JP2011520338A

JP2011520338A - 多重セル環境でサウンディングチャネルを用いる協力的ｍｉｍｏ

Info

Publication number: JP2011520338A
Application number: JP2011506182A
Authority: JP
Inventors: ジェワンキム，; ウクボンリー，; スナムキム，; ドンガクリム，; ビンチュルイム，
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2011-07-14
Also published as: CN102047579A; WO2010005162A1; KR101241910B1; KR20100005649A; EP2260582A1; KR20100005650A; US20100002607A1; US8761092B2; EP2260582A4

Abstract

多重セル環境でサウンディングチャネルを用いる協力的ＭＩＭＯ手法が開示される。第１セルのためにサービスする第１基地局で、第１基地局と移動局間の第１ダウンリンクチャネルの第１チャネル状態情報を獲得し；第１基地局で、第２セルのためにサービスする第２基地局が第２基地局と移動局間の第２ダウンリンクチャネルの第２チャネル状態情報を獲得するように要請する情報を含む信号を、第２基地局に転送し；及び、第２基地局で、第２チャネル状態情報を獲得することによって協力的ＭＩＭＯに用いられるチャネル状態情報を獲得する。ここで、移動局は第１基地局によりサービスされる。
【選択図】図７

Description

本発明は、移動通信システムに係り、特に、移動通信システムで協力的ＭＩＭＯ（ｍｕｌｔｉｐｌｅｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉｐｌｅｏｕｔｐｕｔ）を行う方法及びこれに必要なチャネル状態情報を獲得する方法に関するものである。

近年、広帯域無線移動通信技術としてＭＩＭＯシステムが脚光を浴びている。特に、ＭＩＭＯシステムは、既存の単一入出力（ＳＩＳＯ：ＳｉｎｇｌｅＩｎｐｕｔＳｉｎｇｌｅＯｕｔｐｕｔ）方式の通信技術で実現し難かったスペクトル効率をアンテナ数に比例して高めることができる技術である。

ＭＩＭＯ技術とは、多数のアンテナを用いて高速の通信を図る多重アンテナ技術のことをいう。ＭＩＭＯ技術は、同一データを転送するか否かによって空間多重化手法と空間ダイバーシティ手法とに分類される。

空間多重化（ＳｐａｔｉａｌＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）手法は、それぞれ異なるデータを多数の送受信アンテナを通じて同時に転送する方法である。すなわち、送信側では各転送アンテナを通じてそれぞれ異なるデータを転送し、受信側では、適切な干渉除去及び信号処理によって送信データを区分することによって、転送率を送信アンテナ数分だけ向上させる手法である。

空間ダイバーシティ（ＳｐａｔｉａｌＤｉｖｅｒｓｉｔｙ）手法は、同一のデータを多数の送信アンテナを通じて転送することで送信ダイバーシティを得る方法である。すなわち、空間ダイバーシティ手法は、空間−時間チャネルコーディング（ＳｐａｃｅＴｉｍｅＣｈａｎｎｅｌＣｏｄｉｎｇ）手法の一種である。空間ダイバーシティ手法は、多数の送信アンテナで同一データを転送することによって送信ダイバーシティ利得（性能利得）を極大化させることができる。ただし、空間ダイバーシティ手法は転送率を向上させる方法ではなく、ダイバーシティ利得による転送の信頼度を高める技術である。

また、ＭＩＭＯ技術は、受信側から送信側にチャネル情報をフィードバックするか否かによって、開ループ方式（例えば、ＢＬＡＳＴ、ＳＴＴＣ方式等）及び閉ループ方式（例えば、ＴｘＡＡ等）に分類することができる。

また、ユーザの数によって単一ユーザＭＩＭＯ（Ｓｉｎｇｌｅ−ｕｓｅｒＭＩＭＯ）及び複数ユーザＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒＭＩＭＯ）に区別することができる。単一ユーザＭＩＭＯは、２個以上のアンテナを有する１個の端末と２個以上のアンテナを有する基地局間に行われる多重アンテナ方式である。一方、多重ユーザＭＩＭＯは、１個のアンテナを有する２個以上の端末と多数個のアンテナを有する１個の基地局間に行われる多重アンテナ方式である。後者の方法は、次のようなメリットを有する。第一に、端末にあっては１個の送信経路のみを必要とするので、１個のパワーアンプのみで済む。なお、たとえ、現在、他の端末と共にＭＩＭＯで動作していても、一つの端末は一つのアンテナで送信をするので、端末の出力をアンテナ別に分けずに済み、一般的なＭＩＭＯにおける３ｄＢ損失がない。第二に、２つの端末を適切に選択すると、一つの端末内に２個のアンテナを設置した場合に比べて顕著に優れたチャネル行列を得ることができる。この方式によれば、多数のユーザを一挙に考慮するため、ユーザたちのアンテナ間ではより低い相関度が予想され、より優れた形態のチャネル特性行列を得ることができる。

