(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線セルラネットワークのユーザ（１１０、１１２、ｋ）をサービングするレート構成候補の決定に使用される、前記無線セルラネットワーク内の基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）を選択する方法であって、
前記基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）は、部分的再使用方式に従って動作し、該部分的再使用方式は、セル中央では基地局が同じ周波数で動作し、セルエッジ領域では前記基地局が隣接セルの周波数と異なる周波数で動作するように周波数を割り振り、
前記基地局は部分集合に分割され、前記部分的再使用方式は、別個の周波数をそれぞれの基地局部分集合に割り振り、各部分集合は、セルエッジ領域において同じ周波数が割り当てられた基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）を含み、
該方法は、
ユーザ（１１０、１２０、ｋ）ごとに、事前定義される基準に従って、各基地局部分集合から基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）をアクティブ基地局として選択することにより、アクティブ基地局集合を決定するステップを含み、アクティブ基地局は、前記事前定義される基準に従ってユーザがデータを受信する基地局であり、前記事前定義される基準は、ユーザ（１１０、１２０、ｋ）と基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）との間の通信を記述するパラメータを含み、
前記アクティブ基地局集合の前記アクティブ基地局により連続したタイムスロットでユーザ（１１０、１２０、ｋ）をサービングするが、単一のタイムスロットにおいて２つ以上の基地局によりサービングすることはない、無線セルラネットワーク内の基地局を選択する方法。
【請求項２】
１つの基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）が、各基地局部分集合からアクティブ基地局として選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パラメータは平均チャネル品質を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）は、該基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）に関連する前記パラメータが、前記基地局部分集合内の残りの全ての基地局と比較して最大／最小値を有する場合、アクティブ基地局として選択される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記アクティブ基地局集合のうちの少なくとも１つは、少なくとも２つのアクティブ基地局を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）ごとに、該基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）の全てのアクティブユーザ集合の集まりを決定することを更に含み、アクティブユーザ集合は、リソースブロックが割り当てられた基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）の前記ユーザ（１１０、１２０、ｋ）を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記アクティブ基地局集合は、前記ユーザ（１１０、１１２、ｋ）により決定され、前記基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）にフィードバックされるか、又は前記ユーザ（１１０、１１２、ｋ）から受信される、該ユーザ（１１０、１１２、ｋ）と前記基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）との間の通信を記述するパラメータに基づいてネットワークコントローラにより決定される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
各基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）において、該基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）を含む基地局部分集合ごとに最適化を実行することにより、レート構成候補を決定するステップと、
前記決定されたレート構成候補に従って前記基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）に前記リソースブロックを割り振るステップと、
を更に含み、
前記最適化は前記ユーザにより達成されるデータレートの加重和レート最適化を含み、該最適化は、
基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）ごとに、あらゆる基地局部分集合の前記加重和レート最適化を実行するステップと、
各基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）において適用されるネットワーク全体で最良の基地局部分集合を見つけるステップと、
を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
特定のセルに割り当てられた複数のユーザ（１１０、１１２、ｋ）が、該特定のセルの前記基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）と、異なる隣接セルの基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）とを含むアクティブ基地局集合を含むセルエッジユーザ（１１０、１１２、ｋ）である場合、該セルエッジユーザ（１１０、１１２、ｋ）は前記隣接セルに移され、前記特定のセルの前記基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）は活動を停止させられる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
コンピュータで命令を実行すると、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法を実行する該命令を含むコンピュータプログラム。
【請求項１１】
前記部分的再使用方式に従って動作する複数の基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）を含む無線セルラネットワークであって、該ネットワークが、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法に従って動作するように構成された、無線セルラネットワーク。
【請求項１２】
無線セルラネットワークの基地局であって、該無線セルラネットワークは、前記部分的再使用方式に従って動作する複数の基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）を含み、該基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）は少なくとも部分的に、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成される、基地局。
【請求項１３】
無線セルラネットワークのネットワークコントローラであって、該無線セルラネットワークは、前記部分的再使用方式に従って動作する複数の基地局（１０４、１０６、ｔ１、ｔ２）を含み、該ネットワークコントローラは少なくとも部分的に、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成される、ネットワークコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、マルチセルＭＩＭＯ通信ネットワーク（ＭＩＭＯ＝多入力多出力）のような無線セルラネットワークの分野に関する。より詳細には、本発明の実施の形態は、無線セルラネットワークの複数のユーザについて、該ユーザをサービングするレート構成候補の決定に使用される送信機を決定する方法に関する。更なる実施の形態は、無線セルラネットワーク並びにそのようなセルラ無線ネットワークの送信機及びネットワークコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
