(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
協調マルチポイント（ＣｏＭＰ）無線通信システム内の中央プロセッサから複数の基地局に、当該基地局によってサービスを提供されるセル内のユーザ機器（ＵＥ）へ送信されるべき情報を分散する方法であって、
各基地局についてマルチユーザプリコーディング行列を選択することに先立って、各基地局についてマルチユーザプリコーディング行列を算出するステップと、
各基地局についてマルチユーザプリコーディング行列を選択するステップと、各プリコーディング行列は、基地局によってＵＥへ送信されるべきシンボルに適用されるべきプリコーディング重みを含むことと、
各基地局について選択されるプリコーディング行列に関する情報を当該基地局へ送信するステップと、
前記ＣｏＭＰシステム内の全てのＵＥへ送信されるべき情報ビットを算出するステップと、
前記ＣｏＭＰシステム内の全ての基地局へ前記情報ビットのセットを送信するステップと、
を含み、
各基地局について選択されるプリコーディング行列に関する情報を当該基地局へ送信する前記ステップは、選択された前記プリコーディング行列を量子化し、量子化されたプリコーディング行列を各基地局へ送信することを含む、
方法。
【請求項２】
各基地局についてマルチユーザプリコーディング行列を算出する前記ステップは、最小平均二乗誤差線形プリコーディング技法を用いることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各基地局についてマルチユーザプリコーディング行列を算出する前記ステップは、ゼロフォーシング線形プリコーディング技法を用いることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ＣｏＭＰシステム内の各基地局について変調符号化スキーム（ＭＣＳ）を選択するステップと、
前記ＭＣＳを各基地局へ送信するステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ＣｏＭＰシステム内の全てのＵＥへ送信されるべき前記情報ビットにロスレス圧縮を適用するステップ、
をさらに含み、
前記ＣｏＭＰシステム内の全ての基地局へ前記情報ビットのセットを送信する前記ステップは、圧縮された情報ビットを前記ＣｏＭＰシステム内の全ての基地局へ送信することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ＣｏＭＰシステム内の全ての基地局へ前記情報ビットのセットを送信する前記ステップは、前記ＣｏＭＰシステム内の全ての基地局へ前記情報ビットを同時にブロードキャストすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ＣｏＭＰシステム内の全ての基地局へ前記情報ビットを同時にブロードキャストする前記ステップは、ギガビット対応可能なパッシブ光ネットワーク（ＧＰＯＮ）を用いて前記情報ビットをブロードキャストすることを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
協調マルチポイント（ＣｏＭＰ）無線通信システムのセル内のユーザ機器（ＵＥ）に信号を送信する方法であって、
プリコーディング行列に関する情報及び前記ＣｏＭＰシステム内の全てのＵＥへ送信されるべき情報ビットを中央プロセッサ（ＣＰ）から受信するステップと、
変調符号化スキーム（ＭＣＳ）を前記情報ビットに適用して、変調されたシンボルを生成するステップと、
前記プリコーディング行列からのプリコーディング重みを前記変調されたシンボルに適用して、プリコーディングされたシンボルを生成するステップと、
前記プリコーディングされたシンボルを前記セル内のＵＥへ送信するステップと、
を含み、
プリコーディング行列に関する情報をＣＰから受信する前記ステップは、前記ＣＰにおいて算出され及び量子化されたプリコーディング行列を前記ＣＰから受信することを含む、
方法。
【請求項９】
前記情報ビットに適用されるべき前記ＭＣＳを前記ＣＰから受信するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＣｏＭＰシステム内の全てのＵＥへ送信されるべき前記情報ビットをＣＰから受信する前記ステップは、圧縮された情報ビットを受信することをさらに含み、前記ＭＣＳを適用することに先立って、当該圧縮された情報ビットを伸長すること、をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
