JP2013537751A - 基地局のクラスタを決定する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

ユーザ機器への協調マルチポイント送信のための基地局のクラスタを決定するための装置が、ユーザ機器と、基地局の第１の組との間のチャネルからチャネル状態情報４０１、４０２を受信する受信機４００を備える。本装置は、反復的に動作するスケジューラ４０４を更に備える。スケジューラ４０４は、ユーザ機器への使用可能なチャネルを有する基地局を含む基地局の第１の組を決定し（４１０）、基地局の第１の組の基地局間の有線ネットワークに関して、基地局の該第１の組のための協調マルチポイント送信の実現可能性を判断し（４１２）、基地局の第１の組を用いた協調マルチポイント送信が実現可能でない場合、基地局の該第１組のに含まれない少なくとも１つの基地局を有する基地局の第２の組を決定し（４１４）、なお、該少なくとも１つの基地局はユーザ機器への使用可能なチャネルを有し、基地局の第２の組の基地局間の有線ネットワークに関して基地局の該第２の組の実現可能性を判断する（４１２）ように構成される。加えて、本装置は、反復的に動作するスケジューラが、基地局の第２の組の基地局間の有線ネットワークに関して基地局の該第２の組が実現可能であると判定した場合、基地局の該第２の組を用いたユーザ機器への協調マルチポイント送信を展開する、協調マルチポイントプロセッサ４０６を備える。
【選択図】図４ａ

Description

本発明は、通信アプリケーションを対象とし、特に、無線通信シナリオにおける協調送信を対象とする。

セルラアクセスネットワークにおける基地局協調を可能にすることは、無線送信機能及びセル間干渉低減の観点から利用可能な関連する利点に起因して、多くの研究の注目を集めてきた。

協調マルチポイント送信（ＣｏＭＰ）対応システムにおいて、１組の協調する基地局の選択は、ユーザ機器（ＵＥ）がこれらの潜在的な協調パートナに対し経験する無線チャネル状態に依拠する。一方、様々なＣｏＭＰ技法が、基地局を相互接続するネットワークインフラストラクチャに対し厳しい容量要件及びレイテンシ要件を課す。そのような要件を満たすことができないことにより、無線リンクの品質とは無関係に、基地局協調全体が失敗することになる。

このため、協調基地局クラスタを選択する過程（すなわち、無線クラスタリング手順全体）で、有線（バックホール）の観点から所望の無線クラスタの「実現可能性」が検査されることが基本となる。

全ての基地局がＣｏＭＰ動作専用の制御ユニット（ＣＵ）を有するＣｏＭＰ対応セルラシステムを参照する。本明細書では「無線クラスタリング」と呼ばれる、協調する基地局（ＢＳ）の組の選択のための手順及び後続のＣｏＭＰ送信展開を以下で説明する。

ＵＥは、規則的な時間間隔（すなわち、１０ｍｓ）で、該ＵＥのサービングＢＳに、該ＵＥがオーバヒア（overhear：傍受）することができる近傍ＢＳに関するＳＩＮＲ（信号対干渉雑音比）情報を報告する。サービングＢＳは、そのような情報に基づいて、まず、ＵＥへの同時データ送信のための協調パートナとしての役割を潜在的に果たすことができる１組のＢＳ（基地局）を選択する。次に、サービングＢＳは、ＵＥに、候補の組に属する各ＢＳのＣＳＩを推定することを要求する。ＵＥからのＣＳＩ報告は、スケジューリング決定に用いられることになる。ここで、ＣｏＭＰスケジューリングを行うことができる。すなわち、サービングＢＳは、報告されたＣＳＩ（チャネル状態情報）に基づいて、いずれの物理無線リソース（例えばタイムスロット、周波数）において、共同送信が行われなくてはならないかを判定する。いずれの無線リソースが協調に用いられなくてはならないかの選択は、ＵＥがＢＳから受けるチャネルの品質に関係する。次に、選択されたリソースについての協調要求がこれらのＢＳに送信され、該ＢＳは、提案された無線リソースにおいて同時送信に参加するのに該ＢＳが利用可能であることを承認するか又は承認しないことによって返答する。協調のためのリソースに関して合意されると、協調ビームフォーミングに必要なプリコーディング行列がサービングＢＳにおいて計算される。次にプリコーディング行列及びユーザデータが、同時送信のために協調するＢＳと共有される。ＣＳＩ推定は１ｍｓしか有効でないことに留意されたい。このため、ＣｏＭＰスケジューリングプロセスは、候補ＢＳの協調組に対し、最大で１０回発生することになり、この候補ＢＳの協調組は、ＵＥによって報告されたＳＩＮＲに基づいて１０ｍｓごとに更新される。

図７は、候補の協調ＢＳの組と、ＣｏＭＰスケジューリング決定後に選択された組のＢＳとの間の差を目立たせている。ＵＥは、サービングＢＳであるＢＳ１を除いた６つのＢＳをオーバヒアすることができる。しかしながら、ＵＥにおいて、ＢＳ２、ＢＳ３、ＢＳ４、及びＢＳ５しか良好なＳＩＮＲ性能を有しない。サービングＢＳはこの組を、候補の協調組として選ぶ。１ｍｓごとに行われるＣｏＭＰスケジューリング決定は、これらのＢＳに関するＣＳＩ推定に基づく。図に示すように、共同送信のためにＢＳ４及びＢＳ５だけが検討される。後続のＣＳＩ推定に基づいて、スケジュール協調組は変化することができ、場合によっては新たなＢＳを含み、現在選ばれているＢＳのうちの幾つかを除外する。

セルラー移動アクセスネットワークにおいて協調マルチポイント送信（ＣｏＭＰ）のような無線協調技法を適用することによる達成可能な利得は、基地局（ＢＳ）とユーザ機器（ＵＥ）との間の無線チャネルの条件に依拠する。これらのチャネル特性に依拠して、ＢＳセルのクラスタが選択され、協調が実行される。

無線特性に加えて、リンク遅延、容量、キューイング及び負荷のような有線バックホール及びコアネットワークの特性も、協調するセルクラスタをいかに設定するかを判断するときに考慮に入れなければならない。これは、このデータがバックホール及びコアネットワークを介して転送されるときに、協調するセルの組内で制御トラフィック及びユーザデータトラフィックを交換する必要があることに起因する。このトラフィックのデータ速度は、今後のバックホールネットワークのセルあたり１Ｇビット／ｓの目標容量を超えることになり、すなわち、無線協調を制限する輻輳シナリオが生じる可能性がある。

最新技術において、有線ネットワーク特性は軽視され、協調のためのセルを選択するとき、最適なネットワークが仮定される。しかしながら、この仮定は、有線ネットワークの特性が無線協調技法の性能に影響を与えるか又は更には無線協調技法の実現可能性を制限するので、現実には成り立たない。このため、無線ネットワークの制限に起因して決して実現することができないクラスタに関して無線チャネル状態情報が収集され交換される。これによって、不要なオーバヘッド（バックホールネットワークトラフィック及び計算負荷）が生じ、これによって協調の機会が更に制限される。

上述の問題を克服するために、２つの手法が存在する：
１．或る（１組の）無線協調技法に最適であると仮定することができるような有線ネットワークを設計する。これは、オフラインで、すなわち、協調ネットワークが展開される前に行うことができ、或る程度、オンラインでも、すなわちネットワークが展開された後に動作している間にも行うことができる。この場合、有線ネットワークのオンライン再構成が必要とされる。
２．幾つかの場所において、有線ネットワークが準最適であることを受容する。これに対処するために、協調するセルクラスタをどのように選ぶかに関する判定プロセスが、無線チャネル状態に加えて有線ネットワーク部分に関する情報によってサポートされる。これはオンラインで、すなわちネットワークの動作中に行う。

第１の手法を進めることは十分ではなく、依然として第２の問題を解決することが必要とされることに留意されたい。有線容量のオーバプロビジョンは、ＣＡＰＥＸ／ＯＰＥＸコストに有害であるのみでなく、幾つかのバックホールネットワークルータにおいて生じる可能性があるレイテンシに関連する問題も解決しない。さらに、基地局協調をサポートするようにバックホールネットワークを再構成することは、この動作に必要とされる時間的尺度に起因して困難である可能性がある。或るハードウェアの場合、この時間的尺度は無線チャネルのダイナミクス（１ｍｓ）より１桁又は数桁大きくなる。

近年、３Ｇｐｐ委員会３Ｇｐｐ ＲＡＮ１ ６４、文書Ｒ１−１１０８６６において、有線の観点からの基地局協調のサポートが検討されている。この初期段階において、利用可能なバックホール技術のうちのいずれがＣｏＭＰに最も有望であるかを理解するために、バックホール実装に対する要件が挙げられている。

本発明の目的は、基地局のクラスタを決定するための改善された概念を提供することである。

この目的は、請求項１に記載の基地局のクラスタを決定するための装置、又は請求項１４に記載の基地局のクラスタを決定する方法、又は請求項１５に記載のコンピュータプログラムによって達成される。

