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特許7175903Ｌ１分割アーキテクチャにおいてハイブリッドビームフォーミングを用いる複数サイトＭＩＭＯ通信システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-11
(45)【発行日】2022-11-21
(54)【発明の名称】Ｌ１分割アーキテクチャにおいてハイブリッドビームフォーミングを用いる複数サイトＭＩＭＯ通信システム
(51)【国際特許分類】
H04B 7/024 20170101AFI20221114BHJP
H04B 7/0456 20170101ALI20221114BHJP
H04B 7/0452 20170101ALI20221114BHJP
【ＦＩ】
H04B7/024
H04B7/0456 100
H04B7/0452
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2019542415
(86)(22)【出願日】2018-02-06
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-03-05
(86)【国際出願番号】 US2018016988
(87)【国際公開番号】W WO2018145062
(87)【国際公開日】2018-08-09
【審査請求日】2021-02-02
(31)【優先権主張番号】62/455,315
(32)【優先日】2017-02-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】512299576
【氏名又は名称】アルティオスター ネットワークス， インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】Ａｌｔｉｏｓｔａｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ， Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】２００ Ａｍｅｓ Ｐｏｎｄ Ｄｒｉｖｅ， Ｔｅｗｋｓｂｕｒｙ， ＭＡ ０１８７６， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
(74)【代理人】
【識別番号】100101454
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 卓二
(74)【代理人】
【識別番号】100132241
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 博史
(72)【発明者】
【氏名】チョンア・リー
【審査官】齊藤 晶
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１４／０７６００４（ＷＯ，Ａ２）
【文献】特開２０１４－０９０３４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／００４４５１７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１１－５３０２３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１３／０８４０５８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／１１５５４５（ＷＯ，Ａ２）
【文献】国際公開第２０１５／１１５７７６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】柴田 直剛（他３名），２０１３年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会講演論文集２，2013年09月20日，p.180
【文献】MCC Support，Final Report of 3GPP TSG RAN WG1 #86bis v1.0.0 (Lisbon, Portugal, 10th-14th October 2016)[online]，3GPP TSG RAN WG1 Meeting #87 R1-1611081，インターネット＜URL:http://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/WG1_RL1/TSGR1_86b/Report/Final_Minutes_report_RAN1#86b_v100.zip＞，2016年11月18日
【文献】CMCC，Evaluation criteria of CU&DU Functional Split[online]，3GPP TSG RAN WG3 #92 R3-161271，インターネット＜URL:http://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/WG3_Iu/TSGR3_92/Docs/R3-161271.zip＞，2016年03月27日
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｂ ７／０２４
Ｈ０４Ｂ ７／０４５６
Ｈ０４Ｂ ７／０４５２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
コンピュータ実装の方法であって、基地局の第１の部分に位置する物理レイヤの第１の部分において、信号の第１の部分を処理するステップと、
前記信号の前記処理された第１の部分に、統計多重化を用いる周波数領域圧縮を適用するステップと、
前記信号の圧縮された第１の部分を生成するステップと、
前記信号の前記圧縮された第１の部分と、前記信号の第２の部分とを、前記基地局の第２の部分に位置する前記物理レイヤの第２の部分に送信するステップとを含み、
前記送信するステップは、
前記信号の前記圧縮された第１の部分及び前記信号の前記第２の部分を、複数入力複数出力処理を用いて送信するステップと、
前記信号のハイブリッドビームフォーミングを実行するステップとをさらに含み、
前記ハイブリッドビームフォーミングは、
１つ以上の信号の前記第１の部分を変調するステップと、
前記１つ以上の信号の前記変調された第１の部分を、前記物理レイヤの少なくとも１つの部分にマッピングするステップと、
前記１つ以上の信号のマッピングされた変調された第１の部分を、少なくとも１つのサブバンドプリコード化マトリクス指示子を用いてプリコード化するステップであって、前記少なくとも１つのサブバンドプリコード化マトリクス指示子は、前記１つ以上の信号の送信のための各ビームに対して選択される、プリコード化するステップと、
前記１つ以上の信号のプリコード化された第１の部分に、１つ以上のリソースを割り当てるステップと、
前記割り当てられたリソースに基づいて、前記１つ以上の信号の前記プリコード化された第１の部分に対応する１つ以上の信号デジタルビームのデジタルビームフォーミングを実行するステップと、
前記１つ以上の信号のデジタル化されたプリコード化された第１の部分のアナログビームフォーミングを実行して、少なくとも１つのアンテナによる送信のための１つ以上のアナログ信号ビームを生成するステップとをさらに含む、
前記少なくとも１つのアンテナは１つ以上のアンテナサブアレイを含み、各アンテナサブアレイは、前記１つ以上のアンテナサブアレイの間のビームフォーミングマトリクスを用いて、前記１つ以上の信号の送信のために１つ以上のビームを生成する、
方法。
【請求項2】
前記基地局の前記第１の部分はリモートユニットを備え、前記基地局の前記第２の部分はデジタルユニットを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記基地局の第１の部分及び前記基地局の第２の部分は、フロントホールリンクを用いて通信可能に結合される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項4】
前記複数入力複数出力処理は、単一サイトの複数入力複数出力処理と、複数サイトの複数入力複数出力処理と、分散型複数入力複数出力処理とのうちの少なくとも１つを含む、請求項１－３のうちいずれか１つに記載の方法。
【請求項5】
前記ハイブリッドビームフォーミングは、前記基地局の前記第１の部分及び前記第２の部分のうちの少なくとも１つを用いて、１つ以上の信号をデジタル的に結合するステップと、
前記デジタル的に結合された信号に基づいて、前記基地局に通信可能に結合された１つ以上のアンテナによる送信のための、１つ以上のビームフォーミングされたアナログ信号を生成するステップとをさらに含む、
請求項１－４のうちいずれか１つに記載の方法。
【請求項6】
前記デジタルビームフォーミングの実行は、前記１つ以上の信号の前記第１の部分の広帯域プリコード化を実行するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記デジタルビームフォーミングの実行は、前記１つ以上のデジタルビームを生成するステップと、前記１つ以上のデジタルビームを組み合わせて１つ以上の組み合わせられたデジタルビームを生成するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記基地局は、ｅＮｏｄｅＢ基地局、ｇＮｏｄｅＢ基地局、及びそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、請求項１－７のうちいずれか１つに記載の方法。
【請求項9】
前記基地局の前記第１の部分及び第２の部分のうちの少なくとも１つは、無線送信機及び無線受信機のうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記基地局は、ロングタームエボリューション通信システム及び新しい無線通信システムのうちの少なくとも１つにおいて動作する、請求項８に記載の方法。
【請求項11】
少なくとも１つのプログラマブルプロセッサと、命令を格納する非一時的な機械可読媒体であって、前記命令は、前記少なくとも１つのプログラマブルプロセッサにおいて実行されるとき、前記少なくとも１つのプログラマブルプロセッサに請求項１－１０のうちいずれか１つに記載の動作を実行させる、
システム。
【請求項12】
命令を格納する非一時的な機械可読媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、前記命令は、少なくとも１つのプログラマブルプロセッサにより実行されるとき、前記少なくとも１つのプログラマブルプロセッサに請求項１－１０のうちいずれか１つに記載の動作を実行させる、
コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願への相互参照．
本出願は、２０１７年２月６日に提出されかつ、「Ｌ１分割アーキテクチャにおいてハイブリッドビームフォーミングを用いる複数サイトＭＩＭＯ通信システム」と題されたＬｅｅへの米国特許仮出願第６２／４５５３１５号に基づいて優先権を主張し、当該仮出願の開示内容は参照により全体を通して本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０１７年２月６日に提出されかつ、「Ｌ１分割アーキテクチャにおいてハイブリッドビームフォーミングを用いる複数サイトＭＩＭＯ通信システム」と題されたＬｅｅへの米国特許仮出願第６２／４５５３１５号に基づいて優先権を主張し、当該仮出願の開示内容は参照により全体を通して本明細書に組み込まれる。
