JP7016429B2 - ミリ波ｍｉｍｏモード選択のための方法および装置 - Google Patents

Description

〔関連出願データ〕
本出願は、２０１８年４月５日出願のスウェーデン特許出願第１８３０１１５－０号の利益を主張し、その開示全体の参照により本明細書に組み込まれる。

本開示の技術は、一般に、ネットワーク環境での電子デバイス間の無線通信に関し、より詳細には、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output communication：ＭＩＭＯ）モードを選択するための方法および装置に関する。

無線通信システムでのデータトラフィックの要求は増加し続けている。ロングタームエボリューション（Long Term Evolution：ＬＴＥ）システムまたはＬＴＥアドバンスト（LTE-Advanced：ＬＴＥ－Ａ）システムなどの第４世代（Fourth Generation：４Ｇ）無線システムの広範な商業化が第３世代パートナーシッププロジェクト（3rd Generation Partnership Project：３ＧＰＰ）によって標準化されてから、次世代無線システムが開発されている。３ＧＰＰによる１つの当該システムは、第５世代（fifth Generation：５Ｇ）または新無線（New Radio：ＮＲ）無線システムである。

より高いデータレートの要求を満たすために、無線システムは、現在ライセンスがないスペクトル帯域の使用に備える。高周波数帯域（例えば、ミリ波）は、高データレートを提供し得るが、より低い帯域システムと比較して、信号が伝搬するにつれて信号電力がより急速に減少し得る。より広いカバレッジエリアを提供するために、基地局側およびユーザ装置（User Equipment：ＵＥ）側の両方で、ビームフォーミング技術が利用され得る。

偏波多重化としても知られている偏波ベースのＭＩＭＯ（Polarization based MIMO：Ｐ－ＭＩＭＯ）は、潜在的に、追加の制御／シグナリングオーバーヘッドを伴わずにデータレートを倍増し得る。好ましいチャネル条件、例えば、主伝搬方向を有する強い見通し線チャネル（複数可）での良好な結果を伝えるために、特定のＰ－ＭＩＭＯ送信技術が提案され、示されている。しかしながら、見通し線チャネルは、屋内または屋外環境のいずれにおいても、高モビリティユースケースで保証されない場合がある。

上記を考慮すると、Ｐ－ＭＩＭＯ送信技術を利用するが、通信チャネルがＰ－ＭＩＭＯ送信に不都合である状況で信頼できる通信方法を維持することもできる、方法およびデバイスの技術が必要である。

開示されたアプローチは、電子デバイスを動作させる方法を提供する。本方法は、電子デバイスの能力、または電子デバイスと基地局との間の通信チャネルのチャネル条件のうちの少なくとも１つに基づいて、モード選択を判定することを含む。モード選択は、Ｐ－ＭＩＭＯまたはビームＭＩＭＯ（Beam MIMO：Ｂ－ＭＩＭＯ）のうちの少なくとも１つを示す。本方法は、モード選択に応じて通信チャネル上の通信のためのモードを示すように、信号を基地局に送信することをさらに含む。

本開示の一態様によれば、通信ネットワークで電子デバイスを動作させる方法は、電子デバイスとネットワークノードとの間の通信チャネルのチャネル条件に基づいて、Ｐ－ＭＩＭＯまたはＢ－ＭＩＭＯのうちの少なくとも１つを示すモード選択を判定することと、モード選択に応じて通信チャネル上の通信のためのモードを示すように信号をネットワークノードに送信することと、を含む。チャネル条件は、複数のビームペアを識別するように受信ビームスイープを実行することと、同じビーム方向および直交偏波を有する少なくとも２つの最も強いビームペアを識別することとによって判定される。前記モード選択が、前記同じビーム方向および直交偏波を有する少なくとも２つの最も強いビームペアの信号強度が、所定の比で、任意の他のビームペアの信号強度よりも強いかどうかの判定に基づいている。

本方法の一実施形態によれば、本方法は、電子デバイスとネットワークノードとの間の通信チャネルのチャネル条件を判定することをさらに含む。

本方法の一実施形態によれば、前記チャネル条件が、前記ネットワークノードと前記電子デバイスとの間で主ビーム方向を含む。

本方法の一実施形態によれば、本方法は、前記電子デバイスでのアンテナアレイのタイプまたは場所のうちの少なくとも１つを判定することをさらに含む。前記信号は、前記電子デバイスがＰ－ＭＩＭＯもしくはＢ－ＭＩＭＯのうちの一方、または両方をサポートすることを指定する能力表示を含み、前記能力表示が、前記電子デバイスでのアンテナアレイの前記タイプまたは前記場所のうちの少なくとも１つに基づいている。

本方法の一実施形態によれば、前記モード選択が、Ｂ－ＭＩＭＯを示す。

本方法の一実施形態によれば、本方法は、第１の無線周波数信号の第１の偏波および第２の無線周波数信号の第２の偏波を示す構成データを送信することをさらに含む。

本方法の一実施形態によれば、前記ネットワークノードが、第２の電子デバイスである。

本方法の一実施形態によれば、前記モード選択を判定することが、前記電子デバイスの能力にさらに基づいている。

本開示の別の態様によれば、電子デバイスは、アンテナ構成と、アンテナ構成に接続された制御回路と、を含む。前記制御回路が、複数のビームペアを識別するように受信ビームスイープを実行することと、同じビーム方向および直交偏波を有する少なくとも２つの最も強いビームペアを識別することとによって、チャネル条件を判定するように構成されている。前記制御回路が、前記チャネル条件に基づいてモード選択を判定するようにさらに構成されている。前記モード選択は、Ｐ－ＭＩＭＯまたはＢ－ＭＩＭＯのうちの少なくとも１つを示す。前記モード選択が、前記同じビーム方向および直交偏波を有する前記少なくとも２つの最も強いビームペアの信号強度が、所定の比で、任意の他のビームペアの信号強度よりも強いかどうかの判定に基づいている。前記制御回路が、モード選択に応じて通信チャネル上の通信のためのモードを示すように、信号を前記ネットワークノードに送信するようにさらに構成されている。

