(57)【要約】  干渉制御の方法および装置が開示されてきた。無線通信システムにおける基地局のための方法は、前記無線通信システムのシステム設定を取得することと、前記システム設定の少なくとも一部に基づいて、干渉除去（ＩＣ）送信モードおよびビームフォーミング（ＢＦ）送信モードのうちの１つである送信モードを選択することと、前記選択された送信モードに設定することと、を含む。全システムスループットは、基地局においてＩＣおよびＢＦの間で送信モードを動的に切り替えることにより最大にされるようにしてもよい。更に、提案された切替手順は、ダウンリンク干渉が生じる種々の通信ネットワークに適用されてもよい。【選択図】図５
2015515186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムのシステム設定を取得するよう構成された取得部と、
前記システム設定の少なくとも一部に基づいて、干渉除去（ＩＣ）送信モードおよびビームフォーミング（ＢＦ）送信モードのうちの１つである送信モードを選択するよう構成された選択部と、
前記選択された送信モードに設定するよう構成された設定部と、を備える、
無線通信システムの基地局（ＢＳ）装置。  
【請求項２】
前記ＢＳは、セルラユーザ機器（ＵＥ）と、セルラリンクを介して通信し、
デバイス間（Ｄ２Ｄ）送信側ＵＥは、Ｄ２Ｄ受信側ＵＥと、Ｄ２Ｄリンクを介して通信する、
前記無線通信システムにおける請求項１に記載の装置。  
【請求項３】
前記システム設定は、
前記ＢＳにおける送信電力および前記Ｄ２Ｄ送信側ＵＥにおける送信電力、
前記ＢＳのアンテナ数、
前記Ｄ２Ｄ受信側ＵＥおよび前記セルラＵＥの伝送路損失情報
のうちの少なくとも１つまたは複数を含む、
請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記取得部は、更に、
前記セルラＵＥおよび前記Ｄ２Ｄ受信側ＵＥに、前記Ｄ２Ｄ送信側ＵＥの参照信号情報を通知し、
前記セルラＵＥおよび前記Ｄ２Ｄ受信側ＵＥから送り返された前記伝送路損失情報を受信するよう構成されている、
請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記システム設定は、更に、チャネル状態情報のフィードバックの大きさを含む、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記選択部は、更に、
前記システム設定に基づく達成可能なチャネル容量を最大にする前記送信モードを選択するよう構成されている、
請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記設定部は、
パイロットシンボルをブロードキャスト送信し、
ダウンリンクチャネル状態情報のフィードバックを受信し、
前記ダウンリンクチャネル状態情報のフィードバックに基づいて、前記選択された送信モードのプリコーディングを実行するよう構成されている、
請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記設定部は、更に、
アップリンクチャネル状態情報を推定し、
前記アップリンクチャネル状態情報からダウンリンクチャネル状態情報を導出し、
前記ダウンリンクチャネル状態情報に基づいて、前記選択された送信モードのプリコーディングを実行するよう構成されている、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記選択部は、更に、
ダウンリンクチャネル状態情報を取得し、
前記ダウンリンクチャネル状態情報の少なくとも一部および前記システム設定に基づいて、前記ＩＣ送信モードおよび前記ＢＦ送信モードの両方の達成可能なチャネル容量を算出し、
前記達成可能なチャネル容量を最大にする前記送信モードを選択するよう構成されている、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
無線通信システムのシステム設定を取得することと、
前記システム設定の少なくとも一部に基づいて、干渉除去（ＩＣ）送信モードおよびビームフォーミング（ＢＦ）送信モードのうちの１つである送信モードを選択することと、
前記選択された送信モードに設定することと、を含む、
無線通信システムにおける基地局（ＢＳ）のための方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般的に通信システムに関し、特に、無線通信システムの干渉を制御する方法、装置、基地局およびコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この節は、本発明をよく理解できるようにする観点を紹介するものである。従って、この節の記述はこのことを考慮して読まれるべきであり、何が先行技術であり何が先行技術ではないかということについて認めるものと理解されるべきではない。
【０００３】
本明細書および図面における略語および用語は、以下のように定義される。
３ＧＰＰ 第三世代パートナーシッププロジェクト
ＢＦ  ビームフォーミング
ＢＳ  基地局
ＣＳＩ  チャネル状態情報
Ｄ２Ｄ  デバイス間
ＤＬ  ダウンリンク
ｅＮＢ  Ｅ−ＵＴＲＡＮにおけるエンハンストノードＢ、基地局
ＦＤＤ  周波数分割複信
ＩＣ  干渉除去
ＬＴＥ  ロングタ−ムエボリューション
ＲＢ  リソースブロック
ＲＳ  参照信号
ＴＤＤ  時分割複信
ＵＥ  ユーザ機器
ＵＬ  アップリンク
【０００４】
デバイス間（Ｄ２Ｄ）通信方法は、現在のセルラネットワークの基礎としてかなりの注目を浴びてきた。これは、ユーザ機器（ＵＥ）が、近くのユーザ端末とセルラ基地局（ＢＳ）の助けを借りずにＤ２Ｄリンクを介して直接通信することを可能とする。Ｄ２Ｄ通信方法は、特に、高いレートでのローカルデータの送信要求に応えるのに有用であり、また、セルのスループットを向上させ、セルラリソースの再利用によるスペクトル効率を増加させることができる。
【０００５】
Ｄ２Ｄリンクは、セルラ周波数リソースを再利用するので、セルラとＤ２Ｄリンクとの間のチャネル間干渉（ＩＣＩ）が存在し、時には、ＩＣＩがシステム全体の性能を著しく低下させることがある。ＩＣＩの否定的な効果を低減するために、直接的且つ自発的な方法として、セルラおよびＤ２Ｄリンクについて、直交リソース割当て、例えば、ＬＴＥにおけるリソースブロック（ＲＢ）割当てを用いることがある。Ｄ２Ｄ送信機とセルラＢＳの両方の送信電力が最大化されると、これらが互いに干渉することなく、直交リソース割当てによる最良の性能が得られることが、報告されてきた。
【０００６】
しかしながら、直交リソース割当て方式では、周波数再利用利得を十分に得られず、これにより、スペクトル効率を低下させてしまう。近年、性能を向上させるために、非直交周波数再利用方法について調査がなされている。この場合、重要となる問題は、存在する干渉を適切に調整して、信頼できるマクロセルラ通信およびＤ２Ｄ通信の両方が、同時に同じ周波数の同じ時間リソースを再利用したときに、これらの通信が保証されるようにすることである。
【０００７】
Ｄ２Ｄリンクに対するセルラ干渉を緩和するために、基地局において干渉除去（ＩＣ）プリコーディングが、妥当な候補として挙げられる。「セルラネットワークの基礎となるデバイス間の電波干渉を回避するＭＩＭＯ方式」P.Janis,V.Koivunen,C.B.Ribeiro,K.Doppler,and K.Hugl,IEEE 20th International Symp.On Personal,Indoor and Mobile radio Commun.(PIMRC),Dec.2009,pp.2385-2389では、Ｄ２Ｄリンクの存在下でのセルラＤＬ送信のための奇抜な干渉除去（ＩＣ）プリコード方式が提案されている。しかしながら、ＩＣ方式は、セルラユーザの信号電力の低減という犠牲を払うので、達成可能なレートを減少させる。更に、提案されたＩＣ方式は、伝送路損失効果および限定的なフィードバックの影響を無視している。
【０００８】