【0002】
いくつかの実施形態において、現在の主題は遠隔通信システムに関し、より詳細には、レイヤ１分割アーキテクチャにおけるハイブリッドビームフォーミングを用いる複数入力複数出力（「ＭＩＭＯ」）の通信システムに関する。ここで、通信システムは５Ｇの新しい無線（「ＮＲ」）通信システムを含み得る。
【背景技術】
【0003】
今日の世界において、セルラーネットワークは、個人及び事業体にオンデマンドな通信能力を提供する。典型的には、セルラーネットワークはセルと呼ばれる地上エリア中に分散され得る無線ネットワークである。そういったセルの各々には、セルサイト又は基地局と呼ばれる少なくとも１つの定点送受信機によりサービス提供がされる。各セルは、近隣のセルと異なる周波数のセットを用いることで、各セル内において互いの干渉を避け、改善されたサービスを提供することができる。複数のセルが互いに接続されるとき、それらは広い地理的エリアに無線到達範囲を提供し、多数の携帯電話機及び／又は他の無線デバイス若しくはポータブル送受信機が、ネットワーク中のどこにあっても、互いに通信したり、固定された送受信機及び電話機と通信したりすることを可能にする。そういった通信は基地局を介して行われ、たとえ携帯送受信機が送信の間に複数のセルを通って移動する場合であっても達成される。主たる無線通信プロバイダは、全世界にわたってそのようなセルサイトを配備しており、それゆえ、この通信は、複数の電話機及び複数の携帯計算デバイスが、公衆交換電話ネットワーク及び公衆インターネットに接続されることを可能にしている。
【0004】
携帯電話機は、携帯電話機への信号及び携帯電話機からの信号を伝送する無線波を用いることにより、セルサイト又は送信塔を介して、電話及び／又はデータの呼び出しを受信及び／又は作成することが可能な、ポータブル電話機である。多数の携帯電話機ユーザの視点から見ると、現在の携帯電話ネットワークは、限定されかつ共有されたリソースを提供する。その点に関して、複数のセルサイト及びハンドセットは、周波数を変更し、低出力の送信機を用いることで、多数の発呼者によるネットワークの同時使用を、より小さい干渉で可能にする。セルサイトによる到達範囲は、特定の地理的位置及び／又はネットワークを使用する可能性のあるユーザの数に依存し得る。例えば、都市内では、セルサイトは最大で約半マイルの範囲を有する一方で、田舎の地域では、範囲は５マイル程度にもなり得る。またある地域では、ユーザは２５マイル離れたセルサイトからの信号を受信し得る。
【0005】
以下は、通信プロバイダにより現在用いられているデジタルセルラー技術のいくつかの例である。すなわち、モバイル通信のためのグローバルシステム（「ＧＳＭ」）（登録商標）、汎用パケット無線システム（「ＧＰＲＳ」）、ｃｄｍａＯｎｅ、ＣＤＭＡ２０００、エボリューションデータ最適化（「ＥＶ－ＤＯ」）、ＧＳＭエボリューションのための強化されたデータレート（「ＥＤＧＥ」）、ユニバーサルモバイル通信システム（「ＵＭＴＳ」）、デジタル強化コードレス遠隔通信（「ＤＥＣＴ」）、デジタルＡＭＰＳ（「ＩＳ－１３６／ＴＤＭＡ」）、そして統合デジタル拡張ネットワーク（「ｉＤＥＮ」）等である。ロングタームエボリューション、又は４Ｇ ＬＴＥは、携帯電話機及びデータ端末のための、高速な無線データ通信のための規格である。５Ｇ ＬＴＥ規格が現在開発されている。ＬＴＥはＧＳＭ／ＥＤＧＥ及びＵＭＴＳ／ＨＳＰＡデジタルセルラー技術に基づいており、コアネットワークの改善とともに、異なる無線インタフェースを用いることにより、容量及びスピードの増加を可能にしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
携帯デバイスは、例えば音声データ（例えば電話呼）、電子メール、テキストメッセージ、インターネットブラウジング、映像データ（例えばビデオ、ビデオ通話、拡張現実／仮想現実等）、オーディオデータ（例えば歌のストリーミング）等、様々な種類のデータを受信及び送信するために用いられている。異なる種類のデータは、異なる送信帯域幅を必要とし得る。例えば、高い品質を有する携帯デバイス上で高画質の映像を再現するためには、携帯デバイスへの電子メール又はテキストメッセージの送信と比較してより広い帯域幅が必要とされ得る。
【課題を解決するための手段】
【0007】
いくつかの実施形態では、現在の主題は、レイヤ１分割アーキテクチャにおけるハイブリッドビームフォーミングを用いる複数入力複数出力の通信システムを用いたデータ送信のためのコンピュータ実装の方法に関する。方法は、基地局の第１の部分に位置する物理レイヤの第１の部分において信号の第１の部分を処理するステップと、前記処理された信号の第１の部分に、統計多重化を用いて周波数領域圧縮を適用するステップと、圧縮された信号の第１の部分を生成するステップと、上記圧縮された信号の第１の部分及び信号の第２の部分を、上記基地局の第２の部分に位置する物理レイヤの第２の部分に送信するステップとを含み得る。
【0008】
いくつかの実施形態では、現在の主題は、以下のオプションの要素のうちの１つ以上を含み得る。基地局の第１の部分はリモートユニットを含み、基地局の第２の部分はデジタルユニットを含み得る。第１及び第２の部分はフロントホールリンクを用いて通信可能に結合され得る。
【0009】
いくつかの実施形態では、送信は、複数入力複数出力の処理を用いて圧縮された信号の第１の部分と、信号の第２の部分とを送信するステップを含み得る。複数入力複数出力の処理は、以下のうちの少なくとも１つを含む。すなわち、単一サイトの複数入力複数出力の処理、複数サイトの複数入力複数出力の処理、及び、分散された複数入力複数出力の処理である。
【0010】
いくつかの実施形態では、送信は、基地局の第１の部分から基地局の第２の部分への送信の間に、信号のハイブリッドビームフォーミングを実行するステップをさらに含み得る。いくつかの実施形態では、ハイブリッドビームフォーミングは、基地局の第１の部分及び第２の部分のうちの少なくとも１つを用いて１つ以上の信号をデジタル合成するステップと、上記デジタル合成された信号に基づいて、基地局に通信可能に結合された１つ以上のアンテナによる送信のための、１つ以上のビームフォーミングされたアナログ信号を生成するステップとを含み得る。
【0011】
いくつかの実施形態では、ハイブリッドビームフォーミングは、信号の第１の部分を変調するステップと、変調された信号の第１の部分を物理レイヤの少なくとも１つの部分にマッピングするステップと、少なくとも１つのサブバンドプリコード化マトリクス指示子を用いて上記マッピングされた変調された信号の第１の部分をプリコードするステップであって、上記サブバンドプリコード化マトリクス指示子は信号の送信のための各ビームに対して選択され得る、ステップと、１つ以上のリソースを上記プリコード化された信号の第１の部分に割り当てるステップと、１つ以上の信号のデジタルビームフォーミングを実行するステップであって、デジタルビームは、割り当てられたリソースに基づいて上記プリコード化された信号の第１の部分に対応する、ステップと、デジタル化されたプリコード化された信号の第１の部分のアナログビームフォーミングを実行して、少なくとも１つのアンテナにより送信のため１つ以上のアナログ信号ビームを生成するステップとをさらに含む。
【0012】
いくつかの実施形態では、デジタルビームフォーミングを実行するステップは、信号の第１の部分の広帯域プリコード化を実行するステップを含み得る。さらに、デジタルビームフォーミングを実行するステップは、複数のデジタルビームを生成するステップと、複数のビームを合成して１つ以上の合成デジタルビームを生成するステップとを含み得る。
【0013】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのアンテナは、１つ以上のアンテナサブアレイを含み得る。各アンテナサブアレイは、１つ以上のアンテナサブアレイの間のビームフォーミングマトリクスを用いて信号の送信のための１つ以上のビームを生成し得る。
【0014】
いくつかの実施形態では、基地局は以下のうちの少なくとも１つを含み得る。すなわち、ｅＮｏｄｅＢ基地局、ｇＮｏｄｅＢ基地局、それらの任意の組み合わせである。基地局の第１の部分及び第２の部分のうちの少なくとも１つは、以下のうちの少なくとも１つを含み得る。すなわち、無線送信機及び無線受信機である。基地局は、以下の通信システムのうちの少なくとも１つにおいて実行される基地局であり得る。すなわち、ロングタームエボリューション通信システム及び新しい無線通信システムである。
【0015】
１つ以上の計算システムの１つ以上のデータプロセッサにより実行されると当該１つ以上のデータプロセッサに本明細書の記載の動作を実行させる命令を格納する非一時的なコンピュータプログラム製品（すなわち物理的に実装されたコンピュータプログラム製品）も説明される。同様に、１つ以上のデータプロセッサ及び当該１つ以上のデータプロセッサに結合されたメモリを含むコンピュータシステムも説明される。メモリは、本明細書に記載の動作のうちの１つ以上を少なくとも１つのプロセッサに実行させる命令を、一時的に又は永久的に格納し得る。加えて、単一の計算システム内の、又は２つ以上の計算システム内に分散された１つ以上のデータプロセッサにより、方法が実現され得る。このような計算システムは、
（１）ネットワーク（例えばインターネット、無線広域ネットワーク、ローカルエリアネットワーク、広域ネットワーク、有線ネットワークなど）上の接続を含むがそれらに限定されない１つ以上の接続を通じて、又は
（２）複数の計算システムのうちの１つ以上の間の直接接続を通じて
接続され、データ及び／又はコマンド若しくは他の命令等を交換することができる。
（１）ネットワーク（例えばインターネット、無線広域ネットワーク、ローカルエリアネットワーク、広域ネットワーク、有線ネットワークなど）上の接続を含むがそれらに限定されない１つ以上の接続を通じて、又は
（２）複数の計算システムのうちの１つ以上の間の直接接続を通じて
接続され、データ及び／又はコマンド若しくは他の命令等を交換することができる。
【0016】
本明細書に説明される主題の１つ以上の変形例の詳細が、添付の図面及び以下の説明の中に記載される。本明細書に説明される主題の他の特徴及び利点は、説明及び図面から、並びに特許請求の範囲から明らかになる。
【0017】
本明細書に組み込まれてその一部を構成する添付の図面は、説明とともに本明細書に開示される主題の特定の態様を示し、開示された実施形態に関係づけられた概念のいくつかの説明を補助する。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1a】従来のロングタームエボリューション（「ＬＴＥ」）通信システムの例を示す図
【図3】現在の主題のいくつかの実施形態に係る仮想無線アクセスネットワークの例を示す図
【図4A】３ＧＰＰ分割アーキテクチャの例を示す図
【図4B】３ＧＰＰ分割アーキテクチャの例を示す図
