(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受信機であって、各受信機が、複数のアンテナモードで動作可能である単一の無線周波数（ＲＦ）チェーンを有するマルチモードアンテナを有し、各受信機が、所定の方法で前記複数のアンテナモード間で変わる、当該複数の受信機と、
前記複数の受信機へのダウンリンク送信を行う、セルトポロジーにおける複数の基地局であって、各基地局が１つ又は複数の送信機を有し、前記１つ又は複数の送信機が、送信アンテナを有し且つマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）ベースのブラインド干渉アラインメント方式（ＢＩＡ方式）を使用して前記複数の受信機のうち１つ以上の受信機と通信するように動作可能であり、当該複数の基地局における各アクティブな基地局が、所与の送信リソースにおいて等しいＢＩＡコード構造を操作する、当該複数の基地局と、
を備え、
前記複数の基地局としては、基地局の第１グループと基地局の第２グループとが含まれ、さらに、コードワードの第１グループは前記基地局の第１グループにより使用されるために有効であり、コードワードの第２グループは前記基地局の第２グループにより使用されるために有効である、
無線通信システム。
【請求項２】
複数の受信機であって、各受信機が、複数のアンテナモードで動作可能である単一の無線周波数（ＲＦ）チェーンを有するマルチモードアンテナを有し、各受信機が、所定の方法で前記複数のアンテナモード間で変わる、当該複数の受信機と、
前記複数の受信機へのダウンリンク送信を行う、セルトポロジーにおける複数の基地局であって、各基地局が１つ又は複数の送信機を有し、前記１つ又は複数の送信機が、送信アンテナを有し且つマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）ベースのブラインド干渉アラインメント方式（ＢＩＡ方式）を使用して前記複数の受信機のうち１つ以上の受信機と通信するように動作可能であり、当該複数の基地局における各アクティブな基地局が、所与の送信リソースにおいて等しいＢＩＡコード構造を操作する、当該複数の基地局と、
を備え、
前記基地局は、周波数帯域が変化するにつれて変化するコードを使用して、前記セルトポロジーの全体で同じ相対セル位置を有するユーザのセットにのみサービスする、
無線通信システム。
【請求項３】
前記所与の送信リソースとしては、周波数帯域が含まれる、
請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記所与の送信リソースとしては、タイムスロットが含まれる、
請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記セルトポロジーにおける基地局は、ＢＩＡコードに関連付けられた送信リソースにおける各コードワードにおいて、各基地局によって使用されるべき送信電力を指定する電力マスクに従って動作する、
請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記電力マスクによって指定された送信電力は、各コードインデックス値及び各送信に対する基地局インデックスの関数として変化する、
請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
各基地局は、地理的なユーザ位置に基づいて、コードインデックス及び位置上でユーザをスケジュールする、
請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項８】
各基地局は、大きいスケールのＳＩＮＲ値に基づいて、コードインデックス及び位置上でユーザをスケジュールする、
請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記複数の基地局は、１つのコードワードから次のコードワードまで変化するコード再利用を利用する、
請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
ただ１つのアンテナが、所与のタイムスロット内で、複数の受信機における各受信機でアクティブになる、
請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
帯域の第１セットでは、
基地局の第１グループが、サービスする基地局に関する第１相対位置にてユーザ端末の第１セットに対しサービスし、基地局の第２グループが、サービスする基地局に関する第２相対位置にてユーザ端末の第２セットに対しサービスし、
帯域の第２セットでは、
基地局の第１グループが、サービスする基地局に関する第２相対位置にてユーザ端末の第１セットに対しサービスし、基地局の第２グループが、サービスする基地局に関する第２相対位置にてユーザ端末の第２セットに対しサービスする、
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記複数の基地局としては、基地局の第１グループと基地局の第２グループとが含まれ、さらに、
帯域の第１セットでは、
基地局の第１グループが、サービスする基地局に関する第１相対位置にてユーザ端末の第１セットに対しサービスし、基地局の第２グループが、サービスする基地局に関する第２相対位置にてユーザ端末の第２セットに対しサービスし、
帯域の第２セットでは、
基地局の第１グループが、サービスする基地局に関する第２相対位置にてユーザ端末の第１セットに対しサービスし、基地局の第２グループが、サービスする基地局に関する第２相対位置にてユーザ端末の第２セットに対しサービスする、
請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
複数の受信機及び複数の基地局を有する無線通信システムにおいて通信するための方法であり、前記複数の受信機の各々が、複数のアンテナモードで動作可能である単一の無線周波数（ＲＦ）チェーンを有するマルチモードアンテナを有し、さらに、前記複数の基地局の各々が１つ又は複数の送信機を有し、前記１つ又は複数の送信機が、送信アンテナを有し且つブラインド干渉アラインメント方式（ＢＩＡ方式）を使用して前記複数の受信機のうち１つ以上の受信機と通信するように動作可能である、当該方法であって、
前記方法が、
前記複数の受信機が所定の方法で前記複数のアンテナモード間で変わる間に、前記複数の基地局とのダウンリンク送信を行って、ブラインド干渉アラインメント方式（ＢＩＡ方式）を使用して、無線信号を前記複数の受信機へ送信するステップ、
を含み、
当該送信するステップは、
前記複数の基地局における各アクティブな基地局を、所与の送信リソースにおいて等しいＢＩＡコード構造と共に操作するサブステップ、
を含み、
前記方法が、さらに、
セルトポロジーの全体で同じ相対セル位置を有するユーザのセットにのみサービスするときに、周波数帯域が変化するにつれて変化するコードを使用するステップ、を含む、
方法。
【請求項１４】
前記所与の送信リソースとしては、周波数帯域が含まれる、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記所与の送信リソースとしては、タイムスロットが含まれる、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数の基地局が、１つのコードワードから次のコードワードまで変化するコード再利用を利用するステップ、
をさらに含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
ＢＩＡコードに関連付けられた送信リソースにおける各コードワードにおいて、各基地局によって使用されるべき送信電力を指定する電力マスクに従って、セルトポロジーにおける基地局を動作させるステップ、
をさらに含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記電力マスクによって指定された送信電力は、各コードインデックス値及び各送信に対する基地局インデックスの関数として変化する、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
各基地局が、地理的なユーザ位置に基づいて、コードインデックス及び位置上でユーザをスケジュールするステップ、
をさらに含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
各基地局が、大きいスケールのＳＩＮＲ値に基づいて、コードインデックス及び位置上でユーザをスケジュールするステップ、
をさらに含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
複数の受信機であって、各受信機が、複数のアンテナモードで動作可能である単一の無線周波数（ＲＦ）チェーンを有するマルチモードアンテナを有し、各受信機が、所定の方法で前記複数のアンテナモード間で変わる、当該複数の受信機と、
前記複数の受信機へのダウンリンク送信を行う、セルトポロジーにおける複数の基地局であって、各基地局が１つ又は複数の送信機を有し、前記１つ又は複数の送信機が、送信アンテナを有し且つマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）ベースのブラインド干渉アラインメント方式（ＢＩＡ方式）を使用して前記複数の受信機のうち１つ以上の受信機と通信するように動作可能であり、当該複数の基地局のクラスタにおける各アクティブな基地局のクラスタが、所与の送信リソースにおいて等しいＢＩＡコード構造を操作する、当該複数の基地局と、
を備え、
前記基地局のクラスタは、周波数帯域が変化するにつれて変化するコードを使用して、前記セルトポロジーの全体で同じ相対セル位置を有するユーザのセットにのみサービスする、
無線通信システム。
【請求項２２】
前記複数の基地局のクラスタは、１つのコードワードから次のコードワードまで変化するコード再利用を利用する、
請求項２１に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0002]本発明の実施形態は、マルチユーザ多出力多入力（ＭＩＭＯ）無線送信システムの分野に関し、より詳細には、本発明の実施形態は、各アクティブな基地局が所与の送信リソースにおいてセルトポロジーの全体で等しいＢＩＡコード構造を操作する、ブラインド干渉アラインメント（Ｂｌｉｎｄ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）（ＢＩＡ）ベースのマルチユーザＭＩＭＯ通信システムに関する。
【０００２】
［優先権］
[0001]本特許出願は、２０１０年９月２２日に出願した「Ａ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ＭＵ−ＭＩＭＯ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｂｙ  Ｊｏｉｎｔ  Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔｓ  ｏｆ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  Ｓｃｈｅｍｅｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ  Ｕｓｅｒ−Ｃｏｄｅ  Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｐｏｗｅｒ−Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ」という名称の対応する米国特許仮出願第６１／３８５４３０号の優先権を主張し、これを参照により組み込むものである。
