(57)【要約】  周波数帯域内で無線信号を送信するように構成された、少なくとも２つの送信装備(114)を有する少なくとも１つの無線機器(105,120)を備える移動体無線システム(100)の性能を向上させる方法及び装置が開示される。方法は、少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルに基づいて少なくとも２つの送信装備の相対遅延時間を導出するステップ(220)を有し、サブバンド送信重みベクトルは、周波数帯域のサブバンドにおいて少なくとも２つの送信装備にそれぞれ適用可能な複数の重みベクトルを有する。
2010516080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数帯域内で無線信号を送信するように構成された、少なくとも２つの送信装備(114)を有する少なくとも１つの無線機器(105,120)を備える移動体無線システム(100)の性能を向上させる方法であって、
前記周波数帯域のサブバンドにおいて前記少なくとも２つの送信装備にそれぞれ適用可能な複数の重みベクトルを有するサブバンド送信重みベクトル、の少なくとも２つに基づいて、前記少なくとも２つの送信装備の相対遅延時間を導出するステップ(220)を有し、
前記得られた相対遅延時間は、前記少なくとも２つの送信装備の時間ずれの補償(225)において用いることが可能であることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルを示す信号(310)を受信するステップ(215)と、
前記得られた相対遅延時間を示す出力信号(325)を生成するステップとをさらに有し、
前記少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルを示す信号が、前記導出するステップにおいて用いられることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記導出するステップは、前記複数のサブバンド送信重みベクトルと送信パス重みベクトルとの関係を表す一組の方程式を解くステップを有し、前記送信パス重みベクトルは、送信パスに起因する受信信号の遅延時間を補償するための送信重みを示す複数の送信重みを有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記一組の方程式が以下の一組の方程式に対応し、
2010516080.tif 000017
ここで、ｗ1, ..., ｗKはサブバンド送信重みベクトル、Ｗは送信パス重みベクトル、Ｃ1, ..., ＣKは前記サブバンドの各々にそれぞれ適用可能な遅延時間行列であり、個々の遅延時間行列は、前記送信装備の各々の前記相対遅延時間を反映した要素を有することを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記導出するステップが、前記サブバンド送信重みベクトルの少なくとも２つについて、要素毎の操作を実行するステップを有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の方法。
【請求項６】
前記要素毎の操作が、要素毎の位相差の算出であることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルを示す信号(310)が、前記少なくとも２つの送信装備によって送信されたパイロット信号を測定することによって得られたものであって、前記パイロット信号が互いに直交する異なる送信装備によって送信されたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルを示す信号(310)が、前記少なくとも２つの送信装備によって、個別の無線送信チャネル上で送信されたパイロット信号を測定することによって得られたものであって、前記サブバンド送信重みベクトルが、以下の関係
2010516080.tif 000018
から導出され、
ｗkは特定のサブバンドに対するサブバンド送信重みベクトル、ｗはｗkと同一次元を有するインデックスベクトル、Ｒk＝Ｅ｛ＣHkＨHKＨkＣk｝は送信チャネル全体の共分散行列、Ｃkは前記特定のサブバンドに適用可能な、前記送信装備の各々の前記相対遅延時間を反映した要素を有する遅延時間行列、Ｈkは前記無線送信チャネルの表現であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも２つの送信装備に対して複数の相対遅延時間値が生成されるように、前記導出するステップが複数回実行されるとともに、
前記得られた相対遅延時間の精度を向上させるために前記複数の相対遅延時間値を平均化するステップをさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
周波数帯域内で無線信号を送信するように構成された、少なくとも２つの送信装備(114)を有する少なくとも１つの無線機器(105,120)を備える移動体無線システム(100)の性能を向上させるためのコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラム製品が、
処理手段(315)で稼働した際に、前記周波数帯域のサブバンドにおいて前記少なくとも２つの送信装備にそれぞれ適用可能な複数の重みベクトルを有するサブバンド送信重みベクトル、の少なくとも２つに基づいて、前記少なくとも２つの送信装備の相対遅延時間を導出(220)するように動作可能なコンピュータプログラムコードを有することを特徴とするコンピュータプログラム製品。
【請求項１１】
前記相対遅延時間を導出するように動作可能なコンピュータプログラムコードが、前記複数のサブバンド送信重みベクトルと送信パス重みベクトルとの関係を表す一組の方程式を解くように動作可能なコンピュータプログラムコードを有し、前記送信パス重みベクトルは、送信パスに起因する受信信号の遅延時間を補償するための送信重みを示す複数の送信重みを有することを特徴とする請求項１０記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１２】
前記相対遅延時間を導出するように動作可能なコンピュータプログラムコードが、前記サブバンド送信重みベクトルの少なくとも２つについて、要素毎の操作を実行するように動作可能なコンピュータプログラムコードを有することを特徴とする請求項１０記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１３】
前記相対遅延時間を導出するように動作可能なコンピュータプログラムコードが、
前記少なくとも２つの送信装備に対して複数の相対遅延時間値が生成されるように、前記導出するステップを複数回実行し、
前記得られた相対遅延時間の精度を向上させるために前記複数の相対遅延時間値を平均化する、
ように動作可能であることを特徴とする請求項１０乃至請求項１２の何れか１項に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１４】
ユーザ端末(120)または無線基地局(120)に適合するように構成され、請求項１０乃至請求項１３のいずれか１項に記載のコンピュータプログラム製品が記憶されていることを特徴とする記憶手段(300)。
【請求項１５】
周波数帯域内で無線信号を送信するように構成された、少なくとも２つの送信装備(114)を有する少なくとも１つの無線機器(105,120)を備える移動体無線システム(100)で用いるための遅延時間信号生成器(300)であって、
少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルを示す信号(310)を受信するように構成された入力(305)と、
前記少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルに基づいて、少なくとも２つの送信装備間の相対遅延時間を導出するとともに、前記導出した遅延時間を示す信号(325)を生成するように構成された遅延時間信号生成器(315)と、
前記導出された遅延時間を示す信号(325)を出力するように構成された出力(320)とを有し、
前記得られた相対遅延時間は、前記移動体無線システムの性能を向上させるために使用可能であることを特徴とする遅延時間信号生成器。
【請求項１６】
請求項１５記載の遅延時間信号生成器(300)を備えることを特徴とする無線基地局(105)。
【請求項１７】
請求項１５記載の遅延時間信号生成器(300)を備えることを特徴とするユーザ端末(120)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して移動体無線通信分野に関し、特には複数の送信アンテナを有する無線機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの移動体無線通信システムにおいて、無線基地局からユーザ端末への無線信号の送信について好ましい状況を作り出すために、送信ダイバーシチが用いられている。信号を２つ以上の異なるアンテナから送信することにより、無線基地局からユーザ端末へ複数の送信パスを生成することができるため、フェージングなどによるデータ損失のリスクを低減することができる。さらに、関連付けられる複数のアンテナの各々が互いに十分近い距離に配置されていれば、それら複数のアンテナを用いることで、望ましい信号ビーム形状を達成することができる。
