(57)【要約】  本発明は、移動通信システムにおける送信機の混合アナログ／デジタルビームフォーミング方法であって、所定の変調レベルによってコーディング及び変調された変調シンボルを並列シンボルストリームに変換する段階と、前記並列シンボルストリームで、第１受信機に送信される第１副搬送波に対して最適化されたアナログビームフォーミングプリコーダを第２受信機に送信される第２副搬送波に対して補償するために決定されたデジタルビームフォーミングプリコーダを前記第２副搬送波に掛けてデジタルビームフォーミングを行う段階と、時間領域のシンボルを生成するために、デジタルビームフォーミングを行った並列シンボルストリームに対してＩＦＦＴ演算を行う段階と、前記シンボルを直列時間領域のシンボルに変換する段階と、前記直列時間領域のシンボルにＣＰを挿入する段階と、さらにＤＡＣ変換を行ってアナログ信号に変換する段階と、少なくとも１つのＲＦの経路を介して送信される前記第１副搬送波に対して最適化されたアナログビームフォーミングプリコーダを前記アナログ信号に掛けることによってアナログビームフォーミングを行う段階と、を含む。
2014527754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動通信システムにおける送信機の混合アナログ／デジタルビームフォーミング方法であって、
予め決められた変調レベルによってコーディング及び変調された変調シンボルを並列シンボルストリームに変換する段階と、
前記並列シンボルストリームで、第１受信機に送信される第１副搬送波に対して最適化されたアナログビームフォーミングプリコーダを第２受信機に送信される第２副搬送波に対して補償するために決定されたデジタルビームフォーミングプリコーダを前記第２副搬送波に掛けてデジタルビームフォーミングを行う段階と、
時間領域のシンボルを生成するために、デジタルビームフォーミングを行った並列シンボルストリームに対してＩＦＦＴ演算を行う段階と、
ＩＦＦＴ演算を行った時間領域のシンボルを直列時間領域のシンボルに変換する段階と、
前記直列時間領域のシンボルにＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘ）を挿入する段階と、
ＣＰを挿入したシンボルに対してＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）変換を行ってアナログ信号に変換する段階と、
少なくとも１つのＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）の経路を介して送信される前記第１副搬送波に対して最適化されたアナログビームフォーミングプリコーダを前記アナログ信号に掛けることによってアナログビームフォーミングを行う段階と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記デジタルビームフォーミングプリコーダ及びアナログビームフォーミングプリコーダを決定する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記デジタルビームフォーミングプリコーダ及びアナログビームフォーミングプリコーダを決定する段階は、
受信機が送信したサウンディング信号に基づいて前記受信機に最適のデジタルビームフォーミングプリコーダ及びアナログビームフォーミングプリコーダを決定する段階を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記デジタルビームフォーミングプリコーダ及びアナログビームフォーミングプリコーダを決定する段階は、
送信機が送信した基準信号を測定した受信機からのフィードバックに応じてデジタルビームフォーミングプリコーダ及びアナログビームフォーミングプリコーダを決定する段階を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記フィードバックは、
コードブックのインデックス、ビームフォーミング行列、ビームフォーミングプリコーダのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つのＲＦ経路は、
全体アンテナに対するサブセットのアンテナに接続されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記デジタルビームフォーミングプリコーダは、
前記第２受信機に送信される第２副搬送波を補償するために決定されたデジタルフェーズオフセットによって示されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記アナログビームフォーミングプリコーダは、
少なくとも１つのＲＦ経路を介して送信される前記第１副搬送波に対して最適化されたアナログフェーズオフセットによって示されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
移動通信システムにおける混合アナログ／デジタルビームフォーミングを行う送信機の装置であって、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法によるビームフォーミングを行うことができる送信機を含むことを特徴とする装置。
【請求項１０】
移動通信システムにおける受信機の動作方法であって、
送信機が送信した基準信号を測定する段階と、
前記基準信号の測定値に基づいて前記受信機に対するデジタルビームフォーミングプリコーダ及びアナログビームフォーミングプリコーダを決定する段階と、
前記デジタルビームフォーミングプリコーダ及びアナログビームフォーミングプリコーダを示す情報を前記送信機にフィードバックを送信する段階と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記送信機が送信した基準信号を受信する段階と、
前記基準信号に該当するチャネルを介してサウンディング信号を前記送信機に送信する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記フィードバックは、
