JP6763091B2 - 無線送受信機器のビームフォーミング環境の設定 - Google Patents

Description

本明細書に提示の実施形態は、ビームフォーミング環境を設定する方法、無線送受信機器、コンピュータプログラム、およびコンピュータプログラム製品に関する。

通信ネットワークにおいては、所与の通信プロトコル、そのパラメータ、および当該通信ネットワークが展開される物理的環境に対して、良い性能および容量を得るのが難しい場合がある。

たとえば、移動体通信システムの将来世代の場合は、多くの異なるキャリア周波数における周波数帯が必要となる可能性もある。たとえば、無線送受信機器の十分なネットワークカバレッジを実現するには、低周波数帯が必要となる可能性もあり、所要のネットワーク容量に達するには、高周波数帯（たとえば、ミリメートル波長（ｍｍＷ）すなわち３０ＧＨｚ前後以上）が必要となる可能性もある。概して、高い周波数では、無線チャネルの伝搬特性がより難しいものとなり、十分なリンクバジェットに達するには、ネットワークのアクセスノードおよび無線送受信機器の両者におけるビームフォーミングが必要と考えられる。

無線送受信機器は、アナログビームフォーミング、デジタルビームフォーミング、またはハイブリッドビームフォーミングによってビームフォーミングを実施することも可能である。それぞれの実施態様には、それぞれの利益と不利益とがある。デジタルビームフォーミング実施態様は、３つの中で最も柔軟な実施態様であるが、必要な無線チェーンおよびベースバンドチェーンの数が多いため、非常に大きなコストが掛かる。アナログビームフォーミング実施態様は、柔軟性が最も低いものの、デジタルビームフォーミング実施態様と比較して、無線チェーンおよびベースバンドチェーンの数が少ないため、製造コストを抑えられる。ハイブリッドビームフォーミング実施態様は、アナログおよびデジタルビームフォーミング実施態様の妥協案である。当業者の理解の通り、異なる無線送受信機器のコストおよび性能の要件に応じて、異なる実施態様が必要となる。

無線送受信機器は、アナログビームフォーミングを使用する場合、所与の信号品質基準に関して、アナログビームフォーミングの使用により生成されている現在使用中のビームが良好なビームであるかの判定またはアナログビームフォーミングにより生成された場合に、所与の信号品質基準に関して、はるかに優れた性能を示す他のビームが存在するかの判定が難しくなる可能性もある。このようなその他任意のビームがより優れているかの評価のため、たとえばビーム参照信号（ＢＲＳ）を用いたビーム探索手順を使用することも可能である。ただし、このような手順の実行には通常、アクセスノードと無線送受信機器との間の比較的大きなオーバヘッドシグナリングが必要となるため、無線リソースが一時的に占有されて、ネットワーク中の平均干渉が大きくなる。

そこで、改良されたビーム探索手順が求められている。

本明細書の実施形態の目的は、無線送受信機器の効率的なビーム探索を可能にすることである。

第１の態様によれば、ビームフォーミング環境を設定する方法が提示される。この方法は、指向性ビームで通信するように構成された無線送受信機器により実行される。この方法は、無線送受信機器のビームフォーミング環境の設定を要する性能指標を取得することを含む。この方法は、得られた性能指標の種類に基づいて、類似性測定目標を選択することを含む。この方法は、類似性測定目標および受信信号対に適用された類似性測定手順の結果に基づいて、ビームフォーミング環境の設定時に指向性ビームを評価する順序を決定することを含む。

これにより、無線送受信機器のビームフォーミング環境の効率的な設定がもたらされて都合が良い。

これにより、無線送受信機器は、ビームフォーミング環境の設定時に使用すべき指向性ビーム（の組み合わせ）を効率的に選択できるため、高速かつ効率的なビームトレーニング手順が得られて都合が良い。

第２の態様によれば、ビームフォーミング環境を設定する無線送受信機器が提示される。この無線送受信機器は、指向性ビームで通信するように構成されている。この無線送受信機器は、処理回路を備える。処理回路は、無線送受信機器のビームフォーミング環境の設定を要する性能指標を取得することを無線送受信機器に行わせるように構成されている。処理回路は、得られた性能指標の種類に基づいて、類似性測定目標を選択することを無線送受信機器に行わせるように構成されている。処理回路は、類似性測定目標および受信信号対に適用された類似性測定手順の結果に基づいて、ビームフォーミング環境の設定時に指向性ビームを評価する順序を決定することを無線送受信機器に行わせるように構成されている。

第３の態様によれば、ビームフォーミング環境を設定する無線送受信機器が提示される。この無線送受信機器は、指向性ビームで通信するように構成されている。この無線送受信機器は、処理回路および記憶媒体を備える。記憶媒体は、処理回路により実行された場合に、動作またはステップを無線送受信機器に実行させる命令を格納する。動作またはステップは、無線送受信機器のビームフォーミング環境の設定を要する性能指標を取得することを無線送受信機器に行わせる。動作またはステップは、得られた性能指標の種類に基づいて、類似性測定目標を選択することを無線送受信機器に行わせる。動作またはステップは、類似性測定目標および受信信号対に適用された類似性測定手順の結果に基づいて、ビームフォーミング環境の設定時に指向性ビームを評価する順序を決定することを無線送受信機器に行わせる。

