JP2010526463A - 有限速度フィードバックを有するｍｉｍｏブロードキャストチャネルのマルチユーザスケジューリング - Google Patents

Abstract

本明細書では、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいてマルチユーザスケジューリングを行うシステムおよび方法を提供する。本明細書に記載の各種態様は、完全フィードバックスケジューリングを推進し、完全フィードバックスケジューリングでは、各ユーザからのアンテナ選択および信号品質フィードバック（信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）フィードバックなど）に基づいてマルチユーザスケジューリングを行う。各ユーザから受信した情報に基づいて、各送信アンテナから、最高信号品質を有する各ユーザへ、別々の情報ストリームを送信することが可能である。各ユーザが、情報を受信すべき１つの受信アンテナを選択することを可能にするために、受信アンテナ選択を用いることが可能である。本明細書に記載のさらなる態様は、量子化フィードバックスケジューリングを推進し、各ユーザによって有限ビット数に量子化された信号品質フィードバックに基づいて、スケジューリングが行われる。

Description

［相互参照］
本出願は、２００７年４月３０日に出願された米国特許仮出願第６０／９１４８１０号（発明の名称「ＭＵＬＴＩＵＳＥＲ ＳＣＨＥＤＵＬＩＮＧ ＦＯＲ ＭＩＭＯ ＢＲＯＡＤＣＡＳＴ ＣＨＡＮＮＥＬＳ ＷＩＴＨ ＦＩＮＩＴＥ ＲＡＴＥ ＦＥＥＤＢＡＣＫ」）の利益を主張するものである。

［発明の分野］
本開示は、主として無線通信システムに関し、特に、無線通信システムにおけるマルチユーザスケジューリングの手法に関する。

マルチユーザダイバーシティは、無線通信システムにおける複数ユーザからの選択ダイバーシティの一形態であって、基地局と複数ユーザとの間の、独立した複数のフェージングチャネルから発生する。これまで、マルチユーザダイバーシティを複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）システムのダウンリンク送信に利用する、様々なマルチユーザスケジューリングアルゴリズムが提案されてきた。これらの既存アプローチのほとんどは、時間分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）に基づいている。しかしながら、ＴＤＭＡを使用している基地局は一度に１人のユーザに対してしか送信を行うことができないという事実に少なくとも部分的に起因して、ＭＩＭＯブロードキャストチャネルに対してそのようなアプローチで達成可能な最大合計速度は、ＭＩＭＯブロードキャストチャネルの総合計速度能力のうちのごくわずかに過ぎない。

他の既存のスケジューリングアルゴリズム（ダーティペーパ符号化（ＤＰＣ）など）は、同時に複数のユーザにサービスを提供することによって、ＭＩＭＯブロードキャストチャネル能力を達成することが可能である。しかしながら、ＤＰＣのようなスケジューリングアルゴリズムを用いて最適な送信ポリシーを達成するには、複雑な計算が必要である。また、あまり複雑ではないＤＰＣアルゴリズムも提案されているが、そのようなアルゴリズムは、送信側がチャネル状態情報（ＣＳＩ）を完全に認識していることを前提としている。しかしながら、送信側がＣＳＩを完全に認識することは、実際には、システムの諸制限から一般に不可能である。その代わりに、一般的に、ある限定されたＣＳＩフィードバック負荷が、有限速度でユーザから基地局へ提供されている。従来型のマルチユーザスケジューリングアルゴリズムは、システムの利用可能なフィードバック負荷が少なくなるほど、スループットが著しく低下するか、および／または、複雑さが著しく増大する。したがって、有限速度フィードバックがあるＭＩＭＯブロードキャストチャネルに対して、あまり複雑ではなく、スループットが高いスケジューリングアルゴリズムが必要とされている。

以下、クレームに記載された対象のいくつかの態様の基本的理解が得られるように、クレームに記載された対象の簡略な要約を示す。この要約は、クレームに記載された対象の包括的な概要ではない。この要約は、クレームに記載された対象の重要な要素を特定するものではなく、クレームに記載された対象の範囲を説明するものでもない。この要約の唯一の目的は、後述の、より詳細な説明の前置きとして、クレームに記載された対象のいくつかの概念を簡潔に示すことである。

以下の開示は、ＭＩＭＯ通信システムにおけるマルチユーザスケジューリングのシステムおよび方法を提供する。本明細書に記載の各種態様によれば、完全フィードバックスケジューリングが提供される。完全フィードバックスケジューリングでは、すべてのユーザからの信号品質フィードバックを利用するＭＩＭＯブロードキャストスケジューリングアルゴリズムにより、マルチユーザスケジューリングが達成される。一例では、無線通信システムの基地局が、システム内の各ユーザからアンテナ選択および信号品質フィードバック（ＳＩＮＲフィードバックなど）を受信することが可能である。基地局は、この情報に基づいて、基地局にある各送信アンテナから、最高信号品質の各ユーザに、別々の情報ストリームを送信することが可能である。別の例では、受信アンテナ選択を用いて、基地局から情報を受信するための１つの受信アンテナを各ユーザが選択できるようにすることが可能である。したがって、従来型のマルチユーザスケジューリングアプローチ（たとえば、システム内のすべての受信アンテナを仮想ユーザとして用いるアプローチ）より、必要な複雑さおよび電力を減らしながら、ＭＩＭＯ通信システムの最適なマルチユーザスケジューリングを達成することが可能である。

本明細書に記載の他の態様は、量子化フィードバックスケジューリングを提供する。量子化フィードバックスケジューリングでは、各ユーザが、（ＳＩＮＲフィードバックなどの）信号品質フィードバックを有限ビット数に量子化し、フィードバックとして基地局に送り返す。そのようなアプローチは、たとえば、有限速度ＣＳＩフィードバックを有するＭＩＭＯ通信システムにおいて用いることが可能である。一例では、量子化ＣＳＩフィードバックに１ビットしか割り当てられない場合でも、本明細書に記載の量子化フィードバックスケジューリングを用いることにより、ＭＩＭＯ通信システムの達成可能な合計速度スループットは、ユーザ数が増えるにつれて大きくなる。

前述の目標および関連する目標の達成に向けて、本明細書では、クレームに記載された対象の特定の例示的態様を、以下の説明および添付図面に関連して記載する。しかしながら、これらの態様は、クレームに記載された対象の原理を用いることが可能な様々な様式のうちのいくつかを示すに過ぎない。クレームに記載された対象は、そのような態様およびこれらの均等物をすべて包含するものとする。以下の詳細説明を図面と併せて考察することにより、クレームに記載された対象の他の利点および新規な特徴が明らかになるであろう。

各種態様による無線通信システムの高レベルブロック図である。 各種態様による、基地局へのフィードバックを生成して送信するシステムのブロック図である。 各種態様による、ユーザフィードバックに基づいて各ユーザの通信をスケジュールするコンポーネントのブロック図である。 各種態様による、通信スケジュールに基づいて各ユーザに情報を送信するシステムのブロック図である。 各種態様による、限定されたフィードバックを生成してアクセスポイントに送信するシステムのブロック図である。 各種態様による、量子化ユーザフィードバックに基づいて各ユーザの通信をスケジュールするコンポーネントのブロック図である。 無線通信システムのマルチユーザスケジューリングの方法のフローチャートである。 無線通信システムにおいてユーザの通信を量子化ユーザフィードバックに基づいてスケジュールする方法のフローチャートである。 本明細書に記載の各種態様が動作可能な運用環境例のブロック図である。 本明細書に記載の各種態様によるサービスに好適な無線ネットワーク環境の概要を示す図である。

以下、クレームに記載された対象について、図面を参照しながら説明する。図面全体を通して、同様の要素については同様の参照符号を用いた。以下の記述では、クレームに記載された対象が十分に理解されるように、説明を目的として、多数の具体的な詳細について述べている。しかしながら、これらの具体的な詳細がなくても、クレームに記載された対象が実施可能であることは明らかである。他の例では、クレームに記載された対象の説明を容易にするために、よく知られた構造物や装置をブロック図形式で示した。

