム周期)で行われる。再送用データは、送信の緊急性が高いため、他のユーザデータよりも優先して割り当てを決定することで、再送用データの確実な送信が可能となる。
 HARQスケジューラ11cは、無線フレームにおいて、制御領域、VoIP領域、及び再送用データ領域のいずれとしても確保されずに残った他の領域を示す情報を、データ情報スケジューラ11dが使用可能な領域の情報として、データ情報スケジューラ11dに通知する。
 データ情報スケジューラ11dは、通知された使用可能領域情報に基づいて、制御領域、VoIP領域、再送用データ領域のいずれとしても確保されずに残った領域を認識し、その残った領域に含まれるリソースブロックの幾つかを、VoIP及び再送用データ以外のユーザデータが格納される一般データ領域として確保する。
 データ情報スケジューラ11dは、先に説明した評価関数を用いて、一般データ領域として確保されるリソースブロック(及びその送信電力)を決定する。そして、データ情報スケジューラ11dは、一般データのためのSk,pknの情報を出力する。
 なお、データ情報スケジューラ11dによる一般データ領域の確保も、1msec周期(1サブフレーム周期)で行われる。
 以上のように、制御領域以外の領域のリソースブロックを、VoIPデータ、再送用データ、一般データの順で、割り当てることで、データの優先度に応じた割り当てが可能である。
 なお、本実施形態のスケジューラ11では、VoIPデータ以外のユーザデータについての割り当て制御及び電力制御は、1msec毎(1サブフレーム)毎に行われるが、数サブフレーム毎に行っても良い。
 前述のようにして得られたスケジューリング結果(Sk,pkn)等は、MAC部30を介さずにPHY部20に与えられるほか、MAC部30を介さずにRRM70に与えられ、X2インターフェースを介して、他の基地局装置に送信される。
 図8は、前述のような機能を有する基地局装置をフェムトBS1bとして採用し、隣接するマクロセルへの干渉を防止した場合の電力割り当て例を示している。図8におけるマクロセルのユーザ(端末装置)Bは、セルエッジユーザ(フェムトセルの近傍に存在するユーザ)であり、フェムトセルにおける信号は、ユーザBに対して干渉しやすい状況であるとする。
 この場合、マクロBS1aは、X2インターフェース経由で、フェムトBS1bに対して、電力抑制の指示として、自セルにおけるスケジューリング結果(Sk,pkn)やフェムトセルから受ける被干渉電力情報(干渉制御情報
)を送信する。
 マクロBS1aから前記指示を受けたフェムトBS1bは、X2情報制御部17において、リソースブロック毎の与干渉電力情報を生成する。
 さらに、電力制限制御部16は、与干渉電力情報に基づいて、マクロセルのユーザBに割り当てられているリソースブロックと同じリソースブロック(フェムトセルにおいてユーザEに割り当てられているリソースブロック)についての電力制限情報Pnを生成する。
 スケジューラ11は、この電力制限情報Pnに基づいて、ユーザEに割り当てられるリソースブロックの送信電力値pknを小さくする。これにより、フェムトセルから、マクロセルへの干渉が防止される。
 なお、フェムトセルのユーザFのように、マクロセルに対して干渉を与えないケースについても、送信電力値pknが小さくなることがある。これは、図6の評価関数から明らかなように、通信チャネルの状態(通信品質;CQI)の状況によっては、リソースブロックの送信電力が小さく抑えられる場合もあるからである。
 本実施形態によれば、マクロBS1aから前記指示を受けたフェムトBS1bは、その指示に含まれる情報を、MAC部30を介さずに、RRM70から直接MACスケジューラ10に迅速に与えることができる。したがって、フェムトBS1bでは、マクロBS1aのリソースブロック使用状況を反映したスケジューリングを迅速に行うことができる。
 しかも、フェムトBS1bは、自らのスケジューリング結果などを、マクロBS1aや他のフェムトBS1bに対して、X2インターフェースを介して、迅速に送信することができるため、他のBS1a,1bにおける迅速な対応も可能となる。
<第2章>
 図10は、本発明の基地局装置を備えた無線通信システムの構成を示している。本実施形態の無線通信システムは、例えば、LTE(Long Term Evolution)が適用される携帯電話用のシステムであり、各基地局装置と、端末装置との間において、LTEに準拠した通信が行われる。ただし、通信方式は、LTEに限られるものではない。
 この無線通信システムは、複数の基地局装置101を備えている。移動端末である端末装置2(Mobile Station)は、いずれかの基地局装置101に対して無線接続して、通信を行うことができる。
 前記無線通信装置が備える基地局装置101としては、例えば数キロメートルの大きさの通信エリア(マクロセル)MCを形成するマクロ基地局装置1aのほか、マクロセルMC内などに設置され数十メートル程度の比較的小さなフェムトセルFCを形成する複数のフェムト基地局装置1bが設けられている。
 マクロ基地局装置(以下、「マクロBS」ともいう。)1aは、自己のマクロセルMC内にある端末装置2との間で無線通信を行うことができる。
 また、フェムト基地局装置(以下、「フェムトBS」ともいう)1bは、例えば、屋内等、マクロBS101aの無線波を受信し難い場所等に配置され、上記フェムトセルFCを形成する。フェムトBS101bは、自己が形成するフェムトセルFC内にある端末装置(以下、「MS」ともいう)2との間で無線通信が可能である。本システムでは、マクロBS101aの無線波が受信し難い場所等においても、その場所に比較的小さいフェムトセルFCを形成するフェムトBS101bを設置することで、MS102に対して十分なスループットでのサービスの提供を可能にする。
 なお、以下の説明では、フェムトBS101bに接続するMS102をフェムトMS102bともいい、マクロBS101aに接続するMS102をマクロMS102aともいう。
 LTEでは、周波数分割複信(FDD)方式が採用されており、上り信号(端末装置から基地局装置への送信信号)と、下り信号(基地局装置から端末装置への送信信号)との間で、互いに異なる使用周波数を割り当てることで、上り通信と下り通信とを同時に行うことができる。
 図11は、LTEの下りリンクの無線フレーム(DLフレーム))に含まれるサブフレーム構造を示している。1つのDLフレームは、10個のサブフレームを時間軸方向に並べて構成されている。1個のサブフレームは、時間軸方向に14OFDMシンボル分の長さ(=1msec)を有している。
 各サブフレームは、その先頭に、制御情報が格納される制御領域を有し、その後に、ユーザデータが格納されるPDSCH(Physical Downlink Shared Channel)が確保される。
 前記制御領域には、下り及び上りリンクの割当情報等を含む下りリンク制御チャネル(PDCCH:Physical Downlink Control Channel)が確保される。上記PDCCHは、前記割当情報のほか、上り送信電力制限値の情報や、下りのCQI(Channel Quality Indicator)についての報告の指示等に関する情報を含んでいる。なお、PDCCHの大きさは、制御情報の大きさに応じて変化する。
 なお、制御領域には、PDCCHのほか、PDCCHに関する情報を通知するための制御チャネル構成指示チャネル(PCFICH:Physical Control Format Indicator Channel)、PUSCHに対するハイブリッド自動再送要求(HARQ:Hybrid Automatic Repeat Request)の受信成功通知(ACK:Acknowledgement)、受信失敗通知(NACK:Negative Acknowledgement)を送信するためのハイブリッドARQ指示チャネル(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel)も割り当てられる。
 ユーザデータ等が格納されるPDSCHは、複数の端末装置で共有して用いられるエリアであり、ユーザデータの他、各端末装置個別の制御情報等も格納される。
 このPDSCHは、データ伝送の上での基本単位領域(無線リソース割り当ての最小単位)であるリソースブロック(RB)を複数有して構成されている。リソースブロックは、周波数軸方向に12サブキャリア、時間軸方向に7OFDMシンボル分の大きさを有している。
 DLフレームの周波数帯域幅が10MHzに設定されている場合、601個のサブキャリアが配列される。したがって、1つのサブフレーム中に、リソースブロックは、周波数軸方向に50個配置されることになる、1つのサブフレーム中における時間軸方向のリソースブロックの数は2個となる。
 基地局装置101は、無線リソースであるリソースブロックの端末装置への割り当て及びリソースブロック毎の送信電力値を決定する電力割り当てスケジューリング機能を有している。また、LTEの上りリンクの無線フレーム(ULフレーム))も、DLフレームと同様に、複数のリソースブロックを有しており、DLフレームのリソースブロックの端末装置への割り当ても、基地局装置101によって決定される。
 基地局装置101が決定した下り及び上りのリソースブロック割り当ては、割当情報としてPDCCHに格納され、基地局装置101から端末装置102へ送信される。基地局装置101及び端末装置102は、決定された割り当て情報に従って、リソースブロックを使用して通信を行う。
 図12は、スケジューリング機能に関連する基地局装置101の構成を示している。この基地局装置の構成は、フェムトBS101bのための構成として好適であるが、マクロBS101aに適用してもよい。
 図12に示すように、基地局装置101は、MAC層に関する処理を行うMAC部110と、MAC層の下位層である物理層(PHY層)に関する処理を行うPHY部120と、を有している。なお、基地局装置101は、MAC層の上位層に関する処理を行う上位層処理部130も備えている。
 MAC部110は、端末装置へのリソースブロック割り当てを決定するスケジューラ111を備えている。このスケジューラ111は、複数のリソースブロックのうち、どのリソースブロックをどの端末に割り当てるかを決定するとともに、各リソースブロックについての送信電力値を決定して出力する。
 スケジューラ111は、各端末装置へのリソースブロック割り当て情報Skと、各リソースブロックの送信電力値pknと、を、適応変調制御部112に出力する。
 なお、kは、端末装置(ユーザ)の番号であり、k=1~K(Kは自セル内の端末装置の数)である。Skは、k番目の端末装置に割り当てられるリソースブロックの集合を表す。また、nは、リソースブロックの番号であり、n=1~N(Nは全リソースブロック数(50個))である。pknは、k番目の端末装置に対し割り当てられたリソースブロックのうち、n番目のリソースブロックの送信電力値を示している。
 スケジューラ111から電力割り当てスケジューリング結果としてSk及びpknを受け取った適応変調制御部112は、それらの情報Sk及びpknに基づいて、各端末装置に対し、変調方式(符号化率を含む)を適応的に決定する。
 PHY部120は、スケジューラ111によって決定された割り当て及び送信電力、並びに適応変調制御部112によって決定された変調方式に従って、リソースブロックの割り当て、送信電力の調整、データの変調を実際に行う。なお、PHY部120には、MAC部110のデータバッファ113に蓄積されたデータが、変調等のために与えられる。データバッファ113は、上位層処理部130から送信すべきデータを受け取って蓄え、リソースブロックの割り当て結果に応じて、必要なデータを、PHY部120に対して送出する。
 前記スケジューラ111は、端末装置毎の優先度αk(k:1~K)、端末装置毎の規定スループットβk(k:1~K)、各端末装置についてのリソースブロック毎の通信品質値γkn(k:1~K,n:1~N)といった情報を用いて、リソースブロックの最適な割り当てを決定する。
 スケジューラ111は、端末装置毎の優先度αkを、MAC部110のQoS(Quality of Service)制御部114から取得する。QoS制御部(遅延情報生成部)14は、上位層処理部130から取得したアプリケーション情報や、データバッファ113から取得したデータ遅延情報に基づいて、端末装置毎の優先度αkを生成する。
