(57)【要約】【課題】  複数の無線基地局が連携し、複数の基地局が送信する信号の干渉によって信号の品質が劣化する場合がある基地局間の境界エリアにおいても、干渉の影響を緩和すること。【解決手段】  ランダムビームとＦＦＲを組み合わせ、周波数をセル中心用のゾーン９００と、セル境界用のゾーン９０１に分け、セル境界用のゾーン９０１だけにランダムビームを適用する。これにより、セル境界の端末はランダムビームの対象リソース数が減るため、オーバーヘッドを低減できる。また、セル中心はセルに閉じた自由なビームスケジューリングが可能となる。【選択図】  図８
2011087009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間を分割する複数のビームを送信する基地局を複数備えた無線通信システムであって、
基地局は、第１の周波数帯と、第２の周波数帯とに送信周波数帯域を分割し、
基地局は、前記第１の周波数帯では、基地局毎に予め定めた複数のビームからなるビームスケジュールに基づき、該第１の周波数帯をさらに分割したサブチャネル又はリソースブロックの各々に対して、いずれかの前記パタンにビームを固定して割当て、信号を送信し、
基地局は、前記第２の周波数帯では、通信トラヒックに応じて定められるビームスケジュールに基づき、該第２の周波数帯をさらに分割したサブチャネル又はリソースブロックの各々に対して、いずれかの前記パタンにビームを割当て、信号を送信する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１記載の無線通信システムであって、
基地局は、端末から報告される伝搬路状況に応じて、端末が利用する周波数が前記第１の周波数帯か、あるいは前記第２の周波数帯かを判定し、それによって端末から報告する通信品質情報の報告内容を変更する指示を出すことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項１記載の無線通信システムであって、
基地局は、端末が利用する周波数が前記第１の周波数帯である第１のモード又は端末が利用する周波数が前記第２の周波数帯である第２のモードかに従い、端末が測定する各基地局が送信するレファレンス信号の通信品質情報の報告内容と、第１のモードと第２のモード間のモード切替えのための遷移条件とを含む測定報告設定を端末に送り、
端末は、基地局からの測定報告設定により、通信品質情報の報告内容及び遷移条件を設定し、その設定に従い、端末は、定められた第１のモード又は第２のモードに基づき、基地局が送信しているレファレンス信号を測定して通信品質情報を求め、通信品質情報の報告内容を基地局に報告し、
基地局は、端末からの報告内容を用いて端末に指示している第１のモード又は第２のモードに従いスケジューリングを行い、基地局および端末間で、前記スケジューリング結果に基づき、第１の周波数帯又は第２の周波数帯のいずれかの周波数帯を使った通信を行い、
端末は、リファレンス信号の測定結果が、測定報告設定に指示されている前記遷移条件を満たすと判定すると、その判定結果を示す測定報告を基地局に報告し、
基地局は、測定報告の受信により、端末が第１のモードと第２のモード間で遷移したことを判定し、
遷移後のモードでの通信品質情報の報告内容及び前記遷移条件を示す新たな測定報告設定を設定し、該測定報告設定を端末に送り、
端末は、基地局からの新たな測定報告設定により、通信品質情報の報告内容及び遷移条件を設定し、その設定に従い、端末は、定められた第１のモード又は第２のモードに基づき、基地局が送信しているレファレンス信号を測定して通信品質情報を求め、通信品質情報の報告内容を基地局に報告し、
基地局は、遷移後のモードでスケジューリングを行い、基地局および端末間で、前記スケジューリング結果に基づき、第１の周波数帯又は第２の周波数帯のいずれかの周波数帯を使った通信を行うことを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項１記載の無線通信システムであって、
第１のモードでは、端末は、前記報告内容として、第１の周波数帯の平均信号対雑音比を示すワイドバンド通信品質インジケータと、信号対雑音比が良好であるサブキャリヤの平均信号対雑音比との差分を示す差分通信品質インジケータと、良好なサブチャネル又はリソースブロックがどのサブチャネル識別子又はリソースブロック識別子であるかを示す良好通信インジケータとを含む通信品質情報を報告し、
第２のモードでは、前記報告内容として、第２の周波数帯の平均信号対雑音比を示すワイドバンド通信品質インジケータと、良好なビーム識別子を示す良好ビームインジケータとを含む通信品質情報を報告する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項２記載の無線通信システムであって、
第２のモードでは、他ビームからの干渉が所定値より小さいときのモードであるローモードと、他ビームからの干渉が所定値より大きいときのモードであるハイモードを含み、
基地局は、測定報告設定に、端末から報告される伝搬路状況に応じて、セル中心モードにおいて、干渉となるビームを指摘するハイモードと、干渉となるビームを指摘しないローモードとの間を遷移させるコマンドを含め、測定報告設定を端末に送信し、
端末は、ハイモードのときは、報告内容として、さらに、干渉として所定値より大きいビームを特定する不良ビームインジケータを報告し、
基地局は、受信した不良ビームインジケータを使って、干渉相手が自セル内であれば、該当端末に対して、良好なビーム識別子を示す良好ビームインジケータで指定されたビームと、不良ビームインジケータで特定されたビームを同じリソースブロックにて割り当てないようにスケジューリングすることを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
請求項１記載の無線通信システムであって、
基地局は、
端末から報告される伝搬路状況に応じて、端末から報告させる干渉源となるビームの情報から、隣接基地局に対して、ビーム毎、周波数毎の干渉情報を共有する基地局間インターフェースと、
予めビーム毎、リソースブロック毎に、対象となる隣接基地局毎の干渉状況を記録するためのメモリブロックと
を備え、
第１のモードにおいて、端末は、通信を行っているビームの他に、端末にとって所定値より大きな干渉となっている他の基地局のビーム識別子を示す不良ビームインジケータと、信号対雑音比が良好となるリソースブロックを示す良好通信インジケータとを、接続中の基地局に通知し、
不良ビームインジケータを通知された基地局は、良好通信インジケータにて通知されたリソースブロック及び不良ビームインジケータで指定されたビーム識別子で指定されるメモリブロック内の値に干渉状況を示す情報を生成して、該情報を隣接基地局に送付し、
前記干渉状況を示す情報を受けた基地局は、該情報を参照して、リソースブロックの割り当てを計算する際に、所定値より大きな干渉となっているリソースブロックが割り当てられにくくするように制御し、該当するリソースブロックのトラヒックを低下させることを特徴とする無線通信システム。
【請求項７】
請求項１記載の無線通信システムであって、
基地局は、
端末から報告される伝搬路状況に応じて、端末から報告させる干渉源となるビームの情報から、隣接基地局に対して、ビーム毎、周波数毎の干渉情報を共有する基地局間インターフェースと、
予めビーム毎、リソースブロック毎に、対象となる隣接基地局毎の干渉状況を記録するためのメモリブロックと
を備え、
第２のモードにおいて、端末は、通信を行っているビームの他に、端末にとって所定値より大きな干渉となっている他の基地局のビーム識別子を示す不良ビームインジケータと、信号対雑音比が良好となるリソースブロックを示す良好通信インジケータとを、接続中の基地局に通知し、
不良ビームインジケータが通知された基地局は、第２の周波数帯の全て又は複数のリソースブロックの該当するビーム識別子のメモリブロック内の値に干渉状況を示す情報を生成して、該情報を隣接基地局に送付し、
前記干渉状況を示す情報を受けた基地局は、該情報を参照して、リソースブロックの割り当てを計算する際に、所定値より大きな干渉となっているリソースブロックが割り当てられにくくするように制御し、該当するリソースブロックのトラヒックを低下させることを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
請求項１記載の無線通信システムであって、
基地局は、
ビームに割り当てるパケットスケジュールに関する情報から、ビーム毎、周波数毎のリソース利用率又はデータ送信率を示す送信率インジケータを共有する基地局間インターフェースと、
予めビーム毎、リソースブロック毎に、対象となる隣接基地局毎の干渉状況を記録するためのメモリブロックと
を備え、
基地局は、ビームに割り当てるパケットスケジュールに関する情報から、ビーム毎、周波数毎に、リソース利用率又はデータ送信率が予め設定された閾値より高いのか低いのかを判定して送信率インジケータを作成し、送信率インジケータを隣接する基地局に通知し、
送信率インジケータの送信元の基地局は、通知したリソース利用率又はデータ送信率を維持すべく動作し、
送信率インジケータの受信側の基地局は、該当する基地局の該当するサブチャネル又はリソースブロックの該当するビームからの干渉が低ければ、スケジューリングを行う
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項９】
無線通信システムにおいて、空間を分割する複数のビームを送信する基地局装置であって、
第１の周波数帯と、第２の周波数帯とに送信周波数帯域を分割し、
前記第１の周波数帯では、基地局毎に予め定めた複数のビームからなるビームスケジュールに基づき、該第１の周波数帯をさらに分割したサブチャネル又はリソースブロックの各々に対して、いずれかの前記パタンにビームを固定して割当て、信号を送信し、
前記第２の周波数帯では、通信トラヒックに応じて定められるビームスケジュールに基づき、該第２の周波数帯をさらに分割したサブチャネル又はリソースブロックの各々に対して、いずれかの前記パタンにビームを割当て、信号を送信する
ことを特徴とする無線基地局装置。
【請求項１０】
空間を分割する複数のビームを送信する基地局を複数備えた無線通信システムにおける無線通信方法であって、
基地局は、第１の周波数帯と、第２の周波数帯とに送信周波数帯域を分割し、
基地局は、前記第１の周波数帯では、基地局毎に予め定めた複数のビームからなるビームスケジュールに基づき、該第１の周波数帯をさらに分割したサブチャネル又はリソースブロックの各々に対して、いずれかの前記パタンにビームを固定して割当て、信号を送信し、
基地局は、前記第２の周波数帯では、通信トラヒックに応じて定められるビームスケジュールに基づき、該第２の周波数帯をさらに分割したサブチャネル又はリソースブロックの各々に対して、いずれかの前記パタンにビームを割当て、信号を送信する
ことを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、無線基地局装置及び無線通信方法に係り、特に、複数の基地局が送信する信号の干渉によって信号の品質が劣化する場合がある基地局間の境界エリアにおいても、干渉の影響を緩和する仕組みをもった、セルラ方式等の無線通信システム、無線基地局装置及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１．セルラ通信
移動体無線通信では、移動する端末と基地局が、面として広がるサービスエリア内で通信するため、セルラ方式が一般的である。セルラ方式では、複数の基地局をサービスエリア内に点在させ、各基地局がカバーするエリア（端末が通信可能なエリア）をつなぎ合わせることで、面的なカバーエリアを実現する。各基地局は、自局を認識させるためのリファレンス信号を送信する。リファレンス信号は、送信する信号系列、あるいは送信する時間、あるいは周波数、あるいは信号系列と時間と周波数の組合せにおいて、その地域において基地局ごとにユニークとなるように設計されている。端末は、各基地局が送信するユニークなリファレンス信号を受信し、それぞれの強度を測定して比較することで、自局と隣接する複数の基地局との無線状態を把握する。こうした無線状態の測定結果は、より信号強度が強く、良好な受信状態となる（おそらく最も伝搬距離も短い）基地局を探すために利用されている。最も良好な受信状態となる基地局が、現在接続している基地局から隣接する他の基地局に変わったと判断したときには、より良好な受信状態が期待できる基地局に接続を切り替えるハンドオーバを実施することで、セルラ通信を実現する。
