JP2009105893A - Ｍｉｍｏ無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＩＭＯ ＯＦＤＭＡシステムの無線通信方法が提供される。当該システムでは、複数の隣接セルのそれぞれのユーザーが当該セルの基地局によりサービスを提供され、基地局は個々のＭＩＭＯチャネルで各ユーザーへの通信回線を有する。
【解決手段】方法は、第１のセルの基地局（ＢＳ_Ａ）が、他のセルの基地局（ＢＳ_Ｂ）又はユーザー（Ｂ）から、ユーザー（Ｂ）に引き起こされる干渉の低減要求を受信する段階、ゼロ・フォーシングを行うべきＭＩＭＯチャネルを選択するため、第１のセル内のユーザーへの通信回線の中から、ランク不足のＭＩＭＯチャネル（Ｈ_Ａ）を識別する段階、及び少なくとも１人のユーザー（Ｂ）が受ける干渉を低減するため、選択されたＭＩＭＯチャネル（Ｈ_Ａ）の通信にゼロ・フォーシングを行う段階、を実行する。ランク不足のＭＩＭＯチャネルはチャネル行列の固有値を検査し、その比を計算することにより発見され、ゼロ・フォーシングにより全体のデータ容量低下を最小限に抑えるよう選択される。
【選択図】図４

Description

本発明は無線通信システムに関し、より詳細には複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）機能を有する無線通信システムに関が、ＩＥＥＥ８０２．１６規格に準拠するＯＦＤＭＡシステムに限らない。ＩＥＥＥ規格８０２．１６―２００４「固定広帯域無線接続システム用のエア・インターフェース」及びＩＥＥＥ規格８０２．１６ｅ―２００５「ＩＥＥＥ規格８０２．１６―２００４の修正２、改訂１」は、参照されることにより本願明細書に組み込まれる。

無線通信システムは広く知られている。無線通信システムでは、基地局（ＢＳ）が複数の加入者局（ＳＳ又はＭＳ、ユーザーとも称される）とＢＳの範囲内で通信する。１つのＢＳによりカバーされる領域はセルと称され、標準的に多くの基地局が適切な位置に設けられ事実上隣接するセルとシームレスな広い地理的領域をカバーする。各ＢＳは自身の利用可能な帯域幅、つまり周波数及び時間資源をユーザーのための個々の資源割り当てに分割する。より多くのユーザー及び／又はより多くのデータ集中サービスを収容するためにこのようなシステムの能力の向上が必要とされる。

ＯＦＤＭは、無線通信システムでデータを送信する１つの知られている技術である。ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）に基づく通信方式は、周波数空間で等しい間隔を空けられた多数の搬送波（周波数フィンガとも称される）の間に送信されるべきデータ・シンボルを分割する。つまり周波数分割多重である。各搬送波で少量のデータのみを伝送することにより、搬送波当たりのビット・レートは低く保たれ、従ってシンボル間の干渉が低減される。データは、位相、振幅、又は位相と振幅の両方を調整することにより搬送波に変調される。

ＯＦＤＭの名称の「直交」の部分は、搬送波の間隔が数学的意味で他の搬送波と空間的に直交するように選択されることを表す。より詳細には、搬送波は周波数軸に沿って配置され、隣接する搬送波の側帯波の重なり合いが許されるが、依然として搬送波間干渉（一般にＩＣＩと称される）なしに受信できる。数学的には、各搬送波の正弦波形は線形チャネルの固有関数であり、各正弦のピークは他の全ての正弦波のゼロ点と一致する。これはシンボル期間の逆数の複数倍だけ搬送波の間隔を空けることにより達成できる。

個々の搬送波又は搬送波のセットが無線通信システムの異なるユーザーに割り当てられた場合、結果として、ＯＦＤＭＡと称される多アクセス・システムをもたらす。（本願明細書では、用語ＯＦＤＭを用いる場合はＯＦＤＭＡを含む。）個々の周波数／時間資源をセル内の個々のユーザーに割り当てることにより、ＯＦＤＭＡは実質的にセル内のユーザー間の干渉を回避する。しかしながら、隣接セルからの干渉は、後述のように依然として問題である。

基本的なＯＦＤＭ方式の更なる変形は、ＭＩＭＯ ＯＦＤＭと称される。ここでＭＩＭＯは多入力多出力の略語である。この方式は、送信機と受信機の両方で複数のアンテナを用い、ＢＳと各ユーザーとの間で達成可能なデータ容量を向上する。例えば、４×４ＭＩＭＯチャネルでは、送信機と受信機がそれぞれ４つのアンテナを用い互いに通信する。ここで、送信機と受信機が同数のアンテナを用いる必要はない。標準的に、無線通信システムの基地局は、電力、価格、及び大きさの制限における違いにより、携帯電話機に比べて更に多くのアンテナを設けられている。

送信機（例えば、基地局）が単一の受信機（加入者局）と通信する最も単純な例を考えると、ＭＩＭＯチャネルは、送信機と受信機との間の無線回線の周波数（又は、時間遅延も同等である）応答である。これは全ての副搬送波を含み、全通信帯域幅を包含する。ＭＩＭＯチャネルは多くの個々の無線回線を含み、Ｎｔ×Ｎｒ個のＳＩＳＯチャネル（下位チャネルとも称される）を有する。例えば、２×２ＭＩＭＯ構成は４回線を含み、従って４ＳＩＳＯチャネルを有する。ＳＩＳＯチャネルは種々の方法で結合され、１又は複数のデータ・ストリームを受信機へ送信する。

図１は、一般的なＭＩＭＯシステムの概念図である。図１では、送信機はＮｔ個の送信アンテナを用い信号を送信し、受信機は当該信号を当該送信機からＮｒ個の受信アンテナを用い受信する。送信機と受信機との間の個々のＳＩＳＯチャネル又は下位チャネルの特性は、Ｈ_０，０乃至Ｈ_{Ｎｒ−１，Ｎｔ−１}により示され、図中に示される。これらの表記はチャネル行列又はチャネル応答行列Ｈと称される。「Ｈ_０，０」は送信アンテナ０から受信アンテナ０へ信号を送信する場合のチャネル特性（例えば、チャネル周波数応答）を示す。「Ｈ_{Ｎｒ−１，Ｎｔ−１}」は送信アンテナＮｔ−１から受信アンテナＮｒ−１へ信号を送信する場合のチャネル特性を示す。以下同様である。受信アンテナは送信機により個々にアドレス指定できないので、Ｎｔデータ・ストリームの最大値が存在する。

