(57)【要約】【課題】限られたフィードバックチャネル容量で、フィードバックの精度を高めてシステム性能を向上させる通信制御局、端末、協調サービスシステム、および方法を提供する。【解決手段】通信制御局は、ネットワークインターフェースと、クラスタ情報テーブルとチャネル状態情報テーブルが記憶されているメモリユニットと、ネットワークインターフェースを介して基地局によりクラスタ内に存在する端末のフィードバックメッセージを取得するチャネル状態情報回復部と、を有する。前記クラスタ情報テーブルはクラスタ内基地局共用の結合コードブックを保持し、当該結合コードブックはチャネル状態情報分布およびチャネル状態情報を確定するための情報識別子を保持し、前記フィードバックメッセージは端末のチャネル状態情報に対応する情報識別子を含む。【選択図】図４
2011244449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基地局によってクラスタを単位に協調サービスを行なう通信に対して制御を行なう通信制御局であって、
ネットワークに接続され、当該ネットワークを経由して基地局と通信を行なうネットワークインターフェースと、
クラスタ情報テーブルとチャネル状態情報テーブルが記憶されているメモリユニットと、
前記ネットワークインターフェースを介して前記基地局からクラスタ内端末のフィードバックメッセージを取得するチャネル状態情報回復部と、を備え、
前記クラスタ情報テーブルは、クラスタ識別子、クラスタ内基地局を識別する基地局識別子、およびクラスタ内基地局共用の結合コードブックを保持し、当該結合コードブックはチャネル状態情報分布およびチャネル状態情報を確定するための情報識別子を保持し、前記チャネル状態情報テーブルに端末識別子、前記基地局識別子、およびチャネル状態情報を対応して保持し、
当該フィードバックメッセージは前記端末のチャネル状態情報に対応する情報識別子を含み、結合コードブックからフィードバックメッセージに含まれている情報識別子に対応するチャネル状態情報を取り出し、取り出したチャネル状態情報を用いて前記メモリユニットに記憶されている前記チャネル状態情報テーブルを更新することを特徴とする通信制御局。
【請求項２】
請求項１に記載の通信制御局であって、
前記フィードバックメッセージはさらに基地局識別子のフィードバック集合を含み、チャネル状態情報回復部はフィードバック集合に基づいて結合コードブックに対して再構成を行ない、再構成後の結合コードブックからチャネル状態情報を取り出すことを特徴とする通信制御局。
【請求項３】
請求項１に記載の通信制御局であって、
前記フィードバックメッセージはさらに基地局識別子のフィードバック集合を含み、フィードバック集合の中の基地局識別子の数がクラスタ内基地局の数より小さい場合、チャネル状態情報回復部はフィードバック集合に基づいて結合コードブックに対して再構成を行ない、再構成後の結合コードブックからチャネル状態情報を取り出すことを特徴とする通信制御局。
【請求項４】
請求項１に記載の通信制御局であって、
前記チャネル状態情報分布はチャネルの信号強度と各基地局間の位相の分布を表すことを特徴とする通信制御局。
【請求項５】
請求項１に記載の通信制御局であって、
前記チャネル状態情報分布はチャネル状態情報分布を表わすベクトルマトリックスであることを特徴とする通信制御局。
【請求項６】
請求項５に記載の通信制御局であって、
クラスタのフィードバックビット数をＢとすると、前記ベクトルマトリックスの次元数はクラスタ内すべてのアンテナ数の合計であり、行数は２のＢ乗であることを特徴とする通信制御局。
【請求項７】
請求項１に記載の通信制御局であって、
前記チャネル状態情報回復部はクラスタ内のサービス基地局から前記フィードバックメッセージを取得することを特徴とする通信制御局。
【請求項８】
請求項１に記載の通信制御局であって、
当該通信制御局はゲートウェイであることを特徴とする通信制御局。
【請求項９】
請求項１に記載の通信制御局であって、
当該通信制御局は基地局であることを特徴とする通信制御局。
【請求項１０】
端末であって、
ネットワークに接続され、当該ネットワークを経由して基地局と通信を行なうネットワークインターフェースと、
無線ネットワークのチャネル状態を測定するネットワーク測定ユニットと、
前記ネットワークインターフェースがクラスタ内基地局共用の結合コードブックを受信するように制御を行なう制御部と、を有し、
当該結合コードブックはチャネル状態情報分布およびチャネル状態情報を確定するための情報識別子を保持し、前記制御部は前記結合コードブックから前記ネットワーク測定ユニットによって検出された情報状態に対応する情報識別子を取り出して、当該情報識別子を含んだフィードバックメッセージを生成し、前記ネットワークインターフェースを経由して当該フィードバックメッセージを基地局に伝送することを特徴とする端末。
【請求項１１】
基地局であって、
ネットワークに接続され、当該ネットワークを経由して基地局と通信を行なうネットワークインターフェースと、
クラスタ情報が記憶されているメモリユニットと、
前記ネットワークインターフェースを介してクラスタ内端末からフィードバックメッセージを取得する受信ユニットと、
取得したフィードバックメッセージを、前記ネットワークインターフェースを介して前記通信制御局に送信する送信ユニットと、を有し、
前記クラスタ情報は基地局識別子および同じクラスタの基地局と共用する結合コードブックを保持し、当該結合コードブックはチャネル状態情報分布およびチャネル状態情報を確定するための情報識別子を保持し、
前記フィードバックメッセージには前記端末のチャネル状態情報に対応する情報識別子を含むことを特徴とする基地局。
【請求項１２】
協調サービスシステムであって、
請求項１に記載の通信制御局と、
請求項１０に記載の端末と、
複数のクラスタに分けられてクラスタ情報を保持している複数の基地局と、を備え、
同一クラスタの中の基地局はクラスタに位置する端末に対して協調サービスを行ない、
クラスタ内のサービス基地局は端末からのフィードバックメッセージを通信制御局に転送することを特徴とする結合サービスシステム。
【請求項１３】
協調サービスシステムにおける協調サービス方法であって、
前記協調サービスシステムは通信制御局、端末および複数のクラスタに分けられてクラスタ情報を保持している複数の基地局と、を備え、
前記協調サービス方法は、
前記通信制御局にクラスタ情報テーブルとチャネル状態情報テーブルを記憶する記憶ステップと、
前記端末が前記結合コードブックを受信し、前記結合コードブックから端末によって検出されたチャネル状態に対応する情報識別子を取り出して、当該情報識別子を含んだフィードバックメッセージを生成し、当該フィードバックメッセージをサービス基地局に伝送するフィードバックステップと、
前記サービス基地局が端末から伝送されたフィードバックメッセージを前記通信制御局に転送する転送ステップと、
前記フィードバックメッセージを受信した前記通信制御局が結合コードブックから前記フィードバックメッセージに含まれている情報識別子に対応するチャネル状態情報を取り出し、取り出したチャネル状態情報を用いて記憶されている前記チャネル状態情報テーブルを更新するチャネル状態情報回復ステップと、を含み、
前記クラスタ情報テーブルはクラスタ識別子、クラスタ内基地局を識別する識別子、およびクラスタ内基地局共用の結合コードブックを保持し、当該結合コードブックはチャネル状態情報分布およびチャネル状態情報を確定するための情報識別子を保持し、前記チャネル状態情報テーブルに端末識別子、前記基地局識別子、およびチャネル状態情報を対応して保持していることを特徴とする協調サービス方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の協調サービス方法であって、
前記フィードバックステップにおいて、前記端末は前記ネットワーク測定ユニットによって検出されたチャネル状態に基づいて、クラスタ内基地局のフィードバック集合を作成し、フィードバック集合にクラスタの中のチャネル状態が協調サービスを行うレベルに達した基地局を含むことを特徴とする協調サービス方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の協調サービス方法であって、
前記フィードバックステップにおいて、前記端末は前記ネットワーク測定ユニットによって検出されたチャネル状態に基づいて、現在所属クラスタ内の各基地局に対応する協調サービスを行なうことができるすべての組み合わせの結合信号対雑音電力比を算出し、結合信号対雑音電力比が最も大きい基地局の組み合わせフィードバック集合とすることを特徴とする協調サービス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモバイル通信ネットワークにおいてサービスを提供する設備と方法に関し、特に多基地局協調サービスシステムにおける通信制御局、基地局及び端末に関する。ここで言うモバイル通信ネットワークとは多基地局協調サービスをサポートするモバイル通信システムである。
【背景技術】
【０００２】
マルチポイント協調送信／受信（Coordinated multi-point transmission／reception（ＣｏＭＰ））はモバイルネットワークにおいて高速データサービスを提供する範囲を拡張し、セル端スループットを向上させ、システムの平均スループットを向上させる非常に良い方法であることがすでに認められている。以下、マルチポイント協調送信／受信を「協調サービス」と略称する。
【０００３】
