JP2021533693A - 通信デバイスにおける複数のビーム受信 - Google Patents

Abstract

複数のデバイスビームで、無線信号を受信するように構成された通信デバイスを操作する方法であって、ワイヤレスネットワークから、少なくとも１つの識別可能な無線信号（３２１、３２２）を受信することと（５１２）、少なくとも１つの受信した無線信号に基づいて、１つ又は複数のデバイスビーム（３４、３５、３６）に対するリンク品質基準値を決定することと（５１４）、上記１つ又は複数のデバイスビーム（３４）のうち少なくとも１つに対するリンク品質基準値を含むデバイスビームインジケーションデータ（５２２）を、ワイヤレスネットワークのアクセスノード（２０）に伝送することと（５１６）、を含み、該デバイスビームインジケーションデータは、共通の設定を用いるが、異なる偏波で構成された上記複数のデバイスビームの少なくとも１つのペア（３４、３５）を明示するようにフォーマットされる、方法。【選択図】図２

Description

本発明は、ワイヤレス通信システムにおける通信デバイス及びアクセスノードを操作する方法に関し、より具体的には、通信デバイスが複数のビームで無線信号を少なくとも受信するアンテナとともに考案される、多入力多出力（Multiple Input and Multiple Output：ＭＩＭＯ）技術向けの方法に関する。本発明は、さらに、上記の方法をサポートする通信デバイス、アクセスノード、及び通信システムに関する。

携帯型音声・データ通信の利用の増加により、利用可能な無線周波数リソースのより効率的な利用が求められることがある。データ伝送性能及び信頼性の向上のために、デバイス間、例えば、基地局とユーザ端末との間の情報の伝送向けの、いわゆる多入力多出力（ＭＩＭＯ）技術が、ワイヤレス無線電気通信システムで使用される場合がある。ユーザ端末は、携帯電話、携帯型コンピュータ、タブレットコンピュータ又はウェアラブルデバイスのような携帯型デバイス、ならびにパーソナルコンピュータ又は金銭登録機のような固定デバイスを含む場合がある。ＭＩＭＯ技術を使用するシステムにおいて、デバイスは、複数の送受信アンテナを使用することがある。例えば、基地局及びユーザ端末は、複数の送受信アンテナをそれぞれ含むことがある。ＭＩＭＯ技術は、情報を伝送するために、時間次元及び空間次元を使用するコーディング技法のベースを形成する。ＭＩＭＯシステムで提供される拡張コーディングは、ワイヤレス通信のスペクトル効率及び電力効率を向上させる場合がある。

空間次元は、空間多重化によって使用される場合がある。空間多重化は、複数の伝送アンテナのそれぞれ、又はそれらの組み合わせからコード化されたデータ信号、いわゆるストリームを、独立かつ個別に伝送するＭＩＭＯ通信における伝送技法である。したがって、空間次元は、再利用されるか、又は複数回多重化される。

いわゆる全次元ＭＩＭＯ（Full Dimensional MIMO：ＦＤＭＩＭＯ）は、３次元で複数の受信機に電力を供給することができるビームの形態で、アンテナに伝送される信号を調整する技術を指す。例えば、基地局は、２次元グリッドで大量の作動中のアンテナ素子を備える場合があり、またＦＤＭＩＭＯ技術の使用により、同じ時間／周波数リソースブロックで同時に、空間的に離れている複数のユーザをサポートすることが可能になる。このことにより、他の受信機との重複する伝送による干渉を減らし、信号の電力を上げることができる。ビームは、基地局から見て静的又は動的であることがある仮想セクタを形成する場合がある。基地局の大量のアンテナにより、伝送及び指向性高感度受信で電波エネルギを空間的に集束することが可能になり、これにより、スペクトル効率及び輻射エネルギ効率を上げる。現在作動中の受信ユーザ端末に応じて基地局の個々のアンテナによる伝送信号を適応させるために、基地局の論理回路は、ユーザ端末と基地局のアンテナとの間の無線チャネル特性についての情報を必要とする場合がある。その逆も同じく、ユーザ端末の個々のアンテナによる伝送信号を適応させるために、ユーザ端末の論理回路は、基地局とユーザ端末のアンテナとの間の無線チャネル特性についての情報を必要とする場合がある。このために、ユーザ端末と基地局との間の無線チャネル特性を決定するために、いわゆるチャネルサウンディングが行われてよい。チャネルサウンディングは、所定のパイロット信号を伝送することを含む場合があり、それにより、電波エネルギが集束するように信号を伝送するか、又はある特定の方向から無線信号を受信するために、それ自体の構成アンテナパラメータを基地局及びユーザ端末が設定できるようになる場合がある。

動作可能周波数が高くなり、それにより波長が短くなるにつれて、アンテナ開口が小さくなるので、受信電力を上げるために複数のアンテナが利用される場合がある。特に、例えば、３０ＧＨｚ以上の高伝送周波数で、複数のアンテナが小さな開口を有する場合、受信感度は、伝送される無線周波数信号の偏波に著しく左右される場合がある。しかし、特に、ユーザ端末が移動可能デバイスの場合、ユーザ端末のアンテナの偏波は、基地局のアンテナ機構に対して変化する場合がある。

例えば、３ＧＰＰ ＲＡＮ１ リリース１５の、展開中の規格では、基地局が、同期信号（いわゆるＳＳバースト）の形態のビームをブロードキャストすることが規定されている。時間とともに各ビームが各サブバンドで発生するように、時間ドメインと周波数ドメインとの両方で、異なる方向又は偏波を対象としている異なるＳＳバーストが分散される。ユーザ端末はＳＳバーストを受信して、周波数及びタイミングを調整するために受信した信号を使用する場合がある。ユーザ端末は、最も強いＳＳバーストに付随する方向を見つけるために、その受信ビームをスキャン又は調節する場合がある。しかし、ユーザ端末のアンテナの現在の機構次第では、ＳＳバースト信号の偏波は、ユーザ端末にとって最適なものではない場合がある。ユーザ端末の受信ビーム調節を改善するために、基地局は、直交偏波を伴う各ＳＳバースト信号を繰り返す場合がある。しかし、ユーザ端末は、他のセクタ、例えば、近隣セクタからも伝送されたＳＳバースト信号を受信する場合があることや、反射が原因となって、ユーザ端末が最も強いビームを見つけ、かつ受信ビーム偏波を最適化することが難しくなる場合がある。

