JP6614973B2

JP6614973B2 - ミリ波システムにおけるチャネル微細調整及び多重ストリーム送信をサポートするための方法及び装置

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Publication number: JP6614973B2
Application number: JP2015527369A
Authority: JP
Inventors: カウシク・モラパッカム・ジョサイアム; リチャード・スターリング−ギャラチャー; ジョウユエ・ピー
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2012-08-13
Filing date: 2013-08-13
Publication date: 2019-12-04
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Description

本発明は、一般に無線通信システムに関し、さらに詳しくは、ビームフォーミングに基づく（ｂｅａｍｆｏｒｍｅｄ）無線通信システムに関する。

移動通信は、近代史における最も成功した革新の１つである。最近数年間、移動通信サービス加入者の数は５０億を超え、急増している。同時に、増加する需要を満たし、より良質の移動通信アプリケーション及びサービスをより多く提供するために、新たな動通信技術が開発されてきた。そのようなシステムの一例として、３ＧＰＰ２（ＴｈｉｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐＰｒｏｊｅｃｔ２）によって開発されたｃｄｍａ２０００１ｘＥＶ−ＤＯシステム、３ＧＰＰによって開発されたＷＣＤＭＡ(登録商標)（ｗｉｄｅｂａｎｄｃｏｄｅｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅａｃｃｅｓｓ）、ＨＳＰＡ（ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｐａｃｋｅｔａｃｃｅｓｓ）、ＬＴＥ（ｌｏｎｇｔｅｒｍｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）システム及びＩＥＥＥ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｓ）によって開発されたマイクロ波アクセスのためのＷｉＭＡＸ（ＷｏｒｌｄｗｉｄｅＩｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙｆｏｒＭｉｃｒｏｗａｖｅＡｃｃｅｓｓ）システムがある。次第により多くの人々が移動通信システムのユーザとなり、このようなシステムで次第により多くのサービスが提供され、より大きな容量、より高い伝送率（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）、より低い遅延（ｌｏｗｅｒｌａｔｅｎｃｙ）及びより良好な信頼度（ｂｅｔｔｅｒｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ）を備えた移動通信システムに対する需要が増加している。

伝統的には、ミリ波（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒｗａｖｅ）は、３０ＧＨｚ乃至３００ＧＨｚの無線周波数に対応する１ｍｍ乃至１０ｍｍの範囲の波長を有する電波（ｒａｄｉｏｗａｖｅ）をいう。このような電波は、特有の（ｕｎｉｑｕｅ）伝播（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）特性を示す。例えば、低周波電波と比較すると、前記電波は高い伝播損失（ｈｉｇｈｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｌｏｓｓ）を受け、建物、壁、木の葉のような客体を透過する能力が不十分（ｐｏｏｒｅｒ）で、空気中の粒子（例：雨粒）によって大気吸収、偏向（ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）及び回折（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）に対してさらに脆い。しかし、このような電波の小さな波長によって、より多くのアンテナが相対的に小さい領域内にパッキング（ｐａｃｋｉｎｇ）されることができ、小さいフォームファクタ（ｆｏｒｍｆａｃｔｏｒ）で高い利得（ｈｉｇｈ−ｇａｉｎ）のアンテナを可能にする。付加的には、上記言及されて認定される短所によって、このような電波は低周波電波に比べ少なく活用されてきた。これは新規事業がこのような帯域で低コストでスペクトル（ｓｐｅｃｔｒｕｍ）を獲得するための固有の機会があることを示す。ＩＴＵ（ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｕｎｉｏｎ）は、３ＧＨｚ乃至３０ＧＨｚの周波数を超高周波（ＳＨＦ：ｓｕｐｅｒｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）と定義する。ＳＨＦ帯域で、一部の高周波は、大きな伝播損失、小さいフォームファクタの高い利得アンテナの具現可能性のように、極高周波（ＥＨＦ：ｅｘｔｒａｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯域における電波（例：ミリ波）と類似した特性（ｂｅｈａｖｉｏｒ）を示すという点に留意する。

ミリ波帯域で広大な量のスペクトルが利用可能である。例えば、通常、６０ＧＨｚ帯域と称される約６０ＧＨｚの周波数は大部分の国家において非認可（ｕｎｌｉｃｅｎｓｅｄ）スペクトルとして利用可能である。米国では、約６０ＧＨｚスペクトルの７ＧＨｚ（５７ＧＨｚ乃至６４ＧＨｚ）は非認可使用のために割り当てられる。２００３年１０月１６日、ＦＣＣ（ＦｅｄｅｒａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）は、米国で高密度固定（ｈｉｇｈ−ｄｅｎｓｉｔｙｆｉｘｅｄ）無線サービスのためのスペクトルの１２．９ＧＨｚを割り当てる報告及び命令を公表した（連邦政府の使用のための７１乃至７６ＧＨｚ、８１乃至８６ＧＨｚ、及び９４．０乃至９４．１ＧＨｚを除いた９２乃至９５ＧＨｚ）。７１乃至７６ＧＨｚ、８１乃至８６ＧＨｚ、及び９２乃至９５ＧＨｚにおける周波数割り当ては、一括してＥ−帯域（Ｅ−ｂａｎｄ）と称される。これは−全体セルラースペクトルに比べ５０倍大きい−前記ＦＣＣによって行われた最大のスペクトル割り当てである。

電子部品を用いるミリ波無線通信は、数年間行われていた。一部の会社は、秒当たりギガビット（ｇｉｇａ−ｂｉｔｓｐｅｒｓｅｃｏｎｄ）データ率（ｄａｔａｒａｔｅ）を達成できるミリ波通信システムを開発したか、又は、開発中である。例えば、ＡｓｙｒｍａｔｏｓＷｉｒｅｌｅｓｓは、数キロメートルの距離を越えて１０Ｇｂｐｓデータ送信を可能にするミリ波通信システムを開発した。Ａｓｙｒｍａｔｏｓトランシーバ（ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）は、フォトニックス（ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ）に基づくもので、これは１４０ＧＨｚ（Ｆ−帯域）、９４ＧＨｚ（Ｗ−帯域）、７０／８０ＧＨｚ（Ｅ−帯域）及び３５ＧＨｚ（Ｋａ−帯域）のような多様なミリ波帯域を運用する柔軟性を提供する。別の例として、ギガビーム（ＧｉｇａＢｅａｍ）社は、７０ＧＨｚ及び８０ＧＨｚ帯域のための多重ギガビット（ｍｕｌｔｉｇｉｇａｂｉｔ）無線技術を開発した。しかし、このような技術は、費用、複雑性、電力消耗及びフォームファクタのような問題のため商業的移動通信のためには適しない。例えば、ギガビーム（ＧｉｇａＢｅａｍ）社のＷｉＦｉｂｅｒＧ−１．２５ｇｉｇａ−ｂｐｓ無線ラジオは、二点間（ｐｏｉｎｔｔｏｐｏｉｎｔ）リンク品質（ｌｉｎｋｑｕａｌｉｔｙ）のために求められるアンテナ利得を達成するために、２−フット（２−ｆｏｏｔ）アンテナを必要とする。ＰＡ（ｐｏｗｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、ＬＮＡ（ｌｏｗｎｏｉｓｅａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、ミキサ（ｍｉｘｅｒ）、オシレータ（ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）、合成器（ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ）、導波管（ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）を含み、このようなシステムに使用される電子部品は、サイズが大きすぎる上、移動通信に適用されるために非常に多くの電力を消費する。

最近、様々な工学及び事業的努力は、近距離無線通信のためにミリ波を活用するために投資され、現在も投資されている。いくつかの会社及び産業コンソーシアム（ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍｓ）は数メートル（１０メートルまで）内で非認可６０ＧＨｚを使用して秒当たりギガビットの伝送率でデータを送信するための技術及び標準を開発した。一部の産業標準、例えば、無線ＨＤ（ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ）技術、ＥＣＭＡ（ＥｕｒｏｐｅａｎＣｏｍｐｕｔｅｒＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）−３８７、ＩＥＥＥ８０２．１５．３ｃは、ＷＧＡ（ＷｉｒｅｌｅｓｓＧｉｇａｂｉｔＡｌｌｉａｎｃｅ）、ＩＥＥＥ８０２．１１ＴＧａｄ（ｔａｓｋｇｒｏｕｐａｄ）のように競合的な近距離６０ＧＨｚ秒当たりギガｂｐｓ接続性（ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ）技術を活発に開発する一部の他の機関と共に開発された。また、トランシーバベースのＩＣ（ｉｎｔｅｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ）はこのような技術のうち一部のために用いられ得る。例えば、ＢＷＲＣ（ＢｅｒｋｅｌｅｙＷｉｒｅｌｅｓｓＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ）とＧＥＤＣ（ＧｅｏｒｇｉａＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＤｅｓｉｇｎＣｅｎｔｅｒ）の研究員らは、低コスト、低電力の６０ＧＨｚ無線ＲＦＩＣ（ｒａｄｉｏｆｒｅｑｅｕｎｃｙｉｎｔｅｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ）及びアンテナソリューション（ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を開発するために顕著な進歩を遂げてきた。ＢＷＲＣ出身の研究員らは６０ＧＨｚ電力増幅器が１３０ｎｍバルク“デジタル”ＣＭＯＳで設計及び製造できることを示す。ＢＷＲＣ出身の研究員らで構成された核心チームは２００４年ＳｉＢｅａｍＩｎｃ．を共同設立し、無線ＨＤ技術のためにＣＭＯＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ベースのＲＦＩＣ及び基底帯域モデム（ｍｏｄｅｍ）を開発した。近距離６０ＧＨｚ接続性技術の最大のチャレンジがＲＦＩＣということが通説であることは言及すべきである。このように、相当の数の工学的努力はより電力効率的な６０ＧＨｚＲＦＩＣを開発するために注がれた。複数の設計及び技術が７０−８０−９０ＧＨｚ帯域のような他のミリ波帯域のためのＲＦＩＣ設計に転用され得る。６０ＧＨｚＲＦＩＣは、現在、低効率及び高費用問題が依然として存在するが、ミリ波ＲＦＩＣ技術における進歩はより高い効率及びより低いコストの方向を示唆し、これは、結果として、ミリ波ＲＦＩＣを用いてより広い距離にわたって通信を可能にできる。

移動局（ＭＳ：ｍｏｂｉｌｅｓｔａｔｉｏｎ）の方法が提供される。前記移動局は、基地局から共通（ｃｏｍｍｏｎ）ＣＳＩ（ｃｈａｎｎｅｌｓｔａｔｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）−ＲＳ（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｉｇｎａｌ）を受信する。前記移動局は、前記共通ＣＳＩ−ＲＳに基づいて基地局に第１フィードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）を送信する。前記移動局は、前記基地局から移動局−特定（ｓｐｅｃｉｆｉｃ）ＣＳＩ−ＲＳの構成を受信する。前記移動局は、前記移動局特定ＣＳＩ−ＲＳを受信する。前記移動局は、前記移動局特定ＣＳＩ−ＲＳに基づいて基地局に第２フィードバックを送信する。

