JP2019508934A - 混合ビームフォーミング方法、基地局、及びユーザ端末 - Google Patents

混合ビームフォーミング方法、基地局、及びユーザ端末 Download PDF

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Abstract

本発明に係る混合ビームフォーミング方法は、基地局に適用される場合、ユーザ端末からフィードバックされたアナログビーム識別子を受信し、アナログビーム識別子に基づいて、フォーミング対象アナログビームと、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザとを決定し、各フォーミング対象アナログビーム毎に、アナログビームフォーミング重みを生成し、各スケジューリングユーザ毎のチャネル状態情報及びアナログビームフォーミング重みから、各スケジューリングユーザ毎のデジタルプリコーディング重みを算出し、アナログビームフォーミング重みとデジタルプリコーディング重みとに基づいて、各スケジューリングユーザ毎のデータに対して混合ビームフォーミングを行い、混合ビームフォーミング後のデータを各スケジューリングユーザに送信する、ことを含む。

Description

本発明は通信分野に関し、特に混合ビームフォーミング方法、基地局、及びユーザ端末に関する。
アンテナ技術の発展に伴い、大規模アンテナアレイシステム（ＡＡＳ）が徐々に基地局に適用されている。このような大規模ＡＡＳは、通常、数百個のアンテナアレイ素子（例えば、１２８本、２５６本又はそれ以上）を備える。これらのアレイ素子は、平面状に配列されて、平面アレイアンテナとして使用されてもよい。基地局側にＡＡＳを装着して、多入力多出力（ＭＩＭＯ）伝送を使用することにより、さらに多いユーザへ同時に無線通信を提供することが可能になる。
大規模ＭＩＭＯ技術の実現において、各アンテナ素子毎に１つの送受信手段を取り付けると、実現の複雑度、並びに、電力消耗及びコストを増大させることになる。混合ビームフォーミング技術は、複数のアンテナアレイ素子が１つの送受信手段を共有することを可能にし、実現のコストを低減させ、現在、無線通信分野の研究のホットスポットとなっている。
現在のＡＡＳシステムでは、アナログビームフォーミング重みは、通常、固定値又は準静的値が使用され、マルチユーザの具体的な分布に応じてアナログビームの送信を動的に調整することができないため、大規模ＡＡＳによる空間上の自由度を充分に利用することができない。このため、大規模ＡＡＳが適用されるシナリオでは、性能及び複雑度を両立させる混合ビームフォーミング方式を設計する必要がある。本発明では、ユーザスケジューリングの柔軟性を向上させるとともに、計算複雑度及びシステム性能を両立させる混合ビームフォーミング方法、基地局、及びユーザ端末が提供されている。
具体的には、本発明の実施例は、下記のように実現される。
混合ビームフォーミング方法であって、基地局に適用され、ユーザ端末からフィードバックされたアナログビーム識別子を受信し、前記アナログビーム識別子に基づいて、フォーミング対象アナログビームと、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザとを決定し、各フォーミング対象アナログビーム毎に、アナログビームフォーミング重みを生成し、各スケジューリングユーザ毎のチャネル状態情報及び前記アナログビームフォーミング重みから、各スケジューリングユーザ毎のデジタルプリコーディング重みを算出し、前記アナログビームフォーミング重みと前記デジタルプリコーディング重みとに基づいて、各スケジューリングユーザ毎のデータに対して混合ビームフォーミングを行い、混合ビームフォーミング後のデータを各スケジューリングユーザに送信する、ことを含む。
ユーザ端末であって、基地局へアナログビーム識別子を送信することにより、前記基地局が、前記アナログビーム識別子に基づいて、フォーミング対象アナログビームと、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザとを決定し、各フォーミング対象アナログビーム毎に、アナログビームフォーミング重みを生成し、各スケジューリングユーザ毎のチャネル状態情報及び前記アナログビームフォーミング重みから、各スケジューリングユーザ毎のデジタルプリコーディング重みを算出し、前記アナログビームフォーミング重みと前記デジタルプリコーディング重みとに基づいて、各スケジューリングユーザ毎のデータに対して混合ビームフォーミングを行うようにする送信モジュールと、前記基地局から送信された混合ビームフォーミング後のデータを受信する受信モジュールと、を備える。
上記の解決手段から分かるように、本発明の実施例で提供された混合ビームフォーミング方法、基地局、及びユーザ端末によれば、スケジューリング対象ユーザの実際の分布状況を考慮して、１つ又は複数のアナログビームを同時に生成してスケジューリング及びフォーミングを行うことができ、ユーザスケジューリングの柔軟性を向上させ、時間周波数リソースを充分に利用することができ、ＡＡＳが適用されるシナリオに対して、性能及び複雑度を両立させる混合ビームフォーミング伝送方式が提供されている。
以下の図面は、本発明の解決手段の一部の例にすぎない。本発明は、図中に示された特徴に限られない。以下の図面において、類似する符号は、類似する要素を表す。
本発明の一実施例における混合ビームフォーミング方法のフローの模式図である。 本発明の一実施例におけるアンテナサブアレイの分割の模式図である。 本発明の他の実施例におけるアンテナサブアレイの分割の模式図である。 本発明の別の実施例におけるアンテナサブアレイの分割の模式図である。 本発明の一実施例におけるアンテナサブアレイの分割の模式図である。 本発明の一実施例における混合ビームフォーミング送信側の構成の模式図である。 本発明の他の実施例における混合ビームフォーミング方法のフローの模式図である。 本発明の一実施例におけるＢＲＳのリソース割当の模式図である。 本発明の一実施例における混合ビームフォーミング方法のシグナリングやり取りの模式図である。 本発明の一実施例における基地局の構成の模式図である。 本発明の他の実施例における基地局の構成の模式図である。 本発明の一実施例におけるユーザ端末の構成の模式図である。 本発明の他の実施例におけるユーザ端末の構成の模式図である。
説明の簡潔さ及び直感性のために、以下で、若干の代表的な実施例を記載することによって、本発明の構成を説明する。しかし、全ての実施形態が示されるのではない。実施例における多くの細部は、本発明の構成を理解するのを助けるものにすぎず、本発明の構成を実現する際に、これらの細部に限らなくてもよい。本発明の構成を不必要に曖昧にすることを避けるために、一部の実施形態は、細かく説明されていないが、枠組みのみが示されている。以下で、「含む」とは、「含むがこれに限定されない」を意味し、「・・・に基づく」とは、「少なくとも・・・に基づくが、・・・のみに基づくことに限定されない」を意味する。明細書及び請求の範囲における「含む」とは、「ある程度で少なくとも含む」を意味し、「含む」の前に言及された特徴に加えて、他の特徴も存在してもよいと解釈されるべきである。本発明の実施例では、混合ビームフォーミング方法が提供されている。この方法は、基地局に適用される。
図１に示すように、この方法は、以下のステップを含む。
ステップ１０１で、ユーザ端末（ＵＥ）からフィードバックされたアナログビーム識別子を受信する。
ステップ１０２で、アナログビーム識別子に基づいて、フォーミング対象アナログビームと、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザとを決定する。
ステップ１０３で、各フォーミング対象アナログビーム毎に、アナログビームフォーミング重みを生成し、各スケジューリングユーザ毎のチャネル状態情報及びアナログビームフォーミング重みから、各スケジューリングユーザ毎のデジタルプリコーディング重みを算出する。
ステップ１０４で、アナログビームフォーミング重みとデジタルプリコーディング重みとに基づいて、各スケジューリングユーザ毎のデータに対して混合ビームフォーミングを行い、混合ビームフォーミング後のデータを各スケジューリングユーザに送信する。
次に、上記の各ステップを具体的に説明する。
ステップ１０１において、基地局は、アンテナアレイを少なくとも１つのアンテナサブアレイに分割し、各アンテナサブアレイそれぞれに対応する予備アナログビームを決定する。各予備アナログビーム毎に、ビームフォーミング後の下り参照信号（ＢＲＳ）を生成し、該ビームフォーミング後の下り参照信号をＵＥに送信することにより、ＵＥが、ビームフォーミング後の下り参照信号に基づいて、フィードバックするアナログビーム識別子を決定するようにする。
ここで、アンテナサブアレイの分割方法は、複数あるが、アンテナアレイの構成に基づいて、均一な分割又は非均一な分割を行うことを含む。あるいは、アンテナアレイ素子の偏波方向に基づいて、同様な偏波方向を有するアンテナアレイ素子を１つのアンテナサブアレイとして分割する。あるいは、アンテナアレイ素子の偏波方向も考慮して、アンテナアレイに対して均一な分割又は非均一な分割を行う。
指摘すべきものとして、各アンテナサブアレイそれぞれに含まれるアンテナアレイ素子の数は、同じであってもよいし、異なってもよい。また、異なるアンテナサブアレイ間のアンテナアレイ素子は、重なってもよく、即ち、１つ又は複数の共通のアンテナアレイ素子を含んでもよい。ここで、アンテナサブアレイの形状及びそれに含まれるアンテナアレイ素子の数は、形成される予備アナログビームの形状及びカバー範囲に影響を及ぼすことになる。
２次元アンテナアレイを例として、図２ａは、本発明の一実施例におけるアンテナサブアレイの分割の模式図であり、アンテナアレイがブロック分割されている。ここで、アンテナアレイ２１０は、４つのアンテナサブアレイ２１１、２１２、２１３、２１４に均一に分割されている。各アンテナサブアレイは、規則的な四角形アンテナアレイであり、それぞれ４つのアンテナアレイ素子を含む。
図２ｂは、本発明の他の実施例におけるアンテナサブアレイの分割の模式図である。ここで、横方向にアンテナアレイ２１０を４つのアンテナサブアレイ２２１、２２２、２２３、２２４に均一に分割している。各アンテナサブアレイは、規則的な横方向帯状のアンテナアレイであり、それぞれ４つのアンテナアレイ素子を含む。
図２ｃは、本発明の別の実施例におけるアンテナサブアレイの分割の模式図である。ここで、縦方向にアンテナアレイ２１０を４つのアンテナサブアレイ２３１、２３２、２３３、２３４に均一に分割している。各アンテナサブアレイは、規則的な縦方向帯状のアンテナアレイであり、それぞれ４つのアンテナアレイ素子を含む。
図２ｄは、本発明の一実施例におけるアンテナサブアレイの分割の模式図である。ここで、アンテナアレイ２２０のアンテナアレイ素子の偏波方式は、垂直偏波と水平偏波との２つを含む。これらの２つの偏波方式に応じて、縦方向に、アンテナアレイ２２０を、垂直偏波のアンテナサブアレイ２２１、２２２、２２３、２２４と、水平偏波のアンテナサブアレイ２２５、２２６、２２７、２２８とに分割している。各アンテナサブアレイは、それぞれ４つのアンテナアレイ素子を含む。
上述したアンテナサブアレイの分割方法は、例示にすぎず、具体的に適用する際に、他種類の分割方法を採用してもよい。本願では特に限定しない。
ステップ１０２において、基地局は、ユーザスケジューリングを行い、アナログビーム識別子に基づいて、フォーミング対象アナログビームと、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザとを決定する。
具体的には、全ての予備アナログビームの中から、受信されたアナログビーム識別子に対応する１つ又は複数のフォーミング対象アナログビームを決定し、フォーミング対象アナログビームに基づいてＵＥをグループ分けして、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリング対象ＵＥグループを得、その後、各スケジューリング対象ＵＥグループ毎に、該スケジューリング対象ＵＥグループに対応するフォーミング対象アナログビームによってデータを伝送するスケジューリングユーザを決定する。
図３は、本発明の一実施例における混合ビームフォーミング送信側の構成の模式図である。ここで、アンテナアレイは、Ｌ個のアンテナサブアレイ３４１・・・３４Ｌに分割され、各アンテナサブアレイそれぞれは、１つのアナログビームフォーマ（ａｎａｌｏｇ ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ）３３１・・・３３Ｌに対応する。アナログビームフォーマは、Ｌ個の送受信手段３２０に接続され、送受信手段３２０は、デジタルプリコーダ３１０に接続される。ここで、送受信手段は、デジタル−アナログ／アナログ−デジタル変換や、フーリエ変換／逆フーリエ変換（ＦＦＴ／ＩＦＦＴ）などの処理を実行し、デジタルプリコーダは、デジタルプリコーディング重みを生成する。
各アンテナサブアレイ毎に、相応のアナログビームフォーマによって、異なる重みを付けて、複数の予備アナログビームを生成することができる。コードブックに基づくビームフォーミング方式を考慮すると、各アンテナサブアレイ毎のコードブックにＶ個のコードブックベクトルが含まれる場合、各アンテナサブアレイ毎に、各コードブックベクトルを重みとしてビームフォーミングを行って、Ｖ個の予備アナログビームを生成することができ、アンテナアレイ全体で提供可能な予備アナログビームの総数をＣとする場合、Ｃ＝Ｌ＊Ｖとなる。ここで、Ｌは、アンテナサブアレイの総数でもあるし、アンテナアレイで同時に送信可能なアナログビームの最大数を表すこともできる。
ユーザからフィードバックされたアナログビーム識別子に基づいて、基地局は、Ｃ個の予備アナログビームの中から、Ｂ個のフォーミング対象アナログビームを決定することができる。ここで、Ｂ≦Ｃであり、Ｂ≧Ｌ又はＢ＜Ｌである。基地局は、決定されたＢ個のフォーミング対象アナログビームに対して、ＵＥをグループ分けして、Ｂ個のスケジューリング対象ＵＥグループを得、さらに、Ｂ個のスケジューリング対象ＵＥグループの中から、Ｂ個のスケジューリングユーザグループを決定する。ここで、各スケジューリングユーザグループ毎に、１つ又は複数のスケジューリングユーザが含まれる。
図３を参照すると、各アンテナサブアレイそれぞれは、アナログビームフォーマを介して、１つ又は複数の送受信手段に接続することができる。ＵＥの観点から、１つ又は複数の送受信手段が１つのアンテナポート（ＡＰ）にマッピングされることができるので、ＡＰの総数は、送受信手段の総数Ｌ以下である。送受信手段及びＡＰは、１対１マッピングを使用する場合、両者の数が同じである。
本願の実施例によれば、決定されたフォーミング対象アナログビームの数に基づいて、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数を決定することができ、各アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数の動的な調整を図る。
フォーミング対象アナログビームの数Ｂがアンテナサブアレイの総数Ｌ（即ち、アンテナアレイで同時に送信可能なアナログビームの最大数）より小さい場合、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数を調整することができる。
