(57)【要約】【課題】自局の運用中においても自局の送信を一切停止することなく、自セルが配置された他の基地局のセルの下りリンク信号を利用して他の基地局との間の時間同期を行うことができる基地局、通信システム及び基地局間の時間同期方法を提供する。【解決手段】基地局２０は、他の基地局１０から送信された同期信号を含む下りリンク信号１１と自局２０から送信された下りリンクの回り込み信号２２とを含む下りリンク信号２５５を受信し、基地局１０の同期信号を含む下りリンク信号のサブフレームのうち、自局２０からの下りリンクの回り込み信号が基地局１０の同期信号への干渉となる所定のサブフレームについて、下りリンク信号の受信信号から回り込み信号の干渉を除去し、回り込み信号の干渉を除去した下りリンク信号の受信信号に基づいて基地局１０の同期信号のタイミングを検出して基地局１０との間の時間同期処理を行う。【選択図】図１２
2017147683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局に対してＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の下りリンクの信号送信が可能な無線通信部と、前記移動局に対する送信タイミングを制御する送信タイミング制御部とを備え、移動局に対してＯＦＤＭ方式の下りリンクの信号送信が可能な他の基地局のセル内に自セルが配置された基地局であって、
前記他の基地局から送信された同期信号を含む下りリンク信号と自局から送信された下りリンクの回り込み信号とを含む下りリンク信号を受信する下りリンク信号受信部と、
前記他の基地局の同期信号を含む下りリンク信号のサブフレームのうち、自局からの下りリンクの回り込み信号が前記他の基地局の同期信号への干渉となる所定のサブフレームについて、前記下りリンク信号の受信信号から前記回り込み信号の干渉を除去する干渉除去部と、
前記回り込み信号の干渉を除去した前記下りリンク信号の受信信号に基づいて前記他の基地局の同期信号のタイミングを検出して前記他の基地局との間の時間同期処理を行う同期処理部と、
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項２】
請求項１の基地局において、
前記干渉除去部は、
自局の下りリンクの信号送信のタイミングに合わせて、前記下りリンク信号の時間軸上の受信信号からＣＰ（サイクリック・プレフィックス）を除去し、
前記ＣＰを除去した時間軸上の受信信号をフーリエ変換して周波数軸上の受信信号に変換し、
前記周波数軸上の受信信号に基づいて、前記回り込み信号についてチャネル推定を行い、
前記チャネル推定の結果と、自局から送信される既知の下りリンク信号とに基づいて、前記回り込み信号の周波数軸上のレプリカを生成し、
前記周波数軸上の受信信号から前記回り込み信号の周波数軸上のレプリカを減算することにより、前記回り込み信号の干渉を除去した周波数軸上の受信信号を生成し、
前記同期処理部は、
前記回り込み信号の干渉を除去した周波数軸上の受信信号に前記他の基地局の同期信号の複素共役を乗算して周波数応答を求め、
前記周波数応答を逆フーリエ変換してインパルス応答を求め、
前記インパルス応答に基づいて前記他の基地局の同期信号のタイミングを検出することを特徴とする基地局。
【請求項３】
請求項１の基地局において、
前記干渉除去部は、
自局の下りリンクの信号送信のタイミングに合わせて、前記下りリンク信号の時間軸上の受信信号からＣＰ（サイクリック・プレフィックス）を除去し、
前記ＣＰを除去した時間軸上の受信信号をフーリエ変換して周波数軸上の受信信号に変換し、
前記周波数軸上の受信信号に基づいて、前記回り込み信号についてチャネル推定を行い、
前記チャネル推定の結果と、自局から送信される既知の下りリンクの送信信号とに基づいて、前記回り込み信号の周波数軸上のレプリカを生成し、
前記周波数軸上の受信信号から前記回り込み信号の周波数軸上のレプリカを減算することにより、前記回り込み信号の干渉を除去した周波数軸上の受信信号を生成し、
前記周波数軸上の受信信号を逆フーリエ変換して、前記回り込み信号の干渉を除去した時間軸上の受信信号を生成し、
前記同期処理部は、
前記回り込み信号の干渉を除去した時間軸上の受信信号に前記他の基地局の同期信号の複素共役を乗算して相互相関値を求め、
前記相互相関値に基づいて前記他の基地局の同期信号のタイミングを検出することを特徴とする基地局。
【請求項４】
請求項１の基地局において、
前記干渉除去部は、
自局の下りリンクの信号送信のタイミングに合わせて、前記下りリンク信号の時間軸上の受信信号からＣＰ（サイクリック・プレフィックス）を除去し、
前記ＣＰを除去した時間軸上の受信信号をフーリエ変換して周波数軸上の受信信号に変換し、
前記周波数軸上の受信信号に基づいて、前記回り込み信号についてチャネル推定を行い、
前記チャネル推定の結果と、自局から送信される既知の下りリンクの送信信号とに基づいて、前記回り込み信号の周波数軸上のレプリカを生成し、
前記回り込み信号の周波数軸上のレプリカを逆フーリエ変換して前記回り込み信号の時間軸上のレプリカを生成し、
前記回り込み信号の時間軸上のレプリカに前記ＣＰを付加し、
前記時間軸上の受信信号から前記ＣＰを付加した回り込み信号の時間軸上のレプリカを減算することにより、前記回り込み信号の干渉を除去した時間軸上の受信信号を生成し、
前記同期処理部は、
前記前記回り込み信号の干渉を除去した時間軸上の受信信号に前記他の基地局の同期信号の複素共役を乗算して相互相関値を求め、
前記相互相関値に基づいて前記他の基地局の同期信号のタイミングを検出することを特徴とする基地局。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれかの基地局において、
前記無線通信部は、一又は複数のアンテナを有し、各アンテナからセル参照信号を含む下りリンク信号が送信されるように構成され、
前記干渉除去部は、前記一又は複数のアンテナそれぞれから送信された一又は複数の下りリンク信号それぞれに含まれるセル参照信号に基づいて、前記一又は複数のアンテナそれぞれから送信された下りリンク信号の一又は複数の伝送路毎に前記チャネル推定を行うことを特徴とする基地局。
【請求項６】
請求項２乃至４のいずれかの基地局において、
前記無線通信部は、一又は複数のアンテナを有し、各アンテナから同期信号を含む下りリンク信号が送信されるように構成され、
前記干渉除去部は、前記一又は複数のアンテナそれぞれから送信された一又は複数の下りリンク信号に共通に含まれる同期信号に基づいて、前記一又は複数のアンテナに共通に送信された下りリンク信号の前記チャネル推定を行うことを特徴とする基地局。
【請求項７】
請求項５又は６の基地局において、
前記干渉除去部は、前記一又は複数のアンテナそれぞれから送信された一又は複数の下りリンク信号におけるサブフレームのうち、前記他の基地局が送信していないサブフレームに含まれるセル参照信号又は同期信号に基づいて前記チャネル推定を行うことを特徴とする基地局。
【請求項８】
請求項２乃至７のいずれかの基地局において、
前記干渉除去部は、自局から送信される下りリンク信号の受信信号についてフーリエ変換を行い、
前記フーリエ変換の時間窓の先端の位置は前記下りリンクの信号送信タイミングに合せるより早いタイミングに設定し、前記下りリンク信号のＯＦＤＭシンボルにおける有効シンボルの前方のＣＰ内に前記時間窓の先頭が位置することを特徴とする基地局。
【請求項９】
請求項１の基地局において、
前記干渉除去部は、
前記下りリンク信号の時間軸上の受信信号と自局から送信される下りリンク信号との相互相関関数を計算してインパルス応答を求め、
前記インパルス応答と自局から送信される既知の下りリンクの送信信号とに基づいて前記回り込み信号の時間軸上のレプリカを生成し、
前記時間軸上の受信信号から前記回り込み信号の時間軸上のレプリカを減算することにより、前記回り込み信号の干渉を除去した時間軸上の受信信号を生成し、
前記同期処理部は、
前記干渉除去部で生成した前記時間軸上の受信信号に前記他の基地局の同期信号の複素共役を乗算して相互相関値を求め、
前記相互相関値に基づいて前記他の基地局の同期信号のタイミングを検出することを特徴とする基地局。
【請求項１０】
移動局に対してＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の下りリンクの信号送信が可能な無線通信部と、前記移動局に対する送信タイミングを制御する送信タイミング制御部とを備え、移動局に対してＯＦＤＭ方式の下りリンクの信号送信が可能な他の基地局のセル内に自セルが配置された基地局であって、
前記送信タイミング制御部は、前記他の基地局の同期信号を含む下りリンク信号のサブフレームのうち、自局からの下りリンクの回り込み信号が前記他の基地局の同期信号への干渉となる所定のサブフレームについて、下りリンクの信号送信を停止するように制御し、
前記他の基地局から送信された同期信号を含む下りリンク信号を受信する下りリンク信号受信部と、
自局の下りリンクの信号送信停止時にも前記無線通信部から送信される送信機雑音相当の残留送信信号を、前記無線通信部から有線接続で直接に受信し、受信した前記残留送信信号を複素ベースバンド信号に変換して取得し、取得した前記複素ベースバンド信号を基に前記所定のサブフレームについて前記残留送信信号のレプリカ信号を生成し、前記下りリンク信号の受信信号から前記残留送信信号の干渉を除去する干渉除去部と、
前記残留送信信号の干渉を除去した前記下りリンクの受信信号に基づいて前記他の基地局の同期信号のタイミングを検出して前記他の基地局との間の時間同期処理を行う同期処理部と、を備えることを特徴とする基地局。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかの基地局と、その基地局のセルが配置されたセルに対応する他の基地局とを備える通信システム。
【請求項１２】
移動局に対してＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の下りリンクの信号送信が可能な第１の基地局と、移動局に対してＯＦＤＭ方式の下りリンクの信号送信が可能であり前記第１の基地局のセル内に自セルが配置された第２の基地局との間の基地局間の時間同期方法であって、
前記第２の基地局が、
前記第１の基地局から送信された同期信号を含む下りリンク信号と自局から送信された下りリンクの回り込み信号とを含む下りリンク信号を受信し、
前記第１の基地局の同期信号を含む下りリンク信号のサブフレームのうち、自局からの下りリンクの回り込み信号が前記第１の基地局の同期信号への干渉となる所定のサブフレームについて、前記下りリンク信号の受信信号から前記回り込み信号の干渉を除去し、
前記回り込み信号の干渉を除去した前記下りリンク信号の受信信号に基づいて前記第１の基地局の同期信号のタイミングを検出して前記第１の基地局との間の時間同期処理を行う、ことを特徴とする基地局間の時間同期方法。
【請求項１３】
移動局に対してＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の下りリンクの信号送信が可能な第１の基地局と、移動局に対してＯＦＤＭ方式の下りリンクの信号送信が可能であり前記第１の基地局のセル内に自セルが配置された第２の基地局との間の基地局間の時間同期方法であって、
前記第２の基地局が、
前記第１の基地局の同期信号を含む下りリンク信号のサブフレームのうち、自局からの下りリンクの回り込み信号が前記第１の基地局の同期信号への干渉となる所定のサブフレームについて、下りリンクの信号送信を停止するように制御し、
自局の下りリンクの信号送信停止時にも自局の無線通信部から送信される送信機雑音相当の残留送信信号を、前記無線通信部から有線接続で直接に受信し、受信した前記残留送信信号を複素ベースバンド信号に変換して取得し、
前記第１の基地局から送信された同期信号を含む下りリンク信号を受信し、
