JP5922845B2 - セルラ通信システムにおける装置間通信の干渉管理 - Google Patents
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Description
本出願は、本出願の譲受人へ譲渡された仮出願番号:61/673,000、発明の名称:「干渉制御を使用したネットワーク支援D2D通信(Network Assisted D2D Communications Using Interference Coordination)」(整理番号:TPRO 00221 US、出願日:2012年6月18日)の優先権を主張し、その全体が参照により明示的に組み込まれている。
本発明は、概して、無線通信に関し、より具体的には、セルラ通信システムにおける装置間(D2D)通信の干渉管理に関する。
多くの無線通信システムは、基地局を使用して、地理的サービスエリアを提供し、そこでは、無線通信ユーザ機器(UE)装置が、無線通信UE装置が配置される特定の地理的サービスエリアを提供する基地局と通信する。基地局は、無線通信装置と他の装置との間で通信リンクを形成させるネットワーク内で接続される。場合によっては、通信リンクは、互いに近接する無線通信装置(UE)間に形成される。これらの状況では、基地局を介して通信するよりも、むしろ2つの無線UE装置間で直接通信リンクを有することが好ましい場合がある。かかる装置間の直接通信は、しばしば、装置間(D2D)通信又はピアツーピア(P2P)通信と称される。
セルラ通信システムにおいて、D2Dモバイル装置間の装置間(D2D)信号の伝送にプリコーディング複数入力複数出力(MIMO)パラメータが割り当てられ、意図しない受信装置(受信近接装置)における干渉を最小化する。プリコーディングMIMOパラメータは、基地局からモバイル無線装置への下りリンク伝送のための通信仕様により定義された定義下りリンクセルラ通信リソースの一部を介して、基地局から送信D2Dモバイル装置に送信される。プリコーディングMIMOパラメータは、少なくとも干渉チャネルのチャネル特性を示すチャネルパラメータに基づいて決定され、干渉チャネルは、D2D送信装置と近接受信モバイル装置(意図しない受信装置)との間にある。プリコーディングMIMOパラメータは、他のチャネルの他のチャネル特性に基づいて決定されもよい。プリコーディングMIMOパラメータは、プリコーディングされた伝送信号が干渉チャネルを介して受信される際の受信近接モバイル装置における干渉管理を円滑化するように決定される。チャネル特性を示すチャネルパラメータは、基地局への上りリンク伝送のための通信仕様により定義された定義上りリンクセルラ通信リソースの一部を介して受信される。干渉管理は、干渉除去、干渉シェーピング、干渉回避、干渉抑制のうち一つ又は組み合わせを含み得る。
図1Aは、無線通信装置間の装置間(D2D)通信の干渉管理のためにセルラ通信リソースが使用される通信システムの一例のブロック図である。
図1Bは、図1Aの通信システムにおいて、干渉を管理するために使用されるリソースの一例のブロック図である。
図2は、送信D2Dモバイル装置、受信D2Dモバイル装置、及び近接受信装置を含む通信システムのブロック図である。
図3Aは、近接送信装置が近接伝送チャネル(H2B)を介して近接受信装置に信号を送信するシステムの一例のブロック図である。
図3Bは、近接送信装置が基地局102である、図1Aのシステムの一例のブロック図である。
図3Cは、近接送信装置が第2の送信D2Dモバイル装置である、図1Aのシステムの一例のブロック図である。
図3Dは、近接受信装置が基地局である、図1Aのシステムの一例のブロック図である。
図4は、送信D2Dモバイル装置としての使用に好適な無線通信装置の一例のブロック図である。
図5は、通信コアネットワーク及び基地局において実行される干渉管理の方法の一例のフローチャートである。
セルラ通信システムは、モバイル無線装置に無線サービスを提供する複数の基地局を含む。本明細書で検討される例では、通信システムは、モバイル無線装置間の装置間(D2D)通信をサポートする。D2Dモバイル装置と呼ばれる、D2D通信に従事するモバイル無線装置は、干渉キャンセル、干渉シェーピング(interference shaping)(干渉アライメント)、干渉回避、及び/又は、干渉除去などの技術を使用して、干渉を低減、除去、又は回避するための干渉管理を円滑化するために、D2D信号をプリコーディングする。更なる詳細について以下に記載されるように、コントローラは、チャネル特性に基づいてプリコーディングMIMOパラメータを決定し、通信仕様により定義される下りリンクセルラ通信リソースを使用して、プリコーディングMIMOパラメータを、1つ又は複数のD2Dモバイル装置へ送る。コントローラは、場合によっては、モバイル無線装置又は他の実体の一部として実施することができるが、本明細書の例では、コントローラは、コアネットワーク内に維持される。送信されるD2D信号に適用されるとき、プリコーディングMIMOパラメータは、送信される信号の特性を操作するために、多素子アンテナの各アンテナ素子における各コンポーネント信号の振幅及び位相成分を調整する。信号が無線チャネルを介して伝わるとき、無線チャネルは信号特性を変化させる。よって、プリコーディングMIMOパラメータは、チャネルを介した伝送後の信号の特定の信号特性を達成するために、チャネル特性に基づいて決定される。
通信システムは、基地局(eNodeB、eNB)と無線通信ユーザ機器装置(UE)との間の通信用に、セルラ通信リソースを利用する。セルラ通信リソースは、基地局から無線通信ユーザ機器(UE)装置への下りリンク通信用の下りリンク通信リソースと、UE装置から基地局への上りリンク伝送用の上りリンク通信リソースと、を含む。上りリンク通信リソースは、下りリンク通信リソースとは異なる。セルラ通信リソースの一部は、2つのUE装置間の装置間(D2D)通信に、適宜、割り当てられる。D2D通信用に割り当てられた下りリンク通信リソースは、下りリンク通信には使用されない。例えば、通信リソースが時間・周波数通信リソースの場合、D2D通信リンクに割り当てられた時間区間と周波数帯(例えば、サブキャリア)は、基地局により使用されない。上りリンク通信リソースがD2D通信用に割り当てられる場合、リソースは、他のD2D通信、及び同一セルに加えて隣接セル内の上りリンク通信に対して、干渉が最小化するように割り当てられる。D2D通信用のセルラリソースを管理するための好適な技術の例が、特許出願番号:PCT/US2012/064711、代理人整理番号:TUTL 00211 PC、発明の名称:「セルラ通信リソースを使用した装置間通信管理(DEVICE TO DEVICE COMMUNICATION MANAGEMENT USING CELLULAR COMMUNICATION RESOURCES)」、(出願日:2012年11月12日)において検討され、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。
