JP6812393B2 - ヘテロジニアスに装備されたマルチアンテナシステム及びそのシステムを動作させる方法 - Google Patents

Description

本発明は、ヘテロジニアスに装備されたマルチアンテナシステム、特に、大規模多入力多出力（ＭＭＩＭＯ）システム及びそのシステムを動作させる方法に関する。

ワイヤレスアクセスシステムは、無線リンクを介してワイヤレス端末に無線通信を提供する。

無線通信の背景において、ＭＭＩＭＯとは、ワイヤレスアクセスシステムの複数の送受信アンテナを用いて無線リンクの容量を増大させること、及び１つ以上のワイヤレス端末との同一周波数帯内の無線通信において複数の送受信アンテナを用いて空間多重化のために送受信機を制御することをいう。このワイヤレスアクセスシステムにおいて、ワイヤレスアクセスシステムに接続されるワイヤレス端末よりも非常に多数のアンテナが使用される。

しかしながら、ＭＭＩＭＯにおいてユーザ当たりのデータスループットは、空間多重化に起因して各ワイヤレス端末に対して一様に制限されたものとなる。

個々のワイヤレス端末への指向性のある信号送信又はそこからの受信のためのビームフォーミングはワイヤレスアクセスシステムでも使用されて、個々のワイヤレス端末に対するデータスループットを向上させることができる。

この背景におけるビームフォーミングは、信号が空間選択ビームを形成するように強め合う干渉及び弱め合う干渉のパターンを生成するために、同一周波数帯内の複数の信号の位相及び相対振幅を制御することに関連する。

これによって個々のワイヤレス端末に対するデータスループットが増加し、他のデータスループットが制限される。合理的な機器コスト及び合理的な設計労力でデータスループット性能を向上させたワイヤレスアクセスシステムを動作させる方法、及びそのワイヤレスアクセスシステムを提供することが本発明の目的である。

独立請求項によれば、この目的は、マルチアンテナシステム及びそのシステムを動作させる方法によって実現される。

本出願明細書の背景において、
−信号／キャリア帯域幅とは、送信される信号の実際の帯域幅のことをいい、動作中は柔軟である。それは、とりわけ、マルチアンテナシステムの送受信機の最大ハードウェア帯域幅性能に制限される。信号帯域幅の中心周波数もまた、ハードウェアの制限に応じて、動作中は柔軟である。この信号帯域幅が、実際の送信データレートに直接影響する。
−第１の送受信機のハードウェア関連帯域幅とは、第１の送受信機によってサポートされる最大帯域幅のことをいう。この帯域幅はハードウェア定義であり、送受信機の設計及び実施中は固定されている。
−第２の送受信機のハードウェア関連帯域幅とは、第２の送受信機によってサポートされる最大帯域幅のことをいう。この帯域幅はハードウェア定義であり、送受信機の設計及び実施中は固定されている。この背景において、ある帯域幅内とは、その個々の帯域幅の少なくとも一部を用いた動作のことをいう。
一例において、第２の送受信機のハードウェア関連帯域が第１の送受信機の帯域幅より大きい場合、第２の送受信機のハードウェアはより複雑で高コストとなる。

第２の送受信機のハードウェア関連帯域幅は集約された周波数帯をカバーするのでもよく、それは第２の送受信機によってカバーされる周波数帯が必ずしも直接隣接しなくてもよいことを意味する。例えば、それぞれが例えば６０ＭＨｚの２つの周波数帯は、例えば４００ＭＨｚ内に集約され得る。この６０ＭＨｚ内の各々で、個々の信号帯域幅が、柔軟に送信され得る。

本発明は、マルチアンテナシステムを動作させる方法を提供し、マルチアンテナシステムは複数のワイヤレス端末との通信のためのアンテナアレイを用いて配置される複数の送受信機を備え、マルチアンテナシステムは、単一の第１の帯域幅内での無線通信のための第１の送受信機であって、第１の送受信機がハードウェアによって単一の第１の帯域幅内での無線通信に制限される、第１の送受信機と、複数の帯域幅から選択可能な第２の帯域幅内での無線通信のための第２の送受信機とを備え、データレート要求に応じて、無線通信のために第１の送受信機若しくは第２の送受信機のいずれか又は両方を動作させるステップを備える。好適には、第１の帯域幅は、第２の帯域幅に対して低い帯域幅である。好適には、第２の帯域幅は、第１の帯域幅と比較して高い又は広い帯域幅である。
選択的に、第２の送受信機は、第１の帯域幅内で第１の送受信機を動作させるのと少なくとも部分的に重複する時間間隔の間、第２の帯域幅内での無線通信のために動作する。第１の送受信機は、ハードウェアによって低帯域幅に制限される。これにより、第１の送受信機は製造において安価となり、設計及び特徴付けにおいて又は実施のための複雑性が低減する。第２の送受信機は、第１の帯域幅及び第２の帯域幅から完全に独立し、又は包含するがそれに制限されない種々の帯域幅において動作可能である。これにより、第２の送受信機は高コストとなるが高性能ともなる。アンテナアレイは、異なる帯域幅性能を提供する異なる送受信機でヘテロジニアスに装備される。これは、アンテナアレイのコスト、複雑性を低減し、柔軟なＭＭＩＭＯシステムを提供するが、それでもなお、必要に応じてヘテロジニアスな機器の制約内で高データレートを提供する可能性を有する。ワイヤレス端末は、異なるデータレート要求を有し得る。データスループット、すなわち、一定の時間内にアンテナアレイ又はワイヤレス端末によって送信又は受信できるデータの最大量は、使用する周波数帯域に依存し、したがって制限される。この背景において周波数帯域とは、異なるオペレータに対して特定の帯域幅を有する異なるキャリアに分離された合計の標準化周波数帯域のことをいう。標準化周波数帯域内で、キャリア帯域幅に柔軟性がある。大きい方の第２の帯域幅をすべてのワイヤレス端末に割り当てると、すべてのワイヤレス端末に同一の高データスループットを個々に付与し、個々のデータレートを向上する。ヘテロジニアスに装備されたマルチアンテナシステムと比較して、例えば、アンテナシステムすべてをこれらの高帯域幅送受信機で装備すると、そのシステムのコストは増大する。すべてのワイヤレス端末に低い方の第１のデータレートを割り当てると、すべてのワイヤレス端末に対する個々のデータスループットは第１の帯域幅を用いて達成可能な最大データスループットに制限される。これは、最良動作のために大きい方の第２のデータレートを現在要求しているワイヤレス端末を含む。同一のアンテナアレイの異なる送受信機に異なるデータレートを割り当てることによって、個々のデータスループットを調節することができ、アンテナアレイの使用可能なデータスループットの最も効率的な使用が可能となる。