電子デバイスの一実施形態によれば、前記制御回路が、前記電子デバイスと前記ネットワークノードとの間の前記通信チャネルの前記チャネル条件を判定するようにさらに構成されている。

電子デバイスの一実施形態によれば、制御回路が、ネットワークノードと電子デバイスとの間の少なくとも主ビーム方向に基づいて、チャネル条件を判定するようにさらに構成されている。

電子デバイスの一実施形態によれば、前記制御回路が、電子デバイスのアンテナ構成のタイプまたは場所のうちの少なくとも１つを判定するようにさらに構成されている。前記信号は、電子デバイスがＰ－ＭＩＭＯもしくはＢ－ＭＩＭＯのうちの一方、または両方をサポートすることを指定する能力表示を含み、前記能力表示が、前記電子デバイスでのアンテナアレイの前記タイプまたは前記場所のうちの少なくとも１つに基づいている。

電子デバイスの一実施形態によれば、前記モード選択が、Ｂ－ＭＩＭＯを示す。

電子デバイスの一実施形態によれば、前記制御回路が、第１の無線周波数信号の第１の偏波および第２の無線周波数信号の第２の偏波を示す構成データを送信するようにさらに構成されている。

電子デバイスの一実施形態によれば、前記ネットワークノードが、第２の電子デバイスである。

電子デバイスの一実施形態によれば、前記モード選択を判定することが、前記電子デバイスの能力にさらに基づいている。

本開示の別の態様によれば、ネットワークノードによって電子デバイスと通信する方法は、各々が固有のビームＩＤを有する複数のビームに対して送信ビームスイープを実行することと、前記電子デバイスから、Ｐ－ＭＩＭＯまたはＢ－ＭＩＭＯのうちの少なくとも１つを示すとともに前記電子デバイスによって実行される前記複数のビームの分析に基づいているモード選択を指定する信号を受信することと、前記モード選択に基づいて、Ｐ－ＭＩＭＯを有効または無効にすることと、を含む。

本方法の一実施形態によれば、Ｐ－ＭＩＭＯを有効または無効にすることが、無線リソース制御（Radio Resource Control：ＲＲＣ）シグナリングによって行われる。

本方法の一実施形態によれば、前記モード選択が、前記電子デバイスの能力、または前記ネットワークノードと前記電子デバイスとの間の通信チャネルのチャネル条件のうちの少なくとも１つに基づいている。

本方法の一実施形態によれば、前記信号は、前記電子デバイスがＰ－ＭＩＭＯもしくはＢ－ＭＩＭＯのうちの一方、または両方をサポートすることを指定する、前記電子デバイスからの能力表示を含み、前記能力表示が、前記電子デバイスでのアンテナアレイのタイプまたは場所のうちの少なくとも１つに基づいている。

本方法の一実施形態によれば、前記モード選択が、Ｂ－ＭＩＭＯを示す。

本方法の一実施形態によれば、本方法は、第１の無線周波数信号の第１の偏波および第２の無線周波数信号の第２の偏波を示す構成データを受信することをさらに含む。

本方法の一実施形態によれば、前記ネットワークノードが、第２の電子デバイスである。

本開示の別の態様によれば、通信チャネル上で電子デバイスと通信するネットワークノードは、アンテナ構成と、アンテナ構成に接続された制御回路と、を含む。前記制御回路が、各々が固有のビームＩＤを有する複数のビームに対して送信ビームスイープを実行するように構成されており、前記制御回路が、前記電子デバイスからＰ－ＭＩＭＯまたはＢ－ＭＩＭＯのうちの少なくとも１つを示すとともに前記電子デバイスによる前記複数のビームの分析に基づいているモード選択を指定するリクエスト信号を受信するように構成されており、前記制御回路が、前記モード選択に基づいて、Ｐ－ＭＩＭＯを有効または無効にするように構成されている。

前記ネットワークノードの一実施形態によれば、前記制御回路が、ＲＲＣシグナリングによってＰ－ＭＩＭＯを有効または無効にするようにさらに構成されている。

前記ネットワークノードの一実施形態によれば、前記モード選択が、前記電子デバイスの能力、または前記ネットワークノードと前記電子デバイスとの間の前記通信チャネルのチャネル条件のうちの少なくとも１つに基づいている。

前記ネットワークノードの一実施形態によれば、前記信号は、前記電子デバイスがＰ－ＭＩＭＯもしくはＢ－ＭＩＭＯのうちの一方、または両方をサポートすることを指定する、前記電子デバイスからの能力表示を含み、前記能力表示が、前記電子デバイスでのアンテナアレイのタイプまたは場所のうちの少なくとも１つに基づいている。

前記ネットワークノードの一実施形態によれば、前記モード選択が、Ｂ－ＭＩＭＯを示す。

前記ネットワークノードの一実施形態によれば、前記制御回路が、第１の無線周波数信号の第１の偏波および第２の無線周波数信号の第２の偏波を示す構成データを受信するようにさらに構成されている。

前記ネットワークノードの一実施形態によれば、前記ネットワークノードが、第２の電子デバイスである。

図１は、マルチビーム無線通信のためにＭＩＭＯモード選択を利用するネットワークシステムの概略ブロック図である。 図２は、図１のネットワークシステムの一部を形成する通信デバイスの概略ブロック図である。 図３は、一態様に係る図１のネットワークシステムの概略図である。 図４は、様々な例に係る方法のフローチャートである。 図５は、様々な例に係るビームスイープに対応付けられるシグナリング図である。 図６は、様々な例に係る方法のフローチャートである。 図７は、様々な例に係る方法のフローチャートである。