協調マルチポイント（ＣｏＭＰ）無線通信システム内の中央プロセッサ（ＣＰ）であって、
前記ＣｏＭＰシステムにおいて前記ＣＰを複数の基地局に通信可能に結合するように動作可能なバックホールネットワークインタフェースと、
各基地局についてマルチユーザプリコーディング行列を選択することに先立って、各基地局についてマルチユーザプリコーディング行列を算出し、
基地局によってユーザ機器（ＵＥ）へ送信されるべきシンボルに適用されるべきプリコーディング重みを各々含むマルチユーザプリコーディング行列を各基地局について選択し、
前記選択されるプリコーディング行列を量子化し、
各基地局について選択されるプリコーディング行列に関する情報を前記バックホールネットワークインタフェースを介して当該基地局へ送信し、
前記ＣｏＭＰシステム内の全てのＵＥへ送信されるべき情報ビットを算出し、及び、
前記情報ビットのセットを前記バックホールネットワークインタフェースを介して前記ＣｏＭＰシステム内の全ての基地局へ送信する、
ように動作可能なコントローラと、
を備え、
各基地局について選択されるプリコーディング行列に関する当該基地局へ送信される前記情報は、量子化された前記プリコーディング行列を含む、
中央プロセッサ。
【請求項１２】
前記コントローラは、最小平均二乗誤差線形プリコーディング技法を用いることによって各基地局についてマルチユーザプリコーディング行列を算出するように動作可能である、請求項１１に記載のＣＰ。
【請求項１３】
前記コントローラは、ゼロフォーシング線形プリコーディング技法を用いることによって各基地局についてマルチユーザプリコーディング行列を算出するように動作可能である、請求項１１に記載のＣＰ。
【請求項１４】
前記コントローラは、
前記ＣｏＭＰシステム内の各基地局について変調符号化スキーム（ＭＣＳ）を選択し、及び、
前記ＭＣＳを前記バックホールネットワークインタフェースを介して各基地局へ送信する、
ようにさらに動作可能である、請求項１１に記載のＣＰ。
【請求項１５】
前記コントローラは、
前記ＣｏＭＰシステム内の全てのＵＥへ送信されるべき前記情報ビットにロスレス圧縮を適用する、
ようにさらに動作可能であり、
前記コントローラは、圧縮された情報ビットを前記ＣｏＭＰシステム内の全ての基地局へ前記バックホールネットワークインタフェースを介して送信することによって、前記ＣｏＭＰシステム内の全ての基地局へ前記情報ビットのセットを送信するように動作可能である、
請求項１１に記載のＣＰ。
【請求項１６】
前記コントローラは、前記情報ビットを前記ＣｏＭＰシステム内の全ての基地局へ前記バックホールネットワークインタフェースを介して同時にブロードキャストすることによって、前記ＣｏＭＰシステム内の全ての基地局へ前記情報ビットのセットを送信するように動作可能である、請求項１１に記載のＣＰ。
【請求項１７】
前記バックホールネットワークインタフェースは、ギガビット対応可能なパッシブ光ネットワーク（ＧＰＯＮ）インタフェースを含む、請求項１１に記載のＣＰ。
【請求項１８】
協調マルチポイント（ＣｏＭＰ）無線通信システムのセル内のユーザ機器（ＵＥ）に通信サービスを提供するように動作可能な基地局であって、
当該基地局を前記ＣｏＭＰシステムの中央プロセッサ（ＣＰ）に通信可能に結合するように動作可能なバックホールネットワークインタフェースと、
プリコーディングされたシンボルを前記セル内のＵＥへ送信するように動作可能な送信機と、
プリコーディング行列に関する情報及び前記ＣｏＭＰシステム内の全てのＵＥへ送信されるべき情報ビットを前記ＣＰから前記バックホールネットワークインタフェースを介して受信し、
変調符号化スキーム（ＭＣＳ）を前記情報ビットに適用して、変調されたシンボルを生成し、
前記プリコーディング行列からのプリコーディング重みを前記変調されたシンボルに適用して、プリコーディングされたシンボルを生成し、及び、
前記プリコーディングされたシンボルを前記セル内のＵＥに前記送信機を介して送信する、
ように動作可能なコントローラと、
を備え、
前記ＣＰから受信されるプリコーディング行列に関する前記情報は、前記ＣＰにおいて算出され及び量子化されたプリコーディング行列を含む、
基地局。
【請求項１９】
前記コントローラは、前記情報ビットに適用されるべき前記ＭＣＳを前記ＣＰから前記バックホールネットワークインタフェースを介して受信するようにさらに動作可能である、請求項１８に記載の基地局。