【０００３】
送信ダイバーシチを用いるシステムにおいて、無線基地局は通常、ユーザ端末に既知な予め定められたパイロット信号を、個々の送信アンテナから送信する。受信されたパイロット信号を測定し、測定されたパイロット信号を既知の送信されたパイロット信号と比較することで、ユーザ端末は個々の送信アンテナに対するいわゆる送信重みを決定することができる。送信重みは典型的には複素数であり、送信された信号と受信された信号またはユーザ端末で受信された２つの異なる信号の、位相及び振幅の差を表す。これらの送信重みは無線基地局へフィードバックされ、無線基地局は信号が複数の異なる送信アンテナから送信される際の送信パスの違いを補償するためにこの送信重みを用いることができる。
【０００４】
EP1453223には、複数のアンテナを備える送信ダイバーシチシステムが記載されている。複数のアンテナは複数のアンテナグループに分割される。共通のパイロット信号が、各グループに含まれる基準アンテナを介して送信される。
【発明の概要】
【０００５】
本発明が関連する課題は、移動無線通信システムの効率をどのようにして高めるかである。
【０００６】
この課題は、無線信号を周波数帯域の中で送信するように構成された少なくとも２つの送信装備を有する少なくとも１つの無線機器を有する移動体無線システムの性能を向上させるための方法、コンピュータプログラム製品及び装置によって解決される。本発明に係る方法は、少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルに基づいて前記少なくとも２つの送信装備の相対遅延時間を求めるステップを有し、サブバンド送信重みベクトルは、前記周波数帯域のサブバンドにおいて前記少なくとも２つの送信装備にそれぞれ適用可能な複数の重みベクトルを有する。得られた相対遅延時間は、前記少なくとも２つの送信装備の時間ずれの補償(225)において用いることができる。
【０００７】
本発明によれば、無線基地局またはユーザ端末の、複数の異なる送信装備間の相対遅延時間を判別することができ、前記相対遅延時間は前記複数の異なる送信装備間の時間ずれを示す。必要であれば、この時間ずれを補償するために前記判別された相対遅延時間を用いることができ、それによって無線機器の前記複数の送信装備の前記時間整合性が改善できる。前記時間整合性を改善することにより、ビット誤り率を低減することができ、ひいては送信セッションの実効ビットレートを改善することができる。
【０００８】
本発明に係る方法の一態様において、方法は、少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルを示す信号を受信するステップと、前記求められた相対遅延時間を示す出力信号を生成するステップとをさらに有し、前記少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルを示す信号が、前記相対遅延時間を求めるステップにおいて用いられる。この態様において、前記求められた遅延時間を示す信号を、前記複数の異なる送信装備間の時間ずれの補償に用いることができる。前記少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルを示す信号は、好ましくは、前記少なくとも２つの送信装備によって送信されたパイロット信号を測定することによって得ることができる。
【０００９】
本発明に係る方法の一実施形態において、前記相対遅延時間を求めるステップは、前記複数のサブバンド送信重みベクトルと送信パス重みベクトルとの関係を表す一組の方程式を解くステップを有し、前記送信パス重みベクトルは、送信パスに起因する受信信号の遅延時間を補償するための送信重みを示す複数の送信重みを有する。本発明の別の実施形態において、前記相対遅延時間を求めるステップは、前記少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルの、要素毎の操作(element-wise operation)を実行するステップを有する。要素毎の操作は例えば要素毎の位相差算出であってよい。
【００１０】
本発明の一実施形態において、前記相対遅延時間を求めるステップは、前記少なくとも２つの送信装備に対して複数の相対遅延時間値が生成されるように複数回実行される。前記求めた相対遅延時間の精度を向上させるため、前記複数の相対遅延時間値の平均が算出される。前記複数の相対遅延時間値は、複数の受信無線機器による複数回の測定、および／または異なるタイミングに実行された複数回の測定から得ることができる。複数の値を平均することで、前記相対遅延時間のよりよい推定値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１ａ】複数の送信アンテナを有する無線基地局を有する移動体無線通信システムを模式的に示す図である。
【図１ｂ】複数の送信アンテナを有するユーザ端末を有する移動体無線通信システムを模式的に示す図である。
【図２】本発明の方法の実施形態を模式的に示すフローチャートである。
【図３ａ】本発明の実施形態に係る遅延時間信号生成器を模式的に示す図である。
【図３ｂ】本発明の実施形態に係る遅延時間信号生成器を含む送信無線機器を示す図である。
【図３ｃ】本発明の実施形態に係る遅延時間信号生成器を含む受信無線機器を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明およびその利点のより完全な理解のため、添付図面とともに以下の説明を参照されたい。
【００１３】
送信ダイバーシチを用いる移動体無線通信システム１００を図１ａに模式的に示す。図１ａの移動体無線通信システム１００は、それぞれ無線送信器１１３ｉ及び１１３ｉｉに接続された第１及び第２の送信アンテナ１１０ｉ及び１１０ｉｉを有する無線基地局(RBS)１０５ａを備える。送信ダイバーシチを生成するために少なくとも２つが提供されている設備は、以下の説明において送信装備１１４と呼ぶ。図１ａにおいて、送信装備１１４ｉは、送信アンテナ１１０ｉ、送信アンテナ１１０が接続される無線送信器１１３ｉ、及び送信機１１３ｉと送信アンテナ１１０ｉとを接続するケーブルを含むものとして示されている。同様に、送信装備１１４ｉｉは、送信アンテナ１１０ｉｉ、無線送信器１１３ｉｉ、及びそれらを接続するケーブルを含む。無線基地局１０５ａの別の実装において、送信ダイバーシチを生成するために少なくとも２つが提供される送信装備１１４は、他のエンティティを含むことができる。
【００１４】
図１ａの無線基地局１０５ａは、受信器１１７に接続された受信アンテナ１１５をさらに有する。図１ａの移動体無線通信システム１００は、アンテナ１２５を有するユーザ端末(UE)１２０ａを備え、ユーザ端末は例えば携帯電話機やコンピュータである。図１ａのアンテナ１２５は送受信器１２７に接続されている。無線基地局１０５ａおよびユーザ端末１２０ａは、無線リンク１３０ｉ、１３０ｉｉ及び１３５上で互いに無線信号を通信することができる。ここで、無線リンク１３０ｉおよび１３０ｉｉはダウンリンク、無線リンク１３５はアップリンクである。説明を簡単にするため、図１ａの無線基地局１０５ａは２つの送信アンテナ１１０と１つの受信アンテナ１１５を有するものとしているが、任意の数の送信アンテナ１１０および受信アンテナ１１５を実装することができる。同様に、ユーザ端末も図１ａに示すより多くのアンテナ１２５を有してもよい。図１ａにおける無線基地局１０５ａの受信アンテナ１１５は、送信アンテナ１１０と別個のものとして示されているが、必要であれば、送信アンテナ１１０が受信アンテナとしても機能してもよい。送信機１１３ｉおよび１１３、並びに受信器１１７は、同一ユニットに組み込まれても良い。図１ａにおいては、空間ダイバーシチを用いて送信ダイバーシチが実現されるように示されている。しかし、極性ダイバーシチのような他の形式のダイバーシチを用いることもできる。以下の説明において、複数の異なる送信アンテナ１１０についての言及は、１つの送信アンテナ１１０が、極性ダイバーシチを通じて送信ダイバーシチを生成するために異なる極性の複数の信号を送信する、複数の異なるアンテナ素子を備える場合を含む、複数の異なるアンテナ素子として解釈されるべきである。通常、移動体無線通信システム１００は、複数の無線基地局１０５ａ、複数のユーザ端末１２０ａならびに他の多数のノードを備えていることは言うまでもない。
【００１５】
閉ループ送信ダイバーシチは3GPP WCDMA（第３世代パートナーシッププロジェクト広帯域符号分割多元アクセス）規格によって標準化されている。3GPP LTE（長期的進化）規格において、閉ループ送信ダイバーシチは現在標準化されている最中であり、しばしばプレ符号化と呼ばれる。本発明は、LET規格のプレ符号化を含む、任意の規格の送信ダイバーシチに適用可能である。
【００１６】
図１ａの無線基地局１０５ａは、特に、送信アンテナ１１０ｉおよび１１０ｉｉにそれぞれ供給される予め定められたパイロット信号を生成するように構成されたパイロット信号生成器１４０を有する。パイロット信号生成器１４０は複数の無線送信器１１３に接続される（無線基地局１０５に送信すべき信号を供給する、移動体無線通信システム１００内の図示しないノードにも複数の無線送信器１１３が接続されていることは自明である）。個々の送信アンテナ１１０が、無線基地局１０５の他の送信アンテナ１１０に供給される全てのパイロット信号と区別可能なパイロット信号を送信するよう、パイロット信号生成器１４０は通常、複数の異なる送信アンテナ１１０に供給するための、予め定められた複数の異なるパイロット信号を生成するように構成される。あるいは、複数の異なる送信アンテナ１１０からのパイロット信号の送信が時間および／または周波数領域において区別可能できるよう、信号生成器１４０は、同一のパイロット信号パターンを、異なるタイミングおよび／または異なるベアラ周波数で、複数の異なるアンテナ１１０に送信するように構成されてもよい。
