JP6522131B2 - 調整された無線リソースの割当てのための方法及びシステム - Google Patents

調整された無線リソースの割当てのための方法及びシステム Download PDF

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Description

本発明は、複数の無線リソースの送信ポイントのブランキングを用いる調整されたスケジューリングのための方法及びシステムに関する。
現代のモバイル無線システム(例えば、LTE及びLTE−Advanced)は、その周波数再使用ファクタによって特徴づけられる。これは、全ての基地局(BS)がデータを送受信するのに全システム帯域を使用することができることを意味する。その周波数再使用ファクタは、スペクトル使用の観点から非常に効率的であると考えられている。しかしながら、BSから移動局(MS)へのいわゆるダウンリンク送信に対して、その周波数再使用ファクタは、MSが全てのアクティブな隣接BSから干渉を受けることを意味する。MSが大きな干渉電力を受ける場所に位置すると、MSの受信機において信号対干渉雑音比(SINR)の劣化をもたらすことがある。その結果として、干渉を受けたMSで(特にデータスループットに関して)低い性能又はサービス中断がもたらされてしまう。
BS間の調整によって、この問題を解決することできる。異なる調整方式の組合せが開発されている。最新技術は、送信ポイントのブランキング、調整されたビーム形成、調整されたスケジューリング及びジョイント送信を含む(例えば、Lee,D.,Seo,H.,Clerckx,B.,Hardouin,E.,Mazzarese,D.,Nagata,S.,Sayana,K.(2012)「LTE−advancedにおける調整されたマルチポイント送受信:導入シナリオと動作上の課題」IEEE Commnunications Magazine,50(2),148−155.doi:10.1109/MCOM.2012.6146494)。
調整されたスケジューリングを組み合わせた送信ポイントのブランキングが、特にバックホールネットワークにおける待ち時間及び帯域幅に関する要求が低いこと並びに全体の実装の複雑度が低いことといった実装上の効果を与えるため、以下のように検討されている。
BS間の調整のためのフレームワークは、米国特許出願公開第2012/0027108号で記載されている。調整クラスタのBSは、(米国特許出願公開第2012/0027108号の図9で示されるように)将来使用しようとする送信方式についての情報を交換する。さらに米国特許出願公開第2012/0027108号は、分散方式に着目する。調整クラスタのBSは、デフォルトでは同等の権限を有する。そして、特定のメトリックに基づいて1つのBSが、特定の一部の周波数帯域の「主基地局」となる(例えば、米国特許出願公開第2012/0027108号の段落[0104])。調整を実現させる第2の技術は、中央エンティティの使用である(LTE物理レイヤ局面(Release11)、Version11.2.0(http://www.3gpp.org/dynareport/36819.htm)に対する調整されたマルチポイントオペレーション3GPPテクニカルレポートの表A.1−1中のシナリオ2)。中央エンティティは調整のマスタとなり、BSのグループがどのように動作すべきかについて決定又は推奨を与える。
調整されたスケジューリングを組み合わせた送信ポイントのブランキングに関し、協働のマスタは、中央エンティティ又は主基地局がそれを担うが、以下に記載するようにシステムにおいて無線リソース(RR、LTEにおいてリソースブロックに対応する)の使用について推奨又は決定を行う。
ここで、2つのBS12及び13を有する例示のモバイル無線ネットワーク10を示す、図1によるシステムを参照する。中央調整エンティティ11(以下、コーディネータという)は、例えば、光ファイバによるバックホールリンクを通してBS12及び13に接続されている。各時刻の場合において、BS12及び13の双方は、2つのRR(RR1及びRR2)を独立して使用することができる。例では各BS12及び13は、それぞれ1つのMS14及び15にサービングする。MS14は、それぞれのサービングリンクによって示されるBS12によってサービングされ、MS15は、それぞれのサービングリンクによって示されるBS13によってサービングされる。さらに、BS12及び13は、他方のBS13及び12に対するそれぞれのMS14及び15に干渉する。BS12及び13の双方が同一のRR(RR1及びRR2)上で送信する場合、BS12はそれぞれの干渉リンクによって示されるMS15を干渉し、BS13はそれぞれの干渉リンクによって示されるMS14を干渉する。BS12及び13が特定のRRを使用しなければ干渉は回避可能である。以下は起こり得る例を示す。
1.BS12は、RR1及びRR2上でMS14へ送信する。同時にBS13はまた、RR1及びRR2を用いてMS15へ送信する。これによりBS12及び13双方が全帯域を使用することができる一方で高い干渉が生じ得る状況をもたらし、すなわち、MS14及び15双方が両RR上で他方のBS13及び12によって干渉される。
2.BS12はRR1上でMS14へ送信し、BS13はRR2上でMS15へ送信する。RRの直交性のため、干渉は生じない。BS12はRR2上で送信しないので、MS15はこのRR2上で干渉を受けない。同じことがBS13及びRR1に当てはまり、MS14は干渉を受けない。しかし、BS12及びBS13が使用できる帯域幅は、システム帯域幅の半分に限定される。干渉回避のためのこの例は、BS12及び13が未使用のRRを要求しないフルロードされていないシステムにおける状況に対して特に有効である。
3.特定の場合において、一定レベルのネットワーク品質を保証するのに、干渉の低減が必要とされる。例として、MS14が、BS13からMS14への干渉リンクが強い場所に位置するものとする。その結果、MS14における信号対干渉雑音比(SINR)が、許容レベルを下回る。低いSINRは、MS14にサービス中断をもたらすことがある。従ってMS14での干渉を低減するために、BS12がMS14へ送信するのに使用するRRをBS13が使用しないことが要求され得る。
コーディネータ11の役割は、ネットワーク10における状態についての全体像を維持し、BS12及び13の送信を調整することである。これは、調整されたスケジューリング及び送信ポイントのブランキングに関して以下を意味する:
