JP5538486B2 - 基地局装置 - Google Patents
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Description
本発明は、移動通信システムにおける基地局装置に関するものである。
移動局と無線通信を行う移動通信システムにおける基地局装置では、その周辺に位置する基地局（以下「周辺基地局」という。）との干渉を抑えるため、周辺基地局と高精度に同期をとる必要がある。
例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）の仕様で用いられる移動通信方式は大別して周波数分割多重（ＦＤＤ：Frequency Division Duplex）方式と時間分割複信（ＴＤＤ：Time Division Duplex）方式の２方式に分けられる。このうち、ＬＴＥにおける時間分割複信方式（以下、「ＴＤ−ＬＴＥ方式」という。）は、移動局から基地局に送信する上りの通信（以下「ＵＬ」という。）及び基地局から移動局に送信する下りの通信（以下「ＤＬ」という。）それぞれを同一周波数帯で時分割に実現するため、ＵＬ及びＤＬそれぞれのトラフィックに応じて柔軟なリソース割り当てが可能な特徴を有する。その反面、ＴＤ−ＬＴＥ方式では、周辺基地局が送受信する無線信号による干渉を抑えるため、周辺基地局と高精度にフレーム同期をとる必要がある。
例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）の仕様で用いられる移動通信方式は大別して周波数分割多重（ＦＤＤ：Frequency Division Duplex）方式と時間分割複信（ＴＤＤ：Time Division Duplex）方式の２方式に分けられる。このうち、ＬＴＥにおける時間分割複信方式（以下、「ＴＤ−ＬＴＥ方式」という。）は、移動局から基地局に送信する上りの通信（以下「ＵＬ」という。）及び基地局から移動局に送信する下りの通信（以下「ＤＬ」という。）それぞれを同一周波数帯で時分割に実現するため、ＵＬ及びＤＬそれぞれのトラフィックに応じて柔軟なリソース割り当てが可能な特徴を有する。その反面、ＴＤ−ＬＴＥ方式では、周辺基地局が送受信する無線信号による干渉を抑えるため、周辺基地局と高精度にフレーム同期をとる必要がある。
図２０は、基地局間で同期をとらない場合に発生する干渉を例示する説明図である。図２０において、マクロ基地局９００のセル９００Ａの内部に小型基地局９１０のセル９１０Ａが位置している。マクロ基地局９００と通信しているユーザ装置である移動局（以下「ＭＵＥ」という。）９５０は、マクロ基地局９００のセル９００Ａ内であって小型基地局９１０のセル９１０Ａの外縁周辺部に在圏しているので、小型基地局９１０との間で相互干渉が発生するおそれがある。また、小型基地局９１０と通信しているユーザ装置である移動局（以下「ＨＵＥ」という。）９６０は、ＭＵＥ９５０が近くにいるため、そのＭＵＥ９５０との間で相互干渉が発生するおそれがある。図２０における干渉の態様としては、例えば表１の（１）〜（８）に示す８種類の態様に分類することができる。ここで、表１の干渉波を送信している「与干渉局」の欄における「ＤＬ」及び「ＵＬ」は干渉波の送信の向きを示し、干渉波の影響を受けている「被干渉局」の欄における「ＤＬ」及び「ＵＬ」は被干渉波（希望波）の受信の向きを示している。例えば「ＤＬ」は、干渉波又は被干渉波が基地局から移動局に向かう方向に送信されている下り回線（ダウンリンク）を示し、「ＵＬ」は、干渉波又は被干渉波が移動局から基地局に向かう方向に送信されている上り回線（アップリンク）を示している。
表１に示す８種類の干渉の態様のうち、（４）、（５）、（６）及び（８）の４つの態様では、特に被干渉局に与える干渉の影響が大きく、基地局間の同期の必要性が高い。
例えば、（４）の態様は、ＭＵＥ９５０がマクロ基地局９００から下り信号（ＤＬ）を受信しているときに、ＭＵＥ９５０の近くに位置する小型基地局９１０からＨＵＥ９６０に向けて下り信号（ＤＬ）が送信されている場合である。この小型基地局９１０からの下り信号（ＤＬ）がＭＵＥ９５０に到達し、マクロ基地局９００からの下り信号（ＤＬ）と干渉する。すなわち、この態様では、ＭＵＥ９５０におけるマクロ基地局９００からの下り信号と小型基地局９１０からの下り信号との間の干渉が問題となる。
例えば、（４）の態様は、ＭＵＥ９５０がマクロ基地局９００から下り信号（ＤＬ）を受信しているときに、ＭＵＥ９５０の近くに位置する小型基地局９１０からＨＵＥ９６０に向けて下り信号（ＤＬ）が送信されている場合である。この小型基地局９１０からの下り信号（ＤＬ）がＭＵＥ９５０に到達し、マクロ基地局９００からの下り信号（ＤＬ）と干渉する。すなわち、この態様では、ＭＵＥ９５０におけるマクロ基地局９００からの下り信号と小型基地局９１０からの下り信号との間の干渉が問題となる。
また、（５）の態様は、ＨＵＥ９６０が小型基地局９５０に上り信号（ＵＬ）を送信しているときに、ＨＵＥ９６０の近くに位置するＭＵＥ９５０からマクロ基地局９００に上り信号（ＵＬ）が送信されている場合である。このＭＵＥ９５０からの上り信号（ＵＬ）が小型基地局９１０に到達し、ＨＵＥ９６０からの上り信号（ＵＬ）と干渉する。すなわち、この態様では、小型基地局９１０におけるＨＵＥ９６０からの上り信号（ＵＬ）とＭＵＥ９５０からの上り信号（ＵＬ）との間の干渉が問題となる。
また、（６）の態様は、ＨＵＥ９６０が小型基地局９５０から下り信号（ＤＬ）を受信しているときに、ＨＵＥ９６０の近くに位置するＭＵＥ９５０からマクロ基地局９００に上り信号（ＵＬ）が送信されている場合である。このＭＵＥ９５０からの上り信号（ＵＬ）がＨＵＥ９６０に到達し、小型基地局９５０からの下り信号（ＤＬ）と干渉する。すなわち、この態様では、ＨＵＥ９６０における小型基地局９５０からの下り信号（ＤＬ）とＭＵＥ９５０からの上り信号（ＵＬ）との間の干渉が問題となる。
また、（８）の態様は、ＭＵＥ９５０がマクロ基地局９００から下り信号（ＤＬ）を受信しているときに、ＭＵＥ９５０の近くに位置するＨＵＥ９６０から小型基地局９１０に上り信号（ＵＬ）が送信されている場合である。このＨＵＥ９６０からの上り信号（ＵＬ）がＭＵＥ９５０に到達し、マクロ基地局９００からの下り信号（ＤＬ）と干渉する。すなわち、この態様では、ＭＵＥ９５０におけるマクロ基地局９００から下り信号（ＤＬ）とＨＵＥ９６０からの上り信号（ＵＬ）との間の干渉が問題となる。
以上示した（４）、（５）、（６）及び（８）の４つの干渉の態様において基地局間の同期が行われないと、前述のように移動局と基地局との間や移動局間で相互の干渉が発生し、基地局と移動局との間の通信に支障をきたす。
従来、ＬＴＥにおける基地局間で同期をとる方式としては、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いる方式、エアーリスニング方式、ＩＥＥＥ１５８８ｖ２の規格に基づく方式が知られている（例えば、特許文献１等参照）。
ＧＰＳを用いる方式は、基地局にＧＰＳモジュールを実装し、ＧＰＳ衛星からの信号を基準に同期をとる方式であり、安価かつ高精度に同期をとる手段として、屋外基地局に対して最も広く普及している。
また、エアーリスニング方式は、周辺基地局から移動局への下りのＤＬ信号を検出し、その検出信号を基準として同期をとる方式である。このエアーリスニング方式は、ＧＰＳ衛星からの信号は受信できないが周辺基地局からのＤＬ信号を受信可能な場所であれば適用することができ、一般住宅内に設置された小型基地局に対して普及している。
また、イーサネット（登録商標）利用の時間同期プロトコルの標準規格であるＩＥＥＥ１５８８ｖ２（ＩＥＥＥ１５８８−２００８）に準拠した方式は、バックボーンのネットワーク経由で、計測サーバとの間のパケット往復時間に基づき同期をとる方式である。このＩＥＥＥ１５８８ｖ２に準拠した方式は、ＧＰＳ衛星からの信号は受信できない場所や周辺基地局からのＤＬ信号を受信できない場所でも同期をとることができるので、地下鉄やオフィスなどに設置された基地局に対して普及している。
ＧＰＳを用いる方式は、基地局にＧＰＳモジュールを実装し、ＧＰＳ衛星からの信号を基準に同期をとる方式であり、安価かつ高精度に同期をとる手段として、屋外基地局に対して最も広く普及している。
