JP2017530612A - マルチセルビームフォーミング方法および装置 - Google Patents

マルチセルビームフォーミング方法および装置 Download PDF

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Abstract

本発明は、マルチセルビームフォーミング方法および装置を開示し、前記方法は、自協調セルスケジューリングユーザの信号強度を最大化すると共に、自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩を最小化することを原則として、ヘテロジニアスネットワークにおける各協調セルのビームフォーミングベクトルを計算することと、計算結果に基づいて、対応する協調セルのビームフォーミングベクトルを更新することにより、各協調セルが更新後のビームフォーミングベクトルに応じて、対応するスケジューリングユーザとのデータ伝送を行うことと、を含む。本発明にて説明する方法で算出したビームフォーミングベクトルを用いてデータ伝送を行うことで、システム性能と干渉回避の最適な均衡を達成し、干渉管理の有効性を向上させ、低電力ノードのシステム容量をさらに高める。

Description

本発明は、デジタル通信技術分野に関し、特に、マルチセルビームフォーミング方法および装置に関する。
ヘテロジニアスネットワークは、ネットワークのトポロジー構造を改良することでシステム性能の最適化を実現するので、移動通信の研究されるホットスポットの１つとなっている。ヘテロジニアスネットワークは、ネットワークにて計画された高電力マクロ基地局と、そのカバーしている自律配置特徴を有する低電力ノードとから構成され、低電力ノードは、家庭基地局、ピコセルおよび中継（Relay）局等を含み、ホットスポット領域のカバー、セルサービスの分流を実現することができ、これにより、セル分割ゲインを獲得する。ヘテロジニアスネットワークは、異なるタイプの基地局の電力、カバレッジが異なること、および低電力ノードの自律配置特徴によって、異なる基地局の制御チャネル、サービスチャネルの干渉問題がとても顕著であり、大きな技術的チャレンジとなる。
次世代進化システム、例えば、３ＧＰＰ−ＬＴＥ−Ａ規格において、これによる干渉問題をセル間干渉協調技術によって解決し、即ち、拡張セル間干渉協調（enhanced inter-cell interference coordination schemes、以下、単にｅＩＣＩＣという）を用いる。ｅＩＣＩＣはＬＴＥ−Ａにおける代表的な主要技術の１つであり、セルエッジのカバーを改善し、セルサービスの分流を図ること、例えば、レンジ拡張（range extension、単にＲＥという）がその目的である。ｅＩＣＩＣは主として、キャリアアグリゲーション技術に基づくｅＩＣＩＣ方案と、時間領域がほぼブランクのサブフレーム（almost blank subframes、以下、単にＡＢＳという）に基づく方案との二種類に分けられる。ＡＢＳは、干渉セルにＡＢＳサブフレームを配置することでサービスを静止させ、被干渉セルはこれらのＡＢＳサブフレームを用いて、元々セルにて強く干渉されるユーザのためにサービスを提供することにより、セル間干渉の協調を実現する。
キャリアアグリゲーションは、ＬＴＥ−Ａの主要技術の１つとして、アグリゲートした広帯域幅で高速サービスを提供する以外、コンポネントキャリア（component carrier、単にＣＣという）分解能レベルでのヘテロジニアスネットワークの周波数領域干渉回避も可能である。ヘテロジニアスネットワークの帯域幅は２つのコンポネントキャリアであるｆ１およびｆ２からなるとする。マクロ基地局とピコ基地局の干渉協調を実現するために、ｆ１とｆ２をそれぞれマクロ基地局とピコ基地局のユーザに割り当て、これにより、ユーザサービスチャネルと制御チャネルの干渉回避を実現することができ、或いは、ピコ基地局のセルセンターユーザにマクロセルと同じコンポネントキャリアを割り当て、エッジユーザにマクロ基地局と異なるコンポネントキャリアを割り当てることができる。このような方案は、ＬＴＥ−Ａユーザしか採用できず、ＬＴＥユーザの採用をサポートできないという短所がある。上記技術の応用は何れも、セルにおけるユーザのサービスセル選択という問題を最初に解決することを重要な前提としている。セルラ移動通信網において、全てのユーザは、ユーザにブロードキャスト、サービス伝送等のサービスを提供するサービスセルに所属する。従来のホモジニアスネットワークにおいて、ユーザのサービスセル選択は、受信信号強度の測定に基づいて行われる。これに対し、ヘテロジニアスネットワークにおいて、新規追加ノードの送信電力がマクロ基地局よりもかなり低いため、受信信号強度に基づくサービスセル選択方法は、これらノードのカバレッジが小さくなることを招き、セル分割ゲインの最大化を達成していない。低電力ノードの優先度の向上、低電力ノードのカバレッジの拡大という目標をめぐり、３ＧＰＰ会議は研究や検討を展開したところ、拡張したＬＴＥ−Ａヘテロジニアスネットワークのセル選択および再選択アルゴリズムを提案し、クアルコム社の提案したＲＥアルゴリズムおよび経路損失アルゴリズムがその主なものである。ＲＥアルゴリズムの主旨は、従来のサービスセル選択アルゴリズムにおいて、低電力ノードの受信電力ＲＳＲＰ（Reference Signal Receiving Power）に対して０を超えたbias値（バイアス値）を加え、マクロセルのＲＳＲＰ補償値biasを０とすることで、低電力ノードの制限を低下させ、ＵＥが低電力ノードをサービスセルとして選択する確率を大きくする。経路損失に基づくセル選択アルゴリズムにおいて、各ＵＥが最小経路損失（Minimum Path Loss）を持つセルをサービスセルとして選択する。
上記方法によれば、低電力ノードのカバレッジが著しく増大し、さらには、マクロセルと同程度にもなり得る。しかし、低電力ノードのカバレッジエッジにあるユーザは、干渉消去措置を取って強干渉源の影響を消去したとしても、そのサービスセル（低電力ノード）の送信電力が低すぎることに起因して、下り信号対干渉プラス雑音比（信号対干渉雑音比とも呼ばれ、Signal to Interference plus Noise Ratio、以下、単にＳＩＮＲという）が低くなるので、セルスペクトル利用率の低下を招く。
マルチアンテナ技術を用いる場合、セル間干渉協調をさらに空間領域で行うことができ、例えば、多地点協調伝送技術（Coordinated Multi-Point、単にＣｏＭＰという）の場合、隣接セル間のモバイルユーザチャネル情報のインタラクションによって、隣接セルがエッジユーザに対して一定の干渉回避対策を取るか、複数のセルがモバイルユーザに対して合同伝送を行うことにより、エッジユーザのスループットおよび高データ伝送率のカバレッジを向上させ、エッジユーザの干渉を低減し、セルのスループットを高める。ヘテロジニアスネットワークの場合、ＣｏＭＰは、上記ｅＩＣＩＣ技術を拡張するものとして、ｅＩＣＩＣの獲得したゲインに加え、システム容量の増加をさらに獲得することができる。
現在、セル間協調ビーム回避アルゴリズムは、主にホモジニアスネットワーク場面に適用される。ヘテロジニアスネットワークの場面について、セルユーザの信号対干渉比の分布差が大きいため、従来の干渉回避アルゴリズム、例えば、ゼロフォーシング（Zero Forcing）アルゴリズム、信号対漏洩雑音比（Signal to Leakage and Noise Radio、単にＳＬＮＲという）アルゴリズムの有効性が大幅に低下し、同時に、低電力ノードの密度の増大に伴って、上記ビーム回避アルゴリズムはアンテナの数によって制限されてしまうことになり、即ち、その自由度が制約されている。
上述したように、従来技術には以下のような課題がある。
（１）低電力ノードが導入されることから、多くのエッジユーザが現れ、既存のビーム選択方法は何れもホモジニアスセルの仮説に基づくものであるが、ヘテロジニアスネットワークにおいて、異なる性質のセルの信号対干渉比分布がユーザのビーム選択に大きく影響する。
（２）ヘテロジニアスネットワークに導入された低電力ノードはマルチアンテナ技術を用いるが、密なヘテロジニアスネットワークは、従来の方法を用いれば、その性能が自由度に制約されている。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、上記課題を解決する信号と重み付き干渉漏洩比に基づくマルチセルビームフォーミング方法および装置を提供する。
