特開 2024-95724 分散入力分散出力無線通信におけるチャネル可逆性を利用する無線周波数校正のためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024095724

(43)【公開日】2024-07-10

(54)【発明の名称】分散入力分散出力無線通信におけるチャネル可逆性を利用する無線周波数校正のためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/024 20170101AFI20240703BHJP

   H04B 7/0452 20170101ALI20240703BHJP

   H04B 7/06 20060101ALI20240703BHJP

   H04B 7/08 20060101ALI20240703BHJP

【ＦＩ】

H04B7/024

H04B7/0452

H04B7/06 982

H04B7/08 982

【審査請求】有

【請求項の数】30

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024059093

(22)【出願日】2024-04-01

(62)【分割の表示】P 2021193491の分割

【原出願日】2014-03-12

(31)【優先権主張番号】13/844,355

(32)【優先日】2013-03-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．３ＧＰＰ

(71)【出願人】

【識別番号】506352393

【氏名又は名称】リアデン リミテッド ライアビリティ カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100196612

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 慎也

(72)【発明者】

【氏名】フォレンツァ アントニオ

(72)【発明者】

【氏名】サイビ ファディ

(72)【発明者】

【氏名】ピットマン ティモシー エイ

(72)【発明者】

【氏名】パールマン スティーブン ジー

(57)【要約】

【課題】アップリンク／ダウンリンクチャネル可逆性を利用するマルチユーザ（ＭＵ）伝送を用いた複数のアンテナシステム（ＭＡＳ）（「ＭＵ－ＭＡＳ」）における無線周波数（ＲＦ）校正のためのシステム及び方法を提供する。
【解決手段】ＲＦ校正は、アップリンクチャネル推定値に基づいて開ループダウンリンクプリコーダを計算するために使用され、それにより、閉ループ方式の場合のようなチャネル状態情報のためのフィードバックオーバーヘッドが回避される。例えば、一実施形態のＭＵ－ＭＡＳは、クライアント間干渉をなくし、ネットワーク容量を増大させるプリコーディング法により協働的に動作する、１つ又は複数のビーコン局、複数のクライアント装置、及び複数の分散アンテナとを備える無線セルラネットワークを含む。
【選択図】図１６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

無線周波数（ＲＦ）校正を採用し、ダウンリンク（ＤＬ）チャネルとアップリンク（ＵＬ）チャネルとの間の可逆性を利用するマルチユーザ（ＭＵ）伝送を用いた、複数の分散アンテナ、複数のクライアント装置、及び１つ又は複数のビーコン局とを備える、複数アンテナシステム（ＭＡＳ）（「ＭＵ－ＭＡＳ」）。

【請求項2】

前記基地局ネットワーク（ＢＳＮ）を介して集中型プロセッサ（ＣＰ）に相互連結され、複数のクライアント装置と通信するためにプリコーディングを使用する、複数の分散アンテナを備えることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記ＣＰが、前記分散アンテナと前記クライアント装置との間のチャネル状態情報（ＣＳＩ）を認識しており、前記ＤＬチャネル又は前記ＵＬチャネル上で送信されたデータをプリコードするために前記ＣＳＩを利用することを特徴とする、請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記ＣＳＩが、前記クライアント装置において推定され、前記分散アンテナにフィードバックされることを特徴とする、請求項３に記載のシステム。

【請求項5】

前記ＤＬ－ＣＳＩが、無線周波数（ＲＦ）校正を使用すること、及びＵＬ／ＤＬチャネル可逆性を利用することによって、ＵＬ－ＣＳＩから分散アンテナにて得られることを特徴とする、請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

前記ＲＦ校正が、前記ＵＬチャネルから前記ＤＬのＭＵ－ＭＡＳプリコーディング重みを計算するために採用されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

各ＵＥに対するクライアント間干渉をプリキャンセルために、プリコーティング重みが計算されることを特徴とする、請求項６に記載のシステム。

【請求項8】

線形プリコーティング法（例えば、ゼロフォーシング又はブロック対角化、行列反転等）からプリコーティング重みが計算されることを特徴とする、請求項６に記載のシステム。

【請求項9】

非線形プリコーディング法（例えば、ダーティペーパコーディング、トムリンソン－原島、格子トレリス、ベクトル摂動等）からプリコーティング重みが計算されることを特徴とする、請求項６に記載のシステム。

【請求項10】

前記ＭＵ－ＭＡＳ中の全てのＵＥに対して同様の符号誤り率（ＳＥＲ）性能を保証するために、ラウンドロビン若しくは比例公平スケジューリング、又は他のタイプのスケジューリング方式が使用されることを特徴とする、請求項９に記載のシステム。

【請求項11】

前記ＭＵ－ＭＡＳが、各ユーザクラスタの分散アンテナ及び／又はＵＥの個数に応じて、プリコーダの計算の複雑さを最小限に抑えるために、線形プリコーティング技術と非線形プリコーディング技術とを動的に切り替えることを特徴とする、請求項６に記載のシステム。

【請求項12】

ＲＦ校正が、複素ＲＦ校正行列を用いてＵＬチャネル推定値の行列を事前調整することにより得られることを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

ＲＦ校正行列が、前記分散アンテナと１つ又は複数のビーコン局との間の前記効果的なＤＬチャネル及びＵＬチャネルから得られることを特徴とする、請求項１２に記載のシステム。

【請求項14】

前記効果的なＤＬチャネル及びＵＬチャネルが、前記分散アンテナから前記ビーコン局に／前記ビーコン局から前記分散アンテナに送信されたトレーニング信号により推定されることを特徴とする、請求項１３に記載のシステム。

【請求項15】

前記ビーコン局が、前記分散アンテナのうちのいずれかであることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。

【請求項16】

前記ビーコン局が、前記クライアント装置のうちのいずれかであることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。

【請求項17】

前記ＲＦ校正情報が、無線フィードバックチャネル又は有線フィードバックチャネルを介して、前記ビーコンから前記ＣＰに送信されることを特徴とする、請求項２に記載のシステム。

【請求項18】

前記ビーコンから前記ＣＰに前記ＲＦ校正情報をフィードバックするために、量子化又はコードブックに基づく制限付きフィードバック技術が採用されることを特徴とする、請求項１７に記載のシステム。

【請求項19】

前記ＭＵ－ＭＡＳが、前記ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）ネットワークのようなセルラネットワークであり、前記クライアント装置が、ＬＴＥユーザ機器（ＵＥ）であり、前記分散アンテナが、ＬＴＥ強化されたＮｏｄｅＢ（ｅＮｏｄｅＢ）又はモビリティ管理エンティティ（ＭＭＥ）であり、前記ＣＰが、ＬＴＥゲートウェイ（ＧＷ）であり、前記ＢＳＮが、Ｓ１又はＸ１のインターフェースであることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。

【請求項20】

全てのＵＥから前記ＵＬチャネルを推定するために、前記ＮｏｄｅＢにおいて前記ＵＬの復調参照信号（ＤＭＲＳ）が採用されることを特徴とする、請求項１９に記載のシステム。

【請求項21】

ＲＦ校正のために使用される、前記ｅＮｏｄｅＢから前記ビーコン局への前記ＤＬチャネルを推定するために、前記ＤＬのセル固有の参照信号（ＣＲＳ）、又はＣＳＩ参照信号（ＣＳＩ－ＲＳ）、復調参照信号（ＤＭ－ＲＳ）が採用されることを特徴とする、請求項１９に記載のシステム。

【請求項22】

前記ビーコンから前記ＣＰに前記ＲＦ校正情報をフィードバックするために、前記ＰＵＳＣＨ物理チャネルが採用されることを特徴とする、請求項１９に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、以下の同時係属中の米国特許出願に関連があり得る。

【0002】

米国特許出願第１３／７９７，９８４号、表題「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇ ｉｎｔｅｒ－ｃｅｌｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｇａｉｎ ｉｎ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｙｓｔｅｍｓ ｖｉａ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｉｎｐｕｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｏｕｔｐｕｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」。

【0003】

米国特許出願第１３／７９７，９７１号、表題「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇ ｉｎｔｅｒ－ｃｅｌｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｇａｉｎ ｉｎ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｙｓｔｅｍｓ ｖｉａ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｉｎｐｕｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｏｕｔｐｕｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」。

【0004】

米国特許出願第１３／７９７，９５０号、表題「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇ ｉｎｔｅｒ－ｃｅｌｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｇａｉｎ ｉｎ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｙｓｔｅｍｓ ｖｉａ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｉｎｐｕｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｏｕｔｐｕｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」。

【0005】

米国特許出願第１３／６３３，７０２号、表題「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｂａｃｋｈａｕｌ ｉｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－ｉｎｐｕｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－ｏｕｔｐｕｔ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｙｓｔｅｍｓ」。

【0006】

米国特許出願第１３／４７５，５９８号、表題「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－ｉｎｐｕｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－ｏｕｔｐｕｔ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｙｓｔｅｍｓ」。

【0007】

米国特許出願第１３／２３３，００６号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｐｌａｎｎｅｄ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｂｓｏｌｅｓｃｅｎｃｅ ｏｆ ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ ｓｐｅｃｔｒｕｍ」。

【0008】

米国特許出願第１３／２３２，９９６号、表題「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ Ｅｘｐｌｏｉｔ Ａｒｅａｓ ｏｆ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｉｎ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ」。

【0009】

米国特許出願第１３／４６４，６４８号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅ ｆｏｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｉｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－Ｉｎｐｕｔ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ」。

【0010】

米国特許出願第１２／９１７，２５７号、表題「Ｓｙｓｔｅｍｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｔｏ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ Ｉｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｖｉａ Ｕｓｅｒ Ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ」。

【0011】

米国特許出願第１２／８０２，９８８号、表題「Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｈａｎｄｏｆｆ，Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｎｄ Ｌｉｎｋ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｉｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－Ｉｎｐｕｔ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－Ｏｕｔｐｕｔ（ＤＩＤＯ）Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ」。

【0012】

米国特許出願第１２／８０２，９７４号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｍａｎａｇｉｎｇ Ｉｎｔｅｒ－Ｃｌｕｓｔｅｒ Ｈａｎｄｏｆｆ Ｏｆ Ｃｌｉｅｎｔｓ Ｗｈｉｃｈ Ｔｒａｖｅｒｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ ＤＩＤＯ Ｃｌｕｓｔｅｒｓ」。

【0013】

米国特許出願第１２／８０２，９８９号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｍａｎａｇｉｎｇ Ｈａｎｄｏｆｆ Ｏｆ Ａ Ｃｌｉｅｎｔ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－Ｉｎｐｕｔ－Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－Ｏｕｔｐｕｔ（ＤＩＤＯ）Ｎｅｔｗｏｒｋｓ Ｂａｓｅｄ Ｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｅｄ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｏｆ Ｔｈｅ Ｃｌｉｅｎｔ」。

【0014】

米国特許出願第１２／８０２，９５８号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｎｄ Ａｎｔｅｎｎａ Ｇｒｏｕｐｉｎｇ Ｉｎ Ａ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－Ｉｎｐｕｔ－Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－Ｏｕｔｐｕｔ（ＤＩＤＯ）Ｎｅｔｗｏｒｋ」。

【0015】

米国特許出願第１２／８０２，９７５号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｌｉｎｋ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｉｎ ＤＩＤＯ Ｍｕｌｔｉｃａｒｒｉｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ」。

【0016】

米国特許出願第１２／８０２，９３８号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ ＤＩＤＯ Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ Ｉｎ Ｍｕｌｔｉｃａｒｒｉｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ」。

【0017】

米国特許出願第１２／６３０，６２７号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ａｎｔｅｎｎａ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」。

【0018】

２０１２年５月１日発行の米国特許第８，１７０，０８１号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ＤＩＤＯ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ Ｏｎ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ」。

【0019】

２０１２年４月１７日発行の米国特許第８，１６０，１２１号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｉｎｐｕｔ－Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｏｕｔｐｕｔ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」。

【0020】

２０１１年２月８日発行の米国特許第７，８８５，３５４号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｅｎｈａｎｃｉｎｇ Ｎｅａｒ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ Ｓｋｙｗａｖｅ（「ＮＶＩＳ」）Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｓｐａｃｅ－Ｔｉｍｅ Ｃｏｄｉｎｇ」。

【0021】

２０１０年５月４日発行の米国特許第７，７１１，０３０号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｓｐａｔｉａｌ－Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ Ｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｓｃａｔｔｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」。

【0022】

２００９年１２月２２日発行の米国特許第７，６３６，３８１号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｉｎｐｕｔ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｏｕｔｐｕｔ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ」。

【0023】

２００９年１２月１５日発行の米国特許第７，６３３，９９４号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｉｎｐｕｔ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｏｕｔｐｕｔ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ」。

【0024】

２００９年１０月６日発行の米国特許第７，５９９，４２０号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｉｎｐｕｔ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｏｕｔｐｕｔ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ」。

【0025】

２００８年８月２６日発行の米国特許第７，４１８，０５３号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｉｎｐｕｔ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｏｕｔｐｕｔ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ」。

【背景技術】

【0026】

過去３０年において、無線セルラ市場は、世界的な加入者数の増加、並びに音声からウェブブラウジング及びリアルタイムＨＤビデオストリーミングへ移行するより良いサービスの需要を経験している。より高いデータレート、低遅延、及び信頼性の向上を必要とするサービスに対するこの需要の増加は、異なる規格によって無線技術の急激な進化を牽引してきた。１９８０年代初期における第１世代の（音声サービスのための）アナログＡＭＰＳ及びＴＡＣＳから始まり、１９９０年代における２Ｇ及び２．５ＧのデジタルＧＳＭ(登録商標)、（音声及びデータサービスのための）ＩＳ－９５及びＧＰＲＳ、２０００年代前半における（ウェブブラウジングのための）ＵＭＴＳ及びＣＤＭＡ２０００に関する３Ｇに、そして、最後に、現在世界中の様々の国において配備されている（高速のインターネット接続のための）ＬＴＥに移行してきた。

【0027】

ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）は、第４世代（４Ｇ）無線セルラシステムに関する第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）によって開発された規格である。ＬＴＥは、理論上では、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）技術により無線チャネルの空間部品を利用することによって、ダウンリンクスペクトル効率において、以前の３Ｇ及びＨＳＰＡ＋規格に対して、４倍までの改善を実現することができる。ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄは、ＬＴＥの進化版であり、現在規格化中であるが、理論的には、スペクトル効率において、３Ｇ規格システムに対して８倍までの増加を可能にするであろう。

【0028】

この技術の進化にもかかわらず、次の３年において、無線キャリアは、リアルタイムＨＤビデオストリーミング、テレビ会議及びゲームのような更にデータが必要なアプリケーションを提供するスマートフォン及びテーブルの市場浸透の増加により、データレートに対する増大する需要を満たすことができない強い可能性がある。無線ネットワークの容量は、ＬＴＥなどの改善された技術、並びに政府によって利用可能となる更なるスペクトルによって、２０１１年から２０１５年まで、ヨーロッパにおいて５倍に拡張することが推定されている［２５］。例えば、ＦＣＣは、全米ブロードバンド計画［２４］の一部として、米国全体にわたる無線インターネットの接続性を進めるために、２０２０年までに５００ＭＨｚ（そのうち３００ＭＨｚが２０１５年までに利用可能となる予定）のスペクトルを解放する予定になっている。残念なことに、２０１５年までの容量使用の予想は、ヨーロッパにおいて２０１１年に対して２３倍であり［２５］、そして、同様のスペクトルの欠乏は、２０１４年までに米国において起こることが予想される［２６～２７］。このデータ危機の結果、無線キャリアに関する収益は、それらの資本支出（ＣＡＰＥＸ）及び営業経費（ＯＰＥＸ）を下回る可能性があり、無線市場に潜在的に衝撃的な影響を及ぼす［２８］。

【0029】

ＬＴＥの配備と増加したスペクトル可用性によって提供される容量利得が不十分なため、この近づくスペクトル危機を防止する唯一の予見できる解決策は、新しい無線技術を推進することである［２９］。ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ（ＬＴＥ規格の進化版）は、より高度なＭＩＭＯ技術によって、かつ、「小セル」の密度を増加させることによって、ＬＴＥに対する更なる利得を約束する［３０］。しかし、セル間の協調を可能にするために、干渉問題を招くことなく又はバックホールの複雑さを増大することなく、特定の領域に適合することができるセルの数には限度がある。

【0030】

従来のセルラシステムの制約なしで、無線リンクを介するスペクトル効率の大規模な増加を提供する１つの有望な技術は、分散入力分散出力（ＤＩＤＯ）技術（上述の［０００２～００２０］で引用された関連特許及び出願を参照）である。従来の無線システムに対する著しい性能の利益を提供するために、本発明は、セルラ規格の制約の中でも外でも共に、（ＬＴＥ又はＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄなどの）セルラシステムに関連して使用されるＤＩＤＯ技術を記載する。ＭＩＭＯの概要から始めて、ＬＴＥ及びＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄによって使用される種々の空間処理技術を検討する。その次に、本発明が、従来のアプローチと比較して、次世代無線通信システムに関する著しい容量利得を提供する方法を示す。

【0031】

ＭＩＭＯは、無線リンクの送信側及び受信側で複数のアンテナを使用して、ダイバーシティ技術（すなわちダイバーシティ利得）によってリンク信頼性を改善するか、又は、多重化方式（即ち、多重化利得）によってより高いデータレートを提供するために、空間処理を使用する［１～２］。ダイバーシティ利得は、信号フェージングに対する強化された堅牢性の尺度であり、固定データレートに関してより高い信号対雑音比（ＳＮＲ）をもたらす。多重化利得は、固定エラー確率でデータレートを増大するために、無線チャネルの更なる空間自由度を利用することによって得られる。ＭＩＭＯシステムにおけるダイバーシティと多重化の間の基本的なトレードオフは、［３～４］に記載している。

【0032】

実用的なＭＩＭＯシステムにおいて、リンク適応技術は、伝搬条件に基づいて、ダイバーシティと多重化方式の間で、動的に切り替えるために使うことができる［２０～２３］。例えば［２２～２３］に記載されたリンク適応方式は、低空間選択性によって特徴づけられる低ＳＮＲレジーム又はチャネルにおいて、ビームフォーミング又は直交空間時間ブロックコード（ＯＳＴＢＣ）が好ましい方式であることを示した。一方、空間多重化は高いＳＮＲ及び高い空間選択性を有するチャネルに関するデータレートにおいて、著しい利得を提供することができる。例えば、図１ではセルを２つの領域に分けることができることを示す。ｉ）データレートを増加させるためにチャネルの空間自由度を空間多重化によって利用することができる高ＳＮＲ（セルタワー又は基地局への近接によるもの）で特徴づけられる、多重化領域１０１、ｉｉ）空間多重化技術がそこまで有効ではなく、ダイバーシティ方法をＳＮＲ及びカバレッジを向上させるのに用いることができる（データレートにおいてわずかな増加しか生み出さない）、ダイバーシティ領域１０２又はセル端。なお、図１におけるマクロセルの円が、円の陰影のついた中央を「多重化領域」として標識し、陰影がない外の領域を「ダイバーシティ領域」として標識することに注意されたい。陰影のついた領域は「多重化領域」であり、陰影がない領域は「ダイバーシティ領域」であるとするこの同じ領域指定は、たとえ標識をつけられていなくとも、図１、図３～５を通して使用される。例えば、同じ指定は図１における小セル１０４についても用いられる。

【0033】

ＬＴＥ（リリース８）規格及びＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ（リリース１０）規格は、ダイバーシティ又は多重化方式のいずれを含む１０の伝送モード（ＴＭ）のセットを定義している［３５、８５～８６］。
・モード１：単一アンテナ・ポート、ポート０
・モード２：ダイバーシティを送信
・モード３：大遅延巡回遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）、シングルユーザＭＩＭＯ（ＳＵ－ＭＩＭＯ）に関する開ループ空間多重化の拡張
・モード４：ＳＵ－ＭＩＭＯに関する閉ループ空間多重化
・モード５：マルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ－ＭＩＭＯ）
・モード６：閉ループ空間多重化、単一の送信レイヤ使用
・モード７：単一アンテナ・ポート、ＵＥ固有ＲＳ（ポート５）
・モード８：シングル又はデュアルレイヤ送信、ＵＥ固有ＲＳ（ポート７及び／又は８）
・モード９：単一又は最大８層までの閉ループＳＵ－ＭＩＭＯ（リリース１０で追加） ・モード１０：８層までのマルチレイヤ閉ループＳＵ－ＭＩＭＯ（リリース１０で追加）

