JP2015501611A - プリコーディング行列セットの品質の測定および報告 - Google Patents
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Abstract
Description
WCDMA(登録商標)無線アクセス技術をベースとする第3世代の移動通信システム(3G)は、世界中で広範な規模で配備されつつある。この技術を機能強化または発展・進化させる上での最初のステップとして、高速ダウンリンクパケットアクセス(HSDPA)と、エンハンストアップリンク(高速アップリンクパケットアクセス(HSUPA)とも称する)とが導入され、これにより、極めて競争力の高い無線アクセス技術が提供されている。
図1は、LTEの全体的なアーキテクチャを示し、図2は、E−UTRANのアーキテクチャをより詳細に示している。E−UTRANは、eNodeBから構成され、eNodeBは、UE向けの、E−UTRAのユーザプレーン(PDCP/RLC/MAC/PHY)および制御プレーン(RRC)のプロトコルを終端処理する。eNodeB(eNB)は、物理(PHY)レイヤ、メディアアクセス制御(MAC)レイヤ、無線リンク制御(RLC)レイヤ、およびパケットデータ制御プロトコル(PDCP)レイヤ(これらのレイヤはユーザプレーンのヘッダ圧縮および暗号化の機能を含む)をホストする。eNBは、制御プレーンに対応する無線リソース制御(RRC)機能も提供する。eNBは、無線リソース管理、アドミッション制御、スケジューリング、交渉によるアップリンクQoS(サービス品質)の実施、セル情報のブロードキャスト、ユーザプレーンデータおよび制御プレーンデータの暗号化/復号化、ダウンリンク/アップリンクのユーザプレーンパケットヘッダの圧縮/復元など、多くの機能を実行する。複数のeNodeBは、X2インタフェースによって互いに接続されている。
世界無線通信会議2007(WRC−07)において、IMT−Advancedの周波数スペクトルが決定された。IMT−Advancedのための全体的な周波数スペクトルは決定されたが、実際に利用可能な周波数帯域幅は、地域や国によって異なる。しかしながら、利用可能な周波数スペクトルのアウトラインの決定に続いて、3GPP(第3世代パートナーシッププロジェクト)において無線インタフェースの標準化が開始された。3GPP TSG RAN #39会合において、「Further Advancements for E-UTRA (LTE-Advanced)」に関する検討項目の記述が承認された。この検討項目は、E−UTRAを進化・発展させるうえで(例えば、IMT−Advancedの要求条件を満たすために)考慮すべき技術要素をカバーしている。現在、LTE−Aのための2つの主要な技術要素が検討されており、以下ではこれらについて説明する。
LTE−Advancedシステムがサポートできる帯域幅は100MHzであるが、LTEシステムは20MHzをサポートできるのみである。最近、無線スペクトルの不足によって無線ネットワークの発展が妨げられており、結果として、LTE−Advancedシステムのための十分に広いスペクトル帯域を見つけることが困難である。したがって、より広い無線スペクトル帯域を得るための方法を見つけることが緊急課題であり、1つの可能な答えがキャリアアグリゲーション機能である。
リンクアダプテーション(link adaptation)の原理は、パケット交換データトラフィックに対する効率的な無線インタフェースの設計にとって重要である。ほぼ一定のデータレートを持つ回線交換サービスをサポートするために高速閉ループ電力制御を利用したUMTS(Universal Mobile Telecommunication System)の初期バージョンと異なり、LTEのリンクアダプテーションは、各ユーザに対する現行の無線チャネル容量に適合させるために、送信データレート(変調方式およびチャネル符号化率)を動的に調整する。
一般に、移動通信システムは、チャネル品質フィードバックを伝えるのに用いる特別の制御シグナリングを定義する。3GPP LTEには、チャネル品質のフィードバックとして与えることができるあるいはできない3つの基本要素が存在する。これらのチャネル品質要素は、
− 変調・符号化方式インジケータ(MCSI:Modulation and Coding Scheme Indicator)(LTE仕様書ではチャネル品質インジケータ(CQI:Channel Quality Indicator)とも呼ばれる)
− プリコーディング行列インジケータ(PMI:Precoding Matrix Indicator)
− ランクインジケータ(RI:Rank Indicator)
である。