本出願で用いる「コンポーネント」や「システム」などの用語は、コンピュータ関連エンティティ（ハードウェア、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせ、ソフトウェア、または実行中のソフトウェア）を意味するものとする。たとえば、コンポーネントは、プロセッサで実行中のプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、プログラム、および／またはコンピュータであってよく、これらに限定されない。たとえば、サーバで実行中のアプリケーションとこのサーバとの両方が、１つのコンポーネントであってよい。１つまたは複数のコンポーネントを、プロセスおよび／または実行スレッドの中に常駐させることが可能であり、コンポーネントを１つのコンピュータに集中させること、および／または、コンポーネントを２つ以上のコンピュータに分散させることが可能である。また、クレームに記載された対象である方法および装置、あるいはその特定の態様または部分は、有形媒体（たとえば、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードドライブ、または他の任意のマシン読み取り可能な記憶媒体）に埋め込まれたプログラムコード（すなわち、命令）の形態であることが可能であり、この場合は、プログラムコードが（コンピュータなどの）マシンにロードされ、マシンによって実行されると、マシンは、クレームに記載された対象を実施する装置になる。コンポーネント同士は、ローカルおよび／またはリモートプロセスを介して（たとえば、１つ以上のデータパケットを有する信号に従うなどして）通信することが可能である（データパケットは、たとえば、ローカルシステム、分散システムにおいて別のコンポーネントと、および／または、インターネットのようなネットワークを介して他のシステムと、その信号を介して対話する、１つのコンポーネントからのデータである）。

図１は、本明細書に提示する各種態様による無線通信システム１００の高レベルブロック図を示す。一態様によれば、システム１００は、１つ以上の基地局１１０を含むことがあり、基地局１１０は、データ、制御シグナリング、および／または他の情報を、フォワードリンク（「ダウンリンク」）で、１人以上の受信側ユーザ１２０および１３０に伝達することが可能である。図１には示していないが、１人以上の受信側ユーザ１２０および／または１３０は、リバースリンク（「アップリンク」）で情報を基地局１１０へ送信することも可能であることを理解されたい。さらに、システム１００は、任意の数の基地局１１０および受信側ユーザ１２０および１３０を含みうる。

受信側ユーザ１２０および／または１３０は、ラップトップコンピュータやデスクトップコンピュータのようなコンピューティング装置に接続可能な無線端末、および／または、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、または別の好適な装置のような一体型の装置の機能性を備えること、および／または提供することが可能であることを、さらに理解されたい。無線端末は、システム、加入者ユニット、加入者局、移動局、モバイル、リモート局、リモート端末、アクセス端末、ユーザ端末、ユーザエージェント、ユーザ装置、ユーザ機器などと呼ばれることもある。さらに、および／または代替として、システム１００内の１つまたは複数の基地局１１０は、（たとえば、１つ以上の他の局と、アクセスポイントに関連付けられた無線アクセスネットワークとの間のルータとしての役割を果たす）無線アクセスポイント（ノードＢ）の機能性を備えること、および／または提供することが可能である。

一態様によれば、システム１００は、単一セル無線システムを備えることが可能であり、そこでは、基地局１１０は、地理的に分散しているＫ人のユーザ１２０および／または１３０と通信可能なＭ個の送信（Ｔｘ）アンテナ１１２を有し、各ユーザ１２０および／または１３０は、Ｎ個の受信（Ｒｘ）アンテナ１２２および／または１３２を有している。一例では、ユーザ１２０および／または１３０の数は、基地局１１０の送信アンテナ１１２の数より多いことが可能であり、基地局１１０は、ユーザ１２０および／または１３０が有する受信アンテナの数と同じ数の利用可能な送信アンテナ１１２を少なくとも有することが可能である。別の例では、Ｋ人のユーザ１２０および／または１３０のうちのＪ人だけが、任意の時間スロットｔに同時に基地局１１０と通信することを許可される。そのような例では、時間スロットｔに基地局１１０との非ゼロ速度の通信を割り当てられたユーザ１２０および／または１３０の集合を、Ａ（ｔ）で表すことが可能である。Ａ（ｔ）のカーディナリティは、｜Ａ（ｔ）｜＝Ｊ、１≦Ｊ≦Ｋと表すことが可能である。ユーザ１２０および／または１３０のうちのｋ番目のユーザが時間スロットｔにおけるアクティブユーザであれば、このユーザが受信する信号を、次式で与えることが可能である。

ただし、Ｘ^ｔは、時間スロットｔにおける送信信号のＭ×１ベクトルであり、

は、時間スロットｔにおけるｋ番目のユーザ１２０および／または１３０における受信信号のＮ×１ベクトルであり、

は、相加性雑音のＮ×１ベクトルであって、その各エントリは、平均がゼロ、分散がＮ_０の独立同一複素正規分布である。式（１）でさらに用いられている

は、（ｎ，ｍ）番目のエントリ

が、平均がゼロで単位分散の独立同一複素正規分布であるように構築されたＮ×Ｍチャネル行列であり、スカラー

は、時間スロットｔにおける、基地局１１０のｍ番目の送信アンテナ１１２から、ｋ番目のユーザ１２０および／または１３０のｎ番目の受信アンテナ１２２および／または１３２までの複素チャネル利得を表す。式（１）で用いられているスカラーα_ｋは、基地局１１０からｋ番目のユーザ１２０および／または１３０までの経路の電力減衰係数を表す。一例では、減衰係数α_ｋは、

に等しい。ただし、ｄ_ｋは、基地局１１０からｋ番目のユーザ１２０までの距離を表し、ｃは、２〜４の定数である。

別の態様によれば、システム１００の総送信電力は、１に等しいことがありうる。たとえば、Ｔｒ（Ｘ^ｔ［Ｘ^ｔ］^Ｈ）＝１でありうる。ただしＴｒ（・）は、行列のトレースを表す。したがって、システム１００の総送信電力は、基地局１１０の送信アンテナ１１２の数に無関係でありうる。一例では、システム１００は、ブロックフェージングチャネルモデルを利用することが可能であり、そこでは、チャネル

は、時間スロットｔにおいて準静的であり、非周波数選択的であるが、時間スロットに無関係に変動する。さらに、および／または代替として、チャネル

は、時間スロットｔにおいて、任意の（ｍ′，ｎ′，ｋ′）≠（ｍ，ｎ，ｋ）に対して、他のチャネル

と無相関であるとしてモデル化することが可能である。一態様によれば、システム１００は、ＭＩＭＯチャネルが受信側ユーザ１２０および１３０において完全に認識されているが、送信側基地局１１０では認識されていないという仮定の下で動作することが可能である。

一例では、所与の時間スロットにおいて、信号ｘ（ｍ）をｍ番目の送信アンテナ１１２から送信することが可能である。さらに、すべての送信アンテナｍ １１２（ｍ＝１，…，Ｍ）について、それぞれの送信アンテナから、独立した信号ｘ（ｍ）を送信することが可能である。そのような例では、送信アンテナ１１２あたりの平均送信電力は、

（たとえば、

）であることが可能であり、これによって、送信アンテナ１１２の結合送信電力は確実に１になる。この例では、ｋ番目の受信側ユーザ１２０および／または１３０のｎ番目のアンテナ１２２および／または１３２が基地局１１０のｍ番目の送信アンテナ１１２から受信する信号を、次式で表すことが可能である。

信号ｘ（ｍ）をｋ番目の受信側ユーザ１２０および／または１３０の所望の信号であると仮定し、他の信号ｘ（ｍ′）、ｍ′≠ｍを干渉と見なすことにより、受信信号ｙ_ｋ（ｎ）の瞬時ＳＩＮＲを、次式で表すことが可能である。