例えば、各フォーミング対象アナログビームそれぞれが１つの送受信手段に対応することをデフォルトとしてもよい。フォーミング対象アナログビームの数Ｂがアンテナサブアレイの総数Ｌより小さい場合、各フォーミング対象アナログビームそれぞれが少なくとも１つの送受信手段に対応するように決定してもよい。
一部の例では、各フォーミング対象アナログビーム同士は、同じ数の送受信手段に対応してもよい。
他の一部の例では、各フォーミング対象アナログビーム同士は、異なる数の送受信手段に対応してもよい。各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数は、Ｂ、Ｌ、及び所定の規則に基づいて決定してもよい。一部の例では、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数は、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザの数に関連付けられてもよい。例えば、スケジューリングユーザが多いフォーミング対象アナログビームを、多い送受信手段に対応させてもよい。これにより、できるだけ多いユーザの受信品質を向上させる。具体的な規則は、実際の状況に応じて決定してもよい。
一部の例では、あるフォーミング対象アナログビームが複数の送受信手段に対応するように決定された場合、該フォーミング対象アナログビームに対して、物理的な距離が大きい複数の送受信手段を選択してもよい。このように、デジタルプリコーディングの性能がより良くなる。
一部の例では、少なくとも１つの送受信手段をオフにしてもよい。例えば、各フォーミング対象アナログビームに対応する送受信手段以外の送受信手段をオフにしてもよい。例えば、各フォーミング対象アナログビームそれぞれがｍ個の送受信手段に対応するように決定された場合、Ｌ＞ｍ＊Ｂであれば、（Ｌ−ｍ＊Ｂ）個の送受信手段をオフにする。
例えば、少なくとも１つの送受信手段をオフにし、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数が変わらないように保持してもよい。例えば、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザの数が所定の閾値より小さい場合、各フォーミング対象アナログビームそれぞれがデフォルト数の送受信手段に対応するように決定し、それ以外の送受信手段をオフにしてもよい。
例えば、これまでフォーミング対象アナログビームに対応しないアンテナサブアレイに接続された送受信手段をオフにする。Ｂ個のフォーミング対象アナログビームがそれぞれアンテナサブアレイｌ＝１，・・・，Ｂ（Ｂ＜Ｌ）に対応する場合、フォーミングを必要としない予備アナログビームがアンテナサブアレイＢ＋１，・・・，Ｌに対応し、アンテナサブアレイＢ＋１，・・・，Ｌに接続された送受信手段をオフにすることにより、オフにしない送受信手段の数がフォーミング対象アナログビームの数に等しくなる。
他の一部の例では、少なくとも１つのフォーミング対象アナログビームのそれぞれに対応する送受信手段の数を増加することにより、各送受信手段それぞれを前記少なくとも１つのフォーミング対象アナログビームのうち１つに対応させてもよい。例えば、多い送受信手段を使用して、スケジューリングユーザが多いフォーミング対象アナログビームを送信してもよい。
例えば、少なくとも１つのフォーミング対象アナログビームのそれぞれに対応する送受信手段の数を増加し、即ち、これらのフォーミング対象アナログビームに、これまでフォーミング対象アナログビームに対応しないアンテナサブアレイに接続された送受信手段を再割り当てしてもよい。ここから分かるように、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数は、設定可能であり、決定されたフォーミング対象アナログビームの数に基づいて調整することができる。ここで、送受信手段をフォーミング対象アナログビームに「割り当てる」ことは、該送受信手段に接続されたアンテナアレイ素子に、該フォーミング対象アナログビームに対応するビームフォーミング重みを使用させ、即ち、該送受信手段に該フォーミング対象アナログビームを送信させることを意味する。
ステップ１０３において、Ｂ個のフォーミング対象アナログビームに対して、それぞれアナログビームフォーミング重みＷ１，・・・，ＷＢを生成する。例えば、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）コードブックのような予め設定されたコードブックに基づいて、アナログビームフォーミング重みを生成する。コードブックの大きさは、Ｂより大きい。ステップ１０２によって、Ｂ個のスケジューリングユーザグループも決定される。ｂ番目（ｂ＝１，・・・，Ｂ）のスケジューリングユーザグループの場合、生成されたアナログビームフォーミング重みＷｂと、該スケジューリングユーザグループ内の各スケジューリングユーザ毎のチャネル状態情報とに基づいて、デジタルプリコーディング重みＰｋを生成し、ここで、ｋ＝１，・・・，Ｋであり、Ｋは全てのスケジューリングユーザの総数である。
ここで、スケジューリングユーザのチャネル状態情報の取得は、各スケジューリングユーザから基地局へ、例えば非周期的なサウンディング参照信号（Ａ−ＳＲＳ）のような上り参照信号を送信する、ことを含む。その後、基地局は、受信された上り参照信号に基づいてチャネル推定を行い、チャネル相互関係（ｃｈａｎｎｅｌ ｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔｙ）原則に基づいて、アンテナアレイ全体の下りチャネル状態情報を推定する。
デジタルプリコーディングを行う際に、コードブックに基づく方法で、デジタルプリコーディング重みを生成してもよいし、非コードブックに基づく方法で、例えば、チャネル相互関係原則に基づいて取得されたチャネル状態情報に基づいて、デジタルプリコーディング重みを生成してもよい。
ステップ１０４において、アナログビームフォーミング重みとデジタルプリコーディング重みとに基づいて、各スケジューリングユーザ毎のデータに対して混合ビームフォーミングを行う。例えば、ｋ番目のスケジューリングユーザの場合、まず、デジタル領域で、デジタルプリコーディング重みＰｋを使用して、該ユーザのデータをプリコーディングして、プリコーディングされたデータを得る。ステップ１０２において、該スケジューリングユーザがｂ番目のフォーミング対象アナログビームに対応することが決定されている。アナログビームフォーミング重みＷｂを使用して、上記プリコーディングされたデータに対してアナログビームフォーミングを行うことにより、混合ビームフォーミング後のデータを得る。その後、ｂ番目のフォーミング対象アナログビームに対応するアンテナサブアレイで、混合ビームフォーミング後のデータを該スケジューリングユーザに送信する。
ステップ１０４において、異なるアンテナサブアレイに共通のアンテナアレイ素子が含まれる場合、上記アナログビームフォーミング重みに基づいてアナログビームフォーミングを行うことは、アナログビームフォーミング重みの係数を重ね合わせ、次いで重ね合わせた係数に基づいて、該共通のアンテナアレイ素子に対してアナログビームフォーミングの重み付けを行うことに相当する。
上記の図１に示す実施例では、ＵＥからフィードバックされたアナログビーム識別子を受信し、アナログビーム識別子に基づいて、フォーミング対象アナログビームと、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザとを決定し、各フォーミング対象アナログビーム毎に、アナログビームフォーミング重みを生成し、各スケジューリングユーザ毎のチャネル状態情報及びアナログビームフォーミング重みから、各スケジューリングユーザ毎のデジタルプリコーディング重みを算出し、アナログビームフォーミング重みとデジタルプリコーディング重みとに基づいて、各スケジューリングユーザ毎のデータに対して混合ビームフォーミングを行うことにより、スケジューリング対象ユーザの実際の分布状況を考慮して、１つ又は複数のアナログビームを同時に生成してスケジューリング及びフォーミングを行うことができ、ユーザスケジューリングの柔軟性を向上させ、時間周波数リソースを充分に利用することができ、ＡＡＳが適用されるシナリオに対して、性能及び複雑度を両立させる混合ビームフォーミング伝送方式が提供されている。
例えば、典型的なシナリオでは、基地局側に大規模ＡＡＳが装着され、そのカバー範囲内に高層ビルが含まれる。各階のユーザ数が可変であり、例えば、教育棟の各階のユーザ数が時変であることを考慮すると、上記の実施例における方法によれば、ＵＥからフィードバックされたアナログビーム識別子は、実際のユーザ分布を効果的に反映することができ、基地局は、複数のフォーミング対象アナログビームを決定し、それぞれアナログビームフォーミング重みを生成することにより、空間領域では、例えば、異なる階のユーザをカバーするように、複数の方向へ異なるビームを送信することができ、カバー範囲を効果的に向上させ、セルスループットを増加させる。
また、フォーミング対象アナログビームの数がアンテナサブアレイの総数より小さい場合、フォーミング対象アナログビームに対応しないアンテナサブアレイに接続された送受信手段をオフにすることにより、送信側の電力損失を抑えることができる。あるいは、決定されたフォーミング対象アナログビームの数に基づいて、送受信手段の数を適応的に調整することにより、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数が可変になり、送受信手段が充分に利用され、各アナログビームで同時にサービング可能なユーザの数が向上する。
図４は、本発明の他の実施例における混合ビームフォーミング方法のフローの模式図である。この方法は、基地局に適用される。図４に示すように、この方法は、以下のステップを含む。
ステップ４００で、ＵＥへ第１のＢＲＳを送信することにより、ＵＥが、第１のＢＲＳに基づいて、フィードバックするアナログビーム識別子を決定するようにする。
本ステップにおいて、基地局は、下り参照信号に対してビームフォーミングを行い、例えば、上記のコードブックに基づく方法によってアナログビームフォーミング重みを生成し、アナログビームフォーミング重みに基づいて、下り参照信号に対してアナログビームフォーミングを行い、アナログビームフォーミング後の下り参照信号を第１のＢＲＳとする。特定の時間周波数リソースによって、ＵＥへ複数の第１のＢＲＳを送信する。複数の第１のＢＲＳは、時分割多重化（ＴＤＭ）、周波数分割多重化（ＦＤＭ）、符号分割多重化（ＣＤＭ）、又は循環シフト（ＣＳ）によって、時間周波数リソース上で多重化してもよい。ＵＥ側に全ての予備アナログビームの識別子を予め設定しておく。ＵＥは、受信された第１のＢＲＳに基づいて、各第１のＢＲＳの参照信号受信電力（ＲＳＲＰ）を推定し、その中から、１つ又は複数の第１のＢＲＳを選択し、これらの第１のＢＲＳが使用しているリソースに基づいて、フィードバックするアナログビーム識別子を決定することができる。
図５は、本発明の一実施例におけるＢＲＳリソース割当の模式図である。図５に示すように、５１０、５２０、５３０・・・５Ｘ０は、それぞれ、１つのリソースブロック（ＲＢ）である。ＬＴＥシステムの規定によれば、１つのＲＢは、時間領域における１４個の直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）シンボルと、周波数領域における１２個のサブキャリアとのリソースを組み合わせたものであり、時間領域における１つのＯＦＤＭシンボルと、周波数領域における１つのサブキャリアとを組み合わせたリソースは、１つのリソースエレメント（ＲＥ）と呼ばれる。
複数の第１のＢＲＳは、連続的な又は等間隔の周波数領域リソースを使用して送信してもよい。図５は、連続的な周波数領域リソースが使用される例を示している。ＲＢ５１０における格子形パターンに示すように、５１１、５１２・・・５１Ｘにおける複数のＯＦＤＭシンボルを使用して送信する。各ＯＦＤＭシンボル毎に、周波数領域における全てのリソースを使用して、即ち、連続的な周波数領域リソースで、第１のＢＲＳを送信する。各ＯＦＤＭシンボル内で、ＣＳによって、複数の第１のＢＲＳを多重化してもよい。このタイプのＢＲＳは、ブロックタイプ（ｂｌｏｃｋ ｔｙｐｅ）ＢＲＳと呼ばれてもよい。
具体的に適用する際に、第１のＢＲＳは、時間領域において連続的なＯＦＤＭシンボルを使用してもよい。使用されるＯＦＤＭシンボルの数は、第１のＢＲＳのリソースマッピング方式、送受信手段の数（即ち、アンテナアレイで同時に送信可能なアナログビームの数）、及び予備アナログビームの数に依存する。基本的な原則として、定められる若干のＯＦＤＭシンボルの時間範囲内で、ＵＥによるアナログビームの測定及び選択に供するために全ての予備アナログビームの送信を完了できるようにする。
ステップ４０１で、ＵＥからフィードバックされたアナログビーム識別子を受信する。ステップ４０２で、アナログビーム識別子に基づいて、フォーミング対象アナログビームと、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザとを決定する。
ステップ４０３で、各フォーミング対象アナログビーム毎に、アナログビームフォーミング重みを生成し、各スケジューリングユーザ毎のチャネル状態情報及びアナログビームフォーミング重みから、各スケジューリングユーザ毎のデジタルプリコーディング重みを算出する。
ここで、上記のステップ４０１〜４０３は、それぞれ、図１に示す実施例におけるステップ１０１〜１０３に対応するものであり、上記の説明を参照されたく、ここで説明を省略する。
ステップ４０４で、各ＵＥへビームパターン情報を送信することにより、各ＵＥが、ビームパターン情報に基づいて、混合ビームフォーミング後のデータを受信するか否かを判断するようにする。
本ステップにおいて、基地局は、各スケジューリングユーザへ下り制御シグナリングを送信し、該下り制御シグナリングによって、ビームパターン情報をＵＥに知らせる。例えば、下り制御シグナリングにビームパターン指示ビット（ｂｅａｍ ｐａｔｔｅｒｎ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を追加することにより、該ビームパターン情報を表す。該ビームパターン情報には、フォーミング対象アナログビームの識別子が付けられる。また、ビームパターン情報には、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するＡＰの数が付けられてもよい。
具体的に適用する際に、後続のデータ受信を行うか否かのＵＥの判断を助けやすくするために、各送信時間間隔（ＴＴＩ）の先頭に該ビームパターン情報を送信してもよい。
ＵＥは、該ビームパターン情報を受信すると、フォーミング対象アナログビームの識別子を読み取って、これまでに基地局にフィードバックしたアナログビーム識別子と比較する。フォーミング対象アナログビームの識別子には、これまでに基地局にフィードバックしたアナログビーム識別子が含まれる場合、ＵＥは、下り制御シグナリングに含まれる他の制御情報、例えば、該ＵＥのデータがいずれのサブバンドにあるか又は、どのような変調符号化方式（ＭＣＳ）を使用するかなどを指示するスケジューリング情報を引き続いて検出する。これらのスケジューリング情報によれば、後続に基地局から送信された混合ビームフォーミング後のデータを受信することができる。フォーミング対象アナログビームの識別子には、これまでに基地局にフィードバックしたアナログビーム識別子が含まれない場合、ＵＥは、電力を省くために、下り制御シグナリングにおける他の情報を検出しなく、後続に基地局から送信されたデータを受信しないように選択してもよい。あるいは、ＵＥは、下り制御シグナリングに含まれる他の制御情報を引き続いて検出することにより、自局に送信されたデータが含まれるか否かを再確認し、自局に送信されたデータが含まれると確認した場合、後続に基地局から送信された混合ビームフォーミング後のデータを引き続いて受信するようにしてもよい。
