(57)【要約】【課題】セルラーシステムにてデータ伝送の方法及び装置を提供する。【解決手段】一実施形態において、該方法は、アップリンクパイロット伝送用に配分されたスロットの無線リソース要素を介して複数のＵＥにより各スロットにて行われたアップリンクパイロット信号の伝送を受信するステップと、基地局に対する複数の近隣ＵＥの大規模無線チャネル伝搬強度を推定するステップと、複数の近隣ＵＥのＵＥサブセットの一部でない複数の近隣ＵＥ中のＵＥより強い基地局に対する大規模無線チャネル伝搬強度を有する複数の近隣ＵＥのＵＥサブセットの各ＵＥと各基地局アンテナとの間の無線伝搬チャネル係数を推定するステップと、複数の近隣ＵＥの一部である１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥに対する干渉の抑制を含むマルチユーザビームフォーミングによりセル内ＵＥに送信するステップと、を含む。【選択図】図２
2019012993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルラーシステムにおけるデータ伝送の方法であって、
アップリンクパイロット伝送用に配分されたスロットの無線リソース要素を用いて、複数のユーザ装置（ＵＥ）により各スロットにおいて伝送されたアップリンクパイロット伝送信号を受信するステップであって、少なくとも１つの基地局の近傍におけるＵＥの数が、前記スロットにおいてアップリンクパイロット伝送用に配分された無線リソース要素の数を超える、当該ステップと、
基地局に対する複数の近隣ＵＥの大規模無線チャネル伝搬強度を推定するステップと、
前記複数の近隣ＵＥのＵＥサブセットの一部でない、前記複数の近隣ＵＥ中のＵＥよりも強い前記基地局に対する大規模無線チャネル伝搬強度を有する前記複数の近隣ＵＥの前記ＵＥサブセットの各ＵＥと、各基地局アンテナと、の間の無線伝搬チャネル係数を推定するステップと、
前記複数の近隣ＵＥの一部である１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥに対する干渉を抑制しつつ、マルチユーザビームフォーミングによりセル内ＵＥへの送信を行うステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥに対する干渉を抑制することは、前記１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥのゼロフォーシングを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記受信したアップリンクパイロット伝送信号に基づいて、受信信号ベクトルのチャネル共分散行列を推定するステップ、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ＵＥサブセットのＵＥのパイロットコードインデックスを決定するステップ、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ＵＥサブセットのセル外ＵＥのパイロットコードインデックスのサブセットを決定するステップであって、前記基地局が、前記パイロットコードインデックスのサブセットを用いて、前記基地局が干渉を抑制する前記複数の近隣ＵＥの一部である前記１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥを選択するように動作する、当該ステップ、
をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
一組のパイロット信号を、パイロット伝送のためにスケジューリングされたユーザの各々に配分するステップ、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記配分したパイロット信号が、少なくとも１つの基地局の近傍の各スケジューリングされたユーザに配分された固有のパイロットコードを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
アップリンクパイロット伝送のために各スロットおいて一組の無線リソース要素を配分するステップ、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記複数の近隣ＵＥのＵＥサブセットのチャネルを推定するステップが、前記基地局の近傍の各スケジューリングされたユーザ間の無線チャネル伝搬のマルチパス成分の強度を推定することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
アップリンクパイロット伝送用に配分されたスロットの無線リソース要素を用いて、複数のユーザ装置（ＵＥ）により各スロットにおいて伝送されたアップリンクパイロット伝送信号を受信するステップであって、少なくとも１つの基地局の近傍におけるＵＥの数が、前記スロットにおいてアップリンクパイロット伝送用に配分された無線リソース要素の数を超える、当該ステップと、
基地局に対する複数の近隣ＵＥの大規模無線チャネル伝搬強度を推定するステップと、
前記複数の近隣ＵＥのＵＥサブセットの一部でない、前記複数の近隣ＵＥ中のＵＥよりも強い前記基地局に対する大規模無線チャネル伝搬強度を有する前記複数の近隣ＵＥの前記ＵＥサブセットの各ＵＥと、各基地局アンテナと、の間の無線伝搬チャネル係数を推定するステップと、
前記複数の近隣ＵＥの一部である１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥに対する干渉を抑制しつつ、マルチユーザビームフォーミングによりセル内ＵＥへの送信を行うステップと、
を含む方法を、前記基地局に実行させる命令群、
を記憶した非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１１】
前記１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥに対する干渉を抑制することは、前記１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥのゼロフォーシングを含む、請求項１０に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１２】
前記方法は、
前記基地局における前記受信したアップリンクパイロット伝送信号に基づいて、受信信号ベクトルのチャネル共分散行列を推定するステップ、
をさらに含む、請求項１０に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１３】
前記方法は、
前記ＵＥサブセットのＵＥのパイロットコードインデックスを決定するステップ、
をさらに含む、請求項１０に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１４】
前記方法は、
前記ＵＥサブセットのセル外ＵＥのパイロットコードインデックスのサブセットを決定するステップであって、前記基地局が、前記パイロットコードインデックスのサブセットを用いて、前記基地局が干渉を抑制する前記複数の近隣ＵＥの一部である前記１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥを選択するように動作する、当該ステップ、
をさらに含む、請求項１３に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１５】
前記方法は、
前記基地局によって、少なくとも１つの基地局の近傍の各スケジューリングされたユーザに配分された固有のパイロットコードを配分するステップ、
をさらに含む、請求項１０に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１６】
アップリンクパイロット伝送用に配分されたスロットの無線リソース要素を用いて、複数のＵＥにより各スロットにおいて伝送されたアップリンクパイロット伝送信号を受信するように動作可能な複数のアンテナであって、少なくとも１つの基地局の近傍におけるＵＥの数が、前記スロットにおいてアップリンクパイロット伝送用に配分された無線リソース要素の数を超える、当該複数のアンテナと、
前記複数のアンテナに結合された送信機／受信機論理回路と、
前記送信機／受信機論理回路に結合され、
前記基地局に対する複数の近隣ＵＥの大規模無線チャネル伝搬強度を推定し、
前記複数の近隣ＵＥのＵＥサブセットの一部でない、前記複数の近隣ＵＥ中のＵＥよりも強い前記基地局に対する大規模無線チャネル伝搬強度を有する前記複数の近隣ＵＥの前記ＵＥサブセットの各ＵＥと、各基地局アンテナと、の間の無線伝搬チャネル係数を推定し、
前記複数の近隣ＵＥの一部である１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥに対する干渉を抑制しつつ、マルチユーザビームフォーミングによりセル内ＵＥへの送信を行う、
ように動作可能なプロセッサと、
を備えた、基地局。
【請求項１７】
前記１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥのゼロフォーシングによって、前記１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥに対する干渉を抑制するように動作可能である、請求項１６に記載の基地局。
【請求項１８】
前記プロセッサは、
前記基地局において受信されたアップリンクパイロット伝送信号に基づいて、受信信号ベクトルのチャネル共分散行列を推定するように動作可能である、請求項１６に記載の基地局。
【請求項１９】
前記プロセッサは、
前記ＵＥサブセットのＵＥのパイロットコードインデックスを決定するように動作可能である、請求項１６に記載の基地局。
【請求項２０】
前記プロセッサは、前記ＵＥサブセットのセル外ＵＥのパイロットコードインデックスのサブセットを決定するように動作可能であり、
前記基地局は、前記パイロットコードインデックスのサブセットを用いて、前記基地局が干渉を抑制する前記複数の近隣ＵＥの一部である前記１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥを選択するように動作可能である、請求項１９に記載の基地局。
【請求項２１】
前記プロセッサは、少なくとも１つの基地局の近傍の各スケジューリングされたユーザに配分された固有のパイロットコードを割り当てるように動作可能である、請求項１６に記載の基地局。
【請求項２２】
セル内の基地局と、
複数のＵＥであって、前記複数のＵＥのうち、第１のグループが前記基地局のセル内にあり、第２のグループが前記基地局のセル外にある、当該複数のＵＥと、
を備える無線通信システムであって、
前記基地局が、セル外の近隣ＵＥにより送信されたパイロットを検出するように動作可能であり、それぞれのチャネルを学習し、前記セル外の近隣ＵＥのうちの１つ又は複数に対する干渉を抑制する、
無線通信システム。
【請求項２３】
前記基地局が、少なくとも１つのセル外の近隣ＵＥのゼロフォーシングによって、前記セル外の近隣ＵＥのうちの１つ又は複数に対する干渉を抑制する、
請求項２２に記載の無線通信システム。
【請求項２４】
前記基地局が、
セル外のＵＥのＵＥパイロットコードを記憶するメモリ、
を備え、
前記セル外のＵＥのＵＥパイロットコードを用いて、前記セル外の近隣ＵＥを識別するように動作可能である、請求項２２に記載の無線通信システム。
【請求項２５】
前記基地局が、
アップリンクパイロット伝送用に配分されたスロットの無線リソース要素を用いて、複数のＵＥにより各スロットにおいて伝送されたアップリンクパイロット伝送信号を受信するように動作可能な複数のアンテナであって、少なくとも１つの基地局の近傍におけるＵＥの数が、前記スロットにおいてアップリンクパイロット伝送用に配分された無線リソース要素の数を超える、当該複数のアンテナと、
前記複数のアンテナに結合された送信機／受信機論理回路と、
前記送信機／受信機論理回路に結合され、
複数の近隣ＵＥの大規模チャネル利得を推定し、
前記複数の近隣ＵＥのＵＥサブセットの一部ではない、前記複数の近隣ＵＥ中のＵＥよりも強い大規模チャネル利得を有する前記複数の近隣ＵＥの前記ＵＥサブセットのチャネルを推定し、
