JP5973681B2 - モバイルデバイス支援型の協調マルチポイント送信及び受信 - Google Patents
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Description
本発明は、一般に、無線通信ネットワークにおける協調マルチポイント(CoMP)送信及び受信に関し、より具体的には、モバイルデバイスが他のモバイルデバイスのためのCoMPノードとして機能する、モバイルデバイス支援型のCoMP送信及び受信を実装するための方法及び装置に関する。
無線通信に対する需要の驚くべき増加は、無線ネットワーク事業者に、彼らの通信ネットワークのキャパシティを改善するように絶え間なく圧力を掛けている。これらのネットワークのスペクトル効率を改善するために、乏しい無線リソースが隣接セル内で積極的に再使用されなければならない。その結果、セル間干渉が、セルエッジにおけるユーザに対するサービス品質だけでなくシステム全体のスループットを制限する、信号外乱の主な原因となっている。
アップリンクにおける協調マルチポイント(CoMP)受信は、IMT(International Mobile Telecommunications)−Advancedシステムにおけるセル間干渉を緩和するために考慮されている1つの技術である。アップリンク(UL)について、CoMP受信は、アップリンク信号が地理的に分散した複数の基地局において受信され、その後バックホール通信リンクをまたいで協働的な処理のための共通の場所(例えば、サービング基地局)へ送信される点において、従来のシステムにおける受信とは異なる。実際には、このアーキテクチャは、CoMPセルと称する“スーパーセル”を形成し、そこでは、従来のセルによりセル間干渉として扱われているであろうアップリンク信号は、その代わりにCoMPセルにより所望信号として扱われる。セル間干渉の緩和は、特に従来のセルのエッジ付近のユーザについて、システムパフォーマンス著しく改善すると期待される。
しかしながら、受信されるアップリンク信号を共同的な処理(Joint Processing)のために複数のバックホール通信リンクをまたいで送信することは、多大な、潜在的に法外なほどのバックホール帯域幅を要し得る。多くの送信について、協働ノードは、処理のためにサービングノードへCoMPペイロードを伝達するための厳しい時間的期限の下におかれる。例えば、協働ノードにより受信されるアップリンク信号は、ハイブリッド自動再送要求(HARQ)のための時間的期限内に処理されてCoMPペイロードがサービングノードへ伝達されることが望ましい。LTE(Long Term Evolution)システムでは、HARQタイミングは、典型的に、無線チャネルの短期的振る舞いを活用することをHARQプロセスが支援できるように、4msに設定される。通常の解決策は、CoMPペイロードを500μsよりも少ないレイテンシで伝達し、それによりペイロードをHARQの期限内にサービングセルにとって有益なものとすることができる。低レイテンシのための要件は、バックホール上のピークデータレートを左右し、バックホール上で非常に高い帯域幅を要する。
セルの同期的な性質もまた、高いピークデータレートに寄与する。全てのセルにおける送信は同期的であるため、多くの異なるノードからのCoMPペイロードが同時にバックホール上で送信されるかもしれず、ピーク輻輳を引き起こす。リンクの平均的な利用率は低いであろう一方で、短いピークが帯域幅要件とリンクコストとを左右する。
CoMPペイロードを処理するための処理負荷は、他の関心事である。CoMP動作についての処理負荷を最小化する解決策は有利である。
本発明は、モバイルデバイスの分散型の性質を活用し、無線通信ネットワークにおけるアップリンクCoMP及びダウンリンクCoMP双方のパフォーマンスを向上させるためにデバイス間(D2D)通信を採用する。
本発明の例示的な実施形態では、アイドル状態のモバイルデバイスは、モバイルデバイスとそのサービング基地局との間のアップリンク及びダウンリンク通信のために、協調マルチポイント送信及び受信をサポートするための協働デバイスとして使用される。隣接した基地局に加えて、モバイルデバイスが、CoMPセッションに参加し得る。アップリンク通信について、協働モバイルデバイスは、サポートされるモバイルデバイスからアップリンク送信信号を受信し、受信したデータ信号を、サポートされるモバイルデバイスについてのサービング基地局へ再送信する。ダウンリンク通信について、協働モバイルデバイスは、サービング基地局からダウンリンク送信信号を受信し、受信したデータ信号をサポートされるモバイルデバイスへ再送信する。
本発明の例示的な実施形態は、プライマリモバイルデバイスのための協調マルチポイント送信及び受信をサポートするために、無線通信ネットワーク内の協働モバイルデバイスにより実装される方法を含む。1つの例示的な方法では、協働モバイルデバイスは、プライマリモバイルデバイスについての協調セットに参加する。協調セットは、プライマリモバイルデバイスについてのサービング基地局を含む。協調セットのメンバ間で、協働モバイルデバイスは、プライマリモバイルデバイスからサービング基地局へ、又はサービング基地局からプライマリモバイルデバイスへ、のいずれかへ送信されるデータ信号を受信する。協働モバイルデバイスは、アップリンク通信についてはサービング基地局、又はダウンリンク通信についてはプライマリモバイルデバイス、のいずれかへデータ信号を再送信する。
本発明の他の実施形態は、プライマリモバイルデバイスのための協調マルチポイント送信及び受信をサポートするための、無線通信ネットワーク内の協働モバイルデバイスを含む。協働モバイルデバイスは、無線通信チャネル上で信号を送信及び受信するように構成される送受信器回路と、協調マルチポイント制御回路を含む処理回路と、を含む。処理回路は、プライマリモバイルデバイスについての協調セットに参加する、ように構成される。協調セットは、プライマリモバイルデバイスについてのサービング基地局を含む。処理回路は、プライマリモバイルデバイスについての協調セットのメンバとして、プライマリモバイルデバイスからサービング基地局へ、又はサービング基地局からプライマリモバイルデバイスへ、のいずれかへ送信されるデータ信号を受信するように構成される。処理回路は、プライマリモバイルデバイスについての協調セットのメンバとして、アップリンク通信についてはサービング基地局へ、又はダウンリンク通信についてはプライマリモバイルデバイスへ、データ信号を再送信するようにさらに構成される。