同じリソースブロック、例えば、同じ周波数で複数のユーザをサービングすることができる送信機を含む無線セルラネットワークの効率的な動作を検討する場合、同じ送信機によりサービングされるユーザ間の干渉を最適に調整することができる。例えば、セル間干渉をネットワーク性能に対する主な減少していく影響とすることができるように、複数アンテナ技法により提供される空間自由度を使用して、直交性を確立することができる。これは、セルラネットワークの小部分、より詳細にはセルラネットワークの２つのセル１００及び１０２を示す図１に概略的に示される。各セルは、基地局１０４、１０６を備える。セルエッジ１０８には、２つのユーザ機器１１０、１１２、例えば、セルラ電話が存在する。ユーザ機器１１０は、実線矢印１１４で示されるように、基地局１０４によりサービングされる。ユーザ機器１１２は、実線矢印１１６で示されるように、セル１０２の基地局１０６によりサービングされる。ユーザ機器１１０及び１１２は、セルエッジ１０８に存在することにより、点線矢印で概略的に示されるように、隣接セルの基地局から高いセル間干渉も受ける。
【０００３】
セル間干渉を効率的に管理するために、一般的な手法は「部分的再使用（ＦＲ）」である。この手法によれば、セルエッジにいるユーザは、最も支配的な干渉源が利用できない保護されたリソースブロック内でサービングされる。しかし、フェージングにより、主な干渉を生じさせる送信機も、サービング送信機となる潜在的な候補である。
【０００４】
更なる既知の手法は「動的セル選択」（ＤＣＳ）であり、この手法は、高速時間スケールでユーザを再割り当てすることにより、セル選択ダイバーシティから恩恵を受ける技法である。加えて、ＤＣＳは、ユーザを再割り当てして、負荷平衡を実行し、リソース利用をより効率的にすることを可能にする。
【０００５】
以下では、セルラネットワークのダウンリンクを検討する。セルラネットワークは、送信機アレイの集合Ｔ、すなわち、
【数１】
0005562485.tif 000002
と、カバーエリア全体に分散したユーザの集合Ｋ、すなわち、
【数２】
0005562485.tif 000003
とを含む。固定され事前定義されるアンテナパターンを使用することにより、複数、通常は３つ又は６つの送信アレイを同じサイトに搭載して、セクタを形成することができる。ユーザｋごとに、送信機集合Ｔｋが仮定され、この集合Ｔｋから、ユーザは基準信号を受信し復号することができる。集合Ｔｋ内のあらゆる送信機ごとに、ユーザは長期平均品質、例えば、ＬＴＥでの「基準信号受信品質」（ＲＳＲＱ）のスカラーインジケーターｕｋｔを計算する。集合Ｔｋ内の送信機は、データをユーザｋに送信するために適した候補を表すが、最も支配的な干渉源も表す。あらゆるユーザは、レートベクトル
【数３】
0005562485.tif 000004
で記述される或る送信重みでサービングされる。ユーザのレート
【数４】
0005562485.tif 000005
は、共有リソース及び干渉により結合され、達成可能なレート領域Ｒにより普遍的にモデリングされる。ユーティリティＵ（ｒ）が、レートベクトルを実数にマッピングすることによりシステム性能を測定する。すなわち、
【数５】
0005562485.tif 000006
である。この１つの既知の例は非特許文献１に記載されるネットワーク全体の比例公平である。
【数６】
0005562485.tif 000007
【０００６】
ネットワークの効率的な動作点は、以下の最適化問題：
【数７】
0005562485.tif 000008
の解により与えられる。
【０００７】
１つの周波数再使用が、現在及び将来のネットワークの仕様により要求されるデータレートを達成するために望ましい（例えば、将来のネットワークは、多種多様なサービスを提供するであろう）。しかし、普遍的な再使用を用いるネットワークでは、セルエッジユーザは、高いセル間干渉によりサービスから排除されるおそれがある。普遍的な再使用率とより高い再使用率との組み合わせであるハイブリッド方式、いわゆる部分的再使用が、非特許文献２に記載されている。
【０００８】
部分的再使用手法の基礎をなす原理を、小さな３つのセクタに分けられたセルラネットワークに基づいて図２に関して以下に説明する。図２（ａ）はセルラネットワークを示し、セルラネットワークはセル１〜９を含み、各セルはそれぞれの送信機を備える。図２（ｂ）では、セル内の各送信機が使用するリソースブロック、例えば周波数が示される。各送信機１〜９は、セル中央では同じ周波数で動作するが、セルエッジ領域では、異なるリソースブロック、より詳細には、隣接セルのリソースブロックとは異なるリソースブロック（周波数）が提供される。さらに、図２（ａ）からわかるように、６人のユーザ（ユーザ機器１〜６を参照）が現在ネットワーク内にいると仮定する。したがって、ネットワークは９つの送信機を備え、すなわち、Ｔ＝｛１，...，９｝であり、６人のユーザを含み、すなわち、Ｋ＝｛１，２，３，４，５，６｝である。１つの再使用（図２（ｂ）参照）は非協調的な方式であり、これに従って、全ての送信機Ｔ（１１）＝Ｔが同じリソースブロックでアクティブである。３つの再使用を得るためには、隣接セクタが非アクティブであるか、又は干渉しないように、送信機集合Ｔ（３１）＝｛１，４，７｝、Ｔ（３２）＝｛２，５，８｝、及びＴ（３３）＝｛３，６，９｝が別個のリソースブロックでアクティブである。図２（ｃ）は、時間の経過に伴う図２（ａ）のネットワークでの異なるリソースブロックである周波数の使用を示す。わかるように、送信機集合Ｔ（３１）＝｛１，４，７｝、Ｔ（３２）＝｛２，５，８｝、及びＴ（３３）＝｛３，６，９｝は、隣接セクタが干渉しないように、それぞれのタイムスロット内でアクティブである。
【０００９】
従来の手法は通常、送信機が送信電力を或る閾値未満に保つか否かを知らせる各リソースブロックのプライマリインジケーターを基礎とする。隣接セルのインジケーターをスケジューリングアルゴリズムで使用することができる。例えば、部分的再使用は、高い干渉を有するセルエッジのユーザ又はリソースブロックのスケジューリングを回避することにより、暗黙的に実施することができる。アクティブリソース制御及び中央集中型の調整により実施される部分的再使用の動的調整方式の例は、単一ユーザシステムについては非特許文献３に記載されており、マルチユーザシステムについては非特許文献４に記載されている。この手法は、Ｒについて適した記述に基づいて上記式により与えられる最適化を解こうとする。
【００１０】
上述したように、部分的再使用手法に加えて、動的セル選択手法も当該技術分野において既知である。既存のネットワークは通常、平均チャネル品質に基づくセル（送信機）選択方式を使用する。ユーザｋのアクティブな送信機ａｋは、
【数８】
0005562485.tif 000009
として選択することができる。
【００１１】
高速スケールで動作するセル選択は「高速セルサイト選択」（ＦＣＳＳ）であり、ＨＳＤＰＡ用に提案されている。ＦＣＳＳでは、ユーザは、瞬時チャネル状態に基づいて最良の送信機を選ぶ。しかし、ユーザは一般に、セルの負荷を認識しないため、負荷平衡はネットワーク側での調整が必要である。可能な実施は、ユーザがより低い負荷のセルを選択するように、過負荷セルの基準信号を操作することである。この手法は、正確なセル状態情報を必要とする将来の無線ネットワークに適しないおそれがある。セル選択を用いる負荷認識型（load-aware：負荷感応型）協調型スケジューラを使用する手法が、非特許文献５に記載されている。この手法によれば、干渉管理はＣＤＭＡの電力制御により実施される。非特許文献６には、セル選択を直接制御する代わりに、ユーザが低負荷セルに移るように、各セルのスケジューラを操作する分散手法が記載されている。スケジューラ（ひいては暗黙的セル選択方式）は、セル間干渉を認識するが、セル間干渉はアクティブに管理されない。
【００１２】
将来の無線システムでは、ＦＣＳＳは協調マルチポイント（ＣｏＭＰ）フレームワーク内にあると考えられ、「動的セル選択」（ＤＣＳ）と呼ばれる。単一ユーザＬＴＥ−ＡシステムのＤＣＳ方法は、非特許文献７に記載されている。干渉調整は、セルミューティングにより実施され、これはＦＲの特殊な形態として解釈することができる。
【００１３】