ただし、

は、ｋ番目の受信側ユーザ１２０および／または１３０のダウンリンク信号対雑音比（ＳＮＲ）である。

ＭＩＭＯネットワークにおけるＳＩＮＲフィードバックに基づく、ダウンリンクスケジューリングに対する既存アプローチは、一般に、各受信側１２０および／または１３０の各受信アンテナ１２２および／または１３２を、独立した仮想ユーザと見なす。したがって、それぞれがＮ個の受信アンテナを有するＫ人のユーザを有するＭＩＭＯシステムの場合、そのようなアプローチは、実質的に、システムを、ＮＫ個の単一アンテナ受信機を有するものとして扱う。これらの仮想ユーザのそれぞれの最大ＳＩＮＲのフィードバックと、各仮想ユーザにおいて最大ＳＩＮＲを達成する送信アンテナのインデックスｍとに基づいて、基地局は、Ｍ個の独立した信号を、Ｍ人の仮想ユーザに、最高ＳＩＮＲで同時に送信することが可能である。そのようなアプローチで達成される最大スループットＲを、次式によって制限することが可能である。

ただし、Ｓ_ｔ＝｛１，…，Ｍ｝、Ｓ_ｒ＝｛１，…，Ｎ｝、およびＳ_ｕ＝｛１，…，Ｋ｝である。このようにして行われる漸近的な解析によれば、そのようなアプローチで達成可能なスループットは、Ｋが無限大に近づくと、Ｍ ｌｏｇ ｌｏｇ（ＮＫ）となる。しかしながら、これらのアプローチおよび／または他の同様の既存アプローチは、ＫＮ個のＳＩＮＲ値のフィードバックを必要とし、受信アンテナ数が多いほど、フィードバック負荷は大きくなる。

これらの既存アプローチとは異なり、システム１００は、Ｋ個の実ＳＩＮＲ値のみのフィードバックに基づいてＭＩＭＯダウンリンクスケジューリングを推進することが可能なスケジューリングコンポーネント１１４を含みうる。一例では、スケジューリングコンポーネント１１４は、既存の不十分なフィードバックスケジューリングアルゴリズムにつきものであったスループットの低下を引き起こすことなく、有限速度フィードバックによる、システムのダウンリンクＭＩＭＯスケジューリングを推進することが可能である。一態様によれば、スケジューリングコンポーネントは、受信側ユーザ１２０および／または１３０が受信したフィードバックに少なくとも部分的に基づいて、送信アンテナ１１２における、各受信側ユーザ１２０および／または１３０への、１つまたは複数の信号の送信をスケジュールすることが可能である。図１では、スケジューリングコンポーネント１１４を、基地局１１０の中に配置されているように示したが、スケジューリングコンポーネント１１４が送信アンテナ１１２に作用的に関連付けられて、ユーザ１２０および／または１３０からのフィードバックを受信することを可能にする通信システム１００の中の、任意の場所にスケジューリングコンポーネント１１４を配置することが可能であることを理解されたい。

一態様によれば、スケジューリングコンポーネント１１４は、１人以上のユーザ１２０および／または１３０からの完全なＳＩＮＲフィードバックに基づく、ＭＩＭＯダウンリンク送信のマルチユーザスケジューリングアルゴリズムを実装するように動作可能であることが可能である。一例では、システム１００によって実装可能な完全フィードバックスケジューリングアルゴリズムは、２ステッププロセスとして実装可能であり、その場合は、第１のステップでユーザ１２０および／または１３０がフィードバックを生成して伝達し、その後、第２のステップで基地局１１０がスケジューリングを行う。

上述のアルゴリズムの第１のステップで実施される、フィードバックの生成および送信を、図２のシステム例２００に関して示す。システム２００に示すように、システム２００内の複数のユーザ２２０（これをｋ（ｋ＝１，…，Ｋ）で表す）は、最大ＳＩＮＲ Ｂ_ｋ ２２６を達成するために、まず、それぞれにとって最も好ましい送信アンテナ２２２（これをＴｘ_ｋ（Ｔｘ_ｋ∈Ｓ_ｔ）で表す）と、それぞれにとって最も好ましい受信アンテナ２２４（これをＲｘ_ｋ（Ｒｘ_ｋ∈Ｓ_ｒ）で表す）と、を選択することが可能である。一例では、ユーザ２２０の最大ＳＩＮＲ ２２６を、次式で表すことが可能である。

ユーザ２２０がパラメータ２２２〜２２６を生成した後、スケジューリングのための、最大ＳＩＮＲ Ｂ_ｋ ２２６および最も好ましい送信アンテナのインデックスＴｘ_ｋ ２２２の、ユーザ２２０からサービス提供側の基地局２１０への送信が可能になる。説明を簡潔にするために、システム２００は、単一ユーザ２２０がパラメータ２２２〜２２６を生成して伝達する場合を示しているが、図２に示した操作は、関係している通信システムにおいて、任意の数のユーザによって実行可能であることを理解されたい。

図３は、１人以上のユーザからの送信アンテナインデックスおよびＳＩＮＲ値が基地局で受信された後に、上述のアルゴリズムの第２のステップで実施されるスケジューリングを、スケジューリングコンポーネント例３００に関して示している。スケジューリングコンポーネント例３００は、たとえば、基地局（たとえば、基地局１１０）に、別の適切なネットワークエンティティに、および／または、関係している通信システムにおいてスタンドアロンコンポーネントとして、実装可能であることを理解されたい。一例では、スケジューリングコンポーネント３００によってスケジュールされた各送信アンテナに対し、スケジューリングコンポーネント３００は、グループ分けコンポーネント３１０および／または別の好適なコンポーネントを用いて、各送信アンテナのインデックスを提示したそれぞれのユーザを、対応するグループ３１５にクラスタ化することが可能である。たとえば、グループ分けコンポーネント３１０は、インデックスＴｘ_ｋ＝ｍ（ｍ＝１，…，Ｍ）を提示したユーザを、次のように集合Ｉ_ｍにグループ分けすることが可能である。
Ｉ_ｍ＝｛ｋ｜Ｔｘ_ｋ＝ｍ，ｋ＝１，…，Ｋ｝ （６）
生成されたグループ３１５に基づいて、スケジューリングコンポーネント３００の選択コンポーネント３２０および／または別の好適なコンポーネントが、次の制限に基づいて、最も好ましいＭ人のユーザ３２５（これは、

で表すことが可能）を選択することが可能である。

すべてのｍ＝１，…，Ｍについて最も好ましいユーザ

を選択することによってスケジューリングが行われた後、図４のシステム４００に示すように、決定されたスケジュールに基づいて送信を実施することが可能である。システム４００に示すように、基地局４１０にあるスケジューリングコンポーネント４１２が、各送信アンテナ４１４に対して、決定された最も好ましいユーザ

を提示することが可能である。この情報に基づいて、送信アンテナ４１２を使用して、選択された各ユーザ４２０および／または４３０へ信号ｘ（ｍ）を伝達することが可能である。ユーザ４２０および／または４３０は、基地局４１０から送信された信号を、最も好ましい受信アンテナ

４２２および／または４３２で受信することが可能である。各ユーザ４２０および／または４３０にとっての最も好ましい受信アンテナ

４２２および／または４３２は、たとえば、図２に関して上述したように決定可能である。そのような例では、ユーザ４２０および／または４３０のそれぞれにおいて受信アンテナ選択を行うため、各時間スロットにおける総フィードバック負荷は、Ｋ個の実数値｛Ｂ_１，…，Ｂ_Ｋ｝に

ビットのＴｘ_ｋ、∀ｋを加えたものと見なすことが可能である。ここで、

は、ｘより大きい最小の整数を表す。

一態様によれば、レイリーフェージングチャネルに対する、図２〜図４に示した完全フィードバックスケジューリングアルゴリズムの達成可能スループットの平均は、以下のように導出することが可能である。受信側でのガウスコードおよび最小距離復号により、ＳＩＮＲフィードバックによるスケジューリングの瞬時合計速度は、次式で表すことが可能である。

ただし、

は、ｍ番目の送信アンテナによってスケジュールされたユーザ

のＳＩＮＲであり、

は、ユーザ

によって選択された受信アンテナである。この式から、以下が成り立つことがわかる。

ただし、

であり、すべてのｌ＝１，…，ＮＫおよびｊ＝１，…，Ｍ−１に対して

である。独立同一分布パラメータｈ_ｋ（ｎ，ｍ）∀ｎ，ｍ，ｋの任意のｋおよびｍに対して

であるため、Ｅ｜Ｉ_ｍ｜はＫ／Ｍに近づくことがわかる。したがって、スケジュールされたユーザのＳＩＮＲは、式（９）の最後のステップに示されたＥ｜Ｉ_ｍ｜・｜Ｓ_ｔ｜・｜Ｓ_ｒ｜＝ＮＫ個の候補から選択されると見なすことが可能である。