【００１７】
図１ａのユーザ端末１２０ａは、特に、送受信器１２７に接続されたパイロット信号解析器１４５を有する。パイロット信号解析器１４５は、現在ユーザ端末がリスンしている無線基地局１０５の複数の異なる送信アンテナ１１０によって送信されたパイロット信号を測定し、無線基地局１０５の複数の異なる送信装備１１４についての送信重みを決定するように構成される。送信重みは典型的には、送信された信号と受信された信号との間の、またはユーザ端末１２０ａで受信された２つの異なる信号の間の、位相及び振幅の差を表す複素数である（３つ以上の送信アンテナ１１０が用いられる場合、複数の送信アンテナ１１０の１つを基準送信アンテナとして用いても良い）。送信重みはユーザ端末１２０ａから無線基地局１０５へ送信されても良い。図１ａの無線基地局１０５は、入力が受信器１１７に、出力が個々の送信器１１３に接続された送信信号制御器１５０を含むように示されている。送信信号制御器１５０は、複数の異なる送信アンテナ１１０で送信する信号間の位相及び振幅の差を決定するために送信重みを用いるように構成される。フェージングの影響を低減するために送信ダイバーシチが用いられる際、通常は、複数の異なる送信アンテナ１１０か送信された複数の異なる信号が、ユーザ端末１２０ａのアンテナ１２５において１つの信号のように見えるような状況、すなわち、複数の異なるダウンリンク１３０上で受信される複数の信号の位相（好ましくはさらに振幅も）が、可能な限り似ている状況を実現することが好ましい。
【００１８】
図１ａの移動体無線通信システム１００では、無線基地局１０５だけが送信ダイバーシチを用いるものとして示されている。しかし、移動体無線通信システム１００の多くの実装においては、ユーザ端末１２０が送信ダイバーシチを用いるようにしても、同様に有利であろう。図１ｂは、ユーザ端末１２０ｂが送信ダイバーシチを用いる移動体無線通信システム１００を示している。図１ｂのユーザ端末１２０ｂは、それぞれ送信装備１１４ｉおよび１１４ｉｉの一部を構成する２つの送信アンテナ１１０ｉおよび１１０ｉｉと２つの送信器１１３ｉおよび１１３ｉｉと、受信アンテナ１１５とを有している。図１ｂのユーザ端末１２０は、特に、送信アンテナ１１０ｉおよび１１０ｉｉにそれぞれ供給される予め定められた複数のパイロット信号を生成するように構成されたパイロット信号生成器１４０を有する。パイロット信号生成器１４０は無線送信器１１３に接続される（無線送信器１１３は通常、マイクやマイクロプロセッサからの出力のような、少なくとも１つの他の信号源（図示せず）にも接続されている）。図１ｂの無線基地局１０５ｂは送受信器１２５に接続されたアンテナ１２５と、送受信器１２５に接続されたパイロット信号解析器１４５を有している。
【００１９】
説明を簡単にするため、図１ｂの無線基地局１０５ｂおよび図１ａのユーザ端末１２０ａは、送信ダイバーシチを用いないように示されているが、本発明の多数の実装においては、無線基地局１０５およびユーザ端末１２０の両方が複数の送信装備１１４を有しても良い。
【００２０】
以下の説明において図１ａの無線基地局１０５ａおよび図１ｂのユーザ端末１２０ｂのような、送信ダイバーシチを用いる無線機器は、送信無線機器１０５ａ／１２０ｂと称する。そして、そのような送信無線機器１０５ａ／１２０ｂによって送信された信号を受信するために用いられる無線機器を、受信無線機器１２０ａ／１０５ｂと称する。当然ながら、送信無線機器１０５ａ／１２０ｂは、信号を送信するだけでなく無線信号を受信するようにも構成されてよいし、受信無線機器は信号を受信するだけでなく無線信号を送信するようにも構成されてよい。「送信」および「受信」という用語は説明の文脈において、送信に用いられる無線機器と、無線の受信に用いられる無線機器との区別が付けられるように、説明を明確にするためにのみ用いられる。無線基地局１０５は送信ダイバーシチを用いるように構成されてもよく、同時に送信無線機器１０２ａ／１０５ｂによって送信された信号を受信するようにも構成されて良い。従って、以下で用いられる語法によれば、無線基地局１０５は送信無線機器１０５ａ／１２０ｂであってよいし、受信無線機器１２０ａ／１０５ｂであってもよい。同様に、ユーザ端末１２０は送信無線機器１０５ａ／１２０ｂおよび受信無線機器１２０ａ／１０５ｂの両方であって良い。
【００２１】
一般的な場合、異なる無線リンク１３０／１３５の送信パスは、送信環境の変化（例えばユーザ端末１２０の移動）に伴い、時間および周波数によって変化する。そのため、受信無線機器１２０ａ／１０５ｂで受信された信号に基づいて決定された送信重みは、時間および周波数によって変化するであろう。これら変動の時間並びに周波数スケールは変化しうる。送信無線機器１０５ａ／１２０ｂが送信重みの変化によって効率よく更新され続けるよう、受信無線機器１２０ａ／１０５ｂから送信無線機器１０５ａ／１２０ｂへの送信重みのフィードバックの細かさ(granurality)を、時間及び周波数領域において設定可能とすることが想定される。つまり、送信パスの変化が高速な場合には、送信重みは短い時間間隔で決定することが可能であり、周波数による送信重みの変化が予期される場合には、送信に利用可能な周波数帯域の複数のサブバンドに対して送信重みを決定することができる。また、送信環境がより安定している場合には、送信重みの新しい値を得る頻度を下げることが可能であり、送信周波数による送信重みの変化が小さいことが予期される場合には、送信重みをより少ないサブバンドについて決定することができる。
【００２２】
送信パスの変化に加え、複数の異なる送信装備１１４の時間ずれが、送信重みの周波数変動におけるさらなる変動の要因となる。そのような時間ずれは、例えば、無線送信器１１３や無線送信に関与する他の電子機器の時間が不正確であることや、複数の異なる無線送信器１１３を複数の異なる送信アンテナ１１０と接続するケーブルの長さが異なることに起因しうる。送信装備１１４の特定の時間ずれは、送信周波数帯域の複数の異なる周波数における複数の異なる位相ずれの原因となるであろう。一定の時間遅れは、送信周波数によって変化する、送信信号の位相ずれの原因となる。このような、周波数に依存する位相ずれは深刻な問題の要因となる。例えば、高い相関を有する２つのアンテナを用いてビーム形成が実現され、かつ周波数帯域の全体に対して１セットのみの送信重みが用いられる場合、送信される信号の帯域幅の逆数に対応する遅延時間が、ビームの主方向を信号帯域幅を超えて３６０°回転させてしまうであろう。これにより、ビーム形成効果は完全に失われる。２０MHzの帯域幅では、帯域幅の逆数は５０nsに対応する。そして、ある送信アンテナ１１０の、他の送信アンテナ１１０に関する遅延は５０nsよりも十分に小さい必要があり、典型的には５ns程度である必要がある。送信ダイバーシチを生成するために２つ以上の送信アンテナ１１０が用いられる送信無線機器１０５ａ／１２０ｂについて、送信アンテナ間の時間ずれは送信されるビームの空間的な拡がりにおける周波数による変動要因となる。
【００２３】
そのため、移動体無線通信システム１００が効率的に動作するために、複数の送信アンテナ１１０についての時間的整合性の要求は高いべきである。この要求を満足するには、例えば、時間精度の高い無線送信器１１３および他の電子装備を用いればよい。しかし、時間精度の高い電子装備は高価であるため、あまり時間精度が高くない装備を用いて時間的整合性を得る方法が望まれる。
【００２４】
上述の通り、送信重み（あるいは、送信重みを推定可能なデータ）のフィードバックを、時間及び周波数領域において細かく実行することで、複数の異なるダウンリンク１３０上（無線基地局１０５が送信ダイバーシチを用いる場合）もしくは複数の異なるアップリンク１３５上（ユーザ端末が送信ダイバーシチを用いる場合）で受信された信号間の任意の位相ずれを補償することが可能である。しかし、送信重みのフィードバックの細かさを高めるほど、貴重な帯域幅のうち、制御データの送信に用いられる部分が多くなり、ユーザデータの送信に利用可能な帯域幅が減少してしまう。
【００２５】
本発明によれば、送信帯域の複数の異なるサブバンドの送信重みの解析を行うことにより、複数の異なる送信装備１１４間の相対遅延時間（時間ずれ）を推定することができる。複数の異なる送信装備１１４の相対遅延時間の推定を得ることにより、推定に従って送信装備１１４を較正することができ、複数の異なる無線リンク１３０／１３５上で受信される信号の望ましくない位相ずれのうち、複数の異なる送信装備１１４の時間ずれに起因する部分を除去することができる。時間がずれて送信された後に受信された信号間の位相ずれの部分は比較的大きいので、本発明は複数の送信アンテナ１１０が関連付けられる状況において特に有利であるが、関連付けの小さな複数のアンテナに対しても本発明は有利である。
【００２６】
例えば、上述したように時間及び周波数領域において可変の細かさで送信重みを受信無線機器１２０ａ／１０５ｂから送信無線機器１０５ａ／１２０ｂへフィードバック可能なシステムにおいて、送信重みをフィードバックする必要がある頻度は、本発明の適用によって大幅に削減されるであろう。そのため、より多くの帯域をユーザデータに利用することが可能となる。
