(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のユーザ設備へ向けてミリメートル波周波数で基地局の大開口アレイアンテナを設定するビームフォーミングプロセッサであって、
全チャネルバンド幅の非干渉スペクトル部分を各ユーザ設備に割り当て、
ユーザ設備ごとに伝送電力割り当てを決定し、
前記伝送電力割り当てに従う前記複数のユーザ設備の割り当てられた非干渉スペクトル部分内での前記複数のユーザ設備へのデータストリームの同時送信のために、複数のマルチユーザ多入力多出力アンテナビームを前記複数のユーザ設備へ同時に向けるマルチビーム・ビームフォーミングを実行する
よう構成され、
当該ビームフォーミングプロセッサは、
前記大開口アレイアンテナに対する各ユーザ設備の現在の方向に基づき前記複数のマルチユーザ多入力多出力アンテナビームの夫々を前記複数のユーザ設備の対応する夫々１つへ向けるように前記大開口アレイアンテナを設定し、
前記複数のユーザ設備のうちの２つ以上のユーザ設備が前記大開口アレイアンテナに対して同じ方向にあり、前記２つ以上のユーザ設備へ向けられるアンテナビームが重なり合う場合に、前記２つ以上のユーザ設備の夫々へ異なる物理リソースブロックを有する非干渉スペクトル部分を割り当てるよう、及び／又は前記重なり合うアンテナビームの夫々が前記大開口アレイアンテナから前記２つ以上のユーザ設備の夫々までの距離に応じた伝送電力を有するように前記伝送電力割り当てを決定するよう
更に構成される、
ビームフォーミングプロセッサ。
【請求項２】
前記基地局は、各ユーザ設備が２ＧＨｚバンド幅である前記全チャネルバンド幅を利用する状態で通信が６０ＧＨｚ周波数バンド内で行われるべきである無線ギガビットアライアンス規格に従って動作するよう構成され、
前記基地局は、
前記複数のユーザ設備に、非干渉スペクトル部分を割り当てられる場合に前記全チャネルバンド幅を利用するのを控えるよう指示し、
前記全チャネルバンド幅に代えて前記割り当てられた非干渉スペクトル部分内で前記複数のユーザ設備と通信する
よう構成される、請求項１に記載のビームフォーミングプロセッサ。
【請求項３】
当該ビームフォーミングプロセッサは、ユーザ設備ごとの信号バンド幅を低減して、総伝送電力制限、信号電力密度制限、及び電力スペクトル密度制限を超えずに各ユーザ設備に電力スペクトル密度の増大を提供するように、前記全チャネルバンド幅の前記非干渉スペクトル部分を割り当てるよう構成され、
前記大開口アレイアンテナは、前記ミリメートル波周波数の波長の少なくとも１０倍である幅及び長さの寸法を有する、
請求項１に記載のビームフォーミングプロセッサ。
【請求項４】
当該ビームフォーミングプロセッサは更に、
前記伝送電力割り当ての合計が、前記全チャネルバンド幅のための前記総伝送電力制限を超えず、
前記アンテナビームのいずれによる送信のための信号電力密度も、前記信号電力密度制限を下回り、且つ
電力スペクトル密度が、伝送スペクトルマスクに従う
ように、ユーザ設備ごとに前記伝送電力割り当てを決定するよう構成される、
請求項３に記載のビームフォーミングプロセッサ。
【請求項５】
当該ビームフォーミングプロセッサは更に、前記複数のユーザ設備についての総スループットを最大化するように、ユーザ設備ごとに前記伝送電力割り当てを決定するよう構成される、
請求項４に記載のビームフォーミングプロセッサ。
【請求項６】
前記総伝送電力制限は、連邦通信委員会によって設定された伝送電力制限であり、
前記信号電力密度制限は、前記連邦通信委員会によって設定された最大許容信号電力密度制限であり、
前記電力スペクトル密度は、最大スペクトル密度を設定する伝送スペクトルマスクに従う、
請求項４に記載のビームフォーミングプロセッサ。
【請求項７】
前記非干渉スペクトル部分は、１乃至３の物理リソースブロックを有し、前記全チャネルバンド幅は、少なくとも５０の物理リソースブロックを有し、各物理リソースブロックは、同数の直交周波数分割多重化サブキャリアを有する、
請求項４に記載のビームフォーミングプロセッサ。
【請求項８】
前記全チャネルバンド幅のうちのどの非干渉スペクトル部分が割り当てられているかを前記複数のユーザ設備の夫々に知らせる命令であって、無線リソース制御メッセージにおける伝送のために配置される前記命令を生成するプロセッシング回路
を更に有する請求項４に記載のビームフォーミングプロセッサ。
【請求項９】
マルチビーム伝送は、１又はそれ以上の非干渉の物理リソースブロックが各ユーザ設備に割り当てられる周波数分割多重アクセスに従って当該ビームフォーミングプロセッサによって設定される、
請求項４に記載のビームフォーミングプロセッサ。
【請求項１０】
当該ビームフォーミングプロセッサは更に、
ユーザ設備のマルチユーザ多入力多出力グループを物理リソースブロックへ割り当て、
ユーザ設備の各マルチユーザ多入力多出力グループへの直交周波数分割多重アクセス伝送を生成する
よう構成される、
請求項４に記載のビームフォーミングプロセッサ。
【請求項１１】
ユーザ設備ごとの前記伝送電力割り当ては、経路損失、干渉、当該ユーザ設備までの距離、及びクオリティ・オブ・サービスのレベルのうちの１又はそれ以上に少なくとも部分的に基づく、
請求項５に記載のビームフォーミングプロセッサ。
【請求項１２】
ミリメートル波基地局によって実行されるマルチユーザ多入力多出力の方法であって、
複数のユーザ設備へのミリメートル波周波数でのマルチビーム伝送のために大開口アレイアンテナを設定するステップと、
全チャネルバンド幅よりも実質的に狭い前記全チャネルバンド幅の非干渉スペクトル部分を各ユーザ設備に割り当てるステップと、
伝送電力割り当てに従う前記複数のユーザ設備の割り当てられた非干渉スペクトル部分内での前記複数のユーザ設備へのデータストリームの同時送信のために、複数のマルチユーザ多入力多出力アンテナビームを前記複数のユーザ設備へ同時に向けるマルチビーム・ビームフォーミングを実行するステップと
を有し、
前記設定するステップは、前記大開口アレイアンテナに対する各ユーザ設備の現在の方向に基づき前記複数のマルチユーザ多入力多出力アンテナビームの夫々を前記複数のユーザ設備の対応する夫々１つへ向けるように前記大開口アレイアンテナを設定することを含み、
前記複数のユーザ設備のうちの２つ以上のユーザ設備が前記大開口アレイアンテナに対して同じ方向にあり、前記２つ以上のユーザ設備へ向けられるアンテナビームが重なり合う場合に、
前記割り当てるステップは、前記２つ以上のユーザ設備の夫々へ異なる物理リソースブロックを有する非干渉スペクトル部分を割り当てることを含み、且つ／あるいは
前記ビームフォーミングを実行するステップは、前記重なり合うアンテナビームの夫々が前記大開口アレイアンテナから前記２つ以上のユーザ設備の夫々までの距離に応じた伝送電力を有するように前記伝送電力割り当てを決定することを含む、
方法。
【請求項１３】
前記ミリメートル波基地局は、
非干渉スペクトル部分を割り当てる場合に、前記複数のユーザ設備に前記全チャネルバンド幅を利用するのを控えるよう指示し、
前記全チャネルバンド幅に代えて前記割り当てられた非干渉スペクトル部分内で前記複数のユーザ設備と通信する
よう構成される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記全チャネルバンド幅の前記非干渉スペクトル部分を割り当てるステップは、総伝送電力制限、信号電力密度制限、及び電力スペクトル密度制限を超えずに各ユーザ設備に電力スペクトル密度の増大を提供するよう前記複数のユーザ設備の夫々について信号バンド幅を低減し、
前記大開口アレイアンテナは、前記ミリメートル波周波数の波長の少なくとも１０倍である幅及び長さの寸法を有する、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記伝送電力割り当ての合計が、前記全チャネルバンド幅のための前記総伝送電力制限を超えず、
前記アンテナビームのいずれによる送信のための信号電力密度も、前記信号電力密度制限を下回り、且つ
電力スペクトル密度が、伝送スペクトルマスクに従う
ように、ユーザ設備ごとに前記伝送電力割り当てを決定するステップを更に有する