本発明の他の実施形態は、プライマリモバイルデバイスのための協調マルチポイント受信をサポートするために、無線通信ネットワーク内のサービング基地局により実装される方法を含む。1つの例示的な方法では、サービング基地局は、プライマリモバイルデバイスによって送信される第1のデータ信号を受信し、プライマリモバイルデバイスについての協調セット内の協働モバイルデバイスにより再送信されるものとしての第2のデータ信号を受信する。第2のデータ信号は、第1のデータ信号の再送信を含む。サービング基地局は、さらに、第1の及び第2のデータ信号を合成して、合成データ信号を生成する。
本発明の他の実施形態は、プライマリモバイルデバイスのための協調マルチポイント送信及び受信をサポートするための、無線通信ネットワーク内のサービング基地局を含む。サービング基地局は、無線通信チャネル上で信号を送信及び受信するように構成される送受信器回路と、協調マルチポイント制御回路を含む処理回路と、を含む。処理回路は、プライマリモバイルデバイスにより送信されるデータ信号の第1のコピーを受信し、プライマリモバイルデバイスについての協調セット内の協働モバイルデバイスにより再送信されるものとしての第2のデータ信号を受信するように構成される。第2のデータ信号は、第1のデータ信号の再送信を含む。処理回路は、第1の及び第2のデータ信号を合成して、合成データ信号を生成するようにさらに構成される。
本発明は、モバイルデバイスの分散型の性質を活用すること、及びデバイス間(D2D)通信を採用することにより、ネットワークのキャパシティ及びスループットを改善する。キャパシティ及びスループットを改善することに加えて、本発明は、干渉協調を改善し、弱いカバレッジエリアにあるモバイルデバイスのためにカバレッジホールを除去する。CoMPセッション内の参加者としてモバイルデバイスを使用することは、基地局における処理負荷とともに、隣接した基地局間のバックホール通信についての帯域幅の要件をも減少させることができる。
ここで図面を参照すると、図1は、本発明の1つの例示的な実施形態に係る協調マルチポイント(CoMP)システム10を示す。CoMPシステム10は、CoMPシステム10の各セル16内のモバイルデバイス14にサービスを提供する、複数の地理的に分散した基地局12を含む。図1では、2つの基地局12と、4つのモバイルデバイス14とが示されている。LTEでは、基地局は、発展型ノードB(eNodeB又はeNB)と称され、モバイルデバイスは、ユーザ機器(UE)と称される。基地局12は、BS1及びBS2とそれぞれ表される。モバイルデバイス14は、UE1、UE2、UE3及びUE4とそれぞれ表される。BS1は、UE1、UE2及びUE3のためのサービング基地局12であり、一方、BS2は、UE4のためのサービング基地局12である。モバイルデバイス14から基地局12へのアップリンク信号は、sijと表される。ここで、iはモバイルデバイス14を示し、jは基地局12を示す。
CoMPシステム10において、モバイルデバイス14から送信されるアップリンク信号は、典型的には、ここではCoMPセットとも称される協調セット内の複数の基地局12により受信される。本出願の目的上、“協調(coordinating)基地局12”との用語は、CoMPセッションを制御する、協調セット(即ち“CoMPセット”)内の任意の基地局12を言う。“協働(cooperating)ノード”との用語は、協働セット内の基地局20(即ち、協働基地局20)又はモバイルデバイス14(協働モバイルデバイス14)のいずれかを言う。所与のモバイルデバイス14について、協調セットは、典型的には、協調基地局12又はサービング基地局12、及び少なくとも1つの他の協働ノードを含み、少なくとも1つの他の協働ノードは、協働基地局12又は協働モバイルデバイス14であり得る。
図1に示す例では、UE1及びUE2双方についてのCoMPセットは、BS1及びBS2を含む。BS1は、UE1及びUE4からそれぞれアップリンク信号s11及びs41を受信する。BS1は、受信した信号s41をBS2による処理のために、バックホールリンク上でBS2へ送信し得る。BS2は、UE1及びUE4からそれぞれアップリンク信号s12及びs42を受信する。BS2は、受信した信号s12をBS1による処理のために、バックホールインク上でBS1へ送信し得る。
UE1は、UE2及びUE3を含むモバイルデバイス14のローカルクラスタ18の一部である。UE3は、アップリンク信号s31をBS1へ送信している。UE2はアイドル状態である。モバイルデバイス14は、ローカルクラスタ18の一部又は1つより多くのローカルクラスタ18であってもよい。
本発明の例示的な実施形態では、アイドル状態のモバイルデバイス14は、プライマリモバイルデバイス14についてのCoMPセットに選択的に参加すること、及び協調モバイルデバイス14として動作することにより、プライマリモバイルデバイス14からそのサービング基地局12へのアップリンク送信をサポートするのを助け得る。協調モバイルデバイス14は、サービング基地局からプライマリモバイルデバイス14へのダウンリンク送信をもサポートし得る。プライマリモバイルデバイス14についての協調セットに参加するモバイルデバイス14は、ここでは協働モバイルデバイス14と称される。
プライマリモバイルデバイス14からサービング基地局12へのアップリンク送信について、協働モバイルデバイス14は、プライマリモバイルデバイス14により送信される信号を受信し、受信した信号をプライマリモバイルデバイス12についてのサービング基地局12に再送信する。サービング基地局12は、復号のために、協調モバイルデバイス14から受信される信号を、プライマリモバイルデバイス14及び/又は他の協調ノードから受信される信号と合成し得る。ダウンリンク通信について、協調モバイルデバイス14は、プライマリモバイルデバイス14を対象とするサービング基地局からのダウンリンク送信を受信し、受信した信号をプライマリモバイルデバイス14に再送信する。