基地局のクラスタの改善された決定を提供するために、装置が、
前記ユーザ機器と、基地局の第１の組との間のチャネルからチャネル状態情報を受信する受信機と、
反復的に動作するスケジューラであって、
前記ユーザ機器への使用可能なチャネルを有する基地局を含む基地局の第１の組を決定し、
基地局の前記第１の組の前記基地局間の有線ネットワークに関して、基地局の該第１の組のための協調マルチポイント送信又は協調マルチポイント受信の実現可能性を判断し、
基地局の前記第１の組を用いた協調マルチポイント送信が実現可能でない場合、基地局の該第１の組に含まれない少なくとも１つの基地局を有する基地局の第２の組を決定し、なお、該少なくとも１つの基地局は前記ユーザ機器への使用可能なチャネルを有し、
基地局の前記第２の組の前記基地局間の有線ネットワークに関して基地局の該第２の組の前記実現可能性を判断する
ように構成された、反復的に動作するスケジューラと、
を備える。該装置は、
前記反復的に動作するスケジューラが、基地局の前記第２の組の前記基地局間の前記有線ネットワークに関して基地局の該第２の組が実現可能であると判定した場合、基地局の該第２の組を用いた前記ユーザ機器への協調マルチポイント送信を展開する、協調マルチポイントプロセッサ
を更に備える。

本発明の特徴は、本発明が、無線クラスタを、共同送信（ＪＴ）対応ＣｏＭＰシステム内の該無線クラスタの実現可能性に基づいて選択するＣｏＭＰクラスタリング方法を構成することである。ＣｏＭＰシステムでは、協調する点がユーザ機器ＵＥに同時に送信する。

そのようなチャネル状態情報を受信するための受信機によって受信されるチャネル状態情報に起因して、基地局の第１の組が見つかり、実際のチャネル状況に基づいて決定された基地局のこの第１の組について、有線ネットワークに関して基地局のこの第１の組の実現可能性が検査される。この検査に合格した場合、すなわち、第１の組が実現可能である場合、この第１の組は、協調マルチポイント送信／受信の場合と同様に用いられる。一方、この組のうちの或る基地局が、有線ネットワークによって課される負荷又は遅延制約に起因する等、有線ネットワークに起因して実現可能でないと判断された場合、基地局の第２の組が選択される。ここで、この第２の組は、第１の組に含まれなかった少なくとも１つの基地局を有する。基地局を組から除去することなく、又は除去するとともに、追加の基地局を組に加えることによって、協調マルチポイント送信／受信に関して有線ネットワーク内の負荷状況を完全に変化させることができ、それによって、この第２の組が実現可能となる可能性が良好になることがわかっている。一方、この第２の組がここでもまた実現可能でない場合、反復は第３の組を選択することに進み、反復判断基準が満たされるまで、又は例えばクラスタ決定器とすることができる実現可能性チェックデバイスによって組の実現可能な基地局が確認されるまで続く。

本発明は、バックホールネットワーク制約を考慮したＣｏＭＰスケジューリングが行われることに起因して有利である。この手順の効果は、バックホールリソースが節減され、ユーザ性能が改善されることである。換言すれば、本発明は、バックホールネットワークからのフィードバックを利用して無線クラスタリング決定を再策定する。このため、有線ネットワークにおける再構成可能なハードウェアも、有線ネットワークのいかなる他の再構成機能も必要とされない。なぜなら、本発明は反復的手法を実施することによって、この手法自体に存する柔軟性、すなわち既に存在する基地局及び該基地局に対するユーザ機器のロケーションを用いるためである。

続いて、本発明の好ましい実施形態を、添付の図面に関して論考する。

無線通信システムのコアネットワーク構成を求めるための装置のブロック図である。 無線通信システムのコアネットワーク構成を求めるための装置のブロック図である。 無線通信システムの概略図である。 検出された協調の必要性によってトリガされた有線クラスタリング及び無線クラスタリングの概略図である。 本発明による基地局のクラスタを決定するための装置の好ましい実施態様のブロック図である。 好ましい実施形態に関して基地局のクラスタを決定するための本発明による方法の概略図である。 基地局の第１の組がどのように見つかるかの状況を示す詳細な図である。 基地局の第１の組がどのように見つかるかを示す更に詳細な図である。 基地局の第２の組がどのように決定されるかを示す図である。 本発明が配置される応用シナリオを示す図である。 好ましい実施態様のブロック形式の別の図である。 候補基地局を含む候補の協調クラスタの決定を示す図である。 候補基地局についてのみの、ユーザ機器からのＣＳＩ収集を示す図である。 図８からのチャネル行列／リストからのリソースブロック及び基地局の対応する組の選択を示す図である。 基地局３が実現可能でないと判断された後のチャネル行列／リストを示す図である。 図７〜図１０に示す状況に関して、第２の組の選択についての様々な選択肢と、最終組の選択とを示す図である。

図４ａは、ユーザ機器への協調マルチポイント送信のための基地局のクラスタを決定するための装置を示している。装置は、ユーザ機器と基地局の第１の組との間のチャネルからチャネル状態情報を受信するための受信機を備える。実施形態において、チャネル状態情報は、生の(raw)チャネル状態情報４０１及び／又は細かいチャネル状態情報４０２を含むことができる。生のチャネル状態情報は、１０ｍｓ等の或る第１の長さの時間間隔で提供することができ、細かいチャネル状態情報は、第１の時間間隔よりも短く、例えば１ｍｓ間隔である第２の時間間隔で提供することができる。加えて、生のチャネル状態情報は、各リソースブロックについてではなく、送信リソース全体について提供することもでき、それによって、タイムスロット、周波数スロット、コードスロット、又は任意の他の種類の送信リソースとすることができる個々のリソースブロックの個々のチャネル状態情報は、生のチャネル状態情報４０１においてあまり正確でない。

受信機４００は、スケジューラ４０４に接続される。スケジューラは反復的に動作するスケジューラであり、該スケジューラは、ユーザ機器への使用可能なチャネルを有する基地局を含む基地局の第１の組を決定するように構成される。加えて、反復的に動作するスケジューラは、第１の組が実現可能であるか否か、すなわち、基地局の第１の組の基地局間の有線ネットワークに関して基地局の該第１の組の協調マルチポイント送信又は協調マルチポイント受信の実現可能性を判断するように構成される。この機能は、例えば、図１〜図３において説明するように実施することもできるし、任意の他の形で実施することもできる。加えて、スケジューラ４０４は、基地局の第１の組を用いた協調マルチポイント送信又は協調マルチポイント受信が実現可能でない場合、基地局の第１の組に含まれない少なくとも１つの基地局を有する基地局の第２の組を決定するように構成される。ここで、この少なくとも１つの基地局はユーザ機器への使用可能なチャネルを有する。加えて、反復的に動作するスケジューラ４０４は、基地局の第２の組の基地局間の有線ネットワークに関して基地局の該第２の組の実現可能性を判断するように構成される。さらに、図４ａに示す装置は、反復的に動作するスケジューラ４０４が、基地局の第２の組の基地局間の有線ネットワークに関して基地局の該第２の組が実現可能であると判定した場合、ユーザ機器及び基地局の第２の組を用いた協調マルチポイント送信又は協調マルチポイント受信を展開するための協調マルチポイントプロセッサ４０６を備える。次に、協調マルチポイントプロセッサ４０６は、協調マルチポイント送信又は協調マルチポイント受信に必要な情報を協調する基地局に送信する。ここで、この情報は、例えば、協調のためのリソースに関する基地局との合意のための通信情報を含むことができる。加えて、協調する基地局への情報は、協調ビームフォーミングのために必要なプリコーディング行列を含むことができ、或る状況では、ユーザ機器に送信されることになるデータも含むことができる。

協調点がＵＥに同時に送信する共同送信（ＪＴ）対応ＣｏＭＰシステムを検討し、無線クラスタを、該無線クラスタの実現可能性に基づいて選択するＣｏＭＰクラスタリング方法を提案する。ＵＥが候補協調する基地局のチャネル状態情報（ＣＳＩ）を報告すると、サービング基地局におけるＣｏＭＰスケジューラは、いずれの無線リソースブロック（タイムスロット、周波数、又は双方）において協調送信が生じるべきかを求めるのみでなく、現在のバックホールネットワーク状態に従って所望の協調組を展開する可能性をチェックする有線クラスタリング機能も起動する。そのようなチェックの結果は、ＣｏＭＰスケジューラによって、該ＣｏＭＰスケジューラの決定を最終的に変更し、許可された時間間隔内で新たな決定を実行するのに用いられる。

そのような方法の効果は、ＣｏＭＰ送信／受信が常に、実現可能な無線の協調する組に従って展開されることである。これによって、ＣｏＭＰ要件を満たすことができない協調点を含むことに起因したシグナリング及びバックホールリソースのコスト（wage）が回避される。