有利なことに、データレート要求についての情報がワイヤレス端末に対して決定又は解析され、第１の送受信機若しくは第２の送受信機のいずれか又は両方がデータレート要求についての情報に応じてワイヤレス端末との無線通信のために選択される。これにより、データレートに応じた調節が可能となり、柔軟性が向上する。同様に、例えば第１の帯域幅と第２の帯域幅が重複する場合、例えば大規模ＭＩＭＯ動作において、低〜中程度のデータレートを要求している端末は、低い方の帯域幅のためのすべての送受信機と通信することができる。

有利なことに、第１の帯域幅は２０ＭＨｚ、５０ＭＨｚ及び６０ＭＨｚのグループのうちの１つ以下であり、及び第２の帯域幅は１０ＭＨｚ、２０ＭＨｚ、５０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、１００ＭＨｚ、１５０ＭＨｚ及び２００ＭＨｚのグループのうちの１つ以下である。帯域幅の第１のグループは、従来の使用に対して十分なデータスループットを提供する。帯域幅の第２のグループは、高データレート要求に対して十分なデータスループットを提供する。アイデアは、ＭＭＩＭＯのセットアップに、異なる帯域幅性能を有する少なくとも２つの送受信機のグループを用いて配備することである：送受信機の第１のグループは、例えば、最大６０ＭＨｚまでの帯域幅を有する１つの周波数帯域のみをカバーするが、送受信機の第２のグループは、第１のグループと同一の周波数帯域及び追加の周波数帯域をカバーして、送受信機の第２のグループがサポートする合計の帯域幅を拡大する。これは一例にすぎず、異なる数の送受信機のグループ及び構成が可能である。通常、特に６ＧＨｚ未満の無線周波数帯域は明確に帯域制限されたものなので、サポートする最大帯域幅を増大させるために、例えば、周波数帯域集約が使用され得る。

有利なことに、複数の送受信機のうちの少なくとも２つの送受信機は、ビームフォーミング無線通信を制御するように動作する。ビームフォーミングは、ＭＭＩＭＯ技術の使用に対して代替的に又は追加的に特定の状況について個々のデータスループットを増大することができる。ビームフォーミングのために、少なくとも２つの送受信機が必要であるが、より多くの送受信機を使用してもよい。例えば、すべての送受信機は、ＭＭＩＭＯ動作において少ないデータレートを要求しているワイヤレス端末にサービングするために、共通の制限された周波数範囲で動作する。広帯域幅が可能な第２の送受信機は、高いデータレートを要求しているより多くのワイヤレス端末に高いデータレートを提供するビームフォーミング又はＭＭＩＭＯのための帯域幅を追加的に使用する。

有利なことに、ビームフォーミング無線通信は、当該ワイヤレス端末又はワイヤレス端末のグループに対するデータレート要求についての情報が要求条件を満たす場合に、ワイヤレス端末又は中継器とともに第２の帯域幅内で制御される。非常に高いデータレート要求のために、このビームフォーミング及び第２の帯域幅が、個々のワイヤレス端末に対して使用され得る。

有利なことに、複数の送受信機のうちの少なくとも１つの送受信機は、少なくとも１つの送受信機の電力増幅器に対する第１の調節可能な供給電圧を用いた第１の帯域幅内での無線通信のために、又は電力増幅器に対する第２の調節可能な供給電圧を用いた第２の帯域幅内での無線通信のために選択的に動作する。これは、消費電力をデータレート要求に柔軟に適合させる。

有利なことに、接続性パラメータに応じて、複数の送受信機のうちの少なくとも１つの送受信機は、第２の帯域幅内での動作のために選択される。接続性パラメータは、ワイヤレス端末との無線通信のために見通し内接続又は見通し外接続の無線リンクを示し得る。これによってワイヤレス端末及びアンテナアレイが瞬間的に動作する環境に基づいて無線通信を調節することができる。

有利なことに、少なくとも１つの第２の送受信機が第１の帯域幅内での無線通信のために一時的に動作する。これは、この第２の送受信機が要求に応じて両方の周波数帯域において動作可能であることを意味する。そのような送受信機はコストが高くなるが、柔軟に使用可能となる。