【背景技術】
【０００３】
[0003]無線送信における多くの最近の進化は、送信及び受信のための複数のアンテナの使用に基づいている。複数のアンテナは、基本的には、無線システムによって送信のために利用可能である自由度数（ＤｏＦ）、すなわち、システム内で受信側に同時に送信可能であるスカラーデータストリームの数の増大をもたらすことができる。ＤｏＦを使用して、スペクトル効率（スループット）の増大、及び／又は、追加のダイバーシティ（ロバスト性）をもたらすことができる。実際に、Ｎｒ個の受信（ＲＸ）アンテナを有する単一のユーザにサービスする、Ｎｔ個の送信（ＴＸ）アンテナを有するシングルユーザＭＩＭＯ（ＳＵ−ＭＩＭＯ）システムは、ダウンリンク送信のために最大ｍｉｎ（Ｎｔ，Ｎｒ）のＤｏＦを利用できることがある。これらのＤＯＦを、例えば、ある条件下で使用して、ｍｉｎ（Ｎｔ，Ｎｒ）と線形に増大する倍数で、スループットを向上させることができる。ＭＩＭＯのそのような利益、及び、ＤｏＦの増大は、ＭＩＭＯを新しい今後のシステムで使用することに対する関心の多くの根底にある。
【０００４】
[0004]そのようなＤｏＦを利用するには、システムに対するいくらかのコストが必要となることが多い。１つのそのようなコストは、送信アンテナと受信アンテナの間のチャネル状態の知識である。そのようなチャネル状態情報（ＣＳＩ）は、多くの場合、送信機にとって（そのようなＣＳＩは、ＣＳＩＴと呼ばれる）、及び／又は、受信機にとって（そのようなＣＳＩは、ＣＳＩＲと呼ばれる）、使用可能でなければならない。使用可能なＤｏＦはまた、送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルに十分な「豊かさ」があることにもよる。例えば、ビットインターリーブ符号化変調（Ｂｉｔ  Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ  Ｃｏｄｅｄ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）（ＢＩＣＭ）及びＤ−ＢＬＡＳＴなど、ＳＵ−ＭＩＭＯ  ＣＳＩＲベースのシステムは、適切なチャネル条件下で、ｍｉｎ（Ｎｔ，Ｎｒ）の最大可能なＤＯＦを達成することができる。ＣＳＩＴは、必要とされない。そのような条件下で、したがって、ＤｏＦを使用して、スペクトル効率において対応する線形増大をもたらすことができる。そのような設計は、現況技術に精通している者にはよく理解されよう。
【０００５】
[0005]同様に、基地局（ＢＳ）においてＮｔ個の送信アンテナ、及び、Ｋ人のシングルアンテナユーザ（Ｎｒ＝１）を有するマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）システムは、最大ｍｉｎ（Ｎｔ，Ｋ）のＤｏＦをもたらすことができる。ＳＵ−ＭＩＭＯの場合のように、ＭＵ−ＭＩＭＯを使用して、例えば、ｍｉｎ（Ｎｔ，Ｋ）と線形にスループットを向上させることができる。しかし、ＳＵ−ＭＩＭＯとは異なり、多くのＭＵ−ＭＩＭＯ技術（実際には、規格のために使用され、研究されている主要なＭＵ−ＭＩＭＯ技術の全部ではないとしても、大部分）は、ＣＳＩＴの知識を必要とする。ＣＳＩＴに基づくＭＵ−ＭＩＭＯは、ＣＳＩＲに基づくＳＵ−ＭＩＭＯとは異なり、送信が行われうる前に、ＣＳＩを推定し、ＣＳＩを送信機にフィードバックするための、追加のオーバーヘッドを必要とする。
【０００６】
[0006]そのようなオーバーヘッドにもかかわらず、ＭＵ−ＭＩＭＯは実際的な関心を引くものであり、その理由は、ＭＵ−ＭＩＭＯには、多数の受信アンテナ、無線周波数（ＲＦ）チェーンを追加したり、ポータブル又はモバイルデバイスに対する処理（例えば、復号）の複雑性を増したりする必要なしに、ＤｏＦを増大させることができるという、ＳＵ−ＭＩＭＯに勝る利益があるためである。
【０００７】
[0007]ＣＳＩオーバーヘッドの問題は、慎重に考えられなければならない。この問題は、そのような従来のＭＩＭＯを評価する際に見逃されることが多い、基本的な問題である。そのようなＣＳＩ関連のオーバーヘッドは、実際には、従来のＣＳＩに依存するＭＩＭＯにより得ることができる正味のスペクトル効率の増大を制限する可能性がある、基本的な「次元性ボトルネック」を表す可能性がある。特に、Ｎｔ（又はＮｒ又はＫ）を増すことによって、ＤｏＦの増大（例えば、線形増大）を利用し続けることを望む場合、送信の計画及び受信機での復号のために必要とされるＣＳＩの取得において増大するシステムオーバーヘッドをどのようにサポートするかについても、考えなければならない。そのようなオーバーヘッドは、ＣＳＩ推定をサポートするパイロットのための無線媒体の使用の増加、及び、そのようなＣＳＩ推定についての受信エンティティと送信エンティティの間のフィードバックの増大を含みうる。
【０００８】
[0008]一例として、単一のＴＸアンテナと単一のＲＸアンテナの間のＣＳＩ（このタイプのＣＳＩは、標準団体内の一部によって、直接ＣＳＩ（ｄｉｒｅｃｔ  ＣＳＩ）と呼ばれることが多い）を定義する各複素スカラー値について、無線チャネルリソースのうち固定の割合Ｆｃｓｉがパイロット及び／又はフィードバック専用であると仮定する。必要とされるＣＳＩの次元は、Ｎｔ、Ｎｒ及び／又はＫのような量に比例するので、合計のＣＳＩシステム関連のオーバーヘッドが（例えば、Ｎｔ×Ｆｃｓｉだけ）増大することがわかる。例えば、送信アンテナに対してＮｔ個のＣＳＩスカラー項をそれぞれ有する、Ｋ人のシングルアンテナユーザでは、送信機が知る必要がありうる合計ＫＮｔ個のそのような複素スカラー値がある。ＣＳＩの次元の増大をサポートすることで、より多くの無線チャネルリソースを要する可能性があり、データ送信のために残されるリソースの量が減る。このオーバーヘッドの増大は、スペクトル効率の向上がＣＳＩオーバーヘッドの増大を相殺しない場合、スループットの継続的な増大を制限する可能性がある。
【０００９】
[0009]Ｆｃｓｉの値は、時間及び／又は周波数におけるチャネルのコヒーレンスを考えると、システムによって、又は、必然的に定義されることが多い。チャネルの状態が時間及び／又は周波数においてより速く変化するにつれて、リソースのより大きい有効部分を、ＣＳＩの推定及び追跡のために使用する必要がありうる。
【００１０】
[0010]一例として、周波数分割複信（ＦＤＤ）ベースの３ＧＰＰロングタームエボリューション（ＬＴＥ）設計では、１２×１４個のＯＦＤＭシンボルのリソースブロック内の８個のシンボルが、Ｎｔ個のアンテナの各々のためのダウンリンクパイロットをサポートするために使用される。単にそのようなパイロットのためのシステムオーバーヘッドを考慮し、フィードバックなど、他のＣＳＩ関連のオーバーヘッドを無視すると、Ｆｃｓｉは、８／１６８＝４．７６％もの大きさになりうる。つまり、Ｎｔ＝８であれば、パイロット構造が追加のアンテナと線形に比例すると仮定すると、合計のＣＳＩオーバーヘッドは、３８％もの大きさになり、シンボルの６２％が、残りのシグナリングオーバーヘッド及びデータ送信をサポートするために残る可能性があることになる。実際には、ＬＴＥでは、Ｎｔ＝４個のアンテナを超えるパイロット構造の変更を検討している。しかし、これはまた、ＣＳＩ精度に対しても影響を及ぼす。それにもかかわらず、明らかに、そのようなシステムは、Ｎｔの無限の増大をサポートしないであろう。
【００１１】
[0011]したがって、符号化されたデータ情報を表すシンボルはより効率的に使用され、ＭＩＭＯによるＤｏＦの増大により、ロバスト性及び／又はスペクトル効率は増大するが、正味のスペクトル効率の増大は、ＣＳＩオーバーヘッドのために使用されるリソースの部分を反映しなければならない。したがって、正味のスペクトル効率の増大は、実際には、個々のデータシンボルのもの未満であり、その理由は、シンボルの一部分、例えば、わずか（１−Ｎｔ×Ｆｃｓｉ）のみがデータのために使用可能であるからである。
【００１２】
[0012]最近では、「ブラインド干渉アラインメント」（ＢＩＡ）技術と呼ばれる、新しい種類の技術が、従来のＭＵ−ＭＩＭＯシステムのＣＳＩオーバーヘッドの多くを必要とすることなく、ＤｏＦを増大させる能力を示している。ＢＳにおけるＮｔ個の送信アンテナと、Ｋ人のシングルアクティブアンテナユーザとを有するＢＩＡマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）システムは、ＣＳＩＴなしに、ＫＮｔ／（Ｋ＋Ｎｔ−１）のＤｏＦを達成することが可能である。したがって、Ｋが増大するにつれて、このシステムは、従来のＭＵ−ＭＩＭＯ  ＣＳＩＴベースのシステムによって達成可能である、ｍｉｎ（Ｎｔ，Ｋ）のＤｏＦというＣＳＩ依存の上限に近づくことができる。これは著しい結果であり、その理由は、このシステムが最近数十年にわたる従来の考え及び推測の多くに反するものであり、また、現在のシステムが直面している「次元性ボトルネック」を軽減する可能性をもたらすからである。
【００１３】
[0013]そのようなシステムが機能するには、送信側ＢＳと、サービスされているＫ人のユーザとの間で見られるチャネルが、（ブラインド干渉アラインメント方式に関して）所定の方法で、合同で変化していなければならないという要件がある。この合同での変化は、複数のアンテナモードを有することによって達成することができる。複数のアンテナモードは、各ユーザにおいて多数の（物理的）アンテナ素子を採用することによって、又は、例えば、方位、感度パターンなど、その物理的特性を変更することができる単一のアンテナ素子を有することによって、実装することができる。しかし、すべてのそのような場合において、このシステムは、１つのモードが所与のタイムスロットでアクティブであることのみを必要とする。したがって、各モバイルで単一のＲＦチェーンのみを有し、それによって、ユーザの単一のアクティブ受信アンテナモード、すなわち、ユーザの単一のＲＦチェーンを駆動するアンテナが経時的に変化可能であれば、十分である。すなわち、単一のアクティブ受信アンテナは、例えば、所定の形でＮｔ個のモード間で切り替え可能な、マルチモードアンテナである。単一のＲＦチェーンを有することで、従来の単一アンテナモードのＭＵ−ＭＩＭＯシステムと一致した復号の複雑さを保つ。
【００１４】
[0014]これらのモードは、単一のユーザのための独立した（例えば、一次独立な）ＣＳＩベクトルを作成可能でなければならない。送信もまた、所与のモードにおけるＣＳＩが、システムにとっては不明であるが、事実上、モードによって一定且つ異なると仮定される時間における適切なコヒーレンス間隔に制限されなければならない。
【００１５】
[0015]ＢＩＡ技術は、Ｋ人のユーザに送信されることになるＫ個の情報搬送ストリーム（１つのストリームが１人のユーザのための所期の情報を搬送する）上で、適切なアンテナモード切り替え及び合成データ送信ベクトルを作成することによって、機能する。そのような情報搬送ストリーム自体が、ベクトルである。これらのストリームは、このようにしてアンテナモード切り替えによってもたらされた追加のＤｏＦを使用して、様々な算術的組み合わせで同時に送信される。
【００１６】
[0016]ユーザ受信アンテナ切り替えモードと、情報ストリームがＢＩＡ方式によって送信される方法との協調は、以下の原理に従うことによって、ＤｏＦを最大にするように設計される。
・所与のユーザ向けのいかなるＮｔ次元シンボルも、Ｎｔ個のスロットによって送信されること、
・これらのＮｔ個のスロット中に、そのユーザのアンテナ切り替えパターンは、ユーザがすべてのそのＮｔ個のアンテナモードを通して（それにより、Ｎｔ次元空間内で）そのシンボルを観察するので、そのシンボルを復号できることを保証すること、及び、
