(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の送信機・受信機ペアの近傍の、第２の送信機・受信機ペアを選択するステップであって、前記第１の送信機・受信機ペアは第１のセル内にあり、前記第２の送信機・受信機ペアは前記第１のセル内になく、該第１の送信機・受信機ペア及び該第２の送信機・受信機ペアが第１のグループを形成する、選択するステップと、
前記第１の送信機・受信機ペアと前記第２の送信機・受信機ペアとの間の一方向の信号によって引き起こされる干渉を打ち消すステップと、
前記一方向の信号によって引き起こされる前記干渉を打ち消したことに応じて、前記第１の送信機・受信機ペアと前記第２の送信機・受信機ペアとの間のチャネル行列によって定義されたチャネルの第１の部分空間で前記第１の送信機・受信機ペアにより受信されるように、前記第２の送信機・受信機ペアにより送信される信号のビームフォーミング・ベクトルをアライメントするステップであって、前記チャネルの第２の部分空間は前記第２の送信機・受信機ペアにより送信される前記信号がない、アライメントするステップと、
前記第１のグループ及び第２のグループのメンバである少なくとも１つの送信機・受信機ペアに関連する少なくとも１つのビームフォーミング・ベクトルと関係のある送信機・受信機ペアの該第２のグループの信号のビームフォーミング・ベクトルをアライメントするステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記干渉を打ち消すステップが、
第１の受信機では前記第１の送信機・受信機ペアにより、第２の受信機では前記第２の送信機・受信機ペアにより、送信される前記信号内のメッセージを復号するステップと、
前記第１の送信機・受信機ペアと前記第２の送信機・受信機ペアとの間の一方向の前記信号により引き起こされる干渉を打ち消すために前記復号されたメッセージを提供するステップと、
前記第１の送信機・受信機ペアおよび前記第２の送信機・受信機ペアに復号順序を割り当てるステップと、
をさらに含み、
前記復号されたメッセージを提供するステップは、前記復号順序に基づいて前記第１の送信機・受信機ペアまたは前記第２の送信機・受信機ペアに前記復号されたメッセージを提供するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の送信機・受信機ペアおよび少なくとも１つの第３の送信機・受信機ペアにより受信される信号内のメッセージを結合して復号するステップをさらに含み、前記少なくとも１つの第３の送信機・受信機ペアは前記第１のセルにある、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記メッセージを結合して復号するステップは、前記第１の送信機・受信機ペアおよび前記少なくとも１つの第３の送信機・受信機ペアにより受信される信号のスカラー観測値を交換するステップを含み、前記メッセージを結合して復号するステップは、前記第１の送信機・受信機ペアおよび前記少なくとも１つの第３の送信機・受信機ペアで受信される前記スカラー観測値と、前記第１の送信機・受信機ペアおよび前記少なくとも１つの第３の送信機・受信機ペアにより受信される信号のベクトル観測値とを合成するステップを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
メモリと接続された少なくとも１つのプロセッサを備えた装置であり、該少なくとも１つのプロセッサが、
第１の送信機・受信機ペアの近傍の、第２の送信機・受信機ペアを選択することであって、前記第１の送信機・受信機ペアは第１のセル内にあり、前記第２の送信機・受信機ペアは前記第１のセル内になく、該第１の送信機・受信機ペア及び該第２の送信機・受信機ペアが第１のグループを形成する、選択することと、
前記第１の送信機・受信機ペアと前記第２の送信機・受信機ペアとの間の一方向の信号によって引き起こされる干渉を打ち消すことと、
前記一方向の信号によって引き起こされる前記干渉を打ち消したことに応じて、前記第１の送信機・受信機ペアと前記第２の送信機・受信機ペアとの間のチャネル行列によって定義されたチャネルの第１の部分空間で前記第１の送信機・受信機ペアにより受信されるように、前記第２の送信機・受信機ペアにより送信される信号のビームフォーミング・ベクトルをアライメントすることであって、前記チャネルの第２の部分空間は前記第２の送信機・受信機ペアにより送信される前記信号がない、アライメントすることと、
前記第１のグループ及び第２のグループのメンバである少なくとも１つの送信機・受信機ペアに関連する少なくとも１つのビームフォーミング・ベクトルと関係のある送信機・受信機ペアの該第２のグループの信号のビームフォーミング・ベクトルをアライメントすることと、
を行うように構成されている、装置。
【請求項６】
前記プロセッサは、
前記第１の送信機・受信機ペアおよび前記第２の送信機・受信機ペアにより送信される前記信号内のメッセージを復号することと、
前記第１の送信機・受信機ペアと前記第２の送信機・受信機ペアとの間の一方向の前記信号により引き起こされる干渉を打ち消すために前記復号されたメッセージを提供することと、
前記第１の送信機・受信機ペアおよび前記第２の送信機・受信機ペアに復号順序を割り当てることと
