JP2010525619A - 無線セルラネットワーク内の基地局及び移動局間で協調して通信するための方法及びシステム - Google Patents

Abstract

方法及びシステムは、無線セルラネットワーク内の基地局及び移動局間で協調して通信する。ハンドオーバ領域内で少なくとも２つの移動局を検出する。ハンドオーバ領域内の移動局毎にダイバーシティセットを確立する。各ダイバーシティセットは、関連付けられる移動局と通信することができる少なくとも２つの基地局を特定する。それらの少なくとも２つの基地局及び少なくとも２つの移動局を協調セットのメンバに組み合わせる。協調セットの選択されたメンバに資源を割り当てる。選択されたメンバに、割り当てられた資源を通知する。次に、同じ割り当てられた資源を使用して、協調セットの選択された基地局は選択された移動局間と同時に通信する。

Description

本発明は、包括的には無線ネットワークに関し、より詳細には無線セルラネットワーク内の複数の局間の協調通信に関する。

セル間干渉（ＩＣＩ）
無線セルラネットワークは、セル内に配置される基地局（ＢＳ）及び移動局（ＭＳ）を含む。ＢＳ及びＭＳは送受信機を備える。移動局はしばしば、「ユーザ」又は加入者局と呼ばれる。これらの局は、チャネル資源、すなわち時間及び周波数を使用して互いに信号を通信する。同じ資源が隣接セル内で使用される場合がある。これによって、複数のセル内の信号が物理的に重複する領域においてセル間干渉（ＩＣＩ）が生じ得る。受信機におけるＩＣＩの電力はノイズ電力よりもはるかに大きくなり得るため、ＩＣＩは無線セルラネットワークのスペクトル効率を制限する主な要因である。

空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）
ＳＤＭＡは、プレコーディング及びマルチユーザスケジューリングを用いて多入力多出力（ＭＩＭＯ）技法を使用することによって、マルチユーザチャネル接続を提供する。ＳＤＭＡはセル内のＭＳのロケーションに関する空間情報を利用する。ＳＤＭＡによって、信号の放射パターンは、特定の方向において最も高い利得を得るようになっている。これは、ビーム形成又はビーム偏向と呼ばれることが多い。ＳＤＭＡをサポートするＢＳは、同じ資源を使用して複数のユーザに同時に信号を送信する。ＳＤＭＡは空間多重化を可能にするため、ネットワーク容量を増大させることができる。それにもかかわらず、ＩＣＩは、ＳＤＭＡが使用される場合であっても依然として重要な課題であり続ける。

マクロダイバーシティハンドオーバ（ＭＤＨＯ）
マクロダイバーシティハンドオーバの間、ハンドオーバ（ＨＯ）領域において複数の基地局が同じ信号を単一のＭＳに送信する。マクロダイバーシティは受信信号強度を増大させ、ＨＯ領域におけるフェージングを減少させる。ＭＳが１つのセルから別のセルへと移動するとき、ＭＤＨＯが使用される。この移行は、ＢＳからＭＳへのダウンリンク（ＤＬ）において、ＢＳに、同じ情報の複数のコピーをＭＳに送信させ、それによってＭＳがＲＦ合成又はダイバーシティ合成のいずれかを実施することができるようにすることによって達成される。

ＭＳからＢＳへのアップリンク（ＵＬ）において、移行は、２つ以上のＢＳにＨＯ領域内のＭＳからの同じ信号を受信させ、それによって選択ダイバーシティが「最良の」アップリンクを使用することができるようにすることによって達成される。ＭＤＨＯは同じ資源が同じ信号のために使用される場合であってもＩＣＩを低減させることができる。しかしながら、ＭＤＨＯは資源を浪費する。これは、ＭＳが２つ以上のセルからの資源を使用し、この資源はそうでない場合他のＭＳによって使用可能であるためである。

ダイバーシティセットの確立
図３に示すように、従来のＭＤＨＯは、ＨＯ領域内でＭＳを検出する（３０５）ときに開始する。ステップ３１１において判断されるように、ＭＳ又はＢＳのいずれかがダイバーシティセット３１０の確立を開始することができる。ダイバーシティセット３１０は、ＨＯ領域内でＭＳと通信することが可能な基地局のみから成る。ＢＳの場合、ＢＳはMOB_BSHO_REQメッセージ３１２を送信する。ＭＳの場合、ＭＳはMOB_MSHO_REQメッセージ３１３及びMOB_BSHO_RSPメッセージ３１４を送信する。いずれの場合においても、ダイバーシティセットはMOB_HO_INDメッセージ３１５を用いて確認される。メッセージは適用可能な規格において詳細に規定されている。

ＩＥＥＥ８０２．１６標準規格によれば、ＭＤＨＯ及びＳＤＭＡは、ＢＳ及びＭＳ間の任意選択で且つ独立したプロトコルである。ＭＤＨＯ及びＳＤＭＡを使用して、無線セルラ移動ネットワーク内の複数の局間の協調を改善することが所望されている。