【図5a】現在の主題のいくつかの実施形態に係る、アーキテクチャの減少したトランスポート帯域幅要件を示す比較グラフと、Ｌ１分割アーキテクチャの例を示す図
【図5b】より低いレイヤの分割アーキテクチャの例を示す図
【図5c】現在の主題のいくつかの実施形態に係る、アップリンクのためのＬ１分割アーキテクチャの例を示す図
【図5d】現在の主題のいくつかの実施形態に係る、より低いレイヤの分割アーキテクチャの例におけるアップリンク通信の間に実行される機能の例を示す図
【図6a】無線通信システムのためのビームフォーミングアーキテクチャの別の例を示す図
【図6b】新しい無線ハイブリッドビームフォーミングアーキテクチャの例を示す図
【図6d】サブアレイビームフォーミングアレイアーキテクチャの例を示す図
【図6e】現在の主題のいくつかの実施形態に係る、ＭＵ－ＭＩＭＯ環境における新しい無線ハイブリッドビームフォーミングのためのアーキテクチャの例を示す図
【図6f】現在の主題のいくつかの実施形態に係る、ＭＵ－ＭＩＭＯ環境における新しい無線ハイブリッドビームフォーミングのためのアーキテクチャの例を示す図
【図7】プリコーダを実装するための様々なオプションの比較を示すチャート
【図8】ＩＭＴアドバンスト（４Ｇ）システム及びＩＭＴ－２０２０（５Ｇ）システムの間のキーキャパシティの比較を示す図
【図9】現在の主題のいくつかの実施形態に係る、複数サイトＭＩＭＯ通信システムの例を示す図
【図10】現在の主題のいくつかの実施形態に係る、分散ＭＩＭＯ（Ｄ－ＭＩＭＯ）複数接続性アーキテクチャの例を示す図
【図11】現在の主題のいくつかの実施形態に係る、能動的アンテナシステムアーキテクチャの例を示す図
【図12】現在の主題のいくつかの実施形態に係るシステムの例を示す図
【図13】現在の主題のいくつかの実施形態に係る方法の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【0019】
現在の主題は、無線通信システムのためのレイヤ１分割アーキテクチャにおいて実施可能なシステム及び方法を提供できる。そのようなシステムは、ロングタームエボリューション無線通信システム及び／又は新しい無線通信システムが含まれ得る。現在の主題には、レイヤ１分割アーキテクチャにおけるハイブリッドアナログ／デジタルビームフォーミングとともに、複数入力複数出力（「ＭＩＭＯ」）の技術の使用が組み込まれる。集中化上位物理（「ＰＨＹ」）レイヤ処理も実施され得る。レイヤ１が分割され、（例えば、帯域幅の削減のため等に）周波数領域圧縮が実施され得る。ユーザ機器からの信号は、複数のサイトから受信され得る。
【0020】
現在の主題の１つ以上の態様は、そういった通信システムにおける基地局の送信機及び／又は受信機のコンポーネントに組み込まれ得る。ロングタームエボリューション通信システムの例が以下で説明される。
【0021】
Ｉ．ロングタームエボリューション通信システム．
図１ａ～１ｃ，図２は、従来のロングタームエボリューション（「ＬＴＥ」）通信システム１００の例を、その様々なコンポーネントとともに示す図である。ＬＴＥシステム又は４Ｇ ＬＴＥは、商業的に知られているように、携帯電話機及びデータ端末のための高速データの無線通信の規格により管理されている。この規格は、ＵＭＴＳ／ＨＳＰＡ（「ユニバーサル携帯遠隔通信システム」／「高速パケットアクセス」）ネットワーク技術に加えてＧＳＭ／ＥＤＧＥ（「モバイル通信のためのグローバルシステム」／「ＧＳＭエボリューションのための強化データレート」）に基づく。この規格は、３ＧＰＰ（「第３世代パートナーシッププロジェクト」）により開発された。
図１ａ～１ｃ，図２は、従来のロングタームエボリューション（「ＬＴＥ」）通信システム１００の例を、その様々なコンポーネントとともに示す図である。ＬＴＥシステム又は４Ｇ ＬＴＥは、商業的に知られているように、携帯電話機及びデータ端末のための高速データの無線通信の規格により管理されている。この規格は、ＵＭＴＳ／ＨＳＰＡ（「ユニバーサル携帯遠隔通信システム」／「高速パケットアクセス」）ネットワーク技術に加えてＧＳＭ／ＥＤＧＥ（「モバイル通信のためのグローバルシステム」／「ＧＳＭエボリューションのための強化データレート」）に基づく。この規格は、３ＧＰＰ（「第３世代パートナーシッププロジェクト」）により開発された。
【0022】
図１Ａに示すように、システム１００は、進化したユニバーサル地上無線アクセスネットワーク１０２（「ＥＵＴＲＡＮ」）、進化したパケットコア１０８（「ＥＰＣ」）、及びパケットデータネットワーク１０１（「ＰＤＮ」）を含み得る。ＥＵＴＲＡＮ１０２及びＥＰＣ１０８は、ユーザ機器１０４及びＰＤＮ１０１の間の通信を提供する。ＥＵＴＲＡＮ１０２は、（図１ｂに示すように）複数のユーザ機器１０４ａ～１０４ｃに通信機能を提供する複数の「進化したＮｏｄｅＢ」（「ｅＮｏｄｅＢ」、「ＥＮＯＤＥＢ」、「ｅｎｏｄｅｂ」又は「ｅＮＢ」）又は基地局１０６ａ～１０６ｃを含み得る。ユーザ機器１０４は、携帯電話機、スマートフォン、タブレット、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（「ＰＤＡ」）、サーバ、データ端末、及び／又は任意の種類のユーザ機器、及び／又はそれらの任意の組み合わせであり得る。ユーザ機器１０４は、任意のｅＮｏｔｅＢ１０６を介して、ＥＰＣ１０８に接続し、その後ＰＤＮ１０１に接続できる。典型的には、ユーザ機器１０４は距離に関して最も近いｅＮｏｔｅＢ１０６に接続し得る。ＬＴＥシステム１００において、ＥＵＴＲＡＮ１０２及びＥＰＣ１０８は、接続可能性、モビリティ及びサービスをユーザ機器１０４に提供するために協働する。
【0023】
図１ｂは、図１ａのネットワーク１００のさらなる詳細を示す図である。上述のように、ＥＵＴＲＡＮ１０２は、セルサイトとしても知られる複数のｅＮｏｄｅＢ１０６を含む。ｅＮｏｄｅＢ１０６は無線機能を提供し、エアリンクリソースのスケジューリング若しくは無線リソース管理と、アクティブモードのモビリティ若しくはハンドオーバーと、並びにサービスのアドミッション制御とを含む、主要な制御機能を実行する。ｅＮｏｄｅＢ１０６は、ユーザ機器１０４にサービスを提供するモビリティ管理エンティティ（図１ｃに示すＭＭＥ等）を選択することと、ヘッダ圧縮及び暗号化等のプロトコル機能とを担当する。ＥＵＴＲＡＮ１０２を構成するｅＮｏｄｅＢ１０６は、無線リソース管理及びハンドオーバーのために、互いに協働する。
【0024】
ユーザ機器１０４とｅＮｏｄｅＢ１０６との間の通信は、エアインタフェース１２２（「ＬＴＥ－Ｕｕ」インタフェースとしても知られる）を介して発生する。図１ｂに示すように、エアインタフェース１２２は、ユーザ機器１０４ｂとｅＮｏｄｅＢ１０６との間の通信を提供する。エアインタフェース１２２は、直交周波数分割多元接続（「ＯＦＤＭＡ」）及びＯＦＤＭＡの変形である単一キャリア周波数分割多元接続（「ＳＣ－ＦＤＭＡ」）をそれぞれダウンリンク及びアップリンクで使用する。ＯＦＤＭＡは、例えば複数入力複数出力（「ＭＩＭＯ」）等の、複数の既知のアンテナ技術の使用を可能にする。
【0025】
エアインタフェース１２２は、ユーザ機器１０４とｅＮｏｄｅＢ１０６との間の信号通信のための無線リソース制御（「ＲＲＣ」）と、（図１ｃに示すような）ユーザ機器１０４及びＭＭＥの間の信号通信のための非アクセス層（「ＮＡＳ」）とを含む様々なプロトコルを使用する。信号通信に加えて、ユーザ機器１０４及びｅＮｏｄｅＢ１０６の間で、ユーザトラヒックが伝送される。システム１００内の信号通信及びトラフィックはいずれも、物理レイヤ（「ＰＨＹ」）チャネルにより運ばれる。
【0026】
複数のｅＮｏｄｅＢ１０６は、Ｘ２インタフェース１３０ａ～１３０ｃを用いて互いに相互接続することができる。図１ａに示すように、Ｘ２インタフェース１３０ａはｅＮｏｄｅＢ１０６ａとｅＮｏｄｅＢ１０６ｂとの間の相互接続を提供し、Ｘ２インタフェース１３０ｂはｅＮｏｄｅＢ１０６ａとｅＮｏｄｅＢ１０６ｂとの間の相互接続を提供し、Ｘ２インタフェース１３０ｃはｅＮｏｄｅＢ１０６ｂとｅＮｏｄｅＢ１０６ｃとの間の相互接続を提供する。Ｘ２インタフェースは、２つのｅＮｏｄｅＢ１０６の間で確立され、信号の交換を提供し得る。信号の交換は、負荷関連情報、干渉関連情報、及びハンドオーバー関連情報を含み得る。ｅＮｏｄｅＢ１０６はＳ１インタフェース１２４ａ～１２４ｃを介して進化したパケットコア１０８と通信する。Ｓ１インタフェース１２４は、２つのインタフェースに分割できる。すなわち、制御プレーン（図１ｃでは制御プレーンインタフェース（Ｓ１－ＭＭＥインタフェース）１２８で示す）と、ユーザプレーン（図１ｃではユーザプレーンインタフェース（Ｓ１－Ｕインタフェース）１２５で示す）とである。
【0027】
ＥＰＣ１０８は、ユーザサービスのサービス品質（「ＱｏＳ」）を確立及び実効化し、移動中にユーザ機器１０４が一定のインターネットプロトコル（「ＩＰ」）アドレスを維持できるようにする。ネットワーク１００内の各ノードはそれぞれのＩＰアドレスを有することは注意されるべきである。ＥＰＣ１０８は、レガシー無線ネットワークと連動するように設計される。ＥＰＣ１０８は、コアネットワークアーキテクチャにおいて制御プレーン（すなわち信号通信）と及びユーザプレーン（すなわちトラフィック）とを分離するようにも設計されている。これは実装の柔軟性を高め、制御機能及びユーザデータ機能の独立した拡張性をもたらす。
【0028】
ＥＰＣ１０８アーキテクチャは、パケットデータに専用であり、図１ｃで詳細に示される。ＥＰＣ１０８は、サービングゲートウェイ（Ｓ－ＧＷ）１１０と、ＰＤＮゲートウェイ（Ｐ－ＧＷ）１１２と、モビリティ管理エンティティ（「ＭＭＥ」）１１４と、ホーム加入者サーバ（「ＨＳＳ」）１１６（ＥＰＣ１０８の加入者のデータベース）と、並びに、ポリシー制御及び課金ルール機能（「ＰＣＲＦ」）１１８とを含む。これらの一部（Ｓ－ＧＷ、Ｐ－ＧＷ、ＭＭＥ、ＨＳＳ等）は、多くの場合、メーカ実装に従って複数のノードに組み合わされ得る。
【0029】
Ｓ－ＧＷ１１０は、ＩＰパケットデータルータとして機能し、ＥＰＣ１０８におけるユーザ機器のベアラパスアンカーである。従って、モビリティ動作中にユーザ機器があるｅＮｏｄｅＢ１０６から別のｅＮｏｄｅＢ１０６に移動するに際し、Ｓ－ＧＷ１１０は同一のままであり、ユーザ機器１０４にサービスを提供する新たなｅＮｏｄｅＢ１０６と通信するために、ＥＵＴＲＡＮ１０２へのベアラパスが切り替えられる。ユーザ機器１０４が別のＳ－ＧＷ１１０の領域に移動する場合、ＭＭＥ１１４はユーザ機器のベアラパスの全てを新たなＳ－ＧＷに転送する。Ｓ－ＧＷ１１０は、ユーザ機器に対して１つ以上のＰ－ＧＷ１１２へのベアラパスを確立する。待機状態のユーザ機器に対するダウンストリームデータが受信された場合、Ｓ－ＧＷ１１０はダウンストリームパケットをバッファリングし、ＭＭＥ１１４に、ＥＵＴＲＡＮ１０２への、及びＥＵＴＲＡＮ１０２を通るベアラパスを見つけて再確立するように要求する。
【0030】
