(57)【要約】  隣接する第1及び第2セル(セルA，セルB)を有するLTE方式の無線通信システムにおいて、第1セル(セルA)の第1ユーザ(UEB)は第2セル(セルB)のダウンリンク送信から大きな干渉を被るかもしれない。そのような干渉は、第1ユーザ(UEB)が第2セルの配下になるようにハンドオーバされた後に、第1ユーザ(UEB)に低減された干渉しか与えないように、第1セルの第2ユーザ(UEA)に対するダウンリンク送信のためにプリコーダを選択することにより、低減させることができる。TDDシステムにおけるアップリンク/ダウンリンクチャネルの相互依存性及びLTEリリース10における新たな送信モードTM9は、チャネル情報を取得するため及びプリコーディングを決定するために活用される。第2セルへのハンドオーバの後に、第1ユーザ(UEB)に対するリソース割当(RBB)が第1セルに通知される。第1セルでは、第1ユーザに対する干渉を減らすように選択されるプリコーダ及び同じリソース割当を受けるように、第2ユーザ(UEA)が選択される。
2016509417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基地局が第１セル内の端末とのＭＩＭＯ通信で複数のアンテナポートを使用する時分割複信（ＴＤＤ）の無線通信方法であって、前記端末とのＭＩＭＯ通信は各自のプリコーダの適用とともに実行され、前記第１基地局における当該無線通信方法は、
前記第１基地局と第１端末との間のＭＩＭＯチャネルに関する情報を判定する工程と、
前記チャネルを介して前記第１端末にデータを送信する工程と、
前記第１端末は第２セルから干渉を受けていることを検出する工程と、
前記チャネルに関する情報を保存し、前記第１端末を前記第２セルにハンドオーバする工程と、
前記第２セルでの前記第１端末に対するリソース割当についての情報を取得する工程と、
前記チャネルに関する保存された情報に基づいて、干渉削減プリコーダを見出す工程と、
前記第１セルの中で、前記干渉削減プリコーダにより通信をプリコードする第２端末を選択する工程と、
前記干渉削減プリコーダを適用し、前記第２セルでの前記第１端末に対する前記リソース割当を含む前記第１セルでのリソース割当を用いて、前記第２端末と無線通信を実行する工程と、
を有する無線通信方法。
【請求項２】
前記ＭＩＭＯチャネルに関する情報を判定する工程は、前記第１端末から前記第１基地局へ送信されるサウンディングリファレンス信号を測定する工程を含む、請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項３】
前記第１基地局が、前記第１端末にプリコーダを通知するために、各自のプリコーダを適用して各々の端末にリファレンス信号を送信する工程を更に有する請求項１又は２に記載の無線通信方法。
【請求項４】
前記検出する工程は、信号品質の測定値が所定の閾値より劣化していることを前記第１端末が前記第１基地局に報告する工程を含む、請求項１、２又は３に記載の無線通信方法。
【請求項５】
前記第２セルは第２基地局により提供され、前記取得する工程は前記第１基地局が前記第２基地局から前記リソース割当の指示を受ける工程を含む、請求項１〜４のうち何れか１項に記載の無線通信方法。
【請求項６】
前記ＭＩＭＯチャネルに関する情報を判定する工程が、前記チャネルのチャネル行列を導出する工程を含み、
前記送信する工程が、信号空間行列及びヌル空間特異行列を得るために、導出された前記チャネル行列について特異値分解を実行し、前記信号空間行列を前記プリコーダとして使用する工程を含み、
前記保存すること及び見出すことは、ヌル空間特異行列を保存して干渉削減プリコーダとして使用することを含み、
前記選択する工程は、前記干渉削減プリコーダを利用して、前記第１セル内の全ての端末のうち、前記第１基地局との通信についての達成可能な最大容量を有する端末を、前記第２端末として選択する工程を含む、請求項１〜５のうち何れか１項に記載の無線通信方法。
【請求項７】
前記ＭＩＭＯチャネルに関する情報を判定する工程が、前記第１端末から、サウンディングリファレンス信号と、コードブックの一群のプリコーダの中で好ましいプリコーダの指示とを受信する工程を含み、
前記送信する工程が、前記プリコーダとして前記第１端末により指示される前記好ましいプリコーダを利用することを含み、
前記保存することが、前記サウンディングリファレンス信号を測定することにより決定される前記チャネルを保存することを含み、
前記見出す工程は、コードブックの一群のプリコーダの中で、判定される前記チャネルの干渉値が最小となるプリコーダを、前記干渉削減プリコーダとして選択する工程を含む、請求項１〜５のうち何れか１項に記載の無線通信方法。
【請求項８】
前記第１端末が、前記第１基地局との通信の利用可能な最大容量を許容するプリコーダを、前記コードブックから探す工程を更に有する請求項７に記載の無線通信方法。
【請求項９】
前記第１基地局が前記端末に対する無線通信にＬＴＥ送信モード９を利用する、ＬＴＥベースの無線通信システムに適用可能な請求項１〜８のうち何れか１項に記載の無線通信方法。
【請求項１０】
前記第１基地局が各々の端末のアンテナポート数より多いアンテナポート数を処理する、請求項１〜９のうち何れか１項に記載の無線通信方法。
【請求項１１】
無線通信システムであって、
第１及び第２セルを形成する１つ以上の基地局と、
前記セルにより応対される複数の端末と、
を有し、前記１つ以上の基地局は、前記第１及び第２セルにより応対される端末にリソースを割り当てて無線通信を行い、プリコーダによるプリコーディングによって前記端末と無線通信を実行するように形成され、前記１つ以上の基地局のうちの第１基地局は、処理を行うように形成される制御ユニットを有し、前記処理は、
前記第１基地局と第１端末との間のＭＩＭＯチャネルに関する情報を判定する工程と、
前記チャネルを介して前記第１端末にデータを送信する工程と、
前記第１端末は第２セルから干渉を受けていることを検出する工程と、
前記チャネルに関する情報を保存し、前記第１端末を前記第２セルにハンドオーバする工程と、
前記第２セルでの前記第１端末に対するリソース割当についての情報を取得する工程と、
前記チャネルに関する保存された情報に基づいて、干渉削減プリコーダを見出す工程と、
前記第１セルの中で、前記干渉削減プリコーダにより通信をプリコードする第２端末を選択する工程と、
前記干渉削減プリコーダを適用し、前記第２セルでの前記第１端末に対する前記リソース割当を含む前記第１セルでのリソース割当を用いて、前記第２端末と無線通信を実行する工程と、
を有する、無線通信システム。
【請求項１２】
第２基地局が前記第２セルを提供し、前記第１基地局は、前記第２セルでの前記第１端末に対する前記リソース割当についての情報を、前記第２基地局から取得するように形成される、請求項１１に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
無線通信システムにおける基地局であって、複数の端末が第１及び第２セルにより応対され、当該基地局は、少なくとも前記第１セルを提供し、端末にリソースを割り当て、プリコーダによるプリコーディングによって端末との無線通信を実行するように形成され、処理を行うように形成されるプロセッサを有し、前記処理は、
前記第１基地局と第１端末との間のＭＩＭＯチャネルに関する情報を判定する工程と、
前記チャネルを介して前記第１端末にデータを送信する工程と、
前記第１端末は第２セルから干渉を受けていることを検出する工程と、
前記チャネルに関する情報を保存し、前記第１端末を前記第２セルにハンドオーバする工程と、
前記第２セルでの前記第１端末に対するリソース割当についての情報を取得する工程と、
前記チャネルに関する保存された情報に基づいて、干渉削減プリコーダを見出す工程と、
前記第１セルの中で、前記干渉削減プリコーダにより通信をプリコードする第２端末を選択する工程と、
前記干渉削減プリコーダを適用し、前記第２セルでの前記第１端末に対する前記リソース割当を含む前記第１セルでのリソース割当を用いて、前記第２端末と無線通信を実行する工程と、
を有する、基地局。
【請求項１４】
前記プロセッサが請求項１〜１０のうち何れか１項に記載の無線通信方法に従って動作するように形成される、請求項１３に記載の基地局。
【請求項１５】
請求項１〜１０のうち何れか１項に記載の無線通信方法を基地局のプロセッサに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信システムに関連し、特に、複数入力複数出力(MIMO)の機能を有する無線通信システムに関連し、特にはLTE及びLTE-A標準規格群に準拠するものを含むOFDMAシステムであるがこれに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
