JP5562481B2 - 再構成機能を用いた、無線通信ネットワークにおけるマルチポイント協調（ＣｏＭＰ）送受信の方法 - Google Patents

Description

本発明の実施の形態は、無線通信ネットワークにおけるマルチポイント協調通信（coordinated multi-point communication）のための方法と、無線通信システムと、基地局と、ネットワークコントローラとに関する。より具体的には実施形態は、複数の基地局と、これら複数の基地局を接続するバックホールネットワーク（backhaul network）とを有する無線通信システム又は無線通信ネットワークにおけるマルチポイント協調通信に関する。

マルチポイント協調（coordinated multi-point, ＣｏＭＰ）技術は、ＬＴＥアドバンスト（LTE(Long Term Evolution)-Advanced）において、改善されたユーザスループットを提供するものである。いくつかの基地局（ＢＳ）が、１つ以上のユーザ要素（user element）又はユーザ機器（user equipment）（ＵＥ）に対して共同してサービスを提供する。これにより、セル間干渉のより効率的な管理と、実質的なアンテナ数の増加によるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムのより大きな多重化利得とが可能となる。ＣｏＭＰの性能利得を最大にするためには、無線層（radio layer）においてＣｏＭＰに加わることのできる協調する基地局を見い出して選択することが必要である。これは「クラスタリング手順（clustering procedure）」とも呼ばれる。そして、これは、基準信号の受信品質（reference signal received quality, ＲＳＲＱ）及びチャネル状態情報（channel state information, ＣＳＩ）等の無線パラメータが一般に用いられているように、ユーザ機器の範囲内にある基地局を検出することによって行うことができる。

図１は、自己の周囲にある特定のエリア（セル）にサービスを提供する複数の基地局を有する無線通信ネットワークの概略を示している。図１に示す無線通信システム又はモバイルセルラーネットワークは、基地局ＢＳ_１１〜ＢＳ_１６という第１の組と、基地局ＢＳ_２１〜ＢＳ_２６という第２の組とを有している。さらにこのネットワークは、それぞれの基地局コントローラＢＳＣ_１及びＢＳＣ_２を有している。基地局ＢＳ_１１〜ＢＳ_１６は、第１のバックホールネットワーク、例えばＷＤＭ−ＰＯＮ（Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network、波長分割多重型受動光ネットワーク）を通して第１の基地局コントローラＢＳＣ_１に接続されている。同様に、基地局ＢＳ_２１〜ＢＳ_２６は、第２のバックホールネットワークを通して第２の基地局コントローラＢＳＣ_２に接続されている。図１においては、バックホールネットワークを、各基地局と各基地局コントローラとを繋ぐ線で概略的に示している。また、図１は、それぞれの基地局からサービスの提供を受けるそれぞれのセルＣ_１１〜Ｃ_１６及びＣ_２１〜Ｃ_２６を概略的に示している。また、基地局コントローラＢＳＣ_１とＢＳＣ_２とを接続し、別のネットワークへのアクセスをも提供するコアネットワーク１００が概略的に示されている。

マルチポイント協調技術を検討する際には、クラスタリング手順に利用することができる容量（capacity）及び待ち時間（latency）といったバックホールネットワークの特性も検討することが必要である。なぜならば、ＣｏＭＰ技術では、バックホールネットワークを通じて他の基地局との間で情報とユーザデータとの少なくとも一方を共有する必要があるためである。これまで、ＣｏＭＰクラスタリング手順を用いる従来の手法では、こうしたバックホールネットワークの特性は真剣に検討されておらず、ほとんどの事例において、理想的なバックホールネットワークを前提としている。しかし、実際には、２つの基地局間の通信のためのバックホールネットワーク又はその一部は、容量が制限されていること及び待ち時間が長いことに起因してＣｏＭＰ技術をサポートできない場合がある。この状況を図２に示している。図２は、マルチポイント協調技術を用いてサービスが提供されるユーザ機器ＵＥを有する図１のネットワークを示している。

図２では、一例としてモバイル通信デバイスであるユーザ機器ＵＥは、セルＣ_１４とセルＣ_２５との境界に位置し、このユーザ機器ＵＥの無線範囲内にある複数の基地局ＢＳ_１４、ＢＳ_２４、ＢＳ_２５からサービスの提供を受けることができる。これらの基地局は、矢印で示しているように、ユーザ機器ＵＥにサービスを提供するためのマルチポイント協調技術に関与し、所望の「無線クラスタ」１０２を形成することができる。しかし、以下の制約により、所望の無線クラスタ１０２は実現可能ではない。既に述べたように、ユーザ機器ＵＥにサービスを提供するためのマルチポイント協調技術では、基地局間で情報とユーザデータとの少なくとも一方を共有することが必要となる。図２に示した状況では、基地局ＢＳ_１４は第１のバックホールネットワークを介して第１の基地局コントローラＢＳＣ_１に接続されている。基地局ＢＳ_２４及びＢＳ_２５は、第２のバックホールネットワークを介して第２の基地局コントローラＢＳＣ_２に接続されている。マルチポイント協調技術では、基地局ＢＳ_１４と基地局ＢＳ_２４及びＢＳ_２５との間でそれぞれの情報とデータとの少なくとも一方を交換することが必要である。しかし、基地局コントローラＢＳＣ_１及びＢＳＣ_２とコアネットワーク１００とを介して情報又はデータを送信する必要があり、それによって、要求される容量及び待ち時間の少なくとも一方が得られない場合があり、基地局ＢＳ_２４及びＢＳ_２５は、ユーザ機器ＵＥの無線範囲内にあるにもかかわらず、マルチポイント協調技術を用いてユーザ機器ＵＥにサービスを提供するために利用することができなくなる。このため、無線層においてＣｏＭＰに加わる候補となり得る基地局、すなわち基地局ＢＳ_２４及びＢＳ_２５は、バックホールネットワークの能力が制限されていることに起因して、性能利得に何ら貢献することができない。そのため、基地局ＢＳ_２４及びＢＳ_２５と関連付けられた、最適ではない状態で構成されたバックホールネットワークに起因して、図２に示した所望の無線クラスタ１０２は実現可能ではない。したがって、これらのバックホールの制約により、実際に利用できるアクティブなクラスタは所望の無線クラスタ１０２よりも小さい。

図３は、ＣｏＭＰに加わるものとして選択されたある基地局が、バックホールネットワーク能力が制限されているために、実際には性能利得に貢献できないという問題を最小にするための従来の解決法を示している。従来の解決法によれば、アクティブなクラスタは、図２に示した基地局ＢＳ_２４及びＢＳ_２５に代えて、ユーザ機器ＵＥにサービス提供するための基地局ＢＳ_１５を含む。この従来の解決法は、バックホールネットワーク特性のみを考慮して、ＣｏＭＰ技術の実施を可能にするのに十分なバックホールネットワーク特性を提供するものではない基地局を除外するクラスタリング手順である。まず、有線クラスタリング（wireline clustering）を行うこの従来の手法を、図４及び図５を参照して詳細に説明する。図４はこの従来の手法に従って行われるそれぞれの動作を説明するブロック図であり、図５は図１に示したネットワークに基づく、結果として得られるクラスタを示している。図５では各セルを示しておらず、各基地局のみを示している。また、２つのユーザ機器ＵＥ_１及びＵＥ_２にサービスを提供するＣｏＭＰ技術のための有線クラスタリングを示しており、第１のユーザ機器ＵＥ_１は、第１の基地局コントローラＢＳＣ_１に接続された基地局からサービスの提供を受け、第２のユーザ機器ＵＥ_２は、第２のバックホールネットワークを介して第２の基地局コントローラＢＳＣ_２に接続された基地局からサービスの提供を受ける。

最初のステップＳ１００では、ユーザ機器ＵＥ_１及びＵＥ_２のそれぞれと、全ての基地局ＢＳ_１１〜ＢＳ_１６及びＢＳ_２１〜ＢＳ_２６のそれぞれとの間の送受信特性が求められる。後続のステップＳ１０２においては、収集された有線ネットワーク特性、すなわち、ユーザ機器ＵＥ_１及びＵＥ_２のそれぞれにサービスを提供するために各基地局を接続するバックホールネットワークの特性に基づいて有線クラスタリングが行われる。この特性は例えば、バックホールネットワーク、より詳細にはユーザ機器にサービスを提供している各基地局間の通信リンクの待ち時間と容量との少なくとも一方を含むことができる。この情報に基づいて、ステップＳ１０２では、基地局ＢＳ_１１及びＢＳ_１２と関連付けられたバックホールネットワーク部分は、ＣｏＭＰ技術を用いるのに必要かつ十分なレートで基地局間の情報又はデータの交換を可能にする十分なネットワーク特性を提供するものではないと判断される。基地局ＢＳ_２３及びＢＳ_２６についても、そのバックホールネットワークは、当該基地局がユーザ機器ＵＥ_２にサービスを提供するためにＣｏＭＰに加わることを可能にする十分なネットワーク特性を提供するものではないと判断される。これを、図５（ａ）においては、基地局ＢＳ_１１、ＢＳ_１２、ＢＳ_２２、ＢＳ_２６をそれぞれ、基地局コントローラＢＳＣ_１及びＢＳＣ_２と繋ぐ線を横切る小さなクロスバーにより示している。この情報に基づいて、ステップＳ１０２では、関連付けられたバックホールネットワークの十分なネットワーク特性を考慮して、各ユーザ機器ＵＥ_１及びＵＥ_２にサービスを提供するためにＣｏＭＰに加わることのできる基地局を有する、実現可能なクラスタ１０６_１及び１０６_２が定められる。図からわかるように、十分なバックホールネットワーク特性を有しないと判断された基地局は、それぞれの実現可能なクラスタ１０６_１及び１０６_２の一部とはなっていない。後続のステップＳ１０４において、実現可能なクラスタ１０６_１及び１０６_２から無線クラスタリングが行われ、実現可能なクラスタ１０６_１及び１０６_２の一部である候補基地局の無線チャネル特性に基づき、選択されたＣｏＭＰ技術に従ってユーザ機器にサービスを提供することのできる候補基地局が決定される。これは、候補基地局ＢＳ_１３〜ＢＳ_１６とユーザ機器ＵＥ_１との間のチャネルごとに得られるチャネル状態情報（ＣＳＩ）に基づいて行うことができる。ステップＳ１０４の結果として、図５（ｃ）に示すような無線クラスタ１０８_１及び１０８_２が得られる。これらの無線クラスタ１０８_１及び１０８_２は、実現可能なクラスタから、それぞれユーザ機器ＵＥ_１及びＵＥ_２にサービスを提供するために選択されたＣｏＭＰ技術に必要とされる無線チャネル特性を満たす基地局ＢＳ_１３、ＢＳ_１４と、基地局ＢＳ_２１、ＢＳ_２２、ＢＳ_２４、ＢＳ_２５をそれぞれ含んでいる。

図３〜図５からわかるように、従来技術による手法及び従来の手法では最大のＣｏＭＰ性能を確保することができない。なぜならば、上述したネットワークの事前のクラスタリング又は有線クラスタリングの結果として、協調して動く僅かな数の基地局しかＣｏＭＰに加わることができないためである。この従来の手法の更なる不利な点は、無線層において実際にＣｏＭＰに加わることのできる基地局に関する情報がなく、近傍の全ての基地局に問い合わせることが必要となるため、ネットワーククラスタリングにおいて大量の信号伝達が必要となることである。

本発明の基礎にある目的は、無線通信ネットワークにおけるマルチポイント協調通信のための改善された手法を提供し、ユーザ機器にサービスを提供するためのＣｏＭＰの性能を増加させることである。

上記目的は、請求項１に記載の方法、請求項１３に記載の無線通信システム、請求項１５に記載の基地局、請求項１６に記載のネットワークコントローラによって達成される。

本発明の実施の形態によれば、複数の基地局と、該複数の基地局を接続するバックホールネットワークとを有する無線通信ネットワークにおけるマルチポイント協調通信の方法が提供される。本方法は、サービス提供基地局からサービスの提供を受けるユーザ機器のためのマルチポイント協調通信に際して、協調する１つ以上の基地局を選択するステップと、前記バックホールネットワークが、協調する基地局のために選択されるマルチポイント協調技術をサポートするものであるかどうかを判断するステップと、前記バックホールネットワークが、前記協調する基地局のうちの１つ以上のためのマルチポイント協調技術をサポートするには十分でない場合には、該マルチポイント協調技術の要件を満たすものとなるように前記バックホールネットワークを再構成するステップとを含む。

