特許 5951849 基地局、通信システム及び干渉制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5951849

(24)【登録日】2016年6月17日

(45)【発行日】2016年7月13日

(54)【発明の名称】基地局、通信システム及び干渉制御方法

(51)【国際特許分類】

   H04W 56/00 20090101AFI20160630BHJP

   H04W 16/32 20090101ALI20160630BHJP

   H04W 16/02 20090101ALI20160630BHJP

   H04W 72/04 20090101ALI20160630BHJP

【ＦＩ】

   H04W56/00 110

   H04W16/32

   H04W16/02

   H04W72/04 131

【請求項の数】10

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2015-116555(P2015-116555)

(22)【出願日】2015年6月9日

【審査請求日】2015年6月9日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 （１）平成２６年１２月１１日に、電子情報通信学会技術研究報告，第１１４巻，第３７２号，ＲＣＳ２０１４−２５９，第２３１頁〜第２３６頁（一般社団法人電子情報通信学会）にて公開 （２）平成２６年１２月１９日に、電子情報通信学会 無線通信システム研究会，伊勢市観光文化会館 ４階 大会議室（三重県伊勢市岩渕１−１３−１５）にて発表（３）平成２７年２月２４日に、ＥｉＣ 電子情報通信学会 ２０１５年総合大会講演論文集（ＤＶＤ），Ｂ−５−２８（一般社団法人電子情報通信学会）にて公開 （４）平成２７年３月１１日に、ＥｉＣ 電子情報通信学会 ２０１５年総合大会，立命館大学 びわこ・くさつキャンパス（滋賀県草津市野路東１丁目１−１）にて発表

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２６年度、総務省「移動通信システムにおける三次元稠密セル構成及び階層セル構成技術の研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】501440684

【氏名又は名称】ソフトバンク株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098626

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 壽

(74)【代理人】

【識別番号】100128691

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 弘通

(72)【発明者】

【氏名】生天目 翔

(72)【発明者】

【氏名】長手 厚史

(72)【発明者】

【氏名】藤井 輝也

【審査官】 土居 仁士

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１２−５１９４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−３２９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１０７８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Yung-Ting Lee et al.，Time Synchronization Methods for Femtocell，IEEE 802.16 Broadband Wireless Access Working Group，２００８年１１月 ５日，IEEE C802.16m-08/1323r1，ＵＲＬ，http://www.ieee802.org/16/tgm/contrib/C80216m-08_1323r1.ppt

【文献】 Guang Han et al.，Time synchronization for Femtocells，IEEE 802.16 Broadband Wireless Access Working Group，２００８年１１月１２日，IEEE C802.16m-08/1368r1，ＵＲＬ，http://www.ieee802.org/16/tgm/contrib/C80216m-08_1368r1.doc

【文献】 塩原 翔太 Shota Shiobara，ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ対応ｅＩＣＩＣを実現するためのＧＰＳを利用した基地局間同期制御方式のフィールド実証評価 Field evaluation of base station synchronization method using GPS to realize eICIC for LTE-Advanced，電子情報通信学会技術研究報告 Ｖｏｌ．１１４ Ｎｏ．４９０ IEICE Technical Report，日本，一般社団法人電子情報通信学会 The Institute of Electronics,Information and Communication Engineers，２０１５年 ２月２５日，第114巻

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ７／２４− ７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００−９９／００

３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１−４

ＳＡ ＷＧ１−２

ＣＴ ＷＧ１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自局のセルよりも広い他の基地局のセル内に前記他の基地局と同一の周波数帯域が用いられる自局のセルが配置され、前記他の基地局との間で、自局のセル及び前記他の基地局のセルの少なくとも一方の下りリンク無線通信フレーム中の複数のサブフレームの一部について少なくともデータ信号の送信を停止する干渉制御が適用される基地局であって、
自局と前記他の基地局との間の距離における電波の伝搬時間分だけ前記他の基地局から遅れるように自局と前記他の基地局との間の時間同期を行う時間同期手段と、
自局のセルにおける下りリンク無線通信フレームについて前記時間同期に基づき設定された送信タイミングを早めるように補正する補正手段と、を備えることを特徴とする基地局。

【請求項2】

請求項１の基地局において、
前記補正手段は、自局のセルの前記他の基地局からの下りリンク無線信号が最も早く到来する側のセル境界における自局のセルからの下りリンク無線通信フレームの受信タイミングが前記他の基地局のセルからの下りリンク無線通信フレームの受信タイミングに一致するように、前記送信タイミングの補正を行うことを特徴とする基地局。

【請求項3】

請求項２の基地局において、
前記補正手段は、自局と前記他の基地局それぞれの時間同期の同期誤差を想定し、前記他の基地局が最大で早まる時間と自局が最大で遅れる時間の和を同期誤差補正用のオフセット値と定義し、その同期誤差補正用のオフセット値だけ、前記自局のセルにおける送信タイミングを更に補正することを特徴とする基地局。

【請求項4】

請求項１の基地局において、
前記補正手段は、自局のセルの前記他の基地局からの下りリンク無線信号が最も早く到来する側のセル境界の通信品質と、自局のセルの前記他の基地局からの下りリンク無線信号が最も遅く到来する側のセル境界の通信品質のうち最も悪い通信品質が最も高くなるように、前記送信タイミングの補正を行うことを特徴とする基地局。

【請求項5】

請求項４の基地局において、
前記補正手段は、前記セル境界の通信品質を計算する際に、自局と前記他の基地局それぞれに時間同期誤差が発生しているものと仮定して前記最悪の通信品質を計算することを特徴とする基地局。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれかの基地局において、
前記時間同期手段は、自局と前記他の基地局との間の絶対時間同期を実行し、その絶対時間同期の結果に対して、自局と前記他の基地局との間の基地局間距離における電波の伝搬時間分だけ遅らせる基地局間距離補正用のオフセットを適用することを特徴とする基地局。

【請求項7】

請求項１乃至５のいずれかの基地局において、
前記時間同期手段は、前記他の基地局のから受信した信号に基づいて、自局と前記他の基地局との間の時間同期を実行することを特徴とする基地局。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれかの基地局において、
自局はスモールセル基地局であり、前記他の基地局はマクロセル基地局であることを特徴とする基地局。