図１はモバイルネットワークにおける多基地局協調サービスシーンを示すモデル図である。図１において、二つの基地局１と基地局２が協調して同時に一つの端末１００あるいは端末２００に対してサービスを行なう。このシステムにおいて、例えば端末１００に対してチャネル状態が最も良い基地局は端末１００のサービス基地局である。サービス基地局は端末の制御基地局であり、端末とアクセスネットワークのシグナリングインタラクティブはサービス基地局を介して行なわれる。また、実際の応用においては、多くの場合、複数の基地局が同時に複数の端末に対してサービスを行なう。
【０００４】
また、マルチポイント協調伝送／受信においては、コラボレーションに参加するすべての基地局に対してクラスタリングを行なう必要があり、各クラスタ（Ｃｌｕｓｔｅｒ）の中の複数の基地局はクラスタ内の端末にマルチポイント協調サービスを提供する。「クラスタ」とは、モバイル通信ネットワークにおけるそれぞれの基地局をグループ分けして管理する単位であり、ダイナミッククラスタリングとスタティッククラスタリングに分類される。図２は多基地局協調サービスにおけるスタティッククラスタリングの例示図である。
【０００５】
図２において、モバイル通信ネットワークに配置された複数の基地局は複数の基地局クラスタ３０１にスタティッククラスタリングされ、各クラスタ３０１内には三つの基地局がある。図の中の点線は同じクラスタ内にある基地局の間のインターフェースを示し、これにより各クラスタが区分される。従って、３０個の基地局は１０個のクラスタに分けられ、各基地局がカバーする六角形エリアを一つのセル（セルラーネットワーク無線通信システムにおいて、セルとは一つの送信機がカバーする範囲であり、全サービスエリアの一部である）とする。図２の環境において多基地局協調サービスを行なう場合、あるクラスタ３０１内の三つの基地局のみが協調可能であり、クラスタを跨る協調サービスはできない。この方法は、基地局のダイナミッククラスタリングに起因するコストを削減できるメリットがある。
【０００６】
協調サービスの応用については、３ＧＰＰ（３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ：第三世代パートナーシッププロジェクト）によって第二世代および第三世代モバイル通信ネットワークのシステムアーキテクチャーと規格が開発され、これらの規格は現在すでにエアインターフェースが配置されているネットワークに応用されている。いま、３ＧＰＰは第四世代モバイル通信ネットワークに向けたロングタームエボリューションアドバンスト（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ−Ａｄｖａｎｃｅｄ，ＬＴＥ−ａｄｖａｎｃｅｄ）の制定に取りかかっている。ＬＴＥ−ａｄｖａｎｃｅｄの規格制定過程において、マルチポイント協調伝送と受信はすでに採用されている。
【０００７】
ＣｏＭＰはマルチセルのマルチ入出力システムであるため、マルチユーザ伝送技術は送信ターミナルにおいて精確なチャネル状態情報をあらかじめ知ることが要求されており、これによって、空間域において異なる目標に対して相応する信号処理を行なうことが可能になる。
チャネル状態情報の取得については、従来の技術（例えば、特許文献１）において、独立コードブックに基づいたフィードバック方法を用いる。図２１は従来の技術における独立コードブックのフィードバック方法を示す略図である。
「独立コードブック」とは、各基地局が各自独立したコードブックを保持し、それぞれのコードブックに各対応基地局の可能なすべてのチャネル状態を保存することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】CN 200810035767.2
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】標準化草案R1-100401(3GPP RAN1 #59,Valencia, Spain, 18th-22nd January, 2010）
【非特許文献２】標準化草案R1-100935 (3GPP RAN1 #60,San Francisco,CA USA, 22nd-26th, February, 2010)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図２１に示すように、端末１００はあらかじめ同じクラスタの中のすべての基地局の独立コードブックを保持しており、保持している複数のコードブックに基づいて端末と対応基地局との間のＣＳＩ（Ｃｈａｎｅｌ  Ｓｔａｔｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，チャネル状態情報）を量子化する。ここでいう「量子化」とは、端末が実際のチャネル状態に基づいて、端末１００が保持している各コードブックから当該コードブックに対応する基地局との間の実際のＣＳＩ値に最も近いコードワード（コードブックの中のシンボルの集合）をそれぞれ選択し、クラスタ内の各基地局のＣＳＩ値に対応する各コードワードの符号（情報識別子）をサービス基地局にフィードバックすることである。即ち、端末は当該端末と同じクラスタ内に属するすべての基地局とのそれぞれのＣＳＩ値をサービス基地局にフィードバックする必要がある。同時に、独立コードブックに基づいた多基地局協調伝送については、異なる基地局の位相参考系が異なるため、クラスタ内基地局の間に相対位相差が存在し、そのため基地局間の位相差情報もフィードバックする必要がある。
【００１１】
具体的に言うと、図２１において、三つの基地局１〜３は一つのクラスタを構成し、共同で端末１００（端末はシングルアンテナだと仮定する）に対いて協調伝送サービスを行なう。なお、サービス基地局は基地局１であるとする。協調サービスを行なう際に、基地局１はコードブックＮｔ，１*２Ｂ１、基地局２はコードブックＮｔ，２*２Ｂ２、基地局３はコードブックＮｔ，３*２Ｂ３を保持する。そして、端末１００はクラスタ内のすべての基地局のコードブックＮｔ，１*２Ｂ１、Ｎｔ，２*２Ｂ２、Ｎｔ，３*２Ｂ３を保持する必要がある。
【００１２】
端末１００が受信したチャネル状態情報はｈ＝[ｌ1ｈ1Ｈ，ｌ２ｈ２Ｈ，ｌ３ｈ３Ｈ]であり、ここでｌは幅情報で、ｈはチャネル方向指示である。
【００１３】
チャネル状態情報は数式１のように表わされる。
【数１】
2011244449.tif 000003
数式１において、
2011244449.tif 000004
はシングル基地局のＣＳＩで、φ２、φ３はサービス基地局を参考系とし、クラスタ内基地局２と基地局３の位相差情報で、ｅは数学定数（即ち、自然対数の底）である。
【００１４】
各基地局に保存されているコードブックには前記チャネル状態情報の使用可能な値が記録されている。また、各チャネル状態情報の使用可能な値を確定するための情報識別子も存在する。例えば、基地局１の場合、基地局１が保持しているコードブックＮｔ，１*２Ｂ１は当該コードブックがＮｔ，１次元のコードブックであることを示し（Ｎｔ，１は基地局のアンテナの数である）、コードブックの大きさ（行数）は２Ｂ１である。Ｂ１＝２のとき、コードブックの行数は４であり、四つの情報識別子を用いて各行のチャネル状態情報を確認する必要があり、ここで、情報識別子は００、０１、１０、１１にすることができる。
【００１５】
端末１００が上記のチャネル状態情報を測定した後に、保持している基地局１のコードブックから最短ユークリッド距離などの方法にしたがって実際のＣＳＩに最も近いコードワードを探し出して（図２１の中の細長い枠で囲んだ部分）、当該コードワードに対応する情報識別子を確定し、当該情報識別子をサービス基地局にフィードバックする。
【００１６】
同様に、基地局２と基地局３は基地局１と独立した各自のコードブックをそれぞれ使用するため、端末１００の基地局２、３に対するＣＳＩも同じ方法で量子化を行ない、対応する情報識別子を各自のサービス基地局にフィードバックする。そのため、一回のフィードバックにおける合計フィードバックビットは基地局１〜３の合計Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３である。また、大きさが｜Ｃ｜であるクラスタに対しては、さらに｜Ｃ｜-１個の基地局間の位相情報をフィードバックする必要がある。つまり、これらの位相情報を量子化するためにさらに余分のＢＰｈａｓｅビットが必要である。そのため、従来の技術において、端末１００のフィードバックするビット数は少なくともＢ＝Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３+ＢＰｈａｓｅである。
【００１７】
上記の説明において、位相情報の量子化に用いるコードブックはグラスマニアン（Ｇｒａｓｓｍａｎｉａｎ）コードブックあるいはその他の拡張したコードブックであってもよい。また、コードブックの中の具体的なコードワード計算法は従来の分布図などを使用することができるため、ここではその詳細な説明を省略する。また、最短ユークリッド距離は従来の技術においてよく用いられるコードブックの調べ方法であるため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００１８】
上述した独立コードブックのフィードバック方法において、各基地局は各自の独立コードブックを保持し、端末は一つのクラスタ内に属するすべての基地局のＣＳＩ情報をフィードバックする。各独立コードブックの間は互いに関連がない。
【００１９】
そのため、当該方法には次のような三つの問題点がある。
【００２０】