図１では、シンボルｘ_０乃至ｘ_Ｎｔ−１は、送信アンテナＮ_０乃至Ｎ_Ｎｔ−１を用い送信され送信ベクトルｘを形成する。同様に、受信信号ｙ_０乃至ｙ_Ｎｔ−１は、受信アンテナＮ_０乃至Ｎ_Ｎｒ−１を用い受信され、一緒に受信信号ベクトルｙを形成する。プリコーディング（以下を参照）せずに、ベクトルｙ及びｘはｙ＝Ｈ．ｘ＋ｎにより関連付けられる。ここで、Ｈはチャネル行列であり、ｎは各受信アンテナのノイズを表す項である。

チャネル行列Ｈは、独立行又は列の数であるランクを有する。行及び列のいくつかが相互に従属している場合（個々の下位チャネル間の相関を含む）、ＭＩＭＯチャネルは「ランクが不足している」と称される。このような場合、ＭＩＭＯチャネルは相関により最大データ・スループットを提供できない。

ＭＩＭＯ通信方式は、所謂非適応型及び適応型構成を有する。非適応型構成では、送信機はチャネル特性に関する如何なる知識も持たないので、送信機が状況の変化（チャネル特性）を考慮できず、性能を制限してしまう。適応型方式は、受信機の送信機への情報帰還（チャネル状態情報又はＣＳＩ）、又は受信機がローカルで導出するＣＳＩに依存し、送信信号を状況の変化に適応させ、データ・スループットを最大化する。受信機から送信機への帰還経路（示されない）は、送信機にチャネル特性を知らせる帰還信号を伝達する。

閉ループ・システムは、ＦＤＤ（周波数分割多重）システムで必要とされる。ＦＤＤシステムでは、上り回線（移動局から基地局へ）及び下り回線（基地局から移動局へ）は、２つの異なる搬送波周波数を用いる。周波数の違いにより、上り回線チャネルと下り回線チャネルは異なり、ＣＳＩを帰還する必要がある。ＴＤＤ（時分割多重）システムでは、上り回線と下り回線は２つの隣接するタイム・スロットで同一周波数で送信される。２つのタイム・スロットはチャネル・コヒーレンス時間内にあるので（チャネルが変化しない）、チャネル状態情報を帰還する必要がない。送信機は逆方向回線の受信信号からチャネルを推定する。通常、この推定は、送信機がパイロット又は知られている波形を逆方向回線の送信信号に挿入することにより支援される。

本願明細書に記載された発明は、ＴＤＤ及びＦＤＤシステムの両方に利用できるが、上り回線よりむしろ、下り回線、つまり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ーへの送信に関する。

標準的に、ＭＩＭＯ構成は、送信機でのプリコーディングを含み、それにより送信されるべきデータ・シンボルは各副搬送波、下位チャネル、又は下位チャネルのグル―プの固有ベクトルを用いて重み付けされる。換言すると、チャネル状態情報は送信ベクトルｘをチャネル条件に適応させるために用いられる。これは、ＭＩＭＯチャネルを並列ＳＩＳＯチャネルのセット効率的に分解させる。これは所謂固有モード・シグナリングである。そしてシンボルは（完全なチャネル状態情報を与え）受信機で完全に分離される。チャネルで利用可能な固有モードは、空間モードとも称される。しかしながら、各周波数帯又は下位チャネルのグループのプリコーディングの重みは、継続的に更新される必要がある。この帯域又は下位チャネルのグループの最適又は望ましい幅は、ＭＩＭＯチャネルの空間モードのコヒーレンス帯域幅に依存する。このコヒーレンス帯域幅の計算は、ＯＦＤＭ周波数スペクトルに渡るＭＩＭＯチャネル行列からの固有値の取得に依存する。プリコーディングは、線形であり、適切な結果を達成するとともに処理の複雑性を抑制するか、非線形であり、準最適な結果を達成する一方でより複雑性が高い。線形プリコーディングの一形式は、以下に説明される所謂「ゼロ・フォーシング」である。

図２は、ＭＩＭＯシステムのより詳細な構成図である。ＭＩＭＯシステム１は、複数の送信アンテナを有する送信機２、及び複数の受信アンテナを有する受信機３を有する。

送信機２は、シンボル０乃至Ｎｔ−１をＮｔ個の送信アンテナを用い並列に送信する。シンボルは１つのデータ・ストリームから生成される。これは垂直符号化と称される。又は、シンボルは異なるデータ・ストリームから生成される。これは水平符号化と称される。更に、各送信シンボルは、変調方法がＢＰＳＫの場合に例えば１ビット・データに対応し、変調方法がＱＰＳＫの場合に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用い送信装置２から送信された信号を受信する。受信機３は、受信信号から送信シンボルを再生成する信号再生成装置４を有する。この構成では、Ｎｒ及びＮｒの最小値に対応して多数の空間モードが利用可能である。

図２の矢印で示されるように、複数の送信アンテナのそれぞれから送信された信号は、複数の受信アンテナのそれぞれにより受信され、全部でＮｔ×Ｎｒ個の下位チャネルが与えられる。換言すると、送信アンテナ（０）から送信された信号は、受信アンテナ（０）乃至（Ｎｒ−１）により受信される。同様に、送信アンテナ（Ｎｔ−１）から送信された信号も受信アンテナ（０）乃至（Ｎｒ−１）により受信される。信号をｉ番目の送信アンテナからｊ番目の受信アンテナへ伝搬する下位チャネルの特性は、「Ｈ_ｉｊ」として表され、Ｎｔ×Ｎｒチャネル行列Ｈの１つの構成要素を形成する。

下位チャネルの特性は、標準的にはパイロット信号を送信することにより実際のデータの送信の前に測定される。送信機２は、先ず送信アンテナ（０）を用いパイロット信号を送信する。受信機３は送信アンテナ（０）から受信アンテナ（０）乃至（Ｎｒ−１）を通じて送信されたパイロット信号を受信する。この場合、パイロット信号の送信電力は前もって決定されるので、受信装置３は、受信アンテナ（０）乃至（Ｎｒ−１）を通じて受信した信号の電力、ＳＮＲ等を監視することにより、チャネル行列の最初の行の各構成要素（Ｈ_０，０乃至Ｈ_{０，Ｎｒ−１}）を得る。

ＭＩＭＯシステム１では、シンボルｘ（ｘ_０〜ｘ_Ｎｔ−１）が送信装置２から送信される場合、受信装置３で検出された信号ｙ（ｙ_０〜ｙ_Ｎｒ−１）は式（１）により表される。従って、ノイズｎがない場合、受信装置３は、チャネル行列Ｈを検出することにより、及び信号のチャネル行列Ｈの各成分の影響に対応する逆演算を実行することにより、正しい送信シンボルを得ることができる。しかしながら、実際にはノイズｎが存在し、更に、チャネル行列Ｈは絶対的な精度で決定できない。従って、受信機３は受信信号ｙ及びチャネル行列Ｈから送信されたシンボルを推定し、この推定値の誤りを最小化するアルゴリズムを導入する。