Ｐ－ＧＷ１１２は、ＥＰＣ１０８（及びユーザ機器１０４及びＥＵＴＲＡＮ１０２）とＰＤＮ１０１（図１ａに示す）との間のゲートウェイである。Ｐ－ＧＷ１１２は、ユーザトラフィックのためのルータとして機能するとともに、ユーザ機器に代わって機能を実行する。この機能には、ユーザ機器へのＩＰアドレスの割り当て、それが適切なベアラパスに配置されていることを保証するための、ダウンストリームユーザトラフィックのパケットフィルタリング、データレートを含むダウンストリームＱｏＳの実行等が含まれる。加入者が使用しているサービスに応じて、ユーザ機器１０４及びＰ－ＧＷ１１２の間には複数のユーザデータベアラパスが存在し得る。加入者は、異なるＰ－ＧＷにより提供されるＰＤＮ上でサービスを使用できる。この場合、ユーザ機器は、各Ｐ－ＧＷ１１２に対して確立された少なくとも１つのベアラパスを有する。あるｅＮｏｄｅＢから別のｅＮｏｄｅＢへのユーザ機器のハンドオーバー中に、Ｓ－ＧＷ１１０も変化している場合、Ｐ－ＧＷからのベアラパスは新たなＳ－ＧＷに切り替えられる。
【0031】
ＭＭＥ１１４は、ＥＰＣ１０８内のユーザ機器１０４を管理する。管理は、認証を管理することと、認証されたユーザ機器１０４のコンテキストを維持することと、ユーザトラフィック用のネットワークにおけるデータベアラパスを確立することと、及び、ネットワークから切り離されていないアイドル状態の携帯電話機の場所を追跡することとを含む。ダウンストリームデータを受信するためにアクセスネットワークに再接続する必要があるユーザ機器１０４の場合、ＭＭＥ１１４は、ページングを開始してユーザ機器の位置を特定し、ＥＵＴＲＡＮ１０２への、及びＥＵＴＲＡＮ１０２を通るベアラパスを見つけて再確立するように要求する。特定のユーザ機器１０４のＭＭＥ１１４は、ユーザ機器１０４がシステムアクセスを開始するｅＮｏｄｅＢ１０６によって選択される。ＭＭＥは、典型的には、負荷共有及び冗長性の目的のために、ＥＰＣ１０８内のＭＭＥの集合の一部である。ユーザのデータベアラパスの確立において、ＭＭＥ１１４は、Ｐ－ＧＷ１１２とＳ－ＧＷ１１０との選択を担当し、ＥＰＣ１０８を通るデータパスの終了端を構成する。
【0032】
ＰＣＲＦ１１８は、Ｐ－ＧＷ１１０に存在するポリシー制御実施機能（「ＰＣＥＦ」）におけるフローベースの課金機能を制御するだけでなく、ポリシー制御の意思決定を担当する。ＰＣＲＦ１１８は、特定のデータフローがＰＣＥＦでどのように処理されるかを決定し、これがユーザの加入プロファイルに従っていることを保証するＱｏＳ認証（ＱｏＳクラス識別子（「ＱＣＩ」）及びビットレート）を提供する。
【0033】
上述のように、ＩＰサービス１１９は、（図１ａに示すように）ＰＤＮ１０１により提供される。
【0034】
ＩＩ．ｅＮｏｄｅＢ．
図１ｄは、ｅＮｏｄｅＢ１０６の構成例を示す。ｅＮｏｄｅＢ１０６は、少なくとも１つのリモート無線ヘッド（「ＲＲＨ」）１３２（通常、３つのＲＲＨ１３２が存在し得る）と、１つのベースバンドユニット（「ＢＢＵ」）１３４とを含み得る。ＲＲＨ１３２は、アンテナ１３６に接続することができる。ＲＲＨ１３２及びＢＢＵ１３４は、共通の公衆無線インタフェース（「ＣＰＲＩ」）１４２標準仕様に準拠する光インタフェースを用いて接続することができる。ｅＮｏｄｅＢ１０６の動作は、次の標準パラメータ（及び仕様）を用いて特徴付けることができる。
・無線周波数帯域（Ｂａｎｄ４、Ｂａｎｄ９、Ｂａｎｄ１７）
・帯域幅（５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、１５ＭＨｚ、２０ＭＨｚ）
・アクセス方式（ダウンリンク：ＯＦＤＭＡ、アップリンク：ＳＣ－ＯＦＤＭＡ）
・アンテナ技術（ダウンリンク：２×２ＭＩＭＯ、アップリンク：１×２単一入力複数出力（「ＳＩＭＯ」））
・セクタ数（最大６個）
・最大送信電力（６０Ｗ）
・最大送信速度（ダウンリンク：１５０Ｍｂ／ｓ、アップリンク：５０Ｍｂ／ｓ）
・Ｓ１／Ｘ２インタフェース（１０００Ｂａｓｅ－ＳＸ、１０００Ｂａｓｅ－Ｔ）
・モバイル環境（３５０ｋｍ／ｈ）
ＢＢＵ１３４は、デジタルベースバンド信号処理、Ｓ１回線の終了、Ｘ２回線の終了、呼び出し処理及び監視制御処理を担当することができる。ＥＰＣ１０８（図１ｄには示されていない）から受信されたＩＰパケットは、デジタルベースバンド信号に変調され、ＲＲＨ１３２に送信され得る。逆に、ＲＲＨ１３２から受信されたデジタルベースバンド信号は、ＥＰＣ１０８への送信のためにＩＰパケットに復調することができる。
図１ｄは、ｅＮｏｄｅＢ１０６の構成例を示す。ｅＮｏｄｅＢ１０６は、少なくとも１つのリモート無線ヘッド（「ＲＲＨ」）１３２（通常、３つのＲＲＨ１３２が存在し得る）と、１つのベースバンドユニット（「ＢＢＵ」）１３４とを含み得る。ＲＲＨ１３２は、アンテナ１３６に接続することができる。ＲＲＨ１３２及びＢＢＵ１３４は、共通の公衆無線インタフェース（「ＣＰＲＩ」）１４２標準仕様に準拠する光インタフェースを用いて接続することができる。ｅＮｏｄｅＢ１０６の動作は、次の標準パラメータ（及び仕様）を用いて特徴付けることができる。
・無線周波数帯域（Ｂａｎｄ４、Ｂａｎｄ９、Ｂａｎｄ１７）
・帯域幅（５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、１５ＭＨｚ、２０ＭＨｚ）
・アクセス方式（ダウンリンク：ＯＦＤＭＡ、アップリンク：ＳＣ－ＯＦＤＭＡ）
・アンテナ技術（ダウンリンク：２×２ＭＩＭＯ、アップリンク：１×２単一入力複数出力（「ＳＩＭＯ」））
・セクタ数（最大６個）
・最大送信電力（６０Ｗ）
・最大送信速度（ダウンリンク：１５０Ｍｂ／ｓ、アップリンク：５０Ｍｂ／ｓ）
・Ｓ１／Ｘ２インタフェース（１０００Ｂａｓｅ－ＳＸ、１０００Ｂａｓｅ－Ｔ）
・モバイル環境（３５０ｋｍ／ｈ）
ＢＢＵ１３４は、デジタルベースバンド信号処理、Ｓ１回線の終了、Ｘ２回線の終了、呼び出し処理及び監視制御処理を担当することができる。ＥＰＣ１０８（図１ｄには示されていない）から受信されたＩＰパケットは、デジタルベースバンド信号に変調され、ＲＲＨ１３２に送信され得る。逆に、ＲＲＨ１３２から受信されたデジタルベースバンド信号は、ＥＰＣ１０８への送信のためにＩＰパケットに復調することができる。
【0035】
ＲＲＨ１３２は、アンテナ１３６を用いて無線信号を送受信することができる。ＲＲＨ１３２は、（コンバータ（「ＣＯＮＶ」）１４０を用いて）ＢＢＵ１３４からのデジタルベースバンド信号を無線周波（「ＲＦ」）信号に変換することができ、ユーザ機器１０４（図１ｄには示されない）への送信のために（増幅器（「ＡＭＰ」）１３８を用いて）電力増幅する。逆に、ユーザ機器１０４から受信したＲＦ信号は（ＡＭＰ１３８を用いて）増幅され、ＢＢＵ１３４に送信するためにデジタルベースバンド信号に（ＣＯＮＶ１４０を用いて）変換される。
【0036】
図２は、ｅＮｏｄｅＢ１０６の例の追加の詳細を示す。ｅＮｏｄｅＢ１０６は、複数のレイヤを含む。すなわち、ＬＴＥレイヤ１（２０２）と、ＬＴＥレイヤ２（２０４）と、ＬＴＥレイヤ３（２０６）とを含む。ＬＴＥレイヤ１は、物理レイヤ（「ＰＨＹ」）を含む。ＬＴＥレイヤ２は、媒体アクセス制御（「ＭＡＣ」）と、無線リンク制御（「ＲＬＣ」）と、パケットデータ収束プロトコル（「ＰＤＣＰ」）とを含む。ＬＴＥレイヤ３は、無線リソース制御（「ＲＲＣ」）と、動的リソース割り当てと、ｅＮｏｄｅＢ測定の構成及び提供、無線アドミッション制御と、接続モビリティ制御と、並びに、無線リソース管理（「ＲＲＭ」）とを含む様々な機能及びプロトコルを含む。ＲＬＣプロトコルは、セルラー無線インタフェースで仕様される自動再送要求（「ＡＲＱ」）フラグメンテーションプロトコルである。ＲＲＣプロトコルは、ユーザ機器とＥＵＴＲＡＮの間のＬＴＥレイヤ３の制御プレーンシグナリング（信号通信）を処理する。ＲＲＣには、接続の確立及び開放、システム情報のブロードキャスト、無線ベアラの確立／再構成及びリリース、ＲＲＣ接続モビリティ手続き、ページング通知及びリリース、並びに、外部ループ電力制御のための機能が含まれる。ＰＤＣＰは、ＩＰヘッダの圧縮及び解凍、ユーザデータの転送、並びに、無線ベアラのシーケンス番号のメンテナンスを実行する。図１ｄに示すＢＢＵ１３４は、ＬＴＥレイヤＬ１～Ｌ３を含み得る。
【0037】
ｅＮｏｄｅＢ１０６の主たる機能の１つは、無線リソース管理であり、これは、ユーザ機器１０４のためのアップリンク及びダウンリンクの両方のエアインタフェースリソースのスケジューリングと、ベアラリソースの制御と、並びに、アドミッション制御とを含む。ｅＮｏｄｅＢ１０６は、ＥＰＣ１０８のエージェントとして、携帯電話機がアイドル状態の時に携帯電話機の位置を特定するために用いられるページングメッセージの転送を担当する。ｅＮｏｄｅＢ１０６はまた、共通制御チャネル情報を無線で通信し、無線で送信されたユーザデータのヘッダ圧縮、暗号化及び復号化、並びに、ハンドオーバー報告及びトリガ基準を確立する。上述のように、ｅＮｏｄｅＢ１０６は、ハンドオーバー及び干渉管理の目的で、Ｘ２インタフェースを介して他のｅＮｏｄｅＢ１０６と協力することができる。ｅＮｏｄｅＢ１０６は、輻輳を回避するために、複数のＭＭＥにより負荷を共有できるように、ＭＭＥのグループからＭＭＥを選択する。
【0038】
ＩＩＩ．レイヤ１分割アーキテクチャ無線通信ネットワーク．
いくつかの実施形態では、現在の主題は、５Ｇの新しい無線（「ＮＲ」）通信システムに関する。５ＧＮＲは、現在の４Ｇ／ＩＭＴ－アドバンストの規格を超えて提案されている次の遠隔通信規格である。５Ｇネットワークは、現在の４Ｇよりも大容量で提供され、エリアユニットあたりのモバイルブロードバンドユーザの数を増やし、並びに、月及びユーザ毎にギガバイト単位の、より高く、及び／又は無制限のデータ量の消費を可能にするように計画されている。これにより、ユーザは、Ｗｉ－Ｆｉネットワークでない間にも、携帯デバイスを用いて１日に何時間も高解像度のメディアをストリーミングすることができる。５Ｇネットワークは、２つのデバイスの間の通信のサポートの改善、低コスト、４Ｇ設備よりも低遅延、かつ低バッテリ消費等を有するように計画されている。このようなネットワークは、多数のユーザに対して数十Ｍｂｐｓのデータレートを有し、大都市圏に対して１００Ｍｂｐｓのデータレートを有し、（オフィスフロア等の）限られたエリア内のユーザに対しては同時に１Ｇｂｐｓを有し、ワイヤレスセンサネットワークに対しては多数の同時接続を有し、改善されたスペクトル効率、改善されたカバレッジ、改善されたシグナリング効率、１～１０ｍｓの遅延、既存のシステムと比較して短縮された遅延を有するように計画されている。
いくつかの実施形態では、現在の主題は、５Ｇの新しい無線（「ＮＲ」）通信システムに関する。５ＧＮＲは、現在の４Ｇ／ＩＭＴ－アドバンストの規格を超えて提案されている次の遠隔通信規格である。５Ｇネットワークは、現在の４Ｇよりも大容量で提供され、エリアユニットあたりのモバイルブロードバンドユーザの数を増やし、並びに、月及びユーザ毎にギガバイト単位の、より高く、及び／又は無制限のデータ量の消費を可能にするように計画されている。これにより、ユーザは、Ｗｉ－Ｆｉネットワークでない間にも、携帯デバイスを用いて１日に何時間も高解像度のメディアをストリーミングすることができる。５Ｇネットワークは、２つのデバイスの間の通信のサポートの改善、低コスト、４Ｇ設備よりも低遅延、かつ低バッテリ消費等を有するように計画されている。このようなネットワークは、多数のユーザに対して数十Ｍｂｐｓのデータレートを有し、大都市圏に対して１００Ｍｂｐｓのデータレートを有し、（オフィスフロア等の）限られたエリア内のユーザに対しては同時に１Ｇｂｐｓを有し、ワイヤレスセンサネットワークに対しては多数の同時接続を有し、改善されたスペクトル効率、改善されたカバレッジ、改善されたシグナリング効率、１～１０ｍｓの遅延、既存のシステムと比較して短縮された遅延を有するように計画されている。
