(57)【要約】ワイヤレスメッシュネットワーク中のリンクについての相互情報量に基づくリンクメトリックを計算し、および／または利用するためのシステム及び方法が開示される。一実施形態で、１つ以上の相互情報量値がワイヤレスメッシュネットワーク中の第１のネットワークノードの送信機と第２のネットワークノードの受信機との間のリンクについて計算される。１つ以上の相互情報量値のそれぞれはリンクについての異なる仮定伝送モードについて計算される。そのリンクについての１つ以上リンクメトリックが相互情報量値の関数として計算され、そこでは各リンクメトリックが１つ以上の相互情報量値のうちの異なる１つに基づいて計算される。この方法で、リンクメトリックが、リンクについてのひとつ以上の仮定伝送モードのそれぞれについて計算される。その後、リンクメトリックの少なくとも１つはルーティング更新モジュールに提供される。
2015530835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレスメッシュネットワーク（１０）中の第１のネットワークノード（１２、１４）の送信機（１６）と第２のネットワークノード（１２、１４）の受信機（１８）との間のリンクについての１つ以上の相互情報量値を計算する工程であって、前記１つ以上の相互情報量値の各々が前記リンクについて１つ以上の伝送モードの異なる１つについての相互情報量を含む工程と、
前記リンクについての１つ以上のリンクメトリックを前記１つ以上の相互情報量値の関数として計算する工程であって、前記１つ以上のリンクメトリックの各リンクメトリックが、前記１つ以上の相互情報量値のうちの異なる１つの関数である工程と、
ルーティング更新モジュール（２２、２４）に前記１つ以上のリンクメトリックのうちの少なくとも１つを提供する工程と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記１つ以上の相互情報量値を計算する工程は、前記１つ以上の伝送モードの各伝送モードについて、
前記伝送モードについての前記リンクについての信号対干渉プラス雑音比を計算する工程と、
前記信号対干渉プラス雑音比の関数として前記伝送モードについて前記リンクについての相互情報量値を計算する工程と
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記１つ以上の伝送モードは複数の仮定伝送モードを含み、各仮定伝送モードは、前記第１のネットワークノード（１２，１４）の前記送信機（１６）と前記第２のネットワークノード（１２，１４）の前記受信機（１８）との間の前記リンクに潜在的に干渉を引き起こす前記ワイヤレスメッシュネットワーク（１０）内の前記第１のネットワークノード（１２，１４）の前記送信機（１６）と１つ以上の隣接ネットワークノード（１２，１４）の送信機（１６）とのための送信設定パラメータの異なる組み合わせに対応することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記１つ以上の相互情報量値を計算する工程は、前記複数の仮定伝送モードの各仮定伝送モードについて、
前記仮定伝送モードについて前記リンクについての信号対干渉プラス雑音比を計算する工程と、
前記信号対干渉プラス雑音比の関数として前記仮定伝送モードについて前記リンクについての前記相互情報量値を計算する工程と
を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の仮定伝送モードの各仮定伝送モードについて、前記信号対干渉プラス雑音比の関数として前記仮定伝送モードについて前記リンクについての前記相互情報量値を計算する工程は、前記仮定伝送モードについて前記リンクについての前記信号対干渉プラス雑音比のアフィン関数の対数として前記相互情報量値を計算する工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の仮定伝送モードの各仮定伝送モードについて、前記信号対干渉プラス雑音比の関数として前記仮定伝送モードについて前記リンクについての前記相互情報量値を計算する工程は、前記相互情報量値を、
Ｉ（ｌ，ｍ）＝ｌｏｇ2（１＋ＳＩＮＲ（ｌ，ｍ））≡Ｄl（ＳＩＮＲ（ｌ，ｍ））
として計算し、ここで、Ｉ（ｌ，ｍ）は仮定伝送モードｍについてリンクｌについての前記相互情報量値であり、ＳＩＮＲ（ｌ，ｍ）は前記仮定伝送モードｍについて前記リンクｌについての前記信号対干渉プラス雑音比であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のネットワークノード（１２，１４）の前記送信機（１６）は単一のアンテナを有することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記複数の仮定伝送モードの各仮定伝送モードについて、前記仮定伝送モードについて前記リンクについての前記信号対干渉プラス雑音比を計算する工程は、前記仮定伝送モードについて前記リンクについての前記信号対干渉プラス雑音比を、式
【数１８】
2015530835.tif 000021
に基づいて計算する工程を含み、ここで、
【数１９】
2015530835.tif 000022
は、干渉プラス雑音の電力レベルを表し、ｐl,mは、前記仮定伝送モードｍについて前記リンクｌについての前記第１のネットワークノード（１２，１４）の前記送信機（１６）の送信電力であり、ｇlは、前記仮定伝送モードｍについて前記リンクｌのチャネル利得であり、ｑl,mは、前記仮定伝送モードｍについて前記リンクｌについての雑音プラス干渉電力であり、σl2は、前記リンクｌについての前記第２のネットワークノード（１２，１４）の前記受信機（１８）における雑音電力であり、Ｎlは、前記リンクｌに干渉する１つ以上の近隣ネットワークノードの全てのリンクの集合であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のネットワークノード（１２，１４）の前記送信機（１６）は複数のアンテナを有し、単一ストリームを送信することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数の仮定伝送モードの各仮定伝送モードについて、前記仮定伝送モードについて前記リンクについての前記信号対干渉プラス雑音比を計算する工程は、前記仮定伝送モードについて前記リンクについての前記信号対干渉プラス雑音比を、式
【数２０】
2015530835.tif 000023
に基づいて計算する工程を含み、ここで、ｐl,mは、
【数２１】
2015530835.tif 000024
として定義されるプレコーディングベクタであり、その要素は、前記仮定伝送モードｍについて前記リンクｌについての前記第１のネットワークノード（１２，１４）の前記送信機（１６）の複数のｎT,l個のアンテナに割り当てられたアンテナウエイトを特定し、Ｈlは、ｎR,l×ｎT,lのチャネル応答行列であり、その要素は、前記リンクｌについての、前記第１のネットワークノード（１２，１４）の前記送信機（１６）の前記複数のアンテナの各々から前記第２のネットワークノード（１２，１４）の前記受信機（１８）のｎR,l個のアンテナの各々への複素数値のチャネル利得であり、
【数２２】
2015530835.tif 000025
は、雑音プラス干渉共分散行列であり、Ｑnoiseは雑音共分散行列であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のネットワークノード（１２，１４）の前記送信機（１６）は複数のアンテナを有し、複数のストリームを送信することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項１２】
前記１つ以上の相互情報量値を計算する工程は、前記複数の仮定伝送モードの各仮定伝送モードについて、
前記複数のストリームの各ストリームについての前記仮定伝送モードについて前記リンクについてのストリームあたりの信号対干渉プラス雑音比を計算する工程と
前記複数のストリームについての前記ストリームあたりの信号対干渉プラス雑音比の関数として前記仮定伝送モードについて前記リンクについての前記相互情報量値を計算する工程と
を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数の仮定伝送モードの各仮定伝送モードについて、前記複数のストリームについての前記ストリームあたりの信号対干渉プラス雑音比の関数として前記仮定伝送モードについて前記リンクについての前記相互情報量値を計算する工程は、前記相互情報量値を、
【数２３】
2015530835.tif 000026
として計算する工程を含み、ここで、
【数２４】
2015530835.tif 000027
は、前記仮定伝送モードについての前記リンク上で伝達されるｉ番目のデータストリームについての相互情報量値を示し、さらに、Ｉは、サイズｎR,l×ｎT,lの恒等行列であり、ｌｏｇ（・）は対数関数であり、ｄｅｔ（Ｘ）は行列Ｘの行列式であり、Ｐl,mは、仮定伝送モードｍについてリンクｌについてのプレコーディング行列であり、
【数２５】
2015530835.tif 000028
として定義され、各Ｐl,m,jは、前記第１のネットワークノード（１２，１４）の前記送信機（１６）から前記第２のネットワークノード（１２，１４）の前記受信機（１８）へ前記リンクｌ上で送信された複数のｎs（ｌ，ｍ）個のストリームのひとつについてのサイズｎT,lのプレコーディングベクタに対応し、Ｈlは、ｎR,l×ｎT,lのチャネル応答行列であり、その要素は、リンクｌについての、前記第１のネットワークノード（１２，１４）の前記送信機（１６）のｎT,l個のアンテナの各々から前記第２のネットワークノード（１２，１４）の前記受信機（１８）のｎR,l個の受信アンテナの各々への複素数値のチャネル利得を指定し、Ｑi,mは、前記仮定伝送モードｍについて前記リンクｌについての雑音プラス干渉共分散行列であり、ＳＩＮＲ(i)（ｌ，ｍ）は、前記仮定伝送モードｍについて前記リンクｌについての前記複数のストリームのｉ番目のストリームについてのストリームあたりの信号対干渉プラス雑音比であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数のストリームについて、前記第２のネットワークノード（１２，１４）の前記受信機（１８）は、他のストリームにより引き起こされた干渉を連続的にキャンセルでき、前記仮定伝送モードｍについて前記リンクｌについての前記複数のストリームのｉ番目のストリームについての前記ストリームあたりの信号対干渉プラス雑音比は、
【数２６】
2015530835.tif 000029
として定義され、ここで、
【数２７】
2015530835.tif 000030
は、前記仮定伝送モードｍについて前記リンクｌについての前記複数のストリームのｉ番目のストリームについてのストリームあたりの雑音プラス干渉共分散行列であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２のネットワークノード（１２，１４）の前記受信機（１８）は、前記複数のストリームについて連続的な干渉のキャンセルを実行できず、前記仮定伝送モードｍについて前記リンクｌについての前記複数のストリームのｉ番目のストリームについての前記ストリームあたりの信号対干渉プラス雑音比は、
【数２８】
2015530835.tif 000031
として定義され、ここで、
【数２９】
2015530835.tif 000032