さらに、パラメータＺ_ｌが独立同一分布であることから、式（１０）は、すべての同一

に対して

と書き直すことが可能であることが理解される（ただし、

および

）。したがって、Ｚの確率密度関数（ＰＤＦ）および累積分布関数（ＣＤＦ）は、次式で与えることが可能である。

次に、以下の表記を行うことが可能である。

これらの表記に基づき、式（８）および（９）を用いて、レイリーフェージングチャネルに対して平均された、図２〜図４に示したスケジューリングアルゴリズムに従うシステムスループットは、次式で与えることが可能である。

ただし、ｆ_Ｕ（ｔ）はＵのＰＤＦである。すべての同一

について、順序統計量を用いて、式（１４）から次式を導出することが可能である。

したがって、フェージングチャネルに対して平均された、図２〜図４に示したＭＩＭＯダウンリンクスケジューリングの達成可能なスループットは、次式で表すことが可能であることがわかる。

さらに、システムスループットの数値近似は、式（１１）および（１２）を式（１７）に代入することによって得られることが理解される。

従来型のスケジューリングアプローチでは、Ｎ＞１の場合には、各受信アンテナを個々のユーザと見なす。そうすることによって、ＫユーザＭ×Ｎシステムは、実質的に、Ｋ′ユーザＭ×Ｎ′システム（Ｋ′＝ＮＫおよびＮ′＝１）に変換される。各ユーザが受信アンテナを１つしか有しない場合も、Ｋ′＝ＮＫおよびＮ′＝１として、式（１５）を用いて、これらおよび／または同様の従来型アプローチのパフォーマンスを評価することが可能である。そうすることによって、次式を導出することが可能である。

式（１７）の右辺と式（１８）の右辺を比べると、両式は同一であることがわかる。したがって、図２〜図４に示したスケジューリングアルゴリズムは、従来型のスケジューリングアプローチと比べると、パフォーマンス低下を引き起こさないことが理解される。

別の態様によれば、システム１００のスケジューリングコンポーネント１１４は、１人または複数のユーザ１２０および／または１３０からの量子化ＳＩＮＲフィードバックに基づくスケジューリングアルゴリズムを利用することが可能である。一例では、システム１００によって実装可能な量子化フィードバックスケジューリングアルゴリズムは、２ステッププロセスとして実装可能であり、その場合は、第１のステップでユーザ１２０および／または１３０が量子化フィードバックを生成して伝達し、その後、第２のステップで基地局１１０がスケジューリングを行う。

上述の量子化フィードバックアルゴリズムの第１のステップでの量子化フィードバックの生成および送信を、図５のシステム例５００に関して示す。システム５００に示すように、システム５００内の複数のユーザ端末５２０（これをｋ（ｋ＝１，…，Ｋ）で表す）は、最大ＳＩＮＲ Ｂ_ｋ ５２６を達成するために、まず、最も好ましい送信アンテナＴｘ_ｋ（Ｔｘ_ｋ∈Ｓ_ｔ）のそれぞれのインデックス５２２と、最も好ましい受信アンテナＲｘ_ｋ（Ｒｘ_ｋ∈Ｓ_ｒ）のそれぞれのインデックス５２４と、を選択することが可能である。一例では、ユーザ５２０の最大ＳＩＮＲ ５２６を、上述の式（５）で表すことが可能である。ユーザ端末は、実数値化された最大ＳＩＮＲ Ｂ_ｋ ５２６を識別した後、量子化コンポーネント５３０および／または別の好適なコンポーネントを用いて、Ｂ_ｋを、所定の数のレベルｑ_ｋ＝Ｑ（Ｂ_ｋ）のうちの１つに量子化して、量子化された最大ＳＩＮＲ ５３２を生成する。一例では、量子化コンポーネント５３０で利用する量子化レベルは、次のように表すことが可能である。

一例では、Ｑ（Ｂ_ｋ）に使用されるレベルの数Ｌは、少なくとも部分的には、値Ｂ_ｋを表すために必要なビット数ｂによって（たとえば、Ｌ＝２^ｂに基づいて）決定可能である。ユーザ５２０は、Ｔｘアンテナインデックス５２２および量子化された最大ＳＩＮＲ ５３２を生成した後、これらのパラメータおよび／または他のパラメータを、スケジューリングのために、基地局（アクセスポイント）５１０に伝達することが可能である。説明を簡潔にするために、システム５００は、単一ユーザ５２０がフィードバックパラメータを生成して伝達する場合を示しているが、図５に示した操作は、関係している通信システムにおいて、任意の数のユーザによって実行可能であることを理解されたい。

図６は、１人以上のユーザからの送信アンテナインデックスおよび量子化されたＳＩＮＲ値が基地局で受信された後に、上述の量子化フィードバックアルゴリズムの第２のステップでスケジューリングコンポーネント６００によって実施可能なスケジューリングの例を示している。スケジューリングコンポーネント例６００は、たとえば、基地局（たとえば、基地局１１０）に、別の適切なネットワークエンティティに、および／または、関係している通信システムにおいてスタンドアロンコンポーネントとして、実装可能であることを理解されたい。一例では、スケジューリングコンポーネント６００によってスケジュールされた各送信アンテナに対し、スケジューリングコンポーネント６００は、グループ分けコンポーネント６１０および／または別の好適なコンポーネントを用いて、各送信アンテナのインデックスを提示しているそれぞれのユーザを、対応するユーザ集合６１５にクラスタ化することが可能である。たとえば、グループ分けコンポーネント６１０は、インデックスＴｘ_ｋ＝ｍを提示しているユーザを、上述の式（６）で与えられる集合Ｉ_ｍにグループ分けすることが可能である。これらの生成されたユーザ集合６１５から、スケジューリングコンポーネント６００にある集合精製コンポーネント６２０および／または別の好適なコンポーネントが、各送信アンテナに対応するユーザ集合６１５にあって、すべてのｋ∈Ｉ_ｍについてｑ_ｋの最大値を達成するユーザを、さらに最適ユーザ集合Ｊ_ｍ ６２５にクラスタ化することが可能である。これらの最適集合Ｊ_ｍは、次式で表すことが可能である。

式（２０）から、Ｊ_ｍ＝｛ｋ｜ｋ＝ａｒｇ ｍａｘ（ｑ_ｋ），ｋ∈Ｉ_ｍ｝であるときにＪ_ｍ⊆Ｉ_ｍであることが理解される。ランダム選択コンポーネント６３０および／または別の好適なコンポーネントが、最適ユーザ集合６２５からのユーザ

にｍ番目の送信アンテナを割り当てることが可能であり、それは、次式のように集合Ｊ_ｍからユーザをランダムに選択することによって可能である。

すべてのｍ＝１，…，Ｍに対して最も好ましいユーザ

を選択することによってスケジューリングを行った後、図４のシステム４００で示される完全フィードバックスケジューリングに関して上述した方法と同様の方法で、決定されたスケジュールに基づいて送信を実施することが可能である。

一態様によれば、図５〜図６に示した量子化フィードバックスケジューリングアルゴリズムの達成可能スループットは、以下のように導出することが可能である。まず、図５〜図６で示した量子化フィードバックスケジューリング手法で達成される瞬時合計速度は、次式で与えることが可能であることがわかる。