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
大開口アレイアンテナと、
複数のユーザ設備へのミリメートル波周波数でのマルチビーム伝送のために前記大開口アレイアンテナを設定するビームフォーミングプロセッサと
を有し、
前記ビームフォーミングプロセッサは、
全チャネルバンド幅よりも実質的に狭い前記全チャネルバンド幅の非干渉スペクトル部分を各ユーザ設備に割り当て、
前記複数のユーザ設備に、非干渉スペクトル部分を割り当てられる場合に前記全チャネルバンド幅を利用するのを控えるよう指示し、
ユーザ設備ごとに伝送電力割り当てを決定し、
前記伝送電力割り当てに従う前記複数のユーザ設備の割り当てられた非干渉スペクトル部分内での前記複数のユーザ設備へのデータストリームの同時送信のために、複数のマルチユーザ多入力多出力アンテナビームを前記複数のユーザ設備へ同時に向けるマルチビーム・ビームフォーミングを実行する
よう構成され、
前記ビームフォーミングプロセッサは、
前記大開口アレイアンテナに対する各ユーザ設備の現在の方向に基づき前記複数のマルチユーザ多入力多出力アンテナビームの夫々を前記複数のユーザ設備の対応する夫々１つへ向けるように前記大開口アレイアンテナを設定し、
前記複数のユーザ設備のうちの２つ以上のユーザ設備が前記大開口アレイアンテナに対して同じ方向にあり、前記２つ以上のユーザ設備へ向けられるアンテナビームが重なり合う場合に、前記２つ以上のユーザ設備の夫々へ異なる物理リソースブロックを有する非干渉スペクトル部分を割り当てるよう、及び／又は前記重なり合うアンテナビームの夫々が前記大開口アレイアンテナから前記２つ以上のユーザ設備の夫々までの距離に応じた伝送電力を有するように前記伝送電力割り当てを決定するよう
更に構成される、ミリメートル波基地局。
【請求項１７】
当該ミリメートル波基地局は、各ユーザ設備が２ＧＨｚバンド幅である前記全チャネルバンド幅を利用する状態で通信が６０ＧＨｚ周波数バンド内で行われるべきである無線ギガビットアライアンス規格に従って動作するよう構成され、
当該ミリメートル波基地局は、前記全チャネルバンド幅に代えて前記割り当てられた非干渉スペクトル部分内で前記複数のユーザ設備と通信するよう構成される、
請求項１６に記載のミリメートル波基地局。
【請求項１８】
前記ビームフォーミングプロセッサは、
前記複数のユーザ設備の夫々について信号バンド幅を低減して、総伝送電力制限、信号電力密度制限、及び電力スペクトル密度制限を超えずに各ユーザ設備に電力スペクトル密度の増大を提供するように、前記全チャネルバンド幅の前記非干渉スペクトル部分を割り当て、
前記伝送電力割り当てを、
前記伝送電力割り当ての合計が、前記全チャネルバンド幅のための前記総伝送電力制限を超えず、
前記アンテナビームのいずれによる送信のための信号電力密度も、前記信号電力密度制限を下回り、且つ
電力スペクトル密度が、伝送スペクトルマスクに従う
ように、ユーザ設備ごとに決定するよう構成される、
請求項１７に記載のミリメートル波基地局。
【請求項１９】
プロセッサによって実行される場合に、該プロセッサに、マルチユーザ多入力多出力ビームフォーミングのための動作を実行させるプログラムであって、
前記動作は、
複数のユーザ設備へのミリメートル波周波数でのマルチビーム伝送のために大開口アレイアンテナを設定する動作と、
全チャネルバンド幅よりも実質的に狭い前記全チャネルバンド幅の非干渉スペクトル部分を各ユーザ設備に割り当てる動作と、
伝送電力割り当てに従う前記複数のユーザ設備の割り当てられた非干渉スペクトル部分内での前記複数のユーザ設備へのデータストリームの同時送信のために、複数のマルチユーザ多入力多出力アンテナビームを前記複数のユーザ設備へ同時に向けるマルチビーム・ビームフォーミングを実行するよう前記大開口アレイアンテナを設定する動作と
を含み、
前記設定する動作は、前記大開口アレイアンテナに対する各ユーザ設備の現在の方向に基づき前記複数のマルチユーザ多入力多出力アンテナビームの夫々を前記複数のユーザ設備の対応する夫々１つへ向けるように前記大開口アレイアンテナを設定することを含み、
前記複数のユーザ設備のうちの２つ以上のユーザ設備が前記大開口アレイアンテナに対して同じ方向にあり、前記２つ以上のユーザ設備へ向けられるアンテナビームが重なり合う場合に、
前記割り当てる動作は、前記２つ以上のユーザ設備の夫々へ異なる物理リソースブロックを有する非干渉スペクトル部分を割り当てることを含み、且つ／あるいは
前記ビームフォーミングを実行する動作は、前記重なり合うアンテナビームの夫々が前記大開口アレイアンテナから前記２つ以上のユーザ設備の夫々までの距離に応じた伝送電力を有するように前記伝送電力割り当てを決定することを含む、
プログラム。
【請求項２０】
前記動作は、
前記複数のユーザ設備の夫々について信号バンド幅を低減して、総伝送電力制限、信号電力密度制限、及び電力スペクトル密度制限を超えずに各ユーザ設備に電力スペクトル密度の増大を提供するように、前記全チャネルバンド幅の前記非干渉スペクトル部分を割り当てる動作と、
前記伝送電力割り当てを、
前記伝送電力割り当ての合計が、前記全チャネルバンド幅のための前記総伝送電力制限を超えず、
前記アンテナビームのいずれによる送信のための信号電力密度も、前記信号電力密度制限を下回り、且つ
電力スペクトル密度が、伝送スペクトルマスクに従う
ように、ユーザ設備ごとに決定する動作と
を更に含む、請求項１９に記載のプログラム。
【請求項２１】
請求項１９又は２０に記載のプログラムを記憶しているコンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、無線通信に関する。幾つかの実施形態は、ミリメートル波（ｍｍＷ）通信及びビームフォーミングに関する。幾つかの実施形態は、通信するためにミリメートル波周波数を使用する無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）及び無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）に関する。幾つかの実施形態は、極めて高いスループットのための無線ギガビットアライアンス（ＷｉＧｉｇ）規格及び／又はＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格に従って動作するミリメートル波ネットワークに関する。幾つかの実施形態は、３ＧＰＰ  ＬＴＥ標準に従うセルラー通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの無線通信ネットワークは、様々な監督当局による規制に従う。そのような規制には、伝送電力に関する制限及び電力密度に関する制限がある。米国において、連邦通信委員会（Federal  Communication  Commission）（ＦＣＣ）は、そのような規制を示す監督当局の１つである。無線通信ネットワークに伴う問題として、最小限の伝送遅延で多数のユーザに同時にサービスを提供するよう十分なスループット及びカバレッジ範囲を提供しながら、伝送電力及び電力密度に関するそれらの制限を満足することがある。
【０００３】
［優先権の主張］
本願は、２０１３年４月２５日に出願された米国特許仮出願第６１／８１５７４４号に基づき優先権を主張するものである。なお、当該米国出願は、その全文を参照により本願に援用される。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】幾つかの実施形態に従うｍｍＷ基地局の機能ブロック図を表す。
【０００５】
【図２Ａ】通信するために全チャネルバンド幅を使用するユーザ設備（ＵＥ）について信号電力スペクトル密度（ＰＳＤ）及びノイズＰＳＤを表す。
【０００６】
【図２Ｂ】幾つかの実施形態に従って通信するために全チャネルバンド幅よりも狭いバンド幅を使用するＵＥについて信号ＰＳＤ及びノイズＰＳＤを表す。
【０００７】
【図２Ｃ】幾つかの実施形態に従って、低減された信号バンド幅により達成され得る通信範囲の増大を表す。
【０００８】