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0034】

以下で、セルラシステムにおいて通常使用されるダイバーシティ及び多重化方式、並びに、上述で概説されたＬＴＥで使用される具体的な方法を記載して、ＤＩＤＯ通信に特有な技術と比較する。最初に２種類の伝送方法を識別する。ｉ）複数のアンテナを用いて、１つのセル内におけるリンクの信頼性又はデータレートを向上させる、（セルラシステムにおけるマイクロダイバーシティを利用する）イントラセル方法、ｉｉ）追加のダイバーシティ又は多重化利得を提供するようにセル間での協調を可能とする、（マクロダイバーシティを利用する）セル間方法。次に、本発明が先行技術に対して著しい利点（スペクトル容量利得を含む）を提供する方法を記載する。

【0035】

１．イントラセルダイバーシティ方法
イントラセルダイバーシティ方法は、１つのセルの中で動作し、劣悪なリンク品質（例えば、中央塔又は基地局からの高い経路損失を受けるセル端のユーザ）を有するシナリオにおいてＳＮＲを増強するようになっている。ＭＩＭＯ通信において使用される代表的なダイバーシティ方式は、ビームフォーミング［５～１１］及び直交空間時間ブロックコード（ＯＳＴＢＣ）［１２～１５］である。

【0036】

ＬＴＥ規格によってサポートされるダイバーシティ技術は、送信ダイバーシティ、閉ループランク－１プリコーディング、及び専用のビームフォーミング［３１～３５］である。送信ダイバーシティ方式は、ダウンリンク（ＤＬ）上で、２つ又は４つの送信アンテナをサポートし、アップリンク（ＵＬ）に関しては、２つのアンテナのみをサポートする。それは、ＤＬチャネルにおいて、空間並びに周波数選択性を利用するために、周波数切換送信ダイバーシティ（ＦＳＴＤ）と組み合わされた空間周波数ブロック符号（ＳＦＢＣ）によって、実現される［３１］。ランク－１プリコーディングは、ユーザ機器（ＵＥ）から送受信基地局（図１におけるＢＴＳ １０５、すなわち、ＬＴＥ用語を用いるとｅＮｏｄｅＢ）までのフィードバックのオーバーヘッドを低減するために、（制限されたフィードバック技術を用いて予めデザインされた［３６～４２］）コードブックから選択される量子化された重みに基づいて、一人のユーザに専用のビームを生成する。あるいは、専用のビームフォーミングの重みを、ＵＥ固有の参照信号に基づいて計算することができる。

【0037】

２．イントラセル多重化方法
ＭＩＭＯ多重化方式［１、１９］は、無線リンク上の複数の並列データストリームをサポートするために、高いＳＮＲレジームにおいて、及び、チャネルにおける十分な空間自由度を有するシナリオ（例えば、高い空間選択性［１６～１８］を有する豊かなマルチパスの環境）において、データレートの利得を提供する。

【0038】

ＬＴＥ規格は、シングルユーザＭＩＭＯ（ＳＵ－ＭＩＭＯ）及びマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ－ＭＩＭＯ）のための種々の多重化技術をサポートする［３１］。ＳＵ－ＭＩＭＯ方式は、２つの動作モードを有する。ｉ）閉ループ。ＤＬプリコーディング重みを選択するためにＵＥからのフィードバック情報を利用する。ｉｉ）開ループ。ＵＥからのフィードバックが利用できないか、又は、閉ループ方式をサポートするには、ＵＥがあまりに速く移動しているときに使用。閉ループ方式は、コードブックから選択される一組の予め計算された重みを使用する。これらの重みは、ＵＥの要求及びＢＴＳのスケジューラの判断に応じて、２つ又は４つの送信アンテナ、並びに、１～４つの並列のデータストリーム（プリコーディングマトリックスの層数によって特定される）をサポートすることができる。ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄは、空間処理によって、８倍までのスペクトル効率の増加を提供するために、最大ＭＩＭＯ ８ｘ８までの新しい伝送モードを含むことができる［６２］。

【0039】

ＭＵ－ＭＩＭＯ方式は、ＵＬチャネル及びＤＬチャネルの双方について規定されている［３１、５０］。ＵＬでは、あらゆるＵＥは、ＢＴＳに参照信号（Ｚａｄｏｆｆ－Ｃｈｕ系列［３３］を循環シフトさせたバージョンからなる）を送信する。それらの参照信号は、ＢＴＳが全てのＵＥからのチャネルを推定し、空間処理によって、同時に複数のＵＥからのデータストリームを復調することができるように、直交している。ＤＬでは、種々のＵＥに関するプリコーディング重みは、ＵＥ及びスケジューラからのフィードバックに基づいて、コードブックから選択され（閉ループＳＵ－ＭＩＭＯ方式と同様に）、ランク－１プリコーディングだけがあらゆるＵＥについて可能となっている（例えば、各ＵＥは、１つのデータストリームだけを受信する）。

【0040】

空間処理を使用しているイントラセル多重化技術は、高いＳＮＲ（又はＳＩＮＲ）及び高い空間選択性（マルチパスの豊富な環境）によって特徴づけられる伝搬シナリオにおいてのみ良好な性能を提供する。従来のマクロセルに関しては、これらの状況は、ＢＴＳがＵＥから通常は遠くて、ＳＩＮＲの分布は通常低い値に集中化するので、実現するのがより難しい可能性がある［４３］。これらのシナリオにおいて、ＭＵ－ＭＩＭＯ方式又はダイバーシティ技術は、空間多重化を有するＳＵ－ＭＩＭＯよりも良い選択であるかもしれない。

【0041】

更なる多重化利得を実現する（ＭＩＭＯによる空間処理を必要とすることなく）ためにＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄによって考えられる別の技術及びネットワークソリューションは、キャリアアグリゲーション（ＣＡ）及び小セルである。ＣＡ［３０、４４～４７］は１００ＭＨｚまで信号帯域幅を増強するためにＲＦスペクトルの異なる部分を組み合わせ［８５］、それによってより高いデータレートを与える。帯域内ＣＡは、スペクトルの同じ部分の範囲内で、異なる帯域を組み合わせる。したがって、それは多重チャネルについて同じＲＦチェーンを使うことができ、複数のデータストリームはソフトウェアにおいて再結合される。帯域間ＣＡは、スペクトルの異なる部分において動作することを異なるＲＦチェーンに要求し、並びに、異なる帯域から複数のデータストリームを再結合することを信号処理に要求する。

【0042】

小セルの主要な考え［３０、４７］は、従来のマクロセルの大きさを低下させることであり、それによって、カバレッジの領域につき、より高いセル密度、及び、より大きなスループットを可能にする。小セルは、マクロセルに使用される背の高くかつ高価なセルタワーと対照的に、通常は、（図１で表されるように）低電力伝送による安価なアクセスポイント１０６を通して配備される。２種類の小セルはＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄにて規定されている。ｉ）都市部における野外設置のための、３２～６４の同時ユーザをサポートするメトロセル、及びｉｉ）屋内使用のための、最大で４人のアクティブユーザに対応することができるフェムトセル。小セルの１つの利点はＢＴＳの近くのＵＥの密度が統計的により高いということであり、それによって、データレートを増強するために空間多重化を通して利用することができるより良いＳＮＲを与える。しかし、小セルの実際的な配備に関して、なお多くの懸念、特にバックホールに関連した懸念がある。実際、高速の有線接続を通してあらゆる小セルのＢＴＳに届くことは、特に、所定のカバレッジ領域におけるメトロセル及びフェムトセルの高密度を考慮すると、挑戦的かもしれない。有線バックホールと比較して、見通内（ＬＯＳ）バックホールを小セルに使用することは安価に実現できることが多いが、好ましい小セルＢＴＳの配置について利用可能な実際的なＬＯＳバックホールパスのないことが多く、かつ、小セルＢＴＳへの見通外（ＮＬＯ）無線バックホールのための一般解がない。更に、小セルは、自己組織化ネットワーク（ＳＯＮ）［３０、５１～５２］におけるように、干渉を避けるために、ＢＴＳ間の複雑なリアルタイム協調を必要とし、それらの最適場所を計画するために、高度なセル計画ツール（小セルの高密度化により、従来のセルラシステムより更に複雑な）を必要とする［４８、４９］。最後に、ハンドオフは小セル配備の限定的な因子であり、特に何グループもの加入者が同時にセルを切り替えることでバックホールを超えて大量のオーバーヘッドのハンドオフが引き起こされ、結果として待機時間が長くなり、かつ電話に出られないことが不可避となるシナリオにおいてそうである。

【0043】

小セルがマクロセルと共存し、最適な又は必然的に更に改善されたスループットを実現することを可能にする実際的な一般解がないことは、自明に示すことができる。無数のそのような非可解状況の内の一つとして、そのＵＥがマクロセル伝送と不可避的に重なるように小セルが位置し、小セル及びマクロセルは、それぞれのＵＥに届くために同じ周波数を使用するという状況がある。この状況において明らかに、マクロセル伝送は小セル伝送と干渉することになる。特定のマクロセル、特定の小セル、関係する特定のマクロセル及び小セルＵＥ、それらのＵＥのスループット要求、並びに環境状況等、の特定の状況に関するそのような干渉を軽減する多少のアプローチがあるかもしれない。しかし、マクロセル及び小セルの静的な計画にとってだけでなく、特定の時間間隔の動的な状況にとっても、あらゆるそのようなアプローチは非常に特異である。通常は、各ＵＥに対するチャネルの完全なスループットは、実現することができない。

【0044】

３．セル間ダイバーシティ方法
マクロセルが小セル（例えば、メトロセル、ピコセル及びフェムトセル）と共存する不均一ネットワーク（ＨｅｔＮｅｔ）［９０］では、セル間干渉を排除するために種々の技術を利用する必要がある。ＨｅｔＮｅｔは小セルを通してより良いカバレッジを提供する一方で、データレートにおける利得はわずかでしかない。なぜなら、異なる形態の周波数繰り返しパターンを介してスペクトルを共用すること、又は多重化利得を得ることよりも干渉を排除するために空間処理を用いることを必要とするためである。ＬＴＥ規格は、特にセル端にて干渉を排除するために、セル間干渉制御（ＩＣＩＣ）方式を利用する。ＩＣＩＣ法には、セル自律式及びＢＴＳ間で協調されるものの２種類の方法がある。

【0045】

セル自律式ＩＣＩＣ方式は、図２に示す異なる周波数繰り返しパターンを介してセル間干渉を回避する。図２において、六角形はセルを表し、色は様々な搬送波周波数を表す。ＬＴＥでは３つの方式が検討されている。ｉ）図２ａに示すようにセルが利用可能な帯域幅を全て用いて、セル端で高干渉を生成する完全周波数繰り返し（又は繰り返し１）、ｉｉ）図２ｂに示すようにあらゆるセルに異なる周波数帯が（典型的に３の繰り返し因子を有して）割り当てられるハード周波数繰り返し（ＨＦＲ）、ｉｉｉ）セルの中心が周波数繰り返し１のように利用可能な帯域幅全体に割り当てられている一方で、セル端は図２ｃに示すようにセル間干渉を軽減するようにＨＦＲモードで動作する、フラクショナル周波数繰り返し（ＦＦＲ）。

【0046】

協調ＩＣＩＣ方法は、ＢＴＳ間の協調が無線ネットワークの性能を改善することを可能にする。これらの技術は、同時に全員が同じ周波数を使用している多重ＵＥのための分散アンテナネットワークの一般的なケースにおいて、無線送受信機間の協調を可能にするために関連特許及び出願［０００２～００２２］で教示される方法の特例である。所定の周波数及び所定の時刻における単一のＵＥに関するセルラシステムの特定のケースについて、セル間干渉を除去するＢＴＳ間の協調について［５３］で記載した。［５３］におけるシステムは、あらゆるマクロセルを複数のサブセルに分割し、協調ＢＴＳからの専用のビームフォーミングを使用することによって、サブセル間の柔軟なハンドオフを可能にする。そして、協調したＢＴＳからの専用のビームフォーミングを使用することによって、単一のＵＥがサブセルの境界に沿って移動するときに、単一の周波数及び単一のＵＥにおけるリンクの堅牢性を改善する。

【0047】

最近では、協調する無線セルラネットワークのこのクラスは、「ネットワークＭＩＭＯ」又は「協調マルチポイント」（ＣｏＭＰ）システムとして、ＭＩＭＯ文献において明確にされている。セル間干渉を除去することによってネットワークＭＩＭＯで得られる利益に関する理論的な分析及びシミュレーションされた結果は、［５４～６１］に示される。ネットワークＭＩＭＯ及びＣｏＭＰの優位点は、マクロセル３０２について、図３にて「干渉領域」３０１と記載するセルの重複領域におけるセル間干渉を排除することである。

【0048】

ＣｏＭＰネットワークは、次世代セルラネットワークにおいてセル間干渉を軽減する解決策として、能動的にＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ規格の一部になりつつある［６２～６４］。セル間干渉を排除するために、規格において今まで３つのＣｏＭＰ解決策が提案されている。ｉ）ＵＥがそのデータストリームを１つのＢＴＳのみからビームフォーミングを介して受信し、ＢＴＳにわたる協調は、干渉をビームフォーミング又はスケジューリング技術を介して除去可能にされる協調スケジューリング／ビームフォーミング（ＣＳ／ＣＢ）、ｉｉ）あらゆるＵＥについて、ＵＥに透過的に、サブフレームベースでセルを動的に選択する、動的セル選択（ＤＣＳ）、ｉｉｉ）所定のＵＥについてのデータが複数のＢＴＳから連帯的に伝送されて、受信された信号品質を向上させてセル間干渉を排除する、ジョイントトランスミッション（ＪＴ）。ＣｏＭＰ－ＪＴは、ＢＴＳ間での協調を可能にするために、バックホールにおいてより高いオーバーヘッドを犠牲にして、ＣｏＭＰ－ＣＳ／ＣＢより大きな利得をもたらす。

【0049】

４．セル間多重化方法
先行技術の複数ユーザ無線システムは、無線ネットワークに複雑さを追加し、制約を導入し、結果として、その領域における別のユーザによるスペクトルの利用によって、所定のユーザの経験（例えば利用可能なスループット、遅延、予測性、信頼性）が影響を受ける状況になる。複数ユーザと共有する無線スペクトル内のスループットの総計に対する増加する要求、並びに、所定のユーザに関する複数ユーザ無線ネットワークの信頼性、予測性及び低遅延に依存することができるアプリケーションの成長の増加を考慮すると、先行技術の複数ユーザ無線技術が多くの制約を被ることは明らかである。確かに、特定の種類の無線通信（例えば、建物の壁を貫通するのに有効な波長における）に適切なスペクトルの制限された可用性に関して、先行技術の無線技術は、信頼性が高く、予測可能で、かつ低遅延である帯域幅に対する増加する要求に応ずるには不十分であろう。

【0050】

先行技術のイントラセルダイバーシティ及び多重化方法は、ＬＴＥに関する現行のセルラネットワーク（ＭＩＭＯ ４ｘ４による）上のスループットにおいて、理論的に最大で４倍の増加、ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ（ＭＩＭＯ ８ｘ８による）に関しては、多くても理論的に８倍を提供することができるだけである。なお、高次のＭＩＭＯに関しては、所定のマルチパス環境において、特に（スマートフォンなどの）ＵＥがより小さくなり、アンテナ配置に関してより拘束されるようになるにつれて、スループットの増加に関する改善効果は減少する。次世代セルラシステムにおける他のわずかなスループット利得は、キャリアアグリゲーション技術によって利用される更なるスペクトル割り当て（例えば、ＦＣＣ全米ブロードバンド計画）、及び小セルネットワーク及びＳＯＮによるＢＴＳのより高密度の分布から得られるかもしれない［３０、４６］。しかし、空間処理によって得られるスペクトル効率利得が制限されるので、全ての上述の技術は、マルチユーザ伝送を可能にするスペクトル又は時間の共有技術にまだ非常に依存している。

【0051】

先行技術のセル間方法（例えば、ネットワークＭＩＭＯ及びＣｏＭＰシステム［５３～６４］）は、セル間干渉を除去することによってセルラネットワークの信頼性を改善することができるが、それらの容量利得はほんの少しだけである。実際、それらのシステムは、セル境界の範囲内に含まれるあらゆるＢＴＳから送信される電力を制約して、セル間の電力漏洩によるセル間干渉を除去するために有効なだけである。図３は、３つのＢＴＳを有するセルラネットワークの１つの例を示し、それぞれが自分自身のカバレッジ領域又はセルで特徴づけられる。各ＢＴＳから送信される電力は、セルが重なる領域によって図３で表されるセル間の干渉の量を制限するために、制約される。これらのシステムは、干渉領域における低ＳＩＮＲレジームにおいて動作するので、ＳＵ－ＭＩＭＯに関するイントラセル方式と同様に、それらのスペクトル効率の利得はほんの少しだけである。セル間協調ネットワークにおいて真に著しい容量利得を得るために、セル境界に限られている電力制限は、緩和されなければならない。そして、空間多重化技術が、ＳＩＮＲの高い（従来のアプローチにおけるような、ちょうど劣悪なＳＩＮＲ性能を有するセル端ではなく）セルの全体を通じて可能にされなければならない。

【0052】

図４は、３つのＢＴＳ ４０１の全てから同じ周波数で同時に送信された電力が増大され、それによって、セル４０２の全体を通じて高水準の干渉を可能にする。先行技術システムにおいて、そのような干渉は、ＢＴＳの干渉領域の全体を通じて、インコヒーレント干渉（ＵＥ信号受信を阻害する）をもたらすが、この干渉は、実は新しいセル間多重化方法による本発明において利用される。この方法は、あらゆるＵＥのまわりでコヒーレント干渉（ＵＥ信号受信を強化する）の領域を生成するために空間処理を使用し、それによって、同時に非干渉データストリームをあらゆるＵＥに提供して、セルを通してそれらのＳＩＮＲを増大する。

【0053】

図４に図示されるシナリオは、セルラシステムの特定の場合について［８９］に記載されている。［８９］におけるシステムは、クラスタにグループ分けされた様々なセルを識別する幾つかのＢＴＳからなる。協調は、同一クラスタ内の隣接するセルからのＢＴＳ間にのみ許可される。この場合、ＢＴＳから送信される電力が増加すると、セル間多重化方法によって得られる容量（又はスペクトル効率）に制限があることが示された。実際のところ、送信電力が増加すると、クラスタ外干渉は比例的に増加し、ＳＩＮＲについて、結果的には容量についての、飽和レジームを生成する。この効果の結果として、［８９］におけるシステムは理論的には最大で３倍の容量の増加（すなわち、クラスタ内で最大で３つのセル）を得ることができ、クラスタに含まれる任意の追加のセルは増加したクラスタ外干渉によって容量を減少させる（例えば、クラスタ毎に２１セルの場合は、クラスタ毎に３セルの場合よりもより低い容量を得る）。ＢＴＳがセルラシステムと同様に予め規定された位置に制限され、多重化利得がＢＴＳからの増加する送信電力によって得られるため、［８９］における基礎的な容量限度は保持されることを観察した。セル間多重化方法を介して理論的に無限の容量を得るには、ＢＴＳ配置における制約を排除しなければならず、これによってＢＴＳがどこに配置されてもよいことが便利となる。

【0054】

したがって、分散ＢＴＳ ５０１から送信される電力上のあらゆる制約を、それらの配置における制約に加えて除去することによって、空間処理によってセル間多重化利得を利用するスペクトル効率における大規模な増加を実現するシステムを提供することが望ましい。図５は、１つの多くの更なるアクセスポイント５０２がセル５０３の全体を通じて故意にインコヒーレント干渉のレベルを増大するために追加される例を示す。それは、ＵＥのまわりでコヒーレント干渉の領域を生成して、それによって理論的に無限のセル間多重化利得を与えるために、本発明において利用される。追加のアクセスポイントは便利な場所に偶然に(serendipitously)配置されており、従来技術に記載されるセルラシステムのように何ら特定のセル設計に制約されない。発明の例示的な実施形態では、その偶然のアクセスポイントは分散入力分散出力（ＤＩＤＯ）のアクセスポイントであり、セル間多重化利得は段落［００１４～００２０］及び［７７～７８］に記載されるＤＩＤＯ方法によって得られる。別の実施形態では、それらの偶然のアクセスポイントは、安価なＷｉ－Ｆｉアクセスポイント又は小セル［３０，４７］と同様の低電力送受信機であり、それによって、図５に示すように、マクロセルの全体を通して重なりあうカバレッジのより小さな領域を提供する。