本発明の一実施例によれば、
自協調セルスケジューリングユーザの信号強度を最大化すると共に、自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩（weighted interference leakage）を最小化することを原則として、ヘテロジニアスネットワークにおける各協調セルのビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
を計算することと、
計算結果に基づいて、対応する協調セルのビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
を更新することにより、各協調セルが更新後のビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
に応じて、対応するスケジューリングユーザとのデータ伝送を行うことと、
を含むマルチセルビームフォーミング方法が提供される。
本発明の実施例に記載の方法において、各協調セルごとに前記ビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
を計算することは、具体的には、
各協調セルスケジューリングユーザが予め設定された測定構成情報（measuring configuration information）に基づいて採取した測定データを収集することと、
収集した測定データに基づいて、未知量である
Figure 2017530612
が含まれる自協調セルスケジューリングユーザの信号強度情報、および自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩情報を求めることと、
自協調セルの
Figure 2017530612
の値を調整することで、自協調セルスケジューリングユーザの信号強度、および自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩の値を調整し、そして自協調セルスケジューリングユーザの信号強度を最大化すると共に、自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩を最小化することを原則として、自協調セルの
Figure 2017530612
の値を決定することと、を含んでもよい。
本発明の実施例に記載の方法において、収集した測定データは、全協調セルから全スケジューリングユーザへのチャネル、各協調セルのビームフォーミングベクトル、および各協調セルスケジューリングユーザの受信した干渉信号の電力情報を含んでもよい。
本発明の実施例に記載の方法において、収集した各協調セルのビームフォーミングベクトルは、具体的には、
自協調セルの場合、収集したビームフォーミングベクトルが、解くべき変数となり、
他協調セルの場合、対応する協調セルがビームフォーミングベクトルを更新したことがあれば、収集したビームフォーミングベクトルがもっとも最近に更新したベクトル値になり、そうでなければ、収集したビームフォーミングベクトルが、対応する協調セルが固有アルゴリズムによって得るビームフォーミングベクトルの初期値になるようにしてもよい。
本発明の実施例に記載の方法において、前記ビームフォーミングベクトルは、
Figure 2017530612
又は、
Figure 2017530612
であり、
式において、
Figure 2017530612
は
Figure 2017530612
の共役転置であり、
Figure 2017530612
で、
Figure 2017530612
は、自協調セルｑからそのスケジューリングユーザへのチャネルであり、また、
Figure 2017530612
で、
Figure 2017530612

は、他協調セルｉ
Figure 2017530612
からセルｑのスケジューリングユーザへのチャネルであり、
Figure 2017530612
は重み係数であり、
Figure 2017530612
はマトリックスＡとＢの最大の一般化固有値ベクトル（generalized eigenvalue vector）を表し、Ｑは協調セルの数であるようにしてもよい。
本発明の実施例に記載の方法において、各協調セルが集中型協調セルである場合、予め設定された中心ノードがヘテロジニアスネットワークにおける各協調セルスケジューリングユーザのビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
を次々に計算し、各ビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
を対応する協調セルに送信し、
各協調セルが分散型協調セルである場合、各協調セルが自セルスケジューリングユーザのビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
を次々に計算し、各協調セルごとに対応するビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
を算出した後、他協調セルに送信するようにしてもよい。
本発明の他の一実施例によれば、
自協調セルスケジューリングユーザの信号強度を最大化すると共に、自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩を最小化することを原則として、ヘテロジニアスネットワークにおける協調セルのビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
を計算するように構成される計算モジュールと、
計算モジュールの計算結果に基づいて、対応する協調セルのビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
を更新することにより、対応する協調セルが更新後のビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
に応じて、対応するスケジューリングユーザとのデータ伝送を行うように構成される更新モジュールと、
を備えるマルチセルビームフォーミング装置がさらに提供される。
本発明の実施例に記載の装置において、前記計算モジュールは、具体的には、
ヘテロジニアスネットワークにおける各協調セルスケジューリングユーザが予め設定された測定構成情報に基づいて採取した測定データを収集するように構成される情報収集ユニットと、
収集した測定データに基づいて、未知量である
Figure 2017530612
が含まれる自協調セルスケジューリングユーザの信号強度情報、および自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩情報を求めるように構成される変数取得ユニットと、
自協調セルの
Figure 2017530612
の値を調整することで、自協調セルスケジューリングユーザの信号強度、および自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩の値を調整し、そして自協調セルスケジューリングユーザの信号強度を最大化すると共に、自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩を最小化することを原則として、自協調セルの
Figure 2017530612
の値を決定するように構成される調整ユニットと、を備えてもよい。
本発明の実施例に記載の装置において、前記情報収集ユニットで収集した測定データは、全協調セルから全スケジューリングユーザへのチャネル、各協調セルのビームフォーミングベクトル、および各協調セルスケジューリングユーザの受信した干渉信号の電力情報を含み、
自協調セルの場合、収集したビームフォーミングベクトルが、解くべき変数となり、
他協調セルの場合、対応する協調セルがビームフォーミングベクトルを更新したことがあれば、収集したビームフォーミングベクトルがもっとも最近に更新したベクトル値になり、そうでなければ、収集したビームフォーミングベクトルは、対応する協調セルが固有アルゴリズムによって得るビームフォーミングベクトルの初期値になるようにしてもよい。
本発明の実施例に記載の装置において、前記計算モジュールで算出したビームフォーミングベクトルは、
Figure 2017530612
又は、
Figure 2017530612
であり、
式において、
Figure 2017530612
は
Figure 2017530612
の共役転置であり、
Figure 2017530612