ステップ４０５で、アナログビームフォーミング重みとデジタルプリコーディング重みとに基づいて、各スケジューリングユーザ毎のデータに対して混合ビームフォーミングを行い、混合ビームフォーミング後のデータを各スケジューリングユーザに送信し、非連続的な時間周波数リソースで第２のＢＲＳをスケジューリングユーザに送信する。
本ステップにおいて、基地局は、下り参照信号に対してビームフォーミングを行って、第２のＢＲＳを生成する。例えば、上記のアナログビームフォーミング重みとデジタルプリコーディング重みとに基づいて、下り参照信号に対して混合ビームフォーミングを行い、混合ビームフォーミング後の下り参照信号を第２のＢＲＳとする。具体的に適用する際に、第２のＢＲＳを生成するための下り参照信号は、チャネル状態指示参照信号（ＣＳＩ−ＲＳ）であってもよい。
スケジューリングユーザへ混合ビームフォーミング後のデータを送信するとともに、スケジューリングユーザのデジタルプリコーディング重みが付けられている第２のＢＲＳをスケジューリングユーザへ送信する。一実施例では、第２のＢＲＳは、スケジューリングユーザのデータチャネルの関連復調に用いられる復調参照信号（ＤＭＲＳ）として用いてもよい。
複数の第２のＢＲＳは、ＴＤＭ、ＦＤＭ、ＣＤＭ、又はＣＳによって、非連続的な時間周波数リソースで多重化してもよい。
図５を参照すると、ステップ１００における第１のＢＲＳの送信方式と異なり、第２のＢＲＳの送信は、格子パターンに示すように、ＲＢ５２０、５３０・・・５Ｘ０における散在的な時間周波数リソースを使用してもよい。ここで、１つの格子パターンは、複数の非連続的なＲＥからなる。格子パターン以外の時間周波数リソースで、混合ビームフォーミング後のデータを送信する。即ち、ＴＤＭとＦＤＭとを組み合わせた多重化方式を採用する。このタイプの第２のＢＲＳは、散在的（ｓｃａｔｔｅｒｅｄ）なＢＲＳと呼ばれてもよい。
指摘すべきものとして、第１のＢＲＳは、ＵＥから基地局へアナログビーム識別子をフィードバックすることにより、基地局が、受信されたアナログビーム識別子に基づいて、ユーザをスケジューリングするようにすることに用いられるものであるが、第２のＢＲＳは、混合ビームフォーミング後のデータとともにスケジューリングユーザに送信されることにより、スケジューリングユーザに、データの復調、チャネル情報（例えば、チャネル品質指示（ＣＱＩ）、プリコーディング行列指示（ＰＭＩ）、ランク指示（ＲＩ））の推定、及びアナログビームの追跡を行わせるものである。このため、第２のＢＲＳよりも、第１のＢＲＳの送信周期が長くてもよい。通常、送信周期は、ユーザの移動速度及び環境変化の速さによって決められる。
スケジューリングユーザは、第２のＢＲＳを受信すると、チャネル推定を行って、ビームフォーミング後のＣＱＩを得、該ビームフォーミング後のＣＱＩを基地局にフィードバックする。ここで、該ビームフォーミング後のＣＱＩは、混合ビームフォーミング後のＣＱＩである。
ステップ４０６で、受信されたビームフォーミング後のチャネル品質に基づいて、該スケジューリングユーザから基地局へアナログビーム識別子をフィードバックすることをトリガーするか否かを判断する。
本ステップにおいて、基地局は、受信されたビームフォーミング後のチャネル品質に基づいて、フォーミング対象アナログビームの品質の追跡を実現することができる。具体的には、基地局は、ＣＱＩ閾値を設定しておき、受信されたビームフォーミング後のＣＱＩが該閾値より低い場合、該スケジューリングユーザに指向されたアナログビームが正確ではなくなったことが表され、該スケジューリングユーザによるアナログビーム識別子の再フィードバックをトリガーする必要があり、さもないと、該スケジューリングユーザにサービスを引き続いて提供することができないと判断する。
また、基地局は、受信されたビームフォーミング後のチャネル品質に基づいて、スケジューリングの結果を調整し、即ち、リンクアダプテーション（ｌｉｎｋ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）を実行することもできる。例えば、基地局は、ＲＩ、ＰＭＩ、ＭＣＳ、及び電力などの、データ送信用の各種類のパラメータを調整してもよい。
また、上記のステップ４０５において、混合ビームフォーミング後のデータをスケジューリングユーザに送信する際に、１つのアンテナサブアレイが複数のフォーミング対象アナログビームに対応する場合があることを考慮すると、この場合、基地局は、フォーミング対象アナログビームとアンテナサブアレイとの対応関係を決定し、次いで対応関係に基づいて、多重化方式で各スケジューリングユーザにデータを送信してもよい。
例えば、ステップ４０２によって、基地局で決定されたフォーミング対象アナログビームの数Ｂがアンテナサブアレイの総数Ｌより大きい場合、即ち、Ｂ＞Ｌの場合、ステップ４０５で混合ビームフォーミング後のデータを送信する際に、Ｌ個のアンテナサブアレイによって、Ｂ個のスケジューリングユーザグループのデータを送信する。この場合、基地局が採用可能な多重化方式は、時分割多重化（ＴＤＭ）、周波数分割多重化（ＦＤＭ）、空間分割多重化（ＳＤＭ）、及びこれらの任意の組み合わせであってもよい。
例えば、
（１）ＴＤＭ方式を採用する場合、各ＴＴＩ毎に、１つのフォーミング後のアナログビームを送信してもよい。このアナログビームは、帯域幅全体に対するものであり、即ち、帯域幅全体において有効である。
（２）ＴＤＭとＦＤＭとを組み合わせた方式を採用する場合、各ＴＴＩ毎に、Ｘ個（Ｘ＞１）のサブバンド（ｓｕｂｂａｎｄ）を使用して、Ｘ個のアナログビームをそれぞれ送信してもよい。各アナログビームは、サブバンドに対するものであり、即ち、相応のサブバンドにおいて有効である。
（３）ＴＤＭとＳＤＭとを組み合わせた方式を採用する場合、各ＴＴＩ毎に、帯域幅全体を使用して、Ｙ個（Ｙ＞１）のアナログビームを送信する。
この場合、Ｙ個のスケジューリングユーザグループが空間領域で良好なアイソレーションを有し、言い換えれば、Ｙ個のスケジューリングユーザグループ間の送信側相関性が弱いように決定する。ビーム伝搬の観点から、これらのＹ個のアナログビーム間のビーム距離が大きく、言い換えれば、これらのＹ個のアナログビームの放射方向間の夾角が大きい。
（４）ＴＤＭと、ＦＤＭ及びＳＤＭとを組み合わせた方式を採用する場合、各ＴＴＩ毎に、Ｘ個のサブバンドを使用して、Ｙ個（Ｙ＞Ｘ）のアナログビームを送信する。
この場合、Ｙ個のスケジューリングユーザグループが空間領域で良好なアイソレーションを有し、言い換えれば、Ｙ個のスケジューリングユーザグループ間の送信側相関性が弱いように決定する。ビーム伝搬の観点から、これらのＹ個のアナログビーム間のビーム距離が大きく、言い換えれば、これらのＹ個のアナログビームの放射方向間の夾角が大きい。
図４に示す実施例によれば、フォーミング対象アナログビームの識別子と各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するＡＰの数とが付けられているビームパターン情報を各ユーザ端末へ送信することにより、ＵＥは、基地局が下り伝送に使用するアナログビーム及びＡＰ数の情報を知ることができ、これらの情報を利用して、受信された混合ビームフォーミング後のデータを正確に検出する。また、非連続的な時間周波数リソースで第２のＢＲＳをスケジューリングユーザに送信することにより、アナログビーム品質の追跡を行う。このように、少ないオーバヘッドで、良いチャネル推定品質を得ることができる。基地局は、受信されたビームフォーミング後のチャネル品質に基づいて、スケジューリングユーザから基地局へアナログビーム識別子をフィードバックするか否かを判断するとともに、スケジューリング結果を調整する。これにより、さらに、スケジューリングの正確性を向上させ、セルスループットを増加させることができる。
図６は、本発明の一実施例における混合ビームフォーミング方法のシグナリングやり取りの模式図である。図中には、基地局及びスケジューリング対象ユーザＵＥ１・・・ＵＥＫが含まれる。図６に示すように、この方法は、以下のステップを含む。
ステップ６０１で、基地局は、アンテナアレイを少なくとも１つのアンテナサブアレイに分割する。
ステップ６０２で、基地局は、連続的な周波数領域リソースで、ＵＥ１・・・ＵＥＫへ第１のＢＲＳを送信する。
ステップ６０３で、ＵＥ１・・・ＵＥＫは、受信された第１のＢＲＳに基づいて、アナログビームを選択する。
ステップ６０４で、ＵＥ１・・・ＵＥＫは、基地局へアナログビーム識別子をフィードバックする。
ステップ６０５で、基地局は、受信されたアナログビーム識別子に基づいて、フォーミング対象アナログビームと、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザとを決定し、各フォーミング対象アナログビーム毎に、アナログビームフォーミング重みを生成し、各スケジューリングユーザ毎のチャネル状態情報及びアナログビームフォーミング重みから、各スケジューリングユーザ毎のデジタルプリコーディング重みを算出する。
ステップ６０６で、基地局は、少なくともフォーミング対象アナログビームの識別子が付けられているビームパターン情報を各ＵＥへ送信する。
図６に示すように、ＵＥ１及びＵＥＫがスケジューリングユーザであると仮定する。ステップ６０７で、基地局は、アナログビームフォーミング重みとデジタルプリコーディング重みとに基づいて、各スケジューリングユーザ毎のデータに対して混合ビームフォーミングを行い、混合ビームフォーミング後のデータ及び第２のＢＲＳを各スケジューリングユーザへ送信する。
ステップ６０８で、各スケジューリングユーザは、受信された下りデータを検出して、その中から自局のデータを得、第２のＢＲＳに基づいて、混合ビームフォーミング後のＣＱＩを推定する。
ステップ６０９で、各スケジューリングユーザは、混合ビームフォーミング後のＣＱＩを基地局へフィードバックする。
ステップ６１０で、基地局は、受信された混合ビームフォーミング後のＣＱＩに基づいて、該スケジューリングユーザから基地局へアナログビーム識別子をフィードバックすることをトリガーするか否かを判断するとともに、スケジューリング結果を調整する。
図７は、本発明の一実施例における基地局７００の構成の模式図である。図７に示すように、基地局７００は、ユーザ端末からフィードバックされたアナログビーム識別子を受信する受信モジュール７１０と、受信モジュール７１０で受信されたアナログビーム識別子に基づいて、フォーミング対象アナログビームと、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザとを決定するスケジューリングモジュール７２０と、スケジューリングモジュール７２０で決定された各フォーミング対象アナログビーム毎に、アナログビームフォーミング重みを生成し、スケジューリングモジュール７２０で決定された各スケジューリングユーザ毎のチャネル状態情報及びアナログビームフォーミング重みから、各スケジューリングユーザ毎のデジタルプリコーディング重みを算出し、アナログビームフォーミング重みとデジタルプリコーディング重みとに基づいて、各スケジューリングユーザ毎のデータに対して混合ビームフォーミングを行う混合ビームフォーミングモジュール７３０と、混合ビームフォーミングモジュール７３０で得られた混合ビームフォーミング後のデータを各スケジューリングユーザに送信する送信モジュール７４０と、を備える。
図８は、本発明の他の実施例における基地局８００の構成の模式図である。図８に示すように、図７に示す基地局７００の構成に加えて、基地局８００は、分割モジュール７５０と、送受信手段管理モジュール７６０と、ＢＲＳ生成モジュール７７０とを備える。
一実施例では、分割モジュール７５０は、アンテナアレイを少なくとも１つのアンテナサブアレイに分割し、各アンテナサブアレイそれぞれに対応する予備アナログビームを決定する。
スケジューリングモジュール７２０は、分割モジュール７５０で決定されたアンテナサブアレイに対応する予備アナログビームの中から、アナログビーム識別子に対応するフォーミング対象アナログビームを決定する。
一実施例では、各アンテナサブアレイそれぞれが少なくとも１つの送受信手段に接続される。
送受信手段管理モジュール７６０は、決定されたフォーミング対象アナログビームの数に基づいて、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数を決定することができる。フォーミング対象アナログビームの数Ｂがアンテナサブアレイの総数Ｌより小さい場合、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数を調整してもよい。例えば、各フォーミング対象アナログビームそれぞれが１つの送受信手段に対応することをデフォルトとしてもよい。フォーミング対象アナログビームの数Ｂがアンテナサブアレイの総数Ｌより小さい場合、送受信手段管理モジュール７６０は、各フォーミング対象アナログビームそれぞれが少なくとも１つの送受信手段に対応するように決定してもよい。
一部の例では、送受信手段管理モジュール７６０は、各フォーミング対象アナログビーム同士が、同じ数の送受信手段に対応するように決定してもよい。
他の一部の例では、送受信手段管理モジュール７６０は、各フォーミング対象アナログビーム同士が、異なる数の送受信手段に対応するように決定してもよい。各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数は、Ｂ、Ｌ、及び所定の規則に基づいて決定してもよい。一部の例では、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数は、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザの数に関連付けられてもよい。例えば、スケジューリングユーザが多いフォーミング対象アナログビームを、多い送受信手段に対応させてもよい。これにより、できるだけ多いユーザの受信品質を向上させる。具体的な規則は、実際の状況に応じて決定してもよい。
一部の例では、あるフォーミング対象アナログビームが複数の送受信手段に対応するように決定された場合、送受信手段管理モジュール７６０は、該フォーミング対象アナログビームに対して、物理的な距離が大きい複数の送受信手段を選択してもよい。このように、デジタルプリコーディングの性能がより良くなる。
一部の例では、送受信手段管理モジュール７６０は、少なくとも１つの送受信手段をオフにしてもよい。例えば、各フォーミング対象アナログビームに対応する送受信手段以外の送受信手段をオフにしてもよい。例えば、各フォーミング対象アナログビームそれぞれがｍ個の送受信手段に対応するように決定された場合、Ｌ＞ｍ＊Ｂであれば、（Ｌ−ｍ＊Ｂ）個の送受信手段をオフにする。