単一セルにＭＩＭＯを適用してダイバーシティ、単一ユーザＭＩＭＯ、複数ユーザＭＩＭＯを具現した従来の技術とは違い、協力的ＭＩＭＯ（ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅＭＩＭＯ）は、図１に示すように、多重セル環境で複数個の基地局を用いてセルのエッジに位置するユーザの受信性能を高める方法である。端末は、同一セルの基地局多重アンテナを通じて単一ユーザＭＩＭＯまたは複数ユーザＭＩＭＯにより受信性能を高めることができ、図１の端末のように、隣接セルから干渉を受けやすいセルのエッジに位置するユーザは、隣接基地局から同一チャネルに対する信号を受信することによってダイバーシティまたはＳＭなどの協力的ＭＩＭＯを実現するできる。

協力的ＭＩＭＯシステムによると、端末に、多数の基地局（Ｍｕｌｔｉ−ｃｅｌｌｂａｓｅ−ｓｔａｔｉｏｎ）から共同でデータを支援することができる。また、それぞれの基地局は、システムの性能を向上させるために、同一の周波数リソース（ＳａｍｅＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＲｅｓｏｕｒｃｅ）を用いて一つ以上の端末ＭＳ_１，ＭＳ_２，…，ＭＳ_Ｋを同時に支援することができる。また、基地局は、基地局と端末間のチャネルに関する状態情報に基づいて空間分割多重接続（ＳＤＭＡ：ＳｐａｃｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）方法を行うことができる。

協力的ＭＩＭＯにおいてサービング基地局及び一つ以上の協力基地局はバックボーンネットワーク（Ｂａｃｋｂｏｎｅｎｅｔｗｏｒｋ）を通じてスケジューラ（Ｓｃｈｅｄｕｌｅｒ）に連結される。スケジューラは、バックボーンネットワークを通じて、各基地局ＢＳ_１，ＢＳ_２，…，ＢＳ_Ｍが測定したそれぞれの端末ＭＳ_１，ＭＳ_２，…，ＭＳ_Ｋ及び協力基地局間のチャネル状態に関するチャネル情報を受けて動作することができる。例えば、スケジューラは、サービング基地局及び一つ以上の協力基地局に対して協力的ＭＩＭＯ動作のための情報をスケジューリングする。すなわち、スケジューラが各基地局に協力的ＭＩＭＯ動作に対する指示を直接行う。

一般の技術において、協力的ＭＩＭＯを用いる各端末は、協力的ＭＩＭＯ動作に必要な情報をそれぞれのサービング基地局にのみ報告し、協力基地局には報告しない。サービング基地局はバックボーンネットワークを通じてフィードバック情報を全てスケジューラに転送し、スケジューラはバックボーンネットワークを通じて協力的ＭＩＭＯのための情報を協力的基地局に提供する。この時、セルのエッジに位置している端末は、協力的ＭＩＭＯに要求される、サービング基地局に関する情報及び協力基地局に関する情報をサービング基地局に共に転送しなければならず、フィードバックオーバーヘッドが増加することがある。

本発明の目的は、協力的ＭＩＭＯを行う方法及びチャネル状態情報（ＣＳＩ：ＣｈａｎｎｅｌＳｔａｔｅＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を效率的に獲得し、フィードバックオーバーヘッドを低減させる方法を提供することにある。

上記本発明の目的を達成するために、本発明の一様相による、特定端末の多重セル環境で協力的多重入出力方式で信号を受信する方法は、サービング基地局、及び該サービング基地局と共に前記協力的多重入出力方式を行うための一つ以上の隣接基地局を含む協力基地局にアップリンクサウンディング信号を転送し、前記協力基地局が前記アップリンクサウンディング信号を用いて前記協力基地局によりサービスを受ける全体端末に対して算定した多重ユーザプリコーディング行列を用いて信号を受信することを含む。ここで、前記多重ユーザプリコーディング行列は、前記協力基地局のそれぞれが前記特定端末から受信した前記アップリンクサウンディング信号を用いてチャネル状態情報（ｃｈａｎｎｅｌｓｔａｔｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ：ＣＳＩ）を推定し、前記推定されたチャネル状態情報を用いて前記多重ユーザプリコーディング行列を算定することによって獲得することができる。

好適には、前記チャネル状態情報は、前記協力的多重入出力方式で前記特定端末が信号を受信するためのダウンリンクチャネルに関するチャネル状態情報である。

また、本発明の他の様相によれば、特定基地局が一つ以上の隣接基地局と協力的多重入出力方式で信号を転送する方法であって、特定端末からアップリンクサウンディング信号を受信し、前記アップリンクサウンディング信号を用いて、前記協力基地局からサービスを受ける全体端末に関するチャネル状態情報（ｃｈａｎｎｅｌｓｔａｔｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ：ＣＳＩ）を推定し、前記推定されたチャネル状態情報を用いて、前記全体端末に対する多重ユーザプリコーディング行列を算定し、前記算定された多重ユーザプリコーディング行列を用いて協力的多重入出力方式で信号を転送すること、を含む、協力的多重入出力方式信号転送方法が提供される。

好適には、前記チャネル状態情報の推定は、時分割多重化（ＴＤＤ：ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘｉｎｇ）システムで支援される。

