WO2015098228A1 - 無線通信装置、通信制御装置、無線通信方法及び通信制御方法 - Google Patents

無線通信装置、通信制御装置、無線通信方法及び通信制御方法 Download PDF

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WO2015098228A1
WO2015098228A1 PCT/JP2014/076623 JP2014076623W WO2015098228A1 WO 2015098228 A1 WO2015098228 A1 WO 2015098228A1 JP 2014076623 W JP2014076623 W JP 2014076623W WO 2015098228 A1 WO2015098228 A1 WO 2015098228A1
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wireless communication
signal
received
transmission
received signal
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博允 内山
亮 澤井
亮太 木村
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ソニー株式会社
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    • H04W52/06TPC algorithms
    • H04W52/14Separate analysis of uplink or downlink
    • H04W52/146Uplink power control

Definitions

  • the present disclosure relates to a wireless communication device, a communication control device, a wireless communication method, and a communication control method.
  • Non-Patent Document 1 As shown in Non-Patent Document 1 below, it is considered to disperse traffic by installing a large number of small cells in a macro cell and increasing the network density. Such a technique for utilizing a small cell is called small cell enhancement. Also in the proposal of the fifth generation wireless communication system, as shown in Non-Patent Document 2 below, introduction of an ultra-dense network that uses a higher frequency and wider bandwidth than the existing network is foreseen. ing.
  • the small cell is a concept that can include various types of cells smaller than the macro cell (for example, femto cell, nano cell, pico cell, and micro cell) that are arranged overlapping the macro cell.
  • the small cell is operated by a dedicated base station.
  • the small cell is operated by a terminal serving as a master device temporarily operating as a small cell base station.
  • So-called relay nodes can also be considered as a form of small cell base station. In an environment where such a small cell is operated, efficient use of radio resources and provision of a low-cost device are important viewpoints.
  • the small cell base station typically relays traffic between the macro cell base station and the terminal.
  • a link between the small cell base station and the macro cell base station is referred to as a backhaul link.
  • a link between the small cell base station and the terminal is called an access link.
  • the backhaul link is a radio link, by operating the radio backhaul link and the access link in a time division manner, it is possible to avoid the radio signals of these links from interfering with each other.
  • Non-Patent Document 3 the idea of full-duplex wireless communication as proposed in Non-Patent Document 3 is introduced to the small cell base station, and the wireless backhaul link and the access link are simultaneously connected on the same channel. If it can be operated, radio resources can be used more efficiently. However, such operation causes not only self-interference due to the sneak in the transmission signal in the small cell base station but also harmful interference in the terminal connected to the small cell base station via the access link.
  • the self-interference in the small cell base station can be removed by applying a self-interference cancellation (SIC) technique described in Non-Patent Document 3, for example.
  • SIC self-interference cancellation
  • an effective method for appropriately handling interference on a desired signal received on the access link due to transmission on the wireless backhaul link has not yet been proposed.
  • the technology according to the present disclosure is a mechanism for protecting a terminal connected to a small cell from harmful interference when the idea of full-duplex wireless communication is applied to the wireless backhaul link and the access link of the small cell. It aims at realizing.
  • a wireless communication unit that communicates via an access link between a base station and a master terminal that is connected via a wireless backhaul link, transmission on the wireless backhaul link, and on the access link A second received signal resulting from a transmission on the radio backhaul link that interferes with a first received signal on the access link when transmission on the same channel is performed simultaneously on the same channel;
  • a wireless communication device including a signal processing unit that removes interference using a difference-based interference cancellation technique.
  • the wireless communication apparatus when transmission from the base station to the master terminal on the wireless backhaul link and transmission from the master terminal to the wireless communication device on the access link are simultaneously performed on the same channel
  • the wireless communication apparatus removes a second received signal caused by transmission on the wireless backhaul link that interferes with the first received signal on the access link using an interference cancellation technique based on a received power difference. Therefore, a communication control device including a control unit that controls transmission power of the base station and transmission power of the master terminal is provided.
  • a wireless communication apparatus that communicates via an access link between a base station and a master terminal that is connected via a wireless backhaul link, transmission and access on the wireless backhaul link A second received signal resulting from a transmission on the radio backhaul link that interferes with a first received signal on the access link when transmission on the link is performed simultaneously on the same channel;
  • a wireless communication method is provided that includes using an interference cancellation technique based on a received power difference.
  • the wireless communication apparatus when transmission from the base station to the master terminal on the wireless backhaul link and transmission from the master terminal to the wireless communication device on the access link are simultaneously performed on the same channel
  • the wireless communication apparatus removes a second received signal caused by transmission on the wireless backhaul link that interferes with the first received signal on the access link using an interference cancellation technique based on a received power difference.
  • a communication control method is provided that includes controlling the transmission power of the base station and the transmission power of the master terminal by a communication control device.
  • FIG. 8 It is a figure which shows an example of the flow of the data transmission / reception in a communication control system. It is a sequence diagram which shows an example of the flow of the communication control process performed in the communication control system which concerns on this embodiment. It is a flowchart which shows an example of the detailed flow of the setting of FD pair shown in FIG. 8, and transmission power control. It is a flowchart which shows an example of the detailed flow of the interference removal shown in FIG. It is a block diagram which shows an example of a schematic structure of a server. It is a block diagram which shows the 1st example of schematic structure of eNB. It is a block diagram which shows an example of a schematic structure of a smart phone. It is a block diagram which shows an example of a schematic structure of a car navigation apparatus.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram for describing an overview of a communication control system 1 according to an embodiment of the technology according to the present disclosure.
  • the communication control system 1 includes a communication control device 10 and wireless communication devices 20a and 20b.
  • the communication control device 10 is a device that cooperatively controls wireless communication in a macro cell and a small cell.
  • the communication control apparatus 10 is a macro cell base station.
  • the macro cell base station 10 provides a wireless communication service to one or more terminal devices located inside the macro cell 11.
  • the macrocell base station 10 is connected to the core network 15.
  • the core network 15 is connected to a packet data network (PDN) 16 via a gateway device (not shown).
  • the macro cell 11 is, for example, any wireless communication system such as LTE (Long Term Evolution), LTE-A (LTE-Advanced), GSM (registered trademark), UMTS, W-CDMA, CDMA200, WiMAX, WiMAX2, or IEEE 802.16.
  • control node in the core network 15 or the PDN 16 may have a function of cooperatively controlling radio communication in the macro cell and the small cell. Good.
  • Each of the wireless communication devices 20a and 20b is a master device that operates a small cell.
  • the radio communication device 20a is a small cell base station that is fixedly installed.
  • the small cell base station 20a establishes a radio backhaul link 22a with the macro cell base station 10 and an access link 23a with one or more terminal devices in the small cell 21a.
  • the wireless communication device 20b is a dynamic AP (access point).
  • the dynamic AP 20b is a mobile device that dynamically operates the small cell 21b.
  • the dynamic AP 20b establishes a radio backhaul link 22b with the macrocell base station 10 and an access link 23b with one or more terminal devices in the small cell 21b.
  • the dynamic AP 20b may be, for example, a terminal device equipped with hardware or software that can operate as a base station or a wireless access point.
  • the small cell 21b in this case is a locally formed network (Localized Network).
  • the radio communication devices 20a and 20b typically have the authority to allocate radio resources to terminal devices connected to the radio communication devices 20a and 20b. However, in the present embodiment, the assignment of radio resources is at least partially delegated to the communication control apparatus 10 for cooperative control.
  • wireless communication apparatus 20 when it is not necessary to distinguish the radio
  • the radio communication apparatus 20 may be any type of master device such as a relay station that relays a radio signal in layer 1, layer 2, or layer 3, without being limited to the example of FIG.
  • the wireless communication device 20 may have a separate wired backhaul link for control, for example.
  • the wireless communication device 20 receives downlink traffic destined for the terminal device in the small cell 21 via the wireless backhaul link 22 and transmits the received traffic to the destination terminal device via the access link 23. To do.
  • the wireless communication device 20 receives uplink traffic received from the terminal device in the small cell 21 via the access link 23 and transmits the received traffic via the wireless backhaul link 22.
  • the wireless communication device 20 receives the reception on the wireless backhaul link 22 and the transmission on the access link 23, or the reception on the access link 23 and the transmission on the wireless backhaul link 22 are performed in a time division manner, the wireless communication device 20 The received signal and the transmitted signal do not interfere with each other. However, such a time-sharing operation increases the latency for relaying traffic.
  • the memory size required for buffering traffic in the master device is also large.
  • the above-described interference between the reception signal and the transmission signal can be avoided also by assigning different frequency channels to the radio backhaul link and the access link.
  • frequency division operation can be employed only in situations where there are sufficient available frequency resources. In either method, it is difficult to say that the utilization efficiency of radio resources is optimized. Therefore, in the present embodiment, a full duplex (FD) mode is introduced in order to use radio resources more efficiently.
  • FD full duplex
  • the radio communication device 20 When the radio communication device 20 operates in the FD mode, in the downlink, transmission on the radio backhaul link 22 by the macrocell base station 10 (that is, reception by the radio communication device 20) and on the access link 23 by the radio communication device 20 Are simultaneously transmitted on the same channel.
  • the so-called self-interference caused by the transmission signal radiated from the transmission antenna of the wireless communication device 20 wraps around the reception antenna of the wireless communication device 20 is, for example, the SIC (Self Interference Canceller) technique described in Non-Patent Document 3. Can be removed using.
  • harmful interference may occur in a terminal connected to the wireless communication device 20 via an access link.
  • FIG. 2 illustrates the interference of received signals in the terminal device connected to the wireless communication device 20.
  • the terminal device 30 is a slave terminal connected to the wireless communication device 20.
  • data included in the signal transmitted from the macrocell base station 10 to the wireless communication device 20 on the wireless backhaul link 22 at time t is relayed by the wireless communication device 20 at time t + dt.
  • the terminal device 30 receives the data relayed by the wireless communication device 20 as a reception signal R1 (first reception signal).
  • a received signal R2 (second received signal) resulting from signal transmission from the macrocell base station 10 to the wireless communication device 20 on the wireless backhaul link 22 at time t + dt is a terminal device in the small cell 21. 30 may be received.
  • the received signal R2 interferes with the received signal R1.
  • Interference cancellation technology based on the difference in received power is a basic technology for NOMA (Non-Orthogonal Multiple Access), which is a multiplexing method that allows multiple users to be multiplexed on non-orthogonal frequency channels. Is also attracting attention.
  • NOMA Non-Orthogonal Multiple Access
  • the interference cancellation technology based on the received power difference is “Andreas Ruegg, and Alberto Tarable,“ Iterative SIC receiver scheme for non-orthogonally superimposed signals on top of OFDMA, ”PIMRC, pages 156-161.IEEE, (2010). Is disclosed.
  • the transmitting side transmits signals transmitted to multiple terminals so that a predetermined received power difference is produced at the same (or near enough to lose orthogonality) frequency resources and at the same time. Multiplex by power control. Using this received power difference, the receiving side can separate and decode a desired signal by SIC. Therefore, in the present embodiment, as will be described in detail in the next section, the terminal device 30 uses the interference cancellation technology based on the received power difference to reduce interference between received signals from the macrocell base station 10 and the radio communication device 20. The desired signal is obtained by removing the signal.
  • the radio communication device 20 when the radio communication device 20 operates in the FD mode, transmission on the access link 23 by the terminal device 30 and transmission on the radio backhaul link 22 by the radio communication device 20 (that is, the macro cell base station 10 Are received simultaneously on the same channel.
  • the transmission power of the radio signal transmitted by the terminal device 30 on the access link 23 is not so large as to cause harmful interference to the macro cell base station 10. Therefore, in the present specification, it will be described how interference between reception signals generated in a slave terminal mainly in the downlink FD mode can be removed. Note that the technology according to the present disclosure may be used for canceling interference in the uplink.
  • the wireless communication device 20 may adopt NOMA as a multiplexing method.
  • the macro cell base station 10 may adopt NOMA as a communication method as a multiplexing method. That is, the macrocell base station 10 or the radio communication device 20 may multiplex transmission signals to a plurality of terminals by performing transmission power control so that a predetermined reception power difference is obtained in the same frequency resource and the same time. Table 1 below shows an example of a combination of multiplexing schemes in the backhaul link and the access link.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a logical configuration of the communication control apparatus 10 according to the present embodiment.
  • the communication control apparatus 10 includes a wireless communication unit 110, a network communication unit 120, a storage unit 130, and a control unit 140.
  • the wireless communication unit 110 performs wireless communication with a terminal device connected to the macro cell 11 (hereinafter referred to as a macro cell terminal). For example, the radio communication unit 110 receives uplink traffic from the macro cell terminal and transmits downlink traffic to the macro cell terminal. In addition, the wireless communication unit 110 broadcasts a synchronization signal and a reference signal in the downlink. The synchronization signal is used for the macro cell terminal to acquire synchronization with the macro cell 11. The wireless communication device 20 can also acquire synchronization with the macro cell 11 by searching for the synchronization signal.
  • the reference signal is used for measuring communication quality. The communication quality measured using the reference signal is an index for handover determination that triggers handover between macro cells or between a macro cell and a small cell, for example.
  • the wireless communication unit 110 establishes a wireless backhaul link 22 with the wireless communication device 20 that operates the small cell 21 in the macro cell 11.
  • uplink traffic transmitted from a terminal device connected to the small cell 21 (hereinafter referred to as a small cell terminal) is relayed by the wireless communication device 20 and received by the wireless communication unit 110 on the wireless backhaul link 22.
  • the wireless communication unit 110 transmits downlink traffic destined for the small cell terminal to the wireless communication device 20 on the wireless backhaul link 22.
  • the downlink traffic is relayed by the wireless communication device 20 to the destination small cell terminal.
  • the exchange of control messages between the communication control device 10 and the wireless communication device 20 is also performed on the wireless backhaul link 22.
  • the network communication unit 120 is a communication interface for connecting the communication control device 10 to the core network 15.
  • the network communication unit 120 may be a wired communication interface or a wireless communication interface.
  • the network communication unit 120 transmits and receives data traffic and exchanges control messages with various control nodes in the core network 15.
  • the storage unit 130 stores a program and data for the operation of the communication control device 10 using a storage medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
  • Data stored by the storage unit 130 includes, for example, macro cell information (such as the position of the macro cell base station, the cell radius, the antenna configuration, and the operating frequency band), and master device information (device ID, device type) collected from the wireless communication apparatus 20.
  • macro cell information such as the position of the macro cell base station, the cell radius, the antenna configuration, and the operating frequency band
  • master device information device ID, device type
  • small cell information such as cell radius and number of small cell terminals
  • slave device information such as capability information described below
  • various control parameters such as transmission power information described below.
  • the control unit 140 controls the overall operation of the communication control device 10.
  • the control unit 140 includes a macro cell control unit 142 and a cooperative control unit 144.
  • the macro cell control unit 142 controls radio communication with the macro cell terminal by the radio communication unit 110.
  • the macro cell control unit 142 generates system information such as an operating frequency band and an antenna configuration of the macro cell 11, and broadcasts the generated system information to the wireless communication unit 110.
  • the macro cell control unit 142 performs radio resource allocation, transmission power control, retransmission control, and the like for each macro cell terminal.
  • the macro cell control unit 142 determines the power indicated by the transmission power information determined by the cooperation control unit 144 described later as the transmission power of the transmission signal transmitted by the wireless communication unit 110.
  • the macro cell control unit 142 transfers uplink traffic input from the wireless communication unit 110 to the network communication unit 120.
  • the macro cell control unit 142 transfers downlink traffic input from the network communication unit 120 to the radio communication unit 110.
  • the macro cell control unit 142 performs retransmission control in wireless communication with the wireless communication device 20. For example, the macro cell control unit 142 transmits the next data or retransmits the same data in response to the ACK response or NACK response from the radio communication device 20.
  • the cooperative control unit 144 uses a wireless backhaul link by the communication control device 10 and the wireless communication device 20 in order to promote efficient wireless communication using one or more small cells 21. It is a control entity that controls the use of access links. For example, the cooperative control unit 144 determines whether the wireless communication device 20 should perform wireless communication in the FD mode. When the cooperative control unit 144 determines that the wireless communication should be executed in the FD mode, the cooperative control unit 144 instructs the wireless communication device 20 to operate in the FD mode. On the other hand, when the cooperative control unit 144 determines that the wireless communication device 20 should not perform wireless communication in the FD mode, the cooperative control unit 144 instructs the wireless communication device 20 to operate in the non-FD mode.
  • the cooperative control unit 144 controls the transmission power of the communication control device 10 and the transmission power of the wireless communication device 20. Specifically, the cooperative control unit 144 uses the interference cancellation technique based on the reception power difference between the terminal device 30 and the reception signal R2 caused by the transmission on the wireless backhaul link 22 that interferes with the reception signal R1 on the access link 23. The transmission power is controlled so that the transmission power can be removed.
  • transmission power control by the cooperative control unit 144 will be described.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an interference cancellation technique based on the received power difference.
  • FIG. 4 illustrates received power for each signal component included in the combined signal received by the terminal device 30.
  • the reception signal R ⁇ b> 1 is a desired signal component for the terminal device 30.
  • the received signal R2 is an interference component.
  • the received signal R1 is decodable because the terminal device 30 has the received power 33 necessary for decoding the signal, while the received signal R2 is received signal R1.
  • the received power 33 is sufficiently small. Therefore, the terminal device 30 can decode the received signal R1 which is a desired signal without removing the received signal R2.
  • the reception signal R1 and the reception signal R2 have reception power 33.
  • the reception power of the reception signal R1 is smaller than the reception power of the reception signal R2. Therefore, the terminal device 30 needs to remove interference due to the received signal R2.
  • the terminal device 30 can separate each received signal when the received power difference 34 between the received signal R1 and the received signal R2 is equal to or greater than a threshold value. Therefore, the cooperative control unit 144 controls the transmission power of the communication control device 10 and the transmission power of the wireless communication device 20 so that the reception power difference 34 between the reception signal R1 and the reception signal R2 is equal to or greater than the threshold value.
  • the cooperative control unit 144 compares the channel state of the radio backhaul link 22 with the channel state of the access link 23 to set either the reception power of the reception signal R1 or the reception power of the reception signal R2 to be larger. Determine what to do.
  • the channel state includes a distance between nodes at both ends of each link or a path loss, or a channel quality of each link.