第４の態様によれば、ビームフォーミング環境を設定する無線送受信機器が提示される。この無線送受信機器は、指向性ビームで通信するように構成されている。この無線送受信機器は、無線送受信機器のビームフォーミング環境の設定を要する性能指標を取得するように構成された取得モジュールを備える。この無線送受信機器は、得られた性能指標の種類に基づいて、類似性測定目標を選択するように構成された選択モジュールを備える。この無線送受信機器は、類似性測定目標および受信信号対に適用された類似性測定手順の結果に基づいて、ビームフォーミング環境の設定時に指向性ビームを評価する順序を決定するように構成された決定モジュールを備える。

第５の態様によれば、ビームフォーミング環境を設定するコンピュータプログラムであって、指向性ビームで通信するように構成された無線送受信機器上で動作する場合に、第１の態様に記載の方法を無線送受信機器に実行させるコンピュータプログラムコードを含む、コンピュータプログラムが提示される。

第６の態様によれば、第５の態様に記載のコンピュータプログラムおよび当該コンピュータプログラムが格納されたコンピュータ可読記憶媒体を含む、コンピュータプログラム製品が提示される。コンピュータ可読記憶媒体としても、持続性コンピュータ可読記憶媒体も可能である。

第１、第２、第３、第４、第５、および第６の態様の如何なる特徴も、必要に応じて、その他任意の態様に適用され得ることに留意されたい。同様に、第１の態様の如何なる利点も、第２、第３、第４、第５、および／または第６の態様にそれぞれ等しく当てはまる可能性があり、逆もまた同様である。本明細書の実施形態の他の目的、特徴、および利点については、以下の詳細な開示、添付の従属請求項のほか、図面から明らかとなるであろう。

一般的に、特許請求の範囲で使用するすべての用語は、本明細書において別段の明示的な定義のない限り、当技術分野におけるそれぞれの通常の意味に従って解釈されるものとする。「１つの（ａ／ａｎ／ｔｈｅ）要素、装置、構成要素、手段、ステップ等」に対するすべての言及は、別段の明示的な記載のない限り、当該要素、装置、構成要素、手段、ステップ等の少なくとも１つのインスタンスの言及としてオープンに解釈されるものとする。本明細書に開示の如何なる方法のステップも、明示的な記載のない限り、開示の厳密な順序で実行する必要はない。

以下、添付の図面を参照して、本発明に係る概念を一例として説明する。

実施形態に係る、通信ネットワークを示した模式図である。 一実施形態に係る、無線送受信機器を模式的に示した図である。 一実施形態に係る、方法のフローチャートである。 一実施形態に係る、方法のフローチャートである。 一実施形態に係る、方法のフローチャートである。 一実施形態に係る、無線送受信機器の機能ユニットを示した模式図である。 一実施形態に係る、無線送受信機器の機能モジュールを示した模式図である。 一実施形態に係る、アクセスノードを模式的に示した図である。 一実施形態に係る、無線機器を模式的に示した図である。 一実施形態に係る、コンピュータ可読記憶媒体を含むコンピュータプログラム製品の一例を示した図である。

以下、本発明に係る概念の特定の実施形態を示す添付の図面を参照して、本発明の概念をより詳しく説明する。ただし、本発明に係る概念は、多くの異なる形態で具現化されるようになっていてもよく、本明細書に記載の実施形態に限定されるものと解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が完璧かつ完全で、本発明に係る概念の範囲を当業者に十分伝えるように、一例として提供しているに過ぎない。明細書全体を通して、同じ番号を同じ要素を表す。破線で示した如何なるステップまたは特徴も、任意選択として見なされるものとする。

図１は、無線送受信機器２００にネットワークアクセスを提供するアクセスノード３００を備えた通信ネットワーク１００を示した模式図である。無線送受信機器２００は、少なくとも２つの受信機チェーンを含むものと仮定し、指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂでアクセスノード３００から信号を受信するように構成されている。このように、無線送受信機器２００は、（無指向性ビームとは対照的に）指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂで通信するように構成されている。

アクセスノード３００としては、無線アクセスネットワークノード、無線基地局、無線送受信局、ノードＢ、エボルブドノードＢ、ｇノードＢ、またはアクセスポイントのいずれでも可能である。無線送受信機器２００としては、無線機器、移動局、携帯電話、ハンドセット、無線ローカルループフォン、ユーザ機器（ＵＥ）、スマートフォン、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、または無線センサのいずれでも可能である。

図２は、一実施形態に係る、無線送受信機器２００を示している。無線送受信機器２００には、それ自体のベースバンド処理（ＢＢＰ）チェーン１４０ａ、１４０ｂをそれぞれ備えた２つの受信機チェーン１３０ａ、１３０ｂが備えられている。各ベースバンド処理チェーン１４０ａ、１４０ｂは、それ自体のアナログビームフォーマに対して動作可能に接続されている。各アナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂは、異なる指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂを形成可能な（たとえば、コードブックにより規定された）それ自体の一組のアナログプリコーダウェイトを有する。説明を目的として、受信機チェーン１３０ａが指向性ビーム１１０ａまたは指向性ビーム１１０ｂで選択的にアクセスノード３００からの送信を受信するように構成され、受信機チェーン１３０ｂが指向性ビーム１２０ａまたは指向性ビーム１２０ｂで選択的にアクセスノード３００からの送信を受信するように構成されているものと仮定する。このため、図２の図示例においては、アナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂがそれぞれ、指向性ビーム１１０ａ、１２０ａを生成するためのＡＰ１および指向性ビーム１１０ｂ、１２０ｂを生成するためのＡＰ２という２つのアナログプリコーダを切り替える。無線送受信機器２００のアンテナは、不規則に実装されていてもよいし、無線送受信機器２００の物理的構造は、アンテナの放射パターンに影響を及ぼし得る。これは、２つの異なるアナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂに適用された同じアナログプリコーダによって、図２に模式的に示すように、全く異なる放射パターンが生成され得ることを意味する。（両アナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂでの同じアナログプリコーダＡＰ１の適用により指向性ビーム１１０ａおよび１２０ａが生成され、両アナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂでの同じアナログプリコーダＡＰ２の適用により指向性ビーム１１０ｂおよび１２０ｂが生成されるものと仮定して）指向性ビーム１１０ａおよび１２０ａが相互に異なる方向を指すとともに、指向性ビーム１１０ｂおよび１２０ｂが相互に異なる方向を指している。

