(57)【要約】方法及びシステムは、アンテナセットからアンテナサブセットを選択して、無線通信システムにおいてユーザデータを送信する。ユーザデータは、第１の送信期間(ＴＴＩ)中に、第１のアンテナサブセットを使用して送信される。パイロットトーンは、第２のＴＴＩ中に、第２のアンテナサブセットを使用して送信される。第１のアンテナサブセット及び第２のアンテナサブセットに関して、対応するチャネル品質が、ユーザデータ及びパイロットトーンから推定される。次に、当該推定に基づいて、第１のアンテナサブセット及び第２のアンテナサブセットから、後続のＴＴＩの間にユーザデータを送信するための最適なアンテナサブセットが選択される。
2010500785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおいてユーザデータを送信するために、アンテナセットからアンテナサブセットを選択する方法であって、
第１のアンテナサブセットを使用して第１の送信期間(ＴＴＩ)中に前記ユーザデータを送信するステップと、
第２のアンテナサブセットを使用して第２のＴＴＩ中にパイロットトーンを送信するステップと、
前記第１のアンテナサブセット及び前記第２のアンテナサブセットに関して、前記ユーザデータ及び前記パイロットトーンから、対応するチャネル品質を推定するステップと、
前記推定に基づいて、前記第１のアンテナサブセット及び前記第２のアンテナサブセットから、後続のＴＴＩ中に前記ユーザデータを送信するための最適なアンテナサブセットを選択するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記第１のＴＴＩと前記第２のＴＴＩとは同じである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記推定は周波数領域スケジューリングのためのものである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記選択は周期的に実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記選択はオンデマンドで実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記選択は前記単一のＴＴＩ内で実行される、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記選択は前記第２のＴＴＩの後に実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ユーザデータ及び前記パイロットトーンはシンボルとして送信され、各該シンボルは、サイクリックプレフィックスとデータ信号のブロックとを含み、前記方法は、実質的に２つの連続するシンボルの送信の間に、前記第１のアンテナサブセットから前記第２のアンテナサブセットに切り替えることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記パイロットトーンはデータ変調パイロットトーンである、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記パイロットトーンはチャネル品質表示パイロットトーンである、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記パイロットトーンは、データ変調パイロットトーンとチャネル品質表示パイロットトーンとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記推定は、前記ユーザデータ及び前記パイロットトーンの受信機で実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記オンデマンドの選択は前記チャネル品質によって決まる、請求項５に記載の方法。
【請求項１４】
前記オンデマンドのスケジューリングを決定するために、信号対干渉雑音比推定の履歴を維持することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１５】
前記オンデマンドのスケジューリングを決定するために、ハイブリッド自動再送要求状態の履歴を維持することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１６】
前記セットは４つのアンテナを含み、前記最適なサブセットは１つのアンテナを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記ユーザデータ及び前記パイロット信号は、複数の前記アンテナサブセットによって送信され、最適なアンテナから成るサブセットが選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記選択はアンテナ選択制御パケットに基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記選択は制御パケットに基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記制御パケットはＡＣＫパケットである、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記制御パケットはＮＡＣＫパケットである、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
無線通信システムにおいてユーザデータを送信するために、アンテナセットからアンテナサブセットを選択するシステムであって、
