JP2013507815A - セルラ方式通信ネットワークの無線局の動作方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、複数の二次局と通信するための少なくとも２つのアンテナを含むトランシーバを有する一次局の動作方法であって、第１のアンテナで基準シンボルの少なくとも一つの第１のセットと、第２のアンテナで基準シンボルの少なくとも一つの第２のセットとを、単一の空間チャネルに対して二次局へ一次局が送信するステップを有し、基準シンボルの第２のセットが基準シンボルの第１のセットと直交する、方法に関する。

Description

本発明は、セル内に位置される複数の二次局と通信するために適した、セルにサービスを行う一次局を有するセルラ方式通信ネットワークに関する。

本発明は、例えば、ＵＭＴＳ、ＬＴＥ、又は空間チャネルの復号化のため基準シンボルを使用する任意のシステムに関連する。本発明は、ビーム形成を用いたシステム、又はＭＩＭＯで好適に実行される。

従来の通信システムが、図１に例示される。このようなシステムでは、ネットワークは、複数のセルで構成される。各セルにおいて、例えば図１のセル１０１において、一次局１００は、セルにサービスを行う。これは、一次局がセル内の二次局１１０との全ての通信を編成し、制御することを意味する。通信信号は、異なるチャネル上で送信される。少なくともダウンリンク（一次局から二次局への）データチャネル及びダウンリンク制御チャネルが、通常は一次局により送信される。同様に、アップリンク（二次局から一次局への）対応データチャネル及び制御チャネルも送信されるが、図面の簡明さのために、これらのチャネルは図１から省略されている。

例えばＬＴＥシステムにおいて、一次局１００は、複数のアンテナを有し、二次局１１０へ向かってビーム形成されたデータストリームを作るようにそれぞれの送信アンテナゲイン及びフェーズを調整できる。これらのアンテナゲイン及びフェーズは、プリコードマトリクス（又は、一つの送信ビームだけがある場合ベクトル）を構成する。Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ（ＰＤＣＣＨ）上の制御信号メッセージは、ユーザチャネルＰＤＤＣＨ上の送信リソースの割り当てを通知するために用いられる。一般に、ビーム形成された送信は、空間チャネルを介して送信されるとみなされ得る。ビーム形成されたデータストリームの受信は、通常、受信器においてフェーズ及び可能な振幅基準を必要とする。斯様な基準は、データに付与するのと同じビーム形成ベクトルを持つ既知の基準シンボルを送信することにより供給できる。これらの基準シンボルは、ＴＤＭ、ＦＤＭ又はＣＤＭのような既知の技術を使用して、データ又は制御情報に多重される。従って、空間チャネルは、一組のＴＤＭ、ＣＤＭ、ＦＤＭ及びビーム形成ベクトルの組合せを使用して送信される基準シンボルに関して定められる。

一次局１００がシステムリソースを効率的に利用するためダウンリンクデータ送信をスケジュールでき、二次局１１０は、ダウンリンクチャネル状態についてのフィードバック、例えばチャネル伝達関数、干渉電力レベル又は干渉共分散マトリクスのような明確なフィードバックを一次局に供給することが、通常期待される。好適な送信ランク、好適なプリコーディングマトリクス若しくはベクトル、又は達成可能なデータレート（例えばＣＱＩ）のような特定の送信スキームの前提の下、暗黙のフィードバックを持つことも可能である。斯様なフィードバックは、通常、この目的のためにデザインされる周期的に送信される基準シンボル（すなわちＣＳＩ―ＲＳ、つまりＣｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ―Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｙｍｂｏｌ）の観察、及び干渉の推定に基づく。

しかしながら、ＬＴＥ―Ａｄｖａｎｃｅｄのようなシステムでは、ＣＳＩ―ＲＳの送信のため、オーバーヘッドを減らすことが望ましく、従ってＣＳＩ―ＲＳは、まれに送信されることを意図される。

上述の課題を軽減するネットワーク内で通信する方法を提案することが、本発明の目的である。

二次局にチャネル状況を測定し推定可能にするネットワーク内での通信方法を提案することが、本発明の別の目的である。

本発明の更に他の目的は、チャネルがあまりに多くのオーバーヘッドを必要とせずに、二次局にチャネル状況を推定可能にする通信システムの動作方法を供給することである。

このために、本発明の第１の態様によると、少なくとも一つの二次局と通信するための少なくとも２つのアンテナを含むトランシーバを有する一次局の動作方法であって、送信前に付与される第１のプリコーディングベクトルを持つ基準シンボルの第１のセットと、送信前に付与される対応する第２のプレコーディングベクトルを持つ基準シンボルの少なくとも一つの第２のセットとを、単一の空間チャネルに対して二次局へ一次局が送信するステップを有し、基準シンボルの前記少なくとも一つの第２のセットが基準シンボルの第１のセットと直交する方法が提案される。

本発明の第２の態様によると、少なくとも一つの一次局と通信するためのトランシーバを有する二次局の動作方法であって、基準シンボルの第１のセットと、基準シンボルの少なくとも一つの第２のセットとを、単一の空間チャネルに対して一次局から二次局が受信する受信ステップであって、基準シンボルの前記少なくとも一つの第２のセットが基準シンボルの第１のセットと直交する前記受信ステップと、基準シンボルの受信した第１のセットのフェーズと、基準シンボルの受信した前記少なくとも一つの第２のセットの少なくとも一つの基準シンボルのフェーズとの間のフェーズ差を二次局が計算する計算ステップとを有する方法が提案される。

