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JP5555705B2 - 小セル基地局及び割り当て制御方法 - Google Patents

小セル基地局及び割り当て制御方法 Download PDF

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JP5555705B2 JP2011526694A JP2011526694A JP5555705B2 JP 5555705 B2 JP5555705 B2 JP 5555705B2 JP 2011526694 A JP2011526694 A JP 2011526694A JP 2011526694 A JP2011526694 A JP 2011526694A JP 5555705 B2 JP5555705 B2 JP 5555705B2
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Description

本発明は、無線端末から送信される無線信号の送信電力を制御する無線通信システム、小セル基地局、無線端末及び送信電力制御方法に関する。
また、本発明は、無線端末への無線リソースの割り当てを制御する小セル基地局及び割り当て制御方法に関する。
現在運用されている第３世代及び第３．５世代無線通信システムよりも高速・大容量の通信を実現する次世代無線通信システムとして、無線通信システムの標準化団体である3GPPで標準化されているＬＴＥがある。ＬＴＥは3GPP Release 8として技術仕様が定まり、現在はRelease 8の機能改良版であるRelease 9、及び、ＬＴＥを高度化したLTE Advancedの検討が行われている。
ＬＴＥにおける上りリンクの送信電力制御方法としては、例えば次の技術が提案されている（非特許文献１参照）。非特許文献１に記載の技術では、上りリンクにおいて基地局が受ける干渉レベルを示す干渉情報であるオーバーロード・インジケータ(ＯＩ)を基地局間で通知し合う状況を前提として、自基地局に接続する無線端末の送信電力をＯＩに応じて制御する。
また、ＬＴＥRelease 9では、半径数ｍ程度の通信エリアである小セル（“フェムトセル”と称される）を形成し、室内に設置可能な小型の基地局である小セル基地局（“Home eNodeB”と称される）の詳細機能・要件について標準化が進められている。小セル基地局は、半径数百ｍ程度の通信エリアである大セル（“マクロセル”と称される）を形成する大セル基地局（“Macro eNodeB”と称される）のトラフィックを分散させることや、大セル内の不感地帯をカバーすることが可能になる。
3GPP, R1-092048, "LTE UL performance for ITU scenarios", 2009年5月
しかしながら、大セル基地局については、通信事業者がセル間干渉を考慮して設置場所を決めているが、小セル基地局はユーザが任意の場所に設置可能であるため、大セル基地局が形成する大セル内に小セル基地局が設置されることがある。
このような状況で小セル基地局に接続する無線端末が大セル基地局に接続する無線端末と同一周波数帯域を通信に使用する場合、小セル基地局に接続する無線端末から当該小セル基地局に送信される無線信号により、大セル基地局が干渉の影響を受けてしまう。特に、小セル基地局に接続する無線端末と大セル基地局との間の伝搬損失が小さい場合には、小セル基地局に接続する無線端末から大セル基地局が大きな干渉を受け、大セル基地局に接続する無線端末のスループットが低下する問題がある。
そこで、本発明は、小セル基地局に接続する無線端末が大セル基地局に与える干渉の低減を図ることができる小セル基地局及び割り当て制御方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、大セル基地局（例えばマクロセル基地局３００ａ）が形成する大セルよりも小さい小セルを形成し、前記大セル内に設置可能な小セル基地局（例えばフェムトセル基地局１００ａ）であって、前記小セル基地局に接続する無線端末（例えば無線端末２００ａ）の近隣の大セル基地局（例えばマクロセル基地局３００ａ及び３００ｂ）と前記無線端末との間の伝搬損失を示す大セル側伝搬損失に基づいて、前記無線端末に割り当てる周波数帯域を制限する帯域制限部（帯域制限部１２７）を備えることを要旨とする。
本発明の第１の特徴によれば、小セル基地局に接続する無線端末の近隣の大セル基地局と当該無線端末との間の伝搬損失を示す大セル側伝搬損失に基づいて当該無線端末に割り当てる周波数帯域を制限することによって、当該無線端末が当該大セル基地局又は当該大セル基地局に接続する無線端末に与える干渉を低減できる。
本発明の第１の特徴において、前記帯域制限部は、前記大セル側伝搬損失が小さいほど、前記無線端末に割り当てる上りリンクの周波数帯域を制限する度合いを大きくしてもよい。
本発明の第１の特徴において、前記帯域制限部は、前記大セル側伝搬損失が所定値を下回った場合には、前記無線端末に割り当てる上りリンクの周波数帯域を制限し、前記大セル側伝搬損失が所定値を上回った場合には、前記上りリンクの周波数帯域の制限を解除してもよい。
本発明の第１の特徴において、前記帯域制限部は、前記大セル側伝搬損失が大きいほど、前記無線端末に割り当てる下りリンクの周波数帯域を制限する度合いを大きくしてもよい。
本発明の第１の特徴において、前記帯域制限部は、前記大セル側伝搬損失が所定値を上回った場合には、前記無線端末に割り当てる下りリンクの周波数帯域を制限し、前記大セル側伝搬損失が所定値を下回った場合には、前記無線端末に割り当てる下りリンクの周波数帯域の制限を解除してもよい。
本発明の第１の特徴において、前記大セル側伝搬損失は、前記近隣の大セル基地局の中で前記無線端末との間の伝搬損失が最も小さい大セル基地局と前記無線端末との間の伝搬損失であってもよい。
本発明の第１の特徴において、前記大セル側伝搬損失は、前記近隣の大セル基地局のそれぞれと前記無線端末との間の伝搬損失の平均であってもよい。
本発明の第１の特徴において、前記大セル側伝搬損失は、前記近隣の大セル基地局と前記無線端末との間の伝搬損失と、前記無線端末の近隣の小セル基地局の中で前記無線端末が接続する前記小セル基地局以外の小セル基地局と前記無線端末との間の伝搬損失との平均であってもよい。
本発明の第２の特徴は、大セル基地局が形成する大セルよりも小さい小セルを形成し、前記大セル内に設置可能な小セル基地局に接続する無線端末への周波数帯域の割り当てを制御する割り当て制御方法であって、前記小セル基地局に接続する無線端末の近隣の大セル基地局と前記無線端末との間の伝搬損失を示す大セル側伝搬損失に基づいて、前記無線端末に割り当てる周波数帯域を制限するステップを含むことを要旨とする。
本発明の特徴によれば、小セル基地局に接続する無線端末が大セル基地局に与える干渉の低減を図ることができる小セル基地局及び割り当て制御方法を提供できる。
図１は、本発明の第１〜第３実施形態に係る無線通信システムの概略構成図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係るフェムトセル基地局の構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係る調整用関数を説明するための図である。 図４は、本発明の第１実施形態に係る無線通信システムの動作例を示すシーケンス図である。 図５は、本発明の第１〜第３実施形態に係る送信電力制御処理の詳細を示すフロー図である。 図６は、本発明の第２実施形態に係る無線通信システムの動作例を示すシーケンス図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係る調整用関数の候補の一例を示す図である。 図８は、本発明の第３実施形態に係る無線端末の構成を示すブロック図である。 図９は、本発明の第３実施形態に係る無線通信システムの動作例を示すシーケンス図である。 図１０は、本発明の第４実施形態に係る無線通信システムの概略構成図である。 図１１は、本発明の第４実施形態に係るフェムトセル基地局の構成を示すブロック図である。 図１２は、上りリンクにおいて、フェムトセル基地局に接続する無線端末にフェムトセル基地局が割り当て可能な全周波数帯域の一例を示す図である。 図１３は、下りリンクにおいて、フェムトセル基地局に接続する無線端末にフェムトセル基地局が割り当て可能な全周波数帯域の一例を示す図である。 図１４は、本発明の第４実施形態に係る無線通信システムの動作例を示すシーケンス図である。 図１５は、本発明の第４実施形態に係る上りリンクの帯域制限/解除フローを示すフローチャートである。 図１６は、本発明の第４実施形態に係る下りリンクの帯域制限/解除フローを示すフローチャートである。