ただし、

は、集合

からの要素のランダム選択を表し、Ｂ_ｋは、式（５）で与えられたＳＩＮＲの式に対応する。計算を簡略化するために、

を単にＶと表すことが可能である。したがって、量子化フィードバックスケジューリングで達成される総スループットの平均は、次式で与えることが可能である。

ただし、ｆ_ｖ（ν）は、ＶのＰＤＦを表す。

次に、Ｆ_ｖ（ν）を用いてＶおよび

のＣＤＦを表す場合は、多数のユーザに対して、集合Ｉ_ｍのカーディナリティは、すべてのｍについてＫ′に等しいことが理解される。これは、任意のｋおよびｍに対して

であるためである。範囲［λ_ｉ，λ_ｉ＋１］（ｉ＝０，１，…，Ｌ−１）（ただし、λ_０＝０およびλ_Ｌ＝∞）をＡ_ｉで表すことにより、以下に示す少なくとも２つのケースについて、ＣＤＦ Ｆ_ｖを導出することが可能である。

一例では、第１のそのようなケースは、０≦Ｖ＜λ_１の場合に成り立つ。そのようなケースでは、スケジュールされたユーザの最大ＳＩＮＲ Ｂ_ｋは範囲Ａ_０にあることが理解される。したがって、さらに、すべてのｋ∈Ｉ_ｍについても、Ｂ_ｋが範囲Ａ_０にあることが理解される。結果として、ＶのＣＤＦは、次式で表すことが可能である。

ただし、Ｆ_Ｂ（ν）はＢのＣＤＦを意味する。

さらに、および／または代替として、第２のケースは、λ_ｉ≦Ｖ＜λ_ｉ＋１（ｉ＝１，…，Ｌ−１）の場合に成り立つ。そのようなケースでは、スケジュールされたユーザの最大ＳＩＮＲ Ｂ_ｋは範囲Ａ_ｉにあることが理解される。さらに、そのようなケースでは、任意の１≦ｒ≦Ｋ′について、Ｂ_ｋを有する他のユーザが範囲Ａ_ｉ内に（ｒ−１）人存在すると見なすことが可能である。一態様によれば、ユーザの集合においてＢ_ｋの値を最大化するという理由で、スケジュールされたユーザが選択される。したがって、残りの（Ｋ′−ｒ）人のユーザのＢ_ｋはλ_ｉより小さいはずであると見なすことが可能である。以上を考慮すると、ＶのＣＤＦは、λ_ｉ≦ν≦λ_ｉ＋１について、次式で表すことが可能である。

したがって、対応するＰＤＦ ｆ_ｖ（ν）は、次式で与えることが可能である。

ただし、Ｆ_Ｂ（ν）≒［Ｆ_Ｚ（ν）］^ＭＮおよびｆ_Ｂ（ν）≒ＭＮｆ_Ｚ（ν）ｆ_Ｚ（ν）^ＭＮ−１である。一例では、ＰＤＦ ｆ_Ｚ（ν）およびＣＤＦ Ｆ_Ｚ（ν）は、それぞれ、式（１１）および（１２）で与えられる。さらに、式（２６）を式（２３）に代入することにより、図５〜図６で示した量子化フィードバックスケジューリングの達成可能スループットの数値近似が得られる。

限定的ではない具体例として、図５〜図６に示した量子化フィードバックスケジューリングは、１ビット量子化をベースとすることが可能である。この１ビット量子化の例では、１人以上のユーザが、しきい値λ_１に従って、量子化値０または１をスケジューリングコンポーネントに提示することにより、最小フィードバック負荷を取得することが可能である。たとえば、１ビット量子化の場合、式（２６）は、次のように書き直すことが可能である。

結果として、達成可能システムスループットの平均は、式（２３）を次のように適用することにより計算可能である。

一例では、式（２８）は、Ｋ′＝ＫＭとして、Ｆ_Ｂ（ν）≒［Ｆ_Ｚ（ν）］^ＭＮおよびｆ_Ｂ（ν）≒ＭＮｆ_Ｚ（ν）ｆ_Ｚ（ν）^ＭＮ−１から得られる近似を活用することが可能である。式（２８）に基づいて、ＰＤＦ ｆ_Ｚ（ν）およびＣＤＦ Ｆ_Ｚ（ν）は、それぞれ、式（１１）および（１２）で与えられる。

以上より、Ｋが無限大に近づくと（たとえば、Ｋ′→∞の場合）、固定値λ_１＜∞に対して

であることがわかる。したがって、式（２８）のスループットは、次のように導出することが可能である。

式（２９）に示すように、ユーザ数Ｋが無限大に近づくと、総速度がユーザ数Ｋに依存しなくなることから、どのような固定値λ_１に対してもマルチユーザダイバーシティが失われる可能性がある。

さらに、λ_１＝０の場合には、図５〜図６で示した量子化フィードバックスケジューリングは、ラウンドロビンスケジューリングと等価であると見なすことが可能であることが理解される（ラウンドロビンスケジューリングでは、すべてのユーザの中からランダムに１人のユーザがスケジュールされるか、複数のユーザが１人ずつループ式でスケジュールされる）。一例では、そのようなケースのスループットは、式（２８）から次のように導出することが可能である。

式（３０）が示すように、λ_１＝０の場合には、ラウンドロビンスケジューリングと同様に、マルチダイバーシティが失われる可能性がある。

図７〜図８は、本明細書に記載の各種態様による、実施可能な方法を示す。説明を簡潔にするために、本方法を、一連のブロックとして図示および記載しているが、クレームに記載された対象は、これらのブロックの順序に限定されず、クレームに記載された対象によれば、いくつかのブロックは、本明細書に図示および記載しているものと異なる順序で実行されたり、および／または、他のブロックと同時に実行されたりしてよいことを理解されたい。さらに、クレームに記載された対象によれば、図示したブロックのすべてが本方法の実施に必須というわけではない。

さらに、クレームに記載された対象は、１つ以上のコンポーネントによって実行されるコンピュータ実行可能命令（プログラムモジュールなど）の一般的な文脈で記述されることが可能である。一般に、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行したり、特定の抽象データ型を実装したりするルーチン、プログラム、オブジェクト、データ構造体などを含む。典型的には、プログラムモジュールの機能性は、各種実施形態の要件に応じて、結合または分散してよい。さらに、理解されるとおり、上記で開示したシステムおよび下記で開示する方法の各種部分は、人工知能または知識またはルールをベースとするコンポーネント、サブコンポーネント、プロセス、手段、手順、またはメカニズム（たとえば、サポートベクトルマシン、ニューラルネットワーク、エキスパートシステム、ベイジアン信念ネットワーク、ファジー論理、データ融合エンジン、分類子など）を含むか、これらによって構成されてよい。特に、そのようなコンポーネントは、実行される特定のメカニズムやプロセスを自動化して、システムおよび方法の各部分を、より適応的にするとともに、より効率的でインテリジェントにすることが可能である。

図７は、無線通信システム（たとえば、システム１００）におけるマルチユーザスケジューリングの方法７００を示している。７０２では、各ユーザ端末（たとえば、ユーザ２２０）から提示された送信アンテナインデックス（たとえば、最も好ましいＴｘアンテナのインデックス２２２）および最大信号品質インジケータ（たとえば、最大ＳＩＮＲ値２２６）を、（たとえば、基地局２１０が）識別する。７０４では、７０２で送信アンテナインデックスおよび最大信号品質インジケータを識別したユーザ端末を、（たとえば、スケジューリングコンポーネント３００のグループ分けコンポーネント３１０が）送信アンテナインデックス別に各集合（たとえば、集合３１５）にグループ分けする。７０６では、７０４で作成した各集合において、それぞれの集合にあるユーザ端末の中で最高の最大信号品質を示すユーザ端末（たとえば、最も好ましいユーザ３２５）を、（たとえば、選択コンポーネント３２０が）選択する。７０８では、７０６で選択したユーザ端末に、そのユーザ端末からインデックス指定された送信アンテナ（たとえば、Ｔｘアンテナ４１４）を用いて情報を送信する。