【図３Ａ】幾つかの実施形態に従って周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）技術に従う非干渉スペクトル部分の利用を表す。
【０００９】
【図３Ｂ】幾つかの実施形態に従うＵＥへの複数のアンテナビームの同時送信を表す。
【００１０】
【図３Ｃ】幾つかの実施形態に従って、幾つかの重なり合うビーム及び異なる伝送電力割り当てによるＵＥへの複数のアンテナビームの同時送信を表す。
【００１１】
【図４Ａ】幾つかの実施形態に従ってＦＤＭＡ技術に従う物理リソースブロック（ＰＲＢ）における複数のＵＥへの同時送信を表す。
【００１２】
【図４Ｂ】幾つかの実施形態に従って、異なる伝送電力割り当てでの図４ＡのＰＲＢ内のＵＥへの同時送信を表す。
【００１３】
【図４Ｃ】幾つかの実施形態に従って、図４Ｂのことなる伝送電力割り当てでの図４ＡのＰＲＢ内のＵＥへの複数のアンテナビームの同時送信を表す。
【００１４】
【図５Ａ】従来の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）技術に従うＵＥへの不連続送信を表す。
【００１５】
【図５Ｂ】幾つかの実施形態に従って、ＦＤＭＡ技術に従うＵＥへの連続送信を表す。
【００１６】
【図６Ａ】幾つかの実施形態に従うＰＲＢへのＵＥのマルチユーザ多入力多出力（ＭＵ−ＭＩＭＯ）グループの割り当てを表す。
【００１７】
【図６Ｂ】幾つかの実施形態に従って、個々のアンテナビーム内での図６ＡのＭＵ−ＭＩＭＯグループのＵＥへの同時送信を表す。
【００１８】
【図６Ｃ】幾つかの実施形態に従って、一部が重なり合っている個々のアンテナビーム内での図６ＡのＭＵ−ＭＩＭＯグループのＵＥへの同時送信を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下の記載及び図面は、具体的な実施形態を、当業者がそれらを実施することができる程度に十分に説明する。他の実施形態は、構造、論理、電気、プロセス、及び他の変更を盛り込んでよい。幾つかの実施形態の部分及び特徴は、他の実施形態のそれらに含まれても、又はそれらに置換されてもよい。特許請求の範囲で示される実施形態は、当該特許請求の範囲の全ての利用可能な均等を包含する。
【００２０】
図１は、幾つかの実施形態に従うｍｍＷ基地局１０２の機能ブロック図を表す。幾つかの実施形態で、ｍｍＷ基地局１０２は、エンハンスドＮｏｄｅ  Ｂ（ｅＮＢ）であってよい。幾つかの他の実施形態では、ｍｍＷ基地局１０２は、アクセスポイントであってよい。ｍｍＷ基地局１０２は、大開口アレイアンテナ１０４と、複数のユーザ設備（ＵＥ）へのｍｍＷ周波数でのマルチビーム伝送のために大開口アレイアンテナ１０４を設定するビームフォーミング（ＢＦ）プロセッサ１０６とを有してよい。ｍｍＷ基地局１０２は、送信のための信号を生成し、且つ、受信された信号を処理するための物理レイヤ回路１０８を更に有してよい。ｍｍＷ基地局１０２は、ここで記載される様々な動作を実行するプロセッシング回路１１２を更に有してよい。
【００２１】
実施形態に従って、ビームフォーミングプロセッサ１０６は、全チャネルバンド幅よりも実質的に狭い全チャネルバンド幅の非干渉スペクトル部分を各ＵＥに割り当て、ＵＥごとに伝送電力割り当てを決定し、複数のアンテナビームをＵＥへ同時に向けるマルチビーム・フォーミングを実行するよう配置されてよい。複数のアンテナビームは、伝送電力割り当てに従う割り当てられたスペクトル部分内でのＵＥへのデータストリームの同時伝送のために構成されてよい。
【００２２】
幾つかの実施形態で、全チャネルバンド幅の非干渉スペクトル部分は、全チャネルバンド幅よりも実質的に狭い少量の非干渉スペクトル部分であってよい。幾つかの実施形態で、少量の非干渉スペクトル部分は、全チャネルバンド幅よりも実質的に小さくてよい（例えば、全チャネルバンド幅の４分の１未満であり、望ましくは、全チャネルバンド幅の１／１０よりも狭い。）。２ＧＨｚ周波数バンドを用いて通信することができる幾つかのＷｉＧｉｇ実施形態で、非干渉スペクトル部分は、全チャネルバンド幅よりも実質的に小さくてよい（例えば、５０倍又は１００倍小さい。）。
【００２３】
幾つかの実施形態で、マルチビーム伝送は、マルチユーザ（multi-user）（ＭＵ）多入力多出力（multiple-input  multiple-output）（ＭＩＭＯ）（ＭＵ−ＭＩＭＯ）技術に従う空間分割多重アクセス（space-division  multiple  access）（ＳＤＭＡ）伝送であってよい。幾つかの実施形態で、マルチビーム伝送は、周波数分割多重アクセス（frequency-division  multiple  access）（ＦＤＭＡ）技術に従ってもよい。それらの実施形態は、以下でより詳細に記載される。
【００２４】
幾つかの実施形態で、ｍｍＷ基地局１０２は、ＷｉＧｉｇ規格に従って動作するよう配置されてよい。幾つかの実施形態で、ｍｍＷ基地局１０２は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格に従って動作するよう配置されてよい。
【００２５】
幾つかの実施形態で、ビームフォーミングプロセッサ１０６は、ＵＥの夫々について信号バンド幅を低減して、総伝送電力（Ｐｍａｘ）制限、信号電力密度（Ｓｍａｘ）制限又は電力スペクトル密度（power  spectral  density）（ＰＳＤ）制限を超えずに各ＵＥにＰＳＤの増大を提供するように、全チャネルバンド幅の非干渉スペクトル部分を割り当てるよう配置される。
【００２６】
幾つかの実施形態で、大開口アレイアンテナ１０４は、通信するために使用されるｍｍＷ周波数の波長の少なくとも１０倍である幅及び長さの寸法を有してよい。これは、多重アンテナビームの同時送信とともに、極めて狭いアンテナビームの生成を可能にすることができる。
【００２７】
幾つかの実施形態で、ビームフォーミングプロセッサは、ＵＥの夫々について信号バンド幅を低減して、総伝送電力制限、信号電力密度制限又はＰＳＤ制限を超えずに各ＵＥにＰＳＤの増大を提供するように、全チャネルバンド幅の非干渉スペクトル部分を割り当てるよう配置されてよい。そのような実施形態で、ビームフォーミングプロセッサはまた、伝送電力割り当ての合計が全チャネルバンド幅のための総伝送電力制限を超えないように、ＵＥごとに伝送電力割り当てを決定してよい。ビームフォーミングプロセッサはまた、アンテナビームのいずれによる送信のための信号電力密度も信号電力密度制限を下回るように、ＵＥごとに伝送電力割り当てを決定してよい。ビームフォーミングプロセッサはまた、ＰＳＤが伝送スペクトルマスクに従うように、ＵＥごとに伝送電力割り当てを決定してよい。
【００２８】
そのような実施形態で、総伝送電力制限は、所定数のミリワット（ｍＷ）であってよい。信号電力密度は、所定距離での単位面積当たりの電力に関して指定されてよい（例えば、マイクロワット毎平方センチメートル（μＷ／ｃｍ２））。信号電力密度は、空間における立体角に関する電力密度である。信号電力密度制限は、非常に狭いビームが高い電力で生成される場合に違反され得る。複数のビームによるＭＵ−ＭＩＭＯの使用は、所与の方向について信号電力密度を低減する。ＰＳＤ制限は、周波数に関するエネルギ密度であってよい。ＰＳＤ制限は、狭い周波数バンドが高い伝送電力に付随する場合に違反され得る。
【００２９】
幾つかの実施形態で、ＰＳＤ制限は、伝送されるスペクトルについて指定され得る伝送スペクトルマスクに基づいてよい。幾つかの実施形態で、伝送スペクトルマスクは、信号の最大スペクトル密度に対してｄＢでの伝送スペクトルを定義する。
【００３０】
幾つかのＷｉＧｉｇ実施形態で、伝送スペクトルは、装置が送信中であるチャネル内で、１．８８ＧＨｚを超えない０ｄＢｒ（信号の最大スペクトル密度に対するｄＢ）のバンド幅、１．２ＧＨｚで−２０ｄＢｒのオフセット、１．８ＧＨｚで−２５ＧｄＢｒのオフセット、及び２．２ＧＨｚで−３０ｄＢｒ以上のオフセットを有してよい。そのような実施形態で、分解能バンド幅は１ＭＨｚであってよく、伝送マスクは、トレーニングフィールドなしで１０マイクロ秒よりも長いデータケットに基づいてよい。
【００３１】