提案される概念を用いて、協調基地局クラスタを効率的に展開することができる。本発明のメカニズムは、基地局協調をサポートする際のバックホールネットワークの使用を改善する。ユーザ体験を改善するためにＣｏＭＰ技法を用いることによって、提供されるサービス及び達成可能な収益の観点で、プロバイダに利益を与えることになる。

実現可能な基地局の協調クラスタを前もって計算する可能性を最初に検討し、それによってＣｏＭＰスケジューリング決定がこの実現可能な組に制約されるようにする手法（この手法では、コーポレーションを制限し、したがって、節減されたバックホールネットワーク要件を満たすことができる基地局に対する関連するシグナリング及びデータ交換のオーバヘッドも制限することによってバックホールリソースが節減される）と対照的に、ＣｏＭＰスケジューリング手順の前に決定される実現可能な基地局クラスタは、実現可能性が制約されていない場合にＣｏＭＰスケジューラが選択することになる基地局クラスタと全く異なる可能性があるので、この手法はユーザ性能の観点から一切利点を提供しないことがわかっている。

さらに、ＣｏＭＰスケジューラ判断基準に従って選択された基地局クラスタに適うように有線ネットワークを再構成する可能性があり、ＣｏＭＰスケジューラが無線チャネルの観点に従って基地局の最良の協調クラスタを選択し、コアネットワーク制御プレーンへの信号が、バックホールネットワークが該信号をサポートする準備ができていることを確実にするためにトリガされる状況とは対照的に、本発明は、反復的なＣｏＭＰスケジューリング手順に基づく。図４ｂの４００に示すように、第１のステップは、ユーザ機器から収集された無線チャネル情報に基づいて、無線クラスタを決定することである。次に、ステップ４１２において、この協調基地局クラスタの実現可能性検査が、有線実現可能モジュールとインタラクトすることによって実行される。その結果に基づいて、実現可能な企業のクラスタが見つかるまで、ＣｏＭＰスケジューリング決定が、ステップ４１４に示すように変更される。次に、ステップ４１６において、協調の要求が、基地局のＣｏＭＰ判定による組のうちの基地局に送信され、ステップ４１８に概説するように、基地局が参加することができる場合、ＣｏＭＰプロセスは進行する。したがって、サービス基地局から開始して、本発明の手順と上述した手法との間に基本的な差異が存在する。上述した手法では、潜在的に協調に参加することができる基地局の組が最初にあらかじめ計算され、その後、これらの潜在的に協調するパートナの部分組についてＣｏＭＰスケジューリング手順が実行される。一方、本発明では、ＣｏＭＰスケジューリング手順が最初に実行される。次に、図４ｄに示すように、全ての潜在的なパートナについてではなく所望の組に関して実現可能性試験が実行される（４１２）。さらに、協調パートナに関する決定は、選択された協調クラスタの実現可能性に基づいて変更される。

選択された協調ＢＳの組の実現可能性を確実にするために、ＣｏＭＰスケジューリング決定に実現可能性情報を含めることを提案する。候補の協調組が個別化されると、サービングＢＳはまず、ＵＥから報告されたＣＳＩ推定に基づいてＣｏＭＰスケジューリング決定を実行する。次に、サービングＢＳは、そのＣｏＭＰスケジューリング決定を展開する可能性を、現在のネットワークステータス（有線リンク負荷、容量、輻輳、ＢＳ間遅延）に基づいてバックホールの観点からあらかじめチェックする。スケジューリング解が展開可能でない場合、新たな解が検索される。或るＣｏＭＰスケジューリング期限内で実現可能な協調クラスタが見つかると、選択された物理無線リソースにおける協調要求が潜在的な協調パートナに送信される。これらのＢＳからの、該ＢＳが共同送信に参加することができるか否かの応答に基づいて、ＣｏＭＰスケジューリング決定が改良されるか又は保持される。

全体手順は、ＣｏＭＰスケジューリング決定が何であろうと、これをバックホールの観点から展開可能であることを保証する。結果として、不要なシグナリング又はデータ共有に起因するいかなるバックホールリソースの浪費も回避される。ＣｏＭＰスケジューリング決定がアプリオリに計算された実現可能な協調ＢＳクラスタ（これは所望の（この文脈では、所望のＢＳ協調組とは、このクラスタを形成するＢＳによって、共同送信方式が展開されるときに最良のユーザ性能が可能になることを示す）クラスタと完全に異なる可能性がある）内に制約される異なる手法と違って、ここでは、ＣｏＭＰスケジューリング決定は、バックホールの観点から、無線チャネル特性と、その実現可能性とを考慮することによって選択された最も適切な協調する組に従って行われる。これによって、現在のネットワーク状態に従ってユーザ性能が最良に達成可能となることが保証される。

無線協調技法は、ネットワークの有線部分に関して、例えば、容量又はレイテンシに関して制約を有する。これらの制約に違反してはならない。違反した場合には、無線側における利得が小さくなるか、又は、協調が不可能にさえなる。本発明の方法は、ＣｏＭＰ展開における失敗の確率を低減し、これによってバックホールネットワークリソースを節減し（ネットワーク動作が改善する）、ユーザが代金を支払う期待されるサービスを該ユーザに保証する。

本発明の核心は、ＣｏＭＰスケジューリング決定手順に存在し、この手順はバックホールステータスを検討することによって行われる。バックホールステータス及び一般的には提案されるＢＳ協調組の実現可能性は、［１，３］において提示した有線クラスタリングアルゴリズムを通じて評価される。この機能ブロックは、入力として、ＣｏＭＰスケジューラが協調のために選択するＢＳの組Ｄをとり、出力として、バックホール特性に基づいて実際に協調することができるＢＳの組Ｆを返す（Ｆ∈Ｄ）。

組Ｄに属するＢＳの選択は、ＵＥによって測定され報告されたＣＳＩに基づいてＣｏＭＰスケジューラによって行われる。ＣｏＭＰスケジューラは、有線クラスタリング機能ブロックによって提供された結果に基づいて、実現可能な組Ｆを通じて共同送信を実行するか、又は該ＣｏＭＰスケジューラのスケジューリング決定を、少なくとも１つの異なるＢＳを含む別のスケジューリング決定に変更する（組Ｄを変更することを意味する）。有線クラスタリングアルゴリズムの出力は、入力として異なる組Ｄが提供されるとすぐに変化することに留意されたい。この理由は、パケットを協調する基地局に送達するために行われた異なるルーティング決定に起因して、バックホールネットワークに対する負荷分散が変化することである。

図６ｂは一実施形態の概観を提供する。特に、図６ｂに示す方式は、候補の協調クラスタを選択するプロセスを示すブロック６００を含む。この選択は、図４ａのスケジューラ４０４によって実行することができる。次に、６０２に示す、ユーザ機器からのチャネル状態情報収集が行われる。ここで、ブロック６０２に示す、ユーザ機器からのこのチャネル状態情報収集は、好ましくは細かいチャネル状態情報４０４であり、ここで、受信機４００によって取得された生のチャネル状態情報チャネルを、ブロック６００に示すように候補の協調クラスタを選択するのに用いることができる。次に、適応的なＣｏＭＰスケジューリング６０４が行われる。これは有線クラスタリング６０６とのインタラクションであり、ブロック６０４によって決定された基地局の組について、ブロック６０６によって実現可能性がチェックされることを意味し、ブロック６０６は例えば、図１又は図２及び図３に示すように実施することができる。次に、ステップ６０８において、６１０に示す協調マルチポイント送信又は協調マルチポイント受信を最終的に実際に実行するために、リソース配分情報、すなわち要求／応答の決定が行われる。ブロック６００、６０４、６０６の機能は実際に図１のスケジューラ４０４によって実施することができ、ブロック６０２の機能は図４ａのブロック４００によって実施することができ、図６ｂのブロック６０８及び６１０の機能は図４ａの協調マルチポイントプロセッサ４０６によって実施することができる。

続いて、シナリオを示すために、図６ａをより詳細に論考する。図６ａは、６２０において関連付けられたコントローラｅＮＢ内のサービング基地局を示している。この基地局は、ユーザ機器６２２のためのサービング基地局であり、説明の目的のために、図６ａは第１の基地局との協調のために関連付けられたｅＮＢ内の単一の更なる基地局のみを示している。この協調基地局は６２４に示されている。基地局６２０及び６２４の双方が、基地局６２０、６２４及びルータ６２８ａ、６２８ｂ間の直接接続上の線６２６ａからなる有線ネットワークによって接続される。加えて、ルータは、線６３０によって示すように、有線バックボーンネットワーク内の他の構成要素に接続される。このため、図６ａは共同処理協調マルチポイント（分散アーキテクチャ）シナリオを示し、ここでユーザデータは複数のｅＮＢにおいて入手可能であり、それらの複数のｅＮＢからユーザデータが共同で送信される。

本発明をより詳細に論考する前に、図６ｂに示す有線クラスタリングアルゴリズム６０６、又は実現可能性をチェックするためのスケジューラ４０４の機能の好ましい実施態様を図１〜図３との関連で論考する。