【請求項２０】
前記コントローラは、圧縮された情報ビットを受信することによって、前記ＣｏＭＰシステム内の全てのＵＥへ送信されるべき前記情報ビットを前記ＣＰから前記バックホールネットワークインタフェースを介して受信するように動作可能であり、前記コントローラは、前記ＭＣＳを適用することに先立って、前記圧縮された情報ビットを伸長するようにさらに動作可能である、請求項１８に記載の基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、無線通信に関し、特に、無線通信ネットワークにおいてバックホールチャネル上で情報を送信する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線データ通信の需要における急激な増加は、セルラネットワーク事業者に当該事業者の通信ネットワークの容量を改善するように非常に大きな圧力を与えた。これらのネットワークのスペクトル効率を改善するために、希少な無線リソースは、隣接セルにおいて積極的に再使用されなければならない。結果として、セル間干渉（ＩＣＩ：inter-cell  interference）は、電波障害の主な原因となっており、セル端ユーザのサービス品質だけでなくシステム全体のスループットも制限する。
【０００３】
協調マルチポイント（ＣｏＭＰ：Coordinated  multi-point）送信又は受信は、セル間干渉を効果的に軽減するための１つの既知の手段である。ＣｏＭＰシステムにおいて、中央プロセッサは、当該ＣｏＭＰシステムを形成するセル内の全てのユーザへのダウンリンク送信及び場合により当該ユーザからのアップリンク送信を協調させる。中央プロセッサは、各基地局へ、そのセルに各アンテナによって送信されるべきＲＦ信号の表現を−バックホールデータ通信ネットワークを介して−送信する。中央プロセッサは、送信を協調させ及び最適化して、ユーザ間の相互干渉を低減し又は回避すらする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ダウンリンクＣｏＭＰ送信システムは、特に、マルチユーザプリコーディング技法を用いてＩＣＩを効果的に軽減することができる。マルチユーザプリコーディングは、チャネル及び他のユーザに直交する「方向（direction）」において各ユーザに信号を送信することによって、（ＣｏＭＰクラスタ１０内において）如何なる相互干渉も生成することなく、複数のユーザへの同じ周波数帯上での同時送信を可能にする。しかしながら、中央プロセッサが各遠隔基地局へ送信し及び各遠隔基地局から受信することが必要とされる情報の量は、特に各基地局において複数のアンテナが配備される場合、圧倒的となり得る。配信されるべきアンテナ信号は、一般に、各アンテナブランチについて同相（Ｉ：In-phase）成分及び直交（Ｑ：Quadrature）成分の双方を含む複素ダウンリンク信号である。標準的なＣＰＲＩ（Common  Public  Radio  Interface）において、ＩＱバックホール信号の各実数値サンプルは、基礎となるバックホール信号の如何なる構造も考慮することなく、固定された数（例えば、１６）のビットによって独立して量子化されるにすぎないであろう。そのような送信の膨大な量は、バックホールリンクの容量に大きな負担を課す。実際、中央プロセッサと複数の基地局との間のバックホール通信リンクの容量は、ＣｏＭＰシステム１０のパフォーマンスを制限し得る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書において開示され及び特許請求の範囲において記載される１つ以上の実施形態によれば、ＣｏＭＰシステムにおいて中央プロセッサ（ＣＰ）から各基地局へバックホール上で送信されるべきマルチアンテナ信号の量は、低減される。本発明の実施形態は、基礎となる信号構造の特性を利用し、及び、−チャネルコーディング及びマルチユーザプリコーディングの適用といった−幾つかのベースバンド処理機能性をＣＰから遠隔基地局に分散する。また、幾つかの実施形態において、マルチアンテナ信号のプリコーディングされていない部分は、ＣｏＭＰシステムにおいてＣＰから全ての基地局へブロードキャストされて、バックホール通信への負荷をさらに低減する。
【０００６】