背景の説明として、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機及び受信機は、図３及び４を参照して概略が説明される。図３は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機の概略図である。高速２進データが符号化され（畳み込み符号は例である）、インタリーブされ、そして（ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、６４ＱＡＭ、等を用い）変調される。独立チャネル符号器は、送信アンテナ毎に用いられてよい。従って、データは、Ｎ個の副搬送波に供給される並列低速変調データ・ストリームに変換される。各符号器からの出力は、複数の副搬送波で別個に伝送される。変調された信号は、Ｎ点逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）により周波数分割多重される。結果として生じるＯＦＤＭ信号は、Ｄ／Ａ変換器によりアナログ信号に変換され、ＲＦ帯へアップコンバートされ、無線を介して送信される。

図４に示されるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信機では、Ｎｒ受信アンテナからの受信信号は、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）によりフィルタされ、低周波数にダウンコンバートされる。ダウンコンバートされた信号はＡ／Ｄ変換器によりサンプリングされ（つまり、デジタル信号に変換される）、保護間隔が除去される。サンプルされたデータがＮ点高速フーリエ変換（ＦＦＴ）へ供給された後、フーリエ変換がＮｒ個の受信アンテナを通じて受信された信号のそれぞれに実行された後、それらはＭＩＭＯ信号処理装置１１へ供給される。ここで、ＭＩＭＯ信号処理装置１１は信号生成装置４を有する。信号生成装置４は、チャネル行列Ｈを用い、送信機側で適用される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。例えば、後述される「ゼロ・フォーシング」は、他のユーザーからの干渉を除去するために用いられ、それにより周波数領域で各副搬送波のチャネルを補償する。この例では、ＭＩＭＯ信号処理装置１１の出力は、Ｎｔ個の独立データ・ストリームであり、各データ・ストリームは独立に復調され、デインターリーブされ、そして復号される。しかしながら、送信機において複数のアンテナで単一のストリームが多重されている場合、つまり垂直符号化が適用された場合には、出力が逆多重化され単一のデータ・ストリームを形成してもよい。

干渉除去のためのＭＩＭＯシステムのゼロ・フォーシングの方法は、文書化されている。文書の例として、非特許文献１がある。

上述の説明は、単一送信機が単一の受信機へＭＩＭＯ信号を送信する場合を検討した。しかし、勿論実際のＭＩＭＯ無線通信システムは当該説明より複雑であり、多くの相互に隣接するセルが設けられる。各セル内では、基地局が対応するＭＩＭＯチャネルを介し複数の加入者局へ同時に送信する。実際には、隣接セルはある程度重なり合うので、１つのセル内の１つの基地局からの通信は隣接セルの端にいるユーザーに干渉を引き起こしうる。セルが六角形グリッド構成を有する場合、１つのセルは最大で６個の隣接セルと接するので、特定のユーザーへの通信は他の１つ以上のセルで干渉を引き起こしうる。

ＭＩＭＯ及びＯＦＤＭＡは、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ（アドバンスドＷｉＭＡＸ又はギガビットＷｉＭＡＸとも称される）に準拠した将来の無線通信システムで大容量データ・スループットを可能にすると期待されている。しかしながら、上述の複数ユーザーの干渉の影響は、このようなシステムで期待される能力の向上を達成する際に有意な障害となりうる。例えば、あるセルの端近辺にいるユーザーは、１つのＢＳと特定の周波数／時間資源を用い通信しており、別のＢＳにより同一の周波数／時間資源を用いてサービスを提供される隣接セルにいるユーザーと干渉しうる。干渉を低減するある有望な方法は、干渉の影響がより高いユーザーつまり、通常はセル端のユーザーに対しゼロ・フォーシングのための空間モードの幾つかを用いることである。ゼロ・フォーシングは、ある種のビーム形成の考えである。従って、１又は複数の空間モードを犠牲にすることにより、送信機からの無線波のビームは干渉が低減されるべきユーザーの方向にヌルを形成する。ゼロ・フォーシングに対し空間モードを用いることに伴う不利点は、ＭＩＭＯ機能の一部が失われる可能性があることである。

従って、幾つかの空間モードがゼロ・フォーシングに用いられるＢＳで、セルの能力への影響を最小限に抑えた、ユーザーを識別するアルゴリズムを開発することが望ましい。
Q.H.Spencer他、Zero Forcing Methods for Downlink Spatial Multiplexing in Multiuser MIMO channels、IEEE Trans. on Signal Processing、２００４年２月、Vol.52、No.2

図５乃至図８に関する本発明の実施例を説明する前に、最初に基礎をなす原理の概略を説明する。

ＭＩＭＯゼロ・フォーシングの基本的考えを以下に説明する。基地局ＢＳ_Ａによりサービスを提供されるユーザーＡ、及び隣接セルの端近辺におり別の基地局ＢＳ_Ｂによりサービスを提供されるユーザーＢを考える。便宜上、ユーザーＡは「セル内」ユーザーとして、ユーザーＢは隣接セルのユーザー又は「セル端」ユーザーとして参照される。しかしながら、留意すべき点は、このようなユーザーが物理的にセル端に位置する必要がないことである。ユーザーＡ及びＢの両者が基地局ＢＳ_Ａに無線チャネルＨ_Ａ及びＨ_Ｂを通じて見え、且つそれぞれＮｒ_１×Ｎｔ及びＮｒ_２×Ｎｔ（受信アンテナ数×送信アンテナ数、Ｎｔ＝Ｎｒ_１＋Ｎｒ_２）ＭＩＭＯシステムを用いる場合、（ＢＳ_Ａから）Ａへの通信データ・ベクトルはＮｔ×Ｎｒ_１プリコーディング行列Ｖ_０で予め符号化されるので、当該通信からユーザーＢへの如何なる干渉も存在しない。行列Ｖ_Ｓは（特異値分解を通じた）無線チャネルＨ_Ｂの固有ベクトルを得ることにより生成される。行列Ｖ_０は、Ｈ_Ｂの右特異行列Ｖ_Ｓの最終列（Ｎｔ−Ｎｒ_２）を構成し、Ｎｔ＞Ｎｒ_２としてヌル空間に広がる。数学的表記では、これは次のように書かれる。
［Ｕ_Ｓ，Ｄ，Ｖ_Ｓ］＝ｓｖｄ（Ｈ_Ｂ）
ＶＳ＝［Ｖ_１Ｖ_０］ （１）
ここで、Ｕ_Ｓは右特異行列であり、Ｄは対角線成分としてｎ固有値を有する対角行列である。