図１は、本発明の一実施形態による、無線通信システムのコアネットワーク構成１１２を決定するための装置１００のブロック図を示している。無線通信システムのコアネットワークは、複数の基地局と、基地局間の複数の有線リンクと、複数の基地局の基地局クラスタを制御するための少なくとも１つの制御ユニットとを含む。装置１００は、クラスタ決定器１１０を含む。クラスタの各基地局とクラスタの制御ユニットとの間のレイテンシが最大許容可能レイテンシ未満になるように、このクラスタ決定器１１０は、コアネットワーク構成１１２として、有線リンクによってリンクされるとともに所定の基本ネットワーク構成１０２に基づいて同じ制御ユニットによって制御される少なくとも１つの基地局クラスタを決定する。所定の基本ネットワーク構成１０２は、構成されることになるコアネットワークの全ての基地局についての情報、及び基地局間の可能な有線リンクについての情報を表す。

制御ユニットと基地局との間のレイテンシに関する有線コアネットワークの制約を考慮することによって、後に協調送信又は協調受信のために用いることができる基地局クラスタを決定するための有線コアネットワークの制限をより正確に考慮できる。

それに比べて、既知の方法は、有線ネットワークの特性（制約）を無視し、協調のためのセル（基地局）を選択するときに、最適なネットワークが想定される。しかしながら、有線ネットワークの特性が無線協調技法の性能に影響を与えるか又は更には無線協調技法の実現可能性を制限するので、この想定は現実には成り立たない。それゆえ、有線ネットワークの制限に起因して決して実現することができないクラスタに関して無線チャネル状態情報が収集され交換される。これによって、不要なオーバヘッド（バックホールネットワークトラフィック及び計算負荷）が生じ、これによって協調の機会が更に制限される。

それゆえ、本発明の概念を用いることによって、コアネットワークトラフィックを低減することができ、それにより、実現可能な協調送信のために、より多くの容量が残されるようになり、結果として無線伝送容量が増加する。さらに、コアネットワークトラフィック及び計算負荷を低減することができるので、エネルギー消費を低減することができる。さらに、新たな負荷状況に反応するようにコアネットワークを再構成することができ、それによりコアネットワークの柔軟性が著しく改善される。

バックホールネットワークとも呼ばれるコアネットワークは、無線通信システムの有線接続部分を表しており、特に、基地局と、制御ユニット（中央コントローラ又は処理ノードとも呼ばれる）と、それらの間の有線リンクとを含む。基地局は、無線デバイス（例えば、携帯電話又はラップトップ）からデータを送信又は受信するために、或るエリアにわたって分散される。制御ユニットは通常、基地局に配置されるが、基地局から独立して配置することもできる。通常、制御ユニットは基地局よりも少ないが、基地局ごとに制御ユニットを備えることが可能である場合がある。制御ユニットは１つ又は複数の基地局を制御することができ、中でも、協調送信又は協調受信を調整するための役割を担うことができる。

基地局と制御ユニットとの間のレイテンシは、幾つかの方法において定義することができる。一般的に、レイテンシは、基地局における信号の受信と、制御ユニットにおける信号の受信若しくはその信号に関連付けられた情報の受信との間の時間、又は制御ユニットから基地局に信号が送信される時刻と、基地局におけるその信号の受信との間の時間を示す。代替的には、レイテンシは、基地局において信号を受信してから、制御ユニットに信号を送信し、制御ユニットにおいて信号を受信し、制御ユニットにおいて信号を処理し、その信号への応答を基地局に送信し、その応答を基地局において受信するまでのラウンドトリップ時間とすることができる。例えば、基地局は、無線デバイスからチャネル状態情報を受信し、その情報は、データをプリコードするために制御ユニットによって用いられる。このプリコードされたデータは、その後、無線デバイスにデータを送信するための基地局に、応答として送信される。この例では、最大許容可能レイテンシは、受信されたチャネル状態情報が有効である時間間隔とすることができる。

所定の基本ネットワーク構成１０２は、構成されることになるコアネットワークの入力シナリオを表す。これは、例えば、計画される新たなネットワークのための、コアネットワークの基地局の数及び／又は位置、並びにこれらの基地局間で可能な有線リンクとすることができる。代替的には、所定の基本ネットワーク構成１０２は、例えば、コアネットワークの基地局の位置についての情報と、基地局間の有線リンクについての情報と、再構成されることになる既存のコアネットワークの１つ又は複数の制御ユニットの位置についての情報とを含むことができる。この情報がクラスタ決定器１１０にどのフォーマットで与えられるかは、クラスタ決定器１１０がこのデータを処理することができる限り重要ではない。例えば、所定の基本ネットワーク構成１０２は、基地局ごとに１つの頂点と、コアネットワークの基地局間のリンクごとに１つの辺とを含むグラフとすることができる。

既存のコアネットワークを再構成する場合、所定の基本ネットワーク構成１０２は、既存のコアネットワークを表すことができる。この例では、所定の基本ネットワーク構成１０２は、コアネットワークの全ての制御ユニットについての情報（例えば、コアネットワーク内の制御ユニットの位置）及び基地局と制御ユニットとの間の可能な有線リンクについての情報を更に表すことができる。制御ユニットが基地局に配置される場合には、基地局と制御ユニットとの間の可能な有線リンクは、基地局間の可能な有線リンクの部分集合とすることができる。

本発明の幾つかの実施形態では、レイテンシだけよりも、有線コアネットワークの制約をより多く考慮することができる。例えば、有線リンクの容量の制限を考慮することができる。言い換えると、クラスタ決定器１１０は、基地局間、及び基地局と制御ユニットとの間の全ての有線リンクの容量が、必要とされる容量よりも大きくなるように、少なくとも１つのクラスタを決定することができる。この関連において、リンクの容量は、有線リンクを通じて実現することができる、最大データ速度又は（現在の負荷が考慮される場合には）最大残留データ速度を表す。記述されたように、リンク又はコアネットワーク全体の現在の負荷又は平均負荷も考慮することができ、それは特に、既存のコアネットワークを再構成する場合に対象とすることができる。言い換えると、クラスタ決定器１１０は、コアネットワークの現在の負荷又は平均負荷を考慮に入れて、基地局間、及び基地局と制御ユニットとの間の全ての有線リンクの容量が要求される容量よりも大きくなるように、少なくとも１つのクラスタを決定することができる。

コアネットワークの現在の負荷又は平均負荷を考慮する結果として、様々なコアネットワーク構成を得ることができる。このようにして、コアネットワークは、データ転送及び／又はエネルギー消費を最適化できるように、様々な負荷状況に適合することができる。例えば、クラスタ決定器１１０は、第１の時間において、コアネットワークの第１の負荷を考慮に入れて第１のコアネットワーク構成１１２を決定し、第２の時間において、コアネットワークの第２の負荷を考慮に入れて第２のコアネットワーク構成１１２を決定することができる。幾つかの異なる負荷状況では、第１の決定されたコアネットワーク構成１１２は、第２の決定されたコアネットワーク構成１１２とは異なる場合がある。

さらに、コアネットワークのコスト関数を考慮することができる。このコスト関数は、例えば、コアネットワークを構築するための、又はコアネットワークを運用するためのエネルギー消費又は金銭的なコストとして、コアネットワークの特性を表すことができる。この例では、コアネットワーク構成１１２は、コアネットワークのコスト関数が最適化されるように決定することができる。用いられる最適化アルゴリズムに応じて、コスト関数を最適化する結果として、コスト関数の実際の最小値若しくは最大値が生成されるか、又は例えば、所定の数の反復の後に、若しくは所定の計算時間後に見つけられる最小解が生成される（この最小解は、実際の最小値若しくは最大値でない場合がある）。言い換えると、クラスタ決定器１１０は、構成されることになるコアネットワークのコスト関数が最適化されるように、少なくとも１つのクラスタを決定することができる。

通常、無線通信システムのコアネットワークは、単一の制御ユニットによって制御可能な基地局の数よりも多くの基地局を含む。それゆえ、クラスタ決定器１１０は、コアネットワーク構成１１２を得るために、２つ以上の基地局クラスタを決定することができる。言い換えると、コアネットワークの各基地局が、決定されたクラスタのうちの１つによって含まれ、かつ基地局とクラスタのそれぞれの制御ユニットとの間の全てのレイテンシが最大許容可能レイテンシ未満になるように、クラスタ決定器１１０は、所定の基本ネットワーク構成１０２に基づいて、有線リンクによってリンクされ、かつそれぞれ制御ユニットによって制御される複数の基地局クラスタを決定することができる。

コアネットワーク構成のクラスタは、様々な異なる最適化アルゴリズムに基づいて決定することができる。例えば、クラスタ決定器１１０は、混合整数線形計画アルゴリズム（ＭＩＬＰ）又は幅優先探索アルゴリズム（ＢＦＳ）に基づいて、少なくとも１つのクラスタを決定することができる。