本明細書に開示の実施形態は、ビームフォーミング環境すなわちアクセスノード３００への送信およびアクセスノード３００からの受信に使用する指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂを設定するメカニズムに関する。このようなメカニズムを得るため、無線送受信機器２００、無線送受信機器２００により実行される方法、たとえば無線送受信機器２００上で動作する場合に、この方法を無線送受信機器２００に実行させるコンピュータプログラムの形態のコードを含むコンピュータプログラム製品が提供される。

図３および図４は、ビームフォーミング環境を設定する方法の実施形態を示したフローチャートである。これらの方法は、無線送受信機器２００により実行される。これらの方法は、コンピュータプログラム１０２０として提供されるのが好都合である。

以下、一実施形態に係る、無線送受信機器２００により実行されるものとして、ビームフォーミング環境を設定する方法を示した図３を参照する。上記開示の通り、無線送受信機器２００は、指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂで通信するように構成されている。

Ｓ１０２：無線送受信機器２００は、当該無線送受信機器２００のビームフォーミング環境の設定を要する性能指標を取得する。性能指標の例については、以下に開示する。

たとえば、無線送受信機器２００のアクティブモードおよび／または休止モード時の受信信号の統計値を集めることにより、異なるアナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂに適用されたアナログプリコーダＡＰ１、ＡＰ２間の類似性測定を決定することができる。使用すべき類似性測定は、ステップＳ１０２において得られた性能指標の種類によって決まる。このため、無線送受信機器２００は、ステップＳ１０４を実行するように構成されている。

Ｓ１０４：無線送受信機器２００は、得られた性能指標の種類に基づいて、類似性測定目標を選択する。

そして、受信信号対に適用されている類似性測定手順の結果を無線送受信機器２００が使用することにより、ビームフォーミング環境の設定時に指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂを評価する順序を決定する。このため、無線送受信機器２００は、ステップＳ１０６を実行するように構成されている。

Ｓ１０６：無線送受信機器２００は、類似性測定目標および受信信号対に適用された類似性測定手順の結果に基づいて、ビームフォーミング環境の設定時に指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂを評価する順序を決定する。この順序の決定に類似性測定目標および受類似性測定手順の結果を使用可能な方法の例については、以下に開示する。

この点に関して、ビームフォーミング環境の設定時には、すべての指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂを評価する必要はない。

図２の図示例を再び参照して、指向性ビーム１１０ｂ（すなわち、上側のビームフォーマ１５０ａにプリコーダＡＰ２を使用する場合）は、指向性ビーム１２０ａ（すなわち、下側のビームフォーマ１５０ｂにＡＰ１を使用する場合）と（実質的に）同じ方向を指している。このため、たとえば、長期間にわたって測定された受信信号強度の統計値を収集する場合、指向性ビーム１１０ｂおよび指向性ビーム１２０ａを用いて受信した信号対に類似性測定手順を適用した結果としての信号強度類似性は、比較的高くなる。無線送受信機器２００がカバレッジを失おうとしているため、アクセスノード３００によりビーム探索手順が開始されるものとさらに仮定する。この場合、無線送受信機器２００は、ビーム探索手順において最初、ビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂおよびプリコーダＡＰ１、ＡＰ２の組み合わせ（ＡＰ２が上側のビームフォーマ１５０ａに適用され、ＡＰ１が下側のビームフォーマ１５０ｂに適用される）を使用しないのが好都合となる。この組み合わせでは、信号強度類似性が高くなる可能性があるためである。実際、無線送受信機器２００は、上側のビームフォーマ１５０ａに適用されたＡＰ２および下側のビームフォーマ１５０ｂに適用されたＡＰ１の両方ではなく、いずれか一方をテストすれば十分と考えられる。上側のビームフォーマ１５０ａに適用されたＡＰ２が許容範囲内の受信信号強度を生じていない場合は、下側のビームフォーマ１５０ｂに適用されたＡＰ１も確実に、許容範囲内の受信信号強度を生じないためである。代わりに、この場合は、信号強度類似性が低いプリコーダを無線送受信機器２００が評価することにより、適当な指向性ビームまたは指向性ビームの組み合わせを可能な限り迅速に探索するのがより好都合となる可能性もある。

類似性測定手順が適用される受信信号の例が異なっていてもよい。一般論として、受信信号としては、参照信号（チャネル状態情報参照信号（ＣＳＩ−ＲＳ）または同期信号等）またはデータ信号のいずれかも可能である。このため、受信信号としては、アクセスノード３００から無線送受信機器２００により受信された如何なる信号も可能であり、特に類似性測定手順のための特殊な参照信号が必要なわけではない。