上記のことに鑑みて、従来のＭＩＭＯシステムに関する上記の課題の少なくともいくつかを解決する方法及びデバイスが、当該技術分野で求められている。特に、偏波の調整不良に起因するワイヤレス通信の電力損失を減らすために、ワイヤレス通信システムにおけるデバイスの操作を向上させることが、当該技術分野で求められている。

本発明によれば、この目的は、独立請求項の特徴によって実現される。従属請求項は、本発明の実施形態を定義する。

第１の態様によれば、複数のデバイスビームで無線信号を受信するように構成された通信デバイスを操作する方法が提供され、該方法は、
ワイヤレスネットワークから少なくとも１つの識別可能な無線信号を受信することと、
少なくとも１つの受信した無線信号に基づいて、１つ又は複数のデバイスビームに対するリンク品質基準値を決定することと、
上記１つ又は複数のデバイスビームのうち少なくとも１つに対するリンク品質基準値を含む、デバイスビームインジケーションデータを、ワイヤレスネットワークのアクセスノードに伝送することと、を含み、該デバイスビームインジケーションデータは、共通の設定を用いるが、異なる偏波で構成された上記複数のデバイスビームの少なくとも１つのペアを明示するようにフォーマットされる。

この方法によって、通信デバイスとの通信におけるビームペア選択に関する適性についての拡張情報が、アクセスノードに提供される。

一実施形態において、上記デバイスビームインジケーションデータは、上記のデバイスビームのペアを明示するように、所定の規則に従ってフォーマットされる。これにより、追加のオーバーヘッドデータを伝達する必要がなくなる。

一実施形態において、上記ペアの第１偏波を有する第１デバイスビームの識別情報は、デバイスビームインジケーションデータで提供されるインデックス又はオーダを用いて、上記ペアの第２ビームに一意的に関連付けられる。これにより、ビームペアの選択向けに、デバイスビームの特性の情報をアクセスノードが取得するための速く、信頼性の高い方式が提供される。

一実施形態において、方法は、データ伝送向けに、通信デバイスによってサポートされるか、又は所望されるいくつかの上りリンクビームに基づいて、上記１つ又は複数のビームのサブセットを決定することを含み、ここで、上記ビームインジケーションデータは、上記ビームのサブセットの上記リンク品質基準値を明示する。通信により、共通位相を伴う２つのストリームの受信に好適な受信ビームが認識されているので、デバイスビームインジケーションデータを含むか、デバイスビームインジケーションデータに関連するビームペア報告で、通信デバイスにとって好適な選択されるサブセットが報告されてよい。

一実施形態において、リンク品質を決定することは、第１偏波を有する現在使用されているデバイスビームに対して行われ、この際、上記ビームインジケーションデータは、現在未使用のデバイスビームを明示するようにフォーマットされ、そして、上記使用されているビームと上記未使用ビームとは、上記デバイスビームの少なくとも１つのペアを形成する。このように、接続されているアクセスノードは、使用に適した追加のビームについて通知されてよく、この追加のビームは、通信デバイスでの共通位相を伴って受信される場合がある。

一実施形態において、方法は、能力インジケーションを、ワイヤレスネットワークに伝送して、偏波区別能力を示すことを含む。このようにして、ネットワークのアクセスノードは、このような能力を通知されてよく、これにより、このような能力の通信デバイスからのさらなるシグナリングを不要にすることができる。

一実施形態において、上記ビームインジケーションデータは、上記少なくとも１つのデバイスビームで受信された無線信号に関連付けられた識別情報を明示する。このようにして、アクセスノードによる選択の際の好適なビームペアが明示される。

一実施形態において、上記識別情報は、アクセスノードビームに関連付けられる。これは、例えば、１つ又は複数のアクセスノードビームのビームインデックスを含んでもよい。

第２の態様によれば、通信デバイスは、
複数のデバイスビームで無線信号を受信するように構成されたアンテナ機構と、
アンテナ機構に連結された論理回路とを備え、
該論理回路は、
少なくとも１つの識別可能な無線信号を、ワイヤレスネットワークから受信し、
少なくとも１つの受信した無線信号に基づいて、１つ又は複数のデバイスビームに対するリンク品質基準値を決定し、
上記１つ又は複数のデバイスビームのうち少なくとも１つに対するリンク品質基準値を含む、ビームインジケーションデータを、ワイヤレスネットワークのアクセスノードに伝送するように構成され、該ビームインジケーションデータは、共通の設定を用いるが、異なる偏波で構成された上記複数のデバイスビームの少なくとも１つのペアを明示するようにフォーマットされる。

第３の態様によれば、複数のアクセスノードビームでのワイヤレス通信向けのアンテナ機構を備えるワイヤレスネットワークのアクセスノードを操作するための方法が提供され、該方法は、
デバイスビームインジケーションデータを、複数のデバイスビームで無線信号を受信するように構成された通信デバイスから受信することであって、該デバイスビームインジケーションデータは、上記デバイスビームのうち少なくとも１つに対するリンク品質基準値を含み、かつ、共通の設定を用いるが、異なる偏波で構成された上記デバイスビームの少なくとも１つのペアを明示するようにフォーマットされる、ことと、
該デバイスビームインジケーションデータに基づいて、上記アクセスノードビームのうちの１つ又は複数での通信向けに、アンテナ機構を構成することと、を含む。

このようにして、通信デバイスとの通信を用いる通信でのビームペア選択の基となる、拡張された情報のセットが、アクセスノードによって取得される。

特定の特徴が、本発明の特定の実施形態及び態様に関連して、上記発明の概要、及び下記発明を実施するための形態で記載されるが、例示的実施形態及び態様の特徴は、特に指示しない限り、互いに組み合わされる場合があることを理解されたい。

