JP5107365B2 - ビーム制御方法、ビーム制御装置、記憶媒体及びビーム制御システム - Google Patents

ビーム制御方法、ビーム制御装置、記憶媒体及びビーム制御システム Download PDF

Info

Publication number
JP5107365B2
JP5107365B2 JP2009544148A JP2009544148A JP5107365B2 JP 5107365 B2 JP5107365 B2 JP 5107365B2 JP 2009544148 A JP2009544148 A JP 2009544148A JP 2009544148 A JP2009544148 A JP 2009544148A JP 5107365 B2 JP5107365 B2 JP 5107365B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
users
power
user
active
subchannel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009544148A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2010515371A (ja
Inventor
ドル,アヴネル
Original Assignee
インテル コーポレイション
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by インテル コーポレイション filed Critical インテル コーポレイション
Publication of JP2010515371A publication Critical patent/JP2010515371A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5107365B2 publication Critical patent/JP5107365B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04TPC
    • H04W52/30TPC using constraints in the total amount of available transmission power
    • H04W52/34TPC management, i.e. sharing limited amount of power among users or channels or data types, e.g. cell loading
    • H04W52/346TPC management, i.e. sharing limited amount of power among users or channels or data types, e.g. cell loading distributing total power among users or channels
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413MIMO systems
    • H04B7/0452Multi-user MIMO systems
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/0001Arrangements for dividing the transmission path
    • H04L5/0014Three-dimensional division
    • H04L5/0023Time-frequency-space
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0037Inter-user or inter-terminal allocation
    • H04L5/0039Frequency-contiguous, i.e. with no allocation of frequencies for one user or terminal between the frequencies allocated to another
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0058Allocation criteria
    • H04L5/0064Rate requirement of the data, e.g. scalable bandwidth, data priority
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/02Channels characterised by the type of signal
    • H04L5/023Multiplexing of multicarrier modulation signals
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/24Cell structures
    • H04W16/28Cell structures using beam steering
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04TPC
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Description

本発明は一般に無線通信に関連し、特に直交周波数分割多重接続(OFDMA)方式又は複数の並列チャネルを利用する他の方式のシステムに関連する。
直交周波数分割多重(OFDM)方式はマルチキャリアの通信技術であり、密接に並んだ多数の直交キャリアを使用して、通信チャネルのデータを伝送する。直交周波数分割多重接続(OFDMA)方式は、OFDMバンドのサブキャリアを複数のユーザが共有できるようにするOFDMの一形態である。空間分割多重接続(SDMA)方式は、空間の次元を利用することで、複数のユーザが通信リソース(例えば、周波数チャネル等)を共有できるようにする技術である。
本発明の課題は、OFDMAシステムにおいてSDMAを効率的に実現できるようにすることである。
本発明の一形態で使用される方法は、
基地局のカバレッジ領域で使用する直交周波数分割多重化(OFDM)方式の帯域内の複数のサブチャネル各々について、高いスループットを示す可能性のあるアクティブユーザの小規模の集合を特定するステップであって、前記小規模の集合中のアクティブユーザ各々は、空間分割多重接続(SDMA)方式により各自に対応するサブチャネルを共有し、該ステップにおいて、サービス品質(QoS)を考慮に入れずに各サブチャネルについてユーザの部分集合を選択し、該ステップは、前記OFDMの帯域幅に属する第1のサブチャネルについて、前記基地局のカバレッジ内の総てのユーザを候補ユーザとして先ず指定するステップと、前記第1のサブチャネルに関する候補ユーザ各々について、パフォーマンスメトリックを計算するステップと、計算された前記パフォーマンスメトリックに基づいて、前記第1のサブチャネルに関連する候補ユーザ数を削減するステップとを更に含む、ステップと、
アクティブユーザの前記小規模の集合を特定した後、前記小規模の集合中のアクティブユーザについて、電力調整及びビームベクトルの最適化を反復的な方法で実行するステップであって、サービス品質(QoS)を順守しかつ前記ビームベクトルの最適化を図るように、前記電力調整により1人以上のアクティブユーザに関する電力を増やし及び1人以上の他のアクティブユーザに関する電力を減らし、前記電力調整の影響を受けるサブチャネルに関するビームベクトルを最適化するステップと
を有するビーム制御方法である。
本発明の一実施例によるOFDMA方式のネットワークで使用されるOFDMシンボル例を示す図。 無線ネットワーク内でビームフォーミング(BF)技術を利用し、複数のアンテナビームにより行われる、本発明の一実施例による空間分離例を示す図。 ユーザ達の一部を選択し、OFDMAネットワークにおける第1サブチャネルを共有する本発明の一実施例による方法例を示すフローチャート。 通信ネットワークの複数の並列チャネルについて小さなアクティブユーザ群を選択するのに使用される本発明の一実施例による方法例を示すフローチャート。 ビームフォーミング最適化を行う本発明の一実施例による方法例を示すフローチャート(その1)。 ビームフォーミング最適化を行う本発明の一実施例による方法例を示すフローチャート(その2)。 本発明の一実施例による基地局例を示すブロック図。
以下の詳細な説明では、本発明が使用された具体的な実施例を例示的に図示する添付図面が参照される。これらの実施例は、当業者が本発明を実施できる程度に充分に詳しく説明されている。本発明の様々な実施例は、異なってはいるが、必ずしも互いに排他的ではないことが、理解されるべきである。例えば、ある実施例に関して説明された特定の属性、構造又は特徴が、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、他の実施例で使用されてもよい。さらに、開示される各実施例における個々の要素の位置や配置が、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、変更されてよいことも理解されるべきである。したがって、以下の詳細な説明は限定的な意味に解釈されるべきでなく、本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ規定され、特許請求の範囲は、及び得る総ての範囲の均等物と共に適切に解釈される。図面に関し、複数の図面を通じて同様な番号は同一の又は同様な機能を指す。
OFDMはマルチキャリアの通信技術であり、複数の直交サブキャリアを使用して、通信チャネルで情報を伝送する。各サブキャリアは、異なるデータシンボルにより変調されてよい。変調された総てのサブキャリアは、1つの「OFDMシンボル」として共に送信される。OFDMシンボルは、チャネルを通じて次々と送信され、高速データ通信を可能にする。従来のOFDM方式の場合、基地局(BS)から送信される各OFDMシンボルは、1ユーザ宛である(すなわち、BSのカバレッジ領域内の1つの加入者局(SS)宛である)。したがって、仮に使用されるならば、OFDMシンボルの総てのデータサブキャリアが、1人のユーザの情報を運ぶ。直交周波数分割多重接続(OFDMA)方式は、OFDMの拡張であり、OFDM帯域のサブキャリアが、多数の異なるユーザに割り当てられる。したがって、OFDMA方式のネットワークでBSがOFDMシンボルを送信する場合、OFDMシンボル中の或るサブキャリアは第1ユーザ宛のデータを伝送し、或るサブキャリアは第2ユーザ宛のデータを伝送している、等々である。同様に、OFDMA方式のネットワークでBSがOFDMシンボルを受信する場合、或るサブキャリアは第1ユーザからのデータを伝送し、或るサブキャリアは第2ユーザからのデータを伝送している、等々である。BSにはスケジューラが用意されており、BSから個々のSSへ何時どのサブキャリアでデータが送信されるか、及び個々のSSからBSへ何時どのサブキャリアでデータが送信されるかを決定する。この情報は、BSから送信されるMAPデータの形式で、対応するSSに通知されてもよい。
一般的なOFDMAシステムでは、OFDM帯域は多数のサブチャネルに分割され、各サブチャネルは1つ以上のサブキャリアを含む。OFDMシンボル内の各サブチャネルは、スケジューラにより様々なユーザに割り当てられる。様々なサブチャネルに割り当てられるユーザは、時間と共に変わる。例えば、第1のOFDMシンボルの場合には第1サブチャネルがユーザAに割り当てられたが、次のOFDMシンボルの場合には第1サブチャネルがユーザDに割り当てられるかもしれない、等々である。
SDMAは複数のアンテナビームによる空間分離を利用する技術であり、複数のユーザが通信リソースを共有できるようにする。SDMAがOFDMA方式のシステムで使用される場合、OFDM帯域幅の中の各サブチャネルは、ユーザ達に対して空間的に分離されたアンテナビームを生成することで、複数のユーザにより共有される。図1はOFDMシンボルの一例10を示し、本発明の一実施例によるOFDMAシステムで使用される。図示されているように、OFDMシンボル10は複数のサブキャリア12を含んでいる。これらのサブキャリアの大部分はデータサブキャリアであり、データサブキャリアは、様々なユーザへの及びユーザからのユーザデータを伝送する。しかしながら、一部のサブキャリアはパイロットサブキャリアであり、パイロットサブキャリアは、例えば、ネットワークにおけるチャネル推定を支援するために使用可能である。サブキャリア12は複数のサブチャネルに分割され(すなわち、サブチャネル1、2、3、...N)、各サブチャネルは1つ以上のサブキャリアを含む。図示の例の場合、各サブチャネルは、複数のユーザが使用するように割り当てられている。すなわち、サブチャネル1は加入者局SS-A、SS-D及びSS-Fにより使用され、サブチャネル2は加入者局SS-C、SS-F及びSS-Hにより使用される、等々である。複数のユーザが各サブチャネルを共有できる理由は、ビームフォーミング技術を利用することで、各サブチャネルを共有する様々なユーザへの送信を(SDMAを利用して)空間的に分離できるからである。
図2は、空間分離を行うネットワークシステム例14のブロック図を示し、本発明の一実施例による無線ネットワークにおいて、ビームフォーミング(BF)技術を利用することで、空間分離が複数のアンテナビームにより達成されている。図示されているように、BS16は、関連するカバレッジエリア又はセルの中で、多数のSS18、20、22、24、26に対して通信サービスを提供している。BS16は複数のアンテナ34を有し、そのアンテナはSS18、20、22、24、26と無線通信するのに使用される。複数のアンテナ34によるビームフォーミング技術を利用することで、互いに空間的に離れた複数の異なるアンテナビームが、OFDMAシステムの各サブチャネルについて生成される。ビーム空間的に分かれているので、あるビームによるBS16からの送信は、別のビームのSSへほとんど又は全く干渉を及ぼさない。同様に、BS16が受信する場合、特定のビームの或るSSからの送信は、他のビームからの送信と分離される。例えば、図2の場合、SS-A18、SS-D20及びSS-F22は1つのサブチャネルを共有できる。なぜなら、これらの各装置はビーム28,30,32によりそれぞれサービスを受けており、1つのビームは他の2人のサービス用のビームと空間的に分離されているからである。OFDMAシステムの他の利用可能なサブチャネルの各々でも同様な構成が使用されてよい。
線形ビームフォーミングは、所望の特性を有するビームを生成するように、複数のアンテナの各アンテナに重み係数を適用する技術である。n個の送信アンテナを有する基地局の場合、アンテナの重み(ウェイト)は、各アンテナについての重み係数を含む長さnのベクトルとして表現される。BFベクトルは、ビームに割り当てられた電力である本来のノルムと共に規格化されてもよい。一般的なSDMAの場合、フラットフェージングチャネルの下でユーザk(1つの受信アンテナを有する)が観測する信号対干渉及び雑音比(SINR)は、次式のように表現される:
Figure 0005107365