  • the terminal device 30 first demodulates a signal having higher received power and then needs the demodulated signal. Accordingly, each received signal can be separated by modulating again and removing the modulated signal from the combined signal.
  • the cooperative control unit 144 compares the channel state of the wireless backhaul link 22 with the channel state of the access link 23, and sets the magnitude relationship so that the reception power difference can be more easily provided. For example, in the cooperative control unit 144, the distance (path loss) between the communication control device 10 and the terminal device 30 is shorter (smaller) than the distance (path loss) between the wireless communication device 20 and the terminal device 30. In this case, it may be determined that the received signal R2 should be set larger, and in the opposite case, it may be determined that the received signal R1 should be set larger. Further, the cooperative control unit 144 is configured such that the channel quality of the direct link between the communication control device 10 and the terminal device 30 is better than the channel quality of the access link between the wireless communication device 20 and the terminal device 30.
  • reception signal R2 should be set large, and in the opposite case, it may be determined that the reception signal R1 should be set large.
  • the channel quality of these links can be recognized by acquiring a measurement report transmitted from the terminal device 30, for example.
  • the cooperative control unit 144 can efficiently achieve a reception power difference equal to or greater than a threshold value in the terminal device 30 by setting such a magnitude relationship.
  • the cooperative control unit 144 determines the transmission power of the communication control device 10 and the transmission power of the wireless communication device 20 based on the above-described magnitude setting and the channel states of the wireless backhaul link 22 and the access link 23.
  • the cooperative control unit 144 notifies the macro cell control unit 142 and the radio communication device 20 of transmission power information indicating the determined transmission power value.
  • the cooperative control unit 144 notifies the terminal device 30 of a message indicating which of the received power of the received signal R1 and the received power of the received signal R2 is greater. This message may include, for example, a flag indicating the magnitude relationship, or may include information indicating the reception power value of the reception signal R1 and the reception power value of the reception signal R2.
  • the cooperative control unit 144 may transmit this message to the wireless communication device 20 and cause the wireless communication device 20 to transmit the message to the terminal device 30.
  • the terminal device 30 can acquire a desired signal by removing the interference signal based on the reception power difference when a signal component having a larger reception power is an interference signal. Further, the terminal device 30 can acquire a desired signal without performing signal processing for removing an interference signal when a signal component having a larger received power is the desired signal.
  • the cooperative control unit 144 can achieve both improvement in the use efficiency of radio resources by FD communication and acquisition of a desired signal in the terminal device 30 by controlling transmission power. Subsequently, a process in which the cooperative control unit 144 determines whether to perform the transmission power control described above will be described.
  • the cooperative control unit 144 determines whether or not the load information indicating at least one of the traffic volume, the number of terminals, and the resource usage rate indicates a load exceeding a threshold value. For example, when the amount of traffic to be processed exceeds the threshold, the total number of macro cell terminals and small cell terminals or the number of small cell terminals exceeds the threshold, or the resource usage rate exceeds the threshold, the FD mode is used. Thus, the capacity of small cells should be increased. Therefore, the cooperative control unit 144 determines that transmission on the radio backhaul link 22 and the access link 23 should be performed simultaneously on the same channel when the load information described above indicates a load exceeding the threshold.
  • the cooperative control unit 144 selects the FD mode as the operation mode of the wireless communication device 20.
  • the cooperative control unit 144 selects the non-FD mode as the operation mode of the wireless communication device 20.
  • the cooperative control unit 144 can acquire the load information described above by acquiring the traffic volume, the number of active terminals, and the resource usage rate in at least one of the communication control device 10 and the wireless communication device 20. .
  • the cooperative control unit 144 When the FD mode is selected, the cooperative control unit 144 further includes capability information indicating whether one or more terminal devices 30 connected to the wireless communication device 20 can use the interference cancellation technique based on the received power difference. Based on the above, a terminal device candidate that receives an access link signal transmitted in the FD mode is selected. The candidate selected here is a terminal that can use the interference cancellation technique based on the received power difference. Then, the coordinated control unit 144 further receives, based on the channel state of the access link 23 and the channel state of the radio backhaul link 22, among the terminals that can use the interference cancellation technology based on the received power difference. An appropriate terminal device 30 that should receive the signal R1 (that is, should be subject to the FD mode) is selected.
  • the cooperative control unit 144 may be able to easily generate the reception power difference described above with reference to FIG. 4 such as a large channel state difference between the radio backhaul link 22 and the access link 23.
  • the terminal device 30 in the radio wave condition or the like is selected.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of a logical configuration of the wireless communication device 20 according to the present embodiment.
  • the wireless communication device 20 includes a wireless communication unit 210, a self-interference processing unit 220, a storage unit 230, and a control unit 240.
  • the wireless communication unit 210 establishes an access link 23 with one or more small cell terminals (slave devices) in the small cell 21 and communicates with the small cell terminal on the access link 23. .
  • the wireless communication unit 210 establishes a wireless backhaul link 22 with the macrocell base station 10 and communicates with the macrocell base station 10 on the wireless backhaul link 22.
  • the wireless communication unit 210 has at least four antennas, two of which are used for the access link 23 and the other two are used for the wireless backhaul link 22.
  • One of the two antennas for the access link 23 is for downlink transmission and the other is for uplink reception.
  • One of the two antennas for the wireless backhaul link 22 is for downlink reception and the other is for uplink transmission.
  • the wireless communication unit 210 operates in either the above-described FD (full duplex) mode or non-FD mode.
  • the radio communication unit 210 receives a downlink signal at the reception antenna for the radio backhaul link 22 and simultaneously transmits for the access link 23 on the same channel. Transmit downlink signal with antenna. Thereby, transmission on the wireless backhaul link 22 by the macrocell base station 10 and transmission on the access link 23 by the wireless communication apparatus 20 are simultaneously performed on the same channel.
  • the radio communication unit 210 receives the uplink signal with the receiving antenna for the access link 23 and simultaneously transmits the uplink signal with the transmitting antenna for the radio backhaul link 22 on the same channel. Send. Thereby, the transmission on the access link 23 by the terminal device 30 and the transmission on the wireless backhaul link 22 by the wireless communication device 20 are simultaneously performed on the same channel.
  • the wireless communication unit 210 performs time and transmission for reception and transmission (transmission and reception) on the wireless backhaul link 22 and the access link 23. Use different resources in one or both of the frequencies.
  • the radio communication unit 210 includes one antenna for the access link 23 shared by downlink transmission and uplink reception, and the radio backhaul link 22 shared by downlink reception and uplink transmission. You may have one antenna for.
  • the self-interference processing unit 220 removes, from the received signal, self-interference caused by the wraparound of the transmission signal when the wireless communication unit 210 performs wireless communication in the FD mode.
  • the self-interference processing unit 220 can obtain, for example, a desired received signal from which self-interference is removed by subtracting the product of the channel response of the wraparound channel and the replica of the transmitted signal from the received signal. Note that the self-interference processing unit 220 may remove self-interference using any known SIC technique, and details of the processing are not described here.
  • the self-interference processing unit 220 may apply the SIC technology to one of the two systems of the downlink and the uplink, or may apply the SIC technology to both.
  • the storage unit 230 stores a program and data for the operation of the wireless communication device 20 using a storage medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
  • the data stored by the storage unit 230 may include, for example, master device information of the wireless communication device 20 and small cell information of the small cell 21 operated by the wireless communication device 20.
  • the data stored in the storage unit 230 includes various control information signaled from the communication control device 10 (operation mode information, setting information indicating the magnitude relationship of received power in the terminal device 30, transmission power information, and the like). May be included.
  • the control unit 240 controls wireless communication executed by the wireless communication unit 210.
  • the control unit 240 also controls wireless communication executed by one or more small cell terminals connected to the small cell 21. For example, when an operation in the FD mode is instructed from the communication control device 10, the control unit 240 sets the operation mode of the wireless communication unit 210 to the FD mode. In addition, when an operation in the non-FD mode is instructed from the communication control device 10, the control unit 240 sets the operation mode of the wireless communication unit 210 to the non-FD mode.
  • the control unit 240 performs wireless communication with the small cell terminal based on the control by the communication control device 10. For example, the control unit 240 controls the wireless communication unit 210 to transmit a message indicating the operation mode (FD mode or non-FD mode) of the wireless communication unit 210 to the terminal device 30. When the wireless communication unit 210 operates in the FD mode, the control unit 240 sets the power indicated by the transmission power information received from the communication control apparatus 10 as the transmission power of the transmission signal transmitted by the wireless communication unit 210. .
  • the macro cell base station 10 and the radio communication device 20 set the power of the transmission signal according to the transmission power information determined by the communication control device 10, so that the reception power difference described above occurs in the terminal device 30.
  • the control unit 240 controls the wireless communication unit 210 to transmit a message indicating the magnitude relationship of received power to the terminal device 30.
  • the terminal device 30 can remove interference based on the received signal difference.
  • the message indicating the magnitude relationship of the received power may be the same message as the message indicating the operation mode described above, or may be a different message.
  • control unit 240 performs retransmission control in wireless communication with the terminal device 30. For example, the control unit 240 transmits next data or retransmits the same data in response to an ACK response or NACK response from the small cell terminal 30.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a logical configuration of the terminal device 30 according to the present embodiment.
  • the terminal device 30 includes a wireless communication unit 310, a signal processing unit 320, a storage unit 330, and a control unit 340.
  • the radio communication unit 310 establishes the access link 23 with the radio communication device 20 that is the master device of the small cell 21 and communicates with the radio communication device 20 on the access link 23. As shown in FIG. 2, when the wireless communication device 20 operates in the FD mode, the wireless communication unit 310 receives the received signal on the access link 23 and the wireless backhaul link 22 from the macrocell base station 10 to the wireless communication device 20. A received signal resulting from the transmission above may be received. These received signals are received as composite signals by the wireless communication unit 310. As shown in FIG. 6, the wireless communication unit 310 has two antennas for the access link 23, one of which is for downlink reception and the other is for uplink transmission. However, the antenna configuration shown in FIG. 6 is merely an example. For example, the wireless communication unit 310 may have the same antenna configuration as the wireless communication unit 210 of the wireless communication device 20 illustrated in FIG. 5 and may be operable as a master device.
  • the signal processing unit 320 transmits by the macrocell base station 10 on the radio backhaul link 22 that interferes with a reception signal on the access link 23 when the radio communication device 20 operates in the FD mode.
  • the received signal resulting from the above is removed using an interference cancellation technique based on the received power difference.
  • the signal processing unit 320 when the reception power of the interference signal is smaller than the reception power of the desired signal, the signal processing unit 320 generates an interference signal from the signal received by the wireless communication unit 310.
  • a desired signal can be obtained by demodulating the received signal without removing it.
  • the signal processing unit 320 removes the interference signal from the combined signal received by the wireless communication unit 310.
  • the transmission power by the communication control device 10 and the wireless communication device 20 is controlled by the communication control device 10 so that the received power difference between the desired signal and the interference signal is equal to or greater than the threshold value.
  • the magnitude relationship between the received power of the desired signal and the interference signal is known by the control unit 340 described later.
  • the signal processing unit 320 first demodulates an interference signal whose received power is larger than a threshold value compared to the desired signal, and then remodulates the demodulated interference signal to remove the modulated signal from the combined signal and remove it.
  • the desired signal can be demodulated from the later signal. For example, “Shi Cheng, and Ravi Narasimhan,“ Soft interference cancellation receiver for SC-FDMA uplink in LTE, ”WCNC, page 3318- 3322. IEEE, (2013) ”.
  • the storage unit 330 stores a program and data for the operation of the terminal device 30 using a storage medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
  • the data stored in the storage unit 330 is, for example, capability information indicating that the terminal device 30 can use the interference cancellation technique based on the received power difference, and various signals signaled from the communication control device 10 or the wireless communication device 20.
  • Control information (such as operation mode information and setting information indicating the magnitude relationship of received power).
  • the control unit 340 controls wireless communication executed by the wireless communication unit 310.
  • the control unit 340 connects the terminal device 30 to a cell selected through the cell selection procedure.
  • the control unit 340 transmits the capability information stored in the storage unit 330 to the wireless communication device 20 that is the master device of the small cell 21 via the wireless communication unit 310. To do.
  • This capability information is transmitted from the wireless communication device 20 to the communication control device 10.
  • the communication control apparatus 10 recognizes that the terminal device 30 can receive the signal transmitted on an access link in FD mode based on this capability information.
  • control unit 340 causes the radio communication unit 310 to transmit an uplink signal and receive a downlink signal according to the scheduling information received from the radio communication device 20.
  • the control unit 340 sends a message indicating the control result by the communication control device 10 (message indicating the relationship between the operation mode and the received power) to the wireless communication unit 310. Receive via. Then, based on the received message, control unit 340 determines which of the received power of the desired signal and the interference signal is greater.
  • the control unit 340 causes the signal processing unit 320 to remove the interference signal from the combined signal received by the wireless communication unit 310, and removes the interference signal.
  • the desired signal is demodulated from the later signal.
  • control unit 340 performs retransmission control in wireless communication with the wireless communication device 20. For example, the control unit 340 transmits an ACK response or a NACK response to the wireless communication device 20 based on whether or not the data has been successfully decoded from the signal received from the wireless communication device 20.
  • the configuration example of the terminal device 30 has been described above. Next, with reference to FIG. 7, signal reception by the wireless communication unit 310 and interference removal by the signal processing unit 320 will be described while showing a flow of data transmission / reception of the entire communication control system 1.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the flow of data transmission / reception in the communication control system 1.
  • transmission by the communication control device 10 is “eNodeB Tx”
  • reception by the wireless communication device 20 is “Master Rx”
  • transmission by the wireless communication device 20 is “Master Tx”
  • reception by the terminal device 30 is “Slave Rx”.
  • Each column in the figure corresponds to, for example, a time slot, and time flows from left to right.
  • a signal carrying data D t1 transmitted to the wireless communication device 20 by the communication control device 10 is received as a desired signal by the wireless communication device 20, and as indicated by a dotted line in the figure. And received as an interference signal by the terminal device 30.
  • the signal processing unit 320 discards the signal received by the wireless communication unit 310.
  • the communication control device 10 transmits a signal carrying the data Dt2 to the wireless communication device 20.
  • the wireless communication device 20 receives a signal carrying the data Dt2 , and simultaneously transmits a signal carrying the data Dt1 received from the communication control device 10 in the previous time slot.
  • the terminal device 30 receives a composite signal composed of a signal carrying the data D t1 transmitted from the radio communication device 20 and a signal carrying the data D t2 transmitted from the communication control device 10.
  • the terminal device 30 separates each signal based on the received power difference between the two signals to obtain the desired signal. Thereafter, at time t3, the same data transmission / reception as at time t2 is performed, and the terminal device 30 separates the signals based on the received power difference between the signals carrying the data Dt2 and Dt3 , respectively, and transmits the desired signal. To get.
  • FIG. 8 is a sequence diagram illustrating an example of a flow of communication control processing executed in the communication control system 1 according to the present embodiment.
  • the sequence shown in FIG. 8 involves a communication control apparatus 10 as a macro cell base station, a radio communication apparatus 20 that is a small cell master device, a small cell terminal 30, and a control entity 40.
  • the control entity 40 may be included in the communication control apparatus 10 as the cooperative control unit 144 as illustrated in FIG. 3.
  • the control entity 40 collects macro cell information from the communication control device 10, master device information from the wireless communication device 20, and slave device information from the small cell terminal 30. For example, the control entity 40 collects load information such as the traffic amount, the number of terminals, and the resource usage rate as information for determining whether the wireless communication device 20 should perform wireless communication in the FD mode. Further, the control entity 40 indicates whether the small cell terminal 30 can use the interference cancellation technique based on the received power difference as information for the wireless communication apparatus 20 to select the terminal apparatus 30 that is the target of the FD mode. Collect capability information.
  • control entity 40 uses the channel states of the radio backhaul link 22 and the access link 23 as information for the radio communication device 20 to select a small cell terminal 30 that is a target of the FD mode and information for transmission power control.
  • Collect information that indicates As an index indicating the channel state for example, RSRP (Reference Signal Received Power), RSRQ (Reference Signal Received Quality), and the like can be considered.
  • the collection of these information may be executed periodically, or may be triggered by an event such as the start of small cell operation or the movement of the wireless communication device 20 or the terminal device 30.
  • step S104 the control entity 40 determines whether the wireless communication device 20 should perform wireless communication in the FD mode. For example, the control entity 40 determines that the wireless communication should be performed in the FD mode when the load information indicating at least one of the traffic volume, the number of terminals, and the resource usage rate indicates a load exceeding a threshold value. When the load below the threshold is indicated, it is determined that wireless communication should be executed in the non-FD mode.
  • step S106 the control entity 40 sets the wireless communication device 20 and the small cell terminal to which the wireless communication device 20 is the target of the FD mode as the FD pair. Set as.
  • step S108 the control entity 40 allows the small cell terminal 30 to remove interference using an interference cancellation technique based on the received power difference, that is, the communication control device 10 and the radio so that the received power difference becomes equal to or greater than the threshold.
  • the transmission power of the communication device 20 is controlled.
  • step S110 the control entity 40 notifies the communication control device 10, the wireless communication device 20, and the small cell terminal 30 of setting information indicating the control result in step S108.
  • the setting information includes information indicating the operation mode of the wireless communication device 20, transmission power information of the communication control device 10 and the wireless communication device 20, and information indicating the magnitude relationship of the reception power in the small cell terminal.
  • the communication control device 10 and the wireless communication device 20 determine the power value indicated by the transmission power information as the power value of the transmission signal.
  • step S112 the communication control device 10 and the wireless communication device 20 modulate the transmission data to generate a transmission signal, and transmit the transmission signal with the transmission power determined in step S110.
  • the interference signal from the communication control device 10 received by the small cell terminal 30 and the reception signal from the wireless communication device 20 have a received power difference equal to or greater than the threshold due to control by the control entity 40 in step S108. Yes.
  • step S114 the small cell terminal 30 acquires the desired signal by removing the interference signal by the interference removal technique based on the received power difference.
  • the processing executed here will be described in detail later.
  • step S116 the wireless communication device 20 removes the self-interference caused by the sneak in the transmission signal from the reception signal using the SIC technique.
  • step S118 the small cell terminal 30, the wireless communication device 20, and the communication control device 10 perform ACK / NACK processing.
  • the control entity 40 performs retransmission determination according to the received ACK / NACK response.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a detailed flow of FD pair setting and transmission power control illustrated in FIG.