を行い、
前記プロセッサは、前記復号順序に基づいて前記第１の送信機・受信機ペアまたは前記第２の送信機・受信機ペアに前記復号されたメッセージを提供することを行う、
請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記プロセッサは、前記第１の送信機・受信機ペアおよび少なくとも１つの第３の送信機・受信機ペアにより受信される信号内のメッセージを結合して復号することを行い、前記少なくとも１つの第３の送信機・受信機ペアは前記第１のセル内にある、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記プロセッサは、前記第１の送信機・受信機ペアおよび前記少なくとも１つの第３の送信機・受信機ペアにより受信される信号のスカラー観測値を用いて、前記メッセージを結合して復号することを行い、前記プロセッサは、前記第１の送信機・受信機ペアおよび前記少なくとも１つの第３の送信機・受信機ペアで受信される前記スカラー観測値と、前記第１の送信機・受信機ペアおよび前記少なくとも１つの第３の送信機・受信機ペアにより受信される信号のベクトル観測値とを合成すること
を行う、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
実行可能命令のセットを具現化した非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記実行可能命令のセットは、
第１の送信機・受信機ペアの近傍の、第２の送信機・受信機ペアを選択することであって、前記第１の送信機・受信機ペアは第１のセル内にあり、前記第２の送信機・受信機ペアは前記第１のセル内になく、該第１の送信機・受信機ペア及び該第２の送信機・受信機ペアが第１のグループを形成する、選択することと、
前記第１の送信機・受信機ペアと前記第２の送信機・受信機ペアとの間の一方向の信号によって引き起こされる干渉を打ち消すことと、
前記一方向の信号によって引き起こされる前記干渉を打ち消したことに応じて、前記第１の送信機・受信機ペアと前記第２の送信機・受信機ペアとの間のチャネル行列によって定義されたチャネルの第１の部分空間で前記第１の送信機・受信機ペアにより受信されるように、前記第２の送信機・受信機ペアにより送信される信号のビームフォーミング・ベクトルをアライメントすることであって、前記チャネルの第２の部分空間は前記第２の送信機・受信機ペアにより送信される前記信号がない、アライメントすることと、
前記第１のグループ及び第２のグループのメンバである少なくとも１つの送信機・受信機ペアに関連する少なくとも１つのビームフォーミング・ベクトルと関係のある送信機・受信機ペアの該第２のグループの信号のビームフォーミング・ベクトルをアライメントすることと、
を行うように少なくとも１つのプロセッサを操作する、非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１０】
前記第１の送信機・受信機ペアおよび少なくとも１つの第３の送信機・受信機ペアにより受信される信号内のメッセージを結合して復号することであって、前記少なくとも１つの第３の送信機・受信機ペアは前記第１のセルにある、復号すること
を行うように前記少なくとも１つのプロセッサを操作する、実行可能命令のセットを含む、請求項９に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に無線通信システムに関し、特に無線通信システムにおける干渉の軽減に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムは送信機・受信機ペアの集合体として表わし得る。例えば、アクセス端末と基地局間のアップリンク送信のための送信機・受信機ペアは、アクセス端末の送信機および基地局の受信機を含む。別の例では、基地局とアクセス端末間のダウンリンク送信のための送信機・受信機ペアは、基地局の送信機およびアクセス端末の受信機を含む。送信機および受信機は、送信機と受信機間の複数のチャネル上で信号を送信できる複数のアンテナを備え得る。複数のアンテナを使用するシステムは、マルチ入力・マルチ出力（ＭＩＭＯ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｉｎ−ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｏｕｔ）システムと呼ばれ得る。送信機・受信機ペア間の干渉は、無線通信システムの性能における支配的な制限要因である。
【０００３】
本開示は、添付の図面を参照することにより、一層よく理解され、その多くの特徴および優位点が当業者に明らかになる。異なる図面で同一の参照符号を使用することにより、類似または同一の項目を示す。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】いくつかの実施形態による無線通信システムの一例を示す図である。
【図２】いくつかの実施形態による、ネットワークの各送信機・受信機ペアを表わすノード、およびノード間の支配的な相互干渉の一部を表わす辺を示す干渉グラフである。
【図３】いくつかの実施形態による、ネットワーク干渉打ち消し後の順序づけられた一組のノード間の、方向をもつ干渉を示す干渉グラフである。