１つの基本的な手法は、制御ユニット幾つかの基地局をコアネットワークの境界から離隔して配置することとすることができる。コアネットワークの境界は、コアネットワークのエッジに配置される基地局によって形成することができる（例えば、コアネットワークの他の基地局は、これらの基地局の片側にのみ配置される）。制御ユニットとコアネットワークの境界にある基地局との間の基地局の数は、最大許容可能レイテンシに依拠することができる。言い換えると、制御ユニットとコアネットワークの境界にある基地局との間にある基地局の数が最大であるとともに、制御ユニットとコアネットワークの境界にある基地局との間のレイテンシが最大許容可能レイテンシ未満となるように、クラスタ決定器１１０は、所定の基本ネットワーク構成１０２に基づいて決定される少なくとも１つのクラスタの制御ユニットの位置を決定することができる。さらに、コアネットワークの他の制約（例えば、上述したような容量及び／又はコスト関数）も考慮することができ、それによって、コアネットワークの１つ又は複数の制約も考慮しながら、制御ユニットとコアネットワークの境界にある基地局との間の基地局の数が最大になるようにする。

図２は、本発明の一実施形態による、無線通信システムのコアネットワーク構成１１２を決定するための装置２００を示している。装置２００は図１に示される装置に類似しているが、オプションの協調要求検出器２２０及び／又はオプションの基地局割当てユニット２３０を更に含む。オプションの協調要求検出器２２０はクラスタ決定器１１０に接続され、クラスタ決定器１１０はオプションの基地局割当てユニット２３０に接続される。

協調要求検出器２２０は、無線通信システム内の協調送信要求又は協調受信要求２２２を検出することができる。この検出された協調送信要求又は協調受信要求２２２は、クラスタ決定器１１０による（新たな、又は最適化された）コアネットワーク構成の決定をトリガすることができる。このようにして、新たなコアネットワーク構成を決定することができ、それは検出された協調送信要求又は協調受信要求を考慮に入れる。例えば、高いデータ速度を要求する無線デバイスへの無線接続のデータ速度を検出することができ、コアネットワークは、無線通信システムの範囲内で無線デバイスのこの現在の要求に適合することができる。

基地局割当てユニット２３０は、決定されたコアネットワーク構成に基づいて、コアネットワークの制御ユニットにコアネットワークの基地局を割り当てて、割り当てられた基地局のクラスタ２３２を得ることができる。このようにして、新たに決定されたコアネットワーク構成に従ってコアネットワークの制御ユニットにコアネットワークの基地局を割り当てることによって、現在のコアネットワーク構成を新たなコアネットワーク構成に更新することができる。したがって、協調送信要求、又は協調受信要求、又はコアネットワークの現在の負荷とに関する様々な条件を考慮に入れることができる。言い換えると、基地局割当てユニット２３０は、決定されたコアネットワーク構成に従って、コアネットワークを適合させることができる。

協調要求検出器２２０及び基地局割当てユニット２３０は、装置２００のオプション部品とすることができ、一緒に又は互いに独立して実装することができる。

本発明による幾つかの実施形態は、コアネットワークを有する無線通信システムに関連し、コアネットワークは、複数の基地局と、基地局間の複数の有線リンクと、複数の基地局の基地局クラスタを制御するための少なくとも１つの制御ユニットとを含む。無線通信システムは、上述したような無線通信システムのコアネットワーク構成を決定するための装置と、少なくとも１つのチャネル状態情報決定器とを含む。少なくとも１つのチャネル状態情報決定器は、無線デバイスの送信範囲内に位置する決定されたクラスタの基地局ごとに、基地局と無線デバイスとの間のチャネル状態情報を決定することができる。さらに、無線デバイスの送信範囲内に位置するコアネットワークの少なくとも１つの基地局が決定されたクラスタによって含まれない場合には、その少なくとも１つの基地局についてチャネル状態情報は決定されない。

このようにして、無線デバイスと、決定されたクラスタによって含まれない基地局との間のチャネル状態情報の不要なデータ転送を避けることができる。したがって、不要なデータ転送を削減することができ、この節減された容量を他のデータのために用いることができる。

図２ｂは、２つの基地局クラスタを含む、無線通信システム２５０の一例を示している。基地局２６２の第１のクラスタ２６０は、中央制御ユニット２６４によって制御される基地局の一例を示し、中央制御ユニットは中央チャネル状態情報決定器２６６を更に含む。このチャネル状態情報決定器２６６は、制御ユニット２６４によって制御される基地局２６２ごとのチャネル状態情報の決定を制御することができる。さらに、基地局２７２の第２のクラスタ２７０は、中央制御ユニット２７４によって制御される基地局２７２及び複数のチャネル状態情報決定器２７６の場合の一例を示しており、チャネル状態情報決定器はクラスタ２７０の基地局２７２ごとに１つずつ配置される。この例では、各チャネル状態情報決定器２７２は、それぞれの基地局２７２のチャネル状態情報の決定を制御する。その後、チャネル状態情報は、制御ユニット２７４によって収集することができ、例えば、無線デバイス２８０に送信されることになるデータのジョイントプリコーディングのために用いることができる。さらに、図２ｂは、その送信範囲２８２を有する無線デバイス２８０を示している。送信範囲２８２は、例えば、無線デバイス２８０が基地局に対して十分な信号強度に達するエリアとすることができる。この例では、第１のクラスタ２６０の２つの基地局２６２及び第２のクラスタ２７０の２つの基地局２７２は、無線デバイス２８０の送信範囲２８２内にある。コアネットワーク構成に起因して、無線デバイス２８０の送信範囲２８２内の４つ全ての基地局によって協調送信を確立することはできない。それゆえ、第１のクラスタ２６０の２つの基地局２６２のチャネル状態情報を決定すれば十分とすることができ、一方、第２のクラスタ２７０の送信範囲２８２内の２つの基地局２７２のチャネル状態情報は決定されない。このようにして、第２のクラスタ２７０内の不要なデータ転送を削減することができる。この例では、少なくとも１つのチャネル状態情報決定器２６６は、クラスタ２６０によって含まれない基地局のチャネル状態情報を決定することなく、無線デバイス２８０の送信範囲２８２内に位置するクラスタの各基地局のチャネル状態情報だけを決定することができる。代替的には、第２のクラスタ２７０の基地局２７２のみが、無線デバイス２８０のチャネル状態情報を決定することができる。

協調送信又は協調受信の場合、無線デバイスの送信範囲内に位置する、同じクラスタによって含まれる基地局を決定して、協調送信又は協調受信のためのサブクラスタを形成することができる。言い換えると、クラスタ決定器１１０又はクラスタの制御ユニットは、コアネットワークの同じクラスタによって含まれ、かつ無線デバイスの送信範囲内に位置する基地局を決定し、基地局のサブクラスタを得ることができる。さらに、クラスタ決定器１１０又はクラスタの制御ユニットは、無線デバイスへの協調送信、又は無線デバイスからの協調受信を実行することができるサブクラスタの基地局（例えば、そのサブクラスタのうちの１つのみの基地局、幾つかの基地局、又は全ての基地局）を決定することができる。

一般的に、クラスタ決定器１１０、協調要求検出器２２０、基地局割当てユニット２３０及び／又は１つ若しくは複数のチャネル状態情報決定器２６６、２７６は、独立したハードウェアユニット又はコンピュータの、デジタルシグナルプロセッサ若しくはマイクロコントローラの一部、及びコンピュータ、デジタルシグナルプロセッサ又はマイクロコントローラ上で実行するためのコンピュータプログラム又はソフトウェア製品とすることができる。

以下では、コアネットワーク構成を決定するための例がより詳細に説明される。本発明の様々な態様が、これらの詳述される例において一緒に説明されるが、様々な態様は互いに独立して実現することもできる。

協調マルチポイント送信（ＣｏＭＰ）又はジョイントスケジューリングのような、無線協調技法をどのように、かつどこで適用するかは、無線チャネル条件によるだけでなく、移動アクセスネットワークの有線部分の設計及び現在の状態（例えば、負荷）にもよる。例えば、これは主に容量及びレイテンシの要件に起因する場合があり、それらの要件は、無線側において協調できるようにするために有線側において満たさなければならない。

提案される概念は、所望の無線協調技法をネットワーク全体に適用できるように、移動アクセスネットワークの有線部分を設計可能とすることができる。この設計ステップは、ネットワークが展開される前に行われる。さらに、提案される概念は、稼働中の移動アクセスネットワークにおいて、所与の時点において（例えば、現在の負荷に応じて）所望の無線協調技法を適用することができるクラスタを見つけることを可能にすることができる。これらのクラスタを見つけることは、ネットワークが稼働している間に、規則的な間隔で（秒単位の時間的尺度において）行うことができる。見つけられた有線クラスタ内で、無線チャネル条件に応じて（単一の無線フレームの時間的尺度で）、実際の無線クラスタ（サブクラスタ）を選択することができる。

