JP2010157992A - サブスクライバ・ステーション・トランシーバにおける複数のトランシーバ・アンテナ間のサブキャリア・グループの割当 - Google Patents

サブスクライバ・ステーション・トランシーバにおける複数のトランシーバ・アンテナ間のサブキャリア・グループの割当 Download PDF

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Abstract

【課題】複数アンテナからの伝送を伝送信号間で位相の調整を必要とせずに実行する。
【解決手段】サブクスライバ・ステーション・トランシーバ１２０において複数のトランシーバ・アンテナ１２２、１２４間でサブキャリア・グループを割当てて伝送する少なくとも１つの方法及び装置の実施例が開示されている。１つの方法は、サブクスライバ・ステーション・トランシーバを含み、複数のサブクスライバ・ステーション・アンテナのそれぞれを介して少なくとも１つの下り回線信号を受信する。サブクスライバ・ステーション・トランシーバは、多重サブキャリア上での少なくとも１つの下り回線信号の受信された信号を特徴付ける。サブクスライバ・ステーション・トランシーバは、複数のサブクスライバ・アンテナのそれぞれを介した上り回線伝送に対してサブキャリア・グループを割当て、その割当は多重サブキャリア上で少なくとも１つの下り回線信号の特徴付けられ受信された信号に基づいている。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般的に無線通信に関する。特に、本発明は、複数のトランシーバ・アンテナ間でのサブスクライバ・グループの割当に関する。
ワイヤレス・ネットワークが普及している。何故なら、ワイヤレス技術のインフラは、有線ネットワークに比べて敷設することが、典型的に簡易であり、高価ではなくなっているからである。
普及しているワイヤレス・ネットラークの実現は、基地局を使用し、その基地局はワイヤレス・ユーザー・デバイスと通信する。このデバイスは基地局によって形成されるセル内に配置されている。
ワイヤレス・ユーザー・デバイスは、一般にワイヤレス・サブスクライバ・ステーション（無線加入者局＝無線端末）と称される。ワイヤレス・サブスクライバ・ステーションは、一般に、単一のアンテナを採用する。
サブスクライバ・ステーションに複数のアンテナを有する構成が有益である。何故なら、インテリジェント複数アンテナの伝送スキーム（例えば、空間多重化）が利用されているからである。しかしながら、複数のアンテナからの伝送は、伝送信号間で位相の調整を必要とし、幾つかのケースで実行が困難である。
このため、複数のアンテナを使用するサブスクライバ・ステーション・トランシーバの上り回線伝送を最適化する方法を有することが望ましいのである。
そこで、本発明は、サブスクライバ・ステーション・トランシーバにおいて、複数のトランシーバ・アンテナ間でサブキャリア（副搬送波）のグループ（サブキャリア・グループ）を割当てて、伝送する方法を含んでいる。
その方法は、サブスクライバ・ステーション・トランシーバを含んでおり、サブスクライバ・ステーション・トランシーバは、複数のサブスクライバ・ステーション・アンテナのそれぞれを介して、すくなくとも１つの下り回線信号を受信する。
サブスクライバ・ステーション・トランシーバは、多重サブキャリア上の、少なくとも１つの下り回線信号の受信された信号を特徴付ける。
サブスクライバ・ステーション・トランシーバは、複数のサブスクライバ・アンテナのそれぞれを介して、上り回線伝送に対するサブキャリア・グループを割当てて、その割当は、多重サブキャリア上の、少なくとも１つの下り回線信号の、受信され特徴付けされた信号に基づいている。
記載された実施例での他の態様および利点は、一例として記載された実施例の原理を図示している添付図面と共に、以下の詳細な説明から明らかになる。
本発明によれば、サブスクライバ・ステーション・トランシーバにおいて、複数のトランシーバ・アンテナ間でサブキャリア（副搬送波）のグループ（サブキャリア・グループ）を割当てて、伝送することにより、複数のアンテナからの伝送が、伝送信号間で位相のコントロール及び／又は調整を必要とすることなく実行できる。
基地局とサブスクライバ・ステーション・トランシーバの一例を示し、多重伝搬チャンネルは、基地局アンテナと各サブスクライバ・ステーション・アンテナとの間に形成される。 複数のアンテナを採用しているサブスクライバ・ステーション・トランシーバのブロック図の一例を示す。 図３は、隣接するサブキャリアのグループを複数のアンテナのそれぞれに割当てる方法の一例のステップを含んでいる現在のチャートを示す。 多重マルチキャリア・シンボル上にパイロット・サブキャリア及びデータ・サブキャリアを含んでいるサブキャリア・グループの一例を示す。 多重マルチキャリア・シンボル上にパイロット・サブキャリアとデータ・サブキャリアを含んでいるサブキャリア・グループの他の例を示す。 多重シンボル上での６個のサブキャリア・グループの一例を示す。 ２つのサブスクライバ・ステーション・アンテナの間に割当てられるサブキャリア・グループの一例を示す。 下り回線信号の周波数帯域に亘ってとられた測定及び、その測定に基づいて、２つのサブスクライバ・ステーション・アンテナ間でのサブキャリアのグループの対応する割当の一例を示す。 サブスクライバ・ステーション・トランシーバにおいて複数のトランシーバ・アンテナ間でサブキャリア・グループを割当てて伝送する方法の一例のステップの現在のチャートを示す。
記載されている実施例は、複数のトランシーバ・アンテナ間でサブキャリアのグループ（サブキャリア・グループ）を割当て、伝送するサブスクライバ・ステーション・トランシーバの方法及び装置を含む。
この割当及び伝送は、多重伝送信号間における位相のコントロール及び／又は調整を必要としない。
図１は、基地局１１０とサブスクライバ・ステーション・トランシーバ１２０の一例を示し、多重伝搬チャンネルＨ１、Ｈ２は、各基地局アンテナ１１２と各サブスクライバ・ステーション・アンテナ１２２、１２４との間に形成される。
しかしながら、理解すべきことは、基地局１１０は複数のアンテナを含むことができ、サブスクライバ・トランシーバ１２０は２個以上のアンテナを含むことができることである。
基地局１１０からサブスクライバ・ステーション１２０へ伝播する無線通信信号は、典型的には「下り回線伝送」と称され、サブスクライバ・ステーション１２０から基地局１１０へ伝播する無線通信信号は、典型的には「上り回線伝送」と称される。
伝送は、下り回線サブフレームと上り回線サブフレームとを含むフレーム内に組み込むことができる。
幾つかの実施例は、無線通信をスケジューリングする無線システムの基地局を含み、スケジューリングはコントロールチャンネルを介してサブスクライバ・ステーションへ通信される。
コントロールチャンネルは、スケジューリング割当を提供することができ、このスケジューリング割当は、マルチキャリアシステム（例えば、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ））で、サブキャリアとタイム・インターバルを指定し、基地局と各モバイル・サブスクライバ間で下り回線と上り回線の伝送が生起することになる。
コントロールチャンネルは、下り回線サブフレームを有するサブスクライバ・ステーションへ伝送されてもよい。
下り回線サブフレームの実施例は、プリアンブルを付加的に含んでもよい。
プリアンブルは全てのフレームの開始において生起することができる。
プリアンブルの実施例は、マルチキャリア信号のキャリアに亘って近接して隔置されているパイロットトーン（一般にパイロットと称する）を含む。
例えば、１つの実施例は、マルチキャリア信号の周波数スペクトルに亘って全ての第３のトーンを生起するパイロットを含んでいる。
プリアンブルにおけるパイロットは、ハイパワースペクトル密度にて伝送されることができ、レシーバ（サブスクライバ・ステーション）にとって既知の変調を含んでおり、これはサブスクライバへ搬送するデータと比較される。
これらのパイロットは通信システムによって利用され、チャンネルを推定し及び／又は周波数とタイミング・オフセットを修正する。
説明目的のために、図示されている下り回線チャンネルは下記によって表わされる。
Figure 2010157992
こゝで、ＨDLは下り回線（ＤＬ）伝播チャンネルである。ＳＳ（サブスクライバ・ステーション）によって受信される信号は、下記によって与えられる。
Figure 2010157992
こゝで、ｓDLは、基地局によって伝送された信号を示し、ｎ∈Ｃ2は干渉を加えた付加雑音であり、Ｃは複素数領域である。
実際には、下り回線伝送は、しばしば１個より多いアンテナから伝送され、このアンテナは巡回遅延ダイバーシティ（Cyclic Delay Diversity：ＣＤＤ）のような仮想化スキームを利用する。
この場合、サブスクライバにより受信された信号は単一の仮想アンテナによって伝送されていることを表わす。
受信された上り回線（ＵＬ）信号は下記によって表わすことができる。
Figure 2010157992
こゝで、ｓDL∈Ｃ2は、サブスクライバにおいて２つのアンテナ１２２、１２４によって伝送される信号を示し、η∈Ｃは、受信されたＵＬ信号に存在する付加雑音を示す。
時分割デュプレックス（ＴＤＤ）システムに対して、ＳＳは、チャンネルの相互性（reciprocity：伝送チャンネルが送受双方向において同じであること、すなわち、１方向（例えば、下り回線方向）におけるチャンネルの認識が、他の方向（例えば、上り回線方向）における正確なチャンネルの推定として使用されること）を利用してもよい。より詳細には、
Figure 2010157992
Ｊ0(２πＤＴ) ≒ １であるならば、Ｄは伝播チャンネルのドップラー・スプレッドである。Ｊ0(・)は第１種の０次ベッセル関数を示し、Ｔは下り回線チャンネルが推定された時とＵＬ信号が伝送する時との間における時間間隔である。
通信システムの一例はＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）システムを組み込んでいる。
ＷｉＭＡＸシステムはマルチキャリアのＯＦＤＭ（直交周波数分割多重：Orthogonal frequency-division multiplexing）信号を組み込んでいる。
ＷｉＭＡＸトランシーバは、２つのベースバンド信号（記載された実施例は２つの出力ベースバンド信号に限定されない）を出力するベースバンドデジタル信号プロセッサを組み込んでもよく、これらの信号は可能性としては複素数的なものである。
これらのベースバンド出力信号は、周波数にアップコンバートされ、２つのパワーアンプに印加される。
パワーアンプの出力は、２つのアンテナ（再度、記載された実施例は２アンテナに限定されない）に接続され、アンテナは送信と受信の両方に使用される。
ベースバンド信号をアップコンバートし、それらを増幅する各手段は、トランスミット・チェーン（伝送チェーン）と称することができる。
２つのトランスミット・チェーンの必要性は、空間−時間ブロックコードを伝送するため、或いは、多重空間ストリーム（空間多重）を伝送するために要求されることに起因する。
ＷｉＭＡＸで、空間−時間ブロックコードはアラマウティコード（Alamouti code）がよく、一般にマトリックスＡと称される。
同様の状況から、空間多重は一般にマトリックスＢと称される。
マトリックスＡ及びマトリックスＢの伝送に加えて、シングル空間ストリーム伝送時に、両パワーアンプの利用可能な伝送パワーを利用することは魅力である。それ故、基地局によって受信される際に、上り回線信号の品質を向上する。
例えば、ＲＦ信号が第１のアンテナ素子に印加され、同じＲＦ信号の位相シフト・バージョンが第２のアンテナ素子に印加されるサブクスライバ・ステーションについて考えてみる。
結果として生じる遠方領域放射パターンは、両アンテナ素子の形状と、第２のアンテナ素子に印加される信号の位相シフトによって決まる。
若し２つのアンテナにおける信号の相対位相が注意深くコントロールされないなら、第２のアンテナから信号を伝送することの利点は生じないかもしれないし、なお悪いことに、両信号は破壊的に結合するかもしれない。
それ故、複数のアンテナからＲＦ信号を伝送する方法は、印加されたＲＦ信号の相対位相をコントロールすることがなければ魅力がない。
２つの方法が、この問題を回避することに使用されている。
第１に、ＣＤＤ（巡回遅延ダイバーシティ）は、周波数従属位相シフトを適用し、全周波数にわたる信号の破壊的なキャンセルを回避する。
第２の方法は、タイル・スイッチング・ダイバーシティ（ＴＳＤ：Tile Switching Diversity）であり、伝送アンテナを変更するものであるが、サブキャリアのグループの割当に対して、受信された信号の相対的な強度を利用しない。
ＣＤＤ及びＴＳＤは共に次善の方法であり、それはサブスクライバ・ステーションのチャンネルの認識と相互性（reciprocity）とを利用し損なうからである。
２つのトランスミット・チェーンで２つのパワーアンプから利用可能なパワーを使用して各アンテナに印加された信号の位相をコントロールすることを不要にすることが望ましい。
ＵＬチャンネルのサブスクライバ・ステーション認識を利用することも、また望ましい。
開示された実施例で、サブスクライバは、２つの利用可能なアンテナのうち１つからＵＬ信号の構成スペクトル成分を伝送する。
したがって、伝送されたスペクトル成分は、アンテナ間でオーバーラップすることはない。
これは、２つのアンテナから共通のＲＦ信号を伝送することに伴う問題を、位相をコントロールすることなく排除する。
これらのスペクトル成分は、サブキャリアのブロックにグループ化される。
パワーアンプ（ＰＡｓ）の利用可能な出力パワーは、幾つかのサブキャリアを含んでもよく、サブキャリアは望ましいパワースペクトル密度で伝送されることができる。
実施例は、各アンテナからの伝送についてサブキャリアのグループを割当てることを組み込んでおり、パワーアンプ（ＰＡｓ）のパワー制限を条件としてＵＬリンク品質を最大にする。
ＵＬリンク品質を最大化する目的は、期待されるＵＬチャンネルの目的機能の最大化に基づいている。
最近予定されているＤＬチャンネルは、将来のＵＬ伝送で、ＵＬチャンネルに対して、プロキシとして使用される。
この下り回線チャンネル推定（channel estimate）は、例えば、下り回線信号のフレームのプリアンブルから形成されてもよい。
別法として及び／又は付加的に、下り回線チャンネル推定は、パイロットに基づいて、導き出されることができ、パイロットはＤＬサブフレームのプリアンブル後に生起する。
実施例は、ＵＬ信号伝送を、正確に、ＵＬアンテナの１つに伝送することを組み込んでおり、ＰＡｓのパワー制限を条件として容量或いはそのＳＮＲプロキシを最大にする。
ＢＳでは、受信信号処理は、ＵＬチャンネルの推定を含んでいる。
このチャンネル推定は、付加雑音と干渉の効果を減少する目的で、隣接するサブキャリアのグループのパイロットを、通常、平均化する。
一般的に、サブスクライバ・ステーション・アンテナからＢＳアンテナへのチャンネルは、増幅器と位相の両方ともが異なる。
基地局での平均化によるチャンネル推定誤差を導入するのを排除するために、実施例は、サブスクライバ・アンテナに亘るタイル（tiles）の分離を回避することを組み込んでいる。
ＷｉＭＡＸシステムに対し、有用なサブキャリアのグループは、例えば、ＰＵＳＣ ＵＬタイルを組み込んでおり、ここでＰＵＳＣはPartial Usage of Subchannelsと称する。
２つの理由で、タイル毎（tile-by-tile basis）にサブキャリアのグループを割当てることが有利である。
第１に、ＵＬタイルは、周波数の狭帯域に跨っている。
したがって、チャンネルは、そのタイルに亘って少量のみであることにより、典型的に変動する。そして、このグループ内のサブキャリアに対するチャンネルは、単一の測定（single metric）によって効果的に特徴付けることができる。
第２に、サブチャンネルを構成するタイルの集合は、ＵＬサブフレームの間で変化しない。
このことは、次の割当を考慮することなく、個別のアンテナへタイルを割当てることを許容し、次のシンボル（symbols）において、結果として同じタイルが異なったアンテナに異なったシンボルで伝送される。ここで、ＵＬサブフレームは、そのサブフレームのタイムスロットで本来占められる多くのシンボルを含んでいる。「次のシンボル」とは、後のサブフレームで生じるシンボルを意味している。
これは、例えば、ＷｉＭＡＸシステムにおいてサブチャンネル・ローテーション（subchannel rotation）の場合でも当てはまることである。
サブチャンネル・ローテーションはＩＥＥＥ 802.16規格のセクション8.4.6.2.6で説明されている。
他の有用なサブキャリアのグループは、ＷｉＭＡＸ規格におけるＢａｎｄ ＡＭＣのｂｉｎと標準化団体３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Program）ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）規格における物理リソースブロック（ＰＲＢ）を組み込んでいる。
図２は、サブスクライバ・ステーション・トランシーバの各アンテナに組み合わされる無線周波数（ＲＦ）トランスミット・チェーンの一例のブロック図を示している。
シンボル・データ（例えば、第１のアンテナであるアンテナ１からの伝送前に、トランスミット・チェーンを介して処理されるデータ１）は、ＩＦＦＴ回路２１０に入力として印加され、高速フーリエ逆変換（ＩＦＦＴ）を実行する。
ＩＴＴＦ出力の実数部・虚数部（Ｉ，Ｑ）構成要素は、アップ・サンプラ２１２ａ及び２１２ｂによってサンプリング周波数を上げる変換（アップサンプル：upsample）がされ、ＩＦＦＴ出力のサンプル間で０（ゼロ）を間入する。
アップサンプルされた信号は、デジタル低域通過フィルタ２１４ａ，２１４ｂ、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣｓ）２１６ａ，２１６ｂ、アナログ低域通過フィルタ２１８ａ，２１８ｂを介して通過し、ＲＦアップコンバータ２２０によって周波数がアップコンバートされて取り込まれる。
周波数がアップコンバートされた信号は、パワーアンプ２３０によって増幅され、第１のアンテナであるアンテナ１から送信される。
他のトランスミット・チェーン（トランスミット・チェーン２）は、第１のトランスミット・チェーン（トランスミット・チェーン１）と同様の機能ブロックを組み込んでおり、パワーアンプ２３２が含まれている。
スイッチ２４０，２４２は、一般に、２つのアンテナであるアンテナ１，アンテナ２とトランスミット・チェーン１，２、レシーブ・チェーン１，２との間の接続を切替スイッチするものである。
レシーブ・チェーン（レシーブ・チェーン１，レシーブ・チェーン２）は、ＲＦ周波数ダウンコンバータ、周波数変換器、アナログ低域通過フィルタ、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣｓ）、信号プロセッサを含んでいる。
レシーブ・チェーンは受信されたベースバンド信号を生成し、信号処理によって、データと、チャンネル推定（例えば、ベクトルvctＨ1、vctＨ2）とを生成する。
図３は、現在のフローチャートを示し、隣接したサブキャリアのグループを複数のアンテナのそれぞれに割当てる方法の一例のステップを含む。
サブキャリアのグループの相互に排他的な割当（分配）は、第１のアンテナからの信号成分を伝送することに伴う付加的な指向性と、第２のアンテナからの信号成分の潜在的な位相シフト・バージョンを除外することができるように構成されている。
ｆ∈ＲMは、上り回線で伝送されるサブキャリアのグループの中心周波数を示すものとする。ここで、Ｒは実数領域を示す。
Ｈ 1∈ＣM及びＨ 2∈ＣMは、それぞれ、サブスクライバ・ステーション・アンテナ１及び２における受信されたＤＬチャンネルの推定値のベクトルであるとする。ここで、Ｈ 1(ｉ) ＝ vctＨ1(ｆ(ｉ))及びＨ 2(ｉ) ＝ vctＨ1(ｆ(ｉ))である。
ｑ1：ＣM → ＲM及びｑ2：ＣM → ＲMは、周波数ｆ(１)・・・ｆ(Ｍ)で、受信された下り回線チャンネル測定の実数ベクトル価値関数であるものとする。
関数ｑ1(・)及びｑ2(・)は、それぞれ、アンテナ１及び２において、サブキャリアのグループを伝送する期待効用に相当する。
Ｑ：ＲM×ＲM｛０，１｝M → Ｒは、次の関数を示すものとし、
Figure 2010157992
こゝで、ｋ∈｛０，１｝Mは、バイナリ・ディシジョン（binary decisions）のベクトルを示し、１はそれらのＭ次元（行）ベクトルを示し、(・)Tは転置を示す。
こゝで、ｋの要素は、サブキャリアの対応するグループをアンテナ１及び２へ割当るためのディシジョンを規定する。
１の値は、サブキャリアの対応するグループがアンテナ１へ割当てられることを示し、０の値は、アンテナ２への割当を示す。
好ましくは、ＵＬタイルをＵＬアンテナ（アンテナ１、アンテナ２）の正しく１つに伝送して、アンテナ毎のパワー制約を条件として、式５に示されるように、全体的な有用機能を最大化する。
関数ｑ1(・)及びｑ2(・)に対する有用な選択は、ＵＬサブキャリアのグループが伝送される周波数において推定された受信される下り回線信号のパワーであり、即ち、次式のとおりである。
Figure 2010157992
及び
Figure 2010157992
関数ｑ1(・)及びｑ2(・)に対する他の選択は、ＵＬチャンネルの期待される容量によって与えられる。即ち、次式のとおりである。
Figure 2010157992
及び
Figure 2010157992
ここでσ1及びσ2は、潜在的に未知であるが、基地局での付加雑音に干渉を加えたものを示す。
σ1 ＝ σ2であれば、式８及び式９における容量測定は、ｘが小ならば、log2(１＋ｘ) ≒ log2(ｅ)・ｘなので、式６及び式７における信号パワー・測定によってかなり近似される。
信号強度の使用は、計算の複雑性を減少する付加的な利益を生じる。
さらに、関数ｑ1(・)及びｑ2(・)に対する別の選択は、次式のとおりである。
Figure 2010157992
及び
Figure 2010157992
こゝで、 。は、アダマール行列（Hadamard）積、即ち要素ごとの積、及びＩ(・)：ＲM →｛０，１｝Mが、下式に対するベクトル値インジケータ関数（指示関数）を示す。
Figure 2010157992
ここで、ｘ∈ＲM及びｘkはｘのｋth 要素を示す。
この関数の選択は、２つのアンテナによって受信された信号パワーの合計によって重み付けされたバイナリ・ディシジョンに相当する。
式５における目的関数Ｑの傾きは、次式のとおりである。
Figure 2010157992
パワーアンプは、典型的に、最大の定格出力パワーを有し、定格出力パワーを超えて、それらは帯域外発射の誘因或いはエラー・ベクトル・マグニチュード（EVM：error vector magnitude）の増加を歪成する。
最大、或いは最大付近のパワーで送信するとき、このことは単一のアンテナから送信されるサブキャリア・グループの最大数を制約してもよい。
!ｍ1及び!ｍ2（!ｍ1はｍ1の論理否定を、!ｍ2はｍ2の論理否定を表す。以下同様）は、アンテナ１及び２から、それぞれ、送信されるサブキャリア・グループの最大数を示すものとする。
加えて、各サブキャリア・グループが少なくとも１つのアンテナから送信されなければならないことは自明であると考えられる。
そのため、サブキャリア・グループの割当は、次の最適化問題になると見なすことができる。
Figure 2010157992
目的のアフィン依存（affine dependence）は、最適意思決定ベクトルｋ*に対する効率的な解として使用され、下式のとおりである。
Figure 2010157992
厳密に、実現可能な制約!ｍ1及び!ｍ2と!ｍ1＋!ｍ2 ≦ Ｍ、及び目的関数の傾きｇ∈ＲMと仮定すれば、例えば、図３に示されるようなアルゴリズムを使用する最適割当ベクトルｋ∈｛０，１｝Mを解くことができる。
アルゴリズムを明らかにする目的で、インデックスｎ＝［ｎ1・・・ｎM］のシーケンスの作成を検討するにあたり、ｓ(ｉ) ＝ ｇ(ｎi)でｓ(ｉ) ≧ ｓ(ｉ＋１) ∀ｉ∈［１，Ｍ−１］とする。
このシーケンスは、降順におけるｇの要素をソートすることによって得ることができる。
ｇの全てのソートは必要ではなく、以下に示されるとおりである。
図３のステップ３１０は、最初の割当を形成することを含んでいる。
Figure 2010157992
こゝで、Ｉ(・)∈｛０，１｝Mは式１２に規定されるとおりである。
ステップ３２０は、ｍ0 ＝ １Tｋ0にしたがって最初の割当の計算濃度（computing cardinality）を含んでいる。
ステップ３３０は、下記のように制約合計を評価する。
Figure 2010157992
もし制約を満たすなら、ステップ３６０に進む。満たさなければ、ステップ３４０で説明される非負号を有するｇの!ｍ0−!ｍ1インデックスの最小のエントリーを決定する。
これらのインデックスはｎ!m1+1・・・ｎmoのように表わす。
これらのインデックスの決定が、傾きベクトルｇの全てのソートより少ない計算量を要求することに注目されたい。
その解釈は、インデックスを識別することであり、インデックスは式２０における制約合計を、目的関数への最小効果でもって満たすことを許容するものである。
式１３で規定される傾きは、目的関数である式５の感度を与え、ｋ0の要素の修正となるものである。
これらの感度は、パワーアンプ毎のパワー制約に関連するラグランジュの未定乗数法（Lagrange multipliers）或いはシャドウ価格（shadow prices）に対応する。
ステップ３５０は、決定ベクトルｋ*に基づくサブキャリア・グループを割当てることを含み、ｋ*(ｎi) ← １，∀ｉ＝１・・・!ｍ1及びｋ*(ｎj) ←０,∀ｊ＝ !ｍ1・・・Ｍである。
Figure 2010157992
もし制約を満たすなら、ｋ0最初の割当は最適であり、ｋ*−ｋ0である。
さもなくば、ステップ３７０は、ステップ３４０で説明されるような最小の絶対値を有するｇの負のエントリーのインデックスＭ−ｍ0−!ｍ2を決定することを含むものである。
これらのインデックスはｎm0+1・・・ｎM-!m2として表わされる。
すでに述べたように、これらのインデックスを決定することは、傾きベクトルｇの完全なソートよりも計算の複雑性を減じることを要求する。
ステップ３８０は、決定ベクトルｋ*に基づくサブキャリア・グループを割当てることを含み、ｋ*(ｎi) ←１，∀ｉ＝１・・・Ｍ−!ｍ2及びｋ*(ｎj) ←０,∀ｊ＝ Ｍ−!ｍ2＋１・・・Ｍである。
もしアンテナ１及びアンテナ２に組み合わされるパワーアンプが、同じ出力パワーを発生する能力があるなら、各アンテナから伝送するためのタイルの最大数が同じである。即ち、!ｍ1−!ｍ2である。
図３の例は、隣接するサブキャリア・グループを割当てる方法に対応しており、サブスクライバ・ステーション・トランシーバの伝送パワー制約に適合することを条件とする下り回線チャンネル品質の測定に基づいている。
図４Ａは、サブキャリア・グループ（例えば、ＷｉＭＡＸ ＰＵＳＣ−タイル）の一例を示しており、多重マルチキャリア・シンボル上にパイロット・サブキャリア及びデータ・サブキャリアを含んでいる。
図４ＡのＰＵＳＣ−タイルは、サブキャリアを含んでおり、それらはサブキャリア配置ｋ＋１，ｋ＋２，ｋ＋３，ｋ＋４及びＯＦＤＭシンボル番号１，２，３によって定義付けられる。
示されているタイルは、タイルの複数の隅部におけるパイロット、及び残存するロケーションにおけるデータ・サブキャリアを含んでいる。
図４Ｂは、サブキャリア・グループの他の例を示しており、多重マルチキャリア・シンボル上にパイロット・サブキャリアとデータ・サブキャリアを含んでいる。
この実施例は、ＷｉＭＡＸ規格のBａｎｄ ＡＭＣに一致している。
図５は、サブチャンネルの一例を示しており、多重シンボル上の６個のサブキャリア・グループを含んでいる。
タイルの各々は、パイロットとデータ・サブキャリアを含んでおり、図４Ａに示されるタイルと同様である。
少なくとも幾つかの実施例において、６個のタイルはサブチャンネルを構成している。
サブチャンネルの６個のタイルは、ｆj(１)，ｆj(２)，ｆj(３)，ｆj(４)，ｆj(５)，ｆj(６) と表示されている。
ここで、ｊは、サブチャンネル・インデックスを示す。
図６は、タイル（サブキャリア・グループ）の一例を示しており、２つの隔置されるサブスクライバ・ステーション伝送アンテナの間に割当てられている。
図示されるように、各アンテナ（アンテナ１、アンテナ２）は、実行可能な６個のタイルのうち３個に割当てられている。
また、図示されるように、１つのアンテナの割当てられたタイルは、他方のアンテナの割当てられたタイルと周波数において重畳することはない。
即ち、タイルｆj(１)，ｆj(４)，ｆj(６) がアンテナ１に割当てられ、タイルｆj(２)，ｆj(３)，ｆj(５) が、他方のアンテナ２に割当てられている。
全タイルは単一のアンテナに割当てられている。
説明された実施例のいずれも、２つのアンテナ間のタイル割当を行なうことに使用することができる。
前述したように、その割当は、２個以上のアンテナに適用することでき、多数のタイルを含むことができる。
図７は、下り回線信号の周波数帯域に亘って行なわれたチャンネル測定の一例であり、２つの隔置されるサブスクライバ・ステーション・アンテナ間の対応しているサブキャリア（タイル）のグループの割当は、チャンネル測定に基づいている。
即ち、チャンネル測定は、アンテナへタイルを割当てる前に、両アンテナ（アンテナ１、アンテナ２）において行なわれる。
測定は、例えば、下り回線サブフレームのプリアンブルの期間に行なうことができる。
図示されるように、測定は、両アンテナ上の６個の各インターバル（インターバル１，インターバル２，インターバル３，インターバル４，インターバル５，インターバル６）上で行なわれる。
測定に基づいて、サブキャリア（タイル）のグループは、２つのアンテナ（アンテナ１、アンテナ２）の間に割当てられる。
図示されるように、１つのアンテナに割当てられたタイルのいずれも、他方のアンテナに割当てられたタイルと周波数において重畳することはない。
図７で示されるように、ＤＬチャンネルの測定は、ＵＬ伝送のために割当てられるタイルの周波数に対応する周波数におけるインターバル上で行なうことができる。
実施例は、ＵＬ伝送に対し割当てられるタイルの周波数に重畳する周波数におけるインターバル上のＤＬチャンネル測定を含んでいる。
他の実施例は、ＵＬ伝送に対し割当てられるタイルの周波数のインターバルにおいて１つの周波数におけるＤＬチャンネル測定を含んでいる。
代替可能の実施例は、複数の周波数におけるＤＬチャンネルを測定すること及びこれらの測定に基づくＵＬ伝送に対しタイル割当を行なうことを含んでいる。
図８は、サブスクライバ・ステーション・トランシーバにおいて複数のトランシーバ・アンテナ間のサブキャリア・グループを割当てて伝送する方法の一例のステップのフローチャート示している。
第１のステップ８１０は、サブスクライバ・ステーション・トランシーバを含み、複数のサブスクライバ・ステーション・アンテナのそれぞれを介して、少なくとも１つの下り回線信号を受信する。
第２のステップ８２０は、サブスクライバ・ステーション・トランシーバを含み、多重サブキャリアでの少なくとも１つの下り回線信号の受信された信号を特徴付ける。
第３のステップ８３０は、サブスクライバ・ステーション・トランシーバを含み、複数のサブスクライバ・アンテナのそれぞれを介して、上り回線伝送に対してサブキャリア・グループを割当てて、その割当は、多重サブキャリアでの少なくとも１つの下り回線信号のうちの特徴付けられた受信信号に基づいている。
実施例は、受信された信号パワーに基づく受信信号を特徴付けるサブスクライバ・ステーションを含む。
さらに、サブキャリア・グループは受信された信号パワーに基づいて割当てられる。
例えば、受信された下り回線信号の特徴付けは、複数のサブスクライバ・アンテナのそれぞれを介して受信された多重サブキャリア信号間で、相対的信号パワー差を決定することを含むことができる。
サブスクライバ・ステーションの各アンテナでの受信信号パワーは、サブスクライバ・ステーションにおける測定によって決定されることができる。
１つの実施例は、予測された上り回線チャンネル品質に基づく複数のサブスクライバ・アンテナのそれぞれを介して、上り回線伝送に対してサブキャリア・グループを割当てること含んでおり、この予測された上り回線チャンネル品質は、サブキャリアでの少なくとも１つの下り回線信号の特徴付けられた受信信号に基づいて推定される。
１つの実施例において、予測された上り回線チャンネル品質は、予測された上り回線の全容量、予測された上り回線の信号対雑音比（ＳＮＲ）、予測された上り回線の信号対雑音・干渉比（ＳＩＮＲ）、予測された上り回線全体の受信された信号パワーの少なくとも１つに基づいている。
他の実施例において、予測された上り回線チャンネル品質は、推定された下り回線容量、推定された下り回線の受信信号パワーの少なくとも１つに基づいている。
ＳＮＲは、プリアンブル及び／又はパイロット・サブキャリアの認識を使用するサブスクライバ・ステーションにおいて推定されることができる。
推定されたＳＮＲは、予測された容量Ｃａｐを推定ために使用されることでき、Ｃａｐ ＝ log2(１＋ＳＮＲ)の関係式を使用する。
他の実施例は、複数のサブクライバ・ステーション・アンテナに亘る受信信号パワーの合計、複数のサブクライバ・ステーション・アンテナに亘る信号対雑音比の合計、複数のサブクライバ・ステーション・アンテナに亘る重み付けされた合計の少なくとも１つに基づくサブキャリア・グループの割当を含む。
重み付けは、長期間平均受信信号パワー及び／又はファクトリー較正（factory calibration）からの結果に依存されることがある。
他の実施例は、受信された下り回線信号を特徴付けるサブスクライバ・ステーション・トランシーバを含み、受信された下り回線信号は、上り回線上で伝送されるサブキャリア・グループに対応しているサブキャリアに基づいている。
即ち、サブキャリア（例えば、タイル）のグループは、例えば、基地局によって指定されていてもよい。
基地局指定は、特定のマルチキャリア・サブスクライバの指定を含むことができる。
この実施例は、サブキャリアに基づく受信された下り回線信号の特徴付けを含み、これらのサブキャリアは、基地局によって指定されるように、同様の対応するサブキャリア（タイル）のグループで生起するものである。
他の実施例において、多重サブキャリア上での少なくとも１つの下り回線信号の受信された信号パワーを特徴付けるサブスクライバ・ステーション・トランシーバは、少なくとも１つの下り回線信号における下り回線サブフレームのプリアンブルのパイロットトーンを特徴付けることを含む。
例えば、サブスクライバ・ステーション・トランシーバは、プリアンブルのパイロットトーンを使用し、上り回線に割当てられるサブキャリア・グループに対応するＤＬチャンネルを特徴付ける。
別法として、サブスクライバは、少なくとも１つのサブキャリア上での少なくとも１つの下り回線信号の受信された信号を特徴付け、そのサブキャリアは上り回線で割当てられるサブキャリア・グループに重畳するサブキャリアの帯域に亘って生起する。
別法として、サブスクライバは、少なくとも１つの下り回線信号の受信された信号を特徴付け、その下り回線信号は、少なくとも１つのサブキャリアを含み、そのサブキャリアは上り回線で割当てられるサブキャリア・グループとしてサブキャリアの帯域内で生起する。
別法として、サブスクライバは、複数の周波数で、少なくとも１つの下り回線信号の受信された信号を特徴付ける。
加えて、或いは別法として、プリアンブル内にないパイロットは特徴付けされることができる。
１つの実施例は、複数のフレーム上での下り回線の受信信号を特徴付けるサブスクライバを含む。
例えば、下り回線受信信号は、幾つかの連続した下り回線サブフレームのプリアンブルの間に特徴付けられる。
平均化は、下り回線の受信信号の特徴付けにおいて、推定誤差が及ぼす影響を減少するために実行される。
１つの実施例は、複数のサブスクライバ・アンテナのそれぞれを介した上り回線伝送に対するサブキャリア・グループの割当を含み、これは、複数のサブスクライバ・ステーション・アンテナから、下り回線チャンネル品質測定のベクトル差をソートすることによって実行される。
より特定的な実施例は、下り回線チャンネル品質測定のソートされたベクトル差に基づいて最初の割当を実行すること、各サブスクライバ・アンテナに割当てられた幾つかのサブキャリア・グループを決定し、サブスクライバ・ステーション・トランシーバの伝送パワー制約を満たすためのサブキャリア・グループの最初の割当てを修正することを含むとともに予測されたＵＬ品質測定に僅小の変化をもたらす。
１つの実施例は、複数のサブスクライバ・アンテナのそれぞれを介して、上り回線伝送に対するサブキャリア・グループの割当てを含み、これは、受信された下り回線信号に基づく下り回線チャンネル品質の性能指数（figure of merit）（Ｑの傾き）の傾きをソートすることによって実行される。
他の実施例は、多重サブキャリア上での下り回線信号の受信された信号パワーを特徴付けるサブスクライバを含み、これは、下り回線チャンネル推定をフィルタリングしてチャンネル推定誤差の及ぼす影響を減少することによって実行される。
他の実施例は、多重サブチャンネルの少なくとも１つのサブチャンネル内で、サブキャリア・グループを割当てることを含む。
サブチャンネルに基づく割り当ては、サブスクライバ・ステーションでの割当過程における計算の複雑性を減少されるためになされる。
１つの実施例は、サブキャリア・グループの割当を含み、これによってアンテナへのタイルの割当は、ＵＬ伝送の間、割当られたサブキャリアのグループの最少タイム・インターバルより大きいタイム・インターバルを維持する。
ＷｉＭＡＸ ＰＵＳＣ−タイルは、サブキャリア・グループの一例である。すなわち、ＰＵＳＣ−タイルに対する最少の割当時間は、３つのＯＦＤＭシンボル周期に対応する。
１つの実施例において、ＵＬ伝送はＵＬサブフレームで生起する。
ＵＬ伝送間で、アンテナへのタイルの割当を維持することは、ＵＬ伝送の間、割当られたサブキャリアのグループの最少タイム・インターバルより大きいタイム・インターバルでの基地局における平均化に因るチャンネル推定誤差の導入を排除することである。
実施例において、サブキャリア・グループはＷｉＭＡＸのＢａｎｄ ＡＭＣ（Band Adaptive Modulation and Coding：BAMC）Ｂｉｎによって規定される。
他の実施例は、サブキャリア・グループを含んでおり、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Program）−ＬＴＥ（Long Term Evolution）のフィジカル・リソース・ブロックによって規定される。
以上、特定の実施例が説明され、図示されているが、実施例は、そのように説明され、図示された特定の形式又は部分のアレンジメントに限定されるものではない。
１２０・・・・・サブスクライバ・ステーション
１２２、１２４・・・・・サブスクライバ・ステーション・アンテナ

Claims (24)

  1. サブスクライバ・ステーション・トランシーバにおいて複数のトランシーバ・アンテナ間でサブキャリア・グループを割当てて伝送する方法であって、
    サブスクライバ・ステーション・トランシーバは、複数のサブスクライバ・ステーション・アンテナのそれぞれを介して少なくとも１つの下り回線信号を受信し、
    サブスクライバ・ステーション・トランシーバは、多重サブキャリア上で少なくとも１つの下り回線信号の受信された信号を特徴付け、
    サブスクライバ・ステーション・トランシーバは、複数のサブスクライバ・アンテナのそれぞれを介して上り回線伝送に対するサブキャリア・グループを割当て、その割当ては、多重サブキャリア上での少なくとも１つの下り回線信号の受信された信号に基づいているサブキャリア・グループの割当・伝送方法。
  2. 受信信号の特徴付けは、受信信号の受信された信号パワーを特徴付けることからなる請求項１記載の方法。
  3. サブキャリア・グループの割当は、受信された信号パワーに基づいてサブキャリアを割当てることからなる請求項２記載の方法。
  4. 複数のサブスクライバ・アンテナのそれぞれを介する上り回線伝送に対するサブキャリア・グループの割当は、予測された上り回線チャネル品質に基づいてグループを割当てることからなり、この品質は、多重サブキャリア上での少なくとも１つの下り回線信号の特徴付けられ受信された信号に基づいて推定されることからなる請求項１記載の方法。
  5. 予測された上り回線チャネル品質は、予測された上り回線容量と、予測された上り回線信号対雑音比と、予測された上り回線全体の受信された信号パワーとの少なくとも１つからなる請求項４記載の方法。
  6. 予測された上り回線チャネル品質は、推定された下り回線容量と、推定された下り回線の受信された信号パワーと、推定された下り回線の受信された信号対雑音比との少なくとも１つからなる請求項４記載の方法。
  7. サブキャリア・グループの割当は、複数のサブスクライバ・ステーション・アンテナに亘って受信された信号パワーの合計と、複数のサブスクライバ・アンテナに亘る信号対雑音比の合計と、複数のサブクライバ・アンテナに亘る重み付けされた信号対雑音比の合計との少なくとも１つに基づいて割当てることからなる請求項１記載の方法。
  8. 受信された下り回線信号を特徴付けるサブスクライバ・ステーション・トランシーバは、複数のサブキャリアに基づいている請求項１記載の方法。
  9. 多重サブキャリア上での少なくとも１つの下り回線信号の受信された下り回線信号を特徴付けるサブスクライバ・ステーション・トランシーバは、少なくとも１つの下り回線信号の下り回線サブフレームのプリアンブルのパイロットトーンを特徴付けることからなる請求項１記載の方法。
  10. プリアンブルのパイロットトーンを特徴付けるサブスクライバ・ステーション・トランシーバは、上り回線で割当てられるサブキャリア・グループに対応するプリアンブルのサブキャリアに基づいている請求項９記載の方法。
  11. 多重サブキャリア上での少なくとも１つの下り回線信号の受信された信号を特徴付けるサブスクライバは、上り回線で割当てられるサブキャリア・グループに重畳するサブキャリアの帯域に亘って生起する請求項１記載の方法。
  12. 少なくとも１つの下り回線信号の受信された信号を特徴付けるサブスクライバは、上り回線で割当てられるサブキャリア・グループとしてサブキャリアの帯域内で生起する単一のサブキャリアを含む請求項１記載の方法。
  13. 下り回線の受信された信号を特徴付けるサブスクライバは、複数のフレーム上で下り回線信号の特徴付けることを含む請求項１記載の方法。
  14. 複数のサブスクライバ・アンテナのそれぞれを介する上り回線伝送に対するサブキャリア・グループの割当は、サブスクライバ・ステーション・トランシーバの伝送パワー制約に適合することを条件とする下り回線チャネル品質測定に基づくサブキャリア・グループを割当てることからなる請求項１記載の方法。
  15. 複数のサブスクライバ・アンテナのそれぞれを介した上り回線伝送に対するサブキャリア・グループの割当は、複数のサブスクライバ・ステーション・アンテナから下り回線チャネル品質測定のベクトル差をソートすることからなる請求項１記載の方法。
  16. 複数のサブスクライバ・アンテナのそれぞれを介した上り回線伝送に対するサブキャリア・グループの割当は、
    下り回線チャネル品質測定のベクトル差をソートすることに基づいて最初の割当を実行し、
    各サブスクライバ・アンテナへ割当てられる幾つかのサブキャリア・グループを決定し、
    サブスクライバ・ステーション・トランシーバの伝送パワー制約を満たすためのサブキャリア・グループの最初の割当てを修正することを追加するとともに下り回線品質測定に僅小の変化をもたらす請求項１５記載の方法。
  17. 多重サブキャリア上での下り回線信号の受信された信号パワーを特徴付けるサブスクライバは、下り回線チャネル推定をフィルタリングすることからなる請求項１記載の方法。
  18. 複数のサブスクライバ・アンテナのそれぞれを介した上り回線伝送に対するサブキャリア・グループの割当は、少なくとも１つのサブチャネル内でサブキャリア・グループを割当てることからなる請求項１記載の方法。
  19. 各サブキャリア・グループは、多重マルチキャリア・シンボル上での多重サブキャリアのパイロットトーン及びデータトーンからなる請求項１記載の方法。
  20. サブキャリア・グループは、ＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ） ＵＬ（ｕｐｌｉｎｋ） ＰＵＳＣ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｕｓａｇｅ ｏｆ Ｓｕｂｃｈａｎｎｅｌｓ）によって規定される請求項１記載の方法。
  21. サブキャリア・グループは、Ｂａｎｄ ＡＭＣ（Ｂａｎｄ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ：ＢＡＭＣ）Ｂｉｎによって規定される請求項１記載の方法。
  22. サブキャリア・グループは、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）のフィジカル・リソース・ブロックによって規定される請求項１記載の方法。
  23. 受信された下り回線信号の特徴付けは、複数のサブスクライバ・アンテナのそれぞれを介して受信された多重サブキャリア信号間で相対的信号パワー差を決定することからなる請求項１記載の方法。
  24. ＵＬ伝送の間で、割当てられたサブキャリア・グループの最小タイム・インターバルより大きいタイム・インターバルに対してサブキャリア・グループの割当を維持することからなる請求項１記載の方法。
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