次に、図面を参照して、本発明の第１〜第４実施形態、及びその他の実施形態を説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
（１）第１実施形態
第１実施形態においては、（１．１）無線通信システムの構成、（１．２）送信電力方法の詳細、（１．３）無線通信システムの動作、（１．４）第１実施形態の効果について説明する。
（１．１）無線通信システムの構成
（１．１．１）全体概略構成
図１は、第１実施形態に係る無線通信システム１の概略構成図である。無線通信システム１は、例えば、第４世代（４Ｇ）携帯電話システムとして位置づけられているLTE-Advancedに基づく構成を有する。
図１に示すように、無線通信システム１は、マクロセル（大セル）ＭＣ１及びＭＣ２をそれぞれ形成するマクロセル基地局（大セル基地局）３００ａ及び３００ｂと、フェムトセル（小セル）ＦＣ１〜ＦＣ５をそれぞれ形成するフェムトセル基地局（小セル基地局）１００ａ〜１００ｅとを有する。マクロセルＭＣ１及びＭＣ２のそれぞれの半径は例えば数百ｍ程度であり、フェムトセルＦＣ１〜ＦＣ５のそれぞれの半径は例えば数ｍ程度である。
フェムトセル基地局１００ａには無線端末２００ａが接続し、フェムトセル基地局１００ｂには無線端末２００ｂが接続している。マクロセル基地局３００ａには、無線端末２００ｃが接続している。
なお、以下においては、フェムトセルＦＣ１〜ＦＣ５を区別しないときは単に「フェムトセルＦＣ」と称し、フェムトセル基地局１００ａ〜１００ｅを区別しないときは単に「フェムトセル基地局１００」と称し、無線端末２００ａ〜２００ｃを区別しないときは単に「無線端末２００」と称し、マクロセルＭＣ１及びＭＣ２を区別しないときは単に「マクロセルＭＣ」と称し、マクロセル基地局３００ａ及び３００ｂを区別しないときは単に「マクロセル基地局３００」と称する。
マクロセル基地局３００は、通信事業者がセル間干渉を考慮した置局設計に基づく場所に設置される。一方、フェムトセル基地局１００は、ユーザにより任意の場所（具体的には、室内）に設置される程度に小型に構成されている。フェムトセル基地局１００は、マクロセル基地局３００のトラフィックを分散させることや、マクロセルＭＣ内の不感地帯をカバーすることを目的として、マクロセルＭＣ内に設置されている。
マクロセル基地局３００は、専用線を介して近隣のマクロセル基地局と接続しており、高速な専用線を利用して基地局通信を行うことができる。このような基地局間インタフェースはX2インターフェースと称される。X2インターフェースを介して、上りリンクにおいて基地局が受ける干渉レベルを示す情報であるＯＩを基地局間で送受信できる。マクロセル基地局３００は、受信したＯＩに基づいて、上りリンクにおける送信電力制御を行う。
一方、フェムトセル基地局１００は、ＡＤＳＬやＦＴＴＨ等の一般公衆回線を介して通信事業者のコアネットワークに接続される。また、フェムトセル基地局１００は任意の場所に設置されるため、マクロセル基地局３００間のように専用線によって接続することは困難である。従って、フェムトセル基地局１００が他のフェムトセル基地局１００、又はマクロセル基地局３００からOIを受信できたとしても、OIは一般公衆回線を経由することになるのでOIの伝送遅延時間がマクロセル基地局３００間よりも大きくなる可能性が高く、このOIを上りリンクにおける送信電力制御に適用してもあまり有効ではないと予想される。
フェムトセル基地局１００ａ及び無線端末２００ａがマクロセル基地局３００ａ及び無線端末２００ｃと同一の周波数帯域を通信に使用する場合には、フェムトセル基地局１００ａに接続する無線端末２００ａからフェムトセル基地局１００ａに送信される無線信号がマクロセル基地局３００ａに干渉を与えることになる。また、フェムトセル基地局１００ａ及び無線端末２００ａと、これらの近隣のフェムトセル基地局１００ｂ及び無線端末２００ｂとが同一の周波数帯域を通信に使用する場合には、無線端末２００ａとフェムトセル基地局１００ｂとの間、及び、無線端末２００ｂとフェムトセル基地局１００ａとの間で干渉が生じる。
図１の例では、無線端末２００ａが送信する無線信号が、マクロセル基地局３００ａと、マクロセル基地局３００ｂと、フェムトセル基地局１００ｂとに干渉を与えている。さらに、フェムトセル基地局１００ｂに接続する無線端末２００ｂが送信する無線信号が、マクロセル基地局３００ａに干渉を与えている。その結果、例えばマクロセル基地局３００ａに接続する無線端末２００ｃとマクロセル基地局３００ａとの上りリンク通信のスループットが低下する。
第１実施形態では、フェムトセル基地局１００が、ＯＩを用いずに、以下のような方法で上りリンクにおける送信電力制御を行うことにより、マクロセル基地局３００への干渉を低減する。
まず、フェムトセル基地局１００ａは、無線端末２００ａとフェムトセル基地局１００ａとの間の伝搬損失を測定する。また、無線端末２００ａは、マクロセル基地局３００ａから受信した参照信号の受信電力（ＲＳＲＰ；Reference Signal Received Power）を測定し、測定結果を示す情報を、無線端末２００ａとマクロセル基地局３００ａとの間の伝搬損失を求めるための情報としてフェムトセル基地局１００ａに送信する。伝搬損失には、距離減衰、シャドウイング損失及び地物通過損失が含まれるものとする。伝搬損失を求めるための情報とは、無線端末２００ａがマクロセル基地局３００ａから受信した参照信号の受信電力（以下、ＲＳＲＰ）とするが、ＲＳＲＰのインデックス等でもよい。フェムトセル基地局１００ａは、無線端末２００ａによるＲＳＲＰの測定結果を示す情報から、無線端末２００ａとマクロセル基地局３００ａとの間の伝搬損失を算出する。
フェムトセル基地局１００ａは、無線端末２００ａとマクロセル基地局３００ａとの間の上りリンクにおける伝搬損失を算出することが好ましい。無線通信システム１の複信方式がＴＤＤ方式である場合には上下リンクでキャリア周波数が同じであるために上下リンクで伝搬損失も同じであるが、複信方式がＦＤＤ方式である場合には上下リンクでキャリア周波数が異なるために上下リンクで伝搬損失が異なる。したがって、フェムトセル基地局１００ａは、無線端末２００ａで測定されたＲＳＲＰに対応する下りリンク伝搬損失を算出し、当該下りリンク伝搬損失から上りリンク伝搬損失をさらに算出する。下りリンク伝搬損失から上りリンク伝搬損失を算出する方法としては、既存の算出手法が使用できる。
フェムトセル基地局１００ａは、無線端末２００ａとフェムトセル基地局１００ａとの間の上りリンクの伝搬損失と、無線端末２００ａとマクロセル基地局３００ａとの間の上りリンクの伝搬損失とに基づいて、無線端末２００ａの送信電力を決定する。フェムトセル基地局１００ａは、決定した送信電力の情報を無線端末２００ａへ送信することで、無線端末２００ａが送信する無線信号の送信電力を制御する。
なお、無線端末２００ａは、マクロセル基地局３００ａから受信した参照信号の受信電力だけでなく、マクロセル基地局３００ｂから受信した参照信号の受信電力や、フェムトセル基地局１００ｂから受信した参照信号の受信電力を測定して、それらの測定結果の情報をフェムトセル基地局１００ａに通知してもよい。この場合、フェムトセル基地局１００ａは、無線端末２００ａとマクロセル基地局３００ｂとの間の上りリンクの伝搬損失や、無線端末２００ａとフェムトセル基地局１００ｂとの間の上りリンクの伝搬損失を算出し、算出した伝搬損失を考慮した送信電力制御を行う。以下の第１実施形態においては、主にフェムトセル基地局１００ａについて説明する。
（１．１．２）フェムトセル基地局の構成