基地局(BS)がBSの範囲内の複数の加入者局(SS又はMSであり、「ユーザ」と言及されてもよい)と通信する無線通信システムが広く知られている。1つのBSによりカバーされる領域はセルと呼ばれ、典型的には、隣接するセルとともに事実上シームレスに広い地理的領域をカバーするように、多数の基地局が適切な位置に設けられる。各々のBSは、自身の利用可能な帯域幅(すなわち、周波数及び時間のリソース)を、ユーザのための個々のリソース割当に分割する。より多くのユーザ及び/又はより多いデータ量のサービスに対応するためにそのようなシステムの容量を増やす定常的な要請が存在する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】3GPP  TS36.213,  v.10.5.0
【非特許文献２】3GPP  TS36.211,  v.10.4.0
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
OFDMは無線通信システムにおいてデータを送信する既存の技術の1つである。OFDM(直交周波数分割多重)に基づく通信方式は、周波数に関して等しく隔てられる多数のサブキャリアの中で、送信されるべきデータシンボルを分ける(すなわち、周波数分割多重を行う)。各々のサブキャリアでは僅かな量のデータしか搬送しないことにより、サブキャリア当たりのビットレートは小さく維持され、従ってシンボル間干渉が削減される。データは、移送、振幅、又は、位相及び振幅の双方を調整することによりサブキャリア上に変調される。
【０００５】
OFDMという名の「直交」の部分は、サブキャリアの間隔が、数学的な意味において、他のサブキャリアと直交するように特別な仕方で選択されることに関連する。より正確に言えば、サブキャリアは、隣接するサブキャリアのサイドバンドがオーバーラップしても依然としてサブキャリア間干渉(一般に、ICIと言及される)を受けずに受信可能であるように、周波数軸に沿って配置される。数学の用語を使うと、各々のサブキャリアの正弦波は、線形チャネルの固有関数と呼ばれ、各々の正弦波のピークが他の全ての正弦波のヌルに一致している。これは、サブキャリアの間隔を、シンボル期間の逆数倍にすることにより達成することが可能である。
【０００６】
個々のサブキャリア又はサブキャリア群が無線通信システムの異なるユーザに割り当てられると、その結果はOFDMAと呼ばれるマルチアクセスシステムになる。(本明細書では、OFDMという用語はOFDMAを含むように使用される)。セル内の各々のユーザに異なる周波数/時間リソースを割り当てることにより、OFDMAはセル内のユーザの間で実質的に干渉を回避することができる。しかしながら、後述するように、隣接するセルからの干渉は依然として問題になり得る。
【０００７】
基本的なOFDM方式の更なる変形はMIMO-OFDMと呼ばれ、MIMOは複数入力複数出力を表す。この方式は、BS及び各々のユーザの間で利用可能なデータ容量を改善するために、送信機及び受信機の双方で複数のアンテナ(又は後述するように複数のアンテナポート)を使用する。例えば、4×4MIMOチャネルは、送信機及び受信機が4つのアンテナを利用してそれぞれ互いに通信するものである。送信機及び受信機が同数のアンテナを利用することは必須でない。一般に、無線通信システムの基地局は、電力、コスト及びサイズの制約が相違することにより、モバイルハンドセットと比較して多数のアンテナを備える。
【０００８】
送信機(例えば、基地局)が1つの受信機(加入者局)と通信する簡易な例を考察すると、MIMOチャネルは、送信機及び受信機の間の無線リンクの周波数(又は等価的に時間遅延)応答である。それは全てのサブキャリアを含み、送信の帯域幅全体をカバーする。MIMOチャネルは、多くの個別的な無線リンクを含み、従ってNt×Nr個のSISOチャネル(サブチャネルとも言及される)を有する。例えば、2×2MIMO形態は4つのリンクを含み、従って4つのSISOチャネルを含む。SISOチャネルは、1つ以上のデータストリームを受信機に送信するために様々な形態で組み合わせられることが可能である。
【０００９】
図1は一般的なMIMOシステムの概念図である。図1において、送信機はNt個の送信アンテナを利用して信号を送信し、受信機はNr個の受信アンテナを利用して送信機から信号を受信する。送信機及び受信機の間の個々のSISOチャネル又はサブチャネルの特性は、H0,0ないしHNr-1,Nt-1により示され、図1に示されるように、これらはチャネル行列又はチャネル応答行列Hの項を形成する。「H0,0」は送信アンテナ0から受信アンテナ0へ信号を送信する際のチャネル特性(例えば、チャネル周波数応答)を示す。「HNr-1,Nt-1」は送信アンテナNt-1から受信アンテナNr-1へ信号を送信する際のチャネル特性を示す、等々である。受信アンテナは送信機によって個別的には指定されないので、最大でNt個のデータストリームが存在する。チャネルは、チャネルコヒーレント時間と呼ばれる所定長の期間にわたって近似的に同じままであるように(特性が概ね不変であるように)仮定されることが可能である。
【００１０】
図1において、送信アンテナN0ないしNNt-1を用いて送信されるシンボルx0ないしxNt-1は、送信ベクトルxを形成する。同様に、受信アンテナN0ないしNNr-1を用いて受信されるシンボルy0ないしyNr-1は、受信信号ベクトルyを形成する。(後述する)プリコーディングを行わない場合、ベクトルy及びxは次のように関連する：
y=Hx+n  ．．．(1)
ここで、Hはチャネル行列であり、nは各々の受信アンテナにおけるノイズを表す項である。
【００１１】
チャネル行列Hは、独立した行及び列の数である「ランク」(実際的には、アンテナポートから送信されることが可能な独立した信号の数を意味する)を有する。幾つかの行又は列が相互に依存する場合(個々のサブチャネル間で相関を示す場合)、MIMOチャネルは「ランク不足(rank  deficient)」であると呼ばれる。そのような場合、MIMOチャネルは、相関に起因して、最大のデータスループットを提供することはできない。
【００１２】
MIMO送信方式は、いわゆる非適応的な及び適応的な構成を含む。非適応的な場合、送信機はチャネル特性についての何らの情報(又は知識又はナレッジ)も持たず、送信機は状況(チャネルプロファイル)の変化を考慮できないので、これはパフォーマンスを制限する。適応的な方式は、送信機に対する受信機のフィードバック情報(チャネル状態情報又はCSI)を当てにする或いはCSIをローカルに導出することを当てにし、変動する状況に、送信される信号を適応させ、データスループットを最大化することを許容する。受信機から送信機へのフィードバック経路(図示せず)は、送信機にチャネル特性を通知するフィードバック信号を搬送する。
【００１３】
クローズドループシステム又は閉ループシステムは周波数分割複信(FDD)システムで必要となり、その場合、(移動局から基地局への)アップリンク及び(逆向きの)ダウンリンクが2つの異なるキャリア周波数を利用する。周波数変動に起因して、アップリンク及びダウンリンクチャネルは異なり、CSIがフィードバックされる必要がある。時分割複信(TDD)システム(単に時間分割(TD)とも言及される)では、アップリンク及びダウンリンクが同じ周波数の2つの隣接するタイムスロットで送信される。2つのタイムスロットはチャネルコヒーレンス時間の範囲内にあり(その間、チャネルは変動しない)、従ってチャネル状態情報はフィードバックされなくてもよい。送信機は、リバースリンクで受信した信号からチャネルを推定することが可能であり、通常、リバースリンクで送信される信号に送信機がパイロット又は既知の波形を挿入することにより支援される。
【００１４】
説明される発明は主にTDDシステムに適用可能であり、すなわち、アップリンクではなく、送信機として動作する基地局から受信機として動作するユーザへのダウンリンクの送信に適用されてもよい。
【００１５】
典型的には、MIMO構成は送信機におけるプリコーディングを含み、送信されるべきデータシンボルは、各々のサブキャリア、サブチャネル又はサブチャネル群の固有ベクトルを用いて重み付けされる。言い換えれば、送信ベクトルxをチャネル状態に適合させるためにチャネル情報が使用される。これは、事実上、MIMOチャネルを、いわゆる固有モードシグナリング(eigenmode  signaling)の一群の並列的なSISOチャネルに分解することを許容し、(完全なチャネル状態情報の下で)シンボルが受信機で完全に分離されるようにする。チャネルで利用可能な固有モードは空間モード(spatial  mode)とも言及される。
【００１６】
