無線通信システム、基地局及びその制御方法
【課題】ヘテロジーニアスネットワークにおける基地局間干渉を低減し、システム全体のスループットを改善できるようにする。
【解決手段】一実施形態に係る無線通信システム１は、マクロセル基地局ＭｅＮＢの通信エリアに配置され、マクロセル基地局ＭｅＮＢよりも送信電力が低いピコセル基地局ＰｅＮＢを有する。ＰＤＳＣＨとして使用可能な無線リソースについて、マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースとマクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースとの比であるリソース分割比を決定し、決定されたリソース分割比に従って定められるマクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースの中から、マクロセル基地局ＭｅＮＢに接続する無線端末に無線リソースを割り当てる。リソース分割比は、マクロセル基地局ＭｅＮＢ及びピコセル基地局ＰｅＮＢのそれぞれセルエッジ端末の期待スループットに応じて決定される。
【解決手段】一実施形態に係る無線通信システム１は、マクロセル基地局ＭｅＮＢの通信エリアに配置され、マクロセル基地局ＭｅＮＢよりも送信電力が低いピコセル基地局ＰｅＮＢを有する。ＰＤＳＣＨとして使用可能な無線リソースについて、マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースとマクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースとの比であるリソース分割比を決定し、決定されたリソース分割比に従って定められるマクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースの中から、マクロセル基地局ＭｅＮＢに接続する無線端末に無線リソースを割り当てる。リソース分割比は、マクロセル基地局ＭｅＮＢ及びピコセル基地局ＰｅＮＢのそれぞれセルエッジ端末の期待スループットに応じて決定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘテロジーニアスネットワークに適用される無線通信システム、基地局及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在運用されている第３世代及び第３．５世代セルラ無線通信システムよりも高速・大容量の通信を実現する次世代システムとして、標準化団体である３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）で標準化されているＬＴＥ（Long Term Evolution）、及びＬＴＥを高度化したＬＴＥ Ａｄｖａｎｃｅｄがある。
【０００３】
ＬＴＥシステム（ＬＴＥ Ａｄｖａｎｃｅｄを含む）の下りリンクでは、基地局は、ＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）と称されるデータ伝送用チャネルを使用して、無線端末へのユーザデータを送信する。なお、下りリンクとは、基地局から無線端末へ向かう方向の通信であり、上りリンクとは、無線端末から基地局へ向かう方向の通信である。
【０００４】
また、ＬＴＥ Ａｄｖａｎｃｅｄにおいては、高電力基地局（いわゆる、マクロセル基地局）の通信エリアに低電力基地局（いわゆる、ピコセル基地局や、フェムトセル基地局、リレーノード）が配置されるネットワークであるヘテロジーニアスネットワークの提供が検討されている。ヘテロジーニアスネットワークは、高電力基地局の負荷を低電力基地局に分散させることが可能である。
【０００５】
しかしながら、無線端末は複数の基地局のうち無線信号の受信電力が最も高いものに接続することが一般的であることから、ヘテロジーニアスネットワークにおいては、送信電力の低い低電力基地局に無線端末が接続する機会が少なくなる可能性がある。
【０００６】
このような事情に鑑みて、低電力基地局からの受信電力が最も高い状態でなくても無線端末を当該低電力基地局に接続するように制御することで、低電力基地局のカバレッジ（通信エリア範囲）を拡大する手法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】3GPP R1-093433 “Importance of Serving Cell Selection in Heterogeneous Networks” February, 2010.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、隣接する基地局間でデータ伝送用チャネルとして使用される無線リソースが重複する場合、一方の基地局のデータ伝送用チャネルが、他方の基地局のデータ伝送用チャネルからの干渉を受け、当該一方の基地局のデータ伝送用チャネルを介してユーザデータを正常に受信できなくなる可能性がある。
【０００９】
特に、ヘテロジーニアスネットワークにおいて低電力基地局のカバレッジを拡大する手法では、低電力基地局のデータ伝送用チャネルが高電力基地局のデータ伝送用チャネルから大きな干渉を受ける可能性が高いため、上記の問題がより一層深刻になる。
【００１０】
そこで、本発明は、ヘテロジーニアスネットワークにおける基地局間干渉を低減し、システム全体のスループットを改善できる無線通信システム、基地局及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明に係る無線通信システムの特徴は、高電力基地局（例えばマクロセル基地局ＭｅＮＢ）と、前記高電力基地局の通信エリアに配置され、前記高電力基地局よりも送信電力が低い低電力基地局（例えばピコセル基地局ＰｅＮＢ）とを有する無線通信システム（無線通信システム１）であって、前記高電力基地局が特定の下りリンクチャネル（例えばＰＤＳＣＨ）として使用すべき無線リソースについて、第１の無線リソース（例えばマクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソース又はマクロセル通常電力ＰＤＳＣＨリソース）と、前記第１の無線リソースよりも前記高電力基地局の送信電力が低くなるように制限される第２の無線リソース（例えばマクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソース又はマクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソース）との比であるリソース分割比を決定する分割比決定部（分割比決定部１２３又は分割比決定部２２５）を備え、前記分割比決定部は、前記高電力基地局に接続する無線端末であって受信状態の劣化した高電力側劣化端末の期待スループットと、前記低電力基地局に接続する無線端末であって受信状態の劣化した低電力側劣化端末の期待スループットとに応じて、前記リソース分割比を決定することを要旨とする。ここで、特定の下りリンクチャネルとは、例えば下りリンクのデータ伝送用チャネル（ＬＴＥシステムではＰＤＳＣＨ）であるが、このようなデータ伝送用チャネルに限らず、下りリンクの制御情報伝送用チャネル（ＬＴＥシステムではＰＤＣＣＨ）等であってもよい。また、低電力基地局とは、例えばピコセル基地局又はフェムトセル基地局であるが、ピコセル基地局又はフェムトセル基地局に限らずリレーノード等であってもよい。
【００１２】
上記の特徴に係る無線通信システムによれば、高電力基地局が特定の下りリンクチャネルとして使用すべき無線リソースについて、第１の無線リソースと、当該第１の無線リソースよりも高電力基地局の送信電力が低くなるように制限される第２の無線リソースとを設けている。第２の無線リソースは、高電力基地局からの干渉が低減されるため、当該第２の無線リソースを低電力側劣化端末に割り当てることによって、低電力側劣化端末のスループットを改善できる。また、高電力側劣化端末のスループットと低電力側劣化端末のスループットとに応じてリソース分割比を決定することで、例えば高電力基地局及び低電力基地局のそれぞれのセルエッジ端末のスループットを均一化できるため、システム全体のスループットを改善できる。
【００１３】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記分割比決定部は、前記高電力側劣化端末の期待スループットと、前記低電力側劣化端末の期待スループットとが等しくなるように、前記リソース分割比を決定することを要旨とする。
【００１４】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記高電力側劣化端末の期待スループットは、前記高電力基地局の負荷レベルと、前記高電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットとに基づいて定められ、前記低電力側劣化端末の期待スループットは、前記低電力基地局の負荷レベルと、前記低電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットとに基づいて定められることを要旨とする。
【００１５】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記高電力基地局の負荷レベルとは、前記高電力基地局に接続する無線端末の数であり、前記低電力基地局の負荷レベルとは、前記低電力基地局に接続する無線端末の数であることを要旨とする。
【００１６】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記低電力側劣化端末は、前記第１の無線リソースが割り当てられる第１の低電力側劣化端末と、前記第２の無線リソースが割り当てられる第２の低電力側劣化端末とを含み、前記低電力側劣化端末の期待スループットは、前記低電力基地局の負荷レベルと、前記第１の低電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットと、前記第２の低電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットとに基づいて定められることを要旨とする。
【００１７】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記高電力基地局の負荷レベルを#UEperM、前記高電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットをTPMUE、前記低電力基地局の負荷レベルを#UEperP、前記第１の低電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットをTPPUE1、前記第２の低電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットをTPPUE2とした場合、前記分割比決定部は、前記特定の下りリンクチャネルとして使用すべき無線リソースのうち前記第１の無線リソースの占める割合αを、
【００１８】
【数１】
の計算式、又は前記計算式と等価な計算式を用いて決定することを要旨とする。
【００１９】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記分割比決定部は、前記高電力基地局の通信エリア内に前記低電力基地局が複数配置される場合に、前記低電力基地局の負荷レベルとして、各低電力基地局の負荷レベルの平均値又は最大値を用いることを要旨とする。
【００２０】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記高電力基地局に接続する無線端末に無線リソースを割り当てるリソース割り当て部（リソース割り当て部１２４）をさらに備え、前記第１の無線リソースは、前記高電力基地局が使用可能な無線リソース（例えばマクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソース）であり、前記第２の無線リソースは、前記高電力基地局が使用不能な無線リソース（例えばマクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソース）であり、前記リソース割り当て部は、前記分割比決定部により決定された前記リソース分割比に従って定められる前記第１の無線リソースの中から、前記高電力基地局に接続する無線端末に無線リソースを割り当てることを要旨とする。
【００２１】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記高電力基地局に接続する無線端末に無線リソースを割り当てるリソース割り当て部（リソース割り当て部１２４）をさらに備え、前記第１の無線リソースは、前記高電力基地局の送信電力が制限されない無線リソース（例えばマクロセル通常電力ＰＤＳＣＨリソース）であり、前記第２の無線リソースは、前記高電力基地局の送信電力が制限される無線リソース（例えばマクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソース）であり、前記リソース割り当て部は、前記分割比決定部により決定された前記リソース分割比に従って定められる前記第１の無線リソース及び前記第２の無線リソースの中から、前記高電力基地局に接続する無線端末に無線リソースを割り当てることを要旨とする。
【００２２】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記分割比決定部は、前記高電力基地局の通信エリア内に前記低電力基地局が複数配置される場合に、各低電力基地局の負荷レベルの平均値又は最大値に基づいて前記リソース分割比を決定することを要旨とする。
【００２３】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記特定の下りリンクチャネルは、無線端末へのユーザデータを伝送するデータ伝送用チャネルであることを要旨とする。
【００２４】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記第２の無線リソースは、下りリンクの総周波数帯域のうち少なくとも一部の周波数帯域であり、前記第１の無線リソースは、前記下りリンクの総周波数帯域のうち前記一部の周波数帯域を除いた残りの周波数帯域であることを要旨とする。
【００２５】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記一部の周波数帯域及び前記残りの周波数帯域のそれぞれは、無線端末が受信品質を測定する周波数単位（例えばサブバンド）の整数倍であることを要旨とする。
【００２６】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記第２の無線リソースは、下りリンクの通信時間枠（例えばサブフレーム）において無線端末へのユーザデータを伝送するためのデータ領域のうち少なくとも一部の時間範囲であり、前記第１の無線リソースは、前記データ領域のうち前記一部の時間範囲を除いた残りの時間範囲であることを要旨とする。
【００２７】
本発明に係る基地局の特徴は、特定の下りリンクチャネルとして使用すべき無線リソースについて、第１の無線リソースと、前記第１の無線リソースよりも送信電力が低くなるように制限される第２の無線リソースとの比であるリソース分割比を決定する分割比決定部を備え、前記分割比決定部は、自局に接続する無線端末であって受信状態の劣化した劣化端末の期待スループットと、隣接基地局に接続する無線端末であって受信状態の劣化した劣化端末の期待スループットとに応じて、前記リソース分割比を決定することを要旨とする。
【００２８】
本発明に係る基地局の制御方法の特徴は、特定の下りリンクチャネルとして使用すべき無線リソースについて、第１の無線リソースと、前記第１の無線リソースよりも送信電力が低くなるように制限される第２の無線リソースとの比であるリソース分割比を決定するステップを備え、前記決定するステップにおいて、自局に接続する無線端末であって受信状態の劣化した劣化端末の期待スループットと、隣接基地局に接続する無線端末であって受信状態の劣化した劣化端末の期待スループットとに応じて、前記リソース分割比を決定することを要旨とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、ヘテロジーニアスネットワークにおける基地局間干渉を低減し、システム全体のスループットを改善できる無線通信システム、基地局及びその制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態〜第３実施形態に係るＬＴＥシステムの概要を説明するための図である。
【図２】ＬＴＥシステムの通信フレーム構成を説明するための図である。
【図３】第１実施形態に係る無線通信システムの概略構成図である。
【図４】第１実施形態に係るＩＣＩＣを説明するための図である。
【図５】第１実施形態に係るマクロセル基地局の構成を示すブロック図である。
【図６】第１実施形態に係るピコセル基地局の構成を示すブロック図である。
【図７】第１実施形態に係る無線通信システムの動作を示す動作シーケンス図である。
【図８】第２実施形態に係るマクロセル基地局の構成を示すブロック図である。
【図９】第２実施形態に係るピコセル基地局の構成を示すブロック図である。
【図１０】第２実施形態に係る無線通信システムの動作を示す動作シーケンス図である。
【図１１】第３実施形態に係るＩＣＩＣを説明するための図である。
【図１２】ＰＤＳＣＨリソースを時間分割するケースを説明するための図である。
【図１３】ＰＤＳＣＨリソースを時間分割する他のケースを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の第１実施形態〜第３実施形態、及びその他の実施形態を説明する。以下の各実施形態における図面において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付す。
【００３２】
［ＬＴＥシステムの概要］
第１実施形態〜第３実施形態の説明の前に、ＬＴＥシステムの概要について、本発明に関連する内容を説明する。