前記複数の近隣ＵＥの一部である１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥに対する干渉を抑制しつつ、マルチユーザビームフォーミングによりセル内ＵＥへの送信を行う、
ように動作可能なプロセッサと、
を備えた、
請求項２２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、無線通信の分野に関する。より詳細には、本発明の実施形態は、割り当てパイロットコードに基づくセル外近隣ユーザ端末に対する非直交パイロットトレーニング及び干渉抑制に関する。
【０００２】
［優先権］
[0001]本特許出願は、２０１７年４月２６日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ  Ｌａｒｇｅ−ｓｃａｌｅ  Ｆｅａｔｕｒｅｓ  ｉｎ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  Ｃｈａｎｎｅｌｓ  ｖｉａ  Ｎｏｎ−ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｐｉｌｏｔ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｄｅｓｉｇｎｓ」という名称の対応する仮特許出願第６２／４９０，３８０号、及び２０１８年４月２４日に出願された米国特許出願第１５／９６１，５７１号の優先権を主張し、これらを参照により援用する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]大規模ＭＩＭＯ技術の使用に依拠した高密度のセルラーネットワークの配置は、新興及び将来の無線アクセス技術の非常に魅力的な候補となっている。これは部分的には、「ビームフォーミング」によって「信号対干渉及び雑音比」（ＳＩＮＲ）の大きな利得が得られること、及び各伝送リソース要素について多数の高レートストリームを多重化できることから、基地局当たりのスループットの大幅な増大をもたらす大規模ＭＩＭＯの将来性に起因する。現在では、場合により大型のアンテナアレイを備えた高密度ネットワークの微小セルを含む高密度インフラアンテナ配置の合理的な使用によって、単位面積当たりのスループットの点でのＰＨＹレイヤにおける主要な利得が得られることが広く認められている。実際、大規模ＭＩＭＯは原理上、既存の配置に関して単位面積当たりの大規模なスループット増大につながり得るため、高密度（微小セル）の配置に用いられるときは、非常に魅力的である。
【０００４】
[0004]また、大規模ＭＩＭＯは、モール又は超満員の広場等、効果的にサービスを提供するユーザトラヒックホットスポットを含むユーザ負荷の大きな変動に対処する候補として想定される。サービス提供するユーザトラヒックホットスポットの特に魅力的と考えられる配置の選択肢には、多くの場所に分散した大規模なアンテナ集合を基地局が制御するリモート無線ヘッド（ＲＲＨ）システムが含まれる。ＲＲＨシステムに関する現在の提案では、ＲＲＨサイト当たり１つ又は数個のアンテナのみを考慮している。ただし、より高い周波数帯（ミリ波帯を含む）で利用可能になると予想される帯域幅では、アンテナ素子を互いにごく接近して離隔させ、ＲＲＨサイト当たり多数のアンテナでＲＲＨを考えることが可能になる。原理上は、これによって、ネットワークが高密度化及び大型アンテナアレイの利益を同時に得られるため、単位面積当たりのスペクトル効率が高くなる。
【０００５】
[0005]同じ伝送リソース上で複数のストリームをサービス提供するには、各基地局アンテナとユーザ端末（ＵＴ）との間のチャネル状態情報（ＣＳＩ）が必要である。ＣＳＩは、トレーニングパイロットの使用により得られる。あるアンテナにより送信され、別のアンテナにより受信されたパイロットによれば、２つのアンテナ間のＣＳＩを学習可能である。基地局側での大規模アレイにより、トレーニングオーバヘッドの観点でトレーニングの好ましい選択肢は、アップリンクにおいてトレーニングすることである。ユーザアンテナからのあるパイロットは、基地局サイト及びサイト当たりのアンテナ数がどれだけ多くても、近隣サイトですべてのアンテナをトレーニングするためである。また、これにより、基地局サイトでは、ユーザ−基地局アンテナチャネルを即時に利用可能となる。なお、基地局サイトでこのように利用可能となるチャネル推定は、アップリンクにおいて送信されたデータの復号化に利用可能であるとともに、ダウンリンク送信用の多重化及びビームフォーミング利得の有効化にも利用可能である。実際のところ、ＵＬトレーニングの使用及びアップリンク−ダウンリンク無線チャネル相反性の利用により、ＵＬトレーニング及びＤＬ大規模ＭＩＭＯデータ伝送が無線伝搬チャネルのコヒーレンス時間及び帯域幅内であることを前提として、「大規模ＭＩＭＯ」レートをＤＬにおいて実現可能である。
【０００６】
[0006]また、相反性に基づくトレーニングは本質的に、ＲＲＨに基づく伝送等の多地点協調（ＣｏＭＰ）伝送を可能にし得るものである。実際のところ、ユーザアンテナからの単一パイロットブロードキャストは、十分に高い電力で受信可能なすべての近隣基地局サイトですべてのアンテナをトレーニングする。セルラーネットワークにおいて、このようなＣｏＭＰ伝送は、セル端のユーザすなわち２つ以上の基地局から等しい強度の信号を受信するユーザにとって好都合であることがよく知られている。ＲＲＨシステムにおいても、同様の性能利得が予想される。本質的に、ユーザは、十分に高い電力でユーザのパイロットブロードキャストを受信するすべてのＲＲＨサイト−アンテナ組み合わせからのデータ伝送段階においてビームフォーミング利得を得ることができる。
【０００７】
[0007]セルラーネットワークについて高密度化の利益を得る際の重要な課題は、ネットワーク上でＵＬパイロットリソースを再利用する必要がある、という事実から生じる。高密度化の利益並びに伝達ネットワークの単位面積当たりのスペクトル効率及びスループットを最大化するには、パイロットリソースの再利用距離を可能な限り小さくするのが望ましい。実際のところ、すぐ近くの２つのユーザは、同じパイロットリソースを効果的に再利用可能な場合、ネットワークによって並列にサービス提供可能である。ただし、ユーザは、地理的に大きく離れていることが必要となるため、それぞれが同時にブロードキャストしたパイロットは、十分に高い電力でサービス提供する基地局により受信されるとともに、十分に低い電力で他のユーザの基地局により受信される。これは、引き受けるべきユーザのＵＬパイロットについて最小の再利用距離が存在することから、同じパイロットを使用するユーザは、他の基地局それぞれに対する干渉を生じないように、大きく離れている必要があることを暗示している。
【０００８】
[0008]十分に計画されたマクロセルラーネットワーク上で大きなセルスループット及び（特に）セル端スループットを簡単なスケジューリング及びプリコーディング動作で実現するため、リユース７（ｒｅｕｓｅ−７）動作が行われる場合もある。このような大規模ＭＩＭＯネットワークにおいて、推奨動作がパイロットリユース７のリユース１動作と効果的に同等であるため、パイロットが７つのサブセットに分割され、各サブセットが７番目のセルごとに再利用されることを示すのは容易である。
【０００９】
[0009]十分に計画されたマクロセル及び微小セルを有する異種ネットワーク上でのこの手法のパイロット再利用の拡張が存在する。特に、パイロット範囲は、マクロ及び微小セル間で分割される。さらに、個々の層のパイロットリソースは、所与のパイロット再利用係数で再利用される。例えば、同じセルの基地局は、有限の色集合で色付けされているため、微小セルが同じ色同士で隣り合うことはない。この場合のパイロット再利用係数は、用いられる色の数に対応する。理論上は、必要な色の最小数が４であることから、最小のパイロット再利用も４回となるが、実際には、より多くの色（ひいては、干渉レベルを低減するため、より大きなパイロット再利用係数）が必要となる。
【００１０】
[0010]地理的なスケジューリング手法がすでに導入されており、各スケジューリングスロットにおいて、（サービス提供するセルに対して）場所が類似するユーザは、ネットワーク全体の伝送に関してスケジューリングされる。これにより、地理的な場所ごとに独立して、すなわち、セル中心及びセル端のユーザごとに独立して、プリコーダ、多重化利得、及びパイロット再利用を最適化することができる。この動作により、セル及びセル端の両スループットの観点（並びに、一定レベルの性能の実現に必要なアンテナの数の観点）で、マクロセルラーネットワークに関して相当な利得が得られる。ただし、この地理的なスケジューリング手法は、地理的なスケジューリング及び最適化が可能な高密度のユーザトラヒックを伴う十分に計画されたマクロセルラーネットワークに依拠する。結果として、この手法は、無計画の微小セル配置においては直接使用することができない。
【発明の概要】
【００１１】
[0011]本明細書においては、セルラーシステムにおけるデータ伝送の方法及び装置が開示される。一実施形態において、この方法は、アップリンクパイロット伝送用に配分されたスロットの無線リソース要素を介して複数のユーザ装置（ＵＥ）により各スロットにおいて行われたアップリンクパイロット信号の伝送を受信するステップであり、少なくとも１つの基地局の近傍のＵＥの数が、上記スロットにおいてアップリンクパイロット伝送用に配分された無線リソース要素の数を超える、ステップと、基地局に対する複数の近隣ＵＥの大規模無線チャネル伝搬強度を推定するステップと、各基地局アンテナと、複数の近隣ＵＥのＵＥサブセットの一部ではない、複数の近隣ＵＥ中のＵＥよりも強い基地局に対する大規模無線チャネル伝搬強度を有する複数の近隣ＵＥのＵＥサブセットの各ＵＥとの間の無線伝搬チャネル係数を推定するステップと、複数の近隣ＵＥの一部である１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥに対する干渉の抑制を含むマルチユーザビームフォーミングによりセル内ＵＥに送信するステップと、を含む。
【００１２】
[0012]本発明は、以下に与える本発明の種々実施形態の詳細な説明及び添付の図面によって、より深く理解されるであろうが、本発明を特定の実施形態に限定するものと捉えるべきではなく、説明及び理解を目的としたものに過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】セル上のパイロット範囲割り当てを示した図である。
【図２】セル外ユーザ端末（ユーザ）の干渉の基地局抑制を示した図である。
【図３】近隣セル外ユーザ端末に対する干渉を抑制するプロセスの一実施形態のフロー図である。
【図４】セルラーネットワークにおける基地局−ユーザ関連付けの一例を示した図である。
【図５】セルラーネットワークにおけるランダムアクセスの一例を示した図である。
【図６】基地局の一実施形態のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
[0013]以下の記述においては、多数の詳細を示して、本発明をより詳細に説明する。ただし、当業者には当然のことながら、本発明は、これらの具体的な詳細なく実施されるようになっていてもよい。他の例においては、詳細図ではなく、ブロック図の形態で周知の構造及び機器を示すことにより、本発明が不明瞭にならないようにする。
【００１５】
[0014]高密度のアンテナ／アンテナサイトネットワーク配置における単位面積当たりのネットワークスペクトル効率を増大可能な方法及び装置が開示される。一実施形態において、本明細書に開示の技術は、セルラーネットワークにおいてアクティブ（スケジューリング）ユーザがアップリンクに使用する適当に設計されたパイロットコードと近隣セル外アクティブユーザにおける干渉レベルのオンザフライ推定のためのネットワークの各セルにおける機構との併用に依拠する。なお、以下の開示において、用語「ユーザ」、「ユーザ装置」、及び「ユーザ端末」は、同じ意味で使用する。
【００１６】