本発明の第３の態様によると、少なくとも一つの二次局と通信するための少なくとも２つのアンテナを含むトランシーバを有する一次局であって、前記トランシーバは、送信前に付与される第１のプリコーディングベクトルを持つ基準シンボルの第１のセットと、送信前に付与される対応する第２のプレコーディングベクトルを持つ基準シンボルの少なくとも一つの第２のセットとを、単一の空間チャネルに対して二次局へ送信し、基準シンボルの前記少なくとも一つの第２のセットが基準シンボルの第１のセットと直交する一次局が提案される。

本発明の第４の態様によると、少なくとも一つの一次局と通信するためのトランシーバを有する二次局であって、前記トランシーバが、基準シンボルの第１のセットと、基準シンボルの少なくとも一つの第２のセットとを、単一の空間チャネルに対して一次局から受信し、基準シンボルの前記少なくとも一つの第２のセットが基準シンボルの第１のセットと直交し、二次局は、基準シンボルの受信した第１のセットのフェーズと、基準シンボルの受信した前記少なくとも一つの第２のセットの少なくとも一つの基準シンボルのフェーズとの間のフェーズ差を計算するための制御手段を有する二次局が提案される。

本発明のこれら及び他の態様が、以下に説明される実施例を参照して、明らかに説明されるだろう。

本発明は、添付の図面を参照して、例として、ここで更に詳細に説明されるだろう。

図１は、既に説明したように、従来の通信システムのブロック図である。 図２は、本発明の第１の実施例による通信システムを表しているブロック図である。 図３は、本発明による方法を表しているフローチャートである。 図４は、第１の実施例の一次局及び二次局により形成されるフェーズ制御ループを表しているブロック図である。 図５は、本発明の他の実施例による通信システムを表しているブロック図である。

本発明は、ＵＭＴＳ又はＬＴＥ通信システムのようなセルラ通信システムに関する。より詳しくは、本発明は、特にチャネル状況を推定するための基準シンボルを使用する代わりに、この推定は、ビーム形成されるダウンリンクデータチャネルの復号化を助けるため従来のシステムで使われる専用の基準シンボルに対する修正の助けを借りてなされ得るという認識に基づく。

図１を参照して、従来の通信システムの専用の基準シンボル（ＤＲＳ）の動作が説明される。明細書の冒頭で見られたように、図１のシステムは、複数の二次局１１０が配置されるセル１０１内で動作する一次局１００を有する。簡明のため、２つの二次局だけが図１に表される。この例では、このシステムは、最高２０ＭＨｚの単一のキャリアが用いられるＬＴＥ通信システムである。この例では、一次局１００は、２つのアンテナ１０４のおかげで、ビーム形成されたデータストリーム１１１を送信し、ここで、アンテナから送信された信号はプリコーディング係数により重み付けされている。この例では、一次局１００の４つのアンテナの２つだけが、このデータストリーム１１１のために用いられると仮定する。

ＬＴＥに関連して、一次局は少なくとも４つのアンテナを持ちそうであり、これらのアンテナのセットがこの例のような単一送信のために使われる。同様に、二次局は、複数の受信アンテナ（例えば２、４又は８）を持つ。Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ（ＰＤＣＣＨ）上で一次局１００により送信される制御通知メッセージは、送信リソースの配置を知らせ、この例ではビーム形成された送信に関する情報を知らせるために用いられる。

ＰＤＣＣＨ上でのプリコーディングベクトル／マトリクスの通知は、二次局が共通の基準シンボルからデータストリーム１１１の復調のためのフェーズ基準を計算可能にする。代わりの動作モードとして、二次局に特有のＤｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｙｍｂｏｌｓ（ＤＲＳ）は、一次局からのダウンリンクデータ送信の受信を補助するために用いられる。ＤＲＳは、二次局へのデータ送信を含む各リソースブロックのリソース要素（ＲＥ）の幾つかを占める。これらのリソース要素は、二次局１１０に既知であるので、二次局は、これらＲＥを取り出し、これらの基準シンボルを復号できる。二次局１１０への第２の空間チャネルの送信の場合、各空間チャネルに対してＤＲＳのセットが必要とされることに留意されたい。

空間チャネル１１１に対するＤＲＳのセットは、その空間チャネル１１１に対するデータと同様にプリコードされ、ＤＲＳの位置及びシンボル値が二次局１１０に既知なので、これらは、その空間チャネル１１１上で送信されるデータの復調のためのフェーズ及び振幅基準として使われる。同等に、専用の基準シンボルは、プリコーディング及び無線チャネルにより形成される複合チャネルのチャネル推定を得るために用いられる。空間チャネルに対するプリコーディングは、アンテナポートを作るとみなされ、よって、その空間チャネルに対するＤＲＳのセットは、対応するアンテナポートで送信される。

各空間チャネルに対するＤＲＳのセットは、以下の一つ以上により区別できる。
・変調シーケンス：すなわち、連続する基準シンボルのための既定の値の異なるシーケンス、
・周波数領域（ＦＤＭ）：すなわち、ＤＲＳを送信するために使用されるＲＥが、周波数領域で異なる。
・時間領域（ＴＤＭ）：すなわち、ＤＲＳを送信するために使用されるＲＥが、時間領域で異なる。
・コード領域（ＣＤＭ）：すなわち、異なる拡散シーケンスが、ＤＲＳを有する送信されたシンボルに適用される。この場合、各空間チャネルに対するＤＲＳの各セットを送信するためＲＥの同じセットを使用することが便利であろう。