は、前記仮定伝送モードｍについて前記リンクｌについての前記複数のストリームのｉ番目のストリームについてのストリームあたりの雑音プラス干渉共分散行列であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記リンクはマルチサブキャリヤ無線通信方式により提供され、前記１つ以上の相互情報量値を計算する工程は、前記１つ以上の伝送モードの各伝送モードについて、複数のサブキャリヤ上の前記伝送モードについての前記リンクについて個々のサブキャリヤの瞬間的な相互情報量値の関数として、前記伝送モードについての前記リンクについての相互情報量値を計算する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記１つ以上の相互情報量値を計算する工程は、前記１つ以上の伝送モードの各伝送モードについて、複数のタイムスロット上の前記伝送モードについての前記リンクについて個々のタイムスロットの瞬間的な相互情報量値の関数として、前記伝送モードについての前記リンクについての相互情報量値を計算する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記１つ以上の相互情報量値を計算する工程は、前記第２のネットワークノード（１２，１４）で前記１つ以上の相互情報量値を計算する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記１つ以上のリンクメトリックの少なくとも１つを前記ルーティング更新モジュール（２２，２４）に提供する工程は、前記第１のネットワークノードで、前記１つ以上のリンクメトリックの少なくとも１つを前記ルーティング更新モジュール（２２，２４）に提供する工程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ルーティング更新モジュール（２２，２４）は、前記ワイヤレスメッシュネットワーク（１０）に結合した集中ノード（１４）における集中型ルーティング更新モジュール（２４）であり、前記１つ以上のリンクメトリックの少なくとも１つを前記ルーティング更新モジュール（２２，２４）に提供する工程は、前記集中ノード（１４）において前記１つ以上のリンクメトリックの少なくとも１つを前記ルーティング更新モジュール（２４）に提供する工程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記１つ以上の相互情報量値を計算する工程は、前記ワイヤレスメッシュネットワーク（１０）に結合した集中ノード（１４）における集中型リンクメトリック計算モジュール（２０）において前記１つ以上の相互情報量値を計算する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記ルーティング更新モジュール（２２、２４）により、前記第１のネットワークノード（１２、１４）の前記送信機（１６）と前記第２のネットワークノードの前記受信機（１８）との間の前記リンクを含む前記ワイヤレスメッシュネットワーク（１０）を通る１つ以上の潜在的ルートについての１つ以上のルーティングメトリックを、前記第１のネットワークノード（１２、１４）の前記送信機（１６）と前記第２のネットワークノードの前記受信機（１８）との間の前記リンクについての前記１つ以上のリンクメトリックの少なくとも１つに基づいて計算する工程と、
前記１つ以上のルーティングメトリックに基づいて前記第１のネットワークノード（１２、１４）の前記送信機（１６）のためのルーティングテーブルを更新する工程と
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ルーティング更新モジュール（２２、２４）は、前記第１のネットワークノード（１２、１４）にあることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記ルーティング更新モジュール（２２、２４）は、前記ワイヤレスメッシュネットワーク（１０）に結合した集中ノード（１４）における集中型ルーティング更新モジュール（２４）であり、前記方法はさらに、前記集中ノード（１４）から前記第１のネットワークノード（１２）へと前記ルーティングテーブルを提供する工程を含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記ワイヤレスメッシュネットワーク（１０）は、セルラ通信ネットワークのための、前記第１のネットワークノード（１２）と前記第２のネットワークノード（１２）とを含む複数の無線アクセスノード（１２）のためのワイヤレスメッシュバックホールネットワークであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
ワイヤレスメッシュネットワーク（１０）中の第１のネットワークノード（１２、１４）の送信機（１６）と第２のネットワークノード（１２、１４）の受信機（１８）との間のリンクについての、１つ以上の相互情報量に基づくリンクメトリックを取得する工程であって、前記１つ以上の相互情報量に基づくリンクメトリックの各々が、１つ以上の伝送モードのうちの異なる１つについての前記リンクについての相互情報量に基づくリンクメトリックを含む工程と、
前記第１のネットワークノード（１２、１４）の前記送信機（１６）と前記第２のネットワークノード（１２、１４）の前記受信機（１８）との間の前記リンクについての前記１つ以上の相互情報量に基づくリンクメトリックに基づいて、前記第１のネットワークノード（１２、１４）の前記送信機（１６）と前記第２のネットワークノード（１２）の前記受信機（１８）との間の前記リンクを含む前記ワイヤレスメッシュネットワーク（１０）を通る１つ以上の潜在的なルートについての１つ以上のルーティングメトリックを計算する工程と、
前記１つ以上のルーティングメトリックに基づく前記第１のネットワークノード（１２、１４）の前記送信機（１６）のためのルーティングテーブルを更新する工程と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
ワイヤレスメッシュネットワーク（１０）中の複数のネットワークノード（１２、１４）の少なくとも部分集合の送信機（１６）と受信機（１８）との間の複数のリンクの各リンクについて、１つ以上の相互情報量に基づくリンクメトリックを取得する工程であって、前記１つ以上の相互情報量に基づくリンクメトリックの各々が、前記リンクについての１つ以上の伝送モードのうちの異なる１つについての前記リンクについての相互情報量に基づくリンクメトリックを含む工程と、
前記ワイヤレスメッシュネットワーク（１０）を通る第１のネットワークノード（１２、１４）から第２のネットワークノード（１２）への複数の潜在的なルートについての複数のルーティングメトリックを、前記複数の潜在的なルートに含まれた前記複数のリンクの１つについての前記１つ以上の相互情報量に基づくリンクメトリックの関数として計算する工程と、
前記第１のネットワークノード（１２，１４）から前記第２のネットワークノード（１２，１４）への最良のルートとして、前記複数のルーティングメトリックのうちの最良のルーティングメトリックを有する前記複数の潜在的ルートの１つを選択する工程と、
前記第１のネットワークノード（１２、１４）から前記第２のネットワークノード（１２、１４）への前記最良のルートを反映させるようにルーティングテーブルを更新する工程と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
前記最良のルートはまた、前記最良のルートに含まれた複数のリンクのうちの各リンクについての最良の伝送モードを示すことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
ワイヤレスメッシュネットワーク（１０）に結合したノード（１２，１４）であって、
少なくとも１つの無線サブシステム（３０）およびネットワークインターフェイス（３４）と、
前記少なくとも１つの無線サブシステム（３０）および前記ネットワークインターフェイス（３４）に接続された処理サブシステム（３２）とを含み、
前記処理サブシステムは、
ワイヤレスメッシュネットワーク（１０）中の第１のネットワークノード（１２、１４）の送信機（１６）と第２のネットワークノード（１２、１４）の受信機（１８）との間のリンクについての１つ以上の相互情報量値を計算するよう構成され、前記１つ以上の相互情報量値の各々が前記リンクについて１つ以上の伝送モードの異なる１つについての相互情報量を含み、
前記リンクについての１つ以上のリンクメトリックを前記１つ以上の相互情報量値の関数として計算するよう構成され、前記１つ以上のリンクメトリックの各リンクメトリックが、前記１つ以上の相互情報量値のうちの異なる１つの関数であり、
ルーティング更新モジュール（２２、２４）に前記１つ以上のリンクメトリックのうちの少なくとも１つを提供するよう構成されることを特徴とするノード（１２，１４）。
【請求項３０】
前記ノード（１２，１４）は、前記第２のネットワークノード（１２，１４）であることを特徴とする請求項２９に記載のノード（１２，１４）。
【請求項３１】
前記ノード（１２，１４）は、前記ワイヤレスメッシュネットワーク（１０）のための集中型リンクメトリック計算機能を提供する集中ノード（１４）であることを特徴とする請求項２９に記載のノード（１２，１４）。
【請求項３２】
ワイヤレスメッシュネットワーク（１０）に結合したノード（１２，１４）であって、
少なくとも１つの無線サブシステム（３０）およびネットワークインターフェイス（３４）と、
前記少なくとも１つの無線サブシステム（３０）および前記ネットワークインターフェイス（３４）に接続された処理サブシステム（３２）とを含み、
前記処理サブシステムは、
ワイヤレスメッシュネットワーク（１０）中の第１のネットワークノード（１２、１４）の送信機（１６）と第２のネットワークノード（１２、１４）の受信機（１８）との間のリンクについての、１つ以上の相互情報量に基づくリンクメトリックを取得するよう構成され、前記１つ以上の相互情報量に基づくリンクメトリックの各々が、１つ以上の伝送モードのうちの異なる１つについての前記リンクについての相互情報量に基づくリンクメトリックを含み、
前記第１のネットワークノード（１２、１４）の前記送信機（１６）と前記第２のネットワークノード（１２、１４）の前記受信機（１８）との間の前記リンクについての前記１つ以上の相互情報量に基づくリンクメトリックに基づいて、前記第１のネットワークノード（１２、１４）の前記送信機（１６）と前記第２のネットワークノード（１２）の前記受信機（１８）との間の前記リンクを含む前記ワイヤレスメッシュネットワーク（１０）を通る１つ以上の潜在的なルートについての１つ以上のルーティングメトリックを計算するよう構成され、
前記１つ以上のルーティングメトリックに基づく前記第１のネットワークノード（１２、１４）の前記送信機（１６）のためのルーティングテーブルを更新するよう構成されることを特徴とするノード（１２，１４）。
【請求項３３】
前記ノード（１２，１４）は、前記第１のネットワークノード（１２，１４）であることを特徴とする請求項３２に記載のノード（１２，１４）。
【請求項３４】
前記ノード（１２，１４）は、前記ワイヤレスメッシュネットワーク（１０）のための集中型ルート更新機能を提供する集中ノード（１４）であることを特徴とする請求項３２に記載のノード（１２，１４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２０１２年９月２６日に出願された仮特許出願番号６１／７０５，６７９の利益を主張し、その開示はその全体が引用によりここに含まれる。
発明の分野
現在の開示はワイヤレスメッシュネットワークと関連しており、より具体的には、ワイヤレスメッシュネットワークにおける干渉を意識したルーティングのためのリンクメトリックを計算することに関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォンの人気の爆発的上昇は現在のセルラ通信ネットワークの容量の限界を暴露した。モバイル機器上の、帯域幅を必要とするマルチメディア及びソーシャルネットワーキングアプリケーションの使用の増大はさらに問題を悪化させる。ワイヤレスデータトラフィックの急激な増加に対処するために、アクセスノードの相当に密度の高い展開が将来に必要とされるであろうということが予想されている。そのような密度の高い展開は、縮小した信号のフットプリントを持つ「より小さい」、すなわち小電力の基地局の非常に高密度な混合とともに既存の基地局、基地局を徐々に増やすことによって達成され得る。