Ｖ_０（式（１）を参照）でプリコーディングされたユーザーＡのＮｒ_１×１受信信号ベクトルｙは次の通りである。
ｙ＝Ｈ_Ａ・Ｖ_０・ｘ＋ｎ （２）
ここで、ｘはＮｔ×１送信ベクトルであり、Ｎｒ_１×１ベクトルｎはノイズ付加を示す。Ｖ_０は（Ｎｔ−Ｎｒ_２）個の列を含むので、プリコーディングの結果としてＡからの送信はＮｒ_１＝（Ｎｔ−Ｎｒ_２）個の並列ストリームに制限される。このプリコーディング方式が適用されなかった場合に、Ｎｔ（ＡがＮｔ×ＮｔＭＩＭＯシステムを用いる可能性がある場合）個のデータ・ストリームが可能ならば、容量の損失を生じうる。しかしながら、実際の損失は、代わりにゼロ・フォーシングに用いられるべきＮｒ_２ストリームに利用可能な容量に依存する。更に、Ａへの効率的なデータ送信を達成するために、無線チャネルＨ_Ａは基地局からの無線チャネルＨ_Ｂと無相関であることが要求される。つまり、これがユーザーＢから見えるヌル・ビームに近い場合、ユーザーＡへの強い信号を提供することができない。

上述のように、本発明は特に、隣接セル内の同一時間／周波数資源の利用による衝突からセル間干渉が生じるＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多重アクセス）に基づくシステムに適用可能である。ユーザーＢがサービスを提供している基地局ＢＳ_Ｂのセル端に近付くと、当該ユーザーは隣接セルの、ユーザーＡに同一時間／周波数資源でサービスを提供している基地局ＢＳ_Ａからの有意な干渉に会う。ユーザーＢへの干渉波、ユーザーＢがセル端に近付かなくとも、例えばＢＳＡが高出力で送信している場合に生じうる。これを解決するための知られている方法は、ユーザーを時間及び／又は周波数領域で離すことである。しかしながら、これは結果としてシステムの容量を低下させてしまう。その代わりに、本発明は、ユーザーＡへ送信される信号が行列Ｖ_０でプリコーディングされる場合に、上述のプリコーディング方法を用い、従ってユーザーＢへの干渉を無効にする。これは容量損失も含むので（プレコード行列の影響は、送信されるシンボル数を減少させ、ユーザーＡにより受信されるデータが減少するからである）、本発明はこの問題を解決することを目的とする。

本発明の第１の態様によると、互いに隣接した第１のセル及び１又は複数の第２のセルを有するＭＩＭＯシステムの無線通信方法が提供される。前記各セルは基地局によりサービスを提供され複数の固定又は移動加入者局を有し、前記基地局は個々のＭＩＭＯチャネルで前記セル内の各加入者局との通信回線を有し、前記方法は、前記第１のセルの基地局で、前記第１のセルの基地局からの通信により前記第２のセル内の加入者局に引き起こされる干渉の低減要求を前記第２のセルから受信する段階、プリコーディングの対象とすべきＭＩＭＯチャネルを選択するために、前記基地局から前記第１のセル内の各加入者局への通信回線の中からランクが不足しているＭＩＭＯチャネルを識別する段階、及び前記第２のセル内の加入者局が受ける干渉を低減するために、前記選択されたＭＩＭＯチャネルでの通信にプリコーディングを適用する段階、を実行する。

本発明の第２の態様によると、基地局が提供される。前記基地局は、第１のセル内のユーザーへ個々のＭＩＭＯチャネルを介しデータを通信する移動無線通信システムで用いられ、前記第１のセルは１又は複数の他のセルと隣接し、前記基地局は前記第１のセルの外から受信された、前記第１のセル内のユーザーの１人への通信をプリコーディングする要求に応答し、前記通信により引き起こされ且つ前記他のセル内の１又は複数のユーザーが受ける干渉を低減し、前記基地局は、ＭＩＭＯチャネルの構成要素である下位チャネルの中から相関が存在するか否かに基づき、前記基地局のユーザーの１人へのＭＩＭＯチャネルをプリコーディングのために選択する。

本発明の第３の態様によると、ＭＩＭＯ無線通信システムが提供される。前記システムは、複数のセルを有し、各セルは第２の態様に記載の基地局及び前記基地局によりサービスを提供される複数の加入者局を有し、各加入者局は前記基地局からの下り回線で干渉を検出し、干渉低減要求を送信する。

本発明の第４の態様によると、ＭＩＭＯ移動体ネットワークの加入者局が提供される。前記加入者局は、前記加入者局のセルの基地局からのＭＩＭＯ通信を受信する複数のアンテナ、前記ネットワークの別のセル内の基地局からの干渉を検出する手段、前記干渉を無効化する要求を送信する手段、及び基地局からの要求に応じ、前記加入者局の現在使用中のアンテナの数を順応して選択する手段、を有する。

本発明の実施例は、強い干渉の影響を受けている他のセルのユーザー（セル端）に、ゼロ・フォーシングを行うユーザーを選択する技術を提供する。

上記態様は、例として添付の図面を参照して説明される。

本発明は、ＢＳ_Ａ内のアクティブなユーザーを走査し、ユーザーＡを選択し、それにより上述の容量損失を最小限に抑え、ユーザーＢへの干渉を低減する結果として容量を増加させるアルゴリズムを提供する。セル端干渉を扱う知られている技術と比較すると、本発明は容量の増加を達成する可能性を提供する。当該アルゴリズムは大部分のランクが不足しているチャネルに、つまり一部の並列ＭＩＭＯストリームを除去することにより最も影響されないユーザーにゼロ・フォーシングを適用する。

本発明の実施例は以下に詳細に説明される。便宜上、以下の説明は「基地局」が本発明の技術を実行するとして記載される。しかしながら、一般に本発明は、ピア・ツー・ピア・ネットワークの中継局、加入者局等を含む無線通信システムで複数のユーザーと通信可能な如何なる通信機に適用されてもよい。従って、特許請求の範囲で用いられる用語「基地局」は、広義に解釈されるべきである。

総容量利得を保証するため、基地局は自身のアクティブなユーザーの中から「ランクが不足している」ＭＩＭＯチャネルを捜し（つまり、２以上の構成要素であるＭＩＭＯ下位チャネルが相関している場合のチャネル、従ってこれらのチャネルは全体のユーザー容量に最小限の容量改善しか提供しない）。

ランクが不足しているチャネルを識別するため、基地局は絶対ＭＩＭＯチャネル行列（Ｈ．Ｈ^＊、^＊は共役転置を示す）の固有値を見て、最大固有値（λ_ｍ）の最小値（λ_１）に対する比を測定する。標準的に基地局は既にこれらの固有値を他の目的（注水（ｗａｔｅｒｆｉｌｌｉｎｇ）、特異値分解（Ｅｉｇｅｎ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）等）のために計算しているので、追加処理のオーバーヘッドは大きくない。本発明はまた、受信アンテナ数Ｎｒ_１及びＮｒ_２が、Ｎｒ_１＋Ｎｒ_２＝Ｎｔの制約下で、ゼロ・フォーシングの空間モードの所要数に依存して、適応して選択されると仮定する。換言すると、加入者局毎に１又は複数のアンテナをオン又はオフにすることが可能である。この要件は、（複数セルで）同一周波数／時間資源をユーザーＡとして共有し且つゼロ・フォーシングの利益を享受するセル端ユーザーの数に基づく（また、必ずしもセル端である必要はない）。ｒ個の空間モードの最小値は、同時にｒ人のセル端ユーザーにゼロ・フォーシングを同時に適用することを要求する。