【図４】いくつかの実施形態による、ネットワーク干渉打ち消し後のノードの順序づけられた一組のノード間の、ある支配的な方向をもつセル間干渉を示す干渉グラフである。
【図５】いくつかの実施形態による、図４で示される単位セルなどの単位セルを表わす干渉図の一部分である。
【図６】いくつかの実施形態による、図４に示されるような単位セルの重ね合わせを表わす干渉図の一部分である。
【図７】いくつかの実施形態による、ネットワーク干渉打ち消し後にあるセル内干渉を図示する干渉図の一部分である。
【図８】いくつかの実施形態による、ネットワーク干渉打ち消し、干渉アライメント、および結合復号を用いて、干渉を軽減する方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
干渉アライメントは、周囲の送信機・受信機ペアにより送信される信号をアライメントすることにより、送信機・受信機ペアで生じる干渉を低減できる。例えば、送信機・受信機ペアにより受信される、干渉する可能性がある信号をアライメントするために、送信機・受信機ペアが周囲の送信機・受信機ペアから、送信機・受信機ペアに利用可能なチャネルの第１の部分空間で信号を受信するように、周囲の送信機・受信機ペアにより送信される信号はプリコーデイングされる。チャネルの第２の部分空間は、周囲の送信機・受信機ペアにより送信される信号がないままであり、したがって、送信機・受信機ペアは、チャネルの第２の部分空間を干渉がない送信に使用することができる。しかし、実際の無線通信システムで全ての送信機・受信機ペアにより送信される信号を、実現可能な遅延およびチャネル精度でアライメントする、自己矛盾のない解決策は見つかっていない。
【０００６】
無線通信システムの送信機・受信機ペアで干渉を低減する実用的な手法には、送信機・受信機ペアと同じセルを共有しない周囲の送信機・受信機ペアの部分集合を選択すること、および選択された部分集合の受信機の端末で干渉アライメントを行うことが含まれる。いくつかの実施形態において、無線通信システムの、第１の送信機・受信機ペアと１つまたは複数の第２の送信機・受信機ペアとの間の干渉は、３段階の打ち消し手続きを用いて低減し得る。第１に、第１の送信機・受信機ペアにより引き起こされる干渉を打ち消すために、第１の送信機・受信機ペアからの復号された信号が第２の送信機・受信機ペアに提供される。例えば、無線通信システムの送信機・受信機ペアは順序づけることができ、各送信機・受信機ペアはその対応する受信機から周囲のより大きい順序番号の送信機・受信機ペアに復号された信号を提供することができ、この周囲の送信機・受信機ペアは復号された信号を用いて干渉を打ち消すことができる。第２に、第１の送信機・受信機ペアを含むセルの外部にある、第２の送信機・受信機ペアの部分集合により送信される信号がアライメントされる。例えば、送信機・受信機ペア間のチャネル行列に基づいて周囲の送信機・受信機ペアのグループにより送信される信号をアライメントすることにより、各送信機・受信機ペアで残されているセル間干渉を低減または除去することができる。隣接グループによる送信は、隣接グループのメンバである送信機・受信機ペアにより送信される信号に基づいて調整され得る。第３に、第１の送信機・受信機ペア、およびそのセルの内部にある第２の送信機・受信機ペアの部分集合により受信された信号が、結合して復号され得る。この段階で、他のセルからのアライメントされた干渉は、例えば、ゼロ・フォーシング（ｚｅｒｏ−ｆｏｒｃｉｎｇ）または平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）フィルタを用いて、ノイズおよび／またはヌルアウト（ｎｕｌｌ  ｏｕｔ）として扱われる。
【０００７】
図１は、いくつかの実施形態に従う無線通信システム１００の一例を図示する。無線通信システム１００は、対応する地理的領域、すなわちセル１１０（わかりやすさのために１つの参照数字により１つのみ示す）内に無線接続を提供する基地局１０５（わかりやすさのために１つの参照数字により１つのみ示す）のネットワークを含む。いくつかの実施形態において、基地局１０５は、セクタ１１５（わかりやすさのために１つの参照数字により１つのみ示す）で参照されるセル１１０の部分内に独立した無線接続を提供し得る。例えば、図１の各基地局１０５は、例えば、基地局１０５内に実装されたまたは基地局１０５に接続されたアンテナ・アレイ（図示せず）を用いて、３つのセクタ１１５に対して無線接続を提供し得る。基地局１０５は、両方向の矢印１１７により概略的に示されるバックホール・ネットワークの有線または無線バックホール接続により相互接続し得る。情報は、バックホール・ネットワーク１１７を用いて、基地局１０５間で交換し得る。いくつかの実施形態において、基地局１０５とネットワーク制御装置１２０間で情報が交換し得るように、基地局１０５もバックホール・ネットワーク１１７によりネットワーク制御装置１２０に接続し得る。
【０００８】