本明細書で検討される例では、基地局は、モバイル無線装置間の装置間(D2D)伝送に適用可能なプリコーディングMIMOパラメータを確立するために、セルラ通信リソースを使用して、情報を無線通信装置と送受信する。セルラ通信リソースは、無線通信装置(UE)と基地局(eNB)との間の通信のための通信仕様により定義される。プリコーディングMIMOパラメータは、通信D2D装置間の無線伝送チャネルのチャネル特性、及び送信D2D装置と他のD2D装置などの他の意図しない受信側モバイル装置との間の無線干渉チャネルのチャネル特性に基づいている。チャネル特性は、評価されるチャネルを介して他のD2D装置により送信される参照信号を評価するD2Dモバイル装置によって決定される。チャネル特性を示すチャネルパラメータは、上りリンク通信のための通信仕様により定義される上りリンクセルラ通信リソースを使用して、コントローラへ送信される。
以下で検討される例は、基地局及びモバイル無線装置を含むセルラ通信システム内で実施され、そこでは、システムは、モバイル無線装置間の装置間(D2D)通信をサポートする。干渉管理は、D2D伝送に対して、D2D送信装置において、プリコーディングMIMOパラメータを適用することにより達成される。以下で更に詳細に検討されるように、基地局とモバイル無線装置との間の通信のための通信仕様により定義されるセルラ通信リソースは、プリコーディングMIMOパラメータをD2D装置へ送信し、D2D装置からチャネルパラメータを受信するために使用される。
図1A及び図1Bは、セルラ通信システム100の一例のブロック図であり、セルラ通信リソースは、干渉管理を円滑化する、無線通信装置間の装置間(D2D)通信リンク101を確立するため、無線通信装置との通信用に使用される。図1Aに、セルラ通信リソースとD2D通信リンクとの関係を示す。図1Bに、D2D通信リンクを確立し、プリコーディングMIMOパラメータ及びチャネルパラメータを送信する、リソースを示す。基地局102は、しばしば「セル」と称される地理的サービスエリア内の無線通信ユーザ機器(UE)装置104、106、107に無線通信サービスを提供する。複数の基地局は、典型的には、バックホールを介して相互に接続され、広域をカバーするために複数のサービスエリアを提供する。通信システム100を参照して説明されるブロックの様々な機能及び動作は、任意の数の装置、回路、又は要素において実施されてもよい。2つ以上の機能ブロックが1つの装置に統合されてもよく、任意の1つの装置において実行されるように記載される機能は、複数の装置に亘って実施されてもよい。例えば、コントローラ108の機能の少なくとも一部は、無線通信装置104、106によって実行されてもよく、その逆であってもよい。セルラ通信システムは、典型的には、通信規格又は仕様に従う必要がある。第3世代パートナシッププロジェクト・ロング・ターム・エボリューション(3GPP LTE)通信仕様は、下りリンクに対する直交周波数分割多重方式(OFDM)及び上りリンクに対するシングルキャリア周波数分割多元接続方式(SC−FDMA)を使って、基地局(eNodeB)がサービスを無線通信装置(ユーザ機器(UE)装置)に提供するシステムのための仕様である。本明細書に記載される技術は、他のタイプの通信システムに適用可能ではあるが、本明細書で検討される例示的なシステムは、3GPP LTE通信仕様に従って動作する。図1A及び図1Bでは、明瞭にするために、基地局102と近接受信装置107との間の通信に使用される通信リソースは省略されている。
基地局102は、eNodeB又はeNBと称されることもある固定型の送受信機局であり、場合によっては、コントローラを含んでもよい。基地局102は、有線通信、光通信、及び/又は無線通信チャネルの任意の組み合わせを含んでもよいバックホール110を介して、コントローラ108に接続される。本明細書の例では、コントローラ108は、3GPP LTE通信システムの、モビリィティ管理エンティティ(MME)及びパケットゲートウエイ(P−GW)の機能性を含む。よって、コントローラ108は、スケジューラ112を含む。本例では、スケジューラ112は、無線通信装置104、106間のD2D通信用及び基地局102と無線通信装置104、106との間のセルラ通信用の時間・周波数リソースを割り当てる。
無線(UE)通信装置104、106、107は、モバイル装置、無線装置、無線通信装置、及びモバイル無線装置、UE、UE装置、並びにそれ以外の名称で称される場合がある。無線通信UE装置104、106、107は、D2D構成において、基地局及び他の無線通信装置と通信するための電子部品及びコードを含む。無線通信装置は、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、無線モデムカード、無線モデム、無線通信用電子部品を有するテレビ、並びにラップトップ及びデスクトップ型のコンピュータ、加えて他の装置、などの装置を含む。したがって、無線通信電子部品を電子装置に組み合わせることにより、無線通信装置104が形成されてもよい。例えば、無線通信装置は、機器、コンピュータ、又はテレビに接続された無線モデムを含んでもよい。
基地局102は、無線信号114、116、118、120を無線通信装置104、106、107と送受信する無線送受信機を含む。基地局及び無線通信装置104、106、107からの伝送は、伝送のシグナリング、プロトコル、及びパラメータを定義する通信仕様により定められる。通信仕様は、通信用の厳格なルールを提供してもよく、かつ具体的な実施は異なるが通信仕様には従っている一般的な要件を提供してもよい。以下の検討は、3GPPロング・ターム・エボリューション(LTE)の通信仕様に関するが、場合によっては、他の通信仕様が使用されてもよい。通信仕様では、少なくとも、上りリンク及び下りリンク伝送用のデータチャネル及び制御チャネルが定義され、少なくとも、基地局から無線通信装置への物理下りリンク制御チャネル用の幾つかのタイミング及び周波数パラメータが特定される。
