(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信機において、１つの通信チャネル上で複数のブロックにて送信機から送信される１以上の専用基準信号を含む複数の信号を受信する段階と、
前記複数のブロックうち、互いの対応するプリコーディングスキームが所定の距離を超えない範囲で異なっているブロックを２つ以上特定する段階と、
前記特定されたブロックに含まれる前記専用基準信号に基づいて、前記通信チャネルのパラメータを１つ以上推定する段階と、
前記推定されたパラメータに基づいて、前記複数の信号をデコードする段階とを備え、
前記１以上の専用基準信号を含む前記複数のブロックのそれぞれにおける前記複数の信号は、対応する期間に、複数のサブキャリアの対応するグループで送信され、前記送信機の複数のアンテナポートに前記複数の信号をマップする対応するプリコーディングスキームを使用してプリコードされる通信方法。
【請求項２】
前記ブロックを２つ以上特定する段階は、
前記２つ以上のブロックを示す信号情報を、前記送信機から受信する段階を有する請求項１に記載の通信方法。
【請求項３】
前記信号情報を受信する段階は、
前記送信機が前記所定の距離を超えない範囲で前記プリコーディングスキームを変化させる期間を示す情報を受信する段階を含む請求項２に記載の通信方法。
【請求項４】
前記信号情報を受信する段階は、
前記送信機が前記所定の距離を超えない範囲で前記プリコーディングスキームを変化させる前記複数のサブキャリアのサブセットを示す情報を受信する段階を含む請求項２または請求項３に記載の通信方法。
【請求項５】
前記信号情報を受信する段階は、
前記送信機が前記所定の距離を超えて前記プリコーディングスキームを前記複数のブロックにわたって変化させるかを示すブールフラグを受信する段階を含む請求項２から請求項４のいずれか１つに記載の通信方法。
【請求項６】
前記ブロックを２つ以上特定する段階は、
前記複数の信号が、前記送信機から前記受信機へと２つ以上の空間層において送信されると判断する段階を有する請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の通信方法。
【請求項７】
前記ブロックを２つ以上特定する段階は、
前記複数の信号が、前記送信機から前記受信機へと、Ｎ個（Ｎ≧２）より多い空間層において送信されると判断する段階を有する請求項６に記載の通信方法。
【請求項８】
前記信号を受信する段階は、
受信機固有でない共通のプリコーディングスキームでプリコードされた複数の共通基準信号を受信する段階を有し、
前記パラメータを推定する段階は、
前記複数の共通基準信号に基づいて、少なくとも前記通信チャネルの第１パラメータを評価する段階と、
前記第１パラメータ、及び前記特定された複数のブロックに含まれる前記１以上の専用基準信号に基づいて、少なくとも前記通信チャネルの第２パラメータを評価する段階とを有する請求項１から請求項７のいずれか１つに記載の通信方法。
【請求項９】
１つの通信チャネル上で複数のブロックにて受信機へと１以上の専用基準信号を含む複数の信号を送信する段階と、
前記複数のブロックのうち、互いの対応するプリコーディングスキームが所定の距離を超えない範囲で異なっているブロックを２つ以上特定する信号情報を、前記受信機に送信して、前記受信機が、前記特定されたブロックに含まれる前記専用基準信号に基づいて、前記通信チャネルのパラメータを１つ以上推定する段階と、を備え、
前記１以上の専用基準信号を含む前記複数のブロックのそれぞれにおける前記複数の信号は、対応する期間に、複数のサブキャリアの対応するグループで送信され、送信機の複数のアンテナポートに前記複数の信号をマップする対応するプリコーディングスキームを使用してプリコードされる通信方法。
【請求項１０】
１以上の受信アンテナと、
前記１以上の受信アンテナを介して、１以上の専用基準信号を含む複数の信号を受信する受信機とを備え、
前記１以上の専用基準信号は、１つの通信チャネル上で複数のブロックにて送信機から送信され、
前記１以上の専用基準信号を含む前記複数のブロックのそれぞれにおける前記複数の信号は、対応する期間に、複数のサブキャリアの対応するグループで送信され、前記送信機の複数のアンテナポートに前記複数の信号をマップする対応するプリコーディングスキームを使用してプリコードされ、
前記複数のブロックうち、互いの対応するプリコーディングスキームが所定の距離を超えない範囲で異なっているブロックを２つ以上特定し、
前記特定されたブロックに含まれる前記専用基準信号に基づいて、前記通信チャネルのパラメータを１つ以上推定し、
前記推定されたパラメータに基づいて、前記複数の信号をデコードする通信装置。
【請求項１１】
前記受信機は、前記２つ以上のブロックを示す信号情報を、前記送信機から受信し、前記信号情報に応答して前記２つ以上のブロックを特定する請求項１０に記載の通信装置。
【請求項１２】
前記受信機は、前記信号情報において、前記送信機が前記所定の距離を超えない範囲で前記プリコーディングスキームを変化させる期間を示す情報を受信し、前記期間を示す情報に応答して前記２つ以上のブロックを特定する請求項１１に記載の通信装置。
【請求項１３】
前記受信機は、前記信号情報において、前記送信機が前記所定の距離を超えない範囲で前記プリコーディングスキームを変化させる前記複数のサブキャリアのサブセットを示す情報を受信し、前記サブセットを示す情報に応答して前記２つ以上のブロックを特定する請求項１１または請求項１２に記載の通信装置。
【請求項１４】
