JP6905063B2 - 周波数分割マルチアンテナ分配 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2016年12月22日に出願された「Frequency Division Multiple Antenna Distribution」という名称の米国仮特許出願第62／438238号の優先権を主張する、2017年1月5日に出願された「Frequency Division Multiple Antenna Distribution」という名称の米国非仮特許出願第15／399323号の優先権を主張するものであり、両特許出願は、その全体が複製された場合と同様に参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、多入力多出力（multiple input multiple output（MIMO））アンテナシステムに関し、特に、大規模MIMOシステムにおける周波数分割マルチアンテナ分配に関する。

ロングタームエボリューション（Long Term Evolution（LTE））システムでは、ユーザ機器（user equipment（UE））がセル関連付けおよびチャネルの復調のための下りチャネル推定を行うことを可能にするために、進化型ノードB（evolved Node B（eNB））によってセル固有参照信号（cell specific reference signal（CRS））が使用され得る。CRSは、4ポートに制限され、セル全体に完全なカバレッジを提供する必要がある。

MIMOは、マルチパス伝播を利用するために複数の送信アンテナおよび受信アンテナを使用してeNBとUEとの間の無線リンクの容量を増やすための方法である。MIMOは、マルチパス伝播を利用することによって同じ無線チャネル上で同時に複数のデータ信号を送受信するための実用的な技術を指す。MIMOは、ビームフォーミングやダイバーシチなど、単一のデータ信号の性能を向上させるために開発されたスマートアンテナ技術とは根本的に異なる。

LTEにおいてMIMO技術を使用することは、eNBにおいて利用可能な電力増幅器リソースを十分に利用するために複数のアンテナ素子にわたってCRS電力を分配することに関する問題をもたらす。加えて、CRSを使用した複数の送信アンテナについてのUEチャネル推定は、CRSが多数のアンテナ上でブロードキャストされているために不可能である。

次に、以下の詳細な説明においてさらに説明される概念から選択したものを簡略化した形で紹介するために様々な例を記述する。

一例示的実施形態は、各サブアレイが複数のアンテナ素子を含む複数のサブアレイを含むアンテナアレイと、アンテナアレイに結合された1つまたは複数のプロセッサであって、1つまたは複数のプロセッサが、搬送波信号を、各サブキャリア信号が1つまたは複数の周波数を含む複数の別個のサブキャリア信号に分割する動作と、サブキャリア信号を同時に送信する動作であって、サブキャリア信号の各々がそれぞれの第1および第2の隣接したアンテナ素子を用いて送信され、第1のアンテナ素子が第1の送信電力を有し、第2のアンテナ素子が第2の送信電力を有する、動作と、送信する動作中に、第1の送信電力と第2の送信電力とがそれぞれの閾値を満たすまで、第2のアンテナ素子の第2の送信電力を増加させながら第1のアンテナ素子の第1の送信電力を減少させる動作と、を含む動作行うように構成される、1つまたは複数のプロセッサと、を含むシステムである。

任意選択で、前述の実施形態のいずれかにおいて、動作は、サブキャリア信号を同時に送信する動作であって、サブキャリア信号の各々がそれぞれの第3および第4の隣接したアンテナ素子を用いて送信され、第3のアンテナ素子が第3の送信電力を有し、第4のアンテナ素子が第4の送信電力を有する、動作と、送信する動作中に、第3の送信電力と第4の送信電力とがそれぞれの閾値を満たすまで、第4のアンテナ素子の第4の送信電力を増加させながら第3のアンテナ素子の第3の送信電力を減少させる動作と、をさらに含む。

任意選択で、前述の実施形態のいずれかにおいて、送信する動作中に、第1の送信電力を減少させ、第2の送信電力を増加させる動作は、第1の送信電力を直線的に減少させ、第2の送信電力を直線的に増加させる動作を含む。

任意選択で、前述の実施形態のいずれかにおいて、動作は、第1のアンテナ素子および第2のアンテナ素子からのサブキャリア信号の放射角度を推定する動作、をさらに含む。

任意選択で、前述の実施形態のいずれかにおいて、サブキャリア信号は、複数のアンテナ素子の間で周波数と時間の両方によって異なる。

任意選択で、前述の実施形態のいずれかにおいて、サブキャリア信号は、複数のアンテナ素子の間で周波数によって異なる。

任意選択で、前述の実施形態のいずれかにおいて、サブキャリアは、復調をセル固有参照信号（CRS）に依存する。

任意選択で、前述の実施形態のいずれかにおいて、サブキャリア信号は、チャネル状態情報参照信号（CSI Reference Signal（CSI−RS））である。

任意選択で、前述の実施形態のいずれかにおいて、システムは、進化型ノードBである。

任意選択で、前述の実施形態のいずれかにおいて、進化型ノードBは、多入力多出力（MIMO）システムである。

別の例示的実施形態において、信号の周波数分割マルチアンテナ分配のための方法であって、搬送波信号を、各サブキャリア信号が1つまたは複数の周波数を含む複数の別個のサブキャリア信号に分割するステップと、サブキャリア信号を同時に送信するステップであって、サブキャリア信号の各々がそれぞれの第1および第2の隣接したアンテナ素子を用いて送信され、第1のアンテナ素子が第1の送信電力を有し、第2のアンテナ素子が第2の送信電力を有する、ステップと、送信するステップ中に、第1の送信電力と第2の送信電力とがそれぞれの閾値を満たすまで、第2のアンテナ素子の第2の送信電力を増加させながら第1のアンテナ素子の第1の送信電力を減少させるステップと、を含む方法。