幾つかの実施形態で、ｍｍＷ基地局１０２は、ミリメートル波周波数で直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭＡ）信号を通信するよう配置されてよい。ＯＦＤＭＡ信号は、複数の密集したサブキャリアを有してよく、特定の変調及び符号化スキーム（modulation  and  coding  scheme）（ＭＣＳ）により構成されてよい。
【００３２】
図２Ａは、通信のための全チャネルバンド幅２１２を使用するＵＥについての信号ＰＳＤ及びノイズＰＳＤを表す。信号エネルギは全チャネルバンド幅２１２にわたって広がっているので、信号ＰＳＤは、ノイズＰＳＤよりもそれほど大きいわけではない。
【００３３】
図２Ｂは、幾つかの実施形態に従う通信のために全チャネルバンド幅２１２よりも狭いバンド幅を使用するＵＥについての信号ＰＳＤ及びノイズＰＳＤを表す。図２Ｂに表されるように、チャネルバンド幅２１２よりも狭いチャネルバンド幅２１２のうちの非干渉スペクトル部分２０２を割り当てること（すなわち、チャネルバンド幅の特定の使用）によって、ＵＥのための信号バンド幅は、ノイズＰＳＤの増大なしにＵＥのための信号ＰＳＤの増大を提供するよう低減される。信号エネルギはスペクトルのより小さい部分（すなわち、スペクトル部分２０２）にわたって広がっているので、信号ＰＳＤは、ノイズＰＳＤよりもずっと大きい。
【００３４】
図２Ｃは、幾つかの実施形態に従って信号バンド幅の低減により達成され得る通信範囲の増大を表す。図２Ｃに表されるように、通信のために全チャネルバンド幅２１２が使用される場合には最大範囲２２０が達成されるが、広げられた最大範囲２２２は、信号バンド幅の低減により達成され得る。
【００３５】
図３Ａは、幾つかの実施形態に従って、ＦＤＭＡ技術に従う非干渉スペクトル部分の利用を表す。図３Ａに表されるように、各ＵＥは、ＦＤＭＡ通信のために全チャネルバンド幅３１２の非干渉スペクトル部分３０２を割り当てられ得る。図３Ｂは、幾つかの実施形態に従って、ＵＥ３０４への複数のアンテナビーム３２０の同時送信を表す。図３Ｃは、幾つかの実施形態に従って、一部の重なり合うビーム３５０及び異なる伝送電力割り当てによる複数のアンテナビームの同時送信を表す。
【００３６】
図３Ａ及び図３Ｂに表される実施形態では、ビームフォーミングプロセッサ１０６（図１）は、チャネルバンド幅３１２よりも実質的に狭いチャネルバンド幅３１２の非干渉スペクトル部分３０２を各ＵＥに割り当てるよう配置されてよい。ビームフォーミングプロセッサ１０６はまた、伝送電力割り当てに従う割り当てられたスペクトル部分内でのＵＥ３０４へのデータストリームの同時伝送のために、複数のＭＵ−ＭＩＭＯアンテナビーム３２０を複数のＵＥ３０４へ同時に向けるマルチビーム・ビームフォーミングを実行してよい。
【００３７】
幾つかの実施形態で、ビームフォーミングプロセッサ１０６はまた、伝送電力割り当ての合計がチャネルバンド幅のための伝送電力制限（Ｐｍａｘ）を超えず、且つ、アンテナビーム３２０のいずれによる送信のための信号電力密度も信号電力密度制限を下回るように、ＵＥごとに伝送電力割り当てを決定してよい。重なり合うアンテナビーム（例えば、アンテナビーム３５０（図３Ｃ））に関し、ＵＥのための伝送電力割り当ては、重なり合うアンテナビーム３５０のいずれによる伝送ための信号電力密度も信号電力密度制限を下回るように、決定され得る。そのような実施形態で、各ＵＥ３０４のための伝送電力割り当てはまた、伝送電力割り当ての合計がアレイアンテナ１０４の利用可能な伝送電力（Ｐ０）を超えないように、決定され得る。ビームフォーミングプロセッサ１０６はまた、ＰＳＤが伝送スペクトルマスクに従うように、ＵＥごとに伝送電力割り当てを決定してよい。
【００３８】
幾つかの実施形態で、ビームフォーミングプロセッサ１０６はまた、複数のＵＥについての総スループットを最大化するよう、ＵＥごとに伝送電力割り当てを決定してよい。幾つかの実施形態で、複数のＵＥは、ｍｍＷ基地局１０２によってサービスを提供されるセルに存在してよい。そのような実施形態で、ビームフォーミングプロセッサ１０６は、セルスループットを最大化するよう、ＵＥごとに伝送電力割り当てを決定してよい。幾つかの実施形態で、伝送電力割り当てはまた、各ＵＥと通信するために使用する伝送電力設定を含んでよい。
【００３９】
幾つかの実施形態で、伝送電力制限は、ＦＣＣのような政府又は規制団体の伝送電力制限である。幾つかの実施形態で、信号電力密度制限は、ＦＣＣによる最大許容電力密度制限である。
【００４０】
然るに、信号バンド幅を数倍（すなわち、全体のチャネルバンド幅よりもむしろ、小さい非干渉スペクトル部分３０２へ）小さくすることによって、且つ、異なる方向において（すなわち、異なるアンテナビーム内で）エネルギを送信することによって、ＰＳＤの増大は、ＦＣＣ伝送電力制限又はＦＣＣ信号電力密度制限を超えずに、特定の方向において達成され得る。これは、より長い距離にわたる改善された通信と、不利なチャネル条件下での改善された通信とを提供することができる。幾つかの実施形態で、ＦＣＣ伝送電力制限（Ｐｍａｘ）は５００ミリワット（ｍｗ）であってよく、ＦＣＣ信号電力密度制限（Ｓｍａｘ）は１８μＷ／ｃｍ２であってよい。なお、実施形態は他の伝送電力及び信号電力密度の制限に同じく適用され得るので、この要件は必須でない。
【００４１】
幾つかの実施形態の例で、非干渉スペクトル部分３０２は、１乃至３の物理リソースブロック（physical  resource  block）（ＰＲＢ）を有してよく、チャネルバンド幅は、少なくとも５０のＰＲＢを有する。各ＰＲＢは、約４０ＭＨｚを有してよいが、実施形態の適用範囲は、これに関して制限されない。チャネルバンド幅は、最大で２ＧＨｚを有してよい。幾つかの実施形態で、非干渉スペクトル部分３０２は、多数のＯＦＤＭサブキャリアを有してよい。各ＰＲＢは、例えば、所定数のサブキャリアを有してよい。幾つかの実施形態で、１０２４点ＦＦＴは、ＰＲＢごとに約２０のサブキャリアを有することができるＯＦＤＭ信号の送信のために使用されてよい。
【００４２】
幾つかの実施形態で、ｍｍＷ基地局１０２のプロセッシング回路１１２（図１）は、ＵＥの夫々にそれらの割り当てられた非干渉スペクトル部分３０２を知らせるよう、命令を生成してよい。そのような実施形態で、受信機（すなわち、ＵＥ側）は、低減された信号バンド幅内でｍｍＷ基地局１０２から受信されたダウンリンク信号を処理するためにフィルタリングバンド幅を調整するようフィルタリングを適用してよい。これは、ＵＥでのＳＮＲの増大をもたらす。フィルタリングバンド幅は、低減された信号バンド幅（すなわち、小さい非干渉スペクトル部分３０２）に等しい。幾つかのＬＴＥ実施形態で、ダウンリンク信号は、物理ダウンリンク共有チャネル（physical-downlink  shared  channel）（ＰＤＳＣＨ）であってよく、命令は、物理ダウンリンク制御チャネル（physical-downlink  control  channel）（ＰＤＣＣＨ）上で無線リソース制御（radio-resource  control）（ＲＲＣ）において送信されてよい。
【００４３】
幾つかの実施形態で、ビームフォーミングプロセッサ１０６は、アンテナビームのうちの１つを各ＵＥの現在の方向に基づき各ＵＥへ向けるように、アレイアンテナ１０４を設定するよう配置されてよい。重なり合うアンテナビーム３５０は、同じ方向を有するＵＥへ向けられてよい。重なり合うアンテナビーム（例えば、図３Ｃのアンテナビーム３５０）に関し、ＵＥのための伝送電力割り当ては、重なり合うアンテナビーム３５０から得られる信号電力密度が信号電力密度制限を下回るように、決定される。図３Ｃに表されるように、同じ方向を有するＵＥ３０４について、各ＵＥ３０４は、ＦＤＭＡ技術に従って通信が行われることを可能にする非干渉スペクトル部分３０２を割り当てられるので、重なり合うアンテナビーム３５０が割り当てられ得る。例えば、図３Ｃの重なり合うアンテナビーム３５０は、図３Ａに示されるＵＥ４、５及び６のための非干渉スペクトル部分３０２を利用してよい。図３Ｂに表される例では、全てのＵＥ（ＵＥ１〜６）についてのアンテナビームの電力割り当ては、同じであってよい。図３Ｃに表されるように、ＵＥ番号４、番号５及び番号６は、大開口アレイアンテナ１０４に対して大体同じ方向において位置付けられ得る。この例では、ＵＥ番号４は、より近く、そのアンテナは、より遠いＵＥ番号６よりも低い電力設定を有して構成されてよい。図３Ｃで、アンテナビーム３５０のサイズは、電力設定又は伝送電力を反映するよう表されている（例えば、より大きいアンテナビームは、より高い伝送電力レベルに対応する。）。
