(57)【要約】本発明は、マルチユーザプリコーディング及びスケジューリングの方法であって、チャネル状態情報（ＣＳＩ）及びＣＳＩ誤差の静的特性をユーザ機器（ＵＥ）から基地局（ＢＳ）にフィードバックするステップ、フィードバックＣＳＩ及びＣＳＩ誤差の静的特性に従ってＢＳによってマルチユーザプリコーディング行列及びスケジューリングスキームを生成するステップ、及び生成されたマルチユーザプリコーディング行列及びスケジューリングスキームを使用することによってユーザデータに対してマルチユーザプリコーディング及びスケジューリングを実施するステップを備える方法を提供する。
2010537598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチユーザプリコーディング及びスケジューリングの方法であって、
チャネル状態情報（ＣＳＩ）及びＣＳＩ誤差の静的特性をユーザ機器（ＵＥ）から基地局（ＢＳ）にフィードバックするステップ、
前記ＢＳにおいて、前記フィードバックＣＳＩ及びＣＳＩ誤差の前記静的特性に従ってマルチユーザプリコーディング行列及びスケジューリングスキームを生成するステップ、及び
前記生成されたマルチユーザプリコーディング行列及びスケジューリングスキームを使用することによって、ユーザデータに対してマルチユーザプリコーディング及びスケジューリングを実施するステップ
を備える方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、前記ＣＳＩがチャネル行列の推定値である方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法であって、ＣＳＩ誤差の前記静的特性が前記チャネル行列の前記推定値の共分散行列からなる方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法であって、前記マルチユーザプリコーディングが最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）タイプのアルゴリズムを使用する方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法であって、前記ＭＭＳＥタイプのアルゴリズムが連続ＭＭＳＥアルゴリズムである方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法であって、前記マルチユーザスケジューリングが容量最大化基準を使用する方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法であって、前記ＣＳＩ誤差の前記静的特性が、チャネル推定誤差、フィードバック誤差、及び量子化誤差を測定することによって得られ、次いで受信機から送信機にフィードバックされる方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法であって、マルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）通信システム内で使用される方法。
【請求項９】
ユーザ機器（ＵＥ）からフィードバックされるＣＳＩ及びＣＳＩ誤差の静的特性を受信するための受信デバイス、
前記フィードバックＣＳＩ及びＣＳＩ誤差の前記静的特性に従ってマルチユーザプリコーディング行列及びスケジューリングスキームを生成するためのマルチユーザプリコーディング行列及びスケジューリングスキーム生成デバイス、及び
生成されたマルチユーザプリコーディング行列及びスケジューリングスキームを使用することによって、ユーザデータに対してマルチユーザプリコーディング及びスケジューリングを実施するためのマルチユーザプリコーディング及びスケジューリングデバイス
を備えた基地局。
【請求項１０】
請求項９記載の基地局であって、前記ＣＳＩがチャネル行列の推定値である基地局。
【請求項１１】
請求項９記載の基地局であって、ＣＳＩ誤差の前記静的特性が前記チャネル行列の前記推定値の共分散行列からなる基地局。
【請求項１２】
請求項９記載の基地局であって、前記マルチユーザプリコーディングが最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）タイプのアルゴリズムを使用する基地局。
【請求項１３】
請求項１２記載の基地局であって、前記ＭＭＳＥタイプのアルゴリズムが連続ＭＭＳＥアルゴリズムである基地局。
【請求項１４】
請求項９記載の基地局であって、前記マルチユーザスケジューリングが容量最大化基準を使用する基地局。