【０００３】
明らかに、アクセスノードの非常に高密度の展開の実現可能性は、ネットワークの中の個々のアクセスノード各々のために高いデータ伝送速度の転送を提供することができるバックホールネットワークの存在に基づいている。容量を最大化する観点から、光ファイバーベースのバックホールソリューションはおそらく最も望ましいものであり、新たな構築にとても適している。しかし、既存の建築物とインフラストラクチャーにおいては、非常に高密度のネットワーク内のすべてのアクセスノードへの新しいファイバの設備費は禁止される可能性がある。
【０００４】
光ファイバーベースのバックホールソリューションの代案は、同じアクセス帯域幅が転送を提供するために使われるワイヤレスセルフバックホールソリューションである。大容量の帯域幅は、将来のワイヤレスシステムが展開されそうな高周波バンド（例えばミリメートル波（ＭＭＷ）バンド）中で使用可能であると見られている。さらに、これらの将来のワイヤレスシステムは、関連した無線波長の短縮による空間の再利用の高度の可能性を持っている。大容量の利用可能な帯域幅と空間の再利用の程度はともに、セルフバックホールアプローチを動機づける。ワイヤレスセルフバックホールアプローチのシンプルさと展開コストを大幅に下げる可能性はまた、ワイヤレスセルフバックホールアプローチを非常に魅力的にする。
【０００５】
図１に示したように、セルフバックホールアプローチにおいて、アクセスノード（ＡＮ）は、近隣のアクセスノードのための転送と同様に、アクセスノードに割り当てられるその付近のユーザ装置へのネットワークアクセスを提供する。転送については、アグリゲーションノードに、および／またはアグリゲーションノードからデータを発送するために、アクセスノードはリレーノードとして動作する。セルフバックホールアクセスノードのグループは、アクセスノードが協力してアグリゲーションノードに（から）互いのトラフィックを発送するワイヤレスメッシュネットワークを形成することができる。アグリゲーションノードは、ワイヤレスメッシュネットワークを、より大きなネットワーク（例えば接続したセルラ通信ネットワークのコアネットワーク）に接続している。
【０００６】
セルフバックホールは、追加の回線／ファイバをインストールする必要を取り除き、それゆえ大幅に展開コストを下げるだけでなく、セルフバックホールはまた、ユーザまたはネットワーク事業者に、満たされていないトラフィック需要があるところならどこにでもアクセスノードを展開する究極の柔軟性を提供する。有線（ファイバまたは銅線ベース）のバックホールが使用可能な場合であっても、セルフバックホールは、ネットワークの信頼性を強化するために、代替システムまたはソリューションの多様化としても役立つ。
【０００７】
セルフバックホールアクセスノードによって形成されたワイヤレスメッシュネットワークを通したワイヤレスでの情報の転送には、１以上のホップを持つすべての考えられるルートの中から利用すべきルートを選択するために、ルーティングメトリックと組み合わせたルーティングアルゴリズムを使用する必要がある。D. P. Bertsekas and R. G. Gallager, "Data Networks," 2nd Edition, PrenticeHall, 1992に記載されているように、一般のルーティングアルゴリズムは、ベルマン−フォード（Bellman-Ford）アルゴリズム及びダイクストラ（Dijkstra）アルゴリズムを含んでいる。ソースノードから宛先ノードまでのすべての考えられるパスの中で最良のルーティングメトリック値を得るという意味において、これらのアルゴリズムは一般に最も短いパス（またはルート）を発見する。発明者は、Georgios Parissidis, "Interference-Aware Routing Wireless Multihop Network," Doctoral Dissertation, DEA Universite Paris VI, 2008; R. Draves, J. Padhye, and B. Zill, "Routing in Multi-Radio Multi-Hop Wireless Mesh Networks," ACM Mobicom, 2004; Y. Yang, J. Wang, R. Kravets, "Designing Routing Metrics for Mesh Networks," Proc. IEEE Workshop on Wireless Mesh Networks, 2005; B. Awerbuch, D. Holmer, H. Ruberns, "High Throughput Route Selection in Multi-Rate AdHoc Wireless Networks," Technical Report, Johns Hopkins University, 2003; A. Kamerman and L. Monteban, "Wave LAN-II: A High-Performance Wireless LAN for the Unlicensed Band," Bell Labs Technical Journal, pp. 118-133, 1997; and G. Holland, N. Vaidya, and P. Bahl, "A Rate-Adaptive Protocol for Multi-hop Wireless Networks," Proc. ACM MOBICOM 01, 2001などに記載された既存のルーティングメトリックが、特にセルラ通信ネットワークにおけるアクセスノードのグループのためのワイヤレスセルフバックホールについては最良ではないことを見出した。
【発明の概要】
【０００８】
現在の開示は、ワイヤレスメッシュネットワークにおけるリンクについての相互情報量に基づくリンクメトリックに関連する。一実施形態において、１つ以上の相互情報量値が、ワイヤレスメッシュネットワークの中の第１のネットワークノードの送信機と第２のネットワークノードの受信機との間のリンクについて計算される。１つ以上の相互情報量値のそれぞれは、そのリンクについての１つ以上の仮定した伝送モードのうちの異なる１つについて計算される。リンクについてのひとつ以上のリンクメトリックは相互情報量値の関数として計算され、ここで、各リンクメトリックは、ひとつ以上の相互情報量値のうちの異なる１つに基づいて計算される。この方法で、リンクメトリックはリンクについてのひとつ以上の仮定した伝送モードのそれぞれについて計算される。その後、リンクメトリックの少なくとも１つはルーティング更新モジュールに提供される。１つの特定の実施例において、ワイヤレスメッシュネットワークはセルラ通信ネットワーク中のアクセスノードのグループのためのワイヤレスバックホールメッシュネットワークである。
【０００９】
別の実施形態において、ルーティング更新モジュールは、ワイヤレスメッシュネットワークの中の第１のネットワークノードの送信機と第２のネットワークノードの受信機との間のリンクについての１つ以上の相互情報量に基づいたリンクメトリックを得る。１つ以上の相互情報量に基づいたリンクメトリックのそれぞれは、リンクについての１つ以上の伝送モードのうちの異なる１つについてである。第１のネットワークノードの送信機と第２のネットワークノードの受信機との間のリンクを含むワイヤレスメッシュネットワークを通る１つ以上の潜在的なルートのために、ルーティング更新モジュールは、そのリンクについての１つ以上の相互情報量に基づくリンクメトリックに基づいて１つ以上のルーティングメトリックを計算する。ルーティング更新モジュールはその後、ひとつ以上のルーティングメトリックに基づいた第１のネットワークノードの送信機のためのルーティングテーブルを更新する。
【００１０】
別の実施形態において、１つ以上の相互情報量に基づいたリンクメトリックは、ワイヤレスメッシュネットワークの中の複数のネットワークノードの少なくとも部分集合の送信機と受信機との間の複数のリンクの各リンクについて得られる。各リンクに対して、リンクのための相互情報量に基づいたリンクメトリックのそれぞれが、そのリンクについてのひとつ以上の伝送モードのうちの異なる１つに対するリンクについての相互情報量に基づいたリンクメトリックであるように、そのリンクについての１つ以上の相互情報量に基づいたリンクメトリックは、そのリンクについて１つ以上の伝送モードについてである。第１のネットワークノードから第２のネットワークノードまでのワイヤレスメッシュネットワークを通しての複数の潜在的なルートのためのルーティングメトリックは、潜在的なルートに含まれているリンクについての１つ以上の相互情報量に基づいたリンクメトリックの関数として計算される。最良のルーティングメトリックを持っている潜在的なルートの１つは、第１のネットワークノードから第２のネットワークノードへの最良のルートとして選ばれる。ルーティングテーブルはその後、第１のネットワークノードから第２のネットワークノードへの最良のルートを反映すべく更新される。
【００１１】
当業者は、現在の開示の範囲を理解し、添付図面と関連して好適な実施例の以下の詳細な説明を読んだ後に、その付加的な側面を実現するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本明細書に組み入れられ、その一部分を成形する添付図面は、本開示のいくつかの面を説明し、明細書とともに本開示の原理の説明に役立つ。
【図１】図１は、セルラ通信ネットワークの中のアクセスノードのグループのためのワイヤレスメッシュバックホールネットワークを示す。
【図２】図２は、本開示の一実施形態に従う、相互情報量の関数としてリンクメトリックが計算される、セルラ通信ネットワークの中のアクセスノードのグループのためのワイヤレスメッシュバックホールネットワークを示す。
【図３】図３は、本開示の一実施形態に従う、図２のワイヤレスメッシュバックホールネットワークの中の第１のアクセスノードの送信機から図２のワイヤレスメッシュバックホールネットワークの中の第２のアクセスノードの受信機までのリンクについてのリンクメトリックを、リンクについての複数の異なる伝送モードについての相互情報量の関数として計算する処理を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本開示の一実施形態に従う、リンクを含む１つ以上のルートについてのルーティングメトリックを計算し、ルーティングメトリックに基づいて対応するルーティングテーブルを更新するように、図３の処理で計算されたリンクメトリックを利用する処理を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本開示の一実施形態に従う、異なる送信モードについて計算された信号対干渉プラス雑音比（ＳＩＮＲ）値に基づいて、異なる伝送モードについてのリンクについての相互情報量を計算する、より詳細な処理を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本開示の一実施形態に従う、異なる送信モードについてのＳＩＮＲ値を計算する処理を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本開示の一実施形態に従う、異なる送信モードについてのリンクについての雑音干渉共分散の評価を計算する処理を示すフローチャートである。
【図８】図８は、本開示の一実施形態に従う、リンク計算およびルート更新の機能性が分散された方法で実施される図２のワイヤレスメッシュバックホールネットワークを示す。
【図９】図９は本開示の一実施形態に従う、図８のワイヤレスメッシュバックホールネットワークの動作を示す。