また、エアーリスニング方式は、周辺基地局から移動局への下りのＤＬ信号を検出し、その検出信号を基準として同期をとる方式である。このエアーリスニング方式は、ＧＰＳ衛星からの信号は受信できないが周辺基地局からのＤＬ信号を受信可能な場所であれば適用することができ、一般住宅内に設置された小型基地局に対して普及している。
また、イーサネット（登録商標）利用の時間同期プロトコルの標準規格であるＩＥＥＥ１５８８ｖ２（ＩＥＥＥ１５８８−２００８）に準拠した方式は、バックボーンのネットワーク経由で、計測サーバとの間のパケット往復時間に基づき同期をとる方式である。このＩＥＥＥ１５８８ｖ２に準拠した方式は、ＧＰＳ衛星からの信号は受信できない場所や周辺基地局からのＤＬ信号を受信できない場所でも同期をとることができるので、地下鉄やオフィスなどに設置された基地局に対して普及している。
しかしながら、上記ＧＰＳを用いる方式は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信できない屋内に設置された基地局には適用することが難しく、屋内に設置された基地局に適用するには屋外のＧＰＳ受信装置からの引き込み工事が必要になるため、多大なコストがかかる。
また、上記エアーリスニング方式では、周辺基地局が見えない場所（例えば地下）に設置された基地局に適用することが難しい。
また、上記ＩＥＥＥ１５８８ｖ２に準拠した方式では、バックボーンのネットワークが通常のインターネットだとパケット往復時間の変動が大きく、基地局間の同期に必要な所定の時間精度が得られない。そのため、基地局間の同期に用いる専用回線が必須となり、多大なコストがかかる。
このように従来の基地局間の同期の方式では、基地局の設置場所によっては基地局間の同期を行うことができなかったり多大なコストがかかったりするという問題がある。
また、上記エアーリスニング方式では、周辺基地局が見えない場所（例えば地下）に設置された基地局に適用することが難しい。
また、上記ＩＥＥＥ１５８８ｖ２に準拠した方式では、バックボーンのネットワークが通常のインターネットだとパケット往復時間の変動が大きく、基地局間の同期に必要な所定の時間精度が得られない。そのため、基地局間の同期に用いる専用回線が必須となり、多大なコストがかかる。
このように従来の基地局間の同期の方式では、基地局の設置場所によっては基地局間の同期を行うことができなかったり多大なコストがかかったりするという問題がある。
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、基地局の設置場所の制約やコストの点で問題がある干渉防止のための基地局間の同期を行うことなく、周辺基地局や移動局との間の干渉を低減し、高品質の通信を確保することができる基地局装置を提供することである。
本発明に係る基地局装置は、移動通信システムにおける移動局と無線通信を行う基地局に設けられる基地局装置であって、自局の周辺に位置する周辺基地局に対して移動局から定期的に送信される信号に割り当てられた所定の周波数帯域における電力又は強度を測定する測定手段と、前記電力又は強度について求めた確率密度関数又は度数分布に基づいて、前記周辺基地局と通信している近隣の移動局の有無を判定する判定手段と、前記近隣の移動局が存在していると判定した場合、自局の送信電力を変更する送信電力変更手段と、を備える。
この基地局装置では、周辺基地局と通信している近隣の移動局が存在していると、その近隣の移動局から周辺基地局に対して移動局から定期的に信号が送信される点に着目し、その信号に割り当てられた所定の周波数帯域における電力又は強度を測定している。この所定の周波数帯域において測定される電力又は強度について求めた確率密度関数又は度数分布は、近隣の移動局が存在する場合（近隣の移動局からの信号が含まれる場合）と、近隣の移動局が存在していない場合（近隣の移動局からの信号が含まれない場合）とで異なる。従って、上記所定の周波数帯域の電力又は強度について求めた確率密度関数又は度数分布に基づいて、近隣の移動局の有無を判定することができる。そして、近隣の移動局が存在していると判定した場合に、自局から送信される信号が、周辺基地局と近隣の移動局との間で送受信される信号に干渉しないように、自局の送信電力を変更することができる。よって、自局と周辺基地局との間で干渉防止のための同期を行うことなく、周辺基地局や移動局との間の干渉を低減することができる。
この基地局装置では、周辺基地局と通信している近隣の移動局が存在していると、その近隣の移動局から周辺基地局に対して移動局から定期的に信号が送信される点に着目し、その信号に割り当てられた所定の周波数帯域における電力又は強度を測定している。この所定の周波数帯域において測定される電力又は強度について求めた確率密度関数又は度数分布は、近隣の移動局が存在する場合（近隣の移動局からの信号が含まれる場合）と、近隣の移動局が存在していない場合（近隣の移動局からの信号が含まれない場合）とで異なる。従って、上記所定の周波数帯域の電力又は強度について求めた確率密度関数又は度数分布に基づいて、近隣の移動局の有無を判定することができる。そして、近隣の移動局が存在していると判定した場合に、自局から送信される信号が、周辺基地局と近隣の移動局との間で送受信される信号に干渉しないように、自局の送信電力を変更することができる。よって、自局と周辺基地局との間で干渉防止のための同期を行うことなく、周辺基地局や移動局との間の干渉を低減することができる。
前記基地局装置において、前記移動局から定期的に送信される信号は、前記周辺基地局から送信された信号を該移動局が受信したときの下り受信品質情報を該周辺基地局に報告する受信品質報告信号、又は、該移動局からの上り受信品質を該周辺基地局が測定するために該移動局から送信される参照信号であってもよい。この基地局装置では、前記移動局から定期的に送受信される信号が、移動局から基地局に標準的に送信される受信品質報告信号又は参照信号であるので、その信号による雑音電力の測定結果の変化から、近隣の移動局の有無を確実に判定できる。
また、前記基地局装置において、移動局から自局に定期的に送信される信号用の周波数帯域を、移動局から周辺基地局に定期的に送信される信号用に該周辺基地局が割り当てた周波数帯域に割り当てないようにしてもよい。この基地局装置では、測定手段で測定される雑音電力に、移動局から自局に定期的に送信される信号が含まれないので、その自局への信号の影響を受けることなく、近隣の移動局から周辺基地局に定期的に送信される信号をより確実に検知できるようになる。従って、近隣の移動局の有無を精度よく判定できる。
また、前記基地局装置において、前記周辺基地局と通信している近隣の移動局の有無を判定する際に、移動局から自局に送信される上り信号を受信する時間帯を通常よりも多く含む設定、及び、自局から移動局へ送信される下り信号の時間帯が通常よりも短い設定の少なくとも一方を選択してもよい。この基地局装置では、移動局から自局に送信される上り信号を受信する時間帯を通常よりも多く含む設定、及び、自局から移動局へ送信される下り信号の時間帯が通常よりも短い設定の少なくとも一方を選択することにより、測定手段で測定される受信電力に含まれる、近隣の移動局から周辺基地局に定期的に送信される信号を、より確実に検知できるようになる。従って、近隣の移動局の有無を精度よく判定できる。
また、前記基地局装置において、前記周辺基地局と通信している近隣の移動局の有無を判定する際に、移動局から自局に送信される上り信号を受信するサブフレームを通常よりも多く含むアップリンク−ダウンリンクコンフィグレーション、及び、自局から移動局へ送信される下り信号に設定されるＤｗＰＴＳ（Downlink Pilot Time Slot）が通常のサブフレームよりも短い特殊サブフレームコンフィグレーションの少なくとも一方を選択してもよい。この基地局装置では、前記アップリンク−ダウンリンクコンフィグレーション及び特殊サブフレームコンフィグレーションの少なくとも一方を選択することにより、測定手段で測定される受信電力に含まれる、近隣の移動局から周辺基地局に定期的に送信される信号を、より確実に検知できるようになる。従って、近隣の移動局の有無を精度よく判定できる。