セルラ通信リソース121は、下りリンク信号114、116及び上りリンク信号118、120を送信するために使用される。基地局102は、下りリンク通信用に保持され、通信仕様により定義された定義下りリンク通信リソースのスケジューリングされた下りリンク通信リソースを使用して、下りリンク信号114、116を無線通信装置104、106に送信する。無線通信装置は、上りリンク通信用に保持され、通信仕様により定義される定義上りリンク通信リソースのスケジューリングされた上りリンク通信リソースを使用して、上りリンク信号118、120を基地局に送信する。セルラ通信リソース121は、時間的に分割された周波数帯を含み、各周波数帯及び時間区間は、スケジューラ112により識別され、基地局102から無線通信装置104、106、107に送られた制御信号に記載される。したがって、通信仕様又は他のシステムのルールは、下りリンク用の適用可能な通信リソース及び上りリンク用の適用可能な通信リソースを定義する。スケジューラ112は、異なる時間・周波数リソースを異なる装置に割り当て、干渉を最小化する一方、リソースを効率的に利用する。よって、1つの無線通信装置104と送受信される信号114、118のために使用されるスケジューリングされたセルラ通信リソースは、他の通信装置106と送受信される他の信号116、120のために使用されるスケジューリングされたセルラ通信リソースとは異なる。したがって、本明細書で言及されるように、セルラ通信リソース121は、仕様及び/又は通信システムのルールにより通信用に保持される通信リソースである。しかしながら、特定の信号の伝送用にスケジューリングされたリソースは、保持されたセルラ通信リソース121の一部である。
定義セルラ通信リソースの一部は、D2D通信用に割り当てられる(スケジューリングされる)。D2D通信リソース122と称される、定義セルラ通信リソース121の本部分(122)は、典型的には、適宜、動的に、かつ他の基準等チャネルの条件に基づいて、スケジューリングされる。したがって、スケジューラ112は、定義セルラ下りリンク通信リソース、定義セルラ上りリンク通信リソース、又はその両方のいずれかをD2D通信用に割り当ててもよい。
ある状況では、望ましくは、基地局を通さずに、無線通信装置がD2D通信リンクを介して直接通信する。D2D通信中、第1の無線通信装置104は、第1のD2D信号124を第2の無線通信装置106に送信し、第2の無線通信装置106は、第2のD2D信号126を第1の無線通信装置104に送信する。場合によっては、D2D伝送は、1方向のみでもよい。例えば、D2Dリンクは、ラップトップからディスプレイまで確立されてもよく、この場合、ラップトップだけがブロードキャスト、ストリーミング、及び他の目的のためにディスプレイに対して信号を送信する。
効率的なD2D通信のために、無線通信装置は、典型的には、互いに近接しなければならない。多くの無線通信装置が移動型であるので、任意の2つの装置間の距離は変化する。その結果、ネットワーク又は無線通信装置の1つのいずれかは、無線通信装置がD2D通信のために十分近接していることを判別しなければならない。本明細書の例では、無線通信装置は、他の無線通信装置から送信された参照信号を受信することにより、他の近くの無線通信装置を検出する。検出後、無線通信装置は、以下で更に詳細に検討されるように、D2D通信リンク101の開始を試みることができる。
スケジューラ112は、基地局102と無線通信装置104、106との間の通信用の時間・周波数リソースを割り当てる。更に、コントローラ108、スケジューラ112、及び/又は基地局102は、上りリンクに対するサウンディング参照信号(SRS)をスケジューリングする。本明細書で検討される例では、スケジューラ112はまた、装置間(D2D)通信リンク101を確立及び/又は維持するために、無線通信UE装置104、106からのD2D SRSの伝送用の時間・周波数リソースも割り当てる(スケジューリングする)。D2D SRS伝送は、装置検出/発見、信号取得(受信)、チャネル推定、並びにチャネル特性及びCSIの決定のために使用される。D2D参照信号を送信する技術の例は、PCT特許出願番号:PCT/US2012/64712、発明の名称:「マクロセル通信リソースを使用した装置間サウンディング参照信号の伝送(TRANSMISSION OF DEVICE TO DEVICE SOUNDING REFERENCE SIGNAL USING MACROCELL COMMUNICATION RESOURCES)」(整理番号:TUTL 00212 PC、出願日:2012年11月12日)に記載され、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。したがって、本明細書の例では、無線通信装置は、D2D SRS信号を送受信することにより、その近傍において、他の無線通信装置を検出/発見する。
上記のように、1つの無線通信装置が他の無線通信装置を認識し、他の無線通信装置と通信を意図する場合、ネットワークを介さず、D2D通信リンクを介して通信する方がより効率的な場合がある。干渉を回避するために、D2D通信リンク101用に使用される通信リソースが、割り当て又はスケジューリングされなければならない。無線通信装置は、通信リソースを自律的に追跡し、割り当てることが可能であるが、ネットワーク内の更に集中型のコントローラなら、より簡単にスケジューリングを管理することが可能であり、無線通信装置での処理を削減できる。
近接受信装置107は、無線通信装置104,106のいずれかから送信される信号(124、126)の意図しない受信側である。近接受信装置107は、基地局102、及び/又は他の無線通信装置(図示せず)と無線通信中であってもよい。近接受信装置は、送信D2D装置が信号124を送信している同じ時間・周波数リソース内の1つ又は複数の装置からの他の信号を受信している。近接受信装置は、無線通信装置の少なくとも1つに十分近接しているので、送信された信号124、126の少なくとも一部は、近接受信装置107に潜在的に干渉する。以下で検討されるように、干渉管理は、近接受信装置107における、信号124、126に起因する干渉を、D2D信号124,126をプリコーディングするMIMOにより、緩和、回避、又は除去するために使用される。
