JP2017513254A - 基地局トランシーバおよびモバイル・トランシーバのための装置、方法およびコンピュータ・プログラム - Google Patents

Abstract

基地局トランシーバ（ＢＴ）とモバイル・トランシーバ（ＭＴ）の為の技術を提供する。モバイル通信システム（ＭＣＳ）のＢＴ装置はトランシーバ・モジュール（ＴＭ）を備える。ＴＭは複数のアンテナ（ＡＮＴ）に対するＩ／Ｆを備え、時間と周波数（Ｔ＆Ｆ）の無線リソース（ＲＲ）の組を用い信号送信し、ＡＮＴを用い第１ビーム・パターンの組（ＢＰ１）を形成する。ＢＰ１は空間的に異なるビーム・パターン（ＢＰ）を複数含む。ＢＴ装置は制御モジュール（ＣＭ）を備え、ＣＭはＴＭを制御し、同じＴ＆ＦのＲＲ上でＢＰ１のＢＰを用いて複数のＭＴの為の共通制御信号（ＣＣＳ）を送信する。ＭＣＳのＭＴ装置はＴＭとＴＭを制御するＣＭを備え、ＴＭはＴ＆ＦのＲＲの組を用い信号受信する。ＣＭは異なるＴ＆ＦのＲＲを用いＢＴからＣＣＳを受信し、最高品質のＣＣＳを提供するＴ＆ＦのＲＲ及びＴ＆ＦのＲＲ上で用いるＢＰを決定し、ＢＴにＢＰの情報を送信する。

Description

実施形態は、基地局トランシーバおよびモバイル・トランシーバのための装置、方法およびコンピュータ・プログラムに関し、より詳細には、それだけに限定されないが、モバイル通信システムにおける効率的なビーム形成に関する。

本節は、本発明についてのよりよい理解を容易にする際に助けとなり得る態様を導入するものである。したがって、本節において述べることは、この観点から読まれるべきであり、また何が従来技術にあるか、または何が従来技術にないかについての承認として理解されるべきではない。

データ・サービスへの需要が高まるにつれて、ワイヤレス・システムは、ますます広い帯域幅、およびより高い搬送波周波数を使用する傾向がある。例えば、第５世代（５Ｇ）ワイヤレス・アクセスは、一般的に、フェムト・セル・タイプ、ピコ・セル・タイプ、またはメトロ・セル・タイプの展開において、マルチＧｂｐｓのデータ・レートを提供する「ミリメートル波」（ｍｍ波）周波数を包含することが期待され得る。自由空間伝搬損失、または経路損失は、より高い周波数において増大し、またアンテナ指向性を活用することにより補償され得る。これは、高利得適応ビーム形成（ＢＦ：ＢｅａｍＦｏｒｍｉｎｇ）問題解決手法を使用して達成される可能性がある。適応ビーム・ステアリングは、例えば、完全なデジタル送信／受信経路を有する各アンテナを装備することにより、完全にデジタル式に、アナログ位相シフタによって実装されることがあり、または、例えば、アナログ位相シフタを経由して１組のアンテナに各デジタル送信／受信経路を接続することにより、ハイブリッド・デジタル／アナログ問題解決手法として実装され得る。基地局アンテナ・アレイは、例えば、８個、１６個、３２個、６４個、またはそれより多くのアンテナ要素、例えば、とても小さなホーン・アンテナ要素を含むことができる。

いわゆるｍｍ波を有する１１ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのような、今日の従来型ワイヤレス・システムによって使用されるよりも高い周波数レンジにおける通信は、有害な伝搬特性という厳しい課題に直面している。自由空間経路損失の減衰は、平方搬送波周波数と共に増大し、また従来型セルラー方式通信においては無視され得る、例えば、木の葉、水蒸気、分子吸収、雨などに起因した、減衰の追加のソースが現れる可能性もある。

ミリメートル波バンドは、現在使用されていない多くのスペクトルを提供する可能性があり、したがって、それらは、将来の通信システムのために使用される可能性が非常に高い。

より高い周波数を使用する１つの利点は、アンテナの寸法が小さくなり、したがって、所与の全体のアンテナ・サイズにおいて、より多くのアンテナ要素が使用可能となり得ることである。これらの要素は、リンクの両端においてＢＦを使用するときに、上記で述べられた好ましくない減衰状態を少なくとも部分的に補償することを目的とすることがある。

米国特許出願公開第２００４／０２１４６０６ Ａ１号の文献は、局が、ワイヤレス・インターフェースの上で通信する方法および通信システムに関する。その方法は、第１の局によって提供される複数のビームの上で送信される信号の中に、ビーム識別情報を含めるステップと、第２の局において、第１の局から送信される信号を受信するステップと、第２の局が、それを経由して前記識別情報に基づいて第１の局から信号を受信したビームを識別するステップとを含む。次いで、それらの局の間のワイヤレス・インターフェース上の送信のための少なくとも１つのビームが選択される。通信のために構成された局は、複数のビーム上で他の局から送信される信号を受信するためのアンテナ手段と、他の局から受信される信号に関連するビーム識別情報に基づいて、ビームを識別するための制御装置とを備える。

米国特許出願公開第２００４／０２１４６０６ Ａ１号

いくつかの簡単化が、以下の概要の中で行われる可能性があり、この概要は、様々な例示の実施形態のいくつかの態様を強調し、また導入することを意図しているが、そのような簡単化は、本発明の範囲を限定することを意図してはいない。当業者が、本発明の概念を作り、また使用することを可能にするために十分である好ましい例示の実施形態についての詳細な説明が、以下の節に続く。

様々な実施形態は、基地局トランシーバのための装置、方法、およびコンピュータ・プログラムと、モバイル・トランシーバのための装置、方法、およびコンピュータ・プログラムとを提供する。実施形態は、共通制御信号のためのビーム形成利得を使用して、基地局トランシーバによるモバイル・トランシーバの獲得のための効率的な概念を提供することができ、この共通制御信号は、獲得の前でも送信され得る。それゆえに、実施形態は、接続の開始から、より高い、またはさらには完全であるビーム形成利得を可能にし、または確立することができる。実施形態は、それゆえに、ｍｍ波を使用するなど、高周波数通信における不十分な伝搬状態に起因した障害を低減させることができる。実施形態は、通信システムにおいて、より効率的な通信を可能にすることができる。

実施形態は、ある装置を提供しており、この装置は、モバイル通信システムの基地局トランシーバにおいて動作可能である。本装置は、トランシーバ・モジュールを備え、このトランシーバ・モジュールは、複数のアンテナに対するインターフェースを備えている。トランシーバ・モジュールは、時間および周波数の無線リソースの組合せを使用して、無線信号を送信するように動作可能である。トランシーバ・モジュールは、さらに、複数のアンテナを使用してビーム・パターンの第１の組を形成するように動作可能である。ビーム・パターンの第１の組は、２つ以上の空間的に異なるビーム・パターンを含む。本装置は、制御モジュールをさらに備えて、この制御モジュールは、トランシーバ・モジュールを制御するように動作可能である。制御モジュールは、さらに、同じ時間および周波数の無線リソースの上で、第１のビーム・パターンの組のうちのビーム・パターンを使用して、複数のモバイル・トランシーバのための共通制御信号を送信するように動作可能である。実施形態は、２つ以上のビームの組について同じ無線リソースを使用することにより、無線リソースの効率的な使用を可能にすることができる。

いくつかの実施形態においては、制御モジュールは、ビーム・パターンの第１の組のうちのビーム・パターンについての異なる識別情報を提供するように動作可能であり得る。実施形態は、モバイル・トランシーバが、同じ時間および周波数の無線リソース上で使用されるビーム・パターンを識別することを可能にすることができる。制御モジュールは、直交コード・シーケンスを使用して、ビーム・パターンの第１の組のうちのビーム・パターンを符号化するように動作可能であり得る。実施形態は、モバイル・トランシーバに知られているコード・シーケンスを使用して、効率的なビーム・パターン符号化を提供することができる。制御モジュールは、第１のビーム・パターンの組のうちのビーム・パターンを使用して、異なる周波数リソース上で共通制御信号の複数のコピーを送信するように動作可能であり得る。実施形態は、モバイル・トランシーバが、ビーム・パターンから受信される信号を帯域幅上で平均化し、または周波数選択的なやり方で、ビーム・パターンを評価することを可能にすることができる。いくつかの実施形態においては、共通制御信号は、同期信号または基準信号に対応することができる。

