(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチユーザスケジューリング方法であって、
少なくとも１つのスケジューリング対象ユーザをグループリーダーユーザとして選択し、
各グループリーダーユーザに対して、システム容量に基づいて、該グループリーダーユーザ以外の所定数のスケジューリング対象ユーザから、該グループリーダーユーザに対応するグループメンバーユーザを検索し、該グループリーダーユーザおよびその対応するグループメンバーユーザを用いて候補ユーザグループを構成し、
システム容量が最大となる候補ユーザグループをスケジューリングユーザグループとして選択する、
ことを含み、
前記少なくとも１つのスケジューリング対象ユーザをグループリーダーユーザとして選択することには、
スケジューリング対象ユーザの総チャネル利得に基づいて、候補ユーザグループ数を決定し、
チャネル利得が最大となる、候補ユーザグループ数に等しい個数のスケジューリング対象ユーザを、それぞれ各候補ユーザグループのグループリーダーユーザとして選択する、
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記スケジューリング対象ユーザの総チャネル利得に基づいて、候補ユーザグループ数を決定することには、
前記スケジューリング対象ユーザをチャネル利得の降順にソートし、すべてのスケジューリング対象ユーザの総チャネル利得を算出し、
【数１】
0005597465.tif 000073
によって前記候補ユーザグループ数を決定し、ここで、Ｊは前記候補ユーザグループ数であり、且つＪは区間
【数２】
0005597465.tif 000074
内の整数であり、Ｍは送信アンテナ数であり、
【数３】
0005597465.tif 000075
はソート後のｉ番目のスケジューリング対象ユーザのチャネル利得であり、
【数４】
0005597465.tif 000076
はすべてのスケジューリング対象ユーザの総チャネル利得であり、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは所定の閾値であり、その値の範囲が
【数５】
0005597465.tif 000077
であり、Ｋはスケジューリング対象ユーザ数である、
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】
前記該グループリーダーユーザ以外の所定数のスケジューリング対象ユーザから、該グループリーダーユーザに対応するグループメンバーユーザを検索し、該グループリーダーユーザおよびその対応するグループメンバーユーザを用いて候補ユーザグループを構成することは、
グループメンバーユーザが決定されていないグループリーダーユーザから１つを現在のグループリーダーユーザとして選択するステップＢ１と、
現在のグループリーダーユーザ以外のスケジューリング対象ユーザから、直交チャネル利得が最大となる所定数のスケジューリング対象ユーザを、現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合として選択するステップＢ２と、
現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のスケジューリング対象ユーザのチャネルベクトルと、対応の予備候補グループメンバー集合内の予備候補グループメンバーのチャネルベクトルとに基づいて、現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合から、現在選択される予備候補グループメンバーとして、最適な予備候補グループメンバーを選択するステップＢ３と、
現在選択される予備候補グループメンバーによりシステム容量の増加をもたらす場合、現在選択される予備候補グループメンバーを、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループに追加して、予備候補グループメンバー集合から削除するステップＢ４と、
現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のグループメンバーユーザ数が最大ユーザ数に達していない場合、ステップＢ３に戻るステップＢ５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４】
ステップＢ２において前記現在のグループリーダーユーザ以外のスケジューリング対象ユーザから、直交チャネル利得が最大となる所定数のスケジューリング対象ユーザを、現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合として選択することには、
現在のグループリーダーユーザ以外の各スケジューリング対象ユーザそれぞれのチャネルベクトルと、現在のグループリーダーユーザのチャネルベクトルとを用いて、各スケジューリング対象ユーザに対応する一時行列を構成し、
各スケジューリング対象ユーザに対応する一時行列を直交分解し、直交分解して得られたユニタリ行列における各スケジューリング対象ユーザのチャネルベクトルの列番号がその対応の一時行列における列番号とそれぞれ同じである列を用いて、各スケジューリング対象ユーザに対応する直交チャネル利得値を算出し、
前記所定数がＬであることを仮定し、直交チャネル利得値が最大となるＬ個のスケジューリング対象ユーザを、現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合として選択し、ここで、
【数６】
0005597465.tif 000078
であり、Ｍは送信アンテナ数であり、Ｋはスケジューリング対象ユーザ数である、
ことを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
ステップＢ３において前記現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のスケジューリング対象ユーザのチャネルベクトルと、対応の予備候補グループメンバー集合内の予備候補グループメンバーのチャネルベクトルとに基づいて、現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合から、現在選択される予備候補グループメンバーとして、最適な予備候補グループメンバーを選択することには、
現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のグループメンバーユーザのチャネルベクトルを用いて、第１補助行列
【数７】
0005597465.tif 000079
を構成し、ここで、
【数８】
0005597465.tif 000080
は前記グループメンバーユーザのチャネルベクトルであり、（＊）Ｔは括弧内の内容を転置することを表し、
第１補助行列Ｂと、現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合内の各予備候補グループメンバーそれぞれのチャネルベクトル
【数９】
0005597465.tif 000081
とを組合せて、第２補助行列
【数１０】
0005597465.tif 000082
を構成し、
各第２補助行列を直交分解し、直交分解して得られたユニタリ行列における予備候補グループメンバーユーザのチャネルベクトルの列番号がその対応の第２補助行列における列番号とそれぞれ同じである列を用いて、各予備候補グループメンバーユーザに対応する直交チャネル利得値を算出し、
直交チャネル利得値が最大となる予備候補グループメンバーユーザを、最適な予備候補グループメンバーとして選択する、
ことを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップＢ５は、
現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のグループメンバーユーザ数が最大ユーザ数に達した場合、グループメンバーユーザが決定されていないグループリーダーユーザが存在するかどうかを判断し、存在するとき、ステップＢ１に戻り、存在しないとき、前記システム容量が最大となる候補ユーザグループをスケジューリングユーザグループとして選択することを実行する、
