WO2007102546A1

WO2007102546A1 - 無線通信装置及びスケジューリング方法

Info

Publication number: WO2007102546A1
Application number: PCT/JP2007/054443
Authority: WO
Inventors: Xiaoming She; Jifeng Li
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2007-03-07
Publication date: 2007-09-13
Also published as: CN101034923A

Abstract

　本発明は、各ユーザの今までの平均伝送能力に基づき、すべてのユーザをダイナミックにグルーピングするマルチアンテナマルチユーザ無線通信システムにおけるグループスケジューリング方法を提供する。あるスケジューリング時刻では、１グループのユーザのみに対してスケジューリングを行うため、時系列的に各グループに対してスケジューリングする。それとともに、本発明は２つの平均伝送能力算出法及び２つのユーザグルーピング法を提供する。本発明のユーザグルーピング法によれば、同一時刻にスケジューリングするユーザ数を低減し、システムのフィードバックオーバヘッドを低減することができる。また、本発明の２つのユーザグルーピング法によれば、システムのスループット量及びユーザ公平性を有効に向上することができる。

Description

明細書

無線通信装置及びスケジューリング方法

技術分野

[0001] 本発明は、無線通信装置及びスケジューリング方法に関する。

背景技術

[0002] 無線ネットワークとインターネットとの融合につれ、無線通信サービスの種類と品質に対する要求及び情報伝送レートに対する要求が高まりつつある。情報伝送レートをいかに向上するかは無線通信における主要な問題の 1つである。制限されている周波数リソースでこの問題解決するために、 MIMO通信技術が不可欠な存在となる。 MIMO通信とは、送信側で複数のアンテナを用いて信号を送信し、受信側で複数のアンテナを用いて空間の信号を受信する技術である。 MIMO技術によれば、従来のシングルアンテナ伝送と比べて、チャネル容量を著しく向上することができる。よって、 MIMO通信は情報の伝送レートを高めることができる。

[0003] 近年、 MIMO通信に関する研究の発展につれ、研究テーマがポイント対ポイントのシングルユーザ MIMO通信から、ポイント対マルチポイントのマルチユーザ MIMO 通信へとシフトしつつある。さらに、マルチユーザ MIMO通信の中で、マルチユーザダイバーシチ技術はコア技術の 1つであり、マルチユーザダイバーシチ技術を使用すれば、マルチユーザシステムのダウンリンクにおけるチャネル容量を向上させることができる。

[0004] マルチユーザダイバーシチ技術は、送信側に採用されるマルチユーザのスケジュ一リング技術の 1つであり、基地局と複数のユーザ端末との間のデータ伝送は、複数のリソース単位に行われることがある。通信システムによって、それぞれのリソース単位が異なっており、例えばリソース単位は、時間領域における時刻や、周波数領域にけるサブキャリアや、空間領域における送信アンテナ等である。また、実際のマルチユーザ通信システムでは、各ユーザ端末の所在地及び環境が異なるため、無線信号のフェージングにより、同一のリソース単位におけるチャネル特性がユーザ端末毎に異なる。マルチユーザダイバーシチ技術はこのチャネル特性に基づくものであり、送信側でマルチユーザスケジューリングを行うことにより、即ち、各リソース単位におけるユーザ毎のチャネル特性を比較して、それぞれのリソース単位をチャネル特性がもっともよいユーザ端末に割り当てることにより、ダウンリンクにおけるチャネル容量を高めることができる。

[0005] 図 1は従来のマルチユーザスケジューリング技術を使用するマルチユーザ MIMO 通信システムの構成を示す図である。

[0006] 図 1に示すように、マルチユーザ MIMO通信システムは、送信側としての基地局 10 1と、受信側としての K個のユーザ端末 (例えば 111— 1、 111— K)を備える。基地局 101は、データ記憶部 102と、スケジューリング部 103と、 MIMO送信部 104と、 n個

T

のアンテナ 105とを具備する。各ユーザ端末 k (k= l, 2, · ··, K)は、 n (K)個のアン

R

テナ 112—1、 · ··、 112— Kと、 MIMO検出咅 — 1、 · ··、 113— Kと、チヤノレ推定部 114— 1、 · ··、 114— Kと、を具備する。

[0007] 基地局 101のデータ記憶部 102は、それぞれのユーザ端末 k (k= l, 2, · ··, K)に送信するデータを記憶している。スケジューリング部 103は、ユーザ端末 k (k= l, 2, · ··, K)力もフィードバックされた各ユーザ端末のチャネル特性に基づいて、スケジュ一リングを行い、スケジューリングの結果に基づいてデータ記憶部 102から対応するデータを取り出して MIMO送信部 104に出力する。

