(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セル内のユーザ機器とのマルチセル多入力／多出力通信に用いるための、セルラ無線ネットワークのセル間のスケジューリングを協調する方法であって、
第１のスケジューリング処理がセルにローカルな第１のスケジューラにより実行され、セル内のユーザ機器の中から、前記ネットワーク内の協調セルグループにより供されるべき少なくとも１つのユーザ機器を選択し、
前記第１のスケジューリング処理と異なる第２のスケジューリング処理が、前記セル及び前記ネットワーク内の少なくとも１つの他のセルに関連付けられた第２のスケジューラにより実行され、前記第２のスケジューリング処理では、少なくとも１つのセルグループが、前記第１のスケジューラにより選択された前記ユーザ機器に供する協調セルグループになるよう、前記ネットワーク内のＢ（Ｂ≧１）個のセルの測定セットの中から選択され、前記ネットワークへ測定値が前記選択されたユーザ機器により送信され、
前記第２のスケジューリング処理は、
所定のグループサイズＢｃ（Ｂｃ≦Ｂ）の前記測定セット内の全部で
【数１】
0005621934.tif 000069
個の異なる可能なセルグループを有するセットＡから、どのセルグループｃｉが最大値の選択パラメータＷ（ｃｉ）を提供するか、どの選択パラメータが少なくとも前記セルグループ内のユーザ機器間の長期間リンク電力結合重みＰＷ（ｃｉ）及び空間相関重みｄ（ｃｉ）に依存するかを決定し、ここでＰＷ（ｃｉ）は、グループｃｉ内で前記第１のスケジューリング処理で選択された各ユーザ機器によりグループｃｉ内の全てのセルに関して測定された長期間干渉電力の合計であり、ｄ（ｃｉ）は、グループｃｉ内の各セルに関連付けられたユーザ機器から明示的又は間接的チャネル状態情報に基づき引き出された空間相関行列に基づき決定される、決定ステップ、
グループｃｉが前記選択されたユーザ機器の協調セルグループになるよう選択される、選択ステップ、
を有する、方法。
【請求項２】
前記第１のスケジューリング処理は、ラウンドロビンスケジューリング、比例公正スケジューリング、及び最大レートスケジューリングを有するグループから選択されたスケジューリング基準を用いる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
相関行列距離メトリックが空間相関重みｄ（ｃｉ）の計算において用いられる、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記選択パラメータＷ（ｃｉ）は次式に等しく、
【数２】
0005621934.tif 000070
α及びβは重み付け係数であり、α，β∈［０，１］、α≠０、β≠０、α＋β＝１である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
セルグループにより供されるべきユーザ機器のアンテナ数が該グループ内の合計ＢＳアンテナ数よりも少ないとき、前記選択パラメータＷ（ｃｉ）は、該グループにより供されるべきユーザ機器からのランク情報に依存する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記選択パラメータＷ（ｃｉ）は次式に等しく、
【数３】
0005621934.tif 000071
α、β及びμは重み付け係数であり、α，β，μ∈［０，１］、α≠０、β≠０、μ≠０、α＋β＋μ＝１であり、ｒ（ｃｉ）はグループｃｉ内のユーザ機器間の送信ランク重みを表す、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ｒ（ｃｉ）はグループｃｉ内のセルにより供される各ユーザ機器により提供されるランク情報の合計である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第２のスケジューリング処理の決定ステップは、セットＡ内の全部で
【数４】
0005621934.tif 000072
個のグループを、選択基準Ｗ（ｃｉ）に従って降順にランク付けするステップ、
ランク内にある第１のグループをグループｃｉとして識別するステップ、
を有する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第２のスケジューリング処理の決定ステップは、
セットＡ内の全部で
【数５】
0005621934.tif 000073
個のグループを、前記選択基準Ｗ（ｃｉ）に従って降順にランク付けし、ランク内にある第１のグループを第１の協調グループｃｉとして識別するステップ、
セットＡ内の各々の残りのグループについて順々に、２番目のグループから最後のグループまで（ｉ＝２から
【数６】
0005621934.tif 000074
まで）、該グループが前に識別された協調グループに属するセルインデックスを有しない場合に該グループを別の協調グループとして識別するステップ、を有する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２のスケジューリング処理は、グループサイズＢｃの残りの可能なセルグループから１又は複数の更なるグループｃｉを決定し選択するために、可能な協調セルグループが識別されるまで、前記決定ステップ及び前記選択ステップを繰り返し実行する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
マルチセル多入力／多出力通信スキームにおいてセルラ無線ネットワーク内のセル間のスケジューリングの協調で用いられるスケジューリング装置であって、前記装置は、前記ネットワーク内の少なくとも２つのセルに関連付けられるよう構成され、前記ネットワーク内のＢ（Ｂ≧１）個のセルの測定セットの中から、少なくとも１つのセルグループを、ユーザ機器に供する協調セルグループになるよう選択するよう動作し、前記ネットワークへ測定値が予め選択された該ユーザ機器により送信され、前記スケジューリング装置は、所定のグループサイズＢｃ（Ｂｃ≦Ｂ）の前記測定セット内の全部で
【数７】
0005621934.tif 000075
個の異なる可能なセルグループを有するセットＡから、どのセルグループｃｉが最大値の選択パラメータＷ（ｃｉ）を提供するか、どの選択パラメータが少なくとも前記セルグループ内のユーザ機器間の長期間リンク電力結合重みＰＷ（ｃｉ）及び空間相関重みｄ（ｃｉ）に依存するかを決定し、ここでＰＷ（ｃｉ）は、グループｃｉ内で予め選択された各ユーザ機器によりグループｃｉ内の全てのセルに関して測定された長期間干渉電力の合計であり、ｄ（ｃｉ）は、グループｃｉ内の各セルに関連付けられたユーザ機器から明示的又は間接的チャネル状態情報に基づき引き出された空間相関行列に基づき決定される、よう構成された決定手段、
グループｃｉを前記予め選択されたユーザ機器の協調セルグループになるよう選択するよう構成された選択手段、
を有する、装置。
【請求項１２】
セル内のユーザ機器とのマルチセル多入力／多出力通信に用いるための、セルラ無線ネットワークのセル間のスケジューリングを協調するスケジューリングシステムであって、
セルにローカルな第１のスケジューリング装置であって、前記第１のスケジューリング装置は、第１のスケジューリング処理を実行して、該セル内のユーザ機器の中から、前記ネットワーク内の協調セルグループにより供されるべき少なくとも１つのユーザ機器を選択するよう構成される、第１のスケジューリング装置、
前記セル及び前記ネットワーク内の少なくとも１つの他のセルに関連付けられた第２のスケジューリング装置であって、前記第２のスケジューリング装置は、前記第１のスケジューリング処理と異なる第２のスケジューリング処理を実行するよう構成され、前記第２のスケジューリング処理では、少なくとも１つのセルグループが、前記第１のスケジューリング処理により選択された前記ユーザ機器に供する協調セルグループになるよう、前記ネットワーク内のＢ（Ｂ≧１）個のセルの中から選択され、前記ネットワークへ測定値が前記選択されたユーザ機器により送信される、第２のスケジューリング装置、
を有し、
前記第２のスケジューリング処理は、
所定のグループサイズＢｃ（Ｂｃ≦Ｂ）の測定セット内の全部で
【数８】
0005621934.tif 000076
個の異なる可能なセルグループを有するセットＡから、どのセルグループｃｉが最大値の選択パラメータＷ（ｃｉ）を提供するか、どの選択パラメータが少なくとも前記セルグループ内のユーザ機器間の長期間リンク電力結合重みＰＷ（ｃｉ）及び空間相関重みｄ（ｃｉ）に依存するかを決定し、ここでＰＷ（ｃｉ）は、グループｃｉ内で前記第１のスケジューリング処理で選択された各ユーザ機器によりグループｃｉ内の全てのセルに関して測定された長期間干渉電力の合計であり、ｄ（ｃｉ）は、グループｃｉ内の各セルに関連付けられたユーザ機器から明示的又は間接的チャネル状態情報に基づき引き出された空間相関行列に基づき決定される、ステップ、
グループｃｉを前記選択されたユーザ機器の協調セルグループになるよう選択するステップ、
を有する、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、協調マルチセル多入力／多出力（multiple-input/multiple-output：ＭＩＭＯ）システムのためのスケジューリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
