JP5744148B2 - セル間干渉緩和 - Google Patents

Description

ここに記述された実施形態は、セル間干渉を緩和するために準備が行なわれる移動体通信ネットワークの設備に関する。

セルラ無線通信は、本分野において長らく確立されてきた。いわゆるマクロセルは、カバレッジのエリアに展開された基地局の作用の有効範囲によって定義される。ばらばらに間隔を置いて基地局を配置することによって、マクロセルのパターンを確立することができる。

トラフィック要求の増加を満たすために更なる基地局の設備により既存のマクロセルを分割することが知られており、これはより小さなマクロセルにつながる。更に、単一のマクロセルは、角度的に間隔を置いて配置されたアンテナ（それぞれカバレッジ領域の一部をカバーする）によって実際には生成されるかもしれない。既存の実装では、３本のアンテナは１２０度離して配置されるかもしれない。これら３本のアンテナは、セルの個別のサブ領域を定義すると考えられてよい。

新しいセルラ技術がゼロから展開されることになっていたならば、既存の技術及び設備との後方互換性は必要ではないであろう。そのような場合には、マクロセルは既存の展開における間隔よりも細かい間隔で展開されるかもしれないし、それによってより小さなマクロセルへとつながる。

これらの同種の配置は、専ら、全く実質的に同一の通信技術、複数個のマクロセルの設備を伴う。他の通信技術が、マクロセル展開に被せられるかもしれない。例えば、屋内環境は、ＥＭＣの遮蔽効果及び他の干渉が有効なマクロセルカバレッジを妨げるかもしれないという点で、マクロセル展開に格別の技術的な難題を提示するかもしれない。従って、マクロセル構造に被せられた、より小規模な屋内の解決法は、高められたカバレッジを提供するかもしれない。

例えばマクロセルネットワークと、おそらくより小電力の基地局によって定義され、おそらく異なる通信技術のより小さなセルとからなる異種の配置は、目下遭遇される可能性がある。

そのように設備されたより小さなセルは改善された空間ダイバーシチを達成しそれによってシステム容量を高めるが、ある状況においてある技術的な難題が発生する可能性がある。顕著な問題は、特にユーザ局（ユーザ装置、ＵＥ）が２つのセル間の境界に、または、その付近に位置する場合の、セル間干渉のものである。そのような状況において、特定のセルで作動するＵＥは、別の隣接するセル内の通信からの干渉にあうかもしれない。この問題は知られているしよく理解されているが、その罹患率（prevalence）は、縮小されたサイズのセルというコンテクストにおいて、相応じて増大した境界位置に従って、増加するであろう。

セル間干渉を緩和するためのよく知られた１つのアプローチは周波数の再使用である。１つの実行可能な技術は、２つの隣接セルが相互に直交する周波数を使用するというルールの賦課を含む。このアプローチは、一般に、セル間干渉を完全に除去するが、より低いスペクトル効率を犠牲にする。

セル毎に異なる周波数を使用する代わりに、ＦＦＲ（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｕｓｅ）は、ユーザ端末を２つのグループ（中心セルユーザ端末及びセル端ユーザ端末）に分割することを含む。ＦＦＲにおいて、セル端ユーザ端末はセル間干渉に遭遇する危険を冒す唯一のユーザ端末であるから、周波数再使用はセル端ユーザ端末のためにだけ用いられる。隣接セルの中心セルユーザ端末は、同じ周波数を使用できる。ＦＦＲは、スペクトル効率を改善できるしセル間干渉を緩和できるが、依然としてある欠点を持つ。

第１に、セル端ユーザ端末のために使用される周波数は予め定められており、故に環境条件などの外部要因またはセル端ユーザ端末（ＵＥがモビリティに関して潜在性を持つことに留意）として分類されるＵＥの数の変化に適合することが困難である。これは、基地局間のインターフェースが通常は遅延に寛容である必要があり、また非常に低い伝送レートしかサポートできないからであり、これはセル端ユーザ端末のために使用される予め定義された周波数に対する頻繁な変更を非実用的にする。

第２に、中心セルユーザ端末及びセル端ユーザ端末を別々にスケジューリングするために、２つのスケジューラが必要とされる。

（関連出願の相互参照）
この出願は、２０１２年１０月１２日に出願された英国特許出願第１２１８３８８．５号に基づいており、かつ、この優先権の利益を主張するものであって、これの全内容は参照によってここに組み込まれる。

図１は、記述された実施形態が説明されるマクロセル作動環境の概要図である。 図２は、図１で説明された作動環境内のマクロセルの概要図である。 図３は、図１及び図２で説明された作動環境内のネットワークのアーキテクチャの概要図である。 図４は、図３で説明されたネットワークの制御ユニットの概要図である。 図５は、記述された実施形態の第１の実施例についての信号フロー図である。 図６は、第１の実施例のユーザ端末選択処理についてのフロー図である。 図７は、記述された実施形態の第２の実施例についての信号フロー図である。 図８は、記述された実施形態の実装の作動例を示す。 図９は、記述された実施形態の実装に関するシミュレーション結果のグラフである。 図１０は、記述された実施形態の実装に関するシミュレーション結果の更なるグラフである。