例えば、送受信手段管理モジュール７６０は、スケジューリングモジュール７２０で決定されたフォーミング対象アナログビームの数が、分割モジュール７５０で決定されたアンテナサブアレイの総数より小さい場合、少なくとも１つの送受信手段をオフにしてもよい。例えば、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザの数が所定の閾値より小さい場合、送受信手段管理モジュール７６０は、各フォーミング対象アナログビームそれぞれがデフォルト数の送受信手段に対応するように決定し、それ以外の送受信手段をオフにしてもよい。
他の一部の例では、送受信手段管理モジュール７６０は、少なくとも１つのフォーミング対象アナログビームのそれぞれに対応する送受信手段の数を増加することにより、各送受信手段それぞれを前記少なくとも１つのフォーミング対象アナログビームのうち１つに対応させてもよい。例えば、送受信手段管理モジュール７６０は、多い送受信手段を使用して、スケジューリングユーザが多いフォーミング対象アナログビームを送信してもよい。
一実施例では、送信モジュール７４０は、さらに、混合ビームフォーミング後のデータを各スケジューリングユーザに送信する前に、少なくともフォーミング対象アナログビームの識別子が付けられているビームパターン情報を各ユーザ端末へ送信することにより、各ユーザ端末が、ビームパターン情報に基づいて、混合ビームフォーミング後のデータを受信するか否かを判断するようにする。
一実施例では、ＢＲＳ生成モジュール７７０は、第１のビームフォーミング後の下り参照信号（ＢＲＳ）を生成し、送信モジュール７４０は、さらに、連続的な又は等間隔の周波数領域リソースで、ＢＲＳ生成モジュール７７０で生成された第１のＢＲＳをユーザ端末に送信することにより、ユーザ端末が、第１のＢＲＳに基づいて、フィードバックするアナログビーム識別子を決定するようにする。
一実施例では、ＢＲＳ生成モジュール７７０は、第２のビームフォーミング後の下り参照信号（ＢＲＳ）を生成し、送信モジュール７４０は、さらに、混合ビームフォーミング後のデータを各スケジューリングユーザに送信するとともに、非連続的な時間周波数リソースで、ＢＲＳ生成モジュール７７０で生成された第２のＢＲＳを該スケジューリングユーザに送信することにより、該スケジューリングユーザが、第２のＢＲＳに基づいて、ビームフォーミング後のチャネル品質を基地局へフィードバックするようにし、受信モジュール７１０は、さらに、ビームフォーミング後のチャネル品質を受信し、スケジューリングモジュール７２０は、さらに、受信されたビームフォーミング後のチャネル品質に基づいて、該スケジューリングユーザから基地局へアナログビーム識別子をフィードバックすることをトリガーするか否かを判断する。
図９は、本発明の一実施例におけるユーザ端末９００の構成の模式図である。図９に示すように、ユーザ端末９００は、基地局へアナログビーム識別子を送信することにより、基地局が、アナログビーム識別子に基づいて、フォーミング対象アナログビームと、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザとを決定し、各フォーミング対象アナログビーム毎に、アナログビームフォーミング重みを生成し、各スケジューリングユーザ毎のチャネル状態情報及びアナログビームフォーミング重みから、各スケジューリングユーザ毎のデジタルプリコーディング重みを算出し、アナログビームフォーミング重みとデジタルプリコーディング重みとに基づいて、各スケジューリングユーザ毎のデータに対して混合ビームフォーミングを行うようにする送信モジュール９１０と、基地局から送信された混合ビームフォーミング後のデータを受信する受信モジュール９２０と、を備える。
図１０は、本発明の他の実施例におけるユーザ端末１０００の構成の模式図である。図１０に示すように、図９に示すユーザ端末９００の構成に加えて、ユーザ端末１０００は、判断モジュール９３０と、選択モジュール９４０と、チャネル推定モジュール９５０と、を備える。
一実施例では、受信モジュール９２０は、さらに、基地局から送信された、少なくともフォーミング対象アナログビームの識別子が付けられているビームパターン情報を受信し、ユーザ端末９００は、受信モジュール９２０で受信されたビームパターン情報に基づいて、受信モジュール９２０によって混合ビームフォーミング後のデータを受信するか否かを判断する判断モジュール９３０をさらに備える。
一実施例では、受信モジュール９２０は、さらに、基地局から送信された第１のビームフォーミング後の下り参照信号（ＢＲＳ）を受信し、ユーザ端末９００は、受信モジュール９２０で受信された第１のＢＲＳに基づいて、アナログビームを選択し、選択されたアナログビーム識別子を、送信モジュール９１０によって、基地局へ送信する選択モジュール９４０をさらに備える。
一実施例では、受信モジュール９２０は、さらに、基地局から送信された第２のビームフォーミング後の下り参照信号（ＢＲＳ）を受信し、チャネル推定モジュール９５０は、受信モジュール９２０で受信された第２のＢＲＳに基づいて、ビームフォーミング後のチャネル品質を推定し、送信モジュール９１０は、さらに、チャネル推定モジュール９５０で得られたビームフォーミング後のチャネル品質を基地局へ送信することにより、基地局が、受信されたビームフォーミング後のチャネル品質に基づいて、該スケジューリングユーザから基地局へアナログビーム識別子をフィードバックすることをトリガーするか否かを判断するようにする。
説明すべきものとして、上述した各フロー及び各構成図中、全てのステップ及びモジュールが必須であるのではなく、実際の必要に応じて、若干のステップ又はモジュールを無視してもよい。各ステップの実行順序は、一定ではなく、必要に応じて調整してもよい。各モジュールの分割は、説明の便宜上、機能的な分割にすぎず、実際に実現する際に、１つのモジュールが、分離した複数のモジュールによって実現されてもよいし、複数のモジュールの機能が、同一のモジュールによって実現されてもよい。これらのモジュールは、同一の機器に位置してもよいし、異なる機器に位置してもよい。また、上記の説明に使用する「第１の」、「第２の」は、同一の意味を持つ２つの対象を便利に区別するためのものにすぎず、実質的な相違があることを表すのではない。
各実施例におけるハードウェアモジュールは、ハードウェア方式で、又は、ハードウェアプラットフォーム・ソフトウェア方式で、実現されてもよい。上記ソフトウェアは、機械可読指令を含み、不揮発性記憶媒体に記憶される。このため、各実施例は、ソフトウェア製品と表現されてもよい。
各例では、ハードウェアは、専用のハードウェア、又は機械可読指令を実行するハードウェアによって実現されてもよい。例えば、ハードウェアは、特定の処理を実行するための、特別に設定された永久的な回路又はロジックデバイス（例えば、ＦＰＧＡやＡＳＩＣのような専用プロセッサ）であってもよい。ハードウェアは、特定の処理を実行するための、ソフトウェアによって一時的に設定されたプログラマブルロジックデバイス又は回路（例えば、汎用プロセッサや他のプログラマブルプロセッサを含む）を含んでもよい。
図中のモジュールに対応する機械可読指令は、コンピュータで動作するオペレーティングシステムなどに、ここで説明した一部又は全部の処理を実行させることができる。不揮発性コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ内の拡張ボードに設けられたメモリに差し込まれたり、コンピュータに接続された拡張ユニットに設けられたメモリに書き込まれたりしてもよい。拡張ボード又は拡張ユニットに装着されたＣＰＵなどは、指令にしたがって、一部又は全部の実際の処理を実行することができる。
不揮発性コンピュータ可読記憶媒体は、フロッピーディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、光ディスク（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ）、磁気テープ、不揮発性メモリカード、及びＲＯＭを含む。選択肢として、通信ネットワークによって、サーバコンピュータからプログラムコードをダウンロードしてもよい。
上記をまとめると、請求の範囲は、上記で説明した例における実施形態に限定されるものではなく、明細書を全体として参照して最も広く解釈されるべきである。
２１０ アンテナアレイ
２１１、２１２、２１３、２１４ アンテナサブアレイ
２２１、２２２、２２３、２２４ アンテナサブアレイ
２２５、２２６、２２７、２２８ アンテナサブアレイ
２３１、２３２、２３３、２３４ アンテナサブアレイ
３１０ デジタルプリコーダ
３２０ 送受信手段
３３１・・・３３Ｌ アナログビームフォーマ
３４１・・・３４Ｌ アンテナサブアレイ
５１０、５２０、５３０・・・５Ｘ０ リソースブロック
５１１、５１２・・・５１Ｘ ＯＦＤＭシンボル
７００ 基地局
７１０ 受信モジュール
７２０ スケジューリングモジュール
７３０ 混合ビームフォーミングモジュール
７４０ 送信モジュール
７５０ 分割モジュール
７６０ 送受信手段管理モジュール
７７０ ＢＲＳ生成モジュール
８００ 基地局
９００ ユーザ端末
９１０ 送信モジュール
９２０ 受信モジュール
９３０ 判断モジュール
９４０ 選択モジュール
９５０ チャネル推定モジュール
１０００ ユーザ端末
本発明は通信分野に関し、特に混合ビームフォーミング方法、基地局、及びユーザ端末に関する。
アンテナ技術の発展に伴い、大規模アンテナアレイシステム（ＡＡＳ）が徐々に基地局に適用されている。このような大規模ＡＡＳは、通常、数百個のアンテナアレイ素子（例えば、１２８本、２５６本又はそれ以上）を備える。これらのアレイ素子は、平面状に配列されて、平面アレイアンテナとして使用されてもよい。基地局側にＡＡＳを装着して、多入力多出力（ＭＩＭＯ）伝送を使用することにより、さらに多いユーザへ同時に無線通信を提供することが可能になる。
大規模ＭＩＭＯ技術の実現において、各アンテナ素子毎に１つの送受信手段を取り付けると、実現の複雑度、並びに、電力消耗及びコストを増大させることになる。混合ビームフォーミング技術は、複数のアンテナアレイ素子が１つの送受信手段を共有することを可能にし、実現のコストを低減させ、現在、無線通信分野の研究のホットスポットとなっている。
現在のＡＡＳシステムでは、アナログビームフォーミング重みは、通常、固定値又は準静的値が使用され、マルチユーザの具体的な分布に応じてアナログビームの送信を動的に調整することができないため、大規模ＡＡＳによる空間上の自由度を充分に利用することができない。このため、大規模ＡＡＳが適用されるシナリオでは、性能及び複雑度を両立させる混合ビームフォーミング方式を設計する必要がある。本発明では、ユーザスケジューリングの柔軟性を向上させるとともに、計算複雑度及びシステム性能を両立させる混合ビームフォーミング方法、基地局、及びユーザ端末が提供されている。
具体的には、本発明の実施例は、下記のように実現される。
混合ビームフォーミング方法であって、基地局に適用され、ユーザ端末からフィードバックされたアナログビーム識別子を受信し、前記アナログビーム識別子に基づいて、フォーミング対象アナログビームと、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザとを決定し、各フォーミング対象アナログビーム毎に、アナログビームフォーミング重みを生成し、各スケジューリングユーザ毎のチャネル状態情報及び前記アナログビームフォーミング重みから、各スケジューリングユーザ毎のデジタルプリコーディング重みを算出し、前記アナログビームフォーミング重みと前記デジタルプリコーディング重みとに基づいて、各スケジューリングユーザ毎のデータに対して混合ビームフォーミングを行い、混合ビームフォーミング後のデータを各スケジューリングユーザに送信する、ことを含む。
基地局であって、ユーザ端末からフィードバックされたアナログビーム識別子を受信する受信モジュールと、前記受信モジュールで受信されたアナログビーム識別子に基づいて、フォーミング対象アナログビームと、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザとを決定するスケジューリングモジュールと、各フォーミング対象アナログビーム毎に、アナログビームフォーミング重みを生成し、各スケジューリングユーザ毎のチャネル状態情報および前記アナログビームフォーミング重みから、各スケジューリングユーザ毎のデジタルプリコーディング重みを算出し、前記アナログビームフォーミング重みと前記デジタルプリコーディング重みとに基づいて、各スケジューリングユーザ毎のデータに対して混合ビームフォーミングを行う混合ビームフォーミングモジュールと、混合ビームフォーミング後のデータを各スケジューリングユーザに送信する送信モジュールと、を備える。
ユーザ端末であって、基地局へアナログビーム識別子を送信することにより、前記基地局が、前記アナログビーム識別子に基づいて、フォーミング対象アナログビームと、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザとを決定し、各フォーミング対象アナログビーム毎に、アナログビームフォーミング重みを生成し、各スケジューリングユーザ毎のチャネル状態情報及び前記アナログビームフォーミング重みから、各スケジューリングユーザ毎のデジタルプリコーディング重みを算出し、前記アナログビームフォーミング重みと前記デジタルプリコーディング重みとに基づいて、各スケジューリングユーザ毎のデータに対して混合ビームフォーミングを行うようにする送信モジュールと、前記基地局から送信された混合ビームフォーミング後のデータを受信する受信モジュールと、を備える。
上記の解決手段から分かるように、本発明の実施例で提供された混合ビームフォーミング方法、基地局、及びユーザ端末によれば、スケジューリング対象ユーザの実際の分布状況を考慮して、１つ又は複数のアナログビームを同時に生成してスケジューリング及びフォーミングを行うことができ、ユーザスケジューリングの柔軟性を向上させ、時間周波数リソースを充分に利用することができ、ＡＡＳが適用されるシナリオに対して、性能及び複雑度を両立させる混合ビームフォーミング伝送方式が提供されている。
以下の図面は、本発明の解決手段の一部の例にすぎない。本発明は、図中に示された特徴に限られない。以下の図面において、類似する符号は、類似する要素を表す。
本発明の一実施例における混合ビームフォーミング方法のフローの模式図である。 本発明の一実施例におけるアンテナサブアレイの分割の模式図である。 本発明の他の実施例におけるアンテナサブアレイの分割の模式図である。 本発明の別の実施例におけるアンテナサブアレイの分割の模式図である。 本発明の一実施例におけるアンテナサブアレイの分割の模式図である。 本発明の一実施例における混合ビームフォーミング送信側の構成の模式図である。 本発明の他の実施例における混合ビームフォーミング方法のフローの模式図である。 本発明の一実施例におけるＢＲＳのリソース割当の模式図である。 本発明の一実施例における混合ビームフォーミング方法のシグナリングやり取りの模式図である。 本発明の一実施例における基地局の構成の模式図である。 本発明の他の実施例における基地局の構成の模式図である。 本発明の一実施例におけるユーザ端末の構成の模式図である。 本発明の他の実施例におけるユーザ端末の構成の模式図である。