[0008] スケジューリング部 103は、各ユーザ端末に対してスケジューリングを行う時に、各ユーザ端末の現在のチャネル特性情報を使用する。各ユーザ端末のチャネル特性情報を行列 H (t), H (t) , · ··, H (t)で示す。 H (t) (k= l, 2, · ··, K)は時刻での

1 2 k k

基地局 101とユーザ端末 kとの間のチャネル特性情報である。その行と列はそれぞれ n (k)と nを、即ち、受信アンテナの数と送信アンテナの数を示す。このチャネル

R T

特性情報 H (t)は、受信側の各ユーザ端末のチャネル推定部（ 114— 1、 · · ·、 114— k

Kおよび 124—1、 · ··、 124—K)での推定により得られ、フィードバックチャネル 151 で各通信端末 kから基地局 101にフィードバックされる。

[0009] MIMO送信部 104は、スケジューリング部 103から入力される信号を n個のパラレ

T

ルデータストリームに変換する。それぞれのデータストリームがそれぞれ 1つのアンテナに対応する。そして、 MIMO送信部 104は、これらのパラレルデータストリームに対して符号化、インターリーブ及び変調処理を行って、 n個のアンテナ 105からそれぞ

T

れのアンテナ 112— 1、…ゝ 112— Kおよび 122— 1、…ゝ 122— Kに送信する。

[0010] ユーザ端末 k(k= l, 2, · ··, K)では、チャネル推定部（114— 1、 · ··、 114— Kおよび 124— 1、 · ··、 124— K)が、基地局 101から送信されるパイロット信号よりチャネル特性を推定して、基地局 101と自端末との間のチャネル特性行列 H (t) (k= l, 2,

k

· ··, K)を得る。そして、各ユーザ端末がチャネル特性行列 H (t)をフィードバックチヤ k

ネル 151で基地局 101のスケジューリング部 103にフィードバックする。また、チヤネル推定部（114— 1、…ゝ 114— Kおよび 124— 1、…ゝ 124— K)は、得られたチヤネル特性行列 H (t)を MIMO検出部（113— 1、 · ··、 113— Kおよび 123— 1、…ゝ 12

k

3— K)に出力する。 MIMO検出部（113— 1、…ゝ 113— Kおよび 123— 1、…ゝ 123 —K)は、チャネル特性行列 H (t)を、受信信号の MIMO検出に使用する。

k

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0011] し力しながら、上記のような従来のマルチユーザスケジューリング方法は、送信時刻毎に基地局は各ユーザ端末との間のチャネル特性をそれぞれ比較し、最も適切な 1 つのユーザ端末又は複数のユーザ端末を選択して通信を行わせるため、以下の問題がある。

[0012] 第 1に、フィードバックによるオーバーヘッドが大きいという問題がある。従来のスケジユーリング方法では、基地局は送信時刻毎に複数ユーザ端末のスケジューリングを行うため、送信時刻毎にすべてのユーザ端末のチャネル特性を把握する必要がある。このため、従来のスケジューリング方法では、送信時刻毎、即ち、スケジューリング時刻毎に、すべてのユーザ端末が基地局に各自のチャネル特性をフィードバックする必要があるので、フィードバックによるオーバーヘッドが大きいという問題がある。

[0013] 第 2に、複雑度が高いという問題がある。マルチユーザスケジューリングにおいて主に行われる処理は、比較処理及び選択処理である。即ち、基地局ではマルチユーザスケジューリングにおヽて、各ユーザ端末カゝらフィードバックされるチャネル特性をそれぞれ比較して、チャネル特性が最もよいユーザ端末を選択する。よって、スケジュ一リングの対象であるユーザ端末の総数が増えるほど、スケジューリングの複雑度が高くなる。特に、同時に時間分割及び空間分割によるマルチユーザスケジューリングを行う場合、通常では反復スケジューリング方法を使用するため、ユーザ端末数が多ければ、処理の複雑度がより高くなり、スケジューリングを実現できないおそれがある