【００４４】
幾つかの実施形態で、伝送電力割り当ては、特定のＵＥによるチャネル伝達関数、ＵＥの方向における達成可能なアンテナ利得、及び利用可能な伝送電力に基づき、且つ、ＵＥへの総スループットを最大化するよう、決定されてよい。先に論じられたように、ＵＥごとの伝送電力割り当ては、伝送電力割り当ての合計がチャネルバンド幅のための伝送電力制限を超えないように、アンテナビーム３２０のいずれによる伝送のための信号電力密度も信号電力密度制限を下回るように、且つ、ＰＳＤが伝送スペクトルマスクに従うように、決定されてよい。
【００４５】
図４Ａは、幾つかの実施形態に従って、ＦＤＭＡ技術に従うＰＲＢでの複数のＵＥへの同時送信を表す。そのような実施形態で、マルチビーム伝送は、１又はそれ以上のＰＲＢ４０２が各ＵＥへ割り当てられるＦＤＭＡ技術に従う伝送のためにビームフォーミングプロセッサ１０６によって構成される。そのような実施形態で、ＵＥへ割り当てられるチャネルバンド幅４１２の小スペクトル部分は、１又はそれ以上のＰＲＢ４０２を有してよい。各ＰＲＢ４０２は、例えば、所定数のＯＦＤＭサブキャリアを有してよい。幾つかのＦＤＭＡ／ＯＦＤＭＡ実施形態で、ＰＲＢ４０２は、２又はそれ以上のＵＥから成るグループへ割り当てられてよい。
【００４６】
図４Ｂは、幾つかの実施形態に従って、異なる伝送電力割り当てにおける図４ＡのＰＲＢ内でのＵＥへの同時送信を表す。そのような実施形態で、ＵＥのための電力割り当て４４０は、経路損失、干渉、そのＵＥまでの距離、及びデータストリームのクオリティ・オブ・サービス（quality-of-service）（ＱｏＡ）のレベルのうちの１又はそれ以上に少なくとも部分的に基づいてよい。例えば、より高い電力割り当ては、個別のＵＥがより高いＱｏＳレベルを達成するために決定されてよく、より低い電力割り当ては、個別のＵＥがより低いＱｏＳレベルを達成するために決定されてよい。例えば、より高い電力割り当ては、より近く、より少ない経路損失を有し、又はより小さい干渉を経験しているＵＥに対してよりも、より離れており、より多い経路損失を有し、又はより大きい干渉を受けている個別のユーザに対して決定されてよい。
【００４７】
図４Ｃは、幾つかの実施形態に従って、図４Ｂの種々の伝送電力割り当てにおける図４ＡのＰＲＢ内でのＵＥへの複数のアンテナビームの同時送信を表す。図４Ｂに表されるように、より高い電力割り当ては、ＵＥ番号２に対してよりも、ＵＥ番号１に対して決定されてよく、より低い電力割り当ては、ＵＥ番号３乃至ＵＥ番号（ｋ−１）に対して決定されてよく、他の電力割り当て４４０は、ＵＥ番号ｋに対して決定されてよい。アンテナビーム４５０のための対応する電力設定は、図４Ｃに表されている。
【００４８】
図５Ａは、従来のＴＤＭＡ技術に従うＵＥへの不連続送信を表す。異なるＵＥへの送信は、従来、時間において分割される。多数のユーザに関し（例えば、数百）、そのようなＴＤＭＡ技術は、如何なる個別のユーザについても、バーストトラヒック及び著しい遅延をもたらす。図５Ａに表されるように、物理的遅延５０１は、ユーザの数に依存し得る。
【００４９】
図５Ｂは、幾つかの実施形態に従って、ＦＤＭＡ技術に従うＵＥへの連続送信を表す。そのような実施形態で、プロセッシング回路１１２（図１）は、ＦＤＭＡ技術に従う伝送のために、チャネルバンド幅の非干渉スペクトル部分５０２における物理レイヤ回路１０８を通じた複数のＵＥへの送信を同時にスケジューリングするよう、配置されてよい。幾つかの実施形態で、プロセッシング回路１１２は、ＦＤＭＡ技術に従う伝送のために、非干渉スペクトル部分５０２における物理レイヤ回路１０８を通じた複数のＵＥへの連続的な送信をスケジューリングするよう、配置されてよい。ＦＤＭＡ技術を用いないと、異なるＵＥへの送信は、図５Ａに表されるように、時間において分割される。ＦＤＭＡアドレスレイテンシ及び遅延の使用は、各ＵＥが送信又は受信装置の物理レイヤによって導入される最小限の遅延を有して連続的にデータを受信することができるようにＵＥどうしの間でスペクトルを分配することで起こる。低減されたバンド幅は特定のＵＥへの低減されたスループットを生じさせ得るが、スループットは、所望のＱｏＳレベルを維持するのに十分であるよう決定され得る。
【００５０】
図６Ａは、幾つかの実施形態に従って、ＰＲＢへのＵＥのＭＵ−ＭＩＭＯグループの割り当てを表す。図６Ｂは、幾つかの実施形態に従って、個々のアンテナビーム内での図６ＡのＭＵ−ＭＩＭＯグループのＵＥへの同時送信を表す。図６Ｃは、幾つかの実施形態に従って、一部が重なり合っている個別のアンテナビーム内での図６ＡのＭＵ−ＭＩＭＯグループのＵＥへの同時送信を表す。
【００５１】
そのような実施形態で、マルチビーム伝送は、ＭＵ−ＭＩＭＯ技術に従ってビームフォーミングプロセッサ１０６（図１）によって構成されてよい。ビームフォーミングプロセッサ１０６は、ＵＥのＭＵ−ＭＩＭＯグループをＰＲＢ６０２（図６Ａ）へ割り当て、各ＭＵ−ＭＩＭＯグループへのＯＦＤＭＡ伝送を生成してよい。ビームフォーミングプロセッサ１０６はまた、ＵＥへの方向に基づきＵＥの夫々へアンテナビーム６２０を向けるよう大開口アレイアンテナ１０４を設定してよい（図６Ｂ及び図６Ｃ参照）。同じ方向を有するＵＥは、異なるＰＲＢを割り当てられてよい。
【００５２】
図６Ａに表される例では、ＵＥグループ番号１のＵＥ（すなわち、ＵＥ１、４及び７）は、第１のＰＲＢを割り当てられてよく、ＵＥグループ番号２のＵＥ（すなわち、ＵＥ２、５及び８）は、第２のＰＲＢを割り当てられてよく、ＵＥグループ番号３のＵＥ（すなわち、ＵＥ３、６及び９）は、第３のＰＲＢを割り当てられてよい。図６Ｂに表されるように、ビームフォーミングプロセッサ１０６は、アンテナビーム６２０をＵＥの夫々へ向けるよう大開口アレイアンテナ１０４を設定してよい。図６Ｃに表されるように、ＵＥ４、５及び６は、同じ方向において位置付けられてよく、それらのアンテナビーム６５０が周波数において干渉しないように異なるＰＲＢを割り当てられる。
【００５３】
そのような実施形態で、ＵＥのＭＵ−ＭＩＭＯグループへのＯＦＤＭＡ伝送は、同じ組のＯＦＤＭサブキャリアを利用してよく、ＭＵ−ＭＩＭＯ技術に従って構成されてよい。つまり、ＵＥごとのデータストリームは、ＰＲＢを共有しているＭＵ−ＭＩＭＯグループのＵＥへのＯＦＤＭＡ伝送において供給され得る。ＭＵ−ＭＩＭＯグループのＵＥは、それらの意図されたデータストリームを復号するためにＭＵ−ＭＩＭＯプロセッシングを利用してよい。
【００５４】
図６Ｂに表される例では、全てのＵＥ（ＵＥ１〜９）のためのアンテナビームの電力設定は同じであってよい。図６Ｃに表される例では、一部のＵＥ（ＵＥ１〜３、５及び７〜９）のためのアンテナビームの電力設定は同じであってよく、より高い電力設定はＵＥ番号６のために決定されてよく、より低い電力設定はＵＥ番号４のために決定されてよい。
【００５５】
この例では、ＵＥ番号４は、大開口アレイアンテナ１０４のより近くにあるよう表されており、従って、ＵＥ番号６の電力設定よりも低い電力設定を有する。なお、上述されたように、様々な要因が、ＵＥのアンテナビームについて電力割り当て及び電力設定を決定するために、使用されてよい。
【００５６】
幾つかの実施形態で、大開口アレイアンテナ１０４は、複数のアンテナモジュールを有してよい。各モジュールは、サブアレイを有してよく、ビームフォーミングプロセッサ１０６へ結合されるＲＦビームフォーミングユニットを含んでよい。そのような実施形態で、大開口アレイアンテナ１０４は、超大開口モジュラーアレイアンテナ（modular  array  antenna）（ＭＡＡ）であってよい。そのような実施形態で、ビームフォーミングプロセッサ１０６は、ここで記載されるように複数のアンテナビームを生成するようＲＦビームフォーミングユニットを設定する。アンテナアレイの物理的サイズは、同時に超挟ビーム及び／又は多重挟ビームの生成を可能にする波長と比べて極めて大きくなり得る（すなわち、＞１０倍）。