また、前記基地局装置において、前記周辺基地局から送信された信号を前記移動局が受信したときの下り受信品質情報を該周辺基地局から通信回線を介して取得する受信品質情報取得手段を備え、前記送信電力変更手段は、前記下り受信品質情報に基づいて自局の送信電力を決定してもよい。この基地局装置では、前記変更後の送信電力として、前記下り受信品質情報に応じた最適な送信電力を決定することができる。
また、前記基地局装置において、前記周辺基地局との間で同期を行う同期手段を備え、前記雑音電力の測定と前記近隣の移動局の有無の判定と前記近隣の移動局が存在していると判定した場合の送信電力の変更とを、前記同期手段による周辺基地局との間の同期がとられていない場合のみ行ってもよい。この基地局装置では、同期手段による周辺基地局との間の同期がとられていない場合のみ送信電力の変更を行うので、不必要に送信電力の変更が行われることがなくなる。従って、不必要に送信電力を下げることによる周波数の利用効率の低下を防止したり、不必要に送信電力を上げることによる消費電力の増加や不要なハンドオーバー処理を防止したりすることができる。
また、前記基地局装置において、前記送信電力変更手段は、前記近隣の移動局が存在していると判定した場合に送信電力を下げるように変更してもよい。この基地局装置では、周辺基地局と通信している近隣の移動局が存在している場合に送信電力を下げることにより、周辺基地局から近隣の移動局への下り信号や近隣の移動局から周辺基地局への上り信号に対する干渉を低減し、近隣の移動局におけるより高い通信品質を確保することができる。
また、前記基地局装置において、前記送信電力変更手段は、前記近隣の移動局が存在していると判定した場合に送信電力を上げるように変更してもよい。この基地局装置では、周辺基地局と通信している近隣の移動局が存在している場合に送信電力を上げることにより、その近隣の移動局を自局のセルに積極的にハンドオーバーさせることができる。従って、近隣の移動局が周辺基地局のセルの外縁部に位置した状態でハンドオーバーせずに周辺基地局との通信をそのまま継続する場合に比して、近隣の移動局におけるより高い通信品質を確保することができる。
また、前記基地局装置において、前記周辺基地局はマクロ基地局であり、自局は、前記マクロ基地局のセル内に位置する小型基地局であってよい。この基地局装置では、周辺のマクロ基地局との間の同期を行うことなく、周辺のマクロ基地局やそのマクロ基地局と通信している移動局からの干渉の影響を低減することができる。
また、前記基地局装置において、移動局から自局に定期的に送信される信号用の周波数帯域を、移動局から周辺基地局に定期的に送信される信号用に該周辺基地局が割り当てた周波数帯域に割り当てないようにしてもよい。この基地局装置では、測定手段で測定される雑音電力に、移動局から自局に定期的に送信される信号が含まれないので、その自局への信号の影響を受けることなく、近隣の移動局から周辺基地局に定期的に送信される信号をより確実に検知できるようになる。従って、近隣の移動局の有無を精度よく判定できる。
また、前記基地局装置において、前記周辺基地局と通信している近隣の移動局の有無を判定する際に、移動局から自局に送信される上り信号を受信する時間帯を通常よりも多く含む設定、及び、自局から移動局へ送信される下り信号の時間帯が通常よりも短い設定の少なくとも一方を選択してもよい。この基地局装置では、移動局から自局に送信される上り信号を受信する時間帯を通常よりも多く含む設定、及び、自局から移動局へ送信される下り信号の時間帯が通常よりも短い設定の少なくとも一方を選択することにより、測定手段で測定される受信電力に含まれる、近隣の移動局から周辺基地局に定期的に送信される信号を、より確実に検知できるようになる。従って、近隣の移動局の有無を精度よく判定できる。
また、前記基地局装置において、前記周辺基地局と通信している近隣の移動局の有無を判定する際に、移動局から自局に送信される上り信号を受信するサブフレームを通常よりも多く含むアップリンク−ダウンリンクコンフィグレーション、及び、自局から移動局へ送信される下り信号に設定されるＤｗＰＴＳ（Downlink Pilot Time Slot）が通常のサブフレームよりも短い特殊サブフレームコンフィグレーションの少なくとも一方を選択してもよい。この基地局装置では、前記アップリンク−ダウンリンクコンフィグレーション及び特殊サブフレームコンフィグレーションの少なくとも一方を選択することにより、測定手段で測定される受信電力に含まれる、近隣の移動局から周辺基地局に定期的に送信される信号を、より確実に検知できるようになる。従って、近隣の移動局の有無を精度よく判定できる。
また、前記基地局装置において、前記周辺基地局から送信された信号を前記移動局が受信したときの下り受信品質情報を該周辺基地局から通信回線を介して取得する受信品質情報取得手段を備え、前記送信電力変更手段は、前記下り受信品質情報に基づいて自局の送信電力を決定してもよい。この基地局装置では、前記変更後の送信電力として、前記下り受信品質情報に応じた最適な送信電力を決定することができる。
また、前記基地局装置において、前記周辺基地局との間で同期を行う同期手段を備え、前記雑音電力の測定と前記近隣の移動局の有無の判定と前記近隣の移動局が存在していると判定した場合の送信電力の変更とを、前記同期手段による周辺基地局との間の同期がとられていない場合のみ行ってもよい。この基地局装置では、同期手段による周辺基地局との間の同期がとられていない場合のみ送信電力の変更を行うので、不必要に送信電力の変更が行われることがなくなる。従って、不必要に送信電力を下げることによる周波数の利用効率の低下を防止したり、不必要に送信電力を上げることによる消費電力の増加や不要なハンドオーバー処理を防止したりすることができる。
また、前記基地局装置において、前記送信電力変更手段は、前記近隣の移動局が存在していると判定した場合に送信電力を下げるように変更してもよい。この基地局装置では、周辺基地局と通信している近隣の移動局が存在している場合に送信電力を下げることにより、周辺基地局から近隣の移動局への下り信号や近隣の移動局から周辺基地局への上り信号に対する干渉を低減し、近隣の移動局におけるより高い通信品質を確保することができる。
また、前記基地局装置において、前記送信電力変更手段は、前記近隣の移動局が存在していると判定した場合に送信電力を上げるように変更してもよい。この基地局装置では、周辺基地局と通信している近隣の移動局が存在している場合に送信電力を上げることにより、その近隣の移動局を自局のセルに積極的にハンドオーバーさせることができる。従って、近隣の移動局が周辺基地局のセルの外縁部に位置した状態でハンドオーバーせずに周辺基地局との通信をそのまま継続する場合に比して、近隣の移動局におけるより高い通信品質を確保することができる。
また、前記基地局装置において、前記周辺基地局はマクロ基地局であり、自局は、前記マクロ基地局のセル内に位置する小型基地局であってよい。この基地局装置では、周辺のマクロ基地局との間の同期を行うことなく、周辺のマクロ基地局やそのマクロ基地局と通信している移動局からの干渉の影響を低減することができる。
本発明によれば、自局から送信される信号が周辺基地局と近隣の移動局との間で送受信される信号に干渉しないように自局の送信電力を変更することにより、自局と周辺基地局との間で干渉防止のための同期を行うことなく、周辺基地局や移動局との間の干渉を低減することができる。よって、基地局の設置場所の制約やコストの点で問題がある干渉防止のための基地局間の同期を行うことなく、周辺基地局や移動局との間の干渉を低減し、高品質の通信を確保することができるという効果を奏する。
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。
図１は、本発明の一実施形態に係る基地局装置を有する基地局が配置された移動通信システムの概略構成を示す説明図である。図１において、本実施形態の移動通信システムは、ＬＴＥの仕様に準拠した通信システムであり、マクロ基地局１０と、そのマクロ基地局１０の無線通信エリアであるセル１０Ａ内に位置する小型基地局２０とを備える。小型基地局２０の無線通信エリアであるセル２０Ａは、マクロ基地局１０のセル１０Ａの内側に含まれている。ユーザ装置としての移動局である移動機３０は、マクロ基地局１０のセル１０Ａに在圏し、マクロ基地局１０と間で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。また、移動機３０は、小型基地局２０のセル２０Ａの外縁部（マクロ基地局１０のセル１０Ａとの境界部）に位置しているため、移動機３０から発した無線信号が小型基地局２０に到達したり小型基地局２０から発した無線信号が移動機３０に到達したりする状況にある。
