JP5374430B2 - 無線通信における適応協調伝送方法、システムおよび送信機 - Google Patents

無線通信における適応協調伝送方法、システムおよび送信機 Download PDF

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Description

本発明は無線通信分野に関し、特に、LTE‐Aシステムの下りリンクに対する適応協調伝送方法、システムおよび送信機に関する。
セルラー通信システムでは、普通、周波数再利用技術を借りてシステム容量を向上させるため、セル間干渉(ICI)がセルラー通信システムの性能に影響を与える要因となる(特にセル端ユーザにとって)。多入力多出力(MIMO)技術は、無線リンクのスペクトル効率を効果的に向上させることができるため、既に3GPP LTE(Long Term Evolution)を含めるB3G無線通信システムの肝心な技術の1つとなっている。しかし、MIMO技術の性能がICIの影響を受けやすいのである。
LTE Rel‐8の規格策定が終了に近づくにつれて、3GPPは2008年半ばからLTE‐Aの検討作業を開始した。LTE‐AはLTEの後継進化であり、システム性能(特にセル端ユーザのスペクトル効率)に対してより高い要求を提出した。セル端ユーザのスペクトル効率を向上させるために、LTE‐Aでは、協調伝送技術の導入でICIの影響に対処することが考えられる。
従来の協調伝送技術に様々な実現方法があり、最も代表的な3種類はそれぞれ、分数周波数再利用(FFR:fractional frequency reuse)、シングルユーザ・マルチ基地局統合送信、および完全協調に基づくマルチユーザ・マルチ基地局統合送信である。
ここで、分数周波数再利用は、3GPP R1‐050507および3GPP R1‐081873などの提案に開示されている。分数周波数再利用は、静的なものまたは動的なものであってよく、その基本構想として、隣接セルが同一時間周波数リソースで、データを同時に送信することを避けることにより、セル端ユーザに干渉を与えることを回避する。この方法は、実現が簡単で、隣接セルの基地局の間でデータおよび送信機側のチャネル状態情報(CSIT)を共有する必要がない。しかし、隣接セルの基地局の送信電力を十分に利用することができないため、特にSNRが比較的に低い場合、分数周波数再利用はスペクトル効率の低下につながる。
シングルユーザ・マルチ基地局統合送信は、3GPP R1‐083870および3GPP R1‐084173などの提案に開示されている。当該方法の基本構想として、隣接セルが同一時間周波数リソースで、特定方式によって単一のユーザに対してデータを同時に送信して、伝統的なICIを有用信号に転化する。この方法も、隣接セルの基地局の間でCSITを共有する必要がないが、基地局およびユーザのマルチアンテナによる空間自由度を十分に利用することができないため、特にSNRが比較的に高い場合、スペクトル効率の低下につながる。
完全協調に基づくマルチユーザ・マルチ基地局統合送信は、3GPP R1‐084482および3GPP R1‐090601などの提案に開示されている、理論的に最適性能を持ち、複数のセルの基地局を統合して、より大規模の送信アンテナアレイを構成し、同一時間周波数リソースで複数のユーザにサービスを同時に提供することができる。しかし、この方法は、隣接セルの基地局がデータおよびCSITを中央ノードに報告して統合処理を行うよう要求するため、実現の複雑度が非常に高い。これは、非常に高いフィードバックシグナリングオーバーヘッドおよび処理遅延につながり、一方、当該中央ノード自身の実現の複雑度も非常に高くなる。
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、無線通信における適応協調伝送方法、システムおよび送信機を提供する。
本発明の解決手段は具体的に下記のように実現される。
無線通信における適応協調伝送方法であって、協調伝送を行う1つ以上の受信機および1つ以上の送信機を決定し、前記1つ以上の送信機のうち1つをサービング送信機として設定し、それ以外の送信機を協調送信機として設定し、前記サービング送信機からの協調伝送要求を受信した前記協調送信機は、前記1つ以上の受信機の信号測定パラメータに基づいて、協調伝送モードを決定して、前記サービング送信機に提供し、各送信機は、決定された協調伝送モードに基づいて、前記1つ以上の受信機に対応するデータストリームを生成して、各受信機に送信する、ことを含む。
前記1つ以上の受信機を決定することは、前記サービング送信機がセル端ユーザに対してマルチユーザスケジューリングを行い、前記セル端ユーザから前記1つ以上の受信機を選出する、ことを含む。
前記協調伝送モードを決定することは、前記協調送信機が、前記信号測定パラメータに基づいて、信号対干渉比(SIR)および信号対雑音比(SNR)を算出し、前記算出されたSIRとSIR閾値との関係、および前記算出されたSNRとSNR閾値との関係に基づいて、相応の協調伝送モードを選択する、ことを含む。
前記1つ以上の受信機に対応するデータストリームを生成することは、各送信機が、ビーム形成方法を決定し、決定されたビーム形成方法に基づいて、各受信機に対して相応のビーム形成パラメータVrt(r=1,・・・,R、t=1,・・・,T、ここで、Tは送信機の数を表し、Rは受信機の数を表す)を設定し、選択された協調伝送モードに基づいて、各受信機に対してサブデータストリームdrtを設定し、式
Figure 0005374430
によって、前記1つ以上の受信機に対応する総データストリームDを生成することを含み、ここで、前記ビーム形成パラメータVrtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのビーム形成フィルタの特性を表し、前記サブデータストリームdrtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのデータストリームである。
前記算出されたSIRとSIR閾値との関係、および前記算出されたSNRとSNR閾値との関係に基づいて、相応の協調伝送モードを選択することは、前記算出されたSIRがSIR閾値より小さく、かつ前記算出されたSNRが第1のSNR閾値より大きい場合、動的FFRモードを選択し、前記算出されたSIRがSIR閾値以上であり、かつ前記算出されたSNRが第2のSNR閾値以上である場合、マルチユーザ・マルチ基地局空間多重モードを選択し、前記マルチユーザ・マルチ基地局空間多重モードでは、各送信機からr番目の受信機へのサブデータストリームdrt(t=1,・・・,T)が異なるように設定し、上記以外の場合、シングルユーザ・マルチ基地局空間多重モードまたはマルチユーザ・マルチ基地局マクロダイバーシティモードを選択し、前記マルチユーザ・マルチ基地局マクロダイバーシティモードでは、各送信機からr番目の受信機へのサブデータストリームdrt(t=1,・・・,T)が同じになるように設定する、ことを含む。
前記ビーム形成方法は、ゼロフォーシング(ZF)アルゴリズム、または信号対漏洩雑音比(SLNR)アルゴリズムである。
前記各送信機が、決定されたビーム形成方法に基づいて、各受信機に対して相応のビーム形成パラメータVrtを設定することは、r番目の受信機に対して、Hrtの1つ以上の固有チャネル方向ベクトルを、t番目の送信機から他の受信機への空間チャネル行列の零空間に射影し、相応の固有値を用いて各固有チャネル方向ベクトルの射影を重み付けして、該固有チャネル方向ベクトルの射影の重み付けされた値を得、その中から、重み付けされた値が最大となる1つの固有チャネル方向ベクトルの射影を選出し、選出された固有チャネル方向ベクトルの射影に基づいて、ビーム形成パラメータVrtを決定する、ことを含み、ここで、Hrtは、t番目の送信機からr番目の受信機への伝送チャネル特性を表す。
