JP5410535B2 - 協調マルチポイント送受信のための無線通信クラスタ化方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、概して無線通信に関し、特に協調マルチポイント送受信に適した移動装置中心のクラスタ化システム及び方法に関する。

無線通信の動的な分野では、移動通信ネットワークの容量及び速度が改善するとともに、移動装置ユーザが安定した品質の性能を享受することを可能にするために、技術的進展が絶えず生じている。現在の世代の移動通信ネットワーク（併せて第３世代（3G）として知られる）は依然として普及しているが、LTE（Long Term Evolution）として知られる次世代の移動通信技術（第４世代（4G）と呼ばれる）は、もうそこまで来ている。従って、この次世代の移動通信技術に対処することができ、無線送信でのビット誤り率を低減しつつ帯域幅を改善する手法を提供することができるシステムに更なる需要及び関心が存在する。

普及している１つの手法は、カバレッジを改善し、セル端及びセル平均のスループットを増加させるための、LTE-A用の協調マルチポイント（CoMP：Coordinated multiple point）送信／受信の使用である。CoMP送受信はまた、協調したセルでの固有の共同スケジューリング／処理のため、LTE-Aにおけるセル間干渉調整（ICIC：inter-cell interference coordination）のための有効な手法としても考えられている。CoMPでは、移動装置からの信号は、複数の基地局から受信される。この技術は、信号が中央ユニットで合成されるという点で、既知のMIMO（multiple input, multiple output）手法に基づく。この手法の結果は、本質的に良好な信号品質をもたらす。通常のMIMOシステムでは、下りリンクの基地局のアンテナは１箇所に配置されるが、CoMPシステムは、異なる位置に少なくとも２つのアンテナのアレイを備える。

セルラ通信システムの全ての基地局の間での協調は、セル端及び平均セルのスループットにおけるかなりの増加を提供する。しかし、システムの全ての基地局の間で共有するデータ／チャネル状態情報（CSI：channel state information）は、高いバックホール容量を必要とし、しばしば実装するのが複雑になりすぎる。複雑性を低減するために、１つの考慮すべき点は、特定の移動装置（ユーザ装置（UE：user equipment）とも呼ばれる）と通信する限られた数の基地局の間での協調を提供することである。CoMP送受信に関する１つの問題は、例えば、スケジューリングの複雑性及びバックホール容量の容認されるレベルで最大のセルスループットを有するために、特定のUEにサービス提供する協調したセルクラスタを決定することを含む。

２つの一般的なセルクラスタ化技術は、Pure UE-Specific Clustering及びFixed Clusteringとして知られるものである。Pure UE-Specific Clustering手法は、長期のチャネル状況に基づいて特定のUEにサービス提供する協調した基地局のクラスタを選択することを含む。この手法では、協調したセルのクラスタは、UEの嗜好（好み）に基づいて選択される。固定のクラスタサイズでは、この手法は、最大のスループット利得を提供する。しかし、この手法は、協調したクラスタの基地局ではなく、システムの全ての基地局の間でのスケジューリングを必要とする。これは、異なるUEに対応する協調したクラスタが重複する可能性があり、このため、全ての重複するクラスタの間での協調を必要とするという事実のためである。全ての重複するクラスタは、全体ネットワークになる可能性がある。従って、Pure UE-Specific Clustering手法は、スケジューリングの観点から非常に複雑である。

Fixed Clustering手法では、ネットワークは、交わらない協調したクラスタに分割され、スケジューリングは、同じクラスタにある何らかのUEにサービス提供するクラスタの基地局の間でのみ必要になる。この手法は、低いスケジューリングの複雑性を有する。しかし、これは限られたスループット利得を提供する。

従って、必要とされるものは、既知のCoMPの実装と比較して、スケジューリングすることが容易であり、拡張したスループット性能及び利得を提供する、CoMP技術を使用することによるクラスタ化技術を実装するシステム及び方法である。

有利には、本発明は、スループット及び性能を最適化しつつ、スケジューリングの複雑性を低減するために、協調マルチポイント伝送ネットワーク内でセルクラスタを識別する方法及びシステムを提供する。

本発明の一態様によれば、無線通信ネットワークでの協調マルチポイント送信方法が提供される。ネットワークは、対応する基地局によりサービス提供される総数のセルを含む。この方法は、ネットワーク内の移動装置から、ネットワーク内の総数のセルの一部を表すセル候補のクラスタから選択された好適なセルのクラスタの識別情報を受信し、移動装置との通信を確立するために、好適なセルのクラスタ内にある少なくとも１つの基地局を選択し、選択された少なくとも１つの基地局と移動装置との間で無線接続を確立することを含む。

本発明の他の態様によれば、協調マルチポイント無線通信ネットワークでの基地局コントローラが提供される。基地局コントローラは、対応する基地局によりサービス提供される総数のセルと無線通信する。基地局コントローラは、ネットワーク内の移動装置から、ネットワーク内の総数のセルの一部を表すセル候補のクラスタから選択された好適なセルのクラスタの識別情報を受信し、移動装置との通信を確立するために、好適なセルのクラスタ内にある少なくとも１つの基地局を選択し、選択された少なくとも１つの基地局と移動装置との間で無線接続を確立するように動作可能である。

