(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセクタの各々に指向性を向けたトレーニング信号を、複数のアンテナの最初から送信する送信ステップと、
前記複数のアンテナの残りの各々から前記送信ステップを反復するステップと、
前記複数の移動装置（ＭＤ）各々が受信したトレーニング信号各々について、セクタ識別子及び関連する受信した信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）を含む情報を複数のＭＤの各々から、受信する受信ステップと、
受信した前記ＲＳＳＩに基づいて、前記複数のＭＤの各々を特定のセクタに位置づけるステップと、
或るアンテナからの或るセクタへの送信信号と別のアンテナからの別の送信信号との組み合わせ各々について、信号対干渉プラス雑音比（ＳＩＮＲ）をセクタ毎に決定するステップと、
前記ＳＩＮＲに基づいて、セクタの被干渉の組み合わせを決定するステップと、
ＭＤをグループに指定するステップであって、各グループはセクタ毎に１つのセクタにつき最大値をもたらす１つのＭＤを含み、ＭＤのＳＩＮＲは、グループに属する他の全てのＭＤへの異なるアンテナからの同時送信が相互干渉を生じないようにする、ステップと
を有する通信方法。
【請求項２】
前記組み合わせの少なくとも１つは、特定のセクタへの送信、最初の他のセクタへの送信、及び第２の他のセクタへの送信を含む、請求項１に記載の通信方法。
【請求項３】
前記位置づけるステップにおいて、特定のＭＤから受信した最強のＲＳＳＩ値に対応する特定のセクタに該特定のＭＤを指定する、請求項１に記載の通信方法。
【請求項４】
グループに属するＭＤに、前記第１のアンテナから、異なるアンテナウェイトベクトルを有する追加的なトレーニングシーケンスを送信するステップと、
グループに属するＭＤの各々から、アンテナウェイトベクトルが関連付けられている一群のチャネル測定値を受信するステップと、
前記一群のチャネル測定値に基づいて、特定のアンテナウェイトベクトルをグループに属する特定のＭＤに関連付ける関連付けステップと
を有する請求項１に記載の通信方法。
【請求項５】
前記特定のアンテナウェイトベクトルにより、特定のＭＤの方向に向きかつグループに属する他のＭＤ各々にヌルを向ける指向性信号が生成される、請求項４に記載の通信方法。
【請求項６】
前記複数のアンテナの残り各々について、前記送信ステップ、前記受信ステップ及び前記関連付けステップを反復するステップを更に有する請求項１−５の何れか１項に記載の通信方法。
【請求項７】
グループに属するＭＤの少なくともいくつかについてチャネルインパルス応答を測定するステップと、
前記チャネルインパルス応答に基づいて、複数入力複数出力方式のプリコーディング行列を決定するステップと、
前記プリコーディング行列を用いて少なくとも幾つかのＭＤと通信するステップと
を有する請求項４に記載の通信方法。
【請求項８】
行列の各々がN×N型の行列により形成され、Nはグループ内のMDの数を示す、請求項７に記載の通信方法。
【請求項９】
複数のアンテナを備えた無線通信装置を有する装置であって、前記複数のアンテナの各々は指向性通信のためのマルチエレメントアンテナを有し、当該装置は、
複数のセクタの各々に指向性を向けたトレーニング信号を、前記複数のアンテナの最初から送信する送信するステップと、
前記複数のアンテナの残りの各々から送信するステップを反復するステップと、
前記複数の移動装置（ＭＤ）各々が受信したトレーニング信号各々について、セクタ識別子及び関連する受信した信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）を含む情報を複数のＭＤの各々から、受信する受信ステップと、
受信した前記ＲＳＳＩに基づいて、前記複数のＭＤの各々を特定のセクタに位置づけるステップと、
或るアンテナからの或るセクタへの送信信号と別のアンテナからの別の送信信号との組み合わせ各々について、信号対干渉プラス雑音比（ＳＩＮＲ）をセクタ毎に決定するステップと、
前記ＳＩＮＲに基づいて、セクタの被干渉の組み合わせを決定するステップと、
ＭＤをグループに指定するステップであって、各グループはセクタ毎に１つのセクタにつき最大値をもたらす１つのＭＤを含み、ＭＤのＳＩＮＲは、グループに属する他の全てのＭＤへの異なるアンテナからの同時送信が相互干渉を生じないようにする、ステップと
を実行する装置。
【請求項１０】
前記組み合わせの少なくとも１つは、特定のセクタへの送信、最初の他のセクタへの送信、及び第２の他のセクタへの送信を含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記位置づけるステップにおいて、特定のＭＤから受信した最強のＲＳＳＩ値に対応する特定のセクタに該特定のＭＤを指定する、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