さらに、または代わりに、トランシーバ・モジュールは、ビーム・パターンの複数の組を形成するように動作可能であり得る。ビーム・パターンの複数の組のうちの各組は、２つ以上の空間的に異なるビーム・パターンを含むことができる。制御モジュールは、ビーム・パターンの複数の組を使用して、共通制御信号を送信するように動作可能であり得る。制御モジュールは、さらに、ビーム・パターンの複数の組の上で、またビーム・パターンの組の内の同じ時間および周波数の無線リソースを使用して、共通制御信号を送信するように動作可能であり得る。実施形態は、複数の無線リソースを使用して、また無線リソース当たりの共通制御信号の空間微分を使用して、ブロードキャスト方法で、共通制御信号の提供を可能にすることができる。実施形態においては、ビーム・パターンの複数の組のうちのビーム・パターンの主要な方向は、ビーム・パターンの複数の組のうちのビーム・パターンのオーバーラップがセルのカバレッジを提供することができるように、異なってもよい。

いくつかの実施形態においては、制御モジュールは、モバイル・トランシーバから応答信号を受信するように動作可能であり得る。応答信号は、ビーム・パターンの第１の組からモバイル・レシーバにおいて受信される最強の受信品質を有する少なくともビームに関連した情報を含むことができる。実施形態は、基地局トランシーバが、モバイル・トランシーバに対する送信のために少なくとも最強のビームを識別することを可能にすることができる。制御モジュールは、ビーム・パターンの第１の組からの最強の受信品質を有する少なくともビームを使用して、後続の無線信号をモバイル・トランシーバに対して送信するように動作可能であり得る。実施形態は、モバイル・トランシーバからの信号を受信した後に、基地局トランシーバにおいて十分なビーム形成利得を可能にすることができる。応答信号は、モバイル・トランシーバによって送信されるランダム・アクセス・プリアンブルに対応し得る。実施形態は、モバイル・トランシーバからランダム・アクセス・プリアンブルを受信した後に、基地局トランシーバにおいて、十分なビーム形成利得を可能にすることができる。

応答信号は、ビーム・パターンの第１の組からのモバイル・レシーバにおいて受信される最強の受信品質を有する２つ以上のビームに関連した情報を含むことができる。基地局トランシーバ装置の制御モジュールは、ビーム・パターンの第１の組からの最強の受信品質を有する少なくとも２つ以上のビームを使用して、後続の無線信号をモバイル・トランシーバに対して送信するように動作可能であり得る。実施形態は、同じ無線リソース上の複数のビーム・パターンを使用して、空間ダイバーシティまたは空間多重の送信を可能にすることができる。

実施形態は、さらに、ある装置を提供しており、この装置は、モバイル通信システムのモバイル・トランシーバにおいて動作可能である。本装置は、トランシーバ・モジュールを備え、このトランシーバ・モジュールは、時間および周波数の無線リソースの組合せを使用して、無線信号を受信するように動作可能である。本装置は、制御モジュールをさらに備えており、この制御モジュールは、トランシーバ・モジュールを制御するように動作可能である。制御モジュールは、さらに、異なる時間および周波数のリソースを使用して、基地局トランシーバから共通制御信号を受信し、また時間および周波数のリソースを決定するように動作可能であり、この時間および周波数のリソースは、最高の品質を有する共通制御信号を提供する。制御モジュールは、さらに、最高の品質を有する共通制御信号を提供する時間および周波数のリソース上で使用される少なくとも１つのビーム・パターンに関連した情報を決定するように動作可能である。制御モジュールは、さらに、基地局トランシーバに対して、少なくとも１つのビーム・パターンに関連した情報を含む信号を送信するように動作可能である。実施形態は、モバイル・トランシーバにおいて、効率的なビーム・パターン識別を可能にすることができる。

いくつかの実施形態においては、制御モジュールは、最高の品質を有する共通制御信号を提供する時間および周波数のリソース上で使用される２つ以上のビーム・パターンに関連した情報を決定するように動作可能であり得る。制御モジュールは、さらに、基地局トランシーバに対して、２つ以上のビーム・パターンに関連した情報を含む信号を送信するように動作可能であり得る。実施形態は、同じ無線リソース上で複数のビーム・パターンを使用して、空間ダイバーシティまたは空間多重の送信を可能にすることができる。

さらなる実施形態においては、トランシーバ・モジュールは、複数のアンテナに対するインターフェースを備えてもよい。制御モジュールは、トランシーバ・モジュールと、複数のアンテナに対するインターフェースとを使用して、異なるビーム・パターンを生成するように動作可能であり得る。制御モジュールは、さらに、時間および周波数のリソース上で共通制御信号を受信すべき異なるビーム・パターンのうちの１つを選択するように動作可能であり得る。実施形態は、モバイル・トランシーバ側の上の効率的なビーム形成を可能にすることができる。さらに、制御モジュールは、基地局トランシーバからの共通制御信号の受信品質を監視し、また最高の受信品質の共通制御信号を提供するビーム・パターンが変化しているかどうかを基地局トランシーバに通知するように動作可能であり得る。実施形態は、異なるビーム・パターン上の共通制御信号の受信品質を監視することにより、データ送信中の増大されたビーム形成利得を可能にすることができる。

実施形態は、さらに、モバイル通信システムの基地局トランシーバのための方法を提供する。本方法は、時間および周波数の無線リソースの組合せを使用して無線信号を送信するステップと、複数のアンテナを使用して、ビーム・パターンの第１の組を形成するステップとを含む。ビーム・パターンの第１の組は、２つ以上の空間的に異なるビーム・パターンを含む。本方法は、同じ時間および周波数の無線リソース上で第１のビーム・パターンの組のうちのビーム・パターンを使用して、複数のモバイル・トランシーバのための共通制御信号を送信するステップをさらに含んでいる。

実施形態は、さらに、モバイル通信システムのモバイル・トランシーバのための方法を提供する。本方法は、時間および周波数の無線リソースの組合せを使用して無線信号を受信するステップと、異なる時間および周波数のリソースを使用して、基地局トランシーバから共通制御信号を受信するステップとを含む。本方法は、さらに、時間および周波数のリソースを決定するステップをさらに含んでおり、この時間および周波数のリソースは、最高の品質を有する共通制御信号を提供する。本方法は、最高の品質を有する共通制御信号を提供する時間および周波数のリソース上で使用される少なくとも１つのビーム・パターンに関連した情報を決定するステップをさらに含んでいる。本方法は、基地局トランシーバに対して、ビーム・パターンに関連した情報を含む信号を送信するステップをさらに含む。

実施形態は、コンピュータ・プログラムが、コンピュータ、プロセッサ、またはプログラマブル・ハードウェア・コンポーネントの上で実行されるときに、さらに、１つまたは複数の上記で説明された方法を実行するためのプログラム・コードを有するコンピュータ・プログラムを提供する。さらなる一実施形態は、コンピュータ、プロセッサ、またはプログラマブル・ハードウェア・コンポーネントによって実行されるときに、コンピュータに、本明細書において説明される方法のうちの１つを実装させるようにさせる命令を記憶するコンピュータ読取り可能ストレージ媒体である。

いくつかの他の特徴または態様は、例だけとして、装置、もしくは方法、またはコンピュータ・プログラム、あるいはコンピュータ・プログラム製品についての以下の非限定的な実施形態を使用して、また添付の図面を参照して説明される。

基地局トランシーバのための装置の一実施形態のブロック図と、モバイル・トランシーバのための装置の一実施形態のブロック図とである。 基地局トランシーバのための方法の一実施形態のフローチャートのブロック図である。 モバイル・トランシーバのための方法の一実施形態のフローチャートのブロック図である。

様々な例示の実施形態は、次に、いくつかの例示の実施形態が示される添付の図面を参照してより十分に説明される。図面の中で、線、層、または領域の厚さは、明確にするために、誇張されることもある。

それに応じて、例示の実施形態は、様々な修正形態、および代替的な形態とすることができるが、その実施形態は、図面の中で例として示されており、また本明細書において、詳細に説明される。しかしながら、例示の実施形態を開示される特定の形態に限定する意図はないが、反対に、例示の実施形態は、本発明の範囲内に含まれるすべての修正形態と、同等形態と、代替形態とを対象として含むべきであることを理解されたい。同様な番号は、図面の説明の全体を通して、同様な要素、または類似した要素を指す。