実際には、所与の空間チャネルに対するＤＲＳは、これら変調シーケンス、ＦＤＭ、ＴＤＭ及びＣＤＭの全ての態様を有してもよい。

実行のこの特定の例において、単一のセル１０１内の二次局１１０へ送信される空間チャネルの最大数は、８であることに留意されたい。本来、これは、セル内で送信される空間チャネルの総数を限定していないことに留意されたい。その上、１つのリソースブロックのＤＲＳのためのリソース要素（ＲＥ）の数は、１２又は２４のような数である。更にまた、ＤＲＳデザインは、少なくとも幾つかの状況において、１つのリソースブロック間でチャネル係数のある補間を可能にすると仮定される。この従来の実行によると、単一のアンテナポート上の送信とＤＲＳのセットとの間に１対１のマッピングがある。一次局１００が、システムリソースを効率的に利用するため、ダウンリンクデータ送信をスケジュールできるように、二次局は、通常、明細書の冒頭で述べたように一次局にダウンリンクチャネル状態のフィードバックを供給することが期待される。上述のように、このフィードバックは、明確であるか暗黙であり、通常は、干渉の推定と共に、ＣＳＩ―ＲＳのような、この目的のためにデザインされる周期的に送信される基準シンボルの観察に基づく。

本発明は、ＤＲＳの利用可能なセットの数がいつでも使用時に空間チャネル（すなわちアンテナポート）の数を大きく超える場合、ＤＲＳの複数のセットを一次局で所与のアンテナポートと結びつけることが可能であるという認識に基づく。ＤＲＳの各セットがプリコーディング係数の異なるセットを使用して（すなわち、異なる仮想アンテナを使用して）送信される場合、二次局はＤＲＳの異なるセットを観察することにより付加的なチャネル状態情報を引き出すことが可能である。加えて、二次局は、このようにアンテナポートからデータ送信の復調のためのフェーズ基準を得ることができる。従って、二次局は、ＤＲＳの受信セットからフェーズ基準を計算するための適切なアルゴリズムを知っていなければならない。

単純な例として、一次局で２つの送信アンテナ（アンテナ１、アンテナ２）を持つ図１のシステムを考える。説明を簡単にするため、二次局は単一の受信アンテナを持つと仮定されるが、同じ原理が複数のアンテナを持つ二次局に対して適用できる。単一の空間チャネル１１１が、二次局にデータを送信するために用いられる（すなわち、単一の送信アンテナポートが使われる）。データ送信をプリコードするためのアンテナ重み付けは、ｗ１及びｗ２である。

図１の従来のシステムによると、ＤＲＳの第１のセットは、アンテナ１から重みｗ１で送信され、更にアンテナ２から重みｗ２で送信される。送信アンテナから受信アンテナへのチャネル係数がｈ１及びｈ２である場合、二次局１１０は、両方の送信アンテナからの複合受信信号からデータに対するフェーズ基準を得ることができ、ここでフェーズ基準はｄ１（ｗ１．ｈ１＋ｗ２．ｈ２）により与えられ、ここで、ｄ１は基準シンボルである。ｄ１が既知であり、チャネル推定は（ｗ１．ｈ１＋ｗ２．ｈ２）により与えられるので、これがフェーズ基準として使用できる。

本発明の第１の実施例によると、ＤＲＳの２つのセットが送信される。ＤＲＳの第１のセットｄ１が、アンテナ１から重みｗ１を使用して送信され、ＤＲＳの第２のセットｄ２が、アンテナ２から重みｗ２を使用して送信される。

ここで、二次局で受信される信号は、（ｄ１．ｗ１．ｈ１＋ｄ２．ｗ２．ｈ２）である。ｄ１及びｄ２が直交していて、両方とも二次局に知られているならば、ｗ１．ｈ１及びｗ２．ｈ２両方は独立して導出できる。加えて、従来のシステムにより必要とされるものと等価のチャネル推定及びフェーズ基準、（ｗ１．ｈ１＋ｗ２．ｈ２）も得られる。

この第１の実施例は、図２に表される。図２の通信システムは、複数の二次局２１０が位置するセル２０１内で動作する一次局２００を有する。明瞭さのため、２つの二次局２１０だけが、図２に表される。一次局２００は、空間チャネル上をビーム形成モードで送信する送信アンテナのゲイン及びフェーズを調整できるプリコーダ２０５により制御される複数の送信アンテナ２０４を有する。一次局２００から二次局２１０へのデータビーム２１１が、図２に表される。空間チャネルを形成するこのデータビーム２１１は、ＰＤＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ ＣＨａｎｎｅｌ）のようなデータチャネル上で送信される。二次局は、ＰＤＳＣＨ上で実施されるデータ送信のために使用される空間チャネルの（すなわち仮想アンテナの）物理的レイヤシグナリング（例えばＰＤＣＣＨ、すなわちＰｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）により知らされる。その上、二次局２１０は、ＤＲＳのセットが使われ、ＤＲＳのセットが空間チャネル２１１と関連する一次局２００からのより高いシグナリングにより知らされる。本発明の変形例において、ダウンリンクアンテナの数は、セルに利用可能なダウンリンクアンテナの数及び潜在的に利用できるＤＲＳのセットを推論する二次局に明確には通知されない。例として、制御チャネルのために使用される（送信ダイバーシティのような）送信スキームが送信アンテナの数に依存する場合、二次局は、アンテナの数についての種々異なる仮説の下、制御チャネルを復号しようとする。適当なシステムデザインで、正しい復号は、アンテナの数についての正しい仮説が選択されるときだけ発生するだろう。

空間チャネル２１１は、ここで、２つのコンポーネント信号２１１ａ及び２１１ｂの組合せからの結果である。これらの信号２１１ａ及び２１１ｂは、互いに直交するＤＲＳのそれぞれのセットを各々含む。よって、二次局２１０は、送信アンテナ２０４ａ又は２０４ｂ各々のチャネル状況とプリコーディングとの積をそれぞれ、すなわち、上述したようにｗ１．ｈ１及びｗ２．ｈ２をこのように推定する。実際、専用の基準シンボルのそれぞれのセットが互いに直交すると想定すれば、二次局が２つのコンポーネント信号２１１ａ及び２１１ｂの基準信号に対応する受信信号を独立して推定することは可能である。