ＤＣＳの主な利点は、独立したフェージングによるセル選択ダイバーシティからの利益と、セルが輻輳状態にある場合にユーザを隣接セルに移してオフロード（負荷軽減）することができるということとである。しかし、ハンドオーバーの場合においてユーザデータを送信器間で通信する必要がある場合、又は複数の送信機においてユーザデータを利用可能とする必要がある場合、調整及びユーザデータ分配のための追加のコストがある。
【００１４】
以下で、ＬＴＥリリース８により提供される干渉及び負荷管理を検討する。通常、ダウンリンク送信機調整は、標準規格の一部ではなく、調整方式に使用すべきシグナリングのみが指定される。ＬＴＥリリース８は、非特許文献８に記載されている。ＬＴＥでのセル間干渉調整は、例えば、レーア再構成を用いてセル計画を提供することにより、静的とすることもできするし、半静的とすることもでき、これは通常、数秒以上の時間スケールで実行される。そのような半静的干渉調整は大方、リソースブロックに関する単純な「オン−オフ」マスクにより実行される。ダウンリンクの標準化されたシグナリングは、送信機が送信電力を或る閾値未満に保つか否かを知らせる各リソースブロックの「相対的狭帯域送信電力」（ＲＮＴＰ）インジケーターである。隣接セルのＲＮＴＰインジケーターをスケジューリングアルゴリズムで使用して、例えば、高い干渉を有するリソースブロックのセルエッジユーザのスケジューリングを回避することができ、これはＦＲを実施する可能な方法である。
【００１５】
ＬＴＥでは、ハンドオーバーは、
−品質に基づくハンドオーバー：隣接送信機が、現在のサービング送信機の品質よりも良好なチャネル品質を提供する場合、
−負荷に基づくハンドオーバー：負荷平衡のためにネットワークにより実行され、セルが輻輳状態にある場合、幾人かのユーザを隣接送信機に移すことができる、
を含む幾つかの理由で開始することができる。
【００１６】
数秒程度の頻度で動作する、負荷不均衡を検出する長期メカニズムを使用して、セル間にハンドオーバーオフセット値を構成することができる。ＬＴＥにおいて、ユーザデータが複数の送信機において利用可能でなく、ハンドオーバー中に新しいアクティブ送信機に移されるため、高速セル選択は、アクティブに阻止される。負荷認識型の拡張干渉管理を可能にするには、追加で、別個の負荷表示手順を利用して、数１０ミリ秒程度で負荷情報を交換する。
【００１７】
非特許文献９には、干渉情報を用いる柔軟動的再使用分割（ＦＤＲＰ−ＷＩ：flexible dynamic reuse partitioning with interference information）と呼ばれる、ＲＰ（再使用分割）技法を柔軟に使用するネットワークに基づくＤＣＡ（動的チャネル割り当て）方式が記載されている。チャネルは全ての着呼に開かれ、各領域のチャネル事前割り振りは必要ない。チャネル割り当てが共通チャネル干渉制約を満たす限り、いかなる領域からのいかなるユーザも任意のチャネルを使用することができる。この方式は、干渉セルで使用されるチャネルの可用性への割り当てチャネルの影響を最小化し、全体の再使用距離を低減することを目的とする。静止ユーザを有するＦＤＲＰ−ＷＩ及び移動ユーザを有するＦＤＲＰ−ＷＩの両方について説明する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】F. P. Kelly、A. K. Maulloo、及びD. K. H. Tan、「Rate control for communication networks: shadow prices, proportional fairness and stability」、Journal of the Operational Research Society, vol. 49, no. 3, pp. 237-252, 1998
【非特許文献２】S. W. Halpern、「Reuse partitioning in cellular systems」、33rd IEEE Vehicular Technology Conference, 1983, vol. 33, pp. 322-327, May 1983
【非特許文献３】M. Rahman及びH. Yanikomeroglu、「Enhancing cell-edge performance: a downlink dynamic interference avoidance scheme with inter-cell coordination」、IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 9, no. 4, pp. 1414-1425, 2010
【非特許文献４】A. Dotzler、W. Utschick、及びG. Dietl、「Fractional reuse partitioning for MIMO networks」、Proc. IEEE Global Telecommunications Conference (GLOBECOM 2010), Dec. 2010
【非特許文献５】S. Das、H. Viswanathan、及びG. Rittenhouse、「Dynamic load balancing through coordinated scheduling in packet data systems」、Proc. 22nd Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies (INFOCOM 2003), vol. 1, Apr. 2003, pp. 786-796
【非特許文献６】A. Sang、X. Wang、M. Madihian、及びR. Gitlin、「Coordinated load balancing, handoff/cellsite selection, and scheduling in multi-cell packet data systems」、Wireless Networks, vol. 14, pp. 103-120, 2008
【非特許文献７】M. Feng、X. She、L. Chen、及びY. Kishiyama、「Enhanced dynamic cell selection with muting scheme for DL CoMP in LTE-A」、Proc. IEEE 71st Vehicular Technology Conference (VTC 2010-Spring), 2010, pp. 1-5
【非特許文献８】S. Sesia、I. Toufik、及び M. Baker、「LTE, The UMTS Long Term Evolution: From Theory to Practice」、Wiley, Apr. 2009
【非特許文献９】CHEN S L他、「Dynamic Channel Assignment with Flexible Reuse Partitioning in Cellular Systems」、2004 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMMUNICATIONS; ICC 2004; 20-24 JUNE 2004, PARIS, IEEE OPERATIONS CENTER, PISCATAWAY, NJ, USA, vol.7, 20 June 2004, pages 4275-4279
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の目的は、複数のユーザをサービングする無線セルラネットワークにおける送信機の連携のための改良された手法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この目的は、請求項１に記載の方法、請求項１２に記載の無線セルラネットワーク、請求項１３に記載の無線セルラネットワークの送信機、及び請求項１４に記載の無線セルラネットワークのネットワークコントローラにより達成される。
【００２１】
本発明の実施の形態は、無線セルラネットワークの複数のユーザについて、該ユーザをサービングするレート構成候補の決定に使用される無線セルラネットワークの送信機を決定する方法であって、該無線セルラネットワークの送信機は、別個のリソースブロックをそれぞれの送信機区分に割り振る部分的再使用方式に従って動作し、各区分は、同じリソースブロックが割り当てられた送信機を含み、該方法は、ユーザごとに、事前定義される基準に従って各送信機区分から送信機をアクティブ送信機として選択することにより、アクティブ送信機集合を決定することを含む、方法を提供する。
【００２２】
実施の形態によれば、送信機は、動的セル選択方式に従ってアクティブ送信機であると決定され、１つの送信機を各送信機区分からアクティブ送信機として選択することができる。