移動局が提供される。移動局は、トランシーバ及び１つ以上のプロセッサを含む。１つ以上のプロセッサは、トランシーバを介して基地局から共通ＣＳＩ−ＲＳを受信するように構成される。１つ以上のプロセッサは、共通ＣＳＩ−ＲＳに基づいて基地局に第１フィードバックをトランシーバを介して送信するように構成される。１つ以上のプロセッサは、基地局から移動局−特定ＣＳＩ−ＲＳの構成をトランシーバを介して受信するように構成される。１つ以上のプロセッサは、移動局特定ＣＳＩ−ＲＳをトランシーバを介して受信するように構成される。１つ以上のプロセッサは、移動局特定ＣＳＩ−ＲＳに基づいてトランシーバを介して基地局に第２フィードバックを送信するように構成される。

基地局が提供される。前記基地局は、トランシーバ及び１つ以上のプロセッサを含む。１つ以上のプロセッサは、トランシーバを介して共通ＣＳＩ−ＲＳを移動局に送信するように構成される。１つ以上のプロセッサは、共通ＣＳＩ−ＲＳに基づいて移動局からトランシーバを介して第１フィードバックを受信するように構成される。１つ以上のプロセッサは、移動局特定ＣＳＩ−ＲＳの構成をトランシーバを介して移動局に送信するように構成される。１つ以上のプロセッサは、トランシーバを介して移動局特定ＣＳＩ−ＲＳを送信するように構成される。１つ以上のプロセッサは、トランシーバを介して、移動局特定ＣＳＩ−ＲＳに基づいて移動局から第２フィードバックを受信するように構成される。

以下、詳細な説明に入る前に、本特許文献にわたって用いられる特定の単語及び句の定義について説明した方が有用であろう。「含む」及び「具備する」は、それらの派生語らと同様に限定なく含むことを意味する。「又は」という用語は包括的に「及び／又は」を意味する。「…と関連付けられた」及び「…それに関連付けられた」は、それらの派生語らと同様に、「含む」、「…内に含まれる」、「と互いに接続する」、「含有する」、「…内に含有する」、「…に連結する、あるいは…と連結する」、「…に、あるいは…と結合する」、「…と通信可能である」、「…と協力する」、「挟む」、「並置する」、「…に隣接する」、「…に、あるいは…と縛られる」、「持つ」、「…の特性を持つ」、またはその類似体などを意味し得る。そして、用語「コントローラ」は、少なくとも１つの動作を制御する任意の機器、システム、またはその一部を意味し、そのような機器は、ハードウェア、ファームウェアまたはソフトウェア、またはそれらの少なくとも２つの組み合わせに具現され得る。任意の特定のコントローラに関連づけられた機能は、ローカルであるか、または、遠隔であるかによって集中化するか、もしくは分散化され得る。特定の単語及び句のための定義が本特許文献全体にわたって提供され、当該分野における通常の知識を有する者であれば、ほとんどの場合ではないが、多くの場合、そのような定義が従来の使用だけでなく、今後の使用にも適用されるということを理解できるはずである。

本発明及び利点をより完全に理解するために、以下、添付図面と共に以下の説明を参照し、図面における類似の符号は類似の構成要素を示す。
本発明の実施形態による無線ネットワークを示す図である。本発明の実施形態による無線送信経路の上位レベル（ｈｉｇｈ−ｌｅｖｅｌ）ダイヤグラム（ｄｉａｇｒａｍ）を示す図である。本発明の実施形態による無線受信経路の上位レベルダイヤグラムを示す図である。本発明の実施形態による加入者局を示す図である。５Ｇ（ｆｉｆｔｈｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）無線通信システムのフレーム構造を示す図である。本発明の実施形態による基地局から移動局への多重経路チャネルを示す図である。本発明の実施形態によるトランシーバ構造を示す図である。本発明の実施形態による様々なアンテナアレイ（ａｎｔｅｎｎａａｒｒａｙ）を用いるトランシーバ構造を示す図である。本発明の実施形態による様々なアンテナ離隔（ｓｐａｃｉｎｇ）を用いるトランシーバ構造を示す図である。本発明の実施形態によるある特定の空間方向にデータを送受信するためにビームフォーミングを用いる送信／受信チェーン（ｃｈａｉｎ）を示す図である。本発明の実施形態による周波数、時間及び空間スタガリング（ｓｔａｇｇｅｒｉｎｇ）を用いるチャネルパラメータ推定及び微細調整過程のためのメッセージダイヤグラムを示す図である。本発明の実施形態による互いに異なる到来角、出射角及びチャネル利得を有する、送信機と受信機との間の２経路チャネルを示すダイヤグラムを示す図である。本発明の実施形態によるチャネルのための共通（ｃｏｍｍｏｎ）ＣＳＩ（ｃｈａｎｎｅｌｓｔａｔｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）−ＲＳ（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｉｇｎａｌ）送信及び移動局特定（ｓｐｅｃｉｆｉｃ）ＣＳＩ−ＲＳ送信のために使用されるビームに対する相違点を示す図である。本発明の実施形態による基地局が構成された移動局特定ＣＳＩ−ＲＳ基準シンボルのための移動局と前記基地局との間の情報交換を示す図である。本発明の実施形態による移動局によって移動局特定ＣＳＩ−ＲＳが要求される時の移動局と基地局との間の情報交換を示す図である。本発明の実施形態による空間方向（ｓｐａｔｉａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）を最初選択するために基地局が共通ＣＳＩ−ＲＳを使用する手順の第１段階（ｆｉｒｓｔｐｈａｓｅ）を示す図である。本発明の実施形態による基底帯域（ｂａｓｅｂａｎｄ）プリコーダ（ｐｒｅｃｏｄｅｒ）を決定するためにチェーン＃１及びチェーン＃２で特定の空間ビーム（ｓｐａｔｉａｌｂｅｍａ）に送信されるユーザ特定ＣＳＩ−ＲＳを示す手順の第２段階（ｓｅｃｏｎｄｐｈａｓｅ）を示す図である。本発明の実施形態による基準信号の送信及びフィードバックを構成するための移動局と基地局との間の情報交換を示す図である。本発明の実施形態による周期的な共通ＣＳＩ−ＲＳ送信を示すフローチャートである。本発明の実施形態による基地局における移動局特定ＣＳＩ−ＲＳ送信を示すフローチャートである。本発明の実施形態による共通基準信号の送信及び移動局特定基準信号の送信及びフィードバックのための移動局の動作を示すフローチャートである。本発明の実施形態による共通基準信号の送信及び移動局が要求された移動局特定基準信号の送信及びフィードバックのための移動局１１６のような移動局の動作を示すフローチャートである。

図１乃至図２１で、以下論議されるように、そして、本特許文献において本発明の原則を説明するために使用される様々な実施形態は、例示的な目的のみを有し、いかなる場合も本発明の範囲を限定すると解釈されてはならない。当該分野における通常の知識を有する者は本発明の原則が任意の適した配列を有する電子機器で具現され得るということを理解できるはずである。

以下の文献及び標準説明は、本発明に完全に開示されたように、本発明に統合される：「ミリ波伝播：スペクトル管理具現」、連邦通信委員会、工学技術事務局、機関紙７０号、１９９７年７月：ＺｈｏｕｙｕｅＰｉ、ＦａｒｏｏｑＫｈａｎ、「ミリ波移動広帯域システム入門（Ａｎｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｏｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ−ｗａｖｅｍｏｂｉｌｅｂｒｏａｄｂａｎｄｓｙｓｔｅｍｓ）」、ＩＥＥＥ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｓ）通信刊行物、２０１１年６月；３ＧＰＰ（ＴｈｉｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐＰｒｏｊｅｃｔ）ＴＳ３６．２０１：「進化した汎用地上無線アクセス（ＥｖｏｌｖｅｄＵｎｉｖｅｒｓａｌＴｅｒｒｅｓｔｒｉａｌＲａｄｉｏＡｃｃｅｓｓ、Ｅ−ＵＴＲＡ）；物理的階層−全般的説明（ＰｈｙｓｉｃａｌＬａｙｅｒ−ＧｅｎｅｒａｌＤｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ）」；３ＧＰＰＴＳ３６．２１１：「Ｅ−ＵＴＲＡ；物理チャネル及び変調」；３ＧＰＰＴＳ３６．２１２：「Ｅ−ＵＴＲＡ；多重化及びチャネル符号化」；３ＧＰＰＴＳ３６．２１３：「Ｅ−ＵＴＲＡ；物理的階層過程」；３ＧＰＰＴＳ３６．２１４：「Ｅ−ＵＴＲＡ；物理的階層−測定」；及びＢ．Ｊｅｆｆｓら、「任意のアンテナアレイのための無線ＭＩＭＯ（ｍｕｌｔｉｐｌｅｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉｐｌｅｏｕｔｐｕｔ）チャネル探索接近法（ＡｗｉｒｅｌｅｓｓＭＩＭＯｃｈａｎｎｅｌｐｒｏｂｉｎｇａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒａｒｂｉｔｒａｒｙａｎｔｅｎｎａａｒｒａｙｓ）」、ＩＣＡＳＳＰ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＡｃｏｕｓｔｉｃｓ、Ｓｐｅｅｃｈ、ａｎｄＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）２００１会報、２００１年３月。

図１は、本発明の実施形態による無線ネットワーク１００を示す。上記図１に示す無線ネットワーク１００の実施形態は、単に説明のためのものである。前記無線ネットワーク１００に対する他の実施形態が本発明の範囲から逸脱することなく使用されることができる。

前記無線ネットワーク１００は、基地局（ＢＳ：ｂａｓｅｓｔａｔｉｏｎ）１０１、基地局１０２及び基地局１０３を含む。基地局１０１は、前記基地局１０２及び基地局１０３と通信する。前記基地局１０１は、インターネット、独自ＩＰネットワーク又は他のネットワークのようなＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔｐｒｏｔｏｃｏｌ）ネットワーク１３０と通信する。