[0015]実施形態は、適当に設計されたパイロットコードと併せて、非常に多くの近隣セル外アクティブユーザの大規模チャネル利得の基地局による推定を可能にする各基地局の大きなアンテナアレイを利用する。これは、様々な目的にも使用可能である。時分割二重（ＴＤＤ）伝送及び相反性に基づくトレーニングの背景においては、基地局での使用により、基地局が有意な大規模チャネル利得を推定した近隣セル外ユーザに対する（ダウンリンク（ＤＬ）伝送時の）干渉を積極的に抑制することができる。これらの推定値は、プリコーディングベクトルの設計及びＭＣＳレベルの調整等にも使用可能である。開示の機構は、ＴＤＤ及び相反性に基づくトレーニングの背景で記述しているが、はるかに広い範囲を有する。例えば、アップリンク（ＵＬ）（周波数分割二重（ＦＤＤ）又はＴＤＤ）における干渉軽減に使用して、ネットワークのユーザ−基地局再関連付けの調整及び各基地局での局所的な多重化利得の更新等を行うことができる。
【００１７】
[0016]一実施形態において、ユーザのＵＬシグナリングパイロットプロトコル及び基地局での後続のユーザチャネル推定方法によれば、基地局は、基地局と近隣基地局がサービス提供する潜在的に大きな一組のユーザの各ユーザとの間の大規模利得を推定することができる。一実施形態によれば、各基地局には、ユーザ間で割り当てられる一組のパイロットコードが配分されており、各基地局は、近隣基地局に割り当てられたコードを把握しているものの、各リソースブロック（ＲＢ）におけるＵＬパイロット伝送用に近隣基地局がこれらのコードを割り当てているユーザのＩＤ（ひいては、相対位置及び受信信号強度）は把握していないものと仮定する。一実施形態において、基地局は、ＵＬパイロット伝送を観測することにより、近隣セル内及びセル外アクティブユーザの大規模利得を推定するが、（この大規模利得を推定する）（セル内及びセル外アクティブ）ユーザの数は潜在的に、パイロット範囲よりもはるかに大きい。
【００１８】
[0017]近隣基地局がサービス提供するユーザの大規模利得の推定値は、様々な目的に使用可能である。一実施形態においては、基地局からの伝送の適応によって、基地局からの十分に高い信号強度を受ける近隣ユーザサブセットに対する基地局による干渉を軽減するのに使用可能である。一実施形態において、セル外ユーザの大規模利得推定値は、基地局が強く干渉するセル外ユーザの割合及びＩＤに関する統計値を収集するのに使用可能である。一実施形態において、これらの統計値は、ユーザの基地局に対する再関連付け及び／又は各基地局における多重化利得（ＲＢごとにサービス提供されるストリームの数）の適応に用いられる。別の実施形態において、基地局に近いすべての近隣ユーザの大規模利得推定値は、ユーザの近隣基地局に対するランダムアクセスにも使用可能である。
【００１９】
[0018]セルラーネットワークの基地局における大規模ＭＩＭＯアレイは、スケジューラの動作を実質的に簡素化し得る。従来のＭＩＭＯとは際立って対照的に、大規模ＭＩＭＯにおいて、サービス提供する基地局によりアクティブ（スケジューリング）ユーザに与えられるレートは、同じセル及びすべての近隣セルのその他のアクティブユーザのチャネルによって決まらず、実際には、推測的に予測可能である。この種の動作がマクロセルラー大規模ＭＩＭＯ配置上で利用され、それぞれの従来のＭＩＭＯ相手に関して、大きなセル及びセル端スループット利得が得られてきた。このレート硬化手法は、大規模ＭＩＭＯアレイを備えたマクロ及び微小セルを含む異種ネットワーク上での動作を含むように拡張されている。この背景においては、単純なユーザ−基地局関連付け機構及び各基地局における基本的なラウンドロビンスケジューラによって、近最適ユーザ−基地局関連付け及び負荷分散を実現可能である。
【００２０】
[0019]本発明の実施形態は、最先端のネットワーク高密度化手法に関する以下の利点のうちの１つ又は複数を有する。
１）大規模ＭＩＭＯ微小セルシステム、積極的なパイロット再利用、及び高速（サブミリ秒）ユーザ近接検出により、ホットスポットエリアにおける単位面積当たりのスペクトル効率（及び、スループット）の実質的な増大を可能にする。
２）固定及び移動ユーザへのサービス提供において、単位面積当たりのスペクトル効率（及び、スループット）の実質的な増大を可能にする。
３）基地局近くのユーザの検出を支援するため、一組の同時ＲＢ上にユーザブロードキャスト協調パイロットを有することに依拠する。
４）ＯＦＤＭ面上の疑似ランダムパイロット配分及びチャネル推定と組み合わせた広範なパイロットコード設計を伴う。
５）高周波数帯（ミリ波帯を含む）における圧縮センシングと組み合わせたチャネル推定を可能にする。
６）ＵＬパイロット伝送に基づく広範なチャネル推定アルゴリズムと組み合わせることにより、広範な搬送波周波数上の多様な無線伝送シナリオで実現される多重化利得の増強も可能にし得るパイロットコードに基づくユーザ近接検出を可能にする。
【００２１】
[0020]１つ又は複数の実施形態により解決される１つ又は複数の問題として、以下が挙げられる。
１）セル外アクティブユーザの大規模チャネル係数の各基地局におけるオンザフライ推定の機構。
２）基地局と最強受信セル外アクティブユーザとの間の伝搬チャネルの各基地局におけるオンザフライ推定の機構。推定チャネルは、ＤＬにおけるセル外ユーザに対する干渉抑制又は最強受信セル外アクティブユーザからのＵＬにおける干渉抑制に利用可能である。
３）セルラーネットワーク全体で用いられるＵＬパイロット伝送のパイロットコード設計。
【００２２】
[0021]本発明の実施形態は、一組の同時ＲＢ上で一組の共通のパイロット範囲を共有する（又は、スロットをスケジューリングする）多数のユーザからのＵＬパイロット伝送に基づく高速（例えば、サブミリ秒）ユーザ近接検出及び識別の方法及び装置を含む。
【００２３】
[0022]一実施形態において、この機構は、セルラーネットワークの各基地局に適用可能である。これにより、各基地局は、確実に推定可能なユーザチャネルサブセットを決定した後、送信するユーザストリーム及びこれらのストリームを搬送するビームを決定することができる。本発明の実施形態は、（ａ）一組の同時ＲＢ全体で共通の一組のパイロット範囲を使用するユーザの数、（ｂ）これらのユーザが使用するパイロットコードの設計、（ｃ）近隣ユーザの大規模チャネル利得を推定する機構、（ｄ）大規模利得の推定値に係る、基地局近くの近隣アクティブユーザのＩＤ、及び（ｅ）これらのユーザの小規模チャネル係数を推定する機構を思慮深く選定することに依拠する。その結果、データ伝送の段階の基地局は、意図せぬ近隣ユーザに対する干渉を抑制して、他のセルの基地局がサービス提供する意図せぬ近隣ユーザのスループットを向上可能であるため、単位面積当たりに実現されるスペクトル効率の利得につながる。
【００２４】
[0023]本発明の実施形態によれば、無線ネットワークの事業者は、大規模ＭＩＭＯセルラー配置のセル及びセル端スループットを向上可能である。本発明の実施形態によれば、同じパイロットリソースを使用するユーザは、大規模ＭＩＭＯ微小セルシステムのサービス提供を同時に受けられる。これにより、大きなアンテナアレイの利益と併せて、ネットワーク高密度化の利益を実現可能であるため、単位面積当たり非常に高いスペクトル効率（及び、スループット）が可能となる。これらに配置により、ネットワーク事業者は、ユニット当たりのスループットを実質的に向上可能となる。
【００２５】
実施形態の詳細
[0024]本発明の実施形態は、近隣ユーザの大規模チャネル利得、関連する基地局における高速アクティブユーザ近接検出、及びこれらの識別近隣ユーザの小規模チャネル係数の推定を、基地局が推定する方法及び装置と併せて、積極的なアップリンクパイロットシーケンスの生成、パイロットの再利用、及びセルラーネットワーク全体での割り当てのプロトコルを含む。本発明の実施形態によれば、無線ネットワークのＤＬにおいて、大きな高密度化の利益を実現可能となり得る。一実施形態においては、チャネル相反性により、ＴＤＤシステムの基地局で高速チャネル推定が実行される。本明細書に記載の技術は、マルチユーザＭＩＭＯの適用及びセル端ユーザで受信される干渉の抑制によって、単位面積当たりのユーザスループットを向上可能である。
【００２６】
[0025]詳しくは説明しないが、ＵＬデータ伝送にも、同じＵＬパイロット再利用プロトコル及び対応する「オンザフライ」ユーザ近接検出機構を使用可能である。
【００２７】
[0026]以下、大規模ＭＩＭＯ微小セルを有するセルラーシステムの背景にて、本明細書に開示の方法を詳しく説明する。一般性を失うことなく、本発明の実施形態は、すべてが同じ周波数帯で動作し、一組のユーザＮにサービス提供する大規模ＭＩＭＯ基地局を含むＪ個の微小セルから成るレイアウトを伴う設定に焦点を当てる。一実施形態においては、ＯＦＤＭ伝送リソースが「スロット」又はリソースブロック（ＲＢ）に分割され、各スロット／ＲＢがＯＦＤＭ副搬送波及びシンボルの連続ブロックに対応する。一実施形態においては、各ＲＢ／スロット内でユーザサブセットがアクティブである。すなわち、各セルにおいて、伝送がスケジューリングされている。
【００２８】
[0027]一実施形態においては、ブロックフェージングチャネルモデルを前提として、各ＲＢ／スロット内でチャネル係数が一定を維持する。Ｓｊが基地局ｊの多重化利得を示すものとすると、基地局ｊは、（最大）Ｓｊのユーザについて、各ＲＢ／スロット内のデータ伝送をスケジューリングする。また、各ユーザは、（例えば、Ｄ．Ｂｅｔｈａｎａｂｈｏｔｌａ、Ｏ．Ｙ．Ｂｕｒｓａｌｉｏｇｌｕ、Ｈ．Ｃ．Ｐａｐａｄｏｐｏｕｌｏｓ、及びＧ．Ｃａｉｒｅによる「Ｏｐｔｉｍａｌ  ｕｓｅｒ−ｃｅｌｌ  ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｍａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ」（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍ．，２０１４年に提出され、ａｒＸｉｖ：ｈｔｔｐ：／／ａｒｘｉｖ．ｏｒｇ／ａｂａｓｅ  ｓｔａｔｉｏｎ／１４０７．６７３１で入手可能）のユーザ中心関連付け方法によって）基地局に（一意に）関連付けられており、ｊ＊（ｋ）は、ユーザｋと関連付けられた基地局の指標である。また、基地局ｊと関連付けられた一組のユーザをＮｊが示すものとすると、濃度は｜Ｎｊ｜＝Ｎｊであり、また、ユーザｋの一意に関連する基地局ｊ＊（ｋ）に対するアクティビティ割合をαｋが示すものとする。
【００２９】
[0028]一実施形態において、各基地局ｊは、Ｎｊに属するすべてのユーザ指標ｋについて、サービス提供するユーザ集合のアクティビティ割合すなわちαｋの知識を利用して、所望のアクティビティ割合αｋに略等しい割合で集合Ｎｊの各ユーザｋに対してスケジューリングを行うスケジューリングポリシーを一組のＲＢ上に構成する。各セル内のラウンドロビンスケジューリングにより、セルｊのすべてのユーザＮｊは、伝送リソースを等しく共有するため、これらすべてのユーザのアクティビティ割合αｋはｍｉｎ（１，Ｓｊ／Ｎｊ）に等しく、ｍｉｎ（１，Ｓｊ／Ｎｊ）であるＲＢの割合で（ＵＬパイロット＋ＤＬデータ）伝送のため、基地局ｊによってすべてのユーザをスケジューリングすべきことが暗示されている。一実施形態において、各基地局は、その他の基地局とは独立してこのようなスケジューリングを実行する。基地局ｊが使用するスケジューリングポリシー（すなわち、各スケジューリングスロットにおいてスケジューリングされるユーザのＩＤ）は、その他如何なる基地局によっても共有されない。また、一般性を失くことなく、無線通信システムは、十分に負荷の掛かったシステムであるため、Ｎｊは基地局の多重化利得Ｓｊ以上すなわちＮｊ≧Ｓｊであることから、セルｊのすべてのユーザのアクティビティ割合αｋは、Ｓｊ／Ｎｊで与えられる。
【００３０】
[0029]一実施形態において、すべてのユーザのチャネルは、ＲＢ／スロットを含む一組の時間−周波数リソース要素（ＲＥ）において一定を維持する。各ＲＢにおいて、セルｊのＳｊ個のアクティブユーザ（すなわち、基地局ｊを含むセルにおいて伝送がスケジューリングされる各ユーザ）はそれぞれ、パイロット伝送用に配分されたＱ個の「パイロット」範囲上（Ｑ個のＲＥ上）でＵＬパイロットを送信する。一実施形態においては、すべての基地局ｊについて、基地局における多重化利得ＳｊがＱ＞Ｓｊを満たすため、別途利用可能なシグナリング範囲が各セルに存在して、近隣セルにおいてユーザが受ける干渉に対処する。すなわち、各セルの基地局が提供する多重化利得は、ｍｉｎ（Ｑ，Ｓｊ）で与えられる。Ｑ＞Ｓｊである場合は、その場合に限って、アップリンクパイロット伝送に利用可能なＱ−Ｓｊリソース要素が別途存在し、基地局は、近隣セル外ユーザのチャネルを推定することができる。その後、基地局は、それ自体のＳｊ個のセル内ユーザへのサービス提供のほか、これら近隣セル外ユーザの一部（又は、すべて）に対する干渉を軽減することも可能である。