一実施の形態によれば、前記バックホールネットワークを再構成するステップには、前記マルチポイント協調技術の要件に従ってネットワーク構成要素、例えば物理的なＸ２リンク、ＴＤＭ−ＰＯＮにおける動的な帯域幅の割当て、光トンネリングリンク、マイクロ波による基地局間の二地点間リンクを再構成又はアクティブにして、バックホールネットワークを再構成することが含まれる。

一実施の形態によれば、本方法は、再構成されたバックホールネットワークが、前記協調する基地局のためのマルチポイント協調技術をサポートするものであるかどうかを判断するステップと、再構成されたバックホールネットワークが前記マルチポイント協調技術をサポートするものである場合には、前記マルチポイント協調通信を開始するステップとを更に含む。

一実施の形態によれば、前記バックホールネットワークがマルチポイント協調技術をサポートするものであるどうかを判断するステップには、前記バックホールネットワークが、選択された前記マルチポイント協調技術に従って、前記サービス提供基地局と選択された、協調する基地局との間の通信に際して十分なネットワーク特性を提供するかどうかを判断することが含まれる。前記ネットワーク特性には、ネットワークの容量及びネットワークの待ち時間が含まれうる。

一実施の形態によれば、選択されるマルチポイント協調技術には、共同処理（joint processing）と、協調スケジューリング（coordinated scheduling）と、協調ビームフォーミング（coordinated beamforming）とが含まれる。

協調する基地局は、該協調する基地局と前記モバイルユニットとの間の通信に利用できる物理リソースブロックに関する情報と、該協調する基地局と前記サービス提供基地局との間の通信のためのバックホールネットワーク特性に関する情報とを、前記バックホールネットワークを通じて前記サービス提供基地局に送信することができる。

一実施形態によれば、協調する１つ以上の基地局を選択するステップには、前記モバイルユニットが、近傍にある１つ以上の基地局に関する信号品質を求めるステップと、前記サービス提供基地局に前記信号品質を報告するステップと、前記サービス提供基地局が、前記信号品質に基づいて協調する基地局を選択するステップとを含めることができる。この選択するステップには、前記サービス提供基地局が前記バックホールネットワークを通じて前記近傍にある１つ以上の基地局にスケジューリング要求を送信するステップを含めることができる。

本発明の実施の形態によれば、複数の基地局と、前記複数の基地局を接続するバックホールネットワークとを有する無線通信システムが提供される。ここで、モバイルユニットには前記複数の基地局のうちのサービス提供基地局からサービスが提供される。本システムは、前記サービス提供基地局からサービスの提供を受けるモバイルユニットのためのマルチポイント協調通信に際して協調する１つ以上の基地局を選択し、前記バックホールネットワークが、協調する基地局のために選択されたマルチポイント協調技術をサポートするものであるかどうかを判断し、前記バックホールネットワークが、前記協調する基地局のうちの１つ以上のためのマルチポイント協調技術をサポートするには十分でない場合には、前記マルチポイント協調技術の要件を満たすものとなるように前記バックホールネットワークの再構成を行う。

一実施の形態によれば、前記無線通信システム内の前記サービス提供基地局とネットワークコントローラとの少なくとも一方を、協調する１つ以上の基地局を選択し、前記バックホールネットワークがマルチポイント協調技術をサポートするものであるかどうかを判断し、前記バックホールネットワークの再構成を行うように構成することができる。

本発明の実施形態によれば、複数の基地局と、該複数の基地局を接続するバックホールネットワークとを有する無線通信システムのための基地局が提供される。ここで、前記基地局はモバイルユニットにサービスを提供するものである。さらに、前記基地局は、該基地局からサービスの提供を受けるモバイルユニットのためのマルチポイント協調通信に際して協調する１つ以上の基地局を選択し、前記バックホールネットワークが、協調する基地局のために選択されたマルチポイント協調技術をサポートするものであるかどうかを判断し、前記バックホールネットワークが、前記協調する基地局のうちの１つ以上のためのマルチポイント協調技術をサポートするには十分でない場合には、前記マルチポイント協調技術の要件を満たすものとなるように前記バックホールネットワークの再構成を行う。

本発明の実施の形態によれば、複数の基地局と、該複数の基地局を接続するバックホールネットワークとを有する無線通信システムのためのネットワークコントローラが提供される。ここで、前記基地局のうちの１つがモバイルユニットにサービスを提供するものであり、協調する１つ以上の基地局を用いて前記モバイルユニットのためのマルチポイント協調通信が行われる。本ネットワークコントローラは、前記バックホールネットワークが、前記協調する基地局のうちの１つ以上のために選択されたマルチポイント協調技術をサポートするには十分でない場合には、前記マルチポイント協調技術の要件を満たすものとなるように前記バックホールネットワークの再構成を行う。

一実施の形態によれば、前記サービス提供基地局と前記ネットワークコントローラとの少なくとも一方は、前記サービス提供基地局からサービスの提供を受けるモバイルユニットのためのマルチポイント協調通信に際して協調する１つ以上の基地局を選択し、前記バックホールネットワークが、協調する基地局のために選択されたマルチポイント協調技術をサポートするものであるかどうかを判断することができる。

本発明の実施の形態によれば、ＣｏＭＰに加わることのできる基地局の数を増やすことができ、ＣｏＭＰに加わる基地局の数が多くなればなるほど、ＣｏＭＰによる性能利得が大きくなる。この観点から、実施の形態によれば、無線層においてユーザ機器に影響を与える協調する基地局の数を最大にすることができる。