ここで、νkはユーザkに関するBFベクトルであり、hkはユーザkに関するチャネルベクトルであり、pkはユーザkに関する電力レベルであり、σk 2はユーザkに関する雑音(熱雑音+隣接セルからの干渉)である。一般に、SDMAの最適化は、一群のベクトル{νi }及び一群の電力{pi }を適切に選択することである。しかしながら、目下のマルチユーザOFDMAシステムの場合、SDMAの最適化はスケジューリングの条件にも制約される。すなわち、ユーザのレートは、所定のサービス品質(QoS)の条件を満たす必要がある。スループットしか考慮されていない最適化法は、条件を満たすQoSレベルを様々なユーザに提供できないことがしばしばおこるであろう。
本発明は、QoSの問題をも取り扱いつつ、SDMA/OFDMA環境の中でスループット及びスペクトル利用効率を改善する技法に関連する。本技法は、このスループットの改善効果を、比較的簡易な演算によりもたらす。少なくとも一実施例において、2段階の方法が使用される。第1段階では、ネットワークのカバレッジ領域内で利用可能な各サブチャネルについて、ユーザの小規模な部分集合(subset)が選択される。この部分集合は、サブチャネルの「アクティブセット(active set)」として言及される。第2段階では、そのカバレッジ領域について、スケジューリング及び物理的なビームフォーミングの同時最適化(joint optimization)が実行される。この同時最適化は反復的なプロセスであり、そのプロセスは、レート条件(rate constraint)に基づいて様々なユーザの電力レベルを調整し、ユーザの電力が変更されたサブチャネルについて、反復的にビームフォーミングを再び最適化する。同時最適化の段階の前に第1段階を行うことで、僅かなパフォーマンスの犠牲を払うだけで、多くの場合、最適化処理の全体的な演算の複雑さは大幅に削減できる。同時最適化の段階は、部分集合の選択段階を先に行わずに実行されてもよい。
線形プリコーディングに基づくBF最適化は、OFDM/SDMAブロードキャスト環境の中で理論的限界に近いスループットを達成できることが確認されている。しかしながら、そのような最適化方法により多数のユーザを処理する場合、その処理負担は、リアルタイムでの実行を実現できる水準を超えて増加してしまうことがしばしば起こるであろう。カバレッジ領域内のユーザ数Kが比較的大きかった場合(例えば、K=10ないし30)、シミュレーションによると、BF最適化プロセスの後に高い電力(positive power)を有するユーザ数は、使用される基地局アンテナ数nをめったに超えない。基地局のアンテナ数は、実際上、比較的小さな値にしばしば制限される(例えば、2-4個)。これを踏まえて、最終的なBF最適化が行われる前に、各サブチャネルに関するアクティブユーザ数を減らすことで、全体的な演算負担の大幅な削減を達成可能なことが確認された。
以下、アクティブセット予測(ASP: Active Set Predictor)プロセスが説明され、ASPプロセスは、所与の帯域幅リソース(例えば、OFDMAサブチャネル)について、QoS条件によらずにユーザのアクティブセットを選択するのに使用される。ASPプロセスは少ない演算負担の反復的手順であり、BF最適化に先立って、小規模の高効率なアクティブセット(high yield active set)を発見する。少なくとも一実施例では、アクティブセット各々に属するユーザ数は、基地局で使用されるアンテナ数nに等しく設定される。他の実施例では、他のアクティブユーザ数が使用されてもよい。例えば、1つ以上の無線標準規格は、1つのリソースでサービス提供可能なユーザ数を制限するかもしれない(例えば、IEEE802.16e規格は、その数を4までに制限している。)。
図3は、ユーザのサブセット(一部分のユーザ)を選択する本発明の一実施例による方法例40を示すフローチャートであり、そのサブセットのユーザは、OFDMAネットワーク内でサブチャネルを共有する。方法40は、上述のアクティブセット予測(ASP)プロセスの一例である。図示されているように、まず最初に、総数Kの現在のユーザが、第1サブチャネルに関する候補ユーザとして選択されている(ブロック42)。第1サブチャネルに関する総ての候補ユーザに対して、等しい電力が割り当てられる(ブロック44)。次に、これらの候補ユーザ各々について、パフォーマンスメトリックが計算される(ブロック46)。少なくとも一実施例において、パフォーマンスメトリックは候補ユーザに関連する「レート」でありそのレートは、ユーザに関する最適な(規格化された)ビームベクトルを算出することで最適化される。現在の候補群及び現在の電力割当に基づいて、ビームベクトルの最適化が行われる。
計算されたパフォーマンスメトリックに基づいて、第1サブチャネルに関連付けられる候補ユーザ数は減らされる(ブロック48)。パフォーマンスメトリックが上述のレートであった場合、最低のレートを有する候補ユーザを拒否し且つ最高のレートを有する候補ユーザを維持することで、候補ユーザ数が減らされてもよい。削減する程度は、多種多様な如何なる方法で指定されてもよい。例えば、1つの可能な方法として、新たな候補セットのサイズは、以前の候補セットサイズに対する一定の割合(例えば、50%)でもよい。候補セットのサイズを減らす他の方法が代替的に使用されてもよい。次に、第1サブチャネルに関する新たな候補セットのサイズが、所望のサイズであるか否かが判断される(ブロック50)。未だ所望のサイズに達していなかった場合、方法40はブロック44に戻り、新たな候補群の候補ユーザ全員に対して等しい電力が割り当てられる。新たな候補群中の候補ユーザに対してパフォーマンスメトリックが算出され(ブロック46)、パフォーマンスメトリックに基づいて、候補ユーザ数が再び減らされる(ブロック48)。候補群の所望のサイズに到達するまで、本プロセスは反復され、到達すると本方法40は終了する(ブロック52)。少なくとも一実施例において、ブロック48における削減が、候補ユーザ数を所定のユーザ数未満には減らさないようにしてもよい。
上記の方法において、候補群の削減割合が50%で一定であった場合、所定の群サイズ(k0)に達するまでの反復回数は、およそlog2(K/k0)である。実際、これは一般的には1ないし4回の反復を要することになる。上記手順の全体的な演算負担は、ユーザ数がKのBFプロセスによる2ビームのベクトル最適化の反復の程度である。
上述したように、少なくとも一実施例において、ASPプロセスで使用されるパフォーマンスメトリックは、候補ユーザに関連するレートであり、そのレートは最適な(規格化された)ビームベクトルを算出することで最大化される。レートを最大化するための最適なビームベクトルの計算は、様々な方法で実行されてよい。例えば、1つの可能な方法の場合、計算はアップリンク及びダウンリンクの双対性(duality)に基づいてもよい。現在の候補群の送信電力がP(P>0)であり、現在の群のサイズがkであったとする。候補群の現在の電力ベクトルは、p=(p1,p2,...,pk) であり、p1+p2+...+pk=P である。ある方法の場合、piはP/kに等しく設定される。ベクトルhiはユーザi(i=1,...,k)に対するn次元チャネルベクトルである。レートの最大化は次のように実行されてもよい。先ず、パラメータSが次式を用いて算出される:
(式1)
Figure 0005107365

