(57)【要約】多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムに全２重（ＦＤ）送信を適用するときに導入される自己干渉（ＳＩ）の効果的な除去または低減を可能にするための実施形態が提供される。方法の実施形態は、チャネル状態に従って生成されるプリコーディング行列を使用して、複数の送信信号のための複数のビームと、複数の送信信号に対応する複数の自己干渉除去信号とを形成することを含む。方法は、複数のアンテナにおいて、送信信号のための複数のビームを送信することと、複数のアンテナを介して、複数の受信信号を受信することとをさらに含む。複数の補正された受信信号を獲得するために、対応する自己干渉除去信号がその後、複数の受信信号の各々に加算され、複数の補正された受信信号が複数の受信機において検出される。
2017513293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおける全２重通信のためのネットワーク構成要素によって実行される方法であって、
チャネル状態に従って生成されるプリコーディング行列を使用して、複数の送信信号のための複数のビームと、前記複数の送信信号に対応する複数の自己干渉除去信号とを形成することと、
複数のアンテナにおいて、前記送信信号のための前記複数のビームを送信することと、
前記複数のアンテナを介して、複数の受信信号を受信することと、
複数の補正された受信信号を獲得するために、前記複数の受信信号の各々に、対応する自己干渉除去信号を加算することと、
複数の受信機において、前記複数の補正された受信信号を検出することと
を具えたことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記形成するステップは、送信の総レートを最大化する目的を満たすように、前記送信信号のための前記プリコーディング行列を生成することと、順方向チャネルビームフォーミングと自己干渉抑制との間のトレードオフを達成することとを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記自己干渉除去信号は、前記送信信号のための前記ビームと同じ数量の信号を含み、前記自己干渉除去信号の各１つは、前記送信信号のための前記ビームの１つに対応することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記プリコーディング行列は、２Ｍ×Ｍのサイズを有し、ここで、Ｍは、前記送信信号の前記数量であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記受信信号は、前記自己干渉除去信号と同じ数量の信号を含み、前記自己干渉除去信号の各１つは、前記受信信号の１つに対応することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記プリコーディング行列は、プリコーダにおいて形成され、前記複数の受信信号を受信する前記ステップは、前記複数のアンテナから、前記プリコーダと前記アンテナとの間の複数の送信経路上に位置付けられた複数のサーキュレータまたはアイソレータを通して、前記複数の受信信号を受信することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記自己干渉除去信号は、前記サーキュレータまたはアイソレータと前記受信機との間の複数の受信経路上の前記複数のコンバイナにおいて、前記受信信号に加算されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記送信信号のための前記ビームを送信することは、前記受信信号を受信することと実質的に同時に行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ネットワーク構成要素は、無線基地局、ＷｉＦｉアクセスポイント、およびユーザ機器のうち１つであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおける全２重通信のためのネットワーク構成要素によって実行される方法であって、
信号チャネル状態に従って生成される第１のプリコーディング行列を使用して、複数の送信信号に対応する複数のビームを形成することと、
信号チャネル状態に従って生成される第２のプリコーディング行列を使用して、前記複数の送信信号に対応する複数の自己干渉除去信号を形成することと、
複数のアンテナにおいて、前記送信信号のための前記複数のビームを送信することと、
前記複数のアンテナを介して、複数の受信信号を受信することと、
複数の補正された受信信号を獲得するために、前記複数の受信信号の各々に、対応する自己干渉除去信号を加算することと、
複数の受信機において、前記複数の補正された受信信号を検出することと
を具えたことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記自己干渉除去信号は、前記送信信号のための前記ビームと同じ数量の信号を含み、前記自己干渉除去信号の各１つは、前記送信信号のための前記ビームの１つに対応することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のプリコーディング行列および前記第２のプリコーディング行列の各１つは、Ｍ×Ｍのサイズを有し、ここで、Ｍは、前記送信信号の前記数量であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおける全２重通信のためのネットワーク構成要素であって、