本発明のさらにたの様相によれば、広帯域無線移動通信システムにおいて移動局と二つ以上の基地局間のダウンリンクチャネル状態情報（ＣＳＩ；ｃｈａｎｎｅｌｓｔａｔｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を獲得する方法であって、第１セルのためにサービスする第１基地局で、前記第１基地局と前記移動局間の第１ダウンリンクチャネルの第１チャネル状態情報を獲得し、前記第１基地局で、第２セルのためにサービスする第２基地局に前記第２基地局と前記移動局間の第２ダウンリンクチャネルの第２チャネル状態情報を獲得するように要請する情報を含む信号を、前記第２基地局に転送し、前記第２基地局で、前記第２チャネル状態情報を獲得すること、を含み、前記移動局は、前記第１基地局によりサービスされる、チャネル状態情報獲得方法が提供される。

この方法は、前記第１基地局で、前記移動局に前記第１基地局と前記移動局間の第１サウンディングチャネルを通じて第１サウンディング信号を転送し、前記第２基地局と前記移動局間の第２サウンディングチャネルを通じて第２サウンディング信号を転送するように指示する情報を含む指示信号を、前記移動局に転送することをさらに含むことができる。

好適には、前記移動局は、前記第１基地局と前記移動局間の第１サウンディングチャネルを通じて第１サウンディング信号を転送し、前記第２基地局と前記移動局間の第２サウンディングチャネルを通じて第２サウンディング信号を転送し、前記第１基地局は、前記移動局から転送される第１サウンディング信号に基づいて前記第１チャネル状態情報を獲得し、前記第２基地局は、前記移動局から転送される第２サウンディング信号に基づいて前記第２チャネル状態情報を獲得することができる。好適には、前記第１サウンディングチャネルに割り当てられる２次元時間−周波数リソースは、前記第２サウンディングチャネルに割り当てられる２次元時間−周波数リソースと同一であり、より好適には、前記第１サウンディングチャネル及び前記第２サウンディングチャネルは、同一のチャネルである。

好適には、前記第１基地局は、前記第１基地局と前記移動局間の第１アップリンクチャネルを測定することによって前記第１チャネル状態情報を獲得し、前記第２基地局は、前記第２基地局と前記移動局間の第２アップリンクチャネルを測定することによって前記第２チャネル状態情報を獲得することができる。

好適には、前記第１チャネル状態情報及び前記第２チャネル状態情報は、協力的ＭＩＭＯ（ｍｕｌｔｉｐｌｅｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉｐｌｅｏｕｔｐｕｔ）を行うために用いられる。

本発明のさらに他の様相による、複数のセル環境を有する広帯域無線移動通信システムで協力的ＭＩＭＯを行う方法は、第１セルのためにサービスする第１基地局で、前記第１基地局及び前記第１基地局によりサービスを受ける移動局間の第１ダウンリンクチャネルの第１チャネル状態情報を獲得し、前記第１基地局で、第２セルのためにサービスする第２基地局が前記第２基地局と前記移動局間の第２ダウンリンクチャネルの第２チャネル状態情報を獲得するように要請する情報を含む信号を、前記第２基地局に転送すること、を含む。

本発明のさらに他の様相による、複数のセル環境を有する広帯域無線移動通信システムで協力的ＭＩＭＯを行う方法は、第１セルのためにサービスする第１基地局で、前記第１基地局が第２セルのためにサービスする第２基地局によりサービスを受ける移動局と前記第１基地局間のダウンリンクチャネルのチャネル状態情報を獲得するように要請する情報を含む信号を、前記第２基地局から受信し、前記第１基地局で、前記チャネル状態情報を獲得すること、を含む。

本発明のさらに他の様相によれば、複数のセル環境を有する広帯域無線移動通信システムで協力的ＭＩＭＯ（ｍｕｌｔｉｐｌｅｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉｐｌｅｏｕｔｐｕｔ）を行う方法であって、第１セルのためにサービスする第１基地局によりサービスを受ける移動局で、前記移動局が前記第１基地局と前記移動局間の第１サウンディングチャネルを通じて第１サウンディング信号を転送するように指示し、前記移動局が第２セルのためにサービスする第２基地局と前記移動局間の第２サウンディングチャネルを通じて第２サウンディング信号を転送するように指示する情報を含む信号を、前記第１基地局から受信し、前記移動局で、前記第１サウンディング信号及び前記第２サウンディング信号を転送すること、を含む、協力的ＭＩＭＯを行う方法が提供される。

