(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある送信パラメータにより制御可能な送信回路を有する複数の送信区域（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）と、ある受信パラメータにより制御可能な受信回路を有する複数のユーザとを備えたＭＩＭＯシステムの受信パラメータを計算する装置であって、
前記複数のユーザのうち、第１のユーザ（Ｕ１）に対して選択される第１のデータストリームの受信パラメータ（１１）を、当該ユーザと当該ユーザが関連付けられている第１の送信区域との間の送信チャネルに関するチャネル情報（１２）を用いて計算し、
前記複数のユーザのうち、別の第２の送信区域に関連付けられている第２のユーザ（Ｕ２）に対して選択される第２のデータストリームの受信パラメータ（１３）を、前記第１のユーザと前記第２のユーザが関連付けられている前記第２の送信区域との間のチャネル情報（１４）を用いるか、又は前記第１のユーザに関して計算された受信パラメータ（１５）を用いて計算する
計算部（１０）を備えており、異なる送信区域にいるユーザに生じる、各送信区域の送信に起因した干渉が低減又は除去される、装置。
【請求項２】
前記計算部が、逐次的に処理を行うことにより、前記第１のユーザの受信パラメータを計算し、続いて当該第１のユーザの受信パラメータを用いて前記第２のユーザの受信パラメータを計算する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記計算部は、前記第１のユーザ（ｋ）と前記第２の送信区域（ｓ）との間のチャネル情報（Ｈｋｓ）か、前記第１のユーザの受信パラメータ（ｕｍ）かに応じて射影行列を計算（５２）し、該射影行列と、各ユーザとそのユーザに関連付けられた個々の送信区域との間のチャネル情報とを用いて、前記第２のユーザの受信パラメータを計算する、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記計算部は、
【数１】
0005190139.tif 000054
に基づいて前記射影行列を計算し、ここで、ｓは前記複数の送信区域（Ｓ）のうちのある送信区域であり、Ｐ（ｍ＋１）は第ｍ＋１番目のステップにおいて更新された射影行列であり、Ｐ（ｍ）はそれ以前の第ｍ番目の更新ステップにおける射影行列であり、Ｈｋｓは、ユーザｋと、当該ユーザが関連付けられていない送信区域（ｓ）との間のチャネル行列であり、ｕｍはそれまでの１つ又は複数のステップにおいて計算された１つ又は複数の受信パラメータを有するベクトルであり、Ｈは共役複素転置である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記計算部（１０）は、前記ユーザと、そのユーザに関連付けられた送信区域との間のチャネルに関するチャネル情報と、前記送信区域の射影行列とに基づいて、ユーザ毎に特性値を計算（５０）し、所定の条件を満たす特性値を有するユーザを選択する、請求項３又は４に記載の装置。
【請求項６】
前記計算部（１０）は、それぞれの送信区域において計算された受信パラメータを既に有するユーザの数に関する情報を用い（５０ａ）、別の区域よりも既に関連付けられたユーザが少ない送信区域に関連付けられたユーザが、ユーザ選択において優先される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記計算部（１０）は、前記第２のユーザの受信パラメータの計算（５０ａ）に続いてさらに送信パラメータを計算（５１ａ）し、前記第２のユーザのデータストリームの送信によって生じる第３のユーザにおける干渉が低減又は除去される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記第２のユーザの送信パラメータの計算は、干渉閾値を下回る干渉が許容されるように行われ（１０）、前記干渉閾値は干渉チャネルの利得に基づいたものである、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記計算部は、あるユーザに新たに割り当てられたデータストリームによって決まる閾値を超えているときのみ射影行列の更新を行い（５２ｂ）、前記閾値を超えていないときには射影の更新を行わない、請求項３〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記送信区域は、セルラーネットワーク内の基地局に接続されたセクターアンテナアレイ（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）によって定まるセクターである、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記基地局は、取り付けられた複数の送信区域アンテナアレイ（Ａ１、Ａ２、Ａ３）を有する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記複数のユーザのうちのあるユーザをある送信区域へと割り当てる送信区域割当て部（１６）をさらに備えており、前記送信区域割当て部（１６）は、前記ユーザの割当てを、該ユーザが関連付けられている送信区域へと通信する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１のユーザ及び前記第２のユーザの受信パラメータを前記第１のユーザの回路及び前記第２のユーザの回路に通信するとともに、対応する送信パラメータを対応する送信回路に送信するか、又は前記複数のユーザのそれぞれと各送信区域との間のチャネル情報を、対応するユーザがその送信区域に関連付けられているか否かに関わらず受信する通信インターフェース（１７）をさらに備えている請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記計算部（１０）は、前記第１のユーザと前記第２のユーザと前記第３のユーザとからあるユーザを、このユーザが該ユーザに関連付けられた送信区域において、他の２つのユーザが関連付けられた送信区域よりも高いデータレートを有するものとなるように選択し、
前記送信区域毎に、その送信区域に対する前記ユーザの選択の影響を計算し、
前記第１のユーザと前記第２のユーザと前記第３のユーザとの中からさらなるユーザを、該さらなるユーザが該さらなるユーザに関連付けられた送信区域において他のユーザよりも高いデータレートを有するものとなるように逐次的に選択し、前記選択の影響が、前記ユーザと該ユーザに関連付けられた送信区域との間のチャネル情報とともに用いられる、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記計算部（１０）は、あるユーザと、そのユーザに関連付けられた送信区域との間のチャネル情報に基づいて当該ユーザの受信パラメータを計算し、
前記第２のユーザと、該第２のユーザに関連付けられた送信区域との間の前記チャネル情報と、それまでの選択について計算された影響とに基づいて、前記第２のユーザの受信パラメータを計算し、
送信区域のグループに関して全てのユーザの逐次的な割当てが終了した後に、前記第１のユーザに関連付けられた送信区域の第１の送信パラメータと、前記第２のユーザに関連付けられた送信区域の第２の送信パラメータとを計算し、
前記第１の送信パラメータと前記第２の送信パラメータとが、それまでに割り当てられたユーザへの送信によるその他のユーザにおける干渉が低減又は除去されるように計算される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
ある送信パラメータによって制御可能な送信回路を有する複数の送信区域（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）と、ある受信パラメータによって制御可能な受信回路を有する複数のユーザとを備えたＭＩＭＯシステムの受信パラメータを計算する方法であって、
前記複数のユーザのうち、第１のユーザ（Ｕ１）に対して選択される第１のデータストリームの受信パラメータ（１１）を、当該ユーザと当該ユーザが関連付けられている第１の送信区域との間の送信チャネルに関するチャネル情報（１２）を用いて計算（１０）するステップと、
前記複数のユーザのうち、別の第２の送信区域に関連付けられている第２のユーザ（Ｕ２）に対して選択される第２のデータストリームの受信パラメータ（１３）を計算（１０）するステップと
を含み、前記第２のユーザ（Ｕ２）に対して選択される前記第２のデータストリームの受信パラメータ（１３）を計算するステップにおいて、前記第１のユーザ（Ｕ１）と前記第２のユーザが関連付けられている前記第２の送信区域（Ｓ２）との間のチャネル情報（１４）か、前記第１のユーザ（Ｕ１）について計算された受信パラメータ（１５）かが用いられ、異なる送信区域にいるユーザに生じる、各送信区域の送信に起因した干渉が低減又は除去される、方法。
【請求項１７】
ある送信パラメータによって制御可能な送信回路を有する複数の送信区域（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）と、ある受信パラメータによって制御可能な受信回路を有する複数のユーザとを備えたＭＩＭＯシステムの受信パラメータを計算する方法をプロセッサに実行させるコンピュータプログラムであって、
前記方法は、
前記複数のユーザのうち、第１のユーザ（Ｕ１）に対して選択される第１のデータストリームの受信パラメータ（１１）を、当該ユーザと当該ユーザが関連付けられている第１の送信区域との間の送信チャネルに関するチャネル情報を用いて計算（１０）するステップと、
前記複数のユーザのうち、別の第２の送信区域に関連付けられている第２のユーザ（Ｕ２）に対して選択される第２のデータストリームの受信パラメータ（１３）を計算（１０）するステップと
を含み、前記第２のユーザ（Ｕ２）に対して選択される前記第２のデータストリームの受信パラメータ（１３）を計算（１０）するステップにおいて、前記第１のユーザ（Ｕ１）と前記第２のユーザが関連付けられていない前記第２の送信区域（Ｓ２）との間のチャネル情報（１４）か、前記第１のユーザ（Ｕ１）について計算された受信パラメータ（１５）かが用いられ、異なる送信区域に関連付けられているユーザに生じる、各送信区域の送信に起因した干渉が低減又は除去される、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデジタル通信アプリケーションに関し、具体的にはマルチセルＭＩＭＯ（multiple inputs multiple outputs）環境における線形で逐次的（successive）なユーザ割当て（user allocation）に関する。
【背景技術】
【０００２】
セルラーネットワークのダウンリンクにおいて、複数の受信アンテナを有するユーザに、複数の送信アンテナを用いて情報が送信される（ＭＩＭＯ）。マルチキャリア（ＯＦＤＭ）送信も用いることができる。セルラーシステムのダウンリンクにおいては、セル間干渉（ICI, inter-cell interference）が大きな阻害要因となる可能性があり、特にセル端のユーザが影響を受け、ネットワークサービスを受けられない可能性がある。
【０００３】
