JP2013526103A - マルチセルｍｉｍｏ送信のためのセル選択 - Google Patents

マルチセルｍｉｍｏ送信のためのセル選択 Download PDF

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Abstract

フィードバックオーバヘッドを低減するよう、マルチセルＭＩＭＯ（multiple-input/multiple-output）送信における協調使用のために、セルラ無線ネットワークのセルのセットの中から１又は複数のセルを選択するのに用いる方法であって、前記セットの各セルは、測定可能な率で時間と共に変化する少なくとも１つのＭＩＭＯチャネル特性を有し、当該方法は、セル選択処理を有し、前記セル選択処理は、前記セットのセルのうち、最も遅いＭＩＭＯチャネル特性の時間変化率の前記セットのセル又はセルのサブセットを特定するステップ、前記特定するステップで特定された前記セル又はセルのサブセットのみから、マルチセルＭＩＭＯ送信に用いられる１又は複数のセルを選択するステップ、を有する、方法。

Description

本発明は、セルラ無線ネットワーク、特に排他的ではないが３ＧＰＰ ＬＴＥ−ＡネットワークにおけるマルチセルＭＩＭＯ（multiple-input/multiple-output）送信のセル選択に関する。
基地局が該基地局の範囲内にある複数の加入者局又はユーザと通信する無線通信システムは、広く知られている。１つの基地局によりカバーされる領域はセルと呼ばれ、通常、多くの基地局は適切な場所に設けられ、広範な地理的領域を事実上、隣接セルとシームレスにカバーする。従来のこのようなセルラ無線ネットワークでは、各ユーザの機器（「ユーザ機器」又は「ＵＥ」）は、同時に１つの基地局によってのみサービスを供される。しかしながら、これは、セル端での高いセル間干渉のために、セル端のデータレート及びカバレッジを低くする。セル端干渉を低減するために、複数の基地局によりセルＵＥにサービスを供することは有利である。これは、「multi-cell multiple-input/multiple-output」又は「マルチセルＭＩＭＯ」と称される。マルチセルＭＩＭＯを用いることにより、近隣セルからの有害な干渉は、有用な信号に変えられうる。それにより、セル端スループット、システムスループット及びカバレッジを向上しうる。
しかしながら、ＭＩＭＯ（multiple-input multiple-output）送信を複数の基地局間で調整するには、協調する基地局間で共有されるチャネルの知識及びデータの情報が必要であり、結果として、帰路容量に追加の要件を課してしまう。さらに、ＦＤＤシステムでは、チャネルの知識は、主にＵＥフィードバックにより得られる。複数のセルが協調送信に参加するので、ネットワーク側で必要なチャネルの知識の量は、協調するセルの数と共に線形に増加し、これはアップリンクチャネルにとって重い負担となる。したがって、実際には、帰路の負荷を緩和し、協調マルチセル送信の効率を向上させるために、通常、所与の時間周波数リソースでＵＥに協調的に供するために使用できる可能性のある一部のセルのみを用いる方が良い。このような場合、どのセルが他のセルに対して優先され、所与のＵＥに供するために協調的に用いられるべきかを決定する必要がある。
例として、添付の図１は、ＬＴＥ−Ａ（R１-０９２２９０, "TP for feedback in support of DL CoMP for LTE-A TR", Qualcomm Europe, ３GPP TSG-RAN WG１ #５７, ０４-０８ May, ２００９, San Francisco, USAを参照）により与えられる用語及び定義に基づく、セルのグルーピング方法の適用シナリオを示す。留意すべき点は、ＬＴＥ−Ａシステムが単に例として供されること、本発明が任意の他のマルチセルＭＩＭＯシステムに適用できることである。
３ＧＰＰ標準化団体は、協調多地点送信／受信（coordinated multi-point transmission/reception：CoMP）を、高データレートのカバレッジ、セル端スループットを向上させるための及び／又はシステムスループットを増大させるためのＬＴＥ−Ａ研究項目に含まれる主要技術として認定している。基本的に、ＣｏＭＰは、協調マルチセルＭＩＭＯ送信／受信スキームであり、３ＧＰＰ ＴＲ ３６．８１４「Further Advancements for E-UTRA Physical Layer Aspects (Release ９)」V１.０.０, ２００９-０２-２６によると、そのダウンリンクスキームは主に次の２つのカテゴリで特徴付けられる。
−「協調スケジューリング及び／又はビーム形成（Coordinated scheduling and/or beamforming：CS/CB」
−「共同処理／送信（Joint Processing/Transmission：JP/JT）」
ＣＳ／ＣＢのカテゴリでは、「単一のＵＥへのデータは、１つの送信地点から即時に送信されるが、ユーザのスケジューリング／ビーム形成の決定はＣｏＭＰ協調セットに対応するセル間の協調により行われる」。一方で、ＪＰのカテゴリでは、「単一のＵＥへのデータは、複数の送信地点から同時に（コヒーレントに又は非コヒーレントに）送信され、受信信号品質を向上させ及び／又は多のＵＥに対する干渉を除去する」。
図１の例では、セルＡ、Ｂ及びＣは活発にＵＥ（「ＣｏＭＰ送信地点」と称される）へ送信し、一方でセルＤはセルＡ、Ｂ及びＣにより用いられている送信インターバル中は送信していない。セルＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの集合は、「ＣｏＭＰ協調セット」と称される。これらは、測定セット内のセルにより提供される測定値に基づき、幾つかの選択律を用いることにより選択できる。例えば、近年の幾つかのセル選択方法は、ＣｏＭＰ協調セットを測定セット内のセルのＲＳＲＰ測定に基づき構成するよう提案されている（R１-０９２８３３「Discussions on CoMP Cooperating Set」、CHTTL、３GPP TSG-RAN WG１ #５７bis、 ２９ June-０３ July、２００９、Los Angeles、USA及び２００９年９月１０日に提出されたPCT/EP２００９/００６５７２を参照のこと）。ＣｏＭＰを用いて特定の目標送信利得（例えば目標信号対干渉及び雑音比（ＳＩＮＲ）、目標送信データレート）を得るために、ＣｏＭＰ協調セットの一部のセルは、一緒にグループ化され、特定の協調送信を実行する。例えば、セルＢが最も高い平均受信信号電力を提供できるので、セルＢが所与のＵＥのサービングセルであるとする場合、さらに、セルＡ又はセルＣのどちらかがセルＢと共にグループ化され、目標送信データレートを満たすことができる場合、このような場合には、どのセルが優先してセルＢと共にグループ化されるかを決定する基準を有することが有利である。なぜなら、協調送信を実行できる可能性があるセルを適切にグループ化することは、協調送信中に必要なフィードバックのオーバヘッドを削減するのを助けることができるからである。このようなフィ―ドバックのオーバヘッドは、ＣｏＭＰがアップリンクチャネルで直面する重大な問題である。
留意すべき点は、ＣｏＭＰが、ＵＥの速度が１２０ｋｍ／ｈより速い高移動性シナリオに適していなくてもよいことである。なぜなら、高性能ＣｏＭＰソリューションは、古くなったチャネル情報に非常に敏感だからであり（R１-０８４３２２,「Scalable CoMP solutions for LTE advanced」, Nokia Siemens Networks, Nokia, ３GPP TSG-RAN WG１ #５５, １０-１４ November, Prague, Czech Republicを参照）、フィードバックに課される要件を満たすことが非常に難しいからである（R１-０９２３０９,「High-level principles for CSI feedback for DL MIMO and CoMP in LTE-A」, Alcatel-Lucent, Philips, Qualcomm, ３GPP TSG-RAN WG１ #５７bis, ２９ June-３ July ２００９, Los Angeles, USAを参照）。したがって、以下では、ＣｏＭＰは低移動性及び中移動性のシナリオを対象とする。
A.Papadogiannis, D.Gesbert及びE.Hardouinによる文献"A dynamic clustering approach in wireless networks with multi-cell cooperative processing」,Proceedings of the IEEE international conference on communications, ２００８ (ICC ２００８)では、マルチセル協調処理（multi-cell cooperative processing：MCP）のための協調するＢＳのクラスタを形成するために、動的セルクラスタリング手法が提案されている。この文献のクラスタリング手法は、容量の合計の最大化基準に基づき、各クラスタ内の全てのＵＥの共同容量を最大化するためにクラスタが動的に形成される。
