JP2015204632A - 基地局、通信システム及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】干渉相殺とスペクトル効率の良好なバランスが取れる通信システム、基地局及び対応な方法を提供する。【解決手段】基地局、通信システム及びその方法の開示である。当該通信システムは、互いに隣接する3局の基地局を含む。各基地局は、少なくとも１つのユーザ設備にサービスを提供する。上記方法において、各基地局が、自基地局とその隣接基地局との間のチャネルのチャネル行列を取得するステップと、各基地局間のチャネル行列に基づいて、各基地局にそれぞれの干渉アラインメント送信プリコーディング行列を計算するステップと、各基地局が、それぞれの干渉アラインメント送信プリコーディング行列を用いて、送信すべきデータのプリコーディングを行うステップとを含む。本発明は、高スペクトル効率の干渉アラインメント技術を使用することにより、干渉相殺とスペクトル効率の良好なバランスが達成される。【選択図】図９

Description

本発明の実施例は、基地局間の干渉の除去に関するものであり、具体的に、動的ＴＤＤシステムにおける干渉アラインメントに基づく送信方法、送信機と通信システムに関するものである。

動的ＴＤＤの上り／下り（ＵＬ／ＤＬ）配置は、マイクロセルにおける通信量適応要求を解決する有効な手段である。しかし、動的ＴＤＤシステムにおいて、各セルの独立なＴＤＤ ＵＬ／ＤＬ配置により、深刻なセル間干渉になることがある。

図１は、動的ＴＤＤシステムにおけるセル間干渉の模式図である。図１において、Ｄは、下りリンク（ＤＬ）サブフレームを示し、Ｓは、特殊サブフレーム（下りリンクに利用可能）を示し、Ｕは、上りリンク（ＵＬ）サブフレームを示す。図１に示すように、セル１の基地局の上り受信は、セル２の基地局の下り送信から干渉を受け、即ちセル間干渉を受ける。また、セル２のユーザ設備の下り受信は、セル１のユーザ設備の上り送信から干渉を受ける。ユーザ設備間の干渉は、上り送信パワー制御により除去又は低減されるが、基地局間の干渉は、基地局の送信パワーが一定であることや、基地局間の良好なチャネル品質により、上りデータへの影響が非常に深刻なものである。一方、例えばＴＤＭ又はＦＤＭによる簡単な干渉相殺手段により、自ずからスペクトル効率低下問題や、システムスループット問題が起こる。

従来技術における問題を考慮した上で、本発明の実施例は、干渉相殺とスペクトル効率の良好なバランスが取れる通信システム、基地局及び対応な方法を提案する。

本発明は、一態様として、通信システムでの方法を提案する。当該通信システムは、隣接する3局の互いに基地局を含む。各基地局は、少なくとも１つのユーザ設備にサービスを提供する。前記方法において、各基地局が、自基地局とその隣接基地局との間のチャネルのチャネル行列を取得するステップと、各基地局間のチャネル行列に基づいて、各基地局にそれぞれの干渉アラインメント送信プリコーディング行列を計算するステップと、各基地局が、それぞれの干渉アラインメント送信プリコーディング行列を用いて、送信すべきデータのプリコーディングを行うステップとを含む。

一部の実施例によれば、前記方法において、各基地局から当該基地局によるサービスを受けるユーザ設備までの瞬時下りチャネル行列と瞬時下りチャネル品質情報を取得するステップと、前記瞬時下りチャネル行列に前記干渉アラインメント送信プリコーディング行列を乗じて等価チャネル行列を取得するステップと、当該等価チャネル行列につき、所定の最適化ルールによる制約の元で、瞬時下りチャネル品質情報を利用して最適化し、最適化した送信プリコーディング行列を取得するステップと、最適化した送信プリコーディング行列を利用し、送信すべきデータのプリコーディングを行うステップとをさらに含む。

一部の実施例によれば、前記方法において、各基地局の干渉アラインメントプリコーディング行列と、各基地局と隣接基地局との間のチャネル行列に基づいて、各基地局にそれぞれの干渉アラインメント受信プリディコーディング行列を計算するステップと、算出した干渉アラインメント受信プリディコーディング行列を利用し、受信する上り信号のディコーディングを行うステップとをさらに含む。

一部の実施例によれば、前記方法において、各基地局が、算出した干渉アラインメント受信プリディコーディング行列を、サービスを受ける側のユーザ設備に通知することにより、当該ユーザ設備が、当該干渉アラインメント受信プリディコーディング行列を利用してその送信プリコーディング行列の計算を可能にするステップをさらに含む。

一部の実施例によれば、各基地局は、ＳＲＳ（Ｓｏｕｎｄｉｎｇ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）に基づく上りリンク測定方法とチャネル相互依存性を利用し、各基地局間のチャネルのチャネル状態情報を取得して、チャネル行列を取得する。

一部の実施例によれば、各基地局は、ＣＲＳ（Ｃｅｌｌ‐ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）又はＣＳＩ‐ＲＳ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ‐Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）に基づく下りリンク測定方法とチャネル相互依存性を利用し、各基地局間のチャネルのチャネル状態情報を取得して、チャネル行列を取得する。

本発明は、別の態様として、通信システムでの方法を提案する。当該通信システムは、隣接する3局の互いに基地局とセンター設備を含む。各基地局は、少なくとも１つのユーザ設備にサービスを提供する。前記方法において、各基地局が、自基地局とその隣接基地局との間のチャネルのチャネル行列を取得するステップと、各基地局が、取得したチャネル行列をセンター設備に送信するステップと、センター設備が、各基地局間のチャネル行列に基づいて、各基地局にそれぞれの干渉アラインメント送信プリコーディング行列を計算し、算出した送信プリコーディング行列を各基地局に送信するステップと、各基地局が、算出した送信プリコーディング行列を利用し、送信すべきデータのプリコーディングを行うステップとを含む。