本発明の実施の形態は、マクロダイバーシティハンドオーバ（ＭＤＨＯ）及び空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）を使用することによって無線セルラネットワーク内の複数の局間の協調を実施する。協調に関与する複数の局は、２つ以上の基地局及び２つ以上の移動局を含む１つの協調セットにグループ化される。協調セット内の複数のＢＳは、同じ割り当てられたチャネル資源、すなわち時間及びサブチャネルを使用して複数のＭＳに対し送受信を行う。

より詳細には、方法及びシステムは、無線セルラネットワーク内の基地局及び移動局間で協調して通信する。ハンドオーバ領域内で少なくとも２つの移動局が検出される。ハンドオーバ領域内の移動局毎にダイバーシティセットが確立される。各ダイバーシティセットは、関連付けられる移動局と通信することができる少なくとも２つの基地局を特定する。

それらの少なくとも２つの基地局及び少なくとも２つの移動局は、１つの協調セットに組み合わされる。協調セットの選択された基地局及び移動局に資源が割り当てられる。割り当てられた資源は、選択された基地局及び移動局に通知される。

次に、協調セットのそれらの選択された局は、同じ割り当てられた資源を使用して互いに同時に通信する。

本発明の実施形態によって使用される無線セルラネットワークの概略図である。 本発明の実施形態によって使用されるフレーム構造のブロック図である。 従来のマクロダイバーシティハンドオーバのフロー図である。 本発明の実施形態による局間協調のフロー図である。 本発明の実施形態による協調の概略図である。 本発明の実施形態による協調セットの確立、更新、及び終了の概略図である。 本発明の実施形態による協調のフロー図である。

無線セルラネットワーク
図１は、本発明の一実施形態による無線セルラネットワークを示す。ネットワークは、一組（２つ以上）の基地局（ＢＳ）１０１と、一組（２つ以上）の移動局（ＭＳ）１０２とを含む。各局は送受信機を備える。送受信機はアンテナセット１０３に接続される。破線１０４は送受信機間のチャネル（リンク）を示す。

基幹回線又はインフラストラクチャ１０５は複数のＢＳを接続する。典型的には、インフラストラクチャは、有線接続及び無線接続と、本明細書において記載されるような高レベルのネットワーク機能を実施するプロセッサとを備える。基地局は通常、基幹回線１０５を介して互いに通信し、制御情報、チャネル情報、及びデータトラフィックさえも交換し、それによって複数の基地局が共同で符号化及び復号を実施することが可能になる。

基地局からの信号のレンジによってセルが画定する。複数の基地局からの信号が重複する場所は、ハンドオーバ（ＨＯ）領域１０６として知られている。

本発明による協調において、複数の（２つ以上の）基地局が、同じ資源、すなわち時間及び周波数を使用して、複数の（２つ以上の）ＭＳと連携して通信する。協調はＩＣＩを低減すると共にスペクトル効率を改善することができる。

フレーム構造
図２は、本発明による協調するＢＳ及びＭＳによるＯＦＤＭＡチャネルアクセスのために使用されるフレーム構造を示している。図２において、水平軸は時間領域資源を示し、垂直軸はサブチャネル（周波数）領域資源を示す。各サブチャネルは１つ又は複数の副搬送波を含むことができる。

ＯＦＤＭＡにおいて割り当てるための資源の基本単位はスロット２００である。スロットのサイズはＭＳ及びＢＳがアップリンク及びダウンリンクにおける送信に使用するパーミュテーション（permutation）モードに基づく。パーミュテーションモードは時間領域及び周波数領域における資源割り当てのタイプを定義する。ＵＬ及びＤＬのために異なるモードが定義される。特定のパーミュテーションを使用することによって、所与の数のＯＦＤＭＡシンボル２０１及びサブチャネルが各スロット内に含まれる。

スロットは関連付けられる時間（ｋ）及びサブチャネル（ｓ）を有する。各スロットは１つ又は複数のシンボルを保有することができる。基地局は時間領域を、ダウンリンク（ＤＬ）サブフレーム２５１及びアップリンク（ＵＬ）サブフレーム２５２を含む連続した複数のフレーム２１０に分割する。ダウンリンクサブフレームの間、全てのトラフィックは基地局から移動局へのものである。アップリンクサブフレームの間、全てのトラフィックは移動局から基地局へのものである。

ＤＬサブフレームは、全てのサブチャネルにおいてプリアンブル２２０から開始する。プリアンブルによって、移動局は同期及びチャネル推定を実施することが可能になる。ダウンリンクにおける第１の２つのＯＦＤＭＡシンボルにおける第１のサブチャネルはフレーム制御ヘッダ（ＦＣＨ）２０２である。ＦＣＨは、ＱＰＳＫレート１／２を使用して４回反復して送信される。ＦＣＨは、すぐ後に続くダウンリンクＭＡＰ（ＤＬ−ＭＡＰ）２６０の長さと、ＤＬ−ＭＡＰのために使用される反復符号化とを指定する。