第一、端末のフィードバックチャネル容量が制限されているため、各基地局に対応するコードブックの情報識別子と基地局間の位相情報を同時にフィードバックする必要がある。そのため、端末のフィードバックチャネル容量が足りない場合、各基地局情報に割り当てられるリソースが限られて、フィードバックの精度が低下し、もっと細分化したコードブックの使用ができなくなる。
【００２１】
第二、従来の方法において、シングルセルＣＳＩの量子化誤差以外に、セル間の位相情報の量子化誤差も存在する。二者の間に割り当てが上手くいかない場合、システムの性能が大きく低下する。
【００２２】
第三、従来の方法において、端末と一つのクラスタ内に属するすべての基地局との間のＣＳＩをフィードバックする必要がある。各チャネルの実際に必要なビット数を考慮せずに、すなわち、各チャネルのチャネル状態を区別せずに、各チャネルに対して同じビッド数で量子化を行なうと、比較的に状態のよいチャネルのフィードバック精度が保証できなくなり、多基地局サービスの性能が低下してしまう。
【００２３】
３ＧＰＰ  ＲＡＮ１標準化組織において、多基地局協調サービスにおけるフィードバックの問題が何度も取り上げられている。非特許文献１においては、シングルセルのコードブックを重用することでマルチセルのフィードバックを実現することと、必要であれば（例えば協調伝送）、セル間の位相差情報もフィードバックすることとが提案されている。また、非特許文献２においては、ダウンリンクＣｏＭＰの中の異なるメカニズムに起因するフィードバックコストが分析され、フィードバックコストには各セルのフィードバックコスト（ベクトル量子化によるコスト）とセル間のフィードバックコスト（スカラー量子化によるコスト）が含まれることが指摘された。しかし、これらの問題を解決する方法については示されなかった。
【００２４】
本発明は上記の問題点を鑑みて、限られたフィードバックチャネル容量で、フィードバックの精度を高めてシステム性能を向上させることができる通信制御局、基地局、端末、協調サービスシステムおよび方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明に関わる一つの態様は、複数の基地局によってクラスタを単位に協調サービスを行なう通信に対して制御を行なう通信制御局であって、ネットワークに接続され、当該ネットワークを経由して基地局と通信を行なうネットワークインターフェースと、クラスタ情報テーブルとチャネル状態情報テーブルが記憶されているメモリユニットと、前記ネットワークインターフェースを介して前記基地局からクラスタ内端末のフィードバックメッセージを取得するチャネル状態情報回復部と、を備え、前記クラスタ情報テーブルはクラスタ識別子、クラスタ内基地局を識別するための基地局識別子、およびクラスタ内基地局共用の結合コードブックを保持し、当該結合コードブックはチャネル状態情報分布およびチャネル状態情報を確定するための情報識別子を保持し、前記チャネル状態情報テーブルに端末識別子、前記基地局識別子、およびチャネル状態情報を対応して保持し、前記フィードバックメッセージは前記端末のチャネル状態情報に対応する情報識別子を含み、結合コードブックからフィードバックメッセージに含まれている情報識別子に対応するチャネル状態情報を取り出し、取り出したチャネル状態情報を利用して前記メモリユニットに記憶されている前記チャネル状態情報テーブルを更新することを特徴とする。
【００２６】
本発明によると、クラスタ内に多基地局結合コードブックを使用し、前記結合コードブックにおいてクラスタ内の複数の基地局を一体としてクラスタ内すべての基地局のチャネル状態情報分布を表わす。したがって、端末が結合コードブックにおいて実際に測定されたＣＳＩに基づいてチャネル状態情報分布の中の当該ＣＳＩに対応するコードワードの情報識別子さえ見つければ、当該情報識別子をフィードバックすることによって所属クラスタ内のチャネル状態をフィードバックすることができ、限られたフィードバックチャネル容量で、フィードバックの精度を高めてシステム性能を向上させることができる。
【００２７】
また、当該結合コードブックの中のチャネル状態情報分布はチャネル状態情報分布を表わすベクトルマトリックスであってもよい。ベクトルマトリックスを用いてチャネル状態情報を表わすことで、クラスタ内基地局のチャネル状態を表わすことだけではなく、各基地局間の位相情報も表わすことができる。
【００２８】
したがって、本発明において、結合コードブックを使用した場合では位相情報を計算する必要がなく、端末が情報識別子を簡単にフィードバックすることで、制御局などの装置がフィードバックメッセージと結合コードブックを利用して位相情報を計算することができる。よって、フィードバックチャネル容量リソースをもっと有効に利用することができる。
【００２９】
また、前記フィードバックメッセージはさらに基地局識別子のフィードバック集合を含み、チャネル状態情報回復部はフィードバック集合に基づいて、結合コードブックに対して再構成を行ない、再構成後の結合コードブックからチャネル状態情報を取り出してもよい。
【００３０】
また、フィードバック集合の中の基地局識別子の数がクラスタ内基地局の数より小さいとき、チャネル状態情報回復部はフィードバック集合に基づいて、結合コードブックに対して再構成を行ない、再構成後の結合コードブックからチャネル状態情報を取り出してもよい。
【００３１】
本発明によると、端末は適合型フィードバック制御を行なうことができ、端末側でフィードバック集合を作成することで、チャネル状態情報が比較的よい基地局のみをフィードバックして協調サービスを行ない、これによってスループットの有効使用を高め、比較的よいチャネルのフィードバックの精度を保証することができる。
【００３２】
本発明に関わるもう一つの態様は端末であって、ネットワークに接続され、当該ネットワークを経由して基地局と通信を行なうネットワークインターフェースと、無線ネットワークのチャネル状態を測定するネットワーク測定ユニットと、前記ネットワークインターフェースがクラスタ内基地局共用の結合コードブックを受信するように制御を行なう制御部と、を備え、当該結合コードブックはチャネル状態情報分布およびチャネル状態情報を確定するための情報識別子を保持し、前記制御部は前記結合コードブックから前記ネットワーク測定ユニットによって検出されたチャネル状態情報に対応する情報識別子を取り出して、当該情報識別子を含んだフィードバックメッセージを生成し、前記ネットワークインターフェースを経由して当該フィードバックメッセージを基地局に伝送することを特徴とする。
【００３３】
また、本発明はさらに、前記通信制御局および端末と協調する基地局、および通信制御局と端末と基地局から構成されたシステムとして実現することもできる。また、前記システムにおける協調サービス方法でもよい。
【発明の効果】
【００３４】
上記の説明に基づいて、本発明に対するシミュレーション結果から次のことが分かった。本発明に関わる協調サービスを利用すると、比較的よいチャネルにビットを使うことができ、システム性能、例えばスループットを通常使用されているシングルセルコードブックに基づいた適合型フィードバック制御のない方法より３５％増やすことができる。言い換えれば、本発明による方法はもっと少ないビット数で従来の方法と同じ性能に達することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】モバイルネットワークにおける多基地局協調サービスシーンを示すモデル図である。
【図２】多基地局協調サービスにおけるスタティッククラスタリングの例示図である。
【図３】集中制御部を利用する多基地局協調サービスシステムフレームワークを示すモデル図である。
【図４】本発明における集中制御部に基づいて多基地局結合コードブックのフィードバック方式を採用した例示図である。
【図５】本発明における基地局の内部構造（二つのアンテナ）を示す略図である。
【図６】本発明における端末の内部構造（一つのアンテナ）を示す略図である。
【図７】本発明における集中制御部３００の内部構造を示す略図である。
【図８】本発明におけるクラスタ情報テーブルの例示図である。
【図９】本発明におけるチャネル状態情報テーブルの例示図である。
【図１０】本発明における結合コードブックの例示図である。
【図１１】本発明における結合コードブック再構成の例示図である。
【図１２】フィードバック集合チャネル状態情報量子化の例示図である。
【図１３】端末が適合型フィードバックを行なう時のシグナリングフローチャートである。
【図１４】本発明における端末１００によって行なわれる適合型フィードバック方法のフローチャートである。
【図１５】集中制御部３００によって行なわれるチャネル状態情報を回復する方法のフローチャートである。
【図１６】本発明における基地局から転送される端末のフィードバックメッセージの基本フォーマットの例示図である。
【図１７】分布式の多基地局協調サービスシステムフレームワークを示す略図である。
【図１８】本発明における分布式に基づいて多基地局協調サービスのフィードバックを行なう略図である。
【図１９】本発明における分布式に基づいて適合型フィードバックを行なうシグナリングフローチャートである。
【図２０】本発明における分布式に基づいて適合型フィードバックを行なうその他のシグナリングフローチャート（クラスタの制御基地局は端末のサービス基地局ではない）である。
【図２１】従来の技術における独立コードブックのフィードバック方法を示す略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
【実施例１】
【００３７】