これに対して、基地局における固有ビームフォーミング（ＢＦ）方式は、セルラユーザの信号強度を増大させると同時に、Ｄ２Ｄ受信機により著しい干渉を生じさせることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述の懸念事項のうちの１つまたは複数をより適切に扱うためには、基地局においてＩＣ／ＢＦを切り替える適応性送信方式が、ダウンリンク干渉が生じる無線通信システム、特に、セルラ通信とＤ２Ｄ通信との両方を含むシステムにおいて、全システムのスループットを最大限にするために提案されることが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の観点では、無線通信システムにおける基地局ＢＳのための方法が提供される。この方法は、前記無線通信システムのシステム設定を取得することと、前記システム設定の少なくとも一部に基づいて、干渉除去ＩＣ送信モードおよびビームフォーミングＢＦ送信モードのうちの１つである送信モードを選択することと、前記選択された送信モードに設定することと、を含む。  
【００１１】
前記無線通信システムにおいて、前記ＢＳは、セルラユーザ機器ＵＥと、セルラリンクを介して通信し、デバイス間Ｄ２Ｄ送信側ＵＥは、Ｄ２Ｄ受信側ＵＥと、Ｄ２Ｄリンクを介して通信する。
【００１２】
いくつかの実施形態において、前記システム設定は、前記ＢＳにおける送信電力および前記Ｄ２Ｄ送信側ＵＥにおける送信電力、前記ＢＳのアンテナ数、前記Ｄ２Ｄ受信側ＵＥおよび前記セルラＵＥの伝送路損失情報のうちの少なくとも１つまたは複数を含んでもよい。
【００１３】
いくつかの実施形態において、前記システム設定を取得することは、更に、前記セルラＵＥおよび前記Ｄ２Ｄ受信側ＵＥに、前記Ｄ２Ｄ送信側ＵＥの参照信号情報を通知することと、前記セルラＵＥおよび前記Ｄ２Ｄ受信側ＵＥから送り返された前記伝送路損失情報を受信することと、を含む。
【００１４】
一実施形態において、前記システム設定は、更に、チャネル状態情報のフィードバックの大きさを含む。
【００１５】
いくつかの実施形態において、前記送信モードを選択することは、更に、前記システム設定に基づく達成可能なチャネル容量を最大にする前記送信モードを選択することを含む。
【００１６】
一実施形態において、前記選択された送信モードに設定することは、パイロットシンボルをブロードキャスト送信することと、ダウンリンクチャネル状態情報のフィードバックを受信することと、前記ダウンリンクチャネル状態情報のフィードバックに基づいて、前記選択された送信モードのプリコーディングを実行することと、を含む。
【００１７】
他の実施形態において、前記選択された送信モードに設定することは、アップリンクチャネル状態情報を推定することと、前記アップリンクチャネル状態情報からダウンリンクチャネル状態情報を導出することと、前記ダウンリンクチャネル状態情報に基づいて、前記選択された送信モードのプリコーディングを実行することと、を含む。
【００１８】
いくつかの実施形態において、前記送信モードを選択することは、更に、ダウンリンクチャネル状態情報を取得することと、前記ダウンリンクチャネル状態情報の少なくとも一部および前記システム設定に基づいて、前記ＩＣ送信モードおよび前記ＢＦ送信モードの両方の達成可能なチャネル容量を算出することと、前記達成可能なレートを最大にする前記送信モードを選択することと、を含む。
【００１９】
いくつかの実施形態において、ダウンリンクチャネル状態情報を取得することは、更に、アップリンクチャネル状態情報を推定することと、前記アップリンクチャネル状態情報から前記ダウンリンクチャネル状態情報を導出することと、を含む。
【００２０】
いくつかの実施形態において、前記選択された送信モードに設定することは、前記ダウンリンクチャネル状態情報に基づいて、前記選択された送信モードのプリコーディングを実行すること、を含む。
【００２１】
本発明の第２の観点では、本発明の前記第１の観点の方法に係る種々の実施形態を実現する装置が提供される。無線通信システムにおける基地局ＢＳ装置は、前記無線通信システムのシステム設定を取得するよう構成された取得部と、前記システム設定の少なくとも一部に基づいて、干渉除去ＩＣ送信モードおよびビームフォーミングＢＦ送信モードのうちの１つである送信モードを選択するよう構成された選択部と、前記選択された送信モードに設定するよう構成された設定部と、を備える。  
【００２２】
本発明の第３の観点では、本発明の前記第１の観点の前記方法の各ステップを実現する、無線通信システムにおける基地局ＢＳ装置が提供される。
【００２３】
本発明の第４の観点では、少なくとも１つのプロセッサと、コンピュータプログラムコードを有する少なくとも１つのメモリと、を備える、無線通信システムにおける基地局ＢＳ装置が提供される。前記メモリおよび前記コンピュータプログラムコードは、前記プロセッサに、本発明の前記第１の観点に係る実施形態の方法を実行させるよう構成されている。
【００２４】
本発明の第５の観点では、コンピュータ可読のプログラムコードが記録された部分を有する、少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備える、コンピュータプログラム製品が提供される。
【００２５】
本明細書に記載されている特定の実施形態に係る主題は、以下に示す利点の１つまたは複数を実現するように実行されてもよい。
【００２６】
本明細書に記載されている特定の実施形態に係る技術によって、基地局においてＩＣおよびＢＦの間で送信モードを動的に切り替えることにより全システムのスループットを最大にすることができる。異なるシステム設定についてＩＣ／ＢＦの動作領域が存在し、これに基づいて、ＩＣおよびＢＦのプリコーディング方法の中の最適な１つが採用され、前記システムのスループットが最大になる。更に、前記提供された切り替え方式は、Ｄ２Ｄ通信を伴うまたは伴わないセルラシステム（例えば、ＦＤＤシステムまたはＴＤＤシステム）、これに限定されるわけではないが、を含む、ダウンリンク干渉が生じうる種々の通信ネットワークに適用されてもよい。
【００２７】
また、本発明の実施形態に係る他の特徴および利点は、本発明の実施形態の本質を例示的に示した、添付図面とともに、以下の特定の実施形態の説明から理解されるであろう。
【００２８】
本発明の種々の実施形態の前述および他の観点、特徴および利点は、例示的に示した、以下の詳細な説明および添付図面からより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態が実現されている例示的な構成を示す図である。
【図２】完全なＣＳＩ下でのＢＦおよびＩＣプリコーディング方法における数値結果および理論的解析結果を示す図である。
【図３】限定的なフィードバックＣＳＩ下でのＢＦおよびＩＣプリコーディング方法における数値結果および理論的解析結果を示す図である。
【図４】異なるシステム設定下でのＢＦおよびＩＣプリコーディング方法における動作領域を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る方法５００の例示的なフローチャートを示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る方法６００の例示的なフローチャートを示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る方法７００の例示的なフローチャートを示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る方法８００の例示的なフローチャートを示す図である。
【図９】完全なＣＳＩ下における本発明の第３実施形態に係る、ＢＦの場合、ＩＣの場合および前記提供された切り替え機構のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】本発明の例示的な実施形態を実行するよう構成された装置１０００の概略ブロック図である。
【図１１】本発明の例示的な実施形態の実行における利用に適したＢＳ １１００の簡素化したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
前記種々の図面における同一の参照番号および符号は同一の要素を示す。
【００３１】
以下、本発明の本質および意図を例示的な実施形態を参照しながら説明する。これらの全ての実施形態は、単に当業者が本発明をよりよく理解し、更に実行するために挙げられたものであり、本発明の範囲がこれらに限定されるものではない。例えば、一実施形態の一部として例示されまたは説明される特徴は、更なる実施形態を生むために、他の実施形態とともに用いられてもよい。明確性に重きを置き、本実施形態では、実際の具体例の全ての特徴が説明されるわけではない。このような実際の実施形態の開発において、システムに関連する、および、商業に関連する制約を遵守するというような、開発者の特定の目標を達成するために、多数の実施上の具体的な決定がなされるべきであり、これらの決定は、一実施例と他の実施例とでは異なるであろうことは、当然に理解されるであろう。その上、このような開発努力は、複雑であり、時間がかかるかもしれないが、本開示が有益である分野の当業者にとっては通常の業務であろう。