有利なことに、アンテナアレイ、複数の送受信機及び複数の送受信機のためのコントローラは、共通の帯域幅内で大規模多入力多出力システムとして動作する。

本発明は、マルチアンテナシステムであって、ワイヤレス端末との通信のために動作可能なアンテナアレイについて複数の送受信機を備え、マルチアンテナシステムが、無線コントローラ、単一の第１の帯域幅内での無線通信のための第１の送受信機であって、第１の送受信機がハードウェアによって単一の第１の帯域幅内での無線通信に制限される、第１の送受信機、及び複数の帯域幅から選択可能な第２の帯域幅内での無線通信のために適合される第２の送受信機を備え、無線コントローラが無線通信のためにデータレート要求に応じて第１の送受信機若しくは第２の送受信機のいずれか又は両方を動作させるよう適合されるシステムをさらに提供する。

有利なことに、無線コントローラがワイヤレス端末に対するデータレート要求についての情報を決定又は解析し、データレート要求についての情報に応じて、ワイヤレス端末との無線通信のために第１の送受信機若しくは第２の送受信機のいずれか又は両方を選択するよう適合される。そのような無線コントローラは、現在のデータレート要求を計測し、アンテナアレイの使用可能なデータスループットの効率的使用を向上する。

有利なことに、無線コントローラは、第１の帯域幅を２０ＭＨｚ、５０ＭＨｚ及び６０ＭＨｚのグループのうちの１つ以下として、かつ第２の帯域幅を２０ＭＨｚ、５０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、１００ＭＨｚ、１５０ＭＨｚ及び２００ＭＨｚのグループのうちの１つ以下として動作するように適合される。帯域幅の第１のグループは、従来的な使用に対して十分なデータスループットを提供する。帯域幅の第２のグループは、高データレート要求に対して十分なデータスループットを提供する。

有利なことに、無線コントローラは、複数の送受信機のうちの少なくとも２つの送受信機を動作させて、ビームフォーミング無線通信を制御するように適合される。このように無線コントローラは、ワイヤレス端末の個々の端末又はグループに対する性能を向上させることができる。

有利なことに、無線コントローラは、当該ワイヤレス端末又はワイヤレス端末のグループに対するデータレート要求についての情報が要求条件を満たす場合に、複数のワイヤレス端末のうちの１つのワイヤレス端末又は中継器との第２の帯域幅内でのビームフォーミング無線通信を制御するように適合される。無線コントローラは、これに限定するわけではないが使用可能データスループット、要求データレート、電力利用可能性、他の送受信機の負荷を含む特定の条件下で個々のワイヤレス端末又は端末のグループに対する性能を向上させることができる。

有利なことに、システムは、現在送信されるキャリア帯域幅に応じて、異なる送受信機への供給電圧を適合させるように動作可能である。これによって消費電力を選択的に調節可能となる。

有利なことに、無線コントローラは、接続性パラメータに応じて第２の帯域幅内での動作のために複数の送受信機のうちの少なくとも１つの送受信機を選択するよう適合される。このように無線コントローラは、環境的な条件に適応することができる。

有利なことに、少なくとも１つの第２の送受信機は、第１の帯域幅内での無線通信のために一時的に動作するよう適合される。

有利なことに、アンテナアレイ、複数の送受信機及び無線コントローラは、共通の帯域幅内で大規模多入力多出力システムとして配置される。

好適には、そのようなシステムを調整する方法において、少なくとも２つの送受信機がビームフォーミング無線通信のために動作され、又は少なくとも２つの送受信機が大規模多入力多出力通信のために動作され、又は少なくとも２つの送受信機がビームフォーミング無線通信のために動作され、かつ、少なくとも２つの送受信機が大規模多入力多出力通信のために動作され、調整又はチャネル計測が第１の帯域幅又は第２の帯域幅内で送受信機を用いて行われる。

発明のさらなる展開は、従属請求項及び後述の説明から収集可能である。

図１は、ワイヤレスアクセスシステムのアンテナアレイを概略的に示す。 図２は、ハードウェア性能の観点からの、アンテナアレイにおける第１の例示の帯域幅分布を概略的に示す。 図３は、低帯域幅無線通信のために構成された、アンテナアレイにおける第２の例示の帯域幅分布を概略的に示す。 図４は、低帯域幅及び高帯域幅無線通信のために構成された、アンテナアレイにおける第１の例示の帯域幅分布を概略的に示す。 図５は、アンテナアレイの柔軟な動作を説明するフローチャートを概略的に示す。

図１は、ワイヤレスアクセスシステム１００のアンテナアレイ１０２を概略的に示す。アンテナアレイ１０２は、複数の送受信機、本例では６４個の送受信機１、・・・、６４を備える。

複数の送受信機の各々は、複数のワイヤレス端末との通信のために動作可能である。

ワイヤレスアクセスシステム１００は、無線コントローラ１０４を備える。本例において、アンテナアレイ１０２、複数の送受信機１、・・・、６４及び無線コントローラ１０４は、大規模多入力多出力（ＭＭＩＭＯ）システムとして配置されている。この背景において、ＭＭＩＭＯシステムは、ワイヤレス通信リンクの少なくとも片側、通常は基地局で、多数、例えば６４個以上の個別に制御可能なアンテナ素子を使用するシステムである。本例における各アンテナ素子は、個別の送受信機を備える。本例における無線コントローラ１０４は基地局内に一体化され、基地局のすべてのアンテナ素子を制御する。