一部の実施例によれば、前記方法において、各基地局から当該基地局によるサービスを受けるユーザ設備までの瞬時下りチャネル行列と瞬時下りチャネル品質情報を取得するステップと、各基地局が、瞬時下りチャネル行列に、センター設備から取得する干渉アラインメント送信プリコーディング行列を乗じて等価チャネル行列を取得するステップと、各基地局が、当該等価チャネル行列につき、所定の最適化ルールによる制約の元で、瞬時下りチャネル品質情報を利用して最適化し、最適化した送信プリコーディング行列を取得するステップと、最適化した送信プリコーディング行列を利用し、送信すべきデータのプリコーディングを行うステップとをさらに含む。

本発明は、また別の態様として、通信システムにおける基地局を提案する。当該通信システムは、互いに隣接する複数の基地局を含む。各基地局は、少なくとも１つのユーザ設備にサービスを提供する。前記基地局において、各基地局間のチャネルのチャネル行列を取得するチャネル行列取得ユニットと、各基地局間のチャネル行列に基づいて、当該基地局の干渉アラインメント送信プリコーディング行列を計算する干渉アラインメント行列計算ユニットと、算出した送信プリコーディング行列を利用し、送信すべきデータのプリコーディングを行う送信プリコーディングユニットとを含む。

一部の実施例によれば、前記基地局において、当該基地局から当該基地局によるサービスを受けるユーザ設備までの瞬時下りチャネル状態情報を取得して、瞬時下りチャネル行列と瞬時下りチャネル品質情報を取得する瞬時チャネル状態情報取得ユニットと、前記瞬時下りチャネル行列に前記干渉アラインメント送信プリコーディング行列を乗じて等価チャネル行列を取得し、当該等価チャネル行列につき、所定の最適化ルールによる制約の元で、瞬時下りチャネル品質情報を利用して最適化し、最適化した送信プリコーディング行列を取得する最適化プリコーディング行列計算ユニットとを含む。前記送信プリコーディングユニットは、最適化した送信プリコーディング行列を利用し、送信すべきデータのプリコーディングを行う。

一部の実施例によれば、前記干渉アラインメント行列計算ユニットは、前記基地局の干渉アラインメントプリコーディング行列と、前記基地局と隣接基地局との間のチャネル行列に基づいて、前記基地局に干渉アラインメント受信プリディコーディング行列を計算し、算出した干渉アラインメント受信プリディコーディング行列を利用し、受信する上り信号のディコーディングを行う。

一部の実施例によれば、前記チャネル行列取得ユニットは、隣接基地局から、基地局間のチャネルのチャネル行列を取得するバックホールユニット、及び／又は、隣接基地局から前記基地局までのチャネルのチャネル行列を測定し、チャネル相互依存性を利用することにより、前記基地局から前記隣接基地局までのチャネル行列を取得する基地局間チャネル測定ユニットを含む。

一部の実施例によれば、前記基地局間チャネル測定ユニットは、ＳＲＳ（Ｓｏｕｎｄｉｎｇ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）に基づく上りリンク測定方法とチャネル相互依存性を利用し、各基地局間のチャネルのチャネル状態情報を取得して、チャネル行列を取得する。又は、各基地局は、ＣＲＳ（Ｃｅｌｌ‐ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）又はＣＳＩ‐ＲＳ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ‐Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）に基づく下りリンク測定方法とチャネル相互依存性を利用し、各基地局間のチャネルのチャネル状態情報を取得して、チャネル行列を取得する。

本発明は、また別の態様として、互いに隣接する3局の基地局とセンター設備を含む通信システムを提案する。各基地局は、少なくとも１つのユーザ設備にサービスを提供する。各基地局は、自基地局からその隣接基地局までのチャネルのチャネル行列を取得するチャネル行列取得ユニットを含み、取得したチャネル行列をセンター設備に送信する。センター設備が、各基地局間のチャネル行列に基づいて、各基地局にそれぞれの干渉アラインメント送信プリコーディング行列を計算し、算出した送信プリコーディング行列を各基地局に送信する。各基地局は、算出した送信プリコーディング行列を利用し、送信すべきデータのプリコーディングを行う。

一部の実施例によれば、各基地局は、自基地局から当該基地局によるサービスを受けるユーザ設備までの瞬時下りチャネル行列と瞬時下りチャネル品質情報を取得する瞬時チャネル状態情報取得ユニットと、前記瞬時下りチャネル行列に前記干渉アラインメント送信プリコーディング行列を乗じて等価チャネル行列を取得し、当該等価チャネル行列につき、所定の最適化ルールによる制約の元で、瞬時下りチャネル品質情報を利用して最適化し、最適化した送信プリコーディング行列を取得する最適化プリコーディング行列計算ユニットと、最適化した送信プリコーディング行列を利用し、送信すべきデータのプリコーディングを行う送信プリコーディングユニットとをさらに含む。

一部の実施例によれば、前記チャネル行列取得ユニットは、隣接基地局から、基地局間のチャネルのチャネル行列を取得するバックホールユニット、及び／又は、隣接基地局から前記基地局までのチャネルのチャネル行列を測定し、チャネル相互依存性を利用することにより、前記基地局から前記隣接基地局までのチャネル行列を取得する基地局間チャネル測定ユニットを含む。

