(57)【要約】【課題】多入力多出力システム性能を効果的に向上させる。【解決手段】本発明に係るマルチユーザスケジューリング方法では、各移動局が、所定のコードブックから自局に合致する最適なベクトルを選択して量子化チャネルとし、該量子化チャネルに対応するチャネル品質情報を算出して、基地局に報告し、基地局が、所定のスケジューリング基準に基づいて、スケジューリング対象ユーザから１番目のスケジューリングユーザを選択し、直交分解法によって、１番目のスケジューリングユーザに対応する量子化チャネルからユニタリ行列を得、前記ユニタリ行列における１番目の列ベクトル以外の他の列ベクトルに合致するユーザを、他のスケジューリングユーザとする。【選択図】図３
2010252342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多入力多出力システムにおけるマルチユーザスケジューリング方法であって、
各移動局が、所定のコードブックから自局に合致する最適なベクトルを選択して量子化チャネルとし、該量子化チャネルに対応するチャネル品質情報を算出して、基地局に報告し、
基地局が、所定のスケジューリング基準に基づいて、スケジューリング対象ユーザから１番目のスケジューリングユーザを選択し、直交分解法によって、１番目のスケジューリングユーザに対応する量子化チャネルからユニタリ行列を得、
前記ユニタリ行列における１番目の列ベクトル以外の他の列ベクトルに合致するユーザを、他のスケジューリングユーザとする、
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記各移動局が、所定のコードブックから自局に合致する最適なベクトルを選択して量子化チャネルとすることは、
前記各移動局が、チャネル推定処理によって自局のチャネル行列を得、コードブックから該チャネル行列に合致する最適なベクトルを選択して、当該ベクトルを該ユーザに対する量子化チャネルとする、
ことを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記コードブックから該チャネル行列に合致する最適なベクトルを選択して、当該ベクトルを該ユーザに対する量子化チャネルとすることは、次式によって前記量子化チャネルを決定することを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【数１】
2010252342.tif 000039
【請求項４】
前記該量子化チャネルに対応するチャネル品質情報を算出することは、
各ユーザの量子化チャネルに対して直交分解を行った結果を用いて、各ユーザのチャネル品質情報を算出する、
ことを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記各ユーザの量子化チャネルに対して直交分解を行った結果を用いて、各ユーザのチャネル品質情報を算出することは、式（４９）または式（５０）によって、前記チャネル品質情報を算出することを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【数２】
2010252342.tif 000040
【請求項６】
前記コードブックにおける各ベクトルに対して直交分解を予め行って、直交分解結果を記憶することをさらに含み、
前記各ユーザの量子化チャネルに対して直交分解を行った結果を用いて、各ユーザのチャネル品質情報を算出する前に、記憶されている直交分解結果から、前記各ユーザの量子化チャネルと同じであるベクトルに対応する直交分解結果を取得することをさらに含む、
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記基地局に報告することは、移動局から自局に対応する量子化チャネルインデックスおよびチャネル品質情報を、基地局へフィードバックすることを含み、
前記基地局が、所定のスケジューリング基準に基づいて、スケジューリング対象ユーザから１番目のスケジューリングユーザを選択する前に、基地局が、受信された量子化チャネルインデックスに基づいて前記所定のコードブックから各ユーザに対応する量子化チャネルを復元することをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記基地局が、所定のスケジューリング基準に基づいて、スケジューリング対象ユーザから１番目のスケジューリングユーザを選択することは、チャネル品質が最良となるユーザを１番目のスケジューリングユーザとし、または、優先度が最高となるユーザを１番目のスケジューリングユーザとし、または、チャネル品質が最良となり、かつ優先度が最高となるユーザを１番目のスケジューリングユーザとすることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記基地局が、所定のスケジューリング基準に基づいて、スケジューリング対象ユーザから１番目のスケジューリングユーザを選択する前に、所定のチャネル品質情報選択数の閾値ｎに従って、移動局によって報告された各チャネル品質情報から品質が最良となるｎ個のチャネル品質情報を選出し、選出された各チャネル品質情報に対応するユーザをそれぞれ１番目のスケジューリングユーザとして各組に入れることをさらに含み、
前記１番目のスケジューリングユーザに対応する量子化チャネルからユニタリ行列を得ることは、各組の１番目のスケジューリングユーザに対応する量子化チャネルから該組のユニタリ行列を得ることを含み、
前記ユニタリ行列における１番目の列ベクトル以外の他の列ベクトルに合致するユーザを、他のスケジューリングユーザとすることは、各組のユニタリ行列における１番目の列ベクトル以外の他の列ベクトルに合致するユーザを、該組の他のスケジューリングユーザとすることを含み、
前記ユニタリ行列における１番目の列ベクトル以外の他の列ベクトルに合致するユーザを、他のスケジューリングユーザとした後に、各組の容量和をそれぞれ算出し、容量和が最大となる組を選定組とし、該選定組におけるスケジューリングユーザを今回スケジューリングにおけるスケジューリングユーザとすることをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記直交分解法によって、１番目のスケジューリングユーザに対応する量子化チャネルからユニタリ行列を得た後に、前記ユニタリ行列における１番目の列ベクトルを前記１番目のスケジューリングユーザに対応する列ベクトルとすることをさらに含むことを特徴とする請求項１、８、９の何れか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記ユニタリ行列における１番目の列ベクトル以外の他の列ベクトルに合致するユーザを、他のスケジューリングユーザとすることは、
既に選出されたスケジューリングユーザ数が所定のスケジューリングユーザ数の閾値を超えたかどうかを判断し、所定のスケジューリングユーザ数の閾値を超えた場合、ステップＣ１２を実行するステップＣ１１と、
前記ユニタリ行列から、合致するユーザが決定されていない列ベクトルを１つ選択して、現在の列ベクトルとし、既に選出された全てのスケジューリングユーザに対応する列ベクトルに基づいて、現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを決定して、現在のスケジューリングユーザとし、ステップＣ１１に戻るステップＣ１２と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ユニタリ行列から、合致するユーザが決定されていない列ベクトルを１つ選択して、現在の列ベクトルとすることは、前記合致するユーザが決定されていない列ベクトルのうち１つを順次に選択して、現在の列ベクトルとし、または、前記合致するユーザが決定されていない列ベクトルのうち１つをランダムに選択して、現在の列ベクトルとすることを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記既に選出された全てのスケジューリングユーザに対応する列ベクトルに基づいて、現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを決定して、現在のスケジューリングユーザとすることは、
現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザが多重された後に、ｒ番目のスケジューリングユーザschrであるとすれば、次式によって現在のスケジューリングユーザを決定することを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【数３】
2010252342.tif 000041
ここで、ｒ≦Ｒ、Ｒは前記所定のスケジューリングユーザ数の閾値であり、Ｘは今回スケジューリングにおけるスケジューリング対象ユーザ総数であり、式（５１）は現在の列ベクトルであり、式（５２）はその前に既に選出された（ｒ−１）個のスケジューリングユーザにおけるｋ番目のスケジューリングユーザに対応する列ベクトルを表し、式（５３）はｊ番目のスケジューリングユーザの量子化チャネルを表す。
【数４】
2010252342.tif 000042
【請求項１４】
前記基地局が、所定のスケジューリング基準に基づいて、スケジューリング対象ユーザから１番目のスケジューリングユーザを選択した後に、前記１番目のスケジューリングユーザのみを送信した場合のシステム容量を算出して、前記ステップＣ１１を実行することをさらに含み、
ステップＣ１２において前記現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを決定した後に、既に選択されたスケジューリングユーザに加えて、現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを多重した場合のシステム容量を算出し、現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを多重した場合のシステム容量が、該スケジューリング対象ユーザを多重しない場合のシステム容量より高くなる場合、前記現在のスケジューリングユーザとする処理を引き続き行うことをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１１〜１３の何れか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記１番目のスケジューリングユーザのみを送信した場合のシステム容量を算出することは、次式によって、前記１番目のスケジューリングユーザのみを送信した場合のシステム容量を算出することを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【数５】
2010252342.tif 000043
【請求項１６】
前記既に選択されたスケジューリングユーザに加えて、現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを多重した場合のシステム容量を算出することは、
現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザが多重された後に、ｒ番目のスケジューリングユーザschrであるとすれば、次式によって、前記現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを多重した場合のシステム容量を算出することを含む
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【数６】
2010252342.tif 000044
【請求項１７】
前記ユニタリ行列における１番目の列ベクトル以外の他の列ベクトルに合致するユーザを、他のスケジューリングユーザとした後に、前記ユニタリ行列を今回スケジューリングにおけるスケジューリングユーザのプリコーディング行列とし、該ユニタリ行列における列ベクトルを該列ベクトルに合致するスケジューリングユーザのプリコーディングベクトルとすることをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記ユニタリ行列を今回スケジューリングにおけるスケジューリングユーザのプリコーディング行列とし、該ユニタリ行列における列ベクトルを該列ベクトルに合致するスケジューリングユーザのプリコーディングベクトルとする前に、