【0055】

先行技術のセル間方法［５３～６４］が、図３のようなあらゆるＢＴＳからの送信電力を故意に制限することによって、インコヒーレント干渉を避け、空間処理によって残りのセル間干渉（セル間のオーバラップ領域に関する）を除去し、それによって、改善されたＳＩＮＲ及びセル間のダイバーシティ利得を提供することが分かる。更に［８９］は送信電力を増加させながらＢＴＳ配置をセル設計に制限することで、クラスタ外干渉による得られる容量を制限し、このようにして、まだ干渉によって制限されることが観察される。一方、本発明は、ＵＥのまわりでコヒーレント干渉を生成するために、偶然に配置されたあらゆるＢＴＳからより高い電力を送信することで、インコヒーレント干渉を利用する。これによって、空間処理によってセル全体にわたってセル間多重化利得を得るための必要条件である、ＵＥにおける信号品質を向上させる。したがって、（ＢＴＳからの制限された送信電力又は送信電力が増加したときのクラスタ外干渉により）セルを通して、本発明のようなセル間多重化方法を可能にする十分なＳＩＮＲがないので、先行技術に記載されるシステムは、空間処理による無制限のセル間多重化利得を実現するために使用することはできない。更に、先行技術に記載されるシステムは、先行技術のシステムが、本発明で実現されるセル間多重化利得を得るために、多重化領域でセル間干渉を利用するよりはむしろ図１及び図３～５の陰影のついた領域に示されるダイバーシティ領域の中でセル間干渉を避けるようになっていることを考慮すると、図４～５に示される本発明で実現される多重化利得を実現するように実施することは不可能である。

【0056】

本発明は、図面とともに以下の詳細な説明から、より良く理解することができる。

【図面の簡単な説明】

【0057】

【図1】マクロセル及び小セルのための多重化及びダイバーシティ領域を示すである。

【図2a】従来のセルラシステムにおける完全周波数繰り返しパターンを示す図である。

【図2b】従来のセルラシステムにおけるハード周波数繰り返し（ＨＦＲ）パターンを示す図である。

【図2c】従来のセルラシステムにおけるフラクショナル周波数繰り返し（ＦＦＲ）パターンを示す図である。

【図3】隣接するマクロセル間の干渉領域を示す図である。

【図4】セル間の干渉度合いを上昇させるために高電力で送信する複数のＢＴＳを示す図である。

【図5】セルの全体を通じて故意にインコヒーレント干渉レベルを増大させるために、多くのアクセスポイントが追加された一例を示す図である。

【図6】ＬＴＥネットワークにおけるネットワークエレメントを示す図である。

【図7a】ＦＤＤ動作についてのＬＴＥフレーム構造を示す図である。

【図7b】ＴＤＤ動作についてのＬＴＥフレーム構造を示す図である。

【図8a】ＯＦＤＭ ＤＬチャネルにおけるＬＴＥ「リソースエレメント」及び「リソースブロック」を示す図である。

【図8b】ＳＣ－ＦＤＭＡ ＵＬチャネルにおけるＬＴＥ「リソースエレメント」及び「リソースブロック」を示す図である。

【図9】アンテナクラスタ及びユーザクラスタからなる、マルチユーザ（ＭＵ）複数アンテナシステム（ＭＡＳ）、すなわちＭＵ－ＭＡＳの一実施形態を示す図である。

【図10】異なるセルＩＤがあらゆるアンテナサブクラスタに関連付けられる、ＭＵ－ＭＡＳの一実施形態を示す図である。

【図11】セルＩＤの同一セットが、所定の繰り返しパターンを有してアンテナサブクラスタに割り当てられた、ＭＵ－ＭＡＳの一実施形態を示す図である。

【図12】過疎及び人口密集の地域を有するカルフォルニア州、サンフランシスコの都心部にてＭＵ－ＭＡＳシステムを実際に配備するためのＳＮＲ分布を示す図である。

【図13】ＣＰ、分散ＢＴＳ、及び複数のＵＥからなるＭＵ－ＭＡＳの一実施形態を示す図である。

【図14】ネットワークインターフェースを介して、ＣＰ、分散ＢＴＳ、複数の装置、及びその複数の装置に接続された１つのＵＥ、並びにＢＴＳからなる、ＭＵ－ＭＡＳの一実施形態を図示する。

【図15】ＵＥがユーザ装置に物理的に装着されるケースの中にある、ＭＵ－ＭＡＳの一実施形態を図示する。

【図16】分散アンテナがＵＬチャネル及びＤＬチャネルを介してＵＥに通信する、ＭＵ－ＭＡＳの一実施形態を示す図である。

【図17】分散アンテナがＵＬチャネル及びＤＬチャネルを介してビーコンに通信する、ＭＵ－ＭＡＳの一実施形態を示す図である。

【図18】ＲＦ不整合あり／なしの、ＲＦ校正あり／なしの線形プリコーティングを用いたＭＵ－ＭＡＳの符号誤り率（ＳＥＲ）性能を示す図である。

【図19】ＲＦ不整合あり／なしの、ＲＦ校正あり／なしの線形プリコーティング及び非線形プリコーティングを用いたＭＵ－ＭＡＳの符号誤り率（ＳＥＲ）性能を示す図である。

【図20a】ＴＨＰ非線形プリコーディングを適用したときの（モジュロ演算前）ＵＥにおける４ＱＡＭコンスタレーションを示す図である。

【図20b】ＴＨＰ非線形プリコーディングを適用したときの（モジュロ演算前）ＵＥにおける４ＱＡＭコンスタレーションを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0058】

上述の先行技術の限界の多くを克服する１つの解決策は、分散入力分散出力（ＤＩＤＯ）技術の一実施形態である。ＤＩＤＯ技術は、以下の特許及び特許出願に記載され、それら全ては本特許の譲受人に譲渡されており、本明細書に参照により組み込まれる。これらの特許と出願は、本明細書で全体的に「関連特許及び出願」として、幾度か言及する。

【0059】

米国特許出願第１３／６３３，７０２号、表題「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｂａｃｋｈａｕｌ ｉｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－ｉｎｐｕｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－ｏｕｔｐｕｔ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｙｓｔｅｍｓ」。

【0060】

米国特許出願第１３／４７５，５９８号、表題「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－ｉｎｐｕｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－ｏｕｔｐｕｔ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｙｓｔｅｍｓ」。

【0061】

米国特許出願第１３／２３３，００６号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｐｌａｎｎｅｄ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｂｓｏｌｅｓｃｅｎｃｅ ｏｆ ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ ｓｐｅｃｔｒｕｍ」。

【0062】

米国特許出願第１３／２３２，９９６号、表題「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ Ｅｘｐｌｏｉｔ Ａｒｅａｓ ｏｆ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｉｎ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ」。

【0063】

米国特許出願第１３／４６４，６４８号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅ ｆｏｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｉｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－Ｉｎｐｕｔ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ」。

【0064】

米国特許出願第１２／９１７，２５７号、表題「Ｓｙｓｔｅｍｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｔｏ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ Ｉｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｖｉａ Ｕｓｅｒ Ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ」。

【0065】

米国特許出願第１２／８０２，９８８号、表題「Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｈａｎｄｏｆｆ，Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｎｄ Ｌｉｎｋ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｉｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－Ｉｎｐｕｔ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－Ｏｕｔｐｕｔ（ＤＩＤＯ）Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ」。

【0066】

米国特許出願第１２／８０２，９７４号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｍａｎａｇｉｎｇ Ｉｎｔｅｒ－Ｃｌｕｓｔｅｒ Ｈａｎｄｏｆｆ Ｏｆ Ｃｌｉｅｎｔｓ Ｗｈｉｃｈ Ｔｒａｖｅｒｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ ＤＩＤＯ Ｃｌｕｓｔｅｒｓ」。

【0067】

米国特許出願第１２／８０２，９８９号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｍａｎａｇｉｎｇ Ｈａｎｄｏｆｆ Ｏｆ Ａ Ｃｌｉｅｎｔ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－Ｉｎｐｕｔ－Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－Ｏｕｔｐｕｔ（ＤＩＤＯ）Ｎｅｔｗｏｒｋｓ Ｂａｓｅｄ Ｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｅｄ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｏｆ Ｔｈｅ Ｃｌｉｅｎｔ」。

【0068】

米国特許出願第１２／８０２，９５８号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｎｄ Ａｎｔｅｎｎａ Ｇｒｏｕｐｉｎｇ Ｉｎ Ａ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－Ｉｎｐｕｔ－Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－Ｏｕｔｐｕｔ（ＤＩＤＯ）Ｎｅｔｗｏｒｋ」。

【0069】

米国特許出願第１２／８０２，９７５号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｌｉｎｋ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｉｎ ＤＩＤＯ Ｍｕｌｔｉｃａｒｒｉｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ」。

【0070】

米国特許出願第１２／８０２，９３８号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ ＤＩＤＯ Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ Ｉｎ Ｍｕｌｔｉｃａｒｒｉｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ」。

【0071】

米国特許出願第１２／６３０，６２７号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ａｎｔｅｎｎａ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」。

【0072】

２０１２年５月１日発行の米国特許第８，１７０，０８１号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ＤＩＤＯ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ Ｏｎ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ」。

【0073】

２０１２年４月１７日発行の米国特許第８，１６０，１２１号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｉｎｐｕｔ－Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｏｕｔｐｕｔ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」。

【0074】

２０１１年２月８日発行の米国特許第７，８８５，３５４号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｅｎｈａｎｃｉｎｇ Ｎｅａｒ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ Ｓｋｙｗａｖｅ（「ＮＶＩＳ」）Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｓｐａｃｅ－Ｔｉｍｅ Ｃｏｄｉｎｇ」。

【0075】

２０１０年５月４日発行の米国特許第７，７１１，０３０号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｓｐａｔｉａｌ－Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ Ｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｓｃａｔｔｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」。

【0076】

２００９年１２月２２日発行の米国特許第７，６３６，３８１号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｉｎｐｕｔ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｏｕｔｐｕｔ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ」。

【0077】

２００９年１２月１５日発行の米国特許第７，６３３，９９４号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｉｎｐｕｔ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｏｕｔｐｕｔ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ」。

【0078】

２００９年１０月６日発行の米国特許第７，５９９，４２０号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｉｎｐｕｔ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｏｕｔｐｕｔ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ」。

【0079】

２００８年８月２６日発行の米国特許第７，４１８，０５３号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｉｎｐｕｔ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｏｕｔｐｕｔ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ」。

【0080】

本特許出願の量及び複雑さを減らすために、関連特許及び出願のいくつかの開示は、明示的に以下で説明しない。その開示の完全な説明については、関連特許及び出願を参照されたい。

【0081】

本発明は、無線通信ネットワークの空間処理によるセル間多重化利得を利用するシステム及び方法を記載し、マルチユーザ（ＭＵ）伝送を有する、複数のアンテナが偶然に配置される複数アンテナシステム（ＭＡＳ）（マルチユーザ複数アンテナシステム、即ち「ＭＵ－ＭＡＳ」）を使用する。本発明の一実施形態において、複数のアンテナから送信される電力は、セル境界（従来のセルラシステムのような）における干渉を最小にするように制約され、セル間干渉を除去するだけのために、空間処理方法が使用される。本発明の別の実施形態において、複数のアンテナから送信される電力は、（それらの電力放出レベルが規制、安全性又は実際の（例えば、可用電力、送信機、及び／又はアンテナ仕様の）限度内である限り）いかなる特定の電力レベルにも制約されない。それによって、セル間多重化利得を実現するために利用されたセル全体にわたって高次のセル間干渉が故意に生成され、無線通信ネットワークの容量が増大する。

【0082】

一実施形態では、無線通信ネットワークは、ＬＴＥ規格に基づくセルラネットワークなど、図１及び図３におけるようなセルラネットワークであり、偶然に配備される複数のアンテナはマクロセル又は小セルの送受信機である。本発明の別の実施形態において、無線通信ネットワークはあらゆる特定のセルレイアウトに拘束されず、セル境界は、図４～５のようなより大きな領域一面に広がることができる。例えば無線通信ネットワークは、複数のアンテナがＷｉ－Ｆｉアクセスポイントとなる無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、又はメッシュ、アドホック若しくはセンサネットワーク、又は分散アンテナシステム、又はあらゆる送信電力制限なしで偶然に配置されたアクセスポイントを有するＤＩＤＯシステムである可能性がある。しかし、そのようなネットワーク構造例は、本発明の無線通信ネットワークへの一般的な適用を制限するものとして考慮されてはならない。本発明は、複数のアンテナからの信号を送信することによって、多重化利得が実現されるようなあらゆる無線ネットワークに適用する。その信号は、複数のＵＥによって受信されるところで干渉し、複数のＵＥへの同時非干渉データストリームを生成する。

【0083】

ＭＵ－ＭＡＳは、集中型プロセッサ、ネットワーク及びＮ個のクライアント装置又はＵＥに無線で通信するＭ個の送受信機局（又は分散アンテナ）からなる。集中型プロセッサユニットは、様々なネットワークコンテンツに関して、種々のクライアントデバイスについてＮ本の情報のストリーム（例えば、ビデオ、ウェブページ、ビデオゲーム、テキスト、音声等、ウェブサーバ又は他のネットワークソースからのストリーム）を受信する。以下で、我々は、ネットワーク上で送信されるデータのあらゆるストリームに言及するために、「情報のストリーム」という語を使用する。それは、音声、ウェブ及びビデオコンテンツを含むがこれに限らずあらゆるデータを生成するために、特定の変調／符号方式又はプロトコルに従って、独立型ストリームのように復調できるか復号化できる情報を含む。一実施形態において、情報のストリームは、独立型ストリームのように復調されることができるか、復号化されることができるネットワークコンテンツを運ぶ一連のビットである。

【0084】

集中型プロセッサは、ネットワークコンテンツからのＮ本の情報のストリームを、（関連特許及び出願に記載されたようなアルゴリズムによって）Ｍ本のビットのストリームに組み合わせるプリコーディング変換を利用する。例としてであり限定するものではないが、プリコーディング変換は、線形（例えば、ゼロフォーシング［６５］、ブロック対角化［６６～６７］、行列反転等）とすることができる。又は、非線形（例えば、ダーティペーパコーディング［６８～７０］又はトムリンソン－原島プリコーディング［７１～７２］、格子技術又はトレリスプリコーディング［７３～７４］、ベクトル摂動技術［７５～７６］）とすることもできる。以下で、情報の何らかの有用なビットを必ずしも含むというわけではないビットの任意のシーケンスに言及する「ビットのストリーム」という語を使用するので、したがって、ネットワークコンテンツを読み出すために、独立型ストリームとして、復号化するか又は復調することができない。本発明の一実施形態において、ビットのストリームは、集中型プロセッサによって生成される複雑なベースバンド信号であり、所定ビット数に量子化されて、Ｍ個の送受信基地局の１つに送信される。

【0085】

プリコーディングは、チャネル状態情報（ＣＳＩ）を使用し、複数のユーザに対する又は複数のユーザからのデータストリームを多重化するためにＤＬ又はＵＬチャネル上で適用することで、集中型プロセッサにて計算される。本発明の一実施形態では、集中型プロセッサは分散アンテナとクライアント装置との間のＣＳＩを認識しており、ＤＬチャネル又はＵＬチャネル上で送信されたデータをプリコードするためにＣＳＩを利用する。同じ実施形態において、ＣＳＩはクライアント装置で推定され、分散アンテナに戻される。別の実施形態では、ＤＬ－ＣＳＩは、無線周波数（ＲＦ）校正を用いて、及びＵＬ／ＤＬチャネル可逆性(UL/DL channel reciprocity)を使うことによって、ＵＬ－ＣＳＩから分散アンテナにて得られる。

【0086】

一実施形態において、ＭＡＳは、関連特許及び出願に記載されるような分散入力分散出力（ＤＩＤＯ）システムである。別の実施形態では、図１３に図示されるＭＵ－ＭＡＳは以下からなる。
・ユーザ機器（ＵＥ）１３０１：固定及び／又はモバイルクライアント用のＲＦ送受信機であって、バックホールからのダウンリンク（ＤＬ）チャネル上でデータストリームを受信し、アップリンク（ＵＬ）チャネルを介してバックホールへデータを送信する。
・送受信基地局(Base Transceiver Station)（ＢＴＳ）１３０２：ＢＴＳは無線チャネルでバックホールをインターフェースする。一実施形態のＢＴＳは、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）／アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）及びベースバンド信号をＲＦに変換する無線周波数（ＲＦ）チェーンからなるアクセスポイントである。場合によっては、ＢＴＳは、電力増幅器／アンテナを備える簡素なＲＦ送受信機であり、ＲＦ信号は、関連特許及び出願に記載されたＲＦオーバーファイバ技術によって、ＢＴＳへ運ばれる。
・コントローラ（ＣＴＲ）１３０３：ＣＴＲは、下記の特定の特殊な機能のために設計されたＢＴＳの１つの特定のタイプである。その機能とは、ＢＴＳ及び／又はＵＥの時間／周波数同期用のトレーニング信号を送信すること、制御情報をＵＥから受信し、ＵＥへ送信すること、そして、ＵＥからチャネル状態情報（ＣＳＩ）又はチャネル品質情報を受信することである。１つ以上のＣＴＲ局は、任意のＭＵ－ＭＡＳシステムに含まれ得る。複数のＣＴＲが利用可能であるとき、それらの局への、又はそれらの局からの情報はダイバーシティを増大して、リンク品質を改善するために組み合わせることができる。一実施形態において、ＣＳＩ復調を改善する最大比合成（ＭＲＣ）技術によって、ＣＳＩは複数のＣＴＲから受信される。別の実施形態では、制御情報は、受信機側におけるＳＮＲを改善するために、最大比伝送（ＭＲＴ）によって複数のＣＴＲから送信される。発明の範囲は、ＭＲＣ又はＭＲＴには限定されず、ＣＴＲとＵＥとの間の無線リンクを改善するために、任意の他のダイバーシティ技術（例えばアンテナ選択等）を使用することができる。
・集中型プロセッサ(Centralized Processor)（ＣＰ）１３０４：ＣＰは、バックホールとインターネット又は別の種類の外部ネットワーク１３０６を接続するサーバである。一実施形態において、ＣＰはＭＵ－ＭＡＳベースバンド処理を計算して、ＤＬ伝送により、分散ＢＴＳに波形を送信する。
・基地局ネットワーク（ＢＳＮ）１３０５：ＢＳＮは、ＤＬチャネル又はＵＬチャネルのいずれかについての情報を搬送する、分散ＢＴＳにＣＰを接続するネットワークである。ＢＳＮは、有線ネットワーク若しくは無線ネットワーク、又は双方の組み合わせである。例えば、ＢＳＮはＤＳＬ、ケーブル、光ファイバーネットワーク、又は見通し内（ＬＯＳ）若しくは見通し外（ＮＬＯ）無線リンクである。更に、ＢＳＮは固有ネットワーク、又はローカルエリアネットワーク、又はインターネットである。

【0087】

以下で、上述のＭＵ－ＭＡＳ枠組みが、スペクトル効率の付加的な利得を実現するために、セルラシステム（更に、ＬＴＥプロトコルを利用する非セルラシステム）に関するＬＴＥ規格にどのように組み込まれるかを記載する。ＬＴＥ枠組みの一般的な概要並びにＤＬチャネル及びＵＬチャネルで使用される変調技術から始める。その次に、ＬＴＥ規格における物理レイヤフレーム構造及びリソース配分の簡単な説明を行う。最後に、我々は、ＬＴＥ枠組みを使用するマルチユーザシナリオにて、ダウンリンク（ＤＬ）チャネル及びアップリンク（ＵＬ）チャネルに関するＭＵ－ＭＡＳプリコーディング方法を明確に述べる。ＤＬ方式に関しては、２つの解決策である、開ループ及び閉ループＤＩＤＯ方式を提案する。