ＢＳはダウンリンクＭＡＰ（ＤＬ−ＭＡＰ）及びアップリンクＭＡＰ（ＵＬ−ＭＡＰ）２６１を使用して、現在のフレーム内でダウンリンク方向及びアップリンク方向それぞれにおいてデータバースト２０４に割り当てられる資源をＭＳに通知する。バーストは接続識別子（ＣＩＤ）に関連付けられる。ＢＳから受信されるスケジュールに基づいて、各ＭＳは、ＢＳに対し送受信（送信又は受信）を行うべきとき（すなわちＯＦＤＭＡシンボル）及び行うべきところ（すなわちサブチャネル）を求めることができる。ＵＬサブフレーム内の第１の２つのサブチャネル２０３はレンジングのために使用される。

受信／送信ギャップ（ＲＴＧ）は複数のフレームを分離し、伝送遷移ギャップ（ＴＴＧ）はフレーム内の複数のサブフレームを分離する。これによって、送受信機が送信モードと受信モードとの間で切り換えることが可能になる。

データ信号（ＯＦＤＭＡシンボル）は１つ又は複数のスロットを含むバースト２０４において送信される。ＢＳとＭＳとの間の各チャネル又は接続１０４は時間領域及び周波数領域資源を割り当てられ、これは２次元ブロック、すなわち時間期間及び周波数サブチャネルを含む。ＯＦＤＭＡを用いて、複数の局は、割り当てられた２次元資源を使用することによって接続１０４上で互いに通信することができる。

時分割複信（ＴＤＤ）を使用するネットワークにおいて、ＤＬサブフレーム及びＵＬサブフレームは各フレームにおいて同じ周波数帯域を共有する。ＩＥＥＥ８０２．１６ネットワークのフレーム持続期間は約１０ｍｓであり、これは通常、チャネルコヒーレンス時間よりも短い。したがって、ＵＬチャネル及びＤＬチャネルのチャネル状態情報（ＣＳＩ）が反比例すると推定するのが妥当である。このため、アップリンクの場合にＢＳにおいて取得されるＣＳＩは、後続のダウンリンク通信においてＭＳによって把握されるＣＳＩに類似する。そうではなく、ＵＬ及びＤＬが反比例しない場合、ＢＳは、それに従ってデータをプレコーディングするためのフィードバックをＭＳに要求することができる。

協調
本発明の実施形態によれば、２つ以上の基地局及び２つ以上の移動局が協調して同時に送受信を行うことができる。協調している基地局及び移動局は、少なくとも２つの基地局及び少なくとも２つの移動局から成る協調セットにグループ化される。協調によって、ネットワークのスペクトル効率が増大する。

これは、複数の基地局が１つ移動局としか通信しない従来のＭＤＨＯとは異なる。これは、１つの基地局のみが複数の移動局と通信する従来のＳＤＭＡとも異なる。

本発明のネットワークでは、１つの基地局がアンカー基地局として選択され、協調に関与する全ての基地局及び移動局のＤＬ送信及びＵＬ送信を連携させる。用語アンカーＢＳは、ＭＳの視点からのものである。異なるＭＳは異なるＢＳを自身のアンカーとして使用することができる。

本発明による協調において、アンカーＢＳは異なるＭＳに異なるパイロットパターンを割り当て、各ＭＳに関連付けられるパイロットが直交することを保証し、それによって各ＭＳが受信したパイロットを使用してチャネルを首尾よく推定することを可能にする。しかしながら、同じデータサブチャネルが、データトラフィック伝送のための協調に関与する全てのＭＳによって共有される。

ＭＳは、実際のＤＬ送信の前に、該ＭＳが（１）ＲＦ合成を実行するべきか、又は（２）ソフトデータ合成を実行するべきかを通知される。これは、第１のケースでは同じＤＬ資源が複数のＢＳによって使用され、第２のケースでは異なる資源が異なるＢＳによって使用されるためである。

ＵＬの間、複数のＭＳが送信を行い、各送信アンテナは、ＢＳによって割り当てられた異なるパイロットパターンを使用する。協調に関与する複数のＢＳは、共同で復号を実施するための情報を交換することができるか、又は複数のアンテナを用いて独立して情報の複数のコピーを復号することができ、アンカーＢＳは復号に成功したコピーを選択する。アップリンクにおける送信電力はＢＳによってＵＬ ＭＡＰメッセージ内で指定される。

ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ標準規格は、プロトコル、ＭＡＣメッセージ、及びＰＨＹサポートを、ＳＤＭＡ及びＭＤＨＯのために別個に規定する。対照的に、本発明はＳＤＭＡ及びＭＤＨＯを組み合わせて本発明の協調を可能にする。さらに、様々な協調セットをグループ化、更新、及び終了することができる方法も説明する。加えて、本発明の協調をサポートするＭＡＣシグナリングプロトコルを説明する。

ＳＤＭＡプロトコル及びＭＤＨＯプロトコルを使用する協調
図４に示すように、本発明の協調は、ハンドオーバゾーン１０６において少なくとも２つの移動局１０２を検出する（４１０）ときに開始する。ダイバーシティセット３１０をＨＯ領域内の移動局毎に確立する（４２０）。ダイバーシティセットは関連付けられるＭＳと通信することができる複数の基地局を特定する。ダイバーシティセット３１０内の基地局及び関連付けられる移動局を組み合わせて（４３０）協調セット４０１を形成する。資源（時間領域及び周波数領域）４０２を協調セットの選択された基地局及び移動局４５１に割り当てる（４４０）。選択されたメンバに資源割り当てを通知する（４５０）。次に、選択されたメンバは同じ選択された資源４０２を使用して互いとの間で同時に通信する（４６０）ことができる。資源割り当ては一フレームベースで実施することができる。協調セットを、要求に応じて、又は移動局がＨＯ領域に出入りするのに応じて動的に更新することも可能である。