無線コントローラ１０４は、第１の帯域幅内での無線通信のために複数の送受信機１、・・・、６４のうちの第１の送受信機を動作させるように適合される。無線コントローラ１０４は、第２の帯域幅内での無線通信のために複数の送受信機１、・・・、６４のうちの第２の送受信機を動作させるように適合される。本例におけるこの動作は、少なくとも部分的に重複する時間間隔の間、すなわち、ヘテロジニアスに発生する。したがって、ワイヤレスアクセスシステム１００は、ヘテロジニアスに装備されたＭＭＩＭＯシステムである。この背景においてヘテロジニアスにとは、この種の動作のことをいう。この種の動作が可能なワイヤレスシステムを、ヘテロジニアスに装備されたＭＭＩＭＯシステムという。

本例における第１の帯域幅は、第２の帯域幅と重複して第２の帯域幅より小さくてもよいし、又は第２の帯域幅とは異なってもよい。

第１の送受信機は、ハードウェアによって第１の帯域幅内での無線通信に制限される。第２の送受信機は、第２の帯域幅を含む複数の帯域幅内の無線通信のために適合される。

無線コントローラ１０４は、データレート要求に応じて、複数の帯域幅から第２の帯域幅を選択するために適合される。好適には、無線コントローラ１０４は、２０ＭＨｚ、５０ＭＨｚ及び６０ＭＨｚのグループのうちの１つ以下である第１の帯域幅を用いて、及び、２０ＭＨｚ、５０ＭＨｚ、１００ＭＨｚ、１５０ＭＨｚ及び２００ＭＨｚのグループのうちの１つと比べて小さい、等しい又は大きい第２の帯域幅を用いて動作するように適合される。他の帯域幅も使用されてもよい。

図２は、第１の帯域幅として６０ＭＨｚ、及び第２の帯域幅として２００ＭＨｚを使用するヘテロジニアスなＭＩＭＯのために構成された図１のアンテナアレイにおける第１の例示の帯域幅分布を概略的に示す。この構成もまた、合理的なコストと複雑性を実現するために、異なる帯域幅性能を有する送受信機ハードウェアを装備することによって提供される。帯域幅分布のみに着目する場合、これはシステム全体を高帯域幅の送受信機を用いて装備することによっても実現可能となる。しかし、これは高コストで複雑な送受信機を必要とし、そのうちのいくつかを高帯域幅のために、及びそのうちのいくつかを狭帯幅のために構成する。周波数チャネルの上下限は、カバーされる選択周波数帯、現在使用される信号帯域幅及び帯域内の信号配置に依存する。これは、配備前にアプリケーション及びハードウェアによって定義される。ミリ波では、これは、例えば定義に応じて２０〜６０ＧＨｚの間又は３０〜３００ＧＨｚの間である。本例において、システムは６ＧＨｚ未満で動作するが、より高い周波数へ拡張されてしまうと、見通し外接続の状況及び大規模ＭＩＭＯの適用可能性についての制約が増加する。

例示の帯域幅分布において、第１の送受信機は、図１において１〜２０、２９〜３６及び４５〜６４で符号付けされた送受信機である。本例示の帯域幅分布による第２の送受信機は、２１〜２８及び３７〜４４で符号付けされる。

帯域幅分布は、異なるものでもよい。

有利なことに、少なくとも１つの第２の送受信機２１〜２８及び３７〜４４は、第１の帯域幅内での無線通信のために一時的に動作するように適合される。これは、複数の送受信機１、・・・、６４のうちの少なくとも１つの送受信機が、無線通信のために第１の帯域幅内若しくは第２の帯域幅内のいずれかを選択的に又は同時に動作するように適合されることを意味する。

この例では、無線コントローラ１０４は、６０ＭＨｚ内又は２００ＭＨｚ内の帯域幅のいずれかで選択的にこれらの送受信機を動作させるように適合される。

一例では、システムは、現在送信されているキャリア帯域幅に応じて、電力増幅器の供給電圧を異なる送受信機に適合させるように動作可能である。

無線コントローラ１０４は、複数の送受信機のうちの少なくとも１つの送受信機を動作させるように適合されて、無線信号の強め合う干渉及び弱め合う干渉のパターンを生成することによってビームフォーミング無線通信を制御し得る。ビームフォーミングは、ＭＭＩＭＯ空間多重動作に、例えば追加的に又は代替的に使用され得る。

図３は、図１のアンテナアレイ１０２、及びアンテナアレイ１０２にワイヤレスに接続される複数のワイヤレス端末３０１、・・・、３０７を概略的に示す。

図３において、第２の例示の帯域幅分布は、図１のアンテナアレイ１０２に対して示される。第２の例示の帯域幅分布において、すべての送受信機１、・・・、６４は、複数のワイヤレス端末３０１、・・・、３０７のすべてとの、例えば６０ＭＨｚの帯域幅内の低帯域幅無線通信について構成される。無線コントローラ１０４は、例えば６０ＭＨｚの第１の帯域幅内で送受信機１、・・・、６４のすべてを動作させる。