そのため、本発明の実施の形態は、無線通信ネットワークにおける更なる発展をもたらし、サービス提供基地局からサービスの提供を受けるモバイルユニットとのマルチポイント協調（ＣｏＭＰ）通信の実施を可能とするか、又はその可能性を向上させるかの少なくとも一方をもたらすことができる。従来の手法では、任意の無線クラスタリングの前に実行されるいわゆるバックホールネットワークの事前クラスタリングを用いている。この手法は、ＣｏＭＰ手順において、必要な要件を満たしていないためにＣｏＭＰの性能低下へとつながる基地局の利用を回避できたが、それでもなお、ＣｏＭＰ通信に加わることが許される利用可能な協調する基地局の数が減少することを考慮すると、ＣｏＭＰの最大の性能は抑えられていた。実施の形態によれば、無線クラスタリングはネットワークの事前クラスタリングの前に行われる。つまり、無線クラスタリングが最初に行われ、その後にネットワークのクラスタリングが行われ、次いで、ＣｏＭＰ手順をサポートするものと判断されたバックホールネットワークが、協調する基地局のために選択されたＣｏＭＰの要件を満たすのに十分な特性、例えば十分なネットワークの容量又はネットワークの待ち時間を提供するものではない場合には、ネットワークを再構成することができる。

本発明の実施の形態によれば、無線クラスタリングの段階で、まず、モバイルユニットと近傍にある基地局との間の通信チャネルの信号品質の測定値に基づいて、サービス提供基地局は協調しうる基地局を決める。バックホールネットワークを通じてスケジューリング要求が送信され、協調しうる基地局は、モバイルネットワークとの通信に利用できる自己のリソースと、バックホールネットワークを通じたサービス提供基地局と協調する基地局との間の可能な通信の特性とに関するそれぞれの情報を返す。基地局とユーザ機器との間の無線通信に関するこのような情報に基づいて、協調する各基地局のために用いられるＣｏＭＰ技術を決めることができる。次に、ネットワーク特性をチェックし、バックホールネットワークが協調する各基地局のために選択されたマルチポイント協調技術をサポートすることができる立場にあるかどうかに関して調べる。これが真でない場合には、実施形態によれば、例えばサービス提供基地局と協調する基地局のうちの１つ以上との間の光トンネリングリンクといった追加の要素又はネットワーク構成要素をアクティブにすることにより、ネットワークの再構成が行われる。例えば、サービス提供基地局と協調する基地局との間のバックホールを通じた接続が、複数のホップを経由しなくてはならないために過度のマルチホップ遅延を受けて、その結果待ち時間が増加し、選択されたＣｏＭＰ技術をサポートするには適しないことが判明した際に、こうした手段をとることができる。選択されたＣｏＭＰ技術に際してデータを送信するためのネットワーク待ち時間が十分でないことが判明した場合にも光トンネルリンクを設けることができる。用いることができる追加のネットワーク構成要素は、無線による二地点間のバックホールリンク、例えばサービス提供基地局と協調する基地局との間のマイクロ波によるリンクである。

ＬＴＥアドバンストの用途に関して、マルチポイント協調送受信技術が、複数の基地局の協調によって、より大きなユーザスループットを提供する見込みがあるため、本技術を説明する。その性能は、モバイルバックホールネットワークの容量、待ち時間、及びその他の特徴に大きく依存し、ＣｏＭＰ技術が異なればモバイルバックホールネットワークに対する要件も異なる。ネットワークアーキテクチャが、異なるＣｏＭＰ技術を完全にサポートするために、本発明の実施の形態は、ＣｏＭＰ技術のネットワーク要件に従ってネットワーク構成要素をアクティブにするか又は非アクティブにすることを可能にするネットワークの再構成を教示するものである。これにより、ＣｏＭＰ技術のために十分な容量及び待ち時間が必要な場合には、それらが可能となり、したがってＣｏＭＰ技術を完全にサポートすることが可能ちなり、ひいては結果としてユーザスループットが改善する。また、あらゆるＣｏＭＰ技術が大きな容量及び短い待ち時間の双方を必要とするわけではなく、かつネットワークは選択されたＣｏＭＰ技術に従って自己を適応化することができるため、ネットワーク管理において、より大きなエネルギー効率を期待することができる。このため、本発明の実施の形態は、ネットワークの再構成を通じて完全にサポートされたＣｏＭＰ技術によりユーザのスループットを増加させることができるため、有利である。更なる利点は、様々なネットワーク要件を有する様々なＣｏＭＰ技術をサポートするために、より効率的なバックホールネットワークの管理が行われる点である。

このため、本発明の実施の形態は、ＣｏＭＰに際してネットワークの再構成を行い、ネットワークの再構成を可能とする対応したＣｏＭＰ手順を提供することにより、従来技術の問題及び従来の解決法の問題を回避することができる。ネットワークがＣｏＭＰの要件を満たすことが困難であると認識すると、ネットワークの構成要素を、その要件に従って再構成又はアクティブにすることができ、これにより、ネットワークの能力が制限されていることによって生じる問題が最小となる一方で、ＣｏＭＰに加わることのできる協調する基地局の数が最大となる。この結果、ＣｏＭＰの性能利得が改善し、最終的にはＵＥのスループットの向上へとつながる。

本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

特定のエリア（セル）にサービスを提供する複数の基地局を有する無線通信ネットワークの概略図である。 マルチポイント協調技術を用いてサービスが提供されるユーザ機器ＵＥを有する図１のネットワークを示す説明図である。所望の無線クラスタが示されている。 従来の手法によって達成可能なアクティブなクラスタを示す図２のネットワークを示す説明図である。 マルチポイント協調技術を実施するための従来の手法を示すブロック図である。 図１に示したネットワークに基づいて、図４の手法を適用したときに結果として得られるクラスタを示す説明図である。 図１に示したネットワークに基づいて、図４の手法を適用したときに結果として得られるクラスタを示す説明図である。 図１に示したネットワークに基づいて、図４の手法を適用したときに結果として得られるクラスタを示す説明図である。 本発明の一実施形態によるマルチポイント協調技術のフロー図である。 図５に示したネットワークに基づいて、図６の手法を適用したときに結果として得られるクラスタを示す説明図である。 図５に示したネットワークに基づいて、図６の手法を適用したときに結果として得られるクラスタを示す説明図である。 図５に示したネットワークに基づいて、図６の手法を適用したときに結果として得られるクラスタを示す説明図である。 図５に示したネットワークに基づいて、図６の手法を適用したときに結果として得られるクラスタを示す説明図である。 図５に示したネットワークに基づいて、図６の手法を適用したときに結果として得られるクラスタを示す説明図である。 図５に示したネットワークに基づいて、図６の手法を適用したときに結果として得られるクラスタを示す説明図である。 本発明の一実施形態によるＣｏＭＰ手順を示す説明図である。