【００２７】
本発明に係る方法の実施形態を説明するフローチャートを図２に示す。ステップ２００において、送信無線機器１０５ａ／１２０ｂの複数Ｍ（Ｍ≧２）の送信アンテナ１１０からパイロット信号が送信される。ステップ２０５において、送信されたパイロット信号が受信無線機器１２０ａ／１０５ｂによって受信される。ステップ２１０において、パイロット信号の周波数帯域が複数Ｋ（Ｋ≧２）のサブバンドに分割され、受信されたパイロット信号に基づいて、Ｍの送信アンテナ１１０の各々に対し、Kのサブバンドについての送信重みが決定される。ステップ２１５において、受信無線機器１２０ａ／１０５ｂから送信無線機器１０５ａ／１２０ｂへ、Ｋ×Ｍの送信重みを示す信号が送信される。送信無線機器１０５ａ／１２０ｂは、ステップ２２０において、Ｋ×Ｍの送信重みに基づいて、Ｍの送信アンテナ１１０の相対的な時間ずれを得る。ステップ２２５において、送信アンテナ１１０に接続されている送信装備１１４の各々が、ステップ２２０で実行された導出に従って、送信装備１１４の時間的整合性を改善するために較正される。そして、ステップ２３０では、得られたサブバンド送信重みが、複数の異なる送信アンテナ１１０から送信される信号間の送信パスの変化を補償するため、Ｍの送信アンテナからの無線信号の送信において用いられる。しかし、周波数帯域全体に対して１つの送信重みを用いても十分良好な送信品質が得られる場合には、ステップ２３０を省略するか、そのように変更してもよい。
【００２８】
通常、ある無線基地局１０５は複数のユーザ端末１２０を受け持っている。Ｍの送信装備１１４の時間ずれは、その無線基地局１０５が受け持つユーザ端末１２０へ送信される信号の位相に影響を与えるであろう。導出の統計的な確実さを改善するため、無線基地局１０５のＭの送信装備１１４の時間ずれの導出（図２のステップ２２０を参照）は、複数のユーザ端末１２０から得られる送信重みに基づくことができる。さらに、通常、送信装備１１４の遅延時間は短時間のスケールではあまり変化しないため、ステップ２２０の導出は、長時間に亘って（例えば数時間というスケールで）実行することが可能である。同様に、あるユーザ端末１２０は、経時的に複数の無線基地局１０５によって受け持たれる。そのため、ユーザ端末１２０のＭの送信装備１１４の時間ずれの導出（図２のステップ２２０を参照）は、複数の無線基地局１０５から得られる送信重みに基づくことができる。
【００２９】
図２のステップ２００−２２０に従った相対遅延時間の瞬時値のサンプリングは、例えば１秒あたり１０回、あるいは他の任意の頻度で実行することができる。本発明の一実施形態において、時間ずれの平均を得るために、多かれ少なかれ経時的に継続的な積分を実行することができる。あるいは、例えば温度変化や送信装備１１４の経年変化に起因するような、遅延時間の任意な変化を検出するため、図２の時間ずれ推定を、規則的な間隔もしくはオンデマンドで実行することもできる。以下、本発明の方法の実施形態をより詳細に説明する。送信アンテナ１１０の数をMとし、送信周波数帯域がΔfのスパンでＫのサブバンドに分割され、各サブバンドをk（k∈{1, ...., K}かつk=1がもっとも低い周波数帯域を表す）で番号付けると、受信無線機器１２０ａ／１０５ｂで受信される、Ｍの送信アンテナ１１０からの信号を含んだ信号ｙkは、所与のサブバンドkについて、以下の式に従うものと仮定することができる。
【数１】
2010516080.tif 000003
ここで、送信チャネル行列Ｈkは、送信チャネルの式であり、ｅkは送信チャネルにおいて受けた干渉及びノイズを表し、ｘkは送信ダイバーシチを用いる送信無線機器１０５ａ／１２０ｂから送信された信号であり、ＣkはＭの複数の異なる送信アンテナ１１０の遅延を含んだ(capture)対角行列である。
【数２】
2010516080.tif 000004
ここで、τmはｍ番目の送信アンテナ１１０に関する遅延時間である。ｍ番目の送信装備１１４の遅延時間τmの値は、kの周波数サブバンド全てにおいて等しいものと仮定することができる。以下において、Ｃkをサブバンドkに対する遅延時間行列と呼ぶ。LTE規格に従って稼働する移動体無線通信システム１００において、サブバンドの周波数スパンΔfは、例えば（LTE規格に従って常にユーザに割り当て可能な最小帯域幅に対応する）１８０KHzであってよい。もちろん、Δfは他の値を取ることもできる。
【００３０】
式(1)において、積ＨkＣkを推定可能なように、ｙkは測定され、ｘkは既知の送信されるパイロット信号パターンを表す。ここで、Ｈkは送信チャネルを表し、ＣkはＭの送信装備１１４の未知の遅延時間τ1,...,τmを表す。
【００３１】
送信周波数帯域がKの異なるサブバンドに分割される場合、ｗkをサブバンドkについての送信重みベクトルとすると、
【数３】
2010516080.tif 000005
である。ここで、サブバンド送信重みｗ1k, ..., ｗMkは、Ｍの異なる送信装備１１４間の時間ずれのみならず、Ｍの送信アンテナ１１０の複数の異なる無線リンク１３０／１３５間の送信パスの差を補償するために、サブバンドk内でＭの異なる送信装備１１４に適用すべき個々の送信重みを表す。
【００３２】
Ｗを共通送信パス送信重みベクトル
【数４】
2010516080.tif 000006
を表すものとする。ここで、送信パス送信重みＷ1, ..., ＷMは、送信パスの差（複数の異なる送信装備１１４の時間ずれによる位相ずれは含まない）を補償するためにＭの異なる送信アンテナ１１０に適用すべき個々の送信重みを表す。
【００３３】
個々の送信パス送信重みＷmは以下のように表すことができる。
【数５】
2010516080.tif 000007
ここで、Ａmは、送信パスに起因する、基準送信アンテナ１１０から受信された信号とｍ番目の送信アンテナ１１０から受信された信号との相対振幅差を表し、φmは送信パスの差を補償するためにｍ番目の送信装備１１４によって用いられるべき相対位相ずれを表す。
【００３４】
同様に、個々のサブバンド送信重みｗmkは以下のように表すことができる。
【数６】
2010516080.tif 000008
ここで、Ｂmは基準送信アンテナ１１０から受信された信号と、ｍ番目の送信アンテナ１１０から受信された信号との相対振幅差を表し、Φmkは送信装備１１４の時間ずれと送信パスに起因した位相ずれの両方を考慮した際の、ｍ番目の送信アンテナ１１０から受信された信号の相対位相ずれを表す。従って、送信パスによる位相ずれが周波数に依存しないものと仮定すると、以下のΦmkとφmとの関係が得られる。
【数７】
2010516080.tif 000009
式(7)は、位相ずれφmとΦmkの正確な瞬時的な関係を必ずしも与えるわけではない。しかし、式(7)は、長時間に亘って得られたφmとΦmkに関しては、適切な関係を提供する。
【００３５】
サブバンド送信重みｗkに基づいて、Ｍの異なる送信装備１１４の遅延時間τ1, ..., τMを決定する本発明に係る方法の実施形態について説明する。送信装備１１４の遅延時間は、送信される信号における、周波数によって線形に変化する位相ずれを引き起こす。そして、遅延時間による位相ずれτは、周波数が高くなるほど大きくなる。従って、信号の遅延時間τは、各送信アンテナについて、隣接するサブバンド間の位相ずれを推定することによって推定することができる。以下の関係を考える。
【数８】
2010516080.tif 000010
ここで、関数PhaseDiffは、素子毎の位相差を算出し、ΔfはサブバンドkとK+1の間の周波数の差である。上述したように、送信重みベクトルｗkのｍ番目の要素は送信重みｗmkであり、サブバンドk内でｍ番目の送信装備１１４に適用可能である。式(6)、(7)および(8)からわかるように、各ベクトルｖk（k∈[1, ..., K-1]）のｍ番目の要素は、ｍ番目の送信装備１１４の遅延時間τmの推定
【数９】
2010516080.tif 000011
である。
【００３６】
従って、遅延時間τ1, ..., τMの推定は、ベクトルｖkの各々から得ることが可能であり、これらベクトルを以下では遅延時間ベクトルｖtと呼ぶ。送信パス送信重みベクトルＷが２つの隣接するサブバンド間では変化しないものとすると、周波数帯域が等しい周波数スパンでKのサブバンドに分割されていれば、任意の２つの隣接するサブバンドk及びk+1間の位相差は、全てのk∈[1, ..., K-1]について等しくなるであろう。式(8)および(9)からわかるように、Ｍの遅延時間τ1, ..., τMの推定を得るには、周波数帯域を２つのサブバンドに分割すれば十分である。しかし、送信パスの瞬時的な周波数変動が常に予期される。遅延時間τ1, ..., τMの推定を改善するため、K-1（k＞2）の遅延時間ベクトルｖkから得られる遅延時間の平均を算出することが可能である。さらに、長期に亘って、および／または、複数の受信無線機器１２０ａ／１０５ｂから得られるサブバンド送信重みベクトルｗkに基づいて、平均化を実行することにより、推定される遅延時間τ1, ..., τMの精度を向上させることができる。
【００３７】
遅延時間τ1, ..., τMの推定を得る別の方法を説明する。送信パス送信重みベクトルＷが、送信無線機器１０５ａ／１２０ｂが用いる周波数帯域全体に亘って一定であるとすると、サブバンドkに対する送信重みベクトルｗkは、そのサブバンドkについての遅延時間行列Ｃkと、送信重みベクトルＷ（式(2)、(5)および(6)を参照）とを乗じることによって求めることができると仮定できる。
