JP2012004924A - 無線通信システムのリソース割当方法及び無線基地局装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 マクロセル基地局エリア内部にフェムトセル基地局を設置した場合にも適用可能なセル間の干渉緩和を目的とする無線通信システムのリソース割当方法及び無線基地局装置を提供する。
【解決手段】 １ないしは複数のサブキャリアからなるサブ帯域毎に割当可能リソースを制約する送信電力制約を決定し、スケジューラによって送信電力制約を満足するようにサブ帯域単位で移動局に対してリソース割当を行い、周辺セルからの干渉量推定結果に基いて送信電力制約を変更する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、無線通信システムに関し、特に、無線リソースの割当を行う装置及び当該方法に関する。

無線通信の広帯域化に伴って、以下サブキャリアと称する複数の周波数帯域に送信情報を分割して通信を行うマルチキャリア通信方式が用いられている。マルチキャリア通信方式のうち、ＯＦＤＭ (Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重)方式は、サブキャリアあたりの帯域幅を狭帯域化することで遅延波に対する耐性を向上しつつ、信号の直交性を利用することでサブキャリア間のガードバンドを不要として高い周波数利用効率を実現できることから幅広いシステムで採用されている。またＯＦＤＭ方式の無線リソースを、1ないしは複数のサブキャリアと一定の時間幅とを持つ以下リソースブロックと称する単位毎に分割して多元接続を行うＯＦＤＭＡ (Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：直交周波数分割多元接続)方式がＷｉＭＡＸ (Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ) やＬＴＥ (Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ)と呼ばれるシステムで採用されている。

例えば非特許文献１には、ＬＴＥにおける無線リソース分割並びに変調方式について記載されている。基地局から移動局への下りのデータ通信には時間及び周波数リソースにユーザ毎の変調信号を直接割り当てるＯＦＤＭＡ方式が記載されている。一方移動局から基地局への上りのデータ通信には、ユーザ毎の変調信号を一旦ＤＦＴ (Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ) によって変換した後に時間及び周波数リソースに割り当てるＳＣ−ＦＤＭＡ (Ｓｉｎｇｌｅ Ｃａｒｒｉｅｒ − Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｌｅ Ａｃｃｅｓｓ) 方式が記載されている。

これら無線通信方式において、セル間の干渉を低減するためにセル毎に使用するリソースに制約を設けるＩＣＩＣ (Ｉｎｔｅｒ−Ｃｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ：セル間干渉調整)技術が用いられる。例えば特許文献１には、セル間干渉を低減するために、セル内に位置する移動局の位置によって異なる周波数を使用する技術が開示されている。

また無線通信システムでは、送信電力が高く基地局あたりのカバーエリアが例えば数百メートルから数キロメートルに及ぶ以下マクロセル基地局と称する基地局を複数設置することにより、移動局は広い範囲において無線通信を行うことができる。しかし無線通信に用いる電波は例えば建造物などにより遮蔽され、あるいは減衰するため、例えば屋内などでマクロセル基地局からの電波が弱まる箇所が生じる。またマクロセル基地局のカバーエリアが広いほどエリア内の移動局数が増加するため、移動局それぞれが利用可能な無線リソースが減少する。

このため、以下フェムトセル基地局と称する、送信電力が低く基地局あたりのカバーエリアが狭い基地局を設置することがある。フェムトセル基地局を設置することにより、移動局はマクロセル基地局からの電波が弱まる箇所においても安定した通信を行うことができ、また基地局あたりの移動局数を減少させて移動局それぞれが利用可能な無線リソースを増加させることができる。

特表2008−530918号公報

3rd Generation Partnership Project: TSG RAN; E-UTRA; Physical Channels and Modulation (Release 9), 3GPP TS 36.211 V9.0.0, 2009/12

例えば特許文献１では、セル間の干渉緩和を目的として、ユーザをセルの内部領域内のユーザと外部領域内のユーザとに分類し、それぞれ異なるリソースを使用する技術が提案されている。特許文献１記載の技術は複数のマクロセル基地局によって無線通信エリアを構築し、あるセルのセル端は他のセルのセル端に隣接することが前提となっている。このため例えばマクロセル基地局エリア内部にフェムトセル基地局を設置し、フェムトセルのセル端と隣接するマクロセル内のエリアが必ずしもマクロセル基地局にとってのセル端にはならない場合などには、目的としたセル間の干渉緩和効果が限定されるという課題が生じる。

本発明は、マクロセル基地局とフェムトセル基地局とのセル間の干渉緩和を目的とする無線通信システムのリソース割当方法及び無線基地局装置を提供する。

上記課題の少なくとも一を解決するために、本発明の第一の態様である、複数のサブキャリアを有するマルチキャリア無線通信システムにおいて、複数の移動局装置と無線通信を行う基地局装置は、周辺セルからの干渉量を推定するセル環境判定処理部と、１ないしは複数のサブキャリアからなるサブ帯域単位で移動局に対してリソース割当を行うスケジューラと、該サブ帯域毎に割当可能リソースを制約する送信電力制約を決定するセル間干渉調整処理部とを有し、該セル環境判定処理部による干渉量推定結果に基き、該セル間干渉調整処理部における該送信電力制約を変更することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、セル間の干渉を低減させる。

