JP5356256B2 - 通信システムにおける較正方法および装置 - Google Patents

Description

技術分野
関連出願
本出願は、２００７年２月６日出願のJongren他によるスウェーデン特許出願第ＳＥ０７００３０１−５「Method and Arrangement in Telecommunication System」に関連し、これを優先権主張するものであり、その全文を本明細書に引用している。

本発明は一般に、無線通信システム、装置、システム、ソフトウェア、および方法に関し、より具体的には無線通信システムのチャネル部分の較正手順のメカニズムおよび技術に関する。

背景
無線電話通信は当初音声通信向けに設計および利用されてきた。家庭用エレクトロニクス産業が成熟し、且つプロセッサ能力が増大するにつれて、より多くの装置が無線データ転送を利用できるようになり、そのような転送データに基づいて動作するより多くのアプリケーションが利用可能になった。特に注目すべきはインターネットおよびローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）である。これら二つのイノベーションにより、多数のユーザーおよび多数の装置が異なる装置と装置タイプとの間で通信し、データ交換を行なうことが可能になった。これらの装置および機能の到来により、ユーザー（企業および家庭の両方）は音声だけでなくデータも移動する場所から送信する必要性を見出した。

この音声およびデータ転送をサポートするインフラストラクチャーおよびネットワークも同様に発展している。テキストメッセージ送信のような限られたデータ・アプリケーションがＧＳＭ（Global System for Mobile）通信等、いわゆる「２Ｇ」システムに導入された。ＧＰＲＳ（General Packet Radio Services）が加わったことにより無線通信システムを介してパケットデータがＧＳＭでより使いやすくなった。３Ｇシステム、次いでＵＴＲＡ（Universal Terrestrial Radio Access）標準により導入されたより高い帯域の無線通信により、ウェブサーフィンのようなアプリケーションを何百万人ものユーザーが簡単に利用できるようになった。

ネットワーク業者により新規なネットワーク設計が行なわれるにつれて、エンドユーザー機器向けにより大きなデータスループットを提供する将来的なシステムが検討、開発されている。例えば、いわゆる３ＧＰＰのＬＴＥ（Long Term Evolution）標準化プロジェクトが、今後数十年を見越した無線通信の技術基盤を提供することを意図している。ＬＴＥシステムに関する他の注目すべき点は、送信形式として直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ）を用いてダウンリンク通信（ネットワークから移動端末への送信方向）を提供し、単一周波数分割多元接続方式（ＦＤＭＡ）を用いてアップリンク通信（移動端末からネットワークへの送信方向）を提供することである。

パケット通信を対象とする最新の無線通信システムは多くの場合、多入力多出力（ＭＩＭＯ）アンテナアレイ構造を含んでいる。送信側および／または受信側で複数のアンテナを用いることにより、無線システムの性能が大幅に向上する。このようなアンテナのＭＩＭＯアレイは潜在的に、データ転送速度を向上させると共にダイバーシティを増大させる可能性がある。ＭＩＭＯ構成されたアンテナは互いに比較的離れて配置することができ、これは通常相互の関係が比較的低いことを意味する。あるいは、アンテナを互いに比較的近接して配置することができ、これは通常、相互の関係が高いことを意味する。いずれの相互関係が望ましいかは、多アンテナ構成により何を実現したいか、すなわちダイバーシティ、ビーム形成、または空間多重化、に依存する。ＭＩＭＯアンテナ構成は、ある程度の周波数選択性がある複数の無線チャネルを有し、これはチャネル品質が周波数領域において変動することを意味する。周波数ダイバーシティにより、広帯域送信により送信される信号の劣化が増す。この点で、例えば図１に示すようへ送信される信号が異なる遅延をもって複数の経路を経て受信ユニットに伝播する際に時間分散が生じ、信号Ｓがノード１０から二つの経路１４、１６を経てユーザー端末１２に伝播する。ユーザー端末は、基地局と無線通信が可能な任意の装置であってよい。例えば、ユーザー端末は移動電話であってよい。周波数領域において、時間分散的なチャネルは、図２に示すように非定値のチャネル周波数応答に対応する。無線チャネル周波数選択性は、送信される信号の周波数領域構造を劣化させ、所与の信号対ノイズ／干渉比における誤り率が高くなる恐れがある。ＭＩＭＯ構成の各無線チャネルは、少なくともある程度は周波数選択性の影響を受ける。周波数選択性が無線通信に影響を与える程度は、送信される信号の帯域幅に依存する。これもまた環境に依存する。

周波数選択性は伝播条件だけに起因する訳ではない。何らかの較正によりこのような障害を緩和する特定の処置を取らない限り、基地局における送信フィルタ、アンテナケーブルおよびアンテナを含む無線周波数（ＲＦ）チェーンもまた、チャネルの全体的な周波数変動に寄与する可能性が高い。この種の障害の一つに、ユーザー端末で受信したＭＩＭＯアンテナを備えた基地局の異なるアンテナからの信号間の時間不整合がある。時間不整合により周波数に線形な相当の位相差が誘発されるため、受信した信号の僅かな時間差でさえ実効チャネル応答に大きな影響を及ぼす場合がある。