【0039】
いくつかの実施形態では、現在の主題は、３．５ＧＨｚソリューション及びｍｍＷａｖｅの新しい無線通信システムのための統合アーキテクチャを提供することができる。現在の主題は、ＮＲネットワーク及びサービス分析（「ＮＳＡ」）オペレーションの送信のためのＬＴＥアップリンクの再利用をさらに可能にし、ＬＴＥとＮＲコンポーネント／システムとの間の綿密な相互作用をサポートできる。現在の主題は、フロントホール通信において周波数領域シンボル転送を用いるＰＨＹレイヤ分割アーキテクチャと、統計的多重化ゲインによる周波数領域圧縮と、セル／セクタと、ロード（物理リソースブロック（「ＰＲＢ」）の使用）と、ＭＩＭＯレイヤと、変調コーディング方式（「ＭＣＳ」）とを提供できる。さらに、現在の主題は、ハイブリッドアナログビームフォーミング（「ＢＦ」）及びデジタルプリコード化、カバレッジ拡張のためのアクティブアンテナシステム（「ＡＡＳ」）、並びに、ＭＩＭＯ（セルエッジスループット改善のための分散ＭＩＭＯを含む）を可能にする。
【0040】
図３は、現在の主題のいくつかの実施形態に係る、仮想無線アクセスネットワーク３００の例を示す。ネットワーク３００は、基地局（例えばｅＮｏｄｅＢ）３０１、無線設備３０７、集中化ユニット３０２、デジタルユニット３０４、並びに無線デバイス３０６を提供することができる。システム３００内のコンポーネントは、バックホールリンク３０５を用いて、進化したパケットコアに通信可能に結合し得る。集中化ユニット（「ＣＵ」）３０２又はｖＢＢＵ－ｈｉｇｈは、ミッドホール接続３０８を用いてデジタルユニット（「ＤＵ」）３０４又はｖＢＢＵ－ｌｏｗに通信可能に結合することができる。無線周波（「ＲＦ」）コンポーネント３０６は、フロントホール接続３１０を用いてＤＵ３０４に通信可能に結合することができる。
【0041】
いくつかの実施形態では、ｖＢＢＵ高ユニット３０２は、１つ以上のｖＢＢＵ低ユニット３０８にインテリジェント通信機能を提供することができる。ユニット３０２，３０４は、１つ以上の基地局、マクロ基地局、マイクロ基地局、遠隔無線ヘッド等、及び／又はそれらの任意の組み合わせを含み得る。
【0042】
図４は、３ＧＰＰ分割アーキテクチャ４００の例を示す。このアーキテクチャによれば、ＮＲのためのＣＰＲＩ帯域幅要件は１００Ｇｂｐｓとなり得る。ＣＰＲＩ圧縮は、（図３に示すように）ＤＵ及びＲＵで実施することができる。さらに、様々なアルゴリズムを実施して、複数ベンダの操作を防ぐことができる。以下で説明されるように、アーキテクチャ４００は、より高いレイヤの分割（例えば、オプション２又はオプション３－１（より高い／より低いＲＬＣ分割アーキテクチャ））及びＬ１分割アーキテクチャ（オプション７）を含み得るフロントホール／ミッドホールの標準化を可能にし得る。
【0043】
いくつかの実施形態では、現在の主題のＬ１分割アーキテクチャ（すなわち、図４のオプション７）は、アップリンクの高度な受信機と、ＤＬ／ＵＬの両方の複数の送信ポイント（ＴＰ）にわたる共同処理と、並びに、導入を容易にするための合理的なトランスポート帯域幅と遅延要件とを含み得る。さらに、現在の主題のＬ１分割アーキテクチャは、セルレベル及びユーザレベルの処理の分割を含み得る。当該処理の分割は、リモートユニット（「ＲＵ」）のセルレベル処理とＤＵのユーザレベル処理が含まれます。さらに、現在の主題のＬ１分割アーキテクチャを用いて、周波数領域サンプルをイーサネット（登録商標）フロントホール経由でトランスポートできる。ここで、周波数領域サンプルは、フロントホール帯域幅を軽減するために圧縮され得る。
【0044】
図５ａは、現在の主題のいくつかの実施形態に係る、アーキテクチャ５０２の低減されたトランスポート帯域幅要件を示す比較プロット５０４と、Ｌ１分割アーキテクチャ５０２の例を示す。アーキテクチャ５０２は、イーサネットフロントホール５０５を介してリモートユニット（「ＲＵ」）５０３に通信可能に結合されたデジタルユニット（「ＤＵ」）５０１を含み得る。ＤＵユニットは、前方誤り訂正（「ＦＥＣ」）コンポーネント、変調（「Ｍｏｄ」）コンポーネント、ＭＩＭＯプリコード化コンポーネント及びリソースエレメント（「ＲＥ」）マッピングコンポーネントを含み得る。ＲＵユニット５０３は、逆高速フーリエ変換（「ＩＦＦＴ」）コンポーネント、並びに、サイクリックプレフィックス（「ＣＰ」）付加コンポーネントを含み得る。アーキテクチャ５０２は、セル（キャリア及びセクタ）、ローディング（ＰＲＢ使用）、並びに／又はＭＩＭＯレイヤ及びＭＣＳ（ＱＰＳＫ／６４ＱＡＭ／２５６ＱＡＭ）の統計的多重化により、フロントホール帯域幅の大幅な低減を達成できる。
【0045】
図５ｂは、低レイヤ分割アーキテクチャ５００の例を示す。アーキテクチャ５００は、オプション７－１を実装し得る。ここで、より低いＰＨＹレイヤの一部の機能（例えば、ＦＦＴ／ｉＦＦＴ及びＣＰ付加／削除）は、デジタルユニット５０９によって実行され、ＰＨＹレイヤの残りの機能は集中化ユニット５０７により実行される。さらに、オプション７－２は、デジタルユニット５０９でのプリコード化とビームフォーミングの目的で実装できる。
【0046】
図５ｂに示すように、集中化ユニット５０７は、ビット処理５１０を実行することができ、その後に変調５１４及びレイヤマッピング５１６が続き得る。オプション７－２を利用でき、デジタルユニット５０９は、プリコード化５２０及びリソースマッピング５２２を実行することができる。アナログビームフォーミング５３０を実行する前に、デジタルユニット５０９は、ＩＦＦＴ／ＣＰ除去５２６を提供し、デジタル／アナログコンバータ５２８を用いて、ビームフォーミングの目的でデジタル信号をアナログに変換することができる。オプション７－１は、高いフロントホール帯域幅を有しながら提供されることができ、デジタルユニットの複雑さの低減と、サブミリ秒単位のフロントホール遅延要件とを提供でき、並びに、ＣｏＭＰ／複数サイトＭＩＭＯパラメータは、デジタルユニットで受信したチャネル状態情報フィードバックに基づいて決定できる。
【0047】
逆経路において、アナログ信号は、デジタルユニット５０９内のアナログデジタルコンバータ５３２を用いて変換され得る。デジタルユニット５０９は、ＦＦＴ／ＣＰ付加５３４を実行でき、リソースデマッピング及びプリフィルタリング５４０が続く。マッピング解除５３８に続いて、集中化ユニット５０７は、音響基準信号（ＳＲＳ）プロセス５４４を実行することができる。プリフィルタリングされたデータをプリフィルタリングコンポーネント５４０から受信した後、カバレッジ強化（ＣＥ）及び等化プロセス５４２を実行し得る。次に、集中化ユニット５０７は、復調５５０を実行し、その後にビット処理５５２を実行し得る。加えて、集中化ユニット５０７は、デジタルユニット５０９の物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）フィルタコンポーネント５３６から受信する任意の信号を相関もさせ得る。集中化ユニット５０７はさらに、そのピーク検出コンポーネント５４８を用いてピークを決定することができる。
【0048】
図５ｃは、現在の主題のいくつかの実施形態に係る、（Ｌ１分割５６５としての）アップリンクのためのＬ１分割アーキテクチャ５５１の例を示す。図５ｃに示すように、リモートユニット５５３は、接続５６５を介してデジタルユニット５５５に通信可能に結合することができる。リモートユニット５５３及びデジタルユニット５５５は、接続５６５上でレイヤＬ１に関連する様々な機能を分割するように構成され得る。
【0049】
いくつかの実施形態では、リモートユニット５５３は、（例えばユーザ機器、他のＲＵ、及び／又は他のデバイスからの）ＲＦ／ＩＦ信号を受信するように構成し得る。ＲＦ／ＩＦ信号を受信すると、リモートユニット５５３は、ＦＦＴ／ＣＰ（高速フーリエ変換／巡回プレフィックス）除去コンポーネント５５７を用いて信号を処理し、そのＲＢ選択コンポーネント５５９を用いてリソースブロックの選択／割り当てを実行するように構成され得る。
【0050】
デジタルユニット５５５は、チャネル推定及びＭＩＭＯ等化コンポーネント５６７と、レイヤデマッピングコンポーネント５６９と、復調コンポーネント５７１と、及び、前方誤り訂正（ＦＥＣ）デコーダコンポーネント５７３とを含み得る。アーキテクチャ５５１は、デジタルユニット内のアドバンスト受信機（例えばＳＩＣ、ターボエコライザ等）の使用を可能にする。集中化デジタルユニットの実施形態では、ｅＮＢ間のデータ共有なしに、デジタルユニット５５５を用いた複数サイトの共同受信が実現できる。さらに、フロントホール帯域幅をさらに減少させるために、リモートユニット５５３において圧縮が適用され得る。
【0051】
図５ｄは、現在の主題のいくつかの実施形態に係る、より低いレイヤ分割アーキテクチャ５６０の例におけるアップリンク通信中に実行される機能の例を示す。アーキテクチャ５６０は、集中化ユニット５６３に通信可能に結合されたデジタルユニット５６１を含み得る。オプション７－１（５６４）、オプション７－２（５６８）、及びオプション７－３（５７８）は、アーキテクチャ５６０において実装され得る。オプション７－１及び７－２は、集中化ユニット５６３で高度な受信機機能（ＳＩＣ、ターボイコライザ等）を提供し得る。さらに、これらのオプションを用いることで、ｎｏｄｅＢ間のデータ共有なしに、集中化ユニット５６３で複数サイト共同受信が可能となる。さらに、レイヤ圧縮を備えるオプション７－１は、フロントホール帯域幅をさらに減少させ得る一方で、オプション７－３は低遅延及び高帯域幅のフロントホールを要求する。
【0052】
図５ｃと同様に、アップリンク通信中に、図５に示すアーキテクチャ５６０のデジタルユニット５６１は、自身のＦＦＴ／ＣＰ除去コンポーネント５６２を用いてＦＦＴ／ＣＰ除去を行うことができる。その後、（図５ｂに示すものと同様に）コンポーネント５６６内のリソースブロックデマッピング機能及びプリフィルタリング機能が続き得る。集中化ユニット５６３は、チャネル推定及びＭＩＭＯ等化（自身のコンポーネント５７０を用いる）と、レイヤデマッピング（自身のコンポーネント５７２を用いる）と、復調（コンポーネント５７４を用いる）と、及び、ビットレベル処理（コンポーネント５７６を用いる）とを実行できる。
【0053】
図６ａは、ダウンリンク送信のための無線通信システムの基地局におけるハイブリッドビームフォーミングアーキテクチャのオプション６００Ａ～６００Ｃを示す。ビームフォーミングとは、指向性信号の送信又は受信のための信号処理を指す。これは、特定の角度の信号が構造的干渉を受け、他の角度は破壊的干渉を受けるような手法でアンテナの要素を組み合わせることで実現され得る。空間選択性を実現するために、ビームフォーミングが送受信に用いられ得る。無線通信では、ビームフォーミングの２つのクラスが存在する。すなわち、到達方向ビームフォーミング（例えば、受信アンテナ方向又は送信アンテナ方向の調整）と、固有ビームフォーミング（例えば、様々な基準に基づく受信アンテナにおける信号強度の最大化）である。複数レイヤアンテナシステムのスループットを最大化するために、複数レイヤビームフォーミングのためにプリコード化が用いられる。ここで、プリコード化は、ＭＩＭＯシステムにおける複数レイヤ送信をサポートするためのビームフォーミングスキームであり得る。プリコード化を用いることで、アンテナ毎に独立した重みを用いて単一のアンテナから複数のストリームを送信し、受信機出力のスループットを最大化できる。