任意選択で、前述の実施形態のいずれかにおいて、サブキャリア信号を同時に送信するステップであって、サブキャリア信号の各々がそれぞれの第3および第4の隣接したアンテナ素子を用いて送信され、第3のアンテナ素子が第3の送信電力を有し、第4のアンテナ素子が第4の送信電力を有する、ステップと、送信するステップ中に、第3の送信電力と第4の送信電力とがそれぞれの閾値を満たすまで、第4のアンテナ素子の第4の送信電力を増加させながら第3のアンテナ素子の第3の送信電力を減少させるステップと、をさらに含む。

任意選択で、前述の実施形態のいずれかにおいて、サブキャリア信号を送信するステップは、少なくとも1台のユーザ機器にセル固有参照信号（CRS）シンボルを送信するステップを含む。

任意選択で、前述の実施形態のいずれかにおいて、サブキャリア信号は、複数のアンテナ素子の間で周波数と時間の両方によって異なる。

別の例示的実施形態において、1つまたは複数のプロセッサによって実行されると、1つまたは複数のプロセッサに、搬送波信号を、各サブキャリア信号が1つまたは複数の周波数を含む複数の別個のサブキャリア信号に分割する動作と、サブキャリア信号を同時に送信する動作であって、サブキャリア信号の各々がそれぞれの第1および第2の隣接したアンテナ素子を用いて送信され、第1のアンテナ素子が第1の送信電力を有し、第2のアンテナ素子が第2の送信電力を有する、動作と、送信する動作中に、第1の送信電力と第2の送信電力とがそれぞれの閾値を満たすまで、第2のアンテナ素子の第2の送信電力を増加させながら第1のアンテナ素子の第1の送信電力を減少させる動作と、を含む動作を行わせる周波数分割マルチアンテナ分配のためのコンピュータ命令を格納した非一時的コンピュータ可読媒体。

任意選択で、前述の実施形態のいずれかにおいて、複数のサブキャリアの数はp×qで表され、pは、1回の水平掃引で分配されるサブキャリアの数を表し、qは、アンテナアレイの可能な水平掃引の回数を表す。

任意選択で、前述の実施形態のいずれかにおいて、1つまたは複数のプロセッサは、1つまたは複数の無線機と通信する。

任意選択で、前述の実施形態のいずれかにおいて、搬送波信号は、ロングタームエボリューション（LTE）周波数帯域にある。

任意選択で、前述の実施形態のいずれかにおいて、1つまたは複数のプロセッサは、進化型ノードBを制御するための命令を実行するようにさらに構成される。

任意選択で、前述の実施形態のいずれかにおいて、複数のサブキャリア信号は、セル探索および初期取得のために下りチャネルでユーザ機器に送信される。

様々な実施形態による、通信システムの図である。 様々な実施形態による、アルゴリズムを実装し、方法を実行するためのeNBのブロック図である。 様々な実施形態による、アルゴリズムを実装し、方法を実行するためのUEのブロック図である。 様々な実施形態による、サブアレイに分割されたアンテナアレイの図である。 図4に示されているサブアレイ間のFDMAD信号の時間静的分配を示す図である。 図4に示されているサブアレイ間のFDMAD信号の時変分配を示す図である。 様々な実施形態による、FDMADパターンを示すアンテナアレイの図である。 様々な実施形態による、チャネル推定および放射角度推定についての、サブキャリア遷移を有する2つの隣接したアンテナ素子とUEとの図である。 様々な実施形態による、FDMAD動作のための方法のフローチャートである。 様々な実施形態による、放射角度を決定するための方法のフローチャートである。

セル固有参照信号（CRS）は、LTE規格において、物理下り共有チャネル（physical downlink shared channel（PDSCH））伝送をサポートするセルからのすべての下り（すなわちeNBからUEへの）サブフレームで伝送されるものとして定義されている。CRSは、セル探索および初期取得、UEにおけるコヒーレント復調／検出のための下りチャネル推定、ならびに下りチャネル品質測定に使用され得る。従来、CRSは、アンテナポート0から3のうちの1つまたは複数で送信され、各アンテナポートはそれと関連付けられた固有のCRSを有する。各アンテナポートは通常、セルカバレッジエリアの大部分にわたって均一なカバレッジを提供するためにワイドビームを生成するようにアンテナ素子のセットを駆動する1つの送受信ユニット（transmit receive unit（TXRU））を駆動する。これは、（CRSポートの数よりはるかに多い）多数のTXRUが1つのアレイ内の多数のアンテナアレイ素子を駆動するために使用される大規模MIMOシステムにおいて問題を提示する。課題は、少数のCRSポートをはるかに多数のTRXUの間で分配し、TRXUの出力電力能力を最大限に利用する広いビームを生成することである。