【００３２】
ここで、開示された主題は、添付図面を参照しながら説明される。種々の構造、システムおよび装置は、単に説明のためだけであり、詳細な説明を曖昧にせず、当業者がよく分かるように概略的に描かれている。しかしながら、前記添付図面は、開示された主題を例示する例を示し説明するものとして含めて考えられる。本明細書で使用されている用語および節は、関連する分野の当業者がこれらの用語および節の理解と矛盾しない意味を有するものとして、理解され解釈されるべきである。本明細書の用語または節は、一貫して、用語または節の特別な定義、例えば、当業者が理解するような通常の慣例的な意味とは異なる定義、を含むように使用されることが意図されるものではない。用語または節が特別な意味、例えば、特別な定義のような、熟練の職工が理解されるのとは異なる意味を有することが意図されるような拡張を行う場合は、用語または節の特別な定義を、直接的且つ両義的とならないような形で提供する定義方式で、明細書の前段階で明記される。
【００３３】
無線通信システムは、携帯電話、スマートフォン、タブレット機器、ラップトップ、デスクトップおよび他の形式のユーザ機器を含む、無線通信可能な機器に無線接続するためのネットワーク機器を含む。ネットワークアクセス機器は、基地局、基地局ルータ、アクセスポイント、ｅノードＢｓ（ｅＮＢｓ）等を含む。無線通信システム内のエンティティは、通常、無線インタフェースを介した通信を容易にする標準および／またはプロトコルに従う。例えば、無線通信システムは、現在、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）標準および／または第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ、３ＧＰＰ２）により定義されたプロトコルに従って動作するものが開発されている。アドバンストＬＴＥ標準は、周波数分割複信（ＦＤＤ）および時分割複信（ＴＤＤ）の両方をサポートする。
【００３４】
前述のように、基地局でＩＣ／ＢＦ間で切り替える適応的送信方式は、ダウンリンク干渉が生じうる無線通信システムにおける全システムのスループットを最大にするように提案される必要がある。  
【００３５】
適切な送信モードを決定するために、システムのスループット性能に関する種々のシステム設定の影響に対する見識を提供する、ＩＣおよびＢＦ送信モードの両方の閉形式の表現（例えば、プリコーディング方法）が得られてもよい。
【００３６】
ＩＣまたはＢＦプリコーディングを実行するために、基地局では、ダウンリンクチャネル認識が要求される。送信機（ＣＳＩＴ）、例えば、完全ＣＳＩＴにおける完全チャネル状態情報により、セルラＢＳは、リソース占有モードについて最適な決定を行うことができる。このような状態は、ＴＤＤシステムにおいて、チャネル交換により充足されてもよい。しかしながら、ＦＤＤシステムでは、チャネル状態情報（ＣＳＩ）量子化を伴う限定的フィードバックが、通常の解決手段であろう。
【００３７】
このようにして、完全および量子化ＣＳＩフィードバック下でのＩＣおよびＢＦプリコーディング方法の両方の閉形式表現が得られる。これらの表現によれば、ＩＣおよびＢＦの動作領域は、異なるシステム設定下で存在してもよく、このような送信モードの切り替えは、それに基づいてシステムのスループットを最大にするように実行されてもよい。
【００３８】
以下、本発明の種々の実施形態の詳細について、添付図面を参照しながら説明する。
【００３９】
図１は、本発明の実施形態が実現されている例示的な構成を示す。セルラネットワークに基づくＤ２Ｄ通信システムが描かれている。
【００４０】
図１に示すように、ＭアンテナＢＳ １１０と、それぞれＵＥ０ １２０、ＵＥ１ １２１およびＵＥ２ １２２に示されるように、単一アンテナを有する遠方にある３つのユーザ機器と、が存在する。ＵＥ０  １２０は、ＢＳ  １１０が受け持つマクロセルラユーザである。図１に示すように、ＢＳ １１０は、セルラＵＥ０ １２０と、セルラリンク１３０を介して通信する。ＢＳ １１０が供給するセル内のＵＥ１ １２１およびＵＥ２ １２２は、直接通信を介したＤ２Ｄリンクを構築する。図１に示すように、Ｄ２Ｄ送信側ＵＥ２ １２２は、Ｄ２Ｄ受信側ＵＥ１ １２１と、Ｄ２Ｄリンク１４０を介して通信する。
【００４１】
ダウンリンク期間中、ＢＳ １１０は、ＵＥ０ １２０へ、例えばセルラリンク１３０を介してシンボルを送信し、その間、ＵＥ２ １２２は、ＵＥ１ １２１へ、例えばＤ２Ｄリンク１４０を介してシンボルを送信する。ＢＳ １１０からＵＥ０ １２０までのマクロリンク１３０およびＵＥ２ １２２からＵＥ１ １２１までのＤ２Ｄリンク１４０は、マクロＢＳ １１０により集中制御下で同一のセルラリソースを共用する。このようにして、ＢＳ １１０からのダウンリンク信号は、信号チャネル１５０により示されるように、ＵＥ１ １２１におけるＤ２Ｄ受信信号と干渉する。一方、ＵＥ２  １２２からのＤ２Ｄ信号は、信号チャネル１６０により示されるように、ＵＥ０  １２０でセルラダウンリンク信号の受信と干渉する。
【００４２】
前述の例示的な構成に基づいて、以下に示す、完全なＣＳＩＴおよび量子化チャネル認識状態下におけるＩＣおよびＢＦ方法の両方の閉形式スループット表現が得られる。送信電力は、セルラＢＳ １１０およびＤ２Ｄ送信側ＵＥ２ １２２それぞれのＰＢおよびＰ２により制限される。太小文字はベクトルを表し、Ｅ［・］は演算子の期待値を示すことに留意されたい。｜・｜は、スカラの絶対値を返し、｜｜・｜｜は、ベクトルのノルムを与える。Ｃは、複素数空間を示し、Ｐｒ（・）は、事象の発生確率を与える。
【００４３】
ＵＥ０ １２０およびＵＥ２ １２２それぞれについて、正規化されたシンボルｓ０およびｓ２、例えば、
【数１】
2015515186.tif 000003
を仮定すると、セルラユーザＵＥ０ １２０における受信シンボルは、
【数２】
2015515186.tif 000004
ここで、ｈＢ０∈ＣＭ×１、ｈ２０∈Ｃ１×１は、それぞれ、独立して等しく分配された（ｉ．ｉ．ｄ．）、ゼロ平均単位変化量複素ガウス変数として形成されたエンティティとともに存在するマクロリンクＢＳ−ＵＥ０ １３０およびＵＥ２−ＵＥ０干渉リンク１６０を表す。Ｄ２Ｄ送信側ＵＥ２ １２２は単一のアンテナしか備えていないので、ｗがＢＳ １１０でのプリコーディングベクトルである一方、ＵＥ２ １２２側ではプリコーディング動作が要求されないことに留意すべきである。伝送路損失効果は、定義式
【数３】
2015515186.tif 000005
で特徴づけられる。ここで、Ｄ０は参照距離であり、Ｄｉｊは特徴づけられたリンクの長さである。下付文字は｛Ｂ、０、１、２}のセットから選択され、ＢはＢＳ １１０を表し、他の数字は、対応するＵＥ端末１２０−１２２を示す。パラメータηは、実際の測定を通じて決定してもよくηの代表値は４である。ｎ０は、ＵＥ０ １２０が受ける正規化された付加的なゼロ平均ガウス雑音を表すものであり、例えばｎ０〜ＣＮ（０，１）となる。同じ送信時間間隔では、Ｄ２ＤのユーザＵＥ１ １２１で受信されるシンボルは、
【数４】
2015515186.tif 000006
となる。ここで、全てのパラメータおよび変数は、（１）における同様の定義を共用する。
【００４４】
（１）および（２）によれば、ＵＥ０ １２０およびＵＥ１ １２１で受信される信号対雑音干渉比（ＳＩＮＲ）は、それぞれ
【数５】
2015515186.tif 000007
および、
【数６】
2015515186.tif 000008
で与えられる。従って、全システムの達成可能なチャネル容量は、
【数７】
2015515186.tif 000009
と表現されてもよい。
【００４５】
ここで、総容量は、異なるＣＳＩＴの場合における、ＩＣおよびＢＦプリコーディング方法により選出されたｗとともに閉形式表現を得ることにより特徴づけられる。ここで、ｗは、プリコーディングベクトルである。
【００４６】
式の導出の際、以下の２つの補助定理が用いられる。
