(57)【要約】      （修正有）【課題】中継ノードが同時に複数のマクロ基地局と通信する能力を有する場合、共有中継と専用中継とを使い分けて、システム全体のスループットを向上させる方法を提供する。【解決手段】中継ノードの位置に基づいて、中継ノードにＭＡＲＣ−ＮＣ機能またはＭＳＭＤ−ＮＣ機能を配置するかどうかを決定でき、基地局が、中継ノードの位置情報を取得して、該中継ノードがセルの境界にあるかどうかを判断し、該中継ノードがセルの境界にある場合、中継ノードに対し、上りＭＳＭＤ−ＮＣ機能を起動するよう通知し、基地局、中継ノードおよびユーザは、中継ノードに配置されたＭＡＲＣ−ＮＣ機能またはＭＳＭＤ−ＮＣ機能に基づいてデータ伝送を行う。基地局およびユーザは、中継ノードに配置されたネットワークコーディング機能に基づいてデータ伝送を行うことができる。【選択図】図５
2014023154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ伝送方法であって、
基地局は、中継ノードに対し、上りＭＡＲＣ−ＮＣ機能を起動するよう通知し、
基地局は、中継ノードに対し、下りＭＳＭＤ−ＮＣ機能を起動するよう通知し、
基地局は、中継ノードの位置情報を取得して、該中継ノードがセルの境界にあるかどうかを判断し、該中継ノードがセルの境界にある場合、中継ノードに対し、上りＭＳＭＤ−ＮＣ機能を起動するよう通知し、
基地局、中継ノード、およびユーザは、中継ノードに配置されたＭＡＲＣ−ＮＣ機能またはＭＳＭＤ−ＮＣ機能に基づいてデータ伝送を行う、
ことを含むことを特徴とするデータ伝送方法。
【請求項２】
データ伝送方法であって、
基地局は、中継ノードに対し、上りＭＡＲＣ−ＮＣ機能を起動するよう通知し、
基地局は、ユーザの干渉状況報告を受信し、隣接セルの負荷が予め設定された負荷閾値を超える場合、中継ノードに対し、下りＭＳＭＤ−ＮＣ機能を起動するよう通知し、
基地局は、中継ノードの位置情報を取得して、該中継ノードがセルの境界にあるかどうかを判断し、該中継ノードがセルの境界にある場合、中継ノードに対し、上りＭＳＭＤ−ＮＣ機能を起動するよう通知し、
基地局、中継ノード、およびユーザは、中継ノードに配置されたＭＡＲＣ−ＮＣ機能またはＭＳＭＤ−ＮＣ機能に基づいてデータ伝送を行う、
ことを含むことを特徴とするデータ伝送方法。
【請求項３】
前記セルの境界は、異なるセルに属する２つのユーザがＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用してデータ伝送を行ったときの性能が、同一のセルに属する２つのユーザがＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用してデータ伝送を行ったときの性能よりよい中継ノードの領域である、ことを特徴とする請求項１または２に記載のデータ伝送方法。
【請求項４】
前記基地局、中継ノード、およびユーザが、中継ノードに配置されたＭＡＲＣ−ＮＣ機能またはＭＳＭＤ−ＮＣ機能に基づいてデータ伝送を行うことは、
自局のＭＡＲＣ−ＮＣ方式候補リストに前記ユーザがあるかどうか、および、自局のＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストに前記ユーザがあるかどうかを判断し、
自局のＭＡＲＣ−ＮＣ方式候補リストにも前記ユーザがあるし、自局のＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストにも前記ユーザがあると、前記ユーザの、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用するときのスループットとＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用するときのスループットとを比較し、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用するときのスループットがＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用するときのスループットより高い場合、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用してデータ伝送を行い、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用するときのスループットがＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用するときのスループットより高くない場合、ＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用してデータ伝送を行い、
自局のＭＡＲＣ−ＮＣ方式候補リストのみに前記ユーザがあると、ＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用してデータ伝送を行い、
自局のＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストのみに前記ユーザがあると、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用してデータ伝送を行い、
自局のＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストにも前記ユーザがないし、自局のＭＡＲＣ−ＮＣ方式候補リストにも前記ユーザがないと、データ伝送を直接に行う、
ことを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のデータ伝送方法。
【請求項５】
ＭＡＲＣ−ＮＣ方式候補リストおよびＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストを作成することをさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載のデータ伝送方法。
【請求項６】
前記ＭＡＲＣ−ＮＣ方式候補リストを作成することは、
ユーザから直接リンクを介して送信された第１参照信号および転送リンクを介して送信された第２参照信号をそれぞれ受信し、