一般に、ｋ個の空間モードがゼロ・フォーシングに用いられる場合（つまり、Ｎｒ−Ｎｒ_１＝Ｎｒ_２＝ｋ）、アルゴリズムは比の和（λ_ｍ／λ_１＋λ_ｍ／λ_２＋．．．＋λ_ｍ／λ_Ｎｒ２）を計算し、比の和が最大のチャネルをプリコーディングに用いる。ここで、昇順の場合にλ_２は２番目に低い固有値であり、λ_Ｎｒ２はＮｒ_２番目の固有値である。選択されたチャネルＨ_Ａ及びＨ_Ｂの間のチャネル相関の最終検査が実行され、相関がρ_ｔｈの所定閾値より低い場合にプリコーディングが実行される。チャネル相関がρ_ｔｈより大きい場合、選択は廃棄され、固有値の比の和が次に大きいチャネルが選択される。これは、前述の効率的データ送信の要件による。この処理は、Ｈ_ＡとＨ_Ｂとの間のチャネル相関がρ_ｔｈより低いことが分かるまで繰り返される。２つのベクトルＸ、Ｙの間の相関ρ（Ｘ，Ｙ）は次のように定められる：

ここで、Ｅ［］は例外演算子を表し、^＊は複素共役を表す。

このアルゴリズムの効率を試験するために、一連のシミュレーションが実際のＭＩＭＯチャネル・データ、及びシステム・レベルのシミュレーターにより生成されたＳＩＮＲ（信号対干渉及び雑音比）の値を用いて行われた。ＭＩＭＯチャネル・データは、２つの隣接セルに区分できる測定位置を含む４×４システム用である。各セルは、それぞれアクティブなユーザーとして考えられる１３個の測定位置を含む。セル配置は図５に示される。

図５は、現実世界の地図データに基づく、シミュレーションを目的として用いられるセル及びユーザーの構成を示す。図中の実線は、相互に隣接する六角形セルのセル端を示し、丸で囲まれた数字は個々の加入者局又はユーザーを示す。図の端にある縦長の三角形は対応するセルの基地局を示す。

シミュレーションでは、隣接セルから最も干渉を受けるユーザーとして２人のセル端ユーザーが識別された（ＢＳ_Ａからユーザー２、及びＢＳ_Ｂからユーザー１）。次にＭＩＭＯプリコーディングは干渉を無効にするために実行された。換言すると、本発明の方法が２回適用された。元の４×４ＭＩＭＯシステムは、ゼロ・フォーシングを適用するため、従って２個の空間モードを干渉除去のために利用するために４×２ＭＩＭＯシステムに縮小された。本発明の方法は、ＢＳ_Ａのユーザー３及びＢＳ_Ｂのユーザー７を、プリコーディングを適用し得るランクが不足しているチャネルとして識別した。結果として、当該ユーザーのための容量の削減は最小限に抑えられる。チャネル容量は、セル端ユーザー及びプリコーディング・アルゴリズムを用い又は用いずに選択されたプリコーディング・ユーザーに対し計算された。ｎ×ｎＭＩＭＯシステムのチャネル容量は、次のように与えられる。

ここで、Ｉ_ｎは単位行列、Ｈはチャネル行列、及びｎ_Ｔは送信される並列データ・ストリームの数である。ＳＩＮＲはシステム・レベルのシミュレーターから、基地局からの拒理に従い選択された。セル半径は１０００ｍと仮定される。システム・レベルのシミュレーターはＳＩＮＲを最重要干渉源を用い及び用いずに生成するために用いられた。セル端ユーザーでは、これら２つのＳＩＮＲ値は比較に用いられた。ＢＳ_Ｂセルの合計ＭＩＭＯ容量（セル端ユーザー及びプリコーディング・ユーザーの合計）の累積分布関数は、以下に図６及び図７に示される。図６は、選択アルゴリズムを用いたプリコーディングの容量をプリコーディング無しの４×４システムと比較している。図７は、ランダムに選択された（シミュレーションの反復毎に１３人のユーザーからランダムに選択された）ユーザーに適用されたプリコーディングと、プリコーディング無しの４×４システムとを比較している。図６及び図７のそれぞれで、横座標はゼロ・フォーシング・アルゴリズムにより影響を受ける２人のユーザー、つまり干渉が低減されるべきセル・ユーザー及びゼロ・フォーシングの１又は複数の空間モードを提供するランクが不足しているユーザーの容量を表す。縦座標は、全体の容量向上の確率を表す。

図は、提案されたチャネル選択アルゴリズムがプリコーディングのためのランダムな選択にもたらす利益を明確に示している。提案された選択アルゴリズムは、プリコーディング無しのシステムに対し、時間で８０％の総容量の向上（つまり、総容量利得）をもたらす。しかしながら、ランダムなチャネル選択では、総容量利得は時間で３０％しかなく、残りは有意な損失となった。これらの結果は測定されたチャネル及び生成されたＳＩＮＲ値（反復はユーザー毎に１０００回行われた）に特有であるが、提案されたアルゴリズムの利点の指標を与える。

従って結論として、このシナリオでは、システム容量の観点から、干渉時の低減により個々のユーザーの容量の低下が干渉を受けるユーザーの容量の向上により重要なので、ゼロ・フォーシングのためにランクが不足しているユーザーの２つのストリームを用いることは更なる利益をもたらすだろう。

図８は、本発明の好適な実施例の、各基地局により実行される方法のフローチャートを示す。

段階Ｓ１で、隣接セル内のユーザー（ユーザーＢ）は、基地局ＢＳ_Ａのユーザーからの通信による強い干渉を受けていることを報告する。標準的に、これはユーザーＢが自身の基地局ＢＳ_Ａへの上り回線にメッセージを送信することにより行われる。次に（段階Ｓ２で）、基地局ＢＳ_Ａは干渉通知を、ユーザーＢへの時間／周波数資源割り当てに関する情報と一緒に受信する。この例では、当該干渉通知はＢＳ_ＡへＢＳ_Ｂから、例えば基幹網（有線又は無線）を介して伝達される。当該干渉通知が１つより多く受信された場合（段階Ｓ３）、ＢＳ_Ａは照合し、それらを優先する必要がある場合には総容量利得の基準を用い（以下を参照）、１つより多くの空間モードをゼロ・フォーシングのために犠牲にするか否かを決定する。次に、ＢＳ_Ａは自身のセル内のどのユーザーがゼロ・フォーシングのための空間モードを提供すべきかを決定する。全体のデータ容量の損失を最小限に抑えるため、上述のようにランクが不足しているＭＩＭＯチャネルが選択される。これは、アクティブなユーザー（つまり、自身のセル内のユーザー）毎に固有値の比又は比の和を上述のように計算することを含む。段階Ｓ５で、大部分のランクが不足しているチャネルＨ_Ａ（この場合には、比の和λ_ｍ／λ_１＋λ_ｍ／λ_２＋．．．＋λ_ｍ／λ_Ｎｒ２が最も高いチャネルとして決定されたチャネル）が選択され、セル端ユーザーＢの当該チャネルとチャネルＨ_Ｂとの間の相関が検査される。相関が高すぎる場合には（段階Ｓ６で「はい」）、段階Ｓ５は繰り返され、別のランクが不足しているチャネルを選択する。