取得した前記複素ベースバンド信号を基に前記所定のサブフレームについて前記残留送信信号のレプリカ信号を生成し、前記下りリンク信号の受信信号から前記残留送信信号の干渉を除去し、
前記送信機雑音の干渉を除去した前記下りリンクの受信信号に基づいて前記第１の基地局の同期信号のタイミングを検出して前記第１の基地局との間の時間同期処理を行う、ことを特徴とする基地局間の時間同期方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信における基地局、通信システム及び基地局間の時間同期方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の移動通信システムにおけるトラフィックの急増に対応すべく、従来のマクロセル基地局よりもセル（無線通信エリア）が狭いスモールセル基地局（「極小セル基地局」、「ピコセル基地局」、「フェムトセル基地局」などとも呼ばれる）の需要が高まっている。スモールセル基地局はトラフィック対策として多局展開されるため、従来のマクロセル基地局のマクロセル内に設置され、異種セルサイズ混在型のヘテロジーニアスネットワーク（ＨｅｔＮｅｔ：Heterogeneous Network）が構成されることも想定される。
【０００３】
マクロセル及びスモールセルで同一周波数帯域が使用されると、マクロセル基地局とスモールセル基地局との間でセル間干渉が発生するおそれがある。このマクロセル基地局とスモールセル基地局との間のセル間干渉を低減する技術として、マクロセル基地局とスモールセル基地局とが互いに時間同期していることを前提とした時間領域（サブフレーム単位）でのセル間干渉制御技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。このセル間干渉制御技術は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）−Ａｄｖａｎｃｅｄ標準に準拠した技術であり、ｅＩＣＩＣ（enhanced Inter-Cell Interference Coordination）とも呼ばれる。このセル間干渉制御技術では、例えば、マクロセル基地局が、移動局に対する下りリンク無線通信フレームにおけるデータチャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Downlink Shared CHannel）の信号（データ信号、上位レイヤ制御信号）の送信を行わないＡＢＳ（Almost Blank Subframe）と呼ばれるサブフレーム群を設定する。このサブフレーム群を示すＡＢＳパターンに基づいて、配下の移動局（ユーザ端末装置）に対するリソース割り当てを決めるスケジューリングを行い、そのスケジューリングに基づいて移動局に対するデータ信号や上位レイヤ制御信号の送信を停止する。また、マクロセル基地局で設定されたサブフレーム群を示すＡＢＳパターンは、コアネットワーク等を通じて配下のスモールセル基地局に通知される。スモールセル基地局は、通知されたＡＢＳパターンに基づいて、配下の移動局（ユーザ端末装置）に対するリソース割り当てを決めるスケジューリングを行い、そのスケジューリングに基づいて移動局に対するデータ信号や上位レイヤ制御信号の送信を停止する。以上のように所定のＡＢＳパターンに基づいてＰＤＳＣＨの送信を停止することにより、マクロセル基地局とスモールセル基地局との間のデータチャネルにおけるセル間干渉を相互に低減することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記セル間干渉制御技術では時間軸上で干渉を制御しているため、マクロセルとスモールセルとの間で正確な時間同期が必要である。この時間同期の方法として、スモールセル基地局がマクロセルの信号を直接受信し、マクロセルの下りリンク信号の送信タイミングを検出し、検出した送信タイミングに自身の下りリンク信号の送信タイミングを同期させるネットワーク・リスニング・ベースの時間同期方法が注目されている。この時間同期方法は、屋内でも受信可能なマクロセルの下りリンク信号を受信して時間同期に利用しているので、スモールセル基地局が屋内に設置されている場合でも、ＧＰＳ信号などの屋内に届かない信号を受信して時間同期する場合とは異なり、マクロセルとスモールセルとの間の時間同期が可能である。また、マクロセルの下りリンク信号を直接受信して利用できるため、ＩＥＥＥ１５８８ｖ２などの所定プロトコルを利用した基地局間のパケットベースの時間同期方法とは異なり、すべてのノードが上記所定プロトコルをサポートしている必要があるという制約もない。
【０００５】
上記ネットワーク・リスニング・ベースの時間同期方法において時間同期の精度を常に最適に保つために、スモールセル基地局の運用中も定期的にマクロセルの下りリンク信号を受信して同期処理を行うのが好ましい。しかしながら、スモールセル基地局の運用中にマクロセルの下りリンク信号を受信しようとすると、スモールセル基地局からの送信信号をスモールセル基地局自身が受信した信号（以下、「回り込み信号」という。）と、マクロセルの下りリンク信号とが干渉するおそれがある。スモールセル基地局の送信アンテナとリスニング同期用の受信アンテナの間に十分な距離をおくことは難しいため、この回り込み信号の受信強度はマクロセルの下りリンク信号の受信強度に比較して非常に大きい。したがって、マクロセルの下りリンク信号に上記回り込み信号が干渉した場合、マクロセルの下りリンク信号を検出できず、時間同期が困難になる。
【０００６】
上記ネットワーク・リスニング・ベースの時間同期方法の問題点を解決する手段の１つとして、スモールセル基地局でリスニング同期するタイミングでスモールセル基地局自身の送信を停止する回り込み干渉回避技術がある（例えば、非特許文献１参照）。しかし、送信を一部停止する回り込み干渉回避技術は、運用中の基地局の信号の一部送信を停止するため周波数利用効率が低下する課題がある。また、送信を一部停止する回り込み干渉回避技術では、共通信号である同期信号の送信を停止することができないためスモールセル基地局のサブフレーム番号のシフトが不可欠となるので下りリンク信号の柔軟なフレーム構成が設定できない。
【０００７】
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、自局の運用中においても自局の送信を一切停止することなく、自セルが配置された他の基地局のセルの下りリンク信号を利用して他の基地局との間の時間同期を行うことができる基地局、通信システム及び基地局間の時間同期方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る基地局は、移動局に対してＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の下りリンクの信号送信が可能な無線通信部と、前記移動局に対する送信タイミングを制御する送信タイミング制御部とを備え、移動局に対してＯＦＤＭ方式の下りリンクの信号送信が可能な他の基地局のセル内に自セルが配置された基地局であって、前記他の基地局から送信された同期信号を含む下りリンク信号と自局から送信された下りリンクの回り込み信号とを含む下りリンク信号を受信する下りリンク信号受信部と、前記他の基地局の同期信号を含む下りリンク信号のサブフレームのうち、自局からの下りリンクの回り込み信号が前記他の基地局の同期信号への干渉となる所定のサブフレームについて、前記下りリンク信号の受信信号から前記回り込み信号の干渉を除去する干渉除去部と、前記回り込み信号の干渉を除去した前記下りリンク信号の受信信号に基づいて前記他の基地局の同期信号のタイミングを検出して前記他の基地局との間の時間同期処理を行う同期処理部と、を備える。
【０００９】
前記基地局において、前記干渉除去部は、自局の下りリンクの信号送信のタイミングに合わせて、前記下りリンク信号の時間軸上の受信信号からＣＰ（サイクリック・プレフィックス）を除去し、前記ＣＰを除去した時間軸上の受信信号をフーリエ変換して周波数軸上の受信信号に変換し、前記周波数軸上の受信信号に基づいて、前記回り込み信号についてチャネル推定を行い、前記チャネル推定の結果と、自局から送信される既知の下りリンク信号とに基づいて、前記回り込み信号の周波数軸上のレプリカを生成し、前記周波数軸上の受信信号から前記回り込み信号の周波数軸上のレプリカを減算することにより、前記回り込み信号の干渉を除去した周波数軸上の受信信号を生成し、前記同期処理部は、前記回り込み信号の干渉を除去した周波数軸上の受信信号に前記他の基地局の同期信号の複素共役を乗算して周波数応答を求め、前記周波数応答を逆フーリエ変換してインパルス応答を求め、前記インパルス応答に基づいて前記他の基地局の同期信号のタイミングを検出してもよい。
また、前記基地局において、前記干渉除去部は、自局の下りリンクの信号送信のタイミングに合わせて、前記下りリンク信号の時間軸上の受信信号からＣＰ（サイクリック・プレフィックス）を除去し、前記ＣＰを除去した時間軸上の受信信号をフーリエ変換して周波数軸上の受信信号に変換し、前記周波数軸上の受信信号に基づいて、前記回り込み信号についてチャネル推定を行い、前記チャネル推定の結果と、自局から送信される既知の下りリンクの送信信号とに基づいて、前記回り込み信号の周波数軸上のレプリカを生成し、前記周波数軸上の受信信号から前記回り込み信号の周波数軸上のレプリカを減算することにより、前記回り込み信号の干渉を除去した周波数軸上の受信信号を生成し、前記周波数軸上の受信信号を逆フーリエ変換して、前記回り込み信号の干渉を除去した時間軸上の受信信号を生成し、前記同期処理部は、前記回り込み信号の干渉を除去した時間軸上の受信信号に前記他の基地局の同期信号の複素共役を乗算して相互相関値を求め、前記相互相関値に基づいて前記他の基地局の同期信号のタイミングを検出してもよい。
また、前記基地局において、前記干渉除去部は、自局の下りリンクの信号送信のタイミングに合わせて、前記下りリンク信号の時間軸上の受信信号からＣＰ（サイクリック・プレフィックス）を除去し、前記ＣＰを除去した時間軸上の受信信号をフーリエ変換して周波数軸上の受信信号に変換し、前記周波数軸上の受信信号に基づいて、前記回り込み信号についてチャネル推定を行い、前記チャネル推定の結果と、自局から送信される既知の下りリンクの送信信号とに基づいて、前記回り込み信号の周波数軸上のレプリカを生成し、前記回り込み信号の周波数軸上のレプリカを逆フーリエ変換して前記回り込み信号の時間軸上のレプリカを生成し、前記回り込み信号の時間軸上のレプリカに前記ＣＰを付加し、前記時間軸上の受信信号から前記ＣＰを付加した回り込み信号の時間軸上のレプリカを減算することにより、前記回り込み信号の干渉を除去した時間軸上の受信信号を生成し、前記同期処理部は、前記前記回り込み信号の干渉を除去した時間軸上の受信信号に前記他の基地局の同期信号の複素共役を乗算して相互相関値を求め、前記相互相関値に基づいて前記他の基地局の同期信号のタイミングを検出してもよい。
ここで、前記無線通信部は、一又は複数のアンテナを有し、各アンテナからセル参照信号を含む下りリンク信号が送信されるように構成され、前記干渉除去部は、前記一又は複数のアンテナそれぞれから送信された一又は複数の下りリンク信号それぞれに含まれるセル参照信号に基づいて、前記複数のアンテナそれぞれから送信された下りリンク信号の一又は複数の伝送路毎に前記チャネル推定を行ってもよい。
また、前記無線通信部は、一又は複数のアンテナを有し、各アンテナから同期信号を含む下りリンク信号が送信されるように構成され、前記干渉除去部は、前記一又は複数のアンテナそれぞれから送信された一又は複数の下りリンク信号に共通に含まれる同期信号に基づいて、前記一又は複数のアンテナに共通に送信された下りリンク信号の複数の伝送路毎に前記チャネル推定を行ってもよい。