周波数分割マルチアンテナ分配（FDMAD）法は、搬送波を周波数領域で分割し、送信のためにアンテナアレイの複数のアンテナ素子間で様々な周波数を分配する。基地局からのCRSに適用されるFDMAD法の説明は、例示のためのものにすぎない。FDMADは、無線チャネル上で伝送される他の信号にも適用され得る。

図1は、様々な実施形態による、通信システムの図である。このシステムは、eNBコントローラ102に結合されたアンテナアレイ100を含む基地局（eNB）を含む。コントローラの一実施形態が図2に示されており、これについては後で論じる。

アンテナアレイ100は、複数のアンテナ素子101を有するアレイであるものとして示されている。アンテナ素子は、信号の受信または送信に能動的に使用され得るアンテナの任意の部分として定義され得る。コントローラ102は、複数のアンテナ素子101の各々から信号を送信し、複数のアンテナ素子101に信号を受信するための送信機および受信機を含む。様々な実施形態において、各アンテナ素子101は、送信電力があらゆるアンテナ素子について制御され得るように、別々の送信機および受信機に結合される。アンテナアレイ100の各素子101は、CRSなどの信号を図示のようにUE110〜UE112に送信することができる。

システムは、1台または複数のUE110、UE111、UE112をさらに含む。UE110〜UE112は、端末、コンピュータ、スマートフォン、携帯電話、または無線チャネル上で通信するように構成された他の電子機器とすることができる。UEの一例が図3に示されており、これについては後で論じる。

図2は、様々な実施形態による、アルゴリズムを実装し、方法を実行するためのeNBのブロック図である。このブロック図は、eNBの基本機能を示す簡略化された機能ブロック図である。他の実施形態では、本開示の範囲から逸脱することなく異なるブロック図を使用することができる。

コントローラ200は、eNBの動作を制御する役割を担う。コントローラ200は、無線チャネル上で送信するためのデータ、無線チャネルから受信されたデータ、および／または本明細書で開示される任意の方法などのeNBを動作させるために実行するためのソフトウェアを格納することができるメモリ203に結合されている。コントローラは、中央処理装置（CPU）、マイクロプロセッサ、専用コントローラ、または他の何らかの制御回路である1つまたは複数のプロセッサを含むことができる。

コントローラ200は、地上通信線210にも結合されている。地上通信線210は、eNBに他のネットワークへのアクセスを提供する。

コントローラ200は、図1に示されるように、アンテナアレイ100のアンテナ素子101に結合されている送受信機201（例えば、送信機、受信機）にさらに結合されている。送受信機201は、送信電力、変調、復調、および本明細書に開示される無線チャネル上で通信するために必要な他の機能を提供する。

図3は、様々な実施形態による、アルゴリズムを実装し、方法を実行するためのUE300のブロック図である。UE300はまた、本明細書に開示される任意の方法を実行するコンピュータとも呼ばれ得る。このブロック図は例示のためのものにすぎず、他のシステムは異なるアーキテクチャを有し、しかも本明細書に開示される任意の方法を実施することができる。

UE300は、プロセッサ302（例えば、中央処理装置（CPU）、グラフィックス処理装置（GPU）、プロセッサコア、またはそれらの任意の組み合わせ）と、メモリ304とを含むことができる。コンピュータの様々な要素は、インターリンク（すなわちバス）308上で互いに通信することができる。

メモリ304は、本明細書に記載される技術、方法、または機能のいずれか1つまたは複数を具体化するかまたはそれらによって利用される1つまたは複数のデータ構造セットまたは命令324（例えばソフトウェア）が格納された少なくとも1つの非一時的コンピュータ可読媒体を含むことができる。命令324はまた、少なくとも部分的に、UE300によるその実行中のプロセッサ302内などのさらに別のコンピュータ可読メモリ内に存在することもできる。

プロセッサ302、メモリ304、または大容量記憶装置316のうちの1つまたはそれらの任意の組み合わせは、非一時的コンピュータ可読媒体を構成することができる。ソフトウェアは、非一時的コンピュータ可読媒体上に存在することができる。ソフトウェアは、モジュールの基礎となるハードウェアによって実行されると、ハードウェアに指定された動作を行わせる。

メモリ304は、揮発性メモリおよび／または不揮発性メモリを含み得る。例えば、メモリ304は、ランダムアクセスメモリ（RAM）、読取り専用メモリ（ROM）、消去可能プログラム可能読取り専用メモリ（EPROM）、および電気的消去可能プログラム可能読取り専用メモリ（EEPROM）、フラッシュメモリ、または他のメモリ技術のうちの1つまたは複数を含み得る。