ことをさらに含むことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップＢ４は、
現在選択される予備候補グループメンバーによりシステム容量の増加をもたらすことがない場合、前記グループメンバーユーザが決定されていないグループリーダーユーザが存在するかどうかを判断することを実行する、
ことをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
マルチユーザスケジューリング装置であって、
少なくとも１つのスケジューリング対象ユーザをグループリーダーユーザとして選択するグループリーダー選択モジュールと、
各グループリーダーユーザに対して、システム容量に基づいて、該グループリーダーユーザ以外の所定数のスケジューリング対象ユーザから、該グループリーダーユーザに対応するグループメンバーユーザを検索し、該グループリーダーユーザおよびその対応するグループメンバーユーザを用いて候補ユーザグループを構成する検索モジュールと、
システム容量が最大となる候補ユーザグループをスケジューリングユーザグループとして選択する比較モジュールと、
を含み、
前記グループリーダー選択モジュールは、スケジューリング対象ユーザの総チャネル利得に基づいて、候補ユーザグループ数を決定し、チャネル利得が最大となる、候補ユーザグループ数に等しい個数のスケジューリング対象ユーザを、それぞれ各候補ユーザグループのグループリーダーユーザとして選択する、
ことを特徴とする装置。
【請求項９】
前記検索モジュールは、
グループメンバーユーザが決定されていないグループリーダーユーザから１つを現在のグループリーダーユーザとして選択し、現在のグループリーダーユーザ以外のスケジューリング対象ユーザから、直交チャネル利得が最大となる所定数のスケジューリング対象ユーザを、現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合として選択する予備候補グループメンバー集合構成サブモジュールと、
現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のスケジューリング対象ユーザのチャネルベクトルと、対応の予備候補グループメンバー集合内の予備候補グループメンバーのチャネルベクトルとに基づいて、現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合から、現在選択される予備候補グループメンバーとして、最適な予備候補グループメンバーを選択し、現在選択される予備候補グループメンバーによりシステム容量の増加をもたらす場合、現在選択される予備候補グループメンバーを、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループに追加して、予備候補グループメンバー集合から削除し、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のグループメンバーユーザ数が最大ユーザ数に達していない場合、前記現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合から最適な予備候補グループメンバーを選択する処理に戻るグループメンバーユーザ決定サブモジュールと、
を含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記グループメンバーユーザ決定サブモジュールは、さらに、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のグループメンバーユーザ数が最大ユーザ数に達した場合、グループメンバーユーザが決定されていないグループリーダーユーザが存在するかどうかを判断し、存在するとき、前記予備候補グループメンバー集合構成サブモジュールに対し、前記グループメンバーユーザが決定されていないグループリーダーユーザから１つを現在のグループリーダーユーザとして選択することを実行するよう通知し、存在しないとき、候補ユーザグループを比較モジュールに提供する、
ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記グループメンバーユーザ決定サブモジュールは、さらに、現在選択される予備候補グループメンバーによりシステム容量の増加をもたらすことがない場合、前記グループメンバーユーザが決定されていないグループリーダーユーザが存在するかどうかを判断することを実行する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
マルチユーザビーム形成方法であって、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法に基づいて、スケジューリングユーザグループを決定し、
前記スケジューリングユーザグループ内の各ユーザを用いて、ゼロフォーシングに基づくビーム形成を行う、
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
マルチユーザビーム形成装置であって、
請求項８〜１１のいずれか１項に記載のグループリーダー選択モジュール、検索モジュールおよび比較モジュールと、
前記比較モジュールで選択されたスケジューリングユーザグループ内の各ユーザを用いて、ゼロフォーシングに基づくビーム形成を行うビーム形成モジュールと、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項１４】
基地局に位置することを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多入力多出力（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｏｕｔｐｕｔ）技術に関し、特に、高次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、ならびにマルチユーザビーム形成方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信技術の発展により、伝送レート、性能およびシステムサービス容量などの面で、無線通信システムに対する要求がさらに高まる。ＭＩＭＯに基づく移動通信システム、即ちＭＩＭＯシステムでは、送信側、受信側ともマルチアンテナ構成を採用することで、システム容量、データ伝送の信頼性、および周波数利用効率が倍的に向上でき、高い伝送レートおよび大きなシステムサービス容量の要求が満たされる。これにより、空間ダイバーシティ利得または多重化利得を十分に利用して、通信システムの性能を向上させることができる。したがって、ＭＩＭＯシステムに関連する技術、即ちＭＩＭＯ技術は、既に現在の移動通信分野の研究の焦点の１つになっている。
【０００３】
ＭＩＭＯシステムにおいて、基地局から複数のユーザへの下り伝送過程中で、送信側である基地局は、通常、ビーム形成技術を用いてマルチユーザ空間分割多重化の目的を実現する。いわゆるビーム形成技術とは、アレイアンテナの各アレイ素子の励起を調整することにより、アンテナのビーム方向を所定のビーム形状に調整させることを指す。時分割複信（ＴＤＤ：Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）システムにおけるゼロフォーシングビーム形成を例として、基地局は既知のチャネル情報に基づいて、１グループの最適なユーザを選択して、選択されたユーザに対してビーム形成を行うことで、システム容量の最大化を実現する。上記からわかるように、複数のユーザからスケジューリングユーザを如何に選択するか、即ちマルチユーザスケジューリング技術は、ＭＩＭＯシステムにおけるゼロフォーシングビーム形成技術の核心である。
【０００４】