 前記データバッファ113は、各送信端末へ送信すべき送信データをバッファリングするものである。上位層から与えられた送信データは、このデータバッファ113でバッファリングされ、送信データの送信先ユーザにリソースブロックの割り当てが行われると、送信可能な量の送信データが、バッファ113から出力される。前記データバッファ113は、各端末装置へ送信すべきデータの送信遅延状況を示すデータ遅延情報を生成し、スケジューラ111に与える機能を有している。
 この優先度αkは、端末装置に割り当てられるリソースブロックの数を左右するものである。つまり、スケジューラ111は、優先度αkの値が大きい端末装置には、より多くのリソースブロックを割り当て、優先度αkの値が小さい端末装置には、より少ないリソースブロックを割り当てることになる。
 例えば、遅延量が大きくなっている送信データについては、早急に送信する必要があることから、当該送信データの送信先である端末装置の優先度αkの値が大きくなる。
 スケジューラ111は、端末装置毎の規定スループットβkも、QoS制御部114から取得する。規定スループットβkは、端末装置別に要求されるスループットの規定値であり、QoS制御部114は、上位層処理部130から取得したアプリケーション情報や、データバッファ113から取得したデータ遅延情報に基づいて、規定スループットβkを生成する。
 スケジューラ111は、各端末装置についてのリソースブロック毎の通信品質値γknを、MAC部110のCQI情報制御部115から取得する。ここでの通信品質値γknは、CQIである。CQI情報制御部(通信品質値提供部)15は、上り及び下りリンクにおける各リソースブロックの通信品質を示すCQI(Channel Quality Indicator)情報に基づいて、通信品質値γknを生成する。なお、上りリンクのCQIは基地局装置101自身が測定することで取得でき、下りリンクのCQIは端末装置が測定したものを基地局装置が受け取ることで取得できる。なお、CQIは、例えば、SINR(Signal to Interference and Noise power Ratio)に基づいて生成することができる。
 通信品質が良好であれば、通信速度を高くすることができ、同じ数のリソースブロックを割り当てた場合であっても、通信品質が悪い場合に比べて、多くのデータを送信することができる。
 さらに、本実施形態のスケジューラ111は、上記情報のほか、リソースブロック毎の送信電力制限値(電力制限情報)Pn(n:1~N)を用いて、リソースブロックの割り当てを決定することができる。
 スケジューラ111は、リソースブロック毎の送信電力制限値(電力制限情報)Pnを、電力制限制御部116から取得する。ここでの送信電力制限値Pnは、基地局装置自身又は端末装置から送信される信号の送信電力の上限値を、リソースブロック毎に規定するものである(下限値も規定してもよい)。
 送信電力の制限は、他セル(の基地局装置又は端末装置)に対して干渉を与えるのを防止するためのものである。つまり、他セルにおいて使用されているリソースブロックを、自セルにおいても使用すると、自セルの基地局装置又は端末装置から送信された信号が、他セルにおいて干渉信号となるおそれがあるため、送信電力は低く抑えるべきである。一方、他セルにおいて使用されていないリソースブロックについては、送信電力を大きくしてスループットを高くすることが可能である。
 このため、他セルにおけるリソースブロックの使用状況に応じて、送信電力を異ならせることが、干渉を防止しつつ、効率的な通信を行う上で望まれる。もっとも、各リソースブロックにおける送信電力値pknは、干渉抑制の観点だけで決定されるものではない。そこで、本実施形態の電力制限制御部116では、各リソースブロックの実際の送信電力値pknを決定するのではなく、他セルへ干渉を与えない大きさに実際の送信電力値pknが抑えられるように、送信電力値の上限値(送信電力制限値)Pnをリソースブロック毎に設定する。
 そして、スケジューラ111では、送信電力制限値(上限値)Pnの範囲内で、各リソースブロックの送信電力値pknを調整し、リソースブロック毎の送信電力値pknの調整を含めたリソースブロック割り当てを行う。
 電力制限制御部116は、リソースブロック毎の送信電力制限値(電力制限情報)Pnを生成するため、CQI情報制御部115、X2情報制御部117、PHY測定情報制御部118などから、リソースブロック毎の干渉電力情報を取得し、取得した干渉電力情報に基づいて、リソースブロック毎の送信電力制限値Pnを決定する。
 前記干渉電力情報には、他セルから干渉を受けた場合の被干渉電力情報と、他セルに対して干渉を与えた場合の与干渉電力情報とがある。いずれの干渉電力情報も、リソースブロック毎の送信電力制限値Pnを決定するために利用可能である。
 他セルからの被干渉がある場合、他セルからの信号が届きやすい状態にあることになる。したがって、被干渉があるリソースブロックについては、自セルにおいて使用した場合、他セルに対して干渉を与えるおそれがある。
 このため、他セル(マクロセル)の通信を阻害しない観点からは、自セルにおいては、そのリソースブロックの送信電力は小さくすべきである。
 また、他セルへの与干渉があるリソースブロックについても、他セル(マクロセル)の通信を阻害しない観点からは、自セルにおいては、そのリソースブロックの送信電力は小さくすべきである。
 基地局装置101のPHY部120では、自セルにおける通信を休止して、近傍の他セル(マクロセル)の基地局装置101a-端末装置102a間の通信(下り通信又は上り通信)を傍受(sniffing)し、他セルからの信号のリソースブロック毎の受信電力を測定して測定値を得ることができる。他セルからの信号の受信電力の大きさは、被干渉電力の大きさを示していることになる。
 そこで、前記PHY測定情報制御部118では、近傍の他セルからの信号のリソースブロック毎の受信電力の測定値に基づいて、リソースブロック毎の被干渉電力情報を生成し、その被干渉電力情報を、電力制限制御部116に与える。
 また、他セルからの被干渉電力は、自セルの端末装置によって測定させ、それをCQIレポートとして受け取っても良い。前記CQI情報制御部115は、端末装置から受け取ったCQIレポートに基づいて、リソースブロック毎の被干渉電力情報を生成し、その被干渉電力情報を、電力制限制御部116に与える。
 さらに、他セルからの被干渉電力ではなく、他セル(マクロセル)において測定された被干渉電力を、当該他セルを形成する基地局装置(マクロBS)から、有線ネットワーク(バックボーンネットワーク;X2回線)経由で取得してもよい。他セル(マクロセル)において測定された被干渉電力は、自セル(フェムトセル)からの与干渉電力の大きさを示していることになる。
 MAC部110に設けられたX2情報制御部117は、他セル(マクロセル)において測定された被干渉電力の大きさに基づいて、他の基地局装置(マクロBS)への与干渉電力の大きさを示す与干渉電力情報を生成し、その与干渉電力情報を電力制限制御部116に与える。
 電力制限制御部116では、各リソースブロックについて、被干渉電力情報及び/又は与干渉電力情報が示す干渉電力が大きいほど、送信電力制限値(上限値)Pnを低く抑え、前記干渉電力が小さいほど、送信電力制限値(上限値)Pnが大きくなるように、リソースブロック毎の送信電力制限値(上限値)Pnを決定する。送信電力制限値Pnは、干渉電力情報に基づき、自セルの送信電力が、他セルに干渉を与えない大きさに収まるように決定される。
 なお、送信電力制限値Pnは、近傍の前記他の基地局装置(マクロBS)が測定した被干渉電力に基づいて、当該他の基地局装置が算出してもよい。この場合、フェムトBSは、マクロBSからX2インターフェース(有線インターフェース)を介して、送信電力制限値を取得することができる。
 また、各リソースブロックの送信電力制限値Pnは、他の基地局装置からX2インターフェースを介して取得した有線インターフェース情報(送信電力制限値、干渉電力情報、被干渉電力情報など)と、他セルからの信号のリソースブロック毎の受信電力の測定値と、を両方用いて、生成することもできる。この場合、いずれか一方では把握できなかった情報(干渉の有無など)を他方で補って、より適正な送信電力制限値を生成できる。
 図13に示すように本実施形態のスケジューラ111は、制御領域スケジューラ111a、VoIP(音声・動画系)スケジューラ111b、HRQスケジューラ(再送用スケジューラ)11c、及びデータ情報スケジューラ111dを備えている。
 制御領域スケジューラ111aは、各端末装置に対して共通して与えられる制御情報を格納する制御領域を確保するためのものである。
 VoIPスケジューラ111b、HRQスケジューラ(再送用スケジューラ)11c、及びデータ情報スケジューラ111dは、いずれも各端末装置宛のユーザデータを格納する領域を確保して、リソースブロック割り当てを行うものである。
 VoIPスケジューラ111b、HRQスケジューラ(再送用スケジューラ)11c、及びデータ情報スケジューラ111dは、いずれも、送信電力制限値Pnを用いて、スケジューリングを行う。一方、制御領域スケジューラ111aは送信電力制限値Pnを用いない。
 図14は、前記データ情報スケジューラ111dを示している。このデータ情報スケジューラ111dは、Qos情報に応じた重み付けスループットの和を最大化(スループット最適化)するように、各端末装置へのリソースブロック割り当てと、リソースブロック毎の送信電力を決定する。なお、図14に示す評価関数においては、SINR(pkn×γkn)に応じた、1個のリソースブロックごとのスループットをシャノンの定理を用いて近似した。なお、実際のスループットは、変調方式(QPSK,16QAM,64QAMなど)に応じて離散的に変わるが、シャノンの定理を用いて近似したものは、良い近似となるうえ、アナログ的に表現することで微積分などの解析的手法を用いるのが容易となる。
 より具体的には、データ情報スケジューラ111dは、図14中に示す評価関数の値(重み付けスループットの和)が、図14中に示す制約条件1~3の下で、最大化するように、各端末装置へのリソースブロック割り当てSkと、リソースブロック毎の送信電力値pknを調整する。スケジューラ111dは、図14の評価関数を、凸非線形計画問題として解くことができる。そして、評価関数が最大化したときのSk及びpknが、スケジューラ111dから出力される。
 図14中の制約条件1は、リソースブロック毎の送信電力pknの総和が、規定の最大総電力Ptotを超えないようにするためのものである。規定の最大総電力Ptotは、PHY部120において実際に出力可能な電力の最大値であり、これを超える電力での送信は不可能である。
 図14中の制約条件2は、ある端末装置(ユーザ)kに対してあるリソースブロックnが割り当てられる場合において、そのリソースブロックnの送信電力値pknが、当該リソースブロックnの送信電力制限値(上限値)Pnで規定される範囲に収まるようにするためのものである。送信電力値pknが送信電力制限値(上限値)Pnを超えないようにすることで、他セルへの干渉を防止できる適切な送信電力値pknをリソースブロック毎に設定することができる。
 図14中の制約条件3は、ある端末装置(ユーザ)k0が、あるリソースブロックnを使用している場合、他の端末装置(ユーザ)k(≠k0)に対しては、そのリソースブロックnを割り当てないためのものである。つまり、ある端末装置(ユーザ)k0が、あるリソースブロックnを使用している場合、そのリソースブロックの送信電力は0よりも大きくなり、そのときには、他の端末装置(ユーザ)k(≠k0)に対しては、そのリソースブロックnの送信電力pknとしては、「0」がセットされる。つまり、そのリソースブロックnは、他の端末装置(ユーザ)k(≠k0)に対して割り当てられない。
 図14の評価関数によれば、各端末装置には、通信品質値(CQI)の良好なリソースブロックが割り当てられるため、他セルからの被干渉を回避することができる。また、図14中の制約条件2によって、リソースブロック単位における送信電力制限が成されているため、他セルへの与干渉を防止することができる。
 なお、図14のスケジューラ111dは、端末装置の優先度に応じた重み付けスループットの和を示す評価関数を最大化するようにスケジューリングを行うものであるが、各端末装置のスループットを等しくするための評価関数を用いてスケジューリングを行っても良いし、端末装置の優先度に応じた重み付けスループットを等しくするための評価関数を用いてスケジューリングを行うものであってもよい。つまり、評価関数としては、スループットに関する様々な評価関数を利用することができる。