UE300は、インターリンク308に結合された表示部310と英数字入力装置312（例えばキーパッド）をさらに含むことができる。一例では、表示部310と入力装置312とは合わせてタッチスクリーンディスプレイとすることができる。タッチスクリーンディスプレイは、タブレットコンピュータまたはスマートフォンデバイスに組み込まれ得る。

UE300は、記憶装置316（例えば、フラッシュメモリ、ランダムアクセスメモリ（RAM）、読取り専用メモリ（ROM）、磁気ディスクドライブ、光ディスクドライブ）、信号生成装置318（例えばスピーカ）、センサおよびネットワークインターフェースデバイス320、ならびに1つまたは複数のセンサ321をさらに含むことができる。前述したように、センサは、加速度計、コンパス、ジャイロスコープ、高度計、気圧計、温度計、垂直速度センサ、および／またはGPSセンサなどの位置および移動センサを含むことができる。

ネットワークインターフェースデバイス320は、無線または有線チャネル上で通信するための任意の必要な回路を含むことができる。例えば、ネットワークインターフェースデバイス320は、1つまたは複数の無線周波数送信機および／または受信機（すなわち無線機）を含むことができる。

無線機は、グローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーションズ（GSM（登録商標））、符号分割多元接続（code division multiple access（CDMA））、ブルートゥース（登録商標）、IEEE802．11、LTE、または無線チャネル上で通信するための任意の他の規格を使用して動作することができる。ネットワーク390は、セルラネットワーク、ピアツーピアネットワーク、ローカルエリアネットワーク（LAN）、またはインターネットを含む広域ネットワーク（WAN）とすることができる。

図4は、様々な実施形態による、信号の周波数分配マルチアンテナ分配（FDMAD）を示すアンテナアレイの図である。各「X」は、図1に示されるアンテナ素子101を表している。図4に示される周波数分配パターンは、例示のためのものにすぎない。他の実施形態では他のパターンを使用することができる。

図4に示されるように、アンテナアレイは複数のサブアレイ401〜408に分割されており、各サブアレイ401〜408は1つまたは複数のアンテナ素子101からなる。周波数帯域（例えば、搬送波周波数）が、周波数セグメント（例えば、サブキャリア）に分割され、特定のアンテナサブアレイに割り当てられる。各周波数セグメントは、1つの特定の周波数またはある範囲の周波数を含むことができる。周波数の範囲は、一実施形態では、他の周波数セグメントに割り当てられた周波数とオーバーラップし得る。様々な実施形態において、サブキャリアはチャネル状態情報参照信号（CSI−RS）であり、チャネルを推定し、基地局にチャネル品質情報を報告するためにUEによって使用される。

一例として、周波数セグメント1をアンテナサブアレイ401に割り当てることができ、周波数セグメント2をアンテナサブアレイ402に割り当てることができ、周波数セグメント3をアンテナサブアレイ403に割り当てることができ、周波数セグメント4をアンテナサブアレイ404に割り当てることができ、周波数セグメント5をアンテナサブアレイ405に割り当てることができ、周波数セグメント6をアンテナサブアレイ406に割り当てることができ、周波数セグメント7をアンテナサブアレイ407に割り当てることができ、周波数セグメント8をアンテナサブアレイ408に割り当てることができる。周波数セグメントは、図5に示すように、経時的に固定的であり、サブキャリアにわたって可変とすることもでき、または図6に示すように、時間と周波数の両方において可変とすることもできる。

図5は、図4に示されるサブアレイ間のFDMAD信号の時間静的分配を示す図である。このプロットは、x軸に沿った時間とy軸に沿った頻度を示している。このプロットには図4のアンテナサブアレイに割り当てられた様々な周波数が示されている。このプロットは、時間ではなく周波数で分割された信号（例えばCRS）を示している。よって、この図におけるサブキャリア割り当ては、経時的に変化しないものとして示されている。

図6は、図4のシフト分配に従って、周波数と時間の両方にわたって可変であるFDMAD信号を示す図である。時間はx軸に沿って示されており、搬送周波数はy軸に沿って示されている。

各行は、異なるサブキャリア番号（例えば、SC1、SC2、SC3、SC4、SC5、SC6、SC7、SC8）によって示されるように、異なるサブキャリア周波数を表している。よって、アンテナサブアレイ401では、1回目に、アンテナサブアレイにSC1が割り当てられることが分かる。2回目に、アンテナ素子にSC2が割り当てられる。3回目に、アンテナ素子にSC3が割り当てられる。4回目に、アンテナ素子にSC4が割り当てられる。5回目に、アンテナ素子にSC5が割り当てられる。6回目に、アンテナ素子にSC6が割り当てられる。これらの割り当ては割り当て機能を例示するためのものであり、本発明をこれらの割り当てのみに限定するものではない。