eNBからUEへの無線チャネルは時間、空間及び周波数に関して変動するので、eNBからの送信は、送信の前に「プリコードされる」場合に高品質で受信可能である。これは次式のように数式(1)を修正し、ここでPは特定の時間・周波数インデックスで使用されるプリコーダである：
y=HPx+n  ．．．(2)
数式(2)において、データストリームはxにより表現され、送信及び受信アンテナポートの最少数と同等である。例えば、4Tx及び2Rxアンテナポートのシステムの場合、x=2である。たとえx=1であったとしても(1×1ベクトル)、プリコーダPは2×1ベクトルとすることが可能であり、Pxは2×1ベクトルを形成する。従って、2つの送信アンテナに供給する2つの送信ストリームが存在し、これは、単独のデータストリームの場合でさえ空間多重と考えられることが可能である。
【００１７】
プリコーディングは、複雑な処理を抑制しながら妥当な結果を達成する線形方式、及び、かなりの複雑さを犠牲にして最適な結果を達成する非線形方式のうちの何れかにすることが可能である。説明される本発明で使用される線形プリコーディングの一形態は、後述されるいわゆる「ゼロフォーシング(zero-forcing)」である。
【００１８】
理想的な場合、プリコーダPは、P=V*を満たすように選択され、ここで、「*」はHの特異値分解(singular  value  decomposition：SVD)におけるエルミート転置(Hermitian  transpose)を示す：
H=UΣV  ．．．(3)
ここで、行列は通常のSVDの定義に従うものとする。
【００１９】
図2はMIMOシステムの構成をより具体的に示す図である。MIMOシステム１は、複数の送信アンテナを有する送信機2と、複数の受信アンテナを有する受信機3とを有する。
【００２０】
送信機2は、Nt個の送信アンテナを利用してシンボル0ないしNt-1を同時に送信し；シンボルは、1つのデータストリームから生成されることが可能であり(垂直エンコーディングと呼ばれる)、或いは、異なるデータストリームから生成されることも可能である(水平エンコーディングと呼ばれる)。更に、各々の送信されるシンボルは、例えば、変調方法がBPSKである場合には1ビットデータに対応し、変調方法がQPSKである場合には2ビットデータに対応する。受信機3は、Nr個の受信アンテナを利用して、送信装置2から送信される信号を受信し、及び、受信機3は受信した信号から送信された信号を再生する信号再生ユニット4を有する。この構成では、Nt及びNrのうちの最小値に対応する複数の空間モードが利用可能である。
【００２１】
図2において矢印で示されるように、複数の送信アンテナの各々から送信される信号は、複数の受信アンテナの各々により受信され、合計でNt×Nr個のサブチャネルを生じさせる。言い換えれば、送信アンテナ(0)から送信される信号は、受信アンテナ(0)ないし(Nr-1)により受信され、同様に、送信アンテナ(Nt-1)から送信される信号も、受信アンテナ(0)ないし(Nr-1)により受信される。i番目の送信アンテナからj番目の受信アンテナへ信号を伝えるサブチャネルの特性は、「Hij」として表現され、Nt×Nrチャネル行列Hのうちの1つの要素を形成する。
【００２２】
サブチャネルの特性は、典型的にはパイロット(又はリファレンス)信号を送信することにより、実際のデータの送信に先立って測定される。送信機2は、先ず、送信アンテナ(0)を利用してパイロット信号を送信する。受信機3は、受信アンテナ(0)ないし(Nr-1)により、送信アンテナ(0)から送信されるパイロット信号を受信する。この場合において、パイロット信号の送信電力は事前に決定されるので、受信装置3は、受信アンテナ(0)ないし(Nr-1)により受信された信号の電力やSNR等を監視することにより、チャネル行列の第1行の各成分(H0,0ないしH0,Nr-1)を取得する。その後、同様に、各々の送信アンテナから送信されるパイロット信号を利用して、チャネル行列の2番目ないしNt番目の各成分を取得することが可能である。
【００２３】
MIMOシステム1において、シンボルx(x0〜xNt-1)が送信装置2から送信される場合に、受信装置2において検出される信号y(y0〜yNr-1)は数式(2)により表現される。従って、ノイズnが無い場合、受信装置3は、チャネル行列Hを検出し、チャネル行列の各成分の影響に対応する逆の処理を信号について実行することにより、送信されたシンボルを適切に取得することが可能である。しかしながら、実際には、ノイズnが存在し、しかもチャネル行列Hは高精度には決定できない。従って、受信機3は、受信信号y及びチャネル行列Hから送信シンボルを推定し、推定値の誤差を最小化するアルゴリズムを導入する。
【００２４】
背景的な説明により、MIMO-OFDM送信機及び受信機が図3及び図4を参照しながら概説される。図3はMIMO-OFDM送信機の概略図である。高速バイナリデータは、エンコード又は符号化され(例えば、畳み込み符号化され)、インタリーブされ、変調される(例えば、BPSK、QPSK、64QAMなどのような変調方式が使用されてよい)。各々の送信アンテナについて独立したチャネルエンコーダが使用されてもよい。次に、データは、N個のサブキャリアに供給される並列的な低速変調データに変換される。各エンコーダからの出力は、複数のサブキャリアに個別的に搬送される。変調信号は、個別的にプリコーディングされ、Nポイント逆高速フーリエ変換(IFFT)により周波数分割多重される。その結果のOFDM信号は、D/A変換部によりアナログ信号に変換され、RFバンドにアップコンバートされ、空中に送信される。
【００２５】
図4に概略的に示されるMIMO-OFDM受信機において、Nr個の受信アンテナにより受信される信号は、不図示のバンドパスフィルタ(BPF)によりフィルタリングされ、その後に低周波数にダウンコンバートされる。各々のアンテナからのダウンコンバートされた信号は、不図示のA/D変換部によりサンプリングされ、ディジタル信号に変換され、図4において「-GI」として示されるようにガードインターバルが除去される。次に、サンプリングされたデータはNポイント高速フーリ変換(FFT)に与えられる。フーリエ変換がNr個の受信アンテナにより受信される各々の信号について実行された後に、それらはMIMO信号処理ユニット11に供給される。この場合において、MIMO信号処理ユニット11は信号再生ユニット4を有し、信号再生ユニット4は、チャネル行列Hを利用し及び送信側で適用されたプリコーディングを考慮して、チャネル特性を補償するアルゴリズムを実行する。この具体例において、MIMO信号処理ユニット11の出力はNt個の独立したデータストリームであり、各々のデータストリームは、独立に、復調され、デインタリーブされ、デコード(復号)される。しかしながら、複数のアンテナに対して送信機において単独のストリームが多重されている場合、すなわち、垂直エンコーディングが適用されている場合、出力は単独のデータストリームを形成するようにデマルチプレクス(分離)されてもよい。
【００２６】
上記の説明は単独の送信機が単独の受信機にMIMO信号を送信する場合を想定していたが、当然に、実際のMIMO無線通信システムはこれよりもかなり複雑であり、互いに隣接する多数のセルを提供し、各々の基地局は各自のMIMOチャネルで複数の加入者局へ同時に送信する。実際には、隣接するセルは或る程度オーバーラップし、或るセルの或る基地局からの送信は、隣接するセルの端(セル端)にいるユーザに干渉を生じさせる可能性がある。セルが6角形の格子状配列を有する場合、1つのセルは高々6つの隣接セルに隣接し、特定のユーザに対する送信は1つより多い他のセルにおける干渉を生じさせるかもしれない。
【００２７】
MIMO及びOFDMAは、LTEアドバンスト(以下、LTE-Aと言及する)或いはIEEE802.16m(アドバンストWiMAX又はギガビットWiMAXとも言及される)のような将来的な無線通信システムにおいて、大容量データスループットを可能にするように期待されている。しかしながら、上記のマルチユーザ干渉効果は、そのようなシステムで期待される容量の増加を達成する際の大きな障害となりつつある。例えば、あるセルの端の付近にいるユーザが、特定の周波数/時間リソースを用いて或るBSと通信している場合、そのユーザは、同じ周波数/時間リソースを使用する他のBSにより管理される隣接セルのユーザと干渉するかもしれない。
【００２８】
従って、OFDMAに基づくLTE無線セルラシステムにおいて、セル間干渉が、特にセル端におけるセル間干渉が、高品質サービスを提供する際の大きな障害となり得る。セル間干渉を緩和するための既存の技術は、セル間干渉協調(Inter-Cell  Interference  Coordination：ICIC)及びエンハンストセル間干渉協調(eICIC)を含む。概して、これらの方式は、eNBの協同により、隣接セルにおいて同じ時間周波数リソースが使用されるのを避けることに取り組んでおり、セル中央で使用可能なリソースとセル端で使用可能なリソースとを区別している。