１つの実施形態は、複数の基地局によってサービスを提供されるセル中のユーザ機器（ＵＥ）へ送信されるべき情報をＣｏＭＰシステム内のＣＰから複数の基地局へ分散する方法に関する。マルチユーザプリコーディング行列は、各基地局について選択され、各プリコーディング行列は、基地局によってＵＥへ送信されるべきシンボルに適用されるべきプリコーディング重みを含む。各基地局について選択されるプリコーディング行列に関する情報は、当該基地局へ送信される。前記ＣｏＭＰシステム内の全てのＵＥへ送信されるべき情報ビットが算出される。情報ビットのセットは、前記ＣｏＭＰシステム内の全ての基地局へ送信される。
【０００７】
別の実施形態は、ＣｏＭＰシステムのセル中のＵＥに信号を送信する方法に関する。プリコーディング行列に関する情報及びＣｏＭＰシステム内の全てのＵＥへ送信されるべき情報ビットは、ＣＰから基地局において受信される。変調符号化スキームは、情報ビットに適用されて、変調されたシンボルが生成される。プリコーディング行列からのプリコーディング重みは、変調されたシンボルに適用されて、プリコーディングされたシンボルが生成される。プリコーディングされたシンボルは、セル中のＵＥへ送信される。
【０００８】
また別の実施形態は、ＣｏＭＰシステム内のＣＰに関する。ＣＰは、当該ＣＰをＣｏＭＰシステム中の複数の基地局に通信可能に接続するように動作可能なバックホールネットワークインタフェースを備える。ＣＰは、コントローラも備える。コントローラは、各基地局についてマルチユーザプリコーディング行列を選択し、各基地局について選択されるプリコーディング行列に関する情報をバックホールネットワークインタフェースを介して当該基地局へ送信し、ＣｏＭＰシステム内の全てのＵＥへ送信されるべき情報ビットを算出し、及び、ＣｏＭＰシステム内の全ての基地局にバックホールネットワークインタフェースを介して情報ビットのセットを送信するように動作可能であり、各プリコーディング行列は、基地局によってＵＥへ送信されるべきシンボルに適用されるべきプリコーディング重みを含む。
【０００９】
さらに別の実施形態は、ＣｏＭＰシステムのセル中のＵＥに通信サービスを提供するように動作可能な基地局に関する。基地局は、当該基地局をＣｏＭＰシステムのＣＰへ通信可能に結合するように動作可能なバックホールネットワークインタフェースを備える。基地局は、プリコーディングされたシンボルをセル中のＵＥへ送信するように動作可能な送信機も備える。基地局は、コントローラをさらに備える。コントローラは、プリコーディング行列に関する情報及びＣｏＭＰシステム内の全てのＵＥへ送信されるべき情報ビットをＣＰからバックホールネットワークインタフェースを介して受信し、変調符号化スキームを情報ビットに適用して、変調されたシンボルを生成し、当該変調されたシンボルにプリコーディング行列からのプリコーディング重みを適用して、プリコーディングされたシンボルを生成し、及び当該プリコーディングされたシンボルをセル中のＵＥへ送信機を介して送信するように動作可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】協調マルチポイント（ＣｏＭＰ）システムの機能ブロック図である。
【図２】図１のＣｏＭＰシステム内の中央プロセッサの機能ブロック図である。
【図３】図１のＣｏＭＰシステム内の基地局の機能ブロック図である。
【図４】図１のＣｏＭＰシステムにおけるバックホール通信ネットワークの機能ブロック図である。
【図５】図１のＣｏＭＰシステムにおいて中央プロセッサから複数の基地局にダウンリンク信号を送信する方法のフロー図である。
【図６】図１のＣｏＭＰシステムにおいて基地局からユーザ機器にダウンリンク信号を送信する方法のフロー図である。
【図７】図１のＣｏＭＰシステム内の中央プロセッサ及び基地局の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、（ＣｏＭＰクラスタとしても知られる）代表的なＣｏＭＰシステム１０を表す。当該ＣｏＭＰシステム１０において、ユーザ機器（ＵＥ：User  Equipment）１２は、複数のセル１４において無線通信サービスを受信する。基地局１６は、各セル１４においてＵＥ１２にダウンリンクＲＦ信号を送信する（及びＵＥ１２からアップリンク送信を受信する）。セル間干渉を回避するために、中央プロセッサ（ＣＰ：Central  Processor）１８は、ＣｏＭＰシステム１０を形成するセル１４においてＵＥ１２へのダウンリンク送信及び場合によりＵＥ１２からのアップリンク送信も協調させる。ＣＰ１８は、送信を協調させ及び最適化して、ＵＥ１２間の相互干渉を低減し又は回避すらする。これを効果的に達成するために、ＣＰ１８は、バックホール通信ネットワークにわたって各基地局１６（実際には、各基地局１６の各アンテナチェーン）に膨大なデータを送信しなければならない。そのようなデータを搬送するバックホールネットワークの容量限界は、ＣｏＭＰシステム１０がパフォーマンスを最適化するための能力を制限し得る。