図1Bを参照すると、通信システム100は、基地局から無線通信ユーザ機器(UE)装置への下りリンク通信用に下りリンク通信リソース128を利用し、UE装置から基地局への上りリンク伝送用に上りリンク通信リソース130を利用している。上りリンク通信リソースは、下りリンク通信リソースとは異なる。特定の実施に基づいて、下りリンク通信リソース128の一部、上りリンク通信リソース130の一部、又はその両方の一部は、UE装置からの装置間(D2D)伝送のために、適宜、割り当てられる。よって、D2D信号124、126は、スケジューラ112により割り当てられた下りリンク通信リソース128又は上りリンク通信リソース130を使用してもよい。D2D通信用に割り当てられた通信リソース122は、下りリンク通信用には使用されない。例えば、通信リソースが時間・周波数通信リソースの場合、基地局は、D2D伝送のために割り当てられた時間区分及び周波数帯を非D2DUE装置に供給するために使用しない。上りリンク通信リソースがD2D通信用に割り当てられた場合、干渉を最小化するために、これらのリソースの他の装置へのスケジューリングが管理される。
UE装置は、割り当てられた通信リソース122を使用してD2D信号124、126を送信する。本明細書にて検討されるように、定義下りリンク通信リソースは、基地局から無線通信装置への下りリンク通信用に保持された通信リソースとして、通信仕様により定義される通信リソースである。スケジューリングされた下りリンク通信リソースは、基地局と無線通信装置との間の下りリンク通信用に割り当て済み(スケジューリング済み)の定義下りリンク通信リソースの一部であり、D2D通信リソース122は、下りリンク通信リソースがD2D通信用に使用される場合、無線通信装置からのD2D伝送用に割り当て済み(スケジューリング済み)の定義下りリンク通信リソースの一部である。
また、本明細書で検討されるように、定義上りリンク通信リソースは、無線通信装置から基地局への上りリンク通信用に保持される通信リソースとして、通信仕様により定義される通信リソースである。スケジューリングされた上りリンク通信リソースは、無線通信装置と基地局との間の上りリンク通信用に割り当て済み(スケジューリング済み)の定義上りリンク通信リソースの一部であり、D2D通信リソース122は、上りリンクリソースがD2D通信用に使用される場合、無線通信装置からのD2D伝送用に割り当て済み(スケジューリング済み)の定義上りリンク通信リソースの一部である。したがって、定義セルラ通信リソース121は、定義リソースの一方又は両方の一部がD2D通信用に割り当てられる、定義セルラ下りリンク通信リソース128及び定義セルラ上りリンク通信リソース130を含む。
通信ネットワークは、セルラ通信リソースを介して情報を送受信することにより、D2D通信リンクを管理する。本明細書で検討される例に従って、無線通信装置は、セルラ上りリンク通信リソースを使用して、D2Dリンク情報を基地局に送信し、基地局は、セルラ下りリンク通信リソースを使用して、D2Dリンク確立メッセージを無線通信装置に送信する。D2Dコール/セッションは、無線通信装置が、セルラ上りリンク通信リソースを使用して、D2Dコール開始メッセージを送ることによって開始することができる。D2D通信リンクを確立するための技術の例は、PCT特許出願番号:PCT/US13/40584、整理番号:TUTL 00218、発明の名称:「マクロセル通信リソースを使用した装置間通信リソースの管理(MANAGEMENT OF DEVICE−TO−DEVICE COMMUNICATION RESOURCES USING MACROCELL COMMUNICATION RESOURCES)」(出願日:2013年5月10日)において検討され、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。関連する出願に記載されるD2D管理通信、の一部として、又は、に加えて、チャネルパラメータは、モバイル無線装置から基地局へ送信され、プリコーディングMIMOパラメータは、セルラ下りリンク通信リソース130を使用して、基地局からモバイル無線装置へ送信される。
チャネルパラメータは、定義上りリンクセルラ通信リソース130の一部132を使用して送信される。D2DプリコーディングMIMOパラメータは、定義下りリンクセルラ通信リソース128の一部134を使用して送信される。本明細書の例では、プリコーディングMIMOパラメータは、現在のLTE規格に従って、物理下りリンク制御チャネル(PDCCH)及び/又は物理下りリンク共有チャネル(PDSCH)を介して送信される。一例では、新規のD2Dメッセージは、DCIフォーマットが、プリコーディングMIMOパラメータ、D2Dリソース割り当て、他のD2D情報を含むD2Dフォーマットタイプを示す、PDSCH又はPDCCH上を送達される。PDCCHにおけるプリコーディングMIMOパラメータを送信する好適な技術の例としては、共通サーチスペース内にパラメータを送ることが挙げられる。場合によっては、プリコーディングMIMOパラメータは、UE個別サーチスペース内に送られる。共通サーチスペースのブロードキャスト技術の使用により、関与するモバイル無線装置へのシグナリングを最小化することができる。例では、チャネルパラメータは、物理上りリンク制御チャネル(PUCCH)の一部がD2Dチャネルパラメータに割り当てられることを除き、現在のLTE規格に従って、PUCCH及び/又はPUSCHを使用してモバイル無線装置から基地局へ送信される。場合によっては、上りリンクデータチャネルも使用することができる。
D2Dチャネルパラメータは、D2Dチャネルのチャネル特性の指標である。チャネルパラメータは、測定されるチャネルを介して他の装置により送信される参照信号を測定することにより、モバイル無線装置により決定される。参照信号を測定するモバイル無線装置は、必ずしも、上りリンクチャネルで基地局へチャネルパラメータを送信するモバイル無線装置ではない。例えば、1つのモバイル無線装置が、別のモバイル無線装置により送信される参照信号を測定し、次いで、その測定値を他の装置へ報告してもよい。他の装置が、次いで、D2Dチャネルのチャネルパラメータを基地局へ報告してもよい。また、チャネルの対称性により、2つのD2D装置間のチャネルD2Dチャネルのためのチャネルパラメータは、いずれかの方向のチャネルを介した伝送のためのD2D装置のいずれか1つにより決定することができる。図1Bにおいて、第2の無線通信装置106からのチャネルパラメータチャネル132を表す矢印は、破線で描かれ、チャネルパラメータは、場合によっては、第2の装置によって送信されないことを示している。しかしながら、以下で検討されるように、使用される干渉管理技術のタイプに応じて、第2の無線通信装置は、第2の無線通信装置と他の送信装置との間の干渉チャネルのためのチャネルパラメータを報告することができる。
チャネルパラメータは、特定の実施に応じ、様々なフォーマットのいずれかを有することができる。例えば、チャネルパラメータは、直接測定される値、計算されるか、若しくはそうでなければ、測定された値から別な方法で導出されるパラメータ、又はチャネルの特性を伝達する他の指標を含んでもよい。技術の1つには、チャネル状態を表すコードブックから指標を提供することが挙げられる。D2Dチャネルパラメータのためのコードブックは、基地局とモバイル無線装置との間のチャネル特性のためのセルラチャネルパラメータの提供に使用されるコードブックとは異なる。
以下で検討されるように、D2DプリコーディングMIMOパラメータは、D2D送信装置によって、送信される信号用の多素子アンテナの各アンテナ素子において特定の振幅及び位相となる、D2D信号に適用されるパラメータである。プリコーディングMIMOパラメータ、又はプリコーディングMIMOパラメータから導出される他の値は、アンテナ素子間の所望の位相/振幅構成を達成するために、送信機チェーンに沿う複数の位置のいずれかにおいて、適用されてもよい。プリコーディングされ送信された信号が伝わる各チャネルのチャネル特性は、受信装置で受信されるとき、信号の特性に影響を及ぼす。したがって、プリコーディングMIMOパラメータは、プリコーディングされた信号が、送信装置と近接受信装置との間の干渉チャネルを介して伝わった後、近接受信装置(意図しない受信装置)107において、所望の特性を有するように選択される。よって、プリコーディングMIMOパラメータは、送信装置104と近接受信装置107との間の干渉チャネルのチャネル特性に少なくとも基づいて決定される。以下で検討されるように、送信装置と意図する受信装置106との間のチャネルなど、他のチャネルのチャネルパラメータはまた、プリコーディングMIMOパラメータを決定するときに、考慮することもできる。
例では、プリコーディングMIMOパラメータは、コントローラ108内のスケジューラ112により決定される。スケジューラ112は、基地局内で少なくとも部分的に実施されてもよく、又は別個の実体であってもよい。スケジューラは、1つ又は複数の無線通信装置104、106、及び107から受信したチャネルパラメータを評価し、プリコーディングMIMOパラメータを決定する。プリコーディングMIMOパラメータは、PDCCHなどのセルラ下りリンク通信リソースを使用して、送信モバイル装置へ送信される。PDCCHは、定義セルラ下りリンク通信リソースの一部を使用する、定義セルラ下りリンクチャネルである。
図2は、送信D2Dモバイル装置202と、受信D2Dモバイル装置204と、近接受信装置206と、を含む、通信システム100のブロック図である。送信D2Dモバイル装置202、受信D2Dモバイル装置204、及び近接受信装置107は、第1の無線通信装置104が、送信D2Dモバイル装置202であり、第2の無線通信装置106が、受信D2Dモバイル装置204である、図1A及び図1Bを参照して検討される、無線通信装置104、106、107の例である。送信D2Dモバイル装置202は、D2D通信リソース122を使用して、D2D伝送チャネル(H1A)206を介して、D2D伝送信号124を、受信D2Dモバイル装置204へ送信する。上記のように、D2D通信リソース122は、定義セルラ通信リソース121の一部である。伝送信号124はまた、送信D2D装置202と近接受信装置(意図しない受信側装置)107との間の、第1の干渉チャネル(H1B)208を介して、近接受信装置において受信される。D2D伝送信号124は、プリコーディングMIMOパラメータ210に従ってプリコーディングされる。プリコーディングMIMOパラメータ210は、コントローラ108により決定され、定義セルラ下りリンク通信リソースを使用する、定義セルラ下りリンクチャネル134を介して、基地局102により送信される。送信D2Dモバイル装置202は、プリコーディングMIMOパラメータ210をD2D伝送信号124へ適用する。プリコーディングMIMOパラメータ210は、少なくとも第1の干渉チャネル208、H1Bのチャネル特性に基づいて決定される。システムに採用される特定のタイプの干渉管理技術に応じ、プリコーディングMIMOパラメータ210は、他のチャネルのチャネル特性及び/又は他のデータに基づいてもよい。プリコーディングMIMOパラメータを適用する好適な技術の一例としては、MIMO先行マトリクスを使用することが挙げられる。
チャネル特性は、チャネルを介して送信された参照信号を測定することにより決定される。上述のように、D2D参照信号を送信する技術の例は、PCT特許出願番号:PCT/US2012/64712に記載されている。チャネル特性は、チャネル特性を示すチャネルパラメータ212を、定義セルラ上りリンクチャネル132を介して基地局102へ送信することにより、基地局102及びコントローラ108に提供される。本明細書の例では、チャネルパラメータは、空間に基づく干渉管理を円滑化するために、少なくとも干渉受信電力レベル及び受信された信号の空間的特性を含む。チャネル測定装置が、周波数−時間リソースが使用可能かどうかを報告している状況では、測定モバイル装置は、参照信号の干渉レベル(受信電力)を測定し、報告する。測定装置が、同一の周波数−時間リソース上のデータを受信する準備ができている場合、装置は、チャネル推定として一般に知られるチャネルの空間特性を測定し、報告する。空間特性パラメータの例としては、チャネルの空間情報の可能な最良の表現を提供するコードブックからの指標及び固有ベクトルが挙げられる。
チャネルパラメータ212は、参照信号を測定する装置により送信されてもよい。場合によっては、チャネルパラメータ132は、装置を介して、装置が参照信号を測定しなかった基地局102へ転送される。図2の例では、第1の干渉チャネルのチャネルパラメータは、送信D2Dモバイル装置202又は近接受信装置107により測定されてもよい。チャネルパラメータは、自律的に測定され、基地局102へ送られてもよく、又は、基地局102により送られる指令に応答して提供されてもよい。
本明細書の例では、チャネル特性を測定する装置は、測定される参照信号に関する情報を提供される。情報の例としては、伝送の時間や周波数(即ち、リソースブロック)、変調のタイプ、及び参照信号をコーディングするために使用される送信装置の固有の装置識別子(ID)など、参照信号を送信するために使用される通信リソースが挙げられる。好適なIDの例は、装置の電話番号である。参照信号情報(リソースブロックなど)は、参照信号情報がしばしば変化する、動的であってもよく、又は参照信号に関する情報がまれに変化する、半動的であってもよい。変化が生じるならば、かつ変化が生じる場合、測定装置は、参照信号情報を提供される。基地局102は、下りリンク制御チャネルなどの定義セルラ通信リソースを使用して参照信号情報を提供する。情報は、例えば、PDCCHで提供することができる。
一例では、基地局102は、近接受信装置107に、送信D2Dモバイル装置により送信された参照信号214の参照信号情報を提供する。近接受信装置107は、参照信号216を測定することにより、第1の干渉チャネル208、H1Bのチャネル特性を測定し、定義セルラ上りリンク通信リソースを使用して、基地局102へ、チャネル特性を示すチャネルパラメータ212を送信する。上記のように、チャネルパラメータは、コードブックからの指標であってもよい。別の例では、基地局102は、送信D2Dモバイル装置202に、近接受信装置106により送信された参照信号216の参照信号情報を提供する。送信D2Dモバイル装置202は、参照信号214を測定することにより、第1の干渉チャネル208、H1Bのチャネル特性を測定し、定義セルラ上りリンク通信リソースを使用して、基地局102へ、チャネル特性を示すチャネルパラメータ212を送信する。上記のように、D2D伝送チャネル206のチャネル特性はまた、プリコーディングMIMOパラメータ210を決定するために使用されてもよい。結果として、送信D2Dモバイル装置202又は受信D2Dモバイル装置204のいずれかは、D2D伝送チャネル206のチャネル特性を示すチャネルパラメータを送信してもよい。受信D2Dモバイル装置204がチャネルパラメータを決定する場合、受信D2Dモバイル装置204は、送信D2Dモバイル装置202により送信された参照信号216を測定する。送信D2Dモバイル装置202がチャネルパラメータを決定する場合、送信D2Dモバイル装置202は、受信D2Dモバイル装置204により送信された参照信号217を測定する。
図3A、図3B、図3C、及び図3Dは、近接送信装置302が、近接伝送チャネル(H2B)304を介して、近接受信装置107に、信号を送信する、システム100の例のブロック図である。したがって、図3A、図3B、図3C、及び図3Dの例では、送信される信号が、少なくとも潜在的に受信装置において干渉を引き起こし得るような、同じ時間・周波数通信リソースを使用して送信する装置(202、302)が2つ存在する。図3Bは、近接送信装置302が基地局102である、図3Aの一例を示している。図3Bの例は、セルラ下りリンク通信リソースがD2D通信用に使用される場合に生じる。
図3Cは、近接送信装置302が、第2の送信D2Dモバイル装置306である、図3Aのシステムの一例を示す。図3Cの例は、セルラ下りリンク通信リソース及び/又はセルラ上りリンク通信リソースがD2D通信用に使用される場合に生じ得る。
図3Dは、近接受信装置107が基地局102である、図1Aの一例を示す。基地局102が近接送信装置302である状況では、基地局により使用されるプリコーディングMIMOパラメータは、セルラ無線チャネルを介して送信されない。図3Dの例は、セルラ上りリンク通信リソースがD2D通信用に使用される場合に生じる。
よって、プリコーディングMIMOパラメータを表す線は、プリコーディングMIMOパラメータ308が、場合によっては、近接送信装置302へ送信される必要がないことを示すために、図3Aにおいて破線として示されている。干渉管理は、両方の受信装置(204、107)における干渉を緩和又は除去するために使用される。プリコーディングMIMOパラメータ210、308は、干渉回避、干渉抑制、干渉除去、及び/又は干渉シェーピングを円滑化するために、送信モバイル装置202、302へ提供される。プリコーディングMIMOパラメータ308は、少なくとも、近接送信装置と第2のD2Dモバイル装置204との間の第2の干渉チャネル310のチャネル特性に基づいて、近接送信装置302から送信される信号へ適用される。チャネルパラメータ212を表す破線は、基地局102に、送信装置のためのプリコーディングMIMOパラメータを導出するために必要なチャネルパラメータを提供するために、測定及び報告の様々な組合せを採用することができることを示す破線として示されている。図には通信の一方向のみが示されているが、無線通信装置は、役割を変えてもよい。例えば、送信D2Dモバイル装置202は、D2D受信装置に変わってもよく、D2D受信モバイル装置が、送信D2Dモバイル装置となってもよい。同様に、近接送信装置302と近接受信装置107との間の通信の方向は変わってもよい。
干渉回避は、意図しない受信側装置における干渉が回避されるように伝送信号をプリコーディングすることを含む。干渉は、伝送信号が、直交するように、かつ、受信装置における干渉除去能力をほとんど又は全く必要としないようにプリコーディングすることにより回避される。
干渉抑制は、意図しない受信側装置が、サービスの質(QoS)を低下させることなく、干渉のレベルを維持することができるように伝送信号をプリコーディングすることを含む。干渉は、意図しない受信側装置への干渉のリークが最小化されるように伝送信号をプリコーディングすることにより回避される。
干渉除去は、アンテナビーム形成又は干渉キャンセルを使用して実行されてもよい。ビーム形成が使用される場合は、プリコーディングMIMOパラメータは、送信装置からの伝送をビーム形成するように選択される。受信装置もまた、干渉をキャンセルするために、受信アンテナにビーム形成を適用してもよい。干渉キャンセルが使用される場合は、意図しない受信側装置内の受信機は、受信信号からの干渉をキャンセルする。伝送信号は、受信機が干渉を分離することができ、受信した信号からそれをキャンセルするようにプリコーディングされる。干渉はデコーディングされ、次いで除去される。受信装置は、干渉キャンセルのために、伝送信号に関する情報を有していなければならない。例えば、受信装置は、送信装置により使用される変調及びコードブックの知識を要求してもよい。
干渉シェーピングは、電力制御、時間、又は周波数を使用して伝送をシェーピングすることを含み、かつビーム形成を含む。干渉シェーピングにより、送信された信号は干渉を回避しないが、受信機に基づく除去を円滑化する。干渉の分布は、影響を最小化するために最適化される。干渉シェーピングの例としては、干渉アライメント(IA)が挙げられる。IAは、全ての干渉信号が、意図しない受信側装置における選択された干渉部分空間内に整列される、ベクトル空間表現において表現することができる。その後干渉信号は、所望の信号を他の(複数の)部分空間内に残しつつ、干渉部分空間において整列された干渉信号をキャンセルするコーディングを適用することによって、無視することができる。
送信モバイル装置及び近接送信装置のための適切なプリコーディングMIMOパラメータは、採用される特定の干渉管理技術に基づいて、コントローラにより決定される。プリコーディングMIMOパラメータは、定義セルラ下りリンクチャネルを介して、送信D2Dモバイル装置へ送信される。近接送信装置が第2の送信D2Dモバイル装置306である例では、プリコーディングMIMOパラメータ308は、定義セルラ下りリンクチャネルを使用して、近接送信装置にも送信される。各送信装置は、干渉を管理するために、伝送信号にプリコーディングMIMOパラメータを適用する。上記のように、送信D2Dモバイル装置からの伝送信号124は、D2D伝送チャネル206を介して受信D2Dモバイル装置に送信される。伝送信号は、第1の干渉チャネル208を介して、近接受信装置107にも伝わる。第2の伝送信号は、近接送信装置302により、近接伝送チャネル304を介して、近接受信装置107に送信される。第2の伝送信号は、第2の干渉チャネル310を介して、受信D2Dモバイル装置204にも伝わる。
図4は、送信D2Dモバイル装置202としての使用に好適な無線通信装置の一例のブロック図である。プリコーディングMIMOパラメータ212は、受信機402により受信される。プリコーディングMIMOパラメータ212は、PDCCHなどの定義セルラ下りリンクリソースを使用して送信されるので、受信機402は、従来のLTEシステムに従って実施され、動作する。しかしながら、コントローラ404及び/又は受信機402は、プリコーディングMIMOパラメータに対応する情報を抽出することができ、したがって、従来のシステムと比較して更なる機能性を含む。コントローラ404は、D2D信号214を変調し、処理し、送信するために、送信機チェーン406を制御する。D2D信号を送信するための従来の技術に加えて、送信機はまた、プリコーダ408においてプリコーディングMIMOパラメータを適用するようにも構成される。モジュレータ410は、D2D信号を変調し、レイヤマッピング機能414によりレイヤマッピングが適用される。例えば、プリコーダ408は、レイヤマッピングの後、かつ、OFDM送信機416、418の前に位置づけられる。しかしながら、プリコーディングMIMOパラメータ212は、場合によっては、送信機チェーン406内の異なる点において適用されてもよい。プリコーダは、アンテナ420、422において適切な位相及び振幅が実現されるように、プリコーディングMIMOパラメータをD2D信号に適用する。したがって、プリコーディングMIMOパラメータ212は、プリコーディングされたD2D伝送信号124を形成するために、各OFDM送信機416、418及びアンテナ420、422を介して送信された信号成分を規定する。アンテナ420、422は、別個のアンテナであってもよく、又は1つのアンテナのアンテナ素子であってもよい。更に、受信に使用されるアンテナは、場合によっては、伝送にも使用されてもよい。無線通信装置400を参照して記載されたブロックの様々な機能及び動作は、任意の数の装置、回路、又は素子において実施されてもよい。2つ以上の機能ブロックが1つの装置に統合されてもよく、任意の1つの装置において実行されるように記載される機能は、複数の装置に亘って実施されてもよい。例えば、コントローラ404の機能の少なくとも一部は、プリコーダ408により実行されてもよく、その逆でもよい。
図5は、通信コアネットワーク及び基地局において実行される干渉管理の方法の一例のフローチャートである。よって、この方法は、セルラ通信システム100内のコントローラ108、スケジューラ112、及び/又は基地局102の任意の組合せにより実行されてもよい。
ステップ502において、チャネルパラメータ212は、通信仕様により定義される定義セルラ上りリンクチャネル132を介して受信される。定義セルラ上りリンクチャネル132の例は、LTEで定義されたPUCCHである。上記のように、チャネルパラメータは、チャネルを介して送信された参照信号を評価することによって、無線通信装置で測定されたチャネルの、チャネル特性の指標である。例では、送信D2D装置202と、近接受信装置107との間の干渉チャネルの干渉チャネルパラメータは、送信D2D装置202により、近接受信装置107により送信された参照信号214を測定することによって決定される。干渉チャネルパラメータはまた、近接受信装置107により、送信D2D装置202により送信された参照信号216を測定することによっても決定される。
ステップ504において、プリコーディングMIMOパラメータは、少なくともチャネルパラメータに基づいて決定される。プリコーディングMIMOパラメータは、送信D2Dモバイル装置202から送信されたD2D伝送信号124に起因する、近接受信装置107における干渉を、緩和又は除去するための干渉管理を円滑化するために選択される。
ステップ506において、プリコーディングMIMOパラメータは、基地局からモバイル無線通信装置(UE)への下りリンク伝送のための通信仕様により定義される定義セルラ下りリンクチャネル134を介して、送信D2Dモバイル装置202に送信される。上記のように、下りリンクチャネルは、装置固有の、又はブロードキャストのチャネルであってもよい。好適なチャネルの例は、LTEで定義されたPDCCHである。