図６及び図７を参照して、本発明の実施形態を説明する。より具体的には、有線クラスタリングに先立つ無線クラスタリングとネットワークの再構成について説明する。

図６は、本実施形態に従って行われる各ステップを示すフロー図である。そして、図７は、図５のネットワークに基づいて、ＣｏＭＰ技術により２つのユーザ機器ＵＥ_１及びＵＥ_２にサービスを提供するためのクラスタリングのプロセスを示している。ステップＳ２００では、ユーザ機器ＵＥ_１及びＵＥ_２のそれぞれとの間の送受信特性が求められる。ステップＳ２０２では、無線特性、例えばＲＳＲＱ又は信号対干渉雑音比（signal-to-interference noise ratio, ＳＩＮＲ）に基づいて無線クラスタリングが行われ、ユーザ機器ＵＥ_１及びＵＥ_２にそれぞれサービスを提供するために十分な無線チャネル特性を提供する基地局を含む無線クラスタ２００_１及び２００_２が得られる。言い換えると、あるサービス提供基地局からサービスの提供を受けるモバイルユニットのためのマルチポイント協調通信のために、協調して動く１つ以上の基地局が選択される。図７（ｂ）からわかるように、ユーザ機器ＵＥ_１にサービスを提供することができる基地局は基地局ＢＳ_１２〜ＢＳ_１４であり、ユーザ機器ＵＥ_２にサービスを提供することができる基地局は基地局ＢＳ_２１〜ＢＳ_２３及びＢＳ_２６である。ステップＳ２０２における無線クラスタリングには、例えば、無線チャネル特性、すなわち各基地局とユーザ機器との間の特性を収集することと、無線クラスタについて、無線チャネル特性に関するそれぞれの要件を満たす基地局を選択することとが含まれる。無線クラスタリングの後に、ステップＳ２０４では有線クラスタリングが行われる。有線ネットワークの特性に基づいて、より詳細には無線クラスタリングにて選択されたそれぞれの基地局を接続するバックホールネットワークについて収集されたネットワーク特性に基づいて、有線クラスタリングが行われる。例えば、バックホールネットワークを通して基地局間の直接的な通信を可能とするために、バックホールネットワークの待ち時間及び容量が求められる。図６及び図７に関して説明している例では、ＣｏＭＰ技術を用いてユーザ機器ＵＥ_１にサービスを提供するにあたり、そのバックホールネットワークは、基地局ＢＳ_１２と無線クラスタ２００_１内の別の基地局との通信を可能にするための十分な特性を提供するものではないと判断される。換言すれば、バックホールネットワークが、協調する基地局のために選択されたマルチポイント協調技術をサポートするものであるかどうかが判断される。同様に、基地局ＢＳ_２３と基地局ＢＳ_２６の通信のためのバックホールネットワークは、ユーザ機器ＵＥ_２にサービスを提供するためのＣｏＭＰ技術を行うべく別の基地局ＢＳ_２１及びＢＳ_２２と通信するのに十分な特性を提供するものではないと判断される。したがって、ステップＳ２０４における有線クラスタリングの結果、図７（ｃ）に示すように、基地局ＢＳ_１３及びＢＳ_１４並びに基地局ＢＳ_２１及びＢＳ_２２のみをそれぞれ含む有線クラスタ２０２_１及び２０２_２が選択される。

本発明の実施形態によれば、この有線クラスタリングに続いて、当初は無線クラスタ内に存在していたものの有線クラスタからは除外された基地局の制約が検出される。図７（ｄ）では、制約が検出されたバックホールネットワークの一部分を、符号２０４_１１、２０４_２１、２０４_２２により示している。後続のステップＳ２０８においては、バックホールネットワークが再構成される。より詳細には、（以下で更に詳細に説明するが）制御プレーンによって提供される情報に基づくバックホールネットワークの再構成である。これにより、図７（ｅ）に示すように接続２０４_１１、２０４_２１、２０４_２２から制約が取り除かれる。つまり、バックホールネットワークは、協調する基地局のうちの１つ以上のためのマルチポイント協調技術をサポートするには十分でない場合には、マルチポイント協調技術の要件を満たすように再構成される。再構成されたネットワークに基づいて、ステップＳ２０４の有線クラスタリングを繰り返すことができる。再構成を考慮すると、部分２０４_１１、２０４_２１、２０４_２２も必要な特性を有しており、これにより、有線クラスタリングのステップＳ２０４を繰り返した結果として、図７（ｆ）に示すような有線クラスタ２０２_１及び２０２_２が得られる。ここで、これら有線クラスタは、ユーザ機器ＵＥ_１についての当初の無線クラスタ２００_１内の全ての基地局を含むものであり、ユーザ機器ＵＥ_２についての当初の無線クラスタ２００_２内の全ての基地局を含むものである。このため、従来の手法では、クラスタの実現可能性を予測できるものの当該クラスタの実現可能性を改善することができないシステムを提供していた一方で、上述したような本発明の実施形態によれば、クラスタの実現可能性を改善することができる。つまり、従来の手法とは対照的に、バックホールネットワークの再構成により、基地局の数を増加させることができ、それによりＣｏＭＰの性能を更に高めることができる。

図６のステップＳ２０８に関して説明した上記のネットワーク再構成は、バックホールネットワークの柔軟性を利用することによって達成される。本発明の実施形態は、このような機能を有する第１のＣｏＭＰシステムアーキテクチャを提供するものである。ネットワークの柔軟性の例としては、物理的Ｘ２リンクの提供、ＴＤＭ−ＰＯＮ（passive optical network, 受動光ネットワーク）における動的な帯域幅の割当てである。