で、
Figure 2017530612
は、自協調セルｑからそのスケジューリングユーザへのチャネルであり、また、
Figure 2017530612
で、
Figure 2017530612
は、他協調セルｉ
Figure 2017530612
からセルｑのスケジューリングユーザへのチャネルであり、
Figure 2017530612
は重み係数であり、
Figure 2017530612
はマトリックスＡとＢの最大の一般化固有値ベクトルを表し、Ｑは協調セルの数であるようにしてもよい。
本発明の第三の実施例によれば、ヘテロジニアスネットワークシステムにおける１つ又は複数の協調セルをカバーする協調基地局であって、本発明の実施例に記載のマルチセルビームフォーシング装置を備える協調基地局がさらに提供される。
ヘテロジニアスネットワークシステムが集中型システムである場合、中心ノードとして選ばれていない協調基地局は、自分のマルチセルビームフォーミング装置の機能をオフにする一方、中心ノードとして選ばれた協調基地局は、マルチセルビームフォーミング装置をイネーブルにし、ヘテロジニアスネットワークシステムにおける各協調セルのビームフォーミングベクトルを次々に計算し、
ヘテロジニアスネットワークシステムが分散型システムである場合、全ての協調基地局は自分のマルチセルビームフォーミング装置をイネーブルにし、各協調基地局が対応する協調セルのビームフォーミングベクトルを次々に計算し、各協調基地局ごとに対応するビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
を算出した後、他協調基地局に送信するようにしてもよい。
本発明の実施例は以下のような有益な効果を有する。
本発明の実施例に記載の方法および装置は、対応する協調セルのビームフォーミングベクトルを計算する場合、自分の信号強度を最大化する際に、自セルの信号対干渉雑音比、隣接セルの信号対干渉雑音比、および自セル信号対隣接セル干渉比（Signal to Other cell Interference Ratio、単にＳＯＩＲという）によって、自分の隣接セルに対する干渉漏洩を動的に調整することにより、システム性能と干渉回避の最適な均衡を達成し、干渉管理の有効性を向上させ、低電力ノードのシステム容量をさらに高める。
本発明の実施例又は従来技術の構成をより明りょうに説明するために、以下、実施例又は従来技術の説明に必要な図面について簡単に紹介するが、以下で説明する図面は、本発明の実施例の一部に過ぎず、当業者が創造的な労働を要せずに、これらの図面に基づいて他の図面を得ることが可能であることは明らかである。
本発明の実施例で提供されるマルチセルビームフォーシング方法のフローチャートである。 本発明の実施例におけるヘテロジニアスネットワークを示す図である。 本発明の実施例における集中型ヘテロジニアスネットワークによるマルチセルビームフォーシングの実現を示す実現ブロック図である。 本発明の実施例における集中型ヘテロジニアスネットワークによるマルチセルビームフォーシングの実現を示すフローチャートである。 本発明の実施例における分散型ヘテロジニアスネットワークによるマルチセルビームフォーシングの実現を示すフローチャートである。 本発明の実施例で提供されるマルチセルビームフォーシング装置の構成ブロック図である。
以下、本発明の実施例中の図面を結合しながら本発明の実施例中の技術案を明りょうかつ完全に説明するが、説明する実施例は本発明の実施例の一部に過ぎず、全部ではないことは、言うまでもないことである。当業者が本発明の実施例に基づいて、創造的な労働無しに得られた他の実施例も、全て本発明の保護範囲内に含まれる。
従来技術に存在する課題に対して、本発明は、マルチセルビームフォーシング方法および装置を提供し、前記方法は、信号と重み付き干渉漏洩比に基づくビームフォーシング方法であり、自協調セルの他協調セルに対する干渉漏洩を動的に調整することで、システム性能と干渉回避の最適な均衡を達成する。以下、いくつかの具体的な実施例を通じて本発明の具体的な実施過程を説明する。
（実施例１）
本発明の実施例にてマルチセルビームフォーミング方法が提供され、図１に示すように、以下のステップＳ１０１〜ステップＳ１０２を含む。
ステップＳ１０１：自協調セルスケジューリングユーザの信号強度を最大化すると共に、自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩を最小化することを原則として、ヘテロジニアスネットワークにおける各協調セルのビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
を計算する。
本実施例において、ビームフォーミングベクトルを計算するヘテロジニアスネットワークが、分散型と集中型との２種類の構造に分けられることを考慮し、本発明は、各構造に適応するように、異なる構造のヘテロジニアスネットワークにてビームフォーミングベクトルを計算する主体を異ならせ、以下のようである。
集中型ヘテロジニアスネットワークにおけるビームフォーミングベクトルの計算は、予め設定された中心ノードがヘテロジニアスネットワークにおける各協調セルのビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
を次々に計算し、各ビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
を対応する協調セルに送信するように行われる。
分散型ヘテロジニアスネットワークにおけるビームフォーミングベクトルの計算は、各協調セルが自セルのビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
を次々に計算し、各協調セルごとに対応するビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
を算出した後、他協調セルに送信するように行われ、これにより、他協調セルが対応するビームフォーミングベクトルを計算するために最新のパラメータサポートを提供する。
さらに、このステップにおいて、各協調セルごとに対応するビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
を算出することは、具体的には以下を含む。
（１）各協調セルスケジューリングユーザが予め設定された測定構成情報に基づいて採取した測定データを収集する。
収集した測定データは、全協調セルから全スケジューリングユーザへのチャネル、各協調セルのビームフォーミングベクトル、および各協調セルスケジューリングユーザの受信した干渉信号の電力情報等を含む。
自協調セルの場合、収集したビームフォーミングベクトルが、解くべき変数となり、
他協調セルの場合、対応する協調セルがビームフォーミングベクトルを更新したことがあれば、収集したビームフォーミングベクトルがもっとも最近に更新したベクトル値になり、そうでなければ、収集したビームフォーミングベクトルは、対応する協調セルが固有アルゴリズムによって得るビームフォーミングベクトルの初期値になる。
なお、ビームフォーミングベクトルを計算するヘテロジニアスネットワークが、集中型構造である場合、中心ノードによって、全ての協調セルに対応するビームフォーミングベクトルの計算に必要な測定データを予め収集することが好ましい。ある協調セルのビームフォーミングベクトルを計算する際、当該協調セルに対する測定データを抽出すればよく、収集を複数回行って計算効率を損なうことを回避する。
（２）収集した測定データに基づいて、未知量である
Figure 2017530612
が含まれる自協調セルスケジューリングユーザの信号強度情報、および自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩情報を求める。
（３）自協調セルの
Figure 2017530612
の値を調整することで、自協調セルスケジューリングユーザの信号強度、および自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩の値を調整し、そして自協調セルスケジューリングユーザの信号強度を最大化すると共に、自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩を最小化することを原則として、自協調セルの
Figure 2017530612
の値を決定する。
つまり、信号強度の最大化と重み付き干渉漏洩の最小化との間で妥協点を見出し、この妥協点を満たす
