JP2012531823A - マルチユーザ共同送受信ビーム形成を容易にするための方法および装置 - Google Patents

マルチユーザ共同送受信ビーム形成を容易にするための方法および装置 Download PDF

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Abstract

複数のアクセス端末から、検出されたチャネル情報を受信するステップと、受信チャネル情報に基づいて複数のアクセス端末からアクセス端末の組を選択するステップと、選択されたアクセス端末の組の中の各アクセス端末についてのビーム形成ベクトルを生成するステップと、生成されたビーム形成ベクトルのうちの少なくとも1つを使用して信号を送信するステップとを含むワイヤレス通信の方法が、開示される。本方法を実行するための装置もまた、本明細書において開示される。

Description

以下の説明は、一般にワイヤレス通信システムに関し、そしてより詳細にはマルチユーザ共同送受信ビーム形成(multi-user joint transmit-receive beamforming)を容易にするための方法および装置に関する。
ワイヤレス通信システムについて要求される帯域幅要件を増大させる課題に対処するために、複数のユーザ端末が、高データスループットを達成しながらチャネルリソースを共用することによって単一のアクセスポイントと通信することを可能にする異なるスキームが、開発されている。多入力多出力(Multiple In, Multiple Out) (MIMO)技術は、次世代の通信システムについての人気のある技法として最近出現してきている1つのそのようなアプローチを表している。
ワイヤレス通信システム(wireless communication systems)は、使用可能なシステムリソース(system resources) (例えば、帯域幅および送信電力)を共用することにより、複数のユーザ端末との通信をサポートすることが可能な多元接続(multiple-access)システムになる可能性がある。これらのワイヤレス通信システムは、複数のワイヤレス通信デバイスについての通信を同時にサポートすることができ、ここで、各ワイヤレス通信デバイスは、アップリンクおよびダウンリンクの上の伝送を経由して1つまたは複数の基地局と通信することができる。逆方向リンクとも称されるアップリンクは、ワイヤレス通信デバイスから基地局への通信リンクを意味しており、そして順方向リンクとも称されるダウンリンクは、基地局からワイヤレス通信デバイスへの通信リンクを意味する。そのような多元接続システムの例は、符号分割多元接続(code division multiple access) (CDMA)システムと、時分割多元接続(time division multiple access) (TDMA)システムと、周波数分割多元接続(frequency division multiple access) (FDMA)システムと、直交周波数分割多元接続(orthogonal frequency division multiple access) (OFDMA)システムとを含む。
情報理論の観点から、ワイヤレス通信システムにおける順方向リンク伝送は、マルチユーザチャネル上でブロードキャストするという一般的なシナリオに該当する。このシナリオでは、注意深い信号処理が送信端と受信端との両方で実行されて同時に複数のユーザ端末をサーブすること(serving)は、1つのユーザ端末だけがスロット当たりにサーブされる場合のTDMAアプローチよりもよい性能を提供することが知られている。例えば、単一の送信アンテナシステムにおける良好なアプローチは、重畳符号化(super-position coding) (SPC)である。MIMOシステムなど、複数の送信アンテナシステムにおいては、ダーティペーパー符号化(dirty-paper coding) (DPC)は、最適なマルチユーザ伝送戦略として識別されてきている。DPCは、非常に高い複雑度、ならびに非線形の処理を必要としており、ここでは、モジュロ演算が、送信端と、受信端との両方で必要とされる。したがって、マルチユーザ端末MIMOシステムのための線形ビーム形成スキームを有することが望ましい。しかしながら、現在の線形スキームは、主としてゼロフォーシング(Zero-Forcing) (ZF)ベースのスキームであり、このスキームは、かなりの電力損失に苦しむ可能性がある。
マルチユーザ端末MIMOシステムのためのビーム形成スキームは、一般的に、各ワイヤレス通信デバイスが、それが基地局と通信するために使用することになる送信ビーム形成ベクトルを決定すること、および次いで基地局に対してフィードバックすることを必要とする。次いで、基地局は、互換性のある送信ビーム形成ベクトルを有するすべてのワイヤレス通信デバイスを選ぶことにより、同じスロットの中でサーブされるべきすべてのワイヤレス通信デバイスを選択することになる。例えば、基地局は、小さな空間相関を有する送信ビーム形成ベクトルを有するワイヤレス通信デバイスを選ぶことになり、そのようにして、干渉は、低減されることが可能である。
上記で説明されるアプローチで出合う課題は、各ワイヤレス通信デバイスが、それぞれの送信ビーム形成ベクトルについて決定するときに、ワイヤレス通信デバイスは、どの他のワイヤレス通信デバイスが、同じスロットの中でそれを用いてサーブされることが可能であるか、を知らず、それ故に、ワイヤレス通信デバイスは、それ自体のエネルギーを最大にすることになるビームを選択し、そして他のワイヤレス通信デバイスに対する選択されたビームが引き起こすことになるどのような干渉も考慮に入れ忘れてしまう可能性があることである。その結果として、干渉の緩和は、基地局により、ワイヤレス通信デバイス選択プロセス中だけに多かれ少なかれ考慮に入れられ、ここで、小さな空間相関を有するワイヤレス通信デバイスが、一緒にサーブされる。さらに、送信ビーム形成コードブックの限りのある解決は、一般的に、高い信号対雑音比(signal to noise ratio) (SNR)レジームにおいては特に、大きな残留干渉をもたらす。
したがって、上記で説明される1つまたは複数の欠陥に対処することが望ましいことになる。
様々な態様によれば、主題の革新は、マルチユーザ共同送受信ビーム形成を容易にするためのシステムおよび/または方法に関する。基地局は、複数のアクセス端末に関連づけられる。
本開示の別の態様によれば、マルチユーザ共同送受信ビーム形成を容易にする方法が、提供される。本方法は、複数のアクセス端末から、検出されたチャネル情報を受信するステップと、受信チャネル情報に基づいて複数のアクセス端末からアクセス端末の組を選択するステップと、選択されたアクセス端末の組の中の各アクセス端末についてのビーム形成ベクトルを生成するステップと、生成されたビーム形成ベクトルのうちの少なくとも1つを使用して信号を送信するステップとを含む。
本開示のさらに別の態様によれば、マルチユーザ共同送受信ビーム形成を容易にするための装置が、提供される。本装置は、複数のアクセス端末から、検出されたチャネル情報を受信するための手段と、受信チャネル情報に基づいて複数のアクセス端末からアクセス端末の組を選択するための手段と、選択されたアクセス端末の組の中の各アクセス端末についてのビーム形成ベクトルを生成するための手段と、生成されたビーム形成ベクトルのうちの少なくとも1つを使用して信号を送信するための手段とを含む。
本開示のさらに別の態様によれば、マルチユーザ共同送受信ビーム形成を容易にするための装置が、提供される。本装置は、複数のアクセス端末から、検出されたチャネル情報を受信するように構成されたレシーバと、処理システムとを含む。処理システムは、受信チャネル情報に基づいて複数のアクセス端末からアクセス端末の組を選択するように、選択されたアクセス端末の組の中の各アクセス端末についてのビーム形成ベクトルを生成するように、そして生成されたビーム形成ベクトルのうちの少なくとも1つを使用して信号を送信するように、構成されている。
本開示のさらに別の態様によれば、マルチユーザ共同送受信ビーム形成を容易にするためのコンピュータプログラムプロダクト(computer-program product)が、開示される。本コンピュータプログラムプロダクトは、プロセッサに、複数のアクセス端末から、検出されたチャネル情報を受信するように、受信チャネル情報に基づいて複数のアクセス端末からアクセス端末の組を選択するように、選択されたアクセス端末の組の中の各アクセス端末についてのビーム形成ベクトルを生成するように、そして生成されたビーム形成ベクトルのうちの少なくとも1つを使用して信号を送信するようにさせる、プロセッサによって実行可能な命令で符号化される機械読取り可能媒体を含んでいる。