【請求項9】

請求項１乃至８のいずれかの基地局と、その基地局のセルが配置されたセルに対応する他の基地局とを備える通信システム。

【請求項10】

第１の基地局のセルよりも広い第２の基地局のセル内に前記第２の基地局と同一の周波数帯域が用いられる前記第１の基地局のセルが配置され、前記第１の基地局と前記第２の基地局との間で、前記第１の基地局のセル及び前記第２の基地局のセルの少なくとも一方の下りリンク無線通信フレーム中の複数のサブフレームの一部について少なくともデータ信号の送信を停止するセル間の干渉制御方法であって、
前記第１の基地局と前記第２の基地局との間の距離における電波の伝搬時間分だけ前記第２の基地局から遅れるように前記第１の基地局と前記第２の基地局との間の時間同期を行うことと、
前記第１の基地局のセルにおける下りリンク無線通信フレームについて前記時間同期に基づき設定された送信タイミングを早めるように補正すること、とを含むことを特徴とする干渉制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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

【背景技術】

【0002】

近年の移動通信システムにおけるトラフィックの急増に対応すべく、従来のマクロセル基地局よりもセル（無線通信エリア）が狭いスモールセル基地局（「極小セル基地局」、「ピコセル基地局」、「フェムトセル基地局」などとも呼ばれる）の需要が高まっている。スモールセル基地局はトラフィック対策として多局展開されるため、従来のマクロセル基地局のマクロセル内に設置され、異種セルサイズ混在型のヘテロジーニアスネットワーク（ＨｅｔＮｅｔ：Heterogeneous Network）が構成されることも想定される。この構成は、ホットスポットエリアを中心にマクロセル上に多数のスモールセルを重ねて配置されるため、オーバレイセル構成とも呼ばれる（例えば、非特許文献１、２参照）。

【0003】

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

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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

【0005】

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、互いに同一の周波数帯域が用いられるオーバレイセル構成の自局のセル及びその自局のセルが配置された他の基地局のセルの少なくとも一方のサブフレームの一部について少なくともデータ信号の送信を停止する干渉制御を適用する場合に、自局及び他の基地局から移動局への受信タイミング差による時間軸上のセル間干渉に起因した自局のセルにおける通信品質の低下を抑制することができる基地局、通信システム及び干渉制御方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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

【0007】

本発明の他の態様に係る通信システムは、前記いずれかの基地局（自局）と、その基地局のセルが配置されたセルに対応する他の基地局とを備える。

【0008】

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

【発明の効果】

【0009】

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

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係るスモールセル基地局を備えたオーバレイセル構成の移動通信システムの概略構成の一例を示す説明図。

【図2】スモールセルのマクロセルとの境界部に近い位置に在圏しているユーザ端末装置におけるマクロセルからの干渉の様子を示す説明図。

【図3】ＬＴＥ下りリンクの無線通信フレームの時間軸方向のフォーマットの一例を示す説明図。

【図4】ＬＴＥ下りリンクの無線通信フレームの時間軸及び周波数軸方向のフォーマットの一例を示す説明図。

【図5】無線通信フレームを構成するサブフレームの一部のフォーマットの一例を示す説明図。

【図6】セル間干渉制御技術（ｅＩＣＩＣ）で採用されるＡＢＳによるサブフレームにおける送信停止の様子の一例を示す説明図。

【図7】（ａ）及び（ｂ）は、ＧＮＳＳ又はＩＥＥＥ１５８８ｖ２規格を用いた方法で時間同期を行うときに発生するマクロセル信号とスモールセル信号との間の受信タイミング差の一例を示す説明図。

【図8】（ａ）及び（ｂ）は、ネットワークリスニング方法で時間同期を行うときに発生するマクロセル信号とスモールセル信号との間の受信タイミング差の一例を示す説明図。

【図9】本実施形態に係るスモールセル基地局における送信タイミングの一制御例を示す説明図。

【図10】本実施形態に係るスモールセル基地局における送信タイミングの他の制御例を示す説明図。

【図11】本実施形態に係るスモールセル基地局における送信タイミングの更に他の制御例を示す説明図。

【図12】ｅＩＣＩＣ適用時にマクロセル及びスモールセルからの受信タイミング差がある場合のスループット特性の評価結果の一例を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ここでは、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄへの適用を前提に本発明の実施形態を説明するが、類似のセル構成、物理チャネル構成を用いるシステムであれば、本発明の概念はどのようなシステムにも適用可能である。

【0012】

まず、本発明を適用可能な移動通信システムの全体構成について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るスモールセル基地局が配置されたオーバレイセル構成の移動通信システムの概略構成の一例を示す説明図である。

【0013】

急増する移動通信のトラフィックへの対策として、マクロセル１０Ａ上にスモールセル２０Ａを重畳するオーバレイセル構成の適用が有効である。オーバレイセル構成では、図１に示すようにマクロセル１０Ａのエリア内に多数のスモールセル２０Ａが重畳している。このオーバレイセル構成により、マクロセル１０Ａとスモールセル２０Ａとの間で同一周波数帯域を利用して周波数利用効率を拡大できるとともに、ユーザ端末装置（移動局）３０，３１における通信品質（例えばスループット）を増大させることができる。また、特に大都市部においては、中高層ビルの屋内オフィスでの通信トラフィックが急増しているため、高さ方向にも効率良く通信トラフィックを運ぶ手段が求められている。そのため、上記オーバレイセル構成として、マクロセル１０Ａ内にビル等の建物内の高さ方向を含めて３次元的にスモールセル基地局２０を展開して設置する３次元空間セル構成が採用される。

【0014】

図１において、本実施形態の移動通信システムは、ＬＴＥ（Long Term Evolution）／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの標準仕様に準拠した通信システムであり、第２の基地局（他の基地局）としてのマクロセル基地局１０と、そのマクロセル基地局１０の無線通信エリアであるセル（以下、適宜「マクロセル」という。）１０Ａ内に位置する第１の基地局としてのスモールセル基地局２０とを備える。スモールセル基地局２０の無線通信エリアであるセル（以下、適宜「スモールセル」という。）２０Ａは、マクロセル基地局１０のマクロセル１０Ａの内側に含まれている。マクロセル１０Ａは主に屋外にあるため、屋外マクロセルとも呼ばれる。

【0015】

図１において、第１の移動局であるユーザ端末装置（ＵＥ：User Equipment）３０は、マクロセル基地局１０のセル１０Ａに在圏してマクロセル基地局１０に接続されたユーザ端末装置（ＭＵＥ）であり、マクロセル基地局１０を介して電話やデータ通信などのための無線通信が可能な状態にある。このユーザ端末装置３０は、マクロセル１０Ａとスモールセル２０Ａとの境界部に近い位置に在圏しているため、スモールセル２０Ａからの干渉を受けやすい状況にある。

