(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ・デバイス（３１５）を備える本体（３０１）を備えるアンテナ装置（３００）であって、前記本体（３０１）は、可撓性構造及び細長い形状を有し、
前記アンテナ装置は、基地局として動作する中央ユニット（６１０）に前記アンテナ装置を接続するためのコネクタ（７００）をさらに備え、
前記コネクタは、電源ユニット（７１０）を備える、アンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ装置であって、前記複数のアンテナ・デバイス（３１５）から前記中央ユニット（６１０）へ及び／又は前記中央ユニット（６１０）から前記複数のアンテナ・デバイス（３１５）へデータを送信するためのバス部（３１１）及び電源ライン（３１２）をさらに備える、アンテナ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のアンテナ装置であって、前記バス部（３１１）と前記電源ライン（３１２）とは、同一の接続（３１１／３１２）である、アンテナ装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載のアンテナ装置であって、各アンテナ・デバイス（３１５）は、コントローラ（ＣＰＵ）及びアンテナ素子（ＡＮＴ）を備え、前記コントローラ（ＣＰＵ）は、素子ごとの処理を実行するように構成され、よって、前記アンテナ装置が、前記アンテナ・デバイス（３１５）の前記コントローラ（ＣＰＵ）を利用する分散処理のために構成される、アンテナ装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載のアンテナ装置であって、前記アンテナ装置（３００）を少なくとも１つの他のアンテナ装置（３００）に接続するためのコネクタ（７００）をさらに備えるか、又は当該コネクタ（７００）に接続されるように構成される、アンテナ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のアンテナ装置であって、電源ユニット（７１０）をさらに備えるか、又は当該電源ユニット（７００）に接続されるようにさらに構成される、アンテナ装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載のアンテナ装置であって、前記アンテナ・デバイスは、一行に配置される、アンテナ装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載のアンテナ装置であって、前記アンテナ・デバイスの過半数、例えばすべては、同じ方向を向くように配置される、アンテナ装置。
【請求項９】
請求項１乃至７の何れか１項に記載のアンテナ装置であって、前記アンテナ・デバイスの一部は、交差偏波されるなどのように、異なる方向を向くように配置される、アンテナ装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか１項に記載のアンテナ装置であって、少なくとも１つの追加のデバイス（８１０）をさらに備える、アンテナ装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか１項に記載のアンテナ装置であって、前記アンテナ・デバイス（３１５）は、前記本体（３０１）のカバー又はシース（３０５）内に配置される、アンテナ装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか１項に記載のアンテナ装置であって、前記本体はケーブルである、アンテナ装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１１の何れか１項に記載のアンテナ装置であって、前記本体は細長いストリップである、アンテナ装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１１の何れか１項に記載のアンテナ装置であって、前記本体はフィルムである、アンテナ装置。
【請求項１５】
基地局として動作するように構成された中央ユニット（６１０）と、請求項１乃至１４の何れか１項に記載の少なくとも１つのアンテナ装置とを備える、分散マッシブＭＩＭＯ（多入力多出力システム）（６００）。
【請求項１６】
請求項１５に記載の分散マッシブＭＩＭＯシステムであって、アンテナ・パネルをさらに備える、分散マッシブＭＩＭＯシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、ワイヤレス通信の分野に関する。より具体的に、これは、マッシブＭＩＭＯ（多入力多出力）システム、より具体的に分散マッシブＭＩＭＯシステム（Ｄ‐ｍａＭＩＭＯ又は分散ｍａＭＩＭＯ）で使用される改良されたアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マッシブＭＩＭＯは、それぞれが１つ以上のアンテナを有するユーザ又はワイヤレス端末の集合が互いに通信するワイヤレス通信のための多入力多出力技術の集合であるマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ‐ＭＩＭＯ）の例である。対照的に、シングルユーザＭＩＭＯは、単一のマルチアンテナ受信機と通信する単一のマルチアンテナ送信機を考慮する。ＯＦＤＭＡがＯＦＤＭに多元接続（マルチユーザ）能力を加えるのと同様に、ＭＵ‐ＭＩＭＯはＭＩＭＯに多元接続（マルチユーザ）能力を加える。ＭＵ‐ＭＩＭＯは、ＭＵ‐ＭＩＭＯアップリンクの容量に関するテラター（Ｔｅｌａｔａｒ）による研究を含む、マルチアンテナ通信の研究の開始以来、研究されてきた。マルチアンテナ（ＭＩＭＯ）技術はワイヤレス通信について成熟しつつあり、ＬＴＥ及びＷｉ‐Ｆｉ（登録商標）のようなワイヤレス・ブロードバンド規格に組み込まれてきた。基本的に、送信機／受信機がより多くのアンテナを備えるほど、取りうる信号経路がより多くなり、データ・レート及びリンク信頼性に関してより良好な性能が得られる。支払うべき対価は、ハードウェアの複雑さ（ＲＦ増幅器フロントエンドの数）と、両端における信号処理の複雑さ及びエネルギー消費とが増大することである。
【０００３】
よって、（大規模アンテナ・システム及び超大型ＭＩＭＯとしても知られる）マッシブＭＩＭＯは、上述のように、各基地局（ＢＳ）が多数のアンテナ素子（少なくとも５０個）を備え、同じ時間及び周波数帯域を共有し空間領域で分離される多くの端末にサービスを提供するためにこれらのアンテナ素子が使用されているマルチユーザＭＩＭＯ技術である。重要な仮定は、端末よりも多くの、少なくとも２倍であるが、理想的にはできるだけ多いＢＳアンテナであるということである。マッシブＭＩＭＯは、従来のマルチユーザＭＩＭＯよりも多くの利点を提供する。第１に、従来のマルチユーザＭＩＭＯは、ほぼ等しい数のサービス・アンテナ及び端末を有するシステムをサポートするように設計されており、実際の実装は、通常、周波数分割複信（ＦＤＤ）動作に依存するので、スケーラブル技術ではない。対照的に、マッシブＭＩＭＯでは、アクティブ端末ＴＤＤ動作に対してサービス・アンテナが大幅に超過することが、スループット及び放射エネルギー効率の大幅な改善をもたらす。これらの利点は、基地局アンテナによって送受信される信号を適切に整形することによって達成される強力な空間多重化から生じる。プリコーディングをすべてのアンテナに適用することによって、基地局は意図された端末の位置における信号間の強め合う干渉を保証でき、他のほとんどすべての場所で弱め合う干渉を保証できる。さらに、アンテナの数が増加するにつれて、エネルギーは、空間内の小さな領域に極めて正確に集束されうる。マッシブＭＩＭＯの他の利点は、それが単純な信号処理技術に依存することによる単純な低電力コンポーネントの使用、低減されたレイテンシ、及び意図的なジャミングに対するロバスト性を含む。