無線通信システムの構成例を示す図。 無線基地局装置の構成の一例を示す図。 移動局の測定機能を用いた無線アクセス測定機能のシーケンスの一例を示す図。 ＯＦＤＭＡ方式における無線リソース割当機能によるリソース割当の一例を示す図。 セル間干渉調整のための帯域の分割の一例を示す図。 セル間干渉調整機能の機能ブロック構成の一例を示す図。 下り移動局クラス判定の概要の一例を示す図。 サブ帯域毎割当可否情報テーブルの一例を示す図。 上り移動局クラス判定の概要の一例を示す図。 セル環境判定の処理の流れの一例を示す図。 セル環境判定の処理の流れの別の一例を示す図。 セル環境判定の処理の流れの別の一例を示す図。 セル環境判定の処理の流れの別の一例を示す図。 セル環境判定の処理の流れの別の一例を示す図。 ＤＳＰやＣＰＵを主体とした基地局装置の構成の一例を示す図

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

なお、以下でパイロット信号とは受信信号を復調する際の振幅及び位相の基準信号として、あるいは受信電力または伝搬路情報を推定するための基準信号として用いられる固定ないしは半固定のパターンを持つ信号を指し、リファレンス信号とも称される。また復調する際の基準信号として用いるパイロット信号と受信電力または伝搬路情報を推定するための基準信号として用いるパイロット信号とが同一であっても良いし、別個の信号であっても良い。また、パイロット信号はセル内の複数の移動局で共通して用いても良いし、移動局ごとに個別に用いても良い。

また、以下の例ではシーケンスや処理の流れについて特定の順序で説明を行うことがあるが、ある処理の結果を次の処理で使用するような順序に対する依存性がある場合を除き処理の順序が入れ替わっても良いし、また並行して処理を行っても良い。
また、以下の例では本実施形態のリソース割当方法の説明のために着目する基地局をフェムトセル基地局、フェムトセル基地局の周辺にある基地局をマクロセル基地局とするが、例えば周辺の基地局も本実施形態のリソース割当方法を適用しても良い。また、以下では本実施形態のリソース割当方法を適用するフェムトセル基地局と、その周辺のマクロセル基地局とを区別する必要が無いような場合には単に基地局と呼称する。

図１は、本実施形態における無線通信システムの構成例を示す図である。本構成例の無線通信システムは、複数のマクロセル基地局１０１、複数のフェムトセル基地局１１１、複数の移動局１０２及び１１２、複数の基地局と接続されるネットワーク１０３、ネットワークを介して基地局と接続されるコアネットワーク１０４を有する。以下ではマクロセル基地局１０１またはフェムトセル基地局１１１から移動局１０２または１１２に向けた信号や通信を下り信号や下り通信と称する。逆に移動局１０２または１１２からマクロセル基地局１０１またはフェムトセル基地局１１１に向けた信号や通信を上り信号や上り通信と称する。

マクロセル基地局１０１は、ネットワーク１０３を介してコアネットワーク１０４と接続される。マクロセル基地局１０１は、下り信号を移動局１０２に向けて送信し、移動局１０２が送信した上り信号を受信する。フェムトセル基地局１１１は、マクロセル基地局１０１と同様にネットワーク１０３を介してコアネットワーク１０４と接続され、下り信号を移動局１１２に向けて送信し、移動局１１２が送信した上り信号を受信する。

マクロセル基地局１０１が接続されるネットワーク１０３と、フェムトセル基地局１１１が接続されるネットワーク１０３とは同一のネットワークであっても良いし、ゲートウェイを介して接続される別のネットワークであっても良い。コアネットワーク１０４はモビリティ管理や他ネットワークとのゲートウェイ機能を有する。

移動局１０２または１１２がマクロセル基地局１０１と通信を行うか、或いはフェムトセル基地局１１１と通信を行うかは下り信号または上り信号の受信品質や伝搬損失を基に決定され、移動局の移動などによって伝搬環境が変化した場合にはコアネットワーク１０４を介して通信を行う基地局を変更するハンドオーバ処理が行われる。図１では、フェムトセル基地局１１１が移動局と通信する範囲は、マクロセル基地局１０１が移動局と通信する範囲よりも狭い。また、マクロセル基地局及びフェムトセル基地局を問わず、基地局が通信する範囲は、複数の基地局間で包含関係であってもよいし、一部の範囲が重複していてもよい。

図２は、本実施形態における無線基地局の装置構成の一例を示す図である。無線基地局は、基地局管理モジュール２１０、無線リソース管理モジュール２２０、バックホールアクセスモジュール２３０、無線アクセスモジュール２４０を含む。

基地局管理モジュール２１０は、基地局全体を管理及び制御するモジュールであある。基地局管理モジュール２１０は、基地局動作開始時や基地局通常動作等のパラメータ設定及び管理や、無線リソース管理モジュール２２０、バックホールアクセスモジュール２３０、無線アクセスモジュール２４０の各モジュールの動作制御を行う。

無線リソース管理モジュール２２０は、無線リソース割当モジュール２２１及びセル間干渉調整モジュール２２２に加え、無線ベアラの制御、移動局の接続制御、移動局の基地局間移動の制御を行う。無線リソース割当モジュール２２１はスケジューラとも呼ばれるモジュールであり、基地局と移動局との個別の通信や基地局からの報知情報の通信を周波数リソース及び時間リソースの少なくともいずれか一方を含む無線リソースに割当てる。セル間干渉調整モジュール２２２は、干渉低減を目的としたセル間の情報通知のインタフェースや、無線リソース割当モジュール２２１におけるリソース割当に対する制約の決定及び通知を行う。より具体的には、セル間干渉調整モジュール２２２は、無線リソース割当に対し、システム帯域を１ないしは複数のサブ帯域に分割し、分割したサブ帯域毎に測定情報や周辺セルから通知された情報を用いてリソース割当の制約を設ける。