ここに記述される実施形態は、複数の基地局を具備するセルラ無線通信ネットワークにおける通信を制御するための制御ユニットを提供する。ネットワークの各基地局はセルを定義する。基地局は、当該基地局に関連付けられたセル内にある端末局との無線通信を達成することが可能である。各無線基地局は、無線通信媒体において定義される複数の通信チャネルのうち１つの通信チャネル上で関連付けられた端末局との無線通信を達成することが可能である。制御ユニットは、記憶手段と割り当て手段とを具備する。記憶手段は、基地局毎に、当該基地局に関連付けられた１つ以上の端末局についての端末局情報を記憶する。端末局情報は、端末局の分類を識別する分類情報と、端末局についての効用情報とを備える。分類は、関連付けられたセルの端部に関連付けられる第１の分類または関連付けられたセルの中心部に関連付けられる第２の分類のうち１つである。効用情報は、端末局のパフォーマンスケイパビリティを記述する。記憶手段は、分類情報が第１の分類を示すならば端末局のパフォーマンスに対する干渉リスクを与える他の基地局を識別する干渉リスク情報を更に記憶する。割り当て手段は、端末局のうち１つ以上を通信チャネルに割り当てるように動作可能である。割り当て手段は、割り当てに利用可能な端末局のリストを決定するように構成される。最初にリストにおいて基地局毎に識別される各端末局は、記憶された情報の中で識別された端末局のうち関連付けられた基地局において最高のパフォーマンスケイパビリティを持っている端末局である。割り当て手段は、選択基準に基づいてリストから端末局を識別し、識別された端末局を通信チャネルに割り当て、その後にリストから割り当てられた端末局を取り除くようにリストを変更し、割り当てられた端末局が第１の分類にあるならばリストにおいて識別された当該割り当てられた基地局に干渉リスクを与える端末局を記憶された干渉リスク情報に基づいて考慮に入れるようにリストを変更するように更に構成される。

ここに記述される実施形態は、複数の基地局を具備するセルラ無線通信ネットワークにおける通信を制御する方法を更に提供する。ネットワークの各基地局はセルを定義する。基地局は、当該基地局に関連付けられたセル内にある端末局との無線通信を達成することが可能である。各基地局は、無線通信媒体において定義される複数の通信チャネルのうち１つの通信チャネル上で関連付けられた端末局との無線通信を達成することが可能である。方法は、基地局毎に、当該基地局に関連付けられた１つ以上の端末局についての端末局情報（端末局情報は、端末局の分類を識別する分類情報、端末局についての効用情報を具備し、分類は関連付けられたセルの端部に関連付けられる第１の分類または関連付けられたセルの中心部に関連付けられる第２の分類のうち１つであり、効用情報は端末局のパフォーマンスケイパビリティを記述する）を記憶し、分類情報が第１の分類を示すならば端末局のパフォーマンスに対する干渉リスクを与える他の基地局を識別する干渉リスク情報を更に記憶することと、端末局のうち１つ以上を通信チャネルに割り当てること（割り当てることは、割り当てに利用可能な端末局のリスト（最初にリストにおいて基地局毎に識別される各端末局は、記憶された情報の中で識別された端末局のうち関連付けられた基地局において最高のパフォーマンスケイパビリティを持っている端末局である）を決定することと、選択基準に基づいてリストから端末局を識別することと、識別された端末局を通信チャネルに割り当てることと、その後にリストから割り当てられた端末局を取り除くようにリストを変更することと、割り当てられた端末局が第１の分類にあるならばリストにおいて識別された当該割り当てられた基地局に干渉リスクを与える端末局を記憶された干渉リスク情報に基づいて考慮に入れるようにリストを変更することとを具備する）とを具備する。

セルラネットワークにおいて定義されるセルのサイズの減少への一般的な傾向を考慮に入れて、ここに記述される実施形態は、基地局と直接的に物理的に接続する中央制御ユニットの展開を伴う。これは、基地局が例えばオフィスビルなどの屋内環境において展開される場合に特に有用であるかもしれない。この追加的な中央制御ユニットは基地局と中央制御ユニットとの間の機敏で（prompt）高レートな信号交換をサポート可能であり、これは動的な周波数再使用を可能にする。動的な周波数再使用は、ここに記述されるように、リソースブロック毎に、隣接セル内のセル端ユーザ端末に周波数を動的に割り当てることを伴い、この割り当ては無線環境に適応性がある。