【図１０】図１０は、本開示の一実施形態に従う、リンク計算機能性が分散された方法で実施され、ルート更新機能性を集中した方法で実施される、図２のワイヤレスメッシュバックホールネットワークを示す。
【図１１】図１１は、本開示の一実施形態に従って図１０のワイヤレスメッシュバックホールネットワークの動作を示す。
【図１２】図１２は、本開示の一実施形態に従う、リンク計算およびルート更新の機能性を集中した方法で実施される図２のワイヤレスメッシュバックホールネットワークを示す。
【図１３】図１３は、本開示の一実施形態に従う、図２及び図８−図１２のワイヤレスメッシュバックホールネットワークのアグリゲーションノードのブロック図である。
【図１４】図１４は、本開示の一実施形態に従う、図２及び図８−図１２のワイヤレスメッシュバックホールネットワークの中のアクセスノードの１つのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
下に記述された実施形態は、当業者が実施形態を実施することを可能ならしめるために必要な情報を表し、実施形態を実施する最良の態様を説明する。添付図面を考慮して以下の説明を読めば、当業者は開示した概念を理解するであろうし、特にここに扱われなかったこれらの概念の応用を認めるであろう。これらの概念と応用が本開示と添付した特許請求の範囲に入ることは理解されているべきである。
【００１４】
本開示の実施形態を詳細に説明する前に、ワイヤレスメッシュネットワークの中で適切なルートを選択するために使われた従来のルーティングメトリックの議論は有益である。ワイヤレスメッシュネットワークは有向グラフＧ≡（Ｖ，Ｅ）として作成できる。ここでＶはグラフの頂点の集合を示し、Ｅは、Ｖ中の２つの頂点を接続するエッジの集合を示す。各ネットワークノードはそのときグラフの頂点ｖ∈Ｖによって表され、かつ、２つのノードの間の各（潜在的な）ワイヤレスリンクはエッジｅ∈Ｅによって表されている。アクセスノードとワイヤレス機器（例えばユーザ装置）の区別がまったく必要でない場合はいつでも、用語「ネットワークノード」が、ネットワークの中のどのような通信ノードでも参照するために使われ、そのため、ネットワークの中の別の装置器具と通信することが可能なアクセスノード、ワイヤレス機器、またはすべての装置器具を表すことができることに注意を要する。
【００１５】
ソースネットワークノード（例えばアクセスノードのグループのためのワイヤレスバックホールネットワークのアグリゲーションノード）から宛先アクセスノード（例えばユーザ装置または遠方のアクセスノード）までのルートはネットワーク中の、頂点｛ｖi｝i=1KのシーケンスであるパスＰによって表すことができ、すべてのｉについてｖi∈Ｖ、かつ、すべてのｉ＝１，２，...，Ｋ−１について（ｖi，ｖi+1）∈Ｅであり、ＫはパスＰ上の頂点の数を示し、ｖ1は先頭の頂点、ｖKは末尾の頂点である。任意の与えられたパスＰについて、Ｅ（Ｐ）をパスＰ上の隣接する頂点により形成されるすべてのエッジの集合｛（ｖi，ｖi+1）｝i=1K-1として定義する。また、Ｅ*は、Ｅ中でエッジにより形成されたすべてのパスの集合を示すこととする。簡潔さのために、頂点、エッジ、およびパスは今後しばしば（多少インフォーマルに）「ノード」、「リンク」、および「ルート」とそれぞれ称されるであろう。
【００１６】
ルートすなわちパスの品質はルーティングメトリックμ：Ｅ*→Ｒ（すなわちμはＥ*上の実数値関数である）によって測定され、ここでＲは実数値の集合を表す。ソースノードｖ1と宛先ノードｖKとの間の最良のルートＰ＝｛ｖi｝i=1Kは、最良のルーティングメトリックμ（Ｐ）（すなわち具体的なルーティングメトリックに応じて最小か、または最大のルーティングメトリック）を生じさせるルートである。パスＰのルーティングメトリックμ（Ｐ）はしばしば、ルートＰに沿った個別のリンクｌ∈Ｅ（Ｐ）に割り当てられたリンクメトリックの単純な関数ｗ（ｌ）として表現される。例えばパスＰのホップ数メトリックは、単にパス中のリンクの総数であり（すなわちｗhop-count（Ｐ）＝｜Ｅ（Ｐ）｜＝Σl∈E(P)ｗhop-count（ｌ），ここで、ｗhop-count（ｌ）＝１）、かつ、パスＰの遅延メトリックは、単に個々のリンクの遅延の合計である（すなわちｗlatency（Ｐ）＝Σl∈E(P)ｗlatency（ｌ））。別の例としての、パスＰのスループットメトリックは、パスに沿ったリンクのビット伝送速度の最小値（ボトルネック）である（すなわちｗbitrate（Ｐ）＝ｍｉｎl∈E(P)ｗhop-count（ｌ）、ここでｗbitrate（ｌ）は、リンクｌによりサポート可能なデータ伝送速度を表す）。
【００１７】
ワイヤレスバックホールのためのルート選択において最も重要な判定基準の１つは、任意の特定のネットワークノードについて考え得る最大のデータスループットを産み出すルートを見つけることである。従って、ルーティングメトリックの設計における鍵となる要素は、選択されたルートによってサポート可能なデータ伝送速度であり、それは、ルートに沿った２つの隣接ネットワークノードの間の各リンクによってサポート可能なデータ伝送速度に、順繰りに依存する。
【００１８】
ワイヤレスメッシュネットワークのための既存のルーティングプロトコル／アルゴリズムのほとんどは、ルーティングメトリックとしてホップ数を利用する。そのようなルーティングメトリックの使用は、選択されたルートすなわちパス上でデータパケットを送信するために必要とされる転送の回数を最小化する。しかし、選択されたルート上の各リンクは、接続されてはいるものの周辺に接している遠距離の接続である傾向があり、そのため、低いデータ伝送速度のみをサポートできる。そのようなルーティングメトリックは、１つの固定されたデータ伝送速度をサポートできるだけのネットワークノードに適している。しかし、可変データ伝送速度をサポートすることができる、より高度なネットワークノードのために、ルートの個々のリンクそれぞれによってサポート可能なデータ伝送速度を考慮するルーティングメトリックが非常に望ましい。
【００１９】
選択されたルートの上の各リンクのデータ伝送速度を考慮するいくつかのルーティングメトリックが提案されている。例えば、Georgios Parissidis, "Interference-Aware Routing Wireless Multihop Network,"博士論文, DEA Universite Paris VI, 2008（以下「Parissidis学位論文」）およびR. Draves, J. Padhye, and B. Zill, "Routingin Multi-Radio Multi-hop Wireless Mesh Networks," ACM Mobicom, 2004（以下、「Draves論文」）は、期待送信時間（ＥＴＴ）ルーティングメトリックを説明する。そしてそれは以下で与えられる。
【００２０】
【数１】
2015530835.tif 000003
【００２１】
ここで、Ｎ￣（ｌ）はひとつのリンクについて首尾よく送信されたデータパケットについての期待される送信回数を示す。Ｒ（ｌ）はリンクｌのデータ伝送速度を示す。そしてｓpacketは、データパケットのサイズを示す。ＥＴＴルーティングメトリックの他のバリエーションは、Y. Yang, J. Wang, R. Kravets, "Designing Routing Metrics for Mesh Networks," Proc. IEEE Workshop on Wireless Mesh Networks, 2005（以下「Yang論文」）に記載された加重累積ＥＴＴ（Weighted Cumulative ETT (WCETT)）および、B. Awerbuch, D. Holmer, H. Ruberns, "High Throughput Route Selection in Multi-Rate AdHoc Wireless Networks," Technical Report, Johns Hopkins University, 2003（以下、「Awerbuchレポート」）に記載された媒体時間メトリック（Medium Time Metric (MTM)）を含む。これらのルーティングメトリックのためにリンクデータ伝送速度Ｒ（ｌ）を評価するいくつかの方法が提案されている。Dravis論文において、リンクデータ伝送速度は、プローブ信号（またはパケット）のサイズとそれらを受信するのに要する時間との比に基づいて測定される。Yang論文およびAwerbuchレポートにおいては、A. Kamerman and L. Monteban, "Wave LAN-II: A High-Performance Wireless LAN for the Unlicensed Band," Bell Labs Technical Journal, pp.118-133, 1997（以下、「Kamerman論文」）に記載されているように、成功した以前の送信の数に基づいて所与のリンクのデータ伝送速度を徐々に増大させて調整することにより、或いは、G. Holland, N.Vaidya, and P. Bahl, "A Rate-Adaptive Protocol for Multi-Hop Wireless Networks," Proc. ACM MOBICOM 01, 2001（以下「Holland論文」）に記載されているように、ある閾値を下回るビット誤り率をもたらすリンクについて考えられる最高のデータ伝送速度を仮定することにより、ルート上の個々のリンクそのそれぞれによりサポート可能なデータ伝送速度を測定することが示唆されている。
【００２２】
発明者は、リンクデータ伝送速度を考慮する既存のルーティングメトリックについての主要な問題が、実際に送信している干渉ネットワークノードのないルーティングメトリックへの干渉ネットワークノードの影響を予測する能力の不足であると気付いた。任意のネットワークノードによって送信された信号がその近隣のネットワークノードすべてにブロードキャストされるワイヤレスバックホールネットワークにおいて、候補ルートに沿ったネットワークノードの送信を仮定し、関連するリンクの、もたらされるデータ伝送速度を予測することができることは非常に有益であろう。そのため、ルーティングプロトコル／アルゴリズムが、候補ルートの間で、潜在的なデータスループットを比較することを可能にするであろうルーティングメトリックを計算するためのシステム及び方法のニーズがある。さらに、リンクデータ伝送速度の正確な評価を提供するために十分な数のサンプル測定結果を収集するために、既存の伝送速度依存ルーティングメトリックのほとんどはまた、かなりの量の時間および／または無線リソースを要する。さらに、既存のルーティングメトリックは一般に１つのアンテナを仮定し、複数のアンテナまたは複数のストリーム送信をサポートしない。
【００２３】
セルラ通信ネットワークにおけるアクセスノードのグループのためのワイヤレスセルフバックホールを提供するためのシステム及び方法は下で説明される。一実施形態において、ワイヤレスメッシュネットワーク内の第１のネットワークノードの送信機と第２のネットワークノードの受信機との間のリンクについてのリンクメトリックが、１つ以上の仮定した伝送モードについての相互情報量の関数として計算される。その後、所望のソースネットワークノードと所望の宛先ネットワークノードとの間の１つ以上のルートについてのルーティングメトリックが、リンクメトリックに基づいて計算される。これらのリンクメトリック及びワイヤレスメッシュネットワークにおける他のリンクについての同様なリンクメトリックを用いて、所望のソースネットワークノードと所望の宛先ネットワークノードとの間の最良のルートを特定することができる。一つの好適な実施形態において、ワイヤレスメッシュネットワークは、セルラ通信ネットワークの中のアクセスノードのグループのためのセルフバックホールのためのワイヤレスメッシュネットワークである。
【００２４】