[0014] 第 3に、公平性の問題がる。公平性とは、スケジューリングにおいて各ユーザ端末が選択される確率が等し、か否かのことを示す。それぞれのユーザ端末のチャネル特性に影響を与える要因として、ファストフエージングのほかに、スローフェージング及び基地局と各端末との間の距離等が挙げられる。ユーザ端末数が多い場合、セルエッジまたはシャドーイング箇所に位置するユーザ端末は、スケジューリングにより選択される確率が非常に低、ので、長時間に渡って基地局と通信できな、おそれがある。各ユーザ端末 k (k= l, 2, · · ·, K)が同時に他の K—1個のユーザ端末と競合する場合、セルエッジに位置するユーザ端末は、フェージングが大きぐかつ、チャネル特性も悪いので、長時間に渡って弱い立場となる。この問題を解決するために、一般的には、例えば比例公平性（Proportional Fairness)に基づくスケジューリング方法を使用する。し力しながら、この方法では、事前に受信後の SNRを計算する必要があるため、適用可能な無線通信システムが制限されてしまうという問題がある。例えば、同時に時間分割及び空間分割に基づくマルチユーザスケジューリングを使用する無線通信システムでは、事前に受信後の SNR値を計算できな、場合が多!、。

[0015] 本発明の目的は、フィードバック情報のオーバーヘッド及びスケジューリングの演算複雑度を低減することができ、また、システムのスループット及びユーザ端末間の公平性を最適化することができる無線通信装置及びスケジューリング方法を提供することである。

課題を解決するための手段

[0016] 本発明の無線通信装置は、複数のユーザ端末各々の平均伝送力に基づいて、前記複数のユーザ端末を複数のグループに分けるグループィ匕手段と、送信時刻毎に 1 グループのユーザ端末のみに対してスケジューリングを行うスケジューリング制御手段と、前記スケジューリングの結果に従って送信データを抽出する抽出手段と、を具備する構成を採る。発明の効果

[0017] 本発明によれば、フィードバック情報のオーバーヘッド及びスケジューリングの演算複雑度を低減することができ、また、システムのスループット及びユーザ端末間の公平性を最適化することができる。

図面の簡単な説明

[0018] [図 1]従来の MIMO通信システムの構成を示すブロック図

[図 2]本発明の一実施の形態に係る MIMO通信システムの構成を示すブロック図

[図 3]本発明の一実施の形態に係るスケジューリング部の構成を示すブロック図

[図 4]本発明の一実施の形態に係るスケジューリング方法を示すフロー図

[図 5]公平性性能のシミュレーション結果を示す図

[図 6]システム容量性能のシミュレーション結果を示す図

発明を実施するための最良の形態

[0019] 上記問題は同時にスケジューリングするユーザ端末数に関係し、同時にスケジユーリングするユーザ端末数が多いほど上記問題がより顕著になる。そこで、本発明ではマルチユーザ MIMO通信システムにお!/、てグループスケジューリングを行う。このグループスケジューリングでは、まずすベてのユーザ端末を複数のグループに分けるグループィ匕を行い、スケジューリング時刻毎、すなわち、送信時刻毎に、 1グループのユーザ端末のみに対してスケジューリングを行う。つまり、本発明では、時間軸で順番に 1グループずつを対象にしてスケジューリングを行ヽ、各送信時刻では一部のュ一ザ端末のみに対してスケジューリングを行う。また、本発明では、各ユーザ端末と各グループとの対応、すなわち、どのユーザ端末がどのグループに属するかは各ュ一ザ端末のチャネル特性に応じて時間帯によって異なる。つまり、本発明では、各ュ一ザ端末と各グループとの対応は可変であり、時間帯によりグループ化状況を変えることができる。

[0020] これにより、本発明では、同一時刻にスケジューリングするユーザ端末数を減らすことができるので、フィードバック情報のオーバーヘッドを低減することができ、かつ、スケジユーリングの演算複雑度を低減することができる。また、本発明では、それぞれの時間帯において、各時間帯における各ユーザ端末の統計的なチャネル特性に基づき最適なグループ化を行うため、システム全体のスループットを向上させることができ、かつ、ユーザ端末間の公平性も高めることができる。

[0021] 以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明を分かりやすくするために、不必要な細部機能についての説明を省略する

[0022] 図 2は本実施の形態に係る MIMO通信システムの構成を示すブロック図である。

[0023] 図 2に示すように、本実施の形態に係る MIMO通信システムは、基地局 201と、 K 個のユーザ端末（210— 1、 · ··、 210— K)を備える。

[0024] 基地局 201は、データ記憶部 202と、スケジューリング部 203と、 MIMO送信部 20

4と、 n個の送信アンテナ（205— 1、 · ··、 205— n )とを具備する。

T T

[0025] K個のユーザ端末はそれぞれ、 n (k)個の受信アンテナ（211— 1、 · ··、 211— K)

