(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機および受信機間に形成され、前記送信機から前記受信機へ送信する第１の信号と、これに続く第２の信号を伝送可能な複数の伝播経路における無線通信方法であって、
前記送信機が、前記第１の信号を、当該送信機から前記受信機へ、前記複数の伝播経路のうちの少なくとも１つの伝播経路を介して送信することと、
前記受信機が、
前記第１の信号を受信し、
前記第１の信号に対してチャネル推定を実行して、前記少なくとも１つの伝播経路の経路パラメータ情報を取得し、
前記経路パラメータ情報を前記送信機へ、前記少なくとも１つの伝播経路を介して送信することと、
前記送信機が、
時間領域、周波数領域、および、空間領域において、前記第２の信号を、前記経路パラメータ情報に従って、当該第２の信号を前記受信機に送信する前に事前に歪ませ、
前記事前に歪ませた第２の信号を、前記送信機から前記受信機へ、前記少なくとも１つの伝播経路を介して送信することと、
前記受信機が、前記事前に歪ませた第２の信号を受信することと
を備え、
前記第２の信号に形成された前記歪みが、当該第２の信号が前記少なくとも１つの伝播経路で伝播される際に除去されるように、前記送信機は当該第２の信号を形成し、
前記第１の信号は、前記受信機に、前記経路パラメータ情報を前記送信機に送信することを要求する領域を備え、前記受信機は当該経路パラメータ情報に基づいて事前に歪ませた第２の信号を、前記複数の伝播経路に対してチャネル等化が実現された信号として受信する、
前記方法。
【請求項２】
前記伝播経路の前記経路パラメータ情報は、遅延の推定、ドップラー周波数の推定、到達方向の推定、発出方向の推定、および前記伝播経路の複素振幅の推定の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記伝播経路の前記経路パラメータ情報は、前記伝播経路の分極状態の推定をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記経路パラメータ情報は、最尤推定アルゴリズム、ピリオドグラム、コリレトグラム、スペクトルに基づく方法、バートレットビームフォーマ、カポンビームフォーマ、部分空間に基づく技術、ＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ  ＳＩｇｎａｌ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、ＥＳＰＲＩＴ（回転不変技術に基づく信号パラメータの推定）、反復方式に基づく最尤法の近似、ＳＡＧＥ（Ｓｐａｃｅ−Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ  Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ−ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）、ＲｉＭＡＸ（リヒター最尤法）、最大事後的方法、エビデンスフレームワーク、ベイズ技術、トラッキングアルゴリズム、カルマンフィルタ技術、拡張カルマンフィルタ技術、粒子フィルタ技術、および最小二乗誤差法からなるグループの少なくとも１つの推定技術により取得される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
さらに、
前記第１の信号のシステム応答の推定を実行して、前記システムのパラメータ情報を取得し、
前記システム応答推定を、前記受信機から前記送信機へ前記伝播経路を介して送信し、
前記事前に歪ませた第２の信号を、前記送信機で、前記システム応答推定に従ってさらに事前に歪ませる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
さらに、前記事前に歪ませた第２の信号を、前記複数の伝播経路に対して前記受信機でチャネル等化する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記事前に歪ませた第２の信号のチャネル等化は、セル間協調（ＣｏＭＰ）システムにおける結合処理技術を用いて実施する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
受信機と、
送信機と、
を備え、
前記送信機及び前記受信機間を無線接続して前記送信機から前記受信機へ送信する信号を伝送可能な複数の伝播経路に適用される無線通信システムであって、
前記受信機は、前記送信機から前記複数の伝播経路のうちの少なくとも１つの伝播経路を介して送信される第１の信号を受信し、前記第１の信号に対してチャネル推定を実行して、前記少なくとも１つの伝播経路の経路パラメータ情報を取得し、前記経路パラメータ情報を前記送信機へ、前記少なくとも１つの伝播経路を介して送信するように構成され、
前記送信機は、時間領域、周波数領域、および、空間領域において、前記第１の信号に続く第２の信号を、前記経路パラメータ情報に従って、当該第２の信号を前記受信機に送信する前に事前に歪ませ、前記事前に歪ませた第２の信号を前記受信機へ、前記少なくとも１つの伝播経路を介して送信するように構成され、
前記受信機が、前記事前に歪ませた第２の信号を受信するように構成され、
前記送信機は、前記第２の信号の前記歪を当該第２の信号が前記少なくとも１つの伝播経路で伝播される際に除去されるように、当該第２の信号を形成し、
前記第１の信号は、前記受信機に、前記経路パラメータ情報を前記送信機に送信することを要求する領域を備え、前記受信機は当該経路パラメータ情報に基づいて事前に歪ませた第２の信号を、前記複数の伝播経路に対してチャネル等化が実現された信号として、受信するように構成されている、前記無線通信システム。
【請求項９】
前記伝播経路の前記経路パラメータ情報は、遅延の推定、ドップラー周波数の推定、到達方向の推定、発出方向の推定、および前記伝播経路の複素振幅の推定の少なくとも１つを含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記伝播経路の前記経路パラメータ情報は、前記伝播経路の分極状態の推定をさらに含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記経路パラメータ情報は、最尤推定アルゴリズム、ピリオドグラム、コリレトグラム、スペクトルに基づく方法、バートレットビームフォーマ、カポンビームフォーマ、部分空間に基づく技術、ＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ  ＳＩｇｎａｌ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、ＥＳＰＲＩＴ（回転不変技術に基づく信号パラメータの推定）、反復方式に基づく最尤法の近似、ＳＡＧＥ（Ｓｐａｃｅ−Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ  Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ−ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）、ＲｉＭＡＸ（リヒター最尤法）、最大事後的方法、エビデンスフレームワーク、ベイズ技術、トラッキングアルゴリズム、カルマンフィルタ技術、拡張カルマンフィルタ技術、粒子フィルタ技術、および最小二乗誤差法からなるグループの少なくとも１つの推定技術により取得される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
前記送信機および前記受信機は、各々、複数入力および複数出力（ＭＩＭＯ）無線通信システムにおける複数のアンテナ、又は、単一入力および単一出力（ＳＩＳＯ）無線通信システムにおける単一のアンテナ、を備える、請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
前記受信機は、前記第１の信号のシステム応答の推定を実行して、前記システムのパラメータ情報を取得し、前記システム応答推定を前記受信機から前記送信機へ前記伝播経路を介して送信するようにさらに構成され、
前記送信機は、前記事前に歪ませた第２の信号を前記システム応答推定に従ってさらに事前に歪ませるように構成されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１４】
前記受信機は、前記事前に歪ませた第２の信号を前記複数の伝播経路に対してチャネル等化するように、さらに構成されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１５】
無線装置内の受信機と複数の伝播経路を介して無線通信する基地局であって、
少なくとも１台の送信機と、
コンピューティングデバイスと、
前記コンピューティングデバイスにより動作を実行可能なコンピュータ実行可能命令を記憶したコンピュータ可読記憶媒体とを備え、前記コンピューティングデバイスによる前記動作は、
前記送信機が、第１の信号を、前記受信機へ、前記複数の伝播経路のうちの１つの伝播経路を介して送信することと、
前記受信機が、前記第１の信号を受信し、その受信した第１の信号に対してチャネル推定を実行して、前記少なくとも１つの伝播経路の経路パラメータ情報を取得し、当該経路パラメータ情報を前記少なくとも１つの伝播経路を介して前記送信機へ送信すること、