ネットワークタイプによっては、「基地局」の代わりに「ＢＳ（ｂａｓｅｓｔａｔｉｏｎ）」、「ＡＰ（ａｃｃｅｓｓｐｏｉｎｔ）」又は「ｅＮＢ（ｅｖｏｌｖｅｄ−ＮｏｄｅＢ）」のような他の周知の用語が使用され得る。便宜上、本発明では、用語「基地局」又は「ＢＳ」が遠隔端末に無線接続を提供するネットワークインフラ構成要素（ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を示すために使用される。また、用語「移動局」又は「ＭＳ（ｍｏｂｉｌｅｓｔａｔｉｏｎ）」は、本発明で、基地局に無線接続するか、または消費者が無線通信ネットワークを介してサービスに接続するために使用され得る遠隔（ｒｅｍｏｔｅ）端末を示すために使用される。用語「移動局」は、移動局が移動機器（例：携帯電話）であっても、通常、固定された機器（例：デスクトップＰＣ（ｐｅｒｓｏｎａｌｃｏｍｐｕｔｅｒ）、自動販売機など）と見なされるものであっても関係なく使用される。他のシステムにおいて、「ユーザ装置（ｕｓｅｒｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）」の代わりに「移動局（ＭＳ：ｍｏｂｉｌｅｓｔａｔｉｏｎ）」、「加入者局（ＳＳ：ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒｓｔａｔｉｏｎ）」、「遠隔端末（ＲＴ：ｒｅｍｏｔｅｔｅｒｍｉｎａｌ）」、「無線端末（ＷＴ：ｗｉｒｅｌｅｓｓｔｅｒｍｉｎａｌ）」などのような他の周知の用語が使用され得る。

基地局１０２は、基地局１０２のカバレッジ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）領域１２０内の複数の第１移動局にネットワーク１３０への無線広帯域接続を提供する。複数の第１移動局は、小企業に位置し得る移動局１１１、大企業に位置し得る移動局１１２、ＷｉＦｉホットスポットに位置し得る移動局１１３、第１住居地に位置し得る移動局１１４、第２住居地に位置し得る移動局１１５、及び携帯電話、無線ラップトップ、無線ＰＤＡなどのような移動機器であり得る移動局１１６を含む。移動局１１１乃至１１６は、携帯電話、移動ＰＤＡ及び任意の移動局のような、しかし、これに限定されない無線通信装置であり得る。

基地局１０３は、基地局１０３のカバレッジ領域１２５内に複数の第２ＭＳに無線広帯域接続を提供する。複数の第２ＭＳは、移動局１１５及び移動局１１６を含む。一部の実施形態において、１つ以上の基地局１０１乃至１０３は、互いに通信し、本発明の実施形態で記述されたミリ波（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒｗａｖｅ）システムでチャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）微細調整（ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ）及び多重ストリーム（ｍｕｌｔｉ−ｓｔｒｅａｍ）送信をサポートするための技術を含み、ＬＴＥ（ＬｏｎｇＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ）又はＬＴＥ−Ａ（ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）技術を用いて移動局１１１乃至１１６と通信する。

点線は、カバレッジ領域１２０及び１２５の近似範囲を示し、例示及び説明のみを目的として略円形に表示されている。基地局に関連付けられたカバレッジ領域、例えば、カバレッジ領域１２０及び１２５は、基地局の構成及び自然や人工的な妨害物に関連づけられた無線環境での変動事項によって不規則な形状を含み、他の形状であり得ることが明確に理解されるべきである。

上記図１は、無線ネットワーク１００の一例を示しているが、上記図１に対する様々な変更が行われ得る。例えば、有線（ｗｉｒｅｄ）ネットワークのような他のタイプのデータネットワークが無線ネットワーク１００を代替することができる。有線ネットワークで、ネットワーク端末は、基地局１０１乃至１０３及び移動局１１１乃至１１６を代替することができる。有線接続は、上記図１に示す無線接続を代替することができる。

図２Ａは、無線送信経路に対する上位レベルを示す図である。図２Ｂは、無線受信経路に対する上位レベルを示す図である。上記図２Ａ及び前記２Ｂで、送信経路２００は、例えば、基地局１０２で具現されることができ、受信経路２５０は、例えば、図１の移動局１１６のような移動局で具現され得る。しかし、前記受信経路２５０は、基地局（例：上記図１の基地局１０２）で具現されることができ、前記送信経路２００は、移動局で具現され得る。一部の実施形態において、前記送信経路２００及び前記受信経路２５０は、本発明の実施形態で記述されたミリ波（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒｗａｖｅ）システムでチャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）微細調整（ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ）及び多重ストリーム（ｍｕｌｔｉ−ｓｔｒｅａｍ）送信をサポートするための方法を行うように構成される。

前記送信経路２００は、チャネルコーディング及び変調（ｃｈａｎｎｅｌｃｏｄｉｎｇａｎｄｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）ブロック２０５、直列−並列（ｓｅｒｉａｌ−ｔｏ−ｐａｒａｌｌｅｌ）ブロック２１０、Ｎ−サイズ（ｓｉｚｅＮ）ＩＦＦＴ（ｉｎｖｅｒｓｅｆａｓｔｆｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍ）ブロック２１５、並列−直列（ｐａｒａｌｌｅｌ−ｔｏ−ｓｅｒｉａｌ）ブロック２２０、ＣＰ（ｃｙｃｌｉｃｐｒｅｆｉｘ）追加ブロック２２５及びアップコンバータ（ＵＣ：ｕｐ−ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２３０を含む。前記受信経路２５０は、ダウンコンバータ（ＤＣ：ｄｏｗｎ−ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２５５、ＣＰ除去ブロック２６０、直列−並列ブロック２６５、Ｎ−サイズ（ｓｉｚｅＮ）ＦＦＴ（ｆａｓｔｆｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍ）ブロック２７０、並列−直列ブロック２７５、チャネルデコーディング及び復調（ｃｈａｎｎｅｌｄｅｃｏｄｉｎｇａｎｄｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）ブロック２８０を含む。

図２Ａ及び図２Ｂで、少なくとも一部の構成要素は、ソフトウェアに具現されることができ、他の構成要素は構成ハードウェア（例：１つ又は複数のプロセッサ）又はソフトウェアと構成ハードウェアの混合物に具現され得る。特に、本発明に記述されたＦＦＴブロック及びＩＦＦＴブロックはサイズＮの値がその具現に応じて変更され得る構成ソフトウェアアルゴリズムに具現され得る。

また、本発明は、ＦＦＴ及びＩＦＦＴを具現する実施形態を対象とするが、これは単に説明のためのものであって、本発明の範囲を制限すると解釈されるべきではない。本発明の他の実施形態において、ＦＦＴ関数及びＩＦＦＴ関数は、容易にＤＦＴ（ｄｉｓｃｒｅｔｅｆｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍ）関数及びＩＤＦＴ（ｉｎｖｅｒｓｅｄｉｓｃｒｅｔｅｆｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍ）関数にそれぞれ代替されることができる。ＤＦＴ及びＩＤＦＴ関数の場合、変数Ｎの値は整数（例：１，２，３，４，等）であり得る一方、ＦＦＴ及びＩＦＦＴ関数の場合、変数Ｎの値は、２の冪数（ｐｏｗｅｒｏｆｔｗｏ）（例：１，２，４，８，１６等）の整数であり得る。

前記送信経路２００で前記チャネルコーディング及び変調ブロック２０５は、情報ビットセットを受信し、コーディング（例：ＬＤＰＣ（ｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙｐａｒｉｔｙｃｏｄｅ）コーディング）を適用し、入力ビットを変調（例：ＱＰＳＫ（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｋｅｙｉｎｇ）又はＱＡＭ（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ））して一連の周波数領域（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｄｏｍａｉｎ）変調シンボルを生成できる。前記直列−並列ブロック２１０は、変調された直列シンボルを並列データに変換（すなわち、逆多重化）することで、Ｎが基地局１０２及び移動局１１６に使用されるＩＦＦＴ／ＦＦＴサイズの場合、Ｎ個の並列シンボルストリーム（ｓｙｍｂｏｌｓｔｒｅａｍ）を生成する。以降、前記Ｎ−サイズＩＦＦＴブロック２１５は、Ｎ個の並列シンボルストリームに対してＩＦＦＴ演算を行うことによって時間領域の出力信号を生成する。前記並列−直列ブロック２２０は、前記大きさ−ＮＩＦＦＴブロック２１５の出力である並列時間領域出力シンボルを直列時間領域信号に変換する（すなわち、多重化する）。以降、前記ＣＰ追加ブロック２２５は、時間領域信号にＣＰを挿入する。最終的には、前記アップコンバータ２３０は、前記ＣＰ追加ブロック２２５の出力を無線チャネルを介して送信するためのＲＦ（ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）周波数に変調する（すなわち、アップコンバートする）。また、前記信号は前記ＲＦ周波数に変換する前に基底帯域（ｂａｓｅｂａｎｄ）でフィルタリングされ得る。

送信されたＲＦ信号は無線チャネルを通過した後、移動局１１６に受信され、基地局１０２での過程に対する逆の過程が行われる。前記ダウンコンバータ２５５は、受信された信号を基底帯域周波数にダウンコンバートし、前記ＣＰ除去ブロック２６０は、ＣＰを除去して直列時間領域（ｔｉｍｅ−ｄｏｍａｉｎ）基底帯域信号を生成する。前記直列−並列ブロック２６５は、時間領域基底帯域信号を並列時間領域信号に変換する。以降、Ｎ−サイズＦＦＴブロック２７０は、ＦＦＴアルゴリズムを遂行してＮ個の並列周波数領域信号を生成する。前記並列−直列ブロック２７５は、並列周波数領域信号を一連の変調されたデータシンボルに変換する。前記チャネルデコーディング及び復調ブロック２８０は、復調を行った後、変調されたシンボルをデコードして元の入力データストリームを復元する。

前記基地局１０１乃至１０３のそれぞれは、ダウンリンクで前記移動局１１１乃至１１６への送信と類似した送信経路を具現することができ、アップリンクで前記移動局１１１乃至１１６からの受信と類似した受信経路を具現することができる。同様に、前記移動局１１１乃至１１６のそれぞれは、アップリンクで前記基地局１０１乃至１０３への送信のための構造（ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）に対応する送信経路を具現することができ、ダウンリンクで前記基地局１０１乃至１０３からの受信のための構造に対応する受信経路を具現することができる。

図３は、本発明の実施形態による移動局を示す図である。上記図３に示す移動局１１６のような前記移動局の実施形態は単に説明のためのものである。無線加入者局に対する他の実施形態が本発明の範囲から逸脱することなく使用され得る。前記移動局１１６が例として図示されたが、上記図３の説明は移動局１１１、移動局１１２、移動局１１３、移動局１１４、移動局１１５のいずれにも同様に適用され得る。

移動局１１６は、アンテナ３０５、ＲＦトランシーバ３１０、送信（ＴＸ：ｔｒａｎｓｍｉｔ）処理回路３１５、マイク３２０及び受信（ＲＸ：ｒｅｃｅｉｖｅ）処理回路３２５を含む。また、前記移動局１１６は、スピーカ（ｓｐｅａｋｅｒ）３３０、メインプロセッサ（ｍａｉｎｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）３４０、入出力（Ｉ／Ｏ：ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ）インタフェース（ＩＦ：ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）３４５、キーパッド（ｋｅｙｐａｄ）３５０、ディスプレイ（ｄｉｓｐｌａｙ）３５５及びメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）３６０を含む。前記メモリ３６０は、基本オペレーションシステム（ｂａｓｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ）プログラム３６１及び複数のアプリケーション３６２をさらに含む。