更なる検査として（図８の段階Ｓ３に示されるように）、基地局はゼロ・フォーシングの実行により期待される総容量利得、つまり干渉の低減によりユーザーＢに利用可能となったＭＩＭＯチャネルの容量利得からユーザーＡへのランクが不足しているチャネルの容量損失を差し引いたものを発見することが望ましい。如何なる総容量利得も発見されない場合、処理は中断される。この計算を行うため、必ずしも必要ではないが、基地局がユーザーＢにサービスを提供している基地局と情報を交換し、及び／又はシステムの中央制御部から情報を受信することが有用である。その他の場合（段階Ｓ６で「いいえ」）、ゼロ・フォーシングが実行され、ユーザーＡにＢＳ_Ｂによりセル端ユーザーＢに割り当てられた資源と同一周波数／時間資源を割り当てる。

図８は、１又は複数のセル端ユーザー（ユーザーＢ）への干渉を除去又は低減するために、単一ユーザー（ユーザーＡ）に対するゼロ・フォーシングを行う段階を示す。処理は、更に多くの空間モードを犠牲にして、更なるユーザーにゼロ・フォーシングを実行するために繰り返される。或いは、屡々、単一のセル内ユーザーに対するゼロ・フォーシングにより２以上のセル端ユーザーが受ける干渉を低減することが可能である。このような２以上のセル端ユーザーは、複数の隣接セル内に存在し、同一周波数／時間資源を割り当てられる。しかしながら、アクティブな受信機の総和（これらセル端ユーザーと１つのセル内のランクが不足しているユーザーの和）は、基地局の送信アンテナ数であるＮｔを超えるべきではない。

効率化のため、セル端ユーザーは有意な干渉低減を期待しうるので、本発明のチャネル選択アルゴリズムは、通常、セル端ユーザーに適用される。他方で、物理的にセル端にいないユーザーが、別の基地局から有意な干渉を受ける可能性がある。しかしながら、実際には限定数のランクが不足しているＭＩＭＯチャネルのみが利用可能である可能性が高い。従って、基地局は干渉低減要求に対する動作を選択可能であることが望ましい。幾つかの例では、セル端ユーザーが識別できる場合には、これらセル端ユーザーへのこのような要求を制限することが望ましい。また、これは加入者局がセル端ユーザーである場合にのみ要求を発行するように加入者局を設定することにより、又は各基地局がセル端に存在すると決定された加入者局からの要求のみを受け付けるように各基地局を設定することにより、達成されてよい。総容量利得に対する上述の検査は、セル端ユーザーに受け付ける要求を制限する効果ももたらす。

更に、留意すべき点は、図８のフローチャートが好適な実施例であり、以下に纏められたように示された段階の幾つかの代案が存在することである。

代案の実施例では、セル端加入者局は、サービスを提供している基地局（ＢＳ）に干渉状況を示す代わりに、直接に干渉を起こしているＢＳと通信する。干渉が有意であるという事実により、干渉を受けている加入者局は当該ＢＳとの通信領域内の位置に存在すると想定される。２つのＢＳは次に、何れも資源割り当てを調整し無効化が適切に実行されるようにするか、又は加入者局自身が２つのＢＳの間で調停し基幹網を介したシグナリングの必要を回避する。複数セルからのユーザーがこのような方法で同一の干渉を生じているＢＳと通信する場合、このＢＳはｋ個の空間モードに対し干渉を無効化するよう決定する。

固有値の比の和を加算するある簡易な手法は、単一の比λ_ｍ／λ_Ｎｒ２を用いることである。ここでλ_Ｎｒ２はＮｒ_２番目に小さい固有値である。これは正確でないかも知れないが、処理要件の低い候補を示す代替の機構を与える。

従って、本発明の実施例は、複数の隣接セルのそれぞれのユーザーがセルの基地局によりサービスを提供され、当該基地局が当該セル内の各ユーザーへ個々のＭＩＭＯチャネルを介して下り回線でデータを送信するＭＩＭＯシステムの無線通信方法を提供する。方法は、別のセルの基地局（ＢＳ_Ｂ）又はユーザー（Ｂ）から、当該別のセルのユーザーに生じている干渉を減少させる１又は複数の要求を受信する段階、前記第１のセル内のユーザーへの送信回線の中からランクが不足しているＭＩＭＯチャネル（Ｈ_Ａ）を識別し、ゼロ・フォーシングの対象とすべきＭＩＭＯチャネルを選択する段階、及びゼロ・フォーシングを前記選択されたＭＩＭＯチャネル（Ｈ_Ａ）での送信に適用し、少なくとも１人の前記他のセルのユーザー（Ｂ）が受ける干渉を減少する段階を実行する第１のセルの基地局（ＢＳ_Ａ）を含む。ランクが不足しているＭＩＭＯチャネルはゼロ・フォーシングによる全体のデータ容量の低減を最小限にするよう選択される。これはチャネル行列の固有値を検査することにより、及びそれらの比を計算することにより発見される。更に、選択されたチャネル（Ｈ_Ａ）及び他のセルのユーザー（Ｂ）へのチャネル（Ｈ_Ｂ）が検査され、それらが閾量より多く相関している場合、第１のセル内の別のチャネルが代わりに選択される。

本発明の実施例は、ハードウェア、又は１又は複数のプロセッサーで実行されるソフトウェア・モジュール、又はそれらの組合せとして実施されてよい。つまり、当業者は実際にはマイクロプロセッサー又はデジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）が用いられ、上述の機能の一部又は全てを実施してよいことを理解するだろう。

このようなプロセッサー又はＤＳＰは、無線通信システムの基地局に存在してよい。中継局を利用する無線通信システムでは、各中継局は本発明による方法を実行する機能を含むことが更に望ましい。各加入者局のプロセッサー又はＤＳＰは、必要に応じて、特に自身のセルの外にある基地局へメッセージを送信するために本発明の方法に適応される必要があってよい。更に、ピアツーピア・ネットワークの加入者局自身が本発明の方法を実行してよい。