図2に示す例では、UE2は、アイドル状態であり、UE1についてのCoMPセットに選択的に参加し得る。協働モバイルデバイス14と同様、UE2は、UE1によりアップリンク上で送信される信号を受信し、受信した信号をBS1へ再送信し得る。UE1からUE2へ送信される信号は、d12と表される。UE2からBS1へ送信される信号は、s21と表される。信号d12及びs21は、UE1からBS1へ送信される信号s11と同じ情報を含むことに留意されたい。BS1は、BS2から取得される信号s12とともに、受信した信号s21を使用して、信号s11の復号を助ける。UE2はまた、UE1を対象とするBS1からのダウンリンク送信を受信し、受信した信号をUE1に再送信し得る。UE1は、復号のために、UE2から受信し再送信した信号を、サービング基地局から受信される信号と合成し得る。
図2は、協調マルチポイント送信及び受信の例示的な方法50を示す。図2において、プライマリモバイルデバイス14(PUE)は、アップリンク信号をサービング基地局12へ送信している。アップリンク送信は、1つ以上の協調モバイルデバイス14(CUE)により支援される。プライマリモバイルデバイス14は、アップリンクチャネル上でサービング基地局12へデータ信号を送信する(55)。送信された信号は、1つ以上の協働モバイルデバイス14により受信され得る。この例では、データ信号は、情報信号の第1の冗長バージョン(RV1)を含み、HARQプロセスの第1の反復において送信される。サービング基地局12は、受信したデータ信号を復号しようと試みる。この例では、データ信号の復号は失敗する(60)ものとする。したがって、サービング基地局12は、NACK(negative acknowledgement)をプライマリモバイルデバイス14へ送信する(65)。協働モバイルデバイス14もまた、ACK/NACKチャネルを監視する。NACKに応答して、プライマリモバイルデバイス14は、第2のデータ信号をサービング基地局12へ送信する(70)。第2のデータ信号は、情報信号の第2の冗長バージョン(RV2)を含む。さらに、NACKの検出後、協働モバイルデバイス14は、前回のHARQ反復においてプライマリモバイルデバイスから受信したデータ信号を再送信する(75)。サービング基地局12は、協働モバイルデバイスから受信した、再送信されたデータ信号を、プライマリモバイルデバイス14から受信したデータ信号と合成する(ブロック80)。合成データ信号は、プライマリモバイルデバイス14により送信された情報信号を復号するために使用され得る。
図3は、プライマリモバイルデバイス14からサービング基地局12へのアップリンク送信をサポートするために使用される、協調マルチポイント送信及び受信の別の例示的な方法100を示す。この方法100では、プライマリモバイルデバイス14は、情報信号の第1の冗長バージョン(RV1)をサービング基地局12へ送信する(105)。信号RV1は、1つ以上の協働モバイルデバイス14によっても受信される。信号RV1の受信後、協働モバイルデバイス14は、直ちに同一のHARQ反復内において信号RV1をサービング基地局12へ再送信する(110)。サービング基地局12は、協働モバイルデバイス14及びプライマリモバイルデバイス14から受信した信号を合成する(115)。この例では、合成データ信号の復号は失敗する(120)ものとする。従って、サービング基地局12は、プライマリモバイルデバイスにNACKを送信する(125)。協働モバイルデバイス14もまた、ACK/NACKチャネルを監視する。NACKの受信後、プライマリモバイルデバイス14は、HARQプロセスの第2の反復内において、情報信号の第2の冗長バージョン(RV2)をサービング基地局へ送信する(130)。NACKの検出後、協働モバイルデバイス14は、情報信号の第1の冗長バージョンRV1を再送信してもよい(135)。あるいは、協働モバイルデバイス14は、情報信号の第2の冗長バージョン(RV2)を受信し、かつ再送信してもよい。
図4は、サービング基地局12からプライマリモバイルデバイス14へのダウンリンク送信における協調マルチポイント送信及び受信をサポートするための、本発明の別の実施形態に係る例示的な方法150を示す。第1のHARQ反復の期間中、サービング基地局12は、ダウンリンクチャネル上で、情報信号の第1の冗長バージョン(RV1)をプライマリモバイルデバイス14へ送信する(155)。ダウンリンク送信は、1つ以上の協働モバイルデバイス14によっても受信される。プライマリモバイルデバイス14は、サービング基地局12から受信した信号の復号に失敗する(ブロック160)ものとする。したがって、プライマリモバイルデバイス14は、サービング基地局にNACKを送信する(165)。協働モバイルデバイス14もまた、ACK/NACKチャネルを監視する。NACKの受信後、サービング基地局12は、情報信号の第2の冗長バージョン(RV2)をプライマリモバイルデバイス14へ送信する(170)。NACKの検出後、協働モバイルデバイス14は、情報信号の第1の冗長バージョン(RV1)をプライマリモバイルデバイスに再送信する(175)。プライマリモバイルデバイス14は、協働モバイルデバイス14から受信した信号をサービング基地局12から受信した信号と合成する(180)。合成データ信号は、情報信号を復号するために使用され得る。
図5は、サービング基地局12からプライマリモバイルデバイス14へのダウンリンク送信をサポートするための、協調マルチポイント送信及び受信の別の例示的な方法200を示す。第1のHARQ反復の期間中、サービング基地局12は、情報信号の第1の冗長バージョン(RV1)をプライマリモバイルデバイス14へ送信する。ダウンリンク送信は、1つ以上の協働モバイルデバイス14によっても受信される。協働モバイルデバイス14は、直ちに、同一のHARQ反復内において信号RV1をプライマリモバイルデバイス14へ再送信する。プライマリモバイルデバイス14は、協働モバイルデバイス14から受信した信号を、サービング基地局から受信した信号と合成し(ブロック215)、情報信号の復号を試みる。この例では、復号は失敗する(ブロック220)ものとする。プライマリモバイルデバイス14は、サービング基地局12にNACKを送信する(ブロック225)。協働モバイルデバイス14もまた、ACK/NACKチャネルを監視する。NACKの受信後、サービング基地局12は、情報信号の第2の冗長バージョン(RV2)をプライマリモバイルデバイス14へ送信する。協働モバイルデバイス14もまた、NACKの検出後、情報信号の第1の冗長バージョンをプライマリモバイルデバイス14に再送信する(ブロック235)。あるいは、協働モバイルデバイス14は、情報信号の第2の冗長バージョン(RV2)を受信し、かつ再送信してもよい。