スケジューリング対象ユーザ数が所定のスケジューリング対象ユーザ数の閾値より小さいかどうかを判断し、小さい場合、各スケジューリングユーザに対応する量子化チャネルからなる行列に対してゼロフォーシング処理を行って、今回スケジューリングのプリコーディング行列および各スケジューリングユーザのプリコーディングベクトルを生成し、小さくない場合、前記ユニタリ行列を今回スケジューリングにおけるスケジューリングユーザのプリコーディング行列とし、該ユニタリ行列における列ベクトルを該列ベクトルに合致するスケジューリングユーザのプリコーディングベクトルとする処理を実行する、
ことをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記各スケジューリングユーザに対応する量子化チャネルからなる行列に対してゼロフォーシング処理を行って、今回スケジューリングのプリコーディング行列および各スケジューリングユーザのプリコーディングベクトルを生成することは、
式（５４）および式（５５）によって、今回スケジューリングのプリコーディング行列Ｗを得、
前記今回スケジューリングのプリコーディング行列Ｗにおける列ベクトルを、対応するスケジューリングユーザのプリコーディングベクトルとすることを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【数７】
2010252342.tif 000045
【請求項２０】
前記ユニタリ行列における１番目の列ベクトル以外の他の列ベクトルに合致するユーザを、他のスケジューリングユーザとした後に、
基地局が、各スケジューリングユーザのデータストリームを、対応するプリコーディングベクトルでプリコーディングを行って、対応するスケジューリングユーザに送信し、
基地局が、１番目のスケジューリングユーザの量子化チャネルインデックスおよびスケジューリングユーザそれぞれのプリコーディングベクトルインデックスを、対応する移動局に送信する、
ことをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記直交分解が特異値分解（ＳＶＤ）またはＱＲ分解であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記所定のコードブックが、Ｇｒａｓｓｍａｎｎｉａｎコードブック、チャネルベクトル化コードブック、離散フーリェ変換に基づくコードブック、または最小ベクトル距離を最大化する他のコードブックであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
多入力多出力システムにおけるマルチユーザスケジューリング装置であって、
所定のコードブックから、各移動局に合致する最適なベクトルを選択して、量子化チャネルとするチャネル量子化モジュールと、
量子化チャネルに対応するチャネル品質情報を算出するチャネル品質情報算出モジュールと、
所定のスケジューリング基準に基づいて、スケジューリング対象ユーザから１番目のスケジューリングユーザを選択し、ユニタリ行列決定モジュールによって提供されたユニタリ行列における１番目の列ベクトル以外の他の列ベクトルに合致するユーザを、他のスケジューリングユーザとするスケジューリングモジュールと、
直交分解法によって、１番目のスケジューリングユーザに対応する量子化チャネルからユニタリ行列を得るユニタリ行列決定モジュールと、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２４】
所定のコードブック、所定のスケジューリング基準および所定のスケジューリングユーザ数の閾値を記憶する記憶モジュールをさらに含み、
前記チャネル量子化モジュールは、さらに、前記記憶モジュールから所定のコードブックを読み取る、
ことを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記チャネル品質情報算出モジュールは、各ユーザの量子化チャネルに対して直行分解を行った結果を用いて、各ユーザのチャネル品質情報を算出することを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記記憶モジュールは、さらに、前記コードブックにおける各ベクトルに対して直交分解を予め行って得られた直交分解結果を記憶し、
前記チャネル品質情報算出モジュールは、さらに、記憶モジュールに記憶されている直交分解結果から、各ユーザの量子化チャネルと同じであるベクトルに対応する直交分解結果を取得する、
ことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記チャネル品質情報算出モジュールは、さらに、量子化チャネルインデックスおよびチャネル品質情報を前記スケジューリングモジュールにフィードバックすることを特徴とする請求項２３〜２６の何れか１項に記載の装置。
【請求項２８】
前記スケジューリングモジュールは、
前記記憶モジュールから所定のコードブックを読み取り、前記チャネル品質情報算出モジュールからの量子化チャネルインデックスに基づいて、読み取られたコードブックから各ユーザに対応する量子化チャネルを復元し、記憶モジュールから所定のスケジューリング基準を読み取り、該スケジューリング基準に基づいて、スケジューリング対象ユーザから１番目のスケジューリングユーザを選出し、カウントサブモジュールに対し、スケジューリングユーザのカウントを開始するよう通知し、ユニタリ行列決定モジュールからのプリコーディング行列から、合致するユーザが決定されていない列ベクトルを１つ選択して、現在の列ベクトルとし、既に選出された全てのスケジューリングユーザに対応する列ベクトルに基づいて、現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを現在のスケジューリングユーザとし、カウントサブモジュールに対し、スケジューリングユーザ数に１を加えるよう通知し、カウントサブモジュールから通知を受信した場合、スケジューリングユーザの選択を停止し、カウントサブモジュールから通知を受信しなかった場合、前記現在のスケジューリングユーザを選択する処理を引き続き行うユーザ選択サブモジュールと、
前記記憶モジュールから所定のスケジューリングユーザ数の閾値を読み取り、前記ユーザ選択サブモジュールの通知で、スケジューリングユーザをカウントし、スケジューリングユーザ数が、読み取られたスケジューリングユーザ数の閾値に達した際、ユーザ選択サブモジュールへ通知を送信するカウントサブモジュールと、
を含むことを特徴とする請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記ユーザ選択サブモジュールは、さらに、
１番目のスケジューリングユーザを選出した後に、１番目のスケジューリングユーザのみを送信した場合のシステム容量を算出し、
カウントサブモジュールから通知を受信しなかった場合、前記現在の列ベクトルを選択する処理、および現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを決定する処理を実行し、
既に選択されたスケジューリングユーザに加えて、現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを多重した場合のシステム容量を算出し、現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを多重した場合のシステム容量が、該スケジューリング対象ユーザを多重しない場合のシステム容量より高くなる場合、該スケジューリング対象ユーザを現在のスケジューリングユーザとして選択し、前記カウントサブモジュールに対し、スケジューリングユーザ数に１を加えるよう通知する処理を実行し、カウントサブモジュールから通知を受信しなかった場合、前記現在の列ベクトルを選択する処理、および現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを決定する処理を実行することを特徴とする請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記記憶モジュールは、さらに、所定のチャネル品質情報選択数の閾値ｎを記憶し、
前記ユーザ選択サブモジュールは、さらに、前記記憶モジュールから所定のチャネル品質情報選択数の閾値ｎを読み取り、移動局によって報告された各チャネル品質情報から品質が最良となるｎ個のチャネル品質情報を選出し、選出された各チャネル品質情報に対応するユーザをそれぞれ１番目のスケジューリングユーザとして各組に入れ、各組のスケジューリングユーザを決定する処理を実行し、
前記スケジューリングモジュールは、各組のスケジューリングユーザが前記ユーザ選択サブモジュールによって決定された後に、各組の容量和をそれぞれ算出し、容量和が最大となる組を選定組とし、該選定組におけるスケジューリングユーザを今回スケジューリングにおけるスケジューリングユーザとする結果決定サブモジュールをさらに含む、
ことを特徴とする請求項２８または請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記記憶モジュールは、さらに、所定のスケジューリング対象ユーザ数の閾値を記憶し、
前記装置は、
前記記憶モジュールから所定のスケジューリング対象ユーザ数の閾値を読み取り、スケジューリング対象ユーザ数が、読み取られたスケジューリング対象ユーザ数の閾値より小さい際、ゼロフォーシングモジュールに対して動作を開始するよう通知する制御モジュールと、
制御モジュールの通知で、各スケジューリングユーザに対応する量子化チャネルからなる行列に対してゼロフォーシング処理を行って、今回スケジューリングのプリコーディング行列および各スケジューリングユーザのプリコーディングベクトルを生成するゼロフォーシングモジュールとをさらに含む、
ことを特徴とする請求項２６、２７、２８、２９の何れか１項に記載の装置。
【請求項３２】
前記チャネル量子化モジュールおよびチャネル品質情報算出モジュールが移動局に存在し、前記スケジューリングモジュールおよびユニタリ行列決定モジュールが基地局に存在することを特徴とする請求項２３項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマルチユーザ（Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ）−多入力多出力（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）技術に関し、特に、ＭＩＭＯシステムにおけるマルチユーザスケジューリング方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチアンテナ技術の発展により、ＭＩＭＯ技術が伝統的なポイントツーポイントのシングルユーザ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｕｓｅｒ）−ＭＩＭＯシステムからポイントツーマルチポイントのＭＵ−ＭＩＭＯシステムまで拡張するように促進する。マルチユーザの同時伝送の実現により、例えば、マルチアンテナが持つダイバーシティ利得によるビット誤り率特性の向上、マルチアンテナの多重利得によるマルチユーザのチャネル容量領域の拡大、マルチユーザのスケジューリングによるマルチユーザのダイバーシティの提供などのような多くのメリットをもたらす。ＭＩＭＯシステムが同じ時間、周波数およびコードドメインリソースで複数のユーザの信号を伝送でき、かつマルチユーザの同一チャネル干渉（Ｃｏ−ｃｈａｎｎｅｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を低減できるように、比較的に大きいフォーミング利得を取得できるプリコーディング技術がＭＵ−ＭＩＭＯシステムに導入されて、既にＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおける肝心な技術の１つになっている。
【０００３】
コードブックに基づくプリコーディング技術において、基地局と移動局は両方とも、内容が固定する所定のコードブックを知ることができる。移動局のユーザは、自局のチャネル情報に基づいて、該コードブックから最適なプリコーディングベクトルを１つ選択して、該プリコーディングベクトルを用いてプリコーディングを行って得られるチャネル品質情報（ＣＱＩ：Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を算出してから、コードブックにおける該プリコーディングベクトルの対応するインデックスおよび算出されたＣＱＩを基地局へフィードバックする。基地局は、プリコーディングを行うために、フィードバックされた情報に基づいて、マルチユーザスケジューリングを行う。
【０００４】
現在、コードブックに基づくプリコーディング技術が２種類あり、即ち、離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）コードブックに基づくＭＵ−ＭＩＭＯプリコーディング技術、およびコードブックに基づくゼロフォーシング（ＺＦ：Ｚｅｒｏ  Ｆｏｒｃｉｎｇ）ＭＵ−ＭＩＭＯプリコーディング技術である。それに応じて、各種類のプリコーディング技術に対応するマルチユーザスケジューリング方式も異なる。
【０００５】
図１は、従来のＤＦＴコードブックに基づくマルチユーザスケジューリング方法のフローチャートを示す。図１を参照すると、該方法は下記のステップを含む。
【０００６】
ステップ１０１で、ＤＦＴに基づくユニタリコードブックを予め設定する。
【０００７】
仮に、ユニタリコードブックがＥであり、該コードブックに計Ｌ個のプリコーディング行列が含まれるとすると、Ｅは、式（１）のように表される。
【数１】
2010252342.tif 000003
【０００８】
ここで、（l＋１）番目のプリコーディング行列Ｅｌには、基地局の送信アンテナ数ＭＴと等しいプリコーディングベクトルが含まれ、式（２）のように表される。
【数２】
2010252342.tif 000004
【０００９】
（l＋１）番目のプリコーディング行列Ｅｌに含まれる（ｍ＋１）番目のプリコーディングベクトル（式（３））には、ＭＴ個の要素が含まれ、即ち式（４）になる。そのうち、（ｎ＋１）番目の要素は、式（５）である。
【数３】
2010252342.tif 000005
【数４】
2010252342.tif 000006
【００１０】
上記のプリコーディング行列Ｅｌに含まれる各プリコーディングベクトルが互いに直交し、即ち、式（６）になることにより、マルチユーザ間のＣＣＩが効果的に抑制されることができる。
【数５】
2010252342.tif 000007
【００１１】
例えば、送信アンテナ数ＭＴ＝２、プリコーディングベクトル数Ｌ＝２の場合について、該ユニタリコードブックは、式（７）である。ここからわかるように、プリコーディングベクトルは、ＭＴ×ＭＴ次元の行列である。
【数６】
2010252342.tif 000008
【００１２】
ステップ１０２で、移動局は、自局に対応するチャネル行列に基づいて、コードブックにおける全てのプリコーディング行列に含まれる各プリコーディングベクトルに対応する信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ−Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）を算出する。
【００１３】
移動局のユーザｋがプリコーディング行列Ｅｌのプリコーディングベクトル（式（３））を用いてプリコーディングを行うことを例として、対応するＳＩＮＲは、式（８）で表される。
【数７】
2010252342.tif 000009
【００１４】
ここで、ｐｋはユーザｋの送信電力であり、Ｈｋはユーザｋのチャネル行列であり、Ｎ０は雑音電力であり、Ｋはユーザ総数である。式（９）は、ユーザｋにおける線形検出ベクトルであり、かつ式（１０）であり、式（１１）は、ユーザｋのチャネル行列Ｈｋがプリコーディングされた結果であり、式（１２）は、式（１１）のｋ番目の列であり、かつ式（１３）である。
【数８】
2010252342.tif 000010
【００１５】
Ｌ個のプリコーディング行列を含むコードブックにとって、ユーザｋは、各プリコーディング行列Ｅｌにおける各プリコーディングベクトル（式（３））ごとにＳＩＮＲを算出することができる。そのため、送信アンテナがＭＴ個である場合、各ユーザはいずれもＭＴ×Ｌ個のＳＩＮＲを算出することができる。
【数９】
2010252342.tif 000011
【００１６】
ステップ１０３で、移動局は、ＳＩＮＲとコードブックにおける該ＳＩＮＲに対応するプリコーディングベクトルのインデックスとを一緒に基地局へフィードバックする。
【００１７】
本ステップでは、移動局は低フィードバック方式を用いてＳＩＮＲおよびプリコーディングベクトルインデックスを基地局に報告するようにしてよい。ユーザｋを例として、該ユーザは、各プリコーディング行列に対して算出されたＭＴ×Ｌ個のＳＩＮＲから、最大となるＳＩＮＲを選択して、該最大となるＳＩＮＲおよび対応するプリコーディングベクトルのインデックスを基地局へフィードバックする。該インデックスのフィードバックに必要なビット数は、ｌｏｇ２（ＭＴ×Ｌ）である。
【００１８】
ステップ１０４で、基地局は、システム容量を最大化する基準に基づいて、受信された各ユーザのＳＩＮＲおよび対応するプリコーディングベクトルインデックスを用いて、ユーザスケジューリングを行う。
【００１９】
スケジューリングが完了した後、各スケジューリングユーザのプリコーディングベクトルインデックスは、同一のプリコーディング行列の異なる列ベクトルを指す必要がある。
【００２０】
ここまで、ＤＦＴコードブックに基づくマルチユーザスケジューリングのプロセスを完了する。
【００２１】
このように、スケジューリング対象ユーザ数が比較的に少ない場合、プリコーディングベクトルインデックスに対する制限条件を満たすことができない。
【００２２】
コードブックに基づくＺＦマルチユーザスケジューリングについて、主に移動局シングルアンテナ設置のみをサポートするゼロフォーシング等電力（ＺＦＥＰ：Ｚｅｒｏ  Ｆｏｒｃｉｎｇ  Ｅｑｕａｌ  Ｐｏｗｅｒ）方式と、移動局シングルアンテナおよびマルチアンテナ設置をサポートするＺＦ−特異値分解（ＳＶＤ：Ｓｉｎｇｕｌａｒ  Ｖａｌｕｅ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）方式とが含まれる。
【００２３】
図２は、従来のＺＦＥＰ方式に基づくマルチユーザスケジューリング方法のフローチャートを示す。図２を参照すると、該方法は下記のステップを含む。
【００２４】
ステップ２０１で、移動局は、自局に対応するチャネル行列に基づいて、所定のプリコーディングコードブックからプリコーディングベクトルを選択する。
【００２５】
本ステップでは、移動局は、まず測定してチャネル行列を得て、正規化を行う。ユーザｋを例として、その正規化されたチャネル行列は、式（１４）であり、ｈｋはユーザｋに対応するチャネル行列である。
【数１０】
2010252342.tif 000012
【００２６】
その後、正規化されたチャネル行列とコードブックにおけるプリコーディングベクトルとの相関性を最大にする基準に基づいて、ユーザｋに対応するプリコーディングベクトルを選択する。即ち、以下の式（１５）、（１６）である。
【数１１】
2010252342.tif 000013
【００２７】
ステップ２０２で、移動局は、選択されたプリコーディングベクトルに対応するＣＱＩを算出して、コードブックにおける選択されたプリコーディングベクトルのインデックスおよび対応するＣＱＩ値を基地局へフィードバックする。
【００２８】
本ステップでは、次式（１７）によってユーザｋのＣＱＩを算出することができる。ここで、Ｐは総送信電力であり、ＭＴは基地局の送信アンテナ数である。
【数１２】
2010252342.tif 000014
【００２９】
ステップ２０３で、基地局は、各移動局のフィードバックに基づいてスケジューリングユーザを選択する。
【００３０】
本ステップでは、まず、基地局は、受信されたプリコーディングベクトルのインデックスに基づいて、各ユーザの量子化チャネル行列（式（１８））を再構成し、その後、システム容量を最大化する基準に従って、受信された各ユーザのＣＱＩに基づいてスケジューリングユーザを決定する。
【数１３】
2010252342.tif 000015
【００３１】
ステップ２０４で、基地局は、ゼロフォーシング処理によってスケジューリングユーザのプリコーディング行列を算出する。
【００３２】
仮に、基地局で決定されたスケジューリングユーザは、式（１９）であるとすると、スケジューリングユーザのプリコーディング行列は、式（２０）になる。
【数１４】
2010252342.tif 000016
【００３３】
ｐは、プリコーディング行列の正規化因子であり、式（２１）であり、かつ等電力送信にとって、式（２２）であり、Ｐは総送信電力であり、fkは、Ｆ（Ｓ）のｋ番目の列ベクトルであり、(*)Ｔは、括弧内の内容の転置を取ることを表す。
【数１５】
2010252342.tif 000017
【００３４】
その後、基地局は、算出されたプリコーディング行列を用いてコーディングを行って、専用の基準信号（ＤＲＳ：Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ）を用いて、該プリコーディング行列を移動局に通知する。
【００３５】
ここまで、ＺＦＥＰ方式に基づくマルチユーザスケジューリングのプロセスを完了する。
【００３６】
また、ＺＦ−ＳＶＤ方式のマルチユーザスケジューリングにおいて、移動局は、自局に対応するチャネル行列をＳＶＤ分解して、得られた右特異行列Ｖを用いて量子化後のチャネル行列を決定する。その後、移動局は、量子化後のチャネル行列に対応するＣＱＩを算出して基地局へフィードバックする。基地局は、全検索方式またはＧｒｅｅｄｙ検索方式を用いてユーザを走査して、スケジューリングユーザを決定する。その後、ＺＦ方式でスケジューリングユーザのプリコーディング行列を生成する。最後に、ＤＲＳ信号を用いてプリコーディング行列を移動局に通知する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３７】
以上の説明からわかるように、ＤＦＴコードブックに基づくマルチユーザスケジューリングについて、基地局は、移動局からフィードバックされたユーザに対応するＳＩＮＲ値および対応するプリコーディングベクトルインデックスに基づいてユーザスケジューリングを行う。スケジューリングユーザの満たすべき条件は、１、スケジューリングユーザのプリコーディングベクトルインデックスが同一のプリコーディング行列に属することと、２、スケジューリングユーザのプリコーディングベクトルインデックスが同一のプリコーディング行列における異なるベクトルに対応することとを含む。スケジューリングユーザが上記のいずれかの条件を満たさない場合、マッチング失敗率があると考えられる。性能を向上させるために、比較的に多くのＤＦＴ行列を用いることになる。一方、ＤＦＴ行列が比較的に多く、またはスケジューリング対象ユーザ数が比較的に少ない場合、比較的に高いマッチング失敗率につながるおそれがある。マッチング失敗があった場合、基地局はマッチング成功のユーザまたはシングルユーザのみを選択してサービスを提供する。このときのマルチユーザダイバーシティ利得がある程度減少し、それに応じてシステム容量も低減することで、システム性能不良につながる。
【００３８】
ＺＦマルチユーザスケジューリングについて、各移動局はいずれも、自局にとって最適な量子化後のチャネル行列を選択して、基地局がユーザスケジューリングを行う基礎とするが、このような技術では、基地局側がＺＦ処理によってプリコーディング行列を得ることで、該プリコーディング行列と各ユーザの実際のＣＱＩとが大きく相違するため、システム性能不良につながる。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
本発明は、ＭＩＭＯシステム性能を向上させることができるＭＩＭＯシステムにおけるマルチユーザスケジューリング方法を提供している。
【００４０】
本発明に係るマルチユーザスケジューリング方法は、
各移動局が、所定のコードブックから自局に合致する最適なベクトルを選択して量子化チャネルとし、該量子化チャネルに対応するチャネル品質情報を算出して、基地局に報告し、
基地局が、所定のスケジューリング基準に基づいて、スケジューリング対象ユーザから１番目のスケジューリングユーザを選択し、直交分解法によって、１番目のスケジューリングユーザに対応する量子化チャネルからユニタリ行列を得、
前記ユニタリ行列における１番目の列ベクトル以外の他の列ベクトルに合致するユーザを、他のスケジューリングユーザとする、ことを含む。
【００４１】
ここで、前記各移動局が、所定のコードブックから自局に合致する最適なベクトルを選択して量子化チャネルとすることは、
前記各移動局が、チャネル推定処理によって自局のチャネル行列を得、コードブックから該チャネル行列に合致する最適なベクトルを選択して、当該ベクトルを該ユーザに対する量子化チャネルとする、ことを含む。
【００４２】
ここで、前記コードブックから該チャネル行列に合致する最適なベクトルを選択して、当該ベクトルを該ユーザに対する量子化チャネルとすることは、式（２３）によって前記量子化チャネルを決定することを含む。
【数１６】
2010252342.tif 000018
【００４３】
ここで、前記該量子化チャネルに対応するチャネル品質情報を算出することは、
各ユーザの量子化チャネルに対して直交分解を行った結果を用いて、各ユーザのチャネル品質情報を算出する、ことを含む。
【００４４】
ここで、前記各ユーザの量子化チャネルに対して直交分解を行った結果を用いて、各ユーザのチャネル品質情報を算出することは、式（２４）または式（２５）によって、前記チャネル品質情報を算出することを含み、
【数１７】
2010252342.tif 000019
【００４５】
好ましくは、該方法は、前記コードブックにおける各ベクトルに対して直交分解を予め行って、直交分解結果を記憶することをさらに含み、
前記各ユーザの量子化チャネルに対して直交分解を行った結果を用いて、各ユーザのチャネル品質情報を算出する前に、記憶されている直交分解結果から、前記各ユーザの量子化チャネルと同じであるベクトルに対応する直交分解結果を取得することをさらに含む。
【００４６】
ここで、前記基地局に報告することは、移動局から自局に対応する量子化チャネルインデックスおよびチャネル品質情報を、基地局へフィードバックすることを含み、
前記基地局が、所定のスケジューリング基準に基づいて、スケジューリング対象ユーザから１番目のスケジューリングユーザを選択する前に、基地局が、受信された量子化チャネルインデックスに基づいて前記所定のコードブックから各ユーザに対応する量子化チャネルを復元することをさらに含む。
【００４７】
ここで、前記基地局が、所定のスケジューリング基準に基づいて、スケジューリング対象ユーザから１番目のスケジューリングユーザを選択することは、チャネル品質が最良となるユーザを１番目のスケジューリングユーザとし、または、優先度が最高となるユーザを１番目のスケジューリングユーザとし、または、チャネル品質が最良となり、かつ優先度が最高となるユーザを１番目のスケジューリングユーザとすることを含む。
【００４８】
好ましくは、前記基地局が、所定のスケジューリング基準に基づいて、スケジューリング対象ユーザから１番目のスケジューリングユーザを選択する前に、所定のチャネル品質情報選択数の閾値ｎに従って、移動局によって報告された各チャネル品質情報から品質が最良となるｎ個のチャネル品質情報を選出し、選出された各チャネル品質情報に対応するユーザをそれぞれ１番目のスケジューリングユーザとして各組に入れることをさらに含み、
前記１番目のスケジューリングユーザに対応する量子化チャネルからユニタリ行列を得ることは、各組の１番目のスケジューリングユーザに対応する量子化チャネルから該組のユニタリ行列を得ることを含み、
前記ユニタリ行列における１番目の列ベクトル以外の他の列ベクトルに合致するユーザを、他のスケジューリングユーザとすることは、各組のユニタリ行列における１番目の列ベクトル以外の他の列ベクトルに合致するユーザを、該組の他のスケジューリングユーザとすることを含み、
前記ユニタリ行列における１番目の列ベクトル以外の他の列ベクトルに合致するユーザを、他のスケジューリングユーザとした後に、各組の容量和をそれぞれ算出し、容量和が最大となる組を選定組とし、該選定組におけるスケジューリングユーザを今回スケジューリングにおけるスケジューリングユーザとすることをさらに含む。
【００４９】
好ましくは、前記直交分解法によって、１番目のスケジューリングユーザに対応する量子化チャネルからユニタリ行列を得た後に、前記ユニタリ行列における１番目の列ベクトルを前記１番目のスケジューリングユーザに対応する列ベクトルとすることをさらに含む。
【００５０】
ここで、前記ユニタリ行列における１番目の列ベクトル以外の他の列ベクトルに合致するユーザを、他のスケジューリングユーザとすることは、
既に選出されたスケジューリングユーザ数が所定のスケジューリングユーザ数の閾値を超えたかどうかを判断し、所定のスケジューリングユーザ数の閾値を超えた場合、ステップＣ１２を実行するステップＣ１１と、
前記ユニタリ行列から、合致するユーザが決定されていない列ベクトルを１つ選択して、現在の列ベクトルとし、既に選出された全てのスケジューリングユーザに対応する列ベクトルに基づいて、現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを決定して、現在のスケジューリングユーザとし、ステップＣ１１に戻るステップＣ１２と、
を含む。
【００５１】
ここで、前記ユニタリ行列から、合致するユーザが決定されていない列ベクトルを１つ選択して、現在の列ベクトルとすることは、前記合致するユーザが決定されていない列ベクトルのうち１つを順次に選択して、現在の列ベクトルとし、または、前記合致するユーザが決定されていない列ベクトルのうち１つをランダムに選択して、現在の列ベクトルとすることを含む。
【００５２】
ここで、前記既に選出された全てのスケジューリングユーザに対応する列ベクトルに基づいて、現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを決定して、現在のスケジューリングユーザとすることは、
現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザが多重された後に、ｒ番目のスケジューリングユーザschrであるとすれば、式（２６）によって現在のスケジューリングユーザを決定することを含み、
【数１８】
2010252342.tif 000020
【００５３】
ここで、ｒ≦Ｒ、Ｒは前記所定のスケジューリングユーザ数の閾値であり、Ｘは今回スケジューリングにおけるスケジューリング対象ユーザ総数である。式（２７）は現在の列ベクトルであり、式（２８）はその前に既に選出された（ｒ−１）個のスケジューリングユーザにおけるｋ番目のスケジューリングユーザに対応する列ベクトルを表し、式（２９）はｊ番目のスケジューリングユーザの量子化チャネルを表す。
【数１９】
2010252342.tif 000021
【００５４】
好ましくは、前記基地局が、所定のスケジューリング基準に基づいて、スケジューリング対象ユーザから１番目のスケジューリングユーザを選択した後に、前記１番目のスケジューリングユーザのみを送信した場合のシステム容量を算出して、前記ステップＣ１１を実行することをさらに含み、
ステップＣ１２において前記現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを決定した後に、既に選択されたスケジューリングユーザに加えて、現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを多重した場合のシステム容量を算出し、現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを多重した場合のシステム容量が、該スケジューリング対象ユーザを多重しない場合のシステム容量より高くなる場合、前記現在のスケジューリングユーザとする処理を引き続き行うことをさらに含む。
【００５５】
好ましくは、前記１番目のスケジューリングユーザのみを送信した場合のシステム容量を算出することは、式（３０）によって、前記１番目のスケジューリングユーザのみを送信した場合のシステム容量を算出することを含み、
【数２０】
2010252342.tif 000022
【００５６】
ここで、前記既に選択されたスケジューリングユーザに加えて、現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを多重した場合のシステム容量を算出することは、
現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザが多重された後に、ｒ番目のスケジューリングユーザschrであるとすれば、式（３１）によって、前記現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを多重した場合のシステム容量を算出することを含み、
【数２１】
2010252342.tif 000023
【００５７】
ここで、前記ユニタリ行列における１番目の列ベクトル以外の他の列ベクトルに合致するユーザを、他のスケジューリングユーザとした後に、前記ユニタリ行列を今回スケジューリングにおけるスケジューリングユーザのプリコーディング行列とし、該ユニタリ行列における列ベクトルを該列ベクトルに合致するスケジューリングユーザのプリコーディングベクトルとすることをさらに含む。
【００５８】
好ましくは、前記ユニタリ行列を今回スケジューリングにおけるスケジューリングユーザのプリコーディング行列とし、該ユニタリ行列における列ベクトルを該列ベクトルに合致するスケジューリングユーザのプリコーディングベクトルとする前に、
スケジューリング対象ユーザ数が所定のスケジューリング対象ユーザ数の閾値より小さいかどうかを判断し、小さい場合、各スケジューリングユーザに対応する量子化チャネルからなる行列に対してゼロフォーシング処理を行って、今回スケジューリングのプリコーディング行列および各スケジューリングユーザのプリコーディングベクトルを生成し、小さくない場合、前記ユニタリ行列を今回スケジューリングにおけるスケジューリングユーザのプリコーディング行列とし、該ユニタリ行列における列ベクトルを該列ベクトルに合致するスケジューリングユーザのプリコーディングベクトルとする処理を実行する、ことをさらに含む。
【００５９】
好ましくは、前記各スケジューリングユーザに対応する量子化チャネルからなる行列に対してゼロフォーシング処理を行って、今回スケジューリングのプリコーディング行列および各スケジューリングユーザのプリコーディングベクトルを生成することは、
式（３２）および式（３３）によって、今回スケジューリングのプリコーディング行列Ｗを得、
前記今回スケジューリングのプリコーディング行列Ｗにおける列ベクトルを、対応するスケジューリングユーザのプリコーディングベクトルとする、ことを含む。
【数２２】
2010252342.tif 000024
【００６０】
好ましくは、前記ユニタリ行列における１番目の列ベクトル以外の他の列ベクトルに合致するユーザを、他のスケジューリングユーザとした後に、
基地局が、各スケジューリングユーザのデータストリームを、対応するプリコーディングベクトルでプリコーディングを行って、対応するスケジューリングユーザに送信し、
基地局が、１番目のスケジューリングユーザの量子化チャネルインデックスおよびスケジューリングユーザそれぞれのプリコーディングベクトルインデックスを、対応する移動局に送信する、ことをさらに含む。
【００６１】
ここで、前記直交分解が特異値分解（ＳＶＤ）またはＱＲ分解である。
【００６２】
ここで、前記所定のコードブックが、Ｇｒａｓｓｍａｎｎｉａｎコードブック、チャネルベクトル化コードブック、離散フーリェ変換に基づくコードブック、または最小ベクトル距離を最大化する他のコードブックである。
【００６３】
また、本発明はＭＩＭＯシステム性能を向上させることができるＭＩＭＯシステムにおけるマルチユーザスケジューリング装置を提供している。
【００６４】
本発明に係るマルチユーザスケジューリング装置は、
所定のコードブックから、各移動局に合致する最適なベクトルを選択して、量子化チャネルとするチャネル量子化モジュールと、
量子化チャネルに対応するチャネル品質情報を算出するチャネル品質情報算出モジュールと、
所定のスケジューリング基準に基づいて、スケジューリング対象ユーザから１番目のスケジューリングユーザを選択し、ユニタリ行列決定モジュールによって提供されたユニタリ行列における１番目の列ベクトル以外の他の列ベクトルに合致するユーザを、他のスケジューリングユーザとするスケジューリングモジュールと、
直交分解法によって、１番目のスケジューリングユーザに対応する量子化チャネルからユニタリ行列を得るユニタリ行列決定モジュールと、を含む。
【００６５】
好ましくは、前記装置は、所定のコードブック、所定のスケジューリング基準および所定のスケジューリングユーザ数の閾値を記憶する記憶モジュールをさらに含み、
前記チャネル量子化モジュールは、さらに、前記記憶モジュールから所定のコードブックを読み取る。
【００６６】
好ましくは、前記チャネル品質情報算出モジュールは、各ユーザの量子化チャネルに対して直行分解を行った結果を用いて、各ユーザのチャネル品質情報を算出する。
【００６７】
好ましくは、前記記憶モジュールは、さらに、前記コードブックにおける各ベクトルに対して直交分解を予め行って得られた直交分解結果を記憶し、
前記チャネル品質情報算出モジュールは、さらに、記憶モジュールに記憶されている直交分解結果から、各ユーザの量子化チャネルと同じであるベクトルに対応する直交分解結果を取得する。
【００６８】
好ましくは、前記チャネル品質情報算出モジュールは、さらに、量子化チャネルインデックスおよびチャネル品質情報を前記スケジューリングモジュールにフィードバックする。
【００６９】
好ましくは、前記スケジューリングモジュールは、
前記記憶モジュールから所定のコードブックを読み取り、前記チャネル品質情報算出モジュールからの量子化チャネルインデックスに基づいて、読み取られたコードブックから各ユーザに対応する量子化チャネルを復元し、記憶モジュールから所定のスケジューリング基準を読み取り、該スケジューリング基準に基づいて、スケジューリング対象ユーザから１番目のスケジューリングユーザを選出し、カウントサブモジュールに対し、スケジューリングユーザのカウントを開始するよう通知し、ユニタリ行列決定モジュールからのプリコーディング行列から、合致するユーザが決定されていない列ベクトルを１つ選択して、現在の列ベクトルとし、既に選出された全てのスケジューリングユーザに対応する列ベクトルに基づいて、現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを現在のスケジューリングユーザとし、カウントサブモジュールに対し、スケジューリングユーザ数に１を加えるよう通知し、カウントサブモジュールから通知を受信した場合、スケジューリングユーザの選択を停止し、カウントサブモジュールから通知を受信しなかった場合、前記現在のスケジューリングユーザを選択する処理を引き続き行うユーザ選択サブモジュールと、
前記記憶モジュールから所定のスケジューリングユーザ数の閾値を読み取り、前記ユーザ選択サブモジュールの通知で、スケジューリングユーザをカウントし、スケジューリングユーザ数が、読み取られたスケジューリングユーザ数の閾値に達した際、ユーザ選択サブモジュールへ通知を送信するカウントサブモジュールと、を含む。
【００７０】
好ましくは、前記ユーザ選択サブモジュールは、さらに、
１番目のスケジューリングユーザを選出した後に、１番目のスケジューリングユーザのみを送信した場合のシステム容量を算出し、
カウントサブモジュールから通知を受信しなかった場合、前記現在の列ベクトルを選択する処理、および現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを決定する処理を実行し、
既に選択されたスケジューリングユーザに加えて、現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを多重した場合のシステム容量を算出し、現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを多重した場合のシステム容量が、該スケジューリング対象ユーザを多重しない場合のシステム容量より高くなる場合、該スケジューリング対象ユーザを現在のスケジューリングユーザとして選択し、前記カウントサブモジュールに対し、スケジューリングユーザ数に１を加えるよう通知する処理を実行し、カウントサブモジュールから通知を受信しなかった場合、前記現在の列ベクトルを選択する処理、および現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを決定する処理を実行する。
【００７１】
好ましくは、前記記憶モジュールは、さらに、所定のチャネル品質情報選択数の閾値ｎを記憶し、
前記ユーザ選択サブモジュールは、さらに、前記記憶モジュールから所定のチャネル品質情報選択数の閾値ｎを読み取り、移動局によって報告された各チャネル品質情報から品質が最良となるｎ個のチャネル品質情報を選出し、選出された各チャネル品質情報に対応するユーザをそれぞれ１番目のスケジューリングユーザとして各組に入れ、各組のスケジューリングユーザを決定する処理を実行し、
前記スケジューリングモジュールは、各組のスケジューリングユーザが前記ユーザ選択サブモジュールによって決定された後に、各組の容量和をそれぞれ算出し、容量和が最大となる組を選定組とし、該選定組におけるスケジューリングユーザを今回スケジューリングにおけるスケジューリングユーザとする結果決定サブモジュールをさらに含む。
【００７２】
好ましくは、前記記憶モジュールは、さらに、所定のスケジューリング対象ユーザ数の閾値を記憶し、
前記装置は、
前記記憶モジュールから所定のスケジューリング対象ユーザ数の閾値を読み取り、スケジューリング対象ユーザ数が、読み取られたスケジューリング対象ユーザ数の閾値より小さい際、ゼロフォーシングモジュールに対して動作を開始するよう通知する制御モジュールと、
制御モジュールの通知で、各スケジューリングユーザに対応する量子化チャネルからなる行列に対してゼロフォーシング処理を行って、今回スケジューリングのプリコーディング行列および各スケジューリングユーザのプリコーディングベクトルを生成するゼロフォーシングモジュールとをさらに含む。
【００７３】
ここで、前記チャネル量子化モジュールおよびチャネル品質情報算出モジュールが移動局に存在し、前記スケジューリングモジュールおよびユニタリ行列決定モジュールが基地局に存在する。
【発明の効果】
【００７４】
上記の解決手段からわかるように、本発明はＭＩＭＯシステム性能を効果的に向上させることができる。
【００７５】
具体的に、本発明では、各移動局のユーザが、所定のコードブックから自局に最も合致する量子化チャネルを選択して量子化チャネルとし、該量子化チャネルに基づいて算出されたチャネル品質情報を、基地局が１番目のスケジューリングユーザを選択する基礎とする。基地局は、スケジューリング基準に最も適合するユーザを１番目のスケジューリングユーザとして選択する。そして、他の各スケジューリングユーザはいずれも１番目のスケジューリングユーザに対応するユニタリ行列の他の列ベクトルに合致する。ここからわかるように、ユーザ数が少なくても、本発明に係るマルチユーザスケジューリング過程中に、基地局側のユーザマッチング失敗を効果的に回避することができ、ＭＩＭＯシステム性能を効果的に向上させることができる。一方、本発明に係るプリコーディング行列は直交分解法によって得られたものであり、１番目のスケジューリングユーザのＣＱＩと該ユーザによって実際に取得されたＳＩＮＲとは完全に同じである。スケジューリング対象ユーザが比較的に多い場合、他の各スケジューリングユーザがプリコーディング行列における列ベクトルによく合致することができると、これらのユーザに対して算出されたＣＱＩもユーザによって実際に取得されたＳＩＮＲと比較的に接近している。従って、ＺＦマルチユーザスケジューリングに比べても、本発明はＭＩＭＯシステム性能を効果的に向上させることができる。
【００７６】
また、本発明では、各移動局は量子化チャネルのチャネル品質情報のみを算出するだけでよいが、ＤＦＴコードブックに基づくマルチユーザスケジューリングでは、コードブックにおける全てのプリコーディング行列に含まれる各プリコーディングベクトルに対応するＳＩＮＲを算出する必要がある。従って、本発明によれば、移動局側の計算複雑度が大幅に低減されることができる。なお、本発明では、基地局側は１番目のスケジューリングユーザに対して得られたユニタリ行列に基づいて、他のスケジューリングユーザを決定するだけでよいが、ＺＦマルチユーザスケジューリングでは、走査の方法を用いて各可能なスケジューリングユーザ組合せに対してＺＦ処理を行ってシステム容量を算出することをしないと、スケジューリングユーザおよびそのプリコーディング行列を最終的に決定することができない。ここからわかるように、ＺＦマルチユーザスケジューリングに比べて、本発明における基地局はより低い複雑度を持つ。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】従来のＤＦＴコードブックに基づくマルチユーザスケジューリング方法のフローチャートである。
【図２】従来のＺＦＥＰ方式に基づくマルチユーザスケジューリング方法のフローチャートである。
【図３】本発明に係るマルチユーザスケジューリング方法の例示的なフローチャートである。
【図４】本発明に係るマルチユーザスケジューリング装置の例示的な構成図である。
【図５】本発明の実施例１に係るマルチユーザスケジューリング方法のフローチャートである。
【図６】本発明の実施例１に係るマルチユーザスケジューリング装置の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施例２に係るマルチユーザスケジューリング方法のフローチャートである。
【図８】本発明の実施例１に係るマルチユーザスケジューリングとＤＦＴコードブックに基づくマルチユーザスケジューリングおよび２種類のＺＦマルチユーザスケジューリングとの性能比較のシミュレーション図である。
【図９】本発明の実施例２に係るマルチユーザスケジューリングとＤＦＴコードブックに基づくマルチユーザスケジューリングおよび２種類のＺＦマルチユーザスケジューリングとの性能比較のシミュレーション図である。
【図１０】本発明に係るＺＦと直交分解法との間で切り替えるマルチユーザスケジューリングと、ＤＦＴコードブックに基づくマルチユーザスケジューリングおよび２種類のＺＦマルチユーザスケジューリングとの性能比較のシミュレーション図である。
【発明を実施するための形態】
【００７８】
本発明の目的、解決手段をさらに明確にするために、以下、図面を参照して実施例を挙げながら、本発明をさらに詳しく説明する。
【００７９】
本発明では、ＭＩＭＯシステムにおけるマルチユーザスケジューリングを行う際、所定のスケジューリング基準に基づいて、１番目のスケジューリングユーザを選択し、１番目のスケジューリングユーザに対してプリコーディング行列を決定してから、該プリコーディング行列における列ベクトルに合致する他のスケジューリングユーザを選択する。
【００８０】
図３は、本発明に係るＭＩＭＯシステムにおけるマルチユーザスケジューリング方法の例示的なフローチャートを示す。図３を参照すると、該方法は下記のステップを含む。
【００８１】
ステップ３０１で、移動局は、所定のコードブックから自局に合致する最適なベクトルを選択して量子化チャネルとし、該量子化チャネルに対応するチャネル品質情報を算出して、基地局に報告する。
【００８２】
ステップ３０２で、基地局は、所定のスケジューリング基準に基づいて、スケジューリング対象ユーザから１番目のスケジューリングユーザを選択し、直交分解法によって、１番目のスケジューリングユーザに対応する量子化チャネルからユニタリ行列を得る。
【００８３】
ステップ３０３で、ユニタリ行列における１番目の列ベクトル以外の他の列ベクトルに合致するユーザを、他のスケジューリングユーザとする。
【００８４】
図４は、本発明に係るＭＩＭＯシステムにおけるマルチユーザスケジューリング装置の例示的な構成図を示す。図４を参照すると、該装置は、所定のコードブックから、所在の移動局に合致する量子化チャネルを選択して、量子化チャネルとするチャネル量子化モジュールと、該量子化チャネルに対応するチャネル品質情報を算出するチャネル品質情報算出モジュールと、所定のスケジューリング基準に基づいて、スケジューリング対象ユーザから１番目のスケジューリングユーザを選択し、ユニタリ行列決定モジュールによって提供されたユニタリ行列における１番目の列ベクトル以外の他の列ベクトルに合致するユーザを、他のスケジューリングユーザとするスケジューリングモジュールと、直交分解法によって、１番目のスケジューリングユーザに対応する量子化チャネルからユニタリ行列を得るユニタリ行列決定モジュールと、を含む。
【００８５】
本発明では、チャネル量子化モジュールおよびチャネル品質情報算出モジュールが移動局に存在し、スケジューリングモジュールおよびユニタリ決定モジュールが基地局に存在する。
【００８６】
上記のように、本発明では、各移動局のユーザはいずれも、所定のコードブックから自局に最も合致する量子化チャネルを選択して量子化チャネルとし、該量子化チャネルに基づいて算出されたチャネル品質情報を、基地局が１番目のスケジューリングユーザを選択する基礎とする。基地局は、スケジューリング基準に最も適合するユーザを１番目のスケジューリングユーザとして選択する。そして、他の各スケジューリングユーザはいずれも１番目のスケジューリングユーザに対応するユニタリ行列の他の列ベクトルに合致する。ここからわかるように、ユーザ数が少なくても、本発明に係るマルチユーザスケジューリング過程中に、基地局側のユーザマッチング失敗を効果的に回避することができ、ＭＩＭＯシステム性能を効果的に向上させることができる。一方、本発明に係るプリコーディング行列は直交分解法によって得られたものであり、１番目のスケジューリングユーザのＣＱＩと該ユーザによって実際に取得されたＳＩＮＲとは完全に同じである。スケジューリング対象ユーザが比較的に多い場合、他の各スケジューリングユーザがプリコーディング行列における列ベクトルとよく合致することができると、これらのユーザに対して算出されたＣＱＩもユーザによって実際に取得されたＳＩＮＲと比較的に接近している。従って、ＺＦマルチユーザスケジューリングに比べても、本発明はＭＩＭＯシステム性能を効果的に向上させることができる。
【００８７】
また、本発明では、各移動局は量子化チャネルのチャネル品質情報のみを算出するだけでよいが、ＤＦＴコードブックに基づくマルチユーザスケジューリングでは、コードブックにおける全てのプリコーディング行列に含まれる各プリコーディングベクトルに対応するＳＩＮＲを算出する必要がある。従って、本発明によれば、移動局側の計算複雑度が大幅に低減されることができる。なお、本発明では、基地局側は１番目のスケジューリングユーザに対して得られたユニタリ行列に基づいて、他のスケジューリングユーザを決定するだけでよいが、ＺＦマルチユーザスケジューリングでは、走査の方法を用いて各可能なスケジューリングユーザ組合せに対してＺＦ処理を行ってシステム容量を算出することをしないと、スケジューリングユーザおよびそのプリコーディング行列を最終的に決定することができない。ここからわかるように、ＺＦマルチユーザスケジューリングに比べて、本発明における基地局はより低い複雑度を持つ。
【００８８】
以下、本発明に係るマルチユーザスケジューリングを詳しく説明する。
【００８９】
本発明では、基地局がユーザスケジューリングを行う際に、固定ユーザ数の方式または可変ユーザ数の方式を用いるようにしてよい。そして、プリコーディング行列を生成する際に、ＺＦ方式と本発明に係る１番目のスケジューリングユーザの量子化チャネルに対して直交分解を行う方式との間で切り替えるようにしてもよい。
【００９０】
（実施例１）
本実施例では、固定ユーザ数の方式を用いてマルチユーザスケジューリングを実現する。言い換えれば、本実施例では、２≦Ｒ≦ＭＴを満たすスケジューリングユーザ数の閾値Ｒを予め設定し、ここで、ＭＴは基地局の送信アンテナ数である。
【００９１】
図５は、本実施例に係るマルチユーザスケジューリング方法のフローチャートを示す。図５を参照すると、該方法は下記のステップを含む。
【００９２】
ステップ５０１で、移動局のユーザは、自局のチャネル行列に基づいて、所定のコードブックから、自局に合致する最適なベクトルを選択して量子化チャネルとする。
【００９３】
本実施例では、所定のコードブックが、Ｇｒａｓｓｍａｎｎｉａｎコードブック、チャネルベクトル化コードブック、ＤＦＴに基づくコードブック、または最小ベクトル距離を最大化する他のコードブックであってよい。いずれのコードブックを用いても、該コードブックにはＮｉ個のベクトルが含まれ、各ベクトルの次元数はＭＴ×１であり、即ち、該コードブックはＭＴ×Ｎｉ次元の行列である。
【００９４】
本ステップでは、各移動局が１つのユーザに対応し、各移動局はチャネル推定処理で自局のチャネル行列を得て、コードブックから該チャネル行列に合致する量子化チャネルを選択して、該移動局のユーザに対する量子化チャネルとする。
【００９５】
ユーザｋを例として、量子化チャネルを選択する条件は次式を満たす。
【数２３】
2010252342.tif 000025
【００９６】
ステップ５０２で、各ユーザの量子化チャネルに対して直交分解を行い、直交分解結果に基づいて各ユーザのＣＱＩを算出する。
【００９７】
本ステップの直交分解は、ＳＶＤ分解またはＱＲ分解であってよい。
【００９８】
ＳＶＤ分解について、ＳＶＤ分解して得られた左特異行列を取ってユーザのＣＱＩを算出すると、本ステップでＣＱＩを算出する処理は以下のステップを含む。
【００９９】
１、ユーザｋの量子化チャネル（式（３４））をＳＶＤ分解して、式（３５）を得る。
【数２４】
2010252342.tif 000026
【０１００】
２、左特異行列（式（３６））の１番目の列ベクトルをユーザｋのプリコーディングベクトルとして、次式によってユーザｋの線形検出時の検出ベクトルを算出する。
【数２５】
2010252342.tif 000027
【０１０１】
３、ユーザの線形検出時の検出ベクトル、チャネル行列および左特異行列に基づいて、次式によって各ユーザのＣＱＩを算出する。
【数２６】
2010252342.tif 000028
【０１０２】
ＱＲ分解について、前述の左特異行列をＱ行列に入れ替えるだけでよい。即ち、次式である。
【数２７】
2010252342.tif 000029
【０１０３】
本ステップでは、量子化チャネル行列に対して直交分解を行う処理を予め実行して、直交分解結果を記憶しておくようにしてもよい。この場合、記憶されている直交分解結果から、各ユーザの量子化チャネルと同じであるベクトルに対応する直交分解結果を直接に取得することができる。
【０１０４】
ステップ５０３で、移動局は、自局のユーザに対応する量子化チャネルインデックスおよびＣＱＩ値を、基地局へフィードバックする。
【０１０５】
Ｎｔ個のベクトルを含むコードブックにとって、本ステップでは、各移動局はlog2(Nt)ビットを使用して量子化チャネルインデックスindex_ukを伝送する必要がある。
【０１０６】
ステップ５０４で、基地局は、受信された量子化チャネルインデックスに基づいて、所定のコードブックから各ユーザに対応する量子化チャネルを復元する。
【０１０７】
ステップ５０５で、基地局は、所定のスケジューリング基準に基づいて、スケジューリング対象ユーザから１番目のスケジューリングユーザを選択して、１番目のスケジューリングユーザに対応する量子化チャネルを用いてユニタリ行列を決定して、今回スケジューリングのプリコーディング行列とする。
【０１０８】
仮に、所定のスケジューリング基準はシステム容量を最大化する基準であるとすると、基地局は、チャネル品質が最良となる、即ち、ＣＱＩ値が最大となるユーザを１番目のスケジューリングユーザとする。所定のスケジューリング基準は優先度基準であるとすると、基地局は、優先度が最高となるユーザを１番目のスケジューリングユーザとして選択する。もちろん、前述の２つの基準を組み合せて、ＣＱＩの最大値が複数のユーザに対応する場合、ＣＱＩ値が最大となり、かつ優先度が最高となるユーザを１番目のスケジューリングユーザとし、優先度が最高となるユーザ数が２以上である場合、優先度が最高となるユーザのうち、ＣＱＩ値が最大となるユーザを１番目のスケジューリングユーザとするようにしてよい。本実施例では、本分野の他の既知のスケジューリング基準を用いて１番目のスケジューリングユーザを決定するようにしてもよい。
【０１０９】
１番目のスケジューリングユーザを選出した後に、該ユーザに対応する量子化チャネルに対して直交分解を行って、ユニタリ行列形式のプリコーディング行列を得る。具体的に、前述のステップ５０２でＳＶＤ分解を用いた場合、本ステップでは、１番目のスケジューリングユーザsch1に対応する量子化チャネル（式（３７））をＳＶＤ分解して、得られた左特異行列（式（３８））を今回スケジューリングにおける各スケジューリングユーザのプリコーディング行列とし、前述のステップ５０２でＱＲ分解を用いた場合、本ステップでは、１番目のスケジューリングユーザsch1に対応する量子化チャネル（式（３７））をＱＲ分解して、得られた行列Ｑsch1を今回スケジューリングにおける各スケジューリングユーザのプリコーディング行列とする。上記の行列（式３９）、行列Ｑともユニタリ行列である。
【数２８】
2010252342.tif 000030
【０１１０】
このとき、ユニタリ行列形式のプリコーディング行列における１番目の列ベクトルを直接に１番目のスケジューリングユーザのプリコーディングベクトルとするようにしてもよい。
【０１１１】
ステップ５０６で、選出されたスケジューリングユーザ数が所定のスケジューリングユーザ数の閾値に達したかどうかを判断し、選出されたスケジューリングユーザ数が所定のスケジューリングユーザ数の閾値に達した場合、本マルチユーザスケジューリングプロセスを終了し、そうでない場合、ステップ５０７を実行する。
【０１１２】
既に選出されたスケジューリングユーザ数がスケジューリングユーザ数の閾値Ｒより小さい場合、スケジューリングユーザを決定するために、後続のステップを引き続き実行し、逆に、このときのスケジューリングユーザ数がＲに等しくなる場合、スケジューリングユーザを選択する処理を継続しないようにしてよい。
【０１１３】
ステップ５０７〜５０８で、ユニタリ行列から、合致するユーザが決定されていない列ベクトルを１つ選択して、現在の列ベクトルとし、既に選出された全てのスケジューリングユーザに対応する列ベクトルに基づいて、現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを決定して、現在のスケジューリングユーザとし、ステップ５０６に戻る。
【０１１４】
ここで、現在の列ベクトルを選択する際に、順次の方式またはランダムの方式を用いるようにしてよい。順次の方式で、現在、ｒ番目のスケジューリングユーザを選択しようとすると、ユニタリ行列におけるｒ番目の列ベクトルを現在の列ベクトルとする。ランダムの方式で、ユニタリ行列から、既に選出されたスケジューリングユーザに対応していない列ベクトルのうち、いずれか１つの列ベクトルを選択して現在の列ベクトルとするようにしてよい。
【０１１５】
ここで、次式によって、現在のスケジューリングユーザを決定するようにしてよい。
【数２９】
2010252342.tif 000031
【０１１６】
ここで、schrは現在のｒ番目のスケジューリングユーザを表し、かつｒ≦Ｒであり、Ｘは今回スケジューリングにおけるスケジューリング対象ユーザ総数であり、式（４１）は現在のスケジューリングユーザの列ベクトルであり、式（４２）はその前に既に選出された（ｒ−１）個のスケジューリングユーザのうちのｋ番目のスケジューリングユーザの列ベクトルを表し、式（４３）はｊ番目のスケジューリングユーザの量子化チャネルを表す。
【数３０】
2010252342.tif 000032
【０１１７】
上記の各ステップの処理を実行した後、本実施例では、計Ｒ個のスケジューリングユーザを選択して、各スケジューリングユーザに対応する列ベクトルを直接にプリコーディングベクトルとする。その後、基地局がスケジューリングを完了して、各スケジューリングユーザのデータストリームを、対応するプリコーディングベクトルでコーディングを行った後に、対応するスケジューリングユーザに送信するようにしてよい。また、基地局は、１番目のスケジューリングユーザの量子化チャネルインデックスおよびスケジューリングユーザそれぞれのプリコーディングベクトルインデックスを、対応する移動局に送信する必要がある。
【０１１８】
ここまで、本実施例に係るマルチユーザスケジューリングのプロセスを終了する。
【０１１９】
図６は、本実施例に係るマルチユーザスケジューリング装置の構成を示す。図６を参照すると、該装置は、記憶モジュールと、チャネル量子化モジュールと、チャネル品質情報算出モジュールと、スケジューリングモジュールと、ユニタリ行列決定モジュールと、を含む。そして、スケジューリングモジュールは、ユーザ選択サブモジュールと、カウントサブモジュールと、を含む。言い換えれば、図６では、図４に加えて記憶モジュールが追加され、スケジューリングモジュールが細分化される。
【０１２０】
具体的に、本実施例における記憶モジュールは、所定のコードブック、所定のスケジューリング基準および所定のスケジューリングユーザ数の閾値を記憶する。該記憶モジュールは、単独のネットワークエンティティとして存在してもよく、一部が移動局に存在し、他の部分が基地局に存在するようにしてもよい。
【０１２１】
チャネル量子化モジュールは、記憶モジュールから所定のコードブックを読み取り、所在の移動局のチャネル行列に基づいて、読み取られたコードブックから、該移動局のユーザに合致する最適なベクトルを選択して量子化チャネルとする。
【０１２２】
チャネル品質情報算出モジュールは、チャネル量子化モジュールからの量子化チャネルに対して直交分解を行い、直交分解結果に基づいて、所在の移動局のユーザのＣＱＩを算出して、量子化チャネルインデックスおよびＣＱＩ値を基地局へフィードバックする。前記コードブックにおける各ベクトルに対して直交分解を予め行った結果が記憶モジュールに記憶されている場合、該チャネル品質情報算出モジュールは、さらに、記憶モジュールに記憶されている直交分解結果から、各ユーザの量子化チャネルと同じであるベクトルに対応する直交分解結果を取得することができ、直交分解処理を実行する必要がない。
【０１２３】
スケジューリングモジュールにおけるユーザ選択サブモジュールは、記憶モジュールから所定のコードブックを読み取り、基地局側のチャネル品質情報算出モジュールからの量子化チャネルインデックスに基づいて、読み取られたコードブックから各ユーザに対応する量子化チャネルを復元し、記憶モジュールから所定のスケジューリング基準を読み取り、該スケジューリング基準に基づいて、スケジューリング対象ユーザから１番目のスケジューリングユーザを選出し、カウントサブモジュールに対し、スケジューリングユーザのカウントを開始するよう通知し、ユニタリ行列決定モジュールからのプリコーディング行列から、合致するユーザが決定されていない列ベクトルを１つ選択して、現在の列ベクトルとし、既に選出された全てのスケジューリングユーザに対応する列ベクトルに基づいて、現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを現在のスケジューリングユーザとし、カウントサブモジュールに対し、スケジューリングユーザ数に１を加えるよう通知し、カウントサブモジュールから通知を受信した場合、スケジューリングユーザの選択を停止し、カウントサブモジュールから通知を受信しなかった場合、前述現在のスケジューリングユーザを選択する処理を引き続き行う。
【０１２４】
スケジューリングモジュールにおけるカウントサブモジュールは、記憶モジュールから所定のスケジューリングユーザ数の閾値を読み取り、ユーザ選択サブモジュールの通知で、スケジューリングユーザをカウントし、スケジューリングユーザ数が、読み取られたスケジューリングユーザ数の閾値に達した際、ユーザ選択サブモジュールへ通知を送信する。
【０１２５】
ユニタリ行列決定モジュールは、１番目のスケジューリングユーザに対応する量子化チャネルを用いて、今回スケジューリングのプリコーディング行列を決定する。
【０１２６】
本実施例では、まず、１番目のスケジューリングユーザおよび今回スケジューリングのプリコーディング行列を決定してから、プリコーディング行列における列ベクトルから始めて、他のスケジューリングユーザを次第に検索する。このようにして、ユーザスケジューリングが完了した後、全てのスケジューリングユーザのプリコーディングベクトルがいずれも該プリコーディング行列に存在し、かつ、該プリコーディング行列が、直交分解によって得られたユニタリ行列であるため、本実施例によれば、マルチユーザの場合のマッチング成功率を効果的に保証することができ、比較的に高いシステム性能を保証することができる。
【０１２７】
また、本実施例では、各移動局はその量子化チャネルに対応する１つのＣＱＩを算出するだけでよく、ＤＦＴマルチユーザスケジューリングにおいて各移動局は（ＭＴ×Ｌ）個のＳＩＮＲおよび線形検出ベクトルを算出することに比べて、本実施例によれば、移動局側の計算複雑度が大幅に低減され、特にコードブックが比較的に大きい場合では明らかである。基地局において、本実施例ではスケジューリングユーザを逐一に選択し、全てのユーザマッチングの走査をしなくても比較的に高いシステム容量を取得することができる。一方、ＺＦマルチユーザスケジューリングでは、全てのユーザ組合せの走査をしないと、最適なユーザマッチングを検索してスケジューリングユーザとすることができない。ここから分かるように、本実施例によれば、基地局の計算複雑度も効果的に低減されることができる。
【０１２８】
また、本実施例では、基地局が１番目のスケジューリングユーザの量子化チャネルインデックスおよびスケジューリングユーザそれぞれのプリコーディングベクトルインデックスを、対応する移動局に直接に送信し、移動局が自局のプリコーディングベクトルを自ら決定することでき、ＤＲＳの補助は一切必要ない。そのため、本実施例では基地局と移動局との間で情報量のやり取りが比較的に少なく、システムのオーバヘッドも比較的に低い。もちろん、本実施例ではＤＲＳを用いて基地局と移動局との間で上記の情報を伝送するようにしてよい。
【０１２９】
また、本実施例では、様々な方式を用いて現在のスケジューリングユーザを決定することができ、方式が柔軟であり、処理も容易になる。
【０１３０】
本実施例のスケジューリング基準は、容量和（ｓｕｍｒａｔｅ）を最大化する基準であってもよい。具体的に、ＣＱＩ選択数の閾値ｎを予め設定し、ステップ５０５で、まず移動局から報告された全てのＣＱＩを並べ替え、該ＣＱＩ選択数の閾値に従って、数値が最大となるｎ個のＣＱＩを選出し、各ＣＱＩに対応するユーザをそれぞれ１番目のスケジューリングユーザとして各組に入れる。例えば、ＣＱＩの最大値に対応するユーザを第１組の１番目のスケジューリングユーザとし、ＣＱＩの２番目に大きい値に対応するユーザを第２組の１番目のスケジューリングユーザとし、…、ｎ番目に大きいＣＱＩ値に対応するユーザを第ｎ組の１番目のスケジューリングユーザとするなどである。その後、各組に対して、前述のステップ５０５の方式でユニタリ行列形式のプリコーディング行列を決定してから、ステップ５０６から５０８の処理で各組のスケジューリングユーザをそれぞれ決定する。その後、各組に対応する容量和を算出し、容量和が最大となる組を選定組とし、該選定組におけるスケジューリングユーザを最終的に今回スケジューリングにおけるスケジューリングユーザとする。
【０１３１】
この場合、スケジューリングモジュールにおけるユーザ選択サブモジュールは、さらに、記憶モジュールから所定のＣＱＩ選択数の閾値ｎを読み取り、移動局から報告された全てのＣＱＩを並べ替え、該ＣＱＩ選択数の閾値に従って、数値が最大となるｎ個のＣＱＩを選出し、各ＣＱＩに対応するユーザをそれぞれ１番目のスケジューリングユーザとして各組に入れて、各組のスケジューリングユーザを決定する前述の処理を実行する。それに応じて、スケジューリングモジュールは、さらに、各組のスケジューリングユーザがスケジューリングモジュールによって決定された後に、各組に対応する容量和を算出し、容量和が最大となる組を選定組とし、該選定組におけるスケジューリングユーザを今回スケジューリングにおけるスケジューリングユーザとする結果決定サブモジュールを含む。
【０１３２】
容量和を最大化する基準を用いてスケジューリングを行う場合、スケジューリングユーザからなる複数の組から、容量和が最大となる組を選出して今回スケジューリングのスケジューリングユーザ集合とする。このようなマルチユーザスケジューリングは、その前のシングル組マルチユーザスケジューリングに比べると、複雑度が増大するが、システム性能が大幅に向上することができる。
【０１３３】
（実施例２）
本実施例では、可変ユーザ数の方式を用いてマルチユーザスケジューリングを実現する。言い換えれば、本実施例では、２≦Ｒ≦ＭＴ（ＭＴは基地局の送信アンテナ数）を満たすスケジューリングユーザ数の閾値Ｒを予め設定するが、現在のプリコーディングベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザが多重された後に、システム容量が高くなり、かつ既に決定されたスケジューリングユーザと該スケジューリング対象ユーザとの和がスケジューリングユーザ数の閾値Ｒを越えない場合、該スケジューリング対象ユーザをスケジューリングユーザとして多重する。
【０１３４】
図７は、本実施例に係るマルチユーザスケジューリング方法のフローチャートを示す。図７を参照すると、該方法は下記のステップを含む。
【０１３５】
ステップ７０１〜７０３で、移動局のユーザは、自局のチャネル行列に基づいて、所定のコードブックから自局に合致する最適なベクトルを選択して量子化チャネルとする。各ユーザの量子化チャネルに対して直交分解を行って、直交分解結果に基づいて各ユーザのＣＱＩを算出する。移動局は、自局のユーザに対応する量子化チャネルインデックスおよびＣＱＩ値を基地局へフィードバックする。
【０１３６】
ステップ７０４〜７０５で、基地局は、受信された量子化チャネルインデックスに基づいて、所定のコードブックから各ユーザに対応する量子化チャネルを復元する。基地局は、所定のスケジューリング基準に基づいて、スケジューリング対象ユーザから１番目のスケジューリングユーザを選択して、１番目のスケジューリングユーザに対応する量子化チャネルを用いてユニタリ行列を決定して、今回スケジューリングのプリコーディング行列とする。
【０１３７】
上記の処理は実施例１のステップ５０１〜５０５と同様である。
【０１３８】
ステップ７０６で、１番目のスケジューリングユーザのみを送信した場合のシステム容量を算出する。
【０１３９】
本実施例では、毎回スケジューリングにおけるスケジューリングユーザ数は、システム容量を主要条件として、スケジューリングユーザ数の閾値を補助条件とするため、本ステップにおいて、１番目のスケジューリングユーザのみを送信した場合のシステム容量を算出して、この後他のユーザを多重するかどうかを決定する基礎とする。
【０１４０】
本ステップでは、次式によって１番目のスケジューリングユーザのみを送信した場合のシステム容量を算出する。
【数３１】
2010252342.tif 000033
【０１４１】
説明すべきところとして、移動局が自局のＣＱＩを算出する際に、送信電力がＲ個のユーザに等電力に割り当てられることを仮定するため、１番目のスケジューリングユーザｓｃｈ１のみにサービスを提供すると、送信電力の全てが該ユーザに多重されるとき取得可能なシステム容量を換算する必要がある。従って、ここで換算係数η１とlog2(R/1)によって換算する。
【０１４２】
ステップ７０７で、選出されたスケジューリングユーザ数が所定のスケジューリングユーザ数の閾値に達したかどうかを判断し、選出されたスケジューリングユーザ数が所定のスケジューリングユーザ数の閾値に達した場合、本マルチユーザスケジューリングのプロセスを終了し、そうでない場合、ステップ７０８を実行する。
【０１４３】
ステップ７０８〜７０９で、プリコーディング行列から、合致するユーザが決定されていない列ベクトルを１つ選択して、現在の列ベクトルとし、既に選出された全てのスケジューリングユーザに対応する列ベクトルに基づいて、現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを決定する。
【０１４４】
ここで、現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを決定する処理は、実施例１と同様である。言い換えれば、現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザが選択されると、ｒ番目のスケジューリングユーザとなるため、次式によって該スケジューリング対象ユーザを決定する。
【数３２】
2010252342.tif 000034
【０１４５】
ここで、Ｘは今回スケジューリングにおけるスケジューリング対象ユーザ総数であり、式（４４）は現在のスケジューリングユーザの列ベクトルであり、式（４５）はその前に既に選出された（ｒ−１）個のスケジューリングユーザのうちｋ番目のスケジューリングユーザの列ベクトルを表す。
【数３３】
2010252342.tif 000035
【０１４６】
ステップ７１０で、既に選択されたスケジューリングユーザに加えて、現在のプリコーディングベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを多重した場合のシステム容量を算出する。
【０１４７】
本ステップでは、例えば、次式によってこのときのシステム容量を算出するようにしてよい。
【数３４】
2010252342.tif 000036
【０１４８】
ステップ７１１〜７１２で、現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを多重した場合のシステム容量が、該スケジューリング対象ユーザを多重しない場合のシステム容量より高くなるかどうかを判断し、高くなる場合、該スケジューリング対象ユーザを現在のスケジューリングユーザとして選択して、ステップ７０７に戻り、そうでない場合、本マルチユーザスケジューリングのプロセスを終了する。
【０１４９】
現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを多重した場合のシステム容量が高くならない場合、即ちＣｒ≦Ｃｒ−１である場合、該スケジューリング対象ユーザをスケジューリングユーザとして選択することがないので、今回スケジューリングにおけるスケジューリングユーザの総数は（ｒ−１）となる。
【０１５０】
実施例１と類似して、上記の処理を完了した後に、本実施例では、基地局が、各スケジューリングユーザのデータストリームを、対応するプリコーディングベクトルでコーディングを行った後に、対応するスケジューリングユーザに送信して、１番目のスケジューリングユーザの量子化チャネルインデックスおよびスケジューリングユーザそれぞれのプリコーディングベクトルインデックスを、対応する移動局に送信するようにしてもよい。
【０１５１】
ここまで、本実施例に係るマルチユーザスケジューリングのプロセスを終了する。
【０１５２】
本実施例においても、図６に示す構成を用いてマルチユーザスケジューリング装置を構築するようにしてよい。ただし、スケジューリングモジュールの処理は実施例１を基に少し変更を加えた。
【０１５３】
具体的に、本実施例では、スケジューリングモジュールにおけるユーザ選択サブモジュールは、さらに、１番目のスケジューリングユーザを選出した後に、１番目のスケジューリングユーザのみを送信した場合のシステム容量を算出する。カウントサブモジュールから通知を受信しなかった場合、前記現在の列ベクトルを選択する処理、および現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを決定する処理を実行する。既に選択されたスケジューリングユーザに加えて、現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを多重した場合のシステム容量を算出し、現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを多重した場合のシステム容量が、該スケジューリング対象ユーザを多重しない場合のシステム容量より高くなるかどうかを判断し、高くなる場合、該スケジューリング対象ユーザを現在のスケジューリングユーザとして選択し、前記カウントサブモジュールに対し、スケジューリングユーザ数に１を加えるよう通知する処理を実行し、カウントサブモジュールから通知を受信しなかった場合、前記現在の列ベクトルを選択する処理、および現在の列ベクトルに合致するスケジューリング対象ユーザを決定する処理を実行する。
【０１５４】
本実施例においても、容量和を最大化する基準を用いてスケジューリングを行うようにしてよい。相違点は、本実施例で、各組の１番目のスケジューリングユーザおよび対応するユニタリ行列形式のプリコーディング行列を決定した後に、前述のステップ７０６から７１２の処理で各組のスケジューリングユーザをそれぞれ決定してから、容量和が最大となる組を選定組として、該選定組におけるスケジューリングユーザを最終的に今回スケジューリングにおけるスケジューリングユーザとすることにある。
【０１５５】
それに応じて、このとき、本実施例では、スケジューリングモジュールにおけるユーザ選択サブモジュールの追加機能が実施例１と同様であり、そして、該スケジューリングモジュールにも、実施例１と同様である結果決定サブモジュールを追加する必要がある。
【０１５６】
実施例１の様々なメリットの以外に、本実施例では、システム容量を根本の出発点として可変数のスケジューリングユーザを選出するため、本実施例の解決手段がもっと柔軟になる。
【０１５７】
上記の解決手段では、基地局が、直交分解して得られたユニタリ行列を直接に今回スケジューリングのプリコーディング行列とする。即ち、該プリコーディング行列は次式になる。
【数３５】
2010252342.tif 000037
【０１５８】
しかし、本発明では、基地局がプリコーディング行列を決定するとき、ＺＦ方式と１番目のスケジューリングユーザの量子化チャネルに対して直交分解を行う方式との間で切り替えるようにしてもよい。
【０１５９】
具体的に、基地局は、スケジューリング対象ユーザ数が所定のスケジューリング対象ユーザ数の閾値より小さい場合、さらに、実施例１のステップ５０１から５０８の処理で固定数のスケジューリングユーザを決定した後に、ＺＦ方式で、決定されたスケジューリングユーザに対して最終的なプリコーディング行列を生成するようにしてよい。
【０１６０】
式（４６）によって、各スケジューリングユーザに対応する量子化チャネルからなる行列に対してＺＦ処理を行って、ＺＦ方式でのプリコーディング行列を生成し、その後、行列Ｗにおける列ベクトルを対応ユーザのプリコーディングベクトルとするようにしてもよい。ここで、Ｗは今回スケジューリングのプリコーディング行列であり、式（４７）であり、式（４８）はｉ番目のスケジューリングユーザの量子化チャネルであり、Ｋは今回スケジューリングのスケジューリングユーザ数であり、かつ１≦ｉ≦Ｋである。
【数３６】
2010252342.tif 000038
【０１６１】
該切替方法において、図６のマルチユーザスケジューリング装置に制御モジュールとＺＦモジュールとを追加するようにしてよい。制御モジュールは、記憶モジュールから所定のスケジューリング対象ユーザ数の閾値を読み取り、スケジューリング対象ユーザ数が、読み取られたスケジューリング対象ユーザ数の閾値より小さい際、ＺＦモジュールに対して動作を開始するよう通知する。ＺＦモジュールは、制御モジュールの通知で、各スケジューリングユーザに対応する量子化チャネルからなる行列に対してゼロフォーシング処理を行って、今回スケジューリングのプリコーディング行列および各スケジューリングユーザのプリコーディングベクトルを生成する。それに応じて、記憶モジュールには、所定のスケジューリング対象ユーザ数の閾値も記憶する必要がある。
【０１６２】
このような切替方法では、スケジューリング対象ユーザ数が比較的に少ない場合、ＺＦ方式で得られた行列をプリコーディング行列とすると、システムの比較的よい性能を保証することができる。スケジューリング対象ユーザ数が比較的に多い場合、上記の実施例１または実施例２の処理によって、複雑度が比較的に低くなると共に、システム性能を保証することができる。
【０１６３】
図８は、本発明の実施例１に係るマルチユーザスケジューリングとＤＦＴコードブックに基づくマルチユーザスケジューリングおよび２種類のＺＦマルチユーザスケジューリングとの性能比較のシミュレーション図を示す。図８において、送信アンテナ数は４であり、各移動局のユーザは１本の受信アンテナを備え、Ｇｒａｓｓｍａｎｎｉａｎコードブックおよび４ビットを用いてプリコーディングベクトルインデックスをフィードバックし、スケジューリングユーザ数の閾値は２である。図８からわかるように、四角印の線はＤＦＴコードブックに基づくマルチユーザスケジューリングを表し、星印の線はＺＦＥＰマルチユーザスケジューリングを表し、菱形印の線はＺＦ−ＳＶＤマルチユーザスケジューリングを表し、丸印の線は本発明の実施例１に係るマルチユーザスケジューリングを表す。スケジューリング対象ユーザ数が比較的に多い場合、例えば、スケジューリング対象ユーザが１０個ある場合、本発明の実施例１の平均システム性能が他の３種類のマルチユーザスケジューリングより優れている。
【０１６４】
図９は、本発明の実施例２に係るマルチユーザスケジューリングとＤＦＴコードブックに基づくマルチユーザスケジューリングおよび２種類のＺＦマルチユーザスケジューリングとの性能比較のシミュレーション図を示す。図９のシミュレーションの条件および線は図８に類似するが、相違点として、図９において、可変ユーザ数方式を用い、丸印の線は本発明の実施例２に係るマルチユーザスケジューリングを表す。図９からわかるように、スケジューリング対象ユーザ数が８になるときから、本発明の実施例２の平均システム性能が他の３種類のマルチユーザスケジューリングより優れている。
【０１６５】
図１０は、本発明に係るＺＦと直交分解法との間で切り替えるマルチユーザスケジューリングと、ＤＦＴコードブックに基づくマルチユーザスケジューリングおよび２種類のＺＦマルチユーザスケジューリングとの性能比較のシミュレーション図を示す。図１０のシミュレーションの条件および線は図８に類似するが、相違点として、図１０における丸印の線は、本発明の切替方式でのマルチユーザスケジューリングを表す。図１０からわかるように、スケジューリング対象ユーザ数が４になるときから、本発明の平均システム性能が他の３種類のマルチユーザスケジューリングより優れている。
【０１６６】
上記は、本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明の精神と原則内で行われる種々の修正、均等置換え、改善などは全て本発明の保護範囲内に含まれるべきである。
【図１】
2010252342.tif 000046
【図２】
2010252342.tif 000047
【図３】
2010252342.tif 000048
【図４】
2010252342.tif 000049
【図５】
2010252342.tif 000050
【図６】
2010252342.tif 000051
【図７】
2010252342.tif 000052
【図８】
2010252342.tif 000053
【図９】
2010252342.tif 000054
【図１０】
2010252342.tif 000055