R

と、チャネル推定部（212—1、 · ··、 212— K)と、平均伝送力算出部（213— 1、 · ··, 2

13— K)と、 MIMO検出部（214— 1、 · ··、 214— K)と、フィードバック情報生成部（2

15— 1、 …ゝ 215— K)とを具備する。

[0026] 基地局 201において、データ記憶部 202は、各ユーザ端末 210—k(k= 1, 2, · ··,

K)にそれぞれ送信するデータを記憶する。

[0027] スケジューリング部 203は、各ユーザ端末力もフィードバックされるチャネル推定値及び平均伝送力を示す情報に基づき、各ユーザ端末への送信データをスケジユーリングし、スケジューリングされた送信データを MIMO送信部 204に出力する。スケジユーリングの詳細については後述する。

[0028] MIMO送信部 204は、スケジューリング部 203から入力される送信データに対して

、 MIMO送信処理を行って n個のアンテナにそれぞれ出力する。すなわち、 MIMO

T

送信部 204は、まず、スケジューリング部 203から入力された送信データを n個のパ

T

ラレルデータストリームに変換する。それぞれのデータストリームがそれぞれのアンテナに対応する。そして、 MIMO送信部 204は、これらのパラレルデータストリームに対して、符号化、インターリーブ及び変調処理を行って、 n個のアンテナへそれぞれ出

T

力する。

[0029] 各アンテナ（205— 1、 · ··、 205— n )は、 MIMO送信処理後の送信データを各ュ一ザ端末 210— k(k= l, 2, · ··, K)に送信する。

[0030] 各ユーザ端末 210— k(k= l, 2, · ··, K)【こお!/、て、アンテナ（211— 1、 · ··、 211— K)は、基地局 201から送信される信号を受信して、チャネル推定部（212— 1、 · ··、 2 12-K)に出力する。

[0031] チャネル推定部（212—1、 · ··、 212-K)は、受信信号のチャネル推定を行い、チャネル推定値を MIMO検出部、平均伝送力算出部およびフィードバック情報生成部に出力する。

[0032] MIMO検出部（214— 1、 · ··、 214— K)は、チャネル推定値に基づき、受信信号に対して MIMO検出を行う。

[0033] 平均伝送力算出部（213— 1、 · ··、 213— K)は、チャネル推定値に基づいて、平均伝送力を算出して、フィードバック情報生成部に出力する。

[0034] フィードバック情報生成部（215— 1、 · ··、 215-K)は、入力されるチャネル推定値及び平均伝送力よりフィードバック情報を生成して、アンテナからフィードバックチヤネルを介して基地局 201に送信する。

[0035] 以下、平均伝送力の具体的な算出方法について説明する。

[0036] 平均伝送力算出部（213— 1、 · ··、 213— K)は、時刻 t =n XT(n=0, 1, 2, · ··) ο

毎に、基地局 201と自端末 kとの間における、時刻 t— Tから時刻 tまでの通信時間

0 0

の平均伝送力 C (t )を算出する。ここでは、平均容量又は平均 F規準値に基づき平 k 0

均伝送力を算出する。また、平均伝送力の算出時間間隔 Tの設定は、 MIMO通信システムの初期設定において行われ、この Tを基地局での信号送信間隔より遙かに長く設定する。

[0037] <平均容量に基づく平均伝送力の算出方法 >

この方法では、時刻 t— Tから時刻 tまでの時間における伝送容量の平均値を平

0 0

均伝送力として算出する。計算式を式（1)で示す。

[数 1] M = ^_ {H_k{t))dt - ( i ) ただし、はチャネル特性が H _k ( t ) である

場合のチャネル容量を表し、 pは平均 S N Rを示す。

[0038] <平均 F規準値に基づく平均伝送力の算出方法 >

この方法では、時刻 t— Tから時刻 tまでの時間におけるチャネル特性行列の平均

0 0

F規準値 (Norm)の平均値を平均伝送力として算出する。計算式を式 (2)で示す。

[数 2]

^C ト -T^F(H …（²)

F(H_k(t))はチャネル特性が H _k ( t ) である場合の Frobeniusノルム値を示すため、チャネル容量が )) =22¹ ） I となる。

[0039] このように本実施の形態では、各ユーザ端末 210—k(k= l, 2, · ··, K)が、時間 T 毎に平均伝送力値 C (t )を算出して、基地局 201のスケジューリング部 203にフィー k 0

ドバックする。よって、本実施の形態によれば、フィードバックの時間間隔を大きくすることにより、フィードバック情報のオーバーヘッドを低減することができる。

[0040] 次いで、図 3を参照しながら、スケジューリング部 203の詳細について説明する。図 3は本実施の形態に係るスケジューリング部 203の構成を示すブロック図である。スケジユーリング部 203は、グループ化部 301と、スケジューリング制御部 302と、データ抽出部 303とを備える。