ここで、添付の図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。

図１は、一実施形態による、ワイヤレス通信システムを示す概略図である。 図２は、複数のビームでデータを受信するように構成された通信デバイスの、２つの異なるデバイスビームでの信号の受信を示す概略図である。 図３は、通信デバイスによって取得されるいくつかのビームペアに対するリンク品質基準値を視覚化したものを示す概略図である。 図４は、共通のフェーズだが、異なる偏波に構成されたデバイスビームの少なくとも１つのペアを明示するようにフォーマットされたデバイスビームインジケーションデータの実施形態を示す図である。 図５は、種々の実施形態による、方法ステップを含むフローチャートを示す図である。

本発明の実施形態について、本発明の実施形態の全てではないが一部の実施形態が示されている添付の図面を参照して、以下にてより詳しく記載する。実際に、本発明は、多くの異なる形式で具現化されてよく、本明細書に記載する実施形態に限られていると解釈されるべきでなく、むしろ、これらの実施形態が提供されることで、本開示が適用可能な法的要件を満たす可能性がある。同じ番号は全体を通して同じ要素を示す。

また、本明細書に記載及び／又は企図されている本発明のいずれかの実施形態の利点、特徴、機能、デバイス及び／又は動作可能な態様のいずれかが、本明細書に記載及び／又は企図されている本発明のその他の実施形態のいずれかに含まれる、及び／又はその逆もある可能性があることを理解されたい。加えて、本発明書で、単数形で表される用語は、特に明示的に示されない限り、複数形を含むことを意味する、及び／又はその逆もある可能性がある。本明細書で使用する場合、「少なくとも１つ」は、「１つ又は複数」を意味し、これらの語句は交換可能であることを意図する。したがって、語句「１つ又は複数」又は「少なくとも１つ」が本明細書で使用される場合であっても、用語「１つ」及び／又は単数形は、「少なくとも１つの」又は「１つ又は複数」を意味する。言葉又は必要な意味を表現するために文脈で必要な場合を除き、本明細書で使用する場合、用語「含む」又は「備える」、「具備する」などは、なんらかを含むことを意味する際に使用されるが、本発明の種々の実施形態における一定の特徴の存在を規定はするものの、存在又は追加の別の特徴を排除するものではない。本明細書で使用する場合、用語「セット」は、１つ又は複数のアイテムに対応するものを意味することを意図する。

種々の要素を説明するために、用語第１、第２などが、本明細書で使用される場合があるが、これらの要素は、これらの用語によって制限されるべきではないこともさらに理解される。これらの用語は、ある要素を別の要素と区別するためのみに使用される。例えば、本発明の範囲を逸脱することなく、第１要素は、第２要素と呼ばれる場合があり、同様に、第２要素が、第１要素と呼ばれる場合もある。本明細書で使用する場合、用語「及び／又は」は、関連する記載されたアイテムのうち１つ又は複数のいずれか及び全ての組み合わせを包含する。

実施形態は、典型的には、無線通信又は他の電磁通信によって動作する、ワイヤレス通信システムにおける無線通信のコンテキストで記載される。したがって、ワイヤレス通信システムは、アクセスノードを介してネットワークと通信するように構成された少なくとも１つのワイヤレス通信デバイスを含む。ネットワークは、コアネットワーク、及びそのコアネットワークに接続された複数のアクセスノードを含む場合がある。種々の実施形態において、ワイヤレスシステムは、セルラワイヤレスネットワークを含む場合があり、この場合、複数のアクセスノードは、隣接するエリアをカバーする場合があり、また、あるセルから別のセルにワイヤレス通信デバイスが移動するときに、あるアクセスノードから別のアクセスノードに通信又は接続をハンドオーバするように構成される。このようなシステムにおいて、アクセスノードは、一般に、基地局と呼ばれる。ＬＴＥの３ＧＰＰシステムでは、用語ｅＮＢが使用され、５Ｇ新無線（New Radio：ＮＲ）では、用語ｇＮＢが採用されている。あるいは、アクセスノードは、不連続又は無相関のカバレッジを形成し、かつ、例えば１つ又は複数の３ＧＰＰ ８０２．１１の規格に基づいたＷｉＦｉアクセスポイント又はホットスポットとして作動する場合がある。

本明細書において、用語アクセスノードは、概して、ワイヤレス通信デバイスとの通信のためにエアインターフェースを確立及び制御するために使用される、ワイヤレスネットワークのエンティティを指すために使用される。さらに、通信デバイスは、アクセスノードと、また、場合によっては、他の通信デバイスと直接、又は他の通信デバイスを介して通信するように構成されたワイヤレスデバイスに使用される用語である。３ＧＰＰの規格では、このような通信デバイスは、概して、ユーザ端末、ＵＥと称される。

図１は、一実施形態による、ワイヤレス通信システム１０を示す。ワイヤレス通信システム１０は、アクセスノード２０及び複数の通信デバイスを含む。図１では、２つの通信デバイス３０及び４０が示されている。アクセスノード２０は、いわゆる多入力多出力（ＭＩＭＯ）技術をサポートしている場合があるので、アクセスノード２０は、非常に多くのアンテナ、例えば、数十又は１００を超えるアンテナを備えていることがある。

アクセスノード２０は、図１で、円で示されている複数のアンテナを含むアンテナ機構２２を備えている。複数のアンテナのうち、１つの例示的アンテナには、参照符号２３が付けられている。アンテナ２３は、担体上に２次元又は３次元アンテナアレイで配設されている。アクセスノード２０は、さらに、アンテナ２３に対応付けられた送受信部（図示せず）を備える場合がある。アクセスノード２０は、さらに、アクセスノード論理回路２１を備える。アクセスノード論理回路２１は、アンテナ機構２２と連結され、かつ、例えばコントローラ、コンピュータ又はマイクロプロセッサを備える。図１には、１つのアンテナ機構２２のみが示されているが、アクセスノード２０は、例えば、２つ、３つ、４つ、又はそれ以上の、例えば、数十のアンテナ機構などの、複数のアンテナ機構を備えている場合があり、これらアンテナ機構は、互いに協働することがあり、かつ互いに近接して、又は離れて配設される場合がある。