【００２９】
しかしながら、(LTEは高スループットを可能にするために周波数再利用が1であることをサポートすること等に起因して)セルがかなり重い負担を担うようになると、上記の方法で干渉を避けることは非常に困難になる。この問題は、おそらく、セル中央領域からの信号がセル端に至る場合に更に悪化する。そのような状況は、例えば、屋外ネットワークにおける街中の谷間や屋内ネットワークにおける廊下などにおいて生じ得る。そのような場合、セル端のユーザに十分良いサービスを提供するために、何らかの干渉キャンセル方式が必要とされる。従って、セル端のユーザに対するサービス品質を改善することが可能なMIMOプリコーディング技術を改善する必要がある。特に関連する状況は、2つのセルの負担の重さが、許容可能なパフォーマンスをもたらすように十分に低い干渉となるリソースブロックをスケジューラがUEに割り当てることができないような場合であり、これは既存の時間及び周波数ドメインの技術がそれ自体では十分に適切でないことを示す。
【００３０】
LTE-FDD規格のRel.8,9に適用可能なMIMOプリコーディングベースの干渉キャンセル技術が本願出願人による係属中の欧州特許出願第12187490.3号で提案されており、これはコードブックベースのPMIフィードバックに基づいている。しかしながら、コードブックに基づくPMI方法では、プリコーディングベクトルの選択肢が有限であり、従って、チャネル行列Hに近似的に適合するに過ぎない。
【００３１】
以下のLTE規格文書は、背景的な情報を与え、本願のリファレンスに組み入れられる：
3GPP  TS36.213,  v.10.5.0
3GPP  TS36.211,  v.10.4.0
【課題を解決するための手段】
【００３２】
一実施形態による無線通信方法は、
第１基地局が第１セル内の端末とのＭＩＭＯ通信で複数のアンテナポートを使用する時分割複信（ＴＤＤ）の無線通信方法であって、前記端末とのＭＩＭＯ通信は各自のプリコーダの適用とともに実行され、前記基地局における当該無線通信方法は、
前記第１基地局と第１端末との間のＭＩＭＯチャネルに関する情報を判定する工程と、
前記チャネルを介して前記第１端末にデータを送信する工程と、
前記第１端末は第２セルから干渉を受けていることを検出する工程と、
前記チャネルに関する情報を保存し、前記第１端末を前記第２セルにハンドオーバする工程と、
前記第２セルでの前記第１端末に対するリソース割当についての情報を取得する工程と、
前記チャネルに関する保存された情報に基づいて、干渉削減プリコーダを見出す工程と、
前記第１セルの中で、前記干渉削減プリコーダにより通信をプリコードする第２端末を選択する工程と、
前記干渉削減プリコーダを適用し、前記第２セルでの前記第１端末に対する前記リソース割当を含む前記第１セルでのリソース割当を用いて、前記第２端末と無線通信を実行する工程と、
を有する無線通信方法である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】MIMO通信チャネルの概念図。
【図２】MIMOチャネルにより通信する送信機及び受信機の概略図。
【図３】MIMO-OFDM送信機の概略図。
【図４】MIMO-OFDM受信機の概略図。
【図５】本発明が適用されてもよい干渉状況の概略図。
【図６】本発明の一実施形態において基地局eNBAで実行されるプロセスステップについてのフローチャート。
【図７】本発明の一実施形態に関するシミュレーション結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
＜実施形態の概要＞
本発明の第1形態によれば、第1基地局が第1セル内の端末とのMIMO通信で複数のアンテナポートを使用する時分割複信(TDD)の無線通信方法が提供され、前記端末とのMIMO通信は各自のプリコーダの適用とともに実行され、前記第1基地局における当該無線通信方法は、
前記第1基地局と第1端末との間のMIMOチャネルに関する情報を判定する工程と、
前記チャネルを介して前記第1端末にデータを送信する工程と、
前記第1端末は第2セルから干渉を受けていることを検出する工程と、
前記チャネルに関する情報を保存し、前記第1端末を前記第2セルにハンドオーバする工程と、
前記第2セルでの前記第1端末に対するリソース割当についての情報を取得する工程と、
前記チャネルに関する保存された情報に基づいて、干渉削減プリコーダを見出す工程と、
前記第1セルの中で、前記干渉削減プリコーダにより通信をプリコードする第2端末を選択する工程と、
前記干渉削減プリコーダを適用し、前記第2セルでの前記第1端末に対する前記リソース割当を含む前記第1セルでのリソース割当を用いて、前記第2端末と無線通信を実行する工程と、
を有する無線通信方法である。
【００３５】
この場合において、「アンテナポート」という用語は、物理アンテナと区別することが可能であるが、必ずしも区別して言及されなくてよい。例えばLTEにおいて、基地局のアンテナは、物理アンテナに1対1には対応しない複数のアンテナポートを有するように形成されることが可能である。しかしながら、アンテナポートからの送信信号が区別可能であることは必要であり；例えば、同じ物理アンテナが異なる偏波で(例えば、水平偏波又は垂直偏波で)使用されてもよい。
【００３６】
上記の方法において、好ましくは、前記MIMOチャネルに関する情報を判定する工程は、前記第1端末から前記第1基地局へ送信されるリファレンス信号を測定する工程を含む。例えば、LTE実現手段において、適切なリファレンス信号はサウンディングリファレンス信号(SRS)である。
【００３７】
本方法は、前記第1基地局が、前記第1端末にプリコーダを通知するために、各自のプリコーダを適用して各々の端末にリファレンス信号を送信する工程を更に有してもよい。再びLTEの場合、UE固有RSがこの目的に使用されることが可能である。
【００３８】
好ましくは、第1端末が干渉を受けていることを前記検出する工程は、信号品質の測定値が所定の閾値より劣化していることを前記第1端末が前記第1基地局に報告する工程を含む。
【００３９】
通常、第1及び第2セルは異なる基地局により提供される。この状況では、上記の「第1セル」及び「第2セル」という用語はそれぞれ「第1基地局」及び「第2基地局」と等価である。この場合、リソース割当を取得する工程は前記第1基地局が前記第2基地局から前記リソース割当の通知(又は指示)を受ける工程を含む。
【００４０】
代替的な状況は、双方のセルが同じ基地局により提供されるものである。この場合、リソース割当を取得することは、基地局のスケジューラからそれを取り出すという簡易なことになる。
【００４１】
本発明の別の形態では、第2セルでの端末に対するリソース割当は、所定のリソース割当であり、すなわち、リソース割当は、システムの仕様により又は基地局の何らかの事前の設定により予め決めておくことが可能である。この場合、取得する工程は、単に、所定のリソース割当についての保存されている情報を取り出すことを含む。
【００４２】
上記の方法に関する第1実施形態は、次のようにまとめることが可能である：
前記MIMOチャネルに関する情報を判定する工程が、前記チャネルのチャネル行列を導出する工程を含み、
前記送信する工程が、信号空間行列及びヌル空間特異行列を得るために、導出された前記チャネル行列について特異値分解を実行し、前記信号空間行列を前記プリコーダとして使用する工程を含み、
前記保存すること及び見出すことは、ヌル空間特異行列を保存して干渉削減プリコーダとして使用することを含み、
前記選択する工程は、前記干渉削減プリコーダを利用して、前記第１セル内の全ての端末のうち、前記第１基地局との通信についての達成可能な最大容量を有する端末を、前記第2端末として選択する工程を含む。
【００４３】
本方法の第2実施形態は、基地局が行列の特異値分解を実行できない場合に使用されることが可能であり、次のようにまとめることが可能である：
前記MIMOチャネルに関する情報を判定する工程が、前記第1端末から、サウンディングリファレンス信号と、コードブックの一群のプリコーダの中で好ましいプリコーダの指示とを受信する工程を含み、
前記送信する工程が、前記プリコーダとして前記第１端末から指示される前記好ましいプリコーダを利用することを含み、
前記保存することが、前記サウンディングリファレンス信号を測定することにより決定される前記チャネルを保存することを含み、
前記見出す工程は、コードブックの一群のプリコーダの中で、判定される前記チャネルの干渉値が最小となるプリコーダを、前記干渉削減プリコーダとして選択する工程を含む。
【００４４】
第2実施形態は、前記第1端末(UEB)が、前記第1基地局(eNBA)との通信の利用可能な最大容量(CA)を許容するプリコーダを、前記コードブックから探す工程を更に有してもよい。