[0041] グループィ匕部 301は、各ユーザ端末力もフィードバックされる平均伝送力 C (t ) (k k 0

= 1,2,〜,K)に基づき、すべてのユーザ端末を Νグループに分ける。 Κは基地局 20 1のセル内のアクティブ状態であるユーザ端末の数、即ち、基地局 201との通信を希望するユーザ端末の数を示す。実際の通信システムでは、コントロール信号によりァクティブ状態のユーザ端末を識別する。また、 Νはグループの数であり、具体的な数は通信システムの初期設定において設定される。また、グループィ匕部 301は、グループ化を行う度に、グループ化の結果を各ユーザ端末に通知するための通知信号を生成して MIMO送信部 204に出力する。この通知信号は、フォワードシグナリングチヤネルを介して各ユーザ端末に送信される。本実施の形態では、以下のグループ化方法のいずれかを使用する。

[0042] <グループ化方法 1 >

グループィ匕方法 1は、公平性最適化に基づく方法である。つまり、グループ化方法 1では、基地局と通信する確率をユーザ端末間においてできるだけ均等になるようにグループィ匕する。このため、グループィ匕方法 1では、各グループ内におけるユーザ端末間の平均伝送力の差を最小にすることにより、ユーザ端末間の公平性を高める。

[0043] 具体的には、まずグループィ匕部 301は、各ユーザ端末力もフィードバックされた平均伝送力を示す情報 C (t ) (k=l,2, ,K)を順番に並び替える。並び順は、大きい k 0

順又は小さ!、順の!/、ずれかである。

[0044] 例えば、 C (t)≥C (t )≥C (t )≥C (t)≥…である場合、大きい順に並び替 kl 0 k2 0 k3 0 k4 0

えると、 {c (t ),c (t ),c (t ),c (t),—}となる。小さい順で並び替える場合は kl 0 k2 0 k3 0 k4 0

その逆となる。

[0045] 次いで、グループィ匕部 301は、平均伝送力が近いユーザ端末同士を 1グループにするようにグループィ匕する。具体的には、すべてのユーザ端末を Nグループにダループ化する場合、上記の並び順に従って、第 1のユーザ端末 kから KZN個のユーザ端末を第 1のグループにし、 KZN+ 1から K/N個のユーザ端末を第 2のグループにするように、すべてのユーザ端末をグループ化する。これにより、グループ 1が G = {(C (t),C (t ),---,C (t )}となり，グループ 2が G ={C (t ),C kl 0 k2 0 k(K/N) 0 2 k(K/N+ 1) 0 k(K/

(t ),---,C (t )}となり、グループ 3が G ={C (t ),C (t ),

N + 2) 0 k(2K/N) 0 3 k(2K/N+l) 0 k(2K/N+2) 0

•••，c (t)}となる。

k(3K/N) 0

[0046] このグループィ匕方法 1によれば、 1グループ内でスケジューリングを行うと、競合するユーザ端末数が少なぐかつ、ユーザ端末間の平均伝送力（チャネル特性)が近いので、それぞれのユーザ端末が選択される確率がほぼ均等になる。よって、このダループ化方法 1によれば、ユーザ端末間の公平性を高めることができる。

[0047] なお、このグループ化方法 1では、事前に閾値を設定し、フィードバックされた複数の平均伝送力を比較して、平均伝送力の差がその閾値より小さいユーザ端末を 1グループにするようにグループ化してもよ、。

[0048] <グループ化方法 2 >

グループィ匕方法 2は、スループット最適化に基づく方法である。つまり、グループィ匕方法 2では、マルチユーザの MIMO通信システム全体のスループットが最大になるようにグループィ匕する。このため、グループィ匕方法 2では、各グループ内におけるュ一ザ端末間の平均伝送力の差を最大にすることにより、通信システムのスループットの損失を最低限に抑える。

[0049] 具体的には、まずグループィ匕部 301は、グループ方法 1と同様に、各ユーザ端末力もフィードバックされた平均伝送力を示す情報 C (t ) (k= l, 2, · ··, K)を順番に k 0

並び替える。並び順は、大きい順又は小さい順のいずれかである。

[0050] 例えば、 C (t )≥C (t )≥C (t )≥C (t )≥…である場合、小さい順に並び kl 0 k2 0 k3 0 k4 0

替えると、 {c (t ) ,c (t ) ,c (t ) ,c (t となる。大きい順で並び替える場合 kl 0 k2 0 k3 0 k4 0

はその逆となる。

[0051] 次いで、グループィ匕部 301は、平均伝送力が近いユーザ端末同士をできるだけ異なるグループに分けるようにグループィ匕する。具体的には、上記の並び順に従って、ユーザ端末 k力も N個おきに 1ずつユーザ端末を選択して、互いの間隔が Nである K ZN個のユーザ端末を第 1のグループにする。つまり、グループ 1が G = {C (t ) ,C

