(57)【要約】  実施形態は、コードブック技術を使用して、無線通信システムにおける性能を向上することに関連して説明されている。実施形態にしたがって、無線通信環境における性能を向上する方法がある。方法は、送信モードに対するユーザの選好を受信することと、コードブック中の１または複数のエントリにユーザの選好を関連付けることと、１または複数のエントリに対応する送信モードにユーザを割り当てることとを含むことができる。送信モードは、プリコーディング、空間分割多元接続(ＳＤＭＡ)、ＳＤＭＡプリコーディング、多入力多出力(ＭＩＭＯ)、ＭＩＭＯプリコーディング、ＭＩＭＯ−ＳＤＭＡ、およびダイバーシティの１つであり得る。各エントリは、送信モードに対応することができる。【選択図】      図４
2009506729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信環境における性能を高める方法であって、
送信モードに対するユーザの選好を受信することと、
コードブック中の１または複数のエントリにユーザの選好を関連付けることと、
１または複数のエントリに対応する送信モードにユーザを割り当てることとを含む方法。
【請求項２】
コードブック中の１または複数のエントリにユーザの選好を関連付けることは、コードブックを読み出して、ユーザの選好に対応するモードおよび少なくとも１つのベクトルまたは少なくとも１つの行列を判断することを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
コードブックは、プリコーディング、空間分割多元接続(space division multiple access, SDMA)、ＳＤＭＡプリコーディング、多入力多出力(multiple input multiple output, MIMO)、ＭＩＭＯプリコーディング、ＭＩＭＯ−ＳＤＭＡ、およびダイバーシティを含む送信モードに対するエントリを含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
各エントリは、送信モードに対応する請求項１記載の方法。
【請求項５】
受信されたユーザの選好は、モード、チャネル品質インジケータ(channel quality indicator, CQI)、複数のモードの少なくとも１つに対する関連するＣＱＩを伴う複数のモード、およびモードの少なくとも１つに対するＣＱＩ間の差を識別する選好の少なくとも１つを含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
送信モードのユーザの選好を判断する方法であって、
ユーザのチャネル特性を判断することと、
適用するコードブックから１または複数の送信モードを選択することと、
選択された１または複数のモードの識別子を送信することとを含む方法。
【請求項７】
ユーザのチャネル特性を判断することは、ＣＱＩ、電力オフセット、信号強度、および他のセクタ干渉情報を利用することによって判断することを含む請求項６記載の方法。
【請求項８】
コードブックは、プリコーディング、空間分割多元接続(ＳＤＭＡ)、ＳＤＭＡプリコーディング、多入力多出力(ＭＩＭＯ−ＳＤＭＡ)、ＭＩＭＯプリコーディング、およびダイバーシティを含む送信モードに対するエントリを含む請求項６記載の方法。
【請求項９】
チャネル情報は、適用する１または複数の送信モードを選択するために利用される少なくとも１つのメトリックを含む請求項６記載の方法。
【請求項１０】
メトリックは、プリコーディングに対するＣＱＩ、ＳＤＭＡに対するＣＱＩ、およびダイバーシティモードに対するＣＱＩの少なくとも１つを含む請求項９記載の方法。
【請求項１１】
コードブックから複数の送信モードの中の送信モードを選択するように構成されたプロセッサと、
プロセッサに連結されたメモリとを含む無線通信デバイス。
【請求項１２】
コードブックは、プリコーディング、空間分割多元接続(ＳＤＭＡ)、ＳＤＭＡプリコーディング、多入力多出力(ＭＩＭＯ)、ＭＩＭＯプリコーディング、ＭＩＭＯ−ＳＤＭＡ、およびダイバーシティを含む送信モードに対するエントリを含む請求項１１記載の無線通信デバイス。
【請求項１３】
コードブックの各エントリは、送信モードに対応する請求項１１記載の無線通信デバイス。
【請求項１４】
デバイスが異なる基地局間を移動するとき、プロセッサは異なるコードブックに自動的にアクセスする請求項１１記載の無線通信デバイス。
【請求項１５】
デバイスが異なる基地局間を移動するとき、プロセッサは異なるコードブックを受信し、そこから送信モードを選択する請求項１１記載の無線通信デバイス。
【請求項１６】
送信モードに対する受信されたユーザの選好を処理する手段と、
コードブック中の１または複数のエントリに選好を関連付ける手段と、
１または複数のエントリに対応する送信モードにユーザを割り当てる手段とを含む無線通信デバイス。
【請求項１７】
コードブックは、プリコーディング、空間分割多元接続(ＳＤＭＡ)、ＳＤＭＡプリコーディング、多入力多出力(ＭＩＭＯ)、ＭＩＭＯプリコーディング、ＭＩＭＯ−ＳＤＭＡ、およびダイバーシティを含む送信モードに対するエントリを含む請求項１６記載の無線通信デバイス。
【請求項１８】
各エントリは、送信モードに対応する請求項１６記載の無線通信デバイス。
【請求項１９】
ユーザのチャネル特性を判断する手段と、
適用するコードブックから１または複数の送信モードを選択する手段と、
選択された１または複数のモードの識別子を送信する手段とを含む無線通信デバイス。
【請求項２０】
ユーザのチャネル特性を判断する手段は、ＣＱＩ、電力オフセット、信号強度、および他のセクタ干渉情報を利用することによって判断することを含む請求項１９記載の無線通信デバイス。
【請求項２１】
コードブックは、プリコーディング、空間分割多元接続(ＳＤＭＡ)、ＳＤＭＡプリコーディング、多入力多出力(ＭＩＭＯ)、ＭＩＭＯプリコーディング、ＭＩＭＯ−ＳＤＭＡ、およびダイバーシティを含む送信モードに対するエントリを含む請求項１９記載の無線通信デバイス。
【請求項２２】
送信モードに対する受信したユーザの選好を処理する命令と、
コードブック中の１または複数のエントリにユーザの選好を関連付ける命令と、
１または複数のエントリに対応する送信モードにユーザを割り当てる命令とを含む、記憶された命令を含むコンピュータ読み出し可能媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
米国特許法第１１９条のもとでの優先権の主張
本出願は、２００５年８月３０日に出願された米国仮出願第６０／７１３，０２９号（“Beam-Space Precoding For SDMA Wireless Communication Systems”）、および２００５年１０月２７日に出願された米国仮出願第６０／７３１，０１４号（“Precoding And SDMA Support”）の恩恵に対して権利を主張し、この両者の全体は参照によって明示的に取り入れられている。
【０００２】
次の説明は、概ね、無線通信に関し、とくに、無線通信システムに対するプリコーディング（precoding）および空間分割多元接続(space division multiple access, SDMA)の支援に関する。
【背景技術】
【０００３】
無線ネットワーキングシステムは、多くの人々が世界中で通信するための広く行き渡った手段になった。無線通信デバイスは、より小型でより強力になり、改善された携帯性および利便性を含む消費者のニーズを満たしている。ユーザは、セルラ電話、パーソナル ディジタル アシスタント(personal digital assistant, PDA)、等のような無線通信デバイスに対して多くの用途を見付け、信頼できるサービスおよび拡大した受信可能範囲エリアを要求している。
【０００４】
無線通信システムの性能は、基地局またはアクセスポイントから移動デバイスへ通信する領域内において、ビーム成形された送信（beam-formed transmission）を使用することによって向上することができる。このような領域はサービスエリアであり、小領域（sub-region）またはセクタを含むことができる。基地局に配置された複数のアンテナを使用して、ビーム成形された送信を形成することができ、これは“ビーム”を利用し、“ビーム”は、一般に、１本の送信アンテナを使用する送信よりも狭いエリアをカバーする。信号対干渉および雑音比(signal to interference and noise ratio, SINR)は、ビームによってカバーされているエリアまたはセクタ内で高くなる。ビームによってカバーされていないセクタの部分は、ヌル（null）領域と呼ばれる。このヌル領域内の移動デバイスは、一般に非常に低いＳＩＮＲをもち、したがって、性能が下がり、データを損失する可能性がある。通信システムは、ビームを特定のユーザデバイスに動的に方向付けるビームステアリングを使用してもよい。ビームステアリング中に、ユーザデバイスが位置を変えると、ビームは方向を変える。
【０００５】