・対照的に、残りのユーザのアンテナ切り替えパターンは、このＮｔ次元シンボルの送信が残りのユーザの受信機に１次元の影を落とすのみであるようなものであること。これは、これらの受信機の各々が、Ｎｔ次元シンボルのすべてが送信される同じアンテナモードを使用することを保証することによって、達成される。
【００１７】
[0017]したがって、合計（Ｎｔ＋Ｋ−１）もの受信機の次元が、Ｎｔ個のスカラーシンボルを復号するために、ユーザごとに必要とされる。結果として、この方式では、Ｋ人のユーザは、（Ｎｔ＋Ｋ−１）個のチャネル使用につき、合計ＫＮｔ個のシンボル（それぞれＮｔ個）を復号し、それにより、最大可能なＢＩＡのＤｏＦ、ＫＮｔ／（Ｎｔ＋Ｋ−１）を達成する。
【００１８】
[0018]ＢＩＡ技術には、ＢＩＡ技術が使用可能であるシナリオにおいて、まさにいくつかの固有の課題及び制限がある。最初の固有の問題は、ＢＩＡ方式が有効に動作するために高い信号対雑音比（ＳＮＲ）を必要とすることが多いことであり、例えば、元のＢＩＡ方式は最大２０ｄＢのＳＮＲを必要とすることがある。この問題は、干渉アラインメント処理の特性によるものであり、結果として生じる干渉アラインメントされたストリームにおいて、雑音が増幅される結果となる。この結果として、元のＢＩＡ技術は、セルラー環境における多数のユーザへの適用が制限される。例えば、従来のセルラーにおけるセル端ユーザは、約０ｄＢ以下の信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）を経験することが多く、その原因は、Ｋ人のユーザにサービスしない干渉セルから来る干渉であり、それゆえに解析のためには事実上雑音になるためである。多数のユーザは、セル端ユーザばかりでなく、約２０ｄＢ以上のＳＩＮＲを有していない。残念ながら、多くの場合、スペクトル効率及びＤＯＦを上げる助けとなる技術を必要とする者であるのは、より低いＳＮＲユーザであることが多い。ＢＩＡ方式は、したがって、セルラー環境内の多数のユーザにとって有用となりうるために、修正及び適切な展開セットアップを必要とする。
【発明の概要】
【００１９】
[0019]システム内でＢＩＡコード構造を操作するための方法、装置及び無線通信システムが、本明細書で開示される。一実施形態では、無線通信システムは、複数の受信機を備え、複数の受信機のうちの各受信機が、複数のアンテナモードで動作可能である単一の無線周波数（ＲＦ）チェーンを有するマルチモードアンテナを有し、さらに、各受信機が、所定の方法で複数のアンテナモード間で変わる。無線通信システムはまた、複数の受信機へのダウンリンク送信を行うための、セルトポロジーにおける複数の基地局をも含み、複数の基地局における各基地局が１つ又は複数の送信機を有し、１つ又は複数の送信機が送信アンテナを有し、且つ、マルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）ベースのブラインド干渉アラインメント（ＢＩＡ）方式を使用して、複数の受信機における受信機のうち１つ又は複数と通信するように動作可能であり、複数の基地局における各アクティブな基地局が、所与の送信リソースにおいて等しいＢＩＡコード構造を操作する。
【００２０】
[0020]本発明は、以下で与えられる詳細な説明から、且つ、本発明の様々な実施形態の添付の図面から、より十分に理解されるものであるが、これらの説明及び図面は、本発明を特定の実施形態に限定するように解釈されるべきではなく、単に説明及び理解のためのものにすぎない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】局（三角形）の位置、セル中央ユーザ及びセル端ユーザ（実線の楕円）の位置、並びに、２つの基地局のクラスタサイズのためのクラスタ（破線の楕円）を示す、クラスタ送信戦略の１次元の例示を示す図である。
【図１Ｂ】セルベースのネットワークの一実施形態を示す図である。
【図２Ａ】（Ｍ，Ｋ）＝（２，２）且つＮｔ＝２であるセルラーの２つの展開を示す図である。
【図２Ｂ】（Ｍ，Ｋ）＝（２，２）且つＮｔ＝２であるセルラーの２つの展開を示す図である。
【図３】コード再利用１、（Ｍ，Ｋ）＝（２，２）且つＮｔ＝１であるクラスタを示す図である。
【図４】コード再利用２、（Ｍ，Ｋ）＝（２，２）且つＮｔ＝２であるセルラーを示す図である。
【図５】サブバンドスケジューリング及び電力制御を利用する、Ｍ＝Ｋ＝２であるクラスタ同期ＢＩＡ方式の一例を示す図である。
【図６】Ｋ＝２であるセル同期ＢＩＡ送信戦略の１次元の例示を示す図である。任意の所与の帯域上で、すべてのセルが、同じ相対セル位置からのユーザにサービスする図である。
【図７】Ｋ＝２であるセル同期ＢＩＡ送信戦略の１次元の例示を示す図である。奇数のインデックスのＢＳがセル端ユーザにサービスする帯域上で、偶数のインデックスのＢＳがセル中央ユーザにサービスする図である。
【図８】Ｋ＝２であるセル同期ＢＩＡ送信戦略の１次元の例示を示す図である。
【図９】Ｋ＝２であるセル同期ＢＩＡ送信戦略の１次元の例示を示す図である。
【図１０】マルチモードアンテナ受信機を示す図である。
【図１１】異なるモビリティレベルを有するユーザ集団に対処するコードの例を示す図である。
【図１２】異なるモビリティレベルを有するユーザ集団に対処するコードの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
[0021]本発明の実施形態は、マルチユーザＭＩＭＯ送信をサポートするために使用可能である、ブラインド干渉アラインメント（ＢＩＡ）として知られる技術の種類に関する。このようなシステムでは、数個の受信アンテナ素子をそれぞれ有する複数のユーザは、同じ送信リソース上で、複数のデータストリーム（少なくとも１つが各ユーザ向け）を同時に受信することができる。ＢＩＡ技術は、送信機が送信機と受信機の間の瞬間のチャネル状態情報（ＣＳＩ）を知ることを必要とせずに、送信及びストリーム間の干渉のアラインメントが行われることを可能にする。
【００２３】
[0022]本発明の実施形態の一態様は、各ユーザにわたって、各アラインメントブロックにわたって、各送信アンテナにわたって、且つ、並列ＢＩＡ処理の同時送信を行うアンテナの各クラスタにわたって、電力割り振りを調整して、システム性能をさらに向上させることに焦点を当てる。本発明の実施形態の別の態様は、各クラスタにわたる送信アーキテクチャ、及び、各マルチサイト展開にわたる送信のために合同でスケジュールされたユーザのグループと共に、これらの電力割り振りを合同で変化させることに焦点を当てる。
【００２４】
[0023]要約すれば、本発明の実施形態は、合同マルチユーザＢＩＡ送信のためにスケジュールされる、クラスタ内のユーザのグループを協調させること、並びに、ＢＩＡ方式内のユーザの個々のコード割り当て、及び、アラインメント方式全体の関連する送信電力割り振りのための技術を含む。本発明の実施形態の別の態様は、局の各クラスタにわたる、スケジューリンググループ、ＢＩＡコード、及び、ユーザ電力割り振りの協調的な割り当てを含む。これらの割り当ては、各展開にわたるユーザＳＩＮＲの分布を制御し、これらの割り当てを半静的に調整及び最適化して、システム性能を最適化することができる。
【００２５】
[0024]以下の説明では、多数の詳細が示されて、本発明のより綿密な説明が提供される。しかし、本発明をこれらの特定の詳細なしに実施できることは、当業者には明らかであろう。他の例では、本発明を不明瞭にすることを避けるため、周知の構造及びデバイスは、詳細ではなく、ブロック図の形式で示される。
【００２６】
[0025]後続の詳細な説明のいくつかの部分は、コンピュータメモリ内のデータビットへの操作のアルゴリズム及び記号表現によって提示される。これらのアルゴリズムの説明及び表現は、データ処理分野の技術者によって、自分たちの作業の本質を他の当業者に最も有効に伝えるために使用される手段である。アルゴリズムはここでは、また一般に、所望の結果につながる、自己矛盾のない一連のステップであると考えられる。これらのステップは、物理量の物理的操作を必要とするものである。通常、必ずしもそうとは限らないが、これらの量は、格納、転送、結合、比較、及び、他の方法による操作が可能な電気又は磁気信号の形態をとる。主に共通使用の理由のため、これらの信号をビット、値、要素、シンボル、文字、項、数字などと呼ぶことは、時には好都合であることがわかっている。
【００２７】
[0026]しかし、これら及び同様の用語のすべては、適切な物理量に関連付けられるべきであり、これらの量に適用された好都合なラベルにすぎないことを念頭に置くべきである。以下の説明から明らかなように、別段に明記されていない限り、説明の全体にわたって、「処理する」又は「コンピューティング」又は「計算する」又は「決定する」又は「表示する」などの用語を利用する説明は、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリ内の物理（電子的）量として表現されたデータを操作し、コンピュータシステムメモリ若しくはレジスタ、又は、他のそのような情報格納、送信若しくは表示デバイス内の物理量として同様に表現された他のデータに変換する、コンピュータシステム又は同様の電子コンピューティングデバイスのアクション及び処理を指すことを理解されたい。
【００２８】
[0027]本発明はまた、本明細書における動作を行うための装置にも関する。この装置は、必要な目的のために特別に構築されてもよく、又は、コンピュータ内に格納されたコンピュータプログラムによって選択的に作動又は再構成された、汎用コンピュータを備えてもよい。そのようなコンピュータプログラムは、コンピュータ可読記憶媒体に格納されてもよく、コンピュータ可読記憶媒体は、限定されないが、フレキシブルディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ及び光磁気ディスクを含む、任意のタイプのディスク、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気若しくは光学カード、又は、電子的命令を格納するために適切な任意のタイプの媒体などであり、各々はコンピュータシステムバスに結合される。
【００２９】
[0028]本明細書で提示されるアルゴリズム及び表示は、いかなる特定のコンピュータ又は他の装置に本質的に関連するものでもない。様々な汎用システムを、本明細書の教示によるプログラムと共に使用することができ、又は、必要とされた方法ステップを行うために、より特化した装置を構築することが好都合であると判明することがある。様々なこれらのシステムのために必要とされる構造は、以下の説明から現れるであろう。加えて、本発明は、いかなる特定のプログラミング言語を参照して記載されるものでもない。様々なプログラミング言語を使用して、本明細書に記載の本発明の教示を実装できることは理解されよう。
【００３０】
[0029]機械可読媒体には、機械（例えば、コンピュータ）によって可読な形式で情報を格納又は送信するための任意の機構が含まれる。例えば、機械可読媒体には、リードオンリーメモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイスなどが含まれる。
【００３１】
概観
[0030]本発明の実施形態は、セルラー及びセルラーを超えた各ネットワークにわたる、協調ＢＩＡ送信のための技術を含む。これらの技術のうち１つ又は複数は、別個の基地局のクラスタによって開始された送信を協調させることによって、システム全体の性能の向上を可能にする。
【００３２】