本発明の前記手段は、高スペクトル効率の干渉アラインメント技術を使用することにより、干渉相殺とスペクトル効率の良好なバランスが達成される。

以下の図面を参照した詳細な記載から、本発明の上記構成及び利点は、より明らかなものになる。
ＴＤＤシステムにおけるセル間干渉の模式図である。 本発明の実施例によるシステムを記載するための模式図である。 本発明の一実施例によるＴＤＤシステムにおける異なる干渉場面の模式図である。 本発明の一実施例による通信システムの模式図である。 本発明の一実施例による通信システムにおける基地局の構造模式図である。 図５に示す基地局におけるベースバンド処理ユニットの構造模式図である。 本発明の一実施例によるユーザ設備の構造模式図である。 図７に示すユーザ設備におけるベースバンド処理ユニットの構造模式図である。 本発明の一実施例による方法のフロー図である。 本発明の別の実施例による方法のフロー図である。

以下、本発明の具体的な実施例を詳細に説明する。なお、ここで記載する実施例は、例示的に説明するためのものであり、本発明を限定するためのものではない。以下の記載では、本発明が徹底的に理解されるよう、大量な特定的事項が詳しく述べられている。しかし、本発明を実施するには、必ずしもこれらの特定的事項を採用しないことは、当業者にとって明らかなことである。他の実施例では、本発明の混同を避けるために、公知の回路、材料または方法について詳しく記載していない。

全明細書では、言及している「一実施例」、「実施例」、「一例示」、または「例示」は、該実施例または例示と結び付けて記載する特定な特徴、構造または特性が本発明の少なくとも一つの実施例に含まれることを意味する。したがって、全明細書の各部分に現れる「一実施例において」、「実施例において」、「一例示」または「例示」は、同一実施例または例示を指すとは限らない。また、あらゆる適切な組み合わせおよび／またはサブ組み合わせにより、特定な特徴、構造または特性を一つまたは複数の実施例または例示に組み合わせることができる。また、ここで使用する「および／または」は一つまたは複数の関連して示している項目のいずれかひとつと全ての組み合わせを含むことは、当業者が理解すべきである。

従来技術において存在する問題に対して、本発明の実施例は、通信システムでの方法を提案する。当該通信システムは、互いに隣接する3局の基地局を含む。各基地局は、少なくとも１つのユーザ設備にサービスを提供する。当該方法において、各基地局が、自基地局とその隣接基地局との間のチャネルのチャネル行列を取得し、それから、各基地局間のチャネル行列に基づいて、各基地局にそれぞれの干渉アラインメント送信プリコーディング行列を計算する。続いて、各基地局が、それぞれの干渉アラインメント送信プリコーディング行列を用いて、送信すべきデータのプリコーディングを行う。このように、高スペクトル効率の干渉アラインメント技術を使用することにより、干渉相殺とスペクトル効率の良好なバランスが達成される。他の実施例において、上記方法を実現する基地局と通信システムをさらに提案しており、同様に、干渉相殺とスペクトル効率の良好なバランスを達成することができる。

図２は、本発明の実施例によるシステムを記載するための模式図である。図２に示すシステムでは、3局の基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３、及び、対応のサービス対象、即ちユーザ設備ＭＳ１、ＭＳ２、ＭＳ３を含む。各基地局は、Ｍ本のアンテナを有し、各ユーザ設備は、Ｎ本のアンテナを有する（Ｍ、Ｎは、ともに２以上である）。上記の動的ＴＤＤシステムにおいて、各基地局は、いずれも、上り／下りの具体的な状況に応じてサブフレームの動的配置をすることができる。よって、当該システムの干渉は、非常に複雑になる。

図３は、本発明の一実施例によるＴＤＤシステムにおける異なる干渉場面の模式図である。図３に示すように、基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３は、それぞれセル１、セル２、セル３に対応する。図３における第１列は、全て下りリンクである干渉状況を示し、第２列は、２本の下りリンクと１本の上りリンクの干渉状況を示し、第３列は、１本の下りリンクと２本の上りリンクの干渉状況を示し、第４列は、全て上りリンクである干渉状況を示す。図３に示すように、動的ＴＤＤシステムにおけるサブフレーム配置の組み合わせが多様であるため、セル間の干渉は複雑になる。このようなことに対して、本発明の実施例は、これらの異なる干渉場面に対する統一干渉除去を提案し、例えば干渉アラインメント行列の静的又は準静的配置を行うことにより、コストを大幅に低減させる。

図４は、本発明の一実施例による通信システムの模式図である。図４に示すように、３つのセルを含むＴＤＤシステムにおいて、基地局ＢＳ１、基地局ＢＳ３からの信号は、基地局ＢＳ２において干渉のアラインメントと相殺が行われる。ユーザ設備側で送信パワーの制御と最適化を行うことができるため、以下の実施例では、ユーザ設備間の干渉を無視し、主にセル間干渉の除去を記載することにする。

図５は、本発明の一実施例による通信システムにおける基地局の構造模式図である。図５に示すように、本発明の実施例による通信システムにおける基地局は、バックホールインタフェース５１と、ベースバンド処理ユニット５２と、第１送受信装置５３と、第Ｍ送受信装置５４と、第１増幅装置５５と、第Ｍ増幅装置５６を含む。