Inxnはn×nの単位行列である。次に、ユーザ1ないしkについて、次のようにSiが算出される:
Si=S−pi・hi・hi (式2)
Siは正のエルミート行列であり、安定逆転(stable inversion)が可能なことに留意を要する。次に、ユーザ1ないしkについての最大アップリンクSINRが、次式により算出される:
(式3)
Figure 0005107365

この最適化は、例えば、最小二乗平均誤差(MMSE)計算を用いて実行されてもよい。この場合において、
S=I+H・D・H
であることに留意を要する。Hはn×k型の行列であり、この行列のj番目の列がhjである。Dはk×k型の対角行列であり、D=diag(p1,...,pk) である。
上記のASPプロセスは、QoSによらず、OFDMAシステム内で各サブチャネルを共有する一部分のユーザ(ユーザのサブセット)を発見するのに使用される。以下の議論では、この概念が、QoSを考慮に入れながら、複数の並存するサブチャネル各々に関する小規模なアクティブユーザのサブセットをもたらすように拡張される。このプロセスは、フレーム式のアクティブセット予測(FW-ASP: Frame-Wise Active Set Predictor)プロセスと言及される。QoSの条件は、各ユーザに割り当てられる特殊な最小及び最大のフレームレートの制約に変換可能である。FW-ASPプロセスは複雑ではない反復的な手順であり、サブチャネル毎に、比較的高いスペクトル利用効率を達成可能なアクティブユーザセット(有望なユーザ群)を選択する。以下で詳細に説明されるように、FW-ASPは、ユーザ達のQoSに関する最小のフレームレート(QoS-related minimum rates)を満たす又は少なくとも近いアクティブセットを提供できる。上述のASPプロセスと同様に、FW-ASPプロセスは、BF最適化プロセスより前に使用され、計算の複雑さを大幅に減らす。少なくとも一実施例において、FW-ASPプロセスは、電力割当、ビームベクトル及びおそらくは以後のBF最適化プロセスに対する初期ウェイトをもたらし、最適化の演算負担(複雑さ)をさらに減らす。
図4は、本発明の一実施例による方法例60を示すフローチャートであり、この方法は、通信ネットワークの複数の並列的なチャネルについて、小規模なアクティブユーザセットを選択するのに使用される。方法60は、FW-ASPプロセスの1つの可能な形態を示す。方法60は、SDMAを使用するOFDMAネットワーク内で使用され、BF最適化が実行される前に、サブチャネルに関する初期の群を選択する。他の応用例も可能である。図4を参照するに、方法60は、OFDMAネットワークのサブチャネル各々について、QoSによらず、高いスループットをもたらす可能性のある小規模なユーザ群を先ず選択する(ブロック62)。上述のASPプロセス(例えば、図3の方法40)が、各サブチャネル内でのサブセット選択を実行するのに使用されてもよい。サブセットが選択された後、フレームレートパラメータが、各ユーザについて計算される(ブロック64)。「フレーム」という用語は、総てのサブチャネルを含む1つのOFDMAシンボルを指す。アクティブセットに属する或るユーザを含むサブチャネル総ての中で該ユーザのレートを合計することで、該ユーザのフレームレートが算出される。
次に、フレームレートの制約に関し、関連するQoS最小値未満の1人以上のユーザの電力(おそらくは、優先度の重み付け(ウェイト))が増やされる(ブロック66)。増やし方は、所定の増分値の形式でなされてもよい。この増加は、ユーザのフレームレートを、それが少なくとも最小値の制約に近づくようになされる。フレームレートの制約毎に、関連するQoS最大値を超える1人以上の他のユーザの電力(おそらくは、優先度の重み付け(ウェイト))が減らされる(ブロック68)。少なくとも一実施例において、全体的な電力が同じままであるように、電力の減少は、上記で実行される電力増加に等しい。電力の減少は、ユーザのフレームレートをおそらくは減少させるが、フレームレートに関する制約の最小値未満には減らさない。割り当てられた最大のフレームレートの制約を超えるユーザがいなかった場合、最大のフレームレートを有する1人以上のユーザが使用されてもよい。少なくとも一実施例において、1ユーザの電力がブロック66で増やされ、1ユーザの電力がブロック68で減らされる。上記の重み付け(ウェイト)(wk)は、リソース割当の間における各ユーザの優先度を反映する値である。これらのウェイトは、FW-ASPプロセスの間に変更されてもされなくてもよい。少なくとも一実施例では、初期のウェイトは、より上位レベルのスケジューリング手段により与えられる。この時点において、過去に拒否された1人以上のユーザ(すなわち、初期のサブセット選択の際に拒否されたユーザ)を追加することで、いくつかのサブチャネルの候補群が拡大されてもよい(ブロック70)。
次に、現在の総ての候補群が、所望のアクティブセットサイズを有するか否かが判断される(ブロック72)。所望のアクティブセットサイズを有しなかった場合(ブロック72-N)、本方法はブロック62に戻り、新たに決定された候補群、電力配分及びおそらくはウェイトと共にプロセスを反復し直す。現在の総ての候補群が所望のアクティブセットサイズを有する場合(ブロック72-Y)、次に、総てのユーザが、最小フレームレートの制約に至っている又は超えているか否か(或いは、少なくとも一実施例の場合、充分に近いか否か)が判断される(ブロック74)。超えていなかった場合(ブロック74-N)、本方法60は、新たに決定された候補群、電力分配及びおそらくはウェイトと共に、ブロック62から反復し直す。総てのユーザが最小フレームレートの制約に少なくとも近かった場合、本方法は終了してよい(ブロック76)。図3の方法40が、ブロック62において、サブチャネル各々についてサブセット選択を実行するのに使用される場合、初期の反復の後、方法40のブロック42及び44は、ステップ60の中における新たな反復の際にスキップされてよい。
