説明

マルチサイト・マルチユーザ共同伝送のための方法およびユーザ端末

本発明は、マルチサイト・マルチユーザ共同伝送のための方法であって、ユーザ端末によって、各基地局から発するダウンリンク・チャネルを測定するステップと、ダウンリンク・チャネルの測定値に従って、ユーザ端末によって、各基地局のサイトごとのチャネル情報および追加のサイト間チャネル情報を量子化し、入手するステップであって、追加のサイト間チャネル情報は、複数基地局の共同チャネル情報を計算するのに使用される、ステップと、ユーザ端末によって、基地局がマルチサイト・マルチユーザ共同伝送を実行するためのスケジューリングを実行するように、各基地局のサイトごとのチャネル情報と追加のサイト間チャネル情報とをフィードバックするステップとを含む方法を提案する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、移動体通信の分野に関し、具体的には、有利なシステム性能利益を提供するだけではなく、MU−MIMOまたはある他の準最適マルチサイト調整方式のスケジューリングおよび伝送との優れた後方互換性をも有することができる、マルチサイト・マルチユーザ共同伝送(multi−site multi−user joint transmission)の方法およびユーザ端末に関する。
【背景技術】
【0002】
多地点協調(coordinated multi−point)(CoMP)伝送は、セル間干渉(ICI)を効果的に減らし、高データ・レートのカバレージおよびセル・エッジ・スループットを改善し、かつ/またはシステム・スループットを高めるための、LTE−Advanced通信システムの非常に見込みのある技法である。マルチサイト共同伝送(JT)は、1つまたは複数のUE宛のデータ伝送がCoMP調整セット内で共有され、複数のセルの中で共同で処理される、CoMP方式の1つである。すべてのUEのチャネル情報が、チャネル量子化フィードバックおよびバックホール交換を介して獲得され、共有される。したがって、共同マルチサイト・プロポーショナル・フェア(proportional fair)(PF)スケジューリングおよび集中化ゼロ・フォーシング(ZF)プリコーディングを、調整されるeNBの間でまたは集中化スケジューラ内で実行することができる。信号出力を改善し、セル間干渉(ICI)を減らすために、複数のUEに、コヒーレント伝送を介してCoMP調整セット内の複数のeNBによって共同でサービスすることができる。明らかに、チャネル情報フィードバックは、マルチサイト共同伝送方式における重要な要因である。
【0003】
したがって、マルチサイト共同伝送を完全にサポートするだけではなく、単一セルSU/MU−MIMO(単一ユーザ/マルチユーザ−他入力および他出力)または調整されたスケジューリング/調整されたビームフォーミングなどの準最適マルチサイト調整方式との満足な後方互換性をも有することができる効率的なチャネル・フィードバック機構の必要がある。
【0004】
マルチサイト共同伝送方式は、各UEからのチャネル情報フィードバックに大いに依存する。各UEは、複数の調整されるeNBからの1つのコンポーネント・チャネル情報だけを報告することができる。この形で、より多くの送信アンテナ数を伴うより大きいコードブック・サイズが、コンポーネント・チャネル情報をよりよく量子化するために設計されなければならない。その一方で、コンポーネント・チャネル情報だけがフィードバックされる場合には、eNBは、単一セルSU/MU−MIMOスケジューリングまたは調整されたスケジューリング/ビームフォーミングなどの方式をそれ以上実行することができない。したがって、より効率的なフィードバック機構を、マルチサイト共同伝送の設計中に探求しなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、従来技術の上記の短所を克服するために提案される。したがって、本発明の目的は、有利なシステム性能利益を提供するだけではなく、MU−MIMOまたはある他の準最適マルチサイト調整方式のスケジューリングおよび伝送との優れた後方互換性をも有することができる、マルチサイト・マルチユーザ共同伝送のための方法およびユーザ端末を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の目的を達成するために、本発明は、マルチサイト・マルチユーザ共同伝送のための方法であって、ユーザ端末によって、各基地局から発するダウンリンク・チャネルを測定するステップと、ダウンリンク・チャネルの測定値に従って、ユーザ端末によって、各基地局のサイトごとのチャネル情報および追加のサイト間チャネル情報を量子化し、入手するステップであって、追加のサイト間チャネル情報は、複数基地局の共同チャネル情報(joint channel information)を計算するのに使用される、ステップと、ユーザ端末によって、基地局がマルチサイト・マルチユーザ共同伝送を実行するためのスケジューリングを実行するようにするために、各基地局のサイトごとのチャネル情報と追加のサイト間チャネル情報とをフィードバックするステップとを含む方法を提供する。