 図15は、前記VoIP(音声・動画系)スケジューラ111bを示している。なお、HARQスケジューラ111cも同様の構成である。なお、スケジューラ111bは、VoIPデータに限らず、音声・動画系データのように、比較的長時間にわたって固定的に無線リソースを割り当てるアプリケーションデータ用のスケジューラとして用いることができる。
 VoIPスケジューラ111bは、端末装置(ユーザ)kのスループット(その端末装置に割り当てられる各リソースブロックにおけるスループットの和)が、規定スループットβkとなる(又はβk以上となる)もののうち、送信電力値pknが最小化(電力最適化)するように、各端末装置へのリソースブロック割り当てと、リソースブロック毎の送信電力を決定する。
 より具体的には、VoIPスケジューラ111bは、図15中に示す評価関数の値(リソースブロック毎の送信電力pknの総和)が、図15中に示す制約条件1~3の下で、最小化するように、各端末装置へのリソースブロック割り当てSkと、リソースブロック毎の送信電力値pknを調整する。スケジューラ111bは、図15の評価関数を、凸非線形計画問題として解くことができる。そして、評価関数が最小化したときのSk及びpknが、スケジューラ111bから出力される。
 図15中の制約条件1は、端末装置(ユーザ)kのスループット(その端末装置に割り当てられる各リソースブロックにおけるスループットの和)が、端末装置k毎の規定スループットβkとなる(又はβk以上となる)ようにするものである。VoIPデータでは、スループットを可能な限り大きくすることよりも、円滑な通話のための最低限のスループット(規定スループット)が常に確保されることが重視される。この場合、スループット最大化よりも、規定スループットβkを確保した上で、送信電力を小さくするのが効率的となる。
 図15中の制約条件2は、図14中の制約条件2と同じものである。この制約条件2によって、送信電力値pknが送信電力制限値(上限値)Pnを超えなくなり、他セルへの干渉を防止できる適切な送信電力値pknをリソースブロック毎に設定することができる。
 また、図15中の制約条件3も、図14中の制約条件3と同じものである。
 なお、図15のスケジューラ111b,11cは、リソースブロック毎の送信電力pknの総和を最小化するものであるが、各端末装置が使用する送信電力を等しくするための評価関数を用いてスケジューリングを行うものであってもよい。つまり、評価関数としては送信電力に関する様々な評価関数を利用することができる。
 さらに、評価関数としては、各端末装置が使用するリソースブロックの数(無線リソースの量)を等しくするための評価関数などを用いてスケジューリングを行うものであってもよい。つまり、評価関数としては、無線リソースの量に関する様々な評価関数を利用することができる。
 VoIPスケジューラ111bによって決定された割り当ては、Semi-Persistent Schedulingにより、数フレーム分にわたって有効とされる。VoIPスケジューラ111bによってVoIPデータ用に確保されたリソースブロック以外の残りのリソースブロックが、他のユーザデータのために割り振られる。
 図13に戻り、スケジューラ111に含まれる各スケジューラ111a~111dについて説明する。
 まず、制御領域スケジューラ111aが、サブフレーム中に、全端末装置に対して共通して与えられる制御情報が格納される制御領域(PDCCH)を確保する。そして、制御領域スケジューラ111aは、制御領域(PDCCH)として確保されたシンボル数を出力する。制御領域スケジューラ111aによる制御領域の確保は、数十msec周期(数十サブフレーム周期)で行われる。つまり、一旦確保された制御領域は、複数のサブフレームにわたって固定されたものとなる。
 また、制御領域スケジューラ111aは、無線フレームの制御領域以外の他の領域を示す情報を、他のスケジューラ111b~111dが使用可能な領域の情報として、VoIPスケジューラ111bに通知する。
 VoIPスケジューラ111bは、通知された使用可能領域情報に基づいて、制御領域として確保されずに残った領域を認識し、その残った領域に含まれるリソースブロックの幾つかを、VoIPデータを格納するVoIP領域として確保する。VoIPスケジューラ111bは、先に説明した評価関数を用いて、VoIP領域として確保されるリソースブロック(及びその送信電力)を決定する。そして、VoIPスケジューラ111bは、VoIPデータのためのSk,pknの情報を出力する。
 VoIPスケジューラ111bによるVoIP領域の確保も、数十msec周期(数十サブフレーム周期)で行われる。つまり、一旦確保されたVoIP領域は、複数のサブフレームにわたって固定されたものとなり、安定した通話が可能となる。
 しかも、VoIPデータを確保する領域は、他のユーザデータに先立って、優先的に確保されるため、この点からも安定した通話が可能である。
 VoIPスケジューラ111bは、無線フレームにおいて、制御領域及びVoIP領域のいずれとしても確保されずに残った他の領域を示す情報を、他のスケジューラ111c,11dが使用可能な領域の情報として、HARQスケジューラ111cに通知する。
 HARQスケジューラ(再送用スケジューラ)11cは、通知された使用可能領域情報に基づいて、制御領域及びVoIP領域のいずれとしても確保されずに残った領域を認識し、その残った領域に含まれるリソースブロックの幾つかを、再送用のデータを格納する再送用データ領域として確保する。HARQスケジューラ111cも、VoIPスケジューラ111bと同様に、HARQデータ領域として確保されるリソースブロック(及びその送信電力)を決定する。そして、HARQスケジューラ111cは、HARQデータのためのSk,pknの情報を出力する。
 HARQスケジューラ111cによるHARQデータ領域の確保は、1msec周期(1サブフレーム周期)で行われる。再送用データは、送信の緊急性が高いため、他のユーザデータよりも優先して割り当てを決定することで、再送用データの確実な送信が可能となる。
 HARQスケジューラ111cは、無線フレームにおいて、制御領域、VoIP領域、及び再送用データ領域のいずれとしても確保されずに残った他の領域を示す情報を、データ情報スケジューラ111dが使用可能な領域の情報として、データ情報スケジューラ111dに通知する。
 データ情報スケジューラ111dは、通知された使用可能領域情報に基づいて、制御領域、VoIP領域、再送用データ領域のいずれとしても確保されずに残った領域を認識し、その残った領域に含まれるリソースブロックの幾つかを、VoIP及び再送用データ以外のユーザデータが格納される一般データ領域として確保する。
 データ情報スケジューラ111dは、先に説明した評価関数を用いて、一般データ領域として確保されるリソースブロック(及びその送信電力)を決定する。そして、データ情報スケジューラ111dは、一般データのためのSk,pknの情報を出力する。
 なお、データ情報スケジューラ111dによる一般データ領域の確保も、1msec周期(1サブフレーム周期)で行われる。
 以上のように、制御領域以外の領域のリソースブロックを、VoIPデータ、再送用データ、一般データの順で、割り当てることで、データの優先度に応じた割り当てが可能である。
 なお、本実施形態のスケジューラ111では、VoIPデータ以外のユーザデータについての割り当て制御及び電力制御は、1msec毎(1サブフレーム)毎に行われるが、数サブフレーム毎に行っても良い。
 図16は、前述のような機能を有する基地局装置をフェムトBS101bとして採用し、隣接するマクロセルへの干渉を防止した場合の電力割り当て例を示している。図16におけるマクロセルのユーザ(端末装置)Bは、セルエッジユーザ(フェムトセルの近傍に存在するユーザ)であり、フェムトセルにおける信号は、ユーザBに対して干渉しやすい状況であるとする。
 この場合、マクロBS101aは、例えば、マクロBS101aに備わっているX2インターフェースを利用し、X2回線(バックボーン回線)経由で、フェムトBS101bに対して、電力抑制の指示を送信する。この指示は、マクロセルにおいて、ユーザBに割り当てられているリソースブロックについて、フェムトセルから受ける被干渉電力を示す情報を含んだものである。
 マクロBS101aから前記指示を受けたフェムトBS101bは、X2情報制御部117において、与干渉電力情報を生成する。さらに、電力制限制御部116は、与干渉電力情報に基づいて、マクロセルのユーザBに割り当てられているリソースブロックと同じリソースブロック(フェムトセルにおいてユーザEに割り当てられているリソースブロック)についての電力制限情報Pnを生成する。
 スケジューラ111は、この電力制限情報Pnに基づいて、ユーザEに割り当てられるリソースブロックの送信電力値pknを小さくする。これにより、フェムトセルから、マクロセルへの干渉が防止される。
 なお、フェムトセルのユーザFのように、マクロセルに対して干渉を与えないケースについても、送信電力値pknが小さくなることがある。これは、図14の評価関数から明らかなように、通信チャネルの状態(通信品質;SINR)の状況によっては、リソースブロックの送信電力が小さく抑えられる場合もあるからである。
 図17に示すように、スケジューラ111(特に、データ情報スケジューラ111d)は、Sk,pknを決定するための2つのモード(第1モード及び第2モード)を示している。
 ここで、Qos情報は、毎サブフレーム更新されるため、QoS情報から算出される端末装置別の優先度αkも、毎サブフレーム得ることができる。これに対し、CQI情報は、数サブフレームに一回しか更新されないため、CQI情報から得られる端末装置別の通信品質値(チャネル特性)γknも、数サブフレームに一回しか得ることができない。
 そこで、スケジューラ111(特に、データ情報スケジューラ111d)は、Sk,pknの双方を調整して、評価関数を最適化する第1モードと、pknを調整せずに、Skだけを調整する第2モードとを有している。
 図17に示すように、QoS情報とCQI情報がともに更新されるタイミングでは、第1モードを実行してSk,pknの双方を調整することで、適切なSk,pknを決定することができる。
 一方、QoS情報は更新されているが、CQI情報は更新されていない場合、最新の通信品質値γkには変化が無いことになる。このような場合、送信電力値pknは、変化させることなく、リソースブロックの割り当ての仕方だけを調整する第2モードを実行する方が適切である。
 このようにスケジューラが第1モードと第2モードとを持つことで、Qos情報とCQI情報の更新頻度の違いに対応することができる。しかも、QoS情報の更新頻度が、CQI情報の頻度よりも高いことから、リソースブロックの割り当て情報Skが更新される頻度も高くなる。
 図18は、図14及び図15中に示す評価関数の追加の項として加えることができるペナルティ値fkを示している。
 このペナルティ値は、同一のユーザ(端末装置)kに割り当てられたリソースブロックが、無線フレーム中において分散している度合いが高いほど、大きなペナルティ値となるように算出されるものである。
 例えば、図18に示すように、リソースブロック(RB)がその番号順に連続して配置されている場合において、あるユーザkに割り当てられたリソースブロックの番号が「1,2,3,4」であると、これら4つのリソースブロックは、周波数軸方向に連続した1つの群(塊)を構成している。この場合、ペナルティ値fpは、群の数が1つであることに対応して、ペナルティ値としては最も小さい「1」となる。
 また、あるユーザkに割り当てられたリソースブロックの番号が「1,2,3,4,10,11」であると、これら6つのリソースブロックは、「1,2,3,4」と「10,11」という2つの群を構成している。この場合、ペナルティ値fpは、群の数が2つであることに対応して、「2」となる。
 さらに、あるユーザkに割り当てられたリソースブロックの番号が「1,3,5,7」であると、これら64のリソースブロックは、「1」,「3」,「5」,「7」という4つの群を構成している。この場合、ペナルティ値fpは、群の数が4つであることに対応して、「4」となる。