グループに属するＭＤに、前記第１のアンテナから、異なるアンテナウェイトベクトルを有する追加的なトレーニングシーケンスを送信するステップと、
グループに属するＭＤの各々から、アンテナウェイトベクトルが関連付けられている一群のチャネル測定値を受信するステップと、
前記一群のチャネル測定値に基づいて、特定のアンテナウェイトベクトルをグループに属する特定のＭＤに関連付ける関連付けステップと
を実行する請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
前記特定のアンテナウェイトベクトルにより、特定のＭＤの方向に向きかつグループに属する他のＭＤ各々にヌルを向ける指向性信号が生成される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
グループに属するＭＤの少なくともいくつかについてチャネルインパルス応答を測定するステップと、
前記チャネルインパルス応答に基づいて、複数入力複数出力方式のプリコーディング行列を決定するステップと、
前記プリコーディング行列を用いて少なくとも幾つかのＭＤと通信するステップと
を実行する請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
行列の各々がN×N型の行列により形成され、Nはグループ内のMDの数を示す、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
１つ以上のプロセッサに通信方法を実行させるコンピュータプログラムであって、前記通信方法は、
複数のセクタの各々に指向性を向けたトレーニング信号を、複数のアンテナの最初から送信する送信ステップと、
前記複数のアンテナの残りの各々から前記送信ステップを反復するステップと、
前記複数の移動装置（ＭＤ）各々が受信したトレーニング信号各々について、セクタ識別子及び関連する受信した信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）を含む情報を複数のＭＤの各々から、受信する受信ステップと、
受信した前記ＲＳＳＩに基づいて、前記複数のＭＤの各々を特定のセクタに位置づけるステップと、
或るアンテナからの或るセクタへの送信信号と別のアンテナからの別の送信信号との組み合わせ各々について、信号対干渉プラス雑音比（ＳＩＮＲ）をセクタ毎に決定するステップと、
前記ＳＩＮＲに基づいて、セクタの被干渉の組み合わせを決定するステップと、
ＭＤをグループに指定するステップであって、各グループはセクタ毎に１つのセクタにつき最大値をもたらす１つのＭＤを含み、ＭＤのＳＩＮＲは、グループに属する他の全てのＭＤへの異なるアンテナからの同時送信が相互干渉を生じないようにする、ステップと
を有する、コンピュータプログラム。
【請求項１７】
前記組み合わせの少なくとも１つは、特定のセクタへの送信、最初の他のセクタへの送信、及び第２の他のセクタへの送信を含む、請求項１６に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１８】
前記位置づけるステップにおいて、特定のＭＤから受信した最強のＲＳＳＩ値に対応する特定のセクタに該特定のＭＤを指定する、請求項１６に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１９】
グループに属するＭＤに、前記第１のアンテナから、異なるアンテナウェイトベクトルを有する追加的なトレーニングシーケンスを送信するステップと、
グループに属するＭＤの各々から、アンテナウェイトベクトルが関連付けられている一群のチャネル測定値を受信するステップと、
前記一群のチャネル測定値に基づいて、特定のアンテナウェイトベクトルをグループに属する特定のＭＤに関連付ける関連付けステップと
を前記通信方法が更に有する請求項１６に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２０】
前記特定のアンテナウェイトベクトルにより、特定のＭＤの方向に向きかつグループに属する他のＭＤ各々にヌルを向ける指向性信号が生成される、請求項１９に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２１】
前記複数のアンテナの残り各々について、前記送信ステップ、前記受信ステップ及び前記関連付けステップを反復するステップを更に有する請求項１６に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２２】
グループに属するＭＤの少なくともいくつかについてチャネルインパルス応答を測定するステップと、
前記チャネルインパルス応答に基づいて、複数入力複数出力方式のプリコーディング行列を決定するステップと、
前記プリコーディング行列を用いて少なくとも幾つかのＭＤと通信するステップと
を前記通信方法が更に有する請求項１９に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２３】