【００３１】
[0030]Ｋｊ及びＫはそれぞれ、セルｊ及びネットワーク全体にわたる一組のアクティブユーザを示す。表記の簡素化のため、Ｋ＝｛１，２，・・・，Ｋ｝とする。ただし、
【数１】
2019012993.tif 000003
且つＳｊ＝｜Ｋｊ｜である。また、ｊ＊（ｋ）は、ｋが集合Ｋｊに属する固有の指標である。集合Ｋの任意所与のアクティブユーザｋについて、一般的なＲＢを考えるとともに、Ｑ×１アップリンクパイロット
【数２】
2019012993.tif 000004
を送信するようにユーザが割り当てられているものと仮定する。ここで、ａｋは、ｋ番目のアクティブユーザが使用するＵＬパイロットベクトルの単位ノルム正規化版を示しており、γｐは、推測的に知られているＵＬパイロット伝送エネルギーを表す。
【００３２】
[0031]一実施形態において、各基地局は、すべてのパイロットベクトル（近隣基地局で用いられるものを含む）を把握している。実装の視点から、任意所与のスロット内のセルｋのＳｋ個のアクティブユーザはそれぞれ、基地局ｋで利用可能な一組のＳｋ個のパイロットコードから異なるパイロットコードが付与されており、これらのコードは、隣接基地局が推測的に把握しているものと仮定する。これは、実際のシステムにおいて、パイロットが各基地に固有であることを暗示することになる。すなわち、基地局ｊは、Ｓｊ個のコードをそのアクティブユーザに割り当てるとともに、この一組のコードは、すべての近隣基地局が把握している。一方、基地局は、近隣基地局のスケジューリングポリシーを把握していないものと仮定する。したがって、近隣基地局により各ＲＢ内でスケジューリングされる近隣アクティブユーザ（ひいては、これらのアップリンクパイロットを使用する近隣セルのユーザ）のＩＤは、基地局ｊでは不要である。
【００３３】
[0032]ＵＬパイロット用に配分されたＱ個のＲＥにおけるネットワークのすべてのパイロット伝送からのＭ次元アレイの基地局ｊにおける受信信号（１／γｐで縮尺変更後）は、以下のＱ×Ｍ行列の形態で表すことができる。
【数３】
2019012993.tif 000005
ここで、ｈｋｊは、ｋ番目のアクティブユーザ（すなわち、ｋ番目のＵＬパイロットコードが割り当てられたユーザ）のアンテナと基地局ｊのＭ個のアンテナとの間のＭ×１チャネルを示す。本発明では、ｈｋｊがＣＮ（０，ｇｋｊ）個のＩＩＤエントリを含み、ｋ及びｊに関して独立していることを仮定する。また、Ｗｊは雑音を表しており、各エントリはＩＩＤとしてモデル化され、分布
【数４】
2019012993.tif 000006
から求められる。ここで、
【数５】
2019012993.tif 000007
であり、Ｎｏは熱雑音電力を示す。
【００３４】
[0033]各セルがそのユーザを独立してスケジューリングするセルラーシステムの一実施形態において、任意所与の基地局は、隣接セルのスケジューリングユーザのＩＤを把握していない。一実施形態において、基地局ｊは、集合Ｋｊの指標ｋのすべてのユーザ（セル内ユーザ）のｇｋｊを把握しているものの、集合Ｋｊではない任意のｋについては、ｇｋｊを把握していない。別の実施形態において、基地局ｊは、そのセル内も含めて、すべてのアクティブユーザのｇｋｊを把握していない。一般性を失うことなく、本明細書に記載の実施形態は、後者のシナリオの背景で提示している。
【００３５】
[0034]一実施形態において、開示の技術は、相反性に基づくトレーニングを伴うＴＤＤシステムのＤＬにおける干渉抑制を可能にするために用いられる。Ｑ個のＵＬパイロットリソース要素上の受信信号に基づいて、ＲＢのデータ部においては、局所的に設計されたプリコーダ上で基地局ｊがそのアクティブユーザそれぞれに専用情報を含む信号を送信する。一般性を失うことなく、一実施形態においては、線形プリコーディング選択肢が用いられるが、この場合は、（ＲＢのデータ伝送部において）基地局ｊがそのＭ次元アレイ上で以下のＭ×１信号ベクトルを送信する。
【数６】
2019012993.tif 000008
ここで、ｕｋはユーザｋの情報を含む信号であり、ｖｋは
【数７】
2019012993.tif 000009
を満たす対応するプリコーディングベクトルを示す。また、
【数８】
2019012993.tif 000010
であるものとし、
【数９】
2019012993.tif 000011
の形態の電力制限を仮定する。データ伝送部におけるアクティブユーザｋでの受信信号は、以下で与えられる。
【数１０】
2019012993.tif 000012
ここで、
【数１１】
2019012993.tif 000013
は、熱ノイズを表し、
【数１２】
2019012993.tif 000014
個のＩＩＤエントリを含む。
【００３６】
[0035]開示の技術は、（ＴＤＤ又はＦＤＤ伝送の）ＵＬにおける干渉抑制のほか、他の目的でも使用可能である。具体的に、以下に開示の技術は、基地局ｊでの使用により、Ｙｊの観測によって、セルｊの内側のみならず外側のアクティブユーザの大規模利得を推定することができる。主に、Ｙｊは、Ｑ２個ものユーザの大規模利得の推定を可能にする。その後、基地局ｊは、近隣セルの近隣ユーザを決定する（例えば、基地局ｊに対する利得が最大のパイロットコードのインデックスを決定することができる）。そして、この情報により、基地局ｊは、Ｙｊから、これら優勢ユーザのチャネルを推定する。その後、プリコーダの設計すなわち集合Ｋｊの指標ｋのすべてのユーザに関する基地局ｊでの集合｛ｖｋ，ｐｋ｝の選定において、これらのチャネル推定値を考慮することにより、大きなチャネル利得を有するセル外ユーザに対するパイロット汚染レベルを軽減することができる。
【００３７】
[0036]一実施形態において、所与の基地局ｊにおけるチャネル推定は、一組のアクティブユーザにより一般的なＲＢ上で送信されたＬ個のパイロットすなわちＲＢにおいてスケジューリングされたＬ個のパイロットの結果としての（式１）の観測に基づく。表記を簡素化するために、基地局の指標ｊに対する変数の依存性を省略して、以下の形態で（式１）を書き直す。
【数１３】
2019012993.tif 000015
ここで、Ｍ×１ベクトルｈｋは
【数１４】
2019012993.tif 000016
個のＩＩＤエントリを有し、大規模利得ｇｋは基地局に未知である。なお、ネットワークのすべてのアクティブユーザの総数を示すのにＫが用いられるものの、重要なのはセルｊに十分近いアクティブユーザのみである。このため、Ｋは場合により大きいものの、有限である。（式１）によれば、（式５）の雑音行列Ｗは、
【数１５】
2019012993.tif 000017
個のＩＩＤエントリを有するものと仮定される。また、Ｗ及びｈｋのランダム変数は、独立したものと仮定される。また、Ｙを以下の形態で表すのが便利である。
【数１６】
2019012993.tif 000018
ここで、
【数１７】
2019012993.tif 000019
であって、ｗ（ｎ）はＷのｎ番目の列であり、
【数１８】
2019012993.tif 000020
であって、ｈｋｎは、ユーザｋのアンテナと基地局ｊのｎ番目のアンテナとの間のチャネルであり、
【数１９】
2019012993.tif 000021
である。
【００３８】
[0037]一実施形態においては、Ｙの観測に基づいて、基地局が最初に（基地局に十分近い）すべてのユーザの大規模利得を推定した後、小規模フェージング係数を推定する。
【００３９】
[0038]一実施形態においては、（式５）のＹの観測に基づいて、大規模ユーザチャネル利得のベクトルを推定する問題を考える。
【数２０】
2019012993.tif 000022
Ｒｙは、行列Ｙの各Ｑ×１列の共分散行列すなわち
【数２１】
2019012993.tif 000023
を示すものとする。
【００４０】
[0039]本発明の実施形態は、Ｙの観測から共分散行列Ｒｙを基地局で正確に推定できるようにする（大きいＭの）基地局の大きいアレイの存在を利用する。一実施形態において、基地局は、標本共分散行列の推定値を求める。
【数２２】
2019012993.tif 000024
Ｍが十分に大きいことを前提として、
【数２３】
2019012993.tif 000025
は、Ｒｙの正確な推定値である。その結果、Ｒｙの知識に基づいて、ｇｋを推定する（或いは、決定可能な）問題を最初に考えることに価値がある。このため、
【数２４】
2019012993.tif 000026
及び
【数２５】
2019012993.tif 000027
を定義する。ここで、ｖｅｃ（・）演算子は、行列を取るとともにその要素を列ごと結び付けて、行列のすべての要素を含む１つの大きな列行列を構成する。そして、（式８）は、以下の等価形態で再表記可能である。
【数２６】
2019012993.tif 000028
Ｑ２×Ｋ行列Ｄは、以下で与えられる。
【数２７】
2019012993.tif 000029
ここで、
【数２８】
2019012993.tif 000030
及び
【数２９】
2019012993.tif 000031
である。（式１０）の検査により、Ｋ＞Ｑ２の場合、一次方程式のシステムは劣決定であるため、ｒｓからｇを一意に決められない。これに対して、Ｋ≦Ｑ２の場合は、（式１１）のＤが列フルランクを有するようにパイロット行列Ａ（すなわち、各ｋのパイロットベクトルａｋ）が選定されていることを前提として、ｒｓからベクトルｇを一意に決めることができる。
【００４１】
[0040]まず、Ｋ≦Ｑ２のシナリオを考える。（式１１）から求めたＤが列フルランクを有するＡの構成には、複数の手法が存在する。
【００４２】
[0041]一実施形態においては、一組のパイロットコード｛ａｋ｝がオフラインで生成され、これらのコードのサブセットのみが各基地局に割り当てられる。一実施形態においては、
【数３０】
2019012993.tif 000032
個の複素数エントリを有する（各ｋの）疑似ランダムベクトルとして各パイロットコードａｋが生成された後、単位ノルムへと縮尺変更される。この手法により、ほぼ確実に列フルランクを有する行列Ｄが生成される。一実施形態においては、各パイロットコードａｋが（各ｋの）ベクトルとして生成され、各エントリは、振幅が
【数３１】
2019012993.tif 000033
であり、ランダム位相には均一な分布
【数３２】
2019012993.tif 000034
が続く。この手法によっても、ほぼ確実に列フルランクを有する行列Ｄが生成される。一実施形態においては、任意の２本のライン間の角度を可能な限り大きくして（任意の２本のライン間の分解能は、小さ過ぎるわけにはいかない）、行列Ｄのランク不足の可能性を回避する特性を与えるグラスマンラインパッキング（Ｇｒａｓｓｍａｎｎｉａｎ  ｌｉｎｅ  ｐａｃｋｉｎｇ）によって、各パイロットコードａｋが生成される。具体的に、グラスマンラインパッキングは、コードベクトルの各エントリの振幅及び位相の両者を設計するための最適化問題
【数３３】
2019012993.tif 000035
及びコードベクトルの各エントリの位相のみを設計するための最適化問題
【数３４】
2019012993.tif 000036
を解くことに等しい。また、式１２ａ及び式１２ｂに定義された最適化問題は、実数となるコードの制限等の修正版を有するが、これに限定されない。グラスマンラインパッキングアルゴリズムの設計及びテストに関する多くの文献が存在する（例えば、Ｊ．Ｈ．Ｃｏｎｗａｙ、Ｒ．Ｈ．Ｈａｒｄｉｎ、Ｎ．Ｊ．Ａ．Ｓｌｏａｎｅによる「Ｐａｃｋｉｎｇ  Ｌｉｎｅｓ，  Ｐｌａｎｅｓ，  ｅｔｃ．：  Ｐａｃｋｉｎｇｓ  ｉｎ  Ｇｒａｓｓｍａｎｎｉａｎ  Ｓｐａｃｅ」、Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ，Ｎｏ．５，１９９６年、ｐｐ．１３９−１５９参照）。
【００４３】
[0042]別の実施形態においては、隣り合うＦ個のセル群について一組のパイロットコード｛ａｋ｝がオフラインで生成され、ネットワーク全体でＦ個のセル群ごとに再利用される。また、各群においては、各ユーザｋに固有のパイロットコードが割り当てられる。これは、ＴＤＤシステムにおけるＵＬトレーニング並びに／又はＦＤＤシステムにおけるＤＬトレーニング及びデータ伝送の空間的再利用の考え方に類似する。具体的には、各パイロットコードａｋが存在する第１群から開始する。一般性を失うことなく、行列Ａ１により、生成されて第１群のすべてのユーザに割り当てられたパイロットベクトルを示す。次に、Ｑ×Ｑ単位行列Ｕが生成される。最後に、（Ｑ個のベクトルから成る）パイロット行列