次に、フェムトセル基地局１００ａの構成について説明する。他のフェムトセル基地局１００ｂ〜１００ｅはフェムトセル基地局１００ａと同様の構成を有している。図２は、フェムトセル基地局１００ａの構成を示すブロック図である。
図２に示すように、フェムトセル基地局１００ａは、アンテナ部１０１、送受信部１１０、制御部１２０、記憶部１３０、及び有線通信部１４０を有する。
送受信部１１０は、例えば無線周波数（ＲＦ）回路やベースバンド（ＢＢ）回路等を用いて構成され、無線信号の送受信を行う。また、送受信部１１０は、送信信号の符号化及び変調と、受信信号の復調及び復号とを行う。
送受信部１１０は、無線端末２００ａと、無線端末２００ａの近隣のマクロセル基地局３００との間の伝搬損失を求めるための情報を無線端末２００ａから受信する。ここでは、送受信部１１０が、無線端末２００ａがマクロセル基地局３００ａから受信した参照信号の受信電力の情報と、無線端末２００ａがマクロセル基地局３００ｂから受信した参照信号の受信電力の情報とを受信するものとする。
制御部１２０は、例えばＣＰＵを用いて構成され、フェムトセル基地局１００ａが具備する各種の機能を制御する。記憶部１３０は、例えばメモリを用いて構成され、フェムトセル基地局１００ａの制御等に用いられる各種の情報を記憶する。有線通信部１４０は、一般公衆回線及びコアネットワークを介してマクロセル基地局３００又は他のフェムトセル基地局１００との通信を行う。
制御部１２０は、伝搬損失算出部１２１、基準値設定部１２２、調整値設定部１２３、及び送信電力決定部１２４を有する。
伝搬損失算出部１２１は、送受信部１１０が無線端末２００ａから受信する参照信号に基づいて、フェムトセル基地局１００ａと無線端末２００ａとの間の上りリンクの伝搬損失を算出する。例えば、伝搬損失算出部１２１は、ＲＳＲＰを測定し、参照信号の既知の送信電力からＲＳＲＰを引くことで伝搬損失を測定する。
また、伝搬損失算出部１２１は、送受信部１１０が無線端末２００ａから受信したＲＳＲＰの情報に基づいて、無線端末２００ａの近隣のマクロセル基地局３００と無線端末２００ａとの間の上りリンクの伝搬損失を算出する。
以下においては、無線端末２００ａの近隣のマクロセル基地局３００と無線端末２００ａとの間の伝搬損失を「マクロセル側伝搬損失（大セル側伝搬損失）」と称し、フェムトセル基地局１００ａと無線端末２００ａとの間の伝搬損失を「フェムトセル側伝搬損失（小セル側伝搬損失）」と称する。
基準値設定部１２２は、ＭＣＳ(Modulation and Coding Scheme)レベル、及びフェムトセル側伝搬損失などを用いて、無線端末２００ａの送信電力Pの基準となる送信電力基準値P0を設定する。ＭＣＳレベルとは、適応変調・符号化における変調多値数及び符号化率の組み合わせを意味する。フェムトセル側伝搬損失を補償するために、フェムトセル側伝搬損失が大きいほど送信電力基準値P0が大きく設定され、フェムトセル側伝搬損失が小さいほど送信電力基準値P0が小さく設定される。このため、無線端末２００ａがフェムトセルＦＣ１の端部に位置するような場合、送信電力基準値P0が大きく設定されることになる。
調整値設定部１２３は、マクロセル側伝搬損失を用いて、無線端末２００ａの送信電力Pを調整するための送信電力調整値（オフセット値）Poffsetを設定する。本実施形態では、調整値設定部１２３は、マクロセル側伝搬損失に加え、フェムトセル側伝搬損失を用いて送信電力調整値Poffsetを設定する。具体的には、調整値設定部１２３は、記憶部１３０に予め記憶されている調整用関数Poffset(x)を取得し、調整用関数Poffset(x)に代入する引数ｘをマクロセル側伝搬損失及びフェムトセル側伝搬損失から算出し、算出した引数ｘを調整用関数Poffset(x)に適用して得られた算出結果を送信電力調整値Poffsetとする。
図３に示すように、調整用関数Poffset(x)は、広義の単調増加関数であり、本実施形態において変換情報を構成する。ｘの値が小さくなるほど送信電力調整値Poffsetが小さくなり、ｘの値が大きくなるほど送信電力調整値Poffsetが大きくなる。パターン１は非線形的に送信電力調整値Poffsetを設定するためのパターンであり、パターン２は直線的に送信電力調整値Poffsetを設定するためのパターンであり、パターン３は曲線的に送信電力調整値Poffsetを設定するためのパターンである。Poffset(x)は、伝送シミュレーションによって最適な関数が予め設定されているものとする。
送信電力決定部１２４は、送信電力基準値P0及び送信電力調整値Poffsetを用いて、無線端末２００ａの送信電力Pを決定する。本実施形態では、送信電力基準値P0と送信電力調整値Poffsetとの加算結果を送信電力Pとする。
以上のように、本実施形態において基準値設定部１２２、調整値設定部１２３、及び送信電力決定部１２４は、無線端末２００ａの送信電力Pを制御する送信電力制御部１２５を構成する。
なお、送信電力Pとは、ユーザデータを伝送する共有チャネルである物理上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）の送信電力である。また、送信電力基準値P0は、例えば、ＭＣＳレベル、フェムトセル側伝搬損失、無線端末２００ａに割り当てられるリソースブロック数等に応じて動的に（具体的には、サブフレーム毎に）設定される。送信電力調整値Poffsetは、例えば、通信開始時において、１リソースブロック当たりの送信電力Pの初期値の決定に使用される。
送受信部１１０は、送信電力決定部１２４によって決定された送信電力Pの情報を無線端末２００ａに送信する。送受信部１１０は、例えばサブフレーム毎に送信電力Pの情報を無線端末２００ａに送信する。
（１．２）送信電力方法の詳細
次に、送信電力制御部１２５による送信電力制御方法の詳細について説明する。
送信電力制御部１２５の調整値設定部１２３は、送信電力調整値Poffsetの設定時において、基本的には、無線端末２００ａの近隣のマクロセル基地局３００の中で、無線端末２００ａとの間のマクロセル側伝搬損失が最も小さいマクロセル基地局３００（ここでは、マクロセル基地局３００ａとする）との間の伝搬損失を用いる。ただし、マクロセル基地局３００ａと無線端末２００ａとの間のマクロセル側伝搬損失と、マクロセル基地局３００ｂと無線端末２００ａとの間のマクロセル側伝搬損失とを併用してもよい。
第１の送信電力制御方法として、調整値設定部１２３は、マクロセル基地局３００ａと無線端末２００ａとの間のマクロセル側伝搬損失が大きい場合は無線端末２００ａの送信電力Pを上げる送信電力調整値Poffsetを設定し、マクロセル基地局３００ａと無線端末２００ａとの間のマクロセル側伝搬損失が小さい場合は送信電力Pを下げる送信電力調整値Poffsetを設定する。
すなわち、第１の送信電力制御方法では、調整値設定部１２３は、調整用関数Poffset(x)に適用する引数xをマクロセル基地局３００ａと無線端末２００ａとの間のマクロセル側伝搬損失PL1(デシベル値)とする。
無線端末２００ａとの間のマクロセル側伝搬損失が最も小さいマクロセル基地局３００ａは、無線端末２００ａから大きな干渉を受ける可能性が高い。第１の送信電力制御方法によれば、マクロセル基地局３００ａが無線端末２００ａから大きな干渉を受ける可能性を低減できる。
第２の送信電力制御方法として、調整値設定部１２３は、マクロセル基地局３００ａと無線端末２００ａとの間のマクロセル側伝搬損失PL1(デシベル値)から、フェムトセル基地局１００ａと無線端末２００ａとの間のフェムトセル側伝搬損失PL0(デシベル値)を引いた伝搬損失差を算出し、その伝搬損失差が正で大きい値となる場合は無線端末２００ａの送信電力Pを上げる送信電力調整値Poffsetを設定し、当該伝搬損失差が負の値または正で小さい値となる場合は無線端末２００ａの送信電力Pを下げる送信電力調整値Poffsetを設定する。
すなわち、第２の送信電力制御方法では、調整値設定部１２３は、調整用関数Poffset(x)に適用する引数xを、マクロセル側伝搬損失PL1(デシベル値)及びフェムトセル側伝搬損失PL0(デシベル値)から算出される伝搬損失差PL1-PL0とする。
第２の送信電力制御方法によれば、伝搬損失差が小さい場合には無線端末２００ａの送信電力Pを下げることで、マクロセル基地局３００ａが無線端末２００ａからの干渉を受ける可能性を低減できる。