行列の各々がN×N型の行列により形成され、Nはグループ内のMDの数を示す、請求項２２に記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示される発明は通信方法、装置及び製品等に関連する。
【背景技術】
【０００２】
60GHzレンジのチャネルを利用する多くの無線ネットワークでは、信号(特に、反射した信号)は非常に減衰してしまうので、見通し線(line  of  sight)信号経路が支配的な信号経路である。このことは、そのようなネットワークを効率的な空間再利用に非常に相応しくし、従ってマルチユーザ複数入力複数出力(MU-MIMO)通信方式の有力な候補になる。そのようなネットワークでは、空間再利用に必要な非常に指向性の強いチャネルを生成するために、ビームフォーミングが重要となる。チャネルトレーニングを行う従来の方法は、複数の空間チャネルを十分に形成するには適していない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
開示される発明の課題は、複数の空間チャネルを十分に形成することに適した装置及び方法等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
開示される発明による通信方法は、
複数のセクタの各々に指向性を向けたトレーニング信号を、複数のアンテナの最初から送信する送信ステップと、
前記複数のアンテナの残りの各々から前記送信ステップを反復するステップと、
前記複数の移動装置（ＭＤ）各々が受信したトレーニング信号各々について、セクタ識別子及び関連する受信した信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）を含む情報を複数のＭＤの各々から、受信する受信ステップと、
受信した前記ＲＳＳＩに基づいて、前記複数のＭＤの各々を特定のセクタに位置づけるステップと、
或るアンテナからの或るセクタへの送信信号と別のアンテナからの別の送信信号との組み合わせ各々について、信号対干渉プラス雑音比（ＳＩＮＲ）をセクタ毎に決定するステップと、
前記ＳＩＮＲに基づいて、セクタの被干渉の組み合わせを決定するステップと、
ＭＤをグループに指定するステップであって、各グループはセクタ毎に１つのセクタにつき最大値をもたらす１つのＭＤを含み、ＮＤのＳＩＮＲは、グループに属する他の全てのＮＤへの異なるアンテナからの同時送信が相互干渉を生じないようにする、ステップと
を有する通信方法である。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】マルチエレメントアンテナ及び関連する電子回路を有する本発明の実施の形態による無線装置を示す図。
【図２】本発明の実施の形態によるMU-MIMO無線ネットワークを示す図。
【図３Ａ】セクタトレーニングを行うための本発明の実施の形態による方法を示すフローチャート。
【図３Ｂ】アンテナウェイトベクトルを決定することを含むマルチユーザビームフォーミングトレーニング方法を示す本発明の実施の形態によるフローチャート。
【図３Ｃ】プリコーディング行列を決定することを含むマルチユーザビームフォーミングトレーニング方法を示す本発明の実施の形態によるフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
＜図面の概要＞
本発明の実施の形態は、本発明の実施の形態を例示するために使用される添付図面及び以下の説明から十分に理解できる。
【０００７】
図1は、複数のアンテナ要素及び関連する電子回路を有する本発明の実施の形態による無線装置を示す。
【０００８】
図2は、本発明の実施の形態によるMU-MIMO無線ネットワークを示す。
【０００９】
図3Aは、セクタトレーニングを行うための本発明の実施の形態による方法をフローチャートで示す。
【００１０】
図3Bは、アンテナウェイトベクトルを決定することを含むマルチユーザビームフォーミングトレーニング方法を示す本発明の実施の形態によるフローチャートを示す。
【００１１】
図3Cは、プリコーディング行列を決定することを含むマルチユーザビームフォーミングトレーニング方法を示す本発明の実施の形態によるフローチャートを示す。
【００１２】
＜詳細な説明＞
以下の説明では、様々な具体的な詳細な事項が説明されている。しかしながら、本発明はそのような具体的な詳細な事項によらなくても実施できることが理解される。また、既存の回路、構造及び技法は、本説明を曖昧にしないように詳細には説明されていない。
【００１３】
「一実施形態」、「実施の形態」、「実施例」、「様々な実施形態」等の用語は、そのように言及される本発明の実施形態が特定の特徴、構造又は特性を含むかもしれないが、全ての実施形態がその特定の特徴、構造又は特性を必ず含んでいるわけではないことを示す。更に、ある実施形態は、他の実施形態について説明されている特徴の全部又は一部を含んでもよいし、或いは全く含まなくてもよい。
【００１４】