【０００４】
ＴＤＤモードで動作することによって、マッシブＭＩＭＯはチャネル相互特性を活用し、それに従って、チャネル応答は、アップリンク及びダウンリンクの両方において同じである。チャネル相互関係により、ＢＳがアップリンクにおいて端末によって送信されたパイロット・シーケンスからチャネル状態情報（ＣＳＩ）を取得することが可能になり、このＣＳＩはその後、アップリンク及びダウンリンクの両方に有用である。大数の法則のおかげで、各端末によって見られる実効スカラ・チャネル利得は、決定論的定数に近い。これはチャネル・ハードニングと呼ばれる。チャネル・ハードニングのおかげで、端末は、長期統計ＣＳＩのみを使用してダウンリンク・データを確実に復号でき、物理層制御シグナリングの大部分を冗長にする、すなわち、低コストのＣＳＩ取得を行う。これは、従来のリソース割当て概念を不要にし、ＭＡＣ層の単純化をもたらす。これらの利点は、マッシブＭＩＭＯが予備的な５Ｇ議論で中心的な位置を占める理由を説明する。
【０００５】
しかし、マッシブＭＩＭＯシステム性能は、いくつかの制限要因によって影響を受ける。チャネル相互関係がハードウェア較正を必要とする。さらに、いわゆるパイロット汚染効果は、マッシブＭＩＭＯシステムの性能を著しく制限する基本的な現象である。理論的に、マッシブＭＩＭＯシステム内のすべての端末に、直交アップリンク・パイロット・シーケンスを割り当てることができる。しかし、存在できる直交パイロット・シーケンスの最大数は、コヒーレンス時間とコヒーレンス帯域幅との積であるコヒーレンス間隔のサイズによって上限が定められる。したがって、直交パイロットを採用することは、端末の数が増加するにつれて非効率的なリソース割り当てにつながるか、又はコヒーレンス間隔が短すぎる場合に実行することが物理的に不可能である。結果として、パイロットは、セルにわたって、又は（より高いセル密度のために）ホーム・セル内でさえ再使用されなければならない。これは、必然的に、同一のパイロットを共有する端末間の干渉を引き起こす。パイロット汚染は、ＢＳアンテナの数が大きくなるにつれても消滅せず、したがってこれは漸近的に残る１つの障害である。
【０００６】
ワイヤレス・ネットワークにおいてマッシブＭＩＭＯを実施するために、２つの異なるアーキテクチャを採用できる。
【０００７】
集中型（Ｃ‐ｍａＭＩＭＯ）１０１は、図１に示されるように、ＢＳ１２０及びユーザ側、ＵＥ１１５、の両方において、コンパクトなエリアにすべてのアンテナ１１０が同じ場所に配置される。これは、従来のマッシブＭＩＭＯシステムを表す。
【０００８】
分散（Ｄ‐ｍａＭＩＭＯ）１０２は、図２に示されるように、本書でアクセス・ポイント（ＡＰ）１３５と呼ばれるＢＳアンテナが、十分に計画されるかランダムな方式で、広いエリアにわたって地理的に広がっている。アンテナ１３５は、大容量バックホール・リンク１４０（例えば、光ファイバ・ケーブル）を介して、互いに接続され、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１３０に接続される。これは、セルフリー・マッシブＭＩＭＯシステムとしても知られている。
【０００９】
本発明者らは、Ｄ‐ｍａＭＩＭＯアーキテクチャが将来の規格におけるネットワークＭＩＭＯの１つの重要なイネーブラであると考えている。ネットワークＭＩＭＯはセルフリー・ワイヤレス・ネットワークのために使用される用語であり、カバレッジ・エリアにわたって展開されるすべてのＢＳが、分散アンテナを有する単一のＢＳとして動作する。ネットワークがユーザを空間的に多重化し、全員に引き起こされる干渉を正確に制御する大きな能力を有するので、これは、性能の観点から理想的なネットワーク・インフラストラクチャとみなすことができる。
【００１０】
Ｄ‐ｍａＭＩＭＯと従来の分散ＭＩＭＯとの違いは、所与のユーザにコヒーレントにサービスを提供することに関与するアンテナの数である。Ｄ‐ｍａＭＩＭＯでは、すべてのアンテナがすべてのユーザにサービスを提供する。Ｃ−ｍａＭＩＭＯと比較すると、Ｄ−ｍａＭＩＭＯは、マクロ・ダイバーシティ利得の増大により、ネットワーク・カバレッジとエネルギー効率との両方を改善する可能性がある。これは、より高いバックホール要件及び分散信号処理の必要性を犠牲にする。Ｄ‐ｍａＭＩＭＯでは、ペイロード・データに関する情報及び電力制御係数がＡＰとＣＰＵとの間でバックホール・ネットワークを介して交換される。ＡＰ又は中央ユニットの間で瞬時ＣＳＩの交換はなく、すなわち、ＣＳＩ取得は、各ＡＰにおいて局所的に実行されうる。
【００１１】
ネットワーク・トポロジーに起因して、Ｄ‐ｍａＭＩＭＯは、異なる分散アンテナへの異なるアクセス距離によって引き起こされる異なる程度の経路損失を被り、必ずしも良好ではない非常に異なるシャドウイング現象を被る（道路レベルで展開されるアンテナは、高所で展開されるアンテナよりも建物によってブロックされやすい）。さらに、Ｄ‐ｍａＭＩＭＯにおけるアンテナの位置がシステム性能に重大な影響を及ぼすので、アンテナ位置の最適化が重要である。さらに、Ｄ‐ｍａＭＩＭＯシステムは潜在的に、低度のチャネル・ハードニングを被る。前述したように、チャネル・ハードニング特性は、小規模フェージングを抑制するためにマッシブＭＩＭＯにおいて重要であり、コヒーレント送信に関与する膨大な数のアンテナに由来する。Ｄ‐ｍａＭＩＭＯでは、ＡＰは広域に分散され、多くのＡＰは所与のユーザから非常に遠くにある。したがって、各ユーザは、より少ない数のＡＰによって効果的にサービスを提供される。その結果、チャネル・ハードニングは、あまり顕著ではないかもしれない。これは、システム性能にかなりの影響を及ぼす。
【００１２】
任意のワイヤレス・ネットワークの性能は明らかに、複数のアンテナにおける位相コヒーレント処理を容易にするのに十分に良好なＣＳＩの可用性である。直観的に、高品質ＣＳＩを取得することは、アンテナが広い地理的エリアにわたって分散されるＤ‐ｍａＭＩＭＯにおけるよりも、Ｃ‐ｍａＭＩＭＯを用いた方が容易であるはずである。それにもかかわらず、マクロ・ダイバーシティ利得は支配的な重要性を有し、改善されたカバレッジ及びエネルギー効率につながる。
【００１３】
マッシブＭＩＭＯ展開に伴う問題は、多数のアンテナが大量のデータを生成することである。これは、従来の無線対アンテナ・インターフェースでは、このデータをシャッフルするために非常に大容量のファイバ・ネットワークが必要とされることを意味する。ファイバは高価であり、設置のために熟練者を必要とする。どちらも、マッシブＭＩＭＯの展開シナリオを制限する。また、異なるアレイ・サイズを扱うために異なるサイズのベースバンド・ユニットが必要となるので、例えば、３２個のアンテナを扱うために１つと、１２８個のアンテナを扱うために別の１つなどが必要となるので、スケーラビリティの問題もある。
【００１４】
実用的な観点から、すべてのアンテナ素子（すなわちＡＰ）が互いに近接して配置されるＣ‐ｍａＭＩＭＯ解決策は、アンテナ素子がより広いエリアにわたって分散されるＤ‐ｍａＭＩＭＯ解決策と比較して、多くの欠点を有する。例えば以下である。