プロセッサと、
前記プロセッサによって実行するためのプログラミングを記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記プログラミングは、チャネル状態に従って生成されるプリコーディング行列を使用して、複数の送信信号のための複数のビームと、前記複数の送信信号に対応する複数の自己干渉除去信号とを形成するための命令を含む、非一時的コンピュータ可読記憶媒体と、
前記複数の送信信号のための前記複数のビームを送信し、複数の受信信号を受信するように構成された複数のアンテナと、
複数の補正された受信信号を獲得するために、前記複数の受信信号の各々に、対応する自己干渉除去信号を加算するように構成された複数のコンバイナまたはカプラと、
前記複数の補正された受信信号を検出するように構成された複数の受信機と
を具えたことを特徴とするネットワーク構成要素。
【請求項１４】
前記プロセッサと前記複数のアンテナとの間の複数の送信経路上に位置付けられた複数のサーキュレータまたはアイソレータをさらに具えたことを特徴とする請求項１３に記載のネットワーク構成要素。
【請求項１５】
前記複数の送信経路は、前記サーキュレータまたはアイソレータと前記プロセッサとの間に位置付けられた、複数のデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）および複数の増幅器を含むことを特徴とする請求項１４に記載のネットワーク構成要素。
【請求項１６】
前記コンバイナまたはカプラは、前記サーキュレータまたはアイソレータと前記複数の受信機との間の複数の受信経路上に位置付けられたことを特徴とする請求項１４に記載のネットワーク構成要素。
【請求項１７】
前記複数の受信経路は、前記コンバイナまたはカプラと前記受信機との間に位置付けられた、複数の低雑音増幅器（ＬＮＡ）および複数のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を含むことを特徴とする請求項１６に記載のネットワーク構成要素。
【請求項１８】
前記プロセッサと前記複数のコンバイナまたはカプラとの間に複数の補助経路をさらに具えたことを特徴とする請求項１６に記載のネットワーク構成要素。
【請求項１９】
前記複数の補助経路は、前記プロセッサと前記コンバイナまたはカプラとの間に位置付けられた、複数のデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）および複数の増幅器を含むことを特徴とする請求項１８に記載のネットワーク構成要素。
【請求項２０】
前記補助経路の総数は、前記送信経路の総数に等しく、前記アンテナの総数に等しいことを特徴とする請求項１９に記載のネットワーク構成要素。
【請求項２１】
前記受信経路の総数は、前記送信経路の前記総数に等しく、前記アンテナの前記総数に等しいことを特徴とする請求項２０に記載のネットワーク構成要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信およびネットワーキングに関し、特定の実施形態では、多入力多出力（ＭＩＭＯ）全２重プリコーディングのためのシステムおよび方法に関する。
【０００２】
本出願は、あたかもその全体が再現されたかのように、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｔｈｏ  Ｌｅ−Ｎｇｏｃ他によって２０１４年２月２７日に出願された、「Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  ａｎｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ  （ＭＩＭＯ）  Ｆｕｌｌ−Ｄｕｐｌｅｘ  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ」と題する、米国仮出願第６１／９４５５０７号の利益を主張する。
【背景技術】
【０００３】
半２重（ＨＤ）送信システムは、信号の送信と受信を交互にそれぞれの時間窓において行う。ＨＤ送受信機は、単一の定義された時間窓（ｔｉｍｅ  ｗｉｎｄｏｗ）上で、特定の周波数帯域において、信号を送信することか、または受信することのどちらかを行う。全２重（ＦＤ）送信システムは、同じ時間に、与えられた周波数帯域において、信号を送信することと、受信することの両方を行うことができる。ＦＤシステムは、ＨＤシステムと比べて総レートを近似的に２倍にする改善を提供する潜在能力を有する。しかしながら、ＦＤシステムは、高い自己干渉にしばしば悩まされる。自己干渉とは、送信された信号の反射および／またはシステム内の受信機経路への漏れに起因すると考えることができる、検出される受信された信号に加算される誤差のことである。通信性能を改善するために送信機と受信機の両方において複数のアンテナが使用される、多入力多出力（ＭＩＭＯ）送信システムも、開発されている。ＭＩＭＯシステムおよび技法は、シングルアンテナシステムと比較して、追加の帯域幅または増加させた送信電力を用いることなく、データスループットおよびリンク距離の増加を提供することができる。単入力単出力システムと比べてこれらの改善は、同じ総送信電力を複数のアンテナ上で拡散させて、スペクトル効率を改善する（帯域幅のヘルツ当たり秒当たりのビットをより多くする）アレイゲイン（ａｒｒａｙ  ｇａｉｎ）、および／またはリンク信頼性を改善するダイバーシティゲインのうちの少なくとも一方を達成することによって、達成されることができる。