【請求項１５】
請求項９記載の基地局であって、前記ＣＳＩ誤差の前記静的特性が、チャネル推定誤差、フィードバック誤差、及び量子化誤差を測定することによって得られ、次いで受信機から送信機にフィードバックされる基地局。
【請求項１６】
請求項９記載の基地局であって、マルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）通信システム内で使用される基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）通信システムに関し、詳細には、ユーザ側からフィードバックされるチャネル状態情報（ＣＳＩ、これはフィードバック量子化、フィードバック遅延など様々な要因により不正確であることがある）及びＣＳＩ誤差の静的特性を使用することによってマルチユーザプリコーディング及びスケジューリングのためのマルチユーザプリコーディング行列及びスケジューリングスキームを生成することができるマルチユーザ（ＭＵ）プリコーディング及びスケジューリングの方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、ＭＵ−ＭＩＭＯは、容量におけるその利点、並びに単一アンテナのユーザ（ＳＵ）と共に機能し依然としてＭＩＭＯの利点を維持することができることにより、多くの関心を集めている。
【０００３】
ＳＵ−ＭＩＭＯに比べて、ＭＵ−ＭＩＭＯの送信処理は各ユーザが他のユーザとの共同作業なしに独立してそのメッセージを復号しなければならないことに起因して複雑である。中心的な問題はユーザ間の同一チャネル干渉（ＣＣＩ）をどのように解決するかである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この問題を解決するために、マルチユーザプリコーディング技法がＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは使用され、各ユーザが他のユーザからの干渉を受けない、又は限られた干渉しか受けないように、ユーザ間のＣＣＩを制御又は完全に回避する。ＣＣＩの完全回避又は効果的な制御のためには、全てのユーザについての完全ＣＳＩが送信機で必要とされ、これは実際のシステムにとって非現実的な仮定にすぎない。実際には、完全ＣＳＩは達成するのが困難であり、従って不完全ＣＳＩが送信機で常に使用される。そのような不完全ＣＳＩの場合、ユーザ間のＣＣＩは、ゼロフォーシングタイプのプリコーディングアルゴリズムを使用してさえ、完全には回避することができない。不完全ＣＳＩによる残留ＣＣＩは、最尤（ＭＬ）検出又は最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）検出など一般的な干渉抑制法によって受信機で抑制することができない。その結果、ＣＣＩは総送信電力が増大するにつれてその平均電力が増大する相加性雑音と見なすことができるにすぎない。ＣＣＩのこの特性はＭＵ−ＭＩＭＯの性能を、特に高いＳＮＲ時に著しく制限する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
送信機での不完全ＣＳＩによる残留ＣＣＩによって引き起こされるＭＵ−ＭＩＭＯ性能の劣化に対処するために、本発明は、ユーザからフィードバックされるＣＳＩ情報及びＣＳＩ誤差の静的特性を使用することによって、マルチユーザプリコーディング及びスケジューリングのためのマルチユーザプリコーディング行列及びスケジューリングスキームが生成されるマルチユーザプリコーディング及びスケジューリングの方法を提供する。このように生成されるプリコーディング行列及びスケジューリングスキームは、送信機でのチャネル情報が不完全である状況に適応し、残留ＣＣＩを低減し、従って不完全ＣＳＩによるＭＵ−ＭＩＭＯ性能の劣化を低減することができる。
【０００６】
本発明の目的は、マルチユーザプリコーディング及びスケジューリングの方法であって、ＣＳＩ及びＣＳＩ誤差の静的特性をユーザ機器（ＵＥ）から基地局（ＢＳ）にフィードバックするステップ、ＢＳにおいて、フィードバックＣＳＩ及びＣＳＩ誤差の静的特性に従ってマルチユーザプリコーディング行列及びスケジューリングスキームを生成するステップ、及び生成されたマルチユーザプリコーディング行列及びスケジューリングスキームを使用することによってユーザデータに対してマルチユーザプリコーディング及びスケジューリングを実施するステップを備える方法を提供することである。
【０００７】
好ましくは、ＣＳＩはチャネル行列の推定値である。
【０００８】