前記送信機が、時間領域、周波数領域、および、空間領域において、前記第１の信号に続く第２の信号を、前記経路パラメータ情報に従って、当該第２の信号を前記受信機に送信する前に事前に歪ませ、
前記事前に歪ませた第２の信号を、前記受信機へ前記少なくとも１つの伝播経路を介して送信することと、
前記受信機が、前記事前に歪ませた第２の信号を受信することと
を含み、
前記第２の信号に形成された前記歪みが、当該第２の信号が前記少なくとも１つの伝播経路で伝播される際に除去されるように、前記送信機は当該第２の信号を形成し、
前記第１の信号は、前記受信機に、前記経路パラメータ情報を前記送信機に送信することを要求する領域を備え、前記受信機は当該経路パラメータ情報に基づいて事前に歪ませた第２の信号を、前記複数の伝播経路に対してチャネル等化が実現された信号として受信する、前記基地局。
【請求項１６】
前記伝播経路の前記経路パラメータ情報は、遅延の推定、ドップラー周波数の推定、到達方向の推定、発出方向の推定、前記伝播経路の複素振幅の推定、および、前記伝播経路の分極状態の推定の少なくとも１つを含む、請求項１５に記載の基地局。
【請求項１７】
前記送信機は、複数入力および複数出力（ＭＩＭＯ）無線通信システムにおける複数のアンテナ、または、単一入力および単一出力（ＳＩＳＯ）無線通信システムにおける単一のアンテナ、を備える、請求項１５に記載の基地局。
【請求項１８】
前記コンピューティングデバイスにより実行可能な格納された前記コンピュータ実行可能命令は、さらに、
前記基地局、前記無線装置、および、前記第１の信号に対してチャネル推定を実行して、取得した前記少なくとも１つの伝播経路の経路パラメータ情報を含む前記第１の信号を受信し、
前記経路パラメータ情報に基づいて前記事前に歪ませた第２の信号をさらに事前に歪ませる、請求項１５に記載の基地局。
【請求項１９】
複数の伝播経路を介して送信機を有する基地局と無線通信する無線装置であって、
少なくとも１台の受信機と、
コンピューティングデバイスと、
前記コンピューティングデバイスにより動作を実行可能なコンピュータ実行可能命令を記憶したコンピュータ可読記憶媒体と、を備え、前記コンピューティングデバイスによる動作は、
前記送信機が、第１の信号を、前記受信機へ、前記複数の伝播経路のうちの１つの伝播経路を介して送信することと、
前記受信機が、前記第１の信号を受信し、その受信した第１の信号に対してチャネル推定を実行して、前記少なくとも１つの伝播経路の経路パラメータ情報を取得し、当該経路パラメータ情報を前記少なくとも１つの伝播経路を介して前記送信機へ送信すること、
前記送信機が、時間領域、周波数領域、および、空間領域において、前記第１の信号に続く第２の信号を、前記経路パラメータ情報に従って、当該第２の信号を前記受信機に送信する前に事前に歪ませ、
前記事前に歪ませた第２の信号を、前記受信機へ前記少なくとも１つの伝播経路を介して送信することと、
前記受信機が、前記事前に歪ませた第２の信号を受信することと
を含み、
前記第２の信号に形成された前記歪みが、当該第２の信号が前記少なくとも１つの伝播経路で伝播される際に除去されるように、前記送信機は当該第２の信号を形成し、
前記第１の信号は、前記受信機に、前記経路パラメータ情報を前記送信機に送信することを要求する領域を備え、前記受信機は当該経路パラメータ情報に基づいて事前に歪ませた第２の信号を、前記複数の伝播経路に対してチャネル等化が実現された信号として受信する、前記無線装置。
【請求項２０】
前記伝播経路の前記経路パラメータ情報は、遅延の推定、ドップラー周波数の推定、到達方向の推定、発出方向の推定、および、前記伝播経路の複素振幅の推定の少なくとも１つを含む、請求項１９に記載の無線装置。
【請求項２１】
前記伝播経路の前記経路パラメータ情報は、前記伝播経路の分極状態の推定をさらに含む、請求項２０に記載の無線装置。
【請求項２２】
前記経路パラメータ情報は、最尤推定アルゴリズム、ピリオドグラム、コリレトグラム、スペクトルに基づく方法、バートレットビームフォーマ、カポンビームフォーマ、部分空間に基づく技術、ＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ  ＳＩｇｎａｌ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、ＥＳＰＲＩＴ（回転不変技術に基づく信号パラメータの推定）、反復方式に基づく最尤法の近似、ＳＡＧＥ（Ｓｐａｃｅ−Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ  Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ−ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）、ＲｉＭＡＸ（リヒター最尤法）、最大事後的方法、エビデンスフレームワーク、ベイズ技術、トラッキングアルゴリズム、カルマンフィルタ技術、拡張カルマンフィルタ技術、粒子フィルタ技術、および最小二乗誤差法からなるグループの少なくとも１つの推定技術により取得される、請求項１９に記載の無線装置。
【請求項２３】
前記受信機は、複数入力および複数出力（ＭＩＭＯ）無線通信システムにおける複数のアンテナ、または、単一入力および単一出力（ＳＩＳＯ）無線通信システムにおける単一のアンテナ、を備える、請求項１９に記載の無線装置。
【請求項２４】
前記コンピューティングデバイスによる動作は、さらに、
前記伝播経路のうち別の伝播経路に沿って第３の信号を受信することを含み、
前記第３の信号は、前記受信機で受信する際に前記第２の信号と位相整列されるため、前記無線装置による、前記第２の信号と第３の信号の等化を要しない、請求項１９に記載の無線装置。
【請求項２５】
前記コンピューティングデバイスによる動作は、さらに、
前記基地局、前記無線装置、および、前記第１の信号に対してチャネル推定を実行して、取得した前記少なくとも１つの伝播経路の経路パラメータ情報を生成すること、
前記経路パラメータ情報に基づいて歪ませた前記第２の信号を受信することを含む、請求項１９に記載の無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
無線通信システムは、ますます多くの課題に直面している。このような課題の一つは、一群の携帯ユーザが高度に密集して多くのシステム容量が必要になるホットスポットにある。他の課題は、異種のネットワークがあるエリアに共存することにより、干渉が発生するとともにネットワーク間ハンドオーバが困難になることにある。これらの課題および他の課題に対処するため、リレー技術およびセル間協調（ＣｏＭＰ）送信など、さまざまな技術が開発されてきた。リレーおよびＣｏＭＰ技術は、いずれも、信号の送信元および宛先間の並行チャネル数を増やすために用いられている。これらの技術は、システム性能を向上させる一方で、慎重なネットワーク設計および多大な計算リソースを要する。ある種の例では、これらの技術は、伝播チャネルを通じて追加リソースを利用することにより、機能している。
【０００２】
等化技術などの他の技術により、現行のシステム構成を変更することなく、同じ目的が達成される。等化技術は、送信に歪みがあればそれを除去することにより、本来の送信信号を回復するために、システムにおける受信機に用いられる。あるチャネルの影響が完全に等化されると、別々の経路から受信機に到達した信号は、位相が「整列」され、構築的に加算されうる。等化技術の典型例には、以下のものがある。（１）遅延領域においてチャネルを等化する、ＲＡＫＥ受信技術。（２）ＯＦＤＭ送信に基づく受信機に広く用いられた、周波数等化技術。（３）ＴＤ−ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）無線通信システムなどの４Ｇシステムの受信機に用いられる、時間周波数等化技術。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、受信機においてチャネル等化を実行する必要があり、これは、等化を実行するために受信機が追加のリソースを備えることを意味しており、これらの技術の問題点である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態では、通信システムにおける無線通信を実行する方法が提供される。このような通信システムは、送信機と、受信機と、送信機および受信機間に形成された複数の伝播経路を、備えている。伝播経路は、送信機が受信機へ送信する信号を伝送可能に構成されている。この方法は、第１の信号を送信機から受信機へ複数の伝播経路のうちの少なくとも１つの伝播経路を介して送信し、第１の信号を受信機で受信し、第１の信号に対してチャネル推定を実行して、前記少なくとも１つの伝播経路の経路パラメータ情報を取得し、取得した経路パラメータ情報を受信機から送信機へ前記少なくとも１つの伝播経路を介して送信し、時間領域、周波数領域、および、空間領域において、第２の信号を、前記経路パラメータ情報に基づいてチャネル推定を行い、当該チャネル推定に従って、当該第２の信号を前記受信機に送信する前に事前に歪ませ、事前に歪ませた第２の信号を、送信機から受信機へ、前記少なくとも１つの伝播経路を介して送信し、受信機が、前記事前に歪ませた第２の信号を受信することであって、前記第２の信号に形成された前記歪みが、当該第２の信号が前記少なくとも１つの伝播経路で伝播される際に除去されるように、送信機は当該第２の信号を形成し、前記第１の信号は、受信機に、前記経路パラメータ情報を送信機に送信することを要求する領域を備え、受信機は当該経路パラメータ情報に基づいて事前に歪ませた第２の信号を、複数の伝播経路に対してチャネル等化が実現された信号として受信する。