1 kl 0

(t ),C (t ) ,· ·· }となり、グループ 2が G = {C (t ) ,C (t ) ,C (t k(N+ 1) 0 k(2N+ l) 0 2 k2 0 k(N+2) 0 k(2N + 2) 0

) " }となり、グループ 3が G = {C (t ) ,C (t ),C (t ) ,"- }となる。

3 k3 0 k(N +3) 0 k(2N + 3) 0

[0052] このグループィ匕方法 2によれば、各グループ内のユーザ端末間の平均伝送力の差が大き、のでリソースを無駄なく利用することができるため、通信システム全体のスル一プットを向上することができる。

[0053] なお、このグループ化方法 2では、事前に閾値範囲を設定し、フィードバックされた複数の平均伝送力を比較して、平均伝送力の差がその閾値範囲内にあるユーザ端末を 1グループにするようにグループ化してもよ!、。

[0054] なお、上記説明ではユーザ端末力もフィードバックされる平均伝送力を示す情報を使用してグループ化する方法を説明したが、他の情報を使用してグループィ匕を行つてもよい。 [0055] スケジューリング制御部 302は、グループ化部 301から入力される複数のグループ (G、 G、 · ··、 G )に対して、 1グループずつそれぞれ異なる送信時刻にてスケジュ

1 2 N

一リングを行う。つまり、スケジューリング制御部 302は、送信時刻毎に 1グループのユーザ端末のみに対してスケジューリングを行ヽ、それぞれのグループに対して順番にスケジューリングを行う。そして、スケジューリング制御部 302は、スケジューリングの結果をデータ抽出部 303に出力する。

[0056] 本実施の形態では、以下のスケジューリング方法のいずれかを使用する。

[0057] くスケジューリング方法 1 >

スケジューリング方法 1は、時間分割によるスケジューリング方法である。具体的には、送信時刻毎に基地局 101と各ユーザ端末 210— k (k= l, 2, · ··, K)との間の現在のチャネル特性に基づき、所定のルールに従ってユーザ端末を 1つずつ選択して通信させる。

[0058] くスケジューリング方法 2 >

スケジューリング方法 2は、時間分割及び空間分割によるスケジューリング方法である。具体的には、送信時刻毎に基地局 101と各ユーザ端末 210— k (k= l, 2, · ··, K)との間の現在のチャネル特性に基づき、所定のルールに従って複数のユーザ端末を同時に選択して同時に通信させる。すなわち、このスケジューリング方法 2では、送信時刻 1において、グループ 1内のユーザ端末をスケジューリングし、送信時刻 2 において、グループ 2内のユーザ端末をスケジューリングし、 · ··、送信時刻 Nにおいて、グループ N内のユーザ端末をスケジューリングするように、順番に各グループ (G 、 · ·.、 G )のユーザ端末に対してスケジューリングを行う。このスケジューリングにより

N

、それぞれの送信アンテナ { 1,2, · ··,!! }に対応する受信ユーザ端末 {k ,k ,- ",k }

T 1 2 ηΤ が確定される。そして、スケジューリング制御部 302は、スケジューリングの結果を通知するための通知信号を生成して ΜΙΜΟ送信部 204に出力する。この通知信号は、フォワードシグナリングチャネルを介して、対応するユーザ端末 kに送信される。

[0059] データ抽出部 303は、スケジューリングの結果に従って、データ記憶部 202から送信データを抽出し、即ち、アンテナ 1用にユーザ端末 1のデータを抽出し、アンテナ 2 用にユーザ端末 2のデータを抽出するように、順番にユーザ k までのデータを抽出して MIMO送信部 204に出力する。

[0060] このように、本実施の形態によれば、時間 T毎にフィードバックされる各ユーザ端末の平均伝送力に基づき、時間 T毎にすべてのユーザ端末をグループ化する。そして、送信時刻毎に 1グループのユーザ端末のみに対してスケジューリングを行い、送信時刻順に 1グループずつスケジューリングする。また、基地局での送信の度にユーザ端末力も情報をフィードバックするのではなぐ平均伝送力のユーザ端末での算出時間 Tがフィードバック時間間隔となるので、フィードバックの頻度が低くなり、よって、フイードバック情報のオーバーヘッドを低減することができる。また、各送信時刻に 1グループのみに対してスケジューリングするため、スケジューリングの複雑度を低減することができる。また、上記のグループィ匕方法を採ることにより、ユーザ端末間の公平性を高め、また、スノレープットを高めることができる。