好ましくは、ＣＳＩ誤差の静的特性はチャネル行列の推定値の誤差の共分散行列からなる。
【０００９】
好ましくは、マルチユーザプリコーディングは最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）タイプのアルゴリズムを使用する。
【００１０】
好ましくは、ＭＭＳＥタイプのアルゴリズムは連続ＭＭＳＥアルゴリズムである。
【００１１】
好ましくは、マルチユーザスケジューリングは容量最大化基準を使用する。
【００１２】
好ましくは、ＣＳＩ誤差の静的特性はチャネル推定誤差、フィードバック誤差、及び量子化誤差を測定することによって得られる。
【００１３】
好ましくは、この方法はＭＵ−ＭＩＭＯ通信システム内で使用される。
【００１４】
また、本発明は、ＵＥからフィードバックされるＣＳＩ及びＣＳＩ誤差の静的特性を受信するための受信デバイス、フィードバックＣＳＩ及びＣＳＩ誤差の静的特性に従ってマルチユーザプリコーディング行列及びスケジューリングスキームを生成するためのマルチユーザプリコーディング行列及びスケジューリングスキーム生成デバイス、並びに生成されたマルチユーザプリコーディング行列及びスケジューリングスキームを使用することによって、ユーザデータに対してマルチユーザプリコーディング及びスケジューリングを実施するためのマルチユーザプリコーディング及びスケジューリングデバイスを備える基地局を提供する。
【００１５】
本発明の目的、利点、及び特徴は、図面と共に好ましい実施形態の説明によれば、より明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明によるマルチユーザプリコーディング及びスケジューリングの方法の流れ図である。
【図２】本発明によるマルチユーザプリコーディング及びスケジューリングの方法を実施するためのＢＳのブロック図である。
【図３】本発明による方法と従来技術の方法との性能比較のグラフである。
【図４】本発明による方法と従来技術の方法との性能比較のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
不完全ＣＳＩの場合、送信機はマルチユーザプリコーディングに正確に合致するマルチユーザプリコーディング行列を生成することができない。そのようなミスマッチは送信電力と共に増大し、ＭＵ−ＭＩＭＯの性能を特に高いＳＮＲ時にかなり制限する、ユーザ間の追加のＣＣＩに通じる。ＣＳＩ誤差によって引き起こされるＣＣＩは、最尤（ＭＬ）検出又はＭＭＳＥ検出など一般的な干渉抑制法によって受信機で抑制することができない。この作用は相加性雑音の増大と同様である。本発明の基本的な考えは、そのようなＣＣＩレベルとプリコーディング／スケジューリング結果との関係を研究すること、及びこの関係を使用し、不完全ＣＳＩ環境によりよく適するようにプリコーディング及びスケジューリングアルゴリズムを調整することである。本発明によれば、ＣＳＩ誤差によるＣＣＩレベルをよりよく制御し、送信機での不完全ＣＳＩを伴うＭＵ−ＭＩＭＯを改善するために、マルチユーザプリコーディング及びスケジューリングの方法が提供される。
【００１８】
本発明では、ＣＳＩ誤差の静的特性が送信機で使用可能であると仮定する。マルチユーザプリコーディングについては、干渉と雑音のバランスを取るその能力により、ＭＭＳＥタイプのアルゴリズムが一般に使用される。ここで、ＣＳＩ誤差によって引き起こされるＣＣＩはＡＷＧＮ（加法性白色ガウス雑音）と見なすことができ、ＣＳＩ誤差の平均電力とプリコーディング／フィルタリング行列との関係はＣＳＩ誤差の分散行列に基づいて確立することができる。次いで、ＣＣＩレベル、プリコーディング及びフィルタリング行列がＭＭＳＥ基準に従って共に最適化される。
【００１９】
本発明では、マルチユーザスケジューリングのために、本発明者らは容量最大化基準を採用し、達成可能な最大和容量を有するユーザ／モード部分集合を選択する。同様に、各ユーザ／モードサブセットについての和容量を推定する際にＣＣＩをＡＷＧＮと見なすことによって、ＣＳＩ誤差関連ＣＣＩレベルとユーザ／モード選択との関係を確立し、スケジューリング動作を調整するために使用することができる。
【００２０】
以下、本発明によるマルチユーザプリコーディング及びスケジューリングの方法の原理について詳細に述べる。
【００２１】
（チャネルモード）
ＢＳにおけるＮＴ個の送信アンテナ、及び同じＢＳから同じ時間周波数リソースを介してサービスを受ける、それぞれがＮＲ個の受信アンテナを有するＫ個のユーザを有するマルチユーザＭＩＭＯシステムのダウンリンクを考えてみる。（Ｋは、同じタイムスロット及び周波数帯において空間処理によってサービスを受けるユーザの数であることに留意されたい。セル内のユーザの総数はＫよりはるかに大きいことがある。）