【００４７】
補助定理１：２つのランダム変数ｘ〜ｘ２２Ｌ、ｙ〜ｘ２２、正の定数ａおよびｂについて、
【数８】
2015515186.tif 000010
が成り立つ。
【００４８】
補助定理２：ランダム変数ｘ〜ｘ２２、正の定数δについて、
【数９】
2015515186.tif 000011
が成り立つ。ここで、
【数１０】
2015515186.tif 000012
は、１次の指数積分関数である。
【００４９】
まず、ＢＳ １１０において、ＢＦまたはＩＣに従ったｗの計算について、完全なＣＳＩＴを利用できるものと仮定する。
【００５０】
Ａ．完全なＣＳＩ下におけるビームフォーミング（ＢＦ）の場合
【００５１】
ＢＦ方法（ｓｔｒａｔｅｇｙ）を利用する場合、ＢＳ １１０は、Ｄ２Ｄ受信側ＵＥ１ １２１の干渉除去を行うことなく、それらのセルラユーザＵＥ０ １２０の役に立つことを目標とする。このとき、受信電力の最大化を介したＢＦ基準によれば、プリコーディングベクトルｗは、チャネル自体と同じ向きに揃うべきである。これは、
【数１１】
2015515186.tif 000013
で与えられる。
【００５２】
完全なＣＳＩＴを伴うＢＦ方法のスループットは、以下の式から直接得ることができる。
【数１２】
2015515186.tif 000014
【００５３】
ここで、Ｒ１（・，・，・）は、補助定理１で与えられた（６）から求められる。
【００５４】
Ｂ．完全なＣＳＩ下における干渉除去（ＩＣ）の場合
【００５５】
ＩＣ方法を利用する場合、送信ウェイトベクトルｗは、一方、ｈＢ１のゼロ空間におけるｈＢ０の放射方向で選出されたｗの項｜ｈＨＢ０ｗ｜を最大化しつつ、Ｄ２Ｄ受信側ＵＥ１ １２１への干渉をゼロにすることにより選出される。これに基づく完全なＣＳＩＴを伴うＩＣ方法のシステムのスループットは、
【数１３】
2015515186.tif 000015
で得られる。
【００５６】
ここで、Ｒ１（・，・，・）およびＲ２（・）は、それぞれ（６）および（７）から得られる。
【００５７】
図２は、完全なＣＳＩ下でのＢＦおよびＩＣプリコーディング方法の数値結果および理論的解析結果を示す。図２のプロットにおいて、横軸は、ＢＳにおけるＳＮＲ（ｄＢ）を表し、縦軸は、総容量（ｂｐｓ／Ｈｚ）を表す。他のパラメータは、以下の通りである。Ｍ＝２、Ｐ２＝ＰＢ／２０、Ｄ０＝１００ｍ、ＤＢ０＝１００ｍ、ＤＢ１＝３００ｍ、Ｄ２１＝４０ｍ、Ｄ２０＝２５０ｍ、αＢ０＝（Ｄ０／ＤＢ０）η、η＝１．２
【００５８】
図２に示すように、理論解析結果は、数値結果とよく一致している。ＢＳにおけるＳＮＲ、例えば送信電力が増加するにつれて、ＩＣプリコーディング方法は、ＢＦプリコーディング方法に比べて優位となっている。
【００５９】
そこで、ＢＳ １１０が限定的なフィードバック（ＬＦ）を通じて、セルラユーザＵＥ０ １２０およびＤ２ＤユーザＵＥ１ １２１の両方からダウンリンクチャネルの情報を得る構成をとりあげる。
【００６０】
Ｃ．量子化ＣＳＩ下でのビームフォーミング（ＢＦ）の場合
【００６１】
ここでは、ＢＳにおける量子化ＣＳＩのみを伴い、ＢＳがビームフォーミングベクトルｗとして、量子化フィードバックｈ∧Ｂ０を採用すると仮定する。チャネルｈＢ０の正規化形式ｈ∧Ｂ０は、
【数１４】
2015515186.tif 000016
のように変形することができる。
【００６２】
ここで、ｓはｈ∧Ｂ０のゼロ空間における等方ベクトルである。ランダム変数Ｚは、量子化誤差を表し、
【数１５】
2015515186.tif 000017
となる。ここで、Ｍは送信アンテナの数、Ｂはフィードバックの大きさである。
【００６３】
そして、限定的フィードバックを伴うＢＦ方法のシステムスループットは、
【数１６】
2015515186.tif 000018
として得られる。
【００６４】
ここで、Ｒ１（・，・，・）は（６）から得られる。
【００６５】
Ｄ．量子化ＣＳＩ下における干渉除去（ＩＣ）の場合
【００６６】
量子化ＣＳＩフィードバック下でＩＣ方法を実行する場合、プリコーディングベクトルｗは、量子化Ｄ２ＤリンクＣＳＩｈ∧Ｂ１のゼロ空間での量子化マクロリンクＣＳＩｈ∧Ｂ０の放射ベクトルの方向に選択される。完全なＣＳＩＴとは異なる場合、ＵＥ０ １２０においてＳＩＮＲの正確な分配を得ることが難しい。そこで、問題を扱いやすくするために、数値結果により有効且つ正確に示されるいくつかの近似を行う。
【００６７】
すると、限定的フィードバックを伴うＩＣ方法のシステムスループットは、
【数１７】
2015515186.tif 000019
として得られる。
【００６８】
ここで、Ｒ１（・，・，・）は、補助定理１で定義され、μ＝２−Ｂ／（Ｍ−１）、εは、限定的フィードバック下におけるＢＦの場合と同様の定義を共用する。
【００６９】
図３は、量子化ＣＳＩ下でのＢＦおよびＩＣプリコーディングの数値結果および理論解析結果を示す。図３のプロットでは、横軸がＢＳにおけるＳＮＲ（ｄＢ）を表し、縦軸が総容量（ｂｐｓ／Ｈｚ）を表す。  他のパラメータは、以下の通りである。Ｍ＝４、Ｂ＝１４ｂｉｔｓ、Ｐ２＝ＰＢ／２０、Ｄ０＝１００ｍ、ＤＢ０＝１００ｍ、ＤＢ１＝３００ｍ、Ｄ２１＝４０ｍ、Ｄ２０＝２５０ｍ、αＢ０＝（Ｄ０／ＤＢ０）η、η＝１．２
【００７０】
図３に示すように、理論解析結果は、数値結果とよく一致している。ＢＳにおけるＳＮＲ、例えば、送信電力が増加するにつれて、ＩＣプリコーディング方法は、ＢＦプリコーディング方法に比べて優位になる。図２のプロットと比較すると、ＣＳＩの限定的フィードバックによる影響が分かる。即ち、ＢＳにおけるＳＮＲが増加するにつれて、ＢＦプリコーディング方法の総容量はゆっくりと増加して平坦になる傾向があるが、図２の場合、ＢＦプリコーディングの総容量は、ＢＳにおけるＳＮＲに対して略線形に増加する。
【００７１】
図２および３から、ＢＦ方法は、セルラ信号強度を増大させるのに利用可能な電力を供給する能力からすれば、低ＳＮＲ領域において、ＩＣ方法に比べて優れていることが分かる。しかしながら、ＩＣ方法は、Ｄ２Ｄ受信機に支配的な劣化させる影響、例えば、多くのセルラ干渉を緩和することができるので、中乃至高ＳＮＲｓにおいて好ましい。
【００７２】
この観測結果が、発明者らに、全システムのスループットを最大にするようにＢＦおよびＩＣ方法を適応的に切り替えることの動機を与えている。方法のセットとしてＳ＝｛ＢＦ，ＩＣ｝を仮定すると、ＢＦ／ＩＣ切替方式は、
【数１８】
2015515186.tif 000020
に従って設計されてもよい。
【００７３】
ここで、Ｒｓは、量子化ＣＳＩ構成下におけるＢＦおよびＩＣそれぞれについて、（１２）および（１３）から導出される。完全ＣＳＩＴの場合、切替基準値Ｒｓは、ＢＦおよびＩＣそれぞれについて、（９）および（１０）から得られる。
【００７４】
スループット表現に示すように、ＩＣ方法に対するＢＦの優位性は、システム送信電力、ＢＳのアンテナ数、セルラＢＳとＤ２Ｄユーザとの間の距離関係、言い換えれば、伝送路損失と、選択的にフィードバックの大きさと、を含むシステム設定に依存して変化する。
【００７５】
図４は、２つの異なるシステム設定下における、システム送信電力、および、ＢＳ−ＵＥ１間の距離とＢＳ−ＵＥ０間の距離との比率に基づく、ＢＦおよびＩＣ方法の動作領域を示す。図４のプロットにおいて、横軸は、ＢＳ−ＵＥ１間リンクの距離とＢＳ−ＵＥ０間リンクの距離との比率を表し、縦軸は、ＢＳにおけるＳＮＲを表す。曲線４１０は、Ｍ＝２、Ｂ＝８ビット、Ｐ２＝ＰＢ／２０であるシステム設定の場合を表す。曲線４２０は、Ｍ＝４、Ｂ＝１４ビット、Ｐ２＝ＰＢ／２０である他のシステム設定の場合を表す。曲線４１０／４２０の上側において、動作領域がＩＣ領域であり、曲線４１０／４２０の下側において、動作領域がＢＦ領域である。
【００７６】
図４における動作領域では、Ｄ２Ｄ受信側ＵＥ１がセルラユーザＵＥ０よりもＢＳからかなり離れている場合であり、また、送信電力も高い場合、ＢＦ方式が選択される可能性がより高くなることが直感的に分かる。これは、前述したように、信号強度を増加させるのに利用可能な電力を十分に利用するＢＦの能力によるものである。
【００７７】
このように、あるシステム設定下におけるＢＦおよびＩＣ方法の両方の動作領域によれば、ＢＦおよびＩＣプリコーディングを切り替える適応的送信方法が、最大限のシステムスループットを達成するために提案される。
【００７８】