以下の説明及び特許請求の範囲において、「結合される(coupled)」及び「接続される(connected)」という用語並びにそれらの派生語が使用されるかもしれない。これらの用語は互いに同義語(synonyms)として解釈されるべきでないことが理解されるべきである。むしろ、特定の実施形態において、「接続される」は2つ以上の要素が互いに直接的に物理的又は電気的に接触していることを示すために使用されている。「結合される」は2つ以上の要素が互いに協働する又は相互作用するが、要素同士の間に介在する物理的又は電気的な素子が存在してもしなくてもよいことを示すために使用される。
【００１５】
特許請求の範囲等で使用されるかもしれないが、特に断りのない限り、「第1」、「第2」、「第3」等の序数の形容詞は、共通する要素に関連し、同様であるが異なる要素が参照されていることを単に示しているに過ぎず、そのように言及されたそれらの要素が、時間的又は空間的な順序或いはその他の何らかの方法による順序になければならないわけではない。
【００１６】
本発明の様々な実施形態はハードウェア、ファームウェア及びソフトウェアの何れか又はそれらの任意の組み合わせにより実現されてよい。本発明は一時的ではない有体のコンピュータ読取可能媒体に含まれている命令として実現されてもよく、その命令は本願で説明されている動作を実行可能にする1つ以上のプロセッサにより読み取られ実行される。そのようなコンピュータで読み取ることの可能な媒体は、1つ以上のコンピュータにより読み取られることが可能な形式で情報を記憶する一時的でない任意の有形手段を含み、例えば、リードオンリメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリ装置等であるがこれらに限定されない。
【００１７】
「無線又はワイヤレス」という用語は、回路、装置、システム、方法、方式、通信チャネル等のような変調された電磁放射を利用することで固体でない媒体を通じてデータ又は情報を通信することを説明するために使用される。この用語は、関連する装置が如何なる有線も含まないことを意味するわけではない。無線装置は、少なくとも1つのアンテナ、少なくとも1つの無線部、少なくとも1つのメモリ及び少なくとも1つのプロセッサを有し、その無線部はデータを表現する信号をアンテナを介して送信しかつデータを表現する信号をアンテナを介して受信し、プロセッサは送信されるデータ及び受信されたデータを処理する。プロセッサは送信も受信もされない他のデータを処理してもよい。
【００１８】
本願において使用されているように、「ネットワークコントローラ」という用語は、ネットワーク内の他の装置による無線通信を少なくとも部分的にスケジューリング及び制御する装置を含む概念を示す。ネットワークコントローラは、基地局(BS)、アクセスポイント(AP)又は中央局(Central  Point：CP)でもよいし、或いはネットワークコントローラの機能を示すために使用されるその他の任意の用語で表現されてもよい。
【００１９】
本願において使用されているように、「移動装置」という用語は、ネットワークコントローラにより少なくとも部分的に無線通信がスケジューリングされ制御される装置を含む概念を示す。移動装置(Mobile  Device：MD)は移動局(MS)、通信局(STA)、加入者局(SS)又はユーザ装置(UE)でもよいし、或いは移動装置の機能を示すために使用されるその他の任意の用語で表現されてもよい。移動装置はそのような通信の最中に移動してもよいが、移動することは必須でない。
【００２０】
無線方式の様々な形態において、マルチエレメントアンテナ(multi-element  antenna)を備えた無線装置が指向性を活用して送信及び受信を行ってもよい。各々の要素はそれ自体では無指向性又はオムニ指向性を示すが、各々の要素から送信される信号の位相及び振幅を調整することで、合成された送信信号は、全体的には、或る方向には強く別の方向には弱い信号を形成する。同様に、各要素で受信される信号の位相及び振幅を調整することで、指向性受信を行うことができる。
【００２１】
典型的なネットワークは互いに通信する複数の装置を含み、例えばネットワークコントローラや、ネットワークコントローラと直接的に通信する複数の移動装置等を含む。本願において、MU-MIMO(multi-user  multiple  input  multiple  output)という用語は、ネットワークコントローラ及び各々の移動装置の全てが少なくとも1つのマルチエレメントアンテナを有し、それぞれが指向性通信を実行できる。
【００２２】