【0054】
図６ａは、無線通信システム用のビーム形成アーキテクチャ６０１の別の例を示す。アーキテクチャ６０１は、３ＧＰＰ規格、ＬＴＥリリース１０－１１で参照されている。アーキテクチャ６０１は、符号６０２のスクランブリング６０４を実行することができ、スクランブリングされた符号は変調マッパ６０６に渡され、次いでレイヤマッパ６０８に渡される。その後、レイヤ６１２は、プリコード化コンポーネント６１２により処理される。プリコード化に続いて、リソースエレメントマッパコンポーネント６１４を用いてリソースエレメントがマッピングされ得る。次に、コンポーネント６１６を用いて、アンテナポート６１８への送信のためのＯＦＤＭ信号を生成することができる。
【0055】
デュアルコードブック構造は、次式を用いて表される。
【0056】
Ｗ＝Ｗ１・Ｗ２ （１）
【0057】
ここで、Ｗ１はロングタームチャネル統計を表す広帯域プリコード化マトリクスインジケータ（ＰＭＩ）であり、Ｗ２は各偏波のビーム選択のためのサブバンドＰＭＩである。
【0058】
図６ｂは、無線ハイブリッドビームフォーミングアーキテクチャ６２０の例を示す。アーキテクチャ６２０は、変調コンポーネント６２２と、レイヤマッピングコンポーネント６２４と、サブバンドプリコード化コンポーネント６２６と、リソースマッピングコンポーネント６２８と、ＩＦＦＴ／ＣＰコンポーネント６３０と、デジタルビームフォーミングコンポーネント６３２と、ＩＦ／ＲＦコンポーネント６３４と、及び、アナログビームフォーミングコンポーネント６３６とを含み得る。コンポーネント６３２，６３４，６３６は、ハイブリッドビームフォーミングを実行するように構成され得る。変調コンポーネント６２２は、集中化ユニットによって受信され得る処理されたビットの変調を行うことができる。変調されたデータのレイヤマッピングは、コンポーネント６２４により実行され得る。サブバンドプリコード化は、コンポーネント６２６のパラメータＷ２を用いて適用され得る。リソースマッピングコンポーネント６２８は、後にデジタルビームフォーマ６３２へと渡される１つ以上のレイヤに従ってリソースのマッピングを実行し得る。デジタルビームフォーマ６３２（図６ｃにさらに示す）は、ＩＦ／ＲＦ及びアナログビームフォーミングコンポーネント６３４，６３６とともに広帯域プリコード化を実行することができる。ワイドバンドプリコード化パラメータＷ１は、次式を用いて定義され得る。
【0059】
Ｗ１＝ＷＤ・Ｔ・ＷＡ （２）
【0060】
ここで、式（２）のＷＤはサブアレイのデジタルビームフォーミングのマトリクスパラメータに対応し、ＷＡはアンテナサブアレイのアナログビームフォーミングパラメータに対応し、ＴはＤ／Ａ及び／又はＩＦ／ＲＦパラメータを示す。
【0061】
図６ｃは、図６ｂのビームフォーミングコンポーネント６３２に関する追加の詳細を示す。複数のレイヤ１，…，Ｌに対応するＩＦＦＴ／ＣＰ除去コンポーネント６３０からのデータをデジタルビームフォーミングコンポーネント６３２に提供して、１つ以上の対応するビーム（ビーム１，…，ビームＬ）を生成することができる。次いで、１つ以上のビームを結合するために、コンバイナ６４４に供給される。例えば、バトラーマトリクスは、ビーム結合／ビームフォーミングの目的で使用され得る。理解され得るように、ビーム結合／ビームフォーミングの他の手法を用いることができる。次に、合成ビームはＩＦ／ＲＦコンポーネント６３４に送信され、アンテナポートを介してアナログミーブフォーミングコンポーネント６３６に送信され、送信用のビームが生成される。
【0062】
図６ｄは、サブアレイビームフォーミングアーキテクチャ６５０の例を示す。図６ｄに示すように、アンテナパネル６５２は、複数の素子（例えば、８×８個の素子）を含み得る。さらに、アンテナパネル６５２は、１つ以上のサブアレイ６５４をさらに含み得る。図６ｄに示すように、アンテナパネルは４つのサブアレイ６５４を含み得る。図６ｂに関して上述したように、デジタルプリコード化は、以下を用いて２つのステップで実行できる。すなわち、ビームフォーミングのためには（３）式、ＭＵ－ＭＩＭＯのためには（４）式を用いる。
【0063】
【数1】
【0064】
【数2】
【0065】
ここで、ＷＤＢＦは、サブアレイ６５４のデジタルビームフォーミングを表し、Ｐはサブアレイ間の水平ビームフォーミング行列であり、Φはサブアレイ間の垂直ビームフォーミング行列である。
【0066】
図６ｅは、現在の主題のいくつかの実施形態に係る、ＭＵ－ＭＩＭＯ環境における新しい無線ハイブリッドビームフォーミングのためのアーキテクチャ６６０の例を示す。アーキテクチャ６６０は、複数サイト／複数ユーザＭＩＭＯに対応するように構成し得る。ここで、信号は複数のユーザ機器（ＵＥ１～ＵＥＮ）６６２から信号を受信し得る。ＵＥ６６２からの（変調シンボルの形式の）信号は、レイヤマッピングに（コンポーネント６６４を用いて）提供され、サブバンドプリコード化は（上述のような）コンポーネント６６６を用いて実行され、リソースはユーザビームマッピングコンポーネント６７０への送信のために、リソースマッピングコンポーネント６６８を用いて割り当てられ得る。デジタルビームフォーマ／コンバイナコンポーネント６７４は、ＩＦＦＴ／ＣＰがコンポーネント６７２により除去されると、ハイブリッドビームフォーミングを（図６ｂ～図６ｃに関連して上述したように）開始することができる。次に、形成されたビームはアンテナポートのＩＦ／ＲＦコンポーネント６７６に渡され、アナログビームフォーマ６７８が送信を生成できるようになる。
【0067】
図６ｆは、現在の主題のいくつかの実施形態に係る、ＭＵ－ＭＩＭＯ環境における新しい無線ハイブリッドビームフォーミングのためのアーキテクチャ６８０の例を示す。アーキテクチャ６８０は、上述のオプション７－２に従って低レイヤ分割を実装することができる。複数の（変調シンボル形式の）ユーザ機器（ＵＥ１～ＵＥＮ）６８２からの信号をレイヤマッピングに（コンポーネント６８４を用いて）提供でき、オプション７－２に従ってユーザ毎に２つのレイヤを割り当てることができる。次に、コンポーネント６８６を用いてサブバンドプリコード化を実行し、リソースマッピングコンポーネント６８８を用いてリソースを割り当て、ユーザビームマッピングコンポーネント６９０に送信することができる。非限定的な例として、ユーザビームマッピングコンポーネント６９０は、ユーザごとに合計８つのレイヤ、４つの同時ビーム、及び、２×２のＭＩＭＯ構成を生成できる。ＩＦＦＴ／ＣＰは、コンポーネント６９２により除去でき、デジタルビームフォーマ／コンバイナコンポーネント６９４は、ハイブリッドビームフォーミングを（図６ｂ～図６ｃに関連して上述したように）実行することができる。次に、ビームはアンテナポートのＩＦ／ＲＦコンポーネント６９６に渡されるため、アナログビームフォーマ６９８は送信を生成できる。非限定的な例として、アーキテクチャ６８０で用いられるアンテナは１６個のポートを含むことができ、それによりアンテナの設置面積を大幅に減少させることができる。
【0068】
図７は、様々なプリコード化オプションの比較を示すチャート７００である。いくつかの場合では、ＤＵ及びＲＵにおけるプリコーディングは等価であり得る。高度なビームフォーミング／ＣｏＭＰ及び複数サイトＭＩＭＯの実施形態の場合、ＤＵにおけるプリコード化が推奨アプローチとなり得る。図７に示すように、プリコード化ベクトルの計算は、デジタルユニット内で局所的に実行され得る。ただし、リモートユニットにおけるプリコード化ベクトルの計算のために、チャネル状態情報（ＣＳＩ）がデジタルユニットからリモートユニットに送信される必要があり得る。（これは、動的送信時間間隔（ＴＴＩ）レベルのプリコード化のトランスポート遅延要件の影響を受ける可能性がある。）プリコード化ベクトルは、送信時間間隔毎にデジタルユニットで動的に更新され得る。ただし、リモートユニットにおいて、プリコード化ベクトルの更新はトランスポート遅延に依存する。デジタルユニットのＭＩＭＯパラメータの分散を決定するために、チャネル状態情報が用いられ得る。しかしながら、リモートユニットにおけるこのようなパラメータを決定するには、プリコード化ベクトル及び様々なユーザレベルのデータをリモートユニットに送信する必要がある。従って、デジタルユニットにおけるプリコード化ベクトルの決定が好ましくあり得る。
【0069】
いくつかの実施形態では、現在の主題は、新しい無線（ＮＲ）並びにミリ波ビームフォーミング分割アーキテクチャのための改善されたアクティブアンテナシステム（ＡＡＳ）ビームフォーミング能力を提供することができる。これにより、統合された展開シナリオと、２つのレイヤ間の柔軟な相互作用が可能となる。アクティブアンテナは、アクティブな電子部品を含み得る。アンテナ統合無線においては、ケーブル損失を減少させるためにパッシブアンテナに隣接してＲＦモジュールが配置される。アクティブアンテナは、従来のアンテナを、基地局の効率に貢献するように転換させることができる。これにより、事業者は、ネットワークのキャパシティ及びカバレッジターゲットを増やすことができる。ただし、ＡＡＳにより、異なるアンテナエレメントを持つ単一のデバイスに独自の統合ＲＦ送受信機を有することができる。そのため、ＡＡＳは、アンテナ内の各サブエレメントのビームフォーミング重みのより詳細なデジタル制御を提供することができる。さらに、ＭＩＭＯテクノロジーが使用されると、無線リソースはミクロ空間領域及びマクロ空間領域の両方に用いることができる。
【0070】
また、ＡＡＳは、例えばユーザ機器が異なる標高点に位置し得る場合等において、多次元ビームフォーミングに対する様々な利点を提供し得る。例えば、特定の高さ（例えば超高層ビルの最上階等）にあるユーザ機器は上向きのビームを要し得るが、一方で地上のユーザ機器は下向きのビームを要し得る。ＡＡＳ及び様々なＭＩＭＯ技術の使用により、干渉又は任意の他の問題を回避するための、これらのユーザ機器のスケジューリングが可能となる。ＡＡＳは、複数のアンテナ、ＲＦ、送信機及び受信機回線を単一のデバイスにおいて組み合わせを提供し得るため、５ＧシステムでＡＡＳを用いることも利点となり、配線及びネットワークのコスト等が削減される。さらに、ＡＡＳ及びＭＩＭＯテクノロジーは、個々の小規模セルのユーザ分散環境に適応することも有益であり得る。
【0071】
図８は、ＩＭＴアドバンスト（４Ｇ）のキー能力（図８では薄い網掛け）と、ＩＭＴ－２０２０（５Ｇ）システムのキー能力（図８では濃い網掛け）との比較８００を示す図である。比較８００は、ピークデータレート、ユーザが経験するデータレート、スペクトル効率、モビリティ、遅延、接続密度、ネットワークエネルギー効率、エリアトラヒック容量等の主なパラメータに基づいている。
【0072】
しかしながら、図８に示すように、５Ｇシステムは、ユーザが経験する改善されたデータレート（すなわち、最大１００Ｍｂｉｔ／ｓ）と、改善されたスペクトラム効率（すなわち、最大３倍）と、改善されたモビリティ（最大５００ｋｍ／ｈ）と、減少された遅延（最低１ｍｓ）と、改善された接続密度と、改善されたネットワークエネルギー効率（すなわち、最大１００倍）と、増加されたエリアトラヒック容量（すなわち、最大１０Ｍｂｉｔ／ｓ／ｍ２）と、及び、増加されたピークデータレート（すなわち、最大２０Ｇｂｉｔ／ｓ）とを提供し得る。
