JP4965584B2 - 逆方向リンク送信ビーム形成の方法および装置 - Google Patents
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Description
図5は、たとえば、2つの送信アンテナ、2つの受信アンテナ、重みw1 t、w2 t、およびチャネル応答h11、h12、h21、およびh22による送信ビーム形成のモデルを示し、第1および第2の添え字は、それぞれ、送信アンテナおよび受信アンテナのインデックスを表す。図5は、2×2のアンテナの例のみを示しているが、他の構成では任意の数のアンテナが可能である。送信重みベクトルを次式で表すことが可能である。
=σ1・u1
ここで、σ1は、支配的な特異値であり、u1は、対応する左特異ベクトルである。
アクセス端末106は、逆方向電力制御(RPC)チャネルにおいて1つまたは複数の基地局104から送られた情報に基づいて、送信ビーム形成を行うことが可能である。本方法は、平均RPC出力のゼロからの偏移を適応的に最小化することに基づく。本方法は、前述のビーム形成の利点に加えて、順方向/逆方向リンクの不均衡を小さくして、遅延に敏感なアプリケーションのカバレージおよび能力を向上させることも可能である。
送信重み適応制御機能702は、RPCフィルタ機能700からの現在の「フィルタリングされたRPC」値に基づいて、各アンテナ210のビーム形成重みを設定するか、決定するか、選択するか、適応させるか、調節することが可能である。適応制御機能702は、フィルタリングされたRPC値が、可能な限りゼロに近づくように(あるいは、近づくまで)ビーム形成重みを調節することが可能である。さらに、フィルタリングされたRPC値が負であることは、現在の受信されたSINRが所望のしきい値より良好であることを意味し、この場合、アクセス端末106は、適応ループをフリーズすることが可能である。
ここで、αは、無限インパルス応答フィルタの定数を表し、filtRPC(n−1)は、前のスロット(n−1)のフィルタリングされたRPCを表し、RPCi(n)は、現在のスロットnにおいて、アクティブ集合のi番目のセルから受信されたRPCビットを表し、f(RPC0(n),RPC1(n),......,RPCL(n))は、「実効的なRPC」(「EffRPC」)を表す。実効的なRPC fとして、たとえば、以下を含むことが可能である。
(2)サービス提供中のセクタだけから送信されたRPCビット、すなわち、RPC0(n)のみ。
ここで、G(n)は、第1のアンテナからの送信される電力を表し、1−G(n)は、第2のアンテナからの送信される電力を表し、Φ1(n)およびΦ2(n)は、それぞれ、アンテナ1および2からの送信される信号の位相を表す。式(2)および本明細書に記載の他の式では、変数は、スロットnまたは時間tの関数として表されることが可能である。たとえば、s[n]はs(t)として表されることが可能である。合計電力を維持するために、2つのアンテナからの送信される信号の電力(G(n)および1−G(n))は、合計で1になる(2つのアンテナの合計電力は、アンテナが1つの場合の電力と同じでなければならない)。
ここで、G(n−1)は、G(n)の前の値であり、μは、選択された一定のステップサイズであり、z(n−l)は、過去のフィルタリングされたRPC値と、(開ループ電力制御からの)現在のTxGainAdjustと、所与のアンテナ210において用いられる現在の利得および位相との関数であることが可能である。次式は、z(n)の一例である。
ここで、signは、正または負を意味する。
アクセス端末106は、利得の適応に加えて、または利得の適応の代わりに、各アンテナにおいて送信される信号の位相を変化させることが可能である。たとえば、2つの送信アンテナを有するアクセス端末の場合、アクセス端末は、2つのアンテナ210から送信される信号の位相差(Φ1(n)−Φ2(n))を調節することが可能である。一方法では、0から2πまでの全体空間がカバーされるようにするために、周期的に位相差を所定量だけ更新することが可能である。この変化量を、現在のRPC値と、過去のフィルタリングされたRPC値と、閉ループパイロット電力調節の測度である現在のTxGainAdjustと、アンテナ210A〜210Mにおける現在の送信電力との関数にすることが可能である。現在の受信されたSINRが所望のレベルよりずっと低い場合は、受信機における信号の、よりコヒーレントな結合をもたらす重みを探すために、各更新時間周期ごとに位相差を所定量だけ変化させることが可能である。SINRが所望のレベルを超えている場合は、現在の結合重みを有効利用するために、位相差は固定されるか、スローダウンされることが可能である。