図８は、無線通信システムにおいてユーザの通信を量子化ユーザフィードバックに基づいてスケジュールする方法８００を示している。８０２では、各ユーザ（たとえば、ユーザ端末５２０）から提示された送信アンテナインデックス（たとえば、Ｔｘアンテナインデックス５２２）および量子化信号品質インジケータ（たとえば、量子化最大ＳＩＮＲ値５３２）を、（たとえば、アクセスポイント５１０が）識別する。８０４では、８０２で送信アンテナインデックスおよび量子化信号品質インジケータを識別したユーザを、（たとえば、スケジューリングコンポーネント６００のグループ分けコンポーネント６１０が）送信アンテナインデックス別に各集合（たとえば、集合６１５）にグループ分けする。８０６では、８０４で作成した各集合に含まれる、それぞれの集合において最高の量子化信号品質インジケータを有するユーザの中から（たとえば、集合精製コンポーネント６２０から提供される最適ユーザリスト６２５に与えられているユーザの中から）、（たとえば、ランダム選択コンポーネント６３０が）ユーザをランダムに選択する。８０８では、８０６で選択したユーザに、その選択したユーザからインデックス指定された送信アンテナを用いて情報を送信する。

図９は、本明細書に記載の各種態様を実装することが可能な、限定的でない例示的コンピューティングシステムまたは運用環境を示す。当業者であれば理解されるように、あらゆる種類のハンドヘルド、ポータブル、および他のコンピューティング装置およびコンピューティングオブジェクトを、クレームに記載された対象と関連して使用されるもの（たとえば、通信システムを好ましく構成することが可能な環境）と想定している。したがって、図９を参照して以下に記載している汎用リモートコンピュータは、クレームに記載された対象を実装することが可能なコンピュータシステムの一例に過ぎない。

必須ではないが、クレームに記載された対象は、部分的には、装置またはオブジェクトに対するサービスの開発者が使用するためにオペレーティングシステムによって実装され、および／または、クレームに記載された対象の１つ以上のコンポーネントと関連して動作するアプリケーションソフトウェアに含まれうる。ソフトウェアは、１つ以上のコンピュータ（たとえば、クライアントワークステーション、サーバ、または他の装置）で実行される（プログラムモジュールなどの）コンピュータ実行可能命令の一般的な文脈により記述されうる。当業者であれば理解されるように、クレームに記載された対象は、他のコンピュータシステム構成およびプロトコルでも実施可能である。

したがって、図９は、クレームに記載された対象を実装することが可能な、好適なコンピューティングシステム環境９００の一例を示し、既に明らかにされているように、コンピューティングシステム環境９００は、媒体装置用の好適なコンピューティング環境の一例に過ぎず、クレームに記載された対象の用途または機能性の範囲に関して制限を示唆するものではまったくない。さらに、コンピューティング環境９００は、クレームに記載された対象と、運用環境例９００の中に図示されたコンポーネントの任意の１つまたは組み合わせとを関連付ける従属性または要件を示唆するものではまったくない。

図９では、本明細書に記載の各種態様を実装するリモート装置の一例が、汎用コンピューティング装置をコンピュータ９１０として含んでいる。コンピュータ９１０のコンポーネントとしては、処理装置９２０、システムメモリ９３０、システムメモリ９３０を含む各種システムコンポーネントを処理装置９２０に結合するシステムバス９２１などがあり、これらに限定されない。システムバス９２１は、メモリバスまたはメモリコントローラ、ペリフェラルバス、および様々なバスアーキテクチャのいずれかを用いるローカルバスを含む、何種類かのバス構造のいずれであってもよい。

コンピュータ９１０は、様々なコンピュータに読み取り可能な媒体を含みうる。コンピュータに読み取り可能な媒体は、コンピュータ９１０からのアクセスが可能な任意の利用可能な媒体でありうる。限定ではなく例として、コンピュータに読み取り可能な媒体は、コンピュータ記憶媒体および通信媒体を含みうる。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータに読み取り可能な命令、データ構造体、プログラムモジュール、または他のデータのような情報を記憶するための任意の方法または技術において実装される揮発性および不揮発性ならびにリムーバブルおよび非リムーバブルの媒体を含む。コンピュータ記憶媒体としては、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭフラッシュメモリなどのメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）などの光ディスク記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置などの磁気記憶装置、または他の任意の、所望の情報の記憶が可能であってコンピュータ９１０からのアクセスが可能な媒体があり、これらに限定されない。通信媒体は、コンピュータに読み取り可能な命令、データ構造体、プログラムモジュール、または他のデータを、搬送波のような変調データ信号や他の搬送メカニズムの形態で具現化することが可能であり、任意の好適な情報配信媒体を含みうる。

システムメモリ９３０は、揮発性および／または不揮発性メモリ（たとえば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）および／またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））の形態でコンピュータ記憶媒体を含みうる。メモリ９３０には、起動時などにコンピュータ９１０内での各要素間の情報転送を支援する基本ルーチンを収容している基本入出力システム（ＢＩＯＳ）を格納することが可能である。メモリ９３０はまた、処理装置９２０からのアクセスがただちに可能になる、および／または、処理装置９２０がすぐに操作するデータおよび／またはプログラムモジュールを収容することも可能である。限定的ではない例として、メモリ９３０は、オペレーティングシステム、アプリケーションプログラム、他のプログラムモジュール、およびプログラムデータを含みうる。

コンピュータ９１０はまた、他のリムーバブル／非リムーバブル、揮発性／不揮発性コンピュータ記憶媒体を含みうる。たとえば、コンピュータ９１０は、非リムーバブル、不揮発性の磁気媒体の読み出しまたは書き込みを行うハードディスクドライブ、リムーバブル、不揮発性の磁気ディスクの読み出しまたは書き込みを行う磁気ディスクドライブ、および／または、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光学式媒体のような、リムーバブル、不揮発性の光ディスクの読み出しまたは書き込みを行う光ディスクドライブを含みうる。本例示的な運用環境において使用可能な、他のリムーバブル／非リムーバブル、揮発性／不揮発性コンピュータ記憶媒体としては、磁気テープカセット、フラッシュメモリカード、デジタル多用途ディスク、デジタルビデオテープ、固体ＲＡＭ、固体ＲＯＭなどがあり、これらに限定されない。非リムーバブルメモリインタフェース（インタフェースなど）を介して、ハードディスクドライブをシステムバス９２１に接続することが可能であり、リムーバブルメモリインタフェース（インタフェースなど）により、磁気ディスクドライブまたは光ディスクドライブをシステムバス９２１に接続することが可能である。

ユーザは、キーボードやポインティングデバイス（マウス、トラックボール、タッチパッド、および／または他のポインティングデバイス）などの入力装置からコマンドおよび情報をコンピュータ９１０に入力することが可能である。他の入力装置として、マイクロホン、ジョイスティック、ゲームパッド、パラボラアンテナ、スキャナなども含んでよい。これらおよび／または他の入力装置は、システムバス９２１に結合されているユーザ入力９４０および関連インタフェースを介して処理装置９２０に接続することが可能であるが、他のインタフェースおよびバス構造（パラレルポート、ゲームポート、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）など）を用いて接続することも可能である。システムバス９２１には、グラフィックスサブシステムを接続することも可能である。さらに、モニタまたは他のタイプのディスプレイ装置を、ビデオメモリとの通信が可能なインタフェース（出力インタフェース９５０など）を介してシステムバス９２１に接続することも可能である。モニタに加えて、コンピュータは、やはり出力インタフェース９５０を介して接続可能な他の周辺出力装置（スピーカおよび／またはプリンタなど）を含みうる。

コンピュータ９１０は、装置９１０とは異なる媒体機能を有することが可能な、１つ以上の他のリモートコンピュータ（リモートコンピュータ９７０など）との論理接続を用いるネットワーク環境または分散環境で動作可能である。リモートコンピュータ９７０は、パーソナルコンピュータ、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、ピア装置または他の共通ネットワークノード、および／または他の任意のリモート媒体消費（または伝送）装置であってよく、コンピュータ９１０に関連して前述された要素のいずれかまたはすべてを含みうる。図９に示した論理接続は、ネットワーク９７１（ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）またはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）など）を含んでいるが、他のネットワーク／バスを含みうる。そのようなネットワーキング環境は、家庭、オフィス、企業規模コンピュータネットワーク、イントラネット、およびインターネットにおいて一般化している。