【００２３】
実施の形態によれば、事前定義される基準は、ユーザと送信機との間の通信を記述するパラメータを含み、パラメータは平均チャネル品質を含むことができる。該送信機は、送信機に関連するパラメータが、送信機区分内の残りの全ての送信機と比較して最大／最小値を有する場合、アクティブ送信機として選択することができる。
【００２４】
実施の形態によれば、アクティブ送信機集合のうちの少なくとも１つは、少なくとも２つのアクティブ送信機を含む。
【００２５】
実施の形態によれば、本方法は、送信機ごとに、該送信機の全てのアクティブユーザ集合の集まりを決定することを更に含み、アクティブユーザ集合は、リソースブロックが割り当てられた送信機のユーザを含む。
【００２６】
実施の形態によれば、アクティブ送信機集合は、ユーザにより決定され、送信機にフィードバックされるか、又はユーザから受信される、該ユーザと送信機との間の通信を記述するパラメータに基づいてネットワークコントローラにより決定される。
【００２７】
実施の形態によれば、本方法は、各送信機において、該送信機が一部分である送信機区分ごとに最適化を実行することにより、レート構成候補を決定することと、決定されたレート構成候補に従って送信機にリソースブロックを割り振ることと、を更に含む。最適化は加重和レート最適化を含むことができ、該最適化は、送信機ごとに、あらゆる区分の加重和レート最適化を実行することと、各送信機において適用される最良のネットワーク全体区分を見つけることと、を含むことができる。本方法は、収束チェックを実行することと、収束チェックが否定の場合、加重和レート最適化の重みを更新することと、前のステップを繰り返すこととを更に含むことができる。
【００２８】
実施の形態によれば、最良のネットワーク全体にわたる区分を見つけることは、ネットワークコントローラにより決定され、ネットワークコントローラは、各送信機から加重和レート最適化結果を受信し、収束チェックを実行し、必要な場合には重みを更新し、最終リソース割り振り及びレート割り当てを送信機に、又はあらゆる送信機により通信し、各送信機は、加重和レート最適化結果を他の全ての送信機から受信し、収束チェック、必要な場合の重みの更新、並びに最終リソース割り振り及びレート割り当てのためのメッセージが、送信機間で交換される。
【００２９】
実施の形態によれば、特定のセルに割り当てられた複数のユーザが、該特定のセルの送信機と、異なる隣接セルの送信機とを含むアクティブ送信機集合を含むセルエッジユーザである場合、該セルエッジユーザは隣接セルに移され、特定のセルの送信機は活動を停止させられる。
【００３０】
本発明の実施の形態は、コンピュータで命令を実行すると、本発明の実施の形態による方法を実行する該命令を含むコンピュータプログラム製品を提供する。
【００３１】
本発明の実施の形態は、部分的再使用方式に従って動作する複数の送信機を含む無線セルラネットワークであって、本発明の実施の形態による方法に従って動作するように構成された、無線セルラネットワークを提供する。
【００３２】
本発明の実施の形態は、無線セルラネットワークの送信機であって、該無線セルラネットワークは、部分的再使用方式に従って動作する複数の送信機を含み、該送信機は少なくとも部分的に、本発明の実施の形態による方法を実行するように構成される、送信機を提供する。
【００３３】
本発明の実施の形態は、無線セルラネットワークのネットワークコントローラであって、該無線セルラネットワークは、部分的再使用方式に従って動作する複数の送信機を含み、該ネットワークコントローラは少なくとも部分的に、本発明の実施の形態による方法を実行するように構成される、ネットワークコントローラを提供する。
【００３４】
本発明の実施の形態は、多入力多出力（ＭＩＭＯ）セルラネットワークにおけるダウンリンク送信のための部分的再使用による干渉調整を用いる負荷認識型動的セル選択方式を提供する。ネットワークの性能増大のために、干渉は部分的再使用及び動的セル選択により入念に管理され、これはセル間の負荷平衡に役立つ。それにより、本発明の実施の形態は、部分的再使用及び動的セル選択が統合され、協働する、送信機を連携させる新規の手法を提供する。
【００３５】
本発明は、マルチユーザシステムの効率的な動作には、好ましくない位置にいるユーザが、隣接送信機により使用されていないリソースブロックに基づいてサービングされるようなリソースの割り当てが必要であり、加えて、高速スケールでの負荷平衡が、干渉管理と一緒に実行されるべきであることの発見に基づく。これによって、セルのいかなる非対称負荷も回避することが可能となり、ネットワークの負荷輻輳を回避し、これはより高い全体性能に繋がる。無線セルラネットワークの効率的な動作は、ＦＲ及びＤＣＳのための高度な方法により確立され、ＦＲ及びＤＣＳは、好ましい実施の形態によれば、協働し、それにより、ネットワーク性能を向上させる。従来の手法では、ＦＲは多くの場合、中央制御ユニット又は分散型手法のいずれかによりユーザ割り当てによって実施され、二進インジケーター及び制限リストが交換され交渉され、次に、スケジューリング判断において検討される。マルチユーザシステムの場合、１つのセル内のユーザは、同じ干渉送信機により実施されないため、インジケーターマップを併合する必要があり、これは、多くのリソースブロックをブロックし、リソースの非効率的な使用に繋がるおそれがある。
【００３６】
一般に、既知の試みは、同じ送信機のユーザの送信レートが相互依存するマルチユーザシステムには適しない。したがって、本発明の手法によれば、非特許文献４に記載のマルチユーザシステムにおけるＦＲのための方法は、ＤＣＳにより補強される。単一ユーザシステムの場合、ＤＣＳは、中央で解かれるユーザ割り当て問題内に含めることができる。代替的に、送信機は、ユーザのハンドオーバー閾値を保持し交渉することができる。非特許文献６では、中央調整されるセルブリージングは、ハンドオーバーパラメータを明示的に操作することなく、ユーザのハンドオーバー及び輻輳の少ないセルをもたらす。したがって、当該技術分野において既知の上述した最も興味深い手法は、マルチユーザシステムには適用できないため、マルチユーザシステムの場合、ＦＲと統合する負荷認識型ＤＣＳ方式が欠けている。
【００３７】
したがって、第１の態様によれば、本発明の実施の形態は、ユーザをサービングするレート構成候補の決定に使用される、無線セルラネットワーク内の送信機を選択する新規の方法を提供する。本発明による手法は、ユーザごとに、単一のアクティブ送信機のみが決定されるのではなくむしろ、部分的再使用方式から開始される場合、全ての可能なアクティブ送信機が「アクティブ送信機集合」として決定されるように、部分的再使用と動的セル選択との有利な効果を組み合わせる。
【００３８】
第１の態様から生じる更なる態様によれば、明示的なセル選択メカニズムは必要ない。むしろ、第２の態様によれば（ユーザについて決定されたアクティブ送信機集合に基づき）、構成候補は、例えば、ＷＳＲ最適化（ＷＳＲ＝加重和レート）を適用することにより決定され、リソース及びレートは、セル選択がリソース及びレートの割り当てにより本質的に実行されるように割り振られる。
【００３９】
本発明による手法の更なる態様は、第２の態様による最適化及び割り振りプロセス中のシグナリングの詳細に関する。
【００４０】
また更なる態様は、送信機をミューティングして、過度の干渉を回避する可能性に関する。これによって、同時にエネルギー節約が可能になる。これは、第１の態様による手法が、ユーザについて複数のアクティブ送信機を決定し、割り当てられたセル内のユーザを隣接セルの送信機によりサービングすることができる場合、送信機ののうちの１つをミュートして、それにより、ユーザが割り当てられたセルの送信機がもはや必要なく、該送信機を切り離すことができる可能性を提供するため、可能である。
【００４１】
本発明の実施形態について、添付図面を参照してこれより説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】セルラネットワークの小部分を示す。
【図２（ａ）】小さな３つのセクタに分けられたセルラネットワークを示し、図２（ａ）はセルラネットワークを示す図である。
【図２（ｂ）】小さな３つのセクタに分けられたセルラネットワークを示し、図２（ｂ）はセル内のそれぞれの送信機が使用するリソースブロックを示す図である。
【図２（ｃ）】小さな３つのセクタに分けられたセルラネットワークを示し、図２（ｃ）は、時間の経過に伴う、図２（ａ）のネットワーク内での異なるリソースブロック、例えば、周波数の使用を示す図である。