1.ネットワークがフルロードされていない場合、コーディネータ11は、コーディネータ11に接続されたBS12及び13から構成されるネットワークに対する最適なRR割当てを見つけようと試みる。これは、調整されたスケジューリング及び上述の事例2に関連する。
2.コーディネータ11は、他方のBS13及び12に接続されたMS14及び15に対する干渉を低減するため、BS12及び13で特定のRRは使用されるべきではないと決定し得る。これは、送信ポイントのブランキング及び事例3に関連する。
コーディネータ11には2つの動作モードがある。
・コーディネータ11がネットワーク10における状態についてのリアルタイム(又はほぼリアルタイム)の情報、特に伝搬損失、並びに干渉及びサービングリンクの無線チャネルについての情報を提供される場合、フルコントロールが可能となる。ここで、コーディネータ11は、接続されたBS12及び13のネットワークに対するRRの割当てについての決定を行う。そしてBS12及び13は、これらの決定を実行しなくてはならない。
・コーディネータ11は、推奨を行うことも可能である。そして、それに従うか否かは個々のBS12及び13次第である。これは、コーディネータ11がリアルタイムの情報を持たない場合に特に有効である。そのような場合、BS12及び13は、より新しい情報を獲得するとコーディネータ11による特定の決定を上書きすることが起こり得る。
このように、現在の調整されたスケジューリング及び送信ポイントのブランキングのための前述のフレームワークは、複数のBS12及び13が接続されたネットワークにおいて、RR(RR1及びRR2)を調整し得る中央エンティティ(コーディネータ11)から構成される。
米国特許出願公開第2015/0063222号は、調整されたスケジューリングをサポートする方法及びシステム、すなわち様々な干渉仮説の下で各ユーザの性能を示す情報を生成及び共有化する方法、及び複数の選択肢の中から干渉仮説を比較して最終的に1つを選別する純益メトリックを提供する。さらに米国特許出願公開2015/0063222号は、調整されたスケジューリングの決定を判定するための分散型及び集中型の構成を含む。両方の場合において、全ての可能なスケジューリングの決定が使用可能であるとする。集中型の構成を検討する場合、連携クラスタに属するM個の基地局に対応する最大2個の可能な干渉仮説がある。提案のように、全ての可能な干渉シナリオを生成し、最大の利益を有する1つを評価することは、効果的ではなく多項式時間で可能なものではない。さらに、1つのPRBでなされた決定は、他のPRBで可能な決定に影響を与える場合もあるし、そうでない場合もある。他のPRBの決定に影響を与える場合、それは、全てのPRB、すなわちPRBの個数Lを用いて2(M*L)個の可能性に基づいて、スケジューリングの決定を生成及び比較することを示唆することになる。
米国特許出願公開第2015/0063222号とは対照的に、本発明は、可能なスケジューリングの決定の生成をサポートする情報をどのように提供するか、及び本明細書中でもたらされる利益に関して最高メトリックを提供する決定を選別するため、それらをどのように比較するかに着目する。
発明の課題は、効率的な調整された無線リソース割当てのための方法及びシステムを提供することである。課題は、独立請求項の構成によって達成される。従属請求項は、発明の更なる態様に関する。
本発明の第1の態様によると、複数の無線リソースの送信ポイントのブランキングを用いる調整されたスケジューリングのための方法が提供される。ネットワークは、少なくとも2つの基地局(BS1、BS2、・・・、BSN)を備え、基地局の各々が少なくとも1つの移動局(MS1−1、MS1−2、・・・、MS1−N;MS2−1、MS2−2、・・・、MS2−N;・・・;MSN−1、MSN−2、・・・、MSN−N)に接続可能である。方法は、a)少なくとも2つの基地局がアクティブであるという前提の下、ネットワークの移動局と複数の無線リソースの各々との各組合せについて第1のメトリック値を計算するステップ、b)対象の無線リソースを用いるそれぞれの移動局に接続されない少なくとも2つの基地局の少なくとも1つがミューティングされるという前提の下、ネットワークの移動局と複数の無線リソースの各々との各組合せについて第2のメトリック値を計算するステップであって、好ましくは第3、第4及び更なるメトリック値が、それぞれの移動局に接続されない少なくとも2つの基地局の可能なミューティングの組合せごとに計算される、ステップ、c)計算されたメトリック値から最高メトリック値を選択するステップ、d)最高メトリック値に対応する移動局に無線リソースを割り当て、又は割り当てないステップであって、選択的に、移動局のグループのメトリック値から計算された総合ゲインが考慮される、ステップ、e)割り当てられ又は割り当てられない無線リソースに対応する他のメトリック値を所定のメトリック値、好ましくはゼロに設定するステップ、並びにf)全てのメトリック値が所定のメトリック値に設定されるまで、好ましくは降順で、次の最高メトリック値についてステップc)からe)を反復するステップを備える。
上記ステップd)は、好ましくは、最高メトリック値に対応する移動局に無線リソースを割り当てるか、又は最高メトリック値に対応する移動局に無線リソースを割り当てないかの決定である。いずれの場合でも、後続のステップは、最高メトリック値に対応する移動局に無線リソースを割り当てるか又は割り当てないかが決定された後に実行される。
好ましくは、第1及び第2のメトリック値を計算するステップは、各移動局がそれぞれの無線リソースにおいて達成可能なスループット及び/又は各移動局がそれぞれの無線リソースにおいて過去に達成したスループットを計算することに基づく。
メトリック値は、それぞれの移動局への送信の重要度を反映し得る。
さらに、最高メトリック値を選択するステップは、ある範囲の値において実質的に同じ値を有する複数の最高メトリック値から1つの最高メトリック値をランダムに選択するステップを含み得る。
方法は、最高メトリック値に対応する移動局に無線リソースを割り当て又は割り当てないステップの前に、少なくとも2つの基地局がアクティブであるという前提又は少なくとも2つの基地局のうちの少なくとも1つがミューティングされているという前提に最高メトリック値が基づくかを判定するステップをさらに備えていてもよい。
好ましくは、少なくとも2つの基地局のうちの少なくとも1つがミューティングされているという前提に最高メトリック値が基づくと判定される場合、方法は、ミューティングされるべき基地局及び選択された移動局に接続された基地局において対応する無線リソースが未だ利用可能であるかを判定するステップをさらに備える。