時間不整合の影響を例示するため、広帯域符号分割多重アクセス（ＷＣＤＭＡ）における要件を考える。これは、２個のアンテナ間の時間差が６５ｎｓ未満でなければならないと定めている。次いで、２個のアンテナ間の相対的な位相差は、２０ＭＨｚシステムの場合約４７０度（３６０×６５×ｌｅ^−９×２０ｅ^６）である。離散的フーリエ変換（ＤＦＴ）に基づくビーム形成ベクトルの３ビットコードブックを仮定すれば、２個の連続的なビーム形成ベクトル間の位相シフトは４５度である。従ってビーム形成要素の不整合に起因する損失を制限するために、この周波数選択性だけで帯域幅全体にわたりおよそ４７０／４５＝１０個のビーム形成要素を使用する必要がある。後で議論するように、これによりシグナリングのオーバーヘッドが増す。従って周波数選択性は修正されなければならない。周波数選択性を修正する既存の方法を議論する前に、ＷＣＤＭＡおよびＬＴＥ周波数選択性について次に議論する。

ＷＣＤＭＡ搬送波等、単一の広帯域搬送波の場合、各々の変調信号は信号帯域全体にわたり送信される。従って、図３に示すような高い周波数選択的なチャネルを介した単一の広帯域搬送波の送信の場合、各々の変調シンボルは比較的高品質の周波数帯域（Ａ）および低品質の周波数帯（Ｂ）の両方を介して送信される。瞬間的なチャネル品質が異なる複数の周波数帯を介したそのような情報の送信は、周波数ダイバーシティとも呼ばれる。周波数ダイバーシティは、受信される信号の品質を向上させるために望ましい。従って、ＷＣＤＭＡシステムは、その構造により周波数選択的チャネルよりも誤り率性能が良好である。

これに対して、ＬＴＥシステムで用いられるＯＦＤＭ送信の場合、各々の変調シンボルは比較的狭い帯域幅に限定されるため、特定の変調シンボルが、図４に示すように瞬間的な信号強度Ｂの低い周波数帯に完全に限定される恐れがある。従って、たとえＯＦＤＭ送信帯域幅全体にわたりチャネルが高い選択的な周波数を有していても、個々の変調シンボルには通常、大幅な周波数ダイバーシティが生じない。その結果、周波数選択的なチャネルを介したＯＦＤＭ送信の基本的な誤り率性能は、単一の広帯域搬送波の場合における基本誤り率よりも劣る。

チャネルにおける欠陥（例：周波数ダイバーシティ）を予防し、且つ誤り率性能を向上させる一つの方法は、送信ユニットにおいて、チャネル情報に基づいて選択されたプリコーディング行列を送信データストリームに左から乗ずることである。このプリコーディング技術は、送信ベクトルを搬送する情報を、よりよくチャネル条件に適合すべく変換することによりＭＩＭＯシステムの性能を向上させる。プリコーディングは、送信ユニットの完全なチャネル状態情報に関する知識に基づいて用いることができる。プリコーディングは、チャネル情報またはその何らかの組合せが無くても、瞬間的なチャネル情報に基づいて実行することができる。プリコーディングは、送信の前にベクトルを搬送する情報に線型変換を施すことにより実行することができる。そのような線型変換は通常、行列により表わされる。プリコーディングは、ＷＣＤＭＡの一部として用いられ、ＬＴＥの一部でもあり得る。

現在通信システムで用いられているプリコーディングには二つの基本形式、コードブック方式および非コードブック方式がある。コードブック方式のプリコーディングは、線型変換を実行しているプリコーディング行列が候補行列の可算且つ通常は有限な集合から選択されることを示唆する。送信プリコーダは、受信ユニットおよび送信ユニットの両方が認識しているプリコーディング行列のコードブックから受信ユニットにより選択される。上記の集合がコードブックを構成する。チャネルに依存するコードブック方式のプリコーディングは、実現されたチャネルの集合が特定のプリコーディング要素にマッピングされるため、チャネル量子化に類似している。一方、非コードブック方式のプリコーディングは、一切量子化を含んでおらず、従ってプリコーディング要素は、例えばチャネル行列の連続関数であり得る。プリコーディングする特別な場合としてビーム形成がある。ビーム形成において、単一の情報搬送シンボルストリームにチャネル依存ベクトルが乗算されることにより、各送信アンテナ上の信号の位相が調整されて、送信信号の整合的な追加が受信ユニット側で行なえる。ビーム形成方法は、ＳＮＲを増すだけと共にダイバーシティをもたらす。

ユーザー端末へのデータの送信に用いられるプリコーダ要素は、選択されたプリコーダ要素のフィードバック・シグナリングおよび／またはフォワードリンク、すなわち基地局からユーザー端末への方向のシグナリングによりシグナリングされる必要がある。本開示において用語「基地局」は当業者には公知のように、ＷＣＤＭＡシステムの「ＮｏｄｅＢ」、ＬＴＥシステムの「ｅＮｏｄｅＢ」、および他のシステムの他のノードに対する一般的な用語として用いられる。フィードバック・シグナリングは、受信ユニットが送信ユニットにチャネル情報を提供する一方法である。