[0031]一実施形態では、並列同期ＢＩＡ方式は、各クラスタにわたって展開され、本発明の実施形態は、以下の任意のサブセットを協調させ、すなわち、それに基づいてユーザのセットが各クラスタにわたる並列ＢＩＡ送信のためにスケジュールされる方法、各クラスタにわたるＢＩＡコードの各々の、クラスタユーザへの再割り当て方法、クラスタ内の各基地局からのＢＩＡコードの各々におけるユーザストリームに割り振られた電力、及び、固定されたＢＩＡ符号化構造においてユーザストリームに割り振られた電力が、各クラスタにわたって変化させられる方法である。
【００３３】
[0032]上記の各クラスタにわたるＢＩＡ方式割り当ての協調の処理は、システム又はユーザ固有の性能測定基準を最適化するために、ユーザＳＩＮＲを系統的に制御可能にする。これにより、上記の方法の組み合わせを採用しない既存のＢＩＡ方式に勝る大きな利益がもたらされる。
【００３４】
[0033]本明細書で提示された協調方法を説明するために、元のＢＩＡ方式を最初に論じ、その後に、元の方式の電力変化に対応する拡張の説明が続き、これらの拡張は、元の方式の「ブラインド干渉アラインメント」特性を保つものである。これらの技術は、後述のように、電力割り振りと共に、クラスタからクラスタへの協調的なユーザＢＩＡコード割り当てを利用することによって、各クラスタにわたる並列ＢＩＡ送信に関して、システム性能の利点をもたらすことができる。
【００３５】
元のＢＩＡ方式
[0034]元のＢＩＡ方式は、当業者に周知である。情報については、Ｃ．  Ｗａｎｇ他、「Ａｉｍｉｎｇ  Ｐｅｒｆｅｃｔｌｙ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｄａｒｋ−Ｂｌｉｎｄ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｓｔａｇｇｅｒｅｄ  Ａｎｔｅｎｎａ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ」、２０１０年２月（以下、「Ｗａｎｇ」）を参照されたい。元のＢＩＡ方式は、Ｍ個の送信アンテナのセットから、Ｋ個の受信機へ、情報搬送信号を同時に通信するための方法を記述するものである。各受信機は、Ｍ個の物理的アンテナを有するが、ただ１つのＲＦチェーンを有する。１つのそのような受信機の一例を図１０に示し、図１０では、単一のＲＦチェーン１００１が様々なアンテナ１０００の間で切り替わり、アンテナ１０００を受信機処理１００２にインタフェースさせる。単一のＲＦチェーンのみを有する結果として、事実上、Ｎｒ＝１であり、ただ１つの受信アンテナ（１つの受信アンテナモード）が所与のタイムスロット内でアクティブになりうる（すなわち、送信を受信中でありうる）。結果として、ただ１つの受信アンテナが、所与のスロット（例えばＯＦＤＭ送信における、時間周波数スロット）内でアクティブになりうる（すなわち、データを受信中でありうる）。説明のため、システム内の時間周波数スロットごとの（平均）送信電力は「Ｐｓｌｏｔ」であると仮定する。Ｗａｎｇにおいて提示されたＢＩＡ（Ｍ，Ｋ）方式は、Ｍ個のアンテナのセット（また、特に本発明の実施形態の目的のためであり、元の方式では必ずしもそうとは限らないが、１つ又は複数のＢＳ上に存在することができる）から、平均Ｍ／（Ｍ＋Ｋ−１）個の符号化シンボルを、Ｋ人のユーザの各々へ送信する。これは、いかなるそのようなアラインメント方式（ＣＳＩＴがない場合）にとっても最大であり、以下によって達成される。
・合同で協調的な方法で、各ユーザ端末における受信アンテナを循環する。
・Ｍ個のアンテナによって、すべてのユーザシンボルを系統的に送信し、以下のようにする。
−各ユーザがユーザ自身のシンボルのみを含む（雑音内であるが、他のユーザシンボルからの干渉はない）測定値を選び出すことができること、及び、
−各受信機で、干渉する送信が最小可能な次元数でアラインメントされ、そのような干渉アラインメントのためのこれらの「無駄にされた」次元数が、できるだけ最小であること。
【００３６】
[0035]具体的には、この方式は、各ユーザへ、Ｍ次元ベクトルシンボル（又はシンボルストリーム）のセットを送信する。単一のＭ次元シンボルをＭ個のアンテナによって送信することは、ｋ＝１，２，…，Ｍについて、ベクトルのｋ番目のエントリがｋ番目のアンテナによって送信されることを意味する。Ｗａｎｇにおける単一のＢＩＡアラインメントブロックは、合計「Ｌ」個のスロットを使用して、各ユーザｋ（ｋ＝１，２，…，Ｋ）に「Ｎ」個のベクトルシンボルのセット
【数１】
0005947303.tif 000002
を送出する。「Ｎ」及び「Ｌ」の値は、Ｗａｎｇでは系統的に決定され、以下を満たす。
Ｌ＝Ｎ（Ｍ＋Ｋ−１）
したがって、このアラインメント方法によって、長さＬのアラインメントブロック内で各ユーザに提供されるシンボルの平均数は、以下によって与えられる。
【数２】
0005947303.tif 000003
Ｗａｎｇにおける元のＢＩＡ方法によれば、長さＬのＢＩＡアラインメントブロックは、本明細書でアラインメントブロック１及び２と呼ばれる、２つのサブブロックを備える。
【００３７】
[0036]アラインメントブロック１：ブロック１は、長さＮ（Ｍ−１）を有する。アラインメントブロック１の各スロット内で、送信機は、Ｋ個のベクトルシンボルの和、ユーザ１人につき１つのＭ次元シンボルを送信する。（Ｎ個のシンボルのうち）どのシンボルが各ユーザのために送信されるかは、系統的な方法で選択されて、すべてのシンボルが各ユーザにおいて復号可能であることが保証される。例は、この点を例示する。
【００３８】
[0037]アラインメントブロック２：ブロック２は、長さＮＫを有する。アラインメントブロック２の各スロット内で、送信機は、単一のＭ次元シンボルのみを送信する。特に、送信機は、ユーザ１人につきアラインメントブロック２内のＮ個のスロットを使用して、Ｎ個のユーザシンボルの各々を一度に１つずつ送信し、Ｋ人のユーザの各々に対してそのように行う。
【００３９】
[0038]各ユーザが自分自身のシンボルストリームを復号できることを保証するために、各ユーザは、所定且つユーザ固有の方法で、そのＭ個のアンテナモードのセットを循環しなければならない。特に、
【数３】
0005947303.tif 000004
が、Ｍ個の送信アンテナと、ｋ番目のユーザのｍ番目の受信アンテナモードと間の１×Ｍチャネルベクトルを示すとする（但し、あるユーザのｍ番目のアンテナモードは、例えば、そのユーザのためのｍ番目の受信アンテナを作動させることに対応する）。また、ａ［ｋ］（ｔ）が、ｔ＝１，２，…，Ｌであるスロットｔ内で、ユーザｋによって選択されたアンテナモードのインデックスを示すとする。すると、以下の１×Ｌベクトルは、以下のように、所与のアラインメントブロック内でユーザｋによって循環された一連のモードを取り込む。
ａ［ｋ］＝［ａ［ｋ］（１）  ａ［ｋ］（２）  …  ａ［ｋ］（Ｌ）］
【００４０】
[0039]以下に、Ｗａｎｇにおいて提示された元のＢＩＡ方式に基づく協調的なシンボルユーザ送信の、代表的な例が提供される。本発明の実施形態で有用である、これらの方式の拡張が、以下で提示される。
【００４１】
[0040]例１：Ｍ＝２、Ｋ＝２である、元のＢＩＡ方式。
【００４２】
[0041]この場合、アラインメントコードは、長さＬ＝３を有する。アラインメントコードは、各ユーザに単一の２次元シンボルを送出し、すなわち、Ｎ＝１である。ｓ［ｋ］が、ｋ＝１及び２であるユーザｋのための２×１符号化シンボルを示し、ｘ（ｔ）が、スロットｔでの送信されたシンボルを示すとすると、このコードは以下のようになる。
【数４】
0005947303.tif 000005
ここで、ストリームｓ［ｋ］は、
【数５】
0005947303.tif 000006
の形の２つの次元のベクトルであり、但し、
【数６】
0005947303.tif 000007
は、ユーザｋ向けのデータをサポートする、ｉ番目の情報搬送ストリームである。
【００４３】
[0042]各「シンボル」は、単一の数値を指すことができ、又は、そのようなシンボルのブロックを表すことができることを想起されたい。本明細書では説明を簡単にするため、「シンボル」という言葉を使用して、いずれの場合をも指す。
【００４４】
[0043]干渉アラインメント、及び、２つの受信機の各々での復号を容易にするために、アンテナモードは、以下に従って、各受信機で切り替えられる。
ａ［１］＝［１  ２  １］，  ａ［２］＝［１  １  ２］  （式２）
この式は、ユーザｋ＝１が、ブロック１、２及び３に対して、それぞれそのモード１、２及び１を使用することを意味する。そのようなモード切り替えによるユーザｋ＝１での受信信号を考える場合、以下の形を有する。
【数７】
0005947303.tif 000008
ここで、ｚ［ｋ］（ｔ）は、スロットｔでのユーザｋの追加の雑音である。また、この方式によって定義されたユーザ１のアンテナモード切り替えが与えられると、且つ、すべての送信が時間及び周波数におけるコヒーレンス間隔内で起こると仮定すると、結果として式３においてｈ［１］（１）＝ｈ［１］（３）になることにも留意されたい。
【００４５】
[0044]復号：最初のユーザ１について考えてみる。ユーザ１は、スロット１及び３で同じアンテナモード（すなわち、モード１であり、その理由は、ａ［１］（１）＝ａ［１］（３）＝１であるため）を使用するので、スロット３送信の受信されたバージョンを、スロット１送信の受信されたバージョンから減算することは、ｓ［２］から干渉を除去する。
【００４６】
[0045]結果は、以下の通りである。
【数８】
0005947303.tif 000009
【００４７】
[0046]同様に、次のユーザ２について考えてみる。ユーザ２は、スロット１及び２で同じアンテナモード（すなわち、モード１であり、その理由は、ａ［２］（１）＝ａ［２］（２）＝１であるため）を使用するので、スロット２送信の受信されたバージョンを、スロット１送信の受信されたバージョンから減算することは、ｓ［１］から干渉を除去する。
【００４８】
[0047]したがって、一般的な形では、干渉除去の後、受信機ｋ（ｋ＝１及び２の場合）は、以下の形の測定信号を有する。
【数９】
0005947303.tif 000010
それによって、
【数１０】
0005947303.tif 000011
は、雑音を表す。
【００４９】
[0048]いずれの場合にも、
【数１１】
0005947303.tif 000012
は、２つの雑音項（ユーザ１のためのスロット１及び３、並びに、ユーザ２のためのスロット１及び２からのもの）の和を表すことに留意されたい。したがって、干渉除去により、
【数１２】
0005947303.tif 000013
の電力は、
【数１３】
0005947303.tif 000014
の２倍の大きさである。この「雑音電力の増大」効果は、雑音強調（ｎｏｉｓｅ−ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）と呼ばれることが多い。
【００５０】
[0049]例２：Ｍ＝２、任意のＫである、元のＢＩＡ方式。
【００５１】
[0050]この場合、アラインメントコードは、長さＬ＝Ｋ＋１を有する。アラインメントコードは、各ユーザに単一の２次元シンボルを送出し、すなわち、Ｎ＝１である。ｓ［ｋ］が、ユーザｋのための２×１符号化シンボルを示し、ｘ（ｔ）が、スロットｔでの送信されたシンボルを示すとすると、このコードは以下のようになる。
【数１４】
0005947303.tif 000015
【００５２】