また、前記干渉除去部は、前記一又は複数のアンテナそれぞれから送信された複数の下りリンク信号それぞれにおけるサブフレームのうち、前記他の基地局が送信していないサブフレームに含まれるセル参照信号又は同期信号に基づいて前記チャネル推定を行ってもよい。
また、前記干渉除去部は、自局から送信される下りリンク信号の受信信号についてフーリエ変換を行い、前記フーリエ変換の時間窓の先端の位置は前記下りリンクの信号送信タイミングに合せるより早いタイミングに設定し、前記下りリンク信号のＯＦＤＭシンボルにおける有効シンボルの前方のＣＰ内に前記時間窓の先頭が位置してもよい。
【００１０】
また、前記基地局において、前記干渉除去部は、前記下りリンク信号の時間軸上の受信信号と自局から送信される下りリンク信号との相互相関関数を計算してインパルス応答を求め、前記インパルス応答と自局から送信される既知の下りリンクの送信信号とに基づいて前記回り込み信号の時間軸上のレプリカを生成し、前記時間軸上の受信信号から前記回り込み信号の時間軸上のレプリカを減算することにより、前記回り込み信号の干渉を除去した時間軸上の受信信号を生成し、前記同期処理部は、前記干渉除去部で生成した前記時間軸上の受信信号に前記他の基地局の同期信号の複素共役を乗算して相互相関値を求め、前記相互相関値に基づいて前記他の基地局の同期信号のタイミングを検出してもよい。
【００１１】
また、本発明の他の態様に係る基地局は、移動局に対してＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の下りリンクの信号送信が可能な無線通信部と、前記移動局に対する送信タイミングを制御する送信タイミング制御部とを備え、移動局に対してＯＦＤＭ方式の下りリンクの信号送信が可能な他の基地局のセル内に自セルが配置された基地局であって、前記送信タイミング制御部は、前記他の基地局の同期信号を含む下りリンク信号のサブフレームのうち、自局からの下りリンクの回り込み信号が前記他の基地局の同期信号への干渉となる所定のサブフレームについて、下りリンクの信号送信を停止するように制御し、前記他の基地局から送信された同期信号を含む下りリンク信号を受信する下りリンク信号受信部と、前記無線通信部からの送信機雑音を有線で直接に受信し、受信した前記送信機雑音をアナログ信号からデジタル信号に変換する受信装置部と、前記受信装置部で取得した送信機雑音を基に前記所定のサブフレームについて前記下りリンク信号の受信信号から前記送信機雑音の干渉を除去する干渉除去部と、前記送信機雑音の干渉を除去した前記下りリンクの受信信号に基づいて前記他の基地局の同期信号のタイミングを検出して前記他の基地局との間の時間同期処理を行う同期処理部と、を備える。
【００１２】
また、本発明の更に他の態様に係る通信システムは、前記態様のいずれかの基地局と、その基地局のセルが配置されたセルに対応する他の基地局とを備える。
【００１３】
また、本発明の更に他の態様に係る基地局間の同期方法は、移動局に対してＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の下りリンクの信号送信が可能な第１の基地局と、移動局に対してＯＦＤＭ方式の下りリンクの信号送信が可能であり前記第１の基地局のセル内に自セルが配置された第２の基地局との間の基地局間の時間同期方法であって、前記第２の基地局が、前記第１の基地局から送信された同期信号を含む下りリンク信号と自局から送信された下りリンクの回り込み信号とを含む下りリンク信号を受信し、前記第１の基地局の同期信号を含む下りリンク信号のサブフレームのうち、自局からの下りリンクの回り込み信号が前記第１の基地局の同期信号への干渉となる所定のサブフレームについて、前記下りリンク信号の受信信号から前記回り込み信号の干渉を除去し、前記回り込み信号の干渉を除去した前記下りリンク信号の受信信号に基づいて前記第１の基地局の同期信号のタイミングを検出して前記第１の基地局との間の時間同期処理を行う。
【００１４】
また、本発明の更に他の態様に係る基地局間の同期方法は、移動局に対してＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の下りリンクの信号送信が可能な第１の基地局と、移動局に対してＯＦＤＭ方式の下りリンクの信号送信が可能であり前記第１の基地局のセル内に自セルが配置された第２の基地局との間の基地局間の時間同期方法であって、前記第２の基地局が、前記第１の基地局の同期信号を含む下りリンク信号のサブフレームのうち、自局からの下りリンクの回り込み信号が前記第１の基地局の同期信号への干渉となる所定のサブフレームについて、下りリンクの信号送信を停止するように制御し、前記無線通信部からの送信機雑音を有線で直接に受信し、受信した前記送信機雑音をアナログ信号からデジタル信号に変換して自局の送信機雑音を取得し、前記第１の基地局から送信された同期信号を含む下りリンク信号を受信し、前記所定のサブフレームについて前記下りリンク信号の受信信号から前記送信機雑音の干渉を除去し、前記送信機雑音の干渉を除去した前記下りリンクの受信信号に基づいて前記第１の基地局の同期信号のタイミングを検出して前記第１の基地局との間の時間同期処理を行う。
【００１５】
なお、本発明の態様に係る前記基地局（自局）それぞれがスモールセル基地局であり、前記他の基地局がマクロセル基地局であってもよい。また、前記通信システムにおいて、前記いずれかの態様の基地局がスモールセル基地局であり、前記他の基地局がマクロセル基地局であってもよい。また、本発明の態様に係る前記基地局間の同期方法それぞれにおいて、前記第２の基地局がスモールセル基地局であり、前記第１の基地局がマクロセル基地局であってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、自局の運用中においても自局の送信を停止することなく、自セルが配置された他の基地局のセルの下りリンク信号を利用して他の基地局との間の時間同期を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係るマクロセル基地局及びスモールセル基地局を備えた移動通信システムの概略構成の一例を示す説明図。
【図２】ＬＴＥダウンリンクの無線通信フレームの時間軸方向のフォーマットの一例を示す説明図。
【図３】ＬＴＥダウンリンクの無線通信フレームの時間軸及び周波数軸方向のフォーマットの一例を示す説明図。
【図４】無線通信フレームを構成するサブフレームのフォーマットの一例を示す説明図。
【図５】セル間干渉制御技術（ｅＩＣＩＣ）で採用されるＡＢＳによるサブフレームにおける送信停止の様子の一例を示す説明図。
【図６】セル間干渉制御技術（ｅＩＣＩＣ）で採用されるＡＢＳによるサブフレームにおける送信停止の様子の他の例を示す説明図。
【図７】マクロセルとスモールセルとの間の時間同期が不完全の場合の干渉の様子の一例を示す説明図。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は本実施形態に係る移動通信システムで採用するネットワーク・リスニング・ベースの時間同期方法の一例を示す説明図。
【図９】本実施形態に係るリスニング同期方法で利用するマクロセルの同期信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ）の配置の一例を示す説明図。
【図１０】リスニング同期方法でマクロセルの同期信号を受信して時間同期するときの課題を説明する説明図。
【図１１】マクロセルの同期信号とスモールセルの回り込み信号に含まれる同期信号との干渉の様子の一例を示す説明図。
【図１２】本実施形態に係る高精度のリスニング同期処理機能を有するスモールセル基地局における主要部の概略構成の一構成例を示すブロック図。
【図１３】図１２の構成例におけるマクロセル及びスモールセルそれぞれにおける下りリンク信号のフレーム構成の一例を示す説明図。
【図１４】本実施形態に係るリスニング同期処理機能を有するスモールセル基地局に設けられた干渉除去部における干渉キャンセル処理の一例を示すブロック図。
【図１５】本実施形態に係るリスニング同期処理機能を有するスモールセル基地局に設けられた干渉除去部における干渉キャンセル処理の他の例を示すブロック図。
【図１６】本実施形態に係るリスニング同期処理機能を有するスモールセル基地局に設けられた干渉除去部における干渉キャンセル処理の更に他の例を示すブロック図。
【図１７】本実施形態に係るＭＩＭＯ伝送方式を採用したスモールセル基地局においてセル参照信号を用いてチャネル推定を行う場合の２本のアンテナそれぞれから送信される下りリンク信号（ｄ１，ｄ２）とその回り込み干渉の伝送路（ｈ１，ｈ２）とを示す説明図。
【図１８】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、スモールセル基地局の２本のアンテナ２３１それぞれから送信される下りリンク信号のサブフレーム構成の一例を示す説明図。
【図１９】本実施形態に係るＭＩＭＯ伝送方式を採用したスモールセル基地局において同期信号を用いてチャネル推定を行う場合の２本のアンテナそれぞれから送信される同じ同期信号ｓとその回り込み干渉の伝送路（ｈ１，ｈ２）とを示す説明図。
【図２０】同期信号を用いてチャネル推定を行う場合のマクロセル及びスモールセルそれぞれにおける下りリンク信号のフレーム構成の一例を示す説明図。
【図２１】スモールセルのチャネル推定に用いる同期信号を含む下りリンク信号のフレーム構成の一例を示す説明図。
【図２２】スモールセルのセル参照信号を用いたチャネル推定におけるマクロセル及びスモールセルそれぞれにおける下りリンク信号のフレーム構成の他の例を示す説明図。
【図２３】スモールセルの同期信号を用いたチャネル推定におけるマクロセル及びスモールセルそれぞれにおける下りリンク信号のフレーム構成の他の例を示す説明図。
【図２４】（ａ）は、フーリエ変換用時間窓のタイミングずれによるシンボル間の干渉を示す説明図。（ｂ）は、本実施形態に係るスモールセル基地局の干渉除去部におけるフーリエ変換用時間窓のタイミングの設定例を示す説明図。
【図２５】本実施形態に係るリスニング同期処理機能を有するスモールセル基地局に設けられた干渉除去部における干渉キャンセル処理の更に他の例を示すブロック図。
【図２６】本実施形態に係る高精度のリスニング同期処理機能を有するスモールセル基地局における主要部の概略構成の他の構成例を示すブロック図。
【図２７】本実施形態に係るＭＩＭＯ伝送方式を採用したスモールセル基地局において２本のアンテナそれぞれから送信される送信機雑音（ｎ１，ｎ２）を含む下りリンク信号（ｄ１，ｄ２）とその回り込み干渉の伝送路（ｈ１，ｈ２）とを示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ここでは、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄへの適用を前提に本発明の実施形態を説明するが、類似のセル構成、物理チャネル構成を用いるシステムであれば、本発明の概念はどのようなシステムにも適用可能である。
【００１９】
まず、本発明を適用可能な移動通信システムの全体構成について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るマクロセル基地局とスモールセル基地局と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。
【００２０】
図１において、本実施形態の移動通信システムは、ＬＴＥ（Long Term Evolution）／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの標準仕様に準拠した通信システムであり、第１の基地局としてのマクロセル基地局１０と、そのマクロセル基地局１０の無線通信エリアであるセル（以下、適宜「マクロセル」という。）１０Ａ内に位置する第２の基地局としてのスモールセル基地局２０とを備える。スモールセル基地局２０の無線通信エリアであるセル（以下、適宜「スモールセル」という。）２０Ａは、マクロセル基地局１０のマクロセル１０Ａの内側に含まれている。マクロセル２０Ａは主に屋外にあるため、屋外マクロセルとも呼ばれる。
