JP2010521894A - 送信ダイバーシチにおける方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本方法及び装置は、送信ダイバーシチパラメータを選択するアンテナ選択信号を使用し、送信ダイバーシチパラメータは、同時に送信を行うアンテナ間の位相差及び/又は電力比を含む。

Description

本発明は、一般に無線通信の技術分野に関連し、特に複数のアンテナ素子を備えた送信機における2アンテナ間の位相差を決定、調整及び/又は最適化することに関連する。

例えば移動送信機のような送信可能な通信装置は、情報を通信する信号を送信するのに使用される複数のアンテナ素子を有するかもしれない。複数アンテナの送信機の中には、或るアンテナへ又は別のアンテナへ信号を指図するスイッチング装置を用いて、どの時点でも一度に１つの信号を唯1つのアンテナ素子又はアンテナが送信するものがある。例えば基地局である受信機は、どのアンテナがより良い送信をもたらすかについてのフィードバックを移動送信機に与える。

既知のアンテナ選択送信ダイバーシチの例については、例えば非特許文献１に記載されている。この文献はE-UTRAを開示しており、E-UTRAにおいてユーザ装置（UE）は、２ブランチのアンテナダイバーシチ受信を行い、アンテナ切替送信ダイバーシチを行うことができる。開示されているこの種の技術の場合、唯１つのアンテナがどの時点でも一度に１回送信し、アンテナ選択法を使用して送信用の唯１つのアンテナを選択する。この点については、非特許文献２にも開示されている。

"Closed Loop-Based Antenna Switching Transmit Diversity in E-UTRA Uplink", November 2006 "Adaptation between Closed-loop and Open-loop Switching Transmit Diversities for UL MIMO," February 2007

本発明の課題は、例えばアンテナ切替送信ダイバーシチ（ASTD: Antenna Switching Transmit Diversity）プロトコルにおいて、アンテナ選択信号を使用し、例えば、送信ダイバーシチシステムにおける２アンテナ間の位相差を決定、調整或いは最適化し、ビームフォーミングを行うことである。

例えば移動装置のような複数のアンテナ素子を有する送信する通信装置によって、通信が行われる。例えば基地局のような受信する通信装置により、アンテナ選択信号が受信される。アンテナ選択信号に基づいて、複素重み係数（Complex Weighting）が算出される。変調後の送信前の信号は、その複素重み係数に基づいて修正され、一群の修正された送信前信号が生成される。一群の修正された送信前信号中の各々の修正された送信前信号は、複数のアンテナ素子の中の或るアンテナ素子に一意に関連付けられる。一群の修正された送信前信号は、複数のアンテナ素子から送信され、送信信号を形成する。複素重み係数は、送信信号の総電力に関連付けられ、かつ複数のアンテナ素子中のアンテナ素子各々に関する位相回転及び電力比の内の少なくとも１つに関連付けられる。

送信を行うために複数のアンテナからアンテナを選択する既知の方法を示すフローチャート。 アンテナ選択信号を使って送信ダイバーシチにおける位相差を選択する本発明による方法例の概略フローチャート。

本発明として意図される内容は本願の特許請求の範囲によって規定される。しかしながら、動作方法及び構成の両側面に関し、本発明並びに本発明の対象、特徴及び利点は、添付図面とともに以下の詳細な説明を参照することで最良に理解されるであろう。

説明の簡明化を図るため、図示の要素は必ずしも寸法を描いているわけではないことに留意を要する。例えば、明確化の観点から、ある要素の寸法は他の要素に対して誇張されているかもしれない。さらに、適切であると考えられる場合、対応する又は同様な要素を示すために参照番号が各図の中で繰り返し使用されるかもしれない。

以下の詳細な説明において、本発明の充分な理解をもたらすため、多くの具体的詳細が説明される。しかしながら、本発明はそのような具体的詳細によらず実施されてもよいことは、当業者に理解されるであろう。さらに、周知の方法、手順及び構成は、本発明を曖昧にしないようにするため、詳細には説明されていない。