好ましくは、ミューティングされるべき基地局及び選択された移動局に接続された基地局において対応する無線リソースが未だ利用可能であると判定された場合、方法は、ミューティングされるべき基地局がミューティングされたという前提の下、第1の所定閾値、好ましくはゼロを上回るそれぞれのメトリック値に基づいて移動局のグループを決定するステップをさらに含む。
方法は、選択された移動局と同じ基地局に接続された移動局のグループから移動局を除外するステップ、及び同じ基地局に接続された移動局のグループからの移動局よりも低いメトリック値を有する移動局のグループから移動局を除外するステップをさらに含んでいてもよい。
方法は、総合ゲインを計算するステップをさらに備えていてもよい。
好ましくは、総合ゲインは、選択された移動局及び移動局のグループのメトリック値の合計から、少なくとも2つの基地局がアクティブであるという前提の下、選択された移動局及び移動局のグループのメトリック値の合計を減算し、ミューティングされるべき基地局に接続された全ての移動局の平均メトリック値を減算するもの、選択された移動局及び移動局のグループのメトリック値の合計から、少なくとも2つの基地局がアクティブであるという前提の下、選択された移動局及び移動局のグループのメトリック値の合計を減算し、ミューティングされるべき基地局に接続された全ての移動局のメトリック値の合計を減算するもの、又は選択された移動局及び移動局のグループのメトリック値の合計から、少なくとも2つの基地局がアクティブであるという前提の下、選択された移動局及び移動局のグループのメトリック値の合計を減算し、ミューティングされるべき基地局に接続された全ての移動局の最大メトリック値を減算したものとして計算される。
また、方法は、計算された総合ゲインが第2の所定閾値を上回るかを判定し、計算された総合ゲインが第2の所定閾値を上回ると判定される場合に無線リソースを選択された移動局及び移動局のグループに割り当てるステップをさらに備えていてもよい。計算された総合ゲインが第2の所定閾値を下回ると判定される場合に、無線リソースは、選択された移動局及び/又は移動局のグループに割り当てられない。
好ましくは、ミューティングされるべき基地局及び選択された移動局に接続された基地局における対応する無線リソースが利用可能でない場合、又は無線リソースは選択された移動局及び/若しくは移動局のグループに割り当てられ又は割り当てられない場合、対応するメトリック値が第1の所定のメトリック値に設定される。
本発明の更なる態様によると、送信ポイントのブランキングを用いる調整されたスケジューリングのための方法を実施するシステムが提供され、システムは上述した態様による方法を実行するように構成される。
まとめると、各MSはBSに接続される。概略として、これは、MSの位置に応じて最も強い信号のMSをサービングすることができる。しかし、本発明は、BSに対するMSの特定の割当てに限定されない。それは、異なる方式でも実行され得る。上述の方法は、どのBSのRRがMSに割り当てられるべきか(いわゆるスケジューリング)を決定する効率的な態様に備える。BSがMSをサービングしている信号レベル自体は、上述の方法によっては変化しない。一方、所定のRRを使用しないこと(ミューティング)によって干渉が低減可能となる。上記によると、好ましくは、最も重要なMSが(メトリック値によって反映されて)最適にサービングされ得るようにRRの割当てが行われる。他のステップでは、ミューティングは干渉を低減する割当てに好適であるかが判定される。
本願に記載される方法は、全ての可能なスケジューリングの選択肢の評価を要することなくスケジューリング決定を下すことによって、計算複雑度を軽減して特に多数の基地局の協働に対してそれを現実的なものとする方法をまとめることに関する。
図1は、例示のモバイル無線ネットワークを示す。 図2は、本発明による好適な実施形態によるフロー図を示す。 図3は、本発明の一実施形態による複数の基地局に対する例示のリソース割当てテーブルを示す。
ここで、いくつかの好適な実施形態を図面の参照により説明する。説明の目的のために、種々の具体的詳細が、特許請求の範囲に記載される本発明の範囲を逸脱することなく記載される。
一般に、本発明による好適な実施形態は、送信ポイントのブランキングを用いる調整されたスケジューリングのための方法及びシステムを包含する。それは、図1に関して上述したフレームワーク(ネットワーク10)におけるコーディネータ11において実行されるものとして設計される。本発明の好適な実施形態によると、2つの主な特徴は以下の通りである。
・それは、比較的複雑でない。これによってコーディネータ11における迅速な決定が可能となる。
・それは、コーディネータ11における決定の利益及び得失を明示的に推定する。したがって、ネットワーク10の性能を害する決定がなされることが防止可能となる。
特に、図1は、2つの基地局(BS)12及び13、2つの移動局(MS)14及び15並びに1つのコーディネータ11を有するモバイル無線ネットワーク10を示す。図1によるデバイスの主な特徴は、例示のモバイル無線ネットワークの説明に関連して既に上述した。したがって、ここでは、それらの特徴の更なる形式的な説明を省略する。逆に、ネットワーク10の構成部材の上記特徴との相違を以降に説明する。
モバイルネットワーク10においてRR(RR1、RR2)は、スケジューリングといわれる処理においてMS14及び15に割り当てられる。(ここで検討される)調整されたスケジューリングの場合には、スケジューリングは、複数のBS12及び13について、調整された態様で同時に起こる。スケジューリング後に、実際のデータ送信が所定時間(時間送信間隔TTI)にわたって行われる。TTI経過後、以前のスケジューリング決定/リソース割当て全てが消去され、スケジューリングが再度実行される。好適な実施形態は、必要なときに干渉を低減するためにいくつかのリソースブロックが使用されないこと(いわゆるミューティング)を含む調整されたスケジューリングのための効率的な方法及びシステムに関する。
また、TTIにおいてBSがいずれのMSもサービングしないことも可能である。この場合、それは処理から除外され得る。TTIにおいてあるMSに対して待ち行列に入れられたデータがない場合、このMSに向けて必要となる送信がないので、このMSはこのTTIにおける処理において検討されない。