以下の説明では、図面に記載された例示的な実施形態に基づいて、提案される切替手順について詳述する。例示的な実施形態では、セルラ通信およびＤ２Ｄ通信の両方を含む無線通信システム、例えば、図１に記載されているような構成の内容について述べる。但し、当業者であれば、提案される切替手順が、ダウンリンク干渉が生じる他の無線通信システムに適用されてもよく、これらのシステムのＢＦ／ＩＣの動作領域が同様にして導出されたりすることは理解できるであろう。
【００７９】
図５は、本発明の実施形態に係る方法５００の例示的なフローチャートを示す。方法５００は、セルを供給する基地局、例えば、ＢＳ １１０で実行されてもよい。当業者であれば、方法５００が基地局内のエンティティ、または、他のネットワーク要素内のエンティティまたは、基地局、無線ネットワーク制御機（ＲＮＣ）、メディアゲートウェイ（ＭＧＷ）等のような種々のネットワーク要素の中に分散する複数のエンティティにより実行されてもよいことは理解できるであろう。
【００８０】
図５に示すように、方法５００は、ステップＳ５０１で始まり、ステップＳ５０２に進む。ステップＳ５０２では、無線通信システムのシステム設定が得られてもよい。
【００８１】
これらの表現の導出に基づいて説明したように、システム設定は、ＢＳ １１０での送信電力と、Ｄ２Ｄ送信側ＵＥ２ １２２での送信電力と、ＢＳ １１０のアンテナ数と、Ｄ２Ｄ受信側ＵＥ１ １２１およびセルラＵＥ０ １２０の伝送路損失情報と、を含んでもよい。選択的に、システム設定は、更に、ＣＳＩのフィードバックの大きさを含んでもよい。
【００８２】
通常、ＢＳ １１０およびＤ２Ｄ送信側ＵＥ２ １２２での送信電力およびＢＳ １１０のアンテナ数は、固定されているか、或いは予め知られていてもよい。Ｄ２Ｄ受信側ＵＥ１ １２１およびセルラＵＥ０ １２０の伝送路損失情報を取得するために、以下のステップが実行される。
【００８３】
セルラリンク１３０およびＤ２Ｄリンクが構築された後、セルラＵＥ０ １２０およびＤ２Ｄ受信側ＵＥ１ １２１の両方は、経験的な伝送路損失を推定し、そして、この情報をＢＳへ送り返す。ＵＥ２−ＵＥ１リンクおよびＵＥ２−ＵＥ０リンクの伝送路損失情報について、ＢＳ １１０は、セルラＵＥ０ １２０およびＤ２Ｄ受信側ＵＥ１ １２１に、Ｄ２Ｄ送信側ＵＥ２ １２２の参照信号（ＲＳ）情報を通知する。そして、ＵＥ２−ＵＥ１リンクおよびＵＥ２−ＵＥ０リンクの伝送路損失は、それぞれＵＥ０ １２０およびＵＥ１ １２１で推定される。この情報は、ＵＥ０ １２０およびＵＥ１ １２１によりＢＳ １１０へ送り返される。
【００８４】
そして、ステップＳ５０３において、送信モードは、システム設定の少なくとも一部に基づいて選択される。ここで、送信モードは、干渉除去ＩＣ送信モードおよびビームフォーミングＢＦ送信モードのうちの１つである。送信モードを選択することは、取得したシステム設定に基づいて、達成可能なチャネル容量を最大にすることを目標とする。
【００８５】
いくつかの実施形態では、上記選択することは、例えば、図４に示すような、あるシステム設定下においてＩＣまたはＢＦのいずれが好ましいかを示す動作領域に従って実行されてもよい。
【００８６】
そして、ステップＳ５０４において、選択された送信モードに設定される。特に、選択された送信モードのプリコーディングベクトルｗは、ダウンリンクチャネル状態情報に基づいて算出されるであろう。
【００８７】
最後に、ステップＳ５０５において、セルラＢＳ １１０およびＤ２Ｄ送信側ＵＥ２ １２２の両方は、データストリームを、設定された送信モードを有する受信機へ送信する。Ｄ２Ｄ送信側ＵＥ２ １２２は、単一アンテナのみが備え付けられている場合、プリコーディングを行う必要がないことに留意されたい。
【００８８】
異なるシステム設定、例えば、ＴＤＤまたはＦＤＤに依存して、選択するステップおよび設定するステップは変化してもよい。以下、異なるシステム設定についての詳細な説明を述べる。
【００８９】
図６は、本発明の第１の実施形態に係る方法６００の例示的なフローチャートを示す。方法６００は、ＦＤＤシステムの基礎となるＤ２Ｄ通信システムに適用されてもよく、これは、ダウンリンクＣＳＩが限定的フィードバックにより取得されてもよいことを意味する。従って、前述のようなシステム設定は、ダウンリンクＣＳＩのフィードバックの大きさＢを更に含んでもよい。
【００９０】
図６に示すように、方法６００は、ステップＳ６０１で始まりステップＳ６０２に進む。ステップＳ６０２において、無線通信システムのシステム設定が取得されてもよい。方法６００のステップＳ６０２は、図５に示すような方法５００のステップＳ５０２とほとんど同じである。違いは、ステップＳ６０２において、ダウンリンクＣＳＩのフィードバックの大きさＢも送信モードの選択に続いて取得されることである。通常、ＤＬ ＣＳＩのフィードバックの大きさＢは、固定されていてもよいし、または、予め知られていてもよい。
【００９１】
そして、ステップＳ６０３において、送信モードは、システム設定の少なくとも一部に基づいて選択される。ここで、送信モードは、ＩＣ送信モードおよびＢＦ送信モードのうちの１つである。送信モードを選択することは、取得したシステム設定に基づいて達成可能なチャネル容量を最大にすることを目標とする。
【００９２】
特に、前述のように、選択することは、あるシステム設定下においてＩＣまたはＢＦのいずれが好ましいかを示す、例えば、図４に示すような動作領域に従って、実行されてもよい。
【００９３】
曲線４１０および４２０は、異なるシステム設定下でのシステムのスループットについて導出され、それぞれ、量子化ＣＳＩ下でのＢＦおよびＩＣ方法両方についての閉形式のスループットを表す式である式（１２）および（１３）に基づいてプロットされてもよい。
【００９４】
送信モードを選択した後、選択された送信モードに設定される。特に、プリコーディングベクトルｗは、ダウンリンクＣＳＩに基づいて決定されるであろう。
【００９５】
前で述べたように、ＦＤＤシステムにおいて、ダウンリンクＣＳＩは、限定的フィードバックを介して取得される。図６に示す実施形態では、ステップＳ６０４において、ＢＳ １１０が各ブロックの初めにパイロットシンボルをブロードキャスト送信してもよい。そして、ステップＳ６０５において、セルラＵＥ０ １２０およびＤ２Ｄ受信側ＵＥ１ １２１は、瞬間のダウンリンクＣＳＩを見積もり、ＢＳ １１０にも知られている、予め設定されたコードブックに従ってＤＬ ＣＳＩを量子化することができる。ステップＳ６０６において、チャネル量子化指標が、セルラＢＳ １１０へ送り返され、当該指標は、ＢＳ １１０のＤＬチャネルの認識に用いられる。
【００９６】
そして、ステップＳ６０７において、セルラＢＳ １１０は、ステップＳ６０６からの瞬時のＣＳＩフィードバックに基づいて、対応するプリコーディングを実行する。当該プリコーディング方法は、種々の現存する技術に基づいて実行され、ここでは、この技術の説明を省略する。
【００９７】
最後に、ステップＳ６０８において、セルラＢＳ １１０およびＤ２Ｄ送信側ＵＥ２ １２２の両方は、データストリームを、それらの受信機へ送信してもよい。また、Ｄ２Ｄ送信側ＵＥ２ １２２は、単一アンテナのみが備え付けられている場合、プリコーディングを行う必要がないことに留意されたい。
【００９８】
図７は、本発明の第２実施形態に係る方法７００の例示的なフローチャートを示す。方法７００は、ＴＤＤシステムの基礎となるＤ２Ｄ通信システムに適用されてもよく、このことは、ダウンリンクＣＳＩがチャネル交換によるアップリンクチャネル状態情報により取得されてもよいことを意味する。言い換えれば、ここではＤＬ ＣＳＩフィードバックは不要であり、ＢＦおよびＩＣ方法は、完全なＣＳＩＴ下で比較されてもよい。従って、前述のようなシステム設定は、ダウンリンクＣＳＩのフィードバックの大きさＢを含まない。
【００９９】
図７に示すように、方法７００は、ステップＳ７０１で始まり、ステップＳ７０２に進んでもよい。ステップＳ７０２において、無線通信システムのシステム設定が取得されてもよい。方法７００のステップＳ７０２は、図５に示す方法５００のステップＳ５０２と同じである。
【０１００】
そして、ステップＳ７０３において、送信モードは、システム設定の少なくとも一部に基づいて選択される。ここで、送信モードは、ＩＣ送信モードおよびＢＦ送信モードのうちの１つである。送信モードを選択することは、取得されたシステム設定に基づいて達成可能なチャネル容量を最大にすることを目標とする。
【０１０１】