通信システムにおける問題は、移動デバイスまたは受信機が、アクセスポイントまたは送信機によってサービスされているエリアの特定の部分に位置することである。このような場合に、送信機が複数の送信アンテナをもつとき、受信機において最大電力を与えるために、各アンテナから与えられた信号を結合する必要はない。これらの場合に、受信機において受信された信号を復号することに関する問題があり得る。
【０００６】
上述を克服するために、複数のアンテナを用いる無線リンクの信号対雑音比(signal to noise ratio, SNR)を改善する必要がある。改善されたＳＮＲは、受信機による信号の復号も改善することができる。
【発明の開示】
【発明の概要】
【０００７】
次に、１つ以上の実施形態の幾つかの態様の基本的な理解を与えるために、このような実施形態の簡略化された概要を提示する。この概要は、１つ以上の実施形態の広範囲の概略ではなく、実施形態の重要または重大な要素を識別することも、またはこのような実施形態の範囲を詳細に描く（delineate）ことも意図していない。その唯一の目的は、後述で提示されるより詳細な説明に対する前置きとして、説明される実施形態の幾つかの概念を簡略化された形で提示することである。
【０００８】
１つ以上の実施形態およびその対応する開示にしたがって、種々の態様が、無線通信および無線通信の性能を向上することに関連して説明される。実施形態にしたがって、無線通信環境における性能を向上する方法がある。方法は、送信モードに対するユーザの選好（preference）を受信することを含む。方法は、コードブックにおける１または複数のエントリにユーザの選好を関連付けることと、１または複数のエントリに対応する送信モードにユーザを割り当てることとを含む。送信モードは、プリコーディング、空間分割多元接続(space division multiple access, SDMA)、ＳＤＭＡプリコーディング、多入力多出力(multiple input multiple output, MIMO)、ＭＩＭＯプリコーディング、ＭＩＭＯ−ＳＤＭＡ、およびダイバーシティの１つである。各エントリは、送信モードに対応することができる。
【０００９】
幾つかの実施形態にしたがって、送信モードのユーザ選好を判断する方法がある。方法は、ユーザのチャネル特性を判断することと、コードブックから適用する１または複数の送信モードを選択することと、選択された１または複数のモードの識別子を送信することとを含む。ユーザのチャネル特性を判断することは、ＣＱＩ、電力オフセット、信号強度、および他のセクタ干渉情報を利用することによって判断することを含むことができる。モードは、プリコーディング、空間分割多元接続(ＳＤＭＡ)、ＳＤＭＡプリコーディング、多入力多出力(ＭＩＭＯ−ＳＤＭＡ)、ＭＩＭＯプリコーディング、およびダイバーシティの１つであり得る。
【００１０】
幾つかの実施形態にしたがって、プロセッサと、プロセッサに連結されたメモリとを含む無線通信デバイスがある。プロセッサは、コードブックから複数の送信モードの中の送信モードを選択するように構成されることができる。送信モードは、プリコーディング、空間分割多元接続(ＳＤＭＡ)、ＳＤＭＡプリコーディング、多入力多出力(ＭＩＭＯ)、ＭＩＭＯプリコーディング、ＭＩＭＯ−ＳＤＭＡ、およびダイバーシティの１つであり得る。コードブックの各エントリは、送信モードに対応することができる。幾つかの実施形態において、デバイスが異なる基地局間を移動するとき、プロセッサは異なるコードブックに自動的にアクセスするか、またはデバイスが異なる基地局間を移動するとき、プロセッサは異なるコードブックを受信し、そこから送信モードを選択する。
【００１１】
幾つかの実施形態にしたがって、送信モードに対するユーザの選好を受信する手段を含む無線通信デバイスがある。デバイスには、コードブック中の１または複数のエントリに選好を関係付ける手段と、１または複数のエントリに対応する送信モードにユーザを割り当てる手段とがさらに含まれている。各エントリは、送信モードに対応することができる。送信モードは、プリコーディング、空間分割多元接続(ＳＤＭＡ)、ＳＤＭＡプリコーディング、多入力多出力(ＭＩＭＯ)、ＭＩＭＯプリコーディング、ＭＩＭＯ−ＳＤＭＡ、およびダイバーシティの１つであり得る。
【００１２】
幾つかの実施形態にしたがって、ユーザのチャネル特性を判断する手段と、コードブックから適用する１または複数の送信モードを選択する手段と、選択された１または複数のモードの識別子を送信する手段とを含む無線通信デバイスがある。ユーザのチャネル特性を判断する手段は、ＣＱＩ、電力オフセット、信号強度、および他のセクタ干渉情報を利用することによって判断することを含む。モードは、プリコーディング、空間分割多元接続(ＳＤＭＡ)、ＳＤＭＡプリコーディング、多入力多出力(ＭＩＭＯ)、ＭＩＭＯプリコーディング、ＭＩＭＯ−ＳＤＭＡ、およびダイバーシティの１つであり得る。
【００１３】
上述の目的および関連する目的の達成のために、１つ以上の実施形態は、後述で十分に説明され、請求項でとくに指摘されている特徴を含む。後述の説明および添付の図面は、ある特定の例示的な態様を詳細に説明し、実施形態の原理が採用され得る種々のやり方の中の幾つかのみを示している。他の長所および斬新な特徴は、次の詳細な説明から、図面と共に検討されるときに明らかになり、開示された実施形態は、このような態様およびそれらと同等のものを全て含むように意図されている。
【詳細な説明】
【００１４】
ここで、図面を参照して種々の実施形態を説明する。次の記述では、説明の目的で、非常に多くの具体的な詳細が、１つ以上の実施形態を完全に理解させるために示されている。しかしながら、これらの具体的な詳細がなくてもこのような実施形態が実行され得ることは、明らかであり得る。他の例では、これらの実施形態の説明を助けるために、周知の構造およびデバイスがブロック図の形で示されている。
【００１５】
本出願で使用されているように、“構成要素（component）”、“システム(system)”、等の用語は、コンピュータに関連するエンティティ、ハードウェア、ファームウェア、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせ、ソフトウェア、または実行中のソフトウェア（software in execution）の何れかを指すことを意図されている。例えば、構成要素は、プロセッサ上で実行されるプロセス、プロセッサ、オブジェクト、エグゼキュータブル、実行のスレッド、プログラム、および／またはコンピュータであり得るが、これらに限定されない。例として、コンピューティングデバイス上で実行されるアプリケーションと、コンピューティングデバイスとの両者は、構成要素であり得る。１つ以上の構成要素が、プロセスおよび／または実行のスレッド内に存在することができ、構成要素は、１つのコンピュータ上に局在するか、または２つ以上のコンピュータ間で分散され得る。さらに、これらの構成要素は、記憶された種々のデータ構造を有する種々のコンピュータ読み出し可能媒体から実行することができる。構成要素は、ローカルおよび／またはリモートプロセスによって、例えば、１つ以上のデータパケットを有する信号にしたがって通信することができる(例えば、１つの構成要素からのデータは、ローカルシステム、分散システムにおいて他の構成要素と、および／またはインターネットのようにネットワークをわたって他のシステムと信号によって対話する）。
【００１６】
さらに、種々の実施形態は、本明細書においてユーザデバイスに関連して説明される。ユーザデバイスは、システム、加入者ユニット、加入者局、移動局、移動デバイス、遠隔局、アクセスポイント、基地局、遠隔端末、アクセス端末、ユーザ端末、端末、ユーザエージェント、またはユーザ装置とも呼ばれ得る。ユーザデバイスは、セルラ電話、コードレス電話、セッション開始プロトコル（Session Initiation Protocol, SIP)電話、無線ローカルループ(wireless local loop, WLL)ステーション、ＰＤＡ、無線接続能力を有するハンドヘルドデバイス、または無線モデムに接続された他の処理デバイスであり得る。
【００１７】
さらに、本明細書に説明されている種々の態様または特徴は、方法、装置、または標準のプログラミングおよび／またはエンジニアリング技術を使用する製造物として実施され得る。“製造物（article of manufacture）”という用語は、任意のコンピュータ読み出し可能デバイス、キャリア、または媒体からアクセス可能なコンピュータプログラムを含むことを意図している。例えば、コンピュータ読出し可能媒体は、磁気記憶デバイス(例えば、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ストリップ．．．)、光ディスク(例えば、コンパクトディスク(compact disk, CD)、ディジタル多用途ディスク(digital versatile disk, DVD)．．．)、スマートカード、およびフラッシュメモリデバイス(例えば、カード、スティック、キードライブ．．．)を含むことができるが、これらに限定されない。
【００１８】