当該方法において、協調伝送要求を受信した前記協調送信機は、協調伝送に参加するかどうかを判断し、参加する場合、さらに、協調伝送モードを決定し、参加しない場合、協調伝送拒絶メッセージを前記サービング送信機に送信する、ことをさらに含む。
当該方法において、前記協調送信機が各受信機へ問合せ指令を送信し、前記各受信機が自分の信号測定パラメータを前記協調送信機に送信し、または、前記各受信機が自分の信号測定パラメータを周期的に前記協調送信機に報告する、ことをさらに含む。
当該方法において、r番目の受信機が信号yを受信し、多入力多出力(MIMO)検出を用いてデータ復元を行うことをさらに含み、ここで、
Figure 0005374430
であり、Hrtは、t番目の送信機からr番目の受信機への伝送チャネル特性を表し、次元数がn×nであり、Vrtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのビーム形成フィルタの特性を表し、次元数がn×1またはn×nであり、drtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのデータストリームであり、スカラーまたは次元数n×1のベクトルであり、wは、r番目の受信機の雑音であり、次元数がn×1であり、yは、r番目の受信機の受信信号であり、次元数がn×1であり、r番目の受信機のアンテナ数はnであり、t番目の送信機のアンテナ数はnである。
前記送信機が基地局または中継ノードである。
無線通信における適応協調伝送システムであって、協調伝送を行う1つ以上の受信機および1つ以上の送信機を含み、そのうち、1つの送信機がサービング送信機として設定され、それ以外の送信機が協調送信機として設定され、前記協調送信機は、前記サービング送信機からの協調伝送要求を受信し、前記1つ以上の受信機の信号測定パラメータに基づいて、協調伝送モードを決定して、前記サービング送信機に提供し、前記送信機の各々は、決定された協調伝送モードに基づいて、前記1つ以上の受信機に対応するデータストリームを生成して、各受信機に送信する。
前記協調送信機は、前記信号測定パラメータに基づいて、信号対干渉比(SIR)および信号対雑音比(SNR)を算出し、前記算出されたSIRとSIR閾値との関係、および前記算出されたSNRとSNR閾値との関係に基づいて、相応の協調伝送モードを選択する。
前記送信機の各々は、ビーム形成方法を決定し、決定されたビーム形成方法に基づいて、各受信機に対して相応のビーム形成パラメータVrt(r=1,・・・,R、t=1,・・・,T、ここで、Tは送信機の数を表し、Rは受信機の数を表す)を設定し、選択された協調伝送モードに基づいて、各受信機に対してサブデータストリームdrtを設定し、式
Figure 0005374430
によって、前記1つ以上の受信機に対応する総データストリームDを生成し、ここで、前記ビーム形成パラメータvrtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのビーム形成フィルタの特性を表し、前記サブデータストリームdrtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのデータストリームである。
前記協調送信機は、前記算出されたSIRがSIR閾値より小さく、かつ前記算出されたSNRが第1のSNR閾値より大きい場合、動的FFRモードを選択し、前記算出されたSIRがSIR閾値以上であり、かつ前記算出されたSNRが第2のSNR閾値以上である場合、マルチユーザ・マルチ基地局空間多重モードを選択し、上記以外の場合、シングルユーザ・マルチ基地局空間多重モードまたはマルチユーザ・マルチ基地局マクロダイバーシティモードを選択し、ここで、前記マルチユーザ・マルチ基地局マクロダイバーシティモードでは、各送信機からr番目の受信機へのサブデータストリームdrt(t=1,・・・,T)が同じになるように設定し、前記マルチユーザ・マルチ基地局空間多重モードでは、各送信機からr番目の受信機へのサブデータストリームdrt(t=1,・・・,T)が異なるように設定する。
前記協調送信機は、さらに、協調伝送要求を受信した後に、協調伝送に参加するかどうかを判断し、参加する場合、さらに、協調伝送モードを決定し、参加しない場合、協調伝送拒絶メッセージを前記サービング送信機に送信する。
前記受信機は、さらに、信号yを受信し、多入力多出力(MIMO)検出を用いてデータ復元を行い、ここで、
Figure 0005374430
であり、Hrtは、t番目の送信機からr番目の受信機への伝送チャネル特性を表し、次元数がn×nであり、vrtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのビーム形成フィルタの特性を表し、次元数がn×1またはn×nであり、drtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのデータストリームであり、スカラーまたは次元数n×1のベクトルであり、wは、r番目の受信機の雑音であり、次元数がn×1であり、yは、r番目の受信機の受信信号であり、次元数がn×1であり、r番目の受信機のアンテナ数はnであり、t番目の送信機のアンテナ数はnである。
送信機であって、1つ以上の受信機の信号測定パラメータに基づいて、協調伝送モードを決定して、協調伝送要求の送信元である第2の送信機に提供する協調モード決定手段と、決定された協調伝送モードに基づいて、前記1つ以上の受信機に対応するデータストリームを生成して、各受信機に送信するデータストリーム生成手段と、を含む。
当該送信機は、協調伝送要求を受信した後に、協調伝送に参加するかどうかを判断し、参加する場合、さらに、協調伝送モードを決定し、参加しない場合、協調伝送拒絶メッセージを前記第2の送信機に送信する協調伝送判断手段をさらに含む。
前記データストリーム生成手段は、ビーム形成方法を決定し、決定されたビーム形成方法に基づいて、各受信機に対して相応のビーム形成パラメータVrt(r=1,・・・,R、t=1,・・・,T、ここで、Tは送信機の数を表し、Rは受信機の数を表す)を設定し、選択された協調伝送モードに基づいて、各受信機に対してサブデータストリームdrtを設定し、式
Figure 0005374430
によって、前記1つ以上の受信機に対応する総データストリームDを生成し、ここで、前記ビーム形成パラメータvrtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのビーム形成フィルタの特性を表し、前記サブデータストリームdrtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのデータストリームである。
前記協調モード決定手段は、算出されたSIRがSIR閾値より小さく、かつ算出されたSNRが第1のSNR閾値より大きい場合、動的FFRモードを選択し、前記算出されたSIRがSIR閾値以上であり、かつ前記算出されたSNRが第2のSNR閾値以上である場合、マルチユーザ・マルチ基地局空間多重モードを選択し、上記以外の場合、シングルユーザ・マルチ基地局空間多重モードまたはマルチユーザ・マルチ基地局マクロダイバーシティモードを選択し、ここで、前記マルチユーザ・マルチ基地局マクロダイバーシティモードでは、各送信機からr番目の受信機へのサブデータストリームdrt(t=1,・・・,T)が同じになるように設定し、前記マルチユーザ・マルチ基地局空間多重モードでは、各送信機からr番目の受信機へのサブデータストリームdrt(t=1,・・・,T)が異なるように設定する。