来年以降、ヘテロジニアスネットワーク(HetNet)と称される新しいネットワークアーキテクチャの配備が事業者によって開始されるであろう。3GPP内で現在検討されている一般的なHetNet配備は、マクロセルおよびピコセルからなる。ピコセルは、低電力のeNBによって形成され、このeNBは、マクロセルからのトラフィックをオフロードする目的でトラフィックのホットスポットに有利に配置することができる。マクロeNBおよびピコeNBは、互いに独立してスケジューリングを実施する。高電力のマクロセルと低電力のピコセルとを混用することによって、追加の容量を提供し、カバレッジを改善することができる。
スループットおよびスペクトル効率の高い要件を達成する目的で、多入力多出力(MIMO)システムは、LTEの本質的な部分を形成する。多入力多出力とは、通信性能を改善するため送信器と受信器の両方において複数のアンテナを使用することである。多入力多出力は、スマートアンテナ技術のいくつかの形態のうちの1つである。なお、入力および出力という用語は、アンテナを有する装置のことではなく、信号を伝える無線チャネルを意味する。
ダウンリンクMIMOの場合、各基地局(eNB)は、移動局へのデータ送信を現在の無線チャネル条件に適合させるため、送信アンテナに対するプリコーディングを実行する。反射のない無線チャネルの場合、このことは、受信側の移動端末の方向に送信ビームを向けることに相当する。これは、送信する前に信号ベクトルにプリコーディング行列Wを乗じることによって達成される。コードブックベースの閉ループMIMOを使用する場合、移動端末は無線チャネルを推定し、基地局および移動端末側に認識されている事前定義されたコードブックから選択される最適なプリコーディング行列Wを選択する。最適なプリコーディング行列とは、最大容量を提供するプリコーディング行列である。プリコーディング行列は、非特許文献2の第6.3.4.2.3章「Codebook for precoding」の中の対応する表による、コードブックインデックスに対応するプリコーディング行列インジケータ(PMI)値によって識別される。上記の表から明らかであるように、PMIは、送信に使用されるアンテナポートおよび対応するランクインジケータ(RI)に応じて、2ビット長または3ビット長とすることができる。
セルの周縁部のユーザは、通常では受信信号強度が比較的低く、強いセル間干渉を受ける。送信電力を上げることにより、受信信号強度を高めることができるが、別のセルの周縁部のユーザにおいてより強いセル間干渉が発生し、したがってこれらのユーザのスループットが減少する。したがって、セル間干渉およびセル内干渉の軽減策を提供することが重要である。
− 極めて高い平均干渉レベル
− 強い干渉フラッシュライト効果(flashlight effect)による、SINR(CQI)推定の極めて高い不確実性
・ 異なるサブフレームセット(例:ABS(Almost Blank Subframe)、非ABS)の報告プロセス
・ 報告は、基準リソースの平均推定干渉レベルに基づく
a) 主干渉源の影響と残りの干渉源の影響とを区別することができない。
b) 測定する移動端末は、干渉源によってどのサブフレームにおいてどのプリコーディング行列(IPMI)が使用されたかを認識しない。
c) 測定する移動端末は、測定されるサブフレームにおける干渉電力レベルに対するチャネル状態の影響と干渉プリコーディング行列(IPMI)の影響とを区別することができない。
サービング基地局におけるスケジューリングの決定に対する、フラッシュライト効果のマイナスの影響について、2つの異なるシナリオを使用して示す。
− モード1−0: PMIなし、広帯域CQI
− モード1−1: 単一PMI、広帯域CQI
− モード2−0: PMIなし、サブバンドCQI(UEが選択)
− モード2−1: 単一PMI、サブバンドCQI(UEが選択)
(1) α1=1.0 α2=0.0 α3=0.0 α4=0.0
IPMIセットの品質は、干渉電力レベルの平均によって与えられる。
(2) α1=1.0 α2=0.0 α3=0.0 α4<0.0
IPMIセットの品質は、干渉電力レベルの平均と加重標準偏差の和によって与えられる。
(3) α1=0.0 α2=1.0 α3=0.0 α4=0.0
IPMIセットの品質は、干渉電力レベルの最大値によって与えられる。
(4) α1=0.0 α2=1.0 α3=−1.0 α4=0.0
IPMIセットの品質は、干渉電力レベルの最大値と最小値の差によって与えられる。これは範囲とも称する。
(5) 1.0<α1<0.0 α2=1.0−α1 α3=0.0 α4=0.0
IPMIセットの品質は、干渉電力レベルの平均と最大値との間の値である。