本明細書において使用される場合、用語「論理和（ｏｒ）」は、それ以外の方法（例えば、「排他的論理和（ｏｒ ｅｌｓｅ）」または「代替的な形の論理和（ｏｒ ｉｎ ｔｈｅ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ）」）で示されていない限り、非排他的論理和（ｎｏｎ−ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ ｏｒ）を指す。さらに、本明細書において使用される場合、複数の要素の間の関係を説明するために使用される単語は、それ以外の方法で示されていない限り、直接の関係、または介在する要素の存在を含むように、広く解釈されるべきである。例えば、ある要素が、別の要素に対して、「接続され」、または「結合され」と称されるときに、その要素は、他の要素に対して直接に接続され、または結合されることもあり、あるいは介在する要素が存在してもよい。対照的に、ある要素が、別の要素に、「直接に接続され」、または「直接に結合され」と称されるときには、介在する要素は存在していない。同様に、「間に（ｂｅｔｗｅｅｎ）」、「隣接して（ａｄｊａｃｅｎｔ）」などの単語は、同様なやり方で、解釈されるべきである。

本明細書において使用される専門用語は、特定の実施形態を説明する目的のためだけであり、例示の実施形態について限定することを意図してはいない。本明細書において使用される場合、単数形の形式「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、文脈が、明らかにそうでない場合を示していない限り、複数形の形式も含むことを意図している。用語「備える／含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備えている／含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、または「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、本明細書において使用されるときに、述べられた機能、整数、ステップ、オペレーション、要素、またはコンポーネントの存在を指定するが、１つまたは複数の他の機能、整数、ステップ、オペレーション、要素、コンポーネント、またはそれらのグループの存在もしくは追加を除外するものではないことが、さらに理解されるであろう。

それ以外の方法で規定されていない限り、本明細書において使用されるすべての用語（技術的用語および科学的用語を含む）は、例示の実施形態が属している当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有している。用語、例えば、一般的に使用される辞書の中で規定されるこれらの用語は、関連のある技術との関連でそれらの意味と整合している意味を有するように解釈されるべきであり、また本明細書において明示的にそのように規定されていない限り、理想化された意味で、または過度に形式的な意味で解釈されることにはならないことが、さらに理解されるであろう。

以下では、基地局トランシーバと、モバイル・トランシーバとのための装置、方法、およびコンピュータ・プログラムについてのいくつかの実施形態が説明される。図１は、基地局トランシーバ１００のための装置１０の一実施形態のブロック図を示すものである。言い換えれば、装置１０は、基地局トランシーバ１００に適合させられることもあり、または基地局トランシーバ１００において動作可能とすることができ、装置１０は、基地局トランシーバ１００の中で動作させられ、または基地局トランシーバ１００に含まれることもある。実施形態はまた、装置１０を備えている基地局トランシーバ１００を提供することもできる。図１は、さらに、装置１０を備えている基地局トランシーバ１００の一実施形態（破線）を示すものである。基地局トランシーバ１００は、モバイル通信システムの中で、動作することができる。言い換えれば、基地局トランシーバ１００と、その装置１０とは、それぞれ、モバイル通信システムに適合するように適応され、動作可能であり、または構成され得る。

モバイル通信システムは、例えば、第３世代パートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ：Ｔｈｉｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）で標準化されたモバイル通信ネットワークのうちの１つに対応している可能性があり、ここで、モバイル通信システムという用語は、モバイル通信ネットワークに対する同義語として使用される。モバイル通信システムまたはワイヤレス通信システムは、例えば、ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ：Ｌｏｎｇ−Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、ＬＴＥ進化型（ＬＴＥ−Ａ：ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）、高速パケット・アクセス（ＨＳＰＡ：Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）、ユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーション・システム（ＵＭＴＳ：Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）またはＵＭＴＳ地上波無線アクセス・ネットワーク（ＵＴＲＡＮ：ＵＭＴＳ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、進化型−ＵＴＲＡＮ（ｅ−ＵＴＲＡＮ：ｅｖｏｌｖｅｄ−ＵＴＲＡＮ）、移動通信用グローバル・システム（ＧＳＭ：Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）またはＧＳＭエボリューションのための拡張データ・レート（ＥＤＧＥ：Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ ｒａｔｅｓ ｆｏｒ ＧＳＭ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）ネットワーク、ＧＳＭ／ＥＤＧＥ無線アクセス・ネットワーク（ＧＥＲＡＮ：ＧＳＭ／ＥＤＧＥ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、あるいは異なる規格を有するモバイル通信ネットワーク、例えば、マイクロ波アクセスのためのワールドワイド・インターオペラビリティ（ＷＩＭＡＸ：Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）ネットワーク ＩＥＥＥ ８０２．１６またはワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ） ＩＥＥＥ ８０２．１１、一般には、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）ネットワーク、時分割多元接続（ＴＤＭＡ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）ネットワーク、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ：Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）ネットワーク、広帯域−ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ：Ｗｉｄｅｂａｎｄ−ＣＤＭＡ）ネットワーク、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）ネットワーク、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ：Ｓｐａｔｉａｌ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）ネットワークなどに対応している可能性がある。

基地局トランシーバは、１つまたは複数のアクティブなモバイル・トランシーバと通信するように動作可能とすることができ、また基地局トランシーバは、別の基地局トランシーバの、例えば、マクロ・セル基地局トランシーバまたはスモール・セル・基地局トランシーバのカバレッジ・エリアの中に、またはカバレッジ・エリアに隣接して位置していることができる。それゆえに、実施形態は、１つまたは複数のモバイル・トランシーバと、１つまたは複数の基地局トランシーバとを備えているモバイル通信システムを提供することができ、そこでは、基地局トランシーバは、例えば、ピコ・セル、メトロ・セル、またはフェムト・セルとして、マクロ・セルまたはスモール・セルを確立することができる。モバイル・トランシーバは、スマートフォン、セル電話、ユーザ機器、ラップトップ、ノートブック、パーソナル・コンピュータ、携帯型個人情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ：Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）−スティック、自動車などに対応している可能性がある。モバイル・トランシーバはまた、３ＧＰＰ専門用語に沿って、ユーザ機器（ＵＥ：Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）またはモバイルと称されることもある。

基地局トランシーバは、ネットワークまたはシステムの固定部分または静止部分の中に位置している可能性がある。基地局トランシーバは、リモート無線ヘッド、送信ポイント、アクセス・ポイント、マクロ・セル、スモール・セル、マイクロ・セル、フェムト・セル、メトロ・セルなどに対応している可能性がある。基地局トランシーバは、有線ネットワークのワイヤレス・インターフェースとすることができ、このワイヤレス・インターフェースは、ＵＥまたはモバイル・トランシーバに対する無線信号の送信を可能にしている。そのような無線信号は、例えば、３ＧＰＰによって標準化されるように、または一般に、１つまたは複数の上記でリストアップされたシステムと沿うように、無線信号に適合している可能性がある。したがって、基地局トランシーバは、ノードＢ（ＮｏｄｅＢ）、ｅノードＢ（ｅＮｏｄｅＢ）、基地トランシーバ局（ＢＴＳ：Ｂａｓｅ Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ）、アクセス・ポイント、リモート無線ヘッド、送信ポイントなどに対応している可能性があり、これらは、さらに、リモート・ユニットと、中央ユニットとに細かく分けられることもある。

モバイル・トランシーバは、基地局トランシーバまたはセルに関連づけられ、キャンプさせられ、あるいは登録される可能性がある。セルという用語は、基地局トランシーバ、例えば、ノードＢ（ＮＢ）、ｅノードＢ（ｅＮＢ）、リモート無線ヘッド、送信ポイントなどによって提供される無線サービスのカバレッジ・エリアのことを意味している。基地局トランシーバは、１つまたは複数の周波数レイヤの上で、１つまたは複数のセルを動作させることができ、いくつかの実施形態においては、セルは、セクタに対応している可能性がある。例えば、セクタは、セクタ・アンテナを使用して達成される可能性があり、これらのセクタ・アンテナは、リモート・ユニットまたは基地局トランシーバの周囲の角度セクションをカバーするための特性を提供する。いくつかの実施形態においては、基地局トランシーバは、例えば、１２０°（３つのセルの場合）、６０°（６つのセルの場合）のセクタをそれぞれカバーする、３つのセル、または６つのセルを動作させることができる。基地局トランシーバは、複数のセクタ化されたアンテナを動作させることができる。以下では、セルは、そのセルを生成する、それに応じた基地局トランシーバを表すことができ、または同様にして、基地局トランシーバは、基地局トランシーバが生成するセルを表すことができる。

言い換えれば、実施形態においては、モバイル通信システムは、ＨｅｔＮｅｔに対応している可能性があり、このＨｅｔＮｅｔは、異なるセル・タイプ、すなわち、限定加入者グループ（ＣＳＧ：Ｃｌｏｓｅｄ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｇｒｏｕｐ）セルおよびオープン・セルと、異なるサイズのセルとを、例えば、マクロ・セルおよびスモール・セルとして利用しており、ここで、スモール・セルのカバレッジ・エリアは、マクロ・セルのカバレッジ・エリアよりも小さい。スモール・セルは、メトロ・セル、マイクロ・セル、ピコ・セル、フェムト・セルなどに対応している可能性がある。そのようなセルは、それらのカバレッジ・エリアがそれらの送信電力と干渉状態とによって決定される対象の基地局トランシーバによって確立される。いくつかの実施形態においては、スモール・セルのカバレッジ・エリアは、別の基地局トランシーバによって確立されるマクロ・セルのカバレッジ・エリアによって、少なくとも部分的に周囲を取り囲まれる可能性がある。スモール・セルは、ネットワークの容量を拡張するように展開される可能性がある。メトロ・セルは、それゆえに、それを使用して、マクロ・セルよりも小さなエリアをカバーすることができ、例えば、メトロ・セルは、大都市エリアの中の街路またはセクションをカバーすることができる。マクロ・セルでは、カバレッジ・エリアは、１キロメートルまたは複数キロメートルの程度の直径を有することができ、マイクロ・セルでは、カバレッジ・エリアは、１キロメートルより短い直径を有することができ、またピコ・セルでは、カバレッジ・エリアは、１００ｍよりも短い直径を有することができる。フェムト・セルは、最小のセルとすることができ、またそのフェムト・セルを使用して、住居、または空港におけるゲート・セクションをカバーすることができ、すなわち、フェムト・セルのカバレッジ・エリアは、５０ｍよりも短い直径を有する可能性がある。このようにして、基地局トランシーバはまた、セルと称されることもある。

図１に示されるように、基地局トランシーバ装置１０は、トランシーバ・モジュール１２を備え、このトランシーバ・モジュールは、複数のアンテナ１８に対するインターフェースをさらに備えている。複数のアンテナ１８は、送信アンテナおよび／または受信アンテナに対応している可能性がある。複数のアンテナ１８は、図１において、トランシーバ・モジュール１２のインターフェースに接続された送信／受信アンテナのアレイ１８によって示される。トランシーバ・モジュール１２は、１つまたは複数のトランシーバ・デバイス、１つまたは複数のトランシーバ・ユニット、送受信するための、すなわち、受信するための、かつ／または送信するための任意の手段などに対応している可能性があり、またトランシーバ・モジュール１２は、１つまたは複数の低雑音増幅器（ＬＮＡ：Ｌｏｗ−Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ）、１つまたは複数の電力増幅器（ＰＡ：Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ）、１つまたは複数のフィルタまたはフィルタ回路、１つまたは複数のダイプレクサ、１つまたは複数のデュプレクサ、１つまたは複数のアナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ：Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ）、１つまたは複数のデジタル・アナログ変換器（Ｄ／Ａ：Ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−Ａｎａｌｏｇ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ）、１つまたは複数の変調器もしくは復調器、１つまたは複数のミキサなどのグループのうちの１つまたは複数の要素など、典型的なレシーバ・コンポーネントと、トランスミッタ・コンポーネントとを備えていることができる。

図１に示される実施形態においては、トランシーバ・モジュール１２は、時間および周波数の無線リソースの組合せを使用して、無線信号を送信するように動作可能である。時間の無線リソースは、１つまたは複数の無線フレーム、サブフレーム、スロット、シンボルなどに対応している可能性がある。周波数の無線リソースは、１つまたは複数の搬送波、副搬送波、バンド、サブバンド、周波数チャネル、またはサブチャネルなどに対応している可能性がある。トランシーバ・モジュール１２は、さらに、複数のアンテナを使用して、ビーム・パターンの第１の組１６を形成するように動作可能である。ビーム・パターンの第１の組１６は、２つ以上の空間的に異なるビーム・パターンを含んでおり、このビーム・パターンについては、例が、ビーム・パターン１６ａ（実線）と、ビーム・パターン１６ｂ（破線）と、ビーム・パターン１６ｃ（一点鎖線）とを用いて、図１の中に示される。ビーム・パターンの第１の組は、２つ以上のビーム・パターンを含むことができ、例えば、ビーム・パターンの第１の組の中には、２つのビーム・パターン、３つのビーム・パターン、４つのビーム・パターン、８つのビーム・パターン、１６個のビーム・パターン、３２個のビーム・パターン、６４個のビーム・パターン、１２８個のビーム・パターン、またはそれ以上のビーム・パターンが、存在していることもある。基地局トランシーバ装置１０は、制御モジュール１４をさらに備えており、この制御モジュール１４は、トランシーバ・モジュール１２に結合される。制御モジュール１４は、トランシーバ・モジュール１２を制御するように動作可能である。制御モジュール１４は、さらに、同じ時間および周波数の無線リソースの上で第１のビーム・パターンの組１６のうちのビーム・パターンを使用して、複数のモバイル・トランシーバ２００のための共通制御信号を送信するように動作可能である。制御モジュール１４は、信号を送信する／受信するためのトランシーバ・モジュール１２を使用する。

実施形態においては、制御モジュール１４は、それに応じて適合されたソフトウェアとともに動作可能であるプロセッサ、コンピュータ、プログラマブル・ハードウェア・コンポーネントなど、１つまたは複数の制御ユニット、制御デバイス、制御するための任意の手段を使用して、実装されることもある。言い換えれば、制御モジュール１４の上記で説明された機能は、同様に、ソフトウェアの形で実装されることもあり、このソフトウェアは、そのときには、１つまたは複数のプログラマブル・ハードウェア・コンポーネントの上で実行される。そのようなハードウェア・コンポーネントは、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロ・コントローラなどを備えることができる。複数の送信／受信アンテナ１８に接続するために使用されるトランシーバ・モジュール１２のインターフェースは、任意の適切なインターフェース、例えば、同軸ワイヤを使用した高周波数インターフェースに対応している可能性があり、他の実施形態においては、複数のアンテナ１８のうちの少なくともいくつかは、インターフェースが、リモートに位置しているアンテナに対する光学的インターフェースに対応している可能性があるように、リモートなロケーションに位置している可能性があり、これらのアンテナは、依然として、上記で説明されたＢＦを可能にするであろう。共通制御信号は、例えば、それに基づいて、基地局トランシーバとの同期化が達成される可能性があり、それに基づいて、アクセス・パラメータまたは設定が決定される可能性があるなどの、複数のモバイル・トランシーバに対処する信号に対応している可能性がある。

図１は、モバイル通信システムのモバイル・トランシーバ２００において動作可能な装置２０の一実施形態を示すものである。言い換えれば、装置２０は、モバイル・トランシーバ２００に適合されることもあり、またはモバイル・トランシーバ２００において動作可能とすることができ、またモバイル・トランシーバ２００の中で動作させられ、またはモバイル・トランシーバ２００に含まれることもある。実施形態はまた、装置２０を備えているモバイル・トランシーバ２００を提供する。図１は、さらに、装置２０を備えているモバイル・トランシーバ２００の一実施形態（破線）を示している。装置２０は、トランシーバ・モジュール２２を備えている。トランシーバ・モジュール２２は、上記で説明されるが、しかしながら、上記で説明された典型的なトランシーバ・コンポーネントを備えているモバイル・トランシーバ２００に適合されるように、類似したトランシーバ・モジュール１２に対応している可能性がある。類似したやり方で、トランシーバ・モジュール２２は、１つまたは複数のトランシーバ・デバイス、１つまたは複数のトランシーバ・ユニット、送受信するための、すなわち、受信するための、かつ／または送信するための任意の手段などとして、実装されることもある。トランシーバ・モジュール２２は、時間および周波数の無線リソースの組合せを使用して、無線信号を受信するように動作可能である。時間および周波数の無線リソースは、上記で説明されたリソースに対応している可能性がある。