基地局が該基地局の範囲内にある複数の加入者局又はユーザと通信する無線通信システムは、広く知られている。１つの基地局によりカバーされる領域はセルと呼ばれ、通常、多くの基地局は適切な場所に設けられ、広範な地理的領域を事実上、隣接セルとシームレスにカバーする。従来のこのようなセルラ無線ネットワークでは、各ユーザの機器（「ユーザ機器」又は「ＵＥ」）は、同時に１つの基地局（ＢＳ）によってのみサービスを供される。しかしながら、これは、セル端での高いセル間干渉のために、セル端のデータレート及びカバレッジを低くする。セル端干渉を低減するために、複数の基地局によりセル端ＵＥにサービスを供することは有利である。これは、「multi-cell  multiple-input/multiple-output」又は「マルチセルＭＩＭＯ」と称される。マルチセルＭＩＭＯを用いることにより、近隣セルからの有害な干渉は、有用な信号に変えられうる。それにより、セル端スループット、システムスループット及びカバレッジを向上しうる。３ＧＰＰ及びＩＥＥＥ８０２．１６ｍ（ＷｉＭＡＸ）の両者における標準化活動は、マルチセルＭＩＭＯ送信を考慮している。これらの標準化活動では、複数のセル間のスケジューリング協調が用いられ、セル端ＵＥのデータレートを向上させるために、これらの複数のセルは特定のＵＥへ信号を一緒に送信し得る。
【０００３】
セルラネットワークでは、最適なマルチセル協調ストラテジは、全ての基地局（ＢＳ）が相互接続され単一の協調クラスタを形成することが必要である。しかしながら、ＭＩＭＯ（multiple-input  multiple-output）送信を複数の基地局間で調整するには、協調する基地局間で共有されるチャネルの知識及びデータの情報が必要であり、結果として、帰路容量に追加の要件を課してしまう。さらに、ＦＤＤシステムでは、チャネルの知識は、主にＵＥフィードバックにより得られる。複数のセルが協調送信に参加するので、ネットワーク側で必要なチャネルの知識の量は、協調するセルの数と共に線形に増加し、これはアップリンクチャネルにとって重い負担となる。したがって、実際には、帰路の負荷を緩和し、協調マルチセル送信の効率を向上させるために、ネットワーク全体が複数の協調クラスタに分けられ、各協調クラスタは各協調クラスタ内でＵＥに協調してサーブする限られた数のＢＳを有する。このような場合には、どのセルが一緒にグループ化されて協調クラスタを形成すべきか、及び各クラスタ内のどのＵＥがサーブされるために選択されるべきかを決定する必要がある。
【０００４】
現実的なシステムでは、マルチセルＭＩＭＯ送信を用い、グローバルに最適なスケジューリング決定を見付けること（つまり、最適な基地局及び該基地局により供されるＵＥのセットを選択すること）が考慮すべきセル及びＵＥのプールが膨大なためにコンピュータ的に非常に複雑になり得るとき、データ／チャネル状態情報（data/channel  stateinformation：ＣＳＩ）共有の量及び許容可能な実装の複雑性のために、限られた数のＢＳしか協調できない。したがって、スケジューリングの複雑性を低減しつつ良好な性能を達成できる次善のスケジューリングストラテジを開発することが望ましい。
【０００５】
３ＧＰＰ標準化団体は、協調多地点送信／受信（coordinated  multi-point  transmission/reception：CoMP）を、高データレートのカバレッジ、セル端スループットを向上させるための及び／又はシステムスループットを増大させるためのＬＴＥ−Ａ研究項目に含まれる主要技術として認定している。基本的に、ＣｏＭＰは、協調マルチセルＭＩＭＯ送信／受信スキームであり、３ＧＰＰ  ＬＴＥ−Ａ標準化プロセス（３ＧＰＰ  ＴＲ  ３６．８１４「Further  Advancements  for  E-UTRA  Physical  Layer  Aspects  (Release  ９)」V１.４.１,  ２００９-０９）によると、そのダウンリンクスキームは主に次の２つのカテゴリで特徴付けられる。
【０００６】
−「協調スケジューリング及び／又はビーム形成（Coordinated  scheduling  and/or  beamforming：CS/CB」
−「共同処理／送信（Joint  Processing/Transmission：JP/JT）」
ＣＳ／ＣＢのカテゴリでは、「単一のＵＥへのデータは、１つの送信地点から即時に送信されるが、ユーザのスケジューリング／ビーム形成の決定はＣｏＭＰ協調セットに対応するセル間の協調により行われる」。一方で、ＪＰのカテゴリでは、「単一のＵＥへのデータは、複数の送信地点から同時に（コヒーレントに又は非コヒーレントに）送信され、受信信号品質を向上させ及び／又は多のＵＥに対する干渉を除去する」（３ＧＰＰ  ＴＲ  ３６．８１４「Further  Advancements  for  E-UTRA  Physical  Layer  Aspects  (Release  ９)」V１.４.１,  ２００９-０９）。
【０００７】
図１は、マルチセルＭＩＭＯシステムのスケジューリング方法を示し、３ＧＰＰＬＴＥ−Ａ（３ＧＰＰ  ＴＲ  ３６．８１４「Further  Advancements  for  E-UTRA  Physical  Layer  Aspects  (Release  ９)」V１.４.１,  ２００９-０９）で用いられる用語及び定義を用いている。留意すべき点は、ＬＴＥ−Ａシステムが単に例として供されること、本発明がＩＥＥＥ８０２．１６ｍ（ＷｉＭＡＸ）等のようなマルチセルＭＩＭＯ送信に対応する任意の他のセルラ無線ネットワークに適用できることである。
【０００８】
図１では、「測定セット」と称されるセル１、２、３、４のセットについての測定は、ユーザ機器ＵＥ１及びユーザ機器ＵＥ２の両方で可能であると仮定する。示したスケジューリング決定では、セル３、４はＵＥ１及びＵＥ２へ活発に送信しており（これらは送信点である）、セル３、４により用いられる送信間隔中に、セル１、２は他のＵＥへ送信しているか又は送信していないかも知れない。セル１、２、３、４内のスケジューリング決定は協調されるので、セル１、２、３、４のセットは「ＣｏＭＰ協調セット」と称されるが、セル１、２、３、４は特定の送信間隔中に必ずしも同一のＵＥセットへ送信する必要はない。セクタ端に沿った数字１〜２１は、セクタインデックスを表す。
【０００９】
３ＧＰＰ標準のcontribution  R１-０９１９０３  「Adaptive  Cell  Clustering  for  CoMP  in  LTE-A」、Hitachi  Ltd.、２００９-０５は、ＣｏＭＰ送信のための集中型セルクラスタリング方法を提案している。この方法では、全ての可能なセルクラスタはクラスタ内干渉に従ってランク付けされる。次に、セルがクラスタに未だ割り当てられていない場合に、クラスタが、クラスタ内干渉の観点で最良のクラスタから形成される。
【００１０】
３ＧＰＰ標準のcontribution  R１-１０１４３１  「CoMP  performance  evaluation」、Nokia  Siemens  Networks,  ２０１０-０２は、ＵＥ間のチャネル直交性に基づく単一セルに対するＵＥペアリングと理論的容量メトリックに基づくマルチセルユーザのペアリングを議論している。
【００１１】
ＷＯ２００７０８３１８５Ａ２では、アップリンクの単一セル・マルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）システムのスケジューリング方法が開示されている。ユーザは、良く知られたアプローチであるチャネル伝達関数の直交性に基づきスケジューリングのために対にされる。
【００１２】
ＵＳ２００９２３８２９２Ａ１では、単一セルからの送信を有するがマルチセル協調のためのスケジューリング方法が開示されている。スケジューラは、合計データレート基準に基づき複数の基地局に対応する目標ユーザセットに関する決定を行うことにより、セル間干渉を考慮する。
【００１３】
ＥＰ２０５１４０１Ａは、単一セルからの送信を有するがマルチセルのためのプリコーディング行列情報（Precoding  Matrix  Information：PMI)）協調方法を開示している。この特許文献は、セル中心のＵＥのチャネル伝達関数のランク不足を考慮することにより、協調セル内でスケジューリングされるべきＵＥを選択することを提案している。
【００１４】
ＣＮ１０１３８９１１５Ａでは、マルチセル協調システムのためのＢＳ動的クラスタリング及びＵＥペアリングアプローチが開示される。ＢＳ及びＵＥの協調セットは、受信基準信号強度基準を用いることにより、ＵＥとＢＳの間の両方向選択アプローチに基づき決定される。
【００１５】
ＷＯ２００９０２４０１８Ａ１は、マルチセル協調システムにおいて１つのＵＥに対して複数の協調ＢＳを決定するスケジューリング方法を開示している。スケジューラは、複数のセルからの干渉電力に関するＵＥフィードバック情報を収集する。ＵＥに供すべき協調ＢＳは、複数のＢＳからの受信電力の差の閾を用いることにより決定される。
【００１６】