基地局１０５のネットワークは、例えば、基地局１０５からユーザ機器１２５へのダウンリンク（または順方向リンク）通信、およびユーザ機器１２５から基地局１０５へのアップリンク（または逆方向リンク）通信をサポートするために、１つまたは複数のユーザ機器１２５（わかりやすさのために１つの参照数字により１つのみ示す）に無線接続を提供できる。１つの基地局１０５と１つのユーザ機器１２５の各組合せは、点線の楕円形１３０により示されるように、送信機・受信機ペアと考えられる。別々の点線の楕円形で示さないが、各ユーザ機器１２５は、ユーザ機器１２５を含むセル１１０内の、対応する基地局１０５を含む送信機・受信機ペアの一部と考えられる。
【０００９】
送信機・受信機ペア１３０の基地局１０５とユーザ機器１２５間の通信品質は、周囲の送信機・受信機ペアからの干渉により低下され得る。伝送損失およびシャドーイング効果が、強い干渉源と弱い干渉源を区別するために考慮され得る。例えば、図１の矢印により示されるように、ある周囲のユーザ機器１２５が相対的に強い干渉源であり得、送信機・受信機ペアの周囲のユーザ機器１２５から基地局１０５へのアップリンク送信が、送信機・受信機ペア１３０の基地局１０５とユーザ機器１２５間の送信に干渉する可能性がある。セル内干渉は、送信機・受信機ペア１３０と同じセル内のユーザ機器１２５により生成され得る。また、セル間干渉は周囲のセルのユーザ機器１２５により生成され得る。別の例では、基地局１０５から周囲のユーザ機器１２５へのダウンリンク送信が、さらに送信機・受信機ペア１３０内の送信に干渉する可能性がある。ダウンリンク送信により引き起こされる干渉も、セル内干渉またはセル間干渉として分類され得る。
【００１０】
送信機・受信機ペア１３０での干渉は、送信機・受信機ペア１３０を含むセルの外部にあるユーザ機器１２５に対し干渉アライメントを用いて、軽減、低減、または打ち消され得る。無線通信システム１００のいくつかの実施形態は、送信機・受信機ペア１３０の近傍である（または、そうでない場合は強い干渉源として特定される）が、送信機・受信機ペア１３０を含むセル１１０の外部である送信機・受信機ペアの部分集合を選択できる。以下で詳細に論じられるように、選択された送信機・受信機ペアの部分集合により送信される信号は、それがチャネルの第１の部分空間で第１の送信機・受信機ペアにより受信されるように、アライメントされ得る。以下で詳細に論じられるように、チャネルの第１の部分空間に信号をアライメントすることにより、送信機・受信機ペア１３０が干渉を受けずに信号を送信できるように、チャネルの第２の部分空間は干渉がないようにしておける。バックホール・ネットワーク１１７上で交換される情報を用いたネットワーク制御装置１２０による集中方式で、またはバックホール・ネットワーク１１７上で交換される情報を用いた基地局１０５による分散方式で、または送信方向の干渉共分散の推定と設計を含む反復手法により、干渉アライメントは行ない得る。以下に詳細に論じられるように、基地局１０５のいくつかの実施形態は、さらに干渉を軽減するために、対応するセル１１０内のユーザ機器１２５から受信された信号を結合して処理することが可能であり得る。
【００１１】
図２は、いくつかの実施形態による、ネットワークの各送信機・受信機ペアを表わすノード２０５、およびノード２０５間の相互干渉を表わす辺２１０および辺２１５を示す干渉グラフ２００である。実線の辺２１０は、異なるセルに関連づけられたノード２０５間のセル間干渉を示し、破線の辺２１５は、同じセルに関連づけられたノード２０５間のセル内干渉を示す。辺２１０および辺２１５により示される干渉は、２つの方向を向いており、例えば、第１のノード２０５が第２のノード２０５に干渉する送信を発生させ、第２のノード２０５が第１のノード２０５に干渉する送信を発生させる。干渉グラフ２００の各ノード２０５は、４つのセル間の辺２１０、および２つのセル内の辺２１５に接続される。したがって、干渉グラフ２００は、無線通信システム１００の実施形態に対応してもよく、近くの送信機・受信機ペアからの支配的な干渉を示している。例えば、ノード２０５は、図１に示される送信機・受信機ペア１３０に相当してもよく、２台のユーザ機器１２５からのセル内干渉、および４台のユーザ機器１２５からのセル間干渉を受信する。しかし、干渉グラフ２００のいくつかの実施形態は、異なる数のセル間の辺２１０またはセル内の辺２１５により連結されるノード２０５を含み得る。
【００１２】
ネットワーク干渉打ち消しおよび干渉アライメントは、干渉グラフ２００により表わされる無線通信システムにおいてリユーズワンのセルラー通信（ｒｅｕｓｅ−ｏｎｅ  ｃｅｌｌｕｌａｒ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）（すなわち、全てのセルが、同時に同じ周波数または周波数のセットを通信のために使用できる）を、周囲のセルまたはセクタからの干渉の影響により制限されずにサポートするために使用され得る。全体的性能が、より多数の送信機・受信機ペアまたはノード２０５を含む、より広範囲なセルラー・ネットワークまで広がるように、本明細書に記述する技法の実施形態は拡張可能であり得る。実施形態は、さらにセルラー・ネットワークの分散性を利用するように局所的でもよく、局所的情報交換、例えばチャネル状態情報の交換、チャネル行列、限定的な協調（ｌｉｍｉｔｅｄ  ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ）などの下で動作しても良い。ネットワーク干渉打ち消しおよび干渉アライメントは、同じスペクトルまたは帯域幅での、さらに並列または同時に行う送信を可能にすることにより、高いスペクトル効率をも達成し得る。