図2は、好適な実施形態のフロー図を示す。概略として、それは、MS14及び15のグループをサービングするBS12及び13のグループに対してジョイントスケジューリング処理を説明する。各MS14及び15は、単一のBS12又は13に接続され、例えば、図1に示すようにBS12がMS14をサービングする。以下に、処理を詳細に説明する。好ましくは、処理は、MS14及び15への送信のためにBS12及び13において待ち行列に入れられたデータがそれらに最適化された態様で転送されるように、RRをMS14及び15に割り当てる。
さらに、図3は、複数のBS(BS12、BS13、・・・、BSN)に対するリソース割当てテーブルを示す。各BS(BS12、BS13、・・・、BSN)は、1以上のMS(MS14、MS15、・・・、MSN)をサービングする。好ましくは、ジョイントスケジューリング処理は、図3に示す全テーブルを埋める。したがって、各BS(BS12、BS13、・・・、BSN)に対するRR割当てが実行されることになる。さらに、処理は他のBS(BS12、BS13、・・・、BSN)に対する干渉を軽減するためにあるBS(BS12、BS13、・・・、BSN)に対して所定のRR(RR1、RR2、・・・、RRN)を割り当てないことが好ましい。
より詳細には、図2による本発明の実施形態は、ステップゼロS0において開始点を有する。第1のステップS1において、処理は、全ての仮説についてメトリック行列を計算し得る。仮説は、BSによるRRの使用量についての仮定として定義される。1つの仮説は、例えば、BS12のみがRR1を使用する一方で他のBSはミューティングされるというものとなり得る。第2のステップS2において、処理は、最高メトリック値のMS及びRRを選択する。さらに、第3のステップS3において、処理は、BSのミューティングを示す仮説にS2の選択が基づくかを確認し得る。
ステップS3において、ミューティングが示される場合、処理はステップS4に進み、ここで、処理は、ミューティングされるべきBS及び最高メトリック値でMSをサービングするBSで、選択されたRRが未だ利用可能かを確認し得る。
選択されたRRが未だ利用可能であると判定される場合、処理はステップS5に進み、ここで、処理は同じミューティング要件のMSを識別する。続いて、ステップS6において、ミューティングの総合ゲインが計算される。ステップS7において、ステップS6で計算された総合ゲインが所定の閾値を上回る(好ましくはゼロを上回る)かが判定される。
総合ゲインが閾値を上回ると判定される場合、処理はステップS8に進み、ステップS9に進む前にミューティングを適用することと併せてMSをスケジューリングする。ステップS9において、選択されたRRの値は、所定値に(好ましくはゼロに)設定される。更なるステップS10において、選択されたRRを割り当てた後には不可能となり得る所定の仮説についての他のメトリック値も、所定値に(好ましくはゼロに)設定される。次に、ステップS13において、処理は、所定値y(好ましくはyはゼロである)とは異なる任意の値をメトリック行列が含むかを判定する。
所定値y(好ましくはyはゼロである)とは異なる値があることがステップS13で判定された場合、処理はステップS2に進む。
一方、メトリック行列において所定値y(好ましくはyはゼロである)とは異なる値がそれ以上ないとステップS13で判定された場合、処理はステップS14で終了する。もちろん、最後のステップS14の後に処理を再開することができ、すなわち、ステップS14の後に処理はステップS0で更なるTTIにおいて再び開始する。
ミューティングが示されないとステップS3で判定された場合、処理はステップS11に進み、ここでは、処理は、最高メトリック値でMSをサービングするBSにおいて、選択されたRRが未だ利用可能かを判定する。
RRが未だ利用可能であると処理がステップS11で判定する場合、処理はステップS12においてMSをスケジューリングし、さらにステップS9に進む。
計算された総合ゲインが閾値(好ましくはゼロ)を上回らないとステップS7で判定された場合、処理はステップS9に進む。
選択されたRRが利用可能でないとステップS4又はS11で判定された場合、処理はステップS9に進む。
図2による本発明の好適な実施形態の処理は、以下のように説明することもできる。
1.(S1)各MSについて、MSに対する送信がどれほど重要かを表すメトリックが計算される。これは、1つのTTIにおいてBSで待ち行列に入れられる完全なデータを送信するのが可能でないことが多いため、好ましいものとなり得る。結果として、MSへの個々の送信はRRに対して競合している。したがって、その瞬間にどの送信が最も重要かが決定され得る。メトリックは、通常は2つの主要因からなる。
a.MSが達成できる現在のスループット:ネットワークの視点から、高いスループットを達成できるMSを選好することが合理的なことが多い。
b.MSが過去に達成したスループット:MSが過去に低いスループットを達成した場合、顧客の不満を回避した方がよい。
あるメトリック値がMS及びRRごとに計算される。そして、隣接BSの1つ又は複数が関連RR上で送信することがなく、それにより干渉を低減する場合に(RRごとの)、MSについてどのようなメトリックとなるかという異なる仮説の下に同じ処理が反復される。
メトリック値を計算するのに使用され得る情報は、LTEアドバンストの例については、LTEリリース11において標準化されたので、MSのフィードバックから取得され得る。
ステップ1(S1)が実行された後に、以下の情報:MSごとのメトリック値、RR及び仮説が利用可能となる。値は、リソースブロック数、MS数、仮説数の大きさの3次元行列内に記憶される(例えば、図3も参照)。
2.(S2)ステップ1(S1)で計算された行列内において、単一の最高メトリック値が選択される。この値は、調整エンティティに接続されたBS内に現存する最高メトリック値に対応する。したがって、これが、対応のRRをMSに割り当てることがシステムにおいて最大の関心事となる。同じメトリック値の行列において複数の要素がある場合には、これらのうちから無作為な選択が行われ得る。このステップの結果は、所定の仮説の下でRRx(例えば、RR1)が選択MSに割り当てられるべきことが判断されたことである。
3.(S3)ステップ2(S2)からの仮説が確認される。2つの可能性がある。
a.仮説は、選択されたMSの干渉状況を改善するのに他のいずれのBSもミューティングされないことである。そうである場合、MSが接続されるBSで対応のRRが利用可能であるかが確認される(S11)。この場合、RRが割り当て可能となる(S12)。
b.仮説は、他のBSが対応のRRにおいてミューティングされる必要があることを示す。この場合、システムの視点から、ミューティングが有益かを確認するのに更なるステップが必要となる。