【0007】
好ましくは、サイトごとのチャネル情報は、サイトごとのチャネル方向情報およびサイトごとのチャネル品質情報を含む。
【0008】
好ましくは、追加のサイト間チャネル情報は、サイト間相対位相情報、サイト間相対振幅情報、および追加のチャネル品質情報を含む。
【0009】
好ましくは、共同チャネル情報は、共同チャネル方向情報および共同チャネル品質情報を含む。
【0010】
好ましくは、複数基地局の共同チャネル方向情報は、複数基地局のサイトごとのチャネル方向情報、サイト間相対位相情報、およびサイト間相対振幅情報に従って合成される。
【0011】
好ましくは、複数基地局の共同チャネル品質情報は、複数基地局のサイトごとのチャネル品質情報および追加のチャネル品質情報に従って合成される。
【0012】
さらに、上記の目的を達成するために、本発明は、マルチサイト・マルチユーザ共同伝送のためのユーザ端末であって、各基地局から発するダウンリンク・チャネルを測定するように構成された測定デバイスと、ダウンリンク・チャネルの測定値に従って、各基地局のサイトごとのチャネル情報および追加のサイト間チャネル情報を量子化し、入手するように構成された量子化および入手デバイスであって、追加のサイト間チャネル情報は、複数基地局の共同チャネル情報を計算するのに使用される、量子化および入手デバイスと、基地局がマルチサイト・マルチユーザ共同伝送を実行するためのスケジューリングを実行するようにするために、各基地局のサイトごとのチャネル情報と追加のサイト間チャネル情報とをフィードバックするように構成されたフィードバック・デバイスとを含むユーザ端末を提供する。
【0013】
本発明の上記および他の目的、特徴、および利益は、図面を参照して本発明の非限定的な実施形態を詳細に説明することによってより明白にされる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明によるマルチサイト・マルチユーザ共同伝送のためのシステムを示す概略図である。
【図2】本発明によるマルチサイト・マルチユーザ共同伝送のための方法を示す流れ図である。
【図3】本発明によるマルチサイト・マルチユーザ共同伝送のためのユーザ端末を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下では、図面を参照して本発明を説明する。次の説明では、いくつかの特定の実施形態は、例示のためにのみ説明され、本発明に対する限定ではなく例としてのみ解釈されなければならない。本発明の理解を潜在的に不鮮明にする伝統的な構造またはアーキテクチャは、省略される。
【0016】
本発明は、サイトごとのチャネル・フィードバックおよび追加のサイト間チャネル・フィードバックに基づくマルチサイト・マルチユーザ共同伝送方式を提供する。各UEは、各調整されるeNBからの複数のサイトごとのチャネル量子化情報およびサイトごとのチャネル品質情報(CQI)を報告する。これらの種類のフィードバック情報に基づいて、eNBは、単一セルSU/MU−MIMOスケジューリングまたはある他の準最適マルチサイト・スケジューリングおよび伝送を実行することができる。より見込みのあるマルチサイト共同伝送が、eNB側または集中化スケジューラ内で実行される場合には、サイトごとのチャネル・フィードバックに加えて、さらに、調整されるeNBの間のあるサイト間空間特性(たとえば、サイト間相対位相またはサイト間相対振幅)だけをフィードバックする必要がある。サイトごとのチャネル・フィードバックおよび追加のサイト間チャネル・フィードバックを同時に所有する時に、調整されるeNBまたは集中化スケジューラは、マルチサイト・マルチユーザ共同伝送をより簡単に実行でき、あるいは、単一セルSU/MU−MIMO、調整されたスケジューリング/調整されたビームフォーミング、およびマルチサイト共同伝送機構の間のより柔軟なスイッチングさえ実行することができる。
【0017】
説明の単純さのために、図1に示されているように、3つの調整されるeNBが、複数のUEに同時にサービスすると仮定する。詳細な実施手順は、次のように説明される。
【0018】
ステップ1 ダウンリンク・チャネルの測定および量子化
各UEは、調整されるeNBからのDL(ダウンリンク)共通基準信号に従ってダウンリンク(DL)チャネルを検出する。たとえば、UE1は、eNBi(i=1,2,3)からUE1へのDLチャネル行列Hi1を入手し、eNB1は、UE1のサービングeNBである。
DLチャネルHi1ごとに受信機ビームフォーミングを実行する。
i1=U(:,1)i1
ここで、U(:,1)は、サービングeNB1からのチャネル行列h11の左特異ベクトルの第1列である。
上記等価チャネルのチャネル正規化を実行する。
【0019】
【数1】

