(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システム（１０００）において複数のユーザ装置（１０）の送信をスケジュールする方法であって、
−  前記複数のうちの少なくとも２つのユーザ装置（１０）により、該少なくとも２つのユーザ装置（１０）にサービスを提供するアクセスノード（１００）に、チャネル行列を含むチャネル情報を送信するステップを含み、
−  前記アクセスノード（１００）が、前記チャネル情報を受け取った時点で、前記少なくとも２つのユーザ装置（１０）間の相関関係を判断し、
−  前記アクセスノード（１００）が、前記判断した相関関係を閾値と比較し、
−  前記アクセスノード（１００）が、前記比較に基づいて、前記少なくとも２つのユーザ装置（１０）のための無線リソースをスケジュールし、
前記相関関係が、前記チャネル行列全体にわたる部分空間分析を使用して判断され、
前記部分空間分析が、前記チャネル行列の行及び列に適用される
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記相関関係が前記閾値に等しく又はこれを上回る場合、前記少なくとも２つのユーザ装置（１０）が、前記アクセスノード（１００）により、同じ無線リソースを使用するようにスケジュールされる、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記相関関係が前記閾値を下回る場合、前記少なくとも２つのユーザ装置（１０）が、前記アクセスノード（１００）により、異なる無線リソースを使用するようにスケジュールされる、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記無線リソースがブロックに分割される、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記相関関係が、前記少なくとも２つのユーザ装置（１０）のアップリンクチャネル及び／又はダウンリンクチャネルに関して判断される、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
無線通信システム（１０００）において複数のユーザ装置（１０）の送信をスケジュールするようにされた手段を有するアクセスノード（１００）であって、
−  前記複数のうちの、前記アクセスノード（１００）によってサービスを受ける少なくとも２つのユーザ装置（１０）により送信された、チャネル行列を含むチャネル情報を受け取るようにされたトランシーバ手段と、
−  前記少なくとも２つのユーザ装置（１０）間の相関関係を判断するようにされた判断手段と、
−  前記判断した相関関係を閾値と比較するようにされた比較手段と、
−  前記比較に基づいて、前記少なくとも２つのユーザ装置（１０）のための無線リソースをスケジュールするようにされたスケジューリング手段と、
を備え、
前記判断手段がさらに、前記チャネル行列全体にわたる部分空間分析を使用して前記相関関係を判断するようになっており、
前記判断手段がさらに、前記部分空間分析を前記チャネル行列の行及び列に適用するようになっている、
ことを特徴とするアクセスノード（１００）。
【請求項７】
前記スケジューリング手段がさらに、前記相関関係が前記閾値に等しく又はこれを上回る場合、前記少なくとも２つのユーザ装置（１０）が同じ無線リソースを使用するようスケジュールするようになっている、
ことを特徴とする請求項６に記載のアクセスノード（１００）。
【請求項８】
前記スケジューリング手段がさらに、前記相関関係が前記閾値を下回る場合、前記少なくとも２つのユーザ装置（１０）が異なる無線リソースを使用するようスケジュールするようになっている、
ことを特徴とする請求項６に記載のアクセスノード（１００）。
【請求項９】
前記判断手段がさらに、前記少なくとも２つのユーザ装置（１０）のアップリンクチャネル及び／又はダウンリンクチャネルに関して前記相関関係を判断するようになっている、
ことを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載のアクセスノード（１００）。
【請求項１０】
前記アクセスノード（１００）が、基地局、無線ネットワークコントローラ、基地局コントローラ、ｎｏｄｅＢ、ｅＮＢ、のうちの少なくとも１つである、