【数３５】
2019012993.tif 000037
が演算され、ｎ番目のセル群に割り当てられる。上記３つのステップのうち、最初のステップにおけるＡ１の構成は、最終段落に記載の３つの手法のいずれかに続いて起こり得る。２番目のステップにおいて、単位行列Ｕの構成用の２つの手法を本明細書に開示する。一実施形態においては、特異値分解等の行列分解によってＵが生成される。一実施形態においては、隣接セル群に割り当てられた任意の２つのベクトル間の距離が可能な限り大きくなるように、Ｕを慎重に設計することができる。最初のステップにおけるＡ１の構成を所与として、最適化問題
【数３６】
2019012993.tif 000038
を解くことに等しい。ここで、ａｉ及びａｊは、Ａ１から選定されるすべての考え得る２つの列ベクトルである。
【００４４】
[0043]上記すべてのユーザのパイロットコード｛ａｋ｝を生成する手法のほか、セル群を含む隣り合うＦ個のセルにパイロット範囲すなわち一組のＲＥを割り当てる２つの手法が存在する。一実施形態において、各セルに割り当てられたＱ個のパイロット範囲（ＲＥ）は、各ｊ∈Ｊ’についてＫｊ≦Ｑ２である限り、その他のセルに割り当てられたものに直交する。ここで、Ｊ’は、ある群を構成する一組の基地局である。一実施形態において、各セルに割り当てられたＱ個のパイロット範囲（ＲＥ）は、
【数３７】
2019012993.tif 000039
である限り、範囲がその他と重なっていてもよい。ここで、
【数３８】
2019012993.tif 000040
は、基地局ｊに割り当てられた一組のＱ個のパイロット範囲（ＲＥ）である。図１は、直交パイロット範囲割り当て例及び非直交パイロット範囲割り当て例を計３パターン示している。
【００４５】
[0044]次に、Ｄが列フルランクを有する（当然のことながら、Ｋｊ≦Ｑ２を意味する）ことを所与として、式（１１）の標本共分散行列
【数３９】
2019012993.tif 000041
が（未知の）Ｒｙの代わりに使用され、基地局は、以下のようにベクトルｇを推定する。まず、
【数４０】
2019012993.tif 000042
の推定値が形成される。特に、以下の行列が演算される。
【数４１】
2019012993.tif 000043
行列
【数４２】
2019012993.tif 000044
がエルミート構成、すなわち
【数４３】
2019012993.tif 000045
であることから、その固有分解は、
【数４４】
2019012993.tif 000046
の形態である。ここで、
【数４５】
2019012993.tif 000047
は、その固有分解における固有ベクトル及び固有値行列である。なお、固有値は、実数であることが保証されるものの、（
【数４６】
2019012993.tif 000048
が有効な共分散行列となるのに必要な）非負数であることは保証されない。したがって、Ｒｓの推定値が有効な共分散行列になることを保証するには、以下の行列がＲｙの推定値として形成される。
【数４７】
2019012993.tif 000049
ここで、
【数４８】
2019012993.tif 000050
及び
【数４９】
2019012993.tif 000051
である。
【数５０】
2019012993.tif 000052
が演算されたことを所与として、ベクトルｇの推定値は、以下の問題を解くことにより求められる。
【数５１】
2019012993.tif 000053
これは、標準的なＱＰソルバによって容易に解くことができる標準的な二次計画（ＱＰ）問題である。上述のパイロットコードの設計は別として、効率的なアルゴリズムの設計により、（式１３）のＱＰ問題を低複雑度で解くことができる。
【００４６】
[0045]また、Ｒｙの推定にどの推定器を使用するか、という問題も存在する。一実施形態において、標本共分散推定器は、（式９）のように設計されており、Ｍ＞＞Ｑであるとともに、各ｈｋがＩＩＤエントリを有することから、標本共分散推定器のバイアスは小さい。別の実施形態において、チャネルｈｋにおける自由度が場合によってＭよりはるかに低い場合、標本共分散推定器（式９）のバイアスは、ある因子を明らかにし得ることになり、Ｇ推定型技術等の他の技術の使用によって、ｇｋを推定することができる。
【００４７】
[0046]Ｋ≦Ｑ２である場合のシナリオを考えた後、次は、Ｋ＞Ｑ２であり、Ｑ×Ｋ行列Ｄが行フルランクを有するものの、Ｑ未満のＫ個のユーザの微小サブセットのみが優勢なｇｋを有する場合のシナリオを考える。パイロットコードが設計されたユーザの数は、Ｑにより限定されないため、ユーザがあるセルから別のセルに移動する場合であっても、各ユーザには、永久に使用するコードを割り当て可能である。ｇｋの推定には、２つの方法がある。一実施形態においては、Ｋ≦Ｑ２のシナリオの場合、（式１３）となるまで上述の複数の手法に従えば、標準的なＱＰソルバによって問題を容易に解くことができる。別の実施形態においては、Ｋ個すべてのユーザのチャネル利得を含むチャネル行列が疎行列である（Ｑ未満のＫ個のユーザの微小サブセットのみが優勢なｇｋを有することから、ベクトルｇが疎である）ため、「圧縮センシング」型の定式化を利用可能である（圧縮センシングに関する詳細については、Ｂａｊｗａほかによる「Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ  ｃｈａｎｎｅｌ  ｓｅｎｓｉｎｇ：  Ａ  ｎｅｗ  ａｐｐｒｏａｃｈ  ｔｏ  ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ  ｓｐａｒｓｅ  ｍｕｌｔｉｐａｔｈ  ｃｈａｎｎｅｌｓ」、Ｐｒｏｃ．  ｏｆ  ｔｈｅ  ＩＥＥＥ，ｖｏｌ．９８，ｎｏ．６，ｐｐ．１０５８−１０７６，２０１０年６月、及びＡｏほかによる「Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ  Ｓｅｎｓｉｎｇ−ｂａｓｅｄ  Ｐｉｌｏｔ  Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｒｅｕｓｅ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  ＵＥｓ  ｉｎ  ｍｍＷａｖｅ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」、Ｐｒｏｃ．  ｏｆ  ２０１６  ＩＥＥＥ  ＩＣＣ，クアラルンプール、マレーシア、２０１６年５月を参照）。
【００４８】
[0047]結果として、（式１０）から始まり、ｒｓ＝Ｄｇ＋ｚのｒｓを
【数５２】
2019012993.tif 000054
（ここで、
【数５３】
2019012993.tif 000055
）で置き換えると、
【数５４】
2019012993.tif 000056
となり、以下の圧縮センシング問題を解くことによって、ｇが求められる。
【数５５】
2019012993.tif 000057
ここで、
【数５６】
2019012993.tif 000058
はそれぞれ、１ノルム及び無限ノルムを表し、εは、誤り制御のために選定可能なシステムパラメータである。
【００４９】
[0048]推定値
【数５７】
2019012993.tif 000059
が（式１３）又は（式１５）を解くことによって求められたら、基地局は、ｈｋの推定値を求める方向に進む。この説明は、基地局がすべてのセル外ユーザチャネルを推定する一般形態を開示するものである。ただし、一実施形態において、基地局は、推定値
【数５８】
2019012993.tif 000060
を無視できないユーザｋのみのチャネルｈｋを推定する。一般的に、これは、セル外ユーザの微小サブセットにのみ当てはまることになる。
【００５０】
[0049]まず、既知のｇで（式５）のＹに基づいて、ｈｋを推定する問題を考える。この問題の解は、よく知られている。これは、加算性白色ガウス雑音における線形関数の観測によって信号を推定する標準的な問題の特殊な場合である。完全を期すため、推定器を次に書き直す。まず、
【数５９】
2019012993.tif 000061
とすれば、推定問題は、Ｙ＝ＡＨ＋Ｗの観測によるＨの推定として再構成可能である。
【数６０】
2019012993.tif 000062
であることから、ＨのＭＭＳＥ推定は、以下で与えられる。
【数６１】
2019012993.tif 000063
ｇｋ（ひいては、Ｇ）が未知であることを所与として、基地局は代わりに、（式１３）又は（式１５）を解くことによって求められるｇｋの推定値を使用する。具体的に、基地局は、以下のＨの推定値を求める。
【数６２】
2019012993.tif 000064
ここで、
【数６３】
2019012993.tif 000065
は、
【数６４】
2019012993.tif 000066
で与えられ、
【数６５】
2019012993.tif 000067
は、（式１３）の解により与えられる。なお、
【数６６】
2019012993.tif 000068
である。上述の通り、
【数６７】
2019012993.tif 000069
（有意な
【数６８】
2019012993.tif 000070
の値に対応）の行のみが、基地局によって実際に演算されることになる。
【００５１】
[0050]実施形態は準静的チャネルを前提とした開示に焦点を当てているが、これらの技術は原理上、すべてのユーザがアップリンクにおいて広帯域パイロットを送信する一般的な設定にも拡張可能であり、チャネルの疎性を前提として（ＡｏＡ、ＡｏＤ、マルチパス拡散）、ユーザが検出された後、それぞれのチャネルが推定される。このようなオンザフライ大規模チャネル推定は、ミリ波シナリオに適しているのが理想的であり、ユーザチャネルは、はるかに高速で相関性を失う。次に、ＲＢ上の周波数選択−時間非選択ユーザチャネルに対する本項の技術の拡張を説明する。
【００５２】
線形時不変（ＬＴＩ）チャネルの場合のＯＦＤＭ上の実施形態
[0051]本項では、ＵＬにおいて一組のＫ個のスケジューリングユーザによりブロードキャストされたＵＬパイロットに基づく所与の基地局でのチャネル推定の問題を考える。一実施形態においては、これらＫ個のすべてのユーザがアクティブであり、基地局ｊの近傍であることが把握されており、ＯＦＤＭ型の伝送が用いられるとともに、ＲＢに広がる（ひいては、ＵＬトレーニング及びデータ伝送に用いられる）一組のＴ個のＯＦＤＭシンボル上で、アクティブユーザＫと基地局ｊとの間のチャンネルが時不変である。特に、時間−周波数要素［ｔ，ｆ］におけるユーザｋと基地局のｍ番目のアンテナとの間のチャネルは、以下で与えられる。
【数６９】
2019012993.tif 000071
ここで、ｈｋ，ｎ（ｍ）は、基地局のｍ番目のアンテナにおけるＮ個のマルチパスのうちのｎ番目のチャネルインパルスである。また、ｈｋ，ｎ（ｍ）がｋ、ｎ、ｍに関して独立しており、未知のρｋ，ｎについて
【数７０】
2019012993.tif 000072
であるものと仮定する。また、
【数７１】
2019012993.tif 000073
とする。Ｋ個のユーザは、
【数７２】
2019012993.tif 000074
及び
【数７３】
2019012993.tif 000075
のすべての［ｔ，ｆ］要素を介してＵＬパイロットを送信する。ユーザｋにより［ｔ，ｆ］上で送信されるスカラー（複素数）パイロットは、ａｋ［ｔ，ｆ］により示される。したがって、基地局のｍ番目のアンテナは、
【数７４】
2019012993.tif 000076
を受信する。大規模アレイについて平均すると、
【数７５】
2019012993.tif 000077
という正確な推定値となる。これは、すべての
【数７６】
2019012993.tif 000078
及び
【数７７】
2019012993.tif 000079
についてである。
したがって、推定値は、
【数７８】
2019012993.tif 000080
で与えられる。これは、すべての
【数７９】
2019012993.tif 000081