【数１０】
2010516080.tif 000012
式(10)の仮定は、送信アンテナ１１０間の相関が高く、ビーム形状が時間によって大きくは変わらない長期間の場合に正確さが増す。これは、穏やかな状況にある全てのサブバンドは、同一の長期チャネル共分散行列Ｅ｛ＨkＨHk｝を有するからである。式(10)の精度は、送信アンテナ１１０間の相関が低くなるにつれて低下する。
【００３８】
上述の式(2)からわかるように、行列Ｃkにおける唯一の未知量は、Ｍの異なる送信アンテナ１１０の、Ｍの遅延時間τ1, ..., τMである。Ｋの異なるサブバンドについてＫのサブバンド送信重みベクトルｗ1, ..., ｗKを決定することにより、式(10)から一組の方程式が得られる。そのような一組の方程式により、Ｍの遅延時間τ1, ..., τMを決定することができる。
【数１１】
2010516080.tif 000013
一組の方程式(11)は、３Ｍの未知量を含んでいる。Ｍの遅延時間τmと、ＷのＭ個の要素の各々（複素数）が含む２つの未知量である（式(5)参照）。しかし、ｗkの各々は同様にＭの複素数要素からなる。そのため、サブバンド送信重みベクトルｗkが測定を通じて決定可能であるとすれば、２ＭＫ＞３Ｍ、すなわちＫ≧２であれば、一組の方程式(11)を解くことができる。従って、送信アンテナ１１０の数とは無関係に、周波数帯域を２つに分割することで、Ｍの異なる送信アンテナ１１０の、Ｍの相対遅延時間τ1, ..., τMを決定することができる。
【００３９】
一組の方程式(11)は例えば最小二乗法や最尤法、他の任意の適切な方法によって解くことができる。
【００４０】
方程式(11)で与えられる、サブバンド送信重みベクトルｗ1, ..., ｗKと送信パス送信重みベクトルＷとの関係は、単なる例示であり、遅延時間τ1, ..., τM、ベクトルｗ1, ..., ｗk、およびベクトルＷとの間の他の関係を用いて相対遅延時間τ1, ..., τMを得ることができる。
【００４１】
関係(10)または一組の方程式(11)を用いて複数の異なる送信アンテナ１１０の時間ずれを求める、本発明に係る方法の実施形態は、サブバンド送信重みベクトルｗkが決定可能であることを前提としている。これは様々な方法で実現することができる。例えば、長期間のビーム形成及びシングルストリームビーム形成を仮定可能な状況について、サブバンドkに対するサブバンド送信重みベクトルは、例えば以下のように決定できると仮定することができる。
【数１２】
2010516080.tif 000014
ここで、Ｒkは、有効送信チャネル行列ＨkＣkの長期チャネル共分散行列であり、サブバンドkに対し、Ｒk＝Ｅ｛ＣHkＨHkＨkＣk｝である。また、ｗはｗkと同じ次元を有するインデックスベクトル、ｗHはｗのエルミート共役、ＨHkはＨkのエルミート共役、ＣHkはＣkのエルミート共役である。式(1)に示したように、Ｒkの値は受信無線機器１２０ａ／１０５ｂでの受信信号の測定から得ることができる。そのため、ｗkの値は式ｗHＲkｗをｗに関して最大化することにより得ることができる。ｗについての最大化は、以下にさらに説明するような、例えばｗのノルムに対する制約や、許される可能な送信重みのコードブックにｗが属するようにする制約といった、例えばｗに対する１つまたはいくつかの制約の適用を含んでよい。
【００４２】
ｗkの推定を得るための代替方法について説明する。サブバンド送信重みベクトルｗkの短期間推定は、例えば以下の関係から得ることができる。
【数１３】
2010516080.tif 000015
ここで、ｘk,mはサブバンドｋの中でｍ番目の送信アンテナから送信されたパイロット信号、ｙk,mはｘk,mに対応する受信信号である。従って、ｋ番目のサブバンド送信重みベクトルｗkは、ｗk＝［ｗk,1 ... ｗk,M］Tで与えられる。サブバンド送信重みベクトルを決定するさらに別の方法は、例えば以下の通りである。
【数１４】
2010516080.tif 000016
ここで、Ｇk＝ＨkＣkはサブバンドｋに対する有効送信チャネル推定である。
【００４３】
Ｍの異なる送信アンテナ１１０から送信されるパイロット信号が互いに直交している場合には、サブバンド送信重みベクトルｗkの決定は容易になる。
【００４４】
上述の通り、上述した方法のいずれか、あるいは他の好適な方法に従って得ることができる少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルｗkから、複数の異なる送信装備１１４の相対遅延時間を得ることができる。相対遅延時間τ1, ..., τMは例えば、サブバンド送信重みベクトルｗkを式(8)または(11)へ適用することによって得ることができる。相対遅延時間τ1, ..., τMが得られれば、得られた遅延時間τ1, ..., τMに従って送信装備１１４の較正を好適に行うことができる。そのような較正は、適切なハードウェアおよび／またはソフトウェアを用いて、従前の方法で実行することができる。
【００４５】
これまで無視できるものと仮定してきたが、式(1)からわかるように、周波数帯域ｙkで受信される信号は通常、雑音及び干渉成分ｅkを有している。ｅkの推定を得ることができれば、測定値ｙkが雑音及び干渉成分と相関がある場合、遅延時間τ1, ..., τMの導出を行う前に、例えば減算または最小平均二乗誤差法により補正することで、得られる遅延時間の精度を向上させることができる。
【００４６】
既に説明したように、Ｍの送信装備１１４の相対遅延時間は、送信周波数帯域を２つ以上のサブバンドに分割することによって得ることができる。サブバンドの数が少ない場合、必要な計算量および無線リンク１３５／１３０上で送信される情報が少なくなるであろうが、サブバンドの数を２より大きな数とすることには理由があるかもしれない。例えば、送信無線機器１０５ａ／１２０ｂの複数の異なる送信装備１１４の時間ずれが大きい場合、遅延時間τ1, ..., τMを精度良く特定するためには、各サブバンドの幅を狭めることが好ましいであろう。例えば、遅延時間の較正が長期間行われていない場合にはそのようになるであろう。
【００４７】
さらに、送信パスに起因する任意の位相ずれ（φm）の周波数変動が大きい場合、そのような位相ずれを十分に補償するには、送信重みベクトルの周波数粒状性を高める必要があるであろう。そのような補償は例えば図２のステップ２３０に示されている。複数の異なる送信重みｗmkを、同一の送信アンテナ１１０から送信される複数の異なるサブバンドkに対して使用することができる。必要であれば、送信重みｗmkの相対位相ずれΦmkを、Φmkのτmに関する成分に従って送信装備１１４の較正がすでに行われているという事実に従って調整することができる。しかし、一般的な場合、複数の異なる送信装備１１４の相対遅延時間τ1, ..., τMの変動は、個々の送信パスの変動と比較して遅い。そのため、複数の異なる送信装備１１４が本発明に従って決定された相対遅延時間τ1, ..., τMに従って較正されていれば、Φmkに対するいかなる時間ずれの寄与も、送信パスにおける変動の寄与に比較して通常は小さい。
【００４８】
本発明の実装において、送信重みとして許される値を規定するコードブックを用いることができる。そのようなコードブックは、例えば、受信無線機器１２０ａ／１０５ｂから送信無線機器１０５ａ／１２０ｂへ送信重みを送信するために用いられる帯域幅を削減するために用いることができる。従って、例えば式(12)や他の方法を用いて得られたサブバンド送信重みｗ1, ..., ｗkの値は許されないことがあり、その場合は許される値のうち最も近いものを代わりに用いなければならない。相対遅延時間τ1, ..., τMの導出を送信無線機器１０５ａ／１２０ｂで行う場合に、得られたｗ1, ..., ｗkの値が送信無線機器１０５ａ／１２０ｂへ送信されるように、あるいは、相対遅延時間τ1, ..., τMの導出が受信無線機器１２０ａ／１０５ｂで行われ、得られた遅延時間τ1, ..., τMの値が送信無線機器１０５ａ／１２０ｂへ送信されるように、例えば式(8)および(9)または(11)を用いて実行される遅延時間τ1, ..., τMの導出に、可能な限り良好なｗ1, ..., ｗkを用いることができれば好都合であろう。しかし、これらシナリオのいずれも実現できず、ｗ1, ..., ｗkの得られた値を表す１つ以上のコードブック値が代わりに無線リンク１３５／１３０を通じて送信無線機器１０５へ送信されるような、本発明の別の実装においては、相対遅延時間τ1, ..., τMの変動が生じるであろう。そのような実装においては、精度のよいτ1, ..., τMの値を引き続き得ることができるように、より長い期間に渡る積分を実行し、サブバンド送信重みベクトルの個々の組における不正確さを補償することが好適であろう。さらに、同一の送信無線機器１０５ａ／１２０ｂからの信号を受信する複数の受信無線機器１２０ａ／１０５ｂからのサブバンド送信重みデータを、相対遅延時間の平均値の導出にも（あるいは代わりに）用いても良い。
【００４９】
コードブックを用いる本発明の実装においては、式(8)、(11)または他の好適な式が解かれる方法が、より良い解を見出すためにコードブックを考慮することが可能である。
【００５０】