前記受信機は、前記信号情報において、前記送信機が前記所定の距離を超えて前記プリコーディングスキームを前記複数のブロックにわたって変化させるかを示すブールフラグを受信し、前記ブールフラグに応答して前記２つ以上のブロックを特定する請求項１１から請求項１３のいずれか１つに記載の通信装置。
【請求項１５】
前記受信機は、前記複数の信号が、前記送信機から前記受信機へと２つ以上の空間層において送信されると判断することによって前記２つ以上のブロックを特定する請求項１０から請求項１４のいずれか１つに記載の通信装置。
【請求項１６】
前記受信機は、前記複数の信号が、前記送信機から前記受信機へと、Ｎ個（Ｎ≧２）より多い空間層において送信されると判断することによって前記２つ以上のブロックを特定する請求項１５に記載の通信装置。
【請求項１７】
前記受信機は、受信機固有でない共通のプリコーディングスキームでプリコードされた複数の共通基準信号を受信し、
前記複数の共通基準信号に基づいて、少なくとも前記通信チャネルの第１パラメータを評価し、
前記第１パラメータ、及び前記特定された複数のブロックに含まれる前記１以上の専用基準信号に基づいて、少なくとも前記通信チャネルの第２パラメータを評価する請求項１０から請求項１６のいずれか１つに記載の通信装置。
【請求項１８】
前記受信機は、無線通信端末に含まれている請求項１０から請求項１７のいずれか１つに記載の通信装置。
【請求項１９】
複数のアンテナポートと、
１つの通信チャネル上で、１以上の専用基準信号を含む複数の信号を、受信機へと送信する送信機とを備え、
前記複数の信号は、複数のブロックにて送信され、
前記１以上の専用基準信号を含む前記複数のブロックのそれぞれにおける前記複数の信号は、対応する期間に、複数のサブキャリアの対応するグループで送信され、前記複数のアンテナポートに前記複数の信号をマップする対応するプリコーディングスキームを使用してプリコードされ、
前記送信機は、前記受信機へと信号情報を送信し、
前記信号情報は、前記複数のブロックうち、互いの対応するプリコーディングスキームが所定の距離を超えない範囲で異なっているブロックを２つ以上特定し、
前記受信機には、前記特定されたブロックに含まれる前記専用基準信号に基づいて、前記通信チャネルのパラメータを１つ以上推定させる通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、通信システムに関し、より詳細には、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける基準信号の処理に関する。
【０００２】
［優先権情報］本出願は、２００９年２月２７日出願の米国仮特許出願６１／１５６，１４４号明細書の優先権を主張するものであり、前記出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
通信システムの中には、複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナを使用して、複数の通信チャンネル上で送信機から受信機へとデータを送信するものが存在する。複数チャネル送信は、例えば、高スループットを達成できる空間多重化方式、高アンテナ指向性を達成できるビーム形成、及びチャネルフェージング及びマルチパス効果に対する高い耐性を達成できる空間ダイバーシチ方式において使用されている。これらの方式はしばしば、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）方式と総称される。
【０００４】
ＭＩＭＯ方式は、例えば、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）システムとも称される発展型ユニバーサル地上無線アクセス（Ｅ−ＵＴＲＡ）システムでの使用が考えられている。第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）Ｅ−ＵＴＲＡ規格では、Ｅ−ＵＴＲＡのユーザー機器（ＵＥ）及び基地局（ｅＮｏｄｅＢ）によって使用されるＭＩＭＯ方式が規定されている。これらの方式については、例えば、３ＧＰＰ技術仕様書３６．２１１、表題"技術仕様グループ無線アクセスネットワーク、発展型ユニバーサル地上無線アクセス（Ｅ‐ＵＴＲＡ）、物理チャネル及び変調（リリース８）"（３ＧＰＰ  ＴＳ  ３６．２１１）、バージョン８．６．０、２００９年３月、３ＧＰＰ技術仕様書３６．２１３、表題"技術仕様グループ無線アクセスネットワーク、発展型ユニバーサル地上無線アクセス（Ｅ‐ＵＴＲＡ）、物理層手順（リリース８）"（３ＧＰＰ  ＴＳ  ３６．２１３）、バージョン８．６．０、２００９年３月、及び３ＧＰＰ技術報告書３６．８１４、表題"技術仕様グループ無線アクセスネットワーク、Ｅ−ＵＴＲＡ物理層に関する更なる進展（リリース９）"（３ＧＰＰ  ＴＲ  ３６．８１４）、バージョン０．４．１、２００９年２月に記載されており、参照により、その内容が本明細書に組み込まれる。
【０００５】
特に、ＴＳ  ３６．２１１仕様書の６．１０章には、ＬＴＥダウンリンク送信で使用される基準信号を規定している。また、６．１０．１章には、セル固有の基準信号（共通基準信号：ＣＲＳとも称される）が規定されている。また、６．１０．３章には、ＵＥ固有の基準信号（専用基準信号：ＤＲＳとも称される）が規定されている。
【発明の概要】
【０００６】
本明細書に記載される実施形態は、通信方法を提供する。通信方法は、受信機において、１つの通信チャネル上で複数のブロックにて送信機から送信される１以上の専用基準信号を含む複数の信号を受信する段階を含む。複数の専用基準信号を含む複数のブロックのそれぞれにおける複数の信号は、対応する期間に、対応するサブキャリアのグループで送信され、送信機の複数のアンテナポートに複数の信号をマップする対応するプリコーディングスキームを使用してプリコードされる。複数のブロックうち、互いの対応するプリコーディングスキームが所定の距離を超えない範囲で異なっているブロックが２つ以上特定される。特定されたブロックに含まれる専用基準信号に基づいて、通信チャネルのパラメータが１つ以上推定される。推定されたパラメータに基づいて、複数の信号がデコードされる。