第１のアンテナサブセットを使用して第１の送信期間(ＴＴＩ)中に前記ユーザデータを送信する手段と、
第２のアンテナサブセットを使用して第２のＴＴＩ中にパイロットトーンを送信する手段と、
前記第１のアンテナサブセット及び前記第２のアンテナサブセットに関して、前記ユーザデータ及び前記パイロットトーンから、対応するチャネル品質を推定する手段と、
前記推定に基づいて、前記第１のアンテナサブセット及び前記第２のアンテナサブセットから、後続のＴＴＩ中に前記ユーザデータを送信するための最適なアンテナサブセットを選択する手段と、
を備える、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には無線通信システムにおいてアンテナを選択することに関し、より詳細には、ＲＦチェーンの数がアンテナ数より少ない場合に送受信機においてアンテナを選択することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＦＤＭ
第３世代(３Ｇ)無線及びそのロングタームエボリューション(ＬＴＥ)のような無線通信システムにおいて、固定帯域幅チャネル内の複数のユーザに対し複数のサービス及び複数のデータレートを同時にサポートすることが所望されている。１つの方式は、現在のチャネル状態に基づいて、送信前にシンボルを適応的に変調及び符号化する。ＬＴＥにおいて利用可能な別のオプションは、直交周波数分割多元接続(ＯＦＤＭＡ)を使用し、異なるユーザに異なる副搬送波又は副搬送波のグループを割り当てることによってマルチユーザ周波数ダイバーシティを利用することである。
【０００３】
ＭＩＭＯ
フェージングチャネル環境における無線通信システムの能力をさらに増大させるために、多入力多出力(ＭＩＭＯ)アンテナ技術を使用して、帯域幅を増加させることなくシステム能力を増大させることができる。異なるアンテナのためのチャネルはかなり異なる場合があるため、ＭＩＭＯはフェージングに対するロバスト性を増強すると共に、複数のデータストリームを同時に送信することも可能にする。
【０００４】
ＭＩＭＯシステムは、良好に機能する一方で、ハードウェア及び信号処理の複雑性、電力消費、並びに送受信機の構成要素のサイズも増大させる場合がある。これは、部分的には、各受信アンテナが受信無線周波数(ＲＦ)チェーンを必要とするという事実に起因する。受信無線周波数チェーンは、典型的には低雑音増幅器と、周波数ダウンコンバータと、アナログ−デジタル変換器とを含む。同様に、各送信アンテナ素子は、デジタル−アナログ変換器と、周波数アップコンバータと、電力増幅器とを含むＲＦチェーンを必要とする。
【０００５】
さらに、空間多重方式において受信された信号又は空間時間トレリス符号を用いて受信された信号を処理することは、受信機を必要とし、この場合、複雑性がアンテナ数の関数として指数関数的に増大することがある。
【０００６】
アンテナ選択
アンテナは比較的単純且つ安価であるが、一方ＲＦチェーンは、かなり、より複雑且つより高価である。アンテナ選択は、ＭＩＭＯシステムに関連付けられる複雑性の欠点の幾つかを低減する。アンテナ選択は、アンテナ数より少ないＲＦチェーンを使用することによって送信機及び受信機のハードウェア複雑性を低減する。アンテナ選択において、利用可能なアンテナから成るサブセットは、スイッチによって適応的に選択され、選択されたアンテナサブセットのための信号のみが利用可能なＲＦチェーンによって処理される。本明細書で使用される場合、サブセットは、全ての場合において、アンテナセット内の全ての利用可能なアンテナのうちの１つ又は複数を意味する。本発明によって複数のサブセットを使用することも可能になることに留意されたい。たとえば４つのサブセットを含む４つのアンテナ及び１つのＲＦチェーン、又は８つのアンテナ及び２つのＲＦチェーンが存在し得る。
【０００７】
「最適な」アンテナサブセットを選択するために、選択されたアンテナサブセットのみが結果的に送信に使用されるとしても、可能性のある全ての送信機と受信アンテナとの対に対応する全てのチャネルを推定する必要がある。
【０００８】
パイロットトーン
アンテナ選択は、反復的なパイロットトーンを使用することができる。Ｎｔは送信アンテナ数、Ｎｒは受信アンテナ数を表すものとし、Ｒｔ＝Ｎｔ／Ｌｔ及びＲｒ＝Ｎｒ／Ｌｒは整数とする。その場合、利用可能な送信(受信)アンテナ素子は、Ｒｔ(Ｒｒ)個の独立のサブセットに分割することができる。パイロット反復手法は、Ｌｔ×ＬｒのＭＩＭＯシステムに適切なトレーニングシーケンスを、Ｒｔ×Ｒｒ回反復する。トレーニングシーケンスの各反復の間、送信(受信)ＲＦチェーンは様々なアンテナサブセットに接続される。したがって、Ｒｔ×Ｒｒ回の反復の終わりには、受信機において完全なチャネルが推定される。
【０００９】
周波数分割複信(ＦＤＤ)システムにおける送信アンテナ選択の場合、順方向リンク及び逆方向リンクは同一ではなく、受信機は選択されたアンテナから成る最適なサブセットを送信機にフィードバックする。相互時分割複信(ＴＤＤ)システムでは、送信機は選択を自身で実行することができる。
【００１０】
低速に変化するチャネルを有する屋内ＬＡＮの用途の場合、アンテナ選択は、メディアアクセス(ＭＡＣ)層プロトコルを使用して実行することができる(ＩＥＥＥ  ８０２．１１ｎ無線ＬＡＮ暫定仕様、Ｉ．Ｐ８０２．１１ｎ／Ｄｌ．０の、「Draft amendment to Wireless LAN media access control (MAC) and physical layer (PHY) specifications: Enhancements for higher throughput」(Tech. Rep., March 2006)を参照のこと))。