【0088】

ＬＴＥは、（以前のセルラ規格による階層アーキテクチャとは対照的に）フラットネットワークアーキテクチャによって設計され、以下を提供する。即ち、低減した遅延、ＡＲＱにより低減したパケット損失、低減したコールセットアップ時間、マクロダイバーシティにより改善されたカバレッジ及びスループットである。図６に表されるＬＴＥネットワークにおけるネットワーク要素は、［７９］の通りである。
・ＧＷ（ゲートウェイ）：ＬＴＥネットワークを外部ネットワーク（すなわち、インターネット）に接続するルータである。ＧＷは、ＥＵＴＲＡＮインターフェース６０８の境界をなすサービングゲートウェイ（Ｓ－ＧＷ）６０１及び外部ネットワークとのインターフェースであるＰＤＮゲートウェイ（Ｐ－ＧＷ）６０２に分けられる。Ｓ－ＧＷ及びＰ－ＧＷは、いわゆる進化型パケットコア（ＥＰＣ）６０９の一部である。
・ＭＭＥ（モビリティ管理エンティティ）６０３：移動性、保護パラメータ及びＵＥアイデンティティを管理する。ＭＭＥは、更にＬＴＥ ＥＰＣの一部である。
・ｅＮｏｄｅＢ（強化されたＮｏｄｅ－Ｂ）６０４：無線リソース管理、ユーザ移動性及びスケジューリングを取り扱う基地局である。
・ＵＥ（ユーザ機器）６０５：移動局である。
・Ｓ１及びＸ２のインターフェース（６０６及び６０７）：ＭＭＥとｅＮｏｄｅＢ（Ｓ１－ＭＭＥ）との間、Ｓ－ＧＷとｅＮｏｄｅＢ（Ｓ１－Ｕ）との間、及び複数のｅＮｏｄｅＢ（Ｘ２）との間の有線又は無線のバックホールである。

【0089】

本発明の一実施形態では、ＵＥがＬＴＥ ＵＥである場合に、ＭＵ－ＭＡＳネットワークはＬＴＥネットワークであり、ＢＴＳはＬＴＥ ｅＮｏｄｅＢであり、ＣＴＲはＬＴＥ ｅＮｏｄｅＢ又はＭＭＥであり、ＣＰはＬＴＥ ＧＷであり、ＢＳＮはＳ１又はＸ１インターフェースである。以後、分散アンテナ、ＢＴＳ、及びｅＮｏｄｅＢを、ＭＵ－ＭＡＳ、ＤＩＤＯ、又はＬＴＥシステムにおけるあらゆる基地局に言及するのに入れ替え可能に用いる。

【0090】

図７に図示するように、ＬＴＥフレームは１０ミリ秒の持続時間を有し、１０個のサブフレームからなる［３３、８０］。どのサブフレームも、それぞれ０．５ミリ秒の持続時間の２つのスロットに分割される。ＬＴＥ規格は、ｉ）図７ａ）に示す、全てのサブフレームがＤＬチャネル又はＵＬチャネルのいずれかに対して割り当てられるＦＤＤ動作のためのタイプ１と、ｉｉ）図７ｂ）に示す、（選択された構成に応じて）サブフレームの一部がＤＬに割り当てられ、一部がＵＬに割り当てられるが、いくつのサブフレームが「特別な使用」のために取り置かれるＴＤＤ動作のためのタイプ２との２種類のフレームを規定する。これらは、フレーム毎に少なくとも１つの特別なサブフレームであり、３つのフィールドからなる。ｉ）ＤＬ伝送のために予約されるダウンリンクパイロット時間スロット（ＤｗＰＴＳ）、ｉｉ）ガード期間（ＧＰ）、ｉｉｉ）ＵＬ伝送のためのアップリンクパイロット時間スロット（ＵｐＰＴＳ）。

【0091】

ＬＴＥは、ＤＬに関しては、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）及び直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）変調を使用し、ＵＬに関しては、シングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ－ＦＤＭＡ）を使用する。「リソースエレメント」（ＲＥ）は、ＬＴＥにおける最小の変調構造であり、ＤＬチャネルについては図８ａに示し、ＵＬチャネルについては図８ｂに示すように、周波数における１つのＯＦＤＭサブキャリア及び時間における１つのＯＦＤＭシンボル期間からなる。「リソースブロック」（ＲＢ）は、周波数における１２個のサブキャリア及び時間における１つの０．５ミリ秒のスロット（３～７つのＯＦＤＭシンボル期間からなる、ＤＬ対ＵＬチャネル及び巡回プリフィックスのタイプによる）から構成されている。あらゆるＵＥについてのリソースブロックはサブフレームベースに割り当てられる。本発明におけるＭＵ－ＭＡＳが様々なＵＥに複数のデータストリームを送信するための空間処理を用いるため、あらゆるサブフレームにて全てのリソースブロックを同一のＵＥに割り当てることができる。一実施形態では、リソースブロックの全て又はサブセットはあらゆるＵＥに割り当てられ、同時の非干渉データストリームはＵＥへプリコーディングを介して送信される。

【0092】

ＢＴＳとＵＥとの間のリンクを設定するには、ＬＴＥ規格は同期手順を規定する。ＢＴＳは２つの連続する信号、すなわちプライマリ同期チャネル（ＰＳＣＨ）上で送信されるプライマリ同期信号（Ｐ－ＳＳ）及びセカンダリ同期チャネル（ＳＳＣＨ）上で送信されるセカンダリ同期信号（Ｓ－ＳＳ）とを、ＵＥに送信する。両方の信号がＵＥによって、セルＩＤの取得に加えて時間／周波数同期のために用いられる。Ｐ－ＳＳは、ＵＥが物理層ＩＤ（０～２）を得る、長さ６３のＺａｄｏｆｆ－Ｃｈｕシーケンスからなる。Ｓ－ＳＳは、２つの長さ３１のバイナリシーケンスのインターリーブされた連結であり、セルＩＤグループ番号（０～１６７）を得るのに用いられる。上記２つの識別番号から、ＵＥは物理セルＩＤ（ＰＣＩ、０～５０３から規定される）を得る。

【0093】

本発明において記載されるＭＵ－ＭＡＳシステムでは、ＵＥの周りで干渉性領域を生成するのに用いられる干渉を生成するためにＢＴＳから送信される電力が意図的に上昇させられるため、セル境界はない。本発明では、様々なＢＴＳが、関連する２０１２年５月１日に発行された米国特許第８，１７０，０８１号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ＤＩＤＯ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ Ｏｎ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ」に規定される「アンテナクラスタ」又は「ＤＩＤＯクラスタ」にグループ分けされる。例えば、図９は主アンテナクラスタ９０１と、隣接するアンテナクラスタ９０２を１つ示す。あらゆるアンテナクラスタは複数のＢＴＳ ９０３からなる。

【0094】

セルＩＤは、アンテナクラスタを区別するためにＭＵ－ＭＡＳ及びＤＩＤＯシステムにおいて用いることができる。本発明の一実施形態では、同一のセルＩＤが同一のアンテナクラスタの全てのＢＴＳからＰ－ＳＳ及びＳ－ＳＳを介して伝送される。同じ実施形態において、異なるアンテナクラスタは異なるセルＩＤを使用する。本発明の別の実施形態では、同一のアンテナクラスタ１００１における全てのＢＴＳは、図１０に図示される様々な陰影の色を有する「アンテナサブクラスタ」１００３にグループ分けされ、異なるセルＩＤ １００４があらゆるアンテナサブクラスタに関連付けられる。一実施形態では、アンテナサブクラスタは予め規定されたクラスタ設計又はＧＰＳ位置情報に従って統計的に規定される。別の実施形態では、アンテナサブクラスタはＢＴＳ間での相対的な信号強度の測定に基づいて、又はＧＰＳ位置情報に基づいて動的に規定される。本発明の異なる実施形態では、ＵＥに関連付けられるあらゆるコピーレンスエリア（関連する同時係属中の米国特許出願第１３／２３２，９９６号、表題「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ Ｅｘｐｌｏｉｔ Ａｒｅａｓ ｏｆ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｉｎ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ」に記載）に異なるセルＩＤが割り当てられる。

【0095】

同一のアンテナクラスタ又はアンテナサブクラスタ内の全てのＢＴＳがＬＴＥブロードキャストチャネル（例えば、Ｐ－ＳＳ及びＳ－ＳＳ）をＵＥに送信すると、弱め合う干渉によって、ブロードキャストチャネルによって有効化された時間又は周波数同期の性能が低下する可能性がある。弱め合う干渉は、間隔を有して分散されて幾つかのＵＥ位置にて非干渉的に再び組み合わさるＢＴＳから生成されるマルチパスによって引き起こされ得る。この効果を回避又は軽減するには、本発明の一実施形態では、同一のアンテナクラスタ又はアンテナサブクラスタ内の全てのＢＴＳのうちの１つのＢＴＳのみが、全てのＵＥにＬＴＥブロードキャストチャネル（例えば、Ｐ－ＳＳ及びＳ－ＳＳ）を送信する。同じ実施形態において、ＬＴＥブロードキャストチャネルを送信するＢＴＳは、ブロードキャストチャネル上でＵＥにて受信される電力を最大化するように選択される。別の実施形態では、弱め合う干渉がＵＥにて回避されるように、全てのＵＥにＬＴＥブロードキャストチャネルを同時に送信するために限定されたＢＴＳの組しか選択されない。本発明の異なる実施形態では、ＬＴＥブロードキャストチャネルは、同一のアンテナクラスタ又はアンテナサブクラスタ内の全てのＵＥに到達するようにペイロードよりも高い電力で送信される。

【0096】

上述のように、ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄは、ＤＬチャネルにおけるデータレートを向上させるためにキャリアアグリゲーション（ＣＡ）方式をサポートする。ＭＵ－ＭＡＳにおいて、ユーザ毎のデータレートを増大させるためにＣＡをプリコーディングと組み合わせて用いることができる。この発明の一実施形態では、ユーザ毎のデータレートを増大させるために、伝送プリコーディングをＲＳスペクトルの異なる部分（帯域間ＣＡ）又はスペクトルの同一部分内の異なる帯域（帯域内ＣＡ）に適用する。帯域間ＣＡを使用するときは、異なる帯域でのパスロスは、それらの帯域が異なる搬送波周波数で中心化されるために著しく変わる場合がある。従来のＬＴＥセルラシステムでは、低搬送波周波数での周波数帯域は、高搬送波周波数よりも低いパスロスを経験し得る。よって、セルラシステムに帯域間ＣＡを適用することは、低搬送波周波数にて望ましくないセル間干渉を引き起こす可能性がある。対照的に、本発明のＭＵ－ＭＡＳは、ＢＴＳが分散されてセルの概念が存在しないために、セル境界における干渉によって限定されない。このより柔軟なシステムレイアウトが、ＭＵ－ＭＡＳにおける帯域間ＣＡの様々な方法を可能とする。本発明の一実施形態では、ＭＵ－ＭＡＳは、１組のＢＴＳをより低い搬送波周波数で動作させ、別の組のＢＴＳをより高い搬送波周波数で動作させて、２つの組が交差するか一方のセットが他方のセットのサブセットとなるように使用することで、帯域間ＣＡを可能とする。別の実施形態では、プリコーディングを有するＭＵ－ＭＡＳはＣＡ方法を周波数ホッピングパターンと合わせて使用し、周波数選択性フェージング又は干渉に対する堅牢性を向上させる。

【0097】

１．ＬＴＥにおけるダウンリンク閉ループＭＵ－ＭＡＳプリコーディング法
ＭＵ－ＭＡＳ閉ループ方式は、時分割複信（ＴＤＤ）又は周波数分割複信（ＦＤＤ）システムのいずれでも使うことができる。ＦＤＤシステムでは、ＤＬ及びＵＬチャネルは、異なる周波数で動作する。したがって、ＤＬチャネル状態情報（ＣＳＩ）は、ＵＥ側において推定しなければならず、ＵＬチャネルにより、ＢＴＳ又はＣＴＲを介して、ＣＰに折り返して報告しなければならない。ＴＤＤシステムにおいて、ＤＬ及びＵＬチャネルは、同じ周波数で設定し、システムは、チャネル可逆性を利用して、閉ループ技術又は開ループ方式のいずれを使用してもよい（以下の節で記載するように）。閉ループ方式の主要な短所は、それらがフィードバックを必要とするということであり、これによって、ＵＬ上の制御情報について、より大きなオーバーヘッドをもたらす。

【0098】

ＭＵ－ＭＡＳにおける閉ループ方式についての全般的なメカニズムは以下の通りである。ｉ）ＢＴＳはＵＥにシグナリング情報をＤＬ上で送信する、ｉｉ）ＵＥはそのシグナリング情報を利用して、全ての「アクティブＢＴＳ」からＤＬ ＣＳＩを推定する、ｉｉｉ）ＵＥはＤＬ ＣＳＩを量子化するか、次の伝送にて用いられるプリコーディング重みを選択するのにコードブックを使用する、ｉｖ）ＵＥは量子化されたＣＳＩ又はコードブックインデックスをＢＴＳ又はＣＴＲにＵＬチャネル上で送信する、ｖ）ＢＴＳ又はＣＴＲは、ＤＬ上でのデータ伝送についてのプリコーディング重みを計算するＣＰに、ＣＳＩ情報又はコードブックインデックスを報告する。「アクティブＢＴＳ」は、所定のＵＥによって到達できる１組のＢＴＳとして定義される。例えば、関連する同時係属中の米国特許出願第１２／８０２，９７４号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｍａｎａｇｉｎｇ Ｉｎｔｅｒ－Ｃｌｕｓｔｅｒ Ｈａｎｄｏｆｆ Ｏｆ Ｃｌｉｅｎｔｓ Ｗｈｉｃｈ Ｔｒａｖｅｒｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ ＤＩＤＯ Ｃｌｕｓｔｅｒｓ」、及び関連する同時係属中の米国特許出願第１２／９１７，２５７号、表題「Ｓｙｓｔｅｍｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｔｏ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ Ｉｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｖｉａ Ｕｓｅｒ Ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ」において、「ユーザクラスタ」９０５は、図９に図示するように、所定のＵＥによって到達できる１組のＢＴＳとして定義した。アクティブＢＴＳの数は、ＢＴＳから所定のＵＥに対して推定されるＣＳＩの量を低減するために、ユーザクラスタに限られており、それによって、ＵＬ上のフィードバックオーバーヘッド及びＣＰにおけるＭＵ－ＭＡＳプリコーディング計算の複雑さを低減する。

【0099】

段落［００６０］に記載されるように、ＭＵ－ＭＡＳプリコーディングは線形又は非線形の方法のいずれかを使用する。非線形の方法（例えば、ダーティペーパコーディング［６８～７０］）又はトムリンソン－原島プリコーディング［７１～７２］、格子技術又はトレリスプリコーディング［７３～７４］、ベクトル摂動技術［７５～７６］）の場合は、ユーザ間干渉を回避するべく、送信機にて連続的な干渉相殺が適用される。この場合、プリコーディングマトリックスは、アンテナクラスタ内の全てのＵＥへのＣＳＩを説明するように算定される。あるいは、あらゆるＵＥについてのプリコーディング重みがその他のＵＥとは独立して算定されるために、線形プリコーディング方法（例えば、ゼロフォーシング［６５］、ブロック対角化［６６～６７］、行列反転等）をユーザクラスタベースで使用することができる。アンテナクラスタ及びユーザクラスタ内のＵＥ並びにｅＮｏｄｅＢの数によって、線形対非線形プリコーディング方法は様々な計算性能を提供する。例えば、ＭＵ－ＭＡＳがアンテナクラスタ毎にＫ個のＵＥ、アンテナクラスタ毎にＭ個のｅＮｏｄｅＢ、及びユーザクラスタ毎にＣ個のｅＮｏｄｅＢからなる場合、線形プリコーディングの複雑さはＯ（Ｋ^*Ｃ³）である一方で、非線形プリコーディングについてはＯ（Ｍ^*Ｋ²）である。よって、２つの種類のプリコーディング技術の間を、ＭＵ－ＭＡＳにおけるＵＥ及びｅＮｏｄｅＢの数に基づいて動的に切り替えて、ＣＰにおける計算の複雑さを軽減させる方法を開発することが望ましい。本発明の一実施形態では、ＭＵ－ＭＡＳは線形プリコーディング方法を使用する。別の実施形態では、ＭＵ－ＭＡＳは非線形プリコーディング方法を使用する。本発明の同じ実施形態において、ＭＵ－ＭＡＳは、線形及び非線形のプリコーディング方法の間を、アンテナクラスタ及びユーザクラスタにおけるＵＥ及びｅＮｏｄｅＢの数に基づいて、ＣＰでの計算の複雑さを軽減させるように動的に切り替える。異なる実施形態では、ＭＵ－ＭＡＳは、良好なチャネル品質を経験するＵＥのためのプリコーディング多重化方法（例えば、ｅＮｏｄｅＢの近位にて）と、リンク品質の悪いＵＥ（例えば、ｅＮｏｄｅＢから遠い）のためのビームフォーミング又はダイバーシティ方法との間を切り替わる。

【0100】

１．１ ＬＴＥ規格内でのダウンリンクＭＵ－ＭＡＳシグナリング方法
ＬＴＥ規格は、閉ループ方式のＤＬシグナリングについて使用することができる２種類の参照信号（ＲＳ）を定める［３３、５０、８２～８３］。ｉ）セル固有の参照信号（ＣＲＳ）、ｉｉ）ＵＥ固有のＲＳ、例えばチャネル状態情報（ＣＳＩ）参照信号（ＣＳＩ－ＲＳ）及び復調ＲＳ（ＤＭ－ＲＳ）。セル固有のＲＳはプリコーディングされないが、ＵＥ固有のＲＳはプリコーディングされる［５０］。ＣＲＳは、どのセルも最大４つのアンテナを使用する、ＳＵ／ＭＵ－ＭＩＭＯコードブックに基づく技術を用いるＬＴＥリリース８に使用される。ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄリリース１０は、最大８つの送信アンテナを有する、非コードブックに基づくＳＵ／ＭＵ－ＭＩＭＯ方式、及びアンテナが異なるセル上に分散されているＣｏＭＰ方式をサポートする。したがって、リリース１０はＣＳＩ－ＲＳによるより柔軟なシグナリング方式を可能にする。本発明において、プリコーディングを可能にするために、ＭＵ－ＭＡＳシステムにおいて、シグナリング方式のいずれのタイプをどのように使用することができるのかを記載する。

【0101】

１．１．１ ＣＲＳを用いたＭＵ－ＭＡＳシグナリング
ＣＲＳは、ＵＥにおける全ての送信アンテナからＢＴＳへのＣＳＩを推定するために、ＬＴＥ（リリース８）システムで使用される［８０、８４］。ＣＲＳは、二次元の直交シーケンスと二次元の疑似乱数（ＰＲＮ）シーケンスの積として得られる。合計５０４の異なるＣＲＳシーケンスについて、３つの直交シーケンス（つまり、ＯＦＤＭサブキャリアの直交の組の上に配置される）及び１６８の可能なＰＲＮシーケンスがある。どのシーケンスも、１つのセルを一意的に特定する。３つの直交ＣＲＳのそれぞれは、前の小節にて説明するように、異なるセルＩＤを生成する３つの物理層ＩＤ（０～２）のうちの１つに関連付けられている。ＣＲＳは、全てのスロットの第１及び最後から３番目のＯＦＤＭシンボル、並びに６番目毎のサブキャリアの中で送信される。時間と周波数の直交パターンは、ＵＥが送信アンテナの各々からのＣＳＩを一意的に推定するために、ＢＴＳのあらゆる送信アンテナに関して設計される。リリース８は、ＣＲＳ毎に直交パターンを４つまで、ＭＩＭＯ ４×４に使用される４つの送信アンテナそれぞれ１つずつ規定する。時間及び周波数において（つまり、全ての０．５ミリ秒のスロット毎、及び第６のサブキャリア毎に送信される）この高密度のＣＲＳは、５％のオーバーヘッドを生成し、時間及び周波数について高速チャネル変動を伴うシナリオをサポートするために意図的に設計されたものである［８３］。