例えば、以下において、最適に近い解の品質を提供しながら、コアネットワーク構成を決定するヒューリスティックアルゴリズムを説明することができる。そのアルゴリズムの高い効率性に起因して（最適解を得るのに２０時間かかるのに比べて１秒未満の実行時間）、そのアルゴリズムは要求される時間的尺度において適用することができる。それゆえ、その性能を改善するために、かつそれを実施する際のオーバヘッドを低減するために、無線協調技法のための有線の制約の重要な態様を考慮に入れることができる。

有線ネットワークが或る（組の）無線協調技法にとって最適であると想定することができるような、有線ネットワークを設定又は再構成することができる。これは、オフラインで、すなわち、協調ネットワークが展開される前に、そして或る程度までオンラインでも、すなわち、ネットワークが展開された後に稼働している間に行うことができる。

さらに、例えば、場所によっては、有線ネットワークが準最適であることを受け入れることができる。これに対処するために、協調するセルクラスタを選択する方法に関する決定プロセスが、無線チャネル条件に加えて、有線ネットワーク部分についての情報によってサポートされる。これはオンラインで、すなわち、ネットワークが稼働している間に行うことができる。

装置故障、又は変化するトラフィック負荷のような、ネットワークの寿命中に生じる変化に起因して、再構成が好都合である場合がある。特に、ネットワーク内での変化するトラフィック負荷は、１秒未満の時間的尺度においてさえ変化するので、対処するのが難しい。

いずれの手法も、数学的な最適化問題としてそれらを定式化することによって解くことができる。しかしながら、これらの最適化問題を解くことは、ＮＰ完全である場合があり、５０セル（基地局）からなるほんの小さな入力シナリオの場合でも最大で２０時間かかる。この長い実行時間によって、実際の大きなネットワークに対してこの解決手法は使用できなくなり、オンラインで、すなわち、協調ネットワークが稼働している間に、その手法は使用できなくなる。

代替的には、短い実行時間及び少ないメモリ要件において最適解を近似するヒューリスティックアルゴリズムが提案される。

例えば、実際のネットワークにおいて無線協調技法を使用できるようにするために、上述のシナリオを解かれなければならない。有線ネットワークの設計又は再構成は通常、ネットワークの設計時に一度解くことができる。変化する負荷のようなネットワーク内の変化に反応するために、協調するセルクラスタを選択するときに、無線チャネル条件に加えて、有線ネットワーク部分についてのインクルード情報を、ネットワークの寿命中に規則的な間隔で解くことができる。

最初に、例えば、ネットワーク設計問題を解くアルゴリズムが提案される。そのアルゴリズムは、入力として、全てのセルのロケーション（例えば、セルは基地局によって制御されるエリア、又は基地局そのものとすることができる）及びセル間の可能な相互接続（有線リンク）を取り込む。この関連で、セル間の相互接続は、セルを制御する基地局間にリンクが存在することを意味する。この入力は、例えば、セルごとに１つのノード（基地局）、及びセル間の可能な相互接続ごとに１つの辺を含むグラフとして定義することができる。ノード及び辺は、それらの要件及び能力、例えば、セルの必要とされる帯域幅又は相互接続するリンクの容量を記述する特性を有することができる。さらに、入力として、１組の制約、例えば、有線側において必要とされる容量、又は協調するセル（基地局）間の最大容認可能（許容可能）レイテンシを与えることができる。これらの制約は、所望の無線協調技法によって課すことができ、例えば、その問題の各有効解において満たされる必要がある。

提案されるアルゴリズムは、ネットワーク内にコントローラ又は処理ノード（制御ユニット）のような共通の機能を最適に配置する場所を決定することができる。これらのロケーションは、無線協調技法の上述の要件に依拠する。さらに、そのアルゴリズムは、セルをクラスタリングする方法、及び所与の可能な相互接続（リンク）に基づいて、クラスタ内のセルを相互接続する方法を決定することができる。これらの全ての決定は、金銭的コスト、システム性能、又はエネルギー消費のような所望のコストメトリックが最適化されるように行うことができる。

動作中の（既存の）ネットワーク内で実現可能なクラスタを見つけるために、今説明したアルゴリズムを僅かに変更することができる。ネットワーク内のコントローラ／処理ノードのための最適な位置を計算する代わりに、それらの位置は固定され、付加的な入力パラメータとして与えられる。同じことが、セル間の相互接続についても行われる。この情報を用いて、そのアルゴリズムは、例えば、所与のネットワーク構成と、その現在の状態（例えば、負荷）と、その技法の制約とに基づいて、或る協調技法のための全ての最も大きな可能な有線クラスタを単に計算するだけでよい。これらの可能なクラスタ内で、無線チャネル条件に従って協調するためのセルを選択することができる。その協調技法の要件が満たされないことになるので、そのような無線クラスタは、見つけられた有線クラスタのうちの複数のクラスタにまたがることはできないことに留意されたい。

クラスタリングのために有線情報及び無線情報の両方を組み込むそのようなシステムの概観３００の一例が図３に示されている。協調が必要であることがわかった後に（１）、現在のネットワーク状態（３）に基づいて、有線クラスタリングがトリガされる（２）。結果として生成されたクラスタは、無線クラスタリング機構に渡され（４）、無線クラスタリング機構は実現可能なクラスタだけを考慮し、それゆえ、実現可能なクラスタ内にあるＢＳのための無線チャネル特性のみを収集する（５）。最後のステップにおいて、計算されたクラスタがネットワーク内に展開される（６）。

このようにして、インフラストラクチャーコストを削減することができる。無線協調技法は、ネットワークの有線部分に関して、例えば、容量又はレイテンシに関して制約を有する。これらの制約に違反してはならない。違反した場合には、無線側における利得が小さくすることもできるし、協調を実現不可能にすることさえもできる。これは、提案された概念を用いない場合、移動アクセスネットワーク（無線通信システム）の大量にオーバープロビジョニングされた有線部分（コアネットワーク）を用いてしか、無線協調技法を利用できないことを意味する。しかしながら、オーバープロビジョニングする結果として、費用がかかる未使用のリソースが生じるので、これはネットワーク事業者の観点から望ましくない。それゆえ、提案された概念によって、移動ネットワーク事業者のためのコストを節減することができる。

さらに、ＣｏＭＰ性能を高めることができる。「無線」クラスタリングの場合、チャネル状態情報（ＣＳＩ）を全ての候補セルから集めることが必要とされる場合がある。収集された情報はバックホールネットワークを介して候補セル間で交換されなければならないので、これは、無線側においてだけでなく、有線側においても無視できないオーバヘッドを引き起こす。有線プリクラスタリングに対して提案された概念を用いるときに、それによりＣＳＩが収集されなければならない候補セルの数が減少するので、これらのオーバヘッドはいずれも低減される。

図４ｃは、スケジューラ４０４によって基地局の第１の組の決定を実行するためのステップを示している。

ステップ４３０において、ユーザ機器によってオーバヒアされた全ての基地局へのチャネル状態情報が受信され、ここで、ハンドオーバプロセス専用の或る制御チャネルをこの目的で用いることができる。図４ａの４０１に示されるこの「生の」測定値は、明確に各リソースブロックに適用されるわけではない。代わりに、以下が実行される。ユーザ機器は、該ユーザ機器がオーバヒアすることができる基地局の信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）を該ユーザ機器のサービング基地局に定期的に報告する。サービング基地局は、これらのうちの幾つかから良好な信号を受信し、他のものから不良な信号を受信する。このＳＩＮＲ測定は、ＳＩＮＲ測定専用の制御チャネルに対し実行することができ、この制御チャネルは通常ハンドオーバ目的で用いられることに留意されたい。したがって、図４ａのスケジューラ４０４は、ステップ４３２、４３４、４３６等の更なるステップのために既存のインフラストラクチャを用いることができる。ステップ４３０において受信した情報から、ユーザ機器に対する協調マルチポイント送信／受信のための候補基地局が、４３２に示すように生の測定値を用いて決定される。この文脈において、リソースブロックは、例えば、タイムスロット、周波数スロット、若しくは時間周波数スロット、又は任意の他の種類のリソースブロックとすることができることに留意されたい。この手順は図７にも示されている。図７は、オーバヒアされた基地局についてユーザ機器から受信された測定報告を示している。この例におけるユーザ機器は、基地局１、２、３、４、５のみをオーバヒアし、基地局６及び７をオーバヒアしないことが明らかとなる。したがって、候補基地局は基地局１、２、３、４、及び５のみであり、基地局６及び７は、次の１０ミリ秒、すなわち生の測定値と関連付けられた長い時間間隔又は長い期間の間、候補基地局として利用可能でない。候補基地局の実際の決定は、受信したＳＩＮＲ値を所定のしきい値と比較するか、又は例えば最良の５つの基地局を選択することによって実行することができる。しかしながら、閾値との比較が好ましい。このため、図７のブロック４３２は図４ｃのステップ４３２に対応する。