本発明の他の実施形態は、ハードウェアおよびソフトウェアを用いて、上記したさまざまな実施形態を実施することに関する。これに関連して、本発明は、ユーザ機器(移動端末)およびeNodeB(基地局)を提供する。ユーザ機器は、本発明の方法を実行するようにされている。さらに、eNodeBが備える手段は、eNodeBがそれぞれのユーザ機器のIPMIセットの品質を、ユーザ機器から受信されるIPMIセットの品質情報から評価し、異なるユーザ機器のスケジューリングにおいて、異なるユーザ機器のIPMIセットの品質をスケジューラが考慮することを可能にする。
Claims (15)
- 移動通信システムにおいて干渉源基地局によってダウンリンクデータ送信に使用可能な少なくとも1つのプリコーディング行列セットの品質測度を求める方法であって、移動端末が、サービング基地局のセル内に位置しており、前記干渉源基地局によって制御される隣接セルからのセル間干渉を経験し、
前記干渉源基地局によって使用可能な前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットの中の特定のプリコーディング行列について、前記サービング基地局によって前記移動端末に通知するステップと、
前記干渉源基地局と前記移動端末との間のチャネルの現在のチャネル状態を前記移動端末によって測定するステップと、
前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットの前記プリコーディング行列それぞれからの干渉を、前記測定された現在のチャネル状態に基づいて前記移動端末によって推定するステップと、
前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットの品質測度として、前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットの干渉変動性を、前記推定されたプリコーディング行列の干渉に基づいて求めるステップと、
を含んでいる、方法。 - 前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットの中の前記特定のプリコーディング行列について前記移動端末に通知する前記ステップが、
物理層、メディアアクセス制御層、または上位層のメッセージを使用することによって行われる、
これに加えて、またはこれに代えて、
前記干渉源基地局によって使用可能な前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットの各プリコーディング行列の使用確率に関する重み情報について通知し、前記重み情報が、前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットの前記干渉変動性を求める前記ステップにおいて前記移動端末によって使用される、
請求項1に記載の方法。 - 前記推定されたプリコーディング行列の干渉に基づいて平均干渉を計算し、前記計算された平均干渉を、前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットの前記品質測度に、前記干渉変動性に加えて含めるステップであって、前記平均干渉を計算する前記ステップにおいて前記重み情報が前記移動端末によって使用されることが好ましい、ステップ、
をさらに含んでいる、請求項1または請求項2に記載の方法。 - 前記干渉変動性が、
− 前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットのすべてのプリコーディング行列からの干渉の標準偏差、
− 前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットのすべてのプリコーディング行列からの干渉の分散、
− 前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットのいずれかのプリコーディング行列の最小干渉もしくは最大干渉またはその両方、
− 前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットのすべてのプリコーディング行列からの干渉の範囲であって、好ましくは前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットのいずれかのプリコーディング行列の最大干渉と最小干渉の差、
のうちの少なくとも1つである、
請求項1から請求項3のいずれかに記載の方法。 - 前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットの前記品質測度を、好ましくはチャネル品質報告メッセージの中で前記移動端末から前記サービング基地局に報告するステップと、
前記サービング基地局において、前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットの前記報告された前記品質測度を考慮してスケジューリングを決定するステップと、