【図３】式（１．２）を解く最終アルゴリズムを示す。
【図４】アクティブ集合の直接フィードバックに関連するシグナリングのメッセージシーケンスチャートである。
【図５】アクティブ集合の中央計算のメッセージシーケンスチャートである。
【図６】従来の部分的再使用方式のみを使用するときにユーザが利用可能なリソースを図２（ａ）のネットワークに関して示す図である。
【図７】部分的再使用と動的セル選択とを組み合わせた本発明による手法を適用するときにユーザが利用可能なリソースを示す図である。
【図８】本発明による手法に従って決定されるアクティブユーザ集合を示す表を示す。
【図９】送信機が利用可能なユーザを示す表を示す。
【図１０】図３のアルゴリズムをより詳細に示す。
【図１１】図２（ａ）に示される例示的なネットワークにおけるユーザのための送信機の高速再選択を示す表である。
【図１２】本発明の実施形態による中央集中型の動的セル選択のシーケンス図を示す。
【図１３】動的セル選択の分散型手法のシーケンス図を示す。
【図１４】シミュレーションパラメータを示す表である。
【図１５】比例公平ユーティリティにより測定されたネットワーク性能のグラフを示す。
【図１６】ユーザスペクトル効率のグラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明の実施形態は、ＦＲ（部分的再使用）と負荷認識型ＤＣＳ（動的セル選択）との統合手法であるセルラネットワークのダウンリンクの新規の送信機調整方法を提供する。ＦＲを実施するメカニズムは、例えば、非特許文献４に記載されており、これは、部分的ＦＲを確立することができるように、送信機の事前定義された区分を用いる方法を紹介している。送信機区分への実現可能な全てのリソース割り振り及び送信機によりサービングされる複数ユーザ間のレート割り当てが、達成可能なレート領域Ｒを構成し、本発明による手法によれば、反復アルゴリズムが、式（１．２）において上記で与えられた最適化を解くのに使用される。このアルゴリズムは、これらの点の凸結合として解を見つけることができるまで、構成候補集合を計算する。解は、各構成候補が、凸結合の係数に関連するリソースの部分に適用されるようなリソース割り振りにより確立される。構成候補は、一連の加重和レート（ＷＳＲ）最適化により見つけられ、該最適化において重みはユーティリティに応じて更新される。
【００４４】
ＤＣＳを可能にするために、従来技術の手法とは対照的に、ユーザごとにアクティブ送信機集合が（１つのアクティブ送信機の代わりに）使用され、ＦＲのために定義された送信機区分に基づいてこの集合を選択するメカニズムが適用される。適した基準、例えば、平均チャネル品質に従って、各送信機区分から最大で１つの送信機が、潜在的なアクティブ送信機として選択される。非特許文献６に記載のように、明示的な選択規則は与えられず、その代わり、セル（送信機）選択は、構成候補の構造及び続くリソース割り振りの直接的な結果である。
【００４５】
非特許文献４に記載の方法と同様に、構成候補は、ＷＳＲ最適化及び全ての送信機区分間の競争によって見つけられる。しかし、従来技術の手法に加えて、本発明の実施形態によれば、あらゆる送信機が、その送信機が属する送信機区分ごとにＷＳＲを実行する手法が提供され、更なる態様によれば、点候補を計算するシグナリングも説明される。ＷＳＲ最大化が、ユーザ選択を自動的に実行し、チャネル状況が悪すぎる場合、及び送信機が過負荷の場合、ユーザをドロップすることを可能にする。これは、他の送信機へのチャネル状況が十分に良好であり（その他のユーザのチャネル状況に対して）、かつその送信機がユーザをサービングするのに利用可能なリソースを有する場合のみ、再選択が行われることを保証する。
【００４６】
ユーザは、送信機区分ごとに異なるアクティブ送信機を有することができ、解は、構成の組み合わせにより見つけられるため、再選択が可能である。しかし、アクティブ送信機集合及びリソース割り振りを構築するするメカニズムは、リソースブロック、例えば、タイムスロット内で、ユーザが単一の送信機のみによりサービングされることを保証する。ＤＣＳのためのアクティブ送信機集合は、ＦＲと統合するように選ばれる。明示的な選択規則が必要ないため、ユーザのハンドオーバー閾値を交渉し保持する必要がない。その代わり、送信戦略が、送信機でのＷＳＲ最適化（マルチユーザスケジューリング）により計算され、送信機間のリソース割り振り及び重み更新の調整のために生じるオーバーヘッドはごく僅かである。加えて、実施形態によれば、ＤＣＳ手法は、より大きな柔軟性がダウンリンク調整に提供されるように、干渉管理に結び付けられる。例えば、セルエッジユーザは隣接セルに移すことができ、送信機を一時的に切り離して、これらのユーザに干渉しないようにすることができる。
【００４７】
したがって、本発明の実施形態の主な寄与は、
−ユーザごとにアクティブ送信機を選択する手法、
−各送信機で加重和レート最適化を実行することにより構成候補を計算する手法、
−リソース割り振りと重み更新とを調整するシグナリング方法、
−過度の干渉を回避して、エネルギー節約を可能にする送信機のミューティング
である。
【００４８】
以下に、部分的再使用の定義を説明する（非特許文献４も参照）。再使用因子集合
【数９】
0005562485.tif 000010
は、利用可能であるとみなされ、再使用パターンは以下のように定義される。
【００４９】
定義１：因子ｎ∈Ｎを有する再使用パターンが、送信機Ｔを全体でＴ（ｎ１）...Ｔ（ｎｎ）となる部分集合に分割することにより与えられる。
【数１０】
0005562485.tif 000011
となるような部分ｆ（ｎ１），...，ｆ（ｎｎ）により与えられる直交リソースが各部分集合に割り当てられ、式中、ｆｎは因子ｎに割り当てられる総リソースの一部分である。
【００５０】
通常、パターンは、部分集合Ｔ（ｎｉ）内の送信機が地理的に隔てられ、したがって、経路損失による減衰により、干渉が低減するように設計される。１つの再使用パターン内のユーザレートの相互依存性は、達成可能レート領域Ｒ（ｎｉ）により記述される。再使用パターンへのリソースの動的割り振りは、以下のように公式に定義される部分的再使用として既知である。
【００５１】
定義２：
【数１１】
0005562485.tif 000012
であり、それぞれ、
【数１２】
0005562485.tif 000013
であるような
【数１３】
0005562485.tif 000014
の動的割り当てが、部分的再使用と呼ばれる。
【００５２】
ネットワークの動作点
【数１４】
0005562485.tif 000015
は、リソース割り振り
【数１５】
0005562485.tif 000016
及びレート割り当て
【数１６】
0005562485.tif 000017
により決定される。これらの定義に基づいて、ネットワークの効率的な動作点は、以下の最適化問題の解として見つけることができる。
【数１７】
0005562485.tif 000018
【００５３】
式（１．３）は、複数の物理層モードをスケジューリングすることにより達成される達成可能レート領域Ｒ
【数１８】
0005562485.tif 000019
を暗示し、これによって、式（１．２）と同じ構造である公式が得られる：
【数１９】
0005562485.tif 000020
【００５４】
Ｒが凸であり（これは、適用されるモデルでの定義により真である）、かつユーティリティが全てのユーザレートにおいて同時に凹（jointly concave）であるという仮定の下で、図３に示されるアルゴリズム１を利用して問題を解くことができ、これは、非特許文献４にも記載されている。
【００５５】
非特許文献４からも導出可能な部分的再使用の定義の上述した概説に続き、本発明の実施形態による第１の態様を説明する。最新技術の方法とは対照的に、本発明の実施形態によれば、明示的なセル（送信機）選択メカニズムがない。その代わり、選択は本質的に、リソース割り振り及びレート割り当てにより実行される。動的選択から恩恵を受けることができるユーザは、セルエッジ又はセル境界にいるユーザであり、したがってまた、隣接送信機からの大きな干渉を受けているユーザであり、そして隣接送信機は、送信のための候補である送信機である。リソースブロックが部分集合Ｔ（ｎｉ）内の送信機に割り当てられる場合、ユーザが潜在的にデータを受信することができる送信機は「アクティブ送信機」と呼ばれ、
【数２０】
0005562485.tif 000021
により決定され、ユーザｋのアクティブ送信機の集合は、
【数２１】
0005562485.tif 000022
である。
【００５６】