本開示のさらに別の態様によれば、基地局が、開示される。基地局は、複数のアクセス端末から、検出されたチャネル情報を受信するように構成されたワイヤレスネットワークアダプタと、処理システムとを含む。処理システムは、受信チャネル情報に基づいて複数のアクセス端末からアクセス端末の組を選択するように、選択されたアクセス端末の組の中の各アクセス端末についてのビーム形成ベクトルを生成するように、そして生成されたビーム形成ベクトルのうちの少なくとも1つを使用して信号を送信するように構成されている。
特定の態様は、本明細書において説明されるが、これらの態様の多数の変形および置換は、本開示の範囲内に含まれる。好ましい態様のいくつかの利点および長所が、述べられているのに対して、本開示の範囲は、特定の利点、用途または目的だけに限定されるように意図されてはいない。もっと正確に言えば、本開示の態様は、それらのうちのいくつかが例として図面の中に、そして以下の詳細な説明の中に示される異なるワイヤレス技術と、システムコンフィギュレーションと、ネットワークと、伝送プロトコルとに対して広範に適用可能であるように意図される。詳細な説明と図面とは、限定するものではなく、単なる本開示についての例示であるにすぎず、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲とそれらの均等物とによって定義されている。
本開示のこれらおよび他の態様の例は、以下に続く詳細な説明の中で、そして添付の図面の中で説明されるであろう。
本開示の一態様に従って構成されたワイヤレス通信ネットワークの図である。 本開示の一態様に従って構成されたCDMA通信システムのブロック図である。 図1のワイヤレス通信ネットワークにおけるワイヤレスノードの物理(PHY)レイヤの信号処理機能の一例のブロック図である。 図1のワイヤレス通信ネットワークの中で使用されるマルチユーザ共同ビーム形成プロセスの流れ図である。 アクセス端末から基地局へとフィードバックされることが可能であるCSIの一例を示すブロック図である。 アクセス端末から基地局へとフィードバックされることが可能である一例のCSIを示すブロック図である。 アクセス端末から基地局へとフィードバックされることが可能であるCSIの別の例を示すブロック図である。 アクセス端末から基地局へとフィードバックされることが可能であるCSIのさらに別の例を示すブロック図である。 図1のワイヤレス通信ネットワークにおけるワイヤレスノードの中の処理システムについてのハードウェアコンフィギュレーションの一例を示すブロック図である。 本開示の一態様に従って構成された通信装置のブロック図である。
一般的な慣行に従って、図面のうちのいくつかは、明確にするために簡略化されることが可能である。それ故に、図面は、与えられた装置(例えば、デバイス)または方法のコンポーネントのすべてを示していない可能性がある。最後に、同様な参照番号を使用して、明細書および図面の全体を通して同様な特徴を示すことができる。
本開示の様々な態様は、添付図面を参照して以下でもっと完全に説明される。しかしながら、本開示は、多数の異なる形態で実施されることが可能であり、本開示全体を通して提示される特定の任意の構造または機能だけに限定されるようには解釈されるべきではない。もっと正確に言えば、これらの態様は、本開示が、徹底した、そして完全になるように、そして当業者に本開示の範囲を十分に伝えることになるようにするように提供される。本明細書における教示に基づいて、当業者は、本開示の範囲が、本開示の他の任意の態様と独立してインプリメントされようと、または本開示の他の任意の態様と組み合わせてインプリメントされようと、本明細書において開示される本開示の任意の態様をカバーするように意図されることを理解すべきである。例えば、本明細書において説明される任意の数の態様を使用して、装置は、インプリメントされることが可能であり、方法は、実行されることが可能である。さらに、本開示の範囲は、本明細書において説明される本開示の様々な態様に加えて、あるいはそれらの態様以外の他の構造、機能、または構造および機能を使用して実行されるそのような装置または方法をカバーするように意図される。本明細書において開示される本開示の任意の態様は、請求項の1つまたは複数の要素によって実施されることが可能であることを理解すべきである。
本開示の一態様においては、マルチユーザ端末MIMOシステムは、基地局が、複数のアクセス端末をサポートするための線形共同送受信ビーム形成をインプリメントし、このシステムにおいては、各アクセス端末は、検出されたチャネル情報のフィードバックを基地局に対して提供する。検出されたチャネル情報は、解析されたチャネルの量子化バージョンであることが好ましく、そしてチャネル方向情報(Channel Direction Information) (CDI)を含んでいる。次いで、基地局は、それらのチャネル方向に基づいてアクセス端末を選択し、そして有限なコードブック上の全数検索と対照的に閉形式(close-form)の最小平均2乗誤差(Minimum Mean Squared Error) (MMSE)の解法を使用して連続ドメインの中でビーム形成ベクトルを計算する。
図1は、様々な開示された態様がインプリメントされ得る、いくつかのユーザ端末をサポートするように構成された例示のワイヤレス通信システム100を示すものである。図1に示されるように、例として、ワイヤレス通信システム100は、例えば、マクロセル102a〜102gなど、複数のセル102の中で、デバイスについての通信を提供する。各セルは、BS 104a〜104gとして示される対応する基地局(BS)によってサービスされ、そして交換可能にアクセスポイントと称されてもよい。各セルは、さらに、1つまたは複数のセクタへと分割されることが可能である。ユーザ端末として交換可能に知られてもいるAT 106a〜106kとして示された様々なアクセス端末(AT) 106、ユーザ装置、または移動局は、システム全体にわたって分散される。AT 106a〜106kのうちのおのおの1つは、特定のATがアクティブであるかどうかと、例えばそれがソフトハンドオフの状態にあるかどうかとに応じて、与えられた瞬間に順方向リンク(FL)および/または逆方向リンク(RL)の上で1つまたは複数のBS 104a〜104gと通信することができる。ワイヤレス通信システム100は、大きな地理的地域上でサービスを提供することができる。例えば、マクロセル102a〜102gは、近隣にあるいくつかの都市ブロックをカバーすることができる。
図2は、通信システム200を示すものである。図2に示されるように、基地局コントローラ202を使用して、ネットワーク204と、地理的地域全体にわたって分散されるすべての基地局との間にインターフェースを提供することができる。説明を簡単にするために、ただ1つの基地局206が、示されている。地理的地域は、一般に、セルとして知られているより小さな地域へとさらに分割される。セルは、複数のセクタへと分割されることが可能である。セクタは、セル内の物理的カバレッジエリアである。ワイヤレス通信システム内の基地局は、セルの特定のセクタ内で電力のフローを集中させるアンテナを利用することができる。そのようなアンテナは、指向性アンテナと称されることが可能である。セルはまた、交換可能にセクタと称されることも可能である。この場合にも、説明を簡単にするために、ただ1つのセル210が、示されている。
基地局206は、そのそれぞれのセルの中のすべてのアクセス端末208をサーブするように構成されており、この場合におけるセルは、セル210である。いくつかの高トラフィックアプリケーションにおいては、セル210は、さらに、複数のセクタへと分割されることが可能であり、基地局が、各セクタをサーブしている。説明された態様においては、基地局206と通信している3つのアクセス端末208a〜208cが、示されている。各アクセス端末208a〜208cは、基地局コントローラ202の制御の下で1つまたは複数の基地局206を通して、ネットワーク204にアクセスし、または他のアクセス端末208と通信することができる。
