JP5382391B2 - 無線ネットワークにおいて干渉配置のためにアダプティブ・オプチュニスティック・クラスタリングを行うための無線ネットワークおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は無線ネットワークに係る。一部の実施形態は、中枢部でスケジュールされた通信リソースを利用する無線ネットワークに係る。一部の実施形態は、多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信ネットワークに係る。

無線ネットワークの課題の１つに、ユーザ間の干渉がある。従来の干渉管理法としては、弱い干渉をノイズとして捉え、強い干渉をデコードする試みを行う、というものがある。他の従来の干渉管理法には、複数のユーザに対してそれぞれ異なる周波数チャネルまたはタイムスロットを割り当てて直交チャネルアクセスとすることで、干渉を軽減させようとするものもある。一部の技法では、余剰アンテナの利用により、意図しないレシーバに対してヌルを生成することで、干渉の軽減を試みるものもある。これら従来の干渉管理法はいずれも、ネットワーク全容量またはスループットが低減してしまうという欠点を抱えている。

このように、ネットワーク全容量またはスループットを増加させることのできる、干渉軽減のための無線ネットワークおよび方法の提供が、一般的なニーズとして存在している。

一部の実施形態における、分散型の無線ネットワークを示す。

一部の実施形態における、集中型の無線ネットワークを示す。

一部の実施形態における様々なシステムエレメントの機能図である。

一部の実施形態における、干渉の配置のためのアダプティブ・クラスタリング手順のフローチャートである。

以下の記載および図面は、当業者が発明を実施するのに足る特定の実施形態を示す。他の実施形態では、構造上、論理上、電気的なプロセスおよびその他の変更が含まれてもよい。請求項に述べられる実施形態は、請求項の全ての均等物を含む。

図１は、一部の実施形態における、分散型の無線ネットワークを示す。図１に示されている分散型の無線ネットワークは、複数のトランスミッタ（ＴＸ）１０２、複数のレシーバ（ＲＸ）１０４、および中央スケジューラ１０６を含む。トランスミッタ１０２およびレシーバ１０４は、所定の通信法に従って互いに直接通信するトランスミッタ‐レシーバ対１０３を形成してよい。

トランスミッタ１０２およびレシーバ１０４は、送受信機能を両方とも備えてよい任意の種類の無線通信デバイスを表していてよい。中央スケジューラ１０６は、無線によりトランスミッタ１０２およびレシーバ１０４と通信するよう構成された独立型の無線通信デバイスであっても、トランスミッタ１０２またはレシーバ１０４のいずれかの内部に備えられていてもよい。

実施形態においては、トランスミッタ‐レシーバ対１０３のクラスタまたはグループは、中央スケジューラ１０６によって、直接チャネル情報から計算された最小特異値の閾値に基づいて、選択される。対象スループットレートを干渉配置法の実行により得ることができる場合には、選択されたクラスタのトランスミッタ‐レシーバ対１０３に対して、干渉配置法を実行するように指示する。対象スループットレートを干渉配置法の実行により得ることができない場合には、検索を行って、干渉配置法を行ったときにより高いスループットを得ることができるトランスミッタ‐レシーバ対１０３のクラスタを特定することができる。これら実施形態について詳述する。

これら実施形態では、干渉配置法によって、他のトランスミッタ‐レシーバ対から、より小さい信号スペースに干渉信号を限定することにより、所望の信号のデコード性能を向上させる。干渉配置法を利用することで、複数のストリームを、２以上のトランスミッタ‐レシーバ対１０３間で同時に通信することができるようになる。干渉配置法には同期および全チャネル状態情報が必要となるので、効率的なスケジュール法が必要となる。従ってここで記載する一部の実施形態では、特に、干渉配置技術のための効率的なスケジュールプロセスが提供される。

図１に示す分散型のネットワークは、暫定的またはメッシュのネットワークを含む、殆ど全ての分散型のネットワークであってよいが、実施形態の範囲とはこれに限定はされない。一部の実施形態では、トランスミッタ１０２およびレシーバ１０４が、１を越える数のアンテナを利用して、多入力多出力（ＭＩＭＯ）法に従って通信することができるが、実施形態の範囲はこれに限定はされない。

図２は、一部の実施形態における、集中型の無線ネットワークを示す。図２に示す集中型の無線ネットワークは、複数の基地局（ＢＳ）２０２、複数の移動局（ＭＳ）２０４、および中央スケジューラ２０６を含む。基地局２０２および移動局２０４は、送受信機能を両方とも備えてよく、ここではトランスミッタまたはレシーバとして称される場合がある。基地局２０２および移動局２０４は、所定の通信法に従って通信するトランスミッタ‐レシーバ対を含んでよい。この集中型のネットワークの実施形態では、１つの基地局２０２が、１を超える数の移動局２０４と対になって機能してよい。中央スケジューラ２０６は、基地局２０２のいずれかの内部に設けられても、または、バックボーンネットワーク経由で基地局２０２と通信するアクセスサービスネットワーク（ＡＳＮ）の内部に設けられてもよい（別途に図示は行わない）。

実施形態においては、トランスミッタ‐レシーバ対１０３のクラスタまたはグループが、中央スケジューラ２０６によって、直接チャネル情報から計算された最小の特異値の閾値に基づいて、選択される。対象スループットレートを干渉配置法の実行により得ることができる場合には、選択されたクラスタのトランスミッタ‐レシーバ対に対して、干渉配置法を実行するように指示する。対象スループットレートを干渉配置法の実行により得ることができない場合には、検索を行って、干渉配置法を行ったときにより高いスループットを得ることができるトランスミッタ‐レシーバ対のクラスタを特定することができる。これら実施形態では、トランスミッタ‐レシーバ対が、単一の基地局２０２および１を越える数の移動局２０４を含んでよいが、これは必須要件ではない。これらの実施形態について詳述する。