前記第１参照信号と第２参照信号との強度を比較し、第２参照信号の強度が第１参照信号の強度より高くて、かつ該ユーザが上りトラフィックフローを有する場合、該ユーザをＭＡＲＣ−ＮＣ方式候補リストに追加する、
ことを含むことを特徴とする請求項５に記載のデータ伝送方法。
【請求項７】
前記ＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストを作成することは、
ユーザが本セルおよび隣接セルの参照信号を測定し、
本セルと隣接セルとの参照信号強度の差が予め設定された参照信号閾値より小さい場合、該ユーザが隣接セルのＩＤおよび本セルの直接リンクのチャネル状態情報を本セルの基地局に報告し、
中継ノードがＭＳＭＤ−ＮＣを起動した場合、基地局が、ユーザに対し、転送リンクを介して転送された本セルの参照信号を測定するよう通知し、
ユーザが、測定により得られた、転送リンクを介して転送された本セルの参照信号に基づいて、転送リンクのチャネル条件を得て、転送リンクのチャネル条件を本セルの基地局に報告し、
本セルの直接リンクのチャネル条件および転送リンクのチャネル条件に基づいて、転送リンクの品質が直接リンクよりよいかどうかを判断し、転送リンクの品質が直接リンクよりよい場合、該ユーザをＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストに追加する、
ことを含むことを特徴とする請求項５に記載のデータ伝送方法。
【請求項８】
前記ＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストを作成することは、
中継ノードがすべてのユーザから送信された参照信号を測定し、
２つのセルからのユーザの参照信号強度の差が所定の第１閾値より小さくて、かつ前記２つのセルからのユーザの参照信号強度がいずれも所定の第２閾値より大きい場合、前記２つのセルからのユーザの参照信号フォーマットを前記２つのセルの基地局に通知し、
前記２つのセルの基地局がそれぞれ、受信された参照信号フォーマットに基づいてユーザ身分識別子（ＩＤ）を決定して、該ユーザＩＤに対応するユーザを自局のＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストに追加する、
ことを含むことを特徴とする請求項５に記載のデータ伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示はセルラ移動通信技術に関し、特に、セルラ移動通信システムにおけるデータ伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セルラ移動通信システムにおいて、中継ノード（Ｒｅｌａｙ）を導入して、中継ノードと送信ノードとの間の協力を実現することにより、空間ダイバーシティを十分に利用し、システム全体のスループットを向上させる。現在の中継ノードの配置において、１つの方式は、中継ノードをマクロセルの内部に置くことである。このとき、１つの中継ノードは、１つのみのマクロセル内のユーザに対してサービスを提供する。この方式は、このマクロセルのユーザのスループットを向上させることを目的とする。もう１つの方式は、中継ノードをマクロセルの境界に置くことである。このとき、１つの中継ノードは、２つまたは３つのマクロセルのユーザに対してサービスを提供することができる。この方式は、セル端ユーザの干渉を減少することを目的とする。説明の便宜上、中継ノードが同時に複数のマクロ基地局と通信する能力を有する場合、その中継ノードを共有中継と呼び、ある時点で中継ノードが１つのみの基地局と通信する場合、その中継ノードを専用中継と呼ぶ。
【０００３】
専用中継について、システム全体のスループットを向上させる方法の１つは、図１に示すような多元接続中継チャネル（ＭＡＲＣ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｒｅｌａｙ  Ｃｈａｎｎｅｌ）構成を利用して、ネットワークコーディングを導入し、複数のソースノードが同時に宛先ノードと通信することを許可することにより、スペクトル効率を向上させ、さらにマクロセルのユーザのスループットを向上させることである。
【０００４】
共有中継について、セル間干渉を低減させる方法の１つは、図２に示すようなＭＳＭＤ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｓｏｕｒｃｅｓ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎｓ）構成を利用して、ネットワークコーディングを導入し、複数のソースノードが同時に複数の宛先ノードと通信するとき、共有中継を介して混合信号を複数の宛先ノードへブロードキャストすることにより、宛先ノードがマルチチャネル混合信号により干渉を除去することである。
【０００５】
上記のＭＡＲＣおよびＭＳＭＤの構成に基づき、現在では、ユーザのスループットの向上、またはセル端ユーザの干渉の低減のために、複数のネットワークコーディング（ＮＣ：ｎｅｔｗｏｒｋ  ｃｏｄｉｎｇ）方式が提案されている。そのうち、ＭＡＲＣに基づくネットワークコーディング方式がＭＡＲＣ−ＮＣ方式と呼ばれてよく、ＭＳＭＤに基づくネットワークコーディング方式がＭＳＭＤ−ＮＣ方式と呼ばれてよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、実際のシステムにおいて、ネットワーク配置方式が定められた後に、ある中継ノードには、いったい、ＭＡＲＣ−ＮＣ機能を配置するか、それともＭＳＭＤ−ＮＣ機能を配置するかについて、今まで具体的な解決策はまだない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の実施例は、中継ノードに配置するネットワークコーディング機能を決定できるデータ伝送方法を提供している。
【０００８】
本発明の実施例に係るデータ伝送方法は、基地局が、中継ノードに対し、上りＭＡＲＣ−ＮＣ機能を起動するよう通知し、基地局が、中継ノードに対し、下りＭＳＭＤ−ＮＣ機能を起動するよう通知し、基地局が、中継ノードの位置情報を取得して、該中継ノードがセルの境界にあるかどうかを判断し、該中継ノードがセルの境界にある場合、中継ノードに対し、上りＭＳＭＤ−ＮＣ機能を起動するよう通知し、基地局、中継ノード、およびユーザは、中継ノードに配置されたＭＡＲＣ−ＮＣ機能またはＭＳＭＤ−ＮＣ機能に基づいてデータ伝送を行う、ことを含む。