【0102】

リリース８では、マルチアンテナモードそれぞれについて４つの直交パターンを有する直交ＣＲＳが３つまで（又は単一アンテナモードについて６つの直交ＣＲＳが）あるため、同一カバレッジ領域内で、ＣＲＳに干渉を引き起こすことなく、１２の送信アンテナまでを区別することができる。本発明の一実施形態では、アンテナクラスタ１００１は、図１０に示すように３つのアンテナサブクラスタ１００５に分けられる。異なる物理層ＩＤ（又はセルＩＤ）がそれぞれのアンテナサブクラスタに関連付けられ、それぞれのアンテナサブクラスタは４つの直交パターンを有する３つの直交ＣＲＳのうちの１つに割り当てられる（つまり、各アンテナサブクラスタは４つのＢＴＳまで、その他のＢＴＳからのＣＲＳに対して干渉を引き起こすことなくサポートすることができる）。この実施形態では、あらゆるクラスタが、ＣＲＳに干渉を引き起こすことなく、最大でＢＴＳを１２個までサポートすることができる。

【0103】

同一のクラスタ内に１２個より多いＢＴＳが配置されるシナリオでは、より大きい数のアクティブＢＴＳをサポートする利用可能な直交ＣＲＳ（つまり、ＵＥにプリコーディングされた信号を同時に送信するＢＴＳ）の数を増やすことが望ましい。これを得る１つの方法としては、アンテナクラスタ１１０１毎に３つを超えるアンテナサブクラスタ１００３を規定し、同じ３つの物理層ＩＤ（又は０～２のセルＩＤ １１０４）を、図１１に示す繰り返しパターンを有するアンテナサブクラスタ１１０３に割り当てる方法が挙げられる。アンテナサブクラスタは様々な形で得られることが観察され、あらゆるユーザクラスタ１１０２が同一物理層ＩＤを有する２つのアンテナサブクラスタに到達できない方法で規定され、これによってＣＲＳへの干渉が回避される。例えば、これを得る１つの方法は、ユーザクラスタ１１０２よりも大きいアンテナサブクラスタ１１０３の領域を規定して、その隣接するアンテナサブクラスタが同一の物理層ＩＤを用いないように回避する方法が挙げられる。本発明の一実施形態では、複数のアンテナサブクラスタは同一のアンテナクラスタ内に、対応するＣＲＳが干渉しないように繰り返しパターンを有して配置され、これによって１２個を超えるＢＴＳからの非干渉同時送信が可能となる。

【0104】

実際のＭＵ－ＭＡＳシステムでは、全てのＵＥが、そのユーザクラスタ内の４つのみを超えるＢＴＳを認める場合があり得る。例えば、図１２はカルフォルニア州、サンフランシスコの都市部におけるＤＩＤＯ又はＭＵ－ＭＡＳシステムの実際の配備についてのＳＮＲ分布を示す。伝搬モデルは３ＧＰＰパスロス／シャドウイングモデル［８１］に基づいており、９００ＭＨｚの搬送波周波数を仮定する。地図のドットは、ＤＩＤＯ－ＢＴＳの場所を示す一方、黒丸は、ユーザクラスタ（ＵＥは円の中心に位置する）を示す。過疎地域１２０１に、ＵＥはそのユーザクラスタ（例えば、図１２の例については、わずか３つのＢＴＳ）の中で、ただ２、３のＢＴＳだけを認めるが、その一方で、人口密集地域１２０２では、各ユーザクラスタは、図１２のように２６ものＢＴＳを含むことができる。

【0105】

ＣＲＳの高い冗長性は、５個以上の任意の個数の送信アンテナからのＣＳＩ推定を可能にするＭＵ－ＭＡＳにおいて活用され得る。例えば、チャネルが固定された無線か又は低ドップラー効果によって特徴づけられるならば、全ての４つの送信アンテナからのＣＳＩを０．５ミリ秒（スロット持続時間）おきに計算する必要はない。同様に、チャネルが周波数フラットであるならば、第６のサブキャリア毎にＣＳＩを推定することは冗長である。その場合、冗長なＣＲＳによって占められるリソースエレメント（ＲＥ）は、ＭＵ－ＭＡＳにおける別の送信アンテナ又はＢＴＳに再配分することができる。本発明の一実施形態では、システムは、冗長なＣＲＳのリソースエレメントを、ＭＵ－ＭＡＳシステムにおける余分のアンテナ又はＢＴＳに割り当てる。別の実施形態では、システムはチャネルの時間及び周波数選択性を推定し、異なるＢＴＳか又はユーザクラスタ内のＢＴＳのみに関するＣＲＳを、異なるリソースエレメントに動的に割り当てる。

【0106】

あらゆるユーザクラスタに含まれるＢＴＳの数は、ノイズ電力レベル又は信号対雑音比（ＳＮＲ）に対する、ＵＥにて計測された、ユーザクラスタにおける全てのＢＴＳからの信号電力レベルに依存する。一実施形態では、ＵＥはＳＮＲをその近隣における全てのＢＴＳから推定し、ＳＮＲ情報に基づいて自身のユーザクラスタに属するＢＴＳを選択する。別の実施形態では、ＣＰはＢＴＳからあらゆるＵＥへのＳＮＲを（ＵＥからのフィードバック情報、又はＵＬ／ＤＬチャネル可逆性を推測してＵＬチャネルから得られた情報に基づいて）認識し、あらゆるユーザクラスタに含まれるＢＴＳの組を選択する。

【0107】

あらゆるユーザクラスタに含まれるＢＴＳの数は、本発明に記載されるＭＵ－ＭＡＳ方法の性能を決める。例えば、ユーザクラスタ毎のＢＴＳの数が低い場合は、ＵＥはより高いレベルのクラスタ外干渉を経験し、結果として高い信号対干渉プラス雑音電力比（ＳＩＮＲ）及び低いデータレートを得る。同様に、あらゆるユーザクラスタについて大きな数のＢＴＳが選択されると、ＵＥにてユーザクラスタの端で測定されるＢＴＳからのＳＮＲは低く、ユーザクラスタの外の隣接するＢＴＳからのクラスタ外干渉によって左右され得る。最も高いＳＩＮＲ及びデータレートを得る、ユーザクラスタ毎のＢＴＳの最適数がある。本発明の一実施形態では、ＣＰは、ＵＥへのＳＩＮＲ及びデータレートを最大化するために、ユーザクラスタ毎のＢＴＳの最適数を選択する。本発明の別の実施形態では、ユーザクラスタ毎のＢＴＳは、伝搬環境又はＵＥモビリティの変化する条件に適合するように動的に選択される。

【0108】

ユーザクラスタ毎に大きな数のＢＴＳの使用の別の欠点は、その高い計算の負荷である。実際のところ、ユーザクラスタにより多くのＢＴＳがあると、ＭＵ－ＭＡＳプリコーダの計算の複雑さが増大する。本発明の一実施形態では、ユーザクラスタ毎のＢＴＳは、ＳＩＮＲ又はデータレート性能と、ＭＵ－ＭＡＳプリコーダの計算の複雑さとの間の最適なトレードオフを得るために選択される。別の実施形態では、ユーザクラスタ毎のＢＴＳは、伝搬条件とＭＵ－ＭＡＳにおいて利用可能な計算リソースとの間のトレードオフに基づいて動的に選択される。

【0109】

１．１．２ ＣＳＩ－ＲＳ及びＤＭ－ＲＳを用いたＭＵ－ＭＡＳシグナリング
ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ（リリース１０）規格に、ＣＳＩ－ＲＳは、ＢＴＳからのＣＳＩを推定するために、あらゆるＵＥによって使用される［３３、８３］。規格はＢＴＳにおける異なる送信器のための直交ＣＳＩ－ＲＳを定めることにより、ＵＥは異なるＢＴＳからのＣＳＩを区別することができる。ＢＴＳにおける最大で８つの送信アンテナは、［３３］の表６．１０．５．２－１、２のように、ＣＳＩ－ＲＳによってサポートされる。ＣＳＩ－ＲＳは、［３３］の表６．１０．５．３－１のように、５～８０のサブフレームにわたる周期性（つまり、ＣＳＩ－ＲＳは、５～８０ミリ秒毎に送信される）をもって送信される。ＬＴＥ－ＡｄｖａｎｃｅｄのＣＳＩ－ＲＳの周期性は、制御情報の過度のオーバーヘッドを避けるために、特にこれらの余分のリソースを使用することができない従来のＬＴＥ端末に関して、ＬＴＥのＣＲＳより故意に大きく設計された。ＣＳＩ推定のために使用される別の参照信号は復調ＲＳ（ＤＭ－ＲＳ）である。ＤＭ－ＲＳは、固有のＵＥに意図された復調参照信号であり、そのＵＥへの送信のために割り当てられたリソースブロックの中に入れて、送信されるだけである。

【0110】

８つ（ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ規格によってサポートされる送信器の最大数）を超えるアンテナがユーザクラスタの中にあるとき、ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ規格へのシステム適合性を維持する一方で、ＤＩＤＯプリコーディングを可能にするために、代替の技術を使用しなければならない。発明の一実施形態では、どのＵＥも、それ自身のユーザクラスタにおける全てのアクティブＢＴＳからのＣＳＩを推定するために、ＣＳＩ－ＲＳ又はＤＭ－ＲＳ又は両方の組み合わせを使用する。同じ実施形態において、ＤＩＤＯシステムは、ユーザクラスタ中のＢＴＳの数を検出し、そして、ユーザクラスタがＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ規格（最大で８つのアンテナをサポートする）に準拠しているかどうかを検出する。準拠していないならば、ＤＩＤＯシステムは、ＢＴＳから現行のＵＥへのＤＬシグナリングを可能にするために、代替の技術を使用する。一実施形態において、最大で８つのＢＴＳがそのユーザクラスタ中のＵＥによって届くようになるまで、ＢＴＳからの送信電力は低減される。しかし、この解決策は、カバレッジが低減するので、データレートの減少をもたらす可能性がある。

【0111】

別の解決策は、ユーザクラスタ内のＢＴＳをサブセットに分割して、同時に全てのサブセットに関する１組のＣＳＩ－ＲＳを送信することである。例えば、ＣＳＩ－ＲＳの周期性が［３３］の表６．１０．５．３－１のような５つのサブフレーム（すなわち、５ミリ秒）であるならば、５ミリ秒おきに、ＣＳＩ－ＲＳは、ＢＴＳの新しいサブセットから送信される。この解決策は、ＣＳＩ－ＲＳ周期性が、ＵＥのチャネルコヒーレンス時間（ＵＥのドップラ速度の関数である）内に、全てのＢＴＳサブセットにわたるのに十分短い限り、機能する点に注意されたい。例えば、選択されたＣＳＩ－ＲＳ周期性が５ミリ秒で、チャネルコヒーレンス時間が１００ミリ秒であるならば、ユーザクラスタ中に合計１６０個のＢＴＳを加えながら、各々８つのＢＴＳのサブセットを２０個まで定めることが可能である。発明の別の実施形態では、ＤＩＤＯシステムは、ＵＥのチャネルコヒーレンス時間を推定し、所定のＣＳＩ－ＲＳ周期性に関して、チャネル変動及びドップラー効果による劣化を避けるために、ユーザクラスタの中でどれくらいのＢＴＳをサポートすることができるかについて決定する。

【0112】

今までに提案されたＣＳＩ－ＲＳのための解決策は、ＬＴＥ規格に全て準拠し、従来のＬＴＥシステムの枠組みの中で、配備することができる。例えば、ユーザクラスタにつき８つを超えるアンテナを可能にする提案方法は、ＵＥ ＬＴＥのハードウェア及びソフトウェア実装の修正を必要とせず、いつでもＢＴＳサブセットの選択を可能にするために、ＢＴＳ及びＣＰで使用されるプロトコルのわずかな修正だけを必要とする。これらの修正は、クラウドベースのソフトウェア無線（ＳＤＲ）プラットホームに簡単に実装することができ、それはＤＩＤＯ及びＭＵ－ＭＡＳシステムに関する１つの有望な配備パラダイムである。あるいは、もしＬＴＥ規格の制約を緩和し、ＬＴＥに類似するがＬＴＥに準拠しないＤＩＤＯ又はＭＵ－ＭＡＳ動作モードをサポートするためにＬＴＥ ＵＥに関するわずかに修正されたハードウェア及びソフトウェアを開発することが可能であるならば、ＵＥが全ＬＴＥ準拠モードか、又は非ＬＴＥ準拠のＤＩＤＯ又はＭＵ－ＭＡＳ動作をサポートする修正されたモードで動作することを可能にする。例えば、システムにおけるより多数のＢＴＳを可能にするために、ＣＳＩ－ＲＳの量を増大する別の解決策を可能とする。発明の別の実施形態では、異なるＣＳＩ－ＲＳパターン及び周期性が、ユーザクラスタ毎にサポートされたＢＴＳの数を増大する手段として可能である。ＬＴＥ規格へのそのようなわずかな修正は十分に小さい可能性があるので、既存のＬＴＥ ＵＥチップセットを、単にソフトウェア修正によって使用することができる。又は、ハードウェア修正がチップセットに必要であるとしても、その変更は小さいであろう。

【0113】

１．２ ＬＴＥ規格内でのアップリンクＭＵ－ＭＡＳ ＣＳＩフィードバック方法
ＬＴＥ及びＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ規格では、ＵＥは、その現行のチャネル状況並びにＤＬチャネル上の閉ループ送信に関するプリコーディング重みを通信するために、ＢＴＳへ情報をフィードバックする。３つの異なるチャネル指標がそれらの規格に含まれる［３５］。
・ランク指標（ＲＩ）：いくつの空間ストリームが所定のＵＥへ送信されるかについて示す。この数は、常に、送信アンテナの数と等しいか又は少ない。
・プリコーディングマトリックス指標（ＰＭＩ）：ＤＬチャネル上のプリコーディングに使用されるコードブックのインデックス。
・チャネル品質指標（ＣＱＩ）：所定のチャネル状況に関する定義済み誤り率性能を維持するために、ＤＬ上で使用される前方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号方式及び変調を定める。

【0114】

ただ１つのＲＩが全帯域幅について報告されるのに対して、ＰＭＩ及びＣＱＩの報告は、チャネルの周波数選択性に応じて、広帯域又はサブバンド毎とすることができる。これらの指標は２つの異なるタイプの物理チャネル上でＵＬにおいて送信される。ｉ）制御情報のみに用いられる物理アップリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）、ｉｉ）データ及び制御情報の両方に用いられる、１つのリソースブロック（ＲＢ）上に、及びサブフレームベースで割り当てられる、物理アップリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）。ＰＵＣＣＨに関して、ＲＩ、ＰＭＩ及びＣＱＩを報告する手順は周期的であり、指標は広帯域である（周波数平坦なチャネルについて）か、又は、サブバンドベースでＵＥ毎に選択されるか（周波数選択性チャネルに関して）いずれでもよい。ＰＵＳＣＨに関しては、フィードバック手順は非周期性であり、サブバンドベース（周波数選択性チャネルについて）か、又は、上位層構成されたサブバンド（例えば、８つの送信器によるＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅの伝送モード９に関する）で、ＵＥ毎に選択することができる。

【0115】

本発明の一実施形態において、ＤＩＤＯ又はＭＵ－ＭＡＳシステムは、現行のチャネル状況、並びに、プリコーディング情報をＢＴＳ及びＣＰへ報告するために、ＲＩ、ＰＭＩ及びＣＱＩを使用する。一実施形態では、ＵＥは、それらの指標をＣＰへ報告するために、ＰＵＣＣＨチャネルを使用する。別の実施形態では、更に多くの指標がＤＩＤＯプリコーディングのために必要な場合には、ＵＥは、ＣＰへの付加的な指標を報告するために、ＰＵＳＣＨを使用する。チャネルが周波数フラットである場合には、ＵＥは、ＤＩＤＯシステムにおける更に多くのアンテナに関するＰＭＩを報告するために、余分のＵＬリソースを利用することができる。発明の一実施形態では、ＵＥ又はＢＴＳ又はＣＰは、チャネル周波数選択性を推定し、チャネルが周波数フラットである場合には、ＵＥは、より多くのＢＴＳに関するＰＭＩを報告するために、余分のＵＬリソースを利用する。
２．ＬＴＥにおけるダウンリンク開ループＭＵ－ＭＡＳプリコーディング法

【0116】

開ループＭＵ－ＭＡＳプリコーディング方式は、ＲＦ校正を採用し、チャネル可逆性を利用する時分割複信（ＴＤＤ）システムで、使用することができるだけである。ＭＵ－ＭＡＳにおける開ループ方式の全般的なメカニズムは以下からなる。ｉ）ＵＥはＵＬ上でＢＴＳ又はＣＴＲにシグナリング情報を送信する、ｉｉ）ＢＴＳ又はＣＴＲはそのシグナリング情報を全てのＵＥからＵＬ ＣＳＩを推定するために利用する、ｉｉｉ）ＢＴＳ又はＣＴＲはＲＦ校正を使用してＵＬ ＣＳＩをＤＬ ＣＳＩに変換する、ｉｖ）ＢＴＳ又はＣＴＲはＤＬ ＣＳＩ又はコードブックインデックスをＣＰにＢＳＮを介して送信する、ｖ）そのＤＬ ＣＳＩに基づいて、ＣＰはＤＬ上でのデータ送信のためのプリコーディング重みを計算する。閉ループＭＵ－ＭＡＳプリコーディング方式と同様に、ユーザクラスタは、ＢＴＳにおいて推定されるＵＥからのＣＳＩの量を低減するために使用することができ、それによって、ＢＴＳにおける計算の負担、並びに、ＵＬ上で必要とされるシグナリングの量を低減する。本発明の一実施形態では、開ループプリコーディング技術は、ＤＬチャネル上で、ＢＴＳからＵＥへ同時非干渉データストリームを送信するために使用される。

【0117】

ＬＴＥにおいて、アップリンクチャネルについて２種類の参照信号がある［３１，３３，８７］。ｉ）スケジューリング及びリンク適用に用いられるサウンディング参照信号（ＳＲＳ）、ｉｉ）データ受信に用いられる復調参照信号（ＤＭＲＳ）。本発明の一実施形態では、ＤＭＲＳは、全てのＵＥから全てのＢＴＳへのＵＬチャネルを推定するために、開ループプリコーディングシステムで使用される。時間領域において、ＤＭＲＳは、全てのＬＴＥスロット（持続時間０．５ミリ秒の）の第４のＯＦＤＭシンボル（通常巡回プリフィックスを使用するとき）において送信される。周波数領域では、ＰＵＳＣＨ上で送信されるＤＭＲＳは、全てのＵＥについて、ＵＬデータ伝送についてそのＵＥによって使用される同じリソースブロック（ＲＢ）へマップされる。
ＤＭＲＳの長さは、Ｍ^RS＝ｍＮ^RBであり、ここで、ｍは、ＲＢの数であり、Ｎ^RB＝１２は、ＲＢ当たりのサブキャリアの数である。複数のＵＥをサポートするために、基本シーケンスの１２個の可能性のある循環シフトにより、１２個のＤＭＲＳまでは、１つの基本のＺａｄｏｆｆ－Ｃｈｕ［８８］又はコンピュータ生成定振幅ゼロ自己相関（ＣＧ－ＣＡＺＡＣ）シーケンスから生成される。基本シーケンスは３０の群に分割され、隣のＬＴＥセルは、セル間干渉を低減するために、異なる群からのＤＭＲＳを選択する。例えば１つのＯＦＤＭシンボル中のリソースブロックの最大数が１１０であるならば（即ち、２０ＭＨｚの全体的な信号帯域幅を想定すると）、最大１１０×３０＝３３００の異なるシーケンスを生成することが可能である。３０の基本シーケンスは直交である保証はなく、セルにわたる干渉を、完全に排除することなく、減少させるように設計されていることが観察される。対照的に、同一の基本シーケンスの１２の循環シフトは直交であり、それによって１２個までのＵＥを同一ＲＢ上でＵＬにて、干渉なく送信することを可能とする。あらゆるＵＥによって用いられる循環シフトの値は、ＰＤＣＣＨを介して送信されるダウンリンク制御情報（ＤＣＩ）メッセージを通ってＢＴＳによって提供される。リリース８におけるＤＣＩは３ビットから成り、これは、ＵＥに１２個の可能な選択肢のプールにおいて循環シフトを８個までのみ使えるようにする。