アンテナ機構２２は、無線周波数信号、すなわち、特定の方向へのビームと本明細書で称される、略して無線信号を伝送するように構成される場合がある。これらのビームの５つが、図１に示され、参照符号５０〜５４で示されている。ビームの構成は、静的であってもよいし、動的であってもよい。無線周波数信号の特定の方向への伝送は、ＭＩＭＯ技術において既知のビームフォーミング技術によって実現することができる。接続モードでは、通信デバイスは、１つのビーム、又は場合によっては、複数のビームを通して、アクセスノード２０と通信できる場合がある。しかし、アクセスノード２０は、ビームスイーピングによってそのビームを連続的にアナウンスすることがあり、ここで、該ビームは、異なるリソースで、例えば、一度に、個別にアナウンスされ、その後、各通信デバイスに、１つ又は複数の検出したビームを示すアクセスノード２０への報告の機会が与えられる。このことは、ビームスイーピングと呼ばれる場合がある。

アンテナ機構２２は、二重偏波アンテナを装備する場合があり、そのため、任意の偏波で、例えば、第１偏波及び第２偏波で、信号を伝送及び／又は受信する能力を有している場合があるが、ここで、第１及び第２偏波は、互いに直交している。さらに、具体的には、空間的に分散されたアンテナ機構により、第１偏波と直交し、かつ第２偏波と直交している第３偏波も有する無線周波数信号の伝送も可能な場合がある。

図１に示すような通信システム１０では、携帯電話、携帯型及び固定コンピュータ、タブレットコンピュータ、スマートウェアラブルデバイス、又はスマートモバイルデバイスなどの、複数の通信デバイスが、配置されてもよい。図１では、２つの例示的通信デバイス３０及び４０が示されている。通信デバイス３０及び４０のそれぞれは、アクセスノード２０と通信するように構成されてよい。

以下、通信デバイス３０について、より詳細に記載する。しかし、通信デバイス４０も、通信デバイス３０と同様の特徴を備えていてもよく、したがって通信デバイス３０と同じように作動することがある。通信デバイス３０は、１つ又は複数のアンテナを備える。図１の例示的実施形態において、通信デバイス３０は、２つのアンテナ３２及び３３を備えている。例えば、アンテナ３２、３３は、それぞれ、アンテナパネル又はアンテナアレイを含むか、又はアンテナ３２、３３は、複数のアンテナで構成されたアンテナアレイによって形成されてよい。さらに、通信デバイス３０は、論理回路３１を備える。論理回路３１は、例えば、コントローラ又はマイクロプロセッサを備えていてもよい。論理回路３１はまた、コンピュータ可読記憶媒体を収めるように構成されたデータ記憶デバイスを備えるか、又はそれと接続されてもよい。データ記憶デバイスとしては、メモリが挙げられ、例えば、バッファ、フラッシュメモリ、ハードドライブ、取り外し可能媒体、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ランダムアクセスメモリ（Random Access Memory：ＲＡＭ）又はその他の好適なデバイスのうち１つ又は複数であってもよい。典型的な構成では、データ記憶デバイスは、長期間データ記憶用の不揮発性メモリ、及び制御ユニット用のシステムメモリとして機能する揮発性メモリを含む。データ記憶デバイスは、データバスを介して論理回路３１のプロセッサと、データを交換してもよい。データ記憶デバイスは、非一時的なコンピュータ可読媒体と見なされる。本明細書で概説するように、論理回路３１の１つ又は複数のプロセッサは、データ記憶デバイス又は別のメモリに記憶されている命令を実行して、通信デバイス３０の操作を実行してもよい。通信デバイス３０は、例えば、グラフィカルユーザ相間、及びバッテリなど、さらに多くの構成要素を備えていてもよいが、これらの構成要素は、明瞭さのために、図１には示していない。

通信デバイス３０のアンテナ３２、３３は、互いに距離を開けて配設されてよく、例えば、２つのアンテナ３２及び３３は、通信デバイスの上側の端部近傍に配設されてよい。あるいは、１つ又は複数のアンテナが、通信デバイス３０の上側に配設され、同時に、いくつかの他のアンテナが、通信デバイス３０の下側に配設されてもよい。２つ以上のアンテナ３２、３３は、アンテナ機構を形成し、それにより、図２を参照してさらに説明されているように、通信デバイス３０は、複数のデバイスビーム３４、３６、３８で無線信号を受信するように構成される。通信デバイス３０は、本明細書においては、単純に、デバイスビーム３４、３６、３８と呼ばれる複数の受信ビーム及び複数の伝送ビームを操作するように構成されてよい。例えば、あるデバイスビーム３４は、第１位相偏移を伴う無線信号の受信及び／又は伝送向けに構成されてよく、また、別のデバイスビーム３６は、第２位相偏移を伴う無線信号の受信及び／又は伝送向けに構成されてよい。様々な実施形態において、これは、第１ビーム３４が、第１方向で無線信号を受信及び／又は伝送するように構成され、その一方で、第２ビームが、第２方向で無線信号を受信及び／又は伝送するように構成されることを意味する場合がある。そのような方向は、アンテナ構造によって、又はアンテナ機構３２、３３に接続されている１つ又は複数の移相器による位相適応によって設定されてよい。通信デバイス３０が移動体であるがゆえに、アクセスノード２０から見て位置が常に変わるものであるため、デバイスビーム適応及び／又は選択が、繰り返し必要とされる場合がある。

図２は、図１の通信デバイス３０を示している。図１を参照して説明されているものに加えて、通信デバイス３０は、各デバイスビームの偏波の区別をつけるように構成されてよい。このことは、例えば、移相器とアンテナ３２、３３との間に接続された偏波ポートによって手配されてよい。通信デバイス３０は、あるデバイスビーム３４が、第１偏波で無線信号３４１を受信／伝送するように構成されて、その一方で、別のビーム３５が、第１偏波とは異なる第２偏波で無線信号３５１を受信及び／又は伝送するように構成されることがあるように、構成されてよい。より詳細には、第１及び第２偏波は、直交している場合がある。