以下、図面を参照しながらスタティッククラスタリングを例に本発明の最適な実施形態について説明をする。本発明において、図２に示すように、クラスタがすでにスタティッククラスタリングに分けられたとする。ただし、ダイナミッククラスタリングも当然本発明に適用する。
説明の便宜上、最新の３ＧＰＰ  ＬＴＥ−Ａ通信システムに基づいた大きいフレームワークにおいて、具体的な例を挙げながら本発明の実施形態を説明する。また、本発明はその他のマルチセル協調サービスをサポートするモバイル通信ネットワークにも応用することができる。
【００３８】
また、従来のＣｏＭＰの中のセルは「一つの基地局」、「基地局の一つのセクター」、「一つの家庭基地局」、あるいは一つの「中継」などがカバーする範囲でよい。説明を簡素化するために、ここでは一つの「基地局」がカバーする範囲で一つのセルを表わす。
【００３９】
本発明の第一の実施形態において、協調サービスシステムは集中制御部３００によって端末と基地局との間のチャネル状態のフィードバックを行なう。集中制御部３００は協調サービスシステムにおける各クラスタ内の基地局の制御を行ない、当該集中制御部３００は独立した設備として作動してもよく、制御局あるいはゲートウェイに集積されて、ある構成部分として制御を行なってもよい。
【００４０】
図３は第一の実施形態に関わる集中制御部を利用する多基地局協調サービスシステムフレームワークを示すモデル図である。図３において、複数の基地局は複数の端末に対して同時に無線伝送サービスを行なうことができ、集中制御部３００は関連基地局の協調サービスを調整する。当該フレームワークにおいて、移動セルラーネットワークは少なくとも複数の基地局から構成される。複数の基地局は一つあるいは複数の集中制御部３００と通信を行ない、集中制御部３００は多基地局協調サービスのキーパラメータの調整を行なう。
【００４１】
図３には二つのクラスタが示されており、端末１００の所属クラスタは基地局１〜３から構成され、端末２００の所属クラスタは基地局４〜６から構成され、それぞれのクラスタは一体として集中制御部３００によって制御される。
【００４２】
このように、基地局と端末と集中制御部によって本発明に関わる協調サービスシステムが構成される。
【００４３】
図４は本発明における集中制御部に基づいて多基地局結合コードブックのフィードバック方式を採用した例示図である。
【００４４】
図４において、三つの基地局が一つのクラスタを構成し、集中制御部３００を介して共同で端末（端末はシングルアンテナとする）に対して協調伝送サービスを行なう。当該端末のサービス基地局は基地局１であるとする。端末１００の受信したチャネル状態情報はＨ＝［ｌ１ｈ１Ｈ，ｌ２ｈ２Ｈ，ｌ３ｈ３Ｈ］であり、ここでｌは幅情報で、ｈはチャネル方向指示である。集中制御部３００はこのクラスタの結合コードブックを各基地局に通知する。結合コードブックとは、一つのクラスタに属する複数の基地局が一つのコードブックを共同で使用することである。次元数は各基地局のアンテナ数の合計であり、この例ではＮｔ，１+Ｎｔ，２+Ｎｔ，３である。コードブックの大きさは２Ｂで、Ｂはシステムによって定められたフィードバックビット数である。また、当該結合コードブックはあらかじめクラスタ内の各基地局に記憶して置いてもよい。
【００４５】
以下、当該システムにおける各設備の具体的な内部構造について詳しく説明する。
【００４６】
図５は本発明における基地局の内部構造（二つのアンテナ）を示す略図である。図５において、説明を簡素化するために、クラスタ内の各基地局のアンテナはいずれも二つと仮定するが、基地局のアンテナ数について制限はない。
【００４７】
図５に示すように、多基地局協調サービスを行なう基地局は主に、高周波モジュール４２４、ベースバンドモジュール４１０、上位レイヤシグナリング制御ユニット４１１、ゲートウェイと通信を行なうネットワークインターフェースモジュール４１２、多基地局サービス制御ユニット４１４、集中制御部３００と通信を行なう集中制御部インターフェース４１３、協調サービスのためにその他の基地局と通信を行なうＸ２インターフェース４２７、チャネル状態情報モジュール４２５、結合プリコーティングモジュール４２６、およびチャネル推定ユニット４２０を備える。
【００４８】
そのなか、多基地局サービス制御ユニット４１４は本基地局に関連するクラスタ情報に基づいて多基地局協調サービスを制御する。クラスタ情報に本クラスタの結合コードブックが記憶されているとする。
【００４９】
図３に示す集中制御式多基地局サービスフレームワークを採用する場合、集中制御部インターフェース４１３がオンになって集中制御部３００と通信を行なう。また、本発明は後で述べる図１７に示す分布式の多基地局サービスフレームワークを採用することも可能で、分布式多基地局サービスフレームワークを採用する場合、集中制御部インターフェース４１３がオフになり、Ｘ２がオンになってクラスタ内のその他の基地局と通信を行なう。
【００５０】
チャネル状態情報モジュール４２５は、当該基地局をサービス基地局とする場合、対応する端末から報告されたチャネル状態情報を記憶し、集中制御部インターフェース４１３を介して当該チャネル状態情報を集中制御部３００に転送する。
【００５１】
高周波モジュール４２４には、少なくとも二本の物理アンテナ４０１と４０２、多重化ユニット４０３、および無線周波数ユニット４０４を備える。高周波モジュール４２４のダウンリンク部分は結合プリコーティングモジュール４２６、少なくとも二つのダウンリンクパイロット生成ユニット４０７と４０８、レイヤマッピングユニット４０９、コモンパイロット生成ユニット４０６、少なくとも二つのダウンリンク時分制御ユニット４２１、および送信無線周波数制御及びマルチアンテナ制御部４２８を含む。高周波モジュール４２４のアップリンク部分は協調サービスデコーディングユニット４２３、少なくとも二つのアップリンクトレーニングシーケンス分析ユニット４１７と４１８、レイヤデマッピングユニット４１９、および少なくとも二つのアップリンク時分制御ユニット４２２を含む。ベースバンド部は少なくとも二つのチャネルコーディング変調モジュール４１６、および少なくとも二つのチャネルデコーディング復調モジュール４１５を含む。
【００５２】
本発明による第一の実施形態の特徴は、クラスタ内多基地局共用の結合コードブックを使用したため、基地局の中で本発明と直接関係する部分は集中制御部インターフェース４１３、多基地局サービス制御ユニット４１４、およびチャネル状態情報モジュール４２５になる。クラスタ情報およびチャネル状態情報に関連するフォーマットについては後で詳しく説明する。その他のモジュールは主に多基地局の協調サービスに関係し、従来のモジュール構造を使用できるため、具体的な説明を省略する。
【００５３】
図６は本発明における端末の内部構造（一つのアンテナ）を示す略図である。端末２００の内部構造は高周波モジュール５１７、ベースバンド５０５、および上位レイヤシグナリング制御モジュール５０６を備える。高周波モジュール５１７は、少なくとも物理アンテナ５０１、多重化ユニット５０２、および無線周波数ユニット５０３を含む。高周波モジュール５１７のダウンリンク部分はプリコーディングユニット５０４、および送信無線周波数制御部５１０を含む。高周波モジュール５１７のアップリンク部分はデコーディングユニット５１２、およびレイヤデマッピングユニット５１１を含む。ベースバンド部分はチャネルコーディング変調モジュール５０８、およびチャネルデコーディング復調モジュール５０９を含む。これらの端末構造は従来のモジュール構造を使用できるため、具体的な説明を省略する。
【００５４】
また、図６に示す端末には、本発明に関わるチャネル推定ユニット５１３、適合型フィードバック制御ユニット５１４、フィードバック集合チャネル状態情報５１５、およびクラスタ情報５１６が含まれている。
【００５５】
そのなか、チャネル推定ユニット５１３は端末のクラスタ内基地局に対するチャネル状態情報を測定するユニットである。チャネル状態に対する測定は従来のチャネル状態推定方法を利用できるため、具体的な説明を省略する。
【００５６】
フィードバック集合チャネル状態情報５１５およびクラスタ情報５１６はそれぞれフィードバック集合のチャネル状態情報とクラスタ情報を記憶するメモリである。クラスタ情報５１６には本クラスタの結合コードブックが保持されている。そのなか、クラスタ情報およびチャネル状態情報に関連するフォーマットについては後で詳しく説明する。
【００５７】
本発明による第一の実施形態において、端末は適合型フィードバック制御ユニット５１４の制御によって適合型フィードバックを行なうことができる。適合型フィードバックとは、端末がクラスタ内基地局との間のチャネル状態をフィードバックする際に、先ずクラスタ内のすべての基地局の協調サービス組み合わせ方式に対して最適化を行ない、ＳＮ比に対する貢献が小さい基地局を取り除くことで、最適なクラスタ内基地局の組み合わせをフィードバック集合としてフィードバックメッセージに加えることである。具体的なフィードバック方法については後で詳しく説明する。
【００５８】
また、適合型フィードバック制御ユニット５１４はフィードバック集合に基づいて結合コードブックに対して再構成を行ない、再構成後の結合コードブックから｜Ｆ｜（フィードバック集合の基地局数）個セルのチャネル状態情報を選択する。結合量子化は同じ位相参考系を使用するため、セル間の位相差情報はすでに結合選択のプロセスに含まれている。端末は量子化後の｜Ｆ｜個セルのチャネル状態情報に対応する情報識別子をサービス基地局にフィードバックする。当該情報識別子はさらにサービス基地局から集中制御部に転送され、集中制御部によって次のステップの協調伝送方法の決定を行なう。具体的な再構成方法については後で説明する。
【００５９】