前記ＲＦトランシーバ３１０は、前記アンテナ３０５から前記無線ネットワーク１００の基地局によって送信された着信ＲＦ信号を受信する。前記ＲＦトランシーバ３１０は、着信ＲＦ信号をダウンコンバートして中間周波数（ＩＦ：ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）又は基底帯域信号を生成する。前記中間周波数又は前記基底帯域信号は、基底帯域又は中間周波数信号をフィルタリング、デコード、及び／又はデジタル化して処理された基底帯域信号を生成する前記受信処理回路３２５に送信される。前記受信処理回路３２５は、処理された基底帯域信号を前記スピーカ３３０に（すなわち、音声データ）、又は追加的な処理（例：ウェブブラウジング（ｗｅｂｂｒｏｗｓｉｎｇ））のために前記メインプロセッサ３４０に送信する。

前記送信処理回路３１５は、前記マイク３２０からのアナログ又はデジタル音声データ又は前記メインプロセッサ３４０からの他の出力基底帯域データ（例：ウェブデータ、電子メール、対話形ビデオゲームデータ）を受信する。前記送信処理回路３１５は、出力基底帯域データを符号化、多重化、及び／又はデジタル化して処理された基底帯域又は中間周波数信号を生成する。前記ＲＦトランシーバ３１０は、前記送信処理回路３１５から出力処理された基底帯域又は中間周波数信号を受信する。前記ＲＦトランシーバ３１０は、基底帯域又は中間周波数信号を前記アンテナ３０５を介して送信されるＲＦ信号にアップコンバートする。

一部の実施形態において、前記メインプロセッサ３４０は、マイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）又はマイクロコントローラ（ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）である。前記メモリ３６０は、前記メインプロセッサ３４０と連結（ｃｏｕｐｌｅｄ）される。本発明の一部の実施形態によれば、前記メモリ３６０の一部はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：ｒａｎｄｏｍａｃｃｅｓｓｍｅｍｏｒｙ）を含み、前記メモリ３６０の他の一部は読み出し専用メモリ（ＲＯＭ：ｒｅａｄｏｎｌｙｍｅｍｏｒｙ）として動作するフラッシュ（ｆｌａｓｈ）メモリを含む。

前記メインプロセッサ３４０は、１つ又は複数のプロセッサで構成されることができ、無線加入者局１１６の全体動作を制御するために前記メモリ３６０に格納された基本オペレーションシステムプログラム３６１を実行する。そのような動作で、前記メインプロセッサ３４０は、周知の原理に従って、前記ＲＦトランシーバ３１０、前記受信処理回路３２５、及び前記送信処理回路３１５によって順方向（ｆｏｒｗａｒｄ）チャネル信号の受信及び逆方向（ｒｅｖｅｒｓｅ）チャネル信号の送信を制御する。

前記メインプロセッサ３４０は、本発明の実施形態において説明されたミリ波システムにおけるチャネル微細調整及び多重チャネル送信をサポートするための動作のように前記メモリ３６０にある他のプロセス及びプログラムを実行できる。前記メインプロセッサ３４０は、プロセスの実行によって、必要な場合、前記メモリ３６０に又は前記メモリ３６０からデータを移動させることができる。一部の実施形態において、前記メインプロセッサ３４０は、ビームフォーミングされたセルラーシステムでアップリンク制御チャネル多重化を含み、ＣｏＭＰ（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ）通信及びＭＵ−ＭＩＭＯ（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒｍｕｌｔｉｐｌｅｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉｐｌｅｏｕｔｐｕｔ）通信のためのアプリケーションのような前記複数のアプリケーション３６２を実行するように構成される。前記メインプロセッサ３４０は、前記オペレーションシステムプログラム３６１に基づいて又は前記基地局１０２から受信された信号に対応して複数のアプリケーション３６２を運用できる。また、メインプロセッサ３４０は、前記入出力インタフェース３４５に結合される。前記入出力インタフェース３４５は、加入者局１１６にラップトップコンピュータ及びハンドヘルドコンピュータのような他の機器に接続できる機能を提供する。前記入出力インタフェース３４５は、このような付属品とメインコントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）３４０との間の通信経路である。

また、メインプロセッサ３４０は、前記キーパッド３５０及び前記ディスプレイ部３５５に結合される。前記加入者局１１６の運営者は前記キーパッド３５０を使用して加入者局１１６にデータを入力する。ディスプレイ３５５は、ウェブサイトから少なくとも制限されたグラフィック及び／又はテキストをレンダリングできる液晶ディスプレイであり得る。代案的な一実施形態は、他の種類（ｔｙｐｅ）のディスプレイを使用することができる。

本発明の実施形態は、移動通信のためにミリメートル電波（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｗａｖｅｓ）を用いる通信システム及び関連装置及び方法を説明する。本発明の一実施形態は、例えば、ミリ波と類似した属性を示す１０ＧＨｚ乃至３０ＧＨｚの周波数を有する電波のような他の通信媒体及び波長で適用され得る。一部の場合において、本発明の実施形態は、テラヘルツ（ｔｅｒａｈｅｒｔｚ）周波数の電波、赤外線（ｉｎｆｒａｒｅｄ）、可視光（ｖｉｓｉｂｌｅｌｉｇｈｔ）及び他の光学媒体（ｏｐｔｉｃａｌｍｅｄｉａ）に適用され得る。説明の便宜のために、「セルラー帯域」及び「ミリ波帯域」という用語が使用され、前記「セルラー帯域」は、約数百メガヘルツ（ｍｅｇａｈｅｒｔｚ）乃至数ギガヘルツ（ｇｉｇａｈｅｒｔｚ）の周波数を示し、前記「ミリ波帯域」は、約数十ギガヘルツ乃至数百ギガヘルツの周波数を示す。相違点は、セルラー帯域での電波（ｒａｄｉｏｗａｖｅ）は低い伝播損失を有し、カバレッジのためにはより良好に使用され得るが、大きなアンテナ（ｌａｒｇｅａｎｔｅｎｎａ）を必要とする場合がある。ミリ波帯域での電波（ｒａｄｉｏｗａｖｅ）はより高い伝播損失を被るが、小さいフォームファクタ（ｆｏｒｍｆａｃｔｏｒ）での高利得（ｈｉｇｈ−ｇａｉｎ）アンテナ又はアンテナアレイ（ａｎｔｅｎｎａａｒｒａｙ）設計にはより向いている。

図４は、５Ｇ（ｆｉｆｔｈｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）無線通信システムのフレーム構造を示す図である。図４に示す実施形態は、単に説明の便宜のためのものである。本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態が使用され得る。

ＯＦＤＭ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）シンボルは、単位体（ｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙ）をスケジューリングするためにスロット（ｓｌｏｔ）１０２にグループ化される。例えば、３０個のＯＦＤＭシンボルは、５Ｇシステムで１つのスロットを形成する。８個のスロットはサブフレーム（ｓｕｂｆｒａｍｅ）１０４を形成し、５個のサブフレームはフレーム（ｆｒａｍｅ）１０６を形成する。シンボル、スロット、サブフレーム及びフレームのような互いに異なる単位体（ｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙ）はデータ送信及びシンボル制御及び参照のための単位体（ｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙ）を示す。それぞれのＯＦＤＭシンボルは、４．１６ｕｓの長さで、３０個のＯＦＤＭシンボルからなるスロットは１２５ｕｓの長さで、前記サブフレーム１０４は１ｍｓの長さで、前記フレーム１０６は５ｍｓの長さである。

本発明は、指向性（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）ビームを形成するためにアンテナアレイを使用するシステムに関する。送信機は、受信機から送信ビームフォーミング利得と称される最大電力利得（ｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｇａｉｎ）を提供する複数の指向性ビームのうち１つを用いて送信する。前記受信機は、前記送信機によって送信された信号を受信するためにアンテナアレイに適用された適合した重み値を用いて生成される指向性ビームを使用する。前記受信機で電力利得は受信ビームフォーミング利得と称される。前記アンテナアレイが同期的に（ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｌｙ）「作動すると」、これはより高い伝播損失（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｌｏｓｓ）を補償できる利得を有するビームを形成する。アンテナを同期的に作動させることは、互いに異なる位相シフト（ｐｈａｓｅｓｈｉｆｔ）を有するアンテナを介して同じ信号を送信することを必要とする。ただ、前記位相シフトはアレイ内で基準アンテナを基準に測定される与えられた（ｇｉｖｅｎ）アンテナからの送信された波に対する経路長さ（ｐａｔｈｌｅｎｇｔｈ）の差に過ぎない場合がある。前記位相シフトを計算し、適用するための複数の他の方法が存在する。前記アンテナアレイのための位相シフトはアナログ重み値ベクター（ａｎａｌｏｇｗｅｉｇｈｖｅｃｔｏｒｓ）と称される。互いに異なるアンテナから重み付けされた（ｗｅｉｇｈｔｅｄ）信号は特定の空間方向にビームを形成する。アンテナが配列された平面（ｐｌａｎｅ）に対して測定された指向性ビームの角度（ａｎｇｌｅ）及びアレイ内でアンテナの重み値及びアンテナの個数によって決定されるビーム幅（ｂｅａｍｗｉｄｔｈ）と称される指向性ビームの幅（ｗｉｄｔｈ）等の２つのパラメータは、前記アンテナアレイによって生成された指向性ビームを定義する。本発明は、平面アレイ（ｐｌａｎａｒａｒｒａｙｓ）に集中するが、本発明に説明された技術は非平面（ｎｏｎ−ｐｌａｎａｒ）アンテナアレイに対しても行われ得る。

特に、本発明は、基地局と移動局との間の無線接続が存在するセルラーネットワークに集中する。ダウンリンクで、前記基地局は、送信ビームフォーミング（ｔｒａｎｓｍｉｔｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）を用いて移動局にデータを送信するが、一方で、前記移動局は、受信ビームフォーミング（ｒｅｃｅｉｖｅｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）を用いて前記基地局からデータを受信する。アップリンクで、このような関係は逆転され、前記移動局は、空間ビームを用いて送信し、前記基地局は、受信ビームフォーミングを用いてデータを受信する。前記ダウンリンクで、前記基地局と移動局との間のチャネルは離散型レイ経路（ｄｉｓｃｒｅｔｅｒａｙｐａｔｈｓ）の合計（ｓｕｍ）で表すことができる。

ここで、Φ_ｋ及びΘ_ｋは、それぞれ、送信アレイから受信アレイへ行くチャネルでｋ^{ｔｈ}光線（ｒａｙ）に対する出射角（ｄｅｐａｒｔｕｒｅａｎｇｌｅ）及び到来角（ａｒｒｉｖａｌａｎｇｌｅ）である。Φ_ｋ及びΘ_ｋの値は知られた分布を有するランダム変数（ｒａｎｄｏｍｖａｒｉａｂｌｅｓ）である。β_ｋは二重指数分布（ｄｏｕｂｌｅｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）から導出される任意平均（ｒａｎｄｏｍｍｅａｎ）を有するレイリー（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）分布であってΨ_ｋは（０、２π）内で一定である。