ここで、‖・‖は、行列のフロベニウス・ノルムを表す。
最小弦距離に従って、上記正規化されたチャネルのチャネル量子化を実行する。
【0020】
【数2】

ここで、cは、サイズN=2の単位ノルム列ベクトルC={c,…,c}のコードブック(または、UE1の空間相関行列によって重みを付けられた、変換されたコードブック)である。
【0021】
ステップ2 チャネル方向情報(CDI)の量子化およびフィードバック
3タイプのサイトごとのチャネル
【0022】
【数3】

が、上記ステップに従ってサービングeNBに報告される。しかし、マルチサイト共同伝送をサポートするために、サイト間空間特性(たとえば、サイト間位相情報、サイト間振幅情報など)も、さらに、サービングeNBに報告されなければならない。
3つの調整されるeNBからUE1への共同正規化チャネル・ベクトルは、
【0023】
【数4】

であり、ここで、
【0024】
【数5】

である。
3つの調整されるeNBからUE1への共同量子化チャネル・ベクトルは、サイト間空間特性を考慮することによって判定することができる。
【0025】
【数6】

ここで、
1)サイト間振幅情報α,α,α∈(0,1)を、次のように判定することができ、(0,1)の範囲内で量子化することができる。
【0026】
【数7】

2)サイト間位相情報φ,φ∈(0,2π)を、最小弦距離に従って判定することができる。
【0027】
【数8】

UEが、次の情報を測定でき、計算できると仮定する。
【0028】
【数9】

ここで、ψは、複素スカラ
【0029】
【数10】

、i=(1,2,3)の位相情報であり、
【0030】
【数11】

は、その振幅情報である。
次に、
【0031】
【数12】

である。
φ=ψ−ψ、φ=ψ−ψ
である時に限って、
【0032】
【数13】

は、最大値に達することができ、サイト間位相情報(φ,φ)を、(0,2π)の範囲内で量子化することができる。
要約すると、UEは、次のCDI関連情報をフィードバックする必要がある。
1)3つのサイトごとのチャネル・フィードバック、
【0033】
【数14】

2)2つのサイト間位相情報フィードバック、(φ,φ
φ=ψ−ψ、φ=ψ−ψ
ここで、
【0034】
【数15】

である。
3)2つのサイト間振幅情報フィードバック、(α,α
【0035】
【数16】

【0036】
ステップ3 チャネル品質情報(CQI)の量子化およびフィードバック
ステップ1のサイトごとのチャネルの測定および量子化に従って、各調整されるeNBからUE1へのサイトごとのCQIを、
【0037】
【数17】

として判定することができ、ここで、
1)調整されるeNBi(i=1,2,3)からUE1へのチャネル振幅は、‖hi1であり、
2)調整されるeNBi(i=1,2,3)からUE1へのチャネル情報およびチャネル量子化の角度は、θi1であり、
【0038】
【数18】

であり、
3)UE1の雑音および干渉するセル(eNB2およびeNB3を除外する)の測定された電力は、PIN1であり、
4)Pは、セルごとの電力制約であり、Mは、セルごとの送信アンテナ数であり、通常は、
【0039】
【数19】