【００２２】
全てのユーザについて周波数フラットフェージングを仮定すると、ユーザｋに関するチャネル行列は、
【００２３】
【数１】
2010537598.tif 000003
によって示され、この式で、
【００２４】
【数２】
2010537598.tif 000004
は、ｎ番目の送信アンテナとユーザｋのｍ番目の受信アンテナとの間のフェージング係数である。ユーザｋ専用のデータストリームの数はｓｋによって示される。ｓｋ≦ＮＲ及び
【００２５】
【数３】
2010537598.tif 000005
であることが常に仮定されている。最初に、ユーザｋについての長さｓｋのデータベクトルｘｋがＮＴ×ｓｋプリコーディング行列Ｔｋと乗算され、ＮＴ個のアンテナから送信するための長さＮＴのシンボルベクトルに一次変換される。次いで、Ｋ個のユーザについての長さＮＴシンボルベクトルが線形重ね合わせされ、同時にアンテナアレイからあるチャネル内に送信される。ここで、ｘｋの要素は平均０分散１の独立同一分布（ｉ．ｉ．ｄ．）であると常に仮定されている。次いで、総送信電力は、
【００２６】
【数４】
2010537598.tif 000006
によって与えられる。
各ユーザｋについて、受信信号ベクトルは、
【００２７】
【数５】
2010537598.tif 000007
であり、上式で、ｎｋは平均０分散σ２＝Ｎ０／２のＡＷＧＮプロセスのサンプルのベクトルである。次いで、各ユーザｋが、式
【００２８】
【数６】
2010537598.tif 000008
によって与えられるようにｙｋをｓｋ×ＮＲフィルタリング行列Ｂｋと乗算することによって、ｘｋについての推定値
【００２９】
【数７】
2010537598.tif 000009
を生成する。
式（３）において、フィルタリング行列ＢｋはＭＭＳＥなど様々な基準に基づいて導出することができる。式（３）に基づいて、
【００３０】
【数８】
2010537598.tif 000010
とｘｋの間の最大相互情報は、
【００３１】
【数９】
2010537598.tif 000011
であり、上式で、ｓｉｎｒｋ，ｓはｘｋのｓ番目の要素についての処理後の信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）であり、ｂｋ，ｓは、
【００３２】
【数１０】
2010537598.tif 000012
のｓ番目の列を表し、ｔｋ，ｓはＴｋのｓ番目の列を表す。従って、ＭＵ−ＭＩＭＯシステム全体の和相互情報は
【００３３】
【数１１】
2010537598.tif 000013
である。
【００３４】
以下では、本発明者らは、上記のチャネルモデルに基づいてマルチユーザプリコーディング及びスケジューリングの方法を設計する。わかりやすくするために、まず送信機での完全ＣＳＩのより単純な状況（従来技術）について紹介し、次いで不完全ＣＳＩの状況に対する本発明について述べる。
【００３５】
（完全ＣＳＩの場合のマルチユーザプリコーディング及びスケジューリング）
（連続ＭＭＳＥ（Ｓ−ＭＭＳＥ）マルチユーザプリコーディング）
上述のように、本発明では、干渉と雑音のバランスを取るその能力により、ＭＭＳＥタイプのマルチユーザプリコーディングアルゴリズムを使用することができる（ここで雑音は、ＣＳＩ誤差によるＣＣＩ及びＡＷＧＮ雑音を共に意味する）。具体的には、連続ＭＭＳＥ（Ｓ−ＭＭＳＥ）アルゴリズムが使用され、このアルゴリズムは、各ユーザが複数の受信アンテナを有する場合におけるＭＭＳＥタイプのアルゴリズムを単純化して実装したものである。
【００３６】
ＭＭＳＥタイプのアルゴリズムの基本原理は、ＭＭＳＥ基準に従って１組の最適なプリコーディング行列｛Ｔｋ｝及びフィルタリング行列｛Ｂｋ｝を見つけることである。即ち、
【００３７】
【数１２】
2010537598.tif 000014
式（６）は同時最適化問題（ｊｏｉｎｔ  ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｐｒｏｂｌｅｍ）に関し、その解は一般に得るのが非常に複雑である。一方、Ｓ−ＭＭＳＥアルゴリズムは反復演算によってこの問題に対する単純化された次善の解をもたらす。即ち、
ステップ１  ランダムなｓｋ×ＮＲ行列を生成することによって各Ｂｋを初期化する。
ステップ２  現在の｛Ｂｋ｝に基づいて、ＭＭＳＥ基準に従って最適なプリコーディング行列｛Ｔｋ｝を
［Ｔ１．．．ＴＫ］＝ＨＨＢＨ（ＢＨＨＨＢＨ＋βＩ）−１        （７）