図6は、協調マルチポイント送信及び受信をサポートするための、協働モバイルデバイス14において実装される例示的な方法250を示す。協働モバイルデバイス14は、プライマリモバイルデバイス14についての協働セットに参加する(ブロック255)。プライマリモバイルデバイス14についての協働セットへの参加の決定は、協働モバイルデバイス14とプライマリモバイルデバイス14との間のリンク品質、及び協働モバイルデバイス14とサービング基地局12との間のリンク品質を含む、多数の要因に依存し得る。他の要因もまた考慮され得る。いくつかの実施形態では、プライマリモバイルデバイス14についての協調セットへの参加の決定は、有用度(utility)関数に基づいて協働モバイルデバイス14により自律的に行われ得る。他の実施形態では、プライマリモバイルデバイス14についてのサービング基地局12が、プライマリモバイルデバイス14についての協調セットに参加するように、協働モバイルデバイス14にリクエストし得る。これらのアプローチの各々は、以下でより詳細に記載される。
プライマリモバイルデバイス14についての協調セットに参加した後、協働モバイルデバイス14は、アップリンクチャネル上でプライマリモバイルデバイス14から、又はダウンリンクチャネル上でサービング基地局12から、データ信号を受信する(ブロック260)。TDD(time division duplex)システムの場合、協働モバイルデバイス14のために追加的なハードウェアは必要とされない。FDD(frequency division duplex)システムでは、協働モバイルデバイス14は、プライマリモバイルデバイス14への送信信号、又はプライマリモバイルデバイス14からの送信信号を受信するための追加的なハードウェアを必要とする可能性がある。協働モバイルデバイス14は、サービング基地局12から受信した場合はプライマリモバイルデバイス14へ、又はプライマリモバイルデバイス14から受信した場合はサービング基地局12へ、データ信号を再送信し得る(ブロック270)。再送信は、復号転送(decode and forward)動作を伴い得る。この場合、協働モバイルデバイス14は、サービング基地局12又はプライマリモバイルデバイス14から受信した信号を復号し、当該信号を再符号化し、かつ再符号化された信号を送信する。協働モバイルデバイス14により適用される符号化は、サービング基地局12又はプライマリモバイルデバイス14のいずれかにより適用される元の符号化と同一でなければならない。他の実施形態では、協働モバイルデバイス14は、リピータとして機能し得る。この場合、協働モバイルデバイス14により受信される信号は、復号されることなく単に中継される。
いくつかの実施形態では、協働モバイルデバイス14は、図2及び図4において示されるように、再送信する前に受信側ノードからのNACKを待機し得る。送信側ノード(プライマリモバイルデバイス14又はサービング基地局12)から受信側ノード(サービング基地局12又はプライマリモバイルデバイス14)への当初の送信は、HARQプロセスの第1の反復において行われ得る。再送信は、第2の又は後続のHARQ反復において行われ得る。他の実施形態では、協働モバイルデバイス14は、NACKを待機することなく直ちへ送信側ノードから受信された信号を再送信し得る。この場合、再送信は、HARQプロセスの、送信側ノードからの当初の送信と同一の反復において起こり得る。
図7は、プライマリモバイルデバイス14の協働セットに参加するための、協働モバイルデバイス14により実装される例示的な方法300を示す。協働モバイルデバイス14は、協働モバイルデバイス14とプライマリモバイルデバイス14との間の通信リンクについての、第1のリンク品質測定結果を判定する(ブロック305)。協働モバイルデバイス14は、協働モバイルデバイス14と、プライマリモバイルデバイス14についてのサービング基地局12との間の通信リンクについての、第2のリンク品質測定結果をも判定する(ブロック310)。協働モバイルデバイス14は、その後、第1の及び第2のリンク品質測定結果に基づいて、有用度メトリック(UM;utility metric)を計算する(ブロック315)。協働モバイルデバイス14は、有用度メトリックを閾値と比較する(ブロック320)。有用度メトリックが閾値よりも大きいか又は等しい場合、協働モバイルデバイス14は、プライマリモバイルデバイス14についての協調セットに参加する(ブロック325)。そうでない場合、協働モバイルデバイス14は、第1の及び第2の通信リンクを監視し続ける。
1つの例示的な実施形態では、有用度メトリックは、プライマリモバイルデバイス14から協働モバイルデバイス14への信号の信号対干渉雑音比(SINR)、及び協働モバイルデバイス14からプライマリモバイルデバイス14についてのサービング基地局12への信号のSINRに基づき得る。いくつかの実施形態では、協働モバイルデバイス14は、各通信リンクについてのSINRを閾値と比較し、双方のSINR測定結果が閾値を満たすか又は上回る場合に協調セットに参加し得る。他の実施形態では、2つの通信リンクについてのSINR測定結果が、重み付けされ及び合成されてもよい。この場合、合成された有用度メトリックが閾値を満たす場合に、協働モバイルデバイス14は、プライマリモバイルデバイス14についての協調セットに参加する。
いくつかの実施形態では、有用度メトリックに、通信リンクのSINR測定結果に加えて、複数の要因が組み込まれてもよい。一例として、有用度メトリックに、協働モバイルデバイス14による再送信を原因とする追加的な干渉が算入され得る。より詳細には、協働モバイルデバイス14は、その再送信信号に起因するSLNR(signal-to-leakage noise ratio)を判定し得る。SLNR測定結果は、有用度メトリックを計算するために、SINR測定結果と合成され得る。