ＬＡＮネットワーキング環境で使用する場合は、コンピュータ９１０を、ネットワークインタフェースまたはアダプタを介してＬＡＮ ９７１に接続する。ＷＡＮネットワーキング環境で使用する場合、コンピュータ９１０は、モデムなどの通信コンポーネント、または他の、ＷＡＮ（インターネットなど）経由の通信を確立する手段を含みうる。モデムなどの通信コンポーネントは、内蔵でも外付けでもよく、入力９４０にあるユーザ入力インタフェースおよび／または他の適切なメカニズムを介してシステムバス９２１と接続することが可能である。ネットワーク環境では、コンピュータ９１０に関連して図示されているプログラムモジュールまたはそれらの一部を、リモートメモリ記憶装置に保存することが可能である。図示および説明したネットワーク接続は例示的なものであり、コンピュータ間の通信リンクを確立するためには他の手段も使用可能であることを理解されたい。

図１０は、クレームに記載された対象を実装することが可能なネットワーク環境の概要を示す。前述のシステムおよび方法は、任意の無線通信ネットワークに適用可能である。しかしながら、以下では、前述のシステムおよび方法に用いられる、限定的でない例示的運用環境について説明する。以下で説明する運用環境は、非網羅的であると見なすべきであり、したがって、以下で説明するネットワークアーキテクチャは、クレームに記載された対象を組み込むことが可能なネットワークアーキテクチャの一例に過ぎない。クレームに記載された対象は、既存の、または将来の代替的な、どのような通信ネットワークアーキテクチャにも同様に組み込むことが可能であることを理解されたい。

図１０は、Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ（ＧＳＭ）の各種態様を示している。ＧＳＭは、今日の成長の早い通信システムの中で最も広く利用されている無線アクセスシステムの１つである。ＧＳＭは、携帯電話やコンピュータのユーザなどの加入者に回路交換データサービスを提供している。ＧＳＭ技術の拡張であるＧｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＧＰＲＳ）は、ＧＳＭネットワークにパケット交換を導入する。ＧＰＲＳは、パケットベースの無線通信技術を用いて、高速および低速のデータおよびシグナリングを効率的な方法で転送する。ＧＰＲＳは、ネットワークリソースおよび無線リソースの利用を最適化して、ＧＳＭネットワークリソースを、高いコスト効果および効率でパケットモードアプリケーションに利用することを可能にしている。

当業者であれば理解されるように、ここで説明する例示的ＧＳＭ／ＧＰＲＳ環境およびサービスは、３Ｇサービスへの拡張も可能であり、３Ｇサービスは、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ（「ＵＭＴＳ」）、周波数分割二重（「ＦＤＤ」）および時分割二重（「ＴＤＤ」）、Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ａｃｃｅｓｓ（「ＨＳＰＤＡ」）、ｃｄｍａ２０００ １ｘ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ Ｄａｔａ Ｏｐｔｉｍｉｚｅ（「ＥＶＤＯ」）、符号分割多重アクセス２０００（「ｃｄｍａ２０００ ３ｘ」）、時分割同期符号分割多重アクセス（「ＴＤ−ＳＣＤＭＡ」）、広帯域符号分割多重アクセス（「ＷＣＤＭＡ」）、Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ ＧＳＭ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ（「ＥＤＧＥ」）、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ−２０００（「ＩＭＴ−２０００」）、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｏｒｄｌｅｓｓ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（「ＤＥＣＴ」）などである。また、将来利用可能になる他のネットワークサービスへの拡張も同様に可能である。この点において、本明細書に記載のタイミング同期手法は、データ転送方法に無関係に適用可能であって、どのような特定のネットワークアーキテクチャまたは下部プロトコルにも依存しない。

図１０は、クレームに記載された対象を実施することが可能な一例示的パケットベースモバイルセルラーネットワーク環境（ＧＰＲＳネットワークなど）の全体ブロック図である。このような環境は、複数の基地局サブシステム（ＢＳＳ）１０００を含むことがあり（１つだけ図示する）、各ＢＳＳ １０００は、１つ以上の無線基地局（ＢＴＳ）（ＢＴＳ １００４など）にサービスを提供する基地局コントローラ（ＢＳＣ）１００２を含みうる。ＢＴＳ １００４は、移動加入者装置１０５０が無線ネットワークに接続するアクセスポイントとして動作可能である。移動加入者装置１０５０とＢＴＳ １００４との間の接続を確立する際には、前述の１つ以上のタイミング同期手法を利用することが可能である。

一例では、移動加入者１０５０から発信されたパケットトラヒックが無線インタフェース経由でＢＴＳ １００４に転送され、ＢＴＳ １００４からＢＳＣ １００２へ転送される。基地局サブシステム（ＢＳＳ １０００など）は、サービスＧＰＲＳサポートノード（「ＳＧＳＮ」）（ＳＧＳＮ １０１２および１０１４など）を含みうる内部フレームリレーネットワーク１０１０の一部である。各ＳＧＳＮは、内部パケットネットワーク１０２０と接続され、ネットワーク１０２０を介してＳＧＳＮ １０１２、１０１４などが複数のゲートウェイＧＰＲＳサポートノード（ＧＧＳＮ）１０２２、１０２４、１０２６などとの間でデータパケットのルーティングを行うことが可能である。図示したように、ＳＧＳＮ １０１４とＧＧＳＮ １０２２、１０２４、および１０２６は、内部パケットネットワーク１０２０の一部である。ゲートウェイＧＰＲＳサービス提供ノード１０２２、１０２４、および１０２６は、外部インターネットプロトコル（「ＩＰ」）ネットワークとのインタフェースを提供することが可能であり、このようなネットワークとして、公衆陸上移動ネットワーク（「ＰＬＭＮ」）１０４５、企業イントラネット１０４０、または、固定端システム（「ＦＥＳ」）または公衆インターネット１０３０などがある。図示したように、加入者企業ネットワーク１０４０は、ファイアウォール１０３２を介してＧＧＳＮ １０２２に接続可能であり、ＰＬＭＮ １０４５は、ボーダーゲートウェイルータ１０３４を介してＧＧＳＮ １０２４に接続可能である。リモート認証ダイヤルインユーザサービス（「ＲＡＤＩＵＳ」）サーバ１０４２も、移動加入者装置１０５０のユーザが企業ネットワーク１０４０を呼び出した場合の発呼者認証に用いることが可能である。

一般に、ＧＳＭネットワークでは、異なる４つのセルサイズが可能であり、これらは、マクロセル、マイクロセル、ピコセル、およびアンブレラセルである。各セルのカバレッジエリアは、環境によって異なる。マクロセルは、平均的な屋上の高さを超える支柱または建物に基地局アンテナが設置されているセルと見なしてよい。マイクロセルは、アンテナ高さが平均的な屋上の高さより低いセルであって、典型的には市街地で使用される。ピコセルは、直径が数十メートルの小さいセルであって、主に屋内で使用される。一方、アンブレラセルは、より小さいセルの影になる領域をカバーして、それらのセルの間のカバレッジギャップを埋めるために使用される。

本明細書では、クレームに記載された対象について、例を用いて説明してきた。誤解を避けるために言うと、本明細書で開示されている対象は、そのような例に限定されない。さらに、本明細書に「例示的（ｅｘｅｍｐｌａｒｙ）」として記載されている態様または設計はすべて、他の態様または設計より好ましい（または有利である）として解釈されるべきものでは必ずしもなく、当業者に知られている均等な例示的構造および手法を排除することを意味するものでもない。さらに、誤解を避けるために言うと、詳細説明またはクレームにおいて、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「有する（ｈａｓ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｓ）」、ならびに他の同様な語句が用いられている場合、そのような用語は、追加要素または他の要素をまったく排除しないオープンな移行句である用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と同様に、包含的であるものとする。