‐非常に大きなサービス変動：中央のマッシブＭＩＭＯノードの近くに偶然位置するＵＥは非常に良好なサービス品質を経験し、一方、より離れたＵＥについて、サービス品質は急速に低下する。
‐ブロッキングの影響を受けやすい：特に高周波数帯域で、ＵＥとＣ‐ｍａＭＩＭＯノードとの間の見通し線を妨害する障害物によって信号がブロックされやすい。Ｄ‐ｍａＭＩＭＯでは、多数のアンテナ素子がブロックされうるが、すべてのアンテナ素子をブロックするには遥かに多くの障害物を必要とする。
‐高い熱集中：熱集中のせいで、Ｃ‐ｍａＭＩＭＯノードを非常に小さくすることは困難である。Ｄ‐ｍａＭＩＭＯでは、各アンテナ素子（及びその関連する処理）が少量の熱しか発生せず、これにより小型化が簡略化される。
‐大規模で視認可能な設備：Ｃ−ｍａＭＩＭＯ設備は、特に低周波数帯域で大きくなりうる。Ｄ‐ｍａＭＩＭＯ設備は実際にはさらに大きいが、視覚的影響はほとんど無視できる。
‐設置に「無線技能」を有する人員が必要である：単一の場所に複雑なハードウェアを設置するには計画が必要であり、かなりの確率で認定された人員による適切な設置も必要である。Ｄ−ｍａＭＩＭＯの設置では、非常に多くのアンテナ素子の１つ１つが非常に良い場所に設置されることはあまり重要ではない。素子の過半数が十分に良好な位置に設置されれば十分である。Ｄ‐ｍａＭＩＭＯ展開により、設置に関する要件を大幅に緩和できる。
‐規則（例えば、比吸収率ＳＡＲ）によって制限される電力：アンテナ素子が互いに近接して配置されるならば、電磁波安全規則が適用される設置に近いエリアが存在する。これは、多くの設置において、全放射無線周波数電力に制限を課す可能性が高い。Ｄ‐ｍａＭＩＭＯ設備では、ユーザが少数のアンテナ素子に近づくかもしれないが、広いエリアにわたって分散される多くの素子に物理的に近づくことは不可能である。
【００１５】
Ｃ−ｍａＭＩＭＯと比較して、Ｄ−ｍａＭＩＭＯには多くの有意な利益がある。しかし、Ｄ‐ｍａＭＩＭＯにおけるアンテナ素子間のケーブル配線及び内部通信は、最新の解決策では禁止されている。Ｄ‐ｍａＭＩＭＯ設備において、（例えば、スター・トポロジーにおいて）各アンテナ素子と中央処理ユニットとの間に別個のケーブルを接続することは、経済的に実現可能ではない。任意のＡＰトポロジと最適なＡＰトポロジとの両方が、それ自体で、バックホール・コンポーネントのための法外なコストだけでなく、処理及び設定を分散するための設置コストにつながる可能性がある。
【００１６】
したがって、設置が容易で安価な分散ｍａＭＩＭＯシステムを提供する必要がある。
【００１７】
また、任意のＭＩＭＯ設備において、すなわち、それが集中化されているか分散されているかにかかわらず、またＭＩＭＯ設備におけるアンテナ素子の数が大きいか小さいかにかかわらず、個々のアンテナ素子と中央処理ユニットとの間の改良された処理及び内部通信が必要とされている。
【発明の概要】
【００１８】
「備える／備えている」との用語は、本明細書で使用される場合に、述べられた特徴、整数、ステップ又はコンポーネントの存在を特定すると解釈されるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、コンポーネント又はそれらのグループの存在又は追加を排除しないことが強調されるべきである。
【００１９】
いくつかの実施形態の目的は、上記又は他の欠点の少なくともいくつかを解決又は軽減することである。
【００２０】
これは、一般に、アンテナ素子及び関連するアンテナ処理ハードウェアが前記アンテナ素子及び処理ハードウェアにデータ転送及び電力供給を提供する同じケーブル内に配置されることを特徴とする基地局（ＢＳ）基地局を提供することによって達成される。
【００２１】
第１態様によれば、これは複数のアンテナ・デバイスを備える本体を備える分散ｍａＭＩＭＯシステムで使用される基地局のためのアンテナ装置によって達成され、アンテナ装置は、本体が可撓性構造及び細長い形状を有することを特徴とする。
【００２２】
いくつかの実施形態で、アンテナ装置は、基地局として動作する中央ユニット（６１０）にアンテナ装置を接続するためのコネクタ（７００）をさらに備えてもよい。
【００２３】
いくつかの実施形態で、アンテナ装置は、中央ユニットから複数のアンテナ・デバイスへの及び複数のアンテナ・デバイスから中央ユニットへのデータを送信するためのバス部と及び電源ラインをさらに備えてもよい。
【００２４】
１つの実施形態で、バス部と電源ラインとは同じ接続である。
【００２５】
いくつかの実施形態で、各アンテナ・デバイスはコントローラとアンテナ素子とを備え、前記コントローラは素子ごとの処理を実行するように構成され、よって、アンテナ装置は、アンテナ・デバイスのコントローラを利用する分散処理のために構成される。
【００２６】
いくつかの実施形態で、アンテナ装置は、アンテナ装置を少なくとも１つの他のアンテナ装置に接続するためのコネクタをさらに備えてもよく、又は当該コネクタに接続されるように構成されてもよい。
【００２７】
いくつかの実施形態で、アンテナ装置は、電源ユニットをさらに備えてもよく、又は当該電源ユニットに接続されるように構成されてもよい。
【００２８】
いくつかの実施形態で、アンテナ・デバイスは、一行に構成される。
【００２９】
いくつかの実施形態で、アンテナ・デバイスの過半数、例えばすべては、同じ方向を向くように構成される。
【００３０】
いくつかの実施形態で、アンテナ・デバイスは、前記本体のカバー又はシース内に配置される。いくつかの実施形態で、本体はケーブルである。
【００３１】
いくつかの実施形態で、本体は細長いストリップである。
【００３２】
いくつかの実施形態で、本体はフィルムである。
【００３３】
いくつかの実施形態で、追加のセンサのような追加のデバイスがアンテナ装置に統合されてもよい。たとえば、温度センサ、圧力センサ、光センサ、近接センサ、振動センサ、マイクロフォン、カメラ・センサ、誤動作検出、又は例えば盗難アラームのようなアラームである。
【００３４】
第２態様によれば、基地局として動作するように構成された中央ユニットと、上記の少なくとも１つのアンテナ装置とを備える分散マッシブＭＩＭＯ（多入力多出力システム）が提供される。
【００３５】
いくつかの実施形態の利点は、分散Ｍａ‐ＭＩＭＯ基地局のための費用効率の高い建築プラクティスが提供されることである。
【００３６】
本発明はまた、簡単で正確な位置決めを提供する。
【００３７】
本発明はまた、端末の位置決めのための高度なタイミング又は角度推定の要件を取り除く。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
添付の図面を参照しながら、以下の実施形態の詳細な説明から、さらなる目的、特徴及び利点が明らかになるだろう。
【図１】例示の従来技術の集中ｍａＭＩＭＯシステムを示す模式図である。
【図２】例示の従来技術の分散ｍａＭＩＭＯシステムを示す模式図である。
【図３】本発明の１つの実施形態によるアンテナ装置の模式図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態によるアンテナ装置の変形例の模式側面図を示す。
【図４Ｂ】本発明の実施形態によるアンテナ装置の変形例の模式側面図を示す。
【図５Ａ】、
【図５Ｂ】、
【図５Ｃ】アンテナ装置の配置の様々な例を示す。
【図６】本発明の実施形態によるアンテナ装置を利用するように構成されたシステムの例を示す。