図示の実施例において、バックホールインタフェース５１は、隣接基地局から、基地局間のチャネルのチャネル行列及び隣接基地局の送信プリコーディング行列を受信する。ベースバンド処理ユニット５２は、前記システムにおける各基地局間のチャネルのチャネル行列に基づいて、現在基地局を含む各基地局にそれぞれの干渉アラインメントに基づく送信プリコーディング行列（「干渉アラインメント送信プリコーディング行列」と略称する）と、干渉アラインメントに基づく受信プリディコーディング行列（「干渉アラインメント受信プリディコーディング行列」と略称する）を計算する。他の実施例において、ベースバンド処理ユニット５２は、瞬時下りチャネル状態情報に基づいて、前記の送信プリコーディング行列の最適化を行い、システムの容量を大きくする。例えば、ベースバンド処理ユニット５２は、各基地局から、当該基地局によるサービスを受けるユーザ設備までの瞬時下りチャネル行列と瞬時下りチャネル品質情報を取得してから、瞬時下りチャネル行列に干渉アラインメント送信プリコーディング行列を乗じて等価送信プリコーディング行列を取得し、それから、当該等価チャネル行列につき、所定の最適化ルールによる制約の元で、瞬時下りチャネル品質情報を利用して最適化し、最適化した送信プリコーディング行列を取得し、続いて、最適化した送信プリコーディング行列を利用し、送信すべきデータのプリコーディングを行う。

他の実施例において、ベースバンド処理ユニット５２は、各基地局の干渉アラインメントプリコーディング行列と各基地局の下りチャネル行列に基づいて、各基地局にそれぞれの干渉アラインメント受信プリディコーディング行列を計算し、算出した干渉アラインメント受信プリディコーディング行列を利用し、受信する信号（例えば検出する受信コードワード）のディコーディングを行う。

また、ベースバンド処理ユニット５２は、取得した送信プリコーディング行列を利用し、送信すべきデータ又はコードワードのプリコーディング（ビームフォーミング）を行い、対応する送受信装置５３、５４により送信される。一部の実施例において、信号送信前に、増幅装置５５、５６により信号を増幅してからアンテナを介して送信する。

図６は、図５に示す基地局におけるベースバンド処理ユニット５２の構造模式図である。図６に示すベースバンド処理ユニットは、干渉アラインメントＩＡ（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）行列計算ユニット５２１と、基地局間チャネル測定ユニット５２２と、最適化プリコーディング行列計算ユニット５２３と、下りチャネル状態情報（ＤＬ ＣＳＩ）取得ユニット５２４と、送信プリコーディングユニット５２５と、受信プリディコーディングユニット５２６とを含む。

ＩＡ行列計算ユニット５２１の動作方式は、基地局ＢＳ１を例とし、以下のように示す。

干渉アラインメントの原則に基づいて、基地局ＢＳ１では、基地局ＢＳ２、基地局ＢＳ３からの干渉について、同一のサブ空間へのアラインメントが行われる。この制約条件は、基地局ＢＳ２、基地局ＢＳ３のＩＡプリコーディング行列の設計により実現される。具体的に、基地局ＢＳ２から基地局ＢＳ１までのチャネル行列をＨ_ＢＢ（２,１）、基地局ＢＳ３から基地局ＢＳ１までのチャネル行列をＨ_ＢＢ（３,１）、基地局ＢＳ２のＩＡプリコーディング行列をＰ_ＩＡ（２）、基地局ＢＳ３のＩＡプリコーディング行列をＰＩＡ（３）とすると、前記干渉アラインメント関係は、下記式により表される。

Ｈ_ＢＢ（２,１）Ｐ_ＩＡ（２）=α_１Ｈ_ＢＢ（３,１）Ｐ_ＩＡ（３） （１）

当該干渉アラインメント原則は、同様に以下の状況にも適用する。基地局ＢＳ１と基地局ＢＳ３からの基地局ＢＳ２への干渉は、同一のサブ空間へのアラインメントが行われる。基地局ＢＳ１と基地局ＢＳ２からの基地局ＢＳ３への干渉は、同一のサブ空間へのアラインメントが行われる。

これにより、以下の関係式を得られる。
Ｈ_ＢＢ（３,２）Ｐ_ＩＡ（３）=α_２Ｈ_ＢＢ（１,２）Ｐ_ＩＡ（１） （２）
Ｈ_ＢＢ（１,３）Ｐ_ＩＡ（１）=α_３Ｈ_ＢＢ（２,３）Ｐ_ＩＡ（２） （３）

ここで、Ｈ_ＢＢ（３,２）は、基地局ＢＳ３から基地局ＢＳ２までのチャネル行列、Ｐ_ＩＡ（３）は、基地局ＢＳ３のＩＡプリコーディング行列、Ｈ_ＢＢ（１,２）は、基地局ＢＳ１から基地局ＢＳ２までのチャネル行列、Ｐ_ＩＡ（１）は、基地局ＢＳ１のＩＡプリコーディング行列、Ｈ_ＢＢ（１,３）は、基地局ＢＳ１から基地局ＢＳ３までのチャネル行列、Ｐ_ＩＡ（１）は、基地局ＢＳ１のＩＡプリコーディング行列、Ｈ_ＢＢ（２,３）は、基地局ＢＳ２から基地局ＢＳ３までのチャネル行列、Ｐ_ＩＡ（２）は、基地局ＢＳ２のＩＡプリコーディング行列であり、α１、α２、α３は、係数である。

以上の方程式（１）〜（３）の連立から、基地局ＢＳ１のＩＡプリコーディング行列Ｐ_ＩＡ（１）、基地局ＢＳ２のＩＡプリコーディング行列Ｐ_ＩＡ（２）および基地局ＢＳ３のＩＡプリコーディング行列Ｐ_ＩＡ（３）を得ることができる。このように、干渉の同一方向へのアラインメントが行われる。このような場合では、例えばゼロフォーシング方法により、異なる隣接基地局からの干渉を相殺する。