ランダムビーム形成アルゴリズムは、比較的に基本的なゼロフォーシングビーム形成方法である。該アルゴリズムにおいて、毎回も、ランダム方式ですべてのユーザからＭ個のユーザを選択してスケジューリングすることで、ビームを形成する。ここで、Ｍは基地局の送信アンテナ数である。このようなアルゴリズムのメリットとして、各ユーザがスケジューリングされるチャンスは均等であり、即ち、公平性は比較的よく、そして基本的にユーザ選択に複雑度を消耗する必要がない。しかし、ランダム方式のユーザスケジューリングではユーザのチャネル条件要素が考慮されないため、このようなアルゴリズムの性能が比較的悪い。
【０００５】
貪欲法も常用のゼロフォーシングビーム形成方法である。該アルゴリズムでは、まず、チャネル利得を最大化する原則に基づいて、最適なユーザを検索して、１番目のスケジューリングユーザとする。その後、１番目のスケジューリングユーザから、既に選択されたスケジューリングユーザと最適な組み合わせを構成する後続スケジューリングユーザを検索し、そして、システム容量が低減する場合、ユーザスケジューリングを終了する。その後、選択されたスケジューリングユーザを用いてビーム形成を行う。図１は、従来の貪欲法に基づくゼロフォーシングビーム形成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、チャネル利得を最大化する原則に基づいて、最適なユーザを選択して、１番目のスケジューリングユーザとする。
【０００７】
本ステップでは、まず、チャネル情報に基づいて各ユーザのチャネル利得を算出して、チャネル利得が最適となるユーザを検索して１番目のスケジューリングユーザ
【数１】
0005597465.tif 000002
【０００８】
とし、即ち
【数２】
0005597465.tif 000003
【０００９】
にする。ここで、
【数３】
0005597465.tif 000004
【００１０】
はｉ番目のユーザのチャネルベクトルであり、（＊）Ｈは括弧内の内容を共役転置することを表し、Ｋはスケジューリング対象ユーザ数であり、かつ
【数４】
0005597465.tif 000005
【００１１】
である。
【００１２】
ステップ１０２で、選択されていないユーザから、既に選択されたスケジューリングユーザと最適な組み合わせを構成するユーザを決定して、現在選択されるスケジューリングユーザとして、現在のスケジューリングユーザ集合を構成する。
【００１３】
現在ｋ番目のスケジューリングユーザを選択すべくとすると、該ｋ番目のスケジューリングユーザは、前の（ｋ−１）個のスケジューリングユーザとの組み合わせによって最大のシステム容量を取得できることを満たすべきである。このとき、得られた現在のスケジューリングユーザ集合は、
【数５】
0005597465.tif 000006
【００１４】
である。
【００１５】
ステップ１０３で、現在のスケジューリングユーザ集合に対応するシステム容量が、前のスケジューリングユーザ集合に対応するシステム容量以上であるかどうかを判断し、前のスケジューリングユーザ集合に対応するシステム容量以上である場合、ステップ１０２に戻り、前のスケジューリングユーザ集合に対応するシステム容量以上でない場合、ステップ１０４に進む。
【００１６】
本ステップでは、
【数６】
0005597465.tif 000007
【００１７】
は現在のスケジューリングユーザ集合に対応するシステム容量であり、
【数７】
0005597465.tif 000008
【００１８】
は前のスケジューリングユーザ集合に対応するシステム容量であるとすると、
【数８】
0005597465.tif 000009
【００１９】
である場合、現在のスケジューリングユーザを追加した後、システム容量が増加することを表すため、マルチユーザスケジューリングを引き続き実行することができるが、逆の場合、マルチユーザスケジューリングを停止する。
【００２０】
ステップ１０４で、選択されるスケジューリングユーザに基づいて、ゼロフォーシングに基づくビーム形成処理を行う。
【００２１】
ここまで、貪欲法に基づくゼロフォーシングビーム形成のプロセスを終了する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
以上の説明からわかるように、貪欲法に基づくゼロフォーシングビーム形成方法において、毎回、選択されていないユーザを走査し、選択されていない各ユーザと既に選択されたスケジューリングユーザとに対応するシステム容量を算出し、最大システム容量に対応するユーザを選択して、ｋ番目のスケジューリングユーザとする必要がある。しかし、システム容量は、ユーザのチャネルベクトルとプリコーディング行列との積の絶対値の二乗に関連し、１つのスケジューリングユーザを選択するたびに、システム容量を１回算出する必要があるので、このような算出は比較的に高い複雑度につながる。
【００２３】
したがって、現在、性能と複雑度とのバランスを取ることができるマルチユーザスケジューリング方法およびビーム形成方法が必要となる。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、比較的に低い複雑度で良好な性能を保証することができるマルチユーザスケジューリング方法を提供している。
【００２５】
本発明に係るマルチユーザスケジューリング方法は、少なくとも１つのスケジューリング対象ユーザをグループリーダーユーザとして選択し、各グループリーダーユーザに対して、システム容量に基づいて、該グループリーダーユーザ以外の所定数のスケジューリング対象ユーザから、該グループリーダーユーザに対応するグループメンバーユーザを検索し、該グループリーダーユーザおよびその対応するグループメンバーユーザを用いて候補ユーザグループを構成し、システム容量が最大となる候補ユーザグループをスケジューリングユーザグループとして選択する、ことを含む。
【００２６】
ここで、前記少なくとも１つのスケジューリング対象ユーザをグループリーダーユーザとして選択することは、スケジューリング対象ユーザの総チャネル利得に基づいて、候補ユーザグループ数を決定し、チャネル利得が最大となる、候補ユーザグループ数に等しい個数のスケジューリング対象ユーザを、それぞれ各候補ユーザグループのグループリーダーユーザとして選択する、ことを含む。
【００２７】
ここで、前記スケジューリング対象ユーザの総チャネル利得に基づいて、候補ユーザグループ数を決定することは、前記スケジューリング対象ユーザをチャネルチャネル利得の降順にソートし、すべてのスケジューリング対象ユーザの総チャネル利得を算出し、
【数９】
0005597465.tif 000010
【００２８】
によって前記候補ユーザグループ数を決定し、ここで、Ｊは前記候補ユーザグループ数であり、且つＪは区間
【数１０】
0005597465.tif 000011
【００２９】
内の整数であり、Ｍは送信アンテナ数であり、
【数１１】
0005597465.tif 000012
【００３０】
はソート後のｉ番目のスケジューリング対象ユーザのチャネル利得であり、
【数１２】
0005597465.tif 000013
【００３１】
はすべてのスケジューリング対象ユーザの総チャネル利得であり、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは所定の閾値であり、その値の範囲が
【数１３】
0005597465.tif 000014
【００３２】
であり、Ｋはスケジューリング対象ユーザ数である、ことを含む。
【００３３】