図３を参照して、本発明の第１の実施例で実行される方法が、ここで説明される。ステップ３００で、一次局２００は、基準信号のそれぞれのセットを持つコンポーネント信号２１１ａ及び２１１ｂを送信する。これを達成するために、一次局２００は、空間チャネルを用いて送信されるデータにプリコーディングを付与し、ＤＲＳの対応するセットに適切なプリコーディングを付与するので、二次局は、通知されたアルゴリズム又は所定アルゴリズムに従ってフェーズ基準を導出する。空間チャネルに対するＤＲＳの１つのセットを持つシステムのための適切なアルゴリズムの例は、既知又は推定のＤＲＳ送信を表す信号により乗算されるとき、対応する受信信号に関して最小平均二乗誤差を与える複素定数の値を見つけることである。この定数は、このとき、チャネル伝達関数ブロックの推定値である。これは、対応する空間チャネル上のデータ送信の復調のためのフェーズ基準を供給するために使用できる。単一の空間チャネルに対して２つのＤＲＳを持つシステムにおいて、適切なアルゴリズムは、対応するＤＲＳの各々から導出される２つのチャネル推定値の平均に基づいてフェーズ基準を使用するだろう。コンポーネント信号２１１及び２１１ｂは、空間チャネル２１１を形成する。ステップ３０１で、二次局２１０は、コンポーネント信号２１１ａ及び２１１ｂを受信する。二次局２１０は、ステップ３０２で、信号２１１ａ及び２１１ｂのそれぞれ受信した基準シンボルからチャネル推定値を導出し、アルゴリズムにより、ステップ３０３でこれらのチャネル推定値からフェーズ基準を推測する。変形例では、二次局２１０は、ＤＲＳの受信セットから各空間チャネルに対するフェーズ基準を導出するために適用されるアルゴリズムを、より高いレイヤ通知により知らされる。アルゴリズムの選択の例において、より高いレイヤ通知は、フェーズ基準がチャネル推定値の合計又はチャネル推定値間の差から導出されるべきであることを示す。この例では、単一の空間チャネルだけがあるが、同じことが複数の空間チャネルに対して適用される。二次局２１０は、ステップ３０４で、（基準として使われる１つのセットと関連して）ＤＲＳの各セットの受信フェーズの測定を行うことも可能である。フェーズ測定値は、ステップ３０５で、量子化されて、通知メッセージ２１５で一次局２００へ通知される。一次局は、ステップ３０６で、プリコーディングを精練するために、これらの測定値を使用できる。

この第１の実施例の変形例において、二次局は、フェーズ測定に加えて又は代わりに、より詳細なチャネル状態フィードバックを一次局へ供給する。例えば、フィードバックは、ＣＱＩ（Channel Quality Indicator）のような既知のパラメータ、又は平均振幅若しくは振幅差のような振幅情報を含む。

Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｙｍｂｏｌのセットの送信に関して、二次局に対して、データが、ＤＲＳのために使用される何れのリソースエレメントにも（空間チャネル上で）送られないことが好ましい。これは、データとＤＲＳとの間の干渉を回避し、さもなければ二次局により得られたチャネル推定値の正確さを減らすであろう。ＦＤＭ、ＴＤＭ及びＣＤＭに対して、これは、任意のＤＲＳのために使用されるリソース要素が任意の空間チャネル上でデータを利用できないことを意味する。

原則、単一のリソースブロックに対してサポートできる空間チャネルの最大数は、ＤＲＳに割り当てられるリソース要素の総数に等しい。実際には、この最大数は、下位レベルで、例えばＤＲＳに割り当てられるリソース要素の総数が、許容された空間チャネルの最大数の倍数に等しいようなレベルに設定される。ＤＲＳに割り当てられるＲＥの数は、二次局に実際に送信される空間チャネルの数に比例する。これは、ＦＤＭ又はＴＤＭに対して適用でき、最大より少ない空間チャネルが送信されるとき、ＤＲＳからのオーバーヘッドを最小にするという利点を持つ。

ＤＲＳのために割り当てられるリソース要素の数は、（例えば、ＵＥに送信される空間チャネルの最大数の倍数として）固定されてもよい。これは、ＣＤＭを使用する自然の結果とみなせる。ＣＤＭと同様にＦＤＭ及びＴＤＭに対して、これはまた、異なる空間チャネルを同時に複数の二次局へ送信可能にする。これは、そのデータを受信するための基準として使用しなければならないのがＤＲＳのどのセットか（どのＤＲＳが、データストリームのどの部分に対応したか）を二次局が知る必要がある。これは、通知により、例えばＤＲＳと空間チャネルとの間のマッピングを示すことにより明確に示され、又は、例えば、送信される空間チャネルの数に依存する一定のマッピングにより暗に示される。

ＤＲＳのために割り当てられるリソース要素の数は、空間チャネルの数とは独立して可変的である。これは、特定チャンネル（例えば高い又は低いモビリティ速度）の特定の送信モード（例えば１６ＱＡＭ又は６４ＱＡＭのような変調スキーム）が、より多くの基準シンボルで可能である更に正確なチャネル推定値から利益を得るかどうかに依存して、多め又は少なめの基準シンボルを所与の空間チャネルのために使用可能にする。この利点は、より多くの基準シンボルを送信する増大されたオーバーヘッドからのデータレートのロスとバランスされるだろう。