図8は、同一のローカルクラスタ18内のプライマリモバイルデバイス14の協調セットに選択的に参加するための、協働モバイルデバイス14により実装される別の例示的な方法350を示す。この場合には、選択は、分散型かつ協調型の方法で、複数のモバイルデバイス14の間で実行される。ローカルクラスタ18内の各協働モバイルデバイス14は、自己の有用度メトリックを計算し、メトリックが閾値を超えている場合、その有用度メトリックをローカルクラスタ18内の他のモバイルデバイス14へ送信する(ブロック355)。ローカルクラスタ18内の他のモバイルデバイス14も、同じことを行う。よって、協働モバイルデバイス14は、他の候補モバイルデバイス14から有用度メトリックを受信し得る(ブロック360)。
ローカルクラスタ18内のモバイルデバイス14であって、その有用度メトリックが閾値の要件を満たしているものが、候補セットを定義する。協働モバイルデバイス14は、モバイルデバイス14の有用度メトリックに基づいて、候補セット内のモバイルデバイス14を識別し、ランク付けする(ブロック365)。協働モバイルデバイス14はその後、そのランクを予め決定される数値nと比較する(ブロック370)。数値nは、協調セット内のモバイルデバイスの数を表す。協働モバイルデバイス14のランクがnよりも上位である(>)場合、協働モバイルデバイス14は、プライマリモバイルデバイス14についての協調セットに参加する(ブロック375)。
図8に示される協調型の選択アプローチにより、モバイルデバイス14の各々が、任意のプライマリモバイルデバイス14についての協調セットを独立して判定することが可能となる。モバイルデバイス14間のシグナリングを最小化するために、有用度メトリックが閾値を上回る場合にのみ、有用度メトリックが送信される。
ローカルクラスタ18内の所与のモバイルデバイス14は、1つより多くの他のモバイルデバイス14についての協働モバイルデバイス14としてサービスしてもよいことが理解されるであろう。この場合、モバイルデバイス14は、ローカルクラスタ18内の他のモバイルデバイス14各々についての有用度メトリックを計算する。上述の通り、ローカルクラスタ内のモバイルデバイス14は、有用度メトリックを交換する。所与のモバイルデバイス14は、その後、そのランキングに応じて、ローカルクラスタ18内の1つ以上の他のモバイルデバイス14についての協調セットに参加し得る。いくつかの実施形態では、単一のモバイルデバイス14の過負荷を防止するために、所与のモバイルデバイス14が参加し得る協調セットの数に制限が課されてもよい。
本発明のいくつかの実施形態では、所与のモバイルデバイス14についての協調セットのメンバーが、そのサービング基地局12により決定されてもよい。図9は、基地局12によりサービスされるプライマリモバイルデバイス14の協調セットを決定するために、サービング基地局により実装される例示的な方法400を示す。この方法では、基地局は、プライマリモバイルデバイス14のローカルクラスタ18内にある複数の候補モバイルデバイス14から、リンク品質測定結果を受信する(ブロック405)。あるいは、サービング基地局12は、候補モバイルデバイスの各々から有用度メトリックを受信してもよい。リンク品質メトリック又は有用度メトリックを候補モバイルデバイス14から受信する基地局20はまた、受信したメトリックを他の協調基地局20とも交換し得る。サービング基地局12は、リンク品質測定結果又は有用度メトリックに基づいて、協働モバイルデバイス14としてサービスすることになる1つ以上の候補モバイルデバイス14を選択する(ブロック410)。協調セットのメンバを選択した後、基地局は、選択されたモバイルデバイス14が指定されたモバイルデバイス14についての候補セットに参加するようにリクエストするために、選択されたモバイルデバイス14に制御信号を送信する(ブロック415)。サポートされるモバイルデバイス14の識別情報(identity)が当該リクエスト内に含められる。
本発明のいくつかの実施形態では、基地局12は、指定されたモバイルデバイス14についての協調セットの知識を用いて、モバイルデバイス14のMCS(modulation and coding scheme)をスペクトル的により高効率な値に適合させ得る。典型的には、所与のモバイルデバイス14のMCSは、最初の送信における復号成功の確率90%を達成するように選択され、それは、BER(bit error rate)10%に等しい。より積極的なリンク適応の実装では、BER20%又は30%を目標とするかもしれない。当技術分野において既知である通り、最初の送信が成功でない場合、基地局12は、NACKを送信することにより再送信をリクエストすることができる。1つ以上の協働モバイルデバイス14が、アップリンク信号を再送信することが可能である場合、復号成功の確率は増大するであろう。したがって、協働モバイルデバイス14が1つ以上存在する場合、基地局12は、モバイルデバイス14についてより高いMCSの値を選択することができる。この場合、サポートされるモバイルデバイス14についてのMCSは、合成された信号に基づいて復号成功の確率90%を達成するように選択され得る。このアプローチは、より高いスループットとスペクトル効率の全般的な改善をもたらすであろう。いくつかの実施形態では、MCSの適応は、最初の送信、即ち第1のHARQ反復のために使用されてもよい。他の実施形態では、MCSは、第2の又は後続のHARQ反復において適応され得る。MCSの選択は、プライマリモバイルデバイス14と協働モバイルデバイス14との間のメッセージングにより通信され得る。
いくつかの実施形態では、プライマリモバイルデバイス14についての協調セットは、サービング基地局以外の1つ以上の協働基地局12と、1つ以上の協働モバイルデバイス14とを含み得る。協調セットのメンバは、概して協働ノードと称される。例えば、プライマリモバイルデバイス14についての協調セットは、サービング基地局12、少なくとも1つの協働基地局12、及び少なくとも1つの協働モバイルデバイス14を含み得る。例として、図1におけるUE1についての協調セットは、BS1(サービング基地局12)、BS2(協働基地局12)、及びUE2(協働モバイルデバイス14)を含み得る。BS2は、UE1から受信される信号をバックホールリンク上でBS1へ送信し得る一方、UE2は、UE1から受信される信号を無線リンク上でBS1へ再送信する。BS1は、その後、BS2及びUE2から受信される信号をUE1から直接受信される信号と合成し得る。
図10は、ここに記載される様々な方法を実装するために使用され得る無線通信デバイス500を示す。通信デバイス500は、送受信機回路510及び処理回路520を含む。送受信機回路510は、LTE標準又はWiFi標準といった、任意の既知の無線通信標準に従って動作し得る。処理回路520は、送受信機回路510により送信及び受信される信号を処理する。処理回路520は、1つ以上のプロセッサ、マイクロコントローラ、ハードウェア、ファームウェア、又はそれらの組み合わせを含み得る。処理回路は、ここに記載される方法及び技術を実装するためのCoMP制御回路530を含む。
ここに記載される本発明の実施形態は、アイドル状態のモバイルデバイス14を利用して他のアクティブなモバイルデバイス14から受信した信号を再送信することにより、無線通信システムにおける個々のスループット及び統合スループットを改善する。キャパシティ及びスループットを改善することに加えて、ここに記載される技術は、弱いカバレッジエリアにあるモバイルデバイスのためにカバレッジホールを除去することをも助ける。いくつかの実施形態では、基地局間のバックホールリンクについての帯域幅の要件及び基地局の処理負荷が減少し得る。
よって、上述の説明及び添付図面は、ここで教示される方法及び装置の非限定的な例を表す。このように、本発明は、上述の説明及び添付図面により限定されない。その代わりに、本発明は、以下の特許請求の範囲及びそれらの法的均等物によってのみ限定される。
Claims (32)
- プライマリモバイルデバイス(14)のための協調マルチポイント送信及び受信をサポートするために、無線通信ネットワーク内の協働モバイルデバイス(14)により実装される方法(250)であって、
前記協働モバイルデバイス(14)により、前記協働モバイルデバイス(14)と前記プライマリモバイルデバイス(14)についてのサービング基地局との間のリンク品質に基づいて有用度メトリックを判定することと、
前記協働モバイルデバイス(14)により、前記有用度メトリックに基づいて、前記プライマリモバイルデバイス(14)についてのサービング基地局及び少なくとも1つの協働基地局(14)を含む、前記プライマリモバイルデバイス(14)についての協調セットへ選択的に参加すること(255)と、
前記協調セットのメンバとしての前記協働モバイルデバイス(14)により、前記プライマリモバイルデバイス(14)及び前記サービング基地局のうちの一方から他方へと送信されるデータ信号を受信すること(260)と、
前記協調セットのメンバとしての前記協働モバイルデバイス(14)により、前記サービング基地局及び前記プライマリモバイルデバイス(14)のうちの前記他方へと前記データ信号を再送信すること(270)と、
を特徴とする方法。 - 前記協働モバイルデバイス(14)についての有用度メトリックを判定すること(305,310)は、
第1のリンク品質測定結果を取得するために、前記協働モバイルデバイス(14)と前記プライマリモバイルデバイス(14)との間の第1の通信リンクについての第1のリンク品質を測定すること(305)と、
第2のリンク品質測定結果を取得するために、前記協働モバイルデバイス(14)と、前記プライマリモバイルデバイス(14)についてのサービング基地局との間の第2の通信リンクについての第2のリンク品質を測定すること(310)と、
前記第1の及び第2のリンク品質測定結果に基づいて、前記協働モバイルデバイス(14)についての前記有用度メトリックを計算することと、
を含む、請求項1の方法(250)。 - 前記協働モバイルデバイス(14)についての有用度メトリックを判定することは、前記協働モバイルデバイス(14)についての干渉メトリックを判定することをさらに含み、
前記協働モバイルデバイス(14)についての前記有用度メトリックを計算することは、前記干渉メトリックにさらに基づく、
請求項2の方法(250)。 - 前記有用度メトリックに基づいて、前記プライマリモバイルデバイス(14)についての前記協調セットへ選択的に参加すること(325,375)は、前記有用度メトリックが有用度の閾値を満たす場合に、前記協調セットに参加すること、を含む、
請求項1の方法(250)。 - 前記有用度メトリックに基づいて、前記プライマリモバイルデバイス(14)についての前記協調セットへ選択的に参加すること(325,375)は、
前記協働モバイルデバイス(14)及び1つ以上の他の候補モバイルデバイス(14)を含む、候補セットを判定することと、
前記協働モバイルデバイス(14)を含む前記候補モバイルデバイス(14)の各々についての有用度メトリックを受信すること又は判定すること(360,365)と、
前記協働モバイルデバイス(14)についての前記有用度メトリックと前記1つ以上の他の候補モバイルデバイス(14)の前記有用度メトリックとの比較に基づいて、前記プライマリモバイルデバイス(14)についての前記協調セットへ選択的に参加すること(375)と、
を含む、請求項1の方法(250)。 - 前記協働モバイルデバイス(14)についての前記有用度メトリックと前記1つ以上の他の候補モバイルデバイス(14)の前記有用度メトリックとの比較に基づいて、前記プライマリモバイルデバイス(14)についての前記協調セットへ選択的に参加すること(375)は、
前記1つ以上の他の候補モバイルデバイス(14)をそれらの有用度メトリックに基づいてランク付けすること(365)と、
前記協働モバイルデバイス(14)についての前記有用度メトリックが、前記協調セット内で上位にランク付けされた予め定められた数の候補モバイルデバイス(14)の中にある場合に、前記協調セットへ参加すること(375)と、
を含む、請求項5の方法(250)。 - 前記サービング基地局及びプライマリモバイルデバイス(14)のうちの前記他方へと前記データ信号を再送信することは、