ここで、前記該グループリーダーユーザ以外の所定数のスケジューリング対象ユーザから、該グループリーダーユーザに対応するグループメンバーユーザを検索し、該グループリーダーユーザおよびその対応するグループメンバーユーザを用いて候補ユーザグループを構成することは、グループメンバーユーザが決定されていないグループリーダーユーザから１つを現在のグループリーダーユーザとして選択するステップＢ１と、現在のグループリーダーユーザ以外のスケジューリング対象ユーザから、チャネル利得が最大となる所定数のスケジューリング対象ユーザを、現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合として選択するステップＢ２と、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のスケジューリング対象ユーザのチャネルベクトルと、対応の予備候補グループメンバー集合内の予備候補グループメンバーのチャネルベクトルとに基づいて、現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合から、現在選択される予備候補グループメンバーとして、最適な予備候補グループメンバーを選択するステップＢ３と、現在選択される予備候補グループメンバーによりシステム容量の増加をもたらす場合、現在選択される予備候補グループメンバーを、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループに追加して、予備候補グループメンバー集合から削除するステップＢ４と、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のグループメンバーユーザ数が最大ユーザ数に達していない場合、ステップＢ３に戻るステップＢ５と、を含む。
【００３４】
ここで、ステップＢ２において前記現在のグループリーダーユーザ以外のスケジューリング対象ユーザから、チャネル利得が最大となる所定数のスケジューリング対象ユーザを、現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合として選択することは、現在のグループリーダーユーザ以外の各スケジューリング対象ユーザそれぞれのチャネルベクトルと、現在のグループリーダーユーザのチャネルベクトルとを用いて、各スケジューリング対象ユーザに対応する一時行列を構成し、
各スケジューリング対象ユーザに対応する一時行列を直交分解し、直交分解して得られたユニタリ行列における各スケジューリング対象ユーザのチャネルベクトルの列番号がその対応の一時行列における列番号とそれぞれ同じである列を用いて、各スケジューリング対象ユーザに対応する直交チャネル利得値を算出し、前記所定数がＬであることを仮定し、直交チャネル利得値が最大となるＬ個のスケジューリング対象ユーザを、現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合として選択し、ここで、
【数１４】
0005597465.tif 000015
【００３５】
であり、Ｍは送信アンテナ数であり、Ｋはスケジューリング対象ユーザ数である、ことを含む。
【００３６】
ここで、ステップＢ３において前記現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のスケジューリング対象ユーザのチャネルベクトルと、対応の予備候補グループメンバー集合内の予備候補グループメンバーのチャネルベクトルとに基づいて、現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合から、現在選択される予備候補グループメンバーとして、最適な予備候補グループメンバーを選択することは、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のグループメンバーユーザのチャネルベクトルを用いて、第１補助行列
【数１５】
0005597465.tif 000016
【００３７】
を構成し、ここで、
【数１６】
0005597465.tif 000017
【００３８】
は前記グループメンバーユーザのチャネルベクトルであり、（＊）Ｔは括弧内の内容を転置することを表し、第１補助行列Ｂと、現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合内の各予備候補グループメンバーそれぞれのチャネルベクトル
【数１７】
0005597465.tif 000018
【００３９】
とを組合せて、第２補助行列
【数１８】
0005597465.tif 000019
【００４０】
を構成し、各第２補助行列を直交分解し、直交分解して得られたユニタリ行列における予備候補グループメンバーユーザのチャネルベクトルの列番号がその対応の第２補助行列における列番号とそれぞれ同じである列を用いて、各予備候補グループメンバーユーザに対応する直交チャネル利得値を算出し、直交チャネル利得値が最大となる予備候補グループメンバーユーザを、最適な予備候補グループメンバーとして選択する、ことを含む。
【００４１】
好ましくは、前記ステップＢ５は、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のグループメンバーユーザ数が最大ユーザ数に達した場合、グループメンバーユーザが決定されていないグループリーダーユーザが存在するかどうかを判断し、存在するとき、ステップＢ１に戻り、存在しないとき、前記システム容量が最大となる候補ユーザグループをスケジューリングユーザグループとして選択することを実行する、ことをさらに含む。
【００４２】
好ましくは、前記ステップＢ４は、現在選択される予備候補グループメンバーによりシステム容量の増加をもたらすことがない場合、前記グループメンバーユーザが決定されていないグループリーダーユーザが存在するかどうかを判断することを実行する、ことをさらに含む。
【００４３】
また、本発明は、比較的に低い複雑度で良好な性能を保証することができるマルチユーザスケジューリング装置を提供している。
【００４４】
本発明に係るマルチユーザスケジューリング装置は、少なくとも１つのスケジューリング対象ユーザをグループリーダーユーザとして選択するグループリーダー選択モジュールと、各グループリーダーユーザに対して、システム容量に基づいて、該グループリーダーユーザ以外の所定数のスケジューリング対象ユーザから、該グループリーダーユーザに対応するグループメンバーユーザを検索し、該グループリーダーユーザおよびその対応するグループメンバーユーザを用いて候補ユーザグループを構成する検索モジュールと、システム容量が最大となる候補ユーザグループをスケジューリングユーザグループとして選択する比較モジュールと、を含む。
【００４５】
ここで、前記グループリーダー選択モジュールは、スケジューリング対象ユーザの総チャネル利得に基づいて、候補ユーザグループ数を決定し、チャネル利得が最大となる、候補ユーザグループ数に等しい個数のスケジューリング対象ユーザを、それぞれ各候補ユーザグループのグループリーダーユーザとして選択する。
【００４６】
ここで、前記検索モジュールは、グループメンバーユーザが決定されていないグループリーダーユーザから１つを現在のグループリーダーユーザとして選択し、現在のグループリーダーユーザ以外のスケジューリング対象ユーザから、チャネル利得が最大となる所定数のスケジューリング対象ユーザを、現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合として選択する予備候補グループメンバー集合構成サブモジュールと、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のスケジューリング対象ユーザのチャネルベクトルと、対応の予備候補グループメンバー集合内の予備候補グループメンバーのチャネルベクトルとに基づいて、現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合から、現在選択される予備候補グループメンバーとして、最適な予備候補グループメンバーを選択し、現在選択される予備候補グループメンバーによりシステム容量の増加をもたらす場合、現在選択される予備候補グループメンバーを、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループに追加して、予備候補グループメンバー集合から削除し、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のグループメンバーユーザ数が最大ユーザ数に達していない場合、前記現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合から最適な予備候補グループメンバーを選択する処理に戻るグループメンバーユーザ決定サブモジュールと、を含む。
【００４７】