初期化
協調を実施するために、ＭＳはＢＳとメッセージを交換することによってＢＳに協調能力を知らせる。全てのＢＳが、そのようなメッセージを交換するための従来のＭＤＨＯ及びＳＤＭＡをサポートすると想定する。具体的に、ＭＳがネットワークに参加し、初期化を実行すると、ＭＳは登録要求（REG-REQ）メッセージを送信して、ＭＳが協調をサポートすることをＢＳに示す。表１はREG-REQメッセージのフォーマットを示す。ビット５は本発明による協調をサポートする能力を示すのに使用される。

代替的に、ＭＳは基本能力要求（SBC-REQ）メッセージを送信して、ＭＳが協調を実施することができることをＢＳに示す。SBC-REQメッセージのフォーマットは表２に示される。ここで、ビット２は本発明による協調のサポートを示すのに使用される。ＭＳは、REG-REQメッセージ及びSBC-REQメッセージの双方をＢＳに送信することもできる。

ダイバーシティセット及びアンカーＢＳの更新
ＩＥＥＥ８０２．１６標準規格は、ＭＤＨＯのためのダイバーシティセット３１０を指定する。ダイバーシティセットは特定のＭＳに関して定義され、少なくとも２つの基地局を含み、それらの基地局のすべてがその特定のＭＳへのダウンリンクにおける送信に参加する。ＭＳに関連付けられるダイバーシティセットの中に、主制御の役割を担うＢＳが存在し、そのためそのＢＳは通常、そのＭＳのアンカーＢＳと呼ばれる。

ダイバーシティセットは、ＭＳ毎に、H_Add閾値よりも高い平均搬送波対干渉雑音比（ＣＩＮＲ）を有する全ての基地局を含む。ダイバーシティセット３１０はＭＳ又はＢＳのいずれかによって更新することができる。ダイバーシティセット内に追加されるＢＳ候補は信号強度測定の間H_Add閾値よりも高いＣＩＮＲを有し、ダイバーシティセットから除去されるＢＳ候補は信号強度測定の間H_Delete閾値よりも低いＣＩＮＲを有する。

ＭＳは、MOB_MSHO-REQメッセージを送信するとき、ＭＳのダイバーシティセットに含まれる、可能性のあるＢＳのリストを提供することができる。ＭＳは、受信したMOB_NBR-ADVメッセージ、並びに前回実施した信号強度測定値、伝播遅延測定値、スキャン、レンジング、及び他の関連動作を通じて、可能性のあるＢＳのリストを評価することができる。

ＭＳの現在のダイバーシティセット内のＢＳは、MOB_BSHO-REQメッセージを送信するとき、ＭＳのダイバーシティセット内に含まれるＢＳの推奨リストを提供することができる。推奨の判断基準は期待されるＱｏＳ性能に基づくことができる。ＭＤＨＯ ＳＳ内に含むことができるＢＳのリストはMOB_NBR-ADVメッセージ内でブロードキャストされる。ＭＳは、MOB_HO-INDメッセージ内のMDHO_IND_typeフィールドが０ｂ００にセットされていることにより、MOB_HO-INDメッセージ３１５内のダイバーシティセット更新を確認することができる。

ＭＳは、MOB_HO-INDメッセージ内のMDHO_IND_typeフィールドを０ｂ１０にセットすることによって、アンカーＢＳによって推奨されたダイバーシティセットを拒絶することができる（ダイバーシティセット更新拒絶）。

ＢＳはダイバーシティセットを再構成し、MOB_BSHO-RSPメッセージをＭＳに再送信することができる。ＭＳ又はＢＳがMOB_MSHO-REQメッセージ／MOB_BSHO-REQメッセージのいずれかを使用してダイバーシティセット更新を開始した後、ＭＳは任意の時点でダイバーシティセット更新を取り消すことができる。取り消しは、MDHO_IND_typeフィールドを０ｂ０１にセットしたMOB_HO_INDメッセージを送信することによって行われる。

ＣＩＮＲ測定に基づいて、１つのＢＳがダイバーシティセット内のアンカーＢＳとして選択される。ＭＳが、前回実施した信号強度測定を通じて新たなＢＳがアンカーＢＳとなることを選好するとき、アンカーＢＳは更新される。ＢＳはＭＳの選好に基づいてターゲットアンカーＢＳを決定する。ダイバーシティセットのメンバ及びアンカーＢＳはダイバーシティセット内のＢＳ及びＭＳに知られていることに留意されたい。