【００２１】
近年、大都市部においては、中高層ビルの屋内オフィスでの通信トラフィックが急増しているため、高さ方向にも効率良く通信トラフィックを運ぶ手段が求められている。そのため、マクロセル１０Ａ内に位置するビル等の建物４０内の高さ方向を含めて３次元的にスモールセル基地局２０を展開して設置する３次元空間セル構成が有効である。
【００２２】
図１において、第１の移動局であるユーザ端末装置（ＵＥ：User Equipment）３０は、マクロセル基地局１０のセル１０Ａに在圏してマクロセル基地局１０に接続されたユーザ端末装置（ＭＵＥ）であり、マクロセル基地局１０を介して電話やデータ通信などのための無線通信が可能な状態にある。このユーザ端末装置３０は、マクロセル１０Ａとスモールセル２０Ａとの境界部に近い位置に在圏しているため、スモールセル２０Ａからの干渉を受けやすい状況にある。
【００２３】
また、第２の移動局であるユーザ端末装置（ＵＥ）３１は、建物４０内に設置されたスモールセル基地局２０のセル２０Ａの外縁部に在圏してスモールセル基地局２０に接続されたユーザ端末装置（ＳＵＥ）であり、スモールセル基地局２０を介して電話やデータ通信などのための無線通信が可能な状態にある。このユーザ端末装置３１は、スモールセル２０Ａのマクロセル１０Ａとの境界部に近い位置に在圏しているため、マクロセル１０Ａからの干渉を受けやすい状況にある。
【００２４】
ユーザ端末装置３０、３１は、マクロセル１０Ａやスモールセル２０Ａに在圏するときに、その在圏するセルに対応するマクロセル基地局やスモールセル基地局と間で所定の通信方式及び無線通信リソースを用いて無線通信することができる。ユーザ端末装置３０、３１は、例えばＣＰＵやメモリ等を有するコンピュータ装置、コアネットワークに対する外部通信インターフェース部、無線通信部などのハードウェアを用いて構成され、所定のプログラムが実行されることにより基地局１０，２０等との間の無線通信等を行うことができる。
【００２５】
マクロセル基地局１０は、移動体通信網において屋外に設置されている通常の半径数百ｍ乃至数ｋｍ程度の広域エリアであるマクロセルをカバーする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。マクロセル基地局１０は、他の基地局と例えば有線の通信回線で接続され、所定の通信インターフェースで通信可能になっている。また、マクロセル基地局１０は、回線終端装置及び専用回線などの通信回線を介して移動体通信網のコアネットワークに接続され、コアネットワーク上のサーバ装置などの各種ノードとの間で所定の通信インターフェースにより通信可能になっている。
【００２６】
スモールセル基地局２０は、広域のマクロセル基地局とは異なり、無線通信可能距離が数ｍ乃至数百ｍ程度であり、一般家庭、店舗、オフィス等の建物４０の内部にも設置することができる小容量の基地局である。スモールセル基地局２０は、移動体通信網における広域のマクロセル基地局がカバーするエリアよりも小さなエリアをカバーするように設けられるため「スモールセル基地局」と呼ばれたり、「Ｓｍａｌｌ  ｅ−Ｎｏｄｅ  Ｂ」や「Ｓｍａｌｌ  ｅＮＢ」と呼ばれたりする場合もある。スモールセル基地局２０についても、回線終端装置及びＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）回線や光回線等のブロードバンド公衆通信回線などの通信回線を介して移動体通信網のコアネットワークに接続され、コアネットワーク上のサーバ装置などの各種ノードとの間で所定の通信インターフェースにより通信可能になっている。
【００２７】
また、マクロセル基地局１０及びスモールセル基地局２０それぞれの基地局は、例えばＣＰＵやメモリ等を有するコンピュータ装置、コアネットワークに対する外部通信インターフェース部、無線通信部などのハードウェアを用いて構成され、所定のプログラムが実行されることにより、後述の干渉を抑制するための各種処理を実行したり、所定の通信方式及び無線通信リソースを用いてユーザ端末装置３０、３１との間の無線通信を行ったりすることができる。
【００２８】
各基地局１０、２０は、移動局であるユーザ端末装置に対してＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の下りリンクの無線通信可能な基地局である。基地局１０、２０は、例えば、アンテナ、無線信号経路切り換え部、送受共用器（ＤＵＰ：Duplexer）、下り無線受信部とＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）復調部、上り無線受信部、ＳＣ−ＦＤＭＡ（Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access）復調部など備える。更に、各基地局１０、２０は、ＯＦＤＭ変調部、下り無線送信部、制御部等を備える。
【００２９】
ＳＣ−ＦＤＭＡ復調部は、上り無線受信部で受信した受信信号に対してＳＣ−ＦＤＭＡ方式の復調処理を実行し、復調されたデータを制御部に渡す。ＯＦＤＭ変調部は、制御部から受けた自局のセルに在圏しているユーザ端末装置に向けて送信する下り信号のデータを、所定の電力で送信されるように、ＯＦＤＭ方式で変調する。また、基地局が例えばサーバ装置から送信停止対象のサブフレームの情報を受信した場合、ＯＦＤＭ変調部は、無線通信フレーム中の特定のサブフレームについてのみ下り送信を停止するように制御される。下り無線送信部は、ＯＦＤＭ変調部で変調した送信信号を、送受共用器、無線信号経路切り換え部及びアンテナを介して送信する。
【００３０】
基地局１０、２０の制御部は、例えばコンピュータ装置で構成され、所定のプログラムが読み込まれて実行されることにより、各部を制御したり各種処理を実行したりする。また、制御部は、外部通信インターフェース部と協働して、送信停止対象のサブフレームの情報であるＡＢＳパターン情報をサーバ装置から受信する手段としても機能する。また、制御部は、サーバ装置から受信した送信停止対象のサブフレームの情報（ＡＢＳパターン情報）に基づいて、特定の送信停止対象のサブフレームにおける下り送信を停止するように制御する手段としても機能する。
【００３１】
上記基地局１０、２０のうちスモールセル基地局２０の制御部は、マクロセル基地局１０から受信した同期信号に基づいてマクロセル基地局１０との間の時間同期処理を行う手段としても機能する。なお、スモールセル基地局２０における時間同期処理については後述する。
【００３２】
なお、図１では、マクロセル基地局１０及びスモールセル基地局２０を一つずつ図示しているが、マクロセル基地局１０及びスモールセル基地局２０はそれぞれ複数であってもよい。また、図１では、マクロセル１０Ａ及びスモールセル２０Ａそれぞれに在圏するユーザ端末装置が１台ずつ在圏する場合について図示しているが、各セルに在圏するユーザ端末装置は複数台であってもよい。
【００３３】
また、本実施形態の移動通信システムにおいて、各基地局１０、２０と通信回線を介して通信可能なサーバ装置を備えてもよい。このサーバ装置は、ＳＯＮ（Self-Organizing Network）サーバなどとも呼ばれ、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などのハードウェアを用いて構成される。サーバ装置は、所定のプログラムが実行されることにより、所定の通信回線を介してマクロセル基地局１０及びスモールセル基地局２０と通信することができる。また、サーバ装置のコンピュータ装置は、被干渉のスモールセル基地局２０から受信した干渉信号レベルの情報に基づいて、ユーザ端末装置に対する下り送信の無線通信フレーム内の少なくとも一つのサブフレームについて干渉源のマクロセル基地局１０からの下り送信の停止が必要か否かを判断する手段として機能する。また、サーバ装置のコンピュータ装置は、前記下り送信の停止が必要であると判断した場合、無線通信フレーム内の少なくとも一つの送信停止対象のサブフレームを決定する手段としても機能する。サーバ装置のコンピュータ装置は、外部通信インターフェース部と協働して、被干渉のスモールセル基地局２０における干渉信号レベルの情報をスモールセル基地局２０から受信する手段、及び干渉源のマクロセル基地局１０に、前記決定した送信停止対象のサブフレームの情報を送信する手段としても機能する。
【００３４】
次に、上記構成の移動通信システムにおけるセル間干渉制御について説明する。
前述のように急増する移動通信のトラフィックへの対策としてマクロセル１０Ａ上にスモールセル２０Ａを重畳するオーバレイセル構成の適用が有効である。しかし、オーバレイセル構成でマクロセル１０Ａとスモールセル２０Ａが同一周波数帯域を使用する場合、マクロセル１０Ａとスモールセル２０Ａとの間の干渉が生じるため、その適用効果を最大化するためには干渉を制御することが必要となる。干渉制御方法としては、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ標準のｅＩＣＩＣ（enhanced Inter-Cell Interference Coordination）技術が有効である。
【００３５】
図２は、ＬＴＥダウンリンクの無線通信フレームの時間軸方向のフォーマットの一例を示す説明図である。図３は、ＬＴＥダウンリンクの無線通信フレームの時間軸及び周波数軸方向のフォーマットの一例を示す説明図である。
図２に示すように、ＬＴＥダウンリンクの信号の１単位である所定長（図示の例では１０［ｍｓ］）の無線通信フレーム１００は、所定個数（図示の例では１０個）の所定長（図示の例では１．０［ｍｓ］）のサブフレーム１１０で構成される。ＬＴＥダウンリンクのスケジューリングの最小時間単位であるＴＴＩ（Transmission Time Interval）は１サブフレームであるので、サブフレームごとに、スケジューリングされたユーザ端末装置へ無線リソースの最小単位であるリソースブロック（ＲＢ）が割り当てられる。各サブフレーム１１０は、後述のように制御チャネル領域１１０Ａとデータチャネル領域１１０Ｂとを有する。
【００３６】
また、図３に示すように、各サブフレーム１１０では、周波数軸方向に最大で１００個のリソースブロック（ＲＢ）が割り当てられる。先頭から第１番目（♯０）及び第６番目（♯５）のサブフレームの周波数軸方向における中央部の６ＲＢには、後述のように、プライマリー同期信号（ＰＳＳ）１２１及びセカンダリー同期信号（ＳＳＳ）１２２が配置されている。
【００３７】
図２の無線通信フレーム１００において、先頭から第２番目（♯１）、第３番目（♯２）、第４番目（♯３）、第７番目（♯６）、第８番目（♯７）及び第９番目（♯８）の配列位置には、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ標準に準拠したＭＢＳＦＮ（マルチメディア・ブロードキャスト・マルチキャスト・サービス・シングル周波数ネットワーク）サブフレームを設定可能である。ＭＢＳＦＮサブフレームにおいては、当該ＭＢＳＦＮサブフレームをＡＢＳとすることで、セル固有の参照信号（ＣＲＳ）の送信を先頭ＯＦＤＭシンボルを除いて停止できる。この参照信号（ＣＲＳ）の送信を停止できるサブフレームは、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ標準に準拠したＭＢＳＦＮサブフレームである。無線通信フレーム１００のその他の配列位置すなわち先頭から第１番目（♯０）、第５番目（♯４）、第６番目（♯５）及び第１０番目（♯９）の配列位置には、ＭＢＳＦＮサブフレームを設定することができず、参照信号（ＣＲＳ）の送信を停止できない。
【００３８】