以下、無線送受信機器２００により実行されるものとして、ビームフォーミング環境の設定の別途詳細に関する実施形態を開示する。

以下、別の実施形態に係る、無線送受信機器２００により実行されるものとして、ビームフォーミング環境を設定する方法を示した図４を参照する。ステップＳ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０６は、図３を参照して上述した通りに実行されるものと仮定するため、繰り返しの説明については省略する。

無線送受信機器２００は、ビームフォーミング環境の設定時に指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂを評価する順序を決定したら、当該評価を実行することも可能である。このため、一実施形態によれば、無線送受信機器２００は、ステップＳ１０８を実行するように構成されている。

Ｓ１０８：無線送受信機器２００は、決定した順序（すなわち、ステップＳ１０６において決定された順序）に従って、指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂを評価する。

ここで、指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂを評価するために各プリコーダＡＰ１、ＡＰ２を使用する必要があることが了解されるものとする。したがって、この点に関しては、指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂを評価することがビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂごとにプリコーダＡＰ１、ＡＰ２を評価することと同等である。

無線送受信機器２００がビームフォーミング環境を変更する別の方法も存在し得る。いくつかの態様によれば、ステップＳ１０８の指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ評価時に、無線送受信機器２００で利用可能な信号処理リソースが再割り当てされる。このため、一実施形態によれば、無線送受信機器２００ａは、信号処理リソースを含み、ステップＳ１０８ａの実行によって、指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂの評価を実行するように構成されている。

Ｓ１０８ａ：無線送受信機器２００ａは、指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂが評価される決定順序に従って、あるビームポートから別のビームポートへ信号処理リソースを再マッピングする。

類似性測定手順が適用される受信信号対が異なっていてもよい。

いくつかの態様において、類似性測定手順は、相互に異なるビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂを用いて受信された信号対に適用される。このため、一実施形態によれば、無線送受信機器２００は、少なくとも２つの受信機チェーン１３０ａ、１３０ｂを含み、信号対は、少なくとも２つの受信機チェーン１３０ａ、１３０ｂのうちの相互に異なる受信機チェーンから受信される。これにより、同じプリコーダＡＰ１、ＡＰ２ながら異なるビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂからの信号間の相関を決定可能である。

いくつかの態様において、類似性測定手順は、同じビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂを用いて受信された信号対に適用される。このため、一実施形態によれば、無線送受信機器２００は、少なくとも１つの受信機チェーン１３０ａ、１３０ｂを含み、信号対は、同じ受信機チェーン１３０ａ、１３０ｂから受信される。これにより、異なるプリコーダＡＰ１、ＡＰ２ながら同じビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂからの信号間の相関を決定可能である。

さらに、類似性測定手順は、相互に異なるビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂを用いて受信された信号対および同じビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂを用いて受信された信号対の両者に適用することも可能である。したがって、以下に詳しく開示する通り、異なるアナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂに適用されたアナログプリコーダＡＰ１、ＡＰ２間および同じアナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂに適用されたアナログプリコーダＡＰ１、ＡＰ２間の両者の類似性測定を決定するのが好ましい可能性もある。

同じ受信機チェーン１３０ａ、１３０ｂから受信された信号対を使用するかを無線送受信機器２００が判定する別の方法も存在し得る。いくつかの態様において、同じアナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂにより受信された信号が、当該信号が受信された無線伝搬チャネルのコヒーレンス時間内に受信された場合は、当該信号のみを考慮する。このため、一実施形態によれば、信号は、コヒーレンス時間を有する無線チャネル上で受信され、（同じ受信機チェーン１３０ａ、１３０ｂから受信される）各信号対の信号が、コヒーレンス時間内に受信される。

同じ受信機チェーン１３０ａ、１３０ｂから受信された信号対の類似性測定を無線送受信機器２００が決定する別の方法も存在し得る。いくつかの態様において、同じアナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂのプリコーダＡＰ１、ＡＰ２間の類似性測定は、別のビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂのプリコーダＡＰ１、ＡＰ２との比較により見出される。このため、一実施形態によれば、無線送受信機器２００は、少なくとも２つの受信機チェーン１３０ａ、１３０ｂを含み、少なくとも２つの受信機チェーン１３０ａ、１３０ｂのうちの同じ受信機チェーンから受信された信号対の類似性測定は、少なくとも２つの受信機チェーン１３０ａ、１３０ｂのうちのもう一方からの同じ信号を伴う信号対の各信号間の類似性測定に基づく。本実施形態は、信号強度には基づくが複素数値類似性測定には基づかない類似性測定に適用可能であってもよい。

類似性測定の例が異なっていてもよい。一実施形態によれば、類似性測定手順は、受信信号対間の相関を決定する。

上に示した通り、類似性測定は、信号強度類似性と関連する可能性もある。一般論として、類似性測定は、信号強度類似性（受信信号の振幅／エンベロープのみを考慮）または複素数値類似性（受信信号の位相および振幅／エンベロープの両者を考慮）と関連する可能性もある。すなわち、第１の実施形態によれば、類似性測定手順において、受信信号対間で信号強度類似性に関して評価される。すなわち、第２の実施形態によれば、類似性測定手順において、受信信号対間で複素数値類似性に関して評価される。