ことを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載のアクセスノード（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムにおいて、ＡＮ（アクセスノード）が、無線通信システム内に存在するＵＥ（ユーザ装置）のための無線リソースを正しくスケジューリングできるようにすることを保証するために使用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＴＥ（ロングターム・エボリューション）、ＬＴＥ−Ａ（ロングターム・エボリューション−アドバンスト）、ＵＭＴＳ（ユニバーサル移動体電気通信システム）、又はＷｉＭＡＸ（ワールドワイド・インターオペラビリティ・フォー・マイクロウェーブ・アクセス）などの現在の無線通信システムでは、このような無線通信システムのシステム容量を高めることができるという理由で、複数のアンテナを使用するＭＩＭＯ（多入力多出力）技術が無線インタフェース上で重要な役割を果たしている。
【０００３】
図１に、このような無線通信システム１０００を示しており、このシステム１０００は、システム１０００をセルに分割するいくつかのアクセスノード（ＡＮ）１００、及び複数のユーザ装置（ＵＥ）１０で構成される。このようなシステム１０００では、ＡＮ１００を、基地局（ＢＳ）、ＢＳＣ（基地局コントローラ）、ＲＮＣ（無線ネットワークコントローラ）、ｅ−ＮＢ（ｅ−ｎｏｄｅＢ）、ＲＢＳ（無線基地局）、ＨｅＮＢ（家庭用ＮｏｄｅＢ）のうちの少なくとも１つとすることができ、ＵＥ１０を、移動電話機（ＭＴ）、ポータブルコンピュータ（ＰＣ）、ラップトップ、携帯電話機、ポータブルインターネット機器、移動局（ＭＳ）のうちの少なくとも１つとすることができる。
【０００４】
ＡＮ１００は、複数のアンテナに対処するための物理的空間及び処理能力を有するが、ＵＥ１０は、そのサイズに起因して空間が限られるとともに処理能力が低い。通常、ＵＥ１０は、わずか２つのアンテナしか有していない。この限られたアンテナ数が、システム１０００におけるＭＩＭＯ性能を低下させる。
【０００５】
ＭＩＭＯ性能の低下を解消するために、仮想ＭＩＭＯとしても知られているＭＵ−ＭＩＭＯ（マルチユーザＭＭＯ）が提案されてきた。ＭＵ−ＭＩＭＯでは、アンテナを有する複数のＵＥ１０が、周波数リソースブロック又は時間リソースブロックである同じリソースブロック上で動作することができる。しかしながら、このようなＵＥ１０が数多く存在すると、ＡＮ１００の利用可能なリソースが枯渇し、システム容量が増大する場合がある。このことは、ＳＤＭＡ（空間分割多元接続）の使用を通じて克服することができる。
【０００６】
しかしながら、ＳＤＭＡでは、ＵＥ１０が使用するチャネルは、ＴＤＭＡ（時分割多元接続）及びＦＤＭＡ（周波数分割多元接続）の場合のように互いに完全に直交しているわけではない。この結果、無線通信システム１０００内のＵＥ送信に干渉が生じることがある。実際には、発生した干渉を抑えるために、ＳＤＭＡでは、狭ビーム幅の指向性アンテナを有するＡＮが使用される。しかしながら、狭ビーム幅のアンテナは無線アクセスに適しておらず、ＵＥは、アンテナの指向性ビームを利用するために異なる方向に位置する必要がある。このことは、ＵＥがアクセスを得るのが容易でないという理由で、無線通信システムの効率及び性能をさらに低下させる。
【０００７】
従って、ＡＮ１００がリソースブロックなどの無線リソースを適宜スケジュールして割り当て、干渉を低減できるとともにＵＥ１０に対してアクセス問題を生じないようにする必要がある。
【０００８】
３ＧＰＰ  Ｒ１−０５１４２２では、無線リソースをスケジュールするための直交ＵＥペアリング方法が提案されており、３ＧＰＰ  Ｒ１−０７０１９９では、無線リソースをスケジュールするための調整可能な決定的ペアリング方法が提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、これらの提案される機構は、２つのアンテナを有するＡＮ１００及びそれぞれが１つのアンテナを有するＵＥ１０を含む無線通信システムのために設計されたものである。このような機構は、他の種類のＭＩＭＯ展開に拡張することができない。多様なＭＩＭＯ展開が想定されるＬＴＥ−Ａ無線システムでは、４つのアンテナを有するＡＮ１００及びそれぞれが２つのアンテナを有するＵＥ１０のために設計された機構が必要である。