図１は、目下記述される実施形態への背景を提供するために、マクロセル作動環境を示す。作動環境は、マクロセル基地局１０によって各々定義された複数のマクロセル２０を含む。マクロセル基地局１０のうちの７つは１−７と番号付けられる。

図２に更に説明されるように、マクロセル基地局１０はそれぞれ３つのマクロセル２０にカバレッジを供給する。これは、従来のやり方で、互いに１２０度の間隔を置いて配置されたアンテナ装置によってもたらされる。適切かつ規則的な、マクロセル基地局１０の展開によって、六角形のセルの規則的なパターンが所与のネットワークカバレッジエリアに確立される。

２つのマクロセル２０の間の境界において、１つ以上のマクロセル基地局１０が１つのモバイル装置のレンジ内に存在することが全くあり得ることが注目されるであろう。境界はどれか特定のマクロセル基地局１０によるカバレッジにおける激しいカットオフの印象を与えるように意図されていないし、読者はマクロセル基地局１０によるカバレッジのレンジが、例えばＵＥ感度、気候条件、他の干渉源の有無などの多数の固有のまたは一時的な外部要因に依存し得ることを認識するであろう。しかしながら、読者によって理解されるように、図１に引かれた線は、セルラカバレッジの印象を提供するように意図される。

ビル３０は、マクロセル基地局１０のうちの１つ（以下、局１０−１と呼ぶ）のレンジ内にある。ビル３０の内部では、４つの基地局４０−１、４０−２、４０−３及び４０−４が展開される。これらの基地局４０は、ビル内の、短いレンジの無線通信カバレッジのために構成される。図３に説明されるように、基地局４０は、中央制御ユニット４２に接続される。読者は例えば無線通信などな他の通信モードも考慮されてよいことを認識するであろうが、この実施形態において基地局４０と中央制御ユニット４２との間の接続は有線通信（用語は、電力線通信、配線によるイーサネット（登録商標）通信及び光ファイバ通信を包含するがこれらに限定されない）によって達成される。

図３に更に説明されるように、複数の装置５０（通常のやり方で「ＵＥ」または「ユーザ装置」と表示される）が設備される。これらのＵＥデバイスはインデックスｎ１、ｎ２、ｎ３（ここでｎは隣接する基地局のそれぞれのインデックスに相当する）を提供されているが、係るＵＥデバイス５０の潜在的なモビリティが特定のＵＥデバイス５０を特定の基地局４０に永続的に結びつけはしないことは認識されるであろう。

各ＵＥデバイス５０は、やがて記述されるやり方で、特定の基地局４０との通信を確立する。各基地局４０は、それ自体、図２に示されるようにマクロセル基地局１０−１との通信を確立する。

制御ユニット４２は、図４で更に詳細に説明される。平易な用語では、中央制御ユニット４２は、ワーキングメモリ６２及び不揮発性大容量記憶メモリ６４へのアクセスを備えたプロセッサ６０を含むコンピュータである。専用の通信部６６も、アンテナ６８を介して無線通信を確立するために備えつけられる。

制御ユニット４２の機能は、ソフトウェアによってこのように管理される。係るソフトウェアは、不揮発性メモリに格納されてもよいし、最初から導入されてもよいし、既存ソフトウェアへのアップデートとして制御ユニット４２にロードされてもよい。ソフトウェアは、直接実行可能なアプリケーションであってもよいし、例えばオペレーティングシステムなどのインターフェースを通じて実行可能な命令を含んでもよい。ソフトウェアは、制御ユニット４２のためにすべての意図される機能性を提供することのできる製品を含んでもよいし、他のソフトウェア及び／または制御ユニット４２に予め存在すると仮定することのできるハードウェア設備への例えばダイナミックリンクライブラリ（ｄｌｌ）形式での呼び出しまたは参照を含んでもよい。

制御ユニット４２の外部制御は説明されないが、様々な方法のうちの１つにより提供されてよい。例えば、キーボード、マウスなどのユーザ入力装置の直接接続のために設備が備えつけられてもよいし、表示出力がディスプレイドライバの設備を通じて提供されてもよい。或いは、ＰＣなどの別のコンピュータへの例えばイーサネットまたはＵＳＢポート接続を介した接続のために設備がなされてもよい。これにより、制御ユニット４２の構成及び制御が達成されるかもしれない。これは、ＷＩＦＩ基地局がユーザ端末によって目下構成されるやり方と類似する。

適切なソフトウェアの実行時に、制御ユニット４２は、この記述された実施形態に従って、基地局４０を使ってＵＥ５０間の適応的な周波数再使用の制御を達成する。これが達成されるやり方は図５を参照してこれから説明されるであろう。図５は、基地局４０とＵＥ５０との間の通信での使用のためのスケジューリング方法の第１の実施例を示す。