図４は、無線通信フレームを構成するサブフレームのフォーマットの一例を示す説明図である。図４において、各サブフレーム１１０は、例えば周波数軸方向に１２サブキャリア（１５［ｋＨｚ］）、時間軸方向に１４ＯＦＤＭシンボルの計１６８個のＲＥ（Resource Element）で構成される。なお、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘが用いられる場合は、１サブフレーム内に１２ＯＦＤＭシンボルが送信される。ここで、「シンボル」とは、無線通信で伝送される情報の一単位である。また、一つのシンボルは伝送対象の情報の１回の変調で生成され、１シンボルの情報量（ビット数）は変調方式によって決まる。１サブフレーム毎に各ユーザ端末装置がどの周波数／時間リソースマッピングされているのか、各ユーザ端末装置へのデータ信号がどのような変調フォーマット（変調方式、符号化率）を使用するか等のスケジューリングを行い、その結果がユーザ端末装置へ通知される。
【００３９】
図４に示すように、各サブフレーム１１０は、下りリンクＬ１／Ｌ２制御チャネル信号のＲＥがマッピングされる先頭部分の制御チャネル領域１１０Ａと、データチャネル信号や上位制御チャネル信号のＲＥがマッピングされるデータチャネル領域１１０Ｂとを有する。なお、制御チャネル領域１１０Ａはサブフレームの先頭の１〜３のＯＦＤＭシンボルを割り当てることができる。
【００４０】
サブフレーム１１０の制御チャネル領域１１０Ａには、Ｌ１／Ｌ２制御チャネルであるＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）が設定される。ＰＤＣＣＨは、上下リンクのスケジューリングの決定や上りリンクの電力制御コマンドなどの制御情報（ＤＣＩ：Downlink Control Information）の伝送に用いられる。ＤＣＩには、ＰＤＳＣＨリソース指示、伝送フォーマット、ＨＡＲＱ情報、および空間多重に関する制御情報を含む下りリンクスケジューリング割当てが含まれる。また、ＤＣＩには、ＰＵＳＣＨリソース指示、伝送フォーマット、ＨＡＲＱ関連情報、上りリンクのスケジューリング情報である上りリンクグラントも含まれる。
【００４１】
また、サブフレーム１１０のデータチャネル領域１１０Ｂには、物理共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Downlink Shared Channel）が設定される。ＰＤＳＣＨは、下りリンクデータを送信する物理チャネルであり、ＭＩＭＯ伝送方式としてＭＩＭＯダイバーシティに加え、ＬＴＥでは最大４レイヤのＭＩＭＯ多重、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄでは最大８レイヤのＭＩＭＯ多重に対応する。また、ＭＩＢ以外の報知情報であるＳＩＢや着信時の呼び出しであるページング情報、その他上位レイヤの制御メッセージ、例えばＲＲＣ（Radio Resource Control protocol）レイヤの制御情報もＰＤＳＣＨで送信される。ユーザ端末装置は、ＰＤＣＣＨから取得した無線リソース割当位置、変調方式、データサイズ（ＴＢ：Transport Block size）等の情報に基づいてＰＤＳＣＨを復号する。
【００４２】
また、ＬＴＥにおいてサブフレーム１１０内の時間領域で１４ＯＦＤＭシンボルのうち、第１、５、８、１２ＯＦＤＭシンボル内にセル固有の参照信号（ＣＲＳ）が分散して規則的に配置される。この参照信号ＣＲＳは、ユーザ端末装置におけるチャネル品質情報（ＣＳＩ：Channel State Information）の測定用の基準信号及びデータ復調用の基準信号という２つの役割を担っている。参照信号ＣＲＳはセルＩＤによって、異なるスクランブリングとマッピングされるサブキャリア位置の周波数シフトが適用される。また、前述のように、通常のサブフレーム内にマッピングされた参照信号ＣＲＳについてはＡＢＳで送信を停止することができず、ＭＢＳＦＮサブフレーム内にマッピングされた先頭以外の参照信号ＣＲＳについてはＡＢＳで送信を停止することができる。
【００４３】
図５及び６はそれぞれ、セル間干渉制御技術（ｅＩＣＩＣ）で採用されているＡＢＳによるサブフレームにおける送信停止の様子の一例を示す説明図である。ｅＩＣＩＣでは、例えば図５及び図６に示すように、マクロセルの一部のサブフレーム（図示の例では♯１〜＃３、＃６〜＃８のサブフレーム）でＡＢＳを設定することで、データチャネル（ＰＤＣＣＨ）信号送信を停止し、スモールセルに接続しているユーザ端末装置におけるデータチャネルの干渉を低減することができる。また、例えば図６に示すように、スモールセルの一部のサブフレーム（図示の例では♯０，＃４，＃５，＃９のサブフレーム）で同様にＡＢＳを設定することにより、マクロセルに接続しているユーザ端末装置におけるデータチャネルの干渉を低減することができる。
【００４４】
図７は、マクロセル１０Ａとスモールセル２０Ａとの間の時間同期が不完全の場合の干渉の様子の一例を示す説明図である。上記セル間干渉制御技術（ｅＩＣＩＣ）では時間軸上で干渉を制御しているため、マクロセル１０Ａとスモールセル２０Ａとの間で精度の高い正確な時間同期が必要である。例えば、１［μｓ］以下の時間精度で時間同期させる必要がある。仮に、マクロセル１０Ａとスモールセル２０Ａとの間の時間同期が不完全であると、例えば図７に示すように、マクロセル１０ＡでＡＢＳが設定されたサブフレーム１１０（＃２）の直前のサブフレーム１１０（＃１）の後端部１１１（＃１）と、スモールセル２０Ａの保護対象のサブフレーム１１０（＃２）の前端部１１２（＃２）とが互いに干渉してしまう。つまり、スモールセル基地局２０から送信されたＬＴＥダウンリンクのサブフレーム１１０（＃２）の前端部１１２（＃２）がユーザ端末装置３１に受信されているときに、マクロセル基地局１０から送信されたＬＴＥダウンリンクのサブフレーム１１０（＃１）の後端部１１１（＃１）がユーザ端末装置３１に到達して干渉する。
【００４５】
図８（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係る移動通信システムで採用するネットワーク・リスニング・ベースの時間同期方法（以下、「リスニング同期方法」という。）の一例を示す説明図である。このリスニング同期方法では、スモールセル基地局２０がマクロセル１０Ａの信号を直接受信し、図８（ａ）に示すようにマクロセル１０Ａの下りリンク信号の無線通信フレーム１００送信タイミングを検出（リスニング）する。スモールセル基地局２０は、図８（ｂ）に示すように、検出したマクロセル１０Ａの無線通信フレーム１００の送信タイミングに、自身のスモールセル２０Ａの下りリンク信号の無線通信フレーム１００の送信タイミングを同期させる。
【００４６】
上記リスニング同期方法は、屋内でも受信可能なマクロセル１０Ａの下りリンク信号を受信して時間同期に利用しているので、スモールセル基地局２０が屋内に設置されている場合でも、ＧＰＳ信号などの屋内に届かない信号を受信して時間同期する場合とは異なり、マクロセル１０Ａとスモールセル２０Ａとの間の時間同期が可能である。また、マクロセル１０Ａの下りリンク信号を直接受信して利用できるため、ＩＥＥＥ１５８８ｖ２などで規定されている所定プロトコルを利用した基地局間のパケットベースの通信を時間同期方法とは異なり、基地局間の通信におけるすべてのノードが上記所定プロトコルをサポートしている必要があるという制約もない。
【００４７】
図９は、本実施形態に係るリスニング同期方法で利用するマクロセル１０Ａの同期信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ）の配置の一例を示す説明図である。上記リスニング同期方法で受信する受信対象の候補としては、ＬＴＥにおいてマクロセル基地局１０からユーザ端末装置に対して周期的に送信される同期信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ）１２０、報知信号（ＰＢＣＨ）１４０、セル固有の参照信号（ＣＲＳ）等が挙げられる。本実施形態では、これらの信号の中で信号処理をより簡易に行うことができる同期信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ）１２０を用いる。この同期信号１２０は、例えば図９に示すようにプライマリー同期信号（ＰＳＳ）１２１とセカンダリー同期信号（ＳＳＳ）１２２とで構成され、第１番目（♯０）及び第６番目（♯５）のサブフレームそれぞれの周波数軸方向における中央部の６ＲＢに配置されている。また、同期信号１２０は、ＰＳＳ１２１とＳＳＳ１２２の２段階で構成され、ユーザ端末装置が基地局に初期アクセスする際の同期に使用される。マクロセル１０Ａの同期信号１２０が含まれる下りリンク信号は、例えばスモールセル基地局２０に備えられた後述の同期信号受信手段としての下りリンク信号受信部（リスニング装置）２５０で受信され、スモールセル基地局２０に送られて時間同期処理に用いられる。
【００４８】
図１０は、リスニング同期方法でマクロセル１０Ａの同期信号１２０を受信して時間同期するときの課題を説明する説明図である。また、図１１は、マクロセル１０Ａの同期信号１２０とスモールセル２０Ａの回り込み信号２２に含まれる同期信号との干渉の様子の一例を示す説明図である。
一般にスモールセル基地局２０の内部クロックの精度が良くないため、上記リスニング同期方法において時間同期の精度を常に最適に保つために、スモールセル基地局２０の運用中も定期的にマクロセル１０Ａの下りリンク信号を受信して同期信号１２０を検出して同期処理を行うのが好ましい。しかしながら、ｅＩＣＩＣが適用されるシステムにおいては、マクロセル基地局とスモールセル基地局のサブフレーム番号が同期される。同期信号は前述のとおり、ユーザ端末装置が基地局に初期アクセスする際に必要となるため、送信を停止することが出来ない。そのため、スモールセル基地局２０の運用中に、マクロセル２０Ａの下りリンク信号を受信しようとすると、例えば図１０及び図１１に示すように、スモールセル基地局２０のアンテナ２３１から送信された送信信号をスモールセル基地局自身が受信した回り込み信号２２に含まれる同期信号２２０（ＰＳＳ２２１，ＳＳＳ２２２）と、マクロセル１０Ａの下りリンク信号１２の同期信号１２０（ＰＳＳ１２１，ＳＳＳ１２２）とが干渉するおそれがある。この回り込み信号２２の受信強度は、建物の壁４１や窓４２等を通過してきたマクロセル１０Ａの下りリンク信号１２の受信強度に比較して非常に大きいため、マクロセル１０Ａの下りリンク信号１２に上記回り込み信号２２が干渉した場合、マクロセル１０Ａの下りリンク信号１２に含まれる同期信号１２０（ＰＳＳ１２１，ＳＳＳ１２２）を検出できず、時間同期が困難になる。
【００４９】
リスニング同期方法の問題点を解決する手段の1つとして、スモールセル基地局でリスニング同期するタイミングでスモールセル基地局自身の送信を停止する回り込み干渉回避技術がある（例えば、非特許文献１参照）。しかし、送信を一部停止する回り込み干渉回避技術は、運用中の基地局の信号の一部送信を停止するため周波数利用効率が低下する課題がある。また、送信を一部停止する回り込み干渉回避技術では、共通信号である同期信号の送信を停止することができないためスモールセル基地局のサブフレーム番号のシフトが不可欠となるので下りリンク信号の柔軟なフレーム構成が設定できない。そこで、本実施形態のスモールセル基地局２０は、スモールセル基地局２０の運用中の自身の送信信号の回り込み信号（干渉信号）２２をアンテナ２５１で受信し、信号処理により、マクロセル１０Ａの同期信号１２０を含む下りリンクのマクロセル信号の受信信号から回り込み信号（干渉信号）２２を除去（キャンセル）し、マクロセル１０Ａの同期信号１２０を検出してリスニング同期処理を実行している。
【００５０】