ＮＲにおいて、ビームの構想は、最も重要である。伝統的に、ビームとは、アクセスノード２０、例えばｅＮＢと、通信デバイス３０ＢＳ、例えばＵＥとの間で可能なリンクと単に見なされる抽象物である。そのため、それは、番号や識別情報だけで特徴付けられる。単に「可能な経路番号Ｘは、Ｙという品質を有する」といったものよりも、やや多い情報をＢＳに提供することにより、通信デバイスのスケジューリング及び伝送モードに関連するよりよい決定をアクセスノードが行う可能性が大きくなる。これは、道路網の例えと非常に類似する。ポイントＡと、ポイントＢとの間に、道路１、道路２、道路３の３つの道路があるということだけしか知らない場合、道路１及び道路２が互いに５０ｍしか離れておらず、また道路３は完全に異なる道で街に繋がっている、ということを知っている場合と比べると、交通整理は非常に難しくなる。本発明は、アクセスノード２０に、報告されるビームの偏波特性についての情報を提供するといった構想に基づくものである。種々の実施形態において、このことは、報告されるビームのうちのどれが、共通の設定を用いるが、異なる偏波で構成されたものであるかを報告することを伴う。これは、例えば直交する偏波など、偏波は異なるが、それ以外は同じように構成されるビームのペアを意味する場合がある。種々の実施形態において、このようなビームのペアは、同じ物理的指向性特性、又は、例えば到来角又は発射角などの空間的特性を有するが、偏波は異なる場合がある。発明者は、ＳＩＳＯ伝送から、ＮＲの（上りリンク）ＭＩＭＯに進展した際に、このことが将来的に重要なものになることに気づいた。

図３は、上りリンクと下りリンクの両方でＭＩＭＯを操作するワイヤレス通信システムの例示的実施形態において、下りリンクでの無線信号の検出時に、通信デバイス３０によって収集されることがある情報を概略的に示す表を例示している。２つ以上のアンテナ３２、３３は、アンテナ機構を形成し、それによって、通信デバイス３０の論理回路３１は、アンテナ機構に連結され、かつ、ワイヤレスネットワークから異なるデバイスビームで、図２の３４１、３５１のような識別可能な１つ又は複数の無線信号を受信するように構成される。アクセスノード２０が、ビームスイープを終えるときには、通信デバイス３０は、検出した全て、又は少なくとも複数のアクセスノードｔｘビームと、それ自体の全てのｒｘデバイスビームにわたる信号強度を収集している。収集した情報は、図３の表のように視覚化することができる。複数のアクセスノードビーム１〜５は、それぞれの行で一覧にされ、また複数のデバイスビームは、それぞれの列１〜６で一覧にされている。

このようなシナリオでは、アクセスノード２０と、通信デバイス３０との間の接続及び通信は、いわゆるビームペアで実行されてよい。図１を参照すると、そのようなビームペアは、例えば、ビーム５０、３４である場合がある。通信デバイス３０の論理回路３１は、受信した無線信号に基づいて、１つ又は複数のデバイスビームに対するリンク品質基準値を決定するように構成される。図３の表を参照すると、アクセスノードビーム２と、デバイスビーム１の組み合わせに、リンク品質基準値「８」がマークされており、これは、アクセスノード２０が、ビーム２とＵＥビーム１を選択した場合、通信リンクは、一部の測定システムにおいて、８のリンク品質を有することを意味している。

ＭＩＭＯ伝送がワイヤレスネットワークによって使用されるか、又は宣言されているシナリオでは、通信デバイス３０は、いくつかの好ましい（規格で構成可能とされている）ビームペアを報告するように構成されてよい。本明細書で対象としている問題は、アクセスノード２０から見ると、報告されるビームインデックスが、単に番号であり、デバイスビームに関して適切な物理的意味を持たないものであることである。より詳細には、アクセスノード２０が、どのデバイスビームがどの方向の信号受信向けに構成されているかを認識できないので、この情報を使用することができない。

これらのシナリオのために、上記１つ又は複数のデバイスビームのうち少なくとも１つに対するリンク品質基準値を含むデバイスビームインジケーションデータを、アクセスノード２０に伝送するように、通信デバイスを構成することを提案するが、この際、該デバイスビームインジケーションデータは、共通の設定を用いるが、異なる偏波で構成された上記複数のデバイスビームの少なくとも１つのペアを明示するようにフォーマットされる。既述したように、これは、例えば直交する偏波など、偏波は異なるが、それ以外は同じように構成されるビームのペアを意味する場合がある。種々の実施形態において、ビームのペアは、同じ物理的指向性特性、又は空間的特性を有するが、偏波は異なる場合がある。このようなビームのペアは、例えば、アンテナ機構３２、３３に接続される１つ又は複数の移相器によって、共通の位相偏移、位相設定又は位相適応の設定で構成されてよい。様々な実施形態において、ビームのペアは、到来角又は発射角などの共通ビーム角を画定する共通設定を用いて構成されてよい。このコンテキストにおいて、ビームペアは、無線通信、すなわち、１つの下りリンク（DownLink：ＤＬ）ビーム及び１つの上りリンク（UpLink：ＵＬ）ビームの間のビームフォーミングの分野で一般に知られている方法で使用されることを理解されたい。デバイスビームのペアとは、無線信号がその中でアクセスノードから検出された、通信デバイス３０の２つのビームを意味し、これらビームのペアは、異なる偏波を有するが、共通位相偏移又は位相設定、もしくは、到着又は発射の相関又は共通方向などの共通設定によって相関される。