〔序論〕
ここで、図面を参照して実施形態を説明し、同様の参照数字は、全体を通じて同様の要素を示すために使用される。図は、必ずしも縮尺通りではないことが理解されるであろう。一実施形態に関して説明および／または例示される特徴は、１つ以上の他の実施形態で同じ方法もしくは類似の方法で使用され得、および／または他の実施形態の特徴と組み合わせて、もしくは当該特徴の代わりに使用され得る。

無線ネットワークで通信モードを選択するためのシステムおよび方法の様々な実施形態を、添付の図と共に以下で説明する。通信モード選択手続きは、電子デバイスの能力および／または電子デバイスと基地局との間の通信チャネルのチャネル条件に基づいて、電子デバイスと基地局との間の通信のための所望のモードを識別するように、自動化された方法でそれぞれのデバイスによって実行され得る。本明細書で説明される手続きは、不都合なチャネル条件による通信中断を防止しながら、Ｐ－ＭＩＭＯに対応付けられる高データレートを可能にし得る。

〔システムアーキテクチャ〕
一般に、ＭＩＭＯは、ＬＴＥで実施され、リンクの両側での複数のアンテナからの複数の送信レイヤーの使用を含む。レイヤーの数は、最も少ないアンテナを有する側でのアンテナの数以下である。ＮＲのために、または一般に、ビームフォーミングが使用されるときのより高い周波数で、受信デバイス（例えば、電子デバイス）は、ビームペア（例えば、基地局に達する、端末から分かるようなビーム）を識別する。ビームフォーミングを用いたミリ波でのＭＩＭＯに対して、電子デバイスは、（異なるビームＩＤで）最も強いビームを識別し、最も強いビームを選択する。２×２のＭＩＭＯに対して、これは、２つの最も強いビームペアを選択することに対応する。本プロセスは、本文脈でＢ－ＭＩＭＯと定義される。電子デバイスが、単一の方向であるが直交偏波でデュアル送信ストリームを動作させるように制限される場合、これをＰ－ＭＩＭＯと定義する。次いで、Ｐ－ＭＩＭＯは、Ｂ－ＭＩＭＯのサブセットであり、Ｐ－ＭＩＭＯ条件は、異なるＩＤを有する２つのビームペアが、同じ角度からであるが直交偏波で到達していることを電子デバイスが識別するときに適用される。本明細書で開示される実施形態は、２つの最も強いビームペアが、実際に、同じビーム方向であるが、直交偏波を有することを識別し、２つのノード（例えば、基地局および電子デバイス、または第１の電子デバイスおよび第２の電子デバイス）間でこれを通信し、それによって、ビーム管理プロセスの数を低減することに関する。これにより、関連するシグナリングおよびレイテンシーの低減の利益がもたらされる。

図１は、開示された技術を実施するための例示的なネットワークシステムの概略図である。例示されたシステムは代表的であり、開示された技術を実施するために他のシステムが使用され得ることが理解されるであろう。例示的なネットワークシステム１０は、３ＧＰＰまたは別の規格によって普及されたプロトコルなどのセルラープロトコルに従って動作する基地局１２を含む。例えば、ネットワークシステム１０は、ＬＴＥ、ＬＴＥ－Ａ、または５ＧのＮＲ規格に従って動作し得る。しかしながら、本明細書で説明される技術は、実質的に、それぞれのデバイス間でＭＩＭＯまたは複数のビームを利用する任意の無線通信システムに適用され得ることを理解されたい。

例示された例のネットワークシステム１０は、回線交換ネットワーク技術および／またはパケット交換ネットワーク技術を含み得るセルラータイププロトコルをサポートする。ネットワークシステム１０は、図１で電子デバイス１４ａ～１４ｎと示される１つ以上の電子デバイス１４にサービス提供する基地局１２を含む。基地局１２は、電子デバイス１４が他の電子デバイス１４、サーバ、インターネット上のデバイスなどと通信し得る、電子デバイス１４とネットワークメディア１６との間の通信をサポートし得る。基地局１２は、アクセスポイント、４Ｇネットワークでの進化型ノードＢ（Evolved NodeB：ｅＮＢ）、または５ＧもしくはＮＲネットワークでの次世代ノードＢ（generation NodeB：ｇＮＢ）、および第２の端末（例えば、デバイス間通信）であり得る。本明細書で利用されるとき、「基地局」という用語は、一般に、ユーザデバイスにサービス提供し、ユーザデバイスとネットワークメディアまたは第２のデバイスとの間の通信を可能にし、したがって、ネットワーク実装に応じて上記の特定の例を含む、任意のデバイスを示し得る。「基地局」という用語は、本明細書で開示される実施形態に関して使用され、一方、電子デバイスは、第２の電子デバイスまたは異なるタイプのネットワーク要素を含むがこれらに限定されない、開示された実施形態に係る任意のタイプのネットワークノードと通信し得ることを理解されたい。

一実施形態では、ネットワークシステム１０は、基地局１２が（例えば、ビームフォーミング技術で生成される）複数のビームを使用して送信し得、電子デバイス１４が１つ以上の受信ビームを使用して受信し得るように、基地局１２と電子デバイス１４との間のマルチビーム動作をサポートする。マルチビーム動作中に、基地局１２は、ビームスイーピングと称される各利用可能な送信ビームを使用して、（差を伴って、または差なしで）特定のメッセージを再送信し得る。特に、当該ビームスイーピングは、各電子デバイス１４のために特定の既知のビームを確立する前に基地局１２が情報を電子デバイス１４に通信するときに発生し得る。例えば、ビームスイーピングは、チャネル条件がＰ－ＭＩＭＯ通信のために好ましいかどうか、またはＢ－ＭＩＭＯが使用されるべきかどうかを動的に判定するために使用され得る。