【０００５】
一実施形態では、無線通信を実行する通信システムが提供される。このシステムは、受信機と、送信機と、送信機および受信機間に形成されて送信機から受信機へ送信する信号を伝送可能な複数の伝播経路とを、備えている。受信機は、送信機から複数の伝播経路のうちの少なくとも１つの伝播経路を介して送信される第１の信号を受信し、第１の信号に対してチャネル推定を実行して、前記少なくとも１つの伝播経路の経路パラメータ情報を取得し、取得した経路パラメータ情報を送信機へ前記少なくとも１つの伝播経路を介して送信するように構成されている。また送信機は、時間領域、周波数領域、および、空間領域において、第２の信号を、経路パラメータ情報にに従って、当該第２の信号を受信機に送信する前に事前に歪ませ、その事前に歪ませた第２の信号を受信機へ、前記少なくとも１つの伝播経路を介して送信するように構成され、かつ受信機が、事前に歪ませた第２の信号を受信するように構成されている。さらに、送信機は、第２の信号の前記歪を当該第２の信号が前記少なくとも１つの伝播経路で伝播される際に除去されるように、当該第２の信号を形成し、第１の信号は、受信機に、前記経路パラメータ情報を送信機に送信することを要求する領域を備え、受信機は当該経路パラメータ情報に基づいて事前に歪ませた第２の信号を、複数の伝播経路に対してチャネル等化が実現された信号として、受信するように構成されている。
【０００６】
一実施形態では、無線装置の受信機と複数の伝播経路を介して無線通信する基地局が提供される。基地局は、少なくとも１つの送信機と、コンピューティングデバイスと、コンピューティングデバイスにより動作可能なコンピュータ実行可能命令を記憶したコンピュータ可読記憶媒体とを備えていてもよい。コンピューティングデバイスの動作は、第１の信号を送信機から受信機へ複数の伝播経路のうちの１つの伝播経路を介して送信し、伝播経路の経路パラメータ情報を含んだ第１の信号のチャネル推定を受信し、第２の信号をチャネル推定に従って事前に歪ませ、その事前に歪ませた信号を送信機から受信機へ伝播経路を介して送信することを含んでもよい。
【０００７】
上述の概要は、単に説明のためであり、どのような意味においても限定を意図したものではない。上述の説明のための各側面、実施形態、および特徴に加えて、さらに別の側面、実施形態、および特徴が、図面および以下の詳細な説明を参照することにより、明らかになるであろう。
【０００８】
上述および以下の情報ならびに本開示の他の特徴は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を添付の図面と組み合わせることにより、さらに完全に明らかとなるであろう。これらの図面は、単に本開示によるいくつかの実施形態を示すものであるため、その範囲を限定するものと考えるべきではないことを理解したうえで、本開示は、添付の図面を用いることにより、さらに具体的かつ詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ここに説明するユーザフォーカス技術を実行可能な無線通信システムの一実施形態を示す概略図である。
【図２】ここに説明するユーザフォーカス技術を実行するのに用いる送信機および受信機の一実施形態を示すブロック図である。
【図３】ここに説明するユーザフォーカス技術を実行するのに用いる送信機のコンピューティングユニットの一実施形態を示す図である。
【図４】無線通信システムにおけるユーザフォーカス技術の一実施形態を示すフローチャートである。
【図５Ａ】従来の無線通信システムを示す図である。
【図５Ｂ】ここに説明するユーザフォーカス技術を実行可能な無線通信システムを示す図である。
【図５Ｃ】ここに説明するユーザフォーカス技術を実行可能なシステムの別の実施形態による無線通信システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
これらはいずれも、ここに説明する実施形態の少なくとも１つに応じて配列されたものであり、その配列は、ここに提供した開示内容に応じて当業者により修正されてもよい。
【００１１】
以下の詳細な説明において、添付の図面を参照する。図面は説明の一部を構成する。図面において、同様の符号は、文脈上他のことが示されていない限り、通例、同様のコンポーネントを示す。詳細な説明に示す説明用の実施形態、図面および特許請求の範囲は、限定を意味するものではない。ここに提示する主題の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の実施形態が利用されてもよく、別様に変更されてもよい。ここに一般的に説明するとともに図示するように、本開示の各側面は、多種多様の構成で、調整、置換、結合、分離および設計可能であり、そのすべてをここで明示的に意図していることが、容易に理解されるであろう。
【００１２】
図１は、ここに説明するユーザフォーカス技術を実行可能な無線通信システムの一実施形態を示す概略図である。図１は、送信機１１０として動作するように構成された基地局と、受信機１５０として動作するように構成された移動局との間の単一リンク通信シナリオを示す。送信機１１０および受信機１５０間には、いくつもの建物１２０〜１２４がある。各建物は、送信機１１０および受信機１５０間の伝播経路１７０、１７５、１８０を介して伝送される通信信号の散乱体および反射点として作用する。
【００１３】
簡潔に述べると、ここに説明する方法およびシステムは、通信信号の複数の並行搬送路としての伝播経路１７０、１７５、１８０を用いる。当該技術で現在用いられているほとんどの通信において、これらのさまざまな伝播経路１７０、１７５、１８０は、通例、余剰のリソースととらえられるのではなく、問題点ととらえられている。
【００１４】
しかしながら、ここに説明する方法およびシステムを用いると、送信機１１０および受信機１５０間の無線接続は、２点を繋ぐ複数の有線接続と同様になる。本構成を用いると、現行の問題点の多くのもの、たとえば、干渉の解消や容量上の制約は解決しうる。ここに説明するシステムおよび方法は、「ユーザフォーカス」と称するものであり、送信機１１０および受信機１５０間の複数の伝播経路１７０、１７５、１８０を、並行搬送路として利用している。これらの経路は、遅延、到達方向、発出方向、およびドップラー周波数が異なる。これらの経路に沿って、電磁波は、別々の位相で受信機に到達することもある。しかしながら、ここに説明するユーザフォーカス方法およびシステムでは、送信信号は、別々の経路１７０、１７５、１８０から受信機１５０に到達する波が同位相となって、コヒーレントに重ね合わされうるように、並行搬送路を変調する。
【００１５】
本ユーザフォーカス技術を利用する際の効果は、システムが、受信機１５０の場所に直接信号を送信すること、すなわち、受信機１５０において信号の「フォーカス」を形成することが、可能になることである。当業者には理解されるように、本システムは、以下のさまざまな利点があるが、それに限定されるものではない。１）送信機１１０が経路のない区域への信号送信にエネルギを浪費しないため、総送信電力が減少しうる。２）ユーザ間の干渉が著しく減少しうるため、サービス品質向上が可能である。３）ここに説明する本方法およびシステムが、１台の送信機１１０を使用するだけで満足のいく性能を提供するため、現行の多地点協働技術が不要となりうる。
【００１６】
図２は、送信機１１０および受信機１５０のコンポーネント例を示す２つのブロック図を示す。ただし、送信機１１０および受信機１５０は、添付の特許請求の範囲の射程および趣旨から逸脱することなく、他のコンポーネントを備えてもよく、必須でないコンポーネントを含まなくともよい。本例では、受信機は、移動局を構成しており、移動局は、移動局の他のモジュール２００〜２５０の機能を制御可能なコンピューティングユニット２００と、移動局に１つまたは複数の画像を表示可能なディスプレイ２１０と、電気音響信号入力に応じて音声を発する電気音響トランスデューサを備えたスピーカ２２０と、送信機１１０における信号の送受信に用いる１本または複数本のアンテナを備えたアンテナアレイ２３０と、移動局のユーザが、移動局のさまざまなモジュール２００〜２５０を制御するために、コンピューティングユニット２００の処理を操作可能およびこの処理と対話可能とするユーザインタフェースと、音響を取り込み、音響電気トランスデューサまたはセンサを用いて電気信号に変換するように構成されたマイクロフォン２５０とを、備えている。
【００１７】
送信機１１０は、本例では基地局を構成しており、以下にさらに詳細に説明するコンピューティングユニット３００と、アンテナアレイ２６０とを備えている。アンテナアレイ２６０は、１本または複数本のアンテナを備えている。アンテナは、受信機１５０における信号の送受信に用いられる。
【００１８】
図３は、以下により詳細に説明する無線通信用のユーザフォーカス技術を実装するようにした、送信機１１０または受信機１５０のコンピューティングデバイス３００の一例を示すブロック図である。非常に基本的な構成３０２において、コンピューティングデバイス３００は、通例、１つまたは複数のプロセッサ３０４と、システムメモリ３０６とを備えている。メモリバス３０８は、プロセッサ３０４およびシステムメモリ３０６間の通信に用いられてもよい。
【００１９】
