JP2005536903A - マルチポイント通信ターゲットをクラスタ化するためのシステムおよび関連方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、ワイヤレス通信システムの一実施例のブロック図である。
図2は、本発明の教示を組み込む、ユーザ端末および/または通信局において使用するために適切な、革新的マルチポイント通信エージェントを含む、トランシーバの一実施例のブロック図である。
図3は、マルチポイント通信環境において使用するために適切な、データグラムの一実施例のグラフィカル例示の図である。
図4は、マルチポイント通信エージェントによって使用するために適切な、データ構造の一実施例のブロック図である。
図5は、本発明の一態様による、マルチポイント通信環境におけるビーム形成の方法の一実施例の流れ図である。
図6は、本発明の一態様による、ビーム形成のためにターゲットを動的にクラスタ化する方法の一実施例の流れ図である。
図7は、本発明の実施のもう1つの実施形態による、ビーム形成のためにターゲットを動的にクラスタ化する方法の一実施例の流れ図である。
図8は、本発明の一態様による、デュアル・ビーム形成の方法の一実施例の流れ図である。
図9は、本発明の一態様による、トランシーバから、クラスタを形成するターゲットの動的に選択されたセットへの、ワイヤレス通信リンクを表すビームをグラフィカルに例示する図である。
図10は、本発明の一態様による、トランシーバから少なくとも2つのクラスタへのワイヤレス通信リンクを表すデュアル・ビームをグラフィカルに例示する図である。
図11は、本発明の代替実施形態による、実行されるとき、アクセス側マシンに本発明の革新的通信エージェントの1つまたは複数の態様を実施させる、複数の実行可能命令を含む記憶媒体の一実施例のブロック図である。
図1は、本発明の一実施形態による、本発明の教示を実施することが可能である通信システム100の一実施例のブロック図を提供する。図1に例示した実施形態によれば、通信システム100は、少なくともワイヤレス通信システム・コンポーネント102を含む。これは、1つまたは複数のワイヤレス通信リンク110、112をそれぞれ通じてワイヤレス通信局114に結合された、1つまたは複数のユーザ端末106、108を含む。一実施形態によれば、ワイヤレス通信システム・コンポーネント102は1つまたは複数のワイヤライン・ネットワーク104に結合されて、ワイヤライン加入者ユニット116、120との通信を行うことができる。加えて、ワイヤレス通信システム102を1つまたは複数のデータ・ネットワーク122に結合して、例えばデータ・サービス・プロバイダ124からのエンハンスド・データ・サービスの配信を受けることが可能である。
上の動作環境を導入した後、図2は、本発明の一実施形態による、革新的マルチポイント通信エージェントを組み込んだ通信システム・トランシーバ200の一実施例のブロック図を例示する。トランシーバが示された図2に例示した実施形態は、コントロール・ロジック202、メモリ204、少なくとも1つのトランスミッタ206、少なくとも1つのレシーバ208、クラスタ化エンジン212とビーム形成エンジン214とを含むマルチポイント通信エージェント210、1つまたは複数のアンテナ216A・・・Nを含み、さらにオプショナルで、図のようにそれぞれ結合された1つまたは複数のアプリケーション209を含む。マルチポイント通信エージェント210とその構成要素の導入を別にすれば、トランシーバ200は、当技術分野で知られている幅広い種類のトランシーバ・システムのいずれをも表すように意図されている。トランシーバ200をユーザ端末(例えば、106、108)および/または通信局(例えば、114)内に統合することが可能である。上で導入した例示の実施形態によれば、トランシーバ200はTDMAトランシーバであり、GPRS機能を含むことが可能である。代替態様では、トランシーバ200はFDMAおよび/またはCDMAトランシーバである。
図3は、本発明の教示により使用するために適切なデータグラムをグラフィカルに例示する。上で導入したように、本発明の一実施形態は、例えば、GPRSシステムなど、ワイヤレス・データ・ネットワークのサポートにおけるものである。ワイヤレス通信信号の目的のターゲットを識別するために、クラスタ化エンジン212は、このようなターゲットを識別するために送信される信号の少なくともサブセットを解析する。上で導入したGPRSの態様によれば、クラスタ化エンジン212は、送信のために受信されたパケットのコンテンツの少なくともサブセットを解析して、ターゲットの識別におけるパケットのための、またクラスタの展開(クラスタに取り込むこと)において使用するための、ターゲットを識別する。クラスタ化エンジン212に従って使用するために適切なパケットの一実施例、またはデータグラムを、図3を参照して提示する。