次に、ここでＣＯＭＰスケジューリングを実行するために、ステップ４３４が実行される。ステップ４３４において、ユーザ機器と候補基地局との間のチャネルのリソースブロックのチャネル状態情報が要求される。ステップ４３４において要求されたこれらのチャネル状態情報は、図４ａの４０２に示すように、「特定のリソースブロックに関する細かい粒度での細かい測定」を表す。図８のブロック７０２は、チャネル行列／リストを示している。特に、図８の行列の「ＢＳ１，ＢＳ２．．．，ＢＳｎ」によって示す各行における線７０４は実際のチャネル状態情報を示し、他方の線７０６は、実際のチャネル情報７０４が比較されることになる閾値を示す。線７０４、すなわち実際のチャネル情報が閾値７０６未満である全てのリソースブロックについて、チャネル行列又はチャネルリスト内に「×印」を付けられること、及び全ての他のリソースブロックについてチェック印が付けられることが明らかとなる。

このため、ステップ４３６において決定される、リソースブロックのための基地局の実際の第１の組は、チェック印によってブロック７０２に示す基地局の任意の組合せとすることができる。このため、リソースブロック１について、第１の組はＢＳ１、ＢＳ３、ＢＳ５とすることができる。リソースブロック２について、第１の組はＢＳ１、ＢＳ３、ＢＳ４、ＢＳ５からなることができる。リソースブロック３について、第１の組はＢＳ１、ＢＳ４、ＢＳ５となる。リソースブロック４について、第１の組はＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ５となり、リソースブロック５について、基地局の第１の組はＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３となる。これらの全ての異なる可能な第１の組の中から、ステップ４３６は１つの組を決定し、例えば、この選択は、最大数の協調基地局を有する組を選択することによって行うことができ、これは図９に示すように、リソースブロック２、及びＢＳ１、ＢＳ３、ＢＳ４、ＢＳ５からなる対応する組となる。ここで、この選択は７０６に示される。図９の７０６に示すような第１の組の決定は、図９のブロック４３６に示すか又は図４ｃのステップ４３６に示すようなＣｏＭＰスケジューリング決定である。

図４ｄは、基地局の第１の組をどのように決定するかに関する更なる詳細を与える。具体的には、ステップ４４０は、候補基地局について、複数のリソースブロックのチャネル品質を示すリストが求められる一実施形態を示している。このリストは図８及び図９の７０２に示されている。具体的には、チャネル品質は×印又はチェック印によって示されているが、測定されたチャネル状態情報を実際に含む等の、チャネル品質の任意の他の表現も同様に行うことができる。次に、図４ｄのステップ４４２に示すように、閾値を超えるチャネル品質を有するか、又は異なるリソースブロック間で最良のチャネルを有するリソースブロック及び基地局が選択される。代替的に、選択は、良好なチャネルを有する最大数の候補基地局を有するリソースブロックを選択するように行うことができる。ここで、この手順は実際に図９の７０６に示されている。しかしながら、他の選択手段を実行することもできる。図８及び図９に関連して概説しているように５つのリソースブロックの場合、基地局の５つの異なる第１の組を選択することができ、この選択は、ランダムに、擬似ランダムに、又は決定論的に行うこともでき、それによって、第１の時点で第１のものが選択され、後の時点で第２の可能性が選択され、以下同様である。

続いて、図５を論考する。ステップ５００において、第１の組が実現可能であるか否かに関して判断が行われる。これは図１０に示されている。図１０において、リソースブロック２のために示された第１の組が実現可能でないことがわかっている。これは、基地局ＢＳ３が、おそらく長い遅延又は輻輳した負荷状況に起因して、ＣｏＭＰ送信／受信に参加することができないことに起因する。

この決定の後、図４ａのこのスケジューラ４０４に関連して概説しているように、第２の異なる組を見つけるためにステップ５０２が実行される。この手順は図１１に示されている。基地局の潜在的な第２の組は、図１１に示すように、リソースブロック１のための基地局、すなわちＢＳ１、ＢＳ３、ＢＳ５、又はリソースブロック３、４、及び５のための基地局とすることができる。リストからの基地局の異なる組に対応する異なるリソースブロックのこの選択は、図５のブロック５０２に概説しているように、ランダムに、決定論的に、複数の可能な基地局に基づいて、又はユーザ機器から異なる基地局へのチャネル品質に基づいて実行することができる。ランダムな選択は、４つの異なる可能性のうちの任意のものに対し実行することができ、又は決定論的選択は、例えば常に第２の可能性を用いることである。基地局の異なる組に対応する異なるリソースブロックの更なる選択は、可能な基地局の数、すなわち、潜在的な第２の組のうちのいずれかが他より多くの数の基地局を有するか否かに基づくことができる。しかしながら、図１１の例内の全ての第２の組は、同じ数の基地局を有する。基地局の異なる組を選択する更なる方法は、最良のチャネルを有する基地局を一緒に選択することであり、この手順は、チャネルリスト／行列が良好／不良の指示を含むのみでなく実際の定量的数も含む場合に機能する。

次に、第２の組の選択後、５０４に示すように、この第２の組の実現可能性がチェックされ、例えば、９０１、９０２、又は９０３に示すように、リソースブロック５又はリソースブロック４について、或る基地局が実現可能でないことがわかる場合がある。これらの第２の組が実現可能でないことに起因して、図１１の例では、最終選択は基地局１、４、５の選択であるが、異なる結果は基地局１、３、５の選択となる。第２の組の選択がリソースブロック３についての組であった場合、この最終選択は、単一の変更後に得られる。一方、５０２に示す選択メカニズムのうちの任意のものによる第２の組の選択が任意の他の選択となる場合、有用な第２の組を最終的に得るために、より多くの反復を必要としなければならない。ここでこの反復機能は図５の５０６に示されている。

幾つかのリソースブロックにおいて協調が生じることもある。この場合、これらのリソースブロックのそれぞれについて、スケジューラ４０４によって実現性の可能性チェックが実行される。いずれにしても、異なるリソースブロックが少なくとも１つの異なる協調する基地局とともに最終的に見つかる。１つの単一の異なる協調する基地局が予期可能なネットワーク負荷を完全に変化させる可能性があり、このとき、以前は適格でなかった基地局が、それらの基地局のリンクに対する負荷が変化したことに起因して適格となることがわかっている。通常、サービング基地局は企業のクラスタのマスタであり、協調プロセスを実行する。したがって、サービング基地局は、常に協調するクラスタに含まれる。サービング基地局は実際、いずれの基地局が企業に加わることができるかを判定する基地局である。

さらに、基地局のクラスタを決定するための装置は、実際に存在する基地局に含めることもできるし、この基地局と離れて位置することもできるが、その際、該装置はサービング基地局に接続される。このため、サービング基地局は、協調マルチポイントプロセッサによって用いられることになる基地局の組によって決まる見かけとは無関係に、常にサービング基地局であり続ける。このとき、反復的に動作するスケジューラは、サービング基地局が基地局の第１の組に含まれ、かつ基地局の第２の組及び基地局の全ての他の複数組にも含まれるように構成される。

さらに、例えば図８との関連で論考したように、１ミリ秒おきに受信されるチャネル状態情報間で補間するために、チャネル状態情報補間を実行することができる。このとき、この補間の結果、リソースブロックが周波数スロットである場合は周波数にわたって、リソースブロックがタイムスロットである場合は経時的に、チャネル状態情報の或る種の「平滑な線７０４」が得られることがある。これに関連して、受信機は、基地局の第１の組のチャネル状態情報を時点間で補間するように構成され、このとき、２つの隣接する時点間の補間された時点において、基地局の第１の組の補間されたチャネル状態情報は、基地局の異なる組に有用なチャネルを示す。次に、反復的に動作するスケジューラが、基地局のその異なる組を基地局の第２の組として用いるように構成される。したがって、チャネルは、ユーザ端末から収集された報告から推定される。例えば、基地局１のリソースブロック１に関する報告を得た場合、この情報が次の１ミリ秒又は２ミリ秒においてまだ有効であることを仮定することができる。

さらに、反復的に動作するスケジューラが、基地局の第１の組及び基地局の第２の組の実現可能性を局所的に判断する、すなわち、他の基地局に実現可能性要求を一切送出することなく実現可能性を判断するように構成されることが好ましい。代わりに、基地局において利用可能な情報、又はサービング基地局と関連付けられた基地局のクラスタを決定するための装置から、実現可能性が判断される。

反復が用いられることに起因して、反復的に動作するスケジューラは、限られた数の反復のみを実行し、該限られた数の反復に達した場合において、基地局の実現可能で有用な１組が見つからなかったときには、サービング基地局である関連付けられた基地局がユーザ機器への協調マルチポイント送信を実行しないよう制御するように構成される。

幾つかの態様が装置との関連で説明されたが、これらの態様は対応する方法の説明も表し、ここでブロック又はデバイスは方法ステップ又は方法ステップの特徴に対応することが明らかである。それに類似して、方法ステップに関連して説明された態様も、対応する装置の対応するブロック又はアイテム又は特徴の記述を表す。