第一の実施形態において、適合型フィードバック制御ユニット５１４によって端末の適合型フィードバックが行なわれるが、結合コードブックに対して再構成を行なわずに基本結合コードブックを用いてクラスタ内すべての基地局のチャネル状態情報の情報識別子をフィードバックしてもよい。この場合、端末には適合型フィードバック制御ユニット５１４を代替する制御ユニットを備える。
【００６０】
図７は本発明における集中制御部３００の内部構造を示す略図である。図７において、集中制御部３００のネットワークインターフェースは入力インターフェース６０１と出力インターフェース６０３を備える。ネットワークインターフェースはさらに受信バッファ６０２と送信バッファ６０４を含み、各受信バッファにはいずれも一つの入力インターフェース６０１と内部バス６１５が接続されており、各送信バッファにはいずれも一つの出力インターフェース６０３と内部バス６１５が接続されている。内部バス６１５にはさらに少なくともプロセッサ６０５、プログラムメモリ６０６、およびデータメモリ６１１が接続されている。プログラムメモリ６０６にはプロセッサ６０５が実行する機能モジュールが記憶されており、機能モジュールにはクラスタリングモジュール６０７、チャネル状態情報回復モジュール６０８、および結合プリコーディングモジュール６０９が含まれている。
【００６１】
そのなか、クラスタリングモジュール６０７は基地局に対するクラスタリングを制御し、スタティックまたはダイナミックの方式で行なうことができ、スタティッククラスタリングがすでに分けられている場合は当該クラスタリングモジュール６０７を省くことができる。
【００６２】
チャネル状態情報回復モジュール６０８は各基地局によって転送されたチャネル状態情報を回復する。
【００６３】
結合プリコーディングモジュール６０９は主に多基地局の結合プリコーディングの方法決定とリソース配置を制御する。
【００６４】
プログラムメモリ６０６にはさらに、パケット送受信モジュール６１１と基本制御部６１０が含まれており、当該基本制御部６１０はその他のモジュールを選択起動するのに使用される。データメモリ６１２には本発明におけるクラスタ情報テーブル６１２およびチャネル状態情報テーブル６１３を記憶する。
【００６５】
上述のように、本発明にはチャネル状態情報回復モジュール６０８が導入されており、当該チャネル状態情報回復モジュール６０８の動作は以下の通りである。（１）基地局１から転送された端末フィードバック（チャネル状態情報）を受信する。（２）チャネル状態情報の回復を行なう。（３）回復後のチャネル状態情報でチャネル状態情報テーブル６１３を更新する。
【００６６】
また、本発明は、データメモリ６１２にクラスタ情報テーブル６１３を記憶しており、図８は本発明におけるクラスタ情報テーブルの例示図である。図８に示すように、クラスタリング結果はクラスタ情報テーブル６１３に記憶されている。端末が一つの新しいクラスタに移動する際に、集中制御部３００は当該クラスタの情報をサービス基地局に送信し、当該クラスタはさらにサービス基地局から端末に転送されて記憶される。
【００６７】
図８は本発明によるクラスタ情報テーブル６１３の一例である。図８において、各行はいずれも一つのクラスタ３０１の情報に対応する。当該情報にはクラスタ番号７０１、クラスタに含まれている各基地局の基地局ＩＤ７０２／制御基地局オプション７０３、およびクラスタのすべての基地局が共有する結合コードブック７０４が含まれている。当該結合コードブックについては図１５を参照しながら後で詳しく説明する。
【００６８】
ここで、制御基地局オプション７０３は多基地局協調サービスを制御する制御基地局を示す。システムが図２に示す集中制御式フレームワークを採用する場合、制御基地局オプション７０３は存在しない。システムが分布式フレームワークを採用する場合、制御基地局オプション７０３が必要となる。制御基地局オプション７０３の値が１である場合は、当該地局がこのクラスタの制御基地局であることを示し、値が０である場合は、当該基地局がこのクラスタの制御基地局ではないことを示す。
【００６９】
本発明において、データメモリ６１１にはさらにチャネル状態情報テーブル６１４が記憶されている。チャネル状態情報回復モジュール６０８が各基地局から転送された端末のフィードバックを受信すると、当該テーブルを更新する。協調サービスにおいて、結合プリコーディングモジュール６０９は当該チャネル状態情報テーブル６１４の中の内容を参考にして結合プリコーディングの方法決定を行なう。つまり、最新の当該チャネル状態情報テーブル６１４は結合プリコーディングの方法決定に用いられる。しかし、結合プリコーディングの方法決定の具体的なプロセスは本発明と無関係であり、従来の技術を参照することができるため、詳しい説明を省略する。
【００７０】
また、上記基地局と端末の中のクラスタ情報は当該クラスタ情報テーブル１６３において相応する基地局と端末に関係のある部分である。
【００７１】
図９は本発明におけるチャネル状態情報テーブルの例示図である。図９に示すように、チャネル状態情報テーブル６１４の中の各行はいずれも一つの端末から報告されたチャネル状態情報に対応する。その中には、端末ＩＤ８０１、当該端末ＩＤ８０１が示す端末の所属クラスタ内の各基地局の基地局ＩＤ、および対応するチャネル状態情報が含まれている。チャネル状態情報回復モジュール６０８が結合コードブックに基づいて端末によってフィードバックされた結果を実際のチャネル状態情報値に回復した後に、回復後の結果をチャネル状態情報テーブル６１４に記憶する。
【００７２】
端末が適合型フィードバックを行なう際に、当該結果はフィードバック集合に従って記憶される。ある基地局がフィードバック集合内に含まれていない場合、当該フィードバックされなかった基地局に対応するチャネル状態情報値を０に設定する。
【００７３】
また、前記基地局と端末の中のチャネル状態情報は当該チャネル状態情報テーブル６１４において相応する基地局と端末に対応する一部である。
【００７４】
以下、結合コードブック７０３の構成について説明する。
【００７５】
結合コードブック７０３はクラスタ内のすべての基地局が一体として含まれているすべてのチャネル状態の分布の集合である。予め決められた精度でクラスタ内チャネル状態の可能な組み合わせを表わす。
【００７６】
例えば、二次元マトリックスの結合コードブックで当該チャネル状態の分布を表わす場合、一つのクラスタのフィードバックビット数をＢにすると、当該クラスタの結合コードブックの行数は２Ｂで、｜Ｃ｜*Ｎｔ次元の正規化量子化ベクトルが含まれる。その中、｜Ｃ｜はクラスタの大きさ、即ち一つのクラスタ内に含まれている基地局数であり、Ｎｔは基地局に含まれているアンテナ数である。各ベクトル
2011244449.tif 000005
は数式２のように表わされる。
【数２】
2011244449.tif 000006
数式２において、ｖＲとｖＩの各要素は正規分布に従う。したがって、前記数式２によって計算されたベクトル分布を結合コードブックのコードワードとし、マトリックスの形式でチャネル状態の分布を表示することができる。
【００７７】
図１０はクラスタ情報テーブルに含まれている結合コードブック７０３の例示図である。図１０において、｜Ｃ｜＝３、すなわちクラスタ内に三つの基地局が含まれている。Ｎｔ＝２は各基地局にいずれも二本のアンテナが含まれていることを示す。この場合、コードブックの次元数は６である。
【００７８】
本発明に関わる結合コードブックはその他の方式で構成してもよい。例えば、正規化を使わずに直接量子化するか、またはその他の正規分布の要素を利用してコードワードを計算する方式で構成してもよい。可能なチャネル状態情報を予め決められた精度に基づいて分布する方法であればすべて本発明に適用することができる。結合コードブックも二次元マトリックスに限らず、三次元以上でもよい。
【００７９】
以下、前記システムの構成に基づいて本発明における結合コードブックを使用したマルチポイント協調伝送／受信プロセスについて説明する。
【００８０】
図１３はクラスタ内の端末１００が適合型フィードバックを行なう時のシグナリングフローチャートである。図１３において、端末１００の所属クラスタ内に合計三つの基地局がある。その中で、基地局１が当該端末１００のサービス基地局である。
【００８１】
先ず、集中制御部３００のクラスタリングモジュールがクラスタリングを行なった後に、クラスタ情報テーブルの中のあるクラスタに属する情報をこのクラスタ内のすべての基地局１〜３にそれぞれ通知する（ステップ９０１）。本クラスタ情報を受信したサービス基地局１は当該クラスタ情報をクラスタ内にある端末１００に通知する（ステップ９０２）。
【００８２】
続いて、端末１００はクラスタ情報から本クラスタに属する結合コードブックをダウンロードし、クラスタ情報を図６に示すクラスタ情報５１６に記憶する（ステップ９０３）。
【００８３】
その後、端末１００は現在クラスタのパイロット情報を測定し、チャネル推定モジュール５１３によってチャネル推定を行なう（ステップ９０４）。チャネル状推定モジュール５１３は推定したチャネル状態情報を適合型フィードバック制御ユニット５１４に送信する。端末１００の適合型フィードバック制御ユニット５１４は後で述べる図１４に示す適合型フィードバック方法に基づいて、図１０に示す結合コードブックにおいてフィードバック集合およびフィードバック集合に係わるチャネル状態情報に対応する情報識別子を確定する（ステップ９０５）。
【００８４】
続いて、端末１００はステップ９０５で得られたチャネル状態情報に対応する情報識別子をフィードバックメッセージに加えてサービス基地局１にフィードバックする（ステップ９０６）。サービス基地局１はステップ９０６で得られたフィードバックメッセージを集中制御部３００に転送する（ステップ９０７）。