図1は、マルチエレメントアンテナ及び関連する電子回路を有する本発明の実施の形態による無線装置を示す。図示の装置110において、アンテナ115は9個のアンテナ要素117を有し、それらは3×3の四角形に又は行列形式に配置されている。他の実施形態においては他の数のアンテナ要素が使用されてもよいし、他の幾何学的配置が使用されてもよい。各要素は、調整可能なキャパシタンス及び/又は調整可能なインダクタンス及び/又は調整可能な抵抗成分を有する個別のアナログ回路(AC)120に接続され、アナログ回路(AC)はアンテナ要素及びRF処理部130の間に流れる信号の位相及び/又は振幅を調整する。図示の簡明化のため、そのようなアナログ回路が2つしか示されていないが、各々のアンテナ要素117が各自自身に関連付けられたアナログ回路120を有してもよい。それらのアナログ素子の値及び作用は、AC制御回路140により個別に設定されてもよい。所与のアンテナ115における全てのアンテナ要素のアナログ素子の値を制御する設定値は、本願では、「アンテナウェイトベクトル(Antenna  Weight  Vector：AWV)のように言及される。AWVの各々は、或る方向にメインローブを形成しかつ別の方向に1つ以上のヌルを形成する一群の設定値を、個々のローブ各々の特定の角度幅と共に実現する。アナログ回路120へ/アナログ回路120から流れる信号のために1つのRF処理部130が使用されてよい。必要に応じて追加的な処理のために追加的な処理部150が設けられてもよい。
【００２３】
多くの実施形態において、送信及び受信の双方に同じアンテナ115が使用されるが、他の実施形態ではそれら各々に別々のアレイが使用されてもよい。送信及び受信に同じアンテナ115が使用される実施形態の場合、送信用に一群のアナログ回路120が存在し、受信用に別の一群のアナログ回路が存在してもよい。一実施形態では、装置110が複数のアンテナを有し、アンテナの各々が、自身のRF処理部及び一群のアナログ回路を有するマルチエレメントアレイ(multi-element  array)を有する。
【００２４】
図2は、本発明の実施の形態によるMU-MIMO無線ネットワークを示す。図示のネットワーク200の場合、ネットワークコントローラNCが、3つの移動装置MD1、MD2、MD3の各々による通信を制御する。移動装置MD1、MD2及びMD3の各々は少なくとも1つのマルチエレメントアンテナを有するように仮定されており、従ってその装置により制御可能な少なくとも1つの方向で指向性送信及び指向性受信をすることができる。ネットワークコントローラNCは複数のアンテナを有するように仮定されており、複数のアンテナの各々はマルチエレメントであり、NCは、自身により制御可能な異なる方向に同じ周波数で各アンテナから異なる信号を同時に送信(又は受信)することができる。
【００２５】
各装置に隣接しているコーン状又は扇状(cone-shaped)の印は、装置が、その扇又は弧の範囲内において十分に強い信号を送信できかつ扇又は弧の範囲内において十分に強い信号を受信及び復号できるが、扇又は弧の外側の通信信号は信頼性高く送受信できないことを示す。これは、その装置が行う無線通信の指向性を示す。扇又は弧各々の角度の大きさは、本願では説明されない多数の要因に基づいて適宜設定可能である。NCは3つの異なるMDと同時に通信するように図示されているので、NCは少なくとも3つのアンテナを有する必要があるが、より多数のアンテナが備わっていてもよい。一般に、互いに干渉を生じない程度に十分に個々の方向がオーバーラップしていないならば、MU-MIMO装置は、マルチエレメントアンテナと同程度に多い数の異なる方向に同時に送信(又は受信)できる。
【００２６】
様々な実施形態において、ネットワークコントローラ(NC)は複数の移動装置との間でトレーニング(training)処理を実行してもよい。移動装置は異なるグループに組織され、分類され又はグループ化され、1つのグループに属する全ての移動装置は、互いに過剰な干渉をもたらすことなく同一の周波数でNCと同時に通信できる。複数のそのようなグループが、必要に応じて、全てのMDと適切に通信するために形成されてもよい。3つの異なるタイプのトレーニング処理が説明される。第1のタイプの場合、NCは複数のMDの各々とセクタトレーニング処理を実行し、特定の所定のセクタの中に存在するMDの各々が決定される。第2のタイプの場合、セクタトレーニング処理だけで得られた結果を改善するためにNCは様々なAWVを試みる。第3のタイプの場合、NCはセクタトレーニング処理だけで得られた結果を改善するためにNCは様々なプリコーディング行列を試みる。
【００２７】
＜セクタトレーニング＞
図3Aは、セクタトレーニング処理を行うための本発明の実施の形態による方法をフローチャートで示す。セクタトレーニング処理は、複数の所定の角度のセクタのうちMDの各々が存在しているのは何れであるかを決定する処理を含み、NCがそのセクタに通信信号を向ける(指向性を持たせる)ことでMDと通信できるようにする。所定のセクタは、追加的なアンテナトレーニング処理を行うことなく、所定のアンテナウェイトベクトルを用いることで実現又はアクセスできるセクタである。この方法は、既に形成されている指向性ビームを利用し、各ビームを形成するためのパラメータは既知であり装置に保存されており、別途通信を行って決定する必要がない。
【００２８】