本発明によれば、協力的ＭＩＭＯを行うためのＣＳＩを效率的に獲得することができる。

多重セル環境で複数個の基地局を用いてセルのエッジに位置しているユーザの受信性能を高める従来の方法を示す図である。複数の基地局及びコードブックベースのプリコーディングを用いる協力的ＭＩＭＯの一例を示す図である。協力的ＭＩＭＯ手法を行う方法を説明するための図である。協力的ＭＩＭＯシステムでデータ情報をフィードバックするプロセスを示す図である。協力的ＭＩＭＯのフィードバック情報の流れを示す図である。従来技術によるＣＳＩ転送方式を示す図である。本発明の一実施例による、サービング基地局及び協力基地局が移動局に関するＣＳＩを獲得する方法を示す図である。本発明の一実施例による信号の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施形態を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。添付の図面と共に以下に開示される詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態を説明するためのもので、本発明が実施されうる唯一の実施形態を表すためのものではない。以下の詳細な説明は、本発明の完全な理解を助けるために具体的な細部事項を含む。たたじ、当業者には、本発明がそれらの具体的細部事項なしにも実施されうることが理解できる。例えば、以下の説明では一定用語を中心に説明するが、これらの用語に限定されることはなく、任意の用語で称される場合にも同一意味を表すことができる。

場合によっては、本発明の概念が曖昧になることを避けるために、公知の構造及び／または装置を省略することができ、各構造及び／または装置の核心機能を中心に示したブロック図及び／またはフローチャートの形式で示すこともできる。また、本明細書全体において、同一の構成要素については同一の図面符号を使用して説明する。

以下の実施例は、本発明の構成要素及び特徴が所定の形態で結合したものである。各構成要素または特徴は、別の明示的な言及がない限り、選択的なものとして考慮しなければならない。各構成要素または特徴は、他の構成要素や特徴と結合しない形態で実施することもできる。また、一部の構成要素及び／または特徴を結合させて本発明の実施例を構成することも可能である。本発明の実施例で説明される動作の順序は変更することができる。ある実施例の一部構成や特徴は、他の実施例に含まれることができ、または、他の実施例の対応する構成または特徴に取って代わることもできる。

本文書で、本発明の実施例は基地局と端末間のデータ送受信関係を中心に説明される。ここで、基地局は、端末と直接通信を行うネットワークの末端ノード（ｔｅｒｍｉｎａｌｎｏｄｅ）という意味を有する。本文書で基地局により行われるとした特定動作は、場合によっては基地局の上位ノード（ｕｐｐｅｒｎｏｄｅ）により行われることもできる。すなわち、基地局を含む多数のネットワークノード（ｎｅｔｗｏｒｋｎｏｄｅｓ）からなるネットワークにおいて、端末との通信のために行われる様々な動作が基地局または基地局以外の他のネットワークノードにより行われうるということは明らかである。‘基地局’は、固定局（ｆｉｘｅｄｓｔａｔｉｏｎ）、ＮｏｄｅＢ、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）、アクセスポイント（ａｃｃｅｓｓｐｏｉｎｔ）などの用語に代替可能である。また、‘端末’は、ＵＥ（ＵｓｅｒＥｑｕｉｐｍｅｎｔ）、ＭＳ（ＭｏｂｉｌｅＳｔａｔｉｏｎ）、ＭＳＳ（ＭｏｂｉｌｅＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＳｔａｔｉｏｎ）などの用語に代替可能である。

多重セル環境においてセルのエッジに位置しているユーザは、セル間干渉に弱い受信性能特性を示す。以下では、様々な実施例によってセルのエッジに位置しているユーザにセル間干渉の影響下でより良質のサービスを提供するための方法として協力的ＭＩＭＯを適用するための具体的な方法を提示する。

図２は、複数の基地局及びコードブックベースのプリコーディングを用いる協力的ＭＩＭＯの一例を示す図である。

基地局ＢＳ_１，ＢＳ_２，…，ＢＳ_Ｍは、各端末から形成されるチャネルＨ_１，Ｈ_２，…，Ｈ_Ｍを推定した後、それぞれ独立してアンテナ重み値Ｗ_１，Ｗ_２，…，Ｗ_Ｍを生成してプリコーダに乗算して転送する。したがって、複数の端末または特定端末に多数の独立したストリームを送るので、多重ユーザＭＩＭＯ、単一ユーザＭＩＭＯ、ＳＤＭＡなどを具現することができる。

図３は、協力的ＭＩＭＯ手法を行う方法を説明するための図である。

図３に示すように、協力的ＭＩＭＯ手法を適用できる多重セル環境の通信システムは、端末（ＭＳ）１０と、ＭＳ１０が転送するアップリンクデータを受信するサービング基地局（ＢＳ１）１１及び隣接セルに相応する隣接基地局（ＢＳ２）１２を含む多数の基地局と、を含む。そして、多数の基地局で協力的にＭＩＭＯを行おうとする時、各基地局に伝達データをスケジューリングするスケジューラ１３を含むことができる。

同一セル基地局の多重アンテナを通じて単一ユーザＭＩＭＯまたは多重ユーザＭＩＭＯにより受信性能を高めたのと類似の方法で、隣接する多数のセルに位置している基地局から同一チャネルに対する信号を受信して、ダイバーシティ、単一ユーザＭＩＭＯまたは多重ユーザＭＩＭＯを具現することができる。特に、隣接セルから干渉を受けやすい、セルのエッジに位置している端末は、このような状況を逆に用いて、隣接基地局から同一チャネルに対する信号を受信して、ダイバーシティ、単一ユーザＭＩＭＯまたは多重ユーザＭＩＭＯを具現することができる。