【００１２】
本発明の実施形態によれば、ＣｏＭＰシステム１０におけるＣＰ１８と基地局１６との間のバックホール通信は、ある処理タスクをＣＰ１８から基地局１６に分散することによって、及び幾つかのプリコーディングされる信号の情報をブロードキャストすることによって、著しく低減される。
【００１３】
Ｎ個の遠隔基地局１６が用いられてＫ個のＵＥ１２へ同じ周波数上で同じ時刻に同時に送信が行われるダウンリンクＣｏＭＰ送信システム１０を考慮されたい。各ＵＥｋ∈｛１，２，．．．，Ｋ｝及び各基地局ｉ∈｛１，２，．．．，Ｎ｝について、Ｈｋ，ｉを基地局ｉとＵＥｋとの間のリンクについてのｎｒ，ｋ×ｎｔ，ｉのチャネル応答行列とする。ここで、ｎｒ，ｋは、ＵＥｋにおける受信アンテナの数を表し、ｎｔ，ｉは、遠隔基地局ｉにおける送信アンテナの数を表す。また、
【００１４】
【数１】
0005952316.tif 000002
【００１５】
は、ＣｏＭＰセル１０におけるＮ個の基地局全てとＵＥｋとの間のリンクについてのチャネル応答行列を表すものとする。ＣＰ１８は、各遠隔基地局ｉ∈｛１，２，．．．，Ｎ｝についてマルチユーザプリコーディング行列Ｐｉ（又は、プリコーディング重みの行列）を算出する。ここで、Ｐｉは、
【００１６】
【数２】
0005952316.tif 000003
【００１７】
の行列であり、ｎｓ，ｋは、ＵＥｋへ送信されるデータストリームの数を表す。ｘｋは、Ｎ個の遠隔基地局１６からＵＥｋへ送信されるべきｎｓ，ｋ×１のシンボルベクトルを表すものとする。ここで、シンボルベクトルｘｋは、入力情報ベクトルｂｋからの無線チャネルエンコーダの出力である。ＵＥｋにおいて受信される信号は、以下によって与えられる。
【００１８】
【数３】
0005952316.tif 000004
【００１９】
各遠隔基地局ｉは、複素ＩＱシンボルｓｉを送信し、ここで、ｓｉ＝Ｐｉ・ｘは、ｎｔ，ｉ×１のベクトルであり、
【００２０】
【数４】
0005952316.tif 000005
【００２１】
である。従来技術のＣｏＭＰ無線通信システム１０において、ＣＰ１０は、プリコーディング重みＰｉを算出し、遠隔基地局１６にＩＱシンボルを伝送する前に当該プリコーディング重みＰｉをシンボルベクトルｘに適用する。結果として得られるＩＱシンボルは、
【００２２】
【数５】
0005952316.tif 000006
【００２３】
次元のベクトルｓ＝［ｓ１，ｓ２，．．．，ｓＮ］Ｔを構成し、当該ベクトルは、あらゆるシンボル期間ごとに量子化され及び送信される必要がある。
【００２４】
本発明の実施形態によれば、バックホールリンクの容量負荷は、ＣＰ１８のエンコーディング機能の一部を遠隔基地局１６へ分散することによって低減される。ＣＰ１８及び遠隔基地局１６におけるエンコーダ構造は、それぞれ図２及び図３に示される。図２は、ＣＰ１８から遠隔基地局１６にバックホールリンク上で伝送されるべき情報をさらに示す。
【００２５】
ＣＰ１８は、マルチユーザプリコーディングブロック２０、バックホールユニキャストインタフェース２２、及びバックホールブロードキャストインタフェース２４を備える。ＣＰ１８は、まず、各遠隔基地局ｉについてのマルチユーザプリコーディング行列Ｐｉをマルチユーザプリコーディングブロック２０において算出する。一実施形態において、マルチユーザプリコーディング行列は、例えば、ゼロフォーシング（zero-forcing）又はＭＭＳＥ線形プリコーディング技法に基づいて算出されることができる。これらは、Spencerらの”Zero-Forcing  Methods  for  Downlink  Spatial  Multiplexing  in  Multiuser  MIMO  Channels”、the  IEEE  Trans.  Sig.  Proc.、vol.  52、pp.461-471、２００４年２月、及び、Johamらの”Linear  Transmit  Processing  in  MIMO  Communications  Systems”、the  IEEE  Trans.  Sig.  Proc.、vol.53、no.8、pp.2700-2712、２００５年８月において説明され、これらの双方の全内容が、参照によって本明細書に包含される。この場合において、プリコーディング行列重みＰｉ（の量子化されたバージョン）、符号化されていない情報シンボル