基地局１２は、無線通信、本明細書で説明される通信モード選択、および基地局１２の他の機能を実行するための動作構成要素を含み得る。例えば、基地局１２は、以下でより詳細に説明される動作を実行するように基地局１２を制御することを含む、基地局１２の全体的な動作を担う制御回路１８を含み得る。制御回路１８は、オペレーティングシステムおよび／または他のアプリケーションなどの、コード２２を実行するプロセッサ２０を含む。本開示書類で説明される機能は、コード２２の一部として、または基地局１２の他の専用の論理動作の一部として具体化され得る。基地局１２の論理機能および／またはハードウェアは、基地局１２の性質および構成に応じて他の方法で実装され得る。したがって、例示および説明されたアプローチは単なる例であって、ハードウェア（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、中央処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）など）、またはハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせ（例えば、システムオンチップ（System-On-Chip：ＳｏＣ）、特定用途向け集積回路（Application-Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）など）として実装されるかまたはそれらを含む制御回路１８を含むが、それに限定されない他のアプローチが使用され得る。

コード２２および任意の記憶されたデータ（基地局１２の動作に対応付けられるデータ）は、メモリ２４上で記憶され得る。コードは、基地局１２の非一時的コンピュータ可読媒体（例えば、メモリ２４）上のコンピュータプログラム製品として記憶され、プロセッサ２０によって実行される、実行可能な論理ルーチン（例えば、ソフトウェアプログラム）の形態で具体化され得る。基地局１２によって実行されるものとして説明される機能は、基地局１２によって実行される方法とみなされ得る。

例えば、メモリ２４は、バッファ、フラッシュメモリ、ハードドライブ、リムーバブルメディア、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ランダムアクセスメモリ（Random Access Memory：ＲＡＭ）、または他の好適なデバイスのうちの１つ以上であり得る。典型的な配置では、メモリ２４は、長期データ記憶のための不揮発性メモリと、制御回路１８のためのシステムメモリとして機能する揮発性メモリと、を含む。メモリ２４は、非一時的コンピュータ可読媒体とみなされる。

基地局１２は、基地局１２が様々な通信接続を確立することを可能にする通信回路を含む。例えば、基地局１２は、ネットワークメディア１６と通信するためのネットワーク通信インターフェース２６を有し得る。また、基地局１２は、無線インターフェース２８を有し得、そこで、本明細書で説明されるマルチビーム動作および手続きを含んで、無線通信が電子デバイス１４で行われる。無線インターフェース２８は、（モデムとも称される）１つ以上の無線周波数トランシーバを有する無線回路と、１つ以上のアンテナアセンブリと、サポートされた様々な周波数帯域および無線アクセス技術に必要な、任意の適切なチューナー、インピーダンスマッチング回路、および任意の他の構成要素と、を含み得る。

基地局１２によってサービス提供される電子デバイス１４は、（ユーザ装置もしくはＵＥとしても知られる）ユーザデバイスまたはマシンタイプデバイスであり得る。例示的な電子デバイス１４は、モバイル無線電話機（「スマートフォン」）、タブレットコンピューティングデバイス、コンピュータ、マシンタイプ通信を使用するデバイス、マシン間（Machine-to-Machine：Ｍ２Ｍ）通信もしくはデバイス間（Device-to-Device：Ｄ２Ｄ）通信（例えば、センサ、マシンコントローラ、機器など）、カメラ、メディアプレイヤー、または基地局１２との無線通信を行う任意の他のデバイスを含むが、これらに限定されない。

図２に示すように、各電子デバイス１４は、無線通信、本明細書で説明される通信モード選択、および電子デバイス１４の他の機能を実行するための動作構成要素を含み得る。例えば、他の構成要素間で、各電子デバイス１４は、以下でより詳細に説明される動作を実行するように電子デバイス１４を制御することを含む、電子デバイス１４の全体的な動作を担う制御回路３０を含み得る。制御回路３０は、オペレーティングシステムおよび／または他のアプリケーションなどの、コード３４を実行するプロセッサ３２を含む。本開示書類で説明される機能は、コード３４の一部として、または電子デバイス１４の他の専用の論理動作の一部として具体化され得る。電子デバイス１４の論理機能および／またはハードウェアは、電子デバイス１４の性質および構成に応じて他の方法で実装され得る。したがって、例示および説明されたアプローチは単なる例であって、ハードウェア（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＣＰＵなど）、またはハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせ（例えば、ＳｏＣ、ＡＳＩＣなど）として実装されるかまたはそれらを含む制御回路３０を含むが、それに限定されない他のアプローチが使用され得る。

コード３４および任意の記憶されたデータ（電子デバイス１４の動作に対応付けられるデータ）は、メモリ３６上で記憶され得る。コード３４は、電子デバイス１４の非一時的コンピュータ可読媒体（例えば、メモリ３６）上のコンピュータプログラム製品として記憶され、プロセッサ３２によって実行される、実行可能な論理ルーチン（例えば、ソフトウェアプログラム）の形態で具体化され得る。電子デバイス１４によって実行されるものとして説明される機能は、電子デバイス１４によって実行される方法とみなされ得る。

例えば、メモリ３６は、バッファ、フラッシュメモリ、ハードドライブ、リムーバブルメディア、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ＲＡＭ、または他の好適なデバイスのうちの１つ以上であり得る。典型的な配置では、メモリ３６は、長期データ記憶のための不揮発性メモリと、制御回路３０のためのシステムメモリとして機能する揮発性メモリと、を含む。メモリ３６は、非一時的コンピュータ可読媒体とみなされる。