説明の簡潔さ及び直感性のために、以下で、若干の代表的な実施例を記載することによって、本発明の構成を説明する。しかし、全ての実施形態が示されるのではない。実施例における多くの細部は、本発明の構成を理解するのを助けるものにすぎず、本発明の構成を実現する際に、これらの細部に限らなくてもよい。本発明の構成を不必要に曖昧にすることを避けるために、一部の実施形態は、細かく説明されていないが、枠組みのみが示されている。以下で、「含む」とは、「含むがこれに限定されない」を意味し、「・・・に基づく」とは、「少なくとも・・・に基づくが、・・・のみに基づくことに限定されない」を意味する。明細書及び請求の範囲における「含む」とは、「ある程度で少なくとも含む」を意味し、「含む」の前に言及された特徴に加えて、他の特徴も存在してもよいと解釈されるべきである。本発明の実施例では、混合ビームフォーミング方法が提供されている。この方法は、基地局に適用される。
図１に示すように、この方法は、以下のステップを含む。
ステップ１０１で、ユーザ端末（ＵＥ）からフィードバックされたアナログビーム識別子を受信する。
ステップ１０２で、アナログビーム識別子に基づいて、フォーミング対象アナログビームと、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザとを決定する。
ステップ１０３で、各フォーミング対象アナログビーム毎に、アナログビームフォーミング重みを生成し、各スケジューリングユーザ毎のチャネル状態情報及びアナログビームフォーミング重みから、各スケジューリングユーザ毎のデジタルプリコーディング重みを算出する。
ステップ１０４で、アナログビームフォーミング重みとデジタルプリコーディング重みとに基づいて、各スケジューリングユーザ毎のデータに対して混合ビームフォーミングを行い、混合ビームフォーミング後のデータを各スケジューリングユーザに送信する。
次に、上記の各ステップを具体的に説明する。
ステップ１０１において、基地局は、アンテナアレイを少なくとも１つのアンテナサブアレイに分割し、各アンテナサブアレイそれぞれに対応する予備アナログビームを決定する。各予備アナログビーム毎に、ビームフォーミング後の下り参照信号（ＢＲＳ）を生成し、該ビームフォーミング後の下り参照信号をＵＥに送信することにより、ＵＥが、ビームフォーミング後の下り参照信号に基づいて、フィードバックするアナログビーム識別子を決定するようにする。
ここで、アンテナサブアレイの分割方法は、複数あるが、アンテナアレイの構成に基づいて、均一な分割又は非均一な分割を行うことを含む。あるいは、アンテナアレイ素子の偏波方向に基づいて、同様な偏波方向を有するアンテナアレイ素子を１つのアンテナサブアレイとして分割する。あるいは、アンテナアレイ素子の偏波方向も考慮して、アンテナアレイに対して均一な分割又は非均一な分割を行う。
指摘すべきものとして、各アンテナサブアレイそれぞれに含まれるアンテナアレイ素子の数は、同じであってもよいし、異なってもよい。また、異なるアンテナサブアレイ間のアンテナアレイ素子は、重なってもよく、即ち、１つ又は複数の共通のアンテナアレイ素子を含んでもよい。ここで、アンテナサブアレイの形状及びそれに含まれるアンテナアレイ素子の数は、形成される予備アナログビームの形状及びカバー範囲に影響を及ぼすことになる。
２次元アンテナアレイを例として、図２ａは、本発明の一実施例におけるアンテナサブアレイの分割の模式図であり、アンテナアレイがブロック分割されている。ここで、アンテナアレイ２１０は、４つのアンテナサブアレイ２１１、２１２、２１３、２１４に均一に分割されている。各アンテナサブアレイは、規則的な四角形アンテナアレイであり、それぞれ４つのアンテナアレイ素子を含む。
図２ｂは、本発明の他の実施例におけるアンテナサブアレイの分割の模式図である。ここで、横方向にアンテナアレイ２１０を４つのアンテナサブアレイ２２１、２２２、２２３、２２４に均一に分割している。各アンテナサブアレイは、規則的な横方向帯状のアンテナアレイであり、それぞれ４つのアンテナアレイ素子を含む。
図２ｃは、本発明の別の実施例におけるアンテナサブアレイの分割の模式図である。ここで、縦方向にアンテナアレイ２１０を４つのアンテナサブアレイ２３１、２３２、２３３、２３４に均一に分割している。各アンテナサブアレイは、規則的な縦方向帯状のアンテナアレイであり、それぞれ４つのアンテナアレイ素子を含む。
図２ｄは、本発明の一実施例におけるアンテナサブアレイの分割の模式図である。ここで、アンテナアレイ２２０のアンテナアレイ素子の偏波方式は、垂直偏波と水平偏波との２つを含む。これらの２つの偏波方式に応じて、縦方向に、アンテナアレイ２２０を、垂直偏波のアンテナサブアレイ２２１、２２２、２２３、２２４と、水平偏波のアンテナサブアレイ２２５、２２６、２２７、２２８とに分割している。各アンテナサブアレイは、それぞれ４つのアンテナアレイ素子を含む。
上述したアンテナサブアレイの分割方法は、例示にすぎず、具体的に適用する際に、他種類の分割方法を採用してもよい。本願では特に限定しない。
ステップ１０２において、基地局は、ユーザスケジューリングを行い、アナログビーム識別子に基づいて、フォーミング対象アナログビームと、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザとを決定する。
具体的には、全ての予備アナログビームの中から、受信されたアナログビーム識別子に対応する１つ又は複数のフォーミング対象アナログビームを決定し、フォーミング対象アナログビームに基づいてＵＥをグループ分けして、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリング対象ＵＥグループを得、その後、各スケジューリング対象ＵＥグループ毎に、該スケジューリング対象ＵＥグループに対応するフォーミング対象アナログビームによってデータを伝送するスケジューリングユーザを決定する。
図３は、本発明の一実施例における混合ビームフォーミング送信側の構成の模式図である。ここで、アンテナアレイは、Ｌ個のアンテナサブアレイ３４１・・・３４Ｌに分割され、各アンテナサブアレイそれぞれは、１つのアナログビームフォーマ（ａｎａｌｏｇ ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ）３３１・・・３３Ｌに対応する。アナログビームフォーマは、Ｌ個の送受信手段３２０に接続され、送受信手段３２０は、デジタルプリコーダ３１０に接続される。ここで、送受信手段は、デジタル−アナログ／アナログ−デジタル変換や、フーリエ変換／逆フーリエ変換（ＦＦＴ／ＩＦＦＴ）などの処理を実行し、デジタルプリコーダは、デジタルプリコーディング重みを生成する。
各アンテナサブアレイ毎に、相応のアナログビームフォーマによって、異なる重みを付けて、複数の予備アナログビームを生成することができる。コードブックに基づくビームフォーミング方式を考慮すると、各アンテナサブアレイ毎のコードブックにＶ個のコードブックベクトルが含まれる場合、各アンテナサブアレイ毎に、各コードブックベクトルを重みとしてビームフォーミングを行って、Ｖ個の予備アナログビームを生成することができ、アンテナアレイ全体で提供可能な予備アナログビームの総数をＣとする場合、Ｃ＝Ｌ＊Ｖとなる。ここで、Ｌは、アンテナサブアレイの総数でもあるし、アンテナアレイで同時に送信可能なアナログビームの最大数を表すこともできる。
ユーザからフィードバックされたアナログビーム識別子に基づいて、基地局は、Ｃ個の予備アナログビームの中から、Ｂ個のフォーミング対象アナログビームを決定することができる。ここで、Ｂ≦Ｃであり、Ｂ≧Ｌ又はＢ＜Ｌである。基地局は、決定されたＢ個のフォーミング対象アナログビームに対して、ＵＥをグループ分けして、Ｂ個のスケジューリング対象ＵＥグループを得、さらに、Ｂ個のスケジューリング対象ＵＥグループの中から、Ｂ個のスケジューリングユーザグループを決定する。ここで、各スケジューリングユーザグループ毎に、１つ又は複数のスケジューリングユーザが含まれる。
図３を参照すると、各アンテナサブアレイそれぞれは、アナログビームフォーマを介して、１つ又は複数の送受信手段に接続することができる。ＵＥの観点から、１つ又は複数の送受信手段が１つのアンテナポート（ＡＰ）にマッピングされることができるので、ＡＰの総数は、送受信手段の総数Ｌ以下である。送受信手段及びＡＰは、１対１マッピングを使用する場合、両者の数が同じである。
本願の実施例によれば、決定されたフォーミング対象アナログビームの数に基づいて、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数を決定することができ、各アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数の動的な調整を図る。
フォーミング対象アナログビームの数Ｂがアンテナサブアレイの総数Ｌ（即ち、アンテナアレイで同時に送信可能なアナログビームの最大数）より小さい場合、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数を調整することができる。
例えば、各フォーミング対象アナログビームそれぞれが１つの送受信手段に対応することをデフォルトとしてもよい。フォーミング対象アナログビームの数Ｂがアンテナサブアレイの総数Ｌより小さい場合、各フォーミング対象アナログビームそれぞれが少なくとも１つの送受信手段に対応するように決定してもよい。
一部の例では、各フォーミング対象アナログビーム同士は、同じ数の送受信手段に対応してもよい。
他の一部の例では、各フォーミング対象アナログビーム同士は、異なる数の送受信手段に対応してもよい。各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数は、Ｂ、Ｌ、及び所定の規則に基づいて決定してもよい。一部の例では、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数は、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザの数に関連付けられてもよい。例えば、スケジューリングユーザが多いフォーミング対象アナログビームを、多い送受信手段に対応させてもよい。これにより、できるだけ多いユーザの受信品質を向上させる。具体的な規則は、実際の状況に応じて決定してもよい。
一部の例では、あるフォーミング対象アナログビームが複数の送受信手段に対応するように決定された場合、該フォーミング対象アナログビームに対して、物理的な距離が大きい複数の送受信手段を選択してもよい。このように、デジタルプリコーディングの性能がより良くなる。
一部の例では、少なくとも１つの送受信手段をオフにしてもよい。例えば、各フォーミング対象アナログビームに対応する送受信手段以外の送受信手段をオフにしてもよい。例えば、各フォーミング対象アナログビームそれぞれがｍ個の送受信手段に対応するように決定された場合、Ｌ＞ｍ＊Ｂであれば、（Ｌ−ｍ＊Ｂ）個の送受信手段をオフにする。
例えば、少なくとも１つの送受信手段をオフにし、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数が変わらないように保持してもよい。例えば、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザの数が所定の閾値より小さい場合、各フォーミング対象アナログビームそれぞれがデフォルト数の送受信手段に対応するように決定し、それ以外の送受信手段をオフにしてもよい。
例えば、これまでフォーミング対象アナログビームに対応しないアンテナサブアレイに接続された送受信手段をオフにする。Ｂ個のフォーミング対象アナログビームがそれぞれアンテナサブアレイｌ＝１，・・・，Ｂ（Ｂ＜Ｌ）に対応する場合、フォーミングを必要としない予備アナログビームがアンテナサブアレイＢ＋１，・・・，Ｌに対応し、アンテナサブアレイＢ＋１，・・・，Ｌに接続された送受信手段をオフにすることにより、オフにしない送受信手段の数がフォーミング対象アナログビームの数に等しくなる。
他の一部の例では、少なくとも１つのフォーミング対象アナログビームのそれぞれに対応する送受信手段の数を増加することにより、各送受信手段それぞれを全ての前記フォーミング対象アナログビームのうち１つに対応させてもよい。例えば、多い送受信手段を使用して、スケジューリングユーザが多いフォーミング対象アナログビームを送信してもよい。
例えば、少なくとも１つのフォーミング対象アナログビームのそれぞれに対応する送受信手段の数を増加し、即ち、これらのフォーミング対象アナログビームに、これまでフォーミング対象アナログビームに対応しないアンテナサブアレイに接続された送受信手段を再割り当てしてもよい。ここから分かるように、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数は、設定可能であり、決定されたフォーミング対象アナログビームの数に基づいて調整することができる。ここで、送受信手段をフォーミング対象アナログビームに「割り当てる」ことは、該送受信手段に接続されたアンテナアレイ素子に、該フォーミング対象アナログビームに対応するビームフォーミング重みを使用させ、即ち、該送受信手段に該フォーミング対象アナログビームを送信させることを意味する。
ステップ１０３において、Ｂ個のフォーミング対象アナログビームに対して、それぞれアナログビームフォーミング重みＷ１，・・・，ＷＢを生成する。例えば、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）コードブックのような予め設定されたコードブックに基づいて、アナログビームフォーミング重みを生成する。コードブックの大きさは、Ｂより大きい。ステップ１０２によって、Ｂ個のスケジューリングユーザグループも決定される。ｂ番目（ｂ＝１，・・・，Ｂ）のスケジューリングユーザグループの場合、生成されたアナログビームフォーミング重みＷｂと、該スケジューリングユーザグループ内の各スケジューリングユーザ毎のチャネル状態情報とに基づいて、デジタルプリコーディング重みＰｋを生成し、ここで、ｋ＝１，・・・，Ｋであり、Ｋは全てのスケジューリングユーザの総数である。
ここで、スケジューリングユーザのチャネル状態情報の取得は、各スケジューリングユーザから基地局へ、例えば非周期的なサウンディング参照信号（Ａ−ＳＲＳ）のような上り参照信号を送信する、ことを含む。その後、基地局は、受信された上り参照信号に基づいてチャネル推定を行い、チャネル相互関係（ｃｈａｎｎｅｌ ｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔｙ）原則に基づいて、アンテナアレイ全体の下りチャネル状態情報を推定する。
デジタルプリコーディングを行う際に、コードブックに基づく方法で、デジタルプリコーディング重みを生成してもよいし、非コードブックに基づく方法で、例えば、チャネル相互関係原則に基づいて取得されたチャネル状態情報に基づいて、デジタルプリコーディング重みを生成してもよい
ステップ１０４において、アナログビームフォーミング重みとデジタルプリコーディング重みとに基づいて、各スケジューリングユーザ毎のデータに対して混合ビームフォーミングを行う。例えば、ｋ番目のスケジューリングユーザの場合、まず、デジタル領域で、デジタルプリコーディング重みＰｋを使用して、該ユーザのデータをプリコーディングして、プリコーディングされたデータを得る。ステップ１０２において、該スケジューリングユーザがｂ番目のフォーミング対象アナログビームに対応することが決定されている。アナログビームフォーミング重みＷｂを使用して、上記プリコーディングされたデータに対してアナログビームフォーミングを行うことにより、混合ビームフォーミング後のデータを得る。その後、ｂ番目のフォーミング対象アナログビームに対応するアンテナサブアレイで、混合ビームフォーミング後のデータを該スケジューリングユーザに送信する。