また、ＡＮ１００は、無線リソースをスケジュールできるようになるために、例えば、ＵＥ１０からの完全なチャネル行列情報などの、ＵＥ１０からの多くの情報を必要とする。ＦＤＤ（周波数分割二重）システムでは、このような大量のデータをＡＮ１００に提供することが実現不可能であると同時に、大量の情報は、ＡＮ１００が実行する必要がある処理量を増やし、これがさらに、無線リソースをスケジュールできるまでの時間を引き延ばす。この遅延が、無線通信システムの全体的効率をさらに低下させる可能性がある。さらに、提案される両方の機構は、アップリンク方向のスケジューリングにしか対応しておらず、ダウンリンク方向の無線リソースのスケジューリングを考慮していない。
【００１０】
従って、必要な計算量を削減し、正確であるとともに、無線通信システム内で送信をスケジュールするために必要なフィードバック量を低減できる技術が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では、上述の問題点が解消されるとともに、ユーザ干渉を低減する効率的な技術が実現される。この技術は、独立請求項に含まれる教示によって実現される。
【００１２】
方法の独立請求項によれば、無線通信システムにおいて複数のユーザ装置の送信をスケジュールする方法が提供される。この方法は、
−  前記複数のうちの少なくとも２つのユーザ装置により、該少なくとも２つのユーザ装置にサービスを提供するアクセスノードに、チャネル行列を含むチャネル情報を送信するステップを含み、
−  前記アクセスノードは、前記チャネル情報を受け取った時点で、前記少なくとも２つのユーザ装置間の相関関係を判断し、
−  前記アクセスノードは、前記判断した相関関係を閾値と比較し、
−  前記アクセスノードは、前記比較に基づいて、前記少なくとも２つのユーザ装置のための無線リソースをスケジュールする。
【００１３】
装置の独立請求項によれば、無線通信システムにおいて複数のユーザ装置の送信をスケジュールするようにされた手段を有するアクセスノードが提供される。このアクセスノードは、
−  前記複数のうちの、前記アクセスノードによってサービスを受ける少なくとも２つのユーザ装置により送信された、チャネル行列を含むチャネル情報を受け取るようにされたトランシーバ手段と、
−  前記少なくとも２つのユーザ装置間の相関関係を判断するようにされた判断手段と、
−  前記判断した相関関係を閾値と比較するようにされた比較手段と、
−  前記比較に基づいて、前記少なくとも２つのユーザ装置のための無線リソースをスケジュールするようにされたスケジューリング手段と、
を備える。
【００１４】
従属請求項には、本発明の有利な実施形態を記載する。
【００１５】
相関関係が閾値に等しく又はこれを上回る場合、少なくとも２つのユーザ装置は、アクセスノードにより、同じ無線リソースを使用するようにスケジュールされる。
【００１６】
相関関係が閾値を下回る場合、少なくとも２つのユーザ装置は、アクセスノードにより、異なる無線リソースを使用するようにスケジュールされる。いずれの場合にも、無線リソースはブロックに分割され、従って割り当てが容易になる。
【００１７】
相関関係は、チャネル行列全体にわたる部分空間分析を使用して判断される。この部分空間分析は、チャネル行列の行及び列に適用される。さらに、相関関係は、少なくとも２つのユーザ装置のアップリンクチャネル及び／又はダウンリンクチャネルに関して判断される。
【００１８】
本発明を、コンピュータプログラム又はソフトウェアによって実現できることをさらに指摘する。本発明のさらなる改良によれば、方法の請求項１のステップを実行するためのコンピュータプログラム要素を記憶するコンピュータ可読媒体が提供される。
【００１９】
このプログラムを、例えば、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋などのあらゆる好適なプログラミング言語によるコンピュータ可読命令コードとして実現し、コンピュータ可読媒体（取り外し可能ディスク、揮発性又は不揮発性メモリ、埋め込みメモリ／プロセッサ、制御プロセッサ、その他）上に記憶することができる。命令コードは、コンピュータ又は他のいずれかのプログラム可能装置を、目的とする機能を実行するようにプログラムする。プログラム要素は、ワールド・ワイド・ウェブなどのネットワークから入手することができ、ここからダウンロードすることができる。