好ましくは、前記グループメンバーユーザ決定サブモジュールは、さらに、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のグループメンバーユーザ数が最大ユーザ数に達した場合、グループメンバーユーザが決定されていないグループリーダーユーザが存在するかどうかを判断し、存在するとき、前記予備候補グループメンバー集合構成サブモジュールに対し、前記グループメンバーユーザが決定されていないグループリーダーユーザから１つを現在のグループリーダーユーザとして選択することを実行するよう通知し、存在しないとき、候補ユーザグループを比較モジュールに提供する。
【００４８】
好ましくは、前記グループメンバーユーザ決定サブモジュールは、さらに、現在選択される予備候補グループメンバーによりシステム容量の増加をもたらすことがない場合、前記グループメンバーユーザが決定されていないグループリーダーユーザが存在するかどうかを判断することを実行する。
【００４９】
また、本発明は、比較的に低い複雑度で良好な性能を保証することができるマルチユーザビーム形成方法を提供している。
【００５０】
本発明に係るマルチユーザビーム形成方法は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法に基づいて、スケジューリングユーザグループを決定し、前記スケジューリングユーザグループ内の各ユーザを用いて、ゼロフォーシングに基づくビーム形成を行う、ことを含む。
【００５１】
また、本発明は、比較的に低い複雑度で良好な性能を保証することができるマルチユーザビーム形成装置を提供している。
【００５２】
本発明に係るマルチユーザビーム形成装置は、請求項９〜１３のいずれか１項に記載のグループリーダー選択モジュール、検索モジュールおよび比較モジュールと、前記比較モジュールで選択されたスケジューリングユーザグループ内の各ユーザを用いて、ゼロフォーシングに基づくビーム形成を行うビーム形成モジュールと、を含む。
【００５３】
好ましくは、前記装置が基地局に位置する。
【発明の効果】
【００５４】
上記の解決手段からわかるように、本発明では、各グループリーダーユーザに対して、所定数のスケジューリング対象ユーザのみを検索してグループメンバーユーザを決定するが、すべてのスケジューリング対象ユーザを走査する必要がない。したがって、貪欲法のマルチユーザスケジューリングに比べて、本発明では複雑度が大幅に低減され、特にスケジューリング対象ユーザが比較的に多い場合、この優位性がさらに明らかになる。また、本発明では、各グループリーダーユーザに対して、システム容量に基づいて、対応のグループメンバーユーザを検索して候補ユーザグループを構成してから、システム容量が最大となる候補ユーザグループをスケジューリングユーザグループとして選択する。このようなグループ分け処理は、グループダイバーシティを十分に利用することができるため、システム性能を十分に保証することができる。さらに、本発明のグループ分け処理、および検索されるスケジューリング対象ユーザ数の決定は、実際の必要に応じて配置することができ、柔軟性が比較的に高い。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】従来の貪欲法に基づくゼロフォーシングビーム形成方法のフローチャートである。
【図２】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３】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４】本発明の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である。
【図５】本発明の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である。
【図６】本発明の実施例に係るマルチユーザビーム形成装置の構成を示す図である。
【図７】ランダムビーム形成と、貪欲法に基づくビーム形成と、本実施例に係るビーム形成との性能の比較シミュレーション図である。
【図８】ランダムビーム形成と、貪欲法に基づくビーム形成と、本実施例に係るビーム形成との複雑度の比較シミュレーション図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
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。
【００５７】
本発明では、マルチユーザスケジューリングを行うとき、まず、少なくとも１つの候補ユーザグループを作成してから、作成された候補ユーザグループからシステム容量が最大となるグループを選択し、選択された候補ユーザグループ内のユーザをスケジューリングユーザとする。その後、スケジューリングユーザに基づいて、ゼロフォーシングに基づくビーム形成処理を行うことができる。
【００５８】
図２は、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。
【００５９】
ステップ２０１で、少なくとも１つのスケジューリング対象ユーザをグループリーダーユーザとして選択する。
【００６０】
ステップ２０２で、各グループリーダーユーザに対して、システム容量に基づいて、該グループリーダーユーザ以外の所定数のスケジューリング対象ユーザから、該グループリーダーユーザに対応するグループメンバーユーザを検索し、該グループリーダーユーザおよびその対応するグループメンバーユーザを用いて候補ユーザグループを構成する。
【００６１】
ステップ２０３で、システム容量が最大となる候補ユーザグループをスケジューリングユーザグループとして選択する。
【００６２】
図３は、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を示す。図３を参照すると、該装置は、少なくとも１つのスケジューリング対象ユーザをグループリーダーユーザとして選択するグループリーダー選択モジュールと、各グループリーダーユーザに対して、システム容量に基づいて、該グループリーダーユーザ以外の所定数のスケジューリング対象ユーザから、該グループリーダーユーザに対応するグループメンバーユーザを検索し、該グループリーダーユーザおよびその対応するグループメンバーユーザを用いて候補ユーザグループを構成する検索モジュールと、システム容量が最大となる候補ユーザグループをスケジューリングユーザグループとして選択する比較モジュールと、を含む。
【００６３】
以上の説明からわかるように、本発明では、各グループリーダーユーザに対して、所定数のスケジューリング対象ユーザのみを検索してグループメンバーユーザを決定するが、すべてのスケジューリング対象ユーザを走査する必要がない。したがって、貪欲法のマルチユーザスケジューリングに比べて、本発明では複雑度が大幅に低減され、特にスケジューリング対象ユーザが比較的に多い場合、この優位性がさらに明らかになる。また、本発明では、各グループリーダーユーザに対して、システム容量に基づいて、対応のグループメンバーユーザを検索して候補ユーザグループを構成してから、システム容量が最大となる候補ユーザグループをスケジューリングユーザグループとして選択する。このようなグループ分け処理は、グループダイバーシティを十分に利用することができるため、システム性能を十分に保証することができる。さらに、本発明のグループ分け処理、および検索されるスケジューリング対象ユーザ数の決定は、実際の必要に応じて配置することができ、柔軟性が比較的に高い。
【００６４】
以下、本発明の具体的な解決手段を詳しく説明する。
【００６５】
図４は、本発明の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である。図４を参照すると、該方法は下記のステップを含む。
【００６６】
ステップ４０１で、スケジューリング対象ユーザの総チャネル利得に基づいて、候補ユーザグループ数を決定する。
【００６７】
スケジューリング対象ユーザ数がＫであるとすると、本ステップでは、まず、スケジューリング対象ユーザをチャネル利得の降順にソートし、即ち、
【数１９】
0005597465.tif 000020
【００６８】
にする。ここで、
【数２０】