本発明に関する通信システムの一実施例は、修正する通信装置（modifying communication device）として言及される移動送信機を含み、移動送信機は送信ダイバーシチパラメータの公称値（nominal value）を調整し、送信ダイバーシチパラメータは、例えば、第１アンテナ及び第２アンテナにより送信される信号間の位相差及び/又は電力比等を含む。本願実施例は２つのアンテナを利用するように説明されているが、本発明は、２つより多くのアンテナを有する送信ダイバーシチシステム及び装置に等しく適用可能であることが認識されるであろう。

一実施例では、例えば送信機はある変動率（perturbation rate）により信号を変化させ、フィードバック通信装置とも言及される受信する通信装置に信号を送信する。フィードバック通信装置は、アンテナ及び送信/受信モジュールにより送信ダイバーシチ信号を受信し、プロセッサを用いて受信信号を処理し、フィードバック通信装置が受信した信号品質を記述するフィードバック情報を送信する。フィードバック通信装置がこの信号品質の指標（インジケータ）を生成する際、多種多様な方法が存在することは認識されるであろう。説明される一実施例では、電力制御ビット（PCB: Power Control Bit）が信号品質インジケータとして使用されてもよい。別の実施例では、アンテナ選択パラメータ及び/又は専用の（個別）送信ダイバーシチフィードバックパラメータを含む１つ以上のフィードバックパラメータが、追加的に又は代替的に使用されてもよい。修正する通信装置（修正通信装置）は、そのフィードバック情報に基づいて、少なくとも１つの送信ダイバーシチパラメータの公称値を、ある公称値調整レートで調整する。

説明する実施例では、ネットワークは、通信セッションのようなサービスを提供するように動作する。通信セッションは、エンドポイントからエンドポイントにわたるエンドポイント間のアクティブ通信と言及されてもよい。情報は、音声、データ、テキスト（文字）、オーディオ（音）、ビデオ、マルチメディア、制御、シグナリング（通知）、その他の情報又はこれらの何らかの組み合わせに関連してもよい。

情報はパケットで通信されてもよい。パケットは、伝送用に特別に組織されたデータの束を含み、フレームは、伝送用に特別に組織された１つ以上のパケットのペイロードを含む。インターネットプロトコル（IP）のようなパケットを使用する通信プロトコルが、パケットを通信するのに使用されてもよい。

通信ネットワークは通信プロトコル及び通信技術を使用し、通信セッションを行う。通信プロトコル及び通信技術の具体例は、電気電子技術者協会（IEEE）の802.xx規格、国際電気通信規格（ITU-T）、欧州電気通信標準規格（ETSI）、インターネットエンジニアリングタスクフォース（IETF）規格その他の規格による規格群を含む。

ネットワーク100における装置は、例えば、符号分割多重接続（CDMA）技術のような適切な如何なる多重接続技術を私用してもよい。一実施例によれば、ネットワーク100は、1つのCDMAチャネルを利用するCDMA2000電気通信技術にしたがって動作してもよい。一例として、エボリューションデータオンリ（EvDO: Evolution Data Only）技術のようなCDMA2000高速データパケット技術が使用されてもよい。

本発明に関する通信ネットワークは、適切な如何なる通信ネットワークを含んでもよい。通信ネットワークは、公衆交換電話網（PSTN）、パブリック又はプライベートデータネットワーク、ローカルエリアネットワーク（LAN）、メトロポリタンエリアネットワーク（MAN）、広域ネットワーク（WAN）、インターネットのようなグローバルコンピュータネットワーク、無線ネットワーク、（ローカルな、地域的な又はグローバルな）通信ネットワーク、企業イントラネット、他の適切な通信リンク又はこれらの何らかの組み合わせの全部又は一部を含んでもよい。