セル境界の二次局が、複数のセルから、すなわちセル２０１の隣接するセルから同時にＤＲＳを受信することに留意されたい。この場合、同じフレームタイミングが隣接セル内で使用され、更に、異なるセルからのＤＲＳが（例えば異なる変調シーケンス／ＦＤＭ／ＴＤＭ／ＣＤＭにより）区別できるようにシステムを動作させることは、有利である。二次局が異なるセルからの異なるＤＲＳを識別でき、また複数の受信アンテナを持つ場合、少なくとも以下の可能性がある。
・セル２０１からのデータ送信の二次局２１０による受信、及び他のセルからの空間チャネルを拒絶するための受信重み付けの調整。
・セル２０１から、及び少なくとも他のセルからの（異なる空間チャネル及び異なるＤＲＳを使用した）データ送信の二次局２１０による同時受信。

変形例において、二次局２１０が、異なる変調シーケンスを使用して、異なるセルからのＤＲＳを区別可能なことは、これがＤＲＳのために必要とされるリソース要素の数を増大しないので、特に有利である。しかしながら、このアプローチのパフォーマンスは、速く変化するチャネルで、より低くなる。

図２の例を続けると、第１の実施例の変形例において、送信は、各送信アンテナからの等しい電力を保証するように設計されているので、ｗ１及びｗ２両方とも等しい大きさを持つ。この場合、受信したＳＮＲを最大にすることは、ｗ１に対してｗ２の正しいフェーズを選択することにより、すなわち（ｗ１．ｈ１＋ｗ２．ｈ２）を最大にすることにより達成される。この場合、目的は、ｗ２．ｈ２のフェーズをｗ１．ｈ１．のフェーズに等しくすることである。上述したように、本発明の第１の実施例によると、二次局は、ＤＲＳの対応する直交セットから、ｗ１．ｈ１、更にはｗ２．ｈ２両方を導出できる。これらの想定の下、二次局は、個別にｗ１、ｈ１、ｗ２又はｈ２を容易に導出できないが、容易にｗ１．ｈ１とｗ２．ｈ２とのフェーズの違いを計算でき、その違いを（例えばステップ３０５で量子化された形式で一次局へ）フィードバックできる。この情報は、ステップ３０６でｗ１とｗ２との間の送信器でのフェーズ差の必要な調整をするために一次局２００により必要である。

この例の変形例において、ステップ３０５のフェーズ測定値の量子化及び通知は、フェーズがあまりに高いか又はあまりに低いか（すなわち正又は負であるか）を示すために１ビットを使用する。よって、これは一種の制御ループの作成を可能にするので、一次局は、推定値によって空間チャネルのプリコーディングを調整可能である。その上、通知がこの例では１ビットに限られるので、これは、あまりに多くのリソースの使用を回避する。複数のビットがフィードバックフェーズステップ命令の２つのサイズを持つために使用できることは、留意されたい。例えば、フェーズ測定値の量子化は、２ビット、つまり、フェーズが正であるか負かどうかを示すために１ビット、及びフェーズの振幅を示すために１ビットを使用する。

この実施例の実行において、フェーズ測定値の量子化は、既存のアップリンク通知チャネルを適応させることにより（例えばＰＭＩ及び／又はＲＩビットをフェーズ測定値と置き換えることにより）送信される。

図４は、一次局及び二次局により形成されるフェーズ制御ループを模式的な態様で表す。このアプローチによると、一次局２００は、空間チャネル４２１１を受信する二次局形成ブロック４２１０から差信号４２１５を受信するブロック４２００とみなされる。信号４２１１ａ及び４２１１ｂにより形成される空間チャネル４２１１のこの基準信号から、二次局ブロック４２１０は、アルゴリズムに従ってフェーズ差を推定する。このフェーズ差４２２は、この例ではゼロであるフェーズ差目標値４３０と比較される。ゼロ値は、信号の質（ＳＮＲ）又はスループットを最大にする。このフェーズ基準目標値４３０は、二次局ブロック４２１０の比較器４３１において、フェーズ差４２２と比較される。この比較の結果は、量子化ブロック４３２で量子化され、信号４２１５として一次局ブロック４２００へ送信される。一次局４２００は、空間チャネル４２１１を送信するために、受信信号４２１５に基づいてそのプリコーディング重み付けを調整する。

上記の制御ループの変形例において、二次局により付与される（予め定められた数の推定のための）第１のフィードバックは、好適なプリコーディングベクトルを表わす完全なプリコーディングマトリクス指標（又は、１を超える送信順位のためのプリコーディングマトリクス）を有する。このとき、一次局は、このプリコーディングベクトルフィードバック（又は、他の送信に依存する他のプリコーディングベクトル）をデータ送信に付与する。予め定められた数の推定の後、二次局により送信されるフィードバックは、フェーズ命令の１又は２ビットという形をとる。

この変形例の他の例では、ｗ１の値は、（例えば０フェーズで）固定される。これは、効果的にアンテナ１を基準となす。同じアプローチは、二次局が複数のアンテナポートから送信を受信する場合まで拡張できる。この場合、物理的アンテナは、同時にＤＲＳの複数のセットを送信してもよい。従って、ＤＲＳのセットの望ましい特性は、ＤＲＳの各重み付けられたセットに対応する信号の和が実質的に一定振幅である結合信号を与えるということである。

ＣＤＭの場合に対する課題の単純な例として、可能性があるＤＲＳ拡散シーケンス（１，１）を考えてみる。第２の直交拡散シーケンスは、（１、―１）であり得る。しかしながら、両方のＤＲＳに対する変調シンボルが値１を持つ場合、これが拡散シーケンスにより乗算される場合、これら２つの信号は一緒に加えられ、結果は（２，０）である。よって、同時に送信される場合、これは、第１のシンボル位置に対して電力を２倍必要とし、第２のシンボル位置に対してゼロ電力となる。等しい振幅は、ＤＲＳ信号の適当なデザインにより達成できる。例えば、第２のＤＲＳシーケンスが（ｊ、―ｊ）である場合、第１及び第２のシーケンスの和が、（１＋ｊ、１―ｊ）となるであろう。

しかしながら、ＤＲＳの異なるセットは異なるプリコーディング係数を適用させそうであるので、この均一な振幅状態は必ずしも常に満たされない。これを解決するために、適用されるプリコーディングを考慮するとき、一定振幅を目指すため、ＤＲＳの特定のセットを特に空間チャネルに割り当てることが提案される。ＤＲＳがプリコーディングされないことも可能である。このとき、一次局は、フェーズ基準がどのようにＤＲＳから導出されるべきかを特定する追加情報（例えばプリコーディング係数）を送信する。これは、ＤＲＳのフェーズ基準を推定するためアルゴリズムの別々の通知を必要とする。他の例では、基準シンボルがプリコーディングされるが、ＤＲＳの幾つかのセットは、一定振幅を達成するためフェーズ回転を付与される。

他の例では、基準シンボルはプリコーディングされるが、ＤＲＳの幾つかのセットは、各送信アンテナからの結合ＤＲＳ送信のため実質的に等しい振幅を達成するために、フェーズ回転が付与される。幾つかのＤＲＳが他のＤＲＳに対してフェーズ回転される対応する空間チァンネル上に送信されたデータを二次局が受信できるようにするために、フェーズ回転が二次局で既知である必要があるだろう。

複数の空間チャネルが送信される実施例において、ＣＤＭを使用して空間チャネル当たりのＤＲＳの一つ以上のセットが送信されて、各送信アンテナからの結合ＤＲＳ送信に対する実質的に等しい振幅は、所与の空間チャネルに対してフェーズ回転をＤＲＳに付与することにより達成される。従って、ＣＤＭを使用してＤＲＳを送信するとき、一次局は、結合ＤＳＲ信号を送信するときの送信アンテナ内の良好な電力バランスを達成するために、所与の空間チャネルに対応するＤＲＳのセット又は複数のセットに付与するフェーズ回転を選択可能にする必要がある。フェーズ回転は、各空間チャネルに付与されるプリコーディングを考慮しながら選択され、ＤＲＳの対応するセットにも付与されるだろう。同じフェーズ回転が、対応する空間チャネル上で送信されるデータに付与されなければならない。これは、ＤＲＳを含むＲＥの各送信アンテナから結合ＤＲＳ送信の電力を調整又は制御するために、所与の空間チャネルに対するプリコーディング係数にフェーズ回転を付与することに等しい。プリコーディングベクトルの全ての要素に付与される等しいフェーズ回転はビームパターンを変えないので、斯様なフェーズ回転は一次局により自由に選択できる。好ましくは、同じプリコーディング係数（任意のフェーズ回転を含む）が、ＤＲＳ及びデータ両方に付与されなければならない。

他のアプローチは、一定でない振幅の持続的な発生を回避するための既知のやり方で幾つかの特性が変化することである（例えば、周波数又は時間依存的なフェーズ回転が付与される）。これは、各空間チャネルに対する異なる疑似ランダム変調シーケンスで達成できる。

第１の実施例の変形例において、空間チャネルに対するフェーズ基準を導出するためのアルゴリズムは、固定され、その空間チャネルと関連するＤＲＳの各々から導出される複合チャネル推定値を加えることを有する。これは、第１の実施例の例では、アルゴリズムが単にｗ１．ｈ１及びｗ２．ｈ２の量の和であり、フェーズ基準が結果から導出されることを意味する。

第１の実施例の他の変形例において、空間チャネルに対するフェーズ基準を導出するためのアルゴリズムは、その空間チャネルと関連するＤＲＳの各々から導出されるチャネル推定値を加えることであり、各チャネル推定値は、一次局により通知されるフェーズ回転を付与される。実際、一次局は、対応するフェーズ回転を、送信された各ＤＲＳへ付与する。例えば、フェーズ回転が１つのアンテナに付与される場合、例えば回転αがアンテナ２に付与される場合、アルゴリズムは、ｗ１．ｈ１及びｗ２．ｈ２のフェーズを加算し、結果に対しαを減算する、すなわち、要約すると以下の式になる。
ΔＰｈａｓｅ＝φ（ｗ１．ｈ１）＋φ（ｗ２．ｈ２）−α

第１の実施例の他の変形例において、空間チャネルに対するフェーズ基準を導出するためのアルゴリズムは、その空間チャネルと関連するＤＲＳの各々から導出されるチャネル推定値を加えることであり、各チャネル推定値は、周波数（例えばリソースブロック又はサブキャリア）及び／又は時間（例えばサブフレーム番号）に依存するフェーズ回転が付与されている。一次局は、対応するフェーズ回転を各送信ＤＲＳに付与する。例として、前の変形例でαの値は、周波数の関数である。

第１の実施例において、１つの空間チャネルだけが、二次局２１０へ送信される。同じことが、二次局へ送信される複数の空間チャネルに適用される。この場合、基準シンボルの対応するセットが、各空間チャネルに割り当てられる。互いに直交している第１の空間チャネルに対するＤＲＳのセットが選択され、及び／又は第２の空間チャネルに対するＤＲＳのセットに対しても直交するようにプリコーディングされる。

他の変形例において、一次局はＮ個の物理的アンテナ（例えばＮ＝２）を持ち、ＤＲＳの一つのセットが各物理的アンテナに対して送信される。

第２の実施例は、二次局も受信ＤＲＳの一つ以上の振幅測定を行い、これらを一次局に報告する以外は、第１の実施例のようである。これは、例えば特定のアンテナからの（例えばＤＲＳのセットの１つに対応する）送信に多少の電力を割り当てるための適切な送信モードを一次局により決定可能にする。