例えば、本実施形態の一例では、スモールセル基地局２０が、マクロセル基地局１０から送信された同期信号１２０を含む下りリンクのマクロセル信号とスモールセル基地局２０から送信された下りリンクの回り込み信号２２とを含む下りリンク信号を受信する。更に、スモールセル基地局２０は、マクロセル基地局１０の同期信号１２０を含む下りリンクのマクロセル信号のサブフレームのうち、スモールセル基地局２０からの下りリンクの回り込み信号２２がマクロセル基地局１０の同期信号１２０への干渉となる所定のサブフレームについて、下りリンク信号の受信信号から回り込み信号２２の干渉を除去する。また、スモールセル基地局２０は、回り込み信号２２の干渉を除去した下りリンク信号の受信信号に基づいてマクロセル基地局１０の同期信号１２０のタイミングを検出してマクロセル基地局１０との間の時間同期処理を行う。以上のように、スモールセル基地局２０は、自身の回り込み信号２２を除去した下りリンク信号の受信信号からマクロセル１０Ａの同期信号１２０を検出してリスニング同期処理を行うことにより、自身の下りリンクの信号送信を停止することなく、スモールセル基地局２０の運用中においてもマクロセル基地局１０との間の時間同期を精度よく行うことができる。
【００５１】
また、本実施形態の他の例では、スモールセル基地局２０が、マクロセル基地局１０の同期信号１２０を含む下りリンク信号のサブフレームのうち、スモールセル基地局２０からの下りリンクの回り込み信号２２がマクロセル基地局１０の同期信号１２０への干渉となる所定のサブフレームについて、下りリンクの信号送信を停止するように制御し、マクロセル基地局から送信された同期信号を含む下りリンク信号を受信する。更に、スモールセル基地局２０は、スモールセル基地局２０の下りリンクの信号送信停止時にも送信される送信機雑音相当の残留送信信号を、スモールセル基地局２０から有線接続で直接に受信し、受信した前記残留送信信号を複素ベースバンド信号に変換して取得し、取得した前記複素ベースバンド信号を基に前記所定のサブフレームについて前記下りリンク信号の受信信号から前記残留送信信号の干渉を除去し、その残留送信信号の干渉を除去した下りリンクの受信信号に基づいてマクロセル基地局１０の同期信号１２０のタイミングを検出してマクロセル基地局１０との間の時間同期処理を行う。以上のように、スモールセル基地局２０は、自身の回り込み信号２２の干渉を回避するだけでなく自身の送信機雑音の干渉を除去した下りリンク信号の受信信号からマクロセル１０Ａの同期信号１２０を検出してリスニング同期処理を行うことにより、スモールセル基地局２０の運用中においてもマクロセル基地局１０との間の時間同期をより高い精度で行うことができる。
【００５２】
以下、本実施形態に係る高精度のリスニング同期処理機能を有するスモールセル基地局２０の構成例について説明する。なお、以下の構成例において、スモールセル基地局２０はＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの標準仕様に準拠した通常の構成及び動作処理の機能を有しているものとし、それらの説明は省略する。
【００５３】
〔構成例１〕
図１２は、本実施形態に係る高精度のリスニング同期処理機能を有するスモールセル基地局２０の主要部の概略構成の一構成例を示すブロック図である。図１３は、本構成例におけるマクロセル１０Ａ及びスモールセル２０Ａそれぞれにおける下りリンク信号１１、２１のフレーム構成の一例を示す説明図である。
【００５４】
図１２において、本構成例のスモールセル基地局２０は、無線通信部（ＬＴＥ送受信装置）２３０と、送信タイミング制御部２４０と、下りリンク信号受信部（リスニング装置）２５０と、干渉除去部（回り込み干渉キャンセラ）２６０と、同期処理部（リスニング同期装置）２７０を備える。
【００５５】
無線通信部２３０は、アンテナ２３１を介して、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの標準仕様に準拠した無線通信方式により、移動体通信網を介してスモールセル２０Ａ内に在圏するユーザ端末装置（移動機、移動局）３１と下りリンク及び上りリンクの無線通信を行う。例えば、無線通信部２３０は、スモールセル２０Ａ内のユーザ端末装置３１に対してＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の下りリンク信号２１を送信することができる。
【００５６】
送信タイミング制御部２４０は、マクロセル基地局１０との間で時間同期がなされた状態で、例えば前述の所定のＡＢＳパターンに基づいて、ユーザ端末装置３１に対する下りリンク信号２１の送信タイミングを制御する。
【００５７】
下りリンク信号受信部２５０は、アンテナ２５１を介して、マクロセル基地局１０から送信された同期信号１２０（ＰＳＳ１２１，ＳＳＳ１２２）を含む下りリンク信号（マクロセル信号）１１と、スモールセル基地局２０自身から送信された下りリンクの回り込み信号２２とを含む下りリンク信号２５５を受信する。
【００５８】
干渉除去部２６０は、マクロセル基地局１０の同期信号を含む１２０（ＰＳＳ１２１，ＳＳＳ１２２）下りリンクのマクロセル信号のサブフレームのうち、スモールセル基地局２０からの下りリンクの回り込み信号２２がマクロセル基地局１０の同期信号１２０への干渉となる所定のサブフレーム１５０について、下りリンク信号２５５の受信信号から回り込み信号２２の干渉を除去する。図１３の例では、マクロセルの下りリンク信号１１における同期信号１２０が配置されたサブフレーム（＃０、＃５）に時間軸上で対応するスモールセル２０Ａのサブフレーム（＃８、＃３）について、下りリンク信号２５５の受信信号から回り込み信号２２の干渉を除去する処理を行う。
【００５９】
同期処理部（リスニング同期装置）２７０は、回り込み信号２２の干渉を除去した下りリンク信号の受信信号に基づいて、マクロセル基地局１０の同期信号１２０（ＰＳＳ１２１，ＳＳＳ１２２）のタイミングを検出してマクロセル基地局１０との間の時間同期処理を行う。
【００６０】
本構成例のスモールセル基地局２０によれば、回り込み信号２２の干渉を除去した下りリンク信号の受信信号を用いることにより、回り込み信号２２の干渉の影響を受けることなくマクロセル基地局１０の同期信号１２０のタイミングを精度よく検出できるため、マクロセル基地局１０との間の時間同期の精度を高めることができる。しかも、スモールセル基地局２０からの下りリンク信号の送信は停止する必要がないため、スモールセル基地局２０の運用中においてもマクロセル基地局１０との間の時間同期を行うことができる。
【００６１】
〔構成例２〕
図１４は、本実施形態に係るリスニング同期処理機能を有するスモールセル基地局２０に設けられた干渉除去部２６０における干渉キャンセル処理の一例を示すブロック図である。なお、本構成例のスモールセル基地局２０の全体構成は、前述の図１２と同様であり、それらの説明は省略する。
【００６２】
図１４に示す本構成例の干渉除去部２６０は、まず、スモールセル基地局２０自身からの下りリンクの信号送信のタイミングに合わせて、下りリンク信号受信部２５０で受信した下りリンク信号２５５の時間軸上の受信信号からＣＰ（サイクリック・プレフィックス）を除去する（Ｓ２６１）。次に、干渉除去部２６０は、ＣＰを除去した時間軸上の受信信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）によりフーリエ変換して周波数軸上の受信信号に変換し（Ｓ２６２）、その周波数軸上の受信信号に基づいて、回り込み信号２２についてチャネル推定を行う（Ｓ２６３）。次に、干渉除去部２６０は、前記チャネル推定の結果であるチャネル推定値を、同じスモールセル基地局２０内の無線通信部２３０から送信される既知信号である下りリンク信号に乗算することにより、回り込み信号２２の周波数軸上のレプリカを生成する（Ｓ２６４）。次に、干渉除去部２６０は、前記周波数軸上の受信信号から回り込み信号の周波数軸上のレプリカを減算することにより、回り込み信号の干渉を除去した周波数軸上の受信信号を生成する（Ｓ２６５）。
【００６３】
本構成例の同期処理部２７０は、干渉除去部２６０から出力された回り込み信号の干渉を除去した周波数軸上の受信信号に、マクロセル基地局１０の同期信号の複素共役を乗算して周波数応答を求め、その周波数応答を逆フーリエ変換してインパルス応答を求め、そのインパルス応答に基づいてマクロセル基地局１０の同期信号１２０のタイミングを検出する。
【００６４】
本構成例のスモールセル基地局２０によれば、回り込み信号２２の干渉を除去した下りリンク信号の受信信号を用いることにより、回り込み信号２２の干渉の影響を受けることなくマクロセル基地局１０の同期信号１２０のタイミングを精度よく検出できるため、マクロセル基地局１０との間の時間同期の精度を高めることができる。しかも、スモールセル基地局２０からの下りリンク信号の送信は停止する必要がないため、スモールセル基地局２０の運用中においてもマクロセル基地局１０との間の時間同期を行うことができる。
特に、本構成例のスモールセル基地局２０によれば、回り込み信号２２の干渉除去処理と同期信号１２０のタイミング検出処理とを周波数軸上で行うことにより、リスニング同期処理の高速化を図ることができる。
【００６５】
〔構成例３〕
図１５は、本実施形態に係るリスニング同期処理機能を有するスモールセル基地局２０に設けられた干渉除去部２６０における干渉キャンセル処理の他の例を示すブロック図である。なお、本構成例のスモールセル基地局２０の全体構成は、前述の図１２と同様であり、それらの説明は省略する。また、図１４の干渉キャンセル処理と共通する処理ステップ（Ｓ２６１〜Ｓ２６５）についても説明を省略する。
【００６６】
図１５に示す本構成例の干渉除去部２６０は、回り込み信号の干渉を除去した周波数軸上の受信信号を生成した（Ｓ２６５）後、その周波数軸上の受信信号をＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）により逆フーリエ変換して時間軸上の受信信号に変換する（Ｓ２６６）。
【００６７】
本構成例の同期処理部２７０は、干渉除去部２６０から出力された回り込み信号の干渉を除去した時間軸上の受信信号に、マクロセル基地局１０の同期信号の複素共役を乗算して相互相関値を求め、その相互相関値に基づいてマクロセル基地局１０の同期信号１２０のタイミングを検出する。
【００６８】
本構成例のスモールセル基地局２０によれば、回り込み信号２２の干渉を除去した下りリンク信号の受信信号を用いることにより、回り込み信号２２の干渉の影響を受けることなくマクロセル基地局１０の同期信号１２０のタイミングを精度よく検出できるため、マクロセル基地局１０との間の時間同期の精度を高めることができる。しかも、スモールセル基地局２０からの下りリンク信号の送信は停止する必要がないため、スモールセル基地局２０の運用中においてもマクロセル基地局１０との間の時間同期を行うことができる。
【００６９】
〔構成例４〕
図１６は、本実施形態に係るリスニング同期処理機能を有するスモールセル基地局２０に設けられた干渉除去部２６０における干渉キャンセル処理の更に他の例を示すブロック図である。なお、本構成例のスモールセル基地局２０の全体構成は、前述の図１２と同様であり、それらの説明は省略する。また、図１４の干渉キャンセル処理と共通する処理ステップ（Ｓ２６１〜Ｓ２６４）についても説明を省略する。
【００７０】
図１６に示す本構成例の干渉除去部２６０は、前記周波数軸上のレプリカを生成した（Ｓ２６４）後、生成した周波数軸上のレプリカをＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）により逆フーリエ変換して時間軸上のレプリカに変換する（Ｓ２６６）。次に、干渉除去部２６０は、時間軸上のレプリカについて、標準のＬＴＥと同様に、ＣＰ（サイクリック・プレフィックス）を付加する（Ｓ２６７）。次に、干渉除去部２６０は、前記下りリンク信号受信部２５０から入力されたＣＰを有する時間軸上の受信信号から、回り込み信号のＣＰが付加された時間軸上のレプリカを減算することにより、回り込み信号の干渉を除去した時間軸上の受信信号を生成する（Ｓ２６５）。