【００３３】
図１は、ＬＴＥシステムの概要を説明するための図である。図１に示すように、複数の基地局ｅＮＢはＥ−ＵＴＲＡＮ（Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network）を構成する。複数の基地局ｅＮＢのそれぞれは、無線端末ＵＥにサービスを提供すべき通信エリアであるセルを形成する。
【００３４】
無線端末ＵＥは、ユーザが所持する無線通信装置であり、ユーザ装置とも称される。無線端末ＵＥは、複数の基地局ｅＮＢのうち参照信号の受信電力（ＲＳＲＰ: Reference Signal Received Power）が最も高いものに接続する。ただし、ＲＳＲＰに限らず、ＳＮＲ（Signal to Noise ratio）等の他の受信品質指標を使用してもよい。
【００３５】
各基地局ｅＮＢは、基地局間通信を提供する論理的な通信路であるＸ２インターフェースを介して互いに通信可能である。複数の基地局ｅＮＢそれぞれは、Ｓ１インターフェースを介して、ＥＰＣ（Evolved Packet Core）、具体的には、ＭＭＥ（Mobility Management Entity）／Ｓ−ＧＷ（Serving Gateway）と通信可能である。
【００３６】
基地局ｅＮＢと無線端末ＵＥとの無線通信においては、下りリンクの多重方式としてＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式が、上りリンクの多重方式としてＳＣ−ＦＤＭＡ（Single-Carrier Frequency Division Multiple Access）方式がそれぞれ適用される。また、複信方式としてＦＤＤ（Frequency Division Duplex）方式又はＴＤＤ（Time Division Duplex）方式が適用される。
【００３７】
図２（ａ）は、ＦＤＤ方式が使用される場合の下り無線フレーム構成を示すフレーム構成図である。図２（ｂ）は、下りサブフレームの構成を示すフレーム構成図である。
【００３８】
図２（ａ）に示すように、下り無線フレームは、１０個の下りサブフレームで構成され、各下りサブフレームは２個の下りスロットで構成される。各下りサブフレームの長さは１ｍｓであり、各下りスロットの長さは０．５ｍｓである。また、各下りスロットは、時間軸方向（time domain）で７個のＯＦＤＭシンボルを含み、図２（ｂ）に示すように、周波数軸方向（frequency domain）で複数のリソースブロック（ＲＢ）を含む。各ＲＢは１２個のサブキャリアを含む。
【００３９】
図２（ｂ）に示すように、下りサブフレームは２個の連続的な下りスロットを含む。下りサブフレーム内の一番目の下りスロットの先頭から最大３ＯＦＤＭシンボルの区間は、制御情報を伝送するためのＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）として使用される無線リソースを構成する制御領域である。制御情報は、上りリンク及び下りリンクのスケジューリング情報（すなわち、割り当て無線リソースの情報）などに相当する。下りサブフレームの残りＯＦＤＭシンボル区間は、ユーザデータを伝送するためのＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）として使用される無線リソースを構成するデータ領域である。無線端末ＵＥは、ＰＤＣＣＨにより伝送される制御情報をデコードすることで、ＰＤＳＣＨにより伝送されるユーザデータを特定できる。
【００４０】
［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態を説明する。第１実施形態においては、高電力基地局としてのマクロセル基地局ＭｅＮＢの通信エリア（マクロセル）に、低電力基地局としてのピコセル基地局ＰｅＮＢが配置される形態のヘテロジーニアスネットワーク配置を例に説明する。
【００４１】
以下の第１実施形態においては、（１）無線通信システムの構成、（２）リソース分割による干渉制御、（３）マクロセル基地局の構成、（４）ピコセル基地局の構成、（５）無線通信システムの動作、（６）第１実施形態の効果の順に説明する。
【００４２】
（１）無線通信システムの構成
図３は、第１実施形態に係る無線通信システム１の概略構成図である。
【００４３】
図３に示すように、無線通信システム１は、マクロセル基地局ＭｅＮＢ（高電力基地局あるいは大出力基地局）と、マクロセル基地局ＭｅＮＢに接続する無線端末ＭＵＥと、マクロセル基地局ＭｅＮＢが形成するマクロセルＭＣに配置され、マクロセル基地局ＭｅＮＢに隣接するピコセル基地局ＰｅＮＢ（低電力基地局あるいは小出力基地局）と、ピコセル基地局ＰｅＮＢが形成するピコセルＰＣ内でピコセル基地局ＰｅＮＢに接続する無線端末ＰＵＥとを有する。マクロセル基地局ＭｅＮＢ及びピコセル基地局ＰｅＮＢは共通の周波数帯域を使用する。第１実施形態では、複数のピコセル基地局ＰｅＮＢ１〜ＰｅＮＢ３がマクロセルＭＣに配置されている。なお、ピコセル基地局ＰｅＮＢが形成するピコセルＰＣは、以下において適宜「ホットゾーン」と称する。
【００４４】
ピコセル基地局ＰｅＮＢ（ホットゾーンノードとも称される）は、マクロセル基地局ＭｅＮＢよりも送信電力が低い低電力基地局である。このため、ヘテロジーニアスネットワークにおいては、ＲＳＲＰが最も高い基地局ｅＮＢを選択して無線端末ＵＥが接続する接続先選択基準である受信電力最大基準（以下、ＲＰ基準）を採用すると、ピコセル基地局ＰｅＮＢのカバレッジが狭くなる可能性がある。特に、ピコセル基地局ＰｅＮＢの位置がマクロセル基地局ＭｅＮＢに近い状況下では、ピコセル基地局ＰｅＮＢのカバレッジが非常に狭くなり、ピコセル基地局ＰｅＮＢを有効活用できない。
【００４５】
ピコセル基地局ＰｅＮＢの送信電力を上昇させずにピコセル基地局ＰｅＮＢのカバレッジを拡大可能な方法としては、主に以下の２つの方法が使用できる。
【００４６】
第１に、ＲＳＲＰが最も大きい無線信号を送信する基地局ｅＮＢを当該無線端末ＵＥの接続先として選択するＲＰ基準ではなく、無線端末ＵＥとの間の伝搬損失（パスロス）が最も小さい基地局ｅＮＢを無線端末ＵＥの接続先として選択する方法がある。これにより、例えば無線端末ＵＥに最も近いような基地局ｅＮＢが接続先として選択されるため、ピコセル基地局ＰｅＮＢのカバレッジを拡大できる。このような接続先選択基準は、パスロス最小基準（以下、ＰＬ基準）と称される。
【００４７】
第２に、無線端末ＵＥがマクロセル基地局ＭｅＮＢ及びピコセル基地局ＰｅＮＢのそれぞれから無線信号を受信可能な場合において、ピコセル基地局ＰｅＮＢに対応するＲＳＲＰとマクロセル基地局ＭｅＮＢに対応するＲＳＲＰとを比較する際に、ピコセル基地局ＰｅＮＢに対応するＲＳＲＰにバイアス値（ｂｉａｓ）を加える方法がある。ピコセル基地局ＰｅＮＢに対応するＲＳＲＰにバイアスを与えることで、オフセット後の当該ＲＳＲＰが、マクロセル基地局ＭｅＮＢに対応するＲＳＲＰを上回る可能性が高まる。よって、ピコセル基地局ＰｅＮＢが優先的に接続先として選択されるため、ピコセル基地局ＰｅＮＢのカバレッジを拡大できる。このような接続先選択基準は、Ｒａｎｇｅ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ基準（以下、ＲＥ基準）と称される。バイアス値は、マクロセル基地局ＭｅＮＢ及びピコセル基地局ＰｅＮＢのペアで共有される。なお、ＲＥ基準は、バイアスの値をマクロセル基地局ＭｅＮＢ及びピコセル基地局ＰｅＮＢの送信電力の差（例えば１６ｄＢ）とすることで、ＰＬ基準と同等の接続先選択基準となる。
【００４８】
第１実施形態では、ＲＥ基準によって、ピコセル基地局ＰｅＮＢのセルカバレッジが拡大された状態であるとする。なお、無線端末ＵＥの接続先を選択する主体は、例えば、無線端末ＵＥが待ち受け中（アイドル状態）であれば無線端末ＵＥであり、無線端末ＵＥが通信実行中（接続状態）であれば接続先の基地局ｅＮＢである。接続状態においては、定期的にＲＳＲＰの測定値が無線端末ＵＥから接続先の基地局ｅＮＢに報告されるため、当該接続先の基地局ｅＮＢは、無線端末ＵＥの次の接続先を選択し、無線端末ＵＥを次の接続先にハンドオーバさせることができる。
【００４９】
ＲＥ基準によってピコセル基地局ＰｅＮＢ１は拡大されたセルＰＣ１を形成しており、無線端末ＰＵＥ１は拡大されたセルＰＣ１のセルエッジにおいてピコセル基地局ＰｅＮＢ１に接続している。また、ＲＥ基準によってピコセル基地局ＰｅＮＢ２は拡大されたセルＰＣ２を形成しており、無線端末ＰＵＥ２は拡大されたセルＰＣ２のセルエッジにおいてピコセル基地局ＰｅＮＢ２に接続している。さらに、ＲＥ基準によってピコセル基地局ＰｅＮＢ３は拡大されたセルＰＣ３を形成しており、無線端末ＰＵＥ３は拡大されたセルＰＣ３のセルエッジにおいてピコセル基地局ＰｅＮＢ３に接続している。
【００５０】
なお、以下においては、セルエッジにある無線端末ＰＵＥ、すなわち受信品質レベルの劣化した無線端末ＰＵＥを「ピコセル側劣化端末ＰＵＥ（低電力側劣化端末）」と称する。また、セルエッジにある無線端末ＭＵＥ、すなわち受信品質レベルの劣化した無線端末ＭＵＥを「マクロセル側劣化端末ＭＵＥ（高電力側劣化端末）」と称する。なお、受信品質レベルとしては、ＳＩＮＲ（Signal-to-Interference and Noise power Ratio）を例示する。
【００５１】
マクロセル基地局ＭｅＮＢは、ＰＤＳＣＨを使用して、無線端末ＭＵＥへのユーザデータを送信する。ピコセル基地局ＰｅＮＢは、ＰＤＳＣＨを使用して、無線端末ＰＵＥへのユーザデータを送信する。これらのＰＤＳＣＨの周波数帯域が重複する場合、マクロセル基地局ＭｅＮＢ及びピコセル基地局ＰｅＮＢの各ＰＤＳＣＨは互いに干渉を与え合う。
【００５２】
ピコセル基地局ＰｅＮＢのカバレッジが拡大された状態においては、ピコセル側劣化端末ＰＵＥは、ピコセル基地局ＰｅＮＢからの受信電力よりも、マクロセル基地局ＭｅＮＢからの受信電力の方が高いことがある。この場合、ピコセル基地局ＰｅＮＢのＰＤＳＣＨは、マクロセル基地局ＭｅＮＢのＰＤＳＣＨから大きな干渉を受け、無線端末ＰＵＥがユーザデータを受信（復号）不可能になる。
【００５３】
（２）リソース分割による干渉制御
ヘテロジーニアスネットワークの下りリンクにおいて、ＲＥ基準でバイアスを加えることでＲＰ基準によって作られるホットゾーンよりもカバレッジを拡大しようとすると、マクロセル基地局ＭｅＮＢ及びピコセル基地局ＰｅＮＢの送信電力の違いから、所望信号の電力よりも干渉電力が大きくなってしまう。よって、ＳＩＮＲとして最適ではない無線端末ＵＥがホットゾーンに収容されることになる。そのような無線端末ＵＥは基本的に送信電力の大きいマクロセル基地局ＭｅＮＢから非常に強い干渉を受けるため、ＳＩＮＲが非常に低くなってしまう。そこで、第１実施形態では、以下のようなＩＣＩＣ（ＩＣＩＣ：Inter-Cell Interference Coordination）によって干渉制御を行う。
【００５４】
図４は、第１実施形態に係るＩＣＩＣを説明するための図である。
【００５５】
図４（ａ）に示すように、マクロセル基地局ＭｅＮＢのＰＤＳＣＨリソース（図２（ｂ）で示したデータ領域に相当）を周波数分割し、一部を使用しないことで、未使用部分をピコセル側劣化端末ＰＵＥが使用できるようにする。マクロセル基地局ＭｅＮＢが使用不能なＰＤＳＣＨリソースを「マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソース」と称し、マクロセル基地局ＭｅＮＢが使用可能なＰＤＳＣＨリソースを「マクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソース」と称する。第１実施形態において、マクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースは、下りリンクの総リソースブロックのうち少なくとも一部のリソースブロックであり、マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースは、下りリンクの総リソースブロックのうち上記一部のリソースブロックを除いた残りのリソースブロックである。また、第１実施形態において、マクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースは第１の無線リソースに相当し、マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースは第２の無線リソースに相当する。
【００５６】
図４（ｂ）に示すように、マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースはマクロセル基地局ＭｅＮＢからの干渉を受けないため、ピコセル基地局ＰｅＮＢのそれぞれは、自局に接続するピコセル側劣化端末ＰＵＥに対してマクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースを割り当てる。なお、無線端末ＰＵＥは定期的に受信品質の測定結果をチャネル品質情報（ＣＱＩ）としてピコセル基地局ＰｅＮＢにフィードバックしており、ピコセル基地局ＰｅＮＢのそれぞれは、無干渉ＰＤＳＣＨリソースに対応するＣＱＩが良好であることに応じて、無干渉ＰＤＳＣＨリソースを優先してピコセル側劣化端末ＰＵＥに割り当てることができる。
【００５７】
このような周波数分割によるＩＣＩＣは、ホットゾーンへの干渉を回避することができる代わりに、マクロセル基地局ＭｅＮＢに接続される無線端末ＭＵＥが使用できるマクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースが減ってしまう。このことから、ホットゾーンのカバレッジ拡大による特性改善のためには、負荷分散による特性改善効果が、周波数分割による使用可能リソースの減少による損失を上回る必要がある。また、ピコセル側劣化端末ＰＵＥのスループットを確実に改善するためには、ピコセル側劣化端末ＰＵＥがどの程度低いＳＩＮＲであるか（すなわち、どの程度大きいバイアス値が適用されているか）を考慮する必要がある。
【００５８】
そこで、第１実施形態では、マクロセル基地局ＭｅＮＢは、マクロセル側劣化端末ＭＵＥの期待スループットと、ピコセル側劣化端末ＰＵＥの期待スループットとに応じて、リソース分割比を決定する。具体的には、マクロセル基地局ＭｅＮＢは、マクロセル側劣化端末ＭＵＥの期待スループットと、ピコセル側劣化端末ＰＵＥの期待スループットとが等しくなるように、リソース分割比を決定する。
【００５９】
マクロセル側劣化端末ＭＵＥの期待スループットは、マクロセル基地局ＭｅＮＢの負荷レベルと、マクロセル側劣化端末ＭＵＥのＳＩＮＲに対応する期待単位スループットとに基づいて定められる。ピコセル側劣化端末ＰＵＥの期待スループットは、ピコセル基地局ＰｅＮＢの負荷レベルと、ピコセル側劣化端末ＰＵＥのＳＩＮＲに対応する期待単位スループットとに基づいて定められる。
【００６０】
負荷レベルとは、接続状態の無線端末数である。よって、ピコセル基地局ＰｅＮＢの負荷レベルとは、ピコセル基地局ＰｅＮＢに接続する無線端末ＰＵＥの数であり、マクロセル基地局ＭｅＮＢの負荷レベルとは、マクロセル基地局ＭｅＮＢに接続する無線端末ＭＵＥの数である。図１の例のように同一マクロセル内にピコセル基地局ＰｅＮＢが複数配置される場合、各ピコセル基地局ＰｅＮＢの接続状態の無線端末ＰＵＥ数の平均値又は最大値をピコセル基地局ＰｅＮＢの負荷レベルとする。
【００６１】
期待単位スループットとは、ＳＩＮＲに応じた変調符号化方式（ＭＣＳ）で提供される、１リソースブロック当たりのスループットである。ＳＩＮＲが良好であるほど、変調多値数が大きく、且つ符号化率の小さいＭＣＳが使用されるため、期待単位スループットは大きくなる。一方、ＳＩＮＲが劣悪であるほど、変調多値数が小さく、且つ符号化率の大きいＭＣＳが使用されるため、期待単位スループットは小さくなる。
【００６２】
第１実施形態では、ピコセル側劣化端末ＰＵＥは、マクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースが割り当てられる第１のピコセル側劣化端末ＰＵＥと、マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースが割り当てられる第２のピコセル側劣化端末ＰＵＥとを含む。このため、ピコセル側劣化端末ＰＵＥの期待スループットは、ピコセル基地局ＰｅＮＢの接続端末数と、第１のピコセル側劣化端末ＰＵＥに対応する期待単位スループットと、第２のピコセル側劣化端末ＰＵＥに対応する期待単位スループットとに基づいて定められる。
【００６３】
マクロセル基地局ＭｅＮＢは、マクロセル基地局ＭｅＮＢの接続端末数を#UEperM、マクロセル側劣化端末ＭＵＥのＳＩＮＲに対応する期待単位スループットをTPMUE、ピコセル基地局ＰｅＮＢの接続端末数を#UEperP、第１のピコセル側劣化端末ＰＵＥのＳＩＮＲに対応する期待単位スループットをTPPUE1、第２のピコセル側劣化端末ＰＵＥのＳＩＮＲに対応する期待単位スループットをTPPUE2とした場合に、ＰＤＳＣＨとして使用すべき無線リソースのうちマクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースの占める割合α（図４（ａ）参照）を、
【００６４】
【数２】
の計算式に基づいて計算する。数２の左辺は、マクロセル側劣化端末ＭＵＥの期待スループットに相当し、数２の右辺は、ピコセル側劣化端末ＰＵＥの期待スループットに相当する。式（１）を変換すると、式（２）のようになる。
【００６５】
【数３】