【０００７】
ある実施形態では、ブロックを２つ以上特定する段階は、２つ以上のブロックを示す信号情報を、送信機から受信する段階を有してもよい。信号情報を受信する段階は、送信機が前記所定の距離を超えない範囲で前記プリコーディングスキームを変化させる期間を示す情報を受信する段階を含んでもよい。更に、又は、これに替えて、信号情報を受信する段階は、送信機が所定の距離を超えない範囲でプリコーディングスキームを変化させる複数のサブキャリアのサブセットを示す情報を受信する段階を含んでもよい。別の実施形態では、信号情報を受信する段階は、送信機が所定の距離を超えて前記プリコーディングスキームを前記複数のブロックにわたって変化させるかを示すブールフラグを受信する段階を含む。
【０００８】
開示される実施形態において、ブロックを２つ以上特定する段階は、複数の信号が、送信機から受信機へと２つ以上の空間層において送信されると判断する段階を有する。一実施形態において、ブロックを２つ以上特定する段階は、複数の信号が、送信機から受信機へと、Ｎ個（Ｎ≧２）より多い空間層において送信されると判断する段階を有する。ある実施形態では、受信機固有でない共通のプリコーディングスキームでプリコードされた複数の共通基準信号を受信する段階を有し、パラメータを推定する段階は、複数の共通基準信号に基づいて、少なくとも通信チャネルの第１パラメータを評価する段階と、第１パラメータ、及び特定された複数のブロックに含まれる複数の専用基準信号に基づいて、少なくとも通信チャネルの第２パラメータを評価する段階とを有する。
【０００９】
また、本発明の一実施形態に係る、通信方法を提供する。通信方法は、１つの通信チャネル上で複数のブロックにて受信機へと１以上の専用基準信号を含む複数の信号を送信する段階を備える。複数の専用基準信号を含む複数のブロックのそれぞれにおける複数の信号は、対応する期間に、対応するサブキャリアのグループで送信され、送信機の複数のアンテナポートに複数の信号をマップする対応するプリコーディングスキームを使用してプリコードされる。また、複数のブロックうち、互いの対応するプリコーディングスキームが所定の距離を超えない範囲で異なっているブロックを２つ以上特定する信号情報を、受信機に送信して、受信機が、特定されたブロックに含まれる専用基準信号に基づいて、通信チャネルのパラメータを１つ以上推定する段階を備える。
【００１０】
また、本発明の一実施形態では、１以上の受信アンテナと、受信機とを備える通信装置を提供する。受信機は、１以上の受信アンテナを介して、１以上の専用基準信号を含む複数の信号を受信し、１以上の専用基準信号は、１つの通信チャネル上で複数のブロックにて送信機から送信される。複数の専用基準信号を含む複数のブロックのそれぞれにおける複数の信号は、対応する期間に、対応するサブキャリアのグループで送信され、送信機の複数のアンテナポートに複数の信号をマップする対応するプリコーディングスキームを使用してプリコードされている。受信機は、複数のブロックうち、互いの対応するプリコーディングスキームが所定の距離を超えない範囲で異なっているブロックを２つ以上特定し、特定されたブロックに含まれる専用基準信号に基づいて、通信チャネルのパラメータを１つ以上推定し、推定されたパラメータに基づいて、複数の信号をデコードする。一実施形態において、受信機は、無線通信端末に含まれている。
【００１１】
さらに、本発明の一実施形態によれば、通信装置は、複数のアンテナポートと、送信機とを備える。
送信機は、１つの通信チャネル上で、１以上の専用基準信号を含む複数の信号を、受信機へと送信する。複数の信号は、複数のブロックにて送信され、複数の専用基準信号を含む複数のブロックのそれぞれにおける複数の信号は、対応する期間に、対応するサブキャリアのグループで送信され、複数のアンテナポートに複数の信号をマップする対応するプリコーディングスキームを使用してプリコードされる。送信機は更に、受信機へと信号情報を送信し、信号情報は、複数のブロックうち、互いの対応するプリコーディングスキームが所定の距離を超えない範囲で異なっているブロックを２つ以上特定し、受信機には、特定されたブロックに含まれる専用基準信号に基づいて、通信チャネルのパラメータを１つ以上推定させる。
【００１２】
本発明は、以下の実施形態の詳細な説明及び添付の図面から、明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）送信機を概略的に描いたブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るＭＩＭＯ受信機を概略的に描いたブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る、ダウンリンクＭＩＭＯ送信における時間‐周波数リソース割り当てを示した図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るＭＩＭＯ送信の方法を概略的に示したフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係るＭＩＭＯ受信の方法を概略的に示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