図８に基づいて、本発明の一実施形態によるＣｏＭＰの手順をより詳細に説明する。ＣｏＭＰに際して協調する基地局の数を、無線クラスタリングにて含まれることが決定された基地局の数まで最大にするために（図６及び図７を参照されたい）、本発明の実施形態はＣｏＭＰに際してネットワークの再構成を行う。ネットワークリソースが協調する基地局にとって十分ではないときには、バックホールネットワークは、ＣｏＭＰに適したものとなるように再構成することができる。モバイルバックホールネットワークにおいて設計及び実施することができる様々な種類のネットワーク再構成があり、例えば基地局間のＬ１層における光トンネリング又はＬ１層におけるマイクロ波を用いた無線による二地点間リンクがある。全てのＣｏＭＰ技術が大きな容量及び短い待ち時間の双方を必要とするわけではなく、結果として、上述したネットワークの構成要素は、実施される特定の方式を定めるＣｏＭＰの要件の詳細に応じてアクティブにさえすればよい場合がある。これは、エネルギー効率のよいネットワーク管理のために特に有益であり、加えて、基地局数が増加する結果、ＣｏＭＰの性能も向上する。

図８は、本発明の実施形態によるＣｏＭＰの手順のフローチャートである。通常、セル端にあるＵＥは近傍の基地局についてＲＳＲＱを測定し、これをモビリティの目的で、例えばハンドオーバのためにサービス提供基地局に報告する。これは、図８では、各ユーザ機器から基地局へのＲＳＲＱの提供を示すステップＳ３００として示されている。ステップＳ３０２では、サービス提供基地局は、この報告されたデータを用いて、無線層においてユーザ機器に影響を与える一組の協調する基地局を選択する。ステップＳ３０４として示しているように、サービス提供基地局は、協調する基地局に対してスケジューリングメッセージ及びサブバンドインデックスを送信する。協調する基地局が、ユーザ機器が現在用いている利用可能な物理リソースブロック（physical resource block, ＰＲＢ）をスケジューリングし見い出すことに成功した場合には、各基地局は、当該基地局のセル識別情報とともに、サービス提供基地局に対して確認メッセージ（acknowledgement message）において「ｙｅｓ」を返送する。さもなければ、これは協調する各基地局がＰＲＢをスケジューリングするのに失敗したことを意味し、それら協調する基地局は確認メッセージにおいて、当該基地局のセルＩＤとともに「ｎｏ」を送信する。同時に、基地局は、可能な通信に関する利用可能な容量及び待ち時間を含むバックホールネットワーク特性をサービス提供基地局に報告する。サービス提供基地局は、ステップＳ３０６にて、確認メッセージと利用可能なＰＲＢとネットワークの容量及び待ち時間の情報とを、協調する可能性のある基地局から受信し、ステップＳ３０８ではこの情報に基づいて協調する基地局ごとに、ＰＲＢの利用可能性及び必要なユーザ機器のスループットに基づいて、ＣｏＭＰ技術に関する決定を行う。利用可能なＰＲＢを有する協調する基地局は、協調スケジューリング（coordinated scheduling）又は共同処理（joint processing）のいずれかに加わることができる。協調する基地局においてＰＲＢが利用可能でない場合には、当該協調する基地局は、協調ビームフォーミング（coordinated beamforming）を用いてＣｏＭＰに加わることができる。協調する各基地局のためのＣｏＭＰ技術が決定されると、サービス提供基地局は、提供されるネットワークの能力が、各基地局について選択されたＣｏＭＰ技術をサポートするのに十分であるかどうかを判断する。例えば、協調スケジューリングは、スケジューリング情報の交換しか必要としないため、利用可能なネットワーク容量及びネットワーク待ち時間の影響をほとんど受けない。他方、共同処理ではユーザデータ及びチャネル状態情報の双方を交換する必要があるため、バックホールネットワークのトラフィックに大きな負担がかかる。バックホールネットワークがＣｏＭＰ技術をサポートするには十分でないことが判明した場合（ステップＳ３１０を参照されたい）には、ネットワークコントローラ又は協調する基地局は、ステップＳ３１２に示すように、ＣｏＭＰの要件を満たすものとなるようにネットワークアーキテクチャを再構成するよう要求される場合がある。追加のネットワーク構成要素の再構成又はアクティブ化が完了した後に、コントローラ又は協調する基地局はサービス提供基地局へ確認メッセージを返し、改良されたネットワークがＣｏＭＰに際して十分なネットワーク能力を有するかどうかに関する判断がなされる。要件が満たされた場合には、ステップＳ３１４にてＣｏＭＰが開始される。

本発明の実施形態は、改善されたＣｏＭＰの性能を提供し、ひいては、結果として改善されたユーザスループットをもたらす。より詳細には、ＣｏＭＰでは、ユーザデータとセル情報の少なくとも一方の交換が必要となるため、ＣｏＭＰの性能利得は、バックホールネットワークの能力に大きく左右される。協調する基地局が、十分なネットワーク能力を有しない場合には、ＣｏＭＰの全体的な性能利得を下げることになるか、又はＣｏＭＰに加わることすらできない。上述したネットワークの再構成は、バックホールネットワークにおける上述の問題を最小なものとし、選択されたＣｏＭＰ技術に従ってバックホールネットワークを最適化する解決法である。この方法を用いることによって、より多くの協調する基地局がＣｏＭＰに加わり、その結果としてＣｏＭＰの性能を改善することができる。

更なる利点は、エネルギー効率のよいネットワークを実現することができる点である。より具体的には、ＣｏＭＰ技術が異なると、必要となるバックホールネットワークの能力も異なる。例えば上述したように、共同処理では、ユーザデータ及びチャネル情報の双方がバックホールネットワークを通じて協調する基地局間で共有されるため、バックホールネットワークにおいては大きな容量及び短い待ち時間が必要となる。協調ビームフォーミングでは、チャネル状態情報のみが共有されるため、ネットワークにかかる負荷が共同処理よりも少ない。しかし、ネットワークにおいて待ち時間が短いことは依然として重要である。結果として生じる負荷が最も小さいＣｏＭＰ技術は、スケジューリング情報を共有することしか必要とされない協調スケジューリングである。チャネル状態情報の共有しか必要とされない協調ビームフォーミング方式のために大きなネットワーク能力を確保するのは効率的ではない。様々なＣｏＭＰ技術をより効率的にサポートするために、本発明の実施形態による再構成可能なネットワークは、固定的なネットワークを上回る実質的な利点を提供するものである。本発明の実施形態は、実際にネットワークリソースの効率的な使用を可能とする。