【００５７】
幾つかのＷｉＧｉｇ実施形態で、ｍｍＷ基地局１０２は、全チャネルバンド幅を利用して個々のＵＥと６０ＧＨｚ周波数バンド内で通信するよう構成されてよい。そのような実施形態で、全チャネルバンド幅は、２ＧＨｚ幅のバンド幅であってよい。そのような実施形態で、ｍｍＷ基地局は、全チャネルバンド幅の非干渉スペクトル部分をＵＥへ割り当てる場合に、ＵＥに全２ＧＨｚチャネルバンド幅を利用することを控えるよう指示し、そして、この低減された信号バンド幅内でＵＥと通信するよう配置される。
【００５８】
そのような実施形態で、所定距離での総伝送電力制限及び最大信号電力密度は、ＦＦＣ要件に対応してよい（例えば、５９．０５乃至６４ＧＨｚのミリメートル波バンドについて、アンテナから３メートル離れて測定される最大５００ｍＷ及び１８μＷ／ｃｍ２）。幾つかの実施形態で、ＵＥと通信するためにｍｍＷ基地局１０２によって利用されるミリメートル波周波数は、６０ＧＨｚバンド（Ｖバンド）内にあってよいが、３０ＧＨｚから７０ＧＨｚ又はそれ以上の範囲に及んでよい。
【００５９】
幾つかの実施形態で、ＰＨＹレイヤ回路１０８（図１）は、ベースバンドプロセッサからベースバンド信号１０９を受信してよい。ベースバンド信号は、ＵＥの夫々についてのデータストリームを表してよい。送信されるデータストリームは、個々にアドレッシングされたデータパケットを有してよい。
【００６０】
幾つかのＬＴＥ実施形態で、ＰＲＢは、周波数領域における１２サブキャリア×時間領域における０．５ｍｓを有してよい。ＰＲＢは、（時間領域において）対をなして割り当てられてよい。そのような実施形態で、ＰＲＢは、複数のリソース要素（resource  element）（ＲＥ）を有してよい。ＲＥは、１サブキャリア×１シンボルを有してよい。
【００６１】
幾つかの実施形態で、インテリジェントなＭＵ−ＭＩＭＯビーム電力制御技術は、放射の総伝送電力及びピーク電力密度に関する規則（例えば、ＦＣＣ）制限に従って、大開口アンテナアレイを備えた局のＭＵ−ＭＩＭＯスループット性能を最適化するよう提供される。そのような実施形態で、空間分割技術（ＳＤＭＡ又はＭＵ−ＭＩＭＯ）及び周波数分割技術（ＦＤＭＡ又はＯＦＤＭＡ）の共同使用は、ミリメートル波バンド通信のための非常に柔軟且つ強力なシステムを生み出す。実施形態は、総スループット、カバレッジ範囲、アクセスポイント又は基地局によって同時にサービスを提供されるユーザの数、等のような様々なシステム性能特性を改善するために（ＭＵ−ＭＩＭＯ又はＳＤＭＡに加えて）周波数分割の側面を利用する幾つかのアプローチを含む。例えば、ｍｍＷ基地局１０２によって同時にサービスを提供されるユーザの数は、数百又はそれ以上に達してよく、一方、各ＵＥは、１ミリ秒を下回る遅延を有して１０＋Ｍｂｐｓスループットを受信してよい。これは、基地局の放射の総伝送電力及び信号電力密度に関するＦＦＣ制限内で達成され得る。
【００６２】
先に論じられたように、幾つかの実施形態は、ｍｍＷバンドにおいてＳＤＭＡ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）技術及びＦＤＭＡ技術を一緒に使用してよい。そのようなＦＤＭＡ実施形態で、信号スペクトルは、部分に分割されてよく、異なる部分は、同じ又は異なるユーザへ割り当てられてよい。幾つかの実施形態で、スペクトルは、等しいバンド幅を有する幾つかの部分に分けられる。例えば、ＯＦＤＭ変調によれば、ＯＦＤＭサブキャリアの全体の組は、等しいサイズの幾つかのサブセットに分けられてよく、それらのサブセットは、同じ又は異なるＵＥへ割り当てられてよい。１ユーザへ割り当てられ得るサブキャリアの最小サブセットは、１ＰＲＢであってよい。
【００６３】
幾つかのＦＤＭＡ及びＯＦＤＭＡ実施形態で、単一のＵＥは、スペクトルの一部のみを用いてサービスを提供され得る。この特性は、様々に有効に使用され得る。１つの状態は、基地局の全伝送電力又は信号電力密度に関する制限のためにさもなされば基地局のカバレッジ範囲からはずれるであろう極めて遠いユーザと通信することである。干渉がないときは、２局間の接続性は、他方の局の受信機で閾値（それらの局が通信するために使用する変調及び符号化スキーム（ＭＣＳ）に依存する。）を超えるＳＮＲを生じさせる一方の局の能力によって決定され得る。このとき、受信されるＳＮＲは、伝送電力、経路損失（距離に伴う信号電力の低下）、及び受信機でのノイズ電力に依存する。他の観察結果は、受信機ノイズ電力が、それらの局が通信するために使用する信号の周波数バンド幅に比例することである。従って、信号バンド幅を数倍小さくし且つ総伝送電力を保つことによって、受信機でのＳＮＲの同様の増大は、もっぱら受信ノイズ電力の低減により、伝送電力又は伝送ビームフォーミング設定を変更せずに達成され得る。
【００６４】
これはまた、信号（ノイズ）の周波数バンド幅に対する信号（ノイズ）電力の比であるＰＳＤに関して説明され得る。受信機は、信号バンド幅に等しいフィルタリングバンド幅で信号のフィルタリングを適用するので（有用な信号周波数バンドの外にある全ての不要な信号を除去するため）、ＳＮＲは、ノイズのＰＳＤに対する信号のＰＳＤの比と見なされ得る。ＯＦＤＭ及びＯＦＤＭＡシステムに関し、１サブキャリアに関して測定される当該値は、サブキャリアごとのＳＮＲとも呼ばれることがある。例えば、全体の２ＧＨｚスペクトルがただ一人のユーザと通信するために使用される場合に、信号の最大許容ＰＳＤは、総伝送電力制限又は信号電力密度制限によって決定される最大許容電力（図２Ａ参照）によって決定される。スペクトルの部分的使用により、より大きいＰＳＤは、同じ全伝送電力により達成され得る（図２Ｂ参照）。結果として、受信機（例えば、ＵＥ）でのフィルタは、低減された信号バンド幅内で信号を処理するよう調整され得る。ＳＮＲ（すなわち、ノイズＰＳＤに対する信号ＰＳＤの比に等しい。）も増大し、従って、通信は、ＦＣＣ要件の違反なしで、より長い距離にわたって確立され得る（図２Ｃ参照）。
【００６５】
上述されたように、ＦＤＭＡ及びＯＦＤＭＡ技術は、基地局１０２が異なるユーザへ信号スペクトルの異なる部分を割り当てることを可能にする（図３Ａ参照）。幾つかの実施形態で、異なるＢＦ設定は、信号スペクトルの異なる部分について適用されてよい。例えば、モジュラーアンテナアレイに関し、異なるビームフォーミング設定は、ビームフォーミングプロセッサ１０６によって適用されてよい。幾つかのビームは、異なる方向において生成されてよく、たとえビームフォーミングプロセッサがＭＵ−ＭＩＭＯをサポートしないとしても同時に複数のユーザにサービスを提供する（図３Ｂ参照）。
【００６６】
まさに記載されるように複数のビームが生成される場合に、アンテナによって放射されるエネルギは、全バンド幅が単一のユーザへ割り当てられる場合（すなわち、１ＢＦ設定が全スペクトルにわたる状態）よりも広い角度で拡散される。このように、伝送スキームは、電力密度を低減し、従って、全伝送電力制限が満足され得ることを条件として、ｍｍＷ基地局１０２がＦＦＣの信号電力密度内でユーザにサービスを提供するための電力を増大する更なる余地を可能にする。従って、より広い範囲又はより高いスループットは、ＦＣＣ要件の制限（例えば、Ｐｍａｘ＝５００ｍＷ及びＳｍａｘ＝１８μＷ／ｃｍ２）内でｍｍＷ基地局１０２によって達成され得る。他の状況において、異なる周波数部分において送信されるビームの一部は、ｍｍＷ基地局１０２に対して略同じ方向において位置付けられている複数のユーザに同時にサービスを提供するよう、同じ方向に向けられてよい（図３Ｃ参照）。これは、異なるユーザへの伝送が周波数領域において（直交）分割されているので、それらの間で干渉を生じない。
【００６７】
異なるユーザは、周波数領域において、異なる電力割り当てを受け得る点にも留意されたい（例えば、ユーザとｍｍＷ基地局１０２との間の異なる経路損失を補償するため）。これは、図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃで表されている。
【００６８】