特に、前述のように、選択することは、動作領域に従って実行されてもよい。この実施形態において、動作領域は、それぞれ完全なＣＳＩ下でのＢＦおよびＩＣ方法の両方についての閉形式のスループットを表す式である、異なるシステム設定下でのシステムのスループットについて導出された式（９）および（１０）に基づいて取得されてもよい。
【０１０２】
また、送信モードを選択した後、選択された送信モードに設定される。特に、プリコーディングベクトルｗは、ダウンリンクＣＳＩに基づいて決定されるであろう。
【０１０３】
前に述べたように、ＴＤＤシステムでは、ダウンリンクＣＳＩがアップリンクＣＳＩを介して取得される。図７に示す実施形態では、ステップＳ７０４において、ＢＳ １１０が各ブロックの初めにアップリンクチャネル状態情報を推定してもよい。そして、ステップＳ７０５において、ＢＳ １１０は、ＵＬ ＣＳＩからＤＬ ＣＳＩを導出してもよい。ＵＬ ＣＳＩからＤＬ ＣＳＩを導出するアルゴリズムは、本分野では周知であり、ここでは、当該アルゴリズムの説明を省略する。
【０１０４】
そして、ステップＳ７０６において、セルラＢＳ １１０は、ステップＳ７０５で導出されたＤＬ ＣＳＩに基づいて、対応するプリコーディングを実行する。
【０１０５】
最後に、ステップＳ７０７において、セルラＢＳ １１０およびＤ２Ｄ送信側ＵＥ２ １２２の両方は、データストリームを、それらの受信機へ送信してもよい。また、Ｄ２Ｄ送信側ＵＥ２ １２２は、単一アンテナのみが備え付けられている場合、プリコーディングを行う必要がないことに留意されたい。
【０１０６】
前述の２つの実施形態では、ＢＦおよびＩＣプリコーディング方法の切替が各ブロックにおいて実行される。第３実施形態では、ＢＦとＩＣとの切替が各送信において実行されてもよく、言い換えれば、ＢＦおよびＩＣの選択が瞬時のチャネル状況に基づくものであってもよい。
【０１０７】
図８は、本発明の第３実施形態に係る方法８００の例示的なフローチャートを示す。前に言及したように、この実施形態は、瞬時のチャネル状態情報に基づいて、各送信におけるＢＦおよびＩＣの切替を実行する。ＢＦおよびＩＣを選択することは、方向および振幅の両方、例えば、完全なＣＳＩＴを含む、送信機での十分なチャネル状態情報を必要とする。従って、方法８００は、ＴＤＤシステムの基礎となるＤ２Ｄ通信システムに適用されてもよく、十分なダウンリンクＣＳＩは、チャネル交換によるアップリンクチャネル状態情報により取得されてもよい。
【０１０８】
図８に示すように、方法８００は、ステップＳ８０１で始まり、ステップＳ８０２へ進んでもよい。ステップＳ８０２において、無線通信システムのシステム設定が取得されてもよい。方法８００のステップＳ８０２は、図５に示す方法５００のステップＳ５０２と同じである。
【０１０９】
そして、瞬時のダウンリンクＣＳＩは、送信モードを選択するために取得されてもよい。特に、ステップＳ８０３において、ＢＳ １１０は、各送信の初めにおいてＢＳ−ＵＥ０リンクおよびＢＳ−ＵＥ１リンクの両方のアップリンクチャネル状態情報を推定してもよい。一方、Ｄ２Ｄ送信側ＵＥ２ １２２は、ＵＥ２−ＵＥ１リンクおよびＵＥ２−ＵＥ０リンクの両方のＵＬ ＣＳＩを推定することができ、また、これはＤＬ ＣＳＩを導出するのに利用されてもよい。
【０１１０】
そして、ステップＳ８０４において、ＢＳ １１０は、ＴＤＤシステムにおけるチャネル交換によりＵＬ ＣＳＩからＤＬ ＣＳＩを導出してもよい。同時に、Ｄ２Ｄ送信側ＵＥ２ １２２は、ＵＥ２−ＵＥ０リンクおよびＵＥ２−ＵＥ１リンクのＤＬ ＣＳＩを、ＢＳ １１０へ完全に供給し、当該ＤＬ ＣＳＩは、次のステップＳ８０５において、プリコーディング方法の切替に用いられる。
【０１１１】
ステップＳ８０５において、瞬時のＤＬ ＣＳＩを取得したとすると、ＢＳ １１０は、ＤＬ ＣＳＩおよびステップＳ８０２で取得されたシステム設定の少なくとも一部に基づいて、ＢＦおよびＩＣの両方についての達成可能なチャネル容量を、自局で算出してもよい。
【０１１２】
計算は、前述の等式（５）に基づくものであってもよい。
【０１１３】
ＢＦの場合、プリコーディングベクトルｗは、等式（８）に従って算出されてもよい。ＩＣの場合、プリコーディングベクトルｗは、以下のように算出されてもよい。
【数１９】
2015515186.tif 000021
【０１１４】
そして、ステップＳ８０６において、ＢＳ １１０は、送信に用いられるプリコーディング方法として、達成可能なチャネル容量を最大にする最適送信モードを比較選択する。
【０１１５】
また、送信モードを選択した後、ステップＳ８０７において、選択された送信モードに設定される。特に、セルラＢＳ １１０は、選択された送信モードに対応するプリコーディングを実行するために、ステップＳ８０５において算出されたプリコーディングベクトルｗを用いる。
【０１１６】
最後に、ステップＳ８０８において、セルラＢＳ １１０およびＤ２Ｄ送信側ＵＥ２ １２２は、データストリームを、それらの受信機へ送信してもよい。また、Ｄ２Ｄ送信側ＵＥ２ １２２は、それに単一アンテナのみが備え付けられている場合、プリコーディングを行う必要がないことに留意されたい。
【０１１７】
図９は、ＢＦの場合、ＩＣの場合、および完全ＣＳＩ下での本発明の第３実施形態に係る提案される切替手順についてのシミュレーションを示す。図９のプロットでは、横軸がＢＳにおけるＳＮＲ（ｄＢ）を表し、縦軸が総容量（ｂｐｓ／Ｈｚ）を表す。他のパラメ
ータは、以下の通りである。Ｍ＝２、Ｐ２＝ＰＢ／２０、Ｄ０＝１００ｍ、ＤＢ０＝１００ｍ、ＤＢ１＝３００ｍ、Ｄ２１＝４０ｍ、Ｄ２０＝２５０ｍ、αＢ０＝（Ｄ０／ＤＢ０）η、η＝１．２。
【０１１８】
図９に示すように、第３実施形態で実現される切替手順は、ＩＣおよびＢＦ方法の両方よりも良好なシステム容量性能を達成できる。これは、提案される切替手順が、第１および第２実施形態で実現されるような各ブロックの代わりに、各送信において実行されているからである。
【０１１９】
図１０は、本発明の例示的な実施形態を実行するよう構成されている装置１０００の概略ブロック図である。
【０１２０】
図１０に示すように、装置１０００は、取得部１００１、選択部１００２および設定部１００３を備えてもよい。装置１０００は、ＢＳ内に組み込まれてもよく、本発明の例示的な実施形態の方法を実行するよう構成されていてもよい。代わりに、装置１０００は、本発明の例示的な実施形態の方法を実行するように、他のネットワーク要素内に組み込まれていてもよいし、或いは、種々のネットワーク要素内に分散されていてもよい。
【０１２１】
取得部１００１は、無線通信システムのシステム設定を取得するよう構成されていてもよい。システム設定は、ＢＳ １１０での送信電力、Ｄ２Ｄ送信側ＵＥ２ １２２での送信電力、ＢＳ １１０のアンテナ数、およびＤ２Ｄ受信側ＵＥ１ １２１およびセルラＵＥ０ １２０の伝送路損失情報を含んでもよい。選択的に、システム設定は、ＣＳＩのフィードバックの大きさを更に含んでもよい。
【０１２２】
Ｄ２Ｄ受信側ＵＥ１ １２１およびセルラＵＥ０ １２０の伝送路損失情報を取得するために、取得部１００１は、セルラＵＥ０ １２０およびＤ２Ｄ受信側ＵＥ１ １２１に、Ｄ２Ｄ送信側ＵＥ２ １２２の参照信号情報を通知し、セルラＵＥ０ １２０およびＤ２Ｄ受信側ＵＥ１ １２１から送り返される伝送路損失情報を受信するよう構成されていてもよい。
【０１２３】
選択部１００２は、システム設定の少なくとも一部に基づいて、送信モードを選択するよう構成され、当該送信モードが、ＩＣ送信モードおよびＢＦ送信モードのうちの１つであってもよい。送信モードの選択は、取得部１００１により取得されたシステム設定に基づいて、達成可能なチャネル容量を最大にすることを目標とする。
【０１２４】
設定部１００３は、選択された送信モードに設定するよう構成されていてもよい。特に、選択された送信モードのプリコーディングベクトルｗは、ダウンリンクチャネル状態情報に基づいて算出される。
【０１２５】
異なるシステム設定、例えばＴＤＤシステムまたはＦＤＤシステムに依存して、取得部１００１、選択部１００２および設定部１００３は、異なる実施形態を実現するよう構成されていてもよい。
【０１２６】
例えば、ＦＤＤシステムが採用される第１実施形態では、取得部１００１は、更に、ＤＬ ＣＳＩのフィードバックの大きさＢを取得するよう構成されていてもよい。選択部１００２は、システム設定に基づいて達成可能なチャネル容量を最大にする送信モードを選択するよう構成されていてもよい。達成可能なチャネル容量は、量子化ＣＳＩ下でのＢＦおよびＩＣについての等式（１２）および（１３）それぞれに従って算出されてもよい。