ＭＩＭＯシステムにおいてＦＤ動作の利益を実現するために、効果的な自己干渉軽減の必要性が存在する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｓｅａｎ  ＨｕｂｅｒｍａｎおよびＴｈｏ  Ｌｅ−Ｎｇｏｃ、「ＭＩＭＯ  Ｆｕｌｌ−Ｄｕｐｌｅｘ  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ：  Ａ  Ｊｏｉｎｔ  Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ  ａｎｄ  Ｓｅｌｆ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明では、多入力多出力（ＭＩＭＯ）全２重プリコーディング構造のための改善されたシステムおよび方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおける全２重通信のためのネットワーク構成要素によって実行される方法は、チャネル状態に従って生成されるプリコーディング行列を使用して、複数の送信信号のための複数のビームと、複数の送信信号に対応する複数の自己干渉除去信号とを形成することを含む。方法は、複数のアンテナにおいて、送信信号のための複数のビームを送信することと、複数のアンテナを介して、複数の受信信号を受信することとをさらに含む。複数の補正された受信信号を獲得するために、対応する自己干渉除去信号がその後、複数の受信信号の各々に加算され、複数の補正された受信信号が複数の受信機において検出される。
【０００７】
別の実施形態によれば、ＭＩＭＯシステムにおける全２重通信のためのネットワーク構成要素によって実行される方法は、信号チャネル状態に従って生成される第１のプリコーディング行列を使用して、複数の送信信号に対応する複数のビームを形成することと、さらに、信号チャネル状態に従って生成される第２のプリコーディング行列を使用して、複数の送信信号に対応する複数の自己干渉除去信号を形成することとを含む。方法は、複数のアンテナにおいて、送信信号のための複数のビームを送信することと、複数のアンテナを介して、複数の受信信号を受信することとをさらに含む。複数の補正された受信信号を獲得するために、対応する自己干渉除去信号が、その後、複数の受信信号の各々に加算され、複数の補正された受信信号が複数の受信機において検出される。
【０００８】
さらに別の実施形態によれば、ＭＩＭＯにおける全２重通信のためのネットワーク構成要素は、プロセッサと、プロセッサによって実行するためのプログラミングを記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体とを備える。プログラミングは、チャネル状態に従って生成されるプリコーディング行列を使用して、複数の送信信号のための複数のビームと、複数の送信信号に対応する複数の自己干渉除去信号とを形成するための命令を含む。ネットワーク構成要素は、複数の送信信号のための複数のビームを送信し、複数の受信信号を受信するように構成された複数のアンテナと、複数の補正された受信信号を獲得するために、複数の受信信号の各々に、対応する自己干渉除去信号を加算するように構成された複数のコンバイナ（ｃｏｍｂｉｎｅｒ）またはカプラとをさらに備える。ネットワーク構成要素は、複数の補正された受信信号を検出するように構成された複数の受信機も含む。
【０００９】
上では、この後に続く本発明の詳細な説明がより良く理解されることができるように、本発明の実施形態の特徴をおおまかに概説した。本発明の特許請求の範囲の主題を形成する、本発明の実施形態のさらなる特徴および利点が、これ以降で説明される。開示された概念および特定の実施形態は、本発明と同じ目的を実施するための他の構造またはプロセスを変更または設計するための基礎として、容易に利用されることができることが、当業者によって理解されるべきである。そのような等価な構成は、添付の特許請求の範囲において説明されるような本発明の主旨および範囲から逸脱しないことも、当業者によって理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明およびその利点のより完全な理解のために、これから、添付の図面と併せて理解される以下の説明を見ていく。
【図１】全２重ＭＩＭＯポイントツーポイントネットワークを示す図である。
【図２】半２重ユーザ機器が用いられる全２重ＭＩＭＯポイントツーマルチポイントネットワークを示す図である。
【図３】全２重ユーザ機器が用いられる全２重ＭＩＭＯポイントツーマルチポイントネットワークを示す図である。
【図４】ＭＩＭＯ全２重プリコーディング構造の実施形態を示す図である。
【図５】ＭＩＭＯシステムのために使用されることができる全２重動作方法の実施形態を示す図である。
【図６】様々な実施形態を実施するために使用されることができる処理システムの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
異なる図における対応する数字および記号は、別段の指摘がない限り、一般に、対応する部品を指し示している。図は、実施形態の関連する態様を明確に説明するように描かれており、必ずしも実寸に比例して描かれてはいない。
【００１２】
今のところ好ましい実施形態の作成および使用が、以下で詳細に説明される。しかしながら、本発明は、多種多様な特定の状況において具体化されることができる、多くの適用可能な独創的な概念を提供することが理解されるべきである。説明される特定の実施形態は、本発明を作成および使用するための特定の方法を説明したものにすぎず、本発明の範囲を限定しない。