Agisilaos  Papadogiannis,  David  Gesbert,  Eric  Hardouin,「A  dynamic  clustering  approach  in  wireless  networks  with  multi-cell  cooperative  processing」,  International  Conference  on  Communications  (ICC)  ２００８,  Beijing,  China,  May  ２００８では、各協調クラスタの容量を最大化する基準に基づく動的クラスタリングアプローチがマルチセル協調システムのために提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
協調マルチセルＭＩＭＯシステムのためのスケジューリング方法及び装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の第１の態様の一実施形態によると、セル内のユーザ機器とのマルチセル多入力／多出力通信に用いるための、セルラ無線ネットワークのセル間の協調をスケジューリングする方法であって、第１のスケジューリング処理がセルにローカルが第１のスケジューラにより実行され、セル内のユーザ機器の中から、前記ネットワーク内の協調セルグループにより供されるべき少なくとも１つのユーザ機器を選択し、前記第１のスケジューリング処理と異なる第２のスケジューリング処理が、前記セル及び前記ネットワーク内の少なくとも１つの他のセルに関連付けられた第２のスケジューラにより実行され、前記第２のスケジューリング処理では、少なくとも１つのセルグループが、前記第１のスケジューラにより選択された前記ユーザ機器に供する協調セルグループになるよう、前記ネットワーク内のＢ（Ｂ≧１）個のセルの測定セットの中から選択され、前記ネットワークへ測定値が前記選択されたユーザ機器により送信され、前記第２のスケジューリング処理は、所定のグループサイズＢｃ（Ｂｃ≦Ｂ）の前記測定セット内の全部で
【数１】
0005621934.tif 000002
個の異なる可能なセルグループを有するセットＡから、どのセルグループｃｉが最大値の選択パラメータＷ（ｃｉ）を提供するか、どの選択パラメータが少なくとも前記セルグループ内のユーザ機器間の長期間リンク電力結合重みＰＷ（ｃｉ）及び空間相関重みｄ（ｃｉ）に依存するかを決定し、ここでＰＷ（ｃｉ）は、グループｃｉ内で前記第１のスケジューリング処理で選択された各ユーザ機器によりグループｃｉ内の全てのセルに関して測定された長期間干渉電力の合計であり、ｄ（ｃｉ）は、グループｃｉ内の各セルに関連付けられたユーザ機器から明示的又は間接的チャネル状態情報に基づき引き出された空間相関行列に基づき決定される、決定ステップ、グループｃｉが前記選択されたユーザ機器の協調セルグループになるよう選択される、選択ステップ、を有する、方法が提供される。
【００１９】
本発明の一実施形態では、各ＵＥと各ＢＳとの間の長期間リンク電力は、経路損失及びシャドウフェージングのような送信チャネルに対するチャネルの大規模なフェージングの影響のみを考慮することにより、受信信号強度として定められても良い。
【００２０】
ＵＥ間の空間相関は、異なるＵＥのＭＩＭＯチャネルの空間構造情報における相関を特徴付ける。ここで、空間構造情報は、明示的又は間接的ＣＳＩの形式で各ＵＥにより提供される。
【００２１】
本発明を具現化するスケジューリングシステム及び方法では、スケジューリング決定は、ローカル（基地局毎の）ＵＥ選択及び複数のセルを考慮した後続の集中型ＵＥペアリング／セルクラスタリング段階に基づく。ＵＥ選択とＵＥペアリングを分離することにより、スケジューリングアルゴリズムの複雑性が効率的に低減される。
【００２２】
本発明を具現化する方法は、協調ＢＳ及びＵＥが比較的単純な方法でクラスタリングされるようにし、同時にマルチセルマルチユーザ（ＭＵ）ＭＩＭＯ送信システムのシステム合計レートにおいて良好な性能を達成する。このような方法では、多数のＢＳは、複数の協調セットにグループ化され、複数のセル内のＵＥ間の結合重み及びチャネル転送の直交性に基づき各協調セット内のＵＥに供する。複数のセル内のＵＥ間の結合重み及びチャネル転送の直交性のような、合計レートの最大化に貢献する重要な因子を考慮することにより、システム合計レートは、固定協調セットを用いるときに比べて向上できる。ＵＥのスケジューリングは、ローカル（ＢＳ毎の）ＵＥ選択及び複数のセルを考慮した後続の集中型ＵＥペアリング／セルクラスタリング段階に基づく。ＵＥ選択とＵＥペアリングを分離することにより、スケジューリングアルゴリズムの複雑性が効率的に低減される。
【００２３】
３GPP  R１-０９１９０３  “Adaptive  Cell  Clustering  for  CoMP  in  LTE-A”では集中型処理のみが用いられるが、本発明を具現化する方法は、ローカルな及び集中型決定処理を用いる。さらに、３GPP  R１-０９１９０３  “Adaptive  Cell  Clustering  for  CoMP  in  LTE-A”は干渉重みに依存して、ＣｏＭＰスケジューリングのためのセル／ＵＥを選択するが、本発明を具現化する方法は、複数のセル内のＵＥ間の結合重み及びチャネル転送の直交性に依存する。
【００２４】
３GPP  R１-１０１４３１  “CoMP  performance  evaluation”は論理的容量表現に依存して、セルクラスタを形成するが、本発明を具現化する方法は、複数のセル内のＵＥ間の結合重み及びチャネル転送の直交性に依存する。
【００２５】
ＷＯ２００７０８３１８５Ａ２と比べると、ＷＯ２００７０８３１８５Ａ２では、チャネル伝達関数の直交性が異なる方法を用いて測定され、スケジューリング方法は単一セルシナリオのために設計されるが、本発明を具現化する方法では、ＭＩＭＯチャネル間の直交性の測定は、相関行列距離（Correlation  Matrix  Distance：CMD）を用いて実行される。本発明を具現化する方法は、多くの異なる種類のチャネル情報を測定でき、スケジューリングが複数のセル内のＵＥ間のチャネル結合の重みに依存する。
【００２６】
ＵＳ２００９２３８２９２Ａ１と比較すると、ＵＳ２００９２３８２９２Ａ１では、合計レート基準を用いるが、本発明を具現化する方法は、チャネル結合の重み及びチャネル伝達関数の直交性基準に依存するシステム合計レートを間接的に最大化する。
【００２７】
ＥＰ２０５１４０１Ａと比較すると、ＥＰ２０５１４０１Ａでは、チャネル伝達関数の欠如は単一セル伝送シナリオに対してＵＥをペアリングするために検討されるが、本発明を具現化する方法は、複数セル内のＵＥ間の直交性及びチャネル結合の重み基準を間接的に利用する。
【００２８】
ＣＮ１０１３８９１１５Ａ及びＷＯ２００９０２４０１８Ａ１と比較すると、これらは受信基準信号強度基準及び複数のＢＳからの受信電力間の差の閾値の基準にそれぞれ基づくが、本発明を具現化する方法は、結合の重み及び空間的相関重み基準の両方を用いる。
【００２９】
さらに、Agisilaos  Papadogiannis,  David  Gesbert,  Eric  Hardouin,  「A  dynamic  clustering  approach  in  wireless  networks  with  multi-cell  cooperative  processing」は、クラスタ容量の直接最大化に基づくが、本発明を具現化する方法は、結合重み及びチャネル伝達関数の直交性基準を用いてシステム容量を間接的に最大化する。
【００３０】
本発明を具現化する方法では、第１のスケジューリング処理は、ラウンドロビンスケジューリング、比例公正スケジューリング、及び最大レートスケジューリングを有するグループから選択されたスケジューリング基準を用いても良い。
【００３１】
本発明を具現化する方法は、望ましくは、空間的相関重みｄ（ｃｉ）の計算において、相関行列距離メトリックを用いる。
【００３２】
本発明を具現化する方法では、選択パラメータＷ（ｃｉ）は次式に等しい。
【数２】
0005621934.tif 000003
【００３３】
α及びβは重み付け係数であり、α，β∈［０，１］、α≠０、β≠０、α＋β＝１である。
【００３４】
セルのグループにより供されるべきユーザ機器のアンテナ数がそのグループ内のＢＳの合計アンテナ数よりも少ないとき、選択パラメータＷ（ｃｉ）は、そのグループにより供されるべきユーザ機器からのランク情報に依存しても良い。この場合、選択パラメータＷ（ｃｉ）は次式に等しい。
【数３】
0005621934.tif 000004
【００３５】
α、β及びμは重み付け係数であり、α，β，μ∈［０，１］、α≠０、β≠０、μ≠０、α＋β＋μ＝１であり、ｒ（ｃｉ）はグループｃｉ内のユーザ機器間の送信ランク重みを表し、ｒ（ｃｉ）はグループｃｉ内のセルにより供される各ユーザ機器により提供されるランク情報の合計であっても良い。
【００３６】
第２のスケジューリング処理の決定ステップは、セットＡ内の
【数４】
0005621934.tif 000005