第３の送信電力制御方法として、調整値設定部１２３は、無線端末２００ａの近隣のマクロセル基地局３００（例えばマクロセル基地局３００ａ及び３００ｂ）のそれぞれと無線端末２００ａとの間のマクロセル側伝搬損失の平均値を算出し、当該平均値が大きい場合は無線端末２００ａの送信電力Pを上げる送信電力調整値Poffsetを設定し、当該平均値が小さい場合は無線端末２００ａの送信電力Pを下げる送信電力調整値Poffsetを設定する。
すなわち、第３の送信電力制御方法では、調整値設定部１２３は、調整用関数Poffset(x)に適用する引数xを、無線端末２００ａに隣接するN個のマクロセル基地局３００と無線端末２００ａとの伝搬損失PL1、PL2…PLN(いずれもデシベル値)から算出される平均伝搬損失PLave=(PL1+ PL2+…+ PLN)/Nとする。
第３の送信電力制御方法によれば、無線端末２００ａがマクロセル基地局３００ｂに与える干渉の影響も低減できる。
第４の送信電力制御方法として、調整値設定部１２３は、平均伝搬損失PLaveからフェムトセル側伝搬損失PL0(デシベル値)を引いた伝搬損失差を算出し、当該伝搬損失差が正で大きい値となる場合は無線端末２００ａの送信電力Pを上げる送信電力調整値Poffsetを設定し、当該伝搬損失差が負の値または正で小さい値となる場合は無線端末２００ａの送信電力Pを下げる送信電力調整値Poffsetを設定する。
すなわち、第４の送信電力制御方法では、調整値設定部１２３は、調整用関数Poffset(x)に適用する引数xをPLave- PL0とする。第４の送信電力制御方法によれば、第２の送信電力制御方法の効果と、第３の送信電力制御方法の効果とを得ることができる。
第１の送信電力制御方法および第３の送信電力制御方法では、調整用関数Poffset(x)はx≧0で設定するものとする。
その他の送信電力制御方法として、PLaveの算出に、マクロセル側伝搬損失に加えて、フェムトセル基地局１００ａ以外のフェムトセル基地局１００であって無線端末２００ａの近隣のフェムトセル基地局１００と無線端末２００ａとの間の伝搬損失を使用してもよい。これにより、例えばフェムトセル基地局１００ｂが無線端末２００ａから受ける干渉も低減できる。
（１．３）無線通信システムの動作
次に、第１実施形態に係る無線通信システム１の動作について説明する。
（１．３．１）動作シーケンスの一例
図４は、第１実施形態に係る無線通信システム１の動作例を示すシーケンス図である。
ステップＳ１１０において、マクロセル基地局３００ａは、参照信号を送信する。なお、マクロセル基地局３００ａは参照信号を周期的に送信している。無線端末２００ａは、参照信号を受信する。
ステップＳ１２０において、無線端末２００ａは、マクロセル基地局３００ａから受信した参照信号に基づいて、ＲＳＲＰを測定する。
ここで、無線端末２００ａは、無線端末２００ａが受信可能な参照信号を送信する全てのマクロセル基地局３００についてＲＳＲＰを測定してもよい。あるいは、フェムトセル基地局１００ａが、マクロセル側伝搬損失の測定対象となるマクロセル基地局３００を指定し、無線端末２００ａが、指定されたマクロセル基地局３００についてＲＳＲＰを測定してもよい。
ステップＳ１３０において、無線端末２００ａは、測定したＲＳＲＰの情報をフェムトセル基地局１００ａに送信する。フェムトセル基地局１００ａの送受信部１１０は、ＲＳＲＰの情報を受信する。
ステップＳ１４０において、フェムトセル基地局１００ａの伝搬損失算出部１２１は、ＲＳＲＰの情報に基づいて、マクロセル側伝搬損失（図４中の伝搬損失１）を算出する。具体的には、参照信号の既知の送信電力からＲＳＲＰを引くことで下りリンクの伝搬損失を算出し、算出した下りリンクの伝搬損失から、前述したように既存の算出手法を使用して、上りリンクの伝搬損失である伝搬損失１が算出される。
ステップＳ１５０において、無線端末２００ａは、参照信号を送信する。なお、無線端末２００ａは参照信号を周期的に送信している。フェムトセル基地局１００ａの送受信部１１０は、参照信号を受信する。
ステップＳ１６０において、フェムトセル基地局１００ａの伝搬損失算出部１２１は、無線端末２００ａから受信した参照信号に基づいて、フェムトセル基地局１００ａと無線端末２００ａとの間のフェムトセル側伝搬損失（図４中の伝搬損失２）を算出する。
ステップＳ１７０において、送信電力制御部１２５は、マクロセル側伝搬損失及びフェムトセル側伝搬損失（伝搬損失１及び２）の情報に基づき、無線端末２００ａの送信電力を決定する。ステップＳ１６０の詳細については後述する。
ステップＳ１８０において、フェムトセル基地局１００ａの送受信部１１０は、送信電力制御部１２５が決定した送信電力Pの情報を無線端末２００ａに送信する。無線端末２００ａは、送信電力Pの情報を受信する。
ステップＳ１９０において、無線端末２００ａは、送信電力Pの情報に従い、ＰＵＳＣＨを介して、ユーザデータを送信電力Pでフェムトセル基地局１００ａに送信する。
なお、本動作シーケンスでは、伝搬損失２の算出よりも伝搬損失１の算出が先であるが、伝搬損失１の算出は伝搬損失２の算出の後でもよい。
（１．３．２）送信電力決定フロー
図５は、送信電力制御処理（すなわち、図４のステップＳ１６０）の詳細を示すフロー図である。
まず、調整値設定部１２３は、事前に引数xに対する広義の単調増加関数である調整用関数Poffset(x)を設定する（ステップＳ１６１）。
ステップＳ１６２において、調整値設定部１２３は、第１〜４の送信電力制御方法に応じた調整用関数Poffset(x)のxに該当する引数ｘを測定・算出する。第１の送信電力制御方法ではx= PL1、第２の送信電力制御方法ではx= PL1- PL0、第３の送信電力制御方法ではx= PLave、第４の送信電力制御方法ではx= PLave - PL0である。
ステップＳ１６３において、調整値設定部１２３は、測定・算出したxに対応するPoffset(x)の値を探索（算出）する。
ステップＳ１６４において、基準値設定部１２２は、無線端末２００ａに割り当てられた帯域（リソースブロック）やMCSレベル、およびフェムトセル側伝搬損失などを用いて、送信電力基準値P0を算出する。
ステップＳ１６５において、送信電力決定部１２４は、送信電力基準値P0と送信電力調整値Poffsetとを加算することで、無線端末２００ａの送信電力Pを決定する。
（１．４）第１実施形態の効果
第１実施形態によれば、ＯＩを用いること無く、フェムトセル側伝搬損失とマクロセル側伝搬とに基づいて無線端末２００ａの送信電力Pを制御することで、マクロセル基地局３００へのセル間干渉を低減できる。
また、この電力制御によって、マクロセル基地局３００へ大きなセル間干渉を与えない場所にフェムトセル基地局１００と接続する無線端末２００がいる場合には、無線端末２００については、フェムトセル基地局１００へ信号を送信するときに送信電力を上げるため、当該無線端末２００は高い伝送品質を得ることが出来る。
（２）第２実施形態
第２実施形態では、マクロセル基地局３００からフェムトセル基地局１００へＯＩまたはそれに類する情報（以下、「ＯＩ情報」と称する）を送れると仮定し、フェムトセル基地局１００が、事前に用意しておいた複数の調整用関数Poffset(x)の候補から、適切な調整用関数Poffset(x)を、受信したＯＩ情報に従って適応的に選択するものとする。
図６は、第２実施形態に係る無線通信システム１の動作例を示すシーケンス図である。ただし、第１実施形態と同様の動作については重複する説明を省略する。
ステップＳ２０１において、マクロセル基地局３００ａは、無線端末２００ａからマクロセル基地局３００ａが受ける干渉のレベルに関するＯＩ情報を基地局間通信によりフェムトセル基地局１００ａに送信する。フェムトセル基地局１００ａの有線通信部１４０は、ＯＩ情報を受信する。
ステップＳ２０１において、フェムトセル基地局１００ａの調整値設定部１２３は、有線通信部１４０が受信したＯＩ情報に基づいて、記憶部１３０に予め記憶されている複数の調整用関数の中から１つの調整用関数を選択する。
ステップＳ２１０〜Ｓ２８０の各処理は第１実施形態と同様にして実行される。
図７は、調整用関数の候補の一例を示す図である。図７では調整用関数の候補を３つとしているが、いくつでもかまわない。