【００１３】
ＭＩＭＯシステムでは、異なる受信ユーザ機器（ＵＥ）または移動局（ＭＳ）間における信号干渉を回避しながら（または実質的に低減させながら）、複数のユーザへの複数のチャネルの送信を決定するプリコーディングチャネル行列を計算するためのアルゴリズムが使用される。従来のＭＩＭＯシステムは、ＨＤ送信を使用する。ＦＤ送信をＭＩＭＯシステムに適用することは、標準的なＨＤ  ＭＩＭＯシステムと比べて総レートを近似的に２倍にする改善を提供することができる。しかしながら、従来のＦＤ送信方式は、一般に、高い自己干渉（ＳＩ）に悩まされる。本明細書では、ＭＩＭＯシステムにＦＤ送信を適用するときに導入されるＳＩの効果的な除去（または低減）を可能にするための実施形態が提供される。実施形態は、ＦＤプリコーディング構造、およびＭＩＭＯシステムにおいて実施されることができる効果的な全２重除去方式を使用することを含む。ＭＩＭＯ  ＦＤプリコーディング（ＦＤＰ）構造は、順方向または送信チャネルのためのビームフォーミングと、自己干渉抑制の両方に対処するために使用される。本明細書で説明される方法は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を含む複数の変調フォーマットに適用可能である。提示を容易にするために、以下の説明は、ＯＦＤＭ送信への方法の適用に焦点を当てていることを、当業者は理解するであろう。プリコーディング構造は、ポイントツーポイント（ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｐｏｉｎｔ）およびポイントツーマルチポイント（ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ）ＭＩＭＯ  ＦＤシステムの両方のために開発された、様々なプリコーディングアルゴリズムおよび異なる最適化基準／目標を可能にする。具体的には、構造は、ビームフォーマおよび自己干渉キャンセラの組み合わせを含む。そのような構造は、さらなる送信の自由度を提供する。
【００１４】
図１、図２、および図３は、プリコーディング構造が使用されることができる、ＦＤ  ＭＩＭＯネットワークの実施形態を示している。図１は、ＦＤ  ＭＩＭＯポイントツーポイントネットワークを示している。ＦＤシングルユーザＭＩＭＯネットワークは、ユーザ機器（ＵＥ）１２０、例えば、スマートフォン、ラップトップ、または他の任意の適切なユーザ操作されるデバイスにサービスする、ネットワークエンティティ１１０、例えば、基地局を含む。ネットワークエンティティ１１０とＵＥ１２０とは、ともに、ＭＩＭＯ方式および以下でさらに説明されるＦＤＰ構造に従って、複数のアンテナが用いられるＦＤ送信を使用して通信することができる（同じ時間に送信と受信を行うことができる）。図から分かるように、ＦＤモードで送信を行う場合、送信された信号は、同じデバイスの受信アンテナによって受信されることができる。これは、以下で対処される自己干渉現象の発現である。図２は、ＨＤ  ＵＥが用いられるＦＤマルチユーザＭＩＭＯネットワークを示している。このネットワークは、複数のＵＥ２２０にサービスする、ネットワークエンティティ２１０（例えば、基地局）を含む。このシナリオでは、ネットワークエンティティ２１０は、ＦＤ送信を使用して、各ＵＥ２２０と通信することができるが、各ＵＥ２２０は、ＨＤ送信を使用して、ネットワークエンティティ２１０と通信する（例えば、ＵＥは、任意の特定の瞬間に送信または受信のどちらかしか行うことができないが、ネットワークエンティティは、同時に送信と受信を行うことができる）。ネットワークエンティティ２１０およびＵＥ２２０の各１つは、ＭＩＭＯ方式に従って、複数のアンテナを使用する。図３は、ＦＤ  ＵＥが用いられるＦＤ  ＭＩＭＯポイントツーマルチポイントネットワークを示している。このシナリオでは、ネットワークエンティティ３１０およびＵＥ３２０は、複数のアンテナが用いられるＦＤ送信を使用して通信することができる。
【００１５】
図４は、ＭＩＭＯ  ＦＤプリコーディング構造の実施形態を示している。プリコーディング構造は、Ｍ個の送信／受信アンテナを備える、ＦＤ送信機／受信機（送受信機）４００の部分とすることができ、ここで、Ｍは、整数である。例えば、送受信機は、上述のシナリオでは、ネットワークエンティティ１１０、２１０、若しくは３１０のいずれかに、またはＦＤ通信能力を有するＵＥ１２０、若しくは３２０に対応することができる。送信機４１０からのＭ個の送信（Ｔｘ）信号は、２Ｍ×Ｍ型のプリコーディング行列を使用して、プリコーダ４２０によって前処理される。プリコーディング行列を使用して、プリコーダ４２０は、例えば、総レート（ｓｕｍ−ｒａｔｅ）を最大化することを目標とする、順方向送信のためのビームフォーマと自己干渉キャンセラとの複合として動作する。Ｍ個のＴｘ信号は、図４に示されるように、２Ｍ個の経路に分割される。２Ｍ個の経路の各々は、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）４３０と、増幅器（Ａｍｐ）４４０とを含む。
【００１６】