【0016】

また、第２の移動局であるユーザ端末装置（ＵＥ）３１は、スモールセル基地局２０のセル２０Ａの外縁部に在圏してスモールセル基地局２０に接続されたユーザ端末装置（ＳＵＥ）であり、スモールセル基地局２０を介して電話やデータ通信などのための無線通信が可能な状態にある。このユーザ端末装置３１は、スモールセル２０Ａとマクロセル１０Ａとの境界部に近い位置に在圏しているため、マクロセル１０Ａからの干渉を受けやすい状況にある。

【0017】

ユーザ端末装置３０、３１は、マクロセル１０Ａやスモールセル２０Ａに在圏するときに、その在圏するセルに対応するマクロセル基地局やスモールセル基地局と間で所定の通信方式及び無線通信リソースを用いて無線通信することができる。ユーザ端末装置３０、３１は、例えばＣＰＵやメモリ等を有するコンピュータ装置、コアネットワークに対する外部通信インターフェース部、無線通信部などのハードウェアを用いて構成され、所定のプログラムが実行されることにより基地局１０，２０等との間の無線通信等を行うことができる。

【0018】

マクロセル基地局１０は、移動体通信網において屋外に設置されている通常の半径数百ｍ乃至数ｋｍ程度の広域エリアであるマクロセルをカバーする大出力の基地局であり、「マクロセル基地局」、「Ｍａｃｒｏ ｅ−Ｎｏｄｅ Ｂ」、「Ｍａｃｒｏ−ｅＮＢ」等と呼ばれる場合もある。マクロセル基地局１０は、他の基地局と例えば有線の通信回線で接続され、所定の通信インターフェースで通信可能になっている。また、マクロセル基地局１０は、回線終端装置及び専用回線などの通信回線を介して移動体通信網のコアネットワークに接続され、コアネットワーク上のサーバ装置などの各種ノードとの間で所定の通信インターフェースにより通信可能になっている。

【0019】

スモールセル基地局２０は、広域のマクロセル基地局とは異なり、無線通信可能距離が数ｍ乃至数百ｍ程度であり、一般家庭、店舗、オフィス等の建物の内部にも設置することができる小出力の基地局である。スモールセル基地局２０は、移動体通信網における広域のマクロセル基地局がカバーするエリアよりも小さなエリアをカバーするように設けられるため「スモールセル基地局」と呼ばれたり、「Ｓｍａｌｌ ｅ−Ｎｏｄｅ Ｂ」や「Ｓｍａｌｌ ｅＮＢ」と呼ばれたりする場合もある。スモールセル基地局２０についても、回線終端装置及びＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）回線や光回線等のブロードバンド公衆通信回線などの通信回線を介して移動体通信網のコアネットワークに接続され、コアネットワーク上のサーバ装置などの各種ノードとの間で所定の通信インターフェースにより通信可能になっている。

【0020】

また、マクロセル基地局１０及びスモールセル基地局２０それぞれの基地局は、例えばＣＰＵやメモリ等を有するコンピュータ装置、コアネットワークに対する外部通信インターフェース部、無線通信部などのハードウェアを用いて構成され、所定のプログラムが実行されることにより、後述の干渉を抑制するための各種処理を実行したり、所定の通信方式及び無線通信リソースを用いてユーザ端末装置３０、３１との間の無線通信を行ったりすることができる。

【0021】

各基地局１０、２０は、移動局であるユーザ端末装置に対してＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の下りリンクの無線通信可能な基地局である。基地局１０、２０は、例えば、アンテナ、無線信号経路切り換え部、送受共用器（ＤＵＰ：Duplexer）、下り無線受信部とＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）復調部、上り無線受信部、ＳＣ−ＦＤＭＡ（Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access）復調部など備える。更に、各基地局１０、２０は、ＯＦＤＭ変調部、下り無線送信部、制御部等を備える。

【0022】

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

【0023】

基地局１０、２０の制御部は、例えばコンピュータ装置で構成され、所定のプログラムが読み込まれて実行されることにより、各部を制御したり各種処理を実行したりする。また、制御部は、コアネットワークに対する外部通信インターフェース部と協働して、送信停止対象のサブフレームの情報であるＡＢＳパターン情報をサーバ装置から受信する手段としても機能する。また、制御部は、サーバ装置から受信した送信停止対象のサブフレームの情報（ＡＢＳパターン情報）に基づいて、特定の送信停止対象のサブフレームにおける下り送信を停止するように制御する手段としても機能する。

【0024】

スモールセル基地局２０の制御部は、そのスモールセル基地局２０の下りリンク無線通信フレーム中の複数のサブフレームのうち、マクロセル基地局１０から送信される同期信号の送信タイミングに対応するサブフレームについて、スモールセル基地局２０から送信される信号のうち少なくともＰＤＳＣＨ（物理データ共有チャネル）のデータ信号の送信を停止する手段としても機能する。

【0025】

また、スモールセル基地局２０の制御部は、後述するように、セル間干渉制御技術（ｅＩＣＩＣ）を適用した場合の干渉抑制機能を高めるために、内部クロックを有し、マクロセル基地局１０と自局との間の基地局間距離における電波の伝搬時間分だけマクロセル基地局１０から遅れるように自局とマクロセル基地局１０との間の時間同期を行う時間同期手段としても機能する。この時間同期は、後述のＧＮＳＳを用いた方法、時刻サーバと同期する方法、又はネットワークリスニング方法を用いて行うことができる。ここで、ＧＮＳＳを用いた方法又は時刻サーバと同期する方法を用いて絶対時間同期を行う場合は、その絶対時間同期の結果に対して、スモールセル基地局２０とマクロセル基地局１０との間の距離における電波の伝搬時間分だけ遅らせる基地局間距離補正用のオフセット値を適用する。

【0026】

更に、スモールセル基地局２０の制御部は、後述するように、セル間干渉制御技術（ｅＩＣＩＣ）を適用した場合の干渉抑制機能を高めるために、スモールセル２０Ａにおける下りリンク無線通信フレームについて前記時間同期に基づいて設定された送信タイミングを、スモールセル２０Ａの半径に応じて補正する補正手段としても機能する。なお、本実施形態では、前記送信タイミングをスモールセル２０Ａの半径に応じて早めるように補正する例を示している。また、スモールセル２０Ａの半径は、スモールセル基地局２０の下りリンク信号の送信電力から推定してもよいし、また、マクロセル基地局１０からの下りリンク信号のスモールセル２０Ａでの受信電力とスモールセル基地局２０の下りリンク信号の送信電力とに基づいて推定してもよい。

【0027】

また、スモールセル基地局２０の制御部は、前記補正後の送信タイミングにスモールセル２０Ａにおける下りリンク無線通信フレームを送信するように制御する制御手段としても機能する。