Figure 2017530612
が、本発明で算出した
Figure 2017530612
となる。
さらに、本実施例において、上記計算原則によって、ビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
について２つの好適な表現式が提供され、具体的には、
Figure 2017530612
又は、
Figure 2017530612
であり、
式において、
Figure 2017530612
で、
Figure 2017530612
は、自協調セルｑからそのスケジューリングユーザへのチャネルであり、また、
Figure 2017530612
で、
Figure 2017530612
は、他協調セルｉ
Figure 2017530612
からセルｑのスケジューリングユーザへのチャネルであり、
Figure 2017530612
は重み係数であり、
Figure 2017530612
はマトリックスＡとＢの最大の一般化固有値ベクトルを表し（即ち、マトリックス
Figure 2017530612
とマトリックス
Figure 2017530612
の最大の一般化固有値ベクトルを表す。）、Ｑは協調セルの数である。
ステップＳ１０２：計算結果に基づいて、対応する協調セルのビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
を更新することにより、各協調セルが更新後のビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
に基づいて、対応するスケジューリングユーザとのデータ伝送を行う。
本発明にて説明する方法で算出したビームフォーミングベクトルを用いてデータ伝送を行うことで、システム性能と干渉回避の最適な均衡を達成し、干渉管理の有効性を向上させ、低電力ノードのシステム容量をさらに向上させる。
本発明の解釈をより明りょうなものにするために、以下、本発明の方案を設計理念、具体的な実施詳細等から紹介し、本発明で提供される方法の具体的な実現過程をよりよく説明できるようにする。
本発明の実施例において、ヘテロジニアスネットワークは、マクロセルおよびそのカバーしているいくつかの低電力基地局（各基地局で１つの協調セルがカバーされる）、例えば、家庭基地局、ピコ基地局等から構成され、基地局は複数個のアンテナを用い、端末は一本のみのアンテナを用いる。
まず、ビームフォーミングベクトルの解を求める過程を説明するが、具体的には以下を含む。
（１）協調セルの重み付き総和レートを目的関数として用い、ビームフォーミングベクトルの解を求め、重み付き総和レート
Figure 2017530612
は、
Figure 2017530612
で表され、
Ｑは協調セルの総数であり、
Figure 2017530612
はセルｑのビームフォーミングベクトル（ビーム重み又はプリコーディングベクトルとも呼ばれる）であり、
Figure 2017530612
はセルｑにおけるユーザｋの重み係数であり、ユーザの優先度に関わっており、
Figure 2017530612
はセルｑにおけるユーザｋの伝送速度であり、その値は、
Figure 2017530612
であり、
上記の式において、
Figure 2017530612
はセルｑにおけるユーザｋの信号対干渉雑音比であり、その値は、
Figure 2017530612
であり、
上記の式において、
Figure 2017530612
と
Figure 2017530612
は、それぞれセルｑとｉの送信電力であり、
Figure 2017530612
は、雑音電力であり、
Figure 2017530612
と
Figure 2017530612
は、それぞれセルｑとｉからユーザｋへのチャネルであり、
Figure 2017530612
はセルｉのビームフォーミングベクトルである。
（２）ラグランジュ関数
Figure 2017530612
である、
Figure 2017530612
を構築し、
Figure 2017530612
は、ラグランジュ定数であり、
Figure 2017530612
は、Ｔについての転置共役操作を表す（即ち、
Figure 2017530612
は
Figure 2017530612
についての転置共役操作を表す）。
（３）ラグランジュ関数
Figure 2017530612
のビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
についての導関数を０にし、つまり、
Figure 2017530612
になり、導関数が０に等しい表現式を整理して、
Figure 2017530612
という表現式を得、
上記の式において、
Figure 2017530612
で、
Figure 2017530612
であり、
Figure 2017530612
はセルｑからそのスケジューリングユーザへのチャネルであり、
Figure 2017530612
はセルｉ
Figure 2017530612
からセルｑのスケジューリングユーザへのチャネルであり、
Figure 2017530612
は重み係数である。
ここで、重み係数
Figure 2017530612
は、
Figure 2017530612
に等しく、
上記の式において、
Figure 2017530612
と
Figure 2017530612
は、それぞれセルｑにおけるユーザの受信した干渉信号電力と、セルｉにおけるユーザの受信した干渉信号電力であり、
Figure 2017530612
になり、
Figure 2017530612
はセルｉからセルｑのスケジューリングユーザのチャネルである。
また、
Figure 2017530612
はさらに、
Figure 2017530612
で表されてもよく、
上記の式において、
Figure 2017530612
と
Figure 2017530612
は、それぞれセルｑとｉの信号対干渉雑音比であり、
Figure 2017530612
は、セルｑのスケジューリングユーザの信号強度であり、
Figure 2017530612
になる。
（４）ビームフォーミングベクトルの解は、下記の式のレイリー商の最大値から求められる。
Figure 2017530612
即ち、信号と重み付き干渉漏洩比を最大化して、ビームフォーミングベクトルを取得する。
或いは、ビームフォーミングベクトルは、下記の式から算出される。
Figure 2017530612
ここで、
Figure 2017530612
は、マトリックスＡとＢの最大の一般化固有値ベクトルを表す（即ち、マトリックス
Figure 2017530612
とマトリックス
Figure 2017530612
の最大の一般化固有値ベクトルを表す）。
上述したように、本実施例にて説明する方法は、協調セルの総和レートを目的関数として選択し、ビーム重みベクトルを制約条件とすることで、セル間協調のためのビームベクトルの解を求める問題を、制約付き最適化問題に変換している。この最適化問題については、ラグランジュ関数、および最適解の満たす条件を用いて、新しいセル間協調ビームフォーミングアルゴリズムを獲得する。新しいアルゴリズムは、自分の信号強度を最大化する際に、自セルの信号対干渉雑音比、隣接セルの信号対干渉雑音比、およびＳＯＩＲ（自セル信号対隣接セル干渉比）によって、自分の隣接セルに対する干渉漏洩を動的に調整することにより、システム性能と干渉回避の最適な均衡を達成し、干渉管理の有効性を向上させ、低電力ノードのシステム容量をさらに高める。
次に、各協調セルのビームフォーミングベクトルの計算過程を、上述したビームフォーミングベクトルの具体的なアルゴリズムに基づいて説明するが、具体的には以下を含む。
（１）集中型ヘテロジニアスネットワークのビームフォーミングベクトルの計算について
ステップ１：中心ノードを設定し、中心ノードは、ある協調セルの基地局に位置してもよいし、独立して設定されてもよい。
ステップ２：中心ノードは、全協調セルにおけるスケジューリングユーザの測定データを収集し、該測定データには、全協調セルから全スケジューリングユーザへのチャネル情報
Figure 2017530612
等が含まれる。
ステップ３：中心ノードは、各セルのビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
を計算する。
ステップ４：中心ノードは、計算したビームフォーミングベクトルを各セルに送信する。
中心ノードが各協調セルのビームフォーミングベクトルを計算するステップは、以下の通りである。