トランシーバ・モジュール２２は、制御モジュール２４に結合される。制御モジュール２４は、トランシーバ・モジュール２２を制御し、また異なる時間および周波数のリソースと、トランシーバ・モジュール２２とを使用して、基地局トランシーバ１００から共通制御信号を受信するように動作可能である。制御モジュール２４は、さらに、時間および周波数のリソースを決定するように動作可能であり、この時間および周波数のリソースは、最高の品質を有する共通制御信号を提供する。制御モジュール２４は、さらに、最高の品質を有する共通制御信号を提供する時間および周波数のリソースの上で使用される少なくとも１つのビーム・パターンに関連した情報を決定するように動作可能である。制御モジュール２４は、さらに、基地局トランシーバ１００に対して、少なくとも１つのビーム・パターンに関連した情報を含む信号を送信するように動作可能である。実施形態においては、制御モジュール２４は、基地局トランシーバ１００のための上記で説明された制御モジュール１４と類似したやり方で実装されることもあるが、しかしながら、制御モジュール２４は、モバイル・トランシーバ２００に適合されていることもある。実施形態はまた、図１に示されるように、基地局トランシーバ装置１０と、モバイル・トランシーバ装置２０とを備えているシステムを提供することもできる。

いくつかの実施形態においては、やはり図１に示されるように、トランシーバ・モジュール２２は、複数のアンテナ２８に対するインターフェースを備えていることができる。インターフェースの実装に関して、インターフェースは、上記で説明されたインターフェースのことを意味している。制御モジュール２４は、複数のアンテナに対して、トランシーバ・モジュール２２と、インターフェースとを使用して、異なるビーム・パターンを生成するように動作可能であり得る。制御モジュール２４は、さらに、時間および周波数のリソースの上で共通制御信号を受信するために、異なるビーム・パターンのうちの１つを選択するように動作可能であり得る。

上記で述べられているように、基地局トランシーバ装置１０のうちの少なくとも実施形態は、ＢＦを利用しており、このＢＦは、個別の送信／受信アンテナによって送信される信号の規定された重ね合わせ、または制御された重ね合わせを達成する信号処理手段として、理解されるべきである。例えば、複数の送信／受信アンテナ１８／２８の形状は、線形アンテナ・アレイ、円形アンテナ・アレイ、三角形アンテナ・アレイ、任意の二次元アンテナ・アレイまたはフィールド、あるいはアンテナ要素の間の幾何学的関係が知られており、または制御される限りについて、任意のアンテナ・アレイにさえも対応している可能性がある。いくつかの実施形態においては、複数のアンテナ要素、または送信／受信アンテナ１８／２８は、一様な線形アンテナ・アレイに対応している可能性があり、そこでは、送信／受信アンテナは、一様に間隔をおいて配置されており、またそこでは、２つのアンテナ要素の間の距離は、例えば、これらのアンテナを使用して送信される／受信される信号の搬送波周波数の波長の２分の１に対応している可能性がある。ＢＦについて知られているように、同じ信号の位相シフトされたバージョンを異なるアンテナに対して提供することにより、送信された／受信された信号の建設的な重ね合わせと、破壊的な重ね合わせとは、これらのアンテナに関して、異なる角度方向について達成されることもある。アンテナが使用される数が多くなればなるほど、全体のＢＦ利得はより高くなり、また形成され得るビームはより狭くなる。実施形態においては、送信／受信アンテナまたは送信／受信アンテナ要素は、基地局トランシーバ１００のセクタまたはセルをカバーする個別のビーム・パターンを、例えば、１２０°のセクタまたはセルをカバーすべき９０°の電力半値ビーム幅アンテナ・パターンを使用することができる。

一実施形態においては、要素間隔Ｄを有する一様な線形アレイでは、方向

を指し示すときの、Ｍ個のアンテナ要素についてのビーム形成重みベクトル（方向

についてのすべての信号の建設的重ね合わせ）は、

を用いて、
Ｗ＝［Δ^０，Δ^１，...，Δ^Ｍ−１］^Ｈ
として表される可能性があり、式中で、λは、それぞれのシステムの搬送波波長を示している。狭帯域の仮定が、この例においては適用され、すなわち、システムの帯域幅が、システムのキャリア周波数に比べて小さいことが仮定されていることに注意すべきである。例えば、ｍｍ波システムは、６４個のアンテナ要素を用いて動作することができ、また一実施形態は、６４個のビームの組を使用することができ、これは、例えばそれぞれが、おおよそ２°の電力半値ビーム幅を伴って、６４個の異なる方向を指し示している。

例えば、強い減衰と、弱い送信電力と、多数のアンテナ要素とを有するｍｍ波のシナリオにおいては、実施形態は、接続セットアップ中にＢＦを有すること、および使用可能なビーム形成された参照シンボルを有することを可能にすることができ、これは、ビーム形成されたチャネルを測定するための能力を提供し、また送信ビームフォーマを適応させる。例えば、ＬＴＥシステムにおいては、同期シーケンスは、ビーム形成なしに送信されることもある。また、セル特有の参照シンボル（リリース８）ならびにチャネル状態情報（ＣＳＩ：Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）の参照シンボル（リリース１０）は、ビーム形成を提供しない可能性がある。リリース１０の復調参照シンボル（ＤＭＲＳ：ＤｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｙｍｂｏｌｓ）は、その上にプリコーディング（ビーム形成）を有することができるが、それらは、ユーザ・データを搬送する物理リソース・ブロックの内部で送信されるだけの可能性がある。さらに、それらは、復調目的のために使用されるだけであり、また通信のための最良のビームを見出す可能性を提供しないこともある。実施形態は、接続セットアップとオペレーションとにおいてマルチ・ビーム・サポートを提供することができる。

実施形態においては、基地局トランシーバ１００は、ビーム形成された同期シンボル、またはさらに参照シンボルを送信することができる。言い換えれば、共通制御信号は、同期信号または基準信号に対応することができる。空間的に分離可能なビームの組（ビーム・パターンの第１の組１６の内の）は、同じ時間周波数リソース上で送信されることもある。いくつかの実施形態においては、制御モジュール１４は、ビーム・パターンの第１の組１６のうちのビーム・パターンについての異なる識別情報を提供するように動作可能である。例えば、制御モジュール１４は、直交コード・シーケンスを使用して、ビーム・パターンの第１の組のうちのビーム・パターンを符号化するように動作可能である。言い換えれば、第１の組１６のうちのビーム・パターンは、異なる（例えば、直交した、または擬似ランダムな）シーケンスによって区別されることもある。組１６の内のビームは、それゆえに、ある種の角度の分離を有することができる。

一実施形態における特定の時間−周波数リソースでは、移動局２００は、例えば相関付けにより、同時に提供されたシーケンスをサーチすることができ、また考慮された時間−周波数の位置と、それ自体の受信ビームフォーマとを調整することを可能にしてもいる。移動局は、それらのシーケンスの出力電力を（例えば、相関付けの結果として）測定することができる。言い換えれば、モバイル・トランシーバ装置１０における制御モジュール２４は、最高の品質を有する共通制御信号を提供する時間および周波数のリソースの上で使用される２つ以上のビーム・パターン１６ａｂｃに関連した情報を決定するように動作可能であり得る。制御モジュール２４は、さらに、基地局トランシーバ１００に対して、２つ以上のビーム・パターンに関連した情報を含む信号を送信するように動作可能である。

それぞれのビーム・パターンの品質に関連した情報は、信号対雑音比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）、信号対干渉比（ＳＩＲ：Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ−ａｎｄ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）、経路損失、受信電力、減衰、受信信号コード電力（ＲＳＣＰ：Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｃｏｄｅ Ｐｏｗｅｒ）、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ：Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ドップラーのシフトまたは拡散などに対応している可能性がある。言い換えれば、モバイル・トランシーバ２００において、１つまたは複数の上記の品質尺度を使用して、１つまたは複数のビーム・パターンを決定することができ、最高の品質を有する共通制御信号を提供する。

それに応じて、基地局トランシーバ装置１０の一実施形態における制御モジュール１４は、モバイル・トランシーバ２００から応答信号を受信するように動作可能である。応答信号は、ビーム・パターンの第１の組からモバイル・レシーバにおいて受信される最強の受信品質を有する少なくともビームに関連した情報を含んでいる。制御モジュール１４は、ビーム・パターンの第１の組からの最強の受信品質を有する少なくともビームを使用して、モバイル・トランシーバ２００に対して後続の無線信号を送信するように動作可能である。例えば、応答信号は、モバイル・トランシーバ２００によって送信されるランダム・アクセス・プリアンブルに対応する。