前記プライマリモバイルデバイス(14)と前記サービング基地局との間で送信された前記データ信号が、正確に受信されなかったことを示す確認信号を受信することと、
前記確認信号に応じて、前記データ信号を再送信することと、
を含む、請求項1の方法(250)。 - プライマリモバイルデバイス(14)のための協調マルチポイント送信及び受信をサポートするための、無線通信ネットワーク内の協働モバイルデバイス(14,500)であって、
前記協働モバイルデバイス(14)は、無線通信チャネル上で信号を送信及び受信するように構成される送受信器回路(510)と、処理回路(520)とを含み、
前記処理回路は、
前記協働モバイルデバイス(14)と前記プライマリモバイルデバイス(14)についてのサービング基地局との間のリンク品質に基づいて、前記協働モバイルデバイス(14)についての有用度メトリックを判定し、
前記有用度メトリックに基づいて、前記プライマリモバイルデバイス(14)についてのサービング基地局(12)及び少なくとも1つの協働基地局(14)を含む、前記プライマリモバイルデバイス(14)についての協調セットに選択的に参加し、
前記プライマリモバイルデバイス(14)についての前記協調セットのメンバとして、前記プライマリモバイルデバイス(14)及び前記サービング基地局(12)のうちの一方から他方へと送信されるデータ信号を受信し、
前記プライマリモバイルデバイス(14)についての前記協調セットのメンバとして、前記サービング基地局(12)及び前記プライマリモバイルデバイス(14)のうちの前記他方へと前記データ信号を再送信する、
ように構成される協調マルチポイント制御回路(530)、を特徴とする、
協働モバイルデバイス(14,500)。 - 前記処理回路(520)は、
第1のリンク品質測定結果を取得するために、前記協働モバイルデバイス(14)と前記プライマリモバイルデバイス(14)との間の第1の通信リンクについての第1のリンク品質を測定することと、
第2のリンク品質測定結果を取得するために、前記協働モバイルデバイス(14)と、前記プライマリモバイルデバイス(14)についてのサービング基地局(12)との間の第2の通信リンクについての第2のリンク品質を測定することと、
前記第1の及び第2のリンク品質測定結果に基づいて、前記協働モバイルデバイス(14)についての前記リンク品質メトリックを計算することと、
により、前記協働モバイルデバイス(14)についての有用度メトリックを判定するように構成される回路である、請求項8の協働モバイルデバイス(14,500)。 - 前記処理回路(520)は、
さらに前記協働モバイルデバイス(14)についての干渉メトリックを判定することにより、前記協働モバイルデバイス(14)についての有用度メトリックを判定し、
前記干渉メトリックにさらに基づいて、前記協働モバイルデバイス(14)についての有用度メトリックを計算する、
ように構成される、請求項8の協働モバイルデバイス(14,500)。 - 前記処理回路(520)は、前記有用度メトリックが有用度の閾値を満たす場合に前記協調セットに参加することにより、前記有用度メトリックに基づいて前記プライマリモバイルデバイス(14)についての前記協調セットへ選択的に参加する、
ように構成される、請求項8の協働モバイルデバイス(14,500)。 - 前記処理回路(520)は、
前記協働モバイルデバイス(14)及び1つ以上の他の候補モバイルデバイス(14)を含む、候補セットを判定することと、
前記協働モバイルデバイス(14)を含む前記候補モバイルデバイス(14)の各々についての有用度メトリックを受信すること又は判定することと、
前記協働モバイルデバイス(14)についての前記有用度メトリックと前記1つ以上の他の候補モバイルデバイス(14)の前記有用度メトリックとの比較に基づいて、前記プライマリモバイルデバイス(14)についての前記協調セットへ選択的に参加することと、
により、前記有用度メトリックに基づいて前記プライマリモバイルデバイス(14)についての協調セットに選択的に参加する、ように構成される、請求項8の協働モバイルデバイス(14,500)。 - 前記処理回路(520)は、
前記1つ以上の候補モバイルデバイス(14)を有用度メトリックに基づいてランク付けすることと、
前記協働モバイルデバイス(14)についての前記有用度メトリックが、前記協調セット内で上位にランク付けされた予め定められた数の候補モバイルデバイス(14)の中にある場合に、前記協調セットに参加することと、
により、前記協働モバイルデバイス(14)についての前記有用度メトリックと前記1つ以上の他の候補モバイルデバイス(14)の前記有用度メトリックとの比較に基づいて、前記プライマリモバイルデバイス(14)についての前記協調セットへ選択的に参加する、ように構成される、請求項12の協働モバイルデバイス(14,500)。 - 前記処理回路(520)は、
前記プライマリモバイルデバイス(14)と前記サービング基地局との間で送信された前記データ信号が、正確に受信されなかったことを示す確認信号を受信することと、
前記確認信号に応じて、前記データ信号を再送信することと、
により、前記サービング基地局及びプライマリモバイルデバイス(14)のうちの前記他方へと前記データ信号を再送信する、ように構成される、請求項8の協働モバイルデバイス(14,500)。 - プライマリモバイルデバイス(14)のための協調マルチポイント送信及び受信をサポートするために、無線通信ネットワーク内のサービング基地局(12)により実装される方法(100)であって、
前記サービング基地局(12)により、プライマリモバイルデバイス(14)によって送信される第1のデータ信号を受信すること(105)、
を含み、
1つ以上の候補モバイルデバイス(14)から、当該候補モバイルデバイス(14)と前記プライマリモバイルデバイス(14)との間のリンク品質を示す第1のリンク品質測定結果を含むリンク品質測定結果を受信すること(405)と、
前記リンク品質測定結果に基づいて、前記候補モバイルデバイス(14)の各々についての有用度メトリックを計算することと、
前記1つ以上の候補モバイルデバイス(14)から、前記プライマリモバイルデバイス(14)についての協調セットに含めるために、少なくとも1つの協働モバイルデバイス(14)を選択すること(410)と、
