無線通信ネットワークにおけるアンテナ選択（ＡＳ）のための方法、ユーザ機器、および無線通信ネットワーク
【課題】本発明の実施の形態は、無線通信ネットワークにおけるアンテナ選択（ＡＳ）のための方法を説明する。
【解決手段】該ネットワークはユーザ機器（ＵＥ）を備え、該ＵＥは、アンテナの第１のサブセットおよびアンテナの第２のサブセットを含む、アンテナの複数のサブセットを備え、一度にアンテナの１つのサブセットからサウンディング基準信号（ＳＲＳ）を送信するように構成される。該方法は、アンテナの第１のサブセットから第１のＳＲＳを送信し、アンテナの第２のサブセットから第２のＳＲＳを送信し、第１のＳＲＳおよび第２のＳＲＳの該送信に応答して、アンテナの第１のサブセットおよびアンテナの第２のサブセットから、アンテナの最適なサブセットを特定する情報を受信し、該アンテナの最適なサブセットからユーザデータを送信する。
【解決手段】該ネットワークはユーザ機器（ＵＥ）を備え、該ＵＥは、アンテナの第１のサブセットおよびアンテナの第２のサブセットを含む、アンテナの複数のサブセットを備え、一度にアンテナの１つのサブセットからサウンディング基準信号（ＳＲＳ）を送信するように構成される。該方法は、アンテナの第１のサブセットから第１のＳＲＳを送信し、アンテナの第２のサブセットから第２のＳＲＳを送信し、第１のＳＲＳおよび第２のＳＲＳの該送信に応答して、アンテナの第１のサブセットおよびアンテナの第２のサブセットから、アンテナの最適なサブセットを特定する情報を受信し、該アンテナの最適なサブセットからユーザデータを送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には無線通信ネットワークにおいてアンテナ選択信号を生成することに関し、より詳細には、ＲＦチェーンの数がアンテナの数よりも少ない送受信機においてアンテナを選択することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＦＤＭ
第３世代（３Ｇ）無線セルラ通信規格および３ＧＰＰロングタームエボリューション（ＬＴＥ）規格のような無線通信ネットワークにおいて、固定帯域幅チャネルにおける複数のユーザのための複数のサービスおよび複数のデータレートを同時にサポートすることが望まれている。１つの方式は、現在のチャネル推定値に基づく伝送の前に、シンボルを適応的に変調および符号化する。直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）を使用する、ＬＴＥにおいて利用可能な別の選択肢は、異なるユーザまたはＵＥ（ユーザ機器）に対して異なるサブキャリアまたはサブキャリアのグループを割り当てることによってマルチユーザ周波数ダイバーシティを活用することである。システム帯域幅は、たとえば１．２５ＭＨｚ〜２０ＭＨｚで変化することができる。システム帯域幅を、多数のサブキャリア、たとえば５ＭＨｚ帯域幅の場合は１０２４個のサブキャリアに分割することができる。
【０００３】
以下の標準化文書、すなわち非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３、非特許文献４、非特許文献５、および非特許文献６が参照により本明細書に援用される。３ＧＰＰ規格に従って基地局は強化され、「次世代ノードＢ（Evolved NodeB）」（ｅＮｏｄｅＢ）と呼ばれる。
【０００４】
ＭＩＭＯ
フェージングチャネル環境における無線通信システムの容量をさらに増大させるために、多入力多出力（ＭＩＭＯ）アンテナ技術を使用して、帯域幅を増大させることなくシステムの容量を増大させることができる。異なるアンテナのチャネルはかなり異なるため、ＭＩＭＯはフェージングに対するロバスト性を増大させて、また、複数のデータストリームが同時に伝送されることを可能にする。
【０００５】
ＭＩＭＯシステムは良好に機能するが、送受信機におけるハードウェアおよび信号処理の複雑度、電力消費、並びに部品サイズをも増大させる可能性がある。これは部分的には、各受信アンテナが、典型的には低雑音増幅器と、周波数ダウンコンバータと、アナログ−デジタル変換器とを備える受信無線周波数（ＲＦ）チェーンを必要とすることに起因する。同様に、各送信アンテナ素子は、デジタル−アナログ変換器と、周波数アップコンバータと、電力増幅器とを備えるＲＦチェーンを必要とする。
【０００６】
その上、空間多重化方式において、または時空間トレリス符号を用いて、受信される信号を処理することは、複雑度がアンテナの数の関数として指数関数的に増大する可能性がある受信機を必要とする。
【０００７】
アンテナ選択