図４は、図１のアンテナアレイ１０２において、第１の例示の帯域幅分布を概略的に示す。この例示の帯域幅分布において、アンテナアレイ１０２は、接続されるワイヤレス端末の多数側３０１、３０２、３０４、３０６、３０７との低帯域幅無線通信のために、及び複数のワイヤレス端末のうちの少数側３０３´、３０５´との高帯域幅、例えば２００ＭＨｚ内での無線通信のために構成される。無線コントローラ１０４は、６０ＭＨｚ内で第１の例示の帯域幅分布におけるすべての第１の送受信機１〜２０、２９〜３６及び４５〜６４を第１の帯域幅として動作させる。この第１の例示の帯域幅分布による第２の送受信機２１〜２８及び３７〜４４は、第２の帯域幅として２００ＭＨｚ内で動作する。少数側のワイヤレス端末３０３´及び３０５´は、例えばスマートフォン又はフロントホール接続におけるスモールセルである。フロントホール接続は、１つ以上の中継器を使用してもよい。この背景において、フロントホールとは、集中型ベースバンドコントローラとそのベースバンドコントローラから数百メートルから数キロメートル離れたところに位置するリモートセルサイトに設置されるスタンドアロン型無線ヘッドからなる無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）アーキテクチャの一種のことをいう。

図５は、図１のアンテナアレイ１０２の柔軟な動作を説明するフローチャートを概略的に示す。

無線コントローラ１０４は、図５を参照して説明する方法に従ってアンテナアレイ１０２を動作させるように適合される。

ステップ５０２において、複数のワイヤレス端末のうちの少なくとも１つのワイヤレス端末に対するデータレート要求についての情報が決定される。好適には、接続されるすべてのワイヤレス端末に対するデータレート要求は、継続的に監視される。データレート要求は、基地局内で端末通信に対して示され得る。

調整／チャネル計測もまた、第１の帯域幅内での第１の送受信機１〜２０、２９〜３６及び４５〜６４の接続を個々に調整／計測することによって行われ得る。この場合、第２の帯域幅において第２の送受信機２１〜２８及び３７〜４４の接続を調整／計測することは、個々に行われ得る。

すべての送受信機１、・・・、６４の調整／計測は、第１の帯域幅内でのすべての送受信機の接続を調整／計測すること、及びさらに第２の帯域幅内での第２の送受信機２１〜２８、３７〜４４の接続を調整／計測することによって行われ得る。

好適には、少なくとも２つの送受信機がビームフォーミング無線通信のために動作し、少なくとも２つの送受信機が大規模多入力多出力無線通信のために動作し、又は少なくとも２つの送受信機がビームフォーミング無線通信のために動作し、かつ少なくとも２つの送受信機が大規模多入力多出力無線通信のために動作する。そして、調整又はチャネル計測は、第１の帯域幅又は第２の帯域幅内でこれらの送受信機を用いて行われる。

アンテナアレイのアンテナの個々のセットは、データレートについての情報に応じて、第１の帯域幅又は第２の帯域幅を使用するように決定され得る。

低〜中程度のデータレートのみが必要とされる場合、ステップ５０４が実行される。少なくとも１つのワイヤレス端末が高データレートを必要とする場合、ステップ５０６が実行される。より具体的には、複数のデータレート要求が、複数のワイヤレス端末のために決定される。特に、複数のデータレート要求のすべてのデータレート要求が閾値未満の場合、ステップ５０４が実行される。例えば閾値はインディケーションであればよく、そのデータレートはデータレートの観点から低帯域幅で処理され得る。最良なユーザエクスペリエンスの例において、すべてのデータレート要求が閾値未満である場合のみ、ステップ５０４は実行される。特定の状況において、複数のデータレート要求のうちの１つ以上のデータレート要求が閾値以上である場合、ステップ５０４は少なくとも一時的に実行されればよい。例えば、少なくとも複数のデータレート要求の大部分が閾値未満である場合でも、ステップ５０４は実行され得る。これは、アンテナのセットの切替えを一時的に回避する。

ステップ５０４において、複数の送受信機のうちのすべての送受信機１、・・・、６４は、第１の帯域幅で動作する。特に、すべての第１の送受信機１〜２０、２９〜３６及び４５〜６４は、第１の帯域幅として６０ＭＨｚ内で動作する。特に、すべての第２の送受信機２１〜２８及び３７〜４４は、第１の帯域幅６０ＭＨｚ内で使用するように動作する。

ステップ５０４において、アンテナアレイ１０２の第２の送受信機２１〜２８及び３７〜４４は最大６０ＭＨｚまでの動作のために構成されればよく、アンテナアレイ１０２のすべての送受信機１、・・・、６４は例えばすべてのユーザに対して同一の制限された帯域幅を提供する（ＭＭＩＭＯの原理）。同様に、同一の帯域幅には、例えば見通し内接続性においてビームフォーイングを用いてビームが提供され得る。一般的に、いくつかの可能性がある：一つは、第２の送受信機２１〜２８及び３７〜４４の各々は６０ＭＨｚまでを使用し、それはすべての第１の送受信機１〜２０、２９〜３６及び４５〜６４が使用するのと同一の周波数領域である。あるいは、第２の送受信機２１〜２８及び３７〜４４の各々は、異なる周波数領域を使用する。これは、例えば動作中の実際の要求に基づいて定義され得る。すべてが同一の周波数領域内である場合、例えば、ＭＭＩＭＯ又はビームフォーミングは通常６４個すべての送受信機を用いて行われ得る。２番目のケースでは、２つの独立なＭＭＩＭＯ又はビームフォーミングシステムが、１つのアンテナアレイにおいて実施され得る。