ステップ１：初期化を行い、中心ノードは、収集した測定データに基づいて、各協調セルのビームフォーミングベクトルの初期値
Figure 2017530612
を決定し、
Figure 2017530612
とする。ここで、各協調セルのビームフォーミングベクトルの初期値は、従来のビームフォーミングベクトルの計算方式の何れかによって算出されてもよいが、本発明は、初期値の具体的な計算形式について唯一に限定していない。
ステップ２：循環操作を行い、下記計算を協調セルｉ＝１からＱまで順に行う。
（１）収集した測定データに基づいて、公式（Ａ）又は（Ｂ）を用いて協調セルｉのビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
を計算し、
（２）計算した協調セルｉのビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
で元の
Figure 2017530612
を更新し、
（３）次のセルのビームフォーミングベクトルの計算を行う。
（二）分散型ヘテロジニアスネットワークのビームフォーミングベクトルの計算について
分散型ヘテロジニアスネットワークにおいて、ビームフォーミングベクトルの計算は、各協調セルの基地局で完成されるが、具体的には、以下のステップを含む。
ステップ１：初期化を行い、各協調セルそれぞれがセルのビームフォーミングベクトルの初期値
Figure 2017530612
を個別に計算し、
Figure 2017530612
とし、計算した初期値を他協調セルに送信する。
ステップ２：協調セルｑが自セルの測定データを収集すると共に、他協調セルｉからフィードバックされた測定データ、例えば、
Figure 2017530612
を受信する。
ステップ３：協調セルｑは、自セルの
Figure 2017530612
を用いて
Figure 2017530612
を計算する一方、他協調セルｉからのフィードバックを用いて
Figure 2017530612
および
Figure 2017530612
を計算する。
ステップ４：協調セルｑは、公式（Ａ）又は（Ｂ）を用いて
Figure 2017530612
を計算し、更新し、この
Figure 2017530612
を他協調セルに送信し、他セルによるビームフォーミングベクトルの計算のためにサポートを提供する。
ステップ５：他協調セルから１つのセル、例えば、
Figure 2017530612
を選び、
Figure 2017530612
はステップ１〜４に従ってそれぞれのビームフォーミングベクトルを計算し、更新する。
ステップ６：全ての協調セルがビームフォーミングベクトルを更新した後、その過程が終了する。
第三に、「まず」欄に開示のアルゴリズム導出、「次に」欄に開示の基本計算原理に基づいて、以下、ＬＴＥ−Ａシステムを例として、本発明の具体的な一実現態様を説明する。
図２に示すように、ヘテロジニアスネットワークは、１つのマクロセル２１０と２つのピコセル２２０，２３０からなり、マクロセルの半径が５００メートルであり、電力が４３ｄＢｍである。２つのピコセルがマクロセルによってカバーされる。マクロセルをセル１とし、ピコセルをセル２およびセル３とする。３つのセルを合計して４０個のユーザがあるとする。
図３に示すように、集中型ヘテロジニアスネットワークのビームフォーミングベクトルの計算は、本発明の１つの実現ブロック図に基づいて、主に、
（１）協調セル、例えば、協調セルｉ ３１０および協調セルｊ ３２０と、
（２）任意の基地局、例えばマクロセルの基地局に位置することができる中心ノード３３０と、の２層に分割される。
協調セルの基地局では、独立したフェアスケジューラ（ＰＦスケジューラ）およびビーム選択が実行され、フェアスケジューラは、所属するセルのサービスユーザの平均瞬間速度および過去の平均速度に基づいて、ユーザスケジューリング優先度を計算し、そして優先度順位に基づいてスケジューリングユーザを決定し、最後に、ＰＦスケジューラは中心ノードの出力結果に基づいて、合同設計したビームベクトルに従ってユーザをスケジューリングする。
中心ノードでは、ジョイントセルビーム選択アルゴリズムが実行されるため、
Ｓ３０１：各協調セルのスケジューラはスケジューリングするユーザを選択し、例を挙げて説明すると、３つの協調セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３があれば、各協調セルが、対応するスケジューリングユーザＵＣ１，ＵＣ２，ＵＣ３を選択し、中心ノードは、各協調セルごとに対応するスケジューリングユーザとのデータ伝送に必要なビームフォーミングベクトルを計算し、各協調セルごとに全てのスケジューリングユーザに必要なビームフォーミングベクトルを計算するまで、このようにする。
Ｓ３０２：各協調セルは測定結果、例えば、各スケジューリングユーザから各セルへのチャネルマトリックス等、を中心ノードに報告する。
Ｓ３０３：中心ノードは、ジョイントセルビーム選択アルゴリズムを実行し、それぞれの協調セルのスケジューリングユーザのビームフォーミングベクトルを合同設計する。
Ｓ３０４：中心ノードは、ビームフォーミングベクトル結果を出力し、出力結果を各協調セルに送信する。
Ｓ３０５：各協調セルは、受信したビームフォーミングベクトルを用いてユーザデータを送信する。
図４には、本発明による１つの実現フローを示す。
ＬＴＥにおいて、システムメッセージは、ブロードキャストチャネルＳＢＣＨ（Shared Broadcast Control Channel）のシステム情報ブロック（Systerm Informance Block、単にＳＩＢという）情報によって携帯される。セル１が、中心ノードのある基地局であるとする。中心ノードによって、セル１〜３が協調セルであると決定されるため、測定セルクラスタでもあり、セル１，２，３はＳｉｂメッセージによって拡張され（即ち、ＬＴＥにおけるＳｉｂメッセージで、新たに定義される測定セルクラスタ）、自セルにてブロードキャストする。Ｕｅ１はＳＩＢメッセージを読み取れば、測定セルクラスタ、即ちセル１〜３を取得することができる（図中のステップ１）。
Ｕｅ１によるセル１〜３の測定構成は、RRC Connnection ReconfigurationメッセージにおけるMeasurement Configuration IEによって実現され、測定構成メッセージMeasurement Configuration IEは、ＬＴＥシステムの元のメッセージＩＥを拡張したものである（図中のステップ２）。
ユーザＵｅ１（スケジューリングユーザ）は、測定構成に基づいて、セルクラスタ｛セル１，２，３｝アルゴリズムに必要なパラメータ測定（図中のステップ３，４）、例えば、ＲＳＲＰ（Reference Signal Receiving Power、基準信号受信電力）およびＲＳＲＱ（Reference Signal Received Quality、基準信号受信品質）、チャネルマトリックス等の測定を完成し、セル１〜３それぞれのセル共通のパイロットシンボルを用いた測定を行う。
セル２およびセル３それぞれは、セルスケジューリングユーザの測定結果をセル１に報告する（図中のステップ５）。
セル１は、全てのスケジューリングユーザのセルクラスタ｛セル１，２，３｝についての測定値を収集する。
セル１は、スケジューリングユーザのビーム選択ベクトルを計算して各セルに通知し、各セルのＰＦスケジューラは、受信したビームフォーミングベクトルを用いてユーザを順にスケジューリングする（図中のステップ６，７）。
各セル｛セル１，２，３｝それぞれは、セルのスケジューリングユーザとのデータ伝送を行う（図中のステップ８）。
図５には、本発明による分散型協調セルビーム選択アルゴリズムのフローチャートを示し、このアルゴリズムは主として、ビームフォーミングベクトルの初期化、第１個の協調セルのビームベクトルの計算・更新、および他の協調セルのビームフォーミングベクトルの計算・更新という３つの部分を含む。ビームフォーミングベクトルの初期化は、分散型アルゴリズムが開始する前に計算され、具体的には、図５におけるステップ１と２を含む。
ビームフォーミングベクトルの初期化は、後続のビーム選択アルゴリズムのために初期値を提供することがその目的であり、以下の計算過程を含む。
ａ）各セルは、まず、全てのユーザのチャネル測定値を収集する。
ｂ）各セルは、チャネル測定値に基づいて、固有値方法を用いて各セルそれぞれのビームフォーミングベクトルを計算して、各セルのビームフォーミングベクトルの初期値とする。なお、前記固有値方法は、ビームフォーミングベクトルを求めるための一態様に過ぎず、例示的に説明したものであり、唯一に限定されていない。