【０００９】
本発明の別の実施例に係るデータ伝送方法は、基地局が、中継ノードに対し、上りＭＡＲＣ−ＮＣ機能を起動するよう通知し、基地局が、ユーザの干渉状況報告を受信し、隣接セルの負荷が予め設定された負荷閾値を超える場合、中継ノードに対し、下りＭＳＭＤ−ＮＣ機能を起動するよう通知し、基地局が、中継ノードの位置情報を取得して、該中継ノードがセルの境界にあるかどうかを判断し、該中継ノードがセルの境界にある場合、中継ノードに対し、上りＭＳＭＤ−ＮＣ機能を起動するよう通知し、基地局、中継ノード、およびユーザは、中継ノードに配置されたＭＡＲＣ−ＮＣ機能またはＭＳＭＤ−ＮＣ機能に基づいてデータ伝送を行う、ことを含む。
【００１０】
ここで、セルの境界は、異なるセルに属する２つのユーザがＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用してデータ伝送を行ったときの性能が、同一のセルに属する２つのユーザがＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用してデータ伝送を行ったときの性能よりよい中継ノードの領域である。
【００１１】
上記の基地局、中継ノード、およびユーザが、中継ノードに配置されたＭＡＲＣ−ＮＣ機能またはＭＳＭＤ−ＮＣ機能に基づいてデータ伝送を行うことは、自局のＭＡＲＣ−ＮＣ方式候補リストに前記ユーザがあるかどうか、および、自局のＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストに前記ユーザがあるかどうかを判断し、自局のＭＡＲＣ−ＮＣ方式候補リストにも前記ユーザがあるし、自局のＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストにも前記ユーザがあると、前記ユーザの、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用するときのスループットとＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用するときのスループットとを比較し、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用するときのスループットがＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用するときのスループットより高い場合、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用してデータ伝送を行い、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用するときのスループットがＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用するときのスループットより高くない場合、ＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用してデータ伝送を行い、自局のＭＡＲＣ−ＮＣ方式候補リストのみに前記ユーザがあると、ＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用してデータ伝送を行い、自局のＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストのみに前記ユーザがあると、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用してデータ伝送を行い、自局のＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストにも前記ユーザがないし、自局のＭＡＲＣ−ＮＣ方式候補リストにも前記ユーザがないと、データ伝送を直接に行う、ことを含む。
【００１２】
上記方法は、ＭＡＲＣ−ＮＣ方式候補リストおよびＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストを作成することをさらに含む。
【００１３】
ここで、ＭＡＲＣ−ＮＣ方式候補リストを作成することは、ユーザから直接リンクを介して送信された第１参照信号および転送リンクを介して送信された第２参照信号をそれぞれ受信し、前記第１参照信号と第２参照信号との強度を比較し、第２参照信号の強度が第１参照信号の強度より高くて、かつ該ユーザが上りトラフィックフローを有する場合、該ユーザをＭＡＲＣ−ＮＣ方式候補リストに追加する、ことを含む。
【００１４】
ＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストを作成することは、ユーザが本セルおよび隣接セルの参照信号を測定し、本セルと隣接セルとの参照信号強度の差が予め設定された参照信号閾値より小さい場合、該ユーザが隣接セルのＩＤおよび本セルの直接リンクのチャネル状態情報を本セルの基地局に報告し、中継ノードがＭＳＭＤ−ＮＣを起動した場合、基地局が、ユーザに対し、転送リンクを介して転送された本セルの参照信号を測定するよう通知し、ユーザが、測定により得られた、転送リンクを介して転送された本セルの参照信号に基づいて、転送リンクのチャネル条件を得て、転送リンクのチャネル条件を本セルの基地局に報告し、本セルの直接リンクのチャネル条件および転送リンクのチャネル条件に基づいて、転送リンクの品質が直接リンクよりよいかどうかを判断し、転送リンクの品質が直接リンクよりよい場合、該ユーザをＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストに追加する、ことを含む。
【００１５】
または、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストを作成することは、中継ノードがすべてのユーザから送信された参照信号を測定し、２つのセルからのユーザの参照信号強度の差が所定の第１閾値より小さくて、かつ前記２つのセルからのユーザの参照信号強度がいずれも所定の第２閾値より大きい場合、前記２つのセルからのユーザの参照信号フォーマットを前記２つのセルの基地局に通知し、前記２つのセルの基地局がそれぞれ、受信された参照信号フォーマットに基づいてユーザ身分識別子（ＩＤ）を決定して、該ユーザＩＤに対応するユーザを自局のＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストに追加する、ことを含む。