ＩＣＩを完全に除去するための解決策は、複数の基地局にわたって情報を共同で符号化（joint encode）する技術（非特許文献１及び２）、いわゆるネットワークＭＩＭＯである。地理的に分散したアンテナにわたって共同で符号化を行うことによって、ネットワークは、ＭＩＭＯブロードキャストシナリオに関連したスーパーセル（super-cell）となる（非特許文献３及び４）。完全なチャネル状態情報（ＣＳＩ）及び全てのデータが中央制御装置において利用可能である場合には、ネットワークＭＩＭＯにより全ての空間自由度を効率的に利用してＩＣＩを除去することができる。ネットワークの性能がもはや干渉による制限を受けないにもかかわらず、単一のセル信号処理と比較してさらなる多大な複雑性が存在する。加えて、ネットワークＭＩＭＯでは、全てのユーザのＣＳＩをやりとりするために、大容量で遅延の少ないバックホール（backhaul）が必要である。さらに、共同の符号化は、全てのアンテナアレイのコヒーレントな送信に依存し、これによりネットワークにおける完全な同期が必要となり、実際の運用が困難である可能性がある。したがって、展開可能なネットワークの対しては、基地局の連携により干渉を除去する一方で、全てのユーザが単一の基地局によるサービスの提供を受けることを意図する方法が魅力的である。
【０００４】
干渉を解消するために、ユーザ信号は、利用可能なリソース、例えば時間、周波数、空間によって構築された利用可能な信号空間において直交化される。ＩＣＩを完全に取り除く単純な方式は、基地局にキャリアを排他的に割り当て、割り当てられたキャリアに対し任意の単一のセルアルゴリズムを適用することである。これは、干渉制御の非常に単純な形式である標準的な周波数再利用計画に相当する。周波数再利用分割（frequency reuse partitioning）は、スペクトル効率に乏しいことに加えて、空間領域における連携の機会を除外する。送信機及び受信機において複数のアンテナが利用可能であることで、空間多重化により、同じ時点で同じ周波数において干渉なく複数のユーザにサービスを提供することが可能となる。各ユーザの送信空間を調整することによる干渉の制御はよく知られており、単一のセルに関して最適に解決することができる（非特許文献５及び６）。従来のセルラーネットワーク設計では、空間領域における信号処理はセルごとにのみ実行されているが、複数の基地局にわたる空間多重化の拡張に関する興味深い研究がなされている。基地局が複数のアンテナを有しており、受信機が単一のアンテナを備えた（ＭＩＳＯ）セルラーシステムにおける干渉制御に関する非常に多岐にわたる研究が存在する。各セルによって用いられる送信空間の調整の第１のステップは、スケジューリングするユーザに関して共同決定（joint decision）を実行する案であり（非特許文献７及び８）、ここで、各タイムスロットにおいて、セルあたり単一のユーザのみがアクティブである。各ユーザは、ＭＩＳＯチャネルに合った送信フィルタを用いてサービスの提供を受け、共同スケジューリング決定により、送信フィルタは干渉が低減されるように組み合わされる。明らかに、そのユーザにとって最適ではないものの他のユーザに対して生じる干渉を低減する送信フィルタを選択することが有利である場合がある（非特許文献９及び１０）。完全なＭＩＭＯシステムのための協調的な送信戦略は、より小さなシナリオ、たとえば干渉のある、２つ又は複数のポイントツーポイント送信の場合に主に利用可能である（非特許文献１１及び１２）。対象となる特定のシナリオ、すなわち送信機及び受信機において複数のアンテナが用いられるネットワークに関して、空間領域を含めたあらゆる利用可能な自由度を用いた良好な基地局連携方式はこれまでのところ利用可能ではない。
【０００５】
セクター毎に実行される逐次的なユーザ割当てにおいて、基地局コントローラは通常、各ユーザからセクター内の送信区域（transmission section）、すなわち複数の送信アンテナを有する送信アンテナアレイへの全ＭＩＭＯチャネルを利用可能とする。このチャネル情報は、ブラインドチャネル推定プロセス又は誘導チャネル推定プロセスにおいて測定又は推定することができる。ここで、基地局コントローラは、各ユーザと送信機アンテナアレイとの間のチャネル情報を認識すると、第１のデータストリームに割り当てられることになる第１のユーザを見つけるために計算を行う。通常、最も良好な送信チャネルを有するユーザが選択されるが、他の判断基準も同様に用いることができる。最良のユーザとは、ここでは、最大のデータスループット又はデータレートを有するユーザを意味する。このユーザが特定されると、送信機アンテナアレイ内の各アンテナに関連付けられた個々の送信回路の送信パラメータが計算される。対応するユーザが有する個々の受信機アンテナに関連付けられた受信回路についても同じことが実行される。選択されたユーザに基づいて、逐次的なＭＩＭＯ処理において既知であるように残りの全てのユーザに関するチャネル情報が更新され、次の割当てステップにおいて、次のユーザがこの個々のセクターにおいて求められる。ここで、次のユーザとは、ここでもまた、割り当てられた第１のユーザが第２のユーザへの送信によって妨害されないという想定の下で最大のデータレートを可能とするユーザである。
【０００６】
加えて、送信機アンテナアレイにおける送信アンテナ用の送信パラメータ及びユーザが有する受信機アンテナアレイにおける受信機回路用の受信パラメータが計算される。この逐次的な手順は、判定基準に達するまで、たとえばセクター内の全てのユーザが満足するという判定基準に達するまで実行される。代替的な基準としては、ある特定のセクターにおいて少数のＭＩＭＯチャネルしか存在しないことに起因して、ある特定のユーザのための最小データレートをもはや保証することができないことである。たとえば、ほとんど同じ地理的位置に位置する５つのユーザが存在するとするときに、５つ全てのユーザに５つの直交ＭＩＭＯチャネルを見つけることができる可能性は低くなる。言い換えれば、５つのユーザがセクター内の異なる場所に位置するときに、それら５つのユーザに５つの直交ＭＩＭＯチャネルを見つけることができる可能性が高くなる。加えて、セクター内で十分なＭＩＭＯチャネルを見つける可能性は、ユーザが、個々のユーザと送信機アレイとの間の距離が極端に異ならないようにセクター内で分散しているときに高くなる。たとえば、１人のユーザが基地局の非常に近くにいると考えられるときには、チャネルを非常に良好であると予測することができるが、この非常に良好なチャネルは、セル内の他のユーザに関して極めて良くない空間チャネルのみが計算される可能性があるという点で、これらの他のユーザに大きな悪影響を与える可能性がある。
【０００７】
たとえば基地局が３つの指向性アンテナアレイを有しており、各指向性アンテナアレイが１つのセクターを規定するマルチセル環境においては、単一の基地局が３つのセクターにサービスを提供することになる。ここで、これら３つのセクターは互いに隣接している。
【０００８】
セクター毎に別々に逐次的なユーザ割当てが実行されるときには、１つのセクターから他のセクターへの、又は１つのセルから他のセルへのどのような干渉によっても、特にセル境界に位置するユーザに関しては状況が悪化する。しかし、これはセクター内の実際の状況、すなわちどのユーザがどのデータストリームを割り当てられたか、並びにどのユーザが受信及び送信アンテナアレイにおいて関連付けられた送信回路パラメータを有するかに応じて大幅に変わる可能性がある。いずれにしても、干渉の可能性があることにより、結果として、セクターのより中心に位置するユーザが近傍のセクターからのセル間干渉を受けないことに起因して、２つのセクター間の境界に位置するユーザがより良好なチャネルを有しているようであるにも関わらず、セクター間の境界の近くに位置していない他のユーザにストリームを割り当てた方がよいという状況となる。一方で、セル間干渉を受けるユーザが自己のチャネルを実際に受信したが近傍のセクターから干渉を受けるということに起因して、現在のセクターにおける全体のデータレート状況は明らかに準最適である。なぜなら、逐次的なユーザ割当てを実行している基地局コントローラは、セクターが完全に近傍のセクターから分離されているのではなく、実際はその近傍のセクターの近くに位置していること、及びセクター間依存が存在することを無視しているためである。
【０００９】
一方で、大きなネットワークにおける非逐次的なユーザ割当ては全ての干渉を考慮することによって実行することもできる。しかし、例えば、小さなセルが存在し、各セル内に多くのユーザが存在し、セルのサイズが小さいことに起因して非常に多くのユーザがセルの境界に位置する可能性が高い都市エリアにおけるケースといったように、特に多くの異なるセルが存在しており、かつ各セル内に非常に多くのユーザが存在するという状況においては、この手順は極めて複雑となり、極めて多くの計算リソースが必要となる。さらに、このようなネットワーク全体にわたるユーザ割当てプロセスは、基地局間通信の多大な労力を必要とする。基本的に、ネットワーク内の全ての基地局は、全てのネットワークセクターにおける全てのユーザから全ての送信機への大量のチャネル情報を、ネットワークを介して分配することができるように、低遅延通信方式によってネットワーク内の全ての他の基地局に接続されていなくてはならない。さらに、ネットワーク内の全ての基地局の送信アンテナアレイへの送信パラメータの分配及び中央の割当て処理装置からネットワーク内の全てのユーザへの受信パラメータの割当ても、計算及び分配のための多大なリソースを必要とする処理である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】G.J. Foschini, K. Karakayali, and R.A. Valenzuela, Coordinating multiple antenna cellular networks to achieve enormous spectral efficiency, Communications, IEE Proceedings-, 153(4):548-555, August 2006
【非特許文献２】S. Shamai and B.M. Zaidel, Enhancing the cellular downlink capacity via co-processing at the transmitting end. Vehicular Technology Conference, 2001, VTC 2001 Spring, IEEE VTS 53rd, 3:1745-1749 vol.3, 2001
【非特許文献３】S. Vishwanathan, N. Jindal, and A. Goldsmith. Duality, achievable rates, and sum-rate capacity of Gaussian MIMO broadcast channels. IEEE Trans. Inf. Theory, 49(10):2658-2668, Oct. 2003
【非特許文献４】H. Weingarten, Y. Steinberg, and S. Shamai. The capacity region of the Gaussian multiple-input multiple-output broadcast channel. IEEE Trans. Inf. Theory, 52(9):3936-3964, Sept. 2006
【非特許文献５】S. Vishwanathan, N. Jindal, and A. Goldsmith. Duality, achievable rates, and sum-rate capacity of Gaussian MIMO broadcast channels. IEEE Trans. Inf. Theory, 49(10):2658-2668, Oct. 2003
【非特許文献６】H. Weingarten, Y. Steinberg, and S. Shamai. The capacity region of the Gaussian multiple-input multiple-output broadcast channel. IEEE Trans. Inf. Theory, 52(9):3936-3964, Sept. 2006