上述したように、複数のサブチャネルについて初期のアクティブセットが選択された後、スケジューリング及び物理ビームフォーミングの同時最適化が実行される。この最適化は、QoSに関するフレームレートの制約の下でフレームレートを最大化しようとする。少なくとも一実施例において、上記のFW-ASPプロセスにより、サブチャネル毎のユーザが予め決定され、複雑さを緩和する。FW-ASPプロセスは、アクティブセットの初期割当、電力レベル、ビームベクトル及びおそらくはウェイトに関する問題を、BF最適化プロセスに変換する。少なくとも一実施例において、BF最適化は、電力変更(パワーシフト)による反復計算及びビームベクトルの反復計算を交互に行う反復的な手順である。ビームベクトル反復は、所与のフレーム電力割当に関し、最適なビームベクトルを発見しようとする。パワーシフト反復は、レートに関するパラメータ(例えば、重み付けされた合計レート(WSR: Weighted-sum rate)等)において最高のゲインをもたらすユーザ/サブチャネルに電力をシフトさせようとする。ある方法の場合、何度か電力反復がなされる度に、ビームベクトル反復が実行されてもよい(但し、他の方法が代替的に使用されてもよい。)。ビームベクトル反復は、各々のサブチャネル(pik)及びチャネル状態情報(CSI: Channel State Information)に、各ユーザの現在の電力割当を入力する。CSIは個々のプロセスの一部として生成されてもよい。ビームベクトルの反復は、アクティブユーザのビームベクトルを最適化し、したがって全サブチャネル内のユーザのレートを最適化するように意図されている。
以下の説明では、ユーザのフレームレートとQoSにより指定されたフレームレート制約との比較に基づいてユーザを分類するために、特別な用語が使用される。例えば、ユーザのフレームレートが、最小の及び最大のフレームレート制約の間にあった場合(すなわち、Rmax,k≧Rk≧Rmin,k)、そのユーザは「満足(satisfied)」と言及される。ユーザのフレームレートが最小のフレームレート制約未満であった場合(すなわち、Rk<Rmin,k)、ユーザは「過小(underrated)」と言及される。そして、ユーザのフレームレートが最大のフレームレート制約より大きかった場合(すなわち、Rk>Rmin,k)、ユーザは「過大(overrated)」と言及される。
各々の電力反復は、サブチャネル内の少なくとも1人の過小ユーザの電力レベルを上昇させ、重み付け合計レート(WSR)のようなスループット関連パラメータの最大ゲインを得るように意図されている。過小ユーザがいなかった場合、1人以上の満足ユーザが使用されてもよい。ある方法の場合、所定の電力増分値が、対応するサブチャネル内のユーザに加えられてもよい。少なくとも1人の過大ユーザのパワーを等しく下げる処理がなされ、スループット関連パラメータにおける減少を最小化してもよい。電力反復計算の際に、総電力が同じままに維持されてもよい。過剰ユーザが存在しなかった場合、1人以上の満足ユーザが使用されてもよい。一般に、スループットゲイン及びロスの計算は、先行する電力反復において不変であったサブチャネルの現在の電力反復計算で実行される必要はない。同様に、最後のBF反復計算以来、電力反復計算で変わっていないサブチャネルは、各BF反復計算でスキップされてもよい。
図5及び6は、本発明の実施例によるビームフォーミング最適化を行う方法例80のフローチャートの一部分を示す。方法80は或る反復的な手順であり、その手順は、あるネットワークカバレッジ領域について、ビームフォーミング及びスケジューリングを同時に最適化するのに使用される。図5を参照するに、初期のアクティブセットにおけるユーザ及びサブチャネルの組み合わせ各々について、電力(pik)、チャネル(hik)及びビームベクトル(vik)の情報が先ず取得される(ブロック82)。上述したように、FW-ASPプロセスが初期のアクティブセットを得るのに使用されてもよい。FW-ASPプロセスは、初期の電力情報(pik)及び初期のビームベクトル情報(vik)を生成してもよい。iはサブチャネルの指標(インデックス)であり、kはユーザのインデックスである。初期のチャネル情報(hik)は、チャネル推定器又は他の何らかのソースから受信されてもよい。ユーザ各々のその時点におけるウェイト情報wkが取得されてもよい。次ぎに、ユーザ各々について、フレームレートが計算されてもよい(ブロック86)。上述したように、ユーザのフレームレートは、アクティブセットにそのユーザを有する各サブチャネルにおけるそのユーザの合計レートである。アップリンク−ダウンリンクの双対性に起因して、サブチャネルiにおけるユーザkのレートは(ここで、k∈A(i) であり、A(i)はサブチャネルiに対するアクティブセットである)、アップリンク表現により与えられる:
Figure 0005107365

ここで、aijk≡|vik・hik |2である。ユーザkのフレームレートは、次式で表現される:
Figure 0005107365

フレームレートが決定された後、ユーザの各々が、満足、過小又は過大の何れであるか画判断される(ブロック88)。
図6を参照するに、次に、初期のパワーシフト反復計算が実行される(ブロック90)。上述したように、パワーシフト反復計算の際、特定のサブチャネル内の少なくとも1人のユーザの電力レベルが増やされてもよい。選択された少なくとも1つのユーザ/サブチャネルの組み合わせは、電力の増加が、スループット関連パラメータの最大のゲインをもたらすものである。過小ユーザが存在する場合はそれらが選択されるが、存在しない場合、満足ユーザが選択されてもよい。パワーシフト反復計算の間、少なくとも1つのユーザ/サブチャネルの電力レベルが減らされる。電力の総低減量は、以前に実行された電力の総増加量に等しく、全体的な電力変化がその電力シフト反復計算の際にゼロになるようにする。低減用に選択された少なくとも1つのユーザ/サブチャネルは、電力を低減しても、スループット関連パラメータにおける損失が最小になるものである。
上述の電力の増加及び低減を実行するため、所定の電力量Δが増加/減少の値として使用される。本発明の少なくとも一実施例では、電力量Δは、電力反復計算が行われる度に一定の比率だけ減らされてもよい。同じ反復計算の間に、同じサブチャネル内の同じユーザに電力量Δが付加される場合及びそのユーザから減らされる場合、電力反復計算は失速する(stall)。これらの状況において電力量Δを減らす別の技法が代替的に使用されてもよい。
本発明の少なくとも一実施例では、電力シフト反復計算中に使用されるスループット関連パラメータは、フレームの重み付け合計レート(WSR)であり、上述したように優先度重み付けwikを利用して計算される。サブチャネルiに関し、重み付けされた合計レートは、次のように表現される:
Figure 0005107365