共通の設定を有するビームの異なる偏波の各無線信号を検出して区別をつけることは、例えば、通信デバイス３０のアンテナ機構の１つ又は複数のパッチアンテナによって実現されてよい。図３の表から、通信デバイス３０は６つのビームを有しているように見えるが、これらのビームは、ペアになるように構成されてよい。図１に示されているデバイスビーム３４、３６、３８によって描かれている３つの異なる到着角ＡｏＡ（及び／又は発射角ＡｏＤ）があり、また角度又は方向のそれぞれに対して、２つの偏波がある。したがって、各方向において、２つのビーム、例えば図２の３４及び３５が、報告されてよい。現在、アクセスノード２０は、通信デバイス３０のアンテナ構成がこのことを実現できると、当然視することはできない。しかし、共通の設定を用いるが、異なる偏波で構成された上記複数のデバイスビームの少なくとも１つのペアを明示するように、デバイスビームインジケーションデータをフォーマットすることによって、上りリンクビームペア報告により、通信デバイス３０でのビーム構成についての情報がアクセスノード２０に暗に伝達される。さらに、これはエアインターフェースを通して提供されるデータのいずれのオーバーヘッドもなく取得される。

好ましくは、デバイスビームインジケーションデータは、デバイスビームの１つ又は複数のペア３４、３６を明示するように、所定の規則に従ってフォーマットされる。種々の実施形態において、このことは、上記ペアの第１偏波を有する第１デバイスビーム３４の識別情報が、デバイスビームインジケーションデータで提供されるインデックス又はオーダを用いて、上記ペアの第２ビーム３６に一意的に関連付けられるということによって行われてよい。

様々な実施形態において、所定の規則は、通信デバイス３０と、ワイヤレスネットワーク、具体的にはアクセスノード２０によって共有されるので、ペアリング又は規則を指示するデータを伝達するオーバーヘッドデータは必要ではない。一実施形態において、所定の規則は、規格によって規定される。規則は、規格下で義務的なものであってもよいし、１つの方向など、少なくとも１つの共通ビーム構成設定で、２つの偏波での通信をサポートする通信デバイスがワイヤレスネットワークに情報を提供する場合に、義務的なものであってもよい。したがって、種々の実施形態において、通信デバイス３０は、能力インジケーションを、ワイヤレスネットワークに伝送して、偏波区別能力を示すように構成されてよい。このことは、ワイヤレスネットワークへのアクセスと同時に行うことができるので、概して、そのネットワーク内の次のセルの再選択を避けることができる。

図４は、図３と同じ表を概略的に例示するが、ここでは、同じ方向などの共通設定のビームが、ペア４１、４２，４３で、分類されてマークされている。例えばペア４１など、これらのペアごとに、第１偏波の無線信号３４１を受信するために構成された第１ビーム３４と、第２偏波の無線信号３５１を受信するために構成された第２ビーム３５とがある。第１及び第２偏波は、異なるものであり、好ましくは直交している。

図４の表は、共通又は相関方向など、共通設定を用いる各ビームに関して、連続して報告されるデバイスビーム、又は連続するデバイスビームインデックスを用いて、ペアでアレンジされるように、上りリンクビーム報告での使用向けに、通信デバイスビームがフォーマットされる場合のフォーマット処理を示している。このような実施形態においては、デバイスビームインジケーションデータは、デバイスビームの各ペアを明示するように、例えば、アクセスノードがデバイスビームペア（１，２）、（２，４）、（５，６）を決定することができるように導く、（奇数のインデックス、次の偶数のインデックス）など、所定の規則に従ってフォーマットされてよい。

他の代替も、共通の設定を用いるが、異なる偏波で構成された複数のデバイスビームの１つ又は複数のペアを明示するように、デバイスビームインジケーションデータをフォーマットするこのステップの範囲内で考えられる。１つのそのような変形形態は、ビームの初めの半分は第１偏波を有し、ビームの最後の半分は異なる、好ましくは直交する、偏波を有するいくつかの通信デバイスビームの報告を提供することを含んでもよい。一例として、ペアリングは、所定の式（ｉ，ｉ＋ｋ／２）（デバイスビームインデックスｉ＝１〜ｋ）で、アクセスノード２０によって判定することができる。６つのデバイスビームを明示するビームインジケーションデータを用いる図３の例では、これは、通信デバイス３０からの上りリンク報告から、アクセスノード２０によって、デバイスビームペアが（１，４）、（２，５）、（３，６）となるように決定される場合があることを意味する。

種々の実施形態において、通信デバイスは、アクセスノード２０から提供又は検出されたビーム５０〜５５の中から、どのビームを報告するかを決定するように構成されてよい。このことは、ＤＬビーム、すなわちアクセスノードビーム５０〜５５、及びＵＬビーム、すなわち、デバイスビーム３４〜３９のうちどれが、データ通信での使用に適しているかを決定することを含んでもよい。どのビームペアを使用するかの決定は、アクセスノード２０によって行われるが、通信デバイス３０が、好適なビームペアの情報を、ビームインジケーションデータによって提供する。したがって、通信デバイス３０は、データ伝送向けに、通信デバイスによってサポートされるか、又は所望されるいくつかの上りリンクビームに基づいて、ビームインジケーションデータによって報告するビームペアのサブセットを決定するように構成されてよく、ここで、上記ビームインジケーションデータは、上記ビームのサブセットの上記リンク品質基準値を明示する。

種々の実施形態において、偏波は異なるが、それ以外は相関方向などの共通設定のデバイスビーム３４、３５を、アクセスノード２０に暗に通知するビームインジケーションデータを、通信デバイス３０が、報告することができるといった点で、さらなる技術的な効果が得られる。このような実施形態において、通信デバイス３０は、第１偏波を有する現在使用されているデバイスビーム３４に対するリンク品質を決定するように構成されてよく、この際、上記ビームインジケーションデータは、現在未使用のデバイスビーム３６を明示するようにフォーマットされ、そして、上記使用されているビームと上記未使用ビームとは、上記デバイスビームの少なくとも１つのペアを形成する。このようにして、本実施形態は、例えば、偏波が異なる方向相関デバイスビームの情報を提供することに関する、所定の規則のさらに別の変形形態を提供する。この際、１つ又は複数の現在使用されているビームは、直交偏波でサウンディングもされる（ＳＲＳ）。このような直交するが相関するビームの所定のリソース内に、ＳＲＳが存在するという事実が、アクセスノード２０に通知される。