【非特許文献７】Wan Choi and J.G. Andrews. The capacity gain from intercell scheduling in multi-antenna systems. IEEE Trans. Wireless Commun., 7(2):714-725, February 2008
【非特許文献８】Suman Das, Harish Viswanathan, and G. Rittenhouse. Dynamic load balancing through coor-dinated scheduling in packet data systems. In Proc. Twenty-Second Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies, INFOCOM 2003., volume 1, pages 786-796 vol.1, March-3 April 2003
【非特許文献９】Zhang and J.G. Andrews. Adaptive Spatial Intercell Interference Cancellation in Multicell Wireless Networks. Arxiv preprint arXiv:0909.2894, 2009
【非特許文献１０】H. Dahrouj and Wei Yu. Coordinated beamforming for the multi-cell multi-antenna wireless system. In Proc. 42nd Annual Conference on Information Sciences and Systems, CISS 2008., pages 429-434, March 2008
【非特許文献１１】Xiaohu Shang, Biao Chen, G. Kramer, and H.V. Poor. On the capacity of MIMO interference channels. In Communication, Control, and Computing, 2008 46th Annual Allerton Conference on, pages 700-707, Sept. 2008
【非特許文献１２】Changxin Shi, D.A. Schmidt, R.A. Berry, M.L. Honig, and W. Utschick. Distributed interference pricing for the MIMO interference channel. In Proc. IEEE International Conference on Communications, ICC 2009., pages 1-5, June 2009
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、ＭＩＭＯシステムの受信パラメータを計算しつつ、セクター毎の全体的なデータレートを妥当なものとする効率的な概念を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本目的は、請求項１に記載の受信パラメータを計算する装置、請求項１６に記載の受信パラメータを計算する方法、又は請求項１７に記載のコンピュータプログラムによって達成される。
【００１３】
本発明は、逐次的なユーザ割当てにより、ＭＩＭＯシステムのためのユーザ割当て及び送信または受信パラメータ計算の解決のための効率的な方法が提供されるという知見に基づいている。しかし、第２の異なる各々の送信区域内に位置する第２のユーザの第２のデータストリームの受信パラメータの計算に関して、第１のユーザと、第２のユーザが関連付けられた第２の送信区域との間のチャネル情報、及び／又はそれまでに計算された第１のユーザの受信パラメータが用いられるように、セル間干渉に伴う問題を考慮しなくてはならない。
【００１４】
例えば３つ若しくは７つの隣接する基地局に関連付けられた９個若しくは２１個のセクター、又はさらには単一の基地局に関連付けられた３つのセクターのみといった小さなセクターのグループをまとめて考慮することが好ましい。次に、セクター単体でなく、セクターのグループにおいて逐次的なユーザ割当てが実行される。しかしながら、ユーザ割当てにおいて、対象とするセクターグループ内の他のセクターの全てのＭＩＭＯチャネルに対する、当該セクターの送信機区域に当然に「リンクされている」、既に関連付けられたユーザの影響が、セクターグループ内の次のユーザを決定することになったときに考慮される。
【００１５】
好ましくは、ユーザの受信パラメータの計算は、該ユーザの対応するセクターにおける該ユーザに関するチャネル情報を用いて、該ユーザの特定と共に行われる。しかしながら、このユーザが第１のユーザでなく、それまでにセクターのうちの１つにおいて別のユーザに割当てがなされているとき、それまでに割当てがなされたこのユーザの影響が射影行列（projector matrix）によって考慮される。この射影行列は、各ユーザに関連付けられるアンテナアレイ、すなわち各々のセクターに対して各ユーザが有するチャネル行列と結び付けられることになる。重要なこととして、セクターに対するユーザの一般的な関連付けは、地理的なセクターエリアにより行われ、本発明の割当てプロセスにより変更されることはない。しかし、異なるセクターにおいてそれまでに位置が特定されたユーザの関連付けは射影行列により考慮される。なぜならば、射影行列は、（既に割り当てられた）第１のユーザから、割当てのために現在考慮の対象となっているユーザの区域にある送信区域までのチャネルに関するチャネル情報に依拠するためである。
【００１６】
次に、ユーザの受信パラメータが決定されるとすぐに、他のセクター、すなわちセクター内のＭＩＭＯチャネルに対するこのユーザの影響を含んだ射影行列が計算される。そして、次の割当てステップにおいて、これらの射影行列が用いられる。ここで、このような射影行列はセクター毎に必要であるが、ユーザ毎には必要ない。これは、射影行列がユーザ毎にではなくセクター毎にのみ必要であるということに起因して相当な節約となることを意味する。
【００１７】
データレート又は品質をさらに向上させるため、受信パラメータのみが固定されるが、セクター毎の送信アンテナアレイに関連付けられた送信回路の送信パラメータは継続的に更新される。したがって最終的には、すなわちセクターのグループ内の全てのユーザに割当てがなされ、自己の受信パラメータを受信したときに初めて送信パラメータが確定し、又は出力される。このストラテジー、すなわち受信パラメータを逐次的に計算して該受信パラメータを固定しておくものの、ある意味では、セクターのグループ内の個々のセクターのアンテナアレイ及びユーザの送信パラメータが、逐次割当てが完了して初めて最終的に確定するように送信パラメータを変化させることは、それまでに割り当てられたユーザに対しての、その後に割り当てられるユーザの送信の干渉を低減することができるという原理に基づく。さらに、この方法は、計算のための本発明の演算部（operator）が通常、基地局内又は基地局の近くに置かれ、それによってセクター内にいる個々のＭＩＭＯユーザに実際に送信されるべき受信パラメータが固定され、処理において最終的には早期に計算され、次の割当て手順と並行して個々のユーザに送信することができるという利点を有する。最後に、送信パラメータの遅い確定は、送信パラメータから実際の送信回路までが短いことにより、ある意味では問題ない。送信回路は何らかの形で基地局内に置かれ、逐次割当て手順の最後に送信パラメータを計算する装置も同様に、基地局内又は基地局の非常に近くに配置される。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態について、添付の図面を参照して以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】受信パラメータを計算する装置のブロック図である。
【図２ａ】指向性アンテナアレイを用いて３つのセクターにサービスを提供する単一の基地局の状況を示す説明図である。
【図２ｂ】それぞれが指向性アンテナアレイを用いて３つのセクターにサービスを提供する基地局のクラスターの状況を示す説明図である。
【図２ｃ】それぞれがラップアラウンド（wrap around）構成で指向性アンテナアレイを用いて３つのセクターにサービスを提供する基地局のクラスターの状況を示す説明図である。
【図３ａ】３つのユーザの例示的な状況における送信機側の送信回路の状況、すなわち送信区域の送信回路を示す説明図である。
【図３ｂ】ユーザデバイスがいくつかのユーザのストリームを受信することができる、ユーザデバイスの受信パラメータによって制御可能な受信回路を示す説明図である。
【図４ａ】現在のセクターグループのための逐次割当てを示す説明図である。
【図４ｂ】セクターグループ内の全てのセクターについて更新された射影行列を計算する射影更新部の詳細な実施態様を示す説明図である。
【図５】マルチセル線形逐次割当てアルゴリズム（ＬＩＳＡ）の詳細な実施態様を示す説明図である。
【図６Ａ】マルチセルＬＩＳＡ及び複数キャリアのための割当てのさらに詳細な実施態様を示す説明図である。
【図６Ｂ】マルチセルＬＩＳＡ及び複数キャリアのための割当てのさらに詳細な実施態様を示す説明図である。
【図７Ａ】閾値を用いたマルチセルＬＩＳＡアルゴリズムの別の実施態様を示す説明図である。
【図７Ｂ】閾値を用いたマルチセルＬＩＳＡアルゴリズムの別の実施態様を示す説明図である。
【図８】いくつかの実施態様のシミュレーション結果を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本実施形態は、ＭＩＭＯ  ＯＦＤＭセルラーネットワークにおいてダウンリンク送信を制御する干渉制御方法に関する。データストリーム毎に線形送信フィルタ及び線形受信フィルタを選択することにより、干渉が完全に回避されるか、又はある閾値未満に保たれる。送信されるデータストリームは、線形逐次割当て（ＬＩＳＡ, LInear Successive Allocation）を基にした、ネットワーク全体にわたる逐次割当てによって決められる。簡単に言えば、ＬＩＳＡアルゴリズム（「C. Guthy, W. Utschick, and G. Dietl, Low Complexity Linear Zero-Forcing for the MIMO Broadcast Channel. accepted for publication in IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing, special issue on Managing Complexity in Multiuser MIMO Systems, December 2009」、「C. Guthy, W. Utschick, G. Dietl, and P. Tejera, Efficient Linear Successive Allocation for the MIMO Broadcast Channel. In Proceedings of 42 nd Asilomar Conference on Signals, Systems, and Computers, October 2008」を参照）は、分離されたＭＩＭＯブロードキャストシステムのために開発されたゼロフォーシングビームフォーミング方式である。ＬＩＳＡアルゴリズムは、第１段階において、合計レートに最大の増加をもたらす一方で、それまでに割り当てられたストリームに直交するユーザを逐次的に追加することによって、発見的なデータストリーム割当てを行う。ストリーム割当てによって見つけられた受信ビームフォーミングベクトルは固定されたままであり、結果としてのＭＩＳＯシステムの送信ビームフォーミングベクトルはゼロフォーシング制約の下で選択される。干渉のないスカラーサブチャネルに対する電力割当ては注水法を用いて決められる。