図５は、基地局５０１から移動局５０３への多重経路チャネルを示す図である。前記基地局５０１及び前記移動局５０３は、それぞれ上記図１の前記基地局１０１及び上記図１の前記移動局１１６の実施形態である。上記図５に示す実施形態は単に説明の便宜のためのものである。本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態が使用され得る。

上記図５に示すように、前記基地局５０１と前記移動局５０３との間のチャネルはそれぞれ特定の出射角（ＡｏＤ：ａｎｇｌｅｏｆｄｅｐａｒｔｕｒｅ）Φ_ｋ及び特定の到来角（ＡｏＡ：ａｎｇｌｅｏｆａｒｒｉｖａｌ）Θ_ｋを有する３経路チャネルによって識別される。前記基地局５０１におけるアンテナアレイ５０２は空間ビーム５０５を形成するが、一方で、前記移動局５０３でアンテナアレイ５０４は空間ビーム５０６を形成する。前記移動局５０３に向かう直接経路（ｄｉｒｅｃｔｐａｔｈ）がないので、送信された電波（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｗａｖｅ）は受信機に到達する前にオブジェクト（ｏｂｊｅｃｔ）５０７，５０８，５０９によって少なくとも１回反射される。

図６乃至図８は、様々なアンテナアレイ及び離隔を用いるトランシーバ（ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）構造を示す。上記図６乃至上記図８に示す実施形態は単に説明の便宜のためのものである。本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態が使用され得る。

本発明で考慮するシステムは、Ｍ個の送信デジタルチェーン６０２及びＮ個の空間ビーム６０６を含む。前記Ｍ個のデジタルチェーン６０２のそれぞれは、ビームと称されるＮ個の空間方向のうち１つで複数のビームフォーミング部６０８のうち１つを用いて調整され（ｓｔｅｅｒｅｄ）得るアンテナ要素（ａｎｔｅｎｎａｅｌｅｍｅｎｔ）を具備する複数のアンテナアレイ６０４のうち１つに連結される。送信機（移動局又は基地局）の複数のアンテナは１つのアレイとして配列され、互いに異なる位相シフタ（ｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｅｒ）を介して、該当経路（ｐａｔｈｗａｙ）の電力増幅器（ｐｏｗｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒ）及び他の構成要素（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を含むアナログ処理チェーン（ａｎａｌｏｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃｈａｉｎ）に連結される。前記アナログ処理チェーンに先立ち、ＯＦＤＭＡ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅａｃｃｅｓｓ）処理経路（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐａｔｈｗａｙ）を含むデジタル基底帯域チェーン（ｄｉｇｉｔａｌｂａｓｅｂａｎｄｃｈａｉｎ）が先行する。デジタルチェーンは前記デジタル基底帯域チェーン及び前記位相シフタを介してアンテナアレイに連結された前記アナログ処理チェーンを含む。

上記図６に示すシステムは、いくつの変形（ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ）を含むことができる。図７に示す一実施形態は複数のアンテナを含み、前記アンテナは１つ以上のＭ個のデジタルチェーン７０２のために互いに異なる多重アンテナアレイ（ｍｕｌｔｉｐｌｅａｎｔｅｎｎａａｒｒａｙｓ）７０４の各アレイを形成する。また、ビームフォーミングの種類（ｔｙｐｅ）、及びビームフォーミング利得において重要なことは各アンテナアレイにおけるアンテナ配列に対する相違点である。アンテナの個数及び配列はアンテナから抽出されることができるビームフォーミング利得に直接的に影響を及ぼすため、これはシステム性能に影響を及ぼす。

他の重要な変形は、互いに異なるアンテナアレイの間の離隔である。アンテナアレイはビームフォーミング部を介してデジタルチェーンに連結される１つのセットのアンテナと定義される。上記図６に示す通常の構造は、全てのアンテナはそのアンテナが連結されたデジタルチェーンにかかわらず半波長（ｈａｌｆｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）距離だけ離隔されると仮定し、この時、λと表示された波長は搬送波（ｃａｒｒｉｅｒ）周波数に対する光の速度（ｓｐｅｅｄｏｆｌｉｇｈｔ）の割合で定義される。アレイ内でデジタルチェーンに連結されたアンテナ要素は、ビームフォーミング利得に不利に作用するグレーティングローブ（ｇｒａｔｉｎｇｌｏｂｅ）の発生を防ぐために互いにλ／２だけ離隔されるべきであるが、これは互いに異なるアレイの間のアンテナ要素に対する要件ではない。トランシーバ構造及び相互連結（ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｓ）配置（ｐｌａｃｅｍｅｎｔｓ）は、互いに異なるデジタルチェーンに連結されたこのようなアンテナアレイがどのように配列されるべきであるかに影響を及ぼすことができる。図８のように、λ／２以上アンテナアレイ間離隔を増大させることは特定の受信機に向かうデジタルチェーンのそれぞれから観察されるように、チャネルの相関（ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）に影響を及ぼすことができる。したがって、このようなシナリオは送信機及び受信機で互いに異なるデジタルチェーン間チャネルを推定する際に考慮することが重要である。

各アンテナアレイに連結されたアンテナの互いに異なる個数とアンテナアレイの間の互いに異なる離隔に対するいかなる組み合わせも図７及び図８に示す変形から導出されることができる。

図９は、ある特定の空間方向にデータを送信及び受信するためにビームフォーミングを用いる送信／受信チェーンを示す図である。上記図９に示す実施形態は単に説明の便宜のためのものである。本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態が使用され得る。

送信及び受信ビームフォーミングは特定の空間方向を用いてデータ送信のためにそれぞれ送信機９０２及び受信機９０４によって使用される。前記送信機９０２及び前記受信機９０４でデジタルチェーンの個数はデータを送受信するために使用され（ｄｅｐｌｏｙｅｄ）得る併行的（ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔ）ビーム方向の個数を決定する。上記図９に示す配列において、同時に選択され得る空間方向の個数は前記送信機９０２及び前記受信機９０４でそれぞれ４個及び２個で、前記送信機９０２及び前記受信機９０４のそれぞれによって含まれる送信及び受信デジタルチェーンの個数によって定義される。Ｍ個のデジタルチェーンを具備したシステムにおいて、同時に送信、または受信され得るＭ個のビームがあり得る。ビームは空間方向に対応する。

送信機と受信機との間のチャネルを測定し、特定のビーム方向を選択するために要求されるトレーニング（ｔｒａｉｎｉｎｇ）シンボルの量はシステムによって構成されることができる。トレーニングシンボル、すなわちいわゆる基準（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）シンボルの個数はオーバーヘッド（ｏｖｅｒｈｅａｄ）、システム構成、推定方法（ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ）などに基づいて決定される。システムが時間、周波数及び空間スタガリング（ｓｔａｇｇｅｒｉｎｇ）を用いていわゆるＣＳＩ−ＲＳ（ｃｈａｎｎｅｌｓｔａｔｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ−ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｙｍｂｏｌｓ）と呼ばれる基準シンボルを送信する実施形態において、トレーニング方法は２つの段階を含むことができ、この時、第１段階は、全てのユーザに対して共通される（ｉｎｃｏｍｍｏｎ）ＣＳＩ−ＲＳ送信を含み、第２段階は、単一ユーザ（ｓｉｎｇｌｅｕｓｅｒ）に対するチャネルパラメータ推定（ｃｈａｎｎｅｌｐａｒａｍｅｔｅｒｅｓｔｉｍａｔｅｓ）を微細調整（ｒｅｆｉｎｅ）するために特定的に（ｓｐｅｃｉｆｉｃａｌｌｙ）使用されるユーザ特定（ｕｓｅｒ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ）ＣＳＩ−ＲＳを含む。これは受信機で行われるチャネル推定手順（ｃｈａｎｎｅｌｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）／アルゴリズム（ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）に制限されなくてもよい。

図１０は、周波数、時間及び空間スタガリングを用いるチャネルパラメータ推定及び微細調整過程のためのメッセージダイヤグラムを示す。移動局１００４及び基地局１００２のそれぞれは、上記図１の前記移動局１１６及び上記図１の前記基地局１０２の実施形態である。図１０に示す実施形態は単に説明の便宜のためのものである。本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態が使用され得る。

前記基地局１００２は、共通（ｃｏｍｍｏｎ）ＣＳＩ−ＲＳを用いて推定及び報告されたチャネルパラメータを微細調整するために、前記移動局１００４のための移動局特定トレーニング送信（ＭＳｓｐｅｃｉｆｉｃｔｒａｉｎｉｎｇｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を構成する。一例として、受信機がチャネル推定アルゴリズムを用いて多重経路（ｍｕｌｔｉｐａｔｈ）チャネルの利得（ｇａｉｎ）、位相（ｐｈａｓｅ）、到来角（ＡｏＡ）、出射角（ＡｏＤ）を推定する技法が考慮される。前記基地局１００２は、ステップ１００６にて、周波数、時間及び空間スタガリングでパイロット（ｐｉｌｏｔ）を送信する。前記移動局１００４は、ステップ１００８にて、フィードバックチャネル（ｆｅｅｄｂａｃｋｃｈａｎｎｅｌ）を介して推定されたチャネルパラメータを送信する。フィードバックを受信した前記基地局は、前記移動局から受信されたフィードバックに基づいた特定の空間方向で、前記チャネルパラメータを微細調整するための追加的なトレーニング（ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｔｒａｉｎｉｎｇ）がステップ１０１２にて送信されることを指示できる。追加的な移動局特定トレーニング（ＭＳｓｐｅｃｉｆｉｃｔｒａｉｎｉｎｇ）は、ステップ１０１０における前記移動局１００４の要求によって送信されることができる。前記移動局１００４に特定された、ステップ１０１４にて送信されたＣＳＩ−ＲＳはチャネル推定値を微細調整するために使用され、以降、ステップ１０１６にて、前記チャネル推定値はフィードバックチャネルの他のインスタンス（ｉｎｓｔａｎｃｅ）を用いて前記基地局にフィードバックされる。ステップ１０１８にて、チャネルに敏感な（ｃｈａｎｎｅｌｓｅｎｓｉｔｉｖｅ）データ送信が前記基地局１００２と前記移動局１００４との間で行われる。

図１１は、互いに異なる到来角、出射角、チャネル利得を有する送信機と受信機との間の２経路チャネルを示すダイヤグラムを示す図である。図１２は、チャネルのために共通ＣＳＩ−ＲＳ送信及び移動局特定ＣＳＩ−ＲＳ送信のために使用されるビームに対する相違点を示す図である。上記図１１及び上記図１２に示す実施形態は単に説明の便宜のためのものである。本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態が使用され得る。