また、基地局ｉは、ある隣接基地局ｊのプリコーディング行列を取得すると、隣接基地局からの干渉について、アラインメント先のサブ空間を知ることができる。このように、下記式に基づいて当該基地局のプリディコーディング行列Ｇ_ＩＡ（ｉ）を計算する。

Ｇ_ＩＡ（ｉ）Ｈ_ＢＢ（ｊ,ｉ）Ｐ_ＩＡ（ｊ）＝０ （４）

前記式では、Ｇ_ＩＡ（ｉ）は、基地局ｉのプリディコーディング行列、Ｐ_ＩＡ（ｉ）は、基地局ｉのＩＡプリコーディング行列、Ｈ_ＢＢ（ｊ,ｉ）は、当該基地局の隣接基地局から当該基地局までのチャネル行列を示す（ｉ＝１、２、３,ｊ＝１、２、３,かつｊ≠ｉ）。

基地局間チャネル測定ユニット５２２は、以上の計算に必要となる基地局間チャネル行列Ｈ_ＢＢ（１,２）、Ｈ_ＢＢ（２,３）、Ｈ_ＢＢ（３,１）、Ｈ_ＢＢ（２,１）、Ｈ_ＢＢ（１,３）及びＨ_ＢＢ（３,２）を取得する。

基地局ＢＳ１を例とする。基地局ＢＳ１は、基地局ＢＳ２から送信される参照信号ＲＳ（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）に基づいて、基地局ＢＳ２から基地局ＢＳ１までのチャネルＨ_ＢＢ（２,１）を推定でき、チャネル相互依存性に基づいて、基地局ＢＳ１から基地局ＢＳ２までのチャネル行列Ｈ_ＢＢ（１,２）を取得する。選択可能なこととして、基地局ＢＳ１から基地局ＢＳ２までのチャネル行列Ｈ_ＢＢ（１,２）は、ＩＡ行列計算ユニット５２１により直接バックホールリンク（Ｂａｃｋｈａｕｌ Ｌｉｎｋ）を介して基地局ＢＳ２から取得することもできる。また、基地局間のチャネル推定は、ＳＲＳ（Ｓｏｕｎｄｉｎｇ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）の送信に加えて、ＵＬ（Ｕｐ Ｌｉｎｋ）チャネル推定の方式に基づいて取得することができる。基地局間のチャネル推定は、ＣＲＳ（Ｃｅｌｌ‐ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）又はＣＳＩ‐ＲＳ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ‐Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）の送信に加えて、ＤＬ（Ｄｏｗｎ Ｌｉｎｋ）チャネル推定の方式に基づいて取得することもできる。

下りチャネル状態情報ＣＳＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）取得ユニット５２４は、基地局から、サービスを受けるユーザ設備までの瞬時下りチャネル状態情報を取得し、瞬時下りチャネル行列とチャネル品質情報を取得する。基地局ＢＳ１およびそのサービスを受けるユーザ設備ＭＳ１を例とする。基地局ＢＳ１は、基地局ＢＳ１からユーザ設備ＭＳ１までの下りチャネルＨ_ＢＭ（１,１）を以下の方式で比較的正確に推定することができる。

基地局ＢＳ１から送信されるＣＲＳ又はＣＳＩ‐ＲＳに基づいて、ユーザ設備ＭＳ１は、基地局ＢＳ１からユーザ設備ＭＳ１までの瞬時下りチャネル状態情報を推定する。適切な量化及び圧縮を経て、ユーザ設備ＭＳ１は、チャネル情報Ｈ_ＢＭ（１,１）をフィードバックリンクを介して基地局ＢＳ１に送信する。

ユーザ設備ＭＳ１から送信されるＳＲＳに基づいて、基地局ＢＳ１は、ユーザ設備ＭＳ１から基地局ＢＳ１までの瞬時上りチャネル情報を推定する。チャネル相互依存性に基づいて、基地局ＢＳ１は、基地局ＢＳ１からユーザ設備ＭＳ１までの瞬時下りチャネルＨ_ＢＭ（１,１）及び対応のチャネル品質情報を取得する。

ＩＡ行列計算ユニット５２１から取得したＩＡプリコーディング行列と、下りＣＳＩ取得ユニット５２４から取得した当該基地局から当該基地局によるサービスを受けるユーザ設備までの瞬時下りチャネル情報に基づいて、最適化プリコーディング行列計算ユニット５２３は、瞬時下りチャネルに適したプリコーディング方式を計算することができる。最適化のルールは、最大化伝送スループット、最大化受信ＳＩＮＲ、最大化ＳＬＮＲなどである。

例えば、瞬時下りチャネル情報から取得した瞬時下りチャネル行列に、ＩＡプリコーディング行列を乗じて等価下りチャネル行列を取得し、当該等価瞬時下りチャネル行列につき、前記の最適化ルールによる制約の元で、瞬時下りチャネル情報に含まれる瞬時下りチャネル品質情報を利用して最適化し、最適化したプリコーディング行列を取得する。

送信プリコーディングユニット５２５は、最適化プリコーディング行列計算ユニット５２３から取得した最適化した送信プリコーディング行列に基づいて、送信する下りデータのプリコーディングを行う。

受信プリディコーディングユニット５２６は、ＩＡ行列計算ユニット５２１または最適化プリコーディング行列計算ユニット５２３から取得した受信プリディコーディング行列に基づいて、受信する上りデータのプリディコーディングを行う。