【００２１】
本実施形態において、全てのユーザは単一の基地局によるサービスの提供を受け、複数の基地局は干渉を除去又は低減するために各ストリームの送信空間を連携して調整することにより協調する。ＬＩＳＡの原理は空間信号領域における基地局の連携へと拡張され、これを以下ではマルチセルＬＩＳＡと呼ぶ。データストリームを割り当てる際に、それまでに割り当てたストリームに対する直交性の保証は、新たな送信フィルタベクトルが他のストリームの複合的なクロスチャネル（cross-channels）に対して直交するようにチャネル行列を射影することによってなされる。ストリームの複合的なクロスチャネルは、クロスチャネル行列及び対応する受信フィルタによって構築される。明らかに、これらのクロスチャネルは各セルにおいて異なり、全てのセルについて射影行列を維持することが好ましい。一方でこの射影行列は順次更新することができる。
【００２２】
対象のネットワークによるが、ゼロフォーシングによる干渉の完全な解消は、送信されるデータストリーム数を大幅に低減させるため望ましくない。この問題を回避するための２つの戦略を示す。一つは、アルゴリズムのクラスター化されたバージョンであり、このバージョンでは、連携はセルのある集合内でのみ行われる。もう一つは、アルゴリズムの干渉閾値に基づくバージョンであり、このバージョンでは、干渉は完全には取り除けないものの、あるレベル未満に保たれる。この閾値は、クロスチャネルに関するチャネル状態情報の利用可能性と連動させることができる。最後に、セルへのユーザの割当てを含めることを可能にする修正を開示する。この割当てはセル端にいるユーザにとっては明白ではない。
【００２３】
したがって、実施形態の主な特徴は、以下の通りである。
・ＭＩＭＯセルラーネットワーク全体に対する送信ストラテジーの協調
・受信フィルタ及び送信フィルタを選択することによる、空間領域を含めた連携
・干渉の完全な除去、又は許容される干渉量の制御
【００２４】
実施形態は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）が用いられるものとした上で、多入力多出力（ＭＩＭＯ）セルラーネットワークにおけるダウンリンク送信を制御するための干渉制御方法に関する。問題は、ネットワークの性能を減衰させる干渉の効果を低減するために、いわゆる基地局の連携により、マルチセル環境におけるセル間干渉を効率的に制御することである。実施形態では、データストリーム毎に線形送信フィルタ及び線形受信フィルタを計算し、それにより干渉が完全に回避されるか又はある閾値未満に保たれるようにする。単一セルにおけるブロードキャストシナリオのために開発された線形逐次割当て（ＬＩＳＡ）を基にした、データストリームのネットワーク全体にわたる逐次割当てが用いられる。
【００２５】
ＭＩＭＯシステムの受信パラメータを計算する装置並びにこれに関連する方法及びコンピュータプログラムは、好ましくは、マルチセルＭＩＭＯ環境における線形逐次ユーザ割当てのための方法を含んでいる。好ましいプロセスではセル間干渉の制御のために複数のアンテナを用いる。さらに、受信機において２つ以上のアンテナが許容され、それによって本発明のプロセスをＭＩＭＯシステム全体に適用することができる。好ましくは、低い計算リソースを有する一方で、全体のデータレートを良好なものとするために、ユーザ選択の設計とストリーム割当てと送信ストラテジーとを組み合わせる。さらに、本発明は、２つの問題を組み合わせる効率的な方法を見つけるものである。ここで、１つの問題は、ユーザの地理的なロケーションにより、ユーザが単一のセクターのみに関連付けられることであり、もう１つの問題は、セクター間の影響が存在することに関する。
【００２６】
好ましくは、ＭＩＭＯセルラーネットワークにおけるダウリンク送信を調節する干渉制御方法が実行される。この干渉制御方法では、干渉が効率的に制御されるように、データストリーム毎の線形受信フィルタ及び線形送信フィルタの選択が行われる。線形受信フィルタ及び線形送信フィルタは、送信パラメータによって制御可能な受信回路又は送信回路に置かれる。ここで送信パラメータは好ましくは複素数値であり、すなわち少なくとも複素フィルタパラメータの大きさにより利得が変わるようにフィルタを制御し、加えて、送信パラメータ又は受信パラメータの位相に従ってアンテナのデータストリームの遅延又は位相の変更が行われる。当然に、送信パラメータ又は受信パラメータは、一方で実数部を有し他方で虚数部を有する複素数値とすることもでき、ここで実数部及び虚数部は変更及び位相あるいは遅延の変更を集合的に行う。
【００２７】
複数のアンテナを利用して他のユーザの送信により生じる干渉を低減するか又は完全に無効にすることが行われる。本発明は、線形逐次割当て（ＬＩＳＡ）アルゴリズムを基にした、ネットワーク全体にわたる、好ましくはクラスター全体にわたるデータストリームの逐次割当てへと適用することができる。クラスター全体にわたる逐次割当ては、チャネル情報及び送信あるいは受信のためのパラメータ情報が、ネットワーク全体にわたってではなく少なくとも２つのセクターを含むクラスター内で分配（distribute）されればよいため、ネットワーク全体にわたる手法よりも有利である。好ましいクラスターは、状況に応じて得られる８個の隣接する基地局といった、いくつかの隣接する基地局に関連付けられた送信機区域を含んでいる。この送信機区域には、ウェブ状のセルの集まりが存在する。各セルは６つの角を有するセルであり、ここで各基地局は３つのセクター又はセルにサービスを提供する。代替的には、クラスターは３つのセクターのみを含む場合があり、それによって情報の分配（distribution）を基地局間で一切行う必要がなくなる。なぜなら、基地局は以下に説明するように３つのセルが隣接する位置に配置されているためである。
【００２８】
セルラーシステムのダウンリンクにおいて、セル間干渉は大きな阻害要因となる可能性がある。本発明によれば、干渉プロセスは送信機において制御され、送信ストラテジーを選択する際に、クラスター内又はネットワーク全体内での送信機の連携が行われる。共同の符号化（joint encoding）は過度に複雑であることがわかっているため、実行しない。特徴としては、いくつかの想定におけるネットワークの動作点（operating point）を定義することである。ネットワークの動作点は一連のデータストリームによって定義される。ここで、各データストリームは、関連付けられるユーザ（π）と、線形送信フィルタｖと、線形受信フィルタｕと、電力割当てｐとによって定まる。各ストリームのデータレートは、限られた共有リソース及び干渉に起因して相互に依存する。
【００２９】
クラスター内又はさらには完全なネットワーク全体にわたる実施態様において最適なデータストリームを見つけることは、計算的に非常に要求が高いことがわかっている。したがって、本発明の実施形態によれば、共同逐次ユーザ割当て（joint successive user allocation）が行われる。ここで第１のセクターに関連付けられた第１のユーザの受信パラメータが実行され、その後、第２のユーザの受信パラメータが、第１のユーザと第２のユーザの送信区域との間のチャネル及び／又は第１のユーザに関してそれまでに計算された受信パラメータに基づいて計算される。
【００３０】
一般に、最も有望なストリームがデータストリームの集合に追加され、このユーザ割当て及び受信フィルタは固定されたままである。次に、それまでに割り当てられた全てのストリームの送信フィルタ及び電力割当てが更新される。新たなストリームにより、データレートに関して、又はサービス品質の制約、利用可能な電源、利用可能な遅延に関する制約といった他の判断基準に鑑みて性能が改善しない場合には、この手順は終了する。
【００３１】
干渉を完全に除去するために、送信フィルタがゼロフォーシング制約の下で選択され、ネットワーク内のデータストリームの数は、各セクターにおけるアンテナ数にキャリア数を乗じたものに制限される。干渉のない通信の利得は、サービスを提供するユーザが少なくなるにつれて損失よりも小さくなる。クラスター化された連携は、同じサイトのセクター、又は隣接する２つの基地局に関係する対向したセクター、又は隣接する７つの基地局に関連付けられた全てのセクターに関する。非直交バージョンでは、ＭＩＭＯチャネル間のある程度の直交性が模索されるが、これらのチャネルは必ずしも完全に直交する必要はなく、その結果、閾値を超える干渉のみが除去される。
【００３２】
１つのサイトが１つの基地局に関係付けられる、サイト毎−サイト内連携（per site-intra-site coorporation）においては、干渉制御は同じサイトのセクターに制限される。この結果、サイトに近いユーザの利得が大きくなり、エッジにいるユーザ、すなわち２つのセクター間のエッジに位置するユーザの利得となる。さらに、合計レートの有用性が向上し、重要なことにサイト間（基地局間）の通信が一切必要とされない。
【００３３】
対向するセクター間の連携、すなわちサイト間通信において、対向する３つのセクターの集合において干渉制御が行われる。エッジにいるユーザは妥当な利得を得ることができる。さらに、この手順によりエッジにいるユーザがサービスから全く排除されないという重要な特徴が生まれる。何らかのサイト間通信、すなわちこのクラスターに含まれる基地局間の通信が必要である。
【００３４】
ネットワーク全体にわたる連携においては、閾値を超える干渉のみについて行うことが好ましい。しかしながら、閾値を超える干渉に限った干渉制御は、サイト内又はサイト間の方式にも同様に適用することができる。サイトに近いユーザの大きな利得及びエッジにいるユーザの妥当な利得を達成することができ、完全なサイト間通信が必要となる。その結果、サイト間方式又はサイト内方式のクラスター化された処理に関して、複雑性が増すことになる。
【００３５】
通常の設定として、六角形の格子内に配置された１９個のサイトとすることができる。ここで、サイトあたり３つのセクターが存在する。サイト間距離は、たとえば５００メートルである。ラップアラウンド構成であるとし、３ＧＰＰ  ＴＲ３６．８１４によるチャネルモデルを適用する（都市マクロセル）。４×４のＭＩＭＯ構成とすることができる。これは、送信機アンテナアレイに、異なる場所に配置された４つの送信機アンテナが含まれ、同様に受信機アンテナアレイに、４つの場所に配置された４つの受信機アンテナが含まれることを意味する。さらに、１６個のＯＦＤＭキャリアを有するＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式をシミュレーションとして考えることができるが、実際の実施態様では、単一の周波数システム又ははるかに高次のＯＦＤＭシステムとすることができる。さらに、シミュレーションとして、対象エリア内に均一に分散した８００人のユーザを対象とする。
【００３６】
図８は、これらのパラメータに基づくシミュレーション結果を示している。このシミュレーション結果から、符号８００に示すセクター毎のＬＩＳＡの実行が、符号８０１に示すサイト毎のマルチセルＬＩＳＡ、符号８０２に示す−５０ｄＢの干渉閾値を用いたマルチセルＬＩＳＡ、符号８０３に示す−７０ｄＢの干渉閾値を用いたマルチセルＬＩＳＡ、又は符号８０４に示す−６０ｄＢの干渉閾値を用いたマルチセルＬＩＳＡアルゴリズムの実行に劣ることが明らかである。セクター毎のＬＩＳＡアルゴリズムの実行は、干渉がゼロであることが望ましいときには、符号８０５に示す干渉が許容されないマルチセルＬＩＳＡ、又は例えば、符号８０６に示す、許容されるものの−９０ｄｂという非常に小さな干渉閾値のマルチセルＬＩＳＡよりも良好である。例えば３つのセクターを含むサイト毎の（サイト内）マルチセルＬＩＳＡは、基地局間の送信が一切必要とされないため、結果として合計レートの性能を増加させ、低いオーバーヘッドという観点で特に有用であることがさらにわかる。