プリコーディングに関連付けられたフォワードリンク・シグナリングに対するいくつかの異なる方法が知られている。一つの方法は、明示的にフォワードリンクにおけるプリコーダ要素インデックスをシグナリングするものである。別の方法は、プリコーディングされた基準シンボル／パイロットを用いてプリコーダ要素インデックスを暗黙的にシグナリングするものであり、非プリコーディング基準シンボルと合わせて、用いられたプリコーダ要素を受信ユニット側で決定することができる。さらに別の方法は、プリコーディングされた基準シンボル、いわゆる専用基準シンボルをデータの復調にも用いて、受信ユニットの観点から、プリコーダ要素を有効チャネルに組み込むものである。性能を最大にすべく、送受信フィルタ、アンテナケーブルのチャネル応答、および実際の伝播チャネルを含む有効チャネルに合致するようにプリコーディング要素を選択することができる。周波数選択性に関して上で述べたように、通信に割り当てられた帯域幅にわたり有効チャネルが変動する場合、周波数選択的なチャネルとのより良い合致を得るために、プリコーディングを周波数にも適合させることが好適である。しかし、このプロセスはプリコーダ要素のシグナリングに影響を及ぼし、フィードバックおよびフォワードリンク・シグナリングのより精密な周波数粒度が必要となろう。プリコーディング要素を有効チャネルに合致させるプロセスに専用の基準シンボルを用いたならば、結果的に有効チャネルのコヒーレント帯域幅が減少する。これは、受信ユニット側のチャネル推定手順には均一化のためのデータが少な過ぎることを意味し、従って推定精度に悪影響を及ぼす。このため、チャネルに依存するプリコーディングには性能を向上させる、すなわち周波数選択性を修正する潜在的可能性があり、送信される信号の劣化を修正する好適なプリコーディングである。しかし、プリコーディングには以下に議論するような満たすべき特定の要件がある。

チャネル依存プリコーディングの利点を得ることは、例えば有効送信チャネルに密に合致するプリコーダ要素の能力に依存する。有効チャネルは周波数選択的であるため、従来のデータ通信装置およびシステムは、チャネルが周波数にわたり変動するにつれて使用したプリコーダ要素がチャネルを追跡することを必要があるために基地局により較正プロセスを常時実行する必要がある。有効チャネルの伝播部分が時間変動していて、追加的なシグナリング・オーバーヘッドを生じないように補償することは困難を伴い、これは望ましくない。また、信号が搬送されるケーブル長の例えばネットワークの固定部分内のノード間に差異があれば、アンテナからの送信される信号が時間順に並んでいないことを意味する。また、基地局の送信チェーンに配置されている送信フィルタは周波数選択的であって、さらに特定のフィルタとそのフィルタに接続しているアンテナとの間の接続に依存して異なる特性を有する場合がある。これらの要因全てが有効チャネルの周波数変動を増大させ、従って従来の通信システムにおいて先に述べた問題を助長する。

以下の例示的な実施形態の一つの目的は、通信システムに関するこれらおよび他の問題を解決することである。

概要
例示的な実施形態によれば、送信ユニットから受信ユニットへ送信される信号の少なくとも１個の障害を較正する方法は、送信ユニットから送信された少なくとも２個の信号を受信ユニット側で受信するステップと、受信した少なくとも２個の信号に基づいて、送信ユニットと送信ユニットの対応アンテナとの間の送信チェーンリンクに関連付けられた少なくとも１個のパラメータを受信ユニット側で推定するステップと、測定レポート内の少なくとも１個のパラメータを受信ユニット側で収集するステップと、少なくとも１個のパラメータに基づいて少なくとも１個の障害を修正すべく、受信ユニットから測定レポートを送信するステップとを含んでいる。

別の例示的な実施形態によれば、受信ユニットは送信ユニットに対し、送信ユニットから受信ユニットへ送信された信号の少なくとも１個の障害を較正するデータを供給する。送受信ユニットは無線通信ネットワークに接続されていて、ネットワークは１個以上の無線基地局に接続された１個以上のユーザー機器ユニットを含んでいて、ユーザー機器ユニットおよび無線基地局は受信ユニットおよび送信ユニットを含んでいる。受信ユニットは、送信ユニットから送信された少なくとも２個の信号を受信すべく構成されたアンテナと、受信した少なくとも２個の信号に基づいて、送信チェーンリンクを表わす少なくとも１個のパラメータを推定すべく構成されたプロセッサとを含み、プロセッサは、測定レポート内の少なくとも１個のパラメータを収集して、少なくとも１個のパラメータに基づいて、少なくとも１個の障害を修正すべく、受信ユニットから送信されるように測定レポートをアンテナへ送信すべく構成されている。