X.Gao, A.Li, H.Kayamaによる文献「Low complexity downlink coordination scheme for multi-user CoMP in LTE-Advanced system」, Proceedings of the IEEE international symposium on personal, indoor and mobile radio communications, ２００９(PIMRC ２００９)では、協調セットを最良の送信地点及び協調されるＵＥのグループに分割できる方法がダウンリンクＣｏＭＰ ＭＵ−ＭＩＭＯのために提案されている。この方法は、ＣｏＭＰ ＭＵ−ＭＩＭＯプリコーディングのために及び送信地点とＵＥのグループ化のために短期間のチャネル情報よりも大規模なチャネル情報を用いるので、ＣｏＭＰの動作中にフィードバックオーバヘッドを低減できる。
M.Kamoun及びL.Mazetによる文献「Base-station selection in cooperative single frequency cellular network」, Proceedings of the IEEE workshop on signal processing advances in wireless communications, ２００７(SPAWC ２００７)には、アップリンクの協調型の単一周波数セルラネットワークの環境下で用いられるＢＳ選択アルゴリズムが開示されている。固定されたネットワーク負荷を軽減するために、所与のＵＥに対してデータを最適にデコードできる少数のＢＳが、所与のＵＥのアップリンク容量を最大化する基準に基づき選択される。
S.Venkatesanによる文献「Coordinating base stations for greater uplink spectral efficiency in a cellular network」, proceedings of the IEEE international symposium on personal, indoor and mobile radio communications, ２００７(PIMRC ２００７)で提案されている方法では、ＢＳの静的クラスタリングが用いられ、ＲＥからデータを受信するときにＢＳを協調することにより、アップリンクのスペクトル効率を有意に向上させている。協調クラスタは、静的であり、各ＵＥは最も高いＳＩＮＲの原則を用いて特定のクラスタに割り当てられる。
ＣＮ１０１３８９１１５Ａは、全ての基地局を、少数の基地局を含む基地局クラスタに分けることができ、同一クラスタ内の基地局間で共同通信を実行する方法を提示している。各ＵＥによる基地局の選択及びＵＥの各基地局クラスタへの割り当ては、共に、パイロット信号の強度に従い、共同基地局と顧客との間の正確な通信を保証する。
ＷＯ２００９０６１６６０Ａは、ＵＥとの協調通信又は非協調通信のどちらかを実行するために中継局を選択する方法を議論している。中継局の選択は、閾値に基づき、基地局から中継局へ及び中継局からＵＥへのリンクの両方に適用される機能停止又はスループットの制約を用いる。
さらに、ＵＳ２００８２４７４７８Ａは、基準中継局及び協調中継局を複数の中継局の中から選択する方法を開示している。中継局の選択は、ＵＥの位置情報及び平均ＣＱＩ情報に基づく。情報は、中継局から基地局へ検索要求メッセージを用いて送信される。
したがって、協調マルチセル送信の動作中に必要なフィードバックのオーバヘッドを低減する基準に基づき、協調に参加するアクティブセルを決定するのを助ける方法及び装置を提供することが望ましい。
本発明の第１の態様の実施形態によると、フィードバックオーバヘッドを低減するよう、マルチセルＭＩＭＯ（multiple-input/multiple-output）送信における協調使用のために、セルラ無線ネットワークのセルのセットの中から１又は複数のセルを選択するのに用いる方法であって、前記セットの各セルは、測定可能な率で時間と共に変化する少なくとも１つのＭＩＭＯチャネル特性を有し、当該方法は、セル選択処理を有し、前記セル選択処理は、前記セットのセルのうち、最も遅いＭＩＭＯチャネル特性の時間変化率の前記セットのセル又はセルのサブセットを特定するステップ、前記特定するステップで特定された前記セル又はセルのサブセットのみから、マルチセルＭＩＭＯ送信に用いられる１又は複数のセルを選択するステップ、を有する、方法が提供される。
望ましくは、当該方法は、前記特定するステップの前に、事前選択処理を実行するステップを更に有し、前記事前選択処理では、特定の受信器におけるセルからの受信信号が目標協調利得の達成と整合する場合、ネットワークの該セルが、前記セルのセットに含めるために事前選択される。
上記の方法は、直前のセル選択処理の前記選択するステップでマルチセルＭＩＭＯ送信に用いられる１又は複数のセルの選択からの間隔の経過後に、更新処理を実行するステップ、を更に有してもよく、前記更新処理は、先行するセル選択処理で選択されたセル又は複数のセルのうちのいずれかのセルのＭＩＭＯチャネル特性の時間変化率が、該セルの又は該複数のセルの先行するセル選択処理で用いられた時間変化率から事前選択された量だけ変化したか否かを決定するステップ、そのような変化が生じたと決定された場合、前記事前選択処理を繰り返すステップ、前記事前選択処理でセルのセットが事前選択された場合、請求項２のセル選択処理又は別のセル選択処理を繰り返すステップ、を有する。
代替として、当該方法は、セルのサブセットが前記特定するステップで特定されたとき、前記選択するステップにおいて、マルチセルＭＩＭＯ送信で用いるために、特定の受信器において１又は複数のセルから受信した信号が目標協調利得の達成と整合する前記サブセットの該１又は複数のセルを選択するステップ、を更に有してもよい。
上記の方法は、直前のセル選択処理の前記選択するステップでマルチセルＭＩＭＯ送信に用いられる１又は複数のセルの選択からの間隔の経過後に、更新処理を実行するステップ、を更に有してもよく、前記更新処理は、先行するセル選択処理で選択されたセル又は複数のセルのうちのいずれかのセルのＭＩＭＯチャネル特性の時間変化率が、該セルの又は該複数のセルの先行するセル選択処理で用いられた時間変化率から事前選択された量だけ変化したか否かを決定するステップ、そのような変化が生じたと決定された場合、前記事前選択処理又は別のセル選択処理を繰り返すステップ、を有する。
本発明の第２の態様の実施形態によると、フィードバックオーバヘッドを低減するよう、マルチセルＭＩＭＯ（multiple-input/multiple-output）送信における協調使用のために、セルラ無線ネットワークのセルのセットの中から１又は複数のセルを選択するのに用いる方法であって、前記セットの各セルは、測定可能な率で時間と共に変化する少なくとも１つのＭＩＭＯチャネル特性を有し、当該方法は、セル選択処理を有し、前記セル選択処理は、前記セットのセルの各セルについて、少なくとも第１及び第２のパラメータに依存するメトリックを決定するステップであって、前記メトリックは、前記第１のパラメータの値が低く且つ前記第２のパラメータの値が高いときに高く、前記第１のパラメータは対象のセルの少なくとも１つのＭＩＭＯチャネル特性の時間と共に変化する率であり、前記第２のパラメータは特定の受信器において前記セルから受信された信号の特性に関連する、ステップ、前記セットのセルについて決定された全ての前記メトリックのうち最も高いメトリックの前記セットのセル又はセルのサブセットを特定するステップ、前記特定するステップで特定された前記セル又はセルのサブセットのみからマルチセルＭＩＭＯ送信に用いられる１又は複数のセルを選択するステップ、を有する、方法が提供される。
上記の方法は、直前のセル選択処理の前記選択するステップでマルチセルＭＩＭＯ送信に用いられる１又は複数のセルの選択からの間隔の経過後に、更新処理を実行するステップ、を更に有してもよく、前記更新処理は、先行するセル選択処理で選択されたセル又は複数のセルのうちのいずれかのセルのＭＩＭＯチャネル特性の時間変化率が、該セルの又は該複数のセルの先行するセル選択処理で用いられた時間変化率から事前選択された量だけ変化したか否かを決定するステップ、そのような変化が生じたと決定された場合、前記事前選択処理又は別のセル選択処理を繰り返すステップ、を有する。