【0118】

基本ＤＭＲＳシーケンスの循環シフトは、ＵＬチャネル上でＭＵ－ＭＩＭＯ方式を使用可能とし、ＣＩＳを複数のＵＥから、ＴＤＤモードでチャネル可逆性が利用されるときにＤＬプリコーディングのために推定することを可能とするために本発明にて利用されている。本発明の一実施形態では、開ループプリコーディング方法は、ＤＬチャネル上で、分散ＢＴＳからＵＥへ同時非干渉データストリームを送信するために使用される。本発明の異なる実施形態では、開ループＭＵ－ＭＩＭＯ方法は、ＵＬチャネル上で、ＵＥからＢＴＳに同時非干渉データストリームを受信するために使用される。ＵＬ上で全てのアクティブＵＥから推定される同一ＣＳＩは、ＤＬプリコーディングの重みに加えて、ＭＵ－ＭＩＭＯ動作についての受信空間フィルタを計算するために用いることができる。リリース８は８つの直交ＤＭＲＳまでしか規定しないため（上記のように、制限されたＤＣＩビットによって）、ＵＬチャネル用のＭＵ－ＭＩＭＯ方式及びＤＬチャネル用のＭＵ－ＭＡＳプリコーディング方式は、全てのＵＥがＵＬ帯域幅全体を活用することを仮定して、最大で８つのＵＥをサポートすることができる。

【0119】

ＵＬにおけるＭＵ－ＭＩＭＯ又はＤＬにおけるＭＵ－ＭＡＳプリコーディングを通して同時に対応されるＵＥの数を増加させる方法としては、ＵＥのＤＭＲＳを、周波数ドメイン上で多重化することが挙げられる。例えば、ＴＤＤモードで１０ＭＨｚ帯域幅が用いられる場合、ＵＥに割り当てることができるＲＢは５０ある。この場合、８つのＵＥの１つの組に２５のインターリーブされたＲＢを、そして残る２５のインターリーブされたＲＢを別のＵＥの組に割り当てることができ、合計して同時に対応することができるＵＥは１６になる。次に、ＣＳＩは、インターリーブされたＲＢ上で送信されたＤＭＲＳからの推定を補間することで算定される。より大きい数の同時に対応されるＵＥは、ＵＬ ＲＢのインターリーブパターンの数を増加させることでサポートすることができる。これらのパターンは静的又は動的に、特定の周波数ホッピングシーケンスによって異なるＵＥに指定することができる。本発明の一実施形態では、ＭＵ－ＭＩＭＯ又はＭＵ－ＭＡＳプリコーディングを介してサポートされるＵＥの数を増加させるために、ＤＭＲＳは直交インターリーブＲＢ上でＵＥに割り当てられる。同じ実施形態で、インターリーブされたＲＢは静的に割り当てられる。別の実施形態では、インターリーブされたＲＢは特定の周波数ホッピングパターンによって動的に割り当てられる。

【0120】

代替的な解決策は、異なるＵＥのＤＭＲＳを時間領域において多重化することである。例えば、ＵＥは異なる群に分割され、それらの群に関するＤＭＲＳは連続的な時間スロット（それぞれ０．５ミリ秒の持続時間）上で送信される。しかし、この場合に、異なる群に関するＤＭＲＳ割り当ての周期性が、最速で移動中のＵＥのチャネルコヒーレンス時間より低いことを保証することが必要である。実際、これは、ＣＳＩがＤＭＲＳにより推定される時間から、システムがＤＩＤＯプリコーディングによってＵＥへＤＬデータストリームを送信する時間まで、チャネルが全てのＵＥについて変化しないことを保証するための必要条件である本発明の一実施形態では、システムは、アクティブＵＥを群に分割し、連続的な時間スロット上で、ＤＭＲＳの同じセットを各群へ割り当てる。同じ実施形態では、システムは、全てのアクティブＵＥに関する最も短いチャネルコヒーレンス時間を推定し、並びにＵＥ群の最大数及びその情報に基づくＤＭＲＳの時間多重化の周期性を算定する。

【0121】

別の解決策は、同じＤＭＲＳの組を使用するＵＥの異なるグループを空間的に分離させることである。例えば、直交ＤＭＲＳの同じ組を、同一のセルＩＤによって識別される図１１における異なるアンテナサブクラスタからのＵＥの全てに用いることができる。本発明の一実施形態では、直交ＤＭＲＳの同じ組を使用するＵＥのグループは、グループ間での干渉を回避するために空間的に分離されている。同じ実施形態において、直交ＤＭＲＳの同じ組は、同じセルＩＤによって識別される異なるアンテナサブクラスタによって使用される。ＭＵ－ＭＡＳは、ＵＬで使用することができるＤＭＲＳの数を最大にするために、「仮想セル」へＵＥを割り当ててもよい。１つの例示的な実施形態において、仮想セルは、ＵＥのまわりのコヒーレンスエリア（関連する同時係属中の米国特許出願第１３／２３２，９９６号、表題「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ Ｅｘｐｌｏｉｔ Ａｒｅａｓ ｏｆ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｉｎ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ」に記載）であり、ＤＩＤＯシステムは、異なるＵＥに関して、最大３３００のコヒーレンスエリアを生成する。本発明の別の実施形態では、隣接したアンテナクラスタ（クラスタは、関連する２０１２年５月１日発行の米国特許第８，１７０，０８１号、表題「Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ＤＩＤＯ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ Ｏｎ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ」で規定される）間のクラスタ間干渉を低減するために、３０の基本シーケンスの各々が、異なるアンテナクラスタへ割り当てられる。

【0122】

３．ＬＴＥにおけるアップリンクＭＵ－ＭＡＳ法
本発明の実施形態は、全てのＵＥからＢＴＳへの同時ＵＬデータストリームを受信するために、ＵＬチャネル上で開ループＭＵ－ＭＩＭＯ方式を使用する。ＵＬ開ループＭＵ－ＭＩＭＯ方式は、以下の過程からなる。ｉ）ＵＥはシグナリング情報及びデータペイロードを全てのＢＴＳに送信する、ｉｉ）ＢＴＳはシグナリング情報を用いて全てのＵＥからのチャネル推定を計算する、ｉｉｉ）ＢＴＳはチャネル推定及びデータペイロードをＣＰに送信する、ｉｖ）ＣＰはチャネル推定を用いて全てのＵＥのデータペイロードからチャンネル間干渉を空間フィルタリングを介して除去して、全てのＵＥからデータストリームを復調する。一実施形態において、開ループＭＵ－ＭＩＭＯシステムは、ＵＥからＢＴＳへのＵＬチャネルの数を増大するために、シングルキャリアの周波数分割多元接続（ＳＣ－ＦＤＭＡ）を使用し、周波数領域でそれらを多重化する。

【0123】

一実施形態において、ＵＥの間の同期は、ＤＬからのシグナリングにより実現され、同じクロックへの直接的な配線によるか、又は、一実施形態のＧＰＳＤＯによって共通の時間／周波数基準を共有することによるかのいずれでも、全てのＢＴＳが同じ時間／周波数基準クロックに対してロックされているものとみなす。異なるＵＥにわたるチャネル遅延の変動は、異なるＵＥの時間基準の間でジッタを生成する可能性があり、ＵＬ上でＭＵ－ＭＩＭＯ方法の性能に影響を及ぼす可能性がある。一実施形態において、異なるＵＥ間にわたる相対的な伝搬遅延を低減するために、同じアンテナクラスタ（例えば、お互いに隣接したＵＥ）中のＵＥだけが、ＭＵ－ＭＩＭＯ方法によって処理される。別の実施形態において、ＵＥの間の相対的な伝搬遅延は、ＵＥにおいて、又は、ＢＴＳにおいて補償され、ＢＴＳにおいて、異なるＵＥからのデータペイロードの同時受信を保証する。

【0124】

ＵＬ上でデータ復調に関するシグナリング情報を可能にするための方法は、以前の節で記載したダウンリンク開ループＤＩＤＯ方式のシグナリングに使用されるものと同じ方法である。ＣＰは、ＵＥデータペイロードからチャンネル間干渉を除去するために、異なる空間処理技術を使用する。本発明の一実施形態では、ＣＰは、最大尤度（ＭＬ）、決定帰還等化（ＤＦＥ）、又は逐次干渉除去（ＳＩＣ）受信機などの非線形空間処理方法を使用する。別の実施形態においてＣＰは、同一チャネル干渉を相殺するために、ゼロフォーシング（ＺＦ）又は最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）受信機などの線形フィルタを使用し、アップリンクデータストリームを個別に復調する。

【0125】

４．既存のＬＴＥネットワークとの統合
アメリカ合衆国及び世界の他の領域で、ＬＴＥネットワークは、すでに稼働中であるか又は、配備されるところであるか、及び／又は配備されることになっている。もし、ＬＴＥオペレータがＤＩＤＯ又はＭＵ－ＭＡＳ能力を既存の又はすでに約束された配備の中へ、徐々に配備することができるならば、彼らにとって著しい利益となるであろう。このように、彼らは、ＤＩＤＯ又はＭＵ－ＭＡＳが最も即時の利益を提供する領域に、ＤＩＤＯ又はＭＵ－ＭＡＳを配備することができ、徐々に、より多くのネットワークにわたるようにＤＩＤＯ又はＭＵ－ＭＡＳ能力を拡大する。やがて、彼らが領域に十分なＤＩＤＯ又はＭＵ－ＭＡＳカバレッジを有したら、それらは、完全にセルの使用を廃止することを選び、その代わりに、ＤＩＤＯ又はＭＵ－ＭＡＳへ完全に切り替えて、非常な低コストで非常により高いスペクトル密度を実現することができる。セルラからＤＩＤＯ又はＭＵ－ＭＡＳへのこの完全な移行を通して、ＬＴＥオペレータの無線カスタマは、サービスで損失を被るようなことは決してないであろう。むしろ、彼らはそれらのデータのスループット及び信頼性の改善に単に遭遇するだけであり、一方、オペレータはそのコスト低下に遭遇することになる。

【0126】

既存のＬＴＥネットワークへのＤＩＤＯ又はＭＵ－ＭＡＳの段階的な統合を可能にするいくつかの実施形態がある。全ての場合に、ＤＩＤＯ又はＭＵ－ＭＡＳのＢＴＳはＤＩＤＯ－ＬＴＥ ＢＴＳと呼ばれ、それは、上述のＬＴＥ互換のＤＩＤＯ又はＭＵ－ＭＡＳ実施形態の１つ、又は将来開発される可能性がある他のＬＴＥ互換の実施形態を利用するであろう。又は、ＤＩＤＯ－ＬＴＥ ＢＴＳは、上述したような、ＬＴＥ規格のわずかな変形を利用することになり、ＵＥは更新されるか（例えばソフトウェアアップデートが、ＤＩＤＯ又はＭＵ－ＭＡＳと互換性を有するようにＵＥを修正するのに十分であるならば）、又は、ＤＩＤＯ又はＭＵ－ＭＡＳ互換であるＵＥの新世代が配備されることのいずれかになる。どちらの場合でも、ＤＩＤＯ又はＭＵ－ＭＡＳをサポートする新しいＢＴＳは、ＬＴＥ規格の制約の中か、又はＬＴＥ規格の変形としてであるかのいずれでも、以下ＤＩＤＯ－ＬＴＥ ＢＴＳと呼ぶことにする。

【0127】

ＬＴＥ規格は、種々のチャネル帯域幅（例えば、１．４、３、５、１０、１５、及び２０ＭＨｚ）をサポートする。一実施形態において、既存のＬＴＥネットワークのオペレータは、ＬＴＥ－ＤＩＤＯ ＢＴＳに関して新しい帯域幅を割り当てるか、又は、既存のＬＴＥスペクトルを細分化（例えば、２０ＭＨｚは２つの１０ＭＨｚのブロックに細分化でき得る）することのいずれでも、１ブロックのスペクトルでセルラ構成の従来のＬＴＥ ＢＴＳを、及び別ブロックのスペクトルでＤＩＤＯ ＬＴＥ ＢＴＳをサポートするであろう。事実上、これは２つの別個のＬＴＥネットワークを確立し、ＵＥデバイスは一方又は他方のネットワークを使用するか、又は、両者の中から選択するように構成されるであろう。細分化されたスペクトルの場合に、スペクトルは従来のＬＴＥネットワークとＤＩＤＯ－ＬＴＥ ＢＴＳネットワークの間で、均一に又は不均一に分割され、セルラＬＴＥ ＢＴＳ及びＤＩＤＯ－ＬＴＥ ＢＴＳの配備の度合い、及び／又はＵＥ使用のパターンを考慮して、最もよく利用することができるネットワークにより多くのスペクトルを割り当てることができる。この細分化は、時間経過の必要に応じて、変わることができ、ある時点で、セルラＢＴＳと同じか又はより良いカバレッジを提供するために配備された十分なＤＩＤＯ－ＬＴＥ ＢＴＳがあるとき、スペクトルの全ては、ＤＩＤＯ－ＬＴＥ ＢＴＳへ割り当てることができ、セルラＢＴＳは廃止することができる。

【0128】

別の実施形態では、従来のセルラＬＴＥ ＢＴＳは、ＤＩＤＯ－ＬＴＥ ＢＴＳと協調し、同じスペクトルを共有するが、交替でそのスペクトルを使用するように構成することができる。例えば、彼らが等しくスペクトルの使用を共有している場合、各ＢＴＳネットワークは、例えばセルラＬＴＥ ＢＴＳに関する１つの１０ｍｓのフレームのあと、ＤＩＤＯ－ＬＴＥ ＢＴＳに関する１つの１０ｍｓのフレームが続くように、交代で１つの１０ｍｓのフレーム時間を利用することになる。フレーム時間は、不均一な間隔にも細分化することもできる。この区間分割は、時間経過の必要に応じて、変わることができ、セルラＢＴＳと同じか又はより良いカバレッジを提供するために配備された十分なＤＩＤＯ－ＬＴＥ ＢＴＳがあるとき、時間の全ては、ＤＩＤＯ－ＬＴＥ ＢＴＳへ割り当てることができ、セルラＢＴＳは廃止することができる。

【0129】

本発明の別の実施形態において、ＤＩＤＯ又はＭＵ－ＭＡＳは、ＬＴＥ及びＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄネットワークの小セルに対するＬＯＳ又はＮＬＯＳの無線バックホールとして、使用される。小セルがＬＴＥネットワークで配備されるにつれて、ＤＩＤＯ又はＭＵ－ＭＡＳはそれらの小セルへ高速の無線バックホールを提供する。より高いデータレートに対する要求が増大するにつれて、無線ネットワークがセル間干渉を引き起こすことなく、それ以上の小セルを所定の領域に追加することができない制限に届くまで、より多くの小セルがネットワークに追加される。本発明の同じ実施形態では、ＤＩＤＯ－ＬＴＥ ＢＴＳは、徐々に小セルを置き換えるために使用され、それによって、増大されたネットワーク容量を提供するために、セル間干渉を利用する。

【0130】

５．ＭＵ－ＭＡＳ ＬＴＥスケジューラ
ＭＵ－ＭＡＳにおいて、分散アンテナ又はＢＴＳは同時プリコードデータストリームを複数のＵＥに送信する。関連特許及び出願に記載されるように、ＢＴＳの数は、同時データ伝送を可能とするにはＵＥの数と等しいかそれより多くなければならない。実際の配備では、ＵＥの数はＢＴＳの数を超えてもよい。この場合、過剰のＵＥは、特定のスケジューリング方針に従って、異なる時間スロット又は周波数帯域で送信されるように選択することができる。スケジューラは、提供時間及び周波数で対応されるＵＥの最も良い組を判断するために、ＵＥのチャネル品質情報を利用する。本発明では、プロポーショナル・フェア（proportional fair）スケジューラ、ラウンドロビン又は貪欲法を含む、異なるスケジューリング方法が用いられている。

【0131】

前の節に記載するように、ＬＴＥ規格は、あらゆるＵＥのリンク品質についてスケジューラに伝える２つのパラメータを規定する。ＣＱＩ及びＳＲＳ。ＣＱＩはＤＬチャネルの品質を測定し、ＵＥからＢＴＳに供給され返される。ＳＲＳはＵＥからＢＴＳに送信される、ＵＬチャネル品質を測定するためのシグナリング情報である。両方の指標は経時及び周波数領域のＵＬ／ＤＬチャネル品質の情報を提供する。ＤＬ及びＵＬチャネル品質は異なる搬送波周波数によって変動し得るため、ＦＤＤシステムにおいてＤＬスケジューラはＣＱＩを性能測度として用いなければならない。ＴＤＤモードでは、ＤＬスケジュールはＣＳＩ又はＳＲＳ若しくは両方の組み合わせのいずれかを利用してスケジューリング判定を行う。同様の性能測定基準をＵＬスケジューリングについても用いることができる。本発明の一実施形態では、ＭＵ－ＭＡＳスケジューラはＣＱＵ及びＳＲＳをスケジューリングアルゴリズムによって用いられる性能測定基準として使用する。

【0132】

本発明に記載されるＭＵ－ＭＡＳは、従来技術に開示されない１つの追加のチャネル品質指標を利用可能とする。関連米国特許出願第１３／４７５，５９８号、表題「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－ｉｎｐｕｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－ｏｕｔｐｕｔ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｙｓｔｅｍｓ」に記載の空間選択性指標（ＳＳＩ）。ＳＳＩはフィードバックメカニズムを介して全てのＵＥから取得されるＣＳＩに基づいて、又はＵＬチャネルから（ＵＬ／ＤＬチャネル可逆性を適用して）計算することができる。本発明の一実施形態では、スケジューラはＳＳＩを性能測定基準として利用する。ＳＳＩは、無線リンクにおいて利用可能な空間ダイバーシティの測定量である。ＳＳＩは、ＵＥに加えて、ＢＴＳの空間特性に依存する。本発明の一例示的な実施形態では、スケジューラはＳＳＩを全てのＵＥから取得し、特定のスケジューリング基準に従って「最適の」ＳＳＩでＵＥをスケジューリングする。ＢＴＳがアクティブＢＴＳよりも多く利用可能である場合、上述のユーザ選択基準は、関連米国特許出願第１３／４７５，５９８号、表題「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－ｉｎｐｕｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－ｏｕｔｐｕｔ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｙｓｔｅｍｓ」に記載のアンテナ選択方法と組み合わされる。本発明の一実施形態では、スケジューラはＢＴＳ及びＵＥの最適なサブセットを、特定のスケジューリング基準に基づいて選択する。

【0133】

図９、図１０及び図１１を参照して、特定のシナリオでは、同一のアンテナクラスタ又はアンテナサブクラスタ内の大きな数のＢＴＳを可能とする直交シグナリングシーケンスが十分でない可能性がある。この場合、より大きな数のアクティブＵＥを有する領域を網羅するために追加のＢＴＳがアクティブ化された場合に、いくらかの度合いの干渉が発生し得る。本発明の一実施形態では、スケジューラはアンテナクラスタ又はアンテナサブクラスタ間での干渉度合いを測定し、その干渉の効果を無線リンク上で最小限にするようにＵＥをスケジューリングする。

【0134】

関連米国特許出願第１３／４７５，５９８号、表題「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－ｉｎｐｕｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－ｏｕｔｐｕｔ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｙｓｔｅｍｓ」に記載されるアンテナ選択アルゴリズムは、本発明において、アクティブＢＴＳの最適な組をＳＳＩに基づいて選択するように使用される。しかしながら、このアンテナ選択アルゴリズムは、ＭＵ－ＭＡＳプリコーディング処理がＳＳＩ性能測定基準に基づいて最良のサブセットについての判断をする前に全ての可能なアンテナサブセットの順列に適用されなければならないため、高い計算の複雑さを必要とする可能性がある。協調ＢＴＳの数が大きいＭＵ－ＭＡＳでは、この計算上の負荷は高価となるか、実際の配備において実現できない場合がある。よって、アンテナ選択方法の良好な性能を維持しながらアンテナサブセットの数を減らす代替的な方法を開発することが望ましい。本発明の一実施形態では、ＭＵ－ＭＡＳはアンテナサブセットＩＤ番号のキューに基づく、以下「アンテナシャッフリング法」として参照する方法を使用している。本発明の一実施形態では、アンテナシャッフリング法は可能性のある全てのアンテナサブセットＩＤを含むキュー（つまり、利用可能なＢＴＳの所定の組についてのアクティブＢＴＳの全ての可能な順列）を様々なグループに細分化して、これらのグループに異なる優先度を割り当てる。これらのグループは選択される全てのサブセットＩＤに正当な機会を割り当てるように規定されるが、ＳＳＩ測定基準は制限された数のサブセットのみについて計算される（例えば、最も優先度が高いもの）ため、計算の複雑さを低下させる。一例示的な実施形態では、サブセットＩＤのキューは３つのグループに分けられ、各グループは異なる規則が割り当てられる。ｉ）グループ１は、より高い優先度を有する新しいサブセットが識別されるときにしかグループから引っ張り出されない、最も高い優先度を有するＩＤを含む、ｉｉ）方法のあらゆる繰り返しにて新しいアンテナサブセット（グループ３から選択される）が含まれるグループ２、ｉｉｉ）アンテナサブセットＩＤがラウンドロビン規則に従ってシャッフルされるグループ３。グループ１及び２内のサブセットＩＤは方法の各繰り返しにてその優先度に基づいて分類され、グループ２からのサブセットＩＤがグループ１にアップグレードされる機会が与えられる。ＳＳＩはグループ１及び２内のサブセットのみについて計算され、アンテナ選択アルゴリズムはこれらのサブセットのみにしか適用されない。