中央制御ユニット４２は、どのユーザ端末が所与のリソースブロックを用いて伝送されるかを決定するために、基地局４０を調整する。本実施例は、チャネルがＬＴＥまたはＷｉＭＡＸシステムにおいて定義されるようなリソースブロックまたは単にＯＦＤＭベースのシステムにおけるサブキャリアであり得る、多重チャネルシステムであることが注目されるべきである。以降の説明において使用される用語「リソースブロック」は、説明用に過ぎない。

以降の説明において、Ｉはセルの数であり、Ｎは送信される合計のリソースブロックの数である。

ステップＳ１−２において、セルｉ（０＜ｉ≦Ｉ）毎に、当該セル内のＵＥは２つのグループ、セル中心ユーザ端末グループＵ_ｉ ^ｃｃ及びセル端ユーザ端末グループＵ_ｉ ^ｅｄ、に分割される。Ｕ_ｉ ^ｃｃ内のＵＥはセル中心ユーザ端末であり、Ｕ_ｉ ^ｅｄ内のＵＥはセル端ユーザ端末である。Ｕ_ｉ ^ｅｄ内のＵＥ毎に、支配的な干渉源である近隣セルが識別される。セルｉ内のＵＥｋに対する支配的な干渉近隣セルは、Ｓ_ｉ ^ｋで表される。

所与のセルｉ内のＵＥｋに関して、（サービングセルＤ^ｋ _ｉ，ｉの基地局からの受信電力）−（所与の近隣セルＤ^ｋ _ｉ，ｊの基地局からの受信電力）が所与の閾値よりも小さいならば、所与の近隣セルは当該ＵＥに対する支配的な干渉セルとなるであろう。即ち、次の通りである。

所与のセルｉ内のＵＥｋに関して、所与の近隣セルからの干渉がない状態でＵＥのＳＩＮＲが閾値よりも大きいのに対し、所与の近隣セルからの干渉がある状態でＵＥのＳＩＮＲが閾値よりも小さいならば、所与の近隣セルは当該ＵＥに対する支配的な干渉セルとなるであろう。

それから、ステップＳ１−４において、ひとたびセル端ＵＥ毎の支配的な干渉セルが識別されれば、ＵＥは反復的にスケジュールされる。これは、図６で更に詳細に説明される。

スケジューリングは、ステップＳ２０２において次のものを初期化することによって開始する。
Ω−セルの集合である。
Ｕ_ｉ−セルｉ内のユーザ端末の集合であり、ｉ∈ΩかつＵ_ｉ＝Ｕ_ｉ ^ｃｃ∪Ｕ_ｉ ^ｅｄである。
」−リソースブロックにおいて選択されたユーザ端末の集合であり、空集合として始められる。

ステップＳ２−４において、Ω内の各セルｋ∈Ｕ_ｉ内のユーザ端末毎に効用（utility）が計算され、ステップＳ２−６において、Ω内のセル毎に、最高の効用を持っているユーザ端末が識別される。これは、次の通り計算される。

ここで、Ｒ_ｉ ^ｋはセルｉ内のユーザ端末ｋの効用であり、セルｉにおいてユーザ端末ｋ_ｉ ^＊は最高の効用を持つ。ユーザ端末毎の所与のリソースブロックにおける効用は、多数の様々な尺度によって表すことができる。本実施形態は、達成可能な伝送レートＲ_ｉ ^ｋ＝ｒ_ｉ ^ｋまたは達成可能な伝送レートを過去のスループットで割った比率Ｒ_ｉ ^ｋ＝ｒ_ｉ ^ｋ／Ｔ_ｉ ^ｋを使用することを目論んでおり、ｒ_ｉ ^ｋ及びＴ_ｉ ^ｋはセルｉ内のユーザｋの所与のリソースブロックにおいて達成可能な伝送レート及び過去のスループットをそれぞれ表す。ここで、ｒ_ｉ ^ｋ＝ｆ（γ_ｉ ^ｋ）であり、ｆ（γ_ｉ ^ｋ）は信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）γ_ｉ ^ｋ（これは、それ自身のＲＵからの送信電力及び無線チャネル、他のＲＵからの送信電力及び無線チャネルならびに相加性のガウス雑音に依存する）のシステムへのリンク（link-to-system）関数またはルックアップテーブルｆ（・）から得られる。しかしながら、読者は、他の尺度が別のデバイスに対するあるデバイスの相対的な効用を記述するために用いることができることを認識するであろう。

ステップＳ２−８において得られたユーザ端末ｋ_ｉ ^＊から、ユーザ端末が選択され伝送される。３つの実行可能な選択メカニズムがここに提案される。以降の説明において、選択されるユーザ端末のインデックスはｋ_ｉ＊ ^＊で表され、ｉ^＊は選択されたユーザ端末にサーブするセルのインデックスである。