【００３７】
対向するセクター、すなわち反対側に配置された基地局又はこれらの基地局に属するセクターを有するクラスターに対するマルチセルＬＩＳＡにより、結果としてセル端にいるユーザにかなりの利点が生まれる。これは、図８からは見て取ることができない。許容される干渉閾値を伴うマルチセルＬＩＳＡは、合計レートを増加させ、そのためセル端におけるユーザの位置という意味で特に有用であるとともに、クラスターのサイズに応じて多かれ少なかれオーバーヘッド及び複雑性が必要となる。
【００３８】
しかしながら、本発明により、結果としてより高い支払請求が可能な（billable）性能のスループットを生じさせる増大した合計レートが提供される。これは、セクター毎のＬＩＳＡ割当てのみが実行されるときに大きく「悪影響を受ける（punished）」セル端のユーザにとって特に有用である。
【００３９】
したがって、本発明は、空間領域における連携を用いることによって干渉が効率的に制御されるように、一般のＭＩＭＯネットワークについてのストリーム割当て及び送信設定を協調して決定する。
【００４０】
図１は、複数の個々の送信区域（transmission section）を含むＭＩＭＯシステムの受信パラメータを計算するための本発明の装置の実施態様を示している。ここで、送信区域は、送信パラメータによって制御可能なある送信回路と、複数の個々のユーザとを含んでおり、ユーザは受信パラメータによって制御可能なある受信回路を有している。本装置は受信パラメータ計算部１０を備えている。受信パラメータ計算部１０は、ユーザと、該ユーザが関連付けられている第１の送信区域との間の送信チャネルに関するチャネル情報１２を用いて複数のユーザのうちの第１のユーザに対して選択される第１のデータストリームの受信パラメータ１１を計算する。かつ、受信パラメータ計算部１０は、第１のユーザと、第２のユーザが関連付けられている一方で、前記第１のユーザが関連付けられていない第２の送信区域との間のチャネル情報１４を用いて、異なる第２の送信区域に関連付けられている複数のユーザのうちの第２のユーザについて選択される第２のデータストリームの受信パラメータ（符号１３）を計算する。代替的又は付加的には、符号１１に示す第１のユーザの受信パラメータは、受信パラメータ１３の計算にも用いられる。これはフィードバックライン１５によって示されている。計算が実行されると、第１の個々の送信区域に関連付けられた第１のユーザにおいて存在する、第２のユーザと通信するための第２の個々の送信区域の送信によって生じる干渉、又は、第２の個々の送信区域に関連付けられた第２のユーザにおいて存在する、第１のユーザと通信するための第１の個々の送信区域の送信によって生じる干渉が、低減又は除去される。
【００４１】
図２ａは、３つの指向性アンテナアレイＡ１、Ａ２、Ａ３を有する単一の基地局２０に関する状況を示している。ここで、各アンテナアレイＡ１〜Ａ３は各セクターＳ１、Ｓ２、Ｓ３にサービスを提供する。２つのユーザ、すなわち、異なる送信区域に位置する第１のユーザＵ１及び第２のユーザＵ２に関する状況が示されている。異なる区域間の干渉は、セル端の近くに位置するユーザにとって特に問題であり、低減又は除去すべきである。しかしながら、ある区域内のユーザも近傍の区域における送信による干渉の影響を受ける可能性がある。そのため、送信アンテナＡ１からユーザＵ１への送信に起因する第２のセクターＳ２内のユーザＵ２にて存在する干渉、又は第２のユーザＵ２への第２のアンテナアレイＡ２の送信に起因するセクターＳ１内のユーザＵ１にて存在する別の干渉は、ユーザの受信パラメータの計算において、ユーザＵ２と第１のアンテナＡ１との間のチャネル若しくはユーザＵ１と第２のアンテナＡ２との間のチャネル（Ｈ１２）又はそれまでに計算された受信パラメータが計算において考慮されて用いられることにより、低減又は除去される。第３のユーザが第３のセクター内にいる場合には、割当てプロセスはユーザＵ１と、第３のセクター又は区域にある第３のアンテナとの間のチャネル（Ｈ１３）も考慮することになる。
【００４２】
図２ａは本発明のサイト内（intra-site）の適用を示している一方で、図２ｂは本発明のサイト間（inter-site）の実施態様を示している。ここで、同時に（jointly）処理されるセクターの選択は、図２ａに示すように３個ではなく２１個であり、互いに通信することになる基地局（サイト）の数は７つである。図２ａにおいては、１つの基地局が複数のセクターにサービスを提供することにより、基地局間通信が必要ではないことに注意すべきである。他方、図２ｂでは、ユーザ及びセクターに関するチャネル情報並びに計算された送信または受信パラメータを通信するための通信が必要である。ここで、この通信は基地局と中央制御部２５との間で構成される有線通信ネットワークとして実行されることが好ましい。中央制御部２５は、ユーザ又は各セクターのための情報を受信し、送信または受信パラメータを基地局及びユーザに転送し、さらに電力割当てデータを各基地局に転送するための接続線を有している。
【００４３】
これらの通信チャネルは、通常のセルラー通信ネットワークチャネルにおける基地局の場合に存在する通常のバックボーン通信チャネル内に統合することができる。
【００４４】
図３ａは、単一の送信区域のための送信機側のアンテナアレイを示している。ここで、この単一の送信区域について、３つの例示的な送信アンテナ３０ａと３０ｂと３０ｃとが示されている。図３ａのアンテナアレイに関連付けられるセクター内に位置する各ユーザＵ１、Ｕｉ、Ｕｎのためのユーザデータストリームが符号３１ａ、３１ｂ、３１ｃとして示されている。各データストリームは送信回路へと入力され、ここで第１のユーザＵ１のための送信回路は３つの部分的送信回路ＴＣ１１、ＴＣ１２、ＴＣ１３に分割されている。さらに、他のユーザデータストリーム３１ｂ、３１ｃは個々の送信回路を有することができ、ここでもまた各送信回路は部分的送信回路に分割されている。ユーザＵＩについて、３つの部分的送信回路ＴＣｉ１、ＴＣｉ２、ＴＣｉ３が示されている。第３のユーザＵｎについて、送信回路は部分的送信回路ＴＣｎ１、ＴＣｎ２、ＴＣｎ３から構成されている。各送信回路は、利得段（gain stage）または遅延段（delay stage）を備えていてもよく、２つ以上のタップを有するＦＩＲフィルタ又はＩＩＲフィルタ等のより大きな送信フィルタを備えていてもよい。一般に、送信回路は、符号３２に示す送信パラメータによって制御可能であり、これらの送信パラメータは、図３ａの符号３３によって集合的に記されている送信回路を制御するのに役立つ。部分的送信回路からの出力は、それぞれ結合部３４ａ、３４ｂ、３４ｃによって結合される。加算器回路以外の高周波数フロントエンド回路等の追加の回路を含むことができる結合段（combiner stage）の出力において、異なるアンテナによって実際に送信されるアンテナ信号が出力される。
【００４５】
図３ｂは、第１の受信アンテナ３５ａと、第２の受信アンテナ３５ｂと、第３の受信アンテナ３５ｃとを含む受信アンテナアレイと共に配置される、対応する受信回路を示している。アンテナ信号は個々の部分的受信回路内にそれぞれもたらされる。受信機デバイスにおいて単一のユーザしか存在しない場合、又は代替的に、受信機デバイスが単一のデータストリームのみを受信する場合には、受信回路は部分的受信回路ＲＣ２１、ＲＣ２２、ＲＣ２３のみを含むことになる。このとき、単一の結合部３８ａのみが存在する可能性があり、符号３９ａに示すユーザ２のためのユーザデータのみが出力されることになる。しかしながら、ユーザデバイスはいくつかの各ユーザについて実装される可能性があるか、又は単一のユーザのみ存在するときには全て各ユーザに向けられた３つのデータストリームが同様に送信される場合がある。このため、符号３９ｂに示す第２のユーザｋのための追加的なの部分回路ＲＣｋ１、ＲＣｋ２、ＲＣｋ３、又は符号３９ｃに示すさらなるユーザｍのための部分的受信回路ＲＣｍ１、ＲＣｍ２、ＲＣｍ３を設けることができる。この場合、追加の結合部３８ｂ、３８ｃが必要である。高低周波変換回路又はアナログデジタル変換器等は図３ｂに一切示されていないことに注意されたい。
【００４６】
符号３６に集合的に示されている部分的送信回路は、符号３７によって集合的に示されている受信パラメータによって制御可能である。受信フィルタは、好ましくは、振幅位相表現又は実数部虚数部表現とすることができる複素受信パラメータによって制御可能である。基本的に、受信回路は利得変更または遅延変更を実行するように構成され、したがって、複素パラメータが好ましい。特定の実施態様に応じて、受信フィルタは単一の利得段もしくは遅延段又は２つ以上のフィルタタップを有する高次ＦＩＲ又はＩＩＲフィルタを備えていてもよい。
【００４７】
一実施形態において、図１における計算部１０は、第１のユーザの受信パラメータ、及び各ユーザの間で第１のユーザが特定されるような第１のユーザへのデータストリーム割当てが事前に計算され、その後、第１のユーザの受信パラメータを用いて第２のユーザの受信パラメータが計算されるように、連続処理を実行するように構成されている。さらに、データストリームの割当てと、それと同時に、セクターのグループ内のユーザ間での第２のユーザの特定とが連続して計算される。
【００４８】
好ましい実施形態においては、第１のユーザと第２のユーザの送信区域との間のチャネル情報に応じて、及び／又は、第１のユーザの受信パラメータを用いて、射影行列を計算するために計算部１０が構成されている。特に、第１のユーザの割当てに応じて計算された射影行列は、各ユーザとそのユーザに関連付けられた個々の区域との間のチャネル情報と共に、第２のユーザの受信パラメータを計算するために用いられる。
【００４９】
続いて、本発明のアルゴリズムの好ましい実施態様を数学的により詳細に説明する。
【００５０】
セルラーシステムがいくつかのサイトによって構築され、ここでサイトは１つの基地局によってサービスが提供されるエリアであり、指向性アンテナを用いてセクターが形成される。本発明者らは同じサイトのセクター以外の異なるサイトのセクターを取り扱わず、単にセクターの集合に言及する。連携方式に言及するときはいつでも、（全てのセクターの）セクター連携とするのがより正確な場合もあるが、定着した用語である基地局連携をたいてい用いる。
【００５１】
セルラーシステムは、セクターの集合Ｓ、すなわち
【数１】
0005190139.tif 000002
及び対象エリア全体にわたって分布したユーザの集合Ｋ、すなわち
【数２】
0005190139.tif 000003
によって与えられる。セクターに対するユーザの割当ては、正確にはマッピングｆ：Ｋ→Ｓによって表されるセクター選択方式によって行われる。通常、セクターへの割当てはユーザ毎に固定されるものと仮定するため、以下のようになるようにｆはユーザを分配する。
【数３】
0005190139.tif 000004
【００５２】
ＭＴＸ，ｓはセクターｓの送信アンテナ数であり、ＭＲＸ，ｋはユーザｋの受信アンテナ数である。提示する本発明に不可欠ではないものの、各セクター及び各ユーザについてアンテナの数が同じであるとする。したがって、以下のようになる。
【数４】
0005190139.tif 000005
【数５】
0005190139.tif 000006
【００５３】
ＯＦＤＭシステムにおける直交キャリアの集合はＣ、すなわち