この点について、図２は、本開示の一実施形態に従って、セルラ通信ネットワークへのアクセスを提供している複数のアクセスノード１２−１から１２−７（一般に、集合的にはアクセスノード（複数）１２、個別にはアクセスノード１２と呼ぶ）のためのワイヤレスメッシュバックホールネットワーク１０を示す。図示したように、各アクセスノード１２は、ワイヤレスメッシュバックホールネットワーク１０中のアクセスノード１２の送信機とアクセスノード１２の近隣のアクセスノード１２の受信機との間のワイヤレスリンク（ｌ）を持っているか、または、潜在的なワイヤレスリンクを持つ。この文脈において、近隣のアクセスノード１２は、アクセスノード１２がワイヤレスリンクを設立することが可能な別のアクセスノード１２である。ワイヤレスリンクはここでは単にリンクとも呼ばれる。アクセスノード１２はアグリゲーションノード１４経由で外部のネットワーク（例えばセルラ通信ネットワークのコアネットワーク）と接続される。下で詳細に議論されるように、ワイヤレスメッシュバックホールネットワーク１０中のネットワークノード間の最良のルートの特定と選択とを可能にするために、ネットワークノード間のリンク（ｌ）についてのリンクメトリックが計算され、そこにおいて、各リンクについて、リンクメトリックは、そのリンクについての対応する送信機（いくつかの好適な実施形態ではリンクに干渉する近隣ネットワークノードの送信機）の仮定した１以上の伝送モードについてのリンクについてのデータ伝送速度の評価である。これらのリンクメトリックを使って、ネットワークノードの最良のルートと最良の伝送モード（すなわち、最も高いスループットを結果として生じているルート及び送信モード）とが特定される。
【００２５】
より具体的には、各リンクｌについて、かつ１以上であるが好ましくは１よりも多くの仮定した伝送モードｍのそれぞれについて、伝送モードｍについてのリンクｌについてのリンクメトリックｗ（ｌ，ｍ）が、伝送モードｍについてのリンクｌについての送信機と受信機との間の相互情報量Ｉ（ｌ，ｍ）の関数として計算される。仮定伝送モードが実際の伝送モードを含む可能性があることに注意すべきである。相互情報量Ｉ（ｌ，ｍ）は、伝送モードｍについてリンク（ｌ）によりサポート可能なデータ伝送速度Ｒ（ｌ，ｍ）の評価であり、下で議論されるように、信号対干渉プラス雑音比（ＳＩＮＲ）の関数として表現することができる。ワイヤレスメッシュバックホールネットワーク１０内のネットワークノード間のリンクについてのリンクメトリックを用いて、ソースネットワークノートと宛先ネットワークノードとの間の潜在的なルート即ちパスについてのルーティングメトリックμ（Ｐ）を計算できる。その後、最良のルーティングメトリックを有するルートは、ソースネットワークノードと宛先ネットワークノードとの間で最良のすなわち適切なルートとして特定できる。
【００２６】
特に、ルートＰ上のルーティングメトリックμ（Ｐ）は、以下のように相互情報量Ｉ（ｌ，ｍ）の関数として計算できる。
【００２７】
【数２】
2015530835.tif 000004
【００２８】
ここでＩ（ｌ，ｍ）は、リンクｌの受信機の近隣のネットワークノード間であり得る伝送モードの集合Πl（リンクｌの送信機を含む）の中のｍ番目の仮定した伝送モードについてのリンクｌの送信機と受信機との間の相互情報量を示す。それは以下のように定義される。
【００２９】
【数３】
2015530835.tif 000005
【００３０】
ここで、ｐ（Ｙm|Ｘm）は伝送モードｍ∈Πlが使用されることを前提としてリンクｌのチャネルを特徴付ける推移確率密度関数を示し、ｐ（Ｘm）は、伝送モードｍ∈Πlが使用されることを前提としてリンクｌのチャネルについての先験的な入力確率密度関数または確率質量関数を示し、最大化は考えられるすべての確率密度関数または確率質量関数ｐ（Ｘm）上でとられる。Ｘmは、リンクｌの送信機によって送信された信号を表しており、Ｙmはリンクｌの受信機によって受信された信号を表している。相互情報量は、リンクｌの送信機によって送信された信号とリンクｌの受信機により受信された信号と間の相関の程度を表している。数式（２）の関数ｇ（・）は、ルートＰ内の個別のリンクｌの伝送モードの集合Πlについてのリンクメトリック｛ｗ（ｌ，ｍ）｝m∈Πlから対応するルーティングメトリックμ（Ｐ）へのマッピングを示す。例えば遅延ルーティングメトリックに関して、関数ｇ（・）は次のように表すことができる。
【００３１】
【数４】
2015530835.tif 000006
【００３２】
ここで、ｗ（ｌ，ｍ）はリンクｌ上の送信によって生じた遅延を示していてもよい。ボトルネックの伝送速度のスループットにより制限されるデータスループットルーティングメトリックについては、関数ｇ（・）は次のように表すことができる。
【００３３】
【数５】
2015530835.tif 000007
【００３４】
ここでｗ（ｌ）はリンクｌ上でのデータスループットを示していてよい。
【００３５】
Πl内の各伝送モードは、リンクｌの送信機およびリンクｌに影響する（すなわち干渉する）ことがあり得る１つ以上の他のリンクの送信機のための仮定した送信設定（または仮定した送信設定の結合）を指定する。これらの他のリンクは、干渉リンクと称されて、実際、リンクｌに干渉するリンクおよび／または、潜在的にリンクｌに干渉するリンクであり得る。リンクｌに干渉することがあり得る他のリンクは、近くのアクセスノード１２の送信機と受信機との間（例えば近隣アクセスノード１２と別のアクセスノード１２（それは近隣のアクセスノード１２であってもよいし、そうでなくてもよい）との間）のリンクを含む。リンクｌの送信機のための送信設定は、例えば、リンクｌのための送信機により利用される周波数帯域、リンクｌのための送信機の送信電力レベル、リンクｌのための送信機により使われるビームフォーミングまたはプリコーディングベクトルまたは変調／符号化体系、またはそれの同類またはそれら任意の組み合わせを指定することができる。同じ方法で、干渉リンクのそれぞれの送信機のための送信設定、例えば、干渉リンクのための送信機により利用される周波数帯域、干渉リンクのための送信機の送信電力レベル、ビームフォーミングまたは干渉リンクのための送信機により利用されるプリコーディングベクトルまたは変調／符号化体系、またはそれらと同様のものやそれらの任意の組み合わせを指定できる。リンクｌのための各伝送モードは、リンクｌと、できれば１以上の干渉リンクとの送信設定の異なる組み合わせを含む。
【００３６】
マルチサブキャリヤ通信システム（例えばロングタームエボリューション(LTE)のような直交周波数分割多重送信(OFDM)ベースのシステム）において、リンクメトリックｗ（ｌ、ｍ）は複数の周波数サブキャリヤまたはタイムスロットのデータ伝送速度に依存することがある。この場合にｗ（ｌ，ｍ）は、複数の周波数またはタイムスロットのために計算される相互情報量Ｉ（ｌ，ｍ，ｆ）の関数であり得る。例えば、リンクメトリックｗ（ｌ，ｍ）は、下式のように定義される、異なる周波数上の相互情報量Ｉ（ｌ，ｍ，ｆ）の統計的な平均の関数であり得る。
【００３７】
【数６】
2015530835.tif 000008
【００３８】
ここで、Ｆはリンクｌが利用する周波数サブキャリヤの集合を示し、|Ｆ|は、集合Ｆ内のサブキャリヤの数を示す。|Ｆ|が大きい場合、量|Ｆ|-1ΣfＩ（ｌ，ｍ）は、リンクｌのチャネルのいわゆるエルゴード容量に収束することが知られており、それは周波数から独立で、チャネルの瞬時応答の代わりにチャネルの長期統計のみに依存する。説明の簡潔さのために、この開示においては、説明は単一周波数と単一タイムスロット（すなわち一般の単一チャネル使用）にフォーカスするけれども、ここに開示したシステム及び方法の複数の周波数またはタイムスロットを伴うケースへの一般化が容易であることは当業者によって理解されているはずである。
【００３９】
相互情報量が、チャネル状態情報が瞬間的であると仮定している瞬間値であることに注意すること。数式（６）は、相互情報量がマルチサブキャリヤ通信システムの中で平均化され得る１つの方法を与える。しかし、相互情報量は、より安定した相互情報量値を得るために、無線通信のタイプにかかわらず、周波数および／または時間上で平均化できる。
【００４０】
一実施形態において、特定のリンクｌについてのアクセスノード１２の送信機および受信機それぞれは１つのアンテナを持ち、リンクｌは１つのデータストリームを含み、リンクｌ上のノイズ及び干渉の両者は、ガウス分布のランダム過程としてモデル化される。この場合、数式（３）の相互情報量Ｉ（ｌ，ｍ）は下式に帰着する。
【００４１】
【数７】
2015530835.tif 000009
【００４２】
ここで、ＳＩＮＲ（ｌ，ｍ）≡ｐl,mｇl／ｑl,mは、リンクｌについての伝送モードｍについてのＳＩＮＲであり、ｐl,mはリンクｌについての伝送モードｍについての送信電力を示し、
【００４３】
【数８】
2015530835.tif 000010
【００４４】
は、リンクｌかつ伝送モードｍについての雑音プラス干渉の電力レベルであり、σl2はリンクｋの受信機におけるノイズ電力を示し、ｇlはリンクｌについてのチャネル利得を示し、Ｎl⊂Ｅは、リンクｌに干渉するリンクｌの全ての近隣リンクの集合を示す。さらに、チャネル入力Ｘmのために有限な変調信号点配置(finite modulation constellation)が使用される場合には、相互情報量Ｉ（ｌ，ｍ）は下式に帰着する。
【００４５】
【数９】
2015530835.tif 000011
【００４６】
ここで、Λは複素数値の変調信号点の集合を示す。
【００４７】
別の実施形態において、リンクｌのための送信機および／または受信機は、複数のアンテナを持ち、リンクｌは１つのデータストリームを持つ。この実施形態において、数式（３）の相互情報量Ｉ（ｌ，ｍ）は、数式（４）または数式（５）を使って表すことができるけれども、ここでＳＩＮＲは下式によって与えられる。
【００４８】
【数１０−１】
2015530835.tif 000012
【００４９】
ここで
【００５０】
【数１０−２】
2015530835.tif 000013
【００５１】
は、プリコーディングベクタであり、その要素は、伝送モードｍについてリンクｌの送信機のｎT,l個の送信アンテナの各々に割り当てたアンテナウエイトを特定し、ＨlはｎR,l×ｎT,lのチャネル応答行列であり、その要素は、リンクｌの送信機の各アンテナからリンクｌの受信機の各アンテナへの、複素数値のチャネル利得を表しており、
【００５２】
【数１１】
2015530835.tif 000014
【００５３】
は、雑音プラス干渉共分散行列を示し、Ｑnoiseは雑音共分散行列である。
【００５４】
さらに別の実施形態において、リンクｌの送信機および受信機は各々複数のアンテナを含み、リンクｌは複数のデータストリームを含む。さらに、一実施形態において、データストリームのそれぞれのために、リンクｌの受信機は、リンクｌの送信機によって送信された他のデータストリームによって生じた干渉を連続してキャンセルする能力を装備される。相互情報量Ｉ（ｌ，ｍ）は下式で表すことができる。
【００５５】
【数１２】
2015530835.tif 000015
【００５６】
ここで、
【００５７】
【数１３】
2015530835.tif 000016
【００５８】
は、仮定した伝送モードに関してリンクｌ上で伝送されたｉ番目のデータストリームのための相互情報量値を示し、さらにＩはサイズｎR,l×ｎR,lの恒等行列であり、ｌｏｇ（・）は対数関数を表し、ｄｅｔ（Ｘ）は行列Ｘの行列式を示し、Ｐl,m＝（Ｐl,m,1，Ｐl,m,2，...，Ｐl,m,ns(l,m)）は、仮定した伝送モードｍについてのリンクｌについてのプレコーディング行列であり、各行ｐl,m,iは、仮定した伝送モードｍについてリンクｌの送信機から送信されたｎs（ｌ，ｍ）個のデータストリームのひとつのためのプレコーディングベクタに対応する。ＨlはｎR,l×ｎT,lのチャネル応答行列であり、その要素は、リンクｌについて、第１のネットワークノードの送信機のｎT,l個のアンテナ各々から第２のネットワークノードの受信機のｎR,l個の受信アンテナ各々への複素数値のチャネル利得を特定する。Ｑl,mは数式（１１）で与えられる雑音プラス干渉共分散行列であり、