さらに別の例示的な実施形態によれば、無線通信ネットワークは、送信ユニットから受信ユニットへ送信された信号の少なくとも１個の障害を較正すべく構成されている。ネットワークは、受信ユニットを含む少なくとも１個のユーザー端末と、少なくとも１個のユーザー端末に電磁気で接続された少なくとも１個の無線基地局とを含んでいて、少なくとも１個の無線基地局は送信ユニットを含んでいて、送信ユニットは送信ユニットの構成要素と送信ユニットのアンテナとの間の送信チェーンリンクを含んでいる。受信ユニットは、送信ユニットから送信された少なくとも２個の信号を受信して、受信した少なくとも２個の信号に基づいて送信ユニットの送信チェーンリンクを表わす少なくとも１個のパラメータを推定し、測定レポート内の少なくとも１個のパラメータを収集して、少なくとも１個のパラメータに基づいて少なくとも１個の障害を修正すべく送信ユニットへ測定レポートを送信すべく構成されている。

別の例示的な実施形態によれば、コンピュータ可読媒体がコンピュータ実行可能な命令を含んでいて、この命令は、受信ユニットまたは送信ユニットの一部でありプロセッサにより命令が実行された場合に、送信ユニットから受信ユニットへ送信された信号の少なくとも１個の障害を較正する方法をプロセッサに実行させる。本方法は、送信ユニットから送信された少なくとも２個の信号を受信ユニット側で受信するステップと、受信した少なくとも２個の信号に基づいて、送信チェーンリンクを表わす少なくとも１個のパラメータを受信ユニット側で推定するステップと、測定レポート内の少なくとも１個のパラメータを受信ユニット側で収集するステップと、少なくとも１個のパラメータに基づいて少なくとも１個の障害を修正すべく受信ユニットから測定レポートを送信するステップとを含んでいる。

別の例示的な実施形態によれば、受信ユニットは送信ユニットに対し、送信ユニットから受信ユニットへ送信された信号の少なくとも１個の障害を較正するデータを供給し、送受信ユニットは無線通信ネットワークに接続されていて、ネットワークは１個以上の無線基地局に接続された１個以上のユーザー機器ユニットを含んでいて、ユーザー機器ユニットおよび無線基地局は受信ユニットおよび送信ユニットを含んでいる。受信ユニットは、送信ユニットから送信された少なくとも２個の信号を受信する手段と、受信した少なくとも２個の信号に基づいて、送信ユニットと送信ユニットの対応アンテナとの間の送信チェーンリンクを表わす少なくとも１個のパラメータを推定する手段とを含んでいて、推定手段はまた、測定レポート内の少なくとも１個のパラメータを収集して、少なくとも１個のパラメータに基づいて少なくとも１個の障害を修正すべく、受信ユニットから送信ユニットへ送信されるよう測定レポートを受信手段へ送信する。

別の例示的な実施形態によれば、受信ユニットから受信したデータに基づいて少なくとも１個の障害を較正する装置があり、受信ユニットおよび本装置は無線通信ネットワークに接続されていて、ネットワークは１個以上の無線基地局に接続された１個以上のユーザー機器ユニットを含んでいて、ユーザー機器ユニットと無線基地局は受信ユニットおよび本装置を含んでいる。本装置は、少なくとも２個の信号を受信ユニットへ送信して、少なくとも２個の信号に基づいて受信ユニット側で測定された少なくとも１個のパラメータであって、本装置の送信チェーンリンクを表わす少なくとも１個のパラメータを含む測定レポートを受信ユニットから受信すべく構成されたアンテナアレイと、アンテナアレイに接続されていて、受信した少なくとも１個のパラメータに基づいて、少なくとも１個の障害を修正すべく構成された制御ユニットとを含む。

添付図面と合わせて以下の「詳細な説明」を参照することにより、例示的な実施形態をより完全に理解することができる。添付図面は本明細書に組み込まれてその一部を構成しており、１個以上の実施形態を例示して、明細書の記述と共にこれらの実施形態を説明する。

図面の簡単な説明
基地局から複数の経路を介してユーザー端末へ伝播する信号を示す模式図である。 通信チャネルの周波数選択性を示す模式図である。 単一搬送波の場合の周波数選択性を示す模式図である。 ＯＦＤＭ構成の場合の周波数選択性を示す模式図である。 基地局の２個の送信アンテナおよびユーザー端末の１個の受信アンテナに対してビーム形成する例を示す模式図である。 各種の構成要素を介して基地局に接続されたアンテナを示す模式図である。 基地局で特定のパラメータを推定するステップを示す模式図である。 位相対周波数グラフの傾斜を示す。 ユーザー端末または基地局の模式図である。 通信システムを較正する方法に従い実行されるステップを示すフロー図である。

詳細な説明
例示的な実施形態の以下の説明において添付図面を参照する。異なる図面の同一参照番号は同一または類似の要素を識別する。以下の詳細説明は本発明を限定するものではなく、発明の範囲は添付の特許請求の範囲により規定される。

本明細書を通じて「一実施形態」または「ある実施形態」とは、ある実施形態に関連して記述されている特定の特徴、構造または特性が本発明の少なくとも１個の実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書を通じて各所に記載された「一実施形態において」または「ある実施形態において」という語句は、必ずしも全て同一の実施形態に言及している訳ではない。さらに、特定の特徴、構造または特性を任意の適切な仕方で１個以上の実施形態に組み込むことができる。