スケジューラ１３は、様々なＭＩＭＯ手法を適用して該当の端末に対するデータを構成して各基地局に伝達することによって、隣接している多数のセルに位置している基地局が協力的に端末、特にセルのエッジに位置している端末により効果的に信号を送信できるようにする役割を果たす。以下、このように多数の基地局が協力して端末に信号を送信できるようにするコーディング手法を協力的ＭＩＭＯコーディングと称する。このような協力的ＭＩＭＯコーディングには、既存に知られた様々なＭＩＭＯ手法が同一たまは類似の方法で適用されることができる。

一方、スケジューラ１３は、各基地局で端末から受信した信号から獲得したチャネル情報を受信し、これを用いて該当の端末に転送するデータを、各基地局に対するチャネル状況に応じて構成することができる。例えば、チャネル情報には、チャネル品質情報（ＣＱＩ：ＣｈａｎｎｅｌＱｕａｌｉｔｙＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）及びランク情報（Ｒａｎｋｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）などを含むことができる。そして、このようなチャネル情報に基づいてスケジューラ１３では該当の端末のチャネル状態に最適のコーディング及び変調手法を選択し、これを適用してデータを構成することができる。

協力的ＭＩＭＯ手法を適用すると、図３に示すように、端末１０に信号を提供するために、情報ビットに対してスケジューラ１３でＭＩＭＯ手法によって協力的ＭＩＭＯコーディングが行われる。そして、このようにコーディングされた情報ビットは、各基地局１１，１２に分けて伝達される。各基地局１１，１２では、該伝達された協力的ＭＩＭＯコーディング済みの信号を変調して端末１０に転送することで、協力的ＭＩＭＯを提供することができる。

図４は、協力的ＭＩＭＯシステムでデータ情報をフィードバックするプロセスを示す図である。

図４で、ＭＳ_１はＢＳ_１のセル領域に含まれた端末を表し、ＭＳ_２はＢＳ_２のセル領域に含まれた端末を表し、ＭＳ_３はＢＳ_３のセル領域に含まれた端末を表す。‘サービング基地局’は、各セル領域で端末にサービスを提供する主基地局を意味し、‘協力基地局’は、各セル領域の近隣セル領域でサービスを提供する基地局を意味する。また、特定端末にサービスを提供するサービング基地局は、他の基地局によりサービスを受ける端末に対しては、協力的ＭＩＭＯサービスを提供する協力基地局になりうる。

各端末は、受信した情報に基づいて、協力的ＭＩＭＯ動作に必要なフィードバック情報を各サービング基地局に報告する。このようにそれぞれのサービング基地局に報告されたフィードバック情報は、バックボーンネットワークを通じてスケジューラに報告される。スケジューラは、受信したフィードバック情報に基づいて、協力的ＭＩＭＯ動作を行うように各サービング基地局の協力基地局に指示する。

例えば、図４を参照すると、多数の協力基地局がバックボーンネットワークを通じてスケジューラに接続されている。スケジューラは、バックボーンネットワークを通じて、サービング基地局が測定したそれぞれの端末ＭＳ_１、ＭＳ_２及びＭＳ_３に関する情報及び各基地局間のチャネル情報を受けて動作することができる。この時、スケジューラは、協力的ＭＩＭＯのためのフィードバック情報を、各サービング基地局及び協力基地局に転送することができる。これと類似の方法で、各端末ＭＳ_２及びＭＳ_３は協力的ＭＩＭＯを行うことができる。

図５は、協力的ＭＩＭＯのフィードバック情報の流れを示す図である。

図５を参照すると、それぞれの端末ＭＳ_１，ＭＳ_２，…，ＭＳ_Ｎは、それぞれのサービング基地局ＢＳ_１，ＢＳ_２，…，ＢＳ_Ｎにフィードバック情報などを転送する。また、それぞれのサービング基地局は、バックボーンネットワークを通じてスケジューラにフィードバック情報を転送することができる。

これら転送されるフィードバック情報は、チャネル状態情報（ＣＳＩ：ＣｈａｎｎｅｌＳｔａｔｅＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）、チャネル品質指示子（ＣＱＩ：ＣｈａｎｎｅｌＱｕａｌｉｔｙＩｎｄｉｃａｔｏｒ）、プリコーディングマトリクスインデックス（ＰＭＩ：ＰｒｅｃｏｄｉｎｇＭａｔｒｉｘＩｎｄｅｘ）及び受信信号強度指示子（ＲＳＳＩ：ＲｅｃｅｉｖｅｄＳｉｇｎａｌＳｔｒｅｎｇｔｈＩｎｄｉｃａｔｏｒ）などを含む。

スケジューラは、バックボーンネットワークを通じて受信したフィードバック情報を用いて、各基地局と各端末間の連関性を把握することができる。したがって、スケジューラは、それぞれの協力的基地局ＢＳ_１，ＢＳ_２，…，ＢＳ_Ｎにバックボーンネットワークを通じてスケジューリング決定（ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｄｅｃｉｓｉｏｎ）メッセージを伝達することができる。バックボーンネットワークを通じて各基地局に伝達されたスケジューリング決定メッセージによって、それぞれの協力基地局（ＢＳ_ｉ）は、サービスしている端末のチャネル情報をフィードバックすることができる。すなわち、各基地局は、フィードバックされたチャネル情報に基づいて独自のプリコーディングマトリクス（Ｗ_ｉ）を推定することで、空間分割多重接続（ＳＤＭＡ）を行うことができる。