各々のMDが特定のセクタに関連付けられた後に、NCは、対象のセクタにおける指向性通信が他のセクタにおける指向性通信によりどのように影響を受けるかを判定する。この判定結果により、グループに属する装置同士の間で過剰に干渉することなく、グループ内の全てのMDとNCが同時に指向性通信してよいように、複数のMDを複数のグループにグループ化する。
【００２９】
図示の実施形態では、305において、NCがセクタ毎に単独のMDとの間でセクタトレーニング処理(シングルユーザビームフォーミングトレーニング)を実行する。「セクタ」は、1つの通信装置の観点から見た場合に、予め規定されている角度範囲で予め規定された送信方向又は受信方向を示す。一実施形態では、利用可能なセクタ全体により、その装置を中心とする360度の領域全体をカバーしてもよい。例えば、装置は、それぞれが30度の幅を有するセクタを12個含むように予め規定され、カバーする範囲全体で完全な円を実現してもよい。
【００３０】
セクタ毎の送信は、一般的には、NCがセクタ各々の方向に送信を行うことで実行され、送信信号各々に含まれている識別子が、カバーするセクタが何れであるかを示す。場合によっては、1つより多い数の送信信号がセクタ各々について形成され、2つのセクタ送信信号では一時的に影響を受けてしまう場合に信頼性を向上させてもよい。多くの場合、送信を行う無線装置は、セクタ毎の送信に必要なAWVについて事前に較正又は調整されており、特定のセクタの方向にそのセクタの所定の角度幅と共に送信を行うのに必要なAWVを決定するためには如何なるトレーニングも必要とされない。
【００３１】
NCが一度に1つのセクタ各々に送信を行うと、310において、MD各々は、MDが受信できるセクタ送信信号を受信し、受信したセクタ送信信号について、セクタ識別子及びRSSIパラメータ(受信信号強度インジケータ)を記録する。多くの場合、特定のMDは複数のセクタの送信信号を受信することになるが、全てのセクタについては測定可能な信号を受信できないかもしれない。MDは他の量のチャネル測定を行ってもよい。
【００３２】
315において、MDは、MDにより記録されたセクタ送信信号各々について、記録したセクタ識別子及び関連するチャネル測定値(例えば、RSSI、タップ遅延等であるがこれらに限定されない)をNCに返す。この情報を送受信する際に様々な通信プロトコルが使用されてよい。この段階で、MD各々について、NCは、MDのセクタ(MDが最強のRSSIを記録したセクタ)への送信信号についてのRSSIパラメータだけでなく、送信信号がMDによって検出された場合に、他の全てのセクタへの送信信号についてのRSSIパラメータも有する。MDがRSSIを一切記録しなかったセクタは、ゼロのRSSIを有すると仮定されてもよい。
【００３３】
最終的な目標は、複数のMDに同時に送信することなので(複数のアンテナを同時に使用する必要がある)、305-315の処理はNCのアンテナ各々について反復される。これは、一実施形態では順番に行われるが(1つのアンテナについての処理を終えた後に他のアンテナについての処理を開始する)、別の実施形態では複数のアンテナが305-315の処理を同時に実行してもよい(すなわち、315の処理を実行する前に、全てのアンテナについて305、310の処理が完了するまで待機する)。
【００３４】
320において、あるアンテナから特定のセクタに送信信号がNCからMDに送信される場合であって、他のアンテナから他のセクタに1つ以上の送信信号が並列的にNCから他のMDに送信される場合に、特定のセクタ内のMDにより観測される信号対干渉プラス雑音比(SINR)を、NCが計算する。この計算において、対象とするMDにより観測される最強のRSSIが信号値として使用され(それは関連するセクタを示す)、送信信号が他のアンテナから他のセクタへ送信された場合に観測されるRSSIが、干渉プラス雑音の値として使用されてもよい。
【００３５】
一実施形態において、特定のセクタについてのSINRは、次のように計算されてもよい：
SINR=RSSI-T/RSSI-O
ここで、RSSI-Tは対象とするセクタ内の装置によりそのセクタに向けられた送信信号について測定されたRSSIであり(そのセクタについてのSINR値が必要とされる)、RSSI-Oは他のセクタに送信された送信信号について同じ装置により観測されたRSSI値の合計である。将来的な計算に備えて、他のセクタの全ての可能な組み合わせが考察されるまでの間、他のセクタ各々の影響と考えられる個々のSINRや、他のセクタのペア各々と考えられるSINR等が導出されてもよい。これは、後に決定される「グループ」が、2つの装置ないし最大数の装置までの範囲内で可変数の装置を含むことを可能にする。SINRを計算する際に、一実施形態ではRSSIのみを考察しているが、他の実施形態では他のインジケータによる要因が考慮されてもよい。
【００３６】