電子デバイス１４は、電子デバイス１４が様々な通信接続を確立することを可能にする通信回路を含む。例えば、電子デバイス１４は、無線インターフェース３８を有し得、そこで、本明細書で説明されるマルチビーム動作および手続きを含んで、無線通信が基地局１２で行われる。無線インターフェース３８は、（モデムとも称される）１つ以上の無線周波数トランシーバを有する無線回路と、少なくとも１つのアンテナアセンブリと、サポートされた様々な周波数帯域および無線アクセス技術に必要な、任意の適切なチューナー、インピーダンスマッチング回路、および任意の他の構成要素と、を含み得る。

電子デバイス１４の他の構成要素は、ユーザ入力（例えば、ボタン、キーパッド、タッチサーフェスなど）と、ディスプレイと、マイクロフォンと、スピーカーと、カメラと、センサと、ジャックまたは電気コネクタと、充電可能バッテリーおよび電力供給ユニットと、ＳＩＭカードと、モーションセンサ（例えば、加速度計またはジャイロ）と、ＧＰＳ受信機と、任意の他の適切な構成要素と、を含み得るが、これらに限定されない。

〔ＭＩＭＯモードを選択するための手続き〕
図３を参照して、ネットワークシステム１０は、マルチビーム動作をサポートし得る。基地局１２は、個々のアンテナ要素４２を備える大きなアンテナアレイ４０を含み得る。一態様では、各アンテナ要素４２は、基地局１２のそれぞれの無線チェーンに接続され得る。基地局１２は、電子デバイス１４に向けられる複数の送信ビーム４４を生成するためにアンテナアレイ４０でビームフォーミング技術を使用し得る。特定の実施形態では、基地局１２は、送信ビーム４４がデュアル偏波信号であるＰ－ＭＩＭＯシステムとして動作するための能力を有し得る。より具体的には、Ｐ－ＭＩＭＯシステムでのビームペアの個々のビーム４６および４８は、互いに関して直交偏波を有し得る。例えば、ビームペア４４がＰ－ＭＩＭＯシステムで送信される場合、第１のビーム４６は、同じ方向で送信されるが、第２のビーム４８の偏波と直交する偏波で送信される。

Ｐ－ＭＩＭＯ構成を使用して効果的に通信するために、電子デバイス１４は、当該構成をサポートしなければならない。さらに、電子デバイス１４は、Ｐ－ＭＩＭＯ通信が実現可能かまたは望ましいかどうかを判定するために、基地局と電子デバイス１４との間の通信チャネルの通信チャネル条件を予測し得る。

図４を参照して、ＭＩＭＯモード選択を実行するための論理命令を実行するときの、電子デバイス１４によって実行され得るステップを表す例示的なフロー図が示される。フロー図は、電子デバイス１４がＰ－ＭＩＭＯ構成をサポートするかどうかを判定するための例示的な方法を示す。論理的な進展で例示されるが、図４のブロックは、他の順序で、および／または２つ以上のブロック間で、並行に実行され得る。したがって、例示されたフロー図は、変更され得（特定の態様の説明を強化するために、ステップの省略または図示しないステップの追加を含み）、および／またはオブジェクト指向の方法または状態指向の方法で実施され得る。

ブロック５０で始まり、電子デバイス１４は、無線インターフェース３８の一部として含まれるアンテナアレイのタイプ、量、または場所のうちの少なくとも１つを判定する。例えば、電子デバイス１４は、その無線インターフェース３８が、同じ場所に配置された直交アンテナアレイを含むことを判定し得る。別の例では、電子デバイス１４は、その無線インターフェース３８が、任意の数のアンテナアレイ、または電子デバイス１４上の任意の場所でのアンテナアレイを含むことを判定し得る。ブロック５２で、電子デバイス１４は、同じ場所に配置された直交アレイを有するかどうかを考慮する。電子デバイス１４が、同じ場所に配置された直交アレイを有しない場合、電子デバイス１４は、Ｂ－ＭＩＭＯ能力のみを有することをブロック５４で示す。電子デバイス１４が、同じ場所に配置された直交アレイを有する場合、電子デバイス１４は、Ｐ－ＭＩＭＯのみに制限されるように構成されているかどうかをブロック５６で考慮する。電子デバイス１４が、Ｐ－ＭＩＭＯのみに制限されない場合、電子デバイス１４は、動的なＰ－ＭＩＭＯ能力を有することをブロック５８で示す。動的なＰ－ＭＩＭＯ能力を有する電子デバイス１４は、Ｐ－ＭＩＭＯとＢ－ＭＩＭＯとの間で動作を交互にするように選択し得る。特定の実施形態では、動的なＰ－ＭＩＭＯ能力を有する電子デバイス１４は、図５～図７を参照して後で説明されるような、推定された、または判定された通信チャネル条件に応じて、Ｐ－ＭＩＭＯまたはＢ－ＭＩＭＯのいずれかをリクエストし得る。電子デバイス１４が、Ｐ－ＭＩＭＯのみに制限されるように構成されている場合、電子デバイス１４は、静的なＰ－ＭＩＭＯ能力を有することをブロック６０で示す。電子デバイス１４が、静的なＰ－ＭＩＭＯを有する場合、Ｐ－ＭＩＭＯ通信を使用して動作するだけでもよい。特定の実施形態では、静的なＰ－ＭＩＭＯ能力を有する電子デバイス１４は、通信チャネル条件に関わらず、Ｐ－ＭＩＭＯ通信を使用して動作する。電子デバイス１４が、能力としてＰ－ＭＩＭＯをサポートすることを基地局１２に通信するとき、アップリンク方向、ダウンリンク方向、または両方でＰ－ＭＩＭＯで通信するための能力または構成を有するかどうかの指定もし得る。