これより、基地局及び移動局の協調のためにＭＤＨＯ及びＳＤＭＡを使用することの詳細を説明する。

協調セットの確立
基地局及び移動局の協調のために、本発明の一実施形態による協調セット４０１を定義する。同じハンドオーバ領域１０６内の異なるＭＳの複数のダイバーシティセット３１０が、空でない交差部を有する可能性がある。すなわち、同じＨＯ領域内に、異なるＭＳのダイバーシティセットに属する同じＢＳが存在する。これらのＢＳは同じ資源を使用するＭＳのグループにサービス提供する協調セットのメンバとすることができる。空でないダイバーシティセットを有するＭＳも、協調に参加することが可能である場合があるため、協調セットのメンバとすることができる。協調セットのメンバ構成はセット内のＭＳ及びＢＳによって知られている。複数のＭＳのダイバーシティセットの交差部が可能な限り多くのＢＳを含むように、それらのＭＳを組み合わせることができる。

図５は本発明の協調通信を概略的に示す。ＭＳ_１はダイバーシティセット５０１（ＢＳ_１、ＢＳ_２、ＢＳ_３）を有する。ＭＳ_２はダイバーシティセット５０２（ＢＳ_２、ＢＳ_３、ＢＳ_４）を有する。ダイバーシティセット５０１及び５０２の交差部並びにこれらのダイバーシティセットに関連付けられるＭＳを取ることによって、これらのダイバーシティセットのメンバ及びＭＳ（ＭＳ_１、ＭＳ_２）を組み合わせて、協調セット、たとえば（ＢＳ_１、ＢＳ_２、ＢＳ_３、ＢＳ_４、ＭＳ_１、ＭＳ_２）を形成する。

ＨＯ領域内の各ＭＳは、いずれのＢＳが自身のダイバーシティセット内にあるかを知っている。また、各ＢＳは自身がいずれのＭＳのダイバーシティセット内にあるかを知っている。インフラストラクチャ１０５が存在する場合、ＢＳ間の通信はＭＳ間の通信よりもはるかに簡単である。したがって、全てのＢＳに、情報、たとえばＭＳ毎のダイバーシティセットのメンバ構成を交換させると共に、協調セットを形成することができる方法及び協調のアンカーとしての役割を果たすＢＳを決定させることが好ましい。ＢＳ及びＭＳを組み合わせて協調セットにすることは、ＭＤＨＯプロトコル及びＳＤＭＡプロトコルを使用して実施することができる。

協調セット更新
図６において概略的に示されているように、協調セットの更新は、（１）ＭＳの移動、又は（２）協調を困難若しくは不可能にする準最適グループ化決定に応じて行うことができる。第１のケースでは、ＭＳの移動はそのＭＳのダイバーシティセットの変化を引き起こす可能性があり、その結果協調セットの変化が生じる。たとえば、ＭＳはＨＯ領域から出るか又はＨＯ領域内に入る可能性があり、それによってアンカーＢＳのみを有するダイバーシティセットが生じ、協調が不可能になる。最終的に、協調セットはその特定のＭＳに関して終了する。第２のケースでは、協調セットはＢＳによって行われる再グループ化要求に基づいて更新される。このプロセスは下記でさらに詳細に説明される。

各フレーム内の送信
各フレーム内において、１つのゾーンから別のゾーン、たとえばＡＡＳゾーンからＳＴＣゾーンへの切り替えはゾーン切り替え情報要素（ＩＥ）によって示される。ＩＥＥＥ８０２．１６標準規格はＳＴＣゾーンにおいてＭＤＨＯのサポートを指定し、ＳＴＣゾーン及びＡＡＳゾーンの双方においてＳＤＭＡのサポートを指定する。

データを送信する前に、幾つかのＤＬ ＭＡＰ ＩＥ及びＵＬ ＭＡＰ ＩＥをブロードキャスト（通信）し、ＭＳに資源割り当て及び機能指示を知らせる。スペクトル効率を改善するために、同じ協調セット内の複数のＭＳに同じチャネル資源（周波数帯域及び時間スロット）を割り当てる。

パイロットパターンの割り当ては異なるパーミュテーション、たとえばＦＵＳＣ、ＰＵＳＣ、ＡＭＣ、ＴＵＳＣ１、ＴＵＳＣ２等に固有のものである。パターンは、ＡＡＳゾーン内のゾーン切り換えＩＥ（OFDMA_AAS_DL_IE／OFDMA_AAS_UL_IE若しくはOFDMA_STC_DL_Zone_IE／OFDMA_STC_UL_Zone_IE）又はAAS_SDMA_DL_IE／AAS_SDMA_UL_IE、及びＳＴＣゾーン内のSDMA_Compact_DL_MAP_IE／SDMA_Compact_UL_MAP_IEにおいて示される。

さらに、アンカーＢＳは協調セット内のアクティブな送信アンテナを示す。協調セット内の各ＢＳは複数のアンテナを有するため、複数の符号化／変調層の数、各層のＣＩＤ、及び層インデックスによって、アクティブな送信アンテナの数をＭＳに通知することができる。これは、MIMO_in_Another_BS_IE又はMacro_MIMO_DL_Basic_IE又はSDMA_Compact_DL_MAP_IEによって実現することができる。