本発明の第３の態様の実施形態によると、セルラ無線ネットワークの通信システムで用いられる装置であって、前記装置は、フィードバックオーバヘッドを低減するよう、マルチセルＭＩＭＯ（multiple-input/multiple-output）送信における協調使用のために、セルラ無線ネットワークのセルのセットの中から１又は複数のセルを選択するのに用いられるセル選択処理を実行し、前記セットの各セルは、測定可能な率で時間と共に変化する少なくとも１つのＭＩＭＯチャネル特性を有し、前記セル選択処理は、前記装置のセル選択手段により実行され、前記セル選択手段は、前記セットのセルのうち、最も遅いＭＩＭＯチャネル特性の時間変化率の前記セットのセル又はセルのサブセットを特定する特定手段、前記特定手段により特定された前記セル又はセルのサブセットのみから、マルチセルＭＩＭＯ送信に用いられる１又は複数のセルを選択する選択手段、を有する、装置が提供される。
望ましくは、当該装置は、特定の受信器におけるセルから受信した信号が目標協調利得の達成と整合する場合、前記セルのセットに含めるためにセットワークのセルを事前に選択する事前選択手段を更に有する。
上記の装置は、変化決定手段を更に有してもよく、前記変化決定手段は、マルチセルＭＩＭＯ送信に用いられる１又は複数のセルの直前の選択からの間隔の経過後に、直前のセル選択処理で選択されたセル又は複数のセルのうちの任意のセルのＭＩＭＯチャネル特性の時間変化率が、先行するセル選択処理で用いられた該セルの又は該複数のセルの時間変化率から事前選択された量だけ変化したか否かを決定し、そのような変化が生じたと決定され、セルのセットが前記事前選択手段により事前選択できる場合、前記セル選択処理又は異なるセル選択処理を繰り返させる。
代替として、前記選択手段は、セルのサブセットが前記特定手段により特定されたとき、マルチセルＭＩＭＯ送信で用いるために、特定の受信器において１又は複数のセルから受信した信号が目標協調利得の達成と整合する前記サブセットの該１又は複数のセルを選択してもよい。
上記の装置は、望ましくは、変化決定手段を更に有し、前記変化決定手段は、マルチセルＭＩＭＯ送信に用いられる１又は複数のセルの直前の選択からの間隔の経過後に、直前のセル選択処理で選択されたセル又は複数のセルのうちの任意のセルのＭＩＭＯチャネル特性の時間変化率が、先行するセル選択処理で用いられた該セルの又は該複数のセルの時間変化率から事前選択された量だけ変化したか否かを決定し、そのような変化が生じたと決定された場合、前記セル選択処理又は異なるセル選択処理を繰り返させる。
本発明の第４の態様の実施形態によると、セルラ無線ネットワークのための通信システムで用いられる装置であって、前記システムは、フィードバックオーバヘッドを低減するよう、マルチセルＭＩＭＯ（multiple-input/multiple-output）送信における協調使用のために、前記セルラ無線ネットワークのセルのセットの中から１又は複数のセルを選択するのに用いられるセル選択処理を実行し、前記セットの各セルは、測定可能な率で時間と共に変化する少なくとも１つのＭＩＭＯチャネル特性を有し、前記セル選択処理は、前記装置のセル選択手段により実行され、前記装置は、前記セットのセルの各セルについて、少なくとも第１及び第２のパラメータに依存するメトリックを決定するメトリック決定手段であって、前記メトリックは、前記第１のパラメータの値が低く且つ前記第２のパラメータの値が高いときに高く、前記第１のパラメータは対象のセルの少なくとも１つのＭＩＭＯチャネル特性の時間と共に変化する率であり、前記第２のパラメータは特定の受信器において前記セルから受信された信号の特性に関連する、メトリック決定手段、前記セットのセルについて決定された全ての前記メトリックのうち最も高いメトリックの前記セットのセル又はセルのサブセットを特定する特定手段、前記特定手段により特定された前記セル又はセルのサブセットのみからマルチセルＭＩＭＯ送信に用いられる１又は複数のセルを選択する選択手段、を有する装置が提供される。
当該装置は、望ましくは、変化決定手段を更に有し、前記変化決定手段は、マルチセルＭＩＭＯ送信に用いられる１又は複数のセルの直前の選択からの間隔の経過後に、直前のセル選択処理で選択されたセル又は複数のセルのうちの任意のセルのＭＩＭＯチャネル特性の時間変化率が、先行するセル選択処理で用いられた該セルの又は該複数のセルの時間変化率から事前選択された量だけ変化したか否かを決定し、そのような変化が生じたと決定された場合、前記セル選択処理又は異なるセル選択処理を繰り返させる。
上述の方法及び装置では、前記第２のパラメータの関連する特性は、望ましくは、目標協調利得を達成するときの因子、例えばＳＩＮＲ、送信データレート等である。
本発明の第５の態様の実施形態によると、セルラ無線ネットワークのための通信システムであって、本発明の第３又は第４の態様による装置を有する通信システムが提供される。
前記システムは、前記セット内の少なくとも１又は複数のセルのＭＩＭＯチャネル特性の時間変化率を示すデータを供給するユーザ機器、を更に有してもよい。
前記ユーザ機器は、前記装置からのトリガに応答して前記データを前記装置に供給してもよい。
望ましくは、ユーザ機器は、前記データを前記装置に周期的インターバルで供給してもよい。前記ユーザ機器が、前記装置からのトリガに応答して前記データを前記装置に供給するとき、前記装置は、前記トリガを供給するとき、前記ユーザ機器に、前記データが供給されるべき前記インターバルの周期を通知してもよい。
前記ユーザ機器は、更に又は代替として、前記セット内のセル又は少なくとも１つのセルのＭＩＭＯチャネル特性の時間変化率が所定の閾値に達したとき、前記データを前記装置に供給してもよい。
本発明の第６の態様の実施形態によると、セルラ無線ネットワークの通信システムの装置で実行されると、本発明の第１又は第２の態様による方法を実行するコンピュータプログラムが提供される。
前述の本発明の態様では、セルラ無線ネットワークは３ＧＰＰネットワークであってもよい。
協調マルチセルＭＩＭＯ送信を実行するために、本発明の実施形態は、協調マルチセルＭＩＭＯ送信の動作中に必要なフィードバックオーバヘッドを低減する基準に基づき、サービングセルと共に協調に参加するアクティブセルを決定するのを助ける方法を提供する。特定の協調利得を提供できる複数のセルが存在すると仮定すると、遅い時間変化のチャネルを有する１又は複数のセルを用いることにより、協調マルチセルＭＩＭＯ送信の動作中のチャネル情報のフィードバックレートが低減されるので、本発明を用いる方法は、複数の選択肢の中から遅い時間変化のＭＩＭＯチャネルを有する１又は複数のセルを特定することにより、選択を支援する。
本発明を用いる方法は、種々のマルチセルＭＩＭＯ送信モードに適用でき、協調マルチセルＭＩＭＯ送信の動作中のフィードバックオーバヘッドを（標準的に約５０％だけ）低減する。
例として、添付の図面を参照する。
（上述の）３ＧＰＰ ＬＴＥ−ＡのマルチセルＭＩＭＯセルのセットを示す。 本発明の第１の態様を具現化する方法を示すフローチャートである。 本発明を具現化する方法のシミュレーションにおいて４個の異なるセルの相関行列距離（correlation matrix distances：CMD）を示すグラフである。 ４個の異なるセルのフィードバックインスタンスのシミュレーション結果を示すグラフである。 本発明を具現化する方法のシミュレーションにおいて異なる２個のセルのグループ化のフィードバックインスタンスを比較するのに用いられるグラフである。 本発明を具現化する方法のシミュレーションにおいて異なる２個のセルのグループ化のフィードバックインスタンスを比較するのに用いられるグラフである。 本発明を具現化する方法のシミュレーションにおいて異なる３個のセルのグループ化のフィードバックインスタンスを比較するのに用いられるグラフである。 本発明を具現化する方法のシミュレーションにおいて異なる３個のセルのグループ化のフィードバックインスタンスを比較するのに用いられるグラフである。 本発明を具現化する装置を示す図である。 本発明を具現化する装置を示す図である。 本発明を具現化する装置を示す図である。
上述のように、ＣｏＭＰの動作中、基地局においてプリコーダの設計、リンクアダプテーション及びスケジューリングを行うために、ＵＥは、チャネル状態／統計情報又は協調送信を実行するセルの狭帯域ＳＩＮＲのような詳細なチャネル測定値を報告しなければならない（R１-０９１９３６,「Spatialcorrelation feedback to support LTE-A MU-MIMO and CoMP: system operation and performance results」, Motorola, ３GPP TSG-RAN WG１ #５７, ４-８ May, ２００９, San Francisco, USA, R１-０９２６３４,「CoMP operation based on spatial covariance feedback and performance results of coordinated SU/MU beamforming」, Motorola, ３GPP TSG-RAN WG１ #５７bis, ２９ June-３ July, ２００９, Los Angeles, USA及びR１-０９１２８２,「Adaptive codebook designs for MU-MIMO」, Huawei, ３GPP TSG-RAN WG１ #５６bis, ２３-２７ March, ２００９, Seoul, Republic of Koreaを参照）。ＦＤＤシステムでは、フィードバックする必要のあるチャネル情報の量は、協調するセルの数と共に線形に増加し、これはアップリンクチャネルにとって重い負担となる。