ｃ）各セルは初期値を他セルに送信し、例えば、セル１は、セルのビームフォーミングベクトルの初期値をセル２，３に通知し、セル２は、ビームベクトルの初期値をセル１とセル３に通知し、セル３は、ビームベクトルの初期値をセル１とセル２に通知する。
ビームフォーミングベクトルの計算・更新段階において、ビームフォーミングベクトルを計算し更新するセルは毎回１つしかない。更新過程を説明するために、ここではセル１を例として説明するが、セル１を最初に更新させ、即ち、更新セルについてｑ＝１とする。更新過程は以下のように分割される。
（１）他セルの測定データ情報を受信し、具体的には、セル１はまず他セルのビームフォーミングベクトル、他セルのスケジューリングユーザのチャネル推定値、および他セルのスケジューリングユーザ干渉値を受信し、
（２）セル１は自セルの測定データおよび他セルの測定データに基づいて、ビームフォーミングベクトル計算式（Ａ）又は（Ｂ）によってその新しいビームフォーミングベクトルを計算し、
（３）セル１はその更新したビームフォーミングベクトルを他セルに送る。
最後の過程として、更新セルを循環させる過程であり、この場合、ビームフォーミングベクトルを計算するセルは、セルｑ＝ｑ＋１＝２になり、即ち、更新セルについてｑ＝ｑ＋１とし、新しい更新セルは、上記ビームフォーミングベクトルの計算・更新過程によって、そのビームフォーミングベクトルの更新操作を完成する。
ｑ＝Ｑの場合、Ｑが協調セルの総数であり、即ち、全ての協調セルそれぞれがセルのビームフォーミングベクトルの更新操作を完成している。上記３つの過程を通じて、全てのユーザが一回のセル協調選択更新過程を完成している。
（実施例２）
本発明の実施例にてマルチセルビームフォーミング装置が提供され、図６に示すように、
自協調セルスケジューリングユーザの信号強度を最大化すると共に、自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩を最小化することを原則として、ヘテロジニアスネットワークにおける協調セルのビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
を計算するように構成される計算モジュール６１０と、
計算モジュールの計算結果に基づいて、対応する協調セルのビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
を更新することにより、対応する協調セルが更新後のビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
に応じて、対応するスケジューリングユーザとのデータ伝送を行うように構成される更新モジュール６２０と、を備える。
前記計算モジュール６１０は、具体的には、
ヘテロジニアスネットワークにおける各協調セルスケジューリングユーザが予め設定された測定構成情報に基づいて採取した測定データを収集するように構成される情報収集ユニット６１１と、
収集した測定データに基づいて、未知量である
Figure 2017530612
が含まれる自協調セルスケジューリングユーザの信号強度情報、および自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩情報を求めるように構成される変数取得ユニット６１２と、
自協調セルの
Figure 2017530612
の値を調整することで、自協調セルスケジューリングユーザの信号強度、および自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩の値を調整し、そして自協調セルスケジューリングユーザの信号強度を最大化すると共に、自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩を最小化することを原則として、自協調セルの
Figure 2017530612
の値を決定するように構成される調整ユニット６１３と、を備えることが好ましい。
情報収集ユニット６１１で収集した測定データは、全協調セルから全スケジューリングユーザへのチャネル、各協調セルのビームフォーミングベクトル、および各協調セルスケジューリングユーザの受信した干渉信号の電力情報を含む。
自協調セルの場合、収集したビームフォーミングベクトルが、解くべき変数となり、
他協調セルの場合、対応する協調セルがビームフォーミングベクトルを更新したことがあれば、収集したビームフォーミングベクトルはもっとも最近に更新したベクトル値になり、そうでなければ、収集したビームフォーミングベクトルは、対応する協調セルが固有アルゴリズムによって得るビームフォーミングベクトルの初期値になる。
前記計算モジュールが上記計算原則によって算出したビームフォーミングベクトルは
Figure 2017530612
又は、
Figure 2017530612
であり、
式において、
Figure 2017530612
で、
Figure 2017530612
は、自協調セルｑからそのスケジューリングユーザへのチャネルであり、また、
Figure 2017530612
で、
Figure 2017530612
は、他協調セルｉ
Figure 2017530612
からセルｑのスケジューリングユーザへのチャネルであり、
Figure 2017530612
は重み係数であり、
Figure 2017530612
はマトリックスＡとＢの最大の一般化固有値ベクトルを表し（即ち、マトリックス
Figure 2017530612
とマトリックス
Figure 2017530612
の最大の一般化固有値ベクトルを表す）、Ｑは協調セルの数であることが好ましい。
本発明にて説明する装置で算出したビームフォーミングベクトルを用いてデータ伝送を行うことで、システム性能と干渉回避の最適な均衡を達成し、干渉管理の有効性を向上させ、低電力ノードのシステム容量をさらに高める。
（実施例３）
本発明の実施例にて、ヘテロジニアスネットワークシステムにおける１つ又は複数の協調セルをカバーする協調基地局が提供され、前記協調基地局は、実施例２にて説明したマルチセルビームフォーミング装置を備える。
さらに、ヘテロジニアスネットワークシステムが集中型システムである場合、中心ノードとして選ばれていない協調基地局は、自分のマルチセルビームフォーミング装置の機能をオフにする一方、中心ノードとして選ばれた協調基地局は、マルチセルビームフォーミング装置をイネーブルにし、ヘテロジニアスネットワークシステムにおける各協調セルのビームフォーミングベクトルを次々に計算する。
また、ヘテロジニアスネットワークシステムが分散型システムである場合、全ての協調基地局は自分のマルチセルビームフォーミング装置をイネーブルにし、各協調基地局が対応する協調セルのビームフォーミングベクトルを次々に計算し、各協調基地局ごとに対応するビームフォーミングベクトル
Figure 2017530612
を算出した後、他協調基地局に送信する。
さらに、実施例２において、マルチセルビームフォーミング装置の具体的な構成およびビームフォーミングベクトル計算の実現過程を詳しく説明したので、この協調基地局の具体的な実施過程については、ここでその説明を省略する。
また、本実施例に実施例２の全ての実現方案が含まれているので、実施例２で説明した技術効果は全て本実施例にて可能である。
本発明の思想や範囲から逸脱しない様々な修正や変形が可能であることは、当業者には明らかである。このように、本発明のこれら修正や変形が本発明の請求項およびその均等の技術的範囲内のものであれば、本発明がこれら修正や変形を含むこともその意図である。
本発明の実施例で提供される上記方法および装置によれば、対応する協調セルのビームフォーミングベクトルを計算する場合、自分の信号強度を最大化する際に、自セルの信号対干渉雑音比、隣接セルの信号対干渉雑音比、およびＳＯＩＲ（自セル信号対隣接セル干渉比）に基づいて、自分の隣接セルに対する干渉漏洩を動的に調整することにより、システム性能と干渉回避の最適な均衡を達成し、干渉管理の有効性を向上させ、低電力ノードのシステム容量をさらに高める。

Claims (12)

  1. 自協調セルスケジューリングユーザの信号強度を最大化すると共に、自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩を最小化することを原則として、ヘテロジニアスネットワークにおける各協調セルのビームフォーミングベクトル