としてセットすることができる。
【0040】
すべての調整されるeNBからUE1への共同チャネルを反映するマルチサイトCQIは、サイトごとのCQIフィードバックに従って判定されなければならない。マルチサイトCQIの詳細な導出プロセスを、次にリストした。
【0041】
ステップ2の共同正規化チャネル・ベクトル
【0042】
【数20】

および共同量子化チャネル・ベクトル
【0043】
【数21】

に従って、調整されるeNBからUE1へのマルチサイトCQIを、サイトごとのCQIとして表すことができる。
【0044】
【数22】

ここで、
1)すべての調整されるeNBからUE1への共同チャネル振幅は、
【0045】
【数23】

であり、
2)共同チャネル・ベクトル
【0046】
【数24】

および共同量子化チャネル・ベクトル
【0047】
【数25】

の角度は、θである。
【0048】
サイト間位相情報およびサイト間振幅情報に従って、角度θを、
【0049】
【数26】

として導出することができる。
式(1)のサイトごとのCQIを、次の形に変換することができる。
【0050】
【数27】

ここで、
【0051】
【数28】

である。
式(2)のマルチサイトCQIを、次の形に変換することができる。
【0052】
【数29】

ここで、
【0053】
【数30】

である。
式(4)および(5)を式(3)に代入する。
【0054】
【数31】

次に、
【0055】
【数32】

であり、ここで、
CQIadditional=‖h/PIN1
である。
【0056】
式(6)に従って、すべての調整されるeNBからUE1へのマルチサイトCQI(またはCQI)を、UE側からの次のフィードバック情報に基づいてeNB側で入手することができる。
1)すべての調整されるeNBからUE1へのサイトごとのCQI(すなわち、CQIi1)、
2)セル間相対振幅情報(すなわち、α)、および
3)追加のCQI情報(すなわち、CQIadditional)。
【0057】
要約すると、UEは、次のCQI関連情報をフィードバックする必要がある。
1)3つのサイトごとのCQIフィードバック(CQI11,CQI21,CQI31)、および
2)1つの追加のCQIフィードバック、CQIadditional
【0058】
ステップ4 調整されるeNBの間でのバックホールを介するダウンリンクCDI/CQI交換
各eNBは、すべてのUEのチャネル方向情報(CDI)およびチャネル品質情報(CQI)を、バックホールを介してCoMP協力セット内でお互いと交換する。たとえば、すべての関連する情報を、次にリストする。
1)3つのサイトごとのCDIフィードバック、
【0059】
【数33】


2)2つのサイト間位相情報フィードバック、(φ,φ)、
3)2つのサイト間振幅情報フィードバック、(α,α)、
4)3つのサイトごとのCQIフィードバック、(CQI11,CQI21,CQI31)、および
5)1つの追加のCQIフィードバック、CQIadditional
【0060】
ステップ5 CoMP調整セット内の集中化MU−MIMOスケジューリング
3つの調整されるeNBの上記交換されたCDI/CQIに従って、貪欲検索スケジューリングが、いくつかの調整されるeNBまたは集中化スケジューラによって実行され、ZFビームフォーミングが、共同マルチサイト・プリコーディングに使用される。
たとえば、スケジューリングされたユーザ集合Sが、UE1を含む場合には、集合Sの濃度は、|S|であり、fは、ZFビームフォーミングに従うUE1のプリコーディング・ベクトルであり、UE1のSINRは、UEフィードバックに従って次のようにeNBによって推定され得る。
【0061】
【数34】