及び
【数８０】
2019012993.tif 000082
についてである。ここで、
【数８１】
2019012993.tif 000083
は基地局の観察により既知であるが、
【数８２】
2019012993.tif 000084
（ひいては、ｇｋ）は未知である。ユーザｋのマルチパスチャネルがＮ個のタップ（遅延及び大きさが未知）を有することから、合計Ｔ２Ｆ２個の式及び２ＮＫ個の未知数が存在する。
【００５３】
[0052]一実施形態においては、近接検出が用いられる。すなわち、有意なｇｋレベルによってユーザサブセットが識別される。ｆ１＝ｆ２＝ｆの場合、（式２３）の評価によって、
【数８３】
2019012993.tif 000085
となるが、これは、如何なる
【数８４】
2019012993.tif 000086
及び
【数８５】
2019012993.tif 000087
についても有効である。なお、Ｋ個の未知数を含む（式８）の形態で一組のＴ２Ｆ個の観測結果（式２４）を書き直した後、（式８）に基づく上記ｇｋの推定に関するすべての解析及び記述を完遂する。例えば、ａｋ［ｔ，ｆ］集合を適正に設計することにより、Ｔ２Ｆ≧Ｋを前提として、（式２４）からｇｋを回収可能である。この機構は、非近接ユーザを「除去」した後、残りのユーザサブセット上でチャネル推定を実行するのにも使用可能である。Ｔ２Ｆ＜Ｋの場合は、Ｗ．Ｕ．Ｂａｊｗａ、Ｊ．Ｈａｕｐｔ、Ａ．Ｍ．Ｓａｙｅｅｄ、及びＲ．Ｎｏｗａｋによる「Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ  ｃｈａｎｎｅｌ  ｓｅｎｓｉｎｇ：  Ａ  ｎｅｗ  ａｐｐｒｏａｃｈ  ｔｏ  ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ  ｓｐａｒｓｅ  ｍｕｌｔｉｐａｔｈ  ｃｈａｎｎｅｌｓ」、Ｐｒｏｃ．  ｏｆ  ｔｈｅ  ＩＥＥＥ，ｖｏｌ．９８，ｎｏ．６，ｐｐ．１０５８−１０７６、２０１０年６月、に記載の通り、ミリ波チャネル上で（式１５）に基づいて、（チャネルタップ疎性を利用した）圧縮センシング型のチャネル推定を使用可能である。一実施形態においては、Ｄａｖｉｄ  Ｔｓｅ、Ｐｒａｍｏｄ  Ｖｉｓｗａｎａｔｈにより「Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ｏｆ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ」、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ，２００５年、に記載されているような各ユーザのチャネルの「仮想」又は正準表現を機構が利用可能である。ここで、Ｎはマルチパス長、ωｋ，ｎ＝−２πｎ／Ｎｃ、及びＮｃはＯＦＤＭシステムにおけるトーン数である（重要な選択肢としては当然のことながら、Ｆ＝Ｎｃがある）。なお、この段階では、如何なる疎チャネル再構成アルゴリズムも適用可能である。
【００５４】
[0053]一実施形態において、ｔ１＝ｔ２＝ｔの場合は、（式２３）の評価によって、
【数８６】
2019012993.tif 000088
となるが、これは、如何なる
【数８７】
2019012993.tif 000089
及び
【数８８】
2019012993.tif 000090
についても有効である。なお、（式８）の形態で一組のＴＦ２個の観測結果（式２５）を書き直すことは、２ＮＫ個の未知数
【数８９】
2019012993.tif 000091
と関連付けられ、同じｎについての各対は、結合されて１つの項になる。
【数９０】
2019012993.tif 000092
したがって、観測結果
【数９１】
2019012993.tif 000093
（
【数９２】
2019012993.tif 000094
における観測）を収集し、
【数９３】
2019012993.tif 000095
を置き換えることによって、（式２５）は、ρｋ，ｎと線形な小型の行列形式へとさらに書き直すことができる。
【数９４】
2019012993.tif 000096
ここで、
【数９５】
2019012993.tif 000097
である。したがって、
【数９６】
2019012993.tif 000098
となり、ここで、
【数９７】
2019012993.tif 000099
【数９８】
2019012993.tif 000100
【数９９】
2019012993.tif 000101
である。（式１０）と同様に、集合｛１，２，・・・，Ｆ｝の考え得るすべてのエントリからｆ１，ｆ２を選定することによって、（式２７）についても、以下のようなより小型の行列形式で書くことができる。具体的には、
【数１００】
2019012993.tif 000102
とする。ここで、Ｒｙ［ｔ］は、ｍ行ｎ列エントリが
【数１０１】
2019012993.tif 000103
で与えられるＦ×Ｆ行列であり、その後、
【数１０２】
2019012993.tif 000104
を定義する。そして、（式２６）は、以下の等価形態で再表記される。
【数１０３】
2019012993.tif 000105
ここで、Ｄ［ｔ］はＦ２×ＮＫ行列であり、そのＬ番目の行は
【数１０４】
2019012993.tif 000106
で与えられ、対応する下付きの変数ｍ及びｎは「Ｌ＝（ｎ−１）Ｆ＋ｍ」という式によって決まり得る。（式３０）がＮＫ個の未知数を含むＦ２個の一次方程式を有することから、上掲の手法の直接適用によって、それぞれＮ個のマルチパスを有するＫ個すべてのユーザのマルチパスチャネルインパルスｇを見出すことができる。
【００５５】
データ伝送の関連する実施形態
[0054]一組の実施形態において、無線通信システムは、相反性に基づくチャネル状態情報（ＣＳＩ）取得を伴うＴＤＤ動作を用いて動作するが、これによれば、各基地局は、そのアンテナアレイとアクティブユーザとの間の所与のスロット内でユーザが送信したＵＬパイロットに基づいて、所与のスロット上でＤＬチャネルを学習する。各スロットにおいては、Ｑ個のパイロット範囲がＵＬパイロットに配分される。一実施形態において、Ｑ個のパイロット範囲は、スロットのＱ個の時間−周波数ＲＥに対応する。一実施形態においては、セルｊのＫｊ個のアクティブユーザについて、Ｑ個のパイロット範囲それぞれがＱ個のパイロットＲＥ上のコードと考えられ、Ｑ個のパイロットコードが互いに直交する。一実施形態において、これらのＲＥは、ＤＬデータ伝送に用いられるＯＦＤＭ  ＲＥに先行するＯＦＤＭシンボルの要素である。一実施形態において、ＵＬパイロットに配分されたＯＦＤＭシンボルの直後の１つ又は複数のＯＦＤＭシンボル上の時間−周波数要素は、基地局処理専用である（また、ＵＬ（パイロット）伝送からＤＬデータ伝送へとシステムを遷移させ得る）。これらは、基地局が受信したパイロット伝送を処理し、後続のスロットのその他のＲＥ上で送信されるプリコーディングＤＬデータ信号を構成するのに必要な演算時間を与える。
【００５６】
[0055]一実施形態においては、セル外ユーザのチャネル推定値の使用により、セル内ユーザの伝送信号を設計して、セル外ユーザサブセットに対する干渉を積極的に軽減する。一実施形態において、サブセットは、セル外ユーザの大規模推定値に基づいて決まる。一実施形態において、サブセットは、大規模チャネル利得が特定の閾値を超えるセル外ユーザとして決まる。このような一例において、基地局伝送によるセル外ユーザへの干渉は、ユーザ端末におけるダウンリンクの受信（干渉信号）電力レベルが雑音レベルを超える一定量のｄＢ（例えば、３ｄＢ）内である場合、受け入れ可能と考えらえる。これは、ＢＳにおける送信電力と併せてこの値を用いることにより、大規模ユーザチャネル利得に関する閾値となり、さらには、最大受信アップリンクパイロット信号レベルに関する閾値となり得る。一実施形態において、サブセットは、大規模チャネル利得が最大の一組のセル外ユーザに対応する。
【００５７】
[0056]図２は、一組のセル外ユーザに対する干渉を抑制する手順を示している。図２を参照して、中央制御装置００１が基地局１０１、２０１等に対して通信可能に接続されている。一実施形態においては、各ユーザのパイロットシーケンスがＱ個の範囲に広がっており、各基地局がＫ個のユーザ（Ｋ＜Ｑ）に対して同時にサービス提供する。各基地局はまず、大規模チャネル利得を推定した後、近隣ユーザのインデックスを識別することができる。次に、基地局は、有意に非ゼロの大規模チャネル利得を有する近隣ユーザの小規模チャネル係数を推定する。一実施形態において、有意に非ゼロの大規模チャネル利得は、所定の閾値よりも大きいものであり、この所定の閾値は、例えば直前の段落の閾値又は大規模推定値を最大の大規模推定値で除算したもの（当然、この比は１以下）である。最後に、データ伝送の段階において、基地局は、近隣セル外ユーザのチャネルのゼロフォーシングが可能である。例えば、パイロットａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ７が割り当てられたユーザを基地局１０１が識別した後、パイロットａ５、ａ７が割り当てられた識別ユーザは、基地局１０１のセル外ユーザである。
【００５８】
[0057]図３は、有意に非ゼロの大規模チャネル利得を有するセル外ユーザに対する干渉を抑制するプロセスの一実施形態のデータフロー図である。図３を参照して、中央制御装置は、基地局１０１及び２０１に対するパイロットコード割り当て（００１）を提供する。すなわち、基地局１０１及び２０１を含むセル内のＵＥが使用するパイロットコードは、両基地局１０１及び２０１に提供される。図３においては、ＵＥ１、２、３、及び４が基地局１０１と関連付けられる一方、ＵＥ５、６、７、及び８が基地局２０１と関連付けられている。一実施形態においては、基地局１０１及び２０１を含むセルでの動作が同期（００２）した後、ＵＬパイロット伝送が生じて（００３）、ＵＥ１、２、３、及び４が基地局１０１のパイロットを送信するため、基地局２０１に対する干渉（干渉信号として示す）が生じる。同時に、ＵＥ５、６、７、及び８が基地局２０１のパイロットを送信するため、基地局１０１に対する干渉（干渉信号として示す）が生じる。
【００５９】
[0058]パイロット伝送に応答して、基地局１０１及び２０１は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれら３つの組み合わせを含み得る処理論理を用いて、上述の同じ動作を実行する。より具体的には、基地局１０１は、パイロット伝送を受信し（処理ブロック１０２）、チャネル共分散行列を推定し（処理ブロック１０３）、すべての近隣ＵＥの大規模利得を抽出し（処理ブロック１０４）、十分に近い近隣ＵＥのコードインデックスを決定する（処理ブロック１０５）。例えば、一実施形態においては、図２に基づいて、ＵＥ１、２、３、４、５、及び７が最も近い。この情報を用いて、基地局１０１は、セル外の近隣ＵＥが使用するコードを決定する（処理ブロック１０６）。本例においては、ＵＥ５及び７である。基地局１０１は、一組の近隣ＵＥすなわち本例のＵＥ１、２、３、４、５、及び７のチャネルのチャネル推定値を生成する（処理ブロック１０７）。チャネル推定値が生成されたら、基地局１０１は、近隣セル外ユーザ（すなわち、本例のＵＥ５及び７）に対するゼロフォーシングを実行して干渉を抑制し（処理ブロック１０８）、セル内ＵＥ（すなわち、本例のＵＥ１、２、３、及び４）に対するマルチユーザビームフォーミングを実行する（処理ブロック１０９）。
【００６０】
[0059]同様且つ同時に、基地局２０１は、同じ一組の動作を実行している。すなわち、基地局２０１は、パイロット伝送を受信し（処理ブロック２０２）、チャネル共分散行列を推定し（処理ブロック２０３）、すべての近隣ＵＥの大規模利得を抽出し（処理ブロック２０４）、十分に近い近隣ＵＥのコードインデックスを決定する（処理ブロック２０５）。例えば、一実施形態においては、図２に基づいて、ＵＥ５、６、７、８、１、及び３が最も近い。この情報を用いて、基地局２０１は、セル外の近隣ＵＥが使用するコードを決定する（処理ブロック２０６）。本例においては、ＵＥ１及び３である。基地局２０１は、一組のＵＥすなわち本例のＵＥ５、６、７、８、１、及び３のチャネルのチャネル推定値を生成する（処理ブロック２０７）。チャネル推定値が生成されたら、基地局２０１は、近隣セル外ユーザ（すなわち、本例のＵＥ１及び３）に対するゼロフォーシングを実行して干渉を抑制し（処理ブロック２０８）、セル内ＵＥ（すなわち、本例のＵＥ５、６、７、及び８）に対するマルチユーザビームフォーミングを実行する（処理ブロック２０９）。