これらのSINR値に基づいて、325において、他のセクタに同時に送信する他のアンテナから過剰な干渉を受けずに、各アンテナが様々な特定のセクタに送信する様々な組み合わせが見出される。多くの場合、そのような複数の組み合わせが見出される。330において、それらのうち干渉しない組み合わせが、様々なMDに様々なグループを指定するために使用され、MDを含むグループの各々は、それら干渉しない組み合わせの何れかを表す(すなわち、グループの各々は複数のMDを含み、MDの各々は異なるセクタに属し、それらのセクタは互いに干渉しない)。こうして、NCは、グループに属するMD各々に個々の信号を同時に送信するために異なるアンテナを使用し、如何なるアンテナも、送信の対象でない他の如何なるMDに干渉を生じさせない。
【００３７】
いったんこれらのグループが規定されると、更なる処理のためにフローチャートにおける「B」にフローは進む。セクタトレーニング処理が申し分のない結果(良好な結果)をもたらす場合、「B」は、決定されたグループを用いて、NCと様々なMDとの間での通信の処理(図示せず)を表現する。このセクタトレーニング処理が良好な結果をもたらさなかった場合、フローは図3B又は図3Cに進み、NC及びMD間の指向性通信に使用される指向性及びビーム幅を更に改善する。そのような更なる処理は「ビーム改善(beam  refinement)」と言及される。ビーム改善は、ビームを狭めるため及び/又はビームの中心を時計回り方向に又は反時計回り方向にシフトさせるため(ずらすため)に使用される。
【００３８】
＜アンテナウェイトベクトルを用いたビーム改善＞
図3Bは、アンテナウェイトベクトルを決定することを含むマルチユーザビームフォーミングトレーニング方法を示す本発明の実施の形態によるフローチャートを示す。図示の実施形態では、(具体的には、図3Aの処理を実行することで)MDをグループに組織した後に、図3Bの処理が「B」から始まり、NCは、図3Aの330で決定された何れかのグループに属するMDについて以下の処理を実行する。
【００３９】
335において、NCは、様々なAWVを順番に使用して、NCのアンテナの内の1番目からトレーニングシーケンスを送信する。一実施形態において、トレーニングシーケンスは図3Aで使用されたAWVから始まってもよく、その後に第2のAWVに変更され、その後に第3のAWVに変更され、以下同様に変更されてもよい。使用される異なるAWVの数、使用するAWVを選択する方法、各々を送信する時間の長さ等は、本願では説明されない様々な要因に応じて適宜決定されてよい。
【００４０】
トレーニングシーケンスを送信するこの処理はNCのアンテナ各々について反復される。送信信号の各々は、任意の特定の時点で送信信号に使用されているアンテナ及びAWVが何れであるかを示すインジケータを含み、受信側のMDが受信信号についての統計量とそのインジケータとの関連付けを実行できるようにする。NCからの送信信号は、対象のグループに属するMDを指定する宛先アドレスを含み、他のグループに属する他のMDがそのトレーニングシーケンスを無視できるようにしてもよい。そのような他のグループのMDは後の時点で同じ手順を全て行ってもよい。
【００４１】
340において、グループ内のMDの各々は、一群のパラメータに関するAWV及びアンテナと共に、トレーニングシーケンスを受信し、受信したトレーニングシーケンスについての様々なパラメータを記録する。これらのパラメータは本願ではチャネル測定(CM)情報と言及され、CM情報はRSSI、SINR、タップ遅延等を含んでよい。
【００４２】
この段階において、345において、NCはグループ内のMDからのそのCM情報を要求してもよく、350においてMDはその情報をNCに送信してもよい。一実施形態において、NCは個々のMDに対してポーリングを行い、応答を待機してもよい。一実施形態においてNCはグループ内の様々なMDをスケジューリングし(予定又は計画を立て)、各自の情報を指定された時間に送信するようにしてもよい。或いは他の技法が使用されてもよい。
【００４３】
この段階において、NCは各アンテナの各AWVについてグループ内の各MDからCM情報を取得すべきである。如何なる信号もMDから送信されない場合、ヌル情報信号がMDから送信される場合、或いはNCによって仮定される場合等の組み合わせが存在する。355においてこの情報を分析した後、NCは、図3Aに関して上述したセクタトレーニング処理の結果に基づいて改善を行ってもよい。例えば、隣接するセクタの境界を向いた信号を示すAWVが、その境界上に存在するMDに相応しく選択される。同様に、セクタより狭いビーム幅を用いて、同じセクタに属するMDが同時に通信できるようにしてもよい。
【００４４】
グループ内の或るMDの方向については申し分のない結果又は良好な結果が得られるが、グループ内の他のMDについてはヌルを向けるならば(すなわち、そのAWVがグループ内の或るMDの方向に向く結果をもたらすが、グループ内の他のMDにはヌルを向けるならば)、365においてグループ内のMDに送信するために、複数のアンテナについて決定された複数のAWVがまとめて使用される。しかしながら、特定のMDについて結果が良好でなかった場合、別の方法が「C」の後に試みられてもよい。例えば、図3Bの処理が一群の異なるAWVと共に反復されてもよいし、或いは図3Cの処理が試行されてもよい。本願では説明されていない他の方法が行われてもよい。