ここで、CQIは、すべての調整されるeNBからUE1へのマルチサイトCQIであり、次のように計算され得る。
【0062】
【数35】

正しいMCSレベルを、スケジューリングされたUEごとの上記推定されたSINRに従ってeNB側で判定することができる。
【0063】
図2に、本発明によるマルチサイト・マルチユーザ共同伝送のための方法の流れ図を示す。
【0064】
図2に示されているように、本発明の方法によれば、ステップ201で、ユーザ端末が、各基地局から発するダウンリンク・チャネルを測定する。ステップ203では、ダウンリンク・チャネルの測定値に従って、ユーザ端末が、各基地局のサイトごとのチャネル情報と追加のサイト間チャネル情報とを量子化し、入手し、追加のサイト間チャネル情報は、複数基地局の共同チャネル情報を計算するのに使用される。ステップ205では、基地局がマルチサイト・マルチユーザ共同伝送を実行するためのスケジューリングを実行するようにするために、ユーザ端末が、各基地局のサイトごとのチャネル情報と追加のサイト間チャネル情報とをフィードバックする。
【0065】
図3に、本発明によるマルチサイト・マルチユーザ共同伝送のためのユーザ端末のブロック図を示す。
【0066】
図3に示されているように、本発明によるユーザ端末は、測定デバイス301、量子化および入手デバイス303、ならびにフィードバック・デバイス305を含む。
【0067】
測定デバイス301は、各基地局から発するダウンリンク・チャネルを測定するように構成される。量子化および入手デバイス303は、ダウンリンク・チャネルの測定値に従って、各基地局のサイトごとのチャネル情報および追加のサイト間チャネル情報を量子化し、入手するように構成され、追加のサイト間チャネル情報は、複数基地局の共同チャネル情報を計算するのに使用される。フィードバック・デバイス305は、基地局がマルチサイト・マルチユーザ共同伝送を実行するためにスケジューリングを実行するようにするために、各基地局のサイトごとのチャネル情報と追加のサイト間チャネル情報とをフィードバックするように構成される。
【0068】
システム・レベル・シミュレーションを介するシステム性能評価
【0069】
システム性能評価の焦点を、FDDシステムに合わせる。DL ZFプリコーディングは、UEからのチャネル方向情報(CDI)フィードバックに基づく。共同スケジューリングおよびコヒーレント伝送が、同一サイトに配置された3つのセル内で実行される。4x2 Tx/Rxアンテナ展開を仮定する。ベースライン単一セルMU−MIMOは、Rel−8コードブック量子化または変換されたコードブック量子化を伴う1ストリーム伝送である。マルチサイト・マルチユーザ共同伝送(MU JT)は、同時に最大12個のUEをスケジューリングすると仮定され、各UEは、1つのストリームだけを有する。詳細なシミュレーション・パラメータを、表1にリストする。
【0070】
システム・レベル・シミュレーションによって、マルチサイト・マルチユーザ共同伝送(MU JT)が、MU−MIMO方式に対して非常に優れたシステム性能利益を示したことを検証することができる。表2および表3では、Rel−8コードブック・セットまたは変換されたコードブック・セットが、それぞれMU−MIMO方式またはマルチサイト共同伝送方式のチャネル量子化に使用され、MU JT方式が、MU−MIMO方式と比較して、10%を超える平均スループット利益およびセル・エッジ・スループット利益を達成したことがわかる。
【0071】
【表1】