図５は、本発明の実施形態における、ステップ、ならびに伝送及び受信される信号を例示する。左側は、ワイヤレス通信ネットワーク、主には、アクセスノード２０によって実行されるステップを示している。右側は、通信デバイス３０によって実行されるステップを示している。示され、かつ記載されるステップは、図１〜図４を参照して、本明細書全体を通して提示する説明と合致するものである。

種々の実施形態において、通信デバイス３０は、能力インジケーション５２０を、ワイヤレスネットワークに伝送して（５１０）、偏波区別能力を示してもよい。能力インジケーション５２０は、ワイヤレス通信システムの任意のアクセスノードで、受信されてよい（５００）。偏波区別能力が、例えば規格によって定められているか、あるいは、他のデータ又は信号を通してワイヤレスネットワークによって検出されている場合、これらのステップは、省略されてよい。それゆえ、これらのステップは、図中、破線で示されている。

ステップ５０２で、アクセスノード２０は、少なくとも１つの識別可能な無線信号３２１、３２２、及び、通常複数の識別可能な無線信号を伝送する。伝送される信号は、アクセスノードからビームスイープで伝送される同期信号（いわゆるＳＳバースト）の形態であってよい。ステップ５１２で、少なくとも１つの識別可能な無線信号３２１、３２２が、通信デバイス３０で受信される。上記無線信号３２１、３２２のうち少なくとも１つは、アクセスノード２０から発信されてよい。

ステップ５１４で、通信デバイス３０は、少なくとも１つ又は複数の受信した無線信号に基づいて、１つ又は複数のデバイスビーム３４、３５に対するリンク品質基準値を決定する。このステップは、受信した１つ又は複数の無線信号３２１、３２２の検出した信号強度を反映して、又はそれに基づいて、リンク品質基準値を決定することを含んでもよい。

任意選択ではあるが、ステップ５１５で、通信デバイス３０は、データ伝送向けに、通信デバイスによってサポートされるか、又は所望されるいくつかの上りリンクビームに基づいて、上記１つ又は複数のビームのサブセットを決定してもよい。ビームインジケーションデータは、その後、上記ビームのサブセットに対するリンク品質基準値を明示する。

ステップ５１６では、通信デバイスは、上記１つ又は複数のデバイスビームのうち少なくとも１つに対するリンク品質基準値を含むデバイスビームインジケーションデータ５２２を、ワイヤレスネットワークのアクセスノード２０に伝送する。デバイスビームインジケーションデータ５２２は、ステップ５０４でアクセスノード２０によって受信される。デバイスビームインジケーションデータは、ビームペア報告の一部を形成して、アクセスノード２０の１つのＤＬ ｔｘビーム、及び通信デバイス３０の１つのｒｘデバイスビームに関して、それぞれ提供される、いくつかのビームペアのリンク品質を示してもよい。このようにして、デバイスビーム識別データは、５１２で受信された無線信号３２１、３２２に関連付けられた識別情報を明示してもよい。アクセスノード２０のｔｘビームの識別情報は、受信された少なくとも１つの無線信号３２１、３２２で取得されるか、それらに関連付けられたビームインデックスデータから選ばれてよい。デバイスビーム識別データ５２２は、共通位相又は方向などの共通の設定を用いるが、異なる偏波で構成された上記複数のデバイスビームの少なくとも１つのペア３４、３５を明示するようにフォーマットされる。種々の実施形態において、デバイスビーム識別データ５２２は、例えば、本明細書で提示する例のいずれかに従って、少なくとも１つのペア３４、３５を明示するように、例えば、通信デバイス３０と、アクセスノード２０との両方にとって、特定及び既知の所定の規則に従ってフォーマットされてよい。

ステップ５０６では、アクセスノード２０は、ビームフォーミング向けにアンテナ機構２２を構成するように準備されていてもよい。種々の実施形態において、このことは、デバイスビームインジケーションデータ５２２に基づいて、１つ又は複数のアクセスノードビームでの通信向けにアンテナ機構を構成することを伴う。このことは、デバイスビームインジケーションデータ５２２に関連付けられて、報告されたビームペアのうち１つを選択することを伴ってもよい。

この操作の意味の１つは、ビームＭＩＭＯ又は偏波ＭＩＭＯのどちらを使用すべきかを、アクセスノード２０が決定できるようにすることである。ビームＭＩＭＯは、２つの異なるＡｏＡでの通信を必要とし、より多くのビームマネージメントを必要とする。偏波ＭＩＭＯは、ＡｏＡは１つのみであるが、２つの偏波を必要とし、ビームマネージメントの必要性は低い。具体的には、アクセスノード２０は、通信デバイス３０によって報告されたデバイスビームインジケーションデータ５２２を考慮に入れてよく、該デバイスビームインジケーションデータは、共通の指向性など、共通設定のビームで偏波が異なる２つのストリームを受信するその可能性についての情報を提供する。アクセスノード２０は、さらに他の通信デバイスのトラフィック情報を考慮に入れて、ステップ５０６で、採用するビーム又はビームペアを決定してもよい。アクセスノード２０は、それ自体の偏波特性を認識しているので、状況に合わせて完全に制御し、かつ通信デバイス３０が所定の方向で偏波ビームフォーミングを適用する場合、リンク品質を予測することができる。全体的に、ステップ５０６でビーム選択決定を行うために改善された基本原理が行われる。

ステップ５０８では、アクセスノード２０は、決定したビームペアデータ５２４を、通信デバイス３０に伝送してよく、通信デバイス３０は、それをステップ５１８で受信する。信号又はペイロードデータは、次いで、アクセスノード２０と通信デバイス３０との間のＤＬ及び／又はＵＬ（図示せず）で通信されてよく、通信デバイスで実行されるデータ５２４は、接続モードで共有されてよい。

ステップ５２６で、アクセスノード２０は、再度、無線信号３２１、３２２を、通信デバイスによる受信のために、好ましくはブロードキャストによって、上述の操作の繰り返しで伝送してよい。ステップ５２６は、種々の実施形態において、第１のビームスイープから第２のビームスイープへのステップを提供してもよい。