本発明の更に他の態様によれば、無線協調マルチポイント伝送ネットワークで性能を改善するシステムが提供され、ネットワークは、総数のセルを有する。このシステムは、総数のネットワークセル内で対応するセルにサービス提供する少なくとも１つの基地局と、少なくとも１つの基地局と無線通信する基地局コントローラとを含む。基地局コントローラは、ネットワーク内の移動装置から、ネットワーク内の総数のセルの一部を表すセル候補のクラスタから選択された好適なセルのクラスタの識別情報を受信し、移動装置との通信を確立するために、好適なセルのクラスタにサービス提供する少なくとも１つの基地局を選択し、選択された少なくとも１つの基地局と移動装置との間で無線接続を確立するように動作可能である。

セルラ通信システムのブロック図 本発明の或る実施例を実装するために使用され得る例示的な基地局のブロック図 本発明の或る実施例を実装するために使用され得る例示的な無線装置のブロック図 本発明の或る実施例を実装するために使用され得る例示的な中継局のブロック図 本発明の或る実施例を実装するために使用され得る例示的なOFDM送信機アーキテクチャの論理分解のブロック図 本発明の或る実施例を実装するために使用され得る例示的なOFDM受信機アーキテクチャの論理分解のブロック図 本発明の原理に従って使用されるSC-FDMA送信機のブロック図 本発明の原理に従って使用されるSC-FDMA受信機のブロック図 本発明のUE特有のクラスタ化方法を示す図 異なるクラスタ化手法のSINRジオメトリと、本発明のUE特有のクラスタ化方法の有効性をと示すために使用されるグラフ 本発明のUE特有のクラスタ化方法を示すフローチャート

本発明の更に完全な理解及びその付随する利点及び特徴は、添付図面と共に考慮されたときに、以下の詳細な説明を参照することで容易に理解される。

初期事項として、3GPP（3rd Generation Partnership Project）の進展（例えば、LTE（Long Term Evolution）標準等）に従って動作する無線ネットワークに関して特定の実施例を説明するが、本発明はこの点に限定されず、WiMAX（IEEE 802.16）及びUMB（Ultra-Mobile Broadband）等を含む他の直交周波数分割多重（OFDM：orthogonal frequency division multiplexing）に基づくシステムに従って動作するものを含み、他のブロードバンドネットワークにも適用可能である。同様に、本発明は、単にOFDMに基づくシステムに限定されず、他のシステム技術（例えば、符号分割多重アクセス（CDMA：code division multiple access）、シングルキャリア周波数分割多重アクセス（SC-FDMA：single carrier frequency division multiple access）等）に従って実装されてもよい。

留意すべき点として、ここでは“基地局”という用語が使用されるが、これらの装置は、LTE環境では“eNodeB”又は“eNB”装置とも呼ばれることがわかる。従って、ここで“基地局”という用語を使用することは、本発明を特定の技術的実装に制限することを意図しない。むしろ“基地局”という用語は、理解を容易にするために使用されており、本発明に関して“eNodeB”又は“eNB”という用語と交換可能であることを意図する。同様に、“無線端末”又は“無線装置”という用語は、無線通信ネットワークにおいてユーザ装置を示す“UE”という用語と交換可能に使用される。

本発明に従った例示的な実施例を詳細に説明する前に、実施例は、主にシステムでいずれかのUEにサービス提供する協調したセル及びセクタを決定し、UE毎にセル及びセクタのクラスタを割り当てることにより、無線セルラ通信システムでCoMP送受信を実装するシステム及び方法に関する装置の構成要素及び処理ステップの組み合わせにある点に留意すべきである。従って、システム及び方法の構成要素は、適切な場合には、ここに記載の利益を有する当業者に容易に明らかになる詳細でこの開示をあいまいにしまいように、本発明の実施例を理解するのに適した特有の詳細のみを示すことで、図面では通常のシンボルにより表されている。

ここで用いられる“第１”及び“第２”、“上”及び“下”等の関係語は、必ずしもこのようなエンティティ又は要素間での物理的又は論理的関係又は順序を要求又は暗示するものではなく、単に或るエンティティ又は要素を他のエンティティ又は要素から区別するために使用され得る。

同様の参照符号が同様の要素を示す図面を参照する。図１には、複数のセル12内での無線通信を制御する基地局コントローラ（BSC：base station controller）10が示されており、複数のセルは、対応する基地局（BS：base station）14によりサービス提供される。或る構成では、各セルは、複数のセクタ13又はゾーンに更に分割される（図示せず）。一般的に、各基地局14は、移動及び／又は無線端末／装置（MS：mobile and/or wireless terminal/device）16とのOFDMを使用した通信を容易にする。MS16は、対応する基地局16に関連するセル12内にある。基地局14に対する移動装置16の移動は、チャネル状況におけるかなりの変動を生じる。図示のように、基地局14及び移動装置16は、通信のための空間ダイバーシチを提供するために、複数のアンテナを含んでもよい。或る構成では、中継局（relay station）15は、基地局14と無線装置16との間の通信を支援してもよい。無線装置16は、いずれかのセル12、セクタ13、ゾーン（図示せず）、基地局14又は中継局15から他のセル12、セクタ13、ゾーン（図示せず）、基地局14又は中継局15にハンドオフされてもよい18。或る構成では、基地局14は、バックホールネットワーク11で各ネットワーク及び他のネットワーク（コアネットワーク又はインターネット（双方とも図示せず）等）と通信する。或る構成では、基地局コントローラ10は必要ない。

図２を参照すると、基地局14の例が示されている。基地局14は、一般的に、制御システム20と、ベースバンドプロセッサ22と、送信回路24と、受信回路26と、複数のアンテナ28と、ネットワークインタフェース30とを含む。受信回路26は、移動装置16（図３に図示する）及び中継局15（図４に図示する）により提供された１つ以上の遠隔送信機から、情報を運ぶ無線周波数信号を受信する。低雑音増幅器及びフィルタ（図示せず）は、処理のために信号からブロードバンド干渉を増幅及び除去するように協調してもよい。ダウンコンバージョン及びデジタル化回路（図示せず）は、フィルタリングされた受信信号を中間又はベースバンド周波数信号にダウンコンバートする。中間又はベースバンド周波数信号は、１つ以上のデジタルストリームにデジタル化される。

ベースバンドプロセッサ22は、デジタル化された受信信号を処理し、受信信号で伝達された情報又はデータビットを抽出する。典型的には、この処理は、復調、復号化及び誤り訂正動作を有する。従って、ベースバンドプロセッサ22は、一般的には、１つ以上のデジタルシグナルプロセッサ（DSP：digital signal processor）又は特定用途向け集積回路（ASIC：application-specific integrated circuit）に実装される。受信情報は、ネットワークインタフェース30を介して無線ネットワークを通じて送信される、或いは、直接的に又は中継局15の支援により、基地局14によりサービス提供される他の移動装置16に送信される。

送信側では、ベースバンドプロセッサ22は、制御システム20の制御で、ネットワークインタフェース30からデジタル化されたデータ（音声、データ又は制御情報を表してもよい）を受信し、送信のためにデータを符号化する。符号化されたデータは、送信回路24に出力され、そこで、所望の送信周波数を有する１つ以上のキャリア信号により変調される。電力増幅器（図示せず）は、変調されたキャリア信号を送信に適したレベルに増幅し、マッチングネットワーク（matching network）（図示せず）を通じて変調されたキャリア信号をアンテナ28に配信する。変調及び処理の詳細は、以下に詳細に説明する。

図３を参照して、移動装置16の例を説明する。基地局14と同様に、移動装置16は、制御システム32と、ベースバンドプロセッサ34と、送信回路36と、受信回路38と、複数のアンテナ40と、ユーザインタフェース回路42とを含む。受信回路38は、１つ以上の基地局14及び中継局15から情報を運ぶ無線周波数信号を受信する。低雑音増幅器及びフィルタ（図示せず）は、処理のために信号からブロードバンド干渉を増幅及び除去するように協調してもよい。ダウンコンバージョン及びデジタル化回路（図示せず）は、フィルタリングされた受信信号を中間又はベースバンド周波数信号にダウンコンバートする。中間又はベースバンド周波数信号は、１つ以上のデジタルストリームにデジタル化される。

ベースバンドプロセッサ34は、デジタル化された受信信号を処理し、受信信号で伝達された情報又はデータビットを抽出する。典型的には、この処理は、復調、復号化及び誤り訂正動作を有する。ベースバンドプロセッサ34は、一般的には、１つ以上のデジタルシグナルプロセッサ（DSP：digital signal processor）又は特定用途向け集積回路（ASIC：application-specific integrated circuit）に実装される。

送信について、ベースバンドプロセッサ34は、制御システム32からデジタル化されたデータ（音声、ビデオ、データ又は制御情報を表してもよい）を受信し、送信のためにデータを符号化する。符号化されたデータは、送信回路36に出力され、そこで、所望の送信周波数にある１つ以上のキャリア信号を変調するために変調器により変調される。電力増幅器（図示せず）は、変調されたキャリア信号を送信に適したレベルに増幅し、マッチングネットワーク（図示せず）を通じて変調されたキャリア信号をアンテナ40に配信する。当業者に利用可能な様々な変調及び処理技術が、直接的に又は中継局を介して移動装置と基地局との間で信号を送信するために使用される。

OFDM変調では、送信帯域は複数の直交搬送波に分割される。各搬送波は、送信されるデジタルデータに従って変調される。OFDMは送信帯域を複数のキャリアに分割するため、キャリア毎の帯域幅は減少し、キャリア毎の変調時間は増加する。複数のキャリアが並列して送信されるため、デジタルデータ若しくはシンボル又はいずれかの所与のキャリアの送信レートは、単一のキャリアが使用される場合より低い。

OFDM変調は、送信される情報について逆高速フーリエ変換（IFFT：Inverse Fast Fourier Transform）の性能を利用する。変調について、受信信号での高速フーリエ変換（FFT：Fast Fourier Transform）の性能は、送信された情報を回復する。実際に、IFFT及びFFTは、それぞれ逆離散フーリエ変換（IDFT：Inverse Discrete Fourier Transform）及び離散フーリエ変換（DFT：Discrete Fourier Transform）を実行するデジタル信号処理により提供される。従って、OFDM変調の特徴は、送信チャネル内の複数の帯域について直交搬送波が生成される点にある。変調された信号は、比較的低い送信レートを有し、各帯域内に留まることができるデジタル信号である。個々の搬送波は、デジタル信号により直接的に変調されない。その代わりに、全ての搬送波は、IFFT処理により同時に変調される。

動作中に、OFDMは、基地局14から移動装置16への下りリンク送信に少なくとも使用されることが好ましい。各基地局14は、“n”個の送信アンテナ28（n>=1）を備えており、各移動端末16は、“m”個の受信アンテナ40（m>=1）を備えている。特に、各アンテナは、適切なデュプレクサ又はスイッチを使用して受信及び送信に使用可能であり、簡潔にするためにのみこのようにラベルが付与されている。

中継局15が使用される場合、OFDMは、基地局14から中継局15への下りリンク送信と、中継局15から移動装置16への下りリンク送信とに使用されることが好ましい。

図４を参照すると、中継局15の例が示されている。基地局14及び移動装置16と同様に、中継局15は、制御システム132と、ベースバンドプロセッサ134と、送信回路136と、受信回路138と、複数のアンテナ130と、中継回路142とを含む。中継回路140は、中継局14が基地局16と移動装置16との間の通信を支援することを可能にする。受信回路138は、１つ以上の基地局14及び移動装置16から情報を運ぶ無線周波数信号を受信する。低雑音増幅器及びフィルタ（図示せず）は、処理のために信号からブロードバンド干渉を増幅及び除去するように協調してもよい。ダウンコンバージョン及びデジタル化回路（図示せず）は、フィルタリングされた受信信号を中間又はベースバンド周波数信号にダウンコンバートする。中間又はベースバンド周波数信号は、１つ以上のデジタルストリームにデジタル化される。

ベースバンドプロセッサ134は、デジタル化された受信信号を処理し、受信信号で伝達された情報又はデータビットを抽出する。典型的には、この処理は、復調、復号化及び誤り訂正動作を有する。ベースバンドプロセッサ134は、一般的には、１つ以上のデジタルシグナルプロセッサ（DSP：digital signal processor）又は特定用途向け集積回路（ASIC：application-specific integrated circuit）に実装される。

送信について、ベースバンドプロセッサ134は、制御システム132からデジタル化されたデータ（音声、ビデオ、データ又は制御情報を表してもよい）を受信し、送信のためにデータを符号化する。符号化されたデータは、送信回路136に出力され、そこで、所望の送信周波数にある１つ以上のキャリア信号を変調するために変調器により変調される。電力増幅器（図示せず）は、変調されたキャリア信号を送信に適したレベルに増幅し、マッチングネットワーク（図示せず）を通じて変調されたキャリア信号をアンテナ130に配信する。前述のように、当業者に利用可能な様々な変調及び処理技術が、直接的に又は中継局を介して間接的に移動装置と基地局との間で信号を送信するために使用される。

図５を参照して、論理OFDM送信アーキテクチャについて説明する。まず、基地局コントローラ10は、直接的に又は中継局15の支援により、様々な移動装置16に送信されるデータを基地局14に送信する。基地局14は、送信用のデータをスケジューリングするため及びスケジューリングされたデータを送信するための適切な符号化及び変行技術を選択するために、移動装置に関連するチャネル品質インジケータ（CQI：channel quality indicator）を使用してもよい。CQIは、移動装置16からの直接的なものでもよく、移動装置16により提供された情報に基づいて基地局14で決定されてもよい。いずれの場合でも、各移動装置16のCQIは、チャネル振幅（又は応答）がOFDM周波数帯域を通じて変化する程度の関数である。

ビットのストリームであるスケジューリングされたデータ44は、データスクランブル化ロジック46を使用してデータに関連するピーク対平均電力比を低減するようにスクランブル化される。スクランブル化されたデータの巡回冗長検査（CRC：cyclic redundancy check）は、CRC付加ロジック48を使用して決定され、スクランブル化されたデータに付与される。次に、チャネル符号化ロジック50を使用して、チャネル符号化が実行され、移動装置16での回復及び誤り訂正を容易にするためにデータに冗長性を効果的に付加する。この場合も同様に、特定の移動装置16のチャネル符号化は、CQIに基づく。或る実装では、チャネル符号化ロジック50は、既知のTurbo符号化技術を使用する。符号化されたデータは、符号化に関連するデータ展開を補うために、レートマッチング（tale matching）ロジック50により処理される。

ビットインターリーバロジック54は、符号化されたデータのビットを体系的に並び替え、連続的なデータビットのロスを最小化する。結果のデータビットは、マッピングロジック56により、選択されたベースバンド変調に応じて対応するシンボルに体系的にマッピングされる。直交振幅変調（QAM：Quadrature Amplitude Modulation）又は四相位相シフトキーイング（QPSK：Quadrature Phase Shift Key）変調が使用されることが好ましい。変調の程度は、特定の移動装置のCQIに基づいて選択されることが好ましい。シンボルは、シンボルインターリーバロジック58を使用して、周波数選択性フェージングにより生じる周期的なデータロスに対する送信信号の耐性を更に増強するために体系的に並び替えられてもよい。

この時点で、ビットのグループは、振幅及び位相コンステレーションの位置を表すシンボルにマッピングされる。空間ダイバーシチが望まれる場合、シンボルのブロックは、時空ブロック符号（STC：space-time block code）符号化ロジック60により処理される。STC符号化ロジック60は、送信信号を干渉に対してより耐性のあるようにし、移動装置16で容易に復号できるようにするように、シンボルを変更する。STC符号化ロジック60は、入来するシンボルを処理し、基地局14の送信アンテナ28の数に対応する“n”個の出力を提供する。図５に関して前述した制御システム20及び／又はベースバンドプロセッサ22は、STC符号化を制御するためにマッピング制御信号を提供する。この時点で、“n”個の出力のシンボルが、送信されて移動装置16により回復可能なデータを表すことを仮定する。