フェムトセル基地局１００ａの調整値設定部１２３は、マクロセル基地局３００ａからのＯＩ情報によって、無線端末２００ａがマクロセル基地局３００ａに干渉を与えているという通知を受けたならば、送信電力Pをより下げる調整用関数を選択する。図７の例では、P1 offset(x)→ P2 offset(x)→ P3 offset(x)と選択する。
また、干渉を与えているという通知を受け無くなったならば、調整値設定部１２３は、送信電力Pを下げる度合いが小さい調整用関数を選択する。図７の例では、P3 offset(x)→ P2 offset(x)、あるいはP3 offset(x)→ P1 offset(x)等）。
上記の例では、マクロセル基地局３００からのＯＩ情報のみ考えたが、調整用関数Poffset(x)の選択には、隣接するフェムトセル基地局１００からのＯＩ情報を考慮しても良い。
第２実施形態によれば、調整用関数を適切に選択することができ、マクロセル基地局３００への干渉を減らしつつフェムトセル基地局１００のスループットの向上が期待できる。
（３）第３実施形態
上述した第１実施形態及び第２実施形態は、上りリンクにおける送信電力制御をフェムトセル基地局１００が主導して行う形態であったが、第３実施形態においては、上りリンクにおける送信電力制御を無線端末２００が主導して行う形態について説明する。
例えばフェムトセル基地局１００ａに接続する無線端末２００ａの送信電力制御については、無線端末２００ａがフェムトセル基地局１００ａおよびマクロセル基地局３００ａから送信される参照信号より伝搬損失を算出し、算出した伝搬損失を用いて無線端末２００ａ自身が上記の送信電力増減の判定をして送信電力制御を行う。
（３．１）無線端末の構成
次に、第３実施形態に係る無線端末２００ａの構成について説明する。他の無線端末２００は無線端末２００ａと同様の構成を有している。図８は、第３実施形態に係る無線端末２００ａの構成を示すブロック図である。
図８に示すように、無線端末２００ａは、アンテナ部２０１、送受信部２１０、制御部２２０、記憶部２３０、及びバッテリ２４０を有する。
送受信部２１０は、例えばＲＦ回路やＢＢ回路等を用いて構成され、無線信号の送受信を行う。また、送受信部２１０は、送信信号の符号化及び変調と、受信信号の復調及び復号とを行う。
制御部２２０は、例えばＣＰＵを用いて構成され、無線端末２００ａが具備する各種の機能を制御する。記憶部２３０は、例えばメモリを用いて構成され、無線端末２００ａの制御等に用いられる各種の情報を記憶する。バッテリ２４０は、無線端末２００ａの各ブロックに供給する電力を蓄える。
制御部２２０は、伝搬損失算出部２２１、基準値設定部２２２、調整値設定部２２３、及び送信電力決定部２２４を有する。
伝搬損失算出部２２１は、送受信部２１０がフェムトセル基地局１００ａから受信する参照信号に基づいて、フェムトセル基地局１００ａと無線端末２００ａとの間のフェムトセル側伝搬損失を算出する。また、伝搬損失算出部２２１は、送受信部２１０がマクロセル基地局３００ａから受信する参照信号に基づいて、マクロセル基地局３００ａと無線端末２００ａとの間のマクロセル側伝搬損失を算出する。
基準値設定部２２２は、第１実施形態における基準値設定部１２２と同様の機能を有しており、無線端末２００ａの送信電力Pの基準となる送信電力基準値P0を設定する。
調整値設定部２２３は、第１実施形態における調整値設定部１２３と同様の機能を有しており、無線端末２００ａの送信電力Pを調整するための送信電力調整値Poffsetを設定する。調整値設定部２２３は、上述した第１〜第４の送信電力制御方法を実行する。
送信電力決定部２２４は、第１実施形態における送信電力決定部１２４と同様の機能を有しており、送信電力基準値P0及び送信電力調整値Poffsetを用いて、無線端末２００ａの送信電力Pを決定する。
以上のように、本実施形態において基準値設定部２２２、調整値設定部２２３、及び送信電力決定部２２４は、無線端末２００ａの送信電力Pを制御する送信電力制御部２２５を構成する。
（３．２）無線通信システムの動作
図９は、第３実施形態に係る無線通信システム１の動作例を示すシーケンス図である。
ステップＳ３１０において、マクロセル基地局３００ａは、参照信号を送信する。なお、マクロセル基地局３００ａは参照信号を周期的に送信している。無線端末２００ａの送受信部２１０は、参照信号を受信する。
ステップＳ３２０において、無線端末２００ａの伝搬損失算出部２２１は、送受信部２１０がマクロセル基地局３００ａから受信した参照信号に基づいて、マクロセル基地局３００ａと無線端末２００ａとの間のマクロセル側伝搬損失（図９中の伝搬損失１）を算出する。具体的には、参照信号の既知の送信電力から、受信した参照信号の受信電力を引くことで下りリンクの伝搬損失を算出し、算出した下りリンクの伝搬損失から、前述したように既存の算出手法を使用して、上りリンクの伝搬損失である伝搬損失１が算出される。
ここで、無線端末２００ａは、無線端末２００ａが受信可能な参照信号を送信する全てのマクロセル基地局３００についてマクロセル側伝搬損失を算出してもよい。あるいは、フェムトセル基地局１００ａが、マクロセル側伝搬損失の算出対象となるマクロセル基地局３００を指定してもよい。
ステップＳ３３０において、フェムトセル基地局１００ａは、参照信号を送信する。なお、フェムトセル基地局１００ａは参照信号を周期的に送信している。無線端末２００ａの送受信部２１０は、参照信号を受信する。
ステップＳ３４０において、無線端末２００ａの伝搬損失算出部２２１は、送受信部２１０がフェムトセル基地局１００ａから受信した参照信号に基づいて、フェムトセル基地局１００ａと無線端末２００ａとの間のフェムトセル側伝搬損失（図９中の伝搬損失２）を算出する。具体的には、参照信号の既知の送信電力から、受信した参照信号の受信電力を引くことで下りリンクの伝搬損失を算出し、算出した下りリンクの伝搬損失から、前述したように既存の算出手法を使用して、上りリンクの伝搬損失である伝搬損失２が算出される。
ステップＳ３５０において、無線端末２００ａの送信電力制御部２２５は、伝搬損失１及び２の情報に基づき、無線端末２００ａの送信電力Pを決定する。ステップＳ３５０では、調整値設定部２２３は、図５で説明した処理を実行する。
ステップＳ３６０において、無線端末２００ａの送受信部２１０は、送信電力Pの情報に従い、ＰＵＳＣＨを介して、ユーザデータを送信電力Pでフェムトセル基地局１００ａに送信する。
なお、本動作シーケンスでは、伝搬損失２の測定よりも伝搬損失１の測定が先であるが、伝搬損失１の測定は伝搬損失２の測定の後でもよい。
（３．３）第３実施形態の効果
第３実施形態によれば、フェムトセル側伝搬損失とマクロセル側伝搬損失とに基づいて無線端末２００ａの送信電力Pを制御することで、マクロセル基地局３００へのセル間干渉を低減できる。また、この電力制御によって、マクロセル基地局３００へ大きなセル間干渉を与えない場所にフェムトセル基地局１００と接続する無線端末２００がいる場合には、無線端末２００については、フェムトセル基地局１００へ信号を送信するときに送信電力を上げるため、当該無線端末２００は高い伝送品質を得ることが出来る。
（４）第４実施形態
第１〜第３実施形態においては、上りリンクにおける送信電力制御方法について説明したが、第４実施形態においては、上下リンクにおける無線リソースの割り当て制御（リソーススケジューリング）について説明する。
第４実施形態においては、（４．１）無線通信システムの構成、（４．２）割り当て制御方法の概要、（４．３）無線通信システムの動作、（４．４）第４実施形態の効果について説明する。ただし、第１実施形態と異なる点を主として説明し、重複する説明を省略する。
（４．１）無線通信システムの構成
（４．１．１）全体概略構成
図１０は、第４実施形態に係る無線通信システム１の概略構成図である。無線通信システム１は、例えば、第４世代（４Ｇ）携帯電話システムとして位置づけられているLTE-Advancedに基づく構成を有する。
図１０に示すように、無線通信システム１は、マクロセル（大セル）ＭＣ１及びＭＣ２をそれぞれ形成するマクロセル基地局（大セル基地局）３００ａ及び３００ｂと、フェムトセル（小セル）ＦＣ１〜ＦＣ５をそれぞれ形成するフェムトセル基地局（小セル基地局）１００ａ〜１００ｅとを有する。