本発明による送信信号は、デジタルストレージ媒体上に格納することもできるし、インターネット等の無線送信媒体又は有線送信媒体等の送信媒体上で送信することもできる。

或る実施態様要件に依拠して、本発明の実施形態はハードウェア又はソフトウェアで実施することができる。実施態様は、電子的に読取り可能な制御信号が格納されたデジタルストレージ媒体、例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ＤＶＤ、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、又はフラッシュメモリを用いて実行することができ、それらは、それぞれの方法が実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと協調する（又は協調可能である）。

本発明による幾つかの実施形態は、本明細書に記載される方法のうちの１つが実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと協調することができる電子的に読取り可能な制御信号を有する非一時的データ担体を含む。

概して、本発明の実施形態は、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品として実装することができる。該プログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行されると、方法のうちの１つを実行するように動作可能である。プログラムコードは、例えば機械可読担体上に格納することができる。

他の実施形態は、機械可読担体上に格納された、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムを含む。

したがって、換言すれば、本発明の方法の一実施形態は、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。

したがって、本発明の方法の更なる実施形態は、データ担体（又はデジタルストレージ媒体若しくはコンピュータ可読媒体）であって、該データ担体上に記録された、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムを含む、データ担体である。

したがって、本発明の方法の更なる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムを表すデータストリーム又は信号シーケンスである。データストリーム又は信号シーケンスは、例えば、データ通信接続を介して、例えばインターネットを介して転送されるように構成することができる。

更なる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するように構成又は適合された処理手段、例えばコンピュータ又はプログラム可能な論理デバイスを含む。

更なる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムがインストールされたコンピュータを含む。

幾つかの実施形態では、プログラム可能な論理デバイス（例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ）を用いて、本明細書に記載された方法の機能のうちの幾つか又は全てを実行することができる。幾つかの実施形態では、フィールドプログラマブルゲートアレイは、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するためにマイクロプロセッサと協調することができる。概して、本方法は任意のハードウェア装置によって実行されることが好ましい。

上述した実施形態は、単に本発明の原理を例示するものである。本明細書において記載される構成及び詳細の変更及び変形は当業者には明らかであることが理解される。したがって、次の特許請求の範囲の範囲によってのみ制限され、本明細書における実施形態の記述及び説明のために提示された特定の詳細によって制限されるものではないことが意図される。

Claims (15)

1. ユーザ機器への協調マルチポイント送信のための基地局のクラスタを決定するための装置であって、
   前記ユーザ機器と、基地局の第１の組との間のチャネルからチャネル状態情報（４０１、４０２）を受信する受信機（４００）と、
   反復的に動作するスケジューラ（４０４）であって、
   前記ユーザ機器への使用可能なチャネルを有する基地局を含む基地局の第１の組を決定し（４１０）、
   基地局の前記第１の組の前記基地局間の有線ネットワークに関して、基地局の該第１の組のための協調マルチポイント送信の実現可能性を判断し（４１２）、
   基地局の前記第１の組を用いた協調マルチポイント送信が実現可能でない場合、基地局の該第１の組に含まれない少なくとも１つの基地局を有する基地局の第２の組を決定し（４１４）、なお、該少なくとも１つの基地局は前記ユーザ機器への使用可能なチャネルを有し、
   基地局の前記第２の組の前記基地局間の有線ネットワークに関して基地局の該第２の組の前記実現可能性を判断する（４１２）
   ように構成された、反復的に動作するスケジューラと、
   前記反復的に動作するスケジューラが、基地局の前記第２の組の前記基地局間の前記有線ネットワークに関して基地局の該第２の組が実現可能であると判定した場合、基地局の該第２の組を用いた前記ユーザ機器への協調マルチポイント送信を展開する、協調マルチポイントプロセッサ（４０６）と、
   を備える、ユーザ機器への協調マルチポイント送信のための基地局のクラスタを決定するための装置。
2. 前記反復的に動作するスケジューラ（４０４）は、或るリソースブロックについて、前記ユーザ機器への有用なチャネルを有する全ての基地局として基地局の前記第１の組を決定するように構成され、
   前記反復的に動作するスケジューラ（４０４）は、基地局の前記第２の組が協調マルチポイント送信のために実現可能でない有線接続を有する基地局を含まず、かつ基地局の該第２の組が、或るリソースブロックに有用なチャネルを有する更なる基地局を含むよう基地局の該第２の組を決定するように構成される、
   請求項１に記載の装置。
3. 基地局の前記第１の組が決定された前記リソースブロックは、基地局の前記第２の組が決定された前記リソースブロックと異なる、請求項２に記載の装置。
4. 前記受信機（４１０）は、或る時間間隔だけ離間された時点において、前記ユーザ機器から前記チャネル状態情報を受信するように構成され、
   前記受信機（４００）は、基地局の前記第１の組の前記チャネル状態情報を前記時点間で補間するように構成され、２つの隣接する時点間の補間された時点において、基地局の前記第１の組の前記補間されたチャネル状態情報は、基地局の異なる組に有用なチャネルを示し、
   前記反復的に動作するスケジューラ（４０４）は、基地局の前記異なる組を基地局の前記第２の組として用いるように構成される、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記反復的に動作するスケジューラ（４０４）は、限られた数の反復のみを実行し、該限られた数の反復に達した場合、前記サービング基地局である関連付けられた基地局が、前記ユーザ機器への協調マルチポイント送信を実行しないよう制御するように構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記反復的に動作するスケジューラ（４０４）は、前記バックホールネットワークが協調マルチポイント送信をサポートするか否か、及び該バックホールネットワークが、前記選択された協調マルチポイント送信に従って、前記サービング基地局と前記選択された協調する基地局との間の通信の十分なネットワーク特性を提供するか否かを判断するように構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記反復的に動作するスケジューラ（４０４）は、前記バックホールネットワークが十分なネットワーク容量及び十分に低いネットワークレイテンシを含むか否かを判断するように構成される、請求項６に記載の装置。
8. 前記装置は基地局内に含まれ、該基地局は前記ユーザ機器の前記サービング基地局であり、該基地局は、前記協調マルチポイントプロセッサによって用いられることになる基地局の前記組から決まる見かけと無関係に前記サービング基地局であり続け、
   前記反復的に動作するスケジューラ（４０４）は、前記サービング基地局が、基地局の前記第１の組と、基地局の前記第２の組と、基地局の任意の他の組が前記反復的に動作するスケジューラによって決定されるという条件で、基地局の全ての他の複数組とに含まれるように構成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記受信機（４００）は、前記ユーザ機器から、該ユーザ機器への通信チャネルが可能な各基地局のチャネル状態情報を受信するように構成される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記受信機（４００）は、所定の閾値を超えたＳＩＮＲ（信号及び干渉対雑音比）値を受信するように構成される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記反復的に動作するスケジューラ（４０４）は、基地局の前記第１の組及び基地局の前記第２の組の前記実現可能性を局所的に判断するように構成される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記反復的に動作するスケジューラ（４０４）は、共同処理、協調スケジューリング又は協調ビームフォーミングを含む協調マルチポイント技法のための基地局の組を決定するように構成される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 前記協調マルチポイント送信プロセッサ（４０６）は、基地局の前記第２の組が決定されたリソースブロックを、基地局の該第２の組に配分し、有用なデータ及びプリコーディングデータを含む協調マルチポイント送信データを基地局の前記第２の組の前記基地局に送信するように構成される、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置。
14. ユーザ機器への協調マルチポイント送信のための基地局のクラスタを決定する方法であって、
    前記ユーザ機器と、基地局の第１の組との間のチャネルからチャネル状態情報を受信するステップ（４００）と、
    前記ユーザ機器への使用可能なチャネルを有する基地局を含む基地局の第１の組を決定するステップ（４１０）と、
    基地局の前記第１の組の前記基地局間の有線ネットワークに関して、基地局の該第１の組のための協調マルチポイント送信の実現可能性を判断するステップ（４１２）と、
    基地局の前記第１の組を用いた協調マルチポイント送信が実現可能でない場合、基地局の該第１の組に含まれない少なくとも１つの基地局を有する基地局の第２の組を決定するステップ（４１４）であって、該少なくとも１つの基地局は前記ユーザ機器への使用可能なチャネルを有する、決定するステップと、
    基地局の前記第２の組の前記基地局間の有線ネットワークに関して基地局の該第２の組の前記実現可能性を判断するステップ（４１２）と、
    基地局の前記第２の組の前記基地局間の前記有線ネットワークに関して基地局の該第２の組が実現可能である場合、基地局の該第２の組を用いた前記ユーザ機器への協調マルチポイント送信を展開するステップ（４１６、４１８）と、
    を含む、ユーザ機器への協調マルチポイント送信のための基地局のクラスタを決定する方法。
15. コンピュータ上で実行されると、請求項１４に記載の方法を実行するプログラムコードを有するコンピュータプログラム。

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