既知のＭＩＭＯ方式の幾つかでは、送信機は、変調シンボルのストリームを、空間層すなわち様々なＭＩＭＯ送信チャネルで受信機へと送信される信号へと、マップする。送信機は、各空間層を、送信アンテナポートの対応するセットにマップするべく、プリコーディングオペレーションを適用する。送信機は、特定の受信機へ送信を行うために、Ｅ−ＵＴＲＡ技術の用語ではリソースブロック（ＲＢ）と称される時間‐周波数ブロックのセットを割り当てる。空間層の送信アンテナポートへのマッピングを規定し、対応するプリコーディングスキームを使用して、各ブロック内の送信がプリコードされる。ブロックはそれぞれ、ブロックに関連付けられたプリコーディングスキームを使用してプリコードされる１以上の専用基準信号（ＤＲＳ）を含み、また、ブロック固有でも受信機固有でもないプリコーディングを有する１以上の共通基準信号を含んでもよい。Ｅ−ＵＴＲＡ  ｅＮｏｄｅＢのダウンリンクにおいて実行されるこの種の送信プロセスについては、上記した３ＧＰＰ技術仕様書３６．２１１の第６章に詳細に記載されている。
【００１５】
このような送信を受信すると、受信機は、典型的には、ＣＲＳ及び／又はＤＲＳを処理することによってチャネルパラメータを推定し、推定されたチャネルパラメータを使用してデータを再構築する。ブロック毎に異なってもよい対応するプリコーディングスキームによって、各ブロック（ＤＲＳが含まれる）がプリコードされるため、受信機が事前に知ることがない態様で、チャネルパラメータがしばしば、ブロック毎に変化する。したがって、従来のＭＩＭＯ受信機は、通常、チャネルパラメータを推定する時には、各ブロックに対して独立してＤＲＳを処理している。従来の受信機で行われるＤＲＳベースのチャネル推定を、１つのブロックに制約してしまうと、ブロックそれぞれにおけるＤＲＳの数が限定されてしまっているため、達成可能な推定精度が限定されてしまう。そして、復調プロセスは、一般的に推定されたチャネルに基づいて行われることから、受信機の復調性能も限定されてしまうことになる。
【００１６】
以下に記載する本発明の実施形態は、プリコードされたＭＩＭＯ送信の受信及び再構築のための改良された方法及びシステムを提供する。これらの方法及びシステムにおいて、受信機は、所定の距離未満の範囲で変化するプリコーディングスキームが適用される２つ以上のブロックのセットを特定する。受信機がこのようなセットを特定できた場合には、このブロックのセット内に含まれるＤＲＳを一緒に処理することにより、１つ以上のパラメータを推定する。チャネルパラメータは、各ブロック個々におけるＤＲＳというよりも、複数のブロックにおけるＤＲＳにわたって推定されるので、推定精度が向上し、それに伴って、再構築されたデータにおける受信機の性能も向上する。
【００１７】
受信機は、結合ＤＲＳ処理に好適な複数のブロックのセットを、様々な態様で特定してもよい。ある実施形態では、送信機が、結合ＤＲＳ処理に使用されてもよい複数ブロックのセットを示す信号情報を、受信機に送信する。別の実施形態では、受信機が、黙示的な基準を使用して結合ＤＲＳ処理が実行可能かを判断してもよく、送信機からの信号に必ずしも依存しなくてもよい。例えば、送信機が、このようなシナリオにおいてブロック毎にプリコーディングを修正する可能性が低いと仮定して、特定の数の空間層よりも多い数が割り当てられた場合に、受信機が、結合ＤＲＳ処理を試みてもよい。
【００１８】
ある実施形態では、受信機は、プリコーディングに関係なく、物理通信チャネルの（周波数及び／又は時間における）変化量を評価してもよい。典型的な受信機は、ブロック固有の又は受信機固有のプリコーディングを有さない様々なブロックのＳＣＲを処理することによってこの評価を行ってもよい。そして、受信機は、評価したチャネル変化性に合致するフィルタリングスキームを適用することによって、特定されたブロックにおけるチャネルを推定する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係るＭＩＭＯ送信機２０を概略的に描いたブロック図である。以下に記載する説明では、Ｅ−ＵＴＲＡ基地局（ｅＮｏｄｅＢ）の送信機を参照して説明されているが、本明細書に記載する方法及びシステムは、例えば、ＬＴＥアドバンスト（ＬＴＥ−Ａ）、ＩＥＥＥ８０２．１６（ＷｉＭＡＸとも称される）のような好適な通信規格又はプロトコルに準拠して動作する送信機にも使用することができる。また、以下の説明では、主に、ｅＮｏｄｅＢからＵＥへのダウンリンク送信を参照して説明するが、開示される方法及びシステムは、アップリンク送信にも適用することができると考えられる。
【００２０】
送信機２０は、１以上の変調チェーンを含み、それぞれが、スクランブラ２８及び変調マップ部３２を有する。送信するべき入力データは、エラー訂正コード（ＥＣＣ）を使用してエンコードされ、符号語が生成される。コードワードはそれぞれ、対応するスクランブラ２８によって暗号化された後、対応する変調マップ部３２によって変調される。変調マップ部はそれぞれ、複素数変調されたシンボルのストリームを生成する。四位相偏移変調（ＱＰＳＫ）又は直角位相振幅変調（ＱＡＭ）のような、あらゆる好適な変調スキームを使用することができる。
【００２１】
層マップ部３６は、変調マップ部３２によって生成された変調シンボルストリームを、１以上の空間層にマップする。（特定の通信チャネルに割り当てられた所与の時間及び周波数リソースのセットに対して、複数の送信及び受信アンテナが、"空間的"次元をこれらのリソースに対して付加する。付加される空間的次元を有効に利用する１つの可能性としては、１つの時間‐周波数リソースに対して送信される独立して変調されたシンボルの数の数を増加させることがある。１つの送信アンテナ及び１つの受信アンテナの場合では、増加係数は、空間層の数として規定される。）空間層はそれぞれ、ＭＩＭＯ通信チャネル上で送信される複素数値のストリームを含む。