 このペナルティ値fpは、図14及び/又は図15の評価関数が示す評価を下げるように、評価関数に対して作用させられる。つまり、図14の評価関数のように、評価関数の値を最大化する場合には、前記ペナルティ値fpは、評価関数の値を小さくするように、減算項として評価関数中に設けられる。一方、図15の評価関数のように、評価関数の値を最小化する場合には、前記ペナルティ値fpは、評価関数の値を大きくするように、加算項として評価関数中に設けられる。
 評価関数中のパラメータとして前記ペナルティ値fpを設けることで、同一のユーザ(端末装置)kに割り当てられるリソースブロックが分散する確率が低くなり、同一のユーザの領域を集中的に確保することができる。
<第3章>
〔1.通信システムの構成〕
 図19は、本発明の基地局装置を備えた無線通信システムの構成を示す概略図である。
 この無線通信システムは、複数の基地局装置201と、この基地局装置201との間で無線通信を行うことができる複数の端末装置202(移動端末)とを備えている。
 複数の基地局装置201には、例えば数キロメートルの大きさの通信エリア(マクロセル)MCを形成する複数のマクロ基地局装置201aと、マクロセルMC内に設置され数十メートル程度の比較的小さなフェムトセルFCを形成する複数のフェムト基地局装置201bとが含まれている。
 マクロ基地局装置201aは、自己のマクロセルMC内にある端末装置との間で無線通信を行うことができる。
 また、フェムト基地局装置201bは、例えば、屋内等、マクロ基地局装置201aの無線波を受信し難い場所等に配置され、上記フェムトセルFCを形成する。フェムト基地局装置201bは、自己が形成するフェムトセルFC内にある端末装置との間で無線通信が可能であり、本システムでは、マクロ基地局装置201aの無線波が受信し難い場所等においても、その場所に比較的小さいフェムトセルFCを形成するフェムト基地局装置201bを設置することで、端末装置に対して十分なスループットでのサービスの提供を可能にする。
 なお、以下の説明では、フェムト基地局装置201bに接続する端末装置202をフェムト端末装置202bともいい、マクロ基地局装置201aに接続する端末装置202をマクロ端末装置202aともいう。
 本実施形態の無線通信システムは、例えば、LTE(Long Term Evolution)が適用される携帯電話用のシステムであり、基地局装置と端末装置との間において、LTEに準拠した通信が行われる。LTEでは、周波数分割複信(FDD)方式を採用することができ、本実施形態では、FDD方式を採用しているものとして説明する。なお、通信システムとしては、LTEに限られるものではなく、また、FDD方式に限られるものでもなく、例えば、TDD(時分割複信)方式であってもよい。
〔2.LTEのフレーム構造〕
 本実施形態の通信システムが準拠するLTEにおいて採用可能なFDD方式においては、上り信号(端末装置から基地局装置への送信信号)と、下り信号(基地局装置から端末装置への送信信号)との間で、互いに異なる使用周波数を割り当てることで、上り通信と下り通信とを同時に行う。
 また、本実施形態においては、下りリンク側の無線通信にOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)、上りリンク側の無線通信にSC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access)を採用している。
 図20は、LTEにおける上り及び下りリンクそれぞれの無線フレームの構造を示す図である。LTEにおける下り側の基本フレームである無線フレーム(DLフレーム)及び上り側の無線フレーム(ULフレーム)は、その1無線フレーム分の時間長さがそれぞれ10ミリ秒であり、#0~#9まで10個のサブフレームによって構成されている。これらDLフレームとULフレームは、そのタイミングが揃えられた状態で、時間軸方向に配列される。
 なお、上記DLフレーム及びULフレームのタイミングは、各基地局装置間でも揃えられており、いわゆる基地局間同期がとれた状態で、各セルでの通信が行われる。
 図21は、DLフレームの詳細な構造を示す図である。図中、縦軸方向は周波数を示しており、横軸方向は時間を示している。
 DLフレームを構成するサブフレームは、それぞれ2つのスロット(例えば、スロット♯0,♯1)により構成されている。また、1つのスロットは、7個(♯0~♯6)のOFDMシンボルにより構成されている(Normal Cyclic Prefixの場合)。
 また、図中、データ伝送の上での基本単位領域(無線リソース割り当ての最小単位)であるリソースブロックは、周波数軸方向に12サブキャリア、時間軸方向に7OFDMシンボル(1スロット)で定められる。従って、例えば、DLフレームの周波数帯域幅が5MHzに設定されている場合、300個のサブキャリアが配列されるので、リソースブロックは、周波数軸方向に25個配置される。
 図21に示すように、各サブフレームの先頭には、基地局装置が端末装置に対し、下り通信に必要な制御チャネルを割り当てるための伝送領域が確保されている。この伝送領域は、各サブフレームにおいて先頭側に位置するスロットのシンボル♯0~♯2(最大で3シンボル)で割り当てられており、ユーザデータ等が格納されるPDSCH(Physical Downlink Shared Channel)及びPUSCH(Physical Uplink Shared Channel)の割当情報等を含む下りリンク制御チャネル(PDCCH:Physical Downlink Control Channel)や、PDCCHに関する情報を通知するための制御チャネル構成指示チャネル(PCFICH:Physical Control Format Indicator Channel)、PUSCHに対するハイブリッド自動再送要求(HARQ:Hybrid Automatic Repeat Request)の受信成功通知(ACK:Acknowledgement)、受信失敗通知(NACK:Negative Acknowledgement)を送信するためのハイブリッドARQ指示チャネル(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel)が割り当てられている。
 また、DLフレームにおいて、1番目のサブフレーム♯0には、ブロードキャスト送信によってシステムの帯域幅等を端末装置に通知するための同報チャネル(PBCH:Physical Broadcast Channel)が割り当てられる。PBCHは、時間軸方向において、1番目のサブフレーム♯0における後方側のスロットのシンボル♯0~♯3の位置に4つのシンボル幅で配置され、周波数軸方向において、DLフレームの帯域幅の中央の位置に6リソースブロック幅分(72サブキャリア)で割り当てられる。このPBCHは、4フレームにわたって同一の情報を送信することで、40ミリ秒ごとに更新されるように構成されている。
 PBCHには、通信帯域幅や、制御情報の構造等の主要なシステム情報が格納される。
 また、PBCHには、マスタ情報ブロック(MIB:Master Information Block)が格納されている。このマスタ情報ブロックには、PDSCHに格納され自己に接続する端末装置に対して送信されるシステム情報ブロック1(SIB1:System Information Block1)の割当位置に関する情報や、対応するPDSCHの復調に必要な無線フレーム番号が含まれている。
 また、DLフレームを構成する10個のサブフレームの内、1番目(♯0)及び6番目(♯5)のサブフレームそれぞれには、基地局装置やセルを識別するための信号である、第一同期信号及び第二同期信号(P-SCH:Primary Synchronizaiton Channel,S-SCH:Secondary Synchronizaiton Channel)が割り当てられている。
 P-SCHは、時間軸方向において、サブフレーム♯0及びサブフレーム♯5それぞれにおける先頭側のスロットの最後のOFDMシンボルであるシンボル♯6の位置に1つのシンボル幅で配置され、周波数軸方向において、DLフレームの帯域幅の中央の位置に6リソースブロック幅分(72サブキャリア)で配置されている。このP-SCHは、端末装置が、基地局装置のセルを分割した複数(3個)のセクタそれぞれを識別するための情報であり、3パターン定義されている。
 S-SCHは、時間軸方向において、サブフレーム♯0及びサブフレーム♯5それぞれにおける先頭側のスロットの最後から2番目のOFDMシンボルであるシンボル♯5の位置に1つのシンボル幅で配置され、周波数軸方向において、DLフレームの帯域幅の中央の位置に6リソースブロック幅分(72サブキャリア)で配置されている。このS-SCHは、端末装置が、複数の基地局装置の通信エリア(セル)それぞれを識別するための情報であり、168パターン定義されている。
 P-SCH及びS-SCHは、相互に組み合わせることによって504種類(168×3)のパターンが定義されている。端末装置は、基地局装置から送信されたP-SCH及びS-SCHを取得することで、自端末が、どの基地局装置のどのセクタに存在するかを認識することができる。
 P-SCH及びS-SCHがとり得る複数のパターンは、通信規格において予め定められており、各基地局装置及び各端末装置において既知である。つまり、P-SCH及びS-SCHは、それぞれ、複数のパターンをとり得る既知信号である。
 上述の各チャネルが割り当てられていない他の領域のリソースブロックは、ユーザデータ等を格納するための上述の下りリンク共有チャネル(PDSCH)として用いられる。 このPDSCHは、複数の端末装置で共有して用いられるエリアであり、ユーザデータの他、後に説明する位置情報や、各端末装置個別の制御情報等も格納される。
 格納される制御情報としては、上述のSIB1が挙げられる。つまり、PDSCHには、SIB1用に割り当てられているものがある。SIB1には、システム情報ブロック(例えばSIB2~SIB12)の割当位置に関する情報が含まれている。システム情報ブロックとしては、例えば、現在接続している基地局装置がマクロであるかフェムトであるかを示すフラグであるSIB2や、基地局装置の名前に関する情報を格納するSIB9等がある。
 PDSCHに格納されるユーザデータの割り当てについては、各サブフレームの先頭に割り当てられているPDCCHに格納される、下りの無線リソース割当に関する下り割当情報により端末装置に通知される。この下り割当情報は、PDSCHごとの無線リソース割当を示す情報であり、端末装置は、この下り割当情報によって、そのサブフレーム内に自己に対するデータが格納されているか否かを判断できる。
〔3.基地局装置(フェムト基地局装置)の構成〕
 図22は、フェムト基地局装置201bの構成を示すブロック図である。ここでは、フェムト基地局装置201bの構成について説明するが、マクロ基地局装置201aの構成も、フェムト基地局装置201bと同様である。
 フェムト基地局装置201bは、端末装置202bと通信するための第一のアンテナ203と、このアンテナ203が接続され端末装置202bと通信するために無線信号の送受信を行う送受信部(端末用RF部)204と、この端末用RF部204との間で授受が行われる送受信信号の信号処理を行う信号処理部205を備えている。端末用の第一のアンテナ203は、端末装置202bとの間における電波の送受信に適合する構成である。
 また、フェムト基地局装置201bは、放送所Bから放送されている放送波を受信する第二のアンテナ206と、このアンテナ206が接続されている放送波受信部(放送波用RF部)7とを備えている。前記放送所Bは、例えば、地上デジタルテレビジョン放送の電波を送信する電気的設備であり、送信所ともいう。放送波用の前記第二のアンテナ206は、放送所Bからの放送波の受信に適合する構成である。
〔3.1 端末用RF部〕
 端末用RF部204は、上り信号受信部211、下り信号受信部212、及び送信部213を備えている。上り信号受信部211は、端末装置202からの上り信号を受信するためのものであり、下り信号受信部212は、マクロ基地局装置201a又は他のフェムト基地局装置201bからの下り信号を受信(傍受)するためのものである。送信部213は、自己のフェムトセルFCへ下り信号を送信するためのものである。