ネットワークの構成要素は、論理装置、インターフェース、メモリ、その他の素子、又はこれらの何らかの組み合わせを含んでもよい。論理装置又はロジック（Logic）は、ハードウエア、ソフトウエア、その他の論理装置、又はこれらの何らかの組み合わせを含んでもよい。ある論理装置は装置の動作を管理し、例えばプロセッサを有する。インターフェースは、装置に対する入力を受信し、装置からの出力を送信し、入力、出力又は双方に関する適切な処理を実行する論理装置に関連し、又はそれらの何らかの組み合わせに関連し、1つ以上のポート、変換ソフトウエア又はそれら双方を有する。「メモリ」は、情報の保存及び検索を促すように動作可能な論理装置に関連し、ランダムアクセスメモリ（RAM）、リードオンリメモリ（ROM）、磁気ドライブ、ディスクドライブ、コンパクトディスク（CD）ドライブ、ディジタルビデオディスク（DVD）装置、取り外し可能なメディアストレージ、他の何らかの適切なデータストレージ媒体、又はこれらの何らかの組み合わせを含んでもよい。

通信ネットワークは、１つ以上の修正通信装置及び１つ以上のフィードバック通信装置を含み、それらは無線リンクを介して通信する。修正通信装置及びフィードバック通信装置の双方又は一方は、１つ以上の他の通信装置と信号を介して情報を通信する如何なる装置でもよい。例えば、何れかの通信装置は、モバイル加入者装置又は基地局を構成してもよい。加入者装置は、基地局と通信する如何なる装置を形成してもよく、例えば、パーソナルディジタルアシスタント、セルラ電話機、モバイルハンドセット又はコンピュータでもよく、或いは基地局と信号を通信するその他の如何なる装置でもよい。加入者装置は、例えば、セッション開始プロトコル（SIP）、インターネットプロトコル（IP）又は他の適切な何らかの通信プロトコルをサポートする。

基地局は加入者装置が通信ネットワークにアクセスできるようにし、加入者装置が他のネットワーク又は装置と通信できるようにする。基地局は、典型的には、ベーストランシーバ局及び基地局コントローラを含む。ベーストランシーバ局は、１つ以上の加入者装置への信号及び１つ以上の加入者装置からの信号を通信する。基地局コントローラは、ベーストランシーバ局の動作を管理する。

本発明の一実施例では、フィードバック通信装置は基地局であり、修正通信装置は加入者装置である。

双方又は一方の通信装置は１つ以上のアンテナ素子を有し、そのアンテナ素子各々は、信号を受信、送信又は送受信する。複数のアンテナ素子は、空間フィルタリングとして知られている分離プロセスを可能にし、空間フィルタリングは、スペクトル効率の向上を図り、所与の周波数帯域で同時にサービス提供するユーザ数を多くする。

通信装置間の無線リンクのような通信リンクは、セルラネットワーク構成である無線周波数リンクでもよい。無線リンクは、通信装置間で信号を通信するのに使用される。

以下で詳述されるように、本発明の実施例によれば、修正通信装置はプロセッサ及び送信/受信モジュールを含み、少なくとも第１及び第２アンテナを介して送信する１つ以上の信号を算出及び生成する。

フィードバック通信装置は、フィードバック信号を生成及び送信するためのプロセッサ及び送信/受信モジュールを含み、フィードバック信号は、フィードバック通信装置で受信された修正信号の品質を示す。修正通信装置は、そのフィードバック信号によるフィードバック情報にしたがって、送信信号を修正する。

一実施例では、信号を修正することは、信号特徴（signal feature）を修正することに関連する。本発明の一実施例では、送信信号特徴又は送信ダイバーシチパラメータは、送信に関する如何なる特徴に関連してもよく、例えば、相対的な位相、相対的な振幅、相対的な電力、絶対的な電力、周波数、タイミング又は変調される他の適切な信号等でもよく、或いはこれらの如何なる組み合わせでもよいが、それらに限定されない。相対的な位相は、第１送信アンテナ素子の第１信号の位相と第２送信アンテナ素子の第２信号の位相との間の位相差でもよい。相対的な電力は、第１送信アンテナ素子の第１信号の電力と第２送信アンテナ素子の第２信号の電力との間の比率でもよく、その比率は線形なスケール又は対数スケールで定義されてもよい。相対的な振幅は、第１送信アンテナ素子の第１信号の振幅と第２送信アンテナ素子の第２信号の振幅との間の比率に関連してもよい。絶対的な電力は、修正通信装置の総てのアンテナにより送信される総電力でもよい。一実施例によれば、信号を修正することは、送信ダイバーシチパラメータの公称値（目標値又は基準値）を調整することとして言及される。以下で詳細に説明されるように、本発明の一実施例によれば、変動サイクル（perturbation cycle）中の送信ダイバーシチパラメータの変調法は、変動サイクルの第１部分の間、基準値から第１方向にずれた送信ダイバーシチパラメータを用いて送信を行い、その後、変動サイクルの第２部分の間、基準値から第２方向にずれた送信ダイバーシチパラメータを用いて送信を行うことを含む。

本発明の一実施例による動作の場合、修正通信装置は信号を変動させることで信号を修正する。信号を変動させることは、信号の公称値に対して信号の信号特徴を変調することでもよく、例えば、第１フィードバックインターバルの間に信号特徴を第１方向に修正し、別のフィードバックインターバルの間に第２方向に修正してもよい。変動サイクルは、第１方向における第１変調及び第２方向における第２変調と言及されてもよい。本は杖名の一実施例では、変動サイクルは、様々な変調シーケンス、例えば、より長い又はより複雑な変調シーケンスで構成されてもよい。位相に関する具体例の場合、変動（perturbation）は、位相差を第１方向に変調し、位相差を第２方向に変調することを含んでもよい。フィードバック通信装置から得られたフィードバック情報が、ある変動の変調方向を用いて受信した信号は、別の変動の変調方向を用いて受信した信号と比較して優れていることを示していた場合、次の公称値の調整は、改善される方向において、その変調以下の量だけなされる。

本発明の一実施例の場合、送信ダイバーシチパラメータの公称値は、第１レートの指定された変動レートで変動させられ、送信ダイバーシチパラメータの公称値は、第２レートの指定された公称値調整レートで調整されてもよい。変動レート及び公称値調整レートは実質的に同じでもよいし、異なっていてもよいし、各々はフィードバックレートと実質的に同じでもよいし異なっていてもよい。

本発明の一実施例では、フィードバック通信装置は、修正通信装置に電力制御信号を送信し、例えば１つ以上の電力制御ビットを送信してもよい。或いは如何なるタイプ又はグループの電力制御信号が使用されてもよい。電力制御信号は、修正通信装置の電力を上昇させるべき又は下降させるべきことを修正通信装置に通知する。例えば、「品質向上」を促す値（quality up outcome value）は、修正通信装置に対して送信信号の総電力を増やすことを指示し、「品質低下」を促す値（quality down outcome value）は、修正通信装置に対して送信信号の総電力を減らすことを指示する。促す値は、例えば、CDMA電力制御信号の電力制御ビットで構築されてもよく、その場合例えば「０」が電力を増やすコマンドを表し、「１」が電力を減らすコマンドを表してもよい。したがって、電力の減少を要求するビット値「１」は「品質向上」を示し、電力の増加を要求するビット値「０」は「品質低下」を示すことになる。CDMA又はW-CDMAプロトコルは、別の成果、例えば電力が不変の成果をもたらすことも許容する。

本発明の実施例及びその利点は、図１ないし２を参照することで最良に理解され、図中、同様な及び対応する部分には同様な番号が使用される。

図１は送信を行う際にアンテナを選択する既存の方法を示すフローチャート（100）を示し、送信機はテスト期間において第１及び第２アンテナを使用して信号を交互に送信し（110）、どのアンテナが好ましいかを示すアンテナ選択信号を受信機から受信し（120）、アンテナ選択信号が示す選択されたアンテナを用いてデータ信号を送信する（130）。このプロセスは、アンテナ選択プロトコルの要求に応じて、例えばフレーム毎、スロット毎、Nスロット毎等の頻度で反復される（140）。

図２は、アンテナ選択信号を用いる送信ダイバーシチ通信システムにおいて、位相差を選択する方法の概略フローチャート（200）を示す。例えば位相差A及びBである２つの位相差を交互に使用して、１つ以上の信号が少なくとも２つのアンテナから送信される（210）。本願で使用されている位相差を伴う送信ダイバーシチ信号は、２以上のアンテナから同時に送信される信号に関連し、その位相差は、アンテナから送信される信号の位相同士の間の差を表すことが、理解されるであろう。例えば、２アンテナの場合、あるアンテナが位相角20度で送信し、別のアンテナが位相角100度で送信していたとすると、位相差は80度である。

本発明の一実施例では、アンテナ選択プロトコルは第１アンテナを使って送信することを要し、本発明の送信機は、第１の位相差を使用してダイバーシチ信号を送信する。アンテナ選択プロトコルは第２アンテナを使って送信することを要し、本発明の送信機は、第２の位相差を使用してダイバーシチ信号を送信する。受信機は、この第１及び第２の位相差を用いた送信を、２つの異なるアンテナを用いた送信として取り扱い、アンテナ選択信号を送信する。本発明の方法例の場合、例えば位相差のような送信ダイバーシチパラメータ値を選択するプロトコルを使用する目的に関し、アンテナ選択プロトコルに対する本質的な変更は不要であることが、理解されるであろう。

したがって、アンテナ選択フィードバック信号を、送信機は、位相差選択フィードバックとして使用し、基地局にとって好ましいことが示されている位相差で決められる位相差を使用して、デーの送信を開始する。本発明による方法は、送信の際第１及び第２の位相差がどのようであるかを決定する場合に、様々な如何なる算出方法を使用してもよい。例えば、第１及び第２の位相差が変動を表し、本発明による方法は、調整される公称値に対して或る変動レートで実行されてもよい。西暦2003年1月2日付けで公開された“Communication Device with Smart Antenna Using a Quality Indication Signal”と題する米国特許公開番号第2003/0002594号に開示されている技術は、本発明に関連して使用されてもよく、その出願の内容は本願のリファレンスに組み入れられる。

アンテナ選択信号は受信機により受信され（200）、アンテナ選択信号は、どの「アンテナ」が、すなわちどの送信ダイバーシチ信号が好ましいかを示す。

受信機が送信したアンテナ選択信号の指標（指示）に基づいて、送信機は、望ましい位相差を計算する（230）。この計算は、例えばプロセッサを用いて実行されてもよい。本発明による方法例は、適切な様々な何れの方法によって位相差を算出してもよい。一実施例では、計算結果により、受信機にとって好ましいものであるとして選択された「アンテナ」に対応する位相差が選択される。別の実施例では、計算結果により、好ましい位相差の方向におけるインターバル（間隔）で位相差が選択されてもよい。例えば、位相差30度よりも位相差40度の方が好ましいことをアンテナ選択信号が示していた場合、計算結果により、そのインターバルの位相差を設定してもよい、例えば40度の方向においてインターバル10度を設定してもよい。この場合、位相差は50度に設定される。他の実施例では、以前の位相差及び/又はアンテナ選択信号の記憶に基づいて、補間その他の計算法を使って位相差を計算してもよい。アンテナ選択信号に基づいて位相差を計算する他の方法も可能である。

所望の位相差を計算した後、送信機は、計算された位相差を使用してデータ信号を送信する（240）。このプロセスは、アンテナ選択プロトコルの要求に応じて、例えばフレーム毎、スロット毎、Nスロット毎等の頻度で反復される（250）。

本発明を使用する装置はプロセッサを含み、プロセッサは、アンテナ選択信号を受信し、所望の位相差を計算する。本装置はメモリを含み、過去の位相差及び/又はそれに応じて受信したアンテナ選択信号を保存してもよい。本装置は位相差モジュールをさらに含み、プロセッサにより要求される位相差を実現する。本装置は送信経路各々について電力増幅器及びアンテナを有する。

本発明によるシステムは受信機を含み、受信機は、第１及び第２位相差を使用する第１及び第２送信ダイバーシチ信号を受信し、第１及び第２ダイバーシチ信号の何れが好ましいかを判断し、それを示すアンテナ選択信号を送信機に送信する。

以上本願実施例の説明は、当業者が本発明について生産又は使用を行うことを可能にする。本発明は実施例を参照しながら具体的に図示及び説明されてきたが、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、実施形態や詳細に関する様々な変更がなされてもよいことは、当業者により理解されるであろう。例えば、CDMA又は他のタイプのプロトコルのような適切な如何なる移動通信プロトコルが使用されてもよい。上記の装置に類似する通信装置は、時間分割多重接続(TDMA)又は周波数分割多重接続(FDMA)プロトコルと共に使用されてもよい。そのようなTDMAプロトコルは、例えば、グローバルシステム移動通信(GSM)プロトコルを含んでもよい。

本発明に関する様々な例が説明されてきたが、それらは単なる例示として提示されているに過ぎず、限定的ではないことが理解されるべきである。したがって、本発明の範囲及び目的は、上記のどの実施例にも限定されず、本発明は添付の特許請求の範囲及び均等物によってのみ規定されるべきである。

なお、本願は西暦2007年3月14日付けで出願された合衆国仮特許出願番号第60/906，826号による優先的な恩恵を享受し、その出願の内容全体は本願のリファレンスに組み入れられる。

Claims (6)

1. 第１及び第２アンテナを有する通信装置が送信ダイバーシチパラメータの値を選択するための方法であって、
   第１及び第２アンテナから第１信号を同時に送信するステップであって、前記第１及び第２のアンテナから第１信号を送信する際の送信ダイバーシチパラメータは、第１の値だけ異なる、ステップと、
   第１アンテナについて第１信号が送信されたことの通知を送信するステップと、
   第１及び第２アンテナから第２信号を同時に送信するステップであって、前記第１及び第２のアンテナから第２信号を送信する際の前記送信ダイバーシチパラメータは、第２の値だけ異なる、ステップと、
   第２アンテナについて第２信号が送信されたことの通知を送信するステップと、
   前記第１アンテナ及び前記第２アンテナのうち好ましい方を示すアンテナ選択信号を、第２通信装置から受信するステップと、
   受信したアンテナ選択信号に基づいて、送信ダイバーシチパラメータの値を選択するステップと
   を有する方法。
2. 前記送信ダイバーシチパラメータは、前記第１及び第２アンテナ間の位相差である、請求項１記載の方法。
3. 前記送信ダイバーシチパラメータは、前記第１及び第２アンテナ間の電力比である、請求項１記載の方法。
4. 第１及び第２アンテナと、
   送信ダイバーシチパラメータの値を受信し、送信ダイバーシチパラメータが該値だけ異なる第１及び第２アンテナ信号を送信する送信ダイバーシチ調整モジュールと、
   前記ダイバーシチパラメータの値を制御するプロセッサと
   を有する通信装置であって、
   前記プロセッサは、第１及び第２アンテナから第１信号を同時に送信することを引き起こし、前記第１及び第２のアンテナから第１信号を送信する際の送信ダイバーシチパラメータは、第１の値だけ異なり、
   前記プロセッサは、第１アンテナについて第１信号が送信されたことの通知を送信することを引き起こし、
   前記プロセッサは、第１及び第２アンテナから第２信号を同時に送信することを引き起こし、前記第１及び第２のアンテナから第２信号を送信する際の前記送信ダイバーシチパラメータは、第２の値だけ異なり、
   前記プロセッサは、第２アンテナについて第２信号が送信されたことの通知を送信することを引き起こし、
   前記第１アンテナ及び前記第２アンテナのうち好ましい方を示すアンテナ選択信号を、第２通信装置から受信し、
   受信したアンテナ選択信号に基づいて、送信ダイバーシチパラメータの値を選択する、通信装置。
5. 前記送信ダイバーシチパラメータは、前記第１及び第２アンテナ間の位相差である、請求項４記載の通信装置。
6. 前記送信ダイバーシチパラメータは、前記第１及び第２アンテナ間の電力比である、請求項４記載の通信装置。

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