【００４５】
本発明による方法は、LTEベースの無線通信システムに適用可能であってもよく、その場合、前記第1基地局は好ましくは前記端末に対する無線通信にLTE送信モード9を利用する。上述したように、これは、コードブックに制限されることなく、プリコーディングをチャネル状態に合わせて一致させることを可能にする。
【００４６】
何れの場合においても、好ましくは、前記第1基地局は各々の端末のアンテナポート数より多いアンテナポート数を処理する。これは、ダウンリンクのMIMOチャネルにおいてヌル空間が本来的に存在することを可能にする。
【００４７】
本発明の第2形態によれば、無線通信システムが提供され、無線通信システムは、
第1及び第2セルを形成する1つ以上の基地局と、
前記セルにより応対される複数の端末と、
を有し、前記1つ以上の基地局は、前記第1及び第2セルにより応対される端末にリソースを割り当てて無線通信を行い、プリコーダによるプリコーディングによって前記端末と無線通信を実行するように形成され、前記1つ以上の基地局のうちの第1基地局は、処理を行うように形成される制御ユニットを有し、前記処理は、
前記第1基地局と第1端末との間のMIMOチャネルに関する情報を判定する工程と、
前記チャネルを介して前記第1端末にデータを送信する工程と、
前記第1端末は第2セルから干渉を受けていることを検出する工程と、
前記チャネルに関する情報を保存し、前記第1端末を前記第2セルにハンドオーバする工程と、
前記第2セルでの前記第1端末に対するリソース割当についての情報を取得する工程と、
前記チャネルに関する保存された情報に基づいて、干渉削減プリコーダを見出す工程と、
前記第1セルの中で、前記干渉削減プリコーダにより通信をプリコードする第2端末を選択する工程と、
前記干渉削減プリコーダを適用し、前記第2セルでの前記第1端末に対する前記リソース割当を含む前記第1セルでのリソース割当を用いて、前記第2端末と無線通信を実行する工程と、
を有する、無線通信システムである。
【００４８】
上記の無線通信システムの一形態において、第2基地局が前記第2セルを提供し、前記第1基地局は、前記第2セルでの前記第1端末に対する前記リソース割当についての情報を、前記第2基地局から取得するように形成される。
【００４９】
本発明の第3形態によれば、無線通信システムにおける基地局が提供され、複数の端末が第1及び第2セルにより応対され、当該基地局は、少なくとも前記第1セルを提供し、端末にリソースを割り当て、プリコーダによるプリコーディングによって端末との無線通信を実行するように形成され、処理を行うように形成されるプロセッサを有し、前記処理は、
前記第1基地局と第1端末との間のMIMOチャネルに関する情報を判定する工程と、
前記チャネルを介して前記第1端末にデータを送信する工程と、
前記第1端末は第2セルから干渉を受けていることを検出する工程と、
前記チャネルに関する情報を保存し、前記第1端末を前記第2セルにハンドオーバする工程と、
前記第2セルでの前記第1端末に対するリソース割当についての情報を取得する工程と、
前記チャネルに関する保存された情報に基づいて、干渉削減プリコーダを見出す工程と、
前記第1セルの中で、前記干渉削減プリコーダにより通信をプリコードする第2端末を選択する工程と、
前記干渉削減プリコーダを適用し、前記第2セルでの前記第1端末に対する前記リソース割当を含む前記第1セルでのリソース割当を用いて、前記第2端末と無線通信を実行する工程と、
を有する、基地局である。
【００５０】
本発明の第4形態によれば、基地局のプロセッサにより実行される場合に、上記の何れかの方法を実行するプログラムが提供される。プログラムは1つ以上の一時的でないコンピュータ読み取り可能な記録媒体に保存されてもよい。
【００５１】
当該技術分野で知られているシステムでは、FFR及び(e)ICICのような既存の方法は干渉を適切に小さなレベルに抑制できないので、或る程度、大きなレベルのセル間干渉がUEによって体感されるかもしれない。複数入力複数出力(MIMO)送信モードで動作するネットワークの場合、空間プリコーディングにより、干渉するeNodeBの伝送プロファイルを修正することは、干渉を削減することが可能な別のドメインを提供するために使用可能である。本発明の実施形態は、既存の技術を単独に適用する場合に生じ得る干渉よりも更に干渉が抑制されるように、2つのセルで協同して(一緒に)プリコーダ及びユーザを選択する手段を提供する。
【００５２】
本発明の実施形態は、アップリンク及びダウンリンクの送信を分ける時分割複信(TDD)方式を利用するTD-LTE(LTE-TDD)を具体的には意図し、干渉キャンセルのためにMIMOプリコーディングで使用される新たなプリコーダ選択スキームを提供する。TDDシステムにおけるアップリンク/ダウンリンクチャネルの相反性及びLTEリリース10における新たな送信モードTM9は、プリコーダの選択及びセル内の選択の基準を改善するために活用される。
【００５３】
これは、LTE-FDDの場合よりもかなり優れた干渉キャンセル効果をもたらすことが可能であり、セル内ユーザについてのスループットの劣化の可能性は、正味のスループット利得に達するようにいっそう効果的に補償されることが可能になる。
【００５４】
＜図面＞
単なる具体例として添付図面が参照される。
【００５５】
図1はMIMO通信チャネルの概念図である。
【００５６】
図2はMIMOチャネルにより通信する送信機及び受信機の概略図である。
【００５７】
図3はMIMO-OFDM送信機の概略図である。
【００５８】
図4はMIMO-OFDM受信機の概略図である。
【００５９】
図5は本発明が適用されてもよい干渉状況の概略図である。
【００６０】
図6は本発明の一実施形態において基地局eNBAで実行されるプロセスステップについてのフローチャートである。
【００６１】
図7は本発明の一実施形態に関するシミュレーション結果を示す。
【００６２】
＜実施形態の詳細な説明＞
図5ないし図7に関して本発明の実施形態を説明する前に、説明される実施形態は例えばLTEに基づくので、LTEにおける干渉緩和に関連する問題が、LTEにおける「送信モード(Transmission  Mode：TM)」に関連して説明される。
【００６３】
LTE及びLTE-Aは、リリース8(Rel-8)やリリース9(Rel-9)等のような複数の「リリース」を含む一群の規格であり、後のリリースは、更なる高度化を提案し、UEの能力について多くの要求を課す。
【００６４】
LTEにおける多種多様な動作状況、ユーザの要請及びネットワークの要請をサポートするため、標準仕様は一群の送信モード(TM)を規定する。Rel-8ではTM1-7が存在し、TM8はRel-9で追加される。以下の表はRel-9におけるTMのリストである。
【表１】
2016509417.tif 000003
【００６５】
新たな送信モードTM9はRel-10で追加される。これは、上記の3GPP  TS36.213,v.10.5.0で説明されるような、ランク8までのクローズドループSU-MIMOをサポートするためのマルチレイヤ送信モードである。TM9は、SU及びMUの間で通信を切り替える場合に、UEを再構成する必要なしに、SU-及びMU-MIMOの特徴を組み合わせる。すなわち、TM9において、eNBはシングルレイヤの4UEと各々が高々2レイヤの2UEとの間でシームレスに切り替えることが可能であり、任意のプリコーダを利用することが可能である。プリコーダはそれを利用してUE固有のRS(UE個別RS)をプリコードするためにUEに通知される。
【００６６】
上述したように、上記の数式(3)において、理想的にはPは、P=V*を満たすように選択され、*はエルミート転置を示す。LTE-FDD規格のRel-8、Rel-9においてMIMOプリコーディングに基づく干渉キャンセル法を適用することは、本願出願人による係属中の欧州特許出願第12187490.3号で提案されており、コードブックに基づくPMIフィードバックに基づいている。しかしながら、コードブックに基づくPMI法では、Pの選択が有限的であり、従ってチャネルHに近似的にしか適合しないであろう。
【００６７】
送信機及び受信機の双方でチャネル情報が利用可能であり、プリコーディングベクトルが何らかの手段により受信機に通知できる場合、プリコーダコードブックを離れて、干渉チャネルに対する適切な合致を得ることが可能である。リリース10のLTE-TDDシステムはこれらの可能性を提案する。
【００６８】