【００５９】
【数１４】
2015530835.tif 000017
【００６０】
は、リンクｌかつ伝送モードｍのｉ番目のデータストリームについてのストリームあたりのSINRであり、ここで、
【００６１】
【数１５】
2015530835.tif 000018
【００６２】
は、リンクｌかつ伝送モードｍのｉ番目のデータストリームについてのストリームあたりの雑音プラス干渉共分散行列である。有限の変調信号点配置Λ、例えば直交振幅変調（ＱＡＭ）の信号点配置が用いられるならば、数式（１２）中のＤl（ＳＩＮＲ(i)（ｌ，ｍ））に代えてＤlΛ（ＳＩＮＲ(i)（ｌ，ｍ））を用いてもよい。
【００６３】
データストリームのそれぞれについて、リンクｌについての受信機がリンクｌについての送信機によって送信された他のデータストリームをキャンセルしないならば、相互情報量Ｉ（ｌ，ｍ）は下式で表すことができる。
【００６４】
【数１６】
2015530835.tif 000019
【００６５】
ここで、ＳＩＮＲ(i)（ｌ，ｍ）は、数式（１４）中で与えられたリンクｌかつ伝送モードｍのｉ番目のデータストリームについてのストリームあたりのＳＩＮＲであるが、数式（１４）中のストリームあたりの雑音プラス干渉共分散行列Ｑl,m,iはここで以下のように定義する。
【００６６】
【数１７】
2015530835.tif 000020
【００６７】
相互情報量Ｉ（ｌ，ｍ）の関数であることによって、数式（２）のリンクメトリックｗ（ｌ，ｍ）は、リンクｌについての伝送モードｍについてのデータ伝送速度のよい評価を提供する。また、複数の異なる伝送モードｍを仮定することによって、異なる伝送モードｍに対して異なるリンクメトリックｗ（ｌ，ｍ）を計算することができる。さらに、下で説明されるように、ルートＰ中のすべてのリンクｌについての異なる伝送モードｍについてのリンクメトリックスｗ（ｌ，ｍ）は、ルートＰ中のリンクｌの異なる伝送モードｍについてのルートＰについてのルーティングメトリックスμ（Ｐ）の計算のために利用することができる。その後、所望のソースネットワークノード（例えばアグリゲーションノード１４）と所望の宛先ノード（例えばアクセスノード１２の１つ）との間の異なるルートについてのルーティングメトリックスを用いて、所望のソースノードから所望の宛先ノードへの最良のすなわち適切なルートとして、最良のルーティングメトリックμ（Ｐ）を持つルートＰを特定し、選択することができる。さらに、その最良のルートはまた、そのルートにおける各リンクｌについての最良の伝送モードを特定する。
【００６８】
この点で、図３は、本開示の実施形態のひとつに従って、伝送モードの集合の中の各ｍについて、第１のネットワークノード（例えばアグリゲーションノード１４またはアクセスノード１２の１つ）の送信機から、第２のネットワークノード（例えばアクセスノード１２の１つ）への、リンクｌについてのリンクメトリックｗ（ｌ，ｍ）を計算し、その後、リンクメトリックｗ（ｌ，ｍ）をルーティング更新モジュール（ＲＵＭ）へ提供するための処理を示すフローチャートである。この処理は、ワイヤレスメッシュバックホールネットワーク１０と結合したネットワークノードによって実行される。一実施形態においては、この処理は、集中型リンクメトリック計算機能を提供するネットワークノードにおけるリンクメトリック計算モジュール（ＬＭＣＭ）によって実行される。別の実施形態においては、この処理は、分散型ＬＭＣＭ実施形態における第２のネットワークノードのＬＭＣＭによって実行される。
【００６９】
まず、リンクｌについての相互情報量Ｉ（ｌ，ｍ）が伝送モードｍの集合内の各ｍについて計算される（ステップ１００）。伝送モードｍの集合は、リンクｌについての考えられるすべての伝送モード又はそのいくつかの部分集合であればよい。伝送モードｍの集合は、ここではまた、仮定した伝送モードｍの集合と呼ばれ、それはリンクｌについての実際の伝送モードを含むことができる。伝送モードｍの集合は、好ましくは、リンクｌの送信機およびリンクｌに対して近隣の、または干渉するリンクの送信機のための複数の異なる送信設定についての相互情報量Ｉ（ｌ，ｍ）が計算されるように、複数の伝送モードｍを含む。一般に、相互情報量Ｉ（ｌ，ｍ）は数式（３）に基づいて計算される。しかし、上述した数式（７）〜数式（１６）で説明したように、相互情報量Ｉ（ｌ，ｍ）はＳＩＮＲの関数としての計算できる。
【００７０】
次に、ステップ１００で計算した相互情報量Ｉ（ｌ，ｍ）の関数として、リンクｌについての伝送モードの集合Πlについてのリンクメトリック｛ｗ（ｌ，ｍ）｝m∈Πlを計算する（ステップ１０２）。より具体的には、数式（２）について上で議論したように、特定の伝送モードｍについてのリンクｌについてのリンクメトリックｗ（ｌ，ｍ）が、伝送モードｍについてのリンクｌについての相互情報量Ｉ（ｌ，ｍ）の関数ｆ（・）として計算される。関数ｆ（・）は任意の適切な関数でよく、一般に、相互情報量Ｉ（ｌ，ｍ）によって表されている理論上の最大データ伝送速度に実用的な制限を加えるために使われる。一例として、関数ｆ（・）は、相互情報量Ｉ（ｌ，ｍ）に、０より大きく１以下の或る倍率を乗じるもので良い（例えばｆ（Ｉ（ｌ，ｍ））＝０．８Ｉ（ｌ，ｍ））。別の例として、関数ｆ（・）は、リンクメトリックｗ（ｌ，ｍ）のための所定の上限値と相互情報量Ｉ（ｍ，ｌ）とのうちの小さな方を戻してもよい（すなわちｆ（Ｉ（ｌ，ｍ））＝ｍｉｎ（上限値，Ｉ（ｌ，ｍ））。最後に、伝送モードｍの集合についてのリンクｌについてのリンクメトリックｗ（ｌ，ｍ）がＲＵＭに提供される（ステップ１０４）。下で議論されるように、ＲＵＭはその後、リンクｌを含む１つ以上のルートについてのルーティングメトリックを計算するためにリンクメトリックを利用する。
【００７１】
図４は、図３において計算されたリンクメトリックを利用してルーティングメトリックを計算し、本開示における一実施形態に従ってルーティングテーブルを更新するためにルーティングメトリックを利用するための処理を示すフローチャートである。この処理はＲＵＭによって実行され、それは集中化された方法または分散された方法で実施できる。まず、伝送モードの集合Πlについて、第１のネットワークノードの送信機と第２のネットワークノードの受信機との間のリンクｌについてのリンクメトリック｛ｗ（ｌ，ｍ）｝m∈Πlが得られる（ステップ２００）。この実施形態において、リンクメトリック｛ｗ（ｌ，ｍ）｝m∈Πlは、図３の処理に従うＬＭＣＭの動作から得られる。次に、ＲＵＭは、リンクｌと、リンクｌについての伝送モードの集合Πlとについて得られたリンクメトリック｛ｗ（ｌ，ｍ）｝m∈Πlに基づいてリンクｌを含む１以上のルートＰについてのルーティングメトリックμ（Ｐ）を計算する（ステップ２０２）。数式（２）について上で議論したように、ルートＰについてのルーティングメトリックμ（Ｐ）は、ルートＰ内のリンクｌについてのリンクメトリック｛ｗ（ｌ，ｍ）｝m∈Πlの関数ｆ（・）として計算される。さらに、関数ｇ（・）は、ルートＰ内のリンクｌのリンクメトリック｛ｗ（ｌ，ｍ）｝m∈Πlから対応するルーティングメトリックμ（Ｐ）へのマッピングを示す。いくつかの非制限的な例が、数式（４）と（５）に上で提供されている。
【００７２】
１以上のルートＰについてのルーティングメトリックμ（Ｐ）がステップ２０２で計算されると、第１のネットワークノードのためのルーティングテーブルは、ルーティングメトリックμ（Ｐ）に基づいて更新される（ステップ２０４）。より具体的には、第１のネットワークノードのためのルーティングテーブルは、ソースノードからワイヤレスメッシュバックホールネットワーク１０中の宛先ノードに最良のルートを反映するために更新される。最後に、この実施形態において、ルーティングテーブルはその後、第１のネットワークノードに提供される（ステップ２０６）。ルーティングテーブルを提供することは、第１のネットワークノードの完全なルーティングテーブルすなわちルーティングテーブル全体を第１のネットワークノードに提供するか、または第１のネットワークノードのルーティングテーブルに対する更新を第１のネットワークノードに提供することとして実施できる。
【００７３】
上述したように、いくつかの好適な実施形態において、相互情報量（及びそれによりリンクメトリック）は、ＳＩＮＲに基づいて計算される。より具体的には、ルーティングメトリック計算の一部としてリンクｌのリンクデータ伝送速度を評価するため（すなわちルーティングメトリック計算の一部としてリンクｌについての相互情報量を計算するため）、リンクｌの受信ネットワークノードは、リンクｌと、仮定した伝送モードｍ∈Πlの各々とについてＳＩＮＲ（ｌ，ｍ）を計算する。ＳＩＮＲ（ｌ，ｍ）を計算するために、ネットワークノードは、リンクｌについて、雑音プラス干渉共分散情報（例えば雑音プラス干渉共分散行列Ｑi,m或いはその雑音プラス干渉共分散電力ｑi,mだけ）に加えて、いくつかのチャネル情報（例えばチャネル応答行列Ｈlあるいはチャネル利得ｇl）を次々と知る必要がある。集合Πlが現在使用している実際の伝送モードに対応する単集合である特殊な場合においては、行列Ｑi,m（または単一アンテナの場合におけるｑi,m）を受信信号上で直接測定できる。しかしながら、集合Πlが現在採用されていない１以上の仮定した伝送モードを含むより一般的な場合には、行列Ｑi,mはまた、集合Ｎl内のリンクｌの近隣リンク又は干渉リンクのチャネル情報に基づいて計算される必要があり、それはリンクｌの受信ノードによって初期のセットアップフェーズにおいて決定され、周期的にメンテナンスされると考えられる。
【００７４】
この点について、図５〜図７は、本開示の一実施形態に従う、図３のステップ１０２においてＳＩＮＲ値に基づいてリンクメトリック｛ｗ（ｌ，ｍ）｝m∈Πlを計算するための処理を示すフローチャートである。図５に示したように、リンクｌについての伝送モードの集合Πlについてのリンクメトリック｛ｗ（ｌ，ｍ）｝m∈Πlは、リンクｌについての伝送モードの集合ΠlについてのＳＩＮＲ値をまず計算することにより計算される（ステップ３００）。単一のデータストリームを含むリンクｌが在る実施形態については、ＳＩＮＲ値はそのリンクｌについてのＳＩＮＲ値である。しかしながら、リンクｌが複数のデータストリームを含む実施形態については、ＳＩＮＲ値は１つのストリームあたりのＳＩＮＲ値である。その後、リンクｌについての集合Πl内の各ｍついての相互情報量Ｉ（ｌ，ｍ）が、ステップ３００において計算されたＳＩＮＲ値の関数として計算される（ステップ３０２）。より具体的には、相互情報量Ｉ（ｌ，ｍ）は、数式（７）〜数式（１６）に関して上で説明されるように、ＳＩＮＲ値に基づいて計算できる。
【００７５】
図６は現在の開示の一実施形態に従ってより詳細に図５のステップ３００を示す。リンクｌの伝送モードの集合ΠlについてのＳＩＮＲ値を計算するため、リンクｌについてのチャネル情報またはチャネル状態情報が評価される（ステップ４００）。チャネル情報は瞬間的であるか、時間および／または周波数上で（例えばマルチサブキャリヤシステムにおける複数のタイムスロットまたは周波数サブキャリヤ上で）統計的に平均されてよい。チャネル情報はチャネルｌについてのチャネル応答および／またはチャネル利得を含む。特に、チャネル情報は、任意の適当なチャネル評価技術を用いて評価することができる。さらに、リンクｌについての伝送モードの集合Πl内の各ｍについて雑音プラス干渉共分散が評価される（ステップ４０２）。雑音プラス干渉共分散はその後、任意の適当な雑音プラス干渉共分散評価方法を用いて評価できる。リンクｌについての伝送モードの集合ΠlについてのＳＩＮＲ値は、ステップ４００及びステップ４０２からのチャネル情報の評価および干渉プラス雑音共分散の評価に基づいて計算される（ステップ４０４）。より具体的には、ＳＩＮＲ値はたとえば、数式（１０）に従って計算でき、一方、雑音プラス干渉共分散は、単一のデータストリームのマルチアンテナ送信のための数式（１１）に従って計算できる。複数のデータストリームについては、ＳＩＮＲ値は数式（１４）に従って計算でき、一方、雑音プラス干渉共分散は、受信機の能力に応じて、数式（１５）または数式（１７）に従って計算できる。