マルチユーザ共同ビーム形成の様々な態様を含む通信システム200のいくつかの態様が、次に図2を参照して提示されることになる。ワイヤレスネットワーク200は、一般に基地局206と、アクセス端末208a〜208cとして指定されるいくつかのワイヤレスノードと共に示されている。各ワイヤレスノードは、受信すること、および/または送信することができる。以下に続く詳細な説明においては、順方向リンク/ダウンリンク通信の場合には、用語「基地局」は、送信ノードを指定するために使用され、用語「アクセス端末」は、受信ノードを指定するために使用されるのに対して、逆方向リンク/アップリンク通信の場合には、用語「基地局」は、受信ノードを指定するために使用され、用語「アクセス端末」は、送信ノードを指定するために使用される。しかしながら、当業者は、他の専門用語または命名法が、アクセスポイントおよび/またはアクセス端末のために使用されてもよいことを簡単に理解するであろう。例として、基地局は、アクセスポイント、ベーストランシーバ基地局(base transceiver station)、局、端末、ノード、アクセスポイントとしての役割を果たすアクセス端末、または何らかの他の適切な専門用語と称されてもよい。アクセス端末は、ユーザ端末、移動局、加入者局、局、ワイヤレスデバイス、端末、ノード、または何らかの他の適切な専門用語と称されてもよい。本開示全体にわたって説明される様々な概念は、それらの特定の命名法にかかわらず、すべての適切なワイヤレスノードに適用されるように意図される。
通信システム200は、MIMO技術をサポートすることができる。MIMO技術を使用して、基地局206は、SDMAを使用して複数のアクセス端末208a〜208cと同時に通信することができる。SDMAは、同時に異なるレシーバに対して送信される複数のストリームが、同じ周波数チャネルを共用し、そして結果としてより高いユーザ容量を提供することを可能にする多元接続スキームである。これは、各データストリームを空間的にプリコードすることにより、そして次いでダウンリンク上で異なる送信アンテナを通して空間的にプリコードされた各ストリームを送信することにより達成される。空間的にプリコードされたデータストリームは、異なる空間シグネチャ(spatial signatures)と共にアクセス端末に到着し、この空間シグネチャは、複数のアクセス端末208a〜208cのおのおのが、そのアクセス端末を目的地とするデータストリームを回復することを可能にする。アップリンク上で、各アクセス端末は、空間的にプリコードされたデータストリームを送信し、このデータストリームは、基地局206が、空間的にプリコードされた各データストリームのソースを識別することを可能にする。
複数のアクセス端末208a〜208cのうちの1つまたは複数は、ある種の機能を可能にする複数のアンテナを装備することができる。このコンフィギュレーションを用いて、基地局206における複数のアンテナを使用して、マルチアンテナの基地局と通信して、追加の帯域幅または送信電力なしにデータスループットを改善することができる。これは、トランスミッタにおける高データレート信号を異なる空間シグネチャを有する複数のより低レートのデータストリームへと分離することにより、したがってレシーバが、これらのストリームを複数のチャネルへと分離し、そして高レートデータ信号を回復するためにそれらのストリームを適切に組み合わせることを可能にすることにより達成されることが可能である。
以下の開示の部分は、やはり多入力多出力(MIMO)技術をサポートするアクセス端末について説明しているが、基地局206は、MIMO技術をサポートしていないアクセス端末をサポートするようにも構成されていてもよい。このアプローチは、より旧式バージョンのアクセス端末(すなわち、「レガシー」端末)が、ワイヤレスネットワークの中で展開され続けることを可能にすることができ、より新型のMIMOアクセス端末が、必要に応じて導入されることを可能にしながら、それらのアクセス端末の有用な寿命を延ばしている。
以下に続く詳細な説明においては、様々な態様は、直交周波数分割多重化(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) (OFDM)など、適切な任意のワイヤレス技術をサポートするMIMOシステムに関連して説明されている。OFDMは、正確な周波数において間隔を介して相隔たったいくつかのサブキャリア上にデータを分散するスペクトル拡散技法(spread-spectrum technique)である。間隔は、レシーバが、サブキャリアからのデータを回復することを可能にする「直交性」を提供する。OFDMシステムは、IEEE 802.11規格、または何らかの他のエアインターフェース規格(air interface standard)をインプリメントすることができる。他の適切なワイヤレス技術は、例として、符号分割多元接続(CDMA)技術、時分割多元接続(TDMA)技術、周波数分割多元接続(FDMA)技術、または他の適切な任意のワイヤレス技術、あるいは適切なワイヤレス技術の任意の組合せを含む。CDMAシステムは、IS-2000規格、IS-95規格、IS-856規格、広帯域-CDMA (WCDMA)規格、または何らかの他の適切なエアインターフェース規格を用いてインプリメントすることができる。TDMAシステムは、移動通信用グローバルシステム(Global System for Mobile Communications) (ＧＳＭ（登録商標）)規格、または何らかの他の適切なエアインターフェース規格を用いてインプリメントすることができる。当業者なら簡単に理解するであろうように、本開示の様々な態様は、特定の任意のワイヤレス技術および/またはエアインターフェース規格だけには限定されない。
基地局であろうとアクセス端末であろうと、ワイヤレスノードは、ワイヤレスノードを共用ワイヤレスチャネルに対してインターフェースするためにすべての物理仕様と電気仕様とをインプリメントする物理(PHY)レイヤと、共用ワイヤレスチャネルに対するアクセスを調整するMACレイヤと、例として、スピーチコーデックおよびマルチメディアコーデックとグラフィックス処理とを含む様々なデータ処理機能を実行するアプリケーションレイヤと、を含む階層構造(layered structure)を利用したプロトコルを用いてインプリメントされることが可能である。追加のプロトコルレイヤ(例えば、ネットワークレイヤ、トランスポートレイヤ)が、任意の特定のアプリケーションのために必要とされる可能性がある。いくつかのコンフィギュレーションにおいては、ワイヤレスノードは、基地局とアクセス端末との間の、あるいは2つのアクセス端末の間の、中継ポイントとしての役割を果たすことができ、そしてそれ故にアプリケーションレイヤを必要としないこともある。当業者は、特定のアプリケーションと、全体システムに対して課される全般的な設計制約条件とに応じて任意のワイヤレスノードについての適切なプロトコルを簡単にインプリメントすることができるであろう。
ワイヤレスノードが、送信モードにあるときには、アプリケーションレイヤは、データを処理し、データをパケットへとセグメント化し、そしてデータパケットをMACレイヤに対して供給する。MACレイヤは、MACパケットのペイロードによって搬送されているアプリケーションレイヤからの各データパケットを用いてMACパケットをアセンブルする。代わりに、MACパケットについてのペイロードは、アプリケーションレイヤからの1つまたは複数のデータパケットのフラグメント(fragment)を搬送することができる。各MACパケットは、MACヘッダと、誤差検出コードとを含む。MACパケットは、時々MACプロトコルデータユニット(MAC Protocol Data Unit) (MPDU)と称されることもあるが、フレーム、パケット、タイムスロット、セグメント、または他の適切な任意の命名法と称されてもよい。
MACが、送信しようと決定するときに、それは、MACパケットのブロックをPHYレイヤに対して提供する。PHYレイヤは、MACパケットのブロックをペイロードへとアセンブリすること、およびプリアンブルを追加することにより、PHYパケットをアセンブルする。後でもっと詳細に論じられるように、PHYレイヤはまた、様々な信号処理機能(例えば、変調、符号化、空間処理など)を提供する役割を担う。時々物理レイヤコンバージェンスプロトコル(Physical Layer Convergence Protocol) (PLCP)と称されるプリアンブルは、PHYパケットの開始を検出し、そしてトランスミッタのノードデータクロックに同期させるために、受信ノードによって使用される。PHYパケットは、時々物理レイヤプロトコルデータユニット(Physical Layer Protocol Data Unit) (PLPDU)と称されることもあるが、フレーム、パケット、タイムスロット、セグメント、または他の適切な任意の命名法と称されてもよい。
ワイヤレスノードが、受信モードにあるときには、プロセスは、逆転される。すなわち、PHYレイヤは、ワイヤレスチャネルからの着信PHYパケットを検出する。プリアンブルにより、PHYレイヤは、PHYパケットに対してロックインし、そして様々な信号処理機能(例えば、復調、復号化、空間処理など)を実行することができるようになる。ひとたび処理された後に、PHYレイヤは、PHYパケットのペイロードの中で搬送されるMACパケットのブロックを回復し、そしてMACパケットをMACレイヤへと供給する。
図3は、ワイヤレスネットワーク100の中で使用可能である、本明細書の中に含まれる本開示の様々な態様に従って構成されたワイヤレスノード300を示すものである。送信モードにおいては、送信(TX)データプロセッサ302を使用して、データソース301からデータを受信し、そして受信ノードにおいて順方向誤差訂正(Forward Error Correction) (FEC)を容易にするようにデータを符号化することができる。TXデータプロセッサ302の中で使用可能な符号化スキームの一例は、ターボコード符号化スキームである。符号化プロセスは、一連の変調シンボルを生成するために、TXデータプロセッサ302によって一緒にブロック化され、そして信号コンステレーション(signal constellation)に対してマッピングされ得る一連のコードシンボルをもたらす。
OFDMをインプリメントするワイヤレスノードにおいては、TXデータプロセッサ302からの変調シンボルは、OFDM変調器304に対して供給され得る。OFDM変調器304は、変調シンボルをいくつかの並列ストリームへと分割し、そして次いで何らかの変調コンステレーションを使用して各ストリームをサブキャリアに対してマッピングする。次いで、逆高速フーリエ変換(Inverse Fast Fourier Transform) (IFFT)が、サブキャリアの各組の上で実行されて、各OFDMシンボルがサブキャリアの組を有しているタイムドメインOFDMシンボルを生成する。OFDMシンボルは、複数のデータパケットのペイロードの中で分布させられる。
ワイヤレスノード300の少なくとも1つのコンフィギュレーションにおいては、少なくとも1つのパイロット信号が、各データパケットの中でペイロードと一緒に搬送される。パイロットは、一般的に、レシーバが、1つまたは複数の関連するデータを運ぶ(トラフィック)信号チャネルのタイミングを獲得し、そしてそのような関連するトラフィックチャネルのコヒーレントな復調のための位相基準(phase reference)を提供することを可能にするために使用される、パイロットユニット303によって生成されるデータを運ばないスペクトル拡散信号である。OFDM変調器304は、パイロット信号をいくつかの並列ストリームへと分割し、そして次いで何らかの変調コンステレーションを使用して各ストリームをサブキャリアに対してマッピングする。次いで、IFFTが、サブキャリアの各組の上で実行されて、パイロット信号を構成する1つまたは複数のタイムドメインOFDMシンボルを生成する。次いで、パイロット信号は、データパケットをTX空間プロセッサ305に対して供給する前に、各データパケットによって搬送されるペイロードに対して付け加えられる。
TX空間プロセッサ305は、データパケット上で空間処理を実行する。これは、データパケットをいくつかの空間的にプリコードされたストリームへと空間的にプリコードすること、および次いで複数のトランシーバ306a〜306nのうちのそれぞれ1つを経由して空間的にプリコードされた各ストリームを複数のアンテナ308a〜308nの中の異なるアンテナに対して供給することにより、達成されることが可能である。各トランシーバは、ワイヤレスチャネル上の伝送のためのそれぞれのプリコードされたストリームを用いてRFキャリアを変調する。
受信モードにおいては、複数のトランシーバ306a〜306nのうちのおのおの1つは、そのそれぞれのアンテナを通して信号を受信する。各トランシーバを使用して、RFキャリア上へと変調された情報を回復し、そしてその情報をRX空間プロセッサ310に対して供給して情報に対する空間処理を実行してワイヤレスノード300を目的地とする任意の空間ストリーム上で搬送されるデータパケットを回復することができる。空間処理は、チャネル相関逆行列(Channel Correlation Matrix Inversion) (CCMI)技法、最小平均2乗誤差(MMSE)技法、ソフト干渉キャンセレーション(Soft Interference Cancellation) (SIC)技法、または他の適切な技法に従って実行されることが可能である。
OFDM復調器312は、データパケットのペイロードの中のOFDMシンボルの形で各サブキャリア上で搬送されるデータを回復し、そしてパイロット信号を含めて、変調シンボルのストリームへとデータを多重化する。OFDM復調器312は、高速フーリエ変換(Fast Fourier Transfer) (FFT)を使用してタイムドメインから周波数ドメインへとストリームを変換する。周波数ドメイン信号は、各サブキャリアについて別々のストリームを含んでいる。
チャネル推定器315は、OFDM復調器312からパイロット信号を含むストリームを受信し、そしてチャネル応答を推定する。各パイロット信号は、一般に、ワイヤレスチャネルを通しての伝送に起因して位相がシフトされることになる。位相シフトされたパイロット信号のMMSE推定値が、計算され、そしてこれらの推定値を使用して、位相誤差と、その結果としてのチャネル応答とを推定する。チャネル応答は、RXデータプロセッサ314に対して供給される。
RXデータプロセッサ314を使用して、各変調シンボルを信号コンステレーションにおける正しいポイントへと逆変換する。ワイヤレスチャネルにおける雑音および他の外乱のために、変調シンボルは、元の信号コンステレーションの中のポイントの正確なロケーションに対応していない可能性がある。チャネル応答を使用して、RXデータプロセッサ314は、受信されたポイントと、信号コンステレーションの中の有効なシンボルのロケーションとの間の最小の距離を見出すことにより、どの変調シンボルが、送信された可能性が最も高いかを検出する。例えば、ターボコードの場合には、これらのソフトな決定を使用して、与えられた変調シンボルに関連するコードシンボルの対数尤度比(Log-Likelihood Ratio) (LLR)を計算する。次いで、RXデータプロセッサ314は、一連のコードシンボルLLRと、位相誤差の推定値とを使用して、データをデータシンク318に対して供給する前の最初に送信されたデータを復号する。
本開示は、ワイヤレスセルラネットワークを通してユーティリティの最大化のための分散型ビーム形成方法を提案するものである。本開示は、アクティブな組の中のセクタ、または隣接セクタの中で問題になっているビームによって引き起こされる信号電力対雑音プラス干渉比(the ratio of signal power to the noise plus interference)を最大にするビームを選択するスキームを提案するものである。このスキームに従って、ビーム選択は、移動局の代わりに基地局において行われることが可能である。追加のチャネル状態情報(Channel State Information) (CSI)を使用して、基地局は、隣接セクタにおいて干渉を引き起こすことを回避することができ、そしてシステムの性能をかなり改善することができる。
本明細書において説明される技法は、1つのセクタの中にK個のアクセス端末が存在するシステムにおいて適用されることが可能である。基地局における送信アンテナの数は、Mであり、各ATにおける受信アンテナの数は、Nであることが、仮定されることが可能である。さらに、各スロット中において、ATのサブセットだけが、送信のために選択され、そして各ATは、1つのデータストリームだけによってサーブされることが、仮定されることが可能である。選択されたATの数、Sは、S≦Mであるように制限される。
第kの選択されたアクセス端末の受信信号ベクトルは、
Figure 2012531823
として表されることが可能である。
式中で、Hkは、基地局からアクセス端末kへのチャネル応答行列を示し、そしてwkは、送信フィルタ、すなわちアクセス端末kについてのプリコーダ(precoder)を表す。
受信フィルタukを適用した後に、
Figure 2012531823
となる。
サムレート(sum rate)を最大にする、S人の選択されたユーザについての共同の最適な送信フィルタベクトルおよび受信フィルタベクトルについての閉形式の解を得ることは難しい。
本開示の一態様においては、実用的でしかも効果的な共同送受信ビーム形成スキームは、伝送戦略を2つの部分へと分解しようと試みており、すなわち、受信部分上のビーム形成器は、チャネルの支配的固有ベクトル(dominant eigenvector)に対してマッチさせることにより、対象アクセス端末の受信エネルギーを最大にしようと試み、送信部分上のビーム形成器は、他の選択されたアクセス端末に対して引き起こされる干渉を最小にするように空間ヌリング能力(spatial nulling capability)を提供しようと試みる。
完全なトランスミッタにおけるチャネル状態情報(Channel State Information at the Transmitter) (CSIT)が存在する状況においては、受信部分上のビーム形成器に関する第1の部分は、チャネル行列