【００１１】
さらなるアンテナ素子のための余分なトレーニングフィールド(反復)を含むように物理(ＰＨＹ)層のプリアンブルを拡張する代わりに、ＭＡＣ層が物理層に異なるアンテナサブセットによってパケットを送受信させるコマンドを発行することによって、アンテナ選択トレーニングが行われる。トレーニング情報は、Ｌｔ×ＬｒのＭＩＭＯシステムのための単一の標準トレーニングシーケンスであり、ＭＡＣヘッダフィールドに埋め込まれる。
【００１２】
ＬＴＥにおけるＯＦＤＭＡ構造
基本的なアップリンク送信方式は、３ＧＰＰ  ＴＲ２５．８１４、ｖｌ．２．２「Physical Layer Aspects for Evolved UTRA」に記載されている。この方式は、アップリンクのユーザ間直交性を達成すると共に、受信機側で効率的な周波数領域等化を可能にするための、サイクリックプレフィックス(ＣＰ)を用いる単一搬送波送信(ＳＣ−ＯＦＤＭＡ)である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  ８０２．１１ｎ無線ＬＡＮ暫定仕様、Ｉ．Ｐ８０２．１１ｎ／Ｄｌ．０の、「Draft amendment to Wireless LAN media access control (MAC) and physical layer (PHY) specifications: Enhancements for higher throughput」(Tech. Rep., March 2006)
【非特許文献２】３ＧＰＰ  ＴＲ２５．８１４、ｖｌ．２．２「Physical Layer Aspects for Evolved UTRA」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ＭＩＭＯネットワーク内のユーザ機器と基地局との間のアップリンクにおけるアンテナ選択を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
方法及びシステムは、アンテナセットから、無線通信システムにおいてユーザデータを送信するためのアンテナサブセットを選択する。ユーザデータは、第１の送信期間(ＴＴＩ)中に、第１のアンテナサブセットを使用して送信される。パイロットトーンは、第２のＴＴＩ中に、第２のアンテナサブセットを使用して送信される。
【００１６】
第１のアンテナサブセット及び第２のアンテナサブセットに関して、対応するチャネル品質が、ユーザデータ及びパイロットトーンから推定される。次に、当該推定に基づいて、第１のアンテナサブセット及び第２のアンテナサブセットから、後続のＴＴＩ中にユーザデータを送信するための最適なアンテナサブセットが選択される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の実施の形態は、ＭＩＭＯネットワーク内のユーザ機器と基地局との間のアップリンクにおけるアンテナ選択を提供する。ここで、ＵＥにおけるＲＦチェーンの数はアンテナ数よりも少ない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】本発明の実施の形態による送信ＲＦチェーンのブロック図である。
【図１Ｂ】本発明の実施の形態による送信期間のブロック図である。
【図１Ｃ】本発明の実施の形態による送信期間のブロック図である。
【図１Ｄ】本発明の実施の形態による送信期間のブロック図である。
【図１Ｅ】本発明の実施の形態による送信期間のブロック図である。
【図１Ｆ】本発明の実施の形態によるリソースブロックのブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態によるデータ及びアンテナ選択信号のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態によるデータ及びアンテナ選択信号のブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態によるデータ及びアンテナ選択信号のブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態によるデータ及びアンテナ選択信号のブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態によるデータ及びアンテナ選択信号のブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態によるデータ及びアンテナ選択信号のブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態によるデータ及びアンテナ選択信号のブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態によるデータ及びアンテナ選択信号のブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態によるデータ及びアンテナ選択信号のブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態によるデータ及びアンテナ選択信号のブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態によるデータ及びアンテナ選択信号のブロック図である。
【図１３】本発明の実施の形態によるデータ及びアンテナ選択信号のブロック図である。
【図１４】本発明の実施の形態によるアンテナ選択パケットのブロック図である。
【図１５】本発明の実施の形態によるアンテナ選択パケットのブロック図である。