本発明は、本願明細書に記載された方法の一部又は全てを実行する、１又は複数の装置又は機器のプログラム（例えば、コンピューター・プログラム、及びコンピューター・プログラム製品）として実施されてもよい。このような本発明を実施するプログラムは、例えば１又は複数の信号の形式でコンピューター可読媒体に格納されてよい。このような信号は、インターネット・ウェブサイトからダウンロード可能であるか、又は搬送信号で供給されるか、又は他の如何なる形式であってもよい。

上述の実施形態に関し更に以下の付記も開示する。
（付記１） 互いに隣接した第１のセル及び１又は複数の第２のセルを有するＭＩＭＯシステムの無線通信方法であって、前記各セルは基地局によりサービスを提供され複数の固定又は移動加入者局を有し、前記基地局は個々のＭＩＭＯチャネルで前記セル内の各加入者局との通信回線を有し、前記方法は、前記第１のセルの基地局で、
前記第１のセルの基地局からの通信により前記第２のセル内の加入者局に引き起こされる干渉の低減要求を前記第２のセルから受信する段階、
プリコーディングの対象とすべきＭＩＭＯチャネルを選択するために、前記基地局から前記第１のセル内の各加入者局への通信回線の中からランクが不足しているＭＩＭＯチャネルを識別する段階、及び
前記第２のセル内の加入者局が受ける干渉を低減するために、前記選択されたＭＩＭＯチャネルでの通信にプリコーディングを適用する段階、を実行する無線通信方法。
（付記２） 前記識別する段階は、プリコーディングの対象として最もランクが不足しているＭＩＭＯチャネルを選択する、付記１記載の無線通信方法。
（付記３） 前記識別する段階は、前記最もランクが不足しているＭＩＭＯチャネルと前記第２のセル内の加入者局へのＭＩＭＯチャネルとの間の相関を検査し、前記相関が閾値を超える場合には、次に最もランクが不足しているＭＩＭＯチャネルをプリコーディングの対象として代わりに選択する、付記２記載の無線通信方法。
（付記４） 前記受信する段階は、前記第２のセル内の加入者局に割当てられた時間及び周波数の組合せを受信する段階を含み、前記第１のセル内の基地局は、同一の時間及び周波数の組合せを前記選択されたＭＩＭＯチャネルに割当てる、付記１、２、又は３記載の無線通信方法。
（付記５） 前記要求は前記第２のセル内の基地局から受信される、付記１乃至４の何れか一項記載の無線通信方法。
（付記６） 前記要求は前記第２のセル内の加入者局から受信される、付記１乃至４の何れか一項記載の無線通信方法。
（付記７） 前記プリコーディングはゼロ・フォーシングを含む、付記１乃至４の何れか一項記載の無線通信方法。
（付記８） 前記識別する段階は、各絶対ＭＩＭＯチャネル行列の固有値λを見付けることにより、及び最大固有値λ_ｍの最小固有値λ_１に対する比を測定することにより、ランクが不足しているＭＩＭＯチャネルを識別する、付記１乃至７の何れか一項記載の無線通信方法。
（付記９） 前記識別する段階は、Ｎｒ_２を前記第２のセル内の加入者局により用いられる受信アンテナの数として、前記第１のセル内の加入者局への各ＭＩＭＯチャネルに対し、前記比の和である（λ_ｍ／λ_１＋λ_ｍ／λ_２＋．．．＋λ_ｍ／λ_Ｎｒ２）を計算し、プリコーディングのために最大の和を有するチャネルを選択する、付記８記載の無線通信方法。
（付記１０） 前記識別する段階は、λ_ｍを前記ＭＩＭＯチャネル行列の最大固有値とし、Ｎｒ_２を前記第２のセル内の加入者局により用いられる受信アンテナの数とし、及びλ_Ｎｒ２をＮｒ_２番目の固有値として、前記第１のセル内の加入者局への各ＭＩＭＯチャネルに対し、比λ_ｍ／λ_Ｎｒ２を計算し、プリコーディングのために最大の比を有するチャネルを選択する、付記１乃至７の何れか一項記載の無線通信方法。
（付記１１） 複数の要求が前記第２のセルから受信され、前記方法は、プリコーディングを適用し、前記第２のセル内の複数のユーザーへの干渉を同時に低減する、付記１乃至１０の何れか一項記載の無線通信方法。
（付記１２） 前記識別する段階及び前記適用する段階は、前記基地局から前記第１のセル内の各加入者局への通信回線の中から複数のＭＩＭＯチャネルに対して繰り返され、前記第２のセル内の複数のユーザーへの干渉を同時に低減する、付記１１記載の無線通信方法。
（付記１３） 前記プリコーディングを適用する段階は、前記選択されたＭＩＭＯチャネルの１つに対して実行され、前記第２のセル内の複数のユーザーへの干渉を同時に低減する、付記１１記載の無線通信方法。
（付記１４） 前記第１のセル内の基地局は、前記第２のセル内の基地局とメッセージを交換し、前記プリコーディングを適用する段階を調整する、付記１乃至１３の何れか一項記載の無線通信方法。
（付記１５） 前記第２のセル内の加入者局は、前記第１のセル及び前記第２のセル内の基地局へメッセージを送信し、前記プリコーディングを適用する段階を調整する、付記６記載の無線通信方法。
（付記１６） 前記識別する段階の後に、プリコーディングを適用することの前記ＭＩＭＯシステムへの総容量効果を推定する段階、及び総容量利得が推定された場合にのみプリコーディングの適用を行う、付記１乃至１５の何れか一項記載の無線通信方法。
（付記１７） ＯＦＤＭＡに基づく無線通信システムの下り回線に適用される、付記１乃至１６の何れか一項記載の無線通信方法。
（付記１８） 基地局であって、第１のセル内のユーザーへ個々のＭＩＭＯチャネルを介しデータを通信する移動無線通信システムで用いられ、前記第１のセルは１又は複数の他のセルと隣接し、前記基地局は前記第１のセルの外から受信された、前記第１のセル内のユーザーの１人への通信をプリコーディングする要求に応答し、前記通信により引き起こされ且つ前記他のセル内の１又は複数のユーザーが受ける干渉を低減し、前記基地局は、ＭＩＭＯチャネルの構成要素である下位チャネルの中から相関が存在するか否かに基づき、前記基地局のユーザーの１人へのＭＩＭＯチャネルをプリコーディングのために選択する、基地局。
（付記１９） 前記プリコーディングはゼロ・フォーシングである、付記１８記載の基地局。
（付記２０） プリコーディングを実行する前記第１のセル及び前記他のセルへの総容量利得を更に計算し、及び如何なる総容量利得も存在しない場合に前記要求を無視する、付記１８又は１９記載の基地局。
（付記２１） 前記基地局は、前記基地局がデータを前記基地局のユーザーへ送信するＭＩＭＯチャネルの中からランクが不足しているＭＩＭＯチャネルを捜すことにより、プリコーディングのためのＭＩＭＯチャネルを選択する、付記１８、１９、又は２０記載の基地局。
（付記２２） 前記基地局は、プリコーディング行列を最もランクが不足しているＭＩＭＯチャネルに適用する、付記２１記載の基地局。
（付記２３） 前記基地局は、各ＭＩＭＯチャネル行列の固有値を検査することにより、前記最もランクが不足しているＭＩＭＯチャネルを識別する、付記２２記載の基地局。
（付記２４） プリコーディングのために選択されたＭＩＭＯチャネルと前記他のセル内の１又は複数のユーザーへの通信のための各ＭＩＭＯチャネルとの相関の存在を更に検査する、付記１８乃至２３の何れか一項記載の基地局。
（付記２５） 基地局から又はプリコーディングで用いられる少なくとも１つの前記他のセル内のユーザーからの情報を更に受信する、付記１８乃至２４の何れか一項記載の基地局。
（付記２６） ＭＩＭＯ無線通信システムであって、複数のセルを有し、各セルは付記１８乃至２５の何れか一項記載の基地局及び前記基地局によりサービスを提供される複数の加入者局を有し、各加入者局は前記基地局からの下り回線で干渉を検出し、干渉低減要求を送信する、ＭＩＭＯ無線通信システム。
（付記２７） 各加入者局は、前記要求を前記加入者局自身のセルの基地局へ送信する、付記２６記載の無線通信システム。
（付記２８） 各加入者局は、前記要求を前記セルと別のセルの基地局へ送信する、付記２６記載の無線通信システム。
（付記２９） ＭＩＭＯ移動体ネットワークの加入者局であって、
前記加入者局のセルの基地局からのＭＩＭＯ通信を受信する複数のアンテナ、
前記ネットワークの別のセル内の基地局からの干渉を検出する手段、
前記干渉を無効化する要求を送信する手段、及び
基地局からの要求に応じ、前記加入者局の現在使用中のアンテナの数を順応して選択する手段、を有する加入者局。
（付記３０） ソフトウェアであって、無線通信システムの基地局のプロセッサーにより実行されると、付記１８乃至２５の何れか一項記載の基地局を提供する、ソフトウェア。
（付記３１） ソフトウェアであって、無線通信システムの加入者局のプロセッサーにより実行されると、付記２９記載の加入者局を提供する、ソフトウェア。