本発明の実施形態の更なる利点は、信号伝達のオーバヘッドの低減により、より高速な処理が得られることである。クラスタリング手順にネットワーク能力を含めるために、無線クラスタリングの前にネットワーククラスタリングを行う上記従来の手法では、どの基地局が実際に無線層においてＣｏＭＰに加わるかの情報がなく、近傍の全ての基地局についてネットワーク特性をチェックする必要があった。その結果、無線範囲外の基地局と当該ユーザ機器との間の不要な信号伝達が生じていた。本発明の実施形態では、まず、協調する基地局の候補をチェックするための無線クラスタリングを提供するため、無線クラスタリングの前にネットワーククラスタリングを行う結果として生じる信号の問題がなくなるため、有利である。

バックホールネットワークの再構成が可能でないか、又は必要なＣｏＭＰ特性を可能とする利用可能な再構成が存在しないと判断される場合には、ＣｏＭＰ通信が実施されないか、又は利用可能な基地局を用いて縮小されたＣｏＭＰ通信が行われる。

装置に関連して幾つかの態様を説明したが、これらの態様はそれに対応する方法の記述をも表し、ここでブロック又はデバイスは、方法ステップ又は方法ステップの特徴に相当することは明らかである。それと同様に、方法ステップに関連して説明した態様も、それに対応する装置内の相当するブロック若しくはアイテム又は特徴の記述を表すものである。

ある実施態様の要件に応じて、本発明の実施形態はハードウェア又はソフトウェアにより実施することができる。実施態様は、電子的に読取り可能な制御信号が格納されたデジタルストレージ媒体、例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ＤＶＤ、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、又はフラッシュメモリを用いて実行することができ、それらは、それぞれの方法が実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと連携する（又は連携可能である）。本発明による幾つかの実施形態は、本明細書に記載の方法のうちの１つが実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと連携することができる電子的に読取り可能な制御信号を有するデータ担体を含む。概して、本発明の実施形態は、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品として実装することができる。このプログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行されると、方法のうちの１つを実行するように動作することができる。プログラムコードは、例えば機械可読担体上に格納することができる。他の実施形態は、機械可読担体上に格納された、本明細書に記載の方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムを含む。したがって、換言すれば、本方法の一実施形態は、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに本明細書に記載の方法のうちの１つを実行するプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。

したがって、本方法の更なる実施形態は、データ担体（又はデジタルストレージ媒体若しくはコンピュータ可読媒体）であって、そのデータ担体上に記録された、本明細書に記載の方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムを有するデータ担体である。したがって、本発明の方法の更なる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムを表すデータストリーム又は信号シーケンスである。データストリーム又は信号シーケンスは、例えば、データ通信接続を介して、例えばインターネットを介して転送されるように構成することができる。更なる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するように構成又は適合された処理手段、例えばコンピュータ又はプログラム可能な論理デバイスを含む。更なる実施形態は、本明細書に記載の方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムがインストールされたコンピュータを含む。

幾つかの実施形態では、プログラム可能な論理デバイス（例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ）を用いて、本明細書に記載された方法の機能のうちの幾つか又は全てを実行することができる。幾つかの実施形態では、フィールドプログラマブルゲートアレイは、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するためにマイクロプロセッサと連携することができる。概して、本方法は好ましくは任意のハードウェア装置によって実行される。

上述した実施形態は、単に本発明の原理を例示するものである。本明細書に記載された構成及び詳細の変更及び変形は当業者には明らかであることが理解される。したがって、添付の特許請求の範囲によってのみ限定され、本明細書における実施形態の記述及び説明のために示された特定の詳細によって限定されるものではないことが意図される。

Claims (12)