【0028】

次に、上記オーバレイセル構成の移動通信システムにおけるセル間干渉制御について説明する。
前述のように急増する移動通信のトラフィックへの対策としてマクロセル１０Ａ上にスモールセル２０Ａを重畳するオーバレイセル構成の適用が有効である。しかし、オーバレイセル構成でマクロセル１０Ａとスモールセル２０Ａが同一周波数帯域を使用する場合、マクロセル１０Ａとスモールセル２０Ａとの間の干渉が生じる。例えば、マクロセル１０Ａとスモールセル２０Ａとの境界部に近い位置に在圏しているユーザ端末装置３０は、スモールセル２０Ａからの干渉を受けやすい。また、図２に示すように、スモールセル２０Ａのマクロセル１０Ａとの境界部に近い位置に在圏しているユーザ端末装置３１は、マクロセル１０Ａからの干渉を受けやすい状況にある。そこで、上記オーバレイセル構成の適用効果を最大化するためには干渉を制御することが必要となる。干渉制御方法としては、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ標準のｅＩＣＩＣ（enhanced Inter-Cell Interference Coordination）技術が有効である。

【0029】

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

【0030】

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

【0031】

図５は、無線通信フレームを構成するサブフレームの一部のフォーマットの一例を示す説明図である。図５において、各サブフレーム１１０は、例えば周波数軸方向に８サブキャリア（１５［ｋＨｚ］）、時間軸方向に１４ＯＦＤＭシンボルの計１１２個のＲＥ（Resource Element）で構成される。なお、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘが用いられる場合は、１サブフレーム内に１２ＯＦＤＭシンボルが送信される。ここで、「シンボル」とは、無線通信で伝送される情報の一単位である。また、一つのシンボルは伝送対象の情報の１回の変調で生成され、１シンボルの情報量（ビット数）は変調方式によって決まる。１サブフレーム毎に各ユーザ端末装置がどの周波数／時間リソースマッピングされているのか、各ユーザ端末装置へのデータ信号がどのような変調フォーマット（変調方式、符号化率）を使用するか等のスケジューリングを行い、その結果がユーザ端末装置へ通知される。

【0032】

図５に示すように、各サブフレーム１１０は、下りリンクＬ１／Ｌ２制御チャネル信号のＲＥがマッピングされる先頭部分の制御チャネル領域１１０Ａと、データチャネル信号や上位制御チャネル信号のＲＥがマッピングされるデータチャネル領域１１０Ｂとを有する。なお、制御チャネル領域１１０Ａはサブフレームの先頭の１〜３のＯＦＤＭシンボル（図５の例では２ＯＦＤＭシンボル）を割り当てることができる。

【0033】

サブフレーム１１０の制御チャネル領域１１０Ａには、Ｌ１／Ｌ２制御チャネルであるＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）が設定される。ＰＤＣＣＨは、上下リンクのスケジューリングの決定や上りリンクの電力制御コマンドなどの制御情報（ＤＣＩ：Downlink Control Information）の伝送に用いられる。ＤＣＩには、ＰＤＳＣＨリソース指示、伝送フォーマット、ＨＡＲＱ情報、および空間多重に関する制御情報を含む下りリンクスケジューリング割当てが含まれる。また、ＤＣＩには、ＰＵＳＣＨリソース指示、伝送フォーマット、ＨＡＲＱ関連情報、上りリンクのスケジューリング情報である上りリンクグラントも含まれる。

【0034】

また、サブフレーム１１０のデータチャネル領域１１０Ｂには、物理共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Downlink Shared Channel）が設定される。ＰＤＳＣＨは、下りリンクデータを送信する物理チャネルであり、ＭＩＭＯ伝送方式としてＭＩＭＯダイバーシティに加え、ＬＴＥでは最大４レイヤのＭＩＭＯ多重、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄでは最大８レイヤのＭＩＭＯ多重に対応する。また、ＭＩＢ以外の報知情報であるＳＩＢや着信時の呼び出しであるページング情報、その他上位レイヤの制御メッセージ、例えばＲＲＣ（Radio Resource Control protocol）レイヤの制御情報もＰＤＳＣＨで送信される。ユーザ端末装置は、ＰＤＣＣＨから取得した無線リソース割当位置、変調方式、データサイズ（ＴＢ：Transport Block size）等の情報に基づいてＰＤＳＣＨを復号する。

【0035】

また、ＬＴＥにおいてサブフレーム１１０内の時間領域で１４ＯＦＤＭシンボルのうち、第１、５、８、１２ＯＦＤＭシンボル内にセル固有の参照信号（ＣＲＳ）が分散して規則的に配置される。このセル参照信号ＣＲＳは、ユーザ端末装置におけるチャネル品質情報（ＣＳＩ：Channel State Information）の測定用の基準信号及びデータ復調用の基準信号という２つの役割を担っている。セル参照信号ＣＲＳはセルＩＤによって、異なるスクランブリングとマッピングされるサブキャリア位置の周波数シフトが適用される。なお、図４の例では、２本のアンテナを用いたＭＩＭＯの場合に用いられる、第１のアンテナ＃０に対するセル参照信号ＣＲＳと、第２のアンテナ＃１に対するセル参照信号ＣＲＳとを示している。

【0036】

図６は、セル間干渉制御技術（ｅＩＣＩＣ）で採用されているＡＢＳによるサブフレームにおける送信停止の様子の一例を示す説明図である。ｅＩＣＩＣでは、例えば図６に示すように、マクロセル１０Ａの一部のサブフレーム（図示の例では♯１，＃３，＃６，＃８のサブフレーム）でＡＢＳを設定することで、データチャネル領域の信号送信を停止し、スモールセル２０Ａに接続しているユーザ端末装置３１におけるデータチャネルの干渉を低減することができる。また、例えば図６に示すように、スモールセル２０Ａの一部のサブフレーム（図示の例では♯０，＃２，＃４，＃５，＃７，＃９のサブフレーム）で同様にＡＢＳを設定することにより、マクロセル１０Ａに接続しているユーザ端末装置３０におけるデータチャネルの干渉を低減することができる。