個全てのグループを、選択基準Ｗ（ｃｉ）に従って降順にランク付けするステップ、及びランク内にある第１のグループをグループｃｉとして識別するステップを有しても良い。この場合には、第２のスケジューリング処理は、グループサイズＢｃの残りの可能なセルグループから１又は複数の更なるグループｃｉを決定し選択するために、可能な協調セルグループが識別されるまで、決定するステップ及び選択するステップを繰り返し実行する。
【００３７】
代替として、第２のスケジューリング処理の決定ステップは、セットＡ内の
【数５】
0005621934.tif 000006
個全てのグループを、選択基準Ｗ（ｃｉ）に従って降順にランク付けするステップ、ランク内にある第１のグループを第１の協調グループｃｉとして識別するステップ、次に、セットＡ内の各々の残りのグループについて順々に、第２のグループから最後のグループまで（ｉ＝２から
【数６】
0005621934.tif 000007
まで）、該グループが前に識別された協調グループに属するセルインデックスを有しない場合に該グループを別の協調グループとして識別するステップ、を有しても良い。
【００３８】
本発明の第２の態様の一実施形態によると、マルチセル多入力／多出力通信スキームにおいてセルラ無線ネットワーク内のセル間のスケジューリングの協調で用いられるスケジューリング装置であって、前記装置は、前記ネットワーク内の少なくとも２つのセルに関連付けられるよう構成され、前記ネットワーク内のＢ（Ｂ≧１）個のセルの測定セットの中から、少なくとも１つのセルグループを、ユーザ機器に供する協調セルグループになるよう選択するよう動作し、前記ネットワークへ測定値が予め選択された該ユーザ機器により送信され、前記スケジューリング装置は、所定のグループサイズＢｃ（Ｂｃ≦Ｂ）の前記測定セット内の全部で
【数７】
0005621934.tif 000008
個の異なる可能なセルグループを有するセットＡから、どのセルグループｃｉが最大値の選択パラメータＷ（ｃｉ）を提供するか、どの選択パラメータが少なくとも前記セルグループ内のユーザ機器間の長期間リンク電力結合重みＰＷ（ｃｉ）及び空間相関重みｄ（ｃｉ）に依存するかを決定し、ここでＰＷ（ｃｉ）は、グループｃｉ内で予め選択された各ユーザ機器によりグループｃｉ内の全てのセルに関して測定された長期間干渉電力の合計であり、ｄ（ｃｉ）は、グループｃｉ内の各セルに関連付けられたユーザ機器から明示的又は間接的チャネル状態情報に基づき引き出された空間相関行列に基づき決定される、よう構成された決定手段、グループｃｉを前記予め選択されたユーザ機器の協調セルグループになるよう選択するよう構成された選択手段、を有する、装置が提供される。
【００３９】
上述の装置では、相関行列距離メトリックが空間相関重みｄ（ｃｉ）の計算において用いられても良い。
【００４０】
前記決定手段は、次式に等しい選択パラメータＷ（ｃｉ）を用いるよう構成されても良く、
【数８】
0005621934.tif 000009
α及びβは重み付け係数であり、α，β∈［０，１１］、α≠０、β≠０、α＋β＝１である。
【００４１】
セルのグループにより供されるべきユーザ機器のアンテナ数がそのグループ内のＢＳの合計アンテナ数よりも少ないとき、選択パラメータＷ（ｃｉ）は、そのグループにより供されるべきユーザ機器からのランク情報に依存しても良い。この場合、前記決定手段は次式に等しい選択パラメータＷ（ｃｉ）を用いるよう構成され、
【数９】
0005621934.tif 000010
α、β及びμは重み付け係数であり、α，β，μ∈［０，１］、α≠０、β≠０、μ≠０、α＋β＋μ＝１であり、ｒ（ｃｉ）はグループｃｉ内のセルにより供される各ユーザ機器により提供されるランク情報の合計であっても良い。
【００４２】
決定手段は、セットＡ内の全部で
【数１０】
0005621934.tif 000011
個のグループを、選択基準Ｗ（ｃｉ）に従って降順にランク付けし、ランク内にある第１のグループをグループｃｉとして識別するよう動作しても良い。この場合には、決定手段及び選択手段は、全ての可能な協調セルグループが識別されるまで、グループサイズＢｃの残りの可能なセルグループから１又は複数の更なるグループｃｉを決定し選択するよう動作する。
【００４３】
代替として、決定手段は、セットＡ内の全部で
【数１１】
0005621934.tif 000012
個のグループを、選択基準Ｗ（ｃｉ）に従って降順にランク付けし、ランク内にある第１のグループを第１の協調グループｃｉとして識別するよう動作しても良い。そして、セットＡ内の残りのグループの各々について順々に、２番目のグループから最後のグループまで（ｉ＝２から
【数１２】
0005621934.tif 000013
まで）、該グループが前に識別された協調グループに属するセルインデックスを有しない場合に該グループを別の協調グループとして識別するよう動作しても良い。
【００４４】
本発明の第３の一実施形態によると、セル内のユーザ機器とのマルチセル多入力／多出力通信に用いるための、セルラ無線ネットワークのセル間のスケジューリングを協調するスケジューリングシステムであって、セルにローカルな第１のスケジューリング装置であって、前記第１のスケジューリング装置は、第１のスケジューリング処理を実行して、該セル内のユーザ機器の中から、前記ネットワーク内の協調セルグループにより供されるべき少なくとも１つのユーザ機器を選択するよう構成される、第１のスケジューリング装置、前記セル及び前記ネットワーク内の少なくとも１つの他のセルに関連付けられた第２のスケジューリング装置であって、前記第２のスケジューリング装置は、前記第１のスケジューリング処理と異なる第２のスケジューリング処理を実行するよう構成され、前記第２のスケジューリング処理では、少なくとも１つのセルグループが、前記第１のスケジューリング処理により選択された前記ユーザ機器に供する協調セルグループになるよう、前記ネットワーク内のＢ（Ｂ≧１）個のセルの中から選択され、前記ネットワークへ測定値が前記選択されたユーザ機器により送信される、第２のスケジューリング装置、を有し、前記第２のスケジューリング処理は、所定のグループサイズＢｃ（Ｂｃ≦Ｂ）の測定セット内の全部で
【数１３】
0005621934.tif 000014
個の異なる可能なセルグループを有するセットＡから、どのセルグループｃｉが最大値の選択パラメータＷ（ｃｉ）を提供するか、どの選択パラメータが少なくとも前記セルグループ内のユーザ機器間の長期間リンク電力結合重みＰＷ（ｃｉ）及び空間相関重みｄ（ｃｉ）に依存するかを決定し、ここでＰＷ（ｃｉ）は、グループｃｉ内で前記第１のスケジューリング処理で選択された各ユーザ機器によりグループｃｉ内の全てのセルに関して測定された長期間干渉電力の合計であり、ｄ（ｃｉ）は、グループｃｉ内の各セルに関連付けられたユーザ機器から明示的又は間接的チャネル状態情報に基づき引き出された空間相関行列に基づき決定される、ステップ、グループｃｉを前記選択されたユーザ機器の協調セルグループになるよう選択するステップ、を有する、システムが提供される。
【００４５】
上述のシステムでは、第１のスケジューリング処理は、ラウンドロビンスケジューリング、比例公正スケジューリング、及び最大レートスケジューリングを有するグループから選択されたスケジューリング基準を用いても良い。
【００４６】
望ましくは、前記選択されたユーザ機器が位置する前記セルの基地局は、前記第１のスケジューリング装置として機能する。
【００４７】
前記第２のスケジューリング装置は、望ましくは、本発明の第２の態様を具現化する装置である。
【００４８】
本発明の第４の態様の一実施形態によると、セルラ無線ネットワークのセルで用いられる基地局であって、前記基地局は、前記基地局及び前記ネットワーク内の少なくとも１つの他の基地局に関連付けられたスケジューリング装置に、前記セル内のユーザ機器間の長期間リンク電力結合重み及び空間相関重みに関する情報を送信するよう動作し、前記長期間リンク電力結合重みに関する情報は、前記ユーザ機器により測定された長期間干渉電力を有し、前記空間相関重みに関する情報は、前記ユーザ機器により引き出された空間相関行列を有する、基地局が提供される。
【００４９】
上述の基地局では、相関行列距離メトリックが空間相関重みの計算において用いられても良い。
【００５０】
前記基地局は、前記セル内のユーザ機器からのランク情報を前記スケジューリング装置へ送信するよう動作しても良い。
【００５１】
本発明の第５の態様の一実施形態によると、コンピュータプログラムであって、コンピュータで実行されると、該コンピュータを本発明の第２の態様を具現化する装置、又は本発明の第４の態様を具現化する基地局、又は本発明の第３の態様を具現化するシステムの一部にし、或いは、該コンピュータに本発明の第１の態様を具現化する方法を実行させる、コンピュータプログラムが提供される。
【００５２】
明示的チャネル状態情報が本発明の実施形態で空間相関行列を決定するのに用いられる場合、例えば、ＭＩＭＯチャネルのチャネル行列、チャネル空間相関行列、固有値又は固有ベクトルであっても良い。間接的チャネル状態情報が本発明の実施形態で空間相関行列を決定するのに用いられる場合、例えば、プリコーディング行列情報（Precoding  Matrix  Information：PMI）であっても良い。
【００５３】
例として、添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】マルチセルＭＩＭＯシステムのスケジューリング方法を説明するのに使用する図である。