２Ｍ個の経路は、順方向送信のために使用される、本明細書ではＭ個のＴｘ経路と呼ばれる、プリコーダ４２０からのＭ個の経路からなるサブセットを含む。Ｍ個のＴｘ経路の各々は、電力増幅器（ＰＡ）４５０と、サーキュレータ４７０も含む。サーキュレータは、信号が１つのポートに入ると、循環的に次のポートから送出される、受動デバイスである。サーキュレータ４７０は、プリコーダ４２０からのＭ個のＴｘ経路とＭ個の受信機（Ｒｘ）４９５へのＭ個の受信経路との間に何らかの受動的な絶縁を提供しながら、送受信機４００が同時に送信と受信を行うことを可能にする。しかしながら、送受信機４００は、信頼性のある信号検出を有するためには、サーキュレータ４７０が提供するよりも著しく大きい除去を必要とすることができる。別の実施形態では、サーキュレータ４７０の代わりに、アイソレータが使用されることができる。アイソレータは、プリコーダ４２０からのＭ個のＴｘ経路とＭ個の受信機（Ｒｘ）４９５へのＭ個の受信経路との間に絶縁を提供しながら、送受信機４００が同時に送信と受信を行うことを可能にする、別の受動デバイスである。
【００１７】
２Ｍ個の経路は、本明細書ではＭ個のＳＩ除去経路と呼ばれる、コンバイナ（ｃｏｍｂｉｎｅｒ）４６０へのＭ個の経路からなる第２のサブセットも含み、自己干渉を除去するための能動的キャンセラの等価物を形成する。しかしながら、プリコーディングの目標は、必ずしも自己干渉を最小化することに焦点を当てていない。Ｍ個のＳＩ除去経路は、コンバイナ４６０を介して、それぞれＭ個の受信経路に接続される。コンバイナは、信号を一緒に組み合わることが可能な任意の適切なデバイスであり、本明細書ではカプラとも呼ばれる。各コンバイナまたはカプラ４６０は、対応するアンテナ４８０の側のサーキュレータ４７０と、対応する受信機４９５の側の低雑音増幅器（ＬＮＡ）４８５およびアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）４９０との間に位置付けられる。Ｍ個の受信経路の各々では、コンバイナ４６０は、ＳＩ除去経路によって運ばれたＳＩ信号を加算する。これは、受信機４９５において、ＳＩを効果的に軽減する。ＳＩ除去信号は、ビームフォーミングとＳＩ除去プリコーディングの複合の一部として、Ｍ個のＴｘ経路を有する２Ｍ×Ｍプリコーダ４２０を使用して、計算される。プリコーディングは、チャネル情報４３０（例えば、ＨおよびＧチャネル行列）を使用して、確立される。チャネル情報４３０は、例えば、予備ＨＤ送信フェーズの間じゅうに、チャネル測定を介して、獲得されることができる。
【００１８】
図４に示されるように、送受信機４００のプリコーディング構造は、順方向送信のビームフォーミングと自己干渉の除去を複合で行うために、ＭＩＭＯプリコーディングを使用する。そのため、除去は、行列プリコーディングによって行われる。加えて、この構造は、（自己干渉を最小化するだけではない）異なる最適化目標を可能にする。例えば、送信信号は、総レートを最大化することと、順方向チャネルビームフォーミングと自己干渉抑制との間のトレードオフを達成することとを行うために、行列プリコーディングを使用して（プリコーダ４２０において２Ｍ×Ｍ型のプリコーディング行列を使用して）、前処理されることができる。したがって、プリコーディング構造は、シングルユーザおよびマルチユーザ両方の全２重送受信機の最適化のための、より一般化されたフレームワークを提供する。
【００１９】
別の実施形態では、Ｍ個のＴｘ経路（順方向または送信チャネル）と、Ｍ個のＳＩ除去経路（自己干渉チャネル）とのために、２つの別個のプリコーディング行列が、使用されることができる。この場合、１つのＭ×Ｍプリコーダが、順方向チャネルに適用され、別のＭ×Ｍプリコーダが、自己干渉チャネルに適用される。２Ｍ×Ｍ型のプリコーディング行列を２つのＭ×Ｍ型のプリコーダ行列に分割するこの手法は、除去がプリコーディングを介して計算される、能動的除去手法の行列バージョンに対応する。
【００２０】
他の実施形態は、専用の送信アンテナと受信アンテナを有する送受信機を含む。そのような実施形態は、サーキュレータの使用を必要としないが、さらなるアンテナ配置を必要とする。別の実施形態では、送受信機は、異なる数の送信アンテナと受信アンテナを有する。また別の実施形態では、上述のプリコーディング方式は、既存の受動的除去技法と組み合わされる。様々な実施形態では、オフラインおよびオンライン測定、および／または推定技法を含む、チャネル情報を獲得するための様々な方法が、使用されることができる。
【００２１】
他の実施形態は、２Ｍ×Ｍとは異なる大きさの複合プリコーディング行列を含む。例えば、Ｍ個の送信信号は、元のＭ個の送信信号にＭ個のゼロをパディングすることによって、２Ｍ個の送信信号に拡張されることができ、数学的な最適化または計算の観点から何らかの利点を有することができる、２Ｍ×２Ｍ型の正方プリコーディング行列をもたらす。
【００２２】
本開示の１つの特徴は、シングルユーザおよびマルチユーザ両方のＦＤ送受信機の最適化のための、一般化されたフレームワークを提供することである。本開示は、自己干渉の最小化以外の異なる最適化目標（例えば、総レートの最大化）も可能にし、ビームフォーマと自己干渉キャンセラの複合を可能にする。別の利点は、ＭＩＭＯ構造の実施を簡素化することである。
【００２３】
実施形態では、上述の図４のプリコーディング構造は、ＦＤモードで動作し、容量（ビット／秒／ヘルツ／面積）を増加させるために、基地局において適用されることができる。これは、例えば、ＬＴＥまたは第５世代（５Ｇ）ネットワークなどの次世代ネットワークをサポートする、小規模セル配備に対しても適用可能である。構造は、無線デバイス（例えば、ＷｉＦｉ）または他の非ＲＡＮ技術においても適用されることができ、著しい容量増加を提供することによって、ユーザおよびサービスプロバイダの両方に恩恵をもたらす。ＦＤシステムは、無線ネットワークの容量を増加させるための有力な候補である。本明細書の実施形態は、ポイントツーポイントおよびポイントツーマルチポイント両方のＦＤシステムのための実用的な構造を提供する。プリコーディング構造、およびビームフォーマとＳＩキャンセラとの複合的使用についてのさらなる詳細は、技術文書ドラフト（例えば、非特許文献１を参照）において説明されている。