上記の解決手段からわかるように、本発明に係る適応協調伝送方法、システムおよび送信機によれば、協調送信機とサービング送信機とが区別されて、協調送信機とサービング送信機との間で簡単なやりとりが行われ、部分協調を借りてMIMO協調伝送を実現し、複数の送信機の間でCSITを共有する必要がない。これにより、セル端ユーザのスペクトル効率をなるべく向上させると共に、比較的に低い実現の複雑度を維持する。
また、異なるチャネル条件では、異なる協調伝送技術が、異なる性能を有する。本発明に係る方法、システムおよび送信機によれば、チャネル条件に基づいて適切な協調伝送モードを適応的に選択して、最適性能を得ることができる。さらに、チャネル条件が変化すると、協調伝送モードもそれに応じて調整されることで、データ伝送の性能を維持することができる。
本発明の実施例に係る多送信機多受信機のMIMO協調伝送システムを示す図である。 本発明の実施例に係る適応MIMO協調伝送のフローチャートである。 本発明の実施例に係る適応協調モード選択のフローチャートである。 本発明の実施例に係るZF規則を採用する際の異なる協調伝送モードでの総容量の比較を示す図である。 本発明の実施例に係るSLNR規則を採用する際の異なる協調伝送モードでの総容量の比較を示す図である。
本発明の目的、解決手段およびメリットをさらに明確にするために、以下、図面を参照して実施例を挙げながら、本発明をさらに詳しく説明する。
本発明の1つの実施例に係る伝送システムは、図1に示すように、2つの送信機と2つの受信機の場合が考えられる。ここで、送信機は基地局であり、受信機はユーザであり、そのうちの1つの基地局をサービング基地局(eNB1)として決定し、もう1つの基地局を協調基地局(eNB2)として決定する。仮に、各基地局ごとに4つのアンテナが設けられ、各ユーザごとに2つのアンテナが設けられ、複信方式は時分割複信(TDD)であり、無線チャネルは、基地局が理想的なCSITを得られるように、準静的に維持されるとする。図1に示すMIMO協調伝送システムでは、2つのユーザUE1とUE2の受信信号が数式1に示す通りである。
[数式1]
=H11(v1111+v2121)+H12(v1212+v2222)+w
=H21(v1111+v2121)+H22(v1212+v2222)+w
ここで、yは、r番目(r=1,2)の受信機の受信信号であり、次元数2×1のベクトルである。
wrは、r番目(r=1,2)の受信機の雑音であり、次元数2×1のベクトルである。
Hrtは、次元数2×4のチャネル行列であり、t番目の送信機からr番目の受信機への伝送チャネル特性を表し、ここで、r=1,2; t=1,2である。
rtは、ビーム形成パラメータであり、t番目の送信機からr番目の受信機へのビーム形成フィルタの特性を表し、ここで、r=1,2; t=1,2である。当該ビーム形成パラメータは、次元数4×1のビーム形成ベクトル、または、次元数4×2のビーム形成行列であってよい。
drtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのデータストリーム(r=1,2; t=1,2)であり、スカラーまたは次元数2×1のベクトルである。
受信機の雑音を考慮しない場合、即ちWがゼロベクトルである場合、数式1を以下のように簡略化することができる。
[数式2]
=H11(v1111+v2121)+H12(v1212+v2222
=H21(v1111+v2121)+H22(v1212+v2222
説明すべきところとして、本発明の方法は、上記以外のアンテナ配置、例えば、基地局に8つのアンテナが設けられ、ユーザに2つのアンテナが設けられ、または、基地局に8つのアンテナが設けられ、ユーザに4つのアンテナが設けられるなどのアンテナ配置にも適用される。また、送信機は基地局に限定されず、例えば、送信機能を持つ他のネットワークノード(例えば、中継ノードなど)であってよい。なお、本方法は、周波数分割複信(FDD)システムにも適用される。この場合、基地局がCSITを得る方式は、TDDシステムと異なる。
多送信機多受信機のMIMO協調伝送システムでは、送信機の数はT≧2であり、受信機の数はR≧2である。図1では、T=2,R=2の場合のみを例として説明する。もちろん、他の場合に対して、受信信号を算出する際に、数式1または数式2を参照するようにしてよい。例えば、T=2,R=3の場合、数式2を参照すると、ユーザ1、2、3の受信信号はそれぞれ以下の通りである。
=H11(v1111+v2121+v3131)+H12(v1212+v2222+v3232
=H21(v1111+v2121+v3131)+H22(v1212+v2222+v3232
=H31(v1111+v2121+v3131)+H32(v1212+v2222+v3232
ここからわかるように、受信機をR(R≧2)個に拡張した後に、数式1を参照すると、各受信機の受信信号は以下の通りである。
Figure 0005374430
ここで、r番目のユーザの受信アンテナ数をnとして、t番目のeNBの送信アンテナ数をnとすると、Hrtの次元数はn×nであり、vrtの次元数はn×1またはn×nであり、drtはスカラーまたは次元数n×1のベクトルであり、yの次元数はn×1であり、wの次元数はn×1である。また、UEでMIMO検出を実現できるために、以下の数式を満たすべきである。
≧Cardinality(dr1)+Cardinality(dr2
即ち、各UEで受信されたデータストリーム数はそのアンテナ数以下である。
図2は、本発明の実施例に係る適応協調伝送のプロセスを示す。当該プロセスは、以下のようなステップを含む。
ステップ200で、MIMO協調伝送に参加する2つの基地局eNB1とeNB2とを決定して、そのうちの1つの基地局をサービング基地局(serving eNB)として設定し、もう1つの基地局を協調基地局(cooperation eNB)として設定する。
具体的に、セル端ユーザの所属状況によって、サービング基地局と協調基地局とを設定するようにしてよい。例えば、セル端ユーザがeNB1のカバーエリアに属すると、eNB1をサービング基地局として決定する。
ステップ201で、サービング基地局は、セル端ユーザに対してマルチユーザスケジューリングを行い、所定のリソースブロック(RB)で2つ以上のユーザに対してサービスを同時に提供する。本実施例では、サービング基地局は、2つのユーザ、即ち、ユーザ1(UE1)とユーザ2(UE2)に対してサービスを同時に提供することを仮定する。
当該ステップのマルチユーザスケジューリングは、従来のマルチユーザスケジューリングアルゴリズムによって実現されるようにしてよく、ここで説明を省略する。
ステップ202で、サービング基地局は協調基地局へ協調伝送要求(cooperation request)を送信する。
ステップ203で、協調基地局は今回の協調伝送に参加するかどうかを判断する。拒絶する場合、ステップ204に進む。受け付ける場合、ステップ205に進む。
具体的に、協調基地局は、適切な時間周波数リソースを有するかどうか、協調伝送をサポートする機能を持つかどうかなどのような自身の状況によって、今回の協調伝送に参加するかどうかを決定するようにしてよい。
ステップ204で、協調基地局はサービング基地局へ応答を送信して、協調伝送の拒絶を明確に通知し、プロセスを終了する。