アクセス端末106は、周期的に「位相掃引」をトリガすることが可能である。すなわち、アクセス端末106は、X個の位相差(たとえば、10個の位相差)の離散的集合を用いて、両方のアンテナで逐次的に送信を行う(これらの位相差は、それぞれが、0度から360度までの間でY度(たとえば、20度や60度(PhaseStepと呼ばれる))ずつ区切られている)。これらは例に過ぎず、任意の数の位相差およびPhaseStepを用いることが可能である。アクセス端末106は、指定された時間周期(UpdatePeriodと呼ばれる。たとえば、64スロット)の間に各位相差を使用して、平均送信パイロット電力を計算することが可能である。アクセス端末106は、集合内にあるすべての位相差を試行した後、平均送信パイロット電力の測定値が最小になった位相を選択し、この位相を次の「位相掃引」まで(たとえば、位相掃引継続時間より長い時間(たとえば、(20度のPhaseStepの例に基づいて)10×64×19スロット)にわたって)使用する。このプロセスを、一種のビームパターン選択と呼ぶことがある。
第2のアプローチでは、アクセス端末106は、最小平均二乗(LMS)アルゴリズムを用いて位相差を連続的に更新(「位相の適応」)することが可能である。この更新メカニズムは、2つの入力、すなわち、(1)アクセス端末106の周囲のアクティブセルのRPCビット、および/または(2)平均送信パイロット電力を用いることが可能である。これを、一種の適応ビーム形成と呼ぶことがある。
適応方式への入力は、次式のように、アクティブセルのRPCビットだけでもよい。
z(n−1)={−sign(Θ(n−1)−Θ(n−2)), (filtRPC(n−1)>filtRPC(n−2)の場合)
{+sign(Θ(n−1)−Θ(n−2)), (filtRPC(n−1)<filtRPC(n−2)の場合)
適応制御機能702は、RPCビットを用いる代わりに、平均送信パイロット電力を用いて、位相の適応を行うことが可能である。適応制御機能702への入力は、次式のように、平均送信パイロット電力である。
z(n−1)={−sign(Θ(n−1)−Θ(n−2)), (MeanTxPilotPower(n−1)>MeanTxPilotPower(n−2)の場合)
{+sign(Θ(n−1)−Θ(n−2)), (MeanTxPilotPower(n−1)<MeanTxPilotPower(n−2)の場合)
図8は、図1のアクセス端末106を使用する方法を示す。ブロック800では、アクセス端末106において複数のアンテナ210A〜210Mを使用して、1つまたは複数の基地局104へ信号を無線により送信する。ブロック802では、1つまたは複数の基地局104において、逆方向リンクの信号品質を示す入力を受け取る。ブロック804では、1つまたは複数のアンテナ210A〜210Mの上で送信される信号の利得および位相の少なくともいずれか一方を調節する。ブロック804の後、ブロック800に戻ることが可能である。
Claims (13)
- 下記を備えるアクセス端末:
1つまたは複数の基地局へ複数の信号を無線により送信するように構成された、複数のアンテナ;および、
1つまたは複数の基地局から送られる逆方向電力制御(RPC)値を受け取るように構成され、フィルタリングされた前記RPC値のゼロからの変位を適応的に最小化するように1つまたは複数のアンテナから送信される信号の利得および位相の少なくともいずれか一方を調節するように構成された係数適応制御装置、前記RPC値は前記1つまたは複数の基地局における逆方向リンクの信号品質を示す、
ただし、前記フィルタリングされた前記RPC値のゼロからの変位を適応的に最小化するように前記利得と位相を前記調節することは、下記を備える:
少なくとも、前記フィルタリングされたRPC値の過去の値、開ループ電力制御からのTxGainAdjust、および前記利得と位相の現在の値との関数により計算される変位量だけ前記利得を周期的に調節すること;および、
少なくとも現在のRPC値、前記フィルタリングされたRPC値の過去の値、閉ループ電力制御からのTxGainAdjust、および前記複数のアンテナの各々における現在の送信電力との関数により計算される量だけ前記信号のアンテナ間の位相差を周期的に更新すること、
なお、TxGainAdjustの現在値は電力制御ループによる電力調節量の測度である。 - 下記を備える方法:
1つまたは複数の基地局へ複数の信号を無線により送信するために、アクセス端末において複数のアンテナを使用すること、
前記1つまたは複数の基地局における逆方向リンク信号品質を示す逆方向電力制御(RPC)値を受け取ること、
フィルタリングされた前記逆方向電力制御(RPC)値の約ゼロからの変位を適応的に最小化するように1つまたは複数のアンテナから送信される信号の利得および位相の少なくともいずれか一方を調節すること、
ただし、前記フィルタリングされた前記RPC値のゼロからの変位を適応的に最小化するように前記利得と位相を前記調節することは、下記を備える:
少なくとも、前記フィルタリングされたRPC値の過去の値、開ループ電力制御からのTxGainAdjust、および前記利得と位相の現在の値との関数により計算される変位量だけ前記利得を周期的に調節すること;および、
少なくとも現在のRPC値、前記フィルタリングされたRPC値の過去の値、閉ループ電力制御からのTxGainAdjust、および前記複数のアンテナの各々における現在の送信電力との関数により計算される量だけ前記信号のアンテナ間の位相差を周期的に更新すること、