アンテナアレイの周りでサブキャリアを移動させることにより、各特定のアンテナ素子が、サブキャリアの各々がその特定のアンテナ素子を介してシフトされるのに必要な期間にわたって完全な周波数帯域を最終的に送信することになる。

一実施形態では、サブキャリアは、あるアンテナ素子から別のアンテナ素子に単純にシフトされる。別の実施形態では、シフトは、特定のサブキャリアの重み付けをあるアンテナ素子から別のアンテナ素子にシフトすることによって、ある期間にわたって徐々に達成される。

本明細書で使用される場合、様々な実施形態に従って、サブキャリアの重み付けは、特定のアンテナ素子からの送信電力の表現として定義される。後述するように、第1のアンテナ素子から隣接した第2のアンテナ素子への特定のサブキャリアの重み付けシフトは、第1のアンテナ素子上の送信電力を、いくつかの実施形態では無電力である第1の閾値まで減少させる一方で、第2のアンテナ素子上の送信電力を、いくつかの実施形態ではアンテナ素子の全送信電力である第2の閾値まで増加させることによって達成される。第1の素子から第2の素子への送信電力のシフトは、第1の素子上の送信電力が特定のレートで直線的に減少するのと実質的に同時に第2の素子上の送信電力が特定のレートで直線的に増加するように、直線的に行われ得る。他の実施形態では、変化率は直線的でない場合もあり、または第1の素子と第2の素子との間で異なる場合もある。いくつかの実施形態では、第1の素子から第2の素子へのシフトは、1ミリ秒から10秒の範囲であり得る所定の期間にわたって実行され得る。

図7は、様々な実施形態による、FDMADパターンを示すアンテナアレイの図である。図7のM×N（例えば、3×5）のアンテナサブアレイおよび異なるサブキャリアのサブアレイをシフトさせるパターンは、例示のためのものにすぎず他のパターンも使用され得る。

M×Nパターンは、水平次元と垂直次元の両方におけるセル全体の適切なカバレッジを提供するビームパターンに基づいて決定され得る。最初に選択されるパターンは、セル内のUEの数、セルのサイズ、およびその他の要因に基づいて選択され得る。例えば、垂直素子の数は、垂直次元におけるセルのカバレッジを提供するのに必要とされる最小垂直ビーム幅によって決定され得る。使用される素子が多いほど、垂直ビーム幅は狭くなる。同じことが水平次元にも適用される。大きすぎるパターン（例えば、多すぎる素子）を選択すると、ビーム形成性能が低下する可能性があり、一方、小さすぎるパターン（例えば、不十分な素子）では、セル全体の十分なカバレッジを得られなくなる可能性がある。

図7は、3×5のサブキャリアパターン700の一例を示している。各サブキャリアは異なるアンテナ素子と関連付けられている。パターン700がシフトするときのサブキャリアの重み付けの変化を示すために、図7を考察しながら図8を参照することがある。このパターン700は初期位置710に示されている。パターン700は、アンテナ素子ごとに周波数に対する重みを徐々に変化させて2つの隣接したアンテナ素子間で同時に同じサブキャリアを分配することにより、あるアンテナ素子から次の隣接したアンテナ（例えばすぐ隣の）素子にサブキャリアを遷移させることによって移動される。言い換えれば、サブキャリアが初期のアンテナ素子から隣接したアンテナ素子にシフトされる際に、隣接した素子上のサブキャリアの重みは、初期の素子上のサブキャリアの重みよりも小さいものとして開始する。初期のアンテナ素子上のサブキャリアの重み付けは、サブキャリアが隣接したアンテナ素子上のみで使用されている状態に完全にシフトするまで、隣接したアンテナ素子上のサブキャリアの重み付けが増加するのと実質的に同時に減少する。

これは、図7に、サブキャリアパターン700を初期位置710から、サブキャリアがパターン700の左側で減少している一方でパターン700の右側で増加している第2の位置711にシフトさせることによって示されている。第3の位置712は、1列だけ完全にシフトされたサブキャリアを示している。矢印714は、この遷移がアレイ全体にわたって行われ得ることを示している。アンテナ素子の行を通るサブキャリアパターン700の下方へのシフトは、アンテナ素子の列を通る横方向へのシフトと実質的に同じである。

1回の水平掃引に分配されるサブキャリアの数はpで表され得る。アンテナアレイ内で可能な水平掃引の回数はqで表され得る。よって、いくつかの実施形態では、搬送波周波数範囲から生成されるサブキャリアの総数は、p×qで表され得る。サブキャリアのシフトは、UEの観点から見ると、サブキャリア周波数が位相の突然の変化なしで変化するにつれて、サブキャリア送信位置があるサブアレイから別のサブアレイに徐々に移動するという効果を有する。