オプションＡ１
そのサービング基地局がこれまで最も少数の伝送用のリソースブロックを割り当てられてきたユーザ端末が選択される。即ち、次の通りである。

ここで、Ｌ_ｉはセルｉのリソースブロックの分担量（load）である。

オプションＡ２
ユーザ端末は最高の効用に基づいて選択される。

オプションＡ３
セル端ユーザ端末が存在するならば、当該セル端ユーザ端末の中で最高の効用を持つセル端ユーザ端末が選択される。

そうでなければ、ユーザ端末は最高の効用に基づいて選択される。

どのアプローチが使用されたとしても、ステップＳ２−１０において、選択されたユーザ端末は選択されたユーザ端末の集合に加えられる。

ステップＳ２−１２において、セルｉ^＊はΩから取り除かれる。即ち、次の通りである。

決定がステップＳ２−１４で行われる。選択されたユーザ端末ｋ_ｉ＊ ^＊がセル端ユーザ端末でないならばルーチンはステップＳ２−４に戻り、そうでなければステップＳ２−１６において支配的な干渉近隣セルに対する補償が行われる。これは、以下の２つのアプローチのどちらかによって行うことができる。

オプションＢ１
選択されたユーザ端末ｋ_ｉ＊ ^＊の支配的な干渉近隣セルは取り除かれる。即ち、次の通りである。

オプションＢ２
選択されたユーザ端末ｋ_ｉ＊ ^＊について識別された支配的な干渉近隣セルの各々において、基地局はこのリソースブロックにおいてより低い電力で伝送する。

支配的な干渉近隣セルに対する補償のためのオプションＢ１またはオプションＢ２のどちらかの後に、Ωの各セル内の各セル端ユーザ端末ｋが、選択されたユーザ端末ｋ_ｉ＊ ^＊にサーブするセルｉ^＊がこのセル端ユーザ端末ｋの支配的な干渉近隣セルであるかどうかを判定するために、チェックされる。その場合に該当するならば、ユーザ端末ｋはＵ_ｉ ^ｅｄから取り除かれる。即ち、次の通りである。

ステップＳ２−１８によって示されるように、全てのセルが考慮されるまで、即ち、Ωに残されたセルがなくなるまで、手続はステップＳ２−４に戻る。その地点では、次のリソースブロックがステップＳ２−２以降から考慮される。

示されたように、ユーザ端末スケジューリング方法は、リソースブロック毎にユーザ端末をスケジュールする。各リソースブロックにおいて、ユーザ端末はロードバランスまたは合計の効用のどちらかを考慮に入れて選択される。更に、手続は、選択されたセル端ユーザ端末に対する支配的な干渉を適応的に回避することによって、セル間干渉も緩和する。

図５は、このアプローチを一般的な用語で示す。既存の３ＧＰＰ ＬＴＥシステムに関して、読者はその特定の標準の命名法を用いて各基地局がｅＮＢであることを認識するであろう。説明された制御ユニットは、同技術の中央制御ユニット（ＣＣＣ）によってこのように実装することができる。

図５は集中型のやり方のスケジューリングの実施形態を説明するが、分散型アプローチもまた実装に適していることは読者により認識されるであろう。図７は、係るアプローチを説明する。

図７に示されるように、図５に説明されたアプローチとほぼ同じやり方で開始する。ステップＳ３−２及びＳ３−４は、ステップＳ１−２及びＳ１−４と同じである。

しかしながら、各基地局がそのユーザ端末の各々の効用を計算した後に、当該基地局は、一方的な基準で、最高の効用を持っている１つを選択する。制御ユニットは、それから各基地局から報告を受信し、各基地局において最高の効用を持っているユーザ端末を識別する。制御ユニットは、これらの報告に対してどのユーザ端末が伝送すべきかにその決定を制限する。故に、制御ユニットは、基地局毎に１つのユーザ端末の選択権を持つに過ぎないであろう。勿論、最終結果は、集中型システムと同じである。

割り当てられたユーザ端末は、それから、各基地局へ報告される。ステップＳ３−６では、各基地局において更なる決定が行われる。各基地局は、選択されたユーザ端末が当該基地局に属するかどうか、または、当該基地局は選択されたユーザ端末の支配的な隣人（neighbour）であるかどうかを判定する。これら条件がどちらも満足されないならば、割り当てられた（affected）セル端ユーザ端末は更なる考慮から取り除かれる（上記ステップＳ２−１６と同様）。そうでなければ、即ち、選択されたユーザ端末が基地局に関連付けられているならば、または、基地局が選択されたユーザ端末の支配的な隣人であるならば、基地局は中央制御ユニットへと報告する（この後の特徴（feature）は平明さのために図７から省略されている）。