複数の異なる送信装備１１４の相対遅延時間は通常短い期間ではあまり変化せず、ある送信無線機器１０５ａ／１２０ｂと複数の異なる受信無線機器１２０ａ／１０５ｂとの間で確立された複数の異なる無線リンク１３５／１３０に対して同一であることがほとんどである。上述した通り、遅延時間τ1, ..., τMの導出において、遅延時間の推定を向上させるために複数の異なる受信無線機器１２０ａ／１０５ｂで実行された測定結果を用いること、および／または、推定された相対遅延時間の精度を向上するためにより長い期間に亘って取得された複数の測定結果を用いることができる。時間もしくはいくつかの受信無線機器１２０ａ／１０５ｂについての平均をとる代わりに、あるいはそれを補うために、複数のタイミングで得られた、および／または複数の受信無線機器１２０ａ／１０５ｂから得られた送信重みベクトルｗkを用い、方程式(8)、(11)または他の好適な式の組を一緒に解くことができる。
【００５１】
どのユーザ端末１２０が宛先の受信機であるかとは無関係に、τmによって与えられる遅延時間補償が、ｍ番目の送信アンテナ１１０が送信している全ての無線リンク１３０上で実行されるよう、一般的な意味では、無線基地局１０５の複数の異なる送信装備１１４間の相対遅延時間τ1, ..., τMの推定を得るために用いられるデータの収集にいくつのユーザ端末１２０が関わったかとは無関係に、得られた遅延時間τ1, ..., τMは送信装備１１４の較正に好適に利用可能である。
【００５２】
図３ａに、本発明の実施形態に係る遅延時間信号生成器３００を模式的に示す。図３ａの遅延時間信号生成器は、サブバンド送信重みベクトルｗ1, ..., ｗkを示す信号３１０を受信するように構成された入力３０５を有する。信号３１０は例えば、個々の信号がサブバンドkに適用可能な送信重みベクトルｗkを示す、Ｋの信号を備えていて良い。遅延時間信号生成器３００はさらに、例えば式(8)および(11)の組を用いて、相対遅延時間τ1, ..., τMを得るように構成された遅延時間推定器３１５を有する。遅延時間推定器３１５は、相対遅延時間τ1, ..., τMを得るとともに、得られた遅延時間τ1, ..., τMを示す信号を生成するための好適なハードウェアおよび／またはソフトウェアを備えている。さらに、遅延時間信号生成器３００は、長期間に亘って得られた、および／または複数の受信無線機器１２０ａ／１０５ｂから得られた複数のサブバンド送信重みベクトルに基づいて遅延時間の平均値を得るために好適なハードウェアおよび／またはソフトウェアを含むことができる。遅延時間信号生成器３００は、好ましくは、好適なソフトウェアを格納するための記憶手段を有する。遅延時間推定器３１５は、遅延時間τ1, ..., τMを示す信号３２５を出力するため出力３２０に接続される。遅延時間信号生成器３００の一実施形態において、遅延時間推定器３１５は、それぞれがｍ番目の送信アンテナ１１０に適用可能な遅延時間τmを示す、Ｍの異なる出力信号３２０を生成するように構成される。遅延時間信号生成器３００は、送信無線機器１０５ａ／１２０ｂまたは、受信無線機器１２０ａ／１０５ｂに実装することができる。
【００５３】
図３ｂは、本発明の実施形態に係る遅延時間信号生成器３００を含む送信無線機器１０５ａ／１２０ｂを示す図である。図３ｂにおいて、遅延時間信号生成器３００は、送信無線機器１０５ａ／１２０ｂの受信器１１７からサブバンド送信ベクトルｗ1, ..., ｗkを示す信号３１０を受信し、得られた遅延時間τ1, ..., τMを示す信号３２５を送信信号制御器１５０へ供給するように接続されている。あるいは、送信信号制御器１５０および遅延時間信号生成器３００を同一のエンティティとして実装してもよい。入力信号３１０は、図３ｂに示すように受信無線機器１２０から受信してもよいし、受信無線機器１２０ａ／１０５ｂから受信された、測定された受信パイロット信号を示す信号、に基づく送信無線機器１０５ａ／１２０ｂからの送信において供給されても良い。
【００５４】
図３ｃは、遅延時間信号生成器３００を有する受信無線機器１２０ａ／１０５ｂを示す図である。図３ｃの遅延時間信号生成器３００は、サブバンド送信重みベクトルｗ1, ..., ｗkを示す信号３１０をパイロット信号解析器１４５から受信するように接続されている。遅延時間信号生成器３００はさらに、遅延時間τ1, ..., τMを示す出力信号３２５がアップリンク１３５上で送信無線機器１０５ａ／１２０ｂへ送信されるよう、出力信号３２５を送受信器１２７へ供給するように接続される。
【００５５】
すでに述べたように、本発明は、ある受信無線機器１２０ａ／１０５ｂへ同一のデータを送信するために用いられる複数の送信アンテナ１１０を有する送信無線機器１０５ａ／１２０ｂに好適に適用可能である。これは、複数の送信アンテナ１１０が長い距離を隔てて（いくつかの波長によって）分離され、複数の送信アンテナが関連付けられていない送信ダイバーシチ構成、送信ダイバーシチが直交偏波によって得られる、関連付けられていない構成、および、複数の異なる送信アンテナ１１０がより小さな距離（例えば波長の半分）で分離され、アンテナが関連付けられるビーム形成構成のいずれにも当てはまる。本発明はまた、関連付けられていないアンテナと関連付けられたアンテナとを組み合わせる構成にも適用可能である。例えば、ビーム形成に２つ（またはそれより多くの）送信アンテナ１１０が用いられ、２つ（またはそれより多くの）送信アンテナ１１０の同様の組が送信ダイバーシチを得るために用いられる状況を考える。相対遅延時間τは、本発明を用いて、この構成の４つ（またはそれより多くの）送信アンテナ１１０全てに対して求めることができる。
【００５６】
本発明はまた、いわゆるMIMO（多入力多出力）構成において、ある受信無線機器１２０ａ／１０５ｂへ異なるデータを送信するために用いられる複数の送信アンテナ１１０、を有する送信無線機器１０５ａ／１２０ｂに対しても適用可能である。
【００５７】
本発明はソフトウェアを用いて好適に実施可能なので、本発明は、送信ダイバーシチを用いる無線基地局１０５またはユーザ端末１２０の複数の送信装備１１４の時間ずれを改善するコスト効率のよい方法を提供する。
【００５８】
本技術分野に属する当業者は、本発明が、例示のみを目的として提示された添付図面および上述の詳細な説明に開示される実施形態に限定されず、多くの異なる方法で実施可能であることを理解するであろう。
【図１ａ】
2010516080.tif 000019
【図１ｂ】
2010516080.tif 000020
【図２】
2010516080.tif 000021
【図３ａ】
2010516080.tif 000022
【図３ｂ】
2010516080.tif 000023
【図３ｃ】
2010516080.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成20年11月3日(2008.11.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数帯域内で無線信号を送信するように構成された、少なくとも２つの送信装備(114)を有する少なくとも１つの無線基地局(105)を備える移動体無線システム(100)の性能を向上させる方法であって、
前記無線基地局において、ユーザ端末(120)から、前記周波数帯域のサブバンドにおいて前記少なくとも２つの送信装備にそれぞれ適用可能な複数の重みベクトルを有するサブバンド送信重みベクトルを少なくとも２つ示す信号(310)を受信するステップと、
前記少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルに基づいて、前記少なくとも２つの送信装備の相対遅延時間を導出するステップ(220)とを有し、
前記得られた相対遅延時間は、前記少なくとも２つの送信装備の時間ずれの補償(225)において用いることが可能であることを特徴とする方法。
【請求項２】
周波数帯域内で無線信号を送信するように構成された、少なくとも２つの送信装備(114)を有する少なくとも１つのユーザ端末(105)を備える移動体無線システム(100)の性能を向上させる方法であって、
前記ユーザ端末において、無線基地局(120)から、前記周波数帯域のサブバンドにおいて前記少なくとも２つの送信装備にそれぞれ適用可能な複数の重みベクトルを有するサブバンド送信重みベクトルを少なくとも２つ示す信号(310)を受信するステップと、
前記少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルに基づいて、前記少なくとも２つの送信装備の相対遅延時間を導出するステップ(220)とを有し、
前記得られた相対遅延時間は、前記少なくとも２つの送信装備の時間ずれの補償(225)において用いることが可能であることを特徴とする方法。
【請求項３】
前記導出するステップは、前記複数のサブバンド送信重みベクトルと送信パス重みベクトルとの関係を表す一組の方程式を解くステップを有し、前記送信パス重みベクトルは、送信パスに起因する受信信号の遅延時間を補償するための送信重みを示す複数の送信重みを有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記一組の方程式が以下の一組の方程式に対応し、
2010516080.tif 000025