【0037】

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

【0038】

ｅＩＣＩＣでは、一部のサブフレームの送信停止により時間軸上で干渉回避を行うことから、マクロセル１０Ａとスモールセル２０Ａとの間で時間同期（位相同期）を確立する。時間同期を実現する方法としては、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）を用いた方法、ＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronic Engineers）１５８８ｖ２規格を用いた方法、ネットワークリスニング方法などがある。ＧＮＳＳを用いた方法は、各基地局１０、２０がＧＰＳ（Global Positioning System）衛星等の人工衛星から受信した信号に基づいて同期処理を行う方法である。ＩＥＥＥ１５８８ｖ２規格を用いた方法は、同規格で定義されたＰＴＰ（Precision Time Protocol）、ＮＴＰ又はＳＮＴＰなどの所定の時間同期プロトコルを用いて、各基地局１０、２０がバックホールネットワーク経由で高精度な時刻サーバと同期する方法である。また、ネットワークリスニング方法は、マクロセル基地局１０からの下りリンク信号を受信することでスモールセル基地局２０が時間同期を確立する方法である。ネットワークリスニング方法は、屋内や高いビルに囲まれたホットスポットなどにおいてＧＮＳＳの受信が困難な場合や、バックホールネットワークの時間ゆらぎ等によりＩＥＥＥ１５８８ｖ２規格を用いた方法では高い時間同期精度が得られない場合に特に有効な同期方法である。

【0039】

ｅＩＣＩＣでは、上記複数種類の同期方法からスモールセル基地局２０の設置状況に応じて適切な同期方法を選択することで高精度に時間同期を確立することができるが、いずれの同期方法においても、時間同期がセル１０Ａ，２０Ａの中心に位置する基地局１０，２０で確立される。そのため、下記の図７、８に示すように、マクロセル・スモールセルの基地局間距離やスモールセルの半径に応じて、マクロセルから受信するマクロセル信号とスモールセルから受信するスモールセル信号に受信タイミング差が生じ、その受信タイミング差により前後のサブフレームからの同一周波数帯域の干渉を受け、通信品質（例えばスループット）が低下するおそれがある。

【0040】

図７（ａ）及び（ｂ）は、ＧＮＳＳ又はＩＥＥＥ１５８８ｖ２規格を用いた方法で時間同期を行うときに発生するマクロセル信号とスモールセル信号との間の受信タイミング差の一例を示す説明図である。図７（ａ）において、ユーザ端末装置３１ｎは、スモールセル２０Ａのマクロセル基地局１０からの下りリンク無線信号が最も早く到来する側のセル境界であるマクロセル基地局１０側のセル境界（以下「マクロセル基地局寄りのセル境界」という。）に位置するユーザ端末装置である。ユーザ端末装置３１ｆは、スモールセル２０Ａのマクロセル基地局１０からの下りリンク無線信号が最も遅く到来する側のセル境界である、マクロセル基地局１０側とは反対側のセル境界（以下「反対側のセル境界」という。）に位置するユーザ端末装置である。

【0041】

図７（ａ）に示すように、ＧＮＳＳ又はＩＥＥＥ１５８８ｖ２規格を用いた方法で絶対時間同期処理を行った場合、マクロセル基地局１０からの送信タイミングＴｔ１とスモールセル基地局２０からの送信タイミングＴｔ２とが同期する。このため、ユーザ端末装置３１におけるマクロセル信号とスモールセル信号との受信タイミング差が発生する。

【0042】

マクロセル基地局寄りのセル境界に位置するユーザ端末装置３１ｆでは、マクロセル１０Ａとスモールセル２０Ａとの基地局間距離ｄ_ＭＳ［ｍ］やスモールセル２０Ａの半径ｒ_Ｓ［ｍ］に応じた伝搬遅延の影響により、次の式（１）に示す受信タイミング差τ_Ｎ［ｓ］が発生する。

【0043】

【数1】

【0044】

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

【0045】

マクロセル基地局寄りのセル境界では、上記式（１）に示すように基地局間距離ｄ_ＭＳが大きくなるにつれてマクロセル信号が遅れて受信され、スモールセル信号のサブフレームの先頭部分がマクロセル信号から干渉を受ける。スモールセル２０Ａの半径ｒ_Ｓに比例してスモールセル信号は遅れて受信されるようになる。一般的にはｄ_ＭＳ＞ｒ_Ｓとなるため、総合的にはスモールセル信号が早く受信される。

【0046】

一方、反対側のセル境界では、スモールセル基地局２０から反対側のセル境界までの電波の伝搬時間（遅延時間）はｒ_Ｓ／ｃでスモールセル及びマクロセルで同一となる。従って、反対側のセル境界に位置するユーザ端末装置３１ｆでは、マクロセル１０Ａとスモールセル２０Ａの基地局間距離ｄ_ＭＳ［ｍ］のみに応じた伝搬遅延の影響により、マクロセル信号の受信タイミングＴｒｆ１とスモールセル信号の受信タイミングＴｒｆ２との間に、次の式（２）に示す受信タイミング差τ_Ｆ［ｓ］が発生する。

【0047】

【数2】

【0048】

上記受信タイミング差τ_Ｆが発生してスモールセル信号が早く受信されると、ＡＢＳを設定したｅＩＣＩＣを適用したとしても、図７（ｂ）に示すようにスモールセル信号のサブフレームの先頭部分がマクロセル信号から同一周波数帯域の干渉を受ける。このため、スモールセル２０ＡにおけるＰＤＣＣＨ及びＣＲＳが影響を受け、通信品質（例えばスループット）が低下する。

【0049】

図８（ａ）及び（ｂ）は、ネットワークリスニング方法で時間同期を行うときのマクロセル信号とスモールセル信号との受信タイミング差の一例を示す説明図である。
図８（ａ）に示すように、ネットワークリスニング方法で時間同期処理を行う場合、スモールセル基地局２０では、マクロセル基地局１０からの下りリンク信号を受信したタイミングに、その送信タイミングＴｔ２を同期させることが一般的である。この場合、マクロセル基地局寄りのセル境界に位置するユーザ端末装置３１ｎでは、スモールセル２０Ａの半径ｒ_Ｓ［ｍ］のみに応じた伝搬遅延の影響により、マクロセル信号の受信タイミングＴｒｎ１とスモールセル信号の受信タイミングＴｒｎ２との間に、次の式（１’）に示す受信タイミング差τ_Ｎ［ｓ］が発生する。

【数3】

【0050】

上記受信タイミング差τ_Ｎが発生してマクロセル信号が早く受信されると、ＡＢＳを設定したｅＩＣＩＣを適用したとしても、図８（ｂ）に示すようにスモールセル信号のサブフレームの後部がマクロセル信号から同一周波数帯域の干渉を受ける。このため、スモールセル２０ＡにおけるＰＤＳＣＨが大きな影響を受け、通信品質（例えばスループット）が低下する。