図１に、無線通信システムの構成図を示す。
以下に、セルラ通信の概念を、図１を使って再度説明する。セルラ通信では、図１に示すように、複数の基地局（２０、２１、２２）が存在する。端末１は、基地局２０と無線通信を行っている。各基地局はネットワーク装置５０と接続することによって、有線の通信路が確保されている。複数の基地局と接続するネットワーク装置５０は、パケットスイッチ装置４０を介してＩＰ接続されている。図では端末１は最も距離が近く良好な信号を受信できる基地局２０と通信している。各基地局（２０、２１、２２）は、独自の識別信号であるリファレンス信号をそれぞれが送信している。端末１は各基地局が送信するリファレンス信号を受信して、その受信強度を測定する。リファレンス信号の受信強度が最も強い基地局が最も距離が近い基地局であると判定する。図には下り回線の信号（基地局から端末への通信）３０と、上り回線の信号（端末から基地局への通信）３１が記載されている。基地局２０は下り信号３０を、基地局２１は下り信号３２を、基地局２２は下り信号３３を、それぞれ送信している。各信号は同じ周波数、同じ時間に信号を送信しているため、下り信号３０、３２、３３は互いに干渉する。セル境界に位置する端末１は、基地局２０より希望信号３０を受信するが、同時に他局から干渉波３２、３３を受信してしまい、その影響も受けることとなる。希望信号電力に対する干渉電力と雑音電力の比は、ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｎｏｉｓｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ）と呼ばれる。セル境界では、他セルからの干渉が強くなり、分母の支配項となるため、ＳＩＮＲが劣化し、高いスループットでの情報伝達が困難となる。
【０００３】
２．ＦＦＲ（Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｒｅｕｓｅ）
セル境界での干渉を低減する方法としてＦＦＲが知られている（特許文献１、特許文献２）あるいは（非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３、非特許文献５参照）。ＦＦＲはＯＦＤＭＡなどの広帯域通信に向いた多重方式で実施される。ＦＦＲでは、端末が「セル境界に位置するか」あるいは「セル中心に位置するか」を把握し、そのロケーションによって割り当てる周波数に制限を与える。また、その割り当て周波数によって送信電力を変える。隣接するセル間で、互いセル境界に位置する端末が利用する周波数が同じにならないように割り当てを制御し、干渉を周波数領域でコントロールする。
図２は、ＦＦＲを採用する３つの基地局の周波数利用方法を示している。３つの基地局２０、２１，２２があり、横軸は周波数を示している。縦軸は各周波数で送信している信号電力を示している。３つの基地局において、周波数帯６０は弱い送信電力によって、全基地局から送信されている。全基地局がこの周波数で信号を送信しているため、周波数の再利用率は１である。この場合、リユース１ともいわれる。この周波数帯６０は、セル中心（基地局付近に分布する）に位置する端末に対して、割り当てられる。利用対象がセル中心に位置する端末であるため、送信出力が弱くても、希望する基地局から送信される信号の伝搬損が小さく、高い電力によって受信される。また、隣接する基地局が出す干渉は、希望波よりも長い伝搬距離をたどるために、希望波よりも大きな伝搬損となり、その影響は受けにくい。そのため良好な信号品質を得やすい。
周波数６１、６２、６３では、３つの基地局は、自分が指定した周波数だけを送信し、その他の周波数では信号の送信は行わない。図のように繰り返し利用が３である場合にはリユース３ともいわれる。この周波数帯は、セル境界の端末に対して割り当てられる。利用対象がセル境界の端末であるため、隣接するセルからの干渉を受けやすいが、上記のように隣接するセルでは、３つの異なる周波数を繰り返し利用する、リユース３であるため、干渉波の影響は受けにくい。
セルラ通信では、１つの基地局が指向性アンテナをもって、例えば３つの方向にセルを構成する場合も多い。この場合、１つの基地局がサポートする３つのセルはそれぞれが異なるリファレンス信号を送信する３つのセルというようにみなすことができる。図３では、３セクタからなるセルラ通信の１例を示しておく。７つの基地局２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６は、それぞれが３セクタから構成される。各セクタはＦＦＲを実施している。基地局２０にはエリア１００、１０３からなるセクタ、エリア１０１、１０４からなるセクタ、エリア１０２、１０５からなるセクタの３つのセクタがある。セル中心となるエリア１００、１０１、１０２に位置する端末には、図２で示す周波数６０が割り当てられる。エリア１０３に位置する端末には、周波数６１が、エリア１０４に位置する端末には、周波数６２が、エリア１０５に位置する端末には、周波数６３が、それぞれ割り当てられる。また、隣接する基地局２１においても、セル中心となるエリア１１０、１１１、１１２に位置する端末には、図２で示す周波数６０が割り当てられる。エリア１１３に位置する端末には、周波数６１が、エリア１１４に位置する端末には、周波数６２が、エリア１１５に位置する端末には、周波数６３が、それぞれ割り当てられる。同様に隣接する基地局２２においても、セル中心となるエリア１２０、１２１、１２２に位置する端末には、図２で示す周波数６０が割り当てられる。エリア１２３に位置する端末には、周波数６１が、エリア１２４に位置する端末には、周波数６２が、エリア１２５に位置する端末には、周波数６３が、それぞれ割り当てられる。
エリア１０３、１１５、１２４の境界では、エリア１０３は周波数６１が利用され、エリア１１５では周波数６３が利用され、エリア１２４では周波数６２が利用されるため、隣接する基地局間では同一の周波数が利用されない。したがって、干渉の影響は大幅に低減される。
【０００４】
３．ＦＴＰＣ（Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ  Ｔｒａｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）
ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）では、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を使い周波数をサブキャリヤと呼ばれる細切れに分割する。各基地局は複数のサブキャリヤをまとめたサブチャネル（あるいはリソースブロックとも呼ばれる）をスケジューリングによって特定の端末に占有させて、通信を行う（サブチャネルは、ひとつ又は複数のリソースブロックを含むことができる）。そのため、同一セルに属する端末においては、ある周波数（あるいはサブチャネル、又は、リソースブロック）を使うことができる端末は唯一であり、同一サブチャネルを使った干渉は原理的には発生しない。これがＣＤＭＡ技術との違いである。図４にはその概念図を示している。
図４に、ＯＦＤＭＡ実施時の干渉について説明する図を示す。この図では、基地局２０と基地局２２があり、端末４と５は同一のセクタに属している。端末３は同一の基地局ではあるが、隣接するセクタに属する。端末２は隣接する基地局のセクタに属する。端末４が上りで信号を送信する場合、基地局２０は端末４が利用可能なサブチャネルを予め指示してある。また、端末５には異なるサブチャネルが指示されている。したがって、端末４と５は、同時に信号送信することがあっても、通信に利用する周波数が異なるため、２つの端末が送信する信号が互いに干渉することはない。他方、端末２、３は端末４．５とは異なるセクタ、セルに属する端末であるため、上りの送信に端末４や５と同じサブチャネルを用いて通信することがありえる。したがって、このケースでは干渉が発生する。このように、同一のセクタに属する端末間では上り通信の干渉が発生しないが、異なるセルやセクタ間では端末間の干渉が発生する。
セル中心に位置する端末は、通信する基地局への距離が近く、高い送信電力で信号を送信する必要がない。また、隣接セルへの距離が遠く、例え高い送信電力で信号を送信したとしても、他セルへの干渉は小さい。他方、セル境界に位置する端末は、通信する基地局への距離が遠く、高い送信電力で信号を送信する必要がある。また、隣接局への距離も近く、他セルへの干渉は大きい。
このため、ＯＦＤＭＡを採用するシステムでは、基地局に近い端末は、基地局で受信される電力を少し高くなるように設定しても、干渉への影響は殆ど現れない。そのため、推定された伝搬損に応じて、基地局受信端での受信電力が大きくなるように送信電力を制御する方法が用いられる（非特許文献４参照）。これをＦＴＰＣと呼ぶ。
【０００５】
４．ビームフォームによる干渉制御
特許文献３あるいは非特許文献６では、ビーム形成を行う基地局が、周波数によってビームパタンを変え、隣接局間で発生する干渉を周波数領域でランダム化し、各端末が各自の周波数毎の干渉状況を基地局に報告し、基地局は干渉を避けた周波数割り当てのスケジューリングを実施することで干渉回避を行う方法が開示されている。
しかし、いずれの文献においても、ビーム形成の選択は、与えられた全システム帯域で実現し、ＦＦＲとの組合せは考えられていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２１７８７号公報  「基地局」
【特許文献２】特開２００９−４４３９７号公報  「無線通信システム」
【特許文献３】特開２００７−２４３２５８号公報  「無線通信方式および無線基地局装置」
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】３ＧＰＰ  ＴＳ３６．３３１，  ６．３．２  Ｒａｄｉｏ  ｒｅｓｏｕｒｃｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｅｌｅｍｅｎｔｓ
【非特許文献２】Ｍｏｂｉｌｅ  ＷｉＭＡＸ−ＰａｒｔＩ  Ａ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｏｖｅｒｖｉｅｗ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ，  ４．２  Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｒｅｕｓｅ
【非特許文献３】ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｍ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ  Ｄｏｃｕｍｅｎｔ（ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｍ−０８／００３ｒ７），  ２０．１  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｒｅｕｓｅ
【非特許文献４】３ＧＰＰ  ＴＳ３６．２１３，  ５．１  Ｕｐｌｉｎｋ  ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ
【非特許文献５】３ＧＰＰ  ＴＳ３６．２１３，  ５．２  Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  ｐｏｗｅｒ  ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ
【非特許文献６】３ＧＰＰ  Ｒ１−０８１８２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術で紹介したように、ＯＦＤＭＡを用いたセルラ通信においては、干渉回避のためにＦＦＲを導入する技術が知られている。また、ＦＴＰＣを実現し、上りの干渉回避を行うことも知られている。また、周波数で送信するビームの選択をランダム化し、端末に周波数毎の干渉状況を報告させ、その情報によって干渉回避する方法が知られている。しかし、従来技術では、ビーム形成による干渉ランダム化は与えられた全システム帯域で実現し、ＦＦＲとの組合せは考えられていなかった。ＦＴＰＣを実施すると、セル境界での上りスループットの低下がみられるが、セル境界ではセル間干渉緩和のためにリッチなチャネル情報を報告する必要がある。上述のようにセル境界では上りスループットの低下が見られる場合があるため、オーバーヘッドを低減するための仕組みが必要であった。
また、ビームのランダム化によるセル間干渉を低減する従来技術においては、端末が特定の方向に偏るなどの分布が発生した場合に、ビームパタンを半固定化しているために自由にビームスケジューリングを変えることが困難であり、効率が劣化する場合があった。
また、基地局間の連携として、ビーム形成を行い、ビームスケジューリングをランダム化して、干渉回避する方法では、全帯域のビームランダム化を行うために、上りで報告するべき制御情報のオーバーヘッドが大きかった。
【０００９】
本発明は、以上の点に鑑み、複数の無線基地局が連携し、複数の基地局が送信する信号の干渉によって信号の品質が劣化する場合があるような基地局間の境界エリアにおいても、干渉の影響を緩和することを目的とする。
また、本発明は、複数の無線基地局が連携し、基地局間の境界エリアにおいても、干渉の影響を緩和することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の解決手段によると、
空間を分割する複数のビームを送信する基地局を複数備えた無線通信システムであって、
基地局は、第１の周波数帯と、第２の周波数帯とに送信周波数帯域を分割し、
基地局は、前記第１の周波数帯では、基地局毎に予め定めた複数のビームからなるビームスケジュールに基づき、該第１の周波数帯をさらに分割したサブチャネル又はリソースブロックの各々に対して、いずれかの前記パタンにビームを固定して割当て、信号を送信し、
基地局は、前記第２の周波数帯では、通信トラヒックに応じて定められるビームスケジュールに基づき、該第２の周波数帯をさらに分割したサブチャネル又はリソースブロックの各々に対して、いずれかの前記パタンにビームを割当て、信号を送信する
ことを特徴とする無線通信システムが提供される。
【００１１】
本発明の第２の解決手段によると、
無線通信システムにおいて、空間を分割する複数のビームを送信する基地局装置であって、
第１の周波数帯と、第２の周波数帯とに送信周波数帯域を分割し、
前記第１の周波数帯では、基地局毎に予め定めた複数のビームからなるビームスケジュールに基づき、該第１の周波数帯をさらに分割したサブチャネル又はリソースブロックの各々に対して、いずれかの前記パタンにビームを固定して割当て、信号を送信し、
前記第２の周波数帯では、通信トラヒックに応じて定められるビームスケジュールに基づき、該第２の周波数帯をさらに分割したサブチャネル又はリソースブロックの各々に対して、いずれかの前記パタンにビームを割当て、信号を送信する
ことを特徴とする無線基地局装置が提供される。
【００１２】
本発明の第３の解決手段によると、
空間を分割する複数のビームを送信する基地局を複数備えた無線通信システムにおける無線通信方法であって、
基地局は、第１の周波数帯と、第２の周波数帯とに送信周波数帯域を分割し、
基地局は、前記第１の周波数帯では、基地局毎に予め定めた複数のビームからなるビームスケジュールに基づき、該第１の周波数帯をさらに分割したサブチャネル又はリソースブロックの各々に対して、いずれかの前記パタンにビームを固定して割当て、信号を送信し、
基地局は、前記第２の周波数帯では、通信トラヒックに応じて定められるビームスケジュールに基づき、該第２の周波数帯をさらに分割したサブチャネル又はリソースブロックの各々に対して、いずれかの前記パタンにビームを割当て、信号を送信する
ことを特徴とする無線通信方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数の無線基地局が連携したビーム形成による干渉回避とＦＦＲ技術を結びつけ、ＦＴＰＣ実現時に課題となるセル境界での上りのオーバヘッド増加を抑える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】無線通信システムの構成図。
【図２】セル間の干渉を制御するＦＦＲ実施時の電力プロファイル例を示す説明図。
【図３】ＦＦＲ実施時の地域的な周波数利用を表わした図。
【図４】ＯＦＤＭＡ実施時の干渉について説明する図。
【図５】ビーム形成の例を示す図。
【図６】本実施の形態におけるＦＦＲ実施時の電力プロファイル例。
【図７】ビーム形成とＦＦＲを実施している際のビーム指向性を示す図。
【図８】ＩＣＩＣゾーンにおけるビーム割り当てとサブチャネルの関係について説明する図。
【図９】ＩＣＩＣゾーンにおける複数の基地局がビーム形成とＦＦＲを実施している際のセル境界のビームの状況について説明する図。
【図１０】複数の基地局がビーム形成とＦＦＲを実施している際のＩＣＩＣゾーンにおけるビームスケジューリングについて説明する図。
【図１１】複数の基地局がビーム形成とＦＦＲを実施している際のセル中心のビーム割り当てと周波数割り当てについて説明する図。
【図１２】セル中心のビームスケジューリングを説明する図。
【図１３】本発明からなる実施の形態のＣＱＩモード遷移のシーケンスを示す図。
【図１４】本発明からなる他の実施の形態のＣＱＩモード遷移のシーケンスを示す図。
【図１５】本発明からなる実施の形態のＣＱＩモード遷移を示す図。
【図１６】本発明からなる他の実施の形態のＣＱＩモード遷移を示す図。
【図１７】本発明からなる他の実施の形態のＣＱＩモード遷移を示す図。
【図１８】本発明からなる実施の形態の基地局の動作フローを示す図。
【図１９】本発明からなる実施の形態の基地局の動作フローを示す図。
【図２０】本発明からなる実施の形態の端末の動作フローを示す図。
【図２１】本発明からなる実施の形態の端末の動作フローを示す図。
【図２２】本発明からなる実施の形態の基地局間インターフェースを示す図。
【図２３】本発明からなる実施の形態の基地局間インターフェースを示す図。
【図２４】本発明からなる実施の形態の基地局（ベースバンド部）のブロック図。
【図２５】本発明からなる実施の形態の基地局（無線ユニット）のブロック図。
【図２６】偏波ダイバーシチ型のアレイアンテナの構成例を示す図。
【図２７】ＬＴＥにおけるリソースブロックの構成図。
【図２８】本発明からなる実施の形態のリソース割り当てスケジューラのシーケンス例の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
１．ビーム形成
図５は、本発明からなる実施の形態のビーム形成を示す図である。横軸は角度を示しており、左端から右端までで、３６０度の角度となっている。その中に１２の半固定のパタンをもつビームが形成される。参照番号８００で示す曲線はビームパタンを示す。縦軸で、紙面で上方に行くほどビームのアンテナ利得が高いことを表わす。各ビームは、例えば、ＤＢＦ（デジタルビームフォーミング）技術によって形成される。ＤＢＦでは、デジタル信号処理を用いて複数のアンテナ素子から送信される信号に、適当な位相、振幅の複素重みをかけるデジタル信号処理を施し、図５に示すようなビーム形成を実現する。
図２６は、偏波ダイバーシチ型のアレイアンテナの構成例を示す図である。
図２６は、２つの直交する偏波の送受信を行うアンテナ素子アレイの例を示している。ここで、素子２０１と素子２０４はペアとなっていて、１つのダイポールアンテナを形成する。偏波面は紙面上下方向から反時計回りに４５度傾けた方向にある。このペアを励起するアンテナ端子がＡ０ポート（２１０）である。同様に素子２０２と素子２０３は対となっていて、Ａ０ポートとは逆向き、すなわち時計方向に４５度傾けた偏波のダイポールアンテナを形成する。このペアを励起するポートがＢ０ポート（２１１）である。アンテナ素子２０１〜２０４と２つのポートＡ０，Ｂ０で構成される複合アンテナ素子２２０は、複合アンテナ素子２２０と同様の構成をもち、並列に並べられた複合アンテナ素子２２１、２２２、２２３との組み合わせにより、アレイアンテナを構成する。構成されたアレイアンテナ（２２０〜２２３）のポートＡ（Ａ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３）から構成されるアンテナ群に適当なアレイ重みを持たせた信号を入力し、斜め偏波のビームを形成する。また同様にポートＢ（Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）から構成されるアンテナ群にも適当なアレイ重みを持たせた信号を入力して、ポートＡとは逆の斜め偏波を持ったビームを形成する。このようにして、偏波面は異なるもののビーム指向性がほぼ等しい、ビーム群Ａとビーム群Ｂの２つのビーム群を生成することができる。
【００１６】
ポートＡから構成されるビーム群Ａと、ポートＢから構成されるビーム群Ｂは、直交する２種の偏波ビームであって、その双方のポートから異なる信号を送信することにより、２ｘ２のＭＩＭＯ送信が可能となる。すなわち、本構成では、偏波面が半時計回りに４５度傾く４つビームと、偏波面が時計回りに４５度傾く４つのビームの合計８つのビームが形成され、偏波面の異なる２つのビームは対となり、４つのビーム対をもたせて、それぞれのビーム対は２ｘ２ＭＩＭＯ構成となっている。
本構成のアンテナを３つ、正三角形の辺のように配置することで、図５に示す１２ビーム構成で、かつそれぞれのビームが２ｘ２ＭＩＭＯ構成とすることができる。
図６は、本発明からなる実施の形態のＦＦＲ実施時の周波数構成を示す。先に従来技術として説明した図２で示す例では、基地局２０、２１、２２と周波数６１、６２、６３が１対１の関係で対応していた。すなわち、基地局２０は周波数６０と、６１だけを使い、周波数６２や６３の割り当てを行わなかった。
しかし、本発明からなる実施の形態を説明する図６では、異なる割り当て方法をとる。例えば基地局２０では、周波数９０１で、全ての周波数において信号送信を行うことができる。ただし、隣接基地局間の干渉を低減する仕組みとして、周波数よって送信できるビームが決まっており、指向性を使った干渉回避を実現している。そのため、周波数領域と各セクタ内のビームから送信される信号電力の総和だけを示す図６では基地局２０、２１、２２に違いが見えない。
【００１７】
本発明及び本実施の形態の説明には、リソースエレメント、リソースブロック、サブチャネルの概念を整理しておく必要がある。図２７に、３ＧＰＰで議論されているＬＴＥを例に挙げてリソースエレメント、リソースブロック、サブチャネルについて説明する。図２７で紙面の上下方向は周波数、左右方向は時間を表している。箱１つ（１０００）はリソースエレメントと呼ばれる単位となる。リソースエレメントの時間軸の長さはＯＦＤＭシンボル長で決まる。また、リソースエレメントの周波数軸の長さはＯＦＤＭシンボルを作る際のＦＦＴ（高速フーリエ変換）の点数とシステム帯域から決まる。ＬＴＥでは、周波数軸に１２個、時間軸に７個のリソースエレメントが集まってリソースブロック（１００３）を構成する。
本実施の形態では、２つのリソースブロックが集まってサブチャネル（１００４）を構成する。各リソースブロック内には、ハッチが掛ったリソースエレメント（１００１）が見られるが、これは、リファレンス信号が配置されるリソースエレメントを示している。この構成はＩＣＩＣ（Ｉｎｔｅｒ−Ｃｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ）ゾーン（セル境界ゾーン）、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーン（セル中心ゾーン）共に同じ構成をとっている。なお、サブチャネルは、２つのリソースブロックに限らず、ひとつ又は３以上の複数のリソースブロックを含むようにしても良い。