図１は、本発明の一実施形態に係る基地局装置を有する基地局が配置された移動通信システムの概略構成を示す説明図である。図１において、本実施形態の移動通信システムは、ＬＴＥの仕様に準拠した通信システムであり、マクロ基地局１０と、そのマクロ基地局１０の無線通信エリアであるセル１０Ａ内に位置する小型基地局２０とを備える。小型基地局２０の無線通信エリアであるセル２０Ａは、マクロ基地局１０のセル１０Ａの内側に含まれている。ユーザ装置としての移動局である移動機３０は、マクロ基地局１０のセル１０Ａに在圏し、マクロ基地局１０と間で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。また、移動機３０は、小型基地局２０のセル２０Ａの外縁部（マクロ基地局１０のセル１０Ａとの境界部）に位置しているため、移動機３０から発した無線信号が小型基地局２０に到達したり小型基地局２０から発した無線信号が移動機３０に到達したりする状況にある。
なお、図１では、マクロ基地局１０、小型基地局２０及び移動機３０を一つずつ図示しているが、マクロ基地局１０、小型基地局２０及び移動機３０はそれぞれ複数であってもよい。また、以下の実施形態では、干渉を抑制するための送信電力を変更する制御を小型基地局２０が行う場合について説明するが、同様な制御はマクロ基地局１０などの他の基地局が行ってもよい。
マクロ基地局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広域の基地局であり、「マクロセル基地局」、「Ｍａｃｒｏ ｅ−Ｎｏｄｅ Ｂ」、「ＭｅＮＢ」等と呼ばれる場合もある。マクロ基地局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、基地局１０は、回線終端装置及び専用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、移動体通信網内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。
小型基地局２０は、広域のマクロ基地局とは異なり、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、オフィス等の屋内にも設置することができる移動設置可能な基地局である。小型基地局２０は、移動体通信網における広域のマクロ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「フェムト基地局」と呼ばれたり、「Ｈｏｍｅ ｅ−Ｎｏｄｅ Ｂ」や「Ｈｏｍｅ ｅＮＢ」と呼ばれたりする場合もある。小型基地局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。
ユーザが使用するユーザ装置（ＵＥ）としての移動機（移動局）は、マクロ基地局１０のセル１０Ａや小型基地局２０のセル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基地局や小型基地局と間で所定の通信方式及びリソースを用いて無線通信することができる。
図２（ａ）は移動機３０の要部の概略構成例を示す機能ブロック図である。また、図２（ｂ）は本実施形態の小型基地局２０を構成する基地局装置２００の要部の概略構成例を示す機能ブロック図である。なお、マクロ基地局１０の基地局装置は従来と同様に構成することができるため、説明を省略する。
移動機３０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。また、基地局装置２００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、移動機との間の無線通信を行ったりすることができる。
図２（ａ）において、移動機３０は、制御部３０１と送受共用器（ＤＵＰ：Duplexer）３０２と無線受信部３０３とＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）復調部３０４と受信品質測定部３０５と報知情報抽出部３０６とを備える。更に、移動機３０は、Ｐ−ＣＱＩ（Periodic-Channel Quality Indicator）生成部３０７とＳＣ−ＦＤＭＡ（Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access）変調部３０８と無線送信部３０９とを備える。
制御部３０１は、例えばコンピュータ装置で構成され、報知情報抽出部３０６で抽出された報知情報に基づいて各部を制御するとともに、受信品質測定部３０５で測定された下り信号受信品質の情報をＰ−ＣＱＩ生成部３０７に渡す手段として機能する。
無線受信部３０３は、ＬＴＥに規定されているダウンリンク用のＯＦＤＭ方式で変調された無線信号を、アンテナ及び送受共用器３０２を介して、マクロ基地局１０から受信する。
ＯＦＤＭ復調部３０４は、ＯＦＤＭ方式で変調されている無線信号を復調して受信信号を得る。
受信品質測定部３０５は、ＯＦＤＭ復調部３０４で復調された受信信号から、下りの無線信号を受信するときの下り受信品質（例えば、電界強度、受信レベルなど）を測定し、測定した下り受信品質の情報を制御部３０１に渡す。
報知情報抽出部３０６は、ＯＦＤＭ復調部３０４で復調された受信信号から、マクロ基地局１０が送信した報知情報（例えば、位置登録エリア情報、制御チャネル情報、ネットワークバージョン情報など）を抽出し、抽出した報知情報を制御部３０１に渡す。
Ｐ−ＣＱＩ生成部３０７は、制御部３０１から受け取った下り受信品質の情報及び報知情報に基づいて、移動機３０から周期的に送信するＰ−ＣＱＩの送信信号を生成する。
ＳＣ−ＦＤＭＡ変調部３０８は、ＬＴＥに規定されているアップリンク用のＳＣ−ＦＤＭＡ（単一キャリア周波数分割多重アクセス）方式を用いて、ベースバンドの各種送信信号を変調する。特に、本例では、ＳＣ−ＦＤＭＡ変調部３０８により、Ｐ−ＣＱＩ生成部３０７で生成されたＰ−ＣＱＩの送信信号がＳＣ−ＦＤＭＡ方式で変調される。
無線送信部３０９は、ＳＣ−ＦＤＭＡ変調部３０８で変調されたＰ−ＣＱＩなどの送信信号を、送受共用器３０２及びアンテナを介して、マクロ基地局１０に送信する。
ＯＦＤＭ復調部３０４は、ＯＦＤＭ方式で変調されている無線信号を復調して受信信号を得る。
受信品質測定部３０５は、ＯＦＤＭ復調部３０４で復調された受信信号から、下りの無線信号を受信するときの下り受信品質（例えば、電界強度、受信レベルなど）を測定し、測定した下り受信品質の情報を制御部３０１に渡す。
報知情報抽出部３０６は、ＯＦＤＭ復調部３０４で復調された受信信号から、マクロ基地局１０が送信した報知情報（例えば、位置登録エリア情報、制御チャネル情報、ネットワークバージョン情報など）を抽出し、抽出した報知情報を制御部３０１に渡す。
Ｐ−ＣＱＩ生成部３０７は、制御部３０１から受け取った下り受信品質の情報及び報知情報に基づいて、移動機３０から周期的に送信するＰ−ＣＱＩの送信信号を生成する。
ＳＣ−ＦＤＭＡ変調部３０８は、ＬＴＥに規定されているアップリンク用のＳＣ−ＦＤＭＡ（単一キャリア周波数分割多重アクセス）方式を用いて、ベースバンドの各種送信信号を変調する。特に、本例では、ＳＣ−ＦＤＭＡ変調部３０８により、Ｐ−ＣＱＩ生成部３０７で生成されたＰ−ＣＱＩの送信信号がＳＣ−ＦＤＭＡ方式で変調される。
無線送信部３０９は、ＳＣ−ＦＤＭＡ変調部３０８で変調されたＰ−ＣＱＩなどの送信信号を、送受共用器３０２及びアンテナを介して、マクロ基地局１０に送信する。