その後、ステップ５０２が実行される。

ステップ５０６において、すべての第１の送受信機１〜２０、２９〜３６及び４５〜６４は、第１の帯域幅内で、特に第１の帯域幅として６０ＭＨｚ内で動作する。すべての第２の送受信機２１〜２８及び３７〜４４は、第２の帯域幅内で、特に２００ＭＨｚ内で動作する。１つ以上の第２の送受信機２１〜２８及び３７〜４４は、第1の帯域幅内で、特に６０ＭＨｚで同様に一時的に動作し得る。

ステップ５０６の後、ステップ５０８又はステップ５１０のいずれか一方が実行される。本例では、ステップ５０８又はステップ５１０のどちらが実行されるかは、ワイヤレスアクセスシステムの性能に関する基準に依存する。基準は、例えば、複数のワイヤレス端末の各々に対する最適平均データスループットに関連する。

ステップ５０８において、すべての第２の送受信機２１〜２８及び３７〜４４は、第２の帯域幅内で、特に２００ＭＨｚ内で、ワイヤレス端末に対するデータレート要求についての情報が要件及び条件をそれぞれ満たす場合にこれらワイヤレス端末に対して排他的に動作する。本例では、これらのワイヤレス端末に対するデータレート要求が閾値を超える場合に条件が満たされる。この閾値を超えることは、一般的に実際のデータレート要件等に基づいて、すべての第２の帯域幅の送受信機が直接的に最大帯域幅のために構成されることを必ずしも意味するわけではない。第２の帯域幅の送受信機のうちのいくつかだけが高帯域幅を使用すればよく、それらのうちのいくつかは低帯域幅のままでよい。別の決定事項として、第２の帯域幅内でどの周波数帯域を使用するか（例えば、利用可能性等）があり得る。

図４の例において、高データレート要求を有するワイヤレス端末３０３´及び３０５´は、第２の送受信機２１〜２８及び３７〜４４に排他的に割り当てられている。この例によると、第２の送受信機２１〜２８及び３７〜４４は、２００ＭＨｚの第２の帯域幅内でこれらワイヤレス端末３０３´及び３０５´とのビームフォーミング無線通信を制御する。ビームフォーミングが配備、及び制御されることは強制的なものではない。特に見通し外通信において、ＭＭＩＭＯ動作が有利な場合、ＭＭＩＭＯ動作が適用され得る。

この例において、２つのワイヤレス端末３０３´及び３０５´は非常に高いデータレートを要求し、その結果高い信号帯域幅となるのと同様に、低〜中程度のデータレートを要求するいくつかのワイヤレス端末３０１、３０２、３０４、３０６及び３０７がサービングされなくてはならない。ワイヤレス端末とアンテナアレイ１０２の間の接続性は、ＭＭＩＭＯによるもの、そのため見通し外もサポートする反射に基づくか、若しくはビームフォーミングによるもの、そのためダイレクトな見通し内かのいずれか、又は必要であればその２つの組合せとなる。

ステップ５０８の後、ステップ５０２が実行される。

ステップ５１０において、すべての送受信機１〜６４は、ワイヤレス端末のすべてに第１の帯域幅内でサービングするように動作する。さらに、第２の送受信機２１〜２８及び３７〜４４は、高データレート要求を有するワイヤレス端末に第２の帯域幅内でサービングするように動作する。

複数の送受信機１、・・・、６４のうちの少なくとも１つの送受信機は、接続性パラメータに応じて第２の帯域幅内での動作のために選択され得る。接続性パラメータは、例えば、複数のワイヤレス端末のうちのワイヤレス端末との無線通信のために見通し内、又は見通し外の無線リンクを示し得る。特に、見通し内通信が有利であると接続性パラメータが示す場合、見通し内通信のためにビームフォーミングが使用され得る。あるいは、接続性パラメータは、ビームフォーミングと比較してＭＭＩＭＯが有利であると示すこともあるし、又はその逆の場合もある。例えば、見通し内のこの方法が有利であれば、ワイヤレス端末は大規模ＭＩＭＯ動作のいくつか又はすべてのアンテナによってサービングされ得る。

ステップ５１０の後、ステップ５０２が実行される。

この柔軟なＭＭＩＭＯシステムは、より複雑で高コストな高帯域幅送受信機で完全に装備された一般的かつホモジニアスなＭＭＩＭＯシステムと比較して、コスト及び複雑性の低減効果を有し、例えばスモールセルの例えばアクセスやフロントホールに関し必要な場合に、個々のユーザに高データレート接続性をサポートすることができる。この柔軟なＭＭＩＭＯシステムにおいて、ユーザの現在のデータレート要求に応じて時間的に帯域幅を選択することが、第２の送受信機２１〜２８及び３７〜４４の柔軟な帯域幅制御によるフィールド上で行われ得る。帯域幅に関わる電力増幅器の供給電圧制御とそれによる省電力化もまた、エネルギー効率を向上させるために採用され得る。帯域幅及びアンテナのセットの選択の例示的方法を上述したが、当業者であれば、柔軟なＭＭＩＭＯシステムが帯域幅及び／又はアンテナセットの選択の異なる方法でも動作可能なことを容易に理解できるはずである。

さらに、システムは、２種類のみ以上の異なる最大帯域幅を有する送受信機を装備可能である。特に、音声送信のみ、又はモノのインターネット通信のための非常に小型、低複雑性及び低コストの送受信機を追加的に使用してもよい。