ステップ205で、協調基地局は、2つのスケジューリングされるユーザへ問合せ指令をそれぞれ送信する。
ステップ206〜207で、スケジューリングされるユーザは、問合せ指令を受信し、自分の信号測定パラメータを取得して協調基地局に報告する。
具体的に、2つのスケジューリングされるユーザは、それぞれの雑音電力δを測定して、協調基地局に報告する。さらに、2つのスケジューリングされるユーザは、協調基地局にCSITを取得させるための上り測定パイロット(SRS)を協調基地局に送信するようにしてよい。
具体的に実現する際に、セル端ユーザはそのパラメータを周期的に複数の隣接基地局に報告することができるため、ステップ205〜207のプロセスが選択可能なものである。
ステップ208で、協調基地局は、信号測定パラメータに基づいてSIRおよびSNRを算出し、これにより適応協調モードの選択を行う。
ステップ209で、協調基地局は、協調伝送応答(cooperation response)を介して、選定された適応協調モードをサービング基地局に通知する。
ステップ210で、サービング基地局および協調基地局は、所定のビーム形成方法によって、それぞれ各自のセル内で、2つのスケジューリングされるユーザに対して、所定のリソースブロック(RB)でマルチユーザビーム形成を行い、選択された協調伝送モードに基づいて、2つのスケジューリングされるユーザに対してサブデータストリームdrtを設定して、数式
Figure 0005374430
によって、サービング基地局(t=1)または協調基地局(t=2)に対応する総データストリームD;t=1,2を生成する。
説明すべきところとして、通信プロセス中の協調モードの変化をサポートするために、協調基地局は、SIRおよびSNRを周期的に算出して、これにより適応モードの選択を改めて行うようにしてよい。このように、協調基地局がUEへ問合せ指令を周期的に送信して、雑音電力やSRSなどの信号測定パラメータを取得すること、または、UEが雑音電力やSRSなどを周期的に報告することが必要になる。協調モードの変化を発見したときに、協調基地局は、サービング基地局へ協調モード変更シグナリングを送信して、協調モードの変更を要求する。サービング基地局が協調モード変更シグナリングを受信した後に、両者は同時に新しい協調モードを用いてデータ伝送を行う。もちろん、無線チャネルが準静的なものである場合、決定された協調モードは、1回の伝送プロセス中に別途変更しなくてもよい。
具体的に、当該ステップ210に係るビーム形成方法は以下の通りであってよい。
1.ゼロフォーシング(ZF)アルゴリズム。当該アルゴリズムでは、特定のvrtを選択することによって、t番目の送信機側で、r番目の受信機による他の受信機への干渉を完全に除去する。
例えば、図1のシステムモデルを参照すると、v21を選択する際に、H11の零空間から1つのベクトルをランダムに選択して、H11とv21とを直交させるだけでよい。具体的に、H11を特異値分解して、
Figure 0005374430
を得ることができ、ここで、L11は次元数2×2の左特異行列であり、
Figure 0005374430
は次元数2×4の対角行列(H11の次元数と同じ)であり、
Figure 0005374430
は次元数4×4の右特異行列である。ここで、
Figure 0005374430
は固有値である。このように、
Figure 0005374430
にすると、eNB1の属するセル内のユーザ2によるユーザ1への干渉を除去することができる。v11について、H21の零空間から、H21とv11とを直交させるベクトルを選択する必要がある。そのため、1番目の送信機側でZFアルゴリズムを用いてビーム形成を行うことは即ち、H11およびH21を特異値分解して、v21およびv11を決定することである。
説明すべきところとして、ZF規則にとって、多送信機多受信機(MTMR)協調伝送を行う場合、条件
Figure 0005374430
を満たすべきである。
2.信号対漏洩雑音比(SLNR)アルゴリズム。当該アルゴリズムは、現在のユーザの有用信号電力と、他のユーザへの干渉と雑音電力との和との比値を最大化するものであり、その具体的な原理について、従来技術で記載されているため、ここで説明を省略する。
図1のシステムモデルを参照すると、v21の選択を例として、SLNRアルゴリズムによって、
Figure 0005374430
を決定する。即ち、行列の最大固有値に対応する固有ベクトルを選出してビーム形成ベクトルとする。
3.ローカル最適化に基づくZFアルゴリズム。当該アルゴリズムは、ZFアルゴリズムを改善したものである。MIMOでは空間自由度を増加できることを考慮すると、送信機側で現在のユーザによる他のユーザへの干渉を完全に除去すると共に、なるべく現在のユーザの無線チャネルの固有方向に沿ってデータを送信することにより、有効伝送信号の電力を向上させることができる。
例えば、r番目の受信機に対して、Hrtの1つ以上の固有チャネル方向ベクトルを、t番目の送信機から他の受信機への空間チャネル行列の零空間に射影する。受信機の数が2である場合、そのうちの1つの受信機(例えば、受信機1)に対して、Hltの固有チャネル方向ベクトルを、t番目の送信機から受信機2への空間チャネル行列の零空間に射影するのである。受信機の数が2より多い場合、t番目の送信機から他の全ての受信機への統合空間チャネル行列を得ることができ、Hltの固有チャネル方向ベクトルは、当該統合空間チャネル行列の零空間に射影するのである。その後、相応の固有値を用いて各固有チャネル方向ベクトルの射影を重み付けして、その重み付けされた値を得、その中から、重み付けされた値が最大となる1つの固有チャネル方向ベクトルの射影を選出する。最後に、選出された固有チャネル方向ベクトルの射影に基づいて、ビーム形成パラメータvrtを決定する。具体的に、重み付けされた値が最大となる固有チャネル方向ベクトルの射影に対して絶対値正規化処理を行って、ビーム形成パラメータvrtとして設定する。
図1のシステムモデルを参照しながら、v21の選択を例として、ローカル最適化に基づくZFを説明する。具体的に、v21の選択プロセスは以下の通りである。
(1) H21を特異値分解して、
Figure 0005374430
を得る。
(2)
Figure 0005374430
の零空間にそれぞれ射影して、現在のユーザによる他のユーザへの干渉を完全に除去し、相応の特異値を用いて重み付けされた値の比較的に大きいベクトルを選出し、そのベクトルの上付き文字が
Figure 0005374430
である。
(3)数式
Figure 0005374430
によってv21を得、ここで、
Figure 0005374430
であり、正規化因子
Figure 0005374430
である。
説明すべきところとして、ステップ210では、サービング基地局および協調基地局は任意のマルチユーザビーム形成アルゴリズムを用いるようにしてよく、当該アルゴリズムは従来のものまたは改善されたものであってよい。しかし、実現の複雑度から考慮すると、線形ビーム形成方法(例えば、ZFやSLNRなど)がプロセスの実現にとってより適切なものであるため、具体的に実現する際に、それを優先的に選択してもよい。なお、サービング基地局と協調基地局とは、異なるビーム形成方法を用いるようにしてもよいが、実現の複雑度から考慮すると、同じビーム形成方法を用いるのがもっと簡単になる。
ステップ211で、各スケジューリングされるユーザ(即ち、UE1またはUE2)は、所定のリソースブロック(RB)で、2つのセルからのデータストリームをそれぞれ受信して、従来のMIMO検出技術を借りてデータ復元を行い、プロセスを終了する。