ＩＣＩＣゾーン、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンを問わず、基地局のパケットスケジューラが実施するパケット割り当ての単位はリソースブロックで行う。ただし、セル境界にあたるＩＣＩＣゾーンに属する端末が送信する信号は、他のセルに干渉を与えるため、ＦＴＰＣによって送信電力が制限される。そのため、スループットの確保が困難である。上りのチャネル状態の報告はリソースブロックを複数まとめたサブチャネルの単位で行う。本実施の形態では、以降、一例として、２リソースブロックを１サブチャネルと定義して、説明することとする。
【００１８】
図７は、本発明からなる実施の形態のＦＦＲとビーム形成（ＢＦ）を組合せた場合の指向性パタンである。ハッチが掛かった内側のビーム８０２は、セル中心に位置する端末に向けたビームであり、参照番号９００で示されるｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンの周波数を使い、送信電力を抑えて送信される。ハッチが掛かっていない外側のビーム８０１は、セル境界に位置する端末に向けたビームであり、参照番号９０１で示されるＩＣＩＣゾーンの周波数を使い、送信電力はセル境界でも十分に届くように強く送信される。
以下では、本発明からなる実施の形態において、
・外側ビーム８０１を使った、ＩＣＩＣゾーン９０１での動作
・内側ビーム８０２を使った、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーン９００での動作
・ＩＣＩＣゾーンとＮｏｎ−ＩＣＩＣゾーン間の切り替え動作
・基地局および端末のソフトウェアの動作
・基地局および端末のハードウェアの動作
・ＩＣＩＣゾーンの基地局間連携動作
について詳細に説明する。
本発明及び本実施の形態では、周波数をＩＣＩＣゾーンとＮｏｎ−ＩＣＩＣゾーンに分割し、ＩＣＩＣゾーンではビームを半固定的に割り付け、基地局間の連携動作を行い、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンではビームをセル毎に自由に割当てを実施して、端末の位置的な偏りに対応した自由度の高いビーム割当てを実施することを特徴としている。
【００１９】
２．ＩＣＩＣゾーンでの動作（下り回線）
図８は、セル境界に位置する端末に向けたビームの割り当てを示す。セル境界の端末に対しては、ＩＣＩＣゾーンと名付けられた参照番号９０１で示される周波数帯を割り当てる。参照番号９０１で示される周波数帯のある周波数に注目して見ると、更に細かい周波数帯で分割されている。この周波数帯をサブチャネルと呼ぶこととする。サブチャネルは単数あるいは複数のリソースブロックが集まって構成される。図では、一例として、２リソースブロックで１サブチャネルを構成している。
本発明からなる実施の形態では、サブチャネル毎に送信ビームのパタンが異なる。パタンとしてはパタンＡとパタンＢの２種あり、それぞれのサブチャネルで、参照番号９０２（パタンＡで送信）や参照番号９０３（パタンＢで送信）の様に、予め送信するパタンが決まっている。この送信ビームパタンの割り振りはシステムで決まっているもので、基地局毎に異なるパタンとなっている。送信パタンＡ（図でＰａｔｔｅｒｎ  Ａと記載）では、ハッチが掛ったビーム８１７、８１８、８１９、８２０、８２１、８２２が送信される。送信パタンＢ（図でＰａｔｔｅｒｎ  Ｂと記載）では、右側の図でハッチが掛ったビーム８１１、８１２、８１３、８１４、８１５、８１６が送信される。ハッチが掛っていない破線で示したビームでは、リファレンス信号を含むデータ信号の送信は行わない。
このようにビームパタンをサブチャネル毎に、かつ、基地局毎に変えることで、ある場所に位置する端末にとってみると、サブチャネルによって希望波の信号電力と、干渉波の信号電力が独立に変化する環境をつくる。すると、ＳＩＮＲ（信号対干渉雑音電力比）がサブチャネルによって大きく変化することとなる。パタンＡとパタンＢのサブチャネルへの割り付けは基地局毎にランダムである。干渉条件は、このビームパタンのランダム化により、良好な状態から劣悪な状態までが作られていて、サブチャネル毎にその状況は異なる。端末はサブチャネル毎の伝搬路の状況を報告し、基地局のスケジューラが、端末からの報告により、良好な状態のサブチャネルを認識し、その良好な状態にあるサブチャネルを選択して該当端末にリソースブロックを割り当てることで、高いＳＩＮＲのリソースブロックを使った通信が可能となる。
【００２０】
本発明からなる実施の形態では、ＩＣＩＣゾーンのビームスケジューリングはサブチャネルによって予め決まっていて、ビームが割り当てられないサブチャネルは半永久的にビームスケジューリングされることはない。このため、ＩＣＩＣゾーンでビームスケジューリングされないビームでは、リファレンス信号も送信を停止している。これにより、無用なリファレンス信号を送信することを防止し、干渉低減にも効果がある。
図で、パタンＡとパタンＢをよく見ると、隣接するビームでの送信を避けている。例えばパタンＡではビーム８１７で信号を送信しているが、隣接するビーム８１１や８１２からは信号送信を行わない。これは隣接するビーム間では干渉が大きく、ビーム間の干渉が支配項になって、無線回線の品質が劣化し、その結果スループットを稼ぐことができないからである。
ＦＦＲと組み合わせない従来のビームランダム化の考え方では、端末はシステムの全帯域についてＳＩＮＲの報告が求められていた。これは、システムの全帯域が割り当て対象となるリソースであるため、端末は全帯域に配置されたリソースについてＳＩＮＲの状況を報告する必要があったからである。しかし、本発明からなる実施の形態では、セル境界に位置する端末は、ＩＣＩＣゾーンとなる周波数（９０１）内のサブチャネルの情報を通知するだけでよい。セル境界はＦＴＰＣを行っていることもあり、上りのスループットは限られる。本実施の形態では必要となるフィードバック情報はＩＣＩＣゾーンのサブチャネルに関するＳＩＮＲだけとなるので、上りのオーバーヘッド低減に有効である。例えば、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンとＩＣＩＣゾーンの構成比が１：１であり、サブチャネルが１リソースブロックから構成される場合には、従来例に対して本実施の形態は半分のリソースブロックに関するＣＱＩ（チャネルクオリティーインジケータ）情報（通信品質情報）だけを接続する基地局に報告すればよい。本実施の形態では、複数のリソースブロックをまとめて１サブチャネルとし、ビーム割り当てはサブチャネル単位としているため、報告するサブチャネル数はＩＣＩＣゾーンのリソースブロック数よりも小さい。こうした工夫によって、本発明からなる実施の形態では、セル境界に位置する端末が報告するべきＣＱＩの情報量を削減することができ、課題を解決することができる。
【００２１】
図９は、隣接基地局との関係を１つのサブチャネルを切り出して説明するものである。中心にある「黒い四角」は基地局を表し、「黒い丸」は端末を表している。基地局の回りの半円は該当する基地局が送信しているビームを概念的に表している。ここで、送信されているビームはハッチをかけて表している。図９が示すサブチャネルの例では、基地局２０はパタンＢで信号を送信している。また、基地局２１もパタンＢで送信している。基地局２０に接続する端末２では、基地局２０から自分自身に向けたビーム３（図でＢ３）が送信されており、希望波が送信された状態になっている。また、基地局２１からは強い干渉となるビーム１０（図でＢ１０）が送信されていない状態となっており、干渉が発生しにくい状況となっている。したがって端末２にとってみると、このサブチャネルはＳＩＮＲが高い状況となっている。
異なるビームパタンの例を考えてみる。例えば基地局２０がパタンＡで信号を送信しているサブチャネルを考えると、図９で、基地局２０に関してはハッチが掛っていないビームが送信される。このときビーム３は送信されない状況となり、希望波信号電力の低下から、端末２でのＳＩＮＲは低い値となる。
【００２２】
図１０は、図９で説明したＳＩＮＲがビームパタンによって変わるということを、より理解しやすいように、複数のサブチャネルについて並べてみたものである。図で横軸は周波数を表していて、８個のリソースブロック（＝４つのサブチャネル）が記載されている。リソースブロックはＲＢと記載し、＃以降に番号を振って識別しやすく記載している。また、この例では、リソースブロックは２つで１つのサブチャネルとなる。サブチャネルはＳＣと記載し、＃以降に番号を振って識別しやすく記載している。図１０の上図は、２つの基地局（Ｃｅｌｌ２０とＣｅｌｌ２１）のビーム割当て状況を示している。ビームは図５に従えば１２のビームあるが、ここでは特に関連する４つのビームだけをピックアップして記載している。本図では、ハッチの掛った箱によって該当するサブチャネルでビームを送信していることを示している。また、ハッチが掛っていない箱は該当するサブチャネルでビームを送信していないことを示している。ビームのパタンはサブチャネル単位で決まっていて、半固定である。ビームのパタンは図の“Ａ”あるいは“Ｂ”の記載により、ビームパタンＡで送信しているか、あるいはビームパタンＢで送信しているかを表している。
【００２３】
基地局２０（Ｃｅｌｌ２０）は、ＳＣ＃１からＳＣ＃４までのサブチャネルに対して（ＡＢＢＡ）なるビームスケジュールで信号送信を行っている。リソースブロックＲＢ＃９とＲＢ＃１０はペアとなりサブチャネルＳＣ＃１を構成している。ＳＣ＃１では、ビームパタンＡにて信号を送信している。ビームパタンＡでは、Ｂｅａｍ＃１、＃３、＃５．．．のビームが送信される。同様にリソースブロックＲＢ＃１１とＲＢ＃１２はペアとなりサブチャネルＳＣ＃２を構成している。ＳＣ＃２では、ビームパタンＢにて信号を送信している。ビームパタンＢでは、Ｂｅａｍ＃２、＃４、＃６．．．のビームが送信される。端末２にとっては基地局２０のビーム３が自らを向くビームであるため、図ではＳＣ＃１、ＳＣ＃４と略されているサブチャネル１および４が、希望波電力の高いサブチャネルとなる。また、隣接局である基地局２１（Ｃｅｌｌ２１）は、ＳＣ＃１からＳＣ＃４までのサブチャネルに対して（ＡＡＢＢ）なるビームスケジューリングで信号送信を行う。端末２にとっては、基地局２１のＢｅａｍ＃１０が自らを向くビームである。隣接局が端末にビームを向けると干渉電力が増加する。そのため、ＳＣ＃３およびＳＣ＃４が干渉電力の高いサブチャネルとなる。それらを総合した結果、サブチャネルとしては、ＳＣ１が高いＳＩＮＲが得られるサブチャネルという結果になる。端末２は、ＳＩＮＲの測定結果を基地局に報告する。その報告を端末から受けて基地局はスケジューリングを実施する。本実施の形態によれば、報告はあくまでもＩＣＩＣゾーンだけで十分であり、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンの状況は報告する必要がない。したがって報告に必要となるオーバーヘッド（ＣＱＩの情報量）を低減することが可能である。よって課題は解決できる。
【００２４】
次に、チャネル状態の報告の仕方を説明する。報告は、すべてのサブチャネルのＳＩＮＲ値を量子化して送ることも可能であるが、ビームのランダム化を行う結果、ＳＩＮＲが良好なチャネルは限られるため、全サブチャネルの情報を報告しても実際にリソースブロックの割り当てを行うのは、良好なＳＩＮＲのサブチャネルだけであり、全サブチャネルのＳＩＮＲ情報を報告することは効率的ではない。そこで、本発明からなる実施の形態では、ワイドバンドＣＱＩ（ワイドバンド通信品質インジケータ）、ＤＣＱＩ（差分通信品質インジケータ）、ＰＳＣＩ（良好通信インジケータ）の３つのＣＱＩ（チャネルクォリティインジケータ）を報告することとして、上りオーバヘッドの削減を行う。ワイドバンドＣＱＩは、ＩＣＩＣゾーンの平均ＳＩＮＲを報告する。ＤＣＱＩは、ＳＩＮＲが良好であるサブキャリヤが、平均ＳＩＮＲに対していかに良好であるかを差分として報告する。そしてＰＳＣＩ（プリファードサブチャネルインジケータ）は、良好なサブチャネルがどのサブチャネルであるかを報告する。ＰＳＣＩは図１０の左下に示すようなＳＣ＃１〜ＳＣ＃４に対応するビットマップ情報で、各ビットがサブチャネルに対応している。ビットが１であるサブチャネルは、良好な特性であることを示す。