【００２２】
マップされた複数の空間層は、プリコーダ４０に提供される。プリコーダ４０は、特定のプリコーディングスキームに従って、複数の空間層を送信アンテナポート５２にマップする。（所与のアンテナポートが、必ずしも１つの物理的アンテナに対応している必要は無く、受信機が必ずしも感知する必要のない態様で送信信号を生成する"仮想アンテナ"に、複数の物理的アンテナから生じる信号の重ね合わせ（加重和）として対応してもよい。また、送信アンテナポートの数は、層の数よりも多くてもよい。）リソースマップ部４４は、リソース要素（時間‐周波数割り当て）を、対応する送信アンテナポートに割り当てる。マップ部４４の出力は、送信アンテナポート５２を介して受信機に向かって送信される直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号を生成する対応する直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）生成器４８によって処理される。
【００２３】
本例において、送信機２０は、ダウンリンクデータを複数の受信機に送信するＥ−ＵＴＲＡ  ｅＮｏｄｅＢを含む。ある実施形態では、送信機２０は、特定の受信機に対する送信について、時間‐周波数リソースブロック（ＲＢ）を割り当てる。ＲＢそれぞれは、複数のＯＦＤＭサブキャリアの特定のグループ上で、特定の数のＯＦＤＭシンボルを含む時間の期間に送信される。所与のＲＢ内において、送信機２０のプリコーダ４０は、一般的にＲＢ毎に異なっていてもよい対応するプリコーディングスキームを使用して、空間層を送信アンテナポート５２にプリコードする。
【００２４】
ＲＢはそれぞれ、基準信号（ＲＳ）、すなわち、ＲＢに挿入されるパイロット信号であって、受信機によってチャネル推定及び／又はその他の機能のために使用される信号を含む。ある実施形態では、ＲＢはそれぞれ、データと同じプリコーディングスキームを使用してプリコードされている専用基準信号（ＤＲＳ）を含む。ＤＲＳは、ＲＢに関連付けられているチャネルパラメータを推定するために受信機によって使用され、パラメータは後に、ブロックのデータを復調するのに使用される。ＲＢはそれぞれ、プリコーディングがブロック固有でも受信機固有でもない、共通基準信号（ＣＲＳ）を含んでもよい。ＤＲＳとＣＲＳの両方を含むＲＢ構成の例が、図３に示されている。
【００２５】
送信機２０は、様々な送信機要素を設定及び制御する制御部５６を含む。具体的には、制御部５６は、結合ＤＲＳ処理に好適なＲＢを示す信号情報を生成するプリコーディング信号モジュール６０を含む。信号情報は、ダウンリンクで受信機へと送信される。モジュール６０の機能については、以下でより詳細に説明する。
【００２６】
図２は、本発明の一実施形態に係るＭＩＭＯ受信機７０を概略的に示したブロック図である。受信機７０は、１以上の受信アンテナポート７４、ＭＩＭＯデコーダ７８及びチャネル推定モジュール８２を含む。以下の説明では、Ｅ−ＵＴＲＡ  ＵＥの受信機を参照して説明されているが、その他の受信機も考えうる。上述したように、本明細書に記載される方法及びシステムは、その他の様々な通信プロトコルにも適用することができる。
【００２７】
受信機７０は、アンテナポート７４を使用して、送信機２０からダウンリンク信号を受信する。ＭＩＭＯデコーダ７８は、様々な空間層上で送信されたデータを復調するべく、受信したＭＩＭＯ信号をデコードする。再構築されたデータは、受信機７０の出力として提供される。ＲＢそれぞれについて、チャネル推定モジュール８２は、このＲＢが送信された有効な通信チャネルを推定する。デコーダ７８は、推定されたチャネルに基づいて、受信されたＭＩＭＯ信号を一貫性を保って復調して、このＲＢにおける空間層によって伝達されたデータを再構築する。
【００２８】
図１及び図２に示されている送信機及び受信機の構成は、概念を明確にする目的で描かれた単純な構成例の一つに過ぎない。別の実施形態では、その他の好適な送信機又は受信機の構成を使用可能である。本開示の技術を説明するのに必須でない構成要素、例えば、様々な無線周波数（ＲＦ）要素は、簡便のため、図１及び図２では省略されている。
【００２９】
また、専用ハードウェアを使用して、例えば、１以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及び／又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を使用して、送信機２０及び受信機７０の異なる構成要素を実装してもよい。あるいは、送信機の構成要素の幾つかを、汎用ハードウェアで実行するソフトウェア、又は、ハードウェアとソフトウェア要素との組み合わせを使用して実装してもよい。幾つかの実施形態では、制御部５６、チャネル推定モジュール８２及び／又はＭＩＭＯデコーダ７８のある部分を、明細書に記載される機能を実行するべくソフトウェアにプログラムされた汎用プロセッサを使用して実装してもよい。ソフトウェアは、例えば、ネットワークを介して、電子的形態でプロセッサにダウンロードされ、替わりに又は追加的に、磁気、光又は電子メモリのような有形媒体に提供及び／又は格納されてもよい。
【００３０】
ある実施形態では、受信機７０のモジュール８２は、２段階の推定プロセスを使用して、チャネルパラメータを推定する。第１段階では、モジュール８２は、ドップラー分散及びマルチパス遅延分散（後者は、"コヒーレント帯域幅"と言い換えることができる）のような長期間のチャネル特性を推定する。第２段階では、モジュール８２は、短期間の瞬間的なチャネルパラメータを、ＤＲＳをフィルタすることよって推定する。モジュール８２は、第２段階において、第１段階で推定された長期間の特性に基づいて、適切なフィルタリングを設定する。この種の２段階のチャネル推定プロセスについては、例えば、Ｈａｎｚｏ他、"ブロードバンドマルチユーザ通信、無線ＬＡＮ及びブロードキャストのためのＯＦＤＭ及びＭＣ−ＣＤＭＡ"、２００３年９月１９日、Ｗｉｌｅｙ−ＩＥＥＥ出版、第１４章、４８５−５４８ページに記載されており、参照によりその内容が本明細書に組み込まれる。
【００３１】
低いドップラー分散を有するチャネルは、多くの場合、時間変化が遅く、相対的に長い時間間隔で推定を行うことができる、又はその反対も同じことが言える。低いマルチパス遅延分散（すなわち、大きなコヒーレンス帯域幅）を有するチャネルは、多くの場合、周波数変化が遅く、相対的に多くのサブキャリアにわたって推定を行うことができ、その反対も同じことが言える。時間及び周波数におけるフィルタリングを適切に設定することは、高い復調性能を維持する上で重要である。
【００３２】
所与のＲＢにおけるチャネルパラメータは、プリコーディングスキームが送信に使用される送信アンテナポートの特定の組み合わせを規定していることから、送信機によって適用されるプリコーディングスキームに依存する。したがって、モジュール８２は、ＲＢの特定のプリコーディングスキームを使用してプリコードされるＤＲＳを処理することにより、所与のＲＢにおけるチャネルパラメータを推定する。モジュール８２は、このプロセスの間にＣＲＳを考慮して、送信機と受信機の間の物理チャネルにおける変化を評価してもよい。
【００３３】
図３は、本発明の一実施形態に係る、ダウンリンクＭＩＭＯ送信における時間‐周波数リソース割り当てを示した図である。典型的なＥ−ＵＴＲＡ実装では、基地局は、ＯＦＤＭシンボルのシーケンスを送信し、シンボルはそれぞれ、複数のＯＦＤＭサブキャリア上で送信される。この時間‐周波数リソースは、複数のリソースブロック（ＲＢ）に分割される。図３の例では、リソースブロックは、１２個のサブキャリアを含み、サブキャリアのそれぞれは、１４個のＯＦＤＭシンボルを有するように構成されている。基地局は、ＲＢのセットを、ＵＥそれぞれに対するダウンリンク送信に割り当てる。所与のＵＥに割り当てられたＲＢは、必ずしも、時間又は周波数において隣接していない。
【００３４】
図３の例には、周波数において隣接している２つのＲＢ９０ＡとＲＢ９０Ｂが示されている。横軸は、ＯＦＤＭシンボルが単位となっている時間軸である。縦軸は、ＯＦＤＭサブキャリアが単位となっている周波数軸である。ＲＢはそれぞれ、既知の位置に挿入された基準シグナル（ＲＳ）を含む。図３の例では、ＲＢそれぞれは、複数の共通基準信号（ＣＲＳ）９４及び複数の専用基準信号（ＤＲＳ）９８を含む。
【００３５】
図３のＲＢ構成は、例示に過ぎず、開示される方法及びシステムは、特定の構成に限定されない。あらゆる好適なＲＢ構成を使用することができる。幾つかの採用可能なＲＢ構成が、上記した３ＧＰＰ技術仕様書３６．２１１規格の第６章に記載されている。
【００３６】
先に説明したように、受信機７０は、ＲＢで送信されるＲＳを処理することによって、チャネルパラメータを推定する。以下の説明では、ＤＲＳベースの推定を中心に説明する。推定精度は、チャネルパラメータの推定が行われるＤＲＳの数に依存する。十分でない数のＤＲＳでチャネルを推定すると、不正確なチャネルパラメータとなる場合がある。上述したように、２段階のチャネル推定を使用する場合、第１段階で、ドップラー分散又はマルチパス分散の不正確な推定を行ってしまうと、第２段階において不正確なフィルタリングにつながってしまう。したがって、できるだけ多くのＤＲＳでチャネルを推定することが望ましく、特に、複数のＲＢにおける複数のＤＲＳにわたって推定を行うことが望ましい。
【００３７】
一方で、様々なＲＢが様々なチャネルパラメータを有していることが考えられることから、チャネル推定を複数のＲＢで無差別に行うべきではない。具体的には、異なるＲＢ（ＤＲＳを含む）は多くの場合、異なるプリコーディングスキームを使用してプリコードされている、すなわち、異なるアンテナポートの組み合わせで送信される。
【００３８】
実際には、基地局が、一のＲＢから（所与の一のＵＥに割り当てられた複数のＲＢの中の）別のＲＢへとプリコーディングスキームを修正する割合は、ＭＩＭＯシナリオによって大幅に変化する。例えば、周波数分割複信（ＦＤＤ）の基地局が、ＵＥからのフィードバック無しにＭＩＭＯビーム形成を使用する場合には、基地局は、実際のダウンリンクチャネルパラメータについての大まかな情報を有するのみである。このシナリオでは、基地局は、固定されたプリコーディングスキームを、周波数範囲全体にわたって相対的に長期間（例えば、数秒）維持してもよい。別のシナリオでは、基地局は、物理伝播チャネルにおける変動と同程度の割合で、プリコーディングスキームを修正してもよい。例えば、時分割複信（ＴＤＤ）基地局が、プリコーディングスキームを採用して、ＵＥからのフィードバックに基づく物理チャネルの変化を追従する場合に、このシナリオが発生する。
【００３９】
別のシナリオでは、基地局は、一のＲＢから次のＲＢへとプリコーディングスキームを突然修正してもよく、両方のＲＢが同じＵＥに割り当てられているとしても、時間及び／又は周波数における調整を行ってもよい。例えば、基地局が、対象のＵＥに対する通信チャネルに基づくだけではなく、その他の事項を考慮して、プリコーディングを決定する場合に、このシナリオが発生する。例えば、基地局は、その他のＵＥとの干渉を低減するような態様で、プリコーディングスキームを設定してもよい。これらのその他のＵＥは、ＲＢの同じセットに割り当てられないと考えられるので、プリコーディングスキームは、一のＲＢと別のＲＢとでは大きく変化する。