フェムトセル基地局１００ａには無線端末２００ａが接続し、フェムトセル基地局１００ｂには無線端末２００ｂが接続している。マクロセル基地局３００ａには、無線端末２００ｃが接続している。
マクロセル基地局３００は、通信事業者がセル間干渉を考慮した置局設計に基づく場所に設置される。一方、フェムトセル基地局１００は、ユーザにより任意の場所（具体的には、室内）に設置される程度に小型に構成されている。フェムトセル基地局１００は、マクロセル基地局３００のトラフィックを分散させることや、マクロセルＭＣ内の不感地帯をカバーすることを目的として、マクロセルＭＣ内に設置されている。
上りリンクにおいて、フェムトセル基地局１００ａ及び無線端末２００ａがマクロセル基地局３００ａ及び無線端末２００ｃと同一の周波数帯域を通信に使用する場合には、フェムトセル基地局１００ａに接続する無線端末２００ａからフェムトセル基地局１００ａに送信される無線信号がマクロセル基地局３００ａに干渉を与えることになる。また、フェムトセル基地局１００ａ及び無線端末２００ａと、これらの近隣のフェムトセル基地局１００ｂ及び無線端末２００ｂとが同一の周波数帯域を通信に使用する場合には、無線端末２００ａとフェムトセル基地局１００ｂとの間、及び、無線端末２００ｂとフェムトセル基地局１００ａとの間で干渉が生じる。
図１０の例では、無線端末２００ａが送信する無線信号が、マクロセル基地局３００ａと、マクロセル基地局３００ｂと、フェムトセル基地局１００ｂとに干渉を与えている。さらに、フェムトセル基地局１００ｂに接続する無線端末２００ｂが送信する無線信号が、マクロセル基地局３００ａに干渉を与えている。その結果、例えばマクロセル基地局３００ａに接続する無線端末２００ｃとマクロセル基地局３００ａとの上りリンク通信のスループットが低下する。
また、下りリンクにおいて、フェムトセル基地局１００ａ及び無線端末２００ａがマクロセル基地局３００ａ及び無線端末２００ｃと同一の周波数帯域を通信に使用する場合には、フェムトセル基地局１００ａから無線端末２００ａに送信される無線信号が無線端末２００ｃに干渉を与えることになる。図１０の例では、フェムトセル基地局１００ａが送信する無線信号が、無線端末２００ｃに干渉を与えている。その結果、無線端末２００ｃとマクロセル基地局３００ａとの下りリンク通信のスループットが低下する。
第４実施形態では、フェムトセル基地局１００が以下のような方法で上下リンクにおけるリソース割り当て制御を行うことにより、無線端末２００ｃ等への干渉を低減する。
まず、無線端末２００ａは、マクロセル基地局３００ａから受信した参照信号の受信電力（ＲＳＲＰ；Reference Signal Received Power）を測定し、測定結果を示す情報を、無線端末２００ａとマクロセル基地局３００ａとの間の伝搬損失を求めるための情報としてフェムトセル基地局１００ａに送信する。伝搬損失には、距離減衰、シャドウイング損失及び地物通過損失が含まれるものとする。伝搬損失を求めるための情報とは、無線端末２００ａがマクロセル基地局３００ａから受信した参照信号の受信電力（以下、ＲＳＲＰ）とするが、ＲＳＲＰのインデックス等でもよい。フェムトセル基地局１００ａは、無線端末２００ａによるＲＳＲＰの測定結果を示す情報から、無線端末２００ａとマクロセル基地局３００ａとの間の伝搬損失を算出する。
フェムトセル基地局１００ａは、無線端末２００ａとマクロセル基地局３００ａとの間の上下リンクにおける伝搬損失を算出することが好ましい。無線通信システム１の複信方式がＴＤＤ方式である場合には上下リンクでキャリア周波数が同じであるために上下リンクで伝搬損失も同じであるが、複信方式がＦＤＤ方式である場合には上下リンクでキャリア周波数が異なるために上下リンクで伝搬損失が異なる。したがって、フェムトセル基地局１００ａは、無線端末２００ａで測定されたＲＳＲＰに対応する下りリンク伝搬損失を算出し、当該下りリンク伝搬損失から上りリンク伝搬損失をさらに算出する。下りリンク伝搬損失から上りリンク伝搬損失を算出する方法としては、既存の算出手法が使用できる。
フェムトセル基地局１００ａは、無線端末２００ａとマクロセル基地局３００ａとの間の上下リンクの伝搬損失に基づいて、無線端末２００ａに割り当てる上下リンクの周波数帯域を制限する。
無線端末２００ａは、マクロセル基地局３００ａから受信した参照信号の受信電力だけでなく、マクロセル基地局３００ｂから受信した参照信号の受信電力や、フェムトセル基地局１００ｂから受信した参照信号の受信電力を測定して、それらの測定結果の情報をフェムトセル基地局１００ａに通知してもよい。この場合、フェムトセル基地局１００ａは、無線端末２００ａとマクロセル基地局３００ｂとの間の上下リンクの伝搬損失や、無線端末２００ａとフェムトセル基地局１００ｂとの間の上下リンクの伝搬損失を算出し、算出した伝搬損失を考慮した上下リンクのリソース割り当て制御を行う。以下の第４実施形態においては、主にフェムトセル基地局１００ａについて説明する。
（４．１．２）フェムトセル基地局の構成
次に、第４実施形態に係るフェムトセル基地局１００ａの構成について説明する。他のフェムトセル基地局１００ｂ〜１００ｅはフェムトセル基地局１００ａと同様の構成を有している。図１１は、第４実施形態に係るフェムトセル基地局１００ａの構成を示すブロック図である。
図１１に示すように、フェムトセル基地局１００ａは、アンテナ部１０１、送受信部１１０、制御部１２０、記憶部１３０、及び有線通信部１４０を有する。
送受信部１１０は、例えば無線周波数（ＲＦ）回路やベースバンド（ＢＢ）回路等を用いて構成され、無線信号の送受信を行う。また、送受信部１１０は、送信信号の符号化及び変調と、受信信号の復調及び復号とを行う。
送受信部１１０は、無線端末２００ａと、無線端末２００ａの近隣のマクロセル基地局３００との間の伝搬損失を求めるための情報を無線端末２００ａから受信する。ここでは、送受信部１１０が、無線端末２００ａがマクロセル基地局３００ａから受信した参照信号の受信電力の情報と、無線端末２００ａがマクロセル基地局３００ｂから受信した参照信号の受信電力の情報とを受信するものとする。
制御部１２０は、例えばＣＰＵを用いて構成され、フェムトセル基地局１００ａが具備する各種の機能を制御する。記憶部１３０は、例えばメモリを用いて構成され、フェムトセル基地局１００ａの制御等に用いられる各種の情報を記憶する。有線通信部１４０は、一般公衆回線及びコアネットワークを介してマクロセル基地局３００又は他のフェムトセル基地局１００との通信を行う。
制御部１２０は、伝搬損失算出部１２６、帯域制限部１２７、及びリソース割り当て部１２８を有する。
伝搬損失算出部１２６は、送受信部１１０が無線端末２００ａから受信したＲＳＲＰの情報に基づいて、無線端末２００ａの近隣のマクロセル基地局３００と無線端末２００ａとの間の上下リンクの伝搬損失を算出する。
伝搬損失算出部１２６は、無線端末２００ａの近隣のマクロセル基地局３００の中で、無線端末２００ａとの間の伝搬損失が最も小さいマクロセル基地局３００（ここでは、マクロセル基地局３００ａとする）との間の伝搬損失をマクロセル側伝搬損失として算出してもよい。あるいは、伝搬損失算出部１２６は、無線端末２００ａの近隣のマクロセル基地局３００（例えばマクロセル基地局３００ａ及び３００ｂ）のそれぞれと無線端末２００ａとの間の伝搬損失の平均をマクロセル側伝搬損失として算出してもよい。伝搬損失算出部１２６は、無線端末２００ａの近隣のマクロセル基地局３００（例えばマクロセル基地局３００ａ及び３００ｂ）のそれぞれと無線端末２００ａとの間の伝搬損失と、フェムトセル基地局１００ｂと無線端末２００ａとの間の伝搬損失との平均を、マクロセル側伝搬損失として算出してもよい。
帯域制限部１２７は、伝搬損失算出部１２６によって算出された大セル側伝搬損失に基づいて、無線端末２００ａに割り当てる周波数帯域を制限する。リソース割り当て部１２８は、上下リンクの無線リソース（リソースブロック）を無線端末２００ａに割り当てる。帯域制限部１２７及びリソース割り当て部１２８のそれぞれの詳細については後述する。送受信部１１０は、リソース割り当て部１２８によって無線端末２００ａに割り当てられた無線リソースを示す情報を無線端末２００ａに送信する。