【００８５】
集中制御部３００の中のチャネル状態情報回復モジュール６０８は後で述べる図１５に示すチャネル状態情報回復方法を用いて、フィードバックメッセージの中の情報識別子に基づいて、保持している当該端末１００の現在所属クラスタに対応する結合コードブックから端末１００のチャネル状態情報を回復し、チャネル状態情報テーブル６１３を更新する（ステップ９０８）。
【００８６】
集中制御部３００の中の結合プリコーディングモジュール６０９は当該クラスタ内の各基地局のチャネル状態情報を総合的に参照して、結合プリコーディングの方法決定を行なう（ステップ９０９）。そして、集中制御部３００は多基地局結合プリコーディング方法を当該クラスタ内の各基地局に通知する（ステップ９１０）。当該多基地局結合プリコーディング方法を受信したサービス基地局１は当該多基地局結合プリコーディング方法を端末１００に通知する（ステップ９１１）。端末１００はこの方法をサポートし、応答をする（ステップ９１２）。そして、クラスタ内の多基地局１〜３は端末１００に対して協調無線伝送サービスを行なう（ステップ９１３）。
【００８７】
図１４は本発明における端末１００によって行なわれる適合型フィードバック方法のフローチャートである。
【００８８】
ステップ１００１において、端末１００の適合型フィードバック制御ユニット５１４はチャネル推定ユニット５１３から当該クラスタ内の各基地局のチャネル状態情報Ｈｋ＝[h１，ｋ， h２，ｋ，h３，ｋ]を取得する。当該チャネル状態情報は数式３のように表わしてもよい。
【数３】
2011244449.tif 000007
数式３において、ｌｘは基地局ｘから端末までのチャネルゲインであり、
2011244449.tif 000008
は正規化後のチャネルベクトルである。
【００８９】
続いて、適合型フィードバック制御ユニット５１４はクラスタ内の複数の基地局の端末１００に対するチャネル状態に基づいてフィードバック集合を作成する。ステップ１００２はフィードバック集合選択演算法の一例を示す。当該演算法は以下のステップを含む。
【００９０】
先ず、ステップ１００６において、フィードバック集合を空集合とし、候補集合をクラスタ情報５１６から取り出した基地局（クラスタ内すべての基地局）とし、現在のＳＮ比を０とする。
【００９１】
続いて、ステップ１００７において、次の数式４に基づいて端末１００までのチャネル状態の最も良い基地局を選択する。
【数４】
2011244449.tif 000009
数式４において、Ｌは候補基地局集合で、ｘは候補集合の中の基地局で、ｋは端末である。
【００９２】
続いて、ステップ１００８において、次の数式５に基づいてフィードバック集合が選択した基地局を含んだときのＳＮ比を計算する。
【数５】
2011244449.tif 000010
数式５において、ｌｘは基地局ｘから端末までのチャネルゲインで、Ｆは現在のフィードバック集合で、σｎはホワイトノイズで、Ｉoutはその他のクラスタからの干渉で、Ｐは基地局の最大送信パワーで、Ｂは一つのクラスタ内のフィードバックビット最大値で、Ｎｔは基地局のアンテナ数である。
【００９３】
このときのＳＮ比が元より大きくなる場合は、ステップ１００９を実行し、大きくならない場合はステップ１０１１を実行する。
【００９４】
ステップ１００９において、当該選択された前記基地局をフィードバック集合に加えるとともに候補集合からその基地局を削除する。
【００９５】
ステップ１０１０において、候補集合が空である場合は、ステップ１０１１を実行し、空ではない場合はステップ１００７を再実行する。
【００９６】
ステップ１０１１において、現在のフィードバック集合を最終フィードバック集合とし、さらにステップ１００３に進む。
【００９７】
ステップ１００３において、フィードバック集合に基づいて結合コードブックを再構成し、結合コードブックをフィードバック集合の基地局に対応できる大きさに再構成する。コードブック再構成方式を返信する（再構成方式が予め決められていない場合）。
【００９８】
そして、ステップ１００４において、フィードバック集合の中のチャネル状態情報を量子化し、コードワードに対応する情報識別子を返信する。具体的な再構成と量子化プロセスについては後で詳しく説明する。
【００９９】
最後に、ステップ１００５において、結果をフィードバック集合のチャネル状態情報５１５に記憶する。
【０１００】
以下、コードブックを再構成する方法について詳しく説明する。
【０１０１】
｜Ｆ｜がフィードバック集合の基地局数である場合、チャネル状態の量子化に用いられる再構成後の結合コードブックは｜Ｆ｜*Ｎｔ次元を含む。そのため、チャネル状態の回復に用いられるように、結合コードブックからフィードバック集合の中の基地局数に合うコードブックを再構成する必要がある。再構成の方法はいろいろある。例えば、直接第一次元から第｜Ｆ｜*Ｎｔ次元まで再構成を行なってもいいし、｜Ｃ｜*Ｎｔ次元の結合コードブックから、選択された基地局に対応する位置に従って、｜Ｆ｜*Ｎｔ次元を選択して再構成後の結合コードブックとしてもよい。また、｜Ｆ｜*Ｎｔ次元をランダムに選択して再構成後の結合コードブックにすることもできる。
【０１０２】
図１１は本発明における結合コードブック再構成の例示図である。図１１に示すように、図１０に示す結合コードブックに対して、第一次元から｜Ｆ｜*Ｎｔ次元且つ行数が一定の結合コードブックを再構成すると、図１１に示す実線枠内の部分の再構成後の結合コードブックが得られる。
【０１０３】
続いて、ステップ１００４に関わる量子化プロセスについて説明する。ここでいう量子化プロセスとは、フィードバック集合に含まれている基地局に対応するチャネル状態情報に基づいて、再構成後の結合コードブックの中のチャネル状態分布からフィードバック集合に含まれている基地局に対応するチャネル状態情報に最も近い部分を見つけて（二次元コードブックでは一行になる）、当該部分を確定する情報識別子を取り出す。
【０１０４】
具体的に言うと、フィードバック集合がクラスタと等しい場合（｜Ｆ｜=｜Ｃ｜）（即ち、端末が適合型フィードバックと再構成を行なわなかった場合）、直接結合コードブックを用いて量子化を行なう。
【０１０５】
フィードバック集合がクラスタのサブ集合の場合（｜Ｆ｜＜｜Ｃ｜）（即ち、端末が適合型フィードバックと再構成を行なった場合）、再構成後の基準コードブックを用いて量子化を行なう。フィードバックに含まれている｜Ｆ｜*Ｎｔ個ベクトルは数式６のように表わされる。
【数６】
2011244449.tif 000011
【０１０６】
チャネル状態情報の量子化ステップは次の通りである。
ステップ１：フィードバック集合のチャネル状態情報を先ず数式７で正規化する。
【数７】
2011244449.tif 000012
ステップ２：最小ユークリッド距離などの法則（数式８）に従って、再構成後の結合コードブックから
2011244449.tif 000013
に最も近いベクトルｖ*を選択して量子化後のベクトル
2011244449.tif 000014
とする。
【数８】
2011244449.tif 000015
ステップ３：最後に当該ベクトルに対応するＢビットの識別子を返信する。
【０１０７】
図１２はフィードバック集合チャネル状態情報量子化の例示図である。当該実例において、クラスタ内に三つの基地局があり、その中、二つの基地局がフィードバック集合に入っているとする。即ち、｜Ｆ｜＝２で、クラスタのサブ集合である。そのため、図１１のように再構成した後のコードブックを選択する。Ｂ＝４とすると、このコードブックの大きさは１６になる。上記の方法に従って再構成後の結合コードブックから正規化後のチャネル状態情報に最も近いベクトルを探す。情報識別子「００１０」に対応するフレームワーク内のベクトルがフィードバック集合の中の基地局の実際のチャネル状態情報に最も近いと確定した場合、当該ベクトルに対応する情報識別子「００１０」を返信する。
【０１０８】
続いて、図１５に示すフローチャートに基づいて、集中制御部における端末から情報識別子を受信した後のチャネル状態情報回復方法について説明する。図１５は集中制御部３００によって行なわれるチャネル状態情報を回復する方法のフローチャートである。
【０１０９】
先ず、ステップ１１０１において、集中制御部３００はサービス基地局によって転送された端末のフィードバックメッセージの中のフィードバック集合情報１３０８からフィードバック集合と情報識別子を取得する。
【０１１０】
フィードバックメッセージのフォーマットについては、基地局から転送された端末のフィードバックメッセージの基本フォーマットが図１６に例示されている。図１６において、フィードバックメッセージは総合的な情報テーブルとして表われ、且つ項目毎に評価と具体的な説明がついている。当該テーブルに含まれている項目は次のようなものがある。１）メッセージ種別１３０１、当該項目の値は３ＧＰＰなど標準化組織によって定義され、多基地局協調リクエスト機能を識別できる必要がる。２）サービス基地局の端末に対応するＸ２ＡＰプロトコル番号１３０２、当該項目識別子はサービス基地局から目標基地局の方向に唯一に一つの端末を識別できる。３）基地局識別子１３０３、当該項目は基地局を確定するために使われる。４）基地局の関連セル識別子１３０４、当該項目は関連セルを確定するために使われる。５）多基地局協調サービスリクエスト種別１３０５、当該項目は開始、終了などである。６）リクエスト報告の内容１３０６、当該項目は３２ビットのビットシーケンスで、各ビットは一つの情報内容に対応し、あるビットの数値が１である場合、目標基地局が応答メッセージに対応情報を加える必要があることを示す。例えば、第一のビットはプリコーディングオプションに対応し、第二のビットは協調サービスの出力パワーに対応し、第三のビットは変調速度に対応するなど。７）レポート周期１３０７。８）フィードバック集合情報１３０８、｜Ｃ｜ビットがあり、各ビットは現在のクラスタ内の一つの基地局を代表し、０はこの基地局がフィードバック集合に選択されなかったことを示し、１はこの基地局がフィードバック集合に選択されたことを示す。９）フィードバック集合チャネル状態情報識別子１３０９、当該項目は端末がフィードバック集合のチャネル状態情報に対して量子化を行なった後に返信した結合コードブックの中のベクトルに対応する情報識別子である。１０）結合コードブック再構成方式、様々な結合コードブックの再構成方法がある。図１１の前にすでに説明されている。端末は採用した方法を基地局に通知し、さらに基地局が当該方法を図１６のメッセージの中の「結合コードブック再構成方式」１３１０を通して集中制御部に転送する。１１）その他のオプション情報１３１１。