【００１３】
図３は、いくつかの実施形態による、ネットワーク干渉打ち消し後の順序づけられた一組のード３０５間の、方向をもつ干渉を示す干渉グラフ３００である。本明細書に論じられるように、ノード３０５間の干渉は、双方向であり、したがって、ペアのノード３０５間で両方向に伝わる。しかし、図１に示される基地局１０５などの周囲の基地局は、バックホール・ネットワーク上で復号されたメッセージを交換できる。復号されたメッセージは、図１に示されるユーザ機器１２５などのユーザ機器から受信された信号内のメッセージを復号することにより生成される。その後、周囲の基地局は、復号されたメッセージを含む信号により引き起こされる干渉を打ち消すために、受信され復号されたメッセージを使用できる。
【００１４】
辺３１０および辺３１５により示される干渉の一部は、交換される復号されたメッセージに関連づけられた干渉を減じることによって一方向の干渉を除去することにより、辺３１０および辺３１５により示される干渉は矢印で示されるように一方向であるように、取り消し得る。いくつかの実施形態において、復号されたメッセージは、ノード３０５に対して定義される復号順序に従って交換され得る。例えば、ノード３０５の復号順序は、図３に示す数字により示される。復号されたメッセージは、数字のより小さい値を有するノード３０５から、数字のより大きい値を有するノード３０５に渡し得る。例えば、１が割り当てられたノード３０５により復号されたメッセージが、２、７、８が割り当てられたノード３０５に渡され、これらのノードは復号されたメッセージに関連づけられた干渉を打つ消すことができる。復号されたメッセージから干渉を取り消した後、辺３１０は一方向であり、１を割り当てられたノード３０５を向いている。これは、（２、７、８が割り当てられたノード３０５への）別の方向は、１を割り当てられたノード３０５からの復号されたメッセージを用いて、打ち消したためである。
【００１５】
いくつかの実施形態において、ノード３０５に関連づけられた送信機・受信機ペア内の各送信機および受信機は、エアー・インターフェース上の信号の送信および受信用のＭ＝２のアンテナを備え得る。したがって、各送信機・受信機ペアは、エアー・インターフェース上で４つのチャネルをサポートする。ネットワーク干渉打ち消し後、各ノード３０５は、ノード３０５の送信機と受信機間の３つの干渉するストリーム（入力の辺３１０）および１つの所望のストリームを観測する。ストリームは、Ｍ＝２の受信アンテナにより定義される２次元空間で観測され、その結果として、ネットワークでは、干渉が制限されたままになる。上記で論じた例は各送信機および受信機にＭ＝２のアンテナを仮定しているが、この分析は、さらに送信機および受信機が異なる数のアンテナを含み得る実施形態にも適用される。
【００１６】
図４は、いくつかの実施形態による、ネットワーク干渉取り消し後の順序づけられた一組のノード４０５間の、方向をもつセル間干渉を示す干渉グラフ４００である。辺４１０は、ノード４０５間のセル間干渉を示す。セル内干渉は干渉グラフ４００により表わされる無線通信システムに存在し得るが、セル内干渉を表わす辺はわかりやすさのために除かれている。ノード４０５の復号順序は各ノード４０５内の数字により示され、辺４１０がセル間干渉の方向を示すようにセル間干渉（およびセル内干渉）の一部を打ち消すために、本明細書で論じたように、ネットワーク干渉打ち消しは復号順序と組み合わせて用いられた。ノード４０５は、互いに重なり合う単位セル４１５（わかりやすさのために１つのみ示す）へグループ化され得る。例えば、番号９を割り当てられたノード４０５は単位セル４１５の一部であり、かつ番号９、１０、１１、１６、１７を割り当てられたノード４０５を含む隣接単位セルの一部であり得る。
【００１７】
干渉アライメントは、セル間干渉を軽減するために各単位セル４１５内のノード４０５により送信される信号をアライメントするために用いられた。ノード４０５により送信される信号は、単位セル４１５内のノード４０５のうちの１つにより定義される基準方向を基準にしてアライメントされ得た。いくつかの実施形態は、基準ノード４０５を含む複数の単位セル４１５がデイジー・チェーンであり得るように、２つ以上の単位セル４１５内にあるノード４０５となり得る基準ノード４０５を選択できる。したがって、本明細書で論じたように、干渉アライメントは全干渉グラフ４００の全体にわたって拡張され得る。
【００１８】
図５は、いくつかの実施形態による、図４で示される単位セル４１５などの単位セル５００を表わす干渉図の一部分である。単位セル５００はノード５０１、ノード５０２、ノード５０３、ノード５０４、ノード５０５を含む（総称して「ノード５０１〜５０５」と呼ぶ）。本明細書で論じたように、ノード５０１〜５０５の参照数字は、ネットワーク干渉打ち消しのために用いられる復号順序も示す。ノード５０１〜５０５は、辺５１０、辺５１１、辺５１２、辺５１３、辺５１４、辺５１５（総称して「辺５１０〜５１５」と呼ぶ）により示される入来の干渉するリンクの数によって表わされる、セル間干渉の異なる度合を有する。例えば、ノード５０１は、２つのセル間干渉の度合を有し、ノード５０２は、３つのセル間干渉の度合を有する。図５には示されないが、図４から明らかなように、ノード５０５は２つの干渉の度合を有し、ノード５０３およびノード５０４は、１つの干渉の度合を有する。