以下の例示的な実施形態をＬＴＥシステムに沿って説明する。しかし、当業者には公知のように、例示的な実施形態の一般原理および方法は、ＷＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ、ＷｉＭａｘ等他の通信システムにも適用できる。図５に示す例示的な実施形態において、基地局１０は送信ユニットを含み、ユーザー端末１２は受信ユニットを含んでいるものと仮定する。但し、別の例示的な実施形態では、例えば、ユーザー端末へ送信されたユーザー端末の測定値を基地局で較正するために、基地局１０とユーザー端末１２の役割が入れ替わってもよい。

上記のように、有効チャネルが周波数選択的であっても、チャネル依存プリコーディングはチャネルと密に合致するプリコーダ要素を用いるシステムの能力に依存する。コードブック方式のプリコーディングの場合、このプロセスは、受信ユニットから送信ユニットへおよび／または送信ユニットから受信ユニットへ適切なプリコーダ要素をシグナリングする必要があるため、シグナリング・オーバーヘッドがより高くなることを暗に意味している。必要とされる専用の基準シンボル（ＲＳ）の量が増大し得ることもまた、より高いシグナリング・オーバーヘッドを助長する。ある実施形態においてシグナリング・オーバーヘッドが一定に保たれるならば、有効なプリコーディングのサポートが達成できる移動の程度が制限される場合がある。従って、より小さい周波数粒度でプリコーディングを実行する必要があり、その結果同じ性能を得るためにオーバーヘッドが高くなってしまう。別の実施形態において、オーバーヘッドを固定してプリコーディングを実行したならば、システムはより遅いユーザー端末速度でプリコーディングをサポートすることが可能である。非コードブック方式のプリコーディングが実行される別の実施形態では、周波数選択性が増大することで追加的なオーバーヘッドが生じる。

例示的な実施形態によれば、有効チャネルの伝播部分は時間変化し、追加的なシグナリング・オーバーヘッドを生じることなくこの時間変化は補償すること困難であろう。有効チャネルの他の部分は時間に対して比較的不変である。一実施形態において、図６に示すように、基地局における無線送信チェーンリンクにより周波数選択性が生じる場合がある。送信チェーンリンクは、一例示的な実施形態によれば、ケーブル２０およびアンテナ１８を基地局２４の残りの部分に接続している送信フィルタ２２を含んでいてよい。別の実施形態では、送信チェーンリンクは当業者には公知のようにアンテナおよび基地局の他の部分を含んでいる。ケーブル２０の長さが違う結果、アンテナから送信される信号に時間不整合が生じる恐れがある。送信フィルタ２２は周波数選択的であって、さらに送信フィルタと対応するアンテナとの間の接続に応じて異なる特性を有する。これら二つの要因により有効チャネルの周波数変動が増し、従って従来の通信システムの上記問題を助長する。そのような未較正の送信チェーンリンクは、コードブック方式のプリコーディングと共に、チャネルに合致しない個々のプリコーダ要素に起因する追加的な損失をもたらす。フィルタ係数および位相不確実性に関する上記および他の障害は、以下の例示的実施形態において修正される。

例示的な実施形態によれば、従来の通信システムのこのような障害を克服すべく、後述するようアンテナアレイ較正を実行する。較正における問題を緩和する従来方式は、より許容度の小さい送信無線チェーン設計および製造して、対応するフィルタをより注意深く調整することが含まれる。この方式は高価であると共に、製造者は、全てのアンテナケーブルが必ず同じ長さになるように送信無線チェーン全体を完全な制御することはできない。別の方式は、較正目的用に特別に設計された受信ユニットを基地局に備えて、受信ユニットを基地局に接続するものである。この方式は、追加のハードウェアを必要とし、複雑且つ特定の物理的方向を向いた較正を実現することが困難になる。またこの方式は、ユーザー端末の送信するチェーン較正しようと試みるのが困難である。さらに別の方式は、プリコーダおよび／またはユーザー端末からのチャネル品質インジケータ（ＣＱＩ）フィードバックに基づいて基地局の送信を較正するものである。この方法は、基地局は較正への入力に関するチャネル知識が限られているため、推定の精度に問題がある。最後の方法の効率はまた、使用する正確なプリコーディングコードブックおよび選択されたＣＱＩレポート方式に依存する。これは、特定のＣＱＩおよびプリコーディング方式が他の理由のために好適であって、較正を成功させるために必要な推定精度を達成できない場合、短所となり得る。

一例示的な実施形態によれば、無線システムおよび対応する較正で用いられるアンテナアレイ較正方法は、送信チェーンリンクおよびアンテナ較正に必要なパラメータを推定する。推定するステップは、受信ユニット側で実行されてよい。本方法はまた、送信ユニットにシグナリング可能な測定レポート内の推定結果を収集して、どのように障害を補償するかを決定する際に測定レポートを送信ユニット側で用いるステップを含んでいる。別の実施形態によれば、複数のユーザー端末が対応する推定を実行し、送信ユニットが全てまたは多くの受信ユニットからそれらの推定値を受信して較正を決定する。送信ユニットは、複数の受信ユニットから受信した推定値の平均に基づいて較正を決定することができる。