【００２６】
【数６】
0005952316.tif 000007
【００２７】
及びこれらの対応する変調符号化スキーム（ＭＣＳ：modulation  and  coding  schemes）は、ＣｏＭＰプリコーディングの前に、ＣＰ１８から遠隔基地局１６へ転送され、場合により、チャネルコーディング及び変調が行われる（この送信は図２に図示されない）。別の実施形態において、マルチユーザプリコーディング行列は、所定のコードブックから選択されることができる。この場合において、選択されるプリコーディング行列重みＰｉに対応するコードブックインデックス（又は複数のインデックス）及び符号化されていない情報シンボルｂは、ＣＰ１８から遠隔基地局１６へ転送される（これも図２には図示されない）。
【００２８】
図２における情報シンボルｂは、システム中のＫ個のＵＥ１２全ての全ストリームからの情報シンボル（又は、符号化及び変調が遠隔基地局１６において実行されるべき場合、ビット）
【００２９】
【数７】
0005952316.tif 000008
【００３０】
の一群である。各情報ストリームは、チャネルエンコーダ及びシンボル変調器によって変調シンボルのブロックへと処理されるべき情報ビットのブロックである。ＬＴＥ（Long  Term  Evolution）システムにおいて、このマッピングは、チャネル条件に一致する変調符号化スキーム（ＭＣＳ）の選択によって判定される。
【００３１】
図３は、情報ビットストリームｂｎに変調符号化を適用するように動作可能な、各送信アンテナについての処理ブロック２６と、ＣＰ１８から受信される特定のマルチユーザプリコーディング行列Ｐｉを適用するように動作可能な処理ブロック２８と、を含む基地局１６を表す。対応する変調されたシンボルストリームは、
【００３２】
【数８】
0005952316.tif 000009
【００３３】
によって表される。各変調されたシンボルストリームｘｎにおける要素は、時間周波数平面におけるある領域に割り当てられる。遠隔基地局１６において、式（１）において上述されたプリコーディング演算は、ＣｏＭＰシステム１０において同じ時刻及び周波数で送信される要素であって、全ＵＥ１２からの要素に（それらのブロック表現と同じ表記を用いて）要素ごとに適用される。プリコーディング行列Ｐｉは、通常、大きな時間周波数領域にわたり一定のままである。
【００３４】
本発明の実施形態は、バックホールリンクの容量負荷を軽減する。まず、プリコーディングされたシンボルｓの代わりにプリコーディングされていないシンボルを伝送することは、当該シンボルの量子化を必要としない。これは、バックホール容量における節約の大部分を占める。また、チャネルコーディング機能を遠隔基地局１６に割り当てることは、バックホールリンク上で伝送されるべき情報の量を低減する。さらに、情報伝送量の低減は、ソースビットストリーム{ｂｉ}にロスレス圧縮を適用することによって為されることができる。例えば、ＬＴＥシステムは、レート１／３のターボチャネル符号を使用し、ｘの代わりにｂを送信することで、３倍以外の分を節約することができる。プリコーディング行列Ｐｉの係数は、（例えば、８ビットで）量子化されるが、シンボルごとに更新される必要はない。さらなるバックホール容量の節約の別の例として、通常のＬＴＥダウンリンクリソースブロックは、１２個のサブキャリアと、７個のシンボル期間と、から成る。システムにおける周波数及び時間の相関関係を利用することで、プリコーディング行列の係数は、複数のリソースブロックについて再使用され得る。さらに、プリコーディング行列は、プリコーダの有限なセットから選択されることができ、プリコーダ行列における個々の量子化されたエントリを通信する必要を除去する。
【００３５】