Figure 2012531823
の特異値分解(singular-value decomposition) (SVD)を通して達成されることが可能である。
適用される受信フィルタuk,1が、チャネル行列の支配的左固有ベクトルである場合、そのときには受信フィルタの出力、(rk)1×1は、
Figure 2012531823
によって与えられる。
基本的に、支配的右固有ベクトルと固有値との積、
Figure 2012531823
 は、uk,1が、支配的左固有ベクトルであるときに、基地局からアクセス端末kへの等化チャネルになる。
本開示の一態様においては、送信部分上のビーム形成器の最適化のために、信号対引き起こされた干渉プラス雑音比(the Signal to Caused Interference plus Noise Ratio) (SCINR)と称されるメトリック(metric)が、導入される。このメトリックは、対象アクセス端末についての電力利得を最大にすることと、他のアクセス端末に対して生成される可能性のある干渉を最小にすることとの間のバランスを達成するように試みる。
Figure 2012531823
ひとたび受信フィルタが、トランスミッタにおいて知られ、または仮定された後には、この受信フィルタは、一態様においては、チャネルの支配的左固有ベクトル、または他のベクトルとすることができるが、SCINRを最適化するこれに対する解は、S個のアクセス端末が等化雑音分散Nkを有する基地局kに対して送信するという仮想的なアップリンクビーム形成問題のMMSE解と同等である。すなわち、送信フィルタは、
Figure 2012531823
によって与えられる。
ZF送信フィルタの代わりにMMSE関数を適用することにより、電力損失は、アクセス端末選択アルゴリズムにおける制限を伴う場合でさえ最小化されることが可能である。本開示の一態様においては、閉形式で送信フィルタwkについて解く代わりに、上記で定義されたようなSCINRを最大にするあらかじめ定義されたコードブックからそれを選択することもできる。
上記で論じられた送信フィルタアプローチおよび受信フィルタアプローチは、完全なCSIを仮定している。しかしながら、チャネル変動および/またはチャネル推定誤差に起因して、一般にアクセス端末が信号を受信する時まで、レシーバによって観察されるチャネルは、トランスミッタによって仮定されるチャネルとは異なる可能性がある。したがって、支配的固有ベクトルにマッチさせる代わりに、レシーバは、MMSEフィルタを適用して、チャネルミスマッチに起因した残留干渉をゼロにすることができる。特に、1つのストリームだけが、アクセス端末当たりにサーブされるので、受信アンテナアレイは、干渉抑制目的のために残りのN-1個のアンテナを使用することができる。
基本的に、受信信号が
Figure 2012531823
のように書き換えられることが可能である場合、そのときにはMFフィルタを支配的固有モードに適用する代わりに、我々は、MMSE判断基準
Figure 2012531823
に基づいた受信フィルタを使用することができ、そして結果として生ずるSINRは、
Figure 2012531823
によって与えられる。
ummseを計算するためのインプリメンテーションは、明示的チャネルおよびビーム形成器情報に基づいて、またはRyy,kの直接推定からのいずれかにより当業者にとって分かり易いはずである。
送信フィルタは、受信フィルタが固定されていることを仮定しているので、アクセス端末は、次元N×Mのチャネル行列をフィードバックする必要はない。その代わりに、アクセス端末kは、
Figure 2012531823
の形式の次元1×Mの等化チャネルベクトルをフィードバックする必要があるだけである。受信フィルタが、支配的左固有ベクトルである場合には、等化チャネルベクトルは、本質的に支配的右固有ベクトルになる。
図4は、チャネルフィードバックが、基地局からのアクセス端末など、複数のデバイスから収集されるステップ402を有するマルチユーザ共同ビーム形成を容易にするためのプロセス400を示すものである。本開示の様々な態様に従って、アクセス端末は、ダウンリンクチャネル情報を基地局へと返信することができる。特に、基地局は、そのアクセス端末からフィードバックされるチャネル状態情報(CSI)を受信することができる。図5を参照すると、1つまたは複数のアクセス端末512a〜512cからCSI 510a〜510cを受信する基地局502が、示されている。基地局502は、ユーティリティ関数M(w) 514を最大にし、そして信号対引き起こされた干渉プラス雑音比を最大にするコードワード506を選択することができる。コードワード選択コンポーネント508は、図5においてこの機能を提供するように示される。ひとたび特定のコードワード506a (すなわち、ビーム形成ベクトルw)が選択された後に、選択されたコードワード506aは、ビーム形成するために使用されることが可能である。ビーム形成コンポーネント516は、この機能を提供するように示されている。
CSIのフィードバックの異なるレベルが、可能である。フィードバックの異なるレベルについてのいくつかの例が、次に論じられる。完全なCSIをフィードバックすることは、フェーディングがゆっくりしており、そしてチャネル値の中の変更点(革新部)だけがフィードバックされるときに、実用的とすることができる。アクティブな組の中ですべてのチャネル情報を基地局へとフィードバックすることが可能でないときに、量子化方向と振幅とを加えたものは、完全なフィードバックについての代替品としての機能を果たすことができる。この場合には、それらのユーザのおのおのは、チャネルの量子化バージョン(この量子化バージョンは、固定されたコードブックの中の一要素とすることができる)とチャネルの増幅とを加えたものを基地局に対してフィードバックすることができる。
異なるレベルのチャネル状態情報フィードバックが、図6ないし図8に示されている。図6を参照すると、完全なCSI 610が、アクセス端末からフィードバックされるときに、コードワード選択コンポーネント608は、上記で提供されるユーティリティ関数などのユーティリティ関数614を最大にすることによりコードブック604からコードワードを選択することができる。図7を参照すると、ユーザからフィードバックされるチャネル状態情報710が、チャネルのチャネル方向718と振幅720との量子化バージョンを含むときに、コードワード選択コンポーネント708は、本明細書において提供されるユーティリティ関数などのユーティリティ関数M(w) 714を最大にすることによりコードブック704からコードワードを選択することができる。図8を参照すると、ユーザからフィードバックされるチャネル状態情報810が、チャネル方向818の量子化バージョンを含むだけのときに、コードワード選択コンポーネント808は、ユーティリティ関数M(w) 814を最大にすることによりコードブック804からコードワードを選択することができる。
収集されたチャネルフィードバックに基づいて、ステップ404において、各デバイスについてのリソース割付けが、各デバイスについて決定される。本開示の様々な態様において、リソース割付けは、OFDMシステムなどの下のリソースブロック、TDMAシステムなどにおけるタイムスロット、FDMAシステムなどにおける周波数、あるいはCDMAシステムなどにおける符号の割付けを含むことができる。それらのリソースは、いくつかのアクセス端末に対して同時に提供されることが可能であり、そして特定の数のアクセス端末まで、このようにしてサーブされることが可能である。それ故に、リソース割付けの組の一部分として、サーブされることになるアクセス端末の組が、決定されることになる。上記で論じられる送信フィルタ設計においては、本アプローチは、送信側において空間ヌリングを適用することである。選択されたアクセス端末のチャネル方向が、強い相関を有する場合、それは、かなりの送信電力ペナルティをもたらすことになることが、示され得る。したがって、送信電力損失を最小にするように注意深くサーブされるようにアクセス端末を選択することが、重要である。
アクセス端末選択の1つの有効なアプローチは、S≦Mとなるアクセス端末を選択することであり、ここで、アクセス端末の支配的右固有ベクトルなどの等化チャネルベクトルのCDIは、小さな相関を有する。本開示の一態様においては、アクセス端末選択は、最高の等化チャネルノルムを有するアクセス端末を見出すことから開始され、次いで、1)そのCDIが、選択されたアクセス端末のうちのこれらに対する小さな相関を有するアクセス端末のサブセットの間にあるときに、そして2)最高のチャネルノルムを有するときに、1つの追加のアクセス端末を加える。アクセス端末は、S=Mまで追加され、あるいはそれ以上のアクセス端末は、小さな相関ルールを満たすように追加されない可能性がある。最高のチャネルノルムを有するアクセス端末が、最初に選択される場合、チャネル方向の観点から十分な互換性のあるアクセス端末は、見出されていない可能性があることに注意すべきである。したがって、本開示の別の態様においては、別のアクセス端末は、空間的自由度を十分に利用するように選択されるべきより多くの互換性のあるアクセス端末をもたらすことができる開始ポイントとして使用されることが可能である。いずれにしても、弱いアクセス端末は、強いアクセス端末からの残留干渉に起因した性能からの影響を受ける可能性があるので、一緒にサーブされるべき大きな経路損失差分(path-loss differential)を有するアクセス端末を選択することは、回避されるべきである。
ステップ406においては、プリコーディングは、選択されたアクセス端末の組の上で実行される。本開示の一態様においては、プリコーディングは、本明細書において説明されるように送信フィルタを使用して実行される。プリコーディングは、選択されるユーザに基づいて実行される。
ステップ408において、基地局は、以前に選択されているビーム形成ベクトルを使用して選択されたアクセス端末と通信する。
図9は、ワイヤレスノードにおける処理システムについてのハードウェアコンフィギュレーションの一例を示す概念図である。この例においては、処理システム900は、一般的にバス902によって表されるバスアーキテクチャを用いてインプリメントされることが可能である。バス902は、処理システム900の特定のアプリケーションと、全般的設計制約条件とに応じて任意の数の相互接続バスとブリッジとを含むことができる。バスは、プロセッサ904と、機械読取り可能媒体906と、バスインターフェース908とを含めて、様々な回路を一緒にリンクする。バスインターフェース908を使用して、とりわけ、ネットワークアダプタ910をバス902を経由して処理システム900へと接続することができる。ネットワークインターフェース910を使用して、PHYレイヤの信号処理機能をインプリメントすることができる。アクセス端末210 (図2を参照)の場合には、ユーザインターフェース912 (例えば、キーパッド、ディスプレイ、マウス、ジョイスティックなど)もまた、バス902に接続されることが可能である。バス902はまた、タイミングソース、周辺機器、電圧レギュレータ、パワーマネージメント回路など様々な他の回路をリンクすることもでき、これらは、当技術分野においてよく知られており、そしてそれ故に、これ以上は説明されないであろう。
プロセッサ904は、機械読取り可能媒体906上に記憶されるソフトウェアの実行を含めて、バスおよび一般の処理を管理する役割を担っている。プロセッサ908は、1つまたは複数の汎用プロセッサおよび/または専用プロセッサを用いてインプリメントされることが可能である。例は、マイクロプロセッサと、マイクロコントローラと、DSPプロセッサと、ソフトウェアを実行することができる他の回路とを含む。ソフトウェアは、ソフトウェアと、ファームウェアと、ミドルウェアと、マイクロコードと、ハードウェア記述言語と、あるいはそれ以外と称されようとも、命令、データ、またはそれらの任意の組合せを意味するように広く解釈されるべきである。機械読取り可能媒体は、例として、RAM (ランダムアクセスメモリ(Random Access Memory))、フラッシュメモリ、ROM (リードオンリーメモリ(Read Only Memory))、PROM (プログラマブル(Programmable)リードオンリーメモリ)、EPROM (消去可能(Erasable)プログラマブルリードオンリーメモリ)、EEPROM (電気的(Electrically)消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ)、レジスタ、磁気ディスク、光ディスク、ハードドライブ、または他の適切な任意のストレージ媒体、あるいはそれらの任意の組合せを含むことができる。機械読取り可能媒体は、コンピュータプログラムプロダクト(computer-program product)の形で実施されることが可能である。コンピュータプログラムプロダクトは、パッケージ材料を備えることができる。
図9に示されるハードウェアインプリメンテーションにおいては、機械読取り可能媒体906は、プロセッサ904から分離した処理システム900の一部分として示されている。しかしながら、当業者なら、簡単に理解するであろうように、機械読取り可能媒体906、またはその任意の部分は、処理システム900の外部にあってもよい。例として、機械読取り可能媒体906は、伝送回線、データによって変調された搬送波、および/またはワイヤレスノードから分離したコンピュータプロダクトを含むことができ、これらのすべては、バスインターフェース908を通してプロセッサ904によってアクセスされることが可能である。代わりに、または追加して、機械読取り可能媒体906、またはその任意の部分は、キャッシュおよび/または汎用レジスタファイルを用いた場合などにそうであり得るように、プロセッサ904へと一体化されていてもよい。
処理システム900は、すべてが外部バスアーキテクチャを通して他のサポートする回路と一緒にリンクされた、処理機能を提供する1つまたは複数のマイクロプロセッサと、機械読取り可能媒体906の少なくとも一部分を提供する外部メモリとを有する汎用処理システムとして構成されることが可能である。代わりに、処理システム900は、プロセッサ904と、バスインターフェース908 (アクセス端末の場合におけるユーザインターフェース912)と、支援回路(図示されず)と、単一のチップに一体化される機械読取り可能媒体906の少なくとも一部分を有するASIC (特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit))を用いて、あるいは1つまたは複数のFPGA (フィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array))、PLD (プログラマブル論理デバイス(Programmable Logic Device))、コントローラ、状態機械、ゲーティッド論理、個別ハードウェアコンポーネント、もしくは他の適切な任意の回路、または本開示全体にわたって説明される様々な機能を実行することができる回路の任意の組合せを用いてインプリメントされることが可能である。当業者は、どのようにして最も良く、特定のアプリケーションと、全体システムに課された全般的な設計制約条件とに応じて、処理システム900についての説明された機能をインプリメントすべきかを認識するであろう。
機械読取り可能媒体906は、いくつかのソフトウェアモジュールを有するように示されている。ソフトウェアモジュールは、プロセッサ904によって実行されるときに処理システム900に様々な機能を実行するようにさせる命令を含んでいる。各ソフトウェアモジュールは、単一ストレージデバイスの中に存在し、または複数のストレージデバイスにわたって分散される。例として、ソフトウェアモジュールは、トリガイベントが起こるときにハードドライブからRAMへとロードされることが可能である。ソフトウェアモジュールの実行中に、プロセッサ904は、アクセス速度を増大させるために命令のいくつかをキャッシュにロードすることができる。次いで、1つまたは複数のキャッシュ線(cache lines)は、プロセッサ904による実行のために、汎用レジスタファイルへとロードされることが可能である。下記でソフトウェアモジュールの機能について言及するときに、そのような機能は、そのソフトウェアモジュールからの命令を実行するときに、プロセッサ904によってインプリメントされることが、理解されるであろう。一態様においては、マルチユーザ共同ビーム形成システムを容易にするためのモジュール950が、提供される。
図10は、本開示の別の態様による通信のための装置1000の機能の一例を示すブロック図である。通信のための装置1000は、複数のアクセス端末からチャネル情報を受信するためのチャネル情報受信モジュール1002と、複数のアクセス端末からアクセス端末の組を選択するためのアクセス端末選択モジュール1004と、選択されたアクセス端末の組の中で各アクセス端末についてのビーム形成ベクトルを生成するためのビーム形成器モジュール1006と、生成されたビーム形成ベクトルのうちの少なくとも1つを使用して信号を送信するための信号伝送モジュール1008とを含む。
この提案された方法およびシステムは、対象アクセス端末に送信されるエネルギーを最大にすることと、それに対する他のアクセス端末に対して引き起こされる干渉を最小にすることとの間のトレードオフをバランスさせる。さらに、基地局が小さな角拡散を有するという一般的なシナリオでは、たとえチャネルの振幅情報が、時間とともに急速に変化する可能性があるとしても、CDIは、さらにいっそうゆっくりと変化する傾向がある。線形ビーム形成においては、正確なCDIの知識は、有効な空間ヌリングのために十分である。アクセス端末選択は、CDIに基づいており、その結果、そのスキームの性能は、チャネルミスマッチに対して堅牢とすることができる。
本明細書において説明される様々な態様は、標準的なプログラミング技法および/またはエンジニアリング技法を使用して方法、装置、または製造の物品としてインプリメントされることが可能である。本明細書において使用されるような用語「製造の物品」は、任意のコンピュータ読取り可能なデバイス、搬送波、または媒体からアクセス可能なコンピュータプログラムを包含するように意図される。例えば、コンピュータ読取り可能デバイスは、それだけには限定されないが、磁気ストレージデバイスと、光ディスクと、デジタル多用途ディスクと、スマートカードと、フラッシュメモリデバイスとを含むことができる。
本開示は、好ましい態様だけに限定されるようには意図されていない。さらに、当業者は、本明細書において説明される方法および装置の態様が、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの様々な組合せの形のインプリメンテーションを含めて、様々なやり方でインプリメントされ得ることを認識すべきである。そのようなハードウェアの例は、ASIC、フィールドプログラマブルゲートアレイ、汎用プロセッサ、DSP、および/または他の回路を含むことができる。本開示のソフトウェアおよび/またはファームウェアのインプリメンテーションは、ジャバ(Ｊａｖａ（登録商標）)、C、C++、MatlabTM、Verilog、VHDL、および/またはプロセッサ特有の機械語およびアセンブリ言語を含めて、プログラミング言語の任意の組合せを経由してインプリメントされることが可能である。
当業者は、さらに、本明細書において開示される態様に関連して説明される様々な例示の論理ブロック、モジュール、プロセッサ、手段、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア(例えば、ソースコーディングまたは何らかの他の技法を使用して設計され得るデジタルインプリメンテーション、アナログインプリメンテーション、またはこれら2つの組合せ)、命令を組み込んだプログラムまたは設計コードの様々な形態(これは、便宜上、「ソフトウェア」または「ソフトウェアモジュール」と本明細書において称されることが可能である)、あるいはそれら両方の組合せとしてインプリメントされることが可能である。ハードウェアと、ソフトウェアとのこの交換可能性を明確に示すために、様々な例示のコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、およびステップは、それらの機能の観点から上記で一般的に説明されてきている。そのような機能が、ハードウェアとしてインプリメントされるか、あるいはソフトウェアとしてインプリメントされるかは、特定のアプリケーションと、全体システムに課される設計制約条件とに依存する。当業者(Skilled artisans)は、特定の各アプリケーションについて様々なやり方で説明された機能をインプリメントすることができるが、そのようなインプリメンテーションの決定は、本開示の範囲からの逸脱を引き起こすように解釈されるべきではない。
本明細書において開示される態様に関連して説明される様々な例示の論理ブロック、モジュール、および回路は、集積回路(「IC」)、アクセス端末、または基地局の内部にインプリメントされ、またはそれらによって実行されることが可能である。ICは、本明細書において説明される機能を実行するように設計された汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(digital signal processor) (DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)または他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタのロジック、個別ハードウェアコンポーネント、電気コンポーネント、光コンポーネント、機械コンポーネント、あるいはそれらの任意の組合せを備えることができ、そしてICの内部に、ICの外部に、またはそれらの両方に存在するコードまたは命令を実行することができる。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサとすることができるが、代替案においては、プロセッサは、従来型の任意のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械とすることができる。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せとして、例えば、DSPとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと組み合わされた1つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは他のそのような任意のコンフィギュレーションとしてインプリメントされることも可能である。
本明細書において説明される方法およびシステムの態様は、単に本開示の特定の態様を示しているにすぎない。当業者は、本明細書において明示的には説明されていない、または示されていないが、本開示の原理を実施し、そしてその範囲内に含まれる様々な構成を工夫することができるようになることを理解すべきである。さらに、本明細書において列挙されるすべての例および条件付き言語は、本開示の原理を理解するに際して読者を支援する教育上の目的のためだけであるように意図される。本開示と、その関連する言及とは、そのような特に列挙された例および状態だけに限定されることのないように解釈されるべきである。さらに、原理、態様、および本開示の態様、ならびにその特定の例を列挙する本明細書におけるすべての記述は、その構造的な同等物と機能的な同等物との両方を包含するように意図される。さらに、そのような同等物は、現在知られている同等物と、同様に将来開発される同等物との両方を、すなわち構造にかかわらず同じ機能を実行する、開発される任意の要素を含むことが、意図される。
本明細書におけるブロック図が、例示の回路の概念図と、アルゴリズムと、本開示の原理を実施する機能ステップとを表すことが、当業者によって理解されるべきである。同様に、任意のフローチャート、流れ図、信号図、システム図、コードなどは、コンピュータ読取り可能媒体において基本的に提示され、そしてそのように、コンピュータまたはプロセッサが明示的に示されようと、示されなかろうと、そのようなコンピュータまたはプロセッサによって実行されることが可能である様々なプロセスを表すことを理解すべきである。
ソフトウェアモジュールとの関連で説明される特定の任意の順序または階層のステップは、ワイヤレスノードの一例を提供するように提示されていることが、理解される。設計の好みに基づいて、特定の順序または階層のステップは、本開示の範囲内に留まりながら再構成され得ることが、理解される。
本開示の様々な態様が、ソフトウェアインプリメンテーションとして説明されているが、当業者なら、本開示全体にわたって提示される様々なソフトウェアモジュールは、ハードウェア、またはソフトウェアとハードウェアとの任意の組合せの形でインプリメントされ得ることを簡単に理解するであろう。これらの態様が、ハードウェアの形でインプリメントされるか、またはソフトウェアの形でインプリメントされるかは、特定のアプリケーションと、全体システムに課される設計制約条件とに左右される。当業者は、特定の各アプリケーションについて様々なやり方で説明された機能をインプリメントすることができるが、そのようなインプリメンテーションの決定は、本開示の範囲からの逸脱を引き起こすように解釈されるべきではない。
上記説明は、任意の当業者が、本開示の完全な範囲を十分に理解することを可能にするように提供される。本明細書において開示される様々なコンフィギュレーションに対する修正は、当業者にとって簡単に明らかになるであろう。したがって、特許請求の範囲は、本明細書において説明される本開示の様々な態様だけに限定されるようには意図されず、特許請求の範囲の言語と整合した完全な範囲が与えられるべきであり、そこでは、単数形の要素に対する言及は、特にそのように述べられていない限り、「1つであり、しかもたった1つである(one and only one)」を意味するようには意図されず、そうではなくて1つまたは複数を意味するように意図される。そうでないように特に述べられていない限り、用語「いくつか(some)」は、1つまたは複数を意味する。当業者に知られており、または後で知られるようになる、本開示全体にわたって説明される様々な態様の要素に対するすべての構造的な同等物と機能的な同等物とは、参照によって本明細書に明示的に組み込まれ、そして特許請求の範囲によって包含されるように意図される。さらに、本明細書に開示されるものは、そのような開示が、特許請求の範囲の中で明示的に列挙されるかどうかにかかわらず、公開にするようには意図されていない。要素が、慣用句「ための手段(means for)」を使用して明示的に列挙され、または方法請求項の場合に、要素が、慣用句「ためのステップ(step for)」を使用して列挙されない限り、請求項要素は、35 U.S.C. §112、第6パラグラフの条項の下に解釈されるべきではない。
100 ワイヤレス通信システム、ワイヤレスネットワーク
102 セル
102a〜102g マクロセル
104a〜104g BS
106 アクセス端末(AT)
106a〜106k アクセス端末(AT)
200 通信システム、ワイヤレスネットワーク
202 基地局コントローラ
204 ネットワーク
206 基地局
208 アクセス端末
208a〜208c アクセス端末
210 セル
300 ワイヤレスノード
301 データソース
302 送信(TX)データプロセッサ、TXデータプロセッサ
303 パイロットユニット
304 OFDM変調器
305 TX空間プロセッサ
306a〜306n トランシーバ
308a〜308n アンテナ
310 RX空間プロセッサ
312 OFDM復調器
314 RXデータプロセッサ
315 チャネル推定器
318 データシンク
400 プロセス
402、404、406、408 ステップ
502 基地局
504 コードブック
506 コードワード
506a コードワード
508 コードワード選択コンポーネント
510a〜510c CSI
512a〜512c アクセス端末
514 ユーティリティ関数M(w)
516 ビーム形成コンポーネント
604 コードブック、CB
608 コードワード選択コンポーネント
610 完全なCSI
614 ユーティリティ関数
704 コードブック
708 コードワード選択コンポーネント
710 チャネル状態情報
714 ユーティリティ関数M(w)
718 チャネル方向、量子化チャネル(方向)
720 振幅
804 コードブック
808 コードワード選択コンポーネント
810 チャネル状態情報
814 ユーティリティ関数M(w)
818 チャネル方向、量子化チャネル(方向)
900 処理システム
902 バス
904 プロセッサ
906 機械読取り可能媒体
908 バスインターフェース
910 ネットワークアダプタ、ネットワークインターフェース
912 ユーザインターフェース
950 マルチユーザ共同ビーム形成モジュール
1000 通信のための装置
1002 チャネル情報受信モジュール
1004 アクセス端末選択モジュール
1006 ビーム形成器モジュール
1008 信号伝送モジュール
w ビーム形成ベクトル

Claims (26)

  1. ワイヤレス通信の方法であって、
    複数のアクセス端末から、検出されたチャネル情報を受信するステップと、
    前記受信チャネル情報に基づいて前記複数のアクセス端末からアクセス端末の組を選択するステップと、
    選択されたアクセス端末の前記組の中の各アクセス端末についてのビーム形成ベクトルを生成するステップと、
    前記生成されたビーム形成ベクトルのうちの少なくとも1つを使用して信号を送信するステップと
    を備える方法。
  2. 前記検出されたチャネル情報は、前記チャネルの量子化バージョンである、請求項1に記載の方法。
  3. 前記検出されたチャネル情報は、チャネル方向情報(CDI)を備える、請求項1に記載の方法。
  4. アクセス端末の前記組は、前記CDIに基づいて選択される、請求項3に記載の方法。
  5. 前記生成は、前記CDIに基づいている、請求項3に記載の方法。
  6. 前記検出されたチャネル情報は、振幅を備える、請求項1に記載の方法。
  7. 前記生成は、連続ドメインの中でビーム形成ベクトルを計算するステップを備える、請求項1に記載の方法。
  8. 前記生成は、最小平均2乗誤差(MMSE)関数を使用してビーム形成ベクトルを計算するステップを備える、請求項1に記載の方法。
  9. ワイヤレス通信のための装置であって、
    複数のアクセス端末から、検出されたチャネル情報を受信するための手段と、
    前記受信チャネル情報に基づいて前記複数のアクセス端末からアクセス端末の組を選択するための手段と、
    選択されたアクセス端末の前記組の中の各アクセス端末についてのビーム形成ベクトルを生成するための手段と、
    前記生成されたビーム形成ベクトルのうちの少なくとも1つを使用して信号を送信するための手段と
    を備える装置。
  10. 前記検出されたチャネル情報は、前記チャネルの量子化バージョンである、請求項9に記載の装置。
  11. 前記チャネルは、チャネル方向情報(CDI)を備える、請求項9に記載の装置。
  12. 前記選択手段は、前記CDIに基づいてアクセス端末の前記組を選択するための手段を備える、請求項11に記載の装置。
  13. 前記生成手段は、前記CDIに基づいて前記ビーム形成ベクトルを生成するための手段を備える、請求項11に記載の装置。
  14. 前記検出されたチャネル情報は、振幅を備える、請求項9に記載の装置。
  15. 前記生成手段は、連続ドメインの中で前記ビーム形成ベクトルを生成するための手段を備える、請求項9に記載の装置。
  16. 前記生成は、最小平均2乗誤差(MMSE)関数を使用してビーム形成ベクトルを計算するステップを備える、請求項9に記載の装置。
  17. ワイヤレス通信のための装置であって、
    複数のアクセス端末から、検出されたチャネル情報を受信するように構成されたレシーバと、
    前記受信チャネル情報に基づいて前記複数のアクセス端末からアクセス端末の組を選択するように、
    選択されたアクセス端末の前記組の中の各アクセス端末についてのビーム形成ベクトルを生成するように、そして
    前記生成されたビーム形成ベクトルのうちの少なくとも1つを使用して信号を送信するように
    構成された処理システムと
    を備える装置。
  18. 前記検出されたチャネル情報は、前記チャネルの量子化バージョンである、請求項17に記載の装置。
  19. 前記チャネルは、チャネル方向情報(CDI)を備える、請求項17に記載の装置。
  20. 前記CDIに基づいてアクセス端末の前記組を選択するための選択モジュールをさらに備える、請求項19に記載の装置。
  21. 前記CDIに基づいて前記ビーム形成ベクトルを生成するためのビーム形成器をさらに備える、請求項19に記載の装置。
  22. 前記検出されたチャネル情報は、振幅を備える、請求項17に記載の装置。
  23. 連続ドメインの中で前記ビーム形成ベクトルを生成するためのビーム形成器をさらに備える、請求項17に記載の装置。
  24. 最小平均2乗誤差(MMSE)関数を使用してビーム形成ベクトルを計算するためのビーム形成器をさらに備える、請求項17に記載の装置。
  25. 通信のためのコンピュータプログラムプロダクトであって、
    プロセッサに、
    複数のアクセス端末から、検出されたチャネル情報を受信するように、
    前記受信チャネル情報に基づいて前記複数のアクセス端末からアクセス端末の組を選択するように、
    選択されたアクセス端末の前記組の中の各アクセス端末についてのビーム形成ベクトルを生成するように、そして
    前記生成されたビーム形成ベクトルのうちの少なくとも1つを使用して信号を送信するように
    させるように前記プロセッサによって実行可能な命令で符号化される機械読取り可能媒体
    を備えるコンピュータプログラムプロダクト。
  26. 複数のアクセス端末から、検出されたチャネル情報を受信するように構成されたワイヤレスネットワークアダプタと、
    前記受信チャネル情報に基づいて前記複数のアクセス端末からアクセス端末の組を選択するように、
    選択されたアクセス端末の前記組の中の各アクセス端末についてのビーム形成ベクトルを生成するように、そして
    前記生成されたビーム形成ベクトルのうちの少なくとも1つを使用して信号を送信するように
    構成された処理システムと
    を備える基地局。
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