【数６】
0005190139.tif 000007
によって表される。ブロック対角チャネル行列は、
【数７】
0005190139.tif 000008
である。
【数８】
0005190139.tif 000009
は、キャリアｃにおけるセクターｓとユーザｋとの間のチャネル行列である。ユーザｋの受信信号は、所望の信号と、セクター内干渉と、セクター間干渉からなり、以下のように表すことができる。
【数９】
0005190139.tif 000010
ただし、
【数１０】
0005190139.tif 000011
はユーザｉの送信信号であり、
【数１１】
0005190139.tif 000012
は白色ガウス雑音であり、
【数１２】
0005190139.tif 000013
はＣＭＲＸ×ＣＭＲＸの恒等行列であり、σ２は全てのキャリア上の全てのアンテナが受信する雑音電力である。ガウス変調であるとすると、送信シンボルｘｉの共分散行列は、
【数１３】
0005190139.tif 000014
である。線形プリコーディングを仮定すると、ユーザｋの雑音及び干渉の共分散行列は
【数１４】
0005190139.tif 000015
によって与えられ、ユーザｋの情報の理論的なレートは
【数１５】
0005190139.tif 000016
によって与えられる。
【００５４】
提示される本発明を用いると、ネットワークにおける通信は、線形送信フィルタ及び線形受信フィルタによって確立されるスカラーチャネルを介してデータストリームを送信することによって行われる。したがって、ネットワークの動作点（operation point）は、データストリームの集合Ｄ、すなわち
【数１６】
0005190139.tif 000017
によって規定され、
【数１７】
0005190139.tif 000018
である。ただし、各ストリームｄは、ユーザπ（ｄ）∈Ｋへの割当てと、受信フィルタ
【数１８】
0005190139.tif 000019
と、送信フィルタ
【数１９】
0005190139.tif 000020
と、電力割当て
【数２０】
0005190139.tif 000021
とによって表現される。受信フィルタ及び送信フィルタは、正規化されたベクトルとして選択され、データストリームｄのレートは以下のように計算することができる。
【数２１】
0005190139.tif 000022
【００５５】
本発明の実施形態は、ネットワーク性能を測定する有用性（utility）、
【数２２】
0005190139.tif 000023
の最大化を目的としてストリームセットＤを選択する方式に関する。この場合、ネットワークのトータルの合計レートは、
【数２３】
0005190139.tif 000024
である。
【００５６】
この方式は干渉を完全に回避することを意図しているため、フィルタはゼロフォーシング制約の下で選択され、これは全てのｄ∈Ｄについて
【数２４】
0005190139.tif 000025
であることを意味する。各ストリームのスカラーチャネルの利得を以下のように規定する。
【数２５】
0005190139.tif 000026
【００５７】
ストリームのレートは
【数２６】
0005190139.tif 000027
によって与えられる。
【００５８】
全てのデータストリームについて送信フィルタ及び受信フィルタが固定されていると仮定すると、最適な電力割当てが注水法に従ってセクター毎に計算される。セクターｓについて、電力割当ては、
【数２７】
0005190139.tif 000028
によって与えられ、ここで
【数２８】
0005190139.tif 000029
は、セクターｓによって送信されるストリームの集合であり、μｓは、セクターｓの全体の電力バジェットＰＳが用いられるように、すなわち
【数２９】
0005190139.tif 000030
となるように選択される。
【００５９】
より好都合な表記を容易にするために、注水法に従って電力割当てを更新する関数ＷＦ（Ｄ）を以下のように定める。
【数３０】
0005190139.tif 000031
【００６０】
データストリームの集合を決定する方法の説明が残っている。本発明は、干渉を除去すべく送信フィルタ及び受信フィルタを選択しながら合計レートを最大化することを目的とする、データストリームを逐次的に割り当てる方式である。
【００６１】
データストリームの割当ては、合計レートの最大の増加を約束するストリームｄｍを逐次的に選択することである。ストリームは、ユーザに対して送信フィルタ及び受信フィルタを決定することによって選択される。選択される第１のストリームは、次式を解くことにより見つけられる。
【数３１】
0005190139.tif 000032
【００６２】
解は、最大の主特異値（principal singular value）のチャネルを有するユーザであり、対応する左特異ベクトル及び右特異ベクトルとしてｕ１及びｖ１が選択される。データストリームを割り当てるユーザを見つけるだけでなく、対応する受信フィルタも同様に求められ、これは固定される。ストリームの割当てを継続するときには、セクター毎の射影行列（projector matrix）Ｐ１，．．．，ＰＳを用いてそれまでに割り当てられたストリームに対する直交性が保証される。射影行列は恒等行列により初期化され、ストリーム割当ての各ステップの後に更新される。第ｍ番目のストリームがユーザｋに割り当てられ、かつ受信フィルタがｕｍであると仮定すると、射影行列（projection matrix）は以下のように更新される。
【数３２】
0005190139.tif 000033
【００６３】
第ｍ番目のストリームの選択は、ストリームｄｍがそれまでに割り当てられたデータストリームを妨害しないように行われ、これは射影行列、つまり
【数３３】
0005190139.tif 000034
によって保証される。すなわち以下のとおりである。
【数３４】
0005190139.tif 000035
【００６４】
ストリーム割当てのこのような点において、電力割当ては無意味であるため、ｐｍ＝０とし、ストリームの集合を以下のように更新することができる。
【数３５】
0005190139.tif 000036
【００６５】
Ｄ’（ｍ）をストリーム割当ての結果であるとすると、ストリームｄｎが選択された方法に起因して、該ストリームｄｎがストリームｄ１，．．．，ｄｎ−１に対して干渉を引き起こさないことは明らかである。しかしながら、このストリームｄｎはストリームｄｎ＋１，．．．，ｄｍと強く干渉し、このため、送信フィルタｖｎ、ｎ∈｛１，．．．，ｍ−１｝がゼロフォーシング制約に従って更新される。
【数３６】
0005190139.tif 000037
【００６６】
このため、ＭＩＭＯシステムは有意な干渉のないスカラーサブチャネルのシステムに分割され、利得は式（１．２）に示したとおりである。次に、最適な電力割当てを計算し、ストリームの集合を更新することができる。
【数３７】
0005190139.tif 000038
【００６７】
単一セルのＬＩＳＡアルゴリズムからわかるように、各ユーザに新たに割り当てられるとともに、式（１．６）におけるゼロフォーシング制約の数が増加し、全チャネル利得があるステップから次のステップへと減少する。したがって、既に割り当てられたストリームのチャネル利得における損失により、新たに割り当てられたストリームを通じた利得よりも合計レートが大きく減少するということが起こり得る。このため、各反復において、別のストリームの追加によって依然として合計レートが増加するか否か、すなわち以下の式を満たすかチェックする。
【数３８】
0005190139.tif 000039
【００６８】
増加しない場合にはアルゴリズムは終了し、Ｄ（ｍ−１）が本アルゴリズムによって選択されたネットワークの動作点（operating point）となる。ｍ＞ＣＭｔｘの場合は式（１．６）に対する解とならないため、ｍ＝ＣＭｔｘのときにアルゴリズムはいずれにしても終了する。
【００６９】
図５は、図４ａに関連して以降に説明する本アルゴリズムの数学的な概要を示している。図４ａは、逐次的な割当て、すなわち一般的に言えば、ＭＩＭＯシステムの受信パラメータ及び最終的には送信パラメータの逐次的な計算を示している。図５の式５０の最初の適用である第１の割当てステップ４０において、受信パラメータｕ１と送信パラメータｖ１とその割当て、すなわちどのユーザ又はどのユーザストリームを第１の割当てステップにおいて用いるかを求める。これは最初のユーザであるため、このユーザが位置する現在のセクターに関するチャネル情報のみが適用される。これは、初期の射影行列Ｐが単位行列Ｉであることに起因して図５から明らかである。
【００７０】
割当てπ（１）及び受信パラメータｕ１が符号４０’にて出力される。その後、次の割当てステップにおいて、更新された射影が図５の式５２に従って計算される。重要なこととして、この射影はセクターのグループ内のセクター毎に計算される。セクターのグループがネットワーク全体をカバーする場合には、ネットワーク内のセクター毎に更新された射影行列Ｐが計算される。しかしながら、単一の基地局に属する３つのセクターのみを対象とする場合には、３つの射影行列Ｐのみが計算されることになる。７つの基地局及び２１個のセクターを対象とする中程度のサイズのクラスターにおいては、２１個の射影行列Ｐが計算される。次に、更新された射影行列の計算に続いて、再び次のユーザを見つけるために図５の式５０が用いられ、ユーザ毎に、このユーザとこのユーザに関連付けられた送信セクターとの間のチャネル情報が用いられ、かつ重要なこととして、さらに、異なるセクター内で生じた先行する割当ての影響が用いられることが明らかである。式５０に基づいて、第２のユーザπ（２）の決定及び第２のユーザの受信パラメータｕ２の決定が行われ、符号４１’にて出力される。さらに、ステップ４０で第１のユーザについてそれまでに計算された送信パラメータについて、式５２に示す更新が行われる。図５の式５１において与えられる２つの条件は、送信レートが最大であること（図５の一連の式５１の第１行）と、（s.t.に従って）他のデータストリームが妨害されないこととである。第２の割当てがサイクル内の最後の割当てであった場合には、ステップ４１で更新されたｖ１及びステップ４１で計算されたｖ２が出力され、全体の手順が完了する。しかしながら、第３の割当て、すなわちセクターのグループ内に第３のユーザが存在する場合には、ステップ４２が実行される。ステップ４２においては、再び、式５２に示すように、クラスター（セクターのグループ）内のセクター毎に新たな射影行列が計算される。次に、式５０に従って、第３のユーザの割当てｔ（３）及び第３のユーザの受信パラメータｕ３が計算され、符号４２’に示すように出力される。さらに、先行して計算された送信パラメータｖ１及びｖ２の更新が行われる。第３の割当てステップが最後の割当てステップであったとすると、３つの送信パラメータ、すなわち更新ステップによって生成されたｖ１及びｖ２と、実際の割当てステップにおいて生成された第３の送信パラメータｖ３とが符号４３に示すように出力される。次に、逐次割当て及び受信パラメータと送信パラメータの逐次的な計算に続いて、好ましくは式（１．３）に関して説明したようなセクターに関する電力バジェットを用いて電力割当てが行われる。電力割当てのための好ましいアルゴリズムは注水法であるが、割当て並びに送信及び受信パラメータが単一のセクター内ではなく、本発明の実施形態に従って同時に処理されるセクターのグループ内の全てのユーザについて完全に計算されているときには、他の電力割当てアルゴリズムを同様に適用することができる。
【００７１】