図６は、従来技術によるＣＳＩ転送方式を簡単に示す図である。

図６に示すように、協力的ＭＩＭＯを具現するために、サービング基地局に関するＣＳＩ（Ｈ１）の他に、協力基地局に関するＣＳＩ（Ｈ２）も端末が測定してサービング基地局に転送しなければならない。サービング基地局は、協力基地局に関するＣＳＩ（Ｈ２））をバックボーンネットワークを通じて転送することによって、閉ループ協力的ＭＩＭＯを行うことができる。

この場合、協力基地局及びサービング基地局に関するＣＳＩを共に転送しなければならず、フィードバックオーバーヘッドが増加する問題がある。

本発明の実施例によって、協力的ＭＩＭＯにおける上記フィードバックオーバーヘッドは、アップリンクチャネルサウンディングを用いる方法によって減少することができる。

アップリンクチャネルサウンディング（ｕｐｌｉｎｋｃｈａｎｎｅｌｓｏｕｎｄｉｎｇ）は、ＴＤＤ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘｉｎｇ）システムで基地局にチャネル応答情報を提供する手段の一つである。アップリンクチャネルサウンディングは、適応的ビームフォーミング（ａｄａｐｔｉｖｅｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）、ダウンリンクＳＤＭＡ、及び閉ループＭＩＭＯのような閉ループ型転送アンテナアレイ技術を可能にする。この方法は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ標準に用いられている。

アップリンクチャネルサウンディングは、必要に応じて基地局にチャネル応答情報を提供する手段の一つである。この方法は、ＴＤＤシステムではアップリンク及びダウンリンクが対称性を示すことから可能な方法である。

基地局は、ダウンリンクメッセージを通じて、“サウンディングゾーン（ｓｏｕｎｄｉｎｇｚｏｎｅ）”を使用できるという事実、及びサウンディングゾーンの特性を端末に知らせることができる。連続したサウンディングが要求される場合には、サウンディング信号を周期的に転送するように端末に指示することによって、サウンディング指示に用いられるメッセージのオーバーヘッドを減らすことができる。

サウンディング信号が転送されると、基地局は、通常のチャネル測定方法でチャネル応答を測定することができる。この方法は、他のフィードバック方法に比べて、ＴＤＤシステムにおけるチャネル測定レイテンシー（ｌａｔｅｎｃｙ）を減らすことができる。また、この方法では、端末に比べて基地局の複雑度が増加するので、端末の複雑度を減らすことができる。

図７は、本発明の一実施例による、サービング基地局及び協力基地局が移動局に関するＣＳＩを獲得する方法を示す図である。

各基地局が移動局に関するＣＳＩを獲得する方法は、次の通りである。まず、サービング基地局は、移動局固有のサウンディングチャネルを用いてサウンディング信号をサービング基地局及び協力基地局に転送するようにスケジュールリングすることができる。また、サービング基地局は、移動局（ＭＳ）が転送するサウンディング信号を用いて協力基地局と移動局（ＭＳ）間のダウンリンクチャネル状態を測定するようとの要請を協力基地局に転送することができる。

その後、移動局（ＭＳ）は、固有のサウンディングチャネルを用いてサウンディング信号をサービング基地局及び協力基地局に転送することができる。すると、サービング基地局は、受信したサウンディング信号を用いてサービング基地局と移動局（ＭＳ）間のダウンリンクチャネルＨ１のチャネル状態情報ＣＳＩ（Ｈ１）を獲得することができ、協力基地局は、受信したサウンディング信号を用いて協力基地局と移動局（ＭＳ）間のダウンリンクチャネルＨ２のチャネル状態情報ＣＳＩ（Ｈ２）を獲得することができる。このように獲得されたチャネル状態情報は、協力的ＭＩＭＯのために用いることができる。

図７の説明は、ＴＤＤモードが用いられる場合に関するものである。もし、ＦＤＤモードが用いられる場合には、次のようなステップが行われる。サービング基地局は協力基地局に、移動局（ＭＳ）と協力基地局間のダウンリンクチャネルのチャネル状態情報を、アップリンクから得られたチャネルに基づいて測定するように要請することができる。これにより、サービング基地局は、サービング基地局と端末間のアップリンクチャネルに基づいてサービング基地局と端末間のダウンリンクチャネルＨ１のチャネル状態情報を計算することができ、協力基地局は、協力基地局と端末間のアップリンクチャネルに基づいて協力基地局と端末間のダウンリンクチャネルＨ２のチャネル状態情報ＣＳＩ（Ｈ２）を計算することができる。このように計算して獲得されたチャネル状態情報は、協力的ＭＩＭＯのために用いることができる。