本発明の動作およびアーキテクチャの要素を上で導入した後、参照は次に図5〜10を対象とする。ここで本発明の態様がより詳細に説明される。
図5は、マルチポイント通信環境において通信リソースを確立し、促進させるための方法の一実施例の流れ図を例示する。すなわち、図5は、本発明の一態様により、トランスミッタと多数のターゲットの間の双方向通信リンクを確立して、例えば、GPRSの仮想パケット交換網環境におけるエンハンスド・データ・サービスの配信を行うための方法を例示する。上で導入したように、仮想パケット交換網のサポートにおいて物理通信リソースを共有するために、通信エージェント210は、類似の空間シグネチャを有する(例えば、GPRS)サービスのターゲットをクラスタ化し、アダプティブ・アンテナ技術を使用して、各クラスタとの通信リンクを選択的に確立する。
図6を見ると、本発明の一実施形態による、クラスタのためのターゲットを識別および選択するための方法の一実施例が提示される。図6に例示した実施形態によれば、この方法はブロック602で開始し、クラスタ化エンジン212がK個のビーム形成重みの初期セットにより開始する。一実施形態によれば、K個のビーム形成重みはマルチポイント通信エージェント210内で予め決められており、維持されている。代替態様では、K個のビーム形成重みの初期セットは、少なくとも部分的には、データ構造400において維持された以前のクラスタのグループ化に基づく。数学的には、これらの重みを以下のように表すことができる。
wi,n=1,...,K (1)
ただし、iは重みグループを索引付けし、nはプロセス反復を索引付けする。
SINRi,k=f(wi,targetk) (2)
これについて、K個のターゲットは最初にK個のクラスタにグループ化される。
ブロック606で、K個の各クラスタに対して、クラスタ化エンジン212が新しい重みを、グループ内のターゲットのパフォーマンス特性に基づいて割り当てる。一実施形態によれば、例えば、クラスタ化エンジン212はクラスタ内で最小のSINRを有するターゲットを発見し、そのユーザから生成された新しい重みをクラスタに割り当てる。一実施形態によれば、クラスタ化エンジン212は最小2乗重み値(式3)を、識別されたユーザに関連付けられた信号から生成する。最小2乗の生成は、信号を参照信号からの最小2乗誤差と結合することによって計算されることは、当業者には理解されよう。この重みはグループ内のすべてのターゲットについて最適ではない可能性があるが、最小SINRを有するターゲットが、展開されたビームパターンと最低限に適応されることを保証する。
wi,n+1=Rzz−1Rzai,min (3)
ただし、imin=min(SINRK∈GI)である。
Gi={targetk・SINRi,k・SINRj,k,j=1,...,K}(4)
di,j=|aj−(ai’*aj)aj| (5)
ただし、ai’は、正規化された空間シグネチャの複素共役である。
di=Σ(di,j)すべてのターゲットjにわたる (6)
(di,j)<DThresh_1 (7)
図8を見ると、本発明のもう1つの態様による、マルチポイント通信環境におけるマルチノード・ビーム形成のための方法の一実施例の流れ図が提示される。一実施形態によれば、マルチポイント通信エージェント210はマルチノード通信リンク・ビームを、例えばGPRSデータ・サービスなど、ワイヤレス・データ・サービスの援護の下に確立する。その際、同じ信号を多数のターゲットまたはクラスタに送信することが望ましい。例示のGPRSの態様では、例えば、信号をその信号の目的とする受信者だけでなく、送信チャネルの次のユーザとして識別される(例えば、データグラム300内で識別されるような)ターゲットにも送信することが望ましいであろう。まさにこのような方法を以下に提示する。
w1=[a2’a2]a1 (8)
w2=[a1’a1]a2
ただし、a1およびa2はNx1ベクトルであり、
Nは、トランシーバに関連付けられたアンテナ216の数を示し、
[a2’a2]は、a2とそれ自体の外積、すなわちN×N行列であり、
[a1’a1]は、a1とそれ自体の外積、同じくN×N行列である。
したがって、送信のために使用される重みは、次いで以下のようになる。
(alpha1*w1)+(alpha2*w2) (9)
ただし、alpha1およびalpha2は、ターゲットによって受信される所期の電力を制御するスカラである。
図11は、本発明の代替実施形態による、実行されると、アクセス側マシンに本発明の革新的マルチポイント通信エージェント210の1つまたは複数の態様を実施させる、複数の実行可能命令を含む記憶媒体の一実施例のブロック図である。
Claims (30)
- ワイヤレス通信システムにおける複数のターゲットの少なくともサブセットの各々に関連付けられた、1つまたは複数のパフォーマンス特性を測定するステップと、
1つまたは複数のクラスタを選択的に構築するステップであって、各クラスタは1つまたは複数のターゲットを含み、かつ、ワイヤレス通信チャネルを、少なくとも部分的には、前記パフォーマンス特性に基づいて共有するステップと
を含む方法。 - 前記パフォーマンス特性は、信号対干渉雑音比(SINR)、信号対雑音比(SNR)、受信信号強度表示(RSSI)、ビットエラー・レート(BER)および/またはフレームエラー・レート(FER)のうち1つまたは複数を含む請求項1に記載の方法。
- 各クラスタは最大M個のターゲットからなり、各通信チャネルは最大N個のターゲットを収容し、1つまたは複数のクラスタを構築する前記方法は、
最大N個のターゲットの少なくともサブセットを第1の通信チャネル・リソースに割り当てるステップと、
残り(M−N個)のターゲットのサブセットを選択的に割り当てて、前記クラスタ内で追加の通信チャネル・リソースを共有するステップとをさらに含む請求項1に記載の方法。 - 前記パフォーマンス特性を測定するステップは、
K個の重みのセットを初期化するステップと、
前記K個の各重みについて各ターゲットについての信号対干渉雑音比(SINR)を推定するステップと、
各ターゲットに対する前記K個の重みのうち、各ターゲットのSINRを最大化する前記ものを選択して、ターゲットのK個のクラスタを、少なくとも部分的には、各ターゲットのSINRに基づいて生成するステップとを含む請求項1に記載の方法。 - 前記各クラスタ内で最低SINRを有するターゲットを識別するステップと、
前記各クラスタについての新しい重みを、少なくとも部分的には、前記クラスタ内で前記識別されたターゲットの前記SINRに基づいて生成するステップとをさらに含む請求項4に記載の方法。 - 前記新しい重みは、前記識別されたターゲットに関連付けられた最小2乗重みである請求項5に記載の方法。
- 前記各クラスタ内の前記各ターゲットの前記パフォーマンス特性を、前記各クラスタについて前記生成された新しい重みを使用して推定するステップと、
前記各ターゲットについての最良のSINRを提供する前記重みに従って、ターゲットを再グループ化するステップとをさらに含む請求項5に記載の方法。 - 前記識別するステップ、前記生成するステップ、前記推定するステップ、および前記再グループ化するステップを、前記ターゲットの前記推定されたパフォーマンス特性における著しい向上が識別されなくなるまで、反復的に繰り返すステップをさらに含む請求項7に記載の方法。
- ターゲットの少なくともサブセットを、変化するパフォーマンス特性について選択的に監視するステップと、
前記識別するステップ、前記生成するステップ、前記推定するステップ、および前記再グループ化するステップを、前記ターゲットの前記推定されたパフォーマンス特性における著しい向上が識別されなくなるまで、反復的に繰り返すステップとをさらに含む請求項8に記載の方法。 - アクセス側コンピューティング機器によって実行されるとき請求項1に記載の方法を実施するコンテンツを含む記憶媒体。
- 通信局であって、
ワイヤレス通信リソースと、
前記ワイヤレス通信リソースに結合され、1つまたは複数のターゲットにより、少なくとも部分的には、前記ターゲットに関連付けられた1つまたは複数の推定されたパフォーマンス特性に基づいてクラスタをポピュレートするため、かつ、前記ポピュレートされたクラスタの少なくともサブセットについての重み値を展開して、前記クラスタ内のターゲットへの送信ビームを、少なくとも部分的には、前記展開された重み値に基づいて生成するための、通信エージェントとを含む、通信局。 - 前記ワイヤレス通信リソースは少なくともトランスミッタ・サブシステムを含む請求項11に記載の通信局。
- 前記通信エージェントは、
ワイヤレス通信システムにおける複数のターゲットの少なくともサブセットの各々について関連付けられた、1つまたは複数のパフォーマンス特性を測定するため、かつ、1つまたは複数のクラスタを選択的に構築するためのクラスタ化エンジンを含み、各クラスタは1つまたは複数のターゲットを含み、ワイヤレス通信チャネルを、少なくとも部分的には、前記パフォーマンス特性に基づいて共有する請求項11に記載の通信局。 - 前記クラスタ化エンジンはK個の重みのセットを初期化し、前記K個の各重みについて各ターゲットについての信号対干渉雑音比(SINR)を推定し、前記K個の重みのうち、各ターゲットのSINRを最大化する前記各ターゲットについてのものを選択して、ターゲットのK個のクラスタを、少なくとも部分的には、各ターゲットのSINRに基づいて生成する請求項13に記載の通信局。
- 前記クラスタ化エンジンは、前記各クラスタ内で最低SINRを有するターゲットを識別し、新しい重みのセットを、少なくとも部分的には、前記識別されたターゲットの前記SINRに基づいて動的に生成する請求項14に記載の通信局。
- 前記クラスタ化エンジンは、前記新しい重みを、前記識別されたターゲットに関連付けられた最小2乗重みとして計算する請求項15に記載の通信局。
- 前記クラスタ化エンジンは、前記各クラスタ内の前記各ターゲットの前記パフォーマンス特性を、前記各クラスタについて前記生成された新しい重みを使用して推定し、前記各ターゲットについての最良のSINRを提供する前記重みに従って、クラスタ内のターゲットを再グループ化する請求項15に記載の通信局。
- 前記クラスタ化エンジンは、ターゲットのさらなる再グループ化により前記ターゲットの前記推定されたパフォーマンス特性における著しい向上を生じることができなくなるまで、このプロセスを反復的に繰り返す請求項17に記載の通信局。
- 前記通信エージェントは、
前記クラスタ化エンジンに応答して、伝送信号の1つまたは複数の属性を修正して、1つまたは複数のクラスタ内のターゲットに向けて送られたビームを、少なくとも部分的には、各クラスタに関連付けられた前記生成された重み値に基づいて形成するための、ビーム形成エンジンをさらに含む請求項18に記載のトランシーバ。 - コンテンツを格納しているメモリ・サブシステムと、
前記メモリ・サブシステムに結合され、前記格納されたコンテンツの少なくともサブセットにアクセスし、これを実行して、前記通信エージェントを実施するためのコントロール・ロジックとをさらに含む請求項11に記載の通信局。 - 汎用パケット無線サービス(GPRS)を実施するワイヤレス通信システムにおいて、
1つまたは複数のターゲットにより、少なくとも部分的には、前記1つまたは複数の各ターゲットの測定されたパフォーマンス特性に基づいてクラスタをポピュレートするステップと、
前記ポピュレートされたクラスタの少なくともサブセットについての重み値を展開して、前記クラスタ内のターゲットへの送信ビームを、少なくとも部分的には、クラスタ空間シグネチャに基づいて生成するステップとを含む方法。 - ワイヤレス通信リンク信号の1つまたは複数のパラメータを修正して、前記クラスタ内のターゲットへの前記送信ビームを、少なくとも部分的には、前記展開された重み値に基づいて形成するステップをさらに含む請求項21に記載の方法。
- 前記形成された送信ビームを、関連付けられた1つまたは複数のクラスタに送信するステップをさらに含む請求項22に記載の方法。
- クラスタをポピュレートするステップは、
ワイヤレス通信システムにおける複数のターゲットの少なくともサブセットの各々について関連付けられた、1つまたは複数のパフォーマンス特性を測定するステップと、
1つまたは複数のクラスタを選択的に構築するステップであって、各クラスタは1つまたは複数のターゲットを含み、かつ、少なくとも部分的には、前記パフォーマンス特性に基づいてワイヤレス通信チャネルを共有するステップとを含む請求項21に記載の方法。 - 前記パフォーマンス特性を測定するステップは、
K個の重みのセットを初期化するステップと、
前記K個の各重みについて各ターゲットについての信号対干渉雑音比(SINR)を推定するステップと、
前記K個の重みのうち、各ターゲットのSINRを最大化する前記各ターゲットについてのものを選択して、少なくとも部分的には、各ターゲットのSINRに基づいてターゲットのK個のクラスタを生成するステップとを含む請求項24に記載の方法。 - 各クラスタ内で最低SINRを有するターゲットを識別するステップと、
前記各クラスタについての新しい重みを、少なくとも部分的には、前記識別されたターゲットの前記SINRに基づいて生成するステップとをさらに含む請求項25に記載の方法。 - 前記新しい重みは、前記識別されたターゲットに関連付けられた最小2乗重みである請求項26に記載の方法。
- 前記各クラスタ内の前記各ターゲットの前記パフォーマンス特性を、前記各クラスタについて前記生成された新しい重みを使用して推定するステップと、
前記各ターゲットについての最良のSINRを提供する前記重みに従って、ターゲットを再グループ化するステップとをさらに含む請求項26に記載の方法。 - 前記識別するステップ、前記生成するステップ、前記推定するステップ、および前記再グループ化するステップを、前記ターゲットの前記推定されたパフォーマンス特性における著しい向上が識別されなくなるまで、反復的に繰り返すステップをさらに含む請求項28に記載の方法。
- アクセス側コンピューティング・デバイスによって実行されるとき、前記デバイスに請求項21に記載の方法を実施させるコンテンツを含む記憶媒体。
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