0005597465.tif 000021
【００６９】
はｉ番目のスケジューリング対象ユーザのチャネルベクトルであり、
【数２１】
0005597465.tif 000022
【００７０】
はソート後のｉ番目のスケジューリング対象ユーザのチャネルベクトルであり、（＊）Ｔは括弧内の内容を転置することを表し、ｒａｎｋｉｎｇ（＊）は括弧内の内容を降順にソートすることを表す。
【００７１】
その後、数式
【数２２】
0005597465.tif 000023
【００７２】
（ここで、
【数２３】
0005597465.tif 000024
【００７３】
）によってすべてのスケジューリング対象ユーザの総チャネル利得を算出する。ここで、Ｅはスケジューリング対象ユーザの総チャネル利得であり、
【数２４】
0005597465.tif 000025
【００７４】
はソート後のｉ番目のスケジューリング対象ユーザに対応するチャネル利得であり、（＊）Ｈは括弧内の内容を共役転置することを表し、
【数２５】
0005597465.tif 000026
【００７５】
は絶対値演算である。
【００７６】
仮に、候補ユーザグループ数はＪであり、Ｊは区間
【数２６】
0005597465.tif 000027
【００７７】
内の整数であり、Ｍは送信アンテナ数であるとすると、条件
【数２７】
0005597465.tif 000028
【００７８】
を満たすべきである。ここで、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは所定の閾値であり、その値の範囲が
【数２８】
0005597465.tif 000029
【００７９】
であり、Ｍは送信側である基地局の送信アンテナ数であり、Ｋはスケジューリング対象ユーザ数である。言い換えれば、前の（Ｊ−１）個のグループリーダーユーザのチャネル利得和はスケジューリング対象ユーザの平均チャネル利得と閾値との積より小さいが、すべてのグループリーダーユーザのチャネル利得和はスケジューリング対象ユーザの平均チャネル利得と閾値との積より大きい、という条件を満たすべきである。このような方式は、チャネル利得窓選択法と呼ぶことができる。シミュレーションによると、好ましくは、ここでの閾値Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄが１、５、１０に等しいようにしてもよい。
【００８０】
各候補ユーザグループに１つのみのグループリーダーユーザがあるため、候補グループリーダーユーザ数は候補ユーザグループ数に等しく、即ち、グループリーダーユーザ数もＪに等しい。
【００８１】
ステップ４０２で、チャネル利得が最大となる、候補ユーザグループ数に等しい個数のスケジューリング対象ユーザを、それぞれ各候補ユーザグループのグループリーダーユーザとして選択する。
【００８２】
ステップ４０１において、既にスケジューリング対象ユーザをチャネル利得によってソートしたので、本ステップでは、ソート後のスケジューリング対象ユーザから前のＪ個のユーザを選択するだけでよい。各選択されたユーザそれぞれは、１つの候補ユーザグループ内のグループリーダーユーザである。
【００８３】
ステップ４０３で、グループメンバーユーザが決定されていないグループリーダーユーザから１つを現在のグループリーダーユーザとして選択する。
【００８４】
ステップ４０４で、現在のグループリーダーユーザ以外のスケジューリング対象ユーザから、チャネル利得が最大となる所定数のスケジューリング対象ユーザを、現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合として選択する。
【００８５】
ここで、現在のグループリーダーユーザに対応するグループメンバーユーザの検索を開始していないため、その所属する候補ユーザグループには、１つのみのユーザ、即ち、現在のグループリーダーユーザが含まれる。現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループを
【数２９】
0005597465.tif 000030
【００８６】
で表すと、現在のグループリーダーユーザを該候補ユーザグループ内の１番目のグループメンバーユーザ
【数３０】
0005597465.tif 000031
【００８７】
と見なすことができるため、
【数３１】
0005597465.tif 000032
【００８８】
となる。
【００８９】
その後、現在のグループリーダーユーザ以外の各スケジューリング対象ユーザそれぞれのチャネルベクトルと、現在のグループリーダーユーザのチャネルベクトルとを用いて、各スケジューリング対象ユーザに対応する一時行列を構成し、具体的に、ｋ番目のスケジューリング対象ユーザに対応する一時行列は
【数３２】
0005597465.tif 000033
【００９０】
である。その後、各スケジューリング対象ユーザに対応する一時行列を直交分解する。例えば、ＱＲ分解の場合、
【数３３】
0005597465.tif 000034
【００９１】
となる。行列
【数３４】
0005597465.tif 000035
【００９２】
におけるｋ番目のスケジューリング対象ユーザのチャネルベクトルの列番号がその対応の一時行列における列番号と同じである列
【数３５】
0005597465.tif 000036
【００９３】
を用いて、ｋ番目のスケジューリング対象ユーザに対応する直交チャネル利得値
【数３６】
0005597465.tif 000037
【００９４】
を算出し、即ち、
【数３７】
0005597465.tif 000038
【００９５】
はユニタリ行列
【数３８】
0005597465.tif 000039
【００９６】
内の第２列である。最後に、所定数がＬであることを仮定し、直交チャネル利得値が最大となるＬ個のスケジューリング対象ユーザを、現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバーとして選択し、これらの予備候補グループメンバーによって現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合を構成し、ここで、
【数３９】
0005597465.tif 000040
【００９７】
であり、Ｍは送信アンテナ数であり、Ｋはスケジューリング対象ユーザ数である。
【００９８】
本ステップでは、予備候補グループメンバー集合を決定する処理は、実際に現在のグループリーダーユーザ以外のすべてのスケジューリング対象ユーザを、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ
【数４０】
0005597465.tif 000041
【００９９】
の直交空間に射影し、その中から射影が最も長いＬ個のスケジューリング対象ユーザを選択することである。
【０１００】
ステップ４０５で、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のスケジューリング対象ユーザのチャネルベクトルと、対応の予備候補グループメンバー集合内の予備候補グループメンバーのチャネルベクトルとに基づいて、現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合から、現在選択される予備候補グループメンバーとして、最適な予備候補グループメンバーを選択する。
【０１０１】
本ステップでは、実際に現在のグループリーダーユーザのグループメンバーユーザを選択し、ここで選択された予備候補グループメンバーは、後続のステップで当選が決定されると、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のグループメンバーユーザになる。
【０１０２】
具体的に、本ステップでは、まず、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のグループメンバーユーザのチャネルベクトルを用いて、第１補助行列
【数４１】
0005597465.tif 000042
【０１０３】
を構成し、第１補助行列Ｂと、現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合内の各予備候補グループメンバーそれぞれのチャネルベクトル