（４．２）割り当て制御方法の概要
次に、帯域制限部１２７及びリソース割り当て部１２８による割り当て制御方法の概要について説明する。
（４．２．１）上りリンクの割り当て制御方法
図１２は、上りリンクにおいて、フェムトセル基地局１００ａに接続する無線端末にフェムトセル基地局１００ａが割り当て可能な全周波数帯域の一例を示す図である。上りリンク周波数帯域は、複数のリソースブロック（ＲＢ）毎に分割される。上りリンク周波数帯域の両端は、制御データを伝送するための物理上りリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）として使用される。図１２の例では、ＲＢ１，ＲＢ２，ＲＢ４９，ＲＢ５０がＰＵＣＣＨとして使用される。残りのリソースブロックは、ユーザデータを伝送するための物理上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）として使用される。通常、リソース割り当て部１２８は、無線端末２００ａからフェムトセル基地局１００ａが受信する参照信号の受信品質（例えばＳＮＲ）等に基づき、複数のリソースブロックの中から少なくとも１つのリソースブロックを当該無線端末に割り当て可能である。
しかし、無線端末２００ａの近隣のマクロセル基地局３００と無線端末２００ａとの間の上リンクの伝搬損失が小さい場合であって、上りリンクにおいて無線端末２００ａが使用する周波数帯域と、上りリンクにおいてマクロセル基地局３００が使用する周波数帯域とが重複する場合には、無線端末２００ａがマクロセル基地局３００に大きな干渉を与える可能性がある。
そこで、帯域制限部１２７は、無線端末２００ａの近隣のマクロセル基地局３００と無線端末２００ａとの間の上リンクの伝搬損失（マクロセル側伝搬損失）が小さい場合には、無線端末２００ａに割り当てる上りリンクの周波数帯域を制限する。具体的には、ＰＵＳＣＨとして割り当てるリソースブロック数に上限を設けるといった方法や、ＰＵＳＣＨとして割り当てるリソースブロック１〜５０の一部を割り当て禁止にするといった方法が採用できる。
これにより、上りリンクにおいて、無線端末２００ａが使用する周波数帯域と、マクロセル基地局３００が使用する周波数帯域とが重複する確率を低減できるため、無線端末２００ａがマクロセル基地局３００に与える干渉を抑制することができる。
なお、各リソースブロックのＰＵＣＣＨ区間については、ユーザデータの伝送を制御するための各種の制御データを含むため、割り当てを制限しないことが好ましい。
（４．２．１）下りリンクの割り当て制御方法
図１３は、下りリンクにおいて、フェムトセル基地局１００ａに接続する無線端末２００ａにフェムトセル基地局１００ａが割り当て可能な全周波数帯域の一例を示す図である。下りリンク周波数帯域は、複数のリソースブロック（ＲＢ）毎に分割される。図１３の例では、下りリンク周波数帯域は５０個のリソースブロックに分割されている。各リソースブロックの先頭数シンボルの区間は、制御データを伝送するための物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）として使用される。各リソースブロックの残りのシンボル区間は、ユーザデータを伝送するための物理下りリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）として使用される。通常、リソース割り当て部１２８は、無線端末２００ａから通知されるＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）等に基づき、リソースブロック１〜５０の中から少なくとも１つのリソースブロックを当該無線端末に割り当て可能である。
マクロセル基地局３００ａと無線端末２００ａとの間の伝搬損失が大きい場合、すなわち、無線端末２００ａがマクロセル基地局３００ａから遠くに位置していると推定される場合には、フェムトセル基地局１００ａが形成するセル（フェムトセル）が小さいことから、フェムトセル基地局１００ａもマクロセル基地局３００ａから遠くに位置していると推定することができる。
フェムトセル基地局１００ａがマクロセル基地局３００ａから遠くに位置している場合、フェムトセル基地局１００ａの周辺でマクロセル基地局３００ａに接続する無線端末（例えばマクロセル基地局３００ａのセルエッジ周辺の無線端末）は、元々の無線通信環境が良くない上に、フェムトセル基地局１００ａから干渉を受けると、マクロセル基地局３００ａとの無線通信が不能になる可能性がある。
そこで、帯域制限部１２７は、無線端末２００ａとマクロセル基地局３００ａとの間の伝搬損失（マクロセル側伝搬損失）が大きい場合には、無線端末２００ａに割り当てる下りリンクの周波数帯域を制限する。具体的には、ＰＤＳＣＨとして割り当てるリソースブロック数に上限を設けるといった方法や、ＰＤＳＣＨとして割り当てるリソースブロック１〜５０の一部を割り当て禁止にするといった方法が採用できる。
これにより、下りリンクにおいて、フェムトセル基地局１００ａが使用する周波数帯域と、マクロセル基地局３００ａに接続する無線端末が使用する周波数帯域とが重複する確率を低減できるため、マクロセル基地局３００ａに接続する無線端末にフェムトセル基地局１００ａが与える干渉を抑制することができる。
なお、各リソースブロックのＰＤＣＣＨ区間については、ユーザデータの伝送を制御するための各種の制御データを含むため、割り当てを制限しないことが好ましい。
（４．３）無線通信システムの動作
次に、第４実施形態に係る無線通信システム１の動作について説明する。
（４．３．１）動作シーケンスの一例
図１４は、第４実施形態に係る無線通信システム１の動作例を示すシーケンス図である。
ステップＳ４１０において、マクロセル基地局３００ａは、参照信号を送信する。なお、マクロセル基地局３００ａは参照信号を周期的に送信している。無線端末２００ａは、参照信号を受信する。
ステップＳ４２０において、無線端末２００ａは、マクロセル基地局３００ａから受信した参照信号に基づいて、ＲＳＲＰを測定する。
ここで、無線端末２００ａは、無線端末２００ａが受信可能な参照信号を送信する全てのマクロセル基地局３００についてＲＳＲＰを測定してもよい。あるいは、マクロセル側伝搬損失の測定対象となるマクロセル基地局３００をフェムトセル基地局１００ａが指定し、指定されたマクロセル基地局３００についてＲＳＲＰを測定してもよい。
ステップＳ４３０において、無線端末２００ａは、測定したＲＳＲＰの情報をフェムトセル基地局１００ａに送信する。フェムトセル基地局１００ａの送受信部１１０は、ＲＳＲＰの情報を受信する。
ステップＳ４４０において、フェムトセル基地局１００ａの伝搬損失算出部１２６は、ＲＳＲＰの情報に基づいて、マクロセル側伝搬損失を算出する。具体的には、参照信号の既知の送信電力からＲＳＲＰを引くことで下りリンクのマクロセル側伝搬損失を算出し、算出した下りリンクのマクロセル側伝搬損失から、前述したように既存の算出手法を使用して、上りリンクのマクロセル側伝搬損失を算出する。
ステップＳ４５０において、フェムトセル基地局１００ａの帯域制限部１２７は、マクロセル側伝搬損失に基づき、上下リンクにおける周波数帯域の制限、又は制限の解除を行う。
ステップＳ４６０において、フェムトセル基地局１００ａのリソース割り当て部１２８は、上下リンクの無線リソースを無線端末２００ａに割り当てる。具体的には、ＰＵＳＣＨとして使用するリソースブロック及びＰＤＳＣＨとして使用するリソースブロックを無線端末２００ａに割り当てる。
ステップＳ４７０において、フェムトセル基地局１００ａの送受信部１１０は、リソース割り当て部１２８によって割り当てられた無線リソースを示す情報（制御データ）をＰＤＣＣＨに含めて無線端末２００ａに送信する。無線端末２００ａは、制御データを受信する。
ステップＳ４８０において、無線端末２００ａは、割り当てられたＰＵＳＣＨにユーザデータを含めてフェムトセル基地局１００ａに送信する。
（４．３．２）帯域制限/解除フロー
次に、図１４のステップＳ４５０の詳細について説明する。
（４．３．２．１）上りリンクの帯域制限/解除フロー
図１５は、上りリンクの帯域制限/解除フローを示すフローチャートである。