[0061] 図 4は本実施の形態に係るスケジューリング方法を示すフロー図である。以下、図 4 を参照しながらマルチユーザに対するスケジューリング方法の一例を説明する。

[0062] マルチユーザの MIMO通信システムのダウンリンク伝送において、基地局 201は n 個の送信アンテナ 205からデータを送信する。各ユーザ端末 k (k= l, 2, · ··, K)は

T

、それぞれ n (k)個の受信アンテナを具備し、基地局 201からのデータを受信すると

R

以下のフローが開始される。

[0063] ステップ 401では、平均伝送力算出部（213— 1、 · ··、 213— K)は、上記の算出方法で、前の時刻 t Tから現在の時刻 tまでの間の基地局 201と自端末との間の平

0 0

均伝送力 C (t )を算出する。この平均伝送力 C (t )は、フィードバックチャネルを介 k 0 k 0

してスケジューリング部 203にフィードバックされる。

[0064] ステップ 402では、グループィ匕部 301は、フィードバックされた各ユーザ端末の平均伝送力に基づき、上記のグループ化方法で、すべてのユーザ端末を Nグループ G , G , · ··, G にグループ化する。

1 2 N

[0065] 最初（送信時刻 1)に Gに対するスケジューリングを行うので、次ヽでステップ 403 では、 n= lと設定する。

[0066] ステップ 404では、スケジューリング制御部 302は、グループ Gのユーザ端末のチャネル特性に基づいて、上記のスケジューリング方法でグループ Gの各ユーザ端末をスケジューリングする。

[0067] Gのスケジューリングを終了すると、ステップ 405では、データ抽出部 303がスケジユーリング結果に従って、データ記憶部 202から送信データを抽出する。

[0068] ステップ 406では、 n=n+ lと設定する。

[0069] ステップ 407では、 n>Nであるか否力、即ち、すべてのグループのスケジユーリングが完了した力否かを判定する。すべてのグループのスケジューリングが完了したと判定される場合 (ステップ 407 : YES)、処理がステップ 402に戻り、次の時刻（t +T

0

)に新たなフィードバック情報に基づいてグループィ匕を行う。一方、すべてのスケジュ一リングが完了されていないと判定される場合 (ステップ 407 : NO)、ステップ 404に戻り、残りのグループに対してスケジューリングを行う。

[0070] 上記のように、グループ化部 301でのグループ化処理は、平均伝送力がフィードバックされる時間間隔 T毎に行われる。つまり、時刻 t =n XT(n=0, 1, 2,…；)にダル

0

一プ化部 301は、ユーザ端末力もフィードバックされる平均伝送力に基づき、ユーザ端末をグループ化して、 G ,G ,- --,G を得る。そして、現在時刻 tから次の時刻 t +

1 2 N 0 0

Tまでの間に、スケジューリング制御部 302は、送信時刻順に、グループ G ,G ,- --,G

1 2 に対し 1グループずつスケジューリングを行う。

N

[0071] 図 5は本発明のスケジューリング方法と従来のスケジューリング方法との公平'性'性能のシミュレーション結果を示す図である。また、図 6は本発明のスケジューリング方法と従来のスケジューリング方法とのシステム容量性能のシミュレーション結果を示す図である。

[0072] これらのシミュレーションでは、基地局の送信アンテナ数は n =4、ユーザ端末それ

T

ぞれの受信アンテナ数は n (1 = 2、また、1^= 1, 2,〜Kである。フラットフェージン

R

グチャネルを使用し、セルエッジの平均受信 SNRは OdBとし、パス損失因子は α = 3 、グループ化の数は Ν = 5とする。

[0073] 図 5では、縦軸が基地局に最も近いユーザ端末が選択される確率を示し、横軸がユーザ端末の数を示す。また、図 5では、 ' * '印の曲線は従来方法による公平性を示し、 '〇'印の曲線は本発明のスループット最適化に基づく方法による公平性を示し、 '△'印の曲線は本発明の公平性最適化に基づく方法による公平性を示す。図 5 より、本発明によればスケジューリングにおける各ユーザ端末の公平性が向上され、特に公平性最適化に基づいてグループ化する場合には効果が顕著であることがわかる。