ＭＳに対する冗長な情報を削減するために、上記のＩＥの機能を組み合わせる代替的な方法は、ＢＳに、表５に示されるSTC_BS_Cooperation_DL_IEを送信させることである。従来のＭＤＨＯでは、ＢＳはMIMO_in_Another_BS_IEを送信して、同じサブフレームの間にデータが他のＢＳを介してＭＳに送信されることを示すことができる。ＢＳ及びＭＳが何らかのダイバーシティ合成、たとえばＲＦ合成又はソフトデータ合成をサポートする場合、ＢＳはMacro_MIMO_DL_Basic_IEを送信してデータ領域毎のパケットインデックスを示すことができる。データ領域は、サブフレーム内の１つ又は複数の連続したサブチャネル及び１つ又は複数の連続したシンボルとして定義される。

ＭＳは同じパケットインデックスを有する領域に関しソフトデータ合成を実施する。協調において、データ領域毎にパケットインデックスと共にもう一次元のユーザインデックスが示され、それによって、協調セット内の各ＭＳは自身のパケットのみに焦点を当て、それに応じて復号を実施し、異なる複数のデータ領域からそのＭＳ自身のパケットのみを合成することに留意されたい。したがって、Macro_MIMO_DL_Basic_IEを表４のように更新することができるか、又は新規のDL_IEを使用して協調をサポートする。

プレコーディングはダウンリンク送信の前にＢＳにおいて実施される。ＭＳは、パイロットを使用して各ＢＳからのプレコーディングされたチャネルを推定した後、ＢＳからの信号を復号することができる。プレコーディングはアップリンク送信の間、ＭＳにおいて要求されないが、ＢＳはＭＳの送信電力をUL_IE内で示すことができる。

協調通知のためにＩＥをブロードキャストする２つの方法が存在する。一方の方法は、ＳＤＭＡに関連するＩＥ及び更新されたＭＤＨＯに関連するＩＥの双方を連続して送信することであり、これによって幾らかの冗長性が生じ得る。他方の方法は、ＳＤＭＡ機能及びＭＤＨＯ機能を効率的に組み合わせる新規のＩＥを送信することである。

表５において本発明の実施形態によるＳＴＣゾーン内のSTC_BS_Cooperation_DL_IEが示され、表６において本発明の実施形態によるＡＡＳゾーン内のAAS_BS_Cooperation_DL_IEが示される。結果として、本発明は、表３に示すような、ＤＩＵＣ＝１４の場合の拡張２ＤＩＵＣコード割り当てへの更新を提供する。

協調方法
図７は、本発明の実施形態による、無線セルラネットワーク内の複数の局間で協調して通信する方法７００の詳細を示す。協調は、同じＨＯ領域１０６内に複数のＭＳを検出する（４１０）ときに開始する。移動局のそれぞれに関してダイバーシティセットを確立（４２０）した後、ダイバーシティセット内のＭＳ及びＢＳを組み合わせて（４３０）協調セットを形成する。

ＢＳは基幹回線１０５を通じて情報を交換し、ＢＳ及びＭＳを組み合わせて協調セットを形成する方法に関して決断を下すと共に、協調セットのアンカーＢＳを選択することができる。各フレーム内の協調通信７００はＳＴＣゾーン又はＡＡＳゾーンの間で切り換えるか否かを判断する（７４０）ことで開始する。ＡＡＺゾーンの場合、OFDM_AAS_DL_IE７４５を送信し、続いてAAS_BS_cooperation_DL_IE７５０を送信する。ＳＴＣゾーンの場合、OFDMA_STC_DL_Zone_IE７６０を送信し、続いてSTC_BS_cooperation_DL_IE７６２を送信する。

いずれのモードにおいても、送信は一フレームベースで発生する。その後、協調セットは、ＭＳの移動性、又はより良いグループ化及びアンカー選択が利用可能であることに起因して、更新７６５を決定する（７５５）場合がある。更新７６５が完了すると、協調を終了するか否かに関する決定７８０を行うことができる。たとえば、協調セット更新７６５によって空のセットが生じる場合、協調を終了する必要がある場合がある。協調が継続する場合、前回の送信手順を繰り返すことができる。

協調セット終了
協調は以下の理由で終了し得る。第１に、協調セット内にアンカーＢＳのみが残されているとき、ＭＳは従来のＭＤＨＯに切り換えなくてはならない場合がある。これは、このＭＳと同じ協調セット内にあった別のＭＳがそのＭＳのダイバーシティセットから除去されるときに発生し得る。この場合、アンカーＢＳは従来のＭＤＨＯに切り換えると共に、これらの２つのＭＳに異なる資源を割り当てることができる。

第２に、協調セットが１つの非アンカーＢＳのみを有するか又はＢＳを全く有しないとき、協調は終了し得る。これは、同じ協調セットに属する全てのＭＳのダイバーシティセットの交差部が、或るＭＳのアンカーＢＳを含んでいないことを意味する。したがって、次回の協調のために協調セットの更新が必要とされる。更新前に、各ＭＳは異なる資源を使用して別個にＨＯを実施することができる。