コードブックのインデックス、ビームフォーミング行列、ビームフォーミングプリコーダのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
電子装置であって、
請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の方法による受信を行うことができる受信機を含むことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムに関し、特に、無線通信システムにおける混合アナログ／デジタルビームフォーミングを使用するシステムのための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチＧｂｐｓ（ｍｕｌｔｉ−Ｇｂｐｓ）無線通信システムを設計するために、６０ＧＨｚの周波数帯域を使用しようとする努力は、主に広い無免許周波数帯を採用することによって進められており、これを利用すれば、非圧縮ＨＤ（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）マルチメディアのような高い帯域幅が必要なアプリケーションプログラムのサポートが可能である。
【０００３】
現在の多重アンテナ無線通信システムは、低い搬送波周波数帯域（５ＧＨｚ）におけるデジタルビームフォーミング（ＤＢＦ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｂｅａｍ  Ｆｏｒｍｉｎｇ）構造をベースとする。このような構造で、それぞれのアンテナは自らのＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ）チェーンを有し、各ＡＦＥチェーンはデジタル基底帯域とアナログＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）ドメインとの間の変換を行い、送信機はＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を含み、受信機はＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を含む。
【０００４】
６０ＧＨｚ帯域で、無線通信システムは、８つ以上のアンテナセットを有することができるが、高いコスト及びＡＦＥに求められる大きな電力消費のため、デジタルビームフォーミングは実用的な具現が困難である。
【０００５】
そして、これを解決するための混合ＡＳ（Ａｎｔｅｎｎａ  Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）／ＤＢＦ方式も、アンテナセット又はビームフォーミングによる利得が提供されないため、性能低下が大きい問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の技術の上記問題点を解決するために、本発明の目的は、混合アナログ／デジタルビームフォーミングのための方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、混合アナログ／デジタルビームフォーミングシステムにおける性能低下を防止するための方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
本発明のさらに他の目的は、混合アナログ／デジタルビームフォーミングシステムにおける全ての端末が１つのシンボルで同じアナログビームフォーミングプリコーダを使用する際、第１端末に固定されたアナログビームフォーミングプリコーダによるアナログビームフォーミングの位相差を第１端末を除いた他の端末に対して補償するためのデジタルビームフォーミングプリコーダを提供する方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の第１見地によれば、移動通信システムにおける送信機の混合アナログ／デジタルビームフォーミング方法であって、予め決められた変調レベルによってコーディング及び変調された変調シンボルを並列シンボルストリームに変換する段階と、前記並列シンボルストリームで、第１受信機に送信される第１副搬送波に対して最適化されたアナログビームフォーミングプリコーダを第２受信機に送信される第２副搬送波に対して補償するために決定されたデジタルビームフォーミングプリコーダを前記第２副搬送波に掛けてデジタルビームフォーミングを行う段階と、時間領域のシンボルを生成するために、デジタルビームフォーミングを行った並列シンボルストリームに対してＩＦＦＴ演算を行う段階と、ＩＦＦＴ演算を行った時間領域のシンボルを直列時間領域のシンボルに変換する段階と、前記直列時間領域のシンボルにＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘ）を挿入する段階と、ＣＰを挿入したシンボルに対してＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）変換を行ってアナログ信号に変換する段階と、少なくとも１つのＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）の経路を介して送信される前記第１副搬送波に対して最適化されたアナログビームフォーミングプリコーダを前記アナログ信号に掛けることによってアナログビームフォーミングを行う段階と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するための本発明の第２見地によれば、移動通信システムにおける混合アナログ／デジタルビームフォーミングを行う送信機の装置であって、予め決められた変調レベルによってコーディング及び変調された変調シンボルを並列シンボルストリームに変換する直列並列部と、前記並列シンボルストリームで、第１受信機に送信される第１副搬送波に対して最適化されたアナログビームフォーミングプリコーダを第２受信機に送信される第２副搬送波に対して補償するために決定されたデジタルビームフォーミングプリコーダを前記第２副搬送波に掛けてデジタルビームフォーミングを行うプリコーダと、時間領域のシンボルを生成するために、デジタルビームフォーミングを行った並列シンボルストリームに対してＩＦＦＴ演算を行うＩＦＦＴ部と、ＩＦＦＴ演算を行った時間領域のシンボルを直列時間領域のシンボルに変換する並列直列部と、前記直列時間領域のシンボルにＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘ）を挿入するＣＰ挿入部と、ＣＰを挿入したシンボルに対してＤＡＣ変換を行ってアナログ信号に変換するＤＡＣ部と、少なくとも１つのＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）経路を介して送信される前記第１副搬送波に対して最適化されたアナログビームフォーミングプリコーダを前記アナログ信号に掛けることによってアナログビームフォーミングを行うＲＦ部と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の第３見地によれば、移動通信システムにおける受信機の動作方法であって、送信機が送信した基準信号を測定する段階と、前記基準信号の測定値に基づいて前記受信機に対するデジタルビームフォーミングプリコーダ及びアナログビームフォーミングプリコーダを決定する段階と、前記デジタルビームフォーミングプリコーダ及びアナログビームフォーミングプリコーダを示す情報を前記送信機にフィードバックする段階と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するための本発明の第４見地によれば、移動通信システムにおける受信機の装置であって、送信機と情報を送受信するモデムと、前記モデムを介して前記送信機が送信した基準信号を測定し、前記基準信号の測定値に基づいて前記受信機に対するデジタルビームフォーミングプリコーダ及びアナログビームフォーミングプリコーダを決定し、前記デジタルビームフォーミングプリコーダ及びアナログビームフォーミングプリコーダを示す情報を前記送信機にフィードバックする制御部と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
下記の発明を実施するための具体的な内容について記載する前に、本特許文献全般にわたって用いられた単語及び句について定義することは利点がある。「含む」、「構成する」のような用語及びそれらの派生語は制限なく含むことを意味する。「又は」という用語は「及び／又は」という意味を含み、用語「関連付けられた」、「ともに関連付けられた」だけでなくそれらの派生語は、「含む」、「内に含まれる」、「互いに関連する」、「含む」、「含まれる」、「接続される」、「結合される」、「通信可能である」、「協力する」、「挟まれる」、「並置する」、「隣接する」、「縛られる」、「持つ」、「特性を持つ」のような意味を含む。そして、用語「制御機」は少なくとも１つの動作を制御する部分、ある装置、システムを意味する場合がある。ここで、１つの装置は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの少なくとも２つの組み合わせで具現され得る。ある特定の制御器に関連する機能も、ローカルまたは遠隔に集中化または分散化され得る。特定の単語及び句に対する定義は、本明細書全般にわたって提供され、当業者であれば、ほとんどの場合ではないが、多くの場合、そのような定義がそのように定義された単語及び句に対する従来の使用だけでなく、将来にも適用されるということを理解すべきである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、混合アナログ／デジタルビームフォーミングシステムで、全ての端末が１つのシンボルで同じアナログビームフォーミングプリコーダを使用する際、第１端末に固定されたアナログビームフォーミングプリコーダによるアナログビームフォーミングの位相差を第１端末を除いた他の端末に対して補償するデジタルビームフォーミングを行うことによって、他の端末も最適化されたビームフォーミング効果を得ることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本発明及び本発明の利点に対する完全な理解のために、下記の説明は各部分を示す図面の参照とともに提供される。
【図１】本発明の様々な実施形態による混合アナログ／デジタルビームフォーミングのための送信機を示すブロック図である。
【図２】本発明の他の実施形態による混合アナログ／デジタルビームフォーミングのための送信機を示すブロック図である。
【図３】本発明のさらに他の実施形態による混合アナログ／デジタルビームフォーミングのための送信機を示すブロック図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態による混合アナログ／デジタルビームフォーミングのための送信機を示すブロック図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態による混合アナログ／デジタルビームフォーミングのための送信機を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態によるＲＦチェーンの数がアンテナの数と同じ場合の例を示す図である。
【図７】本発明の様々な実施形態によるＲＦチェーンの数がアンテナの数より小さい例を示す図である。
【図８】本発明の他の実施形態によるＲＦチェーンの数がアンテナの数より小さい例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態による基地局の動作過程を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態による端末のブロック構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態による端末の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明文書において、以下で説明される図１乃至１１、そして様々な実施形態は、本発明の原則を説明することのみを目的として使用されたものであって、いかなる形態でも本発明の範囲を制限するためのものではない。当業者は、上記本発明の原則がある形態のシステム及び装置に適合するように整列されて具現され得るということを理解することができる。
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付された図面を参照して詳しく説明する。なお、本発明を説明するに当たって、関連する公知の機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に不明確にする可能性があると判断された場合、その詳細な説明は省略する。また、以下で記載される用語は、本発明における機能を考慮して定義された用語であって、これはユーザ、運用者の意図または慣例などによって異なることがある。したがって、その定義は本明細書全般にわたる内容に基づいて行われるべきである。
【００１８】
以下、本発明は、混合アナログ／デジタルビームフォーミングのための方法及び装置について説明する。
【００１９】
本発明は、無線通信システムに関し、特に、混合アナログ／デジタルビームフォーミングを使用するシステムで、混合ビームフォーミングの使用による性能低下を防止するための方法及び装置に関する。
【００２０】
６０ＧＨｚ帯域で、無線通信システムは、８つ以上のアンテナセットを有することができるが、高いコスト及びＡＦＥに求められる大きな電力消費のため、デジタルビームフォーミングの実用的な具現は困難であり、これを解決するために、使用可能なアンテナより少ないＡＦＥチェーンを使用する複雑度の低い構造が提案されてきた。
【００２１】
このような構造では、デジタルビームフォーミングに必要な経路の数を減らすために、ＳＳＰ（Ｓｐａｔｉａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）がアナログＲＦドメインで使用される。アナログＲＦドメインで最も多く使用されるＳＳＰ技術は、ＡＳ（Ａｎｔｅｎｎａ  Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）方式をベースとする。前記ＡＳ方式は、使用可能なＡＦＥチェーンの数より小さい数のアンテナがデジタルビームフォーミングのために使用され、残りのアンテナは、デジタルビームフォーミングのために使用されない。
【００２２】
しかし、混合ＡＳ／ＤＢＦ方式では、アンテナセット又はビームフォーミングによる利得が提供されないため、性能低下が大きい問題点があるので、本発明は、性能低下を防止する方法及び装置を提供する。そして、本発明は、周波数選択に基づく周波数ドメインスケジューリング利得を得るために、ＦＤＭＡ／ＯＦＤＭＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ／Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）を使用することにする。
【００２３】
以下、ＡＦＥチェーンの数をｎ又はＤとし、アンテナの総数をＮとする。そして、複数の端末が上記構造によってサービスを受けると仮定する。そして、本発明では、端末は受信機、基地局は送信機と称することができる。
【００２４】
図１は、本発明の様々な実施形態による混合アナログ／デジタルビームフォーミングのための送信機を示すブロック図である。
【００２５】
上記図１を参照すると、複数のエンコーダ１００，１０２及び複数の変調器１１０，１１２は、予め決められた変調レベルによってコーディング及び変調を行う。ここで、前記複数の変調器１１０，１１２の後には変調された変調シンボルを並列シンボルストリームに変換する直列並列部（図示せず）がそれぞれ位置し得る。
【００２６】
ストリーム１２０は、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）それぞれの並列シンボルストリームに対するＭＩＭＯエンコードを行うＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）エンコーダ１２２を含み、前処理器１２４は、ＭＩＭＯエンコードを行った信号に対して、第１端末に送信される第１副搬送波に対して最適化されたアナログビームフォーミングプリコーダを第２端末に送信される第２副搬送波に対して補償するために決定されたデジタルフェーズオフセットによって示されるビームフォーミングプリコーダを前記第２副搬送波に掛けてデジタルビームフォーミングを行う。前記アナログビームフォーミングプリコーダ及びデジタルビームフォーミングプリコーダは、制御部１７０が決定する。
【００２７】
また、前記制御部１７０は、前記位相シフタ内のスイッチに対するオン／オフを決定して特定のアンテナの使用を決定することができ、特定のアンテナを含む特定のグループ１９５，１９７を決定することができる。
【００２８】
前記制御部１７０は、少なくとも１つのＲＦ経路を介して送信され、アナログフェーズオフセットによって示される前記第１副搬送波に対して最適化されたビームフォーミングプリコーダをＤＡＣが出力したアナログ信号に掛けることによって、アナログビームフォーミングを行うための制御信号を位相シフタ１８０，１８２に送信できる、すなわち、前記位相シフタ１８０，１８２は、前記制御信号に従ってアナログビームフォーミングを行う。
【００２９】
また、前記制御部１７０は、前記位相シフタ１８０，１８２内のスイッチをオン／オフして全体アンテナのうち特定のアンテナセットを選択できる。
【００３０】
複数のＩＦＦＴ部１３０，１３２は、時間領域のシンボルを生成するために、デジタルビームフォーミングを行った並列シンボルストリームに対してＩＦＦＴ演算を行う。
【００３１】
複数のＰＳＣ部（並列直列部）１４０，１４２は、ＩＦＦＴ演算を行った時間領域のシンボルを直列時間領域のシンボルに変換する。
【００３２】
複数のＣＰ挿入部１５０，１５２は、前記直列時間領域のシンボルにＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘ）を挿入する。
【００３３】
複数のＤＡＣ部１６０，１６２は、ＣＰを挿入したシンボルに対してＤＡＣ変換を行ってアナログ信号に変換する。
【００３４】
上記図面で、それぞれのグループ１９５，１９７は、Ｄ個のアンテナを有し得る。また、第２アンテナから第Ｄアンテナまでのアンテナを介して信号を送信するためのデータ経路は互いに同じである。
【００３５】
上記図面で、各チェーンは、送受信モデムである場合がある。
【００３６】
図２は、本発明の他の実施形態による混合アナログ／デジタルビームフォーミングのための送信機を示すブロック図である。
【００３７】
上記図２を参照すると、図２のエンコーダ２００，２０２から位相シフタ２８０，２８２までの構成要素の構造及び動作は、上記図１と同一又は類似であるため、その説明は簡略化のために省略される。ただし、上記図２は、制御部２７０の制御信号によって、ｉ番目のＡＦＥチェーンがｉ番目のアンテナセットに接続される場合である。
【００３８】
この場合は、アンテナ間の空間が相対的に大きいため、空間的相関性（ｓｐａｔｉａｌ  ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）は無視可能である。上記図２で、シングルユーザの場合は、全ての種類のシングルユーザＭＩＭＯ方式の使用が可能で、多重ユーザの場合はそれぞれのＲＦチェーンが１つのビームを形成する。
【００３９】
図３は、本発明のさらに他の実施形態による混合アナログ／デジタルビームフォーミングのための送信機を示すブロック図である。
【００４０】
上記図３を参照すると、図３のエンコーダ３００，３０２から位相シフタ３８０，３８２までの構成要素の構造及び動作は、上記図１と同一又は類似であるため、その説明は簡略化のために省略される。ただし、上記図３は、制御部３７０の制御信号によって、全てのＲＦチェーンが１つのアンテナセットに接続される場合を示したもので、上記図３は、第１アンテナセットに接続された場合を示したものである。
【００４１】
この場合、高いランク（Ｈｉｇｈ  Ｒａｎｋ）の送信がシングルユーザのためにサポートされ得る。その理由は、ランク１の送信のためにはシングルユーザに全てのＲＦチェーンが割り当てられなければならないからである。
【００４２】
図４は、本発明のさらに他の実施形態による混合アナログ／デジタルビームフォーミングのための送信機を示すブロック図である。
【００４３】
上記図４を参照すると、図４のエンコーダ４００，４０２から位相シフタ４８０，４８２までの構成要素の構造及び動作は、上記図１と同一又は類似であるため、その説明は簡略化のために省略される。上記図４は、制御部４７０の制御信号によって、全てのＲＦチェーンが互いに異なるアンテナセットに接続される場合を示したもので、それぞれのＲＦチェーンに対するアナログビームフォーミングが互いに異なる方向に設定される。
【００４４】
この場合、高いランク（Ｈｉｇｈ  Ｒａｎｋ）の送信がシングルユーザのためにサポートされ得る。その理由は、ランクの不足と、ランク１の送信のためにはシングルユーザに全てのＲＦチェーンが割り当てられなければならないからである。多重ユーザの場合はそれぞれのＲＦチェーンが１つのユーザをサポートできる。
【００４５】
図５は、本発明のさらに他の実施形態による混合アナログ／デジタルビームフォーミングのための送信機を示すブロック図である。
【００４６】
上記図５を参照すると、図５のＭＩＭＯエンコーダ５２２からアンテナ５８０，５８２までの構成要素の構造及び動作は、上記図１と同一又は類似であるため、その説明は簡略化のために省略される。
【００４７】
上記図５で、それぞれのＡＦＥチェーンは、アンテナのサブセットに接続されており、ここで、それぞれの副搬送波に対するアナログビーム方向周囲の併合された信号のビーム方向を調節するためにデジタルビームフォーミングが使用される。
【００４８】
上記図５で、Ｎｔ＝Ｄ＊Ｎｔ＿ｓであると仮定する。前記Ｎｔ＿ｓは、各アンテナサブセットにおけるアンテナの数である。
【００４９】
図６は、本発明の実施形態によるＲＦチェーンの数がアンテナの数と同じ場合の例を示す図である。
【００５０】
上記図６を参照すると、全てのアンテナに対してデジタルビームフォーミングが可能で、それぞれの副搬送波に対して、端末は、基地局がデジタルビームフォーミングを行うことができるように、前記端末が特定の副搬送波に対してスケジュールされたことを知らせるとともに、チャネル情報をフィードバックできる。
【００５１】
デジタルビームフォーミングを用いる場合、互いに異なるアンテナからのダウンリンクチャネルの位相差を補償するために、デジタルフェーズオフセットをそれぞれのＲＦチェーンに対してＩＦＦＴの前に選択することができる。上記図面で、端末へ向かう、第２アンテナ及び第３アンテナの間のアナログフェーズシフト（ａｎａｌｏｇ  ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔ）、アナログフェーズオフセット、又は位相差は、Δｘである。
【００５２】
図７は、本発明の様々な実施形態によるＲＦチェーンの数がアンテナの数より小さい例を示す図である。
【００５３】
上記図７を参照すると、第１副搬送波（第１端末）に対して、第１アンテナと第２アンテナとの間のダウンリンクチャネル位相差（ＤＬ  ｃｈａｎｎｅｌ  ｐｈａｓｅ  ｇａｐ）を補償するための第１アンテナに対するアナログフェーズオフセット、すなわち、位相差はΔ１である。そして、前記Δ１は、全ての副搬送波に対して同じである。
【００５４】
図８は、本発明の他の実施形態によるＲＦチェーンの数がアンテナの数より小さい例を示す図である。
【００５５】
上記図８を参照すると、第２副搬送波に対して、第２端末が割り当てられており、第１アンテナと第２アンテナとの間のダウンリンクチャネル位相差はФ１である。