として計算し、上式で、
【００３８】
【数１３】
2010537598.tif 000015
【００３９】
【数１４】
2010537598.tif 000016
及び
【００４０】
【数１５】
2010537598.tif 000017
である。
ステップ３  上記で計算された｛Ｔｋ｝に基づいて、ＭＭＳＥ基準に従ってフィルタリング行列｛Ｂｋ｝を
【００４１】
【数１６】
2010537598.tif 000018
として更新する。
ステップ４  ｛Ｔｋ｝及び｛Ｂｋ｝の変化のフロベニウスノルムが予め設定された閾値未満に低下するまで、又は反復演算の数がある値に達するまでステップ２及びステップ３を繰り返す。
ステップ５  最後のプリコーディング行列｛Ｔｋ｝を
【００４２】
【数１７】
2010537598.tif 000019
によって正規化する。
【００４３】
（マルチユーザスケジューリング）
通信システム内の総ユーザ数をＮによって示す。スケジューラはマルチユーザ送信のためのＮ個のユーザからユーザの部分集合を選択し、また選択された各ユーザについてデータストリームの数を判断する。可能なスケジューリング結果をＫによって示すと、Ｋは３つの部分、即ち、選択されたユーザの数Ｋ（Ｋ）、１≦ｎｋ（Ｋ）≦Ｎとして、選択されたユーザについての１組のインデックス｛ｎｋ（Ｋ），ｋ＝１〜Ｋ（Ｋ）｝、及び選択されたユーザについてのデータストリームの数｛ｓｋ（Ｋ），ｋ＝１〜Ｋ（Ｋ）｝によって表すことができる。スケジューラは１組のＫにわたって探索し、ある基準に従って、
【００４４】
【数１８】
2010537598.tif 000020
によって示される最適な１つを選択する。例えば、容量最大化基準を用いて、スケジューラは、
【００４５】
【数１９】
2010537598.tif 000021
に従って
【００４６】
【数２０】
2010537598.tif 000022
を選択し、上式で、Ｒはスケジューラが探索する１組のＫであり、ｂｋ，ｓ（Ｋ）及びｔｋ，ｓ（Ｋ）はＢｋ（Ｋ）及びＴｋ（Ｋ）をＫ内のｋ番目のユーザについてのフィルタリング行列及びプリコーディング行列として、それぞれ
【００４７】
【数２１】
2010537598.tif 000023
及びＴｋ（Ｋ）のｓ番目の列を表す。ここで、Ｂｋ（Ｋ）及びＴｋ（Ｋ）はＫ＝Ｋ（Ｋ）、｛ｓｋ｝＝｛ｓｋ（Ｋ）｝及び
【００４８】
【数２２】
2010537598.tif 000024
を設定することによって、上記のステップ１〜５を介して得られる。Ｒのサイズは使用されるスケジューリング戦略によって決まる。例えば、完全探索スケジューリングの場合、ＲはＫの可能性全てを含む。
【００４９】
【数２３】
2010537598.tif 000025
が選択された後で、プリコーディング行列
【００５０】
【数２４】
2010537598.tif 000026
を用いたマルチユーザプリコーディングによって、
【００５１】
【数２５】
2010537598.tif 000027
個のデータストリームが同じ時間周波数リソースを介して
【００５２】
【数２６】
2010537598.tif 000028
個のユーザに送信される。
【００５３】
（本発明による不完全ＣＳＩの場合のマルチユーザプリコーディング及びスケジューリング）
ＢＳで使用可能なユーザｋの不完全チャネル行列を
【００５４】
【数２７】
2010537598.tif 000029
によって示し、
【００５５】
【数２８】
2010537598.tif 000030
によって、ユーザｋについてのＣＳＩ誤差を示す。
【００５６】
【数２９】
2010537598.tif 000031
内の要素は平均０分散
【００５７】
【数３０】
2010537598.tif 000032
のｉ．ｉ．ｄ．のランダム変数であると仮定する。
【００５８】
【数３１】
2010537598.tif 000033
はフィードバック量子化、フィードバック遅延など様々な要因に起因すると考えることができる。また、
【００５９】
【数３２】
2010537598.tif 000034
の値が送信機で使用可能であると仮定する。
【００６０】
【数３３】
2010537598.tif 000035
の値はチャネル推定誤差、フィードバック誤差、量子化誤差などを測定し、次いで受信機から送信機にフィードバックすることなど様々な方策によって得ることができる。
【００６１】
（ＣＣＩ推定援用Ｓ−ＭＭＳＥプリコーディング）
不完全ＣＳＩの場合、式（３）におけるチャネルモデルは、
【００６２】
【数３４】
2010537598.tif 000036