【図２】本発明を理解するのに使用するシステムモデルを示す。
【図３Ａ】本発明を具現化する第１の方法を示すフローチャートである。
【図３Ｂ】本発明を具現化する第２の方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明を具現化するスケジューリングアルゴリズムを纏めた図である。
【図５】本発明を具現化するスケジューリングシステムを示す。
【図６】シミュレーションシナリオの第１の部分のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図７】シミュレーションシナリオの第２の部分のシミュレーション結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下では、１つのＢＳが１つのセクタに供すると仮定して、用語セル及びＢＳは同義に用いられる。しかしこれは必ずしも実情ではない。
【００５６】
本発明を具現化する方法は、以下のシステムモデルを検討することにより理解できる。本例では、ＣｏＭＰ  ＪＰ送信モードが用いられるとする。Ｎ個のＢＳを有するネットワーク全体は、それぞれＢ個のＢＳを有する複数の測定セットに分けられる。測定セット内のＢＳに関して、ＢＳ協調セットを形成するために、Ｂｃ個のＢＳが用いられる。図２は、２つの協調セットを想定したシステムモデルを示す。
【００５７】
各ＢＳは、ｎＴ個のアンテナを備え、各ＵＥはｎＲ個のアンテナを有する。ＢＳ協調セットにより同時に供されることが可能なＵＥの最大数Ｋｕは、Ｂｃ、ｎＴ及びｎＲの全てにより決定される。つまり、次式の通りである。
【数１４】
0005621934.tif 000015
Ωを１つの測定セット内の互いに素なＢＳ協調クラスタのセット、ΘをΩ個のＢＳ協調セットにより供される互いに素なＵＥグループのセットであるとする。
【００５８】
同じＢＳに属するアンテナは、所与の時間−周波数リソースブロック内で異なる協調セットで同時に動作できないとする。特定の測定セットに属するＵＥは、その測定セットに属する全てのセルのチャネルを測定することができる。明示的チャネル状態情報（explicit  channel  state  information：CSI）（例えば、ＭＩＭＯチャネルのチャネル行列、チャネル空間相関行列、固有値及び固有ベクトル）のような測定されたチャネル情報、又は間接的ＣＳＩ（例えば、プリコーディング行列情報（Precoding  Matrix  Information：PMI）は、各ＵＥによりネットワークへフィードバックされる。このフィードバックに基づき、マルチセルＭＵスケジューリングアルゴリズムが適用され、複数のＢＳ協調セットに割り当てられたＵＥに供するために、該複数のＢＳ協調セットを形成できる。
【００５９】
測定セットの形成が長期間ベースでネットワークにより決定されると想定することは妥当である。本発明を具現化する方法は、測定セット毎に実行されるので、以下では、１つの測定セット内のＢＳ及びＵＥを用いることにより説明する。線形プリコーディングは、性能と複雑性の間の良好なトレードオフを提供するので、各ＢＳ協調セット内で考慮される。Ｓ（Ｓ∈Θ）を特定の時間スロットでＢＳ協調セットＶ（Ｖ∈Ω）により供されるようスケジューリングされたＵＥのセットであるとする。ダウンリンクマルチセルＭＵ  ＭＩＭＯ送信では、あるＢＳ協調セットにより供されているＵＥの受信信号は、以下のように表すことができる。
【数１５】
0005621934.tif 000016
【００６０】
ここで、Ｈ（Ｖ，Ｓ）は、ＢＳ協調セットＶ及びＵＥ協調グループＳに関連するｎＲＫｕ×ｎＴＢｃのチャネル行列であり、各協調ＵＥと該協調セット内の全てのＢＳとの間のチャネル行列を有し、次式で表される。
【数１６】
0005621934.tif 000017
【００６１】
ここで、Ｈｉ（Ｖ）は、ＢＳ協調セットＶにより供されるｉ番目のＵＥのｎＲ×ｎＴＢｃのチャネル行列である。各本発明を具現化する方法は、単一ＵＥアンテナ及び複数ＵＥアンテナシステムの両方に適用できるが、以下では単に説明のために、各ＵＥが単一アンテナを有するとする（ｎＲ＝１）。したがって、Ｈ（Ｖ，Ｓ）は次のように書き換えられる。
【数１７】
0005621934.tif 000018
【００６２】
ここで、ｈｉ（Ｖ）は、ＢＳ協調セットＶにより供されるｉ番目のＵＥの大きさ１×ｎＴＢｃのチャネルベクトルである。各
式（１）では、Ｗ（Ｖ，Ｓ）は線形プリコーディング行列であり、各ＵＥが単一アンテナを備える場合、Ｗ（Ｖ，Ｓ）の大きさはｎＴＢｃ×Ｋｕである。プリコーディング行列Ｗ（Ｖ，Ｓ）は次のように書き換えられる。
【数１８】
0005621934.tif 000019
【００６３】
ここで、Ｗｉ（Ｖ）は、ＵＥ協調グループＳ内のｉ番目のＵＥのためのｎＴＢｃ×１のプリコーダである。プリコーディング行列は、Zero-Forcing原則を満たすよう選択される。Ｈ（Ｖ，Ｓ）Ｗ（Ｖ，Ｓ）＝ＩＫｕであり、ＩＫｕはＢＳ協調セットにより供されるＵＥの数に等しい次元を有する単位行列である。したがって、選択されたプリコーディング行列は、チャネル行列のMoore-Penrose疑似反転であり、次式の通りである。
【数１９】
0005621934.tif 000020
【００６４】
留意すべき点は、プリコーディングの他の選択（ＭＭＳＥ等）も考えられることである。実際には、Ｗ（Ｖ，Ｓ）の各列は、１（unity）に正規化される。
【００６５】
Ａ（Ｖ，Ｓ）は、ＢＳ協調セットＶにより供されるＵＥグループＳに関する対角電力割り当て行列を表す。現実的なアンテナ毎の電力の制約が考慮される。各送信アンテナは平均電力制限Ｐを有すると仮定する。したがって、次式である。
【数２０】
0005621934.tif 000021
各アンテナの電力制限が常に満たされることを保証するためには、電力割り当て行列は次式の通りである。
【数２１】
0005621934.tif 000022
【００６６】
ここで、Ｗ［ｋ］（Ｖ，Ｓ）は、Ｗ（Ｖ，Ｓ）の行ベクトルであり、ＢＳ協調セットＶ内のｋ番目のアンテナに対応する。
【００６７】
式（１）では、
【数２２】
0005621934.tif 000023
は、全ての他のＢＳ協調セットからの有害なクラスタ間同一チャネル干渉（co-channel  interference：CCI）を表し、ｕ（Ｓ）は、単位分散を有する独立複素ガウス送信シンボルのベクトルであり、つまりＥ｛ｕｕＨ｝＝ＩＫｕであり、ｎ（Ｓ）は独立複素循環対称付加ガウス雑音成分ｎ〜ＮＣ（０，σ２）であり、したがってＥ｛ｎｎＨ｝＝σ２ＩＫｕである。
【００６８】
したがって、ｉ∈Ｓとして、ｉ番目のＵＥの干渉及び雑音対信号比（signal  to  interference  plus  noise  ratio：SINR）は、線形プリコーディングが用いられるとき、次式の通りである。
【数２３】
0005621934.tif 000024
【００６９】
ここで、ｈｉ（Ｑ）は、ＢＳ協調セットＱからＵＥグループＳ内のｉ番目のＵＥへの干渉チャネルベクトルを表し、Ｗｌ（Ｑ）は、ＢＳ協調セットＱにより供されるＵＥグループＺ内のｌ番目のプリコーダである。したがって、次項はクラスタ内干渉に対応し、
【数２４】
0005621934.tif 000025
次の部分はクラスタ間干渉を表す。
【数２５】
0005621934.tif 000026
Zero-Forcingプリコーディングでクラスタ内干渉は除去されるが、クラスタ間干渉は依然として存在する。
【００７０】
評価メトリックは、１つの測定セットの平均達成合計レートである。これは、次式により与えられる。
【数２６】
0005621934.tif 000027
【００７１】
式（７）及び（８）を一緒に分析すると、システムの合計レートを向上させるために重要な幾つかの要因が特定できる。明らかに、送信電力だけを増大すると、システムの合計レートを特定レベルまで向上するのを助けることができる。しかしながら、システムが限られた干渉になると、システムの合計レートの向上は減少するだろう。送信電力の因子に加え、ＭＵ−ＭＩＭＯチャネルのプロパティは、システムの合計レートと密接な関係を有する。長期間のフェージングの観点から、これは、各ＵＥが該ＵＥのサービングＢＳ協調クラスタとの強力なチャネルリンクを有し、干渉ＢＳ協調クラスタとの弱いチャネルリンクを有する場合、システムの合計レートに有用である。空間構造の観点から、特定のＢＳ協調クラスタとの強力なチャネルリンクを有するＵＥでは、該ＵＥのＭＩＭＯチャネルの空間構造がＢＳ協調セットに対して相関が少ないほど、データストリームの該ＵＥへの送信はより独立している。したがって、合計レートが向上できる。
【００７２】
したがって、システムの合計レートを向上させるために、ＭＩＭＯチャネルの長期間フェージングプロパティ及び空間構造プロパティが、本発明を具現化するマルチセルＭＵスケジューラを設計するときに考慮される。
【００７３】
本発明を具現化する方法は、以下に説明するように、長期間リンク電力結合重み及び空間相関重みに依存するスケジューリングアルゴリズムを用いる。
【００７４】