ＣｏＭＰの動作中に必要なフィードバックのオーバヘッドを低減するために、本発明の実施形態は、特定のＣｏＭＰ利得を提供可能な複数のセルが存在する場合に、サービングセルと共にグループ化されるべき時間変化の遅いＭＩＭＯチャネルを有する１又は複数のセルを選択し、ＵＥに対する協調送信を実行することにより、サービングセルとの協調に積極的に参加するセルを決定するのを助けることができる方法を提供する。
特定のＣｏＭＰ利得を提供可能な複数のセルが存在するという仮定により、提案される方法は、協調マルチセルＭＩＭＯの動作中にフィードバックレートを低減するために、セルの複数の選択肢の中から時間変化の遅いＭＩＭＯチャネルを有するセルを選択するのを助けることができる。したがって、提案される方法は、最初の事前選択、又は特定の目標協調利得を満たす複数のセルが存在するか否かを調べる評価手順の後に適用されることが望ましい。代替として、評価手順は、時間変化の遅いチャネルを有するセルが特定された後に実行できる。また、提案されるセルのグループ化方法及び評価手順は、グループ化の決定を行うために一緒に適用できる。評価手順の実用的な原則は、どんな種類の協調利得（例えば、目標ＳＩＮＲ、目標送信データレート、等）が対象となるかに依存して変化する。これは、多くの異なる可能性が存在することが理解されるので、本願では更に詳細に議論されない。しかしながら、提案されるセルのグループ化方法の実施形態がどのように適用できるかをより明確に説明するために、次の章では、ＰＣＴ／ＥＰ２００９／００６５７２で提案されている電力の原則が、単に例として、特定の信号対干渉比（signal to interference ratio：ＳＩＲ）利得を提供できる複数のセルが存在するか否かを調べる評価手順で採用される。例示的な評価手順の利用に基づき、協調マルチセルＭＩＭＯの動作中に必要なフィードバックのオーバヘッドを低減するのを助けることができるセルのグループ化方法が、詳細に記載される。
本発明を用いる方法は、セル選択処理を有する。セル選択処理は、セット内のセルのうち、ＭＩＭＯチャネル特性の時間変化レートが最も遅いセット内のセル又はセルのサブセットを特定するステップ、特定するステップで特定されたセル又はセルのサブセットのみから、マルチセルＭＩＭＯ送信で用いる１又は複数のセルを選択するステップ、を有する。
図１に示したシナリオを例に取り、測定セット内のセルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及び他のセルからの所与のＵＥによる長期平均受信信号電力の割合がそれぞれ２５％、３５％、２５％、０％及び５％であるとすると、ＰＣＴ／ＥＰ２００９/００６５７２で提案された電力の原則を用いて、セルＡ、Ｂ、Ｃ及びＤのセットは共に支配的な受信電力を供給するのでＣｏＭＰ協調セットとして構成され、セルＢは最も高い平均受信信号電力を提供できるのでサービングセルである。この例では、目標ＳＩＲは１．５とされ、評価手順を実行しているとき、セルＢを他のセルＡ又はセルＣと共にグループ化して所与のＵＥへの協調送信を実行することにより、結果としてＳＩＲが共に１．７になるので、目標ＳＩＲを満たすことができることが分かる。言い換えると、評価手順の結果は、２つの候補セル、つまりセルＡ及びセルＣが存在し、これらは、目標ＳＩＲを満たすために、セルＢと一緒にグループ化して所与のＵＥへの協調送信を実行できることを示している。本実施形態では、提案されるセルのグループ化方法は、時間変化の遅いＭＩＭＯチャネルを提供するセルに、セルＢと一緒にグループ化される高い優先度を与えるよう選択される。提案されるグループ化方法の背後にある論理的根拠は、ＣｏＭＰの動作中のチャネル情報のフィードバックレートが時間変化の遅いチャネルを有するセルを用いることにより低減できるということである。セルＢと一緒にグループ化できるセルの優先度を判断するときにＢＳを支援するために、協調する可能性のあるセルの時間変化指標（time variation indicators：ＴＶＩ）（つまり、種々のＭＩＭＯチャネル特性の観点からＭＩＭＯチャネルの時間変化率を示すことのできる情報であり、例えばＭＩＭＯチャネルの空間的構造、ＭＩＭＯチャネルのチャネル品質指標（channel quality indicator：ＣＱＩ）等）が測定され、ＵＥによりＢＳに報告される。セルＡのＴＶＩが、該セルが時間変化の遅いセルであることを示し、セルＣのＴＶＩが時間変化の速いセルであることを示す場合、セルＡが、セルＢと一緒にグループ化されるよう選択される。セルＡ及びセルＣのＴＶＩが同一の場合、セルＡ又はセルＣのどちらかが、協調送信のためにセルＢと一緒にグループ化されるよう選択される。
望ましくは、本発明を実施するセル選択スキームは、特定するステップの前に、事前選択処理を実行するステップを更に有する。この事前選択処理では、特定の受信器におけるセルからの受信信号が上記の目標協調利得の達成に整合する場合、ネットワークのセルが、上記のセルのセットに含めるために事前選択される。事前選択処理は、各セルの選択処理の特定するステップの前に実行されてもよく、又は１回だけ、最初のセル選択処理の前に実行され、後続のセル選択処理毎に繰り返されなくてもよい。上述の例では、提案されるセルのグループ化方法は、セルがＣｏＭＰ利得評価手順を用いて事前選択された後に適用されるが、提案されるセルのグループ化方法を実行した後に評価手順が実行される別のセル選択スキームが望ましいかも知れない。代替として、セルのグループ化の決定は、ＣｏＭＰ利得評価手順及び提案されたセルのグループ化方法に用いられる基準の重み付けされた組合せである基準を用いて行うことができる。この場合、本発明を実施するセル選択スキームは、セル選択処理を有する。セル選択処理は、先ず、上記のセット内のセル毎に、少なくとも第１及び第２のパラメータに依存するメトリックを決定するステップを有する。前記メトリックは前記第１のパラメータの値が低く且つ前記第２のパラメータの値が高いときに高く、前記第１のパラメータは、対象のセルの少なくとも１つのＭＩＭＯチャネル特性の時間に伴う変化率であり、前記第２のパラメータは、特定の受信器におけるセルからの受信信号の特性に関連する。次に、前記セットの中で、前記セットのセルについて決定された全てのメトリックのうちで最も高いメトリックを有するセル又はセルのサブセットが特定される。次に、マルチセルＭＩＭＯ送信で用いられる１又は複数のセルが、特定するステップで特定されたセル又はセルのサブセットのみから選択される。前記第２のパラメータの関連する特性は、望ましくは、目標協調利得を達成するときの因子である。
望ましくは、本発明を実施する方法は、直前のセル選択処理の選択するステップでマルチセルＭＩＭＯ送信に用いられる１又は複数のセルの選択からのインターバルの経過後に、前記選択するステップで選択されたセル又は複数のセルのうちのいずれかのＭＩＭＯチャネル特性の時間変化率が、先行するセル選択処理で用いられた該セルの又は該複数のセルの時間変化率から事前選択された量だけ変化したか否かを決定するステップ、そのような変化が生じたと決定された場合、前記セル選択処理を繰り返すステップ、を実行するステップを更に有する。
言い換えると、上述の例では、潜在的な協調セルのＴＶＩがＵＥによりＢＳに周期的に報告される場合、及びセルＡとセルＣの時間変化状態が変化した場合、ＢＳは、セルＡとセルＣが依然として所要のＣｏＭＰ利得を提供できるならば、セルＢについてのグループ化の選択を動的に変更できる。
この場合、ＵＥは、ＢＳに、前記セット内の少なくとも１又は複数のセルのＭＩＭＯチャネル特性の時間変化率を示すデータを供給するよう動作する。これは、ＢＳからのトリガに応答して行われ、ＢＳがＵＥによるＭＩＭＯチャネル特性の時間変化率の報告を制御できるようにしてもよい。このトリガは、ＢＳによる間接的なシグナリング、例えばＵＥがＣｏＭＰ動作を実行するようトリガされたときであってもよく、又は明示的なシグナリングであってもよい。
ＵＥは、周期的インターバル、例えばＢＳがトリガを提供しているとき、ＢＳによりＵＥに通知された周期で、及び／又は非周期的に、例えば上記のセットの中のセル若しくは少なくとも１つのセルのＭＩＭＯチャネル特性の測定した時間変化率が、所定の閾値に達し、そのセルのＭＩＭＯチャネル特性が望ましいよりも速く変化していることを示すとき、上記のデータを装置に供給するよう動作してもよい。