より具体的には図７の一実施形態に示すように、ステップ７０において基地局１０がユーザー端末１２に対し、較正関連パラメータの測定を開始するようシグナリングする。ステップ７２においてユーザー端末は所定の期間にわたり、必要なパラメータを測定する。測定の詳細は後述する。ユーザー端末が測定されたパラメータを取得した後で、ユーザー端末はステップ７４において推定値を含む測定レポートを基地局へ送信する。較正固有パラメータは、時間差または位相シフトを含んでいてよい。他のパラメータもまた可能であるが、修正したい特定の障害に依存する。一実施形態によれば、これらのパラメータは、時間的に緩慢に変化する（例えば温度に起因しており、従ってパラメータの変化はシンボルまたはスロットタイミングに比べて遅い）ため、例えばより高いシグナリング層を用いて前方（基地局からユーザー端末への）および後方（ユーザー端末から基地局への）リンクにおけるシグナリングは緩慢に（例えば一例示的な実施形態では数秒以下で）実行することができる。ステップ７６において、基地局は、ユーザー端末１２または複数のユーザー端末から測定レポートを収集し、これらのレポートを用いて較正固有パラメータの自身の推定値を計算する。基地局は、計算された較正固有パラメータに基づいて自身の送信を較正する。換言すれば、基地局は較正固有パラメータを測定するのではなく、１個以上のユーザー端末で実行されて送信された測定値に基づいてこれらのパラメータを計算／推定する。

以下の例示的な実施形態において、１個の特定な（あくまでも例示的なものであるが）較正パラメータについて詳述する。他の較正固有パラメータを、この特定のしかし例示的なパラメータと同様な方法で決定することができる。従って、簡潔のため、１個の較正固有パラメータの決定だけについて議論する。この１個の較正固有パラメータとは、受信ユニット側で受信した少なくとも２個の信号の時間遅延である。一例示的実施形態において、本方法は任意の広帯域システム、例えばＯＦＤＭ等の多搬送波システムに適用可能である。ユーザー端末は、何らかの帯域幅にわたる周波数の関数として有効チャネルを推定する。送信アンテナｋから受信アンテナｌへのチャネル推定の位相をΘ_ｋｌ（ｆ）で表わすものとする。送信アンテナｋが送信ユニットであり、受信アンテナｌが受信ユニットである。ｋは２〜「ｎ」の間の任意の値であり、ｌは１〜「ｎ」の間の任意の値であって、ｎは正の整数である。受信ユニットで受信した信号の位相は次式のように書ける。
Θ_ｋｌ（ｆ）＝φ_ｈ、ｋｌ（ｆ）＋Δ_ｋｆ
ここに、第１項は伝播チャネルおよび受信フィルタに起因する受信ユニット側での位相変動を表わし、Δ_ｋはケーブルおよび送信フィルタにより誘導される送信ユニット側での時間差ある。ユーザー端末は、次式の差異を形成し、次いで、単位円の回り１周が２πであるため、モジュロ２π計算を考慮して（これは単位円の回りを複数回まわる場合に考慮する）、このデータに直線を当てはめることにより、送信アンテナｋおよびｋ’から信号の時間差Δ_ｋ−Δ_ｋ’を推定することができる。
Θ_ｋｌ（ｆ）−Θ_ｋ’ｌ（ｆ）＝φ_ｈ、ｋｌ（ｆ）−φ_{ｈ、ｋ’ｌ}（ｆ）＋（Δ_ｋ−Δ_ｋ’）ｆ

当てはめられた直線の傾斜を図８に示す。これは、一例示的な実施形態によれば、同一受信ユニットにより受信された、同一送信ユニットの異なるアンテナからの信号の時間差の推定値である。上記の位相差を形成することにより、送信ユニットにより導かれた位相変動項を計算できるように、フィルタおよび他の構成要素により導かれた受信ユニット側の位相変動項を分離することができる。このプロセスを１回以上繰り返し、ある時間にわたりその結果の平均を求めることにより、受信ユニットが実行する推定を改良することができる。時間差Δ_ｋ−Δ_ｋ’（または信号の位相差を計算できる別の等価なパラメータ）を送信ユニットへシグナリングした後で、送信ユニットは時間差の推定値を得る。一実施形態によれば、送信ユニットは１個の平均推定値に、複数の受信ユニットから受信したいくつかの時間差を組み合わせることができる。基地局は、推定された時間差に基づいて、送信された信号の位相を周波数領域において逆回転させることにより時間差を補償する。一例示的な実施形態によれば時間領域においてシフトすることも可能である。

一例示的な実施形態において、専用パイロットを用いたプリコーディングが実行された場合、送信出力を特定のユーザー端末に集中させるためにアンテナアレイにわたる特定の位相シフトが適用される。これは、追加的な項（異なるユーザー毎に異なる）が位相に存在することを意味する。この項が存在するために、基地局が異なるユーザーから情報を用いて例えばケーブル時間遅延の推定を行なうことがより困難になる。基地局が、ユーザー端末がチャネルを測定していた期間にどの位相シフトが適用されたかを「記憶」し、次いで計算の中でこれを補償することは可能であるものの、この方式ではシステムの複雑さが増す。代替的な方式は、測定期間中に重みを付けたり、測定期間中に特定の重みベクトル（または行列）を加えるものである。これが全てのユーザーについて同じであれば、ネットワークにおいて補償の必要が無い（または極めて簡単で済む）。