バックホールアクセスモジュール２３０は、基地局とネットワークとの間の通信モジュールであり、コアネットワーク１０４と基地局との間や基地局間の制御情報及び通信データの通信を行う。

無線アクセスモジュール２４０は基地局と移動局との無線を介した通信モジュールであり、無線アクセス測定モジュール２４１、下り無線アクセスモジュール２４２、上り無線アクセスモジュール２４３を含む。

無線アクセス測定モジュール２４１は、自基地局エリア内の各移動局からの信号の受信品質や、自基地局エリア外の移動局の送信信号に起因する干渉電力の測定を行う。また、別の基地局の送信信号に起因する干渉電力の測定を行っても良い。さらに移動局の測定結果を用いるために、 無線アクセス測定モジュール２４１は、測定結果報告要求を移動局に対して通知し、移動局から測定結果の通知を受けても良い。なお、受信品質とは例えば受信信号電力や受信信号電力対干渉及び雑音電力比といった値である。また電力の測定は一定の帯域幅毎個別に、或いは全帯域幅まとめて行う。無線アクセス測定モジュール２４１は、これら測定結果を直接、あるいは蓄積して統計処理を行った後に他のモジュールに通知する。

下り無線アクセスモジュール２４２は基地局から移動局への無線通信送信モジュールである。コアネットワークからの報知情報や各移動局個別に対するデータ、無線区間の通信制御のための基地局からの制御情報、上り及び下りの無線リソース割当情報等を無線区間の通信に適した形式に変換して各移動局個別に、あるいは報知情報として送信する。

上り無線アクセスモジュール２４３は移動局から基地局への無線通信受信モジュールである。各移動局からの個別のデータ信号や制御情報の受信を行う。また、下り無線アクセスモジュール２４２及び上り無線アクセスモジュール２４３の連携により、例えば再送制御や送信電力制御のような制御を行う。

図３は、移動局の測定機能を用いた、無線アクセス測定モジュール２４１のシーケンスの一例を示す図である。

無線アクセス測定モジュール２４１は、移動局の測定機能を用いる場合、無線アクセス測定モジュール２４１は下り無線アクセスモジュール２４２を通じて移動局に対して測定結果報告要求メッセージ５１０を通知する。移動局１１２は、測定結果報告要求メッセージ５１０に従って測定処理を行い、結果を測定結果報告メッセージ５１１として報告する。基地局１１１では、移動局からの測定結果報告メッセージ５１１を上り無線アクセス機能２４３を通じて無線アクセス測定モジュール２４１にて受け取る。なお、一度の測定結果報告要求メッセージ５１０に対して一度の測定結果報告メッセージ５１１が対応しても良い。或いは測定結果報告要求メッセージ５１０に、報告回数あるいは報告周期の指定が含まれ、移動局は、その指定に従って、基地局に対して複数の測定結果報告メッセージ５１１を報告しても良い。

移動局の測定処理における測定対象としては、移動局における測定結果報告要求基地局からのパイロット信号の受信電力や、測定結果報告要求基地局とは異なる基地局からのパイロット信号の受信電力である。また移動局は測定結果報告要求メッセージ５１０を契機として測定処理を行っても良いし、別途測定した結果を測定結果報告要求メッセージ５１０を契機として報告しても良い。

図４は、ＯＦＤＭＡ方式における無線リソース割当モジュール２２１によるリソース割当の一例を示す図である。無線リソース割当は、破線で囲まれる割当て単位である１ないしは複数のリソースブロック単位でリソースを割当てる。リソースブロックは時間軸方向には単位時間、周波数方向には1ないしは複数のサブキャリアで区切られた時間及び周波数の範囲である。例えばＬＴＥの場合には、リソースブロックの単位時間は１ｍｓで６もしくは７ＯＦＤＭシンボルに相当し、周波数方向にはリソースブロックあたりのサブキャリア数は１２である。上りあるいは下りの通信を行う際の無線リソース割当は、図中割当リソースとして記しているように、１ないしは複数のリソースブロックをまとめて割当てる事で行う。

図５はセル間干渉調整のための帯域の分割の一例を示す図である。セル間干渉調整を行うために、システム帯域は、1ないしは複数のリソースブロックに相当する帯域幅を持つ1ないしは複数のサブ帯域に分割される。図４はシステム帯域幅が１５リソースブロック相当の帯域幅を持ち、サブ帯域ａとして６リソースブロック相当の帯域幅を、サブ帯域ｂとして３リソースブロック相当の帯域幅を、サブ帯域ｃとして６リソースブロック相当の帯域幅割り当てる例である。一つのサブ帯域は、サブ帯域ｂやサブ帯域ｃの例のように連続したリソースブロックに対応しても良いし、サブ帯域ａの例のように連続していないリソースブロックの集合に対応していても良い。

なお、図５の例では、システム帯域を３つのサブ帯域に分割している。しかし、分割数は３に限定される必要はなく、２や４以上のサブ帯域に分割しても良いし、あるいはシステム帯域を分割せずに一つのサブ帯域として扱う基地局があっても良い。また、一つのサブ帯域あたりの帯域幅は、複数のリソースブロック相当の帯域幅である必要は必ずしもなく、１リソースブロック幅相当のサブ帯域があっても良い。

図６は、セル間干渉調整モジュール２２２のブロック構成の一例を示す図である。
セル間干渉調整モジュールは、セル環境判定部３００、下りサブ帯域判定部３１０、下り帯域制約決定部３１１、下り移動局クラス判定部３１２、下り移動局制約決定部３１３、上りサブ帯域判定部３２０、上り帯域制約決定部３２１、上り移動局クラス判定部３２２、及び上り移動局制約決定部３２３からなる。

セル環境判定部３００は、無線アクセス測定モジュール２４１における測定結果などに基いてセル環境を衝突型あるいは回避型と判定し、判定結果を下り帯域制約決定部３１１及び上り帯域制約決定部３２１に通知する。判定されるセル環境は、たとえばフェムトセル基地局とマクロセル基地局との位置関係や、基地局の通信範囲に属する移動局における他の基地局から送信される信号の受信電力の統計値に対応する。衝突型である場合は、フェムトセル基地局とマクロセル基地局との距離が近い環境や、受信電力統計値が、所定の値より低い環境に対応する。回避型である場合は、フェムトセル基地局が、マクロセル基地局のセルエッジにある場合などのフェムトセル基地局とマクロセル基地局との距離が遠い環境や、受信電力統計値が所定の値より高い環境が対応する。

下りサブ帯域判定部３１０は、下りのサブ帯域ごとの干渉を予測して干渉の大小を判定し、下り帯域制約決定部３１１に通知する。干渉予測の方法としては、無線アクセス測定モジュール２４１において別基地局からのパイロット信号の受信電力を測定し、その結果、受信電力が大きなサブ帯域は干渉大、受信電力が小さなサブ帯域は干渉小と判定することにより予測する。あるいは別の方法としては、１ないし複数の別基地局からネットワークを通じてサブ帯域ごとの送信電力大小の情報通知を受け取り、送信電力大と通知する基地局が閾値以上存在するサブ帯域を干渉大、他のサブ帯域を干渉小と判定することができる。あるいは送信電力大と通知する基地局数が多いサブ帯域ほど干渉大と判定することも出来る。さらにあるいはバックホールアクセス機能２３０を通じてネットワークからサブ帯域ごとの干渉大小の通知を直接受けてもよい。

下り帯域制約決定部３１１は、セル環境の判定結果とサブ帯域ごとの干渉大小判定結果とをもとにサブ帯域ごとの制約を決定し、サブ帯域ごとの制約を下り移動局制約決定部３１３に通知する。セル環境判定部３００からの通知が回避型であれば、干渉大と判定されたサブ帯域ほど厳しい制約を、干渉小と判定されたサブ帯域ほど緩い制約をサブ帯域に対応づける。そして、下り帯域制約決定部３１１は、サブ帯域毎に下り帯域の制約を、下り移動局制約判定部３１３に通知する。下り帯域制約決定部３１１は、セル環境判定部３００からの通知が衝突型であれば、干渉大と判定されたサブ帯域ほど緩い制約を、干渉小と判定されたサブ帯域ほど厳しい制約を対応付け、対応付けられた制約を、下り移動局制約判定機能３１３に通知する。

ここで制約が厳しいとは、割当可能な移動局に関する条件が厳しいことを意味し、厳しい制約を対応づけられたサブ帯域ほど通信に必要な電力が低い移動局に対してのみ割当てることが可能であり、通信に必要な電力が高い移動局ほど制約が厳しいサブ帯域のリソースを割当てられることが出来ないことを意味する。また、最も制約が厳しいサブ帯域とはいかなる移動局に対しても割当てることが出来ないサブ帯域を意味する。つまり、サブ帯域に対応づけられる制約には、割り当て可能な移動局の通信のための送信電力の上限値が規定されている。制約Ａが制約Ｂより厳しい制約の場合、制約Ａが割り当てられたサブ帯域は、制約Ｂが割り当てられた帯域に比べて、通信に必要とされる送信電力の要求値がより低い移動局しか割り当てることができない。

下り移動局クラス判定部３１２は、移動局毎に通信を行うために必要な電力を推定し、必要な電力が大きいほど大きい下り移動局クラスを決定して、決定された下り移動局クラスを下り移動局制約決定部３１３に通知する。下り移動局クラス判定部３１２は、無線アクセス測定モジュール２４１から各移動局に送信された測定結果報告要求に対して得られたパイロット信号の受信電力報告値を、閾値と比較し、移動局がどのクラスに属するかを判定する。ここで、下り移動局クラス判定について図７を用いて説明する。

図７は、下り移動局クラス判定部３１２における下り移動局クラス判定の概要の一例を示す図である。下り移動局クラス判定部３１２は、無線アクセス測定モジュール２４１において各移動局に対し測定結果報告要求を通知して得たパイロット信号の受信電力報告値を閾値と比較し、閾値Ａよりも低い下り受信電力を報告した移動局はクラスＡ、閾値Ｂよりも低く閾値Ａよりも高い下り受信電力を報告した移動局はクラスＢ、それ以外の移動局はクラスＣのように分類する。図７の例の場合、クラスＡに属する移動局に対して通信を行うために最も高い送信電力が必要となるため、クラスＡが最も高いクラスであり、以下クラスＢ、クラスＣの順に低いクラスとする。

また図７の例では、８の移動局を下り受信電力に応じて３通りのクラスに分類する例を示しているが、移動局数および分類するクラス数はこれらの値に制限されない。また各移動局から報告された下り受信電力は、報告された値を直接使用しても良いし、一定の時間にわたって平均化した後に使用してもよい。また判定基準として使用する値は、通信品質と相関を持つ値であれば下り受信電力以外の値でもよく、例えば信号対干渉電力比等を用いても良い。

また、クラス分けに用いる閾値は、クラス分けの結果によって変動させてもよい。例えば分類の結果クラスＡに属する移動局数が想定よりも少ない場合には閾値Ａを上昇させ、逆にクラスＡに属する移動局数が想定よりも多い場合には閾値Ａを低下させることにより、クラスごとの移動局数を想定の範囲内に収めることが可能となる。或いは周囲のセルに比べ移動局数が少ない場合には各々の閾値を低下させ、周囲のセルに比べ移動局数が多い場合には各々の閾値を上昇させることによって、セル間の負荷分散を図ることも可能である。
以上が図７の説明である。

図６に戻り、下り移動局制約決定部３１３は、下り帯域制約決定部３１１から通知されたサブ帯域毎の制約と、下り移動局クラス判定部３１２から通知された移動局ごとのクラスとに基づいて、各移動局のサブ帯域毎の割当可否或いは割当優先度を判定し、判定結果を生成する。下り帯域制約決定判定部３１３は、サブ帯域ごとの割り当て可否や割り当て優先度を含む判定結果を無線リソース割当モジュール２２１に通知する。たとえば、下り移動局制約決定部３１３は、通知された制約が厳しいサブ帯域に対しては、低いクラスの移動局が割り当て可能であり、制約が緩いサブ帯域に対して高いクラスの移動局が割当可能であると判断する。

図８は、下り移動局制約決定部３１３が、判定結果として無線リソース割当モジュール２２１に通知するサブ帯域毎割当可否情報テーブルの一例を示す図である。図８は、サブ帯域ａの制約が最も厳しくいかなる移動局に対しても割当不可、サブ帯域ｂは最も制約が緩く全ての移動局に対して割当可能、サブ帯域ｃはクラスＢ及びクラスＣの移動局に対してのみ割当可能な場合の例である。移動局＃１及び移動局＃３はクラスＡであるためサブ帯域ｂのみ割当可能であることが示されている。移動局＃２はクラスＣであるため、移動局＃４はクラスＢであるためサブ帯域ｂ及びｃに割当可能であることが示されている。以上が図８の説明である。

図６に戻り、上りサブ帯域判定部３２０は、上りのサブ帯域ごとの干渉を予測して干渉の大小を判定し、その判定結果を上り帯域制約決定部３２１に通知する。干渉予測の方法としては、無線アクセス測定モジュール２４１において、別基地局に属する移動局が送信するパイロット信号の受信電力を測定し、受信電力が大きなサブ帯域は干渉大、受信電力が小さなサブ帯域は干渉小と判定する。あるいは別の方法としては、１ないし複数の別基地局からネットワークを通じてサブ帯域ごとに所属する移動局の送信電力大小の情報通知を受け取り、送信電力大と通知する基地局が閾値以上存在するサブ帯域を干渉大、他のサブ帯域を干渉小と判定することができる。あるいは送信電力大と通知する基地局数が多いサブ帯域ほど干渉大と判定することも出来る。さらにあるいはバックホールアクセスモジュール２３０を通じてネットワークからサブ帯域ごとの干渉大小を直接通知を受けてもよい。

上り帯域制約決定部３２１は、サブ帯域ごとの干渉大小判定結果と、セル環境判定部３００からの通知とをもとにサブ帯域ごとの制約を決定し、サブ帯域に対応づけられる決定された制約を上り移動局制約決定部３２３に通知する。セル環境判定部３００からの通知が回避型であれば、干渉大と判定されたサブ帯域ほど厳しい制約を、干渉小と判定されたサブ帯域ほど緩い制約を選択し、選択された制約を上り移動局制約判定部３２３に通知する。セル環境判定部３００からの通知が衝突型であれば、干渉大と判定されたサブ帯域ほど緩い制約を、干渉小と判定されたサブ帯域ほど厳しい制約を上り移動局制約判定部３２３に通知する。

ここで制約が厳しいとは割当可能な移動局に対する条件が厳しいことを意味し、制約が厳しいサブ帯域ほど通信に必要な電力が低い移動局のみ割当てることが可能であり、通信に必要な電力が高い移動局ほど制約が厳しいサブ帯域に割当てることが出来ないことを意味する。また、最も制約が厳しいサブ帯域とはいかなる移動局も割当てることが出来ないサブ帯域を意味する。上り移動局クラス判定部３２２は、移動局毎に通信を行うために必要な電力を推定し、必要な電力が大きいほど大きい上り移動局クラスを決定して上り移動局制約決定機能３２３に通知する。

図９は、上り移動局クラス判定部３２２における上り移動局クラス判定の概要の一例を示す図である。上り移動局クラス判定処理では、各移動局から報告された上り送信電力を閾値と比較し、閾値Ａよりも高い上り送信電力を報告した移動局はクラスＡ、閾値Ｂよりも高く閾値Ａよりも低い上り送信電力を報告した移動局はクラスＢ、それ以外の移動局はクラスＣのように分類する。図９の例の場合、クラスＡに属する移動局は送信電力が最も高いためクラスＡが最も高いクラスであり、以下クラスＢ、クラスＣの順に低いクラスとする。

また、図９の例では、８の移動局を上り送信電力に応じて３通りのクラスに分類する例を示しているが、移動局数および分類するクラス数はこれらの値に制限されない。また各移動局から報告された上り送信電力は、報告された値を直接使用しても良いし、一定の時間にわたって平均化した後に使用してもよい。また各移動局から報告される上り送信電力とは、送信電力そのものではなく例えば送信電力余地量（Ｐｏｗｅｒ Ｈｅａｄｒｏｏｍ）と呼ばれる、電力制御のプロシージャにより決定される送信電力値と、移動局の最大送信電力値との差分であってもよい。

また、クラス分けに用いる閾値はクラス分けの結果によって変動させてもよい。例えば分類の結果クラスＡに属する移動局数が想定よりも少ない場合には閾値Ａを低下させ、逆にクラスＡに属する移動局数が想定よりも多い場合には閾値Ａを上昇させることにより、クラスごとの移動局数を想定の範囲内に収めることが可能となる。或いは周囲のセルに比べ移動局数が少ない場合には各々の閾値を低下させ、周囲のセルに比べ移動局数が多い場合には各々の閾値を上昇させることによって、セル間の負荷分散を図ることも可能である。

また下り移動局クラス判定部３１２による下り移動局クラスと、上り移動局クラス判定部３２２による上り移動局クラスとは同じである必要はない。すなわち、上り及び下りでそれぞれ分類するクラス数が同じであっても、図７及び図８の移動局７の例のように上りと下りとで異なるクラスに属しても良い。さらに、例えば上りは３クラスに分類し、下りは２クラスに分類するように、そもそも分類するクラス数が異なっていても良い。

図６に戻り、上り移動局制約決定部３２３は、上り帯域制約決定部３２１から通知されたサブ帯域毎の制約と、上り移動局クラス判定部３２２から通知された移動局ごとのクラスとから、制約が厳しいサブ帯域程低いクラスの移動局のみ割り当て可能であり、高いクラスの移動局は制約が緩いサブ帯域にのみ割当可能であると判断し、各移動局のサブ帯域毎の割当可否或いは割当優先度を判定し、判定結果を無線リソース割当モジュール２２１に通知する。通知する情報は図８の下りの場合と同様である。

無線リソース割当部２２１では、通知された移動局及びサブ帯域毎の割当可否の情報を元に、たとえば、割当不可であるような、送信電力の要求値が高い移動局と制約が厳しいサブ帯域の組み合わせに無線リソースを割り当てないように、無線リソースを移動局に割当てる。

なお、以上ではセル間干渉調整モジュールとして下りと上りの両方の構成について記したが、以上に示した下りと上りの両方のセル間干渉調整モジュールを用いても良いし、下り或いは上りの一方のセル間干渉調整モジュールのみを用いても良い。

無線リソース割当モジュール２２１では、下り移動局制約決定部３１３及び上り移動局制約決定部３２３から通知された移動局毎に割当可能なサブ帯域の情報を元にスケジューリングを行う。以上が、図６の説明である。

以上説明したとおり、図６のセル間干渉調整モジュールを有するフェムトセル基地局１１１が、伝搬路の状況により他のマクロセル基地局との関係を示すセル環境を特定し、サブ帯域ごとのマクロセル基地局からの干渉を判定し、セル環境とマクロセル基地局からの干渉とに基づいてサブ帯域ごとに割り当て可能な送信電力及び移動局を決定する。フェムトセル基地局は、移動局に対して、送信電力値と割り当てられるサブ帯域に関する情報を通知し、無線リソース割り当てのスケジューリングを行う。

以下、図１０ないし図１４は、セル環境判定部３００の詳細な説明である。

図１０は、セル環境判定部３００におけるセル環境判定の処理の流れの一例を示す図である。図１０の例のセル環境判定の処理は、まず処理Ｐ１０１にて、セル環境判定部３００は、無線アクセス測定モジュール２４１を通じ、セル内移動局に対して他セル受信電力値測定結果の報告を要求する。次いで処理Ｐ１０２において、セル環境判定部３００は、受信電力値測定結果報告を集約して受信電力統計値を作成する。ここで、受信電力統計値とは例えば受信電力値の平均値や最大値その他の分位値等の代表値である。

次いで処理Ｐ１０５では、セル環境判定部３００は、受信電力統計値を元に、電力の高低の判定を行う。受信電力統計値として平均値や最大値その他の分位値等の代表値を用いている場合、セル環境判定部３００は、干渉の高低の判定は代表値と閾値との比較を行い、代表値が閾値よりも大きい場合に高干渉、小さい場合に低干渉と判定する。
処理Ｐ１０５において、セル環境判定部３００は、低干渉と判定した場合、処理Ｐ１０６にてセル環境を衝突型と判定し、セル環境判定結果である、「セル環境が衝突型である」旨を下り帯域制約決定部３１１及び上り帯域制約決定部３２１に出力する。一方処理Ｐ１０５において高干渉と判定した場合、処理Ｐ１０７において、セル環境判定部３００は、セル環境を回避型と判定し、判定結果である「セル環境が回避型である」、旨を下り帯域制約決定部３１１及び上り帯域制約決定部３２１に出力する。

なお、受信電力統計値は、閾値以上の受信電力報告頻度等の分布の情報であっても良い。受信電力統計値として閾値以上の受信電力報告頻度等の分布の情報を用いている場合は、処理Ｐ１０５で、セル環境判定部３００は、干渉の高低の判定は頻度が頻度閾値よりも高い場合には高干渉、低い場合には低干渉と判定する。判定結果に応じて処理Ｐ１０６あるいは処理Ｐ１０７に進む。 図１１は、セル環境判定部３００におけるセル環境判定の処理の流れの、図１０とは別の一例を示す図である。

図１０との主な違いは、処理Ｐ１１３と処理Ｐ１１４を、処理Ｐ１０２の後に追加し、上り干渉電力を用いて、受信電力統計値を補正する点である。以下、詳述する。

処理Ｐ１１３において、セル環境判定部３００は、無線アクセス測定モジュール２４１を用いて上り干渉電力を取得する。なお、上り干渉電力を取得するために、処理Ｐ１１３において上り干渉電力を測定しても良いし、別の機会の測定した上り干渉電力を用いても良い。次いで処理Ｐ１１４において、処理Ｐ１１２で作成した受信電力統計値を処理Ｐ１１３において、セル環境判定部３００は、取得した上り干渉電力を用いて補正する。補正とは、例えば受信電力値として受信電力値の平均値や最大値その他の分位値等の代表値を用いている場合、代表値から上り干渉電力値と性の相関を持った値を引くことや、代表値を上り干渉電力値で割ることを意味する。処理Ｐ１１５以降の処理は、図１０と同様である。

図１２はセル環境判定部３００におけるセル環境判定の処理の流れの、図１０とは、別の一例を示す図である。図１０との主な相違点は、処理１０１と処理１０２の代わりに、処理Ｐ１２1及び処理Ｐ１２を、セル環境判定部３００が、行う点である。以下、詳述する。

まず処理Ｐ１２１にて、無線アクセス測定モジュール２４１は、１ないしは複数の他の基地局からの信号の受信電力を取得する。なお、他の基地局からの信号の受信電力を取得するために、処理Ｐ１２１において受信電力を測定しても良いし、別の機会の測定した受信電力を用いても良い。次いで処理Ｐ１２２において、セル環境判定部３００は、受信電力値を集約して受信電力統計値を作成する。ここで、受信電力統計値とは例えば受信電力値の平均値や最大値その他の分位値等の代表値である。また例えば閾値以上の受信電力値等の分布の情報であっても良い。それ以降の処理は、図１０の処理１０５ないし処理１０７と同様である
図１３は、セル環境判定部３００におけるセル環境判定の処理の流れの、図１０とは別の一例を示す図である。図１０との主な違いは、セル環境を判定するために、干渉の判定を、他基地局から送信される信号の受信電力と、その信号を送信する基地局の送信電力との双方を用いて行う点で、処理Ｐ１３1ないし処理Ｐ１３４がそれに該当する。以下、詳述する。
図 まず処理Ｐ１３１にて、無線アクセス測定モジュール２４１は、１ないしは複数の他の基地局からの信号の受信電力を取得する。なお、他の基地局からの信号の受信電力を取得するために、処理Ｐ１３１において受信電力を測定しても良いし、別の機会の測定した受信電力を用いても良い。次いで処理Ｐ１３２において、セル環境判定部３００は、処理Ｐ１３１において、受信電力が測定された信号の送信元である基地局の当該信号の送信電力を取得し、当該送信電力と処理Ｐ１３１で測定さｒた当該受信電力との比から、他の基地局と自基地局との間の伝搬減衰値を取得する。次いで処理Ｐ１３３において、セル環境判定部３００は、伝搬減衰値を集約して伝搬減衰統計値を作成する。ここで、伝搬減衰統計値とは例えば伝搬減衰値の平均値や最大値その他の分位値等の代表値である。また例えば閾値以上の伝搬減衰値頻度等の分布の情報であっても良い。

次いで処理Ｐ１３５で、セル環境判定部３００は、伝搬減衰統計値を元に、干渉の高低の判定を行う。伝搬減衰統計値として平均値や最大値その他の分位値等の代表値を用いている場合、干渉の高低の判定は代表値と閾値との比較にて行い、代表値が閾値よりも大きい場合に低干渉として、処理Ｐ１０６に進み、小さい場合に高干渉として、処理Ｐ１０７に進む。なお、例えば伝搬減衰統計値として閾値以上の伝搬減衰頻度等の分布の情報を用いている場合は、処理Ｐ１３５で，セル環境判定部３００は、干渉の高低の判定は頻度が頻度閾値よりも高い場合には低干渉と判定し、処理Ｐ１０６に進み、低い場合には高干渉と判定し、処理Ｐ１０７に進む。以上が、図１３の説明である。

図１４はセル環境判定機能３００におけるセル環境判定の処理の流れの、図１０とは別の一例を示す図である。図１０と異なる主な点は、図１２の処理Ｐ１２１及び処理Ｐ１２２に対応する、他基地局からの信号受信電力を取得し、受信電力統計値を作成する点、及び、図１１の処理１１３と処理１１４とに対応する、作成した受信電力統計値を、上り干渉電力を用いて補正する点である。

図１５は、ＤＳＰやＣＰＵを主体とした基地局装置の構成の一例を示す図である。図１５の示す基地局は、ＣＰＵ及びＤＳＰモジュール４０１、メモリ４０２、論理回路モジュール４０３、Ｉ／Ｆ４０４、ＲＦモジュール４０５を有し、それぞれ、バス４０６を介して接続される。

図２の構成図における各モジュールは、ＣＰＵ／ＤＳＰモジュール４０１におけるプログラムと論理回路４０３における演算回路との一方もしくは両方及び必要であればメモリ４０２を用いて行われる。また図２の構成図における各モジュールが必要とする情報、たとえば、移動局から受信する移動局での測定結果や図７、図８のクラス分けに用いる閾値や、図１０の処理Ｐ１０５で、セル環境を判定するのに用いる受信電力統計値の閾値、図８のテーブルがメモリ４０２に保持される。

ネットワークインタフェース４０４は、制御信号や信号処理前の送信信号、信号処理後の受信信号の入出力を行う。ＲＦモジュール４０５は、送信信号に対しては無線周波数帯域の信号に変換してアンテナを経由して送信を行い、受信信号に対してはアンテナを介して受信した信号をベースバンド帯域の信号に変換する。

なお、図１５は、各モジュール及びバスはそれぞれ必ずしも単一である必要は無い。例えば複数のＣＰＵ／ＤＳＰモジュール４０１があっても良く、また複数のバス４０６があっても良い。またバス４０６が複数ある場合には、必ずしもすべてのバスが全てのモジュールと接続している必要は無く、例えば全てのモジュールと接続しているバスの他に、メモリ４０２と論理回路４０３とのみを接続するバスがあっても良い。

また例えば全ての機能における信号処理演算及び信号処理の制御それぞれをＣＰＵ／ＤＳＰモジュール４０１において実行可能であれば論理演算モジュール４０３は無くても良い。逆に例えば全ての機能における信号処理演算及び信号処理の制御それぞれを論理演算モジュール４０３において実行可能であればＣＰＵ／ＤＳＰモジュール４０１は無くても良い。

なお、図２の各モジュールが、プログラムとしてメモリ４０２に保持され、ＣＰＵ／ＤＳＰモジュール４０１が、読み出して実行することにより、図２のような構成としてもよい。図２には、メモリが図示されていないが、無線基地局１１１は、各モジュールや読み出し、書き込みが可能なデータベースを備え、データベースは、移動局から受信する移動局での測定結果や図７、図８のクラス分けに用いる閾値や、図１０の処理Ｐ１０５で、セル環境を判定するのに用いる受信電力統計値の閾値、図８のテーブルを保持してもよい。

以上説明した実施形態は、マクロセル基地局がそれぞれFractional Frequency Reuse（ＦＦＲ）のような、サブ帯域ごとに異なる送信電力を用いてリソース割り当てを行っている場合に適用してもよい。

１０１ マクロセル基地局、１０２ 移動局、１０３ ネットワーク、１０４ コアネットワーク、１１１ フェムトセル基地局、１１２ 移動局、２１０ 基地局管理モジュール、２２０ 無線リソース管理モジュール、２２１ 無線リソース割当モジュール、２２２ セル間干渉調整モジュール、２３０ バックホールアクセスモジュール、２４０ 無線アクセスモジュール、２４１ 無線アクセス測定モジュール、２４２ 下り無線アクセスモジュール、２４３ 上り無線アクセスモジュール、３００ セル環境判定部、３１０ 下りサブ帯域判定部、３１１ 下り帯域制約決定部、３１２ 下り移動局クラス判定部、３１３ 下り移動局制約決定部、３２０ 上りサブ帯域判定部、３２１ 上り帯域制約決定部、３２２ 上り移動局クラス判定部、３２３ 上り移動局制約決定部、
４０１ ＣＰＵ／ＤＳＰモジュール、 ４０２ メモリ、 ４０３ 論理回路、 ４０４ インタフェース、 ４０５ ＲＦモジュール、 ４０６ バス、５１０ 測定結果報告要求メッセージ、５１１ 測定結果報告メッセージ

Claims (8)

1. 複数のサブキャリアを有するマルチキャリア無線通信を、複数の移動局装置と行う基地局装置であって、
   周辺セルからの干渉量を推定するセル環境判定処理部と、
   １ないしは複数のサブキャリアからなるサブ帯域単位で移動局に対してリソース割当を行うスケジューラと、
   前記干渉量推定結果に基づいて、該サブ帯域毎に割当可能リソースを制約する送信電力制約を決定するセル間干渉調整処理部と、を有
   することを特徴とする基地局装置。
2. 請求項１記載の基地局装置であって、
   該セル環境判定処理部によるセル干渉量推定の結果が強干渉と推定された場合に、
   該セル間干渉調整処理部は、干渉量小と推定したサブ帯域の送信電力制約を厳しくし、
   干渉量大と推定したサブ帯域の送信電力制約を緩くすることを特徴とする基地局装置。
3. 請求項２記載の基地局装置であって、
   該セル環境判定処理部は、該基地局装置と異なる基地局装置が送信した信号を移動局が測定した受信電力に基き、受信電力が大きい場合に強干渉と推定することを特徴とする基地局装置。
4. 請求項２記載の基地局装置であって、
   該セル環境判定処理部は、該基地局装置と異なる基地局装置が送信した信号を移動局が測定した受信電力及び該基地局装置が測定した上り干渉電力に基き、受信電力と上り干渉電力の比が大きい場合に強干渉と推定することを特徴とする基地局装置。
5. 請求項２記載の基地局装置であって、
   該セル環境判定処理部は、該基地局装置と異なる基地局装置が送信した信号を該基地局が測定した受信電力に基き、受信電力が大きい場合に強干渉と推定することを特徴とする基地局装置。
6. 請求項２記載の基地局装置であって、
   該セル環境判定処理部は、該基地局装置と異なる基地局装置が送信した信号を該基地局が測定した受信電力と、該異なる基地局装置の送信電力とを比較し、当該送信電力と当該受信電力との比が大きい場合に強干渉と推定することを特徴とする基地局装置。
7. 請求項２記載の基地局装置であって、
   該セル環境判定処理部は、該基地局装置と異なる基地局装置が送信した信号を該基地局が測定した受信電力及び該基地局装置が測定した上り干渉電力に基き、受信電力と上り干渉電力の比が小さい場合に強干渉と推定することを特徴とする基地局装置。
8. 基地局装置が複数の移動局装置と、複数のサブキャリアを有するマルチキャリア無線通信を行うための無線リソースの割当て方法であって、
   周辺セルからの干渉量を推定し、
   前記干渉量推定結果に基づいて、１ないしは複数のサブキャリアからなるサブ帯域毎に割当可能リソースを制約する送信電力制約を決定し、
   前記決定された送信電力制約に基づいて、サブ帯域単位で移動局に対してリソース割当を行う、
   ことを特徴とする割り当て方法。

Images