図７は、本発明の一実施例によるユーザ設備の構造模式図である。図７に示すように、本発明の実施例による通信システムにおけるユーザ設備は、アプリケーションユニット７１と、ベースバンド処理ユニット７２と、第１送受信装置７３と、第Ｎ送受信装置７４と、第１増幅装置７５と、第Ｎ増幅装置７６を含む。

実施例において、アプリケーションユニット７１は、送信データを提供する。ベースバンド処理ユニット７２は、サービス提供元の基地局から送信される受信プリディコーディング行列に基づいて、その送信プリコーディング行列を計算し、アプリケーションユニット７１から提供されるデータのプリコーディング（ビームフォーミング）を行う。それから、対応する送受信装置７３、７４から送信される。一部の実施例において、信号送信前に、増幅装置７５、７６により信号を増幅してからアンテナを介して送信する。

図８は、図７に示すユーザ設備におけるベースバンド処理ユニットの構造模式図である。

下りのＣＲＳ又はＣＳＩ‐ＲＳといった参照シグナルを利用し、ユーザ設備における基地局-ユーザ設備チャネル測定ユニット７２４は、基地局からユーザ設備までの下りチャネルを取得することができる。チャネル相互依存性を利用し、ユーザ設備は、ユーザ設備から基地局までの上りチャネルを取得することができる。

送信プリコーディング行列計算ユニット７２１は、基地局-ユーザ設備チャネル測定ユニット７２４から取得したユーザ設備から基地局までの上りチャネルを利用し、最適化した上り送信プリコーディング行列を算出することができる。類似的に、最適化のルールは、最大化伝送スループット、最大化受信ＳＩＮＲ、最大化ＳＬＮＲなどである。

送信プリコーディングユニット７２３は、送信プリコーディング行列計算ユニット７２１から取得した送信プリコーディング行列を利用し、送信すべき上りデータと復調参考シンボルのプリコーディングを行う。

以上、モジュールの形式で基地局とユーザ設備の構造を記載したが、当該分野の技術者には、前記のモジュールの区分に他の形式もあることを意識すべきである。例えば、バックホールインタフェースと基地局間チャネル測定ユニットを単一のモジュールに合併してチャネル行列取得ユニットを言い、各基地局間のチャネルのチャネル行列を取得する。

また、前記実施例において、干渉アラインメントプリコーディング行列の最適化の後にプリコーディングを行ってシステムのスループットを大きくすることを記載したが、当該分野の技術者には、前記の最適化過程が必須のものではないことを認識できる。

図９は、本発明の一実施例による方法を記載するフロー図である。図９に示すように、ステップＳ９１において、各基地局は、自基地局から隣接基地局までのチャネル行列を隣接基地局から取得する。ステップＳ９２において、各基地局は、隣接基地局からのチャネル状態情報を測定し、バックホールインタフェースを介して隣接基地局に送信する。

ステップＳ９３において、各基地局は、干渉アラインメントに基づく送信プリコーディング行列と受信プリディコーディング行列を計算する。ステップＳ９４において、各基地局は、そのセル内のユーザ設備にその干渉アラインメントプリディコーディング行列を通知する。ステップＳ９５において、ユーザ設備は、基地局の受信プリディコーディング行列に基づいて、その送信プリコーディング行列を計算し、送信すべきデータのプリコーディングをして送信する。

ステップＳ９６において、基地局は、送信プリコーディング行列を利用し、下りデータのプリコーディングを行ってもいい。選択可能なこととして、ステップＳ９７において、基地局は、受信プリディコーディング行列を用いて上り信号（例えば検出する受信コードワード）のディコーディングをし、ユーザ設備からのデータを取得する。

他の実施例において、基地局は、測定した瞬時下りチャネル状態情報を用いて前記の送信プリコーディング行列の最適化をし、システムの容量を大きくすることができる。

以上の記載は、各基地局でプリコーディング／ディコーディング行列の計算がそれぞれ行なわれる分布式方法である。他の実施例において、集中式の方法で本発明を実施することもできる。例えば、各基地局は、測定したチャネル情報をクラスタセンタ（センタ設備）に送信し、クラスタセンタにより、前記のプリコーディング／ディコーディング行列の計算及び最適化が行なわれる。

図１０は、本発明の別の実施例による方法を記載するフロー図である。図１０に示すように、ステップＳ１０１において、各基地局は、隣接基地局からチャネル行列を取得する。ステップＳ１０２において、各基地局は、チャネル状態情報ＣＳＩをクラスタセンタに送信する。それから、ステップＳ１０３において、クラスタセンタは、各基地局の干渉アラインメントに基づく送信プリコーディング行列と受信プリディコーディング行列を計算する。そして、ステップＳ１０４において、クラスタセンタは、算出したプリコーディングとプリディコーディング行列を対応の基地局に送信する。

ステップＳ１０５において、各基地局は、そのセル内のユーザ設備にそのプリディコーディング行列を通知する。ステップＳ１０６において、ユーザ設備は、基地局から受信したプリディコーディング行列に基づいて、その送信プリコーディング行列を計算し、送信すべきデータのプリコーディングをして送信する。

ステップＳ１０７において、基地局は、送信プリコーディング行列を用いて、下りデータのプリコーディングをしてもいい。選択可能なこととして、ステップＳ１０８において、基地局は、受信プリディコーディング行列を用いて、上りデータ（例えば検出する受信コードワード）のプリコーディングをし、ユーザ設備からのデータを取得する。