ステップＳ１０４において選択される類似性測定目標の例が異なっていてもよい。第１の類似性測定目標では、受信信号対に適用されている類似性測定手順の結果が可能な限り高いものとする。一実施形態によれば、類似性測定目標は、下降類似性測定結果に従って指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂを評価することである。すなわち、ステップＳ１０６において決定された順序により、指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂは、最も高い測定結果から最も低い測定結果の順序となる。そして、この類似性測定目標を用いることにより、ステップＳ１０８において、下降類似性測定結果に従って指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂを評価することも可能である。

第２の類似性測定目標では、受信信号対に適用されている類似性測定手順の結果が可能な限り低いものとする。一実施形態によれば、類似性測定目標は、上昇類似性測定結果に従って指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂを評価することである。すなわち、ステップＳ１０６において決定された順序により、指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂは、最も低い類似性測定結果から最も高い測定結果の順序となる。そして、この類似性測定目標を用いることにより、ステップＳ１０８において、上昇類似性測定結果に従って指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂを評価することも可能である。たとえば、最も低い類似性測定結果を有する最初の２つの指向性ビームがテストされたら、次にテストすべき指向性ビームとしては、残りの指向性ビームのうち、テスト済みの指向性ビームとの類似性が最も低い測定結果の指向性ビームも可能であり、以下同様である。

ステップＳ１０２において無線送受信機器２００が取得する性能指標は、異なっていてもよい。

一実施形態によれば、性能指標は、無線送受信機器２００のネットワークカバレッジに関連する。そして、類似性測定目標は、指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂの評価時に可能な限り大きな角度空間に広がることである可能性もある。このため、ステップＳ１０６の順序は、可能な限り少ない指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂを用いて角度空間の広がりが可能な限り大きくなるように決定される。さらに、類似性測定手順は、受信信号の信号強度類似性に関して評価可能である。すなわち、類似性測定手順は、性能指標がネットワークカバレッジに関連する場合の信号強度類似性に関して決定することも可能であり、類似性測定目標は、可能な限り大きな角度空間に広がることである。

一実施形態によれば、性能指標は、無線送受信機器２００のビットレートに関連する。そして、類似性測定目標は、指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂの評価時に可能な限り高いランクを使用することである可能性もある。このため、ステップＳ１０６の順序は、可能な限り少ない指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂを用いてランクが可能な限り高くなるように決定される。

すなわち、第１の実施形態によれば、類似性測定手順は、受信信号の信号強度類似性に関して評価され、類似性測定目標は、性能指標がビットレートに関連する場合かつ類似性測定目標が可能な限り高いランクを使用することである場合の下降類似性測定結果に従って指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂを評価することである。信号強度類似性を決定する一例は、特定の帯域幅にわたって総受信信号強度の相関を評価することである。

さらに、第２の実施形態によれば、類似性測定手順は、受信信号の複素数値類似性に関して評価され、類似性測定目標は、性能指標がビットレートに関連する場合かつ類似性測定目標が可能な限り高いランクを使用することである場合の上昇類似性測定結果に従って指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂを評価することである。

類似性測定目標が可能な限り高いランクを使用することである場合、指向性ビーム対は、可能な限り高い信号強度類似性および可能な限り低い複素数値類似性を有するものとする。すなわち、類似性測定目標が可能な限り高いランクを使用することである場合、指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂは、下降信号強度類似性および上昇複素数値類似性の結合関数に従って評価することも可能である。

上記開示の通り、異なるアナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂに適用されたアナログプリコーダＡＰ１、ＡＰ２間および同じアナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂに適用されたアナログプリコーダＡＰ１、ＡＰ２間の両者の類似性測定を決定するのが好ましい可能性もある。これは、アナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂおよびアナログプリコーダＡＰ１、ＡＰ２のすべての異なる組み合わせに対して、受信信号の相関を測定するのが好都合である可能性もあることを暗示している。この１つの理由として、同じアナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂに適用された２つ以上のアナログプリコーダＡＰ１、ＡＰ２により、受信信号が大きく相関する場合もあるため、ビーム探索手順においては、これらの高相関アナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂのうちの１つだけを使用すれば十分と考えられる。異なるアナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂの異なるプリコーダＡＰ１、ＡＰ２を用いて受信された信号間の相関の推定は、たとえば無線送受信機器２００の通常動作時に、各受信機チェーン１３０ａ、１３０ｂで信号強度を同時に測定することにより実現することも可能である。

一般論としては、各アナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂに対して一度に使用できるのが１つのアナログプリコーダＡＰ１、ＡＰ２のみであり、無線送受信機器２００がアナログプリコーダＡＰ１、ＡＰ２を変更した場合は、無線伝搬チャネル（アンテナパターンを除く）も同様に変化する場合がある。したがって、同じアナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂの異なるアナログプリコーダＡＰ１、ＡＰ２を用いて受信された信号間の相関を決定する際には、無線伝搬チャネルのコヒーレンス時間を考慮するのが好ましい可能性もある。ただし、受信信号強度の相関のため、別のアナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂのアナログプリコーダＡＰ１、ＡＰ２との相関を比較することによっても、同じアナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂのアナログプリコーダＡＰ１、ＡＰ２間の相関を見出すことができる。たとえば、アナログビームフォーマ１５０ｂのＡＰ１およびＡＰ２とアナログビームフォーマ１５０ａのＡＰ２との相関が高いものと仮定すると、アナログビームフォーマ１５０ｂのＡＰ１およびＡＰ２は、同様に強い相関を有するものと仮定することができる。