【００２４】
図５は、ＭＩＭＯシステムのために使用されることができる、全２重動作方法の実施形態を示している。方法は、上述のプリコーディング構造を使用して、実施されることができる。ステップ５１０において、Ｍ個のＭＩＭＯアンテナに対応するＭ個のＴｘ信号が、送受信機内のプリコーダにおいて獲得される。ステップ５２０において、２Ｍ×Ｍ型のプリコーディング行列が、プリコーダにおいて確立される。具体的には、２Ｍ×Ｍ型のプリコーディング行列は、ＭＩＭＯ送信に従ってプリコーダからＭ個のアンテナへのＭ個のＴｘ信号のための順方向または送信ビームを形成するために、チャネル情報に従って確立される。加えて、２Ｍ×Ｍ型のプリコーディング行列は、プリコーダからのＭ個のＳＩ除去信号を形成し、Ｍ個の受信機へのＭ個の受信経路において自己干渉除去を達成するためにも確立される。ステップ５３０において、Ｍ個のＳＩ除去信号は、コンバイナ（またはカプラ）を介して、受信機とＴｘ経路上の対応するサーキュレータ（またはアイソレータ）との間のＭ個の受信経路に加算される。Ｍ個のＳＩ除去信号をそれぞれＭ個の受信機へのＭ個の受信された信号と組み合わることは、受信機によって受信され、したがって、検出されるＭ個の信号において、ＳＩ信号（またはＳＩ誤差）を効果的に除去し、または実質的に低減させる。ステップ５４０において、Ｍ個のＳＩ除去信号をＭ個の受信経路に加算した後、結果の信号が、Ｍ個の受信機（または検出器）によって検出される。
【００２５】
図６は、様々な実施形態を実施するために使用されることができる、処理システム６００のブロック図である。例えば、処理システム６００は、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ラップトップ、またはデスクトップコンピュータなどのＵＥの一部とすることができる。システムは、基地局またはＷｉＦｉアクセスポイントなど、ＵＥにサービスするネットワークエンティティまたは構成要素の一部とすることもできる。処理システムは、基地局などのネットワーク構成要素の一部とすることもできる。特定のデバイスは、示された構成要素のすべて、または構成要素のサブセットのみを利用することができ、統合のレベルは、デバイスごとに様々とすることができる。さらに、デバイスは、複数の処理ユニット、プロセッサ、メモリ、送信機、受信機など、構成要素の複数の実例を含むことができる。処理システム６００は、スピーカ、マイクロフォン、マウス、タッチスクリーン、キーパッド、キーボード、プリンタ、およびディスプレイなど、１または複数の入力／出力デバイスを備える、処理ユニット６０１を備えることができる。処理ユニット６０１は、バスに接続された、中央処理装置（ＣＰＵ）６１０と、メモリ６２０と、大容量記憶デバイス６３０と、ビデオアダプタ６４０と、Ｉ／Ｏインターフェース６６０とを含むことができる。バスは、メモリバス若しくはメモリコントローラ、周辺バス、またはビデオバスなどを含む、任意のタイプのいくつかのバスアーキテクチャのうちの１または複数とすることができる。
【００２６】
ＣＰＵ６１０は、任意のタイプの電子データプロセッサを含むことができる。実施形態では、プロセッサは、プリコーダ４２０など、２Ｍ×Ｍ型のプリコーディング行列を生成するためのプリコーダとしての役割を果たすことができる。メモリ６２０は、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、またはそれらの組み合わせなど、任意のタイプのシステムメモリを含むことができる。実施形態では、メモリ６２０は、ブートアップ（ｂｏｏｔ−ｕｐ）において使用するためのＲＯＭ、およびプログラムを実行している間に使用するためのプログラムおよびデータ記憶のためのＤＲＡＭを含むことができる。実施形態では、メモリ６２０は、非一時的である。大容量記憶デバイス６３０は、データ、プログラム、および他の情報を記憶するように、またデータ、プログラム、および他の情報をバスを介してアクセス可能にするように構成された、任意のタイプの記憶デバイスを含むことができる。大容量記憶デバイス６３０は、例えば、ソリッドステートドライブ、ハードディスクドライブ、磁気ディスクドライブ、または光ディスクドライブなどのうちの１または複数を含むことができる。
【００２７】
ビデオアダプタ６４０およびＩ／Ｏインターフェース６６０は、外部入力および出力デバイスを処理ユニットに結合するためのインターフェースを提供する。説明されたように、入力および出力デバイスの例は、ビデオアダプタ６４０に結合されたディスプレイ６９０と、Ｉ／Ｏインターフェース６６０に結合されたマウス／キーボード／プリンタ６７０の任意の組み合わせとを含む。他のデバイスは、処理ユニット６０１に結合されることができ、追加のまたはより少数のインターフェースカードが、利用されることができる。例えば、シリアルインターフェースカード（図示されず）が、プリンタのためのシリアルインターフェースを提供するために、使用されることができる。
【００２８】