図２に示す集権型のネットワークは、セルラーネットワークを含む、トランシーバ基地局またはアクセスポイントが無線通信デバイスとの通信に利用される殆ど全ての無線通信ネットワークであってよい。一部の実施形態では、基地局２０２および移動局２０４は、１を超える数のアンテナを利用して、ＭＩＭＯ技術に従って通信することができるが、実施形態の範囲はこれに限定はされない。

図３は、一部の実施形態における様々なシステムエレメントの機能図である。様々なシステムエレメントには、トランスミッタ３０２、レシーバ３０４、および、中央スケジューラ３０６が含まれる。分散型のネットワークの実施形態では、トランスミッタ３０２が、１以上のトランスミッタ１０２（図１）として利用されるのに適しており、レシーバ３０４が、１以上のレシーバ１０４（図１）として利用されるのに適しており、中央スケジューラ３０６が、中央スケジューラ１０６（図１）として利用されるのに適していてよい。集中型のネットワークの実施形態では、トランスミッタ３０２が、１以上の基地局２０２（図２）として利用されるのに適しており、レシーバ３０４が、１以上の移動局２０４（図２）として利用されるのに適しており、中央スケジューラ３０６が、中央スケジューラ２０６（図１）として利用されるのに適していてよい。

トランスミッタ３０２は、トランスミッタ‐レシーバ対の関連するレシーバ（レシーバ３０４等）に対して送信するために、信号３２１を干渉配置法に従ってプレコードするプレコーダ３２２を含んでよい。プレコーダ３２２は、信号３２１を、チャネル状態情報（ＣＳＩ）３０５に基づいてプレコードすることができる。レシーバ３０４は、トランスミッタ−レシーバ対のトランスミッタ３０２から受信した、プレコードされている信号をデコードして、デコードされた信号３４１を生成するよう構成されたデコーダ３４２を含んでよい。中央スケジューラ３０６は、トランスミッタ‐レシーバ対のクラスタを選択して、それらの間の通信用に干渉配置法を実施するよう、選択されたクラスタの対に指示するクラスタ選択エレメント３６４を含んでよい。通信のためにトランスミッタ３０２は１以上のアンテナ３０８を利用してよく、レシーバ３０４は１以上のアンテナ３１０を利用してよい。

実施形態においては、トランスミッタ３０２のプレコーダ３２２によるプレコードにより、レシーバ３０４のデコーダ３４２は、選択されたクラスタの他のトランスミッタの送信に関する干渉を軽減させ、および／または、除去することができる。これら実施形態を説明する。チャネル状態情報３０５は、トランスミッタ‐レシーバ対のトランスミッタ３０２およびレシーバ３０４間の無線チャネルを表していてよい。一部の実施形態では、デコーダ３４２は、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）デコードを行うよう構成されていてよく、他の実施形態では、デコーダ３４２は、チャネル状態情報３０５を用いてゼロフォーシング（ＺＦ）デコードを行うよう構成されていてよい。干渉配置された、プレコードされている信号をデコードする技術としては、他のデコード技術の利用も可能である。

マルチキャリアの実施形態では、トランスミッタ３０２は、送信に備えて周波数領域のサブキャリア信号を時間領域に変換する逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）回路３２４を含んでよい。レシーバ３０４は、受信したマルチキャリア信号を周波数領域に変換する高速フーリエ変換（ＦＦＴ）回路３４４を含んでよい。一部の実施形態では、レシーバ３０４は、チャネル応答を推定するチャネル推定を含んでよく（別途に図示は行わない）、トランスミッタ３０２は、プレコード前にチャネル応答を補償するチャネル補償回路を含んでよい（別途に図示は行わない）。

一部の実施形態では、中央スケジューラ３０６は、トランスミッタ‐レシーバ対それぞれに対する直接チャネル情報（ＤＣＩ）３０７に基づいて、トランスミッタ‐レシーバ対のクラスタを選択することができる。一部の実施形態では、中央スケジューラ３０６は、トランスミッタ‐レシーバ対それぞれに対する直接チャネル情報（ＤＣＩ）３０７の最小特異値（ＭＳＶ）を計算する最小特異値計算エレメント３６２を含んでよく、これら最小特異値に基づいてトランスミッタ‐レシーバ対のクラスタを選択することができる。一部の実施形態では、特異値は、チャネルマトリクスの特異値分解（ＳＶＤ）を行うことで得られてもよい。

中央スケジューラ３０６は、一対の選択されたクラスタに対して命令３０９を送って、該一対の選択されたクラスタに対して、干渉配置法を実行するよう指示することができる。中央スケジューラ３０６からの、干渉配置法を実行せよとの命令を受けると、選択されたクラスタのトランスミッタ‐レシーバ対それぞれのトランスミッタは、チャネル状態情報３０５を用いて、各トランスミッタ‐レシーバ対の関連するレシーバへの送信のために、干渉配置法に従って、ベースバンド信号３２１をプレコードする。

一部の実施形態では、中央スケジューラ３０６は、トランスミッタ‐レシーバ対に対して、直接チャネル情報３０７を送信してほしい旨、要求をしてよく、および／または、トランスミッタ‐レシーバ対が、自身の直接チャネル情報３０７を中央スケジューラ３０６に送信するよう構成されていてもよい。チャネル状態情報３０５は、トランスミッタ‐レシーバ対間のチャネルについての直接チャネル利得推定およびクロスチャネル利得推定の両方を含んでよい。直接チャネル情報３０７は、関連するレシーバ‐トランスミッタ対間のチャネルの直接チャネル利得推定を含む。

これら実施形態では、直接チャネル情報３０７は、中央スケジューラ３０６により、クラスタする対を選択するために利用される直接チャネルの最小特異値を得るために利用される。チャネル状態情報３０５は、各選択されたトランスミッタ‐レシーバ対のトランスミッタおよびレシーバにより、送受信された信号をプレコードおよびデコードするために利用される。これら実施形態では、中央スケジューラ３０６は、クラスタする対を選択するためにクロスチャネル情報（つまり、クロスチャネル利得推定）を利用する必要はない。クラスタされる対には、会議中のユーザ、または部屋またはビル等の限られたスペースに押し込められているユーザが含まれてよい。干渉配置法を利用することで、ユーザは、自身のデータレートまたはサービス品質（ＱｏＳ）を上げることができ、干渉が制限された環境下で利用された場合には、システムスループットまたはＱｏＳを向上させることができる。

一部の実施形態では、中央スケジューラ３０６は、所定の閾値（Ｔ）を超える最小特異値が最大であるトランスミッタ‐レシーバ対を、クラスタするために選択することができる。これらの実施形態では、中央スケジューラ３０６は、この、最大の最小特異値を有するトランスミッタ−レシーバ対を、所定の閾値を越える最小特異値を有するトランスミッタ−レシーバ対のセットから選択することもできる。所定の閾値を超える最小特異値を有するトランスミッタ−レシーバ対の数が不十分な場合には、中央スケジューラ３０６は、最小特異値に基づくクラスタ用の対の選択を行わなくてよい。

これらの実施形態では、所定の数（ｋ）のトランスミッタ−レシーバ対を、そのクラスタサイズについて選択してもよい。一部の実施形態では、ｋが３であってよいが、実施形態の範囲はこの点に限られず、ｋは、２であっても、１０以上であっても構わない。システム要件よび干渉配置法の複雑性を利用してｋを決定することもできる。これら実施形態では、ｋは、あまり複雑性を増させずに、干渉配置法を実行するのに適したトランスミッタ−レシーバ対の数とすることができる。

クラスタリングするために選択される各トランスミッタ−レシーバ対は、コンカレントな通信用に非直交チャネルリソースを割り当てられてよい。非直交チャネルリソースは、干渉する、または重複するチャネル（例えば、同じタイムスロット、および、同じサブキャリアのセット）を含んでよいが、実施形態の範囲はこの点に限定はされない。送信前に信号をプレコードすることで、選択されたクラスタのトランスミッタ−レシーバ対により非直交チャネルリソースの利用が可能となる。

一部の実施形態では、選択されたクラスタにおける各対に対して干渉配置法の実施を指示する前に、中央スケジューラ３０６が、選択されたクラスタの各トランスミッタ−レシーバ対の合計レートを計算してよい。中央スケジューラ３０６は、合計レートが対象スループットレート（Ｒ）と等しいとき、またはこれを超えるときに、選択されたクラスタの対に対して、干渉配置法の実施を指示することができる。合計レートは、選択されたクラスタの全ての対が干渉配置法を実行した場合に達成可能なレートであってよい。合計レートは、選択されたクラスタのトランスミッタ−レシーバ対各々のスループットを合計することで計算されてよい。

一部の実施形態では、干渉配置法は、干渉中心の干渉配置法または最大の信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）干渉配置法であってよい。干渉中心の干渉配置法は、干渉除去を目指すプレコード方向を計算してよい。干渉中心の干渉配置法は、干渉を低減させる方向に送信させるために、信号３２１をプレコードすることを含んでよい。

最大ＳＩＮＲ干渉配置法は、より良い方向への送信で、干渉を除去する機能がトレードオフされるプレコード方向を計算することができる。最大ＳＩＮＲ干渉配置法には、向上した受信で、干渉を除去する機能をトレードオフするよう選択される方向へ送信するための信号３２１のプレコードを含んでよい。一部の実施形態では、信号の指向性送信が、ビーム形成法により実行されてよいが、これは必須要件ではない。

一部の実施形態では、干渉配置法は、複数の干渉を、各レシーバの共通のサブスペース（例えばより小さな信号スペース）に、送信前に信号をプレコードすることにより配置することができる。「Interference Alignment and Degrees of Freedom of the K-user Interference Channel：Ｋユーザの干渉チャネルの干渉配置および自由度（仮訳）」、情報理論のＩＥＥＥトランザクション、２００８年８月、５４巻、８号、３４２５−３４４４１ページ、Ｖ．Ｒ．ＣａｄａｍｂｅおよびＳ．Ａ．Ｊａｆａｒ著の論文に干渉配置法についての記載があり、これを干渉中心の干渉配置法として利用することが好ましいと思われるが、実施形態の範囲はこの点に限定はされず、他の干渉配置法も利用可能である。「Approaching the Capacity of Wireless Networks Through Distributed Interference Alignment：分散型の干渉配置による無線ネットワークの容量への到達（仮訳）」、コーネル大学、ａｒＸｉｖ：０８０３．３８１６ｖｌ「ｃｓ．ＩＴ」、２００８年３月２６日、Ｋ．Ｇｏｍａｄａｍ、Ｖ．Ｒ．ＣａｄａｍｂｅおよびＳ．Ａ．Ｊａｆａｒ著の論文に記載されている干渉配置法が、ＳＩＮＲ干渉配置法として利用されるのに適していると思われるが、実施形態の範囲はこの点に限定はされず、他の干渉配置法も利用可能である。これらの実施形態において、ＳＩＮＲ干渉配置法は、チャネル補償後のチャネルが逆数である場合に、利用することができる。

実施形態においては、合計レートが対象スループットレート（Ｒ）と等しいとき、またはこれを超えるときに（つまり、上述した最小特異値の閾値が特定するクラスタのなかで、対象値を越えるスループットを提供することができるものがない場合）、サブセット検索プロセスを開始して、干渉配置法を実行するクラスタを特定する。これらの実施形態では、中央スケジューラ３０６は、複数のうちからランダムに、（ｋ＋ｃ）個のトランスミッタ−レシーバ対のセットを選択して、選択されたトランスミッタ−レシーバ対それぞれの全チャネル情報を要求することができる。選択される対の数はｋより大きくてよい。選択される対の数は、ｋ＋ｃで表してよく、ｃはさらなる数の対である。

サブセット検索プロセスの一部として、中央スケジューラ３０６は、各選択されたトランスミッタ−レシーバ対の全チャネル情報を要求して、選択されたセット（（ｋ＋ｃ！）（ｋ！ｃ！）の可能なクラスタが存在する）の中のｋ個の対の各可能なクラスタについて達成可能な合計レートを計算することができる。中央スケジューラ３０６は、最高の達成可能な合計レートを有するｋ個の対のクラスタを選択して、選択されたクラスタのｋ個の対に対して、干渉配置法を実行するよう指示することができる。これらの実施形態では、達成可能な合計レートを計算するために、中央スケジューラ３０６は、直接チャネル情報およびクロスチャネル情報の両方を含む全チャネル情報を利用することができる。達成可能な合計レートは、選択されたクラスタのトランスミッタ−レシーバ対の全てが干渉配置法を実行する場合に、トランスミッタ−レシーバ対のそれぞれのスループットを合計することにより、計算することができる。これら実施形態では、ランダムに選択されたセットのさらなるトランスミッタ−レシーバ対の数（つまりｃ）は、少なくとも１であってよい。

サブセット検索プロセスの一環として、中央スケジューラ３０６は、ｋ＋ｃ個のトランスミッタ−レシーバ対をランダムに選択して、ｋ個からなる対の各クラスタの排他的検索を実行して、達成可能な合計レートが最高であるｋ個からなる対のクラスタを特定する。ｃが１という小さな値であったとしても、性能面で顕著な向上が達成される。これらの実施形態では、中央スケジューラ３０６は、対を最小特異値に基づいて選択する場合であっても、上述したように直接チャネル情報のみではなくて、全チャネル情報を利用してよい。

ＭＩＭＯの実施形態では、プレコーダ３２２は、信号３２１をプレコードして、送信信号を、干渉を軽減させるような方向に方向付けることができる。これら実施形態の一部においては、プレコードは、信号の送受信のためのビーム形成による方向選択を含んでよい。干渉はプレコードにより配置されるので、トランスミッタ３０２は、信号を、ＳＩＮＲが最大となる方向に投影することができる。プレコードにより、トランスミッタ３０２は、異なる信号方向に沿って送信を行い、デコーダ３４２が信号を微分（differentiate）することができる。これら実施形態では、プレコードおよびビーム形成には、アンテナ３０８およびアンテナ３１０の重み付け分布（weight distribution）および／または電力分布（power distribution）が含まれてよい。

アンテナ３０８およびアンテナ３１０は、指向性または無指向性のアンテナを含んでよく、例えばダイポールアンテナ、モノポールアンテナ、パッチアンテナ、ループアンテナ、マイクロストリップアンテナ、その他の、ＲＦ信号の送信に適した種類のアンテナ等であってよい。一部の実施形態では、２以上のアンテナの代わりに、多数のアパーチャを含む単一のアンテナを利用してもよい。この実施形態では、各アパーチャを、それぞれ別個のアンテナとして捉えることができる。ＭＩＭＯの実施形態では、アンテナは、トランスミッタ３０２およびレシーバ３０４間に生じうる空間ダイバーシティおよび様々なチャネル特性を活用することができるよう効果的に分割することができる。一部のＭＩＭＯの実施形態では、アンテナは、１波長の１／１０以上までに分割することができるが、これは必須要件ではない。一部の実施形態では、ビームフォーミング法を、プレコードの一環として利用することができる。

トランスミッタ３０２、レシーバ３０４、および中央スケジューラ３０６は、幾つかの別個の機能エレメントを有するものとして図示されているが、これら機能エレメントの１以上を組み合わせたり、ソフトウェア構成されたエレメントの組み合わせとして実装したりすることができる（例えば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、および／またはその他のハードウェアエレメントを含む処理エレメント等）。例えば、一部のエレメントは、１以上のマイクロプロセッサ、ＤＳＰ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）、および、ここに記載する機能を少なくとも実行するための様々なハードウェアおよび論理回路の組み合わせを含んでよい。一部の実施形態では、機能エレメントは、１以上の処理エレメント上で実行される１以上の処理のことであってよい。

一部の実施形態では、中央スケジューラ３０６は、複数のトランスミッタ−レシーバ対のそれぞれの直接チャネル情報から、最小特異値を計算する回路、各対について計算された最小特異値に基づいてトランスミッタ−レシーバ対のクラスタを選択する回路、および、選択されたクラスタの対に対して、対象スループットレート（Ｒ）を得ることができるときに、干渉配置法を実行するよう指示する回路を含んでよい。中央スケジューラ３０６は、さらに、選択されたクラスタのトランスミッタ−レシーバ対の合計レートを計算する回路を含んでもよい。指示する回路は、選択されたクラスタの対に対して、合計レートが対象スループットレートと等しいとき、またはこれを超えるときに、選択されたクラスタの対に対して、干渉配置法を実行するよう指示するものであってよい。合計レートは、全ての対が干渉配置法を実行する場合に、選択されたクラスタのトランスミッタ−レシーバ対のそれぞれのスループットを合計することにより計算されてよい。

これらの実施形態では、クラスタを選択する回路は、最小特異値が、そのクラスタについて所定の閾値（Ｔ）を超える最大のものであるトランスミッタ−レシーバ対を選択するよう構成されてよい。合計レートが対象スループットレート未満である場合、クラスタを選択する回路は、ｋ＋ｃ個のトランスミッタ−レシーバ対のセットを複数の中からランダムに選択して、選択されたセットにおけるｋ個の対からなる各々可能なクラスタについて達成可能な合計レートを計算して、干渉配置法を実行するために、可能な複数のクラスタのなかから、最大の達成可能な合計レートを有するクラスタを選択するよう構成されてよい。ランダムに選択されるセットは、所定の数（ｋ＋ｃ）個のトランスミッタ−レシーバ対を含んでよく、各クラスタは、ランダムに選択されるセットより少ない数のトランスミッタ−レシーバ対（つまりｋ個の対）を有するサブセットを含んでよい。

一部の実施形態では、トランスミッタ３０２およびレシーバ３０４は、マルチキャリア通信チャネル上で、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）通信信号を通信するよう構成されてよい。ＯＦＤＭ信号は、複数の直交サブキャリアを含んでよい。これらマルチキャリアの実施形態の一部においては、トランスミッタ３０２は、アクセスポイント（ＡＰ）であってよく、レシーバ３０４は無線フィデリティ（ＷｉＦｉ）デバイスであってよい。一部のブロードバンドマルチキャリアの実施形態では、トランスミッタ３０２は、ブロードバンド無線アクセス（ＢＷＡ）ネットワーク通信ステーション（例えばＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）通信ステーション）の一部であってよいが、実施形態の範囲はこれに限定はされない。これらのブロードバンドマルチキャリアの実施形態では、トランスミッタ３０２およびレシーバ３０４は、直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭＡ）法に基づいて通信するよう構成されてもよい。

一部の実施形態では、トランスミッタ３０２およびレシーバ３０４は、特定の通信規格（例えば、ＩＥＥＥ（アイトリプルイー）８０２．１１−２００７および／または８０２．１１（ｎ）規格等のＩＥＥＥ規格、および／または、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）で提案されている仕様）に従って通信するよう構成されてよいが、実施形態の範囲はこの点に限定はされず、他の技術および規格に従って通信を送信および／または受信するのに適したものであってもよい。一部の実施形態では、トランスミッタ３０２およびレシーバ３０４は、無線メトロポリタンエリアネットワーク（ＷＭＡＮ）のＩＥＥＥ８０２．１６−２００４およびＩＥＥＥ８０２．１６（ｅ）規格、並びに様々な変形例および進化形に従って通信するよう構成されてよいが、実施形態の範囲はこの点に限定はされず、他の方法および規格に従って通信を送信および／または受信するのに適したものであってもよい。ＩＥＥＥ８０２．１１およびＩＥＥＥ８０２．１６規格に関する詳細な情報に関しては、「IEEE Standards for Information Technology - Telecommunications and Information Exchange between Systems：情報技術のＩＥＥＥ規格――システム間の電気通信および情報交換（仮訳）」−ローカルエリアネットワーク−パート１１「Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY), ISO/IEC 8802-11 : 1999：無線ＬＡＮ媒体アクセス制御（ＭＡＣ）および物理層（ＰＨＹ）、ＩＳＯ／ＩＥＣ８８０２−１１：１９９９（仮訳）」およびメトロポリタンネットワーク−具体要件−パート１６：「固定ブロードバンド無線アクセスシステムのための空気インタフェース」、２００５年５月および関連する修正／バージョン、および様々な変形例および進化形を参照されたい。

一部のブロードバンドの実施形態では、トランスミッタ３０２およびレシーバ３０４は、ＵＴＲＡＮ（Universal Terrestrial Radio Access Network）または、ＬＴＥ（Long-Term-Evolution）通信規格に従って通信するよう構成されてよい。ＵＴＲＡＮ、ＬＴＥ規格に関する詳細な情報に関しては、ＵＴＲＡＮ−ＬＴＥについての第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）規格、リリース８版、２００８年３月、および様々な変形例および進化形を参照のこと。ＬＴＥの実施形態においては、モバイルステーションは、関連する基地局に対してシングルキャリアのアップリンクを利用して送信することができ、基地局は、マルチキャリアダウンリンクを利用して移動局と通信することができ、選択された対の移動局は、シングルキャリアアップリンクを介して関連する基地局に対して送信を行うときに、干渉配置法を実行することができ、選択された対の基地局は、マルチキャリアダウンリンクを介して関連する移動局に対して送信を行うときに、干渉配置法を実行することができる。

一部の実施形態では、レシーバ３０４は、情報携帯端末（ＰＤＡ）、無線通信機能を有するラップトップ型コンピュータまたは可搬型のコンピュータ、ウェブタブレット、無線電話、無線ヘッドセット、ページャ、インスタントメッセージデバイス、デジタルカメラ、アクセスポイント、テレビ受像機、医療機器（例えば心拍数モニタ、血圧モニタ等）等の可搬型無線通信デバイス、または無線を利用して情報を受信および／または送信することのできるその他のデバイスを含んでよい。

図４は、一部の実施形態における、干渉の配置のためのアダプティブ・クラスタリング手順のフローチャートである。アダプティブ・クラスタリング手順４００は、中央スケジューラ１０６（図１）、中央スケジューラ２０６（図２）、中央スケジューラ３０６（図３）等の中央スケジューラにより実行されてよい。アダプティブ・クラスタリング手順４００により、直接チャネル情報から計算される最小特異値の閾値に基づいてトランスミッタ−レシーバ対のクラスタまたはグループを選択する。選択されたクラスタのトランスミッタ−レシーバ対は、対象スループットレートが達成できるときに、干渉配置法を実行するように指示される。対象スループットレートを、干渉配置法を実行することにより得ることができない場合には、サブセット検索プロセスを実行して、干渉配置法を実行するときにより高いスループットを得ることのできるトランスミッタ−レシーバ対のクラスタを特定する。

処理４０２で、干渉配置法を実行する際に、対象スループットレート（Ｒ）およびクラスタサイズ（ｋ）を特定する。

処理４０４で、自身の直接チャネルの最小特異値が所定の閾値（Ｔ）を超えるトランシーバ−レシーバ対を特定する。

処理４０６で、クラスタリングするために最小特異値が最大であるトランスミッタ−レシーバ対を選択する。ｋ個のトランスミッタ−レシーバ対のクラスタをそのクラスタ用に選択する。

処理４０８で、クラスタの選択されたトランスミッタ−レシーバ対について、合計レートを計算してよい。

処理４１０で、選択されたトランスミッタ−レシーバ対の合計レートが、対象スループットレートを超えるかを判断する。選択されたトランスミッタ−レシーバ対の合計レートが対象スループットレートを超える場合には、処理４０６で最小の特異値閾値に基づいて選択されたクラスタが、干渉配置法を実行するのに適しており、処理４２０を実行する。選択されたトランスミッタ−レシーバ対の合計レートが対象スループットレートを超えない場合には、処理４０６で最小の特異値閾値に基づいて選択されたクラスタは、干渉配置法を実行するのに適しておらず、処理４１２−４１８を実行して、サブセット検索プロセスに基づいて新たなクラスタを選択する。

処理４１２で、ｋ＋ｃ個のトランスミッタ−レシーバの対のセットをランダムに選択する。

処理４１４で、直接チャネル情報を、ランダムに選択した対のセットに対して取得する。

処理４１６で、達成可能な合計レートを、処理４１２で選択されたセットの、ｋ個のトランスミッタ−レシーバ対の各可能なクラスタに対して計算する。各可能なクラスタに対して計算された合計レートは、干渉配置法の適用に基づいたものであってよい。合計レートは、干渉配置法の適用により達成可能な増加した全スループットを示してよい。

処理４１８で、達成可能な合計レートが最大であるクラスタを選択してよい。

処理４２０で、処理４０６または４１８で選択されたクラスタのトランスミッタ−レシーバ対が、干渉配置法を実行するよう指示される。

処理４２２は、処理４０２から４２０を次の期間（例えば次のフレーム）について繰り返すことを含む。

実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、およびソフトウェアのいずれか、または組み合わせで実行されてよい。実施形態は、ここに記載される処理を実行する少なくとも１つのプロセッサにより読み取られ実行されうるコンピュータ可読媒体に格納されてよい命令として実装されてもよい。コンピュータ可読媒体は、機械（コンピュータ）が読み取ることのできる形態で情報を格納する任意のメカニズムを含んでよい。例えばコンピュータ可読媒体は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク格納媒体、光格納媒体、フラッシュメモリデバイス、その他の格納デバイスおよび媒体を含んでよい。

要約は、読み手に技術的開示の性質および本質を知らせるものとして要約を規定している米国特許法施行規則３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．セクション１．７２（ｂ）に従って提供されている。要約は、請求項の範囲および意味の限定または解釈には利用されないとの理解に基づいて提供されている。以下の請求項を、詳細な記載に組み込み、各請求項はそれ自身が別個の実施形態である。

Claims (18)

1. 分散型ネットワークにおける複数のトランスミッタ−レシーバ対の複数のトランスミッタおよび複数のレシーバの間の通信をスケジュールする前記分散型ネットワークの中央スケジューラであって、
   それぞれのトランスミッタ−レシーバ対は、１つのトランスミッタと関連する１つのレシーバを有し、
   前記中央スケジューラは、
   前記トランスミッタ−レシーバ対の各々についてのトランスミッタおよびレシーバの間の、直接チャネル情報の閾値を超える最小特異値が最大であるトランスミッタ−レシーバ対のクラスターを選択して、
   前記選択されたクラスタのトランスミッタ−レシーバ対に対して、それぞれの間で直接通信するようにチャネル状態情報を利用する干渉配置法を実行するように指示し、
   前記中央スケジューラからの指示を受けて、前記選択されたクラスタのそれぞれのトランスミッタは、前記チャネル状態情報を利用して、前記選択されたクラスタの関連するそれぞれのレシーバに対して送信するために、前記干渉配置法に従ってベースバンド信号をプレコードし、
   前記選択されたクラスタのそれぞれのトランスミッタは、非直交サブキャリアを用いて、前記プレコードされた信号を関連するレシーバに同時に通信する
   中央スケジューラ。
2. 前記チャネル状態情報は、直接チャネル利得推定とクロスチャネル利得推定とを両方とも含み、
   前記直接チャネル情報は前記直接チャネル利得推定を含み、
   前記干渉配置法は、干渉信号を、所望の信号のデコード性能を向上させるための、より小さな信号スペースに限定することを含み、
   各トランスミッタ−レシーバ対には、コンカレントな通信用に非直交チャネルリソースが割り当てられる請求項１に記載の中央スケジューラ。
3. 前記選択されたクラスタの前記トランスミッタ−レシーバ対に対して前記干渉配置法を実行するよう指示する前に、前記中央スケジューラは、
   前記選択されたクラスタの前記トランスミッタ−レシーバ対の合計レートを計算して、前記合計レートが対象スループットレート以上である場合に、前記選択されたクラスタの対に対して、前記干渉配置法を実行するよう指示して、
   前記合計レートは、前記選択されたクラスタの前記トランスミッタ−レシーバ対のそれぞれが前記干渉配置法を実行する場合に、当該対のスループットを合計することにより計算される請求項１または２に記載の中央スケジューラ。
4. 前記干渉配置法は、干渉中心の干渉配置法または最大の信号対干渉雑音比干渉配置法である請求項３に記載の中央スケジューラ。
5. 前記合計レートが前記対象スループットレート未満である場合に、前記中央スケジューラはさらに、前記複数の中から、トランスミッタ−レシーバの対のセットをランダムに選択して、前記選択されたセット内の各可能性のある対のクラスタに対して、達成可能な合計レートを計算して、前記達成可能な合計レートが最大であるクラスタを選択して、前記選択されたクラスタの対に対して、前記干渉配置法を実行するよう命令して、
   前記ランダムに選択されたセットは、所定の数のトランスミッタ−レシーバ対を含み、
   各クラスタは、前記ランダムに選択されたセットよりも少ない数のトランスミッタ−レシーバ対を有するサブセットを含む請求項３または４に記載の中央スケジューラ。
6. 前記複数の中から前記トランスミッタ−レシーバ対のセットをランダムに選択した後で、前記中央スケジューラは、前記選択されたセットの各トランスミッタ−レシーバ対に関する全チャネル情報を要求して、
   前記達成可能な合計レートを計算するべく、前記中央スケジューラは、前記直接チャネル情報とクロスチャネル情報を両方とも含む全チャネル情報を利用して、
   前記達成可能な合計レートは、前記選択されたクラスタの前記トランスミッタ−レシーバ対のそれぞれが前記干渉配置法を実行する場合に、当該対のスループットを合計することにより計算される請求項５に記載の中央スケジューラ。
7. 前記トランスミッタ−レシーバ対のそれぞれの前記トランスミッタは、各トランスミッタ−レシーバ対の関連するレシーバに対して送信するために、前記干渉配置法に従って信号をプレコードするプレコーダを含み、
   前記プレコーダは、介在しているチャネルの前記チャネル状態情報に基づいて前記信号をプレコードして、
   各関連するレシーバは、前記対の前記トランスミッタから受信した前記プレコードされた信号をデコードするデコーダを含み、
   前記プレコードによって、前記デコーダは、前記クラスタの他のトランスミッタの送信に関する干渉を除去する請求項２に記載の中央スケジューラ。
8. それぞれの間で直接通信する複数のトランスミッタ−レシーバ対を有する分散型ネットワークの中央スケジューラによって、前記複数のトランスミッタ−レシーバ対をアダプティブ・クラスタリングする方法であって、
   前記複数のトランスミッタ−レシーバ対の各々についてのトランスミッタおよびレシーバの間の、直接チャネル情報の閾値を超える最小特異値が最大であるトランスミッタ−レシーバ対のクラスタを選択する段階と、
   対象スループットレートを達成できる場合に、前記選択されたクラスタの前記トランスミッタ−レシーバ対に対して、それぞれの間で直接通信するように干渉配置法を実行するよう指示する段階と
   を備え、
   前記中央スケジューラによって前記指示を受けて、前記選択されたクラスタのそれぞれのトランスミッタは、チャネル状態情報を利用して各トランスミッタ−レシーバ対の関連するレシーバに対して送信するために、前記干渉配置法に従ってベースバンド信号をプレコードし、
   前記選択されたクラスタのそれぞれのトランスミッタは、非直交サブキャリアを用いて、前記プレコードされた信号を関連するレシーバに同時に通信し、
   前記干渉配置法の実行により、前記選択されたクラスタの対について達成可能なスループット全体が向上する方法。
9. トランスミッタ−レシーバの複数の対をアダプティブ・クラスタリングする方法であって、
   直接チャネル情報の閾値を超える最小特異値が最大であるトランスミッタ−レシーバ対のクラスタを選択する段階と、
   対象スループットレートを達成できる場合に、前記選択されたクラスタの前記トランスミッタ−レシーバ対に対して、干渉配置法を実行するよう指示する段階と
   を備え、
   前記干渉配置法の実行により、前記選択されたクラスタの前記トランスミッタ−レシーバ対について達成可能なスループット全体が向上し、
   前記指示を受けて、前記選択されたクラスタの各トランスミッタ−レシーバ対のトランスミッタは、チャネル状態情報を利用して各トランスミッタ−レシーバ対の関連するレシーバに対して送信するために、前記干渉配置法に従ってベースバンド信号をプレコードし、
   前記チャネル状態情報は、直接チャネル利得推定とクロスチャネル利得推定とを両方とも含み、
   前記直接チャネル情報は前記直接チャネル利得推定を含み、
   前記干渉配置法は、干渉信号を、所望の信号のデコード性能を向上させるための、より小さな信号スペースに限定することを含み、
   各トランスミッタ−レシーバ対には、コンカレントな通信用に非直交チャネルリソースが割り当てられる方法。
10. 前記指示をする段階の前に、前記方法は、
    前記選択されたクラスタの前記トランスミッタ−レシーバ対の合計レートを計算する段階と、
    前記合計レートが対象スループットレート以上である場合に、前記選択されたクラスタの前記トランスミッタ−レシーバ対に対して、前記干渉配置法を実行するよう指示する段階と
    を備え、
    前記合計レートは、前記選択されたクラスタの前記トランスミッタ−レシーバ対のそれぞれが前記干渉配置法を実行する場合に、前記トランスミッタ−レシーバ対のスループットを合計することにより計算される請求項８または９に記載の方法。
11. 前記合計レートが前記対象スループットレート未満である場合に、前記方法はさらに、
    前記複数の中から、トランスミッタ−レシーバの対のセットをランダムに選択する段階と、
    前記選択されたセット内の各可能性のある対のクラスタに対して、達成可能な合計レートを計算する段階と、
    前記達成可能な合計レートが最大であるクラスタを選択する段階と、
    前記選択されたクラスタの対に対して、前記干渉配置法を実行するよう命令する段階と
    をさらに備え、
    前記ランダムに選択されたセットは、所定の数のトランスミッタ−レシーバ対を含み、
    各クラスタは、前記ランダムに選択されたセットよりも少ない数のトランスミッタ−レシーバ対を有するサブセットを含む請求項１０に記載の方法。
12. 分散型無線ネットワークにおける複数のトランスミッタ−レシーバ対の複数のトランスミッタおよび複数のレシーバの間の通信をスケジュールする前記分散型無線ネットワークの中央スケジューラであって、
    それぞれのトランスミッタ−レシーバ対は、１つのトランスミッタと関連する１つのレシーバを有し、
    前記中央スケジューラは、
    前記複数のトランスミッタ−レシーバ対の各々についてのトランスミッタおよびレシーバの間の直接チャネル情報から最小特異値を計算する回路と、
    前記トランスミッタ−レシーバ対の各々について計算した閾値を超える前記最小特異値が最大であるトランスミッタ−レシーバ対のクラスタを選択する回路と、
    対象スループットレートを達成できる場合に、前記選択されたクラスタの前記トランスミッタ−レシーバ対に対して、それぞれの間で直接通信するように干渉配置法を実行するよう指示する回路と
    を有し、
    前記中央スケジューラによって前記指示を受けて、前記選択されたクラスタのそれぞれのトランスミッタは、チャネル状態情報を利用して各トランスミッタ−レシーバ対の関連するレシーバに対して送信するために、前記干渉配置法に従ってベースバンド信号をプレコードし、
    前記選択されたクラスタのそれぞれのトランスミッタは、非直交サブキャリアを用いて、前記プレコードされた信号を関連するレシーバに同時に通信する中央スケジューラ。
13. 無線ネットワークのための中央スケジューラであって、
    複数のトランスミッタ−レシーバ対の各々の直接チャネル情報から最小特異値を計算する回路と、
    前記複数のトランスミッタ−レシーバ対の各々について計算した閾値を超える前記最小特異値が最大であるトランスミッタ−レシーバ対のクラスタを選択する回路と、
    対象スループットレートを達成できる場合に、前記選択されたクラスタの前記トランスミッタ−レシーバ対に対して、干渉配置法を実行するよう指示する回路と、
    前記選択されたクラスタの前記トランスミッタ−レシーバ対の合計レートを計算する回路と
    を備え、
    前記指示する回路は、前記合計レートが前記対象スループットレート以上である場合に、前記選択されたクラスタの前記トランスミッタ−レシーバ対に対して、前記干渉配置法を実行するよう指示して、
    前記合計レートは、前記選択されたクラスタの前記トランスミッタ−レシーバ対のそれぞれが前記干渉配置法を実行する場合に、当該トランスミッタ−レシーバ対のスループットを合計する中央スケジューラ。
14. 前記合計レートが前記対象スループットレート未満である場合に、前記クラスタを選択する回路はさらに、
    前記合計レートが前記対象スループットレート未満である場合に、前記クラスタを選択する回路は、さらに、前記複数の中から、トランスミッタ−レシーバの対のセットをランダムに選択して、前記選択されたセット内の各可能性のある対のクラスタに対して、達成可能な合計レートを計算して、前記可能性のある対のクラスタから前記達成可能な合計レートが最大であるクラスタを選択して、前記選択されたクラスタの前記トランスミッタ−レシーバ対に対して、前記干渉配置法を実行するよう命令する請求項１３に記載の中央スケジューラ。
15. 前記ランダムに選択されたセットは、所定の数のトランスミッタ−レシーバ対を含み、
    各クラスタは、前記ランダムに選択されたセットよりも少ない数のトランスミッタ−レシーバ対を有するサブセットを含む請求項１４に記載の中央スケジューラ。
16. 複数のトランスミッタ−レシーバ対のための通信をスケジュールする中央スケジューラを備える基地局であって、
    前記中央スケジューラは、前記対の各々についての直接チャネル情報の最小特異値に基づいて、トランスミッタ−レシーバ対のクラスタを選択して、前記選択されたクラスタの対に対して、チャネル状態情報を利用する干渉配置法を実行するように指示し、
    前記中央スケジューラからの指示を受けて、前記選択されたクラスタの各トランスミッタ−レシーバ対のトランスミッタは、前記チャネル状態情報を利用して、各トランスミッタ−レシーバ対の関連するレシーバに対して送信するために、前記干渉配置法に従ってベースバンド信号をプレコードし、
    前記チャネル状態情報は、直接チャネル利得推定とクロスチャネル利得推定とを両方とも含み、
    前記直接チャネル情報は前記直接チャネル利得推定を含み、
    前記干渉配置法は、干渉信号を、所望の信号のデコード性能を向上させるための、より小さな信号スペースに限定することを含み、
    各トランスミッタ−レシーバ対には、コンカレントな通信用に非直交チャネルリソースが割り当てられる
    基地局。
17. 複数のトランスミッタ−レシーバ対のための通信をスケジュールする中央スケジューラを備える基地局であって、
    前記中央スケジューラは、前記対の各々についての直接チャネル情報の最小特異値に基づいて、トランスミッタ−レシーバ対のクラスタを選択して、前記選択されたクラスタの対に対して、チャネル状態情報を利用する干渉配置法を実行するように指示し、
    前記中央スケジューラからの指示を受けて、前記選択されたクラスタの各トランスミッタ−レシーバ対のトランスミッタは、前記チャネル状態情報を利用して、各トランスミッタ−レシーバ対の関連するレシーバに対して送信するために、前記干渉配置法に従ってベースバンド信号をプレコードし、
    前記中央スケジューラは、前記複数の中から、閾値を超える最小特異値が最大であるトランスミッタ−レシーバ対を、クラスタリングするために選択し、
    前記選択されたクラスタの対に対して前記干渉配置法を実行するよう指示する前に、前記中央スケジューラは、
    前記選択されたクラスタの前記トランスミッタ−レシーバ対の合計レートを計算して、前記合計レートが対象スループットレート以上である場合に、前記選択されたクラスタの対に対して、前記干渉配置法を実行するよう指示して、
    前記合計レートは、前記選択されたクラスタの前記トランスミッタ−レシーバ対のそれぞれが前記干渉配置法を実行する場合に、当該対のスループットを合計することにより計算される
    基地局。
18. トランスミッタ−レシーバの複数の対をアダプティブ・クラスタリングする方法であって、
    直接チャネル情報の最小特異値に基づいて、トランスミッタ−レシーバ対のクラスタを選択する段階と、
    対象スループットレートを達成できる場合に、前記選択されたクラスタの対に対して、干渉配置法を実行するよう指示する段階と
    を備え、
    前記選択する段階は、前記複数の中から、閾値を超える最小特異値が最大であるトランスミッタ−レシーバ対を選択する段階をさらに有し、
    前記指示を受けて、前記選択されたクラスタの各トランスミッタ−レシーバ対のトランスミッタは、チャネル状態情報を利用して各トランスミッタ−レシーバ対の関連するレシーバに対して送信するために、前記干渉配置法に従ってベースバンド信号をプレコードし、
    前記チャネル状態情報は、直接チャネル利得推定とクロスチャネル利得推定とを両方とも含み、
    前記直接チャネル情報は前記直接チャネル利得推定を含み、
    前記干渉配置法は、干渉信号を、所望の信号のデコード性能を向上させるための、より小さな信号スペースに限定することを含み、
    各トランスミッタ−レシーバ対には、コンカレントな通信用に非直交チャネルリソースが割り当てられ、
    前記干渉配置法の実行により、前記選択されたクラスタの対について達成可能なスループット全体が向上する方法。

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