【図７】いくつかのアンテナ装置を直列及び並列に接続する一般概念を示す。
【図８】本発明の例示的な実施形態の模式図を示す。
【図９Ａ】、
【図９Ｂ】本発明の例示的な実施形態による、アンテナ・デバイスと通信するＵＥの模式図を示す。
【図１０】本発明の例示的な実施形態による、図９に示される処理を実行するための一般的な方法を示す。
【図１１】本発明の１つの実施形態による、マッシブＭＩＭＯ送信の直列化された送信ＴＸインタフェースを示す図である。
【図１２】本発明の例示的な実施形態による、マッシブＭＩＭＯ受信のための直列化された受信ＲＸインタフェースを示す。
【図１３】本発明の例示的な実施形態による、素子ごとの処理を実行する方法を実行するためのフローチャートを示す。
【図１４】本発明の例示的な実施形態によるバッチ受信機処理の例を示す。
【図１５】本発明の例示的な実施形態による、相互関係ベースの送信のための基準信号の構成の例を示す。
【図１６】本発明の例示的な実施形態によるＵＬ送信の受信構成の例を示す図である。
【図１７】本発明の例示的な実施形態による、αの異なる値に対する、ユーザごとに達成可能なダウンリンク・レートの１０パーセンタイル、中央値、及び９０パーセンタイルを示す。
【図１８】アンテナ装置内の通信がアナログ（例えば、短距離）通信とデジタル（例えば、長距離）通信との両方から構成されてもよいことを示す本発明の例示的な実施形態を示す。
【図１９】分散コヒーレント・ビームフォーミングに必要な所要時間及び周波数精度を可能にするために分散時間同期構成が使用されうることを示す、本発明の例示的な実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下では、分散ｍａＭＩＭＯシステム１００を提供するために可撓性を有するアンテナ装置が使用される実施形態が説明される。
【００４０】
図３は、本発明の１つの実施形態によるアンテナ装置の模式図である。アンテナ装置３００は、中心コア３１０を取り囲むシース又はカバー３０５を有するケーブル３０１を備える。当業者に理解されるように、カバー又はシースは、コアのタイプに応じて、金属シールド又は誘電絶縁体であるジャケット及び／又は絶縁シールドを備えてもよい。このような要素は、模式図を整然とし容易に理解できることを維持するために示されていない。このような要素は、カバーに含まれるものと解釈される。
【００４１】
図から分かるように、アンテナ装置３００は、複数のアンテナ・デバイス３１５を備える。１つのアンテナ装置におけるアンテナ・デバイス３１５の数は、意図される周波数及びアンテナ装置３００の長さによって変化するが、１つの例は４００個のアンテナ・デバイス３１５を収容する長さ１００メートルのケーブル３０１である。
【００４２】
１つの実施形態で、アンテナ・デバイス３１５は、カバー３０５内に包み込まれる（ｅｎｃａｓｅ）。１つの実施形態で、アンテナ・デバイス３１５は、カバー３０５内に収容される（ｈｏｕｓｅ）。当業者に理解されるように、アンテナ装置３００のカバー３０５内にアンテナ・デバイス３１５をどのように提供するかについていくつかの選択肢が存在し、収容又は包み込みは２つの選択肢に過ぎない。
【００４３】
１つの実施形態で、コア３１０は、情報及びデータを送信するためのバス部３１１を備える。１つの実施形態で、バス部３１１は、情報及びデータを送信するための金属ベースのケーブル３１１を備える。本願の目的について、データと情報との間に差は生じず、これらは両方とも、情報又はデータとして交換可能に言及される。１つの実施形態で、バス部３１１は、アンテナ・デバイス３１５と処理ユニット（図３に図示せず）との間で情報及びデータを送信するための光ファイバを備える。
【００４４】
アンテナ・デバイス３１５は、バス部３１１を介して他のアンテナ・デバイス３１５及び／又は処理ユニットへの／からの情報及びデータを送信するためのデータ・ポート３１３を備える。
【００４５】
１つの実施形態で、コア３１０は、アンテナ・デバイス３１５に電力を提供するための電源ライン３１２も備える。アンテナ・デバイス３１５は、電源ライン３１２から電力を受け取るためのカップリング３１４を備える。
【００４６】
１つの実施形態で、各アンテナ・デバイス３１５は、すべての処理を扱い０．１Ｗの無線周波数出力電力を提供するために２Ｗの電力を必要とする。１００個の素子を有するアンテナ装置では、これは２００Ｗの総電力消費に対して１０Ｗの無線出力をもたらす。
【００４７】
より多くの数のアンテナ・デバイスが必要とされる可能性が非常に高いので、必要とされる全体の電力は増大し、従来技術のシステムのようにすべてのアンテナを互いに近接して配置すると、熱放散に関して問題が生じる。しかし、本発明のように、すべての素子をストライプ状に配置することによって、アンテナ・デバイスはより広いエリアにわたって、かつ、互いからより大きな距離で広がり、それゆえ、熱放散の問題を解決する。
【００４８】
バス部３１１が電力を送信できる１つの実施形態で、バス部３１１及び電源ライン３１２は、１つの同じ要素３１１／３１２であってもよい。このような１つの実施形態で、電力カップリング３１４及びデータ・ポート３１３は、同一の接続３１３／３１４であってもよい。
【００４９】
このような１つの実施形態で、情報を電流に重畳することによって電力と共にデータが送信される。
【００５０】
図３から分かるように、１つのアンテナ・デバイスが、アンテナ・デバイス３１５のいくつかのコンポーネントを示す拡大模式図に示される。アンテナ・デバイス３１５は、命令及びデータを格納するための付随するメモリ（明示的には示されていないが、プロセッサとは異なる場合であっても、コントローラに含まれるものと見なされる）を有するプロセッサ又は中央処理ユニット、ＣＰＵ、のようなコントローラを備える。
【００５１】
アンテナ・デバイスはまた、様々なコンポーネントによって必要とされるように電力を受け取り分配するように構成された電源ユニット（ＰＵ）を備える。電源ユニット（ＰＵ）は、電力と共に送信されるデータを受け取るためのデータ・ポートとしても動作してもよい。
【００５２】
アンテナ・デバイス３１５はまた、少なくとも１つのアンテナ素子ＡＮＴを備える。アンテナ素子のサイズは、アンテナが動作するように設計された周波数に依存する。各アンテナ素子のサイズは、波長の半分（λ／２）に比例し、波長対キャリア周波数（ｆ）の依存性は、λ＝ｃ／ｆに等しく、ここでｃは光の速度である。例えば、６０ＧＨｚの周波数はアンテナ素子が少なくとも２．５ｍｍであることを必要とし、３０ＧＨｚはアンテナ素子が少なくとも５ｍｍであることを必要とし、１５ＧＨｚはアンテナ素子が少なくとも１０ｍｍであることを必要とし、２ＧＨｚはアンテナ素子が少なくとも７５ｍｍであることを必要とする。
【００５３】
図３から分かるように、アンテナ装置３００は、円形のケーブル３０１内に収容されている。しかし、これは例示的な実施形態に過ぎず、図４Ａ及び４Ｂに示されるように、いくつかの他のオプションが存在する。
【００５４】
図４Ａは、本発明の実施形態によるアンテナ装置の変形例の模式側面図を示す。図４Ａから分かるように、アンテナ装置は、カップリング３１４を介して電源ライン３１２に接続され、データ・ポート３１３を介してバス部３１１に接続された複数のアンテナ・デバイス３１５（１つのみ図示）を収容するカバー３０５を備える細長い本体３０１を備える。
【００５５】