【0051】

一方、反対側のセル境界に位置するユーザ端末装置３１ｆでは、ＧＮＳＳ又はＩＥＥＥ１５８８ｖ２規格を用いた方法で絶対時間同期処理を行った場合とは異なり、マクロセル１０Ａとスモールセル２０Ａとの間の基地局間距離ｄ_ＭＳに応じた伝搬遅延の影響は回避できる。従って、次の式（２’）に示すように、マクロセル信号の受信タイミングＴｒｆ１とスモールセル信号の受信タイミングＴｒｆ２との間に受信タイミング差τ_Ｆ［ｓ］は発生しない。

【0052】

【数4】

【0053】

本実施形態では、上記マクロセル信号とスモールセル信号との受信タイミング差τ_Ｆ、τ_Ｎに伴う通信品質（例えばスループット）の低下を改善するため、時間同期方法の種類に応じて、マクロセル・スモールセルの基地局間距離ｄ_ＭＳ及びスモールセル２０Ａの半径ｒ_Ｓを考慮してスモールセル基地局２０の送信タイミングを補正する制御を行っている。

【0054】

〔送信タイミングの制御例１〕
図９は、本実施形態に係るスモールセル基地局２０における送信タイミングの制御例を示す説明図である。図９の制御例１では、次の手順（１）及び（２）に示すようにスモールセル基地局２０において予め設定された送信タイミングを補正している。

【0055】

まず、手順（１）では、スモールセル基地局２０とマクロセル基地局１０との間の基地局間距離ｄ_ＭＳにおける電波の伝搬時間分だけマクロセル基地局１０から遅れるようにスモールセル基地局２０とマクロセル基地局１０との間の時間同期を行う。この時間同期された状態では、反対側のセル境界においてスモールセル２０Ａからユーザ端末装置３１ｆへの下りリンク無線通信フレームの受信タイミングＴｒｆ２’が、マクロセル１０Ａからユーザ端末装置３１ｆへの下りリンク無線通信フレームの受信タイミングＴｒｆ１に一致する。これにより、マクロセル・スモールセルの基地局間距離ｄ_ＭＳの影響が回避される。

【0056】

上記所定の時間同期は、例えば前述のネットワークリスニング方法を用いることで実現される。また、前述のＧＮＳＳ又はＩＥＥＥ１５８８ｖ２規格を用いた方法を用いる絶対時間同期を行う場合は、その絶対時間同期の結果に対して、マクロセル・スモールセルの基地局間距離ｄ_ＭＳにおける電波の伝搬時間分だけ遅らせる基地局間距離補正用のオフセットを与えることで、基地局間距離ｄ_ＭＳの影響を回避することができる。基地局間距離ｄ_ＭＳの情報は、例えば基地局の設置住所情報などに基づいて、スモールセル基地局２０の制御部に対して事前に与えておくことができる。

【0057】

上記所定の時間同期を行った状態において、スモールセル２０Ａのマクロセル基地局寄りのセル境界及び反対側のセル境界に位置するユーザ端末装置３１における受信タイミング差τ’_Ｎ［ｓ］及びτ’_Ｆ［ｓ］はそれぞれ、次の式（３）及び（４）で表される。

【0058】

【数5】

【数6】

【0059】

上記手順（１）が終わった状態において、スモールセル２０Ａのマクロセル基地局寄りのセル境界では、上記式（３）に示すように、基地局間距離ｄ_ＭＳに対応する時間成分が相殺され、スモールセル２０Ａの半径ｒ_Ｓのみ受信タイミング差τ’_Ｎに影響を与える。具体的には、スモールセル２０Ａの半径ｒ_Ｓに比例してスモールセル信号が遅れて受信される。そのため、前述の図８（ｂ）に示したように、スモールセル信号のサブフレームの後部がマクロセル信号から干渉を受ける。一方、スモールセル２０Ａの反対側のセル境界では、上記式（４）に示すように、マクロセル信号とスモールセル信号との間の受信タイミング差は生じない。

【0060】

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

【0061】

次に、手順（２）において、スモールセル２０Ａの半径ｒ_Ｓに応じて、スモールセル２０Ａにおける下りリンク無線通信フレームについて予め設定された送信タイミングＴｔ２’を早めるように補正する。例えば、送信タイミングＴｔ２’を時間軸上の前方に所定のシフト量τ（ｒ_Ｓ）だけシフトさせる補正を行う。この補正後の送信タイミングを、スモールセル２０Ａにおける最終的な送信タイミングＴｔ２として設定する。この送信タイミングＴｔ２にスモールセル２０Ａにおける下りリンク無線通信フレームを送信するように制御される。

【0062】

ここで、本制御例における手順（１）及び（２）でスモールセル２０Ａにおける最終的な送信タイミングＴｔ２を設定した場合、スモールセル２０Ａのマクロセル基地局寄りのセル境界及び反対側のセル境界に位置するユーザ端末装置３１における受信タイミング差τ’’_Ｎ［ｓ］及びτ’’_Ｆ［ｓ］はそれぞれ、前方シフト量τ（ｒ_Ｓ）を用いて次の式（５）及び（６）で表される。

【0063】

【数7】

【数8】

【0064】

上記式（５）及び（６）に示すように、スモールセル２０Ａのマクロセル基地局寄りのセル境界では、サブフレームの後部への干渉の影響が前方シフト量τ（ｒ_Ｓ）に応じて緩和される。例えば、本制御例では、前方シフト量τ（ｒ_Ｓ）として、スモールセル２０Ａの直径２ｒ_Ｓに対応する遅延時間（２ｒ_Ｓ／ｃ）を設定している。このため、スモールセル２０Ａの最も通信品質（例えばスループット）が低下し得るマクロセル基地局寄りのセル境界において、マクロセル信号及びスモールセル信号の受信タイミングを一致させることができる。

【0065】

〔送信タイミングの制御例２〕
図１０は、本実施形態に係るスモールセル基地局２０における送信タイミングの他の制御例を示す説明図である。なお、図１０の制御例２において、前述の図９の制御例１と共通する部分については説明を省略する。

【0066】

図１０の制御例２では、スモールセルの半径ｒ_Ｓに応じて、スモールセル２０Ａのマクロセル基地局側のセル境界に位置するユーザ端末装置３１ｎにおける通信品質（例えばスループット）と反対側のセル境界に位置するユーザ端末装置３１ｆにおける通信品質（例えばスループット）のうち最も悪い通信品質（最小のスループット）が最も高くなるように、スモールセル２０Ａにおける下りリンク無線通信フレームの送信タイミングを補正している。具体的には、例えば、前述の前方シフト量τ（ｒ_Ｓ）を、スモールセル２０Ａのマクロセル基地局寄りのセル境界及び反対側のセル境界それぞれのスループットのうち最小のスループットが最も高くなるように設定している。これにより、マクロセル基地局側のセル境界及び反対側のセル境界それぞれに位置するユーザ端末装置３１のユーザ間の公正性を図るとともに、スモールセル２０Ａの最もスループットが低下し得るマクロセル基地局寄りのセル境界に位置するユーザ端末装置３１におけるマクロセル信号及びスモールセル信号の受信タイミング差を抑制することができる。