【００１９】
単位セル５００内の干渉は、ノード５０２〜５０５内の送信機により送信される２次元のビームフォーミング・ベクトルが、ノード５０１〜５０５内の各受信機での単一次元のみを占め、それによりもう一方の次元は干渉がない送信用にしておけるように、ノード５０２〜５０５により送信される信号をプレコーディングすることによりアライメントされ得る。例えば、２次元のビームフォーミング・ベクトル（ｖ２、ｖ３、ｖ４、ｖ５）は、ｖ２がノード５０２内の送信機により送信されるビームフォーミング・ベクトルを表わし、ｖ３がノード５０３内の送信機により送信されるビームフォーミング・ベクトルを表わすなどのように、定義され得る。ノード５０１により送信される信号は、ネットワーク干渉打ち消しによりノード５０２〜５０５に干渉しない。例えば、２次元のビームフォーミング・ベクトル（ｖ２、ｖ３、ｖ４、ｖ５）が以下を満たす場合に、信号は干渉アライメント条件を満たすようにプレコーディングされ得る：
【数１】
0006276403.tif 000002
ここで、
【数２】
0006276403.tif 000003
はｖ∈ｓｐａｎ（ｕ）の省略表現であり、Ｈｉｊは、インデックスｊのノードの送信機と、インデックスｉのノードの受信機との間のチャネル行列を表わす。チャネル行列Ｈｉｊは、パイロット信号、共通基準信号などの従来のチャネル推定技法を用いて推定され得る。この例における基準ノードはノード５０３であり、したがって、ビームフォーミング・ベクトル（ｖ２、ｖ４、ｖ５）は、ノード５０３のビームフォーミング・ベクトル（ｖ３）を基準にして決定される。
【００２０】
図６は、いくつかの実施形態による、図４に示されるような単位セルの重ね合わせを表わす干渉図６００の一部分である。干渉図６００は、ノード６０１、ノード６０２、ノード６０３、ノード６０６およびノード６０７から構成される第１の単位セル、ノード６０４、ノード６０５、ノード６０６、ノード６１０およびノード６１１から構成される第２の単位セル、およびノード６０８、ノード６０９、ノード６１０、ノード６１２、ノード６１３から構成される第３の単位セルを含む。干渉図６００内のノードは、総称として「ノード６０１〜６１３」と呼ばれ得る。ノード６０１〜６１３用の復号順序はそれらの参照数字により示されている。辺６２０（わかりやすさのために１つの参照数字により１つのみ示す）は、ノード６０１〜６１３間の一方向の干渉を示す。
【００２１】
複数の重なり合っている単位セル内にあるノードは、その単位セル中に、干渉アライメント用のビームフォーミング方向を伝搬していくために用いられ得る。例えば、ノード６０３向けのビームフォーミング・ベクトルは、所定値から選択されても良く、または（図６には示されないが）別の単位セルにより提供されても良い。その後、ノード６０１、ノード６０２、ノード６０６、ノード６０７向けのビームフォーミング・ベクトルは、ノード６０３向けのビームフォーミング・ベクトルを基準にして、例えば、式（１）〜（３）を用いて、決定され得る。ノード６０６は、第１の単位セルおよび第２の単位セルの一部であり、したがって、第２の単位セル用の基準ノードとして選択され得る。ノード６０４、ノード６０５、ノード６１０、ノード６１１向けのビームフォーミング・ベクトルは、ノード６０６向けに決定されたビームフォーミング・ベクトルを基準にして決定され得る。ノード６１０は、第２の単位セルおよび第３の単位セルの一部であり、したがって、第３の単位セル用の基準ノードとして選択され得る。ノード６０８、ノード６０９、ノード６１２、ノード６１３向けのビームフォーミング・ベクトルは、ノード６１０向けに決定されたビームフォーミング・ベクトルを基準にして決定され得る。この処理は、無線通信ネットワークまたはその一部分の全体にわたって反復して繰り返され得る。
【００２２】
図７は、いくつかの実施形態による、ネットワーク干渉取り消し後にあるセル内干渉を図示する干渉図７００の一部分である。干渉図７００は、図３に示されるノード３０５に相当し得るノード７０１、ノード７０２、ノード７０３、ノード７０４（総称して「ノード７０１〜７０４」と呼ぶ）を含む。ノード７０１〜７０４の復号順序は、それらの参照数字により示される。一方向のセル内干渉は、破線の矢印７０５、破線の矢印７０６、破線の矢印７０７により示され、一方向のセル間干渉は、実線の矢印７０８および実線の矢印７０９により示される。ノード７０１〜７０４は、セル内干渉を低減するか、または除去するために、受信信号を結合して処理できる。
【００２３】
ノード７０１〜７０４内の送信機および受信機のいくつかの実施形態は、エアー・インターフェース上の信号を送信するかまたは受信するために、Ｍ＝２のアンテナを備える。その後、各ノード７０１〜７０４は、受信された信号のベクトル観測値（すなわち、２本の受信アンテナにより行われる、２本の送信アンテナで送信された信号の観測値）と、他のノード７０１〜７０４から受信されたスカラー観測値を合成できる。例えば、ノード７０１内の受信機が、ノード７０１内の送信機からの信号内で受信されたメッセージｘ１を復号することを試みる場合、ノード７０１は、受信された信号を結合して処理するためにノード７０２およびノード７０４からのスカラー観測値を使用できる。ノード７０２およびノード７０４に対するスカラー観測値は、次のようにそれぞれ定義され得る。
【数３】
0006276403.tif 000004
ここで、
【数４】
0006276403.tif 000005
は、アライメントされた干渉成分をフィルタ（ゼロ・フォースまたはＭＭＳＥ）するために設計された受信フィルタである。ｙｉは、インデックスｉにより示されるノードでの送信機により送信される信号のベクトルである。
【００２４】
ノード７０１内の受信機で受信される信号を復号する場合、例えば、ゼロ・フォーシング・フィルタが使用されると、ノード７０２およびノード７０４での信号のスカラー観察値は、次により与えられる。
【数５】
0006276403.tif 000006
ここで、ｈｉｊは、（受信機としての）インデックスｉおよび（送信機としての）インデックスｊにより示されるノード間のチャネル行列の成分である。ｘｊは、インデックスｊにより示されるノード内の送信機により送信されるメッセージであり、ｚｊは、インデックスｊにより示されるノード内の受信機で受信されるノイズである。したがって、ノード７０１は、メッセージｘ１を復号するために、受信された信号についての自身のベクトル観測値と、式４〜７に示されるスカラー観測値とを合成できる。例えば、各送信機および受信機が、２本のアンテナを有する場合、全ての干渉を除去することが可能であるように、式６〜７で合成されたノード７０１での２つのベクトル観測値は、（ｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４）に対する４次元の全ランク・チャネル観測値になり、受信された信号の結合処理によりメッセージｘ１の復号が成功する。メッセージｘ１を復号し終わると、続いてノード７０２およびノード７０４がそのノードに対応するメッセージｘ２およびメッセージｘ４を復号できる。ところが、ノード７０４だけは、矢印７１０により示されるように、メッセージｘ３が復号され、復号されたメッセージがノード７０４にフィードバックされた後、ノード７０３からの干渉を除去することができる。
【００２５】
図８は、いくつかの実施形態による、ネットワーク干渉打ち消し、干渉アライメント、および結合復号を用いて、干渉を軽減する方法８００のフロー図である。方法８００の実施形態は、図１に示される基地局１０５またはネットワーク制御装置１２０などの無線通信システムの様々な地点で実現され得る。ブロック８０１では、セル間干渉を引き起こす、周囲の送信機・受信機ペア内の送信機により送信される信号に対するビームフォーミング・ベクトルが、本明細書で論じたように、送信機・受信機ペアの順序または階層を定める復号順序に基づいてアライメントされる。ブロック８０５では、無線通信システムの送信機・受信機ペア内の受信機が、受信された信号を復号する。ブロック８１０では、復号された信号のメッセージが、これは復号されたメッセージと呼ばれ得るが、本明細書で論じたように、復号順序に従って送信機・受信機ペア間で通信される。ブロック８１５では、セル間およびセル内干渉の第１の部分が、復号されたメッセージを用いて打ち消される。したがって、本明細書で論じたように、残るセル間干渉およびセル内干渉は、送信機・受信機ペアの各ペア間の単一方向に低減され得る。
【００２６】
ブロック８２０では、ビームフォーミング・ベクトルは、干渉がアライメントされるように設計されているという事実により、受信機が、アライメントされたセル間干渉に対応するセル間干渉の第２の部分を打ち消すことが可能になる。例えば、第１のセルの第１の送信機・受信機ペアでのセル間干渉は、本明細書で論じたように、第１のセルの外部にある送信機・受信機ペアで干渉アライメントを行うことによりアライメントされ得る。アライメントされた干渉の全体的影響は、アライメントされた干渉をフィルタするように設計されている受信フィルタを用いて、例えば、送信機・受信機ペアに利用可能なチャネルの第１の部分空間をフィルタし、干渉のない送信のためにチャネルの第２の部分空間を第１の送信機・受信機ペアが使用できるように、アライメントされた干渉がないチャネルの第２の部分空間を残すことにより、軽減され、または打ち消され得る。ブロック８２５では、同じセル内の送信機・受信機ペアの受信機が、セル内干渉を打ち消すために、信号を結合して復号することができる。例えば、セルの基地局が、セル内干渉を打ち消すために、基地局によりサービス提供されている異なるセクタ内の受信機からの複数の受信された信号を結合して復号できる。
【００２７】
本明細書で記述された干渉アライメント技法の実施形態は、従来行われているものを超えるいくつかの優位点を有し得る。例えば、いくつかの実施形態は、限りない遅延または限りないチャネル分析などの不可能な条件を必要とせずに、干渉低減における理論上の限界に相当する、最適に向上できる改善を達成し得る。いくつかの実施形態は、少数の（セルラー・システムのような）送信機・受信機の連結によりネットワークにおける干渉の低減を達成し得るものであり、各基地局が各チャネル（時間周波数リソース・ユニット）で１つのユーザをサポートするリユーズワンの配置（ｒｅｕｓｅ  ｏｎｅ  ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ）をサポートし得る。いくつかの実施形態は、制約なしにＯＦＤＭ変調と共に連動し得る。さらに、本明細書で記述した干渉アライメント技法は、周囲のセクタから入ってくるセル間干渉およびセル内干渉の両方を軽減する。いくつかの実施形態の全体的性能は、送信機・受信機ペアの数が増加するにつれて、より大規模になるセルラー・ネットワークに適用される場合に応じて向上する。いくつかの実施形態は、さらにセルラー・ネットワークの分散性を利用し局所的情報交換の下で動作してもよく、より多くの並列送信が同じスペクトルで行えるようにすることにより、より高いスペクトル効率を提供することができる。
【００２８】
いくつかの実施形態において、上記技法のある態様は、ソフトウェアを実行する処理システムの１つまたは複数のプロセッサにより実現され得る。例えば、いくつかの実施形態は、基地局１０５または図１に示されるネットワーク制御装置１２０の処理で実現され得る。ソフトウェアは、非一時的なコンピュー可読記憶媒体に格納された、または別の方法で明確に具現化された、１つまたは複数の実行可能命令セットを含む。ソフトウェアは、１つまたは複数のプロセッサにより実行される場合、１つまたは複数のプロセッサを操作して上記技法の１つまたは複数の態様を行う命令およびあるデータを含み得る。非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、限定されないが、光学媒体（例えば、コンパクト・ディスク（ＣＤ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、ブルーレイ・ディスク）、磁気媒体（例えば、フロッピー・ディスク、磁気テープまたは磁気ハードドライブ）、揮発性メモリ（例えば、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）またはキャッシュ）、不揮発性メモリ（例えば、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）またはフラッシュ・メモリ）またはＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）ベースの記憶媒体を含み得る。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピューティング・システム内に組み込まれても（例えば、システムＲＡＭまたはＲＯＭ）、コンピューティング・システムに固定して取り付けられても（例えば、磁気ハードドライブ）、コンピューティング・システムに取り外し可能に取り付けられても（例えば、光ディスクまたはユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）ベースのフラッシュ・メモリ）、または、コンピューティング・システムに有線もしくは無線ネットワークを介して結合されてもよい（例えば、ＮＡＳ（Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ａｃｃｅｓｓｉｂｌｅ  Ｓｔｏｒａｇｅ））。非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に格納された実行可能命令は、１つまたは複数のプロセッサにより解釈されるもしくはその他の場合実行可能である、ソース・コード、アセンブリ言語コード、オブジェクト・コード、または他の命令形式であってもよい。
【００２９】
概要の上記動作または要素の全てが必要ではなく、特定の動作または装置の一部は必要でない可能性があり、記述したものに加えて、１つまたは複数のさらなる動作が行われ、または要素が含まれ得ることを留意されたい。さらに、動作が列挙されている順序は、必ずしもそれらが行われる順序ではない。さらに、概念は特定の実施形態に関して記述されたが、当業者は、以下の特許請求の範囲に記載の本開示の範囲から逸脱することなく、様々な修正および変更を行ない得ることを理解する。したがって、本明細書および図は、制限する意味ではなく、例示する意味で考えられるべきであり、そのような修正の全てが本開示の範囲内に含まれることを意味する。
【００３０】
利点、他の優位点および問題の解決策は、特定の実施形態に関して上記で記述された。しかし、利点、優位点、問題の解決策、およびどんな利点、優位点または解決策をも生じさせるまたはさらに明白にする特徴はいずれも、特許請求の範囲のいずれかのまたは全ての、重要で、必要とされる、または不可欠な特徴として解釈されるべきではない。さらに、上記の開示された主題は、本明細書で教示したことに利点を有する当業者には明らかな、異なるが同等の方式で、修正または実行され得るため、上記の開示された特定の実施形態は例示にすぎない。下記の特許請求の範囲の記述以外で、本明細書に示した構造または設計の詳細に制限されることを意味しない。したがって、上記の開示された特定の実施形態が変更され、または修正され得ることは明らかであり、そのような変更形態は全て開示された主題の範囲内と考えられる。したがって、本明細書で求められる保護は、下記特許請求の範囲内で記述される通りである。
【図１】
0006276403.tif 000007
【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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