リソース分割比は任意に設定できるが、ＬＴＥの仕様上、無線端末ＵＥからフィードバックされるＣＱＩの分解能に合わせて分割する。すなわち、マクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソース及びマクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースのそれぞれの周波数帯域は、無線端末ＵＥが受信品質（チャネル品質）を測定する周波数単位の整数倍である。当該周波数単位はサブバンド（Ｓｕｂｂａｎｄ）と称される。マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースの周波数帯域をｍ（＝１−α）、マクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースの周波数帯域をｎ（＝α）とすると、マクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースのリソースブロック数ＲＢは、式（３）のようになる。
【００６６】
【数４】
ここで、ＳｕｂｂａｎｄＳｉｚｅはフィードバックされるＣＱＩのサイズ（分解能）を、ＮＲＢは下りリンク周波数帯域の総ＲＢ数をそれぞれ意味する。
【００６７】
（３）マクロセル基地局の構成
次に、マクロセル基地局ＭｅＮＢの構成を説明する。図５は、第１実施形態に係るマクロセル基地局ＭｅＮＢの構成を示すブロック図である。
【００６８】
図５に示すように、マクロセル基地局ＭｅＮＢは、アンテナ１０１、無線通信部１１０、制御部１２０、記憶部１３０、及びネットワーク通信部１４０を有する。
【００６９】
無線通信部１１０は、例えば無線周波数（ＲＦ）回路やベースバンド（ＢＢ）回路等を用いて構成され、アンテナ１０１を介して無線端末ＭＵＥと無線信号の送受信を行う。また、無線通信部１１０は、送信信号の変調と受信信号の復調とを行う。
【００７０】
制御部１２０は、例えばＣＰＵを用いて構成され、マクロセル基地局ＭｅＮＢが備える各種の機能を制御する。記憶部１３０は、例えばメモリを用いて構成され、マクロセル基地局ＭｅＮＢの制御等に用いられる各種の情報を記憶する。記憶部１３０は、ピコセル基地局ＰｅＮＢ毎のバイアスの値を記憶している。ネットワーク通信部１４０は、Ｘ２インタフェースを使用して他の基地局との基地局間通信を行う。
【００７１】
制御部１２０は、接続先選択部１２１、情報取得部１２２、分割比決定部１２３、及びリソース割り当て部１２４を有する。
【００７２】
接続先選択部１２１は、自局に接続する無線端末ＭＵＥから報告されるＲＳＲＰの情報（すなわち、メジャメントレポート）に基づいて、当該無線端末ＭＵＥの次の接続先の基地局を選択する。無線端末ＭＵＥがマクロセル基地局ＭｅＮＢ及びピコセル基地局ＰｅＮＢそれぞれの参照信号を受信する場合、接続先選択部１２１は、マクロセル基地局ＭｅＮＢに対応するＲＳＲＰＭｅＮＢとピコセル基地局ＰｅＮＢに対応するＲＳＲＰＰｅＮＢとを比較する際に、ＲＳＲＰＰｅＮＢにバイアスを与える。バイアスの与えられたＲＳＲＰＰｅＮＢがＲＳＲＰＭｅＮＢよりも高い場合には、接続先選択部１２１は、無線端末ＭＵＥの接続先をピコセル基地局ＰｅＮＢに切り替えるようにハンドオーバ制御を行う。
【００７３】
情報取得部１２２は、マクロセル基地局ＭｅＮＢの接続端末数#UEperMと、マクロセル側劣化端末ＭＵＥのＳＩＮＲに対応する期待単位スループットTPMUEと、ピコセル基地局ＰｅＮＢの接続端末数#UEperPと、第１のピコセル側劣化端末ＰＵＥのＳＩＮＲに対応する期待単位スループットTPPUE1と、第２のピコセル側劣化端末ＰＵＥのＳＩＮＲに対応する期待単位スループットをTPPUE2とを取得する。情報取得部１２２は、リソース割り当て部１２４が管理する情報を用いて、マクロセル基地局ＭｅＮＢの接続端末数#UeperMを取得できる。また、情報取得部１２２は、ピコセル基地局ＰｅＮＢからネットワーク通信部１４０が受信する接続端末数情報を用いて、ピコセル基地局ＰｅＮＢの接続端末数#UeperPを取得できる。期待単位スループットTPMUE、TPPUE1及びTPPUE2については、期待値を使用してもよく、実測値を使用してもよい。期待値を使用する場合、期待単位スループットTPMUE及びTPPUE2のそれぞれをＳＩＮＲ＝０［ｄＢ］でのシャノン容量とし、期待単位スループットTPPUE1をＳＩＮＲ＝−ｂｉａｓ［ｄＢ］でのシャノン容量とすることができる。
【００７４】
分割比決定部１２３は、情報取得部１２２が取得した接続端末数#UeperM及び接続端末数#UeperPと、情報取得部１２２が取得した期待単位スループットTPMUE、TPPUE1及びTPPUE2とに基づき、式（２）を用いて、リソース分割比を決定する。なお、分割比決定部１２３は、通信状況の変化に対応するために、リソース分割比を定期的に更新することが望ましい。
【００７５】
リソース割り当て部１２４は、分割比決定部１２３により決定されたリソース分割比と式（３）とに従って定められるマクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースの中から、無線端末ＭＵＥに無線リソース（リソースブロック）を割り当てる。例えば、リソース割り当て部１２４は、無線端末ＭＵＥからフィードバックされるＣＱＩに基づき、プロポーショナルフェアネス（ＰＦ）等のスケジューリングアルゴリズムを用いて、マクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースの中から無線端末ＭＵＥに無線リソース（リソースブロック）を割り当てる。
【００７６】
（４）ピコセル基地局の構成
次に、ピコセル基地局ＰｅＮＢの構成を説明する。図６は、第１実施形態に係るピコセル基地局ＰｅＮＢの構成を示すブロック図である。
【００７７】
図６に示すように、ピコセル基地局ＰｅＮＢは、アンテナ２０１、無線通信部２１０、制御部２２０、記憶部２３０、及びネットワーク通信部２４０を有する。
【００７８】
無線通信部１１０は、例えば無線周波数（ＲＦ）回路やベースバンド（ＢＢ）回路等を用いて構成され、アンテナ２０１を介して無線端末ＰＵＥと無線信号の送受信を行う。また、無線通信部２１０は、送信信号の変調と受信信号の復調とを行う。
【００７９】
制御部２２０は、例えばＣＰＵを用いて構成され、ピコセル基地局ＰｅＮＢが備える各種の機能を制御する。記憶部２３０は、例えばメモリを用いて構成され、ピコセル基地局ＰｅＮＢの制御等に用いられる各種の情報を記憶する。ネットワーク通信部２４０は、Ｘ２インタフェースを使用して他の基地局との基地局間通信を行う。
【００８０】
制御部２２０は、接続先選択部２２１、情報生成部２２２、及びリソース割り当て部２２３を有する。
【００８１】
接続先選択部２２１は、自局に接続する無線端末ＰＵＥから報告されるＲＳＲＰに基づいて、無線端末ＰＵＥの次の接続先の基地局を選択する。無線端末ＰＵＥがマクロセル基地局ＭｅＮＢ及びピコセル基地局ＰｅＮＢそれぞれの参照信号を受信する場合、接続先選択部２２１は、マクロセル基地局ＭｅＮＢに対応するＲＳＲＰＭｅＮＢとピコセル基地局ＰｅＮＢに対応するＲＳＲＰＰｅＮＢとを比較する際に、ＲＳＲＰＰｅＮＢにバイアスを与える。バイアスの与えられたＲＳＲＰＰｅＮＢがＲＳＲＰＭｅＮＢよりも低い場合には、接続先選択部２２１は、無線端末ＰＵＥの接続先をマクロセル基地局ＭｅＮＢに切り替えるようにハンドオーバ制御を行う。
【００８２】
情報生成部２２２は、リソース割り当て部２２３が管理する情報を用いて、自局に接続する無線端末ＰＵＥの数（接続端末数#UeperP）を示す接続端末数情報を生成する。情報生成部２２２によって生成された接続端末数情報は、ネットワーク通信部２４０からマクロセル基地局ＭｅＮＢに送信される。
【００８３】
リソース割り当て部２２３は、無線端末ＰＵＥに無線リソース（リソースブロック）を割り当てる。例えば、リソース割り当て部２２３は、無線端末ＰＵＥからフィードバックされるＣＱＩに基づき、プロポーショナルフェアネス（ＰＦ）等のスケジューリングアルゴリズムを用いて、ＰＤＳＣＨリソースの中から無線端末ＭＵＥに無線リソース（リソースブロック）を割り当てる。
【００８４】
（５）無線通信システムの動作
図７は、第１実施形態に係る無線通信システム１の動作を示す動作シーケンス図である。図７に示すシーケンスは定期的に実行される。
【００８５】
図７に示すように、ステップＳ１１ａにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１の情報生成部２２２は、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１に接続する無線端末ＰＵＥの数を示す接続端末数情報を生成する。ステップＳ１２ａにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１のネットワーク通信部２４０は、当該接続端末数情報をマクロセル基地局ＭｅＮＢに送信する。マクロセル基地局ＭｅＮＢのネットワーク通信部１４０は、当該接続端末数情報を受信する。
【００８６】
ステップＳ１１ｂにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ２の情報生成部２２２は、ピコセル基地局ＰｅＮＢ２に接続する無線端末ＰＵＥの数を示す接続端末数情報を生成する。ステップＳ１２ｂにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ２のネットワーク通信部２４０は、当該接続端末数情報をマクロセル基地局ＭｅＮＢに送信する。マクロセル基地局ＭｅＮＢのネットワーク通信部１４０は、当該接続端末数情報を受信する。
【００８７】
ステップＳ１１ｃにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ３の情報生成部２２２は、ピコセル基地局ＰｅＮＢ３に接続する無線端末ＰＵＥの数を示す接続端末数情報を生成する。ステップＳ１２ｃにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ３のネットワーク通信部２４０は、当該接続端末数情報をマクロセル基地局ＭｅＮＢに送信する。マクロセル基地局ＭｅＮＢのネットワーク通信部１４０は、当該接続端末数情報を受信する。
【００８８】
ステップＳ１３において、マクロセル基地局ＭｅＮＢの情報取得部１２２は、ネットワーク通信部１４０が受信した接続端末数情報に基づいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１〜３のそれぞれの接続端末数を取得し、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１〜３のそれぞれの接続端末数の平均値又は最大値を接続端末数#UeperPとして取得する。また、情報取得部１２２は、自局の接続端末数#UeperMを取得する。さらに、情報取得部１２２は、記憶部１３０に記憶されている期待単位スループットTPMUE及びTPPUE2を取得し、記憶部１３０に記憶されているバイアス値に基づき期待単位スループットTPPUE1を取得する。
【００８９】
ステップＳ１４において、マクロセル基地局ＭｅＮＢの分割比決定部１２３は、情報取得部１２２が取得した接続端末数#UeperM及び接続端末数#UeperPと、情報取得部１２２が取得した期待単位スループットTPMUE、TPPUE1及びTPPUE2とに基づき、式（２）を用いて、リソース分割比を決定する。
【００９０】
ステップＳ１５において、マクロセル基地局ＭｅＮＢのリソース割り当て部１２４は、分割比決定部１２３により決定されたリソース分割比と式（３）とに従って定められるマクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースの中から、無線端末ＭＵＥに無線リソース（リソースブロック）を割り当てる。
【００９１】
ステップＳ１６ａにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１のリソース割り当て部２２３は、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１に接続する無線端末ＰＵＥに無線リソース（リソースブロック）を割り当てる。ここで、マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースはマクロセル基地局ＭｅＮＢからの干渉を受けないため、リソース割り当て部２２３は、自局に接続するピコセル側劣化端末ＰＵＥに対してマクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースを割り当てる。なお、無線端末ＰＵＥは定期的にＣＱＩとしてピコセル基地局ＰｅＮＢ１にフィードバックしており、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１は、ＣＱＩが良好であることに応じて、マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースを優先的にピコセル側劣化端末ＰＵＥに割り当てることができる。
【００９２】
ステップＳ１６ｂにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ２のリソース割り当て部２２３は、ピコセル基地局ＰｅＮＢ２に接続する無線端末ＰＵＥに無線リソース（リソースブロック）を割り当てる。ここで、マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースはマクロセル基地局ＭｅＮＢからの干渉を受けないため、リソース割り当て部２２３は、自局に接続するピコセル側劣化端末ＰＵＥに対して優先的にマクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースを割り当てる。
【００９３】
ステップＳ１６ｃにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１のリソース割り当て部２２３は、ピコセル基地局ＰｅＮＢ３に接続する無線端末ＰＵＥに無線リソース（リソースブロック）を割り当てる。ここで、マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースはマクロセル基地局ＭｅＮＢからの干渉を受けないため、リソース割り当て部２２３は、自局に接続するピコセル側劣化端末ＰＵＥに対して優先的にマクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースを割り当てる。
【００９４】
（６）第１実施形態の効果
以上説明したように、第１実施形態に係る無線通信システム１によれば、マクロセル基地局ＭｅＮＢがＰＤＳＣＨとして使用すべき無線リソースについて、マクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースとマクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースとを設けている。マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースについてはマクロセル基地局ＭｅＮＢからの干渉を受けないため、マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースを優先的にピコセル側劣化端末ＰＵＥに割り当てることによって、ピコセル側劣化端末ＰＵＥのスループットを改善できる。また、マクロセル側劣化端末ＭＵＥのスループットとピコセル側劣化端末ＰＵＥのスループットとに応じてリソース分割比を決定することで、マクロセル基地局ＭｅＮＢ及びピコセル基地局ＰｅＮＢのそれぞれの劣化端末（セルエッジ端末）のスループットを均一化できるため、システム全体のスループットを改善できる。
【００９５】
第１実施形態では、分割比決定部１２３は、複数のピコセル基地局ＰｅＮＢそれぞれの接続端末数の平均値又は最大値に基づいてリソース分割比を決定するため、マクロセル基地局ＭｅＮＢの通信エリア内にピコセル基地局ＰｅＮＢが複数配置されるケースでも、リソース分割比を適切に設定できる。
【００９６】
［第２実施形態］
第１実施形態では、マクロセル基地局ＭｅＮＢがリソース分割比を決定していたが、第２実施形態では、ピコセル基地局ＰｅＮＢがリソース分割比を決定する。以下においては、第１実施形態と異なる点を説明し、重複する説明を省略する。
【００９７】
図８は、第２実施形態に係るマクロセル基地局ＭｅＮＢの構成を示すブロック図である。
【００９８】
図８に示すように、第２実施形態に係るマクロセル基地局ＭｅＮＢは、情報生成部１２５を有しており、第１実施形態で説明した情報取得部１２２及び分割比決定部１２３を有していない。情報生成部１２５は、接続端末数情報（マクロセル基地局ＭｅＮＢに接続する無線端末ＭＵＥの数の情報）を生成する。
【００９９】
図９は、第２実施形態に係るピコセル基地局ＰｅＮＢの構成を示すブロック図である。
【０１００】
図９に示すように、第２実施形態に係るピコセル基地局ＰｅＮＢは、情報取得部２２４及び分割比決定部２２５を有する。情報取得部２２４は、マクロセル基地局ＭｅＮＢ及びピコセル基地局ＰｅＮＢそれぞれの接続端末数情報を取得する。分割比決定部２２５は、情報取得部２２４が取得したマクロセル基地局ＭｅＮＢ及びピコセル基地局ＰｅＮＢそれぞれの接続端末数情報に基づいて、第１実施形態と同様の方法でリソース分割比を決定する。
【０１０１】
図１０は、第２実施形態に係る無線通信システム１の動作を示す動作シーケンス図である。図１０に示す動作シーケンスは定期的に実行される。
【０１０２】
ステップＳ２１ａにおいて、マクロセル基地局ＭｅＮＢの情報生成部１２５は、マクロセル基地局ＭｅＮＢに接続する無線端末ＭＵＥの数を示す接続端末数情報を生成する。ステップＳ２２ａにおいて、マクロセル基地局ＭｅＮＢのネットワーク通信部１４０は、当該接続端末数情報をピコセル基地局ＰｅＮＢ１に送信する。ピコセル基地局ＰｅＮＢ１のネットワーク通信部２４０は、当該接続端末数情報を受信する。
【０１０３】
ステップＳ２１ｂにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ２の情報生成部２２２は、ピコセル基地局ＰｅＮＢ２に接続する無線端末ＰＵＥの数を示す接続端末数情報を生成する。ステップＳ２２ｂにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ２のネットワーク通信部２４０は、当該接続端末数情報をピコセル基地局ＰｅＮＢ１に送信する。ピコセル基地局ＰｅＮＢ１のネットワーク通信部２４０は、当該接続端末数情報を受信する。