1. 複数の基地局（ＢＳ、３００、３０４、３０６）と、該複数の基地局（ＢＳ、３００、３０４、３０６）を接続するバックホールネットワークとを有する無線通信ネットワークにおけるマルチポイント協調通信の方法であって、
   サービス提供基地局（３００）からサービスの提供を受けるモバイルユニット（ＵＥ、３０２）に対するマルチポイント協調通信に際して、協調する１つ以上の基地局（３０６ａ〜３０６ｃ）を選択するステップ（Ｓ２００、Ｓ３００〜Ｓ３０６）と、
   前記モバイルユニット（ＵＥ、３０２）が要求するスループットと、前記モバイルユニット（ＵＥ、３０２）との間の通信にあたり協調する基地局（３０６ａ〜３０６ｃ）の各々において利用可能な物理リソースブロックとに基づき、複数のマルチポイント協調技術のうちの１つを前記協調する基地局の各々について選択するステップ（Ｓ３０８）と、
   前記サービス提供基地局と前記協調する基地局の各々との間の前記バックホールネットワークのネットワーク特性が、前記協調する基地局（３０６ａ〜３０６ｃ）の各々について選択されたマルチポイント協調技術をサポートするために十分なものであるかどうかを、前記協調する基地局の各々について判断するステップ（Ｓ２０４、Ｓ３１０、３１６）と、
   前記バックホールネットワークが、前記協調する基地局（３０６ａ〜３０６ｃ）の各々について選択されたマルチポイント協調技術をサポートするには十分でない場合には、当該選択されたマルチポイント協調技術の要件を満たすものとなるように、前記サービス提供基地局と前記協調する基地局の各々との間にある１つ以上の追加的な要素又はネットワーク構成要素をアクティブな状態とすることにより、前記バックホールネットワークを再構成するステップ（Ｓ２０８、Ｓ３１２、３１８）と
   を含む方法。
2. 前記１つ以上のネットワーク構成要素をアクティブな状態とすることには、物理的なＸ２リンクをアクティブな状態とすることと、ＴＤＭ−ＰＯＮにおける動的な帯域幅の割当てをアクティブな状態とすることと、光トンネリングリンクをアクティブな状態とすることと、マイクロ波による二地点間リンクをアクティブな状態とすることとが含まれる、請求項１に記載の方法。
3. 前記再構成されたバックホールネットワークが前記マルチポイント協調技術をサポートするものである場合には、前記マルチポイント協調通信を開始するステップ（Ｓ３１４、３２２〜３２６ｃ）を含む請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記ネットワーク特性がネットワークの容量及びネットワークの待ち時間を含むものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 選択されるマルチポイント協調技術には、共同処理と、協調スケジューリングと、協調ビームフォーミングとが含まれる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 協調する基地局（３０６ａ〜３０６ｃ）が、該協調する基地局と前記モバイルユニットとの間の通信に利用できる物理リソースブロックに関する情報と、該協調する基地局（３０６ａ〜３０６ｃ）と前記サービス提供基地局（３００）との間の通信のためのバックホールネットワーク特性に関する情報とを前記バックホールネットワークを通じて前記サービス提供基地局へと送信するものである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 協調する１つ以上の基地局（３０６ａ〜３０６ｃ）を選択するステップが、
   前記モバイルユニット（３０２）が、近傍にある１つ以上の基地局に関する信号品質を求めるステップと、
   前記サービス提供基地局（３００）に対して前記信号品質を報告するステップ（３０１）と、
   前記サービス提供基地局（３００）が、前記信号品質に基づいて前記協調する基地局（３０６ａ〜３０６ｃ）を選択するステップと
   を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記選択するステップには、前記サービス提供基地局（３００）が前記バックホールネットワークを通じて前記近傍にある１つ以上の基地局（３０４）へとスケジューリング要求をブロードキャストすること（３１０ａ〜３１０ｃ）が含まれる、請求項７に記載の方法。
9. 複数の基地局（ＢＳ、３００、３０４、３０６）と、
   前記複数の基地局（ＢＳ、３００、３０４、３０６）を接続するバックホールネットワークと
   を有する無線通信システムであって、モバイルユニット（ＵＥ、３０２）には、前記複数の基地局のうちのサービス提供基地局（３００）によりサービスの提供がなされ、
   前記サービス提供基地局（３００）からサービスの提供を受けるモバイルユニット（３０２）のためのマルチポイント協調通信に際して、協調する１つ以上の基地局（３０６ａ〜３０６ｃ）を選択（Ｓ２００、Ｓ３００〜Ｓ３０８、３０８）し、
   前記モバイルユニット（ＵＥ、３０２）が要求するスループットと、前記モバイルユニット（ＵＥ、３０２）との間の通信にあたり協調する基地局（３０６ａ〜３０６ｃ）の各々において利用可能な物理リソースブロックとに基づき、複数のマルチポイント協調技術のうちの１つを前記協調する基地局の各々について選択（Ｓ３０８）し、
   前記サービス提供基地局と前記協調する基地局の各々との間の前記バックホールネットワークのネットワーク特性が、前記協調する基地局（３０６ａ〜３０６ｃ）の各々について選択されたマルチポイント協調技術をサポートするために十分なものであるかどうかを、前記協調する基地局の各々について判断（Ｓ２０４、Ｓ３１０、３１６）し、
   前記バックホールネットワークが、前記協調する基地局（３０６ａ〜３０６ｃ）の各々について選択されたマルチポイント協調技術をサポートするには十分でない場合には、当該選択されたマルチポイント協調技術の要件を満たすものとなるように、前記サービス提供基地局と前記協調する基地局の各々との間にある１つ以上の追加的な要素又はネットワーク構成要素をアクティブな状態とすることにより、前記バックホールネットワークの再構成（Ｓ２０８、Ｓ３１２、３１８）を行う無線通信システム。
10. 前記無線通信システム内の前記サービス提供基地局（３００）とネットワークコントローラ（ＢＳＣ_１、ＢＳＣ_２）との少なくとも一方が、前記協調する１つ以上の基地局（３０６ａ〜３０６ｃ）を選択し、前記マルチポイント協調技術を選択（Ｓ３０８）し、前記バックホールネットワークがマルチポイント協調技術をサポートするものであるかどうかを判断し、前記バックホールネットワークの再構成を行うものである、請求項９に記載の無線通信システム。
11. 複数の基地局（ＢＳ、３００、３０４、３０６）と、該複数の基地局（ＢＳ、３００、３０４、３０６）を接続するバックホールネットワークとを有する無線通信システムのための基地局であって、
    前記基地局（３００）がモバイルユニット（３０２）にサービスを提供するものであり、
    前記基地局（３００）が、
    当該基地局（３００）からサービスの提供を受けるモバイルユニット（３０２）のためのマルチポイント協調通信に際して、協調する１つ以上の基地局（３０６ａ〜３０６ｃ）を選択（Ｓ２００、Ｓ３００〜Ｓ３０８、３０８）し、
    前記モバイルユニット（ＵＥ、３０２）が要求するスループットと、前記モバイルユニット（ＵＥ、３０２）との間の通信にあたり協調する基地局（３０６ａ〜３０６ｃ）の各々において利用可能な物理リソースブロックとに基づき、複数のマルチポイント協調技術のうちの１つを前記協調する基地局の各々について選択（Ｓ３０８）し、
    前記サービス提供基地局と前記協調する基地局の各々との間の前記バックホールネットワークのネットワーク特性が、前記協調する基地局（３０６ａ〜３０６ｃ）の各々について選択されたマルチポイント協調技術をサポートするために十分なものであるかどうかを、前記協調する基地局の各々について判断（Ｓ２０４、Ｓ３１０、３１６）し、
    前記バックホールネットワークが、前記協調する基地局（３０６ａ〜３０６ｃ）の各々について選択されたマルチポイント協調技術をサポートするには十分でない場合には、当該選択されたマルチポイント協調技術の要件を満たすものとなるように、前記サービス提供基地局と前記協調する基地局の各々との間にある１つ以上の追加的な要素又はネットワーク構成要素をアクティブな状態とすることにより、前記バックホールネットワークの再構成（Ｓ２０８、Ｓ３１２、３１８）を行うものである、基地局。
12. 請求項１０に記載の無線通信システムのためのネットワークコントローラ。

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