処理ユニット６０１は、アクセスノードまたは１若しくは複数のネットワーク６８０への、イーサネット（登録商標）ケーブルなどの有線リンク、および／または無線リンクを含むことができる、１または複数のネットワークインターフェース６５０も含む。ネットワークインターフェース６５０は、処理ユニット６０１が、ネットワーク６８０を介してリモートユニットと通信することを可能にする。例えば、ネットワークインターフェース６５０は、１または複数の送信機／送信アンテナ、および１または複数の受信機／受信アンテナを介して、無線通信を提供することができる。実施形態では、処理ユニット６０１は、データ処理、および他の処理ユニットなどのリモートデバイス、インターネット、またはリモート記憶設備などとの通信のために、ローカルエリアネットワークまたはワイドエリアネットワークに結合される。
【００２９】
本開示では、いくつかの実施形態が提供されたが、開示されたシステムおよび方法は、本開示の主旨または範囲から逸脱することなく、多くの他の特定の形態で具体化されることができることが理解されるべきである。提示された例は、説明的なものであって、限定的なものではないと見なされるべきであり、本発明は、本明細書で与えられた詳細に限定されるべきではない。例えば、様々な要素または構成要素は、別のシステム内では組み合わされること、若しくは統合されることができ、またはある特徴は、省かれること、若しくは実施されないことができる。
【００３０】
加えて、様々な実施形態において、個別または別個のものとして説明され、図説された、技法、システム、サブシステム、および方法は、本開示の範囲から逸脱することなく、他のシステム、モジュール、技法、または方法と組み合わされること、または統合されることができる。結合若しくは直接的に結合されるものとして、または互いに通信するものとして示され、または説明された他のアイテムは、電気的であるか、機械的であるか、若しくは他の方法であるかに関わらず、何らかのインターフェース、デバイス、若しくは中間構成要素を通して間接的に結合されること、または通信することができる。変更、置き換え、および改変の他の例は、当業者によって確かめることができ、本明細書で開示された主旨および範囲から逸脱することなく、行われることができる。
【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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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年10月6日(2016.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
関連出願への相互参照
本出願は、あたかもその全体が再現されたかのように、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｔｈｏ  Ｌｅ−Ｎｇｏｃ他によって２０１４年２月２７日に出願された、「Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  ａｎｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ  （ＭＩＭＯ）  Ｆｕｌｌ−Ｄｕｐｌｅｘ  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ」と題する、米国仮出願第６１／９４５５０７号の利益を主張する。
【手続補正２】
【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】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおける全２重通信のためのネットワーク構成要素によって実行される方法であって、
チャネル状態に従って生成されるプリコーディング行列を使用して、複数の送信信号のための複数のビームと、前記複数の送信信号に対応する複数の自己干渉除去信号とを形成することと、
複数のアンテナにおいて、前記送信信号のための前記複数のビームを送信することと、
前記複数のアンテナを介して、複数の受信信号を受信することと、
複数の補正された受信信号を獲得するために、前記複数の受信信号の各々に、前記複数の自己干渉除去信号から対応する自己干渉除去信号を加算することと、
複数の受信機において、前記複数の補正された受信信号を検出することと
を具えたことを特徴とする方法。
【請求項２】
形成することは、送信の総レートを最大化する目的を満たすように、前記送信信号のための前記プリコーディング行列を生成することと、順方向チャネルビームフォーミングと自己干渉抑制との間のトレードオフを達成することとを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記自己干渉除去信号は、前記送信信号のための前記ビームと同じ数量の信号を含み、前記自己干渉除去信号の各１つは、前記送信信号のための前記ビームの１つに対応することを特徴とする請求項１および２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項４】
前記プリコーディング行列は、２Ｍ×Ｍのサイズを有し、ここで、Ｍは、前記送信信号の前記数量であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記受信信号は、前記自己干渉除去信号と同じ数量の信号を含み、前記自己干渉除去信号の各１つは、前記受信信号の１つに対応することを特徴とする請求項３および４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記プリコーディング行列は、プリコーダにおいて形成され、前記複数の受信信号を受信することは、前記複数のアンテナから、前記プリコーダと前記アンテナとの間の複数の送信経路上に位置付けられた複数のサーキュレータまたはアイソレータを通して、前記複数の受信信号を受信することを含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