【発明の効果】
【００１６】
ここから分かるように、本発明の実施例において、中継ノードの位置に基づいて（または、さらにセルの負荷状況に基づいて）、中継ノードにＭＡＲＣ−ＮＣ機能またはＭＳＭＤ−ＮＣ機能を配置するかどうかを決定することができる。このように、中継ノードに相応のネットワークコーディング機能を配置した後に、基地局およびユーザは、中継ノードに配置されたネットワークコーディング機能に基づいてデータ伝送を行うことができる。これにより、より大きなスループットを得、システムの性能を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来のＭＡＲＣ構成を示す図である。
【図２】従来のＭＳＭＤ構成を示す図である。
【図３】ＭＡＲＣ−ＮＣ方式を下りトラフィックフローに用いる一例を示す図である。
【図４】ネットワークのトポロジー構成を示す図である。
【図５】本発明の実施例に係るデータ伝送方法のフローチャートである。
【図６】本発明の別の実施例に係るデータ伝送方法のフローチャートである。
【図７】本発明の実施例において基地局とユーザとは中継ノードに配置されたＭＡＲＣ−ＮＣ機能またはＭＳＭＤ−ＮＣ機能に基づいてデータ伝送を行う方法のフローチャートである。
【図８】ＭＡＲＣ−ＮＣ方式候補リストを作成する方法のフローチャートである。
【図９】ＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストを作成する方法のフローチャートである。
【図１０】ＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストを作成する別の方法のフローチャートである。
【図１１】ＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用するときのシステムの総スループットと中継ノードから基地局までの距離との間の関係、および、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用するときのシステムの総スループットと中継ノードから基地局までの距離との間の関係を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実際のネットワーク配置において、ＭＡＲＣ−ＮＣ方式およびＭＳＭＤ−ＮＣ方式を合理的に利用してデータ伝送を行うために、本発明は、中継ノードが同時にＭＡＲＣ−ＮＣ機能およびＭＳＭＤ−ＮＣ機能を配置できるときのデータ伝送ポリシーを提供している。
【００１９】
選択ポリシーを提供するために、まず、異なる条件でのＭＡＲＣ−ＮＣ方式とＭＳＭＤ−ＮＣ方式との特性を比較する。具体的に、例えば表１に示す通りである。
【００２０】
【表１】
2014023154.tif 000003
【００２１】
以下、上りおよび下りトラフィックフローにおけるＭＡＲＣ−ＮＣ方式とＭＳＭＤ−ＮＣ方式との性能をそれぞれ詳しく比較する。
【００２２】
まず、下りトラフィックフローにおけるＭＡＲＣ−ＮＣ方式とＭＳＭＤ−ＮＣ方式との性能を比較する。
【００２３】
図１に示すＭＡＲＣの構成図からわかるように、ＭＡＲＣ−ＮＣ方式を上り伝送に用いるのは非常に自然であるが、特別に設計してはじめて、ＭＡＲＣ構成を下りデータ伝送に用いることができる。図３は、ＭＡＲＣ−ＮＣ方式を下りトラフィックフローに用いる例を示す。この例では、基地局１と基地局２とは、まず、それぞれのデータ情報を交換する必要がある。そして、前の２つのタイムスロットで、基地局１、基地局２、中継ノード、およびユーザ１は１つのＭＡＲＣ構成を構成し、後ろの２つのタイムスロットで、基地局１、基地局２、中継ノード、およびユーザ２はもう１つのＭＡＲＣ構成を構成する。図３と図２とを比較することから、実際、図３に示す構成そのものはＭＳＭＤ構成であることが分かる。従って、下りトラフィックフローにおけるＭＡＲＣ−ＮＣ方式とＭＳＭＤ−ＮＣ方式との性能を比較することは、即ち、４タイムスロットのＭＡＲＣ−ＮＣと従来のＭＳＭＤ−ＮＣ方式との性能を比較することである。一般性を失うことなく、図２における受信ノード１および図３におけるユーザ１の性能のみを分析および比較してもよい。
【００２４】
ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用するとき、ユーザ１が前の２つのタイムスロットで受信した信号は下記の数式１に示すことが知られている。
【数１】
2014023154.tif 000004
ここで、Ｈｉｊはチャネル条件を表し、ｉ、ｊ＝０または１であり、その具体的な意味が図３に示す通りであり、例えば、Ｈ１１は基地局１からユーザ１までのチャネル条件を代表し、Ｐ１、Ｐ２およびＰｒはそれぞれ基地局１、基地局２および中継ノードの送信電力を表し、Ｎ１およびＮｒはそれぞれユーザ１における熱雑音および中継ノードにおける熱雑音を表し、ここで、Ｎ１（１）およびＮ１（２）はそれぞれ第１タイムスロットおよび第２タイムスロットにおけるユーザ１の熱雑音を表し、Ｘ１およびＸ２はそれぞれ基地局１および基地局２から送信されたデータを代表する。
【００２５】
ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用するとき、Ｘ１のみはユーザ１の必要なデータであり、Ｘ２はユーザ２からの干渉に属することが知られている。このとき、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）受信機を採用してこの信号を処理するとすると、得られるＸ１のＳＩＮＲの表現式は下記の数式２に示す通りである。
【００２６】
【数２】
2014023154.tif 000005
【００２７】
また、ＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用するとき、前の２つのタイムスロットでユーザ１が受信した信号は数式１と同じであることが知られている。ただ１つの区別として、Ｘ１およびＸ２はいずれもユーザ１の必要なデータである。同様に、ＭＭＳＥ受信機を採用してこの信号を処理するとすると、得られるＸ１のＳＩＮＲの表現式は下記の数式３に示す通りである。