【0072】
【表2】

【0073】
【表3】

【0074】
本発明では、マルチサイト・マルチユーザ共同伝送方式が、UEからのサイトごとのチャネル・フィードバックおよび追加のサイト間チャネル・フィードバックに基づいて提案される。サイトごとのチャネル量子化情報およびサイトごとのCQIを使用することによって、eNBは、単一セルSU/MU−MIMOスケジューリングまたはある他の準最適マルチサイト調整方式のスケジューリングおよび伝送を実行することができる。さらに、拡張されたサイト間位相フィードバックまたはサイト間振幅フィードバックを使用する場合には、いくつかの調整されるeNBsまたは集中化スケジューラは、マルチサイト・マルチユーザ共同伝送を実行することができる。システム・レベル・シミュレーションは、提案されるマルチサイト共同伝送方式が、優れたシステム性能利益を有するだけではなく、MU−MIMOまたは他の準最適スケジューリングおよび伝送とのよい後方互換性をも有することを示した。
【0075】
単一セルMU−MIMOと比較して、この方式は、明示的な共同マルチユーザ・スケジューリングの利益および共同伝送の利益を達成することができる。現在のマルチサイト・マルチユーザ共同伝送方式と比較して、本発明による方法は、MU−MIMOまたは他の準最適スケジューリングおよび伝送とのよい後方互換性を有する。
【0076】
上の実施形態は、例示のために説明されるのみであって、本発明を限定することは意図されていない。当業者は、これらの実施形態に対するさまざまな変更および置換が、本発明の範囲および趣旨から逸脱せずに許容され、これらの変更および置換が、添付の特許請求の範囲によって限定される範囲に含まれることを理解するに違いない。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
マルチサイト・マルチユーザ共同伝送のための方法であって、
ユーザ端末によって、各基地局から発するダウンリンク・チャネルを測定するステップと、
前記ダウンリンク・チャネルの測定値に従って、前記ユーザ端末によって、前記各基地局のサイトごとのチャネル情報および追加のサイト間チャネル情報を量子化し、入手するステップであって、前記追加のサイト間チャネル情報は、複数基地局の共同チャネル情報を計算するのに使用される、ステップと、
前記ユーザ端末によって、前記基地局が前記マルチサイト・マルチユーザ共同伝送を実行するためのスケジューリングを実行するように、前記各基地局の前記サイトごとのチャネル情報と前記追加のサイト間チャネル情報とをフィードバックするステップと
を含む方法。
【請求項2】
前記サイトごとのチャネル情報は、サイトごとのチャネル方向情報およびサイトごとのチャネル品質情報を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記追加のサイト間チャネル情報は、サイト間相対位相情報、サイト間相対振幅情報、および追加のチャネル品質情報を含む、請求項2に記載の方法。
【請求項4】
前記共同チャネル情報は、共同チャネル方向情報および共同チャネル品質情報を含む、請求項3に記載の方法。
【請求項5】
前記複数基地局の前記共同チャネル方向情報は、前記複数基地局の前記サイトごとのチャネル方向情報、前記サイト間相対位相情報、および前記サイト間相対振幅情報に従って合成される、請求項4に記載の方法。
【請求項6】
前記複数基地局の前記共同チャネル品質情報は、前記複数基地局の前記サイトごとのチャネル品質情報および前記追加のチャネル品質情報に従って合成される、請求項4に記載の方法。
【請求項7】
マルチサイト・マルチユーザ共同伝送のためのユーザ端末であって、
各基地局から発するダウンリンク・チャネルを測定するように構成された測定デバイスと、
前記ダウンリンク・チャネルの測定値に従って、各基地局のサイトごとのチャネル情報および追加のサイト間チャネル情報を量子化し、入手するように構成された量子化および入手デバイスであって、前記追加のサイト間チャネル情報は、複数基地局の共同チャネル情報を計算するのに使用される、量子化および入手デバイスと、
前記基地局が前記マルチサイト・マルチユーザ共同伝送を実行するためのスケジューリングを実行するように、前記各基地局の前記サイトごとのチャネル情報と前記追加のサイト間チャネル情報とをフィードバックするように構成されたフィードバック・デバイスと
を含むユーザ端末。
【請求項8】
前記サイトごとのチャネル情報は、サイトごとのチャネル方向情報およびサイトごとのチャネル品質情報を含む、請求項7に記載のユーザ端末。
【請求項9】
前記追加のサイト間チャネル情報は、サイト間相対位相情報、サイト間相対振幅情報、および追加のチャネル品質情報を含む、請求項8に記載のユーザ端末。
【請求項10】
前記共同チャネル情報は、共同チャネル方向情報および共同チャネル品質情報を含む、請求項9に記載のユーザ端末。
【請求項11】
前記複数基地局の前記共同チャネル方向情報は、前記複数基地局の前記サイトごとのチャネル方向情報、前記サイト間相対位相情報、および前記サイト間相対振幅情報に従って合成される、請求項10に記載のユーザ端末。
【請求項12】
前記複数基地局の前記共同チャネル品質情報は、前記複数基地局の前記サイトごとのチャネル品質情報および前記追加のチャネル品質情報に従って合成される、請求項10に記載のユーザ端末。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公表番号】特表2013−520042(P2013−520042A)
【公表日】平成25年5月30日(2013.5.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−552225(P2012−552225)
【出願日】平成22年2月12日(2010.2.12)
【国際出願番号】PCT/CN2010/000208
【国際公開番号】WO2011/097768
【国際公開日】平成23年8月18日(2011.8.18)
【出願人】(391030332)アルカテル−ルーセント (1,149)
【Fターム(参考)】