【００７１】
本構成例の同期処理部２７０は、干渉除去部２６０から出力された回り込み信号の干渉を除去した時間軸上の受信信号に、マクロセル基地局１０の同期信号の複素共役を乗算して相互相関値を求め、その相互相関値に基づいてマクロセル基地局１０の同期信号１２０のタイミングを検出する。
【００７２】
本構成例のスモールセル基地局２０によれば、回り込み信号２２の干渉を除去した下りリンク信号の受信信号を用いることにより、回り込み信号２２の干渉の影響を受けることなくマクロセル基地局１０の同期信号１２０のタイミングを精度よく検出できるため、マクロセル基地局１０との間の時間同期の精度を高めることができる。しかも、スモールセル基地局２０からの下りリンク信号の送信は停止する必要がないため、スモールセル基地局２０の運用中においてもマクロセル基地局１０との間の時間同期を行うことができる。
【００７３】
なお、上記構成例２〜４のスモールセル基地局２０において、下りリンクのデータ信号の送信にＭＩＭＯ伝送方式を採用している場合、前述のセル固有のセル参照信号（ＣＲＳ）や同期信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ）を用いて、複数のアンテナそれぞれから送信される回り信号２２の複数の伝送路ごとに前記チャネル推定（Ｓ２６３）を行ってもよい。
【００７４】
図１７は、本実施形態に係るＭＩＭＯ伝送方式を採用したスモールセル基地局２０においてセル参照信号を用いてチャネル推定を行う場合の２本のアンテナ２３１（＃０，＃１）それぞれから送信される下りリンク信号（ｄ１，ｄ２）とその回り込み干渉の伝送路（ｈ１，ｈ２）とを示す説明図である。また、図１８（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、スモールセル基地局２０の２本のアンテナ２３１（＃０，＃１）それぞれから送信される下りリンク信号のサブフレーム構成の一例を示す説明図である。
【００７５】
本例では、図１８に示すように、各アンテナ２３１（＃０，＃１）から送信される２つの下りリンク信号において、セル参照信号ＣＲＳ（アンテナ＃０）及びＣＲＳ（アンテナ＃０）は互いに異なる位置のリソースエレメントに割り当てられ、下りリンク信号受信部２５０のアンテナ２５１で受信される。また、２つの下りリンク信号ｄ１，ｄ２の間で制御信号（ＰＤＣＣＨ）がセル参照信号ＣＲＳに干渉しないように、セル参照信号ＣＲＳに対応するリソースエレメントでは制御信号（ＰＤＣＣＨ）を送信しないようにしている。
【００７６】
また、本例では、前述の図１３に示すように、マクロセル１０Ａで同期信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ）１２０が送信されているサブフレーム（図１３の例では、サブフレーム＃０、＃５）に対応しているスモールセル２０Ａのサブフレーム（図１３の例では、サブフレーム＃８、＃３）に含まれるセル参照信号ＣＲＳを用いて、回り込み信号２２のチャネル推定を行っている。
【００７７】
図１７において、スモールセル基地局２０の下りリンク信号（データ信号）は、アンテナ２３１（＃０，＃１）ごとに別々の信号ｄ１，ｄ２として送信される。信号ｄ１，ｄ２はそれぞれ、互いに異なる伝送路（ｈ１，ｈ２）を通り、回り込み信号２２として下りリンク信号受信部（リスニング装置）２５０のアンテナ２５１で受信される。ここで、第１のアンテナ２３１（＃０）から送信される回り込み信号ｄ１は、図１８（ａ）のサブフレーム構成を有し、第１の伝送路ｈ１を通って下りリンク信号受信部２５０のアンテナ２５１で受信される。また、第２のアンテナ２３１（＃１）から送信される回り込み信号ｄ２は、図１８（ｂ）のサブフレーム構成を有し、第２の伝送路ｈ２を通って下りリンク信号受信部２５０のアンテナ２５１で受信される。従って、アンテナ２５１で受信される回り込み信号ｄ１，ｄ２の受信信号ｒは、次の式（１）で示すように合成された信号になり、下りリンク信号受信部２５０で受信されて干渉除去部２６０に入力される。
【数１】
2017147683.tif 000003
【００７８】
干渉除去部２６０では、下りリンク信号受信部２５０で受信されたアンテナ２３１（＃０，＃１）間で互いに干渉のないセル参照信号ＣＲＳを含む回り込み信号の受信信号ｒと、アンテナ２３１（＃０，＃１）毎に異なるセル参照信号ＣＲＳの既知のリソース割り当て情報（図１８参照）とに基づき、回り込み信号２２の伝送路（ｈ１，ｈ２）についてチャネル推定を行う。
【００７９】
以上、図１７及び図１８に示すチャネル推定の例では、セル参照信号ＣＲＳを用いてチャネル推定を行うことにより、スモールセルとマクロセルとの間でフレーム同期していない場合でも、回り込み信号２２の伝送路（ｈ１，ｈ２）について精度よくチャネル推定を行うことができる。
【００８０】
図１９は、本実施形態に係るＭＩＭＯ伝送方式を採用したスモールセル基地局２０において同期信号を用いてチャネル推定を行う場合の２本のアンテナ２３１（＃０，＃１）それぞれから送信される同じ同期信号ｓとその回り込み干渉の伝送路（ｈ１，ｈ２）とを示す説明図である。また、図２０は、同期信号を用いてチャネル推定を行う場合のマクロセル１０Ａ及びスモールセル２０Ａそれぞれにおける下りリンク信号のフレーム構成の一例を示す説明図である。また、図２１は、スモールセル２０Ａのチャネル推定に用いる同期信号を含む下りリンク信号のフレーム構成の一例を示す説明図である。
【００８１】
本例では、図２０に示すようにスモールセルとマクロセルとの間でフレーム同期しており、マクロセル１０Ａで同期信号１２０（ＰＳＳ１２１，ＳＳＳ１２２）が送信されているサブフレーム（図２０の例では、サブフレーム＃０、＃５）に対応しているスモールセル２０Ａのサブフレーム（図２０の例では、サブフレーム＃０、＃５）に含まれる同期信号１２０を用いて、回り込み信号２２のチャネル推定を行っている。
【００８２】
また、本例では、図２１に示すように、各アンテナ２３１（＃０，＃１）から送信される２つの下りリンク信号において、セル参照信号ＣＲＳ（アンテナ＃０）及びＣＲＳ（アンテナ＃０）は互いに異なる位置のリソースエレメントに割り当てられ、下りリンク信号受信部２５０のアンテナ２５１で受信される。また、２つの下りリンク信号ｄ１，ｄ２の間で制御信号（ＰＤＣＣＨ）がセル参照信号ＣＲＳに干渉しないように、セル参照信号ＣＲＳに対応するリソースエレメントでは制御信号（ＰＤＣＣＨ）を送信しないようにしている。
【００８３】
図１９において、スモールセル基地局２０の下りリンク信号では、２つのアンテナ２３１（＃０，＃１）ごとに同じ同期信号ｓ（１２０）が送信されている。各アンテナから送信された同期信号ｓ（１２０）はそれぞれ、互いに異なる伝送路（ｈ１，ｈ２）を通り、回り込み信号２２として下りリンク信号受信部（リスニング装置）２５０のアンテナ２５１で受信される。ここで、第１のアンテナ２３１（＃０）から送信される同期信号（回り込み信号）ｓ（１２０）は、第１の伝送路ｈ１を通って下りリンク信号受信部２５０のアンテナ２５１で受信される。また、第２のアンテナ２３１（＃１）から送信される同期信号（回り込み信号）ｓは、第２の伝送路ｈ２を通って下りリンク信号受信部２５０のアンテナ２５１で受信される。従って、アンテナ２５１で受信される同期信号ｓを含む回り込み信号の受信信号ｒは、次の式（２）で示すように合成された信号になり、下りリンク信号受信部２５０で受信されて干渉除去部２６０に入力される。
【数２】
2017147683.tif 000004
【００８４】
干渉除去部２６０では、下りリンク信号受信部２５０で受信された同期信号１２０を含む回り込み信号の受信信号ｒと、同期信号ｓの既知のリソース割り当て情報（図２１参照）とに基づき、回り込み信号２２の各伝送路（ｈ１，ｈ２）を合成した伝送路ｈについてチャネル推定を行う。
【００８５】
以上、図１９〜図２１に示すチャネル推定の例では、同期信号１２０を用いてチャネル推定を行うことにより、スモールセル基地局２０のアンテナ数に左右されずに、回り込み信号２２の伝送路（ｈ１，ｈ２）について簡易なチャネル推定が可能になる。
【００８６】
なお、図１７及び図１８の干渉除去部２６０のチャネル推定において、スモールセル２０Ａのサブフレーム（＃０〜＃９）のうちマクロセル１０Ａの同期信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ）に対する干渉となるサブフレームのみにおいてセル参照信号ＣＲＳを用いてチャネル推定を実施する場合、マクロセル１０Ａの下りリンク信号が強いと、チャネル推定の精度が劣化するおそれがある。
【００８７】
そこで、本実施形態の干渉除去部２６０は、スモールセル２０Ａのサブフレーム（＃０〜＃９）のうちマクロセル基地局１０が送信していないサブフレームに含まれるセル参照信号ＣＲＳに基づいてチャネル推定を行ってもよい。
【００８８】
例えば、図２２に示すように、マクロセル１０Ａのサブフレームの一部（図示の例ではサブフレーム＃１、＃６）をＡＢＳにより送信停止しておき、そのマクロセル１０Ａの送信停止のサブフレームに対応するスモールセル２０Ａのサブフレーム（図示の例ではサブフレーム＃９、＃４）に含まれるセル参照信号ＣＲＳに基づいてチャネル推定を行う。そして、このチャネル推定に基づいて、マクロセル１０Ａの同期信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ）に対する干渉（スモールセル２０Ａの回り込み信号２２の干渉）を除去するサブフレーム１５０のチャネル推定を補完して求める。
【００８９】
以上のように、マクロセル基地局１０が送信していないサブフレームに含まれるセル参照信号ＣＲＳに基づいて行ったチャネル推定の結果を用いることにより、マクロセル１０Ａの下りリンク信号の影響を受けにくく、マクロセル１０Ａの同期信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ）に対する干渉（スモールセル２０Ａの回り込み信号２２の干渉）を除去する対象のサブフレーム１５０のチャネル推定精度が向上し、回り込み干渉キャンセラの特性が向上する。
【００９０】
また、図１９〜図２１の干渉除去部２６０のチャネル推定において、スモールセル２０Ａのサブフレーム（＃０〜＃９）のうちマクロセル１０Ａの同期信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ）に対する干渉となるサブフレームのみにおいて同期信号１２０を用いてチャネル推定を実施する場合、マクロセル１０Ａの下りリンク信号が強いと、チャネル推定の精度が劣化するおそれがある。
【００９１】
そこで、本実施形態の干渉除去部２６０は、スモールセル２０Ａのサブフレーム（＃０〜＃９）のうちマクロセル基地局１０が送信していないサブフレームに含まれる同期信号１２０に基づいてチャネル推定を行ってもよい。
【００９２】
例えば、図２３に示すように、マクロセル１０Ａのサブフレームの一部（図示の例ではサブフレーム＃２、＃７）をＡＢＳにより送信停止しておき、そのマクロセル１０Ａの送信停止のサブフレームに対応するスモールセル２０Ａの同期信号１２０を含むサブフレーム（図示の例ではサブフレーム＃０、＃５）に含まれる同期信号１２０に基づいてチャネル推定を行う。そして、このチャネル推定に基づいて、マクロセル１０Ａの同期信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ）に対する干渉（スモールセル２０Ａの回り込み信号２２の干渉）を除去するサブフレーム１５０のチャネル推定を補完して求める。
【００９３】
以上のように、マクロセル基地局１０が送信していないサブフレームに含まれる同期信号１２０に基づいて行ったチャネル推定の結果を用いることにより、マクロセル１０Ａの下りリンク信号の影響を受けにくく、回り込み信号２２の干渉を除去する対象のサブフレーム１５０のチャネル推定精度が向上し、回り込み干渉キャンセラの特性が向上する。