特に、Rel-10は上述したTM9を導入し、これはUE固有のリファレンス信号(RS)を用いる送信に使用されることが可能である。これは、コードブックに基づかないビームフォーミングのソリューションを可能にし、選択されるプリコーダPを、V*にいっそう適切に一致させることができる。LTE-TDDシステムのチャネル相反性(channel  reciprocity  property)とともに、本発明の実施形態は、欧州特許出願第12187490.3号で提案される干渉キャンセル法を更に改善するために、このTM9を利用する方法を提供する。
【００６９】
一方、LTEのRel-10では、UEは、1つのセルから、すなわち一度に1つのeNBからPDSCH送信(信号)をデコードすることしかできない。他セルからの送信をデコードするには、ネットワークにより、ソースセル(移行元セル)を移行先セルにハンドオーバする必要がある。それを行う場合に、標準仕様は、ソースセルでのプリコーディングに関する何らかの情報を維持することをUEに要求していない。これは、セル端のUEに対する干渉の緩和を協同して促す2つのセルにおけるスケジューリング及びプリコーディングをネットワークが判定することを困難にする。従って、UEからの新たな情報を要求せずに、ともにスケジューリング及びプリコーディングを行うことによりセル間干渉を緩和するための方法は、大きな関心事である。
【００７０】
提案される発明は、セル端のユーザに対する干渉削減(等価的に、SINRの改善)を行うためのMIMOプリコーディング方法を提供する。ゼロフォーシングによる干渉キャンセルのためのMIMOプリコーディングは良く知られた技術である。本発明は、非対称MIMOシステムに関するMIMOプリコーディングのためのLTEベースのシステムにおいて、プリコーディング及びセル内ユーザの選択の仕方を改善する新規な方法論を提供する。この文脈において、「非対称(asymmetric)」は、通常の場合のように、(受信側である)UEにおける関連する受信に使用するアンテナポート数nRが、(送信側である)eNBにおける関連する送信に使用するアンテナポート数nTより少ないことを意味する。これは、UE又はeNBの何れかが実際に所有する又は使用する能力を有する物理アンテナ数又はアンテナポート数を制限しない。UE及びeNBにおける物理アンテナ数又はアンテナポート数は任意数であってよい集合の中から適切なユーザを特定するために、欧州特許出願第08166035.9号に開示されているような方法が使用されてもよい。
【００７１】
概して、別段の断りがない限り、以下に説明される実施形態はLTEに基づいており、ネットワークは、TDD(TD-LTEと言及される)を用いて動作し、1つ以上のeNodeB(eNB)を有し、各々のeNBは1つ以上のダウンリンクセルを制御し、各々のダウンリンクセルは対応するアップリンクセルを有する。各々のDLセルは1つ以上の端末(UE)に応対し、UEはそのサービングセルで送信される信号を受信及びデコード(復号)する。
【００７２】
提案される方式の概略図は図5に示される。これは基地局eNBA及びeNBBによりそれぞれ提供される2つの隣接するセルA及びセルBを示す。ユーザUEBは、当初、セルAでeNBAにより応対され、チャネルHABで通信していたが、図示されるように、セルBへハンドオーバした後はeNBBとチャネルHBBを介して通信している。この状態において、HABはUEBに対する干渉チャネルになる。その一方、他のユーザUEAはeNBAにより応対され続ける。
【００７３】
プリコーディング方式の基本理念は、セル端ユーザUEBがチャネルHABにより隣接eNBAから受ける干渉をキャンセルすることである。数学的には、プリコーダV0は、HABV0の積が0に近付くように、HABに関してヌル空間(null  space)にあるべきであり、これにより上記のゼロフォーシングを達成する。ここでは非対称MIMO方式を取り扱うので、ヌル空間がMIMOチャネルに固有に存在し、ヌル空間を達成するために空間モードを犠牲にする必要はない。本発明は、チャネルHABに適合するように干渉キャンセルコードワードV0を選択し、(セルB内の)ユーザUEBと同じリソースを指定してV0でプリコードするための方法論を含む。
【００７４】
セルAで選択されるユーザをUEAと言及することにする。UEAはUEBと同じリソースの割り当てを受け、V0でプリコードされる必要があるので、スループットに関して或る程度の損失を被り、その理由は、V0の選択はスループットを最大化するために好ましいコードワードではないかもしれないからである。
【００７５】
UEA及びUEBについて受信される信号の方程式は、それらがeNBにより同じダウンリンクリソースでスケジューリングされると仮定すると、次のように記述できる：
yA=HAAV0xA+HBAVBxB+n1      (1)
yB=HBBVBxB+HABV0xA+n2      (2)
双方の方程式における第1項は信号電力に関連し、第2項は隣接セルからの干渉に関連し、第3項はノイズに関連する。アルゴリズムの目的は、yAの信号品質が過剰に劣化されないことを保証しつつ、(干渉をキャンセルすることにより)yBの信号品質を向上させることである。上述したように、V0はUEAにとって好ましいプリコーダでないかもしれない一方、VBはUEBいとって好ましいプリコーダである。
【００７６】
本方法の概要は図6のフローチャートに示されており、主に、説明される第1実施形態に着目しているが、僅かな変更により第2実施形態にも適用可能である。
【００７７】
UEBは、最初に、eNBAに接続されていると仮定される。処理の際に、eNBAからeNBBへのハンドオーバ(HO)がUEBについて実行される。(図1に示される状況はHOの後の状況である)。eNBAにより応対される少なくとも1つの別のUEであるUEAが存在すること、及び、2つのeNBは各自のセルにおいて同じリソースで所定のユーザをスケジューリングすることに合意できることを、更に仮定する。
【００７８】
Rel-10のTD-LTEシステムでは、UE固有のリファレンス信号(RS)がダウンリンクで使用されることが可能であり、アップリンクにおけるサウンディングRS(SRS)は無線チャネル及びプリコーディングベクトルを特定するために使用可能である。アップリンクSRSは、eNBAが(HOの前にアップリンクで)チャネルHABを特定できるようにする。TD-LTEにおける(アップリンク及びダウンリンク送信スロットがチャネルコヒーレンス時間よりも密に含められるTD-LTEにおける)チャネル相反性に起因して、eNBAはこのチャネル情報をダウンリンクについても有効であるとして適用することが可能である。
【００７９】
説明されるステップは基地局eNBAのプロセッサ(制御ユニット)により主に実行される。
【００８０】
従って、先ず、ステップS10において、HABに関するチャネル情報を取得するために、eNBAはUEBからサウンディングリファレンス信号(SRS)を受信する。次に(ステップS12)において、eNBAは、チャネルHABのSVD分解によりプリコーディングベクトルを見出し、ハンドオーバの前に、特定されるTM9のダウンリンクにおいてUE固有RS(又はUE個別RS)にそれらを使用する。ステップS14において、対象のeNBAは、これらのUE固有RSを用いてプリコーディングベクトルを推定することが可能であり、その理由はチャネルHABに関する情報を既に持っているからである。
【００８１】
上記のステップにおけるプリコーディング方式の処理は以下の第1実施形態において説明される。あるeNB(特に、低価格のフェムトeNB等)において、プリコーディングマトリクスを正確に特定するためにSVDを実行することについてのコスト及び複雑さは、非常に大きすぎるかもしれない。そのような場合、本願は第2実施形態においてコードブックベースの代替的な変形例を提案する。
【００８２】
次に、ステップS16において、UEBはeNBBからダウンリンク送信による干渉を受ける。UEBはその事実を例えば低い値のRSPQ(リファレンス信号受信品質)を報告するような何らかの方法によりeNBBに報告する。
【００８３】
簡明化のため、1つのプリコーダと1つのUE固有RSとが、eNBから各UEへのデータ送信の全体に適用されることが更に仮定される。実際には、これは、必要なデータレートに基づいて、eNBのスケジューラにより、UEBに割り当てられるリソースブロック(RB)の数に依存する。1つより多いRBが使用される場合、各々が自信のUE固有RSを有し、チャネル及び関連するプリコーダを計算することが可能である。
【００８４】
UEBからの報告に応答して、ステップS18において、eNBAはUEBをeNBBにハンドオーバする。UEBがeNBAに接続されている間、eNBBから強い干渉が到来する。一方、UEAがeNBBにハンドオーバした後、HABは干渉チャネルになる。双方のセルが一杯であり(loaded)リソースが競合すると、そこで干渉が生じる。本願では、ハンドオーバは、干渉を抑制するために測定値を取得すること自体ではなく、チャネル情報を取得するための手順であることに留意すべきである。
【００８５】