をさらに含んでいる、請求項1から請求項4のいずれかに記載の方法。 - 前記サービング基地局が、
− 前記プリコーディング行列セットの前記報告された品質測度に基づいて、無線フレームの特定のサブフレームにおいて前記移動端末をスケジューリングする、または、
− 前記プリコーディング行列セットの前記報告された品質測度に基づいて、前記移動端末に送信するための変調・符号化方式を選択する、
請求項5に記載の方法。 - 少なくとも2つのプリコーディング行列セットが事前定義され、そのうちの1つが前記干渉源基地局によって使用され、前記少なくとも2つのプリコーディング行列セットのそれぞれに対して、前記通知するステップ、前記推定するステップ、および前記求めるステップが行われ、前記方法が、
− 前記少なくとも2つのプリコーディング行列セットのうち好ましいプリコーディング行列セットを、前記少なくとも2つのプリコーディング行列セットの前記求められた品質測度に基づいて求め、前記好ましいプリコーディング行列セットに関する情報を、前記移動端末から前記サービング基地局を通じて前記干渉源基地局に報告するステップ、または、
− 前記少なくとも2つのプリコーディング行列セットの前記求められた品質測度を、前記移動端末から前記サービング基地局に報告し、前記少なくとも2つのプリコーディング行列セットのうち好ましいプリコーディング行列セットを、前記少なくとも2つのプリコーディング行列セットの前記報告された品質測度に基づいて、前記サービング基地局によって求め、前記好ましいプリコーディング行列セットに関する情報を前記サービング基地局から前記干渉源基地局に報告するステップ、または、
− 前記2つのプリコーディング行列セットの前記品質測度の差を前記移動端末によって計算し、前記差に関する情報を前記移動端末から前記サービング基地局に報告し、前記少なくとも2つのプリコーディング行列セットのうち好ましいプリコーディング行列セットを、前記報告された差に基づいて前記サービング基地局によって求め、前記好ましいプリコーディング行列セットに関する情報を前記サービング基地局から前記干渉源基地局に報告するステップ、
をさらに含んでいる、請求項1から請求項6のいずれかに記載の方法。 - 前記通信システムの無線フレームが、少なくとも2つのサブフレームセットに分割され、前記干渉源基地局において、前記無線フレームの各サブフレームセットに対して、異なるプリコーディング行列セットが設定され、前記プリコーディング行列セットそれぞれに対して、前記通知するステップ、推定するステップ、および求めるステップが行われ、前記通知するステップが、サブフレームセットと各プリコーディング行列セットの対応関係について前記移動端末に通知するステップをさらに含んでいる、
請求項1から請求項7のいずれかに記載の方法。 - 移動通信システムにおいて干渉源基地局によってダウンリンクデータ送信に使用可能な少なくとも1つのプリコーディング行列セットの品質測度を求める移動端末であって、前記移動端末が、サービング基地局のセル内に位置しており、前記干渉源基地局によって制御される隣接セルからのセル間干渉を経験し、
前記干渉源基地局によって使用可能な前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットの中の特定のプリコーディング行列についての情報を、前記サービング基地局から受信するようにされている受信器と、
前記干渉源基地局と前記移動端末の間のチャネルの現在のチャネル状態を測定するようにされているプロセッサおよび前記受信器と、
前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットのプリコーディング行列それぞれからの干渉を、前記測定された現在のチャネル状態に基づいて推定するようにされている前記プロセッサと、
前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットの品質測度として、前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットの干渉変動性を、前記推定されたプリコーディング行列の干渉に基づいて求めるようにされている前記プロセッサと、
を備えている、移動端末。 - 前記送信器が、前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットの前記品質測度を、好ましくはチャネル品質報告メッセージの中で前記サービング基地局に報告するようにされている、
請求項9に記載の移動端末。 - 少なくとも2つのプリコーディング行列セットが事前定義され、そのうちの1つが前記干渉源基地局によって使用され、前記受信器および前記プロセッサが、前記少なくとも2つのプリコーディング行列セットのそれぞれのプリコーディング行列セットに対して、前記受信するステップ、前記推定するステップ、および前記求めるステップを行うようにされており、