他の実施例において、基地局は、瞬時下りチャネル状態情報を測定して前記の送信プリコーディング行列を最適化をし、システムの容量を大きくすることもできる。

以上の詳細な記載は、ブロック図、フロー図および／または例示により、基地局、通信システム及び方法のいくつかの実施例を詳しく述べた。このようなブロック図、フロー図および／または例示には、ひとつまたは複数の機能および／または操作が含まれる場合、このようなブロック図、フロー図および／または例示における各機能および／または操作は各種類のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたは実質上それらの任意の組み合わせにより単独および／または共同で実現可能なことは当業者が理解すべきである。一実施例において、本発明の実施例による主題の幾つかの部分は、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、または他の集成方式で実現可能である。しかし、ここで開示している実施例の一部は、全体的にまたは一部的に集成回路に同等に実現でき、一台または複数台のコンピュータに実行する一つまたは複数のコンピュータプログラム（例えば一台または複数台のコンピュータシステムに実行する一つまたは複数のプログラム）、一つまたは複数のプロセッサーに実行する一つまたは複数のプログラム（例えば一つまたは複数のマイクロプロセッサーに実行する一つまたは複数のプログラム）、ファームウェア、または実質上前記方式の任意の組み合わせとして実現することは、当業者が認識すべきことである。しかも当業者が本開示に基づき、回路設計および／またはソフトウェアおよび／またはファームウェアコードを書き込む能力を備える。また、本開示の主題の仕組みは、複数種類の形式のプログラムプロダクトとして分配でき、実際に分配を実行する信号担持媒体の具体的なタイプにかかわらず、本開示の主題の例示的な実施例はいずれも適用することは、当業者が意識すべきである。信号担持媒体の例示は、例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、デジタルテープ、コンピュータメモリなどの記録可能な媒体、及び、デジタルおよび／またはアナログ通信媒体（例えば光ファイバー・ケーブル、導波路、有線通信リンク、無線通信リンクなど）など転送型媒体を含むが、これらに限らない。

いくつかの典型的な実施例を参照して本発明を記載したが、使用されている術語は、説明のための例示的なものであり、制限するものではないことを理解すべきである。本発明は発明の精神または実質を逸脱することなく複数種類の形式で具体的に実施可能であるが、前記実施例は前述のいかなる細部にも制限されず、添付している特許請求の範囲により限定している精神と範囲内に広く解釈されるべきであり、特許請求の範囲またはその同等効果範囲内に含まれる全ての変化と改良は添付している特許請求にカバーされることは、理解されるべきである。

Claims (16)