ここで、上記Ｐ−ＣＱＩは、移動機３０がマクロ基地局１０に対して周期的に報告する下り受信品質情報を含む送信信号である。また、図２（ａ）では図示を省略しているが、移動機３０は、Ｐ−ＣＱＩのほか、マクロ基地局１０での上り受信品質の測定に用いられる参照信号（ＳＲＳ：）も周期的に送信する。Ｐ−ＣＱＩの送信用の物理チャネルとしては、例えば、ＬＴＥで規定されているアップリンク用制御チャネルであるＰＵＣＣＨ（Uplink Control Channel） ｆｏｒｍａｔ２が用いられる。また、Ｐ−ＣＱＩ及びＳＲＳの送信に使用される無線リソース（時間、周波数）はマクロ基地局１０から指定される。例えば、Ｐ−ＣＱＩ及びＳＲＳの無線リソースは、マクロ基地局１０から指定された表２のパラメータに基づいて、図３に示すように送信信号のサブフレーム中に設定される。図３の例では、送信信号の１単位である１サブフレームの最上位及び最下位の周波数領域それぞれに、Ｐ−ＣＱＩ用の無線リソースとして、３ＰＲＢ（Physical Resource Block）×２スロット分が確保されている。また、１サブフレームの最後尾に、ＳＲＳ用の無線リソースとして、１６ＰＲＢ×１シンボル分が確保されている。このように確保された無線リソースにおいて、Ｐ−ＣＱＩ及びＳＲＳそれぞれの送信信号が周波数ホッピングされて送信される。
また、図２（ｂ）において、基地局装置２００は、無線信号経路切り換え部２０１と送受共用器（ＤＵＰ）２０２と下り無線受信部２０３とＯＦＤＭ復調部２０４と報知情報抽出部２０５と上り無線受信部２０６とＳＣ−ＦＤＭＡ復調部２０７と受信電力測定部２０８とを備える。更に、基地局装置２００は、送信電力決定部２０９と下り信号生成部２１０とＯＦＤＭ変調部２１１と下り無線送信部２１２とを備える。なお、基地局装置２００にはアンテナを含めてもよい。
下り無線受信部２０３は、ＬＴＥに規定されているダウンリンク用のＯＦＤＭ方式で変調された報知情報を含む無線信号を、アンテナ、無線信号経路切り換え部２０１及び送受共用器２０２を介して、マクロ基地局１０から受信する。
ＯＦＤＭ復調部２０４は、ＯＦＤＭ方式で変調されている無線信号を復調して受信信号を得る。
報知情報抽出部２０５は、ＯＦＤＭ復調部２０４で復調された受信信号から、マクロ基地局１０が送信した報知情報（例えば、ＳＩＢ２：System Information Block type 2の情報）を抽出し、抽出した報知情報を送信電力決定部２０９に渡す。
上り無線受信部２０６は、本来は基地局２００と通信している移動機（以下、「ＨＵＥ」という。）が送信する上り無線信号を、無線信号経路切り換え部２０１及び送受共用器２０２を介して受信する。この無線信号は、上り無線受信部２０６等で発生した白色雑音などの雑音信号や、前述のＰ−ＣＱＩ及びＳＲＳの送信用に設定されている所定の無線リソース及び物理チャネルにおける無線信号を含む。しかしながら図１に示す実施例においては、ＨＵＥが存在しないことから、前述の無線信号は雑音信号、Ｐ−ＣＱＩ及びＳＲＳを主に含み、さらには小型基地局２０の近隣にマクロ基地局１０と通信している移動機（以下「ＭＵＥ」という。）３０が通信を行っている場合は、そのＭＵＥ３０から送信された上り信号を含む。
ＳＣ−ＦＤＭＡ復調部２０７は、上り無線受信部２０６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する。
ＯＦＤＭ復調部２０４は、ＯＦＤＭ方式で変調されている無線信号を復調して受信信号を得る。
報知情報抽出部２０５は、ＯＦＤＭ復調部２０４で復調された受信信号から、マクロ基地局１０が送信した報知情報（例えば、ＳＩＢ２：System Information Block type 2の情報）を抽出し、抽出した報知情報を送信電力決定部２０９に渡す。
上り無線受信部２０６は、本来は基地局２００と通信している移動機（以下、「ＨＵＥ」という。）が送信する上り無線信号を、無線信号経路切り換え部２０１及び送受共用器２０２を介して受信する。この無線信号は、上り無線受信部２０６等で発生した白色雑音などの雑音信号や、前述のＰ−ＣＱＩ及びＳＲＳの送信用に設定されている所定の無線リソース及び物理チャネルにおける無線信号を含む。しかしながら図１に示す実施例においては、ＨＵＥが存在しないことから、前述の無線信号は雑音信号、Ｐ−ＣＱＩ及びＳＲＳを主に含み、さらには小型基地局２０の近隣にマクロ基地局１０と通信している移動機（以下「ＭＵＥ」という。）３０が通信を行っている場合は、そのＭＵＥ３０から送信された上り信号を含む。
ＳＣ−ＦＤＭＡ復調部２０７は、上り無線受信部２０６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する。
受信電力測定部２０８は、報知情報抽出部２０５で抽出したマクロ基地局１０からの報知情報に基づいて、ＳＣ−ＦＤＭＡ復調部２０７での復調処理で得られた上記所定の無線リソース及び物理チャネルにおける受信信号の電力を、単一又は複数のサブフレーム毎に測定する。この受信電力測定部２０８は、自局の周辺に位置する周辺基地局（マクロ基地局１０）に対してＭＵＥ３０から定期的に送信される信号（Ｐ−ＣＱＩ又はＳＲＳ）に割り当てられた所定の周波数帯域における電力を測定する測定手段として機能する。
また、送信電力決定部２０９は、受信電力測定部２０８で測定した受信信号の電力の確率密度関数又は度数分布を算出し、その電力の確率密度関数又は度数分布に基づいて、マクロ基地局１０と通信している近隣のＭＵＥ３０の有無を判定し、そのＭＵＥ３０の有無に基づいて自局の送信電力を決定する。例えば、近隣のＭＵＥ３０が存在していると判定した場合は、自局の送信電力を定格の送信電力よりも下げるように変更したり、定格の送信電力よりも上げるように変更したりする。一方、近隣のＭＵＥ３０が存在していないと判定した場合は、自局の送信電力を定格の送信電力に維持するように決定する。この送信電力決定部２０９は、電力の確率密度関数又は度数分布に基づいて、マクロ基地局１０と通信している近隣のＭＵＥ３０の有無を判定する判定手段、及び、近隣のＭＵＥ３０が存在していると判定した場合に自局の送信電力を変更する送信電力変更手段として機能する。
下り信号生成部２１０は、自局のセル２０Ａに在圏している移動局に向けて送信する下り信号を生成する。
ＯＦＤＭ変調部２１１は、下り信号生成部２１０で生成した下り信号を、送信電力決定部２０９で決定した送信電力で送信されるように、ＯＦＤＭ方式で変調する。
下り無線送信部２１２は、ＯＦＤＭ変調部２１１で変調した送信信号を、送受共用器２０２、無線信号経路切り換え部２０１及びアンテナを介して送信する。
ＯＦＤＭ変調部２１１は、下り信号生成部２１０で生成した下り信号を、送信電力決定部２０９で決定した送信電力で送信されるように、ＯＦＤＭ方式で変調する。
下り無線送信部２１２は、ＯＦＤＭ変調部２１１で変調した送信信号を、送受共用器２０２、無線信号経路切り換え部２０１及びアンテナを介して送信する。
図４〜図６は、上記送信電力決定部２０９における近隣のＭＵＥ３０の有無の判定処理の原理について説明する説明図である。
図４は、マクロ基地局１０のセル１０Ａ及び与干渉局である小型基地局２０のセル２０Ａのいずれにも被干渉局であるＭＵＥ３０が存在しない場合に、小型基地局２０の基地局装置２００で受信される受信信号の電力の確率密度関数（ＰＤＦ：Probability Density Function）の一例を示すグラフである。図中の横軸は受信電力の電力の大きさであり、縦軸は各電力が測定される確率（各電力が測定される度数／全電力の度数の合計）である。図４に示すように、被干渉局であるＭＵＥ３０が存在しない場合の確率密度関数ＰＤＦ（１）は、基地局装置２００の雑音（例えば白色ガウス雑音）に主に起因したものになり、比較的小さな電力の位置に最頻度σが発生したレイリー分布になる。尚、σは白色ガウス雑音の平均電力をσ２とした場合の標準偏差である。
図４は、マクロ基地局１０のセル１０Ａ及び与干渉局である小型基地局２０のセル２０Ａのいずれにも被干渉局であるＭＵＥ３０が存在しない場合に、小型基地局２０の基地局装置２００で受信される受信信号の電力の確率密度関数（ＰＤＦ：Probability Density Function）の一例を示すグラフである。図中の横軸は受信電力の電力の大きさであり、縦軸は各電力が測定される確率（各電力が測定される度数／全電力の度数の合計）である。図４に示すように、被干渉局であるＭＵＥ３０が存在しない場合の確率密度関数ＰＤＦ（１）は、基地局装置２００の雑音（例えば白色ガウス雑音）に主に起因したものになり、比較的小さな電力の位置に最頻度σが発生したレイリー分布になる。尚、σは白色ガウス雑音の平均電力をσ２とした場合の標準偏差である。