ステップ１０４において、異なるアンテナサブアレイに共通のアンテナアレイ素子が含まれる場合、上記アナログビームフォーミング重みに基づいてアナログビームフォーミングを行うことは、アナログビームフォーミング重みの係数を重ね合わせ、次いで重ね合わせた係数に基づいて、該共通のアンテナアレイ素子に対してアナログビームフォーミングの重み付けを行うことに相当する。
上記の図１に示す実施例では、ＵＥからフィードバックされたアナログビーム識別子を受信し、アナログビーム識別子に基づいて、フォーミング対象アナログビームと、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザとを決定し、各フォーミング対象アナログビーム毎に、アナログビームフォーミング重みを生成し、各スケジューリングユーザ毎のチャネル状態情報及びアナログビームフォーミング重みから、各スケジューリングユーザ毎のデジタルプリコーディング重みを算出し、アナログビームフォーミング重みとデジタルプリコーディング重みとに基づいて、各スケジューリングユーザ毎のデータに対して混合ビームフォーミングを行うことにより、スケジューリング対象ユーザの実際の分布状況を考慮して、１つ又は複数のアナログビームを同時に生成してスケジューリング及びフォーミングを行うことができ、ユーザスケジューリングの柔軟性を向上させ、時間周波数リソースを充分に利用することができ、ＡＡＳが適用されるシナリオに対して、性能及び複雑度を両立させる混合ビームフォーミング伝送方式が提供されている。
例えば、典型的なシナリオでは、基地局側に大規模ＡＡＳが装着され、そのカバー範囲内に高層ビルが含まれる。各階のユーザ数が可変であり、例えば、教育棟の各階のユーザ数が時変であることを考慮すると、上記の実施例における方法によれば、ＵＥからフィードバックされたアナログビーム識別子は、実際のユーザ分布を効果的に反映することができ、基地局は、複数のフォーミング対象アナログビームを決定し、それぞれアナログビームフォーミング重みを生成することにより、空間領域では、例えば、異なる階のユーザをカバーするように、複数の方向へ異なるビームを送信することができ、カバー範囲を効果的に向上させ、セルスループットを増加させる。
また、フォーミング対象アナログビームの数がアンテナサブアレイの総数より小さい場合、フォーミング対象アナログビームに対応しないアンテナサブアレイに接続された送受信手段をオフにすることにより、送信側の電力損失を抑えることができる。あるいは、決定されたフォーミング対象アナログビームの数に基づいて、送受信手段の数を適応的に調整することにより、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数が可変になり、送受信手段が充分に利用され、各アナログビームで同時にサービング可能なユーザの数が向上する。
図４は、本発明の他の実施例における混合ビームフォーミング方法のフローの模式図である。この方法は、基地局に適用される。図４に示すように、この方法は、以下のステップを含む。
ステップ４００で、ＵＥへ第１のＢＲＳを送信することにより、ＵＥが、第１のＢＲＳに基づいて、フィードバックするアナログビーム識別子を決定するようにする。
本ステップにおいて、基地局は、下り参照信号に対してビームフォーミングを行い、例えば、上記のコードブックに基づく方法によってアナログビームフォーミング重みを生成し、アナログビームフォーミング重みに基づいて、下り参照信号に対してアナログビームフォーミングを行い、アナログビームフォーミング後の下り参照信号を第１のＢＲＳとする。特定の時間周波数リソースによって、ＵＥへ複数の第１のＢＲＳを送信する。複数の第１のＢＲＳは、時分割多重化（ＴＤＭ）、周波数分割多重化（ＦＤＭ）、符号分割多重化（ＣＤＭ）、又は循環シフト（ＣＳ）によって、時間周波数リソース上で多重化してもよい。ＵＥ側に全ての予備アナログビームの識別子を予め設定しておく。ＵＥは、受信された第１のＢＲＳに基づいて、各第１のＢＲＳの参照信号受信電力（ＲＳＲＰ）を推定し、その中から、１つ又は複数の第１のＢＲＳを選択し、これらの第１のＢＲＳが使用しているリソースに基づいて、フィードバックするアナログビーム識別子を決定することができる。
図５は、本発明の一実施例におけるＢＲＳリソース割当の模式図である。図５に示すように、５１０、５２０、５３０・・・５Ｘ０は、それぞれ、１つのリソースブロック（ＲＢ）である。ＬＴＥシステムの規定によれば、１つのＲＢは、時間領域における１４個の直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）シンボルと、周波数領域における１２個のサブキャリアとのリソースを組み合わせたものであり、時間領域における１つのＯＦＤＭシンボルと、周波数領域における１つのサブキャリアとを組み合わせたリソースは、１つのリソースエレメント（ＲＥ）と呼ばれる。
複数の第１のＢＲＳは、連続的な又は等間隔の周波数領域リソースを使用して送信してもよい。図５は、連続的な周波数領域リソースが使用される例を示している。ＲＢ５１０における格子形パターンに示すように、５１１、５１２・・・５１Ｘにおける複数のＯＦＤＭシンボルを使用して送信する。各ＯＦＤＭシンボル毎に、周波数領域における全てのリソースを使用して、即ち、連続的な周波数領域リソースで、第１のＢＲＳを送信する。各ＯＦＤＭシンボル内で、ＣＳによって、複数の第１のＢＲＳを多重化してもよい。このタイプのＢＲＳは、ブロックタイプ（ｂｌｏｃｋ ｔｙｐｅ）ＢＲＳと呼ばれてもよい。
具体的に適用する際に、第１のＢＲＳは、時間領域において連続的なＯＦＤＭシンボルを使用してもよい。使用されるＯＦＤＭシンボルの数は、第１のＢＲＳのリソースマッピング方式、送受信手段の数（即ち、アンテナアレイで同時に送信可能なアナログビームの数）、及び予備アナログビームの数に依存する。基本的な原則として、定められる若干のＯＦＤＭシンボルの時間範囲内で、ＵＥによるアナログビームの測定及び選択に供するために全ての予備アナログビームの送信を完了できるようにする。
ステップ４０１で、ＵＥからフィードバックされたアナログビーム識別子を受信する。ステップ４０２で、アナログビーム識別子に基づいて、フォーミング対象アナログビームと、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザとを決定する。
ステップ４０３で、各フォーミング対象アナログビーム毎に、アナログビームフォーミング重みを生成し、各スケジューリングユーザ毎のチャネル状態情報及びアナログビームフォーミング重みから、各スケジューリングユーザ毎のデジタルプリコーディング重みを算出する。
ここで、上記のステップ４０１〜４０３は、それぞれ、図１に示す実施例におけるステップ１０１〜１０３に対応するものであり、上記の説明を参照されたく、ここで説明を省略する。
ステップ４０４で、各ＵＥへビームパターン情報を送信することにより、各ＵＥが、ビームパターン情報に基づいて、混合ビームフォーミング後のデータを受信するか否かを判断するようにする。
本ステップにおいて、基地局は、各スケジューリングユーザへ下り制御シグナリングを送信し、該下り制御シグナリングによって、ビームパターン情報をＵＥに知らせる。例えば、下り制御シグナリングにビームパターン指示ビット（ｂｅａｍ ｐａｔｔｅｒｎ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を追加することにより、該ビームパターン情報を表す。該ビームパターン情報には、フォーミング対象アナログビームの識別子が付けられる。また、ビームパターン情報には、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するＡＰの数が付けられてもよい。
具体的に適用する際に、後続のデータ受信を行うか否かのＵＥの判断を助けやすくするために、各送信時間間隔（ＴＴＩ）の先頭に該ビームパターン情報を送信してもよい。
ＵＥは、該ビームパターン情報を受信すると、フォーミング対象アナログビームの識別子を読み取って、これまでに基地局にフィードバックしたアナログビーム識別子と比較する。フォーミング対象アナログビームの識別子には、これまでに基地局にフィードバックしたアナログビーム識別子が含まれる場合、ＵＥは、下り制御シグナリングに含まれる他の制御情報、例えば、該ＵＥのデータがいずれのサブバンドにあるか又は、どのような変調符号化方式（ＭＣＳ）を使用するかなどを指示するスケジューリング情報を引き続いて検出する。これらのスケジューリング情報によれば、後続に基地局から送信された混合ビームフォーミング後のデータを受信することができる。フォーミング対象アナログビームの識別子には、これまでに基地局にフィードバックしたアナログビーム識別子が含まれない場合、ＵＥは、電力を省くために、下り制御シグナリングにおける他の情報を検出しなく、後続に基地局から送信されたデータを受信しないように選択してもよい。あるいは、ＵＥは、下り制御シグナリングに含まれる他の制御情報を引き続いて検出することにより、自局に送信されたデータが含まれるか否かを再確認し、自局に送信されたデータが含まれると確認した場合、後続に基地局から送信された混合ビームフォーミング後のデータを引き続いて受信するようにしてもよい。
ステップ４０５で、アナログビームフォーミング重みとデジタルプリコーディング重みとに基づいて、各スケジューリングユーザ毎のデータに対して混合ビームフォーミングを行い、混合ビームフォーミング後のデータを各スケジューリングユーザに送信し、非連続的な時間周波数リソースで第２のＢＲＳをスケジューリングユーザに送信する。
本ステップにおいて、基地局は、下り参照信号に対してビームフォーミングを行って、第２のＢＲＳを生成する。例えば、上記のアナログビームフォーミング重みとデジタルプリコーディング重みとに基づいて、下り参照信号に対して混合ビームフォーミングを行い、混合ビームフォーミング後の下り参照信号を第２のＢＲＳとする。具体的に適用する際に、第２のＢＲＳを生成するための下り参照信号は、チャネル状態指示参照信号（ＣＳＩ−ＲＳ）であってもよい。
スケジューリングユーザへ混合ビームフォーミング後のデータを送信するとともに、スケジューリングユーザのデジタルプリコーディング重みが付けられている第２のＢＲＳをスケジューリングユーザへ送信する。一実施例では、第２のＢＲＳは、スケジューリングユーザのデータチャネルの関連復調に用いられる復調参照信号（ＤＭＲＳ）として用いてもよい。
複数の第２のＢＲＳは、ＴＤＭ、ＦＤＭ、ＣＤＭ、又はＣＳによって、非連続的な時間周波数リソースで多重化してもよい。
図５を参照すると、ステップ４００における第１のＢＲＳの送信方式と異なり、第２のＢＲＳの送信は、格子パターンに示すように、ＲＢ５２０、５３０・・・５Ｘ０における散在的な時間周波数リソースを使用してもよい。ここで、１つの格子パターンは、複数の非連続的なＲＥからなる。格子パターン以外の時間周波数リソースで、混合ビームフォーミング後のデータを送信する。即ち、ＴＤＭとＦＤＭとを組み合わせた多重化方式を採用する。このタイプの第２のＢＲＳは、散在的（ｓｃａｔｔｅｒｅｄ）なＢＲＳと呼ばれてもよい。
指摘すべきものとして、第１のＢＲＳは、ＵＥから基地局へアナログビーム識別子をフィードバックすることにより、基地局が、受信されたアナログビーム識別子に基づいて、ユーザをスケジューリングするようにすることに用いられるものであるが、第２のＢＲＳは、混合ビームフォーミング後のデータとともにスケジューリングユーザに送信されることにより、スケジューリングユーザに、データの復調、チャネル情報（例えば、チャネル品質指示（ＣＱＩ）、プリコーディング行列指示（ＰＭＩ）、ランク指示（ＲＩ））の推定、及びアナログビームの追跡を行わせるものである。このため、第２のＢＲＳよりも、第１のＢＲＳの送信周期が長くてもよい。通常、送信周期は、ユーザの移動速度及び環境変化の速さによって決められる。
スケジューリングユーザは、第２のＢＲＳを受信すると、チャネル推定を行って、ビームフォーミング後のＣＱＩを得、該ビームフォーミング後のＣＱＩを基地局にフィードバックする。ここで、該ビームフォーミング後のＣＱＩは、混合ビームフォーミング後のＣＱＩである。
ステップ４０６で、受信されたビームフォーミング後のチャネル品質に基づいて、該スケジューリングユーザから基地局へアナログビーム識別子をフィードバックすることをトリガーするか否かを判断する。
本ステップにおいて、基地局は、受信されたビームフォーミング後のチャネル品質に基づいて、フォーミング対象アナログビームの品質の追跡を実現することができる。具体的には、基地局は、ＣＱＩ閾値を設定しておき、受信されたビームフォーミング後のＣＱＩが該閾値より低い場合、該スケジューリングユーザに指向されたアナログビームが正確ではなくなったことが表され、該スケジューリングユーザによるアナログビーム識別子の再フィードバックをトリガーする必要があり、さもないと、該スケジューリングユーザにサービスを引き続いて提供することができないと判断する。
また、基地局は、受信されたビームフォーミング後のチャネル品質に基づいて、スケジューリングの結果を調整し、即ち、リンクアダプテーション（ｌｉｎｋ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）を実行することもできる。例えば、基地局は、ＲＩ、ＰＭＩ、ＭＣＳ、及び電力などの、データ送信用の各種類のパラメータを調整してもよい。
また、上記のステップ４０５において、混合ビームフォーミング後のデータをスケジューリングユーザに送信する際に、１つのアンテナサブアレイが複数のフォーミング対象アナログビームに対応する場合があることを考慮すると、この場合、基地局は、フォーミング対象アナログビームとアンテナサブアレイとの対応関係を決定し、次いで対応関係に基づいて、多重化方式で各スケジューリングユーザにデータを送信してもよい。
例えば、ステップ４０２によって、基地局で決定されたフォーミング対象アナログビームの数Ｂがアンテナサブアレイの総数Ｌより大きい場合、即ち、Ｂ＞Ｌの場合、ステップ４０５で混合ビームフォーミング後のデータを送信する際に、Ｌ個のアンテナサブアレイによって、Ｂ個のスケジューリングユーザグループのデータを送信する。この場合、基地局が採用可能な多重化方式は、時分割多重化（ＴＤＭ）、周波数分割多重化（ＦＤＭ）、空間分割多重化（ＳＤＭ）、及びこれらの任意の組み合わせであってもよい。
例えば、
（１）ＴＤＭ方式を採用する場合、各ＴＴＩ毎に、１つのフォーミング後のアナログビームを送信してもよい。このアナログビームは、帯域幅全体に対するものであり、即ち、帯域幅全体において有効である。
（２）ＴＤＭとＦＤＭとを組み合わせた方式を採用する場合、各ＴＴＩ毎に、Ｘ個（Ｘ＞１）のサブバンド（ｓｕｂｂａｎｄ）を使用して、Ｘ個のアナログビームをそれぞれ送信してもよい。各アナログビームは、サブバンドに対するものであり、即ち、相応のサブバンドにおいて有効である。
（３）ＴＤＭとＳＤＭとを組み合わせた方式を採用する場合、各ＴＴＩ毎に、帯域幅全体を使用して、Ｙ個（Ｙ＞１）のアナログビームを送信する。
この場合、Ｙ個のスケジューリングユーザグループが空間領域で良好なアイソレーションを有し、言い換えれば、Ｙ個のスケジューリングユーザグループ間の送信側相関性が弱いように決定する。ビーム伝搬の観点から、これらのＹ個のアナログビーム間のビーム距離が大きく、言い換えれば、これらのＹ個のアナログビームの放射方向間の夾角が大きい。