上記図１１のように、基地局と移動局との間の２つの経路を有するチャネルがあって、この時、各経路が互いに異なる到来角、出射角、チャネル位相及び利得を有することができる場合が考慮される。前記基地局からすべての移動局に送信される共通ＣＳＩ−ＲＳは、移動局によって各経路の到来角、出射角、利得及び位相を推定するために使用される。共通ＣＳＩ−ＲＳは全ての方向に空間ビーム１２０２を用いて送信される。チャネルの推定値が与えられている場合、前記移動局特定ＣＳＩ−ＲＳはアップリンクフィードバックチャネルを用いて移動局から基地局に報告された最初の推定値によって特定された方向で基準シンボルを目標とする（ｔａｒｇｅｔｉｎｇ）ことで推定値を改善するために使用され得る。前記移動局特定ＣＳＩ−ＲＳは、特定の方向で空間ビーム１２０４を用いて送信される。空間特定性（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｙ）に加え、前記移動局特定ＣＳＩ−ＲＳは、前記共通ＣＳＩ−ＲＳと互いに異なる半電力ビーム−幅（ｈａｌｆｐｏｗｅｒｂｅａｍｗｉｄｔｈ）、互いに異なるビームフォーミング利得及び互いに異なるオーバーヘッドを有し得る。このような相違点は上記図１２に示されており、ここで、前記移動局特定ＣＳＩ−ＲＳは単にチャネル経路の方向で送信される。

当該技術分野における通常の知識を有する者にとっては、基地局は一般的な送信装置であって、移動局は一般的な受信装置である。前記基地局、前記移動局の用語の使用はセルラーシステムに制限することを意味せず、任意の他の無線ネットワークにも適用され得る。また、実施形態で説明された手順は、アップリンクネットワークに適用されることができ、ここで、前記基地局は、前記基地局による割り当てによって送信される一般的サウンディング（ｓｏｕｎｄｉｎｇ）基準シンボルに付加的にアップリンクチャネル推定値を微細調整するために基地局によって特定される特定の方向で付加的チャネルサウンディング基準シンボルが送信されるように要求できる。

図１３は、基地局が構成された移動局特定ＣＳＩ−ＲＳ基準シンボルのために移動局１３０２と基地局１３０４との間の情報交換を示す。前記移動局１３０２及び前記基地局１３０４のそれぞれは、上記図１の前記移動局１１６及び上記図１の前記基地局１０２の実施形態である。図１３に示す実施形態は単に説明の便宜のためのものである。本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態が使用され得る。

移動局特定基準シンボルの送信及びフィードバックを可能にするために、前記基地局１３０４と前記移動局１３０２との間の情報の流れは図１０に図示されている。ステップ１３０６にて、前記基地局１３０４は、前記移動局１３０２を含んで前記基地局１３０４に接続された移動局及び前記基地局１３０４によってサポートされる全ての互いに異なる方向に対してスキャニング（ｓｃａｎｎｉｎｇ）を行うことができるように、共通ＣＳＩ−基準信号を送信する。すべての移動局は前記共通ＣＳＩ−ＲＳを用いて感知されたチャネルに基づいてフィードバックパラメータを送信すると予想される。ステップ１３０８にて、前記移動局１３０４は、選好ランクフィードバック（ｐｒｅｆｅｒｒｅｄｒａｎｋｆｅｅｄｂａｃｋ）及び選好ビームフィードバック（ｐｒｅｆｅｒｒｅｄｂｅａｍｆｅｅｄｂａｃｋ）を前記基地局１３０４に送信する。前記移動局からのこのようなフィードバックは、到来角及び出射角のようなチャネルパラメータの形態であるか、又は、選好ビームインデックス（ｉｎｄｅｘ）の形態であることができ、この時、前記インデックスはチャネルの共通ＣＳＩ−ＲＳ送信に使用されたビーム及びランク情報（ｒａｎｋｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を示す。フィードバックに基づいて、前記基地局１３０４は、前記特定移動局１３０２のための基準信号の送信（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｉｇｎａｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を構成することができ、ステップ１３１０にて、移動局特定ＣＳＩ−ＲＳ送信に関する構成メッセージ（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｍｅｓｓａｇｅ）を前記移動局１３０２に送信できる。前記構成メッセージは、特定の前記移動局１３０２にユニキャスト（ｕｎｉｃａｓｔ）される。いくつかの場合において、移動局からなるグループ（ｇｒｏｕｐ）が共にシグナリングされると、前記構成メッセージは移動局グループへマルチキャスト（ｍｕｌｔｉｃａｓｔ）され得る。前記構成メッセージに従って、前記移動局は移動局特定ＣＳＩ−ＲＳを受信する。前記移動局特定ＣＳＩ−ＲＳの処理はチャネル品質指示子（ｃｈａｎｎｅｌｑｕａｌｉｔｙｉｎｄｉｃａｔｏｒ）及び選好されたデータビームインデックスフィードバックを導出し、このようなフィードバックは、ステップ１３１２にて、フィードバックチャネルを介して前記基地局に送信される。

一実施形態によれば、移動局特定ＣＳＩ−ＲＳの送信の後、基地局によって要求されるフィードバックの種類は、移動局特定ＣＳＩ−ＲＳ構成メッセージで指示されることができる。一実施形態によれば、前記移動局特定ＣＳＩ−ＲＳは、移動局へのデータ送信のために使用されるべきビームを含むことができる。

図１４は、移動局特定ＣＳＩ−ＲＳが移動局１４０２によって要求される時、前記移動局１４０２と基地局１４０４との間の情報交換を示す図である。前記移動局１４０２及び前記基地局１４０４は、それぞれ上記図１の前記移動局１１６及び上記図１の前記基地局１０２の実施形態である。図１４に示す実施形態は単に説明の便宜のためのものである。本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態が使用され得る。

ステップ１４０６にて、前記移動局１４０２は、前記基地局１４０４から受信された共通ＣＳＩ−基準信号を処理し、ステップ１４０８にて、ランク及び選好ビームインデックスに関するチャネル状態フィードバックを送信した後、ステップ１４１０にて、その後のチャネル獲得のための付加的な基準信号を要求するメッセージを送信する。一実施形態において、前記移動局１４０２は、メッセージを介して、前記基地局１４０４が移動局特定基準シンボルを送信すべき方向を指示する。一実施形態によれば、前記移動局１４０２からの要求は前記基地局が付加的な基準シンボルを送信しなければならない特定のビームを指示しなくても良い。前記基地局１４０４は、ステップ１４０８にて、前記移動局１４０２から受信されたフィードバック情報を用いて移動局特定ＣＳＩ−ＲＳ送信のためのビームを選択する。一実施形態によれば、前記移動局１４０２は、到来角、出射角のようなチャネルパラメータを推定し、移動局特定ＣＳＩ−ＲＳ送信を処理した後、チャネルパラメータのこのようなフィードバックを提供するように構成された進歩した（ａｄｖａｎｃｅｄ）受信機である。

チャネル推定値の微細調整を許容することに加え、移動局特定トレーニングは、上記図７及び上記図８に示すように、互いに異なるデジタルチェーン間アンテナアレイの間の離隔及び送信アンテナアレイ構成における差を収容するために使用され得る。前記移動局特定トレーニングは、システムが共通ＣＳＩ−ＲＳシンボルと移動局特定ＣＳＩ−ＲＳシンボルとの間のオーバーヘッドをトレードオフ（ｔｒａｄｅ−ｏｆｆ）するようにする。移動局特定トレーニングの使用は、共通ＣＳＩ−ＲＳシンボルのための低いオーバーヘッドを用いることを許容し、これは基準シンボルの低いシステムレベルオーバーヘッドを招き得るが、一方で、互いに異なる構造及びチャネル推定微細調整をサポートする。

また、移動局特定トレーニングの場合、多重ストリーム（ｍｕｌｔｉｐｌｅｓｔｒｅａｍ）送信を可能にするために作られることができる。ストリームの個数及び各ストリームのための関連ビームの個数が副搬送波ごとに異なる場合があり、全てのデジタルチェーンが多重ストリーム送信のために使用され得る４Ｇ（ｆｏｕｒｔｈｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）ＯＦＤＭＡシステムとは異なって、アナログビームフォーミングを用いるミリ波システムの特有の送信機構成は全体のＯＦＤＭシンボルに対してビームを固定する。したがって、移動局への多重ランク送信のために全てのデジタルチェーンを使用しようとする場合、互いに異なるビームフォーミング要件を有する互いに異なるユーザを多重化することが困難な場合もある。また、ミリ波セルラーシステムは、互いに異なるユーザにデータを送信するためにデジタルチェーンを動的に（ｆｌｅｘｉｂｌｙ）割り当てることによって、ＳＤＭＡ（ｓｐａｔｉａｌｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅａｃｃｅｓｓ）及びＭＵ−ＭＩＭＯ（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒＭＩＭＯ）をサポートできる。したがって、多重ストリーム送信で各ストリームのためにデジタルチェーンを動的に割り当てることを許容する場合があり得る。このような流動性は、初期（ｉｎｉｔｉａｌ）ランク評価が共通ＣＳＩ−ＲＳ送信を用いて行われた後、デジタルチェーンを選択するための移動局−特定ＣＳＩ−ＲＳ送信を用いて許容されることができる。

一旦ランク及び空間ビーム方向推定値が共通ＣＳＩ−ＲＳシンボルを用いて移動局によって指示されると、基地局は、送信に使用される、選好される基底帯域プリコーダ及び送信にデジタルチェーンの個数を推定するための、デジタルチェーンの互いに異なる組み合わせを含む選択された空間ビームを介して追加的な移動局特定ＣＳＩ−ＲＳシンボルを送信できる。移動局特定ＣＳＩ−ＲＳシンボルは、特定の空間方向に送信するための互いに異なる個数のデジタルチェーン及び移動局によって識別された互いに異なる空間方向のための互いに異なる個数のデジタルチェーンを含むことができる。移動局特定ＣＳＩ−ＲＳに含まれるデジタルチェーンの個数は、スケジューリングオーバーヘッド（ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｏｖｅｒｈｅａｄ）、現在の負荷（ｃｕｒｒｅｎｔｌｏａｄ）などのようなパラメータを用いて基地局によって決定されることができる。ＲＦプリコーダインデックスの更新（ｕｐｄａｔｅ）率は空間ビーム方向を決定し、移動局からのデジタル基底帯域デジタルプリコーダの更新率は異なる場合があり、基地局によって使用される共通ＣＳＩ−ＲＳ及び移動局特定ＣＳＩ−ＲＳの個数によって構成されることができる。一実施形態によれば、ランク及びＲＦプリコーダ選択は、稀に（ｉｎｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙ）更新されることができ、共通ＣＳＩ−ＲＳシンボルを用いて推定されることができる。デジタル基底帯域プリコーダは移動局特定トレーニングシンボルの頻度に基づいて更新されることができ、ＲＦプリコーダに依存する。