すなわち、性能指標がネットワークカバレッジの増大に関連する場合は、好ましくは両者間の信号強度の相関が低い指向性ビーム１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂを最初に用いて、可能な限り迅速に角度空間を広げるものとする。アナログプリコーダＡＰ１、ＡＰ２およびアナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂの２つの異なる組み合わせ間で信号強度の相関が非常に高い場合は、ビーム探索手順において、これら組み合わせの一方のみを用いれば十分と考えられる。

さらに、（当該チャネルにおいける低ランクのため）性能指標がビットレートの増大に関連する場合は、空間多重化を容易化するために強い信号強度相関を依然として有しつつ、低い複素数値相関を有するアナログプリコーダＡＰ１、ＡＰ２の評価を優先するのが好ましい可能性もある。

図５は、上記開示の実施形態の少なくとも一部に係る、無線送受信機器２００により実行されているビームフォーミング環境設定方法の特定の実施形態のフローチャートである。

Ｓ２０１：無線送受信機器２００は、アナログプリコーダＡＰ１、ＡＰ２およびアナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂの異なる組み合わせについて、アクティブモードおよび／または休止モード時の受信信号の統計値を集める。

Ｓ２０２：無線送受信機器２００は、集めた統計値を用いて、アナログプリコーダＡＰ１、ＡＰ２およびアナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂの異なる組み合わせ間の受信信号の類似性測定値（信号強度相関または複素数値相関等）を決定する。

Ｓ２０３：無線送受信機器２００は、類似性測定値を用いて、ビームトレーニング手順に含めるべきアナログプリコーダＡＰ１、ＡＰ２およびアナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂの組み合わせならびにビーム探索手順において使用すべきアナログプリコーダＡＰ１、ＡＰ２およびアナログビームフォーマ１５０ａ、１５０ｂの組み合わせの順序を決定する。

図６は、一実施形態に係る、無線送受信機器２００の構成要素を多くの機能ユニットに関して模式的に示している。たとえば記憶媒体２３０の形態の（図１０のような）コンピュータプログラム製品１０１０に格納されたソフトウェア命令を実行し得る適当な中央演算処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）等のうちの１つまたは複数の任意の組み合わせを用いた処理回路２１０が提供される。さらに、処理回路２１０は、少なくとも１つの特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）として提供されていてもよい。

特に、処理回路２１０は、上記開示の通り、一組の動作またはステップＳ１０２〜Ｓ１０８ａ、Ｓ２０１〜Ｓ２０３を無線送受信機器２００に実行させるように構成されている。たとえば、記憶媒体２３０が一組の動作を格納していてもよく、処理回路２１０は、記憶媒体２３０から一組の動作を読み出して、当該一組の動作を無線送受信機器２００に実行させるようにしてもよい。一組の動作は、一組の実行可能命令として提供されていてもよい。

このため、処理回路２１０は、本明細書に開示の方法を実行するように構成されている。また、記憶媒体２３０は、持続性ストレージを備えていてもよく、たとえば磁気メモリ、光学メモリ、固体メモリ、あるいは遠隔搭載メモリのうちの任意の１つまたは組み合わせが可能である。無線送受信機器２００は、少なくともアクセスノード３００と通信するように構成された通信インターフェース２２０をさらに備えていてもよい。このため、通信インターフェース２２０は、アナログおよびデジタルコンポーネントを含む１つまたは複数の送信機および受信機を備えていてもよい。処理回路２１０は、たとえばデータおよび制御信号を通信インターフェース２２０および記憶媒体２３０に送信すること、通信インターフェース２２０からデータおよびレポートを受信すること、ならびに記憶媒体２３０からデータおよび命令を読み出すことによって、無線送受信機器２００の全体動作を制御する。本明細書に提示の概念が不明瞭になることのないように、無線送受信機器２００の他の構成要素のほか、関連する機能については省略する。

図７は、一実施形態に係る、無線送受信機器２００の構成要素を多くの機能モジュールに関して模式的に示している。図７の無線送受信機器２００は、多くの機能モジュールとして、ステップＳ１０２を実行するように構成された取得モジュール２１０ａ、ステップＳ１０４を実行するように構成された選択モジュール２１０ｂ、ステップＳ１０６を実行するように構成された決定モジュール２１０ｃを備える。図７の無線送受信機器２００は、ステップＳ１０８を実行するように構成された評価モジュール２１０ｄおよびステップＳ１０８ａを実行するように構成された再マッピングモジュール２１０ｅのいずれか等、多くの任意選択的な機能モジュールをさらに備えていてもよい。

一般論として、一実施形態においては、各機能モジュール２１０ａ〜２１０ｅがハードウェアのみで実装されていてもよく、別の実施形態においては、ソフトウェアも利用して実装されていてもよい。すなわち、後者の実施形態では、処理回路上で動作する場合に、図７と併せて前述した対応するステップを無線送受信機器２００に実行させるコンピュータプログラム命令が記憶媒体２３０に格納されている。また、各モジュールは、コンピュータプログラムの各部分に対応するとはいえ、別個のモジュールである必要はなく、ソフトウェアでの実装方法は、使用するプログラミング言語によって決まることに留意されたい。１つもしくは複数またはすべての機能モジュール２１０ａ〜２１０ｅは、場合により通信インターフェース２２０および／または記憶媒体２３０との協働によって、処理回路２１０により実装可能であるのが好ましい。このため、処理回路２１０は、機能モジュール２１０ａ〜２１０ｅにより与えられる命令を記憶媒体２３０からフェッチするとともに、これらの命令を実行することによって、本明細書に開示の任意のステップを実行するように構成されていてもよい。