[0051]復号：あるｋ、１≦ｋ≦Ｋである、ユーザｋについて考えてみる。ユーザｋは、スロットｋを除くすべてのスロットで同じアンテナモードを使用するので、受信されたスロット１信号から、スロット２からスロットＫ＋１までのすべてのスロット上の受信信号の和を減算し、スロットｋ＋１を除くことは、すべての他のユーザのシンボルから干渉を除去する。干渉除去の後、受信機ｋ（ｋ＝１，２，…，Ｋの場合）は、以下の形の測定信号を有する。
【数１５】
0005947303.tif 000016
それによって、
【数１６】
0005947303.tif 000017
は、雑音を表す。いずれの場合にも、
【数１７】
0005947303.tif 000018
は、Ｋ個の雑音項の和を表すことに留意されたい。この雑音強調効果はやはり、干渉除去によるものであり、Ｋがより大きいとき、すなわち、より多くのユーザがサービスされるとき、より顕著であり、その理由は、
【数１８】
0005947303.tif 000019
の電力が、
【数１９】
0005947303.tif 000020
のＫ倍の大きさであるからである。
【００５３】
[0052]例３：Ｍ＝３、Ｋ＝２である、元のＢＩＡ方式。
【００５４】
[0053]この場合、［１］におけるアラインメントコードは、２人のユーザの各々に、２つの３次元シンボルを送出し、すなわち、ユーザｋは、ｎ＝１，２（且つ、Ｎ＝２）について、ｓ［ｋ］を得る。このコードは、長さＬ＝Ｎ（Ｍ＋Ｋ−１）＝８を有する。ｘ（ｔ）が、スロットｔでの送信されたシンボルを示すとすると、このコードは以下のようになる。
【数２０】
0005947303.tif 000021
【００５５】
[0054]復号：受信機ｋ（ｋ＝１，２の場合）及びシンボルｎ（ｎ＝１，２）に関して、適切な干渉除去の後、受信機ｋは以下の形の測定信号を有することを検証することができる。
【数２１】
0005947303.tif 000022
それによって、
【数２２】
0005947303.tif 000023
は、雑音を表す。干渉除去により、ｍ＜３について、
【数２３】
0005947303.tif 000024
の電力は、
【数２４】
0005947303.tif 000025
の２倍の大きさである。
【００５６】
[0055]一般的なＭ、Ｋの場合についての上記のＢＩＡコードの一般化は、Ｗａｎｇにおいて与えられている。干渉除去の後、受信機ｋは、以下の形の測定信号を有する。
【数２５】
0005947303.tif 000026
それによって、干渉除去により、ｍ＜Ｍについて、
【数２６】
0005947303.tif 000027
の電力は、
【数２７】
0005947303.tif 000028
の電力のＫ倍の大きさである。
【００５７】
ＢＩＡ方式の命名法
[0056]本明細書の目的では、
【数２８】
0005947303.tif 000029
は、Ｗａｎｇに記載の元のＢＩＡ方式の電力変化として生じるＢＩＡ方式を示し、それによれば、以下の通りである。
・アラインメントブロック２内でｊ番目のアンテナから送信されたｋ番目のユーザのストリームの電力は、ｐ［ｋ］のｊ番目のエントリによって与えられる。
・アラインメントブロック１内でｊ番目のアンテナから送信されたｋ番目のユーザのストリームの電力は、ｑ［ｋ］とｐ［ｋ］のｊ番目のエントリとの積によって与えられる。
【００５８】
[0057]この命名法では、Ｗａｎｇにおける元のＢＩＡ方式は、
【数２９】
0005947303.tif 000030
と呼ばれ、但し、
【数３０】
0005947303.tif 000031
である。
【００５９】
[0058]同様に、等しいアラインメントブロック電力のＢＩＡ方式から生じる一定送信電力方式は、
【数３１】
0005947303.tif 000032
と呼ばれ、但し、ｐ＝Ｐｓｌｏｔ／Ｍである。
【００６０】
[0059]上述の一定送信電力方式は、
【数３２】
0005947303.tif 000033
の形の一定送信電力ＢＩＡ方式の特殊な場合であり、それによって、
【数３３】
0005947303.tif 000034
であり、但し、ｐ＝Ｐｓｌｏｔ／Ｍである。
【００６１】
[0060]また、
【数３４】
0005947303.tif 000035
方式に対して暗黙的であるのは、ユーザｋによる関連するアンテナ循環モードベクトルａ［ｋ］の使用であり、すべての他のユーザシンボルからの干渉の除去及びそれ自体のユーザストリームの復号が可能であるために、ＢＩＡ方式が各ユーザｋによるそのアンテナの循環を必要とする、アンテナモード組み合わせの厳密なパターンを定義することにも留意されたい。
【００６２】
[0061]本発明の実施形態では、
・「ユーザＸに、
【数３５】
0005947303.tif 000036
におけるｍ番目のコードが割り当てられる」という言い方は、省略表現として使用される。
・ユーザＸは、
【数３６】
0005947303.tif 000037
方式におけるｍ番目のユーザである。アラインメントブロック２内で、ＢＩＡ方式は、ｐ［ｍ］によって与えられた電力を使用して、ユーザＸに宛てられたＭ個のシンボルストリームを送信するが、ブロック１内では、同じストリームを、ｐ［ｍ］及びｑ［ｍ］の積によって与えられた電力レベルで送信する。その間に、ユーザＸは、アンテナ循環モードパターンａ［ｍ］を使用する。
【００６３】
[0062]
【数３７】
0005947303.tif 000038
の形のいかなる方式も、送信電力変化を除いて、事実上、Ｗａｎｇにおける元の方式と同じアラインメント戦略を使用することに留意されたい。例として、
【数３８】
0005947303.tif 000039
のｍ番目のコードが割り当てられるユーザは、元の
【数３９】
0005947303.tif 000040
方式のユーザと同じアンテナ循環パターンａ［ｍ］を使用する。しかし、各ユーザにおける干渉除去アルゴリズムは一般に異なり、その理由は、このアルゴリズムは、集合｛ｑ［ｋ］｝によって決まるためである。各ユーザにおける干渉除去アルゴリズムは、しかし、それらの｛ｐ［ｋ］｝割り振りにおいて異なるが、同じｑ［ｋ］を有する、２つのＢＩＡ方式に対して同じである。
【００６４】
アラインメントブロック間の電力変化を使用するＢＩＡ方式を含む実施形態
[0063]本明細書に記載の電力割り振りの変化を、例を使用して提示することができる。これらの電力割り振り例は、２つの成分を有する。第１の成分は、アラインメントブロック１内でユーザのスカラーストリームに割り振られた電力と、アラインメントブロック２内でユーザのスカラーストリームに割り振られた電力の間の、相対電力比に関係する。具体的には、Ｗａｎｇからの元のＢＩＡ方式に関して提示されたすべての例では、ＢＩＡ方式の干渉除去特性は、以下の場合に保たれる。
・アラインメントブロック１内の
【数４０】
0005947303.tif 000041
という形の各シンボルは、
【数４１】
0005947303.tif 000042
で置き換えられ、但し、ｄ［ｋ］≧０は、場合によっては、ユーザ固有のスカラーである。したがって、スケーリングは、アラインメントを行うことを妨げない。
【００６５】
[0064]便宜上、この変化は、ｄ［ｋ］の２乗である、スカラーｑ［ｋ］に関してパラメータ化され、任意のアンテナ上のｋ番目のユーザのストリームのブロック１内の送信電力を、ブロック２内の同じユーザ／アンテナストリームの電力で除算した比を示す。
【００６６】
[0065]［１］の場合、ｑ［ｋ］＝１であり、ブロック２内の各ユーザのシンボルの送信電力が、ブロック１内と同じであることを意味することに留意されたい。別の重要な場合は、以下の「等電力」方式に対応する。
【００６７】
[0066]一例として、Ｍ＝２及び任意のＫからの、等しいアラインメントブロック電力のＢＩＡ方式は、例２の方式の以下の変形形態である。
【００６８】
[0067]例４：Ｍ＝２、任意のＫである、等化されたアラインメントブロック電力によるＢＩＡ。
【００６９】
[0068]この場合、アラインメントコードは、長さＬ＝Ｋ＋１を有する。アラインメントコードは、各ユーザに単一の２次元シンボルを送出し、すなわち、Ｎ＝１である。ｓ［ｋ］が、ユーザｋのための２×１符号化シンボルを示し、ｘ（ｔ）が、スロットｔでの送信されたシンボルを示すとすると、このコードは以下のようになる。
【数４２】
0005947303.tif 000043
【００７０】
[0069]復号：ユーザｋについて考えてみる。ユーザｋは、スロットｋを除くすべてのスロットで同じアンテナモードを使用するので、最初の受信スロット信号から、スロット２からスロットＫ＋１までのすべてのスロット上の受信信号の和の
【数４３】
0005947303.tif 000044
倍である信号を減算し、スロットｋ＋１を除くことは、すべての他のユーザのシンボルから干渉を除去する。干渉除去の後、受信機ｋ（ｋ＝１，２，…，Ｋの場合）は、以下の形の測定信号を有する。
【数４４】
0005947303.tif 000045
但し、
【数４５】
0005947303.tif 000046
は、雑音を表す。いずれの場合にも、
【数４６】
0005947303.tif 000047
は、Ｋ個の雑音項の和を表すことに留意されたい。したがって、干渉除去により、雑音項の電力はまだ等しくなく、特に、
【数４７】
0005947303.tif 000048
の電力は、
【数４８】
0005947303.tif 000049
の２Ｋ−１倍の大きさであり、
【数４９】
0005947303.tif 000050
、又は、同等に、
【数５０】
0005947303.tif 000051
の電力は、
【数５１】
0005947303.tif 000052
の電力の１／（２Ｋ−１）倍である。
【００７１】
[0070]ｑ［ｋ］＝１／Ｋの場合は、本明細書に記載の方法によって利用され、且つ、すべてが
【数５２】
0005947303.tif 000053
を満たす、より広い種類のＢＩＡ方式の特殊な場合である。すべてのユーザシンボルストリームが等しい電力を有するとき、すべてのそのようなＢＩＡ方式は、一定電力送信方式を生じさせる。例４の方式のこのような一般化において生じるこれらのＢＩＡ方式は、以下の例において与えられる。
【００７２】
[0071]例５：Ｍ＝２、任意のＫである、等化されたアラインメントブロック電力によるＢＩＡ。
【００７３】
[0072]この場合、アラインメントコードは、長さＬ＝Ｋ＋１を有する。アラインメントコードは、各ユーザに単一の２次元シンボルを送出し、すなわち、Ｎ＝１である。ｓ［ｋ］が、ユーザｋのための２×１符号化シンボルを示し、ｘ（ｔ）が、スロットｔでの送信されたシンボルを示すとすると、このコードは以下のようになる。
【数５３】
0005947303.tif 000054
【００７４】
[0073]復号：ユーザｋについて考えてみる。ユーザｋは、スロットｋを除くすべてのスロットで同じアンテナモードを使用するので、最初の受信スロット信号から、スロット２からスロットＫ＋１までのすべてのスロット上の受信信号の適切にスケーリングされたバージョンの和を減算し、スロットｋ＋１を除くと、すべての他のユーザのシンボルから干渉を除去することができる。干渉除去の後、受信機ｋ（ｋ＝１，２，…，Ｋの場合）は、以下の形の測定信号を有する。
【数５４】
0005947303.tif 000055
但し、
【数５５】
0005947303.tif 000056
は、雑音を表す。いずれの場合にも、
【数５６】
0005947303.tif 000057
は、Ｋ個の雑音項の和を表すことに留意されたい。干渉除去により、
【数５７】
0005947303.tif 000058
の電力は、
【数５８】
0005947303.tif 000059
の電力の
【数５９】
0005947303.tif 000060
倍の大きさである。そのような方式は、元のＢＩＡ方式に勝るレートの向上を生じることができる。
【００７５】
ＢＩＡ方式におけるユーザ電力変化の利用