さらに、本開示の対象は、本明細書に記載の各態様を実施するようにコンピュータまたはプロセッサベースの装置を制御するソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはこれらの任意の組み合わせを実現するためのシステム、方法、装置、または製品として、標準的なプログラミングおよび／または設計手法を用いて実施可能である。本明細書で用いている用語「製品」、「コンピュータプログラム製品」、または同様の用語は、任意のコンピュータに読み取り可能な装置、搬送波、または媒体からアクセス可能なコンピュータプログラムを包含するものとする。たとえば、コンピュータに読み取り可能な媒体としては、磁気記憶装置（たとえば、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ストリップなど）、光ディスク（たとえば、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）など）、スマートカード、フラッシュメモリ装置（たとえば、カード、スティック）などがあり、これらに限定されない。さらに、電子メールの送受信やネットワーク（インターネットやローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）など）へのアクセスに用いられているようなコンピュータに読み取り可能な電子データを、搬送波を用いて搬送できることが知られている。

前述のシステムについては、複数のコンポーネント間の相互作用の観点で説明してきた。そのようなシステムおよびコンポーネントは、前述したものの様々な順列および組み合わせに従って、それらのコンポーネントまたは指定のサブコンポーネント、それらの指定のコンポーネントまたはサブコンポーネントのいくつか、および／または追加コンポーネントを含んでよいことが理解される。サブコンポーネントは、（たとえば、階層配置に従って）親コンポーネントに含まれるのではなく、他のコンポーネントと通信可能に結合されたコンポーネントとしても実装可能である。さらにまた、１つ以上のコンポーネントを組み合わせて、集約された機能性を提供する単一コンポーネントにすることや、１つ以上のコンポーネントを複数の独立したサブコンポーネントに分割すること、ならびに、任意の１つ以上の中間層（管理層など）をそのようなサブコンポーネントと通信可能に結合して統合的な機能性を実現することが可能である。また、本明細書に記載のどのコンポーネントも、本明細書には特に記載していないが当業者には周知である１つ以上の他のコンポーネントと相互作用することが可能である。

Claims (20)

1. 複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいてマルチユーザスケジューリングを行うシステムであって、
   複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）通信リンクを介して複数のユーザ端末と通信する基地局と、
   前記基地局にあり、各ユーザ端末に情報を送信する、複数の送信アンテナと、
   前記基地局に作用的に関連付けられて、送信アンテナインデックスおよび最大信号品質表示を各ユーザ端末から受信し、前記受信された送信アンテナインデックスおよび最大信号品質表示に少なくとも部分的に基づいて、情報の送信のために、各送信アンテナを、選択されたユーザ端末に割り当てるスケジューリングコンポーネントと
   を備えてなるシステム。
2. 前記ユーザ端末によって選択された、前記ユーザ端末にある受信アンテナを介して、前記スケジューリングコンポーネントからの割り当てに基づいて、送信アンテナが情報を前記ユーザ端末に送信する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記スケジュールコンポーネントは、前記各ユーザ端末からの前記送信アンテナインデックスおよび最大信号品質表示を、有限通信速度を有するフィードバックチャネルを介して受信する、請求項１に記載のシステム。
4. 前記最大信号品質表示は、最大信号対干渉雑音比（最大ＳＩＮＲ）に相当するものである、請求項１に記載のシステム。
5. 前記スケジューリングコンポーネントは、
   前記ユーザ端末から受信された前記送信アンテナインデックスに従って、各ユーザ端末を一連の集合にグループ分けするグループ分けコンポーネントと、
   前記各集合にグループ分けした前記ユーザ端末の中から、最高の最大信号品質表示を有するユーザ端末を識別する選択コンポーネントと
   を備える、請求項１に記載のシステム。
6. 各ユーザ端末から受信された最大信号品質表示は、前記各ユーザ端末で達成可能な最大信号品質に相当する量子化値を含む、請求項１に記載のシステム。
7. 前記量子化値は２^ｂ個のレベルに量子化され、ｂは最大信号品質表示のフィードバックのために割り当てられたビット数である、請求項６に記載のシステム。
8. 前記スケジューリングコンポーネントは、
   前記ユーザ端末から受信された前記送信アンテナインデックスに従って、各ユーザ端末を一連の集合にクラスタ化するグループ分けコンポーネントと、
   前記各集合にグループ分けされた前記ユーザ端末の中で最高の量子化信号品質値を有するユーザ端末を、対応する最適ユーザ集合に配置する集合精製コンポーネントと、
   対応する送信アンテナへの割り当てのために、各最適ユーザ集合からユーザ端末をランダムに選択するランダム選択コンポーネントと
   を備える、請求項６に記載のシステム。
9. ユーザ端末から受信された量子化値が、前記ユーザ端末によって達成可能な最大信号品質が所定のしきい値を超える場合には値１を有し、そうでない場合には値０を有する１ビット値である、請求項６に記載のシステム。
10. 複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおいて複数のユーザの通信をスケジュールする方法であって、
    それぞれが複数の受信アンテナを備える、複数の受信側ユーザから送信アンテナインデックスフィードバックおよび信号品質フィードバックを受信するステップと、
    各受信側ユーザに情報を伝達するように動作可能な複数の送信アンテナを識別するステップと、
    前記受信側ユーザから受信された前記送信アンテナインデックスフィードバックおよび前記信号品質フィードバックに少なくとも部分的に基づいて、各送信アンテナから情報を送信されるべき各受信側ユーザを選択するステップと
    を含んでなる方法。
11. 前記送信アンテナから、対応する選択された受信側ユーザへの情報送信を、前記受信側ユーザによって選択された、前記受信側ユーザの受信アンテナを介して行うことをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記受信するステップは、前記送信アンテナインデックスフィードバックおよび前記信号品質フィードバックを、有限速度のフィードバックチャネルを介して受信することを含む、請求項１０に記載の方法。
13. 受信側ユーザから受信される前記信号品質フィードバックは、前記受信側ユーザによって達成可能な最大信号対干渉雑音比（最大ＳＩＮＲ）の表示を含む、請求項１０に記載の方法。
14. 前記選択するステップは、
    前記各受信側ユーザから受信された送信アンテナインデックスフィードバックに少なくとも部分的に基づいて、情報を送信されるべき各受信側ユーザを各グループに配置することと、
    各グループ内の受信側ユーザを選択することであって、前記選択されたユーザから受信された前記信号品質フィードバックが、前記各グループ内の前記受信側ユーザの中で最高の最大信号品質を示すように、選択することと
    を含む、請求項１０に記載の方法。
15. 各受信側ユーザから受信された前記信号品質フィードバックは、前記受信側ユーザにおいてそれぞれ達成可能な最大信号品質に相当する量子化値を含む、請求項１０に記載の方法。
16. 前記量子化値は２^ｂ個のレベルに量子化され、ｂは信号品質フィードバックのために割り当てられたビット数である、請求項１５に記載の方法。
17. 前記選択するステップは、
    前記各受信側ユーザから受信された送信アンテナインデックスフィードバックに少なくとも部分的に基づいて、情報を送信されるべき各受信側ユーザを各グループに配置することと、
    前記各グループ内の前記受信側ユーザの中で最高の最大量子化信号品質を示す信号品質フィードバックを有する受信側ユーザを、対応する最適ユーザグループにクラスタ化することと、
    最適ユーザグループから各受信側ユーザを、ほぼランダムな形式で選択することと
    を含む、請求項１５に記載の方法。
18. 請求項１０に記載の方法を実行するように動作可能な命令を記憶している、コンピュータに読み取り可能な記録媒体。
19. 無線通信システムにおいて送信のスケジューリングを推進するシステムであって、
    各ユーザから提示された送信アンテナインデックスおよび最大信号品質インジケータを識別する手段と、
    同様の送信アンテナインデックスを提示したユーザを各ユーザ集合にグループ分けする手段と、
    前記各ユーザ集合の中で、最適な最大信号品質インジケータを有するユーザを選択する手段と、
    前記選択されたユーザからそれぞれ提示された前記送信アンテナインデックスに対応する送信アンテナで、前記選択されたユーザに情報を送信する手段と
    を備えてなるシステム。
20. 前記識別する手段は、量子化信号品質インジケータを識別する手段を含み、前記選択する手段は、最高の量子化信号品質インジケータを有する前記各ユーザ集合においてユーザをランダムに選択する手段を含む、請求項１９に記載のシステム。

Images