次に(S20)、eNBBは、eNBAに、ハンドオーバの後にダウンリンクデータについてUEBに割り当てた1つ以上のリソースブロックを通知する。このリソース割当は図5においてRBBにより示されている。
【００８６】
次のステップ(S22)は、eNBAが別のユーザUEAを選択することであり、UEAは、eNBAに接続され、及び、eNBBから通知されたのと同じリソース割当RBBの割当を(少なくとも)受けることが可能である。通常、UEAに対するリソース割当は、UEBに対するリソース割当と同じであり；すなわち、RBBであって他のリソースブロックではない。しかしながら、UEAは、何らかの追加的なリソース割当を更に受けることは可能である。
【００８７】
このステップは、eNBAが、この送信に適切なプリコーディングを決定すること、すなわち、上記の干渉キャンセルコードワードV0を決定することを含む。
【００８８】
選択されたユーザUEAに対するダウンリンク送信の一部として、eNBAは、決定されたプリコーディングの仕方でプリコードするUE固有RSを挿入する。これは、ステップS26において、eNBAにより使用されるプリコーディングをUEAに通知することに役立ち、UEAがデータ送信を適切にデコードできるようにする。そして、例えば、別のユーザがeNBBから強い干渉を受けること等に起因してプロセスが反復されなければならない次の時点まで、本プロセスは終了したままである。
【００８９】
この動作ステップ全体は後述の2つの実施形態に含まれてよいが、幾つかのステップは同時になされてもよい(オーバーラップしてもよい)。何れの実施形態もTD-LTEシステムにより利用可能なチャネル情報を利用する。相違点は、それらがプリコーディングマトリクスを取得する仕方にある。
【００９０】
第1実施形態−SVDに基づく干渉緩和プリコーダV0の選択
(a)  ネットワークのデフォルト状態は図1に示されるようなものであるが、UEBはeNBAに接続され、eNBBは強い干渉を生じさせている(すなわち、UEBについてのハンドオーバ前の状態である)。Rel.10TD-LTEのTM9でリファレンス信号を使用することにより、eNBAはHABに関するチャネル情報を取得し、eNBAはその情報を保存する。UEBがeNBAに接続される間に(すなわち、ハンドオーバ前において)、eNBAはUEBからのSRSを検出し、アップリンクチャネルを推定する。TDDではアップリンク及びダウンリンクのチャネルは類似していると仮定できるので、この推定はダウンリンクチャネルHABにも有効である。
【００９１】
チャネルHABは、eNBAにおいて特異値分解(SVD)の処理に委ねられ、以下のU、D、Vの行列を生成し、ここでUは左特異行列(left  singular  matrix)であり、Dは対角特異値行列(diagonal  singular  value  matrix)である。チャネルHABは非対称であるので、右特異行列は、信号空間行列VS及びヌル空間行列V0を含む。
【００９２】
HAB=U.D.V
V=[VS  V0]        (3)
通常の動作の下では、eNBAはUEBに対するデータをVS*でプリコードし、UEBは、プリコーダVSの情報を有しているので、そのデータをデコードすることができる。これに対して、ゼロフォーシング(ZF)は、ヌル空間行列V0でプリコードすることにより可能になる。
【００９３】
eNBBからの干渉が強くなってくると、UEBにより報告されるRSRQ(またはRSRP)の値は劣化し始める。これは、本発明による方法を実行するための好ましいトリガをもたらす。RSRQ(又はRSPR)は、eNBにより要求される周期的なレポートに応じて、或いは、信号品質の悪化に応答して自ら主導的にUEにより送信されるレポートにより、eNBに通知されても良い。RSRQ値が所定の閾値を下回る場合、eNBAは、ヌル空間特異行列V0を記録し、UEBからeNBBへのHOを開始する。
【００９４】
(b)  現在、UEBはeNBBに接続され、eNBAから強い干渉を受けている。eNBBは、eNBAと通信し、UEBのために使用されるリソースブロック(RB)を指し示す。双方のセルの負担が重い場合(例えば、ユーザ数が多い場合)、eNBAは、ユーザの中でこれらのRBの利用を回避する選択肢を有しない。ユーザ固有RS及びTD-LTEの相反性を利用することで、eNBAは、各々のアクティブユーザについてのチャネル及び最適プリコーダマトリクスを知る。(HO前の)UEBに対する保存されたヌル空間ベクトルV0も分かっている。ユーザを選択することについての課題は、eNBAが、UEBにより使用されるリソースブロックRBBを割り当てるためのユーザUEAをアクティブユーザの中で発見し、次に、そのユーザUEAに対する送信信号をV0でプリコードすることである。目下の目的は、ゼロフォーシングを達成することであり、従ってV0及びV0*がプリコーディングに使用されることに留意すべきである。
【００９５】
このため、第1実施形態はメトリック(又は尺度)としてMIMOチャネルで達成可能な限界(CA)を使用する。最高のCAのユーザがUEAとして選択されることが可能であり、CAの定義は次のとおりである：
【数１】
2016509417.tif 000004
Inの項は恒等行列を示し、ρはユーザが体感するSINRを示し、nTは送信アンテナ数を示す。eNBAは、これらのチャネルHAAの情報とともに各々のアクティブユーザについてこのメトリックを反復的に検査することができる。最高のCAは、そのチャネルに関して好ましいプリコーダのV0による適切な調整を示し、良いSINRも示し、何れも好ましい特質である。
【００９６】
他のユーザのチャネル情報(一般的にHAAと言及される)は、必要に応じて、変化率に応じて更新される。このため、eNBAは各々のUEがそれらのチャネルについて周期的にSRSを送信することを要求する。このように、これらのユーザ(UEA)のうちの何れかにV0を適用することを決定する時点において、チャネル情報が更新され、数式(4)により容量を計算できることが仮定される。
【００９７】
(c)  セルAのアクティブユーザの中で所望のユーザが発見されると、eNBAは、ステップ2でUEBにより報告されるのと同じ1つ以上のリソースブロックRBBをそのユーザに割り当て、そのユーザに対する送信信号をV0でプリコードする。実際のデータをプリコーディングする前に、ダウンリンクにおけるUE固有RSのようなリファレンスシンボルがプリコードされ、これにより、UEAはプリコーダV0の情報を取得する。
【００９８】
UE固有RSは、サブフレーム中の所定のポイント(すなわち、リソースエレメント)で生じ、サブフレームを全体的にカバーするメッシュパターンを形成する。データポイントは、これらのRSポイントの間に納められる。UEは、サブフレームの内容全体を保存し、RSを検査することにより、プリコーダが何であるかを算出し、データビットを算出することができる。
【００９９】
上記のプロセスを実行し、処理は、屋内ネットワークのチャネルコヒーレンス時間に対応する例えば100-200msのような所定長の時間にわたって、UEBにより使用されるものと同じRBBを利用しながらeNBAはUEAにデータを送信し続け、或いは、例えばセルAの別のユーザが高い干渉を受ける場合や或いはセルBのリソースが変わったことをeNBBがeNBAに通知する場合のように状況が変化するまで続く。
【０１００】
LTEのTM9(Rel.10)が上記の具体例において使用される。
【０１０１】
第2実施形態−コードブックに基づく干渉緩和プリコーダV0の選択
実施形態は、フェムトeNBのような比較的複雑でないeNBにも有用であり、そのような基地局はSVDを実行するタスクを処理できないかもしれない。Rel.10TD-LTEシステムは、TM9のユーザ固有シグナリングとチャネル相反性とを利用して、eNB及びUEエンド双方におけるチャネル情報を取得する。しかしながら、システムは、実際のプリコードされるデータ送信についてコードブックベースの送信モード4(TM4)に立ち戻る。
【０１０２】
(a)  再び、ネットワークデフォルト状態では、UEBがeNBAに接続されており、eNBBから強い干渉を受けている。双方の側(又はエンド)でチャネル情報が利用可能である；しかしながら、システムは、コードブックベースのPMIモード(TM4)に立ち戻り、これらのPMIプリコードを利用する。UEAは(コードブックのうちの)最良のプリコーダVSをeNBAに通知し、これがプリコーディングに使用される。プリコーダVSを選択する方法において、UEは数式(4)で記述されるような容量を最大化するものを探し、コードブック中の全てのプリコーダVnについて反復的に検査することが可能である。上述したように、RSRQが閾値未満に落ちると、eNBAはUEBをeNBBにハンドオーバすることを開始する。
【０１０３】