【数４２】
0005597465.tif 000043
【０１０４】
とを組合せて、第２補助行列
【数４３】
0005597465.tif 000044
【０１０５】
を構成する。ここで、
【数４４】
0005597465.tif 000045
【０１０６】
は前記グループメンバーユーザのチャネルベクトルであり、（＊）Ｔは括弧内の内容を転置することを表す。その後、各第２補助行列を直交分解し、ＱＲ分解を例として、
【数４５】
0005597465.tif 000046
【０１０７】
となる。ユニタリ行列
【数４６】
0005597465.tif 000047
【０１０８】
における予備候補グループメンバーユーザのチャネルベクトルの列番号がその対応の一時行列における列番号と同じである列
【数４７】
0005597465.tif 000048
【０１０９】
、即ち行列
【数４８】
0005597465.tif 000049
【０１１０】
における第ｉ列を用いて、各予備候補グループメンバーユーザに対応する直交チャネル利得値
【数４９】
0005597465.tif 000050
【０１１１】
を算出する。最後に、直交チャネル利得値が最大となる予備候補グループメンバーユーザを、最適な予備候補グループメンバーとして選択し、即ち、
【数５０】
0005597465.tif 000051
【０１１２】
にする。
【０１１３】
現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内の２番目のグループメンバー
【数５１】
0005597465.tif 000052
【０１１４】
を選択するとき、候補ユーザグループ内に含まれるグループメンバーユーザは現在のグループリーダーユーザのみであり、このときの第１補助行列は
【数５２】
0005597465.tif 000053
【０１１５】
であり、第２補助行列は
【数５３】
0005597465.tif 000054
【０１１６】
である。ここからわかるように、第２補助行列は即ち前述のステップ４０４における一時行列
【数５４】
0005597465.tif 000055
【０１１７】
であり、
【数５５】
0005597465.tif 000056
【０１１８】
はステップ４０４で算出された直交チャネル利得値である。現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内の３番目のグループメンバーユーザ
【数５６】
0005597465.tif 000057
【０１１９】
を選択するとき、候補ユーザグループに含まれるグループメンバーは現在のグループリーダーユーザおよび２番目のグループメンバーユーザ
【数５７】
0005597465.tif 000058
【０１２０】
であり、このときの第１補助行列は
【数５８】
0005597465.tif 000059
【０１２１】
であり、第２補助行列は
【数５９】
0005597465.tif 000060
【０１２２】
である。
【０１２３】
ステップ４０６〜４０７で、現在選択される予備候補グループメンバーによりシステム容量の増加をもたらすかどうかを判断し、現在選択される予備候補グループメンバーによりシステム容量の増加をもたらす場合、現在選択される予備候補グループメンバーを、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループに追加して、予備候補グループメンバー集合から削除してから、ステップ４０８に進み、現在選択される予備候補グループメンバーによりシステム容量の増加をもたらすことがない場合、ステップ４０９に進む。
【０１２４】
現在選択される予備候補グループメンバーを決定した後に、現在選択される予備候補グループメンバーに対応する直交行列
【数６０】
0005597465.tif 000061
【０１２５】
を用いて、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のグループメンバーユーザのシステム容量
【数６１】
0005597465.tif 000062
【０１２６】
、および現在選択される予備候補グループメンバーを該候補ユーザグループに追加した後のシステム容量
【数６２】
0005597465.tif 000063
【０１２７】
を算出する。ここで、
【数６３】
0005597465.tif 000064
【０１２８】
であり、
【数６４】
0005597465.tif 000065
【０１２９】
である。
【数６５】
0005597465.tif 000066
【０１３０】
である場合、現在選択される予備候補グループメンバーによりシステム容量の増加をもたらすことを表し、該予備候補グループメンバーを１つのグループメンバーユーザとして現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループに追加することができる。逆に、
【数６６】
0005597465.tif 000067
【０１３１】
である場合、該予備候補グループメンバーをグループメンバーユーザとして選択することがなく、そして、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループにグループメンバーユーザを追加することがなく、即ち、該候補ユーザグループのグループメンバーユーザの選択を終了する。
【０１３２】
ステップ４０８で、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のグループメンバーユーザ数が最大ユーザ数に達したかどうかを判断し、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のグループメンバーユーザ数が最大ユーザ数に達した場合、ステップ４０９に進み、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のグループメンバーユーザ数が最大ユーザ数に達していない場合、ステップ４０５に戻る。
【０１３３】
本実施例で、基地局の送信アンテナ数がＭであるため、本ステップにおける最大ユーザ数もＭに等しい。現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のグループメンバーユーザ数がＭに達した場合、現在のグループリーダーユーザに対するグループメンバーユーザの選択の終了を表す。
【０１３４】
ステップ４０９で、グループメンバーユーザが決定されていないグループリーダーユーザが存在するかどうかを判断し、存在する場合、ステップ４０３に戻り、存在しない場合、ステップ４１０に進む。
【０１３５】
グループメンバーユーザが決定されていないグループリーダーユーザが存在する場合で、前述のステップ４０３の現在のグループリーダーユーザの選択から、他のグループリーダーユーザのためにグループメンバーユーザを選択し、すべてのグループメンバーユーザが自分のグループメンバーユーザを有すると、本実施例での候補ユーザグループ全体の構成の完了を表す。
【０１３６】
ステップ４１０で、システム容量が最大となる候補ユーザグループをスケジューリングユーザグループとして選択する。
【０１３７】
すべての候補ユーザグループの構成が完了した後に、合計Ｊ個の候補ユーザグループが存在するため、システム容量の最大化を原則として、最適な候補ユーザグループを選択して、スケジューリングユーザグループとして決定する。
【０１３８】
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プロセスを終了する。
【０１３９】
その後、スケジューリングユーザグループ内の各ユーザを用いて、ゼロフォーシングに基づくビーム形成を行うことができる。具体的に、ビーム形成行列は
【数６７】
0005597465.tif 000068
【０１４０】
である。ここで、
【数６８】
0005597465.tif 000069
【０１４１】
はスケジューリングユーザグループであり、
【数６９】
0005597465.tif 000070
【０１４２】