次に、図５を見ると、電子デバイス１４は、基地局１２によって実行されるビームスイープ１００に基づいて、チャネル条件を推定し得る。図５は、無線通信チャネル上での基地局１２と電子デバイス１４との間の通信のシグナリング図である。６２で、基地局１２は、１つ以上のパイロット信号１０２を送信することによって、ビームスイープ１００を実行する。各パイロット信号１０２は、それが送信されている特定のビームを示し得る。それによって、電子デバイス１４は、ビームスイープ１００を受信し、最も好ましい送信特性を示すビームスイープ１００の特定のビームを識別し得る。基地局１２が全方向のアンテナを含む特定の実施形態では、通信チャネルは、パイロット信号（例えば、ダウンリンクのケースではチャネル状態情報参照信号（Channel State Information-Reference Signals：ＣＳＩ－ＲＳ）で、アップリンクのケースではサウンディング参照信号（Sounding Reference Signal：ＳＲＳ））によってサウンディングされる。パイロット信号は、専用の時間周波数リソースで基地局１２上の各アンテナ要素から送信され、受信側（例えば、電子デバイス１４）ですべてのアンテナによって受信される。そして、受信機ノードは、全チャネルマトリクスを有する。特異値分解（Singular Value Decomposition：ＳＶＤ）を計算することによって、最も大きい特異値に対応付けられるモードが、異なるストリームで電子デバイス１４によって識別および処理され得る。電子デバイス１４が、２つの特異値が同じ方向特性に対応付けられていることを識別する場合、それらは直交偏波であると結論付け得る。２つの最も大きい特異値が、偏波の観点から直交していると識別される場合、電子デバイス１４は、Ｐ－ＭＩＭＯ条件が適用されることを想定し得る。

特定の実施形態では、パイロット信号１０２は、上述のようなビームで基地局１２によって送信される。送信ビームスイープは、各ビームが固有のビームＩＤを有する基地局１２によって実行される。電子デバイス１４は、受信ビームスイープを実行し、ビームペアを識別する。いくつかの実施形態では、同じ場所に配置されたデュアル偏波アンテナを有する電子デバイス１４は、独立して、両方の偏波をスイープする。同様に、基地局１２は、独立して、両方の偏波をスイープし得る。基地局１２での偏波は、必ずしも、電子デバイス１４での偏波にアライメントされていないことを理解されたい。同じ方向に対応するが異なる偏波を有する受信ビームがどれかを電子デバイス１４が分かると、Ｐ－ＭＩＭＯ条件がこのケースでも適用されるかどうかを検出し得る。

６４で、電子デバイス１４は、同じビーム方向および直交偏波を有する少なくとも２つの最も強いビームペアを識別する。電子デバイス１４は、少なくとも２つの最も強いビームペアの信号強度が、所定の比で、任意の他のビームペアの信号強度よりも強いかどうかを判定し得る。次いで、電子デバイス１４は、少なくとも２つの最も強い直交偏波ビームペアの信号強度が、所定の比で、任意の２つの他のビームペアの信号強度よりも強いかどうかの判定に基づいて、通信モードを選択する。少なくとも２つの最も強い直交偏波ビームペアの信号強度が、所定の比で、ビームスイープ１００での他のビームペアのうちの任意の２つの信号強度よりも強い場合、電子デバイス１４は、Ｐ－ＭＩＭＯ条件が通信チャネル上で適用されることを判定し得る。この状況では、電子デバイス１４は、Ｐ－ＭＩＭＯ通信のためのリクエストを示し、６６で、リクエスト信号１０４を介して、このリクエストを基地局１２に送信する。６８で、リクエスト信号１０４を受信すると、基地局１２は、リクエスト信号１０４で電子デバイス１４によって示されるリクエストに基づいてＰ－ＭＩＭＯ通信を有効または無効にし得る。

図６を参照して、チャネル条件を判定し、および／または通信モードを選択するための論理命令を実行するときの、電子デバイス１４によって実行され得るステップを表す例示的なフロー図が示される。基地局１２の補足的動作が、図７で示され、それは、Ｐ－ＭＩＭＯ通信の有効化または無効化を実行するための論理命令を実行するときに、基地局１２によって実行され得るステップを表す例示的なフロー図を示す。論理的な進展で例示されるが、図６および図７のブロックは、他の順序で、および／または２つ以上のブロック間で、同時発生で実行され得る。したがって、例示されたフロー図は、変更され得（特定の態様の説明を強化するために、ステップの省略または図示しないステップの追加を含み）、および／またはオブジェクト指向の方法または状態指向の方法で実施され得る。また、図６によって表される方法は、図７の方法とは別に実行され得、逆の場合も同様である。