  • step S202 the control entity 40 determines whether or not one or more small cell terminals 30 connected to the wireless communication device 20 can use the interference cancellation technique based on the received power difference. Based on the capability information shown, a candidate for a small cell terminal that receives an access link signal transmitted in the FD mode is selected.
  • step S204 the control entity 40 selects the small cell terminal 30 that the wireless communication device 20 is a target of wireless communication in the FD mode from the candidates selected in step S202.
  • the control entity 40 is a small cell terminal that is in a positional relationship or a radio wave situation where a reception power difference can easily occur, such as a large channel state difference between the radio backhaul link 22 and the access link 23. Select 30.
  • step S206 the control entity 40 sets the magnitude relationship of the received power between the desired signal received from the radio communication device 20 and the interference signal received from the communication control device 10 in the small cell terminal 30. Specifically, the control entity 40 compares the channel state of the radio backhaul link 22 and the channel state of the access link 23 to determine the magnitude relationship between the received power of the desired signal and the received power of the interference signal in the small cell terminal 30. Set.
  • step S208 the control entity 40 determines the transmission power values of the communication control device 10 and the wireless communication device 20. Specifically, the control entity 40 determines the transmission power of the communication control device 10 and the transmission power value of the wireless communication device 20 based on the magnitude relationship set in step S206 and the channel states of the wireless backhaul link 22 and the access link 23. To decide. At this time, the control entity 40 allows each of the transmission powers so that the small cell terminal 30 can remove the interference by using an interference removal technique based on the received power difference, that is, the received power difference is equal to or greater than the threshold. Determine the value.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of a detailed flow of interference removal shown in FIG.
  • step S302 the small cell terminal 30 determines which one of the desired signal, the received power, and the received signal of the interference signal is larger.
  • the small cell terminal 30 determines which is larger by referring to the information indicating the magnitude relation of the received power included in the setting information notified from the control entity 40 (step S110 in FIG. 8).
  • step S304 the small cell terminal 30 has a received power difference between the desired signal and the interference signal included in the received combined signal equal to or larger than the threshold value. Is used to demodulate the desired signal.
  • step S306 the small cell terminal 30 determines that the received power difference between the desired signal and the interference signal included in the received combined signal is greater than or equal to the threshold value. Is used to demodulate the interference signal.
  • step S308 the small cell terminal 30 modulates the interference signal demodulated in step S306, and removes the modulated interference signal from the received combined signal.
  • step S310 the small cell terminal 30 demodulates the desired signal from the signal after the interference signal is removed in step S308.
  • step S312 the small cell terminal 30 determines whether or not the received data has been decoded from the acquired desired signal, for example, by executing error detection.
  • the small cell terminal 30 transmits an ACK response in step S314.
  • step S316 the small cell terminal 30 stores the received data in a buffer.
  • the received data stored in the buffer at this time can be used later when decoding the received data in step S312.
  • step S318, the small cell terminal 30 transmits a NACK response.
  • the macro cell base station or the master device may multiplex transmission of signals to a plurality of terminals using the above-described NOMA technology.
  • the macro cell base station and the master device can simultaneously transmit a desired signal to the terminal device 30.
  • the macro cell base station 10 performs transmission to other macro cell terminals on the same channel. Assume the case of executing simultaneously. In this case, in the small cell terminal 30, other signals transmitted from the macro cell base station 10 simultaneously on the same channel as the received signal from the master device 20 and the interference signal resulting from the transmission from the macro cell base station 10 to the master device 20 The signal addressed to the small cell terminal is received by the wireless communication unit 310 as an interference signal (third received signal).
  • the signal processing unit 320 uses the interference cancellation technique based on the received power difference, and causes interference caused by transmission from the macro cell base station 10 to the master device 20 from the combined signal received by the wireless communication unit 310.
  • the desired signal from the master device 20 can be acquired by removing the signal and further removing the interference signal addressed to another small cell terminal.
  • the macro cell base station 10 directly transmits to the small cell terminal 30 in addition to transmission on the wireless backhaul link 22 and transmission on the access link 23 intended for the small cell terminal 30. Can be executed simultaneously on the same channel.
  • the received signal from the macro cell base station 10 (simultaneously on the same channel as the received signal from the master device 20 and the interference signal resulting from the transmission from the macro cell base station 10 to the master device 20)
  • the fourth received signal is received by the wireless communication unit 310. Therefore, the signal processing unit 320 separates the reception signal from the master device 20 and the reception signal from the macrocell base station 10 from the combined signal received by the wireless communication unit 310 based on the reception power difference between the signals. get.
  • the two received signals may each include a packet carrying different data, or may contain a packet carrying the same data.
  • the throughput data rate
  • RV Redundancy Version
  • the cooperative control function of the communication control apparatus 10 may be realized as any type of server such as a tower server, a rack server, or a blade server.
  • the cooperative control function may be a control module (for example, an integrated circuit module configured by one die or a card or a blade inserted into a slot of the blade server) mounted on the server.
  • the communication control apparatus 10 may be realized as any type of eNB (evolved Node B) such as a macro eNB or a small eNB.
  • the small eNB may be an eNB that covers a cell smaller than a macro cell, such as a pico eNB, a micro eNB, or a home (femto) eNB.
  • the communication control apparatus 10 may be realized as another type of base station such as Node B or BTS (Base Transceiver Station).
  • the radio communication device 20 may also be realized as any type of eNB, or may be realized as another type of base station such as NodeB or BTS.
  • the wireless communication device 20 and the terminal device 30 may be a smartphone, a tablet PC (Personal Computer), a notebook PC, a portable game terminal, a mobile terminal such as a portable / dongle type mobile router or a digital camera, or a car navigation system. You may implement
  • the wireless communication device 20 and the terminal device 30 may be realized as terminals (also referred to as MTC (Machine Type Communication) terminals) that perform M2M (Machine To Machine) communication. Further, the wireless communication device 20 and the terminal device 30 may be wireless communication modules (for example, integrated circuit modules configured by one die) mounted on these terminals.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of the cooperative control server 700 to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the cooperative control server 700 includes a processor 701, a memory 702, a storage 703, a network interface 704, and a bus 706.
  • the processor 701 may be, for example, a CPU (Central Processing Unit) or a DSP (Digital Signal Processor), and controls various functions of the cooperative control server 700.
  • the memory 702 includes a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory), and stores programs and data executed by the processor 701.
  • the storage 703 may include a storage medium such as a semiconductor memory or a hard disk.
  • the network interface 704 is a wired communication interface for connecting the cooperative control server 700 to the wired communication network 705.
  • the wired communication network 705 may be a core network such as EPC (Evolved Packet Core) or a PDN (Packet Data Network) such as the Internet.
  • EPC Evolved Packet Core
  • PDN Packet Data Network
  • the bus 706 connects the processor 701, the memory 702, the storage 703, and the network interface 704 to each other.
  • the bus 706 may include two or more buses with different speeds (eg, a high speed bus and a low speed bus).
  • the cooperative control unit 144 described with reference to FIG. 3 may be implemented in the processor 701.
  • the cooperative control server 700 can use the interference cancellation technique based on the received power difference in the slave device by controlling the operation mode of the master device of the small cell and the transmission power of the macro cell base station and the master device. Become.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of an eNB to which the technology according to the present disclosure may be applied.
  • the eNB 800 includes one or more antennas 810 and a base station device 820. Each antenna 810 and the base station apparatus 820 can be connected to each other via an RF cable.
  • Each of the antennas 810 has a single or a plurality of antenna elements (for example, a plurality of antenna elements constituting a MIMO antenna), and is used for transmission and reception of radio signals by the base station apparatus 820.
  • the eNB 800 includes a plurality of antennas 810 as illustrated in FIG. 12, and the plurality of antennas 810 may respectively correspond to a plurality of frequency bands used by the eNB 800, for example. 12 shows an example in which the eNB 800 includes a plurality of antennas 810, the eNB 800 may include a single antenna 810.
  • the base station apparatus 820 includes a controller 821, a memory 822, a network interface 823, and a wireless communication interface 825.
  • the controller 821 may be a CPU or a DSP, for example, and operates various functions of the upper layer of the base station apparatus 820. For example, the controller 821 generates a data packet from the data in the signal processed by the wireless communication interface 825, and transfers the generated packet via the network interface 823. The controller 821 may generate a bundled packet by bundling data from a plurality of baseband processors, and may transfer the generated bundled packet. In addition, the controller 821 is a logic that executes control such as radio resource control, radio bearer control, mobility management, inflow control, or scheduling. May have a typical function. Moreover, the said control may be performed in cooperation with a surrounding eNB or a core network node.
  • the memory 822 includes RAM and ROM, and stores programs executed by the controller 821 and various control data (for example, terminal list, transmission power data, scheduling data, and the like).
  • the network interface 823 is a communication interface for connecting the base station device 820 to the core network 824.
  • the controller 821 may communicate with the core network node or other eNB via the network interface 823.
  • the eNB 800 and the core network node or another eNB may be connected to each other by a logical interface (for example, an S1 interface or an X2 interface).
  • the network interface 823 may be a wired communication interface or a wireless communication interface for wireless backhaul.
  • the network interface 823 may use a frequency band higher than the frequency band used by the wireless communication interface 825 for wireless communication.
  • the wireless communication interface 825 supports any cellular communication scheme such as LTE (Long Term Evolution) or LTE-Advanced, and provides a wireless connection to terminals located in the cell of the eNB 800 via the antenna 810.
  • the wireless communication interface 825 may typically include a baseband (BB) processor 826, an RF circuit 827, and the like.
  • the BB processor 826 may perform, for example, encoding / decoding, modulation / demodulation, and multiplexing / demultiplexing, and each layer (for example, L1, MAC (Medium Access Control), RLC (Radio Link Control), and PDCP).
  • Various signal processing of Packet Data Convergence Protocol
  • Packet Data Convergence Protocol is executed.
  • the BB processor 826 may have some or all of the logical functions described above instead of the controller 821.
  • the BB processor 826 may be a module that includes a memory that stores a communication control program, a processor that executes the program, and related circuits. The function of the BB processor 826 may be changed by updating the program. Good.
  • the module may be a card or a blade inserted into a slot of the base station apparatus 820, or a chip mounted on the card or the blade.
  • the RF circuit 827 may include a mixer, a filter, an amplifier, and the like, and transmits and receives a radio signal via the antenna 810.
  • the radio communication interface 825 includes a plurality of BB processors 826 as illustrated in FIG. 12, and the plurality of BB processors 826 may respectively correspond to a plurality of frequency bands used by the eNB 800, for example. Further, the wireless communication interface 825 includes a plurality of RF circuits 827 as shown in FIG. 12, and the plurality of RF circuits 827 may correspond to, for example, a plurality of antenna elements, respectively. 12 shows an example in which the wireless communication interface 825 includes a plurality of BB processors 826 and a plurality of RF circuits 827, the wireless communication interface 825 includes a single BB processor 826 or a single RF circuit 827. But you can.
  • the cooperative control unit 144 described with reference to FIG. 3 may be implemented in the controller 821.
  • the eNB 800 controls the operation mode of the master device of the small cell and the transmission power of the eNB 800 and the master device, it is possible to use the interference cancellation technique based on the received power difference in the slave device.
  • FIG. 13 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of a smartphone 900 to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the smartphone 900 includes a processor 901, a memory 902, a storage 903, an external connection interface 904, a camera 906, a sensor 907, a microphone 908, an input device 909, a display device 910, a speaker 911, a wireless communication interface 912, one or more antenna switches 915.
  • One or more antennas 916, a bus 917, a battery 918 and an auxiliary controller 919 are provided.
  • the processor 901 may be, for example, a CPU or a SoC (System on Chip), and controls the functions of the application layer and other layers of the smartphone 900.
  • the memory 902 includes a RAM and a ROM, and stores programs executed by the processor 901 and data.
  • the storage 903 can include a storage medium such as a semiconductor memory or a hard disk.
  • the external connection interface 904 is an interface for connecting an external device such as a memory card or a USB (Universal Serial Bus) device to the smartphone 900.
  • the camera 906 includes, for example, an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), and generates a captured image.
  • the sensor 907 may include a sensor group such as a positioning sensor, a gyro sensor, a geomagnetic sensor, and an acceleration sensor.
  • the microphone 908 converts sound input to the smartphone 900 into an audio signal.
  • the input device 909 includes, for example, a touch sensor that detects a touch on the screen of the display device 910, a keypad, a keyboard, a button, or a switch, and receives an operation or information input from a user.
  • the display device 910 has a screen such as a liquid crystal display (LCD) or an organic light emitting diode (OLED) display, and displays an output image of the smartphone 900.
  • the speaker 911 converts an audio signal output from the smartphone 900 into audio.
  • the wireless communication interface 912 supports any cellular communication method such as LTE or LTE-Advanced, and performs wireless communication.
  • the wireless communication interface 912 may typically include a BB processor 913, an RF circuit 914, and the like.
  • the BB processor 913 may perform, for example, encoding / decoding, modulation / demodulation, and multiplexing / demultiplexing, and performs various signal processing for wireless communication.
  • the RF circuit 914 may include a mixer, a filter, an amplifier, and the like, and transmits and receives radio signals via the antenna 916.
  • the wireless communication interface 912 may be a one-chip module in which the BB processor 913 and the RF circuit 914 are integrated.
  • the wireless communication interface 912 may include a plurality of BB processors 913 and a plurality of RF circuits 914 as illustrated in FIG. Although FIG. 13 shows an example in which the wireless communication interface 912 includes a plurality of BB processors 913 and a plurality of RF circuits 914, the wireless communication interface 912 includes a single BB processor 913 or a single RF circuit 914. But you can.
  • the wireless communication interface 912 may support other types of wireless communication methods such as a short-range wireless communication method, a proximity wireless communication method, or a wireless LAN (Local Area Network) method in addition to the cellular communication method.
  • a BB processor 913 and an RF circuit 914 for each wireless communication method may be included.
  • Each of the antenna switches 915 switches the connection destination of the antenna 916 among a plurality of circuits (for example, circuits for different wireless communication systems) included in the wireless communication interface 912.
  • Each of the antennas 916 includes a single or a plurality of antenna elements (for example, a plurality of antenna elements constituting a MIMO antenna), and is used for transmission / reception of a radio signal by the radio communication interface 912.
  • the smartphone 900 may include a plurality of antennas 916 as illustrated in FIG. Note that although FIG. 13 illustrates an example in which the smartphone 900 includes a plurality of antennas 916, the smartphone 900 may include a single antenna 916.
  • the smartphone 900 may include an antenna 916 for each wireless communication method.
  • the antenna switch 915 may be omitted from the configuration of the smartphone 900.
  • the bus 917 connects the processor 901, the memory 902, the storage 903, the external connection interface 904, the camera 906, the sensor 907, the microphone 908, the input device 909, the display device 910, the speaker 911, the wireless communication interface 912, and the auxiliary controller 919 to each other.
  • the battery 918 supplies electric power to each block of the smartphone 900 shown in FIG. 13 through a power supply line partially shown by a broken line in the drawing.
  • the auxiliary controller 919 operates the minimum necessary functions of the smartphone 900 in the sleep mode.
  • the smartphone 900 can operate as a small cell master device.
  • the smartphone 900 may have the function of the wireless communication device 20 described with reference to FIG.
  • the smartphone 900 allows the slave device to use the interference cancellation technology based on the received power difference while more efficiently using the radio resource by the radio communication in the FD mode.
  • the smartphone 900 can operate as a small cell slave device.
  • the smartphone 900 may have the function of the terminal device 30 described with reference to FIG. Thereby, the smartphone 900 can acquire the desired signal by removing the interference from the received signal using the interference removal technology based on the received power difference.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of a car navigation device 920 to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the car navigation device 920 includes a processor 921, a memory 922, a GPS (Global Positioning System) module 924, a sensor 925, a data interface 926, a content player 927, a storage medium interface 928, an input device 929, a display device 930, a speaker 931, and wireless communication.
  • the interface 933 includes one or more antenna switches 936, one or more antennas 937, and a battery 938.
  • the processor 921 may be a CPU or SoC, for example, and controls the navigation function and other functions of the car navigation device 920.
  • the memory 922 includes RAM and ROM, and stores programs and data executed by the processor 921.
  • the GPS module 924 measures the position (for example, latitude, longitude, and altitude) of the car navigation device 920 using GPS signals received from GPS satellites.
  • the sensor 925 may include a sensor group such as a gyro sensor, a geomagnetic sensor, and an atmospheric pressure sensor.
  • the data interface 926 is connected to the in-vehicle network 941 through a terminal (not shown), for example, and acquires data generated on the vehicle side such as vehicle speed data.
  • the content player 927 reproduces content stored in a storage medium (for example, CD or DVD) inserted into the storage medium interface 928.
  • the input device 929 includes, for example, a touch sensor, a button, or a switch that detects a touch on the screen of the display device 930, and receives an operation or information input from the user.
  • the display device 930 has a screen such as an LCD or an OLED display, and displays a navigation function or an image of content to be reproduced.
  • the speaker 931 outputs the navigation function or the audio of the content to be played back.
  • the wireless communication interface 933 supports any cellular communication method such as LTE or LTE-Advanced, and performs wireless communication.
  • the wireless communication interface 933 may typically include a BB processor 934, an RF circuit 935, and the like.
  • the BB processor 934 may perform, for example, encoding / decoding, modulation / demodulation, and multiplexing / demultiplexing, and performs various signal processing for wireless communication.
  • the RF circuit 935 may include a mixer, a filter, an amplifier, and the like, and transmits and receives a radio signal via the antenna 937.
  • the wireless communication interface 933 may be a one-chip module in which the BB processor 934 and the RF circuit 935 are integrated.
  • the wireless communication interface 933 may include a plurality of BB processors 934 and a plurality of RF circuits 935 as shown in FIG. 14 shows an example in which the wireless communication interface 933 includes a plurality of BB processors 934 and a plurality of RF circuits 935, the wireless communication interface 933 includes a single BB processor 934 or a single RF circuit 935. But you can.
  • the wireless communication interface 933 may support other types of wireless communication methods such as a short-range wireless communication method, a proximity wireless communication method, or a wireless LAN method in addition to the cellular communication method.
  • a BB processor 934 and an RF circuit 935 may be included for each communication method.
  • Each of the antenna switches 936 switches the connection destination of the antenna 937 among a plurality of circuits included in the wireless communication interface 933 (for example, circuits for different wireless communication systems).
  • Each of the antennas 937 has a single or a plurality of antenna elements (for example, a plurality of antenna elements constituting a MIMO antenna), and is used for transmission / reception of a radio signal by the radio communication interface 933.
  • the car navigation device 920 may include a plurality of antennas 937 as shown in FIG. 14 illustrates an example in which the car navigation apparatus 920 includes a plurality of antennas 937, the car navigation apparatus 920 may include a single antenna 937.
  • the car navigation device 920 may include an antenna 937 for each wireless communication method.
  • the antenna switch 936 may be omitted from the configuration of the car navigation device 920.
  • the battery 938 supplies power to each block of the car navigation device 920 shown in FIG. 14 through a power supply line partially shown by a broken line in the drawing. Further, the battery 938 stores electric power supplied from the vehicle side.
  • the car navigation device 920 can operate as a master device of a small cell.
  • the car navigation device 920 may have the function of the wireless communication device 20 described with reference to FIG.
  • the car navigation apparatus 920 makes it possible to use the interference cancellation technology based on the received power difference in the slave device while more efficiently using the radio resource by the radio communication in the FD mode.
  • the car navigation apparatus 920 can operate as a slave device of a small cell.
  • the car navigation device 920 may have the function of the terminal device 30 described with reference to FIG. Accordingly, the car navigation apparatus 920 can acquire the desired signal by removing the interference from the received signal using the interference removal technique based on the received power difference.
  • the technology according to the present disclosure may be realized as an in-vehicle system (or vehicle) 940 including one or more blocks of the car navigation device 920 described above, an in-vehicle network 941, and a vehicle side module 942.
  • vehicle-side module 942 generates vehicle-side data such as vehicle speed, engine speed, or failure information, and outputs the generated data to the in-vehicle network 941.
  • communication in full-duplex (FD) mode is performed in a master device that is connected to a base station via a wireless backhaul link and connected to one or more terminals via an access link. Done. Then, the transmission power of the base station and the master device is controlled so that interference can be removed by using an interference removal technique based on the received power difference in the slave device. Thereby, the slave device can remove the interference signal resulting from the transmission from the base station to the master device based on the received power difference, and obtain the desired signal from the master device.
  • FD full-duplex
  • the FD mode can be used to efficiently use radio resources, and the system capacity can be increased. For example, the latency for relaying traffic is shortened. In addition, since the memory size required for the small cell master device to buffer traffic is small, the introduction cost of the device can be reduced.
  • the communication control apparatus 10 transmits a message indicating which of the received power of the desired signal and the received power of the interference signal is larger to the slave device via the master device.
  • the slave device can know which of the received power of the desired signal and the received power of the interference signal is larger, and thus can acquire the desired signal from the received combined signal.
  • the slave device can demodulate the desired signal using the fact that the received power difference is equal to or greater than the threshold value.
  • the slave device removes the interference signal from the received composite signal using the fact that the received power difference is greater than or equal to the threshold, The desired signal can be demodulated.
  • the communication control apparatus 10 performs communication in the FD mode by the master device based on capability information indicating that the slave device can use the interference cancellation technology based on the received power difference. Select the slave device to be targeted. Further, the communication control apparatus 10 selects a slave device to be a target of communication in the FD mode by the master device, based further on the channel state of the access link and the channel state of the wireless backhaul link. Thereby, the communication control apparatus 10 can utilize a radio
  • the communication control apparatus 10 compares the channel state of the radio backhaul link and the channel state of the access link, thereby determining which of the reception power of the desired signal and the reception power of the interference signal. Determine whether it should be set larger.
  • the communication control apparatus 10 can use radio resources more efficiently by setting the magnitude relationship of the received power so that the received power difference can be more easily provided using the comparison result of each channel state. it can.
  • a series of control processing by each device described in this specification may be realized using any of software, hardware, and a combination of software and hardware.
  • the program constituting the software is stored in advance in a storage medium (non-transitory medium) provided inside or outside each device.
  • Each program is read into a RAM at the time of execution, for example, and executed by a processor such as a CPU.
  • the wireless communication device Which of the received power of the first received signal and the received power of the second received signal is greater based on a message indicating a control result by a control entity that controls the transmission power of the base station and the master terminal
  • the control unit transmits capability information indicating that the radio communication device can use the interference cancellation technology based on a received power difference to the master terminal via the radio communication unit, The capability information is used by the control entity to determine whether transmission on the radio backhaul link and the access link is to be performed by the master terminal simultaneously on the same channel;
  • the wireless communication device according to (3) or (4).
  • the signal processing unit is configured such that a third received signal addressed to another device that interferes with the first received signal is simultaneously transmitted on the wireless communication unit on the same channel as the first received signal and the second received signal. 6.
  • the wireless communication device according to any one of (1) to (5), wherein when receiving the signal, the third received signal is further removed using the interference cancellation technique based on a received power difference.
  • the signal processing unit receives a signal when the wireless communication unit receives a fourth reception signal addressed to the wireless communication device simultaneously on the same channel as the first reception signal and the second reception signal. Any one of (1) to (6), wherein the first received signal and the fourth received signal are acquired from a combined signal received by the wireless communication unit based on a received power difference between A wireless communication device according to 1. (8) When transmission from the base station to the master terminal on the radio backhaul link and transmission from the master terminal to the radio communication device on the access link are performed simultaneously on the same channel, the first on the access link So that the wireless communication apparatus can remove a second received signal caused by transmission on the wireless backhaul link using an interference cancellation technique based on a received power difference.
  • a control unit for controlling the transmission power of the base station and the transmission power of the master terminal comprising: (9) The control unit includes the base station and the master terminal such that a power difference between the received power of the first received signal and the received power of the second received signal is greater than or equal to a threshold in the wireless communication device.
  • the communication control apparatus according to (8), wherein the transmission power is controlled.
  • the control unit compares the channel state of the wireless backhaul link with the channel state of the access link, thereby determining which of the received power of the first received signal and the received power of the second received signal is greater.
  • the communication control device according to (9), wherein it is determined whether to set a large value.
  • the communication control apparatus includes a distance between nodes at both ends of each link or a path loss, or a channel quality of each link.
  • the control unit causes the master terminal to transmit a message indicating which of the received power of the first received signal and the received power of the second received signal is greater from the master terminal to the radio communication device (8
  • the communication control device according to any one of (1) to (11).
  • the control unit receives the first received signal based on capability information indicating whether or not one or more terminals connected to the master terminal can use the interference cancellation technique based on a received power difference.
  • the communication control device according to any one of (8) to (12), wherein the wireless communication device to be selected is selected from the one or more terminals.
  • the control unit is configured to determine the one wireless communication device to receive the first reception signal based on a channel state of an access link of the one or more terminals and a channel state of the wireless backhaul link.
  • the communication control apparatus according to (13), which is selected from the above terminals.
  • the control unit performs transmission on the radio backhaul link and the access link on the same channel.
  • the communication control device according to any one of (8) to (14), wherein the communication control device is executed simultaneously.

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Abstract

【課題】スモールセルの無線バックホールリンク及びアクセスリンクに全二重無線通信のアイディアが適用される場合に、スモールセルに接続する端末を有害な干渉から保護するための仕組みを実現する。 【解決手段】基地局と無線バックホールリンクを介して接続するマスタ端末との間でアクセスリンクを介して通信する無線通信部と、前記無線バックホールリンク上での送信及び前記アクセスリンク上での送信が同一チャネル上で同時に実行される場合に、前記アクセスリンク上の第1の受信信号に干渉する、前記無線バックホールリンク上での送信に起因する第2の受信信号を、受信電力差に基づく干渉除去技術を用いて除去する信号処理部と、を備える無線通信装置。

Description

無線通信装置、通信制御装置、無線通信方法及び通信制御方法
 本開示は、無線通信装置、通信制御装置、無線通信方法及び通信制御方法に関する。
 近年の無線通信環境は、データトラフィックの急激な増加という問題に直面している。そこで、3GPPでは、下記非特許文献1により示されるように、マクロセル内にスモールセルを多数設置してネットワーク密度を高めることにより、トラフィックを分散させることを検討している。このようにスモールセルを活用する技術を、スモールセルエンハンスメントという。第5世代の無線通信方式の提案においても、下記非特許文献2により示されるように、既存のネットワークよりも高域且つ広い帯域を用いる超高密度ネットワーク(Ultra-Dense Network)の導入が予見されている。
 スモールセルは、マクロセルと重複して配置される、マクロセルよりも小さい様々な種類のセル(例えば、フェムトセル、ナノセル、ピコセル及びマイクロセルなど)を含み得る概念である。ある例では、スモールセルは、専用の基地局によって運用される。別の例では、スモールセルは、マスタデバイスとなる端末がスモールセル基地局として一時的に動作することにより運用される。いわゆるリレーノードもまた、スモールセル基地局の一形態であると見なすことができる。こうしたスモールセルが運用される環境において、無線リソースの効率的な利用及び低コストなデバイスの提供は、重要な観点である。
 スモールセル基地局は、典型的には、マクロセル基地局と端末との間でトラフィックを中継する。スモールセル基地局とマクロセル基地局との間のリンクを、バックホールリンクという。また、スモールセル基地局と端末との間のリンクを、アクセスリンクという。バックホールリンクが無線リンクである場合、無線バックホールリンクとアクセスリンクとを時分割方式で運用することにより、これらリンクの無線信号が互いに干渉することを回避することができる。
NTT DOCOMO, "Text Proposal for TR36.923 on Small Cell Enhancement Scenarios", 3GPP TSG RAN WG1 Meeting #72, R1-130748, January 28 - February 1, 2013 Ericsson, "ERICSSON WHITE PAPER:5G RADIO ACCESS", June 2013, [online]、[2013年8月26日検索]、インターネット<URL:http://www.ericsson.com/res/docs/whitepapers/wp-5g.pdf> Achaleshwar Sahai, Gaurav Patel, Ashutosh Sabharwal, "Pushing the limits of Full-duplex: Design and Real-time Implementation", arXiv:1107.0607,Mon, 4 Jul 2011
 しかし、スモールセル基地局で無線バックホールリンクとアクセスリンクとが時分割方式で運用される場合、トラフィックの中継のためのレイテンシは長くなり、無線リソースの利用効率は低下する。また、スモールセル基地局がトラフィックをバッファリングするために要するメモリサイズも多大となる。これに対し、非特許文献3において提案されているような全二重(Full-Duplex)無線通信のアイディアをスモールセル基地局に導入し、無線バックホールリンクとアクセスリンクとを同一チャネル上で同時に運用することができれば、無線リソースをより効率的に利用することができる。しかし、そうした運用は、スモールセル基地局における送信信号の回り込みに起因する自己干渉のみならず、アクセスリンクを介してスモールセル基地局と接続する端末における有害な干渉をも生じさせる。スモールセル基地局における自己干渉は、例えば非特許文献3により説明されている自己干渉除去(SIC:Self-Interference Cancellation)技術を適用することにより除去され得る。一方、無線バックホールリンク上の送信に起因する、アクセスリンク上で受信される所望信号への干渉を適切に処理するための効果的な手法は、未だ提案されていない。
 そこで、本開示に係る技術は、スモールセルの無線バックホールリンク及びアクセスリンクに全二重無線通信のアイディアが適用される場合に、スモールセルに接続する端末を有害な干渉から保護するための仕組みを実現することを目的とする。
 本開示によれば、基地局と無線バックホールリンクを介して接続するマスタ端末との間でアクセスリンクを介して通信する無線通信部と、前記無線バックホールリンク上での送信及び前記アクセスリンク上での送信が同一チャネル上で同時に実行される場合に、前記アクセスリンク上の第1の受信信号に干渉する、前記無線バックホールリンク上での送信に起因する第2の受信信号を、受信電力差に基づく干渉除去技術を用いて除去する信号処理部と、を備える無線通信装置が提供される。
 また、本開示によれば、無線バックホールリンク上での基地局からマスタ端末への送信及びアクセスリンク上での前記マスタ端末から無線通信装置への送信が同一チャネル上で同時に実行される場合に、前記アクセスリンク上の第1の受信信号に干渉する、前記無線バックホールリンク上の送信に起因する第2の受信信号を前記無線通信装置が受信電力差に基づく干渉除去技術を用いて除去することが可能となるように、前記基地局の送信電力及び前記マスタ端末の送信電力を制御する制御部、を備える通信制御装置が提供される。
 また、本開示によれば、基地局と無線バックホールリンクを介して接続するマスタ端末との間でアクセスリンクを介して通信する無線通信装置において、前記無線バックホールリンク上での送信及び前記アクセスリンク上での送信が同一チャネル上で同時に実行される場合に、前記アクセスリンク上の第1の受信信号に干渉する、前記無線バックホールリンク上での送信に起因する第2の受信信号を、受信電力差に基づく干渉除去技術を用いて除去すること、を含む、無線通信方法が提供される。
 また、本開示によれば、無線バックホールリンク上での基地局からマスタ端末への送信及びアクセスリンク上での前記マスタ端末から無線通信装置への送信が同一チャネル上で同時に実行される場合に、前記アクセスリンク上の第1の受信信号に干渉する、前記無線バックホールリンク上の送信に起因する第2の受信信号を前記無線通信装置が受信電力差に基づく干渉除去技術を用いて除去することが可能となるように、前記基地局の送信電力及び前記マスタ端末の送信電力を通信制御装置により制御すること、を含む、通信制御方法が提供される。
 以上説明したように本開示によれば、スモールセルの無線バックホールリンク及びアクセスリンクに全二重無線通信のアイディアが適用される場合に、スモールセルに接続する端末を有害な干渉から保護することができる。
 なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
本開示に係る技術の一実施形態に係る通信制御システムの概要について説明するための説明図である。 無線通信装置に接続する端末装置における受信信号の干渉を説明するための説明図である 本実施形態に係る通信制御装置の論理的な構成の一例を示すブロック図である。 受信電力差に基づく干渉除去技術を説明するための説明図である。 本実施形態に係る無線通信装置の論理的な構成の一例を示すブロック図である。 本実施形態に係る端末装置の論理的な構成の一例を示すブロック図である。 通信制御システムにおけるデータ送受信の流れの一例を示す図である。 本実施形態に係る通信制御システムにおいて実行される通信制御処理の流れの一例を示すシーケンス図である。 図8に示したFDペアの設定及び送信電力制御の詳細な流れの一例を示すフローチャートである 図8に示した干渉除去の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。 サーバの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 eNBの概略的な構成の第1の例を示すブロック図である。 スマートフォンの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 カーナビゲーション装置の概略的な構成の一例を示すブロック図である。
 以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
 なお、説明は以下の順序で行うものとする。
  1.システムの概要
   1-1.スモールセルの導入
   1-2.全二重(FD)モードの採用
  2.通信制御装置の構成例
  3.無線通信装置の構成例
  4.端末装置の構成例
  5.動作処理
   5-1.システム全体の動作
   5-2.制御エンティティによるFDペアの設定及び送信電力制御
   5-3.スモールセル端末による干渉除去
  6.補足
  7.応用例
   7-1.協調制御ノードに関する応用例
   7-2.基地局に関する応用例
   7-3.端末装置に関する応用例
  8.まとめ
 <1.システムの概要>
  [1-1.スモールセルの導入]
 図1は、本開示に係る技術の一実施形態に係る通信制御システム1の概要について説明するための説明図である。通信制御システム1は、通信制御装置10、並びに無線通信装置20a及び20bを含む。
 通信制御装置10は、マクロセル及びスモールセルにおける無線通信を協調的に制御する装置である。図1の例では、通信制御装置10は、マクロセル基地局である。マクロセル基地局10は、マクロセル11の内部に位置する1つ以上の端末装置へ無線通信サービスを提供する。マクロセル基地局10は、コアネットワーク15に接続される。コアネットワーク15は、ゲートウェイ装置(図示せず)を介してパケットデータネットワーク(PDN)16に接続される。マクロセル11は、例えば、LTE(Long Term Evolution)、LTE-A(LTE-Advanced)、GSM(登録商標)、UMTS、W-CDMA、CDMA200、WiMAX、WiMAX2又はIEEE802.16などの任意の無線通信方式に従って運用されてよい。なお、図1の例に限定されず、コアネットワーク15又はPDN16内の制御ノード(マクロセル基地局の上位ノード)が、マクロセル及びスモールセルにおける無線通信を協調的に制御する機能を有していてもよい。
 無線通信装置20a及び20bは、それぞれ、スモールセルを運用するマスタデバイスである。一例として、無線通信装置20aは、固定的に設置されるスモールセル基地局である。スモールセル基地局20aは、マクロセル基地局10との間で無線バックホールリンク22aを、スモールセル21a内の1つ以上の端末装置との間でアクセスリンク23aをそれぞれ確立する。無線通信装置20bは、ダイナミックAP(アクセスポイント)である。ダイナミックAP20bは、スモールセル21bを動的に運用する移動デバイスである。ダイナミックAP20bは、マクロセル基地局10との間で無線バックホールリンク22bを、スモールセル21b内の1つ以上の端末装置との間でアクセスリンク23bをそれぞれ確立する。ダイナミックAP20bは、例えば、基地局又は無線アクセスポイントとして動作可能なハードウェア又はソフトウェアが搭載された端末装置であってよい。この場合のスモールセル21bは、動的に形成される局所的なネットワーク(Localized Network)である。無線通信装置20a及び20bは、典型的には、自装置に接続する端末装置へ無線リソースを割当てる権限を有する。但し、本実施形態では、無線リソースの割当ては、協調的な制御のために、少なくとも部分的に通信制御装置10へ委任される。
 なお、本明細書において、無線通信装置20a及び20bを互いに区別する必要がない場合には、符号の末尾のアルファベットを省略することにより、これらを無線通信装置20と総称する。他の構成要素(スモールセル21、無線バックホールリンク22及びアクセスリンク23など)についても同様とする。図1の例に限定されず、無線通信装置20は、レイヤ1、レイヤ2又はレイヤ3において無線信号を中継する中継局などの、任意の種類のマスタデバイスであってもよい。また、無線通信装置20は、無線バックホールリンク22に加えて、例えば制御用の別個の有線バックホールリンクを有していてもよい。
  [1-2.全二重(FD)モードの採用]
 無線通信装置20は、スモールセル21内の端末装置を宛て先とするダウンリンクトラフィックを無線バックホールリンク22を介して受信し、受信したトラフィックを宛て先の端末装置へアクセスリンク23を介して送信する。また、無線通信装置20は、スモールセル21内の端末装置から受信されるアップリンクトラフィックをアクセスリンク23を介して受信し、受信したトラフィックを無線バックホールリンク22を介して送信する。無線バックホールリンク22上での受信及びアクセスリンク23上での送信、又はアクセスリンク23上での受信及び無線バックホールリンク22上での送信が時分割方式で実行される場合、無線通信装置20において受信信号と送信信号とが互いに干渉することは無い。しかし、こうした時分割方式での運用は、トラフィックの中継のためのレイテンシを増大させる。マスタデバイスにおいてトラフィックをバッファリングするために要するメモリサイズも多大となる。また、無線バックホールリンク及びアクセスリンクに異なる周波数チャネルを割当てることによっても、上述した受信信号と送信信号との干渉を回避することができる。しかし、こうした周波数分割方式での運用は、利用可能な周波数リソースが十分に存在する状況においてのみ採用され得る。いずれの方式でも、無線リソースの利用効率が最適化されるとは言い難い。そこで、本実施形態では、無線リソースをより効率的に利用するために、全二重(FD)モードが導入される。
 無線通信装置20がFDモードで動作する場合、ダウンリンクでは、マクロセル基地局10による無線バックホールリンク22上での送信(即ち、無線通信装置20による受信)及び無線通信装置20によるアクセスリンク23上での送信が、同一チャネル上で同時に実行される。無線通信装置20の送信アンテナから放射される送信信号が無線通信装置20の受信アンテナへと回り込むことに起因するいわゆる自己干渉は、例えば非特許文献3により説明されているSIC(Self Interference Canceller)技術を利用して除去され得る。しかし、無線通信装置20がFDモードで動作する場合、アクセスリンクを介して無線通信装置20と接続する端末においても、有害な干渉が生じる可能性がある。より具体的には、無線通信装置20に接続する端末装置では、マクロセル基地局10からの無線バックホールリンク上での送信に起因する受信信号が、無線通信装置20からアクセスリンク上で受信される受信信号に干渉する。図2は、無線通信装置20に接続する端末装置における受信信号の干渉を例示している。端末装置30は、無線通信装置20に接続するスレーブ端末である。図2に示すように、時刻tにおいてマクロセル基地局10から無線バックホールリンク22上で無線通信装置20に送信された信号に含まれるデータは、時刻t+dtにおいて無線通信装置20により中継される。端末装置30は、無線通信装置20により中継された当該データを、受信信号R1(第1の受信信号)として受信する。一方で、時刻t+dtにおけるマクロセル基地局10からの無線バックホールリンク22上での無線通信装置20への信号送信に起因する受信信号R2(第2の受信信号)が、スモールセル21内の端末装置30により受信される場合がある。この場合、受信信号R2が受信信号R1に干渉する。
 このような、受信信号同士が干渉する場合に干渉を除去する技術として、受信電力差に基づく干渉除去技術がある。受信電力差に基づく干渉除去技術は、互いに非直交的な周波数チャネル上に複数のユーザを多重化することを可能とする多重化方式であるNOMA(Non-Orthogonal Multiple Access)のための基礎技術としても注目されている。例えば、受信電力差に基づく干渉除去技術は、「Andreas Ruegg, and Alberto Tarable, “Iterative SIC receiver scheme for non-orthogonally superimposed signals on top of OFDMA,” PIMRC, page 156-161. IEEE, (2010)」に開示されている。受信電力差に基づく干渉除去技術においては、送信側が、同一の(又は直交性が失われるほど近い)周波数リソース、同一時間において、複数の端末への送信信号を所定の受信電力差がつくように送信電力制御を行って多重する。この受信電力差を利用して、受信側は、SICによる所望信号の分離及び復号を行うことが可能となる。そこで、本実施形態では、次節より詳細に説明するように、端末装置30は、受信電力差に基づく干渉除去技術を用いて、マクロセル基地局10及び無線通信装置20からの受信信号間の干渉を除去して所望信号を得ることとする。
 アップリンクにおいては、無線通信装置20がFDモードで動作する場合、端末装置30によるアクセスリンク23上での送信及び無線通信装置20による無線バックホールリンク22上での送信(即ち、マクロセル基地局10による受信)が、同一チャネル上で同時に実行される。但し、通常、端末装置30によりアクセスリンク23上で送信される無線信号の送信電力は、マクロセル基地局10に有害な干渉を与えるほど大きくはない。そのため、本明細書では、主にダウンリンクのFDモードにおいてスレーブ端末で生じる受信信号間の干渉をいかに除去し得るかについて説明する。なお、本開示に係る技術は、アップリンクでの干渉の除去のために利用されてもよい。
 ところで、スレーブデバイスである端末装置30が受信電力差に基づく干渉除去技術を使用可能である場合、無線通信装置20は、多重化方式としてNOMAを採用してもよい。同様に、マクロセル端末及び無線通信装置20が受信電力差に基づく干渉除去技術を使用可能である場合、マクロセル基地局10は、多重化方式として通信方式にNOMAを採用してもよい。即ち、マクロセル基地局10または無線通信装置20は、同一周波数リソース、同一時間において、複数の端末への送信信号を所定の受信電力差がつくように送信電力制御を行って多重してもよい。以下の表1に、バックホールリンク及びアクセスリンクにおける多重化方式の組み合わせの一例を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 <2.通信制御装置の構成例>
 図3は、本実施形態に係る通信制御装置10の論理的な構成の一例を示すブロック図である。図3を参照すると、通信制御装置10は、無線通信部110、ネットワーク通信部120、記憶部130及び制御部140を備える。
   (1)無線通信部
 無線通信部110は、マクロセル11に接続する端末装置(以下、マクロセル端末という)との間で無線通信を実行する。例えば、無線通信部110は、マクロセル端末からアップリンクトラフィックを受信し、及びマクロセル端末へダウンリンクトラフィックを送信する。また、無線通信部110は、ダウンリンクにおいて同期信号及びリファレンス信号をブロードキャストする。同期信号は、マクロセル端末がマクロセル11との同期を獲得するために使用される。無線通信装置20もまた、当該同期信号を探索することにより、マクロセル11との同期を獲得し得る。リファレンス信号は、通信品質の測定のために使用される。リファレンス信号を用いて測定される通信品質は、例えば、マクロセル間、又はマクロセルとスモールセルとの間のハンドオーバをトリガするハンドオーバ判定のための指標となる。
 また、無線通信部110は、マクロセル11内でスモールセル21を運用する無線通信装置20との間で、無線バックホールリンク22を確立する。例えば、スモールセル21に接続する端末装置(以下、スモールセル端末という)から送信されるアップリンクトラフィックは、無線通信装置20により中継され、無線バックホールリンク22上で無線通信部110により受信される。また、無線通信部110は、スモールセル端末を宛て先とするダウンリンクトラフィックを、無線バックホールリンク22上で無線通信装置20へ送信する。当該ダウンリンクトラフィックは、無線通信装置20により、宛て先のスモールセル端末へ中継される。通信制御装置10と無線通信装置20との間の制御メッセージの交換もまた、無線バックホールリンク22上で行われる。
   (2)ネットワーク通信部
 ネットワーク通信部120は、通信制御装置10をコアネットワーク15に接続するための通信インタフェースである。ネットワーク通信部120は、有線通信インタフェースであってもよく、又は無線通信インタフェースであってもよい。ネットワーク通信部120は、コアネットワーク15内の様々な制御ノードとの間で、データトラフィックを送受信し、及び制御メッセージを交換する。
   (3)記憶部
 記憶部130は、ハードディスク又は半導体メモリなどの記憶媒体を用いて、通信制御装置10の動作のためのプログラム及びデータを記憶する。記憶部130により記憶されるデータは、例えば、マクロセル情報(マクロセル基地局の位置、セル半径、アンテナ構成及び運用周波数帯など)、無線通信装置20から収集されるマスタデバイス情報(デバイスID、デバイスタイプ、及び位置など)及びスモールセル情報(セル半径及びスモールセル端末数など)、スレーブデバイス情報(後述するケイパビリティ情報など)、並びに様々な制御パラメータ(後述する送信電力情報など)を含み得る。
   (4)制御部
 制御部140は、通信制御装置10の動作全般を制御する。本実施形態において、制御部140は、マクロセル制御部142及び協調制御部144を含む。
   (4-1)マクロセル制御部
 マクロセル制御部142は、無線通信部110によるマクロセル端末との間の無線通信を制御する。マクロセル制御部142は、例えば、マクロセル11の運用周波数帯及びアンテナ構成などのシステム情報を生成し、生成したシステム情報を無線通信部110にブロードキャストさせる。また、マクロセル制御部142は、各マクロセル端末について、無線リソースの割当て、送信電力制御及び再送制御などを実行する。また、マクロセル制御部142は、後述の協調制御部144により決定された送信電力情報により示される電力を、無線通信部110により送信される送信信号の送信電力として決定する。マクロセル制御部142は、無線通信部110から入力されるアップリンクトラフィックをネットワーク通信部120へ転送する。また、マクロセル制御部142は、ネットワーク通信部120から入力されるダウンリンクトラフィックを無線通信部110へ転送する。
 また、マクロセル制御部142は、無線通信装置20との無線通信における再送制御を行う。例えば、マクロセル制御部142は、無線通信装置20からのACK応答またはNACK応答に応じて、次データの送信または同一データの再送を行う。
   (4-2)協調制御部
 協調制御部144は、1つ以上のスモールセル21を活用した効率的な無線通信を促進するために、通信制御装置10及び無線通信装置20による無線バックホールリンク及びアクセスリンクの利用を制御する制御エンティティである。例えば、協調制御部144は、無線通信装置20がFDモードで無線通信を実行すべきかを判定する。そして、協調制御部144は、FDモードで無線通信を実行すべきであると判定すると、無線通信装置20にFDモードでの動作を指示する。一方、協調制御部144は、無線通信装置20がFDモードで無線通信を実行すべきでないと判定すると、無線通信装置20に非FDモードでの動作を指示する。
 FDモードで無線通信が実行される場合、無線バックホールリンク22上での送信及びアクセスリンク23上での送信が、同一チャネル上で同時に実行される。この場合、協調制御部144は、通信制御装置10の送信電力及び無線通信装置20の送信電力を制御する。詳しくは、協調制御部144は、アクセスリンク23上の受信信号R1に干渉する、無線バックホールリンク22上の送信に起因する受信信号R2を、端末装置30が受信電力差に基づく干渉除去技術を用いて除去することが可能となるように、送信電力を制御する。以下、図4を参照して、協調制御部144による送信電力の制御について説明する。
 図4は、受信電力差に基づく干渉除去技術を説明するための説明図である。図4は、端末装置30により受信される合成信号に含まれる信号成分ごとの受信電力を例示している。上述したように、受信信号R1は、端末装置30にとっての所望の信号成分である。受信信号R2は、干渉成分である。図4の符号31に示す事例の場合、受信信号R1は、端末装置30が信号を復号するために必要な受信電力33を有しているので復号可能である一方、受信信号R2は受信信号R1の受信電力33と比較して十分に小さい。従って、端末装置30は、受信信号R2を除去することなく、所望信号である受信信号R1を復号することができる。一方で、図4の符号32に示す事例の場合、受信信号R1及び受信信号R2は受信電力33を有している。受信信号R1の受信電力は、受信信号R2の受信電力よりも小さい。そのため、端末装置30は、受信信号R2による干渉を除去する必要がある。ここで、端末装置30は、受信信号R1と受信信号R2との間の受信電力差34が閾値以上である場合に、各受信信号を分離することができる。よって、協調制御部144は、受信信号R1と受信信号R2との間の受信電力差34が閾値以上となるように、通信制御装置10の送信電力及び無線通信装置20の送信電力を制御する。
 このとき、協調制御部144は、無線バックホールリンク22のチャネル状態とアクセスリンク23のチャネル状態とを比較することにより、受信信号R1の受信電力及び受信信号R2の受信電力のいずれをより大きく設定すべきかを判定する。ここで、チャネル状態は、各リンクの両端のノード間の距離若しくは経路損失、または各リンクのチャネル品質を含む。上述したように、端末装置30は、受信信号R1と受信信号R2との間の受信電力差34が閾値以上である場合、より受信電力が大きい信号をまず復調した後、復調した信号を必要に応じて再度変調して当該変調信号を合成信号から除去することにより、各受信信号を分離することができる。そこで、協調制御部144は、無線バックホールリンク22のチャネル状態とアクセスリンク23のチャネル状態とを比較することで、より容易に受信電力差を設けられるように大小関係の設定を行う。例えば、協調制御部144は、通信制御装置10と端末装置30との間の距離(経路損失)が無線通信装置20と端末装置30との間の距離(経路損失)に比べて短い(小さい)場合に、受信信号R2をより大きく設定すべきであると判定し、逆の場合に受信信号R1をより大きく設定すべきであると判定してもよい。また、協調制御部144は、通信制御装置10と端末装置30との間のダイレクトリンクのチャネル品質が無線通信装置20と端末装置30との間のアクセスリンクのチャネル品質に比べて良好である場合に、受信信号R2を大きく設定すべきであると判定し、逆の場合に受信信号R1を大きく設定すべきであると判定してもよい。これらリンクのチャネル品質は、例えば、端末装置30から送信されるメジャメントレポートを取得することにより認識され得る。協調制御部144は、このような大小関係の設定を行うことで、効率的に端末装置30における閾値以上の受信電力差を実現することができる。
 また、協調制御部144は、上述した大小関係の設定ならびに無線バックホールリンク22及びアクセスリンク23のチャネル状態に基づき、通信制御装置10の送信電力及び無線通信装置20の送信電力を決定する。協調制御部144は、決定した送信電力値を示す送信電力情報をマクロセル制御部142及び無線通信装置20にそれぞれ通知する。また、協調制御部144は、受信信号R1の受信電力及び受信信号R2の受信電力のいずれがより大きいかを示すメッセージを端末装置30に通知する。このメッセージは、例えば大小関係を示すフラグを含んでもよく、または受信信号R1の受信電力値及び受信信号R2の受信電力値を示す情報を含んでもよい。協調制御部144は、このメッセージを無線通信装置20へ送信し、無線通信装置20により端末装置30へ送信させてもよい。これにより、端末装置30は、受信電力のより大きい信号成分が干渉信号である場合に、当該干渉信号を受信電力差に基づき除去して所望信号を取得することができる。また、端末装置30は、受信電力のより大きい信号成分が所望信号である場合に、干渉信号を除去するための信号処理を行うことなく、所望信号を取得することができる。
 以上、協調制御部144が送信電力を制御する処理について説明した。協調制御部144は、送信電力の制御を行うことで、FD通信による無線リソースの利用効率の向上と、端末装置30における所望信号の取得とを両立させることができる。続いて、協調制御部144が、上記説明した送信電力の制御を実施するか否かを判定する処理について説明する。
 まず、協調制御部144は、トラフィック量、端末数及びリソース使用率のうち少なくとも1つを示す負荷情報が閾値を上回る負荷を示すか否かを判定する。例えば、処理すべきトラフィックの量が閾値を上回る場合、マクロセル端末及びスモールセル端末の総数若しくはスモールセル端末の数が閾値を上回る場合、又はリソース使用率が閾値を上回る場合には、FDモードを活用してスモールセルのキャパシティが高められるべきである。そこで、協調制御部144は、上述した負荷情報が閾値を上回る負荷を示す場合に、無線バックホールリンク22及びアクセスリンク23上での送信を同一チャネル上で同時に実行すべきであると判定する。即ち、この場合、協調制御部144は、無線通信装置20の動作モードとしてFDモードを選択する。一方で、スモールセルのキャパシティを高めるべきであると判定されない場合、協調制御部144は、無線通信装置20の動作モードとして、非FDモードを選択する。なお、協調制御部144は、通信制御装置10及び無線通信装置20の少なくとも一方におけるトラフィック量、アクティブな端末数及びリソース使用率のモニタリングの結果を取得することにより、上述した負荷情報を取得し得る。
 FDモードが選択された場合、協調制御部144は、さらに、無線通信装置20と接続する1つ以上の端末装置30がそれぞれ受信電力差に基づく干渉除去技術を使用可能であるかを示すケイパビリティ情報に基づいて、FDモードで送信されるアクセスリンクの信号を受信する端末装置の候補を選択する。ここで選択される候補は、受信電力差に基づく干渉除去技術を使用可能な端末である。そして、協調制御部144は、受信電力差に基づく干渉除去技術を使用可能な端末の中から、それら端末のアクセスリンク23のチャネル状態と無線バックホールリンク22のチャネル状態とにさらに基づいて、受信信号R1を受信すべき(即ち、FDモードの対象とすべき)適切な端末装置30を選択する。例えば、協調制御部144は、無線バックホールリンク22とアクセスリンク23との間のチャネル状態の差が大きい等の、図4を参照して上記説明した受信電力差が容易に発生し得る位置関係又は電波状況等にある端末装置30を選択する。
 <3.無線通信装置の構成例>
 図5は、本実施形態に係る無線通信装置20の論理的な構成の一例を示すブロック図である。図5を参照すると、無線通信装置20は、無線通信部210、自己干渉処理部220、記憶部230及び制御部240を含む。
   (1)無線通信部
 無線通信部210は、スモールセル21内の1つ以上のスモールセル端末(スレーブデバイス)との間でアクセスリンク23を確立し、アクセスリンク23上でスモールセル端末と通信する。また、無線通信部210は、マクロセル基地局10との間で無線バックホールリンク22を確立し、無線バックホールリンク22上でマクロセル基地局10と通信する。図5に示したように、無線通信部210は、少なくとも4本のアンテナを有し、そのうち2本はアクセスリンク23のために、他の2本は無線バックホールリンク22のために使用される。アクセスリンク23のための2本のアンテナのうちの1つはダウンリンク送信用であり、他の1つはアップリンク受信用である。無線バックホールリンク22のための2本のアンテナのうちの1つはダウンリンク受信用であり、他の1つはアップリンク送信用である。
 本実施形態において、無線通信部210は、上述したFD(全二重)モード及び非FDモードのいずれかで動作する。後述する制御部240によりFDモードが設定された場合、無線通信部210は、無線バックホールリンク22のための受信アンテナでダウンリンク信号を受信すると同時に、同一チャネル上でアクセスリンク23のための送信アンテナでダウンリンク信号を送信する。これにより、マクロセル基地局10による無線バックホールリンク22上での送信及び無線通信装置20によるアクセスリンク23上での送信が、同一チャネル上で同時に実行される。アップリンク信号についても同様に、無線通信部210は、アクセスリンク23のための受信アンテナでアップリンク信号を受信すると同時に、同一チャネル上で無線バックホールリンク22のための送信アンテナでアップリンク信号を送信する。これにより、端末装置30によるアクセスリンク23上での送信及び無線通信装置20による無線バックホールリンク22上での送信が、同一チャネル上で同時に実行される。後述する制御部240により非FDモードが設定された場合には、無線通信部210は、無線バックホールリンク22上及びアクセスリンク23上での受信及び送信(送信及び受信)のために、時間及び周波数の一方又は双方において異なるリソースを使用する。
 なお、ここで説明したアンテナ構成は一例に過ぎない。いくつかのアンテナは共用されてもよく、図示したよりも多くのアンテナが使用されてもよい。例えば、無線通信部210は、ダウンリンク送信とアップリンク受信とで共用されるアクセスリンク23のための1本のアンテナ、及びダウンリンク受信とアップリンク送信とで共用される無線バックホールリンク22のための1本のアンテナを有していてもよい。
   (2)自己干渉処理部
 自己干渉処理部220は、無線通信部210においてFDモードでの無線通信が実行される場合に、送信信号の回り込みに起因する自己干渉を受信信号から除去する。自己干渉処理部220は、例えば、回り込みチャネルのチャネル応答と送信信号のレプリカとの積を受信信号から減算し、自己干渉の除去された所望の受信信号を取得し得る。なお、自己干渉処理部220は任意の公知のSIC技術を利用して自己干渉を除去してよく、ここではその処理の詳細は説明されない。自己干渉処理部220は、ダウンリンク及びアップリンクの2つの系統のうちの一方にSIC技術を適用してもよく、又は双方にSIC技術を適用してもよい。
   (3)記憶部
 記憶部230は、ハードディスク又は半導体メモリなどの記憶媒体を用いて、無線通信装置20の動作のためのプログラム及びデータを記憶する。記憶部230により記憶されるデータは、例えば、無線通信装置20のマスタデバイス情報、及び無線通信装置20が運用するスモールセル21のスモールセル情報を含み得る。また、記憶部230により記憶されるデータは、通信制御装置10からシグナリングされる様々な制御情報(動作モード情報、端末装置30における受信電力の大小関係を示す設定情報、及び送信電力情報など)を含み得る。
   (4)制御部
 制御部240は、無線通信部210により実行される無線通信を制御する。また、制御部240は、スモールセル21に接続する1つ以上のスモールセル端末により実行される無線通信をも制御する。制御部240は、例えば、通信制御装置10からFDモードでの動作が指示されると、無線通信部210の動作モードをFDモードに設定する。また、制御部240は、通信制御装置10から非FDモードでの動作が指示されると、無線通信部210の動作モードを非FDモードに設定する。
 制御部240は、通信制御装置10による制御に基づき、スモールセル端末との無線通信を行う。例えば、制御部240は、無線通信部210の動作モード(FDモード又は非FDモード)を示すメッセージを端末装置30に送信するよう無線通信部210を制御する。無線通信部210がFDモードで動作する場合、制御部240は、通信制御装置10から受信される送信電力情報により示される電力を、無線通信部210により送信される送信信号の送信電力として設定する。マクロセル基地局10及び無線通信装置20が、通信制御装置10により決定された送信電力情報に従って送信信号の電力を設定することにより、端末装置30において上述した受信電力差が生じる。また、無線通信部210がFDモードで動作する場合、制御部240は、受信電力の大小関係を示すメッセージを端末装置30に送信するよう無線通信部210を制御する。これにより、端末装置30は、受信信号差に基づいて干渉を除去することが可能となる。なお、受信電力の大小関係を示すメッセージは、上述した動作モードを示すメッセージと同じメッセージであってもよく、又は異なるメッセージであってもよい。
 また、制御部240は、端末装置30との無線通信における再送制御を行う。例えば、制御部240は、スモールセル端末30からのACK応答またはNACK応答に応じて、次データの送信または同一データの再送を行う。
 <4.端末装置の構成例>
 図6は、本実施形態に係る端末装置30の論理的な構成の一例を示すブロック図である。図6を参照すると、端末装置30は、無線通信部310、信号処理部320、記憶部330及び制御部340を含む。
   (1)無線通信部
 無線通信部310は、スモールセル21のマスタデバイスである無線通信装置20との間でアクセスリンク23を確立し、アクセスリンク23上で無線通信装置20と通信する。図2に示したように、無線通信装置20がFDモードで動作する場合、無線通信部310は、アクセスリンク23上の受信信号とマクロセル基地局10から無線通信装置20への無線バックホールリンク22上での送信に起因する受信信号とを受信し得る。これら受信信号は、無線通信部310により、合成信号として受信される。図6に示すように、無線通信部310は、アクセスリンク23のための2本のアンテナを有し、そのうち1つはダウンリンク受信用であり、他の1つはアップリンク送信用である。ただし、図6に示したアンテナ構成は一例に過ぎない。例えば、無線通信部310は、図5に示した無線通信装置20の無線通信部210と同様のアンテナ構成を有していてもよく、マスタデバイスとして動作可能であってもよい。
   (2)信号処理部
 信号処理部320は、無線通信装置20がFDモードで動作する場合、アクセスリンク23上での受信信号に干渉する、無線バックホールリンク22上でのマクロセル基地局10による送信に起因する受信信号を、受信電力差に基づく干渉除去技術を用いて除去する。図4を参照して上記説明したように、信号処理部320は、所望信号の受信電力よりも干渉信号の受信信号の受信電力が小さい場合、無線通信部310により受信される信号から干渉信号を除去することなく、受信信号を復調することにより所望信号を取得することができる。一方で、信号処理部320は、所望信号の受信電力よりも干渉信号の受信電力が大きい場合、無線通信部310により受信される合成信号から干渉信号を除去する。上述したように、通信制御装置10及び無線通信装置20による送信電力は、所望信号と干渉信号との間の受信電力差が閾値以上となるよう通信制御装置10により制御されている。また、後述の制御部340により、所望信号及び干渉信号の受信電力の大小関係が既知となる。このため、信号処理部320は、所望信号と比較して閾値以上に受信電力が大きい干渉信号をまず復調した後、復調した干渉信号を再度変調して当該変調信号を合成信号から除去し、除去後の信号から所望信号を復調することができる。このような干渉除去のための信号処理部320の具体的な回路の構成は、例えば、「Shi Cheng, and Ravi Narasimhan, "Soft interference cancellation receiver for SC-FDMA uplink in LTE," WCNC, page 3318-3322. IEEE, (2013)」に記載されている。
   (3)記憶部
 記憶部330は、ハードディスク又は半導体メモリなどの記憶媒体を用いて、端末装置30の動作のためのプログラム及びデータを記憶する。記憶部330により記憶されるデータは、例えば、端末装置30が受信電力差に基づく干渉除去技術を使用可能であることを示すケイパビリティ情報、及び通信制御装置10または無線通信装置20からシグナリングされる様々な制御情報(動作モード情報、及び受信電力の大小関係を示す設定情報など)を含み得る。
   (4)制御部
 制御部340は、無線通信部310により実行される無線通信を制御する。例えば、制御部340は、セル選択手続を通じて選択されるセルに、端末装置30を接続させる。端末装置30がスモールセル21に接続した場合、制御部340は、記憶部330により記憶されているケイパビリティ情報を、無線通信部310を介してスモールセル21のマスタデバイスである無線通信装置20へ送信する。このケイパビリティ情報は、無線通信装置20から通信制御装置10へ送信される。そして、通信制御装置10は、このケイパビリティ情報に基づいて、端末装置30がFDモードにおいてアクセスリンク上で送信される信号を受信できることを認識する。
 また、制御部340は、無線通信装置20から受信されるスケジューリング情報に従って、無線通信部310にアップリンク信号を送信させ及びダウンリンク信号を受信させる。制御部340は、無線通信装置20がダウンリンクにおいてFDモードで動作する場合、通信制御装置10による制御結果を示すメッセージ(動作モード及び受信電力の大小関係を示すメッセージ)を、無線通信部310を介して受信する。そして、制御部340は、受信した当該メッセージに基づいて、所望信号及び干渉信号の受信電力のいずれがより大きいか判定する。そして、制御部340は、所望信号の受信電力よりも干渉信号の受信電力の方が大きい場合には、無線通信部310により受信される合成信号から干渉信号を信号処理部320に除去させ、除去後の信号から所望信号を復調させる。
 また、制御部340は、無線通信装置20との無線通信における再送制御を行う。例えば、制御部340は、無線通信装置20から受信した信号からデータが成功裏に復号されたか否かに基づいて、無線通信装置20にACK応答またはNACK応答を送信する。
 以上、端末装置30の構成例を説明した。続いて、図7を参照して、通信制御システム1全体のデータ送受信の流れを示しながら、無線通信部310による信号受信及び信号処理部320による干渉除去について説明する。
 図7は、通信制御システム1におけるデータ送受信の流れの一例を示す図である。図7では、通信制御装置10による送信を「eNodeB Tx」、無線通信装置20による受信を「Master Rx」、無線通信装置20による送信を「Master Tx」、端末装置30による受信を「Slave Rx」として示している。図の各列は例えばタイムスロットに相当し、時間は左から右へ流れる。まず、時刻t1において、通信制御装置10により無線通信装置20へ送信されたデータDt1を搬送する信号は、無線通信装置20により所望信号として受信されると共に、図中に点線で示したように、端末装置30により干渉信号として受信される。この場合、信号処理部320は、無線通信部310により受信された信号を破棄する。次いで、時刻t2において、通信制御装置10は、データDt2を搬送する信号を無線通信装置20へ送信する。時刻t2において、無線通信装置20は、データDt2を搬送する信号を受信すると同時に、前のタイムスロットで通信制御装置10から受信したデータDt1を搬送する信号を送信する。時刻t2において、端末装置30は、無線通信装置20から送信されたデータDt1を搬送する信号及び通信制御装置10から送信されたデータDt2を搬送する信号から成る合成信号を受信する。これら信号のうちの前者が所望信号であり後者が干渉信号であるため、端末装置30は、2つの信号の間の受信電力差に基づき、各信号を分離して所望信号を取得する。その後、時刻t3においても、時刻t2と同様のデータ送受信がなされ、端末装置30は、データDt2及びDt3をそれぞれ搬送する信号の間の受信電力差に基づき、各信号を分離して所望信号を取得する。
 <5.動作処理>
  [5-1.システム全体の動作]
 図8は、本実施形態に係る通信制御システム1において実行される通信制御処理の流れの一例を示すシーケンス図である。図8に示したシーケンスには、マクロセル基地局としての通信制御装置10、スモールセルのマスタデバイスである無線通信装置20、スモールセル端末30、及び制御エンティティ40が関与する。なお、制御エンティティ40は、図3に示したように協調制御部144として通信制御装置10に含まれていてもよい。
 図8に示すように、まず、ステップS102で、制御エンティティ40は、通信制御装置10からマクロセル情報、無線通信装置20からマスタデバイス情報、及びスモールセル端末30からスレーブデバイス情報を収集する。例えば、制御エンティティ40は、無線通信装置20がFDモードで無線通信を実行すべきかを判定するための情報として、トラフィック量、端末数及びリソース使用率といった負荷情報を収集する。また、制御エンティティ40は、無線通信装置20がFDモードの対象とする端末装置30を選択するための情報として、スモールセル端末30が受信電力差に基づく干渉除去技術を使用可能であるかを示すケイパビリティ情報を収集する。また、制御エンティティ40は、無線通信装置20がFDモードの対象とするスモールセル端末30を選択するための情報及び送信電力制御のための情報として、無線バックホールリンク22及びアクセスリンク23のチャネル状態を示す情報を収集する。チャネル状態を示す指標しては、例えばRSRP(Reference Signal Received Power)やRSRQ(Reference Signal Received Quality)等が考えらえる。これら情報の収集は、周期的に実行されてもよく、又はスモールセルの運用開始若しくは無線通信装置20若しくは端末装置30の移動などのイベントによりトリガされて実行されてもよい。
 次いで、ステップS104で、制御エンティティ40は、無線通信装置20がFDモードで無線通信を実行すべきかを判定する。例えば、制御エンティティ40は、トラフィック量、端末数及びリソース使用率のうち少なくとも1つを示す負荷情報が、閾値を上回る負荷を示す場合はFDモードで無線通信を実行すべきであると判定し、閾値を下回る負荷を示す場合は非FDモードで無線通信を実行すべきであると判定する。
 FDモードで無線通信を実行すべきであると判定された場合、ステップS106で、制御エンティティ40は、無線通信装置20と当該無線通信装置20がFDモードの対象とするスモールセル端末を、FDペアとして設定する。そして、ステップS108で、制御エンティティ40は、スモールセル端末30が受信電力差に基づく干渉除去技術を用いて干渉を除去できるように、即ち受信電力差が閾値以上となるよう通信制御装置10及び無線通信装置20の送信電力を制御する。ステップS106及びS108で実行される処理については、後により詳細に説明する。
 次いで、ステップS110で、制御エンティティ40は、上記ステップS108における制御結果を示す設定情報を、通信制御装置10、無線通信装置20、及びスモールセル端末30に通知する。例えば、設定情報は無線通信装置20の動作モードを示す情報や、通信制御装置10及び無線通信装置20の送信電力情報、ならびにスモールセル端末における受信電力の大小関係を示す情報を含む。この通知を受けた通信制御装置10及び無線通信装置20は、送信電力情報により示される電力値を送信信号の電力値として決定する。
 次に、ステップS112で、通信制御装置10及び無線通信装置20は、送信データを変調して送信信号を生成し、上記ステップS110において決定された送信電力により送信信号を送信する。このとき、スモールセル端末30が受信した通信制御装置10からの干渉信号及び無線通信装置20からの受信信号には、上記ステップS108における制御エンティティ40による制御により、閾値以上の受信電力差が生じている。
 そして、ステップS114で、スモールセル端末30は、受信電力差に基づく干渉除去技術により、干渉信号を除去して所望信号を取得する。ここで実行される処理については、後により詳細に説明する。
 また、ステップS116で、無線通信装置20は、送信信号の回り込みに起因する自己干渉を、SIC技術を利用して受信信号から除去する。
 次いで、ステップS118で、スモールセル端末30、無線通信装置20、及び通信制御装置10は、ACK/NACK処理を行う。次に、ステップS120で、制御エンティティ40は、受信したACK/NACK応答に応じて再送判定を行う。
  [5-2.制御エンティティによるFDペアの設定及び送信電力制御]
 図9は、図8に示したFDペアの設定及び送信電力制御の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。
 図9に示すように、まず、ステップS202で、制御エンティティ40は、無線通信装置20と接続する1つ以上のスモールセル端末30がそれぞれ受信電力差に基づく干渉除去技術を使用可能であるかを示すケイパビリティ情報に基づいて、FDモードで送信されるアクセスリンクの信号を受信するスモールセル端末の候補を選択する。
 次いで、ステップS204で、制御エンティティ40は、ステップS202において選択した候補の中から、無線通信装置20がFDモードでの無線通信の対象とするスモールセル端末30を選択する。詳しくは、制御エンティティ40は、無線バックホールリンク22とアクセスリンク23との間のチャネル状態の差が大きい等の、受信電力差が容易に発生し得る位置関係や電波状況等にあるスモールセル端末30を選択する。
 次に、ステップS206で、制御エンティティ40は、スモールセル端末30において無線通信装置20から受信される所望信号及び通信制御装置10から受信される干渉信号の、受信電力の大小関係を設定する。詳しくは、制御エンティティ40は、無線バックホールリンク22のチャネル状態とアクセスリンク23のチャネル状態とを比較することにより、スモールセル端末30における所望信号の受信電力及び干渉信号の受信電力の大小関係を設定する。
 そして、ステップS208で、制御エンティティ40は、通信制御装置10及び無線通信装置20の送信電力値を決定する。詳しくは、制御エンティティ40は、上記ステップS206において設定された大小関係、ならびに無線バックホールリンク22及びアクセスリンク23のチャネル状態に基づき、通信制御装置10の送信電力及び無線通信装置20の送信電力値を決定する。このとき、制御エンティティ40は、スモールセル端末30が受信電力差に基づく干渉除去技術を用いて干渉を除去することが可能となるように、即ち受信電力差が閾値以上となるようそれぞれの送信電力値を決定する。
  [5-3.スモールセル端末による干渉除去]
 図10は、図8に示した干渉除去の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。
 図10に示すように、まず、ステップS302で、スモールセル端末30は、所望信号と受信電力と干渉信号の受信信号のいずれが大きいかを判定する。スモールセル端末30は、制御エンティティ40から通知(図8のステップS110)された設定情報に含まれる受信電力の大小関係を示す情報を参照することで、いずれが大きいかを判定する。
 所望信号の受信電力の方が大きい場合(S302/YES)、ステップS304で、スモールセル端末30は、受信された合成信号に含まれる所望信号と干渉信号との受信電力差が閾値以上であることを用いて、所望信号を復調する。
 所望信号の受信電力の方が小さい場合(S302/NO)、ステップS306で、スモールセル端末30は、受信された合成信号に含まれる所望信号と干渉信号との受信電力差が閾値以上であることを用いて、干渉信号を復調する。次いで、ステップS308で、スモールセル端末30は、ステップS306において復調した干渉信号を変調して、受信された合成信号から変調した干渉信号を除去する。そして、ステップS310で、スモールセル端末30は、ステップS308における干渉信号の除去後の信号から所望信号を復調する。
 次いで、ステップS312で、スモールセル端末30は、取得した所望信号から受信データを復号できたか否かを、例えば誤り検出を実行することにより判定する。
 復号に成功した場合(S312/YES)、ステップS314で、スモールセル端末30は、ACK応答を送信する。
 復号に失敗した場合(S312/NO)、ステップS316で、スモールセル端末30は、受信データをバッファに保存する。このときバッファに保存した受信データは、後に上記ステップS312において受信データを復号する際に用いられ得る。次いで、ステップS318で、スモールセル端末30はNACK応答を送信する。
 <6.補足>
 ここまで、主にスモールセルのマスタデバイスである無線通信装置20とスレーブデバイスである端末装置30との間の1対1の関係における干渉の除去について説明した。これに加えて、マクロセル基地局又はマスタデバイスは、上述したNOMA技術を用いて、複数の端末への信号の送信を多重化してもよい。また、端末装置30の受信電力差に基づく干渉除去技術のケイパビリティを応用し、マクロセル基地局及びマスタデバイスは端末装置30へ同時に所望信号を送信することも可能である。
 一例として、マクロセル基地局10が、スモールセル端末30を対象とした無線バックホールリンク22上での送信及びアクセスリンク23上での送信に加えて、他のマクロセル端末への送信を同一チャネル上で同時に実行する場合を想定する。この場合、スモールセル端末30においては、マスタデバイス20からの受信信号及びマクロセル基地局10からマスタデバイス20への送信に起因する干渉信号と同一チャネル上で同時に、マクロセル基地局10から送信された他のスモールセル端末宛ての信号が干渉信号(第3の受信信号)として無線通信部310により受信される。このような場合に、信号処理部320は、受信電力差に基づく干渉除去技術を用いて、無線通信部310により受信された合成信号からマクロセル基地局10からマスタデバイス20への送信に起因する干渉信号を除去し、他のスモールセル端末宛ての干渉信号をさらに除去することで、マスタデバイス20からの所望信号を取得することができる。
 他の一例として、マクロセル基地局10が、スモールセル端末30を対象とした無線バックホールリンク22上での送信及びアクセスリンク23上での送信に加えて、スモールセル端末30への直接的な送信を同一チャネル上で同時に実行する場合が考えられる。この場合、スモールセル端末30においては、マスタデバイス20からの受信信号及びマクロセル基地局10からマスタデバイス20への送信に起因する干渉信号と同一チャネル上で同時に、マクロセル基地局10からの受信信号(第4の受信信号)が無線通信部310により受信される。そこで、信号処理部320は、信号間の受信電力差に基づいて、無線通信部310により受信された合成信号から、マスタデバイス20からの受信信号及びマクロセル基地局10からの受信信号を分離して取得する。ここで、2つの受信信号は、異なるデータを搬送するパケットをそれぞれ含んでもよく、または同一のデータを搬送するパケットを含んでもよい。2つの受信信号によって異なるデータが受信される場合には、スループット(データレート)が向上する。一方で、2つの受信信号によって同一のデータが受信される場合、例えば異なるRV(Redundancy Version)が各パケットに付されることにより、送信ダイバーシチ及び符号ダイバーシチが得られ、高信頼度の通信が実現される。
 <7.応用例>
 本開示に係る技術は、様々な製品へ応用可能である。例えば、通信制御装置10の協調制御機能は、タワーサーバ、ラックサーバ、又はブレードサーバなどのいずれかの種類のサーバとして実現されてもよい。また、協調制御機能は、サーバに搭載される制御モジュール(例えば、1つのダイで構成される集積回路モジュール、又はブレードサーバのスロットに挿入されるカード若しくはブレード)であってもよい。
 また、例えば、通信制御装置10は、マクロeNB又はスモールeNBなどのいずれかの種類のeNB(evolved Node B)として実現されてもよい。スモールeNBは、ピコeNB、マイクロeNB又はホーム(フェムト)eNBなどの、マクロセルよりも小さいセルをカバーするeNBであってよい。その代わりに、通信制御装置10は、NodeB又はBTS(Base Transceiver Station)などの他の種類の基地局として実現されてもよい。
 無線通信装置20もまた、いずれかの種類のeNBとして実現されてもよく、又はNodeB若しくはBTSなどの他の種類の基地局として実現されてもよい。また、例えば、無線通信装置20及び端末装置30は、スマートフォン、タブレットPC(Personal Computer)、ノートPC、携帯型ゲーム端末、携帯型/ドングル型のモバイルルータ若しくはデジタルカメラなどのモバイル端末、又はカーナビゲーション装置などの車載端末として実現されてもよい。また、無線通信装置20及び端末装置30は、M2M(Machine To Machine)通信を行う端末(MTC(Machine Type Communication)端末ともいう)として実現されてもよい。さらに、無線通信装置20及び端末装置30は、これら端末に搭載される無線通信モジュール(例えば、1つのダイで構成される集積回路モジュール)であってもよい。
  [7-1.協調制御ノードに関する応用例]
 図11は、本開示に係る技術が適用され得る協調制御サーバ700の概略的な構成の一例を示すブロック図である。協調制御サーバ700は、プロセッサ701、メモリ702、ストレージ703、ネットワークインタフェース704及びバス706を備える。
 プロセッサ701は、例えばCPU(Central Processing Unit)又はDSP(Digital Signal Processor)であってよく、協調制御サーバ700の各種機能を制御する。メモリ702は、RAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)を含み、プロセッサ701により実行されるプログラム及びデータを記憶する。ストレージ703は、半導体メモリ又はハードディスクなどの記憶媒体を含み得る。
 ネットワークインタフェース704は、協調制御サーバ700を有線通信ネットワーク705に接続するための有線通信インタフェースである。有線通信ネットワーク705は、EPC(Evolved Packet Core)などのコアネットワークであってもよく、又はインターネットなどのPDN(Packet Data Network)であってもよい。
 バス706は、プロセッサ701、メモリ702、ストレージ703及びネットワークインタフェース704を互いに接続する。バス706は、速度の異なる2つ以上のバス(例えば、高速バス及び低速バス)を含んでもよい。
 図11に示した協調制御サーバ700において、図3を用いて説明した協調制御部144は、プロセッサ701において実装されてもよい。例えば、協調制御サーバ700が、スモールセルのマスタデバイスの動作モード、ならびにマクロセル基地局及びマスタデバイスの送信電力を制御することにより、スレーブデバイスにおいて受信電力差に基づく干渉除去技術を用いることが可能となる。
  [7-2.基地局に関する応用例]
 図12は、本開示に係る技術が適用され得るeNBの概略的な構成の一例を示すブロック図である。eNB800は、1つ以上のアンテナ810、及び基地局装置820を有する。各アンテナ810及び基地局装置820は、RFケーブルを介して互いに接続され得る。
 アンテナ810の各々は、単一の又は複数のアンテナ素子(例えば、MIMOアンテナを構成する複数のアンテナ素子)を有し、基地局装置820による無線信号の送受信のために使用される。eNB800は、図12に示したように複数のアンテナ810を有し、複数のアンテナ810は、例えばeNB800が使用する複数の周波数帯域にそれぞれ対応してもよい。なお、図12にはeNB800が複数のアンテナ810を有する例を示したが、eNB800は単一のアンテナ810を有してもよい。
 基地局装置820は、コントローラ821、メモリ822、ネットワークインタフェース823及び無線通信インタフェース825を備える。
 コントローラ821は、例えばCPU又はDSPであってよく、基地局装置820の上位レイヤの様々な機能を動作させる。例えば、コントローラ821は、無線通信インタフェース825により処理された信号内のデータからデータパケットを生成し、生成したパケットをネットワークインタフェース823を介して転送する。コントローラ821は、複数のベースバンドプロセッサからのデータをバンドリングすることによりバンドルドパケットを生成し、生成したバンドルドパケットを転送してもよい。また、コントローラ821は、無線リソース管理(Radio Resource Control)、無線ベアラ制御(Radio Bearer Control)、移動性管理(Mobility Management)、流入制御(Admission Control)又はスケジューリング(Scheduling)などの制御を実行する論理的な機能を有してもよい。また、当該制御は、周辺のeNB又はコアネットワークノードと連携して実行されてもよい。メモリ822は、RAM及びROMを含み、コントローラ821により実行されるプログラム、及び様々な制御データ(例えば、端末リスト、送信電力データ及びスケジューリングデータなど)を記憶する。
 ネットワークインタフェース823は、基地局装置820をコアネットワーク824に接続するための通信インタフェースである。コントローラ821は、ネットワークインタフェース823を介して、コアネットワークノード又は他のeNBと通信してもよい。その場合に、eNB800と、コアネットワークノード又は他のeNBとは、論理的なインタフェース(例えば、S1インタフェース又はX2インタフェース)により互いに接続されてもよい。ネットワークインタフェース823は、有線通信インタフェースであってもよく、又は無線バックホールのための無線通信インタフェースであってもよい。ネットワークインタフェース823が無線通信インタフェースである場合、ネットワークインタフェース823は、無線通信インタフェース825により使用される周波数帯域よりもより高い周波数帯域を無線通信に使用してもよい。
 無線通信インタフェース825は、LTE(Long Term Evolution)又はLTE-Advancedなどのいずれかのセルラー通信方式をサポートし、アンテナ810を介して、eNB800のセル内に位置する端末に無線接続を提供する。無線通信インタフェース825は、典型的には、ベースバンド(BB)プロセッサ826及びRF回路827などを含み得る。BBプロセッサ826は、例えば、符号化/復号、変調/復調及び多重化/逆多重化などを行なってよく、各レイヤ(例えば、L1、MAC(Medium Access Control)、RLC(Radio Link Control)及びPDCP(Packet Data Convergence Protocol))の様々な信号処理を実行する。BBプロセッサ826は、コントローラ821の代わりに、上述した論理的な機能の一部又は全部を有してもよい。BBプロセッサ826は、通信制御プログラムを記憶するメモリ、当該プログラムを実行するプロセッサ及び関連する回路を含むモジュールであってもよく、BBプロセッサ826の機能は、上記プログラムのアップデートにより変更可能であってもよい。また、上記モジュールは、基地局装置820のスロットに挿入されるカード若しくはブレードであってもよく、又は上記カード若しくは上記ブレードに搭載されるチップであってもよい。一方、RF回路827は、ミキサ、フィルタ及びアンプなどを含んでもよく、アンテナ810を介して無線信号を送受信する。
 無線通信インタフェース825は、図12に示したように複数のBBプロセッサ826を含み、複数のBBプロセッサ826は、例えばeNB800が使用する複数の周波数帯域にそれぞれ対応してもよい。また、無線通信インタフェース825は、図12に示したように複数のRF回路827を含み、複数のRF回路827は、例えば複数のアンテナ素子にそれぞれ対応してもよい。なお、図12には無線通信インタフェース825が複数のBBプロセッサ826及び複数のRF回路827を含む例を示したが、無線通信インタフェース825は単一のBBプロセッサ826又は単一のRF回路827を含んでもよい。
 図12に示したeNB800において、図3を用いて説明した協調制御部144は、コントローラ821において実装されてもよい。例えば、eNB800が、スモールセルのマスタデバイスの動作モード、ならびにeNB800及びマスタデバイスの送信電力を制御することにより、スレーブデバイスにおいて受信電力差に基づく干渉除去技術を用いることが可能となる。
  [7-3.端末装置に関する応用例]
   (第1の応用例)
 図13は、本開示に係る技術が適用され得るスマートフォン900の概略的な構成の一例を示すブロック図である。スマートフォン900は、プロセッサ901、メモリ902、ストレージ903、外部接続インタフェース904、カメラ906、センサ907、マイクロフォン908、入力デバイス909、表示デバイス910、スピーカ911、無線通信インタフェース912、1つ以上のアンテナスイッチ915、1つ以上のアンテナ916、バス917、バッテリー918及び補助コントローラ919を備える。
 プロセッサ901は、例えばCPU又はSoC(System on Chip)であってよく、スマートフォン900のアプリケーションレイヤ及びその他のレイヤの機能を制御する。メモリ902は、RAM及びROMを含み、プロセッサ901により実行されるプログラム及びデータを記憶する。ストレージ903は、半導体メモリ又はハードディスクなどの記憶媒体を含み得る。外部接続インタフェース904は、メモリーカード又はUSB(Universal Serial Bus)デバイスなどの外付けデバイスをスマートフォン900へ接続するためのインタフェースである。
 カメラ906は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などの撮像素子を有し、撮像画像を生成する。センサ907は、例えば、測位センサ、ジャイロセンサ、地磁気センサ及び加速度センサなどのセンサ群を含み得る。マイクロフォン908は、スマートフォン900へ入力される音声を音声信号へ変換する。入力デバイス909は、例えば、表示デバイス910の画面上へのタッチを検出するタッチセンサ、キーパッド、キーボード、ボタン又はスイッチなどを含み、ユーザからの操作又は情報入力を受け付ける。表示デバイス910は、液晶ディスプレイ(LCD)又は有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイなどの画面を有し、スマートフォン900の出力画像を表示する。スピーカ911は、スマートフォン900から出力される音声信号を音声に変換する。
 無線通信インタフェース912は、LTE又はLTE-Advancedなどのいずれかのセルラー通信方式をサポートし、無線通信を実行する。無線通信インタフェース912は、典型的には、BBプロセッサ913及びRF回路914などを含み得る。BBプロセッサ913は、例えば、符号化/復号、変調/復調及び多重化/逆多重化などを行なってよく、無線通信のための様々な信号処理を実行する。一方、RF回路914は、ミキサ、フィルタ及びアンプなどを含んでもよく、アンテナ916を介して無線信号を送受信する。無線通信インタフェース912は、BBプロセッサ913及びRF回路914を集積したワンチップのモジュールであってもよい。無線通信インタフェース912は、図13に示したように複数のBBプロセッサ913及び複数のRF回路914を含んでもよい。なお、図13には無線通信インタフェース912が複数のBBプロセッサ913及び複数のRF回路914を含む例を示したが、無線通信インタフェース912は単一のBBプロセッサ913又は単一のRF回路914を含んでもよい。
 さらに、無線通信インタフェース912は、セルラー通信方式に加えて、近距離無線通信方式、近接無線通信方式又は無線LAN(Local Area Network)方式などの他の種類の無線通信方式をサポートしてもよく、その場合に、無線通信方式ごとのBBプロセッサ913及びRF回路914を含んでもよい。
 アンテナスイッチ915の各々は、無線通信インタフェース912に含まれる複数の回路(例えば、異なる無線通信方式のための回路)の間でアンテナ916の接続先を切り替える。
 アンテナ916の各々は、単一の又は複数のアンテナ素子(例えば、MIMOアンテナを構成する複数のアンテナ素子)を有し、無線通信インタフェース912による無線信号の送受信のために使用される。スマートフォン900は、図13に示したように複数のアンテナ916を有してもよい。なお、図13にはスマートフォン900が複数のアンテナ916を有する例を示したが、スマートフォン900は単一のアンテナ916を有してもよい。
 さらに、スマートフォン900は、無線通信方式ごとにアンテナ916を備えてもよい。その場合に、アンテナスイッチ915は、スマートフォン900の構成から省略されてもよい。