【００６１】
[0060]近隣セル外ユーザに対する干渉抑制のほか、本明細書に記載の技術のセルラーネットワークにおける複数の適用が存在する。一実施形態において、図４は、大規模チャネル利得の推定後のユーザ関連付けを示す。具体的には、基地局は、有意に非ゼロの大規模チャネル利得を有する一組のユーザインデックスを収集した後、一組による基地局のサービス範囲内のユーザと関連付けられる。一実施形態において、図５は、Ｋ個のユーザが存在し、各ユーザが確率ｐで基地局にアクセスするランダムアクセスネットワークを示している。そして、本明細書に記載の技術は、Ｋ≦Ｑ２及びＫｐ≦Ｑである限り、直接適用可能である。
【００６２】
[0061]図６は、基地局の一実施形態のブロック図である。図６を参照して、基地局６００は、ＭＩＭＯ無線伝送用の標準モジュールを具備する。基地局６００の送信プロセッサ６１５は、１つ又は複数のＵＴ用のデータをデータ源６１０から受信し、ＵＴごとにデータを処理して、データシンボルをすべてのＵＴに提供する。また、送信プロセッサ６１５は、制御装置／プロセッサ６７０から制御情報を受信して処理するとともに、制御シンボルを提供する。また、プロセッサ６７０は、１つ又は複数の基準信号の基準シンボルを生成する。送信（ＴＸ）ＭＩＭＯプロセッサ６２０は、各ＵＴのほか、同じ基地局６００に配置されたアンテナ又は他の基地局、リモート無線ヘッド（ＲＲＨ）等の他の無線エンティティへの基準信号のデータシンボル、制御シンボル、及び／又は基準シンボルに関するプリコーディングを実行する。
【００６３】
[0062]送信ＭＩＭＯプロセッサ６２０は、並列出力シンボルのストリームを変調器（ＭＯＤ）６３０ａ〜６３０ｔに提供する。各変調器６３０は、出力サンプルストリームに対するさらなる処理（例えば、アナログ変換、増幅、フィルタリング、及びアップコンバート）によって、ダウンリンク信号を得る。変調器６３０ａ〜６３０ｔからのダウンリンク信号はそれぞれ、アンテナ６３５ａ〜６３５ｔを介して送信される。
【００６４】
[0063]基地局６００において、様々なＵＴからのアップリンク信号或いは同じ基地局６００又は異なる基地局若しくは他の無線エンティティに配置された他のアンテナによるアップリンク信号は、アンテナ６３５ａ〜６３５ｔにより受信され、復調器（ＤＥＭＯＤ）６３０ａ〜６３０ｔにより復調される。復調信号は、ＭＩＭＯ検出器６４０により検出され、受信プロセッサ６４５によりさらに処理されて、ＵＴ及び他の無線エンティティにより送信される復号化データ及び制御情報が得られる。受信プロセッサ６４５は、ＭＩＭＯ検出器６４０からの検出信号を受信して、復号化データをデータシンク６５０に提供するとともに、制御情報を制御装置／プロセッサ６７０に提供する。また、ＤＥＭＯＤ６３０ａ〜６３０ｔにより出力された復調信号は、チャネルプロセッサ６８０に提供され、アップリンクチャネルが推定されて制御装置／プロセッサ６７０に提供される。
【００６５】
[0064]一実施形態において、基地局６００は、校正プロセッサ６８５も具備する。校正プロセッサ６８５は、制御装置／プロセッサ６７０と制御情報を交換する。一実施形態において、校正プロセッサ６８５は、校正値を計算するが、これは、アップリンク（ＵＬ）チャネル推定値と併せて制御装置／プロセッサ６７０で使用されることにより、ダウンリンクチャネル推定を構成するようになっていてもよく、これが送信ＭＩＭＯプロセッサ６２０に提供されてプリコーディングが行われる。一実施形態において、校正プロセッサ６８５での処理には、校正のシグナリング及びデータ収集の両面を含むが、これらは、収集データ、場合によっては追加パラメータに基づく。
【００６６】
[0065]一実施形態において、基地局６００は、スケジューラ６１６も具備する。スケジューラ６１６は、送信プロセッサ６１５とスケジューリング情報を交換する。この情報に従って、送信プロセッサ６１５は、スケジューリングユーザのデータをデータ源６１０に要求する。また、スケジューラ６１６は、どのアップリンクチャネル推定値がどのユーザに属するかの情報をチャネルプロセッサ６８０に提供する。スケジューラ６１６は、図６の制御装置等の１つ又は複数の制御装置により提供された情報を処理する。１つ又は複数の制御装置により提供された情報には、アクティビティ割合、様々なスケジューリング制約、再利用制約を含む。スケジューラ６１６は、リソース分割（配分）ユニット６７５から入力を得る。リソース分割ユニット６７５は、基地局局所許可ポリシーユニット６９０からの入力として、基地局に現在関連付けられているＵＴの一覧、及び場合により、ＵＴ固有のサービス区別を示す情報を得る。次に、リソース分割ユニット６７５は、基地局と関連付けられた各ＵＴに提供されるアクティビティ割合を決定する。一実施形態において、この決定は、基地局の事業者により選定されたフェアネス目的に従って実行される。
【００６７】
[0066]一実施形態において、基地局の局所許可ポリシーを決定する基地局局所許可ポリシーユニット６９０は、本明細書に開示の通りである。
【００６８】
[0067]一実施形態において、図３のアップリンク動作は、ＵＬ信号を受信するアンテナ６３５ａ〜６３５ｔ及びＤＥＭＯＤ６３０ａ〜６３０ｔ、本明細書に示す方法に従ってチャネル推定を実行するチャネルプロセッサ６８０により実行される。図３のダウンリンク動作は、データ源６１０、送信プロセッサ６１５、送信ＭＩＭＯプロセッサ６２０、アンテナ６３５ａ〜６３５ｔ、ＤＥＭＯＤ６３０ａ〜６３０ｔにより実行され、ＤＬ信号を送信する。また、チャネルプロセッサ６８０、制御装置／プロセッサ６７０、校正プロセッサ６８５等の他の何らかのブロックの使用により、本明細書に記載の方法の一部として標準的な手順を実行する。
【００６９】
[0068]本明細書に記載の例示的な実施形態が多数存在する。
【００７０】
[0069]実施例１は、セルラーシステムにおけるデータ伝送の方法であって、アップリンクパイロット伝送用に配分されたスロットの無線リソース要素を介して複数のユーザ装置（ＵＥ）により各スロットにおいて行われたアップリンクパイロット信号の伝送を受信するステップであり、少なくとも１つの基地局の近傍のＵＥの数が、上記スロットにおいてアップリンクパイロット伝送用に配分された無線リソース要素の数を超える、ステップと、基地局に対する複数の近隣ＵＥの大規模無線チャネル伝搬強度を推定するステップと、各基地局アンテナと、複数の近隣ＵＥのＵＥサブセットの一部ではない、複数の近隣ＵＥ中のＵＥよりも強い基地局に対する大規模無線チャネル伝搬強度を有する複数の近隣ＵＥのＵＥサブセットの各ＵＥとの間の無線伝搬チャネル係数を推定するステップと、複数の近隣ＵＥの一部である１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥに対する干渉の抑制を含むマルチユーザビームフォーミングによりセル内ＵＥに送信するステップと、を含む方法である。
【００７１】
[0070]実施例２は、実施例１のセルラーシステムにおけるデータ伝送の方法であり、任意選択として、１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥに対する干渉の抑制が、１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥのゼロフォーシングを含んでいてもよい。
【００７２】
[0071]実施例３は、実施例１のセルラーシステムにおけるデータ伝送の方法であり、任意選択として、受信したアップリンクパイロット信号の伝送に基づいて、受信信号ベクトルのチャネル共分散行列を推定するステップを含んでいてもよい。
【００７３】
[0072]実施例４は、実施例１のセルラーシステムにおけるデータ伝送の方法であり、任意選択として、ＵＥサブセットのＵＥのパイロットコードインデックスを決定するステップを含んでいてもよい。
【００７４】
[0073]実施例５は、実施例４のセルラーシステムにおけるデータ伝送の方法であり、任意選択として、ＵＥサブセットのセル外ＵＥのパイロットコードインデックスのサブセットを決定するステップであり、基地局が、パイロットコードインデックスのサブセットを用いて、基地局が干渉を抑制する複数の近隣ＵＥの一部である１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥを選択するように動作する、ステップを含んでいてもよい。
【００７５】
[0074]実施例６は、実施例１のセルラーシステムにおけるデータ伝送の方法であり、任意選択として、一組のパイロット信号を、パイロット伝送のためにスケジューリングされたユーザの各々に配分するステップを含んでいてもよい。
【００７６】
[0075]実施例７は、実施例１のセルラーシステムにおけるデータ伝送の方法であり、任意選択として、配分したパイロット信号が、少なくとも１つの基地局の近傍の各スケジューリングされたユーザに配分された固有のパイロットコードを含んでいてもよい。
【００７７】
[0076]実施例８は、実施例１のセルラーシステムにおけるデータ伝送の方法であり、任意選択として、アップリンクパイロット伝送のために各スロットにおいて一組の無線リソース要素を配分するステップを含んでいてもよい。
【００７８】
[0077]実施例９は、実施例１のセルラーシステムにおけるデータ伝送の方法であり、任意選択として、複数の近隣ＵＥのＵＥサブセットのチャネルを推定するステップが、基地局の近傍の各スケジューリングされたユーザ間の無線チャネル伝搬のマルチパス成分の強度を推定することを含んでいてもよい。
【００７９】
[0078]実施例１０は、基地局で実行された場合に、セルラーシステムにおけるデータ伝送の方法であって、アップリンクパイロット伝送用に配分されたスロットの無線リソース要素を介して多くのＵＥにより各スロットにおいて行われたアップリンクパイロット信号の伝送を受信するステップであり、少なくとも１つの基地局の近傍のＵＥの数が、上記スロットにおいてアップリンクパイロット伝送用に配分された無線リソース要素の数を超える、ステップと、基地局に対する複数の近隣ＵＥの大規模無線チャネル伝搬強度を推定するステップと、各基地局アンテナと、複数の近隣ＵＥのＵＥサブセットの一部ではない、複数の近隣ＵＥ中のＵＥよりも強い基地局に対する大規模無線チャネル伝搬強度を有する複数の近隣ＵＥのＵＥサブセットの各ＵＥとの間の無線伝搬チャネル係数を推定するステップと、複数の近隣ＵＥの一部である１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥに対する干渉の抑制を含むマルチユーザビームフォーミングによりセル内ＵＥに送信するステップと、を含む方法を基地局に実行させる命令を記憶した非一時的コンピュータ可読記憶媒体である。
【００８０】
[0079]実施例１１は、実施例１０のコンピュータ可読記憶媒体であり、任意選択として、１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥに対する干渉の抑制が、１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥのゼロフォーシングを含んでいてもよい。
【００８１】
[0080]実施例１２は、実施例１０のコンピュータ可読記憶媒体であり、任意選択として、基地局における受信したアップリンクパイロット信号の伝送に基づいて、受信信号ベクトルのチャネル共分散行列を推定するステップを含んでいてもよい。
【００８２】
[0081]実施例１３は、実施例１０のコンピュータ可読記憶媒体であり、任意選択として、ＵＥサブセットのＵＥのパイロットコードインデックスを決定するステップを含んでいてもよい。
【００８３】
[0082]実施例１４は、実施例１３のコンピュータ可読記憶媒体であり、任意選択として、ＵＥサブセットのセル外ＵＥのパイロットコードインデックスのサブセットを決定するステップであり、基地局が、パイロットコードインデックスのサブセットを用いて、基地局が干渉を抑制する複数の近隣ＵＥの一部である１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥを選択するように動作する、ステップを含んでいてもよい。