図５は、本発明の第３の実施例を例示する。図５の通信システムは、複数の二次局２１０が位置する第１のセル５０１ａ内で動作する一次局５００ａを有する。隣接したセル５０１ｂは、一次局５００ｂにより動作される。この実施例の変形例において、第１のセル５００ａ及び第２のセル５０１ｂは、同じ一次局により動作される。明確にするため、２つの二次局５１０だけが、図５に表されている。一次局５００ａ及び５００ｂは、空間チャネル上をビーム形成モードで送信するため、送信アンテナのゲイン及びフェーズを調整できるプリコーダ５０５ａ及び５０５ｂによりそれぞれ制御される複数の送信アンテナ５０４ａ及び５０４ｂを有する。一次局５００ａ及び５００ｂから二次局５１０へのデータビーム５１１が、図５に表されている。空間チャネルを形成しているこのデータビーム５１１は、ＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared CHannel）のようなデータチャネル上で送信される。空間チャネル５１１は、ここで、一次局５００ａ及び５００ｂによりそれぞれ送信される２つのコンポーネント信号５１１ａ及び５１１ｂの組合せからの結果となる。これらの信号５１１ａ及び５１１ｂ各々は、互いに直交するＤＲＳのそれぞれのセットを含む。よって、二次局５１０は、各送信アンテナ５０４ａ又は５０４ｂそれぞれに対するプリコーディング及びチャネル状況の積、すなわち、上述したようなｗ１．ｈ１及びｗ２．ｈ２を推定する。確かに、専用の基準シンボルのそれぞれのセットが互いに直交していると想定すると、２つのコンポーネント信号５１１ａ及び５１１ｂの基準信号に対応する受信信号を独立して二次局が推定することは可能である。

第１の実施例のように、二次局は、ＰＤＳＣＨ上で実施されるデータ送信のために使用される空間チャネルを（すなわち仮想アンテナを）物理的レイヤ通知（例えばＰＤＣＣＨすなわちＰｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）により知らされる。その上、二次局５１０は、一次局５００ａから及び／又は一次局５００ｂからのより高い通知により、ＤＲＳのどのセットが使われるか、ＤＲＳのどのセットが空間チャネル５１１と関連するかを知らされる。この実施例の変形例において、ダウンリンクアンテナの数は、二次局に明確に知らされず、二次局は、潜在的に利用できるＤＲＳのセット及びセル内で利用可能なダウンリンクアンテナの数を推測する。例として、制御チャネルのために使用される（送信ダイバーシティのような）送信スキームが送信アンテナの数に依存する場合、二次局は、アンテナの数について異なる仮定の下、制御チャネルを復号しようと試みる。適当なシステムデザインで、アンテナの数について正しい仮定が選択されるときだけ、正しい復号が起こる。

結果として、第３の実施例は、これが２つ（以上）のセル（又は、アクセスポイント）からの同一のデータ送信を有する以外、二次局へ送信される単一の空間チャネルを持つ第１の実施例のようである。各セルからの送信は、ＤＲＳの異なるセット（例えば各セルに対するＤＲＳの１つのセット）と関連する。データ送信の受信のためのフェーズ基準は、ＤＲＳのセットの各々からチャネル推定値を加えることにより導出される。

本発明の第４の実施例は、第１の実施例のようであるが、ここで、一次局は二次局へ一つ又は二つの空間チャネルを送信する。２つの空間チャネル（すなわち、２つのコード語を持つランク２の送信）の場合、一次局は、ＤＲＳの２つのセットを、各空間チャネルに対して１つずつ送信する。二次局は、ＤＲＳの２つのセットを受信し、２つの空間チャネル（及び２つのコード語）を受信するためのそれぞれのフェーズ基準を導出できる。各コード語の正しい受信（又はその反対）は、ＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control CHannel）を介して２つのＡＣＫ／ＮＡＣＫを送信する二次局により示される。１つの空間チャネル（すなわち、ランク１の送信）の場合、一次局は、また、ＤＲＳの２つのセット、２つのアンテナ又は仮想アンテナの各々に対して一つのセットを送信する。二次局は、単一のコード語の受信のため単一のフェーズ基準を形成するために、２つの受信されたＤＲＳを結合する。コード語の正しい受信（又はその反対）は、ＰＵＣＣＨを介してＡＣＫ／ＮＡＣＫを送信することにより示される。他の利用可能なＡＣＫ／ＮＡＣＫの場所は、各々がＤＲＳの受信されたセットの１つから導出された２つのフェーズ基準（又はチャネル推定値）間のフェーズ差を示す量子化されたフェーズ情報の単一のビットによりとられる。一次局は、単一のコード語の後続の送信に適用されるプリコード／ビーム形成を改良するために、この情報を使用できる。

本発明は、上述した実施例にのみ解釈されるべきではなく、上記の変形例や実施例が組み合わされ、本発明の様々な実行において適合されてもよいことは、当業者に明らかであろう。

本発明は、ＬＴＥ―Ａｄｖａｎｃｅｄを含むセル間の協働的ビーム形成を用いたシステムに適用できる。セルは、単一の基地局サイトに位置してもよいし、又は異なるサイトに位置してもよく、例えば、ファイバ無線技術により実行されるフェムトセルでもよい。

本明細書と特許請求の範囲において、要素に先行する用語「ａ」又は「ａｎ」は、複数の要素の存在を除外しない。更に、用語「有する」は、列挙されるもの以外の別の要素又はステップの存在を除外しない。

請求項内の括弧内の参照符号は、理解を補助する目的であって、限定的な目的ではない。本開示を読むことによる他の変更は、当業者にとって明らかである。斯様な変更は、無線通信で当業者に既に知られている他の特徴を含む。

Claims (16)