【００２０】
さらに、本発明を、１又はそれ以上の特定の電子回路又はハードウェアによって実現することもできる。さらに、本発明を、ハイブリッド型、すなわちソフトウェアモジュールとハードウェアモジュールの組み合わせで実現することもできる。
【００２１】
コンピュータ可読媒体は、コンピュータ又はプロセッサが読むことができる。コンピュータ可読媒体は、以下に限定されるわけではないが、例えば、電気、磁気、光、赤外線又は半導体システム、装置又は伝送媒体とすることができる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ配布可能媒体、プログラム記憶媒体、記録媒体、コンピュータ可読メモリ、ランダムアクセスメモリ、消去可能プログラム可能読み取り専用メモリ、コンピュータ可読ソフトウェア配布パッケージ、コンピュータ可読信号、コンピュータ可読電気通信信号、コンピュータ可読印刷物、及びコンピュータ可読圧縮ソフトウェアパッケージのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００２２】
本発明は、例示のみを目的として示す、従って本発明を限定するものではない以下に示す詳細な説明及び添付図面から、より完全に理解されるようになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明を実施できる現在の無線通信システムを示す図である。
【図２】本発明のステップをフロー図形式で示す図である。
【図３】本発明によるアップリンク（ＵＬ）スケジューリングアルゴリズムを示す図である。
【図４】本発明によるダウンリンク（ＤＬ）スケジューリングアルゴリズムを示す図である。
【図５】提案する発明を実施する装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１に、本発明を実施できる無線通信システム１０００を示す。無線通信システム１０００は、このシステム１０００をセルに分割するいくつかのＡＮ１００及び複数のＵＥ１０で構成される。各セル内では、このセル内に存在する全てのＵＥ１０が、このセルを制御するＡＮ１００によってサービスを受ける。
【００２５】
図２には、無線通信システム１０００において複数のユーザ装置１０の送信をスケジュールするための、本発明により実行されるステップをフロー図形式で示す。
【００２６】
ステップ１において、前記複数のうちの少なくとも２つのユーザ装置１０が、この少なくとも２つのユーザ装置１０にサービスを提供するアクセスノード１００に、チャネル行列を含むチャネル情報を送信する。ステップ２において、アクセスノード１００が、チャネル情報を受け取った時点で、少なくとも２つのユーザ装置１０間の相関関係を判断する。ステップ３において、アクセスノード１００が、判断した相関関係を閾値と比較し、ステップ４において、アクセスノード１００が、この比較に基づいて、少なくとも２つのユーザ装置１０のための無線リソースをスケジュールする。スケジュールされた無線リソースは、ブロックに分割される。
【００２７】
この方法のさらなる改良では、相関関係が閾値に等しく又はこれを上回る場合、少なくとも２つのユーザ装置１０が、アクセスノード１００により、同じ無線リソースを使用するようにスケジュールされる。さらに、相関関係が閾値を下回る場合、少なくとも２つのユーザ装置１０が、アクセスノード１００により、異なる無線リソースを使用するようにスケジュールされる。
【００２８】
ステップ２では、相関関係が、チャネル行列全体にわたる部分空間分析を使用することにより判断される。さらに、この相関関係は、少なくとも２つのユーザ装置１０のアップリンクチャネル及び／又はダウンリンクチャネルに関して判断される。部分空間分析は、チャネル行列の行及び列に適用される。
【００２９】
より詳細には、各行列は２つの部分空間を有し、一方は列空間のためのもの、もう一方は行空間のためのものである。ダウンリンク（ＤＬ）スケジューリングでは行空間を使用できるのに対し、アップリンク（ＵＬ）スケジューリングでは列空間を使用することができる。
【００３０】
チャネル行列は、ＮR＊ＮTに等しい次元を有する。この場合、ＮＲは受信アンテナの数であり、ＮＴは送信アンテナの数である。
【００３１】
ＵＬでは、ＡＮ１００の受信アンテナの方が多いので、ＮR＞ＮTとなる。チャネル行列の各列には、ＮR個の要素が存在する。従って、各列が及ぶ空間の方が次元が高く、従って行空間内よりも情報が多い。ＤＬにも同じことが当てはまる。このように、部分空間の次元性は、ＡＮ１００のアンテナの数に等しい。
【００３２】
従って、この方法は、行空間の分析又は列空間の分析のいずれにも適用することができる。２つのＵＥ１０間の干渉が低い場合、この２つのＵＥ１０のそれぞれのチャネル行列Ｈ（ｊ）及びＨ（ｉ）間の差異が大きい。これは、２つのＵＥ１０のチャネル行列Ｈ（ｊ）及びＨ（ｉ）がそれぞれ及ぶ２つの部分空間の間の距離が大きいことを意味する。行列分析に基づいて、２つの行列の部分空間の間の距離を直交射影によって測定することができ、次にこの直交射影を、信号処理を介して特異値分解（ＳＶＤ）に相関させることができる。
【００３３】
行列のランクが同じ場合、
すなわち、ｒａｎｋ（Ｈ（ｊ））＝ｒａｎｋ（Ｈ（ｉ））＝ｒの場合、
Ｈ（ｊ）及びＨ（ｉ）の列空間の間の距離は以下のようになる。
｜｜Ｕ（ｉ）rＵ（ｉ）rH−Ｕ（ｊ）rＵ（ｊ）rH｜｜F
同様に、Ｈ（ｊ）及びＨ（ｉ）の行空間の間の距離は以下のようになる。
｜｜Ｖ（ｉ）rＶ（ｉ）rH−Ｖ（ｊ）rＶ（ｊ）rH｜｜F
この場合、Ｕ及びＶは、それぞれＨの左特異行列及び右特異行列である。Ｕr及びＶrは、それぞれＵ及びＶの最初のｒ列によって別個に形成されたＮRｒ行列及びＮTｒ行列である。
【００３４】
行列のランクが同じでない場合、
すなわち、ｒａｎｋ（Ｈ（ｊ））≠ｒａｎｋ（Ｈ（ｉ））の場合、
Ｕ及びＶにおいてＵmin及びＶminを形成する最初のｍｉｎ（ｒａｎｋ（Ｈ（ｉ）），ｒａｎｋ（Ｈ（ｊ）））個の特異ベクトルを選択する。これにより、Ｈ（ｊ）及びＨ（ｉ）の行空間の間の距離は以下のようになる。
｜｜Ｖ（ｉ）minＶ（ｉ）minH−Ｖ（ｊ）minＶ（ｊ）minH｜｜F
次に、Ｈ（ｊ）及びＨ（ｉ）の列空間の間の距離は以下のようになる。
｜｜Ｕ（ｉ）minＵ（ｉ）minH−Ｕ（ｊ）minＵ（ｊ）minH｜｜F
【００３５】
次にステップ３において、この求められた部分空間距離を上述したように相関させて閾値（ε）と比較する。この閾値をシステムオペレータが設定して、ＡＮ１００の初期化段階中にＡＮ１００に提供することができ、或いは定期的なシステム更新中に無線通信システム１０００により提供することができる。
【００３６】
ＵＬでは、上述したように、２つのＵＥの列空間のいずれかが閾値（ε）を上回り又はこれに等しい場合、ＡＮ１００は、同じリソース（周波数−時間）ブロック内にＵＥをスケジュールすることができる。ＤＬでは、上述したように、２つのＵＥの行空間のいずれかが閾値（ε）を上回り又はこれに等しい場合、ＡＮ１００は、同じリソース（周波数−時間）ブロック内にＵＥをスケジュールすることができる。
【００３７】
図３及び図４に、本発明の方法のステップ２、３及び４に対応するＵＬ及びＤＬのアルゴリズムの例をそれぞれ示す。
・ＵＬスケジューリングアルゴリズム
For  i = user 1 : user M
{ apply SVD；
arrange the singular values in descending order；
arrange the right singular vectors accordingly；
} 
For  any two users i ， j 
{ set rmin = min(rank(H(i))； rank(H(j)))；
calculate ||U(i)min U(i)H min − U(j) min U(j)H min ||F
If  ||U(i)min U(i)H min − U(j) min U(j)H min ||F ≧ε
{put user i， j into one resource (frequency-time) block；}
else
{put user i， j into different resource (frequency-time) blocks；}
}
・ＤＬスケジューリングアルゴリズム
For  i = user 1 : user M
{ apply SVD；
arrange the singular values in descending order；
arrange the left singular vectors accordingly；