1. 各々が少なくとも１つのユーザ設備にサービスを提供する3局の互いに隣接する基地局を含む通信システムにおける方法であって、
   各基地局が、自基地局とその隣接基地局との間のチャネルのチャネル行列を取得するステップと、
   各基地局間のチャネル行列に基づいて、各基地局にそれぞれの干渉アラインメント送信プリコーディング行列を計算するステップと、
   各基地局が、それぞれの干渉アラインメント送信プリコーディング行列を用いて、送信すべきデータのプリコーディングを行うステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   各基地局から当該基地局によるサービスを受けるユーザ設備までの瞬時下りチャネル行列と瞬時下りチャネル品質情報を取得するステップと、
   前記瞬時下りチャネル行列に前記干渉アラインメント送信プリコーディング行列を乗じて等価チャネル行列を取得するステップと、
   当該等価チャネル行列につき、所定の最適化ルールによる制約の元で、瞬時下りチャネル品質情報を利用して最適化し、最適化した送信プリコーディング行列を取得するステップと、
   最適化した送信プリコーディング行列を利用し、送信すべきデータのプリコーディングを行うステップと
   をさらに含むことを特徴とする方法。
3. 請求項１に記載の方法において、
   各基地局の干渉アラインメントプリコーディング行列と、各基地局と隣接基地局との間のチャネル行列に基づいて、各基地局にそれぞれの干渉アラインメント受信プリディコーディング行列を計算するステップと、
   算出した干渉アラインメント受信プリディコーディング行列を利用し、受信する上り信号のディコーディングを行うステップと
   をさらに含むことを特徴とする方法。
4. 請求項３に記載の方法において、
   各基地局が、算出した干渉アラインメント受信プリディコーディング行列を、サービスを受ける側のユーザ設備に通知することにより、当該ユーザ設備が、当該干渉アラインメント受信プリディコーディング行列を利用してその送信プリコーディング行列の計算を可能にするステップをさらに含むことを特徴とする方法。
5. 請求項１に記載の方法において、
   各基地局は、ＳＲＳ（Ｓｏｕｎｄｉｎｇ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）に基づく上りリンク測定方法とチャネル相互依存性を利用し、各基地局間のチャネルのチャネル状態情報を取得して、チャネル行列を取得することを特徴とする方法。
6. 請求項１に記載の方法において、
   各基地局は、ＣＲＳ（Ｃｅｌｌ‐ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）又はＣＳＩ‐ＲＳ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ‐Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）に基づく下りリンク測定方法とチャネル相互依存性を利用し、各基地局間のチャネルのチャネル状態情報を取得して、チャネル行列を取得することを特徴とする方法。
7. 各々が少なくとも１つのユーザ設備にサービスを提供する3局の互いに隣接する基地局とセンター設備を含む通信システムにおける方法であって、
   各基地局が、自基地局とその隣接基地局との間のチャネルのチャネル行列を取得するステップと、
   各基地局が、取得したチャネル行列をセンター設備に送信するステップと、
   センター設備が、各基地局間のチャネル行列に基づいて、各基地局にそれぞれの干渉アラインメント送信プリコーディング行列を計算し、算出した送信プリコーディング行列を各基地局に送信するステップと、
   各基地局が、算出した送信プリコーディング行列を利用し、送信すべきデータのプリコーディングを行うステップと
   を含むことを特徴とする方法。
8. 請求項７に記載の方法において、
   各基地局から当該基地局によるサービスを受けるユーザ設備までの瞬時下りチャネル行列と瞬時下りチャネル品質情報を取得するステップと、
   各基地局が、瞬時下りチャネル行列に、センター設備から取得する干渉アラインメント送信プリコーディング行列を乗じて等価チャネル行列を取得するステップと、
   各基地局が、当該等価チャネル行列につき、所定の最適化ルールによる制約の元で、瞬時下りチャネル品質情報を利用して最適化し、最適化した送信プリコーディング行列を取得するステップと、
   最適化した送信プリコーディング行列を利用し、送信すべきデータのプリコーディングを行うステップと
   をさらに含むことを特徴とする方法。
9. 各々が少なくとも１つのユーザ設備にサービスを提供する複数の互いに隣接する基地局を含む通信システムにおける基地局であって、
   各基地局間のチャネルのチャネル行列を取得するチャネル行列取得ユニットと、
   各基地局間のチャネル行列に基づいて、当該基地局の干渉アラインメント送信プリコーディング行列を計算する干渉アラインメント行列計算ユニットと、
   算出した送信プリコーディング行列を利用し、送信すべきデータのプリコーディングを行う送信プリコーディングユニットと
   を含むことを特徴とする基地局。
10. 請求項９に記載の基地局において、
    当該基地局から当該基地局によるサービスを受けるユーザ設備までの瞬時下りチャネル状態情報を取得して、瞬時下りチャネル行列と瞬時下りチャネル品質情報を取得する瞬時チャネル状態情報取得ユニットと、
    前記瞬時下りチャネル行列に前記干渉アラインメント送信プリコーディング行列を乗じて等価チャネル行列を取得し、当該等価チャネル行列につき、所定の最適化ルールによる制約の元で、瞬時下りチャネル品質情報を利用して最適化し、最適化した送信プリコーディング行列を取得する最適化プリコーディング行列計算ユニットと
    を含み、
    前記送信プリコーディングユニットは、最適化した送信プリコーディング行列を利用し、送信すべきデータのプリコーディングを行うことを特徴とする基地局。
11. 請求項９に記載の基地局において、
    前記干渉アラインメント行列計算ユニットは、前記基地局の干渉アラインメントプリコーディング行列と、前記基地局と隣接基地局との間のチャネル行列に基づいて、前記基地局に干渉アラインメント受信プリディコーディング行列を計算し、算出した干渉アラインメント受信プリディコーディング行列を利用し、受信する上り信号のディコーディングを行うことを特徴とする基地局。
12. 請求項９に記載の基地局において、
    前記チャネル行列取得ユニットは、
    隣接基地局から、基地局間のチャネルのチャネル行列を取得するバックホールユニット、及び／又は、
    隣接基地局から前記基地局までのチャネルのチャネル行列を測定し、チャネル相互依存性を利用することにより、前記基地局から前記隣接基地局までのチャネル行列を取得する基地局間チャネル測定ユニットを含むことを特徴とする基地局。
13. 請求項１２に記載の基地局において、
    前記基地局間チャネル測定ユニットは、ＳＲＳ（Ｓｏｕｎｄｉｎｇ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）に基づく上りリンク測定方法とチャネル相互依存性を利用し、各基地局間のチャネルのチャネル状態情報を取得して、チャネル行列を取得し、
    又は、各基地局は、ＣＲＳ（Ｃｅｌｌ‐ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）又はＣＳＩ‐ＲＳ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ‐Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）に基づく下りリンク測定方法とチャネル相互依存性を利用し、各基地局間のチャネルのチャネル状態情報を取得して、チャネル行列を取得することを特徴とする基地局。
14. 互いに隣接する3局の基地局とセンター設備を含む通信システムであって、
    各基地局が、少なくとも１つのユーザ設備にサービスを提供するものであり、自基地局からその隣接基地局までのチャネルのチャネル行列を取得するチャネル行列取得ユニットを含み、取得したチャネル行列をセンター設備に送信し、
    センター設備が、各基地局間のチャネル行列に基づいて、各基地局にそれぞれの干渉アラインメント送信プリコーディング行列を計算し、算出した送信プリコーディング行列を各基地局に送信し、
    各基地局が、算出した送信プリコーディング行列を利用し、送信すべきデータのプリコーディングを行うことを特徴とする通信システム。
15. 請求項１４に記載の通信システムにおいて、
    各基地局は、
    自基地局から当該基地局によるサービスを受けるユーザ設備までの瞬時下りチャネル行列と瞬時下りチャネル品質情報を取得する瞬時チャネル状態情報取得ユニットと、
    前記瞬時下りチャネル行列に前記干渉アラインメント送信プリコーディング行列を乗じて等価チャネル行列を取得し、当該等価チャネル行列につき、所定の最適化ルールによる制約の元で、瞬時下りチャネル品質情報を利用し最適化し、最適化した送信プリコーディング行列を取得する最適化プリコーディング行列計算ユニットと、
    最適化した送信プリコーディング行列を利用し、送信すべきデータのプリコーディングを行う送信プリコーディングユニットと
    をさらに含むことを特徴とする通信システム。
16. 請求項１４に記載の通信システムにおいて、
    前記チャネル行列取得ユニットは、
    隣接基地局から、基地局間のチャネルのチャネル行列を取得するバックホールユニット、及び／又は、
    隣接基地局から前記基地局までのチャネルのチャネル行列を測定し、チャネル相互依存性を利用することにより、前記基地局から前記隣接基地局までのチャネル行列を取得する基地局間チャネル測定ユニットを含むことを特徴とする通信システム。