先ず、上述の長期間リンク電力結合重みを検討する。各ＵＥは、該ＵＥの測定セット内の全てのＢＳからの基準信号に基づきチャネル情報を測定できる。各ＵＥと各ＢＳとの間の長期間リンク電力は、経路損失及びシャドウフェージングのような送信チャネルに対するチャネルの大規模フェージングの影響のみを考慮することにより、受信信号強度として定められる。ＵＥｉにより測定された長期間リンク電力を次式で表す。
【数２７】
0005621934.tif 000028
【００７５】
ここで、１×Ｂのリンク電力ベクトルＬＰｉは、ＵＥｉと測定セット内の各ＢＳとの間の長期間リンク電力結合重みを含む。ＢＳｘに関連付けられたＵＥでは、ＢＳｙから受信した長期間干渉電力は、ＩＰｘｙと表せる。例えばＵＥｉ及びＵＥｋが、ＢＳｘに関連付けられる場合、これら２つのＵＥについてＢＳｙから得た長期間干渉電力は、次式で計算される。
【数２８】
0005621934.tif 000029
【００７６】
（１０）に基づき、ＢＳｘとＢＳｙとの間の長期間リンク電力結合重みは次式で表せる。
【数２９】
0005621934.tif 000030
【００７７】
上式は、ＢＳｘに関連付けられＢＳｙにより干渉を受けたＵＥと、ＢＳｙに関連付けられＢＳｘにより干渉を受けたＵＥとの長期間リンク電力の合計を表す。
【００７８】
次に、空間相関重みを検討する。ＵＥ間の空間相関重みは、異なるＵＥのＭＩＭＯチャネルの空間構造情報における相関を特徴付ける。ここで、空間構造情報は、明示的又は間接的ＣＳＩの形式で各ＵＥにより提供される。ＵＥｉにより測定された長期間フェージング因子を考慮に入れないチャネル空間構造情報を次式で表す。
【数３０】
0005621934.tif 000031
【００７９】
ここで、Ψｉ及びΦｉｊは、種々のチャネル空間構造情報、例えば明示的チャネル状態情報又はＰＭＩのような間接的ＣＳＩを表す。Ψｉは、ＵＥｉと該ＵＥの測定セット内の全てのＢＳとの間の１×ｎＴＢの連結チャネル情報ベクトルである。Φｉｊは、ＵＥｉと該ＵＥの測定セット内の各ＢＳとの間の１×ｎＴのチャネル情報ベクトルである。したがって、ＢＳ協調クラスタＶにより供される特定のＵＥでは、該ＵＥの１×ｎＴＢｃの空間構造情報ベクトルは次式で表される。
【数３１】
0005621934.tif 000032
【００８０】
（１３）では、明示的チャネル状態情報が各ＵＥによりネットワークへフィードバックされる場合、Ψｉ（Ｖ）は、個々の協調ＢＳに関する複数のチャネルベクトルを有する。しかしながら、ＰＭＩのような間接的チャネル空間構造情報がフィードバックされる場合、Ψｉ（Ｖ）は、ＢＳ協調セット全体に関するＰＭＩを表す。
【００８１】
チャネル状態情報又はＰＭＩ情報のような空間構造情報における類似性を測定するために、ＣＭＤ（Correlation  Matrix  Distance）メトリックが採用される（M.Herdin,  N.Czink,  H.Ozcelik,及びE.Bonekによる「Correlation  matrix  distance,  a  meaningful  measure  for  evaluation  of  non-stationary  MIMO  channels」,  IEEE  ６１st  Vehicular  Technology  Conference  ２００５  (VTC  Spring  ２００５),  Stockholm,  Sweden,  vol.１,  May  ２００５,  pp.１３６-１４０を参照）。ＣＭＤは、ＭＩＭＯチャネルＲ１及びＲ２の２つの空間相関行列の間の距離であり、次式により定められる。
【数３２】
0005621934.tif 000033
【００８２】
ここで、送信機側の空間相関行列は、次式のように計算される。
【数３３】
0005621934.tif 000034
【００８３】
ここで、ＨはｎＲ×ｎＴのＭＩＭＯチャネル行列の汎用的な例である。
【００８４】
ＣＭＤの値は、０と１の間の範囲である。空間相関が同一のとき（スカラ因子は別とする）、ＣＭＤは０である。一方、空間相関が完全に無関係な場合、最大値は１である。ＣＭＤメトリックは、２つの検討中の相関行列の間の直交性を単一パラメータにより測定することを可能にすると同時に、単一の値と行列の部分空間との両方を比較する。本例でＣＭＤメトリックを用いるために、次を含む幾つかの適応が行われる。（１）（１５）においてＨをΨｉ（Ｖ）で置換する。（２）（１５）において期待値演算子を除去する。これにより、（１４）において、平均ではなく瞬間空間相関行列を用いる。瞬間空間相関行列は単に一例として用いられ、本発明が平均を用いる場合にも適用できることが理解されるべきである。Ψｉ（Ｖ）自体がＵＥによりフィードバックされるチャネル空間相関行列を表す場合、式（１５）に基づく計算は必要なく、Ψｉ（Ｖ）はＣＭＤを計算するために式（１４）で直接用いられる。
【００８５】
システムがＣｏＭＰ  ＪＰ送信モードを用いるという仮定に基づき、ＢＳｘ及びＢＳｙに関連付けられたＵＥ間の空間構造相関重みは次式のように定められる。
【数３４】
0005621934.tif 000035
【００８６】
ここで、Ξｘ及びΞｙは、それぞれＢＳｘ及びＢＳｙに関連付けられたＵＥから引き出された空間相関行列であり、次のように算出される。
【数３５】
0005621934.tif 000036
【数３６】
0005621934.tif 000037
【００８７】
ここで、それぞれ次の通りである。
【数３７】
0005621934.tif 000038
【数３８】
0005621934.tif 000039
【００８８】
ＵＥ１とＵＥ２がＢＳｘに関連付けられ、ＵＥ３とＵＥ４がＢＳｙに関連付けられるとする。
【００８９】
さらに、２つより多いＢＳからＵＥ間の空間相関重みを計算する方法を説明するために、ＵＥが３個のＢＳからの場合の例を挙げる。
【００９０】
第一に、ＢＳｘ及びＢＳｙに関連付けられたＵＥ間の空間構造相関重み
【数３９】
0005621934.tif 000040
は、（１６）乃至（２０）を用いることにより算出される。
【００９１】
第二に、
【数４０】
0005621934.tif 000041
【００９２】
ここで、Ξｘｙは、ＵＥ１とＵＥ２がＢＳｘに関連付けられ、ＵＥ３とＵＥ４がＢＳｙに関連付けられるとして、ＢＳｘ及びＢＳｙに関連付けられたＵＥからひき
空間相関行列を表す。つまり、次式の通りである。
【数４１】
0005621934.tif 000042
【００９３】
ここで、次式の通りである。
【数４２】
0005621934.tif 000043
【００９４】
ここで、Ξｚは、ＵＥ５とＵＥ６がＢＳｚに関連付けられるとして、ＢＳｚに関連付けられたＵＥから引き出された空間相関行列を意味する。よって、次式の通りである。
【数４３】
0005621934.tif 000044
【数４４】
0005621934.tif 000045
【００９５】
第三に、３個のＢＳからのＵＥ間の合計空間相関重みは、次式で与えられる。
【数４５】
0005621934.tif 000046
【００９６】
図３Ａは、本発明を具現化する第１の方法を示すフローチャートである。提案されるスケジューリングアルゴリズムは、ローカルな（ＢＳ毎の）ＵＥ選択と、複数のセルを考慮する後続の集中型ＵＥペアリング段階とに基づき、ＵＥ選択とＵＥペアリング処理を分離する。ＵＥは最も強力な広域的電力を受信するＢＳに関連付けられるとする。クラスタリングされていないＢＳを含むＢＳセットはＧと表され、ΩはクラスタリングされたＢＳ協調セットを表すために用いられる。方法は以下の段階を有する。
【００９７】
（１）ステップ１：
ラウンドロビン、比例公正及び最大レートのような既知の単一セルスケジューリング基準を用いることにより、あるタイムスロットで供されるべきローカル（ＢＳ毎の）ＵＥを選択する。ＢＳ当たりの選択されるＵＥの数は、次式に等しい。
【数４６】
0005621934.tif 000047
【００９８】
（２）ステップ２：
ＢＳ協調クラスタのサイズＢｃを特定する。
【００９９】
（３）ステップ３：
（ａ）セットＧ＝｛１，２，３，．．．，Ｂ｝、且つΩ＝φ
（ｂ）ネットワーク中央スケジューラは、サイズＢｃの
【数４７】
0005621934.tif 000048
個全ての可能な協調クラスタを次式のセットにランク付けする。
【数４８】
0005621934.tif 000049
ランク付けは、包括的結合重み及び空間相関重み基準に従って降順に行われ、次式の通りである。
【数４９】
0005621934.tif 000050
【０１００】
ここで、α及びβは、それぞれ長期間リンク電力結合重み基準及び空間相関重み基準の重み付け係数である。ＰＷ（ｃｉ）は、クラスタci内のＢＳから引き出された長期間リンク電力結合重みを表す。ｄ（ｃｉ）は、ＢＳ協調クラスタｃｉ内のＵＥ間の空間相関重みを意味する。
【０１０１】
（４）ステップ４：
最大のＷＰＣを有するｃｉは、１つのＢＳ協調クラスタとして編成される。
【０１０２】
（５）ステップ５：
セットΩ＝Ω＋ｃｉ、Ｇ＝Ｇ−ｃｉ、且つＢ＝Ｂ−Ｂｃ
【０１０３】
（６）ステップ６：
Ｇ＝φかどうかを決定する。Ｇ＝φである場合、アルゴリズムを終了する。そうでない場合、ステップ３（ｂ）乃至ステップ５を繰り返す。
【０１０４】