また、異なる帯域幅性能を有する送受信機の配置は柔軟であり、具体的なアプリケーションに関連して選択されればよい。アンテナアレイ装備の対応方法は、動作のためにアンテナアレイを用いて複数の送受信機を配置するステップであって、第１の帯域幅内で動作可能な第１の送受信機及び複数の帯域幅内で動作可能な第２の送受信機がヘテロジニアスに配置される、ステップを備える。例えば、タイムリーなホットスポットを有する都市部のアプリケーションに対して、高データレート要求をそれほど見込まない地方のアプリケーションと比較して多くの高帯域幅送受信機が使用される。同様に、低帯域幅及び高帯域幅送受信機の相互の幾何学的な構成及び位置決めは、例えばアプリケーションの具体的要件に基づいて異なってもよく、配備前に構成されればよい。

前述の６０ＭＨｚ帯域幅及び２００ＭＨｚ帯域幅は、個々の送受信機についての例示的なハードウェア定義の最大帯域幅性能である。２００ＭＨｚまで可能な第２の送受信機は複雑かつ高コストなため、アンテナアレイはごく少数の第２の送受信機で配置されるのが好ましい。システムは、この最大周波数帯域幅内で、柔軟な信号帯域幅を有する信号を用いて動作することができる。例えば、第１の送受信機又は第２の送受信機が６０ＭＨｚ帯域幅内で動作する場合も、ワイヤレス端末にサービングするのに十分であれば、２０ＭＨｚのキャリアしか動作されないこともある。第２の送受信機に対して２００ＭＨｚ帯域幅内で動作させる場合、同様のことがいえる。ハードウェア帯域幅制限によって付与される最大帯域幅にもかかわらず、柔軟な信号帯域幅が、必要に応じて動作中にこれら制限内で実現可能である。

説明及び図面は、発明の原理を単に例示するものである。したがって、当業者であれば、明示的にここで説明又は図示されていなくても、発明の原理を具体化しその趣旨及び範囲内に包含される種々の配置を考案することが可能であることがわかるはずである。さらに、ここで示されるすべての例は、主に、当該技術を促進するために発明者によって寄与される発明の原理及び概念を読者が理解するのを支援する教育的な目的のみを明確に意図し、そのように具体的に示される例及び条件に対して制限がないものとして解釈されるべきである。さらに、発明の原理、態様及び実施形態をここで示すすべての記述は、それらの具体例と同様に、それらの均等物を包含することを意図する。

いずれかの機能的ブロックを含む、図に示す個々の要素の機能は、ハードウェア、例えば、適切なソフトウェアとの関連でソフトウェアを実行可能なプロセッサだけでなく、専用のハードウェアの使用を通じて提供され得る。プロセッサによって提供される場合、機能は単一の専用プロセッサ、単一の共有プロセッサ又は複数の個別のプロセッサによって提供されればよく、そのうちのいくつかは共有されてもよい。さらに、用語「プロセッサ」又は「コントローラ」の明示的な使用は、ソフトウェアを実行可能なハードウェアのことを排他的に示すと解釈すべきではなく、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ネットワークプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ソフトウェアを記憶するための読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び不揮発性ストレージを制限なく暗黙的に包含し得る。従来及び／又は特注の他のハードウェアも包含され得る。

ここでのいずれのブロック図も、発明の原理を具体化する例示的な回路の概念図を表すということが当業者にはわかるはずである。同様に、任意のシーケンス図は、コンピュータ又はプロセッサを明示的に示すか否かにかかわらず、コンピュータ可読媒体内で実質的に表され、そしてそのコンピュータ又はプロセッサによって実行され得る種々の処理を表すということがわかるはずである。

当業者であれば、種々の上述の方法のステップが、プログラムされたコンピュータによって実行可能であるということが容易にわかるはずである。ここで、ある実施形態は、機械又はコンピュータ可読であり、機械実行可能又はコンピュータ実行可能な命令のプログラムを符号化するプログラム記憶装置、例えば、デジタルデータ記憶媒体を包含することも意図しており、ここで前記命令は前記上述の方法のステップのうちの一部又は全部を実行する。プログラム記憶装置は、例えば、デジタルメモリ、磁気ディスク及び磁気テープ等の磁気記憶媒体、ハードドライブ又は光学読取可能デジタルデータ記憶媒体であればよい。実施形態はまた、上述の方法の前記ステップを実行するようにプログラムされたコンピュータを包含することも意図している。

Claims (18)