【0135】

６．ＭＵ－ＭＡＳ ＬＴＥユーザ機器
本発明はＬＴＥ ＵＥの様々な設計を含む。一実施形態では、ＵＥは、前に記載し図１３に図示するように、プリコーディングを使用するＭＵ－ＭＡＳと互換性を有するＬＴＥ ＵＥである。

【0136】

異なる実施形態では、図１４に示すように、ＵＥ １４０１は、第１のネットワークインターフェース１４０４（例えば、Ｗｉ－Ｆｉ、ＵＳＢ、イーサネット(登録商標)、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、光ファイバー等）を通して異なるデバイス１４０２及び１４０３に、並びに第２のネットワークインターフェース１４０５を通してＭＵ－ＭＡＳに接続されている。図１４におけるＵＥは２つの異なるネットワークインターフェースが実装されており、各ネットワークインターフェースは１つ以上のアンテナを備える（しかしながら代替的な実施形態では、第１のネットワークインターフェース１４０４はアンテナを有さない有線インターフェースであってもよい）。第１のネットワークインターフェースのアンテナは円で示されており、第２のネットワークインターフェースのアンテナは三角で示されている。同じ実施形態において、第２のネットワークインターフェースはＭＵ－ＭＡＳプリコーディング、ＬＴＥ準拠プロトコルを実装するＭＵ－ＭＡＳ、又はＭＵ－ＭＡＳ（ＬＴＥ準拠プロトコル実装又は未実装）及び代替ネットワークをサポートする。同じ実施形態において、代替ネットワークはセルラネットワーク、ＬＴＥネットワーク又はＷｉ－Ｆｉネットワークである。同じ実施形態において、ＵＥは片方及び／又は両方のＭＵ－ＭＡＳと動作し、並びに／若しくは代替ネットワークとＵＥはいずれかのＭＵ－ＭＡＳ又は代替ネットワークを何かしらの基準に基づいて選択する。同じ実施形態において、基準は、ｉ）１つのネットワークのみが利用可能であり選択されるかどうか、ｉｉ）１つのネットワークがよりよい性能を有するか、ｉｉｉ）１つのネットワークがより経済的か、ｉｖ）１つのネットワークがより渋滞していないか、ｖ）１つのネットワークがより少ないＵＥリソースを用いるか、である。

【0137】

本発明の一実施形態では、ＵＥ １５０１は、図１５に図示するように、ユーザ装置１５０２に物理的に装着されるケースに入っている。同じ実施形態において、ケースはユーザ装置への装飾的な追加を担う。別の実施形態では、ケースはユーザ装置を物理的な損傷から保護する役割を果たす。ＵＥは、バッテリ１５０３、及び１つ以上のネットワークインターフェース１５０４からなる。

【0138】

一実施形態では、ＵＥ電子装置はケース内に内蔵されている。同じ実施形態において、ＵＥ電子装置はバッテリ１５０３を含む。バッテリは、物理的な電気接触又は無線接触を通して連結する電力チャージャを含む。例示的な電力連結は、導電性、誘電性、ＲＦ、光、又は熱性であるが、電力連結はこれらの手法に限られない。同じ実施形態において、ＵＥ電子装置はユーザ装置から電力を受けるように連結される。この電力連結は物理的接触を通して、又は誘電性若しくは無線接触を通している。同じ実施形態において、ユーザ装置はＭＵ－ＭＡＳ ＵＥからの電力を受けるように連結されている。この連結は物理的接触を通す、又は誘電性若しくは無線接触を通す。異なる実施形態では、同一の電力チャージャはユーザ装置とＭＵ＿ＭＡＳ ＵＥの両方に電力を与える。

【0139】

本発明の一実施形態では、ＵＥはユーザ装置と通信するように構成される。同じ実施形態において、ＵＥは、ユーザ装置が最初にＵＥに接続できるように（例えば、スイッチを介して、又は電力を除去することで）リセット可能であり、一度接続が確立されると、ＵＥはユーザ装置によって構成可能となる。このような構成は、プライベートパスワード及び／又はその他のセキュリティプロトコルを構成することを含む。異なる実施形態では、ＵＥはユーザ装置と通信するように構成される手段を含む。このような構成は、別の装置へのＵＳＢである通信ポートを介して、又はＵＥ上の操縦装置及び／若しくはボタンを介して、又はボタン若しくはタッチ入力が使用されるディスプレイを介して行われる。

【0140】

別の実施形態では、同じＲＦチェーンが、代替ネットワークに加えてＭＵ－ＭＡＳ通信にも用いられる。別の実施形態では、異なるＲＦチェーンがＭＵ－ＭＡＳ通信及び代替ネットワークで使用される。

【0141】

７．チャネル可逆性を利用する無線周波数（ＲＦ）校正
従来の閉ループＭＵ－ＭＡＳ法は、量子化されたＣＳインデックス又はコードブックインデックスを（コードブックに基づく制限付きフィードバック方式のように）ＵＥからＢＴＳ又はＣＰにフィードバックするためにＵＬチャネルを採用する。しかしながら、この方式は、ＣＳＩフィードバックチャネルをイネーブルするためのフィードバックオーバーヘッドを大きくし、プロトコル複雑度を高くする結果となる。したがって、ＵＬ及びＤＬが同一の周波数に設定されるＴＤＤシステムでは、ＵＬ／ＤＬチャネル可逆性を利用することによって、ＣＳＩフィードバックを回避することが望ましい。実際のシステムでは、ＢＴＳ又はＵＥにおける送信ＲＦチェーン及び受信ＲＦチェーンは典型的には、ＲＦ構成要素及び回路レイアウトが異なることに起因して異なる特性を有する。したがって、ＵＬ／ＤＬ相互作用を維持するためには、ＲＦ校正法を採用して、送信チェーンと受信チェーンとの間のＲＦ不整合を補償することが必要である。

【0142】

典型的な無線送受信器におけるＲＦ不整合についてのモデルは［９１］に記載されており、適応デジタルビームフォーミングシステムの性能に対するＲＦ不整合の影響を緩和するためのハードウェアによる解決策は［９２］で論じられている。複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）システムにおけるＲＦ校正を可能にするにソフトウェア技術は［９３、９４］で提案されており、複数入力単一出力（ＭＩＳＯ）システムについての実験結果は［９６］に、アンテナ選択を採用するシステムについての実験結果は［９６］に示されている。

【0143】

しかしながら、先行技術は、全てのＲＦチェーンがＭＩＭＯシステムのように同一の回路基板上に配列され、それにより、全ＲＦチェーン間のＲＦ不整合に関する情報が局所的に利用可能となるので、ＲＦ校正に関する問題が簡単になると仮定している。対照的に、本発明は、分散アンテナ間の通信がネットワークを通じてのみ起こるように、地理的に遠隔に配置された分散アンテナからなる。したがって、本願出願人は、具体的には分散アンテナを備えるＭＵ－ＭＡＳにおけるＲＦ校正を可能にするように設計された「ビーコン局」と称する新規のシステムユニットを規定する。更に、先行技術によるＭＩＭＯシステムでは、同一基板上のＲＦチェーンが近密であることに起因して、送信／受信チェーン間に有意なＲＦ結合が生じる。対照的に、本発明では、同一の分散アンテナの１つの送信チェーンと１つの受信チェーンとの間にのみＲＦ結合が生じる。したがって、ＲＦ校正のために採用される技術は、後述する先行技術に記載されたものとは著しく異なる。最後に、先行技術に開示されたＲＦ校正法は、単一のユーザのシステム（例えば、単一のユーザ機器装置）に限定されている。以下の段落における派生論に示すように、複数のユーザのシステム（例えば、ＭＵ－ＭＡＳ）は特にＲＦ不整合に敏感であるのは、ＲＦ不整合がユーザ間干渉を引き起こすからである。したがって、以下に記載するように、チャネル可逆性を利用しながらＲＦ校正を可能にするためには特別な技術を採用しなければならない。

【0144】

本発明は、無線周波数（ＲＦ）校正を採用し、ダウンリンク（ＤＬ）チャネルとアップリンク（ＵＬ）チャネルとの間の相互作用を利用する、複数の分散アンテナと、複数のユーザ機器装置（ＵＥ）と、１つ又は複数のビーコン局とを備えるＭＵ－ＭＡＳからなる。一実施形態では、ＵＬチャネル推定値からＤＬのＭＵ－ＭＡＳプリコーディング重みを計算するために、ＲＦ校正が採用され得る。図１６は、分散アンテナ１６０１と、複数のＵＥ １６１３と、１つのビーコン局１６１９と、分散アンテナを接続する１つの基地局ネットワーク（ＢＳＮ）１６０７と、１つの集中型プロセッサ（ＣＰ）１６２１と、ビーコンからＣＰへの校正制御チャネルである１つのフィードバックチャネル１６２０とを含むシステムのブロック図を示す。

【0145】

各分散アンテナユニットは、ベースバンドユニット１６０２、送信ＲＦチェーン１６０３、受信ＲＦチェーン１６０４、ＴＤＤ動作のための送信／受信ＲＦチェーンを動的に選択するＲＦスイッチユニット１６０５、及びアンテナ１６０６からなる。一実施形態では、ベースバンドユニットは、ベースバンド信号処理と、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）とを備える。別の実施形態では、全てのベースバンド処理は、ＲＦ信号が（例えば、ＲＦ同軸ケーブル、又はファイバーネットワークにわたるＲＦを介して）各分散アンテナに送られるようにＣＰにおいて実行される。各ＵＥは、ベースバンドユニット１６０８、送信ＲＦチェーン１６０９／受信ＲＦチェーン１６１０、ＲＦスイッチ１６１１、及びアンテナ１６１２からなる。ビーコン局は、ベースバンドユニット１６１４、送信ＲＦチェーン１６１５／受信ＲＦチェーン１６１６、ＲＦスイッチ１６１７、及びアンテナ１６１８からなる。

【0146】

分散アンテナとＵＥとの間の無線リンクは、寸法Ｍ×Ｎの複素ガウスチャネル行列Ｈとしてモデル化されるが、ＭはＵＥの個数であり、Ｎは分散アンテナの個数である。本願出願人は、Ｈ_DL、ＤＬチャネル行列１６２２、及びＨ_UL、ＵＬチャネル行列１６２３を規定する。チャネル可逆性は、ＤＬとＵＬとが同一の搬送波周波数に設定される限り成り立つ。この場合、以下の特性が成り立つ。

【数1】

式中、シンボル†は、転置行列演算を意味する。

【0147】

上記のモデルは、シングルキャリアシステム又はマルチキャリアシステムのいずれについても成り立つ。マルチキャリアシステム（例えば、ＯＦＤＭ）では、複素行列Ｈは、１つのサブキャリアのチャネルを表し、同一のモデルが、そのシステム中の任意のサブキャリアに及ぶ。図１６はまた、Ｎ×Ｎ寸法の複素チャネル行列Ａ_T及びＡ_Rを用いてそれぞれモデル化された、分散アンテナにおける送信ＲＦユニット及び受信ＲＦユニットを示している。同様に、ＵＥにおける送信ＲＦユニット及び受信ＲＦユニットは、Ｍ×Ｍ寸法の行列Ｂ_T及びＢ_Rによってモデル化される。分散アンテナを備えるＭＵ－ＭＡＳの場合、Ａ_T、Ａ_R、Ｂ_T及びＢ_Rが対角行列として表されるようにアンテナが相対的に離隔していることに起因して、分散アンテナ間の及び／又はＵＥ間のＲＦ結合は無視できる。本願出願人には、これが分散アンテナ及び分散ＵＥとを備えるＭＵ－ＭＡＳの固有の機能であることが分かった。したがって、本発明は、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）システムに関する従来技術よりも新規である。

【0148】

図１６のブロック図に基づいて、本出願人は、（送信／受信ＲＦユニット及び無線リンクをモデル化する）効果的なＤＬチャネル行列を以下のように記述し、

【数2】

効果的なＵＬチャネル行列を以下のように記述する。

【数3】

本発明において、ＲＦ校正は、以下のように、複素ＲＦ校正行列Ｃを用いてＵＬチャネル推定値

【数4】

の行列を事前調整すること(preconditioning)により得られる。

【数5】

ＬＴＥセルラネットワークを含む本発明の一実施形態では、全てのＵＥからのＤＭＲＳを採用するために、ｅＮｏｄｅＢにおいて、効果的なＵＬチャネルが推定される。

【0149】

図１７に示すように、行列Ｃは、以下のように規定される各分散アンテナ１７０１とビーコン局１７１９との間の効果的なＤＬ

【数6】

チャネル１７２２のベクトルと、ＵＬ

【数7】

チャネル１７２３のベクトルとから計算される。

【数8】

式中、

【数9】

は、分散アンテナとビーコン局との間のＤＬチャネル可逆性及びＵＬチャネル可逆性を仮定する列ベクトルである。一実施形態では、分散アンテナとビーコン局との間のＤＬチャネルは、分散アンテナからビーコンにトレーニング信号を送信することによって推定される。ＬＴＥセルラネットワークを備える例示的な一実施形態では、ＤＬシーケンスＣＲＳ、又はＣＳＩ－ＲＳ若しくはＤＭ－ＲＳは、全てのｅＮｏｄｅＢから効果的なＤＬチャネルを推定するために、ビーコンにより使用される。同じ実施形態では、ビーコン局と分散アンテナとの間のＵＬチャネルは、ビーコン局から分散アンテナにトレーニング信号を送信することによって推定される。本発明の一実施形態では、ＲＦ校正行列の推定を改善するために、複数のビーコン局が採用される。本発明では、分散アンテナ間にＲＦ結合がなく、したがって、ＲＦ校正行列Ｃは対角である。

【0150】

線形プリコーティング（例えば、ゼロフォーシング［６５］、ブロック対角化又はＢＤ［６６－６７］、行列反転等）が採用されたときには、ｍ番目のＵＥにおいて受信されるシンボルは、以下のように求められる。

【数10】

式中、

【数11】

は、効果的なチャネル行列

【数12】

のｍ番目の行であり、

【数13】

は、

【数14】

から得られるｍ番目のＵＥについてのプリコーディングベクトルであり、Ｓ_mは、ｍ番目のＵＥに送信されたシンボルであり、ｎ_mは、ｍ番目のＵＥにおける白色ガウス雑音である。簡潔にするために、上記モデルは、各ＵＥに単一の受信アンテナがあることを仮定するが、本発明は、ＵＥに任意の数のアンテナがあることに及ぶ。上述したＲＦ校正法を採用したときには、以下の条件が成り立つように、各ＵＥにおけるクライアント間干渉が送信機においてプリキャンセルされる。

【数15】

式中、

【数16】

は、ＲＦ校正されたチャネル行列

【数17】

から得られるプリコーティング重みベクトルである。一実施形態では、プリコーディング重みは、各ＵＥにおいてクライアント間干渉をプリキャンセルするために、ＲＦ校正されたチャネル行列から計算される。図１８は、３つの即ち、ｉ）ＲＦ不整合がないシナリオ、ｉｉ）校正がなくＲＦ不整合があるシナリオ、ｉｉｉ）校正ありでＲＦ不整合があるシナリオについて、周波数がフラットなチャネルにおいてＢＤプリコーティング及び４ＱＡＭ変調を採用するＭＵ－ＭＡＳの符号誤り率（ＳＥＲ）性能を示す。本願出願人は、本発明のＲＦ校正法が、理想的な性能（即ち、ＲＦ不整合がない）までＳＥＲを低減することが分かった。

【0151】

本出願の別の実施形態では、非線形プリコーティング法（例えば、ダーティペーパコーディング［６８～７０］）又はトムリンソン－原島プリコーディング又はＴＨＰ［７１～７２］、格子技術又はトレリスプリコーディング［７３～７４］、ベクトル摂動技術［７５～７６］）が、各ＵＥにおけるクライアント間干渉をプリキャンセルするべく、ＲＦ校正されたチャネル行列に適用される。図１９は、ＲＦ校正及びＵＬ／ＤＬ可逆性を使用する非線形プリコーディング技術を用いて得られたＳＥＲと、線形プリコーティングの性能と一致することを示す。図２０ａは、２つの分散アンテナと２つのＵＥとを備えるＭＵ－ＭＡＳにおける、ＵＥ １についてのＴＨＰモジュロ演算前のコンスタレーションを示し、図２０ｂは、２つの分散アンテナと２つのＵＥとを備えるＭＵ－ＭＡＳにおける、ＵＥ ２（ＴＨＰ束構造）のためのＴＨＰモジュロ演算前にコンスタレーションを示す。ＴＨＰプリコーディングは、「参照ＵＥ」に対する干渉を完全にキャンセルするように設計され、他のＵＥに対して逐次干渉キャンセル方式を適用する。したがって、参照ＵＥについてのＳＥＲ性能は、他のＵＥよりも良好となり得ることが予想される。一実施形態では、全てのＵＥに対して同様の平均ＳＥＲ性能を保証するために、ラウンドロビン又は比例公平スケジューリング技術、若しくは他のタイプのスケジューリング技術がＵＥに適用される。

【0152】

ＢＤ法及びＴＨＰ法の計算の性能は、各ユーザクラスタ内の分散アンテナ及び／又はＵＥの個数に応じて変動し得る。本発明の一実施形態では、ＭＵ－ＭＡＳは、各ユーザクラスタの分散アンテナ及び／又はＵＥの個数に応じて、動的にプリコーダの計算の複雑さを最小限に抑えるために、線形プリコーティング技術と非線形プリコーディング技術とを切り替える。

【0153】

実際のＭＵ－ＭＡＳにおいて、ビーコン局は、ＲＦ校正専用の無線送受信機である。ビーコンは、校正を目的として、全ての分散アンテナから推定された効果的なＤＬチャネルを通信するためのフィードバックチャネルを必要とするので、ビーコンは、無線リンク又は有線リンクを介してＣＰに通信する。別の実施形態では、ビーコン局は、分散アンテナのうちのいずれかであり、そのアンテナに関して校正パラメータが計算される。同じ実施形態では、分散アンテナは、メッシュネットワークのように組織化され、良好なリンク品質を保証するために、隣接する分散アンテナ間のペアワイズＲＦ校正が計算される。ＲＦ校正は、全てのアンテナにわたって実行され、全ての分散アンテナが互いに校正されるように、校正情報がＣＰにフィードバックされる。別の実施形態では、ビーコンは、ＣＰに校正情報をフィードバックするために任意の無線リンク又は優先リンクを使用するＵＥのうちのいずれかである。

【0154】

ビーコンからＣＰへの校正情報は、制限付きビット数にわたって量子化されるか、又は制御チャネル上のオーバーヘッドを低減するためのコードブックに基づく制限付きフィードバック法によって送信される。本願出願人は、（温度変化等に起因するＲＦ特性の変動のレートに応じて）遅いレートでＲＦ校正が動作できることが分かった。校正情報の更新レートが低い場合、いかなる厳しいデータ損失レートも引き起こすことなくＣＰにその情報を送信するために、無線データチャネルが使用され得る。例示的な一実施形態において、ＬＴＥセルラネットワークでは、ＵＥからＣＰに校正情報をフィードバックするために、ＰＵＳＣＨが使用される。

【0155】

１つ以上の地理的に分散したビーコンは、ユーザクラスタ、又はアンテナクラスタ若しくはアンテナサブクラスタ中のビーコンと分散アンテナとの間の相対的なリンク品質に応じて、そのクラスタ毎に採用される。一実施形態では、クラスタ中の全ての分散アンテナに対する信号品質が最も良好なビーコンがＲＦ校正のために使用される。別の実施形態では、伝搬環境における変動に起因して分散アンテナへのリンクの変化する品質に適応するように、ビーコンがあらゆる時間に動的に選択される。別の実施形態では、分散アンテナからの／へのリンクを介してＳＮＲ又はＳＩＮＲを最大化するように、複数のビーコンが（例えば、最大比合成／送信による）協働的に採用される。異なる実施形態では、１つ以上のＲＦ校正は、クラスタ毎に実行される。

【0156】

本発明の一実施形態では、ビーコン局は、ＲＦ校正のために使用されるだけでなく、時間及び周波数同期参照を含む分散アンテナ及び／又はＵＥに信号情報も送信するために使用される。分散アンテナ及び／又はＵＥは、ＭＵ－ＭＡＳマスタ参照クロックとの時間及び周波数同期を維持するための参照を採用する。一実施形態では、ビーコンから分散アンテナ及びＵＥへのこの参照クロック分配は、ＬＴＥマルチメディアブロードキャスト単一周波数ネットワーク（ＭＢＳＦＮ）通信チャネルを介して可能になる。

【0157】

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【0200】

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【0201】

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【0202】

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【0203】

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【0204】

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【0205】

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【0206】

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【0207】

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【0208】

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【0209】

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【0210】

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【0211】

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【0212】

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【0213】

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【0214】

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【0215】

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【0216】

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【0217】

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【0218】

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【0219】

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【0220】

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【0221】

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【0222】

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【0223】

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【0225】

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【0226】

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【0227】

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【0228】

［７２］Ｈ．Ｍｉｙａｋａｗａ ａｎｄ Ｈ．Ｈａｒａｓｈｉｍａ，「Ａ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｃｏｄｅ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｆｏｒ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｃｈａｎｎｅｌｓ ｗｉｔｈ ｉｎｔｅｒｓｙｍｂｏｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，」Ｔｒａｎｓ．ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｓｔ．ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ

【0229】

［７３］Ｕ．Ｅｒｅｚ，Ｓ．Ｓｈａｍａｉ（Ｓｈｉｔｚ），ａｎｄ Ｒ．Ｚａｍｉｒ，「Ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ ｌａｔｔｉｃｅ－ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｆｏｒ ｃａｎｃｅｌｌｉｎｇ ｋｎｏｗｎ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，」Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｈｅｏｒｙ，Ｈｏｎｏｌｕｌｕ，Ｈａｗａｉｉ，Ｎｏｖ．２０００

【0230】

［７４］Ｗ．Ｙｕ ａｎｄ Ｊ．Ｍ．Ｃｉｏｆｆｉ，「Ｔｒｅｌｌｉｓ Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ」，ＩＥＥＥ Ｇｌｏｂｅｃｏｍ，ｖｏｌ．２，ｐｐ．１３４４～１３４８，２００１

【0231】

［７５］Ｂ．Ｍ．Ｈｏｃｈｗａｌｄ，Ｃ．Ｂ．Ｐｅｅｌ，ａｎｄ Ａ．Ｌ．Ｓｗｉｎｄｌｅｈｕｒｓｔ，「Ａ Ｖｅｃｔｏｒ－Ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ Ｎｅａｒ－Ｃａｐａｃｉｔｙ Ｍｕｌｔｉａｎｔｅｎｎａ Ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ－Ｐａｒｔ Ｉ：Ｃｈａｎｎｅｌ Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｇｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ」，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ｖｏｌ．５３，ｎ．１，ｐｐ．１９５～２０２，Ｊａｎ．２００５

【0232】

［７６］Ｂ．Ｍ．Ｈｏｃｈｗａｌｄ，Ｃ．Ｂ．Ｐｅｅｌ，ａｎｄ Ａ．Ｌ．Ｓｗｉｎｄｌｅｈｕｒｓｔ，「Ａ Ｖｅｃｔｏｒ－Ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ Ｎｅａｒ－Ｃａｐａｃｉｔｙ Ｍｕｌｔｉａｎｔｅｎｎａ Ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ－Ｐａｒｔ ＩＩ：Ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ」，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ｖｏｌ．５３，ｎ．３，ｐｐ．５３７～５４４，Ｍａｒ．２００５

【0233】

［７７］Ｓ．Ｐｅｒｌｍａｎ ａｎｄ Ａ．Ｆｏｒｅｎｚａ，「Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－ｉｎｐｕｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ－ｏｕｔｐｕｔ（ＤＩＤＯ）ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ａ ｎｅｗ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ ｗｉｒｅｌｅｓｓ」，Ｒｅａｒｄｅｎ Ｌａｂｓ Ｗｈｉｔｅ Ｐａｐｅｒ，Ｊｕｌｙ ２０１１，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｅａｒｄｅｎｗｉｒｅｌｅｓｓ．ｃｏｍ／１１０７２７－ＤＩＤＯ－Ａ％２０Ｎｅｗ％２０Ａｐｐｒｏａｃｈ％２０ｔｏ％２０Ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ％２０Ｗｉｒｅｌｅｓｓ．ｐｄｆ

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【0235】

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【0241】

［８５］Ｍ．Ｂａｋｅｒ，「ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ」，Ａｌｃａｔｅｌ－Ｌｕｃｅｎｔ，Ｄｅｃ．２００９

【0242】

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【0244】

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【0245】

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【0246】

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【0247】

［９１］Ｊ－Ｃ．Ｇｕｅｙ，ａｎｄ Ｌ．Ｄ．Ｌａｒｓｓｏｎ，「Ｎｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ＭＩＭＯ ｓｙｓｔｅｍｓ ｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇ ｃｈａｎｎｅｌ ｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔｙ ｉｎ ＴＤＤ ｍｏｄｅ」，２００４

【0248】

［９２］Ｎ．Ｔｙｌｅｒ，Ｂ．Ａｌｌｅｎ，ａｎｄ Ｈ．Ａｇｈｖａｍｉ，「Ａｄａｐｔｉｖｅ ａｎｔｅｎｎａｓ：ｔｈｅ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍ」，ＩＥＥＥ Ｃｏｍｍ．Ｍａｇ．，ｐｐ．１１４～１２２，Ｄｅｃ．２００４

【0249】

［９３］Ａ．Ｂｏｕｒｄｏｕｘ，Ｂ．Ｃｏｍｅ，ａｎｄ Ｎ．Ｋｈａｌｅｄ，「Ｎｏｎ－ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌ ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｓ ｉｎ ＯＦＤＭ／ＳＤＭＡ ｓｙｓｔｅｍｓ：ｉｍｐａｃｔ ａｎｄ ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ」，ＩＥＥＥ，ｐｐ．１８３～１８６，２００３

【0250】

［９４］Ｍ．Ｇｕｉｌｌａｕｄ，Ｄ．Ｔ．Ｍ．Ｓｌｏｃｋ，ａｎｄ Ｒ．Ｋｎｏｐｐ，「Ａ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｈａｎｎｅｌ ｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔｙ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ」，ＩＥＥＥ Ｐｒｏｃ．Ｏｆ Ｓｉｇｎ Ｐｒｏｃ．，ｐｐ．４０３～４０６，ｖｏｌ．１，Ａｕｇ．２００５

【0251】

［９５］Ｐ．Ｚｅｔｔｅｒｂｅｒｇ，「Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ＴＤＤ ｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔｙ ｂａｓｅｄ ｚｅｒｏ－ｆｏｒｃｉｎｇ ｔｒａｎｓｍｉｔ ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ」，ＥＵＲＡＳＩＰ，Ｊｕｎｅ ２０１０

【0252】

［９６］Ｐ．Ｕｔｈａｎｓａｋｕｌ，Ｋ．Ａｔｔａｋｉｔｍｏｎｇｋｏｌ，Ｎ．Ｐｒｏｍｓｕｖａｎａ，ａｎｄ Ｕｔｈａｎｓａｋｕｌ，「ＭＩＭＯ ａｎｔｅｎｎａ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ＣＳＩ ｆｒｏｍ ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌ ｃｈａｎｎｅｌ」，Ｉｎｔ．Ｊｏｕｒｎ．Ｏｆ Ｅｌｅｃｔ．Ａｎｄ Ｉｎｆｏ．Ｅｎｇ．，２０１０

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図2c】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7a】

【図7b】

【図8a】

【図8b】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20a】

【図20b】

【手続補正書】

【提出日】2024-05-01

【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】

システムであって、前記システムは、
カバレッジ領域の全体を通じて分散された無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）の複数の２つより多い無線送受信装置（ＢＴＳ）を備え、
前記複数のＢＴＳのうちの３つ以上は、それらの間で複数のトレーニング信号を送信するように構成され、
前記トレーニング信号は、複数の無線周波数（ＲＦ）校正係数を推定するために処理され、
前記ＲＦ校正係数は、ＤＬ ＣＳＩの行列を得るためにＵＬ ＣＳＩの行列を事前調整するために使用され、
前記ＵＬ ＣＳＩは、複数のＵＥのうちの１つ又は複数の複数のアンテナのうちの１つ又は複数から前記複数のＢＴＳのサブセット又はすべてによって受信された複数のＵＬ伝送から決定され、
前記ＤＬ ＣＳＩの行列は、前記複数のＢＴＳによって同時に伝送される複数の無線信号をプリコードするために使用され、
前記プリコーディングは、前記複数のＵＥのうちの１つ又は複数の前記複数のアンテナのうちの１つ又は複数の１つ又は複数の位置において、同時の非干渉チャネルを生成するために前記複数の無線信号を故意に干渉させる、
システム。

【請求項2】

ダウンリンク（ＤＬ）チャネル状態情報（ＣＳＩ）は、前記ＲＦ校正係数を使用して、かつＵＬ及びＤＬチャネル可逆性を利用して、アップリンク（ＵＬ）ＣＳＩから得られる、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

ＤＬ ＣＳＩは、前記ＲＦ校正係数を用いて、かつＵＬ及びＤＬチャネル可逆性を利用して、ＵＬ ＣＳＩから得られ、
前記ＵＬ ＣＳＩは、前記複数のユーザ装置（ＵＥ）のうちの１つ又は複数の前記複数のアンテナのうちの１つ又は複数から前記複数のＢＴＳのサブセット又はすべてによって受信された複数のＵＬ伝送から決定される、
請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記ＲＦ校正係数は、ＤＬ ＣＳＩの行列を得るためにＵＬ ＣＳＩの行列を事前調整するために使用される、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記ＲＦ校正係数は、ＤＬ ＣＳＩの行列を得るためにＵＬ ＣＳＩの行列を事前調整するために使用され、
前記ＵＬ ＣＳＩは、前記複数のＵＥのうちの１つ又は複数の前記複数のアンテナのうちの１つ又は複数から前記複数のＢＴＳのサブセット又はすべてによって受信された複数のＵＬ伝送から決定される、
請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記ＲＦ校正係数は、ＤＬ ＣＳＩの行列を得るためにＵＬ ＣＳＩの行列を事前調整するために使用され、
前記ＵＬ ＣＳＩは、前記複数のＵＥのうちの１つ又は複数の前記複数のアンテナのうちの１つ又は複数から前記複数のＢＴＳのサブセット又はすべてによって受信された複数のＵＬ伝送から決定され、
前記ＤＬ ＣＳＩの行列は、前記複数のＢＴＳによって同時に伝送される複数の無線信号をプリコードするために使用される、
請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記ＲＡＮはセルを有さない、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記複数のＢＴＳは、集中型プロセッサ（ＣＰ）に相互接続される、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

ＲＡＮ内で実施される方法であって、
カバレッジ領域の全体を通じて分散された複数のＢＴＳの間で複数のトレーニング信号を送信することと、
複数のＲＦ校正係数を推定するために前記トレーニング信号を処理することと、
ＤＬ ＣＳＩの行列を得るためにＵＬ ＣＳＩの行列を事前調整するために前記ＲＦ校正係数を使用することと、
複数のＵＥのうちの１つ又は複数の複数のアンテナのうちの１つ又は複数から前記複数のＢＴＳのサブセット又はすべてによって受信された複数のＵＬ伝送から前記ＵＬ ＣＳＩを決定することと、
前記複数のＢＴＳによって同時に伝送される複数の無線信号をプリコードするために前記ＤＬ ＣＳＩの行列を使用することと、
を含み、
前記プリコーディングは、前記複数のＵＥのうちの１つ又は複数の前記複数のアンテナのうちの１つ又は複数の１つ又は複数の位置において、同時の非干渉チャネルを生成するために前記複数の無線信号を故意に干渉させる、
方法。

【請求項10】

前記ＲＦ校正係数を使用して、かつＵＬ及びＤＬチャネル可逆性を利用して、ＵＬ ＣＳＩからＤＬ ＣＳＩを得ることを更に含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記ＲＦ校正係数を用いて、かつＵＬ及びＤＬチャネル可逆性を利用して、ＵＬ ＣＳＩからＤＬ ＣＳＩを得ることと、
前記複数のＵＥのうちの１つ又は複数の前記複数のアンテナのうちの１つ又は複数から前記複数のＢＴＳのサブセット又はすべてによって受信された複数のＵＬ伝送から前記ＵＬ ＣＳＩを決定することと、
を更に含む、請求項９に記載の方法。

【請求項12】

ＤＬ ＣＳＩの行列を得るためにＵＬ ＣＳＩの行列を事前調整するために前記ＲＦ校正係数を使用することを更に含む、請求項９に記載の方法。

【請求項13】

ＤＬ ＣＳＩの行列を得るためにＵＬ ＣＳＩの行列を事前調整するために前記ＲＦ校正係数を使用することと、
前記複数のＵＥのうちの１つ又は複数の前記複数のアンテナのうちの１つ又は複数から前記複数のＢＴＳのサブセット又はすべてによって受信された複数のＵＬ伝送から前記ＵＬ ＣＳＩを決定することと、
を更に含む、請求項９に記載の方法。

【請求項14】

ＤＬ ＣＳＩの行列を得るためにＵＬ ＣＳＩの行列を事前調整するために前記ＲＦ校正係数を使用することと、
前記複数のＵＥのうちの１つ又は複数の前記複数のアンテナのうちの１つ又は複数から前記複数のＢＴＳのサブセット又はすべてによって受信された複数のＵＬ伝送から前記ＵＬ ＣＳＩを決定することと、
前記複数のＢＴＳによって同時に伝送される複数の無線信号をプリコードするために前記ＤＬ ＣＳＩの行列を使用することと、
を更に含む、請求項９に記載の方法。

【請求項15】

前記ＲＡＮはセルを有さない、請求項９に記載の方法。

【請求項16】

前記複数のＢＴＳは、ＣＰに相互接続される、請求項９に記載の方法。

【請求項17】

システムであって、前記システムは、
カバレッジ領域の全体を通じて分散されたＲＡＮの複数の２つより多い無線送受信装置（ＢＴＳ）を備え、
前記複数のＢＴＳのうちの３つ以上は、それらの間で複数のトレーニング信号を送信するように構成され、前記トレーニング信号は、複数の無線周波数（ＲＦ）校正係数を推定するために処理され、
ＤＬ ＣＳＩは、前記ＲＦ校正係数を使用して、かつＵＬ及びＤＬチャネル可逆性を利用して、ＵＬ ＣＳＩから得られ、
前記ＲＦ校正係数は、ＤＬ ＣＳＩの行列を得るためにＵＬ ＣＳＩの行列を事前調整するために使用され、
前記ＵＬ ＣＳＩは、複数のＵＥのうちの１つ又は複数の複数のアンテナのうちの１つ又は複数から前記複数のＢＴＳのサブセット又はすべてによって受信された複数のＵＬ伝送から決定され、
前記ＤＬ ＣＳＩの行列は、前記複数のＢＴＳによって同時に伝送される複数の無線信号をプリコードするために使用され、
前記プリコーディングは、前記複数のＵＥのうちの１つ又は複数の前記複数のアンテナのうちの１つ又は複数の１つ又は複数の位置において、同時の非干渉チャネルを生成するために前記複数の無線信号を故意に干渉させる、
システム。

【請求項18】

前記ＵＬ ＣＳＩは、前記複数のＵＥのうちの１つ又は複数の前記複数のアンテナのうちの１つ又は複数から前記複数のＢＴＳのサブセット又はすべてによって受信された複数のＵＬ伝送から決定される、
請求項１７に記載のシステム。

【請求項19】

前記ＲＦ校正係数は、ＤＬ ＣＳＩの行列を得るためにＵＬ ＣＳＩの行列を事前調整するために使用される、請求項１７に記載のシステム。

【請求項20】

前記ＲＦ校正係数は、ＤＬ ＣＳＩの行列を得るためにＵＬ ＣＳＩの行列を事前調整するために使用され、
前記ＵＬ ＣＳＩは、前記複数のＵＥのうちの１つ又は複数の前記複数のアンテナのうちの１つ又は複数から前記複数のＢＴＳのサブセット又はすべてによって受信された複数のＵＬ伝送から決定される、
請求項１７に記載のシステム。

【請求項21】

前記ＲＦ校正係数は、ＤＬ ＣＳＩの行列を得るためにＵＬ ＣＳＩの行列を事前調整するために使用され、
前記ＵＬ ＣＳＩは、前記複数のＵＥのうちの１つ又は複数の前記複数のアンテナのうちの１つ又は複数から前記複数のＢＴＳのサブセット又はすべてによって受信された複数のＵＬ伝送から決定され、
前記ＤＬ ＣＳＩの行列は、前記複数のＢＴＳによって同時に伝送される複数の無線信号をプリコードするために使用される、
請求項１７に記載のシステム。

【請求項22】

前記ＲＡＮはセルを有さない、請求項１７に記載のシステム。

【請求項23】

前記複数のＢＴＳは、ＣＰに相互接続される、請求項１７に記載のシステム。

【請求項24】

ＲＡＮ内で実施される方法であって、
カバレッジ領域の全体を通じて分散された複数の２つより多いＢＴＳの間で複数のトレーニング信号を送信することと、
複数のＲＦ校正係数を推定するために前記トレーニング信号を処理することと、
前記ＲＦ校正係数を使用して、かつＵＬ及びＤＬチャネル可逆性を利用して、ＵＬ ＣＳＩからＤＬ ＣＳＩを得ることと、
ＤＬ ＣＳＩの行列を得るためにＵＬ ＣＳＩの行列を事前調整するために前記ＲＦ校正係数を使用することと、
複数のＵＥのうちの１つ又は複数の複数のアンテナのうちの１つ又は複数から前記複数のＢＴＳのサブセット又はすべてによって受信された複数のＵＬ伝送から前記ＵＬ ＣＳＩを決定することと、
前記複数のＢＴＳによって同時に伝送される複数の無線信号をプリコードするために前記ＤＬ ＣＳＩの行列を使用することと、
を含み、
前記プリコーディングは、前記複数のＵＥのうちの１つ又は複数の前記複数のアンテナのうちの１つ又は複数の１つ又は複数の位置において、同時の非干渉チャネルを生成するために前記複数の無線信号を故意に干渉させる、
方法。

【請求項25】

前記複数のＵＥのうちの１つ又は複数の前記複数のアンテナのうちの１つ又は複数から前記複数のＢＴＳのサブセット又はすべてによって受信された複数のＵＬ伝送から前記ＵＬ ＣＳＩを決定することを更に含む、請求項２４に記載の方法。

【請求項26】

ＤＬ ＣＳＩの行列を得るためにＵＬ ＣＳＩの行列を事前調整するために前記ＲＦ校正係数を使用することを更に含む、請求項２４に記載の方法。

【請求項27】

ＤＬ ＣＳＩの行列を得るためにＵＬ ＣＳＩの行列を事前調整するために前記ＲＦ校正係数を使用することと、
前記複数のＵＥのうちの１つ又は複数の前記複数のアンテナのうちの１つ又は複数から前記複数のＢＴＳのサブセット又はすべてによって受信された複数のＵＬ伝送から前記ＵＬ ＣＳＩを決定することと、
を更に含む、請求項２４に記載の方法。

【請求項28】

ＤＬ ＣＳＩの行列を得るためにＵＬ ＣＳＩの行列を事前調整するために前記ＲＦ校正係数を使用することと、
前記複数のＵＥのうちの１つ又は複数の前記複数のアンテナのうちの１つ又は複数から前記複数のＢＴＳのサブセット又はすべてによって受信された複数のＵＬ伝送から前記ＵＬ ＣＳＩを決定することと、
前記複数のＢＴＳによって同時に伝送される複数の無線信号をプリコードするために前記ＤＬ ＣＳＩの行列を使用することと、
を更に含む、請求項２４に記載の方法。

【請求項29】

前記ＲＡＮはセルを有さない、請求項２４に記載の方法。

【請求項30】

前記複数のＢＴＳは、ＣＰに相互接続される、請求項２４に記載の方法。