ＭＩＭＯ通信チャネルの概念図である。 ＭＩＭＯチャネルを介した送信機と受信機との通信の概略図である。 ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機の概略図である。 ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信機の概略図である。 シミュレーションに用いるセルとユーザーの構成を示す。 本発明の選択アルゴリズムを用いて達成されるシミュレートされたＭＩＭＯチャネル容量を示すグラフである。 ランダムなチャネル選択の場合にシミュレートされたＭＩＭＯチャネル容量を示すグラフである。 本発明のある実施例におけるＭＩＭＯプリコーディングのチャネル選択アルゴリズムのフローチャートである。

符号の説明

２ 送信装置
３ 受信装置
４ 信号再生装置
１１ ＭＩＭＯ信号処理装置

Claims (10)

1. 互いに隣接した第１のセル及び１又は複数の第２のセルを有するＭＩＭＯシステムの無線通信方法であって、前記各セルは基地局によりサービスを提供され複数の固定又は移動加入者局を有し、前記基地局は個々のＭＩＭＯチャネルで前記セル内の各加入者局との通信回線を有し、前記方法は、前記第１のセルの基地局で、
   前記第１のセルの基地局からの通信により前記第２のセル内の加入者局に引き起こされる干渉の低減要求を前記第２のセルから受信する段階、
   プリコーディングの対象とすべきＭＩＭＯチャネルを選択するために、前記基地局から前記第１のセル内の各加入者局への通信回線の中からランクが不足しているＭＩＭＯチャネルを識別する段階、及び
   前記第２のセル内の加入者局が受ける干渉を低減するために、前記選択されたＭＩＭＯチャネルでの通信にプリコーディングを適用する段階、を実行する無線通信方法。
2. 前記識別する段階は、プリコーディングの対象として最もランクが不足しているＭＩＭＯチャネルを選択する、請求項１記載の無線通信方法。
3. 前記識別する段階は、前記最もランクが不足しているＭＩＭＯチャネルと前記第２のセル内の加入者局へのＭＩＭＯチャネルとの間の相関を検査し、前記相関が閾値を超える場合には、次に最もランクが不足しているＭＩＭＯチャネルをプリコーディングの対象として代わりに選択する、請求項２記載の無線通信方法。
4. 前記受信する段階は、前記第２のセル内の加入者局に割当てられた時間及び周波数の組合せを受信する段階を含み、前記第１のセル内の基地局は、同一の時間及び周波数の組合せを前記選択されたＭＩＭＯチャネルに割当てる、請求項１、２、又は３記載の無線通信方法。
5. 前記要求は前記第２のセル内の基地局から受信される、請求項１乃至４の何れか一項記載の無線通信方法。
6. 前記要求は前記第２のセル内の加入者局から受信される、請求項１乃至４の何れか一項記載の無線通信方法。
7. 前記プリコーディングはゼロ・フォーシングを含む、請求項１乃至４の何れか一項記載の無線通信方法。
8. 前記識別する段階は、各絶対ＭＩＭＯチャネル行列の固有値λを見付けることにより、及び最大固有値λ_ｍの最小固有値λ_１に対する比を測定することにより、ランクが不足しているＭＩＭＯチャネルを識別する、請求項１乃至７の何れか一項記載の無線通信方法。
9. 前記識別する段階は、Ｎｒ_２を前記第２のセル内の加入者局により用いられる受信アンテナの数として、前記第１のセル内の加入者局への各ＭＩＭＯチャネルに対し、前記比の和である（λ_ｍ／λ_１＋λ_ｍ／λ_２＋．．．＋λ_ｍ／λ_Ｎｒ２）を計算し、プリコーディングのために最大の和を有するチャネルを選択する、請求項８記載の無線通信方法。
10. 前記識別する段階は、λ_ｍを前記ＭＩＭＯチャネル行列の最大固有値とし、Ｎｒ_２を前記第２のセル内の加入者局により用いられる受信アンテナの数とし、及びλ_Ｎｒ２をＮｒ_２番目の固有値として、前記第１のセル内の加入者局への各ＭＩＭＯチャネルに対し、比λ_ｍ／λ_Ｎｒ２を計算し、プリコーディングのために最大の比を有するチャネルを選択する、請求項１乃至７の何れか一項記載の無線通信方法。

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