前記自己干渉除去信号は、前記サーキュレータまたはアイソレータと前記受信機との間の複数の受信経路上の複数のコンバイナにおいて、前記受信信号に加算されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記送信信号のための前記ビームを送信することは、前記受信信号を受信することと実質的に同時に行われることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
前記ネットワーク構成要素は、無線基地局、ＷｉＦｉアクセスポイント、およびユーザ機器のうち１つであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおける全２重通信のためのネットワーク構成要素によって実行される方法であって、
信号チャネル状態に従って生成される第１のプリコーディング行列を使用して、複数の送信信号に対応する複数のビームを形成することと、
信号チャネル状態に従って生成される第２のプリコーディング行列を使用して、前記複数の送信信号に対応する複数の自己干渉除去信号を形成することと、
複数のアンテナにおいて、前記送信信号のための前記複数のビームを送信することと、
前記複数のアンテナを介して、複数の受信信号を受信することと、
複数の補正された受信信号を獲得するために、前記複数の受信信号の各々に、前記複数の自己干渉除去信号から対応する自己干渉除去信号を加算することと、
複数の受信機において、前記複数の補正された受信信号を検出することと
を具えたことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記自己干渉除去信号は、前記送信信号のための前記ビームと同じ数量の信号を含み、前記自己干渉除去信号の各１つは、前記送信信号のための前記ビームの１つに対応することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のプリコーディング行列および前記第２のプリコーディング行列の各１つは、Ｍ×Ｍのサイズを有し、ここで、Ｍは、前記送信信号の前記数量であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおける全２重通信のためのネットワーク構成要素であって、
プロセッサと、
前記プロセッサによって実行するためのプログラミングを記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記プログラミングは、チャネル状態に従って生成されるプリコーディング行列を使用して、複数の送信信号のための複数のビームと、前記複数の送信信号に対応する複数の自己干渉除去信号とを形成するための命令を含む、非一時的コンピュータ可読記憶媒体と、
前記複数の送信信号のための前記複数のビームを送信し、複数の受信信号を受信するように構成された複数のアンテナと、
複数の補正された受信信号を獲得するために、前記複数の受信信号の各々に、前記複数の自己干渉除去信号から対応する自己干渉除去信号を加算するように構成された複数のコンバイナまたはカプラと、
前記複数の補正された受信信号を検出するように構成された複数の受信機と
を具えたことを特徴とするネットワーク構成要素。
【請求項１４】
前記プロセッサと前記複数のアンテナとの間の複数の送信経路上に位置付けられた複数のサーキュレータまたはアイソレータをさらに具えたことを特徴とする請求項１３に記載のネットワーク構成要素。
【請求項１５】
前記複数の送信経路は、前記サーキュレータまたはアイソレータと前記プロセッサとの間に位置付けられた、複数のデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）および複数の増幅器を含むことを特徴とする請求項１４に記載のネットワーク構成要素。
【請求項１６】
前記コンバイナまたはカプラは、前記サーキュレータまたはアイソレータと前記複数の受信機との間の複数の受信経路上に位置付けられたことを特徴とする請求項１４および１５のいずれか１つに記載のネットワーク構成要素。
【請求項１７】
前記複数の受信経路は、前記コンバイナまたはカプラと前記受信機との間に位置付けられた、複数の低雑音増幅器（ＬＮＡ）および複数のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を含むことを特徴とする請求項１６に記載のネットワーク構成要素。
【請求項１８】
前記プロセッサと前記コンバイナまたはカプラとの間に複数の補助経路をさらに具えたことを特徴とする請求項１６および１７のいずれか１つに記載のネットワーク構成要素。
【請求項１９】
前記複数の補助経路は、前記プロセッサと前記コンバイナまたはカプラとの間に位置付けられた、複数のデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）および複数の増幅器を含むことを特徴とする請求項１８に記載のネットワーク構成要素。
【請求項２０】
前記補助経路の総数は、前記送信経路の総数に等しく、前記アンテナの総数に等しいことを特徴とする請求項１９に記載のネットワーク構成要素。
【請求項２１】
前記受信経路の総数は、前記送信経路の前記総数に等しく、前記アンテナの前記総数に等しいことを特徴とする請求項２０に記載のネットワーク構成要素。
【国際調査報告】
2017513293.tif 000009