一例示的な実施形態によれば、他の固定的な障害、例えば送信フィルタ、フィルタ係数、および位相の不確実性を較正する方法は、高速なチャネル減衰を平均化することである。そのような平均化の後で有効チャネルのうち残るものは、長期的なチャネル特性および固定チャネル部分である。チャネルのそのような長期的特性はむしろ、周波数選択的でないため、一例示的な実施形態によれば、チャネルの固定部分が識別されて基地局から送信された信号が補償される。

一例示的な実施形態によれば、図９に記載された方法は、バス９４を介してメモリ９２に接続されたプロセッサ９０を含むユーザー端末において実施することができる。プロセッサ９０は、メモリ９２からデータ（例えば時間差）を読込んで時間差の推定値を計算する受信ユニット、送信ユニットとして機能すべく構成することができる。プロセッサ９０はまた、当業者には公知のようにユーザー端末または基地局で実行される任意の必要な計算、平均化、コーディング、プリコーディングおよび他の演算を実行すべく構成することができる。これらのデータはまた、バス９４に接続された入出力ユニット９６を介して、またはアンテナ９８を介して入力されてよい。アンテナ９８は、ＭＩＭＯ構成をなす１個のアンテナまたは複数のアンテナを含んでいてよい。図９に示すユーザー端末１２の構造を基地局１０に用いることができる。当業者には周知の通り、プロセッサ、メモリ、入出力機器およびアンテナ等、他の等価的な要素を用いてもよい。また、図９に示す構造は、当業者には公知の追加的な構成要素と共に送信ユニットまたは受信ユニットに用いることができる。

図１０に、送信ユニットから受信ユニットへ送信される信号の少なくとも１個の障害を較正する方法のステップを示す。本方法は、送信ユニットから送信された少なくとも２個の信号を受信ユニット側で受信するステップ１００と、受信した少なくとも２個の信号に基づいて、送信ユニットと送信ユニットの対応アンテナとの間の送信チェーンリンクを表わす少なくとも１個のパラメータを受信ユニット側で推定するステップ１０２と、測定レポート内の少なくとも１個のパラメータを受信ユニット側で収集するステップ１０４と、少なくとも１個のパラメータに基づいて少なくとも１個の障害を修正すべく受信ユニットから送信ユニットへ測定レポートを送信するステップ１０６とを含んでいる。

これらの例示的な実施形態は、通信システムにおける特定のパラメータを推定する装置、システム、方法およびコンピュータプログラム製品を提供する。本明細書の記述が本発明を限定することを意図していない点を理解されたい。むしろ、上記の例示的な実施形態は、代替方式、変型例および等価物を包含することを意図しており、これらは添付の特許請求の範囲に記載の本発明の概念および範囲に含まれる。さらに、例示的な実施形態の詳細説明において、請求された発明が包括的に理解されるように複数の具体的な詳細事項が開示されている。しかし、当業者、そのような特定の詳細記述無しでも各種の実施形態が実行できる点を理解するであろう。

当業者に理解されるように、上記の例示的な実施形態は、装置やシステムにおいて方法として、またはコンピュータプログラム製品において実施することができる。従って、上記の例示的な実施形態は、完全なハードウェア実施形態、またはハードウェアとソフトウェア態様を組み合わせた形式であってよい。さらに、上記の例示的な実施形態は、媒体にコンピュータ可読な命令を有するコンピュータ可読記憶媒体に保存されたコンピュータプログラム製品の形式であってよい。ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、光学的記憶装置、またはフロッピー（登録商標）ディスクや磁気テープ等の磁気記憶装置を含む、任意の適当なコンピュータ可読媒体を利用することができる。他のコンピュータ可読媒体の非限定的な例としてフラッシュメモリやその他の公知のメモリが含まれる。

Claims (17)