【０１１１】
その中、本発明に関わるのはフィードバック集合情報１３０８とフィードバック集合チャネル状態情報識別子１３０９および結合コードブック再構成方式１３１０（図１６の影部分）である。また、当該フィードバックメッセージのテーブルはその他の形式で表わしてもよく、内部についても図１６に示した例に限らない。
【０１１２】
上述のように、図１６に示すフィードバック集合情報１３０８について、｜Ｃ｜ビットの中の各ビットは一つのクラスタ内の一つの基地局の選択状況を示す。すべての基地局は基地局ＩＤの昇順に従って排列される。１はこの基地局がフィードバック集合に選択されたことを示し、０はこの基地局がフィードバック集合に選択されなかったことを示す。例えば、一つのクラスタに三つの基地局があるとし、基地局ＩＤがそれぞれ２０、５０、８０である場合、０１０はフィードバック集合が{５０}であることを示し、１０１はフィードバック集合が{２０、８０}であることを示す。フィードバック集合チャネル状態情報識別子１３０９からフィードバック集合内各基地局と端末のチャネル状態情報の情報識別子を取得する。
【０１１３】
図１５に戻って、集中制御部３００がフィードバック集合情報１３０８からフィードバック集合の中の具体的な基地局（基地局識別子によって確認することができる）を取得した後に、ステップ１１０２において、フィードバック集合がクラスタ内基地局のサブ集合である場合はステップ１１０３を実行し、でない場合はステップ１１０４を実行する。  
【０１１４】
ステップ１１０３において、フィードバック集合情報１３０８および結合コードブック再構成方式１３１０にしたがって、結合コードブックを再構成する。
【０１１５】
ステップ１００４では再構成を行なわずに直接結合コードブックを採用する。
【０１１６】
続いて、ステップ１００５において、ステップ１１０１で取得したフィードバック集合チャネル状態情報識別子に基づいて、コードブックから対応するチャネル状態情報ベクトルを探し出し、その結果をチャネル状態情報テーブル６１４に記憶する。
【０１１７】
以上に説明したように、本発明による第一の実施形態において、図４に示す集中制御部によって制御が行なわれる協調サービスフレームワークを例に説明を行ない、その説明から次のことが分かる。本発明において、集中制御部３００とクラスタ内端末はいずれも同じ結合コードブックを保持し、同じ結合コードブックに基づいてクラスタを単位として当該クラスタ内のチャネル状態情報に対して結合量子化を行なう。そのため、端末のフィードバックチャネル容量が限られた状況で、フィードバックチャネル容量の利用効率を高めることができる。また、結合量子化が同じ位相参考系を使用するため、セル間の位相差情報がすでに結合選択のプロセスに表われており、スループットをさらに減少することができる。
【０１１８】
また、端末がチャネル状態情報をフィードバックする際に適合型フィードバックを行なうこともできるため、各チャネル状態に基づいてクラスタ内の当該チャネル状態に対応する基地局に対して選択を行ない、サービス基地局にチャネル状態の悪いチャネル状態情報をフィードバックする必要がない。そのため、フィードバックの有効性を高め、スループットをさらに減少することができる。
【実施例２】
【０１１９】
本発明による第二の実施形態において、協調サービスシステムは集中制御部ではなく、マルチ分布式の多基地局協調サービスシステムフレームワーク内でチャネル状態のフィードバックを行なう方式を採用する。
【０１２０】
図１７は分布式の多基地局協調サービスシステムフレームワークを示す略図である。本発明においては、３ＧＰＰ標準化組織によって制定されたＬＴＥ−Ａｄａｎｃｅｄネットワークを応用例とする。本発明に関わる設備と方法はその他の多基地局協調サービスをサポートするモバイルネットワークに応用することができる。この代表的なフレームワークにおいて、モバイルセルラーネットワークは少なくとも複数の基地局から構成される。各基地局の基本構造は図５に示すとおりである。クラスタはすでに図３の方法によって分けられているとすると、一つのクラスタに属する基地局はＸ２インターフェース１９０１を介して互いに接続される。図１７のフレームワークを採用する場合、図５に示す集中制御部インターフェース４１３はオフになる。
【０１２１】
また、分布式を採用するため、各クラスタ内には一つの制御基地局１９０２が存在し（例えば、基地局４〜６から構成されたクラスタ内の制御基地局１９０２は基地局５である）、制御基地局によって当該クラスタに属するその他の基地局との多基地局協調サービスのキーパラメータの協議を行ない、判断を下す。そのため、当該制御基地局の内部構造には制御モジュールとして、さらに図３に示す集中制御部３００の構造を有する。
【０１２２】
あるクラスタ内において、端末のサービス基地局１９０３は制御基地局１９０２である可能性もあり（例えば、基地局１〜３から構成されたクラスタの制御基地局１９０２は端末１００のサービス基地局１９０３でもある）、制御基地局とある端末のサービス基地局は異なる基地局である可能性もある。例えば、基地局４〜６から構成されたクラスタ内において、クラスタ内の制御基地局１９０２は基地局５であるが、端末２００のサービス基地局１９０３は基地局４である。
【０１２３】
本発明による第二の実施形態において、端末のサービス基地局１９０３がちょうどこのクラスタの制御基地局であるとすると、端末は後で述べる図１８に示す方法に基づいてフィードバックを行なう。
【０１２４】
第二の実施形態のその他の部分は第一の実施形態と同じであるため、具体的な説明を省略する。また、第一の実施形態と同じ部分については同じ記号で表示する。
【０１２５】
図１８は本発明における分布式に基づいて多基地局協調サービスのフィードバックを行なう略図である。三つの基地局が一つのクラスタを構成し、端末（端末はシングルアンテナであるとする）のために共同で協調伝送サービスを行なう。端末１００のサービス基地局を基地局１とする。また、当該基地局１はこのクラスタ内の制御基地局でもある。
【０１２６】
また、図１８に示すように、分布式のマルチレベル基地局協調サービスフレームワークにおいては、集中制御部は存在せず、クラスタの各基地局にはいずれも本クラスタの結合コードブックを保持している。
【０１２７】
端末１００の受信したチャネル状態情報はｈ＝[ｌ1ｈ1Ｈ，ｌ２ｈ２Ｈ，ｌ３ｈ３Ｈ]であり、ここで、ｌは幅情報で、ｈはチャネル方向指示である。当該クラスタの結合コードブック情報はネットワークがクラスタリングされた後にすでに各基地局に保存されている。
【０１２８】
上述したように、結合コードブックとは、同一クラスタに所属する基地局が共同で使用するコードブックのことである。
【０１２９】
そのため、当該クラスタの結合コードブックにおいて、次元数は各基地局アンテナ数の合計であり、この例においてはＮｔ，１+Ｎｔ，２+Ｎｔ，３である。コードブックの大きさは２Ｂで、Ｂはシステムによって規定されたフィードバックビット数である。
【０１３０】
当該第二の実施形態において、第一の実施形態と同じように、端末１００は図１４に示す方法にしたがって適合型フィードバックを行ない、再構成されたコードブックで（図１１に示すように）結合量子化を行なう。即ち、コードブックから｜Ｆ｜個基地局のチャネル状態情報を選択する。具体的な量子化は図１２に示すとおりである。量子化は同じ位相参考系を使用するため、基地局の間の位相差情報はすでに結合選択のプロセスに含まれている。
【０１３１】
また、端末１００は量子化後の｜Ｆ｜個セルのチャネル状態情報に対応する結合コードブックの中の情報識別子をサービス基地局にフィードバックする。サービス基地局によって次のステップの協調伝送方法の決定を行なう。
【０１３２】
図１９は本発明における分布式に基づいて適合型フィードバックを行なうシグナリングフローチャートである。図１９において、現在のクラスタにおいてクラスタの制御基地局が端末のサービス基地局であるとする。図に示すように、基地局１はクラスタの制御基地局でもあり、端末１００のサービス基地局でもある。
【０１３３】
先ず、分布式の協調サービスシステムにおいて、クラスタ情報はすでに各基地局に記憶されている（ステップ２１０１）。続いて、端末１００のサービス基地局１はクラスタ情報を端末１００に通知する（ステップ２００２）。
【０１３４】
分布式のシステムにおいて、端末１００は無線インターフェースを介してネットワークから当該端末１００の所属クラスタ内の結合コードブックをダウンロードし、クラスタ情報をそのクラスタ情報記憶エリア内に記憶する（ステップ２００３）。
【０１３５】