図１５は、空間方向（ｓｐａｔｉａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）を最初に選択するために基地局が共通ＣＳＩ−ＲＳを使用する手順の第１段階（ｆｉｒｓｔｐｈａｓｅ）を示す図である。図１６は、基底帯域プリコーダを決定するためにチェーン＃１及びチェーン＃２で特定の空間ビームに送信されるユーザ特定ＣＳＩ−ＲＳを示す手順の第２段階（ｓｅｃｏｎｄｐｈａｓｅ）を示す図である。上記図１５及び上記図１６の前記送信機１５０２及び前記受信機１５０４は、上記図１の前記基地局１０２の送信機及び上記図１の前記移動局１１６の受信機の実施形態である。上記図１５及び上記図１６に示す実施形態は単に説明の便宜のためのものである。他の実施形態は本発明の範囲から逸脱することなく使用され得る。

上記図１５に示した第１段階の例示で、共通ＣＳＩ−ＲＳは前記移動局１１６によって報告されたようなチャネルの出射角に基づいてＮ個の空間方向のうち選好される空間方向を選択するために使用される。上記図１６に示す第２段階において、ユーザ特定ＣＳＩ−ＲＳは、前記基地局１０２が前記移動局１１６への多重ストリーム送信で使用しようとするチェーンの特定の個数で、基底帯域プリコーダを選択するために使用される。上記図１６に示す例示で、２つの基底帯域チェーン、チェーン＃１及びチェーン＃２は、前記移動局１１６からのフィードバックを介して提示された２つの出射角に送信するために使用される。トレーニング及び送信に使用されるデジタルチェーンの個数は移動局にトランスペアレント（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）したり又は明示的に（ｅｘｐｌｉｃｉｔｌｙ）シグナリングされることができる。

共通ＣＳＩ−ＲＳと移動局特定ＣＳＩ−ＲＳとの間のオーバーヘッドを共有することによって、システムは共通ＣＳＩ−ＲＳによって緩やかに変動するチャネルパラメータの推定を収容することができ、より頻繁に変動しシステム性能に影響を及ぼすパラメータの推定は、移動局−特定ＣＳＩ−ＲＳを用いて遂行される。前記共通ＣＳＩ−ＲＳは、一定のオーバーヘッドであるが、一方で移動局−特定ＣＳＩ−ＲＳは「要求性（ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ）」オーバーヘッドである。

図１７は、基準信号の送信及びフィードバックを構成するために移動局と基地局との間の情報交換を示す図である。移動局１７０２及び基地局１７０４はそれぞれ前記移動局１１６及び前記基地局１０２の実施形態である。上記図１７に示す実施形態は単に説明の便宜のためのものである。本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態が使用され得る。

ステップ１７１２にて、共通ＣＳＩ−ＲＳは１つのセットのデジタルリソース（ｄｉｇｉｔａｌｒｅｓｏｕｒｃｅｓ）を用いて送信され、前記移動局によって受信される。ステップ１７０６にて、ランク及び選好ビームインデックスに関連するフィードバックは前記移動局１７０２から前記基地局１７０４に提供される。前記ランク及び前記選好ビームインデックスに関するフィードバックによって、前記基地局は前記移動局１７０２がスケジューリングされた時間に近接した（ｃｌｏｓｅｒ）移動局特定ＣＳＩ−ＲＳ送信を構成できる。ステップ１７０８にて、前記基地局１７０４は、前記基地局１７０４が前記移動局１７０２のためのデータを送信するために使用することができる特定のデジタルチェーンに前記移動局特定ＣＳＩ−ＲＳを送信する。前記移動局１７０２は、ランク、基底帯域プリコーダ及びチャネル品質指示子のための選好ビームインデックスを導出するために、前記移動局特定ＣＳＩ−ＲＳを使用する。ステップ１７１０にて、このようなパラメータはデータスケジューリングのために前記基地局１７０４にフィードバックされる。

図１８は、周期的共通ＣＳＩ−ＲＳ送信を示すフローチャートである。前記フローチャートは一連の順次的なステップを説明するが、明白な言及がない限り、遂行の特定の順序、ステップ又はその一部を同時に又は重複させる方式よりは、順次遂行する、排他的に中間に挿入される、又は中間的なステップなしで説明されたステップの遂行に関するシーケンス（ｓｅｑｕｅｎｃｅ）からいかなる介入も導出されるべきではない。例示的に説明されたプロセスは、例えば基地局及び移動局のうち１つ以上で具現され得る。前記基地局１０２及び前記移動局１１６は、上記図１８のフローチャートに説明された１つ以上のステップを行うように構成された１つ以上のデジタル又はアナログプロセッサをそれぞれ含むことができる。

一実施形態によれば、共通ＣＳＩ−ＲＳは、システムで前記基地局１０２からすべての移動局に周期的にスケジューリングされる送信である。前記共通ＣＳＩ−ＲＳ送信のためのトリガー（ｔｒｉｇｇｅｒ）を詳しく示すフローチャートは上記図１８に図示されており、ステップ１８０２にて、周期（ｐｅｒｉｏｄｉｃｉｔｙ）パラメータが定義される。ステップ１８０４にて、フレーム番号（ｆｒａｍｅｎｕｍｂｅｒ）はモジュロ（ｍｏｄｕｌｏ）を用いて前記周期と比較される。前記フレーム番号及び前記周期のモジュロが０であれば、以降、ステップ１８０６にて、前記基地局１０２は、前記基地局に接続されたそれぞれの移動局に多様な送信ビームでＣＳＩ−ＲＳを体系的（ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ）に送信する。前記フレーム番号及び周期のモジュロが０でない場合、ステップ１８０８にて、データ及び移動局特定ＣＳＩ−ＲＳは該当フレームで特定の移動局１１６へ送信される。フレームは複数のＯＦＤＭシンボルを含む時間の特定の区間（ｄｕｒａｔｉｏｎ）である。スロット、サブフレーム、スーパーフレーム（ｓｕｐｅｒｆｒａｍｅ）のような他の用語は、本発明の範囲から逸脱することなく前記フレームの代わりに使用され得る。ステップ１８１０では、ステップ１８０８又はステップ１８０６の送信後、ステップ１８０４に戻り、前記フレーム番号が増加し、プロセスが繰り返される。

前記周期は、基地局によってすべての移動局にブロードキャスト（ｂｒｏａｄｃａｓｔ）メッセージとして知らせることができる。移動局特定ＣＳＩ−ＲＳ送信はＣＳＩ−ＲＳを伝達することなく周期的でない時間スロットで発生する。前記移動局特定ＣＳＩ−ＲＳ送信は基地局の要望によってスケジューリングされる。

図１９は、前記基地局１０２のような基地局における移動局特定ＣＳＩ−基準信号の送信を示すフローチャートである。前記フローチャートは、一連の順次的ステップを説明するが、明白な言及がない限り、遂行の特定の順序、ステップ又はその一部を同時に又は重複させる方式よりは、順次遂行する、排他的に中間に挿入される、又は中間的なステップなしで説明されたステップの遂行に関するシーケンス（ｓｅｑｕｅｎｃｅ）からいかなる介入も導出されるべきではない例示的に説明されたプロセスは、例えば基地局及び移動局のうち１つ以上で具現され得る。前記基地局１０２は、上記図１９のフローチャートに説明された１つ以上のステップを行うように構成された１つ以上のデジタル又はアナログプロセッサをそれぞれ含むことができる。

移動局特定ＣＳＩ−ＲＳは、前記基地局１０２によって送信され、ステップ１９０２にて決定される、前記移動局１１６から追加的なトレーニング要求を受信するか又は、ステップ１９０４にて決定される、前記基地局１０２が前記移動局１１６から更新されたチャネル状態情報を必要とするかのうち１つに基づいて送信される。このようなトリガーのうち１つが満たされると、前記移動局特定ＣＳＩ−ＲＳは、以下のステップを含む。ステップ１９０６にて、前記基地局１０２は、周期的共通ＣＳＩ−ＲＳ送信に基づいて選好されるビームインデックス及びランクの最近のフィードバックを確認する。前記移動局特定ＣＳＩ−ＲＳを送信するために使用される１つのセットのビームがステップ１９０８にて識別され、前記移動局特定ＣＳＩ−ＲＳフィードバックのためのリソースを指示する構成メッセージがステップ１９１０にて前記移動局１１６へ送信される。前記移動局特定ＣＳＩ−ＲＳ送信構成が送信された後、前記基地局１０２は、ステップ１９１２にて選択されたビームで移動局特定ＣＳＩ−ＲＳを送信する。前記移動局１１６は、前記移動局特定ＣＳＩ−ＲＳを処理して選好される移動局特定ビーム及び他のチャネルパラメータを前記基地局１０２へのフィードバックを介して確認し、これはステップ１９１４にて前記基地局１０２によって確認される。

図２０は、共通的な基準信号の送信及び移動局特定基準信号の送信及びフィードバックのために移動局１１６のような移動局の動作を示すフローチャートである。前記フローチャートは、一連の順次的ステップを説明するが、明白な言及がない限り、遂行の特定の順序、ステップ又はその一部を同時に又は重複させる方式よりは、順次遂行する、排他的に中間に挿入される、又は中間的なステップなしで説明されたステップの遂行に関するシーケンス（ｓｅｑｕｅｎｃｅ）からいかなる介入も導出されるべきではない。例示的に説明されたプロセスは例えば基地局及び移動局のうち１つ以上で具現され得る。前記移動局１１６は、上記図２０のフローチャートに説明された１つ以上のステップを行うように構成された１つ以上のデジタル又はアナログプロセッサをそれぞれ含むことができる。

ステップ２００２にて、前記移動局１１６は、前記基地局１０２のような基地局によって送信される全ての共通ＣＳＩ−ＲＳ送信を測定する。前記共通ＣＳＩ−ＲＳ送信を用いて、前記移動局１１６は選好されるビームインデックス及びチャネルの関連ランクを確認する。フィードバックチャネルの割り当ての際、ステップ２００４にて、前記移動局１０２は、選好されるビームインデックス、チャネルのランク及び他のパラメータを前記基地局１０２に送信する。前記基地局１０２は、移動局特定ＣＳＩ−ＲＳ送信をスケジューリングし、その目的をそのための構成メッセージを送信することによって指示する。ステップ２００６にて、前記移動局１１６は構成メッセージを解釈し、前記構成メッセージの受信を確認し、ステップ２００８にて、前記移動局特定ＣＳＩ−ＲＳを受信するために準備し、前記移動局１１６は、前記移動局特定ＣＳＩ−ＲＳ送信に使用されるビームのためのチャネル情報を測定する。前記移動局特定ＣＳＩ−ＲＳを受信した時、前記移動局１１６は、メッセージを処理し、前記基地局１０２からの送信のための選好送信パラメータを識別する。ステップ２０１０にて、前記移動局１１６は、前記基地局１０２へのフィードバックチャネルを介して推定されたチャネル品質、選好されたビームインデックスを送信する。