[0074] 図 6では、縦軸が通信システム全体のスループットの損失を示し、横軸がユーザ端末の数を示す。また図 6では、印の曲線は従来方法によるスループットを示し、 ' 〇，印の曲線は本発明のスループット最適化に基づく方法によるスループットを示し、 '△'印の曲線は本発明の公平性最適化に基づく方法によるスループットを示す。図 6より、本発明のスループット最適化に基づいてグループ化すると、システム全体のスループットの損失が最低限に抑えられ、特にユーザ数が多、場合には効果が顕著であることがわかる。

[0075] 以上説明したように、本発明では、各ユーザ端末の平均伝送力に基づ!/、てユーザ端末をグループ化し、それぞれの送信時刻に 1グループのみに対してスケジユーリングするため、スケジューリングの演算複雑度を従来の lZf (N)に低減することができる。 f ()は多項式又は指数関数であり、具体的に使用するスケジューリング方法によつて異なる。また、送信時刻毎にユーザ端末から情報をフィードバックするではなぐユーザ端末において平均伝送力を算出する度に情報をフィードバックするので、フィードバック情報量が低減されるため、フィーバック情報のオーバーヘッドを従来の 1/ Nに低減することができる。さらに、採用するグループィ匕方法に応じて、公平性又はスループットを向上することができる。さらに、本発明は融通性が高ぐパラメータ (グループ化方法、グループ数等）の選択により、様々なパターンのオーバーヘッド、複雑度、スループット及び公平性の折衷を得ることもできる。

[0076] なお、上記実施の形態におけるユーザ端末は、例えば携帯電話、 PDA、ノートパソコン等のような移動端末である。

[0077] また、上記の実施の形態では本発明をシングルキャリアの非拡散 MIMOシステムに適用した場合について説明した力本発明は、シングルキャリアの非拡散 MIMO システム以外の他の MIMOシステム、例えば MIMO— OFDMシステムや、拡散 Ml MOシステムにも適用することができる。

[0078] シングルキャリア MIMOシステムと比べて、 MIMO— OFDMシステムでは周波数領域においても信号の伝送を行う、即ち、複数のサブキャリアを同時に使用して信号を伝送する。 MIMO— OFDMシステムでは周波数領域の各サブキャリアにおける信号間干渉がないため、 MIMO— OFDMシステムを N個（Nは使用するサブキャリアの数）のパラレルなシングルキャリア MIMOシステムとみなすことができる。よって、本発明は容易に MIMO— OFDMシステムに適用することができる。

[0079] また、非拡散 MIMOシステムと比べて、拡散 MIMOシステムではコード領域においても信号の伝送を行う、即ち、複数の直交するコードを同時に使用して信号を伝送する。拡散 MIMOシステムでは各コードが互いに直交するため、拡散 MIMOシステムを N個（Nは使用する拡散コードの数）のパラレルな非拡散 MIMOシステムとみなすことができる。よって、本発明は容易に拡散 MIMOシステムに適用することができる。

[0080] 以上、実施の形態を通して本発明につ、て説明した力本発明の思想及び範囲から離れない限り、各種の変更、取替え及び追加することができる。

[0081] 2006年 3月 7日出願の中国出願番号 200610059785.5の中国出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

産業上の利用可能性

[0082] 本発明は、ユーザ端末のスケジューリングを行う通信システムに適用可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 複数のユーザ端末各々の平均伝送力に基づ!、て、前記複数のユーザ端末を複数のグループに分けるグループ化手段と、

送信時刻毎に 1グループのユーザ端末のみに対してスケジューリングを行うスケジユーリング制御手段と、

前記スケジューリングの結果に従って送信データを抽出する抽出手段と、を具備する無線通信装置。

[2] 前記算出手段は、

伝送容量の平均値を前記平均伝送力として算出する、

請求項 1に記載の無線通信装置。

[3] 前記算出手段は、

行列の平均 F規準値を前記平均伝送力として算出する、

請求項 1に記載の無線通信装置。

[4] 前記グループ化手段は、

各グループにおけるユーザ端末間の平均伝送力の差が最小となるように前記複数のユーザ端末を前記複数のグループに分ける、

請求項 1に記載の無線通信装置。

[5] 前記グループ化手段は、

各グループにおけるユーザ端末間の平均伝送力の差が最大となるように前記複数のユーザ端末を前記複数のグループに分ける、

請求項 1に記載の無線通信装置。

[6] 複数のユーザ端末各々の平均伝送力に基づ!、て、前記複数のユーザ端末を複数のグループに分けるステップと、

送信時刻毎に 1グループのユーザ端末のみに対してスケジューリングを行うステツプと、

前記スケジューリングの結果に従って送信データを抽出するステップと、を具備するスケジューリング方法。