幾つかのミリメートル波通信システムは、非常に高いスループットで通信するために一度に多数のスペクトルを使用することがある。例えば、ＷｉＧｉｇリンクの単チャネルのバンド幅は、データレートが７Ｇｂｐｓを達成する状態で、２ＧＨｚと同じ幅を有してよい。しかし、現実的な適用（標準の圧縮ビデオストリーミングを含む。）のために、このスループットは、しばしば必要とされず、複数のユーザに同時にサービスを提供するためにｍｍＷ基地局１０２によって使用されてよい。幾つかの実施形態に従ってＦＤＭＡを用いない場合に、異なるユーザへの伝送は、ＴＤＭＡモード通信のために時間領域において分割される必要がある。多数のユーザ（例えば、数百）に関し、ＴＤＭＡモードを用いることは、個別のユーザごとのトラヒックにおいてバーストトラヒック及び著しい遅延をもたらす。ここで開示されるＦＤＭＡ実施形態は、各ユーザが、無線通信システムの物理レイヤによって導入される最小遅延を有して連続的にデータを受信しながら、低減されたスループット（ただし、必要とされるＱｏＳレベルを維持するのになお十分である。）を得るようにユーザ間でスペクトルを分配することによって、このような問題に対処する。ＦＤＭＡの有無によるその場合についての通信システムの遅延性能は、図５Ａ及び図５Ｂに表されている。
【００６９】
ＦＤＭＡ及び／又はＯＦＤＭＡ技術は、ｍｍＷ基地局１０２によって同時にサービスを提供されるユーザの数を実質的に増やすようＳＤＭＡ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）と組み合わせて使用されてよい。これは、ユーザのグループを異なるＰＲＢへ割り当てることによってなされてよく、各グループはＭＵ−ＭＩＭＯモードにおいて（すなわち、複数のビームを介して）サービスを提供される。例えば、アレイアンテナ１０４が生成することができるＭＵ−ＭＩＭＯビームの数が３であり、且つ、信号が３つのＰＲＢに分けられ得る場合に、ｍｍＷ基地局１０２によってサービスを提供されるユーザの総数は、図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃに示されるように９となり得る。幾つかの実施形態で、ＰＲＢの数及びＭＵ−ＭＩＭＯビームの数は、よりずっと多くてよい（例えば、ＬＴＥのようなシステムにおける５０ＰＲＢ、及び１６ＭＵ−ＭＩＭＯビーム）。従って、同時にサービスを提供されるユーザの数は、最大８００又はそれ以上となり得る。異なるＰＲＢにおいて生成されるＭＵ−ＭＩＭＯビームは、図６Ｂに示されるように異なる方向において向けられてよく、あるいは、図６Ｃに示されるように少なくとも一部の重なり合うビームを有してよい。このようなスキームにおいて、異なるＰＲＢにおいて送信されるビーム（例えば、ビーム４、５、６）の重なり合いは、それらが周波数領域において分けられているので、対応するユーザへの送信間で干渉を生じない。例えば、ビーム４、５及び６は、ビーム間干渉の問題を伴わずに異なるユーザにサービスを提供しながら同じ方向に向くことができる。
【００７０】
幾つかの実施形態で、ＵＥは、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、無線通信機能を備えたラップトップ若しくはポータブルコンピュータ、ウェブタブレット、無線電話、スマートフォン、無線ヘッドセット、ページャ、インスタントメッセージング装置、デジタルカメラ、アクセスポイント、テレビジョン、医療機器（例えば、心拍計、血圧計、等）、あるいは、無線により情報を受信及び／又は送信することができる他の装置のような、モバイル又はポータブル型無線通信装置であってよい。幾つかの実施形態で、ＵＥは、キーボード、ディスプレイ、不揮発性メモリポート、多重アンテナ、グラフィクスプロセッサ、アプリケーションプロセッサ、スピーカ、及び他のモバイル装置要素のうちの１又はそれ以上を含んでよい。ディスプレイは、タッチスクリーンを含むＬＣＤスクリーンであってよい。
【００７１】
ｍｍＷ基地局１０２は、幾つかの別々の機能要素を有するよう表されているが、それらの機能要素のうちの１又はそれ以上は組み合わされてよく、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含むプロセッシング要素のようなソフトウェア構成要素、及び／又は他のハードウェア要素の組み合わせによって実施されてよい。例えば、幾つかの要素は、１又はそれ以上のマイクロプロセッサ、ＤＳＰ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）、並びにここで記載される機能を少なくとも実行する様々なハードウェア及び論理回路の組み合わせを有してよい。幾つかの実施形態で、ｍｍＷ基地局１０２の機能要素は、１又はそれ以上のプロセッシング要素において動作する１又はそれ以上のプロセスを指してよい。
【００７２】
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うちの１つ又はそれらの組み合わせにおいて実施されてよい。実施形態はまた、ここで記載される動作を実行するよう少なくとも１つのプロセッサによって読み出されて実行され得る、コンピュータ読出可能記憶装置において記憶される命令として実施されてよい。コンピュータ読出可能記憶装置は、機械（例えば、コンピュータ）によって読出可能な形で情報を記憶するあらゆる非一時的なメカニズムを含んでよい。例えば、コンピュータ読出可能記憶装置は、読出専用メモリ（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、並びに他の記憶装置及び媒体を含んでよい。幾つかの実施形態で、ｍｍＷ基地局１０２は、１又はそれ以上のプロセッサを含んでよく、コンピュータ読出可能記憶装置に記憶される命令により構成されてよい。
【００７３】
一例において、ミリメートル波（ｍｍＷ）基地局は、複数のユーザ設備（ＵＥ）へのｍｍＷ周波数でのマルチビーム伝送のために大開口アレイアンテナを設定するビームフォーミングプロセッサを有し、前記ビームフォーミングプロセッサは、全チャネルバンド幅よりも実質的に狭い前記全チャネルバンド幅の非干渉スペクトル部分を各ＵＥに割り当て、ＵＥごとに伝送電力割り当てを決定し、前記伝送電力割り当てに従う前記複数のＵＥの割り当てられた非干渉スペクトル部分内での前記複数のＵＥへのデータストリームの同時送信のために、複数のマルチユーザ多入力多出力（ＭＵ−ＭＩＭＯ）アンテナビームを前記複数のＵＥへ同時に向けるマルチビーム・ビームフォーミングを実行するよう配置される。
【００７４】
他の例では、当該ｍｍＷ基地局は、各ＵＥが２ＧＨｚバンド幅である前記全チャネルバンド幅を利用する状態で通信が６０ＧＨｚ周波数バンド内で行われるべきである無線ギガビットアライアンス（ＷｉＧｉｇ）規格に従って動作するよう構成され、ｍｍＷ基地局は、前記複数のＵＥに非干渉スペクトル部分を割り当てられる場合に前記全チャネルバンド幅を利用するのを控えるよう指示し、前記全チャネルバンド幅に代えて前記割り当てられた非干渉スペクトル部分内で前記複数のＵＥと通信するよう配置される。
【００７５】
他の例では、前記ビームフォーミングプロセッサは、前記複数のＵＥの夫々について信号バンド幅を低減して、総伝送電力（Ｐｍａｘ）制限、信号電力密度（Ｓｍａｘ）制限、及び電力スペクトル密度（ＰＳＤ）制限を超えずに各ＵＥにＰＳＤの増大を提供するように、前記全チャネルバンド幅の前記非干渉スペクトル部分を割り当てるよう配置され、前記大開口アレイアンテナは、ｍｍＷ周波数の波長の少なくとも１０倍である幅及び長さの寸法を有する。
【００７６】
他の例では、前記ビームフォーミングプロセッサは更に、前記伝送電力割り当てを、
前記伝送電力割り当ての合計が、前記全チャネルバンド幅のための前記総伝送電力制限を超えず、
前記アンテナビームのいずれによる送信のための信号電力密度も、前記信号電力密度制限を下回り、且つ
ＰＳＤが、伝送スペクトルマスクに従う
ように、ＵＥごとに決定するよう配置される。
【００７７】
他の例では、前記ビームフォーミングプロセッサは更に、前記複数のＵＥについての総スループットを最大化するように、ＵＥごとに前記伝送電力割り当てを決定するよう配置される。
【００７８】