【０１０４】
ステップＳ２１ｃにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ３の情報生成部２２２は、ピコセル基地局ＰｅＮＢ３に接続する無線端末ＰＵＥの数を示す接続端末数情報を生成する。ステップＳ２２ｃにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ３のネットワーク通信部２４０は、当該接続端末数情報をピコセル基地局ＰｅＮＢ１に送信する。ピコセル基地局ＰｅＮＢ１のネットワーク通信部２４０は、当該接続端末数情報を受信する。
【０１０５】
ステップＳ２３において、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１の情報取得部２２４は、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１〜３のそれぞれの接続端末数の平均値又は最大値を接続端末数#UeperPとして取得し、マクロセル基地局ＭｅＮＢの接続端末数#UeperMを取得する。さらに、情報取得部２２４は、記憶部２３０に記憶されている期待単位スループットTPMUE及びTPPUE2を取得し、記憶部２３０に記憶されているバイアス値に基づき期待単位スループットTPPUE1を取得する。
【０１０６】
ステップＳ２４において、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１の分割比決定部２２５は、情報取得部２２４が取得した接続端末数#UeperM及び接続端末数#UeperPと、情報取得部２２４が取得した期待単位スループットTPMUE、TPPUE1及びTPPUE2とに基づき、式（２）を用いて、リソース分割比を決定する。
【０１０７】
ステップＳ２５において、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１のネットワーク通信部２４０は、分割比決定部２２５によって決定されたリソース分割比を示す情報をマクロセル基地局ＭｅＮＢに送信する。マクロセル基地局ＭｅＮＢのネットワーク通信部１４０は、リソース分割比を示す情報を受信する。
【０１０８】
その後、マクロセル基地局ＭｅＮＢのリソース割り当て部１２４は、ネットワーク通信部１４０が受信したリソース分割比を示す情報に従って定められるマクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースの中から、無線端末ＭＵＥに無線リソース（リソースブロック）を割り当てる。
【０１０９】
以上のように、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１０】
［第３実施形態］
第１実施形態及び第２実施形態では、マクロセル基地局ＭｅＮＢのＰＤＳＣＨリソースを、マクロセル基地局ＭｅＮＢが使用不能なマクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースと、マクロセル基地局ＭｅＮＢが使用可能なマクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースとに周波数分割していた。
【０１１１】
第３実施形態では、マクロセル基地局ＭｅＮＢのＰＤＳＣＨリソースを、マクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソースとマクロセル通常電力ＰＤＳＣＨリソースとに周波数分割する。マクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソースは、マクロセル基地局ＭｅＮＢが使用可能であるものの、マクロセル通常電力ＰＤＳＣＨリソースよりも送信電力が低くなるように制限される。第３実施形態において、マクロセル通常電力ＰＤＳＣＨリソースは第１の無線リソースに相当し、マクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソースは第２の無線リソースに相当する。
【０１１２】
図１１は、第３実施形態に係るＩＣＩＣを説明するための図である。ここでは、第１実施形態との相違点を主として説明する。
【０１１３】
図１１に示すように、第３実施形態において、マクロセル通常電力ＰＤＳＣＨリソースは、下りリンクの総リソースブロックのうち少なくとも一部のリソースブロックであり、マクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソースは、下りリンクの総リソースブロックのうち上記一部のリソースブロックを除いた残りのリソースブロックである。
【０１１４】
マクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソースはマクロセル基地局ＭｅＮＢからの干渉レベルが低いため、ピコセル基地局ＰｅＮＢは、そのようなＰＤＳＣＨリソースを低ＳＩＮＲの無線端末ＰＵＥに割り当てる。無線端末ＰＵＥは定期的に受信品質の測定結果をチャネル品質情報（ＣＱＩ）としてピコセル基地局ＰｅＮＢにフィードバックしており、ピコセル基地局ＰｅＮＢは、低干渉ＰＤＳＣＨリソースに対応するＣＱＩが良好であることに応じて、低干渉ＰＤＳＣＨリソースを優先して無線端末ＰＵＥに割り当てることができる。
【０１１５】
また、マクロセル基地局ＭｅＮＢは、マクロセル基地局ＭｅＮＢの近傍の無線端末ＭＵＥに対してマクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソースを割り当てることが好ましい。具体的には、マクロセル基地局ＭｅＮＢのリソース割り当て部１２４は、マクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソースに対応するＣＱＩが良好な無線端末ＭＵＥや、マクロセル基地局ＭｅＮＢとの間のパスロスが小さい無線端末ＭＵＥに対して、マクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソースの中から無線リソース（リソースブロック）を割り当てる。リソース割り当て部１２４は、マクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソースに対応するＣＱＩが劣悪な無線端末ＭＵＥや、マクロセル基地局ＭｅＮＢとの間のパスロスが大きい無線端末ＭＵＥに対して、マクロセル通常電力ＰＤＳＣＨリソースの中から無線リソース（リソースブロック）を割り当てる。
【０１１６】
第３実施形態では、第１実施形態と同様に、式（２）を用いて、マクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソースとマクロセル通常電力ＰＤＳＣＨリソースとの比であるリソース分割比を決定する。また、第１実施形態と同様に、リソース分割比は、フィードバックされるＣＱＩの分解能に合わせる。
【０１１７】
以上説明したように、第３実施形態によれば、第１実施形態よりもピコセル基地局ＰｅＮＢの干渉低減効果は小さくなるものの、マクロセル基地局ＭｅＮＢが使用可能なＰＤＳＣＨリソースは第１実施形態よりも多くなるため、マクロセル基地局ＭｅＮＢのスループットを向上させることができる。
【０１１８】
［その他の実施形態］
上記のように、本発明は各実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
【０１１９】
上述した各実施形態においては、ＰＤＳＣＨリソースを周波数分割するケースについて説明したが、ＰＤＳＣＨリソースを時間分割してもよい。図１２は、ＰＤＳＣＨリソースを時間分割するケースを説明するための図である。図１２に示すように、下りリンクサブフレームのデータ領域を時間分割し、マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソース（又はマクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソース）と、マクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソース（又はマクロセル通常電力ＰＤＳＣＨリソース）とを設けている。時間分割の割合は任意に設定できるが、ＬＴＥの仕様上、ＯＦＤＭシンボル単位で分割する。
【０１２０】
あるいは、サブフレーム内をＯＦＤＭシンボル単位で時間分割するのではなく、図２に示した無線フレームをサブフレーム単位で時間分割してもよい。図１３は、無線フレームをサブフレーム単位で時間分割するケースを説明するための図である。図１３に示すように、１つの無線フレームにおいて、マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソース（又はマクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソース）に相当するサブフレームと、マクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソース（又はマクロセル通常電力ＰＤＳＣＨリソース）に相当するサブフレームとを設けている。
【０１２１】
上述した各実施形態においては、ＰＤＳＣＨに係るリソース分割（すなわち、データ領域の分割）を説明したが、ＰＤＳＣＨに限らず、ＰＤＣＣＨに係るリソース分割（すなわち、制御領域の分割）に応用してもよい。ＰＤＣＣＨに係るリソース分割についても、周波数分割又は時間分割の何れを採用してもよい。
【０１２２】
上述した各実施形態においては、ピコセル基地局ＰｅＮＢのカバレッジが拡大されるケースについて説明したが、そのようなケースに限らず、本発明は、ピコセル基地局ＰｅＮＢのカバレッジが拡大されないケースであってもヘテロジーニアスネットワークにおける基地局間干渉の低減に有効である。
【０１２３】
上述した各実施形態においては、負荷レベルは接続状態の無線端末数であったが、そのような負荷レベル指標に限らず、例えば無線リソースの使用率や送受信するパケット量等を負荷レベルとしてもよい。
【０１２４】
なお、ＬＴＥ Ａｄｖａｎｃｅｄにおいては、バックホールを無線により構成する基地局であるリレーノードの採用が予定され、且つリレーノードにもＸ２インタフェースが採用される予定であるため、当該リレーノードを本発明に係る低電力基地局としてもよい。
【０１２５】
さらに、上述した各実施形態では、ＬＴＥシステムについて説明したが、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ ８０２．１６）に基づく無線通信システム等、他の無線通信システムに対して本発明を適用してもよい。
【０１２６】
このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【０１２７】
ＵＥ…無線端末、ＭｅＮＢ…マクロセル基地局、ＰｅＮＢ…ピコセル基地局、１…無線通信システム、１０１…アンテナ、１１０…無線通信部、１２０…制御部、１２１…接続先選択部、１２２…情報取得部、１２３…分割比決定部、１２４…リソース割り当て部、１２５…情報生成部、１３０…記憶部、１４０…ネットワーク通信部、２０１…アンテナ、２１０…無線通信部、２２０…制御部、２２１…接続先選択部、２２２…情報生成部、２２３…リソース割り当て部、２２４…情報取得部、２２５…分割比決定部、２３０…記憶部、２４０…ネットワーク通信部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘテロジーニアスネットワークに適用される無線通信システム、基地局及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在運用されている第３世代及び第３．５世代セルラ無線通信システムよりも高速・大容量の通信を実現する次世代システムとして、標準化団体である３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）で標準化されているＬＴＥ（Long Term Evolution）、及びＬＴＥを高度化したＬＴＥ Ａｄｖａｎｃｅｄがある。
【０００３】
ＬＴＥシステム（ＬＴＥ Ａｄｖａｎｃｅｄを含む）の下りリンクでは、基地局は、ＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）と称されるデータ伝送用チャネルを使用して、無線端末へのユーザデータを送信する。なお、下りリンクとは、基地局から無線端末へ向かう方向の通信であり、上りリンクとは、無線端末から基地局へ向かう方向の通信である。
【０００４】
また、ＬＴＥ Ａｄｖａｎｃｅｄにおいては、高電力基地局（いわゆる、マクロセル基地局）の通信エリアに低電力基地局（いわゆる、ピコセル基地局や、フェムトセル基地局、リレーノード）が配置されるネットワークであるヘテロジーニアスネットワークの提供が検討されている。ヘテロジーニアスネットワークは、高電力基地局の負荷を低電力基地局に分散させることが可能である。
【０００５】
しかしながら、無線端末は複数の基地局のうち無線信号の受信電力が最も高いものに接続することが一般的であることから、ヘテロジーニアスネットワークにおいては、送信電力の低い低電力基地局に無線端末が接続する機会が少なくなる可能性がある。
【０００６】
このような事情に鑑みて、低電力基地局からの受信電力が最も高い状態でなくても無線端末を当該低電力基地局に接続するように制御することで、低電力基地局のカバレッジ（通信エリア範囲）を拡大する手法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】3GPP R1-093433 “Importance of Serving Cell Selection in Heterogeneous Networks” February, 2010.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、隣接する基地局間でデータ伝送用チャネルとして使用される無線リソースが重複する場合、一方の基地局のデータ伝送用チャネルが、他方の基地局のデータ伝送用チャネルからの干渉を受け、当該一方の基地局のデータ伝送用チャネルを介してユーザデータを正常に受信できなくなる可能性がある。
【０００９】
特に、ヘテロジーニアスネットワークにおいて低電力基地局のカバレッジを拡大する手法では、低電力基地局のデータ伝送用チャネルが高電力基地局のデータ伝送用チャネルから大きな干渉を受ける可能性が高いため、上記の問題がより一層深刻になる。
【００１０】
そこで、本発明は、ヘテロジーニアスネットワークにおける基地局間干渉を低減し、システム全体のスループットを改善できる無線通信システム、基地局及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明に係る無線通信システムの特徴は、高電力基地局（例えばマクロセル基地局ＭｅＮＢ）と、前記高電力基地局の通信エリアに配置され、前記高電力基地局よりも送信電力が低い低電力基地局（例えばピコセル基地局ＰｅＮＢ）とを有する無線通信システム（無線通信システム１）であって、前記高電力基地局が特定の下りリンクチャネル（例えばＰＤＳＣＨ）として使用すべき無線リソースについて、第１の無線リソース（例えばマクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソース又はマクロセル通常電力ＰＤＳＣＨリソース）と、前記第１の無線リソースよりも前記高電力基地局の送信電力が低くなるように制限される第２の無線リソース（例えばマクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソース又はマクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソース）との比であるリソース分割比を決定する分割比決定部（分割比決定部１２３又は分割比決定部２２５）を備え、前記分割比決定部は、前記高電力基地局に接続する無線端末であって受信状態の劣化した高電力側劣化端末の期待スループットと、前記低電力基地局に接続する無線端末であって受信状態の劣化した低電力側劣化端末の期待スループットとに応じて、前記リソース分割比を決定することを要旨とする。ここで、特定の下りリンクチャネルとは、例えば下りリンクのデータ伝送用チャネル（ＬＴＥシステムではＰＤＳＣＨ）であるが、このようなデータ伝送用チャネルに限らず、下りリンクの制御情報伝送用チャネル（ＬＴＥシステムではＰＤＣＣＨ）等であってもよい。また、低電力基地局とは、例えばピコセル基地局又はフェムトセル基地局であるが、ピコセル基地局又はフェムトセル基地局に限らずリレーノード等であってもよい。
【００１２】
上記の特徴に係る無線通信システムによれば、高電力基地局が特定の下りリンクチャネルとして使用すべき無線リソースについて、第１の無線リソースと、当該第１の無線リソースよりも高電力基地局の送信電力が低くなるように制限される第２の無線リソースとを設けている。第２の無線リソースは、高電力基地局からの干渉が低減されるため、当該第２の無線リソースを低電力側劣化端末に割り当てることによって、低電力側劣化端末のスループットを改善できる。また、高電力側劣化端末のスループットと低電力側劣化端末のスループットとに応じてリソース分割比を決定することで、例えば高電力基地局及び低電力基地局のそれぞれのセルエッジ端末のスループットを均一化できるため、システム全体のスループットを改善できる。
【００１３】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記分割比決定部は、前記高電力側劣化端末の期待スループットと、前記低電力側劣化端末の期待スループットとが等しくなるように、前記リソース分割比を決定することを要旨とする。