ＲＦチェーンが相当により複雑で高価であるのに対して、アンテナは比較的単純で安価である。アンテナ選択は、ＭＩＭＯシステムに関連付けられる複雑度の欠点を或る程度低減する。アンテナ選択は、使用されるＲＦチェーンの数をアンテナの数よりも少なくすることによって送信機および受信機のハードウェア複雑度を低減する。
【０００８】
アンテナ選択において、利用可能なアンテナのセットのうちのサブセットがスイッチによって適応的に選択され、アンテナの選択サブセットの信号のみが、送信または受信のいずれかとすることができる、信号処理に利用可能なＲＦチェーンに接続される。本明細書において使用される場合、選択サブセットは、すべての事例において、アンテナのセットのうちのすべての利用可能なアンテナのうちの１つまたは複数を意味する。本発明はまた、複数のサブセットをトレーニングに使用することを可能にすることに留意されたい。たとえば、４つのアンテナと１つのＲＦチェーンとが存在することができるか、または８つのアンテナと２つのＲＦチェーンとが存在することができ、ここでアンテナは４つのサブセットを含む。
【０００９】
アンテナ選択信号
パイロットトーンすなわち基準信号
アンテナの最適なサブセットを選択するために、結局はアンテナの選択される最適なサブセットのみが送信に使用されるとしても、すべての可能な送信アンテナサブセットおよび受信アンテナサブセットに対応するすべてのチャネルを推定する必要がある。
【００１０】
これは、アンテナ選択信号、たとえば基準信号とも呼ばれるパイロットトーンを異なる複数のアンテナまたはアンテナサブセットから送信することによって達成することができる。異なる複数のアンテナサブセットは、同じパイロットトーンを送信するか、または異なるパイロットトーンを使用することができる。Ｎｔが送信アンテナの数を、Ｎｒが受信アンテナの数を表すものとし、Ｒｔ＝Ｎｔ／ＬｔおよびＲｒ＝Ｎｒ／Ｌｒが整数であるものとする。その結果、利用可能な送信（受信）アンテナ素子はＲｔ（Ｒｒ）個の互いに素な（disjoint）サブセットに分割することができる。パイロット反復手法は、Ｌｔ×ＬｒＭＩＭＯシステムに適切なトレーニングシーケンスをＲｔ×Ｒｒ回繰り返す。トレーニングシーケンスの各反復の間、送信ＲＦチェーンはアンテナの異なる複数のサブセットに接続される。したがって、Ｒｔ×Ｒｒ回の反復の終了時に、受信機は、さまざまな送信アンテナからさまざまな受信アンテナまでの、すべてのチャネルの完全な推定値を有する。
【００１１】
順方向リンク（チャネル）と逆方向リンク（チャネル）とが同一でない周波数分割二重（ＦＤＤ）システムにおける送信アンテナ選択の場合、受信機は、アンテナの選択サブセットの最適なセットを送信機にフィードバックする。相互的（reciprocal）時分割二重（ＴＤＤ）システムでは、送信機は独立して選択を実施することができる。
【００１２】
チャネルがゆるやかに変化する屋内ＬＡＮ用途に対して、アンテナ選択を媒体アクセス（ＭＡＣ）層プロトコルを使用して実施することができる。非特許文献７を参照されたい。
【００１３】
物理（ＰＨＹ）層プリアンブルを、追加のアンテナ素子のためのさらなるトレーニングフィールド（反復）を含むように拡張する代わりに、異なる複数のアンテナサブセットによってパケットを送受信するためのコマンドを物理層に発行することによって、アンテナ選択トレーニングがＭＡＣ層によって行われる。Ｌｔ×ＬｒＭＩＭＯシステムの単一の標準トレーニングシーケンスであるトレーニング情報がＭＡＣヘッダフィールドに埋め込まれる。
【００１４】
ＬＴＥにおけるＯＦＤＭＡ構造
基本的なアップリンク伝送方式は、非特許文献８に記載されている。この方式は、アップリンクユーザ間直交性を達成すると共に受信機側における効率的な周波数領域均等化を可能にする、サイクリックプレフィクス（ＣＰ）を用いる単一キャリア伝送（ＳＣ−ＯＦＤＭＡ）である。
【００１５】
ＬＴＥ基準信号
３ＧＰＰ ＬＴＥは、２種類の基準信号を使用することを想定している。両方の基準信号は、ＴＴＩのロングブロック（ＬＢ）のうちの１つ若しくは複数、または利用可能な場合にはＴＴＩのショートブロックにおいて送信される。
【００１６】
データ変調基準信号
データ変調（ＤＭ）基準信号は、ユーザ機器に割り当てられるサブキャリア内でデータと共に送信される。これらの信号は、ｅＮｏｄｅＢ（基地局）受信機がチャネルの正確な推定値を取得するのを助け、それによって、受信信号がコヒーレントに復号される。
【００１７】
広帯域サウンディング基準信号（ＳＲＳ）
広帯域ＳＲＳは、ｅＮｏｄｅＢが、ユーザからｅＮｏｄｅＢへのアップリンクチャネルの周波数領域応答全体を推定するのを助けるように意図されている。広帯域ＳＲＳは、サブキャリアが、原則的に、そのサブキャリアに関する最良のアップリンクチャネル利得を有するユーザに割り当てられる周波数領域スケジューリングを助ける。したがって、広帯域ＳