(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第２局から第１局に信号を伝達するための方法であって、前記第１局は２以上のＮ個のアンテナを含むアンテナアレイを持ち、前記第２局は２以上のＰ個のアンテナを含むアンテナアレイを持ち、当該方法は、
前記第１局において、各々のアンテナで、コンフィギュレーションフィールド及びデータフィールドを持つそれぞれのアナログ信号を受信するステップであって、前記コンフィギュレーションフィールドは、一送信においてＱ回繰り返されるトレーニングシンボルを有し、Ｑ＝Ｎ+Ｐであるステップ、
少なくとも２つのアナログ信号を合成信号へと結合するステップであって、Ｎ回のトレーニングシンボル反復の間に、前記第１局のアンテナの少なくとも一つのアンテナパラメータを調整し、前記第１局が、それぞれのトレーニングシンボルを受信すると、前記合成信号上でチャネル測定を実行し、前記第１局による受信のために用いられる最良のビーム成形重みを決定し、Ｐ回のトレーニングシンボル反復の間に、前記第２局のアンテナの少なくとも一つのアンテナパラメータを調整し、前記第１局が、それぞれのトレーニングシンボルを受信すると、前記合成信号上でチャネル測定を実行し、前記第２局による送信のために用いられる最良のビーム成形重みを決定するステップを有する方法。
【請求項２】
前記合成信号が、測定される前にデジタル化される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アンテナパラメータが、各々のアンテナ信号の位相及び振幅を含む、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１局において、次の送信の間に使用されるべき前記最良のビーム成形重みを前記第２局に送信するステップ、
をさらに有する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記第２局において、全方向性の放射パターンを用いて前記第１局との通信を開始する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１局が、次の送信信号において前記第２局によって使用されるべきビットレートを指示し、前記ビットレートが、前記合成信号の信号品質に依存して選択される、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
受信局であって、
送信局から、一送信においてＱ回繰り返されるトレーニングシンボルを有するコンフィギュレーションフィールド及びデータフィールドを持つそれぞれのアナログ信号を各々のアンテナにおいて受信するための２以上のＮ個のアンテナを含むアンテナアレイであって、Ｑ＝Ｎ+Ｐであり、Ｐは前記送信局のアンテナの２以上の数であるアンテナアレイ、
少なくとも２つのアナログ信号を合成信号へと結合するための結合手段、
Ｎ回のトレーニングシンボル反復の間に前記受信局のアンテナの少なくとも一つのアンテナパラメータを調整するための調整手段、
Ｎ回のトレーニングシンボル反復の間に、前記少なくとも一つのアンテナパラメータの各々の設定によって得られる前記合成信号上でチャネル測定を実行し、前記受信局による受信のために用いられる最良のビーム成形重みを決定し、Ｐ回のトレーニングシンボル反復の間に、前記送信局のアンテナの少なくとも一つのアンテナパラメータが調節されることにより前記送信局から送信された前記合成信号上でチャネル測定を実行し、前記送信局による送信のために用いられるべき最良のビーム成形重みを決定する測定手段、を有する受信局。
【請求項８】
請求項７に記載の受信局と通信するための送信局であって、前記受信局が、アナログビーム成形を推測するために前記送信局及び前記受信局の両方のそれぞれのアンテナ設定により複数の測定を実行することができるように、一送信でＱ回繰り返される同一のトレーニングシンボルのシーケンスを有するコンフィギュレーションフィールド及びデータフィールドを持つアナログ信号を送信するための送信手段を有し、Ｑ＝Ｎ+Ｐであり、Ｎは前記受信局のアンテナの２以上の数であり、Ｐは前記送信局のアンテナの２以上の数である、送信局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログビーム成形を用いて信号を伝達するための方法、この方法を実行する送信局及び受信局、並びに、この方法に用いられるプリアンブル構造に関する。
【０００２】
本発明は、任意の伝送スキームによる無線通信(例えばOFDMなど)に関し、特に(例えば60GHz帯における)ミリ波無線通信のために興味深い。
【背景技術】
【０００３】
例えば数メートル以上の距離にわたる60GHz帯域に基づくミリ波無線通信のようないくつかのアプリケーションでは、リンク・バジェット(link budget)限界を克服するために、高利得アンテナが必要とされる。
【０００４】
そのような高利得アンテナは、複数のアンテナ又はアンテナ素子から成るアンテナアレイによって得られ、放射ビームは、電子的に向きを変えられることができる。これらのアンテナの各々についての信号は、増幅器/減衰器及び位相シフト装置又は遅延ラインによって変更される。動的ビーム成形のために、増幅器の利得及び位相シフト装置の位相は、制御されて調整されることができる。これは、重みと呼ばれる複素数によってモデル化されることができ、そのモジュラス(又は絶対値)は、考慮されるアンテナ専用の増幅器に適用する利得を表し、その偏角は、位相シフト装置に適用する位相シフトを表す。ビーム成形は、アンテナアレイをより指向的にするために、すなわち、信号が存在すると推測される特定の方向に沿って感度を増加させるために、及び/又は、例えば干渉を伴う他の方向に沿って感度を低下させるために、アンテナアレイの感度パターンを変更することを可能にする。
【０００５】
高いアンテナ利得を必要とする特定のアプリケーションのために、多くの素子から成るアンテナを用いることができる。しかしながら、個々のアンテナ信号ごとに高速のアナログデジタル変換器を持つことは、ベースバンドプロセッサに対する消費電力及び処理要求の観点から、手が出せない。したがって、アナログビーム成形を使用すること、すなわち、アンテナ信号が、アナログ領域で変更され(位相シフトされて振幅を乗じられ)、加算されて、そのときになってようやく一つのアナログデジタル変換器によってデジタル化される受信局アーキテクチャを使用することが好ましい。いくつかのアプリケーションでは、受信局が複数のアナログデジタル変換器を有し、各々のアナログデジタル変換器は複数のアンテナ素子に共通である(あるいは、少ないM個のアナログデジタル変換器において、M<N(Nはアンテナ素子の数))。同様に、送信局において、一つのデジタル信号(又は、いくつかのデジタル信号)がアナログに変換されて、複数のアンテナ素子に分割される。素子の各々についてのアナログ信号は、ちょうど受信機におけるように、個別に変更されることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、受信局は、アンテナ素子(N個)より少ないA/D変換器(M個)しか持たないので、同時にM個のチャネルの測定しか実行することができない。一方、全部のチャネルの測定は、N個の測定を必要とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、一つのプリアンブルを用いて、多くのアンテナ素子を調整することを可能にする、送信局から受信局へと通信するための方法を提案することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、アナログビーム成形を迅速に構成するための方法を提案することである。
【０００９】
この目的のために、本発明は、第２局から第１局に信号を伝達する方法を提案し、前記第１局は複数のアンテナを含むアンテナアレイを持ち、当該方法は、
(a) 各々のアンテナ上で、コンフィギュレーションフィールド及びデータフィールドを持つそれぞれのアナログ信号を受信するステップであって、前記コンフィギュレーションフィールドが、複数回繰り返されるトレーニングシンボルを有するステップ、
(b) 少なくとも２つのアナログ信号を合成信号へと結合するステップであって、各々のトレーニングシンボル反復の間、前記複数のアンテナの少なくとも１つのアンテナパラメータを調整して、合成信号を測定するステップ、及び
− 前記データフィールドを受信するためのアンテナアレイ上のアナログビーム成形のために適用される一セットのアンテナ重みを計算するステップ、を有する。
【００１０】
その結果として、一つのプリアンブルの助けによって、受信局（ここでは第１局）は、それぞれのトレーニングシンボルを受信するときにそのビーム成形重みを切り替えることによって、より多くのチャネル測定を実行することができ、したがって最良のビーム成形重みを決定することができる。トレーニングシンボルの数に応じて、それはさらに、全てのアンテナに対する信号を測定することができ、ビーム成形重みの最適なセットを計算することができて、以降のデータグラムを受信するためにそれらを用いることができる。
【００１１】
本発明の例示的な実施の形態において、コンフィギュレーションフィールドは、トレーニングシンボルの繰り返し数の指示を有する。このシンボルの数は、例えば、予め定められている。
【００１２】
他の例では、本方法は、第１局から第２局へと、アンテナアレイのアンテナの数を知らせる予備ステップを有する。そのような場合、繰り返し数は、例えば、第１局のアンテナの数に基づいて決定される。
【００１３】
本発明は受信局にも関し、当該受信局は、複数回繰り返されるトレーニングシンボルを有するコンフィギュレーションフィールド及びデータフィールドを持つそれぞれのアナログ信号を各々のアンテナで受信するための複数のアンテナを含むアンテナアレイ、少なくとも２つのアナログ信号を合成信号へと結合するための結合手段、各々のトレーニングシンボル反復の間に前記複数のアンテナの少なくとも一つのアンテナパラメータを調整するための調整手段、前記少なくとも一つのパラメータの各々の設定によって得られる前記合成信号を測定するための測定手段、並びに、前記データフィールドを受信するためのアンテナアレイのアナログビーム成形のために調整手段に適用されるべき一セットのアンテナ重みを計算するための計算手段を有する。
【００１４】
本発明の他の態様によれば、本発明の前述の態様による受信局と通信するための送信局が提案され、当該送信局は、コンフィギュレーションフィールド及びデータフィールドを持つアナログ信号を送信するための送信手段を有し、前記コンフィギュレーションフィールドは、前記受信局がアナログビーム成形を推測するためにそれぞれのアンテナ設定による複数の測定を実施することができるように、複数回繰り返される同一のトレーニングシンボルのシーケンスを有する。
【００１５】
本発明の更なる態様によれば、プリアンブル構造が提案され、当該プリアンブル構造は、複数回繰り返される同一のトレーニングシンボルのシーケンスを持ち、本発明による受信局がアナログビーム成形を推測するためにそれぞれのアンテナ設定による複数の測定を実行することができるように配置される。
【００１６】
本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施の形態から明らかであり、それらの実施の形態を参照して説明される。
【００１７】
本発明は、以下において、添付の図面を参照して、一例としてより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態による２つの局を備えるシステムを概略的に表すブロック図。
【図２】本発明の実施の形態による方法を表すフローチャート。
【図３】本発明の実施の形態によるプリアンブル構造を有する信号を表すタイムチャート。
【図４】本発明の他の実施の形態によるプリアンブル構造を有する信号を表すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、図1に示されるような、信号を受信することができる少なくとも一つの第１局100及び信号を送信することができる少なくとも一つの第２局200を含むシステムにおける通信のための方法に関する。一般に図1に示されるように、システムの各々の局は、信号の受信と送信の両方が可能である。
【００２０】
本発明による第１局100はN個のアンテナ101〜10Nを有し、各々は調整手段111〜11Nにそれぞれ接続される。これらの調整手段は、受信信号の利得を調整するための増幅器又は減衰器及びそれらのそれぞれの信号の位相を調整するための位相シフタ又は遅延ゲートを含むことができる。この例において、これらの調整手段111〜11Nはアナログであり、処理ユニット140によって動的に制御される。調整手段は、結合手段120(例えば図1に示される加算器)に信号を供給する。加算器120は合成アナログ信号を出力し、この合成アナログ信号は、続いて、AD変換器(ADC)130によってデジタル信号にデジタル化される。処理ユニット140は、測定を実行してそれを処理するために、このデジタル信号を受信する。本発明の変形例において、局100は、各々がアンテナアレイのアンテナサブセットに共通である複数のAD変換器130を有することができる。
【００２１】
図示されるように、第１局100はさらに、同じアンテナアレイによって信号を送信することができる。スイッチ手段150は、受信モードから送信モードに切り替えることを可能にする。送信モードにおいて、局100の送信チェーンが、スイッチ手段150によってアンテナアレイに接続される。送信チェーンは、前に説明された受信チェーンと比較すると、対称的な構造を持つ。送信モードにおいて、各々のアンテナ101〜10Nは、それぞれ調整手段211〜21Pに接続される。これらの調整手段211〜21Pはアナログであることができ、受信チェーンの調整手段と同様であってもよい。処理ユニット140は、アンテナを動的に制御することができる。この処理ユニットは、第一に、第２局に送信されるデジタル信号を生成することができる。このデジタル信号は、D/Aコンバータ230によってアナログ信号に変換され、そしてこの信号は逆多重化手段220によってコピーされて、各々の調整手段211〜21P及び送信アンテナT1〜TPに供給される。
【００２２】
第２局200は同様の構造を持ち、以下では詳細に説明されない。
【００２３】
図1に示されるように、全ての局は、例えば、受信時には受信チェーンに切り替えられ、送信時には送信チェーンに切り替えられる同じアンテナアレイを用いることにより、信号の送信と受信の両方のための手段を有することができる。
【００２４】
互いに通信するときに、局100及び200は、図3に示されるプリアンブルを持つ信号を用いる。このプリアンブルは、Lで示される複数のトレーニングシンボルを有する。Lシンボルは、例えばシングルアンテナシステムにおいて、受信機がチャネルを推定するために用いることができる予め定められた波形である。実際、局100のような受信局は、調整手段によっていくつかのアンテナパラメータを調整することができて、これらのパラメータによって信号を測定することができる。したがって、それは、いくつかの異なるアンテナ設定を試みることができ、その結果からビーム成形重みを計算することができる。Sシンボルは、受信機が同期を実行するために用いることができる、送信機によって送信される他のトレーニングシンボルである(802.11におけるロングプリアンブル及びショートプリアンブルに類似して定められる)。
【００２５】
本発明によるビーム成形システムにおいて、送信局は、図3の構造を有するパケットを送信し、Lシンボルの総数は、規格によって適切な数(例えば、1, 2, 4又は137)に固定される。この場合には、インジケータフィールドは存在しなくてよい。あるいは、Lシンボルの総数は可変であり、その場合、それらの数はインジケータフィールド中で通知される。インジケータフィールドは、信号フィールドと同じ変調を用いて送信されることができるので(低データ速度)、正しく復号される確率が最も高い。多くのトレーニングシンボルを考慮に入れるために、(0, ..., 255の値を取る)少なくとも１つのフルオクテットが用意されることができ、この数に、インジケータフィールドに続くLシンボルの数を示させることは理にかなう。受信局がその現行のビーム成形重みをテストすることができるように同期シンボル直後の最初のLシンボルが提供される場合、Lシンボルの総数は一つ多い場合がある。インジケータフィールド中の残りのオクテットは、他の目的のために、例えば、送信機及び受信機としてのそれらの役割が逆転したときに、送信機が後で受信機から受信することを望むLシンボルの数を受信機に示すために、用いられることができる。
【００２６】
ここで、シンボル(信号フィールド)は、固定の符号化及び変調方法を用いて送信される。そのなかで、送信局は、どの符号化及び変調方法をそれに続くデータシンボルに用いるかを符号化する。
【００２７】
Lシンボルの数によって、受信局は、それぞれのLシンボルを受信するときに、そのビーム成形重みを変更することによってチャネル測定を実行することができ、そして最良のビーム成形重みを決定することができる。これは、以下でより詳しく説明される。
【００２８】
図1におけるように、共に受信用と同じアンテナを送信用にも用いる局100及び局200のような２つの局に対して、チャネル相互性(channel reciprocity)は、局100が局200から受信するために最適である重みが、局100が局200に送信するためにも最適であることを意味する。局が送信と受信とで異なるアンテナを用いる場合、チャネルは、送受信チェーンにおける差のために非相互的である。しかし、これらの差は既知の方法によって測定されて較正されることができるので、チャネル相互性はこの較正を用いて保証されることができる。
【００２９】
本発明の方法の第１の実施の形態によれば、そして局のチャネル相互性を仮定すると、局(例えば局200)は、局100との通信を開始するとき、最初に全方向性送信パターンを用いて第１信号を送信することができる。さらに、最初に局100及び200が、それらの最適なビーム成形重みも互いのアンテナ素子の数についても知らない場合、送信局100は、図2のステップS100において、低いデータ速度で、そしてはっきりと無指向性の放射パターンに対応する伝送ビーム成形重みV(1)を用いて、その第１パケットを送信し、すなわち、送信の方向が無いことが好ましい。図3に示されるように、信号のインジケータフィールド320において、局200は、そのアンテナ素子の数P及び図3におけるLシンボルとして示されるトレーニングシンボルを自身がいくつ送信しているかを示す。局200は、受信局100が持つアンテナ素子の数Nを知らないので、任意にLシンボルの数を選択しなければならない。第１ステップS100において、局200はK=1を選択することができる。
【００３０】
ステップS101において、局100は、ビーム成形重みの第１セットW(1)によってこのパケットを受信する。K=1個のトレーニングシンボルのみを受信するので、局100は、まだいかなる最適化も実行することができない。局100は、ステップS102において、ビーム成形重みW(1)を用いて送信され、P個のLシンボルを含むパケットによって応答し、さらに、インジケータフィールドにおいて、それがN個のアンテナ素子を持つことを示すことができる。局200がステップS103において受信の間に受信機ビーム成形を実行することができるので、局100は、より少数のLシンボルを送信することを選択することができ、さらにこのパケットのデータシンボルのために幾分大きなデータ速度を選択することができる。V(2)が結果として生じるビーム成形重みを示すとする。
【００３１】
それから局200が、ステップS104において、ビーム成形重みV(2)を用いて、例えばN個のLシンボルを持つその第２のパケットを送信する。ここでは局100が送信ビーム成形を実行しており、そして局200が局200の第２パケットの受信の間に受信ビーム成形を実行することができるはずなので、データシンボルは、より大きなレートで送信されることができる。実際、局100は、N個のLシンボルが続くことを知っている。そして各々のLシンボルに対して、それは、その調整手段をそれぞれの設定に調整することができ、例えば信号の品質を測定すること(CQI測定、信号対雑音比測定など)によって、受信信号を測定することができる。そうすることによって、それは、ビーム成形重みを計算することができる。局100のビーム成形の結果はW(2)である。そして局100は、ビーム成形重みW(2)などによって送信されるパケットで、再び応答する。
【００３２】
実行される計算の例は以下の通りである。n番目のアンテナ素子でのベースバンド信号がX(n)によって示され、そしてそのアンテナ素子に対応する複素数(ビーム成形重み)がW(n)である場合、受信される信号は、
0005415456.tif 000002
である。ここでNは受信局(例えば局100)のアンテナ素子の数である。
【００３３】
プリアンブルがK個のLシンボルを含む場合、受信機は、K個の異なるアンテナ設定に対して(A-D変換器の後に)受信信号を測定する。k番目のアンテナ設定及びn番目の素子に対応するビーム成形重みがWk(n)によって示され、そしてLシンボルの受信の間のn番目のアンテナ素子でのベースバンド信号がX(n)である場合、k番目のLシンボルの間の受信信号は、
0005415456.tif 000003
である。
【００３４】
R1, ..., Rkを受信するとすぐに、受信機は、
0005415456.tif 000004
を計算し、それを受信機は、そのパケット中のデータシンボルの受信の間のビーム成形重み
0005415456.tif 000005
のために用いる。この上記の例において、重みWk(n)は直交すると仮定される。
【００３５】
受信局が計算されたビーム成形重みWによってチャネル測定をさらに実行できるように、送信局がもう一つのLシンボルを送信することが望ましい(K=1の場合、この追加のシンボルは必要ない)。これらの重みは、W1, ..., WKにわたる空間中の最適なビーム成形重みを与える(すなわち、このビーム成形が最高の信号対雑音比に与える)。K=Nであり、W1, ..., WNが線形独立である場合、結果として生じるビーム成形重みは最適である。受信機は、W1, ..., WKを自由に選択できる。
【００３６】
チャネルが安定している場合、ビーム成形重みV(i)及びW(i)は限界値まですばやく収束する。その場合、局は、更なる最適化は不要なので、それらのそれぞれのアンテナ素子の数より少ないLシンボル(例えば１個のみ)を要求することを選択することができる。チャネル状態が変化する場合、それらは再び多くのLシンボルを要求することができる。各々の反復において、局は、それがK個のチャネル測定の間に用いる基底ベクトルを自由に選択することができる。最初の基底ベクトルを、以前のステップから計算された最適なベクトルと同じにすることが望ましい。
【００３７】
本発明の変形例では、第１局は、次の送信信号において他の局によって用いられるべきビットレートを指示する。このビットレートは、計算されたアンテナ重みのセットに依存して選択されることができる。例えば、Lシンボルの数が全ての可能な設定をテストするためにはあまりに少なかったために、計算されたアンテナ重みが十分に緻密でない場合、第１局は高いデータ速度よりむしろ中間のデータ速度を指示する。
【００３８】
本発明の他の変形例では、送信局(例えば局200)は、受信局100のアンテナの数より多くのLシンボルを送信することができる。例えばそれは、Q個のLシンボルを送信することができる(Q =NxP)。これは、送信アンテナ設定と受信アンテナ設定の両方をテストするために用いられることができる。局200は、N個のLシンボルの継続時間に等しい予め定められた期間(例えばT)で変化する異なるアンテナ設定によってLシンボルを送信することができる。局100は、例えばLシンボル毎に変化する異なるアンテナ設定によりLシンボルを受信する。
【００３９】
設定変更は、各々の局が頻繁に変更しないように実行されることができる。例えば、両方の局100及び200が同じ数のアンテナを持つ場合、それらは、それらのそれぞれの設定を、２個のLシンボルごとに、但し位相をずらして、例えば互いに対して直角位相で、変更することができる。
【００４０】
それから、受信局100は、送信アンテナ重み及び受信アンテナ重みを計算することができ、局200に少なくとも送信アンテナ重みを送信することができて、局200は、次の送信において、それらを使用することができる。
【００４１】
本発明の他の実施例において、送信局は、Q個のLシンボルのシーケンスを送信する(例えばQ=N+P)。これは、送信アンテナ設定及び受信アンテナ設定の両方をテストするために用いられることができる。図4から分かるように、受信トレーニングフェーズ(Rxトレーニング)を構成するN個の最初のLシンボルの間、送信局は、その現行の最適なアンテナ設定によってLシンボルを送信することができ(最初の送信では、全方向性アンテナ設定が選択されることができる)、そして、送信トレーニングフェーズ(Txトレーニング)を構成するP個の最後のLシンボルの間、送信局は、異なる様々なアンテナ設定によってLシンボルを送信することができる。受信側では、受信トレーニングフェーズのN個の最初のLシンボルの間、受信局は、異なる様々なアンテナ設定によってLシンボルを受信することができ、そして、受信トレーニングフェーズのP個の最後のLシンボルの間、受信局は、その現行の最適なアンテナ設定によってLシンボルを受信することができる。受信局は、受信信号電力を最大化するために送信局が用いるべきであるビーム成形重みを計算することができる。そして、次のメッセージにおいて、受信局は、これらの重みを送信局にフィードバックすることができる。
【００４２】
送信トレーニングフェーズの間のアンテナ設定は、いくつかの基準に基づいて選択されることができる。例えば、各々のLシンボルは、異なる送信重みTk(すなわち、特定のトレーニングマトリックスTのk番目のカラム)によって乗じられることができる。実際に、アンテナアレイの各々のアンテナ素子nは、トレーニングマトリックスの係数T(n,k)によって調整される。ここでT(n,k)は、k番目のトレーニングLシンボルの送信におけるn番目のアンテナ素子の送信重みである。例えば、アダマール行列が用いられることができる。
【００４３】
正規直交カラムを有するマトリックスを用いることは、これが重みの受信局における処理を援助することを可能にするので、特に有利であることに留意すべきである。実際、マトリックスのカラムが正規直交でない場合、受信機は、受信の前にこのマトリックスの情報を持たなければならない。しかしながら、正規直交のカラムは、全ての方向に放射するパターンを生成し、したがって、他の隣接する端末に対する干渉を生成する。したがって、フーリエマトリックスを用いることが提案される。
【００４４】
NxKのフーリエマトリックスFは、以下のように定められる。各々の係数F(n, k)は、
0005415456.tif 000006
であり、n = 0, ..., N-1、k = 0, ..., K-1、N = N1*N2、K = K1*K2、K1 >= N1、K2 >= N2、n1 = n mod N1、n1 = 0, ..., N1-1、n2 = floor(n/N1)、n2 = 0,... ,N2-1である。
【００４５】
この実施の形態の例では、アンテナアレイは、矩形のN2xN1で配置されるN個の素子を有する。そのような場合、FのK個のカラムの各々は、特定の方向を向くビームに対応し、すなわち、Kは、ビーム指向分解能を決定する。
【００４６】
フーリエマトリックスの主な利点は、マトリックスを構成するために必要とされるパラメータを受信局に通知することが容易であることである。
【００４７】
この実施の形態の変形例によれば、２つの異なる動作モードが区別される。低レートで全方向性パターンによって特定の発見チャネル上で実行されることができる発見モードの間、完全なフーリエマトリックスが選択されることができる(すなわちK1=N1及びK2=N2)。そして、N1及びN2を受信局に通知することのみが必要とされる。発見モードにおいて、２つの局は互いを知らず、そしてどのビーム成形が最適であるかを知らない。送信局は、Q個のLシンボルのシーケンスを有する上述のようなフレームを送信する(例えばQ=N+P)。この発見モード後に最適なビーム成形が計算されると、２つの局は、データチャネルのような他のチャネルへ切り替えることができ、より高いデータ速度によって通信し始めることができる。
【００４８】
この通信の間、最適なビーム成形を維持することが必要とされる。したがって、局は、トラッキングにモードに入る。このトラッキングモードでは、少なくともいくつかのメッセージのプリアンブル中に、いくつかのトレーニングシンボルが提供される。最適なビーム成形が知られていると考えられるので、発見フェーズ中ほど多くのトレーニングシンボルを提供することは有効ではないだろう。これらのトレーニングシンボルは、現行の最適なビーム成形周辺のいくつかのビーム成形重みをテストするために用いられる。この実施の形態の例において、送信局は、フーリエマトリックスの特定のカラムによってポイント別に乗じられる現行のビーム成形ベクトルと同じマトリックスを用いる。これは、現行のパターンに近いローブを有する適切なパターンを与える。受信局が、現行のトレーニングマトリックスを知り、新たな最適な送信重みのより良好な推定値を得るためにより高度な処理を実行することができるように、使用されたカラムは通知される。
【００４９】
例えば、トラッキングモードマトリックスは、小さな配列サイズで選択されることができる(例えば、小さな配列サイズに対してK1 = N1*4, K2 = N2*4、又は、大きな配列サイズに対してK1 = N1, K2 = N2)。そして、トレーニングマトリックスは、フーリエマトリックス(サイズがNx4(又はNx8))から選択された４つ(又は８つ)のカラムを用いる。重みの良好な推定を保証するために、N1, N2, K1, K2を通知することのみが必要とされる。
【００５０】
現行の最適なビーム成形重み周辺の限られた数のローブのみを有する減少したフーリエマトリックスを選択することが可能である。例えば、ビームトラッキングのためにFからカラムを選択する。
トラッキングビーム:wopt.*F(:,k1k2)
現行の最適のビーム: (k1,k2)=(0,0)
最も近い４つのビーム:(k1,k2)=(0,1), (0,K2-1), (1,0), (K1-1,0)
次の最も近い４つのビーム:(k1,k2)=(1,1), (1,K2-1), (K1-1,1), (K1-1,K2-1)
【００５１】
本発明の他の実施の形態によれば、発見モード及び/又はトラッキングモード中のプリアンブルは、送信トレーニングフェーズ(すなわち、その間に送信局がフーリエマトリックスに従ってビーム成形重みを調整するLシンボルのシーケンス)のみを有する(そして受信トレーニングフェーズを持たない)場合があることに留意する必要がある。その場合、フィードバックが、受信局によって必要とされる。
【００５２】
いかなる送信スキーム(例えば、OFDM、シングルキャリア、シングルキャリアブロック伝送又はいくつかの他の方法)が用いられても、このプリアンブルの構造が用いられることができる。
【００５３】
この方法は、他の局へのフィードバック送信を必要とすることなくビーム成形重みの計算を保証することを可能にする。さらに、単一のプリアンブルにおいて、局は、最適なビーム成形重みを得ることができ、データ送信ごとにこれらの重みを適応させることができる。
【００５４】
本明細書及び請求の範囲において、単数で表現された要素は、そのような要素が複数存在することを除外しない。さらに、「有する」「含む」などの用語は、挙げられた要素又はステップ以外の他の要素又はステップの存在を除外しない。請求の範囲における括弧中の参照符号は、理解を助けることを目的としており、制限することを意図しない。
【００５５】
本開示を読むことから、他の変形例が当業者にとって明らかとなるであろう。そのような変形例は、無線通信の技術分野において既に知られており、本明細書において既に述べられた特徴の代わりに又はそれらに加えて用いられることができる他の特徴を含むことができる。
【図１−Ｉ】
0005415456.tif 000007
【図１−ＩＩ】
0005415456.tif 000008
【図２】
0005415456.tif 000009
【図３】
0005415456.tif 000010
【図４】
0005415456.tif 000011