 また、端末用RF部204は、サーキュレータ214を備えている。このサーキュレータ214は、アンテナ203からの受信信号を、上り信号受信部211及び下り信号受信部212側へ与え、送信部213から出力された送信信号を、アンテナ203側へ与えるためのものである。
 上り信号受信部211は、端末装置202からの上り信号の周波数帯域のみを通過させるフィルタや、増幅器、A/D変換器等を備えており、アンテナ203が受信する受信信号より端末装置202からの上り信号を取得し、これを増幅するとともにデジタル信号に変換し信号処理部205に出力する。このように、上り信号受信部211は、端末装置202からの上り信号の受信に適合して構成された受信部であって、基地局装置として本来的に必要な受信部である。
 送信部213は、D/A変換器や、フィルタ、増幅器等を備えており、信号処理部205からデジタル信号として出力される送信信号を受け取り、これをアナログ信号に変換するとともに増幅しアンテナ203から下り信号として送信させる機能を有している。
 本実施形態のフェムト基地局装置201bは、更に下り信号受信部212を備えている。この下り信号受信部212は、自己以外の他の基地局装置201が送信した下り信号を受信(傍受)するためのものである。
 この下り信号受信部212は、他の基地局装置201からの下り信号の周波数帯域だけを通過させるフィルタや、増幅器、A/D変換部等を備えており、アンテナ203が受信する受信信号より他の基地局装置201からの下り信号を取得し、これを増幅するとともにデジタル信号に変換し出力する。
 下り信号受信部212から出力された下り受信信号は、信号処理部205に与えられ、変復調部221等によって処理される。
〔3.2 放送波用RF部〕
 放送波用RF部207は、放送所Bから放送されている放送波を受信するためのものであり、放送波の周波数帯域のみを通過させるフィルタや、増幅器、A/D変換器等を備えており、アンテナ206が受信する放送波を取得し、これを増幅するとともにデジタル信号に変換し、信号処理部205が備えている復調部208を介して後述の位置推定部232に出力する。放送波用RF部207は、放送所Bからの放送波の受信に適合して構成された受信部である。
 以上のように、フェムト基地局装置201bは、自セル(フェムトセルFC)内の端末装置202bと無線通信するために、基地局装置として本来的に必要な、アンテナ203、端末用RF部204、及び信号処理部205を備えている。そして、このフェムト基地局装置201bは、自己の位置を推定するために、放送波用のアンテナ206と放送波用RF部207とを更に、備えている。
〔3.3 信号処理部〕
 信号処理部205は、当該信号処理部205の上位レイヤと、端末用RF部204との間で授受が行われる送受信信号の信号処理を行うための変復調部221を備えている。変復調部221は、上り信号受信部211から与えられる上り信号を上りの受信情報として復調し前記上位レイヤに出力するとともに、前記上位レイヤから与えられる各種送信情報(報知情報)を変調する機能を有している。
 そして、前記端末用RF部204の送信部213によって、自己と通信する端末装置202bに、当該端末装置202bにとって有用な前記送信情報(報知情報)が、下り信号として送信される。
 変復調部221は、前記上位レイヤから与えられる報知情報について、スケジューリング部226の指令に基づいて、所定のデータ単位ごとに所定の方式で変調を行うとともに、変調されたデータについてリソースブロック単位ごとでDLフレームに対する割り当てを行い、自己の下り信号を生成する機能を有している。
 また、変復調部221は、下り信号受信部212にて受信された他セルの下り信号を復調したり、上り信号受信部211にて受信された他セルの上り信号を復調したりすることもできる。
 放送波用の復調部208は、放送波用RF部207から与えられる放送波信号を復調する機能を有しており、信号処理部205が有している位置推定部232に出力する。
 位置推定部232は、放送所Bから送信され前記放送波用RF部207が受信した放送波を用いて自己(フェムト基地局装置201b)の位置を推定する機能を備えている。この位置推定部232は、自己の位置を推定するために、複数の放送所から送信された複数の放送波を用いる。本実施形態(図19参照)では、三つの放送所B1,B2,B3から放送されている放送波W1,W2,W3を用いる。
 位置推定部232は、位置の推定を実行する推定処理本体部240、後述の位置推定用情報を取得する取得部241、所定の放送所を複数選定する選定部242、及び放送波の受信電力を計測する受信電力計測部243を有している。これらの各機能については後に説明する。
 また、信号処理部205は、前記位置推定部232によって推定された自己の位置に関する位置情報を、前記下り信号に含まれる報知情報に追加して格納する情報格納部231を有している。
 なお、位置推定部232によって推定され報知情報に格納された位置情報は、後にも説明するが、他のセルの無線通信装置がこの情報を受信し、干渉抑制処理を実行する。
〔3.4 位置の推定について(その1)〕
 自己(フェムト基地局装置201b)の位置の推定処理について、図23に基づいて説明する。フェムト基地局装置201bは、所定の位置に設置されると、初期設定を開始する(ステップS1)。自己の設置位置が含まれる領域では、図24に示しているように、三カ所の放送所B1,B2,B3から放送波が送信されており、この内の少なくとも一つからは、地域毎に異なる放送を行うチャネルの放送波が送信されている。地域毎に異なる放送を行うチャネルとしては、例えばNHK総合(NHK;日本放送協会)である。また、本実施形態では、放送波は、地上デジタルテレビジョン放送のものであり、また、図24の第一の放送所B1から、地域毎に異なる放送を行うチャネルの放送波が送信されているとする。
 フェムト基地局装置201bの放送波用RF部207は、アンテナ206から前記チャネルの放送波を受信し、復調部208によって復調され、放送波信号は位置推定部232に与えられる(ステップS2)。放送波信号には、ネットワーク情報テーブル(以下、NITという)が含まれており、このNITの地上分配システム記述子には、エリアコードが含まれている。
 このため、放送波用RF部207によって受信した放送波に基づいて、位置推定部232の前記選定部242は、自己の設置位置の大まかな地域を識別することができる(ステップS3)。つまり、選定部242は、前記エリアコードを参照することにより、自己の設置位置の大まかな地域を識別する。本実施形態では、大まかな地域として「近畿圏」を識別する。
 なお、この放送波の電波状況は、画像として出力することができるレベルにまで達していなくてよく、NITのパケットが1回でも受信できるレベルであればよい。また、設置位置の大まかな地域を識別するために、選定部242が参照する情報は、これ以外であってもよく、ブロードキャスタ情報テーブルのブロードキャスタIDであってもよい。
 そして、前記選定部242は、自己の設置位置の近隣にある放送所を選定する。前記のとおり、ステップS3で、選定部242は、自己が設置されているおおまかな地域を識別していることから、この識別した地域に基づいて、当該地域に放送波を送信している放送所を複数選定する(ステップS4)。
 このために、本実施形態では、フェムト基地局装置201bが設置される対象となり得る範囲(例えば日本全国)において、区画された各地域と、当該各地域に放送波を放送している放送所とが対応付けられて蓄積された放送所情報が、データベースに蓄積されている。例えば、地域として「近畿圏」では、この地域に放送波を放送している放送所として「摩耶山放送所」「比叡山放送所」「生駒山放送所」が、「近畿圏」に対応付けられて放送所情報として蓄積されている。
 また、この放送所情報には、各放送所の位置についての情報も含まれており、フェムト基地局装置201b(選定部242)は、各放送所の位置を取得することができる。
 そこで、選定部242は、前記のとおり、自己が設置されているおおまかな地域を識別していることから(ステップS3)、前記放送所情報を参照し、前記識別した地域に基づいて、当該識別した地域に放送波を放送している放送所を複数選定することができる。
 本実施形態では、選定部242は、識別した地域「近畿圏」に基づいて、放送所情報を参照し、当該識別した地域「近畿圏」に放送波を放送している放送所として「摩耶山放送所B1」「比叡山放送所B2」「生駒山放送所B3」を選定することができる。
 なお、放送所情報が蓄積されている前記データベースは、フェムト基地局装置201bが備えていてもよいが、ネットワーク上に設けられており、図22に示しているように、フェムト基地局装置201bは、ネットワークを介して、放送所情報を取得し選定処理を行うことができる。
 また、データベースに蓄積されている他の情報として、位置推定用情報がある。位置推定用情報は、各放送所からの位置と、当該位置で受信可能となる当該放送所からの放送波の受信電力とが対応付けられて蓄積された位置-電力対応情報である。この位置-電力対応情報は、各地域に放送波を放送している放送所に関する情報であって当該放送所から放送された放送波の受信電力から自己の位置を推定するために用いられる情報である。そして、この位置-電力対応情報は、放送所毎に設定されている。
 具体的に説明すると、図24において、例えば、摩耶山放送所B1の場合、当該放送所B1から送信された電波の受信電力は、当該放送所B1から離れるにしたがって小さくなる。このことから、同じ受信電力となる地点を結んだ曲線を、受信電力の値毎に予め設定した情報が、位置-電力対応情報である。つまり、受信電力の等高線のマップであるとも言える。なお、図24では、受信電力ΔP間隔の等高線が描かれており、等高線は、ほぼ、放送所を中心とする円形となる。
 図23に戻って説明を続ける。ステップS4で前記選定部242によって選定された放送所B1,B2,B3それぞれから、フェムト基地局装置201bの放送波用RF部207は、所定のチャネルの放送波を受信する(ステップS5)。本実施形態では、複数の放送所B1,B2,B3それぞれから、周波数が重複していない放送波を受信する。例えば、「摩耶山放送所B1」からの第一の放送波W1としてNHK総合(神戸)、「比叡山放送所B2」からの第二の放送波としてNHK総合(京都)、「生駒山放送所B3」から第三の放送波としてNHK総合(大阪)の放送波を受信する。なお、この放送波の電波状況は、画像を出力することができるレベルにまで達していなくてよく、位置推定部232の前記受信電力計測部243が受信電力を計測することができるレベルであればよい。
 また、前記選定部242によって選定された複数の放送所B1,B2,B3それぞれについての前記位置-電力対応情報(位置推定用情報)を、位置推定部232の前記取得部241は、前記データベースから取得する(ステップS6)。本実施形態では、「摩耶山放送所B1」「比叡山放送所B2」及び「生駒山放送所B3」それぞれについての位置-電力対応情報をデータベースから取得する。
 なお、位置-電力対応情報が蓄積されているデータベースは、フェムト基地局装置201bが備えていてもよいが、ネットワーク上に設けられており、フェムト基地局装置201bがネットワーク210を介して、位置-電力対応情報を取得することができる。
 そして、前記受信電力計測部243は、三カ所の放送所B1,B2,B3から送信され放送波波用RF部207が受信した、第一の放送波W1、第二の放送波W2、及び第三の放送波W3それぞれの受信電力を計測する(ステップS7)。
 そして、前記推定処理本体部240は、三つの放送所B1,B2,B3から送信され受信電力計測部243が計測した放送波W1,W2,W3それぞれの受信電力、及び、ステップS6で取得部241が取得した前記位置-電力対応情報を用いて、自己の位置を推定する(ステップS8)。
 すなわち、電力計測部243が計測して得た放送波W1,W2,W3それぞれの受信電力が、P1,P2,P3であったとすると、まず、「摩耶山放送所B1」からの放送波W1の受信電力がP1であることから、「摩耶山放送所B1」の位置-電力対応情報によれば、図24の曲線L1上で当該放送波W1を受信したと推定することができる。
 同様にして、「比叡山放送所B2」及び「生駒山放送所B3」についても、放送波W2,W3それぞれを受信したと推定することができる位置を表す曲線L2,L3を求めることができる。
 なお、各放送所B1,B2,B3から各曲線L1,L2,L3までは、各放送波W1,W2,W3それぞれを受信した位置の、放送所B1,B2,B3それぞれからの距離を意味している。
 以上より、推定処理本体部240は、三つの曲線L1,L2,L3の交点が、自己(フェムト基地局装置201b)の位置であると推定することができる。なお、実際では、測定誤差等を含むことから、図24に示しているように、厳密な点(交点)ではなく、これら三つの曲線L1,L2,L3すべてが重なっている領域Kに、フェムト基地局装置201bが設置されていると推定することができる。
〔3.5 位置の推定について(その2)〕
 前記実施形態では、ステップS5において、選定部242によって選定された放送所それぞれから、フェムト基地局装置201bの放送波用RF部207は、周波数が重複していないチャネルの放送波を受信する場合を説明した。しかし、フェムト基地局装置201bを設置する地域によっては、周辺に存在している異なる複数の放送所から、周波数が同一であって同期して放送波が放送されているシングルフリークエンシーネットワーク(SFN)を構成している地域もある。この場合の位置推定について説明する。
 つまり、本実施形態は、位置推定部232が自己(フェムト基地局装置201b)の位置を推定するために用いる複数の放送所B1,B2,B3から送信された複数の放送波W1,W2,W3に、周波数が同一であって放送所間で同期して送信された放送波が含まれている場合である。
 この場合、位置推定部232は、前記周波数が同一である放送波の受信時間差を求め、当該受信時間差が生じる領域上に自己の位置が存在すると推定する。以下、この推定処理について具体的に説明する。
 ここで、仮に「摩耶山放送所B1」からの放送波W1と、「生駒山放送所B3」からの放送波W3とが、同じ周波数(同じチャネル)であり、両放送所間で同期して放送波W1,W2が放送されているとする。なお、「比叡山放送所B2」からの放送波W2は、これら放送波W1,W3と異なる。
 この場合、図24のステップS5では、フェムト基地局装置201bの放送波用RF部207は、マルチパス伝送路による信号を受信することになる。なお、このステップS5までの処理は、前記実施形態と同じであり、説明を省略している。
 図25は、フェムト基地局装置201bの位置推定部232による処理を説明する説明図である。放送波用RF部207が受信した前記放送波W1,W3による受信信号は、図25(a)のようになる。なお、図25(a)は周波数領域で表現したものである。
 そこで、位置推定部232の推定処理本体部240は、この受信信号のインパルス応答を求める。このために、逆フーリエ変換することによって時間領域で表現する(図25(b)参照)。この処理により、放送波W1,W3の内の一方と他方との間には時間差Δtが生じており、推定処理本体部240は、放送波W1,W3の受信時間差Δtを求めることができる(ステップS11)。なお、推定処理本体部240にとって判断は不可能であるが、図25(b)では、左側を「摩耶山放送所B1」からの放送波W1、右側を「生駒山放送所B3」からの放送波W3としている。
 このように、受信時間差Δtが求められると(ステップS11)、「摩耶山放送所B1」と「生駒山放送所B3」との間において、このような受信時間差Δtが生じる領域は、限定されることから、当該受信時間差Δtが生じる領域上に自己(フェムト基地局装置201b)の位置が存在すると、推定処理本体部240は推定することができる。
 すなわち、二つの放送所「摩耶山放送所B1」「生駒山放送所B3」から同時に送信された同一周波数の放送波W1,W3が、前記受信時間差Δtで受信される領域は、図26に示しているように、二つの放送所「摩耶山放送所B1」「生駒山放送所B3」の間の双曲線(曲線L4又は曲線L5)上の領域となる。このように、「摩耶山放送所B1」と「生駒山放送所B3」との放送波W1,W3を用いて、推定処理本体部240は、自己の位置の候補を推定することができる(ステップS12)。
 そして、前記実施形態と同様に、放送波用RF部207は、「比叡山放送所B2」からの放送波W2の放送波を受信し(図23のステップS5)、受信電力計測部243は、当該放送波W2の受信電力(P3)を計測する(ステップS7)。また、前記実施形態と同様に、選定部242によって選定されている「比叡山放送所B2」についての前記位置-電力対応情報を、取得部241が取得する(ステップS6)。
 図26において、計測された「比叡山放送所B2」からの放送波W3の受信電力がP3であるとすると、前記位置-電力対応情報によれば、図26の曲線L6上で当該放送波W3を受信したと、推定処理本体部240は推定することができる。
 以上より、推定処理本体部240は、自己の位置の候補である前記曲線L4及び前記曲線L5の内の一方と、曲線L6との交点が、フェムト基地局装置201bの位置であると推定することができる(ステップS8)。
 以上のように、放送所からの距離と、当該放送所から放送された放送波の受信電力との間に関係を有することから、本発明の基地局装置(フェムト基地局装置201b)によれば、位置推定部232は、放送所B1,B2,B3から送信され放送波用RF部207が受信した放送波の受信電力を用いて自己の位置を推定することができる。
 また、位置推定部232の取得部241が、位置推定用情報として位置-電力対応情報を取得することから、位置推定部232の推定処理本体部240は、放送波用RF部207が受信した放送波の受信電力と、当該位置-電力対応情報とに基づいて、自己の位置を容易に推定することができる。
 また、この位置-電力対応情報は、各地域に放送波を放送している複数の放送所それぞれに関する情報であるが、前記選定部242によって自己が設置される地域を識別し、その地域の周辺にある放送所に関する位置-電力対応情報を、取得部241が取得すればよい。
 なお、前記実施形態では、放送波用RF部207が受信した放送波に基づいて、自己が設置されている地域を識別することにより、当該地域に放送波を送信している放送所を複数選定しているが、自己が設置される地域を基地局装置が識別するその他の手段として、例えば、基地局装置を設置する際に、ユーザがその設置位置(地域)を当該基地局装置に入力してもよい。これにより、その設置位置(地域)に放送波を放送している放送所を、基地局装置が選定してもよい。
〔3.6 位置情報の格納について〕
 図22に戻って、フェムト基地局装置201bにおける位置情報の格納について説明する。
 信号処理部205は、自己(フェムト基地局装置201b)の位置(前記推定位置)に関する位置情報を、報知情報に追加して格納する情報格納部231を備えている。この位置情報は、他のセルの無線通信装置が干渉抑制処理に用いる情報となる。また、前記他のセルの無線通信装置とは、前記報知情報を受信する側の装置であり、送信側のフェムト基地局装置201bが形成するフェムトセルFCとは異なるセルを形成するマクロ基地局装置201aと、送信側のフェムト基地局装置201bの近くに設置されるが別であるフェムト基地局装置201bとがある。
 図27は、フェムト基地局装置201bによる送信信号(報知情報)の送信処理のフローチャートである。前記位置推定部232によって、自己の位置が推定されると(ステップS20)、情報格納部231は、この位置に関する位置情報を報知情報に格納する処理を行い(ステップS30)、変復調部221はこの報知情報を変調し、前記端末用RF部204の送信部213によって、当該報知情報を下り信号として送信する(ステップS40)。
 そして、自己(フェムト基地局装置201b)のセル(フェムトセルFC)とは異なる他のセルの無線通信装置(図22ではマクロ基地局装置201a)は、前記位置情報が格納されている前記報知情報を受信して、干渉抑制処理を実行することができる。
 また、ステップS40の後も、位置推定部232は、所定の周期で自己の位置を推定し、位置(位置情報)の変化を判定する(ステップS50)。閾値よりも大きく変化している場合(ステップS50のYes)、情報格納部231は、変化した位置情報を報知情報に格納し直す処理を行う(ステップS30)。位置(位置情報)が変化しない場合(ステップS50のNo)、位置の変化の判定を繰り返し実行する(ステップS50)。
 位置推定部232によって推定されたフェムト基地局装置201bの位置についての位置情報は、当該フェムト基地局装置201bが送信する報知情報の内の一部と共に、いずれかのリソースブロックに格納される。
 この位置情報が格納される格納領域は、例えば、前記〔2.LTEのフレーム構造〕で説明した、基地局装置(フェムト基地局装置201b)の名前に関する情報が格納される領域であるSIB9とすることができる。
 LTEでは、自己の名前を報知する領域としてSIB9が確保されている(48バイト)。このSIB9は、自己の名前を自由に設定して格納することができる領域であるため、このSIB9に「自己の名前の情報+自己の位置情報」が格納される。位置情報としては、緯度及び経度である。
 具体的に説明すると、前記位置推定部232によって自己の位置情報として例えば、経度=+135度41分35.600秒、緯度=+35度00分35.600秒が推定値として取得されたとする。この場合、情報格納部231は、この位置情報を所定の変換アルゴリズムにしたがって、次のように所定の様式に変換する。
 経度に関して、ミリ秒の単位で表した数値に変換する。つまり、以下の演算を行う。
  (経度)=+135度41分35.600秒
      =600(ミリ秒)+1000×35(秒)+1000×60×41(分)+1000×60×60×135(度)
      =488495600(ミリ秒)
 さらに、情報格納部231は、この値(488495600)をUTF-8に変換する。
  488495600=0x1d1dd9f0
 さらに、情報格納部231は、これを[0-9,A-Z,a-z、+2記号]の6ビットで符号化する処理を行う。
  0x1d1dd9f0=0T7Tdm
 情報格納部231は、緯度についても同様の変換アルゴリズムにより変換する。
  (緯度)=+35度00分35.600秒
      =126035600(ミリ秒)
  126035600=0x1d1dd9f0
  0x1d1dd9f0=07WoQG
 フェムト基地局装置201bの自己の名前を「MyFemto」とすると、SIB9には本来「MyFemto」が格納されるはずであるが、情報格納部231は、前記符号化した位置情報を追加的に格納して「MyFemto_07WoQG_0T7Tdm」と書き換える。
 情報格納部231が、フェムト基地局装置201bの位置情報を格納する領域としては、前記SIB9以外であってもよく、位置情報を自由に格納することが許容されている格納領域とすることができる。
 また、接続する端末装置202に与える情報を格納するために、通常はSIB2~SIB11が設定されている場合、SIB12まで領域を拡張し、このSIB12に位置情報を格納してもよい。
〔4 他のセルの無線通信装置における干渉抑制制御について〕
 図27のステップS40で、フェムト基地局装置201bにおいて、送信情報(報知情報)に位置情報を格納して無線送信が開始されると、他のセルの無線通信装置であるマクロ基地局装置201aは、位置情報が格納されている送信情報を受信して、干渉抑制処理を実行する。マクロ基地局装置201aは、送信側であるフェムト基地局装置201bと同じ構成である。
 マクロ基地局装置201aの信号処理部は、受信した位置情報を用いて干渉抑制処理を実行するために、位置情報が格納されている報知情報から、当該位置情報を分離する分離処理機能を備えている。つまり、SIB9に格納されている場合、「MyFemto_07WoQG_0T7Tdm」から「07WoQG_0T7Tdm」を取り出すことができる。
 そして、マクロ基地局装置201aの信号処理部は、前記情報格納部231による前記変換アルゴリズムと反対の手順による変換アルゴリズムを用いて、位置情報を、緯度及び経度の情報として復元する。つまり、経度=+135度41分35.600秒、緯度+35.00.35.600が復元される。
 このようにして、マクロ基地局装置201aは、フェムト基地局装置201bから傍受した下り信号から、フェムト基地局装置201bの位置情報を分けて取り出すことができるので、信号処理部は、この位置情報を干渉抑制処理に用いることが可能となる。