この処理は、中央制御ユニットへの報告が終わるまで繰り返す。その時点で、ユーザ端末の適切な割り当てがなされているであろう。

図８は、リソースブロックにおいてユーザ端末をスケジュールする手続の作動例を説明する。本例では、基地局（ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３及びＢＳ４）によって定義された４個のセルがあり、各セルは３つのユーザ端末を持つ。左手のブロックは、リソース割り当てが行われる前の初期状態を説明する。そのブロックにおいて示されるように、セルＢＳ１内のユーザ端末ＵＥ１１は支配的な干渉セル（括弧で示される）としてのＢＳ２のあるセル端ユーザ端末である。同様に、セルＢＳ３内のユーザ端末Ｕ３もまたその干渉セルがセルＢＳ１であるセル端ユーザ端末である。

本例は、セルＢＳ１内のユーザ端末Ｕ１１、セルＢＳ２内のユーザ端末Ｕ２２、セルＢＳ３内のユーザ端末Ｕ３２及びセル４内のユーザ端末Ｕ４３がそれらの各セル内で最高の効用を持つことを基礎に進行する。上述の実施形態に従って、中央制御ユニットは、ステップＳ２−８における基準の１つに従って、最高の効用のユーザ端末の集合｛Ｕ１１，Ｕ２２，Ｕ３２，Ｕ４３｝からユーザ端末を選択する。これらのユーザ端末は、図８において太い外郭線によって強調されている。

本例において、ユーザ端末Ｕ１１が選択される。ＢＳ１は、当該ＢＳのユーザ端末が選択されたので、更なる反復に関する考慮から外れる。更に、ＢＳ２はＵ１１の支配的な干渉セルであるので、上述のオプションＢ１を用いて、ＢＳ２は考慮から外れる。更に、Ｕ３２の支配的な干渉セルがＢＳ１であるから、セル３内のセル端ユーザ端末Ｕ３２も取り除かれるであろう。それから、更なる反復によって、選択されたユーザ端末の集合は｛Ｕ１１，Ｕ３１，Ｕ４３｝であると最終的に決定される。

静的ないし半静的な周波数再使用に基づく以前の干渉緩和と異なり、ここに記述された実施形態はリソースをスケジュールするアプローチを提供しており、ここでは静的ないし半静的な周波数再使用においてセル端ユーザ端末のために帯域幅のいくらかの専用部分を予め定義することの代わりにリソースブロック毎のユーザ端末のスケジューリングが行われる。各リソースブロックにおいて、伝送されるユーザ端末を選択するために反復的方法が上述されており、各反復ではセル間干渉を考慮に入れてユーザ端末が選択される。即ち、セル端ユーザ端末が特定のリソースブロックにおいて選択される場合に、その主要な干渉セルは、このリソースブロックを使用できない、或いは、より低い電力レベルで送信できるに過ぎない。

記述された実施形態は、リソースブロックレベルで周波数を動的に再使用して干渉を緩和する。これは、それ故、無線環境の変化に適応性がある。記述された実施形態は、ネットワーク（トポロジは不規則であるかもしれず、セル間干渉は動的に変化する）に対するより効率的な干渉緩和法を提供する。

記述された実施形態のシステムパフォーマンスを評価するために、図９は、図１に説明されたネットワークレイアウトに基づいて実行されたシミュレーション結果を説明する。上述のように、そして図面を参照すると、ネットワークは１９個のマクロセルを持つ。本例の各マクロセルは３つのセクタを持つ。図１に示されるように、識別された基地局ＢＳ１の３つのセクタは陰をつけられている。

本例において、サイトまたはマクロＢＳ間距離（ＩＳＤ）は１７３２メートルである。図２に示されるように、４つの小ＢＳが、中心マクロセル内にあるビル内に実装される。読者は、用語「小ＢＳ」が本技術において知られていることを認識するであろう。本例において、ビルは、平面図では実質的に１２０ｍの正方形である。各小ＢＳは２つの送信アンテナを持つ。各セクタは１０個のユーザ端末を収容すると仮定され、各々が２個の受信アンテナを持つ。種々のユニットがＭＲＣ ＭＩＭＯに基づいて作動することが仮定される。

ユーザ端末スループット及び平均ユーザ端末スループットのＣＤＦ換算であるシステムパフォーマンスが図９及び図１０に提示される。これは、上述のオプションＡ３及びＢ１を用いている。とはいえ、他のオプションのいずれかがより劣ったパフォーマンスをもたらすと憶測する理由はない。

典型的には、ユーザ端末の中で１０％という最低のパフォーマンスは、セル端ユーザ端末になるであろう。これらは、セル間干渉によって最も悪影響を与えられるであろう。図は、従来のプロポーショナルフェアスケジューリング及び断片的な周波数再使用（fractional frequency reuse）方式との比較を示す。