前記サービング基地局(12)により、前記プライマリモバイルデバイス(14)についての協調セット内の協働モバイルデバイス(14)によって再送信される第2のデータ信号であって前記第1のデータ信号の再送信を含む当該第2のデータ信号を受信すること(110)と、
前記第1の及び第2のデータ信号を合成して、合成データ信号を生成すること(115)と、
を特徴とする方法。 - 前記第2のデータ信号は、前記第1のデータ信号と同一のサブフレーム内において受信される、請求項15の方法。
- 前記第2のデータ信号は、前記第1のデータ信号が受信されるときのサブフレームに後続するサブフレーム内において受信される、請求項15の方法。
- 前記第2のデータ信号は、前記サービング基地局(12)により前記プライマリモバイルデバイス(14)へ送信される確認信号に応じて受信される、請求項17の方法。
- 1つ以上の協働基地局(12)と、受信されたリンク品質測定結果を交換すること、をさらに含む、請求項15の方法。
- 前記合成データ信号の復号の確率に基づいて、前記プライマリモバイルデバイス(14)についての変調符号化方式を適応させること、をさらに含む、請求項15の方法。
- プライマリモバイルデバイス(14)のための協調マルチポイント送信及び受信をサポートするための、無線通信ネットワーク内の基地局(12,500)であって、
前記基地局(12)は、無線通信チャネル上で信号を送信及び受信するように構成される送受信器回路と、処理回路(520)とを含み、
前記処理回路(520)は、
1つ以上の候補モバイルデバイス(14)から、当該候補モバイルデバイス(14)と前記プライマリモバイルデバイス(14)との間のリンク品質を示す第1のリンク品質測定結果を含むリンク品質測定結果を受信し、
前記リンク品質測定結果に基づいて、前記候補モバイルデバイス(14)の各々についての有用度メトリックを計算し、
前記1つ以上の候補モバイルデバイス(14)から、前記プライマリモバイルデバイス(14)についての協調セットに含めるために、少なくとも1つの協働モバイルデバイス(14)を選択し、
プライマリモバイルデバイス(14)により送信されるデータ信号の第1のコピーを受信し、
前記プライマリモバイルデバイス(14)についての協調セット内の協働モバイルデバイス(14)により再送信される第2のデータ信号を受信し、
前記第1の及び第2のデータ信号を合成して、合成データ信号を生成する、
ように構成される、協調マルチポイント制御回路(530)、を特徴とする、
基地局(12,500)。 - 前記第2のデータ信号は、前記第1のデータ信号と同一のサブフレーム内において受信される、請求項21の基地局(12,500)。
- 前記第2のデータ信号は、前記第1のデータ信号が受信されるときのサブフレームに後続するサブフレーム内において受信される、請求項21の基地局(12,500)。
- 前記第2のデータ信号は、前記サービング基地局(12)により前記プライマリモバイルデバイス(14)へ送信される確認信号に応じて受信される、請求項23の基地局(12,500)。
- 前記処理回路は、1つ以上の協働基地局(12)と、リンク品質測定結果を交換する、ようにさらに構成される、請求項21の基地局(12,500)。
- 前記処理回路は、前記合成データ信号の復号の確率に基づいて、前記プライマリモバイルデバイス(14)についての変調符号化方式を適応させる、ようにさらに構成される、請求項21の基地局(12,500)。
- プライマリモバイルデバイス(14)により実装される協調マルチポイント受信の方法(200)であって、
前記プライマリモバイルデバイス(14)により、サービング基地局(12)によって送信される第1のデータ信号を受信すること(205)と、当該第1のデータ信号は、協働モバイルデバイス(14)によっても受信されることと、
前記サービング基地局(12)へ確認信号を送信することと、
前記プライマリモバイルデバイス(14)により、前記プライマリモバイルデバイス(14)についての協調セット内の前記協働モバイルデバイス(14)によって前記確認信号に応じて送信される第2のデータ信号であって前記協働モバイルデバイス(14)による前記プライマリモバイルデバイス(14)への前記第1のデータ信号の第1の送信を含む当該第2のデータ信号を受信すること(210)と、
前記第1の及び第2のデータ信号を合成して、合成データ信号を生成すること(215)と、
を含む方法。 - 前記第2のデータ信号は、前記第1のデータ信号と同一のサブフレーム内において受信される、請求項27の方法(400)。
- 前記第2のデータ信号は、前記第1のデータ信号が受信されるときのサブフレームに後続するサブフレーム内において受信される、請求項27の方法(400)。
- 協調マルチポイント受信が可能な、無線通信ネットワーク内のプライマリモバイルデバイス(14,500)であって、
前記モバイルデバイス(14)は、無線通信チャネル上で信号を送信及び受信するように構成される送受信器回路(510)と、処理回路(520)とを含み、
前記処理回路(520)は、
サービング基地局(12)により送信され、協働モバイルデバイス(14)によっても受信される第1のデータ信号を受信し、
前記サービング基地局(12)へ確認信号を送信し、
前記プライマリモバイルデバイス(14)についての協調セット内の前記協働モバイルデバイス(14)により前記確認信号に応じて送信される第2のデータ信号であって前記協働モバイルデバイス(14)による前記プライマリモバイルデバイス(14)への前記第1のデータ信号の第1の送信を含む当該第2のデータ信号を受信し、
前記第1の及び第2のデータ信号を合成して、合成データ信号を生成する、
ように構成される、協調マルチポイント制御回路(530)、を特徴とする、
プライマリモバイルデバイス(14,500)。 - 前記第2のデータ信号は、前記第1のデータ信号と同一のサブフレーム内において受信される、請求項30のプライマリモバイルデバイス(14,500)。
- 前記第2のデータ信号は、前記第1のデータ信号が受信されるときのサブフレームに後続するサブフレーム内において受信される、請求項30のプライマリモバイルデバイス(14,500)。
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