第３に、或るＭＳがハンドオーバ領域から出るとき、協調は終了する。この場合、ＭＳは自身のダイバーシティセット内にアンカーＢＳのみを有し、このＭＳのためにハンドオーバが実施される。結果として、協調セット内に或るＭＳが残される場合があり、それによってそのＭＳは従来のＭＤＨＯに切り換える。他のＭＳのハンドオーバに起因してセット内に複数のＭＳが存在するとき、それらのＭＳのダイバーシティセットの交差部内に２以上のＢＳが存在する場合、それらのＭＳをグループ化して新たな協調セットにすることができる。

図６は協調セットのライフサイクルを示している。３つのＢＳ（ＢＳ_１、ＢＳ_２、ＢＳ_３）のセルの共通の境界において、丸付きの１〜４でマーク付けされた４つのハンドオーバ領域が存在する。最初に、ＭＳ_１はＨＯ領域１内にあり、ＭＳ_２及びＭＳ_３の双方はＨＯ領域３内にある。次に、ＭＳ_２及びＭＳ_３は、点線で示されるようにＢＳ_１及びＢＳ_２と協調セットを形成する。ＭＳ_１は最初にＢＳ_１及びＢＳ_３と従来のＭＤＨＯを実施することができる。

幾らかの時間が経過した後、ＭＳ_１は領域４内に移動し（６０１）、次にＭＳ_１はＭＳ_２及びＭＳ_３の協調セットに加わると共に、ＢＳ_１及びＢＳ_２との協調を実施することができる。

その後、ＭＳ_１は領域２内に移動し（６０２）、次にＭＳ_１を除去することによって協調セットが更新される。次に、ＭＳ_２が領域３から出て（６０３）、完全にＢＳ_１のセル内に入ると、協調セットはＭＳ_２のためのハンドオーバによって終了し、ＭＳ_３はＢＳ_１及びＢＳ_２と従来のＭＤＨＯを実施することができる。

ＭＡＣシグナリング
上述したＭＡＣメッセージ及び情報要素（ＩＥ）は以下の表において詳述される。本発明の実施形態によって使用されるフィールドは太字で示される。

本発明を好ましい実施形態の例として説明してきたが、本発明の精神及び範囲内で様々な他の適応及び変更を行うことができることは理解されたい。したがって、添付の特許請求の範囲の目的は、本発明の真の精神及び範囲内に入るすべての変形及び変更を包含することである。

付録
ＯＦＤＭＡ
直交波周波数分割多重（ＯＦＤＭ）は、多数の無線ネットワーク、たとえばＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ標準規格及び８０２．１６／１６ｅ標準規格に従って設計されるネットワークの物理層（ＰＨＹ）において使用される変調技法である。ＯＦＤＭＡはＯＦＤＭに基づく多元接続方式である。ＯＦＤＭＡでは、複数の送受信機（ユーザ）に、直交トーン（サブチャネル）及びタイムスロットの別個のセットが割り当てられ、それによってこれらの送受信機が同時に通信することができる。

ＷｉＭＡＸ
ＩＥＥＥ８０２．１６標準規格は、移動通信のための無線インタフェースを規定する。マイクロ波アクセスの国際的な相互運用可能性（ＷｉＭＡＸ）は、無線データを、ポイントツーポイントリンクから全セルラタイプのアクセスまで、様々な方法で提供することを目的とした通信技術である。ＷｉＭＡＸはＩＥＥＥ８０２．１６標準規格に基づく。

スロット：スロットは、ＵＬ及びＤＬにおいてＭＳに割り当てられる最小資源単位である。スロットは２次元であり、時間期間及び周波数サブチャネルにおいて測定される。

ゾーン：ゾーンはシンボルの１つ又は複数の（時間的に）連続した列である。

データ領域：ＯＦＤＭＡにおいて、データ領域は、連続サブチャネルのグループを連続ＯＦＤＭＡシンボルのグループで２次元割り当てしたものある。データ領域の２次元割り当ては、サブチャネル及びシンボルの４×３の長方形のような長方形として視覚化することができる。

ＡＡＳゾーン：適応アンテナシステム（ＡＡＳ）は、ＩＥＥＥ８０２．１６標準規格に従って設計されるネットワークのための任意選択の機能である。ＡＡＳは複数のアンテナを使用して、送信信号を特定の受信アンテナに向けることによって、システムの適用範囲及び容量を改善する。ＡＡＳはＲＦビームを空間的に「偏向」することができ、それによって空間再利用及びダイバーシティ利得が増大する。ＡＡＳゾーンは、各フレーム中の、ＡＡＳによってサポートされるＭＳ専用の時間期間である。

ＳＴＣゾーン：時空間符号化（ＳＴＣ）は、ＩＥＥＥ８０２．１６ネットワークのための任意選択の機能であり、該標準規格において規定される。ＳＴＣは複数の送信アンテナを使用して無線通信システムにおけるデータ伝送の信頼性を向上させる。ＳＴＣは、データストリームの複数の冗長なコピーを受信機に送信して、信頼性のある復号の確率を高める。ＳＴＣゾーンは、各フレーム中の、ＳＴＣによってサポートされるＭＳ専用の時間期間である。