図示したように、セクターのチャネル情報がｖｉを更新するために用いられる。さらに、ユーザと送信機アンテナアレイとの間の全てのＭＩＭＯチャネル行列の特異値分解を行うことによりユーザ割当てを決めることが好ましい。この特異値分解は全てのユーザについて個々に実行され、結果として最も大きな特異値を生じさせるユーザが選択されることが好ましい。次に、左特異ベクトルとして送信パラメータが計算され、右特異ベクトルとして受信パラメータが計算され、図３ａ、図３ｂに示した部分的受信回路又は部分的送信回路毎に少なくとも１つの複素数値が得られる。
【００７２】
しかしながら、割当てが既に実行されているときには、特異値分解はチャネル行列自体を用いて行われるのではなく、このセクターの射影行列と個々のユーザチャネル行列との積を用いて行われる。そのため、ステップ４１又はステップ４２に示すような第２の割当て又はさらなる割当てを求めるために、セクター毎の射影行列がセクター内のユーザのチャネル行列に掛け合わされることになり、このセクター毎に存在する射影行列との乗算の後に、第１のステップ４０と同じ手順が実行される。
【００７３】
異なるセクターにおけるそれまでの割当ての影響を考慮に入れる限りにおいて、図５のステップ５０において示される問題に対する解決策を見つけるための他のアルゴリズムも同様に適用することができる。
【００７４】
図４ｂは、ステップ５２に示す射影行列の処理をより詳細に示している。この目的のために、射影更新部５４が適用され、この射影更新部５４はそれまでの射影Ｐ（ｍ）を受信し、射影行列が計算されたセクターに応じて現在のセクターに関するチャネル情報又は他のセクターに関するチャネル情報をさらに受信する。さらに、それまでのステップにおける受信パラメータｕｍが入力として用いられる。出力は、ユーザｋの選択に続いて図５の式５２に従って計算される更新された射影である。このため、セクター番号を有するセクター毎に、テーブル５３によって示されるように射影Ｐｉが計算される。図４ｂにおいて３つのセクターＳ１、Ｓ２、Ｓ３がある状況を示すときには、セクターＳ２のためのユーザＵ２の割当てに続いて計算される射影は現時点のセクターチャネル情報に基づくが、第１のセクターＳ１及び第３のセクターＳ３のための射影Ｐ１、Ｐ３は異なるセクターにおけるそれまでの割当ての影響を低減するための干渉制御を請け負うセクター間（cross-sector）チャネル情報に基づくことが明らかである。このため、セクター１において想定される第３のユーザの割当てについて、セクターＳ２又はＳ３に競合するユーザが存在する場合には、ユーザＵ２とセクターＳ１との間のチャネル情報（Ｈ２１）と、ユーザＵ２とセクターＳ２との間のチャネル情報と、ユーザＵ２とセクターＳ３との間のチャネル情報（Ｈ２３）とが考慮される。
【００７５】
一実施形態において、計算部１０は、第１のユーザと第２のユーザと第３のユーザとから、あるユーザを、そのユーザが関連付けられた送信機区域において、他の２つのユーザが関連付けられた送信機区域よりも高いデータレートを有するものとなるように選択する。さらに、送信機区域ごとに、このユーザの選択による送信機区域に対する影響が計算される。ここで、この影響はたとえば射影行列とすることができる。次に、第１のユーザと第２のユーザと第３のユーザとから、さらなるユーザの逐次的な選択が行われ、それによりそのさらなるユーザが関連付けられた送信機区域において、他のユーザよりも高いデータレートを有するものとなる。ここで区域の影響は、ユーザとその関連付けられた送信機区域との間のチャネル情報とともに用いられる。これは射影更新部５４に対する入力として図４ｂにも示されている。
【００７６】
さらに、計算部１０又は符号５２は、１人のユーザとそユーザが関連付けられた送信機区域との間のチャネル情報に基づいて、１人のユーザの受信パラメータを計算し、かつさらなるユーザとそのユーザが関連付けられた送信機区域との間のチャネル情報及びそれまでの選択において計算された影響に基づいて、当該さらなるユーザの受信パラメータを計算することができる。さらに、計算部１０は、第１のユーザに関連付けられた第１の送信機区域の第１の送信パラメータと、逐次割当ての終了に続く第２のユーザに関連付けられた送信機区域の第２の送信パラメータとを計算する。ここで、第１の送信パラメータ及び第２の送信パラメータは、それまでに選択されたユーザへの送信に起因する他のユーザの干渉が低減又は除去されるように計算される。
【００７７】
逐次的なストリーム割当ての背後にある洞察は、合計レートの最大の増加をもたらす見込みがある一方で、それまでに割り当てられたユーザに直交するユーザを追加することである。単一セルの場合には、このユーザπ（ｍ）は、範囲
【数３９】
0005190139.tif 000040
によって与えられる部分空間へと射影されたチャネルＨπ（ｍ）ｆ（π（ｍ））の最大の主特異値（principal singular value）を有するユーザとして見つけられる。これをマルチセルの場合に直接移行したのが式（１．５）である。しかしながら、これは、電力が単一セルのように全てのストリーム間で自由に受け渡すことができる場合における上述した洞察にのみ適合するものである。マルチセルの場合には、最も見込みがあるストリームを見つけるために、セクター毎の電力の制約を考慮しなくてはならない。これを説明する例として、以下の極端な場合を想定する。１つのセクターが極端に良好なチャネルを有するユーザを含む一方で、他のセクターのユーザが極端に不良なチャネルを有するシナリオにアルゴリズムを適用する。式（１．５）によって与えられるストリーム選択のルールを用いることによって全てのストリームが「良好な」セクターのユーザに割り当てられ、他のセクターの電力バジェットが使われないままとなる。したがって、電力を１つのセクターによって送信される全てのストリーム間で均一に分散させるとし、ストリームに割り当てられる電力の推定を用いてユーザの選択を拡張する。つまり、式（１．５）を以下のストリーム選択の判断基準に置き換える。
【数４０】
0005190139.tif 000041
ただし、Ｐｓはセクターｓの電力制約であり、Ｄｓは式（１．３）にて定めたとおりである。
【００７８】
上記の式を式（１．５）と比較して、絶対値二乗の項の前にある付加的なベクトルに起因して、既にユーザが受け取ったベクトルに対しては、その前の項（pre-term）の分子によって示されるその電力バジェットが他のセクターの電力バジェットと類似していると、次の割当て処理にて「悪い状態（malus）」がもたらされることが明らかである。しかしながら、あるセクターの電力バジェットが近隣のセクターの電力バジェットよりもはるかに大きい場合には、電力と既に割り当てられたセクター数との割合（quotient）は、やはり十分に大きくなる場合があり、そのため、このセクターが次の割当て処理にて、「悪い状態（malus）」ではなく、やはり大きな電力バジェットに起因して良好な状態となる。
【００７９】
複数のキャリア、Ｃ＞１を有するシステムの場合には、より効率的な実施態様が好ましい。ストリームの選択は、ブロック対角であるチャネル行列の左特異ベクトル及び右特異ベクトルに基づくことがわかっているため、ストリームのデータは常に単一のキャリア上で送信される。さらに、射影行列はブロック対角であり、射影の更新は単一のブロックにのみ影響を与える。したがって、サブキャリアに直接働きかけ、セクター及びキャリアごとに射影行列を有することができる。１つのキャリア上に、ＭＴＸ個よりも多くのストリームが存在することはありえない。一方でこれは、このキャリアの第ＭＴＸ番目のユーザの更新を適用するときに、このキャリアに対する射影が完全ゼロ行列となるため、自動的に保証される、セクター毎の電力バジェットを考慮するために、全てのキャリアにわたって同時に検索しなくてはならず、これによりわずかに（marginally）複雑性が増すのみである。全てのサブキャリアの全てのユーザについてチャネル利得を一度計算することができ、最近になって割り当てられたストリームのキャリアについてのみ射影行列及び対応する利得が更新される。明らかなこととして、電力の再割当てはこのキャリア上で実際に送信するセクターについてのみ行えばよい。
【００８０】
複数のキャリアを伴うＯＦＤＭの実施が、好ましい実施形態において図６に数学的に示されている。特に図６のアルゴリズムは、式５２ａにおいて、変更された射影計算を含む。
【００８１】
さらに、乗算された式５０ａにおいて電力バジェットの特定が示されている。各割当てステップにおける送信パラメータの更新に関して、異なるキャリアへの適用が式５１ａにて示されている。
【００８２】
続いて、データストリーム数を増加させるためのさらなる変更形態について説明する。
【００８３】
非常に遠い距離にある基地局から到来する干渉は単に無視することができるため、地理的に大きなセルラーシステムにとって、クラスター化された基地局の連携が好ましい。しかしながら、ここで対象とするシステムはこの説明が成り立つのに決して十分に大きなものではなく、ラップアラウンド構成により、全てのサイトからの干渉が大きな影響を持つ。ここでのクラスター化された連携に対する動機付けは、完全な直交化は非効率であることが分かっているということと、クラスター化された連携が非直交成分をもたらす１つの方法であるということとから生じる。クラスターにおける局所的な連携は、主な干渉のうちのいくらかを除去し、それによって信号対干渉比を増加させることを意図している。全体として、このようなクラスター化された連携はここでも干渉の制限を受け、飽和レート（saturation rate）はおそらく利己的方式（egoistic scheme）の場合よりも高い。ここでは２つのタイプのクラスターを説明する。一方は１つのサイトにある３つのセクター、例えば図２ｃにおけるセクター１、２、３の連携である。他方は、互いに対向する３つのサイト内セクターにより形成されており、例えば図２ｃにおけるセクター１、６、２０によって形成されている。クラスター毎にマルチセルＬＩＳＡを適用し、他のセクターの干渉は雑音として扱われる。
【００８４】
ゼロフォーシングによって干渉を完全に回避する干渉制御の方法には、サービスを提供することができるユーザの数が少ないという難点がある。クラスター化された干渉制御は十分には柔軟でない可能性があり、これによってセル中心のユーザの特殊な状況を意識した統合的なアプローチが望ましいものとなる。１つの可能性は、干渉閾値を用いたマルチセルＬＩＳＡアルゴリズムであり、これにより非直交成分がもたらされる。
【００８５】
ネットワークにおいて許容される干渉の量は、２つの点において制御される。一方は、例えば干渉チャネルの利得に基づいて式（１．６）におけるゼロフォーシング制約を弱めることである。ストリームｄ∈Ｄ（ｍ）毎に、ストリームの集合が定められる。
【数４１】
0005190139.tif 000042
ただし、クロスチャネルの利得はある閾値αを上回る。
【数４２】
0005190139.tif 000043
内のストリームに関するゼロフォーシング制約の下で、送信フィルタ
【数４３】
0005190139.tif 000044
が選択される。
【数４４】
0005190139.tif 000045
【００８６】
しかしながら、これによってサービスが提供されるユーザの数が増加することはない。なぜならば、キャリアｃに割当てられる第ＭＴＸ番目のユーザについて、射影
【数４５】
0005190139.tif 000046
は全成分がゼロ（all-zero）の行列であるためである。したがって、射影の更新の際に新たに割り当てられるユーザを考慮するときの閾値が付加される。しかしながら、これによって式（１．７）によって与えられる最適化が解を持たない事態につながり得る。したがって、残りのゼロフォーシング制約が依然として満たされるような場合にのみユーザが含まれるようにする。
【数４６】
0005190139.tif 000047
さもなければ、式（１．７）に対する解が存在しないからである。
【００８７】