【0073】
図９は、現在の主題のいくつかの実施形態に係る、複数サイトＭＩＭＯの通信システム９０２の例を示す。図９は、現在の主題の複数サイトＭＩＭＯシステム９０２によるピークスループットの改善を示す比較プロット９０４も示す。
【0074】
システム９０２は、所定のカバレッジエリア９０６と、カバレッジエリア９０６内に配置された新しい無線（ＮＲ）基地局（例えばｇＮｏｄｅＢ）９０３，９０５，９０７とを有する基地局（例えばｅＮｏｄｅＢ）９０１を含み得る。カバレッジエリア９０６内には１つ以上のユーザ機器９０９を配置することもできる。１つ又は複数のユーザ機器９０９は、ＮＲ基地局９０３，９０５，９０７と通信可能に結合されるように構成され得る。基地局９０３，９０５，９０７は、新しい無線ランク２基地局であり得る。しかしながら、理解され得るように、ＬＴＥ基地局（例えばｅＮｏｄｅＢ）９０１及び基地局９０３，９０５，９０７は、任意の他の種類の基地局であり得る。ＮＲ基地局９０３，９０５，９０７は、図６に関して上述したように、ハイブリッドビームフォーミングを可能とし得る。これには、複数サイトＭＩＭＯのための動的デジタルＭＩＭＯプリコード化と、ユーザ機器に固有のビームフォーミングのためのＡＡＳとが含まれ得る。
【0075】
プロット９０４は、単一サイトＭＩＭＯシステムよりも複数サイトＭＩＭＯシステム（例えば９０２）を用いる利点をさらに示す。単一サイト又は単一ユーザのＭＩＭＯ（ＳＵ－ＭＩＭＯ）システムは、空間時間／空間周波数コード（送信／受信ダイバーシティ）を、空間多重化技術とともに用いてチャネル容量及び信頼性を向上させる２点間のシステムを指し得る。ＳＵ－ＭＩＭＯシステムは、全ての送信機又は受信機の間で処理を調整する。対照的に、複数サイト又は複数ユーザのＭＩＭＯ（ＭＵ－ＭＩＭＯ）システムでは、通常は、ユーザ間の調整は行われないと想定されている。従って、アップリンクとダウンリンクとのＭＵ－ＭＩＭＯチャネルは異なる場合がある。アップリンクでは、ユーザは同じチャネルを介して基地局に送信する。基地局は、アレイ処理または複数ユーザ検出方法を用いて、送信される信号を分離する必要がある。ダウンリンクにおいて、基地局は複数のユーザに同時に送信するために同じチャネルを用いるため、ユーザに対してユーザ間干渉を引き起こす可能性がある。ただし、ＳＵ－ＭＩＭＯシステム及びＭＵ－ＭＩＭＯシステムの両方でＳ／Ｎ比（ＳＮＲ）のパラメータが増加する場合があるが、図９に示すように、ＳＵ－ＭＩＭＯシステムの容量は、通常はＭＵ－ＭＩＭＯシステムよりも小さくなる。曲線９１６（ランク２基地局を使用）及び曲線９１７（ランク１基地局を使用）で示されるように、ＳＵ－ＭＩＭＯシステムの最大ピークスループットは、ＳＵ－ＭＩＭＯ９１６システムでは（最高ＳＮＲでは）約７Ｇｂｐｓ未満であり、ＳＵ－ＭＩＭＯ９１７では（最高ＳＮＲでは）約５Ｇｂｐｓ未満である。対照的に、ＭＵ－ＭＩＭＯシステムは、曲線９１４（ランク８の基地局を使用）及び曲線９１５（ランク４の基地局を使用）で示されるように、より高いスループットを有する。例えば、ランク８の基地局（図９の曲線９１４）の最高スループットは２５Ｇｂｐｓよりも大きく、ランク４の場合（曲線９１５）は１２Ｇｂｐｓよりも大きい。
【0076】
図１０は、現在の主題のいくつかの実施形態に係る、分散ＭＩＭＯ（Ｄ－ＭＩＭＯ）複数接続アーキテクチャ１０００の例を示す。分散ＭＩＭＯシステムは、モバイルフェーディングチャネルの空間領域を実装し、ワイヤレス通信システムのパフォーマンスを向上させることができる。特に、このようなシステムは、無線通信ネットワークの容量、セルエッジスループット、カバレッジ、グループモビリティ等を効果的に改善することができる。このような改善は、マイクロダイバーシティに加えてマクロダイバーシティを用いる一方で、ＭＩＭＯサブチャネルの相関を解除することで容量を増加させることが可能な分散アンテナシステムを用いることで、実現できる。分散アンテナシステムとは、地理的エリア（すなわちセル）又は物理的な場所／建物（例えば屋内カバレッジ）内でワイヤレスサービスを提供するトランスポートメディアを用いて、共通のソースに接続された、空間的に分離されたアンテナのネットワークを指す。
【0077】
アーキテクチャ１０００は、ｅＮｏｄｅＢ１００２と、ｇＮｏｄｅＢ１００４と、及びｇＮｏｄｅＢ１００６とを含み得る。ｇＮｏｄｅＢ１００４，１００６は、ユーザ機器１００８とともに（他の複数のユーザ機器とともに）、ｅＮｏｄｅＢ１００２のカバレッジエリア１００９内に位置することができる。システム１０００は、本明細書で説明するＮＲ ＭＩＭＯ技術を実装しながら、ＬＴＥ技術及びＮＲ技術の使用を可能にする複数テクノロジーアグリゲーション通信システムであり得る。
【0078】
いくつかの実施形態では、ｅＮｏｄｅＢ１００２はユーザ機器１００８に、ダウンリンク上のダウンリンク情報（例えば、物理ダウンリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）、物理ダウンリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）等）を送信し、かつ、アップリンク上のアップリンク情報（例えば、物理アップリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）、物理アップリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）等）を受信することができる。ｇＮｏｄｅＢ１００４，１００６は、それぞれのダウンリンク情報を（例えばＮＲ－ＰＤＣＣＨ、ＮＲ－ＰＤＳＣＨ等の）ユーザ機器１００８に送信することができる。
【0079】
いくつかの実施形態では、図１０に示すＮＲ分散ＭＩＭＯアーキテクチャ１０００は、既存のｅＮｏｄｅＢ１０００２の配備にオーバレイし得る。アップリンク制御情報（ＵＣＩ）は、ｇＮｏｄｅＢ１００４，１００６の両方から、ｅＮｏｄｅＢ１００２へと送信され得る。ｇＮｏｄｅＢによる新しい無線ＵＣＩ（ＮＲ ＵＣＩ）送信は、アップリンクでの送信のために、ｅＮｏｄｅＢ１００２で用いられているアップリンク周波数と同じアップリンク周波数（例えばＰＵＣＣＨ）を用いることができる。さらに、ｅＮｏｄｅＢ１００２は、ｇＮｏｄｅＢ１００４，１００６により送信されたＮＲ ＵＣＩ情報をデコードし、デコードされたＮＲ ＣＵＩ情報をｇＮｏｄｅＢ１００４，１００６と共有することができる。
【0080】
図１１は、現在の主題のいくつかの実施形態に係る、アクティブアンテナシステムアーキテクチャ１１００の例を示す。アーキテクチャ１１００は、複数のアクティブアンテナシステムクラスタ１１０２を含み得る。クラスタ１１０２は、ＩＰ／イーサネット接続１１０４を用いて処理ユニット１１０６に通信可能に結合され得る。例えば、各接続１１０４と関連付けられた遅延は、ＡＡＳクラスタ１１０２あたり４Ｇｂｐｓのオーダーであり得る。処理ユニット１１０６は、ＩＰ／イーサネットデバイス１１１２に通信可能に結合され得る（これにより、遅延はＡＡＳクラスタ１１０２あたり２．４Ｇｂｐｓまで減少され得る）。デバイス１１１２は、ＩＰ／イーサネット接続１１１８を介してｖＢＢＵ１１１４（及びＥＰＣ）に通信可能にさらに結合され得る。ｖＢＢＵ１１１４では、様々なオペレーションサポートシステム／ビジネスサポートシステム（ＯＳＳ／ＢＳＳ）サービス１１１６が提供され得る。加えて、デバイス１１１２は、ＩＰ／イーサネット接続１１１０を介して、別の処理ユニット１１０８と通信可能にさらに結合され得る。デバイス１１０６，１１０８は、レイヤ１及び／又はレイヤ２の機能を提供するように構成され得る。
【0081】
いくつかの実施形態では図１２に示すように、現在の主題は、システム１２００において実装され得るように構成され得る。システム１２００は、１つ以上のプロセッサ１２１０、メモリ１２２０、ストレージデバイス１２３０、及び入出力デバイス１２４０のうちの１つ以上を含み得る。コンポーネント１２１０，１２２０，１２３０，１２４０のうちの各々は、システムバス１２５０を用いて相互接続され得る。プロセッサ１２１０は、システム６００内の実行のための命令を処理するように構成することができる。いくつかの実施形態では、プロセッサ１２１０は、単一スレッドのプロセッサであり得る。代替の実施形態では、プロセッサ１２１０は複数スレッドのプロセッサであり得る。プロセッサ１２１０は、入出力デバイス１２４０を介した情報の受信又は送信を含む、メモリ１２２０又はストレージデバイス１２３０上に格納された命令を処理するようにさらに構成され得る。メモリ１２２０は、システム１２００内の情報を格納し得る。いくつかの実施形態では、メモリ１２２０はコンピュータ可読媒体であり得る。代替の実施形態では、メモリ１２２０は揮発性メモリユニットであり得る。さらにいくつかの実施形態では、メモリ１２２０は不揮発性メモリユニットであり得る。ストレージデバイス１２３０は、システム１２００のための大容量記憶を提供する能力を持ち得る。代替の実施形態では、ストレージデバイス１２３０は、フロッピーディスクデバイス、ハードディスクデバイス、光ディスクデバイス、テープデバイス、不揮発ソリッドステートメモリ、又は任意の他の種類のストレージデバイスであり得る。入出力デバイス１２４０は、システム１２００に入出力動作を提供するように構成され得る。いくつかの実施形態では、入出力デバイス１２４０は、グラフィカルユーザインターフェースを表示するための表示ユニットを含み得る。
【0082】
図１３は、現在の主題のいくつかの実施形態に係る、方法１３００の例を示す。１３０２では、信号の第１の部分は、基地局の第１の部分（例えばリモートユニット（ＲＵ）内）に位置する物理レイヤの第１の部分において処理され得る。１３０４では、信号の処理された第１の部分に、統計多重化を用いる周波数領域圧縮を適用して、信号の圧縮された第１の部分を処理する。１３０６では、基地局の第２の部分（例えばデジタルユニット（ＤＵ）内）に位置する物理レイヤの第２の部分に、信号の圧縮された第１の部分と、信号の第２の部分とを送信する。データは、レイヤ１分割アーキテクチャにおけるハイブリッドアナログ／デジタルビームフォーミングを伴うＭＩＭＯ技術を用いて送信され得る。
【0083】
いくつかの実施形態では、現在の主題は、以下の特徴のうちの１つ以上を含み得る。基地局の第１の部分はリモートユニットを含み、かつ、基地局の第２の部分はデジタルユニットを含み得る。第１の部分及び第２の部分は、フロントホールリンクを用いて通信可能に結合され得る。
【0084】
いくつかの実施形態では、送信は、信号の圧縮された第１の部分及び信号の第２の部分を、複数入力複数出力処理を用いて送信することをさらに含み得る。複数入力複数出力処理は、以下のうちの少なくとも１つを含み得る。すなわち、単一サイトの複数入力複数出力処理と、複数サイトの複数入力複数出力処理と、及び、分散型複数入力複数出力処理とである。
【0085】