 マクロ基地局装置201aのアンテナは、複数のアンテナがアレイ状に並べられてアダプティブアレイアンテナとして構成されている。そして、マクロ基地局装置201aの信号処理部は、指向性制御機能を有しており、前記各アンテナの重み付けをアダプティブ制御して、アンテナの指向性を電気的に変えることができる。
 そこで、マクロ基地局装置201aの信号処理部は、自己の位置情報を取得している他に、フェムト基地局装置201bの位置情報を取得していることから、当該フェムト基地局装置201bの方向、つまり、フェムトセルの方向にヌルビームを向けるようにビームフォーミングを行う。
 これにより、自己のセル内の端末装置202aにはビームを向けつつも、他のセルであるフェムトセルFC内にある端末装置202bには、信号(干渉信号)が届きにくくなり、当該端末装置202bにおける干渉が抑制される。
 以上の実施形態によれば、フェムト基地局装置201bは、GPS信号を用いなくても、放送所B1,B2,B3から放送された放送波W1,W2,W3を用いることにより、自己の位置を推定することができ、この位置情報を取得したマクロ基地局装置201aは、フェムト基地局装置201bのフェムトセルとの間で生じる干渉抑制制御を実行することが可能となる。
〔5 端末装置が放送波を用いて位置推定する実施形態〕
 図22に示した前記実施形態の基地局装置(フェムト基地局装置201b)は、自らが放送波を用いて位置推定する場合であったが、以下に説明する実施形態(図28)では、端末装置202が放送所Bからの放送波を用いて自己(端末装置202)の位置推定を行い、基地局装置201がその情報を受信して自己(基地局装置201)の位置を推定する。
〔5.1 端末装置〕
 このために、端末装置202は、基地局装置201と無線通信するために、端末装置として本来的に必要な、アンテナ251、このアンテナ251に接続され基地局装置201と通信するために無線信号の送受信を行う基地局用RF部(送受信部)252と、この基地局用RF部252との間で授受が行われる送受信信号の信号処理を行う信号処理部253と、キーボードやモニタ等からなり送受信データの入出力を行うための入出力部256とを備えている。
 信号処理部253は、基地局用RF部252及び入出力部256を制御するとともに、変復調等の基地局装置との間で通信を行うために必要な処理を行う。
 そして、この端末装置202は、基地局装置201と無線通信するための本体的に必要な前記構成の他に、放送波用のアンテナ250と、このアンテナ250に接続され放送所Bから送信された放送波を受信する放送波受信部(放送波用RF部)254と、複数の放送所Bから送信され前記放送波用RF部254が受信した放送波の受信電力を用いて自己の位置を推定する位置推定部255とを備えている。なお、信号処理部253が、前記位置推定部255の機能を有していてもよい。
 放送波用RF部254は、例えば地上デジタルテレビジョン放送の電波を受信して画像を表示可能である従来より知られている携帯電話に搭載されている機能によって構成することができ、また、この放送波用RF部254は、前記実施形態(図22)で説明した基地局装置201bが備えている放送波用RF部207と、地上デジタルテレビジョン放送の電波を受信可能である点で、同じである。
 また、端末装置202が備えている前記位置推定部255の構成及び機能は、前記実施形態(図22)で説明した基地局装置201bが備えている位置推定部232と同じである。このため、端末装置202による自己の位置の推定処理は、図23と同じステップが順に実行されることで実現される。
 これにより、端末装置202は、GPS信号を用いないで、放送波を用いて自己の位置を推定することができる。そして、この端末装置202は、当該位置に関する位置情報を、前記基地局用RF部252及び前記アンテナ251を介して、自己と通信する基地局装置201に送信する。
〔5.2 基地局装置〕
 そして、この位置情報を受信した基地局装置201は、端末装置202が推定した当該端末装置202の位置に基づいて、当該基地局装置201の位置を推定する処理を実行する。
 このために、基地局装置201は、アンテナ303と、このアンテナ303に接続され端末装置202と通信するために無線信号の送受信を行う送受信部(端末用RF部)304と、この端末用RF部304との間で授受が行われる送受信信号の信号処理を行う信号処理部305とを備えている。
 前記アンテナ303、前記端末用RF部304、及び、前記信号処理部305は、端末装置202と無線通信するために本来的に必要な機能であり、その機能は、前記実施形態(図22)のものとそれぞれ同様である。
 信号処理部305は、端末用RF部304を制御するとともに、変復調等の端末装置2との間で通信を行うために必要な処理を行う。
 そして、前記のとおり、端末装置202は、複数の放送所Bから送信された放送波の受信電力を用いて自己(端末装置202)の位置を推定していることから、この端末装置202から、当該端末装置202の位置についての位置情報を、アンテナ303を用いて前記端末用RF部304は受信する。
 そして、この基地局装置201は、端末用RF部304が受信した端末装置202の位置についての位置情報に基づいて、自己(基地局装置201)の位置を推定する位置推定部306を有している。なお、本実施形態では、信号処理部305が位置推定部306の機能を有している。
 位置推定部306による自己の位置の推定処理は、以下のとおりである。
 端末装置202は、接続している基地局装置201の近傍に存在していることから、基地局装置201の位置推定部306は、取得した端末装置202の位置情報に基づく位置を、そのまま基地局装置201の位置とみなす処理を実行することで、自己の位置を取得することができる。
 または、基地局装置201のセル内に複数の端末装置202が存在しており、これら複数の端末装置202から当該端末装置202それぞれの位置情報を取得できている場合、位置推定部306は、取得した複数の位置情報に基づく位置の平均値を求め、当該平均値を自己の位置とみなす処理を実行する。これにより、自己の位置を取得することができる。
 以上のように、図28の実施形態の場合、端末装置202が、複数の放送所Bから送信された放送波の受信電力を用いて自己の位置を推定すると、当該端末装置202の位置についての情報を、基地局装置201の端末用RF部304が受信する。そして、基地局装置201の位置推定部306は、この端末装置202の位置についての情報に基づいて、自己の位置を推定することができる。
 前記各実施形態では、基地局装置の位置を推定するために用いた放送波を、地上デジタルテレビジョン放送の放送波として説明したが、放送波はこれ以外であってもよく、例えば、アナログ放送や、AM方式又はFM方式のラジオ放送等の放送波であってもよい。
 また、前記実施形態では、位置情報に基づいて実行する干渉抑制処理を、指向性制御として説明したが、これ以外であってもよく、送信電力制御等とすることもできる。
 また、前記実施形態では、位置推定のために位置推定用情報が用いられ、この位置推定用情報は、予め受信電力についてのマップを示す情報として取得されている位置-電力対応情報である場合を説明した。しかし、これ以外の手段によって位置推定を実行してもよく、位置推定部は、放送波の送信電力値(設定値)を取得すると、放送波の受信電力(測定値)に基づいて、当該放送波のパスロス値を求め、このパスロス値に基づいて位置の推定を行ってもよい。なお、パスロス値は、互いの距離に応じた伝搬損失であるため、放送所からの現状の送信電力からどの程度の電力で放送波が到達しているかを意味している。つまり、受信電力から求めたパスロス値と、放送所からの距離とは関係があることから、受信電力から求めたパスロス値に基づいて、放送所からの距離を求め、この距離から自己の位置を推定することが可能となる。
 なお、前記第1章、第2章及び第3章それぞれにおいて、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[符号の説明]
 1   基地局装置
 1a  マクロ基地局装置
 1b  フェムト基地局装置
 2a  マクロ端末装置
 2b  フェムト端末装置
 10  MACスケジューラ
 11  スケジューラ本体部
 11a 制御領域スケジューラ
 11b VoIPスケジューラ
 11c HARQスケジューラ
 11d データ情報スケジューラ
 16  電力制限制御部
 20  PHY部
 30  MAC部
 70  RRM(無線リソース管理部)
 MC  マクロセル
 FC  フェムトセル
 101   基地局装置
 101a  マクロ基地局装置
 101b  フェムト基地局装置
 102a  マクロ端末装置
 102b  フェムト端末装置
 111   スケジューラ
 111a  制御領域スケジューラ
 111b  VoIPスケジューラ
 111c  HARQスケジューラ
 111d  データ情報スケジューラ
 116   電力制限制御部
 MC    マクロセル
 FC    フェムトセル
 201 基地局装置
 202 端末装置
 204 端末用RF部(送受信部)
 205 信号処理部
 207 放送用RF部(放送波受信部)
 232 位置推定部
 240 推定処理本体部
 241 取得部
 242 選定部
 243 受信電力計測部
 252 基地局用RF部(送受信部)
 253 信号処理部
 254 放送波受信部
 255 位置推定部
 304 端末用RF部(送受信部)
 305 信号処理部
 306 位置推定部
 B1,B2,B3 放送所
 W1,W2,W3 放送波

Claims (43)

  1.  無線通信のMAC層の処理を行うMAC部と、
     無線リソースの割り当てを決定するスケジューリングを行うスケジューラと、
     無線リソースの管理を行う無線リソース管理部と、
    を備え、
     前記スケジューラは、前記MAC部を介さずに、前記無線リソース管理部から情報を取得できるように、前記無線リソース管理部と接続されている
     ことを特徴とする基地局装置。
  2.  前記スケジューラは、前記スケジューリングを行うのに必要とされるスケジューリング用情報を、前記MAC部を介さずに、前記無線リソース管理部から取得するよう構成されている
     ことを特徴とする請求項1記載の基地局装置。
  3.  前記無線リソース管理部は、基地局間通信インターフェースを介して、基地局装置間で情報のやり取りが行えるよう構成され、
     前記スケジューラは、前記無線リソース管理部が前記基地局間通信インターフェースを介して他の基地局装置から取得した情報を、前記スケジューリング用情報として取得する
     請求項2記載の基地局装置。
  4.  前記スケジューリング用情報には、セル間干渉を抑制するための干渉制御に用いられる干渉制御情報が含まれ、
     前記スケジューラは、前記干渉制御情報を用いて、セル間干渉を抑制するように前記スケジューリングを行う
     請求項2又は3に記載の基地局装置。
  5.  前記スケジューラは、無線リソースの割り当て結果を示す割当情報を、前記MAC部を介さずに、前記無線リソース管理部に与えるよう構成されている
     請求項1~3のいずれか1項に記載の基地局装置。
  6.  前記無線リソース管理部は、前記スケジューラから取得した前記割当情報を、基地局間通信インターフェースを介して、他の基地局装置に送信するよう構成されている
     請求項5記載の基地局装置。
  7.  前記スケジューラは、前記MAC部を介さずに、前記MAC層の下位層であるPHY層の処理を行うPHY部に情報を与えることができるように、前記PHY部と接続されている
     請求項1~6のいずれか1項に記載の基地局装置。
  8.  前記スケジューラは、無線リソースの割り当て結果を示す割当情報を、前記MAC部を介さずに、前記PHY部に与えるよう構成されている
     請求項7記載の基地局装置。
  9.  前記スケジューラは、前記MAC部を介さずに、前記PHY部から情報を取得できるように、前記PHY部と接続されている
     請求項1~8のいずれか1項に記載の基地局装置。
  10.  前記PHY部は、前記スケジューリングを行うのに必要とされるスケジューリング用情報を、受信信号から生成するよう構成され、
     前記スケジューラは、前記スケジューリング用情報を、前記MAC部を介さずに、前記PHY部から取得するよう構成されている
     請求項9記載の基地局装置。