図２は、本発明を実施する動的セルグループ化（dynamic cell grouping：ＤＣＧ）方法の処理を説明するフローチャートを示す。この例のＤＣＧ方法は、ＣｏＭＰ利得評価手順を用いたセルの事前選択の後に実行される。図２では、左側の時系列は、一連のイベントを示す。これらのイベントは、ＵＥによるＴＶＩの測定、ＢＳにおける検査及びセルの初期グループ化／再グループ化、並びにＢＳのデータ送信を含む。図２の右側に、時系列に対応して、（ａ）として識別される部分は、ＵＥの測定並びにＢＳの検査及び初期グループ化期間の間に実行される詳細な処理を示し、（ｂ）として識別される部分は、ＵＥの測定並びにＢＳの検査及び再グループ化期間の間に実行される詳細な処理を示す。本実施形態では、ＢＳの初期グループ化処理の間に及びＢＳの再グループ化処理の間に実行される検査処理には相違点がある。ＢＳの初期グループ化処理の場合、ＢＳの検査処理は、特定のＣｏＭＰ利得を提供できる複数のセルが存在するか否かを評価するだけでよい。一方で、ＢＳの再グループ化処理の場合、ＢＳは、２つの側面、つまり、選択されたセルの時間変化状態が変化したか否かと、そのような変化があった場合に、特定のＣｏＭＰ利得を提供できる複数のセルが存在するか否かと、を評価する必要がある。図２に示される実施形態では、初期のＵＥの測定並びにＢＳの検査及びグループ化の期間を除いて、図２の（ｂ）により与えられる処理は、ＵＥの測定並びにＢＳの検査及び再グループ化の期間中、繰り返し適用される。
纏めると、図２に示された提案されたＤＣＧ方法は、以下の側面を含む。
（１）潜在的な協調セルのＴＶＩは、周期的に測定されＵＥによりＢＳに報告される。
（２）特定のＣｏＭＰ利得を適用できる複数のセルが存在する場合、時間変化の遅いＭＩＭＯチャネルを提供するセルは、サービングセルと一緒にグループ化されるために優先的に選択される。或いは（図２に示されないが）、時間変化の遅いＭＩＭＯチャネルを有するセルは、どのセルが所要のＣｏＭＰ利得を提供できるかを決定する前に特定できる。または、ＣｏＭＰ利得評価基準と提案されたＤＣＧ方法との重み付けされた組合せは、協調のためにアクティブなセルをグループ化するために使用できる。
（３）グループ化は、潜在的な協調セルの周期的なＴＶＩ報告を用いることにより、ＢＳにおいて動的に制御できる。
上述のように、種々の可能なセル選択スキームが存在する。図２に示された方法は、セルの初期グループ化のため及び再グループ化のために同じセル選択スキームを用いる。しかし、最初に生じたセル選択処理と後続のセル選択処理の繰り返しのために、２以上の異なるセル選択スキームを用いることも可能である。
図９Ａは、本発明を実施する方法を実行するために用いることができる装置を示す。この装置は、セル選択手段１Ａを有する。セル選択手段１Ａは、セットのセルの中で最も遅い所定のＭＩＭＯチャネル特性の時間変化率の前記セットのセル又はセルのサブセットを特定する特定手段２Ａを有する。セル選択手段１Ａは、特定手段２Ａにより特定されたセル又はセルのサブセットのみから、マルチセルＭＩＭＯ送信で用いられる１又は複数のセルを選択する選択手段３Ａを更に有する。
図９Ａに示された装置は、特定の受信器においてセルから受信した信号が目標協調利得の達成に整合する場合、前記セルのセットに含めるためにセットワークのセルを事前に選択する事前選択手段４Ａを更に有する。事前選択手段４Ａは、省略されてもよく、又は基地局内に若しくは望ましくはシグナリングオーバヘッドを低減するためにＵＥ内に含まれてもよい。
図９Ｂに示される代替の装置は、本発明を実施する別の方法を実行するために用いることができ、図９Ａの装置との相違点は、事前選択手段が省略され、特定手段２Ｂが、目標協調利得の達成に基づき事前選択されていないセルのセットから、時間変化の最も遅い所定のＭＩＭＯチャネル特性を有するセル又はセルのサブセットを特定する点である。代わりに、セル選択手段１Ｂの選択手段３Ｂは、特定手段２Ｂにより特定されたセルのサブセットから、特定の受信器においてセルから受信した信号が目標協調利得の達成と整合するセルを選択するよう構成される。
図９Ｃに示される別の代替の装置は、本発明を実施する別の方法を実行するために用いることができる。この装置は、セル選択手段１Ｃを有する。セル選択手段１Ｃは、上記のセット内のセル毎に、少なくとも第１及び第２のパラメータに依存するメトリックを決定するメトリック決定手段５Ｃを有する。前記メトリックは前記第１のパラメータの値が低く且つ前記第２のパラメータの値が高いときに高く、前記第１のパラメータは、対象のセルの少なくとも１つのＭＩＭＯチャネル特性の時間に伴う変化率であり、前記第２のパラメータは、特定の受信器におけるセルからの受信信号の特性に関連する。前記第２のパラメータの関連する特性は、望ましくは、目標協調利得を達成するときの因子である。装置は、前記セットの中で、前記セットのセルについて決定された全てのメトリックの中で最も高いメトリックのセル又はセルのサブセットを特定する特定手段２Ｃ、前記特定手段２Ｃにより特定された前記セル又は前記セルのサブセットのみからマルチセルＭＩＭＯ送信に用いる１又は複数のセルを選択する選択手段３Ｃ、を更に有する。
図９Ａ、９Ｂ及び９Ｃの装置は、マルチセルＭＩＭＯ送信に用いられる１又は複数のセルの直前の選択からのインターバルの経過後に、直前のセル選択処理で選択されたセル又は複数のセルのうちの任意のセルのＭＩＭＯチャネル特性の時間変化率が、先行するセル選択処理で用いられた該セルの又は該複数のセルの時間変化率から事前選択された量だけ変化したか否かを決定する決定手段６Ａ／６Ｂ／６Ｃを更に有し、そのような変化が生じたと決定された場合、前記セル選択処理がトリガされる。
ＣｏＭＰの動作中のフィードバックオーバヘッドを低減する点で提案したＤＣＧ方法の性能を評価するために、相関行列距離（correlation matrix distance：ＣＭＤ）メトリックが主な解析ツールとして採用される。これは、ＭＩＭＯチャネルの空間的変化のシステムと独立した指標である。これは、変化を単一のパラメータにより特徴付けることを可能にすると同時に、単一の値と行列の部分空間との両方を比較する。明らかに、ＭＩＭＯチャネルにとって最も重要な側面は、例えば送信ビーム形成、空間的多重化などを検討するとき、システムの空間的構造である。しかしながら、ＭＩＭＯシステムの性能は、チャネルの時間及び周波数動作にも依存する。したがって、２００９年１２月２１日に出願されたＥＰ０９１８０２４３．９では、ＣＭＤメトリックがＣｏＭＰの動作のための適正なフィードバック間隔を制御するスキームを開発するために用いることができることを提案している。
ＣＭＤメトリックは、M.Herdin, N.Czink, H.Ozcelik,及びE.Bonekによる「Correlation matrix distance, a meaningful measure for evaluation of non-stationary MIMO channels」, IEEE VTC spring ２００５, vol.１, ２００５, pp.１３６-１４０において、狭帯域高速フェージングＭＩＭＯチャネルの空間的構造の変化を測定するために初めて提案された。ＥＰ０９１８０２４３．９では、ＣＭＤメトリックは、広帯域高速フェージングＭＩＭＯチャネルのために拡張された。特定の周波数で、２つの瞬間空間相関行列間のＣＭＤは、ＥＰ０９１８０２４３．９では次のように定められている。
Figure 2013526103
 ここで、tr(・)は行列のトレースを表し、||・||Ｆは行列のフロベニウスノルムを表し、R(t１,f)及びR(t２,f)は２つの異なる時間サンプルt１及びt２における特定周波数の空間相関行列である。受信器側の空間相関を例に取ると、R(t１,f)及びR(t２,f)の計算は次の通りである。
Figure 2013526103
 ここで、H(t,f)は、nR個の受信アンテナとnT個の送信アンテナとを備えたシステムのnR×nTの時間依存転送行列であり、時間依存インパルス応答行列Ｈ（t,τ）にフーリエ変換を適用することにより得られる。式（１）では、R(t１,f)とR(t２,f)が同一の場合、ＣＭＤはゼロであり、両者が急進的に変化する場合、１になる傾向がある。dcorrは２つの瞬間空間相関行列の間の変化を特徴付け、これらの瞬間空間相関行列は２つの瞬間チャネル行列に基づきそれぞれ計算されるので、dcorrは瞬間チャネル行列の変化を示す。
以下では、３ＧＰＰ空間チャネルモデル（ＳＣＭ）（３GPP TR ２５.９９６:「Spatial channel model for multiple input multiple output(MIMO) simulations」, V８.０.０, ２００８-１２を参照）と一緒に導入された上述のＣＭＤメトリックは、提案されたＤＣＧ方法の性能を、ＣｏＭＰの動作中に必要なフィードバックオーバヘッドの低減の観点から評価するために用いられる。評価のための全体のシミュレーション処理は、主に４つの機能部分、つまりチャネル行列を生成する部分、ＴＶＩ報告を生成する部分、セルのグループ化の部分、及びフィードバックオーバヘッドの低減を検査する部分を有する。