はビーム形成行列であり、
【数７０】
0005597465.tif 000071
【０１４３】
はスケジューリングユーザグループ
【数７１】
0005597465.tif 000072
【０１４４】
に対応するチャネル行列である。
【０１４５】
本実施例のステップ４０３〜ステップ４０８における各候補ユーザグループの構成過程について、１つの候補ユーザグループの次に他の１つの候補ユーザグループの構成過程が実行されるシリアル方式を採用してもよいし、複数の候補ユーザグループの構成過程が一緒に実行されるパラレル方式を採用してもよい。
【０１４６】
図５は、本発明の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５を参照すると、該装置は、グループリーダー選択モジュールと、検索モジュールと、比較モジュールと、を含む。ここで、図３の検索モジュールを、予備候補グループメンバー集合構成サブモジュールとグループメンバーユーザ決定サブモジュールとに細分化する。
【０１４７】
具体的に、グループリーダー選択モジュールは、スケジューリング対象ユーザの総チャネル利得に基づいて、候補ユーザグループ数を決定し、チャネル利得が最大となる、候補ユーザグループ数に等しい個数のスケジューリング対象ユーザを、それぞれ各候補ユーザグループのグループリーダーユーザとして選択する。
【０１４８】
検索モジュール内の予備候補グループメンバー集合構成サブモジュールは、グループメンバーユーザが決定されていないグループリーダーユーザから１つを現在のグループリーダーユーザとして選択し、現在のグループリーダーユーザ以外のスケジューリング対象ユーザから、チャネル利得が最大となる所定数のスケジューリング対象ユーザを、現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合として選択する。検索モジュール内のグループメンバーユーザ決定サブモジュールは、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のスケジューリング対象ユーザのチャネルベクトルと、対応の予備候補グループメンバー集合内の予備候補グループメンバーのチャネルベクトルとに基づいて、現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合から、現在選択される予備候補グループメンバーとして、最適な予備候補グループメンバーを選択し、現在選択される予備候補グループメンバーによりシステム容量の増加をもたらす場合、現在選択される予備候補グループメンバーを、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループに追加して、予備候補グループメンバー集合から削除し、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のグループメンバーユーザ数が最大ユーザ数に達していない場合、前述の現在のグループリーダーユーザに対応する予備候補グループメンバー集合から最適な予備候補グループメンバーを選択する処理に戻る。該グループメンバーユーザ決定サブモジュールは、さらに、現在のグループリーダーユーザの所属する候補ユーザグループ内のグループメンバーユーザ数が最大ユーザ数に達した場合、グループメンバーユーザが決定されていないグループリーダーユーザが存在するかどうかを判断し、存在するとき、前記予備候補グループメンバー集合構成サブモジュールに対し、前記グループメンバーユーザが決定されていないグループリーダーユーザから１つを現在のグループリーダーユーザとして選択することを実行するよう通知し、存在しないとき、候補ユーザグループを比較モジュールに提供する。そして、グループメンバーユーザ決定サブモジュールは、さらに、現在選択される予備候補グループメンバーによりシステム容量の増加をもたらすことがない場合、前記グループメンバーユーザが決定されていないグループリーダーユーザが存在するかどうかを判断することを実行する。
【０１４９】
比較モジュールは、システム容量が最大となる候補ユーザグループをスケジューリングユーザグループとして選択する。
【０１５０】
図６は、本発明の実施例に係るマルチユーザビーム形成装置の構成を示す。図６を参照すると、該装置は、グループリーダー選択モジュールと、検索モジュールと、比較モジュールと、ビーム形成モジュールとを含む。グループリーダー選択モジュール、検索モジュール、比較モジュールは、前述の図３と図５における対応のモジュールと同じであるが、ビーム形成モジュールは、比較モジュールで選択されたスケジューリングユーザグループ内の各ユーザを用いて、ゼロフォーシングに基づくビーム形成を行う。
【０１５１】
本発明に係るマルチユーザスケジューリングおよびビーム形成処理はいずれも基地局で実行されるようにしてよい。
【０１５２】
図７は、ランダムビーム形成と、貪欲法に基づくビーム形成と、本実施例に係るビーム形成との性能の比較シミュレーション図である。ここでのシミュレーションパラメータについて、送信アンテナ数はＭ＝８であり、各ユーザの受信アンテナ数は１であり、プリコーディング方式はゼロフォーシング方式であり、スケジューリング対象ユーザ数はＫ＝１０〜１００であり、信号対雑音比は１０ｄＢであり、チャネルタイプはフラットフェージングチャネルである。
【０１５３】
図７を参照すると、四角印の線は貪欲法に基づくビーム形成を表し、黒丸印の線はランダムビーム形成を表し、短い縦線印の線は１つの候補ユーザグループの本実施例のビーム形成を表し、三角印の線は３つの候補ユーザグループの本実施例のビーム形成を表し、白丸印の線は７つの候補ユーザグループの本実施例のビーム形成を表す。図７からわかるように、本実施例のビーム形成方法は、ランダムビーム形成よりも性能がはるかに優れ、そして、候補ユーザグループ数が多いほど、全体のシステム容量が大きくなり、性能がよくなり、候補ユーザグループ数が７であるとき、その性能が既に貪欲法に基づくビーム形成方法に非常に近づくようになった。
【０１５４】
図８は、ランダムビーム形成と、貪欲法に基づくビーム形成と、本実施例に係るビーム形成との複雑度の比較シミュレーション図である。ここでのシミュレーションパラメータは、図７のシミュレーションパラメータと同じである。図８を参照すると、白丸印の線は従来の最適全数検索に基づくビーム形成を表し、短い縦線印の線は貪欲法に基づくビーム形成を表し、菱形印の線は１つの候補ユーザグループの本実施例のビーム形成を表し、黒丸印の線は３つの候補ユーザグループの本実施例のビーム形成を表し、いかなる印もない線は７つの候補ユーザグループの本実施例のビーム形成を表す。図８からわかるように、スケジューリング対象ユーザ数が同じである場合、本実施例のビーム形成方法の複雑度は候補ユーザグループ数の増加に伴って増加するが、候補ユーザ数が７であるときにも、本実施例のビーム形成方法の複雑度は、最適全数検索に基づくビーム形成方法および貪欲法に基づくビーム形成方法よりはるかに低い。
【０１５５】
以上のように、本実施例に係るマルチユーザスケジューリングおよびビーム形成方法では、グループ分けの考えが導入され、各候補ユーザグループを構成するとき、一部のみのスケジューリング対象ユーザを検索することで、複雑度が効果的に低減される。そして、グループ分け処理の実施により、グループダイバーシティを十分に利用することができ、複雑度を低減すると共にシステム性能を十分に保証することができ、また、実際の必要に応じて候補ユーザグループおよび予備候補ユーザ数の柔軟な配置を実現することができる。
【０１５６】
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】
0005597465.tif 000083
【図２】
0005597465.tif 000084
【図３】
0005597465.tif 000085
【図４】
0005597465.tif 000086
【図５】
0005597465.tif 000087
【図６】
0005597465.tif 000088
【図７】
0005597465.tif 000089
【図８】
0005597465.tif 000090