【００５６】
この場合、第２端末が基地局の第１アンテナ及び第２アンテナから受信する信号は
【数１】
2014527754.tif 000003
で、これはθ２とは異なる。
【００５７】
これは、アナログビームフォーミングが第１端末に合わせられていることを示し、他の方向（例えば、第２端末）に対しては合わせられていないことを示す。
【００５８】
第２端末が基地局の第１アンテナ及び第２アンテナからの信号で整列されたθ２を得るためには、基地局で第２端末に対するデジタルビームフォーミングを行う際、ＩＦＦＴの前に信号の位相差、又はデジタルフェーズオフセットを下記式のように補償することが必要である。
【００５９】
【数２】
2014527754.tif 000004
【００６０】
前記Ф１、Δ１は、端末のフィードバック又はあらかじめ定義されたビームフォーミーム方向によって基地局が知ることができる。そして、Ａは、マージ信号の大きさを示す。
【００６１】
すなわち、アナログビームフォーミングプリコーダは、１つのユーザ（例えば、第１端末）に固定されており、アナログビームフォーミングの際、他のユーザ（例えば、第２端末）に対しては第１端末と同じアナログビームフォーミングプリコーダを使用する。
【００６２】
これは、他のユーザ（例えば、第２端末）に対してはアナログビームフォーミングが最適化されていないということを示し、これを補償するために、本発明は、デジタルビームフォーミングの際、他のユーザ（例えば、第２端末）に対する信号位相（ｓｉｇｎａｌ  ｐｈａｓｅ）を補償する。これにより、他のユーザも最適化されたビームフォーミング効果を得ることができる。
【００６３】
そのために、基地局は、Ф１、Δ１を知る必要があり、これはフィードバックによって基地局が獲得する、又はビームフォーミング方向によって予め決められた値を基地局が使用することができる。
【００６４】
本発明は、基地局がこの位相差を知っているようにするために、３種の方法を考慮する。
【００６５】
第一の方法は、基地局は、アナログ及びデジタルビームフォーミングのためのプリコーダを予め設定できる。以降、端末は、ダウンリンクビームを測定し、最良のアナログ及びデジタルビームフォーミングプリコーダを選択する。
【００６６】
第二の方法は、端末がアップリンクサウンディング信号を基地局に送信し、前記基地局がアップリンクチャネルを測定できるようにすることである。前記アップリンクチャネルはＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）システムでは、ダウンリンクチャネルとしても使用される。ここで、前記基地局は、前記アップリンクチャネルを測定した後、端末に最も適合したアナログ及びデジタルビームフォーミングプリコーダを構成できる。
【００６７】
第三の方法は、基地局は、ダウンリンク基準信号を端末に送信し、端末は、前記基準信号を測定し、測定値に基づいてアナログ及びデジタルビームフォーミングプリコーダを決定して前記基地局にフィードバックする。しかし、このようなフィードバックは大きなオーバーヘッドを招く場合がある。
【００６８】
本発明は、上記３種の方法のうち、第二の方法、すなわち、端末のサウンディング信号送信に焦点を合わせる。しかし、他の２種の方法を使用できることは当然である。
【００６９】
第１端末へ向かうデータは、第１副搬送波上で、第２端末へ向かうデータは、第２副搬送波上で送信されると仮定する。そして、アナログビームフォーミングの方向は、第１端末へ向かうと仮定する。そして、デジタルビームフォーミングプリコーダ（［ｄ１，．．．，ｄｎ］）及びアナログビームフォーミングプリコーダ（[ａ１，．．．，ａＮ]）が基地局によって選択される。ＯＦＤＭＡシステムで、１つのシンボルにスケジュールされた全てのユーザは、同じアナログビームフォーミングプリコーダを有する。
【００７０】
しかし、端末の位置は互いに異なるため、基地局は、それぞれの端末に対するデジタルビームフォーミングプリコーダを互いに異なるように選択する。
【００７１】
基地局の第１アンテナを基準とした場合、残りのアンテナからの信号は、前記最初の第１アンテナに合わせて整列されている。そして、全てのアンテナからの信号は第１端末が受信する。
【００７２】
第１副搬送波上の信号を第１端末が受信する際、第１端末が受信する信号はＮ＊ｓ＊Ｃｈ１であると仮定する。ここで、Ｃｈ１は、第１アンテナのダウンリンクチャネルを示す。Ｎは、全体アンテナの数を示す。そして、第２副搬送波上の信号を第２端末が受信する際、第２端末が受信する信号は、Ｘ＊ｓ＊Ｃｈ１であると仮定する。しかし、前記Ｘは実際に正確な値ではなく、Ｘ＊ｓの信号位相もｓと異なる。したがって、Ｘを求める方法が必要である。
【００７３】
基地局がチャネル状態を知っているため、基地局は、それぞれの端末に最も適合したアナログ及びデジタルビームフォーミングプリコーダを決定できる。
【００７４】
基地局は、ｓの代りにｓ／Ｘ＊ｎｏｒｍ（Ｘ）を送信し、端末は、ｓ＊ｎｏｒｍ（Ｘ）＊Ｃｈ１を受信する。他の端末に対して、Ｃｈ＿１は、第１アンテナの当該副搬送波上のチャネルを示す。
【００７５】
さらに、基地局は、ｓ／Ｘ＊ｎｏｒｍ（Ｘ）＊（Ｃｈ１）’／ｎｏｒｍ（Ｃｈ１）を送信することができ、端末は、ｓ＊ｎｏｒｍ（Ｘ）＊ｎｏｒｍ（Ｃｈ１）を受信する。これは、送信信号でパイロットを復調する必要がないことを意味する。
【００７６】
ここで、Ｘは、併合されたデジタル及びアナログビームフォーミング利得を示す。しかし、この値は第１端末を除いた他の端末にとっては、前記第１端末とは位置が互いに異なるため、実際の値ではない特徴がある。Ｘは、第１端末を除いた他の端末の第１端末とのダウンリンクチャネルの不一致に基づく。
【００７７】
第１端末に対して、デジタルビームフォーミングプリコーダはすべて１になる。なぜなら、アナログビームフォーミングプリコーダは既にダウンリンクチャネルで第１端末に合わせられているからである。
【００７８】
第１アンテナを基準にする位相差をΔ１，．．．，ΔＮ−１であると仮定した場合、アナログビームフォーミングプリコーダは、
【数３】
2014527754.tif 000005
である。
【００７９】
第２端末に対して、第１アンテナを基準にする位相差をФ１，．．．，ФＮ−１であると仮定した場合、アナログビームフォーミングプリコーダも
【数４】
2014527754.tif 000006
である。
【００８０】
ここで、ｎ＝２、Ｎ−４であると仮定する。
【００８１】
しかし、この場合、デジタルビームフォーミングプリコーダは
【数５】
2014527754.tif 000007
である。そして、第２端末が受信する信号は
【数６】
2014527754.tif 000008
である。
【００８２】
結果的に、
【数７】
2014527754.tif 000009
である。
【００８３】
基地局は、全てのプリコーダ及び端末のチャネル状態をサウンディング信号を介して知っているため、Ｘは基地局が計算することができ、基地局は、Ｘを位相差を整列する際に使用することができる。
【００８４】
図９は、本発明の実施形態による基地局の動作過程を示すフローチャートである。
【００８５】
上記図９を参照すると、基地局は、アナログ及びデジタルビームフォーミングプリコーダを決定する（ステップ９０５）。基地局がアナログ及びデジタルビームフォーミングプリコーダを決定する際、下記の３つの場合が存在し得る。
【００８６】
もし、端末に対する前記アナログ及びデジタルビームフォーミングプリコーダが予め決定されている場合（ステップ９１０）、前記基地局は、端末にダウンリンクビームを送信する（ステップ９３７）。
【００８７】
もし、端末が送信したサウンディング信号を使用する場合（ステップ９１５）、端末が送信したサウンディング信号を受信し（ステップ９３０）、前記サウンディング信号の測定値に基づいて使用するアナログ及びデジタルビームフォーミングプリコーダ値を決定する（ステップ９３５）。
【００８８】
もし、端末のフィードバックを用いる場合（ステップ９２０）、端末が送信したフィードバックに基づいて端末に対するアナログ及びデジタルビームフォーミングプリコーダを決定する（ステップ９２５）。
【００８９】
上記図９に関連する方法は、本発明下で、１つ又はそれ以上のソフトウェアモジュール又は基地局を含む電子装置に保存されたコンピュータプログラム内で１つ又はそれ以上の命令として提供され得る。
【００９０】
図１０は、本発明の実施形態による端末のブロック構成を示す図である。
【００９１】
上記図１０を参照すると、前記端末は、デュプレクサ１００１、受信部１００３、制御部１００５、ビーム選択部１００７、送信部１００９及びサウンディング信号生成部１００８を含んで構成される。
【００９２】
前記デュプレクサ１００１は、デュプレックス方式に従って前記送信部１００９から提供された送信信号をアンテナを介して送信し、アンテナからの受信信号を受信部１００３に提供する。
【００９３】
前記受信部１００３は、前記デュプレクサ１００１から提供された高周波信号を基底帯域信号に変換して復調する。例えば、前記受信部１００３は、ＲＦ処理ブロック、復調ブロック、チャネル復号ブロック及びメッセージ処理ブロックなどを含んで構成されることができる。前記ＲＦ処理ブロックは、前記デュプレクサ１００１から提供された高周波信号を基底帯域信号に変換して出力する。前記復調ブロックは、前記ＲＦ処理ブロックから提供された信号に対するＦＦＴ演算を介して各副搬送波に載せたデータを抽出する。前記チャネル復号ブロックは、復調器、デインターリーバ及びチャネルデコーダなどで構成される。前記メッセージ処理ブロックは、受信信号から制御情報を抽出して前記制御部１００５に提供する。
【００９４】
前記制御部１００５は、前記端末の全般的な動作を制御する。例えば、前記制御部１００５は、前記ビーム選択部１００７及びサウンディング信号生成部１００８を制御する。
【００９５】
前記ビーム選択部１００７は、基地局から基準信号を受信し、前記端末に最も適合したアナログ及びデジタルビームフォーミングプリコーダを決定する。そのために、前記端末は、アナログ及びデジタルビームフォーミングプリコーダセットを予め保存してある場合がある。以降、前記ビーム選択部１００７は、決定したアナログ及びデジタルビームフォーミングプリコーダ又はこれに該当するインデックスを決定できる。
【００９６】
前記サウンディング信号生成部１００８は、基地局に送信するサウンディング信号を生成する。
【００９７】
前記送信部１００９は、前記基地局に送信するデータ及び制御メッセージを符号化及び高周波信号に変換して前記デュプレクサ１００１に送信する。例えば、前記送信部１００９は、メッセージ生成ブロック、チャネル符号ブロック、変調ブロック及びＲＦ処理ブロックなどを含んで構成されることができる。前記メッセージ生成ブロックは、前記決定したアナログ及びデジタルビームフォーミングプリコーダ又はこれに該当するインデックス又はサウンディング信号を含むメッセージを生成する。前記チャネル符号ブロックは、変調器、インターリーバ及びチャネルエンコーダなどで構成される。前記変調ブロックは、ＩＦＦＴ演算を介して前記チャネル符号ブロックから提供された信号を各副搬送波にマッピングする。前記ＲＦ処理ブロックは、前記変調ブロックから提供された基底帯域信号を高周波信号に変換して前記デュプレクサ１００１に出力する。
【００９８】
図１１は、本発明の実施形態による端末の動作を示す図である
【００９９】
上記図１１を参照してＣａｓｅ  １について説明すると、前記端末は、基準信号を測定する場合（ステップ１１０５）、前記基準信号の測定値に基づいてアナログ及びデジタルビームフォーミングプリコーダを決定する（ステップ１１１０）。以降、決定したアナログ及びデジタルビームフォーミングプリコーダ又はこれに対するインデックスを基地局に送信する（ステップ１１１５）。
【０１００】
Ｃａｓｅ  ２について説明すると、前記端末が基地局が送信したダウンリンクビームを受信すると（ステップ１１２０）、前記基地局にサウンディング信号を送信する（ステップ１１２５）。この例は、ＴＤＤシステムに関し、基地局が送信のために使用するダウンリンクチャネルと端末が送信のために使用するアップリンクチャネルとが同じ場合を示す。