【００４０】
本発明の幾つかの実施形態では、受信機７０は、結合ＤＲＳベースのチャネル推定に好適な２つ以上のＲＢを特定する。多くの場合、複数のＲＢにおける複数のＤＲＳにわたる推定の恩恵を得るためには、ＲＢは、以下の２つの条件を満たす必要がある。
【００４１】
（１）送信機と受信機の間の物理的伝播チャネル（例えば、リンク配置及びマルチパス条件）は、複数のＲＢ間で十分に類似している。
【００４２】
（２）ＲＢにおいて使用されるプリコーディングスキームは、同一である又は十分に類似している。
【００４３】
典型的には、受信機は、所定の距離を越えない範囲でプリコーディングスキームが異なるＲＢを、結合ＤＲＳベースのチャネル推定の候補として特定する。ある実施形態では、複数のプリコーディングスキーム間の許容される変化が、物理伝播チャネルの変化から導き出される。すなわち、伝播チャネルの変化量よりも変化が小さいプリコーディングのＲＢを、結合ＤＲＳベースチャネル推定に使用してもよい。これに替えて、許容される変化量を、その他の好適な基準を使用して決定することができる。典型的な実装では、受信機は、特定のフィルタリングをＤＲＳに適用することによってチャネルを推定する。特定された複数のブロックにわたる物理通信チャネルにおける変化量に基づいて、フィルタリングスキームが選択される。この種のメカニズムは、図５を参照して以下に詳細に説明する。
【００４４】
ある実施形態では、送信機（基地局）は、どのＲＢが結合チャネル推定に使用されるかを示す信号情報を、受信機（ＵＥ）に送信する。ある実施形態では、信号情報は、結合推定が許容される時間及び／又は周波数におけるＲＢの特定の粒度を規定する。
【００４５】
信号情報は、あらゆる好適な信号伝達メカニズムを使用して、あらゆる好適なレートで所与のＵＥに送信されてもよい。例えば、Ｅ−ＵＴＲＡで規定されている"システム情報"メッセージのような、複数のＵＥに共通の半静的メカニズムを使用して、信号情報を送信することができる。さらに又はこれに替えて、信号情報を、ＵＥにプリコードされた送信を受信するよう命令するメッセージのような、半静的ＵＥ固有のメカニズムを使用して、送信することができる。Ｅ−ＵＴＲＡでは、このようなメッセージは、無線リソース制御（ＲＲＣ）メッセージと呼ばれる。さらに又はこれに替えて、信号情報を、動的ＵＥ固有信号メカニズムを使用して送信することができ、このメカニズムでは、特定の送信時間間隔（ＴＴＩ）におけるＵＥへのリソース割り当てを規定している。Ｅ−ＵＴＲＡでは、この信号が、物理ダウンリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）上で送信される。さらに又はこれに替えて、信号情報を、その他の好適な信号伝達手段を使用して送信してもよい。
【００４６】
ある実施形態では、信号情報は、１つのビットを含む。１つのビット値によって、結合チャネル推定が許可されていないことをＵＥに示す、すなわち、ＤＲＳベースのチャネル推定をＲＢ毎に実行する。その他のビット値によって、ＵＥに割り当てられたＲＢの全セットにわたって、結合ＤＲＳベースの推定が許可されることが示される（例えば、プリコーディングスキームが、固定されている、又はＵＥの全ダウンリンク割り当てにわたる伝播チャネルを越えない速さで変化する場合）。
【００４７】
別の実施形態では、信号情報は、周波数粒度及び時間粒度を規定してもよく、それぞれが３つの値を使用する。例えば、（１）１つのＲＢ、（２）１つのサブ帯域（予め規定されたサブ帯域のグループ以外の）、（３）所与のＴＴＩ内のＵＥに割り当てられた全てのＲＢ、のいずれか１つによって、周波数粒度を規定することができる。Ｅ−ＵＴＲＡでは、サブ帯域それぞれは、チャネル品質情報（ＣＱＩ）リポートに規定されるマッピングを有するＲＢのグループを含む。同様に、（１）１つのＴＴＩ、（２）周波数割り当てが変化しない時間の継続期間、（３）時間変化しない又は滑らかに時間変化するプリコーディング、のいずれか１つによって、時間粒度を規定することができる。
【００４８】
時間及び周波数粒度は、一組の値［ｉＴ，ｉＦ］を使用して信号によってＵＥへと通知されてもよく、ここでｉＴ∈｛１，２，３｝は時間粒度を表しており、ｉＦ∈｛１，２，３｝は、周波数粒度を表している。ある実施形態では、起こりそうもない組み合わせ（例えば、［１，３］又は［３，１］）は省略されていてもよく、残りの値の組み合わせが、３つのビットを使用して信号伝達される。ある実施形態では、１つのサブ帯域を、基地局によって使用される基本周波数リソーススケジューリング単位に設定することができる。
【００４９】
速いＴＴＩ毎の信号送信の場合に特に好適な別の例では、信号情報は、粒度が、１つのＲＢなのか割り当てられている全てのＲＢについてのものなのかを示す１つのビットを含み、時間粒度は、１つのＴＴＩについてのものであると仮定している。
【００５０】
ある実施形態では、半静的信号及び動的信号を組み合わせることができる。例えば、［ｉＴ，ｉＦ］の値の特定の組を、初期値として半静的にＵＥに信号伝達することができる。加えて、ＴＴＩ毎に（例えば、ＰＤＣＣＨ上で）１つのビットを信号で送信して、初期値を更新するのに使用してもよい。このビットは、例えば、プリコーディングがこのＴＴＩの間に変化したため、１つ前のチャネル推定が不適切となり、使用すべきでないことを示してもよい。周波数粒度は、一般的には、この更新による影響を受けない。
【００５１】
さらに、これに替えて、基地局は、ＲＢを結合ＤＲＳベースのチャネル推定に使用することができることをＵＥに示すのに、その他の好適なあらゆる信号伝達メカニズムを使用することができる。必ずしもではないが、多くの場合、信号伝達メカニズムは、適用可能なＲＢ粒度、及びプリコーディングが固定されている又は変化が遅い複数のＲＢの実際のＩＤを、ＵＥに通知してもよい。