 バス917は、プロセッサ901、メモリ902、ストレージ903、外部接続インタフェース904、カメラ906、センサ907、マイクロフォン908、入力デバイス909、表示デバイス910、スピーカ911、無線通信インタフェース912及び補助コントローラ919を互いに接続する。バッテリー918は、図中に破線で部分的に示した給電ラインを介して、図13に示したスマートフォン900の各ブロックへ電力を供給する。補助コントローラ919は、例えば、スリープモードにおいて、スマートフォン900の必要最低限の機能を動作させる。
 図13に示したスマートフォン900は、スモールセルのマスタデバイスとして動作し得る。その場合に、スマートフォン900は、図5を用いて説明した無線通信装置20の機能を有していてもよい。それにより、スマートフォン900は、FDモードでの無線通信により無線リソースをより効率的に利用しつつ、スレーブデバイスにおいて受信電力差に基づく干渉除去技術を用いることを可能にする。また、スマートフォン900は、スモールセルのスレーブデバイスとして動作し得る。その場合に、スマートフォン900は、図6を用いて説明した端末装置30の機能を有していてもよい。それにより、スマートフォン900は、受信電力差に基づく干渉除去技術を用いて、受信した信号から干渉を除去して所望信号を取得することができる。
   (第2の応用例)
 図14は、本開示に係る技術が適用され得るカーナビゲーション装置920の概略的な構成の一例を示すブロック図である。カーナビゲーション装置920は、プロセッサ921、メモリ922、GPS(Global Positioning System)モジュール924、センサ925、データインタフェース926、コンテンツプレーヤ927、記憶媒体インタフェース928、入力デバイス929、表示デバイス930、スピーカ931、無線通信インタフェース933、1つ以上のアンテナスイッチ936、1つ以上のアンテナ937及びバッテリー938を備える。
 プロセッサ921は、例えばCPU又はSoCであってよく、カーナビゲーション装置920のナビゲーション機能及びその他の機能を制御する。メモリ922は、RAM及びROMを含み、プロセッサ921により実行されるプログラム及びデータを記憶する。
 GPSモジュール924は、GPS衛星から受信されるGPS信号を用いて、カーナビゲーション装置920の位置(例えば、緯度、経度及び高度)を測定する。センサ925は、例えば、ジャイロセンサ、地磁気センサ及び気圧センサなどのセンサ群を含み得る。データインタフェース926は、例えば、図示しない端子を介して車載ネットワーク941に接続され、車速データなどの車両側で生成されるデータを取得する。
 コンテンツプレーヤ927は、記憶媒体インタフェース928に挿入される記憶媒体(例えば、CD又はDVD)に記憶されているコンテンツを再生する。入力デバイス929は、例えば、表示デバイス930の画面上へのタッチを検出するタッチセンサ、ボタン又はスイッチなどを含み、ユーザからの操作又は情報入力を受け付ける。表示デバイス930は、LCD又はOLEDディスプレイなどの画面を有し、ナビゲーション機能又は再生されるコンテンツの画像を表示する。スピーカ931は、ナビゲーション機能又は再生されるコンテンツの音声を出力する。
 無線通信インタフェース933は、LTE又はLTE-Advancedなどのいずれかのセルラー通信方式をサポートし、無線通信を実行する。無線通信インタフェース933は、典型的には、BBプロセッサ934及びRF回路935などを含み得る。BBプロセッサ934は、例えば、符号化/復号、変調/復調及び多重化/逆多重化などを行なってよく、無線通信のための様々な信号処理を実行する。一方、RF回路935は、ミキサ、フィルタ及びアンプなどを含んでもよく、アンテナ937を介して無線信号を送受信する。無線通信インタフェース933は、BBプロセッサ934及びRF回路935を集積したワンチップのモジュールであってもよい。無線通信インタフェース933は、図14に示したように複数のBBプロセッサ934及び複数のRF回路935を含んでもよい。なお、図14には無線通信インタフェース933が複数のBBプロセッサ934及び複数のRF回路935を含む例を示したが、無線通信インタフェース933は単一のBBプロセッサ934又は単一のRF回路935を含んでもよい。
 さらに、無線通信インタフェース933は、セルラー通信方式に加えて、近距離無線通信方式、近接無線通信方式又は無線LAN方式などの他の種類の無線通信方式をサポートしてもよく、その場合に、無線通信方式ごとのBBプロセッサ934及びRF回路935を含んでもよい。
 アンテナスイッチ936の各々は、無線通信インタフェース933に含まれる複数の回路(例えば、異なる無線通信方式のための回路)の間でアンテナ937の接続先を切り替える。
 アンテナ937の各々は、単一の又は複数のアンテナ素子(例えば、MIMOアンテナを構成する複数のアンテナ素子)を有し、無線通信インタフェース933による無線信号の送受信のために使用される。カーナビゲーション装置920は、図14に示したように複数のアンテナ937を有してもよい。なお、図14にはカーナビゲーション装置920が複数のアンテナ937を有する例を示したが、カーナビゲーション装置920は単一のアンテナ937を有してもよい。
 さらに、カーナビゲーション装置920は、無線通信方式ごとにアンテナ937を備えてもよい。その場合に、アンテナスイッチ936は、カーナビゲーション装置920の構成から省略されてもよい。
 バッテリー938は、図中に破線で部分的に示した給電ラインを介して、図14に示したカーナビゲーション装置920の各ブロックへ電力を供給する。また、バッテリー938は、車両側から給電される電力を蓄積する。
 図14に示したカーナビゲーション装置920は、スモールセルのマスタデバイスとして動作し得る。その場合に、カーナビゲーション装置920は、図5を用いて説明した無線通信装置20の機能を有していてもよい。それにより、カーナビゲーション装置920は、FDモードでの無線通信により無線リソースをより効率的に利用しつつ、スレーブデバイスにおいて受信電力差に基づく干渉除去技術を用いることを可能にする。また、カーナビゲーション装置920は、スモールセルのスレーブデバイスとして動作し得る。その場合に、カーナビゲーション装置920は、図6を用いて説明した端末装置30の機能を有していてもよい。それにより、カーナビゲーション装置920は、受信電力差に基づく干渉除去技術を用いて、受信した信号から干渉を除去して所望信号を取得することができる。
 また、本開示に係る技術は、上述したカーナビゲーション装置920の1つ以上のブロックと、車載ネットワーク941と、車両側モジュール942とを含む車載システム(又は車両)940として実現されてもよい。車両側モジュール942は、車速、エンジン回転数又は故障情報などの車両側データを生成し、生成したデータを車載ネットワーク941へ出力する。
 <8.まとめ>
 ここまで、図1~図14を用いて、本開示に係る技術の実施形態を詳細に説明した。上述した実施形態によれば、無線バックホールリンクを介して基地局と接続し、及びアクセスリンクを介して1つ以上の端末と接続するマスタデバイスにおいて、全二重(FD)モードでの通信が行われる。そして、スレーブデバイスにおいて受信電力差に基づく干渉除去技術を用いて干渉を除去することが可能となるように、基地局及びマスタデバイスの送信電力が制御される。それにより、スレーブデバイスは、受信電力差に基づいて基地局からマスタデバイスへの送信に起因する干渉信号を除去して、マスタデバイスからの所望信号を取得することができる。従って、スモールセルが運用される環境において、FDモードを活用して無線リソースの効率的な利用を実現し、システムキャパシティを高めることができる。例えば、トラフィックの中継のためのレイテンシは、短縮される。また、スモールセルのマスタデバイスがトラフィックをバッファリングするために要するメモリサイズも小さくて済むため、デバイスの導入コストが削減され得る。
 また、上述した実施形態によれば、通信制御装置10は、所望信号の受信電力及び干渉信号の受信電力のいずれがより大きいかを示すメッセージを、マスタデバイスを介してスレーブデバイスに送信する。これにより、スレーブデバイスは、所望信号の受信電力及び干渉信号の受信電力のいずれがより大きいかを知得することができるため、受信された合成信号から所望信号を取得することが可能となる。詳しくは、所望信号の受信電力が干渉信号の受信電力と比較して大きい場合、スレーブデバイスは、受信電力差が閾値以上であることを用いて所望信号を復調することができる。また、所望信号の受信電力が干渉信号の受信電力と比較して小さい場合、スレーブデバイスは、受信電力差が閾値以上であることを用いて受信された合成信号から干渉信号を除去することで、所望信号を復調することが可能となる。
 また、上述した実施形態によれば、通信制御装置10は、スレーブデバイスが受信電力差に基づく干渉除去技術を使用可能であることを示すケイパビリティ情報に基づいて、マスタデバイスによるFDモードでの通信の対象とすべきスレーブデイバスを選択する。また、通信制御装置10は、アクセスリンクのチャネル状態と無線バックホールリンクのチャネル状態とにさらに基づいて、マスタデバイスによるFDモードでの通信の対象とすべきスレーブデイバスを選択する。これにより、通信制御装置10は、適切なスレーブデバイスを選択してマスタデバイスによるFDモードでの通信を実行させることにより、無線リソースをより効率的に利用することができる。
 さらに、上述した実施形態によれば、通信制御装置10は、無線バックホールリンクのチャネル状態とアクセスリンクのチャネル状態とを比較することにより、所望信号の受信電力及び干渉信号の受信電力のいずれをより大きく設定すべきかを判定する。通信制御装置10は、各チャネル状態の比較結果を用いて、より容易に受信電力差を設けられるように受信電力の大小関係の設定を行うことで、無線リソースをより効率的に利用することができる。
 なお、本明細書において説明した各装置による一連の制御処理は、ソフトウェア、ハードウェア、及びソフトウェアとハードウェアとの組合せのいずれを用いて実現されてもよい。ソフトウェアを構成するプログラムは、例えば、各装置の内部又は外部に設けられる記憶媒体(非一時的な媒体:non-transitory media)に予め格納される。そして、各プログラムは、例えば、実行時にRAMに読み込まれ、CPUなどのプロセッサにより実行される。
 以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
 また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
 なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
(1)
 基地局と無線バックホールリンクを介して接続するマスタ端末との間でアクセスリンクを介して通信する無線通信部と、
 前記無線バックホールリンク上での送信及び前記アクセスリンク上での送信が同一チャネル上で同時に実行される場合に、前記アクセスリンク上の第1の受信信号に干渉する、前記無線バックホールリンク上での送信に起因する第2の受信信号を、受信電力差に基づく干渉除去技術を用いて除去する信号処理部と、
 を備える無線通信装置。
(2)
 前記信号処理部は、前記第1の受信信号の受信電力よりも前記第2の受信信号の受信電力がより大きい場合に、前記無線通信部により受信される合成信号から前記第2の受信信号を除去する、前記(1)に記載の無線通信装置。
(3)
 前記無線通信装置は、
 前記基地局及び前記マスタ端末の送信電力を制御する制御エンティティによる制御結果を示すメッセージに基づいて、前記第1の受信信号の受信電力及び前記第2の受信信号の受信電力のいずれがより大きいかを判定する制御部、
 をさらに備える、前記(2)に記載の無線通信装置。
(4)
 前記基地局及び前記マスタ端末の送信電力は、前記第1の受信信号の受信電力と前記第2の受信信号の受信電力との間の電力差が閾値以上となるように、前記制御エンティティにより制御される、前記(3)に記載の無線通信装置。
(5)
 前記制御部は、前記無線通信装置が受信電力差に基づく前記干渉除去技術を使用可能であることを示すケイパビリティ情報を前記無線通信部を介して前記マスタ端末へ送信し、
 前記ケイパビリティ情報は、前記無線バックホールリンク及び前記アクセスリンク上での送信を同一チャネル上で同時に前記マスタ端末に実行させるかを判定するために前記制御エンティティにより使用される、
 前記(3)又は前記(4)に記載の無線通信装置。
(6)
 前記信号処理部は、前記第1の受信信号及び前記第2の受信信号と同一チャネル上で同時に、前記第1の受信信号に干渉する他の装置宛ての第3の受信信号が前記無線通信部により受信される場合に、受信電力差に基づく前記干渉除去技術を用いて前記第3の受信信号をさらに除去する、前記(1)~(5)のいずれか1項に記載の無線通信装置。
(7)
 前記信号処理部は、前記第1の受信信号及び前記第2の受信信号と同一チャネル上で同時に、前記無線通信装置宛ての第4の受信信号が前記無線通信部により受信される場合に、信号間の受信電力差に基づいて、前記無線通信部により受信される合成信号から前記第1の受信信号及び前記第4の受信信号を取得する、前記(1)~(6)のいずれか1項に記載の無線通信装置。
(8)
 無線バックホールリンク上での基地局からマスタ端末への送信及びアクセスリンク上での前記マスタ端末から無線通信装置への送信が同一チャネル上で同時に実行される場合に、前記アクセスリンク上の第1の受信信号に干渉する、前記無線バックホールリンク上の送信に起因する第2の受信信号を前記無線通信装置が受信電力差に基づく干渉除去技術を用いて除去することが可能となるように、前記基地局の送信電力及び前記マスタ端末の送信電力を制御する制御部、
 を備える通信制御装置。
(9)
 前記制御部は、前記無線通信装置において前記第1の受信信号の受信電力と前記第2の受信信号の受信電力との間の電力差が閾値以上となるように、前記基地局及び前記マスタ端末の送信電力を制御する、前記(8)に記載の通信制御装置。
(10)
 前記制御部は、前記無線バックホールリンクのチャネル状態と前記アクセスリンクのチャネル状態とを比較することにより、前記第1の受信信号の受信電力及び前記第2の受信信号の受信電力のいずれをより大きく設定すべきかを判定する、前記(9)に記載の通信制御装置。
(11)
 前記チャネル状態は、各リンクの両端のノード間の距離若しくは経路損失、又は各リンクのチャネル品質を含む、前記(10)に記載の通信制御装置。
(12)
 前記制御部は、前記第1の受信信号の受信電力及び前記第2の受信信号の受信電力のいずれがより大きいかを示すメッセージを、前記マスタ端末から前記無線通信装置へ送信させる、前記(8)~(11)のいずれか1項に記載の通信制御装置。
(13)
 前記制御部は、前記マスタ端末と接続する1つ以上の端末がそれぞれ受信電力差に基づく前記干渉除去技術を使用可能であるかを示すケイパビリティ情報に基づいて、前記第1の受信信号を受信すべき前記無線通信装置を前記1つ以上の端末から選択する、前記(8)~(12)のいずれか1項に記載の通信制御装置。
(14)
 前記制御部は、前記1つ以上の端末のアクセスリンクのチャネル状態と前記無線バックホールリンクのチャネル状態とにさらに基づいて、前記第1の受信信号を受信すべき前記無線通信装置を前記1つ以上の端末から選択する、前記(13)に記載の通信制御装置。
(15)
 前記制御部は、トラフィック量、端末数及びリソース使用率のうち少なくとも1つを示す負荷情報が閾値を上回る負荷を示す場合に、前記無線バックホールリンク及び前記アクセスリンク上での送信を同一チャネル上で同時に実行させる、前記(8)~(14)のいずれか1項に記載の通信制御装置。
(16)
 基地局と無線バックホールリンクを介して接続するマスタ端末との間でアクセスリンクを介して通信する無線通信装置において、
 前記無線バックホールリンク上での送信及び前記アクセスリンク上での送信が同一チャネル上で同時に実行される場合に、前記アクセスリンク上の第1の受信信号に干渉する、前記無線バックホールリンク上での送信に起因する第2の受信信号を、受信電力差に基づく干渉除去技術を用いて除去すること、
 を含む、無線通信方法。
(17)
 無線バックホールリンク上での基地局からマスタ端末への送信及びアクセスリンク上での前記マスタ端末から無線通信装置への送信が同一チャネル上で同時に実行される場合に、前記アクセスリンク上の第1の受信信号に干渉する、前記無線バックホールリンク上の送信に起因する第2の受信信号を前記無線通信装置が受信電力差に基づく干渉除去技術を用いて除去することが可能となるように、前記基地局の送信電力及び前記マスタ端末の送信電力を通信制御装置により制御すること、
 を含む、通信制御方法。
 10  通信制御装置
 110  無線通信部
 120  ネットワーク通信部
 130  記憶部
 140  制御部
 142  マクロセル制御部
 144  協調制御部
 20  無線通信装置
 210  無線通信部
 220  自己干渉処理部
 230  記憶部
 240  制御部
 30  端末装置
 310  無線通信部
 320  信号処理部
 330  記憶部
 340  制御部

Claims (17)

  1.  基地局と無線バックホールリンクを介して接続するマスタ端末との間でアクセスリンクを介して通信する無線通信部と、
     前記無線バックホールリンク上での送信及び前記アクセスリンク上での送信が同一チャネル上で同時に実行される場合に、前記アクセスリンク上の第1の受信信号に干渉する、前記無線バックホールリンク上での送信に起因する第2の受信信号を、受信電力差に基づく干渉除去技術を用いて除去する信号処理部と、
     を備える無線通信装置。
  2.  前記信号処理部は、前記第1の受信信号の受信電力よりも前記第2の受信信号の受信電力がより大きい場合に、前記無線通信部により受信される合成信号から前記第2の受信信号を除去する、請求項1に記載の無線通信装置。
  3.  前記無線通信装置は、
     前記基地局及び前記マスタ端末の送信電力を制御する制御エンティティによる制御結果を示すメッセージに基づいて、前記第1の受信信号の受信電力及び前記第2の受信信号の受信電力のいずれがより大きいかを判定する制御部、
     をさらに備える、請求項2に記載の無線通信装置。
  4.  前記基地局及び前記マスタ端末の送信電力は、前記第1の受信信号の受信電力と前記第2の受信信号の受信電力との間の電力差が閾値以上となるように、前記制御エンティティにより制御される、請求項3に記載の無線通信装置。
  5.  前記制御部は、前記無線通信装置が受信電力差に基づく前記干渉除去技術を使用可能であることを示すケイパビリティ情報を前記無線通信部を介して前記マスタ端末へ送信し、
     前記ケイパビリティ情報は、前記無線バックホールリンク及び前記アクセスリンク上での送信を同一チャネル上で同時に前記マスタ端末に実行させるかを判定するために前記制御エンティティにより使用される、
     請求項3に記載の無線通信装置。
  6.  前記信号処理部は、前記第1の受信信号及び前記第2の受信信号と同一チャネル上で同時に、前記第1の受信信号に干渉する他の装置宛ての第3の受信信号が前記無線通信部により受信される場合に、受信電力差に基づく前記干渉除去技術を用いて前記第3の受信信号をさらに除去する、請求項1に記載の無線通信装置。
  7.  前記信号処理部は、前記第1の受信信号及び前記第2の受信信号と同一チャネル上で同時に、前記無線通信装置宛ての第4の受信信号が前記無線通信部により受信される場合に、信号間の受信電力差に基づいて、前記無線通信部により受信される合成信号から前記第1の受信信号及び前記第4の受信信号を取得する、請求項1に記載の無線通信装置。
  8.  無線バックホールリンク上での基地局からマスタ端末への送信及びアクセスリンク上での前記マスタ端末から無線通信装置への送信が同一チャネル上で同時に実行される場合に、前記アクセスリンク上の第1の受信信号に干渉する、前記無線バックホールリンク上の送信に起因する第2の受信信号を前記無線通信装置が受信電力差に基づく干渉除去技術を用いて除去することが可能となるように、前記基地局の送信電力及び前記マスタ端末の送信電力を制御する制御部、
     を備える通信制御装置。
  9.  前記制御部は、前記無線通信装置において前記第1の受信信号の受信電力と前記第2の受信信号の受信電力との間の電力差が閾値以上となるように、前記基地局及び前記マスタ端末の送信電力を制御する、請求項8に記載の通信制御装置。
  10.  前記制御部は、前記無線バックホールリンクのチャネル状態と前記アクセスリンクのチャネル状態とを比較することにより、前記第1の受信信号の受信電力及び前記第2の受信信号の受信電力のいずれをより大きく設定すべきかを判定する、請求項9に記載の通信制御装置。
  11.  前記チャネル状態は、各リンクの両端のノード間の距離若しくは経路損失、又は各リンクのチャネル品質を含む、請求項10に記載の通信制御装置。
  12.  前記制御部は、前記第1の受信信号の受信電力及び前記第2の受信信号の受信電力のいずれがより大きいかを示すメッセージを、前記マスタ端末から前記無線通信装置へ送信させる、請求項8に記載の通信制御装置。
  13.  前記制御部は、前記マスタ端末と接続する1つ以上の端末がそれぞれ受信電力差に基づく前記干渉除去技術を使用可能であるかを示すケイパビリティ情報に基づいて、前記第1の受信信号を受信すべき前記無線通信装置を前記1つ以上の端末から選択する、請求項8に記載の通信制御装置。
  14.  前記制御部は、前記1つ以上の端末のアクセスリンクのチャネル状態と前記無線バックホールリンクのチャネル状態とにさらに基づいて、前記第1の受信信号を受信すべき前記無線通信装置を前記1つ以上の端末から選択する、請求項13に記載の通信制御装置。
  15.  前記制御部は、トラフィック量、端末数及びリソース使用率のうち少なくとも1つを示す負荷情報が閾値を上回る負荷を示す場合に、前記無線バックホールリンク及び前記アクセスリンク上での送信を同一チャネル上で同時に実行させる、請求項8に記載の通信制御装置。
  16.  基地局と無線バックホールリンクを介して接続するマスタ端末との間でアクセスリンクを介して通信する無線通信装置において、
     前記無線バックホールリンク上での送信及び前記アクセスリンク上での送信が同一チャネル上で同時に実行される場合に、前記アクセスリンク上の第1の受信信号に干渉する、前記無線バックホールリンク上での送信に起因する第2の受信信号を、受信電力差に基づく干渉除去技術を用いて除去すること、
     を含む、無線通信方法。
  17.  無線バックホールリンク上での基地局からマスタ端末への送信及びアクセスリンク上での前記マスタ端末から無線通信装置への送信が同一チャネル上で同時に実行される場合に、前記アクセスリンク上の第1の受信信号に干渉する、前記無線バックホールリンク上の送信に起因する第2の受信信号を前記無線通信装置が受信電力差に基づく干渉除去技術を用いて除去することが可能となるように、前記基地局の送信電力及び前記マスタ端末の送信電力を通信制御装置により制御すること、
     を含む、通信制御方法。
     
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