説明すべきところとして、ステップ203および204では、協調基地局によって、サービング基地局で開始された協調伝送に参加するかどうかを決定することは、選択可能である。即ち、協調伝送要求を受信した協調基地局は、協調伝送に参加するかどうかを別途に判断せずに、各スケジューリングされるユーザへ問合せ指令を送信するステップ205を直接に実行し、または、ステップ208を直接に実行するようにしてよい。
図2に示すプロセスでは、ステップ208の具体的な実現は以下の通りである。
(1)2つのスケジューリングされるユーザのSNR、およびこの2つのユーザの間のSIRを算出する。具体的に、
Figure 0005374430
である。ここで、SNRは各基地局の電力が正規化されたものであり、即ち、当該SNRは各基地局の送信電力を1と見なして換算されたものである。一般的に、スケジューリングされるユーザのSNRが比較的に接近するため、区別しなくてもよい。
(2)予め設定されたSIR閾値およびSNR閾値に基づいて、いずれの協調伝送モードを使用するかを決定する。
本発明に係る協調伝送モードは、動的FFR(Dynamic FFR)と、シングルユーザ・マルチ基地局空間多重(JT‐SU)と、多送信機多受信機マクロダイバーシティ(MTMR MD:Multi‐Tx Multi‐Rx macro‐diversity)と、多送信機多受信機空間多重(MTMR SM:Multi‐Tx Multi‐Rx spatial multiplexing)と、を含む。
本発明の具体的な実現では、表1に示すように、選択用のモードA、モードB、およびモードCを設定してもよい。
Figure 0005374430
これらの協調伝送モードの間の相違点は、主にdrtの割当の変化にある。ここで、Dynamic FFRおよびJT‐SUは従来技術である。具体的に実現する際に、Dynamic FFRのd12=d22=0であり、JT‐SUのd21=d22=0である。つまり、Dynamic FFRはMTMRをSTMRに簡略化したものであり、JT‐SUはMTMRをMTSRに簡略化したものである。MTMR MDでは、drtの割当は以下の通りであり、d11=d12、d21=d22(即ち、dr1とdr2が同じになるように設定)である。MTMR SMでは、drtの割当は以下の通りであり、即ち、dr1とdr2が異なるように設定する。
図3からわかるように、モードAは、算出されたSIRがSIR閾値(SIR_Th)より小さく、かつ算出されたSNRが第1のSNR閾値(SNR_Th1)より大きい場合、即ち、SIR<SIR_ThかつSNR>SNR_Th1の場合に適用する。モードCは、算出されたSIRがSIR閾値(SIR_Th)以上であり、かつ算出されたSNRが第2のSNR閾値(SNR_Th2)以上である場合、即ち、SIR≧SIR_ThかつSNR≧SNR_Th2の場合に適用する。モードBは、SIR<SIR_ThかつSNR≦SNR_Th1、またはSIR≧SIR_ThかつSIR<SIR_Th2という2つの場合に適用する。もちろん、臨界点のモードは、比較的に柔軟に選択することができる。例えば、臨界点SIR=SIR_ThかつSNR=SNR_Th1の場合、モードAまたはモードBを用いるようにしてよい。臨界点SIR=SIR_ThかつSNR=SNR_Th2の場合、モードCまたはモードBを用いるようにしてよい。なお、モード判断を行うためのSNRは、ユーザ1の信号測定パラメータに基づいて算出されたものであってよく、ユーザ2の信号測定パラメータに基づいて算出されたものであってよく、ユーザ1とユーザ2の信号測定パラメータの平均値に基づいて算出されたものであってもよい。表1からわかるように、基地局で用いられるビーム形成方法と協調伝送モードとは相関するものであってよい。例えば、決定された協調伝送モードはJT‐SU SMであると、ZFまたはSLNRアルゴリズムを用いてビーム形成を行う。決定された協調伝送モードはMTMR MDであると、SLNRアルゴリズムを用いてビーム形成を行う。なお、異なるビーム形成方法によって、SIR閾値およびSNR閾値の値も異なり、具体的な値は、シミュレーションおよびテストデータによって得られる。
図2に示す実施例では、送信機の数Tは2である。さらに、2つ以上の送信機を用いてデータの協調伝送を行うようにしてよい。このような場合、複数の協調基地局からフィードバックされた協調モードが異なると、サービング基地局はその中から1つを選出して自局の協調モードとする。このとき、異なる協調基地局で異なる協調モードを用いることを許可し、または、サービング基地局は自局で選択された協調モードを全ての協調基地局に通知して、全ての協調基地局で統一に当該協調モードを用いることを要求するようにしてよい。
さらに、本発明に係る実施例は、無線通信における適応協調伝送システムを提供している。当該システムは、協調伝送を行う1つ以上の送信機および1つ以上の受信機を含み、
そのうち、1つの送信機がサービング送信機として設定され、それ以外の送信機が協調送信機として設定される。前記協調送信機は、前記サービング送信機からの協調伝送要求を受信し、前記1つ以上の受信機の信号測定パラメータに基づいて、協調伝送モードを決定して、前記サービング送信機に提供する。
協調伝送モードを決定した後に、送信機の各々(協調送信機とサービング送信機とを含む)は、当該協調伝送モードに基づいて、前記1つ以上の受信機に対応する総データストリームを生成して、各受信機に送信する。
具体的に、当該協調送信機は、前記信号測定パラメータに基づいて、前記1つ以上の受信機の間の信号対干渉比(SIR)および信号対雑音比(SNR)を算出し、算出されたSIRとSIR閾値との関係、および算出されたSNRとSNR閾値との関係に基づいて、相応の協調伝送モードを選択する。
具体的に、送信機の各々は、ビーム形成方法を決定し、決定されたビーム形成方法に基づいて、各受信機に対して相応のビーム形成パラメータVrt(r=1,・・・,R、t=1,・・・,T、ここで、Tは協調伝送に参加する送信機の数を表し、Rは協調伝送に参加する受信機の数を表す)を設定し、選択された協調伝送モードに基づいて、各受信機に対してサブデータストリームdrtを設定し、式
Figure 0005374430
によって、前記1つ以上の受信機に対応する総データストリームDを生成する。
ここで、前記ビーム形成パラメータvrtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのビーム形成フィルタの特性を表し、前記サブデータストリームdrtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのデータストリームである。
さらに、選択された協調伝送モードに基づいてビーム形成方法を決定するようにしてよい。例えば、決定された協調伝送モードがJT‐SU SMである場合、ZFまたはSLNRアルゴリズムを選択してビーム形成を行い、決定された協調伝送モードがMTMR MDである場合、SLNRアルゴリズムを選択してビーム形成を行う。
具体的に、協調送信機は、算出されたSIRがSIR閾値より小さく、かつ算出されたSNRが第1のSNR閾値より大きい場合、動的FFRモードを選択し、算出されたSIRがSIR閾値以上であり、かつ算出されたSNRが第2のSNR閾値以上である場合、マルチユーザ・マルチ基地局空間多重モードを選択し、上記以外の場合(即ち、SIR<SIR_ThかつSNR≦SNR_Th1、または、SIR≧SIR_ThかつSNR<SNR_Th2の2つの場合)、シングルユーザ・マルチ基地局空間多重モードまたはマルチユーザ・マルチ基地局マクロダイバーシティモードを選択する。