隣接した、または近隣の、例えば隣接するサブバンドとすることができる別の時間−周波数リソースの上では、異なる、例えば角度シフトされたビームの組が、基地局トランシーバ１００によって送信されることもある。隣接したリソースの組を通してすべてのビームの組を評価すること、およびそれらの品質、例えば、それらの受信電力レベルを測定することにより、通信のための最良のビームが識別される可能性がある。言い換えれば、いくつかの実施形態においては、基地局トランシーバ装置１０のトランシーバ・モジュール１２は、ビーム・パターンの複数の組を形成するように動作可能であり得る。ビーム・パターンの複数の組のうちの組または組のうちのそれぞれは、２つ以上の空間的に異なるビーム・パターンを含む。制御モジュール１４は、ビーム・パターンの複数の組を使用して、共通制御信号を送信するように動作可能であり得る。制御モジュール１４は、さらに、ビーム・パターンの複数の組の上で、またビーム・パターンの組の内の同じ時間および周波数の無線リソースを使用して、共通制御信号を送信するように動作可能であり得る。言い換えれば、ビーム・パターンの１つの組の内部で、同じ無線リソースが使用されることもある。さらに、ビーム・パターンの複数の組のうちのビーム・パターンの主要な方向が異なっている可能性があり、例えば、それらの方向は、組からの任意のビーム・パターンの主要な方向が、組からの任意の他のビーム・パターンのその方向についての実質的にゼロのアンテナ利得と一致することができる点で、実質的に直交している可能性がある。

例えば、ランダム・アクセスでは、移動局２００のアップリンクビームフォーマは、主要な着信経路の方向をターゲットとすることができる。ランダム・アクセス・シーケンスは、観察された最強のダウンリンク・ビームのビーム・インデックスを示している数ビットのメッセージを搬送することができる。言い換えれば、モバイル・トランシーバ装置２０によって送信される信号は、ランダム・アクセス・プリアンブルに対応する可能性がある。ランダム・アクセス・プリアンブルの受信の後に、基地局トランシーバ１００は、示された最強のビームを使用して、モバイル・トランシーバ２００に対してリンクを確立することができる。時分割二重化（ＴＤＤ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）システムは、チャネル相互依存を提供することができる（与えられた無線リソースについてのアップリンク無線チャネルと、ダウンリンク無線チャネルとは、実質的に等しいことが仮定される）ことに注意すべきである。大きすぎることのない二重化距離（アップリンクとダウンリンクとの周波数分離の観点からの）を有する周波数分割二重化（ＦＤＤ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）システムにおいては、主要なリフレクタは、アップリンクとダウンリンクとの両方について同じであるように仮定され、またそれゆえに少なくともマクロ経路は、アップリンクと、ダウンリンクとにおいて実質的に等しいことが仮定されることもある。ランダム・アクセスでは、モバイル・トランシーバ装置２０は、ＢＦを使用して、主要な着信経路の方向にあるビーム・パターンを指し示すことができる。一実施形態においては、ランダム・アクセス・シーケンスは、最強の観察されたダウンリンク・ビームのビーム・インデックスを示す１つまたは複数のビット、または２進情報を搬送することができる。今や、基地局トランシーバ１００は、示された最強のビームを使用して、このモバイル・トランシーバ２００に対してリンクを確立することができる。

この接続セットアップの後に、システムは、データ送信のために、ＢＦを用いて動作することができる。移動局トランシーバ２００は、連続して、マルチ・ビーム同期（および／または参照）シンボルを評価して、現在のビーム選択が、依然として最適であるか、または少なくともよい問題解決手法であるかを検証することができる。万一、状況が変化している場合には、モバイル・トランシーバ２００は、通信のための新しい好ましいビームをインデックス付けするフィードバック情報を送信することができる。すなわち、モバイル・トランシーバ装置２０の制御モジュール２４は、基地局トランシーバ１００からの共通制御信号の受信品質を監視するように動作可能とすることができ、また制御モジュール２４は、最高の受信品質の共通制御信号を提供するビーム・パターンがいつ変化しているか／最高の受信品質の共通制御信号を提供するビーム・パターンが変化しているかどうか、を基地局トランシーバ１００に通知するように動作可能であり得る。オプションとして、フィードバックは、規則的な時間間隔の上で提供されることもある。

以下では、接続セットアップ・プロシージャは、一実施形態において説明される。接続セットアップ・プロシージャ中に、同期化と、最良のビーム識別とが、実行される。一実施形態においては、基地局トランシーバ装置１０は、ビーム・パターンの第１の組１６を使用して、ビーム形成された同期シーケンスを送信する。ビーム・パターンの第１の組１６は、空間的に分離可能なビームの組に対応しており、また同期シーケンスは、第１の組１６からのすべてのビームを使用して、同じ時間−周波数リソースの上で送信される。各ビームには、異なる（例えば、直交した、または擬似ランダムな）シーケンスが割り当てられる。例えば、粗い、また微細な粒度同期化と、特定の識別情報（ＩＤ：ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ）の識別とのために使用される、例えば、ザドフ・チュー（Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ）シーケンスまたはブジョルク（Ｂｊｏｒｃｋ）シーケンスのような一定の振幅、ゼロ自動相関ＣＡＺＡＣ特性を有する一次同期シーケンスと、二次同期シーケンス、例えば、最大長シーケンス（Ｍ−シーケンス）とが存在していることもある。

特定の時間周波数リソースでは、移動局トランシーバ装置２０は、例えば、相関により、同時に提供されたシーケンスをサーチし、また考慮された時間−周波数の位置と、その受信ビームフォーマとを調整することを可能にしている。移動局トランシーバ装置は、シーケンスの出力電力を（例えば、相関の結果として）測定する。（例えば、隣接する）リソースの組を通してすべてのビームの組を評価すること、およびそれらの受信電力レベルを測定することにより、通信のための最良のビームは、識別される可能性がある。言い換えれば、サーチをスピードアップし、また価値のある時間−周波数リソースの消費を低減させるために、実施形態は、同じ時間−周波数リソースにおいて、複数のビーム／ビーム・パターンを提供することができる。ビーム・パターンは、空間の中で分離され、またこれらの同時に使用されるビームの上へとマッピングされる異なるシーケンスの使用によって識別される可能性がある。

実施形態においては、同期チャネルにさらに、または同期チャネルの代わりに、マルチ・ビーム構成における共通制御信号として使用されるビーム形成された参照シンボルが存在していることもある。モバイル・トランシーバ装置２０における最良のビームをサーチするための測定は、そのときには、さらに、または代わりに、それぞれの参照シンボルに基づいたものとすることができる。例えば、参照シンボルは、万一同期シーケンスがほとんど挿入されておらず、またはあまりにも多すぎる多元接続リソースを取り去るように考えられる場合に、さらに使用されることもある。モバイル・トランシーバ装置１０によって送信されるフィードバック／応答信号は、オプションとして、複数のビーム・インデックスを、例えば、最強のビーム・インデックスを含むことができ、これらのビーム・インデックスは、基地局トランシーバ装置２０により、例えば、異なるデータ・ストリームの空間多重化のために、ダイバーシティのために、または複数のユーザに対する送信の場合に、空間におけるオプションを増大させるために使用されることもある。すなわち、いくつかの実施形態においては、応答信号は、ビーム・パターンの第１の組からモバイル・トランシーバ２００において受信される最強の受信品質を有する２つ以上のビームに関連した情報を含んでいる。制御モジュール１４は、そのときには、ビーム・パターンの第１の組１６から最強の受信品質を有する少なくとも２つ以上のビームを使用して、モバイル・トランシーバ２００に対して、後続の無線信号を送信するように動作可能であり得る。

６４個のアンテナ要素を使用した上記の実施形態では、ビーム・インデックスは、例えば、１２０°のセクタの異なる方向に順序付けられることもある。例えば、第１のビームの組１６は、ビーム・インデックス｛１，１７，３３，４９｝により、例えば、４つのビームから形成されることもある。別のビームの組は、インデックス｛２，１８，３４，５０｝などを使用することができる。１つの組の内のビームは、伝搬チャネルの期待された角度拡散と一緒に、空間の中でよく分離される。実施形態においては、１６個の異なるビームの組が存在する可能性があり、これらのビームの組は、１６個の（例えば、隣接する）時間−周波数リソース、例えば、１６個の異なるサブバンドにマッピングされる可能性がある。大きなシステム帯域幅の場合には、これらの異なるビーム割当ては、全体の周波数バンドの上で複数回反復されることもある。すなわち、いくつかの実施形態においては、基地局トランシーバ装置１０の制御モジュール１４は、第１のビーム・パターンの組１６のうちのビーム・パターンを使用して、異なる周波数リソースの上で共通制御信号の複数のコピーを送信するように動作可能である。これは、同じビームの組を用いて複数のサブバンド、またはすべてのサブバンドについてさえの帯域幅の上での平均化を可能にし、または周波数選択的なやり方で、最良のビームの選択を評価することを可能にすることができる。