ここで図面を参照すると、図１は、本明細書に提示されている種々の実施形態にしたがって無線通信システム100を示している。プリコーディング、ＳＤＭＡ、ＳＤＭＡプリコーディング、多入力多出力(multiple input and multiple output, MIMO)、ＭＩＭＯプリコーディング、および／またはＭＩＭＯ−ＳＤＭＡ、およびダイバーシティを含む種々のモードを利用して、無線システム100における通信を改善することができる。図示されているように、移動デバイス102は基地局104と無線通信する。単純化のために１つの移動デバイス102と１つの基地局104とが示されているが、各々が２つ以上あり得ることが分かるはずである。
【００１９】
基地局104は送信アンテナを含み、送信アンテナは、所定のエリアをカバーするビームを生成することができ、固定のビームパターンが生成される。基地局104は、プリコーディング、ＳＤＭＡ、ＳＤＭＡプリコーディング、ＭＩＭＯ、ＭＩＭＯプリコーディング、および／またはＭＩＭＯ−ＳＤＭＡのような技術を支援する。基地局104は、何れの技術が利用されても、前処理を行う。例えば、プリコーディングでは、特定のベクトルを利用して、ユーザの送信の全てをある期間変調することができる。ＭＩＭＯプリコーディングでは、ベクトルのセットを使用して、基地局104からの送信を変調することができる。
【００２０】
コードブック106は、複数の送信モードに対応し得る異なるベクトルおよび／または行列のエントリを含み、このような情報は予め定義することができる。各エントリは、送信のモードまたは空間処理の形式(例えば、プリコーディング、ＭＩＭＯプリコーディング、ＳＤＭＡ、プリコーディングを用いるＳＤＭＡ、ＭＩＭＯ−ＳＤＭＡ、等)に対応することができる。例えば、コードブック106は６４エントリのセットを含むことができるが、エントリ数は幾つでもよく、６４は任意の数である。コードブック106は、基地局104、セクタ、または基地局104と通信する移動デバイス102に対してカスタマイズすることができる。限定するためではなく、例えば、コードブック106は、本明細書に記載された送信モードを適用する複数のユーザを支援することができる。１つのコードブックが参照番号106で示されているが、２つ以上のコードブックがシステム100内にあってもよく、２つ以上のコードブック106を移動デバイス102および／または基地局104に関連付けることができることに注意すべきである。
【００２１】
移動デバイス102は、移動デバイス102が望むエントリについて基地局104に通知することができる。コードブック106は、移動デバイス102および基地局104の何れかまたは両者が事前に知ることができる。例えば、基地局104は、そのコードブック106について移動デバイス102に通知することができる。移動デバイス102が異なる基地局104間を移動するとき、コードブック106は個々の基地局104に対して変わる。このコードブックの変更は、移動デバイス102によって自動的に、(例えば、異なるコードブックにアクセスするプロセッサによって)自律的に、または変更について移動デバイス102に通知する基地局104によって行われることができる。
【００２２】
ＳＤＭＡでは、複数のユーザが同じ時間−周波数資源上で同時にスケジュールされ、ユーザの空間シグネチャは区別され得る。ＳＤＭＡでは、セクタは仮想セクタに分割され、異なる領域内のユーザデバイスは同じチャネル資源を共有し、それによって、より高度な空間の再使用を達成する。ロバストなシグナリングを与える可能性のある別の送信モードがあり得る。この送信モードは、制御および／または同報通信データを送信するのに使用され得る。全ての仮想セクタは、より狭い空間ビームのセットにさらに細分され、仮想セクタ内の特定のビーム(または、ビームの線形結合)を特定のユーザデバイスに適用し、それによってユーザデバイスに対するアンテナ利得を増加し、送信によって生じる干渉の空間拡散を制限することができる。
【００２３】
容量が非線形領域に近いとき、高いＳＮＲのシナリオにおいて、ＳＤＭＡは有益である。これらの実施形態において、複数のユーザを重ねる（overlap）ことは、各ユーザに対するＳＮＲを低下させるという犠牲を払って、使用可能なチャネル数(次元（dimensionality）)を増やす。高いＳＮＲにおいて、ユーザが非線形容量領域にあるとき、このアプローチはシステム容量を増加する。他方で、低いＳＮＲの体制（regime）(容量曲線の線形領域)では、次元を増やす一方で、ユーザから電力を奪うことは、通常は有益ではない。これらの実施形態では、プリコーディングが情報の複数のストリームまたはフローにわたり得る場合のプリコーディング(ＭＩＭＯプリコーディング)のような技術によって、ユーザのＳＮＲを高めるのが有益である。これらの実施形態では、ビームの予め定義されたセットを利用して、ユーザに送信する。ＭＩＭＯ方式では、同じユーザに送信される複数のストリームがあり、データは複数の固有ベクトルの方向にしたがって送信することができる。
【００２４】
開示された技術を利用して、多入力単一出力／多入力多出力（multiple input single output, MISO/multiple input multiple output, MIMO）のプリコーディングおよびＳＤＭＡのシームレスな動作は、ＳＤＭＡビームのビーム空間においてプリコーディングを適用することによって可能にされる。とくに、ＳＤＭＡがイネーブルにされている幾つかの仮想セクタがあるとき、各このような領域は、さらに、狭い空間ビームのセットから構成される。これらの狭いビームは、その仮想セクタ内で行われる送信の基準を成す。
【００２５】
何れのモード(プリコーディング、ＳＤＭＡ、ＳＤＭＡおよびプリコーディング、ＭＩＭＯ、ＭＩＭＯおよびプリコーディング、またはＭＩＭＯおよびＳＤＭＡ)を利用するかの決定は、１つ以上のチャネル条件に基づくことができる。チャネル品質インジケータ(channel quality indicator, CQI)技術は、何れのベクトル（例えば、最高値または最低値を与える）を使用するかを判断するのに使用することができる。プリコーディングでは、特定のエントリを利用し、ユーザの送信を予め処理することができる。ＭＩＭＯプリコーディングでは、ベクトルのセットを使用して、基地局の送信を予め処理することができる。プリコーディングはより高いＳＮＲを与え、より良い性能をもたらす可能性がある。
【００２６】
図２は、種々の実施形態にしたがって多元接続無線通信システム200を示している。多元接続無線通信システム200は、複数のセル、例えば、セル202、204、および206を含んでいる。図２の実施形態において、各セル202、204、および206は、複数のセクタを含むアクセスポイント242、244、246を含む。複数のセクタは、アンテナのグループによって形成され、各々は、セルの一部の中のアクセス端末との通信を担当している。セル202において、各アンテナグループ212、214、および216は、異なるセクタに対応する。セル204において、各アンテナグループ218、220、および222は、異なるセクタに対応する。セル206において、各アンテナグループ224、226、および228は、異なるセクタに対応する。
【００２７】
各セルは、幾つかのアクセス端末を含み、アクセス端末は、各アクセスポイントの１つ以上のセクタと通信する。例えば、アクセス端末230および232は基地局またはアクセスポイント242と通信し、アクセス端末234および236はアクセスポイント244と通信し、アクセス端末238および240はアクセスポイント246と通信する。
【００２８】
図２に示されているように、各アクセス端末230、232、234、236、238、および240は、それぞれのセルの中で、同じセル内の他のアクセス端末とは異なる部分に位置する。さらに、各アクセス端末は、それが通信している対応するアンテナグループから異なる距離にあり得る。これらの要因の両者と、さらにセル内の環境条件および他の条件とにより、各アクセス端末とそれが通信している対応するアンテナグループとの間に、異なるチャネル条件が存在し得るという状況を与える。
【００２９】
本明細書において使用されているように、アクセスポイントは、端末と通信するのに使用される固定局であってもよく、基地局、ノードＢ、または何か他の用語で呼ばれることもあり、その機能の全てまたは一部を含み得る。アクセス端末は、ユーザ装置(user equipment, UE)、無線通信デバイス、端末、移動局、または何か他の用語で呼ばれることもあり、その機能の全てまたは一部を含み得る。
【００３０】
幾つかの実施形態では、ＳＤＭＡ(例えば、固定のセクタまたは適応性のあるセクタ)を与えるために、既知の直交または準直交ベクトルまたは行列が基地局において利用され得る。基地局は全てのユーザのベクトルまたはビームを認識すると、異なるユーザが直交または準直交ベクトルまたは行列を利用しているときは、基地局は異なるユーザに同じチャネルを割り振ることができる。他の実施形態では、システム200は、プリコーディングに対応しない全方向性ビームを含み得る。基地局は、このビームを同報通信またはマルチキャスト送信に使用する。別の実施形態では、このようなチャネル情報がユーザに報告されると、システム200は、ＳＤＭＡを用いずにプリコーディングを利用することもある。
【００３１】
図３は、本明細書に提示されている１つ以上の実施形態にしたがって無線通信システム300を示している。３セクタの基地局302は、複数のアンテナグループを含むことができる。例えば、１つのグループはアンテナ304および306を含むことができ、別のグループはアンテナ308および310を含むことができ、第３のグループはアンテナ312および314を含むことができる。２本のアンテナが各アンテナグループに対して示されているが、より多くの、またはより少ないアンテナが、各アンテナグループに利用されることもある。移動デバイス316はアンテナ312および314と通信し、アンテナ312および314は、順方向リンク318によって移動デバイス316に情報を送信し、逆方向リンク320によって移動デバイス316から情報を受信する。移動デバイス322はアンテナ304および306と通信し、アンテナ304および306は、順方向リンク324によって移動デバイス322に情報を送信し、逆方向リンク326によって移動デバイス322から情報を受信する。
【００３２】
アンテナの各グループおよび／またはそれらが通信するように指定されたエリアは、基地局302のセクタと呼ばれ得る。１つ以上の実施形態において、アンテナグループは、基地局302によってカバーされているエリアのセクタ内の移動デバイスに通信するように設計されている。ビームフォーミング技術は、セクタ内で固定の送信方向を与えるのに利用されることができるか、またはセクタの代わりに利用され得る。例えば、ビームパターンは、３セクタの基地局のセクタ内で複数の送信方向を与え、仮想の６セクタの基地局を生成し得る。セクタを細分するこの能力は、システム容量を増加することができる。
【００３３】
ＳＤＭＡ、ＭＩＭＯ、および／または都合に合わせた（opportunistic）ビームフォーミングは、直交周波数分割多元接続(orthogonal frequency division multiple access, OFDMA)システムのような周波数分割システムと共に使用することができる。ＯＦＤＭＡシステムは、全システム帯域幅を複数の直交する副搬送波に分割する。これらの副搬送波は、トーン、搬送波、副搬送波、ビン、および／または周波数チャネルとも呼ばれる。各副搬送波は、データで変調されることができる副搬送波に関連付けられる。ＯＦＤＭＡシステムは、時間および／または周波数分割多重化を使用して、複数のユーザデバイスに対する複数のデータ送信間で直交性を達成し得る。ユーザデバイスのグループは、別々の副搬送波を割り振られることができ、各ユーザデバイスに対するデータ送信は、このユーザデバイスに割り振られた副搬送波上で送られ得る。ＳＤＭＡ、ＭＩＭＯ、および／または都合に合わせたビームフォーミングは、異なる周波数領域に割り振られたユーザデバイスに対して実施することができる。
【００３４】
ビーム成形された送信システムにおいて、セクタは、別々のビームを使用して分割される。基地局のセクタによってサービスされているユーザデバイスは、所与のビームに対する選好を示すことができる。基地局は、ＳＤＭＡ、ＭＩＭＯ、都合に合わせたビームフォーミング、または他のスケジューリング方法を使用して、所与のビーム上でのユーザデバイスに関する送信をスケジュールし得る。さらに、固定のビームパターンを有するビームフォーミングは、基地局がＳＤＭＡ、ＭＩＭＯ、および都合に合わせたビームフォーミングスケジューリング技術を同時に利用することを可能する。例えば、空間において直交しているユーザデバイスは、ＳＤＭＡを使用してスケジュールされ、良い状態の（well-conditioned）行列チャネルを有するユーザデバイスは、ＭＩＭＯを使用してスケジュールされ、さらなるユーザは、都合に合わせたビームフォーミングを使用してスケジュールされることができる。
【００３５】
システム300は、プリコーディング技術と共にビームフォーミングを利用し得る。プリコーディングは、一般にベクトル空間の量子化表現であり、ベクトルの異なるエントリは異なる送信アンテナに適用される。複数のデータストリームを用いるＭＩＭＯの場合、プリコーディングは、ベクトルのセットから成り、各ベクトルはある特定のＭＩＭＯストリームに対応する。複数のデータストリームは、連続除去（successive cancellation）を用いた多層ＭＩＭＯ送信、複数の送信アンテナにより多重化されたデータシンボルを用いたマルチコードワードまたはシングルコードワード送信を含み得ることに注意すべきである。
【００３６】
幾つかの実施形態において、プリコーディングの重みは、プリコーディング行列から選択されることができ、なお、全ての行はある特定の送信アンテナに対応し、一方で全ての列はＭＩＭＯストリームに対応する。このようなＭＩＭＯプリコーディングでは、スカラまたはベクトルの量子化の何れかが適用され得る。スカラの量子化では、プリコーディング行列の係数は独立して量子化される。ベクトルの量子化では、全プリコーディング行列は特定の量子化インデックスに関連付けられる。空間量子化の精度は、チャネル条件のより良い知識を通常持っている受信場所（site）(ユーザデバイス)によって送信場所(基地局)へ希望の量子化インデックスを報告するのに必要とされるフィードバック量に本質的に関係することに注意すべきである。オーバーヘッドがコスト高であるときは必ず、ベクトルの量子化がより効果的になることができる。一例として、静止チャネルビンごとの量子化インデックスの６ビットの表現(したがって、６４個のプリコーディング行列)は、４×４ＭＩＭＯシステムにおける最適な(連続の)フィードバックの性能に近付き得る。静止チャネルビンは、チャネルがほぼ一定である時間−周波数領域を指すことに注意すべきである。
【００３７】
図４は、無線環境における通信を改善するために開示された技術を利用しているセクタ402に対するビームパターン400を示している。セクタ402は、多数の仮想セクタを含み、仮想セクタは、アクセスポイント406から送信された多数のビーム404を含む。図示されているビーム404は、ビームセットの２つの別々の結合(combination)を表わし、各ビームセットは５本のビームを有する。より多くの、またはより少ないビームの結合、および／またはビームのサブセットが、開示された実施形態で利用され得ることが分かるはずである。例えば、セットにおいてより狭いビームの任意の結合を利用して、指向性を改善することができる。各ビームは、プリコーディングの重みのグループに関連付けられ得る。これは、幾つかの実施形態において、プリコーディングに利用され得るユニタリ行列に対応し得る。幾つかの実施形態において、所与の仮想セクタ内のプリコーディングの重みをもつビームの結合は、相互の（each other）仮想セクタ内のプリコーディングの重みをもつビームのその他全ての(every other)結合に対して準直交である。幾つかのビーム(例えば、仮想のセクタの縁端部におけるビーム)は、干渉または漏れの問題を防ぐために、プリコーディングの重みを加えることから保護され得ることに注意すべきである。プリコーディングモードが利用されるときは、“ビーム”が送信され、重ならない。ＭＩＭＯモードでは、“ビーム”の複数の結合が利用される。
【００３８】
プリコーディングの重み(例えば、プリコーディング行列の行)が異なる送信アンテナに直接に適用される標準のプリコーディングとは異なって、幾つかの実施形態にしたがって、プリコーディング係数がビームに適用される。このアプローチは、チャネルの知識に基づいて、ビームの任意の線形結合を仮想セクタ内で構築することを可能にすることができる。したがって、領域が、特定のユーザデバイスに対応するチャネルエネルギのほとんどを捕らえるのに十分に広いとき、高いプリコーディングの効率を仮想セクタにおいて達成することができる。
【００３９】
このアプローチは、線形結合が他の仮想セクタ内のビームの線形結合に対して準直交であることも保証することができる。したがって、異なる仮想セクタ内で同じ資源をユーザデバイスに割り当てることができる一方で、相互(セクタ内)の干渉が低く維持される。
【００４０】
他の実施形態では、仮想セクタは平均空間共分散行列に関して定義され、プリコーディング行列は、全ての領域に対して、その領域に対して定義された平均共分散行列を用いた行列の（擬似）ランダムな実現として生成される。ユーザデバイスが異なる仮想セクタ上で同じ資源を割り当てられるときに、異なる領域に対して準直交平均共分散行列を選択することによって、低レベルのセル内干渉を達成することができる。
【００４１】
特定のユーザデバイスをビームおよびプリコーディング重みの結合を利用するモードにする決定は、異なる仮想セクタ上の別のユーザデバイスに対して同じ資源をスケジュールすることに基づくことができ、このような判断はアクセスポイントによって行われることができる。この判断は、希望のプリコーディング行列に対してユーザデバイスによって報告されたチャネル品質に基づくことができる。この判断は、とくに、ＳＤＭＡモードにおいて一度セクタ内干渉を起こし得る他の仮想セクタに対するチャネル強度にも基づくことができる。
【００４２】
ビームおよびプリコーディング重みの結合を使用するようにスケジュールされていないユーザデバイスでは、プリコーディングが、全セクタを含む仮想セクタ上で行われ得る。この実施形態では、プリコーディング行列は、古典的な（classical）アプローチである送信アンテナに関して、またはビームに関して定義することができる。
【００４３】
ビーム空間プリコーディングは、異なる仮想セクタ上の同じ資源に対してスケジュールされたユーザ間の干渉を制限する普通の（natural）やり方を与えるので、これはＳＤＭＡを支援するのに有益であり得ることに注意すべきである。送信アンテナに対するプリコーディングは、プリコーディング行列のファミリ（family）の定義を可能にし、したがって、任意のプリコーディング行列において、全アンテナは同じ量の電力を送信する。これは、最大電力レベルで送信するのが望ましい熱を制限された環境(例えば、大きいセル、制限されたリンク予算)において有益であり得る。幾つかの実施形態において、送信アンテナの空間におけるプリコーディングは、非ＳＤＭＡのユーザデバイスに利用される。さらに、幾つかの実施形態では、プリコーディングおよび／またはＳＤＭＡは、同報通信の送信に適用されない場合がある。
【００４４】
図５は、種々の実施形態にしたがってシステム500の機能ブロックを示している。これらの機能ブロックは、プロセッサ、ソフトウェア、またはその組合せ(例えば、ファームウェア)によって実施される機能を表わしている。ビーム発生器502、割り当て装置504、スケジューラ506、および通信装置（communicator）508が含まれ、相互にインターフェースしている。４つの機能ブロックが示されているが、本明細書に提示されている種々の実施形態にしたがって、機能ブロックはより多くても、またはより少なくてもよく、幾つかの機能ブロックは結合されても、または別々であってもよい。
【００４５】
ビーム発生器502は、１つ以上のベクトル、および／または１つ以上のベクトルの結合あるいはセットを用いた信号を予め処理するように構成することができる。例えば、ビーム発生器502は、受信可能範囲エリアをもつ第１のベクトルまたはベクトルのセットを生成することができる。ビーム発生器502は、第１のベクトルまたはベクトルのセットの受信可能範囲エリアと実質的に異なるまたは僅かに異なる受信可能範囲エリアをもつ、第２(第３、第４、等)のベクトルまたはベクトルのセットをさらに生成することができる。このようなやり方で、生成されたベクトルまたはベクトルのセットは、重ならず、直交し得る。別の実施形態において、第２のベクトル(またはベクトルのセット)は、第１のベクトル(またはベクトルのセット)と同じ受信可能範囲エリアをもつことができる。
【００４６】
割り当て装置504は、第１のビームまたはビームセットに１つ以上のユーザデバイスを割り当てるように構成されることができる。割り当て装置504は、アクセス端末が選択することができるベクトルの所定のセットを含んでいるコードブックに関連付けられることができる。コードブック中の各エントリは、ベクトルのタイプに対応することができる。したがって、割り当て装置504は、コードブック中の１または複数のエントリにユーザの選好を関連付けることができる。例えば、１つのエントリは、プリコーディングに対応するベクトルであり得る。別のエントリは、ＭＩＭＯプリコーディングに利用される２つのベクトルに対応することができ、なお、行列中の各列はベクトルである。また別のエントリは、行列のセットであることもあり、各セットは１つのＳＤＭＡクラスタに対応する。ＳＤＭＡのユーザは、送信機またはアクセスポイントにおいて十分に離れたビームをもつことによって離されるべきである。２人のユーザが重なるとき、この２人のユーザが異なるクラスタからビームを得るときのみ、重なるはずである。例えば、２人のユーザが１つのクラスタから送信を要求するとき、一方または両者のユーザはコードブック中の異なるエントリへ送られ、ＳＤＭＡはこれらのユーザに使用されない。
【００４７】
プリコーディング技術を使用して、特定のビーム(またはビームセット)を特定のユーザデバイスに関連付けることができる。割り当て装置504は、第２(第３、第４、等)のユーザデバイスを第２(第３、第４、等)のビームまたはビームセットに割り当てるようにさらに構成されることができ、これは空間処理技術を考慮に入れる場合がある。他の実施形態において、プリコーディングのみが利用されるときは、割り当て装置504は、第１のユーザデバイスを第２(およびそれ以降)のビームまたはビームセットに割り当てることができる。幾つかの実施形態にしたがって、割り当て装置504は、ユーザのチャネル特性を判断することができる。
【００４８】
スケジューラ506は、空間分割多元接続(ＳＤＭＡ)、多入力多出力(ＭＩＭＯ)、および／または都合に合わせたビームフォーミングスケジューリング技術に基づいて、あるいは送信モード(例えば、プリコーディング、ＳＤＭＡ、ＳＤＭＡプリコーディング、ＭＩＭＯ、ＭＩＭＯプリコーディング、ＭＩＭＯ−ＳＤＭＡ、ダイバーシティ)に対して、ユーザデバイスに対する通信をスケジュールするように構成されることができる。このようなスケジューリングは、無線通信環境における性能を向上するように最適化されるべきである。スケジューラ506は、適用する１つ以上の送信モードを選択することができる。選択は、コードブック中の１または複数のエントリに対応することができる。
【００４９】
通信装置508(または、送信機／受信機)は、ビームまたはビームのセットの選好に関する各ユーザデバイスからの情報を受信するように構成することができる。例えば、通信装置508は、送信モードに対するユーザの選好を受信することができる。通信装置508は、選択された１または複数のモードの識別子を送信するようにさらに構成されることができる。このようなやり方において、通信装置508は、共通のアクセスポイントの資源を共有することができる２人以上のユーザデバイスの位置を特定するために、他の機能ブロックとインターフェースすることができる。
【００５０】
図６Ａは、無線通信環境における性能を向上する方法を示している。方法600は、参照番号602から始まり、ここでは、ユーザ移動デバイスによって判断された複数の基準に基づいて、ユーザの選好が受信される。ユーザの選好は、モード、複数のモードの幾つかまたは全てに対する関連するＣＱＩを伴う複数のモード、１つ以上のモードに対するＣＱＩ間の差、ＣＱＩ、またはこの選好を判断するのに利用することができる他の情報を識別する選好を含み得る。
【００５１】
参照番号604において、コードブックを読み出して、何れのモードおよび特定のベクトル、複数のベクトル、１つの行列、あるいは複数の行列が、ユーザの選好に対応するか、例えば、ユーザの選好に含まれた量子化されたインデックスに対応するかを判断する。コードブックの読み出しは、コードブック中の１または複数のエントリに受信した選好を関連付けることによって行うことができる。参照番号606において、ユーザは、特定のベクトル、複数のベクトル、１つの行列、または複数の行列を利用して個々の空間処理モードまたは送信モードに割り当てることができる。個々の送信モードは、ユーザの選好に対応するコードブック中の１または複数のエントリに対応することができる。
【００５２】
個々の空間処理モードに対するコードブック中のエントリの関連付けは、多くの形式をとることができる。次の説明が、単に例示のためであり、限定するためではないことが理解されるはずである。例えば、エントリのセットはプリコーディングに対応し、これは、見通し線動作（line-of-sight operation）内にある複数のユーザに利用されることができる。この複数のユーザを定義するために、ビームステアリングベクトルが定義され、見通し線のユーザに利用されることができる。
【００５３】
エントリの別のセットは、ビームステアリングベクトルの線形結合であり得る。これらのビームステアリングベクトルは、セクタ内のある特定の方向を指すことができる。したがって、全てのユーザが、見通し線内にあるとは限らず、これらのビームステアリングベクトルの線形結合を利用できるとは限らない。コードブック中のエントリの別のセットは、これらの線形結合、例えば、任意の数の結合(２、３、４、等)を含む結合のセットに対応することができる。エントリの第１のセットは“ビーム”と呼ばれ、エントリの次のセットはビームの線形結合であり得ることに注意すべきである。アクセスポイントは、これらの予め定義されたビームを使用することができる。
【００５４】
ＭＩＭＯにしたがって、エントリのセットを定義することができ、なお、各エントリは２、３、４、５、等のベクトルを含む。行列の各列は、ビームの線形結合であり得る。列を区別する手段は、列間の線形結合の違いを確認することができる。例えば、列１はビーム１、２、および３の線形結合であり、列２はビーム２、５、および６の線形結合である。エントリの第３のセットは行列であり、各列はビームの線形結合であり得る。
【００５５】
ＳＤＭＡの例において、ビームの定義された第１のセットは、セクタ内のある特定の方向を指すことができる。ビームをグループ化するために、全ビームは、例えば、３０度の角度を指すことができる。１つのセクタは２つ以上の仮想セクタに分割することができ、１つの仮想セクタ内の全ビームがグループ化され、別の仮想セクタ内の全ビームは、第１のグループとは別々にグループ化される。これらのビームは、本質的に、それらがどの方向を指しているかに基づいてクラスタ化される。したがって、２人のユーザが、別々のクラスタ内のビームを選び、ユーザ１がクラスタ１内のビームを選び、ユーザ２がクラスタ２内のビームを選ぶとき、ＳＤＭＡはユーザ１とユーザ２とで利用されることができる。これらのビームは、重なり合うことを許される。ＳＤＭＡを用いたプリコーディングは、ユーザが、クラスタ内のビームの線形結合であるビームに割り当てられるモードとして説明することができる。
【００５６】
図６Ｂは、無線通信環境における性能を向上するシステムを示している。ユーザの選好を解釈する手段610は、コードブックを読み出して、何れのモードおよび特定のベクトル、複数のベクトル、１つの行列、または複数の行列がユーザの選好に対応するか、例えば、ユーザの選好に含まれた量子化されたインデックスに対応するかを判断する手段612と連結されている。コードブックの読み出しは、コードブック中の１または複数のエントリに受信した選好を関連付けることによって行うことができる。手段612は、特定のベクトル、複数のベクトル、１つの行列、または複数の行列を利用して、コードブックからの特定の空間処理モードまたは送信モードにユーザを割り当てる手段614に連結されている。
【００５７】
図７Ａは、本明細書に提示されている種々の実施形態にしたがって、モードまたは送信技術のユーザの選好を判断および報告する方法700を示している。方法にしたがって、ブロック702において、ユーザに対する１つ以上のチャネル特性が判断される。チャネル特性は、送信技術またはモードの各々、幾つか、または全てに対する１つ以上のＣＱＩであり得る。これらのモードは、ＳＤＭＡ、ＳＤＭＡプリコーディング、プリコーディング、およびＭＩＭＯ−ＳＤＭＡ、ＭＩＭＯプリコーディング、ダイバーシティモード、および／または同様のものを含む。さらに、チャネル特性は、送信電力のオフセット、信号強度、他のセクタ干渉情報、および／または他のチャネル情報基準を含み得る。
【００５８】
ブロック704において、何れのモードを適用するかについて判断される。判断は、例えば、チャネル特性に基づくことができる。モードの選択が行われた後で、参照番号706において、モードを含む識別子が送信される。
【００５９】
既に説明したように、モードは、ＳＤＭＡ、ＳＤＭＡプリコーディング、プリコーディング、ＭＩＭＯ−ＳＤＭＡ、ＭＩＭＯプリコーディング、および／または同様のものを含む。ＳＤＭＡ、ＳＤＭＡプリコーディング、プリコーディング、ＭＩＭＯ−ＳＤＭＡ、ＭＩＭＯプリコーディング、ダイバーシティモード、および／または同様のものを使用するかを選択するために、ある特定の情報が基地局または送信機に与えられるべきである。この情報は、選択だけでなく、何れのプリコーディングの重みまたはビームおよびプリコーディングの重みを利用するかについての情報も伝達するべきである。ユーザまたはユーザデバイスは、チャネル情報の報告の中に次のメトリックの１つまたは全てを含むことができ、メトリックは、何れのアプローチを使用するか、およびそのアプローチにおいて何れの線形結合を利用するかの両者を決定するのに後で使用されることができる。利用および報告することができるメトリックは、プリコーディングに対するＣＱＩ、ＳＤＭＡに対するＣＱＩ、および／またはダイバーシティモードに対するＣＱＩを含む。これらのメトリックは、結合の任意のセットにおいて、または相互に排他的に報告され得る。
【００６０】
ユーザがある特定のビーム(または、ＭＩＭＯのときは、行列)においてスケジュールされるとき、プリコーディングのメトリックに対するＣＱＩは、チャネル品質(例えば、ＳＩＮＲ)を捕らえる。通常、最良のビームに対応するＣＱＩは、最良のビームのインデックスと共に報告される。第２の最良のビーム、第３の最良のビーム、等に対するプリコーディングのＣＱＩ(およびインデックス)をフィードバックすることが有益であり得る。
【００６１】
ユーザが、ＳＤＭＡを使用してスケジュールされるとき、ＳＤＭＡのメトリックに対するＣＱＩは、チャネル品質、例えば、ＳＩＮＲを捕らえる。ユーザが最良のビームにおいてスケジュールされたと仮定して、信号電力が計算される。一般に、干渉は、２つの量の合計である。第１の量は、熱とセル間干渉との合計である。第２の量は、異なるクラスタ中のビームの１つにおいてスケジュールされるユーザによる干渉に対応する。これを計算するやり方は多数あり、２つの非制限の実施形態(逆ビーム（adverse beam）における平均化および１つの干渉ビーム)を説明する。
【００６２】
逆ビームにおける平均化のモードでは、同一ＳＤＭＡユーザによる干渉が推定される。この推定は、ユーザが異なるクラスタ内のビームの任意の１つに対してスケジュールされることができ、ユーザが空間クラスタにおいてスケジュールされると仮定している。別のクラスタから生成される干渉の量は、そのクラスタに属するビームによって起こされる干渉の平均である。したがって、全干渉は、他のクラスタによる干渉の合計である。
【００６３】
１つの干渉ビームのモードでは、ＳＤＭＡのユーザは、特定のビームが干渉ＳＤＭＡクラスタ内のユーザに割り当てられると仮定している。したがって、干渉は、この１つのビームからの干渉のみである。説明された計算または他の計算を利用することによって、ユーザ端末は、計算された信号および干渉をもつ利用可能なチャネル情報をもつ。１つの干渉ビームのモードを利用するとき、これは、最良の(シグナリング)ビームのインデックスおよび干渉ビームのインデックスと共にフィードバックされることができる。
【００６４】
別のメトリックは、ダイバーシティモード送信に対するＣＱＩである。ユーザをスケジュールするのにプリコーディングもＳＤＭＡも使用されないときは、このメトリックがチャネル品質を捕らえる。このメトリックは、システムが所与のユーザに最低レベルの性能を与えるのを可能にする。ここで、この発想は、プリコーディング／ＳＤＭＡのＣＱＩがダイバーシティモードのＣＱＩよりも大きいときのみ、プリコーディング／ＳＤＭＡが使用されるということである。このＣＱＩは、ダイバーシティモード情報を含んでチャネル品質を報告することに注意すべきである。
【００６５】
図７Ｂは、本明細書に提示されている種々の実施形態にしたがって、モードまたは送信技術のユーザの選好を判断および報告するシステムを示している。１つ以上のチャネル特性を判断する手段710は、１つ以上のチャネル特性に基づいてコードブックから適用するモードを判断する手段712に連結されている。チャネル特性は、ユーザに使用可能な送信技術またはモードの各々、幾つか、または全てに対する１つ以上のＣＱＩ、およびその組合せであり得る。モードは、ＳＤＭＡ、ＳＤＭＡプリコーディング、プリコーディング、ＭＩＭＯ−ＳＤＭＡ、ＭＩＭＯプリコーディング、ダイバーシティモード、および／または同様のものを含む。さらに、チャネル特性は、送信電力のオフセット、信号強度、他のセクタ干渉情報、および／または他のチャネル情報基準を含み得る。手段712は、モードの識別子を生成し、次にそれをアクセスポイントに送信する手段714に連結される。
【００６６】
図８は、本明細書に提示されている１つ以上の実施形態にしたがって、開示された技術を利用して、無線通信環境におけるシステム容量を増加するシステム800を示している。当業者によって理解されるように、システム800は、基地局および／またはユーザデバイス内に存在することができる。システム800は受信機802を含み、受信機802は、例えば、１本以上の受信アンテナから信号を受信し、受信信号に対して典型的な操作（例えば、フィルタリング、増幅、およびダウンコンバート、．．．）を行い、調整された信号をディジタル化して、サンプルを得る。復調器804は、受信パイロットシンボルを復調して、チャネル推定のためにプロセッサ806に与えることができる。
【００６７】
プロセッサ806は、受信機802によって受信された情報の解析、および／または送信機814による送信のための情報の生成に専用のプロセッサであり得る。プロセッサ806は、ユーザデバイス800の１つ以上の構成要素を制御するプロセッサ、および／または受信機802によって受信された情報を解析し、送信機814による送信のための情報を生成し、ユーザデバイス800の１つ以上の構成要素を制御するプロセッサであってもよい。プロセッサ806は、コードブックから複数の送信モードの中の送信モードを選択するように構成されることができる。ユーザデバイス800は、ビーム割り当てを調整するオプティマイザ（optimizer）808を含むことができる。オプティマイザ808は、プロセッサ806に組み込まれてもよい。オプティマイザ808が、ユーザデバイスをビームに関連付けることに関して、ユーティリィティに基づく解析を行う最適化コード(optimization code)を含むことができることが分かる。最適化コードは、ユーザデバイスのビーム割り当てを最適化することに関して、推論および／または確率的判断および／または統計に基づく判断を行うことに関して、人工知能に基づく方法を利用することができる。
【００６８】