詳細には、各部分は以下に紹介される。
（１）チャネル行列の生成
３ＧＰＰ空間チャネルモデル（ＳＣＭ）が、時間依存マルチセルＭＩＭＯチャネルをシミュレートするために用いられる。具体的には、３GPP TR ２５.９９６で指定された都市型マクロシナリオがシミュレーションに用いられる。各セルは六角形であり、セル当たり３セクタを有すると仮定して、ＵＥと各送信セクタとの間の異なる時間サンプルにおけるインパルス応答行列が生成される。線形等間隔アレイ（Uniform linear array：ＵＬＡ）は、ＵＥにおいて、並びにＵＥ側に２個のアンテナ及び送信側に８個のアンテナを備えた各送信セクタにおいて用いられる。各シミュレーションの実行の開始時に、ＵＥの位置、ＵＥのアンテナの方向、ＵＥの移動の速度及び方向、並びに異なる送信セクタにおけるアンテナの方向が定められ、シミュレーション期間中、一定であると仮定する。２つの隣接する時間サンプル間の時間間隔は１ｍｓであり、これはＬＴＥシステムにおいて１サブフレームの期間に対応する。各時間サンプルにおいて、ＵＥと各送信セクタとの間の一連のインパルス応答チャネル行列、つまりH(t,τ)が生成される。次に、これらの行列は、フーリエ変換により一連の転送行列、つまりH(t,f)に変換され、式（１）及び（２）で、各送信セクタ内の個々の特定の周波数ｆについてＭＩＭＯチャネルの時間変化を測定するために用いることができる。異なる送信セクタに関して同一のＵＥのドップラスペクトラムは、通常異なるので、異なる送信セクタと関連するチャネルは、等しくない時間変化を経験すると予測される。図３は、４個の異なる送信セクタについてのＣＭＤのシミュレーション結果を示す。ここで、ＵＥの速度は３ｋｍ／ｈであり、総シミュレーション時間は４０ｍｓである。留意すべき点は、シミュレーション全体を通じて、受信器側の空間相関行列がＣＭＤを生成するために用いられることである。したがって、用語セルは、個々のセクタを記述するために用いられる。
（２）ＴＶＩ報告の生成
図２に示したＵＥの測定時間中、異なるセル内のＭＩＭＯチャネルの時間変化率は、ＵＥにより測定される。特定のセルの時間変化率を拡張されたＣＭＤメトリックに基づき測定するために、１つの可能な方法は、ＣＭＤが所定の閾αと交差する回数を記録することである。ＵＥの測定時間中にＣＭＤがαを横切る回数が多いほど、セルの時間変化率は高いと考えられる。各セルについて、時間ｔ０における空間相関行列R(t０,f)が基準として用いられる場合、後続の時点のＣＭＤは、式（１）を用いることにより計算でき、各時点における空間相関行列はR(t,f)である。ＣＭＤがαと交差すると、基準空間相関行列は、現在の空間相関行列に設定され、つまりR(t０,f)=R(t,f)であり、ＣＭＤはゼロにリセットされる。
３ｋｍ／ｈの移動性シナリオを例に取ると、ＵＥ測定時間は２０ｍｓと特定され、αは０．００１と定められる。αの値は、２つの因子に基づき設定される。１つは、時間変化率を格付けする分解能に関するシステム要件であり、もう１つは移動性シナリオである。概して、αの値が小さいほど、時間変化率を格付けする分解能が高いと言える。しかしながら、ＵＥの速度が３０ｋｍ／ｈのような中程度の移動性シナリオでは、αの値は小さ過ぎる値に設定されるべきではない。これは、隣接する時間サンプル間で、チャネルの時間変化が非常に速く大きいからである。αの値が小さ過ぎる場合、セルが相対的に遅い時間変化又は速い時間変化であるかに関わらず、異なるセルのＣＭＤが、閾を常に容易に通過できるので、ＵＥの測定時間中の異なるセルの時間変化率を区別できなくなってしまう。
図３と同じシミュレーション設定を用いることにより、最初の２０ｍｓ間の各セルの交差インスタンスの数がそれぞれ記録される。そして、これらの数は、セル１、セル２、セル３及びセル４について、それぞれ６、３、６及び１であった。これらの数値によると、これら４個のセルの時間変化率は、それぞれ「高い」、「やや低い」、「高い」及び「低い」と格付けされる。ここで用いられる格付け方法は、最小数及び最大数がそれぞれ下限境界及び上限境界として用いられ、それぞれ「低い」及び「高い」時間変化のセルと称され、それらの間には、数が下限境界に近いか上限境界に近いかに依存して、別の２つのレベル、つまりそれぞれ「やや低い」及び「やや高い」が存在する。時間変化率の４つのレベルでは、ＵＥは、各セルのＴＶＩを表すために２ビットを必要とする。各セルのＴＶＩは、サービングＢＳに報告され、セルのグループ化の基準として用いられる。ＵＥは、測定手順を６０ｍｓ毎に繰り返し、３ｋｍ／ｈの移動性シナリオではチャネルコヒーレンス時間は約８０ｍｓなので、図２に示されたように各測定手順は２０ｍｓ間継続する。
したがって、最初の測定時点から６０ｍｓ後に、ＵＥは、４個のセルの時間変化率を、同じ方法を用いて再び測定する。２番目の測定時間中に、セル１、２、３及び４の交差インスタンスは、それぞれ５、４、６及び１であった。したがって、４個のセルは、それぞれ「やや高い」、「やや高い」、「高い」及び「低い」時間変化のセルとして分類される。ＵＥは、これらのＴＶＩをＢＳに再び報告し、次に、ＢＳはこの情報を用いて再グループ化が必要か否かを判断できる。表１は、２つの隣接する測定時間における４個の異なるセルの時間変化率を格付けした結果を示す。
表１：２つの隣接測定期間の各付け結果
Figure 2013526103
（３）セルのグループ化
ＢＳにおいて、特定のＣｏＭＰ利得を提供できる複数の候補が存在する場合、提案されたＤＣＧ方法は、ＵＥからのＴＶＩ報告に基づき用いられる。シミュレーションでは、セル２は最も高い平均受信信号電力を提供できるサービングセルであり、セル３又はセル４と一緒にグループ化されて目標送信利得を満たすことができると仮定した。したがって、ＵＥからの１番目のＴＶＩ報告（表１を参照）に基づき、ＢＳは、提案されたＤＣＧ方法に従って、後続のＣｏＭＰ送信のためにセル４をセル２と一緒にグループ化する。ＢＳが２番目ＴＶＩ報告をＵＥから受信した後、セル４のＴＶＩは依然として「低い」時間変化を示すので、ＢＳは再グループ化処理を実行する必要はなく、後続のデータ送信のためにセル４とセル２のグループ化を使用し続けてよい。
（４）フィードバックオーバヘッドの低減についての検査
ＢＳにより行われたグループ化の決定に基づき、ＥＰ０９１８０２４３．９で提案されたフィードバック間隔の制御（ＦＩＣ）スキームが、ＣｏＭＰの動作中のフィードバックオーバヘッドを検査するために用いられる。ここで、先ず、ＥＰ０９１８０２４３．９のＦＩＣスキームを簡単に紹介する。以下に、シミュレーション結果が提示され、その結果に基づき、提案したＤＣＧ方法を用いることにより、フィードバックオーバヘッドが低減できたか否かの問題が吟味される。
ＥＰ０９１８０２４３．９で提案されたＦＥＣスキームは、ＣＭＤに基づく適応型ＦＩＣスキームである。これを用いるため、特定する必要のある２つのパラメータがある。つまり、送信モード標識β及びフィードバックＣＭＤ閾γである。送信モード標識は、ＣＭＤメトリックで用いられるべき正しい種類のチャネル行列を選択するために用いられる。フィードバックＣＭＤ閾は、特定の送信モードのフィードバック間隔を適応制御するために、ＣＭＤメトリックに適用される。
具体的には、グローバルプリコーディング送信モードを有するＣｏＭＰ合同処理（joint processing：ＪＰ）では、フィードバック間隔を制御するためにＣＭＤメトリックで用いられるチャネル行列は次式の通りである。
Figure 2013526103
 ここで、ＢはＪＰセルの数であり、H(b)、b=１...BはセルｂとＵＥとの間のnR×nTの行列である。また、Hcatの大きさはnR×BnTである。ＭＢＳＦＮプリコーディング送信モードを有するＣｏＭＰ ＪＰでは、次式がＣＭＤメトリックで用いられる。
Figure 2013526103
 ここで、Hsumは合算されたチャネル行列であり、各セル内にnT個の送信アンテナがあるとするとnR×nTの大きさを有する。ローカルプリコーディング若しくは重み付けされたローカルプリコーディング送信モード及びＣｏＭＰ ＣＢ送信モードを有するＣｏＭＰ ＪＰでは、各協調セルのチャネル行列H(b)がＣＭＤメトリックで用いられる（ＥＰ０９１８０２４３．９、及びR１-０９００２２, 「Considerations on precoding scheme for DL joint processing CoMP」, Sharp, ３GPP TSG-RAN WG１ #５５bis, １２-１６ Jan, ２００９, Ljubljana, Sloveniaを参照）。
ＣＭＤに基づく適応型ＦＩＣ方法に関し、以下のステップが含まれる。
（ａ）時間ｔ０で、各協調セルの初期チャネル情報は、ネットワークにフィードバックされる。時間ｔ０における空間相関行列が基準として用いられる。ここで、空間相関行列は、異なるＣｏＭＰ送信モードと関連付けられた異なる計算手段を有し、後続のＣＭＤは式（１）を用いて計算される。