明らかに、本発明の他の実施形態及び変更例は、これらの教示を参酌して、当業者に容易に創作されるだろう。上述の記載は、例示的であり限定的なものではない。本発明は、上記の明細書及び添付の図面に基づく実施形態及び変更例の全てを含む、以下の請求項によってのみ限定される。したがって、本発明の範囲は、上記の記載を参照して決定されるのではなく、均等物の全範囲と共に添付される請求項を参照して決定されるべきである。
Claims (22)
- 装置間(D2D)通信をサポートするセルラ通信システムであって、
送信D2Dモバイル装置と、
D2D伝送チャネルを介して前記送信D2Dモバイル装置と無線で接続された受信D2Dモバイル装置と、
干渉チャネルを介して前記送信D2Dモバイル装置と無線で接続された近接受信モバイル装置と、
下りリンク伝送のための通信仕様により定義される下りリンクセルラチャネルを介して、プリコーディング複数入力複数出力(MIMO)パラメータを前記送信D2Dモバイル装置に送信する基地局と、を備え、
前記送信D2Dモバイル装置は、前記送信D2Dモバイル装置から送信されるD2D伝送信号に前記プリコーディングMIMOパラメータを適用するように構成され、
前記プリコーディングMIMOパラメータは、少なくとも前記干渉チャネルのチャネル特性を示すチャネルパラメータに基づいており、前記D2D伝送信号に起因する前記近接受信モバイル装置における干渉の干渉管理を円滑化するように決定される、
セルラ通信システム。 - 前記基地局は、モバイル無線装置から基地局への上りリンク通信のための通信仕様により定義された定義セルラ上りリンクチャネルを介して前記チャネルパラメータを受信するように構成されている、
請求項1に記載のシステム。 - 前記基地局は、前記送信D2Dモバイル装置から前記チャネルパラメータを受信するように構成されている、
請求項2に記載のシステム。 - 前記基地局は、前記近接受信モバイル装置から前記チャネルパラメータを受信するように構成されている、
請求項2に記載のシステム。 - 前記近接受信モバイル装置は、前記送信D2Dモバイル装置から送信された参照信号を測定することにより前記チャネルパラメータを決定するように構成されている、
請求項4に記載のシステム。 - 前記基地局は、前記送信D2Dモバイル装置から前記チャネルパラメータを受信するように構成されている、
請求項1に記載のシステム。 - 前記送信D2Dモバイル装置は、前記近接受信モバイル装置から送信された参照信号を測定することにより前記チャネルパラメータを決定するように構成されている、
請求項6に記載のシステム。 - 前記チャネルパラメータは、
前記送信D2Dモバイル装置と前記受信D2Dモバイル装置との間のD2D伝送チャネルのD2D伝送チャネル特性を示すD2Dチャネルパラメータと、
前記干渉チャネルを示す干渉チャネル特性と、を含み、
前記基地局は、前記受信D2Dモバイル装置から前記D2Dチャネルパラメータを受信し、前記近接受信モバイル装置から前記干渉チャネル特性を受信するように構成されている、
請求項2に記載のシステム。 - 前記干渉管理は、干渉除去、干渉シェーピング、干渉回避、干渉抑制のうち一つである、
請求項1に記載のシステム。 - 前記干渉管理は、干渉アライメント(IA)を含む、
請求項1に記載のシステム。 - 近接伝送チャネルを介して前記近接受信モバイル装置と無線で接続され、第2の干渉チャネルを介して前記受信D2Dモバイル装置と無線で接続された近接送信装置をさらに備え、
前記基地局は、他のプリコーディングMIMOパラメータを前記近接送信装置に送信するようにさらに構成され、
前記他のプリコーディングMIMOパラメータは、少なくとも前記第2の干渉チャネルのチャネル特性を示す他のチャネルパラメータに基づいており、前記近接送信装置から送信された他の伝送信号に起因する前記受信D2Dモバイル装置における干渉の干渉管理を円滑化するように決定される、
請求項1に記載のシステム。 - 前記基地局は、前記下りリンクセルラチャネルを介して前記他のプリコーディングMIMOパラメータを送信するように構成されている、
請求項11に記載のシステム。 - 前記基地局は、前記受信D2Dモバイル装置から前記他のチャネルパラメータを受信するように構成されている、
請求項11に記載のシステム。 - 前記基地局は、モバイル無線装置から基地局への上りリンク通信のための通信仕様により定義された定義セルラ上りリンクチャネルを介して前記他のチャネルパラメータを受信するように構成されている、
請求項11に記載のシステム。 - 前記下りリンクセルラチャネルは、物理下りリンク制御チャネル(PDCCH)である、
請求項1に記載のシステム。 - 前記下りリンクセルラチャネルは、物理下りリンク共有チャネル(PDSCH)である、
請求項1に記載のシステム。 - 前記下りリンクセルラチャネルは、ブロードキャストチャネルである、
請求項1に記載のシステム。 - 前記基地局は、前記近接受信モバイル装置を備える、
請求項1に記載のシステム。 - 無線通信装置であって、
基地局と無線通信装置との間の下りリンク伝送のための通信仕様により定義されたセルラ下りリンク通信チャネルを介して、セルラ基地局からプリコーディング複数入力複数出力(MIMO)パラメータを受信するように構成された受信部と、
受信D2Dモバイル装置に送信する装置間(D2D)伝送信号に前記プリコーディングMIMOパラメータを適用するように構成された送信部と、を備え、
前記プリコーディングMIMOパラメータは、少なくとも前記無線通信装置と近接受信モバイル装置との間の干渉チャネルのチャネル特性を示すチャネルパラメータに基づいており、
前記プリコーディングMIMOパラメータは、前記D2D伝送信号に起因する前記近接受信モバイル装置における干渉の干渉管理を円滑化する、
無線通信装置。 - 前記干渉管理は、干渉除去、干渉シェーピング、干渉回避、干渉抑制のうち一つである、
請求項19に記載の装置。 - 前記干渉管理は、干渉アライメント(IA)を含む、
請求項19に記載の装置。 - 前記受信部は、前記近接受信モバイル装置により送信された参照信号を受信し、前記チャネル特性を測定するようにさらに構成され、
前記送信部は、前記チャネルパラメータを前記基地局に送信するようにさらに構成されている、
請求項19に記載の装置。
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