ここで、ｗ1, ..., ｗKはサブバンド送信重みベクトル、Ｗは送信パス重みベクトル、Ｃ1, ..., ＣKは前記サブバンドの各々にそれぞれ適用可能な遅延時間行列であり、個々の遅延時間行列は、前記送信装備の各々の前記相対遅延時間を反映した要素を有することを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記導出するステップが、前記サブバンド送信重みベクトルの少なくとも２つについて、要素毎の操作を実行するステップを有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の方法。
【請求項６】
前記要素毎の操作が、要素毎の位相差の算出であることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルを示す信号(310)が、前記少なくとも２つの送信装備によって送信されたパイロット信号を測定することによって得られたものであって、前記パイロット信号が互いに直交する異なる送信装備によって送信されたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルを示す信号(310)が、前記少なくとも２つの送信装備によって、個別の無線送信チャネル上で送信されたパイロット信号を測定することによって得られたものであって、前記サブバンド送信重みベクトルが、以下の関係
2010516080.tif 000026
から導出され、
ｗkは特定のサブバンドに対するサブバンド送信重みベクトル、ｗはｗkと同一次元を有するインデックスベクトル、Ｒk＝Ｅ｛ＣHkＨHKＨkＣk｝は送信チャネル全体の共分散行列、Ｃkは前記特定のサブバンドに適用可能な、前記送信装備の各々の前記相対遅延時間を反映した要素を有する遅延時間行列、Ｈkは前記無線送信チャネルの表現であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも２つの送信装備に対して複数の相対遅延時間値が生成されるように、前記導出するステップが複数回実行されるとともに、
前記得られた相対遅延時間の精度を向上させるために前記複数の相対遅延時間値を平均化するステップをさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
周波数帯域内で無線信号を送信するように構成された、少なくとも２つの送信装備(114)を有する少なくとも１つの無線基地局(105)を備える移動体無線システム(100)の性能を向上させるためのコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラム製品が、処理手段(315)で稼働した際に、
ユーザ端末(120)から、前記周波数帯域のサブバンドにおいて前記少なくとも２つの送信装備にそれぞれ適用可能な複数の重みベクトルを有するサブバンド送信重みベクトルを少なくとも２つ示す信号(310)を受信(215)し、
前記少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルに基づいて、前記少なくとも２つの送信装備の相対遅延時間を導出(220)する、
ように動作可能なコンピュータプログラムコードを有することを特徴とするコンピュータプログラム製品。
【請求項１１】
周波数帯域内で無線信号を送信するように構成された、少なくとも２つの送信装備(114)を有する少なくとも１つのユーザ端末(120)を備える移動体無線システム(100)の性能を向上させるためのコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラム製品が、処理手段(315)で稼働した際に、
無線基地局(105)から、前記周波数帯域のサブバンドにおいて前記少なくとも２つの送信装備にそれぞれ適用可能な複数の重みベクトルを有するサブバンド送信重みベクトルを少なくとも２つ示す信号(310)を受信(215)し、
前記少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルに基づいて、前記少なくとも２つの送信装備の相対遅延時間を導出(220)する、
ように動作可能なコンピュータプログラムコードを有することを特徴とするコンピュータプログラム製品。
【請求項１２】
前記相対遅延時間を導出するように動作可能なコンピュータプログラムコードが、前記複数のサブバンド送信重みベクトルと送信パス重みベクトルとの関係を表す一組の方程式を解くように動作可能なコンピュータプログラムコードを有し、前記送信パス重みベクトルは、送信パスに起因する受信信号の遅延時間を補償するための送信重みを示す複数の送信重みを有することを特徴とする請求項１０または請求項１１記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１３】
前記相対遅延時間を導出するように動作可能なコンピュータプログラムコードが、前記サブバンド送信重みベクトルの少なくとも２つについて、要素毎の操作を実行するように動作可能なコンピュータプログラムコードを有することを特徴とする請求項１０または請求項１１記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１４】
前記相対遅延時間を導出するように動作可能なコンピュータプログラムコードが、
前記少なくとも２つの送信装備に対して複数の相対遅延時間値が生成されるように、前記導出するステップを複数回実行し、
前記得られた相対遅延時間の精度を向上させるために前記複数の相対遅延時間値を平均化する、
ように動作可能であることを特徴とする請求項１０乃至請求項１３の何れか１項に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１５】
ユーザ端末(120)または無線基地局(120)に適合するように構成され、請求項１０乃至請求項１４のいずれか１項に記載のコンピュータプログラム製品が記憶されていることを特徴とする記憶手段(300)。
【請求項１６】
周波数帯域内で無線信号を送信するように構成された、少なくとも２つの送信装備(114)を有する無線基地局(105)で用いるための遅延時間信号生成器(300)であって、
少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルを示す信号(310)をユーザ端末(120)から受信するように構成された入力(305)と、
前記少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルに基づいて、少なくとも２つの送信装備間の相対遅延時間を導出するとともに、前記導出した遅延時間を示す信号(325)を生成するように構成された遅延時間信号生成器(315)と、
前記導出された遅延時間を示す信号(325)を出力するように構成された出力(320)とを有し、
前記得られた相対遅延時間は、前記移動体無線システムの性能を向上させるために使用可能であることを特徴とする遅延時間信号生成器。
【請求項１７】
周波数帯域内で無線信号を送信するように構成された、少なくとも２つの送信装備(114)を有するユーザ端末(120)で用いるための遅延時間信号生成器(300)であって、
少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルを示す信号(310)を無線基地局(105)から受信するように構成された入力(305)と、
前記少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルに基づいて、少なくとも２つの送信装備間の相対遅延時間を導出するとともに、前記導出した遅延時間を示す信号(325)を生成するように構成された遅延時間信号生成器(315)と、
前記導出された遅延時間を示す信号(325)を出力するように構成された出力(320)とを有し、
前記得られた相対遅延時間は、前記移動体無線システムの性能を向上させるために使用可能であることを特徴とする遅延時間信号生成器。
【請求項１８】
請求項１６記載の遅延時間信号生成器(300)を備えることを特徴とする無線基地局(105)。
【請求項１９】
請求項１７記載の遅延時間信号生成器(300)を備えることを特徴とするユーザ端末(120)。
【手続補正書】
【提出日】平成22年1月5日(2010.1.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数帯域内で無線信号を送信するように構成された、少なくとも２つの送信装備(114)を有する少なくとも１つの無線基地局(105)を備える移動体無線システム(100)の性能を向上させる方法であって、
前記無線基地局において、ユーザ端末(120)から、前記周波数帯域のサブバンドにおいて前記少なくとも２つの送信装備にそれぞれ適用可能な複数の重みベクトルを有するサブバンド送信重みベクトルを少なくとも２つ示す信号(310)を受信するステップと、
前記少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルに基づいて、前記少なくとも２つの送信装備の相対遅延時間を導出するステップ(220)とを有し、
前記得られた相対遅延時間は、前記少なくとも２つの送信装備の時間ずれの補償(225)において用いることが可能であることを特徴とする方法。
【請求項２】
周波数帯域内で無線信号を送信するように構成された、少なくとも２つの送信装備(114)を有する少なくとも１つのユーザ端末(105)を備える移動体無線システム(100)の性能を向上させる方法であって、