細長い本体３０１は、幅に少なくとも５０の倍率を乗じたものをはるかに超える長さを有する。１つの実施形態で、長さは、幅に倍率１００を乗じたものを超える。１つの実施形態で、長さは、幅に倍率５００を乗じたものを超える。１つの実施形態で、長さは、幅に倍率１０００を乗じたものを超える。したがって、いくつかの実施形態で、長さと比較して、幅は事実上無視できる。
【００５６】
本体３０１の高さは幅と同じオーダであるか、又は幅よりも小さいと考えられ、いくつかの実施形態で、長さと比較して事実上無視できる。
【００５７】
アンテナ装置は、壁又は天井又は屋根のような構造体へのアンテナ装置３００の取り付けを簡単にするための接着層３０６を備えてもよい。
【００５８】
図４Ｂは、本発明の実施形態によるアンテナ装置の変形例の模式側面図を示す。図４Ｂから分かるように、アンテナ装置は、複数のアンテナ・デバイス３１５ａ、３１５ｂ及び３１５ｃを収容するカバー３０５を備えるフィルムのような幅広の細長い本体３０１を備える。図４Ｂでは、３つのアンテナ・デバイスのみが示されているが、これは側面図であるので、示されているアンテナ・デバイス３１５ａ〜ｃはアンテナ・デバイスの複数の行を表すことに留意されたい。一行のアンテナ・デバイス３１５は、アンテナ・デバイス３１５ａのように、指定された（その行に対して指定された）電源ライン３１２及びバス部３１１によって供給されてもよい。これに代えて又はこれに加えて、一行のアンテナ・デバイス３１５は、アンテナ・デバイス３１５ｂ及び３１ｃｂのように、共有電源ライン３１２及びバス部３１１によって供給されてもよい。
【００５９】
アンテナ装置は、壁又は天井又は屋根のような構造体へのアンテナ装置３００の取り付けを簡単にするための接着層３０６を備えてもよい。
【００６０】
アンテナ装置の正確な形状は本発明のコアではないが、アンテナ装置は、アンテナ・デバイス３１５の分散配置を提供するような細長い形状を有する。
【００６１】
アンテナ装置３００は、少なくともスプール上で巻くことができるように、好適には可撓性を有する。１つの実施形態で、アンテナ装置３００は、少なくとも１つの自由度（図４を参照して上下など）で曲げられるように可撓性を有する。１つの実施形態で、アンテナ装置３００は、少なくとも２つの自由度（図４を参照して上下及び左右など）で曲げられるように可撓性を有する。
【００６２】
これは、アンテナ装置３００のカバー３０５を可撓性材料で構成し、アンテナ・デバイス３１５をある程度の曲げを可能にするのに十分な間隔にすることによって達成されてもよい。必要とされる正確な間隔は、アンテナ・デバイス３１５のサイズ、所望の可撓性の程度、及びシース３０５の形状に依存する。
【００６３】
細長く可撓性を有するアンテナ装置を提供することによって、いくつかの利点が達成される。
【００６４】
１つの利点は、単にアンテナ装置３００を展開することによって、アンテナをより自由に分散させうることである。データ・バス及び電源がこの装置に含まれるので、無線技術の知識を必要とする困難な設置手順が必要ない。
【００６５】
別の利点は、建物の上部に大きなパネルとして配置される代わりに、建物の輪郭をたどることなどのように、より巧妙な方法で分散されうるので、アンテナ装置が見掛け上、小さくなることである。
【００６６】
別の利点は、アンテナ装置を建物の角の周りに構成又は配置することができ、それによって、建物（アンテナが配置されているものであっても）が、アンテナによって送受信される電波をブロックしうる都市施設で生じうる多くのいわゆるブロッキング問題を回避することができることである。可撓性を有するアンテナ装置を提供することによって、アンテナ装置は、角の周りに掛けられてもよく、それによって、信号を送信するための自由な視界を受ける。
【００６７】
アンテナ装置が不規則な方法で、より広いエリアにわたって配置されてもよいので、すべての可能な視界がカバーされる可能性が劇的に増加し、アンテナ装置の周りの全視界（又はその大部分）が、少なくともいくつかのアンテナによってサービス提供されうる。これは精密な設置の必要性を減少させ、また、アンテナ配置は、はるかに容易に設置できる。
【００６８】
図３及び図４Ａの実施形態は、すべてのアンテナ・デバイスが一行に、例えば直列に接続されるアンテナ装置を示すが、アンテナ・デバイスが実質的に一行に配置される限り、並列接続が使用されてもよい。行は直線である必要はないが、一般的な行は全ての方向に追加の可撓性を提供するのに十分である。このような実施形態はまた、従来技術のような幅広及び／又は剛性を有する構成とは異なり、作業するのに非常に柔軟であるため、設置が容易である。
【００６９】
図３、図４Ａ及び図４Ｂの実施形態は、すべてのアンテナ・デバイスが同じ一般的な方向を向くように配置されるアンテナ装置を示す。しかし、（設置者が任意の特定の方向にアンテナ装置を配置する必要がないため設置を簡素化するために、アンテナ装置が異なる方向を向くように配置することも可能であり、（ストリップが直線に配置されていると仮定して）全て又はほとんどのアンテナ素子が同一の一般的な方向に向いている実施形態は、全てのアンテナ・デバイスが使用される利点を有し、アンテナ・デバイスの方向が容易にマークされ、全てのアンテナ・デバイスが同一の方向に向いているため、設置が容易であり、それによって、どのエリアがカバーされているかを確実に知ることができる。より多くの又は追加のエリア／角度がカバーされることが望まれる場合に、これは、アンテナ装置が異なる形状に配置されることによって容易に達成され、よって、アンテナ装置が可撓性を有することは、これを可能にする。
【００７０】
このような１つの実施形態で、アンテナ・デバイスは交差偏波されるように配置される。高周波数について、アンテナ素子はアンテナ配置（ストライプ）の厚さよりも小さく、素子がストライプ方向に沿って配置されなければならない場合に、素子サイズがストライプの厚さよりも大きい場合とは対照的に、２つのアンテナ素子をアンテナ装置（ストライプ）の内側で交差するように配置してもよい。さらに、可撓性はまた、アンテナ装置が周囲に（ある程度）適合するように形成されうるので、高精度の設置を可能にする。図５Ａ〜５Ｃはアンテナ装置３００の配置の様々な例を示し、アンテナ装置３００は破線で示されている。図５Ａに、ショッピングモールの構造線に沿って、本書によるアンテナ装置を配置する例が示されている。これにより、実際のアンテナが隠されているか、又は少なくとも目立つ位置が与えられず、その結果として訪問者がアンテナのマッシブ装置に気付きさえしないような方法で、ショッピングモール内のすべての顧客、スタッフ、及び（静止）機器がショッピングモールのすべてのエリア／コーナーで効率的にサービスを受けることが可能になる。
【００７１】
図５Ｂに、空港の構造線に沿って、本書によるアンテナ装置を配置する例が示されている。これにより、実際のアンテナが隠されているか、又は少なくとも目立つ位置が与えられず、その結果として訪問者がアンテナのマッシブ装置に気付きさえしないような方法で、空港内のすべての旅行者、スタッフ、及び（静止）機器が空港のすべてのエリア／コーナーで効率的にサービスを受けることが可能になる。これは空港において、多くの外国のユーザ機器を受け入れると仮定しているので、これは、異なる周波数で動作するような、外国又は通常でない電気通信の必要性を有するユーザにサービスを提供するために必要とされる場合に、追加のアンテナ装置を配置することも可能にする。これは、情報又は広告目的で必要とされるスペースを単に余りに多くパネルが要するので、大きなパネルを使用することは不可能だろう。
【００７２】