ここで、前記マルチユーザ・マルチ基地局マクロダイバーシティモードでは、各送信機からr番目の受信機へのサブデータストリームdrt(t=1,・・・,T)が同じになるように、即ち、dr1=dr2=・・・drTのように設定する。前記マルチユーザ・マルチ基地局空間多重モードでは、各送信機からr番目の受信機へのサブデータストリームdrt(t=1,・・・,T)が異なるように設定し、例えば、r番目の受信機に伝送しようとするデータを任意にT個の部分に分けて、各送信機に1つずつ伝送する。
前記協調送信機は、さらに、協調伝送要求を受信した後に、協調伝送に参加するかどうかを判断し、参加する場合、さらに、協調伝送モードを決定し、参加しない場合、協調伝送拒絶メッセージを前記サービング送信機に送信する。
前記受信機は、さらに、信号yを受信し、多入力多出力(MIMO)検出を用いてデータ復元を行う。
ここで、
Figure 0005374430
であり、Hrtは次元数n×nの行列であり、vrtは次元数数n×1のベクトルまたは次元数n×nの行列であり、drtはスカラーまたは次元数n×1のベクトルであり、yは次元数n×1のベクトルであり、wは次元数n×1のベクトルであり、r番目の受信機のアンテナ数はnであり、t番目の送信機のアンテナ数はnである。
本発明の実施例では、各送信機および各受信機が複数のアンテナを有するため、各受信機はいずれもMIMO検出を用いてデータ復元を行うことができる。
さらに、本発明に係る実施例は、他の送信機と協調してユーザデータを伝送する送信機を提供している。
当該送信機は、1つ以上の受信機の信号測定パラメータに基づいて、協調伝送モードを決定して、協調伝送要求の送信元のサービング送信機である第2の送信機に提供する協調モード決定手段と、決定された協調伝送モードに基づいて、前記1つ以上の受信機に対応する総データストリームを生成して、各受信機に送信するデータストリーム生成手段と、を含む。
具体的に、前記データストリーム生成手段は、ビーム形成方法を決定し、決定されたビーム形成方法に基づいて、各受信機に対して相応のビーム形成パラメータVrt(r=1,・・・,R、t=1,・・・,T、ここで、Tは送信機の数を表し、Rは受信機の数を表す)を設定し、選択された協調伝送モードに基づいて、各受信機に対してサブデータストリームdrtを設定し、式
Figure 0005374430
によって、前記1つ以上の受信機に対応する総データストリームDを生成する。ここからわかるように、ある送信機から送信されたデータには、複数の受信機へ送信するデータが含まれることができる。同様に、ある受信機で受信されたデータは、複数の送信機から送信されたものである。
前記ビーム形成パラメータVrtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのビーム形成フィルタの特性を表し、前記サブデータストリームdrtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのデータストリームである。
具体的に、前記協調モード決定手段は、算出されたSIRがSIR閾値より小さく、かつ算出されたSNRが第1のSNR閾値より大きい場合、動的FFRモードを選択し、算出されたSIRがSIR閾値以上であり、かつ算出されたSNRが第2のSNR閾値以上である場合、マルチユーザ・マルチ基地局空間多重モードを選択し、上記以外の場合、シングルユーザ・マルチ基地局空間多重モードまたはマルチユーザ・マルチ基地局マクロダイバーシティモードを選択する。
ここで、前記マルチユーザ・マルチ基地局マクロダイバーシティモードでは、各送信機からr番目の受信機へのサブデータストリームdrt(t=1,・・・,T)が同じになるように設定し、前記マルチユーザ・マルチ基地局空間多重モードでは、各送信機からr番目の受信機へのサブデータストリームdrt(t=1,・・・,T)が異なるように設定する。
当該送信機は、協調伝送要求を受信した後に、協調伝送に参加するかどうかを判断し、参加する場合、さらに、協調伝送モードを決定し、参加しない場合、協調伝送拒絶メッセージを前記第2の送信機に送信する協調伝送判断手段をさらに含む。
本発明の解決手段の性能を直観的に示すために、以下、異なる協調伝送モード、異なるビーム形成方法では、表2に示すパラメータに基づいて、適応協調伝送に対してシミュレーションを行う。説明すべきところとして、ビーム形成はリソースブロック単位で行われたものであり、即ち、各リソースブロックの平均チャネル利得を使用してビーム形成を行う。
Figure 0005374430
説明すべきところとして、当該シミュレーションはリンクレベルのシミュレーションであり、仮に、現在のサービングセルは既にマルチユーザスケジューリングを完成したとすると、協調セル内のSIRの変化、およびSNRによる性能への影響だけを考慮すればよい。そのため、シミュレーションでは、サービングセル内の2つのユーザの無線チャネルはずっと独立を維持するが、協調セル内の2つのユーザの無線チャネルは高‐低SIR交替の混合チャネルである。
なお、適応協調モードの選択を制御するための閾値は、シミュレーションに基づいて得られた経験データであり、その具体的な値について、異なるシステムパラメータとシミュレーション/実測とを結びつけて最適化してもよい。表3には、参照の値の1種を示す。
Figure 0005374430
図4はZF規則に基づいてビーム形成を行う際の7種類の協調伝送モードでの性能曲線を示し、ここで、横軸は信号対雑音比(SNR)であり、縦軸は総レート(sum‐rate)である。この7種類の協調伝送モードはそれぞれ、曲線が四角印の実線で示される動的FFR(dynamic FFR)、曲線が逆三角印の実線で示されるシングルユーザ・マルチ基地局空間多重(JT‐SU SM)、曲線が丸印の実線で示されるマルチユーザ・マルチ基地局空間多重(MTMR SM)、曲線が三角印の実線で示されるマルチユーザ・マルチ基地局マクロダイバーシティ(MTMR MD)、曲線が丸印の破線で示されるローカル最適化ZFに基づくマルチユーザ・マルチ基地局空間多重(MTMR SM local Opt.)、曲線が三角印の破線で示されるローカル最適化ZFに基づくマルチユーザ・マルチ基地局マクロダイバーシティ(MTMR MD local Opt.)、曲線が星印(*)の実線で示されるマルチユーザ・マルチ基地局適応協調伝送(Adaptive MTMR)である。
図5はSLNR規則に基づいてビーム形成を行う際の5種類の協調伝送モードでの性能曲線を示し、ここで、横軸は信号対雑音比(SNR)であり、縦軸は総レート(sum‐rate)である。この5種類の協調伝送モードはそれぞれ、曲線が四角印の線で示される動的FFR(dynamic FFR)、曲線が逆三角の線で示されるシングルユーザ・マルチ基地局空間多重(JT‐SU SM)、曲線が丸印の線で示されるマルチユーザ・マルチ基地局空間多重(MTMR SM)、曲線が三角の線で示されるマルチユーザ・マルチ基地局マクロダイバーシティ(MTMR MD)、曲線が星印(*)の線で示されるマルチユーザ・マルチ基地局適応協調伝送(Adaptive MTMR)である。
図4および図5のシミュレーション結果からわかるように、
1.同じ枠組で複数の協調伝送モードを同時にサポートすることができ、かつ適応方式で決定された協調伝送モードでは、ずっと最適な性能を得ることができる。適応とは、受信機のチャネル条件(例えば、SIRおよびSNR)に基づいて協調伝送モードを決定することを指し、ここで、SIRおよびSNRで表されるのはHrtおよびwの特性である。