この例では、基地局14が２つのアンテナ28（n=2）を有しており、STC符号化ロジック60がシンボルの２つの出力ストリームを提供することを仮定する。従って、STC符号化ロジック60により出力される各シンボルストリームは、理解を容易にするために別々に図示されている対応するIFFTプロセッサ62に送信される。当業者は、このようなデジタル信号処理を提供するために、１つ以上のプロセッサが単独で又はここに記載の他の処理と組み合わせて使用されてもよいことを認識する。IFFTプロセッサ62は、逆フーリエ変換を提供するために各シンボルLuで動作することが好ましい。IFFTプロセッサ62の出力は、時間領域でのシンボルを提供する。時間領域のシンボルはフレームにグループ化され、フレームは、プレフィックス挿入ロジック64によりプレフィックスに関連付けられる。結果の信号のそれぞれは、デジタル領域で中間周波数にアップコンバートされ、対応するデジタルアップコンバート（DUC：digital up-conversion）及びデジタル・アナログ（D/A）変換回路66を介してアナログ信号に変換される。結果の（アナログ）信号は、所望のRF周波数で同時に変調され、増幅され、RF回路68及びアンテナ28を介して送信される。特に、目的の移動装置16により知られているパイロット信号は、サブキャリア間に分散される。以下に詳細に説明するように、移動装置16は、チャネル推定のためにパイロット信号を使用する。

基地局14から直接的な又は中継局15の支援による移動装置16による送信信号の受信を示す図６に参照が行われる。移動装置16の各アンテナ40に送信信号が到達すると、各信号は、対応するRF回路70により復調及び増幅される。簡潔且つ明瞭にするために、２つの受信パスのうち１つのみを詳細に説明及び図示する。アナログ・デジタル（A/D）変換器及びダウンコンバート回路72は、デジタル処理のために、アナログ信号をデジタル化してダウンコンバートする。結果のデジタル化された信号は、受信信号レベルに基づいてRF回路70の増幅器の利得を制御するために、自動利得制御回路（AGC：automatic gain control）74により使用されてもよい。

まず、デジタル化された信号は、同期ロジック76に提供される。同期ロジックは、複数のOFDMシンボルをバッファに入れて、２つの連続するOFDMシンボルの間の自己相関を計算する粗い同期ロジック78を含む。相関結果の最大値に対応する結果の時間インデックスは、ヘッダに基づいて正確なフレーム開始位置を決定するために細かい同期ロジック80により使用されるライン同期検索ウィンドウを決定する。細かい同期ロジック80の出力は、フレーム整列ロジック84によるフレーム取得を容易にする。適切なフレーム整列は、次のFFT処理が時間領域から周波数領域への正確な変換を提供するために重要である。ライン同期アルゴリズムは、ヘッダにより伝達される受信パイロット信号と既知のパイロットデータのローカルコピーとの間の相関に基づく。フレーム整列の取得が生じると、OFDMシンボルのプレフィックスは、プレフィックス除去ロジック86で除去され、結果のサンプルは、周波数オフセット訂正ロジック88に送信される。周波数オフセット訂正ロジック88は、送信機及び受信機の一致しないローカル発振器により生じたシステム周波数オフセットを補う。同期ロジック78は、周波数オフセット及びクロック推定ロジック82を含むことが好ましい。周波数オフセット及びクロック推定ロジック82は、ヘッダに基づき、送信信号でのこのような効果を推定し、適切にOFDMシンボルを処理するためにこれらの推定を訂正ロジック88に提供することに役立てる。

この時点で、時間領域のOFDMシンボルは、FFT処理ロジック90を使用して周波数領域に変換する準備ができている。結果は周波数領域のシンボルであり、周波数領域のシンボルは、処理ロジック92に送信される。処理ロジック92は、分散パイロット抽出ロジック94を使用して分散したパイロット信号を抽出し、チャネル推定ロジック96を使用して抽出されたパイロット信号に基づいてチャネル推定を決定し、チャネル再構成ロジック98を使用して全てのサブキャリアについてチャネル応答を提供する。サブキャリア毎のチャネル応答を決定するために、基本的には、パイロット信号は、時間及び周波数の双方において既知のパターンでOFDMサブキャリアを通じてデータシンボル間に分散した複数のパイロットシンボルである。図６を参照し続けると、処理ロジックは、特定の時間の特定のサブキャリアで想定されるパイロットシンボルと受信したパイロットシンボルとを比較し、パイロットシンボルが送信されたサブキャリアのチャネル応答を決定する。結果は、パイロットシンボルが提供されない残りのサブキャリアの全てではなくてもほとんどのチャネル応答を推定するように補間される。実際に補完されたチャネル応答は、OFDMチャネルのサブキャリアの全てではなくてもほとんどのチャネル応答を含む全体のチャネル応答を推定するために使用される。

各受信パスのチャネル応答から導かれる周波数領域のシンボル及びチャネル再構成情報は、STC復号化器100に提供される。STC復号化器100は、双方の受信パスでSTC復号化を提供し、送信シンボルを回復する。チャネル再構成情報は、各周波数領域のシンボルを処理するときに送信チャネルの効果を除去するのに十分な等化情報をSTC復号化器100に提供する。

回復されたシンボルは、シンボルデインターリーバロジック102を使用して逆の順序に配置される。シンボルデインターリーバロジック102は、送信機のシンボルインターリーバロジック58に対応する。デインターリーブされたシンボルは、デマッピングロジック104を使用して、対応するビットストリームに復調又はデマッピングされる。ビットは、ビットデインターリーバロジック106を使用してデインターリーブされる。ビットデインターリーバロジック106は、送信機アーキテクチャのビットインターリーバロジック54に対応する。デインターリーブされたビットは、レートデマッチングロジック108により処理され、最初にスクランブル化されたデータ及びCRCチェックサムを回復するためにチャネル復号化ロジック110に提示される。従って、CRCロジック112は、CECチェックサムを除去し、通常の方法でスクランブル化されたデータを検査し、既知の基地局のデスクランブル化コードを使用してデスクランブル化するためにこれをデスクランブル化ロジック114に提供し、元々送信されたデータ116を回復する。

データ116の回復と並行して、CQI120又は少なくとも基地局14でCQIを生成するのに十分な情報が決定され、基地局14に送信される。前述のように、CQIは、搬送波対干渉比（CIR：carrier-to-interference ratio）122と、チャネル応答がOFDM周波数帯域の様々なサブキャリアを通じて変化する程度との関数でもよい。この実施例では、情報を送信するために使用されるOFDM周波数帯域の各サブキャリアのチャネル利得は、チャネル利得がOFDM周波数帯域を通じて変化する程度を決定するために、相互に比較される。このチャネル分析は、チャネル変動分析技術118により実行されてもよい。変動の程度を測定するために複数の技術が利用可能であるが、１つの技術は、データを送信するために使用されているOFDM周波数帯域を通じた各サブキャリアのチャネル利得の標準偏差を計算することである。

図７及び８は、それぞれ本発明の実施例によるSISO（single-in single-out）のシングルキャリア周波数分割多重アクセス（SC-FDMA：single-carrier frequency division multiple access）送信機及び受信機の例を示している。SISO構成では、移動局は１つのアンテナで送信し、基地局及び／又は中継局は１つのアンテナで受信する。図７及び８は、LTEのSC-FDMA上りリンクについて送信機及び受信機で必要な基本信号処理ステップを示している。或る実施例では、SC-が使用される。SC-FDMAは、3GPP LTEブロードバンド無線の第４世代（4G）無線インタフェース標準等の上りリンクに導入された変調及び多重アクセス方式である。SC-FDMAは、離散フーリエ変換（DFT：discrete Fourier transform）の予め符号化された直交周波数分割多重アクセス（OFDMA：orthogonal frequency-division multiple access）方式としてみなされてもよく、シングルキャリア（SC：single carrier）多重アクセス方式としてみなされてもよい。

従って、図７及び８に示すように、RF信号148は、送信機側のDFTプリコーディング142、サブキャリアマッピング144及び標準的なOFDM送信回路146の対象になり、受信側のOFDM受信回路150及びサブキャリアマッピング144は、受信機の出力で逆離散フーリエ変換（IDFT：inverse discrete Fourier transform）512の対象となる信号を提示する。

SC-FDMA及びOFDMの全体の送受信処理で複数の類似点が存在する。OFDMA及びSC-FDMAの間のこれらの共通の側面は、この明細書を見ることで当業者に明らかになるように、OFDMA送信回路146及びOFDMA受信回路150に示されている。SC-FDMAは、変調されたシンボルのDFTプリコーディング及び復調されたシンボルの対応するIDFTのため、明らかにOFDMAとは異なる。このプリコーディングのため、SC-FDMAサブキャリアは、OFDMAサブキャリアの場合のように独立して変調されない。その結果、SC-FDMA信号のピーク対平均電力比（PAPR：peak-to-average-power-ratio）は、OFDMA信号のPAPRより低い。低いPAPRは、送信電力の効率について移動装置にかなりの利益をもたらす。

本発明は、UE特有のクラスタ化手法を提供し、特定のUEにサービス提供するeNBのクラスタは、全体ネットワークではなく、大きいクラスタの一部である。この手法は、（pure UE-specific clustering手法の複雑なスケジューリングに対して）簡単なスケジューリングの実装を提供し、（fixed clustering手法の悪い性能に対して）優れた性能を提供する。大きいセルクラスタから選択された一部のセルクラスタは、異なるサブバンド及び異なる時間に応じて変化してもよい。本発明のシステム及び方法は、（ネットワークの全てのeNBではなく）大きいクラスタでeNBの間のスケジューリングを必要とし、実現可能なスループット利得のほとんどを提供することができる。

ネットワークは、セルのクラスタに分割される。これらのクラスタは、CoMP測定セルセット（CMCS：CoMP measurement cell set）と呼ばれる。CMCSは移動装置特有ではなく、セル特有である。セルの識別情報及びCMCS内のセルの総数は固定されず、異なる周波数帯域に応じて変化してもよく、時間で変化してもよい。このことは、本発明のクラスタ化方法及びシステムの動的な性質を反映する。従って、CMCSは、特定の移動装置16に利用可能な総数の“候補”eNB14を表すセルクラスタである。

特定のセル12の移動装置16は、選択されたセルクラスタ（CMCS）の全てのeNB14からの受信電力を測定する。移動装置16は、最高の電力を受信するCMCS内の一部の数のセルでBSC10に報告する。この一部の部分は、CoMP報告セルセット（CRCS：CoMP Reporting Cell Set）と呼ばれる。CRCSは、セル特有ではなく、移動装置特有である。BSC10は、各UEのセルクラスタ性能（CRCS）をBSC10に通知する各移動装置16からの送信を受信する。この報告に基づいて、BCS10は、CRCS内のセルのどのeNB14がその移動装置16についてCoMP送信を実際に実行するべきであるかを決定する。BCS10により選択されたセルの部分は、実際にOFDM送信を実行するeNB14を含む。このセルの部分は、CRCSの一部であり、CoMPアクティブセルセット（CACS：CoMP Active Cell Set）と呼ばれる。CACSのeNB14のみが所与の移動装置16にCoMP送信を実行するが、異なる移動装置16に対応する異なるCACSが重複し得るため、全体のCMCS内でスケジューリング協調が必要になる点に留意すべきである。

図９は、本発明の移動装置特有のクラスタ化手法の例を示している。ネットワークは、複数のCMCSに分割される。この例では、９個のセルのCMCSが示されている。前述のように、この数の選択は、セルのeNB14の強度と、動作する周波数帯域と、その周波数帯域内の干渉レベルとを含む複数の異なる要因に基づいてもよい。移動装置16は、CMCSの一部（CRCS）を選択する。移動装置16は、CMCSの異なるeNB14からのチャネルリソース及び受信電力のようなものを考慮して、“好適な（preferred）”セル（CRCS）の選択を行う。従って、例示的な実施例では、移動装置16は、CMCS内のeNB14から受信した信号電力のレベルを考慮することにより、複数のeNB14（例えば、３個又は４個のeNB）を選択してもよい。他の実施例では、移動装置16がそのCRCSとして好適なセルを選択した場合、これは、少ない好適なセルの選択より高い性能を生じ得るが、また、多くのチャネルリソースを消費することになる。従って、例えば図９では、セル1は、全体の斜線の領域（CMCS）内の２つの他のセル（例えば、セル10及びセル17）と協調してもよい。移動装置16がそのCRCSの選択を行うと、BSC10に報告を送信し、この例では３つのセルを選択したことを通知し、選択された３つのセル内のどの基地局14が実際に移動装置16への接続を提供するべきであるかをBSC10が選択することを要求する。

図１０は、異なるクラスタ化手法の信号対干渉＋雑音比（SINR：signal-to-interference-plus-noise ratio）のジオメトリを比較したグラフである。図９の図は、１９個の六角形のサイト及びサイト毎に３つのセルを有するセルラネットワークの下りリンクと、500mのサイト間距離（ISD：inter site distance）と、20dBのアンテナ前後利得とを考慮している。チャネルは、距離に依存する減衰及びシャドウイングに基づいてモデル化されている。CoMP送信は、SINRth=0dB未満の受信された（CoMP前の）SINRを備えた移動装置16のみに適用される。CoMP後のSINRは、（５６個のうち）２個の干渉信号を所望の信号に同調させることにより計算される。これは、３つの協調したeNB14での開ループ送信ダイバーシチ方式に対応する。

図１０のグラフは、異なるクラスタ化手法のSINRジオメトリを表す。このグラフは、CoMPが使用されない場合、Pure mobile device-centric CoMP手法が使用される場合、Fixed-Cluster CoMP手法が使用される場合、及び本発明の提案の移動装置中心のクラスタ化手法が使用される場合の４つの異なるシナリオについて、累積分布関数（CDF：cumulative distribution function）に対するSINRを示している。一般的に、高い移動装置16の性能は、比較的高いSINRに関連する。

図１１は、本発明の例示的なクラスタ化方法を示すフローチャートである。まず、ステップ154において、BCS10は、セルの全体ネットワークをセルのクラスタ（CMCS）に分割し、CMCSを各移動装置16に転送する。前述のように、この数は、複数の要因に依存してもよく、各周波数帯域内で変化してもよく、時間と共に変化してもよい。ステップ156において、移動装置16は、例えばこれらのセル内のeNB14から受信した信号の強度に基づいて、その“好適な”セル（CRCS）を決定する。ステップ158において、BSC10は、移動装置16からセルクラスタの選択（CRCS）を受信する。ステップ160において、BSC10は、移動装置のCRCSのどのセルが実際にCoMP送信を実行するかを決定する。次に、BSC10は、好適なセルの１つの中のeNB14に対して、対象の移動装置16との実際の接続を行うように指示する。

本発明の方法及びシステムは、全体のシステム性能を増加させつつ、従来技術のCoMPセルクラスタ化手法に関連する全体のスケジューリングの複雑性を低減することにより、従来技術の問題を克服する。

本発明の方法及びシステムは、システム内で移動装置にサービス提供する協調したセル又はセクタのクラスタを選択することにより、無線セルラ通信システムにおけるCoMP送受信を実装する。本発明は、移動装置毎にセル／セクタのクラスタを割り当てる新規な方式である。本発明のクラスタ化手法はUE中心の手法であり、特定の移動装置にサービス提供するeNBのクラスタは、全体ネットワークではなく、大きいクラスタの一部である。この手法は、ネットワークの全てのeNBではなく、大きいクラスタのみでのeNBの間のスケジューリングを必要とし、最適な性能及びスループットを提供する。

図１〜１１は、本発明の実施例を実装するために使用され得る通信システムの１つの特定の例を提供する。この出願の実施例は、特定の例とは異なるアーキテクチャを有するが、ここに記載の実施例の実装に従った方法で動作する通信システムで実装され得ることがわかる。

本発明は、ハードウェア、ソフトウェア又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで実現されてもよい。ここに記載の方法を実行するのに適合された如何なる種類のコンピュータシステム又は他の装置も、ここに記載の機能を実行するのに適する。

ハードウェアとソフトウェアとの典型的な組み合わせは、１つ以上の処理要素と記憶媒体に格納されたコンピュータプログラムとを有する専用又は汎用のコンピュータシステムでもよい。コンピュータプログラムは、ロードされて実行されると、ここに記載の方法を実行するように、コンピュータシステムを制御する。本発明はまた、ここに記載の方法の実施を可能にする全ての機能を有するコンピュータプログラムプロダクトに埋め込まれてもよい。コンピュータプログラムプロダクトは、コンピュータシステムにロードされると、これらの方法を実行することができる。記憶媒体は、何らかの揮発性又は不揮発性記憶装置を示す。

この文脈におけるコンピュータプログラム又はアプリケーションは、情報処理機能を有するシステムに対して、a)他の言語、コード又は表記への変換、b)異なる形態での再生の一方又は双方の後に、又は直接的に特定の機能を実行させることを目的とした一式の命令の何らかの言語、コード又は表記での何らかの表現を意味する。

本発明は、特に図示したもの及びここに記載したものに限定されないことが、当業者にわかる。更に、特に言及しない限り、全ての添付図面は縮尺通りではない点に留意すべきである。特許請求の範囲によってのみ制限される本発明の範囲及び要旨を逸脱することなく、様々な変更及び変形が前述の教示を鑑みて可能になる。

Claims (19)

1. 対応する基地局によりサービス提供される複数のセルを含む無線通信ネットワークでの協調マルチポイント送信方法であって、
   前記ネットワーク内の移動装置から、前記ネットワーク内に含まれる前記複数のセルの一部を表すセル候補のクラスタから選択された好適なセルのクラスタの識別情報を受信し、ただし、前記セル候補のクラスタ内のセルは、前記移動装置の動作周波数帯域に基づいて含まれており、
   前記移動装置との通信を確立するために、前記好適なセルのクラスタ内にある少なくとも１つの基地局を選択し、
   前記選択された少なくとも１つの基地局と前記移動装置との間で無線接続を確立することを有する方法。
2. 前記セル候補のクラスタは、時間と共に変化する、請求項１に記載の方法。
3. 前記セル候補のクラスタは、前記動作周波数帯域内の干渉に従って変化する、請求項１に記載の方法。
4. 前記好適なセルのクラスタは、前記好適なセルのクラスタ内の各基地局から受信した電力レベルに基づいて決定される、請求項１に記載の方法。
5. 前記セル候補のクラスタは、前記ネットワーク内でのリソース可用性に基づいて変化する、請求項１に記載の方法。
6. 前記移動装置の前記好適なセルのクラスタ内のセルが異なる移動装置の好適なセルのクラスタ内のセルと同一である場合、前記選択された少なくとも１つの基地局と前記移動装置との間の無線接続のスケジューリングを協調させることを更に有する、請求項１に記載の方法。
7. 対応する基地局によりサービス提供される複数のセルを含む協調マルチポイント無線通信ネットワークでの基地局コントローラであって、
   前記ネットワーク内の移動装置から、前記ネットワーク内に含まれる前記複数のセルの一部を表すセル候補のクラスタから選択された好適なセルのクラスタの識別情報を受信し、ただし、前記セル候補のクラスタ内のセルは、前記移動装置の動作周波数帯域に基づいて含まれており、
   前記移動装置との通信を確立するために、前記好適なセルのクラスタ内にある少なくとも１つの基地局を選択し、
   前記選択された少なくとも１つの基地局と前記移動装置との間で無線接続を確立するように構成される基地局コントローラ。
8. 前記移動装置は、一式の周波数帯域を使用して動作可能であり、
   前記セル候補のクラスタは、前記一式の周波数帯域からの動作周波数帯域に応じて変化する、請求項７に記載の基地局コントローラ。
9. 前記セル候補のクラスタは、時間と共に変化する、請求項７に記載の基地局コントローラ。
10. 前記セル候補のクラスタは、動作周波数帯域内の干渉に従って変化する、請求項７に記載の基地局コントローラ。
11. 前記好適なセルのクラスタは、前記好適なセルのクラスタ内の各基地局から受信した電力レベルに基づいて決定される、請求項７に記載の基地局コントローラ。
12. 前記セル候補のクラスタは、前記ネットワーク内でのリソース可用性に基づいて変化する、請求項７に記載の基地局コントローラ。
13. 複数のセルを含む無線協調マルチポイント通信ネットワークで性能を改善するシステムであって、
    前記複数のネットワークセル内に含まれる対応するセルにサービス提供する少なくとも１つの基地局と、
    前記少なくとも１つの基地局と通信する基地局コントローラと
    を有し、
    前記基地局コントローラは、
    前記ネットワーク内の移動装置から、前記ネットワーク内に含まれる前記複数のセルの一部を表すセル候補のクラスタから選択された好適なセルのクラスタの識別情報を受信し、ただし、前記セル候補のクラスタ内のセルは、前記移動装置の動作周波数帯域に基づいて含まれており、
    前記移動装置との通信を確立するために、前記好適なセルのクラスタにサービス提供する少なくとも１つの基地局を選択し、
    前記選択された少なくとも１つの基地局と前記移動装置との間で無線接続を確立するように構成されるシステム。
14. 前記移動装置は、一式の周波数帯域を使用して動作可能であり、
    前記セル候補のクラスタは、前記一式の周波数帯域からの動作周波数帯域に応じて変化する、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記セル候補のクラスタは、時間と共に変化する、請求項１３に記載のシステム。
16. 前記セル候補のクラスタは、動作周波数帯域内の干渉に従って変化する、請求項１３に記載のシステム。
17. 前記好適なセルのクラスタは、前記好適なセルのクラスタ内の各基地局から受信した電力レベルに基づいて決定される、請求項１３に記載のシステム。
18. 前記セル候補のクラスタは、前記ネットワーク内でのリソース可用性に基づいて変化する、請求項１３に記載のシステム。
19. 前記基地局コントローラは、前記移動装置の前記好適なセルのクラスタ内のセルが異なる移動装置の好適なセルのクラスタ内のセルと同一である場合、前記選択された少なくとも１つの基地局と前記移動装置との間の無線接続のスケジューリングを協調させるように更に構成される、請求項１３に記載のシステム。

Images