ユーザデバイス800はメモリ810をさらに含み、メモリ810は、作動的に（operatively）プロセッサ806に連結され、ビームパターン情報に関係する情報、それに関係する情報を含むルックアップテーブル、および本明細書に記載されているビームフォーミングに関係する他の適切な情報を記憶する。メモリ810は、ルックアップテーブルを生成することに関連するプロトコル、等をさらに記憶することができ、ユーザデバイス800が記憶されたプロトコルおよび／またはアルゴリズムを使用して、システム容量を増加することを可能にすることができる。本明細書に説明されているデータ記憶(例えば、メモリ)構成要素は、揮発性メモリであっても、または不揮発性メモリであってもよく、あるいは揮発性メモリおよび不揮発性メモリの両者を含むことができることが分かるであろう。限定的にではなく、例示的に、不揮発性メモリは、読み出し専用メモリ(read only memory, ROM)、プログラム可能なＲＯＭ(programmable ROM, PROM)、電気的にプログラム可能なＲＯＭ(electrically programmable ROM, EPROM)、電気的に消去可能なＲＯＭ(electrically erasable ROM, EEPROM)、またはフラッシュメモリを含むことができる。揮発性メモリはランダムアクセスメモリ(random access memory, RAM)を含むことができ、これは外部キャッシュメモリとして働く。限定的にではなく、例示的に、ＲＡＭは、同期ＲＡＭ(synchronous RAM, SRAM)、ダイナミックＲＡＭ(dynamic RAM, DRAM)、同期ＤＲＡＭ(synchronous DRAM, SDRAM)、ダブルデータレートＳＤＲＡＭ(double data rate SDRAM, DDR SDRAM)、拡張ＳＤＲＡＭ(enhanced SDRAM, ESDRAM)、同期リンクＤＲＡＭ(Synchlink DRAM, SLDRAM)、および直接ラムバスＲＡＭ(direct Rambus RAM, DRRAM)のような多くの形式で使用可能である。対象のシステムおよび方法のメモリ810は、これらのメモリおよび他の適切なタイプのメモリを含むことを意図されているが、これらに限定されない。プロセッサ806はシンボル変調器812、および変調された信号を送信する送信機814に接続されている。
【００６９】
図９は、種々の実施形態にしたがって、プリコーディングおよびＳＤＭＡを利用して、無線通信環境におけるシステム容量を増加するシステムを示している。システム900は、１つ以上のユーザデバイス904から1本以上の受信アンテナ906を介して信号を受信する受信機910と、複数の送信アンテナ908を介して１つ以上のユーザデバイス904に送信する送信機920とを備える基地局902を含む。１つ以上の実施形態において、受信アンテナ906および送信アンテナ908は、アンテナの１つのセットを使用して実施されることができる。受信機910は、受信アンテナ906から情報を受信することができ、受信情報を復調する復調器912に、作動的に関連付けられている。当業者には分かるように、受信機910は、例えば、レイク（Rake）受信機(例えば、複数のベースバンド相関器、．．．を使用して、マルチパス信号成分を個別に処理する技術)、ＭＭＳＥベースの受信機、または割り当てられたユーザデバイスを区別する何か他の適切な受信機であり得る。異なる態様にしたがって、複数の受信機は、(例えば、受信アンテナごとに１つずつ)使用され、このような受信機が相互に通信して、ユーザデータの改善された推定を与えることができる。復調されたシンボルはプロセッサ914によって解析され、プロセッサ914は、図８に関して既に説明されたプロセッサに類似しており、ユーザデバイスの割り当てに関係する情報、それに関係するルックアップテーブル、および同様のものを記憶するメモリ916に連結されている。各アンテナに対する受信機の出力は、受信機910および／またはプロセッサ914によって一緒に処理されることができる。変調器918は信号を多重化することができ、送信機920は、その信号を送信アンテナ908を介してユーザデバイス904に送信する。
【００７０】
基地局902は、割り当て装置922をさらに含み、割り当て装置922は、プロセッサ914と別個であっても、または統合されていてもよく、基地局902によってサービスされているセクタ内の全ユーザデバイスのプールを評価することができ、個々のユーザデバイスの位置、プリコーディング方式、または資源共有方式に少なくとも部分的に基づいて、ユーザデバイスをビームに割り当てることができる。
【００７１】
図１０は、本明細書に提示されている種々の実施形態にしたがって、多元接続無線通信システム1000における送信機および受信機を示している。無線通信システム1000は、簡潔にするために、１つの基地局および１つのユーザデバイスを示している。しかしながら、システムが２つ以上の基地局および／または２つ以上のユーザデバイスを含むことができ、追加の基地局および／またはユーザデバイスは、後述の例示的な基地局およびユーザデバイスと実質的に類似していても、または異なっていてもよいことが分かるであろう。さらに、基地局および／またはユーザデバイスが、本明細書に説明されているシステムおよび／または方法を使用して、それらの間の無線通信を助けることができるのが分かる。
【００７２】
送信機システム1010において、多数のデータストリームに対するトラフィックデータが、データ源1012から送信(ＴＸ)データプロセッサ1014に与えられる。幾つかの実施形態では、各データストリームは、それぞれの送信アンテナによって送信される。ＴＸデータプロセッサ1014は、各データストリームに対して選択された特定の符号化方式に基づいて、そのデータストリームに対するトラフィックデータをフォーマットし、符号化し、インターリーブして、符号化されたデータを与える。幾つかの実施形態において、ＴＸデータプロセッサ1014は、シンボルが送信されるユーザと、シンボルを送信するアンテナとに基づいて、データストリームのシンボルにビームフォーミングの重みを適用する。幾つかの実施形態において、ビームフォーミングの重みは、アクセスポイントとアクセス端末との間の伝送経路の状態を示すチャネル応答情報に基づいて生成され得る。チャネル応答情報は、ユーザによって与えられるチャネル推定またはＣＱＩ情報を利用して生成され得る。さらに、スケジュールされた送信の場合に、ＴＸデータプロセッサ1014は、ユーザから送信されるランク情報に基づいて、パケットフォーマットを選択することができる。
【００７３】
各データストリームに対する符号化されたデータは、ＯＦＤＭ技術を使用して、パイロットデータと多重化され得る。パイロットデータは、一般に、既知のやり方で処理される既知のデータパターンであり、チャネル応答を推定するために受信機システムにおいて使用され得る。次に、各データストリームに対する多重化されたパイロットおよび符号化されたデータは、そのデータストリームに対して選択された特定の変調方式(例えば、ＢＰＳＫ、ＱＳＰＫ、Ｍ−ＰＳＫ、またはＭ−ＱＡＭ)に基づいて変調され(例えば、シンボルマップされ)、変調シンボルを与える。各データストリームに対するデータレート、符号化、および変調は、プロセッサ1030によって実行または供給される命令によって判断され得る。幾つかの実施形態において、並列空間ストリーム数は、ユーザから送信されるランク情報にしたがって変化し得る。
【００７４】
データストリームに対する変調シンボルは、ＴＸ ＭＩＭＯプロセッサ1020に与えられる。ＴＸ ＭＩＭＯプロセッサ1020は、(例えば、ＯＦＤＭに対する)変調シンボルをさらに処理し得る。ＴＸ ＭＩＭＯプロセッサ1020は、ＮＴ個のシンボルストリームをＮＴ個の送信機(ＴＭＴＲ)1022aないし1022tに与える。幾つかの実施形態において、ＴＸ ＭＩＭＯプロセッサ1020は、シンボルが送信されるユーザと、シンボルを送信するアンテナとに基づいて、そのユーザチャネル応答情報から、ビームフォーミングの重みをデータストリームのシンボルに適用する。
【００７５】
各送信機1022は、それぞれのシンボルストリームを受信および処理し、１つ以上のアナログ信号を与え、さらに、アナログ信号を調整し(例えば、増幅、フィルタリング、アップコンバートし)、ＭＩＭＯチャネル上で送信するのに適した変調された信号を与える。送信機1022aないし1022tからのＮＴ個の変調された信号は、ＮＴ本のアンテナ1024aないし1024tからそれぞれ送信される。
【００７６】
受信機システム1050において、送信された変調された信号は、ＮＲ本のアンテナ1052aないし1052rによって受信され、各アンテナ1052からの受信信号は、それぞれの受信機(ＲＣＶＲ)1054に与えられる。各受信機1054は、それぞれの受信信号を調整し(例えば、フィルタリング、増幅、およびダウンコンバートし)、調整された信号をディジタル化し、サンプルを与え、サンプルをさらに処理し、対応する“受信”シンボルストリームを与える。
【００７７】
次に、ＲＸデータプロセッサ1060は、特定の受信機処理技術に基づいてＮＲ個の受信機1054からのＮＲ個の受信シンボルストリームを受信および処理し、“検出された”シンボルストリームのランク数を与える。ＲＸデータプロセッサ1060による処理は、さらに詳しく別途記載される。各検出されたシンボルストリームは、対応するデータストリームに対して送信された変調シンボルの推定であるシンボルを含む。次に、ＲＸデータプロセッサ1060は、各検出されたシンボルストリームを復調し、デインターリーブし、復号し、データストリームに対するトラフィックデータを回復する。ＲＸデータプロセッサ1060による処理は、送信機システム1010のＴＸ ＭＩＭＯプロセッサ1020およびＴＸデータプロセッサ1014によって行われる処理と相補的である。
【００７８】