所望の構成に応じて、プロセッサ３０４は、マイクロプロセッサ（μＰ）、マイクロコントローラ（μＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、またはその任意の組み合わせを含む任意の型であってもよいが、それに限定されるものではない。プロセッサ３０４は、レベル１キャッシュ３１０およびレベル２キャッシュ３１２など、１または複数レベルのキャッシュと、プロセッサコア３１４と、レジスタ３１６とを備えていてもよい。プロセッサコア３１４の一例は、演算論理ユニット（ＡＬＵ）、浮動小数点ユニット（ＦＰＵ）、デジタルシグナルプロセシングコア（ＤＳＰコア）、またはその任意の組み合わせを、備えていてもよい。メモリコントローラ３１８の一例は、プロセッサ３０４とともに用いられてもよく、ある種の実装例では、メモリコントローラ３１８は、プロセッサ３０４の内部要素であってもよい。
【００２０】
所望の構成に応じて、システムメモリ３０６は、揮発メモリ（ＲＡＭなど）、不揮発メモリ（ＲＯＭやフラッシュメモリなど）、またはその任意の組み合わせを含む任意の型であってもよいが、それに限定されるものではない。システムメモリ３０６は、オペレーティングシステム３２０と、１つまたは複数のアプリケーション３２２と、プログラムデータ３２４とを、備えていてもよい。アプリケーション３２２は、認証コンポーネント、または、認証システムを構築するようにされるかもしくは構成されるかもしくは１または複数の装置もしくはユーザを認証するアプリケーション３２６を、備えていてもよい。プログラムデータ３２４は、認証システムを構築するため、および／または、１もしくは複数の装置もしくはユーザを認証するための認証データ３２８を、備えていてもよい。ある種の実施形態では、アプリケーション３２２は、オペレーティングシステム３２０上でプログラムデータ３２４とともに動作して、認証システムが生成されるようになっていてもよい。このように説明した基本構成３０２を、内側の破線内の各コンポーネントにより、図３に示す。
【００２１】
コンピューティングユニット３００は、さらに別の特徴または機能、および、基本構成３０２と任意の必要な装置およびインタフェースとの間の通信を容易にする、さらに別のインタフェースを有してもよい。たとえば、バス／インタフェースコントローラ３３０は、基本構成３０２および１つまたは複数のデータ記憶装置３３２間で記憶インタフェースバス３３４を介した通信を容易にするために用いられてもよい。データ記憶装置３３２は、取外し式ストレージデバイス３３６、非取外し式ストレージデバイス３３８、またはその組み合わせであってもよい。取外し式ストレージデバイスおよび非取外し式ストレージデバイスを数例挙げると、フレキシブルディスクドライブおよびハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの磁気ディスク装置、コンパクトディスク（ＣＤ）ドライブまたはデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）ドライブなどの光学ディスクドライブ、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、およびテープドライブなどがある。コンピュータ記憶媒体の例は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータなど、情報を記録するための任意の方法または技術に実装された揮発または不揮発、取外し式または非取外し式媒体であってもよい。
【００２２】
システムメモリ３０６、取外し式ストレージデバイス３３６および非取外し式ストレージデバイス３３８は、コンピュータ記憶媒体の実例である。コンピュータ記憶媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリもしくは他の記憶技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）もしくは他の光学記憶部、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶部もしくは他の磁気記憶装置、または所望の情報を格納するのに用いられうるとともにコンピューティングデバイス３００がアクセスしうる任意の他の媒体であってもよいが、それに限定されるものではない。このようなコンピュータ記憶媒体は、いずれもコンピューティングデバイス３００の一部であってもよい。
【００２３】
また、コンピューティングデバイス３００は、さまざまなインタフェース装置（たとえば、出力装置３４２、周辺インタフェース３４４および通信装置３４６）から基本構成３０２へのバス／インタフェースコントローラ３３０を介する通信を容易にするインタフェースバス３４０を、さらに備えていてもよい。出力装置３４２の一例は、グラフィック処理ユニット３４８と、オーディオ処理ユニット３６０とを備えている。これらの処理ユニットは、１つまたは複数のＡ／Ｖポート３６２を介してディスプレイまたはスピーカなどのさまざまな外部装置と通信するように、構成されていてもよい。周辺インタフェース３４４の一例は、シリアルインタフェースコントローラ３６４またはパラレルインタフェースコントローラ３６６を備えている。これらのコントローラは、１つまたは複数のＩ／Ｏポート３６８を介して入力装置（たとえば、キーボード、マウス、ペン、音声入力装置、タッチ入力装置など）または他の周辺機器（たとえば、プリンタ、スキャナなど）などの外部装置と通信するように構成されていてもよい。通信装置３４６の一例は、ネットワークコントローラ３６０を備えている。このコントローラは、１つまたは複数の通信ポート３６４からネットワーク通信リンクを介して、１つまたは複数のその他のコンピューティングデバイス３６２との通信を容易にするようになっていてもよい。
【００２４】
ネットワーク通信リンクは、通信媒体の一例であってもよい。通信媒体は、通例、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または、搬送波もしくは他の搬送機構などの変調データ信号における他のデータにより、実装されてもよく、任意の情報配信媒体を備えていてもよい。「変調データ信号」は、信号内の情報を符号化するように設定または変更された特徴の１つまたは複数を有する信号であってもよい。一例として、通信媒体は、有線ネットワークまたは直接有線接続などの有線媒体、ならびに、音響、無線周波数（ＲＦ）、マイクロ波、赤外線（ＩＲ）および他の無線媒体などの無線媒体を備えていてもよいが、それに限定されるものではない。ここで用いられるコンピュータ可読媒体という用語は、記憶媒体および通信媒体の双方を備えていてもよい。
【００２５】
送信機１１０としての基地局のコンポーネントに加えて、コンピューティングユニット３００は、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、パーソナルメディアプレイヤ装置、無線ウェブ視聴装置、パーソナルヘッドセット装置、アプリケーション専用装置、または、上記の機能の任意のものを備えたハイブリッド装置など、省スペースポータブル（または携帯）電子装置の一部として実装されてもよい。このように、移動局として構成された受信機１５０のコンピューティングユニット２００は、コンピューティングデバイス３００と同一または同様のコンポーネントを備えていてもよい。さらに、コンピューティングデバイス３００は、ラップトップコンピュータおよび非ラップトップコンピュータの双方の構成を備えたパーソナルコンピュータとして実装されてもよい。
【００２６】
当業者には、ここに開示する本処理および方法ならびに他の処理および方法について、処理および方法において実行される機能が、別の順で実装されてもよいことが、理解されるであろう。さらに、枠に囲まれたステップおよび動作は、例としてのみ提供され、ある種のステップおよび動作は、開示された実施形態の本質から逸脱することなく、選択的により少ないステップおよび動作に組み合わされてもよく、追加のステップおよび動作に拡張されてもよい。
【００２７】
前述の詳細な説明では、ブロック図、フローチャート、および／または例の使用によって、装置および／またはプロセスのさまざまな実施形態を説明してきた。そのようなブロック図、フローチャート、および／または例が１つまたは複数の機能および／または動作を含む限りにおいて、そのようなブロック図、フローチャート、または例の中のそれぞれの機能および／または動作は、広範囲のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、または実質上それらのすべての組み合わせにより、個別におよび／または集合的に実装可能であることが、当業者には理解されるであろう。ある実施形態では、本明細書に記載された主題のいくつかの部分は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、または他の集積化方式によって実装することができる。しかし、本明細書で開示された実施形態のいくつかの態様が、全体においてまたは一部において、１つまたは複数のコンピュータ上で動作する１つまたは複数のコンピュータプログラムとして（たとえば、１つまたは複数のコンピュータシステム上で動作する１つまたは複数のプログラムとして）、１つまたは複数のプロセッサ上で動作する１つまたは複数のプログラムとして（たとえば、１つまたは複数のマイクロプロセッサ上で動作する１つまたは複数のプログラムとして）、ファームウェアとして、あるいは実質上それらの任意の組み合わせとして、等価に集積回路に実装することができることを、当業者は認識するであろうし、電気回路の設計ならびに／またはソフトウェアおよび／もしくはファームウェアのコーディングが、本開示に照らして十分当業者の技能の範囲内であることを、当業者は認識するであろう。さらに、本明細書に記載された主題のメカニズムをさまざまな形式のプログラム製品として配布することができることを、当業者は理解するであろうし、本明細書に記載された主題の例示的な実施形態が、実際に配布を実行するために使用される信号伝達媒体の特定のタイプにかかわらず適用されることを、当業者は理解するであろう。信号伝達媒体の例には、フロッピーディスク、ハードディスクドライブ、ＣＤ、ＤＶＤ、デジタルテープ、コンピュータメモリ、などの記録可能なタイプの媒体、ならびに、デジタル通信媒体および／またはアナログ通信媒体（たとえば、光ファイバケーブル、導波管、有線通信リンクおよび／または、無線通信リンクなど）の通信タイプの媒体が含まれるが、それらには限定されない。
【００２８】
本明細書で説明したやり方で装置および／またはプロセスを記載し、その後そのように記載された装置および／またはプロセスを、データ処理システムに統合するためにエンジニアリング方式を使用することは、当技術分野で一般的であることを当業者は認識するであろう。すなわち、本明細書に記載された装置および／またはプロセスの少なくとも一部を、妥当な数の実験によってデータ処理システムに統合することができる。通常のデータ処理システムは、一般に、システムユニットハウジング、ビデオディスプレイ装置、揮発性メモリおよび不揮発性メモリなどのメモリ、マイクロプロセッサおよびデジタル信号プロセッサなどのプロセッサ、オペレーティングシステムなどの計算実体、ドライバ、グラフィカルユーザインタフェース、およびアプリケーションプログラムのうちの１つもしくは複数、タッチパッドもしくはスクリーンなどの１つもしくは複数の相互作用装置、ならびに／またはフィードバックループおよびコントロールモータを含むコントロールシステム（たとえば、位置検知用および／もしくは速度検知用フィードバック、コンポーネントの移動用および／もしくは数量の調整用コントロールモータ）を含むことを、当業者は理解するであろう。通常のデータ処理システムは、データコンピューティング／通信システムおよび／またはネットワークコンピューティング／通信システムの中に通常見られるコンポーネントなどの、市販の適切なコンポーネントを利用して実装することができる。
【００２９】
本明細書に記載された主題は、さまざまなコンポーネントをしばしば例示しており、これらのコンポーネントは、他のさまざまなコンポーネントに包含されるか、または他のさまざまなコンポーネントに接続される。そのように図示されたアーキテクチャは、単に例示にすぎず、実際には、同じ機能を実現する多くの他のアーキテクチャが実装可能であることが理解されよう。概念的な意味で、同じ機能を実現するコンポーネントの任意の構成は、所望の機能が実現されるように効果的に「関連付け」される。したがって、特定の機能を実現するために組み合わされた、本明細書における任意の２つのコンポーネントは、アーキテクチャまたは中間のコンポーネントにかかわらず、所望の機能が実現されるように、お互いに「関連付け」されていると見ることができる。同様に、そのように関連付けされた任意の２つのコンポーネントは、所望の機能を実現するために、互いに「動作可能に接続」または「動作可能に結合」されていると見なすこともでき、そのように関連付け可能な任意の２つのコンポーネントは、所望の機能を実現するために、互いに「動作可能に結合できる」と見なすこともできる。動作可能に結合できる場合の具体例には、物理的にかみ合わせ可能な、および／もしくは物理的に相互作用するコンポーネント、ならびに／またはワイヤレスに相互作用可能な、および／もしくはワイヤレスに相互作用するコンポーネント、ならびに／または論理的に相互作用する、および／もしくは論理的に相互作用可能なコンポーネントが含まれるが、それらに限定されない。
【００３０】
図１を参照すると、当業者に理解されるように、伝播チャネルのインパルス応答は、送信機１１０および受信機１５０間の複数の反射伝播経路１７０、１７５、１８０の重ね合わせとみることができる。
【００３１】
図１を参照して上述したように、送信機１１０および受信機１５０間には複数の伝播経路１７０、１７５、１８０があり、ここで、電磁波を含む信号は、様々な建物または反射点１２０〜１２４で反射することがある。電磁波および反射点１２０〜１２４間の相互作用は、反射、回折、散乱でありうる。送信機１１０から放射された信号には、これらの伝播経路１７０、１７５、１８０に沿って別々の歪みが生じる。結果として得られる本来の送信信号の複数の複製は、受信機１５０において、分解的または構築的に加算される。
【００３２】
通例、本技術分野において知られている等化技術は、受信機１５０に用いられて、歪みを除去することにより本来の送信信号を回復する。チャネルの影響が完全に等化された後、別々の伝播経路１７０、１７５、１８０から受信機１５０に到達した各信号は、位相が「整列」されて構築的に加算される。
【００３３】
等化技術の典型例には、以下のものがある。１）遅延領域においてチャネルを等化する、ＲＡＫＥ受信技術。２）ＯＦＤＭ送信に基づく受信機に広く用いられた、周波数等化技術。３）ＴＤ−ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）無線通信システムなどの４Ｇシステムの受信機に用いられる、時間周波数等化技術。
【００３４】
以下、図４を参照してより完全に説明するように、信号受信後に受信機１５０で歪みを修正する等化技術とは異なり、ユーザフォーカス技術は、信号が送信機１１０で送信される前に、擬似「歪み」を加える。そして、これらの「事前歪」信号は、信号の歪みが伝播中に正常に除去されうるように送信される。
【００３５】
より具体的には、図４に示すように、本方法は４１０で始まり、ここで、伝播経路１７０、１７５または１８０の経路パラメータ情報を取得するように、第１の信号のチャネル推定がなされる。この処理中、送信機は、第１の信号を送信機１１０から受信機１５０へと送信する４２０。一実施形態では、第１の信号は、送信機１１０から送信された、歪プリアンブルまたはトレーニングシーケンスを含む。第１の信号が受信機１５０で受信されると４３０、チャネル推定アルゴリズムが実行されて、各伝播経路１７０、１７５、１８０について、遅延τ、ドップラー周波数υ、到達方向Ω１、発出方向Ω２、および複素振幅αの推定結果を取得する。
【００３６】
ＳＡＧＥアルゴリズムなど、さまざまなチャネル推定が用いられてもよい。パラメータを推定する他のアルゴリズムには、経路反射に基づく最尤法などの最尤推定アルゴリズムがある。ただし、多くの例において複雑すぎるのが、最尤アルゴリズムの欠点である。しかしながら、一般的なモデルが適切に選択された場合、得られるパラメータの推定結果は、他の方法で得られるものよりも、はるかに正確である。
【００３７】
利用されうるチャネル推定の他の例としては、バートレットビームフォーマ（Ｂａｒｔｌｅｔｔ  ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ）、カポンビームフォーマ（Ｃａｐｏｎ  ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ）、およびＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ  ＳＩｇｎａｌ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法など、スペクトルに基づく方法がある。これらの方法は、たとえば、遅延、ドップラー周波数、および方向など、複数の次元におけるチャネルのパワースペクトルを算出するために利用される。これらの方法により、あまり複雑にならずに、経路パラメータの推定結果を得ることができる。これらの方法は実用的であり、実際の実装には、最尤法に基づく推定法よりもはるかに適切である。
【００３８】
非スペクトル法に関連して用いられうる、さらに別のチャネル推定アルゴリズムには、ルート−ＭＵＳＩＣ技術、ＥＳＰＲＩＴ（回転不変技術に基づく信号パラメータの推定：Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｖａｒｉａｎｃｅ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）アルゴリズム、など、部分空間に基づく技術、ならびに、たとえば、伝播法およびユニタリＥＳＰＲＩＴ技術など、これらのアルゴリズムの拡張がある。このようなアルゴリズムは、正確性が高い。しかしながら、これらのアルゴリズムの入力は、受信信号の共分散行列の特異点問題を回避するために、複数の独立したスナップショットによるチャネルの観測結果であるため、データは、比較的長い時間ウインドウにおける複数のフレームから収集される必要がある。
【００３９】
また、反復方式に基づく最尤法の近似が、ステップ４１０で利用されてもよい。これらのアルゴリズムには、期待値最大化（ＥＭ）法、ＳＡＧＥ（ｓｐａｃｅ−ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ  Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ−ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）技術、および、いわゆるＲｉＭＡＸ（リヒター最尤推定）法がある。
【００４０】
他にも、ＬＭＭＳＥＥ（Ｌｅａｓｔ  ｍｉｎｉｍｕｍ  ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅｄ  ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｅｒｒｏｒ）推定量、および共分散行列適用技術など、ＬＳＥ（最小二乗誤差）原理に基づく方法が、用いられてもよい。
【００４１】
さらに、経路パラメータを推定する新規のアルゴリズムは、おそらく開示されていないが、本件に用いられてもよい。たとえば、最大事後的方法、ベイズ技術が、事前歪技術における重要な要素と見なされてもよい。さらに、推定技術の他にも、カルマンフィルタ技術、拡張カルマンフィルタ技術、粒子フィルタ技術、粒子フィルタに基づくＳＡＧＥアルゴリズムなどのトラッキングアルゴリズムが、経路パラメータの推定結果を得るために用いられてもよい。
【００４２】
次に、４４０では、受信機１５０は、これらの経路パラメータ情報を、伝播経路１７０、１７５または１８０を介して、送信機１１０へフィードバックする。このフィードバック動作は、無線通信システムの現行のプロトコルに従って実行可能である。
【００４３】
そして、４５０では、次に送信するフレームまたはブロックについて、送信機は、第２の信号を「事前歪」させ、送信時間、送信ペースおよび送信方向、受信方向、ならびに信号の複素的重み付けを適切に設定して、複数の信号の複製を生成する。これらの設定は、４４０において受信機からフィードバックされた経路のパラメータにより決定される。これらの歪んだ複製は、まとめられて、送信機１１０から受信機１５０へと送信される４６０。そして、信号は、受信機１５０に受信される４７０。
【００４４】
方法を説明するため、そして一例として、図１における２つの伝播経路１７０、１８０が比較されてもよい。２つの経路１７０、１８０は、各々、遅延が異なり（経路長が異なるため）、発出方向および到達方向が異なり（散乱体１２０、１２２の位置が異なるため）、ドップラー周波数が異なる（受信機１５０が動くため、および経路の配置が異なるため）。
【００４５】
本例において（Ωｉ，１，Ωｉ，２，υｉ，τｉ）は、経路１７０、１８０の発出方向、到達方向、遅延、およびドップラー周波数にそれぞれ対応している。ここで、経路１７０はｉ＝１に対応し、経路１８０はｉ＝２に対応している。送信機１１０のアンテナアレイ２６０にＭ本のアンテナがあり、受信機１５０のアンテナアレイ２３０にＮ本のアンテナがある例では、送信信号のＭ×Ｎ個の複製は、４５０で送信機１１０へ送信された経路パラメータ情報を用いて、ステップ４５０において以下のように作成される。
【数１】
0005834141.tif 000002
ここで、
【数２】
0005834141.tif 000003
は、前記送信機のアンテナアレイ２６０の方向Ω１の応答の複素共役であり、
【数３】
0005834141.tif 000004
は、受信機アンテナアレイ２３０の方向Ω２の応答の複素共役であり、ｕ（ｆ）は、周波数領域に表された送信信号を示し、＊は、複素共役を示し、
【数４】
0005834141.tif 000005
は、クロネッカー積を示す。なお、
【数５】
0005834141.tif 000006
および
【数６】
0005834141.tif 000007
は、それぞれＭ×１およびＮ×１の列ベクトルである。そして、加算された信号ｘ（ｆ）は、Ｍ×Ｎ個の信号の複製を加算することにより算出される。その後、逆フーリエ変換されて、時間領域におけるｘ（ｔ）の表現が得られる。すなわち
ｘ（ｔ）＝Ｆ−１［ｘ（ｆ）］、
ここで、Ｆ−１は、逆フーリエ変換を示す。
【００４６】
以下、より完全に説明するように、事前歪を伝播チャネルにより自動的に除去することが可能、すなわち、チャネル自体が等化器として機能するので、従来の受信機における従来の等化処理はこれで不要となることが、ここに説明する方法およびシステムの利点の一つである。別々の経路を伝播する信号は、受信機１５０への到達時に、完全に同位相に整列するので、構築的に加算されうる。ベースバンド表現における受信信号は、以後の処理用の復調ブロックへ直接送信可能である。
【００４７】
本方法の一側面では、トレーニングシーケンスが「事前歪」されるわけではない。これは、伝播経路のパラメータを推定するために、トレーニングシーケンスが伝播により歪まされることが、受信機１５０にとって必要であるためである。
【００４８】
当業者に理解されるように、フォーカス技術の利用は、個々の適用例の目的に適合させることができる。これらのパラメータが有用かどうかは、ユーザフォーカス技術を導入する目的による。たとえば、周波数領域内の別々の経路における送信を同期させるためにユーザフォーカスを利用する場合、個々の経路の遅延情報が必要となる。同様に、時間領域において同期が要求される場合、ドップラー周波数が必要となる。送信機側の複数のアンテナへの入力について信号を整列させるのであれば、発出方向が必要となる。受信機側の複数のアンテナ出力が同期される場合、到達方向が用いられることになる。したがって、システムの要件に応じて、上述の事前歪を実行するために、より多くまたはより少ないパラメータが用いられてもよく、ここに説明したパラメータの利用は、本開示の範囲から逸脱することなく、変更されてもよい。
【００４９】
さらに、より高度なレベルのユーザフォーカスを実現するために、新規のパラメータを利用することができる。たとえば、分極同期を実現するために、伝播経路の分極状態を利用することができる。これにより、ユーザフォーカス技術を新たな分野、すなわち、分極領域における特定のユーザにフォーカスすることに、応用することができるようになる。
【００５０】
他にも、伝播チャネルではなく、システムの応答に関するパラメータを用いてもよい。同一のユーザにフォーカスするために、複数のシステムが用いられる場合、システムの影響を除去するために、これらのシステムの特徴を考慮することが有用となりうる。システムの応答に関するこれらのパラメータは、超過処理遅延時間、位相雑音などであってもよい。
【００５１】
図５Ａ〜５Ｃに、ここに説明する実施形態と従来の通信連鎖との比較を示す。
【００５２】
図５Ａは、ユーザフォーカス技術が適用された場合に、従来の通信システムに実装可能な変更を示す。従来の構成において、送信機５００は、変調ブロック５１０と、ＲＦフロントエンド５２０と、アンテナ５０５ａおよび５０５ｂとを備えている。受信機５５０は、ＲＦフロントエンド５３０と、チャネル推定モジュール５３５と、アンテナ５４５ａおよび５４５ｂと、チャネル等化モジュール５４０とを備えている。
【００５３】
比較のため、図５Ｂに、ここに説明する技術による送信機５７５および受信機５８０を示す。上述のように、ここに説明する実施形態が、変調において実行される事前歪技術および送信機５７５の事前歪ブロックを利用しているので、受信機５５０では必要とされたチャネル等化ブロック５４０が、不要となっている。
【００５４】
図５Ｃに示す別の実施形態では、チャネル等化を実行するのに、変調を用いて事前歪を実行する送信機および事前歪ブロック５６０の他に、受信機５５０が用いられてもよい。
【００５５】
以下において、ここに説明するユーザフォーカス技術と、現在当業者に知られている他の従来技術とが比較される。理解されるように、ここに説明する本方法およびシステムにより、現在当業者に知られている構成を用いたのでは現在得ることができない利点が得られる。
【００５６】
Ａ．３ＧＰＰに規定されたＣｏＭＰシステム用に提案された結合処理技術におけるコヒーレントコンビネーションとの比較。
ＬＴＥ−アドバンスドシステムなどの将来世代の無線通信について、セル間協調（ＣｏＭＰ）送信技術は、セル末端における高いデータ転送速度への対応を向上させるために用いられる。ＣｏＭＰにより用いられる技術の一つとして、「結合処理（ＪＰ）」がある。３ＧＰＰ技術標準において、「コヒーレント加算」という用語は、別々の送信機から発せられた信号が受信機において構築的に加算されることを示すために用いられている。我々の見解によれば、この「コヒーレント加算」は、マルチリンクシナリオへの単一リンク無線通信に用いられる標準チャネル等化技術の拡張である。すなわち、複数台の送信機と受信機との間のチャネルの影響は、等化により除去されるべきである。
【００５７】
このチャネル等化処理は、ここに説明するユーザフォーカス技術の原理とは異なり、チャネルの影響が伝播中に自動的に等化されるように送信信号を事前に歪ませるものである。さらに、図５Ｃを参照して上述したように、ＣｏＭＰシナリオにユーザフォーカス技術を利用することが可能である。ここでは、すべての送信機５７５が、ユーザフォーカス技術を用いて事前に歪ませた信号を送信する一方で、受信機５５０にて個々のチャネル等化処理が実行される。
【００５８】
このように、等化技術および事前歪技術の双方を同一システム内で利用することが可能である。上述のように、等化技術は、受信機１５０において利用される。ここでは、事前歪が送信機１１０において適用されている。事前歪技術が利用される場合、受信機１５０における等化の複雑性は著しく減少する。
【００５９】
たとえば、受信機１５０が３５０ｋｍ／ｈで移動している例では、ＧＳＭ端末などの受信機のチャネル等化ブロック５４０は、通常、２００ｋｍ／ｈまでの移動速度の通信をサポート可能であるにすぎない。このため、ユーザ端末の速度が２００ｋｍ／ｈを超えた場合、通信は非常に不安定になる。受信機１５０を著しく変更することなく通信を維持するためには、受信機１５０が受信する信号が、ユーザ装置が２００ｋｍ／ｈ未満の速度で移動するときに観測されるものと同様になるように、信号を事前に歪ませることにより、ここに説明するユーザフォーカス技術を送信機１１０に実装してもよい。そして、本例では、等化および事前歪技術が、組み合わされて利用されてもよい。このように、処理の複雑性を分散可能とすることにより、厳しい条件にもチャネルが開ける。
【００６０】
別の例では、受信機１５０は、標準的な携帯電話の一部として構成されてもよい。ここで、等化が用いられているが、携帯端末は複数のアンテナではなく単一のアンテナを備えていて、空間等化能力がない。それでも、携帯端末周辺のチャネルには指向性がある。これは、各衝突波は、到達方向または発出方向が異なることを意味している。そして、ユーザフォーカス技術は、別々の方向から受信機１５０に到来する信号を強化して、受信機１５０に「フォーカス」するために利用されてもよい。送信機１１０がアンテナアレイ２６０に複数のアンテナを備え、送信機１１０が、送信機１１０および受信機１５０間におけるある伝播経路１７０、１７５、１８０の発出方向を認識しているとするならば、事前歪が送信機１１０で付加され、送信機１１０近傍の空間において分離度を除去する。本動作は、空間分離度を完全には除去しないが、受信機１５０における複数の経路による影響を緩和することができる。
【００６１】
要するに、通信システムにおける送信機１１０および受信機１５０の能力に応じて、事前歪および等化が、さまざまな領域に実装され、同時に利用可能である。
【００６２】
Ｂ．事前符号化技術との比較
ここで説明したシステムおよび方法は、「事前歪」という概念を利用可能である。これは、従来の事前符号化技術とは著しく異なる。後者は、たとえばコードブックについて、チャネルの簡略化表現を利用可能である。一方、上述のシステムおよび方法は、伝播チャネルのパラメータ、たとえば、遅延、ドップラー周波数、発出方向および到達方向を利用する。このようなチャネルの多面的な（full-dimensional）パラメータ表記により、コードブックを利用することよりもはるかに正確になる。さらに、正確なチャネルパラメータを利用することによってのみ、信号を同期して特定のユーザに「フォーカス」を形成することが可能となりうる。従来の事前符号化技術は、空間内のある地点（移動しうる）に信号を集中させるために利用することはできない。
【００６３】
Ｃ．ＳＤＭＡ技術との比較
ＳＤＭＡ（空間分割多重アドレス）技術のスマートアンテナは、ＳＤＭＡ技術を利用して、ビームをある方向に向けることができる。しかしながら、上述のように、ＳＤＭＡには、時間、周波数および空間領域における信号の事前歪という概念がない。さらに、ここで説明する実施形態では、伝播経路が、方向、さらには遅延、ドップラー周波数についても区別可能であることが必要とされる。時間、周波数および空間についてともに事前歪を実行することにより、上述の方法は、複数の経路を充分に具備した環境における移動点に追従する信号にフォーカスを形成可能である。
【００６４】
Ｄ．複数経路に基づくチャネルシミュレーション技術との比較
幾何確率チャネルモデル（ＧＳＣＭ）は、たとえば、ＩＭＴ−アドバンスドシステムの適合試験を実施する際、伝播チャネルをシミュレートするために広く用いられている。このモデルにおいて、遅延、ドップラー、方向および分極により特徴づけられた複数の経路が追加されて、時間変化チャネルが再生される。ここに説明するユーザフォーカスシステムおよび方法は、複数の伝播経路を利用しており、経路毎の変調の概念および事前歪法は、ＧＳＣＭに基づくチャネルシミュレーションに用いる方法とは異なる。
【００６５】
Ｅ．事前等化技術との比較
ここに説明するユーザフォーカスシステムおよび方法は、３次元、すなわち、時間、周波数および空間領域において、送信信号を事前に歪ませる。さらに、事前歪のために考慮されたパラメータは、「タップ」ではなく、遅延、ドップラー周波数、ならびに、複数の伝播経路の到達方向および発出方向であり、時間、周波数および空間サンプルにおける位相ドリフトを抑制することが可能であることを指摘することは、有用であろう。
【００６６】
さらに、事前等化技術は、通常、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタの構造に依存し、ここに説明するユーザフォーカスシステムおよび方法は、有限インパルス応答を必要とせずに、個々の伝播経路を用いる。さらに、事前等化技術は周波数および空間領域での符号間干渉（ＩＳＩ）を除去することを目指す一方、ユーザフォーカスシステムおよび方法は、時間、周波数および空間領域におけるＩＳＩを除去する。これにより、ユーザフォーカス技術は、チャネルが迅速に変化する環境における時間変化の場合に実行可能となる一方、事前等化技術は、固定無線、無線ローカルループシステムにおいてのみ適応可能となる。
【００６７】
ユーザフォーカス技術は、従来の無線通信システム、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）アドバンスドなどの無線通信システムの将来世代、たとえば車両無線ネットワークなどのアドホック無線ネットワークにおいて利用可能であるとともに、電力送信、無害動作、およびセンサネットワークなどの非通信的適用例の文脈においても利用可能である。このように、本分野の装置製造者、設計者、研究開発業者にとって有用である。
【００６８】
上記実施形態の他に、ここに説明する本方法は、現行のさまざまな通信システムに適用可能である。説明のために、上述のユーザフォーカス技術が用いられうるシナリオの例を以下に示す。
【００６９】
実施例１：単一の送信機および単一の受信機のＭＩＭＯシナリオを含む通信システム。ユーザフォーカス技術は、１台の送信機および１台の受信機を具備したシステムに、利用可能である。ユーザフォーカス技術のないシステムと比べて、この新規のシステムは、より高いスループットに対応可能であり、貧弱なチャネル環境においてもより安定して動作しうる。
【００７０】
実施例２：複数台の送信機および単一の受信機のＳＩＳＯ（単一入力単一出力）シナリオを含む通信システム。ユーザフォーカス技術は、送信機側において実装可能である。各送信機が時間および周波数において同期している場合、各送信機は、別々の送信機から到来した信号に送信分離度が現れないように、整合可能である。これにより、たとえば、セル間協調（ＣｏＭＰ）システムを構築しやすくなる。
【００７１】
実施例３：複数台の送信機および複数台の受信機のＳＩＳＯシナリオを含む通信システム。ネットワーク内に複数台の受信機がある場合、ユーザフォーカス技術は、送信機および受信機間のチャネルが既知のときに実装可能である。
【００７２】
実施例４：複数台の送信機および複数台の受信機のＭＩＭＯシナリオを含む通信システム。ユーザフォーカス技術は、ＭＩＭＯ構成が考慮されている場合に、指向性チャネルプロパティを利用可能である。
【００７３】
実施例５：ブロードキャスト局および受信機間の既知のチャネルを伴うブロードキャストシナリオ。
【００７４】
実施例６：単一のネットワーク内の複数の基地局でのブロードキャスト。
【００７５】
実施例７：リモートセンシング。ユーザフォーカス技術により、電磁波をある地点にフォーカス可能となる。この地点は、静止しているか、あるいは３次元的にまたは時間を追加の次元と見なして４次元的に動いている。この特徴により、この技術を、実際の環境における特定の位置での変化を監視するのに適用可能となる。
【００７６】
実施例８：リモートチャージ。ユーザフォーカス技術は、特定の受信位置に、送出エネルギを集中させることができる。ある装置が特定の位置にある場合、送信機は、この装置へエネルギを送るために、複数のチャネルを利用することができる。特定の地点にフォーカスした電磁界のエネルギは、熱および電気エネルギなど、他の所望の形式のエネルギとして伝達可能であるため、たとえば、リモートチャージなどの動作が可能となる。
【００７７】
上述の適用例は、いずれも、ユーザフォーカス技術と現行のシステムとの組み合わせに基づいている。ユーザフォーカス機能で強化されたシステムの利点は、エネルギ利用効率が向上し、性能が向上するとともに堅牢になることである。さらに、通信システムに関し、ユーザフォーカス技術が用いられている場合には、基地局をより柔軟に展開することができるため、システムを構築する費用が低下しうる。これは、ユーザフォーカス技術の固有のプロパティ、すなわち、環境におけるリソースが、特定の目標を達成するために完全に活用されることによるものである。
【００７８】
したがって、ここに説明するユーザフォーカス方法およびシステムには、遅延、ドップラー周波数、伝播経路の到達方向および発出方向を補償することにより、信号の急速減衰効果を除去することなど、さまざまな利点がある。これにより、通信システムにおいて先進的な受信機を開発する負担を、著しく減少させることが可能となる。
【００７９】
さらに、ここに説明するシステムおよび方法は、簡単なチャネル状態情報の代わりに、伝播パラメータを利用しているので、結果としてもたらされたフォーカスが高度に集中可能となる。このように干渉を解消することは、ユーザフォーカスを利用することにより、たとえば、事前符号化技術に依存した従来の方法よりもはるかに効率的になる。
【００８０】