図２１は、共通的な基準信号の送信及び移動局要求された移動局特定基準信号の送信及びフィードバックのために、移動局１１６のような移動局の動作を示すフローチャートである。前記フローチャートは、一連の順次的ステップを説明するが、明白な言及がない限り、遂行の特定の順序、ステップ又はその一部を同時に又は重複させる方式よりは、順次遂行する、排他的に中間に挿入される、又は中間的なステップなしで説明されたステップの遂行に関するシーケンス（ｓｅｑｕｅｎｃｅ）からいかなる介入も導出されるべきではない。前記移動局１１６は、上記図２１のフローチャートに説明された１つ以上のステップを行うように構成された１つ以上のデジタル又はアナログプロセッサをそれぞれ含むことができる。

進歩した受信機能力を有する移動局の動作は、上記図２１に図示されている。ステップ２１０２にて、前記移動局１１６は、全ての共通ＣＳＩ−ＲＳ送信を測定する。前記共通ＣＳＩ−ＲＳ送信を用いて、前記移動局１１６は選好されるビームインデックス及びチャネルの関連ランクをフィードバックする。フィードバックチャネルの割り当ての際、ステップ２１０４にて、移動局は選好されるビームインデックス、チャネルのランク及び他のパラメータを前記基地局１０２のような基地局に送信する。必要な場合、ステップ２１０６にて、前記移動局１１６は、チャネルの到来角、出射角及びチャネルの各経路のための利得のようなチャネルパラメータを推定するために追加的な基準シンボルを要求する。前記基地局１０２は、移動局特定ＣＳＩ−ＲＳ送信をスケジューリングし、その目的をそのための構成メッセージを送信することによって指示できる。ステップ２１０８にて、前記移動局１１６は、前記構成メッセージを解釈し、前記構成メッセージの受信を確認し、前記移動局特定ＣＳＩ−ＲＳを受信するために準備する。前記移動局特定ＣＳＩ−ＲＳを受信した時、前記移動局は、ステップ２１１０にて、これを処理し、チャネルパラメータを測定及び識別する。ステップ２１１２にて、前記移動局１１６は、前記基地局１０２へのフィードバックチャネルを介してチャネルの互いに異なる経路に対して推定された出射角、到来角及びチャネル利得を送信する。

本発明は、一実施形態によって説明されたが、当該技術分野における通常の知識を有する者によって様々な変形及び修正が提案されることができる。本発明は、そのような変形及び修正を添付した特許請求の範囲内に該当するものとして包括するものであると見なされる。

１００無線ネットワーク
１０１基地局
１０２移動局
１０３基地局
１１１〜１１６移動局
１２０、１２５カバレッジ領域
１３０ネットワーク
２０５チャネルコーディング及び変調ブロック
２１０直列−並列ブロック
２１５ＩＦＦＴブロック
２２０並列−直列ブロック
２２５ＣＰ追加ブロック
２３０アップコンバータ
２５０受信経路
２５５ダウンコンバータ
２６０ＣＰ除去ブロック
２６５直列−並列ブロック
２７０ＦＦＴブロック
２７５並列−直列ブロック
２８０チャネルデコーディング及び復調ブロック
３０５アンテナ
３１０トランシーバ
３１５送信処理回路
３２０マイク
３２５受信処理回路
３３０スピーカ
３４０メインプロセッサ
３４５入出力インタフェース
３５０キーパッド
３５５ディスプレイ
３６０メモリ
５０１基地局
５０２アンテナアレイ
５０３移動局
５０４アンテナアレイ
６０２デジタルチェーン
６０８ビームフォーミング部
７０２デジタルチェーン
７０４アンテナアレイ
９０２送信機
９０４受信機
１００２基地局
１００４移動局
１３０２移動局
１３０４移動局
１４０２移動局
１４０４基地局
１５０２送信機
１５０４受信機

Claims

無線通信システムでの端末の動作方法において、
基地局から送信される共通（ｃｏｍｍｏｎ）基準信号（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｉｇｎａｌ）を複数の受信ビームによって受信する段階と、
前記基地局に前記共通基準信号に基づいて決定された第１チャンネル情報を送信する段階と、
前記基地局に追加的な基準信号要求を送信する段階と、
前記基地局から前記追加的な基準信号要求に対応して送信される端末特定(ｓｐｅｃｉｆｉｃ)基準信号を前記複数の受信ビームのうち一部によって受信する段階と、
前記基地局に前記端末特定基準信号に基づいて決定された第２チャンネル情報を送信する段階と、を含み、
前記複数の受信ビームのうち一部は、前記第１チャンネル情報に基づいて決定されることを特徴とする端末の動作方法。
前記第２チャンネル情報は、前記端末と前記基地局との間の各チャネルに対する推定された到来角、出射角及びチャネル利得を含むことを特徴とする請求項１に記載の端末の動作方法。
前記第１チャンネル情報は、ランクパラメータを含み、
前記第２チャンネル情報は、基底帯域プリコーダ及びチャネル状態情報を含むチャネルパラメータを含むことを特徴とする請求項１に記載の端末の動作方法。
無線通信システムでの基地局において、
送受信機と、
前記送受信機と機能的に結合された少なくとも１つのプロセッサーと、を含み、
前記少なくとも１つのプロセッサーは、複数の送信ビームによって共通（ｃｏｍｍｏｎ）基準信号（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｉｇｎａｌ）を端末に送信し、前記端末から前記共通基準信号に基づいて決定された第１チャンネル情報を受信し、前記端末から追加的な基準信号要求を受信し、前記追加的な基準信号要求に対応して前記複数の送信ビームのうち一部によって前記端末に端末特定(ｓｐｅｃｉｆｉｃ)基準信号を送信し、前記端末から前記端末特定基準信号に基づいて決定された第２チャンネル情報を受信するように制御し、
前記複数の送信ビームのうち一部は、前記第１チャンネル情報に基づいて決定されることを特徴とする基地局。
前記第２チャンネル情報は、前記端末と前記基地局との間の各チャネルに対する推定された到来角、出射角及びチャネル利得を含むことを特徴とする請求項４に記載の基地局。
前記第１チャンネル情報は、ランクパラメータを含み、
前記第２チャンネル情報は、基底帯域プリコーダ及びチャネル状態情報を含むチャネルパラメータを含むことを特徴とする請求項４に記載の基地局。
前記第１チャンネル情報は、少なくとも１つの選好ビームインデックスを含むことを特徴とする請求項１に記載の端末の動作方法。
前記端末特定基準信号は、チャネルで短期（ｓｈｏｒｔｔｅｒｍ）変動を推定するために送信されることを特徴とする請求項７に記載の端末の動作方法。
前記端末特定基準信号は、多重ストリーム（ｍｕｌｔｉｐｌｅｓｔｒｅａｍ）の送信に使用される基底帯域プリコーディングを推定するために送信されることを特徴とする請求項１に記載の端末の動作方法。
前記第１チャンネル情報は、少なくとも１つの選好ビームインデックスを含むことを特徴とする請求項４に記載の基地局。
前記端末特定基準信号は、チャネルで短期（ｓｈｏｒｔｔｅｒｍ）変動を推定するために送信されることを特徴とする請求項４に記載の基地局。
前記端末特定基準信号は、多重ストリーム（ｍｕｌｔｉｐｌｅｓｔｒｅａｍ）の送信に使用される基底帯域プリコーディングを推定するために送信されることを特徴とする請求項４に記載の基地局。
無線通信システムでの端末装置において、
送受信機と、
前記送受信機と機能的に結合された少なくとも１つのプロセッサーを含み、
前記少なくとも１つのプロセッサーは、基地局から送信される共通（ｃｏｍｍｏｎ）基準信号（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｉｇｎａｌ）を複数の受信ビームによって受信し、前記基地局に前記共通基準信号に基づいて決定された第１チャンネル情報を送信し、前記基地局に追加的な基準信号要求を送信し、前記基地局から前記追加的な基準信号要求に対応して送信される端末特定(ｓｐｅｃｉｆｉｃ)基準信号を前記複数の受信ビームのうち一部によって受信し、前記基地局に前記端末特定基準信号に基づいて決定された第２チャンネル情報を送信するように制御し、
前記複数の受信ビームのうち一部は、前記第１チャンネル情報に基づいて決定されることを特徴とする端末装置。
前記第２チャンネル情報は、前記端末装置と前記基地局との間の各チャネルに対する推定された到来角、出射角及びチャネル利得を含むことを特徴とする請求項１３に記載の端末装置。
前記第１チャンネル情報は、ランクパラメータを含み、
前記第２チャンネル情報は、基底帯域プリコーダ及びチャネル状態情報を含むチャネルパラメータを含むことを特徴とする請求項１３に記載の端末装置。
前記第１チャンネル情報は、少なくとも１つの選好ビームインデックスを含むことを特徴とする請求項１３に記載の端末装置。
前記端末特定基準信号は、チャネルで短期（ｓｈｏｒｔｔｅｒｍ）変動を推定するために送信されることを特徴とする請求項１６に記載の端末装置。
前記端末特定基準信号は、多重ストリーム（ｍｕｌｔｉｐｌｅｓｔｒｅａｍ）の送信に使用される基底帯域プリコーディングを推定するために送信されることを特徴とする請求項１３に記載の端末装置。
無線通信システムで基地局の動作方法において、
複数の送信ビームによって共通（ｃｏｍｍｏｎ）基準信号（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｉｇｎａｌ）を端末に送信する段階と、
前記端末から前記共通基準信号に基づいて決定された第１チャンネル情報を受信する段階と、
前記端末から追加的な基準信号要求を受信する段階と、
前記追加的な基準信号要求に対応して前記複数の送信ビームのうち一部によって前記端末に端末特定基準信号を送信する段階と、
前記端末から前記端末特定基準信号に基づいて決定された第２チャンネル情報を受信する段階と、を含み、
前記複数の送信ビームのうち一部は、前記第１チャンネル情報に基づいて決定されることを特徴とする基地局の動作方法。
前記第２チャンネル情報は、前記端末と前記基地局との間の各チャネルに対する推定された到来角、出射角及びチャネル利得を含むことを特徴とする請求項１９に記載の基地局の動作方法。
前記第１チャンネル情報は、ランクパラメータを含み、
前記第２チャンネル情報は、基底帯域プリコーダ及びチャネル状態情報を含むチャネルパラメータを含むことを特徴とする請求項１９に記載の基地局の動作方法。
前記第１チャンネル情報は、少なくとも１つの選好ビームインデックスを含むことを特徴とする請求項１９に記載の基地局の動作方法。
前記端末特定基準信号は、チャネルで短期（ｓｈｏｒｔｔｅｒｍ）変動を推定するために送信されることを特徴とする請求項１９に記載の基地局の動作方法。
前記端末特定基準信号は、多重ストリーム（ｍｕｌｔｉｐｌｅｓｔｒｅａｍ）の送信に使用される基底帯域プリコーディングを推定するために送信されることを特徴とする請求項１９に記載の基地局の動作方法。