図8に、様々な実施形態による、チャネル推定および放射角度推定についての、サブキャリア遷移を有する2つの隣接したアンテナ素子K、K＋1とUE800との図を示す。一方のアンテナ素子はKで表され、隣接した素子はK＋1で表され得る。各素子へのサブキャリア830、831の割り当てられた重み付けは、それらのサブキャリアそれぞれのアンテナ素子K、K＋1の隣のバー801〜805によって表されている。例えば、サブキャリア830は、素子K上のサブキャリア801〜806の重み付けを表しており、サブキャリア831は、素子K＋1上の同じサブキャリア801〜806の重み付けを表している。バーは、それぞれのアンテナ素子K、K＋1上のサブキャリアごとのそれぞれの送信電力に比例し得る。

素子K上のサブキャリア801はサブキャリア830においてより大きい重みを有するが、素子K＋1にシフトされるにつれて、サブキャリア801はサブキャリア831において801によって表されるより小さい重みを有するようになることが分かる。これがその他のサブキャリアについて繰り返され、サブキャリア806は、素子K上のサブキャリア830におけるより小さい重み付け806と素子K＋1上のサブキャリア831におけるより大きい重み付け806とで表されるように、素子Kから素子K＋1にほぼ完全にシフトしていることが分かる。

KとK＋1の各々からのシンボルの送信を描くと、KとK＋1の間の水平距離とKからの送信との垂線との間に角度θが生じる。各異なるサブキャリア周波数で各アンテナ素子からごく少数のCRSシンボルしか放射されないので、推定されるチャネルは本質的に狭帯域である。アンテナ素子サブアレイ間隔を波長として表現し、CRS FDMADパターンがUEにおいて知られていると仮定して、UEは、単にサブアレイ間のチャネルを相関させることによって水平と垂直両方の放射角度（angle of departure（AOD））を推定することができる。いくつかの実施形態では、AODは、以下の段落で、図10のフローチャートを参照して説明されるように計算され得る。

異なるサブアレイおよび異なる周波数におけるすべてのCRSシンボルはそれらがアンテナを離れるときに位相同期され、UEはCRS間の相対位相差を、たとえそれらが異なる周波数であっても測定することができると仮定される。これらの仮定はどちらも、適切なアレイ較正および受信機設計を用いて実際上達成され得る。

電力遅延プロファイル（Power Delay Profile（PDP））チャネル推定は、チャネルが単一のアンテナ素子からの異なる遅延および強度の複数のパスの合計として説明され得ると仮定する。次にPDPベースのチャネル推定に対するFDMADの影響について論じる。

PDP推定を分析するために、N個の素子が

の間隔で配置された線形水平アレイを仮定する。UEはボアサイトからθのところに位置している。これらの仮定は図8に示されている。

図10は、様々な実施形態による、放射角度を決定するための方法のフローチャートである。ブロック1001で、信号損失（loss of signal（LOS））パスおよび従来の単一アンテナCRS伝送について、チャネルは次式として記述され得る。

式中、Aは、複素定数を表し、τ₀は、パス遅延であり、fは、信号周波数である。

FDMADでは、サブキャリア周波数がアレイ全体に均一に分配された場合、パス遅延は周波数と共に次のように変化し、

式中、fは、信号の周波数であり、BWは、各アンテナ素子に割り当てられた帯域幅であり、τは、パス遅延であり、τ₀は、時刻0におけるパス遅延であり、Nは、アンテナ素子の数である。

第1項は、単に、遅延が変更され、375ns未満であると仮定されることを例示のためにのみ記述している。第2項は、単純な位相回転を引き起こす定数である。第3項は、比較的小さく、例えば、2GHzの16列のアレイの、20MHzの搬送波では、搬送波のエッジにおいて、これは0．02未満であり、すなわち7°の位相誤差に等しい。

ブロック1004で、マルチパスシナリオについて、各パスの遅延が放射角度に従って修正される。したがって、小さな誤差以外に、チャネルは、単一アンテナからのマルチパスの合計としてやはりモデル化され得る。

ブロック1006で、前の導出から、チャネルの遅延は放射角度に依存することが分かる。

前の導出では、サブキャリアの分配の周波数がアレイの左から右へ上昇していることに留意されたい。通常、eNBには、各々異なる偏波上の2つのCRSポートがある。第1のCRSポートのサブキャリアの分配の周波数がアレイの左から右へ上昇しており、第2のCRSポートのサブキャリアの分配がその正反対である、すなわち、周波数がアレイの左から右へ下降している場合、第2のCRSポートのチャネルの遅延は次式として表され得る。

ブロック1008で、2つのCRSポート間の相対遅延差により推定放射角度が与えられる。

図9は、様々な実施形態による、FDMAD動作のための方法のフローチャートである。ブロック900で、搬送波信号が、（例えばコントローラ200によって）各サブキャリア信号が1つまたは複数の周波数を含む複数の別個のサブキャリア信号に分割される。ブロック902で、サブキャリア信号がそれぞれの第1および第2の隣接したアンテナ素子を用いて送信され、第1のアンテナ素子は第1の送信電力を有し、第2のアンテナ素子は第2の送信電力を有する。ブロック904で、送信中に、第1の送信電力と第2の送信電力とがそれぞれの閾値を満たすまで、第2のアンテナ素子の第2の送信電力を増加させながら第1のアンテナ素子の第1の送信電力を減少させる。

加えて、一実施形態では、サブキャリア信号が、それぞれの第3および第4の隣接したアンテナ素子を用いて送信され、第3のアンテナ素子は第3の送信電力を有し、第4のアンテナ素子は第4の送信電力を有する。第3アンテナ素子および第4のアンテナ素子からの送信中に、第3の送信電力と第4の送信電力とがそれぞれの閾値を満たすまで、第4のアンテナ素子の第4の送信電力を増加させながら第3のアンテナ素子の第3の送信電力を減少させる。

以上の説明では、本明細書の一部を形成し、実施され得る具体的な実施形態が例として示されている添付の図面が参照されている。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施することを可能にするために十分詳細に説明されており、また、他の実施形態が利用され得ること、および本発明の範囲から逸脱することなく構造的、論理的、電気的変更がなされ得ることを理解されたい。したがって、例示的実施形態の説明は、限定的な意味で解釈されるべきではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって定義される。

本明細書に記載される機能またはアルゴリズムは、一実施形態ではソフトウェアで実装され得る。ソフトウェアは、ローカルの、またはネットワーク接続された、1つまたは複数の非一時的メモリや他の種類のハードウェアベースの記憶装置などのコンピュータ可読媒体またはコンピュータ可読記憶装置に格納されたコンピュータ実行可能命令からなり得る。さらに、そのような機能はモジュールに対応し、モジュールは、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせであり得る。複数の機能が必要に応じて1つまたは複数のモジュールにおいて実行されてよく、記載の実施形態は単なる例にすぎない。ソフトウェアは、パーソナルコンピュータ、サーバその他のコンピュータシステムなどのコンピュータシステム上で動作するデジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路（ASIC）、マイクロプロセッサ、または他の種類のプロセッサ上で実行され、そのようなコンピュータシステムを専用にプログラムされた機械に転換し得る。

以上ではいくつかの実施形態が詳細に説明されているが、他の改変形態も可能である。例えば、図に示されている論理フローは、所望の結果を達成するために、図示されている特定の順序、すなわち順番を必要としない。他のステップが提供されてもよく、または記載されたフローからステップが除去されてもよく、記載されたシステムに他の構成要素が追加されてもよく、記載されたシステムから除去されてもよい。他の実施形態は添付の特許請求の範囲内にあり得る。

1 周波数セグメント
2 周波数セグメント
3 周波数セグメント
4 周波数セグメント
5 周波数セグメント
6 周波数セグメント
7 周波数セグメント
8 周波数セグメント
100 アンテナアレイ
101 アンテナ素子
102 eNBコントローラ
110 UE
111 UE
112 UE
200 コントローラ
201 送受信機
203 メモリ
210 地上通信線
300 UE
302 プロセッサ
304 メモリ
308 インターリンク
310 表示部
312 入力装置
316 記憶装置
318 信号生成装置
320 ネットワークインターフェースデバイス
321 1つまたは複数のセンサ
324 命令
390 ネットワーク
401 アンテナサブアレイ
402 アンテナサブアレイ
403 アンテナサブアレイ
404 アンテナサブアレイ
405 アンテナサブアレイ
406 アンテナサブアレイ
407 アンテナサブアレイ
408 アンテナサブアレイ
700 サブキャリアパターン
710 初期位置
711 第2の位置
712 第3の位置
714 矢印
800 UE
801 バー、サブキャリア、重み付け
802 バー、サブキャリア、重み付け
803 バー、サブキャリア、重み付け
804 バー、サブキャリア、重み付け
805 バー、サブキャリア、重み付け
806 サブキャリア、重み付け
830 サブキャリア
831 サブキャリア
K アンテナ素子
K＋1 アンテナ素子

Claims (18)