図５Ｃに、スポーツ・スタジアムの構造線に沿って、本書によるアンテナ装置を配置する例が示されている。これにより、実際のアンテナが隠されているか、又は少なくとも目立つ位置が与えられず、その結果として訪問者がアンテナのマッシブ装置に気付きさえしないような方法で、スポーツ・スタジアム内のすべての訪問者及び（静止）機器がスポーツ・スタジアムのすべてのエリア／コーナーで効率的にサービスを受けることが可能になる。これはまた、想定される非常に多数の訪問者（４０，０００人を超える訪問者は珍しくなく、いくつかのスタジアムは１００，０００人を超える訪問者を収容することさえでき、いくつかの例‐ストラーホフ・スタジアム‐は、２００，０００人を超える訪問者を収容できる）にサービスを提供する多数のアンテナを１つの小さなエリアに配置することを可能にする。既存の構造体にとって重すぎるかもしれず、スポーツ・フィールドの視界を妨げさえするかもしれない大きすぎるスペースや特別な取り付けを大きなパネルが必要とするので、大きなパネルを使用することは不可能だろう。
【００７３】
図６は、本書に開示される実施形態によるアンテナ装置３００を利用するように構成されたシステム６００の例を示す。
【００７４】
中央（処理）ユニット６１０は、それぞれが複数のアンテナ素子（参照されていないが、点で示されている）を含む複数のアンテナ装置３００に接続されている。よって、中央ユニット６１０又は基地局は、複数のユーザ機器（ＵＥ）１１５にサービスを提供できる。
【００７５】
図６から分かるように、アンテナ装置は、構造化された装置を提供するために、直線状に配置されてもよい。さらに、又はその代わりに、アンテナ装置は、家屋又は他の建物又は構造物の周りのように、可撓性装置を提供するために、曲線状に配置されてもよい。
【００７６】
また、図６から分かるように、中央ユニット６１０は、アクセス・ポイント又はアンテナ・パネル６２０に接続されてもよい。よって、本書によるアンテナ装置は、従来技術のアンテナ・パネルと組み合わせることが可能である。
【００７７】
アンテナ装置３００は当然ながら、中央ユニットに接続されるためのコネクタを一端に備える。しかし、アンテナ装置はまた、さらなるアンテナ装置に接続するために、各端部に１つずつで２つのコネクタを備えてもよい。これは、アンテナ装置を直列に配置することを可能にする。また、図６から分かるように、アンテナ装置は、コネクタを介して、場合によっては多方向コネクタを介して、スプライスされるか、又は並列に接続されてもよい。
【００７８】
このようなコネクタの正確な構造はバス部のタイプ、電源ライン、及びアンテナ装置の形状に依存するが、コネクタは一般に知られているので、コネクタの構造に関しては具体的な詳細は与えられない。しかし、図７は、いくつかのアンテナ装置を直列及び並列に接続する一般的な概念を示す。図７の上部は、コネクタ７００ａを介した、第１アンテナ装置３００ａ、第２アンテナ装置３００ｂ、及び第３のアンテナ装置３００ｃの間の直列接続を示す。図７の下部は、コネクタ７００ｂを介した、第１アンテナ装置３００ａ及び第２アンテナ装置３００ｂの間の直列接続を示す。
【００７９】
すべてのアンテナ素子３００に十分な電力を提供するために、アンテナ装置３００と直列（又は並列）に接続される中間電源ユニットを含む必要があってもよい。１つの実施形態で、コネクタ７００は、電源ユニット７１０を備えてもよい。電源ユニット７１０は、電池式であってもよく、電源コンセントに接続されるように構成されてもよく、又は太陽電池式であってもよい。
【００８０】
これにより、多くのアンテナ装置を接続することができ、これにより、各アンテナ装置を小型にすることができ、これによって、設置場所への輸送及び取り扱いが容易になる。
【００８１】
１つの実施形態で、本発明の例示的な実施形態の模式図を示す図８に示すように、アンテナ装置３００は少なくとも１つの追加のデバイス８１０を備えるようにさらに構成される。図８の例で、アンテナ・デバイス３１５の間にこのような２つのセンサ８１０ａ、８１０ｂが分散されるように示されるが、追加のデバイス８１０の数及びアンテナ・デバイスに対するこれらの配置は、実施形態ごとに変わってもよいことに留意されたい。
【００８２】
追加のデバイス８１０は、いくつかの例を挙げると、アラーム、エラー検出装置、及び／又は温度センサ、マイクロフォン、圧力センサ、振動センサ、周囲光センサ又はカメラなどの光学センサなどのセンサであってもよい。
【００８３】
センサ８１０は、アンテナ・デバイス３１５と同様に、電源ライン３１２及びバス部３１１に接続されてもよい。これは、幅広いアレイのセンサ又は他のデバイスが、あるエリアにわたって分散されることを提供し、これらの電力供給及びデバイスとの通信はアンテナ装置３００によって既に処理されている。
【００８４】
このような付加的なデバイスをどのように使用するかの例は、広いエリアにわたる振動情報を収集するために振動センサを使用することであってもよく、この振動情報は、初期地震を積極的に検出するために使用されてもよい。
【００８５】
温度センサ及び光センサは、正確な気象情報を提供するために、また、エリア内のスマート・ビルを制御するために使用されてもよい。
【００８６】
光センサは、近隣の街路灯及び他の照明を制御するために使用されてもよい。
【００８７】
１つの実施形態で、追加のデバイス８１０は、構造の取りうる装飾のためのＬＥＤ（発光ダイオード）を備えてもよい。
【００８８】
以下では、本書によるアンテナ装置の動作について説明する。
【００８９】
本発明者が行った重要な認識は、送信機及び受信機の両方の処理が、アンテナ・デバイス３１５と通信するＵＥ１１５の模式図を示す図９のような、特定の仮定の下で分散されうることである。図９に示す処理を実行する一般的な方法を図１０に示し、同時参照される。図９Ａから分かるように、ユーザ機器１１５は、パイロット送信を送信する１０１０。これに応答して、ユーザＵＥ１１５へのデータ信号が、図９Ｂから分かるように、ビーム・フォーミングのための共役を伝搬して送信され１０２０、これは、必要な処理が、アンテナ・デバイス３１５ごとに実行されることを可能にする。
【００９０】
本発明はまた、マルチアンテナ送信機（図１１）及び受信機（図１２）においてアンテナ素子ごとの処理を実行する方法を教示する。図１３は、素子ごとの処理を実行する方法を実行するためのフローチャートを示す。
【００９１】
図１１を参照すると、マッシブＭＩＭＯ送信の直列化された送信ＴＸインタフェースが示されており、送信重み計算が第１ステップ１３１０で実行されることに留意されたい。これは、重み計算に必要な送信機側チャネル状態情報（ＣＳＩ‐Ｔ）を決定するために使用される１つ以上のパイロットを送信するように各ＵＥに命令することによって行われうる。例えば、送信重みは、パイロット送信からのチャネル推定の共役として選択されてもよい。送信重み計算は多くの方法で実行されてもよく、本発明の主要な焦点ではない。いくつかの実施形態で、送信重み計算が「素子ごと」に（例えば、上述の最大比合成伝送、ＭＲＴ、重み計算として）行われる。
【００９２】
送信機側で、マッシブＭＩＭＯ受信のためのシリアル化された受信ＲＸインタフェースを示す図１２を参照すると、送信すべきデータが共有データ・バス上で送信される１３２０。各アンテナ素子処理ユニットは、共有データ・バスから最大Ｋ個のデータ・ストリーム（ユーザごとに１つのデータ・ストリーム、又はＫ個のデータ・ストリームを有する１人のユーザ、又は全部でＫ個のデータ・ストリームをもたらすユーザとデータ・ストリームとの何らかの他の組合せ）を受信する１３３０。