いくつかの実施形態では、送信は、基地局の第１の部分から基地局の第２の部分への送信の間に信号のハイブリッドビームフォーミングを行うことをさらに含み得る。いくつかの実施形態では、ハイブリッドビームフォーミングは、基地局の第１の部分及び第２の部分のうちの少なくとも１つを用いて、１つ以上の信号をデジタル的に結合することと、デジタル的に結合された信号に基づいて、基地局に通信可能に結合された１つ以上のアンテナにより送信のために、１つ以上のビームフォーミングされたアナログ信号を生成することとを含み得る。
【0086】
いくつかの実施形態では、ハイブリッドビームフォーミングは、信号の第１の部分を変調することと、信号の変調された第１の部分を物理レイヤの少なくとも１つの部分にマッピングすることと、少なくとも１つのプリコード化マトリクス指示子を用いて、信号のマッピングされた変調された第１の部分をプリコード化することと、信号のプリコード化された第１の部分に１つ以上のリソースを割り当てることと、割り当てられたリソースに基づいて、信号のプリコード化された第１の部分に対応する１つ以上の信号デジタルビームのデジタルビームフォーミングを実行することと、並びに、信号のデジタル化されたプリコード化された第１の部分のアナログビームフォーミングを実行して、少なくとも１つのアンテナによる送信のための１つ以上のアナログ信号ビームを生成することとをさらに含み得る。
【0087】
いくつかの実施形態では、デジタルビームフォーミングの実行は、信号の第１の部分の広帯域プリコード化の実行を含み得る。さらに、デジタルビームフォーミングの実行は、デジタルビームの生成と、及び、デジタルビームを組み合わせて１つ以上の組み合わせられたデジタルビームの生成とを含み得る。
【0088】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのアンテナは、１つ以上のアンテナサブアレイを含み得る。各アンテナサブアレイは、１つ以上のアンテナサブアレイの間のビームフォーミングマトリクスを用いて、信号の送信のための１つ以上のビームを生成し得る。
【0089】
いくつかの実施形態では、基地局は、ｅＮｏｄｅＢ基地局、ｇＮｏｄｅＢ基地局、及びそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含み得る。基地局の第１の部分及び第２の部分のうちの少なくとも１つは、無線送信機及び無線受信機のうちの少なくとも１つを含み得る。基地局は、以下の通信システムのうちの少なくとも１つで動作し得る。すなわち、ロングタームエボリューション通信システム及び新しい無線通信システムである。
【0090】
本明細書に開示されるシステム及び方法は、例えば、データベース、デジタル電子回路、ファームウェア、ソフトウェアも含むコンピュータ等のデータプロセッサ等を含む、様々な形で実装され得る。さらに、本開示の実施例の上で触れた特徴及び他の態様並びに概念は、様々な環境において実施され得る。これらの環境及び関連するアプリケーションは、開示された実施形態に係る様々な処理及び動作を十国するために特別に構築されてもよいし、又はそれらは、必須の機能を提供するために、コードにより選択的に有効化または再構成された汎用コンピュータ若しくは計算プラットフォームを含み得る。本明細書に開示されたプロセスは、いかなる特定のコンピュータ、ネットワーク、アーキテクチャ、環境または他の装置に本質的に関連したものではなく、ハードウェア、ソフトウェア及び／又はファームウェアの適切な組み合わせにより実施され得る。例えば、様々な汎用マシンが、開示された実施形態の教示に係って書かれたプログラムとともに用いられ得る。また、要求された方法及び技術を実行するための特化された装置若しくはシステムを構築するのが便利であり得る。
【0091】
本明細書に開示されるシステム及び方法は、コンピュータプログラム製品、すなわち、例えばプログラマブルプロセッサ、コンピュータ又は複数のコンピュータ等のデータ処理装置による実行のために、又はそれらのデータ処理装置の動作を制御するために、例えば機械可読ストレージ媒体又は伝播される信号等の情報キャリアとして明白に実装されたコンピュータプログラムとして実施され得る。コンピュータプログラムは、コンパイル又は翻訳された言語を含む任意の形式のプログラミング言語で書かれてよく、スタンドアロンなプログラムとして、又はモジュール、コンポーネント、サブルーチン若しくは計算環境における利用に適した他の単位としての形を含む任意の形で配備され得る。コンピュータプログラムは、１つのコンピュータ、１地点の複数のコンピュータ、複数の地点に分散されて通信ネットワークにより相互接続された複数のコンピュータの上に配備され得る。
【0092】
本明細書で用いられるに際し、「ユーザ」の用語は、人物又はコンピュータを含む任意のエンティティを指し得る。
【0093】
いくつかの場合には、「第１の」「第２の」等の順序の番号はある順序と関連し得るが、本明細書で用いられるに際し、順序の番号はある順序を必ずしも示唆するものではない。例えば、順序の番号はある物体を別の物体と区別するためだけに用いられ得る。例えば、第１のイベントを第２のイベントと区別するためであって、時系列的順序又は固定の参照システムを必ずしも示唆するものではない（例えば、明細書の１段落における第１のイベントは、明細書の別の段落における第１のイベントとは異なるものであり得る）。
【0094】
上述の説明は、続く特許請求の範囲で画定された本発明の保護範囲を例示するためのものであって、それを限定するためのものではない。他の実施形態が、以下の特許請求の範囲の保護範囲に含まれる。
【0095】
これらのコンピュータプログラムは、プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、アプリケーション、コンポーネント、又はコードとも呼ばれ、プログラマブルプロセッサのための機械命令を含み、高級手続きプログラミング言語及び／又はオブジェクト指向プログラミング言語、及び／又はアセンブリ／機械言語により実装され得る。本明細書で用いられるに際し、「機械可読媒体」とは、機械命令を機械可読信号として受け取る機械可読媒体を含み、例えば磁気ディスク、光ディスク、メモリ、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）等の任意のプログラム製品、装置及び／又はデバイスを指す。「機械可読信号」の用語は、プログラマブルプロセッサに機械命令及び／又はデータを提供するために用いられる任意の信号を指す。機械可読媒体は、例えば非一時的ソリッドステートメモリ又は磁気ハードドライブ、又はこれらと等価な任意のストレージ媒体がするように、これらの機械命令を非一時的に格納できる。機械可読媒体は、代替的に又は追加で、例えばプロセッサキャッシュか、又は１つ以上の物理プロセッサコアと関係づけられた他のランダムアクセスメモリがするように、それらの機械命令を一時的なやり方で格納してもよい。
【0096】
ユーザとのインタラクションを提供するために、本明細書に説明された主題は、ユーザに情報を表示するための例えばブラウン管（ＣＲＴ）モニタ又は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）モニタ等のディスプレイデバイスと、ユーザがコンピュータに入力を提供することが可能な、キーボード並びに例えばマウス若しくはトラックボール等のポインティングデバイスとを有するコンピュータ上で実装され得る。ユーザとのインタラクションを提供するために他の種類のデバイスが用いられてもよい。例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、例えば視覚フィードバック、聴覚フィードバック、又は触覚フィードバック等、任意の形の感覚フィードバックであってよく、また、ユーザからの入力は、音響入力、音声入力、又は触覚入力を含むがそれらに限定されない任意の形で受け取られ得る。
【0097】
本明細書に説明された主題は、
（１）例えば１つ以上のデータサーバ等のバックエンドコンポーネントを含むか、又は
（２）例えば１つ以上のアプリケーションサーバ等のミドルウェアコンポーネントを含むか、又は
（３）例えばユーザが本明細書に説明された主題の実施形態と相互作用できるグラフィカルユーザインターフェース若しくはウェブブラウザを有する１つ以上のクライアント計算機等のフロントエンドコンポーネントを含むか、又は
（４）これらのバックエンドコンポーネント、ミドルウェアコンポーネント、若しくはフロントエンドコンポーネントの任意の組み合わせを含む
計算システム上で実施され得る。システムのコンポーネントは、例えば通信ネットワーク等の、デジタルデータ通信のいかなる形態又は媒介によっても相互接続され得る。通信ネットワークは、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）、広域ネットワーク（「ＷＡＮ」）、インターネット等を含むが、これらに限定されない。
（１）例えば１つ以上のデータサーバ等のバックエンドコンポーネントを含むか、又は
（２）例えば１つ以上のアプリケーションサーバ等のミドルウェアコンポーネントを含むか、又は
（３）例えばユーザが本明細書に説明された主題の実施形態と相互作用できるグラフィカルユーザインターフェース若しくはウェブブラウザを有する１つ以上のクライアント計算機等のフロントエンドコンポーネントを含むか、又は
（４）これらのバックエンドコンポーネント、ミドルウェアコンポーネント、若しくはフロントエンドコンポーネントの任意の組み合わせを含む
計算システム上で実施され得る。システムのコンポーネントは、例えば通信ネットワーク等の、デジタルデータ通信のいかなる形態又は媒介によっても相互接続され得る。通信ネットワークは、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）、広域ネットワーク（「ＷＡＮ」）、インターネット等を含むが、これらに限定されない。
【0098】
計算システムはクライアント及びサーバを含み得る。一般に、ただし非排他的に、クライアント及びサーバは、互いに遠隔で、典型的には通信ネットワークを介して相互作用する。クライアント及びサーバの関係は、それぞれの計算機において実行されて互いにクライアント－サーバ関係を持つコンピュータプログラムにより発生する。
【0099】
上述の説明に記載された実施形態は、本明細書に説明される主題に係る全ての実施形態を示すものではない。むしろ、それらの実施形態は説明された主題に関する態様に係るいくつかの例に過ぎない。上ではいくつかの変形例が説明されたが、他の変更又は追加も可能である。特に、本明細書に記載された特徴及び／又は変形に加えて、さらなる特徴及び／又は変形が提供され得る。例えば、開示された特徴の様々な組み合わせ及び部分的組み合わせ、及び／又は、上で開示されるいくつかのさらなる特徴の組み合わせ及び部分的組み合わせであり得る。加えて、添付の図に示され、及び／又は本明細書に説明されたロジックフローは、好ましい結果を得るために必ずしも示された特定の順序を必要とするものではない。他の実施形態は、以下の特許請求の範囲の保護範囲に含まれ得る。
【図1a】
【図1b】
【図1c】
【図1d】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5a】
【図5b】
【図5c】
【図5d】
【図6a】
【図6b】
【図6c】
【図6d】
【図6e】
【図6f】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】