ＲＸプロセッサ1060によって生成されるチャネル応答推定は、受信機における空間、空間／時間処理を行い、電力レベルを調節し、変調レートまたは方式を変更し、あるいは他の操作をするのに使用され得る。ＲＸプロセッサ1060は、さらに、検出されたシンボルストリームの信号対雑音および干渉比(ＳＮＲ)、および場合によっては他のチャネル特性を推定することができ、これらの量をプロセッサ1070に与える。ＲＸデータプロセッサ1060またはプロセッサ1070は、さらに、システムに対する“有効”ＳＮＲの推定を導き出し得る。次に、プロセッサ1070は、推定チャネル情報(ＣＳＩ)を与える。これは、通信リンクおよび／または受信データストリームに関する種々のタイプの情報を含み得る。例えば、ＣＳＩは、動作ＳＮＲのみを含むこともある。次に、ＣＳＩはＴＸデータプロセッサ1078によって処理され、これは、さらにデータ源1076から多数のデータストリームに対するトラフィックデータを受信し、これらは、変調器1080によって変調され、送信機1054aないし1054rによって調整され、送信機システム1010に送り返される。
【００７９】
送信機システム1010において、受信機システム1050からの変調された信号は、アンテナ1024によって受信され、受信機1022によって調整され、復調器1040によって復調され、ＲＸデータプロセッサ1042によって処理され、受信機システムによって報告されたＣＳＩを回復する。次に、報告されたＣＳＩは、プロセッサ1030に与えられ、（１）データストリームに使用されたデータレート、符号化、および変調方式を判断し、（２）ＴＸデータプロセッサ1014およびＴＸ ＭＩＭＯプロセッサ1020に対する種々の制御を生成するのに使用される。
【００８０】
受信機において、種々の処理技術は、ＮＲ個の受信信号を処理し、ＮＴ個の送信シンボルストリームを検出するのに使用され得る。これらの受信機処理技術は、２つの主要なカテゴリ、すなわち（ｉ）空間および空間−時間受信機処理技術（これは、等化技術とも呼ばれる）、および（ｉｉ）“連続ヌリング／等化および干渉除去（successive nulling/equalization and interference cancellation）”受信機処理技術(これは、“連続干渉除去”または“連続除去”受信機処理技術とも呼ばれる)にグループ分けされ得る。
【００８１】
ＮＴ本の送信アンテナおよびＮＲ本の受信アンテナによって形成されるＭＩＭＯチャネルは、ＮＳ本の独立チャネルに分解され得る。なお、ＮＳ≦ｍｉｎ{ＮＴ，ＮＲ}である。ＮＳ本の独立チャネルの各々は、ＭＩＭＯチャネルの空間サブチャネル(または、送信チャネル)とも呼ばれることがあり、１次元に相当する。
【００８２】
本明細書に説明されている実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、またはその任意の組合せにおいて実施され得ることが分かる。ハードウェアの実施では、アクセスポイントまたはアクセス端末内の処理ユニットは、１つ以上の特定用途向け集積回路（application specific integrated circuit, ASIC）、ディジタル信号プロセッサ（digital signal processor, DSP）、ディジタル信号処理デバイス（digital signal processing device, DSPD）、プログラマブル論理デバイス（programmable logic devices, PLD）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（field programmable gate array, FPGA）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、本明細書に記載されている機能を実行するように設計された他の電子ユニット、またはその組合せの中で実施され得る。
【００８３】
実施形態が、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェアまたはマイクロコード、プログラムコードまたはコードセグメントにおいて実施されるとき、それらは、記憶構成要素のような機械読み出し可能媒体に記憶され得る。コードセグメントは、手続き、機能、サブプログラム、プログラム、ルーチン、サブルーチン、モジュール、ソフトウェアパッケージ、クラス、あるいは命令、データ構造、またはプログラム文の任意の組合せを表わし得る。コードセグメントは、情報、データ、引き数、パラメータ、またはメモリ内容を送付および／または受信することによって、別のコードセグメントまたはハードウェア回路に連結され得る。情報、引き数、パラメータ、データ、等は、メモリの共有、メッセージの送付（passing）、トークンの送付、ネットワーク送信、等の任意の適切な手段を使用して、送付、転送、または送信され得る。
【００８４】
ソフトウェアの実施では、本明細書に説明されている技術は、本明細書に説明されている機能を行うモジュール(例えば、手続き、機能、等)を用いて実施され得る。ソフトウェアコードは、メモリユニットに記憶され、プロセッサによって実行され得る。メモリユニットは、プロセッサ内で実施されても、またはプロセッサの外部で実施されてもよく、その場合は、メモリユニットは、技術的に知られている種々の手段によってプロセッサに通信により連結されることができる。
【００８５】
上述で説明されたことは、１つ以上の実施形態の例を含み、当業者が本明細書に開示されている特徴、機能、動作、および実施形態を実行または使用するのを可能にする。もちろん、上述の実施形態を説明するために、構成要素または方法の全ての考えられる組合せを説明することは不可能であるが、当業者には、種々の実施形態の多くの別の組合せおよび並べ換えが可能であることが分かるであろう。したがって、説明された実施形態は、本発明の請求項の意図および範囲に入る全てのこのような変更、修正、およびバリエーションを含むことを意図されている。さらに、“含む（include）”という用語が詳細な説明または請求項の何れかで使用されている範囲において、“含む（comprising）”という用語が、前後を接続させる語（transitional word）として請求項において使用されるときに解釈されるときの“含む（comprising）”という用語と同様に、“含む（include）”という用語は、包括する（inclusive）ことを意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本明細書に提示されている種々の実施形態にしたがって無線通信システムを示す図。
【図２】種々の実施形態にしたがって多元接続無線通信システムを示す図。
【図３】本明細書に提示されている１つ以上の実施形態にしたがって無線通信システムを示す図。
【図４】無線環境における通信を改善するために開示された技術を利用しているセクタに対するビームパターンを示す図。
【図５】種々の実施形態にしたがって機能ブロックを示す図。
【図６Ａ】無線通信環境における性能を向上する方法を示すフローチャート。
【図６Ｂ】無線通信環境における性能を向上するシステムを示す図。
【図７Ａ】本明細書に提示されている種々の実施形態にしたがって、モードまたは送信技術のユーザの選好を判断および報告する方法を示す図。
【図７Ｂ】本明細書に提示されている種々の実施形態にしたがって、モードまたは送信技術のユーザの選好を判断および報告するシステムを示す図。
【図８】本明細書に提示されている１つ以上の実施形態にしたがって、開示された技術を利用して、無線通信環境におけるシステム容量を増加するシステムを示す図。
【図９】種々の実施形態にしたがって、プリコーディングおよびＳＤＭＡを利用して、無線通信環境におけるシステム容量を増加するシステムを示す図。
【図１０】本明細書に提示された種々の実施形態にしたがって、多元接続無線通信システムにおける送信機および受信機を示す図。
【符号の説明】
【００８７】
100,200,300,1000・・・無線システム、102,230,232,234,236,238,240,316,322・・・移動デバイス、104,302・・・基地局、202,204,206・・・セル、212,214,216, 218,220,222, 224,226,228・・・アンテナグループ、242,244,246・・・アクセス端末、304,306,308,310,312,314・・・アンテナ、318,324・・・順方向リンク、320,326・・・逆方向リンク、400・・・ビームパターン、402・・・セクタ、404・・・ビーム、406・・・アクセスポイント、500,900・・・システム、600・・・無線通信環境における性能を向上する方法、700・・・モードまたは送信技術のユーザの選好を判断および報告する方法。
【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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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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