i.潜在的にミューティングされるBSにおける対応のRR又は選択されたMSをサービングするBSが未だ利用可能であるかが確認される必要がある(S4)。そうでない場合、処理は以下の項4に進む(ステップS9)。
ii.(S5)ミューティングの正の効果及び負の効果を計算するために、ミューティング決定から利益を受け得る他のMSが識別される必要がある。MSの識別はメトリック行列に基づいて行われ、同じミューティング要件/仮説のMSのグループが識別される。このグループから、以下のMSが除外される。
1.選択されたMSと同じBSに接続されたMS、同じBSにおいて他のいずれのMSもそれを使用し得ないように、このBSにおけるRRは選択されたMSに対して既に予約されているため。
2.同じBSに接続された第2のMSがより高い優先度を有するMS、この点において他のMSをサービングすることがより重要であるため。
選択されたMSとともに残余のMSは、潜在的なミューティングから利益を受け得るMSのグループから選択された。
iii.(S6)ミューティングの総合ゲインが計算される。この値を計算するのに異なる選択肢がある。例を以下に説明する。
iv.(S7)3.b.iiiにおいて計算されたゲイン値(潜在的に閾値を減算する)がゼロを超える場合、ミューティングは有益であると期待される。RRは、ステップ3.b.ii(S8)において計算されたMSのグループに割り当てられる。
4.(S9)RRが割り当てられ得るか否かに関係なく、RRについての値、(ステップ3.b.iiにおいて計算された完全なグループについてのミューティングの場合に)MS、及びメトリック行列における仮説はゼロに設定される。これは、割当てが行われたか、又はその瞬間に可能/有益でないかを反映する。割当てが行われない場合、それでもスケジューリング処理の後の段階においてMSをサービングすることが可能である。
5.(S10)スケジューリング処理が進むにつれて、それ以上可能でないメトリック行列からの要素が、好ましくは除外されるべきである。例えば:
a.BSにおいてRRがMSに割り当てられた場合、他のMSはこのRRをそれ以上使用することができない。対応のBSに接続された全てのMSについてのメトリック値は、このRRに対してゼロに設定される。
b.それ以上可能でない仮説に対するメトリック行列の全ての要素も、ゼロに設定される。これは、それ以上そのRRでミューティングされ得ないようにBSがRRを用いる場合である。
6.(S13)処理は、メトリック行列においてゼロに等しくない値の要素がなくなるまでステップ2(S2)を継続する。
次に、総合ゲインの計算をさらに説明する。ミューティング決定の平均ゲインを計算する異なる選択肢があり、その1つが選択され得る。例は:
1.ゲインは、(ステップ3.b.iiで計算されるような)ミューティングから利益を受けるMSのメトリック値の合計から、これらのMSがミューティングなしに達成するであろうメトリック値の合計を減算し、ミューティングされるであろうBSにおける(現在のRRについて全MSにわたって平均された)平均メトリックを減算したものとして定義される。
2.ゲインは、(ステップ3.b.iiで計算されるような)ミューティングから利益を受けるMSのメトリック値の合計から、これらのMSがミューティングなしに達成するであろうメトリック値の合計を減算し、ミューティングされるであろうBSにおける(現在のRRについて全MSにわたって合計された)合計メトリックを減算したものとして定義される。
3.ゲインは、(ステップ3.b.iiで計算されるような)ミューティングから利益を受けるMSのメトリック値の合計から、これらのMSがミューティングなしに達成するであろうメトリック値の合計を減算し、ミューティングされるであろうBSにおける最大メトリック(現在のRRについて全MSにわたって計算された最大値)を減算したものとして定義される。
さらに、将来のスケジューリング決定へのミューティングの関与を推定することが可能である。推定値(正であっても負であっても)は、例えば、上記列挙した選択肢のいずれかで計算された総合ゲインに加算され得る。
本発明による好適な実施形態をさらに示すために、以下の例が前述した処理に対して与えられる。
以下であるものとする:
・BS1は、2個のMS:MS1−1及びMS1−2をサービングする
・BS2は、2個のMS:MS2−1及びMS2−2をサービングする
・BS3は、MS:MS3−1をサービングする
・各BSは、3個のRR:RR1、RR2及びRR3を利用することができる
ミューティングに対する総合ゲインを計算するのに選択肢1(総合ゲインを計算するための上記例の項1を参照)が使用されるものとする。以下のメトリック行列が計算された(この例についてはランダム値が作成された)。
BS1の平均メトリック:
・RR1において:(5+3)/2=4
・RR2において:(5+5)/2=5
・RR3において:(3+2)/2=2.5
BS2の平均メトリック:
・RR1において:(1+2)/2=1.5
・RR2において:(1+1)/2=1
・RR3において:(3+4)/2=3.5
BS3の平均メトリック:
・RR1において:2
・RR2において:3
・RR3において:3
4個の表は、3次元行列であればよい。可視化の目的のため、ここではそれらを個々に示す。
(上述した)リソース割当て処理は以下のように動作する。
1.メトリック行列内部の最高値が選択される。これは、BS2がミューティングされる仮説の下でRR1におけるMS1−2に対する値9である。
2.RR1がBS1において未だ利用可能であるかが確認される。ミューティングがBS2で必要となるので、RR1もそこで利用可能である必要がある。これがリソース割当ての第1回であるため、両要件が満たされる。
3.要求されたミューティングが有益か否か計算される。MS1−2に関する利益は、9(BS2がミューティングされる場合のメトリック)−3(いずれのBSもミューティングされない場合のメトリック)=6と計算される。さらに、他の全てのMSも、RR1におけるBS2のミューティングから利益を受け得る。一方、MS1−1は、このRRにおけるMS1−2をサービングするはずのBS1に接続されているので、利益を受けることができない。MS2−1及びMS2−2も、ミューティングされるはずのBS2によってサービングされるので、利益を受けることができない。MS3−1は、そのままである。それは、3−2=1の利益を示す。合計の利益は、6+1=7である。ミューティングの損失は、(以前に計算された)1.5であるRR1におけるBS2の平均メトリックとして定義される。ゲイン=利益−損失の計算は正の値となるので、ミューティングは有益なものとみなされ、対応のリソース割当てが行われる。