1. 各サブアレイが複数のアンテナ素子を含む複数のサブアレイを含むアンテナアレイと、
   前記アンテナアレイに結合された1つまたは複数のプロセッサであって、前記1つまたは複数のプロセッサが、
   搬送波信号を、各サブキャリア信号が1つまたは複数の周波数を含む、複数の別個のサブキャリア信号に分割する動作と、
   前記サブキャリア信号を送信する動作であって、前記サブキャリア信号の各々がそれぞれの第1および第2の隣接したアンテナ素子を用いて送信され、前記第1のアンテナ素子が第1の送信電力を有し、前記第2のアンテナ素子が第2の送信電力を有し、前記第1のアンテナ素子を有するサブアレイは、前記第2のアンテナ素子を有するサブアレイと異なり、前記第1のアンテナ素子を有するサブアレイのサブキャリアパターンは、前記第2のアンテナ素子を有するサブアレイのサブキャリアパターンの方向にシフトされる、動作と、
   送信する前記動作中に、前記第1の送信電力と前記第2の送信電力とがそれぞれの閾値を満たすまで、前記第2のアンテナ素子の前記第2の送信電力を増加させながら前記第1のアンテナ素子の前記第1の送信電力を減少させる動作と
   を含む動作を行うように構成される、1つまたは複数のプロセッサと
   を含む、システム。
2. 送信する前記動作中に、前記第1の送信電力を減少させ、前記第2の送信電力を増加させる動作が、前記第1の送信電力を直線的に減少させ、前記第2の送信電力を直線的に増加させる動作を含む、請求項1に記載のシステム。
3. 前記動作が、
   前記第1のアンテナ素子および前記第2のアンテナ素子からの前記サブキャリア信号の放射角度を推定する動作をさらに含む、請求項1に記載のシステム。
4. サブアレイに割り当てられるサブキャリア周波数が、時間によって変化する、請求項1に記載のシステム。
5. サブアレイに割り当てられるサブキャリア周波数が、時間によって変化しない、請求項1に記載のシステム。
6. 前記サブキャリア信号が、復調をセル固有参照信号（cell−specific reference signal（CRS））に依存する、請求項1に記載のシステム。
7. 前記サブキャリア信号が、チャネル状態情報参照信号（CSI Reference Signal（CSI−RS））である、請求項6に記載のシステム。
8. 前記システムが、進化型ノードBである、請求項1に記載のシステム。
9. 前記進化型ノードBが、多入力多出力（multiple input multiple output（MIMO））システムである、請求項8に記載のシステム。
10. 信号の周波数分割マルチアンテナ分配のための方法であって、前記方法は、
    搬送波信号を、各サブキャリア信号が1つまたは複数の周波数を含む、複数の別個のサブキャリア信号に分割するステップと、
    前記サブキャリア信号を送信するステップであって、前記サブキャリア信号の各々がそれぞれの第1および第2の隣接したアンテナ素子を用いて送信され、前記第1のアンテナ素子が第1の送信電力を有し、前記第2のアンテナ素子が第2の送信電力を有し、前記第1のアンテナ素子を有するサブアレイは、前記第2のアンテナ素子を有するサブアレイと異なり、前記第1のアンテナ素子を有するサブアレイのサブキャリアパターンは、前記第2のアンテナ素子を有するサブアレイのサブキャリアパターンの方向にシフトされる、ステップと、
    送信する前記ステップ中に、前記第1の送信電力と前記第2の送信電力とがそれぞれの閾値を満たすまで、前記第2のアンテナ素子の前記第2の送信電力を増加させながら前記第1のアンテナ素子の前記第1の送信電力を減少させるステップと
    を含む、方法。
11. 前記サブキャリア信号を送信するステップが、少なくとも1台のユーザ機器にセル固有参照信号（CRS）シンボルを送信するステップを含む、請求項10に記載の方法。
12. サブアレイに割り当てられるサブキャリア周波数が、時間によって変化する、請求項10に記載の方法。
13. 各サブアレイが複数のアンテナ素子を含む複数のサブアレイを含むアンテナアレイに結合された1つまたは複数のプロセッサによって実行されると、前記1つまたは複数のプロセッサに、
    搬送波信号を、各サブキャリア信号が1つまたは複数の周波数を含む、複数の別個のサブキャリア信号に分割する動作と、
    前記サブキャリア信号を送信する動作であって、前記サブキャリア信号の各々がそれぞれの第1および第2の隣接したアンテナ素子を用いて送信され、前記第1のアンテナ素子が第1の送信電力を有し、前記第2のアンテナ素子が第2の送信電力を有し、前記第1のアンテナ素子を有するサブアレイは、前記第2のアンテナ素子を有するサブアレイと異なり、前記第1のアンテナ素子を有するサブアレイのサブキャリアパターンは、前記第2のアンテナ素子を有するサブアレイのサブキャリアパターンの方向にシフトされる、動作と、
    送信する前記動作中に、前記第1の送信電力と前記第2の送信電力とがそれぞれの閾値を満たすまで、前記第2のアンテナ素子の前記第2の送信電力を増加させながら前記第1のアンテナ素子の前記第1の送信電力を減少させる動作と
    を含む動作を行わせる周波数分割マルチアンテナ分配のためのコンピュータ命令を格納したコンピュータ可読記憶媒体。
14. 前記複数のサブキャリア信号の数が、p×qで表され、pが、1回の水平掃引で分配されるサブキャリアの数を表し、qが、前記アンテナアレイの可能な水平掃引の回数を表す、請求項13に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
15. 前記1つまたは複数のプロセッサが、1つまたは複数の無線機と通信する、請求項13に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
16. 前記搬送波信号が、ロングタームエボリューション（Long Term Evolution（LTE））周波数帯域にある、請求項13に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
17. 前記1つまたは複数のプロセッサが、進化型ノードBを制御するための命令を実行するようにさらに構成される、請求項16に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
18. 前記複数のサブキャリア信号が、セル探索および初期取得のために下りチャネルでユーザ機器に送信される、請求項17に記載のコンピュータ可読記憶媒体。

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