【図１６】本発明の実施の形態によるアンテナ選択方法のフロー図である。
【図１７】本発明の実施の形態による４つのアンテナ切り替え方式のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態は、無線ネットワークにおけるアンテナ選択のためにトレーニング信号を生成及び送信する方法及びシステムを提供する。より詳細には、本発明は、ＲＦチェーンの数がアンテナ数より少ない(たとえば２つの送信アンテナに対して１つの送信ＲＦチェーン、又は４つの送信アンテナに対して２つの送信ＲＦチェーン)場合、送受信機において使用することができる。アンテナは対応するより少ないＲＦチェーンに結合することもできることは理解されたい。本明細書に記載される技法は、単一のアンテナのみを有する受信機を用いて機能することができることに留意されたい。本発明は、３ＧＰＰ、４Ｇセルラ、ＷＬＡＮ、ＷｉＢｒｏ、ＷｉＭＡＸ、及びＩＥＥＥ８０２．２０の標準規格に従って設計されたネットワークに適用可能である。
【００２０】
図１Ａは、本発明の実施の形態によって使用される離散フーリエ変換(ＤＦＴ)拡散ＯＦＤＭ送信機のための送信ＲＦチェーンの一部１０を示す。シンボル１１はＤＦＴ１２を使用して符号化され、副搬送波マッピング１３、ＩＦＦＴ１４が続き、サイクリックプレフィックス(ＣＰ)挿入１４が続き、送信される信号１５を生成する。副搬送波マッピング１３は、いずれの周波数を送信に使用するかを決定する。
【００２１】
図１Ｂは、送信サブフレームすなわち送信期間(ＴＴＩ)の基本構造２０を示す。送信は、持続時間０．５ｍｓのタイムスロットに分割される。無線フレームは１０ｍｓ長である。以下において、用語ＴＴＩ及びサブフレームは交換可能に使用される。ＴＴＩは１つ又は複数のタイムスロットを含む。ＴＴＩ２０は、ＣＰ２４によって隔てられる複数のロングブロック(ＬＢ)２２及び複数のショートブロック(ＳＢ)を含む。この事例では、ＴＴＩは１．０ｍｓ長であり、サブフレームは１２個のＬＢ及び４個のＳＢを有する。
【００２２】
図１Ｃは、３ＧＰＰ  ＬＴＥの場合に検討される、１つのタイムスロットを有するＴＴＩを示す。ＴＴＩは０．５ｍｓの持続時間を有する。当該１つのタイムスロットは、複数のサイクリックプレフィックス(ＣＰ)２４と、複数のロングブロック(ＬＢ)２２と、複数のショートブロック(ＳＢ)２３とを備える。ショートブロック内のシンボルを使用してパイロットトーン２５を送信することができる。ロングブロックを使用して情報シンボル(データ)を送信する。このように、ＴＴＩは６個のＬＢ及び２個のＳＢを含む。
【００２３】
図１Ｄは、３ＧＰＰ  ＬＴＥの場合に検討される、１つのタイムスロットを有する別の０．５ｍｓのＴＴＩを示す。この事例では、全てのＯＦＤＭシンボルは同じ長さから成る。タイムスロット内の１個又は複数のＬＢを使用してパイロットトーンを送信する一方で、他のＬＢを使用してデータを送信する。実際には、このＴＴＩは７個のＬＢを有する。
【００２４】
図１Ｅは、複数のタイムスロット２６を有するＴＴＩを示す。たとえば、ＴＴＩは１．０ｍｓであり、２つのタイムスロットを備える。タイムスロットは、図１Ｃ及び図１Ｄと同様とすることができる。
【００２５】
図ＩＦは、本発明の実施の形態による、送信期間(ＴＴＩ)２０中のリソースブロック(ＲＢ)２１の基本構造を示す。ＲＢは、複数のロングブロック(網掛けされていない)２２及び複数のショートブロック(網掛けされている)２３、たとえば、６個又は１２個のロングブロック、及び２個又は４個のショートブロックに分割される。ロングブロックは制御信号及びデータ信号のために使用され、ショートブロックはデータ変調(ＤＭ)パイロット信号及びアンテナ選択(ＡＳ)信号のために使用される。
【００２６】
ＲＢの別の可能な構造は、ロングブロックのみを含み、ショートブロックを全く含まない(たとえば０．５ｍｓスロット内に７個のＬＢ)。この事例では、少なくとも１個のＬＢが、データ変調パイロット信号及びアンテナ選択信号のために使用される。ショートブロック内の信号は、しばしば「基準」トーン又は「パイロット」トーンと呼ばれる。ＤＭ信号及びＡＳ信号は同じにすることができ、それらの使用法のみが異なる。ＤＭ信号はロングブロックを復調するために使用され、ＡＳ信号はチャネル推定及びアンテナ選択のために使用される。受信機におけるチャネル推定は既知であることに留意されたい。本発明はＴＴＩ中の特定の数のロングブロック及びショートブロックに限定されないことに留意されたい。明瞭にするために、ＣＰは図１Ｆには示されていない。
【００２７】
本発明の一実施の形態による信号は、直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)を使用することができる。これは、ＴＴＩ中の信号周波数が、たとえば５ＭＨｚ以上の広帯域幅チャネルにわたり、たとえば１０２４個以上に及ぶ副搬送波を使用することを意味する。通常、ＲＢは１２個又は２４個の副搬送波から成るサブバンドを含む。複数のサブバンドを特定のユーザに割り当てることができる。周波数は、連続とすることも、インタリーブすることもできる。
【００２８】
ユーザ機器(ＵＥ)から基地局(ＢＳ)へのアップリンクのためのアンテナ選択を可能にするために、ＵＥは、利用可能な送信アンテナから成るセットからパイロットトーンを送信する。ＢＳはチャネルを推定し、最適な送信アンテナサブセットを選択し、選択されたアンテナサブセットに関連する情報をＵＥにフィードバックする。次に、ＵＥは選択された送信アンテナを、ＢＳに対する今後の送信のために使用する。当該選択は周期的に行うこともでき、オンデマンドで行うこともできる。オンデマンドで選択を行う場合、トレーニング及び選択を開始することができる前に通知が要求される。当該選択は、前に使用されたアンテナと同じアンテナに対して行うことができることに留意されたい。