前記ユーザ端末において、無線基地局(120)から、前記周波数帯域のサブバンドにおいて前記少なくとも２つの送信装備にそれぞれ適用可能な複数の重みベクトルを有するサブバンド送信重みベクトルを少なくとも２つ示す信号(310)を受信するステップと、
前記少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルに基づいて、前記少なくとも２つの送信装備の相対遅延時間を導出するステップ(220)とを有し、
前記得られた相対遅延時間は、前記少なくとも２つの送信装備の時間ずれの補償(225)において用いることが可能であることを特徴とする方法。
【請求項３】
前記導出するステップは、前記複数のサブバンド送信重みベクトルと送信パス重みベクトルとの関係を表す一組の方程式を解くステップを有し、前記送信パス重みベクトルは、送信パスに起因する受信信号の遅延時間を補償するための送信重みを示す複数の送信重みを有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記一組の方程式が以下の一組の方程式に対応し、
2010516080.tif 000027
ここで、ｗ1, ..., ｗKはサブバンド送信重みベクトル、Ｗは送信パス重みベクトル、Ｃ1, ..., ＣKは前記サブバンドの各々にそれぞれ適用可能な遅延時間行列であり、個々の遅延時間行列は、前記送信装備の各々の前記相対遅延時間を反映した要素を有することを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記導出するステップが、前記サブバンド送信重みベクトルの少なくとも２つについて、要素毎の操作を実行するステップを有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の方法。
【請求項６】
前記要素毎の操作が、要素毎の位相差の算出であることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルを示す信号(310)が、前記少なくとも２つの送信装備によって送信されたパイロット信号を測定することによって得られたものであって、前記パイロット信号が互いに直交する異なる送信装備によって送信されたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルを示す信号(310)が、前記少なくとも２つの送信装備によって、個別の無線送信チャネル上で送信されたパイロット信号を測定することによって得られたものであって、前記サブバンド送信重みベクトルが、以下の関係
2010516080.tif 000028
から導出され、
ｗkは特定のサブバンドに対するサブバンド送信重みベクトル、ｗはｗkと同一次元を有するインデックスベクトル、Ｒk＝Ｅ｛ＣHkＨHKＨkＣk｝は送信チャネル全体の共分散行列、Ｃkは前記特定のサブバンドに適用可能な、前記送信装備の各々の前記相対遅延時間を反映した要素を有する遅延時間行列、Ｈkは前記無線送信チャネルの表現であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも２つの送信装備に対して複数の相対遅延時間値が生成されるように、前記導出するステップが複数回実行されるとともに、
前記得られた相対遅延時間の精度を向上させるために前記複数の相対遅延時間値を平均化するステップをさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
周波数帯域内で無線信号を送信するように構成された、少なくとも２つの送信装備(114)を有する少なくとも１つの無線基地局(105)を備える移動体無線システム(100)の性能を向上させるためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムが、処理手段(315)で稼働した際に、
ユーザ端末(120)から、前記周波数帯域のサブバンドにおいて前記少なくとも２つの送信装備にそれぞれ適用可能な複数の重みベクトルを有するサブバンド送信重みベクトルを少なくとも２つ示す信号(310)を受信(215)し、
前記少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルに基づいて、前記少なくとも２つの送信装備の相対遅延時間を導出(220)する、
ように動作可能なコンピュータプログラムコードを有することを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１１】
周波数帯域内で無線信号を送信するように構成された、少なくとも２つの送信装備(114)を有する少なくとも１つのユーザ端末(120)を備える移動体無線システム(100)の性能を向上させるためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムが、処理手段(315)で稼働した際に、
無線基地局(105)から、前記周波数帯域のサブバンドにおいて前記少なくとも２つの送信装備にそれぞれ適用可能な複数の重みベクトルを有するサブバンド送信重みベクトルを少なくとも２つ示す信号(310)を受信(215)し、
前記少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルに基づいて、前記少なくとも２つの送信装備の相対遅延時間を導出(220)する、
ように動作可能なコンピュータプログラムコードを有することを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１２】
前記相対遅延時間を導出するように動作可能なコンピュータプログラムコードが、前記複数のサブバンド送信重みベクトルと送信パス重みベクトルとの関係を表す一組の方程式を解くように動作可能なコンピュータプログラムコードを有し、前記送信パス重みベクトルは、送信パスに起因する受信信号の遅延時間を補償するための送信重みを示す複数の送信重みを有することを特徴とする請求項１０または請求項１１記載のコンピュータプログラム。
【請求項１３】
前記相対遅延時間を導出するように動作可能なコンピュータプログラムコードが、前記サブバンド送信重みベクトルの少なくとも２つについて、要素毎の操作を実行するように動作可能なコンピュータプログラムコードを有することを特徴とする請求項１０または請求項１１記載のコンピュータプログラム。
【請求項１４】
前記相対遅延時間を導出するように動作可能なコンピュータプログラムコードが、
前記少なくとも２つの送信装備に対して複数の相対遅延時間値が生成されるように、前記導出するステップを複数回実行し、
前記得られた相対遅延時間の精度を向上させるために前記複数の相対遅延時間値を平均化する、
ように動作可能であることを特徴とする請求項１０乃至請求項１３の何れか１項に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１５】
ユーザ端末(120)または無線基地局(120)に適合するように構成され、請求項１０乃至請求項１４のいずれか１項に記載のコンピュータプログラムが記憶されていることを特徴とする記憶手段(300)。
【請求項１６】
周波数帯域内で無線信号を送信するように構成された、少なくとも２つの送信装備(114)を有する無線基地局(105)で用いるための遅延時間信号生成器(300)であって、
少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルを示す信号(310)をユーザ端末(120)から受信するように構成された入力(305)と、
前記少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルに基づいて、少なくとも２つの送信装備間の相対遅延時間を導出するとともに、前記導出した遅延時間を示す信号(325)を生成するように構成された遅延時間信号生成器(315)と、
前記導出された遅延時間を示す信号(325)を出力するように構成された出力(320)とを有し、
前記得られた相対遅延時間は、前記移動体無線システムの性能を向上させるために使用可能であることを特徴とする遅延時間信号生成器。
【請求項１７】
周波数帯域内で無線信号を送信するように構成された、少なくとも２つの送信装備(114)を有するユーザ端末(120)で用いるための遅延時間信号生成器(300)であって、
少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルを示す信号(310)を無線基地局(105)から受信するように構成された入力(305)と、
前記少なくとも２つのサブバンド送信重みベクトルに基づいて、少なくとも２つの送信装備間の相対遅延時間を導出するとともに、前記導出した遅延時間を示す信号(325)を生成するように構成された遅延時間信号生成器(315)と、
前記導出された遅延時間を示す信号(325)を出力するように構成された出力(320)とを有し、
前記得られた相対遅延時間は、前記移動体無線システムの性能を向上させるために使用可能であることを特徴とする遅延時間信号生成器。
【請求項１８】
請求項１６記載の遅延時間信号生成器(300)を備えることを特徴とする無線基地局(105)。
【請求項１９】
請求項１７記載の遅延時間信号生成器(300)を備えることを特徴とするユーザ端末(120)。
【国際調査報告】
2010516080.tif 000029
2010516080.tif 000030
2010516080.tif 000031
2010516080.tif 000032