図１０でハッチの掛っているビームスケジューリングは送信するビームパタンを決めているだけで、決められたビームから必ずデータ信号が送信されているとは限らない。例えば、そのビーム配下にぶら下がる端末がない場合や、例え端末がいても送信情報がない場合には、該当ビームを使ったデータ送信はなく、リファレンス信号だけを送信する。リファレンス信号は、データを受信（検波）するため、あるいは信号受信を確認する在圏確認のために利用される。図２７で説明した通りであり、リファレンス信号は、全リソースエレメントの一部だけである。したがって、リファレンス信号だけを送信し、その他のリソースエレメントを送信しない状態では、他の基地局が送信する信号に与える干渉は格段に小さくすることができる。
【００２５】
端末２では、リファレンス信号を使って該当するサブチャネルのＳＩＮＲを推定する。ＳＩＮＲは、信号対干渉雑音電力比であるが、リファレンス信号を使ってＳＩＮＲを推定する方法について簡単に説明しておく。
リファレンス信号は図２７にあるように、周波数×時間でメッシュ状に作られたリソースエレメントに配置されている。リファレンス信号は各基地局が固有の符号系列を送信しており、その系列の複素共役を受信信号に掛けることで該当するリソースエレメントが経験してきた伝搬路を推定することができる。ＬＴＥではリファレンス信号が配置されるリソースエレメントも、基地局のＩＤに応じて周波数軸上でオフセットするように規格が決まっており、隣接する基地局で配置されるリソースエレメントの位置が異なっている。
端末が基地局からの信号を受信すると、デマッピングによってリファレンス信号が取り出される。デマッピングでは基地局のＩＤを元にリファレンス信号の周波数軸上の位置を特定して、リファレンス信号を取り出す。受信されたリファレンス信号に、送信時の符号系列の複素共役値を掛けることで伝搬路を推定することができる。時間方向や周波数方向において隣接するリファレンス信号から計算した伝搬路は、相関が高く、複素信号として近い値をとることから、統計手法により、伝搬路の平均成分と分散成分に分離することができる。ここで平均成分を信号電力とする。分散成分を干渉成分とする。このそれぞれの成分の電力比をとることでＳＩＮＲを求めることができる。
【００２６】
ＳＩＮＲを推定する方法は様々な方法がある。上述は一例であり、本発明及び本実施の形態はその方法に依存しないのは明らかである。例えば、他の方法の例として、端末が、希望する基地局からのリファレンス信号を使い、上述の手法によって信号成分の電力を測定し、また、該当基地局から報知される周囲基地局の情報であるネイバーリスト情報を使い、隣接基地局から送信されている信号の系列の情報を得、それをつかって隣接基地局が送信し端末に受信された信号成分の電力を測定する。隣接基地局が送信し端末に受信された信号成分を、ネイバーリストから考えられる基地局に関して総和をとって干渉電力とし、先に求めた信号電力との比からＳＩＮＲを求める方法であってもよい。
いずれの方法、あるいは他の方法であっても、端末はリソースブロック毎、あるいはサブチャネル毎にＳＩＮＲを求めることができる。端末はこのサブチャネル毎のＳＩＮＲを用いて、ＩＣＩＣゾーンに関する平均のＳＩＮＲであるワイドバンドＣＱＩを計算する。また、ＳＩＮＲが最も良好であるサブチャネルを選択し、そのサブチャネルを示すビットマップであるＰＳＣＩを作成する。また、その良好なサブチャネルのＳＩＮＲと平均ＳＩＮＲであるワイドバンドＣＱＩとの差分である、ＤＣＱＩを計算する。
【００２７】
３．Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンの動作（下り回線）
図１１は、セル中心に位置する端末に向けたビームの割り当てを示す。ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンと名づけられた参照番号９００で示される周波数を割り当てる。Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンを詳細にみると、更に分割された領域であるリソースブロックに分かれる。上図は、あるリソースブロックでのビームの送信状況の例を示している。ここでは、ビーム８２３、８２５、８２７、８３０、８３３で示されるハッチが掛かったビームが送信されている。すなわち、５つの端末に対して同時に情報を送信している。この時、同じ周波数ではその隙間となるビーム８２４、８２６、８２８、８２９、８３１、８３２は情報を送信しない。そのように隣接するビームは同時に送信しないようにビーム割り当てを実施することで、隣接しているビーム間の重なりによって発生する自セル内の干渉の影響を低減している。セル中心では、希望局と隣接基地局との距離差が大きいため、希望波に比べて干渉波の伝搬損を大きくとることができる。よって、自セルの隣接ビームの干渉と、隣接するセルからの干渉を比較した場合、自セルの隣接ビームからの干渉の方がはるかに大きい。そのため、ビーム割り当てを行うパケットスケジューラは隣接セルのスケジューリング情報を考えることなく、自セルに閉じてビームとパケットのスケジューリングを自由に決めることができる。このことは図１０を使って説明したＩＣＩＣゾーンの運用方法とは対照的である。ＩＣＩＣゾーンでは、サブチャネル毎にビームスケジュールは予め決められていて半固定であったが、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンではこうした拘束は必要ない。周波数をＩＣＩＣゾーンとＮｏｎ−ＩＣＩＣゾーンに分割し、ＦＦＲと組み合わせた本発明及び本実施の形態によって、こうした利用方法の分割が可能となった。
【００２８】
ＩＣＩＣゾーンの場合、ビームのスケジュールが予め決まっていることから、特定方向へのトラヒック集中などのトラヒック分布に対応するため、閑散としたビームはリファレンス信号だけの送信とし、干渉となるデータ送信を行わないことによって、セル間の干渉調整を試みた。しかし、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンでは、ビームスケジュールが半固定ではなく、スケジューラがチャネルの割り当てを行う度に使用するビームを決定し、トラヒックの要求に応じて自由にビームスケジューリングも行う。例えば特定の方向にトラヒックが集中する場合、全Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンのリソースブロックにおいて、特定の方向にビームを向ける送信を行うことも可能となる。
図２８は、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンのスケジューリングの流れを示す例である。基地局のパケットスケジューラは３つの段階に分割される。第１の段階（７４０）はプロポーショナルフェアネスの評価関数を計算する段階である。ここでは、端末から報告されるＳＩＮＲを端末の平均スループットで商をとった評価値を求める。評価値はリソースブロック毎、ビーム毎に、そのビームにぶら下がる端末の合計をとる。第２の段階（７４１）は送信するビームを決定する段階である。この中身については、後ほど詳細に説明する。第３の段階はパケットを送信するＭＳを決定する段階である。
【００２９】
第２段階において、各リソースブロック、各ビームで集計された評価値において、最も値が高いリソースブロック、ビームを選択し（７５０）、該当するリソースブロックの該当するビームの送信を決定する（７５１）。次に、該当するリソースブロックの該当するビームの評価値をクリアする（７５２）。また、該当するリソースブロックの該当するビームの隣接する２つのビームの評価値もクリアして割り当てが発生しないようにする（７５３）。すべての評価値がクリアされるまで、一連の動作を続けることで、すべてのリソースが割り当てられたかを判定する（７５４）。このビーム割り当てのアルゴリズムはパケットスケジューラが動作する頻度（本実施の形態ではサブフレーム毎）で実施する。
図１２は、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンにおけるビームスケジューリングの例を示す。図は上下で２つの図に分かれており、上図はサブフレームＮのスケジューリング情報を、下図はサブフレームＮ＋１のスケジューリング情報を示す。すなわち、上下の図に時間的に連続するサブフレームのビームスケジューリングの割り当て状況を説明している。
上下の図、それぞれで、ハッチの掛った箱が、左側に示した該当するビームが上側で示した該当するリソースブロックにおいて、送信されることを示している。スケジューリングはリソースブロック毎にサブフレームの頻度で行われている。リソースブロック（ＲＢ）はチャネルの割り当てを実施する最小の単位で、複数のサブキャリヤから構成される。サブフレームＮ（上図）では、ＲＢ＃１はビーム８２３、８２５、８２７、８２９、８３１、８３３が送信される。ＲＢ＃２はビーム８２３、８２５、８２７、８３０、８３３が送信される。ＲＢ＃３〜＃８はビーム８２４、８２６、８２８、８３０、８３２、８３４が送信される。
【００３０】
本図を用いて説明したいポイントは、上下の図で、ビームスケジューリングが変化していることである。サブフレームＮ（上図）と次のサブフレームＮ＋１（下図）では、ＲＢ＃２〜＃６の太枠で囲んだ部分において、ビームスケジューリングが変化している。このように、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンでは、固定のビームパタンではなく、パケットの割り当て頻度であるサブフレーム毎にビームのスケジューリングを行うことで、トラヒック状況に応じたビームの割り当てが可能となる。ＩＣＩＣゾーンでは予め定められたビームスケジュールに従いサブチャネル（＝単数あるいは複数のリソースブロックの束）のビームパタンが決まっていたため、こうした対応ができないが、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンについては、図で示すように、フレーム毎に自由にビームスケジューリングを変更することが可能である。よって予め定められたビームパタンを採用することによって発生する拘束条件を原因とする効率の劣化を抑制することができる。よって課題は解決できる。
次に、チャネル状態の報告の仕方を説明する。Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンでは、各リソースブロックにおいて、ビームが該当端末に向いてる場合のＳＩＮＲを推定し、その平均値であるワイドバンドＣＱＩ（チャネルクォリティインジケータ）を算出する。また、良好なビーム番号を示すＰＢＩ（プリファードビームインジケータ）（良好ビームインジケータ）を送信する。このように、ＩＣＩＣゾーンを使う端末と、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンを使う端末では、ＣＱＩとして送る情報が変化することが本発明及び本実施の形態の特長である。干渉の状況も異なることから、その状況にあったチャネル情報（ＣＱＩ）の報告を行うように基地局は端末に指示を行う。指示の方法については、後ほど説明する。
【００３１】
４．ＩＣＩＣゾーンとＮｏｎ−ＩＣＩＣゾーン間の切り替え動作
図１３は、本発明からなる実施の形態の制御シーケンスを示すものである。図の縦方向は時間の流れを示し、図面上方から下方に向かって時間が流れている。図には、ノードとして、端末（Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ）、該当基地局（Ｓｅｒｖｉｎｇ  Ｃｅｌｌ）と、隣接する基地局（Ａｄｊａｃｅｎｔ  Ｃｅｌｌ）が記載されている。
基地局は、端末に２つの設定を行う。１つめは、ＩＣＩＣゾーンとＮｏｎ−ＩＣＩＣゾーンの切り替えを判定するためのトラップを仕掛ける設定である。もう１つは、端末が報告するＣＱＩの設定である。