図から、記述された実施例は、特に従来のプロポーショナルフェアスケジュール法と比較して、セル端ユーザ端末のスループット（最悪の場合に１０％のユーザ端末スループット）の観点でパフォーマンスの改善を実証し、その一方で平均ユーザ端末スループットが維持されている（１００％のユーザ端末スループット）ことを理解することができるであろう。ＦＦＲは、より良好なセル端ユーザ端末パフォーマンスを提供できるが、平均ユーザ端末スループットのより大きな低下を犠牲にする。明らかに、記述された実施例は、リソース割り当てにおいて公平性を提供する点で、ならびに、全体のパフォーマンスにおいて、以前の技法に比べてより効率的である。

中央制御ユニットは、基地局とは別に、ここに記述される。しかしながら、中央制御ユニットは基地局のうちの１つの中で実装可能であり、それによって残りの基地局は「マスタ」基地局の制御下にある「スレーブ」基地局とみなされることが認識されるであろう。或いは、協調的に作動する基地局を適切に構成することによって、中央制御ユニットの機能は分散型のやり方で実装することができる。

ここではユーザ装置（ＵＥ）への言及がなされているが、これは上述の実施形態の範囲をユーザによって使用される装置に全く制限しない。例えば上記で予見された通信技術を用いるどの装置（自動化装置を含む）も利益を得るかもしれない。更に、用語ＵＥは、用語「移動局」としばしば交換可能に使用される。また、ここにあるいずれも、実施形態の適用をモバイル装置に限定すると読み取られるべきでない。実施形態は、例えばデスクトップコンピュータなどの慣例上動かない装置、または、例えば販売時点装置若しくは図書館、空港などのための情報ユニットなどの便宜上無線で接続された他の設備に関して同様に使用されるかもしれない。より適切な用語は、通信技術を用いて基地局を介して他の装置と通信することのある全ての装置を包含するように意図される、「端末装置」または「端末局」であるかもしれない。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものに過ぎず、発明の範囲を限定することを意図されていない。実際、ここで説明された新規な方法及びシステムは、様々な他の形態で実施されることが可能である。更に、発明の要旨を逸脱することなく、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲及びその均等物は、係る形態または変形をカバーするように意図されており、発明の範囲や要旨に含まれるであろう。

Claims (19)