【００２９】
アンテナより少ないＲＦチェーンが存在すると仮定すると、パイロットトーンは、図１Ｃに示される基本ＲＢ構造と一致する時分割多重(ＴＤＭ)の様態で、周波数分割多重(ＦＤＭ)又は符号分割多重(ＣＤＭ)を使用して、異なるアンテナサブセットによって送信される。
【００３０】
以下の説明において、１つのＲＦチェーンと、２つの送信アンテナとを有し、ＦＤＭパイロットトーンを用いるＵＥを検討する。次にこれらの方式は、ＣＤＭパイロットトーンを用いる使用法に拡張される。次に、ＦＤＭパイロットトーン及びＣＤＭパイロットトーンの両方に関して、２つのＲＦチェーンと４つの送信アンテナとを有するＵＥを検討する。本明細書に基づくさらなる拡張も可能である。
【００３１】
アンテナトレーニングの２つの事例、すなわち１つのＴＴＩ内で発生するアンテナのトレーニング及び選択と、複数のＴＴＩの間に発生するアンテナのトレーニング及び選択を検討する。
【００３２】
これらの事例のそれぞれに関して、周期的なアンテナ選択及びオンデマンドのアンテナ選択を説明する。データ変調(ＤＭ)パイロットトーン、アンテナ選択(ＡＳ)パイロットトーン、広帯域チャネル品質表示(ＣＱＩ)パイロットトーン、又は混成方式のような、アンテナ選択のための様々な代替的なパイロットトーンを説明する。
【００３３】
本明細書に記載される全てのトレーニング方式は、アンテナサブセットのトレーニング及び選択に関連付けられるオーバヘッドが、全ての利用可能なアンテナを使用することに関連付けられるオーバヘッドよりも低いことを確実にする。
【００３４】
１つの送信ＲＦチェーンと２つのアンテナ(Ｔｘ１及びＴｘ２)とを有するＵＥの場合の以下の例において、６個のＬＢと２個のＳＢとを有するスロット構造の場合、１つのブロック、たとえばＳＢ１が、データ信号、制御信号、及びパイロット信号を送信するために使用される一方で、別のブロック(ＳＢ２)が、ＡＳ信号を周期的に送信するために使用される。複数のＬＢを含む(且つＳＢを全く含まない)１ｍｓのＴＴＩの場合、ＤＭパイロット信号を送信するために、たとえばＬＢ１１が使用される。ＢＳはパイロットブロック内の信号からチャネル状態を判断し、それに従ってアンテナ選択を決定する。この説明の目的のために、ＢＳの選択通知とＵＥにおける実際の切替との間には遅延が存在するものと仮定する。
【００３５】
ＤＭ信号を使用するＴＴＩ内でアンテナ選択が発生する場合のトレーニング
図２の(Ａ)及び(Ｂ)に示されるように、アンテナの選択及びトレーニングは、周期的にＡＳ信号を生成することによって実行することができる。図２の(Ａ)は１つおきのＴＴＩ毎のアンテナ選択を示し、図２の(Ｂ)は２つおきのＴＴＩ毎のアンテナ選択を示す。
【００３６】
図２の(Ａ)に示すように、第１のＴＴＩ２２０中、ＵＥは、全てのロングブロックを含むＲＢ２２１の大部分を送信することから始め、選択されたアンテナ、たとえばアンテナＴｘ１によって使用されるＳＢ１内のＤＭ２０１がＢＳに知らされる。しかしながら、ＲＢ２２１のＡＳ信号２０２は、ＳＢ２内で、選択されていないアンテナ(Ｔｘ２)から送信される。
【００３７】
ＤＭパイロット信号のために使用される２個のＬＢを有する３つのスロットを含む１ｍｓのＴＴＩの場合、ＵＥは、データ用のすべてのＬＢ(１〜３、５〜１４)とＤＭパイロット用のＬＢ４とを含むＲＢの大部分を送信することから始める。しかしながら、ＲＢのＡＳ信号は、ＬＢ１１内で、選択されていないアンテナから送信される。
【００３８】
図示されるように、ＡＳ信号２０２は、「低いオーバヘッド」信号とすることができる。これは、ＡＳ信号２０２が、ＦＤＭパイロットトーンの場合、より少ない(たとえば図２の(Ａ)で示すように半分の)基準信号搬送波を使用するか、又はＣＤＭパイロットトーンの場合、より低い電力を使用するかのいずれかであるためである。
【００３９】
ＢＳは、Ｔｘ１の場合にはＤＭ信号２０１、Ｔｘ２の場合にはＡＳ信号２０２を使用して、アンテナサブセット(アンテナのうちの１つ)を選択する(２１０)。選択を行った後の或る時刻に、ＢＳは選択、たとえば「Ｔｘ２の使用２０５」をＵＥにフィードバックする。ＵＥはフィードバックの受信後、次のＴＴＩのために選択された送信アンテナＴｘ２に切り換える。図２の(Ａ)及び(Ｂ)に示すように、このトレーニング処理は周期的に反復される。
【００４０】
図２の(Ａ)及び(Ｂ)は、ＦＤＭパイロットトーンの場合には逆経路転送(ＲＰＦ)、及びＣＤＭパイロットトーンの場合には電力の観点で、オーバヘッドをより低くすることができることも示す。これは、アンテナ選択に要求される推定確度が、コヒーレント復調に要求される推定確度よりも低いためである。オーバヘッド量の低減は、選択の正確度とパイロットトーンオーバヘッド低減との間のトレードオフを伴う。
【００４１】
広帯域ＣＱＩパイロットトーンの使用
アップリンクチャネルに関して図３の(Ａ)及び(Ｂ)に示されるように、アンテナのトレーニング及び選択は、広帯域ＣＱＩパイロット３０２を使用して実施することもできる。広帯域ＣＱＩパイロット３０２は、ＢＳにおけるチャネル選択と周波数領域割当てとを可能にするために送信される。
【００４２】
