特許 5757994 ワイヤレス通信の方法及びシステム、対応するネットワーク及びコンピュータプログラム製品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5757994

(24)【登録日】2015年6月12日

(45)【発行日】2015年8月5日

(54)【発明の名称】ワイヤレス通信の方法及びシステム、対応するネットワーク及びコンピュータプログラム製品

(51)【国際特許分類】

   H04J 99/00 20090101AFI20150716BHJP

   H04J 11/00 20060101ALI20150716BHJP

   H04W 24/10 20090101ALI20150716BHJP

   H04W 16/28 20090101ALI20150716BHJP

   H04B 7/04 20060101ALI20150716BHJP

【ＦＩ】

   H04J15/00

   H04J11/00 Z

   H04W24/10

   H04W16/28 130

   H04B7/04

【請求項の数】14

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-505336(P2013-505336)

(86)(22)【出願日】2010年4月20日

(65)【公表番号】特表2013-528994(P2013-528994A)

(43)【公表日】2013年7月11日

(86)【国際出願番号】EP2010002401

(87)【国際公開番号】WO2011131210

(87)【国際公開日】20111027

【審査請求日】2013年4月4日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】503148270

【氏名又は名称】テレコム・イタリア・エッセ・ピー・アー

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100075270

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100101373

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 茂雄

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(72)【発明者】

【氏名】プリオッティ，パオロ

【審査官】 藤江 大望

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０３３７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００４１４０６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−０７９２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２１９０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／００５２４０５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−２０８２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／１１８０６７（ＷＯ，Ａ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｊ １１／００、９９／００

Ｈ０４Ｂ ７／０２

Ｈ０４Ｗ ４／００ − ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マルチユーザＭＩＭＯワイヤレス通信システムで複数のサブキャリアのセットを用いて、ダウンリンク上で基地局（ＢＳ）から複数のユーザ端末（ＵＥ１，ＵＥ２，ＵＥ３，．．．）へ伝送される信号をプリコーディングする方法であって、複数のサブキャリアの前記セットは、複数のサブキャリアの該セットの複数のサブセットに構成されており、前記プリコーディングは、前記基地局（ＢＳ）と前記複数のユーザ端末（ＵＥ１，ＵＥ２，ＵＥ３，．．．）のうちのユーザ端末との間の接続チャネルに関するチャネル状態情報を取得するステップ（３０）を含み、前記方法は、
−前記複数のユーザ端末（ＵＥ１，ＵＥ２，ＵＥ３，．．．）のうちのユーザ端末で、複数のサブキャリアの前記セットの個々のサブセットについてチャネル品質インジケータを検出するステップ（１８）であって、該ステップは、複数のサブキャリアの前記セットの個々のサブセットを、該個々のサブセットについて検出されたチャネル品質インジケータの各々に関連付けることによって行われる、ステップと、
−関連付けられたチャネル品質インジケータを有するユーザ／サブセットペアを作成するステップ（２０）と、
−前記ユーザ／サブセットペアに対し、該ユーザ／サブセットペアに関連付けられたチャネル品質インジケータに応じた選択（２２）を行うステップと、
−チャネル品質インジケータに応じた前記選択（２２）の結果生じたユーザ／サブセットペアに関するチャネル状態情報を取得するステップ（３０）により、前記プリコーディングを実行するステップ（３２）と
を含み、
チャネル品質インジケータに応じた前記選択（２２）は、所与の閾値より上の関連づけられたチャネル品質インジケータを有するユーザ／サブセットペアを選択するステップを含む、方法。

【請求項2】

請求項１記載の方法であって、チャネル状態情報を取得する前記ステップ（３０）は、ダウンリンクで前記基地局（ＢＳ）から、チャネル品質インジケータに応じた前記選択（２２）の結果生じた前記ユーザ／サブセットペアを、信号伝達するステップを含む方法。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の方法であって、前記チャネル品質インジケータを、前記複数のユーザ端末（ＵＥ１，ＵＥ２，ＵＥ３，．．．）のうちのユーザ端末について取得したＣＱＩ又は明確なＳＩＮＲ推定として検出するステップ（１８）を含む方法。

【請求項4】

請求項１から３のいずれかに記載の方法であって、前記チャネル品質インジケータを検出するステップ（１８）は、ユーザ端末（ＵＥ１，ＵＥ２，ＵＥ３，．．．）により提供されたベスト−ＭのＣＱＩ信号伝達の形であり、チャネル状態情報を取得する前記ステップ（３０）は、
−ダウンリンクで前記基地局（ＢＳ）から、前記選択（２２）の結果生じたユーザ／サブセットペアの少なくとも１つに対応するユーザ端末へ信号伝達するステップと、
−信号伝達された前記ユーザ端末から、Ｍ個のベストのリソースサブセット又は該サブセットのうちの１つのサブセットに対応する前記チャネル状態情報を受けるステップと
を含む、方法。

【請求項5】

請求項１から４のいずれかに記載の方法であって、複数のサブキャリアの前記セットの前記サブセットは、リソースブロックすなわちＲＢを含み、前記ユーザ／サブセットペアは、関連づけられたチャネル品質インジケータを有するユーザ／ＲＢペアとして作成（２０）される、方法。

【請求項6】

請求項１から５のいずれかに記載の方法であって、チャネル品質インジケータに応じた前記選択（２２）は、利用可能なチャネル品質インジケータがないユーザ／サブセットペアを廃棄するステップを含む、方法。

【請求項7】

請求項１から６のいずれかに記載の方法であって、チャネル品質インジケータに応じた前記選択（２２）は、ユーザ／サブセットペアの残存セットを導き出す複数のステージの選択（１４、１６、２２及び２６）に含まれ、ユーザ／サブセットペアの該残存セットについてのチャネル状態情報は、前記プリコーディング（３２）の実行において取得される（３０）、方法。

【請求項8】

請求項７記載の方法であって、前記複数のステージの選択（１４、１６、２２及び２６）は、前記複数のユーザ端末（ＵＥ１，ＵＥ２，ＵＥ３，．．．）のうちのユーザ端末を該ユーザ端末の移動スピードに応じて選択するステップ（１４）を含み、該選択は所定のスピード閾値より上の推定スピードを有するユーザ端末（ＵＥ１，ＵＥ２，ＵＥ３，．．．）をマルチプル−ユーザＭＩＭＯから除外することによるものである、方法。

【請求項9】

請求項７又は８に記載の方法であって、前記複数のステージの選択（１４、１６、２２及び２６）は、ユーザ端末を該ユーザ端末のビットレートに応じて選択するステップ（１４）を含み、該選択はシステムで利用可能な最大のユーザ当たりのビットレートを要求するユーザ端末（ＵＥ１，ＵＥ２，ＵＥ３，．．．）をマルチプル−ユーザＭＩＭＯから除外することによるものである、方法。

【請求項10】

請求項７から９のいずれかに記載の方法であって、前記複数のステージの選択（１４、１６、２２及び２６）は、前記複数のユーザ端末（ＵＥ１，ＵＥ２，ＵＥ３，．．．）のうちのユーザ端末を、基地局（ＢＳ）における到来方向及び角度広がりの少なくとも１つに応じて選択するステップ（１４）を含み、該選択は所与の角度広がりの範囲内のユーザ端末をマルチプル−ユーザＭＩＭＯから選択的に除外することによるものである、方法。

【請求項11】

マルチユーザＭＩＭＯワイヤレス通信構成において、基地局（ＢＳ）から複数のユーザ端末（ＵＥ１，ＵＥ２，ＵＥ３，．．．）へ伝送される信号をプリコーディングするシステムであって、請求項１から１０のいずれかに記載の方法を実行するように構成されたシステム。

【請求項12】

請求項１１記載のシステムであって、前記基地局（ＢＳ）に配置されたシステム。

【請求項13】

マルチユーザＭＩＭＯワイヤレス通信構成において、複数のユーザ端末（ＵＥ１，ＵＥ２，ＵＥ３，．．．）へプリコード信号を伝送する基地局（ＢＳ）を含むワイヤレス通信ネットワークであって、請求項１１又は１２に記載のシステムを含むワイヤレス通信ネットワーク。

【請求項14】

コンピュータプログラムであって、少なくとも１つのコンピュータのメモリにロード可能であり、該プログラムがコンピュータ上で実行されるとき請求項１から１０のいずれかに記載の方法のステップを実行するためのソフトウェアコード部分を含むコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワイヤレス（例えば電波（ｒａｄｉｏ））通信に関する。
本発明は、いわゆるマルチユーザ・マルチプルインプット・マルチプルアウトプット（ＭＵ−ＭＩＭＯ）技術を使用する伝送システムに適用できることに留意して発明された。

【背景技術】

【0002】

ＭＵ−ＭＩＭＯ技術は、ＯＦＤＭ等マルチキャリア無線通信システムで採用することができるマルチユーザ伝送技術であり、マルチキャリア無線通信システムでは、チャネルの帯域幅がサブキャリアと称される複数のサブバンドに分割される。３ＧＰＰ ＬＴＥ−Ａ（第３世代パートナーシッププロジェクト・ロングタームエボリューション−アドバンスト：３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）等のセルラーシステムでは、サブキャリアは、サブキャリアのセットの複数のサブセット（物理リソースブロック−ＰＲＢ、又は略してＲＢと呼ばれる）に構成される。ＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは、異なるユーザに関連する情報の複数のストリームを伝送するために、所与の周波数リソースが所与の時点で複数回にわたり再使用される。複数のストリームは、空間的に分離したアンテナが送受する信号から見た空間伝搬経路が異なるため、分離されている。

【0003】

ダウンリンク（ＤＬ）の伝送方向−つまり基地局からユーザ装置へ向かうもの−では、ＭＵ−ＭＩＭＯシステムは、その基地局（又はノードＢ）に属する複数の伝送アンテナを用いて、同じ周波数リソース上で複数のユーザへ伝送するように動作する。

【0004】

添付図面の図１は、ＭＵ−ＭＩＭＯのＤＬ接続のさまざまな可能なトポロジーを概略的に示すものである。全図において、ＢＳは基地局（ノードＢ）を表し、ユーザ装置（ＵＥ）はＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３，．．．等で表す。

【0005】

詳細には、図１のパートａ）は同一場所に配置されたＢＳトランスミッタ及びユーザあたり１つのストリームを示す。
パートｂ）は、同一場所に配置されたＢＳトランスミッタ及びユーザあたり１つ又は複数のストリームを示す。

【0006】

パートｃ）は、分散配置されたＢＳトランスミッタ及びユーザあたり１つのストリームを示す。
上記の全ての構成において、各ユーザは、全てのユーザに向けられた信号が混合したものを受けるので、干渉を受ける。干渉は、トランスミッタで動作するプリコーディングによって大きく制限することができる。

【0007】

シングルユーザＭＩＭＯ（ＳＵ−ＭＩＭＯ）システムと比べると、ＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは、ＤＬ受アンテナが全て同じ端末に属すとは限らない。このことにより、受け方が変わる。ＳＵ−ＭＩＭＯでは、全ての空間ストリームが一緒に（又は順次的に）復号されるように適応されて、伝送性能を高める。そのため、ＭＵ−ＭＩＭＯプリコーディングを基地局で動作させることが、ＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは重要であり得る。ＭＵ−ＭＩＭＯプリコーディングには、異なるユーザに向けられたストリーム間の干渉を和らげる目的があることが通常である。

【0008】

ＭＵ−ＭＩＭＯプリコーディングは、いくつかの特性により分類することができ、特性は次のようなものである。
−トランスミッタで実行される動作のタイプ、例えば線形又は非線形。Ｖｅｌｊｋｏ Ｓｔａｎｋｏｖｉｃ及びＭａｒｔｉｎ Ｈａａｒｄｔによる、“Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ ＭＩＭＯ Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｃｅｓ”，ＩＥＥＥ２００８、並びにＧｉｕｓｅｐｐｅ Ｃａｉｒｅ及びＳｈｌｏｍｏ Ｓｈａｍａｉによる“Ｏｎ ｔｈｅ Ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ｏｆ ａ Ｍｕｌｔｉａｎｔｅｎｎａ Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ”，ＩＥＥＥ２００３等の論文は、それぞれ線形及び非線形プリコーディングに関する基本的な参考情報を提供している。

【0009】

−トランスミッタで利用可能なチャネル状態情報（ＣＳＩ）のタイプ、例えばショートターム又はロングターム。ショートタームのプリコーディングは、速いフェージングを考慮し、ロングタームのプリコーディングは、チャネル内の比較的遅い変化のみを考慮する。

【0010】

−伝送アンテナの空間相関：プリコーディングは、ビーム成形技術又は従来のＭＩＭＯ伝送として実施することができる。ビーム成形は半波長で、相関性の高い伝送アンテナアレイで実行され、ロングターム技術として実施されることの方が多い。従来のＭＩＭＯ伝送のように動作するプリコーディングは、間隔が離れた、あまり相関性のない伝送アンテナで行われることが通常であり、ショートタームのチャネル状態情報に基づいている。

【0011】

本開示は、採用されるプリコーディングのタイプ及びその特性に焦点を当てたものではなく、本明細書の目的に沿えば、ＭＵ−ＭＩＭＯシステムがＭ_Ｔ個の伝送アンテナを有し、Ｋのユーザにサービスする基地局を含むことを想起すれば足りる。分かりやすくするために、各ユーザは一定数Ｍ_Ｒの受アンテナをそれぞれ備え、Ｍ_Ｒ≦Ｍ_Ｔ／２である、と仮定してもよい。同様に、基地局は周波数をΨ個のブロック（リソースブロック、ＲＢ）へ分割し、例えばΨ＜Κであり、かつ実際にスケジューリングされる各サービスされるユーザは厳密に一つのＲＢを使用する、と仮定してもよい。

【0012】

最適なプリコーディングには、ユーザの可能なグループ分け全てを各ＲＢについて考慮すること、各可能なグループ分けについてプリコーディングを実際に計算すること、そして最後に、目的関数を最大化するグループをスケジューリングのために選択すること、が必要になる。言い換えれば、各ＲＢについて、合計で

【0013】

【数1】

【0014】

個の可能なプリコーディング方式を計算しなければならない。
チャネル状態情報は各ＲＢで異なると考えられるため、チャネル状態に依存するタイプのプリコーディング（通常はこれに当てはまる）であればいずれも合計で

【0015】

【数2】

【0016】

個のプリコーディング方式を計算するに至る。これは、精密で計算的に重いプリコーディングをリアルタイムで計算する必要があるときは特に、すぐに実行不可能な数字（例えば、Ｍ_Ｔ＝４，Ｋ＝６０，Ｍ_Ｒ＝２，Ψ＝５０であれば、合計で

【0017】

【数3】

【0018】

＝８８，５００）になり得る。
伝送側のチャネルの知識に関しては、まず周波数分割複信（ＦＤＤ）システムを考慮することができ、このシステムでは、密度がＲＢにつきξのパイロット信号を介してＤＬチャネル推定が実行される。トランスミッタのチャネル知識は、これらのパイロット信号をアップリンク（ＵＬ）方向に送る必要があると示していると仮定することができる。すると、各時間間隔について、合計Ｍ_Ｒ・Ｍ_Ｔ・Ψ・Κ・ξ個の複素数を伝送する必要があることになる。上で考慮した例と同じ数を用いて、ξ＝２、時間間隔を１ｍｓ、１つの複素数を量子化するのに１６ビットが必要であるとすると、合計７６８Ｍｂｉｔ／ｓがＵＬの信号伝達で必要になるが、これではＵＬの総容量自体よりもはるかに大きくなる可能性がある。

【0019】

時分割復信（ＴＤＤ）システムでは、ＲＦ部分の適切な補償又はチューニングがあれば、ＤＬとＵＬとの相互性（ｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔｙ）がチャネルに関する情報の取得に役立つ場合がある。しかし、全てのユーザから見たチャネルの知識は、全てのユーザが、全帯域幅で、かつ自身の全ての伝送アンテナを用いて、ＵＬの伝送を行うことを求めている。これは、特にユーザ数が多い場合、現実的には達成するのが難しい可能性がある。

【0020】

これらの問題についての取り組みは、特許文献ではある程度まで行われている。
例えば、ＵＳ−Ａ−２００８／０１１７８１５は、フィードバック量及びスケジューリングの複雑度を低減する方法を開示し、ＷＯ−Ａ−２００９／３８５０９は、有益なパラメータであるユーザのスピードに基づいて、各ユーザについて選択されたＳＵ−ＭＩＭＯモード及びＭＵ−ＭＩＭＯモード間の変調を適用する構成を開示している。

【0021】

多少類似した開示がＷＯ−Ａ−２００７／１０９６３０でも提供されている。
文書ＵＳ−Ａ−２００８／０２４２３０９は、ＵＬチャネルの信号伝達を低減するという課題に対し、ユーザ端末のチャネルの大きさのみに基づいて、ユーザ端末を選択することで対処している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0022】

本願の発明者は、したがって、基地局とユーザ装置との間の接続チャネルの推定に基づくＭＵ−ＭＩＭＯシステムの従来のプリコーディング方式（特にショートタームタイプ）には、２タイプの課題があることに注目し、この課題とは、トランスミッタにおいて全てのユーザについて完全なチャネルの知識が必要なこと、及び計算的に重いスケジューリング段階を含むことになることである。

【0023】

同様に、本願の発明者は、これらの課題は、さまざまな理由から、上で考慮した先行技術特許文献では解決できないことにも注目した。
第１の理由は、例えば、ユーザがいわゆる部分情報フィードバックを数回送るという非常に複雑な処理で順次的に選択されることによる、過度のレイテンシーであり得る。過度のレイテンシーは、最小許容チャネル可干渉時間を制限しかねない。関連する問題は、部分情報フィードバックがアップリンク（ＵＬ）方向へ数回送られるためにフィードバック情報の合計量が非常に多くなってしまうこと、にもある。

【0024】

別の理由は、アップリンク方向では、妥当な量までフィードバック量を制限することが難しいことにある。例えば、多数のユーザが低い移動度を示す場合、ＭＵ−ＭＩＭＯの候補が多数存在することになり、ＵＬの信号伝達負荷、及び基地局でのスケジューリングのための計算の複雑度が、ともに過度になる。

【0025】

さらに別の理由は、スケジューリングの複雑さに及ぼす影響であり、これは、例えば、（採用できるフィードバックのタイプに関わらず）全チャネルの大きさをＵＬで信号伝達すると非常に重くなるからであり、ＭＵ−ＭＩＭＯプリコーダの現実的な実施が非常に難しくなる。

【0026】

従って本発明の目的は、上記で強調した欠点を排除する解決策を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0027】

本発明によれば、本発明の目的は、以下に記す請求項に記載の特徴を有する方法によって達成される。本発明はさらに、対応するシステム、関係するネットワーク及び、関係するコンピュータプログラム製品に関し、プログラム製品は、少なくとも１つのコンピュータのメモリにロード可能であって、コンピュータ上で実行される場合に本発明の方法のステップを行うためのソフトウェアコード部分を含む。本明細書では、そのようなコンピュータプログラム製品への言及は、コンピュータシステムを制御して本発明の方法の実行を調整させるための命令を備えるコンピュータ可読媒体への言及に等しいものとする。「少なくとも１つのコンピュータ」への言及は、本発明が分散／モジュール方式で実装される可能性を強調することを意図している。

【0028】

請求項は、本明細書で規定される本開示の不可欠な部分である。
さまざまな実施形態は、複数のサブキャリアのセットを用いてＭＵ−ＭＩＭＯワイヤレス通信システムで基地局から複数のユーザ端末へ伝送されるプリコーディング信号に関し、複数のサブキャリアのセットは、複数のサブキャリアのセットの複数のサブセット（例えばＲＢ）に構成され、プリコーディングは、基地局と複数のユーザ端末のうちのユーザ端末との間の接続チャネルに関するチャネル状態情報（例えばＣＳＩ）を取得するステップを含む。

【0029】

したがって、さまざまな実施形態は、複数のユーザ端末のうちのユーザ端末で、複数のサブキャリアのセットの個々のサブセットについてチャネル品質インジケータ（例えばＣＱＩ又は明確な（ｅｘｐｌｉｃｉｔ）ＳＩＮＲ推定）を検出することを可能にし、このことは、複数のサブキャリアのセットの個々のサブセットを、これら個々のサブセットについて検出されたチャネル品質インジケータの各々に関連付けることによって行われ、このようにして関連付けられたチャネル品質インジケータを有するユーザ／サブセットペアが作成され、これらユーザ／サブセットペアに対し、関連付けられたチャネル品質インジケータに応じた選択を行い、このチャネル品質インジケータに応じた選択（及び、場合によっては、複数のステージの選択処理でのスピード、最大ビットレート、到来方向又は角度広がり等の他のパラメータに応じた他の選択ステップ）の結果生じたユーザ／サブセットペア（のみ）に関してチャネル状態情報を取得するステップにより、プリコーディングが実行されるようにする。

【0030】

さまざまな実施形態は、先行技術の解決策に内在する欠点（例えば、トランスミッタにおける全てのユーザについての完全なチャネルの知識、及び計算的に重いスケジューリングフェーズ、の一方又は双方が必要であること）を、別の方法ですでに利用可能である量を、ＭＵ−ＭＩＭＯの候補ユーザを選択するためのＵＬフィードバックとして用いることにより克服する。

【0031】

さまざまな実施形態は、採用されるプリコーディングのタイプに特に関わらない、ＭＵ−ＭＩＭＯプリコーディングの実施に関する。さまざまな実施形態は、線形及び非線形ＭＵ−ＭＩＭＯプリコーディング方式の双方に適用することができるが、特定の実施形態は特にショートタームプリコーディングに適する。さまざまな実施形態では、ユーザ選択はＲＢ固有のものである。さまざまな実施形態では、選択は、ＵＬフィードバック量を可能な程度まで制限するために、複数のステージからなる。

【0032】

さまざまな実施形態では、ユーザ選択は、報告されたチャネル品質のインジケータ、例えばＣＱＩ（チャネル品質インジケータ）として知られるインジケータ等、に基づく。
さまざまな実施形態では、例えば広帯域ＣＱＩ報告の場合、ユーザは、ＣＱＩが所与の閾値を超えている場合にのみ、利用可能な全てのＲＢ上のＭＵ−ＭＩＭＯの候補として考慮される。

【0033】

さまざまな実施形態では、ＲＢ固有のＣＱＩ報告の場合、選択は、ＲＢ単位で動作する。ＣＱＩがベストのＲＢについてのみ信号伝達される場合（「ベスト−Ｍ」モード）、端末は、信号伝達されたＣＱＩを持たないＲＢについては、ＭＵ−ＭＩＭＯの候補として考慮されず、ＣＱＩを持つＲＢについては、閾値を適用することができる。

【0034】

さまざまな実施形態では、チャネル品質のインジケータは明確なＳＩＮＲ推定により表すことができ、この明確なＳＩＮＲ推定は、ＣＱＩの代わりにＵＬで信号伝達され、ＣＱＩと類似の方法で処理される。

【0035】

さまざまな実施形態では、利用可能な最大のユーザ当たりのビットレートを要求するユーザ（例えば、低負荷のネットワークで高ビットレートサービスを要求するユーザ、すなわち特権的な「プレミアム」ユーザ）は、ＭＵ−ＭＩＭＯから除外される（特に同一場所に配置されたアンテナで動作する場合）。

【0036】

さまざまな実施形態では、ユーザ選択は、推定ユーザ移動スピードに関係する。例えば、ＭＵ−ＭＩＭＯを、事前に定めたスピード閾値を超える推定スピードを有するユーザについて排除することができる。

【0037】

さまざまな実施形態では、スピードはＵＬ信号に基づいて基地局で推定することができる。スピードはＤＬ信号又は独立した測位システムに基づいてモバイル端末で推定することもできる。後者の場合、推定スピードは基地局へ報告される。

【0038】

さまざまな実施形態では、フィードバック量は、スピードが閾値より下か上かを示す１つのビットを用いることにより低減することができる。
さまざまな実施形態では、基地局で到来方向及び角度広がりの推定を利用できる場合、ユーザの選択は、各ＲＢについて、候補が類似の到来方向及び角度広がりを有しないように機能することができる。

【0039】

さまざまな実施形態では、候補が所与の方向に沿って集中している場合は、所与の角度広がりの範囲内の少数のユーザのみがＭＵ−ＭＩＭＯの候補として考慮される（所与の角度広がりの範囲内のいくつかのユーザをランダムに除外してもよい）。

【0040】

さまざまな実施形態では、基地局は次に、候補ユーザ端末に対し、候補ユーザ端末のＵＬ上の完全なチャネル状態情報（ＣＳＩ）を伝送させる要求を、ＤＬで信号伝達する。この要求はユーザ端末につき少数のＲＢに限定されるのが通常である。

【0041】

選択がベスト−ＭのＣＱＩ信号伝達に基づくさまざまな実施形態では、基地局が完全なＣＳＩを要求する場合、完全なＣＳＩは全ての又はベストＭ’個のリソースに関係することを意味することがあり、Ｍ’＜Ｍであり、このようにしてＤＬ信号伝達リソースを節約する。

【0042】

さまざまな実施形態では、候補ユーザが自身のアップリンク上の完全なＣＳＩを信号伝送した後、スケジューリングフェーズが提供され、ここで候補ユーザのみがＭＵ−ＭＩＭＯスケジューリングのために考慮される。スケジューリングされたユーザについて、次にＭＵ−ＭＩＭＯプリコード信号が、完全なＣＳＩ情報に基づいて計算される。

【0043】

さまざまな実施形態は、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送、特に、詳細なチャネル状態の知識を必要とする伝送側でのプリコーディングを特徴とするＭＵ−ＭＩＭＯのタイプが特に用いられるワイヤレスシステムに適用される。

【0044】

本発明を添付図面を参照して説明するが、これは例示に過ぎない。

【図面の簡単な説明】

【0045】

【図1】すでに上述した。

【図2】さまざまな実施形態の動作を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0046】

以下の記載には、実施形態の完全な理解を提供するために多数の特定の詳細が含まれている。実施形態は、１又は複数のこれらの特定の詳細を用いずに実施してもよいし、あるいは他の方法、コンポーネント、材料等を用いて実施してもよい。また、周知の構造、材料、又は動作を詳細に表示又は記載していないのは、実施形態の態様が曖昧にならないようにするためである。

【0047】

本明細書全体において、「一実施形態」又は「実施形態」への言及は、その実施形態に関して記載された特定の特徴、構造、又は特性が少なくとも１つの実施形態に含まれていることを意味する。したがって、「一実施形態では」又は「実施形態において」という語句が本明細書全体を通じ随所に現れるが、それらが全て同一の実施形態を指しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、又は特性は、１又は複数の実施形態において任意の適宜の方法で組み合わせてもよい。

【0048】

本明細書において、見出しは便宜上記載しただけであり、実施形態の範囲又は意味を説明するものではない。
本開示は、システムのダウンリンク（ＤＬ）接続に適用されるか、そうでなければ３ＧＰＰ規格のリリース１０以上（ＬＴＥ−Ａ、ロングターム・エボリューション−アドバンスト）に従う、さまざまな例示的な実施形態について言及することになる。さまざまな実施形態は他のセルラー及び非セルラーワイヤレスシステムベースのマルチキャリア伝送技術（ＯＦＤＭ等）、又はシングルキャリア伝送に適用可能である。シングルキャリアベースのシステムでは、全帯域幅を１つのグループのＭＵ−ＭＩＭＯユーザに同時に割り当てることになるが、事前選択の概念は依然として適用可能である。

【0049】

図２のフロー図は、ユーザ端末の選択手順の例示的な一実施形態を示すものであり、ユーザ端末は、ＭＵ−ＭＩＭＯを用いるトランスミッタ内でプリコーディングする目的で考慮されるものである。さらに、図２の例示的な手順の所定ステップは、省略や順番の入れ替えを行ってもよい。

【0050】

開始ステップの後、システムの「インテリジェンス」（簡単にするために、基地局ＢＳ例えばノードＢに位置するものと仮定するが、分散型構成も可能である）は、全てのアクティブユーザのセットΩ＝｛ω_ｉ｝を考慮するステップ１０から始まる。

【0051】

本明細書では、アクティブユーザ端末という用語は、ＤＬ伝送のペンディング要求を有するユーザ端末を示し、つまり、自身の無線インターフェースが接続状態にあり、ＤＬ伝送のためのスケジューリングを待っているユーザ端末である。

【0052】

Ｋがアクティブユーザの数でΩ＝｛ω_ｉ｝，ｉ＝１．．．Κになると仮定すると、同様にして、ステップ１２で、基地局はｉ番目のユーザについて、ユーザ自身の移動スピードｖ_ｉ、又は伝搬チャネル（又は移動基地局の場合はＵＬレシーバ）の最も速い散乱のスピードを推定できると仮定することができる。本明細書で考慮するタイプのスピード推定技術は当該技術分野で既知であるので、本明細書で詳細な説明は行わない。

【0053】

Ｖ_ｍａｘが、ＭＵ−ＭＩＭＯスケジューリングで許容される最大移動スピードを示す場合、ユーザの新しいセットは、

【0054】

【数4】

【0055】

と定めることができる。
この第１の選択ステップ（図２の大まかに指定されるステップ１４）はアクティブユーザを２つのセット、すなわち、
−閾値Ｖ_ｍａｘより低い（以下）の推定スピードをもつユーザ
−閾値Ｖ_ｍａｘより上の推定スピードをもつユーザ
に分けることになる。

【0056】

この選択ステップは、異なる順序のＭＵ−ＭＩＭＯがシステムに存在するときは、さらにサブステップに精緻化してもよい。
例えば、２ｘ２タイプ及び４ｘ４タイプのＭＵ−ＭＩＭＯが存在するのであれば、どちらの場合もユーザあたりの受アンテナの数はＭ_Ｒ＝１であり、したがって２ｘ２は４ｘ４よりもいくぶん高めのスピードで動作すると仮定できる。この場合、２つの最大許容スピードＶ_ｍａｘが存在することになり、つまり、２ｘ２が高い方（Ｖ_{ｍａｘ２ｘ２}）で４ｘ４が低い方（Ｖ_{ｍａｘ４ｘ４}）である。

【0057】

すると、ユーザは、いずれのタイプのＭＵ−ＭＩＭＯスケジューリングにも適合しないユーザ、２ｘ２にのみ適合するユーザ、両方のタイプのＭＵ−ＭＩＭＯスケジューリングに適合するユーザ、に分けられることになる。

【0058】

いずれの場合でも、いずれのタイプのＭＵ−ＭＩＭＯスケジューリングにも適合しない状態のユーザ（例えば閾値Ｖ_ｍａｘより上の推定スピードをもつユーザ）は、非ＭＵ−ＭＩＭＯユーザ端末のための（既知のタイプの）スケジューリング処理４０へ送られる。

【0059】

ステップ１６では、システムは、最大ビットレートでの接続の候補であるユーザ（例えば、より高い料金の支払いをいとわないプレミアムユーザ）も除外する。ステップ１６の結果により、選択されたユーザの新しいセットが形成されることになる。

【0060】

【数5】

【0061】

Λは、スケジューリングポリシーにより、最大ビットレート接続の候補として選択されたユーザのセットである。この場合も、これらのユーザはＳＵ−ＭＩＭＯの割り当てでより良いサービスを行うことができるので、非ＭＵ−ＭＩＭＯユーザ端末のためのスケジューリング処理４０へ転送される。

【0062】

次にステップ１８で、システムは、Ω_２に含まれる要素のチャネル品質インジケータ（ＣＱＩパラメータ）を取得する。
ステップ２０では、このようにして収集されたＣＱＩ値が２次元マトリクスΣにされ、各行はユーザ端末ω_ｉ∈Ω_２に対応し、各列は、ＲＢ（すなわち、システムで用いられた多数のサブキャリアのサブセットの１つ）に対応する。

【0063】

さまざまな実施形態では、基地局は、ＣＱＩの値が利用可能であれば、次のようにしてＣＱＩの値でマトリクスの要素σ_ｉｊを埋める。
ＣＱＩがユーザ端末で利用可能ではない場合、そのユーザ端末のＲＢは全て、ＭＵ−ＭＩＭＯに適さないものとしてマークされる（これは実際には最も低い可能なＣＱＩ値に設定することができる）。

【0064】

広帯域タイプのＣＱＩであれば、２つの選択肢がある。
−そのタイプのＣＱＩがＭＵ−ＭＩＭＯに適応しない状態にある場合、そのユーザ端末のＲＢは全て、ＭＵ−ＭＩＭＯに適さないものとしてマークされる。

【0065】

−そうでない場合、そのユーザ端末のＲＢは全て、同じＣＱＩの値でマークされる。
「ベスト−Ｍ」タイプのＣＱＩであれば、対応するＲＢはＣＱＩの対応する値でマークされ、他のものはＭＵ−ＭＩＭＯに適さないものとしてマークされる。

【0066】

さらに進んでステップ２２では、Σの対応するＣＱＩ値が所与の閾値λより上である場合にのみ、ペア（ω_ｉ，ＲＢ_ｊ），ω_ｉ∈Ω_２がＭＵ−ＭＩＭＯスケジューリングに適するものとして選択される。したがって、選択されたペア（ユーザ，ＲＢ）の新しいセットを次のように定める。

【0067】

【数6】

【0068】

λの値は、静的である必要はなく、時とともに動的に適応されることが可能で、異なる負荷状況を最適化できるようにする。
ステップ２２では、閾値λより下のＣＱＩを示す（ユーザ，ＲＢ）ペアに対応するユーザ、又は利用可能なＣＱＩがない（したがって可能な最も低いＣＱＩ値−λより下−に設定された）（ユーザ，ＲＢ）ペアに対応するユーザは、非ＭＵ−ＭＩＭＯユーザ端末のためのスケジューリング処理４０へ転送され、したがってＭＵ−ＭＩＭＯプリコーディングの目的においては廃棄される。

【0069】

次のオプションの選択段階は、基地局ＢＳが所与のユーザ端末により伝送された波の到来方向（ＤｏＡ）を推定することができる、と仮定する。オプションで、角度広がり（ＡＳ）を推定することもできる。

【0070】

上記の量はステップ２４で、例えば文献から得られるアルゴリズム（例えばＭＵＳＩＣ及びＥＳＰＲＩＴアルゴリズム）を利用することにより推定が可能であり、基地局のアンテナが空間的に相関しているときは、より容易に推定が成功する。

【0071】

さまざまな実施形態では、類似のＤｏＡを有するユーザは、特に類似のＡＳを有する場合は、同じＲＢにスケジューリングすべきではない。
ＤｏＡを用いた例示的なアルゴリズムは、次のように疑似コードで記述することができる。

【0072】

Ω_４＝Ω_３と初期化する
ｆｏｒ ｊ＝１ ｔｏ ＲＢの数
Ｕ＝ＲＢ（ｊ）に関するＭＵ−ＭＩＭＯのために選択されたユーザのセットを記憶する
各到来角について（所与の角度ステップで）ユーザのリストをゼロに設定する
ｗｈｉｌｅ （Ｕが空でない）
ＲＢ（ｊ）に関し最高のＣＱＩを持つＵの中のユーザ（ｉ）を取り出す
ＤｏＡ＝ユーザ（ｉ）の到来方向を記憶する
ｉｆ （ＤｏＡのユーザのリストがユーザの最大数より下の数のユーザを有する）
ＤｏＡのリストにユーザ（ｉ）を加える
ｅｎｄ ｉｆ
セットＵからユーザ（ｉ）をデリートする
ｅｎｄ ｗｈｉｌｅ
Ｕ＝ＲＢ（ｊ）に関するＭＵ−ＭＩＭＯのために選択されたユーザのセットを記憶する
ｆｏｒ Ｋ＝１ ｔｏ Ｕ内の要素の数
Ｕのｋ番目の要素、これはユーザ（ｉ）である、を取り出す
ｉｆ（ユーザ（ｉ）が全てのＤｏＡのユーザの任意のリストのメンバである）
何もしない
ｅｌｓｅ
Ω_４からペア（ω_ｉ，ＲＢ_ｊ）を除去する
ｅｎｄ ｉｆ
ｅｎｄ ｆｏｒ
ｅｎｄ ｆｏｒ
上記のアルゴリズム（又は同等の手順）がステップ２６で実施された結果、除外された（ユーザ，ＲＢ）ペアはスケジューリング処理４０へ転送される。

【0073】

反対に、選択された（ユーザ，ＲＢ）ペアは、Ω_４の候補ペア（ω_ｉ，ＲＢ_ｊ）の最終セットを構成し、ＤＬ信号伝達に用いる準備が整う。
その趣旨で、ステップ２８で、基地局ＢＳは、Ω_４の要素の数が事前に定めた閾値を超えたとき、Ω_４のペア（ω_ｉ，ＲＢ_ｊ）又はそのサブセットの詳細なＣＳＩを要求する。

【0074】

次にステップ３０で、候補ユーザ｛ω_ｉ｝，∃（ω_ｉ，ＲＢ_ｊ）∈Ω_４又はそのサブセットが、ＵＬ信号伝達を介して詳細なＣＳＩを基地局へ伝送する。
さまざまな実施形態では、詳細なＣＳＩを要求するＤＬ信号伝達と、それに対するＣＳＩを伝送するためのＵＬ信号伝達とは、さまざまな方法で設計することができる。

【0075】

さまざまな実施形態では、基地局は、Ω_４（又はそのサブセット）の各要素について、順序付けされた要素（ω_ｉ，ＲＢ_ｊ）の固有の識別子に対応するＤＬ情報を先に送る。信号伝達はさまざまな方法で行われる可能性があり、この様々な方法は、その／各選択された端末の識別子の伝送に続くその関係リソースブロックのリストの伝送を含み、この関係リソースブロックの数を制限又は固定して複雑さを制限することも可能である。ダウンリンク信号伝達が、要求されたＣＳＩのアップリンク伝送をトリガする。

【0076】

さまざまな実施形態では、選択はベスト−ＭのＣＱＩ信号伝達ストラテジに基づくことがあり、ステップ２８に対応するＤＬ信号伝達は次のように動作する。基地局はＤＬで、ユーザ端末｛ω_ｉ｝，∃（ω_ｉ，ＲＢ_ｊ）∈Ω_４又はそのサブセットの識別子｛ω_ｉ｝のみを伝送する。これは信号ワード内でユーザ端末につき１つのビットに対応することもでき、このビットは、詳細なＣＳＩフィードバックを可能にする又は不可能にするために設定又はリセットされる。ユーザ端末識別子は、ユーザ端末に固有のリソースブロックのカウントと一緒に伝送することもでき、このカウントは、そのユーザ端末のための選択の後の、考慮される候補であるリースブロックの数を示すものである。この場合、全てのユーザ端末が、すでにＣＱＩ値を信号伝達したリソースブロックの全て又はサブセットに対応する詳細なＣＳＩを、ＵＬで伝送することになる。

【0077】

以下では、選択がベスト−ＭのＣＱＩ信号伝達に基づき、Ｍ＝４であると仮定して、フィードバックの例示的な１つの実用的な設計について考慮する。ステップ２８の中で、基地局は、全てのアクティブユーザ端末について２ビット（ｂ_１ｉｂ_２ｉ）を伝送する。

【0078】

【数7】

【0079】

次に、各ユーザ端末ω_ｉが、ベストのＣＳＩ値と関連付けたθ_ｉのリソースブロックについてＣＳＩを伝送することにより、ＵＬ信号伝達ステップ３０を実施する。
ステップ３２で、候補ペア（ω_ｉ，ＲＢ_ｊ）すなわち選択の結果の「残存」ペア、の詳細なＣＳＩが再構成されると、基地局は、ＤＬ伝送のためのスケジューリング及び最終のＭＵ−ＭＩＭＯプリコード信号の計算に進む。

【0080】

示したように、これは既知のプリコーディング技術／構成を利用することで行われ、場合によっては、スケジューリング処理３２及び４０相互の連携を伴う。
例えば、スケジューリング処理３２は、所定のユーザ（又はペア）を処理４０へ「捨てる」。スケジューリング処理３２と４０との連携は、スケジューラにまたがる最適化を伴うことがある。

【0081】

示したように、図２の例示的な手順の所定のステップの順序は、適宜に変更することができる。
例えば、事前選択ステップの順序を変えることにより、次のような実施形態
（スピード−ステップ１４）−＞（最大ビットレート−ステップ１６）−＞（ＤｏＡ及びＡＳ−ステップ２６）−＞（ＲＢごとのＣＱＩ−ステップ２２）
（最大ビットレート−ステップ１６）−＞（スピード−ステップ１４）−＞（ＲＢごとのＣＱＩ−ステップ２２）−＞（ＤｏＡ及びＡＳ−ステップ２６）
を想像することができ、いくつかの可能な組み合わせが導かれる。

【0082】

さまざまな実施形態では、ＲＢごとのＣＱＩに基づく事前選択ステップ２２は常にあるが、他の選択ステップ１４、１６、及び２６はオプションである。
したがって、本発明の基本的な原理を侵害することなく、本発明の詳細及び実施形態は、一例として記載されたことに対し、かなり大きな変更であっても添付の請求項で規定される本発明の範囲から逸脱しないかぎりは変更することができる。

【図1a)】

【図1b)】

【図1c)】

【図2】