１つめの「ＩＣＩＣゾーンとＮｏｎ−ＩＣＩＣゾーンの切り替え判定のための設定」について説明する。基地局は、接続してきた端末に対し、最初ＩＣＩＣゾーンに配置されるとしてトラップを仕掛ける。トラップの設定は、Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔ  Ｃｏｎｆｉｇによって行われる。トラップとしては、接続中の基地局が送信するリファレンス信号のシステム全帯域についての平均受信信号強度ＰＳと、隣接する基地局が送信するリファレンス信号のシステム全帯域についての平均受信強度の中で最大の値を持つ隣接基地局の平均受信強度ＰＡを比較し、その差が閾値Ｔ１以上となった場合に、すなわちＰＳ−ＰＡ＞Ｔ１の場合に、トラップが起動するように設定する。トラップが起動されると、端末は、そのイベントが発生したことを基地局に報告する。報告には、Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔが使われる。報告を受けた基地局はＩＣＩＣゾーンからＮｏｎ−ＩＣＩＣゾーンへの遷移を決定する。逆に一旦Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンに遷移した状態にある端末に対しては、別のトラップを仕掛けて、ＩＣＩＣゾーンへの復帰ができるようにする。例えば、復帰するためのトラップとして、閾値Ｔ２により、ＰＳ−ＰＡ＜Ｔ２となった場合に、端末は基地局に報告を上げるようにする。
【００３２】
２つめの「端末が報告するＣＱＩの設定」について説明する。これまでに説明してきたように、ＩＣＩＣゾーンにいる場合と、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンにいる場合では、ＣＱＩで報告するものが異なっていた。すなわち、ＩＣＩＣゾーンでは、「ワイドバンドＣＱＩ」、「ＰＳＣＩ」、「ＤＣＱＩ」を報告していた。Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンでは、「ワイドバンドＣＱＩ」、「ＰＢＩ」を報告していた。これらの報告する項目や頻度などを設定する必要がある。端末は基地局からの指示に従ってＣＱＩを報告する。
図１３にもどり、説明を続ける。端末は、Ｓｅｒｖｉｎｇ  ＣｅｌｌからのＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔ  Ｃｏｎｆｉｇにより、測定結果の報告内容、様式、トリガー等が設定される（３０１）。この指示には、端末が測定する各セルが送信しているリファレンス信号の受信品質の閾値にかかわる情報が含まれる。端末は、受信する各セクタ、セルのリファレンス信号の受信品質が、設定された閾値を下回ったり、上回ったりした際に、トリガーが掛り、そのことを基地局に報告する。基地局では報告に応じて端末に様々なモードの変更を指示する。
【００３３】
図１３に示す本発明からなる実施の形態では、各セクタは複数のビームを使って通信を行う。そのため、リファレンス信号も各セクタが複数のビームを使い、それぞれのビームにおいて個別のリファレンス信号を送信する（３０２）。端末はそのリファレンス信号を受信し、Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔ  ｃｏｎｆｉｇに指示されている閾値の条件を満たすかを判定する。基地局は通信を行うために、該当端末に対してＣＱＩのモード（ＩＣＩＣ）を指示する（３０３）。本発明からなる実施の形態では、モードに応じて報告すべきＣＱＩも変化する。そのため、本発明からなる実施の形態では、基地局からＣＱＩ  ｃｏｎｆｉｇによって、ＣＱＩの報告モードも変更する。ここではＩＣＩＣのＣＱＩを指示したとする。その指示に従い、端末はＩＣＩＣのＣＱＩを報告する（３０４）。基地局はその結果を用いてＩＣＩＣのスケジューリングを行う（３０５）。スケジューリング結果に基づき、ＩＣＩＣゾーンを使った通信が行われる（３０６）。
ここで、リファレンス信号の受信状況が、ステップ３０１で設定した条件を満たしたとすると、それに応じたＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔが端末から基地局に対して報告される（３０７）。ここでは、端末が隣接基地局からのリファレンス信号の受信レベルＰＡと、接続基地局からのリファレンス信号の受信レベルＰＳの差が、閾値Ｔ１以上になったというイベントが発生したとする。すなわちＰＳ−ＰＡ＞Ｔ１である。基地局はＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔの受信により、端末がセル中心に近付いたことを認識し、ＩＣＩＣゾーンからＮｏｎ−ＩＣＩＣゾーンへの推移を決定する。まず、Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔ  ｃｏｎｆｉｇの再設定がされる（３０８）。この再設定により、端末が再度ＩＣＩＣゾーンに遷移した場合を捉え、端末から基地局に報告があがるようにトリガーを設定する。ＣＱＩモードもＮｏｎ−ＩＣＩＣゾーンのものに変更するためにＣＱＩ  ｃｏｎｆｉｇが送信される（３０９）。そしてそれに応じる形で、端末のＣＱＩ報告がＮｏｎ−ＩＣＩＣのＣＱＩに変更される（３１０）。基地局のパケットスケジューラでは、その結果を用いてＮｏｎ−ＩＣＩＣモードのスケジューリングが行われ（３１１）、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンを使った通信が実施される（３１２）。
【００３４】
図１５は、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣモード（４０４）とＩＣＩＣモード（４０５）のＣＱＩのモード遷移を示す図である。ＩＣＩＣモード（４０５）にある端末がＮｏｎ−ＩＣＩＣの条件が整った場合には、基地局にそのことを報告し、基地局の指示に従ってモード遷移を行い、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣモード（４０４）となる。逆にＮｏｎ−ＩＣＩＣモード（４０４）の端末がＩＣＩＣモードの条件が整った場合には、基地局にそのことを報告し、基地局の指示に従ってモード遷移を行い、ＩＣＩＣモード（４０５）となる。図１５では２種類のカッコを用いているが、その意味について説明する。カッコなしの情報は、サブフレームの頻度で報告する情報であることを示す。例えばサブフレーム長が１ｍｓの場合、１ｍｓ毎の報告となる。（  ）がついた情報は、複数のサブフレーム毎に１回の頻度で報告する。例えば１００ｍｓ毎の報告となる。［  ］がついた情報は、頻度はサブフレーム毎であるが、ＭＩＭＯ動作の時にだけ報告する情報である。ＩＣＩＣモードでは、既に説明したＣＱＩ、ＰＳＣＩ、ＤＣＱＩの他に、基地局間連携を行うためのＵＰＢＩ（アンプリファードビームインジケータ）（不良ビームインジケータ）や、ＭＩＭＯのために偏波アンテナ間のランク情報を通知するＲＩ（ランクインジケータ）や、偏波アンテナ間のプリコーディングマトリックスを指定するＰＭＩなどの情報が送られる。ＵＰＢＩについては、後述の基地局間の連携動作の説明で詳細に説明する。
Ｎｏｎ−ＩＣＩＣモードでは、同じくＲＩ、ＣＱＩ、ＰＭＩ、ＰＢＩを報告する。ＩＣＩＣモードとの違いは、ＤＣＱＩとＰＳＣＩに代わりＰＢＩを報告することである。
図１７は、他の実施の形態のＣＱＩモードの遷移図を示す図である。図１５の遷移では、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣモード（４０４）ではＵＰＢＩを送らないモードしか記載されていないが、図１７のように、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣモードとして、ＰＢＩとＵＰＢＩを送るものをＮｏｎ−ＩＣＩＣモードとして定義してもよい。図５のように整然としたビームが作られる場合には、干渉するビームを定義する必要は低いが、アンテナの素子間隔が開くなどして、整然としたビームが作られない場合には、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンといえども、干渉するビームを特定するための情報を基地局に与えることで、ビーム間干渉が発生しにくいビームスケジューリング、パケットスケジューリングを行うことができる。
【００３５】
図１６は、他の実施の形態のＣＱＩモードの遷移図を示す図である。図１５の遷移に加え、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣモード（４０４）の中に更に２つのモードがある場合を示している。第１のモードはＬＩモードであって、他ビームからの干渉が小さいときのモードである。他ビームとは同一セル内の場合もあるし、他セルの場合も含む。もう１つのモードはＨＩモードで、他ビームからの干渉が大きいときのモードである。ＬＩモードのときには、ＰＢＩ情報だけを送信するが、ＨＩモードになるとＰＢＩに加え、干渉として大きいビームを特定するＵＰＢＩ情報を報告する。基地局はその情報を使って、干渉相手が自セル内であれば、該当端末に対してＰＢＩで指定されたビームと同時にＵＰＢＩで特定されたビームを同じリソースブロックにて割り当てないようにスケジューリングする。干渉相手が他セルの場合には、基地局間インターフェースのＢＴＩ（Ｂｅａｍ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）（送信率インジケータ）から得られた該当ビームの稼働率の低い“Ｌ”となっているリソースブロックにて該当端末への信号送信を行うようにスケジューリングを行う。
図１６に示すＮｏｎ−ＩＣＩＣ内のＣＱＩモード遷移のフローを、図１４を用いて説明する。端末は、Ｓｅｒｖｉｎｇ  ＣｅｌｌからのＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔ  Ｃｏｎｆｉｇにより、測定結果の報告内容、様式、トリガーが設定される（３０１）。基地局は、各セクタが複数のビームを送信可能であり、それぞれのビームにおいて個別のリファレンス信号を送信する（３０２）。端末はそのリファレンス信号を受信し、Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔ  ｃｏｎｆｉｇに指示されている閾値の条件を満たすかを判定する。基地局は通信を行うために、該当端末に対してＣＱＩのモードを指示する（３１３）。本発明からなる実施の形態では、モードに応じて報告すべきＣＱＩも変化する。そのため、本発明からなる実施の形態では、基地局からＣＱＩ  ｃｏｎｆｉｇによって、ＣＱＩの報告モードも変更する。ここではＮｏｎ−ＩＣＩＣのＬＩモードのＣＱＩを指示したとする。その指示に従い、端末はＮｏｎ−ＩＣＩＣのＬＩモードのＣＱＩを報告する（３１４）。基地局はその結果を用いてＮｏｎ−ＩＣＩＣのスケジューリングを行う（３１５）。スケジューリング結果に基づき、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンを使った通信が行われる（３１６）。
【００３６】
ここで、リファレンス信号の受信状況が、ステップ３０１で設定した条件を満たしたとすると、それに応じたＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔが端末から基地局に対して報告される（３１７）。ここでは、端末がある特定ビームのリファレンス信号の受信レベルＰＡＢと、接続基地局の該当端末に向けられたビームのリファレンス信号の受信レベルＰＳＢの差が、閾値Ｔ３以内になったというイベントが発生したとする。すなわちＰＳＢ−ＰＡＢ＜Ｔ３である。該当するトリガーイベントが発生した場合、必要に応じてＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔ  ｃｏｎｆｉｇの再設定を行い、ＨＩモードへの復帰ができるように設定する（３１８）。また、ＣＱＩモードをＮｏｎ−ＩＣＩＣのＨＩモードに変更するためのＣＱＩ  ｃｏｎｆｉｇが送信される（３１９）。そしてそれに応じる形で、端末のＣＱＩ報告がＨＩモードのＣＱＩに変更される（３２０）。また、隣接基地局からは、隣接基地局のビームスケジューリング情報である、ＢＴＩが通知される（３２１）。端末から送信された大きい干渉となるビーム情報と、隣接局のビームスケジューリング情報をもちいて、例えば、図２８のステップ７４１及び７４２で示す、ビームスケジューリングが決定した後に、そのビームを使ってどの端末のパケットを送信するかのパケットスケジューリングが行われ（３２２）、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンを使った通信が実施される（３２３）。
【００３７】
５．基地局および端末のソフトウェアの動作
図１８は、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣモードで動作している端末に対して、ＩＣＩＣモードへ遷移させるかを判定し、必要に応じてＩＣＩＣモードへの切り替えを行う、基地局の動作フローを示している。
まず、基地局は、ステップ７００にて、該当する端末に対してＮｏｎ−ＩＣＩＣからＩＣＩＣモード遷移する条件のＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔ  Ｃｏｎｆｉｇを設定する。端末には、複数のＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔ  Ｃｏｎｆｉｇを設定することができるため、基地局は、設定したＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔ  Ｃｏｎｆｉｇを識別するための識別子Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ＩＤを同時に送信する。また、基地局は、該当端末に対して、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣモードを指示することができる。次にステップ７０１にて、基地局は、端末からのＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔが報告されるのを待つ。基地局は、端末からＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔを受信すると、次のステップ７０２に移る。次のステップ７０２では、基地局は、Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ＲｅｐｏｒｔのＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ＩＤを確認する。基地局は、Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ＩＤが本ソフトウェアで期待していたＮｏｎ−ＩＣＩＣモードからＩＣＩＣモードへの遷移を示すものではなかった場合、ステップ７０１に戻り、次のＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔを待つ。また、Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ＩＤが合致する場合、基地局は、次のステップ７０３に進む。次のステップ７０３では、基地局は、Ｓｔａｔｕｓを確認する。基地局は、Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔにより、基地局に知らされた端末のＳｔａｔｕｓがＩＣＩＣモードへの遷移条件と合致するかを判定する。合致するならば、次のステップ７０４に進む。合致しないようならばＣＱＩ  ｃｏｎｆｉｇを再設定するため、ステップ７００に戻る。次のステップ７０４では、基地局は、該当端末に対して、ＩＣＩＣモードへの遷移を指示する。具体的には、基地局は、再度Ｎｏｎ−ＩＣＩＣモードへ復帰できるように遷移用のトリガーとしてのＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔ  Ｃｏｎｆｉｇの設定、ＣＱＩモードをＩＣＩＣモード用に指示するための、ＣＱＩ  Ｃｏｎｆｉｇのコマンドを端末に対して送信する。
【００３８】
図１９は、図１８とは逆にＩＣＩＣモードで動作している端末に対して、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣモードの基地局の動作フローを示している。
まず、基地局は、ステップ７１０にて、該当する端末に対してＩＣＩＣからＮｏｎ−ＩＣＩＣに遷移する条件のＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔ  Ｃｏｎｆｉｇを設定する。端末には、複数のＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｃｏｎｇｉｇを設定することができるため、基地局は、設定したＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔ  Ｃｏｎｆｉｇを識別するための識別子Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ＩＤを同時に送信する。また、基地局は、該当端末に対して、ＩＣＩＣモードを指示することができる。次にステップ７１１にて、基地局は、端末からのＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔが報告されるのを待つ。基地局は、端末からＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔを受信すると、次のステップ７１２に移る。次のステップ７１２では、基地局は、Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ＲｅｐｏｒｔのＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ＩＤを確認する。基地局は、Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ＩＤが本ソフトウェアで期待していたＩＣＩＣモードからＮｏｎ−ＩＣＩＣモードへの遷移を示すものではなかった場合、ステップ７１１に戻り、次のＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔを待つ。また、Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ＩＤが合致する場合は、次のステップ７１３に進む。次のステップ７１３では、基地局は、Ｓｔａｔｕｓを確認する。基地局は、Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔにより、基地局に知らされた端末のＳｔａｔｕｓがＮｏｎ−ＩＣＩＣモードへの遷移条件と合致するようならば、次のステップ７１４に進む。合致しないようならばＣＱＩ  Ｃｏｎｆｉｇを再設定するため、ステップ７１０に戻る。次のステップ７１４では、基地局は、該当端末に対して、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣモードへの遷移を指示する。具体的には、基地局は、再度ＩＣＩＣモードへ復帰できるように、遷移用のトリガーとして、Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔ  Ｃｏｎｆｉｇの設定、ＣＱＩモードをＮｏｎ−ＩＣＩＣ用に指示するための、ＣＱＩ  Ｃｏｎｆｉｇのコマンドを端末に対して送信する。
【００３９】
図２０は、ＩＣＩＣモードの端末の動作フローを示している。まず、ステップ７２０において、端末は、基地局からのＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔ  Ｃｏｎｆｉｇを受信し、ＩＣＩＣモードでのＣＱＩリポート指示を受ける。端末は、次にステップ７２１に移り、リファレンス信号の測定を実施する。測定では、端末は、接続している基地局が送信しているリファレンス信号や、隣接局が送信しているリファレンス信号を受信し、リファレンス信号の受信電力（ＲＳＲＰ：Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  Ｐｏｗｅｒ）を測定する。測定が完了すると、ステップ７２２に移る。ステップ７２２では、端末は、ステップ７２０にて基地局が設定した条件に測定結果があてはまるかをチェックする。端末は、チェックした結果、条件を満さない場合には、ステップ７２１に戻り、次の測定を行う。測定は定期的に実施され、その度に条件を満たしているかがチェックされる。端末は、チェックした結果、条件を満たしていれば、ステップ７２３に移る。ステップ７２３では、端末は、基地局に報告するＲｅｐｏｒｔを作成し、それを基地局に送信する。
図２１は、モードにより、端末が報告するＣＱＩが変化する仕組みを表すフロー図である。端末は、基地局がＣＱＩ  ｃｏｎｆｉｇによって指示してくるＩＣＩＣモード又はＮｏｎ−ＩＣＩＣモードに応じて、選択肢を選ぶ。端末は、左側のＩＣＩＣモードを選択した場合には、ＣＱＩ、ＰＭＩの測定（７３１）、ＲＩの測定（７３２）、ＰＳＣＩ、ＤＣＱＩなどの情報を測定（７３３）し、基地局に報告する。一方、端末は、Ｎｏｎ−ＩＣＩＣモードを選択した場合には、同じく、ＣＱＩ、ＰＭＩの測定（７３４）、ＲＩの測定（７３５）、ＰＢＩなどの情報を測定し、基地局に報告する。
【００４０】
６．基地局および端末のハードウェアの動作
図２４は、本発明からなる実施の形態の基地局ベースバンド部の構成例を示した図である。ＲＦ部（ＲＲＨ）は図２５に示してある。ベースバンド部とＲＦ部はＣＰＲＩインターフェースにて接続される。
図２４において、ＲＦ部が受信した信号は、図面左から入力され、ＣＰＲＩインターフェース部（５０１）にてＩＱ１６ビット、複数アンテナの信号に置き換えられる。変換された信号はＣＰＥ部（５０２）にてアンテナ毎にＣＰ（サイクリックプリフィックス）が取り除かれる。ＣＰはＯＦＤＭ信号の遅延波耐性を向上させるために挿入された冗長信号である。ＣＰが取り除かれた信号はＦＦＴ部（５０３）にて周波数領域の情報に変換される。周波数領域に変換された情報は、ＳＳＰ部（５０４）にて、デジタルビームフォームされ、アンテナエレメントの情報からビームエレメントの情報に加工される。ビームエレメントに加工された情報は、ＤＭＸ部（５０５）にて、ＯＦＤＭシンボル、サブキャリヤの分解能にて分離される各チャネル要素に分解される。これをデマッピングと呼ぶ。デマッピングされた情報には、リファレンス信号が含まれる。リファレンス信号はＣＥ部（５０６）に送られ、伝搬路推定に利用される。またＣＥ部では、リファレンス信号を用い、隣接する基地局に接続する端末からの干渉波の推定等も行うことができる。推定された伝搬路は、送信データの検波に利用される。送信データには、ユーザデータと制御用のデータが含まれる。制御用のデータはＤＥＭ部（５１０）にて検波とデコード処理が行われてＤＳＰ部（５０９）に渡される。ユーザデータは推定された伝搬路を用いてＭＬＤ部（５０７）でＭＬＤ処理が行われる。その結果得られたＬＬＲを用いてＤＥＣ部（５０８）にてデコード処理が行われ、得られた復号結果はＤＳＰ部（５０９）に渡される。ＤＳＰ部ではＣＥ部（５０６）で行われたチャネル推定結果、制御データのデコード結果、ユーザデータのデコード結果などを収集し、ユーザデータはネットワークインターフェースを通じてネットワークに送信する。チャネル推定結果、制御情報などはメモリ（５１１）に蓄積され、ＤＳＰ内に構築されたパケットスケジューラの制御に利用する。制御情報としては、例えば図１３に示すフローで、端末が報告するＣＱＩ（ここでは図１５などに示したＲＩなども含む）も制御情報のひとつである。
【００４１】
図２５において、複数のアンテナ（６０１）が受信した信号はＤＵＰ部（６０２）で上り信号と下り信号に分離される。上り信号はＲＸ部（６０３）に送られる。ＲＸ部（６０３）では信号増幅、周波数変換、デジタル化などの信号処理を行い、ＣＰＲＩインターフェース部（６０７）に贈られる。ＣＰＲＩインターフェース部（６０７）では、ＣＰＲＩのフォーマットに変換され、図でＰｏｒｔ０と示されたベースバンド部に信号が送られる。