2.ローカル最適化に基づくZFビーム形成は、ZFビーム形成より優れた性能を得ることができる。
3.SLNRビーム形成は、ZFビーム形成より優れた性能を得ることができる。
上記は、本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明の精神と原則内で行われる種々の修正、均等置換え、改善などは全て本発明の保護範囲内に含まれるべきである。

Claims (19)

  1. 無線通信における適応協調伝送方法であって、
    協調伝送を行う1つ以上の受信機および1つ以上の送信機を決定し、前記1つ以上の送信機のうち1つをサービング送信機として設定し、それ以外の送信機を協調送信機として設定し、
    前記サービング送信機からの協調伝送要求を受信した前記協調送信機は、前記1つ以上の受信機の信号測定パラメータに基づいて、協調伝送モードを決定して、前記サービング送信機に提供し、
    各送信機は、決定された協調伝送モードに基づいて、前記1つ以上の受信機に対応するデータストリームを生成して、各受信機に送信し、
    前記協調伝送モードを決定することは、
    前記協調送信機が、前記信号測定パラメータに基づいて、信号対干渉比(SIR)および信号対雑音比(SNR)を算出し、前記算出されたSIRとSIR閾値との関係、および前記算出されたSNRとSNR閾値との関係に基づいて、相応の協調伝送モードを選択する、
    ことを含むことを特徴とする無線通信における適応協調伝送方法。
  2. 前記1つ以上の受信機を決定することは、前記サービング送信機がセル端ユーザに対してマルチユーザスケジューリングを行い、前記セル端ユーザから前記1つ以上の受信機を選出することを含むことを特徴とする請求項1に記載の無線通信における適応協調伝送方法。
  3. 前記1つ以上の受信機に対応するデータストリームを生成することは、
    各送信機が、ビーム形成方法を決定し、決定されたビーム形成方法に基づいて、各受信機に対して相応のビーム形成パラメータVrt(r=1,・・・,R、t=1,・・・,T、ここで、Tは送信機の数を表し、Rは受信機の数を表す)を設定し、選択された協調伝送モードに基づいて、各受信機に対してサブデータストリームdrtを設定し、式
    Figure 0005374430

    によって、前記1つ以上の受信機に対応する総データストリームDを生成することを含み、
    ここで、前記ビーム形成パラメータvrtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのビーム形成フィルタの特性を表し、
    前記サブデータストリームdrtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのデータストリームである、
    ことを特徴とする請求項に記載の無線通信における適応協調伝送方法。
  4. 前記算出されたSIRとSIR閾値との関係、および前記算出されたSNRとSNR閾値との関係に基づいて、相応の協調伝送モードを選択することは、
    前記算出されたSIRがSIR閾値より小さく、かつ前記算出されたSNRが第1のSNR閾値より大きい場合、動的FFRモードを選択し、
    前記算出されたSIRがSIR閾値以上であり、かつ前記算出されたSNRが第2のSNR閾値以上である場合、マルチユーザ・マルチ基地局空間多重モードを選択し、前記マルチユーザ・マルチ基地局空間多重モードでは、各送信機からr番目の受信機へのサブデータストリームdrt(t=1,・・・,T)が異なるように設定し、
    上記以外の場合、シングルユーザ・マルチ基地局空間多重モードまたはマルチユーザ・マルチ基地局マクロダイバーシティモードを選択し、前記マルチユーザ・マルチ基地局マクロダイバーシティモードでは、各送信機からr番目の受信機へのサブデータストリームdrt(t=1,・・・,T)が同じになるように設定する、
    ことを含むことを特徴とする請求項に記載の無線通信における適応協調伝送方法。
  5. 前記ビーム形成方法は、ゼロフォーシング(ZF)アルゴリズム、または信号対漏洩雑音比(SLNR)アルゴリズムであることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の無線通信における適応協調伝送方法。
  6. 前記各送信機が、決定されたビーム形成方法に基づいて、各受信機に対して相応のビーム形成パラメータvrtを設定することは、
    r番目の受信機に対して、Hrtの1つ以上の固有チャネル方向ベクトルを、t番目の送信機から他の受信機への空間チャネル行列の零空間に射影し、相応の固有値を用いて各固有チャネル方向ベクトルの射影を重み付けして、該固有チャネル方向ベクトルの射影の重み付けされた値を得、その中から、重み付けされた値が最大となる1つの固有チャネル方向ベクトルの射影を選出し、選出された固有チャネル方向ベクトルの射影に基づいて、ビーム形成パラメータvrtを決定する、ことを含み、
    ここで、Hrtは、t番目の送信機からr番目の受信機への伝送チャネル特性を表す、
    ことを特徴とする請求項または請求項に記載の無線通信における適応協調伝送方法。
  7. 協調伝送要求を受信した前記協調送信機は、協調伝送に参加するかどうかを判断し、参加する場合、さらに、協調伝送モードを決定し、参加しない場合、協調伝送拒絶メッセージを前記サービング送信機に送信する、ことをさらに含むことを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載の無線通信における適応協調伝送方法。
  8. 前記協調送信機が各受信機へ問合せ指令を送信し、前記各受信機が自分の信号測定パラメータを前記協調送信機に送信し、または、
    前記各受信機が自分の信号測定パラメータを周期的に前記協調送信機に報告する、
    ことをさらに含むことを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載の無線通信における適応協調伝送方法。
  9. r番目の受信機が信号yを受信し、多入力多出力(MIMO)検出を用いてデータ復元を行うことをさらに含み、
    ここで、
    Figure 0005374430

    であり、
    Hrtは、t番目の送信機からr番目の受信機への伝送チャネル特性を表し、次元数がn×nであり、
    vrtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのビーム形成フィルタの特性を表し、次元数がn×1またはn×nであり、
    drtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのデータストリームであり、スカラーまたは次元数n×1のベクトルであり、
    wrは、r番目の受信機の雑音であり、次元数がn×1であり、
    yrは、r番目の受信機の受信信号であり、次元数がn×1であり、
    r番目の受信機のアンテナ数はnであり、t番目の送信機のアンテナ数はnである、
    ことを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載の無線通信における適応協調伝送方法。
  10. 前記送信機が基地局または中継ノードであることを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載の無線通信における適応協調伝送方法。