図３の(Ａ)及び(Ｂ)に示すように、データ信号(ロングブロック)及び大部分のＲＢのＤＭパイロットトーン３０１のために一方のブロック(ＳＢ１)が使用され、ＣＱＩパイロットトーン３０２のために他方のブロック(ＳＢ２)が使用される。図３の(Ａ)は、ＣＱＩパイロットトーン３０２を各ＴＴＩ毎に使用する場合の、合同のアンテナ選択及びリソースブロック割当てを示す。図３の(Ｂ)は、複数、たとえば２つ又は３つ以上のＴＴＩ毎に送信されるＣＱＩパイロットトーンを使用する、合同のアンテナ選択及びリソースブロック再割当てを示す。通常、ＣＱＩパイロットトーンはＴＴＩ毎に送信されるか、又は複数のＴＴＩ毎に周期的に送信される。
【００４３】
このことによって、ＢＳは、両方のアンテナに関してチャネルの広帯域周波数応答を推定することが可能になる。ＣＱＩパイロットトーンをトレーニング及び選択に使用することは、合同のリソースブロック搬送波周波数再割当て及びアンテナ選択を可能にするというさらなる利点を有し、それによって周波数領域スケジューリングの効率を高める。ＵＥは、送信アンテナ、及びＲＢで使用される周波数を切り換えることができる。
【００４４】
オンデマンドに適応するアンテナのトレーニング及び選択
ＡＳ信号を定期的に送信する代わりに、図４に示すように、現在のアンテナの性能が所望の閾値を下回るときにのみＡＳ信号を送信することができる。信号対干渉雑音比(ＳＩＮＲ)推定、ハイブリッド自動再送要求(ＨＡＲＱ)状態、又は変調及び符号化方式(ＭＣＳ)プロセスの履歴を維持して、いつアンテナ選択が必要であるかを判断することができる。当該履歴はＵＥ又はＢＳのいずれかによって収集することができる。
【００４５】
ＵＥ又はＢＳのいずれかによって、たとえば選択トリガ信号４０１を使用して、アンテナのトレーニング及び選択を実行するという決定がなされた後、ＵＥは次のＴＴＩ中に、上述したようなＡＳ信号２０２又はＣＱＩパイロットトーンのいずれかを使用することによって、ＡＳパイロットトーンを送信する。次に、ＢＳは両方のアンテナに関してチャネル状態を推定し、アンテナを選択し、決定２０５をＵＥに送り返すことができる。これは、この事例では、ＵＥがＡＳ信号の形態に関してＢＳに明示的に通知する場合、役に立つ。
【００４６】
アンテナ選択が複数のＴＴＩの間に発生する場合のトレーニング
ここで、アンテナのトレーニング及び選択が、上述したように１つのＴＴＩ内ではなく、複数のＴＴＩの間に発生する場合の対応する事例を説明する。複数のＴＴＩの間で選択することによって、ＵＥにおける実施の複雑性がさらに単純化されるが、最適なアンテナサブセットの選択時に幾らかの余分な遅延を伴う。
【００４７】
ＴＴＩ全体の使用
図５及び図６は、ＵＥが複数のＴＴＩの間でのみアンテナを切り替えることができる場合に、アンテナの選択及びトレーニングの送信をどのように実施することができるかを示す。ＵＥは、通常選択されたアンテナを使用してＲＢ２２１を送信する。ＲＢ５０１は、選択されていないアンテナＴｘ２を使用して周期的に送信される。前のＴＴＩからのチャネル推定を使用することによって、ここでＢＳはＵＥに関して最適なアンテナを選択し(２１０)、自身の決定Ｔｘ２  ２０５をＵＥにフィードバックすることができる。この仕組みは、ＴＴＩをアンテナのトレーニング及び選択、並びにユーザデータ送信に使用することができることを示す。
【００４８】
図６は、ＣＱＩパイロットトーン６０２の場合の同じプロセスを示す。選択されていないアンテナによって送信されるＴＴＩ６０１は、データと、広帯域ＣＱＩパイロットトーン６０２と、存在する場合にはＤＭパイロットとを含む。上述したようにＣＱＩパイロットトーンを有するＴＴＩを使用することによって、合同のリソースブロック再割当て及びアンテナ選択も可能にする。選択されていないアンテナの使用の周期性は、上述されたものと異なってもよいことに留意されたい。
【００４９】
しかしながら、選択されていないアンテナＴｘ２による送信は、コンサバティブでより低いレートのＭＣＳを使用して行われる必要がある。これは、Ｔｘ２のチャネルがＢＳ又はＵＥのいずれかに知られていない場合があるためである。選択されていないアンテナを用いて送信されるＲＢは、データとパイロットトーンとを含む。選択されていないアンテナを用いる最初の送信は、ＭＣＳのコンサバティブな選択を必要とし、最新のチャネル推定に結合されるチャネル統計を使用して、選択されていないアンテナからの後続のＲＢ送信に関して、より信頼でき、且つおそらくよりコンサバティブでないＭＣＳ選択を得ることができる。
【００５０】
オンデマンドに適応するトレーニング
図７の(Ａ)及び(Ｂ)は、選択トリガ４０１に応答する、オンデマンドに適応するアンテナ選択を示す。ＵＥは、選択されたアンテナ(Ｔｘ１)の性能が所定の閾値を下回るまで(上述したように測定される)、当該アンテナを使用して送信する。ＵＥはトリガ信号４０１を送信し、次のＴＴＩにおいて、ＵＥは、図７の(Ａ)に示したように使用されていないアンテナを用いてＡＳパイロット７０１のみを送信するか、又は図７の(Ｂ)に示されるようにＲＢ７０２全体を送信するかのいずれかによってトレーニングを開始する。
【００５１】
一実施の形態では、ＵＥは、後続のＴＴＩ及び選択信号２０５に関して再びＴｘ１に戻る。別のオプションでは、ＵＥは、ＢＳがＵＥに別のアンテナに切り換えるように指示しない限り、引き続きＴｘ２を使用する。
【００５２】
複数のアンテナサブセットの選択
以下の例において、２つのＲＦチェーンと４つの送信アンテナとを有するＵＥ内でどのようにアンテナ選択を実施することができるかを説明する。２つのＲＦチェーンによって、２つのアンテナの基準信号が、上述したようにＦＤＭの態様又はＣＤＭの態様で同時に送信される。異なるアンテナのための基準信号副搬送波が、２つの異なるパターンを使用して示される。
【００５３】
ＦＤＭパイロットの使用