[0074]ＷａｎｇのＢＩＡ方式への第２の（及び補足的な）種類の電力変化の強化は、ブロック２内で各アンテナ上のｋ番目のユーザシンボルに割り振られた電力を変化させる形態である。具体的には、ｐ［ｋ］は、電力レベルのＭ×１ベクトルを示し、そのｊ番目のエントリは、クラスタ内のｊ番目の送信アンテナから送信されるユーザｋの（スカラー）シンボルストリームの（アラインメントブロック２内の）送信電力を表す。Ｗａｎｇでは、すべてのユーザシンボルは、等電力で送信され、すなわち、ｐ［ｋ］＝ｐ１Ｍ×１であり、但し、
【数６０】
0005947303.tif 000061
であり、且つ、１Ｍ×１は、１のＭ×１ベクトルであり、Ｐｓｌｏｔは、（ＢＩＡ方式を実装する送信アンテナの全体に対する）チャネルごとの送信電力制約を表す。
【００７６】
[0075]代わりに、等しいアラインメントブロック電力のＢＩＡ方式が採用され、すべてのユーザストリームに対して等電力割り振りである場合、各スロット内の送信電力が厳密にＰｓｌｏｔである方式が得られる。特に、ｐ［ｋ］＝ｐ１Ｍ×１であり、但し、以下の通りである。
【数６１】
0005947303.tif 000062
【００７７】
[0076]確かに、しかし、そのようなユーザに対する等しい割り振りは、特に、複数のユーザが異なるＳＮＲを認めるとき、必ずしも最適とは限らない。
【００７８】
[0077]したがって、また、特に、利点を有する可変電力ＢＩＡ方式の特殊な場合は、ＢＩＡ方式が複数の基地局から、又は、より正確には、同じ位置に配置されていないアンテナからの送信を採用する場合である。送信が２つの基地局（２つの位置にあるアンテナ）から発している場合、異なる基地局（位置）におけるアンテナから送信されたシンボルに割り振られた２つの異なる電力を有することが有利でありうるものであり、すなわち、
【数６２】
0005947303.tif 000063
の形のｐ［ｋ］＝ｐ１Ｍ×１を採用することが有利であることがあり、Ｍ’は、各基地局におけるアンテナ（又は、各基地局でＢＩＡ方式によって利用されたアンテナのサブセット）を示し、但し、２Ｍ’＝Ｍである。そのような不等電力割り振りは、例えば、「中央」近くのセルユーザ、すなわち、図１Ａにおいて各ＢＳの下のシアンの楕円によって示すように、基地局のうち１つに近接したユーザにサービスするとき、魅力的である。その場合、電力の大部分を、近くの局から送信されたユーザシンボル上に配置することにより、このアラインメント方式における他のユーザのレートに影響を及ぼすことなく、ユーザのレートが向上する。対照的に、偶然に、図１Ａに示す各２ＢＳクラスタの厳密に中央となるセル端ユーザには、一般に、各ＢＳからの等しい送信電力がサービスされるようになり、すなわち、これらのユーザでは、
【数６３】
0005947303.tif 000064
である。
【００７９】
[0078]中央ユーザでも端ユーザでもないが、１つの局により近いユーザは、
【数６４】
0005947303.tif 000065
を有するようになる。
【００８０】
[0079]あるクラスタ内の複数の位置からの、複数のユーザが、同時にサービスされるシナリオでは、一般に、ｐ［ｋ］は最適化され、ユーザによって必ずしも同じとは限らない。
【００８１】
アラインメントされたコード構造を使用するセルラー
[0080]一実施形態では、同期アラインメントされたＢＩＡコード構造が、拡張されたセルラートポロジーの全体で使用される。説明を簡単にするため、図１Ｂに示すような、１Ｄのラップされた（ｗｒａｐｐｅｄ）セルラーモデルが使用される。
【００８２】
[0081]図１Ｂを参照すると、このトポロジーは、間隔［０，Ｂ）に正規化され、Ｂ＝８個のセルであり、セルｂは、ｂ＝０，…，７について、領域［ｂ，ｂ＋１）に及ぶ。セルｂでは、（ｂ＋０．５）に位置する１つのＮｔアンテナＢＳがある。境界効果を除去するため、ラップされたトポロジー距離における点ｘ１，ｘ２∈［０，Ｂ）の間の距離が、｜ｘ１−ｘ２｜及びＢ−｜ｘ１−ｘ２｜の最小であるように、ラップされたトポロジーを仮定する。以下の形のパスロスモデルが使用されると仮定する。
【数６５】
0005947303.tif 000066
但し、ｄ＞０は、ユーザとそのアンカーＢＳの間の距離であり、Ｋは、伝播指数であり、ｓは、３ｄＢブレークポイント距離である。定数Ｇ０は、各ＢＳにおける送信電力、及び、暗黙的に、受信ＳＮＲを設定する。各セルにおける各スロット内の送信では、一定電力送信が採用されると仮定する。
【００８３】
アラインメントされたＢＩＡにおける、コード再利用及び周波数再利用
[0082]以下に開示された、アラインメントされたＢＩＡコード構造のいくつかの展開オプションがある。これらのシステムでは、ＯＦＤＭシステムの場合のように、送信リソースは、タイム「スロット」及び／又は周波数「帯域」に分割される。しかし、同様の概念は、他の方法で分割された直交リソースを有する他のシステムに適用可能であることは、明らかであろう。
【００８４】
[0083]所与のリソース、例えば、周波数帯域では、単一の（Ｍ，Ｋ）コード構造（Ｍ≦Ｎｔ）がセルラー展開の全体で作用する。一実施形態では、帯域上のあらゆるアクティブセルは、（例えば、ＯＦＤＭ設計のサイクリックプレフィックス制約内で）すべての他のセルと同期して、同じ（Ｍ，Ｋ）ＢＩＡコード構造を操作し、各ユーザは、この（Ｍ，Ｋ）構造に対して必要とされたアラインメント動作を行う。したがって、ｋ番目のＢＩＡコードは、（ｋ＝１，…，Ｋについて）セルラートポロジーの全体でアラインメントされる。
【００８５】
[0084]アラインメントされた動作の結果は、その受信機内のセル内干渉をゼロフォーシングした後、ユーザが、事実上、Ｍ×Ｍ  ＳＵ−ＭＩＭＯチャネルを得ることである。アラインメントされたシステムでは、異なるＢＩＡコード（異なるｋ）を使用するすべてのセルからの送信は、干渉しない。しかし、同じコードｋを使用する異なるセルからの送信は、まさに干渉する。このシステムを、したがって、各セル内でＫ個の使用可能な減結合されたＭＵ−ＳＵ−ＭＩＭＯ（干渉）チャネルに分割されたシステムとして、事実上、モデル化することができ、ｋ＝１，２，…，Ｋによってインデックス付けされた１つのＢＩＡコードにつき１チャネルである。
【００８６】
[0085]アラインメントされたＢＩＡコード構造によってもたらされたこの観点は、極めて柔軟なユーザスケジューリング及びシステム動作を可能にする。例示のため、すべてのコードがすべての帯域上の各セル内で使用され、且つ、すべてのユーザストリームに等しい送信電力Ｐｓが割り振られる、表Ｉに示す場合について考えてみる。これは、コード再利用１、周波数再利用１のシナリオに対応する。
【表１】
0005947303.tif 000067
表Ｉ並びに表ＩＩ〜ＩＶの各行は、電力マスクを表すことに留意されたい。
【００８７】
[0086]表ＩＩは、２つのセルごとに１回、規則的に所与のコードを割り当て、各セルが各帯域上のコードの半分のみを使用するシステムを説明する。各コードに割り当てられた電力は同じである。これは、コード再利用２、周波数再利用１の場合に対応する。表ＩＩの電力は、表Ｉと比較して２倍にされ、各セル内の帯域ごとの平均送信電力は、いずれの場合も同じであるようになることに留意されたい。
【表２】
0005947303.tif 000068
【００８８】
[0087]表ＩＩＩは、従来の周波数再利用２のシステムを示し、すべてのコードが基地局によってそのアクティブ帯域上の送信のために使用される。表ＩＩの下で動作するユーザが、すべてのＫ個のコードに対して同じアラインメント動作を行う場合、表ＩＩ及びＩＩＩの方式の性能は、同等である。このことは、両方のシステムにおけるいかなる所与のコード上の干渉も同じであり、すなわち、他のあらゆる局から来ており、すべてのそのような局が各コード上で送信電力２Ｐｓを使用することに留意することによって、理解することができる。
【表３】
0005947303.tif 000069
【００８９】
[0088]別の実施形態では、ＢＩＡ方式は、単一の（Ｍ，Ｋ）ＢＩＡコードを操作し、このＢＩＡコードは、各ＢＳにわたってアラインメントされる。表ＩＶに示す一例では、再利用は、あるコードワードから次のコードワードへと変化し、例えば、ｋ＝１，２でのＢＩＡコードワードにおけるコード再利用１、ｋ＝３，４でのＢＩＡコードワードにおけるコード再利用２、及び、ｋ＝５，６でのＢＩＡコードワードにおける「部分的コード再利用」などである。これにより、極めて柔軟なコード／周波数再利用動作が可能になる。
【表４】
0005947303.tif 000070
【００９０】
[0089]このようにして、このトポロジーにおける基地局（又は、基地局のクラスタ）は、ＢＩＡコードに関連付けられた送信リソースにおける各コードワードにおいて、各基地局によって使用されるべき送信電力を指定する、表ＩＩ〜ＩＶの電力マスクに従って動作し、電力マスクによって指定された送信電力は、各コードインデックス値及び各送信に対する基地局インデックスに応じて変化する。
【００９１】
セル及びクラスタ内のアラインメントされたＢＩＡの動作
[0090]ＢＩＡを、セルラーに適用することができる。図２Ａ及び図２Ｂは、（Ｍ，Ｋ）＝（２，２）及びコード再利用１を使用するセルラーの２つの可能な展開を示す。図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、
【数６６】
0005947303.tif 000071
は、ユーザｋのためのｉ番目の符号化されていないデータパケットを指し、ＭＣＳは、使用された変調／符号化方式を指し、ＢＩＡは、送信のために符号化シンボルを正しく結合するために必要とされた算術演算を指す。図２Ａを参照すると、各ユーザ（［１］、［２］）は、それぞれ単一の符号化ストリームを生じるために、当技術分野で周知の方法で、符号化及び変調（ＭＣＳ）ユニット２０１及び２０２による符号化及び変調を受ける、単一のデータパケットを有する。コードストリームごとに、符号化シンボルの半分（例えば、奇数のシンボル）が一方のアンテナ２１０における送信のために使用され、他のシンボル（例えば、偶数のシンボル）が他方のアンテナ２１１のために使用される。すなわち、ＭＣＳユニット２０１及び２０２の各々によって生成されたユーザデータストリームからのシンボルは、ＢＩＡ送信機２０３及び２０４へそれぞれ送られ、ＢＩＡ送信機２０３及び２０４は、アンテナ２１０及び２１１にそれぞれ供給する。
【００９２】
[0091]図２Ｂでは、各ユーザは、符号化及び変調ユニット２２１〜２２４による符号化及び変調を受ける２つのデータパケットを有し、符号化及び変調ユニット２２１〜２２４はそれぞれ、それら自体の符号化ストリームを生じる。一方の符号化ストリームは一方のアンテナを駆動し、他方の符号化ストリームは他方のアンテナを駆動する。より具体的には、
【数６７】
0005947303.tif 000072
は、ＭＣＳユニット２２１による符号化及び変調を受けて、符号化データ
【数６８】
0005947303.tif 000073
を生じ、
【数６９】
0005947303.tif 000074
は、ＭＣＳユニット２２２による符号化及び変調を受けて、符号化データ
【数７０】
0005947303.tif 000075
を生じる。これらの符号化ストリームは、ＢＩＡ送信機２３３へ送られ、ＢＩＡ送信機２３３はアンテナ２４０を駆動する。同様に、
【数７１】
0005947303.tif 000076
及び
【数７２】
0005947303.tif 000077
は、それぞれＭＣＳユニット２２３及び２２４によって符号化及び変調されて、符号化ストリーム
【数７３】
0005947303.tif 000078
及び
【数７４】
0005947303.tif 000079