に修正される。所与の｛Ｔｋ｝でのフィルタリング行列｛Ｂｋ｝の最適化のために、式（１３）は、
【００６３】
【数３５】
2010537598.tif 000037
として書くことができ、上式で、
【００６４】
【数３６】
2010537598.tif 000038
はＣＳＩ誤差によるＣＣＩ及びＡＷＧＮを共に含むＣＣＩ＋雑音の項である。ηｋを複素ガウス雑音のベクトルとして近似することによって、最適な｛Ｂｋ｝は、
【００６５】
【数３７】
2010537598.tif 000039
として生成することができ、上式で、
【００６６】
【数３８】
2010537598.tif 000040
である。
式（１６）において、（ａ）はａｊを行列Ａのｊ番目の列として、全ての
【００６７】
【数３９】
2010537598.tif 000041
について各
【００６８】
【数４０】
2010537598.tif 000042
をＩとして近似することによって導出され、
【００６９】
【数４１】
2010537598.tif 000043
はクロネッカー積を示し、
【００７０】
【数４２】
2010537598.tif 000044
はＣＳＩ誤差
【００７１】
【数４３】
2010537598.tif 000045
の共分散行列である。
【００７２】
所与の｛Ｂｋ｝でのプリコーディング行列｛Ｔｋ｝の最適化のために、式（１３）は、コンパクト形態で、
【００７３】
【数４４】
2010537598.tif 000046
として書くことができ、上式で
【００７４】
【数４５】
2010537598.tif 000047
であり、Ｂは式（９）において定義される。同様に、μはＣＳＩ誤差によるＣＣＩ及びＡＷＧＮを共に含むＣＣＩ＋雑音の項である。μを複素ガウス雑音のベクトルとして近似することによって、最適な｛Ｔｋ｝は、
【００７５】
【数４６】
2010537598.tif 000048
として生成することができ、上式で、
【００７６】
【数４７】
2010537598.tif 000049
である。
式（２５）において、（ａ）はＴｘｘＨＴＨをＰＴＩとして近似することによって導出され、
【００７７】
【数４８】
2010537598.tif 000050
は、
【００７８】
【数４９】
2010537598.tif 000051
の共分散行列であり、ＣＳＩ誤差の共分散行列
【００７９】
【数５０】
2010537598.tif 000052
から計算することができる。
【００８０】
上記のステップ１〜５における式（７）及び式（１１）を式（１５）及び式（２４）と置き換えることによって、本発明のＣＣＩ推定援用Ｓ−ＭＭＳＥプリコーディングアルゴリズムを得ることができる。
【００８１】
（ＣＣＩ推定援用マルチユーザスケジューリング）
式（１３）におけるチャネルモデルは、不完全ＣＳＩに関して
【００８２】
【数５１】
2010537598.tif 000053
として書き換えることができる。
次いで、各ユーザ／モード部分集合Ｋについて、スケジューラは、式
【００８３】
【数５２】
2010537598.tif 000054
に与えられているように
【００８４】
【数５３】
2010537598.tif 000055
を複素ガウス雑音のベクトルとして近似することによって、達成可能な容量を推定し、上式で、
【００８５】
【数５４】
2010537598.tif 000056
及び
【００８６】
【数５５】
2010537598.tif 000057
は式（１６）を用いて計算することができる。次いで、ＣＣＩ推定援用スケジューリングアルゴリズムが以下の基準、即ち
【００８７】
【数５６】
2010537598.tif 000058
に従って
【００８８】
【数５７】
2010537598.tif 000059
を選択する。
【００８９】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照することによって詳細に述べる。
【００９０】
図１は本発明によるマルチユーザプリコーディング及びスケジューリングの方法の流れ図である。
【００９１】
本発明によれば、ステップ１０１において、ＣＳＩ（これはフィードバック量子化、フィードバック遅延など様々な要因により正確でないことがある）及びＣＳＩ誤差の静的特性がＵＥからＢＳにフィードバックされる。ＣＳＩはチャネル行列の推定値であり、ＣＳＩ誤差の静的特性はチャネル行列の推定値の誤差行列の静的特性である。例えば、上述のように、チャネル行列の推定値は
【００９２】
【数５８】
2010537598.tif 000060
とすることができ、ＣＳＩ誤差の静的特性は共分散行列
【００９３】
【数５９】
2010537598.tif 000061
とすることができる。ステップ１０３では、フィードバックＣＳＩ及びＣＳＩ誤差の静的特性に従って、ＢＳによってマルチユーザプリコーディング行列及びスケジューリングスキームが生成される。上述のように、マルチユーザプリコーディングはＭＭＳＥタイプのアルゴリズムを使用することができ、マルチユーザスケジューリングは容量最大化基準を使用することができる。最後に、ステップ１０５において、生成されたマルチユーザプリコーディング行列及びスケジューリングスキームを使用することによって、ユーザデータがマルチユーザプリコード化及びスケジュール化される。
【００９４】
図２は本発明によるマルチユーザプリコーディング及びスケジューリングの方法を実施するためのＢＳのブロック図である。図２に示されているように、ＢＳは受信デバイス２０１、マルチユーザプリコーディング行列及びスケジューリングスキーム生成デバイス２０３、並びにマルチユーザプリコーディング及びスケジューリングデバイス２０５を備える。受信デバイス２０１はＵＥからフィードバックされるＣＳＩ及びＣＳＩ誤差の静的特性を受信する。マルチユーザプリコーディング行列及びスケジューリングスキーム生成デバイス２０３はフィードバックＣＳＩ及びＣＳＩ誤差の静的特性に従ってマルチユーザプリコーディング行列及びスケジューリングスキームを生成する。マルチユーザプリコーディング及びスケジューリングデバイス２０５は、生成されたマルチユーザプリコーディング行列及びスケジューリングスキームを使用することによって、ユーザデータに対してマルチユーザプリコーディング及びスケジューリングを実施する。
【００９５】
図３及び図４は本発明による方法と従来技術の方法との性能比較を示すグラフである。図３及び図４に示されているように、本発明によるＣＣＩ推定援用ＭＵ−ＭＩＭＯスキームが貪欲スケジューリング戦略を用いた本来のＳ−ＭＭＳＥ及びＭＥＴアルゴリズムに基づく従来のＭＵ−ＭＩＭＯスキームと比較されている。ここで、４送信アンテナが基地局に配置され、１ユーザ当たり２受信アンテナがあり、ユーザの総数は４である。チャネル行列｛Ｈｋ｝内の要素は平均０分散１の白色ガウス変数としてモデル化される。ＣＳＩ誤差行列
【００９６】
【数６０】
2010537598.tif 000062
の要素は平均０分散
【００９７】
【数６１】
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の複素白色ガウス雑音としてモデル化される。本発明では、
【００９８】
【数６２】
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は、図３及び図４においてそれぞれ０．１及び０．５に設定されている。ＭＭＳＥ受信機及び非ＭＭＳＥ受信機が共に考慮されている。本発明において提案されているスキームは特にＣＳＩ誤差が高いとき、ＭＭＳＥ受信機及び非ＭＭＳＥ受信機のどちらについても貪欲スケジューリングを用いたＭＥＴ及びＳ−ＭＭＳＥより優れていることが分かる。
【００９９】
本発明は以下の利点を有する。
１．不完全ＣＳＩが送信機で使用されるとき（これは実際において現実的な状況である）ＭＵ−ＭＩＭＯのシステム性能を大きく改善する。
２．ＢＳにおいてごくわずかな追加の複雑さをもたらすにすぎず、ＵＥにおいて追加の複雑さをもたらさない。
３．チャネル推定誤差、量子化誤差、フィードバック誤差などＣＳＩ誤差の原因に関して柔軟であり、例えばサウンディング及びフィードバックに基づいて様々なＭＵ−ＭＩＭＯ機構と共に使用することができる。
【０１００】
要約すれば、ＭＵ−ＭＩＭＯ動作は、セルスループットを改善するその大きな潜在能力により、ＩＥＥＥ８０２．１６及び３ＧＰＰ  ＬＴＥなど多数の広帯域無線通信標準において最新の話題である。送信機でのＣＳＩ誤差は実際のシステム内でのＭＵ−ＭＩＭＯの適用を制限する実用上の問題の１つである。本発明によって提供される解決策は、ＢＳでのごくわずかな追加の複雑さを代償として明らかな利点をもたらすことができる。
【０１０１】
上記は本発明の好ましい実施形態にすぎず、本発明は上記の実施形態に限定されない。従って、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明に対する任意の修正、置換、及び改善が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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