上記と同様に、ＡＳパイロットトーン又は広帯域ＣＱＩパイロットトーンを使用するアンテナ選択を説明する。図８の(Ａ)は、選択されていないアンテナ対(Ｔｘ３及びＴｘ４)を介して、１つおきのＴＴＩ中にＡＳ信号８０１を周期的に送信することを示し、一方で図８の(Ｂ)は２つおきのＴＴＩにおけるＡＳ信号を示す。
【００５４】
ＣＤＭパイロットの使用
図９の(Ａ)及び(Ｂ)は、周期的なＦＤＭ広帯域ＣＱＩパイロットトーン９０１及びＲＢ再割当てを用いるアンテナのトレーニング及び選択を示す。１つおきのＴＴＩ及び２つおきのＴＴＩ毎に、それぞれ選択されていないアンテナ対、たとえばＴｘ３及びＴｘ４を使用する。
【００５５】
図１０の(Ａ)及び(Ｂ)は、周期的なＣＤＭデータ変調パイロットトーン１００１を使用することによるアンテナサブセット選択を示す。この事例では、同時に送信される２つのパイロット１００１及び１００２は互いに直交する。同様の方式は、ＵＥが複数のＴＴＩの間で切り替える場合、及びオンデマンド(に適応する)アンテナ選択の場合に存在する。
【００５６】
１つのＲＦチェーン及び４つの送信アンテナの場合のアンテナトレーニング
１つのＲＦチェーン及び４つのアンテナの場合の実施の形態が図１１に示される。ＵＥはトレーニング情報を４つのアンテナに送信し、それによって任意の或る時刻に１つの送信アンテナのみがアクティブであるようにする。３つのオプションを説明するが、他の一般化及び組合わせも可能である。
【００５７】
図１１に示すように、ＵＥは、データパケットをＴｘ１から第１のＴＴＩ１１０１内で送信し、ＳＢ２を使用して、Ｔｘ２のためのＡＳ信号２０２を送信する。次にＢＳは、アンテナＴｘ１及びＴｘ２のいずれがより適するかを判断することができ、当該ＢＳの決定、たとえばＴｘ２の使用１１０５をＵＥにフィードバックする。このフィードバックは、第３のＴＴＩの後にＵＥによって受信される。その間、ＵＥは第２のデータパケットをＴｘ１から第２のＴＴＩ１１０２内で再送信し、ＲＢのＳＢ２を使用して、Ｔｘ３のためのＡＳ信号を送信する。次に送信機は、ＢＳによって先に指示されたようにＴｘ２に切り替え、第３のデータパケットをＴｘ２を使用してＴＴＩ１１０３内で送信する。同じＴＴＩ内で、ＵＥはＳＢ２を使用して、最後に残っているアンテナＴｘ４のためのアンテナ選択パイロットトーンを送信する。次にＢＳは、たとえば４つのアンテナ全ての中でＴｘ３が最適であると決定し、ＵＥに、Ｔｘ３を使用して送信するように指示する。次にＵＥは、データパケット１１０４をＴｘ３を使用して(１１０３)送信する。同様の仕組みは、１４個のＬＢを有し、それらのＬＢのうちの２個のＬＢが基準信号を搬送する１ｍｓのＴＴＩの場合に説明することができる。
【００５８】
ＢＳは、異なるアンテナからのチャネルを推定している間に、当該ＢＳの選択決定を更新し、当該決定をフィードバックすることに留意されたい。一実施の形態では、ＢＳは、さらなる選択の更新を行うことなく当該ＢＳの最終決定のみをフィードバックする。この事例では、Ｔｘ２を使用するというフィードバックは存在せず、ＵＥはＴｘ１を使用して第３のＴＴＩを送信する。
【００５９】
図１２は選択プロセスを加速するための別のオプションを示す。このオプションは１つのＴＴＩ内での選択と複数のＴＴＩの間での選択との組み合わせを使用する。ＵＥは、データパケットをアンテナＴｘ１を使用して第１のＴＴＩ１２０１内で送信し、ＳＢ２を使用してＡＳ信号１２０２をアンテナＴｘ２から送信する。次にＵＥは、アンテナＴｘ３に切り替えて、データパケットを第２のＴＴＩ１２０３内で送信し、アンテナＴｘ４のためのＡＳ信号１２０４をＳＢ２内で送信する。
【００６０】
次に、ＢＳは４つの送信アンテナ全てからのチャネルを判断及び比較することができ、当該ＢＳの選択決定、たとえばＴｘ３  １２０５をＵＥにフィードバックする。ＵＥは、選択決定を待つ間、引き続きデータパケットをアンテナＴｘ１から送信し、選択決定の後アンテナＴｘ３に切り替える。
【００６１】
代替的に、図１３に示されるように、ＢＳは、複数の利用可能なアンテナのチャネル状態の１つのサブセットのみを推定することができる場合、さらなる更新を送信する。ＢＳは、第１のＴＴＩの後に、アンテナＴｘ１のチャネルとアンテナＴｘ２のチャネルとを比較し、当該ＢＳの選択決定１３０１をＵＥに送り返す。たとえば、ＢＳはＴｘ２を選択する(１３０１)。この決定は、ＵＥによって第２のＴＴＩの後に受信される。第２のＴＴＩにおいて、ＵＥは上記と同様に、当該ＵＥのデータパケットを送信するためにアンテナＴｘ３を使用し、ＡＳ信号のためにアンテナＴｘ４を使用する。しかしながら、第３のＴＴＩにおいて、ＢＳの選択決定を受信した後に、ＵＥはＴｘ２に切り替えてデータパケットを送信する。上記と同様に、ＢＳは第２のＴＴＩの後に４つのアンテナ全てを比較することができ、当該ＢＳの選択決定、たとえばＴｘ３  １３０２をＵＥに送り返す。ＵＥは、第３のＴＴＩの後にＴｘ３に切り替える。
【００６２】
ＡＳパケットの使用
スタンドアロンＡＳパケット
上記の実施の形態に加えて、アンテナ選択プロセスは、図１４に示すようなアンテナ選択(ＡＳ)パケット１４００も使用することができる。ＡＳパケットは、アンテナ選択制御(ＡＳＣ)情報１４０１を、たとえば第１のロングブロック(ＬＢ１)に埋め込み、ＤＭパイロット(Ｐ)信号１４０２を、２個のＳＢを有するスロットの場合に第１のショートブロックＳＢ１に埋め込むか、又は１４個のＬＢを有するＴＴＩの場合にＬＢ４に埋め込む。このタイプの操作は、選択を送信バーストの直前に終了することができるため、バーストのトラフィックに非常に適している。ＡＳＣ情報は、いずれのアンテナがＵＥによって使用されているかを示すことができる。したがって、ＢＳは、当該ＢＳのチャネル推定を特定のアンテナと直接関連付けることができる。さらに、制御情報はまた、ＵＥがアンテナ選択を要求していること、及び第２のショートブロックＳＢ２内のパイロットトーンをＢＳによるトレーニングに使用するべきであることを示すことができる。