1. 少なくとも一つの二次局と通信するための少なくとも２つのアンテナを含むトランシーバを有する一次局の動作方法であって、送信前に付与される第１のプリコーディングベクトルを持つ基準シンボルの第１のセットと、送信前に付与される対応する第２のプレコーディングベクトルを持つ基準シンボルの少なくとも一つの第２のセットとを、単一の空間チャネルに対して二次局へ一次局が送信するステップを有し、基準シンボルの前記少なくとも一つの第２のセットが基準シンボルの第１のセットと直交する、方法。
2. 少なくとも一つの２次局と通信するための少なくとも２つのアンテナを含むトランシーバを各々が有する複数の一次局の動作方法であって、送信前に付与される第１のプリコーディングベクトルを持つ基準シンボルの第１のセットを単一の空間チャネルに対して二次局へ前記複数の一次局の第１の一次局が送信するステップと、送信前に付与される対応する第２のプレコーディングベクトルを持つ基準シンボルの少なくとも一つの第２のセットを二次局へ前記複数の一次局の第２の一次局が送信するステップとを有し、基準シンボルの前記少なくとも一つの第２のセットが基準シンボルの第１のセットと直交する、方法。
3. 一次局が、基準シンボルの第１のセット及び第２のセットの少なくとも一つの識別子を二次局に供給するステップを有する、請求項１又は２に記載の方法。
4. 第１のプリコーディングベクトル及び第２のプリコーディングベクトルの少なくとも一つは、このプリコーディングベクトルの１つの要素だけがゼロ以外の値を持つ、請求項１、２又は３に記載の方法。
5. 第１のプリコーディングベクトルの第１の要素のフェーズがゼロに等しい、請求項４に記載の方法。
6. 送信前に付与される第３のプリコーディングベクトルを持つ基準シンボルの第３のセットと、送信前に付与される対応する第４のプレコーディングベクトルを持つ基準シンボルの少なくとも一つの第４のセットとを、他の単一の空間チャネルに対して二次局へ一次局が送信するステップを更に有し、基準シンボルの第３のセットが基準シンボルの第１のセット、前記少なくとも一つの第２のセット及び前記少なくとも一つの第４のセットと直交し、基準シンボルの前記少なくとも一つの第４のセットが基準シンボルの第１のセット及び前記少なくとも一つの第２のセットと直交する、請求項１乃至５の何れか一項に記載の方法。
7. 第１のプリコーディングベクトルでプリコードされる基準シンボルの第１のセットと、第２のプリコーディングベクトルでプリコードされる基準シンボルの第２のセットとの和から生じる信号が一定振幅であるように、基準シンボルの第１のセット及び第２のセットが設けられる、請求項１乃至６の何れか一項に記載の方法。
8. 第３のプリコーディングベクトルが第１のプリコーディングベクトルに等しく、第４のプリコーディングベクトルが第２のプリコーディングベクトルに等しい、請求項４及び７に記載の方法。
9. 第１のプリコーディングベクトルでプリコーディングされた基準シンボルの第１のセットと、第２のプリコーディングベクトルでプリコーディングされた基準シンボルの第２のセットとの和から生じる信号が送信アンテナ間で一定振幅であるように、一次局が、基準シンボルの第１のセット又は第２のセットの少なくとも１つにフェーズ回転を付与する、請求項７又は８に記載の方法。
10. 一次局が、付与されたフェーズ回転を二次局に通知する、請求項９に記載の方法。
11. 前記複数の一次局の少なくとも一つが、送信前に付与される第３のプリコーディングベクトルを持つ基準シンボルの第３のセットと、送信前に付与される対応する第４のプレコーディングベクトルを持つ基準シンボルの少なくとも一つの第４のセットとを、他の単一の空間チャネルに対して送信するステップを更に有し、送信電力レベルが各送信アンテナで同じであるように、一次局が回転を第３及び第４のプリコーディングベクトルに付与する、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の方法。
12. 少なくとも一つの一次局と通信するためのトランシーバを有する二次局の動作方法であって、基準シンボルの第１のセットと、基準シンボルの少なくとも一つの第２のセットとを、単一の空間チャネルに対して一次局から二次局が受信する受信ステップであって、基準シンボルの前記少なくとも一つの第２のセットが基準シンボルの第１のセットと直交する前記受信ステップと、基準シンボルの受信した第１のセットのフェーズと、基準シンボルの受信した前記少なくとも一つの第２のセットの少なくとも一つの基準シンボルのフェーズとの間のフェーズ差を二次局が計算する計算ステップとを有する、方法。
13. 二次局が、少なくとも一つの一次局へ前記フェーズ差を通知するステップを更に有する、請求項１２に記載の方法。
14. 前記フェーズ差の前記計算ステップが、基準シンボルの第１のセット及び第２のセットの各々に対するチャネル推定を二次局が行うステップを含む、請求項１２又は１３に記載の方法。
15. 少なくとも一つの二次局と通信するための少なくとも２つのアンテナを含むトランシーバを有する一次局であって、前記トランシーバは、送信前に付与される第１のプリコーディングベクトルを持つ基準シンボルの第１のセットと、送信前に付与される対応する第２のプレコーディングベクトルを持つ基準シンボルの少なくとも一つの第２のセットとを、単一の空間チャネルに対して二次局へ送信し、基準シンボルの前記少なくとも一つの第２のセットが基準シンボルの第１のセットと直交する、一次局。
16. 少なくとも一つの一次局と通信するためのトランシーバを有する二次局であって、前記トランシーバが、基準シンボルの第１のセットと、基準シンボルの少なくとも一つの第２のセットとを、単一の空間チャネルに対して一次局から受信し、基準シンボルの前記少なくとも一つの第２のセットが基準シンボルの第１のセットと直交し、二次局は、基準シンボルの受信した第１のセットのフェーズと、基準シンボルの受信した前記少なくとも一つの第２のセットの少なくとも一つの基準シンボルのフェーズとの間のフェーズ差を計算するための制御手段を有する、二次局。

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