(57)【要約】【課題】無線通信システムにおけるリソース配分のための優れた方法及び装置を得る。【解決手段】一実施形態において、この方法は、複数の基地局のうちの基地局部分集合が利用できるリソースの部分を配分して、２つ以上の基地局を備えた少なくとも１を含むクラスタサイズの基地局クラスタからＵＴ（ユーザ端末）部分集合にサービスを提供するステップであって、リソースの上記部分がそれぞれ、ユーザに従属した基地局クラスタを介して１つのＵＴにサービスを提供するように配分される当該ステップと、基地局部分集合及びスケジューリングスロット上のＵＴ伝送のスケジューリングを行うステップであって、スケジューリングスロットそれぞれにおいて１つ又は複数のユーザ端末が、それぞれのユーザに従属した基地局クラスタによって、伝送のスケジューリングが行われる当該ステップと、を含む。【選択図】図２
2020036377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のユーザ端末への伝送及び前記ユーザ端末への同時伝送のスケジューリングを行う複数の基地局を有する無線ネットワークであって、各ユーザ端末が単一の基地局によるサービス提供又は複数の基地局による共同でのサービス提供を受ける当該無線ネットワークにて、リソースを配分する方法であって、
前記複数の基地局のうちの基地局部分集合が利用できる前記リソースの部分を配分して、２つ以上の基地局を備えた少なくとも１を含むクラスタサイズの基地局クラスタからユーザ端末部分集合にサービスを提供するステップであり、リソースの前記部分がそれぞれ、ユーザに従属した基地局クラスタを介して１つのユーザ端末にサービスを提供するように配分される、当該提供するステップと、
前記基地局部分集合及びスケジューリングスロット上のユーザ端末伝送のスケジューリングを行うステップであり、前記スケジューリングスロットそれぞれにおいて、１つ又は複数のユーザ端末が、それぞれのユーザに従属した基地局クラスタによって、伝送のスケジューリングが行われる、当該行うステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記リソースの部分が割合に基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つの基地局部分集合への少なくとも１つのリソース配分について、前記クラスタサイズは単一の値を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記提供するステップが、クラスタサイズが１以上の少なくとも１つの基地局部分集合への少なくとも１つのリソース配分を行うことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記提供するステップが、ネットワーク効用基準に基づいてリソースの部分を配分することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記リソースの部分が、利用可能なリソースの割合であり、前記割合がそれぞれのネットワーク効用基準に対する影響に基づいて選定される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記行うステップが、
リソース配分メカニズムにより決定されたリソースの割合に従って各ユーザ端末に伝送スロットが配分されるように、各基地局クラスタから各ユーザ端末への伝送のスケジューリングを行うこと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記行うステップが、
各基地局と前記各基地局からの伝送のスケジューリングが行われるユーザ端末との間のチャンネル状態情報に基づいて前記各基地局で局所的に設計されたプリコーディングビームを用いて、第１の基地局集合からユーザ端末へのスケジューリング伝送が前記第１の基地局集合の前記各基地局から前記ユーザ端末への同一符号化データの同時伝送に基づいた状態でスケジュールを生成すること、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
複数のユーザ端末への伝送を行う複数の基地局であり、前記ユーザ端末への伝送のスケジューリングが同時に行われる、複数の基地局を有する無線ネットワークであって、各ユーザ端末が単一の基地局によるサービス提供又は複数の基地局による共同でのサービス提供を受ける当該無線ネットワーク、にて使用する制御装置であって、
前記複数の基地局のうちの基地局からチャンネル状態情報を受信する受信機と、
基地局と各スロットにおいて前記基地局がサービスを提供するユーザ端末との間のチャンネルの推定値に基づいて、前記複数の基地局のうちの基地局部分集合が利用できるリソースの部分を配分して、２つ以上の基地局を備えた少なくとも１を含むクラスタサイズの基地局クラスタからユーザ端末部分集合にサービスを提供するリソース配分ユニットであって、前記リソースの前記部分がそれぞれ、ユーザに従属した基地局クラスタを介して１つのユーザ端末にサービスを提供するように配分される、当該リソース配分ユニットと、
を備える、制御装置。
【請求項１０】
前記リソースの部分が前記リソースの割合である、請求項９に記載の制御装置。
【請求項１１】
少なくとも１つの基地局部分集合への少なくとも１つのリソース配分について、前記クラスタサイズは単一の値を含む、請求項９に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記リソース配分ユニットが、クラスタサイズが１以上の少なくとも１つの基地局部分集合への少なくとも１つのリソース配分を行うことにより、前記リソースの部分を配分するように動作可能である、請求項９に記載の制御装置。
【請求項１３】
前記リソース配分ユニットが、ネットワーク効用基準に基づいて前記リソースの部分を配分するように動作可能である、請求項９に記載の制御装置。
【請求項１４】
前記リソースの部分が、利用可能なリソースの割合であり、前記リソース配分ユニットが、前記リソースの部分を配分して前記ネットワーク効用基準を増大させるように動作可能である、請求項１３に記載の制御装置。
【請求項１５】
ユーザ端末クラスタ対間の利用可能な伝送リソースの割合を受信するとともに、前記割合に従ってスロットごとのスケジュールを決定するスケジューラと、
前記スロットごとのスケジュールに従ってユーザ端末と連絡する送受信機と、
を備える、基地局。
【請求項１６】
前記スケジューラが、クラスタスケジューラからのスケジューリング情報及びセルラースケジューラからのスケジューリング情報を受信するように動作可能である、請求項１５に記載の基地局。
【請求項１７】
前記スケジューラが、前記割合に反比例するピークレートの最大／最小スケジューリングを使用する、請求項１５に記載の基地局。
【請求項１８】
複数の基地局と、
複数のユーザ端末と、
制御装置と、
を備える無線ネットワークであって、
前記制御装置が、
前記複数の基地局のうちの基地局からチャンネル状態情報を受信する受信機と、
チャンネル状態情報に基づいて、前記複数の基地局のうちの基地局部分集合が利用できるリソースの部分を配分して、２つ以上の基地局を備えた少なくとも１を含むクラスタサイズの基地局クラスタからユーザ端末部分集合にサービスを提供するリソース配分ユニットであって、リソースの前記部分がそれぞれ、ユーザに従属した基地局クラスタを介して１つのユーザ端末にサービスを提供するように配分される、当該リソース配分ユニットと、
を含み、
前記基地局のスケジューラが、前記基地局部分集合及びスケジューリングスロット上のユーザ端末伝送のスケジューリングを行うように動作可能であり、前記スケジューリングスロットそれぞれにおいて、１つ又は複数のユーザ端末が、それぞれのユーザに従属した基地局クラスタによって、伝送のスケジューリングが行われる、
無線ネットワーク。
【請求項１９】
前記リソースの部分が前記リソースの割合である、請求項１８に記載の無線ネットワーク。
【請求項２０】
少なくとも１つの基地局部分集合への少なくとも１つのリソース配分について、前記クラスタサイズは単一の値を含む、請求項１８に記載の無線ネットワーク。
【請求項２１】
前記リソース配分ユニットが、クラスタサイズが１以上の少なくとも１つの基地局部分集合への少なくとも１つのリソース配分を行うことにより、前記リソースの部分を配分するように動作可能である、請求項１８に記載の無線ネットワーク。
【請求項２２】
前記リソース配分ユニットが、ネットワーク効用基準に基づいて前記リソースの部分を配分するように動作可能である、請求項１８に記載の無線ネットワーク。
【請求項２３】
前記リソースの部分が、利用可能なリソースの割合であり、前記リソース配分ユニットが、前記リソースの部分を配分して前記ネットワーク効用基準を増大させるように動作可能である、請求項２２に記載の無線ネットワーク。
【請求項２４】
前記スケジューラが、前記基地局部分集合上のユーザ端末伝送のスケジューリングを行うように動作可能であり、
スロットのスケジューリングが、リソース配分メカニズムにより配分されたリソースの割合で各基地局クラスタから各ユーザ端末への伝送のスケジューリングを行うことを含む、請求項１８に記載の無線ネットワーク。
【請求項２５】
前記スケジューラが、前記基地局部分集合上のユーザ端末伝送のスケジューリングを行うように動作可能であり、
スロットのスケジューリングが、各基地局と前記各基地局からの伝送のスケジューリングが行われるユーザ端末との間のチャンネル状態情報に基づいて前記各基地局で局所的に設計されたプリコーディングビームを用いて、第１の基地局集合からユーザ端末へのスケジューリング伝送が前記第１の基地局集合の前記各基地局から前記ユーザ端末への同一符号化データの同時伝送に基づいた状態でスケジュールを生成することを含む、請求項１８に記載の無線ネットワーク。
【請求項２６】
実行可能命令が格納された１つ又は複数のコンピュータ可読記憶媒体を有する製造品であって、
前記実行可能命令が実行された場合に、複数のユーザ端末への伝送及び前記ユーザ端末への同時伝送のスケジューリングを行う複数の基地局を有する無線ネットワークであって、各ユーザ端末が単一の基地局によるサービス提供又は複数の基地局による共同でのサービス提供を受ける当該無線ネットワーク、においてリソースを配分する方法を実行させ、
前記方法が、
前記複数の基地局のうちの基地局部分集合が利用できる前記リソースの部分を配分して、２つ以上の基地局を備えた少なくとも１を含むクラスタサイズの基地局クラスタからユーザ端末部分集合にサービスを提供するステップであって、前記リソースの部分がそれぞれ、ユーザに従属した基地局クラスタを介して１つのユーザ端末にサービスを提供するように配分される、当該提供するステップと、
前記基地局部分集合及びスケジューリングスロット上のユーザ端末伝送のスケジューリングを行うステップであって、前記スケジューリングスロットそれぞれにおいて、１つ又は複数のユーザ端末が、それぞれのユーザに従属した基地局クラスタによって、伝送のスケジューリングが行われる、当該行うステップと、
を含む、
製造品。
【請求項２７】
前記リソースの部分が前記リソースの割合である、請求項２６に記載の製造品。
【請求項２８】
少なくとも１つの基地局部分集合への少なくとも１つのリソース配分について、前記クラスタサイズは単一の値を含む、請求項２６に記載の製造品。
【請求項２９】
前記提供するステップが、クラスタサイズが１以上の少なくとも１つの基地局部分集合への少なくとも１つのリソース配分を行うことを含む、請求項２６に記載の製造品。
【請求項３０】
前記提供するステップが、ネットワーク効用基準に基づいてリソースの部分を配分することを含む、請求項２６に記載の製造品。
【請求項３１】
前記リソースの部分が、利用可能なリソースの割合であり、利用可能なリソースの前記割合を配分することが、前記ネットワーク効用基準を増大させることである、請求項３０に記載の製造品。
【請求項３２】
前記行うステップが、リソース配分メカニズムにより配分されたリソースの割合で各基地局クラスタから各ユーザ端末への伝送のスケジューリングを行うことを含む、請求項２６に記載の製造品。
【請求項３３】
前記行うステップが、各基地局と前記各基地局からの伝送のスケジューリングが行われるユーザ端末との間のチャンネル状態情報に基づいて前記各基地局で局所的に設計されたプリコーディングビームを用いて、第１の基地局集合からユーザ端末へのスケジューリング伝送が前記第１の基地局集合の前記各基地局から前記ユーザ端末への同一符号化データの同時伝送に基づいた状態でスケジュールを生成することを含む、請求項２６に記載の製造品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本特許出願は、２０１５年３月１２日に出願された対応する米国特許仮出願第６２／１３２，３４７号「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｆｏｒ  Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  ａｎｄ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ  Ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ  Ｍａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ」の優先権を主張して援用する。
【０００２】
[0002]本発明の実施形態は、無線通信の分野に関する。より詳細には、本発明の実施形態は、単一地点（例えば、セルラー）又は多地点協調伝送によって基地局がユーザと連絡する無線通信システムにおけるリソース配分に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]大規模多入力多出力（ＭＩＭＯ）技術の使用に依拠した高密度なセルラーネットワーク配置は、将来的な無線アクセス技術の非常に魅力的な候補となってきている。この一部は、大規模ＭＩＭＯによって、各伝送リソース要素上で多数の高レートストリームを多重化できるため、基地局（ＢＳ）ごとのスループットが非常に高くなる可能性があることに起因する。大規模ＭＩＭＯは、高密度（狭小セル）配置上での使用に際して非常に魅力的であるため、既存の配置に関して、単位面積ごとのスループットが大幅に増大し得る。
【０００４】
[0004]狭小セルネットワークにおいては、不均一なトラヒック負荷配分が主要な課題と考えられる。負荷を効率的に分散できない場合、（狭小セルの使用による）ネットワークアクセスポイントの高密度化の結果として期待される性能利得は、ユーザ群において非常に不均一な分布となる可能性がある。狭小セル全体にわたってユーザ負荷を動的に設定する様々な負荷分散技術が提案されている。これらの技術は一般的に、従来の物理（ＰＨＹ）層手法を考慮して設計されており、１つのＢＳが最大１つのユーザに対して、特定の周波数及び時間リソースにてサービスを提供する。ただし、現在のところ、ＰＨＹ層における主要な利得は、マルチビュー（ＭＵ）−ＭＩＭＯ、特に大規模ＭＩＭＯによるものと一般的に認められている。
【０００５】
[0005]大規模ＭＩＭＯにおける負荷分散のための現行の技術には、多くの重大な制約がある。まず、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送におけるユーザレートが単に、広域の信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）の関数ではなく、一般的にはスケジューリング集合及びチャンネル構成によって決まることを考えると、得られる負荷分散技術は、任意の直接的なリソース効率の良い様態では拡張できない。さらに、互恵性大規模ＭＩＭＯ  ＴＤＤの性質により、ユーザからの単一のアップリンクパイロットブロードキャストを前提とすると、ユーザと近接するすべてのＢＳとの間のリンクにおける広域のＳＩＮＲが得られる。このような状況において、集中型プロセッサは、ユーザとの交換を伴わずに、これらユーザにサービスを提供するＢＳ集合におけるユーザ群のＵＴ（ユーザ端末）−ＢＳ関連性を決定することができる。このような中央制御装置を用いてＢＳ間の負荷分散（すなわち、ＢＳ全体でのユーザ負荷の分散）及びＢＳそれぞれにおける伝送のスケジューリングの両者を行うと、中央制御装置に演算負荷が掛かる。
【発明の概要】
【０００６】
[0006]本明細書においては、無線通信システムにおけるリソース配分のための方法及び装置を開示する。一実施形態において、この方法は、複数の基地局のうちの基地局部分集合が利用できるリソースの部分を配分して、２つ以上の基地局を備えた少なくとも１を含むクラスタサイズの基地局クラスタからＵＴ（ユーザ端末）部分集合にサービスを提供するステップであり、リソースの上記部分がそれぞれ、ユーザに従属した基地局クラスタを介して１つのＵＴ（ユーザ端末）にサービスを提供するように配分される、ステップと、基地局部分集合及びスケジューリングスロット上のＵＴ（ユーザ端末）伝送のスケジューリングを行うステップであり、スケジューリングスロットそれぞれにおいて、１つ又は複数のユーザ端末が、それぞれのユーザに従属した基地局クラスタによって、伝送のスケジューリングが行われる、ステップと、を含む。
【０００７】
[0007]本発明は、以下に示す詳細な説明及び本発明の種々実施形態に関する添付の図面によって、より深く理解される。ただし、これらは、本発明を特定の実施形態に限定するものと解釈すべきではなく、説明及び理解を目的としているに過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一連のネットワーク制御装置を用いた無線ネットワーク全体でのリソース配分の一例を示した図である。
【図２】セルラースケジューラ全体における負荷分散器及び分散ＭＩＭＯを介してユーザにサービスを提供するクラスタスケジューリングモジュールにより実行されるリソース配分プロセスのフロー図である。
【図３】負荷分散を行う負荷分散器により実行されるプロセスの一実施形態のデータフロー図である。
【図４】クラスタスケジューラユニットで実行されるスケジューリングプロセスの一実施形態のデータフロー図である。
【図５】クラスタスケジューラユニットにより実行されるような瞬時スケジューリングを行うプロセスの一実施形態を示したデータフロー図である。
【図６】基地局の一実施形態のブロック図である。
【図７】無線ネットワーク上でリソースを配分する方法の一実施形態のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[0008]本発明の実施形態は、異なるサイズのセルを備えた層を伴う単層及び多層無線ネットワークにおける同時ユーザ伝送の負荷分散、リソース配分、及びスケジューリングのための方法及び装置を含む。本発明の実施形態は、大型配列ＢＳを備えたネットワークを介してユーザにサービスを提供するオプションを提供するものであり、異なるユーザは、それぞれの好適なＢＳ（例えば、セルラーモード）又はそれぞれの好適なＢＳクラスタ（例えば、ＣｏＭＰモード）によりサービスが提供される。一実施形態によれば、伝送リソースは、ユーザ群全体にわたるセルラー及びＣｏＭＰ伝送のＯＦＤＭ平面上でネットワーク全体にわたって効率的に配分される。特に、本発明の一実施形態では、分散ＭＩＭＯと称する特定のＣｏＭＰ形態を利用するが、これは、セルエッジユーザのＣｏＭＰ利得を単に得られるだけでなく、簡単な動作並びに体系的なリソース配分及び負荷分散によって獲得可能である。一実施形態において、ユーザクラスタのリソースを配分する方法では、異なる時間的尺度で実行される開示動作の組み合わせを利用する。
【００１０】
[0009]本発明の実施形態は、ユーザへのセルラー又はＣｏＭＰ伝送の提供を可能にする。具体的に、一実施形態において、伝送リソースは、ネットワーク中の各ＢＳで配分されることにより、セルラーモード（すなわち、単一のＢＳによる）及び／又は分散ＭＩＭＯ（ＣｏＭＰ）モードの大規模ＭＩＭＯ伝送において、ユーザにサービスを提供する。一実施形態において、これらのメカニズムは、各伝送リソース上において、ユーザが所与のクラスタサイズのＢＳによるトポロジ全体でサービスを受ける特定のアーキテクチャに依拠する。一実施形態において、これらのメカニズムでは、各ユーザ端末と「隣接」ＢＳ部分集合との間の広域の受信信号パワー情報に関する知識を用いて、より粗い時間的尺度での配分によりサイズ１（セルラー）、２等から最大クラスタサイズまでのクラスタの各ユーザにサービスを提供するリソースのほか、各ケースでユーザにサービスを提供するＢＳの（１つ又は複数の）クラスタを決定する。その後、（本明細書に開示の）スケジューリングメカニズムによって、より細かい尺度で伝送リソースを配分する。一実施形態において、これらのスケジューリングメカニズムの目標は、上記のより粗い時間的尺度のリソース配分を実現することである。
【００１１】
[0010]なお、本開示の全体を通して、用語「ユーザ」、「ユーザ端末」、及び「クライアント」は、区別なく使用している。
【００１２】
[0011]本明細書においては、セルラー及びＣｏＭＰ大規模ＭＩＭＯ伝送を伴う異種無線ネットワーク上での効率的なネットワーク全体の負荷分散及びスケジューリングを可能にする方法及び装置のクラスを開示する。これらのアーキテクチャ及び関連する技術を用いることにより、単層及び多層無線ネットワーク上での効率的且つ拡張可能な動作を提供可能である。これらのネットワークの特殊な例は、狭小セル、マクロセル、又は異種配置である。
【００１３】
[0012]本発明の実施形態によれば、粗い時間リソース配分及びより細かい時間リソース配分の両メカニズムの組み合わせの使用により、ユーザの関連付け及びスケジューリングと併せて、効果的なネットワーク全体の負荷分散が可能となる。
【００１４】
[0013]負荷分散は、システム中でのユーザ端末の移動及び進入又は存在によって、周期的に実行及び／又は更新される。ただし、本明細書においては、本発明に関連する負荷分散メカニズムを具体的に説明するため、ネットワーク状態の単一事例に焦点を当てている。このような状況において、この方法は、ユーザ端末の伝送用クラスタとの関連付け及びユーザ／クラスタ関連対の同時伝送のスケジューリングを行うメカニズムを提供する。開示のメカニズムは、所与の有限サイズの地理的エリアに適用されるが、例えばＨ．Ｐａｐａｄｏｐｏｕｌｏｓ及びＯ．Ｂｕｒｓａｌｉｏｇｌｕによる２０１５年６月１２日に出願された米国特許出願第１４／７３８，５６５号「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｓｃａｌａｂｌｅ  Ｌｏａｄ  Ｂａｌａｎｃｉｎｇ  Ａｃｒｏｓｓ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ  ＭＩＭＯ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ」に開示の他の方法と組み合わせて使用した場合に、容易に拡張可能とすることができる。
【００１５】
[0014]負荷分散器がユーザ端末とＢＳクラスタとの間でリソースを配分して、ユーザフェアネス及びネットワーク性能を考慮に入れたデータ伝送を行うメカニズムを開示する。より粗い時間的尺度のリソース配分は、開示のスケジューリングメカニズムの使用によって、より細かいスケジューリング時間的尺度で実現される。
【００１６】
[0015]一実施形態において、負荷分散に寄与するメカニズムは、（経時的にゆっくりと変化する）ユーザとＢＳとの間の広域のフェージング特性等、ユーザと隣接ＢＳとの間の広域の受信パワーを示す情報を入力として使用する。また、本明細書に開示の方法によれば、ネットワーク全体にわたるリソースの反復的及び／又は動的（適応的）な負荷分散が可能となる。一実施形態において、負荷分散は、ユーザ／クラスタ対全体にわたるアクティビティ割合（ａｃｔｉｖｉｔｙ  ｆｒａｃｔｉｏｎ）の配分の選定すなわちユーザ端末及びＢＳクラスタの各組み合わせに対するリソースの割合の配分によって実行される。所与の間隔から次の間隔までに更新されるオンライン負荷分散法についても、開示のメカニズムの直接的な拡張である。
【００１７】
[0016]一実施形態において、ユーザとＢＳクラスタとの間の任意のアクティビティ割合は、ネットワークが（マクロ的な時間的尺度で）配分することにより、分散ＭＩＭＯ伝送を介して所与のＢＳクラスタからユーザにサービスを提供すべきリソースの「所望の」割合を表す。また、本発明の実施形態には、これらのアクティビティ割合をスケジューリングポリシーに変換するメカニズムを含む。これらのスケジューリングポリシーは、負荷分散器が提供する所望のアクティビティ割合レベルにおいて、スケジューリング対（ユーザ、サービスを提供するＢＳクラスタ）を対象とする。一実施形態において、これらのスケジューリングポリシーは結果として、ユーザに伝送のスケジューリングが行われた各リソースブロックにおいて各スケジューリングユーザに割り当てられるパイロット範囲（ｐｉｌｏｔ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）を決定する。なお、所与の分散ＭＩＭＯアーキテクチャにより、一実施形態において、ユーザは、当該ユーザのスケジューリングが行われたリソースブロック（ＲＢ）のほか、ユーザのスケジューリングが行われたＲＢ内でユーザに配分されるパイロット範囲を認識しているが、任意所与のＲＢ内でユーザにサービスを提供するＢＳクラスタを認識している必要はない。
【００１８】
[0017]本明細書に開示の方法及び装置によれば、広範なフェアネス基準に基づく負荷分散及びネットワーク全体の最適化が可能である。また、本発明の実施形態は、互恵性大規模ＭＩＭＯとの関連で提示しているが、小規模又は大規模なＭＩＭＯについて、フィードバックに基づくＭＩＭＯ技術を適用することも可能である。
【００１９】
[0018]本発明の実施形態は、最先端の負荷分散及びスケジューリング手法に関して、以下のような利点のうちの１つ又は複数を有する。
１）本発明の実施形態によれば、セルラーのみならず多地点協調（ＣｏＭＰ）伝送について、大規模ＭＩＭＯ配置の多層無線ネットワーク全体にわたる堅牢且つ実用的な負荷分散が可能である。
２）本発明の実施形態は、異なるＢＳ全体にわたるユーザ／データ同期を要するが、ＢＳ間のチャンネル状態情報の交換は要しないＣｏＭＰ伝送（本明細書においては、分散ＭＩＭＯと称する）の使用に依拠する。
３）本発明の実施形態は、ユーザ及びＢＳクラスタ全体にわたって伝送リソースを区分化することにより、各ユーザと各ＢＳ又はＢＳクラスタとの間のアクティビティ割合の形態で、ユーザがそれぞれの好適なモード（例えば、一実施形態においてはセルラー又はＣｏＭＰ）においてサービスを受ける負荷分散メカニズムに依拠する。これらのアクティビティ割合の配分により、ネットワーク伝送リソースは、ユーザ群全体にわたって、マクロ的な時間的尺度で効率的且つ公平に分布される。
４）本発明の実施形態は、負荷分散器が提供するアクティビティ割合の配分がマクロ的な時間的尺度と整合するように、ネットワーク全体にわたってリソースブロックレベルで伝送リソースを配分するスケジューリングアーキテクチャ及びメカニズムを示す。
５）静的なシナリオにおいて、本明細書に記載の技術は、それぞれのセルラーのみの大規模ＭＩＭＯのものに対して、有意なネットワーク全体の性能利益をもたらす。
６）本発明の実施形態によれば、異なる層、帯域、或いはＢＳに対して異なるフェアネス基準を使用することにより、異なるメーカ製品間の相互運用が可能となる。
【００２０】
[0019]本発明の１つ又は複数の実施形態により解決される課題は、以下の通りである。
１）各ユーザ端末に関して、好適な関連ＢＳ（セルラー伝送の場合）及び／又は好適な関連ＢＳクラスタ（分散ＭＩＭＯ伝送の場合）を選定するメカニズム。
２）大規模ＭＩＭＯ狭小セルのネットワーク上のセルラー及び分散ＭＩＭＯ伝送に関してユーザに与えられたネットワーク伝送リソースの割合の最適配分。
３）スケジューリングポリシー：これらのポリシーは、セルラー大規模ＭＩＭＯ又は分散大規模ＭＩＭＯ伝送に関して、リソースブロックレベルで各ＢＳにおいて伝送リソースをユーザに配分することにより、最適なリソース割合配分を実現する。
４）無線ネットワーク全体にわたるセルラー及び分散ＭＩＭＯの調和的な使用を可能とするユーザ関連付け、リソース配分、及びスケジューリング方法：開示の方法によれば、ネットワーク全体にわたって、ユーザに対する伝送リソースの柔軟な配分が可能になるとともに、各ユーザ端末について、伝送モード（セルラー又は分散ＭＩＭＯ）及びサービス提供ＢＳ（セルラーの場合は１つ、分散ＭＩＭＯの場合はクラスタ）の選定を最適化可能である。
【００２１】
[0020]本発明の実施形態には、無線ネットワーク全体にわたるセルラー及び分散大規模ＭＩＭＯの調和的且つ最適な使用を可能としつつ、無線ＨｅｔＮｅｔにおいて負荷を分散する方法及び装置を含む。分散ＭＩＭＯは、異なるＢＳ間でのチャンネル情報の交換を要しない特定のＣｏＭＰ形態である。複数の隣接ＢＳからセルエッジユーザにサービスを提供することにより、分散ＭＩＭＯは、セルエッジへのサービス提供に際して、スペクトル効率の利益をもたらし得る。本発明の実施形態を適用することにより、大規模ＭＩＭＯ狭小セルの多層ネットワーク上で負荷分散を容易に実行可能であるとともに、セルラー及び分散ＭＩＭＯ伝送を行うことができる。本発明の実施形態によれば、互恵性ＭＵ−ＭＩＭＯのセルラー及び分散ＭＩＭＯ伝送のユーザスケジューリングと併せて、リソース効率の良い実用的で動的に適応した負荷分散が可能となる。
【００２２】
[0021]本発明の実施形態は、アンテナ配列が大きくてユーザ数の多いＴＤＤ単層及び多層配置における互恵性セルラー及び分散ＭＵ−ＭＩＭＯのネットワーク動作を向上させる。本発明の実施形態によれば、セルラー及び分散ＭＩＭＯ伝送のすべての層及びすべてのセルにわたる負荷分散が可能になるとともに、ネットワーク全体にわたって、すべての層及びＢＳに伝送リソースを公平に配分することにより、（セル中心又はセルエッジのいずれであれ）すべてのユーザに対して同時に、高い多重化利得を実現可能である。
【００２３】
[0022]以下の説明においては、多くの詳細を示すことによって、本発明をより詳しく説明する。ただし、当業者には、本発明がこれらの具体的詳細なく実施可能であることが明らかとなろう。他の例では、周知の構造及び機器を詳しく示すのではなく、ブロック図の形態で示すことによって、本発明が分かり難くならないようにする。
【００２４】
[0023]以下の詳細な説明の一部は、コンピュータメモリ内でのデータビットに対する動作のアルゴリズム及び記号表現の観点で提示する。これらのアルゴリズム的記述及び表現は、データ処理技術分野の当業者がその業務内容を最も効果的に他の当業者に伝えるために使用する手段である。ここでのアルゴリズムは一般的に、所望の結果に至る首尾一貫した一連のステップと考えられる。これらのステップは、物理量の物理的操作を必要とするものである。通例、これらの量は、必須ではないものの、格納、移動、組み合わせ、比較、及び別の方法で操作可能な電気的又は磁気的信号の形態を取る。これらの信号は、主に共用のために、ビット、値、要素、記号、文字、用語、数字等として表すのが好都合な場合があることが分かっている。
【００２５】
[0024]ただし、これらの用語及び類似用語はすべて、適当な物理量と関連付けられることになり、これらの量に適用される使い勝手の良いラベルに過ぎない点に留意すべきである。以下の説明から明らかな別段の具体的記述がない限り、当然のことながら、本明細書の全体にわたって、「処理」、「演算」、「計算」、「決定」、「表示」等の用語を用いた説明は、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリ内で物理（電子）量として表されるデータを操作して、コンピュータシステムのメモリ若しくはレジスタ、又はそのような他の情報ストレージ、伝送若しくは表示機器内で物理量として同様に表される他のデータに変換するコンピュータシステム又は類似の電子計算機の作用及び処理を表す。
【００２６】
[0025]また、本発明は、本明細書の動作を行う装置に関する。この装置は、所要目的のために特別に構成したものであってもよいし、格納されたコンピュータプログラムによって選択的に起動又は再設定される汎用コンピュータを備えていてもよい。このようなコンピュータプログラムは、フレキシブルディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、及び光磁気ディスク等の任意の種類のディスク、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ），ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気若しくは光カード、又は電子的命令の格納に適し、それぞれがコンピュータシステムバスに結合された任意の種類の媒体等のコンピュータ可読記憶媒体に格納されていてもよいが、これらに限定されない。
【００２７】
[0026]本明細書に提示のアルゴリズム及び表示は、任意特定のコンピュータ又は他の装置と本質的に関連するものではない。本明細書の教示内容に係るプログラムと併せて、様々な汎用システムを使用するようにしてもよい。或いは、より特殊な装置を構成して所要の方法ステップを実行するのが好都合な場合もある。これらの多様なシステムに必要な構造は、以下の説明により明らかとなろう。また、本発明は、任意特定のプログラミング言語を参照して記述したものではない。当然のことながら、本明細書に記載の本発明の教示内容は、多様なプログラミング言語を用いて実装するようにしてもよい。
【００２８】
[0027]機械可読媒体は、機械（例えば、コンピュータ）が読める形態の情報を格納又は送信する任意の機構を含む。例えば、機械可読媒体としては、リードオンリーメモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス等が挙げられる。
【００２９】
概要
[0028]本発明の実施形態には、無線ネットワーク全体でセルラー及び分散ＭＩＭＯのリソースを配分するメカニズムを含み、各ユーザ端末に関して、（ｉ）伝送モードの選定（セルラー又は分散ＭＩＭＯ）並びに（ｉｉ）セルラーの場合のサービス提供ＢＳ及び分散ＭＩＭＯの場合のＢＳクラスタの選定を改善可能である。一実施形態において、方法は、以下を組み合わせることによって、所与の有限な地理的エリア上でこれを実現することに依拠する。
・粗い（例えば、ユーザ関連の）時間的尺度でネットワーク伝送リソースの割合をユーザに配分してセルラー及び分散ＭＩＭＯ伝送を行う方法を含む、リソース配分及び負荷分散のためのメカニズム。
・より細かい（例えば、リソースブロックの）時間的尺度でセルラー及び分散ＭＩＭＯ伝送のユーザ伝送のスケジューリングを行って、より粗い時間的尺度のリソース配分を実現するポリシー。
【００３０】
[0029]実施形態の説明を簡素化するため、一実施形態においては、システム中のすべてのユーザのデータをネットワークが有する「フルバッファ」シナリオを仮定する。また、一般性を失わずに説明を容易化するため、無線システムが十分に「負荷の掛かった」システムであり、（平均して）サービスを受けるＢＳ当たりのユーザ端末数が、各ＢＳにより各リソースブロック内で同時にサービスを提供可能な端末数よりもはるかに多いものと仮定する。
【００３１】
[0030]ＢＳからユーザ端末への伝送リソースの配分がネットワーク全体の性能に及ぼす影響を捕捉するフェアネス基準をオペレータが選定済みであるものと仮定する。このフェアネス基準は、ネットワークオペレータが採用するユーザフェアネス目的を捕捉する。一実施形態において、このフェアネス基準は、当技術分野において周知のαフェアネス関数のクラスによる。α値は、オペレータにより選定され、オペレータが採用する（本質的に主観的な）フェアネスの概念を反映する。例えば、αに値１を選定することは、オペレータによりプロポーショナルフェアスケジューリング（ＰＦＳ：Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｆａｉｒ  Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ）が採用されることを暗示している。例えば、セルラーのみの大規模ＭＩＭＯ伝送において、各ユーザが単一のＢＳと一意に関連付けられている場合、ＰＦＳを使用すると、ＢＳと関連付けられたすべてのユーザには、ＢＳのスケジューリング伝送リソースの同等部分が配分される。ただし、この割合は、異なるＢＳと関連付けられるユーザの数が変化し得るため、ＢＳごとに異なる可能性がある。これに対して、αを１より大きく選択することは、例えば「エッジ」ユーザ等、「ピークレート」が低い（チャンネル不良の）ユーザにサービスを提供するため、ＢＳがより多くの伝送リソースを提供することを意味する。「ハード」（又は、最大／最小）フェアネスと称するα→∞の極端な場合、オペレータは、チャンネル品質に関わらず、すべてのユーザに同じレートである平均レートが提供されるようにリソースを分割する。この場合、チャンネル品質不良のユーザには、ＢＳによってより多くの伝送リソースが配分されるため、すべてのユーザが同じ平均スループットを得る。
【００３２】
[0031]本明細書に開示の方法では、オペレータがフェアネス基準を選定する状況において、セルラー及び分散ＭＩＭＯ伝送の両者でリソースを配分する。一実施形態においては、ネットワーク伝送リソースが異なるチャンク（例えば、連続する部分集合）に分割されるアーキテクチャに対するリソース配分メカニズムを提示する。一実施形態においては、各チャンクの使用により、所与の固定サイズ（セルラー伝送に対応するサイズ１）のＢＳクラスタからの分散ＭＩＭＯ伝送をユーザ端末にサービス提供する。一実施形態においては、異なる各チャンクの使用により、所与の固定クラスタサイズ部分集合のＢＳクラスタからの分散ＭＩＭＯ伝送をユーザ端末にサービス提供する。一実施形態においては、異なる各チャンクの使用により、１より大きな所与の固定サイズのＢＳクラスタからの分散ＭＩＭＯ伝送及びセルラー伝送をユーザ端末にサービス提供する。
【００３３】
[0032]一実施形態において、負荷分散メカニズムでは、（ユーザ部分集合の）各ユーザとその隣接ＢＳそれぞれとの間の信号強度を示す情報を考慮に入れる。この情報は、例えばＤ．Ｂｅｔｈａｎａｂｈｏｔｌａ、Ｏ．Ｂｕｒｓａｌｉｏｇｌｕ、Ｈ．Ｐａｐａｄｏｐｏｕｌｏｓ、及びＧ．Ｃａｉｒｅによる２０１３年１２月に出願された米国特許仮出願第６１／９１４，３１９号及び国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１４／０６８３２３「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ，  Ｌｏａｄ  Ｂａｌａｎｃｉｎｇ，  ａｎｄ  Ｐｉｌｏｔ−Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔｓ  ｉｎ  Ｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔｙ−Ｂａｓｅｄ  ＭＩＭＯ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｓ」、Ｈ．Ｐａｐａｄｏｐｏｕｌｏｓ及びＯ．Ｂｕｒｓａｌｉｏｇｌｕによる２０１５年６月１２日に出願された米国特許出願第１４／７３８，５６５号「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｓｃａｌａｂｌｅ  Ｌｏａｄ  Ｂａｌａｎｃｉｎｇ  Ａｃｒｏｓｓ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ  ＭＩＭＯ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ」、並びにＨ．Ｐａｐａｄｏｐｏｕｌｏｓ及びＯ．Ｙ．Ｂｕｒｓａｌｉｏｇｌｕによる２０１５年１２月２８日に出願された米国特許出願第１４／９８０，７８１号「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｕｓｅｒ／Ｂａｓｅ−ｓｔａｔｉｏｎ  Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ  ａｎｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  Ａｃｈｉｅｖｉｎｇ  Ｌｏａｄ  Ｂａｌａｎｃｉｎｇ  Ａｃｒｏｓｓ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｍｕｌｔｉ−Ｂａｎｄ  Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ」等に開示の様々な方法で得られる。この情報に基づいて、各チャンクへのリソースの割合の配分及び（ユーザ、ＢＳクラスタ）対への各チャンク内のリソースの割合の配分を行う負荷分散メカニズムを開示する。一実施形態において、これらの配分は一般的に、スケジューリング情報を特定しない。より粗い時間的尺度での伝送のためにユーザ端末及びＢＳクラスタに配分される総伝送リソースの割合を示しているからである。現実的な一実施態様においては、ユーザ端末とＢＳクラスタとの間のこれらリソース配分の割合が数秒ごとに再更新されるようになっていてもよい一方、チャンク全体にわたるリソースの分割が同じレート或いはより遅いレートで再配分されるようになっていてもよい。これに対して、スケジューリングメカニズムは通常、ミリ秒又は数十ミリ秒のオーダの時間的尺度で動作するようになっていてもよい。
【００３４】
[0033]なお、開示のメカニズムは、大規模ＭＩＭＯ動作を伴う異種ネットワーク又は大規模ＭＩＭＯ動作を伴わない異種ネットワークと併用可能である。なお、本提案のメカニズムでは、従来の配置のように、狭小セルを目的とした発見的な「バイアス」関連性を使用する必要がない。実際には、本明細書に開示の体系的なリソース配分メカニズムを介して暗黙的に実行される。
【００３５】
[0034]本明細書においては詳述していないものの、提示のメカニズムを直接的に拡張することによって、オペレータは、差別化サービスをそのクライアント端末に対して容易に提供できると同時に、ネットワーク全体での負荷分散並びに調和的なリソース配分の提供によるセルラー及びＣｏＭＰ伝送が可能である。
【００３６】
[0035]本明細書に開示の実施形態においては、図１に示すように、ネットワーク制御装置の組み合わせによってネットワーク全体のリソース配分が取り扱われ、各制御装置が地理的エリアを網羅する（また、各制御装置が網羅する地理的エリアが重畳する）ものと仮定する。図１を参照して、２つのエリア１０１及び１０２にはそれぞれ、所与の制御装置（それぞれ、制御装置１及び２）がサービスを提供しているユーザ端末を示している。一実施形態において、各制御装置は、当該制御装置がエッジを共有する各ＢＳにより提供されたリソースを介して、ユーザ端末エリアにサービスを提供する。各制御装置は、図１のエッジによって、当該制御装置がサービス提供する地理的エリアのユーザ端末に対して潜在的にサービス提供可能な狭小及びマクロＢＳの部分集合に接続されている。本発明の実施形態には、このような１つの制御装置の動作のためのメカニズムを含む。具体的には、より粗い時間的尺度でのリソース配分割合及びより細かい時間的尺度でのスケジューリングの組み合わせであって、ネットワーク制御装置の地理的エリアのＢＳによって当該制御装置に配分された伝送リソースを用いて当該エリアのユーザ端末にサービス提供可能なメカニズムを開示する。
【００３７】
[0036]本開示の全体にわたって不要な表記の量を減らすため、開示のメカニズムでは、「隔離状況」で作用する上記のような制御装置を記載することによって、当該制御装置がそのエリアのＢＳによりすべてのリソースを利用できるようにする。図１に示す一般的な状況の拡張は、Ｈ．Ｐａｐａｄｏｐｏｕｌｏｓ及びＯ．Ｂｕｒｓａｌｉｏｇｌｕによる２０１５年６月１２日に出願された米国特許出願第１４／７３８，５６５号「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｓｃａｌａｂｌｅ  Ｌｏａｄ  Ｂａｌａｎｃｉｎｇ  Ａｃｒｏｓｓ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ  ＭＩＭＯ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ」の拡張可能な負荷分散方法と本明細書に提示の方法を組み合わせて使用することにより、容易に実現可能である。同様に、異なる帯域上でユーザが同時にサービスを受け得る複数帯域及び／又は差別化サービス上の動作（例えば、キャリアアグリゲーション）の背景においては、開示の制御装置実体動作の直接的な拡張を伴う実施形態の使用によって、ユーザが調和的なセルラー及びＣｏＭＰ伝送による複数帯域上でのサービスを適正に受けられるようになる。
【００３８】
[0037]図２は、ネットワークリソース配分メカニズムの一実施形態に対応するブロック図を示している。図２を参照して、リソース配分は、負荷分散器３１０によって、セルラースケジューラ３２０−１及び分散ＭＩＭＯを介してユーザにサービスを提供するクラスタスケジューリングモジュール３２０−２、３２０−３、・・・、３２０−Ｌｍａｘ全体に行われる。一実施形態において、クラスタＬのスケジューラ３２０−Ｌは、ユーザに従属したＬ個のＢＳクラスタから、そのユーザそれぞれのスケジューリングを行う。より具体的には、負荷分散器３１０は、各基地局ユニットと個々のユーザ端末との間のダウンリンク（ＤＬ）伝送中の広域受信パワー（又は、広域ＳＩＮＲ）を示す入力を各ＢＳユニットから取得する。負荷分散器３１０は、セルラースケジューラユニット３２０−１と結合されており、場合により、複数のクラスタスケジューラユニット３２０−２、３２０−３、・・・、３２０−Ｌｍａｘと結合されている。負荷分散器３１０は、セルラースケジューラユニット３２０−１及びクラスタスケジューラユニット３２０−２、３２０−３、・・・、３２０−Ｌｍａｘの間でリソースの割合を配分する。一実施形態において、負荷分散器３１０は、ユニット３２０−Ｌに対して、ユニット３２０−Ｌによりサービスが提供されるユーザ集合、ユニット３２０−Ｌによりサービスが提供される各ユーザへのサービス提供のために使用すべきサイズＬのクラスタ、及び（ユニット３１０によるユニット３２０−Ｌへの配分に際して）ユニット３２０−Ｌが利用できる伝送リソースのうちユーザに配分される伝送リソースの割合を指定する。
【００３９】
[0038]図３は、負荷分散器３１０により実行される負荷分散プロセスの一実施形態のフロー図である。図３を参照して、負荷分散器３１０は、各ＢＳにより提供されたユーザ端末部分集合及び当該ＢＳからの受信信号パワー又はＳＩＮＲに関する情報を使用して、セルラーモードでの１つ若しくは複数のＢＳ又は分散ＭＩＭＯモードでの異なるＢＳクラスタによるサービスを受ける場合に各ユーザに提供可能な瞬時レートの「プロキシ」値を決定する（処理ブロック３１１）。そして、この情報の使用により、クラスタ制御装置全体で伝送リソース（例えば、ＲＢ）をセルラー及びクラスタアーキテクチャに配分してユーザにサービスを提供する。また、この情報の使用により、３２０−Ｌの形態の各スケジューラユニットによるサービスを受けるユーザ、サイズＬのクラスタのうちサービス提供に使用すべきクラスタ、及びユーザに配分すべきユニット３２０−Ｌの伝送リソースの割合を決定する（処理ブロック３１２）。そして、セルラー及びクラスタスケジューラのＲＢ配分及びアクティビティ割合が出力となる。
【００４０】
[0039]図６は、ＢＳ２００の一実施形態のブロック図である。一実施形態において、ＢＳ装置は、セルラースケジューラユニット３２０−１及びクラスタスケジューラユニット３２０−２、・・・、３２０−Ｌｍａｘにより提供された情報に基づいて、セルラー又は分散ＭＩＭＯモードのユーザ端末に対する伝送のスケジューリングを行う。
【００４１】
[0040]図６を参照して、ＢＳ２００は、ＭＩＭＯ無線伝送の標準モジュールを具備する。ＢＳ２００の送信プロセッサ２１５は、データ源２１０から、１つ又は複数のＵＴ（ユーザ端末）のデータを受信し、各ＵＴ（ユーザ端末）のデータを処理して、すべてのＵＴ（ユーザ端末）にデータシンボルを提供する。プロセッサ２１５は、制御装置／プロセッサ２７０からの制御情報を受信及び処理して、制御シンボルを提供する。また、プロセッサ２７０は、１つ又は複数の基準信号の基準シンボルを生成する。送信（ＴＸ）ＭＩＭＯプロセッサ２２０は、各ＵＴ（ユーザ端末）のデータシンボル、制御シンボル、及び／又は基準シンボルのほか、同じＢＳ２００又は他のＢＳ、リモートラジオヘッド（ＲＲＨ）等の他の無線エンティティと同一配置されたアンテナの基準信号に対するプリコーディングを行う。
【００４２】
[0041]一実施形態において、プロセッサ２２０は、並列の出力シンボルストリームを変調器ＭＯＤ（２３０ａ〜２３０ｔ）に提供する。各変調器２３０は、出力サンプルストリームをさらに処理（例えば、アナログ変換、増幅、フィルタリング、及びアップコンバート）して、ダウンリンク信号を得る。変調器２３０ａ〜２３０ｔからのダウンリンク信号は、それぞれアンテナ２３５ａ〜２３５ｔを介して送信される。
【００４３】
[0042]ＢＳ２００においては、様々なＵＴ（ユーザ端末）のアンテナからのアップリンク信号或いは同じＢＳ２００に同一配置された他のアンテナ又は異なるＢＳ若しくは他の無線エンティティに配置された他のアンテナによるアップリンク信号がアンテナ２３５ａ〜２３５ｔによって受信され、復調器（ＤＥＭＯＤ２３０ａ〜２３０ｔ）により復調される。復調された信号は、ＭＩＭＯ検出器２４０により検出され、受信プロセッサ２４５によりさらに処理されて、復号化データ並びにＵＴ（ユーザ端末）及び他の無線エンティティにより送信された制御情報が得られる。受信プロセッサ２４５は、ＭＩＭＯ検出器からの検出信号を受信して、復号化データをデータシンク２５０に提供するとともに、制御情報を制御装置／プロセッサ２７０に提供する。また、ＤＥＭＯＤ２３０ａ〜２３０ｔにより出力された復調信号は、チャンネルプロセッサ２８０に提供され、ここで、アップリンクチャンネルが推定されるとともに制御装置／プロセッサ２７０に提供されるようになっていてもよい。
【００４４】
[0043]また、図６のＢＳ２００は、校正処理ユニット２８５を具備する。一実施形態において、校正プロセッサ２８５は、制御装置／処理ユニット２７０と制御情報を交換して、制御装置／プロセッサ２７０でＵＬチャンネル推定との併用によりダウンリンクチャンネル推定を構成する校正値を計算する。ダウンリンクチャンネル推定は、ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ２２０に提供されてプリコーディングが行われる。ユニット２８５での処理には、校正のシグナリング及びデータ収集の局面並びに相対的な校正方法の両者を伴うが、これらは、収集データに基づくとともに、場合により、当該ＢＳ及び可能性として他のＢＳにおける任意の送信アンテナノード部分集合の過去の相対校正値を含む付加的なパラメータに基づく。
【００４５】
[0044]また、ＢＳ２００は、スケジューリングユニットであるスケジューラ２１６を具備する。一実施形態において、スケジューラ２１６は、セルラースケジューラユニット３２０−１及びクラスタスケジューラユニット３２０−２、３２０−３、・・・、３２０−Ｌｍａｘからの入力を取得する。スケジューラ２１６は、送信プロセッサユニット２１５とスケジューリング情報を交換する。この情報により、送信プロセッサ２１５は、スケジューリングユーザのデータをデータ源２１０に要求する。また、スケジューラ２１６は、どのアップリンクチャンネル推定値がどのユーザに属するかの情報をチャンネルプロセッサ２８０に提供する。スケジューラ２１６は、セルラースケジューラユニット３２０−１及びクラスタスケジューラユニット３２０−２、３２０−３、・・・、３２０−Ｌｍａｘにより提供された情報を処理する。一実施形態において、セルラースケジューラユニット３２０−１及びクラスタスケジューラユニット３２０−２、３２０−３、・・・、３２０−Ｌｍａｘにより提供される情報には、アクティビティ割合、様々なスケジューリング制約、及び再利用制約を含む。また、一実施形態において、スケジューラ２１６は、付加的な任意選択としてのリソース区分化ユニット２７５からの入力を取得する。ユニット２７５は、セルラースケジューラユニット３２０−１及びクラスタスケジューラユニット３２０−２、３２０−３、・・・、３２０−Ｌｍａｘからの入力として情報を取得し、この情報を用いて、スケジューラ２１６に提供されるスケジューリング割り当てを決定してもよい。これには、サービスを提供可能なユーザ端末のうちのいくつかに対してＢＳが付加的なリソースを局所的に配分可能となるデータトラヒックの変化を潜在的に伴う動作を含んでいてもよい。
【００４６】
[0045]また、一実施形態において、ＢＳ２００は、基地局と個々のユーザ端末との間のＤＬ伝送中の広域受信パワー（又は、広域ＳＩＮＲ）を示す情報を決定するユニット２９０を具備する。この情報は、負荷分散器３１０に入力として与えられる。
【００４７】
[0046]図７は、複数のユーザ端末（ＵＴ）への伝送及びＵＴ（ユーザ端末）への同時伝送のスケジューリングを行う複数の基地局を有し、各ＵＴ（ユーザ端末）が単一の基地局によるサービス提供又は複数の基地局による共同でのサービス提供を受ける無線ネットワーク上でリソースを配分する方法の一実施形態のフロー図である。このプロセスは、ハードウェア（回路、専用ロジック等）、ソフトウェア（汎用コンピュータシステム又は専用マシン上で動作するもの等）、又は両者の組み合わせを含み得る処理ロジックによって実行される。
【００４８】
[0047]図７を参照して、このプロセスは、複数の基地局のうちの基地局部分集合が利用できるリソースの部分を配分して、２つ以上の基地局を備えた少なくとも１を含むクラスタサイズの基地局クラスタからＵＴ（ユーザ端末）部分集合にサービスを提供するステップであり、リソースの上記部分がそれぞれ、ユーザに従属した基地局クラスタを介して１つのＵＴ（ユーザ端末）にサービスを提供するように配分される、ステップによって開始となる（処理ブロック７０１）。このため、リソースの部分を配分するステップは、クラスタサイズが１以上の少なくとも１つの基地局部分集合への少なくとも１つのリソース配分を行うことを含む。一実施形態において、リソースの上記部分は、当該リソースの割合である。
【００４９】
[0048]一実施形態において、リソースの部分を配分するステップは、ネットワーク効用基準（ｎｅｔｗｏｒｋ  ｕｔｉｌｉｔｙ  ｍｅｔｒｉｃ）に基づいてリソースの部分を配分することを含む。一実施形態において、リソースの上記部分は利用可能なリソースの割合であり、利用可能なリソースの割合を配分することは、ネットワーク効用基準を増大させることである。
【００５０】
[0049]リソースを配分した後、処理ロジックは、基地局部分集合及びスケジューリングスロット上のＵＴ（ユーザ端末）伝送のスケジューリングを行うが、スケジューリングスロットそれぞれにおいては、１つ又は複数のユーザ端末が、それぞれのユーザに従属した基地局クラスタによって、伝送のスケジューリングが行われる（処理ブロック７０２）。一実施形態において、基地局部分集合及びスケジューリングスロット上のＵＴ（ユーザ端末）伝送のスケジューリングを行うステップは、リソース配分メカニズムにより配分されたリソースの割合で、各基地局クラスタから各ユーザ端末への伝送のスケジューリングを行うことを含む。別の実施形態において、基地局部分集合及びスケジューリングスロット上のＵＴ（ユーザ端末）伝送のスケジューリングを行うステップは、各基地局と当該各基地局からの伝送のスケジューリングが行われるユーザ端末との間のチャンネル状態情報に基づいて上記各基地局で局所的に設計されたプリコーディングビームを用いて、第１の基地局集合からユーザ端末へのスケジューリング伝送が当該第１の基地局集合の各基地局からユーザ端末への同一符号化データの同時伝送に基づいた状態でスケジュールを生成することを含む。
【００５１】
システムモデル
[0050]以下、本明細書に開示のセルラー及び分散大規模ＭＩＭＯのリソース配分及びスケジューリングアーキテクチャについて詳細に説明する。一般性を失うことなく、可能性として非常に大きな地理的エリアに拡がったＫ個の単一アンテナユーザにサービスを提供するＪ個のＢＳ／ＡＰ（本明細書においては、用語ＢＳ及びＡＰを区別なく使用する）を含む以下のシナリオに焦点を当てる。ユーザ及びＢＳは、それぞれ添え字ｋ及びｊで示しており、ｋがユーザ集合Ｋ＝｛１、２、・・・、Ｋ｝に、ｊがＢＳ／ＡＰ集合Ｊ＝｛１、２、・・・、Ｊ｝による。また、ＢＳjがＭｊ個のアンテナを有し、Ｍｊ＞＞１であるものと仮定する。
【００５２】
[0051]一実施形態において、ＯＦＤＭ伝送リソースは、「スロット」すなわちリソースブロック（ＲＢ）に分割され、各スロット／ＲＢは、ＯＦＤＭサブキャリア及びシンボルの連続ブロックに対応している。必須ではないが、ブロックフェージングチャンネルモデルを仮定し、各ＲＢ／スロットにおいて、チャンネル係数は一定を維持する。全体的なＲＢにおいて、Ｇｊは、ＢＳjのアンテナとＫ個のユーザとの間のＭｊ×Ｋチャンネル行列を表し、関連するｋ番目のユーザチャンネルは、ｋ番目の列
【数１】
2020036377.tif 000003
により与えられる。ＢＳjとユーザｋとの間のチャンネルは、
【数２】
2020036377.tif 000004
として表され、低速フェージングスカラーβｋｊが距離に基づく経路損失及び位置に基づくシャドーイングを組み合わせた影響を特性化し、ベクトル
【数３】
2020036377.tif 000005
が高速フェージングを捕捉する。各リンクには、独立したレイリーフェージングが生じる、すなわち、ｈｋｊ，ｉは、互いに独立して同一のＣＮ（０，１）分布に従う確率変数であると仮定し、ここで、ＣＮ（０，１）は、ゼロ平均且つ単位分散の複素回転対称ガウス確率変数を表すものとする。
【００５３】
[0052]一実施形態においては、互恵性チャンネル状態情報（ＣＳＩ）の取得を伴うＴＤＤ動作を仮定する。これにより、ユーザｋの近傍のすべてのＢＳアンテナは、ユーザｋが送信したアップリンクパイロットから、ユーザｋに対するＤＬチャンネル係数を推定可能である。これにより、同時にサービスを受けるユーザの数に比例したトレーニングオーバヘッドでの大型アンテナ配列（例えば、Ｍｊ＞＞１）のトレーニングが可能となる。また、フィードバックに基づくＣＳＩ取得とは対照的に、ユーザ端末は、さらなるトレーニングオーバヘッドの負担なく、複数の隣接ＢＳをトレーニング可能である。
【００５４】
[0053]一実施形態において、各ＲＢにおいては、ネットワーク全体にわたるユーザ部分集合がアクティブである。すなわち、伝送のスケジューリングが行われる。アクティブなユーザは、アップリンク（ＵＬ）パイロットを送信する。ネットワークは、隣接ＢＳからこれらのパイロットを受信すると、（端末と隣接ＢＳアンテナとの間の）ＣＳＩを取得して、ＤＬのユーザにサービスを提供する。特に、ＤＬにおいては、単一のＢＳ（セルラー伝送に対応）又は分散ＭＩＭＯ伝送の形態を使用した隣接ＢＳクラスタを介して、所与のＲＢでサービス提供された任意所与のユーザの符号化データが伝送される。Ｐｊ及びＮｊ＝Ｎｊ（ｔ）がそれぞれＢＳjにおける送信パワー及びＲＢtにおいてＢＳjがサービス提供するユーザストリームの数を表し、各ＢＳがＲＢtにおいてサービス提供するすべてのストリームに同じ送信パワーを配分するものと仮定して、ＲＢtにおけるアクティブなユーザｋでの受信信号は、以下の形態で表され得る。
【数４】
2020036377.tif 000006
ここで、ＣはＲＢtにおいてユーザｋにサービスを提供するＢＳクラスタ（集合）を表し、ｓｕはユーザｕの単位パワーストリームを表し、ｆｕｊはＢＳjにおけるユーザｕの単位ノルムプリコーディングベクトルを表し、ｗｋは互いに独立して同一のＣＮ（０，１）分布に従うサンプルを伴う受信機での熱雑音である。
【００５５】
[0054]分散ＭＩＭＯ対セルラーＭＩＭＯ伝送の選定により、各ユーザは、その好適な伝送モードでサービスを受けることができるようになっている。ユーザが異なれば好ましい伝送モードも異なり、セル中心のユーザがセルラー伝送を好むのに対して、セルエッジのユーザはクラスタ伝送を好む。一実施形態においては、セルラー及びクラスタＭＩＭＯ伝送の調和的な使用を目的とし、セルラー及びクラスタＢＳ伝送のユーザ間でネットワークリソースを配分することによって、ネットワーク全体の性能を向上させる。
【００５６】
セルラー大規模ＭＩＭＯの負荷分散
[0055]本明細書に開示のメカニズムの準備においては、セルラー大規模ＭＩＭＯ伝送の背景における負荷分散及びスケジューリングを検討する価値がある。ＢＳjが任意所与のスロット上で伝送可能なＤＬデータストリームの（既定の）数をＳｊが表すものとして、大規模ＭＩＭＯ形態におけるセルラーＨｅｔＮｅｔ動作を考慮することにより、Ｓｊ＞＞Ｍｊとなる。狭域レイリーフェージングがいくつかの緩やかな仮定に従うものとすると、ユーザとＢＳとの間の所与の広域チャンネル係数集合に対して、実現可能なユーザ瞬時レートＲｋｊ（ｔ）を先験的に予測可能である。特に、固定空間負荷Ｓｊ／Ｍｊ＝ｖｊでＳｊ、Ｍｊ→∞となる場合にすべてのｋ∈Ｕｊ及びｊ∈Ｊに対してほとんど確実にＲｋｊ（ｔ）→ｒｋｊとなる決定論的量｛ｒｋｊ｝が存在する。さらに、この「ほとんど確実な」収束は、Ｍｊに対して非常に高速である。
【００５７】
[0056]さらに、ｒｋｊは、システムパラメータの関数であるが、ユーザ／セル関連性及び他のスケジューリングユーザとは無関係である。その結果、ユーザｋの長期平均スループットは、以下のように表され得る。
【数５】
2020036377.tif 000007
ここで、ｘｋｊ＝ｌｉｍＴ→∞｜｛ｔ；ｋ∈Ｓｊ（ｔ）｝｜／Ｔは、ＢＳjからのユーザｋのアクティビティ割合すなわちユーザｋがＢＳjによりサービスを提供されるスロットの割合を表す。
【００５８】
[0057]以上をまとめると、セルラー大規模ＭＩＭＯの手法の利点は、以下の通りである。
（Ａ）ｒｋｊが瞬時ユーザレートの正確なプロキシである。
（Ｂ）ユーザスループットが（式２）によりアクティビティ割合によって決まる。
（Ｃ）（組み合わせによる）ユーザ／セル関連性の問題が、伝送リソースの制約を受ける変数｛αｋｊ｝に関する（凸）ネットワーク効用最大化（ＮＵＭ）問題として書き直される。
（Ｄ）如何なるＢＳリソース制約にも違反しない任意のアクティビティ割合集合に関して、これらのアクティビティ割合を実現するスケジューリングポリシーが存在する。
【００５９】
種々実施形態に係る分散大規模ＭＩＭＯ
[0058]また、本明細書に開示のメカニズムによれば、セルラー及びクラスタ伝送の調和的な使用の特定形態に関して、上記（Ａ）〜（Ｄ）が可能である。本明細書において検討するＢＳクラスタ伝送法は、分散ＭＩＭＯの形態を意味しており、上記（Ａ）の通り、限界ユーザ／クラスタピークレートを予測可能である。結果として、（Ｃ）に類似のＮＵＭ問題を設定可能であるとともに、これらを解くメカニズムを作成可能である。同時に、本明細書の後続項に示す通り、セルラーの場合と異なって、クラスタに基づく伝送を検討する場合は、項目（Ｄ）が常に可能とはならない。それでもなお、本明細書においては、ＮＵＭの解により与えられるアクティビティ割合を近似するスケジューリングポリシーを生成するメカニズムを開示する。
【００６０】
[0059]なお、ユーザ集合に対するクラスタすなわち「ネットワーク」ＭＩＭＯ伝送のユーザレートを予測可能であるが、任意所与のユーザが受信するレートは一般的に、クラスタ中の異なるＢＳに対する他のスケジューリングユーザの（広域）チャンネル係数の関数でもある。このようにユーザレートをスケジューリング集合と結合することにより、異なるユーザ及びこれらがユーザに提供するレートの影響を先験的に予測することが非常に難しくなる。
【００６１】
[0060]本明細書に記載のメカニズムは、特定種類の分散ＭＩＭＯ伝送と併せて使用した場合に、非常に効果的である。一実施形態において、この種の分散ＭＩＭＯ伝送の場合、ユーザレートは、その他のユーザの広域チャンネル係数によっては決まらず、関心ユーザ及びクラスタ伝送において用いられるＢＳの広域チャンネル係数のみによって決まる。特に、本明細書において検討する少なくとも一部のメカニズムは、「適格」分散ＭＩＭＯスキームのクラスと併せて最もよく作用し、これは、所与のセルラースキームのクラスタ拡張として生じる。
【００６２】
定義１：適格分散ＭＩＭＯ構成
[0061]一実施形態においては、一連のＲＢでの伝送について、適格スキームがユーザのスケジューリングを行い、各ＲＢにおいては、スキームが以下を満足する。
（ｉ）所与のＢＳjによりサービスを提供されているすべてのユーザは、あるＬ≧１に関して、同じサイズＬのクラスタにてサービスを受ける。
（ｉｉ）ＢＳjは、ある固定のＳｊ（Ｌ）に関して、最大Ｓｊ（Ｌ）個のユーザにサービスを提供し、Ｓｊ≦Ｓｊ（Ｌ）≦ＬＳｊを満足する。
（ｉｉｉ）ＢＳjにおけるユーザビーム（すなわち、プリコーディングベクトル）は、ＢＳjがサービスを提供するすべてのユーザにわたってセルラーＭＵ−ＭＩＭＯ伝送にて関与しているように設計される。
（ｉｖ）ユーザ端末にサービスを提供するすべてのＢＳは、同じ符号化ユーザストリームを送信する。ユーザ端末にサービスを提供する各ＢＳは、当該ＢＳにおけるユーザ用に（独立して局所的に）設計されたビーム上でこのストリームを送信する。
（ｖ）考えられるすべてのＬ及びｊについて、Ｍｊ＞＞Ｓｊ（Ｌ）である。
【００６３】
[0062]本質的に、（ｉｉｉ）におけるプリコーダの設計に必要なのは、局所的なＣＳＩのみである。すなわち、ＢＳjは、サービスを提供するユーザのビームを生成するため、サービスを提供するユーザとそれ自体のアンテナとの間のチャンネルのみが必要となる。例えば、ステップ（ｉｉｉ）において分散ＭＩＭＯがＬＺＦＢＦに基づく場合、ＢＳjによりサービスを提供される各ユーザのユーザビームは、（ＢＳjによりサービスを提供される）その他すべてのユーザチャンネルのゼロ空間において、特にＢＳjからの所望ユーザにおける受信信号強度を最大化する単位ノルムベクトルの方向に選定される。
【００６４】
[0063]なお最後に、Ｌ＞１の場合のＳｊ（Ｌ）＞Ｓｊへのサービス提供には、（セルラーＬ＝１の場合に対する）付加的なＵＬパイロットオーバヘッドが必ずしも必要ではない。実際、ユーザからのＵＬパイロット送信により、同じ位置であるか異なる位置であるかに関わらず、すべての隣接アンテナにチャンネル推定値が提供される。
【００６５】
[0064]なお、（ｉ）に起因して、クラスタ伝送のＬ個のＢＳ集合により所与のＲＢ上でユーザがサービスを提供される場合、同じＲＢでこれらＬ個のＢＳそれぞれによりサービスが提供される如何なるユーザも、Ｌ個のＢＳクラスタによりサービスが提供される。ただし、ｊ番目のＢＳによりサービスが提供される異なるユーザは、同じＲＢ内であっても、必ずしも同じＢＳクラスタによりサービスが提供される必要はない。
【表１】
2020036377.tif 000008
【００６６】
[0065]表１は、定義１の意味において適格な分散ＭＩＭＯスキームの一例を提供しており、サイズ１（セルラー伝送）及びサイズ２のクラスタを含む。この例においては、４個のＢＳを検討しており、（説明の簡素化のため）Ｓｊ（１）＝Ｓｊ＝２である一方、Ｓｊ（２）＝３及びＰｊ＝１と仮定している。表１から明らかなように、ＲＢ＃１においては、すべてのＢＳがセルラー伝送に関与しており、各ＢＳがサービスを提供する各ユーザにパワー１／２を配分している。ユーザごとに直交パイロットが配分されるものと仮定すると、このセルラー伝送モード（ユーザ当たり１つのパイロット範囲）を可能にするため、ＵＬパイロットに関して、（少なくとも）８つのリソース範囲を配分する必要がある。ＲＢ＃２においては、ＢＳ対が分散ＭＩＭＯ伝送を実行しており、各ＢＳ対が３つのユーザに対応している。ＲＢ＃２において分散ＭＩＭＯ伝送を可能にするために必要なＵＬパイロット範囲は、６つだけである（サービスを受ける６つのユーザそれぞれに１つ）。ＲＢ＃３及び＃４は、定義１の適格分散ＭＩＭＯスキームのファミリに属する付加的でより興味深い動作モードを提供している。ＲＢ＃２と酷似して、ＲＢ＃３においても、各ＢＳがサイズ２のクラスタの３つのユーザにサービスを提供する。ただし、表項目の精査から明らかなように、同じＢＳクラスタによってサービスを受けるユーザはない。最後に、ＲＢ＃４においては、ＢＳ１及び２がサイズ２のクラスタのユーザにサービスを提供する一方、ＢＳ３及び４は、セルラー伝送モードのユーザにサービスを提供する。
【００６７】
[0066]ＲＢtのクラスタＣによりサービスが提供されるアクティブなユーザ集合をＳＣ（ｔ）が表すものとすると、表１の例では、Ｓ｛１｝（１）＝｛１，２｝、Ｓ｛２｝（１）＝｛３，４｝、Ｓ｛３｝（１）＝｛５，６｝、Ｓ｛４｝（１）＝｛７，８｝であり、ＳＣ（ｔ）がその他すべてのクラスタＣに関して空となる。ＲＢ＃２のスケジューリングユーザを調べると、Ｓ｛１，２｝（２）＝｛１，２，３｝、Ｓ｛３，４｝（２）＝｛４，５，６｝であり、ＳＣ（ｔ）がその他すべてのクラスタＣに関して空となることが明らかである。ＲＢ＃３のスケジューリングユーザを調べると、｜Ｃ｜＝２のすべてのＣに関して｜ＳＣ（３）｜＝１である一方、｜Ｃ｜＝１のすべてのＣに関して｜ＳＣ（３）｜＝０であることが明らかである。
【００６８】
分散大規模ＭＩＭＯの瞬時レート及び正味スループット
[0067]定義１のような分散大規模ＭＩＭＯスキームを使用すると、ＬＺＦＢＦ又はＣＢＦに基づいて分散ＭＩＭＯ伝送を可能にする任意所与のスケジューリングポリシーにより提供された瞬時ユーザレート及びスケジューリングユーザスループットの正確なプロキシ表現を示すことができる。これらの表現は、Ｄ．Ｂｅｔｈａｎａｂｈｏｔｌａ、Ｏ．Ｂｕｒｓａｌｉｏｇｌｕ、Ｈ．Ｐａｐａｄｏｐｏｕｌｏｓ、及びＧ．Ｃａｉｒｅによる２０１３年１２月に出願された米国特許仮出願第６１／９１４，３１９号及び国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１４／０６８３２３「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ，  Ｌｏａｄ  Ｂａｌａｎｃｉｎｇ，  ａｎｄ  Ｐｉｌｏｔ−Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔｓ  ｉｎ  Ｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔｙ−Ｂａｓｅｄ  ＭＩＭＯ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｓ」におけるセルラー大規模ＭＩＭＯ状況に対して示されたもののクラスタ拡張と考えられる。これを確かめるため、スロットｔ（１≦ｔ≦Ｔ）上のスケジューリングポリシーを検討するとともに、すべての広域係数がこの期間内に固定されているものと仮定する（これは、便宜を目的としているに過ぎず、開示のすべてのメカニズムを適用可能である）。このようなスケジューリングポリシーは、スケジューリング集合｛ＳＣ（ｔ）；すべてのＣ及びすべてのｔ（１≦ｔ≦Ｔ）について｝の観点で記述可能である。
【００６９】
[0068]本明細書に開示の分散ＭＩＭＯアーキテクチャの場合（各ＢＳにおいて大型配列を仮定すると）、ユーザがサービスを受けるクラスタから受信した瞬時レート及びスケジューリングポリシーからの関連ユーザのアクティビティ割合に対してユーザのスループットを関連付ける表現が得られ得る。極限Ｔ→∞において、ユーザｋの正味のスループットは、以下のように表され得る。
【数６】
2020036377.tif 000009
【００７０】
[0069]数量ｘｋＣは、クラスタＣに関するユーザｋのアクティビティ割合と考えられ得、以下により与えられる。
【数７】
2020036377.tif 000010
【００７１】
[0070]数量ｒｋＣは、クラスタＣがユーザｋにサービス提供しているＲＢ上での（式１）に基づくクラスタＣからユーザｋが受信する瞬時（すなわち、「ピーク」）レートのプロキシである。なお、Ｔの関心限界表現への収束は、非常に高速である。
【００７２】
[0071]分散ＭＩＭＯ伝送がセルラーＬＺＦＢＦに基づく場合は、以下が明らかとなり得る。
【数８】
2020036377.tif 000011
ここで、
【数９】
2020036377.tif 000012
である。
【００７３】
[0072]（式４）の表現は、クラスタＣのすべてのｊに関して、ＢＳjが考え得る最大Ｓｊ（Ｌ）個のユーザにサービスを提供し、そのパワーの１／Ｓｊ（Ｌ）の割合を各ユーザに付与することを仮定している。ＢＳのうちの１つがサービスを提供するユーザが少ない場合、（式４）のＬＨＳは、実現可能な（下限）レートを表す。
【００７４】
[0073]同様に、分散ＭＩＭＯ伝送がＣＢＦに基づく場合は、以下の通りである。
【数１０】
2020036377.tif 000013
ここで、
【数１１】
2020036377.tif 000014
がクラスタ内干渉を捕捉する。
【００７５】
セルラー及び分散ＭＩＭＯの場合のユーザ端末及びＢＳ全体にわたる負荷分散及びリソース配分の実施形態
[0074]一実施形態において、これらのメカニズムは、ユーザ／クラスタ関連性及びリソース配分問題のＮＵＭ問題としての置き換えを利用する。この置き換えは、定義１の分散ＭＩＭＯ伝送スキームの場合、スケジューリングポリシーによりユーザｋに与えられるスループットｒｋが（式３）によって、ユーザのスケジューリングアクティビティ割合集合｛ｘｋＣ｝及び対応するピークユーザレートにより捕捉されるという事実に基づく。開示のメカニズムでは、すべてのユーザにこのようなアクティビティ割合集合｛ｘｋＣ｝を配分することにより、オペレータの（本質的に主観的な）フェアネスの概念を捕捉するネットワーク全体の効用関数を改善する観点で、ユーザ／クラスタ関連性の問題を捕えている。
【００７６】
[0075]一実施形態において、これらのメカニズムは、スケジューリングオプションの領域を制限して実際に関心のあるアーキテクチャ及びソリューションを得ることに依拠している。まず、これらのアーキテクチャにより、ユーザは、適当に選定されたある最大クラスタサイズＬｍａｘに関して、クラスタサイズＬ∈｛１、２、・・・、Ｌｍａｘ｝によるサービスを受けることができる。Ｌｍａｘの選定は、設計上の選択肢である。一実施形態においては、ユーザが通常確認する隣接ＢＳ配列の平均数に依存するが、提供可能な複雑性にも依存する。一実施形態において、開示のメカニズムは、以下の均一クラスタサイズアーキテクチャに適用される。
【００７７】
定義２：均一クラスタサイズアーキテクチャ（ＵＣＳ）
[0076]各Ｌ∈｛１、２、…、Ｌｍａｘ｝に関して、ＲＢのλＬ≧０の割合がサイズＬに配分され、λＬの割合の一部である任意のＲＢにおいて、以下が満たされる場合、定義１のクラスに属するスキームは、ＵＣＳアーキテクチャである。
（ｉ）各スケジューリングユーザが（ユーザに従属した）Ｌ個のＢＳクラスタによりサービス提供される。
（ｉｉ）各ｊ∈Ｊに関して、ＢＳjがＳｊ（Ｌ）より多いユーザビームにサービスを提供しない。
【００７８】
[0077]ＵＣＳアーキテクチャにおいて、サイズが異なるクラスタからのユーザ伝送は、ネットワーク全体で重畳しないＲＢ集合に関してスケジューリングが行われる。表の例の背景においては、このような適格分散ＭＩＭＯアーキテクチャによって、＃１、＃２、及び＃３の種類のＲＢのスケジューリングは行うが＃４の種類のＲＢのスケジューリングは行わないスケジューリングポリシーが有効となる。
【００７９】
[0078]一実施形態において、これらのメカニズムでは、定義２のＵＣＳアーキテクチャの対象となる｛ｘｋＣ｝の配分を検討することにより、ΣｋＵ（ｒｋ）の形態の効用関数（ｒｋは（式３）の形態）を最大化する。関数Ｕ（・）は通常、狭義の凹単調増加関数であり、「フェアネス」の概念を捕捉する。一実施形態において、関数Ｕ（・）は、あるα≧０に関するαフェアネス関数のクラスによる。例えば、αが１に等しく選定されると、プロポーショナルフェアネスが得られる。また、α→∞の場合は、「ハード」フェアネス基準が得られるため、与えられたすべてのユーザレートの中で、最大化すべき目的関数が最小となる。
【００８０】
[0079]一実施形態において、負荷分散器３１０は、以下の凸最適化問題を解く。
【数１２】
2020036377.tif 000015
【００８１】
[0080]（式６ｂ）の所与のｊ及び所与のＬ値に対応する不等式は、サイズＬのクラスタにおいてＢＳjによりサービスが提供されるすべてのユーザのユーザアクティビティ割合の合計が、サイズＬのクラスタのユーザにサービスを提供するＢＳjで利用可能なＲＢの割合とＢＳjによって空間的に多重化可能な（クラスタサイズＬの）ビームの最大数との積を超えることがないことを示す。また、（式６ｃ）の所与のｋ及び所与のＬ値に対応する不等式は、サイズＬのクラスタにおいてユーザｋがサービスを受けるＲＢの割合が、サイズＬのクラスタにおいてユーザにサービスを提供するように配分されたＲＢの割合を超えることがないことを示す。なお、Ｌｍａｘ＝１の場合、（式６ａ）〜（式６ｆ）のセットにより記述されたＮＵＭ問題は、凸問題であるセルラー大規模ＭＩＭＯアーキテクチャのＮＵＭ問題に特殊化される。（式６ａ）〜（式６ｆ）のセットにより記述された問題が、分散ＭＩＭＯ伝送を伴う関心一般ケースの凸最適化問題でもあり、Ｌｍａｘ＞１であることを確認するのは容易である。このため、標準的な凸ソルバにより解くことができるが、専用のソルバにより解くことも可能である。特に、Ｄ．Ｂｅｔｈａｎａｂｈｏｔｌａ、Ｏ．Ｙ．Ｂｕｒｓａｌｉｏｇｌｕ、Ｈ．Ｃ．Ｐａｐａｄｏｐｏｕｌｏｓ、及びＧ．ＣａｉｒｅによるＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍ．，２０１４提出の「Ｏｐｔｉｍａｌ  ｕｓｅｒ−ｃｅｌｌ  ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｍａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ」（ａｒＸｉｖ：ｈｔｔｐ：／／ａｒｘｉｖ．ｏｒｇ／ａｂｓ／１４０７．６７３１で入手可能）で用いられているセルラーの場合の双対劣勾配アルゴリズムの直接的な拡張を（負荷分散器３１０の一部として）実装することにより、分散ＭＩＭＯ及びセルラー伝送を伴う関心ケースの解をもたらすことができる。
【００８２】
セルラー及び分散ＭＩＭＯのスケジューリングの実施形態
[0081]次に、定義２のＵＣＳアーキテクチャに対するスケジューラユニット３２０−Ｌの実施形態を開示する。これらの実施形態は、負荷分散器３１０が提供するリソース配分を実現可能なメカニズムを開示する。一実施形態において、負荷分散器３１０が提供するリソース配分は、（式６ａ）〜（式６ｆ）のセットにより記述された凸ＮＵＭ問題を解くことによって負荷分散器３１０が提供するアクティビティ割合｛ｘｋＣ｝に対応する。そして、スケジューリングポリシーを生成することにより、｛ｘｋＣ｝に厳密に一致するアクティビティ割合すなわち（式６ａ）〜（式６ｆ）のセットにより記述されたＮＵＭ問題の解に厳密に一致するアクティビティ割合が得られるスケジューラユニット集合３２０−Ｌのメカニズムを開示する。本明細書に開示のスケジューリングポリシーは、以下の意味において実現可能である。
【００８３】
定義３：実現可能なスケジュール
[0082]定義２のＵＣＳアーキテクチャに関しては、以下を満足する場合、スケジューリングポリシー｛ＳＣ（ｔ）；∀Ｃ（｜Ｃ｜≦Ｌｍａｘ）、∀ｔ∈｛１、２、・・・、Ｔ｝｝が実現可能である。
（ｉ）各ｔについて、ポリシーが、あるＬ（ｔ）≦Ｌｍａｘに関する単一のクラスタサイズＬ（ｔ）をＲＢtに関連付ける。すなわち、ＳＣ（ｔ）が空でない各集合Ｃに関して、｜Ｃ｜＝Ｌ（ｔ）となる。
（ｉｉ）各ｔについて、各ユーザが最大１つのクラスタによりサービスを提供される。すなわち、すべてのｋに関して、ΣＣ１｛ｋ∈ＳＣ（ｔ）｝≦１である。
（ｉｉｉ）各ｔ及び各ｊ∈Ｊについて、ＢＳjが最大Ｓｊ（Ｌ（ｔ））個のユーザにサービスを提供する。すなわち、｜ＵＣ：ｊ∈ＣＳＣ（ｔ）｜≦Ｓｊ（Ｌ（ｔ））である。
【００８４】
[0083]実現可能な任意のスケジュール（定義３の意味において）が（式６ｂ）〜（式６ｆ）の制約セットを満足する｛ｘｋＣ｝及び｛λＬ｝を生じることは、容易に立証可能である。ただし、その逆は、必ずしも真である必要はない。実際、（式６ｂ）〜（式６ｆ）の制約を満足する｛ｘｋＣ｝及び｛λＬ｝の集合は存在するが、（定義３の意味において）実現可能なスケジュールは存在しない。例えば、Ｊ＝３個のＢＳから成り、すべてのｊについてＬｍａｘ＝２且つＳｊ（２）＝３であるネットワークの場合、すべてのｊ及びＬ＝２に関して（式６ｂ）が同等に満たされる｛ｘｋＣ｝の集合（λ２＞０）を生じる実現可能なスケジュールは存在しない。これは、３つの全ＢＳにおいてＳｊ（２）＝３個のユーザビームのスケジューリングを同時に行うことができず、３つのユーザビームのスケジューリングが可能なのはせいぜい２つのＢＳである一方、３番目が必然的に最大２つのユーザビームのスケジューリングを行うことになる（すなわち、３つのＢＳが計４つのユーザのスケジューリングを行って、それぞれがＢＳ対からのビームを受信することになる）ためである。この場合、任意の実現可能なスケジュールについて、Ｌ＝２のすべてのｊにおける（式６ｂ）の不等式の合計が狭義の不等式を生じるべきなのは明らかである。Ｌ＝２の場合の（式６ｂ）におけるＬＨＳのすべてのｊに対する合計は、対応するＲＨＳの８／９を上限とするためである。
【００８５】
[0084]その結果、一般的に、（式６ａ）〜（式６ｆ）により与えられるＮＵＭの解は、任意の実現可能なスケジュールにより実現可能なネットワーク性能の上限を与える。次に説明する通り、（式６ａ）〜（式６ｆ）の解を厳密に与える実現可能なスケジュールは存在していなくてもよいが、（式６ａ）〜（式６ｆ）の解である｛ｘｋＣ｝と近い性能をもたらすスケジューリングポリシーを示すことができる。
【００８６】
仮想キューに基づく分散ＭＩＭＯのスケジューリングの実施形態
[0085]「負荷の掛かった」ネットワークにおいては、クラスタサイズごとに１つのクラスタに対してほとんどのユーザが一意に関連付けられていること、すなわち、ほとんどのユーザに関して、ＮＵＭ問題（式６ａ）〜（式６ｆ）の解は、同じ｜Ｃ｜のすべてのクラスタＣにおいて単一の非ゼロ｛ｘｋＣ｝を生成することが経験的証拠により明らかである。結果として、関心のある実際の状況においては、部分的ユーザの数すなわち同じサイズの複数のクラスタに対して非ゼロのアクティビティ割合が配分されたユーザの数が少ない。
【００８７】
[0086]クラスタサイズ当たりの部分的ユーザの数は制限されているため、一実施形態において、負荷分散器３１０により返される最適なアクティビティ割合｛ｘｋＣ｝はまず、一意関連性アクティビティ割合
【数１３】
2020036377.tif 000016
によって近似される。各クラスタサイズＬ及びサイズＬのクラスタに対して少なくとも１つの非ゼロのアクティビティ割合を有する各ユーザｋについて、Ｃ＊＝Ｃ＊（ｋ）は、サイズＬのすべてのクラスタのうち、ｘｋＣが最大となるクラスタを表すものとする。同じ｜Ｃ｜＝ＬのすべてのクラスタＣに関して、以下を設定する。
【数１４】
2020036377.tif 000017
ＵＣは、｜Ｃ｜＝｜Ｃ’｜のすべてのＣ≠Ｃ’について、
【数１５】
2020036377.tif 000018
がＵＣ∩ＵＣ’＝φを与えるユーザを表すものとする。また、
【数１６】
2020036377.tif 000019
は、サイズＬのクラスタから非ゼロのアクティビティ割合を受信するユーザ集合を表すとともに、
【数１７】
2020036377.tif 000020
が非ゼロである一意のクラスタが、Ｃ＊＝Ｃ＊（ｋ）によって与えられることを示すものとする。
【００８８】
[0087]一実施形態において、ＵＣＳアーキテクチャのスケジューリングポリシーには、図２に示すように、Ｌ個の並列スケジューラ３２０−１、３２０−２、・・・、３２０−Ｌｍａｘを含む。すなわち、クラスタサイズＬ∈｛１、２、・・・、Ｌｍａｘ｝ごとに１つのスケジューラを含む。
【００８９】
[0088]一般性を失うことなく、固定でありながら任意のクラスタサイズＬ＞１に焦点を当てる（セルラーの場合はより単純であり、Ｄ．Ｂｅｔｈａｎａｂｈｏｔｌａ、Ｏ．Ｂｕｒｓａｌｉｏｇｌｕ、Ｈ．Ｐａｐａｄｏｐｏｕｌｏｓ、及びＧ．Ｃａｉｒｅによる２０１３年１２月に出願された米国特許仮出願第６１／９１４，３１９号及び国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１４／０６８３２３「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ，  Ｌｏａｄ  Ｂａｌａｎｃｉｎｇ，  ａｎｄ  Ｐｉｌｏｔ−Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔｓ  ｉｎ  Ｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔｙ−Ｂａｓｅｄ  ＭＩＭＯ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｓ」に提示されているスケジューラを用いて対応可能である）。ＲＢの固定でありながら任意の非ゼロ割合λＬがサイズＬのサービス提供クラスタに配分済みであるものと仮定して、サイズＬのクラスタのユーザに対するサービス提供専用のＲＢ上でユーザのスケジューリングを行う方法を後述する。
【００９０】
[0089]一実施形態において、所望の割合
【数１８】
2020036377.tif 000021
に近いＲＢの割合をユーザｋに割り当てる目標は、仮想キュー（ＶＱ）に基づく最大／最小スケジューリングポリシーの使用によって実現され、ユーザｋは、クラスタＣ＊（ｋ）上で伝送のスケジューリングが行われる場合、すなわち、
【数１９】
2020036377.tif 000022
の場合であって、｜ＵＣ：ｊ∈ＣＳＣ（ｔ）｜≦Ｓｊ（Ｌ）という制約を受ける場合、「報酬」レート
【数２０】
2020036377.tif 000023
を受信する。クラスタサイズＬのスケジューラは、各ｔにおいて、重み付け総レート最大化（ＷＳＲＭ）を実行する。
【数２１】
2020036377.tif 000024
ここで、時間ｔにおけるユーザｋの重みＱｋ（ｔ）は、時間ｔにおけるユーザｋの仮想キュー長である。最大／最小フェアネスの場合、Ｑｋ（ｔ）は、以下のように更新される。
【数２２】
2020036377.tif 000025
ここで、
【数２３】
2020036377.tif 000026
であり、また、
【数２４】
2020036377.tif 000027
であり、Ａｍａｘ及びＶは十分大きく選定される。なお、（式７ｂ）の制約がない場合、（式７ａ）を解く最大／最小スケジューラは、ユーザｋに対して、ＲＢの所望の割合
【数２５】
2020036377.tif 000028
（負荷分散器３１０により返されるものの不完全／一意関連性近似）のスケジューリングを行う。
【００９１】
[0090]図４は、スケジューリングを実行するプロセスの一実施形態のフロー図である。一実施形態において、スケジューリング処理には、クラスタサイズＬの伝送クラスタのスケジューリングを行うスケジューラユニット３２０−Ｌにおいて実行される（式７ａ）〜（式７ｄ）の演算を含む。負荷分散器３１０が提供する｛ｘｋＣ｝の割合を用いることにより、各ユーザｋに対して、最大／最小スケジューラの一意関連性クラスタＣ＊（ｋ）及び対応する目標レート
【数２６】
2020036377.tif 000029
が演算される（演算３２１−Ｌ）。仮想キューの状態が初期化された後（演算３２２−Ｌ）、ユーザは、ユニット３３０−Ｌによって伝送のスケジューリングが行われる。その後、仮想キューの状態が更新され（演算３２３−Ｌ、３２４−Ｌ、及び３２５−Ｌ）、スロット指標ｔが１だけインクリメントされるとともに、手順が繰り返される。
【００９２】
[0091]演算３３０−Ｌには、時間ｔにおいてネットワーク全体でユーザのスケジューリングを行うことを目標とする実施形態を含むため、（式７ｂ）の制約が満たされ、（式７ａ）の重み付け総レート量が可能な限り大きくなる。（式７ａ）及び（式７ｂ）の問題は、整数線形問題であるため、本質的に組み合わせられる。多くの発見的アルゴリズムを使用することにより、整数線形問題（式７ａ）及び（式７ｂ）の実現可能な解ひいては演算３３０−Ｌと関連付けられた実施形態を提供することができる。一実施形態においては、（式７ａ）及び（式７ｂ）を解くための代替手段として、基本グリーディＷＳＲＭ最適化（ｒｕｄｉｍｅｎｔａｒｙ  ｇｒｅｅｄｙ  ＷＳＲＭ  ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）を使用する。サイズＬのＢＳクラスタを介してサービスを受けるユーザの総数をＫＬ＝｜Ｕ（Ｌ）｜が表すものとすると、時間ｔにおけるグリーディアルゴリズムは、図５のフロー図に記載の通りに動作する。図５を参照して、ユーザは、ステップ３３１−Ｌに示すようにソートされる。特に、ユーザの順序π（ｋ）は、すべてのｋについて、
【数２７】
2020036377.tif 000030
となるように決定される。これに初期化演算３３２−Ｌが続いて、反復指標ｋが１に初期化されるとともに、これまでに選択されたユーザ集合が空集合として初期化される。そして、このアルゴリズムは、順序π（ｋ）のユーザを１つずつテストして、ユーザが（式７ｂ）の制約を満足するか否かを判定し、満足する場合は、当該ユーザがスケジューリング集合に含められる。具体的に、反復ｋにおいて、指標π（ｋ）のユーザは、集合ＵＴＥＳＴにおけるこれまでに選択されたユーザの集合と組み合わされる（演算３３３−Ｌ）。演算３３４−Ｌでは、集合ＵＴＥＳＴが実現可能なスケジューリング集合であるか否か、すなわち、（式７ｂ）の制約を満足するか否かを確認する。集合ＵＴＥＳＴが（式７ｂ）のすべての制約を満足する場合のみ、指標π（ｋ）のユーザは、これまでにスケジューリングが行われたユーザの集合に追加される（演算３３５−Ｌ）。そして、演算３３６−Ｌでは、すべてのユーザが確認済みであるか否かを確認する。すべてのユーザが確認済みであれば、アルゴリズムは、スケジューリングを行うユーザの集合を出力する（演算３３８−Ｌ）。ただし、すべてのユーザが確認済みでない場合は、反復指標がインクリメントされ（演算３３７−Ｌ）、アルゴリズムが演算３３３−Ｌに戻って、順序π（ｋ）の次のユーザの演算を繰り返す。
【００９３】
[0092]一実施形態において、スケジューラユニットは、｛ｘｋＣ｝の一意関連性
【数２８】
2020036377.tif 000031
集合への切り捨ては行わない。このような一実施形態では、各ユーザｋに対して、ｘｋＣ＞０の各（ユーザｋ、クラスタＣ）組み合わせの報酬レート
【数２９】
2020036377.tif 000032
を生成する。一実施形態において、スケジューラユニット３３０−Ｌのメカニズムは、ｘｋＣ＞０の各（ユーザｋ、クラスタＣ）組み合わせを「仮想」ユーザとして取り扱い、以下の変更と併せて、図５のメカニズムをこの仮想ユーザに適用することに基づいて動作する。
・ＫＬは、仮想ユーザ集合（すなわち、非ゼロのアクティビティ割合との物理的なユーザ／クラスタ組み合わせの数であって、クラスタサイズがＬである）を表す。
・仮想ユーザ（物理的なユーザ及びクラスタの組み合わせ）に対して条件３３４−Ｌが「はい」である場合は、演算３３５−Ｌを以下の演算で置き換える。
−仮想ユーザをスケジューリング集合に含める（すなわち、物理的なユーザ及びクラスタの組み合わせをスケジューリング集合に含めるが、その他のあらゆる仮想ユーザ（ユーザ／クラスタ組み合わせ）についても含める）。
−物理的なユーザがスケジューリング仮想ユーザ（物理的なユーザ及びクラスタの組み合わせ）の物理的なユーザと同じであるその他すべての仮想ユーザ（すなわち、物理的なユーザ及びクラスタのすべての組み合わせ）を検索集合から除去する。このような仮想ユーザがｎ個存在すると仮定して、ＫＬの値をｎだけデクリメントする。
【００９４】
[0093]リソース配分及びスケジューリングのための開示のメカニズムは、定義２のＵＣＳアーキテクチャに焦点を当てている。このようなアーキテクチャでは、スケジューリングにいくつかの制約を課している。例えば、表１の例の背景において、ＵＣＳアーキテクチャは、＃１、＃２、及び＃３の種類のＲＢへのサービス提供は可能であるが、＃４の種類のＲＢへのサービス提供は不可能である。本発明の直接的な拡張を意味する実施形態についても、表１のＲＢ＃４に示す形態のユーザにサービス提供も可能なスケジューリングポリシーに基づいて示すことができる。一実施形態において、開示のメカニズムは、以下の混合クラスタサイズアーキテクチャに適用される。
【００９５】
定義４：混合クラスタサイズアーキテクチャ（ＭＣＳ）
[0094]すべてのＬ∈｛２、…、Ｌｍａｘ｝に関して、ＲＢのλＬ≧０の割合がサイズＬに配分され、λＬの割合の一部である任意のＲＢにおいて、以下が満たされる場合、定義１のクラスに属するスキームは、ＭＣＳアーキテクチャである。
（ｉ）各スケジューリングユーザがセルラーモードでのサービス提供又は（ユーザに従属した）Ｌ個のＢＳクラスタによるサービス提供を受ける。
（ｉｉ）各ｊ∈Ｊについて、ＢＳjが、すべてセルラーモードの最大Ｓｊ個のユーザ又はすべてサイズＬのクラスタにおいてサービスを受ける最大Ｓｊ（Ｌ）個のユーザにサービスを提供する。
【００９６】
[0095]定義４のＭＣＳアーキテクチャの場合は、ＵＣＳアーキテクチャに関して（式６ａ）及び（式６ｂ）のセットにより記述されたものと同様に、凸ＮＵＭ問題が生じる可能性がある。本発明の一実施形態において、負荷分散器３１０は、ＭＣＳアーキテクチャの場合のこの凸ＮＵＭ問題を解く方法及び装置に関連する。さらに、ＭＣＳアーキテクチャの場合のスケジューリングメカニズムの実施形態は、ＵＣＳアーキテクチャに関して開示した関連するスケジューリングメカニズム３２０−１、３２０−２、・・・、３２０−Ｌｍａｘの直接的な拡張によって容易に得られ得る。
【００９７】
[0096]本発明の多くの変更及び改良は、上記説明を読むことで当業者に対して確実に明らかとなろうが、一例として図示するとともに説明した任意特定の実施形態は、何ら限定的に捉えられるものではないことが了解される。したがって、種々実施形態の詳細への言及は、本発明に必須と考えられる特徴のみを本質的に列挙した特許請求の範囲を限定するものではない。
【図１】
2020036377.tif 000033
【図２】
2020036377.tif 000034
【図３】
2020036377.tif 000035
【図４】
2020036377.tif 000036
【図５】
2020036377.tif 000037
【図６】
2020036377.tif 000038
【図７】
2020036377.tif 000039
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月6日(2019.12.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のユーザ端末への伝送及び前記ユーザ端末への同時伝送のスケジューリングを行う複数の基地局を有する無線ネットワークであって、各ユーザ端末が単一の基地局によるサービス提供又は複数の基地局による共同でのサービス提供を受ける当該無線ネットワークにて、リソースを配分する方法であって、
前記複数の基地局のうちの一部の基地局が利用できる前記リソースの部分を配分して、前記単一の基地局によるサービス提供のための基地局クラスタおよび前記複数の基地局による共同でのサービス提供のための基地局クラスタ、を含む基地局クラスタからユーザ端末部分集合にサービスを提供するステップであり、リソースの前記部分がそれぞれ、ユーザに従属した基地局クラスタを介して１つのユーザ端末にサービスを提供するように配分される、当該提供するステップと、
スケジューリングスロット上のユーザ端末伝送のスケジューリングを行うステップであり、前記スケジューリングスロットそれぞれにおいて、１つ又は複数のユーザ端末が、それぞれのユーザに従属した基地局クラスタによって、伝送のスケジューリングが行われる、当該行うステップと、
を含み、
前記行うステップが、
各基地局と前記各基地局からの伝送のスケジューリングが行われるユーザ端末との間のチャンネル状態情報に基づいて前記各基地局で局所的に設計されたプリコーディングビームを用いて、第１の基地局集合からユーザ端末へのスケジューリング伝送が前記第１の基地局集合の前記各基地局から前記ユーザ端末への同一符号化データの同時伝送に基づいた状態でスケジュールを生成すること、
を含む、方法。
【請求項２】
複数のユーザ端末への伝送を行う複数の基地局であり、前記ユーザ端末への伝送のスケジューリングが同時に行われる、複数の基地局を有する無線ネットワークであって、各ユーザ端末が単一の基地局によるサービス提供又は複数の基地局による共同でのサービス提供を受ける当該無線ネットワーク、にて使用する制御装置であって、
前記複数の基地局のうちの基地局からチャンネル状態情報を受信する受信機と、
基地局と各スロットにおいて前記基地局がサービスを提供するユーザ端末との間のチャンネルの推定値に基づいて、前記複数の基地局のうちの一部の基地局が利用できるリソースの部分を配分して、前記単一の基地局によるサービス提供のための基地局クラスタおよび前記複数の基地局による共同でのサービス提供のための基地局クラスタ、を含む基地局クラスタからユーザ端末部分集合にサービスを提供するリソース配分ユニットであって、前記リソースの前記部分がそれぞれ、ユーザに従属した基地局クラスタを介して１つのユーザ端末にサービスを提供するように配分される、当該リソース配分ユニットと、
を備える、制御装置。
【請求項３】
前記リソースの前記部分は、全リソースに対する利用可能なリソースの割合に基づいて配分される、請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記一部の基地局への少なくとも１つのリソース配分について、クラスタサイズは単一の値を含む、請求項２に記載の制御装置。
【請求項５】
前記リソース配分ユニットが、一部の基地局への少なくとも１つのリソース配分を行うことにより、前記リソースの前記部分を配分するように動作可能である、請求項２に記載の制御装置。
【請求項６】
前記リソース配分ユニットが、ネットワーク効用基準（ｎｅｔｗｏｒｋ  ｕｔｉｌｉｔｙ  ｍｅｔｒｉｃ）に基づいて前記リソースの部分を配分するように動作可能である、請求項２に記載の制御装置。
【請求項７】
前記リソースの部分が、利用可能なリソースの割合であり、前記リソース配分ユニットが、前記リソースの部分を配分して前記ネットワーク効用基準を増大させるように動作可能である、請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
ユーザ端末クラスタ対間の利用可能な伝送リソースの割合を受信するとともに、前記割合に従ってスロットごとのスケジュールを決定するスケジューラと、
前記スロットごとのスケジュールに従ってユーザ端末と連絡する送受信機と、
を備える、基地局。
【請求項９】
前記スケジューラが、クラスタスケジューラからのスケジューリング情報及びセルラースケジューラからのスケジューリング情報を受信するように動作可能である、請求項８に記載の基地局。
【請求項１０】
前記スケジューラが、前記割合に反比例するピークレートの最大／最小スケジューリングを使用する、請求項８に記載の基地局。
【請求項１１】
複数の基地局と、
複数のユーザ端末と、
制御装置と、
を備える無線ネットワークであって、
前記制御装置が、
前記複数の基地局のうちの基地局からチャンネル状態情報を受信する受信機と、
チャンネル状態情報に基づいて、前記複数の基地局のうちの一部の基地局が利用できるリソースの部分を配分して、単一の基地局によるサービス提供のための基地局クラスタおよび前記複数の基地局による共同でのサービス提供のための基地局クラスタ、を含む基地局クラスタからユーザ端末部分集合にサービスを提供するリソース配分ユニットであって、リソースの前記部分がそれぞれ、ユーザに従属した基地局クラスタを介して１つのユーザ端末にサービスを提供するように配分される、当該リソース配分ユニットと、
を含み、
前記基地局のスケジューラが、スケジューリングスロット上のユーザ端末伝送のスケジューリングを行うように動作可能であり、前記スケジューリングスロットそれぞれにおいて、１つ又は複数のユーザ端末が、それぞれのユーザに従属した基地局クラスタによって、伝送のスケジューリングが行われる、
無線ネットワーク。
【請求項１２】
前記リソースの前記部分は、全リソースに対する利用可能なリソースの割合に基づいて配分される、請求項１１に記載の無線ネットワーク。
【請求項１３】
前記一部の基地局への少なくとも１つのリソース配分について、クラスタサイズは単一の値を含む、請求項１１に記載の無線ネットワーク。
【請求項１４】
前記リソース配分ユニットが、前記一部の基地局への少なくとも１つのリソース配分を行うことにより、前記リソースの部分を配分するように動作可能である、請求項１１に記載の無線ネットワーク。
【請求項１５】
前記リソース配分ユニットが、ネットワーク効用基準（ｎｅｔｗｏｒｋ  ｕｔｉｌｉｔｙ  ｍｅｔｒｉｃ）に基づいて前記リソースの部分を配分するように動作可能である、請求項１１に記載の無線ネットワーク。
【請求項１６】
前記リソースの部分が、利用可能なリソースの割合であり、前記リソース配分ユニットが、前記リソースの部分を配分して前記ネットワーク効用基準を増大させるように動作可能である、請求項１５に記載の無線ネットワーク。
【請求項１７】
前記スケジューラが、前記一部の基地局のユーザ端末伝送のスケジューリングを行うように動作可能であり、
スロットのスケジューリングが、リソース配分メカニズムにより配分されたリソースの割合で各基地局クラスタから各ユーザ端末への伝送のスケジューリングを行うことを含む、請求項１１に記載の無線ネットワーク。
【請求項１８】
前記スケジューラが、前記一部の基地局のユーザ端末伝送のスケジューリングを行うように動作可能であり、
スロットのスケジューリングが、各基地局と前記各基地局からの伝送のスケジューリングが行われるユーザ端末との間のチャンネル状態情報に基づいて前記各基地局で局所的に設計されたプリコーディングビームを用いて、第１の基地局集合からユーザ端末へのスケジューリング伝送が前記第１の基地局集合の前記各基地局から前記ユーザ端末への同一符号化データの同時伝送に基づいた状態でスケジュールを生成することを含む、請求項１１に記載の無線ネットワーク。
【請求項１９】
実行可能命令が格納された１つ又は複数のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、
前記実行可能命令が実行された場合に、複数のユーザ端末への伝送及び前記ユーザ端末への同時伝送のスケジューリングを行う複数の基地局を有する無線ネットワークであって、各ユーザ端末が単一の基地局によるサービス提供又は複数の基地局による共同でのサービス提供を受ける当該無線ネットワーク、においてリソースを配分する方法を実行させ、
前記方法が、
前記複数の基地局のうちの一部の基地局が利用できる前記リソースの部分を配分して、前記単一の基地局によるサービス提供のための基地局クラスタおよび前記複数の基地局による共同でのサービス提供のための基地局クラスタ、を含む基地局クラスタからユーザ端末部分集合にサービスを提供するステップであって、前記リソースの部分がそれぞれ、ユーザに従属した基地局クラスタを介して１つのユーザ端末にサービスを提供するように配分される、当該提供するステップと、
スケジューリングスロット上のユーザ端末伝送のスケジューリングを行うステップであって、前記スケジューリングスロットそれぞれにおいて、１つ又は複数のユーザ端末が、それぞれのユーザに従属した基地局クラスタによって、伝送のスケジューリングが行われる、当該行うステップと、
を含み、
前記行うステップが、各基地局と前記各基地局からの伝送のスケジューリングが行われるユーザ端末との間のチャンネル状態情報に基づいて前記各基地局で局所的に設計されたプリコーディングビームを用いて、第１の基地局集合からユーザ端末へのスケジューリング伝送が前記第１の基地局集合の前記各基地局から前記ユーザ端末への同一符号化データの同時伝送に基づいた状態でスケジュールを生成することを含む、
コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
[0096]本発明の多くの変更及び改良は、上記説明を読むことで当業者に対して確実に明らかとなろうが、一例として図示するとともに説明した任意特定の実施形態は、何ら限定的に捉えられるものではないことが了解される。したがって、種々実施形態の詳細への言及は、本発明に必須と考えられる特徴のみを本質的に列挙した特許請求の範囲を限定するものではない。
本発明に係る第１態様は、
複数のユーザ端末への伝送及び前記ユーザ端末への同時伝送のスケジューリングを行う複数の基地局を有する無線ネットワークであって、各ユーザ端末が単一の基地局によるサービス提供又は複数の基地局による共同でのサービス提供を受ける当該無線ネットワークにて、リソースを配分する方法であって、
前記複数の基地局のうちの基地局部分集合が利用できる前記リソースの部分を配分して、２つ以上の基地局を備えた少なくとも１を含むクラスタサイズの基地局クラスタからユーザ端末部分集合にサービスを提供するステップであり、リソースの前記部分がそれぞれ、ユーザに従属した基地局クラスタを介して１つのユーザ端末にサービスを提供するように配分される、当該提供するステップと、
前記基地局部分集合及びスケジューリングスロット上のユーザ端末伝送のスケジューリングを行うステップであり、前記スケジューリングスロットそれぞれにおいて、１つ又は複数のユーザ端末が、それぞれのユーザに従属した基地局クラスタによって、伝送のスケジューリングが行われる、当該行うステップと、
を含む、方法である。
第２態様は、第１態様において、前記リソースの部分が割合に基づいてもよい。
第３態様は、第１態様において、少なくとも１つの基地局部分集合への少なくとも１つのリソース配分について、前記クラスタサイズは単一の値を含んでもよい。
第４態様は、第１態様において、前記提供するステップが、クラスタサイズが１以上の少なくとも１つの基地局部分集合への少なくとも１つのリソース配分を行うことを含んでもよい。
第５態様は、第１態様において、前記提供するステップが、ネットワーク効用基準に基づいてリソースの部分を配分することを含んでもよい。
第６態様は、第５態様において、前記リソースの部分が、利用可能なリソースの割合であり、前記割合がそれぞれのネットワーク効用基準に対する影響に基づいて選定されてもよい。
第７態様は、第１態様において、前記行うステップが、リソース配分メカニズムにより決定されたリソースの割合に従って各ユーザ端末に伝送スロットが配分されるように、各基地局クラスタから各ユーザ端末への伝送のスケジューリングを行うこと、を含んでもよい。
第８態様は、第１態様において、前記行うステップは、各基地局と前記各基地局からの伝送のスケジューリングが行われるユーザ端末との間のチャンネル状態情報に基づいて前記各基地局で局所的に設計されたプリコーディングビームを用いて、第１の基地局集合からユーザ端末へのスケジューリング伝送が前記第１の基地局集合の前記各基地局から前記ユーザ端末への同一符号化データの同時伝送に基づいた状態でスケジュールを生成すること、を含む。
第９態様は、
複数のユーザ端末への伝送を行う複数の基地局であり、前記ユーザ端末への伝送のスケジューリングが同時に行われる、複数の基地局を有する無線ネットワークであって、各ユーザ端末が単一の基地局によるサービス提供又は複数の基地局による共同でのサービス提供を受ける当該無線ネットワーク、にて使用する制御装置であって、
前記複数の基地局のうちの基地局からチャンネル状態情報を受信する受信機と、
基地局と各スロットにおいて前記基地局がサービスを提供するユーザ端末との間のチャンネルの推定値に基づいて、前記複数の基地局のうちの基地局部分集合が利用できるリソースの部分を配分して、２つ以上の基地局を備えた少なくとも１を含むクラスタサイズの基地局クラスタからユーザ端末部分集合にサービスを提供するリソース配分ユニットであって、前記リソースの前記部分がそれぞれ、ユーザに従属した基地局クラスタを介して１つのユーザ端末にサービスを提供するように配分される、当該リソース配分ユニットと、
を備える、制御装置である。
第１０態様は、第９態様において、上記リソースの部分が前記リソースの割合であってもよい。
第１１態様は、第９態様において、少なくとも１つの基地局部分集合への少なくとも１つのリソース配分について、前記クラスタサイズは単一の値を含んでもよい。
第１２態様は、第９態様において、前記リソース配分ユニットが、クラスタサイズが１以上の少なくとも１つの基地局部分集合への少なくとも１つのリソース配分を行うことにより、前記リソースの部分を配分するように動作可能であってもよい。
第１３態様は、第９態様において、前記リソース配分ユニットが、ネットワーク効用基準に基づいて前記リソースの部分を配分するように動作可能であってもよい。
第１４態様は、第１３態様において、また、前記リソースの部分が、利用可能なリソースの割合であり、前記リソース配分ユニットが、前記リソースの部分を配分して前記ネットワーク効用基準を増大させるように動作可能であってもよい。
第１５態様は、
ユーザ端末クラスタ対間の利用可能な伝送リソースの割合を受信するとともに、前記割合に従ってスロットごとのスケジュールを決定するスケジューラと、前記スロットごとのスケジュールに従ってユーザ端末と連絡する送受信機と、を備える基地局である。
第１６態様は、第１５態様において、前記スケジューラが、クラスタスケジューラからのスケジューリング情報及びセルラースケジューラからのスケジューリング情報を受信するように動作可能であってもよい。
第１７態様は、第１５態様において、前記スケジューラが、前記割合に反比例するピークレートの最大／最小スケジューリングを使用してもよい。
第１８態様は、
複数の基地局と、複数のユーザ端末と、制御装置と、を備える無線ネットワークであって、前記制御装置が、
前記複数の基地局のうちの基地局からチャンネル状態情報を受信する受信機と、
チャンネル状態情報に基づいて、前記複数の基地局のうちの基地局部分集合が利用できるリソースの部分を配分して、２つ以上の基地局を備えた少なくとも１を含むクラスタサイズの基地局クラスタからユーザ端末部分集合にサービスを提供するリソース配分ユニットであって、リソースの前記部分がそれぞれ、ユーザに従属した基地局クラスタを介して１つのユーザ端末にサービスを提供するように配分される、当該リソース配分ユニットと、を含み、
基地局のスケジューラが、前記基地局部分集合及びスケジューリングスロット上のユーザ端末伝送のスケジューリングを行うように動作可能であり、前記スケジューリングスロットそれぞれにおいて、１つ又は複数のユーザ端末が、それぞれのユーザに従属した基地局クラスタによって、伝送のスケジューリングが行われる、無線ネットワークである。
第１９態様は、第１８態様において、前記リソースの部分が前記リソースの割合であってもよい。
第２０態様は、第１８態様において、少なくとも１つの基地局部分集合への少なくとも１つのリソース配分について、前記クラスタサイズは単一の値を含んでもよい。
第２１態様は、第１８態様において、前記リソース配分ユニットが、クラスタサイズが１以上の少なくとも１つの基地局部分集合への少なくとも１つのリソース配分を行うことにより、前記リソースの部分を配分するように動作可能であってもよい。
第２２態様は、第１８態様において、前記リソース配分ユニットが、ネットワーク効用基準に基づいて前記リソースの部分を配分するように動作可能であってもよい。
第２３態様は、第２２態様において、前記リソースの部分が、利用可能なリソースの割合であり、前記リソース配分ユニットが、前記リソースの部分を配分して前記ネットワーク効用基準を増大させるように動作可能であってもよい。
第２４態様は、第１８態様において、前記スケジューラが、前記基地局部分集合上のユーザ端末伝送のスケジューリングを行うように動作可能であり、スロットのスケジューリングが、リソース配分メカニズムにより配分されたリソースの割合で各基地局クラスタから各ユーザ端末への伝送のスケジューリングを行うことを含んでもよい。
第２５態様は、第１８態様において、前記スケジューラが、前記基地局部分集合上のユーザ端末伝送のスケジューリングを行うように動作可能であり、スロットのスケジューリングが、各基地局と前記各基地局からの伝送のスケジューリングが行われるユーザ端末との間のチャンネル状態情報に基づいて前記各基地局で局所的に設計されたプリコーディングビームを用いて、第１の基地局集合からユーザ端末へのスケジューリング伝送が前記第１の基地局集合の前記各基地局から前記ユーザ端末への同一符号化データの同時伝送に基づいた状態でスケジュールを生成することを含んでもよい。
第２６態様は、
実行可能命令が格納された１つ又は複数のコンピュータ可読記憶媒体を有する製造品であって、
前記実行可能命令が実行された場合に、複数のユーザ端末への伝送及び前記ユーザ端末への同時伝送のスケジューリングを行う複数の基地局を有する無線ネットワークであって、各ユーザ端末が単一の基地局によるサービス提供又は複数の基地局による共同でのサービス提供を受ける当該無線ネットワーク、においてリソースを配分する方法を実行させ、
前記方法が、
前記複数の基地局のうちの基地局部分集合が利用できる前記リソースの部分を配分して、２つ以上の基地局を備えた少なくとも１を含むクラスタサイズの基地局クラスタからユーザ端末部分集合にサービスを提供するステップであって、前記リソースの部分がそれぞれ、ユーザに従属した基地局クラスタを介して１つのユーザ端末にサービスを提供するように配分される、当該提供するステップと、
前記基地局部分集合及びスケジューリングスロット上のユーザ端末伝送のスケジューリングを行うステップであって、前記スケジューリングスロットそれぞれにおいて、１つ又は複数のユーザ端末が、それぞれのユーザに従属した基地局クラスタによって、伝送のスケジューリングが行われる、当該行うステップと、
を含む、製造品である。
第２７態様は、第２６態様において、前記リソースの部分が前記リソースの割合であってもよい。
第２８態様は、第２６態様において、少なくとも１つの基地局部分集合への少なくとも１つのリソース配分について、前記クラスタサイズは単一の値を含んでもよい。
第２９態様は、第２６態様において、前記提供するステップが、クラスタサイズが１以上の少なくとも１つの基地局部分集合への少なくとも１つのリソース配分を行うことを含んでもよい。
第３０態様は、第２６態様において、前記提供するステップが、ネットワーク効用基準に基づいてリソースの部分を配分することを含んでもよい。
第３１態様は、第３０態様において、前記リソースの部分が、利用可能なリソースの割合であり、利用可能なリソースの前記割合を配分することが、前記ネットワーク効用基準を増大させることであってもよい。
第３２態様は、第２６態様において、前記行うステップが、リソース配分メカニズムにより配分されたリソースの割合で各基地局クラスタから各ユーザ端末への伝送のスケジューリングを行うことを含んでもよい。
第３３態様は、第２６態様において、前記行うステップが、各基地局と前記各基地局からの伝送のスケジューリングが行われるユーザ端末との間のチャンネル状態情報に基づいて前記各基地局で局所的に設計されたプリコーディングビームを用いて、第１の基地局集合からユーザ端末へのスケジューリング伝送が前記第１の基地局集合の前記各基地局から前記ユーザ端末への同一符号化データの同時伝送に基づいた状態でスケジュールを生成すること、を含んでもよい。
【外国語明細書】
2020036377000001.pdf