例えば、制御信号が同時に送信されるビーム・パターンの１つの組の中の４つのビームへの分割は、６ｄＢの電力損失をもたらすこともある（総送信電力は、４つのビーム・パターンの間で等しく共有される）が、６４個の要素を通したＢＦは、それぞれのビームまたはビーム・パターンの主要な方向における１８ｄＢのＢＦ利得を提供する。そのようにしてビーム当たりに、１２ｄＢの全体の送信ＢＦ利得が提供されることもあり、これは、受信ＢＦ利得と、リンクの両端における単一のアンテナ要素利得とによってさらに強化され、または増大させられることもある。上記の与えられた実施形態、すなわち、４というビームの組のサイズを有する６４個のビームでは、アクセスを可能にするセルのカバレッジ範囲は、ＬＴＥシステムにおけるように、同期シーケンスのビーム形成されていない送信に比べて、リンク・バジェットの観点で、１２ｄＢだけ増大されることもある。

実施形態においては、ビームの組のサイズ（１つの組の中のビーム・パターンの数）は、電力利得と、リソース消費とのトレードオフを行うことを可能にすることができる。例えば、電力利得が最も重要である場合、組は、２つのビームに、または単一のビームにさえも低減されることもある。リソース消費が最も重要である場合、ビームの組は、例えば、同じ時間に１６個のビーム程度にも大きい可能性がある。

実施形態は、ｍｍ波についての接続セットアップと、オペレーションとを提供することができ、これは、システムの中のスクラッチからサポートされることもある。実施形態のマルチ・ビームの態様は、ビーム形成利得と、リソース消費とのトレードオフを行うことを可能にすることができる。

図２は、基地局トランシーバ１００のための方法の一実施形態のフローチャートのブロック図を示すものである。本方法は、時間および周波数の無線リソースの組合せを使用して無線信号を送信するステップ３２を含んでいる。本方法は、複数のアンテナを使用して、ビーム・パターンの第１の組１６を形成するステップ３４をさらに含んでいる。ビーム・パターンの第１の組は、２つ以上の空間的に異なるビーム・パターンを含む。本方法は、同じ時間および周波数の無線リソースの上で第１のビーム・パターンの組１６のうちのビーム・パターンを使用して、複数のモバイル・トランシーバ２００についての共通制御信号を送信するステップ３６をさらに含んでいる。

図３は、モバイル通信システムのモバイル・トランシーバ２００のための方法の一実施形態のフローチャートのブロック図を示すものである。本方法は、時間および周波数の無線リソースの組合せを使用して無線信号を受信するステップ４２と、異なる時間および周波数のリソースを使用して、基地局トランシーバ１００から共通制御信号を受信するステップ４４とを含む。本方法は、時間および周波数のリソースを決定するステップ４６をさらに含んでおり、この時間および周波数のリソースは、最高の品質を有する共通制御信号を提供する。本方法は、最高の品質を有する共通制御信号を提供する時間および周波数のリソースの上で使用される少なくとも１つのビーム・パターンに関連した情報を決定するステップ４８をさらに含んでいる。本方法は、基地局トランシーバ１００に対して、ビーム・パターンに関連した情報を含む信号を送信するステップ５０をさらに含んでいる。

さらなる一実施形態は、コンピュータによって実行されるときに、コンピュータに、本明細書において説明される方法のうちの１つを実装させる命令を記憶するコンピュータ読取り可能ストレージ媒体である。他の実施形態は、コンピュータ・プログラムまたはコンピュータ・プログラム製品が、プロセッサ、コンピュータ、またはプログラマブル・ハードウェアの上で実行されるときに、上記で説明される方法のうちのどれかを実行するためのプログラム・コードを有しているコンピュータ・プログラムまたはコンピュータ・プログラム製品である。

当業者なら、様々な上記で説明された方法のステップが、プログラムされたコンピュータによって実行され得ることを容易に認識するであろう。本明細書においては、いくつかの実施形態はまた、プログラム・ストレージ・デバイス、例えば、デジタル・データ・ストレージ媒体を対象とすることも意図しており、このプログラム・ストレージ・デバイスは、マシン読取り可能、またはコンピュータ読取り可能であり、また命令のマシン実行可能なプログラム、またはコンピュータ実行可能なプログラムを符号化しており、ここで、前記命令は、本明細書において説明される方法のステップのうちのいくつかまたはすべてを実行する。プログラム・ストレージ・デバイスは、例えば、デジタル・メモリ、磁気ディスクや磁気テープなどの磁気ストレージ媒体、ハード・ドライブ、または光学的に読取り可能なデジタル・データ・ストレージ媒体とすることができる。それらの実施形態はまた、本明細書において説明される方法の前記ステップを実行するようにプログラムされるコンピュータ、あるいは上記で説明された方法の前記ステップを実行するようにプログラムされる、（フィールド）プログラマブル・ロジック・アレイ（（Ｆ）ＰＬＡ：（ｆｉｅｌｄ） ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ａｒｒａｙｓ）または（フィールド）プログラマブル・ゲート・アレイ（（Ｆ）ＰＧＡ：（ｆｉｅｌｄ） ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙｓ）を対象とすることも意図している。

説明および図面は、単に本発明の原理を示しているにすぎない。したがって、当業者なら、本明細書において明示的に説明されても示されてもいないが、本発明の原理を具現化し、また本発明の趣旨および範囲の内部に含まれる様々な構成を考案することができるようになることが理解されるであろう。さらに、本明細書において列挙されるすべての例は、主として、本発明者が当技術を推進することに寄与している本発明の原理、および概念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にすぎないように明示的に意図され、またそのような具体的に列挙された例および状態だけに限定することのないように解釈されるべきである。さらに、本発明の原理、態様および実施形態を列挙している本明細書におけるすべての記述、ならびにその特定の例は、その同等物を包含することを意図している。

（ある種の機能を実行する）「ための手段」として示される機能ブロックは、実行するために適合されている、またはそれぞれある種の機能を実行する回路を備えている機能ブロックとして理解されるべきである。それゆえに、「第ｓのための手段」は、同様に、「第ｓのために適合され、または適している手段」として理解されることもある。ある種の機能を実行するために適合されている手段は、それゆえに、そのような手段が、必ずしも前記機能を（与えられた瞬間に）実行していることを意味しているとは限らない。

「手段」、「送受信するための手段」、「制御するための手段」などとしてラベル付けされる任意の機能ブロックを含めて、図面に示される様々な要素の機能は、「トランシーバ」、「制御装置／プロセッサ」などの専用のハードウェア、ならびに適切なソフトウェアに関連して、ソフトウェアを実行することができるハードウェアの使用を通して提供されることもある。さらに、本明細書において「手段」として説明される任意のエンティティは、「１つまたは複数のモジュール」、「１つまたは複数のデバイス」、「１つまたは複数のユニット」などに対応している可能性があり、あるいは「１つまたは複数のモジュール」、「１つまたは複数のデバイス」、「１つまたは複数のユニット」などとして実装されることもある。プロセッサによって提供されるときに、それらの機能は、単一の専用のプロセッサによって、単一の共用のプロセッサによって、またはそれらのうちのいくつかが共用され得る複数の個別のプロセッサによって提供されてもよい。さらに、「プロセッサ」または「制御装置」という用語の明示的な使用は、ソフトウェアを実行することができるハードウェアだけを排他的に意味するように解釈されるべきではなく、また限定することなく、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）のハードウェアと、ネットワーク・プロセッサと、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）と、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ：ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）と、ソフトウェアを記憶するためのリード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ：ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）と、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ：ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）と、不揮発性ストレージとを暗黙のうちに含むことができる。他のハードウェアが、従来のもの、またはカスタムのものもまた、含められる可能性がある。それらの機能は、プログラム・ロジックのオペレーションを通して、専用のロジックを通して、プログラム制御と専用のロジックとの相互作用を通して、または手動によってさえも、実行される可能性があり、特定の技法は、文脈からもっと具体的に理解されるように、実装者によって選択可能である。

本明細書における任意のブロック図は、本発明の原理を具現化する実例となる回路の概念図を表すことが、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と、流れ図と、状態遷移図と、擬似コードなどとは、コンピュータ読取り可能媒体の形で実質的に表され、またそのようにしてコンピュータまたはプロセッサによって、そのようなコンピュータまたはプロセッサが明示的に示されているか否かにかかわらず、実行され得る様々なプロセスを表すことが、理解されるであろう。