次に、図６を見ると、ブロック７０で、電子デバイス１４は、通信チャネル条件を判定または推定する。このステップは、図５に関して上述したビームスイープおよび分析動作のステップの一部または全部を含み得る。チャネル条件を判定することはまた、基地局１２と電子デバイス１４との間に、見通し線、主モード、主ビーム方法、または複数の利用可能なモードが存在するかどうかを判定することを含み得る。７２で、電子デバイス１４は、通信チャネル条件がＰ－ＭＩＭＯ通信のために許容可能であるかどうかを判定する。チャネル条件が、Ｐ－ＭＩＭＯのために許容可能である場合、ブロック７４で、電子デバイス１４は、Ｐ－ＭＩＭＯリクエスト信号を基地局１２に送信する。例えば、電子デバイス１４は、受信ビームスイープ１００分析が通信チャネル上でＰ－ＭＩＭＯ条件を示す場合、および／または基地局１２と電子デバイス１４との間に、見通し線、または主モードが存在する場合、チャネル条件がＰ－ＭＩＭＯのために許容可能であることを判定し得る。チャネル条件が、Ｐ－ＭＩＭＯのために許容不可能であるか、またはＰ－ＭＩＭＯに寄与しない場合、ブロック７６で、電子デバイス１４は、Ｂ－ＭＩＭＯリクエスト信号を基地局１２に送信する。例えば、電子デバイス１４は、Ｐ－ＭＩＭＯ条件が通信チャネル上に存在しないことを受信ビームスイープ１００分析が示す場合、および／または基地局１２と電子デバイス１４との間に見通し線が存在しない場合、チャネル条件がＰ－ＭＩＭＯのために許容可能でないことを判定し得る。Ｂ－ＭＩＭＯのためのリクエストを送信した後、電子デバイス１４は、基地局１２によってビームペアとして送信される、第１の無線周波数信号の第１の偏波および第２の無線周波数信号の第２の偏波を示す構成データを送信し得る。代替的に、電子デバイス１４はまた、通信チャネルが単一ストリームを超えてサポートしないとき、単一入力単一出力（Single Input Single Output：ＳＩＳＯ）通信をリクエストし得る。

次に、図７を見ると、ブロック７８で、基地局１２は、電子デバイス１４からリクエスト信号を受信する。ブロック８０で、基地局１２は、リクエスト信号がＰ－ＭＩＭＯを示すかどうかを判定する。リクエスト信号がＰ－ＭＩＭＯを示す場合、基地局１２は、ブロック８２でＰ－ＭＩＭＯを有効にする。リクエスト信号がＰ－ＭＩＭＯを示さない場合、基地局１２は、ブロック８４でＰ－ＭＩＭＯを無効にする（またはＰ－ＭＩＭＯがすでに無効にされている場合、Ｂ－ＭＩＭＯを維持する）。特定の実施形態では、基地局１２は、ＲＲＣシグナリングによって、Ｐ－ＭＩＭＯを有効または無効にし得る。さらに、基地局１２は、電子デバイス１４のリクエストに基づいて、アップリンク方向、ダウンリンク方向、または両方でＰ－ＭＩＭＯを有効にし得る。

特定の実施形態では、基地局１２は、図４に関して説明されるように、電子デバイス１４の能力にのみ基づいて、Ｐ－ＭＩＭＯを有効または無効にする。これらの実施形態では、電子デバイス１４は、Ｐ－ＭＩＭＯを介する通信に関する電子デバイス１４の能力を示す信号を基地局に送信し、基地局１２は、デバイスの能力および／または構成に基づいてＰ－ＭＩＭＯを有効または無効にすることによって応答する。

他の実施形態では、基地局１２は、図５～図７に関して説明されるように、電子デバイス１４によって推定または判定されるような通信チャネル条件にのみ基づいて、Ｐ－ＭＩＭＯを有効または無効にする。電子デバイス１４は、チャネル条件がＰ－ＭＩＭＯ通信をサポートするかどうかを示す信号を基地局に送信し、基地局１２は、通信チャネル条件に基づいてＰ－ＭＩＭＯを有効または無効にすることによって応答する。

さらに他の実施形態では、基地局１２は、（例えば、図４での）電子デバイス１４の能力、および（例えば、図５～図７での）通信チャネル条件の両方に基づいて、Ｐ－ＭＩＭＯを有効または無効にする。電子デバイス１４は、Ｐ－ＭＩＭＯを介する通信に関する電子デバイス１４の能力を示す信号を基地局に送信する。電子デバイス１４が、Ｐ－ＭＩＭＯ能力を有する場合、また、チャネル条件がＰ－ＭＩＭＯ通信をサポートするかどうかの表示を通信し、基地局１２は、電子デバイス１４の能力および通信チャネル条件に基づいてＰ－ＭＩＭＯを有効または無効にすることによって応答する。

さらなる実施形態では、Ｐ－ＭＩＭＯ特徴が有効にされる場合、同じ物理的アンテナ要素に対応するが異なる偏波であるビームが同じビームグループにあるべきか、またはそうであるべきでないかどうかに関する決定がなされる。より具体的には、決定は、偏波ペアのビームＩＤが同じビームグループにあるべきか、またはそうであるべきでないかどうかである。この決定は、多重化ＭＩＭＯが同じビームグループでのビームで可能にされるかどうかに依存する。

本明細書で開示される実施形態はまた、各デュアル偏波ビームペアが共通のビーム管理プロセスを有する、より大きなスケールのＭＩＭＯに適応し得る。

〔結論〕
特定の実施形態が示され説明されてきたが、当業者が本明細書を読んで理解する際に、添付の特許請求の範囲内に入る均等物および修正物が想到されることが理解されよう。

Claims (15)