【０１２７】
そして、設定部１００３は、パイロットシンボルをブロードキャスト送信し、ダウンリンクチャネル状態情報のフィードバックを受信し、ダウンリンクチャネル状態情報フィードバックに基づいて、選択された送信モードについてプリコーディングを実行するよう構成されていてもよい。
【０１２８】
次に、ＢＳ １１０およびＤ２Ｄ送信側ＵＥ２ １２２は、データストリームを、それらの受信機へ送信してもよい。
【０１２９】
例えば、ＴＤＤシステムが採用される第２実施形態では、取得部１００１は、ＢＳ １１０での送信電力、Ｄ２Ｄ送信側ＵＥ２ １２２での送信電力、ＢＳ １１０のアンテナ数およびＤ２Ｄ受信側ＵＥ１ １２１およびセルラＵＥ０ １２０の伝送路損失情報のような、システム設定を取得するよう構成されていてもよい。
【０１３０】
選択部１００２は、完全ＣＳＩ下でのＢＦおよびＩＣ方法についての等式（９）および（１０）それぞれに従って、最適な送信モードを選択するよう構成されていてもよい。
【０１３１】
そして、設定部１００３は、アップリンクチャネル状態情報を推定し、アップリンクチャネル状態情報からダウンリンクチャネル状態情報を導出し、ダウンリンクチャネル状態情報に基づいて、選択された送信モードについてプリコーディングを実行するよう構成されていてもよい。
【０１３２】
次に、ＢＳ １１０およびＤ２Ｄ送信側ＵＥ２ １２２は、データストリームを、それらの受信機へ送信してもよい。
【０１３３】
例えば、ＴＤＤシステムが採用される第３実施形態では、取得部１００１は、ＢＳ １１０での送信電力、Ｄ２Ｄ送信側ＵＥ２ １２２での送信電力、ＢＳ １１０のアンテナ数、並びに、Ｄ２Ｄ受信側ＵＥ１ １２１およびセルラＵＥ０ １２０の伝送路損失情報のようなシステム設定を取得するよう構成されていてもよい。
【０１３４】
選択部１００２は、瞬時のＤＬ ＣＳＩに従って、最適な送信モードを選択するよう構成されていてもよい。特に、選択部１００２は、ダウンリンクチャネル状態情報を取得し、ダウンリンクチャネル状態情報およびシステム設定の少なくとも一部に基づいて、ＩＣ送信モードおよびＢＦ送信モードの両方についての達成可能なチャネル容量を算出し、達成可能なチャネル容量を最大にする送信モードを選択するよう構成されていてもよい。
【０１３５】
ＤＬ ＣＳＩを取得することは、アップリンクチャネル状態情報を推定することと、ＴＤＤシステムにおけるチャネル交換によるアップリンクチャネル状態情報からダウンリンクチャネル状態情報を導出することと、を含んでもよい。
【０１３６】
達成可能なチャネル容量を算出することは、前述の等式（５）に基づいてもよい。ＢＦの場合およびＩＣの場合について、プリコーディングベクトルｗを算出することは、図８に応じた説明に当てはまっていてもよい。
【０１３７】
そして、設定部１００３は、ダウンリンクチャネル状態情報に基づいて、選択された送信モードについてのプリコーディングを実行するよう構成されていてもよい。特に、選択部１００２により算出されたプリコーディングベクトルｗは、選択された送信モードに対応するプリコーディングの実行に用いられる。
【０１３８】
次に、ＢＳ １１０およびＤ２Ｄ送信側ＵＥ２ １２２は、データストリームを、それらの受信機へ送信してもよい。
【０１３９】
図１１は、本発明の例示的な実施形態の実行に用いるのに適したＢＳ １１００の簡単なブロック図を示す。
【０１４０】
図１１に示すように、ＢＳ １１００は、データプロセッサ（ＤＰ）１１０１と、ＤＰ１１０１に接続されたメモリ（ＭＥＭ）１１０２と、ＤＰ１１０１に接続された適当なＲＦ送信機ＴＸおよび受信機ＲＸ１１０４と、を含む。ＭＥＭ１１０２は、プログラム（ＰＲＯＧ）１１０３を記憶している。ＴＸ／ＲＸ１１０４は、ＵＥとの間での双方向無線通信のためのものである。本発明の実施形態において、実際にはＢＳは、１つのアンテナしか有していないが、ＴＸ／ＲＸ１１０４は、通信を促進するために少なくとも２つのアンテナを有していることに留意されたい。ＢＳ １１００は、例えばインターネットのような１または複数の外部ネットワークまたはシステムに、データパスを介して接続されていてもよい。
【０１４１】
ＰＲＯＧ１１０３は、関連するＤＰ１１０１により実行されると、ＢＳ １１００に、本明細書において方法５００、６００、７００または８００として説明したような、本発明の例示的な実施形態に従って動作させることができるプログラム命令を含むようになっている。
【０１４２】
本発明の実施形態は、ＢＳ １１００のＤＰ１１０１により実行可能なコンピュータソフトウェア、ハードウェアまたはソフトウェアとハードウェアとの組み合わせにより実現されていてもよい。
【０１４３】
ＭＥＭ１１０２は、局所的な技術環境に適したあらゆる形式であってもよく、非限定的な例として、メモリ装置に基づく半導体、磁気メモリ装置およびシステム、光メモリ装置およびシステム、固定メモリおよび携帯メモリのような、適当なデータ記憶技術を用いて実現されていてもよい。ＢＳ １１００には１つのＭＥＭだけが示されているが、ＢＳ １１００には、いくつかの物理的に別体であるメモリ部が存在してもよい。ＤＰ１１０１は、局所的な技術環境に適したあらゆる形式であってもよく、非限定的な例として、１または複数の汎用コンピュータ、専用コンピュータ、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）およびマルチコアプロセッサアーキテクチャに基づくプロセッサを含んでもよい。ＢＳ １１００は、例えば、メインプロセッサに同期するクロックに合わせて動作する用途特定集積回路チップのような多重プロセッサを備えていてもよい。
【０１４４】
前述の説明では、セルラ通信およびＤ２Ｄ通信の両方を含む無線通信システムおよびこのシステムのスループットについての閉形式の式が導出されることについて記載されていたが、当業者であれば、提案される切替手順がダウンリンク干渉が生じうる種々の通信システムに適応してもよいことは理解するべきである。例えば、同一のダウンリンクフレーム割当てが隣接するセルで用いられる場合、端のＵＥへのダウンリンク干渉が生じうる。また、適応的な変形を行ったあるシステム設定に従って、類似の閉形式の式が導出されうる。
【０１４５】
本発明の例示的な実施形態は、前述において、方法、装置（例えば、システム）のブロック図およびフローチャートを示す図を参照しつつ説明されてきた。ブロック図およびフローチャートを示す図の各ブロック、および、ブロック図およびフローチャートを示す図のブロックの組み合わせそれぞれは、コンピュータプログラム命令を含む種々の手段により実現されてもよい。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータまたは他のプログラミング可能なデータ処理装置に読み込まれて、コンピュータまたは他のプログラミング可能なデータ処理装置で実行する命令が、フローチャートブロックまたはブロックで特定される機能を実現する手段を生成するように、マシンを生成する。
【０１４６】
前述のコンピュータプログラム命令は、例えば、サブルーチンおよび／または関数であってもよい。本発明の一実施形態におけるコンピュータプログラム製品は、前述のコンピュータプログラム命令が記録された、少なくとも１つのコンピュータ可読記録媒体を含む。コンピュータ可読記録媒体は、例えば、光コンパクトディスク、または、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）またはＲＯＭ（ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）のような電気的メモリ装置であってもよい。
【０１４７】
本明細書は、多くの具体的な実現例の詳細を含んでいるが、これらは、あらゆる実現例および請求する範囲の限定として解釈されるべきではなく、特定の実現例の特定の実施形態に具現化された特徴の説明として解釈されるべきである。また、本明細書において別個の実施形態として説明されている、ある特徴は、単一の実施形態の中で組み合わせて実現されてもよい。逆にまた、単一の実施形態の中で説明されている種々の特徴は、複数の実施形態で別々に実現されてもよいし、或いは、いくつかの適当な部分的な組み合わせで実現されていてもよい。その上、前述では、特徴が、ある組み合わせを実行しており、もともとそのように請求されているように記載されているかもしれないが、請求された組み合わせからの１または複数の特徴は、いくつかの場合において、削除されてもよく、また、請求されている組み合わせは、部分的な組み合わせまたは部分的な組み合わせの変形例としてもよい。