【００７６】
図７は、現在の開示の一実施形態に従う、図６のステップ４０２をより詳細に示すフローチャートである。最初に、リンクｌについての近隣リンク、または干渉リンクについてのチャネル情報を評価する（ステップ５００）。チャネル情報は瞬間的であるか、あるいは時間および／または周波数上（例えばマルチサブキャリヤシステムにおける複数のタイムスロットまたは周波数サブキャリヤ上）で統計的に平均されてもよい。チャネル情報はチャネルについてのチャネル応答および／またはチャネル利得を含む。特に、チャネル情報は、任意の適当なチャネル評価方法を用いて評価することができる。雑音プラス干渉共分散はその後、全ての近隣リンクの信号共分散と、雑音共分散と、（適用可能ならば）ストリーム間干渉共分散との合計として計算される（ステップ５０２）。
【００７７】
図８は、現在の開示の一実施形態に従う、ＬＭＣＭおよびＲＵＭ機能性がネットワークノードに分散されるワイヤレスメッシュバックホールネットワーク１０を示す。図示したように、アクセスノード（ＡＮ）１２−１〜１２−７は、対応する送信機（ＴＸ）１６−１〜１６−７、受信機（ＲＸ）１８−１〜１８−７、ＬＭＣＭ２０−１〜２０−７、およびＲＵＭ２２−１〜２２−７を含む。同様に、アグリゲーションノード１４は、送信機１６−０、受信機１８−０、ＬＭＣＭ２０−０、及びＲＵＭ２２−０を含む。送信機１６−０〜１６−７は、一般に、ここでは、対応するネットワークノードの送信機１６と集合的に呼ばれ、また、対応するネットワークノードの送信機１６と個別に呼ばれ、受信機１８−０〜１８−７は、一般に、ここでは、対応するネットワークノードの受信機１８と集合的に呼ばれ、また、対応するネットワークノードの受信機１８と個別に呼ばれ、ＬＭＣＭ２０−０〜２０−７は一般に、ここでは、対応するネットワークノードのＬＭＣＭ２０と集合的に呼ばれ、また、対応するネットワークノードのＬＭＣＭ２０と個別に呼ばれ、ＲＵＭ２２−０〜２２−７は、一般に、ここでは、対応するネットワークノードのＲＵＭ２２と集合的に呼ばれ、また、対応するネットワークノードのＲＵＭ２２と個別に呼ばれる。
【００７８】
本実施形態において、ＬＭＣＭ２０は、対応するリンクｌについてのリンクメトリック｛ｗ（ｌ，ｍ）｝m∈Πlを計算するように動作し、ＲＵＭ２２は、ルーティングメトリックμ（Ｐ）を計算するように動作する。これに関して、図９に、本開示の一実施形態に従う図８のワイヤレスメッシュバックホールネットワーク１０の動作を示す。特に、図９において、ワイヤレスメッシュバックホールネットワーク１０の動作はアグリゲーションノード１４及びアグリゲーションノード１４がそこへの（そしてそこからの）リンクｌを有するアクセスノード１２−１、１２−２及び１２−３に関して説明される。しかし、この検討はワイヤレスバックホールメッシュネットワーク１０中の他のネットワークノードに等しく適用可能である。
【００７９】
図示したように、アグリゲーションノード１４は、アグリゲーションノード１４から所望の宛先ノード（例えばアクセスノード１２−７）への最良のルートを決定するための要求を、アクセスノード１２−１、１２−２及び１２−３に送信する（ステップ６００〜６０４）。この要求に応じて、最初にアクセスノード１２−１を見ると、アクセスノード１２−１のＬＭＣＭ２０−１は、上述した方法で、アグリゲーションノード１４の送信機１６−０からアクセスノード１２−１の受信機１８−１へのリンクｌ（リンクｌ01と呼ぶ）についての相互情報量Ｉ（ｌ，ｍ）を、リンクｌ01について仮定した伝送モードの集合Πl01内の各ｍについて計算する（ステップ６０６）。リンクｌ01についての仮定した伝送モードの集合Πl01は、ステップ６００においてアクセスノード１２−１に送信した要求において指定することができる。アクセスノード１２−１のＬＭＣＭ２０−１は、上述した方法で、リンクｌ01について仮定した伝送モードの集合Πl01内の各ｍについてのリンクｌ01についてのリンクメトリックｗ（ｌ01，ｍ）を、リンクｌ01についての仮定した伝送モードの集合Πl01内の各ｍについてリンクｌ01についての相互情報量Ｉ（ｌ01，ｍ）の関数として計算する（Ｓ６０８）。
【００８０】
アクセスノード１２−１はまた、アクセスノード１２−１の送信機１６−１からアクセスノード１２−１の任意の近隣アクセスノード１２へのリンクについて、それらリンクについての対応する仮定した伝送モードの集合内の各ｍについてのリンクメトリックｗ（ｌ，ｍ）および、近隣アクセスノード１２のＲＵＭ２２により計算されたルーティングメトリックμ（Ｐ）を得る。一般に、ステップ６１０において、アクセスノード１２−１は、アクセスノード１２−１から所望の宛先ノードまでの１つ以上のルートについてのルーティングメトリックを計算するために、ＲＵＭ２２−１により必要とされる情報を得る。図９の例を用いると、アクセスノード１２−１は、アクセスノード１２−４のＬＭＣＭ２０−４によって計算された、アクセスノード１２−１の送信機１６−１からアクセスノード１２−４の受信機１８−４へのリンクｌ14についてのリンクメトリックｗ（ｌ14，ｍ）をアクセスノード１２−４から得る。さらに、この実施形態においては、アクセスノード１２−１は、アクセスノード１２−４から所望の宛先ノードまでの１つ以上のルートについて、アクセスノード１２−４のＲＵＭ２２−４によって計算されたルーティングメトリックμ（Ｐ）を得る。アクセスノード１２−１は、それに加えて或いはその代わりに、アクセスノード１２−４から所望の宛先ノードへのパスのリンクについて、下流のＬＭＣＭ２０（例えばＬＭＣＭ２０−７）によって計算されたリンクメトリックをアクセスノード１２−４から得ることができる。
【００８１】
ＲＵＭ２０−１は、アクセスノード１２−１の送信機１６−１から近隣アクセスノード１２の受信機１８へのリンクについての、それらリンクについての対応する伝送モードの集合について得られたルーティングメトリックｗ（ｌ，ｍ）と、近隣アクセスノード１２のＲＵＭ２２から得られたルーティングメトリックとの関数として、アクセスノード１２−１から所望の宛先ノードまでの１つ以上のルートまたはパスについてのルーティングメトリックμ（Ｐ）を計算する（ステップ６１２）。この実施形態において、ＲＵＭ２２−１は最良のルーティングメトリックμ（Ｐ）を有するルートを選び、アクセスノード１２−１の送信機１６−１のためのルーティングテーブルを更新する（ステップ６１４）。この実施形態において、ＲＵＭ２２−１はまた、アグリゲーションノード１４の送信機１６−０からアクセスノード１２−１の受信機１８−１までのリンクｌ01についてステップ６０８で計算されたリンクメトリックｗ（ｌ01，ｍ）と、ステップ６１４で選択された最良のルーティングメトリックとを、アクセスノード１２−１の受信機１８−１に送信する（ステップ６１６）。アクセスノード１２−２と１２−３は、ステップ６０２及び６０４の要求に同じ方法で応答する（ステップ６１８−６４０）。
【００８２】
アクセスノード１２−１、１２−２、および１２−３から受信したリンクメトリックとルーティングメトリックとに基づいて、アグリゲーションノード１４のＲＵＭ２２−０は、ワイヤレスメッシュバックホールネットワーク１０中のアグリゲーションノード１４から所望の宛先ノードまでのルートについてのルーティングメトリックを計算する（ステップ６４２）。ＲＵＭ２２−０は、最良のルーティングメトリックを有するルートを、アグリゲーションノード１４から所望の宛先ノードまでの適切なすなわち最良のルートとして選択し、それに応じてアグリゲーションノード１４のルーティングテーブルを更新する（ステップ６４４）。
【００８３】
図１０は、現在の開示の一実施形態による、ＲＵＭ機能性がアグリゲーションノード１４に集中したワイヤレスメッシュバックホールネットワーク１０を示す。具体的には、図９のＲＵＭ２２は、この実施形態においてはアグリゲーションノード１４に実装される集中型ＲＵＭ２４と置換される。しかし、ＲＵＭ２４を代わりに、ワイヤレスメッシュバックホールネットワーク１０の中の別ノードに、さもなければそれと結合した異なるノードに実装することができることに注意すべきである。
【００８４】
図１１は現在の開示の一実施形態に従う、図１０のワイヤレスメッシュバックホールネットワーク１０の動作を示す。一般に、ＲＵＭ２４は、１以上のルート内のリンクｌについて、それらリンクｌについての対応する仮定した伝送モードの集合の中の各ｍについてのリンクメトリックｗ（ｌ，ｍ）を得て、ルート内のリンクｌについて仮定した伝送モードｍについての対応するリンクメトリックｗ（ｌ，ｍ）に基づいて、そのルートのルーティングメトリックμ（Ｐ）を計算する。この実施形態において、アグリゲーションノード１４のＲＵＭ２４は、アグリゲーションノード１４がリンクｌを有するアクセスノード１２−１、１２−２、および１２−３に要求を送信する（ステップ７００−７０４）。この要求に応じてアクセスノード１２−１のＬＭＣＭ２０−１は、上述した方法で、アグリゲーションノード１４の送信機１６−０からアクセスノード１２−１の受信機１８−１へのリンクｌ（それはリンクｌ01と示される）について、リンクｌ01についての仮定した伝送モードｍの集合についての相互情報量Ｉ（ｌ，ｍ）を計算する（ステップ７０６）。リンクｌ01についての仮定した伝送モードｍの集合は、ステップ７００においてアクセスノード１２−１に送信された要求中で指定することができる。アクセスノード１２−１のＬＭＣＭ２０−１は、上述した方法で、リンクｌ01について仮定した伝送モードｍの集合について、リンクｌ01についての相互情報量Ｉ（ｌ01，ｍ）の関数として、リンクｌ01について仮定した伝送モードの集合中の各ｍについてリンクｌ01についてのリンクメトリックｗ（ｌ01，ｍ）を計算する（ステップ７０８）。
【００８５】
アクセスノード１２−１はまた、アクセスノード１２−１の近隣のアクセスノード１２からの下流のリンクについてのリンクメトリックｗ（ｌ，ｍ）を得る（ステップ７１０）。下流のリンクは、アクセスノード１２−１の送信機１６−１からアクセスノード１２−１の近隣のアクセスノード１２の受信機１８へのリンクや、アクセスノード１２−１の近隣のアクセスノード１２の送信機１６からその近隣のアクセスノード１２の受信機１８へのリンクなどを含む。従って、図９の例を用いれば、アクセスノード１２−１は、リンクｌ14についての仮定した伝送モードｍの集合についてアクセスノード１２−４のＬＭＣＭ２０−４によって計算された、アクセスノード１２−１の送信機１６−１からアクセスノード１２−４の受信機１８−４へのリンクｌ14についてのリンクメトリックＷ（ｌ14，ｍ）と、リンクｌ47についての仮定した伝送モードの集合中の各ｍについてアクセスノード１２−７のＬＭＣＭ２０−７によって計算された、アクセスノード１２−４の送信機１６−４からアクセスノード１２−７の受信機１８−７へのリンクｌ47についてのリンクメトリックＷ（ｌ47，ｍ）とを、アクセスノード１２−４から得る。アクセスノード１２−１は、アグリゲーションノード１４に対して、ステップ７０８で計算したリンクメトリックとステップ７１０で得られたリンクメトリックとを戻す（ステップ７１２）。同様に、アクセスノード１２−２と１２−３は、リンクｌ02，ｌ24，ｌ03，ｌ35，ｌ56，ｌ67について、それらリンクについての対応する仮定した伝送モードｍの集合についてのリンクメトリックを計算して取得し、そのリンクメトリックをアグリゲーションノード１４戻す（ステップ７１４〜７２８）。
【００８６】