【００９３】
各アンテナ素子において、データ・ストリームは予め計算されたアンテナ重みでスケーリングされ１３４０、和信号が無線チャネルを介して受信機に送信される。
【００９４】
受信機側で、各アンテナ素子処理ユニットは、共有データ・バス上の異なるデータ・ストリームに対応するデータを受信する１３５０。受信されたアンテナ信号は、異なるデータ・ストリームに対応する受信重みで乗算される（前記受信重みは以前のトレーニング・フェーズにおいて計算される）。処理されたデータ・ストリームは、隣接するアンテナ素子プロセッサ・ユニットからの受信されたデータ・ストリームと組み合わされ１３６０、結果として得られるデータ・ストリームが符号化され、前記データ・バス上で次のアンテナ処理ユニットに送信される１３７０。
【００９５】
この発明は、単一のアンテナ・モジュール（場合によってはデュアル偏波される）又はより少ないアンテナ素子を有するモデルを作成することに関する。アンテナ・ユニットｍ上のアンテナをアンテナ素子ｍとして示す。このような各アンテナ・ユニットは、チャネル推定及び適切なベースバンド処理を実施し、例えば、複数のアンテナに対して、ＩＲＣのような進歩した受信機、及びゼロ・フォーシングのような取りうる進歩した送信機などを含みうる。１つのこのような無線ユニットは、前の無線ユニットからの入力と、次の無線ユニットへの出力とを含む。
【００９６】
入力は前のアンテナ・ユニットｍ‐１からの着信データを含み、前記着信データは、１つ以上のＵＥのための１つ以上の前のアンテナ・ユニット１、…、ｍ‐１からの結合信号を含む。受信において、アンテナ・ユニットは、（複数のアンテナから可能である）アンテナ素子ｍからの自身のアンテナ信号をスケーリングし、位相回転させ、前記アンテナ信号を、ＵＥのそれぞれについて受信された着信結合信号に加えるために、前記ＵＥのそれぞれについての自身のＳＩＮＲ及びチャネル推定を使用する。その後、この結合信号は、次のアンテナ・ユニットｍ＋１に出力される。
【００９７】
送信において、無線ユニットは１つ以上のＵＥのための入力データを受信し、前記ＵＥのそれぞれのために、無線ユニットは、アンテナ・ユニットが以前に実行したチャネル推定に従って入力データをスケーリングし、位相回転させ、前記信号同士を加算するか、又はアンテナ素子ｍ上で送信される送信信号を形成する。入力データは、次の無線ユニットに転送される。
【００９８】
これがこのようなアンテナ・ユニットのチェーンを生成し、空である入力によってシーケンスが開始され、これは、和信号を復号するか又は他のように信号の処理を継続するように構成されたユニットに総和信号を出力することによって終了することに留意されたい。
【００９９】
受信処理だけでなく送信機処理は、並列に実行されてもよい。受信機処理において、各データ・ストリームの結果を、チェーン内の前のアンテナ素子からの処理結果に加える必要がある。結合ステップは単純なストリームごとの加算動作であり、バッチ受信機処理の例を示す図１４に示すように、いくつかのバッチ・ステップで実行されうる。バッチ処理実装におけるアンテナ素子は、例えば２次元又は１次元アレイに配置されてもよいことに留意されたい。
【０１００】
受信機処理の遅延を低減するために、図１４に示すように、複数のアンテナ素子で並列に処理を開始し、複数のバッチで処理を行うことが可能である。その後、各バッチ処理ステップからの中間結果が、単純な加算演算によって結合されてもよい。アンテナ素子ごとの処理の大部分が他の素子からの入力なしに実行されうるので、ほとんど全ての処理を並列に実行することが可能である。バッチ処理をいくつかのステップで、すなわちバッチのバッチを処理することによって行うことも可能である（図１４には不図示）。
【０１０１】
以下に、本発明によるシステムにおいてどのように構成及びチャネル推定を達成してもよいかについての例示的な実施形態を示す。
【０１０２】
記載された発明の実際の実施において、無線ユニットは、無線ユニットが処理を行うことになっているＵＥに関する知識を得る必要がある。したがって、無線ユニットは、基準信号送信のタイミングと、データが送信されることになっているタイミングとを認識する必要がある。図１１及び図１２に示されるクロック・インタフェースは、ユニットが共通クロックに同期することを可能にするので、コヒーレントな相互関係を達成するために重要である。構成ステップで、我々は、相互関係ベースの送信のための基準信号の構成の例を示す図１５の送信、及びＵＬ送信の受信の構成の例を示す図１６の受信に必要なイベント間の順序を概略的に見ることができる。図式は例として見られるべきであり、例えば、チャネル推定は、図１５のｓｋの送信の構成の受信後に実行されうる。制御ユニットから無線ユニットへのシグナリングは、典型的に、送信信号が構成データ・パケットを転送することによって中継される場合と同じ原理で、他の無線ユニットの集合を介して中継されることに留意されたい。
【０１０３】
なお、図１５及び図１６は、タイム・ライン又はタイム・ダイアグラムを示しているので、方法を説明するためのフローチャートとみなされてもよい。
【０１０４】
以下に、本書に開示される発明に従って、重み付け共役ビームフォーミングがどのように達成されてもよいかの例示的な実施形態を示す。本書に開示されるように、分散マッシブＭＩＭＯシステム６００において使用されるように参照４を用いて方法が教示されているものの、本書に開示されるようなアンテナ装置３００と共に使用されてもよいが、従来のアンテナ装置と共に使用されてもよいことに留意されたい。
【０１０５】
背景技術の項で述べたように、Ｄ‐ｍａＭＩＭＯでは、そのネットワーク・トポロジーのためにチャネル・ハードニング特性があまり顕著ではなく、その結果、システム容量が悪化する。したがって、この発明では、重み付け共役ビームフォーミング（ＷＣＢ）と呼ばれる、このようなシナリオにおいてユーザ側でチャネル・ハードニングを促進するための適切なプリコーディング技法も提案する。最大比合成伝送（ＭＲＴ）としても知られる共役ビームフォーミング方式（ＣＢ）であるＤ‐ｍａＭＩＭＯに採用される従来のプリコーディング方式と比較して、ＷＣＢプリコーディング技術は、送信信号の重み付き位相シフトを実行する。分析的に言えば、Ｍ及びＫをそれぞれＡＰ及びＵＥの数とし、ｑ＿ｋをｋ番目のＵＥを対象とするデータ・シンボルとし、ｇ＿ｍｋをｍ番目のＡＰとｋ番目のＵＥとの間のチャネル係数とすると、ｍ番目のＡＰからすべてのＵＥに送信されるデータ信号は、以下のように書くことができる。
【０１０６】
0006898448.tif 000002
【０１０７】
ここで、上付き文字（）＊は共役を表し、αはビームフォーミング重みとして定義され、α≧０である。比（ｇ＿ｍｋ＾＊）／｜ｇ＿ｍｋ｜＾αは、ＷＣＢ方式のいわゆるプリコーディング係数を表す。対照的に、ＣＢについて、プリコーディング係数はｇ＿ｍｋ＾＊である。したがって、ＣＢは、ＷＣＢの特別な場合、すなわちα＝０の場合である。
【０１０８】
αの値を増加させることによって、ＡＰが所与のユーザから遠くなるほど、それが当該所与のユーザに送信する電力が多くなる。したがって、所与のユーザにコヒーレントにサービスを提供することに効果的に関与するＡＰの数が増加し、その結果、チャネル・ハードニングの度合いが高くなる。一方、ＡＰの観点からは、サービスされるＵＥの数を増加させることは、よりまばらな電力割当てをもたらし、その結果、全体の送信電力がより多くのアクティブ・ユーザ間で共有されるので、ユーザ当たりのＳＩＮＲが低くなる。これはトレードオフを表し、ユーザごとに達成可能なダウンリンク・レートに関してシステム性能を最大にするビームフォーミング重みαの最適値は以下の最適化問題を解くことによって計算することができる。