「フレームワイズ(framewise)」なWSRは、次のように計算されてもよい:
Figure 0005107365

パワーシフト反復計算の間、このパラメータは、アクティブユーザ及びサブチャネルの組み合わせ各々について、電力の増分を伴う場合及び電力の増分を伴わない場合双方について計算される。WSRにおけるゲインと最大化する1つ以上の組み合わせが、電力を増やすために選択される。ゲインは次のように計算される:
Figure 0005107365

ここで、Gikはゲインであり、pi’はpik→pik+Δによりpiから得られる。同様な技法が電力の削減に関して実行されてもよい。WSRにおける損失を最小にするアクティブユーザ/サブチャネルの組み合わせの1つ以上が、電力削減について選択されてもよい。以後の電力シフト反復計算において、計算されるゲイン及びロスの値は、現在の電力反復計算で修正されたサブチャネルについて更新されることしか必要ないことに留意すべきである。
パワーシフト反復計算が完了すると、次ぎに、パワーシフト反復計算に関する所定の条件が満たされているか否かが判断される(ブロック92)。少なくとも一実施例において、この条件は、例えば、所定回数のパワーシフト頒布計算が実行されたか否かを判断する。他の条件が代替的に使用されてもよい。その条件が満たされていなかった場合(ブロック92-N)、本方法はブロック86に戻り、電力レベルを変えたユーザ各々についてフレームレートが計算され直す。そしてこれらのユーザはブロック88で再分類され、さらなる電力シフト計算がブロック90で実行される。このシーケンスは、条件が満たされるまで(ブロック92でNである限り)反復される。条件が満たされた場合、次に、ビームベクトルの最適化反復計算が実行されてもよい(ブロック94)。ビームベクトルの最適化反復計算は、ASPプロセスの上述したレート最大化における最適ビームベクトルの計算と同様な技法である。そのような処理の後、ビームベクトルが次式のように計算される(i=i:k):
Figure 0005107365

概して、先行する電力シフト計算で修正されたサブチャネルのみが、ビームベクトル最適化反復計算で処理されることを要する。
ビームベクトルの最適化反復計算が完了すると、次の条件(第2の条件)が満たされているか否かが判断される(ブロック96)。第2の条件は、方法80が終了することを決定する。第2条件は、例えば、所定のビームベクトル反復回数が方法80の終了前に実行されることを要求する。別の例の場合、第2の条件は、方法80が終了する前に総てのユーザが「満足」ユーザになることを要求してもよい。複数の条件が使用されてもよい。例えば、第2の条件は、終了前に許容されるビームベクトル反復計算の最大回数を指定するが、最大回数に達する前に、全ユーザが「満足」ユーザ又は良好になった場合、早期に終了することを許可してもよい。他の条件が代替的に使用されてもよい。最終的に条件が満たされると、本方法80は終了する(ブロック98)。
図7は本発明の一実施例による基地局例100を示すブロック図である。図示されているように、基地局100は、OFDMA/SDMAトランシーバ102、コントローラ104及びチャネル判定部106を含む。OFDMA/SDMAトランシーバ102は、複数のアンテナ108に結合され、無線媒体へ信号を送信し及び無線媒体からの信号を受信する。OFDMA/SDMAトランシーバ102はマルチユーザトランシーバであり、基地局100のカバレッジ領域内の複数のユーザに同時にサービスを提供できる。コントローラ104はスケジューラ機能部110を含み、スケジューラ機能部は、基地局100の中でOFDMAスケジューリングの責務を実行するのに使用される。チャネル判定部106は、基地局100によりサービスされる様々なチャネルのチャネル情報を決定する。チャネル判定部106は、様々なチャネルのチャネル推定値を計算するチャネル推定部を含み、及び/又はチャネル判定部106は他の場所で生成されたチャネル情報を受信及び処理してもよい。
少なくとも一実施例では、コントローラ104は或るパラメータを決定するように構築され、OFDMA/SDMAトランシーバ102は、そのパラメータを使用して、スペクトル効率の良い方法で基地局のカバレッジ領域内のユーザと通信する。例えば、コントローラ104は、利用可能なサブチャネル各々についての一群のアクティブユーザを、OFDMA/SDMAトランシーバ102に対して特定する。コントローラ104は、OFDMA/SDMAトランシーバ102で使用する電力情報pik及び最適ビームフォーミングベクトルvikを決定してもよい。OFDMA/SDMAトランシーバ102は、指定された電力レベル及びビームベクトルを使用して、適切なサブチャネルでユーザへデータを送信し及びユーザからデータを受信する。個の情報は、フレーム毎の形式で更新されてもよい。本発明の少なくとも一実施例の場合、コントローラ104は、反復的なビームフォーミング及びスケジューリングの手順(例えば、図5及び6の方法80等)を使用して、トランシーバ102により使用する情報を生成してもよい。コントローラ104は、上述したようにアクティブセット予測(ASP)プロセス及び/又はフレームワイズアクティブセット予測(FW-ASP)プロセスを使用して、反復的なビームフォーミング及びスケジューリングの手順で使用する初期のアクティブセット及び他の情報を計算する。
上記の実施例では基地局の観点から新規な技法が説明され、その基地局は、OFDMA無線ネットワークの関連するカバレッジ領域内でユーザにサービスを提供する。これらの技法は他の応用例でも使用可能であることが理解されるであろう。その応用例では、1つのソースから複数の並列的なチャネルを介して複数の遠隔エンティティに対して無線通信が行われる。
本発明の技法及び構造は、多種多様な如何なる形態で使用されてもよい。例えば、本発明の特徴は、基地局、無線アクセスポイント、通信衛星、ネットワークインターフェースカード(NIC)及び他のネットワークインターフェースストラクチャ、集積回路、マシン読取可能な媒体に記憶された命令及び/又はデータ構造、及びその他の形態等に組み込まれてもよい。使用されてよい様々なタイプのマシン読取可能な媒体の具体例は、フロッピディスク、ハードディスク、光ディスク、コンパクトディスクリードオンリメモリ(CD-ROM)、ディジタルビデオディスク(DVD)、ブルーレイディスク、磁気光ディスク、リードオンリメモリ、ランダムアクセスメモリ、消去可能なプログラマブルROM(EPROM)、電気的に消去可能なプログラマブルROM(EEPROM)、磁気カード、光カード、フラッシュメモリ等でもよいし、或いは、電子命令又はデータを格納するのに相応しい他のタイプの媒体でもよい。
少なくとも一実施例において、ブロック図(又はフローチャート)中の2以上のブロックが、1つの(又は複数の)ディジタル処理装置のソフトウエアで実現されてもよい。ディジタル処理装置は、例えば、汎用マイクロプロセッサ、ディジタル信号プロセッサ(DSP)、縮小命令セットコンピュータ(RISC)、複合命令セットコンピュータ(CISC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、特定用途向集積回路(ASIC)等を含んでよいし、及び/又は上記の組み合わせを含んでもよい。ハードウエア、ソフトウエア、ファームウエア及びハイブリッドな例が使用されてもよい。本願で使用されるように、「論理装置又はロジック(logic)」という用語は、例えば、ソフトウエア、ハードウエア、及びソフトウエアとハードウエアの組み合わせを含んでよい。
上記の詳細な説明では、本発明の様々な特徴が、開示の簡素化を図る目的で1つ以上の実施例の中で一緒にまとめられていた。特許請求の範囲が、各請求項で明示的に言及されている以外の更なる特徴を必須とする意図を、開示の方法が反映しているように決して解釈されるべきでない。むしろ、特許請求の範囲に示されているように、開示された実施例各々の総ての特徴より少ない特徴を、発明態様が含むかもしれない。
本発明は或る実施例に関して説明されてきたが、当業者が理解する本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、修正例及び変形例が使用されてもよいことが、理解されるであろう。そのような修正例及び変形例は、本発明及び添付の特許請求の範囲に属する。