図５は、マクロ基地局１０のセル１０Ａに在圏する被干渉局であるＭＵＥ３０が与干渉局である小型基地局２０から遠く離れた位置に存在している場合に、基地局装置２００で受信される受信信号の電力の確率密度関数の一例を示すグラフである。この場合に観測される電力の確率密度関数ＰＤＦ（２）は、前述の雑音に起因したレイリー分布からなる確率密度関数ＰＤＦ（１）に、ＭＵＥ３０から送信された無線信号に起因したライス分布からなる確率密度関数ＰＤＦ（３）が加わったものになる。この確率密度関数ＰＤＦ（２）には、図５に示すように２つのピークが現れる。
図６は、マクロ基地局１０のセル１０Ａに在圏する被干渉局であるＭＵＥ３０が与干渉局である小型基地局２０の近くに存在している場合に、基地局装置２００で受信される受信信号の電力の確率密度関数の一例を示すグラフである。この場合、ＭＵＥ３０から送信された無線信号に起因したライス分布からなる確率密度関数ＰＤＦ（３’）が高電力側に寄るため、観測される電力の確率密度関数ＰＤＦ（４）には、図６に示すように２つ目のピークＰがはっきりと現れる。このピークＰを検知することにより、被干渉局であるＭＵＥ３０の有無を判定することができる。
次に、被干渉局であるＭＵＥ３０の有無を判定するＭＵＥ有無判定方法の原理について更に詳しく説明する。
まず、ＭＵＥ３０からの送信信号を含まない雑音電力について考える。与干渉局である小型基地局２０の基地局装置２００で、上記所定の所定の無線リソース及び物理チャネルからなるｉ番目のサブフレームｉにおいて測定した雑音電力をＰｉとする。この雑音電力ＰｉをＮ個のサブフレーム分測定し、次式（１）により平均雑音電力Ｐａｖｅを求める。
まず、ＭＵＥ３０からの送信信号を含まない雑音電力について考える。与干渉局である小型基地局２０の基地局装置２００で、上記所定の所定の無線リソース及び物理チャネルからなるｉ番目のサブフレームｉにおいて測定した雑音電力をＰｉとする。この雑音電力ＰｉをＮ個のサブフレーム分測定し、次式（１）により平均雑音電力Ｐａｖｅを求める。
この平均雑音電力Ｐａｖｅを用いて、ｋ番目のサブフレームにおける正規化雑音電力Ｐｎ，ｋおよびその標準偏差ｓｑｒｔ（Ｐｎ，ｋ）求めると、それぞれ次式（２）及び（３）のようになる。
図７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、ＭＵＥ３０からの送信信号を含まない場合の雑音電力の標準偏差（正規化雑音強度）の確率密度関数ｐｄｆ（Ｐｎ，ｋ）及び相補累積分布関数ＣＣＤＦ（Ｐｎ，ｋ）である。各図の横軸は、上記（３）式で求めた正規化雑音強度ｓｑｒｔ（Ｐｎ，ｋ）である。ＭＵＥ３０からの送信信号がない場合、図７（ａ）に示すように正規化雑音強度の確率密度関数ｐｄｆ（Ｐｎ，ｋ）はレイリー分布になり、その最頻値は１になる。この最頻値からある程度離れると、確率は極端に下がる。例えば、正規化雑音強度ｓｑｒｔ（Ｐｎ，ｋ）が３を超える確率は、図７（ｂ）の相補累積分布関数により１％程度であることがわかる。
次に、ＭＵＥ３０からの送信信号の影響について考える。ＭＵＥ３０からの送信信号の信号対雑音電力比（ＳＮＲ：Signal to Noise Ratio）をＳＮ［ｄＢ］とすると、その送信信号の受信強度分布（ライス分布）の最頻値αは次式で求められる。
図８（ａ）は、ＭＵＥ３０から送信される送信信号の確率密度関数を示すグラフであり、図８（ｂ）は、ＭＵＥ３０からの送信信号を含む正規化雑音強度の確率密度関数を示すグラフである。例えば、ＳＮ＝９［ｄＢ］の場合、図８（ａ）に示すように、ＭＵＥ３０から送信される送信信号の確率密度関数ＰＤＦ（５）の最頻値αはα＝４となる。ＳＮＲはＭＵＥ３０の送信信号電力や、ＭＵＥ３０と小型基地局２０との間の距離・フェージング等により決まる。しかしながら、小型基地局２０から干渉を受けているＭＵＥ３０は、パワーコントロールにより高い送信信号電力が設定される上、小型基地局２０までの距離も短く、準静的環境にあることから、ＳＮＲは比較的高い値となる。結果的に、小型基地局２０の近隣にＭＵＥ３０が存在した場合の正規化雑音強度の確率密度関数ＰＤＦ（６）は、図８（ｂ）のようになる。ここで、雑音は全サブフレームにわたって検出されるのに対し、ＭＵＥ３０からの送信信号は間欠的に受信されるため、図８（ｂ）中の確率密度関数ＰＤＦ（６）は単純に雑音電力の確率密度関数ＰＤＦ（７）およびＭＵＥ３０からの送信信号の確率密度関数ＰＤＦ（５）の平均とならない。しかしながら、図７（ａ）の確率密度関数と比較して、正規化雑音強度ｓｑｒｔ（Ｐｎ，ｋ）が３よりも大きい高Ｐｎ，ｋ側で出現確率が上がっていることがわかる。この高Ｐｎ，ｋ側での出現確率の上昇を小型基地局２０側で測定することにより、近隣にＭＵＥ３０が存在するか否かを判定することができる。
なお、図４〜図８では、小型基地局２０で受信される受信電力又は受信強度の確率密度関数を示すグラフで説明したが、受信電力又は受信強度の度数分布のグラフでも同様なピークが現れるので、受信強度の度数分布に基づいて被干渉局であるＭＵＥ３０の有無を判定してもよい。
図９は、本実施形態に係る小型基地局２０の基地局装置２００における干渉抑制のための送信電力の変更を行う制御の一例を示すフローチャートである。
図９において、まず、基地局装置２００は、ＭＵＥ３０が定期的に送信する上り信号に割り当てられた所定の周波数帯域の情報として、周辺基地局としてのマクロ基地局１０がＭＵＥ３０からのＰ−ＣＱＩの受信に使用する上りの制御チャネル（ＰＵＣＣＨ ｆｏｒｍａｔ２）の周波数帯域の情報を取得する（ステップ１０１）。この周波数帯域の情報は、例えば、前述の表２に示したＰＵＣＣＨ ｆｏｒｍａｔ２用ＰＲＢ数（ＮＲＢ （２））である。
図９において、まず、基地局装置２００は、ＭＵＥ３０が定期的に送信する上り信号に割り当てられた所定の周波数帯域の情報として、周辺基地局としてのマクロ基地局１０がＭＵＥ３０からのＰ−ＣＱＩの受信に使用する上りの制御チャネル（ＰＵＣＣＨ ｆｏｒｍａｔ２）の周波数帯域の情報を取得する（ステップ１０１）。この周波数帯域の情報は、例えば、前述の表２に示したＰＵＣＣＨ ｆｏｒｍａｔ２用ＰＲＢ数（ＮＲＢ （２））である。
上記周波数帯域の情報の取得方法としては、小型基地局２０の基地局装置２００がマクロ基地局１０の報知情報（例えば、ＳＩＢ２：System Information Block type 2の情報）を受信する方法や、コアネットワーク側に設けられたＳＯＮ（Self Organizing Network）サーバが小型基地局２０に設定する方法が挙げられる。ＳＯＮサーバは、複数の基地局のパラメータを管理する管理サーバであり、基地局運用開始時にパラメータを自動設定する機能（Self Configuration）、運用中にパラメータを自動最適化する機能（Self Optimization）、障害発生時に自動復旧する機能（Self Healing）、セル間の干渉を回避する機能（ＩＣＩＣ：Inter-Cell Interference Coordination）、隣接基地局情報を自動更新する機能（ＡＮＲ：Automatic Neighbor Relation）、ハンドオーバーパラメータを最適化する機能（ＭＲＯ：Mobility Robustness Optimization）等を有する。
次に、基地局装置２００は、上記ステップ１０１で取得した所定の周波数帯域内における受信信号の電力を、所定数（Ｎ１）のサブフレームにわたって測定し、測定した電力の平均値Ｐａｖｅに基づいて、後述の度数カウントの基準となる第１の閾値Ｔｔｈ１を決定する（ステップ１０２，１０３）。この第１の閾値Ｔｔｈ１は、例えば次式（５）を用いて決定する。ここで、式（５）中の「Ｐｉ」はｉ番目のサブフレームで測定された電力であり、「Ｗ」は、閾値Ｔｔｈ１の決定用に予め設定された重み付け係数である。
次に、基地局装置２００は、上記ステップ１０１で取得した所定の周波数帯域内における１ＰＲＢ毎の受信信号の電力（雑音電力及び干渉電力）を、所定数（Ｎ２）のサブフレームにわたって測定する（ステップ１０４）。そして、基地局装置２００は、図１０（ａ）に示すように、測定した受信信号の電力のうち、上記第１の閾値Ｔｔｈ１を超える度数の合計値Ｑｔｈ１をカウントする（ステップ１０５）。
次に、基地局装置２００は、上記閾値Ｔｔｈ１を超える度数の合計値Ｑｔｈ１のカウント結果に基づいて、第１の閾値Ｔｔｈ１を超える確率Ｐｔｈ１（＝Ｑｔｈ１／Ｎ２）を算出し、算出した確率Ｐｔｈ１と、予め設定した第２の閾値Ｔｔｈ２とを比較する（ステップ１０６，１０７，１０８）。ここで、図１０（ａ）に示すようにＰｔｈ１≧Ｔｔｈ２の場合（ステップ１０８でＹＥＳ）は、基地局装置２００は、図１０（ｂ）に示すように近隣のＭＵＥ３０が存在していると判定し、下りの送信電力を下げるように制御する（ステップ１０９）。この送信電力の変更により、自局２０と周辺基地局であるマクロ基地局１０との間で干渉防止のための同期を行うことなく、マクロ基地局１０や移動機３０との間の干渉を低減することができる。
一方、図１１（ａ）に示すようにＰｔｈ１＜Ｔｔｈ２の場合（ステップ１０８でＮＯ）は、基地局装置２００は、図１１（ｂ）に示すように近隣のＭＵＥ３０が存在していないと判定し、下りの送信電力を通常の定格出力の電力とする。
なお、上記図９のステップ１０５〜１０８における近隣のＭＵＥ３０の検出処理は、次のように行ってもよい。
例えば、図１２（ａ）に示すように、上記第１の閾値Ｔｔｈ１に加えて、高電力側の度数分布のピークに対する第３の閾値Ｔｔｈ３を予め設定する。そして、上記図９のステップ１０４で測定した受信信号の電力（雑音電力及び干渉電力）の測定結果に基づいて度数分布を求める。この度数分布の高電力側のピークが、閾値Ｔｔｈ１よりも高い電力側に位置し且つそのピークの度数が閾値Ｔｔｈ３よりも大きい場合、すなわち、図１２（ａ）のハッチングを付した領域に高電力側の度数分布のピークが存在した場合に、近隣のＭＵＥ３０が存在していると判定して送信電力を変更してもよい。
また、図１２（ｂ）に示すように、上記第１の閾値Ｔｔｈ１を設定せずに、電力の度数分布のピークに対する第３の閾値Ｔｔｈ３のみを予め設定する。そして、そして、上記図９のステップ１０４で測定した受信信号の電力（雑音電力及び干渉電力）の測定結果に基づいて度数分布を求める。この度数分布に、閾値Ｔｔｈ３よりも大きいピークが２つ以上存在した場合に、近隣のＭＵＥ３０が存在していると判定して送信電力を変更してもよい。
例えば、図１２（ａ）に示すように、上記第１の閾値Ｔｔｈ１に加えて、高電力側の度数分布のピークに対する第３の閾値Ｔｔｈ３を予め設定する。そして、上記図９のステップ１０４で測定した受信信号の電力（雑音電力及び干渉電力）の測定結果に基づいて度数分布を求める。この度数分布の高電力側のピークが、閾値Ｔｔｈ１よりも高い電力側に位置し且つそのピークの度数が閾値Ｔｔｈ３よりも大きい場合、すなわち、図１２（ａ）のハッチングを付した領域に高電力側の度数分布のピークが存在した場合に、近隣のＭＵＥ３０が存在していると判定して送信電力を変更してもよい。
また、図１２（ｂ）に示すように、上記第１の閾値Ｔｔｈ１を設定せずに、電力の度数分布のピークに対する第３の閾値Ｔｔｈ３のみを予め設定する。そして、そして、上記図９のステップ１０４で測定した受信信号の電力（雑音電力及び干渉電力）の測定結果に基づいて度数分布を求める。この度数分布に、閾値Ｔｔｈ３よりも大きいピークが２つ以上存在した場合に、近隣のＭＵＥ３０が存在していると判定して送信電力を変更してもよい。
図１３は、本実施形態に係る小型基地局２０の基地局装置２００における干渉抑制のための送信電力の変更を行う制御の他の例を示すフローチャートである。なお、図１３中のステップ２０１〜２０８は図９のステップ１０１〜１０８と同様であるので、説明を省略する。前述の図９のステップ１０９では下りの送信電力を下げるように制御しているが、図１３の制御例では、Ｐｔｈ１≧Ｔｔｈ１の場合（ステップ２０８でＹＥＳ）に、図１４（ａ）に示すように近隣のＭＵＥ３０が存在していると判定し、図１４（ｂ）に示すように小型基地局２０の基地局装置２００は下りの送信電力を上げるように制御する（ステップ２０９）。この場合は、小型基地局２０のセル２０Ａが広がり、小型基地局２０のセル２０Ａの外縁部（セルエッジ）のＭＵＥ３０を自局セル２０Ａにハンドオーバーさせることができる。そのため、当該移動機３０は、マクロ基地局１０のセル１０Ａの外縁部（セルエッジ）にいる場合よりも高い通信品質を確保することができる。
なお、図９及び図１３の制御例では、ＭＵＥ３０が定期的に送信する上り信号に割り当てられた所定の周波数帯域が、マクロ基地局（周辺基地局）１０がＭＵＥ３０からのＰ−ＣＱＩ受信に使用する周波数帯域（図３参照）の場合について説明したが、ＭＵＥ３０からのＳＲＳ（参照信号）の受信に使用する周波数帯域であってもよい。
また、上記各実施形態において、マクロ基地局（周辺基地局）１０がＰ−ＣＱＩ（ＰＵＣＣＨ ｆｏｒｍａｔ ２）用またはＳＲＳ用に確保した周波数帯域に、自局２０のＰ−ＣＱＩ（ＰＵＣＣＨ ｆｏｒｍａｔ ２）用またはＳＲＳ用に確保する周波数帯域を割り当てないように制御してもよい。
例えば、図１５に示すように、マクロ基地局（周辺基地局）１０がＰ−ＣＱＩ（ＰＵＣＣＨ ｆｏｒｍａｔ ２）用に確保した無線リソースの周波数帯域に、小型基地局（自局）２０のＰ−ＣＱＩ（ＰＵＣＣＨ ｆｏｒｍａｔ ２）用に確保する無線リソースの周波数帯域を割り当てないように制御してもよい。
この場合は、上記干渉抑制制御における電力（雑音電力・干渉電力）の測定精度（推定精度）が向上するとともに当該制御における演算量の削減を図ることができる。
例えば、図１５に示すように、マクロ基地局（周辺基地局）１０がＰ−ＣＱＩ（ＰＵＣＣＨ ｆｏｒｍａｔ ２）用に確保した無線リソースの周波数帯域に、小型基地局（自局）２０のＰ−ＣＱＩ（ＰＵＣＣＨ ｆｏｒｍａｔ ２）用に確保する無線リソースの周波数帯域を割り当てないように制御してもよい。
この場合は、上記干渉抑制制御における電力（雑音電力・干渉電力）の測定精度（推定精度）が向上するとともに当該制御における演算量の削減を図ることができる。
また、上記各実施形態の上り通信で採用している時間分割複信（ＴＤＤ）方式の場合、小型基地局２０が干渉抑制のための上り信号電力を測定できるのは、図１６のＴＤＤ用フレーム構造タイプ２（ハーフフレーム長：５［ｍｓ］）の例に示すように、アップリンクサブフレーム（uplink subframe）および特殊サブフレーム（special subframe）の一部（ＧＰ:Guard Period, ＵｐＰＴＳ：Uplink Pilot Time Slot）に限定される。そのため、小型基地局２０の基地局装置２００は、干渉抑制のための上り信号電力（上り干渉電力）を測定するために、定期的にアップリンクサブフレーム（UL subframe）が多く含まれるアップリンク−ダウンリンクコンフィグレーション（Uplink-downlink configuration）、及び、ＤｗＰＴＳ（Downlink Pilot Time Slot）が短い特殊サブフレームコンフィグレーション（Special subframe configuration）の少なくとも一方を選択するのが好ましい。なお、ＤｗＰＴＳはダウンリンク制御信号の送信に用いられ、ＵｐＰＴＳはアップリンク制御信号の送信に用いられ、ＧＰはダウンリンクからアップリンクへの変換に用いる保護時間間隔である。
例えば、表３において、通常は、４番目のアップリンク−ダウンリンクコンフィグレーションを使用し、干渉抑制のための上り信号電力（上り干渉電力）を測定するために定期的に０番目のアップリンク−ダウンリンクコンフィグレーションを使用するように選択する。
また、表４において、通常は、４番目の特殊サブフレームコンフィグレーションを使用し、干渉抑制のための上り信号電力（上り干渉電力）を測定するために定期的に５番目の特殊サブフレームコンフィグレーションを使用するように選択する。
このように各コンフィグレーションを選択することにより、小型基地局２０の基地局装置２００で測定される受信電力に含まれる、ＭＵＥ３０からマクロ基地局１０に定期的に送信される信号（Ｐ−ＣＱＩ，ＳＲＳ）をより確実に検知できるようになるので、近隣のＭＵＥ３０の有無を精度よく判定できる。
また、上記各実施形態において、小型基地局２０から送信する送信電力を変更する場合、その送信電力の変更量（増加量、又は、減少量）は、予め定められた一定量であってもよいし、以下に示すようにＭＵＥ３０の下り回線品質情報（ＣＱＩ）に基づいて設定してもよい。
例えば、図１７に示すように、マクロ基地局１０と小型基地局２０との間に通信回線（専用回線）４０を設ける。そして、小型基地局２０の基地局装置２００は、マクロ基地局１０から送信された信号をＭＵＥ３０が受信したときの下り受信品質情報（ＣＱＩ）をマクロ基地局１０から通信回線４０を介して取得する通信インターフェース等からなる受信品質情報取得手段を備える。基地局装置２００は、マクロ基地局１０を経由して受信したＭＵＥ３０の下り受信品質情報（ＣＱＩ）に基づいて送信電力の変更量（増加量、又は、減少量）を設定し、自局２０の送信電力を決定する。
このようにＭＵＥ３０の下り受信品質情報（ＣＱＩ）に基づいて自局２０の送信電力の変更量（増加量、又は、減少量）を設定することにより、下り受信品質情報（ＣＱＩ）に応じた最適な送信電力を決定することができる。
例えば、図１７に示すように、マクロ基地局１０と小型基地局２０との間に通信回線（専用回線）４０を設ける。そして、小型基地局２０の基地局装置２００は、マクロ基地局１０から送信された信号をＭＵＥ３０が受信したときの下り受信品質情報（ＣＱＩ）をマクロ基地局１０から通信回線４０を介して取得する通信インターフェース等からなる受信品質情報取得手段を備える。基地局装置２００は、マクロ基地局１０を経由して受信したＭＵＥ３０の下り受信品質情報（ＣＱＩ）に基づいて送信電力の変更量（増加量、又は、減少量）を設定し、自局２０の送信電力を決定する。
このようにＭＵＥ３０の下り受信品質情報（ＣＱＩ）に基づいて自局２０の送信電力の変更量（増加量、又は、減少量）を設定することにより、下り受信品質情報（ＣＱＩ）に応じた最適な送信電力を決定することができる。
また、上記各実施形態において、前述のＧＰＳを用いる方式、エアーリスニング方式又はＩＥＥＥ１５８８ｖ２の規格に基づく方式などによりマクロ基地局１０と小型基地局２０との間で同期がとれている場合は、前述の図９や図１３等で説明した干渉抑制のための送信電力の変更を行う制御（以下「干渉抑制制御」という。）を実施しないようにしてもよい。
例えば、小型基地局２０の基地局装置２００に、エアーリスニング方式によって周辺基地局との間で同期を行う同期手段を設ける。そして、図１８のフローチャートに示すように、小型基地局２０の基地局装置２００は、まず、周辺基地局であるマクロ基地局１０との間で同期がとれているか否かを判断する（ステップ３０１）。ここで、図１９（ａ）に示すようにマクロ基地局１０からの下り信号を受信することができ、その下り信号に基づいてマクロ基地局１０との間でエアーリスニング方式の同期がとられている場合（ステップ３０１でＹＥＳ）は、干渉抑制制御を実行しない。一方、図１９（ｂ）に示すようにマクロ基地局１０からの下り信号を受信することができず、マクロ基地局１０との間でエアーリスニング方式による同期がとられていない場合（ステップ３０１でＮＯ）は、前述の図９や図１３等で説明した干渉抑制制御を実行する（ステップ３０２）。
このようにマクロ基地局１０との間の同期がとられていない場合のみ干渉抑制制御を実行することにより、不必要に送信電力を下げることによる周波数の利用効率の低下を防止したり、不必要に送信電力を上げることによる消費電力の増加や不要なハンドオーバー処理を防止したりすることができる。また、小型基地局２０の基地局装置２００において不要な制御を実行する必要がないので、制御負荷の増加を抑制できる。
１０ マクロ基地局（周辺基地局）
１０Ａ マクロ基地局のセル
２０ 小型基地局
２０Ａ 小型基地局のセル
３０ 移動機（移動局、ユーザ装置、ＭＵＥ）
４０ 通信回線（専用回線）
１０Ａ マクロ基地局のセル
２０ 小型基地局
２０Ａ 小型基地局のセル
３０ 移動機（移動局、ユーザ装置、ＭＵＥ）
４０ 通信回線（専用回線）
Claims (9)
- 移動通信システムにおける移動局と無線通信を行う基地局に設けられる基地局装置であって、
自局の周辺に位置する周辺基地局に対して移動局から定期的に送信される信号に割り当てられた所定の周波数帯域における電力又は強度を測定する測定手段と、
前記電力又は強度について求めた確率密度関数又は度数分布に基づいて、前記周辺基地局と通信している近隣の移動局の有無を判定する判定手段と、
前記近隣の移動局が存在していると判定した場合、自局の送信電力を下げる送信電力変更手段と、を備え、
前記周辺基地局と通信している近隣の移動局の有無を判定する際に、移動局から自局に送信される上り信号を受信する時間帯を通常よりも多く含む設定、及び、自局から移動局へ送信される下り信号の時間帯が通常よりも短い設定の少なくとも一方を選択することを特徴とする基地局装置。 - 移動通信システムにおける移動局と無線通信を行う基地局に設けられる基地局装置であって、
自局の周辺に位置する周辺基地局に対して移動局から定期的に送信される信号に割り当てられた所定の周波数帯域における電力又は強度を測定する測定手段と、
前記電力又は強度について求めた確率密度関数又は度数分布に基づいて、前記周辺基地局と通信している近隣の移動局の有無を判定する判定手段と、
前記近隣の移動局が存在していると判定した場合、自局の送信電力を下げる送信電力変更手段と、
前記周辺基地局から送信された信号を前記移動局が受信したときの下り受信品質情報を該周辺基地局から通信回線を介して取得する受信品質情報取得手段と、を備え、
前記送信電力変更手段は、前記下り受信品質情報に基づいて自局の送信電力を決定することを特徴とする基地局装置。 - 移動通信システムにおける移動局と無線通信を行う基地局に設けられる基地局装置であって、
自局の周辺に位置する周辺基地局に対して移動局から定期的に送信される信号に割り当てられた所定の周波数帯域における電力又は強度を測定する測定手段と、
前記電力又は強度について求めた確率密度関数又は度数分布に基づいて、前記周辺基地局と通信している近隣の移動局の有無を判定する判定手段と、
前記近隣の移動局が存在していると判定した場合、自局の送信電力を下げる送信電力変更手段と、
前記周辺基地局との間で同期を行う同期手段と、を備え、
前記雑音電力の測定と前記近隣の移動局の有無の判定と前記近隣の移動局が存在していると判定した場合の送信電力を下げる変更とを、前記同期手段による周辺基地局との間の同期がとられていない場合のみ行うことを特徴とする基地局装置。 - 移動通信システムにおける移動局と無線通信を行う基地局に設けられる基地局装置であって、
自局の周辺に位置する周辺基地局に対して移動局から定期的に送信される信号に割り当てられた所定の周波数帯域における電力又は強度を測定する測定手段と、
前記電力又は強度について求めた確率密度関数又は度数分布に基づいて、前記周辺基地局と通信している近隣の移動局の有無を判定する判定手段と、
前記近隣の移動局が存在していると判定した場合、自局の送信電力を上げる送信電力変更手段と、を備えたことを特徴とする基地局装置。 - 請求項４の基地局装置において、
前記周辺基地局と通信している近隣の移動局の有無を判定する際に、移動局から自局に送信される上り信号を受信する時間帯を通常よりも多く含む設定、及び、自局から移動局へ送信される下り信号の時間帯が通常よりも短い設定の少なくとも一方を選択することを特徴とする基地局装置。 - 請求項４又は５の基地局装置において、
前記周辺基地局から送信された信号を前記移動局が受信したときの下り受信品質情報を該周辺基地局から通信回線を介して取得する受信品質情報取得手段を備え、
前記送信電力変更手段は、前記下り受信品質情報に基づいて自局の送信電力を決定することを特徴とする基地局装置。 - 請求項１乃至６のいずれかの基地局装置において、
前記移動局から定期的に送信される信号は、前記周辺基地局から送信された信号を該移動局が受信したときの下り受信品質情報を該周辺基地局に報告する受信品質報告信号、又は、該移動局からの上り受信品質を該周辺基地局が測定するために該移動局から送信される参照信号であることを特徴とする基地局装置。 - 請求項１乃至７のいずれかの基地局装置において、
移動局から自局に定期的に送信される信号用の周波数帯域を、移動局から周辺基地局に定期的に送信される信号用に該周辺基地局が割り当てた周波数帯域に割り当てないことを特徴とする基地局装置。 - 請求項１乃至８のいずれかの基地局装置において、
前記周辺基地局はマクロ基地局であり、
自局は、前記マクロ基地局のセル内に位置する小型基地局であることを特徴とする基地局装置。
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