無線送受信機器２００は、独立型機器または少なくとも１つの別の機器の一部として提供されていてもよい。たとえば、無線送受信機器２００は、（図８のような）アクセスノード８００または（図９のような）無線機器９００における実装、部分化、または共同設置がなされていてもよい。このため、いくつかの態様によれば、本明細書に開示の無線送受信機器２００を備えたアクセスノード８００および／または無線機器９００が提供される。

さらに、無線送受信機器２００により実行される命令の第１の部分が第１の機器において実行され、無線送受信機器２００により実行される命令の第２の部分が第２の機器において実行されるようになっていてもよいが、本明細書に開示の実施形態は、無線送受信機器２００により実行される命令を実行可能な任意特定数の機器に限定されない。このため、本明細書に開示の実施形態に係る方法は、クラウドコンピュータ環境に存在する無線送受信機器２００による実行に適している。したがって、処理回路２１０は、図６に１つだけ示しているが、複数の機器またはノード間に分散していてもよい。同じことが図７の機能モジュール２１０ａ〜２１０ｅおよび図１０のコンピュータプログラム１０２０（以下参照）にも当てはまる。

図１０は、コンピュータ可読記憶媒体１０３０を含むコンピュータプログラム製品１０１０の一例を示している。このコンピュータ可読記憶媒体１０３０にはコンピュータプログラム１０２０を格納可能であるが、このコンピュータプログラム１０２０は、処理回路２１０ならびに当該処理回路２１０に対して動作可能に結合された、通信インターフェース２２０および記憶媒体２３０などのエンティティおよび機器に対して、本明細書に記載の実施形態に係る方法を実行させることができる。このように、コンピュータプログラム１０２０および／またはコンピュータプログラム製品１０１０は、本明細書に開示の任意のステップを実行する手段を提供していてもよい。

図１０の例において、コンピュータプログラム製品１０１０は、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）、またはブルーレイディスクとして示している。また、コンピュータプログラム製品１０１０は、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）メモリ等の外部メモリまたはコンパクトフラッシュメモリ等のフラッシュメモリにおいて、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、消去・プログラム可能リードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ）、または電気的消去・プログラム可能リードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）等のメモリ、より詳細には、機器の不揮発性記憶媒体として具現化することも可能である。したがって、ここでは、図示の光ディスク上のトラックとしてコンピュータプログラム１０２０を模式的に示しているが、コンピュータプログラム製品１０１０に適した如何なる方法でコンピュータプログラム１０２０を格納することも可能である。

以上、わずかな実施形態を参照して、本発明に係る概念を主として説明した。ただし、当業者には当然のことながら、添付の特許請求の範囲により規定される本発明に係る概念の範囲内において、上記開示以外の他の実施形態も等しく可能である。

Claims (27)