送信機ａ（ｎｉ），ｋの割り当ては、加重和レート最適化により見つけられた構成候補
【数２２】
0005562485.tif 000023
へのリソース割り振りの結果であり、ｃ（ｎｉ），ｋ＞０である。ネットワークの観点から、リソースブロックがパターン（ｎｉ）に割り当てられた場合の送信機ｔのユーザ候補集合は、
【数２３】
0005562485.tif 000024
である。
【００５７】
送信機ｔの全てのアクティブユーザ集合の集まりは、
【数２４】
0005562485.tif 000025
であり、式中、ｉ’はｔ∈Ｔ（Ｎｉ’）となるようなｉ’である。
【００５８】
送信機区分Ｔ（１１），...，Ｔ（ＮＮ）がユーザに既知である場合、Ａｋをユーザが決定することができ、送信機にフィードバックすることができる。フィードバックは、１つのメッセージを送信し、そのメッセージを次にＡｋ内の送信機に分配することにより、又はあらゆるユーザに送信されるメッセージのいずれかにより実施することができ、ＡｋはＫ（ｎｉ），ｔ内のユーザのメンバーシップを示す。
【００５９】
図４は、アクティブ集合の直接フィードバックに関連するシグナリングのメッセージシーケンスチャートを示す。図４からわかるように、ネットワークコントローラ２００、第１の送信機ｔ１、第２の送信機ｔ２、及びユーザｋが概略的に示される。コントローラ２００は、送信機区分Ｔ（１１），...，Ｔ（ＮＮ）についての情報を、コントローラ２００が制御する全ての送信機（図４の例では、２つの送信機ｔ１及びｔ２）にメッセージ２０２及び２０４により提供する。メッセージ２０６及び２０８を介して、ユーザｋは送信機ｔ１及びｔ２（ネットワーク内の複数の送信機の一部分）から基準信号を受信する。加えて、送信機区分を示すメッセージ２１０もユーザｋにおいて受信される。受信した情報に基づいて、ユーザは、ユーザｋの送信機区分Ｔｋの一部分である各送信機ｔの長期平均品質、例えば、基準信号受信品質（ＲＳＲＱ）のスカラーインジケーターｕｋｔを計算する（ブロック２１２参照）。ブロック２１２での計算結果に基づいて、ユーザｋのアクティブ送信機の集合Ａｋが、ブロック２１４において計算される。アクティブ送信機の集合Ａｋは、メッセージ２１６によりユーザｋから送信機ｔ２に送信され、そして送信機ｔ２は、メッセージ２１８を介して集合Ａｋを第１の送信機ｔ１に送信する。ブロック２２０及び２２２に示されるように、各送信機ｔ１及びｔ２において、それぞれの送信機の全てのアクティブユーザ集合の集まり、すなわち、ユーザ集合Ｌｔ１及びＬｔ２が計算される。
【００６０】
ユーザのアクティブ送信機集合及び送信機の全てのアクティブユーザ集合の関連する集まりは、例えば、中央コントローラにより中央集中方式で計算することもできる。これは、アクティブ集合の中央計算のメッセージシーケンスチャートである図５に示される。図４と同様にして、コントローラ２００は、メッセージ２０２及び２０４を介して送信機区分をそれぞれ送信機ｔ１及びｔ２に転送する。送信機ｔ１及びｔ２はそれぞれ、メッセージ２０８及び２１０を介して、基準信号をユーザｋに送信し、ユーザｋは、ブロック２１２において、上述したようにｕｋｔを計算する。インジケーターｕｋｔは、メッセージ２２４及び２２６を介して、送信機ｔ２を経由してネットワークコントローラ２００に送信される。ネットワークコントローラ２００は、ブロック２２８において、ユーザごとにアクティブ集合Ａｋを決定し、ブロック２３０に示されるように、区分Ｔの一部分である送信機ごとに、ぞれぞれの送信機の全てのアクティブユーザ集合の集まりを決定する。送信機ｔ１及び送信機ｔ２の全てのアクティブユーザ集合の集まりは、メッセージ２３２及び２３４を使用してコントローラ２００からそれぞれの送信機ｔ１及びｔ２に送信される。
【００６１】
したがって、本発明の実施形態の第１の態様によれば、事前定義される基準、例えば、平均チャネル品質を満たす全ての送信機が選択され、アクティブ送信機集合が定義される。これについて、図２（ａ）に示されるネットワークに基づいてこれより更に詳細に説明する。図２（ａ）に示されるネットワークは９つの送信機を備える。すなわち、Ｔ＝｛１，...，９｝である。さらに、６人のユーザが提供される。すなわち、Ｋ＝｛１，２，３，４，５，６｝である。通常のセル選択方式では、各ユーザｋ∈Ｋが１つのアクティブ送信機ａｋ∈Ｔに割り当てられる。図２（ａ）に示される例では、これは、ユーザ１のアクティブ送信機が送信機番号２であり、ユーザ３のアクティブ送信機が送信機番号７であり、ユーザ４のアクティブ送信機が送信機番号７であり、ユーザ５のアクティブ送信機が送信機番号６であり、ユーザ６のアクティブ送信機が送信機番号６であり、換言すれば、
【数２５】
0005562485.tif 000026
であることを意味する。
【００６２】
部分的再使用は、リソースの一部分ｆ（１１）、ｆ（３１）、ｆ（３２）、ｆ（３３）を送信機集合Ｔ（１１）＝｛１，...，９｝、Ｔ（３１）＝｛１，４，７｝、Ｔ（３２）＝｛２，５，８｝、及びＴ（３３）＝｛３，６，９｝に割り振ることにより確立される。式（１．３）によれば、そのようなネットワークの動作点は、
【数２６】
0005562485.tif 000027
により与えられる。
【００６３】
図６は、図２（ａ）のネットワーク例に関して、従来の部分的再使用方式のみを使用する場合にユーザが利用可能なリソースを示す。図６は、ユーザの観点からの例を示し、リソースの或る部分ｆ（３１）、ｆ（３２）、及びｆ（３３）では、幾つかの送信機のみがアクティブであり、したがって、セル間干渉が低減することがわかる。例えば、送信機１、４、７を含む送信機区分Ｔ（３１）（Ｔ（３１）＝｛１，４，７｝）に排他的に割り当てられたリソースブロックの一部分ｆ（３１）で、ユーザ３及び４のみがアクティブであることができ、セル間干渉なしでサービングされる。しかし、ユーザ３及び４のレートは相互依存し、送信機番号７により選ばれる送信戦略
【数２７】
0005562485.tif 000028
によって決まる。全ての利用可能なリソースが送信機集合Ｔ（３１）に割り当てられる場合、達成可能なレートはレート領域Ｒ（３１）によって記述される。
【００６４】
上述した例を、これより第１の態様による本発明による手法を示すように拡張する。図７は、部分的再使用と動的セル選択とを組み合わせる本発明による手法を適用するときにユーザが利用可能なリソースを示す。まず、アクティブユーザの集合が、上述した説明に従って決定され、その結果を図８に示される表にまとめる。次に、送信機が利用可能なユーザ集合が、これもまた上記手法に基づいて決定され、その結果を、送信機が利用可能なユーザを示す、図９に示される表に与える。
【００６５】
この情報に基づいて、ネットワークの動作点は、
【数２８】
0005562485.tif 000029
により与えられる。
【００６６】
図７は、ＦＲ及びＤＣＳが使用される場合に利用可能なリソースを示す。理解されるように、ユーザ１及び６を除き、他の全てのユーザ、すなわち、ユーザ２、３、４、及び５には少なくとも２つの送信機が関連付けられている。例えば、ユーザ２には３つの異なる送信機、すなわち、送信機２、６、及び７が関連付けられている。ユーザ４及び５にも送信機２、６、及び７が関連付けられている。ユーザ３には送信機２及び６が関連付けられている。したがって、ユーザｋはこの時点で、アクティブ送信機の集合Ａｋを認識している。
【００６７】
以下に、本発明による手法の第２の態様、すなわち、瞬時チャネルの推定について説明する。より具体的には、ユーザｋがアクティブ送信機の集合Ａｋを知った後、ユーザｋと送信機Ａｋとの間の瞬時チャネル、例えば、ＭＩＭＯシステム内のチャネル行列の推定が実行される。各パターン内で、他の送信機の干渉が、アクティブ送信機の集合Ｔ（ｎｉ）＼ａ（ｎｉ），ｋのみに依存し、それらの送信機の送信戦略、例えば、ＭＩＭＯシステムにおける送信電力又は送信信号共分散行列に依存しないように近似されると仮定される。パターン（ｎｉ）がアクティブである場合、送信機ｔに割り当てられるユーザＫ（ｎｉ），ｔにより達成されるデータレートの相互依存性は、レート領域Ｒ（ｎｉ），ｔによりモデリングされる。パターン（ｎｉ）がアクティブである場合にサービングできないユーザの集合は、
【数２９】
0005562485.tif 000030
により与えられる。
【００６８】
レート領域Ｒ（ｎｉ）は、ユーザの置換により、
【数３０】
0005562485.tif 000031
から得ることができる。加重和レート最適化
【数３１】
0005562485.tif 000032
は３ステップで実行することができる。