上りリンクの帯域制限が行われていない場合（ステップＳ４５１Ｕ；ＮＯ）、ステップＳ４５２Ｕにおいて、帯域制限部１２７は、上りリンクのマクロセル側伝搬損失を所定値と比較する。
上りリンクのマクロセル側伝搬損失が所定値よりも小さい場合（ステップＳ４５２Ｕ；ＹＥＳ）、帯域制限部１２７は、上りリンクのマクロセル側伝搬損失に応じて、無線端末２００ａに割り当てる上りリンクの周波数帯域を制限する。
ここで、帯域制限部１２７は、上りリンクのマクロセル側伝搬損失が小さいほど、上りリンクの周波数帯域を制限する度合いを大きくする。例えば、上りリンクのマクロセル側伝搬損失が小さいほど、ＰＵＳＣＨとして割り当てるリソースブロック数の上限を低下させてもよい。あるいは、上りリンクのマクロセル側伝搬損失が小さいほど、割り当て禁止にするリソースブロック数を増加させてもよい。
一方、上りリンクの帯域制限が既に行われている場合（ステップＳ４５１Ｕ；ＹＥＳ）、ステップＳ４５４Ｕにおいて、帯域制限部１２７は、上りリンクのマクロセル側伝搬損失を所定値と比較する。
上りリンクのマクロセル側伝搬損失が所定値よりも大きい場合（ステップＳ４５４Ｕ；ＹＥＳ）、帯域制限部１２７は、上りリンクの帯域制限を解除する。
（４．３．２．２）下りリンクの帯域制限/解除フロー
図１６は、下りリンクの帯域制限/解除フローを示すフローチャートである。
下りリンクの帯域制限が行われていない場合（ステップＳ４５１Ｄ；ＮＯ）、ステップＳ４５２Ｄにおいて、帯域制限部１２７は、下りリンクのマクロセル側伝搬損失を所定値と比較する。
下りリンクのマクロセル側伝搬損失が所定値よりも大きい場合（ステップＳ４５２Ｄ；ＹＥＳ）、帯域制限部１２７は、下りリンクのマクロセル側伝搬損失に応じて、無線端末２００ａに割り当てる下りリンクの周波数帯域を制限する。
ここで、帯域制限部１２７は、下りリンクのマクロセル側伝搬損失が大きいほど、下りリンクの周波数帯域を制限する度合いを大きくする。例えば、下りリンクのマクロセル側伝搬損失が大きいほど、ＰＤＳＣＨとして割り当てるリソースブロック数の上限を低下させてもよい。あるいは、下りリンクのマクロセル側伝搬損失が大きいほど、割り当て禁止にするリソースブロック数を増加させてもよい。
一方、下りリンクの帯域制限が既に行われている場合（ステップＳ４５１Ｄ；ＹＥＳ）、ステップＳ４５４Ｄにおいて、帯域制限部１２７は、下りリンクのマクロセル側伝搬損失を所定値と比較する。
下りリンクのマクロセル側伝搬損失が所定値よりも小さい場合（ステップＳ４５４Ｄ；ＹＥＳ）、帯域制限部１２７は、下りリンクの帯域制限を解除する。
なお、図１６に示す動作フローでは、下りリンクのマクロセル側伝搬損失を使用しているが、上記のように距離が推定できればよいので、下りリンクのマクロセル側伝搬損失に代えて上りリンクのマクロセル側伝搬損失を使用してもよい。
（４．４）第４実施形態の効果
以上説明したように、第４実施形態によれば、マクロセル側伝搬損失に基づいて無線端末２００ａに割り当てる上下リンクの周波数帯域を制限することによって、無線端末２００ａがマクロセル基地局３００ａに与える干渉と、フェムトセル基地局１００ａが無線端末２００ｃに与える干渉とを抑制できる。
なお、フェムトセル基地局１００ａは、１つの無線端末２００ａに対して周波数帯域の制限を行っていたが、複数の無線端末２００ａがフェムトセル基地局１００ａに接続する場合には、当該複数の無線端末２００ａのそれぞれに対して帯域制限を個別に適用してもよい。あるいは、当該複数の無線端末２００ａのそれぞれのマクロセル側伝搬損失の平均に基づいて、当該複数の無線端末２００ａの全てに対して帯域制限を一律に適用してもよい。
（５）その他の実施形態
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
上述した第１〜第３実施形態においては、調整用関数Poffset(x)により送信電力調整値を算出していたが、このような数式を利用する方法に限らず、ｘの所定範囲毎に送信電力調整値を対応付けたテーブルを記憶しておき、当該テーブルを変換情報として利用してもよい。
上述した第２の送信電力制御方法において、x= PL1- PL0を重み付けし、例えばx= a*PL1- (1-a)*PL0によりｘを算出してもよい(0<a<1)。同様に、第４の送信電力制御方法において、x= PLave- PL0を重み付けし、例えばx= b*PLave-(1-b)*PL0によりｘを算出してもよい(0<b<1)。
上述した第１〜第４実施形態においては、小セル基地局としてフェムトセル基地局を例に説明したが、フェムトセル基地局と同様の形態の基地局（例えば、ピコセル基地局）であれよい。この場合、マクロセル基地局とピコセル基地局との間にＸ２インタフェースが設けられていてもよい。
なお、上述した各実施形態においては、参照信号の送信電力が既知の値であると説明したが、各基地局が参照信号の送信電力の情報をブロードキャストで送信している場合には、ブロードキャスト送信される情報から参照信号の送信電力を知ることができる。
このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
なお、日本国特許出願第２００９−１８６９１４号（２００９年８月１１日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。
以上のように、本発明に係る無線通信システム、小セル基地局、無線端末、送信電力制御方法、及び割り当て制御方法は、小セル基地局に接続する無線端末が大セル基地局に与える干渉の低減を図ることができるため、移動体通信などの無線通信において有用である。

Claims (9)

  1. 大セル基地局が形成する大セルよりも小さい小セルを形成し、前記大セル内に設置可能な小セル基地局であって、
    前記小セル基地局に接続する無線端末の近隣の大セル基地局と前記無線端末との間の伝搬損失を示す大セル側伝搬損失に基づいて、前記無線端末に割り当てる周波数帯域を制限する帯域制限部を備える小セル基地局。
  2. 前記帯域制限部は、前記大セル側伝搬損失が小さいほど、前記無線端末に割り当てる上りリンクの周波数帯域を制限する度合いを大きくする請求項１に記載の小セル基地局。
  3. 前記帯域制限部は、
    前記大セル側伝搬損失が所定値を下回った場合には、前記無線端末に割り当てる上りリンクの周波数帯域を制限し、
    前記大セル側伝搬損失が所定値を上回った場合には、前記上りリンクの周波数帯域の制限を解除する請求項１に記載の小セル基地局。
  4. 前記帯域制限部は、前記大セル側伝搬損失が大きいほど、前記無線端末に割り当てる下りリンクの周波数帯域を制限する度合いを大きくする請求項１に記載の小セル基地局。
  5. 前記帯域制限部は、
    前記大セル側伝搬損失が所定値を上回った場合には、前記無線端末に割り当てる下りリンクの周波数帯域を制限し、
    前記大セル側伝搬損失が所定値を下回った場合には、前記無線端末に割り当てる下りリンクの周波数帯域の制限を解除する請求項１に記載の小セル基地局。
  6. 前記大セル側伝搬損失は、前記近隣の大セル基地局の中で前記無線端末との間の伝搬損失が最も小さい大セル基地局と前記無線端末との間の伝搬損失である請求項１に記載の小セル基地局。
  7. 前記大セル側伝搬損失は、前記近隣の大セル基地局のそれぞれと前記無線端末との間の伝搬損失の平均である請求項１に記載の小セル基地局。
  8. 前記大セル側伝搬損失は、前記近隣の大セル基地局と前記無線端末との間の伝搬損失と、前記無線端末の近隣の小セル基地局の中で前記無線端末が接続する前記小セル基地局以外の小セル基地局と前記無線端末との間の伝搬損失との平均である請求項１に記載の小セル基地局。
  9. 大セル基地局が形成する大セルよりも小さい小セルを形成し、前記大セル内に設置可能な小セル基地局に接続する無線端末への周波数帯域の割り当てを制御する割り当て制御方法であって、
    前記小セル基地局に接続する無線端末の近隣の大セル基地局と前記無線端末との間の伝搬損失を示す大セル側伝搬損失に基づいて、前記無線端末に割り当てる周波数帯域を制限するステップを含む割り当て制御方法。
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