図２４で、ネットワークから送信されてきた下りの信号は、ＤＳＰ部（５０９）のメモリ（５１１）に一旦蓄積され、ＤＳＰ部（５０９）に内蔵されるスケジューラにて、送信タイミング、送信ビーム、送信リソースブロック、変調方式などが決定され、その決定にしたがって送信信号に加工される。まず、メモリ（５１１）にあったユーザデータはＣＣ部（５１２）にて、チャネルコーディングが実施される。チャネルコーディングを終えた信号はＭＯＤ部（５１３）にてＱＰＳＫなどの変調信号に変換される。変換された変調信号はＭＵＸ部（５１７）にて、ＯＦＤＭシンボルのサブキャリヤに配置されるマッピングが実施される。マッピングでは、その他ＲＳＧ部（５１６）生成したリファレンス信号や、ＣＣＨＣＣ部（５１４）やＣＣＨＭＯＤ部（５１５）を経由して生成された制御チャネルの情報も配置される。ここで、ＣＣＨＣＣ部（５１４）はＤＳＰ（５０９）が生成した制御情報をコーディングするブロックであり、ＣＣＨＭＯＤ部（５１５）は上記コーディングされた制御情報を変調するブロックである。ＭＵＸ部（５１７）にてマッピングされた周波数領域、ビームエレメントの情報はＳＳＰ部（５１８）にて、アレイ重みが掛けられてアンテナエレメントの情報に変換される。得られたアンテナエレメントの周波数領域の情報は、ＩＦＦＴ部（５１９）にて、時間領域の信号に変換される。得られた時間領域の信号は、ＣＰＩ部（５２０）にて、ＣＰが付けられ、ＣＰＲＩインターフェース部（５０１）にてＣＰＲＩインターフェースに変換されてＲＦ部（ＲＲＨ）に送信される。
【００４２】
７．ＩＣＩＣゾーンの基地局間連携動作（下り回線）
ＩＣＩＣゾーンの動作の説明では、端末はワイドバンドＣＱＩ、ＤＣＱＩ，ＰＳＣＩを報告することを説明した。本発明からなる実施の形態では、ＰＳＣＩの他に、ＵＰＢＩ（アンプリファードビームインジケータ）を報告する例を示し、下り回線における基地局間連携の仕組みについて説明する。ＵＰＢＩは、端末にとって大きな干渉となっている他基地局のビームの識別子を示すものである。ＵＰＢＩの報告頻度は通常の他のＣＱＩと比較して間隔が開いても構わない。
図２２は、本発明からなる実施の形態の基地局間インターフェースを示す図である。
基地局はＵＰＢＩの情報を集計し、基地局間インターフェースを用いて、隣接局に集計後のＵＰＢＩ情報を通知する。例えばＩＣＩＣゾーンの端末が、基地局間インターフェースで送信するＵＰＢＩのフォーマット例を図２２に示す。ＵＰＢＩを送信する側の基地局２７は、受ける側の基地局２８に対して対応を期待してＵＰＢＩ情報を送信する。ＵＰＢＩ情報はビームとサブチャネルに関するマトリックスの情報である。図で“Ｈ”と表記されているサブチャネル、ビームでは、干渉が大きいことを示している。図で“Ｌ”と表記されているサブチャネル、ビームでは、干渉が小さいことを示している。ＵＰＢＩ情報を受けた隣接基地局では、スケジューリングにＵＰＢＩ情報を反映させ、“Ｈ”の通知を受けた該当するビームおよび該当するサブチャネルでのチャネル割り当ての発生頻度を下げ、干渉が発生しにくい様に考慮する。例えば他のサブチャネルを使ったビーム送信によって、それらを代替するように制御する。これによって基地局間で発生する干渉を低減することが可能となり、チャネルの効率を上げることが可能となる。従来例として、３ＧＰＰで規定されるＬＴＥのシステムでは、ＨＩＩと呼ばれる干渉を受けていることを通知するインジケータがあるが、ＨＩＩは上り回線の干渉を示すものであった。ＵＰＢＩは、本発明からなる実施の形態のように、基地局が、端末からＵＰＢＩの情報を収集する仕組みがあったうえで生成可能なインジケータである。また、従来は周波数領域でのスケジューリングによる回避だけしか実施できなかったところを、ビームそれぞれの分解能にて干渉を通知する仕組みとすることで、周波数、ビームのマトリックスで干渉を避けるスケジューリングを実施することができ、より高い効果を得ることが可能である。
【００４３】
まず、ＩＣＩＣゾーンの使い方について説明する。ＩＣＩＣゾーンは図２２の右半分、ＲＢ＃９−＃１６に関する。
ＵＰＢＩ情報の集計について説明する。基地局は、予め図２２に示すビーム毎、リソースブロック毎、対象となる隣接基地局毎の干渉状況を記録するためのメモリブロックを用意している、メモリブロックの各箱は１つの数値を記録することができる。端末は、通信を行っているビームの他に、干渉が大きいビームの識別子をＵＰＢＩとして接続中の基地局に通知する。また、ＳＩＮＲが良好となるサブチャネルの情報をＰＳＣＩにて通知する。ＵＰＢＩを通知された基地局は、ＰＳＣＩにて通知されたサブチャネル（あるいはリソースブロック）について、ＵＰＢＩで指定されたビームのメモリブロックの値に固定のオフセットを加える。例えば、該当する端末がＰＳＣＩにてサブチャネル＃１を報告し、さらに、ＵＰＢＩとして、ある隣接基地局のビーム＃１とビーム＃２を報告したとすると、該当基地局に対するメモリブロックの太枠で囲むエリアのメモリブロックに記録されていた各数値にオフセットを加える。この動作を接続中の全端末について実施し、最後にメモリブロックの各値に、固定の忘却係数を掛ける。得られたメモリブロックの各値が予め定められた規定値よりも高い場合、該当するビーム、リソースブロックからの干渉が大きいとして、ＵＰＢＩとして“Ｈ”を付けた図２２の情報を該当する隣接基地局に送付する。この送付は有線で構築されたバックボーンによって送られる。
ＵＰＢＩを受けた基地局の動作を説明する。ＵＰＢＩを受けた基地局は、該当するリソースブロックの割り当てを計算する際に、例えばプロポーショナルフェアネスであれば、評価関数を、該当するビームのリソースブロックについては負のオフセットを加えて、該当するリソースが割り当てられにくくするように制御し、該当するリソースのトラヒックを低下させる。それにより、干渉が発生しにくいリソースを使った通信が自動的に実現され、課題は解決される。
【００４４】
次にＮｏｎ−ＩＣＩＣゾーンの使い方について説明する。Ｎｏｎ−ＩＣＩＣゾーンは図２２の左半分、ＲＢ＃１−＃８に関する。
ＵＰＢＩ情報の集計について説明する。基地局は、予め図２２に示すビーム毎、リソースブロック毎、対象となる隣接基地局毎の干渉状況を記録するためのメモリブロックを用意している。メモリブロックの各箱は１つの数値を記録することができる。端末は、通信を行っているビームの他に、状況に応じて強い干渉を発生させているビームをＵＰＢＩとして報告している。ＵＰＢＩが報告された場合、基地局はＮｏｎ−ＩＣＩＣゾーンの全リソースブロックの該当するビームのメモリブロックに記録されていた各数値にオフセットを加える。この動作を接続中の全端末について実施し、最後にメモリブロックの各値に、固定の忘却係数を掛ける。得られたメモリブロックの各値が予め定められた規定値よりも高い場合、該当するビーム、リソースブロックからの干渉が大きいとして、ＵＰＢＩとして“Ｈ”を付けた図２２の情報を該当する隣接基地局に送付する。
ＵＰＢＩを受けた基地局の動作を説明する。ＵＰＢＩを受けた基地局は、該当するリソースブロックの割り当てを計算する際に、例えばプロポーショナルフェアネスであれば、評価関数を、該当するビームのリソースブロックについては負のオフセットを加えて、該当するリソースが割り当てられにくくするように制御し、該当するリソースのトラヒックを低下させる。それにより、干渉が発生しにくいリソースを使った通信が自動的に実現され、課題は解決される。
【００４５】
図２３は、本発明からなる実施の形態の基地局間インターフェースを示す図である。
基地局間のスケジューリング情報を共有するための仕組みとして、図２３に示すＢＴＩを交換してもよい。ＢＴＩとは、各サブチャネル、各ビームのデータ送信率を示す指標である。基地局の制御装置に予め設定された閾値により、データ送信率が高いのか、低いのかを判定する。特定ビームにおいて、該当するサブチャネルにデータが割り当てられる比率を測定しておき、その値が上記の閾値より高い場合には“Ｈ”、低い場合には“Ｌ”と判定する。その情報を隣接する基地局に通知する。ＢＴＩ情報の送信元の基地局のスケジューラは宣言した比率を維持すべく動作する。ＢＴＩ情報の受信側では、該当する基地局の該当するサブチャネルの該当するビームからの干渉は“Ｌ”ならば小さいと考え、スケジューリングを行う。隣接局からのＢＴＩ情報を使えば、端末から報告されるＵＰＢＩにて、干渉が大きいと報告されているサブチャネルやビームが送信されている可能性が低いことを見越したスケジューリングが可能となる。よってチャネルの効率を上げることが可能となる。例えば、ある基地局がパケットスケジューリングにおいて、あるリソースブロックの割り当てとして、端末Ａと端末Ｂのいずれかから送信するべきかを検討していたとする。端末Ａは隣接基地局から干渉を受けているため、ＵＰＢＩにて、あるビームが干渉していることを報告している。しかし、該当する基地局からはＢＴＩにて、該当ビームによるリソース割り当てが“Ｌ”、すなわち割り当て確率が低いことが示されていたとすると、より高い変調方式を使った高速データ転送を行ったり、端末Ａを割り当てるための評価関数に正のオフセットを加えることで、該当するリソースに割当て易くすることで、干渉の影響の少ないリソースを選択して通信を行うことが可能となり、課題は解決される。
従来例として、３ＧＰＰで規定されるＬＴＥのシステムでは、ＲＮＴＰと呼ばれる送信電力を通知するインジケータがあるが、本発明からなる実施の形態では、これを拡張し、ビームそれぞれの分解能にて電力ではなく、トラヒックを通知する仕組みとした。ＲＮＴＰはダイナミックＦＦＲとして、ＩＣＩＣゾーンとＮｏｎ−ＩＣＩＣゾーンの境界を基地局間で動的に制御するために使われるインジケータであるが、本実施の形態のＢＴＩは、周波数、ビームのマトリックスでどのリソースが混雑状態にあるのか、どのリソースが閑散状態にあるのかを基地局間で共有するために使う。情報をもらった側の基地局のスケジューラは、干渉回避を確実としたスケジューリングを実現するために本情報を利用する。
【符号の説明】
【００４６】
１、２．．．移動端末、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８．．．無線基地局、３０、３２、３３．．．下り送信信号、３１．．．上り送信信号、４０．．．スイッチ、５０．．．コア装置、５００．．．ベースバンド部、５０１．．．ＣＰＲＩインターフェース部、５０２．．．ＣＰ除去部、５０３．．．ＦＦＴ部、５０４．．．空間処理部、５０５．．．デマルチプレクサ部、５０６．．．チャネル推定部、５０７．．．ＭＬＤ部、５０８．．．デコード部、５０９．．．ＤＳＰ、５１１．．．メモリ、５１２．．．符号化部、５１３．．．モジュレーション部、５１４．．．制御情報符号化部、５１５．．．制御情報モジュレーション部、５１６．．．リファレンス信号生成部、５１７．．．マルチプレクサ部、５１８．．．空間処理部、５１９．．．ＩＦＦＴ部、５２０．．．ＣＰ付加部６００．．．リモートＲＦ部、６０１．．．アンテナ、６０２．．．デプレクサ、６０３．．．受信ＲＦ部、６０７．．．ＣＰＲＩインターフェース部、６０８．．．送信ＲＦ部
【図１】
2011087009.tif 000003
【図２】
2011087009.tif 000004
【図３】
2011087009.tif 000005
【図４】
2011087009.tif 000006
【図５】
2011087009.tif 000007
【図６】
2011087009.tif 000008
【図７】
2011087009.tif 000009
【図８】
2011087009.tif 000010
【図９】
2011087009.tif 000011
【図１０】
2011087009.tif 000012
【図１１】
2011087009.tif 000013
【図１２】
2011087009.tif 000014
【図１３】
2011087009.tif 000015
【図１４】
2011087009.tif 000016
【図１５】
2011087009.tif 000017
【図１６】
2011087009.tif 000018
【図１７】
2011087009.tif 000019
【図１８】
2011087009.tif 000020
【図１９】
2011087009.tif 000021
【図２０】
2011087009.tif 000022
【図２１】
2011087009.tif 000023
【図２２】
2011087009.tif 000024
【図２３】
2011087009.tif 000025
【図２４】
2011087009.tif 000026
【図２５】
2011087009.tif 000027
【図２６】
2011087009.tif 000028
【図２７】
2011087009.tif 000029
【図２８】
2011087009.tif 000030