【０１４８】
また、前述の実施形態は、発明を限定するというよりもむしろ発明を説明するためのものであることに留意されるべきであり、当業者が通常理解できる発明の本質および範囲から逸脱しない限り、修正および変形を行ってもよいと理解されるべきである。このような修正および変形は、本発明の範囲および添付された請求項内であるものと考えられる。本発明の保護範囲は、添付の請求項により定義される。更に、請求項における参照数字は、いずれも請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」の使用およびその活用形は、請求項に記述されている要素またはステップ以外の要素またはステップの存在を排除するものではない。要素またはステップの前に付される不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は、このような要素またはステップが複数存在することを排除するものではない。
【０１４９】
（付記１）
無線通信システムのシステム設定を取得することと、
前記システム設定の少なくとも一部に基づいて、干渉除去（ＩＣ）送信モードおよびビームフォーミング（ＢＦ）送信モードのうちの１つである送信モードを選択することと、
前記選択された送信モードに設定することと、を含む、
無線通信システムにおける基地局（ＢＳ）のための方法。  
【０１５０】
（付記２）
前記ＢＳは、セルラユーザ機器（ＵＥ）と、セルラリンクを介して通信し、
デバイス間（Ｄ２Ｄ）送信側ＵＥは、Ｄ２Ｄ受信側ＵＥと、Ｄ２Ｄリンクを介して通信する、
前記無線通信システムにおける付記２に記載の方法。
【０１５１】
（付記３）
前記システム設定は、
前記ＢＳにおける送信電力および前記Ｄ２Ｄ送信側ＵＥにおける送信電力、
前記ＢＳのアンテナ数、
前記Ｄ２Ｄ受信側ＵＥおよび前記セルラＵＥの伝送路損失情報
のうちの少なくとも１つまたは複数を含む、
付記２に記載の方法。
【０１５２】
（付記４）
前記システム設定を取得することは、更に、
前記セルラＵＥおよび前記Ｄ２Ｄ受信側ＵＥに、前記Ｄ２Ｄ送信側ＵＥの参照信号情報を通知することと、
前記セルラＵＥおよび前記Ｄ２Ｄ受信側ＵＥから送り返された前記伝送路損失情報を受信することと、を含む、
付記３に記載の方法。
【０１５３】
（付記５）
前記システム設定は、更に、チャネル状態情報のフィードバックの大きさを含む、
付記１から付記４のいずれかに記載の方法。
【０１５４】
（付記６）
前記送信モードを選択することは、更に、
前記システム設定に基づく達成可能なチャネル容量を最大にする前記送信モードを選択することを含む、
付記５に記載の方法。
【０１５５】
（付記７）
前記選択された送信モードに設定することは、
パイロットシンボルをブロードキャスト送信することと、
ダウンリンクチャネル状態情報のフィードバックを受信することと、
前記ダウンリンクチャネル状態情報のフィードバックに基づいて、前記選択された送信モードのプリコーディングを実行することと、を含む、
付記５に記載の方法。
【０１５６】
（付記８）
前記選択された送信モードに設定することは、
アップリンクチャネル状態情報を推定することと、
前記アップリンクチャネル状態情報からダウンリンクチャネル状態情報を導出することと、
前記ダウンリンクチャネル状態情報に基づいて、前記選択された送信モードのプリコーディングを実行することと、を含む、
付記１から付記４のいずれかに記載の方法。
【０１５７】
（付記９）
前記送信モードを選択することは、更に、
ダウンリンクチャネル状態情報を取得することと、
前記ダウンリンクチャネル状態情報の少なくとも一部および前記システム設定に基づいて、前記ＩＣ送信モードおよび前記ＢＦ送信モードの両方の達成可能なチャネル容量を算出することと、
前記達成可能なチャネル容量を最大にする前記送信モードを選択することと、を含む、
付記１から付記４のいずれかに記載の方法。
【０１５８】
（付記１０）
ダウンリンクチャネル状態情報を取得することは、更に、
アップリンクチャネル状態情報を推定することと、
前記アップリンクチャネル状態情報から前記ダウンリンクチャネル状態情報を導出することと、を含む、
付記９に記載の方法。
【０１５９】
（付記１１）
前記選択された送信モードに設定することは、
前記ダウンリンクチャネル状態情報に基づいて、前記選択された送信モードのプリコーディングを実行すること、を含む、
付記９に記載の方法。
【０１６０】
（付記１２）
無線通信システムのシステム設定を取得するよう構成された取得部と、
前記システム設定の少なくとも一部に基づいて、干渉除去（ＩＣ）送信モードおよびビームフォーミング（ＢＦ）送信モードのうちの１つである送信モードを選択するよう構成された選択部と、
前記選択された送信モードに設定するよう構成された設定部と、を備える、
無線通信システムの基地局（ＢＳ）装置。  
【０１６１】
（付記１３）
前記ＢＳは、セルラユーザ機器（ＵＥ）と、セルラリンクを介して通信し、
デバイス間（Ｄ２Ｄ）送信側ＵＥは、Ｄ２Ｄ受信側ＵＥと、Ｄ２Ｄリンクを介して通信する、
前記無線通信システムにおける付記１２に記載の装置。  
【０１６２】
（付記１４）
前記システム設定は、
前記ＢＳにおける送信電力および前記Ｄ２Ｄ送信側ＵＥにおける送信電力、
前記ＢＳのアンテナ数、
前記Ｄ２Ｄ受信側ＵＥおよび前記セルラＵＥの伝送路損失情報
のうちの少なくとも１つまたは複数を含む、
付記１３に記載の装置。  
【０１６３】
（付記１５）
前記取得部は、更に、
前記セルラＵＥおよび前記Ｄ２Ｄ受信側ＵＥに、前記Ｄ２Ｄ送信側ＵＥの参照信号情報を通知し、
前記セルラＵＥおよび前記Ｄ２Ｄ受信側ＵＥから送り返された前記伝送路損失情報を受信するよう構成されている、
付記１４に記載の装置。
【０１６４】
（付記１６）
前記システム設定は、更に、チャネル状態情報のフィードバックの大きさを含む、
付記１２から付記１５のいずれかに記載の装置。
【０１６５】
（付記１７）
前記選択部は、更に、
前記システム設定に基づく達成可能なチャネル容量を最大にする前記送信モードを選択するよう構成されている、
付記１６に記載の装置。
【０１６６】
（付記１８）
前記設定部は、
パイロットシンボルをブロードキャスト送信し、
ダウンリンクチャネル状態情報のフィードバックを受信し、
前記ダウンリンクチャネル状態情報のフィードバックに基づいて、前記選択された送信モードのプリコーディングを実行するよう構成されている、
付記１６に記載の装置。
【０１６７】
（付記１９）
前記設定部は、更に、
アップリンクチャネル状態情報を推定し、
前記アップリンクチャネル状態情報からダウンリンクチャネル状態情報を導出し、
前記ダウンリンクチャネル状態情報に基づいて、前記選択された送信モードのプリコーディングを実行するよう構成されている、
付記１２から付記１５のいずれかに記載の装置。
【０１６８】
（付記２０）
前記選択部は、更に、
ダウンリンクチャネル状態情報を取得し、
前記ダウンリンクチャネル状態情報の少なくとも一部および前記システム設定に基づいて、前記ＩＣ送信モードおよび前記ＢＦ送信モードの両方の達成可能なチャネル容量を算出し、
前記達成可能なチャネル容量を最大にする前記送信モードを選択するよう構成されている、
付記１２から付記１５のいずれかに記載の装置。
【０１６９】
（付記２１）
ダウンリンクチャネル状態情報を取得することは、更に、
アップリンクチャネル状態情報を推定することと、
前記アップリンクチャネル状態情報から前記ダウンリンクチャネル状態情報を導出することと、を含む、
付記２０に記載の装置。
【０１７０】
（付記２２）
前記設定部は、更に、
前記ダウンリンクチャネル状態情報に基づいて、前記選択された送信モードのプリコーディングを実行するよう構成されている、
付記２０に記載の装置。
【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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【国際調査報告】
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