（ｂ）異なる時間サンプルにおけるＣＭＤは、所定のフィードバック閾γと比較される。グローバルプリコーディングを有するＣｏＭＰ ＪＰ又はＭＢＳＦＮプリコーディング送信モードを有するＣｏＭＰ ＪＰの例では、複合チャネル行列のＣＭＤ、つまりHcat又はＨsumが時間ｔにおいてγより大きい又はγに等しい場合、全ての協調セルのチャネル情報はフィードバックにより更新され、一方で、複合チャネル行列を用いて計算された基準空間相関行列は、時間ｔにおける相関行列に更新される。ローカルプリコーディング又は重み付けされたローカルプリコーディング送信モード及びＣｏＭＰ ＣＢ送信モードを有するＣｏＭＰ ＪＰの例では、任意の協調セルのＣＭＤが時間ｔにおいてγより大きい又はγに等しい場合、これらのセルのチャネル情報はフィードバックにより更新され、一方で、これらのセルの基準空間相関行列は、時間ｔにおけるそれらの相関行列に更新される。
（ｃ）手順（ａ）及び（ｂ）を繰り返す。
以下に、データ送信期間２１ｍｓ乃至１４０ｍｓの間の、ＢＳにより行われたグループ化の決定に基づくフィードバックインスタンスのシミュレーション結果が示される。このデータ送信期間の開始時に、グループ化の決定は、１番目のＵＥ ＴＶＩ報告（表１を参照）に基づく。２１ｍｓから１４０ｍｓの期間の間、ＵＥは潜在的な協調セルのＴＶＩを６０ｍｓ毎に報告するので、ＢＳは必要な場合に協調に参加するためにアクティブなセルを再グループ化できる。この特定のシミュレーションでは、提案されたＤＣＧ方法及びＵＥにより与えられたＴＶＩ報告（表１を参照）を用いることにより、２１ｍｓから１４０ｍｓの間の全データ送信期間を通じて、ＢＳがセル２及びセル４のグループ化を利用でき、したがってＢＳはセルを再グループ化する必要がないことが分かった。図４乃至図６は、提案されたグループ化及び示唆されていないグループ化を用いることによるフィードバックオーバヘッドの性能比較を示す。図４乃至図６は、種々のＣｏＭＰ送信モードに対応する。ＢＳがデータ送信中にセルの再グループ化を必要とする場合、再グループ化後に、ＢＳは、新しいグループ化をＵＥに通知する必要があるので、ＵＥは新しいグループ化に対応するチャネル情報をフィードバックし得る。一方で、ＵＥは、再グループ化のときにＣＭＤをゼロにリセットし、（１又は複数の）基準空間相関行列も再グループ化のときのものにリセットする。
これらのシミュレーションでは、フィードバックＣＭＤ閾γは０．１に設定され、ＵＥの速度は３ｋｍ／ｈである。γの選択は、システム性能及びフィードバックオーバヘッドに課される要件を総合的に検討する必要がある。ここで、例証を目的として、値０．１が選択される。この値は、容量又はブロック誤り率（block error rate：ＢＬＥＲ）の点でシステム性能の劣化をもたらさない。
図４から、ローカル若しくは重み付けされたローカルプリコーディング及びＣｏＭＰ ＣＢを有するＣｏＭＰ ＪＰのようなＣｏＭＰ送信モードでは、セル２及びセル３のインスタンス（つまり、メッセージ）の総数は８であるが、セル２及びセル４では２である。これは、提案されたグループ化方法を用いることにより、「高い」時間変化のセルと一緒にグループ化するのと比べてフィードバックオーバヘッドを７５％低減する。
図５は、送信モードがグローバルプリコーディングを有するＪＰの場合に、セル２及びセル３のグループ化を用いることにより（Hcatがセル２及びセル３のチャネル情報の合成であることを意味する）、フィードバックインスタンスの数は２であり、これは４個のフィードバックメッセージに対応し、セル２及びセル４のグループ化を用いることにより（Hcatがセル２及びセル４のチャネル情報の合成であることを意味する）、フィードバックインスタンスの数は１であり、これは２個のフィードバックメッセージに対応する。したがって、フィードバックオーバヘッドは５０％だけ低減される。
図６は、送信モードがＭＢＳＦＮプリコーディングを有するＣｏＭＰ ＪＰであると仮定した場合、異なるセルのグループ化を用いて得られたフィードバックインスタンスのシミュレーション結果を示す。この送信モードでは、異なるグループ化により異なる組成を有するHsumが、フィードバックインスタンスを決定するためにＣＭＤメトリックで用いられる。同様に、図６に示されたシミュレーション結果は、提案されたセルのグループ化方法がフィードバックオーバヘッドの５０％の低減をもたらすことを示す。
図５及び図６は、協調に参加するアクティブなセルの数が２のときの、フィードバックインスタンスのシミュレーション結果を示す。協調に参加するアクティブなセルの数が２より大きいとき、提案されたセルのグループ化方法によるフィードバックオーバヘッドの低減の性能は、種々のＣｏＭＰ送信シナリオで評価される。例えば、図４に示されるシミュレーション結果では、セル２をサービングセルとして、更にセル１は特定のＣｏＭＰ利得を提供できる唯一のセルなので、セル１を１つのアクティブセルとして選択すると、セル１及びセル２をセル３（「高い」時間変化のセル）ではなく、セル４（「低い」時間変化のセル）と一緒にグループ化することにより、ローカル若しくは重み付けされたローカルプリコーディング及びＣｏＭＰ ＣＢ送信モードを有するＣｏＭＰ ＪＰの場合に、図４によると、フィードバックオーバヘッドが４２％だけ低減できる。グローバルプリコーディングを有するＣｏＭＰの場合に、図７は、フィードバックオーバヘッドの低減が７５％であることを示す。また、ＭＢＳＦＮプリコーディングの場合に、図８は、フィードバックオーバヘッドの低減が８０％であることを示す。これらの図は、２１ｍｓから１４０ｍｓの間を示している。したがって、提案されたセルのグループ化方法は、通常、協調に参加するアクティブなセルの数が２より大きい場合に適用できる。
本発明の実施形態は、ハードウェア、１若しくは複数のプロセッサで動作するソフトウェアモジュールとして又はそれらの組合せで実施されてもよい。つまり、当業者は、マイクロプロセッサ又はデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）が実際には用いられて、上述の機能の一部又は全部を実施してもよいことを理解するだろう。
本発明は、１又は複数の装置若しくは機器の、本願明細書に記載された方法の一部又は全部を実行するプログラム（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）として具現化されてもよい。このような本発明を具現化するプログラムは、コンピュータ可読媒体又はクラウドに、例えば１又は複数の信号の形式で格納されてもよい。このような信号は、インターネットの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く、又はキャリア信号で若しくはどんな他の形式で提供されてもよい。
本発明の実施形態が任意のマルチセルＭＩＭＯシステムに適用できることが理解される。

Claims (25)

  1. フィードバックオーバヘッドを低減するよう、マルチセルＭＩＭＯ（multiple-input/multiple-output）送信における協調使用のために、セルラ無線ネットワークのセルのセットの中から１又は複数のセルを選択するのに用いる方法であって、前記セットの各セルは、測定可能な率で時間と共に変化する少なくとも１つのＭＩＭＯチャネル特性を有し、当該方法は、セル選択処理を有し、前記セル選択処理は、
    前記セットのセルのうち、最も遅いＭＩＭＯチャネル特性の時間変化率の前記セットのセル又はセルのサブセットを特定するステップ、
    前記特定するステップで特定された前記セル又はセルのサブセットのみから、マルチセルＭＩＭＯ送信に用いられる１又は複数のセルを選択するステップ、
    を有する、方法。
  2. 前記特定するステップの前に、事前選択処理を実行するステップを更に有し、前記事前選択処理では、特定の受信器におけるセルからの受信信号が目標協調利得の達成と整合する場合、ネットワークの該セルが、前記セルのセットに含めるために事前選択される、請求項１に記載の方法。
  3. 直前のセル選択処理の前記選択するステップでマルチセルＭＩＭＯ送信に用いられる１又は複数のセルの選択からのインターバルの経過後に、更新処理を実行するステップ、を更に有し、前記更新処理は、
    先行するセル選択処理で選択されたセル又は複数のセルのうちのいずれかのセルのＭＩＭＯチャネル特性の時間変化率が、該セルの又は該複数のセルの先行するセル選択処理で用いられた時間変化率から事前選択された量だけ変化したか否かを決定するステップ、
    そのような変化が生じたと決定された場合、前記事前選択処理を繰り返すステップ、
    前記事前選択処理でセルのセットが事前選択された場合、請求項２のセル選択処理又は別のセル選択処理を繰り返すステップ、を有する、請求項２に記載の方法。