【0067】

〔送信タイミングの制御例３〕
図１１は、本実施形態に係るスモールセル基地局２０における送信タイミングの更に他の制御例を示す説明図である。なお、図１１の制御例３において、前述の図９の制御例１及び図１０の制御例２と共通する部分については説明を省略する。

【0068】

マクロセル基地局側のセル境界及び反対側のセル境界におけるマクロセル信号及びスモールセル信号の受信タイミング差は、内部クロックの出力変動等、前述のネットワークリスニング方法、または前述のＧＮＳＳ若しくはＩＥＥＥ１５８８ｖ２規格を用いた方法に起因した基地局間の同期誤差（±Δｔ）の影響を受ける。

【0069】

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

【0070】

そこで、本制御例３では、図１１に示すように、基地局間の同期誤差（±Δｔ）の影響と、スモールセル信号の受信タイミングと通信品質との関係とを考慮して、スモールセル２０Ａにおける下りリンク無線通信フレームの送信タイミングを更に補正している。

【0071】

図１１中のスモールセル２０Ａの送信タイミングＴｔ２’は、前述の制御例１又は２で補正して設定された送信タイミングである。ここで、基地局間の時間同期の同期誤差（±Δｔ）があると、スモールセル２０Ａの送信タイミングＴｔ２’はＴｔ２’−ΔｔとＴｔ２’＋Δｔとの範囲で変動する。この範囲内で最も遅い送信タイミングＴｔ２’＋Δｔになると、スモールセル２０Ａのマクロセル基地局寄りのセル境界において、スモールセル信号の受信タイミングがマクロセル信号よりも遅くなって通信品質が劣化してしまう。

【0072】

そこで、図１１の制御例３では、基地局間の時間同期の同期誤差（±Δｔ）に応じて同期誤差補正用のオフセット値τ（Δｔ）を設定し、その同期誤差補正用のオフセット値τ（Δｔ）だけスモールセル２０Ａにおける下りリンク無線通信フレームの送信タイミングを早めるように、前記制御例１、２で補正した送信タイミングＴｔ２’を更に補正している。

【0073】

例えば、前記制御例１において、スモールセル基地局２０とマクロセル基地局１０それぞれの時間同期の同期誤差を想定し、マクロセル基地局１０が最大で早まる時間とスモールセル基地局２０が最大で遅れる時間の和を同期誤差補正用のオフセット値τと定義し、その同期誤差補正用のオフセット値τだけ、スモールセル２０Ａにおける送信タイミングを更に補正してもよい。

【0074】

また例えば、前記制御例２において、前述のマクロセル基地局側のセル境界及びその反対側のセル境界それぞれの通信品質（例えばスループット）を計算する際に、スモールセル基地局２０とマクロセル基地局１０それぞれに時間同期誤差が発生しているものと仮定して、前述の最も悪い通信品質（例えば最小のスループット）を計算してもよい。

【0075】

本制御例３によれば、スモールセル２０Ａのマクロセル基地局寄りのセル境界において、基地局間の同期誤差（±Δｔ）によって通信品質（例えばスループット）が低下するのを回避することができる。

【0076】

次に、３ＧＰＰのＬＴＥに準拠した実験装置を用いた実験により、本実施形態に係るスモールセル基地局２０における送信タイミングの補正の効果を評価した結果について説明する。

【0077】

表１は、評価に用いた実験装置の主要諸元である。

【表1】

【0078】

システム帯域幅は２０［ＭＨｚ］とし、４．７６［μｓ］のサイクリックプレフィックス（ＣＰ：Cyclic Prefix）を用いた。１サブフレームは１４ＯＦＤＭシンボルから構成される。ＣＦＩ（Control Format Indicator）を２に固定とし、先頭の２ＯＦＤＭシンボル常にＰＤＣＣＨに割り当てられるものとした。下りリンクのアンテナ構成を２×２ＭＩＭＯとし、基礎評価として伝搬チャネルにはＡＷＧＮ（Additive White Gaussian Noise）の直交チャネルを用いた。ランクは２に固定し、常に２ストリーム送信を行うものとした。ＯＬＬＡ（Outer-Loop Link Adaptation）に基づく適応変調を適用し、ＢＬＥＲ（Block Error Rate）が１０％になるように変調方式及び誤り訂正符号化率の組み合わせであるＭＣＳ（Modulation and Code Scheme）が制御される。前述の図６に示す無線フレーム構成を適用し、１０サブフレーム中、４サブフレームがスモールセル２０Ａのユーザ端末装置３１に割り当てられるものとした。また、当該４サブフレームにおいては、マクロセル１０ＡでのＡＢＳの適用及びユーザ端末装置での理想的なＣＲＳ干渉キャンセラの適用を仮定し、干渉が一切ないものとして評価を行った。また、本実験においては、当該サブフレームは先頭ＯＦＤＭシンボルのＣＲＳも含めて一切の信号を送信しない設定とした。

【0079】

図１２は、ｅＩＣＩＣ適用時にマクロセル１０Ａ及びスモールセル２０Ａからの受信タイミング差がある場合のスループット特性の評価結果の一例を示すグラフである。マクロセル１０Ａからの受信電力を−７０［ｄＢｍ］とし、スモールセル２０Ａからの受信電力とマクロセル１０Ａからの受信電力の比をＳＩＲ（Signal-to-Interference Ratio）と定義し、−１０［ｄＢ］から１０［ｄＢ］まで５［ｄＢ］単位で評価を行った。このときのスモールセル２０Ａからの受信電力は−８０［ｄＢｍ］から−６０［ｄＢｍ］である。なお、基地局が全サブフレームで送信を行った場合に、１送信アンテナからの信号がユーザ端末装置の１受信アンテナで受信される電力を、受信電力と定義した。

【0080】

図１２の評価結果において、横軸はマクロセル１０Ａとスモールセル２０Ａの受信タイミング差を表す。マクロセル信号に対するスモールセル信号の相対的な受信タイミング差と定義し、マクロセル信号に対してスモールセル信号が早く受信される場合は負、遅く受信される場合は正となる。縦軸はスモールセル２０Ａに接続するユーザ端末装置３１のスループットの測定値を表す。