【０１０１】
Ｃａｓｅ  ３について説明すると、基地局がアナログ及びデジタルビームプリコーダを予め決定している場合、前記端末は基地局が送信したダウンリンクビームを測定し（ステップ１１３０）、前記端末は、測定した値に基づいて基地局が使用するアナログ及びデジタルビームフォーミングプリコーダを決定する（ステップ１１３５）。
【０１０２】
上記図１１に関連する方法は、本発明下で、１つ又はそれ以上のソフトウェアモジュール又は端末を含む電子装置に保存されたコンピュータプログラム内で１つ又はそれ以上の命令として提供され得る。
【０１０３】
明細書の請求項及び説明による本発明の実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア又はハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実現され得る。
【０１０４】
このようなソフトウェアは、コンピュータ読取可能な記憶媒体に保存され得る。前記コンピュータ読取可能な記憶媒体は、１つ以上のプログラム（ソープウェアーモジュール）を保存し、前記１つ以上のプログラムは、前記装置内の１つ以上のプログラムによって実行される際、前記装置が本発明の方法を実行できるようにする命令を含む。
【０１０５】
このようなソフトウェアは揮発性又は不揮発性記憶装置の形態で保存され得る。例えば、前記記憶装置は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）を例に挙げることができ、削除又は書き換えが可能であるか否かによって、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、メモリチップ、装置又は集積回路を挙げることができる。又は、光学的又は磁気的に読取可能な媒体であるＣＤ、ＤＶＤ、磁気ディスク、磁気テープなどを例に挙げることができる。前記記憶装置及び記憶媒体は、マシン読取可能な記憶装置で、命令を含むプログラムを保存することに適合し、前記命令は実行される場合、本発明の実施形態を具現する。
【０１０６】
本発明の実施形態は、明細書の請求項で請求された方法及び装置を具現するためのコードで構成されたプログラム及び前記プログラムを保存するマシン読取可能な記憶媒体を提供する。前記プログラムは、有線又は無線接続を利用する通信信号のような媒体を介して電子的に提供されることができ、本発明の実施形態はこのような側面を含む。
【０１０７】
一方、本発明の詳細な説明では具体的な実施形態について説明したが、本発明の範囲から逸脱しない限度内で様々な変形が可能である。したがって、本発明の範囲は説明された実施形態に限定されて定められてはならず、後述する特許請求の範囲のみでなくこの特許請求の範囲と均等なものによって定められるべきである。
【符号の説明】
【０１０８】
１００  エンコーダ
１０２  エンコーダ
１１０  変調器
１１２  変調器
１２０  ストリーム
１２２  エンコーダ
１２４  前処理器
１３０  ＩＦＦＴ部
１３２  ＩＦＦＴ部
１４０  ＰＳＣ部
１４２  ＰＳＣ部
１５０  ＣＰ挿入部
１５２  ＣＰ挿入部
１６０  ＤＡＣ部
１６２  ＤＡＣ部
１７０  制御部
１８０  位相シフタ
１８２  位相シフタ
１９５  グループ
１９７  グループ
２００  エンコーダ
２０２  エンコーダ
２１０  変調器
２１２  変調器
２２０  ストリーム
２２２  ＭＩＭＯストリーム
２２４  前処理器
２３０  ＩＦＦＴ部
２３２  ＩＦＦＴ部
２４０  ＰＳＣ部
２４２  ＰＳＣ部
２５０  ＣＰ挿入部
２５２  ＣＰ挿入部
２６０  ＤＡＣ部
２６２  ＤＡＣ部
２７０  制御部
２８０  位相シフタ
２８２  位相シフタ
３００  エンコーダ
３０２  エンコーダ
３１０  変調器
３１２  変調器
３２０  ストリーム
３２２  ＭＩＭＯエンコーダ
３２４  前処理器
３３０  ＩＦＦＴ部
３３２  ＩＦＦＴ部
３４０  ＰＳＣ部
３４２  ＰＳＣ部
３５０  ＣＰ挿入部
３５２  ＣＰ挿入部
３６０  ＤＡＣ部
３６２  ＤＡＣ部
３７０  制御部
３８０  位相シフタ
３８２  位相シフタ
４００  エンコーダ
４０２  エンコーダ
４１０  変調器
４１２  変調器
４２０  ストリーム
４２２  ＭＩＭＯエンコーダ
４２４  前処理器
４３０  ＩＦＦＴ部
４３２  ＩＦＦＴ部
４４０  ＰＳＣ部
４４２  ＰＳＣ部
４５０  ＣＰ挿入部
４５２  ＣＰ挿入部
４６０  ＤＡＣ部
４６２  ＤＡＣ部
４７０  制御部
４８０  位相シフタ
４８２  位相シフタ
５２２  ＭＩＭＯエンコーダ
５２４  前処理器
５３０  ＩＦＦＴ部
５３２  ＩＦＦＴ部
５４０  ＰＳＣ部
５４２  ＰＳＣ部
５５０  ＣＰ挿入部
５５２  ＣＰ挿入部
５６０  ＤＡＣ部
５６２  ＤＡＣ部
５８０  アンテナ
５８２  アンテナ
１００１  デュプレクサ
１００３  受信部
１００５  制御部
１００７  ビーム選択部
１００８  サウンディング信号生成部
１００９  送信部
【図１】
2014527754.tif 000010
【図２】
2014527754.tif 000011
【図３】
2014527754.tif 000012
【図４】
2014527754.tif 000013
【図５】
2014527754.tif 000014
【図６】
2014527754.tif 000015
【図７】
2014527754.tif 000016
【図８】
2014527754.tif 000017
【図９】
2014527754.tif 000018
【図１０】
2014527754.tif 000019
【図１１】
2014527754.tif 000020
【国際調査報告】
2014527754.tif 000021
2014527754.tif 000022