    Figure 2017530612
    を計算することと、
    計算結果に基づいて、対応する協調セルのビームフォーミングベクトル
    Figure 2017530612
    を更新することにより、各協調セルが更新後のビームフォーミングベクトル
    Figure 2017530612
    に応じて、対応するスケジューリングユーザとのデータ伝送を行うことと、
    を含むマルチセルビームフォーシング方法。
  2. 各協調セルごとに前記ビームフォーミングベクトル
    Figure 2017530612
    を計算することは、
    各協調セルスケジューリングユーザが予め設定された測定構成情報に基づいて採取した測定データを収集することと、
    収集した測定データに基づいて、未知量である
    Figure 2017530612
    が含まれる自協調セルスケジューリングユーザの信号強度情報、および自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩情報を求めることと、
    自協調セルの
    Figure 2017530612
    の値を調整することで、自協調セルスケジューリングユーザの信号強度、および自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩の値を調整し、そして自協調セルスケジューリングユーザの信号強度を最大化すると共に、自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩を最小化することを原則として、自協調セルの
    Figure 2017530612
    の値を決定することと、を含む
    請求項１に記載の方法。
  3. 収集した測定データは、全協調セルから全スケジューリングユーザへのチャネル、各協調セルのビームフォーミングベクトル、および各協調セルスケジューリングユーザの受信した干渉信号の電力情報を含む
    請求項２に記載の方法。
  4. 収集した各協調セルのビームフォーミングベクトルは、具体的には、
    自協調セルの場合、収集したビームフォーミングベクトルが、解くべき変数となり、
    他協調セルの場合、対応する協調セルがビームフォーミングベクトルを更新したことがあれば、収集したビームフォーミングベクトルがもっとも最近に更新したベクトル値になり、そうでなければ、収集したビームフォーミングベクトルが、対応する協調セルが固有アルゴリズムによって得るビームフォーミングベクトルの初期値になる
    請求項３に記載の方法。
  5. 前記ビームフォーミングベクトルは、
    Figure 2017530612
    又は、
    Figure 2017530612
    であり、
    式において、
    Figure 2017530612
    は
    Figure 2017530612
    の共役転置であり、
    Figure 2017530612
    で、
    Figure 2017530612
    は、自協調セルｑからそのスケジューリングユーザへのチャネルであり、また、
    Figure 2017530612
    で、
    Figure 2017530612
    は、他協調セルｉ
    Figure 2017530612
    からセルｑのスケジューリングユーザへのチャネルであり、
    Figure 2017530612
    は重み係数であり、
    Figure 2017530612
    はマトリックスＡとＢの最大の一般化固有値ベクトルを表し、Ｑは協調セルの数である
    請求項１乃至４のうち何れか一項に記載の方法。
  6. 各協調セルが集中型協調セルである場合、予め設定された中心ノードがヘテロジニアスネットワークにおける各協調セルスケジューリングユーザのビームフォーミングベクトル
    Figure 2017530612
    を次々に計算し、各ビームフォーミングベクトル
    Figure 2017530612
    を対応する協調セルに送信することと、
    各協調セルが分散型協調セルである場合、各協調セルが自セルスケジューリングユーザのビームフォーミングベクトル
    Figure 2017530612
    を次々に計算し、各協調セルごとに対応するビームフォーミングベクトル
    Figure 2017530612
    を算出した後、他協調セルに送信することと、をさらに含む
    請求項１乃至４のうち何れか一項に記載の方法。
  7. 自協調セルスケジューリングユーザの信号強度を最大化すると共に、自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩を最小化することを原則として、ヘテロジニアスネットワークにおける協調セルのビームフォーミングベクトル
    Figure 2017530612
    を計算するように構成される計算モジュールと、
    計算モジュールの計算結果に基づいて、対応する協調セルのビームフォーミングベクトル
    Figure 2017530612
    を更新することにより、対応する協調セルが更新後のビームフォーミングベクトル
    Figure 2017530612
    に応じて、対応するスケジューリングユーザとのデータ伝送を行うように構成される更新モジュールと、
    を備えるマルチセルビームフォーミング装置。
  8. 前記計算モジュールは、
    ヘテロジニアスネットワークにおける各協調セルスケジューリングユーザが予め設定された測定構成情報に基づいて採取した測定データを収集するように構成される情報収集ユニットと、
    収集した測定データに基づいて、未知量である
    Figure 2017530612
    が含まれる自協調セルスケジューリングユーザの信号強度情報、および自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩情報を求めるように構成される変数取得ユニットと、
    自協調セルの
    Figure 2017530612
    の値を調整することで、自協調セルスケジューリングユーザの信号強度、および自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩の値を調整し、そして自協調セルスケジューリングユーザの信号強度を最大化するとともに、自協調セルスケジューリングユーザの他協調セルスケジューリングユーザに対する重み付き干渉漏洩を最小化することを原則として、自協調セルの
    Figure 2017530612
    の値を決定するように構成される調整ユニットと、を備える
    請求項７に記載の装置。
  9. 前記情報収集ユニットで収集した測定データは、全協調セルから全スケジューリングユーザへのチャネル、各協調セルのビームフォーミングベクトル、および各協調セルスケジューリングユーザの受信した干渉信号の電力情報を含み、
    自協調セルの場合、収集したビームフォーミングベクトルが、解くべき変数となり、
    他協調セルの場合、対応する協調セルがビームフォーミングベクトルを更新したことがあれば、収集したビームフォーミングベクトルがもっとも最近に更新したベクトル値になり、そうでなければ、収集したビームフォーミングベクトルは、対応する協調セルが固有アルゴリズムによって得るビームフォーミングベクトルの初期値になる
    請求項８に記載の装置。
  10. 前記計算モジュールで算出したビームフォーミングベクトルは、
    Figure 2017530612
    又は、
    Figure 2017530612
    であり、
    式において、
    Figure 2017530612
    は
    Figure 2017530612
    の共役転置であり、
    Figure 2017530612
    で、
    Figure 2017530612
    は、自協調セルｑからそのスケジューリングユーザへのチャネルであり、また、
    Figure 2017530612
    で、
    Figure 2017530612
    は、他協調セルｉ
    Figure 2017530612
    からセルｑのスケジューリングユーザへのチャネルであり、
    Figure 2017530612
    は重み係数であり、