続いて、端末１００はチャネル推定を行ない（ステップ２００４）、チャネル推定ユニット５１３は推定したチャネル状態情報を適合型フィードバック制御ユニット５１４に送信する。
【０１３６】
端末１００の適合型フィードバック制御ユニット５１４は適合型フィードバックを行ない、図１４に示す方法に基づいてフィードバック集合および対応するチャネル状態情報のコードブックにおける情報識別子を確定する（ステップ２００５）。
【０１３７】
端末１００はステップ２００５で取得した情報識別子とフィードバック集合をフィードバックメッセージに加えた後に、サービス基地局（基地局１）にフィードバックする（ステップ２００６）。
【０１３８】
サービス基地局（即ち制御基地局）のチャネル状態情報モジュール４２５は図１５に示す方法にしたがって、ある端末に所属するチャネル状態情報を回復してチャネル状態情報モジュール４２５に記憶する（ステップ２００７）。
【０１３９】
サービス基地局（基地局１）の中の結合プリコーディングモジュールは各基地局のチャネル状態情報を総合して結合プリコーディングの方法決定を行なう（ステップ２００８）。多基地局結合プリコーディング方法を、Ｘ２インターフェースを介して当該クラスタのその他の基地局（基地局２と基地局３）に通知する（ステップ２００９）。また、サービス基地局（基地局１）は多基地局結合プリコーディング方法を端末１００に通知する（ステップ２０１０）。
【０１４０】
結合プリコーディング方法を受信した端末１００は当該方法をサポートし、応答をする（ステップ２０１１）。そして、多基地局がこの端末１００に対して協調無線伝送サービスを開始する（ステップ２０１２）。
【０１４１】
当該第二の実施形態においては、クラスタを単位として、本クラスタ内で協調サービスの制御が行なわれる。また、クラスタ内の制御基地局とサービス基地局が同一基地局であるため、クラスタ内の端末はサービス基地局を経由してフィードバックメッセージを制御基地局あるいは集中制御部に転送する必要がなく、直接にサービス基地局に転送することにより、送信プロセスが簡素化される。
【実施例３】
【０１４２】
前記第二の実施形態において、クラスタの中の端末のサービス基地局と制御基地局が異なる基地局であることも可能である。この場合、端末は図１９に示す方法にしたがってフィードバックを行なう。
【０１４３】
第三の実施形態のその他の部分は第二の実施形態と同じであるため、具体的な説明については省略する。また、第二の実施形態と同じ部分については同じ記号で表示する。
【０１４４】
図２０は本発明における分布式に基づいて適合型フィードバックを行なうその他のシグナリングフローチャートである（クラスタの制御基地局と端末のサービス基地局が異なる）。図２０に示すように、基地局５はクラスタの制御基地局であり、基地局４は端末１００のサービス基地局である。つまり、基地局４、５、６から構成されたクラスタ内において、制御基地局は端末のサービス基地局ではない。
【０１４５】
図２０示すように、先ず、クラスタ情報はすでに各基地局に記憶されており（ステップ２００１）、端末１００のサービス基地局１はクラスタ情報を端末１００に通知する（ステップ２１０２）。
【０１４６】
端末１００は結合コードブックをダウンロードしてクラスタ情報を記憶する（ステップ２１０３）。
【０１４７】
続いて、端末はチャネル推定を行ない（ステップ２１０４）、チャネル推定ユニット５１３は推定したチャネル状態情報を適合型フィードバック制御ユニット５１４に送信する。
【０１４８】
端末１００の適合型フィードバック制御ユニット５１４は適合型フィードバックを行ない、図１４に示す方法にしたがってフィードバック集合および対応するチャネル状態情報の結合コードブックの中の情報識別子を確定する（ステップ２１０５）。
【０１４９】
端末１００はステップ２１０５で得られた情報識別子とフィードバック集合をフィードバックメッセージに加えた後にサービス基地局（基地局４）にフィードバックする（ステップ２１０６）。サービス基地局（基地局４）は受信した端末のフィードバックメッセージを制御基地局（基地局５）に転送する(ステップ２１０７)。
【０１５０】
制御基地局（基地局５）のチャネル状態情報モジュール４２５は図１５に示す方法にしたがって、ある端末に所属するチャネル状態情報を回復し、図５に示したチャネル状態情報モジュール４２５に記憶する（ステップ２１０８）。
【０１５１】
制御基地局（基地局５）の結合プリコーディングモジュールは各基地局のチャネル状態情報を総合して、結合プリコーディングの方法決定を行なう（ステップ２１０９）。制御基地局（基地局５）は多基地局結合プリコーディング方法を、Ｘ２インターフェースを介して当該クラスタのその他の基地局（基地局４と基地局６）に通知する（ステップ２１１０）。サービス基地局（基地局４）は多基地局結合プリコーディング方法を端末１００に通知する（ステップ２１１１）。
【０１５２】
結合プリコーディング方法を受信した端末１００は当該方法をサポートし、応答をする（ステップ２１１２）。そして、多基地局はこの端末１００に対して協調無線伝送サービスを開始する（ステップ２１１３）。
【０１５３】
第三の実施形態において、分布式の協調サービスフレームワーク内のクラスタ内制御基地局と端末のサービス基地局は異なる基地局であるため、フィードバックメッセージはサービス基地局によってクラスタ内の制御基地局に転送されることになる。
【そのほかの実施例】
【０１５４】
また、上述した第一の実施形態〜第三の実施形態において、端末１００は適合型フィードバック制御ユニット５１４を有し、フィードバックを送信する前に当該モジュールによって適合型フィードバックを行ない、端末１１０との間のチャネル状態（ここではＳＮ比で表示する）のよい基地局をフィードバック集合として、フィードバック集合にしたがって結合コードブックを再構成する。しかし、結合コードブックを取得して、直接結合コードブックを利用してフィードバック処理を行ない、適合型フィードバックを行なわなくてもよい。この場合、端末１００に適合型フィードバック制御ユニット５１４が省略される。
【０１５５】
また、端末の適合型フィードバックにおいて、チャネル状態レベルの基準については現在一般的に使われているＳＮ比でチャネル状態レベルを判断し、フィードバック集合に入選する基地局を選択する判断基準とする。しかし、本発明はこれに限らず、その他のチャネル状態を評価することのできる指標をフィードバック集合の選択根拠とし、クラスタ内の多基地局からチャネル状態のよい基地局を選択してフィードバック集合とすることができる方法であれば、すべて本発明の保護範囲に属する。
【０１５６】
また、端末の適合型フィードバックについて、本発明の発明構想はさらに、クラスタ内の複数の基地局のすべての組み合わせのチャネル状態について比較を行ない、最適な組み合わせを選択して（例えばＳＮ比が最大である）フィードバック集合とする。そのため、フィードバック集合の選択プロセスは図１５に示したプロセスに限らず、本分野の技術者が上述の発明構想を利用して簡単に思いつくフィードバック集合の選択プロセスであれば、すべて本発明の保護範囲に属する。
【０１５７】
また、第一の実施形態で説明した集中制御部３００はゲートウェイまたは制御局に集積して、その中の一部として役割をはたすこともできる。
【０１５８】
発明によると、クラスタ内に多基地局結合コードブックを使用し、前記結合コードブックにおいてクラスタ内の複数の基地局を一体としてクラスタ内のすべての基地局のチャネル状態情報の分布を表わす。したがって、端末が実際測定されたＣＳＩに基づいて結合コードブックからチャネル状態分布の当該ＣＳＩに対応する情報識別子を見つけることさえできれば、当該情報識別子をフィードバックするだけで所属クラスタ内のチャネル状態をフィードバックすることができるため、限られたフィードバックチャネル容量で、フィードバックの精度を高めてシステム性能を向上させることができる。
【０１５９】
上述した実施形態において、端末が適合型フィードバックを行なう際に、フィードバックメッセージに結合コードブックの再構成方式を加えて制御基地局あるいは集中制御部に伝送することにより、制御基地局あるいは集中制御部が同じ再構成方式を用いて結合コードブックを再構成してチャネル状態情報を回復することができる。
【０１６０】
しかし、本発明はこれに限らず、クラスタ内の各設備に予め結合コードブックの再構成方式などの計算方法が決められた場合は、フィードバックメッセージに再構成方式を加えずに、フィードバックメッセージを取得した制御基地局あるいは集中制御部が予め決められた再構成方式にしたがって結合コードブックの再構成を行なうこともできる。もちろん、このような変形例も本発明の保護範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１６１】
本発明による協調サービスを利用すると、比較的よいチャネルにビットを使うことができ、システム性能、例えばスループットを通常使用されているシングルセルコードブックによる適合型フィードバック制御のない方法より３５％増やすことができる。つまり、本発明による方法はもっと少ないビット数で従来の方法と同じような性能に達することができる。そのため、無線通信分野に幅広く応用されることが期待できる。
【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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【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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