Claims (23)

  1. 基地局のカバレッジ領域で使用する直交周波数分割多重化(OFDM)方式の帯域内の複数のサブチャネル各々について、高いスループットを示す可能性のあるアクティブユーザの小規模の集合を特定するステップであって、前記小規模の集合中のアクティブユーザ各々は、空間分割多重接続(SDMA)方式により各自に対応するサブチャネルを共有し、該ステップにおいて、サービス品質(QoS)を考慮に入れずに各サブチャネルについてユーザの部分集合を選択し、該ステップは、前記OFDMの帯域幅に属する第1のサブチャネルについて、前記基地局のカバレッジ内の総てのユーザを候補ユーザとして先ず指定するステップと、前記第1のサブチャネルに関する候補ユーザ各々について、パフォーマンスメトリックを計算するステップと、計算された前記パフォーマンスメトリックに基づいて、前記第1のサブチャネルに関連する候補ユーザ数を削減するステップとを更に含む、ステップと、
    アクティブユーザの前記小規模の集合を特定した後、前記小規模の集合中のアクティブユーザについて、電力調整及びビームベクトルの最適化を反復的な方法で実行するステップであって、サービス品質(QoS)を順守しかつ前記ビームベクトルの最適化を図るように、前記電力調整により1人以上のアクティブユーザに関する電力を増やし及び1人以上の他のアクティブユーザに関する電力を減らし、前記電力調整の影響を受けるサブチャネルに関するビームベクトルを最適化するステップと
    を有するビーム制御方法。
  2. 前記アクティブユーザの小規模の集合を特定する前記ステップが、所望のユーザ候補数に達するまで反復的な方法で前記計算するステップ及び前記削減するステップを反復する、請求項1記載のビーム制御方法。
  3. 前記候補ユーザ数を削減する前記ステップが、反復計算の各々において、所望の候補ユーザ数を下回らないように、所定の割合のユーザを削減するステップを含む、請求項2記載のビーム制御方法。
  4. 前記アクティブユーザの小規模の集合を特定する前記ステップが、サービス品質(QoS)の制約により指定された最小フレームレートに各ユーザが少なくとも近づくことが許可されているアクティブユーザの小規模の集合を各サブチャネルについて特定するステップを含む、請求項1記載のビーム制御方法。
  5. 前記アクティブユーザの小規模の集合を特定する前記ステップが、
    各ユーザについてフレームレートを計算するステップと、
    QoSに関する最小フレームレート未満の1人以上のユーザの電力を増やすステップと、
    QoSに関する最大フレームレートを超える1人以上のユーザの電力を減らすステップと
    を含み、増やす電力が減らす電力に実質的に等しい、請求項1記載のビーム制御方法。
  6. 前記アクティブユーザの小規模の集合を特定する前記ステップが、各ユーザについてフレームレートを計算するステップと、1人以上のユーザの電力を増やすステップと、1人以上のユーザの電力を減らすステップとを、総てのユーザが前記QoSに関する最小フレームレートに少なくとも近づくまで反復する、請求項5記載のビーム制御方法。
  7. 前記小規模の集合中のアクティブユーザについて、電力調整及びビームベクトルの最適化を反復的な方法で実行するステップが、ビームベクトルの最適化の反復計算の各々において、複数の電力調整の反復計算を実行するステップを含み、電力調整の反復計算の各々において、1人以上のアクティブユーザに関する電力を増やし、1人以上のユーザに関する電力を減らす、請求項1記載のビーム制御方法。
  8. 前記小規模の集合中のアクティブユーザについて、電力調整及びビームベクトルの最適化を反復的な方法で実行するステップが、
    各アクティブユーザについてフレームレートを計算するステップと、
    各アクティブユーザが、条件を満足する満足ユーザ、条件に満たない過小ユーザ又は条件を超える過大ユーザの何れであるかを判断するステップと
    を有し、電力調整の反復計算の各々は、過小ユーザが存在する場合には過小ユーザに関する電力を増やし、過大ユーザが存在する場合には過大ユーザに関する電力を減らす、請求項7記載のビーム制御方法。
  9. 電力を増やした場合、何れのアクティブユーザ及びサブチャネルが重み付けされた合計レート(WSR)の最大ゲインをもたらすかに基づいて、電力調整の反復計算の各々は、電力を増やすアクティブユーザを選択する、請求項7記載のビーム制御方法。
  10. 電力を減らした場合、何れのアクティブユーザ及びサブチャネルが重み付けされた合計レート(WSR)の最小ゲインをもたらすかに基づいて、電力調整の反復計算の各々は、電力を減らすアクティブユーザを選択する、請求項9記載のビーム制御方法。
  11. 直交周波数分割多重接続(OFDMA)方式及び空間分割多重接続(SDMA)方式を使用し、複数のOFDMAサブチャネルを介して、複数のユーザへデータを送信し及び複数のユーザからデータを受信するトランシーバであって、前記複数のユーザは、SDMA方式を使用して各サブチャネルを同時に共有し、前記トランシーバは複数のアンテナに接続されている、トランシーバと、
    ユーザにサブチャネルを割り当て、ユーザ又はサブチャネル各々についてビームフォーミングデータを決定するスケジューリング機能部を含むコントローラと
    を有する装置であって、前記コントローラは、
    直交周波数分割多重化(OFDM)方式の帯域内の複数のサブチャネル各々について、高いスループットを示す可能性のあるアクティブユーザの小規模の集合を特定する論理部であって、前記小規模の集合中のアクティブユーザ各々は、各自に対応するサブチャネルを共有し、前記アクティブユーザの小規模の集合を特定する際に、前記OFDMの帯域幅に属する第1のサブチャネルについて、前記基地局のカバレッジ内の総てのユーザを候補ユーザとして先ず指定し、前記第1のサブチャネルに関する候補ユーザ各々について、パフォーマンスメトリックを計算し、計算された前記パフォーマンスメトリックに基づいて、前記第1のサブチャネルに関連する候補ユーザ数を削減する、論理部と、
    アクティブユーザの前記小規模の集合を特定した後、前記小規模の集合中のアクティブユーザについて、電力調整及びビームベクトルの最適化を反復的な方法で実行する論理部であって、前記電力調整は、サービス品質(QoS)を順守しかつ前記ビームベクトルの最適化を図るように、前記電力調整により1人以上のアクティブユーザに関する電力を増やし及び1人以上の他のアクティブユーザに関する電力を減らし、前記電力調整の影響を受けるサブチャネルに関するビームベクトルを最適化する、論理部と
    を有するビーム制御装置。
  12. 前記小規模の集合中のアクティブユーザについて、電力調整及びビームベクトルの最適化を反復的な方法で実行する前記論理部が、ビームベクトルの最適化の反復計算の各々において、複数の電力調整の反復計算を実行する論理部を含み、電力調整の反復計算の各々が、1人以上のアクティブユーザに関する電力を増やし、1人以上のユーザに関する電力を減らす、請求項11記載のビーム制御装置。
  13. 前記小規模の集合中のアクティブユーザについて、電力調整及びビームベクトルの最適化を反復的な方法で実行する前記論理部が、
    各アクティブユーザについてフレームレートを計算する論理部と、