    Figure 2017530612
    はマトリックスＡとＢの最大の一般化固有値ベクトルを表し、Ｑは協調セルの数である
    請求項７乃至９のうち何れか一項に記載の装置。
  11. ヘテロジニアスネットワークシステムにおける１つ又は複数の協調セルをカバーする協調基地局であって、
    請求項７乃至１０のうち何れか一項に記載のマルチセルビームフォーシング装置を備える協調基地局。
  12. ヘテロジニアスネットワークシステムが集中型システムである場合、中心ノードとして選ばれていない協調基地局は、自分のマルチセルビームフォーミング装置の機能をオフにする一方、中心ノードとして選ばれた協調基地局は、マルチセルビームフォーミング装置をイネーブルにし、ヘテロジニアスネットワークシステムにおける各協調セルのビームフォーミングベクトルを次々に計算し、
    ヘテロジニアスネットワークシステムが分散型システムである場合、全ての協調基地局は自分のマルチセルビームフォーミング装置をイネーブルにし、各協調基地局が対応する協調セルのビームフォーミングベクトルを次々に計算し、各協調基地局ごとに対応するビームフォーミングベクトル
    Figure 2017530612
    を算出した後、他協調基地局に送信する
    請求項１１に記載の協調基地局。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016141955A1 (en) * 2015-03-06 2016-09-15 Nokia Solutions And Networks Oy Cell selection
EP3360271B1 (en) 2015-10-21 2021-07-21 Huawei Technologies Co., Ltd. A control entity, access node and methods for sharing interference information
CN108322271B (zh) * 2018-03-21 2021-06-15 河南理工大学 基于负载的以用户为中心的动态分簇方法
CN109889238B (zh) * 2019-03-13 2021-08-13 西安交通大学 一种基于干扰利用的多小区协作传输方法
TWI718796B (zh) * 2019-12-04 2021-02-11 國立交通大學 通訊網路資源分配方法及系統
JP2024516888A (ja) * 2021-05-10 2024-04-17 北京小米移動軟件有限公司 協調セルのビーム測定方法、装置及び通信デバイス
CN113992252B (zh) * 2021-10-22 2024-04-30 北京邮电大学 大规模多天线系统基于干扰规避的波束选择方法
US11522593B1 (en) 2022-01-21 2022-12-06 Hon Lin Technology Co., Ltd. Method and apparatus for selecting beamforming technique in multi-cell networks

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011509571A (ja) * 2007-12-31 2011-03-24 エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド 協調多重入出力方式の信号送受信方法
US20140094164A1 (en) * 2012-09-28 2014-04-03 Qualcomm Incorporated Iterative coordinated beamforming systems and methods

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101355410B (zh) * 2008-07-18 2011-06-29 韩国电子通信研究院 一种基于随机波束成形的数据传输方法和系统
WO2012064117A2 (ko) * 2010-11-12 2012-05-18 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 셀간 간섭 조정에 대한 하향링크 제어 채널의 송수신 방법 및 장치
CN102075959B (zh) * 2011-01-07 2013-07-31 西安电子科技大学 LTE-A系统中CoMP下的协调波束成形方法
WO2012105793A2 (en) * 2011-01-31 2012-08-09 Lg Electronics Inc. Method of transmitting and receiving channel status information on multi-cell operation in a wireless communication system and apparatus for the same
CN102857934B (zh) * 2011-06-28 2017-04-26 索尼公司 合作集合选择方法和装置
US8494533B2 (en) 2011-07-28 2013-07-23 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Beamforming for cell edge capacity improvement in a heterogeneous network
US9838175B2 (en) * 2011-10-26 2017-12-05 Lg Electronics Inc. Method and apparatus for controlling inter-cell interference in wireless communication system
CN102355294B (zh) 2011-11-01 2014-04-02 东南大学 单基站功率约束的多点协作波束成型和功率分配方法
EP2590336A1 (en) * 2011-11-07 2013-05-08 Panasonic Corporation Precoding matrix set quality measurement and reporting
KR20130117413A (ko) 2012-04-17 2013-10-28 한국전자통신연구원 셀간 간섭 조정 방법 및 이를 수행하는 무선 통신 시스템
WO2013181542A1 (en) 2012-05-31 2013-12-05 Interdigital Patent Holdings, Inc. Interference control for heterogeneous networks
CN102938666B (zh) * 2012-11-13 2015-02-18 清华大学 一种下行多小区联合波束成形方法
CN103248461B (zh) * 2013-05-03 2015-10-21 华中科技大学 基于波束成形的多小区干扰对齐迭代算法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011509571A (ja) * 2007-12-31 2011-03-24 エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド 協調多重入出力方式の信号送受信方法
US20140094164A1 (en) * 2012-09-28 2014-04-03 Qualcomm Incorporated Iterative coordinated beamforming systems and methods

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SEOK-HWAN PARK ET AL.: "New Beamforming Techniques Based on Virtual SINR Maximization for Coordinated Multi-Cell Transmissi", IEEE TRANSACTIONS ON WIRELESS COMMUNICATIONS, vol. Vol.11, No.3, pp.1034-1044, JPN6018043376, March 2012 (2012-03-01) *

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