パーミュテーションゾーン：パーミュテーションゾーンはＤＬ又はＵＬにおける複数の連続したＯＦＤＭＡシンボルである。パーミュテーションゾーンは同じパーミュテーション式を使用する複数のＭＳを含むことができる。ＵＬサブフレーム及びＤＬサブフレームの双方は２つ以上のパーミュテーションゾーンを含むことができる。

パイロットパターン：パイロットパターンはパイロットサブチャネルの割り当てである。マルチユーザ通信、たとえばＳＤＭＡ又は基地局及び移動局の協調におけるようなＢＳから複数のＭＳへのダウンリンク送信において、受信機は直交パイロットパターンを使用してチャネルを推定する。

Claims (19)

1. 無線セルラネットワーク内の基地局及び移動局間で協調して通信するための方法であって、
   無線セルラネットワークのハンドオーバ領域内の少なくとも２つの移動局を検出するステップと、
   前記ハンドオーバ領域内の前記移動局毎にダイバーシティセットを確立するステップであって、各該ダイバーシティセットは、関連付けられる移動局と通信することができる少なくとも２つの基地局を特定する、ステップと、
   前記少なくとも２つの基地局及び前記少なくとも２つの移動局を協調セットに組み合わせるステップと、
   前記協調セットの選択された基地局及び選択された移動局に資源を割り当てるステップと、
   前記選択された基地局及び前記選択された移動局に前記割り当てられた資源を通知するステップと、
   同じ割り当てられた資源を使用して、前記協調セットの前記選択された基地局及び前記選択された移動局間で同時に通信するステップと
   を備えた方法。
2. 前記基地局及び前記移動局間でメッセージを交換して、前記移動局が前記無線セルラネットワークに入るときに前記協調通信をサポートする能力を取り決めるステップをさらに備えた請求項１に記載の方法。
3. 前記移動局の前記ダイバーシティセットの交差部が３つ以上の基地局を含む場合、該移動局を前記協調セットに組み合わせるステップをさらに備えた請求項１に記載の方法。
4. 前記協調セットからアンカー基地局を選択するステップをさらに備えた請求項１に記載の方法。
5. 前記資源は時間領域におけるシンボルを含み、ゾーンは１つ又は複数の連続したシンボルであり、前記アンカー基地局は、前記協調セットの前記基地局及び前記移動局間の通信に使用される前記ゾーンを示す、請求項４に記載の方法。
6. 前記アンカー基地局は、ＤＬ ＭＡＰ情報要素（ＩＥ）及びＵＬ ＭＡＰ情報要素（ＩＥ）において、前記協調セット内の前記移動局に前記割り当てられた資源を通知する、請求項４に記載の方法。
7. 前記アンカー基地局は、マクロダイバーシティハンドオーバ（ＭＤＨＯ）及び空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）のために別個に規定されたＩＥを使用して、前記協調セット内の前記移動局に前記割り当てられた資源を通知する、請求項６に記載の方法。
8. 前記アンカー基地局は、前記ＭＤＨＯのためのＩＥ及び前記ＳＤＭＡのためのＩＥから組み合される単一のＩＥを使用して、前記協調セット内の前記移動局に前記割り当てられた資源を通知する、請求項６に記載の方法。
9. 前記資源は異なる複数の移動局のためのパイロットパターンを含む、請求項６に記載の方法。
10. 前記資源は、数、接続識別子、及び複数の符号化／変調層のインデックスによって示される、基地局上のアクティブな送信アンテナを含む、請求項６に記載の方法。
11. 前記アンカー基地局によって、前記選択された移動局に対し、異なる複数のデータ領域のユーザインデックス及びパケットインデックスを示すステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
12. 前記アンカー基地局によって、前記選択された移動局に対し、該移動局において使用されるダイバーシティ合成を示すステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
13. 前記協調セットを周期的に又は要求に応じて更新するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
14. 前記アンカー基地局を周期的に又は要求に応じて更新するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
15. 前記協調セットが前記少なくとも２つの基地局及び前記少なくとも２つの移動局を含んでいる間のみ該協調セットを維持するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
16. 前記組み合わせるステップは、マクロダイバーシティハンドオーバメッセージを使用する、請求項１に記載の方法。
17. 前記資源はシンボル及びサブチャネルを含む、請求項１に記載の方法。
18. 前記サブチャネルはデータ副搬送波を含み、前記移動局は該データ副搬送波を共有する、請求項１に記載の方法。
19. 無線セルラネットワーク内の基地局及び移動局間で協調して通信するためのシステムであって、
    無線セルラネットワークのハンドオーバ領域内の少なくとも２つの移動局と、
    前記ハンドオーバ領域内の前記移動局毎にダイバーシティセットを確立する手段であって、各該ダイバーシティセットは、関連付けられる移動局と通信することができる少なくとも２つの基地局を特定する、確立する手段と、
    前記少なくとも２つの基地局及び前記少なくとも２つの移動局を協調セットに組み合わせる手段と、
    前記協調セットの選択された基地局及び選択された移動局に資源を割り当てる手段と、
    前記選択された基地局及び前記選択された移動局に前記割り当てられた資源を通知する手段と、
    同じ割り当てられた資源を使用して、前記協調セットの前記選択された基地局及び前記選択された移動局間で同時に通信する手段と
    を備えたシステム。

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