（４）ＴＤＭと、ＦＤＭ及びＳＤＭとを組み合わせた方式を採用する場合、各ＴＴＩ毎に、Ｘ個のサブバンドを使用して、Ｙ個（Ｙ＞Ｘ）のアナログビームを送信する。
この場合、Ｙ個のスケジューリングユーザグループが空間領域で良好なアイソレーションを有し、言い換えれば、Ｙ個のスケジューリングユーザグループ間の送信側相関性が弱いように決定する。ビーム伝搬の観点から、これらのＹ個のアナログビーム間のビーム距離が大きく、言い換えれば、これらのＹ個のアナログビームの放射方向間の夾角が大きい。
図４に示す実施例によれば、フォーミング対象アナログビームの識別子と各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するＡＰの数とが付けられているビームパターン情報を各ユーザ端末へ送信することにより、ＵＥは、基地局が下り伝送に使用するアナログビーム及びＡＰ数の情報を知ることができ、これらの情報を利用して、受信された混合ビームフォーミング後のデータを正確に検出する。また、非連続的な時間周波数リソースで第２のＢＲＳをスケジューリングユーザに送信することにより、アナログビーム品質の追跡を行う。このように、少ないオーバヘッドで、良いチャネル推定品質を得ることができる。基地局は、受信されたビームフォーミング後のチャネル品質に基づいて、スケジューリングユーザから基地局へアナログビーム識別子をフィードバックするか否かを判断するとともに、スケジューリング結果を調整する。これにより、さらに、スケジューリングの正確性を向上させ、セルスループットを増加させることができる。
図６は、本発明の一実施例における混合ビームフォーミング方法のシグナリングやり取りの模式図である。図中には、基地局及びスケジューリング対象ユーザＵＥ１・・・ＵＥＫが含まれる。図６に示すように、この方法は、以下のステップを含む。
ステップ６０１で、基地局は、アンテナアレイを少なくとも１つのアンテナサブアレイに分割する。
ステップ６０２で、基地局は、連続的な周波数領域リソースで、ＵＥ１・・・ＵＥＫへ第１のＢＲＳを送信する。
ステップ６０３で、ＵＥ１・・・ＵＥＫは、受信された第１のＢＲＳに基づいて、アナログビームを選択する。
ステップ６０４で、ＵＥ１・・・ＵＥＫは、基地局へアナログビーム識別子をフィードバックする。
ステップ６０５で、基地局は、受信されたアナログビーム識別子に基づいて、フォーミング対象アナログビームと、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザとを決定し、各フォーミング対象アナログビーム毎に、アナログビームフォーミング重みを生成し、各スケジューリングユーザ毎のチャネル状態情報及びアナログビームフォーミング重みから、各スケジューリングユーザ毎のデジタルプリコーディング重みを算出する。
ステップ６０６で、基地局は、少なくともフォーミング対象アナログビームの識別子が付けられているビームパターン情報を各ＵＥへ送信する。
図６に示すように、ＵＥ１及びＵＥＫがスケジューリングユーザであると仮定する。ステップ６０７で、基地局は、アナログビームフォーミング重みとデジタルプリコーディング重みとに基づいて、各スケジューリングユーザ毎のデータに対して混合ビームフォーミングを行い、混合ビームフォーミング後のデータ及び第２のＢＲＳを各スケジューリングユーザへ送信する。
ステップ６０８で、各スケジューリングユーザは、受信された下りデータを検出して、その中から自局のデータを得、第２のＢＲＳに基づいて、混合ビームフォーミング後のＣＱＩを推定する。
ステップ６０９で、各スケジューリングユーザは、混合ビームフォーミング後のＣＱＩを基地局へフィードバックする。
ステップ６１０で、基地局は、受信された混合ビームフォーミング後のＣＱＩに基づいて、該スケジューリングユーザから基地局へアナログビーム識別子をフィードバックすることをトリガーするか否かを判断するとともに、スケジューリング結果を調整する。
図７は、本発明の一実施例における基地局７００の構成の模式図である。図７に示すように、基地局７００は、ユーザ端末からフィードバックされたアナログビーム識別子を受信する受信モジュール７１０と、受信モジュール７１０で受信されたアナログビーム識別子に基づいて、フォーミング対象アナログビームと、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザとを決定するスケジューリングモジュール７２０と、スケジューリングモジュール７２０で決定された各フォーミング対象アナログビーム毎に、アナログビームフォーミング重みを生成し、スケジューリングモジュール７２０で決定された各スケジューリングユーザ毎のチャネル状態情報及びアナログビームフォーミング重みから、各スケジューリングユーザ毎のデジタルプリコーディング重みを算出し、アナログビームフォーミング重みとデジタルプリコーディング重みとに基づいて、各スケジューリングユーザ毎のデータに対して混合ビームフォーミングを行う混合ビームフォーミングモジュール７３０と、混合ビームフォーミングモジュール７３０で得られた混合ビームフォーミング後のデータを各スケジューリングユーザに送信する送信モジュール７４０と、を備える。
図８は、本発明の他の実施例における基地局８００の構成の模式図である。図８に示すように、図７に示す基地局７００の構成に加えて、基地局８００は、分割モジュール７５０と、送受信手段管理モジュール７６０と、ＢＲＳ生成モジュール７７０とを備える。
一実施例では、分割モジュール７５０は、アンテナアレイを少なくとも１つのアンテナサブアレイに分割し、各アンテナサブアレイそれぞれに対応する予備アナログビームを決定する。
スケジューリングモジュール７２０は、分割モジュール７５０で決定されたアンテナサブアレイに対応する予備アナログビームの中から、アナログビーム識別子に対応するフォーミング対象アナログビームを決定する。
一実施例では、各アンテナサブアレイそれぞれが少なくとも１つの送受信手段に接続される。
送受信手段管理モジュール７６０は、決定されたフォーミング対象アナログビームの数に基づいて、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数を決定することができる。フォーミング対象アナログビームの数Ｂがアンテナサブアレイの総数Ｌより小さい場合、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数を調整してもよい。例えば、各フォーミング対象アナログビームそれぞれが１つの送受信手段に対応することをデフォルトとしてもよい。フォーミング対象アナログビームの数Ｂがアンテナサブアレイの総数Ｌより小さい場合、送受信手段管理モジュール７６０は、各フォーミング対象アナログビームそれぞれが少なくとも１つの送受信手段に対応するように決定してもよい。
一部の例では、送受信手段管理モジュール７６０は、各フォーミング対象アナログビーム同士が、同じ数の送受信手段に対応するように決定してもよい。
他の一部の例では、送受信手段管理モジュール７６０は、各フォーミング対象アナログビーム同士が、異なる数の送受信手段に対応するように決定してもよい。各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数は、Ｂ、Ｌ、及び所定の規則に基づいて決定してもよい。一部の例では、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数は、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザの数に関連付けられてもよい。例えば、スケジューリングユーザが多いフォーミング対象アナログビームを、多い送受信手段に対応させてもよい。これにより、できるだけ多いユーザの受信品質を向上させる。具体的な規則は、実際の状況に応じて決定してもよい。
一部の例では、あるフォーミング対象アナログビームが複数の送受信手段に対応するように決定された場合、送受信手段管理モジュール７６０は、該フォーミング対象アナログビームに対して、物理的な距離が大きい複数の送受信手段を選択してもよい。このように、デジタルプリコーディングの性能がより良くなる。
一部の例では、送受信手段管理モジュール７６０は、少なくとも１つの送受信手段をオフにしてもよい。例えば、各フォーミング対象アナログビームに対応する送受信手段以外の送受信手段をオフにしてもよい。例えば、各フォーミング対象アナログビームそれぞれがｍ個の送受信手段に対応するように決定された場合、Ｌ＞ｍ＊Ｂであれば、（Ｌ−ｍ＊Ｂ）個の送受信手段をオフにする。
例えば、送受信手段管理モジュール７６０は、スケジューリングモジュール７２０で決定されたフォーミング対象アナログビームの数が、分割モジュール７５０で決定されたアンテナサブアレイの総数より小さい場合、少なくとも１つの送受信手段をオフにしてもよい。例えば、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザの数が所定の閾値より小さい場合、送受信手段管理モジュール７６０は、各フォーミング対象アナログビームそれぞれがデフォルト数の送受信手段に対応するように決定し、それ以外の送受信手段をオフにしてもよい。
他の一部の例では、送受信手段管理モジュール７６０は、少なくとも１つのフォーミング対象アナログビームのそれぞれに対応する送受信手段の数を増加することにより、各送受信手段それぞれを全ての前記フォーミング対象アナログビームのうち１つに対応させてもよい。例えば、送受信手段管理モジュール７６０は、多い送受信手段を使用して、スケジューリングユーザが多いフォーミング対象アナログビームを送信してもよい。
一実施例では、送信モジュール７４０は、さらに、混合ビームフォーミング後のデータを各スケジューリングユーザに送信する前に、少なくともフォーミング対象アナログビームの識別子が付けられているビームパターン情報を各ユーザ端末へ送信することにより、各ユーザ端末が、ビームパターン情報に基づいて、混合ビームフォーミング後のデータを受信するか否かを判断するようにする。
一実施例では、ＢＲＳ生成モジュール７７０は、第１のビームフォーミング後の下り参照信号（ＢＲＳ）を生成し、送信モジュール７４０は、さらに、連続的な又は等間隔の周波数領域リソースで、ＢＲＳ生成モジュール７７０で生成された第１のＢＲＳをユーザ端末に送信することにより、ユーザ端末が、第１のＢＲＳに基づいて、フィードバックするアナログビーム識別子を決定するようにする。
一実施例では、ＢＲＳ生成モジュール７７０は、第２のビームフォーミング後の下り参照信号（ＢＲＳ）を生成し、送信モジュール７４０は、さらに、混合ビームフォーミング後のデータを各スケジューリングユーザに送信するとともに、非連続的な時間周波数リソースで、ＢＲＳ生成モジュール７７０で生成された第２のＢＲＳを該スケジューリングユーザに送信することにより、該スケジューリングユーザが、第２のＢＲＳに基づいて、ビームフォーミング後のチャネル品質を基地局へフィードバックするようにし、受信モジュール７１０は、さらに、ビームフォーミング後のチャネル品質を受信し、スケジューリングモジュール７２０は、さらに、受信されたビームフォーミング後のチャネル品質に基づいて、該スケジューリングユーザから基地局へアナログビーム識別子をフィードバックすることをトリガーするか否かを判断する。
図９は、本発明の一実施例におけるユーザ端末９００の構成の模式図である。図９に示すように、ユーザ端末９００は、基地局へアナログビーム識別子を送信することにより、基地局が、アナログビーム識別子に基づいて、フォーミング対象アナログビームと、各フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザとを決定し、各フォーミング対象アナログビーム毎に、アナログビームフォーミング重みを生成し、各スケジューリングユーザ毎のチャネル状態情報及びアナログビームフォーミング重みから、各スケジューリングユーザ毎のデジタルプリコーディング重みを算出し、アナログビームフォーミング重みとデジタルプリコーディング重みとに基づいて、各スケジューリングユーザ毎のデータに対して混合ビームフォーミングを行うようにする送信モジュール９１０と、基地局から送信された混合ビームフォーミング後のデータを受信する受信モジュール９２０と、を備える。
図１０は、本発明の他の実施例におけるユーザ端末１０００の構成の模式図である。図１０に示すように、図９に示すユーザ端末９００の構成に加えて、ユーザ端末１０００は、判断モジュール９３０と、選択モジュール９４０と、チャネル推定モジュール９５０と、を備える。
一実施例では、受信モジュール９２０は、さらに、基地局から送信された、少なくともフォーミング対象アナログビームの識別子が付けられているビームパターン情報を受信し、ユーザ端末９００は、受信モジュール９２０で受信されたビームパターン情報に基づいて、受信モジュール９２０によって混合ビームフォーミング後のデータを受信するか否かを判断する判断モジュール９３０をさらに備える。
一実施例では、受信モジュール９２０は、さらに、基地局から送信された第１のビームフォーミング後の下り参照信号（ＢＲＳ）を受信し、ユーザ端末９００は、受信モジュール９２０で受信された第１のＢＲＳに基づいて、アナログビームを選択し、選択されたアナログビーム識別子を、送信モジュール９１０によって、基地局へ送信する選択モジュール９４０をさらに備える。
一実施例では、受信モジュール９２０は、さらに、基地局から送信された第２のビームフォーミング後の下り参照信号（ＢＲＳ）を受信し、チャネル推定モジュール９５０は、受信モジュール９２０で受信された第２のＢＲＳに基づいて、ビームフォーミング後のチャネル品質を推定し、送信モジュール９１０は、さらに、チャネル推定モジュール９５０で得られたビームフォーミング後のチャネル品質を基地局へ送信することにより、基地局が、受信されたビームフォーミング後のチャネル品質に基づいて、該スケジューリングユーザから基地局へアナログビーム識別子をフィードバックすることをトリガーするか否かを判断するようにする。
説明すべきものとして、上述した各フロー及び各構成図中、全てのステップ及びモジュールが必須であるのではなく、実際の必要に応じて、若干のステップ又はモジュールを無視してもよい。各ステップの実行順序は、一定ではなく、必要に応じて調整してもよい。各モジュールの分割は、説明の便宜上、機能的な分割にすぎず、実際に実現する際に、１つのモジュールが、分離した複数のモジュールによって実現されてもよいし、複数のモジュールの機能が、同一のモジュールによって実現されてもよい。これらのモジュールは、同一の機器に位置してもよいし、異なる機器に位置してもよい。また、上記の説明に使用する「第１の」、「第２の」は、同一の意味を持つ２つの対象を便利に区別するためのものにすぎず、実質的な相違があることを表すのではない。
各実施例におけるハードウェアモジュールは、ハードウェア方式で、又は、ハードウェアプラットフォーム・ソフトウェア方式で、実現されてもよい。上記ソフトウェアは、機械可読指令を含み、不揮発性記憶媒体に記憶される。このため、各実施例は、ソフトウェア製品と表現されてもよい。
各例では、ハードウェアは、専用のハードウェア、又は機械可読指令を実行するハードウェアによって実現されてもよい。例えば、ハードウェアは、特定の処理を実行するための、特別に設定された永久的な回路又はロジックデバイス（例えば、ＦＰＧＡやＡＳＩＣのような専用プロセッサ）であってもよい。ハードウェアは、特定の処理を実行するための、ソフトウェアによって一時的に設定されたプログラマブルロジックデバイス又は回路（例えば、汎用プロセッサや他のプログラマブルプロセッサを含む）を含んでもよい。