【００２８】
【数３】
2014023154.tif 000006
【００２９】
従って、上記の分析から、ＳＩＮＲの性能からみて、ＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用するか、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用するかにかかわらず、得られるＳＩＮＲ性能は同じであることが発見される。しかし、ＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用するとき、基地局の間で余計なデータ交換を行うことが必要となるため、下りトラフィックフローの方向では、ユーザ間干渉の除去およびシステムのスループットの向上を必要とする場合であって、かつセル負荷などのほかの要素の影響を考慮しない場合、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用すべきである。
【００３０】
上りトラフィックフローについて、研究から、中継ノードがセルの境界にあるかどうかにかかわらず、ＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用すると、一定の程度でシステムの性能を向上できることが発見される。
【００３１】
次に、上りトラフィックフローにおけるＭＡＲＣ−ＮＣ方式とＭＳＭＤ−ＮＣ方式との性能を比較する。
【００３２】
上りトラフィックフローの性能分析は、下りトラフィックフローの性能分析より複雑である。上りトラフィックフローでは、送信ノード（即ち、ユーザ）の位置がその性能に極めて大きな影響を与えるためである。ＭＡＲＣ構成そのものは、上りトラフィックフローのために設計されるものである。図１に示すＭＡＲＣ構成から分かるように、中継ノードの位置は２つのユーザ（送信ノード）と基地局（受信ノード）との間にあったほうがよい。ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用するとき、２つのユーザは異なるセルからのものであるため、中継ノードの位置はこの２つのセルの境界にあったほうがよい。しかしながら、どのような位置がセルの境界と呼ぶことができるかが問題となる。本開示では、セルの境界を以下のように定義する。中継ノードがある領域Ａにあることで、異なるセルに属する２つのユーザがＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用してデータ伝送を行ったときの性能が、同一のセルに属する２つのユーザがＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用してデータ伝送を行ったときの性能よりよい場合、領域Ａをセルの境界と呼ぶ。実際の応用において、ネットワークの実際のトポロジー構成に基づいて、シミュレーションまたは実際の測定などの手段によりセルの境界を決定することができる。
【００３３】
以下、ＴＳ  ３６．８１４に定義されたチャネルモデルを例として、シミュレーション手段によりセルの境界を決定する方法を簡単に説明する。ネットワークのトポロジー構成は、図４に示すようなものとする。図４に示すように、基地局１および基地局２は隣接する２つの基地局であり、ここで、ユーザ１およびユーザ２のサービング基地局は基地局１であり、ユーザ３のサービング基地局は基地局２である。ＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用するとき、ユーザ１および２が基地局１から遠くて、そして、中継ノードも基地局１から遠いため、得られる性能は比較的に悪い。しかし、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用するとき、中継ノードが基地局１と基地局２との間に位置し、かつユーザ３が中継ノードから近いため、得られる性能は比較的によい。このような場合、中継ノードが基地局１へ移動すると、ＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用して得られる性能はますますよくなるが、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用して得られる性能はますます悪くなる。従って、ＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用して得られる性能がＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用して得られる性能と等しくなるように、１つの中継ノードの位置を探せれば、セルの境界を決定することができる。シミュレーションから、中継ノードと基地局１との間の距離が０．８３ｒに等しい場合、ＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用して得られる性能がＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用して得られる性能と等しくなり、中継ノードと基地局１との間の距離が０．８３ｒより小さい場合、ＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用して得られる性能がＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用して得られる性能よりよくなり、中継ノードと基地局１との間の距離が０．８３ｒより大きい場合、ＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用して得られる性能がＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用して得られる性能より悪くなることが発見され、ここで、ｒは基地局１と基地局２との間の距離の半分を代表する。従って、上記のシミュレーション結果から、中継ノードが（０．８３ｒ，ｒ）の間にあるとき、中継ノードがセルの境界にあると認めることを決定することができる。
【００３４】
説明すべきところとして、上記の結論はＴＳ  ３６．８１４に定義されたチャネルモデルに基づき得られるものであるが、ほかのチャネルモデルを採用しても、上記の方法によりセルの境界の正確な範囲を得ることができる。