【００９４】
また、図１７〜図２１の干渉除去部２６０のＦＦＴ（Ｓ２６２）において、そのフーリエ変換用時間窓（ＦＦＴ窓）のタイミングがずれると、前後のシンボルとの干渉が発生し、回り込み信号２２のチャネル推定精度が劣化するおそれがある。例えば、図２４（ａ）に示すようにフーリエ変換用時間窓（ＦＦＴ窓）が後方にずれると、次の（時間軸上の後方の）ＯＦＤＭシンボルのＣＰの一部を含めてフーリエ変換を行うため、周波数軸上の有効シンボルの精度が低下し、回り込み信号２２のチャネル推定精度が劣化するおそれがある。
【００９５】
そこで、図２４（ｂ）に示すように、干渉除去部２６０のＦＦＴ（Ｓ２６２）においてフーリエ変換の計算を行うフーリエ変換用時間窓（ＦＦＴ窓）の先端部が、ＯＦＤＭシンボルにおける有効シンボルの前方のＣＰ内（例えばＣＰの中央）に位置するように、フーリエ変換用時間窓（ＦＦＴ窓）の開始タイミングを設定してもよい。この場合は、フーリエ変換用時間窓の位置が多少変動しても、フーリエ変換用時間窓と次の（時間軸上の後方の）ＯＦＤＭシンボルのＣＰとの干渉が生じないため、回り込み信号２２のチャネル推定精度の劣化を抑制できる。
【００９６】
〔構成例５〕
図２５は、本実施形態に係るリスニング同期処理機能を有するスモールセル基地局２０に設けられた干渉除去部２６０における干渉キャンセル処理の更に他の例を示すブロック図である。本構成例は、干渉除去部２６０における干渉キャンセル処理が時間軸上で完結する処理である。なお、本構成例のスモールセル基地局２０の全体構成は、前述の図１２と同様であり、それらの説明は省略する。
【００９７】
図２５に示す本構成例の干渉除去部２６０は、まず、下りリンク信号受信部２５０で受信した下りリンク信号の時間軸上の受信信号と当該スモールセル基地局２０から送信される下りリンク信号との相互相関関数を計算してインパルス応答を求めてチャネル推定を行う（Ｓ２６３）。次に、干渉除去部２６０は、前記チャネル推定の結果である前記インパルス応答値を、同じスモールセル基地局２０内の無線通信部２３０から送信される既知信号である下りリンク信号に乗算することにより、回り込み信号２２の時間軸上のレプリカを生成する（Ｓ２６４）。次に、干渉除去部２６０は、下りリンク信号受信部２５０から出力される時間軸上の受信信号から回り込み信号２２の時間軸上のレプリカを減算することにより、回り込み信号の干渉を除去した時間軸上の受信信号を生成する（Ｓ２６５）。
【００９８】
本構成例の同期処理部２７０は、干渉除去部２６０から出力された回り込み信号の干渉を除去した時間軸上の受信信号に、マクロセル基地局１０の同期信号の複素共役を乗算して相互相関関数値を求め、その相互相関関数値に基づいてマクロセル基地局１０の同期信号１２０のタイミングを検出する。
【００９９】
本構成例のスモールセル基地局２０によれば、回り込み信号２２の干渉を除去した下りリンク信号の受信信号を用いることにより、回り込み信号２２の干渉の影響を受けることなくマクロセル基地局１０の同期信号１２０のタイミングを精度よく検出できるため、マクロセル基地局１０との間の時間同期の精度を高めることができる。しかも、スモールセル基地局２０からの下りリンク信号の送信は停止する必要がないため、スモールセル基地局２０の運用中においてもマクロセル基地局１０との間の時間同期を行うことができる。
【０１００】
〔構成例６〕
図２６は、本実施形態に係る高精度のリスニング同期処理機能を有するスモールセル基地局２０における主要部の概略構成の他の構成例を示すブロック図である。また、図２７は、ＭＩＭＯ伝送方式を採用したスモールセル基地局２０において２本のアンテナそれぞれから送信される送信機雑音（ｎ１，ｎ２）を含む下りリンク信号（ｄ１，ｄ２）とその回り込み干渉の伝送路（ｈ１，ｈ２）とを示す説明図である。本構成例は、無線通信部２３０内の送信機雑音を更にキャンセル（除去）してマクロセル基地局１０との間の時間同期を更に精度よく行うことができる例である。
【０１０１】
図２７において、スモールセル基地局２０の下りリンク信号（データ信号）は、無線通信部２３０においてアンテナ２３１（＃０，＃１）ごとに別々の信号ｄ１，ｄ２となり、増幅器を経て、その信号ｄ１，ｄ２と送信機雑音ｎ１，ｎ２とが合成された信号（ｄ１＋ｎ１，ｄ２＋ｎ２）として送信される。この合成された信号（ｄ１＋ｎ１，ｄ２＋ｎ２）はそれぞれ、互いに異なる伝送路（ｈ１，ｈ２）を通り、回り込み信号２２として下りリンク信号受信部（リスニング装置）２５０のアンテナ２５１で受信される。このアンテナ２５１で受信される回り込み信号（ｄ１＋ｎ１，ｄ２＋ｎ２）の受信信号ｒは、次の式（３）で示すように合成された信号になり、下りリンク信号受信部２５０で受信されて干渉除去部２６０に入力される。
【数３】
2017147683.tif 000005
【０１０２】
本構成例の無線通信部２３０は、マクロセル１０Ａの同期信号１２０が送信されているタイミングで、スモールセル２０Ａの複数のサブフレームを送信停止するように制御することにより、下りリンク信号（データ信号）ｄ１，ｄ２の回り込み干渉を低減する。更に、本構成例の干渉除去部２６０は、上記所定のタイミングに残留する無線通信部２３０の送信機雑音ｎ１，ｎ２を除去することにより、マクロセル１０Ａの同期信号１２０を検出してリスニング同期する。
【０１０３】
図２６に示すように、本構成例のスモールセル基地局２０では、同期処理部２７０の前段に設けられた干渉除去部２６０が、下りリンクの信号送信停止時にも無線通信部２３０から送信される送信機雑音相当の残留送信信号ｎ１，ｎ２の回り込み干渉キャンセラ機能を有する。干渉除去部２６０は、スモールセル２０Ａのサブフレーム（＃０〜＃９）のうちマクロセル１０Ａの同期信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ）に対する干渉となるサブフレームのみにおいて、信号処理により、上記所定のタイミングに無線通信部２３０から受信装置２８０が残留送信信号を有線接続で直接に受信し、複素ベースバンド信号に変換して取得し、取得した複素ベースバンド信号の残留送信信号ｎ１，ｎ２を受信信号ｒから除去してキャンセルする処理を行う。
【０１０４】
本構成例の同期処理部２７０は、データ信号及び送信機雑音の回り込み信号の干渉を除去して干渉除去部２６０から出力された受信信号に基づいて、マクロセル基地局１０の同期信号１２０（ＰＳＳ１２１，ＳＳＳ１２２）のタイミングを検出してマクロセル基地局１０との間の時間同期処理を行う。
【０１０５】
本構成例のスモールセル基地局２０によれば、回り込み信号２２の干渉を除去した下りリンク信号の受信信号を用いることにより、回り込み信号２２の干渉の影響を受けることなくマクロセル基地局１０の同期信号１２０のタイミングを精度よく検出できるため、マクロセル基地局１０との間の時間同期の精度を高めることができる。特に、本構成例のスモールセル基地局２０によれば、上記所定のサブフレームでデータ信号の送信を停止することによりデータ信号の回り込み干渉を低減するとともに、そのサブフレームのタイミングにおける送信機雑音の回り込み干渉を低減できるため、回り込み信号２２を除去してキャンセルする回り込み干渉キャンセラの精度が更に向上し、更に高精度のリスニング同期処理を行うことができる。
【０１０６】
以上、本実施形態によれば、スモールセル基地局２０の運用中においてもマクロセル１０Ａの下りリンク信号である同期信号を利用してスモールセル基地局２０とマクロセル基地局１０との間の時間同期を行うことができる。
【０１０７】
また、本実施形態では、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄへの適用を前提に説明したが、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄと類似のＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の下りリンクの無線通信、無線通信フレーム、ＯＦＤＭシンボルなどを用いるシステムであれば、本発明の概念はどのようなシステムにも適用可能であり、さらに本実施形態に示した送信機および受信機の構成に限定されない。
【０１０８】
また、本明細書で説明された処理工程並びに移動通信システム、マクロセル基地局１０、スモールセル基地局２０及びユーザ端末装置（移動局）３０の構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。
【０１０９】
ハードウェア実装については、実体（例えば、各種無線通信装置、Ｎｏｄｅ Ｂ、端末、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置）において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、１つ又は複数の、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。
【０１１０】
また、ファームウェア及び／又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム（例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード）で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び／又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ／プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＦＬＡＳＨメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、１又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。
【０１１１】
また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。
【符号の説明】
【０１１２】
１０  マクロセル基地局
１０Ａ  マクロセル
１２  下りリンク信号（マクロセル信号）
２０  スモールセル基地局
２０Ａ  スモールセル
２１  下りリンク信号（スモールセル信号）
２２  回り込み信号
３０、３１  ユーザ端末装置（移動機、移動局）
４０  建物
１００  無線通信フレーム
１１０  サブフレーム
１１０Ａ  制御チャネル領域
１１０Ｂ  データチャネル領域
１２０  同期信号
１２１  プライマリー同期信号（ＰＳＳ）
１２２  セカンダリー同期信号（ＳＳＳ）
１４０  報知情報（ＰＢＣＨ）
１５０  干渉キャンセル対象のサブフレーム
２３０  無線通信部（ＬＴＥ送受信装置）
２３１  アンテナ
２３１（＃０）  アンテナ＃０
２３１（＃１）  アンテナ＃１
２４０  送信タイミング制御部
２５０  下りリンク信号受信部（リスニング装置）
２５１  アンテナ
２５５  下りリンク信号
２６０  干渉除去部（回り込みキャンセラ）
２７０  同期処理部（リスニング同期部）
２８０  受信装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１３】
【特許文献１】特開２０１２−１２９７９３号公報
【非特許文献】
【０１１４】
【非特許文献１】小西光邦，緒方大悟，長手厚史，藤井輝也，「ｅＩＣＩＣにおけるサブフレームシフトを用いたリスニング同期に関する一検討」，ＥｉＣ  電子情報通信学会  ２０１４年ソサイエティ大会講演論文集（ＤＶＤ），Ｂ−５−６９，平成２６年９月９日，一般社団法人電子情報通信学会
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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