1. マルチアンテナシステム（１００）を動作させる方法であって、前記マルチアンテナシステム（１００）が複数のワイヤレス端末（３０１、・・・、３０７）との通信のためにアンテナアレイ（１０２）で配置される複数の送受信機（１、・・・、６４）を備え、前記複数の送受信機は、
   単一の第１の帯域幅内での無線通信のための第１の送受信機であって、前記第１の送受信機がハードウェアによって前記単一の第１の帯域幅内での無線通信に制限される、前記第１の送受信機と、
   複数の帯域幅から選択可能な第２の帯域幅内での無線通信のための第２の送受信機とを備え、
   前記第１の帯域幅は前記第２の帯域幅より小さく、
   前記方法は、
   データレート要求に応じて、無線通信のために前記第１の送受信機若しくは前記第２の送受信機のいずれか又は両方を動作させるステップ
   を備える、方法。
2. 前記データレート要求についての情報がワイヤレス端末（３０１、・・・、３０７）に対して決定又は解析され、前記第１の送受信機若しくは前記第２の送受信機のいずれか又は両方が前記データレート要求についての情報に応じて前記ワイヤレス端末（３０１、・・・、３０７）との無線通信のために選択される、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の帯域幅は２０ＭＨｚ、５０ＭＨｚ又は６０ＭＨｚ以下であり、前記第２の帯域幅は１０ＭＨｚ、２０ＭＨｚ、５０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、１００ＭＨｚ、１５０ＭＨｚ又は２００ＭＨｚ以下である、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記複数の送受信機（１、・・・、６４）のうちの少なくとも２つの送受信機が、ビームフォーミング無線通信を制御するように動作する、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記ビームフォーミング無線通信は、ワイヤレス端末（３０１、・・・、３０７）又は中継器とともに前記第２の帯域幅内において、当該ワイヤレス端末又はワイヤレス端末のグループに対する前記データレート要求についての情報が要求条件を満たす場合に、制御される、請求項４に記載の方法。
6. 前記複数の送受信機（１、・・・、６４）のうちの少なくとも１つの送受信機が、前記少なくとも１つの送受信機の電力増幅器に対する第１の調節可能な供給電圧を用いる前記第１の帯域幅内での無線通信のために、又は前記電力増幅器に対する第２の調節可能な供給電圧を用いる前記第２の帯域幅内での無線通信のために選択的に動作する、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. ワイヤレス端末との無線通信のために見通し内、又は見通し外の無線リンクの表示に応じて、前記複数の送受信機（１、・・・、６４）のうちの前記少なくとも１つの送受信機が、前記第２の帯域幅内での動作のために選択される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 少なくとも１つの第２の送受信機が、前記第１の帯域幅内での無線通信のために一時的に動作する、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記アンテナアレイ（１０２）、前記複数の送受信機（１、・・・、６４）及び前記複数の送受信機（１、・・・、６４）のためのコントローラが共通の帯域幅内で大規模多入力多出力システムとして動作する、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. ワイヤレス端末（３０１、・・・、３０７）との通信のために動作可能なアンテナアレイ（１０２）について複数の送受信機（１、・・・、６４）及び無線コントローラ（１０４）を備えるマルチアンテナシステム（１００）であって、
    前記複数の送受信機が、単一の第１の帯域幅内での無線通信のための第１の送受信機であって、前記第１の送受信機がハードウェアによって前記単一の第１の帯域幅内での無線通信に制限される、前記第１の送受信機と、複数の帯域幅から選択可能な第２の帯域幅内での無線通信のために適合された第２の送受信機とを備え、
    前記第１の帯域幅は前記第２の帯域幅より小さく、
    前記無線コントローラ（１０４）が無線通信のためにデータレート要求に応じて前記第１の送受信機若しくは前記第２の送受信機のいずれか又は両方を動作させるよう適合された、マルチアンテナシステム。
11. 前記無線コントローラ（１０４）がワイヤレス端末（３０１、・・・、３０７）に対する前記データレート要求についての情報を決定又は解析し、前記データレート要求についての情報に応じて、前記ワイヤレス端末との無線通信のために前記第１の送受信機若しくは前記第２の送受信機のいずれか又は両方を選択するよう適合された、請求項１０に記載のマルチアンテナシステム。
12. 前記無線コントローラ（１０４）が、前記第１の帯域幅を２０ＭＨｚ、５０ＭＨｚ又は６０ＭＨｚ以下として、かつ前記第２の帯域幅を２０ＭＨｚ、５０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、１００ＭＨｚ、１５０ＭＨｚ又は２００ＭＨｚ以下として動作するように適合された、請求項１０から１１のいずれか一項に記載のマルチアンテナシステム（１００）。
13. 前記無線コントローラ（１０４）が、前記複数の送受信機（１、・・・、６４）のうちの少なくとも２つの送受信機を動作させて、ビームフォーミング無線通信を制御するように適合された、請求項１０から１２のいずれか一項に記載のマルチアンテナシステム（１００）。
14. 前記無線コントローラ（１０４）は、前記複数のワイヤレス端末（３０１、・・・、３０７）のうちの１つのワイヤレス端末又は中継器との前記第２の帯域幅内での前記ビームフォーミング無線通信を、当該ワイヤレス端末又はワイヤレス端末のグループに対する前記データレート要求についての情報が要求条件を満たす場合に、制御するように適合された、請求項１３に記載のマルチアンテナシステム（１００）。
15. 現在送信されているキャリア帯域幅に応じて、異なる前記送受信機の電力増幅器への供給電圧を適合させるように動作可能である、請求項１０から１４のいずれか一項に記載のマルチアンテナシステム（１００）。
16. 前記無線コントローラ（１０４）が、ワイヤレス端末との無線通信のために見通し内、又は見通し外の無線リンクの表示に応じて前記第２の帯域幅内での動作のために前記複数の送受信機（１、・・・、６４）のうちの少なくとも１つの送受信機を選択するよう適合された、請求項１０から１５のいずれか一項に記載のマルチアンテナシステム（１００）。
17. 少なくとも１つの第２の送受信機が、前記第１の帯域幅内での無線通信のために一時的に動作するよう適合された、請求項１０から１６のいずれか一項に記載のマルチアンテナシステム（１００）。
18. 前記アンテナアレイ（１０２）、前記複数の送受信機（１、・・・、６４）及び前記無線コントローラ（１０４）が、共通の帯域幅内で大規模多入力多出力システムとして配置された、請求項１０から１７のいずれか一項に記載のマルチアンテナシステム（１００）。

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