【００８４】
[0083]実施例１５は、実施例１０のコンピュータ可読記憶媒体であり、任意選択として、基地局によって、少なくとも１つの基地局の近傍の各スケジューリングされたユーザに配分された固有のパイロットコードを配分するステップを含んでいてもよい。
【００８５】
[0084]実施例１６は、アップリンクパイロット伝送用に配分されたスロットの無線リソース要素を介して複数のＵＥにより各スロットにおいて行われたアップリンクパイロット信号の伝送を受信するように動作可能な複数のアンテナであり、少なくとも１つの基地局の近傍のＵＥの数が、上記スロットにおいてアップリンクパイロット伝送用に配分された無線リソース要素の数を超える、複数のアンテナと、複数のアンテナに結合された送信機／受信機論理と、送信機／受信機論理に結合され、基地局に対する複数の近隣ＵＥの大規模無線チャネル伝搬強度を推定し、各基地局アンテナと、複数の近隣ＵＥのＵＥサブセットの一部ではない、複数の近隣ＵＥ中のＵＥよりも強い基地局に対する大規模無線チャネル伝搬強度を有する複数の近隣ＵＥのＵＥサブセットの各ＵＥとの間の無線伝搬チャネル係数を推定し、複数の近隣ＵＥの一部である１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥに対する干渉の抑制を含むマルチユーザビームフォーミングによりセル内ＵＥに送信するように動作可能なプロセッサと、を備えた、基地局である。
【００８６】
[0085]実施例１７は、実施例１６の基地局であり、任意選択として、基地局が、１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥのゼロフォーシングによって、１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥに対する干渉を抑制するように動作可能であってもよい。
【００８７】
[0086]実施例１８は、実施例１６の基地局であり、任意選択として、プロセッサが、基地局における受信したアップリンクパイロット信号の伝送に基づいて、受信信号ベクトルのチャネル共分散行列を推定するように動作可能であってもよい。
【００８８】
[0087]実施例１９は、実施例１６の基地局であり、任意選択として、プロセッサが、ＵＥサブセットのＵＥのパイロットコードインデックスを決定するように動作可能であってもよい。
【００８９】
[0088]実施例２０は、実施例１９の基地局であり、任意選択として、プロセッサが、ＵＥサブセットのセル外ＵＥのパイロットコードインデックスのサブセットを決定するように動作可能であり、基地局が、パイロットコードインデックスのサブセットを用いて、基地局が干渉を抑制する複数の近隣ＵＥの一部である１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥを選択するように動作可能であってもよい。
【００９０】
[0089]実施例２１は、実施例１６の基地局であり、任意選択として、プロセッサが、少なくとも１つの基地局の近傍の各スケジューリングされたユーザに配分された固有のパイロットコードを割り当てるように動作可能であってもよい。
【００９１】
[0090]実施例２２は、セル内の基地局と、第１の群が基地局のセル内にあり、第２の群が基地局のセル外にある複数のＵＥと、を備え、基地局が、セル外の近隣ＵＥにより送信されたパイロットを検出するように動作可能であり、それぞれのチャネルを学習し、セル外の近隣ＵＥのうちの１つ又は複数に対する干渉を抑制する、無線通信システムである。
【００９２】
[0091]実施例２３は、実施例２２の無線通信システムであり、任意選択として、基地局が、少なくとも１つのセル外の近隣ＵＥに対する干渉のゼロフォーシングによって干渉を抑制するようにしてもよい。
【００９３】
[0092]実施例２４は、実施例２２の無線通信システムであり、任意選択として、基地局が、セル外ＵＥのＵＥパイロットコードを記憶するメモリを備え、セル外ＵＥパイロットコードを用いて、セル外の近隣ＵＥを識別するように動作可能であってもよい。
【００９４】
[0093]実施例２５は、実施例２２の無線通信システムであり、任意選択として、基地局が、アップリンクパイロット伝送用に配分されたスロットの無線リソース要素を介して複数のＵＥにより各スロットにおいて行われたアップリンクパイロット信号の伝送を受信するように動作可能な複数のアンテナであり、少なくとも１つの基地局の近傍のＵＥの数が、上記スロットにおいてアップリンクパイロット伝送用に配分された無線リソース要素の数を超える、複数のアンテナと、複数のアンテナに結合された送信機／受信機論理と、送信機／受信機論理に結合され、複数の近隣ＵＥの大規模チャネル利得を推定し、複数の近隣ＵＥのＵＥサブセットの一部ではない、複数の近隣ＵＥ中のＵＥよりも強い大規模チャネル利得を有する複数の近隣ＵＥのＵＥサブセットのチャネルを推定し、複数の近隣ＵＥの一部である１つ又は複数のセル外の近隣ＵＥに対する干渉の抑制を含むマルチユーザビームフォーミングによりセル内ＵＥに送信するように動作可能なプロセッサと、を備えていてもよい。
【００９５】
[0094]本明細書においては、本技術の実施形態に係る方法及びシステムのフローチャートの図解並びに／又はコンピュータプログラム製品としても実装可能な手順、アルゴリズム、ステップ、動作、数式等の計算表現を参照して、本技術の実施形態を説明する場合がある。この点、フローチャートの各ブロック又はステップ及びフローチャートのブロック（及び／又はステップ）の組み合わせのほか、如何なる手順、アルゴリズム、ステップ、動作、数式等の計算表現であっても、ハードウェア、ファームウェア、並びに／又は１つ若しくは複数のコンピュータプログラム命令がコンピュータ可読プログラムコードに具現化されたソフトウェア等の様々な手段によって実装可能である。当然のことながら、このような任意のコンピュータプログラム命令は、１つ又は複数のコンピュータプロセッサにより実行されるようになっていてもよく、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は機械を生み出す他のプログラマブル処理装置が挙げられるが、これらに限定されない。これにより、（１つ若しくは複数の）コンピュータプロセッサ又は他のプログラマブル処理装置で実行されるコンピュータプログラム命令は、（１つ又は複数の）特定の機能を実装する手段を生成するようにしてもよい。
【００９６】
[0095]以上から、本明細書に記載のフローチャートのブロック及び手順、アルゴリズム、ステップ、動作、数式等の計算表現は、（１つ又は複数の）特定機能を実行する手段の組み合わせ、（１つ又は複数の）特定機能を実行するステップの組み合わせ、及びコンピュータ可読プログラムコード論理手段に具現化されたコンピュータプログラム命令等、（１つ又は複数の）特定機能を実行するコンピュータプログラム命令に対応する。また、本明細書に記載のフローチャートの図解の各ブロックのほか、如何なる手順、アルゴリズム、ステップ、動作、数式等の計算表現であっても、（１つ又は複数の）特定機能を実行するハードウェアベースの専用コンピュータシステム又は専用ハードウェア及びコンピュータ可読プログラムコードの組み合わせにより実装可能であることが了解される。
【００９７】
[0096]さらに、コンピュータ可読プログラムコードに具現化されたようなこれらのコンピュータプログラム命令は、（１つ又は複数の）フローチャートの（１つ又は複数の）ブロックに特定の機能を実装する命令手段を含む製造品を生成するように、コンピュータプロセッサ等のプログラマブル処理装置を特定の様態で機能させ得る１つ又は複数のコンピュータ可読メモリ又はメモリデバイスに記憶されていてもよい。また、コンピュータプログラム命令は、コンピュータプロセッサ等のプログラマブル処理装置による実行によって、一連の動作ステップをコンピュータプロセッサ等のプログラマブル処理装置上で実行させ、コンピュータ実装プロセスを生成するようにしてもよく、これにより、コンピュータプロセッサ等のプログラマブル処理装置上で実行された命令は、（１つ又は複数の）フローチャートの（１つ又は複数の）ブロックに特定の機能、（１つ又は複数の）手順、（１つ又は複数の）アルゴリズム、（１つ又は複数の）ステップ、（１つ又は複数の）動作、（１つ又は複数の）数式等の（１つ又は複数の）計算表現を実装するステップを提供するようにしてもよい。
【００９８】
[0097]さらに、当然のことながら、本明細書に使用する用語「プログラミング」又は「プログラム実行可能」は、１つ又は複数のコンピュータプロセッサによる実行によって、本明細書に記載の１つ又は複数の機能を実行可能な１つ又は複数の命令を表す。これらの命令は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェア及びファームウェアの組み合わせに具現化可能である。これらの命令は、非一時的媒体のデバイスへのローカルな記憶又はサーバ等へのリモートな記憶も可能であるし、命令の全部又は一部のローカル及びリモートな記憶も可能である。リモートに記憶された命令は、ユーザ起点によるデバイスへのダウンロード（プッシュ）又は１つ若しくは複数の因子に基づく自動的なダウンロード（プッシュ）が可能である。
【００９９】
[0098]さらに、当然のことながら、本明細書に使用するプロセッサ、ハードウェアプロセッサ、コンピュータプロセッサ、中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）、及びコンピュータという用語は、同意語としての使用により、命令の実行並びに入出力インターフェース及び／若しくは周辺機器との通信が可能な機器を示す。また、プロセッサ、ハードウェアプロセッサ、コンピュータプロセッサ、ＣＰＵ、及びコンピュータという用語は、１つ又は複数の機器、シングルコア及びマルチコアデバイス、及びこれらの変形を包含することが意図される。
【０１００】
[0099]特許請求の範囲において、単数形の要素への言及は、明示的にそのような記述のない限り、「唯一それだけ」を意味するのではなく、「１つ又は複数」を意味するものである。当業者に既知の開示の実施形態の要素に対するすべての構造的及び機能的同等物は、本明細書にて明示的に援用するとともに、特許請求の範囲に含まれるものである。さらに、本開示中の如何なる要素、構成要素、又は方法ステップも、要素、構成要素、又は方法ステップが特許請求の範囲において明示的に列挙されているか否かに関わらず、一般向けに特化されたものではない。本明細書の如何なる請求要素も、「〜するための手段（ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ）」という表現での明示的な列挙がない限り、「ミーンズプラスファンクション（ｍｅａｎｓ  ｐｌｕｓ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）」要素として解釈されるべきではない。本明細書の如何なる請求要素も、「〜するためのステップ（ｓｔｅｐ  ｆｏｒ）」という表現での明示的な列挙がない限り、「ステッププラスファンクション（ｓｔｅｐ  ｐｌｕｓ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）」要素として解釈されるべきではない。
【０１０１】
[00100]その他任意の請求項のほか、（１人又は複数の）本出願人／（１人又は複数の）本発明者は、本明細書に記載の技術のありとあらゆる実施形態のほか、本明細書に記載の任意の実施形態の任意の態様、構成要素、又は要素、及び本明細書に記載の任意の実施形態の態様、構成要素、又は要素の任意の組み合わせを請求する。
【０１０２】
[00101]当然のことながら、上記説明を読めば、本発明の多くの変更及び改良が当業者には明らかとなろうが、一例として図示及び記載の如何なる特定の実施形態も、何ら限定的とは考えられないものであることが了解されるものとする。したがって、種々実施形態の詳細に対する言及は、本発明に不可欠と考えられる特徴のみを列挙した特許請求の範囲の限定を意図したものではない。
【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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【外国語明細書】
2019012993000001.pdf