【００３５】
また、シミュレーションの方法以外に、上記の考え方に従って実際の測定を行うこともでき、このように得られるセルの境界はもっと正確なものになる。
【００３６】
上記の説明から、以下のような結論を得ることができる。即ち、上りトラフィックフローにとって、いったい、ＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用する方がよいか、それともＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用する方がよいかを直ちに判断することができないが、まず、中継ノードの位置がセルの境界にあるかどうかを判断する必要があり、中継ノードの位置がセルの境界にある場合、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用してよく、中継ノードの位置がセルの境界にない場合、ＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用してよい。
【００３７】
以上の研究結果に基づき、プリコーディング方式を選択するための第１の基本原則を決定することができる。即ち、
１）下りトラフィックフローについて、中継ノードはＭＳＭＤ−ＮＣ機能を起動し、
２）上りトラフィックフローについて、中継ノードは、ＭＡＲＣ−ＮＣ機能を起動し、中継ノードがセルの境界にある場合、さらにＭＳＭＤ−ＮＣ機能を起動する。
【００３８】
ここで、上記のＭＡＲＣ−ＮＣ機能を起動する意味は、中継ノードが、自局と接続されるユーザを自局のＭＡＲＣ−ＮＣ方式候補リストに入れ、自局のＭＡＲＣ−ＮＣ方式候補リストに複数のユーザがある場合、そのうちの２つのユーザを選択してペアにして、ＭＡＲＣ構成を構成し、ＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用してデータ伝送を行うことを可能にすることであり、上記のＭＳＭＤ−ＮＣ機能を起動する意味は、中継ノードが、自局と接続されるユーザを自局のＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストに入れ、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストに複数のユーザがある場合、そのうちの２つのユーザを選択してペアにして、ＭＳＭＤ構成を構成し、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用してデータ伝送を行うことを可能にすることである。
【００３９】
上記のプリコーディング方式を選択するための第１の基本原則を基にして、セルの負荷をさらに考慮して、上記の基本原則を改善することができる。ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用する主な目的は、セル間干渉を低減することであるため、２つの隣接セルの負荷がいずれも重くない場合、従来のスケジューリング方法によりリソースのスケジューリングを行って、隣接セルに異なるリソースを使用させることにより、干渉を回避することができ、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用する必要はない。その原因として、隣接セルの負荷がいずれも重くない場合でも中継ノードでＭＳＭＤ−ＮＣ機能を起動すると、かえって中継ノードがパイロットを転送するためのエネルギーを余計に消耗してしまい、伝送性能の低下につながる。上記の研究結果に基づき、さらに、プリコーディング方式を選択するための第２の基本原則を決定することができる。即ち、
１）下りトラフィックフローについて、セル負荷が予め設定された負荷閾値より大きい場合、中継ノードはＭＳＭＤ−ＮＣ機能を起動し、
２）上りトラフィックフローについて、中継ノードは、ＭＡＲＣ−ＮＣ機能を起動し、中継ノードがセルの境界にあって、かつ、セル負荷が予め設定された負荷閾値より大きい場合、さらにＭＳＭＤ−ＮＣ機能を起動する。
【００４０】
上記の２つの基本原則のうちの第１の原則に基づき、本発明の実施例はデータ伝送方法を提供している。相対的に基地局の方がグローバル制御の能力を有するため、上記のフローは基地局により実行することができる。本発明の実施例で提供されているデータ伝送方法の具体的なフローは、図５に示すように、主に以下のステップを含む。
【００４１】
ステップ１０１で、中継ノードに対し、上りＭＡＲＣ−ＮＣ機能を起動するよう通知する。
【００４２】
ステップ１０２で、中継ノードに対し、下りＭＳＭＤ−ＮＣ機能を起動するよう通知する。
【００４３】
ステップ１０３で、中継ノードの位置情報を取得して、該中継ノードがセルの境界にあるかどうかを判断し、該中継ノードがセルの境界にある場合、ステップ１０４に進み、中継ノードに対し、上りＭＳＭＤ−ＮＣ機能を起動するよう通知する。
【００４４】
上記の２つの基本原則のうちの第２の原則に基づき、本発明の実施例はデータ伝送方法を提供している。相対的に基地局の方がグローバル制御の能力を有するため、上記のフローも基地局により実行することができる。本発明の実施例で提供されているデータ伝送方法の具体的なフローは、図６に示すように、主に以下のステップを含む。
【００４５】
ステップ１０１で、中継ノードに対し、上りＭＡＲＣ−ＮＣ機能を起動するよう通知する。
【００４６】
ステップ１０２’で、ユーザの干渉状況報告を受信し、隣接セルの負荷が予め設定された負荷閾値を超える場合、中継ノードに対し、下りＭＳＭＤ−ＮＣ機能を起動するよう通知する。通常の場合で、ユーザは、サービングセルと隣接セルとのチャネル条件の差が所定の閾値より小さいことを検出するとき、自局のサービングセルの基地局へ干渉状況報告を報告する。
【００４７】
具体的に、上記のサービングセルおよび隣接セルのチャネル条件は、サービング基地局からのパイロット信号強度および隣接基地局からのパイロット信号強度により表すことができ、例えば、ユーザが検出した、サービング基地局からのパイロット信号強度と隣接基地局からのパイロット信号強度との差が所定の閾値（例えば５ｄＢ）より小さい場合、ユーザは自局のサービング基地局へ干渉状況報告を報告する。
【００４８】