    各アクティブユーザが、条件を満足する満足ユーザ、条件に満たない過小ユーザ又は条件を超える過大ユーザの何れであるかを判断する論理部と
    を有し、電力調整の反復計算の各々は、過小ユーザが存在する場合には過小ユーザに関する電力を増やし、過大ユーザが存在する場合には過大ユーザに関する電力を減らす、請求項12記載のビーム制御装置。
  14. 電力を増やした場合、何れのアクティブユーザ及びサブチャネルが重み付けされた合計レート(WSR)の最大ゲインをもたらすかに基づいて、電力調整の反復計算の各々は、電力を増やすアクティブユーザを選択する、請求項12記載のビーム制御装置。
  15. 電力を減らした場合、何れのアクティブユーザ及びサブチャネルが重み付けされた合計レート(WSR)の最小ゲインをもたらすかに基づいて、電力調整の反復計算の各々は、電力を減らすアクティブユーザを選択する、請求項14記載のビーム制御装置。
  16. コンピュータに或る方法を実行させる命令を含む記憶媒体であって、前記方法は、
    基地局のカバレッジ領域で使用する直交周波数分割多重化(OFDM)方式の帯域内の複数のサブチャネル各々について、高いスループットを示す可能性のあるアクティブユーザの小規模の集合を特定するステップであって、前記小規模の集合中のアクティブユーザ各々は、空間分割多重接続(SDMA)方式により各自に対応するサブチャネルを共有し、該ステップにおいて、サービス品質(QoS)を考慮に入れずに各サブチャネルについてユーザの部分集合を選択し、該ステップは、前記OFDMの帯域幅に属する第1のサブチャネルについて、前記基地局のカバレッジ内の総てのユーザを候補ユーザとして先ず指定するステップと、前記第1のサブチャネルに関する候補ユーザ各々について、パフォーマンスメトリックを計算するステップと、計算された前記パフォーマンスメトリックに基づいて、前記第1のサブチャネルに関連する候補ユーザ数を削減するステップとを更に含む、ステップと、
    アクティブユーザの前記小規模の集合を特定した後、前記小規模の集合中のアクティブユーザについて、電力調整及びビームベクトルの最適化を反復的な方法で実行するステップであって、サービス品質(QoS)を順守しかつ前記ビームベクトルの最適化を図るように、前記電力調整により1人以上のアクティブユーザに関する電力を増やし及び1人以上の他のアクティブユーザに関する電力を減らし、前記電力調整の影響を受けるサブチャネルに関するビームベクトルを最適化するステップと
    を有する、記憶媒体
  17. 前記小規模の集合中のアクティブユーザについて、電力調整及びビームベクトルの最適化を反復的な方法で実行する前記ステップにおいて、ビームベクトルの最適化の反復計算の各々において、複数の電力調整の反復計算を実行し、電力調整の反復計算の各々が、1人以上のアクティブユーザに関する電力を増やし、1人以上のユーザに関する電力を減らす、請求項16記載の記憶媒体
  18. 電力を増やした場合、アクティブユーザ及びサブチャネルが重み付けされた合計レート(WSR)の最大ゲインをもたらすことに基づいて、電力調整の反復計算の各々は、電力を増やすアクティブユーザを選択する、請求項16記載の記憶媒体
  19. 電力を減らした場合、アクティブユーザ及びサブチャネルが重み付けされた合計レート(WSR)の最小ゲインをもたらすことに基づいて、電力調整の反復計算の各々は、電力を減らすアクティブユーザを選択する、請求項18記載の記憶媒体
  20. 直交周波数分割多重接続(OFDMA)方式及び空間分割多重接続(SDMA)方式を使用し、複数のOFDMAサブチャネルを介して、複数のユーザへデータを送信し及び複数のユーザからデータを受信するトランシーバであって、前記複数のユーザは、SDMA方式を使用して各サブチャネルを同時に共有する、トランシーバと、
    前記トランシーバに結合され、無線信号を送信及び受信する複数のダイポールアンテナと、
    ユーザにサブチャネルを割り当て、ユーザ又はサブチャネル各々についてビームフォーミングデータを決定するスケジューリング機能部を含むコントローラと
    を有するビーム制御システムであって、前記コントローラは、
    直交周波数分割多重化(OFDM)方式の帯域内の複数のサブチャネル各々について、高いスループットを示す可能性のあるアクティブユーザの小規模の集合を特定する論理部であって、前記小規模の集合中のアクティブユーザ各々は、各自に対応するサブチャネルを共有し、前記アクティブユーザの小規模の集合を特定する際に、前記OFDMの帯域幅に属する第1のサブチャネルについて、前記基地局のカバレッジ内の総てのユーザを候補ユーザとして先ず指定し、前記第1のサブチャネルに関する候補ユーザ各々について、パフォーマンスメトリックを計算し、計算された前記パフォーマンスメトリックに基づいて、前記第1のサブチャネルに関連する候補ユーザ数を削減する、論理部と、
    アクティブユーザの前記小規模の集合を特定した後、前記小規模の集合中のアクティブユーザについて、電力調整及びビームベクトルの最適化を反復的な方法で実行する論理部であって、前記電力調整は、サービス品質(QoS)を順守しかつ前記ビームベクトルの最適化を図るように、前記電力調整により1人以上のアクティブユーザに関する電力を増やし及び1人以上の他のアクティブユーザに関する電力を減らし、前記電力調整の影響を受けるサブチャネルに関するビームベクトルを最適化する、論理部と
    を有するビーム制御システム。
  21. 前記小規模の集合中のアクティブユーザについて、電力調整及びビームベクトルの最適化を反復的な方法で実行する前記論理部が、ビームベクトルの最適化の反復計算の各々において、複数の電力調整の反復計算を実行する論理部を含み、電力調整の反復計算の各々が、1人以上のアクティブユーザに関する電力を増やし、1人以上のユーザに関する電力を減らす、請求項20記載のビーム制御システム。
  22. 電力を増やした場合、アクティブユーザ及びサブチャネルが重み付けされた合計レート(WSR)の最大ゲインをもたらすことに基づいて、電力調整の反復計算の各々は、電力を増やすアクティブユーザを選択する、請求項21記載のビーム制御システム。
  23. 電力を減らした場合、アクティブユーザ及びサブチャネルが重み付けされた合計レート(WSR)の最小ゲインをもたらすことに基づいて、電力調整の反復計算の各々は、電力を減らすアクティブユーザを選択する、請求項22記載のビーム制御システム。
JP2009544148A 2006-12-28 2007-12-06 ビーム制御方法、ビーム制御装置、記憶媒体及びビーム制御システム Expired - Fee Related JP5107365B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/646,659 US7782754B2 (en) 2006-12-28 2006-12-28 Method and apparatus to support SDMA transmission of a OFDMA based network
US11/646,659 2006-12-28
PCT/US2007/086679 WO2008082848A1 (en) 2006-12-28 2007-12-06 Method and apparatus to support sdma transmission in a ofdma based network