代替として、図３Ｂに示すように、ステップ５及び６は、ステップ５’乃至８’により繰り返されても良い。これにより、ランク付けするステップを繰り返すことなく、全ての可能な協調クラスタが形成できる。ステップ５’乃至８’では、グループが前に識別された協調クラスタに属するセルインデックスを有しない場合、そのグループは別の協調クラスタとして識別され、セットＡ内の残りのグループの各々について順々に、２番目のグループから最後のグループまでループする。（ｉ＝２から
【数５０】
0005621934.tif 000051
まで）ステップ８’で、グループがセットＡ内の最後のグループである（ｉ＝
【数５１】
0005621934.tif 000052
）場合、アルゴリズムは終了する。
【０１０５】
提案したスケジューリングアルゴリズムは、ＣｏＭＰ  ＪＰシステムモデルに基づき説明したが、ＣｏＭＰ  ＣＳ／ＣＢシナリオにも適用可能である。これは、ＵＥへ送信されるデータが１つのサービングＢＳからのみだが、プリコーディング／スケジューリングはＢＳ協調セット内のセル間で協調されるＣｏＭＰ  ＣＳ／ＣＢ送信の場合には、クラスタ間及びクラスタ内干渉の低減、並びにＵＥのサービングチャネルとＢＳ協調セット内の他のセルから得られるＵＥの干渉チャネルとの間の空間直交性の増大は、システムの合計レートの向上に非常に重要だからである。しかしながら、提案したスケジューリングアルゴリズムをＣｏＭＰ  ＣＳ／ＣＢシナリオに適用するとき、（２７）で空間相関重みを計算する方法はＣｏＭＰ  ＪＰシナリオの場合と異なることに留意すべきである。つまり、ＣｏＭＰダウンリンクＣＳ／ＣＢ送信の場合には、ＢＳｘ及びＢＳｙに関連付けられたＵＥ間の空間相関重みは次のように定められる。ＢＳｘからＢＳｙに関連付けられたＵＥへの干渉チャネル及びＢＳｙからＢＳｙに関連付けられたＵＥへのサービングチャネルから生成された空間相関重みと、ＢＳｙからＢＳｘに関連付けられたＵＥへの干渉チャネル及びＢＳｘからＢＳｘに関連付けられたＵＥへのサービングチャネルから得られた空間相関重みと、の和である。具体的には次式の通りである。
【数５２】
0005621934.tif 000053
【０１０６】
ここで、Ξｙ（ｘ）は、ＢＳｘによりＢＳｙに関連付けられたＵＥに与えられる干渉チャネルを用いて生成された空間相関行列を表す。Ξｙ（ｙ）は、ＢＳｙによりＢＳｙに関連付けられたＵＥに与えられたサービングチャネルを用いて得られた空間相関行列を表す。Ξｘ（ｙ）及びΞｘ（ｘ）は、それぞれΞｙ（ｘ）及びΞｙ（ｙ）と同様の意味を有する。ＵＥ１とＵＥ２がＢＳｘに関連付けられ、ＵＥ３とＵＥ４がＢＳｙに関連付けられるとする。したがって次式の通りである。
【数５３】
0005621934.tif 000054
【０１０７】
ここで、
【数５４】
0005621934.tif 000055
【０１０８】
ここで、
【数５５】
0005621934.tif 000056
【０１０９】
ここで、
【数５６】
0005621934.tif 000057
【０１１０】
ここで、
【数５７】
0005621934.tif 000058
【０１１１】
ＣｏＭＰ  ＣＳ／ＣＢアップリンク送信の場合には、ＢＳｘ及びＢＳｙに関連付けられたＵＥ間の空間相関重みは次のように定められる。
【数５８】
0005621934.tif 000059
【０１１２】
ここで、Ξｘ（ｙ）、Ξｙ（ｙ）、Ξｙ（ｘ）及びΞｘ（ｘ）は、（２９）乃至（３６）により与えられたのと同じ定義を有する。２つより多いＢＳからのＢＵ間の空間相関重みを計算するとき、先ず、任意のＢＳ対からのＵＥ間の空間相関重みが、式（２８）又は（３７）（及び（２９）乃至（３６））を用いて計算され、次に、合計空間相関重みは各ＢＳ対間の個々の空間相関重みの合計である。
【０１１３】
纏めると、２つのＣｏＭＰ、つまりＣｏＭＰ  ＪＰ及びＣｏＭＰ  ＣＳ／ＣＢの場合に、結合重み基準を用いることに差はない。しかしながら、空間相関重み基準を用いるとき、空間相関重みは、異なるＣｏＭＰの場合に従って計算されるべきである。
【０１１４】
ＢＳ協調セットにより供されていないＵＥがＢＳ協調セットにおける合計アンテナ数より少ないアンテナを有する状況では、ＢＳ協調セットにより送信される独立データストリームの数は、ＢＳ協調セットにおける合計アンテナ数より少ない。このような場合、結合重み及び空間相関重み基準に加え、ＵＥペアリング及びセルクラスタリングのために第３の基準が用いられても良い。第３の基準は、送信ランク基準と称される。これは、ＢＳ協調セットにより送信される複数の独立データストリームをサポートする潜在能力を推定するために、各ＵＥによりフィードバックされたランク情報を用いる。ＵＥによりフィードバックされたランク情報は、種々の形式であり得る。例えば、３ＧＰＰ  ＬＴＥシステムにより採用されたランクインジケータ（ＲＩ）は、このような情報の類である。ＣｏＭＰ  ＪＰの場合に、各ＵＥに関連付けられたランク情報は、各ＢＳ協調セットに関する。ＣｏＭＰ  ＣＳ／ＣＢの場合に、ＵＥに関連付けられたランク情報は、特定のＢＳ協調セット内にある、該ＵＥのサービングＢＳに関する。したがって、この変更された実施形態によると、送信ランクを考慮する包括的スケジューリング基準が次式のように提案される。
【数５９】
0005621934.tif 000060
【０１１５】
ここで、ｒ（ｃｉ）は、ＢＳ協調クラスタｃｉにより潜在的にサポートできる独立データストリームの数を表す。
【数６０】
0005621934.tif 000061
【０１１６】
ここで、ｒａｎｋｊは、ＢＳ協調セットｃｉ内のＵＥｊにより与えられるランク情報を示し、Ｋａは、ＢＳ協調セットｃｉにより実際に供されるＵＥの数を表す。
【０１１７】
通常、式（２７）及び（３８）中の重み付け係数α、β及びγは、特定のネットワーク形状に対して最適化される必要がある。例えば、協調ＢＳ間の距離が短い場合、空間相関重み係数βは、結合重み係数αよりも大きくなければならない。これは、結合重みが小さい場合よりも、チャネルが空間的に相関している可能性が高いからである。係数μの決定は、供されるべき選択されたＵＥがグループ内のＢＳアンテナ総数よりも少ないアンテナを有するか否かに基づき得る。このような協調グループが存在する場合、第３の基準がオンにされ、相対的に高い値に設定される。その他の場合、第３の基準は必要なく、ゼロに設定できる。
【０１１８】
提案したスケジューリングアルゴリズムは、図４の図に纏められる。図５は、本発明を具現化するスケジューリングシステムＳＳを示す。スケジューリングシステムＳＳは、第１及び第２のスケジューリング装置ＬＳ、ＣＳを有する。第１のスケジューリング装置ＬＳは、各基地局ＢＳについてローカルであり、第１のスケジューリング処理を実行して、基地局ＢＳにより供されるセル内のユーザ機器ＵＥの中から、ネットワーク内の基地局／セルの協調グループにより供されるべき少なくとも１つのユーザ機器ＵＥを選択するよう構成される。第２のスケジューリング装置ＣＳは、セル及びネットワーク内の少なくとも１つの他のセルに関連付けられた集中型スケジューラであり、第１のスケジューリング処理と異なる第２のスケジューリング処理を実行するよう構成された決定手段ＤＭ及び選択手段ＳＭを有する。第２のスケジューリング処理では、少なくとも１つのセルグループが、ユーザ機器ＵＥに供するための協調セルグループになるよう、測定値が選択されたユーザ機器ＵＥから送信されるネットワーク内のＢ個のセル（Ｂ≧１）の中から選択される。スケジューリングシステムは、図３Ａ又は３Ｂ及び図４に示した方法を実行するよう構成される。特に、決定手段ＤＭは、所定のグループサイズＢｃの測定セット内の合計
【数６１】
0005621934.tif 000062
個異なる可能なセルグループを有するセットＡから（ここで、Ｂｃ≦Ｂ）、どのセルグループｃｉが、選択パラメータＷ（ｃｉ）（式（２７）又は（２８））の最大値を提供するかを決定するよう構成される。また、選択手段ＳＭは、第１のスケジューリング処理により選択されたユーザ機器のための協調セルグループになるべきグループｃｉを選択するよう構成される。決定手段ＤＭは、セットＡ内の全部で
【数６２】
0005621934.tif 000063
個のグループを、選択基準Ｗ（ｃｉ）に従って降順にランク付けし、ランク内にある第１のグループをグループｃｉとして識別するよう動作し得る。この場合には、決定手段ＤＭ及び選択手段ＳＭは、全ての可能な協調セルグループが識別されるまで、グループサイズＢｃの残りの可能なセルグループから１又は複数の更なるグループｃｉを決定し選択するよう動作し得る。代替として、決定手段ＤＭは、セットＡ内の全部で
【数６３】
0005621934.tif 000064
個のグループを、選択基準Ｗ（ｃｉ）に従って降順にランク付けし、ランク内にある第１のグループを第１の協調グループｃｉとして識別するよう動作しても良い。そして、セットＡ内の残りのグループの各々について順々に、２番目のグループから最後のグループまで（ｉ＝２から
【数６４】
0005621934.tif 000065
まで）、該グループが前に識別された協調グループに属するセルインデックスを有しない場合に該グループを別の協調グループとして識別するよう動作しても良い。
【０１１９】