（１）送信機ｔ∈Ｔごとに、加重和レート最適化があらゆるパターン（ｎｉ）に関して実行される。ここで、ｔ∈Ｔ（ｎｉ）である。レートベクトル
【数３２】
0005562485.tif 000033
は、
【数３３】
0005562485.tif 000034
の解である。
（２）最良のネットワーク全体パターンを
【数３４】
0005562485.tif 000035
の解として見つける。
（３）ネットワーク全体の加重和レート最適化の解ｃ＊は、
【数３５】
0005562485.tif 000036
により与えられる。
【００６９】
第２の態様による方法の完全なアルゴリズムを図１０に示す。
【００７０】
再び図７〜図９に示される例に戻ると、アルゴリズムがより多くのパターン（１１）、（３１）、（３２）、及び（３３）の候補点を生成し、最終的なリソース割り振りにより、それらの全てをアクティブ化することができ、例えば、ユーザ４が、パターン（１１）及び（３１）に割り当てられたリソースにおいて送信機７、（３２）のリソースにおいて送信機２、及びパターン（３３）のリソースにおいて送信機６により潜在的にサービング可能であると仮定する。割り当てられたリソースがタイムスロットである場合、これは、図１１の表に示されるような送信機の高速再選択に繋がる。図１１は、図２（ａ）に示される例示的なネットワークにおけるユーザ４について送信機高速再選択を示す。タイムラインは連続したタイムスロットＴＳ１〜ＴＳ６を示し、表はタイムスロットのぞれぞれの送信機パターンを示す。上述した、候補点へのリソース、例えば、タイムスロットの割り振りにより、暗黙的な選択規則（動的セル選択）が、部分的周波数再使用と一緒に実施される。加重和レート最適化により、ユーザ選択が実行され、ユーザ選択は、例えば、干渉、瞬時チャネル状況、及び送信機の負荷を検討する。図１１に示されるように、第１のタイムスロットＴＳ１では、ユーザ４には送信機パターン１が関連付けられ、送信機７によりサービングされる。このタイムスロットでは、ユーザ４のデータレートは０であり、実際には、ユーザ４が受ける干渉が高すぎるため、ユーザ４をサービングしている送信機はない。次のタイムスロットＴＳ２中、送信パターン３１が選択され、それにより、ユーザ４のアクティブ送信機はここでも送信機７であり、ユーザ４とデータレート３．２でサービングする送信機は送信機７である。干渉は受けない。タイムスロットＴＳ３中、送信機パターン３３が適用され、それにより、ユーザ４のアクティブ送信機は送信機６である。したがって、ユーザ４をサービングする送信機は、送信機７から送信機６に切り替わり、干渉は報告されない。タイムスロットＴＳ４中、送信機パターン３２が選択され、これは、ユーザ４のアクティブ送信機がこの時点では送信機２であることを意味する。しかし、送信機２が過負荷であると判断され、それにより、このタイムスロット中、ユーザ４をサービングできない。次のタイムスロットＴＳ５中、パターンは再びパターン３３であり、したがって、ユーザ４のアクティブ送信機は送信機６とすることができるが、深いフェージング状況があると判断され、ユーザ４のデータレートは０である。タイムスロットＴＳ６中、送信パターン３１が選択され、再び送信機７がユーザ４のアクティブ送信機である。干渉は報告されず、したがって、送信機６から送信機７への送信機の変更は、送信機７がサービング送信機であるように行われ、１．９のデータレートが、送信機７とユーザ４との通信で実現される。
【００７１】
基本的に、連続したタイムスロットで（アクティブ送信機集合内の）全ての送信機によりユーザをサービングすることもできるが、単一のタイムスロットにおいて２つ以上の送信機によりサービングすることはできないことに留意する。ユーザが実際に３つ全ての送信機によりサービングされるか否かは、加重和レート最適化（式（１．６）参照）の結果として見つけられる構成候補のエントリに依存する。
【００７２】
式（１．２）の問題を解く上記アルゴリズムは、２つの異なるシグナリング手法、すなわち、中央集中型のバージョン又は分散型のバージョンのいずれかを使用してアルゴリズムを実施することができる。図１２は、本発明の実施形態による中央集中型の動的セル選択のシーケンス図を示す。ネットワークのコントローラ２００と送信機ｔ１、ｔ２及びユーザｋとの間で交換されるメッセージが説明される。コントローラ２００は、第１のブロック３００において、加重和レート最適化に使用される重みを初期値λ０に初期化する。ブロック３０２は１回の反復１を示し、このブロック３０２において、コントローラは、メッセージ３０４及び３０６により、現在の重みλｌを第１の送信機ｔ１及び第２の送信機ｔ２に転送する。各送信機ｔ∈Ｔは、ブロック３０８において、式（１．４）に従ってｎ回の加重和レート最適化を実行する。結果として生成される再構成
【数３６】
0005562485.tif 000037
は、メッセージ３１０及び３１２によりコントローラ２００に返される。コントローラ２００は、式（１．５）に従って最良パターン（ｎｉ）ｌを決定し、ブロック３１４に示されるように、送信機に送信される重みλｌ＋１を更新する。加えて、ブロック３１６において、収束チェックがコントローラ２００において実行され、このチェックが肯定の場合、レート割り当て
【数３７】
0005562485.tif 000038
がブロック３１８において回復され、リソース割り振り及びレート割り当ては、メッセージ３２０及び３２２によりそれぞれ送信機ｔ１及びｔ２に通信される。レート割り当て及びリソース割り振りに基づいて、送信機ｔ１及びｔ２は、メッセージ３２４及び３２６に示されるように、ユーザｋとのデータ伝送を実行する。
【００７３】
上述したように、アルゴリズムの実施態様の分散型のバージョンも可能であり、図１３は、動的セル選択の分散型手法のシーケンス図を示す。中央集中型手法とは異なり、ブロック３００１及び３００２に示されるように、初期重みはそれぞれの送信機ｔ１及びｔ２により初期化される。中央集中型のバージョンと同様に、式（１．４）に従った加重和レート最適化は、ブロック３４０に示されるように、各送信機ｔ１及びｔ２でローカルに計算される。
【数３８】
0005562485.tif 000039
である各パターンの加重和レート｛ｗ（ｎｉ），ｔ，ｌ｝ｎ∈Ｎは、メッセージ３４２及び３４４により送信機ｔ１とｔ２との間で通信され、それにより、あらゆる送信機ｔ１及びｔ２は式（１．５）に従って（ｎｉ）ｌを計算することができる。全ての送信機が必ずしも互いに直接通信する必要はなく、むしろ、定格の和レートについての通信を、ネットワークコントローラ又は他の適した手段を介して行うこともできることに留意する。各送信機での（ｎｉ）ｌの計算は、ブロック３４６１及び３４６２により図１３に示される。メッセージ３４２及び３４４からわかるように、加えて、メッセージＣＭが収束を決定するために必要である。ブロック３４８１及び３４８２において、結果として生成されるレート構成が計算され、収束チェックが実行される。また、必要な場合には、次の反復の重みがλｌ＋１として決定される。分散型のバージョンによれば、パターン勝者が決定された後、幾つかのメッセージを、アクティブユーザ集合内の送信機間で相互交換する必要があり、ｃ＊ｋ，ｌ＞０であり、これにより、重みを送信機でローカルに更新することができる。最後に、レート割り当て情報が、メッセージ３５０及び３５２を介して送信機間で交換され、それにより、送信機はユーザｋと通信することができる。
【００７４】
以下に、図２（ａ）及び図７に基づいて、干渉管理の柔軟性を増大させることを可能にする本発明による手法の更なる態様を説明する。例えば送信機７を検討すると、言及される例では、送信機７は、固定送信機割り当てではユーザ３及びユーザ４のアクティブ送信機であり、本発明による手法は、セルエッジユーザである両ユーザに隣接送信機に移る可能性を提供し、それによって送信機７についてシャットダウン（活動を停止）し、それにより、干渉を低減するとともに、実質的なエネルギー節約も可能にすることができる。
【００７５】