がそれぞれ生じる。これらの符号化ストリームは、ＢＩＡ送信機２３４によって、アンテナ２４１を使用して送信される。それによって、任意のユーザのための符号化ストリーム（複数可）が多数のチャネル実現にわたる送信に及ぶ、エルゴードレート（ｅｒｇｏｄｉｃ  ｒａｔｅｓ）に関して、２つのシステムの性能は同等である。そのような動作に近いものは、実際には、例えば、符号化シンボルがＯＦＤＭシステムにおいて異なる独立してフェードするトーンに適用される場合、起こりうる。
【００９３】
[0092]図２Ｂは、図３に示すような、各クラスタにわたる動作への自然な拡張を有する。図３を参照すると、配置は図２Ｂと同じであるが、但し、１つのセルのアンテナが２つのセル間で分割され、各局がここでは単一のアンテナ（Ｎｔ＝１）、すなわち、アンテナ３０１及び３０２を有するようになる。この例は、クラスタに適用されるときのＢＩＡの１つの動作上の利益を示す。具体的には、各局（アンテナ）は、独立したデータパケット及び独立した符号化ストリームを使用して動作することができる。
【００９４】
[0093]図３の場合を取り、パケット及びＢＩＡコードを配列し直して、各局が１つのコード上で１人のユーザのみにサービスするようにすることができる。これは、図４の場合のように、Ｎｔ＝２である、コード再利用２によるセルラー方式である。図４を参照すると、各基地局は、別々のＭＣＳユニットから符号化データを受信する、２つのＢＩＡ送信機を有し、これらのＭＣＳユニットは、同じユーザの異なるパケットに符号化及び変調を行う。
【００９５】
[0094]２つの局の間で等距離のユーザについて、図３と図４の間で興味深い比較を行うことができる。そのようなユーザについて、各局への同じパスロス及び統計的に同等のチャネルを仮定すると、両方のシステムの性能は同等である。しかし、ユーザがクラスタの中央から離れ、２つの局のうち一方へのより強いチャネルを経験するにつれて、セルラー方式によって、又は、ストリームへの電力割り振りによって、このより強いチャネルを利用することは、有利になりうる。
【００９６】
[0095]最後に、強調すべき微妙な点は、異なるシステムによって必要とされるアンテナモードの数に関係する。図２Ａ、図２Ｂ、図３及び図４のすべての方式におけるすべてのユーザは、Ｍ＝２個のアンテナモードのみを必要とする。したがって、ユーザのハードウェアの観点からすれば、そのような方式は大体類似している。しかし、クラスタ方式は、Ｎｔ＝１を使用するが、セルラーはＮｔ＝２を使用する。クラスタ方式がＮｔ＝２を十分に活用するためには、Ｍ＝４である方式（Ｍ，Ｋ）を使用して、ユーザにおけるより多くのアンテナモードを考慮しなければならないであろう。したがって、ＢＩＡは、方式を比較するとき、局のハードウェアに加えて考慮するべきであるユーザのハードウェアにおいて、別の次元をもたらす。
【００９７】
マルチサイト展開におけるＢＩＡ方式を含む実施形態
[0096]本発明の実施形態は、以下を最適化することによって得られるすぐれた性能を活用し、すなわち、ユーザがクラスタ内でＢＩＡ送信のためにグループ化／スケジュールされる方法、異なる送信側の基地局のクラスタから発する並列ＢＩＡ送信が協調される方法、ユーザが各クラスタにわたって並列ＢＩＡ送信のためにグループ化／スケジュールされること、ＢＩＡコードが、並列ＢＩＡ送信のスケジューリングに関して、各クラスタにわたって異なるユーザに再割り当てされる方法、及び／又は、ＢＩＡコード内の電力レベルが、並列ＢＩＡ送信のスケジューリングに関して、各クラスタにわたって異なるユーザに割り振られる方法である。
【００９８】
ＢＩＡ関連のアーキテクチャのオプション
[0097]マルチセル展開では、複数のセルが、それらのユーザのサブセットへの並列送信をスケジュールする。同じく（例えば、従来のセルラーアーキテクチャ及び従来のＭＵ−ＭＩＭＯ方式の実施から）周知であるように、これらの並列送信が協調される方法は、ユーザごとに送出されるレート及び全体的なシステム性能に大きい影響を与える可能性がある。ＢＩＡ方式に関して、本発明の実施形態は、任意の所与の基地局（又は、基地局のクラスタ）がＢＩＡを採用してそのユーザに送信するときは常に、すべての他のクラスタもまたＢＩＡを採用してそれらのユーザに送信するという場合に焦点を当てる。本発明の実施形態は、マルチサイト展開におけるＢＩＡにおいて動作するための方法を含む。特に、ある方法は、以下の２つの種類に関する実施形態を考える。
・クラスタ同期ＢＩＡ送信方式：この場合、すべてのクラスタは並列ＢＩＡ送信に参加し、すべてが同じＭ及びＫ値を有し、すべてが同じ｛ｑ［ｋ］｝集合を有する。しかし、｛ｐ［ｋ］｝集合は、クラスタによって変わる可能性がある。単一のアラインメントコードの送信に対応するタイムスロット及び周波数スロットのセット（以下の例のものなど）において、Ｍ、Ｋ及び｛ｑ［ｋ］｝の値は、同期ＢＩＡ送信に参加しているすべてのクラスタ内で同じであるが、これらのパラメータは、時間及び／又は周波数と共に、あるアラインメントコードから次のアラインメントコードへと変化する可能性があることに留意されたい。この場合、干渉除去の後、所与のクラスタ内でｍ番目のＢＩＡコードを割り当てられたユーザは、隣接クラスタ内で同じくｍ番目のＢＩＡコードを割り当てられたユーザに送信されたストリームによってのみ干渉されることを、容易に示すことができる。この理由は、ユーザによって、それ自体のクラスタ内のすべての他の（Ｋ−１）個のユーザストリームからの干渉を除去するために採用されたブラインド干渉除去機構がまた、ｍ番目のコード上で割り当てられたユーザストリームを除いて、他のいかなるクラスタ内のすべてのユーザストリームからの干渉をも除去するからである。
・クラスタ非同期送信方式：この場合、各クラスタは、それ自体のＭ及びＫ値を有する、それ自体のＢＩＡ方式を使用する。この場合、クラスタ内の干渉除去は、隣接クラスタにいかなる干渉除去をもたらすこともない。結果として、そのような方式は、各クラスタに、各クラスタがサービスするユーザのグループに向けたそのＢＩＡ方式を別々に最適化させるという点で、自由をもたらす。例として、Ｍ及びＫ（並びに、したがってＮ及びＬ）の値は、すべての他のクラスタから独立して、所与のクラスタ内で、時間によって及び周波数によって変化することがある。加えて、アラインメントブロックのＬ個のシンボル（又は、Ｌ個のアラインメントブロックシンボルのブロック）は、クラスタ固有の方法で、時間を超えてスクランブルされうる。
【００９９】
クラスタ同期ＢＩＡ送信における、各クラスタにわたる電力割り振り及びユーザスケジューリング
[0098]本発明の多数の実施形態は、クラスタ同期ＢＩＡ送信方式を含む。各クラスタにわたってサービスされるユーザグループ、及び、それらの電力パラメータを適切に変化させることによって、改善されたＢＩＡ展開方式が生じることが可能となり、この方式は、例として、元の方式［１］及び例４の一定送信方式と同様に、共通電力割り振りに基づく、すなわち、共通のｑ［ｋ］＝ｑ及び共通のｐ［ｋ］＝ｐ１Ｍ×１を採用する単一の静的なＢＩＡ方式に基づくクラスタ同期ＢＩＡ方式より、性能がすぐれている。
【０１００】
[0099]本発明の実施形態を例示するために、ユーザトポロジーが小さいビンにおいて考えられ、セルｂ内のｉ番目のビンからのユーザは、ｂｉｎ（ｉ，ｂ）からのユーザと呼ばれる。説明の便宜上、ｂｉｎ（ｉ，ｂ）内のすべてのユーザは同じ位置にいると仮定する。しかし、提示される技術は、システム性能の利益をもたらすためにそのような仮定を必要としない。
【０１０１】
[00100]一実施形態では、すべてのクラスタは、（ｍの各特定値について）それらのｍ番目のコード上で、それらのセル内の同じ相対位置からのユーザを割り当てる。セルラーＢＩＡ方式では、例として、これは、ＢＳ  ｂ＝０が最初のコード上でｂｉｎ（ｉ，０）からのユーザをスケジュールする場合、ＢＳ  ｂは、その最初のコード上で位置（ｉ，ｂ）からのユーザをスケジュールすることを意味するようになる。（実際には、これは、各セルにわたって同じコードを、同様の公称ＳＩＮＲレベルを有するユーザに割り当てることに対応することがある）。この実施形態の例は、以下の通りである。
【０１０２】
[00101]例６：ＢＩＡが、各セル内、及び、各セルにわたって、同じ相対位置ユーザのグループにサービスする、セルラー送信。各スケジューリング瞬間「Ｔ」で、ＢＳ  ｂは、
【数７５】
0005947303.tif 000080
方式によって、ｂｉｎ（ｉ，ｂ）からのＫ人のユーザをスケジュールし、但し、ｉ＝ｉ（Ｔ）である。この場合、Ｍ、Ｋ及びｐは、Ｔ又はｉ（Ｔ）で変化する可能性がある。Ｍは、大きくても、Ｎｔ及びモバイルアンテナモードの数の最小と同じ大きさになりうることに留意されたい。
【０１０３】
[00102]例６．１：例６の方式の簡単な例示として、各セルが同じ位置の２人のユーザに同時にサービスする、特殊な場合のＫ＝２を考えてみる。例えば、セル端（又は、セル中央）ユーザがそれらの送信側セルによって合同でサービスされるとき、Ｍ値が与えられると、（各送信上の）各ユーザストリームは、ブロック２内で電力ｐ＝Ｐｓｌｏｔ／Ｍ、及び、ブロック１内でその電力の半分を得る。この例を、図７に示す。図７に示すように、多数の並列ＢＩＡ方式を、各々が単一のユーザセットにサービスする、別個の帯域にわたって動作させることができる。
【０１０４】
[00103]そのようなシステムの一実施形態では、Ｍ及びＫの値は、サービスされている各位置で（又は、サービスされている位置のグループにわたって）個々に選択／最適化される。一実施形態では、位置ｉからのユーザが（各クラスタにわたって合同で）スケジュールされる「相対頻度」は、所与のシステムユーティリティ機能を最適化するように選択される。一実施形態では、複数の並列ＢＩＡ送信が周波数において多重化され、各帯域は、場合によっては、同じＭ及びＫを有する別個のユーザのセットにサービスする。その場合、システムユーティリティ機能を最適化するために、且つ、（例として、図６の例で行われるような）送信電力制約に違反しないことを条件として、電力レベルのセットを選択することができる。
【０１０５】
[00104]例７：ＢＩＡが、各セル内で同じ相対位置ユーザのグループにサービスするが、セルによって相対位置が異なる可能性のある、セルラー送信。各スケジューリング瞬間「Ｔ」で、ＢＳ  ｂは、
【数７６】
0005947303.tif 000081
方式によって、ｂｉｎ（ｉｂ，ｂ）からのＫ人のユーザをスケジュールし、但し、ｉｂ＝ｉｂ（Ｔ）である。この場合、Ｍ、Ｋ及び｛ｐｂ｝もまた、Ｔ又はｉ（Ｔ）で変化する可能性がある。Ｍは、大きくても、Ｎｔ及びモバイルアンテナモードの数の最小と同じ大きさになりうることに留意されたい。
【０１０６】
[00105]この実施形態の一例を図８に示し、以下で説明する。
【０１０７】
[00106]例７．１：セルの一様な１Ｄトポロジーにおける簡単な例示として、各セルが同じ位置の２人のユーザに同時にサービスする、特殊な場合のＫ＝２を考えてみる。奇数の（偶数の）セルが同じ相対位置からのユーザにサービスすること、及び、奇数のセルが端ユーザにサービスするとき、偶数のセルが中央ユーザにサービスすることを仮定する。この場合、各偶数のセル内のセル中央ユーザと共に合同でサービスされる、奇数のセル内のセル端ユーザはすべて、同じＭの値に従う。奇数のセル内の端ユーザは、ブロック１内で電力ｐ１、及び、ブロック２内でｐ１の半分を得る。同時に、偶数のセル内の中央ユーザは、ブロック１内で電力ｐ２、及び、ブロック２内でｐ２の半分で送信される。ｐ１＞ｐ２に設定することによって、ＳＩＮＲが改善され、したがって、中央ユーザレートを犠牲にして端ユーザへのレートが改善される、設定を得ることができる。そのようなシステムは、システムエッジレート性能のためにシステム総レートをトレードオフする一例である。