図４は、ギガビット対応可能なパッシブ光ネットワーク（ＧＰＯＮ：Gigabit-capable  Passive  Optical  Network）３０を表し、当該ネットワークは、幾つかの実施形態において、本発明に係るＣｏＭＰシステム１０におけるバックホール通信にうまく適合し得る。ＧＰＯＮは、光回線端末（ＯＬＴ：Optical  Line  Terminal）３１を含み、当該光回線端末は、ＣｏＭＰ１８におけるインタフェースであり得る。ネットワーク３０は、複数の光ネットワークユニット（ＯＮＵ：Optical  Network  Units）３３において終端し、当該光ネットワークユニットは、基地局１６におけるインタフェースであり得る。ＯＬＴ３１とＯＮＵ３３とを接続する光配信ネットワーク（ＯＤＮ：optical  distribution  network）は、パッシブな、波長分割多重（ＷＤＭ：wavelength  division  multiplexed）光ネットワークであり、当該ネットワークは、電源が投入されない、パッシブなスプリッタ（ＰＳ：Passive  Splitters）３２及び他のネットワークエレメントを含み得る。図４は、各基地局１６に配信されるべきプリコーディング行列Ｐｉ、及びＣｏＭＰシステム１０内の全ての基地局１６に同時に配信されるべき情報ビットｂを表す。ＧＰＯＮ３０は、ポイントツーマルチポイント（Ｐ２ＭＰ）のネットワークアーキテクチャであり、そのため、全ての遠隔基地局１６への送信情報ｂの同時のブロードキャスト配信にうまく適合し、これはバックホールリソースのより効率的な使用を可能にする。
【００３６】
図５は、ＣｏＭＰシステム１０内のＵＥ１２へ送信されるべき情報をＣＰ１８から複数の基地局１６へ配信する方法１００を表す。ＣＰ１８は、マルチユーザプリコーディング行列Ｐｉを各基地局１６について選択する（ブロック１０２）。各プリコーディング行列Ｐｉは、基地局１６によってセル１４中のＵＥ１２へ送信されるべきシンボルに適用されるべきプリコーディング重みを含む。ＣＰ１８は、ＣｏＭＰシステム１０内の全てのＵＥ１２に適用されるべき変調符号化スキーム（ＭＣＳ）も算出する。ＣＰ１８は、各基地局１６に、ＭＣＳ情報と、当該基地局１６について選択されるプリコーディング行列Ｐｉに関する情報と、の双方を送信する（ブロック１０４）。プリコーディング行列情報は、量子化されたプリコーディング行列Ｐｉ自体を含んでもよい。あるいは、プリコーディング行列情報は、所定の（又は、過去に通信された）プリコーディング行列のコードワードへのインデックスを含んでもよい。ＣＰ１８は、ＣｏＭＰシステム１０内の全てのＵＥ１２へ送信されるべき情報ビットｂを算出し（ブロック１０６）、ＣｏＭＰシステム１０内の全ての基地局１６に情報ビットｂの完全なセットをブロードキャストなどによって送信する（ブロック１０８）。一実施形態において、ＣＰ１８は、基地局１６へのブロードキャスティングに先立って、情報ビットｂの完全なセットをさらにロスレス圧縮し得る。
【００３７】
図６は、基地局１６によってＣｏＭＰシステム１０のセル１４内のＵＥ１２に信号を送信する方法２００を表す。基地局１６は、全てのＵＥ１２についてのＭＣＳ情報と、特定の基地局１６についてのプリコーディング行列Ｐｉに関する情報と、をＣＰ１８から受信する。プリコーディング行列情報は、量子化されたプリコーディング行列Ｐｉ自体を含んでもよい。あるいは、プリコーディング行列情報は、所定の（又は、過去に通信された）プリコーディング行列のコードワードへのインデックスを含んでもよい（受信されるプリコーディング行列情報を用いてコードワードにインデックスを付けるステップは、図６に図示されていない）。基地局１６は、ＣｏＭＰシステム１０内の全てのＵＥ１２へ送信されるべき情報ビットｂもＣＰ１８から受信する（ブロック２０４）。一実施形態において、情報ビットｂは、圧縮されたフォーマットにおいて受信され、基地局１６は、これらを伸長する（図６に図示せず）。基地局１６は、変調符号化スキーム（ＭＣＳ）を情報ビットｂに適用して、変調されたシンボルｘを生成する（ブロック２０６）。基地局１６は、どのＭＣＳを適用すべきかに関しての標識をＣＰ１８から周期的に受信し得る。基地局１６は、プリコーディング行列Ｐｉからのプリコーディング重みを、変調されたシンボルｘに適用して、プリコーディングされたシンボルｓを生成する（ブロック２０８）。基地局１６は、プリコーディングされたシンボルｓをセル１４（及び、場合により隣接セル）内のＵＥ１２へ送信する。
【００３８】