アグリゲーションノード１４のＲＵＭ２４はその後、上述した方法で、ソースノード／宛先ノード（すなわち端点のペア）の１つ以上のペアの間の異なるルートについてのルーティングメトリックμ（Ｐ）を、それらのルート中のリンクについてのリンクメトリックに基づいて計算する（ステップ７３０）。ソースノードと宛先ノードとの各ペアについて、ＲＵＭ２４は、そのソースノードと宛先ノードペアのための最良のルートとして最良のルーティングメトリックを持つソースノードと宛先ノードとの間のルートを選択し、対応するルーティングテーブルを更新するか、あるいは作成する（ステップ７３２）。最良のルーティングメトリックが、ソースノードから宛先ノードへの最良のルートまたはパスを特定するだけでなく、各リンクのための最良の伝送モードを特定することに注意すること。ＲＵＭ２４は例えば、ネットワークノードのすべてについてのすべてのルートのための単一のルーティングテーブルを保守してもよいし、各アクセスノード１２のための別個のルーティングテーブルを保守してもよい。
【００８７】
最後に、ＲＵＭ２４はその後、アクセスノード１２−１、１２−２、および１２−３にルーティングテーブルを提供する（ステップ７３４〜７３８）。一実施形態においては、ＲＵＭ２４はアクセスノード１２それぞれのために別個のルーティングテーブルを保持している。この実施形態において、ＲＵＭ２４はルーティングテーブルを対応するアクセスノード１２に送信する。別の実施形態においては、ＲＵＭ２４は、それがアクセスノード１２のすべてに分配する１つのルーティングテーブルを保持している。
【００８８】
図１２は、本開示の一実施形態に従う、ＲＵＭ機能性とＬＭＣＭ機能性とがアグリゲーションノード１４に集中したワイヤレスメッシュバックホールネットワーク１０を示す。具体的には、図８のＬＭＣＭ２０とＲＵＭ２２とはそれぞれ集中型ＬＭＣＭ２６と集中型ＲＵＭ２４とで置換される。集中型ＬＭＣＭ２６と集中型ＲＵＭ２４は、この実施形態においては、アグリゲーションノード１４に実装される。しかしその代わりに、ＬＭＣＭ２６とＲＵＭ２４とがワイヤレスメッシュバックホールネットワーク１０内の別ノードに、さもなければそれと結合した別のノードに実装することができることに注意すること。
【００８９】
図１１に関連して図示され、説明されたのと同様の方法で図１２のワイヤレスメッシュバックホールネットワーク１０は動作する。しかし、この実施形態において、相互情報量および最終的なリンクメトリックを計算するために用いられるＳＩＮＲ値は、ＳＩＮＲ計算モジュール（ＣＭ）２８−１〜２８−７（一般にここでは集合的にＳＩＮＲ  ＣＭｓ２８と、そして個別的にはＳＩＮＲ  ＣＭ２８と呼ばれる）によって決定される。ＳＩＮＲ  ＣＭｓ２８は、例えば図６の処理を使ってＳＩＮＲ値を計算することができる。いったん計算すると、ＳＩＮＲ  ＣＭｓ２８はＳＩＮＲ値をＬＭＣＭ２６に戻す。ＳＩＮＲ値に基づいて、ＬＭＣＭ２６は、リンクｌについての仮定した伝送モードｍについてリンクメトリックを計算する。リンクメトリックを使って、ＲＵＭ２４は所望のルートメトリックを計算し、そのルートメトリックに基づいて、ソースネットワークノードと宛先ネットワークノードとのペアの１つ以上の中で最良のルートを特定する。
【００９０】
ルーティングテーブルを作成し、更新し、配布することについてここにあげられた例は単なる例であり、現在の開示の範囲を制限すると解釈されるべきでないことに注意すること。ルーティングテーブルを作成し、更新し、配布するための他のメカニズムを使うこともできる。すなわちここに開示されたリンクメトリック及びルーティングメトリックと、リンクメトリック及びルーティングメトリックを計算するためのシステム及び方法は、その結果生じるルーティングテーブルを作成し、更新し、配布することについてのどのような特定のスキームにも制限されない。任意の適当なスキームでも使うことができる。さらに、ここでの議論がワイヤレスメッシュバックホールネットワーク１０にフォーカスされているものの、ここに開示されたリンクメトリック及びルーティングメトリックは任意のタイプのワイヤレスメッシュネットワークにでも等しく適用可能であり、対応するリンクメトリックを計算する際にリンク間の干渉を考慮することが望ましいワイヤレスメッシュネットワークにおいては特に有益である。
【００９１】
図１３は現在の開示の一実施形態に従うアグリゲーションノード１４のブロック図である。図示されるように、アグリゲーションノード１４は無線サブシステム３０、処理サブシステム３２、およびネットワークインターフェイス３４を含む。無線サブシステム３０は一般にアナログ部品と、いくつかの実施形態においては、近隣アクセスノードへ、及び近隣アクセスノードから、データを無線で送受信するためのデジタル部品とを含む。特定の実施形態では、無線サブシステム３０は、他のネットワークノードへ適当な情報を無線で送信し、他のネットワークから適当な情報を無線で受信することができる送信機１６−０と受信機１８−０とを含む。無線通信プロトコルの観点から、無線サブシステム３０はレイヤ１（すなわち物理層または"ＰＨＹ"層）の少なくとも一部を実装する。
【００９２】
処理サブシステム３２は一般に無線通信プロトコル中の高次レイヤのための機能（例えばレイヤ２（データリンク層）、レイヤ３（ネットワーク層）など）と同様に無線サブシステム３０に実装されなかったレイヤ１の残り部分も実装する。特定の実施形態において、処理サブシステム３２は、例えば１またはいくつかの汎用または専用マイクロプロセッサまたは、ここに説明したアグリゲーションノード１４の機能性の一部またはすべてを実行することに適したソフトウェアおよび／またはファームウェアがプログラムされた他のマイクロコントローラを含んでもよい。それに加えてまたはその代わりに、処理サブシステム３２は、ここに説明したアグリゲーションノード１４の機能性の一部またはすべてを実行するために構成された様々なデジタルハードウェアブロック（例えば１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、１つ以上の市販のデジタルおよびアナログハードウェア部品、またはそれらの組み合わせ）を含んでもよい。さらに、特定の実施形態においては、アグリゲーションノード１４の上記説明された機能性は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、磁気記憶装置、光学記憶装置、またはすべての他の適当なタイプのデータ貯蔵構成部品などの一時的でないコンピュータ可読媒体に記憶されたソフトウェアまたは他の命令を実行する処理サブシステム３２によって全体的にまたは部分的に実装されてもよい。特に、処理サブシステム３２は、図８のＬＭＣＭ２０−０とＲＵＭ２２−０、および図１０のＬＭＣＭ２０−０と集中型ＲＵＭ２４、または図１２の集中型ＬＭＣＭ２６と集中型ＲＵＭ２４を含んでもよく、これらの様々なモジュールは、ハードウェアまたはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで実装することができる。最後に、アグリゲーションノード１４は、好ましくは有線でネットワークに接続されているコネクションを提供するネットワークインターフェイス３４を含む。このネットワークは、アグリゲーションノード１４がコアネットワークを通して結合したセルラ通信ネットワークに接続することが可能な、その結合したセルラ通信ネットワークの、または、パブリックまたはプライベートネットワークのそのコアネットワークであってよい。
【００９３】
図１４は現在の開示の一実施形態に従うアクセスノード１２の１つのブロック図である。図示されるように、アクセスノード１２は無線サブシステム３６と処理サブシステム３８とを含む。無線サブシステム３６は一般に、アナログ部品と、いくつかの実施形態においては、アクセスノード１２及び近隣のアクセスノード１２（例えばワイヤレスセルフバックホールに関しての）によって提供されたワイヤレス機器に対して、またはワイヤレス機器から、データを無線で送受信するためのデジタル部品を含む。特定の実施形態では、無線サブシステム３６は、適当な情報を他のネットワークノードに無線で送信し、他のネットワークノードから適当な情報を受信することが可能性なアクセスノード１２の送信機１６と受信機１８とを含む。無線通信プロトコルの観点から、無線サブシステム３６は少なくともレイヤ１（すなわち物理層または"ＰＨＹ"層）の一部を実装する。
【００９４】
処理サブシステム３８は一般に、無線通信プロトコル中の高次レイヤ（例えばレイヤ２（データリンク層）、レイヤ３（ネットワーク層）など）のための機能と同様に無線サブシステム３６で実装されなかったレイヤ１の残りの部分も実装する。特定の実施形態において、処理サブシステム３８は、例えば１またはいくつかの汎用または専用マイクロプロセッサ、またはここに説明したアクセスノード１２の機能性の一部またはすべてを実行することに適したソフトウェアおよび／またはファームウェアがプログラムされた他のマイクロコントローラを含んでもよい。それに加えてまたはその代わりに、処理サブシステム３８は、ここに説明したアクセスノード１２の機能性の一部またはすべてを実行するように構成された様々なデジタルハードウェアブロック（例えば１つ以上のＡＳＩＣ、１つ以上の市販のデジタル及びアナログハードウェア部品、またはそれらの組み合わせ）を含んでもよい。さらに、特定の実施形態において、アクセスノード１２の上記説明された機能性は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、磁気記憶装置、光学記憶装置、またはすべての他の適当なタイプのデータ貯蔵構成品などの一時的でないコンピュータ可読媒体で記憶されたソフトウェアまたは他の命令を実行する処理サブシステム３８によって全体的にまたは部分的に実装できる。特に、処理サブシステム３８は、図８のＬＭＣＭ２０及びＲＵＭ２２、図１０のＬＭＣＭ２０、または図１２のＳＩＮＲ  ＣＭ２８を含んでよく、これらの様々なモジュールがハードウェアまたはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで実装できる。
【００９５】
以下の頭文字はこの開示を通して使われる。
・ＡＮ  アクセスノード
・ＡＳＩＣ  特定用途向け集積回路
・ＥＴＴ  期待転送時間
・ＬＭＣＭ  リンクメトリック計算モジュール
・ＬＴＥ  長期発展
・ＭＩＣ  干渉およびチャネル切替えのメトリック
・ＭＭＷ  ミリメートル波
・ＭＴＭ  媒体時間メトリック
・ＯＦＤＭ  直交周波数分割多重
・ＱＡＭ  直交振幅変調
・ＲＡＭ  ランダムアクセスメモリ
・ＲＯＭ  読出し専用メモリ
・ＲＵＭ  ルーティング更新モジュール
・ＲＸ  受信
・ＳＩＮＲ  信号対干渉プラス雑音比
・ＴＸ  送信
・ＷＣＥＴＴ  加重累積期待転送時間。
【００９６】
当業者は現在の開示の好適な実施形態への改善と改変を認めるであろう。すべてのそのような改善と改変は、ここに明らかにされた概念とこの後の特許請求の範囲の中で考慮される。
【図１】
2015530835.tif 000033
【図２】
2015530835.tif 000034
【図３】
2015530835.tif 000035
【図４】
2015530835.tif 000036
【図５】
2015530835.tif 000037
【図６】
2015530835.tif 000038
【図７】
2015530835.tif 000039
【図８】
2015530835.tif 000040
【図９】
2015530835.tif 000041
【図１０】
2015530835.tif 000042
【図１１】
2015530835.tif 000043
【図１２】
2015530835.tif 000044
【図１３】
2015530835.tif 000045
【図１４】
2015530835.tif 000046
【手続補正書】
【提出日】平成27年5月22日(2015.5.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
【数９】
2015530835.tif 000047
【国際調査報告】
2015530835.tif 000048
2015530835.tif 000049