ステップ１０３で、中継ノードの位置情報を取得して、該中継ノードがセルの境界にあるかどうかを判断し、該中継ノードがセルの境界にある場合、ステップ１０４に進み、中継ノードに対し、上りＭＳＭＤ−ＮＣ機能を起動するよう通知し、その後、ステップ１０５に進み、該中継ノードがセルの境界にない場合、直接にステップ１０５に進む。
【００４９】
ステップ１０５で、基地局、中継ノード、およびユーザは、中継ノードに配置されたＭＡＲＣ−ＮＣ機能またはＭＳＭＤ−ＮＣ機能に基づいてデータ伝送を行う。
【００５０】
上記の２つの方式から分かるように、本発明の実施例において、中継ノードの位置に基づいて（または、さらにセルの負荷状況に基づいて）、中継ノードにＭＡＲＣ−ＮＣ機能またはＭＳＭＤ−ＮＣ機能を配置するかどうかを決定することができる。中継ノードに相応のネットワークコーディング機能を配置した後に、基地局およびユーザは、中継ノードに配置されたネットワークコーディング機能に基づいてデータ伝送を行うことができる。これにより、より大きなスループットを得、システムの性能を向上させる。
【００５１】
上記のデータ伝送方法に基づき、本発明の実施例は、上記のステップ１０５において、基地局、中継ノード、およびユーザが中継ノードに配置されたＭＡＲＣ−ＮＣ機能またはＭＳＭＤ−ＮＣ機能に基づいてデータ伝送を行う方法をさらに提供している。図７に示すように、上記のステップ１０５は以下のようなステップを含む。
【００５２】
ステップ１０５１で、自局のＭＡＲＣ−ＮＣ方式候補リストに該ユーザがあるかどうかを判断し、自局のＭＡＲＣ−ＮＣ方式候補リストに該ユーザがある場合、ステップ１０５２に進み、自局のＭＡＲＣ−ＮＣ方式候補リストに該ユーザがない場合、ステップ１０５３に進む。
【００５３】
ステップ１０５２で、自局のＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストに該ユーザがあるかどうかを判断し、自局のＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストに該ユーザがある場合、ステップ１０５４に進み、自局のＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストに該ユーザがない場合、ステップ１０５５に進む。
【００５４】
ステップ１０５３で、自局のＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストに該ユーザがあるかどうかを判断し、自局のＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストに該ユーザがある場合、ステップ１０５６に進み、自局のＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストに該ユーザがない場合、ステップ１０５７に進む。
【００５５】
ステップ１０５４で、該ユーザの、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用するときのスループットとＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用するときのスループットとを比較し、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用するときのスループットがＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用するときのスループットより高い場合、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用してデータ伝送を行い、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用するときのスループットがＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用するときのスループットより高くない場合、ＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用してデータ伝送を行う。
【００５６】
ステップ１０５５で、ＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用してデータ伝送を行う。
【００５７】
ステップ１０５６で、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用してデータ伝送を行う。
【００５８】
ステップ１０５７で、データ伝送を直接に行う。
【００５９】
ここから分かるように、ユーザのペアリングの選択について、本発明の実施例では、中継ノードに配置された機能に基づいて、または、さらにユーザのスループットに基づいて、ユーザをＭＡＲＣユーザペアにペアリングすることによりＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用してデータ伝送を行うか、それともＭＳＭＤユーザペアにペアリングすることによりＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用してデータ伝送を行うかを決定することができる。
【００６０】
上記の方式をさらに改善するために、本発明の実施例は、基地局がＭＡＲＣ−ＮＣ方式候補リストおよびＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストを作成する具体的な方法も提供している。
【００６１】
具体的に、上記のＭＡＲＣ−ＮＣ方式候補リストを作成する方法は、基地局により実行することができる。図８に示すように、この方法は以下のようなステップを含む。
【００６２】
ステップ２０１で、ユーザから直接リンクを介して送信された第１参照信号および転送リンクを介して送信された第２参照信号をそれぞれ受信する。
【００６３】
説明すべきところとして、説明の便宜上、ユーザと基地局との間に中継ノードの転送を経ないデータ伝送リンクを直接リンクと呼ぶが、ユーザと基地局との間に中継ノードの転送を経るデータ伝送リンクを転送リンクと呼ぶ。
【００６４】
ステップ２０２で、前記第１参照信号と第２参照信号との強度を比較し、第２参照信号の強度が第１参照信号の強度より高くて、かつ該ユーザが上りトラフィックフローを有する場合、該ユーザをＭＡＲＣ−ＮＣ方式候補リストに追加する。