1. 通信ネットワークで電子デバイス（１４）を動作させる方法であって、
   前記電子デバイス（１４）とネットワークノード（１２）との間の通信チャネルのチャネル条件に基づいて、偏波ベースのＭＩＭＯ（Polarization based MIMO：Ｐ－ＭＩＭＯ）またはビームＭＩＭＯ（Beam MIMO：Ｂ－ＭＩＭＯ）のうちの少なくとも１つを示すモード選択を判定することと、
   前記モード選択に応じて前記通信チャネル上の通信のためのモードを示すように信号を前記ネットワークノード（１２）に送信することと、を含み、
   前記チャネル条件は、
   複数のビームペアを識別するように受信ビームスイープ（１００）を実行することと、
   同じビーム方向および直交偏波を有する少なくとも２つの最も強いビームペアを識別すること（６４）と、によって判定され、
   前記モード選択は、前記同じビーム方向および直交偏波を有する前記少なくとも２つの最も強いビームペアの信号強度が、所定の比で、任意の他のビームペアの信号強度よりも強いかどうかの判定に基づいている、方法。
2. 前記電子デバイス（１４）と前記ネットワークノード（１２）との間での少なくとも１つの主ビーム方向に基づく前記通信チャネルの前記チャネル条件を判定すること（７０）をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記電子デバイス（１４）でのアンテナアレイのタイプまたは場所のうちの少なくとも１つを判定すること（５０）をさらに含み、
   前記信号は、前記電子デバイス（１４）がＰ－ＭＩＭＯもしくはＢ－ＭＩＭＯのうちの一方、または両方をサポートすることを指定する能力表示を含み、前記能力表示が、前記電子デバイス（１４）でのアンテナアレイの前記タイプまたは前記場所のうちの少なくとも１つに基づいている、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記モード選択が、Ｂ－ＭＩＭＯを示し、前記方法が、第１の無線周波数信号の第１の偏波および第２の無線周波数信号の第２の偏波を示す構成データを送信することをさらに含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記モード選択を判定することが、前記電子デバイス（１４）の能力にさらに基づいている、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 電子デバイス（１４）であって、
   アンテナ構成（３８）と、
   前記アンテナ構成（３８）に接続された制御回路（３０）と、を備え、
   前記制御回路（３０）が、複数のビームペアを識別するように受信ビームスイープ（１００）を実行することと、同じビーム方向および直交偏波を有する少なくとも２つの最も強いビームペアを識別することとによって、前記電子デバイス（１４）とネットワークノード（１２）との間の通信チャネルのチャネル条件を判定するように構成されており、
   前記制御回路（３０）が、前記チャネル条件に基づいてモード選択を判定するようにさらに構成されており、前記モード選択が、偏波ベースのＭＩＭＯ（Polarization based MIMO：Ｐ－ＭＩＭＯ）またはビームＭＩＭＯ（Beam MIMO：Ｂ－ＭＩＭＯ）のうちの少なくとも１つを示し、前記モード選択が、前記同じビーム方向および直交偏波を有する前記少なくとも２つの最も強いビームペアの信号強度が、所定の比で、任意の他のビームペアの信号強度よりも強いかどうかの判定に基づいており、
   前記制御回路（３０）が、前記モード選択に応じて前記通信チャネル上の通信のためのモードを示すように、信号を前記ネットワークノード（１２）に送信するようにさらに構成されている、電子デバイス（１４）。
7. 前記制御回路（３０）が、前記ネットワークノード（１２）と前記電子デバイス（１４）との間の少なくとも主ビーム方向に基づいて、前記チャネル条件を判定するように構成されている、請求項６に記載の電子デバイス（１４）。
8. 前記制御回路（３０）が、前記電子デバイス（１４）の前記アンテナ構成（３８）のタイプまたは場所のうちの少なくとも１つを判定する（５０）ようにさらに構成されており、
   前記信号は、前記電子デバイスがＰ－ＭＩＭＯもしくはＢ－ＭＩＭＯのうちの一方、または両方をサポートすることを指定する能力表示を含み、前記能力表示が、前記電子デバイスでのアンテナアレイの前記タイプまたは前記場所のうちの少なくとも１つに基づいている、請求項６または７に記載の電子デバイス（１４）。
9. 前記モード選択が、Ｂ－ＭＩＭＯを示し、前記制御回路（３０）が、第１の無線周波数信号の第１の偏波および第２の無線周波数信号の第２の偏波を示す構成データを送信するようにさらに構成されている、請求項６～８のいずれか一項に記載の電子デバイス（１４）。
10. 前記モード選択を判定することが、前記電子デバイス（１４）の能力にさらに基づいている、請求項６～９のいずれか一項に記載の方法。
11. ネットワークノード（１２）によって電子デバイス（１４）と通信する方法であって、
    各々が固有のビームＩＤを有する複数のビームに対して送信ビームスイープを実行すること（６２）と、
    前記電子デバイス（１４）から、偏波ベースのＭＩＭＯ（Polarization based MIMO：Ｐ－ＭＩＭＯ）またはビームＭＩＭＯ（Beam MIMO：Ｂ－ＭＩＭＯ）のうちの少なくとも１つを示すとともに前記電子デバイス（１４）によって実行される前記複数のビームの分析に基づいているモード選択を指定する信号を受信することと、
    前記モード選択に基づいて、Ｐ－ＭＩＭＯを有効または無効にすることと、を含む、方法。
12. 前記モード選択が、前記電子デバイス（１４）の能力、または前記ネットワークノード（１２）と前記電子デバイス（１４）との間の通信チャネルのチャネル条件のうちの少なくとも１つに基づいている、請求項１１に記載の方法。
13. 前記信号は、前記電子デバイスがＰ－ＭＩＭＯもしくはＢ－ＭＩＭＯのうちの一方、または両方をサポートすることを指定する、前記電子デバイス（１４）からの能力表示を含み、前記能力表示が、前記電子デバイス（１４）でのアンテナアレイのタイプまたは場所のうちの少なくとも１つに基づいている、請求項１１または１２に記載の方法。
14. 前記モード選択が、Ｂ－ＭＩＭＯを示し、前記方法が、第１の無線周波数信号の第１の偏波および第２の無線周波数信号の第２の偏波を示す構成データを受信することをさらに含む、請求項１１～１３のいずれかに記載の方法。
15. 通信チャネル上で電子デバイス（１４）と通信するネットワークノード（１２）であって、前記ネットワークノード（１２）が、
    アンテナ構成（４０）と、
    前記アンテナ構成（４０）に接続された制御回路（１８）と、を備え、
    前記制御回路（１８）が、請求項１１～１４のいずれかに記載の方法を実行するように構成する、ネットワークノード（１２）。

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