【００４５】
上記の説明はダウンリンク通信(NCから多数のMDへの通信)についてのAWVに基づくBFTに関連しているが、同法な方法がアップリンク通信(MDからNCへの通信)のためにNCアンテナをトレーニングした後に行われてもよい。この場合において、MDの各々はMDにとって最良のAWVでトレーニングシーケンスをNCに送信してもよい。MD各自のトレーニングシーケンスの間、NCは受信の際に異なるAWVを順番に試み、それら各々のCM情報を記録する。グループ内の全てのMDについてにこの処理が完了すると、NCは、NCが1つのMDから強く受信できる一方、グループ内の他のMDから実質的にヌルしか受信しないようにするAWVは何れであるかを決定する。そのようなAWVはグループ内のMD各々について決定されてもよい。
【００４６】
図3Aの処理及び/又は図3Bの処理の後に、様々なMDとの様々な通信の空間分離が十分でなかった場合、図3Cの処理が使用されてもよい。
【００４７】
＜MIMOプリコーディング行列を用いたビーム改善＞
図3Cは、プリコーディング行列を決定することを含むマルチユーザビームフォーミングトレーニング方法を示す本発明の実施の形態によるフローチャートを示す。図示の例の場合、図3Bの処理の処理を実行した後に、図3Cの処理が「C」から始まる。NCは図3Aの330で形成された何れかのグループに属するMDについて以下の動作を実行する。
【００４８】
図3Bの処理により申し分のない結果が得られた全てのグループについては、以下のトレーニング処理は付与である。しかしながら、一実施形態において、2つのMDが不適切な空間分離しかない場合がある(すなわち、NCから見たそれらの方向の角度差が非常に小さいので、相互干渉なしに同時には通信できない場合である)。そのような場合、予め符号化された行列又はプリコーディング行列(pre-coded  matrix)が、隣接するMDのメッセージのから、各MDが各自のメッセージを分離するために使用されてもよい。
【００４９】
370において、その判定が行われる。空間分離が適切であった場合、390において、NCは、上述したように決定されたAWVを用いて、グループ内のMDと通信を行ってもよい。しかしながらグループ内の何らかの2つのMDが非常に接近しすぎていて、干渉なしには同時に通信できない場合、375において、NCはそれらのMDと通信シーケンスを開始し、チャネルインパルス応答を判定する。一実施形態では、NCはチャネル測定値におけるトーン毎又は周波数毎にSINR(per-tone  SINR)を報告することをMDに要求する。チャネルインパルス応答に基づいて、380において、NCは、それらのMDと通信するために使用するプリコーディング行列を計算する。
【００５０】
シングルキャリアPHY(物理)通信の場合、N×M型の行列が計算され、Nはグループに属するMDの数である。直交周波数分割多重化(OFDM)方式のようなマルチキャリアPHY通信の場合、通信は複数の並列的なサブキャリアを介して行われる。この場合、2つの異なる方法が使用されてよい。第1の方法では、N×N型の行列が計算され、同じN×N型の行列が個々のサブキャリアに適用される。第2の方法では、N×N×Mがたん行列が計算され、Mは使用されるサブキャリア数であり、様々なN×N型の行列がサブキャリア各々について使用される。行列が計算されると、385において、グループ内のMDとの通信にそれらが適用される。
【００５１】
一実施形態において、上記の説明された1つの手順が或るグループには良好な結果をもたらすが別のグループには良好な結果をもたらさなかった場合、ハイブリッドな方法(組み合わせ方法)が使用されてもよい。良好な結果が得られるグループは、以後、MU-MIMO通信を使用してもよい。残りのグループは、上述したか否かによらず、申し分のない結果が得られるまで他の手順を試みてもよい。その場合、グループ内に1つ以上の特定のMDを設定することが現実的でないかもしれない。その場合、NCはそれらのMDとの間でグループとしてではなく個別的に通信してもよい。
【００５２】
以上本説明が例示的に非限定的に行われてきた。様々な変形例が当業者にとって明らかであろう。変形例も本発明の様々な実施形態に含まれ、添付の特許請求の範囲に含まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９−０１８９８１２号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９−０２３８１５６号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１０−０１０３０４５号明細書
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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