さらに、ユーザフォーカス技術は、汎用化可能であり、特定地点への無線電力送信、遠隔地にある電池の無線充電、およびユーザで混雑したエリアにおける正確なポイントツーポイント無線接続など、無線通信以外の多くの用途にも利用可能である。
【００８１】
また、ここに説明する本方法およびシステムは、伝送が非常に効率的であるため、電力を節減する。不在の伝播経路にエネルギを浪費することがない。
【００８２】
最後に、ここに説明するシステムおよび方法は、変更が、主に送信機側の事前歪機能などであるため、容易に実装される。ここでの実質的にすべての複数および／または単数の用語の用法について、当業者は、文脈および／または適用上適切である限り、複数から単数へおよび／または単数から複数へと変換することができる。説明を明瞭にするため、さまざまな単数／複数の交換について、ここに明示する。
【００８３】
説明のための実施形態において、ここに説明したあらゆる動作、処理などは、コンピュータ可読媒体に格納されたコンピュータ可読命令として実装可能である。コンピュータ可読命令は、モバイルユニットのプロセッサ、ネットワーク要素、および／または他の任意のコンピューティングデバイスにより実行可能である。
【００８４】
システムの各側面におけるハードウェア実装例とソフトウェア実装例にはほとんど区別がない。ハードウェアまたはソフトウェアの利用は、一般に（ただし、常にというわけではなく、ある種の文脈上、ハードウェアとソフトウェアの選択が重要になることもある）、費用対効果のトレードオフを示す設計上の選択である。処理および／またはシステムおよび／またはここに説明した他の技術が影響を受けうるさまざまな手段があり（たとえば、ハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェア）、好適な手段は、処理および／またはシステムおよび／または他の技術が展開された文脈上、さまざまとなる。たとえば、実装者が、速度および正確性が最重要であると判断した場合、実装者は、主としてハードウェアおよび／またはファームウェア手段を選択するであろう。柔軟性が最重要であるなら、実装者は、主としてソフトウェアでの実装を選択するであろう。あるいは、実装者は、ハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェアのある種の組み合わせを選択してもよい。ここに述べたモジュールには、ハードウェアおよび／またはソフトウェアが含まれる。
【００８５】
本開示は、本適用例において説明された特定の実施形態に限定されるものではない。この実施形態は、さまざまな側面を説明することを意図したものである。当業者には明らかなように、さまざまな変更および変形が、その趣旨および範囲を逸脱することなく、なされてもよい。以上の説明から、当業者には、ここに列挙したものの他にも、本開示の範囲内で、機能的に等価な方法および装置が明らかである。このような変更および変形は、添付の特許請求の範囲内となるように、意図されている。本開示は、添付の特許請求の範囲とともに、このような特許請求の範囲が及ぶ均等の範囲のすべてによってのみ限定されるものである。また、ここで用いた用語は、特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、限定を意味するものではないことが、理解されるべきである。
【００８６】
ここでの実質的にすべての複数および／または単数の用語の使用について、当業者は、文脈および／または適用上適切である限り、複数を単数におよび／または単数を複数に変換することができる。説明を明瞭にするため、さまざまな単数／複数の交換について、ここに明示する。
【００８７】
通常、本明細書において、特に添付の特許請求の範囲（たとえば、添付の特許請求の範囲の本体部）において使用される用語は、全体を通じて「オープンな（ｏｐｅｎ）」用語として意図されていることが、当業者には理解されよう（たとえば、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」と解釈されるべきであり、用語「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、「少なくとも有する（ｈａｖｉｎｇ  ａｔ  ｌｅａｓｔ）」と解釈されるべきであり、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｅｓ  ｂｕｔ  ｉｓ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」と解釈されるべきである、など）。導入される請求項で具体的な数の記載が意図される場合、そのような意図は、当該請求項において明示的に記載されることになり、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが、当業者にはさらに理解されよう。たとえば、理解の一助として、添付の特許請求の範囲は、導入句「少なくとも１つの（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ）」および「１つまたは複数の（ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ）」を使用して請求項の記載を導くことを含む場合がある。しかし、そのような句の使用は、同一の請求項が、導入句「１つまたは複数の」または「少なくとも１つの」および「ａ」または「ａｎ」などの不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による請求項の記載の導入が、そのように導入される請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、単に１つのそのような記載を含む実施形態に限定する、ということを示唆していると解釈されるべきではない（たとえば、「ａ」および／または「ａｎ」は、「少なくとも１つの」または「１つまたは複数の」を意味すると解釈されるべきである）。同じことが、請求項の記載を導入するのに使用される定冠詞の使用にも当てはまる。また、導入される請求項の記載で具体的な数が明示的に記載されている場合でも、そのような記載は、少なくとも記載された数を意味すると解釈されるべきであることが、当業者には理解されよう（たとえば、他の修飾語なしでの「２つの記載（ｔｗｏ  ｒｅｃｉｔａｔｉｏｎｓ）」の単なる記載は、少なくとも２つの記載、または２つ以上の記載を意味する）。さらに、「Ａ、ＢおよびＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。「Ａ、Ｂ、またはＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、またはＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステ���を含むが、それに限定されない）。２つ以上の代替用語を提示する事実上いかなる離接する語および／または句も、明細書、特許請求の範囲、または図面のどこにあっても、当該用語の一方（ｏｎｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｔｅｒｍｓ）、当該用語のいずれか（ｅｉｔｈｅｒ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｔｅｒｍｓ）、または両方の用語（ｂｏｔｈ  ｔｅｒｍｓ）を含む可能性を企図すると理解されるべきであることが、当業者にはさらに理解されよう。たとえば、句「ＡまたはＢ」は、「Ａ」または「Ｂ」あるいは「ＡおよびＢ」の可能性を含むことが理解されよう。
【００８８】
さらに、本開示の特徴または側面がマーカッシュグループで記述されている場合、当業者は、本開示が、マーカッシュグループの個々の要素またはそのサブグループの任意のもので記述されていることがわかるであろう。
【００８９】
当業者に理解されるように、書面による説明を提供する意味においても、任意の目的およびすべての目的について、ここに開示したあらゆる範囲は、あらゆる任意の可能性のある部分的範囲およびその部分的範囲の組み合わせにも及ぶ。列挙したあらゆる範囲は、充分に説明され、同範囲は、少なくとも２等分、３等分、４等分、５等分、１０等分などと分解できることが、容易に認識可能である。非限定的な例として、ここに説明する各範囲は、３等分の下位、３等分の中位、３等分の上位などに容易に分解可能である。また、当業者に理解されるように、「まで」、「少なくとも」などのあらゆる言語は、言及された数および範囲を含み、これは上記のように、部分的範囲へと後に分解可能である。最後に、当業者に理解されるように、範囲は、個々の要素を含む。したがって、たとえば、１〜３個のセルがあるグループは、１、２または３個のセルがある各グループを示す。同様に、１〜５個のセルがあるグループは、１、２、３、４または５個のセルがある各グループを示すなどである。
【００９０】
上述のことから、本開示のさまざまな実施形態は、説明のためにここに記述されたものであり、本開示の範囲および趣旨から逸脱することなく、さまざまな変更がなされてもよいことが、理解されるであろう。したがって、ここに開示するさまざまな実施形態は、限定を意図するものではなく、真の射程および趣旨は、添付の特許請求の範囲により示される。ここに示すすべての参照は、特にそのすべてがここに一体に組み込まれる。
【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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