さらに、添付の特許請求の範囲は、これによって詳細な説明の中に組み込まれ、ここでは、各請求項は、別個の実施形態としてそれ自体に基づいたものとすることができる。各請求項は、別個の実施形態としてそれ自体に基づいたものとすることができるが、従属請求項は、それらの請求項において、１つまたは複数の他の請求項との特定の組合せについて言及することができるが、他の実施形態は、それぞれの他の従属請求項の主題とのその従属請求項の組合せを含むこともできることに注意すべきである。そのような組合せは、特定の組合せが意図されていないことが、述べられていない限り、本明細書において提案される。さらに、たとえこの請求項が、独立請求項に直接に従属させられていないとしても、任意の他の独立請求項に対する請求項の特徴もまた含むことを意図している。

明細書の中で、または特許請求の範囲の中で開示される方法は、これらの方法のそれぞれのステップのうちの各ステップを実行するための手段を有するデバイスによって実装され得ることに、さらに注意すべきである。

Claims (15)

1. モバイル通信システムの基地局トランシーバ（１００）において動作可能な装置（１０）であって、
   複数のアンテナ（１８）に対するインターフェースを備えており、また
   時間および周波数の無線リソースの組合せを使用して無線信号を送信し、
   ２つ以上の空間的に異なるビーム・パターンを含むビーム・パターンの第１の組（１６）を、前記複数のアンテナを使用して形成する
   ように動作可能であるトランシーバ・モジュール（１２）と、
   前記トランシーバ・モジュール（１２）を制御し、
   同じ時間および周波数の無線リソース上で、第１のビーム・パターンの前記組（１６）のうちの前記ビーム・パターンを使用して、複数のモバイル・トランシーバ（２００）のための共通制御信号を送信する
   ように動作可能である制御モジュール（１４）と、
   を備え、
   前記共通制御信号は同期信号に対応する、装置（１０）。
2. 前記制御モジュール（１４）は、ビーム・パターンの前記第１の組（１６）のうちの前記ビーム・パターンについての異なる識別情報を提供するように動作可能であり、かつ／または前記制御モジュール（１４）は、直交コード・シーケンスを使用して、ビーム・パターンの前記第１の組（１６）のうちの前記ビーム・パターンを符号化するように動作可能である、請求項１に記載の装置（１０）。
3. 前記制御モジュール（１４）は、第１のビーム・パターンの前記組（１６）のうちの前記ビーム・パターンを使用して、異なる周波数リソース上で前記共通制御信号の複数のコピーを送信するように動作可能であり、かつ／または前記共通制御信号は基準信号に対応する、請求項１に記載の装置（１０）。
4. 前記トランシーバ・モジュール（１２）はビーム・パターンの複数の組を形成するように動作可能であり、ビーム・パターンの前記複数の組のうちの１組が、２つ以上の空間的に異なるビーム・パターンを含み、前記制御モジュール（１４）は、ビーム・パターンの前記複数の組を使用して、前記共通制御信号を送信するように動作可能であり、前記制御モジュール（１４）は、さらに、ビーム・パターンの前記複数の組の上で、またビーム・パターンの組の内の同じ時間および周波数の無線リソースを使用して、前記共通制御信号を送信するように動作可能である、請求項１に記載の装置（１０）。
5. ビーム・パターンの前記複数の組のうちの前記ビーム・パターンの主要な方向が異なる、請求項４に記載の装置（１０）。
6. 前記制御モジュール（１４）は、ビーム・パターンの前記第１の組（１６）から前記モバイル・トランシーバ（２００）において受信される最強の受信品質を有する少なくともビームに関連した情報を含む応答信号をモバイル・トランシーバ（２００）から受信するように動作可能である、請求項１に記載の装置（１０）。
7. 前記制御モジュール（１４）は、ビーム・パターンの前記第１の組からの前記最強の受信品質を有する少なくとも前記ビームを使用して、後続の無線信号を前記モバイル・トランシーバ（２００）に対して送信するように動作可能であり、かつ／または前記応答信号は、前記モバイル・トランシーバ（２００）によって送信されるランダム・アクセス・プリアンブルに対応する、請求項６に記載の装置（１０）。
8. 前記応答信号は、ビーム・パターンの前記第１の組（１６）から前記モバイル・トランシーバ（２００）において受信される最強の受信品質を有する２つ以上のビームに関連した情報を含み、前記制御モジュール（１４）は、ビーム・パターンの前記第１の組（１６）からの前記最強の受信品質を有する少なくとも前記２つ以上のビームを使用して後続の無線信号を前記モバイル・トランシーバ（２００）に対して送信するように動作可能である、請求項６に記載の装置（１０）。
9. モバイル通信システムのモバイル・トランシーバ（２００）において動作可能な装置（２０）であって、
   時間および周波数の無線リソースの組合せを使用して無線信号を受信する
   ように動作可能なトランシーバ・モジュール（２２）と、
   前記トランシーバ・モジュール（２２）を制御し、
   異なる時間および周波数のリソースを使用して、基地局トランシーバ（１００）から共通制御信号を受信し、
   最高の品質を有する前記共通制御信号を提供する時間および周波数のリソースを決定し、
   前記最高の品質を有する前記共通制御信号を提供する前記時間および周波数のリソース上で使用される少なくとも１つのビーム・パターンに関連した情報を決定し、
   前記基地局トランシーバ（１００）に対して、前記少なくとも１つのビーム・パターンに関連した前記情報を含む信号を送信する
   ように動作可能な制御モジュール（２４）と、
   を備え、
   前記共通制御信号は同期信号に対応する、装置（２０）。
10. 前記制御モジュール（２４）は、前記最高品質を有する前記共通制御信号を提供する前記時間および周波数のリソース上で使用される２つ以上のビーム・パターンに関連した情報を決定し、前記基地局トランシーバ（１００）に対して、前記２つ以上のビーム・パターンに関連した前記情報を含む信号を送信するように動作可能である、請求項９に記載の装置（２０）。
11. 前記トランシーバ・モジュール（２２）は、複数のアンテナ（２８）に対するインターフェースを備え、前記制御モジュール（２４）は、前記トランシーバ・モジュール（２２）と、前記複数のアンテナ（２８）に対する前記インターフェースとを使用して異なるビーム・パターンを生成するように動作可能であり、前記制御モジュール（２４）は、さらに、前記時間および周波数のリソース上で前記共通制御信号を受信するために前記異なるビーム・パターンのうちの１つを選択するように動作可能である、請求項９に記載の装置（２０）。
12. 前記制御モジュール（２４）は、前記基地局トランシーバ（１００）からの前記共通制御信号の受信品質を監視するように動作可能であり、前記制御モジュール（２４）は、最高の受信品質の前記共通制御信号を提供する前記ビーム・パターンがいつ変化しているかを前記基地局トランシーバ（１００）に通知するように動作可能である、請求項９に記載の装置（２０）。
13. モバイル通信システムの基地局トランシーバ（１００）のための方法であって、
    時間および周波数の無線リソースの組合せを使用して無線信号を送信するステップ（３２）と、
    ２つ以上の空間的に異なるビーム・パターンを含むビーム・パターンの第１の組（１６）を、複数のアンテナを使用して形成するステップ（３４）と、
    同じ時間および周波数の無線リソース上で第１のビーム・パターンの前記組のうちの前記ビーム・パターンを使用して複数のモバイル・トランシーバ（２００）のための共通制御信号を送信するステップ（３６）と、
    を含み、
    前記共通制御信号は同期信号に対応する、方法。
14. モバイル通信システムのモバイル・トランシーバ（２００）のための方法であって、
    時間および周波数の無線リソースの組合せを使用して無線信号を受信するステップ（４２）と、
    異なる時間および周波数のリソースを使用して、基地局トランシーバ（１００）から共通制御信号を受信するステップ（４４）と、
    最高の品質を有する前記共通制御信号を提供する時間および周波数のリソースを決定するステップ（４６）と、
    前記最高の品質を有する前記共通制御信号を提供する前記時間および周波数のリソース上で使用される少なくとも１つのビーム・パターンに関連した情報を決定するステップ（４８）と、
    前記基地局トランシーバ（１００）に対して前記ビーム・パターンに関連した前記情報を含む信号を送信するステップ（５０）と、
    を含み、
    前記共通制御信号は同期信号に対応する、方法。
15. コンピュータ・プログラムが、コンピュータ、プロセッサ、またはプログラマブル・ハードウェア・コンポーネントの上で実行されるときに、請求項１３または１４の方法のうちの少なくとも一方を実行するためのプログラム・コードを有するコンピュータ・プログラム。

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