(57)【要約】      （修正有）【課題】直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）ネットワークにおいてリソースを割り当てる方法を提供する。【解決手段】ネットワーク内の各セルは中央領域とエッジ領域とを有する。セル中央領域はセルエッジ領域によって使用される周波数帯域に直交する周波数帯域を使用する。周波数帯域は、リソースブロック（ＲＢ）又は重なり合わないサブキャリアセットから構成される。セル中央ＲＢが利用可能になると、セル中央ユーザ機器（ＵＥ）はリソースブロックを割り当てられる。幾つかの隣接セルからの固定数のセルエッジ領域がクラスタを形成し、各クラスタ内の最も高い達成可能スループットレートを有するセルエッジ領域のみが所与のスケジューリングインスタンスにおいて送信することができる。【選択図】図２Ａ
2010178334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）ネットワークにおいてリソースを割り当てる方法であって、前記リソースは、サブキャリアのセットから成るリソースブロックに分割された該サブキャリアの無線周波数スペクトルを含み、前記ネットワークはセル又はセクタのセットを含み、クラスタは隣接セル又は隣接セクタのセットを含み、各前記セル又は各前記セクタは該セル又は該セクタ内に、ユーザ機器（ＵＥ）のセットにサービス提供する基地局を含み、該方法は、
各前記セル内のＵＥの各セットを、セル中央ＵＥのセットとセルエッジＵＥのセットとに分割すること、
前記基地局毎に、前記セル中央ＵＥのセットに割り当てるためのセル中央帯域幅を予約すること、
前記基地局毎に、前記セルエッジＵＥに割り当てるためのセルエッジ帯域幅を予約すること、
各前記クラスタの各前記セルにおいて、セル中央帯域幅全体を前記セル中央ＵＥに割り当てること、及び
所与のクラスタにおいて前記セルエッジＵＥ間で前記セルエッジ帯域幅を共有することであって、前記ＵＥのセットは前記基地局と通信し、該基地局は前記クラスタ内の他の基地局と通信する、共有すること、
を含む、方法。
【請求項２】
前記方法は、
各前記基地局が前記セル内の前記ＵＥのセットにトレーニング信号を送信すること、
前記トレーニング信号に基づいて、前記ＢＳと前記ＵＥのセットとの間のチャネルの品質を推定すること、
前記チャネルの前記品質を前記基地局にフィードバックすること、
割り当てるリソースブロック毎に、最も高い性能メトリックを有するＵＥを決定すること、
前記クラスタ内の各前記基地局が、前記性能メトリックをスケジューラに送信すること、
前記スケジューラが前記リソースブロックを前記基地局に割り当てること、
前記スケジューラによる前記割当てに従って、前記基地局から前記ＵＥのセットにデータを送信すること、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記チャネルの前記品質は有限数のビットを使用する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記クラスタ内の各前記基地局は、前記リソース毎に前記性能メトリックを前記スケジューラに送信し、前記基地局は第１の割り当てられるリソースに関する前記性能メトリックを前記スケジューラに送信し、該スケジューラは割当て決定を行うと共に前記基地局に通知し、該基地局は第２の割り当てられるリソースに関する前記性能メトリックを前記スケジューラに送信し、該スケジューラは別の割当て決定を行うと共に前記基地局に通知し、基地局が性能メトリックをスケジューラに送信すること、及び該スケジューラが割当て決定を行うと共に前記基地局に通知することの反復は、全ての前記リソースが割り当てられるまで継続する、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記中央領域のために予約される前記セル中央帯域幅、及び前記エッジ領域のために予約される前記セルエッジ帯域幅は重ならない、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
特定のセルの中央領域のために予約される前記セル中央帯域幅、及び隣接セルの前記エッジ領域のために予約される前記セルエッジ帯域幅は重ならない、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
各前記セルをセクタのセットに分割することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記セルエッジ帯域幅割当ては適応的である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
或るクラスタ内の特定のセル又はセクタに割り当てられる前記セルエッジ帯域幅、及び同じクラスタ内の別のセル又はセクタに割り当てられる前記セルエッジ帯域幅は重ならない、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
或るクラスタ内の特定のセル又はセクタに割り当てられる前記セルエッジ帯域幅、及び異なるクラスタ内の別のセル又はセクタに割り当てられる前記セルエッジ帯域幅は重なり合う、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記セル中央帯域幅及び前記セルエッジ帯域幅はそれぞれ、開始周波数及び終了周波数によって規定される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記セル中央帯域幅及び前記セルエッジ帯域幅はそれぞれ、中心周波数及び対応する帯域幅によって規定される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記セル中央帯域幅及び前記セルエッジ帯域幅はそれぞれ、論理帯域幅内のリソースブロックの数及び対応する論理ロケーションによって規定される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
リソース割当ての最小単位のサイズとして指定されるリソースブロックの数をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
各前記スケジューラはセル、セクタ、又はクラスタ内に存在する、請求項２に記載の方法。
【請求項１６】
各前記基地局によって実施される前記リソース割当ての結果、各前記クラスタ内の前記セルエッジリソースブロックが該クラスタの１つのセル又はセクタに排他的に割り当てられる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記性能メトリックは、信号対干渉雑音比及び／又は推定される達成可能レートを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１８】
前記リソースは、前記クラスタ内の最も高い性能メトリックを有する前記セルに割り当てられる、請求項２に記載の方法。
【請求項１９】
前記リソース割当ては、リソースセットを前記クラスタ内の前記セルに割り当て、各該セルは少なくとも所定の数のリソースブロックを割り当てられると共に、該所定の数のリソースブロックを使用して最も高い性能メトリックを達成する、請求項２に記載の方法。
【請求項２０】
前記割当てはトラフィック負荷及びチャネル品質に対し適応的である、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線セルラ通信ネットワークにおいて干渉を低減することに関し、より詳細には、マルチセル無線通信ネットワークにおいて排他的リソースを割り当てることに関する。
【背景技術】
【０００２】
セルラネットワークの性能は、ユーザ機器（ＵＥ）が受けるセル間干渉（ＩＣＩ）の量によって制限される。特に、セルのエッジにおけるＵＥは、セルからの受信電力の受信電力レベルに類似した受信電力レベルにおいて隣接セルからのＩＣＩを受ける可能性がある。これは特に、周波数再利用係数が１である場合に当てはまる。周波数再利用係数１がセルラネットワークのスペクトル効率を最大化する一方で、ＩＣＩによって、結果として、セルのエッジにおけるＵＥに関する信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）レベルが低くなる。セルエッジＵＥに関するＳＩＮＲが低くなることによって、結果として、誤り率によって測定される任意の所与の復号品質における伝送レートが低くなる。
【０００３】
直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）通信ネットワークにおいて、利用可能なスペクトルは、複数の互いに直交するサブキャリアグループ（周波数帯域）に分割され、これらは多くの場合リソースブロック（ＲＢ）、すなわちリソースユニットと呼ばれる。これらは各セルにおいて、この割当ての結果としてセル内干渉が一切発生しないようにしてＵＥに割り当てられる。このような割当ては通常、ＲＢのセットをＵＥに割り当てるスケジューラモジュールによって実行される。ここで、これらのＵＥは、全体のネットワーク性能及び達成可能なスループットを最大化するために、高いＳＩＮＲレベルを受ける。
【０００４】
セルラネットワークにおける多入力多出力（ＭＩＭＯ）技術の使用によって、無線通信ネットワークの性能を向上させることができる。ＭＩＭＯネットワークにおいて、ＭＴ本の送信アンテナを有する送信機は、ＭＲ本の受信アンテナを有する受信機にデータを送信し、それによって合計ＭＴ×ＭＲ個のサブチャネルを使用する。
【０００５】
３ＧＰＰ  ＬＴＥのような幾つかの標準規格においてＮｏｄｅ−Ｂ又はｅＮｏｄｅＢとも呼ばれる基地局（ＢＳ）がセル内の複数のＵＥにデータを送信するセルラダウンリンクネットワークにおいて、ＭＩＭＯ技術は、ＢＳが時間−周波数リソースユニット又はＲＢの単一のセットを使用しながら、複数のＵＥに同時にサービス提供することを可能にすることができる。
【０００６】
複数のセルにわたってハード（hard）周波数再利用パターンを利用することによって、セルエッジＵＥが受けるＩＣＩが低減される。１より大きい周波数再利用係数を有するセルラネットワークにおいて、各セルはスペクトル全体の一部分しか使用せず、それによって、ＩＣＩの量が低減されたことに起因する潜在的な利得にもかかわらず、全体の達成可能なスループットが低くなる可能性がある。部分的周波数再利用は、ハード周波数再利用パターンの既知の一変形である。
【０００７】
図１Ａは、再利用係数３を用いる部分的周波数再利用ネットワークにおける周波数スペクトル利用の１つの可能な実施態様を示している。このネットワークにおいて、利用可能なスペクトル１０２は４つの重なり合わない部分に分割される。１つの部分１０４は、基地局と基地局の近くのＵＥ（中央ＵＥ）との間の伝送に使用される。他の３つの部分１０６、１０８、及び１１０は、基地局とセルのエッジの近くのＵＥ（エッジＵＥ）との間の伝送に使用される。
【０００８】
図１Ｂは再利用係数３を用いる部分的周波数再利用を利用する、１つのそのようなセルラレイアウトを示している。図１Ａにおける塗りつぶし模様は、図１Ｂにおける塗りつぶし模様に対応する。全てのセルは、それぞれのセルの中央領域１１２において、スペクトル１０４を使用してＵＥに伝送する。セルエッジにおいてＵＥに伝送するとき、各セルは、該セルに特に割り当てられたＲＢのセットを使用する。図１Ｂにおいて、セル１１４に対するセルエッジＵＥはスペクトル１０８を使用してサービス提供される。同様に、セル１１６に対するセルエッジＵＥはスペクトル１０６を使用してサービス提供され、セル１１８に対するセルエッジＵＥはスペクトル１１０を使用してサービス提供される。
【０００９】
図１Ｃに示すように、部分的周波数再利用は、各セルが３つのセクタを有するセルラネットワークにおいても適用することができる。各セクタは、セルの対向する角の方を向く１本の１２０度指向性アンテナを使用してサービス提供される。各セクタの中央領域１１２内のＵＥは、依然として周波数スペクトル１０４を使用してサービス提供される。それぞれのセルセクタのエッジ領域１２２、１２４、及び１２６は、それぞれ周波数スペクトル１０６、１０８、及び１１０を使用してサービス提供される。
【００１０】
セル間スケジューリングは、非特許文献１に記載されている。クラスタは複数の隣接セルから成るグループである。セル間スケジューリング方式において、最も高い達成可能レートを有するセルは伝送する機会を与えられる一方で、同じクラスタ内の他のセルは伝送しない。
【００１１】
各ＵＥが、送信している複数の基地局から意図される信号を受信する基地局協調方式の例が、非特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Choi他著「The Capacity gain from Intercell Scheduling in Multi-Antenna Systems」（IEEE Transactions on Wireless Communications, vol.7, no.2, Feb. 2008, page 714-725）
【非特許文献２】Zhang他著「Asynchronous Interference Mitigation in Cooperative Base Station Systems」（Transactions on Wireless Communications, vol. 7, no. 1, Jan 2008, page 155-165）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の実施の形態は、マルチセルラ無線ネットワークにおける協調送信のための方法及びシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一実施の形態において、ネットワーク内の各セルは、中央領域とエッジ領域とを有する。セル中央領域は、セルエッジ領域によって使用される周波数帯域に直交する周波数帯域を使用する。セル中央ＲＢが利用可能になると、セル中央ＵＥはリソースブロック（ＲＢ）を割り当てられる。幾つかの隣接セルからの固定数のセルエッジ領域がクラスタを形成し、最も高い達成可能スループットレートを有するセルエッジ領域のみが各クラスタ内で伝送する。
【発明の効果】
【００１５】
本明細書において説明されるオポチュニスティックセルエッジ選択（ＯＣＥＳ）は、性能主導型の方法である。レート最大化手法を通じて、共有のエッジＲＢセットを使用する３つの近隣セクタからのエッジＵＥをスケジューリングすることによって、ＯＣＥＳ方式は、従来技術の方法によって達成されるスループット性能よりも高いスループット性能を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】従来技術による部分的周波数再利用ネットワークにおける周波数スペクトル分割のブロック図である。
【図１Ｂ】従来技術による、セルクラスタリングが強調表示された、図１Ａに示す周波数スペクトル分割を使用するセルラネットワークレイアウトの概略図である。
【図１Ｃ】従来技術による、セクタクラスタリングが強調表示された、図１Ａに示す周波数スペクトル分割を使用する３セクタセルラネットワークレイアウトの概略図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による周波数スペクトル分割を示す図である。
【図２Ｂ】セルクラスタリングが強調表示された、図２Ａに示す本発明の一実施形態による周波数スペクトル区分を使用するセルラネットワークレイアウトの概略図である。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態による、３セクタセルラネットワークにおける３つの隣接セクタから成るクラスタの概略図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態による、セル中央ＵＥに関する伝送タイミング図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態による、セルエッジＵＥに関する伝送処理シーケンスのタイミング図である。
【図４】本発明の一実施形態による、いずれのセルが所与のエッジＲＢを使用して自身のセルエッジＵＥに送信することができ、いずれのセルができないかを決定した後のセルラレイアウトの概略図である。
【図５】本発明の一実施形態による、自身のセルエッジＵＥに送信することができるセルをクラスタ内の同じ位置に制約しながら、いずれのセルが所与のエッジＲＢを使用して自身のセルエッジＵＥに送信することができ、いずれのセルができないかを決定した後のセルラレイアウトの概略図である。
【図６】本発明の一実施形態による、いずれのセクタが所与のエッジＲＢを使用して自身のエッジＵＥに送信することができ、いずれのセルができないかを決定した後のセルラレイアウトの概略図である。
【図７】本発明の一実施形態による、２つの隣接セルの２つの隣接セクタから、より高いエッジＵＥスループットを有するセクタが選択される、６セクタネットワークの概略図である。
【図８】本発明の一実施形態による、連携ＭＩＭＯが使用されるネットワークの概略図である。
【図９】本発明の一実施形態による、ＦＦＲベースの着想と、ＯＣＥＳの着想との違いのうちの幾つかを強調するのに役立つことができるシナリオ例を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態による、６つのＲＢのそれぞれにおいて、セクタ毎の達成可能レートを示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態による、固定割当てを用いる、非協調の従来のＦＦＲ方式を示す図である。
【図１２】Teo他による割当てを示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態による、ＯＣＥＳ方式による割当てを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図２Ａは本発明の実施形態による利用可能周波数スペクトル分割を示している。利用可能周波数スペクトル２０２は２つの重なり合わない部分、すなわちサービス提供する基地局の近くのＵＥ（中央ＵＥ）にサービス提供するための中央ＵＥ周波数２０４と、サービス提供するセルのエッジに近接するＵＥ（エッジＵＥ）にサービス提供するためのエッジＵＥ周波数２０６とに分割される。分割は、ＵＥによって使用されるリソースブロック（ＲＢ）セット、すなわちリソースユニットに関するものである。
【００１８】
図２Ｂは、図２Ａに示す周波数スペクトル分割方式を使用するセルラプランニングの例を示している。各セルは、中央領域２０８とセルエッジ領域２１０とを備える。セルクラスタは複数の隣接セルから成る所定のグループである。クラスタあたり３つのセルから成るセルクラスタ２１２が示されている。セル毎に、基地局は中央ＵＥ  ＲＢ２０４を使用して自身の中央ＵＥにサービス提供し、エッジＵＥ  ＲＢ２０６を使用してエッジＵＥにサービス提供する。
【００１９】
図２Ｃは、図２Ａに示す周波数スペクトル区分方式を使用するセルラプランニングの例を示している。ここで、各セルは３つのセクタを有する。各セクタは、中央領域２０８とセルエッジ領域２１０とから成る。クラスタあたり３つのセクタから成るクラスタ２１４が示されている。３セクタセルラネットワークにおけるクラスタは、異なるセルからの複数の隣接セクタから成る所定のセットである。中央ＵＥは中央ＵＥ  ＲＢ２０４を使用してサービス提供され、一方でエッジＵＥはエッジＵＥ  ＲＢ２０６を使用してサービス提供される。
【００２０】
ＵＥ  ｋについて、特定のＯＦＤＭサブキャリアに関する受信ベクトルを以下の式によってモデル化することができる。
【００２１】
【数１】
2010178334.tif 000003
【００２２】
ここで、
【００２３】
【数２】
2010178334.tif 000004
【００２４】
はサイズＭＲ×１のベクトルであり、ＵＥ  ｋの受信アンテナのそれぞれにおける受信信号を含み、
【００２５】
【数３】
2010178334.tif 000005
【００２６】
は、基地局ｂからのＭＴ×１の送信データシンボルベクトルであり、
【００２７】
【数４】
2010178334.tif 000006
【００２８】
はＵＥ  ｋに関するＭＲ×１の加法性雑音ベクトルであり、Ｈｂｋは、基地局ｂの送信アンテナからＵＥ  ｋの各受信アンテナへのチャネルに関するＭＲ×ＭＴのチャネル行列であり、ここでＢは基地局の総数である。
【００２９】
送信シンボル
【００３０】
【数５】
2010178334.tif 000007
【００３１】
は変調データシンボルを含む。変調データシンボルは、たとえば、２ビットを表現するＱＰＳＫシンボル又は４ビットを表現する１６ＱＡＭシンボルとすることができる。
【００３２】
受信信号
【００３３】
【数６】
2010178334.tif 000008
【００３４】
を所与とすると、ゼロフォーシング（ＺＦ）受信機、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）受信機、及び最大尤度（ＭＬ）受信機を含むがこれらに限定されない様々な種類の受信機を使用して、信号
【００３５】
【数７】
2010178334.tif 000009
【００３６】
に対する推定値を取得することができる。
【００３７】
図３Ａは、中央ＵＥ３０４と、関連付けられるＢＳ３０２との間のシグナリングイベントのタイミングを示している。第１のステップ３０６において、ＢＳ３０２がトレーニングシンボル、すなわちパイロット信号又は基準信号をＵＥ３０４に送信し、ＵＥ３０４がこれらの信号に基づいてチャネルを推定する。
【００３８】
次に、ＵＥ３０４が、１からサポート可能な送信レイヤの最大数までの範囲をとる適切なランクインジケータ（ＲＩ）を選択する。通常、空間多重化を使用するＭＩＭＯネットワークの場合、ＲＩは送信アンテナ及び受信アンテナの最小数、すなわちｍｉｎ（ＭＴ，ＭＲ）に対応する。
【００３９】
ＵＥは、通常ＵＥ３０４及びＢＳ３０２の双方に知られているコードブックから、プリコーディングマトリクスインジケータ（ＰＭＩ）も選択する。ＵＥ３０４は、たとえば、他の可能な技法の中でも、達成可能なエルゴードレートを最大にするか、許容可能な誤り率でスループットを最大にするか、又はＳＩＮＲを最大にするＰＭＩを見つけることによってこれを達成する。
【００４０】
ＵＥ３０４は、チャネル品質インジケータ（ＣＱＩ）、たとえばＳＩＮＲ、推奨されるスペクトル効率、又は変調符号化方式（ＭＣＳ）も決定する。ＣＱＩ及びＰＭＩの双方が各ＲＢ又はその何らかの組み合わせに対応することができる。ＣＱＩは通常量子化され、したがって、ＣＱＩ値のセットを予め規定することができ、ＣＱＩの対応する値をネットワークにおいて報告することができる。第２のステップ３０８において、ＵＥ３０４がＲＩ、ＰＭＩ、及びＣＱＩをＢＳ３０２にフィードバックする。最後に、ステップ３  ３１０において、ＢＳ３０２が、最も高い合計達成可能レートを有するＵＥのグループに基づいて、データを送信する先のセル中央ＵＥのセットを選択する。
【００４１】
ＵＥから該ＵＥのサービス提供するＢＳへのＲＩ、ＣＱＩ、及びＰＭＩのフィードバックは、即座に送信される必要もなければ、チャネル使用のインスタンス毎に実行される必要もない。フィードバックは半静的（低速）に又は動的（高速）にスケジューリングすることができる。フィードバックは、何らかの所定の期間を用いて周期的とすることもでき、又はたとえば上位レイヤからの何らかの要求に基づき、非周期的とすることもできる。
【００４２】
図３Ｂは、エッジＵＥ３０５と、該エッジＵＥのサービス提供するＢＳ３０２との間の信号、及びＢＳ３０２と、同じクラスタ内の他のＢＳ３１２との間の信号のタイミングを示している。図３Ａに示すセル中央ＵＥと該セル中央ＵＥのＢＳとの間のシグナリングと同様に、第１のステップ３０６において、ＢＳ３０２がトレーニングシンボルをＵＥ３０５に送信し、ＵＥ３０５がＲＩ、ＰＭＩ、及びＣＱＩを決定する。次に、ステップ２  ３０８において、ＵＥ３０５がＲＩ、ＰＭＩ、及びＣＱＩをＢＳ３０２にフィードバックする。利用可能なフィードバックを用いて、ＢＳ３０２は、自身のセルのエッジ領域内のＵＥのセットに関する最も高い達成可能レートを、ＲＢベースで求める。第３のステップ３１４において、ＢＳ３０２が、同じクラスタ内の他のＢＳ３１２と、最も高い達成可能レートを通信する。ステップ４  ３１６において、各クラスタが、ＲＢ毎に、最も高い達成可能伝送レートを有するセルを選択し、一方でクラスタ内の他のセルは、自身のセルエッジＵＥに送信するのにそのＲＢを使用しない。
【００４３】
各ＢＳは平均電力制約Ｐを有する。通常、ＲＢ使用毎に、各ＵＥに異なる電力レベルを割り当てることができる。同じ平均電力Ｐを使用して各ＲＢを送信することによって、本発明の一実施形態は、同じクラスタサイズを有する対応する部分的周波数再利用ネットワーと同じ平均電力Ｐを使用する。これは、各セル又はセクタが、平均して、同じクラスタサイズを用いる部分的周波数再利用方法と同じ数のＲＢを使用するためである。
【００４４】
オポチュニスティックセルエッジ選択方式はマルチセルダイバーシティからの利益を受ける。マルチセルダイバーシティは、候補セル又は候補クラスタのグループの中から最も高いレートを有するセルが選択されるときの、セルラネットワークの総伝送レートにおける利得である。
【００４５】
したがって、オポチュニスティックセルエッジ選択方式は、従来の部分的周波数再利用方式と比較して、より高いセルエッジスループットを達成すると共に、セルエッジＵＥにおけるＳＩＮＲを改善する。
【００４６】
図４は、所与のエッジＲＢを使用して自身のエッジＵＥに送信するように選択されるセル（チェックマーク４０２を有する）、及び同じエッジＲＢを使用して自身のエッジＵＥに送信しないように選択されるセル（クロスマーク４０４を有する）の例を示している。図示されるように、隣接クラスタ４０６によって２つの隣接セルが選択される事例、及び３つの隣接クラスタ４０８によって３つの隣接セルが選択されるケースが存在する。複数の隣接セルが該セルのエッジＵＥに独立して且つ同時に送信することを選択することによって、エッジＲＢに対し大量のＩＣＩが生じる可能性がある。ネットワークは他のクラスタを無視し、セル選択はクラスタ毎に独立している。
【００４７】
図５は、所与のエッジＲＢを使用して自身のエッジＵＥに送信するように選択されるセルが、全てのクラスタにおいて同じ位置に存在することを示している。この選択方式を達成するために、領域内の全てのクラスタ、又は隣接クラスタのうちの幾つかが、所与のエッジＲＢに関して、各クラスタ内の、自身のエッジＵＥに対する送信を許可するセル位置を共同で決定する。隣接クラスタのグループは、クラスタ内のセル位置のそれぞれにおける達成可能レートを交換すると共に、クラスタ内の、所与のエッジＲＢを使用してセルエッジＵＥに送信することを許可する同じセル位置について共同で合意することができる。本方法は、選択自由度を低減することによって、所与のエッジＲＢを使用してセルエッジＵＥに送信するセル間の最小干渉距離を強化する。この方式をセクタ化されたセルラネットワークに適用するとき、動作はセクタ化されていないバージョンに類似する。
【００４８】
図６に示すように、各クラスタは、３つの隣接セルからの３つの隣接セクタを備える。サンプルクラスタが６０２として強調表示されている。全てのセクタは独立して自身の中央領域ＵＥに送信し、一方で、所与のエッジＲＢに関して、各クラスタ内の３つのセクタ６０４のうちの１つしか自身のエッジ領域ＵＥに送信することができない。他の２つのセクタ６０６は同じエッジＲＢを使用して自身のエッジ領域ＵＥに送信することができない。
【００４９】
３セクタセルラネットワークの場合、同じセルの複数の隣接セクタは同時に同じ周波数スペクトルを使用することができる。これはセクタ化されていない設定よりも問題が少ない。これは、セルラセクタが一般的に指向性アンテナを使用するためである。指向性アンテナは、同じセルの隣接セクタに対し発生させるＩＣＩがより少ない。
【００５０】
図７に示すように、この方式は６セクタセルラネットワークにも適用することができる。クラスタ７０２は、それぞれの２つのセルの２つの隣接セクタ７０６として規定される。これらの２つのセクタは、より高い達成可能レートを有するセクタにエッジＲＢを提供することによって、利用可能なエッジＲＢを合同でスケジューリングする。
【００５１】
図８に示すように、隣接セルの選択を扱う第３の方法は、ＩＣＩを回避するのではなく利用することである。２つの隣接セルは共に、所与のエッジＲＢを使用して自身のセルエッＵＥに送信するように選択される。連携ＭＩＭＯは、ＢＳ８０４及びＢＳ８０６の双方が協調してＵＥ８０２に送信することを伴う。
【００５２】
この連携は、双方のＢＳが双方のＵＥに同時に送信すること、又は各ＢＳが自身のＵＥにサービス提供することとすることができる。これらの連携方法のうちのいずれかを実施するために、２つの基地局が自身のセル８０８内のＵＥに対するチャネルの推定値、及び隣接セル８１０内のＵＥとの間のチャネルの推定値を有する必要がある。
【００５３】
２つの基地局は、ＵＥに隣接ＢＳからのチャネルを量子化することを要求することによってこれらのチャネル推定値を取得し、ステップ３０８においてフィードバックする。代替的に、ＢＳは、いずれのセルが隣接し、連携ＭＩＭＯ技法から利益を受けることができるかを決定した後で、要求されるＵＥのみが隣接ＢＳからのチャネルを量子化したものをフィードバックするように要求することができる。
【００５４】
これらの方法の全てが、特定のＲＢに関して最良のチャネルを有するＵＥを選択する。この手法は、特定のセル及びＵＥから、サービス提供される機会を奪う可能性がある。これは、スケジューラモジュールに公平メカニズムを加えることによって補うことができる。ここで、公平性を考慮に入れるために、いずれのセル及びＵＥに送信を許可するかに関して決定が行われる。
【００５５】
このような公平スケジューラの一例は、比例公平スケジューラである。ここで、該スケジューラは、各セル及びＵＥがサービス提供される最低確率を保証しながら、レートを最大化するセル及びＵＥを選択する。
【００５６】
ＯＦＤＭＡネットワークにおいて、この手順をＲＢのグループに適用することができる。たとえば、一度に４つのＲＢを考えることができ、該４つのＲＢに対して最も高い合計レートを有するセル又はセクタが、このＲＢグループを使用して自身のエッジＵＥに送信する一方で、同じクラスタの他のセル又はセクタは、同じ４つのＲＢのブロックを使用しない。この実施態様は、様々な可能なスペクトル共有粒度と、フィードバックトラフィックに対する様々なレベルの要件とを提供する。粒度が細かいほど、性能が良くなる。
【００５７】
本方式のさらなる一変形は、合計レートが最適となるＲＢグループのローテーションを決定することである。たとえば、クラスタサイズが３セクタである３セクタセルラネットワークにおいて、３対のエッジＲＢ（計６つのエッジＲＢ）は、一度に１対ずつ考慮される。ローテーションは、セクタ毎に１対のエッジＲＢとなる、３つのセクタへの３つのエッジＲＢ対の最良の割当てを見つけることを伴う。ローテーションのために考慮するセクタ又はセル毎のＲＢの数は、エッジＲＢの利用可能な総数をクラスタサイズで除算した数を最大とするＲＢの任意の数とすることができる。
【００５８】
発明の効果
本明細書において説明されるオポチュニスティックセルエッジ選択（ＯＣＥＳ）は、性能主導型の方法である。レート最大化手法を通じて、共有のエッジＲＢセットを使用する３つの近隣セクタからのエッジＵＥをスケジューリングすることによって、ＯＣＥＳ方式は、従来技術の方法によって達成されるスループット性能よりも高いスループット性能を提供する。参照により本明細書に援用される、Teo他によって２００８年１２月１５日に出願された、米国特許出願第１２／３３５，３７９号明細書「Method for Allocating Resources in Cell-Edge Bands of OFDMA Networks」を参照されたい。
【００５９】
ＯＣＥＳ方式は、ＨＩＩ（高干渉インジケータ）、ＯＩ（過負荷インジケータ）、ＴＬＩ（トラフィック負荷インジケータ）のようなチャネルインジケータの使用に依存しない。ＯＣＥＳ方式は単純に、中央スケジューラ又は同じクラスタ内の他の２つのセクタのいずれかに対し、ＲＢ（又はＲＢのセット）毎に１つのメトリック、すなわち達成可能レートを報告する。
【００６０】
何らかのネゴシエーションシグナリングを導入して、貸出されるＲＢを借用及び再請求する、Teo他によって記載される方式とは異なり、ネゴシエーションもシグナリングハンドシェイキングも存在しない。Teo他は、異なる複数のセルにおけるトラフィック負荷の不均一性を利用して、より低いトラフィックを有するセクタにおけるＲＢをより高いトラフィックを有する近隣セクタに貸出することができるようにする。このシナリオは、本明細書において説明されるセルエッジ選択方式によって自動的に対処される。
【００６１】
フルに負荷を受けたトラフィックシナリオにおいて、すなわち、全てのセクタの全てのエッジＲＢがエッジＵＥに割り当てられているとき、Teo他によって記載される方式は行き詰まる。これは、これ以上発生することができるＲＢの貸借が存在しないことを意味する。これは、全てのセルエッジＲＢが既に高干渉を受けているためである。
【００６２】
対照的にＯＣＥＳ方式は、同様の状況に直面するとき、ネットワークがフルに負荷を受けている場合であっても、セルに入来する、サービスを要求する新たなＵＥに依然として対処することができる。実際、任意のそのようなエッジＵＥは「競合プール」に入り、該エッジＵＥの瞬間チャネル状態が他のＵＥの瞬間チャネル状態よりも良好である場合、サービス提供される。したがって、ＯＣＥＳ方式は、増大したＵＥ選択ダイバーシティを通じてより高いスループットを達成する。
【００６３】
部分的周波数再利用（ＦＦＲ）又はTeo他はエッジＲＢの事前の分割を想定するが、ＯＣＥＳはエッジＲＢの事前の分割を想定しない。
【００６４】
ＦＦＲ又はTeo他は、エッジＲＢの特定の事前の分割を暗示する。しかしながら、そのような事前の分割は存在すると共に、借用／貸出メカニズムを規定する基礎である。ＲＢを借用又は貸出することは、ＲＢがそもそも特定のセクタ／セルに属することを暗示する。
【００６５】
対照的に、ＯＣＥＳ方式においては、近隣セクタのクラスタ毎にエッジＲＢの１つのプールしか存在しない。この単一エッジＲＢプール設定が、ＯＣＥＳ方式によって可能になる、より高い選択ダイバーシティの背後にある主要な着想である。
【００６６】
セルエッジ選択は帯域スワッピング（又はＲＢスワッピング）変動であり、これも独自性がある。本発明者らの知る限り、ＯＣＥＳ方式は新規であり、バンドスワッピングの着想はさらにより新規である。帯域／ＲＢスワッピングはTeo他に関するオプションではなく、すなわち達成不可能である。
【００６７】
ＭＩＭＯ空間多重化の場合、ＯＣＥＳ方式におけるＵＥは、ＬＴＥにおいて既に規定されているＲＩ（ランクインジケータ）を利用して、自身の達成可能なデータレートをｅＮＢに伝達する。ＯＣＥＳは、レート最大化主導型方式であるため、利用可能なエッジＲＢのプールをより良好に利用してＭＩＭＯをサポートすることができる。これは、いずれのＦＦＲベースの方式を用いても可能でない。ＭＩＭＯは、双方のＦＦＲ方式において追加オプションとしてサポートすることができるが、ＯＣＥＳ方式の固有の特徴であり、すなわちこれはオプションではなく、提案される方式の不可欠な部分である。
【００６８】
シナリオ例
図９は、ＦＦＲベースの着想と、ＯＣＥＳの着想との違いのうちの幾つかを強調するのに役立つことができるシナリオ例を示している。各セクタが利用可能な２つのエッジＲＢを有する、３つのセクタから成る単一のクラスタを有する単純化されたシナリオを考える。この３つのセクタから成るクラスタの場合、割り当てる６つのエッジＲＢが存在する。特定の時点において、セクタ１内に１つのエッジＵＥが存在し、セクタ２内に３つのエッジＵＥが存在し、セクタ３内に２つのエッジＵＥが存在すると考える。
【００６９】
図１０は、６つのＲＢのそれぞれにおいて、セクタ毎の達成可能レートを示している。ＵＥあたり最大１つのＲＢを割り当てるという制限を設定する。
【００７０】
図１１は、固定割当てを用いる、非協調の従来のＦＦＲ方式を示している。セクタ１のＲＢ１が割り当てられていない一方で、セクタ２のＵＥ１は何も取得していない。
【００７１】
図１２は、Teo他による割当てを示している。この割当てはＦＦＲの場合と同じであるが、セクタ２のＵＥ１がセクタ１からＲＢ１を借用し、総達成可能レートが１８となっている点が異なる。
【００７２】
図１３は、本明細書において説明されるＯＣＥＳ方式による割当てを示している。ここで、総達成可能レートは２１である。
【００７３】
明らかに、本明細書において説明されるＯＣＥＳ方式が最も高いスループットを達成する。
【００７４】
要約すれば、３つの方式、ＦＦＲ、Teo他、及びＯＣＥＳは、セルエッジ性能を向上させる解決策を見出そうとしているが、おそらく、動的ＦＦＲ方式として、Teo他を最も良好であると評することができる。この方式は、ＦＦＲをより動的にすると共に、近隣セクタ／セル間の不均一なトラフィック変動及び負荷変動に対し調整可能にするために、ＦＦＲよりも優位に、又は、ＦＦＲを補足するものとして貸出／借用メカニズムを規定する方式である。それを行う際、Teo他は、ＬＴＥにおいて規定された幾つかのＩＣＩＣインジケータ（ＨＩＩ，ＯＩ，ＴＬＩ）に関する解釈及び使用事例を提供する。
【００７５】
対照的に、ＯＣＥＳはいかなる所定のＩＣＩＣインジケータにも依存せず、依存する必要もない。むしろ、ＯＣＥＳは、クラスタあたりただ１つのセルエッジＲＢセットを規定することによってクラスタリング概念を利用し、それによって、さらなるＵＥ選択ダイバーシティを提供し、その結果クラスタ毎のより高いスループットをオポチュニスティックに達成することを目的とする。
【００７６】
本発明を好ましい実施形態を例として説明したが、本発明の精神及び範囲内で様々な他の適合及び変更を行うことができることを理解されたい。したがって、添付の特許請求の範囲の目的は、本発明の真の精神及び範囲内に入るすべての変形及び変更を包含することである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【外国語明細書】
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