【０１０８】
[00107]そのようなシステムの一実施形態では、Ｍ及びＫの値は、（合同でサービスされている）位置の各対（又はグループ）に対して、個々に選択／最適化される。一実施形態では、位置の各対（グループ）からのユーザが（各クラスタにわたって合同で）スケジュールされる「相対頻度」は、所与のシステムユーティリティ機能を最適化するように選択される。
【０１０９】
[00108]例８：複数の位置からのユーザが各ＢＩＡ方式によって同時にサービスされているが、ｋ番目のＢＩＡコードが各セル内で同じビン位置に割り当てられる、共通ＢＩＡコードによるセルラー送信。各スケジューリング瞬間「Ｔ」で、ＢＳ  ｂは、
【数７７】
0005947303.tif 000082
方式を使用し、但し、
【数７８】
0005947303.tif 000083
であり、ＢＳ  ｂは、コードｋ上で、ｂｉｎ（ｉｋ，ｂ）からのユーザにサービスし、但し、ｉｋ＝ｉｋ（Ｔ）である。この場合、Ｍ及びＫは固定であるが、ｐ［ｋ］及び／又はｑ［ｋ］は、ｋ及びＴと共に、又は、サービスされている相対位置と共に変化する可能性がある。
【０１１０】
[00109]そのような方式の一実施形態では、Ｍ及びＫの共通セットが時間と共に選択される。ここで、電力最適化について説明する必要がある。
【０１１１】
[00110]この実施形態の例を図９に示し、以下で例８．１及び８．２において説明する。
【０１１２】
[00111]例８．１：セルの一様な１Ｄトポロジーにおける簡単な例示として、各セルがセル中央ユーザ（コード１による）及びセル端ユーザ（コード２による）に同時にサービスする、特殊な場合のＫ＝２を考えてみる。ｐ［１］＝ｐ［２］、且つ、ｑ［１］＋ｑ［２］＝１であると仮定すると、これは一定送信電力ＢＩＡ方式である。
【０１１３】
[00112]例８．２：ｐ［１］＜ｐ［２］、（可変送信電力ＢＩＡ方式を生じる）、且つ、ｑ［１］＋ｑ［２］＝１である、上記の例の変形形態を考えてみる。ｑ［２］→０とすることによって、ＢＩＡ方式は、雑音強調なしに中央ユーザが最大ＤｏＦを得られるようにする（ｑ［２］→０であるため）。同時に、端ユーザは、単一の固有モードのみを通すが、このモードは、改善されたＳＩＮＲを有する。
【０１１４】
[00113]あるセットの実施形態では、クラスタは同期ＢＩＡ送信に参加し、それによって、各ＢＩＡ送信側クラスタ内のｋ番目のコードは、必ずしも同じ相対クラスタ位置のユーザに割り当てられるとは限らない。
【０１１５】
[00114]例９：ＢＩＡが、同じＢＩＡユーザコード上で各セルにわたって協調的に相対位置ユーザに同時にサービスする、セルラー送信。各スケジューリング瞬間「Ｔ」で、ＢＳ  ｂは、
【数７９】
0005947303.tif 000084
方式によって、Ｋ人のユーザに送信する。ユーザｋは、ｂｉｎ（ｉｋ（ｂ），ｂ）から選択され、但し、ｉｋ（ｂ）＝ｉｋ（ｂ，Ｔ）である。一実施形態では、Ｍ及びＫは固定であり、ｐｂ［ｋ］は、場合によっては、Ｔと共に、又は、サービスされている相対位置と共に変化する。
【０１１６】
[00115]この実施形態の一例を図１０に示し、以下で説明する。
【０１１７】
[00116]例９．１：簡単な例示として、Ｋ＝２であるセル同期ＢＩＡ送信に参加し、それによって、各セルがセル中央ユーザ及びセル端ユーザに同時にサービスするセルの一様な１Ｄトポロジーを再び考えてみる。奇数（偶数）セル内で、セル中央ユーザには、コード１（コード２）が与えられる。セル中央（セル端）ユーザには、ユーザがサービスされる偶数セル及び奇数セルの両方で、同じ電力が与えられ、すなわち、
【数８０】
0005947303.tif 000085
である（及び、セル端ユーザの場合、
【数８１】
0005947303.tif 000086
である）。ｑ［１］＝ｑ［２］＝１／２と設定し、ｐｃｅｎｔｅｒ−ｕｓｅｒ＜ｐｅｄｇｅ−ｕｓｅｒとすると、従来の部分的な周波数再利用方式が従来のセルラーアーキテクチャにおいて行うものによく似た、中央をセル端レートとトレードオフするＢＩＡベースのセルラー方式が生じる。
【０１１８】
[00117]最後に、クラスタベースの送信では、所与のユーザ向けのストリームの送信電力をスキューして、そのユーザに最も近いアンテナからのストリームに、より遠いアンテナに割り振られた電力と比較してより高い電力が提供されるようにすることが、有益でありうる。
【０１１９】
[00118]一実施形態では、この方法は、ＯＦＤＭ送信における時間周波数平面を、時間と共にＯＦＤＭシンボルのブロック、Ｂ１、Ｂ２、…に分割することによって、ＢＩＡクラスタ同期送信を可能にする。ｊ番目のブロックＢｊの送信では、基地局はクラスタに分割され（ｊに応じて可能なクラスタリングセットによる）、それによって、ｃ番目のＢＳのクラスタは、
【数８２】
0005947303.tif 000087
方式を採用する。一実施形態では、Ｍｊ、Ｋｊ及び
【数８３】
0005947303.tif 000088
は、ブロックインデックスｊによって決まるが、すべての送信側クラスタにとって共通であり、その目的は、各クラスタ内の各ユーザがすべての他のクラスタ内のＫｊ人のユーザのうち１人のみの送信によって干渉される、クラスタ同期送信を可能にするためである。一実施形態では、
【数８４】
0005947303.tif 000089
ベクトルは、送信ブロックインデックスｊ、クラスタインデックスｃ、及びコードインデックスｋによって決まる。
【０１２０】
[00119]一実施形態では、
【数８５】
0005947303.tif 000090
ベクトルが事前に選択され、ｃ番目の基地局のクラスタは、そのユーザのサブセットをそのＫｊ個のＢＩＡユーザコード上で、且つ、すべての他のクラスタから独立して、情報を使用して割り当て、この情報は、ユーザ公称ＳＩＮＲレベル、及び／又は、（クラスタ内外の）異なるＢＳからの公称ＳＮＲレベルの知識、並びに、クラスタ同期ＢＩＡ送信に参加している１つ又は複数の隣接したＢＳのクラスタによって使用された、事前に選択された
【数８６】
0005947303.tif 000091
ベクトルの知識などである。図６は、サブバンドスケジューリング及び電力制御を利用する、Ｍ＝Ｋ＝２であるクラスタ同期ＢＩＡ送信を含む、そのような方式の一例を示す。この例では、クラスタはサイズ−１であり、各基地局は、各帯域で１つずつ（例えば、例９．１及び図１０で示唆された形の）、２つのＢＩＡ方式を採用する。帯域Ｆ１及びＦ２の帯域幅が等しいと仮定すると、結果として生じる送信は、スロットごとの電力（Ｐ１＋Ｐ２）／２による一定電力送信である。Ｐ１＞Ｐ２であると仮定すると、ＢＳ  ｂは、そのセル内で比較的低い公称ＳＩＮＲユーザ（例えば、セル端ユーザ）が帯域Ｆ１内でコードｋ＝１により、又は、帯域Ｆ２内でコードｋ＝２によりサービスされるように選択することができるが、十分に高い公称ＳＩＮＲユーザは、帯域Ｆ１内でコードｋ＝２、又は、帯域Ｆ２内でコードｋ＝１によりサービスされるようになる。インデックスｂ＋１及びｂ−１を有する隣接ＢＳは、代わりに、高い公称ＳＩＮＲユーザに帯域Ｆｍ内でコードｍによりサービスし、残りのコードを使用して、低い公称ＳＩＮＲユーザにサービスするようになる。Ｐ１＞Ｐ２という選択により、低い公称ＳＩＮＲユーザは、一定電力送信を保証しながら、あらゆるセル内で（従来のサブバンドスケジューリングＦＦＲシステムによく似たように）高い公称ＳＩＮＲユーザを犠牲にして、レートの利益を享受する。
【０１２１】
[00120]一実施形態では、異なるセル（又は、セルのクラスタ）内のユーザのセットは、合同で対にされ、それらのクラスタから発する並列クラスタ同期ＢＩＡ送信のｋ番目のユーザコード（ｋ＝１，２，…，Ｋｊ）上で割り当てられる。一実施形態では、固定のｋについての
【数８７】
0005947303.tif 000092
は、ｋ番目のユーザコード上でスケジュールされたすべてのユーザ（又は、ユーザのサブセット）にわたるある合同性能測定基準を条件として、すべてのクラスタｃにわたって（又は、クラスタのサブセット内で）合同で選択される。一実施形態では、ｋ番目のコードは、展開の全体で、それらのクラスタからの送信に関して、同じ（又は、同様の）公称ＳＩＮＲレベルを有するユーザに割り当てられる。一実施形態では、１つ又は複数の送信側ＢＳの隣接クラスタは、所与のユーザコードインデックスｋ上で、事前に指定されたが、場合によっては異なる公称ＳＩＮＲレベルを有するユーザのセット（例えば、セル中央ユーザをセル端ユーザと対にする）を割り当て、次いで、
【数８８】
0005947303.tif 000093
のための値、及び、潜在的に
【数８９】
0005947303.tif 000094
の値を選択して、これらのユーザの対の中でのレートのトレードオフを選択する。
【０１２２】
[00121]したがって、一実施形態では、各基地局は、地理的なユーザ位置及び／又は大きいスケールのＳＩＮＲ値に基づいて、コードインデックス及び位置上でユーザをスケジュールすることができる。
【０１２３】
異なるモビリティレベルを有するユーザ集団
[00122]一実施形態では、異なるＢＩＡコードが異なるモビリティレベルに対処することに留意されたい。所与の数の送信アンテナでは、ＢＩＡコード内のコードワードが多数であるほど、コードによって提供されるレートは大きくなる（すなわち、多重化されたユーザの数が多くなる）が、コードもまた長くなる。ユーザチャネルは、コードの継続時間にわたって、事実上一定のままである必要があるので、使用されるコードワードが多いほど、モバイルデバイス上のコヒーレンス時間要件は大きくなる。結果として、一実施形態では、このシステムは、いくつかのコヒーレンス時間（モビリティレベル）にわたるいくつかのＢＩＡコードを操作し、様々な範囲のレート／モビリティ動作を提供することができる。
【０１２４】
[00123]図１１及び図１２は、基地局が、周波数帯域が変化するにつれて変化するコードを使用して、トポロジーの全体で同じ相対セル位置を有するユーザのセットにのみサービスする場合を示す例である。そのような場合、異なるＢＩＡコードが使用されて、（異なる位置ではなく）異なるモビリティのユーザにサービスが行われる。図１１では、異なるモビリティレベルを有するユーザ集団に対処するためのコードを使用するとき、コヒーレンス時間がＴ１以上のユーザは、帯域Ｂ１上でＢＩＡコード１によってサービスされ、コヒーレンス時間がＴ２とＴ１の間であるユーザは、帯域Ｂ２上でＢＩＡコード２によってサービスされ、コヒーレンス時間がＴ３とＴ２の間であるユーザは、帯域Ｂ３上でＢＩＡコード３によってサービスされる。
【０１２５】
[00124]図１２を参照すると、異なるモビリティレベルを有するユーザ集団に対処するためのコードを使用するとき、コヒーレンス時間がＴ１以上のユーザは、ＢＩＡコード１によってサービスされ、コヒーレンス時間がＴ２とＴ１の間であるユーザは、ＢＩＡコード２によってサービスされ、コヒーレンス時間がＴ３とＴ２の間であるユーザは、ＢＩＡコード３によってサービスされる。
【０１２６】
[00125]本発明の多数の変更及び修正は、上記の説明を読んだ後、おそらく当業者には明らかになるであろうが、例として図示且つ記載されたいかなる特定の実施形態も、決して限定的に見なされるように意図されないことを理解されたい。したがって、様々な実施形態の詳細への言及は、特許請求の範囲の範囲を限定するように意図されず、特許請求の範囲は、それ自体において、本発明に必須であると見なされる特徴のみを記載する。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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