1. 送信ユニット［１０］から受信ユニット［１２］へ送信された信号［Ｓ］の少なくとも１個の障害を較正する方法であって、前記方法が、
   前記送信ユニットの異なる送信チェーンリンクを介して、前記送信ユニット［１０］から送信された少なくとも２個の信号［１４、１６］を前記受信ユニット［１２］側で受信することと、
   前記受信した少なくとも２個の信号［１４、１６］に基づいて、前記送信ユニット［１０］と前記送信ユニット［１０］の対応アンテナ［１８］との間の前記異なる送信チェーンリンク［２０、２２］に関連付けられた少なくとも１個のパラメータを前記受信ユニット［１２］側で推定することであって、前記少なくとも２個の信号の位相差を所定の期間にわたり繰り返し測定することと、前記少なくとも２個の信号に対応する周波数に対比して表わされた場合に、測定された位相差の傾斜を決定することと、前記少なくとも１個のパラメータに前記決定された傾斜の値を割り当てることと、を含む、推定することと、
   測定レポート内の前記少なくとも１個のパラメータを前記受信ユニット［１２］側で収集することと、
   前記少なくとも１個のパラメータに基づいて、前記少なくとも１個の障害を修正すべく前記受信ユニット［１２］から前記測定レポートを送信すること
   とを含む方法。
2. 前記少なくとも２個の信号を前記送信ユニットの２個の異なるアンテナから送信することと、前記測定レポートを前記受信ユニットから前記送信ユニットへ送信することとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記推定することが、前記少なくとも１個のパラメータをある期間にわたり繰り返し推定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記繰り返し推定された少なくとも１個のパラメータを平均化して平均的パラメータを決定することをさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 対応する受信ユニットをそれぞれ含んでいる複数のユーザー端末から複数の測定レポートを送信することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記複数の測定レポートを平均化して、前記送信チェーンリンクの較正に用いられる少なくとも１個のパラメータの平均値を決定することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記推定された少なくとも１個のパラメータに基づいて、前記少なくとも２個の信号の一方または両方の位相を較正することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記少なくとも１個の障害が、時間不整合、フィルタ係数、および位相不確実性のうちの一つである、請求項１に記載の方法。
9. 前記送信チェーンリンクが前記送信ユニットおよび前記対応アンテナの構成要素を含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記送信ユニットが基地局の一部である、請求項１に記載の方法。
11. 前記受信ユニットが携帯電話の一部である、請求項１に記載の方法。
12. 送信ユニット［１０］から受信ユニット［１２］へ送信された信号［Ｓ］の少なくとも１個の障害を較正すべく前記送信ユニット［１０］へデータを供給する受信ユニット［１２］であって、前記受信ユニットおよび送信ユニット［１０、１２］が無線通信ネットワークに接続しており、前記ネットワークが１個以上の無線基地局に接続された１個以上のユーザー機器ユニットを含んでおり、前記ユーザー機器ユニットおよび無線基地局が前記受信ユニット［１２］および送信ユニット［１０］を含んでおり、
    前記受信ユニット［１２］が、
    異なる送信チェーンリンクを介して、前記送信ユニット［１０］から送信された前記少なくとも２個の信号［１４、１６］を受信すべく構成されたアンテナ［９８］と、
    前記受信した少なくとも２個の信号［１４、１６］に基づいて、送信チェーンリンク［２０、２２］を表わす少なくとも１個のパラメータを推定すべく構成されていて、さらに、前記少なくとも２個の信号の位相差を所定の期間にわたり繰り返し測定し、前記少なくとも２個の信号に対応する周波数に対比して表わされた場合に、測定された位相差の傾斜を決定し、前記少なくとも１個のパラメータに前記決定された傾斜の値を割り当てるべく構成されたプロセッサ［９０］と
    を含んでおり、
    前記プロセッサ［９０］が、測定レポート内の前記少なくとも１個のパラメータを収集して、前記少なくとも１個のパラメータに基づいて前記少なくとも１個の障害を修正すべく、前記測定レポートを前記受信ユニット［１２］から送信されるように前記アンテナ［９８］へ送信すべく構成されている、受信ユニット［１２］。
13. 前記送信チェーンリンクが前記送信ユニットおよび前記送信ユニットの対応アンテナの一部の間で伸びる、請求項１２に記載の受信ユニット。
14. 前記アンテナが、送信ユニットの２個の異なるアンテナから、前記少なくとも２個の信号を受信すべく構成されていて、前記測定レポートが前記送信ユニットへ送信される、請求項１２に記載の受信ユニット。
15. 前記少なくとも１個の障害が、時間不整合、フィルタ係数、および位相不確実性のうちの一つである、請求項１２に記載の受信ユニット。
16. 前記送信ユニットが基地局の一部である、請求項１２に記載の受信ユニット。
17. 受信ユニット［１２］から受信した少なくとも１つの測定レポートに基づいて少なくとも１個の障害を較正する装置［１０］であって、前記受信ユニット［１２］および前記装置［１０］が無線通信ネットワークに接続されており、前記ネットワークが１個以上の無線基地局に接続された１個以上のユーザー機器ユニットを含んでおり、前記ユーザー機器ユニットおよび無線基地局が前記受信ユニット［１２］および前記装置［１０］を含んでおり、
    前記装置［１０］が、
    異なる送信チェーンリンク［２０、２２］を介して、前記受信ユニット［１２］へ少なくとも２個の信号［１４、１６］を送信し、前記受信ユニット［１２］から、前記少なくとも１つの測定レポートを受信するアンテナアレイ［１８］であって、前記測定レポートは、前記受信ユニット［１２］によって割り当てられ、前記少なくとも２個の信号［１４、１６］について測定された、周波数に対する位相差の傾斜の値を示す少なくとも１個のパラメータを含み、前記少なくとも１個のパラメータは、前記装置［１０］の送信チェーンリンク［２０、２２］を表わす、前記アンテナアレイ［１８］と、
    前記アンテナアレイ［１８］に接続されていて、前記受信した少なくとも１個のパラメータに基づいて、前記少なくとも１個の障害を修正すべく構成された制御ユニット［９０］と
    を含む、装置［１０］。

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