4.メトリック行列が更新される。新たな行列は、RR1がそれ以上割り当てられ得ない状況を反映する。
5.再度、メトリック行列における最高値が選択される。これは、双方ともRR2におけるものであり、双方ともBS2がミューティングされる仮説の下にあるMS1−1及びMS1−2に対するものである。この2つからのランダムな選択がなされる。ここで、MS1−1が選択されるものとする。MS1−1以外に、他のMSはミューティングから利益を受けることができない。ミューティングの利益は8−5=3であり、RR2におけるBS2をミューティングするための損失は1である。ここでも結果として、ミューティングが適用される。
6.メトリック行列の更新は以下の結果を与える
7.ここで最高値は、BS1がミューティングされる仮説の下でRR3におけるMS2−2に対して発生する。このミューティングに対する利益は(MS2−2について)、5−4=1に(MS3−1について)4−3=1を加算したものである。合計の利益は、損失の2.5を補償できない。したがって、対応する決定が行われず、対応する要素のメトリック値はゼロに設定される。
8.ここで発生する最高値は4である。ここで、ミューティングなしでMS2−2についてランダムにRR3が選択されるものとする。対応するリソース割当てが行われる。
9.更新メトリック行列は、BS2がRR3をそれ以上使用できず、RR3におけるBS2のミューティングもそれ以上可能とならないことを反映する。
10.最高メトリック値は、ここでも4である。BS3がミューティングされるという仮説の下でランダムな選択によってMS1−2がRR3から選択されるものとする。このミューティングの利益は4−2=2であり、損失は3である。したがって、対応するリソースは割り当てられず、メトリック値はゼロに設定される。
11.ここで、最高メトリック値は4である(BS1がミューティングされるという前提の下でMS3−1に対するRR3)。このミューティングの利益は4−3=1であり、損失は2.5である。したがって、決定は行われず、値はゼロに設定される。
12.ここで、最高メトリック値は、いくつかの要素について3である。ランダムな選択によって、MS3−1がミューティングなしでRR2に対して選択される。割当てが行われ、メトリック行列が更新される。
13.ここで、RR3がミューティングなしでMS3−1に割り当てられる。
14.(ここでもランダムな選択による)MS1−2へのRR3の最後の割当ての後に、メトリック行列はゼロに等しくない要素を全く含まなくなる。したがって、割当ては終了となる。
更なる例によると、基地局数はM=3であるものとする。その場合、1つの物理リソースブロックPRBについて、以下の可能な干渉シナリオがある。
1.BS1オフ、BS2オフ、BS3オフ
2.BS1オフ、BS2オフ、BS3オン
3.BS1オフ、BS2オン、BS3オフ
4.BS1オフ、BS2オン、BS3オン
5.BS1オン、BS2オフ、BS3オフ
6.BS1オン、BS2オフ、BS3オン
7.BS1オン、BS2オン、BS3オフ
8.BS1オン、BS2オン、BS3オン
この例について、本発明の好適な実施形態による方法は、以下のステップを備える:
1.報告された干渉仮説について、全てのPRBにわたって、全てのユーザ(UE)のプロポーショナルフェアメトリックを比較する(最も強い2個の干渉についての情報をユーザが報告した場合、UEごとに4個の干渉仮説がある)。
2.最高メトリックのユーザを選択する
3.干渉仮説がミューティングを前提としない場合には、
a.特定のPRBにおけるユーザをスケジューリングする
b.可能な干渉仮説の組から、特定のPRBにおける同じサービングBSに接続されたいずれのユーザも除外し、すなわち(単一ユーザ多入力多出力(SU−MIMO)において)他のいずれのユーザも同じ時間にスケジューリングされない
c.可能な干渉仮説の組から、送信するものと定義されたBSのミューティングを必要とする他のBSに接続されたいずれのユーザも除外し、すなわち、特定のPRBに対してユーザを既にスケジューリングしたBSに対する潜在的なミューティングの更なる評価を要さない
4.干渉仮説がミューティングを前提とする場合には、
a.同じ干渉仮説を必要とし、同じサービングBSに接続されたユーザ間で最大プロポーショナルフェアメトリックを有する異なるBSに接続された他のユーザを識別する
b.例えば、全ての選択されたユーザ及び必要なミューティングされたBSに対して上述の有益なメトリックを用いることによって純益を評価する
c.純益が閾値、例えば0よりも大きい場合には、
i.特定のPRBにおけるユーザをスケジューリングする
ii.必要とされるBSをミューティングされたものとして設定する
iii.可能な干渉仮説の組から、特定のPRBにおける同じサービングBSに接続されたいずれのユーザも除外し、すなわち(SU−MIMO)において他のいずれのユーザも同じ時間にスケジューリングされない
iv.可能な干渉仮説の組から、送信するものと定義されたBSのミューティングを必要とする他のBSに接続されたいずれのユーザも除外し、すなわち、特定のPRBに対してユーザを既にスケジューリングしたBSに対する潜在的なミューティングの更なる評価を要さない
v.可能な干渉仮説の組から、特定のPRBにおけるミューティングされたBSに接続されたいずれのユーザも除外し、すなわち、ミューティング決定に可能な変化はない
d.純益が閾値未満の場合には、
i.可能な干渉仮説の組から、特定のPRBにおける選択ユーザを除外し、すなわち、決定は行われず、既に解析された干渉仮説は更には考慮されない
5.全てのBSから全てのPRBがスケジューリング又はミューティングされたものと定義されるまでステップ2〜4を反復する
ステップ3及び4の代替として、追加のステップが、スケジューリングされたユーザに対して無効な送信方式を除外することを含み、例えば、ビーム形成送信を前提とする干渉仮説に対してユーザがスケジューリングされる場合、このユーザのいずれの追加のスケジューリングも空間多重又は単入力多出力(SIMO)などの異なる送信方式では許可されない。
以下のように、BSごとに3個のBS及び2個のUEに接続された6人のユーザがいるものとする。
BS1:UE1及びUE2
BS2:UE3及びUE4
BS3:UE5及びUE6
1つのPRBについての干渉仮説の報告が、以下のように与えられる。なお、SEは、スペクトル効率に対応する。
1つの参照シナリオは、例えば、ミューティングが適用されない場合となり得る。プロポーショナルフェアメトリックが報告スペクトル効率に等しいとすると、スケジューリング決定はこのようになる:
異なる干渉仮説の適用を示す異なるスケジューリング決定が行われることになる場合には、ミューティングが推奨されるかを判断するために純益が計算されることになる。提案される演算の1つは、BS2がミューティングされるべき場合には以下のようになる。
1.BS1について:PFメトリックが3のUE2を選択する
2.BS2について:PFメトリック損失が3でミューティングする
3.BS3について:PFメトリックが4のUE5を選択する
4.純益が、(3−2)+(−3)+(4−1)=1−3+3=1として計算される
この等式において、第1項「(3−2)」は、以下の値からなる。値「3」は、基地局1に対する利益の合計を表す。値「2」は、ミューティングのない基地局1に対する利益の合計を表す。第2項「(−3)」は、基地局2についての利益の合計値を表し、基地局2がミューティングされるので符号「−」が用いられ、したがって合計は全体の合計から減算される必要がある。第3項「(4−1)」は、基地局3に対する利益の合計から基地局2をミューティングしない合計を減算する計算の結果を表す。この計算から分かるように、総計は「1」に等しくなる。純益が0よりも大きいので、システムにおいてBS2がミューティングされる場合に利益がある。したがって、BS2をミューティングするように参照シナリオを変更することが推奨される。
米国特許出願公開第2015/0063222号によると、最良の純益を識別するために全ての可能なシナリオが評価されることになる。本例では、前述したように2=8個の干渉仮説がある。そこで、以下の手順が実行される。
1.各シナリオについて純益を評価する:
a.BS1オフ、BS2オフ、BS3オフ:−2−3−1=−6
b.BS1オフ、BS2オフ、BS3オン:UE6→−2−3+4=−1
c.BS1オフ、BS2オン、BS3オフ:UE4→−2+2.4−1=−0.6
d.BS1オフ、BS2オン、BS3オン:UE3、UE5→−2+1+2=1
e.BS1オン、BS2オフ、BS3オフ:UE2→2.5−3−1=−1.5
f.BS1オン、BS2オフ、BS3オン:UE2、UE5→1−3+3=1
g.BS1オン、BS2オン、BS3オフ:UE1、UE3→1+1−1=1
h.BS1オン、BS2オン、BS3オン:UE1、UE3、UE5→0+0+0=0
2.最高純益のシナリオ:シナリオd、f又はgのいずれかを選択する
本発明による提案されるアルゴリズムに従うことによって、全ての干渉仮説を評価する必要がなくなる。手順は、以下のようになる:
a.全てのユーザを上回る最高メトリックを選択する:UE4(仮説4)→BS1及びBS3をミューティングする
b.最高メトリックとして同じ干渉仮説を有する他のサービングBSにおいてユーザを識別する→なし
c.純益を、例えば、上記メトリック、例えば:2.4−2−1=−0.6を用いることによって評価する
d.純益が閾値、例えば0以下である場合には、損失があり、利益はない
i.リストからその仮説を除外する:UE4(仮説4)が除外され、すなわち、プロポーショナルフェアメトリックをデフォルト値、例えば0に設定する
ii.全てのプロポーショナルフェアメトリックをデフォルト値、例えば0に設定する場合には、aに戻るか、あるいは停止する
a.UE3(仮説4)→BS1及びBS3をミューティングする。以前の解析から、純益が負となり、そして、プロポーショナルフェアメトリックを0に設定する
a.UE6(仮説4)→BS1及びBS2をミューティングする
b.なし
c.4−3−2=−1
d.i.
a.UE2(仮説4)→BS2及びBS3をミューティングする
b.なし
c.2.5−3−1=−1.5
d.i.
a.UE5(仮説4)→BS1及びBS2をミューティングする
b.なし
c.3.5−3−2=−1.5
d.i.
a.UE3(仮説2)→BS1をミューティングする
b.UE5(仮説2)→BS1をミューティングする
c.1+2−2=1
e.純益が閾値、例えば0よりも高い場合には、ミューティングの利益がある
i.ミューティングを確立する:BS1がミューティングされる
ii.仮説に従ってユーザをスケジューリングする:仮説2のBS2におけるUE3、仮説2のBS3におけるUE5
iii.ミューティングされたBSにおけるユーザを除外し、すなわち、残余のメトリックをデフォルト値、例えば0に設定する:仮説1、2、3及び4におけるUE1、仮説1、2及び3におけるUE2
iv.スケジューリングされるBSにおけるユーザを除外し、すなわち、残余のメトリックをデフォルト値、例えば0に設定する:仮説1、2及び3におけるUE4、仮説1、2及び3におけるUE6
v.全てのプロポーショナルフェアメトリックがデフォルト値、例えば0に設定されない場合には、aに戻るか、あるいは停止する
停止
この例では、最適な確率にも対応するスケジューリング決定を定義するのに6巡が必要となった。BS数が増加する場合、本発明によって提案される方式の計算複雑度ゲインがより明らかとなる。
したがって、本発明によると、合計2又は2(M*L)個(Mは基地局数、Lは物理リソースブロック数)の可能な干渉仮説を生成して純益を評価及び比較する必要がない。これに対して、BSのサブセットの純益は、そのサブセットにおける調整されたスケジューリング決定を行うために考慮されることになり、これは残余のBS及びPRBについて起こり得る決定をさらに制限する。このように、計算複雑度は、純益の可能な減縮を犠牲として制限される。このように、本発明は、2又は2(M*L)個の可能な干渉仮説全てを評価することを回避するスケジューリング決定を生成する方法に関する。したがって、計算複雑度は大幅に低減される。
本発明はその範囲又は本質的特徴から逸脱することなくいくつかの形態で具現化され得るので、特に断りがない限り、上記実施形態は上記説明の詳細のいずれによっても限定されないことが理解されるべきであり、逆に、付随する特許請求の範囲において規定される範囲内で広く解釈されるべきであり、したがって、本発明に入る全ての変更及び変形は付随する特許請求の範囲によって包含されることが意図されている。
またさらに、特許請求の範囲において、用語「備える」は他の要素又はステップを排除せず、不定冠詞「a」又は「an」は複数を排除しない。単一の各部は、特許請求の範囲に記載されるいくつかの構成の機能を実行ことができる。属性又は値との関係における用語「本質的に」、「約」、「おおむね」などは、特に、それぞれ、属性を厳密に規定し、又は値を厳密に規定するものでもある。特許請求の範囲におけるいずれの符号も、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

Claims (17)