【００１４】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記高電力側劣化端末の期待スループットは、前記高電力基地局の負荷レベルと、前記高電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットとに基づいて定められ、前記低電力側劣化端末の期待スループットは、前記低電力基地局の負荷レベルと、前記低電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットとに基づいて定められることを要旨とする。
【００１５】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記高電力基地局の負荷レベルとは、前記高電力基地局に接続する無線端末の数であり、前記低電力基地局の負荷レベルとは、前記低電力基地局に接続する無線端末の数であることを要旨とする。
【００１６】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記低電力側劣化端末は、前記第１の無線リソースが割り当てられる第１の低電力側劣化端末と、前記第２の無線リソースが割り当てられる第２の低電力側劣化端末とを含み、前記低電力側劣化端末の期待スループットは、前記低電力基地局の負荷レベルと、前記第１の低電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットと、前記第２の低電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットとに基づいて定められることを要旨とする。
【００１７】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記高電力基地局の負荷レベルを#UEperM、前記高電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットをTPMUE、前記低電力基地局の負荷レベルを#UEperP、前記第１の低電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットをTPPUE1、前記第２の低電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットをTPPUE2とした場合、前記分割比決定部は、前記特定の下りリンクチャネルとして使用すべき無線リソースのうち前記第１の無線リソースの占める割合αを、
【００１８】
【数１】
の計算式、又は前記計算式と等価な計算式を用いて決定することを要旨とする。
【００１９】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記分割比決定部は、前記高電力基地局の通信エリア内に前記低電力基地局が複数配置される場合に、前記低電力基地局の負荷レベルとして、各低電力基地局の負荷レベルの平均値又は最大値を用いることを要旨とする。
【００２０】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記高電力基地局に接続する無線端末に無線リソースを割り当てるリソース割り当て部（リソース割り当て部１２４）をさらに備え、前記第１の無線リソースは、前記高電力基地局が使用可能な無線リソース（例えばマクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソース）であり、前記第２の無線リソースは、前記高電力基地局が使用不能な無線リソース（例えばマクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソース）であり、前記リソース割り当て部は、前記分割比決定部により決定された前記リソース分割比に従って定められる前記第１の無線リソースの中から、前記高電力基地局に接続する無線端末に無線リソースを割り当てることを要旨とする。
【００２１】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記高電力基地局に接続する無線端末に無線リソースを割り当てるリソース割り当て部（リソース割り当て部１２４）をさらに備え、前記第１の無線リソースは、前記高電力基地局の送信電力が制限されない無線リソース（例えばマクロセル通常電力ＰＤＳＣＨリソース）であり、前記第２の無線リソースは、前記高電力基地局の送信電力が制限される無線リソース（例えばマクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソース）であり、前記リソース割り当て部は、前記分割比決定部により決定された前記リソース分割比に従って定められる前記第１の無線リソース及び前記第２の無線リソースの中から、前記高電力基地局に接続する無線端末に無線リソースを割り当てることを要旨とする。
【００２２】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記分割比決定部は、前記高電力基地局の通信エリア内に前記低電力基地局が複数配置される場合に、各低電力基地局の負荷レベルの平均値又は最大値に基づいて前記リソース分割比を決定することを要旨とする。
【００２３】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記特定の下りリンクチャネルは、無線端末へのユーザデータを伝送するデータ伝送用チャネルであることを要旨とする。
【００２４】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記第２の無線リソースは、下りリンクの総周波数帯域のうち少なくとも一部の周波数帯域であり、前記第１の無線リソースは、前記下りリンクの総周波数帯域のうち前記一部の周波数帯域を除いた残りの周波数帯域であることを要旨とする。
【００２５】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記一部の周波数帯域及び前記残りの周波数帯域のそれぞれは、無線端末が受信品質を測定する周波数単位（例えばサブバンド）の整数倍であることを要旨とする。
【００２６】
本発明に係る無線通信システムの他の特徴は、上記の特徴に係る無線通信システムにおいて、前記第２の無線リソースは、下りリンクの通信時間枠（例えばサブフレーム）において無線端末へのユーザデータを伝送するためのデータ領域のうち少なくとも一部の時間範囲であり、前記第１の無線リソースは、前記データ領域のうち前記一部の時間範囲を除いた残りの時間範囲であることを要旨とする。
【００２７】
本発明に係る基地局の特徴は、特定の下りリンクチャネルとして使用すべき無線リソースについて、第１の無線リソースと、前記第１の無線リソースよりも送信電力が低くなるように制限される第２の無線リソースとの比であるリソース分割比を決定する分割比決定部を備え、前記分割比決定部は、自局に接続する無線端末であって受信状態の劣化した劣化端末の期待スループットと、隣接基地局に接続する無線端末であって受信状態の劣化した劣化端末の期待スループットとに応じて、前記リソース分割比を決定することを要旨とする。
【００２８】
本発明に係る基地局の制御方法の特徴は、特定の下りリンクチャネルとして使用すべき無線リソースについて、第１の無線リソースと、前記第１の無線リソースよりも送信電力が低くなるように制限される第２の無線リソースとの比であるリソース分割比を決定するステップを備え、前記決定するステップにおいて、自局に接続する無線端末であって受信状態の劣化した劣化端末の期待スループットと、隣接基地局に接続する無線端末であって受信状態の劣化した劣化端末の期待スループットとに応じて、前記リソース分割比を決定することを要旨とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、ヘテロジーニアスネットワークにおける基地局間干渉を低減し、システム全体のスループットを改善できる無線通信システム、基地局及びその制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態〜第３実施形態に係るＬＴＥシステムの概要を説明するための図である。
【図２】ＬＴＥシステムの通信フレーム構成を説明するための図である。
【図３】第１実施形態に係る無線通信システムの概略構成図である。
【図４】第１実施形態に係るＩＣＩＣを説明するための図である。
【図５】第１実施形態に係るマクロセル基地局の構成を示すブロック図である。
【図６】第１実施形態に係るピコセル基地局の構成を示すブロック図である。
【図７】第１実施形態に係る無線通信システムの動作を示す動作シーケンス図である。
【図８】第２実施形態に係るマクロセル基地局の構成を示すブロック図である。
【図９】第２実施形態に係るピコセル基地局の構成を示すブロック図である。
【図１０】第２実施形態に係る無線通信システムの動作を示す動作シーケンス図である。
【図１１】第３実施形態に係るＩＣＩＣを説明するための図である。
【図１２】ＰＤＳＣＨリソースを時間分割するケースを説明するための図である。
【図１３】ＰＤＳＣＨリソースを時間分割する他のケースを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の第１実施形態〜第３実施形態、及びその他の実施形態を説明する。以下の各実施形態における図面において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付す。
【００３２】
［ＬＴＥシステムの概要］
第１実施形態〜第３実施形態の説明の前に、ＬＴＥシステムの概要について、本発明に関連する内容を説明する。
【００３３】
図１は、ＬＴＥシステムの概要を説明するための図である。図１に示すように、複数の基地局ｅＮＢはＥ−ＵＴＲＡＮ（Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network）を構成する。複数の基地局ｅＮＢのそれぞれは、無線端末ＵＥにサービスを提供すべき通信エリアであるセルを形成する。
【００３４】
無線端末ＵＥは、ユーザが所持する無線通信装置であり、ユーザ装置とも称される。無線端末ＵＥは、複数の基地局ｅＮＢのうち参照信号の受信電力（ＲＳＲＰ: Reference Signal Received Power）が最も高いものに接続する。ただし、ＲＳＲＰに限らず、ＳＮＲ（Signal to Noise ratio）等の他の受信品質指標を使用してもよい。
【００３５】
各基地局ｅＮＢは、基地局間通信を提供する論理的な通信路であるＸ２インターフェースを介して互いに通信可能である。複数の基地局ｅＮＢそれぞれは、Ｓ１インターフェースを介して、ＥＰＣ（Evolved Packet Core）、具体的には、ＭＭＥ（Mobility Management Entity）／Ｓ−ＧＷ（Serving Gateway）と通信可能である。
【００３６】
基地局ｅＮＢと無線端末ＵＥとの無線通信においては、下りリンクの多重方式としてＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式が、上りリンクの多重方式としてＳＣ−ＦＤＭＡ（Single-Carrier Frequency Division Multiple Access）方式がそれぞれ適用される。また、複信方式としてＦＤＤ（Frequency Division Duplex）方式又はＴＤＤ（Time Division Duplex）方式が適用される。
【００３７】
図２（ａ）は、ＦＤＤ方式が使用される場合の下り無線フレーム構成を示すフレーム構成図である。図２（ｂ）は、下りサブフレームの構成を示すフレーム構成図である。
【００３８】
図２（ａ）に示すように、下り無線フレームは、１０個の下りサブフレームで構成され、各下りサブフレームは２個の下りスロットで構成される。各下りサブフレームの長さは１ｍｓであり、各下りスロットの長さは０．５ｍｓである。また、各下りスロットは、時間軸方向（time domain）で７個のＯＦＤＭシンボルを含み、図２（ｂ）に示すように、周波数軸方向（frequency domain）で複数のリソースブロック（ＲＢ）を含む。各ＲＢは１２個のサブキャリアを含む。
【００３９】
図２（ｂ）に示すように、下りサブフレームは２個の連続的な下りスロットを含む。下りサブフレーム内の一番目の下りスロットの先頭から最大３ＯＦＤＭシンボルの区間は、制御情報を伝送するためのＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）として使用される無線リソースを構成する制御領域である。制御情報は、上りリンク及び下りリンクのスケジューリング情報（すなわち、割り当て無線リソースの情報）などに相当する。下りサブフレームの残りＯＦＤＭシンボル区間は、ユーザデータを伝送するためのＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）として使用される無線リソースを構成するデータ領域である。無線端末ＵＥは、ＰＤＣＣＨにより伝送される制御情報をデコードすることで、ＰＤＳＣＨにより伝送されるユーザデータを特定できる。
【００４０】
［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態を説明する。第１実施形態においては、高電力基地局としてのマクロセル基地局ＭｅＮＢの通信エリア（マクロセル）に、低電力基地局としてのピコセル基地局ＰｅＮＢが配置される形態のヘテロジーニアスネットワーク配置を例に説明する。
【００４１】
以下の第１実施形態においては、（１）無線通信システムの構成、（２）リソース分割による干渉制御、（３）マクロセル基地局の構成、（４）ピコセル基地局の構成、（５）無線通信システムの動作、（６）第１実施形態の効果の順に説明する。
【００４２】
（１）無線通信システムの構成
図３は、第１実施形態に係る無線通信システム１の概略構成図である。
【００４３】
図３に示すように、無線通信システム１は、マクロセル基地局ＭｅＮＢ（高電力基地局あるいは大出力基地局）と、マクロセル基地局ＭｅＮＢに接続する無線端末ＭＵＥと、マクロセル基地局ＭｅＮＢが形成するマクロセルＭＣに配置され、マクロセル基地局ＭｅＮＢに隣接するピコセル基地局ＰｅＮＢ（低電力基地局あるいは小出力基地局）と、ピコセル基地局ＰｅＮＢが形成するピコセルＰＣ内でピコセル基地局ＰｅＮＢに接続する無線端末ＰＵＥとを有する。マクロセル基地局ＭｅＮＢ及びピコセル基地局ＰｅＮＢは共通の周波数帯域を使用する。第１実施形態では、複数のピコセル基地局ＰｅＮＢ１〜ＰｅＮＢ３がマクロセルＭＣに配置されている。なお、ピコセル基地局ＰｅＮＢが形成するピコセルＰＣは、以下において適宜「ホットゾーン」と称する。
【００４４】
ピコセル基地局ＰｅＮＢ（ホットゾーンノードとも称される）は、マクロセル基地局ＭｅＮＢよりも送信電力が低い低電力基地局である。このため、ヘテロジーニアスネットワークにおいては、ＲＳＲＰが最も高い基地局ｅＮＢを選択して無線端末ＵＥが接続する接続先選択基準である受信電力最大基準（以下、ＲＰ基準）を採用すると、ピコセル基地局ＰｅＮＢのカバレッジが狭くなる可能性がある。特に、ピコセル基地局ＰｅＮＢの位置がマクロセル基地局ＭｅＮＢに近い状況下では、ピコセル基地局ＰｅＮＢのカバレッジが非常に狭くなり、ピコセル基地局ＰｅＮＢを有効活用できない。
【００４５】
ピコセル基地局ＰｅＮＢの送信電力を上昇させずにピコセル基地局ＰｅＮＢのカバレッジを拡大可能な方法としては、主に以下の２つの方法が使用できる。
【００４６】
第１に、ＲＳＲＰが最も大きい無線信号を送信する基地局ｅＮＢを当該無線端末ＵＥの接続先として選択するＲＰ基準ではなく、無線端末ＵＥとの間の伝搬損失（パスロス）が最も小さい基地局ｅＮＢを無線端末ＵＥの接続先として選択する方法がある。これにより、例えば無線端末ＵＥに最も近いような基地局ｅＮＢが接続先として選択されるため、ピコセル基地局ＰｅＮＢのカバレッジを拡大できる。このような接続先選択基準は、パスロス最小基準（以下、ＰＬ基準）と称される。
【００４７】
第２に、無線端末ＵＥがマクロセル基地局ＭｅＮＢ及びピコセル基地局ＰｅＮＢのそれぞれから無線信号を受信可能な場合において、ピコセル基地局ＰｅＮＢに対応するＲＳＲＰとマクロセル基地局ＭｅＮＢに対応するＲＳＲＰとを比較する際に、ピコセル基地局ＰｅＮＢに対応するＲＳＲＰにバイアス値（ｂｉａｓ）を加える方法がある。ピコセル基地局ＰｅＮＢに対応するＲＳＲＰにバイアスを与えることで、オフセット後の当該ＲＳＲＰが、マクロセル基地局ＭｅＮＢに対応するＲＳＲＰを上回る可能性が高まる。よって、ピコセル基地局ＰｅＮＢが優先的に接続先として選択されるため、ピコセル基地局ＰｅＮＢのカバレッジを拡大できる。このような接続先選択基準は、Ｒａｎｇｅ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ基準（以下、ＲＥ基準）と称される。バイアス値は、マクロセル基地局ＭｅＮＢ及びピコセル基地局ＰｅＮＢのペアで共有される。なお、ＲＥ基準は、バイアスの値をマクロセル基地局ＭｅＮＢ及びピコセル基地局ＰｅＮＢの送信電力の差（例えば１６ｄＢ）とすることで、ＰＬ基準と同等の接続先選択基準となる。
【００４８】
第１実施形態では、ＲＥ基準によって、ピコセル基地局ＰｅＮＢのセルカバレッジが拡大された状態であるとする。なお、無線端末ＵＥの接続先を選択する主体は、例えば、無線端末ＵＥが待ち受け中（アイドル状態）であれば無線端末ＵＥであり、無線端末ＵＥが通信実行中（接続状態）であれば接続先の基地局ｅＮＢである。接続状態においては、定期的にＲＳＲＰの測定値が無線端末ＵＥから接続先の基地局ｅＮＢに報告されるため、当該接続先の基地局ｅＮＢは、無線端末ＵＥの次の接続先を選択し、無線端末ＵＥを次の接続先にハンドオーバさせることができる。
【００４９】
ＲＥ基準によってピコセル基地局ＰｅＮＢ１は拡大されたセルＰＣ１を形成しており、無線端末ＰＵＥ１は拡大されたセルＰＣ１のセルエッジにおいてピコセル基地局ＰｅＮＢ１に接続している。また、ＲＥ基準によってピコセル基地局ＰｅＮＢ２は拡大されたセルＰＣ２を形成しており、無線端末ＰＵＥ２は拡大されたセルＰＣ２のセルエッジにおいてピコセル基地局ＰｅＮＢ２に接続している。さらに、ＲＥ基準によってピコセル基地局ＰｅＮＢ３は拡大されたセルＰＣ３を形成しており、無線端末ＰＵＥ３は拡大されたセルＰＣ３のセルエッジにおいてピコセル基地局ＰｅＮＢ３に接続している。
【００５０】
なお、以下においては、セルエッジにある無線端末ＰＵＥ、すなわち受信品質レベルの劣化した無線端末ＰＵＥを「ピコセル側劣化端末ＰＵＥ（低電力側劣化端末）」と称する。また、セルエッジにある無線端末ＭＵＥ、すなわち受信品質レベルの劣化した無線端末ＭＵＥを「マクロセル側劣化端末ＭＵＥ（高電力側劣化端末）」と称する。なお、受信品質レベルとしては、ＳＩＮＲ（Signal-to-Interference and Noise power Ratio）を例示する。
【００５１】
マクロセル基地局ＭｅＮＢは、ＰＤＳＣＨを使用して、無線端末ＭＵＥへのユーザデータを送信する。ピコセル基地局ＰｅＮＢは、ＰＤＳＣＨを使用して、無線端末ＰＵＥへのユーザデータを送信する。これらのＰＤＳＣＨの周波数帯域が重複する場合、マクロセル基地局ＭｅＮＢ及びピコセル基地局ＰｅＮＢの各ＰＤＳＣＨは互いに干渉を与え合う。
【００５２】
ピコセル基地局ＰｅＮＢのカバレッジが拡大された状態においては、ピコセル側劣化端末ＰＵＥは、ピコセル基地局ＰｅＮＢからの受信電力よりも、マクロセル基地局ＭｅＮＢからの受信電力の方が高いことがある。この場合、ピコセル基地局ＰｅＮＢのＰＤＳＣＨは、マクロセル基地局ＭｅＮＢのＰＤＳＣＨから大きな干渉を受け、無線端末ＰＵＥがユーザデータを受信（復号）不可能になる。
【００５３】
（２）リソース分割による干渉制御
ヘテロジーニアスネットワークの下りリンクにおいて、ＲＥ基準でバイアスを加えることでＲＰ基準によって作られるホットゾーンよりもカバレッジを拡大しようとすると、マクロセル基地局ＭｅＮＢ及びピコセル基地局ＰｅＮＢの送信電力の違いから、所望信号の電力よりも干渉電力が大きくなってしまう。よって、ＳＩＮＲとして最適ではない無線端末ＵＥがホットゾーンに収容されることになる。そのような無線端末ＵＥは基本的に送信電力の大きいマクロセル基地局ＭｅＮＢから非常に強い干渉を受けるため、ＳＩＮＲが非常に低くなってしまう。そこで、第１実施形態では、以下のようなＩＣＩＣ（ＩＣＩＣ：Inter-Cell Interference Coordination）によって干渉制御を行う。
【００５４】
図４は、第１実施形態に係るＩＣＩＣを説明するための図である。
【００５５】
図４（ａ）に示すように、マクロセル基地局ＭｅＮＢのＰＤＳＣＨリソース（図２（ｂ）で示したデータ領域に相当）を周波数分割し、一部を使用しないことで、未使用部分をピコセル側劣化端末ＰＵＥが使用できるようにする。マクロセル基地局ＭｅＮＢが使用不能なＰＤＳＣＨリソースを「マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソース」と称し、マクロセル基地局ＭｅＮＢが使用可能なＰＤＳＣＨリソースを「マクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソース」と称する。第１実施形態において、マクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースは、下りリンクの総リソースブロックのうち少なくとも一部のリソースブロックであり、マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースは、下りリンクの総リソースブロックのうち上記一部のリソースブロックを除いた残りのリソースブロックである。また、第１実施形態において、マクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースは第１の無線リソースに相当し、マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースは第２の無線リソースに相当する。
【００５６】
図４（ｂ）に示すように、マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースはマクロセル基地局ＭｅＮＢからの干渉を受けないため、ピコセル基地局ＰｅＮＢのそれぞれは、自局に接続するピコセル側劣化端末ＰＵＥに対してマクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースを割り当てる。なお、無線端末ＰＵＥは定期的に受信品質の測定結果をチャネル品質情報（ＣＱＩ）としてピコセル基地局ＰｅＮＢにフィードバックしており、ピコセル基地局ＰｅＮＢのそれぞれは、無干渉ＰＤＳＣＨリソースに対応するＣＱＩが良好であることに応じて、無干渉ＰＤＳＣＨリソースを優先してピコセル側劣化端末ＰＵＥに割り当てることができる。
【００５７】
このような周波数分割によるＩＣＩＣは、ホットゾーンへの干渉を回避することができる代わりに、マクロセル基地局ＭｅＮＢに接続される無線端末ＭＵＥが使用できるマクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースが減ってしまう。このことから、ホットゾーンのカバレッジ拡大による特性改善のためには、負荷分散による特性改善効果が、周波数分割による使用可能リソースの減少による損失を上回る必要がある。また、ピコセル側劣化端末ＰＵＥのスループットを確実に改善するためには、ピコセル側劣化端末ＰＵＥがどの程度低いＳＩＮＲであるか（すなわち、どの程度大きいバイアス値が適用されているか）を考慮する必要がある。
【００５８】
そこで、第１実施形態では、マクロセル基地局ＭｅＮＢは、マクロセル側劣化端末ＭＵＥの期待スループットと、ピコセル側劣化端末ＰＵＥの期待スループットとに応じて、リソース分割比を決定する。具体的には、マクロセル基地局ＭｅＮＢは、マクロセル側劣化端末ＭＵＥの期待スループットと、ピコセル側劣化端末ＰＵＥの期待スループットとが等しくなるように、リソース分割比を決定する。
【００５９】
マクロセル側劣化端末ＭＵＥの期待スループットは、マクロセル基地局ＭｅＮＢの負荷レベルと、マクロセル側劣化端末ＭＵＥのＳＩＮＲに対応する期待単位スループットとに基づいて定められる。ピコセル側劣化端末ＰＵＥの期待スループットは、ピコセル基地局ＰｅＮＢの負荷レベルと、ピコセル側劣化端末ＰＵＥのＳＩＮＲに対応する期待単位スループットとに基づいて定められる。
【００６０】
負荷レベルとは、接続状態の無線端末数である。よって、ピコセル基地局ＰｅＮＢの負荷レベルとは、ピコセル基地局ＰｅＮＢに接続する無線端末ＰＵＥの数であり、マクロセル基地局ＭｅＮＢの負荷レベルとは、マクロセル基地局ＭｅＮＢに接続する無線端末ＭＵＥの数である。図１の例のように同一マクロセル内にピコセル基地局ＰｅＮＢが複数配置される場合、各ピコセル基地局ＰｅＮＢの接続状態の無線端末ＰＵＥ数の平均値又は最大値をピコセル基地局ＰｅＮＢの負荷レベルとする。
【００６１】
期待単位スループットとは、ＳＩＮＲに応じた変調符号化方式（ＭＣＳ）で提供される、１リソースブロック当たりのスループットである。ＳＩＮＲが良好であるほど、変調多値数が大きく、且つ符号化率の小さいＭＣＳが使用されるため、期待単位スループットは大きくなる。一方、ＳＩＮＲが劣悪であるほど、変調多値数が小さく、且つ符号化率の大きいＭＣＳが使用されるため、期待単位スループットは小さくなる。
【００６２】
第１実施形態では、ピコセル側劣化端末ＰＵＥは、マクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースが割り当てられる第１のピコセル側劣化端末ＰＵＥと、マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースが割り当てられる第２のピコセル側劣化端末ＰＵＥとを含む。このため、ピコセル側劣化端末ＰＵＥの期待スループットは、ピコセル基地局ＰｅＮＢの接続端末数と、第１のピコセル側劣化端末ＰＵＥに対応する期待単位スループットと、第２のピコセル側劣化端末ＰＵＥに対応する期待単位スループットとに基づいて定められる。
【００６３】
マクロセル基地局ＭｅＮＢは、マクロセル基地局ＭｅＮＢの接続端末数を#UEperM、マクロセル側劣化端末ＭＵＥのＳＩＮＲに対応する期待単位スループットをTPMUE、ピコセル基地局ＰｅＮＢの接続端末数を#UEperP、第１のピコセル側劣化端末ＰＵＥのＳＩＮＲに対応する期待単位スループットをTPPUE1、第２のピコセル側劣化端末ＰＵＥのＳＩＮＲに対応する期待単位スループットをTPPUE2とした場合に、ＰＤＳＣＨとして使用すべき無線リソースのうちマクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースの占める割合α（図４（ａ）参照）を、
【００６４】
【数２】
の計算式に基づいて計算する。数２の左辺は、マクロセル側劣化端末ＭＵＥの期待スループットに相当し、数２の右辺は、ピコセル側劣化端末ＰＵＥの期待スループットに相当する。式（１）を変換すると、式（２）のようになる。
【００６５】
【数３】
リソース分割比は任意に設定できるが、ＬＴＥの仕様上、無線端末ＵＥからフィードバックされるＣＱＩの分解能に合わせて分割する。すなわち、マクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソース及びマクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースのそれぞれの周波数帯域は、無線端末ＵＥが受信品質（チャネル品質）を測定する周波数単位の整数倍である。当該周波数単位はサブバンド（Ｓｕｂｂａｎｄ）と称される。マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースの周波数帯域をｍ（＝１−α）、マクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースの周波数帯域をｎ（＝α）とすると、マクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースのリソースブロック数ＲＢは、式（３）のようになる。
【００６６】
【数４】
ここで、ＳｕｂｂａｎｄＳｉｚｅはフィードバックされるＣＱＩのサイズ（分解能）を、ＮＲＢは下りリンク周波数帯域の総ＲＢ数をそれぞれ意味する。
【００６７】
（３）マクロセル基地局の構成
次に、マクロセル基地局ＭｅＮＢの構成を説明する。図５は、第１実施形態に係るマクロセル基地局ＭｅＮＢの構成を示すブロック図である。
【００６８】
図５に示すように、マクロセル基地局ＭｅＮＢは、アンテナ１０１、無線通信部１１０、制御部１２０、記憶部１３０、及びネットワーク通信部１４０を有する。
【００６９】
無線通信部１１０は、例えば無線周波数（ＲＦ）回路やベースバンド（ＢＢ）回路等を用いて構成され、アンテナ１０１を介して無線端末ＭＵＥと無線信号の送受信を行う。また、無線通信部１１０は、送信信号の変調と受信信号の復調とを行う。
【００７０】
制御部１２０は、例えばＣＰＵを用いて構成され、マクロセル基地局ＭｅＮＢが備える各種の機能を制御する。記憶部１３０は、例えばメモリを用いて構成され、マクロセル基地局ＭｅＮＢの制御等に用いられる各種の情報を記憶する。記憶部１３０は、ピコセル基地局ＰｅＮＢ毎のバイアスの値を記憶している。ネットワーク通信部１４０は、Ｘ２インタフェースを使用して他の基地局との基地局間通信を行う。
【００７１】
制御部１２０は、接続先選択部１２１、情報取得部１２２、分割比決定部１２３、及びリソース割り当て部１２４を有する。
【００７２】
接続先選択部１２１は、自局に接続する無線端末ＭＵＥから報告されるＲＳＲＰの情報（すなわち、メジャメントレポート）に基づいて、当該無線端末ＭＵＥの次の接続先の基地局を選択する。無線端末ＭＵＥがマクロセル基地局ＭｅＮＢ及びピコセル基地局ＰｅＮＢそれぞれの参照信号を受信する場合、接続先選択部１２１は、マクロセル基地局ＭｅＮＢに対応するＲＳＲＰＭｅＮＢとピコセル基地局ＰｅＮＢに対応するＲＳＲＰＰｅＮＢとを比較する際に、ＲＳＲＰＰｅＮＢにバイアスを与える。バイアスの与えられたＲＳＲＰＰｅＮＢがＲＳＲＰＭｅＮＢよりも高い場合には、接続先選択部１２１は、無線端末ＭＵＥの接続先をピコセル基地局ＰｅＮＢに切り替えるようにハンドオーバ制御を行う。
【００７３】
情報取得部１２２は、マクロセル基地局ＭｅＮＢの接続端末数#UEperMと、マクロセル側劣化端末ＭＵＥのＳＩＮＲに対応する期待単位スループットTPMUEと、ピコセル基地局ＰｅＮＢの接続端末数#UEperPと、第１のピコセル側劣化端末ＰＵＥのＳＩＮＲに対応する期待単位スループットTPPUE1と、第２のピコセル側劣化端末ＰＵＥのＳＩＮＲに対応する期待単位スループットをTPPUE2とを取得する。情報取得部１２２は、リソース割り当て部１２４が管理する情報を用いて、マクロセル基地局ＭｅＮＢの接続端末数#UeperMを取得できる。また、情報取得部１２２は、ピコセル基地局ＰｅＮＢからネットワーク通信部１４０が受信する接続端末数情報を用いて、ピコセル基地局ＰｅＮＢの接続端末数#UeperPを取得できる。期待単位スループットTPMUE、TPPUE1及びTPPUE2については、期待値を使用してもよく、実測値を使用してもよい。期待値を使用する場合、期待単位スループットTPMUE及びTPPUE2のそれぞれをＳＩＮＲ＝０［ｄＢ］でのシャノン容量とし、期待単位スループットTPPUE1をＳＩＮＲ＝−ｂｉａｓ［ｄＢ］でのシャノン容量とすることができる。
【００７４】
分割比決定部１２３は、情報取得部１２２が取得した接続端末数#UeperM及び接続端末数#UeperPと、情報取得部１２２が取得した期待単位スループットTPMUE、TPPUE1及びTPPUE2とに基づき、式（２）を用いて、リソース分割比を決定する。なお、分割比決定部１２３は、通信状況の変化に対応するために、リソース分割比を定期的に更新することが望ましい。
【００７５】
リソース割り当て部１２４は、分割比決定部１２３により決定されたリソース分割比と式（３）とに従って定められるマクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースの中から、無線端末ＭＵＥに無線リソース（リソースブロック）を割り当てる。例えば、リソース割り当て部１２４は、無線端末ＭＵＥからフィードバックされるＣＱＩに基づき、プロポーショナルフェアネス（ＰＦ）等のスケジューリングアルゴリズムを用いて、マクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースの中から無線端末ＭＵＥに無線リソース（リソースブロック）を割り当てる。
【００７６】
（４）ピコセル基地局の構成
次に、ピコセル基地局ＰｅＮＢの構成を説明する。図６は、第１実施形態に係るピコセル基地局ＰｅＮＢの構成を示すブロック図である。
【００７７】
図６に示すように、ピコセル基地局ＰｅＮＢは、アンテナ２０１、無線通信部２１０、制御部２２０、記憶部２３０、及びネットワーク通信部２４０を有する。
【００７８】
無線通信部１１０は、例えば無線周波数（ＲＦ）回路やベースバンド（ＢＢ）回路等を用いて構成され、アンテナ２０１を介して無線端末ＰＵＥと無線信号の送受信を行う。また、無線通信部２１０は、送信信号の変調と受信信号の復調とを行う。
【００７９】
制御部２２０は、例えばＣＰＵを用いて構成され、ピコセル基地局ＰｅＮＢが備える各種の機能を制御する。記憶部２３０は、例えばメモリを用いて構成され、ピコセル基地局ＰｅＮＢの制御等に用いられる各種の情報を記憶する。ネットワーク通信部２４０は、Ｘ２インタフェースを使用して他の基地局との基地局間通信を行う。
【００８０】
制御部２２０は、接続先選択部２２１、情報生成部２２２、及びリソース割り当て部２２３を有する。
【００８１】
接続先選択部２２１は、自局に接続する無線端末ＰＵＥから報告されるＲＳＲＰに基づいて、無線端末ＰＵＥの次の接続先の基地局を選択する。無線端末ＰＵＥがマクロセル基地局ＭｅＮＢ及びピコセル基地局ＰｅＮＢそれぞれの参照信号を受信する場合、接続先選択部２２１は、マクロセル基地局ＭｅＮＢに対応するＲＳＲＰＭｅＮＢとピコセル基地局ＰｅＮＢに対応するＲＳＲＰＰｅＮＢとを比較する際に、ＲＳＲＰＰｅＮＢにバイアスを与える。バイアスの与えられたＲＳＲＰＰｅＮＢがＲＳＲＰＭｅＮＢよりも低い場合には、接続先選択部２２１は、無線端末ＰＵＥの接続先をマクロセル基地局ＭｅＮＢに切り替えるようにハンドオーバ制御を行う。
【００８２】
情報生成部２２２は、リソース割り当て部２２３が管理する情報を用いて、自局に接続する無線端末ＰＵＥの数（接続端末数#UeperP）を示す接続端末数情報を生成する。情報生成部２２２によって生成された接続端末数情報は、ネットワーク通信部２４０からマクロセル基地局ＭｅＮＢに送信される。
【００８３】
リソース割り当て部２２３は、無線端末ＰＵＥに無線リソース（リソースブロック）を割り当てる。例えば、リソース割り当て部２２３は、無線端末ＰＵＥからフィードバックされるＣＱＩに基づき、プロポーショナルフェアネス（ＰＦ）等のスケジューリングアルゴリズムを用いて、ＰＤＳＣＨリソースの中から無線端末ＭＵＥに無線リソース（リソースブロック）を割り当てる。
【００８４】
（５）無線通信システムの動作
図７は、第１実施形態に係る無線通信システム１の動作を示す動作シーケンス図である。図７に示すシーケンスは定期的に実行される。
【００８５】
図７に示すように、ステップＳ１１ａにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１の情報生成部２２２は、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１に接続する無線端末ＰＵＥの数を示す接続端末数情報を生成する。ステップＳ１２ａにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１のネットワーク通信部２４０は、当該接続端末数情報をマクロセル基地局ＭｅＮＢに送信する。マクロセル基地局ＭｅＮＢのネットワーク通信部１４０は、当該接続端末数情報を受信する。
【００８６】
ステップＳ１１ｂにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ２の情報生成部２２２は、ピコセル基地局ＰｅＮＢ２に接続する無線端末ＰＵＥの数を示す接続端末数情報を生成する。ステップＳ１２ｂにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ２のネットワーク通信部２４０は、当該接続端末数情報をマクロセル基地局ＭｅＮＢに送信する。マクロセル基地局ＭｅＮＢのネットワーク通信部１４０は、当該接続端末数情報を受信する。
【００８７】
ステップＳ１１ｃにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ３の情報生成部２２２は、ピコセル基地局ＰｅＮＢ３に接続する無線端末ＰＵＥの数を示す接続端末数情報を生成する。ステップＳ１２ｃにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ３のネットワーク通信部２４０は、当該接続端末数情報をマクロセル基地局ＭｅＮＢに送信する。マクロセル基地局ＭｅＮＢのネットワーク通信部１４０は、当該接続端末数情報を受信する。
【００８８】
ステップＳ１３において、マクロセル基地局ＭｅＮＢの情報取得部１２２は、ネットワーク通信部１４０が受信した接続端末数情報に基づいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１〜３のそれぞれの接続端末数を取得し、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１〜３のそれぞれの接続端末数の平均値又は最大値を接続端末数#UeperPとして取得する。また、情報取得部１２２は、自局の接続端末数#UeperMを取得する。さらに、情報取得部１２２は、記憶部１３０に記憶されている期待単位スループットTPMUE及びTPPUE2を取得し、記憶部１３０に記憶されているバイアス値に基づき期待単位スループットTPPUE1を取得する。
【００８９】
ステップＳ１４において、マクロセル基地局ＭｅＮＢの分割比決定部１２３は、情報取得部１２２が取得した接続端末数#UeperM及び接続端末数#UeperPと、情報取得部１２２が取得した期待単位スループットTPMUE、TPPUE1及びTPPUE2とに基づき、式（２）を用いて、リソース分割比を決定する。
【００９０】
ステップＳ１５において、マクロセル基地局ＭｅＮＢのリソース割り当て部１２４は、分割比決定部１２３により決定されたリソース分割比と式（３）とに従って定められるマクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースの中から、無線端末ＭＵＥに無線リソース（リソースブロック）を割り当てる。
【００９１】
ステップＳ１６ａにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１のリソース割り当て部２２３は、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１に接続する無線端末ＰＵＥに無線リソース（リソースブロック）を割り当てる。ここで、マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースはマクロセル基地局ＭｅＮＢからの干渉を受けないため、リソース割り当て部２２３は、自局に接続するピコセル側劣化端末ＰＵＥに対してマクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースを割り当てる。なお、無線端末ＰＵＥは定期的にＣＱＩとしてピコセル基地局ＰｅＮＢ１にフィードバックしており、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１は、ＣＱＩが良好であることに応じて、マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースを優先的にピコセル側劣化端末ＰＵＥに割り当てることができる。
【００９２】
ステップＳ１６ｂにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ２のリソース割り当て部２２３は、ピコセル基地局ＰｅＮＢ２に接続する無線端末ＰＵＥに無線リソース（リソースブロック）を割り当てる。ここで、マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースはマクロセル基地局ＭｅＮＢからの干渉を受けないため、リソース割り当て部２２３は、自局に接続するピコセル側劣化端末ＰＵＥに対して優先的にマクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースを割り当てる。
【００９３】
ステップＳ１６ｃにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１のリソース割り当て部２２３は、ピコセル基地局ＰｅＮＢ３に接続する無線端末ＰＵＥに無線リソース（リソースブロック）を割り当てる。ここで、マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースはマクロセル基地局ＭｅＮＢからの干渉を受けないため、リソース割り当て部２２３は、自局に接続するピコセル側劣化端末ＰＵＥに対して優先的にマクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースを割り当てる。
【００９４】
（６）第１実施形態の効果
以上説明したように、第１実施形態に係る無線通信システム１によれば、マクロセル基地局ＭｅＮＢがＰＤＳＣＨとして使用すべき無線リソースについて、マクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースとマクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースとを設けている。マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースについてはマクロセル基地局ＭｅＮＢからの干渉を受けないため、マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースを優先的にピコセル側劣化端末ＰＵＥに割り当てることによって、ピコセル側劣化端末ＰＵＥのスループットを改善できる。また、マクロセル側劣化端末ＭＵＥのスループットとピコセル側劣化端末ＰＵＥのスループットとに応じてリソース分割比を決定することで、マクロセル基地局ＭｅＮＢ及びピコセル基地局ＰｅＮＢのそれぞれの劣化端末（セルエッジ端末）のスループットを均一化できるため、システム全体のスループットを改善できる。
【００９５】
第１実施形態では、分割比決定部１２３は、複数のピコセル基地局ＰｅＮＢそれぞれの接続端末数の平均値又は最大値に基づいてリソース分割比を決定するため、マクロセル基地局ＭｅＮＢの通信エリア内にピコセル基地局ＰｅＮＢが複数配置されるケースでも、リソース分割比を適切に設定できる。
【００９６】
［第２実施形態］
第１実施形態では、マクロセル基地局ＭｅＮＢがリソース分割比を決定していたが、第２実施形態では、ピコセル基地局ＰｅＮＢがリソース分割比を決定する。以下においては、第１実施形態と異なる点を説明し、重複する説明を省略する。
【００９７】
図８は、第２実施形態に係るマクロセル基地局ＭｅＮＢの構成を示すブロック図である。
【００９８】
図８に示すように、第２実施形態に係るマクロセル基地局ＭｅＮＢは、情報生成部１２５を有しており、第１実施形態で説明した情報取得部１２２及び分割比決定部１２３を有していない。情報生成部１２５は、接続端末数情報（マクロセル基地局ＭｅＮＢに接続する無線端末ＭＵＥの数の情報）を生成する。
【００９９】
図９は、第２実施形態に係るピコセル基地局ＰｅＮＢの構成を示すブロック図である。
【０１００】
図９に示すように、第２実施形態に係るピコセル基地局ＰｅＮＢは、情報取得部２２４及び分割比決定部２２５を有する。情報取得部２２４は、マクロセル基地局ＭｅＮＢ及びピコセル基地局ＰｅＮＢそれぞれの接続端末数情報を取得する。分割比決定部２２５は、情報取得部２２４が取得したマクロセル基地局ＭｅＮＢ及びピコセル基地局ＰｅＮＢそれぞれの接続端末数情報に基づいて、第１実施形態と同様の方法でリソース分割比を決定する。
【０１０１】
図１０は、第２実施形態に係る無線通信システム１の動作を示す動作シーケンス図である。図１０に示す動作シーケンスは定期的に実行される。
【０１０２】
ステップＳ２１ａにおいて、マクロセル基地局ＭｅＮＢの情報生成部１２５は、マクロセル基地局ＭｅＮＢに接続する無線端末ＭＵＥの数を示す接続端末数情報を生成する。ステップＳ２２ａにおいて、マクロセル基地局ＭｅＮＢのネットワーク通信部１４０は、当該接続端末数情報をピコセル基地局ＰｅＮＢ１に送信する。ピコセル基地局ＰｅＮＢ１のネットワーク通信部２４０は、当該接続端末数情報を受信する。
【０１０３】
ステップＳ２１ｂにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ２の情報生成部２２２は、ピコセル基地局ＰｅＮＢ２に接続する無線端末ＰＵＥの数を示す接続端末数情報を生成する。ステップＳ２２ｂにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ２のネットワーク通信部２４０は、当該接続端末数情報をピコセル基地局ＰｅＮＢ１に送信する。ピコセル基地局ＰｅＮＢ１のネットワーク通信部２４０は、当該接続端末数情報を受信する。
【０１０４】
ステップＳ２１ｃにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ３の情報生成部２２２は、ピコセル基地局ＰｅＮＢ３に接続する無線端末ＰＵＥの数を示す接続端末数情報を生成する。ステップＳ２２ｃにおいて、ピコセル基地局ＰｅＮＢ３のネットワーク通信部２４０は、当該接続端末数情報をピコセル基地局ＰｅＮＢ１に送信する。ピコセル基地局ＰｅＮＢ１のネットワーク通信部２４０は、当該接続端末数情報を受信する。
【０１０５】
ステップＳ２３において、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１の情報取得部２２４は、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１〜３のそれぞれの接続端末数の平均値又は最大値を接続端末数#UeperPとして取得し、マクロセル基地局ＭｅＮＢの接続端末数#UeperMを取得する。さらに、情報取得部２２４は、記憶部２３０に記憶されている期待単位スループットTPMUE及びTPPUE2を取得し、記憶部２３０に記憶されているバイアス値に基づき期待単位スループットTPPUE1を取得する。
【０１０６】
ステップＳ２４において、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１の分割比決定部２２５は、情報取得部２２４が取得した接続端末数#UeperM及び接続端末数#UeperPと、情報取得部２２４が取得した期待単位スループットTPMUE、TPPUE1及びTPPUE2とに基づき、式（２）を用いて、リソース分割比を決定する。
【０１０７】
ステップＳ２５において、ピコセル基地局ＰｅＮＢ１のネットワーク通信部２４０は、分割比決定部２２５によって決定されたリソース分割比を示す情報をマクロセル基地局ＭｅＮＢに送信する。マクロセル基地局ＭｅＮＢのネットワーク通信部１４０は、リソース分割比を示す情報を受信する。
【０１０８】
その後、マクロセル基地局ＭｅＮＢのリソース割り当て部１２４は、ネットワーク通信部１４０が受信したリソース分割比を示す情報に従って定められるマクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースの中から、無線端末ＭＵＥに無線リソース（リソースブロック）を割り当てる。
【０１０９】
以上のように、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１０】
［第３実施形態］
第１実施形態及び第２実施形態では、マクロセル基地局ＭｅＮＢのＰＤＳＣＨリソースを、マクロセル基地局ＭｅＮＢが使用不能なマクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソースと、マクロセル基地局ＭｅＮＢが使用可能なマクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソースとに周波数分割していた。
【０１１１】
第３実施形態では、マクロセル基地局ＭｅＮＢのＰＤＳＣＨリソースを、マクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソースとマクロセル通常電力ＰＤＳＣＨリソースとに周波数分割する。マクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソースは、マクロセル基地局ＭｅＮＢが使用可能であるものの、マクロセル通常電力ＰＤＳＣＨリソースよりも送信電力が低くなるように制限される。第３実施形態において、マクロセル通常電力ＰＤＳＣＨリソースは第１の無線リソースに相当し、マクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソースは第２の無線リソースに相当する。
【０１１２】
図１１は、第３実施形態に係るＩＣＩＣを説明するための図である。ここでは、第１実施形態との相違点を主として説明する。
【０１１３】
図１１に示すように、第３実施形態において、マクロセル通常電力ＰＤＳＣＨリソースは、下りリンクの総リソースブロックのうち少なくとも一部のリソースブロックであり、マクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソースは、下りリンクの総リソースブロックのうち上記一部のリソースブロックを除いた残りのリソースブロックである。
【０１１４】
マクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソースはマクロセル基地局ＭｅＮＢからの干渉レベルが低いため、ピコセル基地局ＰｅＮＢは、そのようなＰＤＳＣＨリソースを低ＳＩＮＲの無線端末ＰＵＥに割り当てる。無線端末ＰＵＥは定期的に受信品質の測定結果をチャネル品質情報（ＣＱＩ）としてピコセル基地局ＰｅＮＢにフィードバックしており、ピコセル基地局ＰｅＮＢは、低干渉ＰＤＳＣＨリソースに対応するＣＱＩが良好であることに応じて、低干渉ＰＤＳＣＨリソースを優先して無線端末ＰＵＥに割り当てることができる。
【０１１５】
また、マクロセル基地局ＭｅＮＢは、マクロセル基地局ＭｅＮＢの近傍の無線端末ＭＵＥに対してマクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソースを割り当てることが好ましい。具体的には、マクロセル基地局ＭｅＮＢのリソース割り当て部１２４は、マクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソースに対応するＣＱＩが良好な無線端末ＭＵＥや、マクロセル基地局ＭｅＮＢとの間のパスロスが小さい無線端末ＭＵＥに対して、マクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソースの中から無線リソース（リソースブロック）を割り当てる。リソース割り当て部１２４は、マクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソースに対応するＣＱＩが劣悪な無線端末ＭＵＥや、マクロセル基地局ＭｅＮＢとの間のパスロスが大きい無線端末ＭＵＥに対して、マクロセル通常電力ＰＤＳＣＨリソースの中から無線リソース（リソースブロック）を割り当てる。
【０１１６】
第３実施形態では、第１実施形態と同様に、式（２）を用いて、マクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソースとマクロセル通常電力ＰＤＳＣＨリソースとの比であるリソース分割比を決定する。また、第１実施形態と同様に、リソース分割比は、フィードバックされるＣＱＩの分解能に合わせる。
【０１１７】
以上説明したように、第３実施形態によれば、第１実施形態よりもピコセル基地局ＰｅＮＢの干渉低減効果は小さくなるものの、マクロセル基地局ＭｅＮＢが使用可能なＰＤＳＣＨリソースは第１実施形態よりも多くなるため、マクロセル基地局ＭｅＮＢのスループットを向上させることができる。
【０１１８】
［その他の実施形態］
上記のように、本発明は各実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
【０１１９】
上述した各実施形態においては、ＰＤＳＣＨリソースを周波数分割するケースについて説明したが、ＰＤＳＣＨリソースを時間分割してもよい。図１２は、ＰＤＳＣＨリソースを時間分割するケースを説明するための図である。図１２に示すように、下りリンクサブフレームのデータ領域を時間分割し、マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソース（又はマクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソース）と、マクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソース（又はマクロセル通常電力ＰＤＳＣＨリソース）とを設けている。時間分割の割合は任意に設定できるが、ＬＴＥの仕様上、ＯＦＤＭシンボル単位で分割する。
【０１２０】
あるいは、サブフレーム内をＯＦＤＭシンボル単位で時間分割するのではなく、図２に示した無線フレームをサブフレーム単位で時間分割してもよい。図１３は、無線フレームをサブフレーム単位で時間分割するケースを説明するための図である。図１３に示すように、１つの無線フレームにおいて、マクロセル使用不能ＰＤＳＣＨリソース（又はマクロセル低電力ＰＤＳＣＨリソース）に相当するサブフレームと、マクロセル使用可能ＰＤＳＣＨリソース（又はマクロセル通常電力ＰＤＳＣＨリソース）に相当するサブフレームとを設けている。
【０１２１】
上述した各実施形態においては、ＰＤＳＣＨに係るリソース分割（すなわち、データ領域の分割）を説明したが、ＰＤＳＣＨに限らず、ＰＤＣＣＨに係るリソース分割（すなわち、制御領域の分割）に応用してもよい。ＰＤＣＣＨに係るリソース分割についても、周波数分割又は時間分割の何れを採用してもよい。
【０１２２】
上述した各実施形態においては、ピコセル基地局ＰｅＮＢのカバレッジが拡大されるケースについて説明したが、そのようなケースに限らず、本発明は、ピコセル基地局ＰｅＮＢのカバレッジが拡大されないケースであってもヘテロジーニアスネットワークにおける基地局間干渉の低減に有効である。
【０１２３】
上述した各実施形態においては、負荷レベルは接続状態の無線端末数であったが、そのような負荷レベル指標に限らず、例えば無線リソースの使用率や送受信するパケット量等を負荷レベルとしてもよい。
【０１２４】
なお、ＬＴＥ Ａｄｖａｎｃｅｄにおいては、バックホールを無線により構成する基地局であるリレーノードの採用が予定され、且つリレーノードにもＸ２インタフェースが採用される予定であるため、当該リレーノードを本発明に係る低電力基地局としてもよい。
【０１２５】
さらに、上述した各実施形態では、ＬＴＥシステムについて説明したが、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ ８０２．１６）に基づく無線通信システム等、他の無線通信システムに対して本発明を適用してもよい。
【０１２６】
このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【０１２７】
ＵＥ…無線端末、ＭｅＮＢ…マクロセル基地局、ＰｅＮＢ…ピコセル基地局、１…無線通信システム、１０１…アンテナ、１１０…無線通信部、１２０…制御部、１２１…接続先選択部、１２２…情報取得部、１２３…分割比決定部、１２４…リソース割り当て部、１２５…情報生成部、１３０…記憶部、１４０…ネットワーク通信部、２０１…アンテナ、２１０…無線通信部、２２０…制御部、２２１…接続先選択部、２２２…情報生成部、２２３…リソース割り当て部、２２４…情報取得部、２２５…分割比決定部、２３０…記憶部、２４０…ネットワーク通信部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電力基地局と、
前記高電力基地局の通信エリアに配置され、前記高電力基地局よりも送信電力が低い低電力基地局とを有する無線通信システムであって、
前記高電力基地局が特定の下りリンクチャネルとして使用すべき無線リソースについて、第１の無線リソースと、前記第１の無線リソースよりも前記高電力基地局の送信電力が低くなるように制限される第２の無線リソースとの比であるリソース分割比を決定する分割比決定部を備え、
前記分割比決定部は、前記高電力基地局に接続する無線端末であって受信状態の劣化した高電力側劣化端末の期待スループットと、前記低電力基地局に接続する無線端末であって受信状態の劣化した低電力側劣化端末の期待スループットとに応じて、前記リソース分割比を決定する無線通信システム。
【請求項２】
前記分割比決定部は、前記高電力側劣化端末の期待スループットと、前記低電力側劣化端末の期待スループットとが等しくなるように、前記リソース分割比を決定する請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記高電力側劣化端末の期待スループットは、前記高電力基地局の負荷レベルと、前記高電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットとに基づいて定められ、
前記低電力側劣化端末の期待スループットは、前記低電力基地局の負荷レベルと、前記低電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットとに基づいて定められる請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記高電力基地局の負荷レベルとは、前記高電力基地局に接続する無線端末の数であり、
前記低電力基地局の負荷レベルとは、前記低電力基地局に接続する無線端末の数である請求項１〜３の何れか一項に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記低電力側劣化端末は、前記第１の無線リソースが割り当てられる第１の低電力側劣化端末と、前記第２の無線リソースが割り当てられる第２の低電力側劣化端末とを含み、
前記低電力側劣化端末のスループットは、前記低電力基地局の負荷レベルと、前記第１の低電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットと、前記第２の低電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットとに基づいて定められる請求項３又は４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記高電力基地局の負荷レベルを#UEperM、前記高電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットをTPMUE、前記低電力基地局の負荷レベルを#UEperP、前記第１の低電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットをTPPUE1、前記第２の低電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットをTPPUE2とした場合、前記分割比決定部は、前記特定の下りリンクチャネルとして使用すべき無線リソースのうち前記第１の無線リソースの占める割合αを、
【数１】
の計算式、又は前記計算式と等価な計算式を用いて決定する請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記分割比決定部は、前記高電力基地局の通信エリア内に前記低電力基地局が複数配置される場合に、前記低電力基地局の負荷レベルとして、各低電力基地局の負荷レベルの平均値又は最大値を用いる請求項１〜６の何れか一項に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記高電力基地局に接続する無線端末に無線リソースを割り当てるリソース割り当て部をさらに備え、
前記第１の無線リソースは、前記高電力基地局が使用可能な無線リソースであり、
前記第２の無線リソースは、前記高電力基地局が使用不能な無線リソースであり、
前記リソース割り当て部は、前記分割比決定部により決定された前記リソース分割比に従って定められる前記第１の無線リソースの中から、前記高電力基地局に接続する無線端末に無線リソースを割り当てる請求項１〜７の何れか一項に記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記高電力基地局に接続する無線端末に無線リソースを割り当てるリソース割り当て部をさらに備え、
前記第１の無線リソースは、前記高電力基地局の送信電力が制限されない無線リソースであり、
前記第２の無線リソースは、前記高電力基地局の送信電力が制限される無線リソースであり、
前記リソース割り当て部は、前記分割比決定部により決定された前記リソース分割比に従って定められる前記第１の無線リソース及び前記第２の無線リソースの中から、前記高電力基地局に接続する無線端末に無線リソースを割り当てる請求項１〜７の何れか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記特定の下りリンクチャネルは、無線端末へのユーザデータを伝送するデータ伝送用チャネルである請求項１〜９の何れか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記第２の無線リソースは、下りリンクの総周波数帯域のうち少なくとも一部の周波数帯域であり、
前記第１の無線リソースは、前記下りリンクの総周波数帯域のうち前記一部の周波数帯域を除いた残りの周波数帯域である請求項１〜１０の何れか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記一部の周波数帯域及び前記残りの周波数帯域のそれぞれは、無線端末が受信品質レベルを測定する周波数単位の整数倍である請求項１１に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記第２の無線リソースは、下りリンクの通信時間枠において無線端末へのユーザデータを伝送するためのデータ領域のうち少なくとも一部の時間範囲であり、
前記第１の無線リソースは、前記データ領域のうち前記一部の時間範囲を除いた残りの時間範囲である請求項１〜１０の何れか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１４】
特定の下りリンクチャネルとして使用すべき無線リソースについて、第１の無線リソースと、前記第１の無線リソースよりも送信電力が低くなるように制限される第２の無線リソースとの比であるリソース分割比を決定する分割比決定部を備え、
前記分割比決定部は、自局に接続する無線端末であって受信状態の劣化した劣化端末の期待スループットと、隣接基地局に接続する無線端末であって受信状態の劣化した劣化端末の期待スループットとに応じて、前記リソース分割比を決定する基地局。
【請求項１５】
基地局の制御方法であって、
特定の下りリンクチャネルとして使用すべき無線リソースについて、第１の無線リソースと、前記第１の無線リソースよりも送信電力が低くなるように制限される第２の無線リソースとの比であるリソース分割比を決定するステップを備え、
前記決定するステップにおいて、自局に接続する無線端末であって受信状態の劣化した劣化端末の期待スループットと、隣接基地局に接続する無線端末であって受信状態の劣化した劣化端末の期待スループットとに応じて、前記リソース分割比を決定する制御方法。
【請求項１】
高電力基地局と、
前記高電力基地局の通信エリアに配置され、前記高電力基地局よりも送信電力が低い低電力基地局とを有する無線通信システムであって、
前記高電力基地局が特定の下りリンクチャネルとして使用すべき無線リソースについて、第１の無線リソースと、前記第１の無線リソースよりも前記高電力基地局の送信電力が低くなるように制限される第２の無線リソースとの比であるリソース分割比を決定する分割比決定部を備え、
前記分割比決定部は、前記高電力基地局に接続する無線端末であって受信状態の劣化した高電力側劣化端末の期待スループットと、前記低電力基地局に接続する無線端末であって受信状態の劣化した低電力側劣化端末の期待スループットとに応じて、前記リソース分割比を決定する無線通信システム。
【請求項２】
前記分割比決定部は、前記高電力側劣化端末の期待スループットと、前記低電力側劣化端末の期待スループットとが等しくなるように、前記リソース分割比を決定する請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記高電力側劣化端末の期待スループットは、前記高電力基地局の負荷レベルと、前記高電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットとに基づいて定められ、
前記低電力側劣化端末の期待スループットは、前記低電力基地局の負荷レベルと、前記低電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットとに基づいて定められる請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記高電力基地局の負荷レベルとは、前記高電力基地局に接続する無線端末の数であり、
前記低電力基地局の負荷レベルとは、前記低電力基地局に接続する無線端末の数である請求項１〜３の何れか一項に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記低電力側劣化端末は、前記第１の無線リソースが割り当てられる第１の低電力側劣化端末と、前記第２の無線リソースが割り当てられる第２の低電力側劣化端末とを含み、
前記低電力側劣化端末のスループットは、前記低電力基地局の負荷レベルと、前記第１の低電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットと、前記第２の低電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットとに基づいて定められる請求項３又は４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記高電力基地局の負荷レベルを#UEperM、前記高電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットをTPMUE、前記低電力基地局の負荷レベルを#UEperP、前記第１の低電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットをTPPUE1、前記第２の低電力側劣化端末の受信品質レベルに対応する期待単位スループットをTPPUE2とした場合、前記分割比決定部は、前記特定の下りリンクチャネルとして使用すべき無線リソースのうち前記第１の無線リソースの占める割合αを、
【数１】
の計算式、又は前記計算式と等価な計算式を用いて決定する請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記分割比決定部は、前記高電力基地局の通信エリア内に前記低電力基地局が複数配置される場合に、前記低電力基地局の負荷レベルとして、各低電力基地局の負荷レベルの平均値又は最大値を用いる請求項１〜６の何れか一項に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記高電力基地局に接続する無線端末に無線リソースを割り当てるリソース割り当て部をさらに備え、
前記第１の無線リソースは、前記高電力基地局が使用可能な無線リソースであり、
前記第２の無線リソースは、前記高電力基地局が使用不能な無線リソースであり、
前記リソース割り当て部は、前記分割比決定部により決定された前記リソース分割比に従って定められる前記第１の無線リソースの中から、前記高電力基地局に接続する無線端末に無線リソースを割り当てる請求項１〜７の何れか一項に記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記高電力基地局に接続する無線端末に無線リソースを割り当てるリソース割り当て部をさらに備え、
前記第１の無線リソースは、前記高電力基地局の送信電力が制限されない無線リソースであり、
前記第２の無線リソースは、前記高電力基地局の送信電力が制限される無線リソースであり、
前記リソース割り当て部は、前記分割比決定部により決定された前記リソース分割比に従って定められる前記第１の無線リソース及び前記第２の無線リソースの中から、前記高電力基地局に接続する無線端末に無線リソースを割り当てる請求項１〜７の何れか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記特定の下りリンクチャネルは、無線端末へのユーザデータを伝送するデータ伝送用チャネルである請求項１〜９の何れか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記第２の無線リソースは、下りリンクの総周波数帯域のうち少なくとも一部の周波数帯域であり、
前記第１の無線リソースは、前記下りリンクの総周波数帯域のうち前記一部の周波数帯域を除いた残りの周波数帯域である請求項１〜１０の何れか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記一部の周波数帯域及び前記残りの周波数帯域のそれぞれは、無線端末が受信品質レベルを測定する周波数単位の整数倍である請求項１１に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記第２の無線リソースは、下りリンクの通信時間枠において無線端末へのユーザデータを伝送するためのデータ領域のうち少なくとも一部の時間範囲であり、
前記第１の無線リソースは、前記データ領域のうち前記一部の時間範囲を除いた残りの時間範囲である請求項１〜１０の何れか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１４】
特定の下りリンクチャネルとして使用すべき無線リソースについて、第１の無線リソースと、前記第１の無線リソースよりも送信電力が低くなるように制限される第２の無線リソースとの比であるリソース分割比を決定する分割比決定部を備え、
前記分割比決定部は、自局に接続する無線端末であって受信状態の劣化した劣化端末の期待スループットと、隣接基地局に接続する無線端末であって受信状態の劣化した劣化端末の期待スループットとに応じて、前記リソース分割比を決定する基地局。
【請求項１５】
基地局の制御方法であって、
特定の下りリンクチャネルとして使用すべき無線リソースについて、第１の無線リソースと、前記第１の無線リソースよりも送信電力が低くなるように制限される第２の無線リソースとの比であるリソース分割比を決定するステップを備え、
前記決定するステップにおいて、自局に接続する無線端末であって受信状態の劣化した劣化端末の期待スループットと、隣接基地局に接続する無線端末であって受信状態の劣化した劣化端末の期待スループットとに応じて、前記リソース分割比を決定する制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１２９６４６（Ｐ２０１２−１２９６４６Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７７３８３（Ｐ２０１０−２７７３８３）
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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