図７は、本発明の実施形態に係る、ＣｏＭＰシステム１０におけるＣＰ１８及び基地局１６の代表的な実装を表す。ＣＰ１８は、１つ以上のコントローラ３４と、バックホールネットワークインタフェース３６と、を備える。コントローラ３４は、適当なソフトウェアと共にプロセッサ若しくはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：Digital  Signal  Processor）、適当なファームウェアと共にプログラマブルロジック又はステートマシン等を含み得る。コントローラ３４は、例えば、コンピュータ読取可能な媒体上に記憶されるプログラムコードを実行することによって、図２を参照しつつ説明された、マルチユーザプリコーディングブロック２０、バックホールユニキャストインタフェース２２、及びバックホールブロードキャストインタフェース２４の機能性、並びに他のＣｏＭＰ機能性を実装するように動作可能である。バックホールネットワークインタフェース３６は、有線若しくは無線のローカルエリアネットワーク（例えば、イーサネット、ＦＤＤＩ、Ｗｉ−Ｆｉ等）又はメトロポリタンエリアネットワーク（例えば、ＡＴＭ、ＷｉＭａｘ等）へのインタフェースなどの、ＣＰ１８を複数の基地局１６に通信可能に接続するように動作可能な任意のネットワークインタフェースを含み得る。一実施形態において、バックホールネットワークインタフェース３６は、図４を参照しつつ説明された、ＧＰＯＮ３０のＯＬＮ３１である。ＣＰ１８は、明確にするために図７には表されていないさらなる回路、特徴、及び機能性を含み得る。
【００３９】
基地局１６は、１つ以上のコントローラ３８と、バックホールネットワークインタフェース３６と、１つ以上の送信機４２と、を備える。コントローラ３８は、上述されたように、適当なソフトウェア及び／若しくはファームウェアと共にプロセッサ又はＤＳＰ等を含み得る。コントローラ３８は、例えばコンピュータ読取可能な媒体上に記憶されるプログラムコードを実行することによって、少なくとも図３に表されるような変調符号化ブロック２６の機能性及びマルチユーザプリコーディング２８のアプリケーションを実装するように動作可能である。バックホールネットワークインタフェース３６は、上述したように、基地局１６をＣＰ１８に通信可能に接続するように動作可能な任意のネットワークインタフェースを含み得る。一実施形態において、バックホールネットワークインタフェース３６は、図４を参照しつつ説明された、ＧＰＯＮ３０のＯＮＵ３３である。送信機４２は、無線通信エアインタフェースプロトコルに従って、プリコーディングされたシンボルｓをセル１４内のＵＥ１２へアンテナ４４を介して送信するように動作可能である。基地局は、複数の送信機４２を備えてもよく、又は、送信機４２は、複数のアンテナ４４上でＵＥ１２に信号を送信するための複数のブランチを含んでもよい。基地局１６は、アップリンク通信のための１つ以上の受信機チェーンなど、明確にするために図７には表されないさらなる回路、特徴、及び機能性を含み得る。
【００４０】
本発明の実施形態は、ＣｏＭＰシステム１０においてＣＰ１８から複数の遠隔基地局１６にバックホール信号を伝送するための効果的な手段を提供する。発明に係る方法は、基礎となる信号構造を利用し、及びＣＰ１８のエンコーディング機能の一部を遠隔基地局１６に割り当てて、バックホール信号の量を低減する。また、一実施形態によれば、効率的なＣｏＭＰシステム１０のサポートための新規なブロードキャスト及びユニキャストアーキテクチャが提示される。発明に係る方法は、バックホールネットワークがバックホール信号の情報部分を複数の基地局１６に同時にブロードキャストすることを可能にして、バックホールリンクの容量への負荷をさらに低減する。
【００４１】
本明細書において、「ブロードキャスト（broadcast）」及び「ブロードキャスティング（broadcasting）」等という用語は、単一のエンティティから２つ以上のエンティティへの情報の時間的に同時の通信を指す。上記用語は、広く解釈されるべきであって、例えば、ガイド付き又はガイド無しの媒体を介したブロードキャスト、及び指向送信又は無指向送信によるブロードキャストを含む。
【００４２】
本発明は、言うまでもなく、本発明の本質的な特徴から逸脱することなく、本明細書において具体的に述べられた手法以外の手法において実施をされ得る。本実施形態は、あらゆる点において例示的であって限定的ではないものと見なされるべきであり、添付の特許請求の範囲の意味及び均等な範囲内に収まるあらゆる変更は、当該範囲に含まれることが意図される。
【図１】
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【図２】
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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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