  11.  無線通信のMAC層の処理を行うMAC部と、
     無線リソースの割り当てを決定するスケジューリングを行うスケジューラと、
     無線リソースの管理を行う無線リソース管理部と、
    を備え、
     前記スケジューラは、前記MAC部を介さずに、前記無線リソース管理部に情報を与えることができるように、前記無線リソース管理部と接続されている
     ことを特徴とする基地局装置。
  12.  無線通信のMAC層の処理を行うMAC部と、
     無線通信のPHY層の処理を行うPHY部と、
     無線リソースの割り当てを決定するスケジューリングを行うスケジューラと、
    を備え、
     前記スケジューラは、前記MAC部を介さずに、前記PHY部に情報を与えることができるように、前記PHY部と接続されている
     ことを特徴とする基地局装置。
  13.  無線通信のMAC層の処理を行うMAC部と、
     無線通信のPHY層の処理を行うPHY部と、
     無線リソースの割り当てを決定するスケジューリングを行うスケジューラと、
    を備え、
     前記スケジューラは、前記MAC部を介さずに、前記PHY部から情報を取得できるように、前記PHY部と接続されている
     ことを特徴とする基地局装置。
  14.  複数の無線リソースの端末装置への割り当てを決定するスケジューラを備えた基地局装置であって、
     前記スケジューラは、複数の無線リソース毎の送信電力制限値を用いて、前記無線リソースの端末装置への割り当て及び無線リソース毎の送信電力値を決定する電力割り当てスケジューリングを行うよう構成されている
     ことを特徴とする基地局装置。
  15.  前記スケジューラは、前記複数の無線リソース毎の送信電力制限値を制約として用いて、所定の評価関数を最適化することで、前記電力割り当てスケジューリングを行うよう構成されている
     請求項14記載の基地局装置。
  16.  前記評価関数は、複数の無線リソース毎の送信電力値を前記評価関数の調整パラメータとして含み、
     前記スケジューラは、前記複数の無線リソース毎の送信電力制限値を制約として、前記調整パラメータである前記複数の無線リソース毎の送信電力値を調整することで、前記評価関数を最適化するよう構成されている
     請求項15記載の基地局装置。
  17.  前記評価関数は、各無線リソースをどの端末装置に割り当てるかを示す情報を前記調整パラメータとして含む
     請求項15又は16記載の基地局装置。
  18.  前記評価関数には、端末装置毎の優先度及び/又は各無線リソースそれぞれの通信品質値が前記評価関数のパラメータとして含まれる
     請求項15~17のいずれか1項に記載の基地局装置。
  19.  前記端末装置毎の優先度を、各端末装置へ送信すべきデータの送信遅延状況を示すデータ遅延情報に基づいて生成する遅延情報生成部を備え、
     前記遅延情報生成部は、前記端末装置毎の優先度をスケジューラに与えるよう構成されている
     請求項18記載の基地局装置。
  20.  各端末装置へ送信すべきデータのバッファリングを行うデータバッファを備え、
     前記データバッファは、各端末装置へ送信すべきデータの送信遅延状況を示すデータ遅延情報を、前記遅延情報生成部に与えるよう構成されている
     請求項19記載の基地局装置。
  21.  前記通信品質値をスケジューラに与える通信品質提供部を備えている
     請求項18~20のいずれか1項に記載の基地局装置。
  22.  前記スケジューラから取得した、前記無線リソースの端末装置への割り当て及び無線リソース毎の送信電力値に基づいて、各端末装置に対する変調方式を適応的に決定する適応変調制御部を備えている
     請求項14~21のいずれか1項に記載の基地局装置。
  23.  前記評価関数は、スループットに関する評価関数である
     請求項15~22のいずれか1項に記載の基地局装置。
  24.  前記評価関数は、各端末装置が使用する無線リソースの量に関する評価関数である
     請求項15~23のいずれか1項に記載の基地局装置。
  25.  前記評価関数は、送信電力に関する評価関数である
     請求項15~24のいずれか1項に記載の基地局装置。
  26.  前記スケジューラは、無線フレーム中において制御情報が格納される制御領域を確保する制御領域スケジューラと、前記制御領域として確保されずに残った無線リソースを音声及び/又は動画系データが格納される音声・動画系領域として確保するように無線リソースの割り当ての決定を行う音声・動画系スケジューラと、を有し、
     前記音声・動画系スケジューラは、無線リソース毎の送信電力制限値を制約として用いて、音声・動画系領域となる無線リソースの送信電力値の和を示す評価関数を最小化することで、前記電力割り当てスケジューリングを行うよう構成されている
     請求項14~25のいずれか1項に記載の基地局装置。
  27.  前記スケジューラは、前記制御領域及び音声・動画系領域のいずれとしても確保されずに残った無線リソースを再送用データが格納される再送用データ領域として確保するように無線リソースの割り当ての決定を行う再送用スケジューラを更に有し、
     前記再送用スケジューラは、無線リソース毎の送信電力制限値を制約として用いて、再送用データ領域となる無線リソースの送信電力値の和を示す評価関数を最小化することで、前記電力割り当てスケジューリングを行うよう構成されている
     請求項26記載の基地局装置。
  28.  前記スケジューラは、前記制御領域、音声・動画系領域、及び再送用データ領域のいずれとしても確保されずに残った無線リソースを、音声・動画系及び再送用データ以外のユーザデータが格納される一般データ領域として確保するように無線リソースの割り当ての決定を行うデータ情報スケジューラを更に有し、
     前記データ情報スケジューラは、無線リソース毎の送信電力制限値を制約として用いて、一般データ領域となる無線リソースのスループットの和を示す評価関数を最大化することで、前記電力割り当てスケジューリングを行うよう構成されている
     請求項27記載の基地局装置。
  29.  前記評価関数は、無線リソース毎の送信電力値と、無線リソースをどの端末装置に割り当てるかを示す情報と、を前記評価関数の調整パラメータとして含み、
     前記スケジューラは、
     無線リソース毎の送信電力値と、無線リソースをどの端末装置に割り当てるかを示す情報と、を共に調整して、前記電力割り当てスケジューリングを行う第1モードと、
     無線リソース毎の送信電力値を調整せずに、無線リソースをどの端末装置に割り当てるかを示す情報を調整して、前記電力割り当てスケジューリングを行う第2モードと、
     を有している請求項15~28のいずれか1項に記載の基地局装置。
  30.  前記評価関数は、無線リソースの端末装置への割り当て方に基づいて算出されるペナルティ値を前記評価関数のパラメータとして有し、
     前記ペナルティ値は、同一端末装置に割り当てられた無線リソースが無線フレーム中に分散している度合いが高いほど、大きなペナルティ値となるように算出される
     請求項15~29のいずれか1項に記載の基地局装置。
  31.  前記複数の無線リソース毎の送信電力制限値を設定する電力制限制御部を備え、
     前記スケジューラは、前記電力制限制御部から、前記複数の無線リソース毎の送信電力制限値を取得するよう構成されている
     ことを特徴とする請求項14~30のいずれか1項に記載の基地局装置。
  32.  前記電力制限制御部は、前記複数の無線リソース毎に、セル間干渉を抑制可能な送信電力値を前記送信電力制限値として設定するよう構成されている
     請求項31記載の基地局装置。
  33.  前記送信電力制限値を、基地局間の有線インターフェースを介して他の基地局装置から取得する、又は前記有線インターフェースを介して他の基地局装置から取得した情報に基づいて生成する
     請求項14~32のいずれか1項に記載の基地局装置。
  34.  前記送信電力制限値を、他の基地局装置における無線通信信号を測定した測定値に基づいて生成する
     請求項14~32のいずれか1項に記載の基地局装置。
  35.  前記送信電力制限値を、基地局間の有線インターフェースを介して他の基地局装置から取得した情報、及び他の基地局装置における無線通信信号を測定した測定値の双方に基づいて生成する
     請求項14~32のいずれか1項に記載の基地局装置。
  36.  端末装置と通信するために無線信号の送受信を行う送受信部と、当該送受信部との間で授受が行われる送受信信号の信号処理を行う信号処理部とを備えた基地局装置であって、
     放送所から送信された放送波を受信する放送波受信部と、
     複数の放送所から送信され前記放送波受信部が受信した放送波の受信電力を用いて自己の位置を推定する位置推定部と、を備えていることを特徴とする基地局装置。
  37.  前記位置推定部は、
      自己が設置される地域に放送波を放送している複数の放送所それぞれに関する情報であって当該複数の放送所それぞれから放送された放送波の受信電力から自己の位置を推定するために用いられる位置推定用情報を取得する取得部と、
      前記放送波受信部が受信した前記放送波の受信電力と前記位置推定用情報とに基づいて自己の位置を推定する推定処理本体部と、を有している請求項36記載の基地局装置。
  38.  前記位置推定部は、前記放送波受信部が受信した放送波に基づいて自己が設置されている地域を識別することにより、当該地域に放送波を送信している放送所を複数選定する選定部を備え、
     前記取得部は、前記選定部によって選定された複数の放送所それぞれについての前記位置推定用情報を取得する請求項37記載の基地局装置。
  39.  前記位置推定部は、放送所から送信され前記放送波受信部が受信した放送波の受信電力を計測する受信電力計測部を備え、
     前記位置推定用情報は、各放送所からの位置と、当該位置で受信可能となる当該放送所からの放送波の受信電力とが対応付けられて蓄積された位置-電力対応情報であり、
     前記推定処理本体部は、複数の放送所から送信され前記受信電力計測部が計測した放送波の受信電力、及び、前記位置-電力対応情報を用いて、自己の位置を推定する請求項37又は38記載の基地局装置。
  40.  前記位置推定部が自己の位置を推定するために用いる複数の放送所から送信された複数の放送波は、周波数が重複しない放送波である請求項36~39のいずれか一項に記載の基地局装置。
  41.  前記位置推定部が自己の位置を推定するために用いる複数の放送所から送信された複数の放送波に、周波数が同一であって放送所間で同期して送信された放送波が含まれている場合、前記位置推定部は、周波数が同一である前記放送波の受信時間差を求め、当該受信時間差が生じる領域上に自己の位置が存在すると推定する請求項36~39のいずれか一項に記載の基地局装置。
  42.  端末装置と通信するために無線信号の送受信を行う送受信部と、当該送受信部との間で授受が行われる送受信信号の信号処理を行う信号処理部とを備えた基地局装置であって、
     複数の放送所から送信された放送波の受信電力を用いて自己の位置を推定する端末装置から、当該端末装置の位置についての情報を受信する前記送受信部と、
     前記送受信部が受信した前記端末装置の位置についての情報に基づいて、自己の位置を推定する位置推定部と、
     を備えていることを特徴とする基地局装置。
  43.  基地局装置と通信するために無線信号の送受信を行う送受信部と、当該送受信部との間で授受が行われる送受信信号の信号処理を行う信号処理部とを備えた端末装置であって、
     放送所から送信された放送波を受信する放送波受信部と、
     複数の放送所から送信され前記放送波受信部が受信した放送波の受信電力を用いて自己の位置を推定する位置推定部と、を備え、
     前記送受信部は、基地局装置によって当該基地局装置の位置を推定させるために、前記位置推定部が推定した自己の位置についての情報を当該基地局装置に送信することを特徴とする端末装置。
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