Claims (17)

1. 複数のデバイスビームで、無線信号を受信するように構成された通信デバイスを操作する方法であって、
   ワイヤレスネットワークから、少なくとも１つの識別可能な無線信号（３２１、３２２）を受信することと（５１２）、
   前記少なくとも１つの受信した無線信号に基づいて、１つ又は複数のデバイスビーム（３４、３５、３６）に対するリンク品質基準値を決定することと（５１４）、
   前記１つ又は複数のデバイスビーム（３４）のうち少なくとも１つに対するリンク品質基準値を含むデバイスビームインジケーションデータ（５２２）を、前記ワイヤレスネットワークのアクセスノード（２０）に伝送することと（５１６）、を含み、
   前記デバイスビームインジケーションデータは、共通の設定を用いるが、異なる偏波で構成された前記複数のデバイスビームの少なくとも１つのペア（３４、３５）を明示するようにフォーマットされる、方法。
2. 前記デバイスビームインジケーションデータは、前記デバイスビームのペア（３４、３５）を明示するように、所定の規則に従ってフォーマットされる、請求項１に記載の方法。
3. 前記ペアの第１偏波を有する第１デバイスビーム（３４）の識別情報は、前記デバイスビームインジケーションデータで提供されるインデックス又はオーダを用いて、前記ペアの第２ビーム（３５）に一意的に関連付けられる、請求項２に記載の方法。
4. データ伝送向けに、前記通信デバイスによってサポートされるか、又は所望されるいくつかの上りリンクビームに基づいて、前記１つ又は複数のビームのサブセットを決定する（５１５）ことを含み、前記ビームインジケーションデータは、前記ビームのサブセットの前記リンク品質基準値を明示する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. リンク品質を決定することは、第１偏波を有する現在使用されているデバイスビーム（３４）に対して行われ、前記ビームインジケーションデータは、現在未使用のデバイスビーム（３５）を明示するようにフォーマットされ、前記使用されているビームと前記未使用ビームとは、前記デバイスビームの少なくとも１つのペアを形成する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
6. 能力インジケーション（５２０）を、ワイヤレスネットワークに伝送して（５１０）、偏波区別能力を示すこと、を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記ビームインジケーションデータは、前記少なくとも１つのデバイスビームで受信された前記無線信号に関連付けられた識別情報を明示する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記識別情報は、アクセスノードビームに関連付けられる、請求項７に記載の方法。
9. 複数のデバイスビームで無線信号を受信するように構成されたアンテナ機構（３２、３３）と、
   前記アンテナ機構に連結された論理回路（３１）とを備える、通信デバイス（３０）であって、
   前記論理回路は、
   ワイヤレスネットワークから、少なくとも１つの識別可能な無線信号（３２１、３２２）を受信し（５１２）、
   前記少なくとも１つの受信した無線信号に基づいて、１つ又は複数のデバイスビームに対するリンク品質基準値を決定し（５１４）、
   前記１つ又は複数のデバイスビーム（３４、３５）のうち少なくとも１つに対するリンク品質基準値を含むビームインジケーションデータ（５２２）を、前記ワイヤレスネットワークのアクセスノード（２０）に伝送する（５１６）ように構成され、前記ビームインジケーションデータは、共通の設定を用いるが、異なる偏波で構成された前記複数のデバイスビームの少なくとも１つのペアを明示するようにフォーマットされる、通信デバイス。
10. 前記論理回路は、デバイスビームの前記ペア（３４、３５）を明示するように、所定の規則に従って、前記デバイスビームインジケーションデータをフォーマットするように構成される、請求項９に記載の通信デバイス。
11. 前記ペアの第１偏波を有する第１デバイスビーム（３４）の識別情報は、前記デバイスビームインジケーションデータで提供されるインデックス又はオーダを用いて、前記ペアの第２ビーム（３５）に一意的に関連付けられる、請求項１０に記載の通信デバイス。
12. 前記論理回路は、データ伝送向けに、前記通信デバイスによってサポートされるか、又は所望されるいくつかの上りリンクビームに基づいて、前記１つ又は複数のビームのサブセットを決定する（５１５）ように、構成され、前記ビームインジケーションデータは、前記ビームのサブセットの前記リンク品質基準値を明示する、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の通信デバイス。
13. 前記論理回路は、第１偏波を有する現在使用されているデバイスビーム（３４）に対するリンク品質を決定して、現在未使用のデバイスビーム（３５）を明示するように、前記ビームインジケーションデータをフォーマットするように構成され、前記使用されているビームと前記未使用ビームとは、前記デバイスビームの少なくとも１つのペアを形成する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信デバイス。
14. 前記論理回路は、能力インジケーション（５２０）を、ワイヤレスネットワークに伝送して（５１０）、偏波区別能力を示すように構成される、請求項９〜１３のいずれか１項に記載の通信デバイス。
15. 前記ビームインジケーションデータは、前記少なくとも１つのデバイスビームで受信された前記無線信号に関連付けられた識別情報を明示する、請求項９〜１４のいずれか１項に記載の通信デバイス。
16. 前記識別情報は、アクセスノードビームに関連付けられる、請求項１５に記載の通信デバイス。
17. 複数のアクセスノードビーム（５０から５４）でのワイヤレス通信向けのアンテナ機構（２２）を備えるワイヤレスネットワークのアクセスノード（２０）を操作する方法であって、
    デバイスビームインジケーションデータ（５２２）を、複数のデバイスビームで無線信号を受信するように構成された通信デバイス（３０）から受信すること（５０４）であって、前記デバイスビームインジケーションデータは、前記デバイスビームのうち少なくとも１つに対するリンク品質基準値を含み、かつ、共通の設定を用いるが、異なる偏波で構成された前記デバイスビームの少なくとも１つのペア（３４、３５）を明示するようにフォーマットされる、ことと、
    前記デバイスビームインジケーションデータに基づいて、前記アクセスノードビームのうちの１つ又は複数での通信向けに、前記アンテナ機構（２２）を構成する（５０６）こととを含む、方法。

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