【００６５】
上記のＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストを作成する方法は、ユーザと基地局とが協力して実行することができ、図９に示すように、以下のようなステップを含む。
【００６６】
ステップ３０１で、ユーザは本セルおよび隣接セルの参照信号を測定する。
【００６７】
ステップ３０２で、本セルと隣接セルとの参照信号強度の差が予め設定された参照信号閾値より小さい場合、該ユーザは隣接セルのＩＤおよび本セルの直接リンクのチャネル状態情報を本セルの基地局に報告する。
【００６８】
ステップ３０３で、中継ノードがＭＳＭＤ−ＮＣを起動した場合、基地局は、ユーザに対し、転送リンクを介して転送された本セルの参照信号を測定するよう通知する。
【００６９】
ステップ３０４で、ユーザは、測定により得られた、転送リンクを介して転送された本セルの参照信号に基づいて、転送リンクのチャネル条件を得て、転送リンクのチャネル条件を本セルの基地局に報告する。
【００７０】
ステップ３０５で、本セルの直接リンクのチャネル条件および転送リンクのチャネル条件に基づいて、転送リンクの品質が直接リンクよりよいかどうかを判断し、転送リンクの品質が直接リンクよりよい場合、該ユーザをＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストに追加する。
【００７１】
具体的に、上記の本セルの直接リンクのチャネル条件および転送リンクのチャネル条件は、直接リンクを介して受信されたパイロット信号の強度および転送リンクを介して受信されたパイロット信号の強度により表すことができ、例えば、転送リンクを介して受信されたパイロット信号の強度が直接リンクを介して受信されたパイロット信号の強度より大きい場合、該ユーザをＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストに追加することができる。
【００７２】
ＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストを作成するもう１つの方法は、ユーザと基地局とが共同して実行することができ、図１０に示すように、以下のようなステップを含む。
【００７３】
ステップ４０１で、中継ノードはすべてのユーザから送信された参照信号を測定する。
【００７４】
ステップ４０２で、２つのセルからのユーザの参照信号強度の差が所定の第１閾値より小さくて、かつ前記２つのセルからのユーザの参照信号強度がいずれも所定の第２閾値より大きい場合、前記２つのセルからのユーザの参照信号フォーマットを前記２つのセルの基地局に通知する。
【００７５】
ステップ４０３で、前記２つのセルの基地局はそれぞれ、受信された参照信号フォーマットに基づいてユーザ身分識別子（ＩＤ）を決定して、該ユーザＩＤに対応するユーザを自局のＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストに追加する。
【００７６】
このように、上記の方法により、基地局は自局のＭＡＲＣ−ＮＣ方式候補リストおよびＭＳＭＤ−ＮＣ方式候補リストを作成することができる。
【００７７】
上記のように、本発明の実施例は、中継ノードの位置に基づいて中継ノードにＭＡＲＣ−ＮＣ機能またはＭＳＭＤ−ＮＣ機能を配置するかどうかを決定できるため、よりよいネットワークコーディング方式を選択してシステムのスループットを向上させることができる。以下、シミュレーションにより、本発明の実施例の上記の技術的効果を詳しく説明する。
【００７８】
まず、シミュレーションに用いるパラメータは、表２に示す通りである。
【００７９】
【表２】
2014023154.tif 000007
【００８０】
上記のパラメータ設定に基づき、ＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用するときのシステムの総スループット（総容量）と中継ノードから基地局までの距離との間の関係、および、ＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用するときのシステムの総スループット（総容量）と中継ノードから基地局までの距離との間の関係をシミュレーションした。シミュレーション結果は、図１１に示す通りである。図１１において、正方形印の曲線はＭＡＲＣ−ＮＣ方式を採用するときのシステムの総スループットと中継ノードから基地局までの距離との間の関係を示し、菱形印の曲線はＭＳＭＤ−ＮＣ方式を採用するときのシステムの総スループットと中継ノードから基地局までの距離との間の関係を示し、丸印の曲線は中継ノードにネットワークコーディング方式を採用しないときの総スループットと中継ノードから基地局までの距離との間の関係を示す。図１１から分かるように、いかなる条件でも最適な性能を表現できるネットワークコーディング方式は１つもない。従って、中継ノードの位置に基づいて、使用するネットワークコーディング方式を適応的に選択することにより、システムの性能が一定の条件で最適になることを可能にする。また、上記のように、ネットワークコーディング方式を適応的に選択するとき、ユーザの位置およびセル負荷などの要素をさらに考慮できれば、システムのスループットをさらに向上させ、よりよい性能表現を得ることができる。
【００８１】
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】
2014023154.tif 000008
【図２】
2014023154.tif 000009
【図３】
2014023154.tif 000010
【図４】
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【図５】
2014023154.tif 000012
【図６】
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【図７】
2014023154.tif 000014
【図８】
2014023154.tif 000015
【図９】
2014023154.tif 000016
【図１０】
2014023154.tif 000017
【図１１】
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