なお、TxGainAdjustの現在値は電力制御ループによる電力調節量の測度である。 - 下記の動作をプロセッサに行なわせるように構成された複数の命令をその上に記憶した非一時的なコンピュータ可読媒体、
1つまたは複数の基地局へ複数の信号を無線により送信するために複数のアンテナをアクセス端末で使用すること、
前記1つまたは複数の基地局における逆方向リンク信号品質を示す逆方向電力制御(RPC)値を受け取ること、
フィルタリングされた前記逆方向電力制御(RPC)値の約ゼロからの変位を適応的に最小化するように1つまたは複数のアンテナから送信される信号の利得および位相の少なくともいずれか一方を調節すること、
ただし、前記フィルタリングされた前記RPC値のゼロからの変位を適応的に最小化するように前記利得と位相を前記調節することは、下記を備える:
少なくとも、前記フィルタリングされたRPC値の過去の値、開ループ電力制御からのTxGainAdjust、および前記利得と位相の現在の値との関数により計算される変位量だけ前記利得を周期的に調節すること;および、
少なくとも現在のRPC値、前記フィルタリングされたRPC値の過去の値、閉ループ電力制御からのTxGainAdjust、および前記複数のアンテナの各々における現在の送信電力との関数により計算される量だけ前記信号のアンテナ間の位相差を周期的に更新すること、
なお、TxGainAdjustの現在値は電力制御ループによる電力調節量の測度である。 - 前記記憶された複数の命令は、下記をさらに備えた動作をプロセッサに行なわせるように構成される、請求項3に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体、
複数の基地局から送られたRPCビットを受け取ること、
受け取った、複数の基地局から送られた前記RPCビットに基づいて、フィルタリングされたRPC値を生成すること。 - 請求項1記載のアクセス端末、ここにおいて、
前記アクセス端末は、複数の基地局から送られたRPCビットを受け取って、フィルタリングされたRPC値を前記係数適応制御装置へ出力するように構成されたRPCフィルタ機能をさらに備える。 - 前記入力は、送信パイロット電力の測定値を備える、請求項1に記載のアクセス端末。
- 前記入力は、送信利得調節値を備える、請求項1に記載のアクセス端末。
- 請求項1に記載のアクセス端末、ここにおいて、
前記係数適応制御装置は、最小平均二乗(LMS)アルゴリズムを用いて、1つまたは複数のアンテナ上で送信される前記信号の前記利得および前記位相の少なくともいずれか一方を連続的に調節するように構成される。 - 請求項1に記載のアクセス端末、ここにおいて
前記入力は、アクティブセルのRPCビットを備え、前記係数適応制御装置は、1つまたは複数のアンテナ上で送信される前記信号の前記位相を、下記によって調節するように構成される:
Θ(n)=Θ(n−1)+μ・z(n−1) ここで、μはPhaseStep、および、
{0, (filtRPC(n−1)=filtRPC(n−2)の場合)
z(n−1)={−sign(Θ(n−1)−Θ(n−2)), (filtRPC(n−1)>filtRPC(n−2)の場合)
{+sign(Θ(n−1)−Θ(n−2)), (filtRPC(n−1)<filtRPC(n−2)の場合)。 - 請求項1に記載のアクセス端末、ここにおいて、
前記入力は、測定された平均送信パイロット電力を備え、前記係数適応制御装置は、1つまたは複数のアンテナ上で送信される前記信号の前記位相を、下記によって、調節するように構成される:
Θ(n)=Θ(n−1)+μ・z(n−1) ここで、μはPhaseStep、および、
{0, (MeanTxPilotPower(n−1)=MeanTxPilotPower(n−2)の場合)
z(n−1)={−sign(Θ(n−1)−Θ(n−2)), (MeanTxPilotPower(n−1)>MeanTxPilotPower(n−2)の場合)
{+sign(Θ(n−1)−Θ(n−2)), (MeanTxPilotPower(n−1)<MeanTxPilotPower(n−2)の場合)。 - 請求項1に記載のアクセス端末、ここにおいて、
前記係数適応制御装置は、1つまたは複数のアンテナ上で送信される前記信号の前記利得および前記位相の少なくともいずれか一方を周期的に調節するように構成される。 - さらに下記を備える請求項1に記載のアクセス端末:
複数の乗算器、ここで各乗算器は、前記係数適応制御装置と、前記複数のアンテナの1つの、指定された信号経路とに結合され、各乗算器は、前記係数適応制御装置からの複素利得係数に、前記指定された信号経路の信号を乗じるように構成される。 - さらに下記を備える請求項2に記載の方法:
複数の基地局から送られたRPCビットを受け取ること;および、
受け取った、複数の基地局から送られた前記RPCビットに基づいて、フィルタリングされたRPC値を生成すること。
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