  1. 複数の無線リソースの送信ポイントのブランキングを用いる調整されたスケジューリングのための方法であって、ネットワークが少なくとも2つの基地局(BS1、BS2、・・・、BSN)を備え、前記基地局の各々が少なくとも1つの移動局(MS1−1、MS1−2、・・・、MS1−N;MS2−1、MS2−2、・・・、MS2−N;・・・;MSN−1、MSN−2、・・・、MSN−N)に接続可能であり、前記方法が、
    a)前記少なくとも2つの基地局がアクティブであるという前提の下、前記ネットワークの移動局と前記複数の無線リソースの各々との各組合せについて第1のメトリック値を計算するステップ、
    b)対象の無線リソースを用いるそれぞれの前記移動局に接続されない前記少なくとも2つの基地局の少なくとも1つがミューティングされるという前提の下、前記ネットワークの移動局と前記複数の無線リソースの各々との各組合せについて第2のメトリック値を計算するステップ、
    c)前記計算されたメトリック値から最高メトリック値を選択するステップ、
    d)前記最高メトリック値を有する前記移動局と前記無線リソースとの組み合わせに対応する前記移動局に前記無線リソースを割り当て、又は割り当てないステップ、
    e)前記割り当てられ又は割り当てられない無線リソースに対応する他のメトリック値を所定のメトリック値に設定するステップ、及び
    f)全てのメトリック値が前記所定のメトリック値に設定されるまで、次の最高メトリック値についてステップc)からe)を反復するステップ
    を備える方法。
  2. ステップb)において、第3、第4及び更なるメトリック値が、それぞれの前記移動局に接続されない前記少なくとも2つの基地局の可能なミューティングの組合せごとに計算される、請求項1に記載の方法。
  3. ステップd)において、移動局のグループの前記メトリック値から計算された総合ゲインが考慮される請求項1又は2に記載の方法。
  4. ステップe)における所定のメトリック値がゼロに設定される、請求項1から3のいずれかに記載の方法。
  5. 前記第1及び第2のメトリック値を計算するステップが、各移動局がそれぞれの前記無線リソースにおいて達成可能なスループット及び/又は各移動局がそれぞれの前記無線リソースにおいて過去に達成した前記スループットを計算することに基づく、請求項1から4のいずれかに記載の方法。
  6. 前記メトリック値が、それぞれの前記移動局への送信の重要度を反映する、請求項1から5のいずれかに記載の方法。
  7. 前記最高メトリック値を選択するステップが、同じ値を有する複数の最高メトリック値から1つの最高メトリック値をランダムに選択するステップを含む、請求項1からのいずれかに記載の方法。
  8. 前記最高メトリック値に対応する前記移動局に前記無線リソースを割り当て又は割り当てないステップの前に、前記方法が、前記少なくとも2つの基地局がアクティブであるという前提又は前記少なくとも2つの基地局のうちの少なくとも1つがミューティングされているという前提に前記最高メトリック値が基づくかを判定するステップをさらに備える、請求項1からのいずれかに記載の方法。
  9. 前記少なくとも2つの基地局のうちの少なくとも1つがミューティングされているという前提に前記最高メトリック値が基づくと判定される場合、前記方法が、前記ミューティングされるべき基地局及び前記選択された移動局に接続された前記基地局において前記対応する無線リソースが未だ利用可能であるかを判定するステップを備える、請求項に記載の方法。
  10. ミューティングされるべき前記基地局がミューティングされたという前提の下、第1の所定閾値、好ましくはゼロを上回るそれぞれのメトリック値に基づいて前記移動局のグループを決定するステップをさらに含む、請求項又はに記載の方法。
  11. 前記選択された移動局と同じ基地局に接続された前記移動局のグループから移動局を除外するステップ、及び
    前記同じ基地局に接続された前記移動局のグループからの移動局よりも低いメトリック値を有する前記移動局のグループから移動局を除外するステップ
    をさらに備える、請求項10に記載の方法。
  12. 前記総合ゲインが、
    前記選択された移動局及び前記移動局のグループのメトリック値の合計から、
    前記少なくとも2つの基地局がアクティブであるという前提の下、前記選択された移動局及び前記移動局のグループのメトリック値の合計を減算し、
    前記ミューティングされるべき基地局に接続された全ての移動局の平均メトリック値を減算する
    ものとして計算される、請求項11に記載の方法。
  13. 総合ゲインが、
    前記選択された移動局及び前記移動局のグループのメトリック値の合計から、
    前記少なくとも2つの基地局がアクティブであるという前提の下、前記選択された移動局及び前記移動局のグループのメトリック値の合計を減算し、
    前記ミューティングされるべき基地局に接続された全ての移動局のメトリック値の合計を減算する
    ものとして計算される、請求項11に記載の方法。
  14. 総合ゲインが、
    前記選択された移動局及び前記移動局のグループのメトリック値の合計から、
    前記少なくとも2つの基地局がアクティブであるという前提の下、前記選択された移動局及び前記移動局のグループのメトリック値の合計を減算し、
    前記ミューティングされるべき基地局に接続された全ての移動局の最大メトリック値を減算する
    ものとして計算される、請求項11に記載の方法。
  15. 前記計算された総合ゲインが第2の所定閾値を上回るかを判定し、前記計算された総合ゲインが前記第2の所定閾値を上回ると判定される場合に前記無線リソースを前記選択された移動局及び前記移動局のグループに割り当てるステップをさらに備える、請求項1から14のいずれかに記載の方法。
  16. 前記ミューティングされるべき基地局及び前記選択された移動局に接続された前記基地局における前記対応する無線リソースが利用可能でないと判定される場合、又は前記無線リソースが前記選択された移動局及び/若しくは前記移動局のグループに割り当てられ又は割り当てられない場合、前記対応するメトリック値が前記第1の所定のメトリック値に設定される、請求項から15のいずれかに記載の方法。
  17. 送信ポイントのブランキングを用いる調整されたスケジューリングのための方法を実施するシステムであって、請求項1から16のいずれかによる前記方法を実行するように構成されたシステム。
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