【０１０９】
0006898448.tif 000003
【０１１０】
ここで、Ｒ＿ｋはｋ番目のＵＥの達成可能なＤＬレートであり、ＳＩＮＲ＿ｋはｋ番目のＵＥにおける有効ＳＩＮＲであり、これもαに依存する。
【０１１１】
次に、我々は最新技術に関する我々の解決策によって提供される利点を示すために、単純な例を紹介する。Ｍ個のＡＰによって備えられたＢＳが、ＴＤＤモードで動作することによって同じ周波数帯域において、Ｋ個のシングル・アンテナＵＥ（Ｍ＞Ｋ）に同時にサービスを提供するＤ‐ｍａＭＩＭＯシステムを考える。シミュレーションは、我々の解決策及び最新技術の既存の解決策を使用することによって得られる、ユーザごとに達成可能なＤＬレートに関して性能を比較することを目的とする。主なシミュレーション・パラメータを以下に列挙する。
【０１１２】
0006898448.tif 000004
【０１１３】
図１７は、αの異なる値に対する、ユーザごとに達成可能なダウンリンク・レートの１０パーセンタイル、中央値、及び９０パーセンタイルを示し、α＝０の場合、ＷＣＢがＣＢに対応することが分かる。α＝０に対応する基準方式（ＣＢ）によって提供されるレートは、それぞれ１．３、１．８３、２．３４ビット／ｓ／Ｈｚに等しい。分かるように、このレートは、提案された方式（ＷＣＢ）を採用することによって、すなわちα＞０をとることによって、さらに改善されうる。さらに、曲線の凹形状は前述のトレードオフを強調し、すなわち、より多くのＡＰがコヒーレント送信に関与するほど、チャネル・ハードニングはより良好になるが、ユーザごとのＳＩＮＲはより悪くなる。α＝０．８のＷＣＢを採用することによって、システムによって最大１０パーセンタイルのユーザ当たりのＤＬレート、すなわち、１．５７ビット／ｓ／Ｈｚを達成することができ、これは、ＣＢ方式に対する約２１％の改善に対応する。同様に、α＝１．２のＷＣＢを採用することによって、システムによって達成される最大中間値のユーザ当たりのＤＬレートは、２．５８ビット／ｓ／Ｈｚであり、これは、ＣＢ方式に対する約４１％の改善に対応する。９０パーセンタイル・レートに関して、α＝１．４を選択することによって、基準方式にまさる利得は約５３％である。
【０１１４】
最後に、我々は、ビームフォーミング重みαを適切に選択することにより、ＷＣＢがＣＢ方式よりも優れていることを証明した。ＷＣＢプリコーディング方式はユーザにおける実効チャネル利得を強化し、結果として、ユーザの短期ＣＳＩ知識の欠如から生じる、いわゆるユーザ・ビームフォーミング不確実性利得を低減する。したがって、ユーザは、長期統計ＣＳＩのみを用いてダウンリンク・データを確実に復号できる。これは、潜在的に、ダウンリンク・トレーニングを不必要にし、より良いシステム総容量、リソース割当て、及びシステム・スケーラビリティをもたらす。
【０１１５】
図１８は、１つ以上のアンテナ装置を基地局に接続するために長距離インタフェースが使用される例を示す。長距離インタフェースと短距離インタフェースとの組み合わせを使用することは、より安価な材料を使用して、より長い距離にわたるより高いデータ速度を可能にするという利点を有する。１つの例は、長距離インタフェースのために光ファイバ又は１０ＧＢイーサネット（登録商標）を使用し、短距離インタフェースのために電気及びアナログ・コンポーネントを使用することである。
【０１１６】
図１８はまた、アンテナ・デバイスからの又はアンテナ・デバイスへの部分処理結果の照合のような、サブ装置のための計算のいくつかを実行するための分散処理中央（ＤＰＵ）をそれぞれが有するサブ装置に、アンテナ装置をどのように分割できるかを示す。
【０１１７】
図１９は本発明の例示的な実施形態を示し、ここでは、分散処理ユニット１９０３を有する一連のアンテナ・サブ構成が示されている。
【０１１８】
正確な同期を維持するために、完全な位相整列を有する多くの異なる信号を送信することが非常に正確な時間同期を必要とするので、各サブ・アンテナ装置は、ローカル・クロック発振器１９０２を備えてもよい。
【０１１９】
これは、アンテナ装置の長さに沿って分散されたローカル・クロック回路（発振器）によって達成することができ、各ローカル・クロックは中央クロック基準に同期される。
【０１２０】
分散処理部における分散処理のための時間基準を導出する場合に、（ケーブルにおける信号伝播遅延によって引き起こされる）要素間の時間遅延（位相シフト）が較正され、補償されてもよい。
【０１２１】
本書では、様々な実施形態が参照されてきた。しかし、当業者は、依然として特許請求の範囲内にある、記載された実施形態に対する多数の変形を認識だろう。例えば、本書で説明される方法の実施形態は、特定の順序で実行される方法ステップを通じた例示的な方法を説明する。しかし、これらのイベントのシーケンスは、特許請求の範囲から逸脱することなく、別の順序で行われてもよいことが認識される。さらに、いくつかの方法ステップは順番に実行されるものとして説明されているが、並列に実行されてもよい。
【０１２２】
同様に、実施形態の記載において、機能ブロックの特定のユニットへの分割は、決して限定するものではないことに留意されたい。反対に、これらの分割は単なる例である。本書で１つのユニットとして説明される機能ブロックは、２つ以上のユニットに分割されてもよい。同様に、２つ以上のユニットとして実装されるものとして本書で説明される機能ブロックは、特許請求の範囲から逸脱することなく、単一のユニットとして実装されてもよい。
【０１２３】
したがって、説明された実施形態の詳細は単に例示のためのものであり、決して限定するものではないことを理解されたい。むしろ、特許請求の範囲内に入る全ての変形は、特許請求の範囲に包含されることが意図される。
【図１】
0006898448.tif 000005
【図２】
0006898448.tif 000006
【図３】
0006898448.tif 000007
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
0006898448.tif 000009
【図５Ａ】
0006898448.tif 000010
【図５Ｂ】
0006898448.tif 000011
【図５Ｃ】
0006898448.tif 000012
【図６】
0006898448.tif 000013
【図７】
0006898448.tif 000014
【図８】
0006898448.tif 000015
【図９Ａ】
0006898448.tif 000016
【図９Ｂ】
0006898448.tif 000017
【図１０】
0006898448.tif 000018
【図１１】
0006898448.tif 000019
【図１２】
0006898448.tif 000020
【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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【図１８】
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【図１９】
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