  11. 無線通信における適応協調伝送システムであって、
    協調伝送を行う1つ以上の受信機および1つ以上の送信機を含み、
    そのうち、1つの送信機がサービング送信機として設定され、それ以外の送信機が協調送信機として設定され、
    前記協調送信機は、前記サービング送信機からの協調伝送要求を受信し、前記1つ以上の受信機の信号測定パラメータに基づいて、信号対干渉比(SIR)および信号対雑音比(SNR)を算出し、前記算出されたSIRとSIR閾値との関係、および前記算出されたSNRとSNR閾値との関係に基づいて、相応の協調伝送モードを選択して、前記サービング送信機に提供し、
    前記送信機の各々は、決定された協調伝送モードに基づいて、前記1つ以上の受信機に対応するデータストリームを生成して、各受信機に送信する、
    ことを特徴とする無線通信における適応協調伝送システム。
  12. 前記送信機の各々は、
    ビーム形成方法を決定し、決定されたビーム形成方法に基づいて、各受信機に対して相応のビーム形成パラメータVrt(r=1,・・・,R、t=1,・・・,T、ここで、Tは送信機の数を表し、Rは受信機の数を表す)を設定し、選択された協調伝送モードに基づいて、各受信機に対してサブデータストリームdrtを設定し、式
    Figure 0005374430

    によって、前記1つ以上の受信機に対応する総データストリームDを生成し、
    ここで、前記ビーム形成パラメータVrtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのビーム形成フィルタの特性を表し、
    前記サブデータストリームdrtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのデータストリームである、
    ことを特徴とする請求項11に記載の無線通信における適応協調伝送システム。
  13. 前記協調送信機は、
    前記算出されたSIRがSIR閾値より小さく、かつ前記算出されたSNRが第1のSNR閾値より大きい場合、動的FFRモードを選択し、
    前記算出されたSIRがSIR閾値以上であり、かつ前記算出されたSNRが第2のSNR閾値以上である場合、マルチユーザ・マルチ基地局空間多重モードを選択し、
    上記以外の場合、シングルユーザ・マルチ基地局空間多重モードまたはマルチユーザ・マルチ基地局マクロダイバーシティモードを選択し、
    ここで、前記マルチユーザ・マルチ基地局マクロダイバーシティモードでは、各送信機からr番目の受信機へのサブデータストリームdrt(t=1,・・・,T)が同じになるように設定し、前記マルチユーザ・マルチ基地局空間多重モードでは、各送信機からr番目の受信機へのサブデータストリームdrt(t=1,・・・,T)が異なるように設定する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信における適応協調伝送システム。
  14. 前記協調送信機は、さらに、協調伝送要求を受信した後に、協調伝送に参加するかどうかを判断し、参加する場合、さらに、協調伝送モードを決定し、参加しない場合、協調伝送拒絶メッセージを前記サービング送信機に送信することを特徴とする請求項1〜1の何れか1項に記載の無線通信における適応協調伝送システム。
  15. 前記受信機は、さらに、信号yを受信し、多入力多出力(MIMO)検出を用いてデータ復元を行い、
    ここで、
    Figure 0005374430

    であり、
    Hrtは、t番目の送信機からr番目の受信機への伝送チャネル特性を表し、次元数がn×nであり、
    vrtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのビーム形成フィルタの特性を表し、次元数がn×1またはn×nであり、
    drtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのデータストリームであり、スカラーまたは次元数n×1のベクトルであり、
    wrは、r番目の受信機の雑音であり、次元数がn×1であり、
    yrは、r番目の受信機の受信信号であり、次元数がn×1であり、
    r番目の受信機のアンテナ数はnであり、t番目の送信機のアンテナ数はnである、
    ことを特徴とする請求項1〜1の何れか1項に記載の無線通信における適応協調伝送システム。
  16. 送信機であって、
    1つ以上の受信機の信号測定パラメータに基づいて、信号対干渉比(SIR)および信号対雑音比(SNR)を算出し、前記算出されたSIRとSIR閾値との関係、および前記算出されたSNRとSNR閾値との関係に基づいて、相応の協調伝送モードを選択して、協調伝送要求の送信元である第2の送信機に提供する協調モード決定手段と、
    決定された協調伝送モードに基づいて、前記1つ以上の受信機に対応するデータストリームを生成して、各受信機に送信するデータストリーム生成手段と、
    を含むことを特徴とする送信機。
  17. 協調伝送要求を受信した後に、協調伝送に参加するかどうかを判断し、参加する場合、さらに、協調伝送モードを決定し、参加しない場合、協調伝送拒絶メッセージを前記第2の送信機に送信する協調伝送判断手段をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の送信機。
  18. 前記データストリーム生成手段は、ビーム形成方法を決定し、決定されたビーム形成方法に基づいて、各受信機に対して相応のビーム形成パラメータVrt(r=1,・・・,R、t=1,・・・,T、ここで、Tは送信機の数を表し、Rは受信機の数を表す)を設定し、選択された協調伝送モードに基づいて、各受信機に対してサブデータストリームdrtを設定し、式
    Figure 0005374430

    によって、前記1つ以上の受信機に対応する総データストリームDを生成し、
    ここで、前記ビーム形成パラメータvrtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのビーム形成フィルタの特性を表し、
    前記サブデータストリームdrtは、t番目の送信機からr番目の受信機へのデータストリームである、
    ことを特徴とする請求項1に記載の送信機。
  19. 前記協調モード決定手段は、算出されたSIRがSIR閾値より小さく、かつ算出されたSNRが第1のSNR閾値より大きい場合、動的FFRモードを選択し、前記算出されたSIRがSIR閾値以上であり、かつ前記算出されたSNRが第2のSNR閾値以上である場合、マルチユーザ・マルチ基地局空間多重モードを選択し、上記以外の場合、シングルユーザ・マルチ基地局空間多重モードまたはマルチユーザ・マルチ基地局マクロダイバーシティモードを選択し、
    ここで、前記マルチユーザ・マルチ基地局マクロダイバーシティモードでは、各送信機からr番目の受信機へのサブデータストリームdrt(t=1,・・・,T)が同じになるように設定し、前記マルチユーザ・マルチ基地局空間多重モードでは、各送信機からr番目の受信機へのサブデータストリームdrt(t=1,・・・,T)が異なるように設定する、
    ことを特徴とする請求項118の何れか1項に記載の送信機。
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