【0081】

まず、図１２において、受信タイミング差が負の場合、すなわち、スモールセル信号が早く受信される場合に着目する。この場合、前述の図７（ｂ）に示すように、スモールセル２０Ａに接続するユーザ端末装置３１は割当サブフレームの先頭ＯＦＤＭシンボルにマクロセル１０Ａからの干渉を受けることから、ＰＤＣＣＨ及びＣＲＳが影響を受ける。但し、ＰＤＣＣＨは受信品質が低下するものの、受信誤りが発生しないように無線リソース割当制御に基づく誤り訂正の符号化率制御が行われるため、スループットに与える影響は小さい。一方、ＣＲＳが干渉を受ける場合、受信タイミング差により被干渉が大きくなるにつれてチャネル推定精度が低下し、スループットの低下を招く。スループットの低下はＳＩＲが負の場合に顕著であり、サイクリックプレフィックスを超えるあたりからスループットが徐々に低下し、ＳＩＲが−１０［ｄＢ］の場合、受信タイミング差なしの場合と比較して、−４［μｓ］で約５％、−６［μｓ］で約２０％スループットが低下する。従って、ＣＲＥ（Cell Range Expansion）の適用により、ＳＩＲが負の領域でユーザ端末装置３１が通信を行う場合、受信タイミング差の影響を十分に考慮に入れる必要がある。

【0082】

次に、図１２において、受信タイミング差が正の場合、すなわち、スモールセル信号が遅く受信される場合に着目する。この場合、前述の図８（ｂ）に示すように、スモールセル２０Ａに接続するユーザ端末装置３１は割当サブフレームの後部にマクロセル１０Ａからの干渉を受ける。サブフレームの後部にはサイクリックプレフィックスがないこと、また、ＰＤＳＣＨが直接干渉を受けることから、スモールセル信号が早く受信される場合と比較して、受信タイミング差の絶対値が同じ場合、より顕著にスループットが低下する。ＳＩＲが−１０［ｄＢ］の場合、受信タイミング差なしの場合と比較して、＋４［μｓ］で約４３％、＋６［μｓ］で約５５％スループットが低下する。スモールセル信号が早く受信される場合と異なり、ＳＩＲが高い場合にもスループットの低下が生じ、ＳＩＲが０［ｄＢ］以下では＋２［μｓ］超で、＋５［ｄＢ］では＋３［μｓ］超で、＋１０［ｄＢ］では＋８［μｓ］超でスループットが低下する。従って、ＣＲＥの適用の有無に依らず、受信タイミング差の制御が必要であるといえる。

【0083】

以上、本実施形態によれば、互いに同一の周波数帯域が用いられるオーバレイセル構成のスモールセル２０Ａ及びマクロセル１０Ａの少なくとも一方のサブフレームの一部について少なくともデータ信号の送信を停止する干渉制御を適用する場合に、マクロセル基地局１０及びスモールセル基地局２０からユーザ端末装置３１への受信タイミング差による時間軸上のセル間干渉に起因したスモールセル２０Ａにおける通信品質（例えばスループット）の低下を抑制することができる。

【0084】

なお、本実施形態では、スモールセル２０Ａ及びマクロセル１０Ａのオーバレイ構成の場合について説明したが、この構成に限定されることなく、本発明は、互いにサイズが異なる複数のセルのオーバレイ構成について適用することができる。

【0085】

また、本実施形態では、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄへの適用を前提に説明したが、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄと類似のＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の下りリンクの無線通信、無線通信フレーム、ＯＦＤＭシンボルなどを用いるシステムであれば、本発明の概念はどのようなシステムにも適用可能であり、さらに本実施形態に示した送信機および受信機の構成に限定されない。

【0086】

また、本明細書で説明された処理工程並びに移動通信システム、マクロセル基地局１０、スモールセル基地局２０及びユーザ端末装置（移動局）３０の構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。

【0087】

ハードウェア実装については、実体（例えば、各種無線通信装置、Ｎｏｄｅ Ｂ、端末、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置）において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、１つ又は複数の、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。

【0088】

また、ファームウェア及び／又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム（例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード）で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び／又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ／プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＦＬＡＳＨメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、１又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。

【0089】

また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。

【符号の説明】

【0090】

１０ マクロセル基地局
１０Ａ マクロセル
２０ スモールセル基地局
２０Ａ スモールセル
３０ マクロセルに接続されたユーザ端末装置
３１ スモールセルに接続されたユーザ端末装置
１００ 無線通信フレーム
１１０ サブフレーム
１１０Ａ 制御チャネル領域
１１０Ｂ データチャネル領域

【先行技術文献】

【特許文献】

【0091】

【特許文献1】特開２０１２−１２９７９３号公報

【非特許文献】

【0092】

【非特許文献1】A. Damnjanovic, J. Montojo, Y. Wei et.al., "A survey on 3GPP heterogeneous networks," IEEE Wireless Communications, Vol. 18, No. 3, pp. 10-21, June 2011.

【非特許文献2】S. Sesia, I. Toufik, M. Baker, "LTE - The UMTS Long Term Evolution," WILEY, 2011.

【非特許文献3】D. Lopez-Perez, I. Guvenc, G. de la Roche, M. Kountouris, T.Q.S. Quek, J. Zhang, "Enhanced intercell interference coordination challenges in heterogeneous networks," IEEE Wireless Communications, Vol. 18, No. 3, pp. 22-30, June 2011.

【非特許文献4】N. Miki, Y. Saito, M. Shirakabe, A. Morimoto, T. Abe, "Investigation on Interference Coordination Employing Almost Blank Subframes in Heterogeneous Networks for LTE-Advanced Downlink," IEICE Transactions on Communications E95.B, no. 4, pp.1208-1217, Apr. 2012.

【要約】

【課題】互いに同一の周波数帯域が用いられるオーバレイセル構成の自局のセル及びその自局のセルが配置された他の基地局のセルの少なくとも一方のサブフレームの一部について少なくともデータ信号の送信を停止する干渉制御を適用する場合に、自局及び他の基地局から移動局への受信タイミング差による時間軸上のセル間干渉に起因した自局のセルにおける通信品質の低下を抑制する。
【解決手段】自局と他の基地局との間の距離における電波の伝搬時間分だけ他の基地局から遅れるように自局と他の基地局との間の時間同期を行う。また、自局のセルにおける下りリンク無線通信フレームについて前記時間同期に基づき設定された送信タイミングを早めるように補正する。
【選択図】図９

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】