} 
For  any two users i ， j 
{ set rmin = min(rank(H(i))； rank(H(j)))；
calculate ||V (i)min V(i)H min − V(j) min V(j)H min ||F
If  ||V (i)min V(i)H min − V(j) min V(j)H min ||F ≧ε
{put user i， j into one resource (frequency-time) block；}
else
{put user i， j into different resource (frequency-time) blocks；}
【００３８】
図５に、提案する発明を実施するアクセスノード１００のブロック図を示す。提案する発明を実施するアクセスノード１００は、基地局、無線ネットワークコントローラ、基地局コントローラ、ｎｏｄｅＢ、ｅＮＢのうちの少なくとも１つとすることができる。
【００３９】
アクセスノード１００は、無線通信システム１０００において複数のユーザ装置１０の送信をスケジュールするようにされた手段を有し、前記複数のうちの少なくとも２つのユーザ装置１０が送信したチャネル情報を受け取るようにされたトランシーバ手段１１０を備え、この少なくとも２つのユーザ装置１０は、アクセスノード１００によってサービスを受け、チャネル情報はチャネル行列を含む。トランシーバ手段１１０は、チャネル情報の受け取りに加え、その他のメッセージ及び／又は信号を送受信するようにもなっている。
【００４０】
判断手段１２０は、少なくとも２つのユーザ装置１０間の相関関係を判断するようになっている。比較手段１３０は、判断した相関関係を閾値εと比較するようになっており、スケジューリング手段１４０は、こ0の比較に基づいて、少なくとも２つのユーザ装置１０のための無線リソースをスケジュールするようになっている。無線リソースはブロックに分割される。
【００４１】
１つの例示的な実施形態では、アクセスノード１００を制御するようにされた制御手段１５０の全体的制御において、本明細書で上述した異なる手段をアクセスノード１００内の別個のエンティティ又はユニットとして実現することができる。別の例示的な実施形態では、制御手段１５０の全体的制御において、本明細書で上述した異なる手段を１つのエンティティ又はユニット内に実現することができる。
【００４２】
スケジューリング手段１４０はさらに、相関関係が閾値に等しく又はこれを上回る場合、少なくとも２つのユーザ装置１０が同じ無線リソースを使用するようスケジュールするようになっている。さらに、スケジューリング手段１４０は、相関関係が閾値を下回る場合、少なくとも２つのユーザ装置１０が異なる無線リソースを使用するようスケジュールするようになっている。判断手段１２０はさらに、チャネル行列全体にわたる部分空間分析を使用して相関関係を判断するようになっている。判断手段１２０はさらに、この部分空間分析をチャネル行列の行及び列に適用するようになっている。さらに、判断手段１２０は、少なくとも２つのユーザ装置１０のアップリンクチャネル及び／又はダウンリンクチャネルに関して相関関係を判断するようになっている。
【００４３】
本発明は、正確であるとともに、無線通信システム内で送信をスケジュールするために必要な計算及びフィードバック量を削減するという点で利点がある。本発明は、ＵＬ及びＤＬの両方向で適用することができ、送信をスケジュールする際に、利用可能な無線リソースのより効率的な使用及び割り当てを可能にし、全ての種類のＭＩＭＯアンテナ数の展開に適用可能である。
【００４４】
本明細書で説明した好ましい実施形態の観点から本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の教示の範囲から逸脱することなく他の実施形態及び修正形態を成すことができると理解するであろう。添付の特許請求の範囲には、このような全ての修正形態も含まれることが意図されている。
【図１】
0005475895.tif 000002
【図２】
0005475895.tif 000003
【図３】
0005475895.tif 000004
【図４】
0005475895.tif 000005
【図５】
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