1. 複数の基地局を具備する無線通信ネットワークにおける通信を制御する制御ユニットであって、前記ネットワークの各基地局はセルを定義し、各基地局は複数の通信チャネルのうち１つの通信チャネルで関連付けられた端末局との無線通信が可能であり、
   前記制御ユニットは、
   基地局毎に、当該基地局に関連付けられた１つ以上の端末局についての端末局情報を記憶するための記憶手段と、
   １つ以上の前記端末局を通信チャネルに割り当てるように動作可能であって、割り当てに利用可能な端末局のリストを決定するように構成されている割り当て手段と
   を具備し、
   前記端末局情報は、前記端末局の分類を識別する分類情報、前記端末局の効用情報を具備し、
   前記分類は関連付けられたセルの端部に関連付けられる第１の分類または関連付けられたセルの中心部に関連付けられる第２の分類のうち１つであり、
   前記効用情報は前記端末局のパフォーマンスケイパビリティを表しており、
   前記記憶手段は、前記分類情報が前記第１の分類を示すならば前記端末局に対する干渉リスクを与える当該端末局が関連付けられた基地局以外の基地局を識別する干渉リスク情報を更に記憶し、
   前記リストにおいて基地局毎に最初に登録される各端末局は、当該基地局毎に記憶された端末局情報の中で最高のパフォーマンスケイパビリティを持っている端末局であり、
   前記割り当て手段は、
   選択基準に基づいて前記リストから端末局を選択し、
   選択された端末局を通信チャネルに割り当て、
   選択された端末局を通信チャネルに割り当てた後に前記リストから割り当てられた端末局を取り除くように当該リストを変更し、
   割り当てられた端末局の分類情報が前記第１の分類を示すならば、当該割り当てられた端末局について記憶された干渉リスク情報に基づいて、当該割り当てられた端末局に干渉リスクを与える前記リストに登録されている端末局を考慮に入れて前記リストを変更する
   ように更に構成される、
   制御ユニット。
2. 前記選択基準は、効用尺度であり、
   前記割り当て手段は、記憶された効用尺度の中で最高の効用尺度を持っている端末局を割り当てのために選択するように動作可能である、
   請求項１に記載の制御ユニット。
3. 前記選択基準は、端末局の先の割り当てであり、
   前記割り当て手段は、考慮される基地局の中で、最も少数の、端末局に割り当てられた通信チャネルを持つ基地局に関連付けられる端末局を選択するように動作可能である、
   請求項１に記載の制御ユニット。
4. 前記選択基準は、前記分類情報であり、
   前記割り当て手段は、前記第２の分類に分類された端末局を超える優先度で、前記第１の分類に分類された端末局を選択するように動作可能である、
   請求項１に記載の制御ユニット。
5. 前記割り当て手段は、前記第１の分類に分類された端末局の選択時に、選択された端末局に干渉リスクを与えると識別された基地局に関連付けられる端末局を前記リストから取り除くように動作可能である、請求項１に記載の制御ユニット。
6. 前記第１の分類に分類された端末局の選択時に、選択された端末局に干渉リスクを与えると識別された基地局に送信電力を低くするよう信号を送るように動作可能である、請求項１に記載の制御ユニット。
7. 前記ネットワーク内の各基地局から基地局メッセージを受信するように動作可能である受信手段を具備し、
   各基地局メッセージは、基地局に関連付けられる端末局についての分類情報、効用情報及び干渉リスク情報を含む、
   請求項１に記載の制御ユニット。
8. 前記記憶手段は、前記ネットワーク内の全ての端末局についての情報を記憶するように動作可能である、請求項１に記載の制御ユニット。
9. 前記記憶手段は、基地局毎に、当該基地局に関連付けられる１つの端末局についての情報を記憶するように動作可能であり、
   前記１つの端末局は、前記基地局について最高のパフォーマンス尺度を表す効用情報を持っている端末局である、
   請求項１に記載の制御ユニット。
10. 複数の基地局を具備する無線通信ネットワークにおける通信を制御する方法であって、前記ネットワークの各基地局はセルを定義し、各基地局は複数の通信チャネルのうち１つの通信チャネルで関連付けられた端末局との無線通信が可能であり、
    前記方法は、
    基地局毎に、当該基地局に関連付けられた１つ以上の端末局についての端末局情報を記憶することと、
    １つ以上の前記端末局を通信チャネルに割り当てることと
    を具備し、
    前記端末局情報は、前記端末局の分類を識別する分類情報、前記端末局の効用情報を具備し、
    前記分類は関連付けられたセルの端部に関連付けられる第１の分類または関連付けられたセルの中心部に関連付けられる第２の分類のうち１つであり、
    前記効用情報は前記端末局のパフォーマンスケイパビリティを表しており、
    前記方法は、前記分類情報が前記第１の分類を示すならば前記端末局に対する干渉リスクを与える当該端末局が関連付けられた基地局以外の基地局を識別する干渉リスク情報を更に記憶することをさらに具備し、
    前記割り当てることは、
    割り当てに利用可能な端末局のリストを決定することと、
    選択基準に基づいて前記リストから端末局を選択することと、
    選択された端末局を通信チャネルに割り当てることと、
    その後に前記リストから割り当てられた端末局を取り除くように当該リストを変更することと、
    割り当てられた端末局の分類情報が前記第１の分類を示すならば、当該割り当てられた端末局について記憶された干渉リスク情報に基づいて、当該割り当てられた端末局に干渉リスクを与える前記リストに登録されている端末局を考慮に入れて前記リストを変更することと
    を具備し、
    前記リストにおいて基地局毎に最初に登録される各端末局は、当該基地局毎に記憶された端末局情報の中で最高のパフォーマンスケイパビリティを持っている端末局である、
    方法。
11. 前記選択基準は、効用尺度であり、
    記憶された効用尺度の中で最高の効用尺度を持っている端末局が割り当てのために選択される、
    請求項１０に記載の方法。
12. 前記選択基準は、端末局の先の割り当てであり、
    考慮される基地局の中で、最も少数の、端末局に割り当てられた通信チャネルを持つ基地局に関連付けられる端末局が割り当てのために選択される、
    請求項１０に記載の方法。
13. 前記選択基準は、前記分類情報であり、
    前記第２の分類に分類された端末局を超える優先度で、前記第１の分類に分類された端末局が割り当てのために選択される、
    請求項１０に記載の方法。
14. 前記第１の分類に分類された端末局の選択時に、選択された端末局に干渉リスクを与えると識別された基地局に関連付けられる端末局を前記リストから取り除くことを具備する、請求項１０に記載の方法。
15. 前記第１の分類に分類された端末局の選択時に、選択された端末局に干渉リスクを与えると識別された基地局に送信電力を低くするよう信号を送ることを具備する、請求項１０に記載の方法。
16. 前記ネットワーク内の各基地局から基地局メッセージを受信することを具備し、
    各基地局メッセージは、基地局に関連付けられる端末局についての分類情報、効用情報及び干渉リスク情報を含む、
    請求項１０に記載の方法。
17. 前記ネットワーク内の全ての端末局についての情報を記憶することを具備する、請求項１０に記載の方法。
18. 基地局毎に、当該基地局に関連付けられる１つの端末局についての情報を記憶することを具備し、
    前記１つの端末局は、前記基地局について最高のパフォーマンス尺度を表す効用情報を持っている端末局である、
    請求項１０に記載の方法。
19. コンピュータ上での実行時に、前記コンピュータに請求項１０に記載の方法を行わせるコンピュータ実行可能命令を具備する、コンピュータプログラム。

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