チャネルのブロック対角構造、及びチャネル行列の左特異ベクトルである固定的な受信フィルタに起因して、式（１．７）に対する有意な解であると判明する空間の次元はＭＴＸであって、ＣＭＴＸではないことに留意すべきである。どれだけのストリームが割り当てられるかの制御は、どれだけの射影が割り当てられるかを変更することによってなされる。受信フィルタ
【数４７】
0005190139.tif 000048
を有するストリームがキャリア
【数４８】
0005190139.tif 000049
に割り当てられたとすると、セクターｓの射影の更新のための新たなルールは以下のようになる。
【数４９】
0005190139.tif 000050
【００８８】
修正したアルゴリズムを図７に示している。
【００８９】
図７は、不完全な直交性に鑑みて、すなわちある一定量の干渉、つまり干渉閾値が許容されているときの新たな射影の更新行列を式５２ｂに示している。
【００９０】
図８は、マルチセルＬＩＳＡのクラスター化されたバージョンの場合におけるシミュレーション結果を示している。高いＳＮＲにおいては、サイト毎にクラスター化された連携は利己的方式と比較して大きな利得を有しており、対向するセクターによって形成されたクラスターは競合しない。高いＳＮＲ領域について、利得は約２５％である。驚くべきことに、ほとんどの利得は、アンテナパターンによって既に抑制された干渉を除去することから生じる。主な理由は、ユーザがサイトに非常に近いことであり、ここで同じサイトにおけるセクターの干渉は、はるかに最も優勢であり、それを除去することにより高利得につながる。図８も、閾値を有するバージョンにおけるαの様々な選択についてのシミュレーション結果を示している。明らかに、干渉閾値が大きくなるほど、より多くの干渉が許容されるため、データストリームの数が多くなる。良好なａの選択は明らかに対象のシナリオに依存し、ここでは−６０ｄＢと−７０ｄＢとの間の値が良好な選択であると考えられ、利己的方式と比較した利得は、サイト毎の連携がより優れているとはいえ約３８％である。閾値を設けるバージョンの欠点は、サイト毎の連携と比較して複雑性が増加することである。なぜならば、ネットワーク内の全てのデータストリームが連続的に割り当てられる一方で、クラスター化されたバージョンではサイトごとに並行して計算されるからである。
【００９１】
これまでは、セクターの割当てが所与のものであると仮定していた。しかしながら、セクターの割当てをマルチセルＬＩＳＡアルゴリズムに含める直接的な方法が存在する。
【数５０】
0005190139.tif 000051
が初期化され、
【数５１】
0005190139.tif 000052
を解くことによって、
【数５２】
0005190139.tif 000053
によるｆ（ｋ）の逐次的な更新が行われる。
【００９２】
セクター割当てをデータストリームの選択に含めることによって、複雑度が増加するため、各ユーザが割り当てられる可能性があるセクターの集合が制限される可能性がある。ここで実際の判断基準は、ユーザが測定することができるチャネルのみを対象とすることである。基地局毎に電力の制約が考慮されるため、これによりセクター間の負荷の均衡が自動的にもたらされる。
【００９３】
説明してきたように、受信パラメータ計算部１０は、それぞれの送信区域において計算された受信パラメータを既に有するユーザの数に関する情報を用い、それにより、異なる各送信区域よりも既に関連付けられたユーザが少ない個々の送信区域に関連付けられたユーザが、ユーザの選択において優先されることになる。これを達成する１つの方法は、図６又は図７に示した式５０ａを適用することである。ここで、この実施態様は当然、図１に示したキャリアに基づかない（non-carrier wise）割当てにも適用することができる。さらに、式５０ａの背後にある理論によってもたらされる「悪い状態（malus）」について、例えば図６又は図７の式５０ａの前因子（pre-factor）の分子によって行われるセクターの電力バジェットの導入によりバランスをとることができるように、セクターにおける電力バジェットを考慮することが好ましい。
【００９４】
さらに、計算部１０は、第２のユーザの受信パラメータを計算した後に、好ましくは、第２のユーザのデータストリームの送信によって生じた第３のユーザにおける干渉が低減又は除去されるようにユーザの受信パラメータの計算が行われる逐次的な割当てが終了したときに、最後に最終的な送信パラメータを計算することによって、送信パラメータを追加的に計算する。
【００９５】
好ましくは、実施形態において式５２ｂによって示したように、送信パラメータの計算は、所定の干渉閾値を下回る干渉が許容されるように行われる。ここで干渉閾値は干渉チャネルの利得に基づいている。好ましい干渉閾値は８０ｄＢと５０ｄＢとの間の範囲にある。
【００９６】
好ましくは、図１の計算部１０は、ユーザに新たに割り当てられたデータストリームによって決まる閾値を超えた場合にのみ射影行列の更新を行うように、かつ閾値を超えていないときには射影の更新を行わないように構成されている。射影の更新が不要であると判断された場合には、たとえば図４ｂのテーブル５３に格納されている射影行列が、新たに射影された行列であるかのように次の割当て処理で用いられる。このため、それまでの射影行列との違いがわずかな射影行列を新たに計算するための計算リソースを節約することができる。
【００９７】
さらに、本発明の装置は、ある送信区域に対し、複数のユーザのうちのあるユーザを割り当てる送信区域割当て部を備えている。この送信区域割当て部は、ユーザの割当てを、当該ユーザが関連付けられた送信区域へ通信するように構成されている。送信区域割当て部１６は、接続インターフェースを介して受信パラメータ計算部１０に接続されており、さらに、区域割当て情報が通信インターフェース１７に転送されるように通信インターフェース１７へと接続されている。通信インターフェース１７は、この情報を、基地局に関連付けられた対応する送信区域へ送信することができる。
【００９８】
一実施形態において、送信区域割当て部１６は、上記の式に従って説明したセクター割当てを計算するように構成されている。この割当ては、セクターのエッジに位置するユーザにとって特に有用である。なぜならば、セクター割当ての地理的なセクター境界ではなく、地理的位置によって求められるものとは異なるセクターにあるユーザを関連付けることが、品質及びデータレートの点で有用である場合があり得るからである。
【００９９】
装置との関係でいくつかの態様を説明してきたが、これらの態様は対応する方法の説明でもあり、ここでブロック又はデバイスは、方法のステップ又は方法のステップの特徴に対応することは明らかである。これに類似して、方法ステップに関連して説明した態様も、それに対応する装置の対応するブロック、アイテム又は特徴の説明にあたる。
【０１００】
ある実施要件に応じて、本発明の実施形態はハードウェア又はソフトウェアにより実施することができる。本実施態様は、電子的に読取り可能な制御信号が格納されたデジタルストレージ媒体、たとえばフロッピー（登録商標）ディスク、ＤＶＤ、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、又はフラッシュメモリを用いて実施することができ、これらは、それぞれの方法を実行できるようにプログラム可能なコンピュータシステムと連携するか、又は連携可能である。
【０１０１】
本発明によるいくつかの実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つが実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと連携することのできる電子的に読取り可能な制御信号を有する、一時的ではないデータキャリアを含む。
【０１０２】
概して、本発明の実施形態は、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品として実装することができる。このプログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行されると、方法のうちの１つを実行するように動作することができる。プログラムコードは、たとえば機械的に可読なキャリア上に格納することができる。
【０１０３】
他の実施形態は、機械的に可読なキャリア上に格納された、本明細書に記載の方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムを含む。
【０１０４】
したがって、換言すれば、本発明の方法の一実施形態は、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。
【０１０５】
したがって、本発明の方法のさらなる実施形態は、データキャリア（又はデジタルストレージ媒体もしくはコンピュータ可読媒体）であって、そのデータキャリア上に、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムを含む、データキャリアである。
【０１０６】
したがって、本発明の方法のさらなる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムを表すデータストリーム又は信号シーケンスである。データストリーム又は信号シーケンスは、例えば、データ通信接続を介して、たとえばインターネットを介して転送されるように構成することができる。
【０１０７】
さらなる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するように構成又は適応した処理手段、例えばコンピュータ又はプログラム可能な論理デバイスを含む。
【０１０８】
さらなる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムがインストールされたコンピュータを含む。
【０１０９】
いくつかの実施形態では、プログラム可能な論理デバイス（例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ）を用いて、本明細書に記載された方法の機能のうちのいくつか又は全てを実行することができる。いくつかの実施形態では、フィールドプログラマブルゲートアレイは、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するためにマイクロプロセッサと連携することができる。概して、本方法は好ましくは任意のハードウェア装置によって実行される。
【０１１０】
上述した実施形態は、単に本発明の原理を説明するためのものである。本明細書に記載された構成及び詳細の変更及び変形は当業者にとって明らかなものであることを理解されたい。したがって、本願の特許請求の範囲によってのみ限定され、本明細書における実施形態の記述及び説明のために提示された特定の詳細例によって限定されるものではない。
【図１】
0005190139.tif 000055
【図２ａ】
0005190139.tif 000056
【図２ｂ】
0005190139.tif 000057
【図２ｃ】
0005190139.tif 000058
【図３ａ】
0005190139.tif 000059
【図３ｂ】
0005190139.tif 000060
【図４ａ】
0005190139.tif 000061
【図４ｂ】
0005190139.tif 000062
【図５】
0005190139.tif 000063
【図６Ａ】
0005190139.tif 000064
【図６Ｂ】
0005190139.tif 000065
【図７Ａ】
0005190139.tif 000066
【図７Ｂ】
0005190139.tif 000067
【図８】
0005190139.tif 000068