【００６３】
図１４に示すように、ＢＳはアンテナを選択する前にパイロットトーンを受信する必要がない。ＢＳは、アップリンクＴＴＩの第１の２つのＯＦＤＭシンボルを受信した直後に選択することができる。これは、以下の特定のステップ及びタイミング遅延を伴う。ＢＳは、ＵＥからＵＬ  ＴＴＩの第１のＯＦＣＭシンボル及び第２のＯＦＤＭシンボルを受信し、遅延Ｔ０でチャネル推定及びアンテナ選択を実行する。１０Ｋｍより小さいセル半径の場合、ごくわずかな往復伝播遅延Ｔ１が存在する。ＤＬ  ＴＴＩの第１のロングブロック及び第１のショートブロックがＵＥによって受信され、次にＵＥは遅延Ｔ２を伴って選択されたアンテナに切り替える。
【００６４】
ピギーバック式ＡＳトレーニング
代替的に、図１５に示されるように、ＵＥは、ＬＢ１内にＡＣＫ又はＮＡＣＫ１５０１を有するパケットのような制御パケットをアンテナ選択のために使用することができる。このタイプのパケットは、ＵＥがＢＳからパケットを受信した後に、ＵＥがＢＳに送信するための他のいかなるアップリンクパケットも有しない場合であっても、アップリンクで送信される。アンテナ選択のオーバヘッドを削減するために、削減しない場合に選択されないアンテナ上で、ＡＣＳフィールド１４０１を幾つかのパケットによって送信することができる。したがって、この方式は送信されるさらなるパケットを全く必要としない。上述したように、ＡＳ情報は、周期的な態様で、又は適応的に、ピギーバックされることができる。さらに、ＵＥ又はＢＳのいずれかがこのプロセスを開始することができる。
【００６５】
アンテナ選択方法
図１６は、本発明の実施の形態によるアンテナ選択方法を示す。第１のアンテナはＵＥからＢＳに信号を送信するために選択される(１６１０)。たとえば、選択されるアンテナは最後に使用されたアンテナである。選択はＵＥ及びＢＳに知られていると推定される。ＵＥは、ＴＴＩ中に、データパケットを選択されたアンテナを(Ｔｘ１)を介してＢＳに送信する(１６２０)。データ(すなわち制御情報)はデータパケットのロングブロックで搬送される。
【００６６】
ＵＥは、上述したように、選択されていないアンテナ、たとえばＴｘ２を使用してＡＳ信号も送信する(１６３０)。ＡＳ信号の送信はＫ個のＴＴＩ毎に周期的に行うか、又はオンデマンドとすることができる。ＡＳ信号は、パケットのショートブロック、又は後続のデータパケット内で搬送される。ＡＳ信号はＦＤＭ信号又はＣＤＭ信号とすることができる。本明細書に記載されるように、ＡＳ信号は、低オーバヘッド信号とすることさえできる。信号がＦＤＭパイロットトーンである場合、低オーバヘッドは、より少数の信号副搬送波を暗に意味する。ＣＤＭパイロットトーンの場合、低オーバヘッド信号は低減された電力を有する。
【００６７】
データパケット及びＡＳ信号の受信に応答して、ＢＳはチャネルを推定すると共にアンテナを選択し、ステップ１６４０においてＵＥに当該選択を送信する。ＣＤＭパイロットトーンの場合、ＢＳはＵＥによって使用されるリソースブロックの搬送波周波数を再割当てすることもできる。
【００６８】
次に、選択を受信した後、且つおそらくＲＢ再割当ての後、ＵＥは、後続のパケットを送信するために選択されたアンテナに切り替える。
【００６９】
アンテナ選択がオンデマンドである場合、選択プロセスは、ＳＮＩＲ、ＭＣＳ、又はＨＡＲＱの履歴に基づいて、ＵＥ又はＢＳのいずれかによって開始することができる。
【００７０】
図１７は、アンテナが選択された後、当該アンテナを切り替える(１７０１)ことができる４つの方法を示す。アンテナを切り替えるのに要求される時間は、正確な実施態様に応じてナノ秒単位で測定される(たとえば１０ｎｓ〜１００ｎｓ)。これは、シンボルの長さ、たとえば１０ｍｓよりも数桁分短い。
【００７１】
したがって、本発明の一実施の形態では、複数のシンボルの間で実質的にアンテナを切り替える(１７０１)。すなわち、切り替えは前のシンボルのブロックの最後に発生するか、又は次のシンボルのＣＰの最初に発生することができる。
【００７２】
４つの方法は、パイロットトーンを送信するのに使用されるＬＢ／ＳＢ内で完全に切り替えを行い、切り替えのためにＣＰ１７１０及びＬＢ又はＳＢのデータ部分を使用すること(１７０１)、パイロットトーンを送信するのに使用されるＬＢ／ＳＢのＣＰと、隣接するＬＢのＣＰとを使用して切り替えること(１７０２)、パイロットトーンを送信するのに使用されるＬＢ／ＳＢのＣＰと、隣接するＬＢのＣＰとを使用して切り替えること(１７０３)、並びに、隣接するＬＢのＣＰを使用し、且つパイロットトーンを送信するのに使用されるＬＢ／ＳＢのＣＰを使用せずに切り替えること(１７０４)を含む。上述した４つの方法のうち、送信用のパイロットトーンを含むＬＢ／ＳＢが切り替え時間のために使用される、第１の方法は、データＬＢに影響を与えないため、性能の損失が最小になる。
【００７３】
本発明は、好ましい実施の形態の例として説明されたが、本発明の精神及び範囲内で様々な他の適応及び変更を行うことができることは理解されたい。したがって、添付の特許請求の範囲の目的は、本発明の真の精神及び範囲内に入るこのようなすべての変形及び変更を包含することである。
【００７４】
本発明の方法及びシステムは多くの種類の無線ネットワークに適用可能である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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