前記プロセッサが、前記少なくとも2つのプリコーディング行列セットのうち好ましいプリコーディング行列セットを、前記少なくとも2つのプリコーディング行列セットの前記求められた品質測度に基づいて求めるようにさらにされており、前記送信器が、前記好ましいプリコーディング行列セットに関する情報を、前記サービング基地局を通じて前記干渉源基地局に報告するようにさらにされている、または、
前記送信器が、前記少なくとも2つのプリコーディング行列セットの前記求められた品質測度を前記サービング基地局に報告するようにされている、または、
前記プロセッサが、前記2つのプリコーディング行列セットの前記品質測度の差を計算するようにされており、前記送信器が、前記差に関する情報を前記サービング基地局に報告するようにされている、
請求項9または請求項10に記載の移動端末。 - 前記通信システムの無線フレームが、少なくとも2つのサブフレームセットに分割され、前記干渉源基地局において、前記無線フレームの各サブフレームセットに対して、異なるプリコーディング行列セットが設定され、前記受信器および前記プロセッサが、各プリコーディング行列セットに対して、前記受信するステップ、前記推定するステップ、および前記求めるステップを行うようにされており、前記受信器が、サブフレームセットと各プリコーディング行列セットの対応関係についての情報を受信するようにさらにされている、または、
異なるサブバンド、もしくは、サブバンドとサブフレームの組合せ、またはその両方に対して、異なるプリコーディング行列セットが設定され、前記受信器および前記プロセッサが、各サブバンド、もしくは、サブバンドとサブフレームの各組合せ、またはその両方に対して、前記受信するステップ、前記推定するステップ、および前記求めるステップを行うようにされている、
請求項9から請求項11のいずれかに記載の移動端末。 - 移動通信システムにおいて干渉源基地局によってダウンリンクデータ送信に使用可能な少なくとも1つのプリコーディング行列セットの品質測度を求めるサービング基地局であって、移動端末が、前記サービング基地局のセル内に位置しており、前記干渉源基地局によって制御される隣接セルからのセル間干渉を経験し、
前記干渉源基地局によって使用可能な前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットの中の特定のプリコーディング行列について前記移動端末に通知するようにされている送信器であって、前記移動端末が、前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットのプリコーディング行列それぞれからの干渉を、測定される現在のチャネル状態に基づいて推定し、前記チャネルが、前記干渉源基地局と前記移動端末の間である、前記送信器と、
前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットのプリコーディング行列それぞれの前記推定された干渉についての情報を、前記移動端末から受信するようにされている受信器と、
前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットの品質測度として、前記少なくとも1つのプリコーディング行列セットの干渉変動性を、前記受信された推定されたプリコーディング行列の干渉に基づいて求めるようにされているプロセッサと、
を備えている、サービング基地局。 - 前記プロセッサが、前記プリコーディング行列セットの前記求められた干渉変動性に基づいて、無線フレームの特定のサブフレームにおいて前記移動端末をスケジューリングするようにされている、または、
前記プロセッサが、前記プリコーディング行列セットの前記求められた干渉変動性に基づいて、前記移動端末に送信するための変調・符号化方式を選択するようにされている、
請求項13に記載のサービング基地局。 - 少なくとも2つのプリコーディング行列セットが事前定義され、そのうちの1つが前記干渉源基地局によって使用され、前記送信器、前記受信器、および前記プロセッサが、それぞれ、前記少なくとも2つのプリコーディング行列セットのそれぞれに対して、前記通知するステップ、前記受信するステップ、および前記求めるステップを行うようにされており、
− 前記プロセッサが、前記少なくとも2つのプリコーディング行列セットのうち好ましいプリコーディング行列セットを、前記少なくとも2つのプリコーディング行列セットの前記求められた品質測度に基づいて求めるようにさらにされており、前記送信器が、前記好ましいプリコーディング行列セットに関する情報を、前記干渉源基地局に報告するようにされている、
請求項13または請求項14に記載のサービング基地局。
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