他の例では、前記伝送電力制限は、連邦通信委員会（ＦＣＣ）によって設定された伝送電力制限であり、前記信号電力密度制限は、前記ＦＣＣによって設定された最大許容信号電力密度制限であり、前記ＰＳＤは、最大スペクトル密度を設定する伝送スペクトルマスクに従う。
【００７９】
他の例では、前記非干渉スペクトル部分は、１乃至３の物理リソースブロック（ＰＲＢ）を有し、前記全チャネルバンド幅は、少なくとも５０のＰＲＢを有し、各ＰＲＢは、同数の直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）サブキャリアを有する。
【００８０】
他の例では、プロセッシング回路は、前記全チャネルバンド幅のうちのどの非干渉スペクトル部分が割り当てられているかを前記複数のＵＥの夫々に知らせる命令であって、無線リソース制御（ＲＲＣ）メッセージにおける伝送のために配置される前記命令を生成してよい。
【００８１】
他の例では、前記ビームフォーミングプロセッサは、前記アレイアンテナに、前記ＭＵ−ＭＩＭＯアンテナビームのうちの１つを各ＵＥの現在の方向に基づき各ＵＥに向けさせるよう配置され、重なり合うアンテナビームは、同じ方向を有するユーザ設備へ向けられる。
【００８２】
他の例では、前記マルチビーム伝送は、１又はそれ以上の非干渉の物理リソースブロック（ＰＲＢ）が各ＵＥに割り当てられる周波数分割多重（ＦＤＭＡ）アクセスに従って前記ビームフォーミングプロセッサによって設定される。
【００８３】
他の例では、前記ビームフォーミングプロセッサは更に、ＵＥのＭＵ−ＭＩＭＯグループを物理リソースブロック（ＰＲＢ）へ割り当て、ＵＥの各ＭＵ−ＭＩＭＯグループへのＯＦＤＭＡ伝送を生成し、アンテナビームを前記複数のＵＥへの方向に基づき前記複数のＵＥの夫々へ向けるよう前記大開口アレイアンテナを設定するよう配置され、同じ方向を有するＵＥは、異なるＰＲＢを割り当てられる。
【００８４】
他の例では、夫々のＵＥのための伝送電力割り当ては、経路損失、干渉、そのＵＥまでの距離、及びクオリティ・オブ・サービス（ＱｏＳ）レベルのうちの１又はそれ以上に少なくとも部分的に基づく。
【００８５】
他の例では、ミリメートル波（ｍｍＷ）基地局によって実行されるマルチユーザ多入力多出力（ＭＵ−ＭＩＭＯ）の方法は、複数のユーザ設備（ＵＥ）へのｍｍＷ周波数でのマルチビーム伝送のために大開口アレイアンテナを設定するステップと、全チャネルバンド幅よりも実質的に狭い前記全チャネルバンド幅の非干渉スペクトル部分を各ＵＥ備に割り当てるステップと、伝送電力割り当てに従う前記複数のＵＥの割り当てられた非干渉スペクトル部分内での前記複数のＵＥへのデータストリームの同時送信のために、複数のＭＵ−ＭＩＭＯアンテナビームを前記複数のＵＥへ同時に向けるマルチビーム・ビームフォーミングを実行するステップとを有する。
【００８６】
他の例では、前記ミリメートル波基地局は、非干渉スペクトル部分を割り当てる場合に、前記複数のＵＥに前記全チャネルバンド幅を利用するのを控えるよう指示し、前記全チャネルバンド幅に代えて前記割り当てられた非干渉スペクトル部分内で前記複数のＵＥと通信するよう配置される。
【００８７】
他の例では、前記全チャネルバンド幅の前記非干渉スペクトル部分を割り当てるステップは、総伝送電力（Ｐｍａｘ）制限、信号電力密度（Ｓｍａｘ）制限、及び電力スペクトル密度（ＰＳＤ）制限を超えずに各ＵＥにＰＳＤの増大を提供するよう前記複数のＵＥの夫々について信号バンド幅を低減し、前記大開口アレイアンテナは、前記ｍｍＷ周波数の波長の少なくとも１０倍である幅及び長さの寸法を有する。
【００８８】
他の例では、当該方法は、前記伝送電力割り当ての合計が、前記全チャネルバンド幅のための前記総伝送電力制限を超えず、前記アンテナビームのいずれによる送信のための信号電力密度も、前記信号電力密度制限を下回り、且つ、ＰＳＤが、伝送スペクトルマスクに従うように、ＵＥごとに前記伝送電力割り当てを決定するステップを更に有する。
【００８９】
他の例では、ミリメートル波（ｍｍＷ）基地局は、大開口アレイアンテナと、複数のユーザ設備（ＵＥ）へのｍｍＷ周波数でのマルチビーム伝送のために前記大開口アレイアンテナを設定するビームフォーミングプロセッサとを有し、前記ビームフォーミングプロセッサは、全チャネルバンド幅よりも実質的に狭い前記全チャネルバンド幅の非干渉スペクトル部分を各ＵＥに割り当て、前記複数のＵＥに、非干渉スペクトル部分を割り当てられる場合に前記全チャネルバンド幅を利用するのを控えるよう指示し、ＵＥごとに伝送電力割り当てを決定し、前記伝送電力割り当てに従う前記複数のＵＥの割り当てられた非干渉スペクトル部分内での前記複数のＵＥへのデータストリームの同時送信のために、複数のマルチユーザ多入力多出力（ＭＵ−ＭＩＭＯ）アンテナビームを前記複数のＵＥへ同時に向けるマルチビーム・ビームフォーミングを実行するよう配置される。
【００９０】
他の例では、当該ｍｍＷ基地局は、各ＵＥが２ＧＨｚバンド幅である前記全チャネルバンド幅を利用する状態で通信が６０ＧＨｚ周波数バンド内で行われるべきである無線ギガビットアライアンス（ＷｉＧｉｇ）規格に従って動作するよう構成され、当該ｍｍＷ基地局は、前記全チャネルバンド幅に代えて前記割り当てられた非干渉スペクトル部分内で前記複数のＵＥと通信するよう配置される。
【００９１】
他の例では、前記ビームフォーミングプロセッサは、前記複数のＵＥの夫々について信号バンド幅を低減して、総伝送電力（Ｐｍａｘ）制限、信号電力密度（Ｓｍａｘ）制限、及び電力スペクトル密度（ＰＳＤ）制限を超えずに各ＵＥ備にＰＳＤの増大を提供するように、前記全チャネルバンド幅の前記非干渉スペクトル部分を割り当て、前記伝送電力割り当てを、前記伝送電力割り当ての合計が、前記全チャネルバンド幅のための前記総伝送電力制限を超えず、前記アンテナビームのいずれによる送信のための信号電力密度も、前記信号電力密度制限を下回り、且つ、ＰＳＤが、伝送スペクトルマスクに従うように、ＵＥごとに決定するよう配置される。
【００９２】
他の例では、マルチユーザ多入力多出力（ＭＵ−ＭＩＭＯ）ビームフォーミングのための動作を実行する１又はそれ以上のプロセッサによる実行のための命令を記憶する非一時的なコンピュータ可読記憶媒体が提供される。
【００９３】
前記動作は、複数のユーザ設備（ＵＥ）へのミリメートル波（ｍｍＷ）周波数でのマルチビーム伝送のために大開口アレイアンテナを設定する動作と、全チャネルバンド幅よりも実質的に狭い前記全チャネルバンド幅の非干渉スペクトル部分を各ＵＥに割り当てる動作と、伝送電力割り当てに従う前記複数のＵＥの割り当てられた非干渉スペクトル部分内での前記複数のＵＥへのデータストリームの同時送信のために、複数のＭＵ−ＭＩＭＯアンテナビームを前記複数のＵＥへ同時に向けるマルチビーム・ビームフォーミングを実行するよう前記大開口アレイアンテナを設定する動作とを含む。
【００９４】
他の例では、前記動作は、前記複数のＵＥの夫々について信号バンド幅を低減して、総伝送電力（Ｐｍａｘ）制限、信号電力密度（Ｓｍａｘ）制限、及び電力スペクトル密度（ＰＳＤ）制限を超えずに各ＵＥにＰＳＤの増大を提供するように、前記全チャネルバンド幅の前記非干渉スペクトル部分を割り当てる動作と、前記伝送電力割り当てを、前記伝送電力割り当ての合計が、前記全チャネルバンド幅のための前記総伝送電力制限を超えず、前記アンテナビームのいずれによる送信のための信号電力密度も、前記信号電力密度制限を下回り、且つ、ＰＳＤが、伝送スペクトルマスクに従うように、ＵＥごとに決定する動作とを更に含む。
【００９５】
要約は、読む者が技術的開示の本質及び要点を確かめることを可能にする要約を求める３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．セクション１．７２（ｂ）に従うよう設けられている。要約は、それが特許請求の範囲の適用範囲又は意義を制限するために使用されないとの理解の下に提示される。特許請求の範囲は、これによって詳細な説明に組み込まれ、各請求項は、別個の実施形態として自立する。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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