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010515371A JP2010515371A (ja) 2010-05-06
JP5107365B2 true JP5107365B2 (ja) 2012-12-26

Family

ID=39583785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009544148A Expired - Fee Related JP5107365B2 (ja) 2006-12-28 2007-12-06 ビーム制御方法、ビーム制御装置、記憶媒体及びビーム制御システム

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7782754B2 (ja)
EP (1) EP2127149A4 (ja)
JP (1) JP5107365B2 (ja)
KR (1) KR101087873B1 (ja)
CN (1) CN101569116B (ja)
BR (1) BRPI0720731A2 (ja)
MY (1) MY154842A (ja)
TW (1) TWI390883B (ja)
WO (1) WO2008082848A1 (ja)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7782754B2 (en) 2006-12-28 2010-08-24 Intel Corporation Method and apparatus to support SDMA transmission of a OFDMA based network
FI20065866A0 (fi) * 2006-12-29 2006-12-29 Nokia Corp Tiedonsiirto matkaviestinjärjestelmässä
AR067299A1 (es) 2007-03-30 2009-10-07 Interdigital Tech Corp Control de potencia en sub-canales ortogonales en sistemas de comunicaciones inalambricas
WO2008144859A1 (en) * 2007-05-30 2008-12-04 Ericsson Telecomunicações S.A. Method and arrangement for resource allocation
US8055291B2 (en) * 2007-09-12 2011-11-08 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Power-aware link adaptation in a wideband CDMA system
US8280444B1 (en) 2008-02-26 2012-10-02 Adaptix, Inc. Reducing multi-cell interference using cooperative random beam forming
US20090225728A1 (en) * 2008-03-10 2009-09-10 Zhifeng Tao Analogue Beamforming
US8532038B2 (en) * 2008-08-19 2013-09-10 Qualcomm Incorporated Methods and apparatus for frame exchange for SDMA uplink data
US8923215B2 (en) * 2009-02-27 2014-12-30 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for scheduling transmissions in spatial division multiple access network systems
GB2469081B (en) * 2009-03-31 2012-07-11 Toshiba Res Europ Ltd Wireless communication method and apparatus
CN101867398A (zh) * 2009-04-20 2010-10-20 中兴通讯股份有限公司 一种适用于频分复用系统的单用户波束成形方法和装置
AR076392A1 (es) 2009-04-23 2011-06-08 Interdigital Patent Holdings Metodo y aparato para una escala de potencia para terminales inalambricas multi-portadoras
US20120140669A1 (en) * 2009-08-29 2012-06-07 Xiaoling Wang Method and arrangement for testing of a capacity of a communication network
US20110064018A1 (en) * 2009-09-14 2011-03-17 Ari Hottinen Apparatus and Method for Input/Output Mapping of Spatial Resources of a Relay Node in a Communication System
WO2011044726A1 (zh) * 2009-10-14 2011-04-21 上海贝尔股份有限公司 用于分布式网络的频谱共享方法及设备
CN102104947B (zh) * 2009-12-21 2014-06-04 电信科学技术研究院 一种空分系统中的功率分配方法及基站
KR101310903B1 (ko) * 2009-12-21 2013-09-25 한국전자통신연구원 통신채널 제어 방법
US9031080B2 (en) * 2009-12-23 2015-05-12 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Rate allocation scheme for coordinated multipoint transmission
US8976696B2 (en) * 2011-11-15 2015-03-10 Nec Laboratories America, Inc. Methods and systems for integrating batch scheduling with external beamforming
WO2018048498A1 (en) * 2016-09-09 2018-03-15 Intel Corporation Signal spectra for wireless networks
CN113938173B (zh) * 2021-10-20 2024-02-09 深圳市畅电科技有限公司 一种星地融合网络中联合广播和单播的波束赋形方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5914946A (en) * 1996-11-08 1999-06-22 Lucent Technologies Inc. TDM-based fixed wireless loop system
US6782277B1 (en) * 1999-09-30 2004-08-24 Qualcomm Incorporated Wireless communication system with base station beam sweeping
US7391819B1 (en) * 2002-10-08 2008-06-24 Urbain Alfred von der Embse Capacity bound and modulation for communications
JP2002261670A (ja) * 2001-02-27 2002-09-13 Yrp Mobile Telecommunications Key Tech Res Lab Co Ltd 無線送信装置および無線受信装置
US7042856B2 (en) * 2001-05-03 2006-05-09 Qualcomm, Incorporation Method and apparatus for controlling uplink transmissions of a wireless communication system
US7020110B2 (en) * 2002-01-08 2006-03-28 Qualcomm Incorporated Resource allocation for MIMO-OFDM communication systems
JP3888189B2 (ja) * 2002-03-12 2007-02-28 松下電器産業株式会社 適応アンテナ基地局装置
TW200614747A (en) * 2004-05-13 2006-05-01 Koninkl Philips Electronics Nv Quality of service control for a data transmission
US7536205B2 (en) * 2004-06-15 2009-05-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for downlink spatial division multiple access scheduling in a wireless network
JP2006148388A (ja) * 2004-11-18 2006-06-08 Sony Corp 無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラム
US8098632B2 (en) * 2005-01-21 2012-01-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for downlink scheduling in a SDMA-enabled OFDMA wireless network
US7512412B2 (en) * 2005-03-15 2009-03-31 Qualcomm, Incorporated Power control and overlapping control for a quasi-orthogonal communication system
US9179319B2 (en) * 2005-06-16 2015-11-03 Qualcomm Incorporated Adaptive sectorization in cellular systems
US8543070B2 (en) * 2006-04-24 2013-09-24 Qualcomm Incorporated Reduced complexity beam-steered MIMO OFDM system
US7782754B2 (en) 2006-12-28 2010-08-24 Intel Corporation Method and apparatus to support SDMA transmission of a OFDMA based network

Also Published As

Publication number Publication date
TW200841627A (en) 2008-10-16
EP2127149A1 (en) 2009-12-02
JP2010515371A (ja) 2010-05-06
KR101087873B1 (ko) 2011-11-30
TWI390883B (zh) 2013-03-21
US7782754B2 (en) 2010-08-24
BRPI0720731A2 (pt) 2014-04-08
WO2008082848A1 (en) 2008-07-10
MY154842A (en) 2015-07-31
US20080159122A1 (en) 2008-07-03
KR20090082938A (ko) 2009-07-31
CN101569116A (zh) 2009-10-28
CN101569116B (zh) 2013-12-18
EP2127149A4 (en) 2014-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5107365B2 (ja) ビーム制御方法、ビーム制御装置、記憶媒体及びビーム制御システム
JP5216023B2 (ja) ワイヤレス通信システムにおける同一チャネル干渉の特徴付け
KR102208117B1 (ko) 무선 자원 관리 방법 및 이를 위한 장치
EP1408710B1 (en) Apparatus and method for allocating resources of a virtual cell in an OFDM mobile communication system
US7440437B2 (en) Method and apparatus for scheduling downlink channels in an orthogonal frequency division multiple access system and a system using the same
US8243677B2 (en) Scheduler and method for allocating time and frequency dimensions of downlink bursts in broadband wireless access networks
US9136918B2 (en) Dynamic clustering for coordinated transmission in wireless communication systems
KR20060038131A (ko) Fh-ofdma 방식을 사용하는 통신 시스템에서상향링크 스케줄링 방법
JP2004222241A (ja) 多重接続方法およびそれを利用した無線装置
JP5706309B2 (ja) 無線リソース割当方法、及び基地局装置
US7983710B2 (en) Method of coordinated wireless downlink transmission
EP2805556A1 (en) Radio network node and method therein
US11515911B2 (en) Method and apparatus for MU-MIMO transmission
KR20190037239A (ko) 네트워크 제어 포인트 및 중앙 처리 노드에서 사용하기 위한 전자 디바이스 및 방법
CN113796127B (zh) 多频率通信网络中的小区选择
US20140044033A1 (en) Apparatus and Method for Communication with a Number of User Equipments Using OFDMA
Hojeij et al. Advanced resource allocation technique for a fair downlink non-orthogonal multiple access system
Shen et al. Millimeter wave multiuser beam clustering and iterative power allocation schemes
Tsiropoulos et al. A load-balancing semi-matching approach for resource allocation in cognitive radio networks
Lu et al. Uplink power control, subcarrier allocation and beamforming in coordinated multicell systems
Tech et al. A Survey on Resource Allocation in OFDMA Wireless Networks
Zarbouti et al. OFDMA multicell systems with opportunistic beamforming
Viswanathan et al. Spectrum and Interference Management in Next-Generation Wireless Networks
JP2005210750A (ja) 無線装置

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111226

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120131

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120425

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120529

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120810

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120904

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121003

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151012

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees