JP5269831B2 - 基地局装置、移動端末装置及び通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、次世代移動通信システムにおける基地局装置、移動端末装置及び通信制御方法に関する。

ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）ネットワークにおいては、周波数利用効率の向上、データレートの向上を目的として、ＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）やＨＳＵＰＡ（High Speed Uplink Packet Access）を採用することにより、Ｗ-ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）をベースとしたシステムの特徴を最大限に引き出すことが行われている。このＵＭＴＳネットワークについては、更なる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ:Long Term Evolution）が検討されている（非特許文献１）。ＬＴＥでは、多重方式として、下り回線（下りリンク）にＷ−ＣＤＭＡとは異なるＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）を用い、上り回線（上りリンク）にＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）を用いている。

第３世代のシステムは、概して５ＭＨｚの固定帯域を用いて、下り回線で最大２Ｍｂｐｓ程度の伝送レートを実現できる。一方、ＬＴＥのシステムでは、１．４ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの可変帯域を用いて、下り回線で最大３００Ｍｂｐｓ及び上り回線で７５Ｍｂｐｓ程度の伝送レートを実現できる。また、ＵＭＴＳネットワークにおいては、更なる広帯域化及び高速化を目的として、ＬＴＥの後継のシステムも検討されている（例えば、ＬＴＥアドバンスト（ＬＴＥ−Ａ））。

ＬＴＥ−Ａ（LTE Release 10）では、従来のセルラ環境に加えてローカルエリア環境を重視したHeterogeneous network構成が検討されている。Heterogeneous networkとは、大規模セルと小規模セルとをオーバレイした階層型ネットワークである。このHeterogeneous networkでは、小規模セルのレンジを広げて、小規模セルに多くの移動端末装置を接続させるRange expansionにより、システム全体のスループットの向上が検討されている。

3GPP, TR25.912 (V7.1.0), "Feasibility study for Evolved UTRA and UTRAN", Sept. 2006

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、Heterogeneous network内の干渉に適合した制御を行うことができ、次世代移動通信システムに対応する基地局装置、移動端末装置及び通信制御方法を提供することを目的とする。

本発明の基地局装置は、大規模セルをカバーする他の基地局装置と少なくとも一部の周波数帯が共用され、小規模セルをカバーする基地局装置であり、移動端末装置に対する送信信号の受信電力にオフセットが加えられたものが、前記他の基地局装置から移動端末装置に対する送信信号の受信電力よりも大きくなることで自セルに属された移動端末装置のうち、当該移動端末装置に対する送信信号の受信電力よりも前記他の基地局装置から当該移動端末装置に対する送信信号の受信電力が大きい移動端末装置を特定する特定部と、前記他の基地局装置の下り無線フレームに設定されたブランクリソースに対応させて、前記特定部によって特定された移動端末装置に対してスケジューリングを行うスケジューリング部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、Range expansionによって小規模セルの基地局装置に接続された移動端末装置に対して、大規模セルからの受ける干渉を抑制させることができる。このように、小規模セルの基地局装置および移動端末装置に、大規模セルと小規模セルとを有するHeterogeneous network内の干渉に適合した制御を行わせることができる。

ＬＴＥシステムのシステム帯域の説明図である。 Heterogeneous networkの概要の説明図である。 Range expansionの説明図である。 Range expansion時のマクロセルからの干渉の説明図である。 ピコセルの基地局装置における送信制御処理の一例を示す説明図である。 Range expansionされた移動端末装置の特定方法を示す説明図である。 ピコセルの基地局装置における送信制御処理の一例を示す説明図である。 無線通信システムの構成の説明図である。 基地局装置の全体構成の説明図である。 移動端末装置の全体構成の説明図である。 移動端末装置におけるRange expansionによる接続をピコセルの基地局装置に通知するための機能ブロックの説明図である。 ピコセルの基地局装置におけるスケジューリング処理のための機能ブロックの説明図である。 無線通信システムにおける通信制御の流れを示す図である。

図１は、下りリンクで移動通信が行われる際の周波数使用状態を説明するための図である。なお、以下の説明では基本周波数ブロックをコンポーネントキャリアとして説明する。また、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。

図１に示す例は、複数のコンポーネントキャリアで構成される相対的に広い第１システム帯域を持つ第１通信システムであるＬＴＥ−Ａシステムと、相対的に狭い（ここでは、一つのコンポーネントキャリアで構成される）第２システム帯域を持つ第２通信システムであるＬＴＥシステムが併存する場合の周波数使用状態である。ＬＴＥ−Ａシステムにおいては、例えば、１００ＭＨｚ以下の可変のシステム帯域幅で無線通信し、ＬＴＥシステムにおいては、２０ＭＨｚ以下の可変のシステム帯域幅で無線通信する。ＬＴＥ−Ａシステムのシステム帯域は、ＬＴＥシステムのシステム帯域を一単位とする少なくとも一つの基本周波数領域（コンポーネントキャリア：ＣＣ）となっている。このように複数の基本周波数領域を一体として広帯域化することをキャリアアグリゲーションという。

例えば、図１においては、ＬＴＥ−Ａシステムのシステム帯域は、ＬＴＥシステムのシステム帯域（ベース帯域：２０ＭＨｚ）を一つのコンポーネントキャリアとする５つのコンポーネントキャリアの帯域を含むシステム帯域（２０ＭＨｚ×５＝１００ＭＨｚ）となっている。図１においては、移動端末装置ＵＥ（User Equipment）＃１は、ＬＴＥ−Ａシステム対応（ＬＴＥシステムにも対応）の移動端末装置であり、１００ＭＨｚのシステム帯域を持ち、ＵＥ＃２は、ＬＴＥ−Ａシステム対応（ＬＴＥシステムにも対応）の移動端末装置であり、４０ＭＨｚ（２０ＭＨｚ×２＝４０ＭＨｚ）のシステム帯域を持ち、ＵＥ＃３は、ＬＴＥシステム対応（ＬＴＥ−Ａシステムには対応せず）の移動端末装置であり、２０ＭＨｚ（ベース帯域）のシステム帯域を持つ。

ところで、ＬＴＥ−Ａシステムでは、ローカルエリア環境を重視したHeterogeneous network（以下、ＨｅｔＮｅｔとする）構成が検討されている。ＨｅｔＮｅｔとは、図２に示すように、従来のマクロセルＣ２（大規模セル）に加え、ピコセルＣ１やフェムトセル等（小規模セル）の様々な形態のセルをオーバレイした階層型ネットワークである。このＨｅｔＮｅｔにおいては、相対的に広いエリアをカバーするマクロセルＣ２の基地局装置Ｂ２は、相対的に狭いエリアをカバーするピコセルＣ１の基地局装置Ｂ１よりも下り送信電力が大きく設定されている。

このＨｅｔＮｅｔにおいてシステム全体のスループットを向上させるには、複数の移動端末装置ＵＥをマクロセルＣ２に集中させるのではなく、マクロセルＣ２内に点在するピコセルＣ１に分散させる必要がある。この場合、ピコセルＣ１の基地局装置Ｂ１からの受信電力（RSRP：Reference Signal Received Power）にオフセットを加えることで、ピコセルＣ１のレンジを広げるRange expansionが行われる。このRange expansionにより、多くの移動端末装置ＵＥによってピコセルＣ１がセル選択され、システム全体のスループットの向上が期待される。

具体的には、図３の紙面左側に示すように、マクロセルＣ２の基地局装置Ｂ２は、自セル内の移動端末装置ＵＥに対して受信電力のオフセットを通知するようにする。このとき、移動端末装置ＵＥは、これを受けて以下の式（１）によりピコセルＣ１とマクロセルＣ２との受信電力の大きさを比較する。
ＲＳＲＰ＿他セル＋オフセット>ＲＳＲＰ＿サービングセル…（１）
なお、移動端末装置ＵＥが基地局装置Ｂ２に接続される場合には、ＲＳＲＰ＿他セルはピコセルＣ１における受信電力、ＲＳＲＰ＿サービングセルはマクロセルＣ２における受信電力をそれぞれ示す。

移動端末装置ＵＥは、ピコセルＣ１における受信電力にオフセットを加えたものが、マクロセルＣ２における受信電力よりも大きい場合に、移動端末装置ＵＥがマクロセルＣ２の基地局装置Ｂ２に対してその旨を通知する。そして、図３の紙面右側に示すように、式（１）を満たす移動端末装置ＵＥは、マクロセルＣ２からピコセルＣ１にハンドオーバを行う。

しかしながら、Range expansionによってピコセルＣ１にハンドオーバされた移動端末装置ＵＥは、ピコセルＣ１と一部の周波数帯を共用するマクロセルＣ２から強い干渉を受けるという問題があった。例えば、図４（ａ）に示すように、Range expansionされない場合、ピコセルＣ１、マクロセルＣ２における受信電力の大きさに応じて、各移動端末装置ＵＥ−Ａ、ＵＥ−Ｂによりセル選択される。そして、基地局装置Ｂ１に近い移動端末装置ＵＥ−Ａは、ピコセルＣ１を選択し、基地局装置Ｂ１から少し離れた移動端末装置ＵＥ−Ｂは、マクロセルＣ２を選択する。

一方、図４（ｂ）に示すように、Range expansionされる場合、上記したように、式（１）に応じて、各移動端末装置ＵＥ−Ａ、ＵＥ−Ｂによりセル選択される。このとき、ピコセルＣ１は、受信電力にオフセットが加えられた分だけレンジが拡張される。このため、移動端末装置ＵＥ−Ａだけでなく、基地局装置Ｂ１から少し離れた移動端末装置ＵＥ−Ｂも、ピコセルＣ１を選択する。この場合、移動端末装置ＵＥ−Ａは、マクロセルＣ２よりもピコセルＣ１における受信電力が大きいため、ピコセルＣ１を選択してもマクロセルＣ２からの干渉は問題とならない。しかし、移動端末装置ＵＥ−Ｂは、マクロセルＣ２よりもピコセルＣ１における受信電力が小さいにも関わらず、ピコセルＣ１を選択するため、マクロセルＣ２からの強い干渉を受けてしまっていた。

上記問題を解決するため、図５に示すように、マクロセルＣ２の下り無線フレームに、１サブフレームおきにブランク期間（ブランクリソース）を設けることが考えられる。この構成により、ピコセルＣ１の下り無線フレームにおいて、マクロセルＣ２のブランク期間に対応するサブフレーム（Duration2）では、マクロセルＣ２からの干渉が抑えられる。これにより、Duration2で示されるサブフレームについては、移動端末装置ＵＥ−Ｂのスループットが向上される。

しかしながら、ピコセルＣ１の下り無線フレームにおいて、マクロセルＣ２のブランク期間に対応しないサブフレーム（Duration1）では、マクロセルＣ２からの干渉を受けてしまう。このため、Duration1で示されるサブフレームについては、移動端末装置ＵＥ−Ｂのスループットが劣化されてしまっていた。なお、移動端末装置ＵＥ−Ａは、マクロセルＣ２からの干渉が問題とならないため、マクロセルＣ２のブランク期間の有無に関わらず、スループットに影響が与えられることがない。

そこで、本発明者らは、上記問題点を解決するために、本発明をするに至った。すなわち、本発明の骨子は、ピコセルの基地局装置に、Range expansionによりピコセルを選択した移動端末装置を特定させ、特定された移動端末装置に対してマクロセルからの干渉を受けるリソースを避けてユーザデータを割り当てることである。このような構成により、ピコセルの基地局装置に、Range expansionされずにピコセルを選択した移動端末装置に対しDuration1,2の両方でスケジューリングさせ、Range expansionによりピコセルを選択した移動端末装置に対しDuration2でスケジューリングさせることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。図６および図７を参照して、ピコセルの基地局装置における送信制御により、ピコセルの下り無線フレームに対する干渉抑制について説明する。図６は、本発明の実施の形態に係るピコセルの基地局装置におけるRange expansionされた移動端末装置の特定方法を示す説明図である。図７は、本実施の形態に係るピコセルの基地局装置における送信制御処理の一例を示す説明図である。なお、図６において、破線に示す部分が、Range expansionされない状態のピコセルのレンジである。

図６（ａ）に示すように、Range expansionにより拡張されたピコセルＣ１に、移動端末装置ＵＥ−Ａと移動端末装置ＵＥ−Ｂとが属されている。移動端末装置ＵＥ−Ａは、Range expansionされずにピコセルＣ１の基地局装置Ｂ１に接続され、移動端末装置ＵＥ−Ｂは、Range expansionによりピコセルＣ１の基地局装置Ｂ１に接続されている。この状態で、基地局装置Ｂ１は、自セルに属する各移動端末装置ＵＥ−Ａ、ＵＥ−Ｂのうち、Range expansionにより接続された移動端末装置ＵＥ−Ｂを特定する。このとき、基地局装置Ｂ１は、移動端末装置ＵＥの特定用およびハンドオーバ用の２種類のオフセットを各移動端末装置ＵＥ−Ａ、ＵＥ−Ｂに通知する。

そして、各移動端末装置ＵＥ−Ａ、ＵＥ−Ｂは、式（２）に示すようなハンドオーバのmeasurementに用いられる式を利用して、ピコセルＣ１よりもマクロセルＣ２の受信電力が大きいか否かを判定する。
ＲＳＲＰ＿他セル>ＲＳＲＰ＿サービングセル＋オフセット…（２）
なお、各移動端末装置ＵＥは、ピコセルＣ１に属されるため、ＲＳＲＰ＿他セルはマクロセルＣ２における受信電力、ＲＳＲＰ＿サービングセルはピコセルＣ１における受信電力をそれぞれ示す。オフセットは、移動端末装置の特定用の場合、０に設定されており、ハンドオーバ用の場合、０よりも大きな値に設定されている。なお、式（２）において、移動端末装置の特定用の場合、オフセット＝０として説明するが、移動端末装置の特定に影響を与えない程度の大きさに設定されていれていてもよい。

移動端末装置ＵＥは、移動端末装置ＵＥの特定用のオフセットを用いてRange expansionにより接続されたか否かの判定を行う。このとき、各移動端末装置ＵＥは、オフセット無し（オフセット＝０）として、マクロセルＣ２における受信電力とピコセルＣ１における受信電力とを比較する。そして、各移動端末装置ＵＥは、マクロセルＣ２における受信電力が、ピコセルＣ１における受信電力よりも大きい場合に、式（２）が真となることをピコセルＣ１の基地局装置Ｂ１に通知する。このとき、移動端末装置ＵＥ−Ａでは、式（２）が偽となり、移動端末装置ＵＥ−Ｂでは、式（２）が真となる。基地局装置Ｂ１は、各移動端末装置ＵＥからの通知に基づいて、Range expansionにより接続された移動端末装置ＵＥ−Ｂを特定する。なお、各移動端末装置ＵＥは、式（２）が真となることに代えて、マクロセルＣ２とピコセルＣ１の受信電力の差分を基地局装置Ｂ１に通知するようにしてもよい。また、Range expansionにより接続されたか否かの判定は、後述するハンドオーバの判定において偽と判定された場合に、判定する構成としてもよい。

移動端末装置ＵＥは、ハンドオーバ用のオフセットを用いてハンドオーバの判定を行う。このとき、各移動端末装置ＵＥは、オフセット有り（オフセット＞０）として、マクロセルＣ２における受信電力とピコセルＣ１における受信電力にオフセットを加えたものとを比較する。そして、各移動端末装置ＵＥ−Ａ、ＵＥ−Ｂは、マクロセルＣ２における受信電力が、ピコセルＣ１における受信電力オフセットを加えたものよりも大きい場合に、式（２）が真となることをピコセルＣ１の基地局装置Ｂ１に通知する。このとき、図６（ｂ）に示すように、移動端末装置ＵＥ−Ｂでは、式（２）が真となり、ピコセルＣ１からマクロセルＣ２にハンドオーバを行う。なお、ハンドオーバの判定は、Range expansionにより接続されたか否かの判定において真と判定された場合に、判定する構成としてもよい。

このように、各移動端末装置ＵＥ−Ａ、ＵＥ−Ｂでは、ピコセルＣ１の基地局装置Ｂ１から通知された２種類のオフセットに基づいて、Range expansionにより接続されたか否か、ハンドオーバを行うか否かが判定される。なお、上記した例では、受信電力として、ＲＳＲＰが用いられたが、ＲＳ−ＳＩＲ（Reference Signal Signal-to-Interference Ratio）、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）、ＲＳＲＱ（Reference Signal Received Quality）等が用いられてもよい。

ピコセルＣ１の基地局装置Ｂ１は、Range expansionにより接続された移動端末装置ＵＥ−Ｂを特定すると、移動端末装置ＵＥ−Ｂに対してマクロセルＣ２からの干渉を避けるように下り無線リソースのスケジューリングを行う。図７に示すように、マクロセルＣ２の下り無線フレームには、１サブフレームおきにブランク期間が設けられている。このブランク期間は、ピコセルＣ１の下り無線フレームに対する干渉が抑制された期間であり、ＣＲＳ（Common Reference Signal）を除いてブランクリソースが設定されている。なお、ブランク期間は、下り無線フレームにおいて、１サブフレームおきに設定される構成に限らす、適宜変更可能である。

また、ピコセルＣ１の下り無線フレームでは、Duration2に示すサブフレームがマクロセルＣ２の下り無線フレームのブランク期間に対応している。このため、ピコセルＣ１の基地局装置Ｂ１は、Range expansionにより接続された移動端末装置ＵＥ−Ｂに対してブランク期間に対応したDuration2にスケジューリングを行う。また、基地局装置Ｂ１は、移動端末装置ＵＥ−ＡについてはマクロセルＣ２からの干渉が問題にならないとしてDuration1,2にスケジューリングする。このとき、基地局装置Ｂ１のスケジューラは、各サブフレームにおいてリソースブロック単位で各移動端末装置ＵＥにユーザデータを割り当てる。この構成により、移動端末装置ＵＥ−Ｂに対するマクロセルＣ２からの干渉が抑制される。

なお、本実施の形態では、マクロセルＣ２の基地局装置Ｂ２が、ブランク期間の全ての周波数ブロックをブランクリソースに設定した一例を示すが、この構成に限定されるものではない。基地局装置Ｂ２は、ブランク期間のうち一部の周波数ブロックをブランクリソースに設定する構成としてもよい。また、ブランクリソースは、全くデータが割り当てられないリソースとしてもよいし、ピコセルの無線フレームに対して干渉を与えない程度にデータが割り当てられるリソースとして規定されてもよい。さらに、ブランクリソースは、ピコセルの無線フレームに対して干渉を与えない程度の送信電力で送信されるリソースとして規定されてもよい。また、ブランク期間は、下り無線フレームにおいて、１サブフレームおきに設定される構成に限らす、適宜変更可能である。

さらに、ブランクリソースは、マクロセルＣ２の基地局装置Ｂ２がピコセルＣ１の基地局装置Ｂ１に通知するようにしてもよいし、基地局装置Ｂ１、Ｂ２間で固定的に規定される場合には通知は不要である。また、基地局装置Ｂ１は、基地局装置Ｂ２のシグナリングを受けて送信タイミングを調整する構成としてもよいし、その逆でもよい。また、マクロセルＣ２の基地局装置Ｂ２は、周辺のピコセルＣ１の数が所定以上の場合や、接続した移動端末装置ＵＥの数に応じてブランク期間を設定する構成としてもよい。

また、ピコセルＣ１の基地局装置Ｂ１は、マクロセルＣ２からの干渉を受けるサブフレームを、Range expansionにより接続された移動端末装置ＵＥ−Ｂに通知する構成としてもよい。この構成により、移動端末装置ＵＥ−Ｂでは、マクロセルＣ２のブランク期間に対応しないピコセルＣ１のサブフレームを避けて、ユーザデータを復調できる。

ここで、本発明の実施例に係る無線通信システムについて詳細に説明する。図８は、本実施例に係る無線通信システムのシステム構成の説明図である。なお、図８に示す無線通信システムは、例えば、ＬＴＥシステム或いは、ＳＵＰＥＲ ３Ｇが包含されるシステムである。また、この無線通信システムは、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄと呼ばれても良いし、４Ｇと呼ばれても良い。

図８に示すように、無線通信システムは、ＨｅｔＮｅｔであり、マクロセルＣ２を有する第１のシステムと、ピコセルＣ１を有する第２のシステムとにより、階層型ネットワークが構築されている。第１のシステムは、マクロセルＣ２をカバーする基地局装置Ｂ２と、この基地局装置Ｂ２と通信する移動端末装置ＵＥ（１つのみ図示）とを含んで構成されている。第２のシステムは、ピコセルＣ１をカバーする基地局装置Ｂ１と、この基地局装置Ｂ１と通信する移動端末装置ＵＥ（１つのみ図示）とを含んで構成されている。この基地局装置Ｂ１、Ｂ２では、スケジューラにより、ユーザ毎にリソースブロック単位で無線リソースが割り当てられている。また、基地局装置Ｂ１、Ｂ２は、それぞれ図示しない上位局装置に接続され、上位局装置を介してコアネットワーク５０と接続される。なお、説明の便宜上、基地局装置Ｂ１、Ｂ２と無線通信するのは移動端末装置であるものとして説明するが、より一般的には移動端末装置も固定端末装置も含むユーザ装置（UE：User Equipment）でよい。

無線通信システムにおいては、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が、上りリンクについてはＳＣ−ＦＤＭＡ（シングルキャリア−周波数分割多元接続）が適用される。ＯＦＤＭＡは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ−ＦＤＭＡは、システム帯域を端末毎に１つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。

ここで、ＬＴＥシステムにおける通信チャネルについて説明する。
下りの通信チャネルは、各移動端末装置で共有される下りデータチャネルとしてのＰＤＳＣＨと、下りＬ１／Ｌ２制御チャネル（PDCCH、PCFICH、PHICH）とを有する。ＰＤＳＣＨにより、ユーザデータ及び上位制御情報が伝送される。ＰＤＣＣＨにより、ＰＤＳＣＨ及びＰＵＳＣＨのスケジューリング情報等が伝送される。ＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator Channel）により、ＰＤＣＣＨに用いるＯＦＤＭシンボル数が伝送される。ＰＨＩＣＨ（Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel）により、ＰＵＳＣＨに対するＨＡＲＱ（Hybrid Automatic Repeat Request）のＡＣＫ/ＮＡＣＫが伝送される。

上りの通信チャネルは、各移動端末装置で共有される上りデータチャネルとしてのＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）と、上り制御チャネルであるＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）とを有する。このＰＵＳＣＨにより、ユーザデータや上位制御情報が伝送される。また、ＰＵＣＣＨにより、下りリンクの無線品質情報（CQI：Channel Quality Indicator）、ＡＣＫ/ＮＡＣＫ等が伝送される。

図９を参照して、本実施の形態に係るピコセルをカバーする基地局装置の全体構成について説明する。なお、マクロセルをカバーする基地局装置については、ピコセルの基地局装置と同様な構成なため、ここでは説明を省略する。また、説明の便宜上、上りリンクにより移動端末装置から基地局装置に送信される信号の処理については省略する。

基地局装置Ｂ１は、送受信アンテナ２０１と、アンプ部２０２と、送受信部２０３と、ベースバンド信号処理部２０４と、呼処理部２０５と、伝送路インターフェース２０６とを備えている。下りリンクにより基地局装置Ｂ１から移動端末装置ＵＥに送信されるユーザデータは、上位局装置から伝送路インターフェース２０６を介してベースバンド信号処理部２０４に入力される。

ベースバンド信号処理部２０４において、下りデータチャネルの信号は、ＰＤＣＰレイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（radio link control）再送制御の送信処理などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（Medium Access Control）再送制御、例えば、ＨＡＲＱの送信処理、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換（IFFT：Inverse Fast Fourier Transform）処理、プリコーディング処理が行われる。また、下り制御チャネルの信号に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換等の送信処理が行われる。また、ベースバンド信号処理部２０４は、報知チャネルにより、同一セルＣ１に接続する移動端末装置ＵＥに対して、各移動端末装置ＵＥが基地局装置Ｂ１との無線通信するための制御情報を通知する。

送受信部２０３は、ベースバンド信号処理部２０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に周波数変換する。アンプ部２０２は周波数変換された送信信号を増幅して送受信アンテナ２０１へ出力する。

図１０を参照して、本実施の形態に係るピコセルに配置された移動端末装置の全体構成について説明する。なお、マクロセルに配置された移動端末装置については、ピコセルの移動端末装置と同様な構成なため、ここでは説明を省略する。また、説明の便宜上、上りリンクにより移動端末装置から基地局装置に送信される信号の処理については省略する。

移動端末装置ＵＥは、送受信アンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、アプリケーション部１０５とを備えている。下りリンクの送信データは、送受信アンテナ１０１で受信された無線周波数信号がアンプ部１０２で増幅され、送受信部１０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換される。

ベースバンド信号処理部１０４において、このベースバンド信号は、ＦＦＴ処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理等が行われる。この下りリンクのデータの内、下りリンクのユーザデータは、アプリケーション部１０５に転送される。アプリケーション部１０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理等を行う。また、下りリンクのデータの内、報知情報も、アプリケーション部１０５に転送される。

図１１を参照して、移動端末装置におけるRange expansionによる接続をピコセルの基地局装置に通知するための機能ブロックについて説明する。図１１は、移動端末装置におけるRange expansionによる接続をピコセルの基地局装置に通知するための機能ブロックの説明図である。なお、図１１の各機能ブロックは、主にベースバンド処理部の処理内容である。

図１１に示すように、移動端末装置ＵＥは、受信電力測定部１１１と、第１の判定部１１２と、第２の判定部１１３と、ハンドオーバ部１１４と、送受信部１０３とを有している。受信電力測定部１１１は、ピコセルＣ１の基地局装置Ｂ１およびマクロセルＣ２の基地局装置Ｂ２からリファレンス信号（RS：Reference Signal）を受信し、それぞれに対する受信電力を測定する。第１の判定部１１２は、上記した式（２）により基地局装置Ｂ１、Ｂ２の受信電力を比較し、Range expansionにより接続されたか否かを判定する。このとき、第１の判定部１１２は、式（２）のオフセットに基地局装置Ｂ１から通知されたオフセット＝０を設定する。

第１の判定部１１２は、マクロセルＣ２における受信電力が、ピコセルＣ１における受信電力よりも大きいか否かを判定する。そして、第１の判定部１１２は、マクロセルＣ２における受信電力が、ピコセルＣ１における受信電力よりも大きい場合に、式（２）が真となること、すなわちRange expansionにより接続された旨を基地局装置Ｂ１に通知する。この判定結果は、制御信号に含めて制御チャネル（PUCCH）で基地局装置Ｂ１に通知してもよいし、ユーザデータに含めてデータチャネル（PUSCH）で基地局装置Ｂ１に通知してもよい。なお、第１の判定部１１２は、第２の判定部１１３において偽と判定された場合に、判定する構成としてもよい。

第２の判定部１１３は、上記した式（２）により基地局装置Ｂ１、Ｂ２の受信電力を比較し、ハンドオーバを行うか否かを判定する。このとき、第２の判定部１１３は、式（２）のオフセットに基地局装置Ｂ２から通知されたオフセット＞０を設定する。第２の判定部１１３は、マクロセルＣ２における受信電力が、ピコセルＣ１における受信電力にオフセットを加えたものよりも大きいか否かを判定する。そして、第２の判定部１１３は、マクロセルＣ２における受信電力が、ピコセルＣ１の受信電力にオフセットを加えたものよりも大きい場合に、式（２）が真となること、すなわちハンドオーバを行う旨をハンドオーバ部１１４に出力する。なお、第２の判定部１１３は、第１の判定部１１２において真と判定された場合に、判定する構成としてもよい。

ハンドオーバ部１１４は、第２の判定部１１３の判定結果が真の場合に、ピコセルＣ１からマクロセルＣ２にハンドオーバを行う旨を基地局装置Ｂ１に通知すると共に、ハンドオーバを行う。送受信部１０３は、移動端末装置ＵＥと基地局装置Ｂ１との間で送受信される情報の送受信処理を行う。

図１２を参照して、ピコセルの基地局装置におけるスケジューリング処理のための機能ブロックについて説明する。図１２は、ピコセルの基地局装置におけるスケジューリング処理のための機能ブロックの説明図である。なお、図１２の各機能ブロックは、主にベースバンド処理部の処理内容である。

図１２に示すように、基地局装置Ｂ１は、特定部２１１と、スケジューラ２１２と、オフセット生成部２１３と、送受信部２０３とを有している。特定部２１１は、自セル内の各移動端末装置ＵＥから通知された判定結果に基づいて、Range expansionにより接続された移動端末装置ＵＥを特定する。スケジューラ２１２は、ユーザ毎にリソースブロック単位で無線リソースの割り当てを行う。このとき、スケジューラ２１２は、特定部２１１により特定された移動端末装置ＵＥに対し、マクロセルＣ２の下り無線フレームのブランクリソースに対応したリソースブロックにユーザデータを割り当てる。

オフセット生成部２１３は、自セル内の各移動端末装置ＵＥに対し、移動端末装置ＵＥの特定用およびハンドオーバ用の２種類のオフセットを生成する。移動端末装置ＵＥの特定用のオフセットは０に設定され、ハンドオーバ用のオフセットは０よりも大きな値に設定されている。基地局装置Ｂ１は、この２種類のオフセットを移動端末装置ＵＥに通知することで、ハンドオーバのmeasurementを用いて移動端末装置ＵＥに２種類の判定を行わせている。送受信部２０３は、基地局装置Ｂ１と移動端末装置ＵＥとの間で送受信される情報の送受信処理を行う。

図１３を参照して、本実施の形態に係る無線通信システムにおける通信制御の流れについて説明する。図１３は、本実施の形態に係る無線通信システムにおける通信制御の流れを示す図である。なお、初期状態では、移動端末装置は、マクロセルの基地局装置に接続されているものとする。

図１３に示すように、基地局装置Ｂ２は、自セル内（マクロセルＣ２内）の移動端末装置ＵＥに対してオフセットを通知する（ステップＳ０１）。次に、移動端末装置ＵＥは、マクロセルＣ２の基地局装置Ｂ２およびピコセルＣ１の基地局装置Ｂ１から受信したリファレンス信号の受信電力を測定し、上記した式（１）を用いて比較する（ステップＳ０２）。移動端末装置ＵＥは、マクロセルＣ２の受信電力よりも、ピコセルＣ１の受信電力にオフセットを加えたものが大きい場合、式（１）が真となる判定結果を基地局装置Ｂ２に通知する（ステップＳ０３）。

そして、移動端末装置ＵＥは、マクロセルＣ２からピコセルＣ１にハンドオーバを行う（ステップＳ０４）。このようにして、ピコセルＣ１の受信電力にオフセットが加えられた分だけ、ピコセルＣ１のレンジが拡張されRange expansionが行われる。一方、移動端末装置ＵＥは、ステップＳ０２において、マクロセルＣ２の受信電力よりも、ピコセルＣ１の受信電力にオフセットを加えたものが小さい場合、ハンドオーバを行わず基地局装置Ｂ２と通信を継続する。

次に、基地局装置Ｂ１は、自セル内（ピコセルＣ１内）の移動端末装置ＵＥに対してオフセットを通知する（ステップＳ０５）。この場合、移動端末装置ＵＥの特定のオフセットは０に設定され、ハンドオーバ用のオフセットは０よりも大きな値に設定されている。なお、ここでは、説明の便宜上、ピコセルＣ１からマクロセルＣ２へのハンドオーバの処理については省略する。次に、移動端末装置ＵＥは、ピコセルＣ１の基地局装置Ｂ１およびマクロセルＣ２の基地局装置Ｂ２から受信したリファレンス信号の受信電力を測定し、上記した式（２）を用いて比較する（ステップＳ０６）。

移動端末装置ＵＥは、ピコセルＣ１の受信電力よりもマクロセルＣ２の受信電力が大きい場合、式（２）が真となる判定結果を基地局装置Ｂ１に通知する（ステップＳ０７）。次に、基地局装置Ｂ１は、判定結果からRange expansionにより接続された移動端末装置ＵＥを特定する（ステップＳ０８）。すなわち、移動端末装置ＵＥが、ピコセルＣ１の拡張されたレンジに属されたことが基地局装置Ｂ１に特定される。次に、基地局装置Ｂ１は、マクロセルＣ２の下り送信フレームのブランクリソースに対応した無線リソースに、スケジューリングを行う（ステップＳ０９）。

一方、移動端末装置ＵＥは、ピコセルＣ１の受信電力よりもマクロセルＣ２の受信電力が小さい場合、基地局装置Ｂ１に判定結果の通知を行わない。これにより、基地局装置Ｂ１は、Range expansionされずに接続された移動端末装置ＵＥを特定する。この場合、基地局装置Ｂ１は、通常のスケジューリングを行う。なお、基地局装置Ｂ１は、移動端末装置ＵＥから式（２）が偽となる判定結果を受けて、Range expansionされずに接続された移動端末装置ＵＥを特定してもよい。

以上のように、本実施の形態に係る基地局装置Ｂ１によれば、自セル内（ピコセルＣ１内）の移動端末装置ＵＥのうち、Range expansionにより接続された移動端末装置ＵＥと、Range expansionされずに接続された移動端末装置ＵＥとを区別することができる。このため、基地局装置Ｂ１は、マクロセルＣ２からの干渉を受ける位置にある移動端末装置ＵＥ対して、マクロセルＣ２からの干渉を受けるリソースを避けてユーザデータを割り当てることができる。また、このような構成により、基地局装置Ｂ１は、Range expansionされずにピコセルＣ１を選択した移動端末装置ＵＥに対し通常のスケジューリングを行い、Range expansionによりピコセルを選択した移動端末装置に対し干渉を抑制させたスケジューリングを行うことが可能となる。

なお、上記した実施の形態においては、小規模セルとしてピコセルをカバーする基地局装置について説明したが、この構成に限定されるものではない。基地局装置は、マクロセルからの干渉を受けるセルをカバーするものであればよく、フェムトセルやマイクロセル等をカバーする小型基地局装置であればよい。

また、上記した実施の形態においては、ピコセルの基地局装置から移動端末装置に対し、Range expansionされた移動端末装置の特定用のオフセットが通知される構成としたが、この構成に限定されるものではない。ピコセルの基地局装置は、移動端末装置に対して移動端末装置の特定用のオフセットを通知しない構成としてもよい。移動端末装置は、予め式（２）のオフセットに０を設定しておき、これをRange expansionにより接続されたか否かの特定用に用いるようにする。

また、上記した実施の形態において、ピコセルにおける受信電力にオフセットを加えるとは、マクロセルの受信電力からオフセットを減らすと解釈されてもよい。

また、上記した実施の形態においては、ピコセルおよびマクロセルの基地局装置からの受信電力を測定して、Range expansionにより接続された移動端末装置が特定される構成としたが、この構成に限定されるものではない。ピコセルの基地局装置は、移動端末装置からフィードバックされるチャネル品質に応じて、Range expansionにより接続された移動端末装置を特定する構成としてもよい。

ピコセルの基地局装置の特定部は、移動端末装置からフィードバックされたチャネル品質が所定の閾値以下の場合に、Range expansionにより接続された移動端末装置を特定するようにする。この場合、特定部は、所定時間におけるチャネル品質の平均値を求めて、これを閾値と比較してもよい。所定の閾値は、ピコセルの受信電力よりもマクロセルの受信電力が大きいか否かを判定させることが可能な値、例えば、−５ｄＢから−１０ｄＢに設定されている。なお、所定の閾値は、雑音等の誤差を考慮して設定されてもよい。また、移動端末装置は、受信電力測定部に加えて、ピコセルおよびマクロセルのチャネル品質を測定するチャネル品質測定部を備えるようにする。

なお、チャネル品質は、伝搬品質を示すものであればよく、例えば、ＣＱＩ（Channel Quality Indicator）でもよい。

本発明は上記実施の形態に限定されず、様々変更して実施することが可能である。例えば、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、上記説明におけるコンポーネントキャリアの割り当て、処理部の数、処理手順、コンポーネントキャリアの数、コンポーネントキャリアの集合数については適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することが可能である。

５０ コアネットワーク
１０１ 送受信アンテナ
１０２ アンプ部
１０３ 送受信部
１０４ ベースバンド信号処理部
１０５ アプリケーション部
１１１ 受信電力測定部
１１２ 第１の判定部
１１３ 第２の判定部
１１４ ハンドオーバ部
２０１ 送受信アンテナ
２０２ アンプ部
２０３ 送受信部
２０４ ベースバンド信号処理部
２０５ 呼処理部
２０６ 伝送路インターフェース
２１１ 特定部
２１２ スケジューラ（スケジューリング部）
２１３ オフセット生成部
ＵＥ 移動端末装置
Ｂ１ 基地局装置
Ｂ２ 基地局装置（他の基地局装置）
Ｃ１ ピコセル（小規模セル）
Ｃ２ マクロセル（大規模セル）

Claims (10)

1. 大規模セルをカバーする他の基地局装置と少なくとも一部の周波数帯が共用され、小規模セルをカバーする基地局装置であり、
   移動端末装置に対する送信信号の受信電力にオフセットが加えられたものが、前記他の基地局装置から移動端末装置に対する送信信号の受信電力よりも大きくなることで自セルに属された移動端末装置のうち、当該移動端末装置が前記他の基地局装置から受ける干渉量が大きいものを特定する特定部と、
   前記他の基地局装置の下り無線フレームに設定されたブランクリソースに対応させて、前記特定部によって特定された移動端末装置に対してスケジューリングを行うスケジューリング部とを備えたことを特徴とする基地局装置。
2. 前記特定部は、前記自セルに属された移動端末装置のうち、当該移動端末装置に対する送信信号の受信電力よりも前記他の基地局装置から当該移動端末装置に対する送信信号の受信電力が大きい移動端末装置を特定することを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
3. 前記自セルに属された移動端末装置に対する送信信号の受信電力と前記他の基地局装置から移動端末装置に対する送信信号の受信電力との比較に基づくハンドオーバに用いられるオフセットであり、前記自セルに属された移動端末装置に対する送信信号の受信電力に加えられるオフセットを生成するオフセット生成部を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基地局装置。
4. 前記オフセット生成部は、前記自セルに属された移動端末装置の特定に用いるオフセットをさらに生成し、前記移動端末装置の特定に用いるオフセットに、前記移動端末装置に対する送信信号の受信電力の大きさに影響のない値を設定し、前記ハンドオーバに用いるオフセットに前記移動端末装置の特定に用いるオフセットの値よりも大きな値を設定することを特徴とする請求項３に記載の基地局装置。
5. 大規模セルをカバーする他の基地局装置と少なくとも一部の周波数帯が共用され、小規模セルをカバーする基地局装置に接続可能な移動端末装置であり、
   前記基地局装置からの送信信号の受信電力にオフセットを加えたものが、前記他の基地局装置からの送信信号の受信電力よりも大きくなることで前記小規模セルに属される場合に、前記基地局装置からの送信信号の受信電力よりも前記他の基地局装置からの送信信号の受信電力が大きいか否かを判定する第１の判定部を備え、
   前記第１の判定部によって前記基地局装置からの送信信号の受信電力よりも前記他の基地局装置からの送信信号の受信電力が大きいと判定された判定結果を、前記基地局装置に通知して、前記基地局装置に前記他の基地局装置の下り無線フレームに設定されたブランクリソースに対応させてスケジューリングさせることを特徴とする移動端末装置。
6. 前記小規模セルに属される場合に、前記基地局装置からの送信信号の受信電力にオフセットを加えたものが、前記他の基地局装置からの送信信号の受信電力よりも大きいか否かを判定する第２の判定部を備え、
   前記第２の判定部によって前記基地局装置からの送信信号の受信電力にオフセットを加えたものが、前記他の基地局装置からの送信信号の受信電力よりも小さいと判定された判定結果を、前記基地局装置に通知して前記小規模セルから前記大規模セルにハンドオーバを行うことを特徴とする請求項５に記載の移動端末装置。
7. 前記第１の判定部は、前記基地局装置から通知されたオフセットが０に設定されている場合に判定し、
   前記第２の判定部は、前記基地局装置から通知されたオフセットが０よりも大きな値に設定されている場合に判定することを特徴とする請求項６に記載の移動端末装置。
8. 大規模セルをカバーする他の基地局装置と少なくとも一部の周波数帯が共用され、小規模セルをカバーする基地局装置の通信制御方法であり、
   移動端末装置に対する送信信号の受信電力にオフセットが加えられたものが、前記他の基地局装置から移動端末装置に対する送信信号の受信電力よりも大きくなることで自セルに属された移動端末装置のうち、当該移動端末装置に対する送信信号の受信電力よりも前記他の基地局装置から当該移動端末装置に対する送信信号の受信電力が大きい移動端末装置を特定するステップと、
   前記他の基地局装置の下り無線フレームに設定されたブランクリソースに対応させて、前記特定部によって特定された移動端末装置に対してスケジューリングするステップとを有することを特徴とする通信制御方法。
9. 大規模セルをカバーする他の基地局装置と少なくとも一部の周波数帯が共用され、小規模セルをカバーする基地局装置であり、
   移動端末装置に対する送信信号の受信電力にオフセットが加えられたものが、前記他の基地局装置から移動端末装置に対する送信信号の受信電力よりも大きくなることで自セルに属された移動端末装置のうち、当該移動端末装置からフィードバックされたチャネル品質が、所定の閾値以下の移動端末装置を特定する特定部と、
   前記他の基地局装置の下り無線フレームに設定されたブランクリソースに対応させて、前記特定部によって特定された移動端末装置に対してスケジューリングを行うスケジューリング部とを備えたことを特徴とする基地局装置。
10. 前記チャネル品質は、ＣＱＩ（Channel Quality Indicator）であることを特徴とする請求項９に記載の基地局装置。

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