  4. セルのサブセットが前記特定するステップで特定されたとき、前記選択するステップにおいて、マルチセルＭＩＭＯ送信で用いるために、特定の受信器において１又は複数のセルから受信した信号が目標協調利得の達成と整合する前記サブセットの該１又は複数のセルを選択するステップ、を更に有する、請求項１に記載の方法。
  5. フィードバックオーバヘッドを低減するよう、マルチセルＭＩＭＯ（multiple-input/multiple-output）送信における協調使用のために、セルラ無線ネットワークのセルのセットの中から１又は複数のセルを選択するのに用いる方法であって、前記セットの各セルは、測定可能な率で時間と共に変化する少なくとも１つのＭＩＭＯチャネル特性を有し、当該方法は、セル選択処理を有し、前記セル選択処理は、
    前記セットのセルの各セルについて、少なくとも第１及び第２のパラメータに依存するメトリックを決定するステップであって、前記メトリックは、前記第１のパラメータの値が低く且つ前記第２のパラメータの値が高いときに高く、前記第１のパラメータは対象のセルの少なくとも１つのＭＩＭＯチャネル特性の時間と共に変化する率であり、前記第２のパラメータは特定の受信器において前記セルから受信された信号の特性に関連する、ステップ、
    前記セットのセルについて決定された全ての前記メトリックのうち最も高いメトリックの前記セットのセル又はセルのサブセットを特定するステップ、
    前記特定するステップで特定された前記セル又はセルのサブセットのみからマルチセルＭＩＭＯ送信に用いられる１又は複数のセルを選択するステップ、
    を有する、方法。
  6. 前記第２のパラメータの関連する特性は、目標協調利得を達成するときの因子である、請求項５に記載の方法。
  7. 直前のセル選択処理の前記選択するステップでマルチセルＭＩＭＯ送信に用いられる１又は複数のセルの選択からのインターバルの経過後に、更新処理を実行するステップ、を更に有し、前記更新処理は、
    先行するセル選択処理で選択されたセル又は複数のセルのうちのいずれかのセルのＭＩＭＯチャネル特性の時間変化率が、該セルの又は該複数のセルの先行するセル選択処理で用いられた時間変化率から事前選択された量だけ変化したか否かを決定するステップ、
    そのような変化が生じたと決定された場合、請求項１、２、４、５若しくは６のセル選択処理又は別のセル選択処理を繰り返すステップ、を有する、請求項１、２又は４乃至６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記セルラ無線ネットワークは３ＧＰＰネットワークである、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
  9. セルラ無線ネットワークの通信システムで用いられる装置であって、前記装置は、フィードバックオーバヘッドを低減するよう、マルチセルＭＩＭＯ（multiple-input/multiple-output）送信における協調使用のために、セルラ無線ネットワークのセルのセットの中から１又は複数のセルを選択するのに用いられるセル選択処理を実行し、前記セットの各セルは、測定可能な率で時間と共に変化する少なくとも１つのＭＩＭＯチャネル特性を有し、前記セル選択処理は、前記装置のセル選択手段により実行され、前記装置は、
    前記セットのセルのうち、最も遅いＭＩＭＯチャネル特性の時間変化率の前記セットのセル又はセルのサブセットを特定する特定手段、
    前記特定手段により特定された前記セル又はセルのサブセットのみから、マルチセルＭＩＭＯ送信に用いられる１又は複数のセルを選択する選択手段、
    を有する装置。
  10. 特定の受信器においてセルから受信した信号が目標協調利得の達成と整合する場合、前記セルのセットに含めるためにセットワークのセルを事前に選択する事前選択手段、を更に有する請求項９に記載の装置。
  11. 変化決定手段を更に有し、前記変化決定手段は、マルチセルＭＩＭＯ送信に用いられる１又は複数のセルの直前の選択からのインターバルの経過後に、
    直前のセル選択処理で選択されたセル又は複数のセルのうちの任意のセルのＭＩＭＯチャネル特性の時間変化率が、先行するセル選択処理で用いられた該セルの又は該複数のセルの時間変化率から事前選択された量だけ変化したか否かを決定し、
    そのような変化が生じたと決定され、セルのセットが前記事前選択手段により事前選択できる場合、前記セル選択処理を繰り返す、請求項１０に記載の装置。
  12. 前記選択手段は、セルのサブセットが前記特定手段により特定されたとき、マルチセルＭＩＭＯ送信で用いるために、特定の受信器において１又は複数のセルから受信した信号が目標協調利得の達成と整合する前記サブセットの該１又は複数のセルを選択する、請求項９に記載の装置。
  13. セルラ無線ネットワークのための通信システムで用いられる装置であって、前記システムは、フィードバックオーバヘッドを低減するよう、マルチセルＭＩＭＯ（multiple-input/multiple-output）送信における協調使用のために、前記セルラ無線ネットワークのセルのセットの中から１又は複数のセルを選択するのに用いられるセル選択処理を実行し、前記セットの各セルは、測定可能な率で時間と共に変化する少なくとも１つのＭＩＭＯチャネル特性を有し、前記セル選択処理は、前記装置のセル選択手段により実行され、前記装置は、
    前記セットのセルの各セルについて、少なくとも第１及び第２のパラメータに依存するメトリックを決定するメトリック決定手段であって、前記メトリックは、前記第１のパラメータの値が低く且つ前記第２のパラメータの値が高いときに高く、前記第１のパラメータは対象のセルの少なくとも１つのＭＩＭＯチャネル特性の時間と共に変化する率であり、前記第２のパラメータは特定の受信器において前記セルから受信された信号の特性に関連する、メトリック決定手段、
    前記セットのセルについて決定された全ての前記メトリックのうち最も高いメトリックの前記セットのセル又はセルのサブセットを特定する特定手段、
    前記特定手段により特定された前記セル又はセルのサブセットのみからマルチセルＭＩＭＯ送信に用いられる１又は複数のセルを選択する選択手段、
    を有する装置。
  14. 前記第２のパラメータの関連する特性は、目標協調利得を達成するときの因子である、請求項１３に記載の装置。
  15. マルチセルＭＩＭＯ送信に用いられる１又は複数のセルの直前の選択からのインターバルの経過後に、前記直前のセル選択処理で選択されたセル又は複数のセルのうちの任意のセルのＭＩＭＯチャネル特性の時間変化率が、先行するセル選択処理で用いられた該セルの又は該複数のセルの時間変化率から事前選択された量だけ変化したか否かを決定する変化決定手段、を更に有し、そのような変化が生じたと決定された場合、前記セル選択処理が繰り返される、請求項９又は請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の装置。
  16. 前記セルラ無線ネットワークは３ＧＰＰネットワークである、請求項９乃至１５のいずれか一項に記載の装置。
  17. セルラ無線ネットワークのための通信システムであって、請求項９乃至１６のいずれか一項に記載の装置を有するシステム。
  18. 前記装置に、前記セット内の少なくとも１又は複数のセルのＭＩＭＯチャネル特性の時間変化率を示すデータを供給するユーザ機器、を更に有する請求項１７に記載のシステム。
  19. 前記ユーザ機器は、前記装置からのトリガに応答して前記データを前記装置に供給する、請求項１８に記載のシステム。
  20. 前記装置は請求項１１又は１５に記載の装置であり、前記ユーザ機器は、周期的インターバルで前記データを前記装置に供給する、請求項１８に記載のシステム。
  21. 前記ユーザ機器は、前記装置からのトリガに応答して前記データを前記装置に供給し、前記装置は、前記トリガを供給するとき、前記ユーザ機器に、前記データが供給されるべき前記インターバルの周期を通知する、請求項２０に記載のシステム。
  22. 前記ユーザ機器は、前記セット内のセル又は少なくとも１つのセルのＭＩＭＯチャネル特性の時間変化率が所定の閾値に達したとき、前記データを前記装置に供給する、請求項１８、１９又は２１に記載のシステム。
  23. 前記セルラ無線ネットワークは３ＧＰＰネットワークである、請求項１７乃至２２のいずれか一項に記載のシステム。
  24. コンピュータプログラムであって、セルラ無線ネットワークの装置で実行されると、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法を実行する、コンピュータプログラム。
  25. 前記セルラ無線ネットワークは３ＧＰＰネットワークである、請求項２４に記載のコンピュータプログラム。
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