図８は、本発明の一実施例による信号の流れを示すフローチャートである。

段階Ｓ８０１で、サービング基地局Ｓ＿ＢＳは、協力基地局Ｔ＿ＢＳに協力的ＭＩＭＯを行う上で用いられるダウンリンクＣＳＩを獲得するように要請する。ここで、ＣＳＩは、協力基地局Ｔ＿ＢＳと移動局ＭＳ間のダウンリンクチャネルのＣＳＩであり、移動局ＭＳは、サービング基地局Ｓ＿ＢＳからサービスを受ける。段階Ｓ８０２で、サービング基地局Ｓ＿ＢＳは、サービング基地局Ｓ＿ＢＳに属する移動局ＭＳにサウンディング信号の転送を要請または指示するスケジュールリング信号を転送する。段階Ｓ８０３及び段階Ｓ８０３’で、移動局ＭＳは、サービング基地局Ｓ＿ＢＳ及び協力基地局Ｔ＿ＢＳにサウンディング信号をそれぞれ転送する。段階Ｓ８０４で、サービング基地局Ｓ＿ＢＳは、受信したサウンディング信号に基づいて、サービング基地局Ｓ＿ＢＳと移動局ＭＳ間のダウンリンクチャネルＨ１のチャネル状態情報ＣＳＩ（Ｈ１）を決定する。段階Ｓ８０４’で、協力基地局Ｔ＿ＢＳは、受信したサウンディング信号に基づいて、協力基地局Ｔ＿ＢＳと移動局ＭＳ間のダウンリンクチャネルＨ２のチャネル状態情報ＣＳＩ（Ｈ２）を決定する。ここで、サービング基地局Ｓ＿ＢＳと協力基地局Ｔ＿ＢＳが受信するサウンディング信号は、同一サウンディング信号である。

このように決定されたチャネル状態情報を、段階Ｓ８０５で、協力的ＭＩＭＯのために用いることができる。具体的に、サービング基地局Ｓ＿ＢＳ及び協力基地局Ｔ＿ＢＳを含めて協力的ＭＩＭＯ転送調整（Ｃｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ）に関与する特定基地局は、上記のように決定されたチャネル状態情報を用いて、協力的ＭＩＭＯ転送調整に関与する全体端末に対する多重ユーザプリコーディング行列（ｍｕｌｔｉｕｓｅｒｐｒｅｃｏｄｉｎｇｍａｔｒｉｘ）を算定することができる。このような多重ユーザプリコーディング行列を用いて、基地局は協力的多重入出力方式で同一の信号または独立した信号を端末に転送することができる。

図８は、ＴＤＤモードで作動する移動通信システムを仮定したものである。ＦＤＤモードで作動する場合には、Ｓ８０２及びＳ８０３の段階を省略することができる。そして、Ｓ８０４及びＳ８０４’で、それぞれの基地局は、サウンディング信号に基づいてチャネル状態情報を生成せずに、各基地局と移動局（ＭＳ）間のアップリンクチャネルに基づいて、それぞれのダウンリンクチャネルのチャネル状態情報を推定することができる。

上記の実施例から得られるＣＳＩ情報は、協力的ＭＩＭＯの他に、ビームフォーミングのためにも用いることができる。

本発明によれば、協力的ＭＩＭＯを行うためのＣＳＩを效率的に獲得でき、特に、ＣＳＩを端末から基地局に転送するのに要される転送オーバーヘッドを減らすことができる。

本発明は、本発明の精神及び必須特徴を逸脱しない範囲で他の特定の形態に具体化することができる。したがって、上記の詳細な説明は、いずれの面においても制約的に解釈されてはならず、例示的なものとして考慮しなければならない。本発明の範囲は、添付の請求項の合理的解釈により決定しなければならず、本発明の等価的範囲内における変更はいずれも本発明の範囲に含まれる。また、特許請求の範囲で明示的な引用関係を有しない請求項は、互いに結合して実施例を構成したり、出願後の補正により新しい請求項として含めることもできる。