(b)  (図1に示されるように)UEBがeNBBにつながると、eNBAから強い干渉が来ることになる。ここで、eNBBは、UEBに対するデータ転送に使用されるRBBを通知するために、eNBAと通信する。一方、eNBAは、(ステップ1における)UEBについて使用された最良のプリコーダVSについての情報とHABについての保存されたチャネル情報とを有するに過ぎない。チャネルHABに関する最低干渉プリコーダを発見するため、eNBAは、以下の干渉レベルICについてコードブック中の全てのプリコーダエントリVnを反復的に検査する：
【数２】
2016509417.tif 000005
これは、基本的には、結果的に生じる干渉行列の要素(i,j)の総和の大きさである。eNBAはICの最小値をもたらすベクトルをV0として選択する。チャネル情報の支援とともに行うこのV0計算法は、欧州特許出願第12187490.3号で提案されるようなVSの情報のみで行う計算よりも効果的である。この効果に対するシミュレーション結果が図7に示される。
【０１０４】
シミュレーションは、測定されるMIMOチャネルを使用し、UEAに起因してUEBで生じる干渉を調べている。x軸は時間を表し、1000個のスナップショットは全体で6秒間に対応する。y軸は干渉量を表す。上のカーブ(曲線)は、UEAが自身のチャネルHAAについて最良のプリコーダを使用する場合のデフォルト干渉である(UEAの選択は次のステップで説明される)。中間のカーブは、プリコードベクトルVSに対する直交プリコーダがUEAで使用される場合に得られる。この計算は欧州特許出願第12187490.3号で説明されており、これは平均干渉を約2dBほど減らす。下のカーブは、送信機においてHABの情報とともに最小干渉コードワードV0を利用することによる干渉を表す。これは、第2実施形態におけるTD-LTEのためのコードワード選択であり、更に1.5dBほど平均干渉を減らしている。
【０１０５】
(c)  上記のステップ(b)のように最小干渉プリコーダが選択されると、eNBAはV0とともにプリコードされるべきアクティブユーザUEAを見出す。この場合でも、TD-LTEは、送信機(eNBA)が全てのアクティブユーザのチャネルについてのチャネル情報を取得できるようにしている。そして、eNBAは、数式(4)による情報理論容量を最大化するアクティブユーザUEAを選択する。ここで、V0は正確な特異値ベクトルではなく、そのベクトルに比較的近いコードブックエントリである。そして、eNBAは、選択されたUEAに、使用されるべきプリコーダをコードブックインデックスにより通知する。
【０１０６】
このステップについての可能な変形例では、セルAにおける容量の制約を考慮して、本発明の方法が選択的に適用されてもよい。eNBAにおけるすべてのアクティブユーザUEAのチャネル容量が所定の閾値に合致しない場合、eNBAは、何れのユーザもV0でプリコードせず、個々のユーザについて最適なプリコーダを使用することを決定できる。これは、セル端ユーザのデータレートを改善するようにセル端ユーザを支援しつつ、選択されるセル内ユーザのデータレートが所定の値より劣化しないことを保証する。
【０１０７】
本発明の実施形態は、ハードウェア、1つ以上のプロセッサ上で動作するソフトウェアモジュール、又は、それらの組み合わせで実現されてもよい。すなわち、当業者は、上記の機能の全部又は一部を実現する際にマイクロプロセッサ又はディジタル信号プロセッサ(DSP)が使用されてよいことを認めるであろう。
【０１０８】
そのようなマイクロプロセッサ又はDSPは無線通信システムの基地局に存在してもよい。中継局を使用する無線通信システムでは、各々の中継局が、本発明による方法を実行する機能を有することが更に好ましい。各々の加入者局のプロセッサ又はDSPは、本発明による方法に適合する必要があり、特に、必要に応じてセル外部の基地局に対するメッセージ送信を行うことに適合している必要がある。更に、ピアツーピアネットワークの加入者局が本発明による方法を自ら実行することも可能である。
【０１０９】
本発明は、本願で説明される方法の全部又は一部を実行する1つ以上のデバイス又は装置のプログラム(例えば、コンピュータプログラム及びコンピュータプログラムプロダクト(又は関連製品))として実施されてもよい。本発明を利用するそのようなプログラムは、コンピュータ読み取り可能な媒体に保存されてもよいし、或いは、例えば1つ以上の信号の形態であってもよい。そのような信号は、インターネットウェブサイトからダウンロード可能なデータ信号であってもよいし、キャリア信号で提供されてもよいし、或いは、その他の任意の形態であってもよい。
【０１１０】
本発明の範囲内で様々な変形例が可能である。
【０１１１】
本発明は、TD-LTEに関連して説明されてきたが、WiMAX-TDDのような他のTDDベースの無線通信システムにも適用可能である。WiMAXのような他のシステムでは、例えばサウンディングリファレンス信号のようにLTEに関して説明されたのと同じ機能を提供する信号を指し示すために、異なる用語が使用されるかもしれない。
【０１１２】
本発明の提案による2つの実施形態はヘテロジニアス無線システム(HetNet)に関連して使用されてもよい。第1実施形態は複雑なSVDを実行することが可能な大きなセル(例えば、マクロセル、マクロeNB)に適用可能であり、第2実施形態は簡易な小型のセル(例えば、フェムトeNB)に適用可能である。
【０１１３】
「セル端」ユーザという言い回しがなされている。しかしながら、本発明の方法は、ユーザが他のセルにハンドオーバできる限り、文字通りセル単に物理的に位置するか否かによらず、大きな干渉を被る任意のユーザに適用可能であることに留意すべきである。例えば、そのようなユーザは、セルの中央に物理的には位置するが、それでも「谷間」効果(canyon  effect)に起因して大きな干渉を経験するかもしれない。
【０１１４】
一般に、実施形態では最適な手段が使用されているが、スケジューリングの要請或いは他の要請に応じる場合、本発明の原理から逸脱することなく、次善の選択肢が使用されてもよい。これは、既に言及した第2実施形態の変形例において、セルAのユーザが申し分のないダウンロードデータレートをすでに達成しづらい場合に、本発明を適用しないことを包含する。
【０１１５】
実施形態は同じ基地局で組み合わせられてもよい。例えば、第1実施形態によるSVDを処理する能力を有するeNBが、その基地局のプロセッサの負荷が既に高いような場合に第2実施形態を実施することを選択してもよい。
【０１１６】
上記の説明は、本発明による技術を実行する「基地局」に関連しているが、一般に、本発明は、中継局やピアツーピアネットワークの加入者局等を含む無線通信システムにおいて複数のユーザと通信することが可能な任意の送信機に適用可能である。従って請求項で使用される「基地局」という用語は広義に解釈されるべきである。
【０１１７】
セルの配置は、セルAがセルBに隣接している図5に概略的に示されるものである必要はない。むしろ基地局により提供されるセルは部分的に或いは完全にオーバーラップしていてもよい。これはヘテロジニアスネットワークの場合である。そのような状況では、例えば、eNBAはマクロ基地局であり、eNBBはフェムト基地局(Home  eNB：HeNB)とすることが可能である。
【０１１８】
更に、簡明化のため、eNBとセルとの間に1対1の関係が仮定されているが、このことは必須ではない。
【０１１９】
産業上の利用可能性
eNBで何らの個別チャネル情報も利用可能でなく、限られたコードブックエントリに最も適合させる近似によりプリコーダが選択されるLTE-FDDシステムにおいて、干渉キャンセルのためのMIMOプリコーディングは、セル端ユーザが遭遇する大きな干渉を削減することが可能である。しかしながら、リリース10のTD-LTEシステムでは、個のチャネル情報は相反性により取得されることが可能であり、コードブックによる制限無しに、最良のプリコーダを利用することが可能である。これは、LTE-FDDの場合よりも大幅に優れた干渉キャンセル効果をもたらす。最適なプリコーダ選択及びセル内ユーザ選択により、干渉キャンセル利得を増加させることが可能になり、セル内ユーザのスループットの低下の可能性は、正味のスループット利得に届くように更に効果的に補償されることが可能である。
【０１２０】
LTEのTD-LTEの変形は、極東及び発展しつつある市場において大きな関心を引いており、TD-LTEシステムはこれらの国々では従来のLTE-FDDより前に配備される傾向がある。従って本発明の提案はこれらのネットワークに対する改善された干渉キャンセル選択肢を提供する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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