1. ビームフォーミング環境を設定する方法であり、指向性ビームで通信するように構成された無線送受信機器（２００）により実行される、方法であって、
   前記無線送受信機器（２００）の前記ビームフォーミング環境の設定を要する性能指標を取得すること（Ｓ１０２）と、
   得られた性能指標の種類に基づいて、類似性測定目標を選択すること（Ｓ１０４）と、
   前記類似性測定目標および受信信号対に適用された類似性測定手順の結果に基づいて、前記ビームフォーミング環境の設定時に前記指向性ビーム（１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ）を評価する順序を決定すること（Ｓ１０６）と、
   を含む、方法。
2. 前記決定した順序に従って、前記指向性ビーム（１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ）を評価すること（Ｓ１０８）をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記無線送受信機器（２００）が、信号処理リソースを含み、前記指向性ビーム（１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ）を評価することが、
   前記決定した順序に従って、あるビームポートから別のビームポートへ前記信号処理リソースを再マッピングすること（Ｓ１０８ａ）を含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記無線送受信機器（２００）が、少なくとも２つの受信機チェーン（１３０ａ、１３０ｂ）を含み、前記信号対が、前記少なくとも２つの受信機チェーン（１３０ａ、１３０ｂ）のうちの相互に異なる受信機チェーンから受信される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記無線送受信機器（２００）が、少なくとも１つの受信機チェーン（１３０ａ、１３０ｂ）を含み、前記信号対が、同じ受信機チェーン（１３０ａ、１３０ｂ）から受信される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記信号が、コヒーレンス時間を有する無線チャネル上で受信され、各信号対の信号が、前記コヒーレンス時間内に受信される、請求項５に記載の方法。
7. 前記無線送受信機器（２００）が、少なくとも２つの受信機チェーン（１３０ａ、１３０ｂ）を含み、前記少なくとも２つの受信機チェーン（１３０ａ、１３０ｂ）のうちの同じ受信機チェーンから受信された信号対の類似性測定が、前記少なくとも２つの受信機チェーン（１３０ａ、１３０ｂ）のうちのもう一方からの同じ信号を伴う前記信号対の各信号間の類似性測定に基づく、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記類似性測定手順が、前記受信信号対間の相関を決定する、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記類似性測定手順が、前記受信信号対間の信号強度類似性に関して評価される、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記類似性測定手順が、前記受信信号対間の複素数値類似性に関して評価される、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記類似性測定目標が、下降類似性測定結果に従って前記指向性ビーム（１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ）を評価することである、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記類似性測定目標が、上昇類似性測定結果に従って前記指向性ビーム（１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ）を評価することである、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記類似性測定目標が、前記指向性ビーム（１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ）の評価時に可能な限り大きな角度空間に広がることである、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記性能指標が、前記無線送受信機器（２００）のネットワークカバレッジに関連する、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記類似性測定手順が、前記受信信号の信号強度類似性に関して評価され、前記類似性測定手順が、前記性能指標がネットワークカバレッジに関連する場合の信号強度類似性に関して決定され、前記類似性測定目標が、可能な限り大きな角度空間に広がることである、請求項１３または１４に記載の方法。
16. 前記性能指標が、前記無線送受信機器（２００）のビットレートに関連する、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記類似性測定目標が、前記指向性ビーム（１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ）の評価時に可能な限り高いランクを使用することである、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記類似性測定手順が、前記受信信号の信号強度類似性に関して評価され、前記類似性測定目標が、前記性能指標がビットレートに関連する場合かつ前記類似性測定目標が可能な限り高いランクを使用することである場合の下降類似性測定結果に従って前記指向性ビーム（１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ）を評価することである、請求項１６または１７に記載の方法。
19. 前記類似性測定手順が、前記受信信号の複素数値類似性に関して評価され、前記類似性測定目標が、前記性能指標がビットレートに関連する場合かつ前記類似性測定目標が可能な限り高いランクを使用することである場合の上昇類似性測定結果に従って前記指向性ビーム（１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ）を評価することである、請求項１６または１７に記載の方法。
20. 前記受信信号が、参照信号およびデータ信号のいずれかである、請求項１から１９のいずれか一項に記載の方法。
21. ビームフォーミング環境を設定する無線送受信機器（２００）であり、指向性ビーム（１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ）で通信するように構成され、処理回路（２１０）を備えた、無線送受信機器（２００）であって、前記処理回路が、
    当該無線送受信機器（２００）の前記ビームフォーミング環境の設定を要する性能指標を取得することと、
    得られた性能指標の種類に基づいて、類似性測定目標を選択することと、
    前記類似性測定目標および受信信号対に適用された類似性測定手順の結果に基づいて、前記ビームフォーミング環境の設定時に前記指向性ビーム（１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ）を評価する順序を決定することと、
    を当該無線送受信機器（２００）に行わせるように構成された、無線送受信機器（２００）。
22. ビームフォーミング環境を設定する無線送受信機器（２００）であり、指向性ビーム（１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ）で通信するように構成された、無線送受信機器（２００）であって、
    処理回路（２１０）と、
    前記処理回路（２１０）により実行された場合に、
    当該無線送受信機器（２００）の前記ビームフォーミング環境の設定を要する性能指標を取得することと、
    得られた性能指標の種類に基づいて、類似性測定目標を選択することと、
    前記類似性測定目標および受信信号対に適用された類似性測定手順の結果に基づいて、前記ビームフォーミング環境の設定時に前記指向性ビーム（１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ）を評価する順序を決定することと、
    を当該無線送受信機器（２００）に行わせる命令を格納した記憶媒体（２３０）と、
    を備えた、無線送受信機器（２００）。
23. ビームフォーミング環境を設定する無線送受信機器（２００）であり、指向性ビーム（１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ）で通信するように構成された、無線送受信機器（２００）であって、
    当該無線送受信機器（２００）の前記ビームフォーミング環境の設定を要する性能指標を取得するように構成された取得モジュール（２１０ａ）と、
    得られた性能指標の種類に基づいて、類似性測定目標を選択するように構成された選択モジュール（２１０ｂ）と、
    前記類似性測定目標および受信信号対に適用された類似性測定手順の結果に基づいて、前記ビームフォーミング環境の設定時に前記指向性ビーム（１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ）を評価する順序を決定するように構成された決定モジュール（２１０ｃ）と、
    を備えた、無線送受信機器（２００）。
24. 請求項２１から２３のいずれか一項に記載の無線送受信機器（２００）を備えたアクセスノード（８００）。
25. 請求項２１から２３のいずれか一項に記載の無線送受信機器（２００）を備えた無線機器（９００）。
26. ビームフォーミング環境を設定するコンピュータプログラム（１０２０）であって、指向性ビーム（１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ）で通信するように構成された無線送受信機器（２００）の処理回路（２１０）上で動作する場合に、
    前記無線送受信機器（２００）の前記ビームフォーミング環境の設定を要する性能指標を取得すること（Ｓ１０２）と、
    得られた性能指標の種類に基づいて、類似性測定目標を選択すること（Ｓ１０４）と、
    前記類似性測定目標および受信信号対に適用された類似性測定手順の結果に基づいて、前記ビームフォーミング環境の設定時に前記指向性ビーム（１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ）を評価する順序を決定すること（Ｓ１０６）と、
    を前記無線送受信機器（２００）に行わせるコンピュータコードを含む、コンピュータプログラム（１０２０）。
27. 請求項２６に記載のコンピュータプログラム（１０２０）および前記コンピュータプログラムが格納されたコンピュータ可読記憶媒体（１０３０）を含む、コンピュータプログラム製品（１０１０）。

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