モンテカルロシミュレーションが、提案したスケジューリング方法の性能を評価するために用いられた。評価は２つの部分に分けられる。第１の部分では、ＣＭＤメトリックに基づく提案した空間相関重み基準の有効性が、一般的なレーリーフェージングＭＩＭＯチャネルを用いて評価された。第２の部分では、提案したスケジューリング方法の性能が、平均システム合計レートの観点で、固定クラスタリングアプローチを用いる場合と比較された。第１及び第２の部分で評価に用いたシミュレーションパラメータは、それぞれ表１及び表２に示される。留意すべき点は、第２の部分では、用語セクタは、本願明細書を通じて使用される用語セル又はＢＳと等価に用いられることである。
【０１２０】
パート１：
以下のシミュレーションシナリオは、ＵＥのチャネル間の空間相関のシステム合計レートに与える影響を検証するために用いられた。異なる空間相関重みを有する２つの場合がシミュレーションされた。一方の場合では、１つのＢＳ協調セットにより供されるＵＥは、異なるＢＳに関連付けられたＵＥに属するＭＩＭＯチャネル行列から引き出されたＣＭＤ値が０．９乃至１．０の範囲になるように選択された。これは、低空間相関シナリオに対応する。他方の場合は、高空間相関シナリオを表し、異なるセルからのＵＥが、異なるＢＳに関連付けられたＵＥに属するＭＩＭＯチャネル行列から引き出されたＣＭＤ値が０．１乃至０．２の範囲になるようにペアリングされた。
【０１２１】
各チャネル係数は、超関数ＮＣ（０，１）を有する複素ガウス係数である。これは、任意の大規模フェージング係数を考慮せずに小規模フェージングのみをモデル化する。システム合計レートの計算は、ＭＩＭＯブロードキャストチャネル（ＢＣ）のＤｉｒｔｙ  Ｐａｐｅｒ領域とＭＩＭＯマルチアクセスチャネル（ＭＡＣ）のＣａｐａｃｉｔｙ領域との間の冗長性プロパティを用いる（Sriram  Vishwanath,  Nihar  Jindal,  Andrea  Goldsmith,  “Duality,  achievable  rates,  and  sum-rate  capacity  of  Gaussian  MIMO  broadcast  channels”,  IEEE  Transactions  on  Information  Theory,  vol.４９,  no.１０,  Oct.  ２００３を参照のこと）。したがって、ＭＡＣのシステム合計レートがプロットされる。図６にシミュレーション結果を示す。ｘ軸は各ＵＥにおけるアップリンク送信電力を表し、ｙ軸はシステム合計レートである。合計レートは、３個のＢＳにより一緒に供されている６個のＵＥを有するシステムから得られた。付加的な白色ガウスノイズの分散は１であり、クラスタ間干渉はないとする。図６から、異なるＵＥのＭＩＭＯチャネルの空間構造間の直交性は、システム合計レートにおいて重要な役割を果たすことが分かる。０ｄＢ送信電力の点で、低相関の場合は、高相関の場合を３５％だけ超えている。送信電力の増大に伴い、低相関曲線と高相関曲線との間のキャップが増大している。したがって、シミュレーション結果は、システム合計レートを向上するために、ＭＩＭＯチャネルが低空間相関を有するＵＥを互いにペアリングすることが望ましいことを立証している。
【０１２２】
表１：段階１のシミュレーションパラメータ
【表１】
0005621934.tif 000066
【０１２３】
パート２：
このパートで生成されるチャネル係数は、大規模フェージング係数を考慮する。ｉ番目のＵＥ（各ＵＥに単一アンテナがあるとする）とｊ番目のネットワークアンテナとの間のチャネル係数は、次式により生成される。
【数６５】
0005621934.tif 000067
【０１２４】
ここで、Γｉｊは小規模フェージングをモデル化する複素ガウス係数であり、Ｐは各ＢＳアンテナの送信電力を表し、ｇはＢＳアンテナ電力利得であり、γｉｊはチャネルのシャドウイングをモデル化する対応する対数正規係数を表し、ｅはチャネルの侵入損を示し、Ｌｉｊはｉ番目のＵＥとｊ番目のネットワークアンテナとの間の経路損失である。
【０１２５】
このシミュレーションでは、提案したスケジューリング方法について、各タイムスロットで、各ＢＳに関連付けられたローカルＵＥがラウンドロビン基準を用いて選択され、次に、ＢＳクラスタリング及びＵＥペアリングが提案した基準を用いて達成される。あるタイムスロットから次のタイムスロットへ、１つの測定セット内のＢＳは動的にクラスタリングされる。固定クラスタリングアプローチでは、各タイムスロットで、各ＢＳに関連付けられたローカルＵＥがラウンドロビン基準を用いて選択され、次に、ＢＳクラスタリング及びＵＥペアリングが固定された所定のクラスタリングパターンを用いて実現される（表２を参照）。
【０１２６】
表２：パート２のシミュレーションパラメータ
【表２】
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【０１２７】
両方の場合に、式（７）及び（８）は、１つの測定セットの平均達成合計レートを計算するために用いられた。式（８）で用いられる平均演算は、２つのステップを通じて実現される。先ず、各タイムスロットで、協調セット全体に含まれるＵＥの特定セットについて、これら全てのＵＥの小規模フェージングチャネルの組合せに渡って合計レートが平均化される。次に、各タイムスロットで１つの測定セット内のＢＳから得た合計レートは、一連のタイムスロットに渡り平均化される。異なるタイムスロットにおいて、ネットワークは種々の長期間チャネルフェージングプロパティを有する異なるＵＥセットを有するので、第２の段階の平均は、実際にはＵＥの大規模フェージングチャネルの組合せに渡って行われる。
【０１２８】
図７は、異なるクラスタリングアプローチを用いた平均達成システム合計レートの比較を示す。図７で、ｘ軸は各ＢＳにより用いられる送信電力を示し、ｙ軸は１つの測定セット内のＢＳから得られた合計レートを表す。単位帯域幅が本シミュレーションで仮定され、雑音の現実的な電力スペクトル密度が用いられた。結合重み基準αの重み付け係数及び空間相関基準βは、共に０．５である。同じＢＳ協調クラスタサイズでは、提案した動的クラスタリング方法は、固定クラスタリングアプローチに比べて有意な合計レート利得を提供することが分かる。これは、ＢＳクラスタの形成及び協調ＵＥのペアリングにおいてＭＩＭＯチャネルの特性を利用しているからである。システム合計レートの利得は、高送信電力領域で一層顕著である。これは、システムの干渉が一層限定され、提案したスケジューリング方法を用いる価値が固定クラスタリングアプローチに比べて増大するからである。ＬＴＥ−Ａシステムにおける標準的な例である、送信電力として４６ｄＢｍを用いるＢＳについて、図７は、提案したスケジューリング方法が固定クラスタリングアプローチに比べて１４．４％の性能利得を有することを示す。
【０１２９】
提案したスケジューリング方法の性能利得は、エネルギ削減係数に直接マッピングできる。ここで、向上した合計レートを、送信帯域幅又は送信期間の減少と相殺し、同時に固定クラスタリングアプローチの容量を維持する。これらの仮定では、固定クラスタリングアプローチと比較して提案した方法のエネルギ削減は、１４．４％である。
【０１３０】
したがって、本発明を用いるマルチセルＭＩＭＯスケジューリング方法では、ＵＥ選択及びＵＥペアリング段階が分離されることにより、完全なサーチを通じて全体的に最適なスケジューリング決定を見出すスケジューリング方法と比べて、スケジューリングアルゴリズムの複雑性を効率的に低減する。これは、バックボーンコネクションで交換される情報量、及びスケジューリング処理の計算上の複雑性を低減する。複雑性の低減にも関わらず、上述の方法は、固定ＢＳクラスタを用いる関連アプローチよりも効率が良く、関連アプローチで得られるのと同じスループットを維持しながら、ＢＳのエネルギ消費を削減するために用いることができる。
【０１３１】
本発明の実施形態は、ハードウェア、１若しくは複数のプロセッサで動作するソフトウェアモジュールとして又はそれらの組合せで実施されてもよい。つまり、当業者は、マイクロプロセッサ又はデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）が実際には用いられて、上述の機能の一部又は全部を実施してもよいことを理解するだろう。
【０１３２】
本発明は、１又は複数の装置若しくは機器の、本願明細書に記載された方法の一部又は全部を実行するプログラム（例えば、コンピュータプログラム及びコンピュータプログラムプロダクト）として具現化されてもよい。このような本発明を具現化するプログラムは、コンピュータ可読媒体又はクラウドに、例えば１又は複数の信号の形式で格納されてもよい。このような信号は、インターネットのウェブサイトからダウンロード可能なデータ信号であってもよく、又はキャリア信号で若しくはどんな他の形式で提供されてもよい。
【０１３３】
本発明の実施形態が任意のマルチセルＭＩＭＯシステムに適用できることが理解される。
【図１】
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【図２】
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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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