図中のモジュールに対応する機械可読指令は、コンピュータで動作するオペレーティングシステムなどに、ここで説明した一部又は全部の処理を実行させることができる。不揮発性コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ内の拡張ボードに設けられたメモリに差し込まれたり、コンピュータに接続された拡張ユニットに設けられたメモリに書き込まれたりしてもよい。拡張ボード又は拡張ユニットに装着されたＣＰＵなどは、指令にしたがって、一部又は全部の実際の処理を実行することができる。
不揮発性コンピュータ可読記憶媒体は、フロッピーディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、光ディスク（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ）、磁気テープ、不揮発性メモリカード、及びＲＯＭを含む。選択肢として、通信ネットワークによって、サーバコンピュータからプログラムコードをダウンロードしてもよい。
上記をまとめると、請求の範囲は、上記で説明した例における実施形態に限定されるものではなく、明細書を全体として参照して最も広く解釈されるべきである。
２１０ アンテナアレイ
２１１、２１２、２１３、２１４ アンテナサブアレイ
２２１、２２２、２２３、２２４ アンテナサブアレイ
２２５、２２６、２２７、２２８ アンテナサブアレイ
２３１、２３２、２３３、２３４ アンテナサブアレイ
３１０ デジタルプリコーダ
３２０ 送受信手段
３３１・・・３３Ｌ アナログビームフォーマ
３４１・・・３４Ｌ アンテナサブアレイ
５１０、５２０、５３０・・・５Ｘ０ リソースブロック
５１１、５１２・・・５１Ｘ ＯＦＤＭシンボル
７００ 基地局
７１０ 受信モジュール
７２０ スケジューリングモジュール
７３０ 混合ビームフォーミングモジュール
７４０ 送信モジュール
７５０ 分割モジュール
７６０ 送受信手段管理モジュール
７７０ ＢＲＳ生成モジュール
８００ 基地局
９００ ユーザ端末
９１０ 送信モジュール
９２０ 受信モジュール
９３０ 判断モジュール
９４０ 選択モジュール
９５０ チャネル推定モジュール
１０００ ユーザ端末

Claims (20)

  1. 混合ビームフォーミング方法であって、基地局に適用され、
    ユーザ端末からフィードバックされるアナログビーム識別子を受信し、
    前記アナログビーム識別子に基づいて、フォーミング対象アナログビームと、前記フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザとを決定し、
    前記フォーミング対象アナログビーム毎に、アナログビームフォーミング重みを生成し、前記スケジューリングユーザ毎のチャネル状態情報及び前記アナログビームフォーミング重みから、前記スケジューリングユーザ毎のデジタルプリコーディング重みを算出し、
    前記アナログビームフォーミング重みと前記デジタルプリコーディング重みとに基づいて、前記スケジューリングユーザ毎のデータに対して混合ビームフォーミングを行い、混合ビームフォーミング後のデータを各スケジューリングユーザに送信する、
    ことを含むことを特徴とする方法。
  2. 前記決定されたフォーミング対象アナログビームの数に基づいて、前記フォーミング対象アナログビームに対応する送受信手段の数を決定することをさらに含み、
    前記混合ビームフォーミング後のデータを前記スケジューリングユーザのそれぞれに送信することは、混合ビームフォーミング後のデータを、該フォーミング対象アナログビームに対応する送受信手段によって、各スケジューリングユーザに送信することを含む、
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. アンテナアレイを、それぞれが少なくとも１つの前記送受信手段に接続された少なくとも１つのアンテナサブアレイに分割することをさらに含み、
    前記決定されたフォーミング対象アナログビームの数に基づいて、前記フォーミング対象アナログビームに対応する送受信手段の数を決定することは、前記フォーミング対象アナログビームの数が前記アンテナサブアレイの総数より小さい場合、
    各前記フォーミング対象アナログビームそれぞれが少なくとも１つの前記送受信手段に対応するように決定し、少なくとも１つの前記送受信手段をオフにし、又は、
    少なくとも１つの前記フォーミング対象アナログビームのそれぞれに対応する前記送受信手段の数を増加することにより、前記送受信手段それぞれを前記少なくとも１つのフォーミング対象アナログビームのうち１つに対応させる、ことを含む、
    ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 前記混合ビームフォーミング後のデータを、該フォーミング対象アナログビームに対応する前記送受信手段によって、前記スケジューリングユーザのそれぞれに送信することは、
    前記フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応する前記送受信手段に基づいて、前記フォーミング対象アナログビームと前記アンテナサブアレイとの対応関係を決定し、
    前記対応関係に基づいて、多重化方式で前記混合ビームフォーミング後のデータを前記スケジューリングユーザのそれぞれに送信する、
    ことを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
  5. 前記多重化方式は、時分割多重化（ＴＤＭ）、周波数分割多重化（ＦＤＭ）、空間分割多重化（ＳＤＭ）、又はこれらの任意の組み合わせを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 前記混合ビームフォーミング後のデータを前記スケジューリングユーザのそれぞれに送信する前に、少なくとも前記フォーミング対象アナログビームの識別子が付けられているビームパターン情報を前記ユーザ端末のそれぞれへ送信することにより、前記ユーザ端末が、前記ビームパターン情報に基づいて、前記混合ビームフォーミング後のデータを受信するか否かを判断するようにする、ことをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
  7. 第１のビームフォーミング後の下り参照信号（ＢＲＳ）を生成し、
    連続的な又は等間隔の周波数領域リソースで、前記第１のＢＲＳを前記ユーザ端末に送信することにより、前記ユーザ端末が、前記第１のＢＲＳに基づいて、フィードバックするアナログビーム識別子を決定するようにする、ことをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
  8. 前記第１のＢＲＳを生成することは、下り参照信号に対してアナログビームフォーミングを行って、前記第１のＢＲＳを得る、ことを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
  9. 第２のビームフォーミング後の下り参照信号（ＢＲＳ）を生成し、
    前記混合ビームフォーミング後のデータを前記スケジューリングユーザのそれぞれに送信するとともに、非連続的な時間周波数リソースで、前記第２のＢＲＳを該スケジューリングユーザに送信することにより、該スケジューリングユーザが、前記第２のＢＲＳに基づいて、ビームフォーミング後のチャネル品質を前記基地局へフィードバックするようにし、
    前記ビームフォーミング後のチャネル品質に基づいて、該スケジューリングユーザから前記基地局へ前記アナログビーム識別子をフィードバックすることをトリガーするか否かを判断する、
    ことをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
  10. 前記第２のＢＲＳを生成することは、下り参照信号に対して混合ビームフォーミングを行って、前記第２のＢＲＳを得る、ことを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
  11. 基地局であって、
    ユーザ端末からフィードバックされたアナログビーム識別子を受信する受信モジュールと、
    前記受信モジュールで受信された前記アナログビーム識別子に基づいて、フォーミング対象アナログビームと、前記フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザとを決定するスケジューリングモジュールと、
    前記フォーミング対象アナログビーム毎に、アナログビームフォーミング重みを生成し、前記スケジューリングユーザ毎のチャネル状態情報及び前記アナログビームフォーミング重みから、前記スケジューリングユーザ毎のデジタルプリコーディング重みを算出し、前記アナログビームフォーミング重みと前記デジタルプリコーディング重みとに基づいて、前記スケジューリングユーザ毎のデータに対して混合ビームフォーミングを行う混合ビームフォーミングモジュールと、
    混合ビームフォーミング後のデータを前記スケジューリングユーザのそれぞれに送信する送信モジュールと、
    を備えることを特徴とする基地局。
  12. 決定された前記フォーミング対象アナログビームの数に基づいて、前記フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応する送受信手段の数を決定する送受信手段管理モジュールをさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の基地局。
  13. アンテナアレイを、それぞれが少なくとも１つの前記送受信手段に接続された少なくとも１つのアンテナサブアレイに分割する分割モジュールをさらに備え、
    前記送受信手段管理モジュールは、前記スケジューリングモジュールで決定された前記フォーミング対象アナログビームの数が、前記分割モジュールで決定された前記アンテナサブアレイの総数より小さい場合、前記フォーミング対象アナログビームそれぞれが少なくとも１つの前記送受信手段に対応するように決定し、少なくとも１つの前記送受信手段をオフにし、又は、少なくとも１つの前記フォーミング対象アナログビームのそれぞれに対応する前記送受信手段の数を増加することにより、前記送受信手段それぞれを前記少なくとも１つのフォーミング対象アナログビームのうち１つに対応させることを特徴とする請求項１２に記載の基地局。
  14. 前記送信モジュールは、さらに、前記混合ビームフォーミング後のデータを前記スケジューリングユーザのそれぞれに送信する前に、少なくとも前記フォーミング対象アナログビームの識別子が付けられているビームパターン情報を前記ユーザ端末のそれぞれへ送信することにより、前記ユーザ端末が、前記ビームパターン情報に基づいて、前記混合ビームフォーミング後のデータを受信するか否かを判断するようにすることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の基地局。
  15. 第１のビームフォーミング後の下り参照信号（ＢＲＳ）を生成するＢＲＳ生成モジュールをさらに備え、
    前記送信モジュールは、さらに、連続的な又は等間隔の周波数領域リソースで、前記第１のＢＲＳを前記ユーザ端末に送信することにより、前記ユーザ端末が、前記第１のＢＲＳに基づいて、フィードバックするアナログビーム識別子を決定するようにすることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の基地局。
  16. 第２のビームフォーミング後の下り参照信号（ＢＲＳ）を生成するＢＲＳ生成モジュールをさらに備え、
    前記送信モジュールは、さらに、前記混合ビームフォーミング後のデータを各前記スケジューリングユーザのそれぞれに送信するとともに、非連続的な時間周波数リソースで、前記第２のＢＲＳを該スケジューリングユーザに送信することにより、該スケジューリングユーザが、前記第２のＢＲＳに基づいて、ビームフォーミング後のチャネル品質を前記基地局へフィードバックするようにし、
    前記受信モジュールは、さらに、前記ビームフォーミング後のチャネル品質を受信し、
    前記スケジューリングモジュールは、さらに、前記ビームフォーミング後のチャネル品質に基づいて、該スケジューリングユーザから前記基地局へ前記アナログビーム識別子をフィードバックすることをトリガーするか否かを判断する、
    ことを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の基地局。
  17. ユーザ端末であって、
    基地局へアナログビーム識別子を送信することにより、前記基地局が、前記アナログビーム識別子に基づいて、フォーミング対象アナログビームと、前記フォーミング対象アナログビームそれぞれに対応するスケジューリングユーザとを決定し、前記フォーミング対象アナログビーム毎に、アナログビームフォーミング重みを生成し、前記スケジューリングユーザ毎のチャネル状態情報及び前記アナログビームフォーミング重みから、前記スケジューリングユーザ毎のデジタルプリコーディング重みを算出し、前記アナログビームフォーミング重みと前記デジタルプリコーディング重みとに基づいて、前記スケジューリングユーザ毎のデータに対して混合ビームフォーミングを行うようにする送信モジュールと、
    前記基地局から送信された混合ビームフォーミング後のデータを受信する受信モジュールと、
    を備えることを特徴とするユーザ端末。
  18. 前記受信モジュールは、さらに、前記基地局から送信された、少なくとも前記フォーミング対象アナログビームの識別子が付けられているビームパターン情報を受信し、
    前記ユーザ端末は、
    前記ビームパターン情報に基づいて、前記混合ビームフォーミング後のデータを受信するか否かを判断する判断モジュールをさらに備える、
    ことを特徴とする請求項１７に記載のユーザ端末。
  19. 前記受信モジュールは、さらに、前記基地局から送信された第１のビームフォーミング後の下り参照信号（ＢＲＳ）を受信し、
    前記ユーザ端末は、
    前記第１のＢＲＳに基づいて、アナログビームを選択し、選択されたアナログビーム識別子を、前記送信モジュールによって、前記基地局へ送信する選択モジュールをさらに備える、
    ことを特徴とする請求項１７に記載のユーザ端末。
  20. 前記受信モジュールは、さらに、前記基地局から送信された第２のビームフォーミング後の下り参照信号（ＢＲＳ）を受信し、
    前記ユーザ端末は、
    前記第２のＢＲＳに基づいて、ビームフォーミング後のチャネル品質を推定するチャネル推定モジュールをさらに備え、
    前記送信モジュールは、さらに、前記ビームフォーミング後のチャネル品質を前記基地局へ送信することにより、前記基地局が、前記ビームフォーミング後のチャネル品質に基づいて、該スケジューリングユーザから前記基地局へ前記アナログビーム識別子をフィードバックすることをトリガーするか否かを判断するようにする、
    ことを特徴とする請求項１７に記載のユーザ端末。
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