上述した調整アルゴリズムの性能を、「Working document towards proposed draft new report [guidelines for evaluation of radio interface technologies for IMT-advanced]」、International Telecommunication Union (ITU), Geneva, Switzerland, ITU-R Document 5D/TEMP/46-E, Feb. 2008に記載のガイドラインに従ってラップアラウンド構成でモンテカルロシミュレーションによって評価した。現実的なチャネルモデルのために生成されたチャネル行列が3GPP「Further Advancements for E-UTRA Physical Layer Aspects (Release X)」、3rd Generation Partnership Project (3GPP), TR 36.814, Jan. 2009に記載されているので、このチャネルを使用し、パラメータを図１４に示される表にまとめた。Ｋ＝５７であるように、サイトごとに３つのアンテナアレイを有するセクタ化されたセルを検討した。セクタあたり平均で１０人のユーザＴ＝５７０がエリアに均一に分散するものと考え（セルの負荷が均等ではないことを意味する）、平均で２０を超えるドロップを仮定した。空間雑音密度は−１７４ｄＢｍ／Ｈｚと仮定し、送信電力を０ｄＢｍから４０ｄＢｍに徐々に増大させた。各送信機が達成可能なレート領域は、ＭＩＭＯブロードキャストチャネルの容量領域である。既知の解決策は主に、単一ユーザシステムに向けてのものであり、その一方で、本発明による手法の焦点は、複数のユーザをサポートするシステムである。したがって、以下のダウンリンク戦略を比較した。
−非調整送信Ｎ＝｛１｝、セル選択：平均チャネル品質
−非調整送信Ｎ＝｛１｝、セル選択：瞬時チャネル品質（ＦＣＳＳ）
−非特許文献４に記載のような部分的再使用、Ｎ＝｛１，３｝、セル選択：平均チャネル品質
−本発明による手法：部分的再使用、Ｎ＝｛１，３｝、動的セル選択。
【００７６】
図１５は、比例公平ユーティリティにより測定されたネットワーク性能を示す。第１に、ＦＣＳＳが平均チャネル品質に基づく選択と比較して利益を提供することがわかる。第２に、部分的再使用単独ではいかなる利益も示さなないことに留意し、これは、アルゴリズムがリソースをパターン３１、３２、及び３３に割り当てないことを意味する。本発明による手法によれば、ＦＲとＤＣＳとを組み合わせることにより、特に高送信電力の場合に利益が達成された。ユーティリティの絶対値は判断が困難であるため、送信電力４０ｄＢｍの場合のユーザレートのＣＤＦが含まれる。図１６は、本発明による手法が、ネットワーク内の最弱ユーザに特に恩恵をもたらし、これらの利益が他のユーザの犠牲で確立されるものではなく、むしろ、全てのユーザが新規の送信機連携方式から利益を受けることを示す。
【００７７】
したがって、本発明の実施形態は、事前定義された再使用パターンに合致するユーザごとのアクティブ送信機（アクティブ送信機集合）の選択として、マルチユーザネットワークの動的セル選択と周波数再使用分割とを組み合わせた手法を提供し、アクティブ送信機集合は加重和レート最適化により構成候補を決定するために使用される。アクティブ送信機集合は、全ての所与の再使用パターンについて、最大の長期平均チャネル品質を有する送信機を含むことができる。さらに、送信機、ユーザ、及び中央ユニット又はコントローラの間でのシグナリング手順を提供して、リソース割り振り及び重み更新を中央集中型方式及び分散型方式の両方で行うことを可能にすることができる。従来の手法と比較した場合、本発明の実施形態は、マルチユーザシステムにも、部分的周波数再使用とともにより柔軟な動的セル選択を提供する。チャネル状態情報の交換は必要ない。負荷平衡を使用してセルを切り替えることができ、それにより、基地局又はｅＮＢの電力消費が低減し、エネルギーが節約され（グリーンコミュニケーション）、ＯＰＥＸが低減する。さらに、セルエッジユーザのスループット（空間的効率）が増大し、これによって顧客の満足度が増大し、ＡＲＰＵがを増大する。
【００７８】
装置との関係で幾つかの態様が説明されたが、これらの態様は対応する方法の記述も表し、ここでブロック又はデバイスは方法ステップ又は方法ステップの特徴に対応することが明らかである。それに類似して、方法ステップに関連して説明された態様も、対応する装置の対応するブロック若しくはアイテム又は特徴の記述を表す。
【００７９】
或る実施態様要件に依拠して、本発明の実施形態はハードウェア又はソフトウェアにおいて実施することができる。実施態様は、電子的に読取り可能な制御信号が格納されたデジタルストレージ媒体、例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ＤＶＤ、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、又はフラッシュメモリを用いて実行することができ、それらは、それぞれの方法が実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと連携する（又は連携可能である）。本発明による幾つかの実施形態は、本明細書に記載される方法のうちの１つが実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと連携することができる電子的に読取り可能な制御信号を有するデータ担体を含む。
【００８０】
概して、本発明の実施形態は、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品として実装することができる。該プログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行されると、方法のうちの１つを実行するように動作可能である。プログラムコードは、例えば機械可読担体上に格納することができる。他の実施形態は、機械可読担体上に格納された、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムを含む。したがって、換言すれば、本発明の方法の一実施形態は、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。
【００８１】
したがって、本発明の方法の更なる実施形態は、データ担体（又はデジタルストレージ媒体若しくはコンピュータ可読媒体）であって、該データ担体上に記録された、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムを含む、データ担体である。したがって、本発明の方法の更なる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムを表すデータストリーム又は信号シーケンスである。データストリーム又は信号シーケンスは、例えば、データ通信接続を介して、例えばインターネットを介して転送されるように構成することができる。
【００８２】
更なる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するように構成又は適合された処理手段、例えばコンピュータ又はプログラム可能な論理デバイスを含む。更なる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムがインストールされたコンピュータを含む。幾つかの実施形態では、プログラム可能な論理デバイス（例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ）を用いて、本明細書に記載された方法の機能のうちの幾つか又は全てを実行することができる。幾つかの実施形態では、フィールドプログラマブルゲートアレイは、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するためにマイクロプロセッサと連携することができる。概して、本方法は好ましくは任意のハードウェア装置によって実行される。
【００８３】
上述した実施形態は、単に本発明の原理を例示するものである。本明細書において記載された構成及び詳細の変更及び変形は当業者には明らかであることが理解される。したがって、次の特許請求の範囲の範囲によってのみ制限され、本明細書における実施形態の記述及び説明のために提示された特定の詳細によって制限されるものではないことが意図される。
【図１】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図２（ｃ）】
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【図３】
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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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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