本発明は、協力的ＭＩＭＯを使用する無線移動通信システムに適用することができる。

Claims

特定端末が多重セル環境で協力的多重入出力方式で信号を受信する方法であって、
サービング基地局、及び前記サービング基地局と共に前記協力的多重入出力方式を行うための一つ以上の隣接基地局を含む協力基地局にアップリンクサウンディング信号を転送し、
前記協力基地局が前記アップリンクサウンディング信号を用いて前記協力基地局からサービスを受ける全体端末に対して算定した多重ユーザプリコーディング行列を用いて信号を受信すること、
を含む、協力的多重入出力方式信号受信方法。
前記多重ユーザプリコーディング行列は、
前記協力基地局のそれぞれが前記特定端末から受信した前記アップリンクサウンディング信号を用いてチャネル状態情報（ｃｈａｎｎｅｌｓｔａｔｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ：ＣＳＩ）を推定し、
前記推定されたチャネル状態情報を用いて前記多重ユーザプリコーディング行列を算定することによって獲得される、請求項１に記載の協力的多重入出力方式信号受信方法。
前記アップリンクサウンディング信号を用いるチャネル状態情報の推定は、時分割多重化（ＴＤＤ：ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘｉｎｇ）システムで支援される、請求項２に記載の協力的多重入出力方式信号受信方法。
前記チャネル状態情報は、前記協力的多重入出力方式で前記特定端末が信号を受信するためのダウンリンクチャネルに関するチャネル状態情報である、請求項２に記載の協力的多重入出力方式信号受信方法。
特定基地局が一つ以上の隣接基地局と協力的多重入出力方式で信号を転送する方法であって、
特定端末からアップリンクサウンディング信号を受信し、
前記アップリンクサウンディング信号を用いて、前記協力基地局からサービスを受ける全体端末に関するチャネル状態情報（ｃｈａｎｎｅｌｓｔａｔｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ：ＣＳＩ）を推定し、
前記推定されたチャネル状態情報を用いて、前記全体端末に対する多重ユーザプリコーディング行列を算定し、
前記算定された多重ユーザプリコーディング行列を用いて協力的多重入出力方式で信号を転送すること
を含む、協力的多重入出力方式信号転送方法。
前記アップリンクサウンディング信号を用いるチャネル状態情報の推定は、時分割多重化（ＴＤＤ：ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘｉｎｇ）システムで支援される、請求項５に記載の協力的多重入出力方式信号転送方法。
前記チャネル状態情報は、前記協力的多重入出力方式で前記特定端末に信号を転送するためのダウンリンクチャネルに関するチャネル状態情報である、請求項５に記載の協力的多重入出力方式信号転送方法。
広帯域無線移動通信システムにおいて移動局と二つ以上の基地局間のダウンリンクチャネル状態情報（ＣＳＩ；ｃｈａｎｎｅｌｓｔａｔｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を獲得する方法であって、
第１セルのためにサービスする第１基地局で、前記第１基地局と前記移動局間の第１ダウンリンクチャネルの第１チャネル状態情報を獲得し、
前記第１基地局で、第２セルのためにサービスする第２基地局に前記第２基地局と前記移動局間の第２ダウンリンクチャネルの第２チャネル状態情報を獲得するように要請する情報を含む信号を、前記第２基地局に転送し、
前記第２基地局で、前記第２チャネル状態情報を獲得すること
を含み、
前記移動局は、前記第１基地局によりサービスされる、チャネル状態情報獲得方法。
前記第１基地局で、前記移動局に前記第１基地局と前記移動局間の第１サウンディングチャネルを通じて第１サウンディング信号を転送し、前記第２基地局と前記移動局間の第２サウンディングチャネルを通じて第２サウンディング信号を転送するように指示する情報を含む指示信号を、前記移動局に転送することをさらに含む、請求項８に記載のチャネル状態情報獲得方法。
前記移動局は、前記第１基地局と前記移動局間の第１サウンディングチャネルを通じて第１サウンディング信号を転送し、前記第２基地局と前記移動局間の第２サウンディングチャネルを通じて第２サウンディング信号を転送し、
前記第１基地局は、前記移動局から転送される第１サウンディング信号に基づいて前記第１チャネル状態情報を獲得し、
前記第２基地局は、前記移動局から転送される第２サウンディング信号に基づいて前記第２チャネル状態情報を獲得する、請求項８に記載のチャネル状態情報獲得方法。
前記第１サウンディングチャネルに割り当てられる２次元時間−周波数リソースは、前記第２サウンディングチャネルに割り当てられる２次元時間−周波数リソースと同一である、請求項８に記載のチャネル状態情報獲得方法。
前記第１サウンディングチャネル及び前記第２サウンディングチャネルは、同一のチャネルである、請求項８〜１１のいずれか１項に記載のチャネル状態情報獲得方法。
前記第１基地局は、前記第１基地局と前記移動局間の第１アップリンクチャネルを測定することによって前記第１チャネル状態情報を獲得し、
前記第２基地局は、前記第２基地局と前記移動局間の第２アップリンクチャネルを測定することによって前記第２チャネル状態情報を獲得する、請求項８に記載のチャネル状態情報獲得方法。
前記第１チャネル状態情報及び前記第２チャネル状態情報は、協力的ＭＩＭＯ（ｍｕｌｔｉｐｌｅｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉｐｌｅｏｕｔｐｕｔ）を行うために用いられる、請求項８〜１１のいずれか１項に記載のチャネル状態情報獲得方法。
複数のセル環境を有する広帯域無線移動通信システムで協力的ＭＩＭＯ（ｍｕｌｔｉｐｌｅｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉｐｌｅｏｕｔｐｕｔ）を行う方法であって、
第１セルのためにサービスする第１基地局によりサービスを受ける移動局で、前記移動局が前記第１基地局と前記移動局間の第１サウンディングチャネルを通じて第１サウンディング信号を転送するように指示し、前記移動局が第２セルのためにサービスする第２基地局と前記移動局間の第２サウンディングチャネルを通じて第２サウンディング信号を転送するように指示する情報を含む信号を、前記第１基地局から受信し、
前記移動局で、前記第１サウンディング信号及び前記第２サウンディング信号を転送すること、
を含む、協力的ＭＩＭＯを行う方法。