【００５２】
本明細書に記載される実施形態は、主に、ＵＥから見ると、ダウンリンク送信が、１つの仮想送信アンテナ（Ｅ−ＵＴＲＡではポート５）から発生しているように見えるプリコーディングスキームについて記載している。しかしながら、本明細書に開示する方法及びシステムは、これらのスキームに限定されない。開示される技術は、受信機から見ると、空間多重化のように、複数の仮想送信アンテナから発生しているように見えるプリコーディングスキームにも等しく適用することができる。
【００５３】
ある実施形態では、受信機は、必ずしも送信機からの信号と関係していなくてもよい非明示的な基準を使用して、大幅に変化することが無いと思われるプリコーディングを有するＲＢを特定してもよい。例えば、基地局が、プリコードされたＤＲＳを有する複数の空間層を同じＵＥに送信する場合、典型的な基地局は、同じＲＢ割り当て内において別のＵＥに送信を行うことは稀である。したがって、基地局が、ＲＢ割り当て内で、突然プリコーディングスキームを修正することは稀である。この論理に基づくと、ＵＥが、基地局から１つ以上の空間層を受信する場合には、ＵＥは、プリコーディングが固定されている又はゆっくり変化すると仮定してもよい。別の実施形態では、ＵＥがＮ個以上の空間層を受信する場合には、ＵＥは、プリコーディングが固定されている又はゆっくり変化すると仮定してもよく、ここで、Ｎ≧２である。
【００５４】
図４は、本発明の一実施形態に係るＭＩＭＯ送信のための方法を概略的に示したフローチャートである。方法は、プリコーディング規定ステップ１００から開始し、送信機２０（この例ではＥ−ＵＴＲＡ  ｅＮｏｄｅＢ）が、所与のＵＥに送信されるべきＲＢそれぞれに対するプリコーディングスキームを規定する。ブロック特定段階１０４において、送信機は、プリコーディングスキームが固定されている又はゆっくり変化する２つ以上のＲＢを特定する。"ゆっくり変化する"という言葉が典型的に意味するところは、プリコーディングスキームが、送信機と受信機間の物理的伝播チャネルの変化率よりも、遅い変化率でプリコーディングスキームが変化するということである。信号伝達段階１０８において、送信機は、ダウンリンク信号伝達を使用して、特定されたブロックを受信機に示す。
【００５５】
図５は、本発明の一実施形態に係るＭＩＭＯ受信のための方法を概略的に示したフローチャートである。図５の方法では、受信機は、ＤＲＳベースのチャネル推定で使用されるべきフィルタリングスキームを、プリコーディングに関わらず、物理通信チャネルにおける（周波数及び／又は時間の）変化量と一致させるように、設定する。
【００５６】
図５の方法は、受信ステップ１１０から開始し、受信機７０（この例では、Ｅ−ＵＴＲＡ  ＵＥ）が、送信機（この例では、Ｅ−ＵＴＲＡ  ｅＮｏｄｅＢ）から、ダウンリンク送信を受信する。ダウンリンク送信は、複数のＲＢに分割され、図３を参照して上記で説明したように、ＲＢそれぞれが、ＣＲＳ及びＤＲＳを含む。ＲＢチェック段階１１４において、受信機は、プリコーディングが十分に類似し、結合ＤＲＳベースの推定が可能となる２つ以上のＲＢを特定する。受信機は、上述したように、送信機から送信される信号情報に基づいて、又は非明示的な基準を使用して、好適なＲＢを特定してもよい。
【００５７】
好適なＲＢが特定できなかった場合には、単独ブロック推定段階１１８において、受信機は、ＲＢそれぞれのＤＲＳに基いてチャネルパラメータを個別に推定する、すなわち、１つのＲＢ毎に推定を行う。復調段階１２２において、ＭＩＭＯデコーダ７８は、推定されたチャネルパラメータを使用してＲＢにおいて伝達されたデータを復調する。
【００５８】
一方、受信機が、プリコーディングが十分に類似している２つ以上のＲＢを特定できる場合には、変化評価段階１２６において、受信機は、特定されたＲＢにおける物理通信チャネルの（時間及び／又は周波数の）変化量を評価する。典型的には、受信機は、受信されたＣＲＳを処理することにより、このタスクを実行する。ＣＲＳは、ＵＥ固有の又はＲＢ固有の態様でプリコードされていないため、プリコーディングに関わらず、物理伝播チャネルの性質を評価するのに使用することができる。受信機は、ドップラー分散及びマルチパス分散（又は、等価のコヒーレンス帯域幅）のようなチャネル特性を推定することにより、チャネル変化の量を評価してもよい。チャネル変化の量の評価を行った後に、受信機は、評価された変化に基づいて、結合ＤＲＳベースチャネル推定のためのフィルタリングスキームを設定する。
【００５９】
マルチブロック推定段階１３０において、受信機のモジュール８２は、特定されたＲＢにおける複数のＤＲＳを一緒に処理することにより、チャネルパラメータを推定する。モジュール８２は、典型的には、上記のステップ１２６で設定されたフィルタリングスキームを使用して、ＤＲＳをフィルタリングすることにより、チャネルパラメータを推定する。ＭＩＭＯデコーダ７８は、ステップ１２２において、推定されたチャネルパラメータを使用して復調を行う。
【００６０】
上述した実施形態は、例として示されたに過ぎず、本発明は、ここに記載及び説明された構成に限定されないことは理解されるべきである。本発明の範囲は、本明細書に記載した様々な特徴の組み合わせ及びサブコンビネーションの両方を含み、また、本明細書を読むことにより当業者であれば想到するような従来技術に開示されていない改良及び変形例についても本発明の範囲に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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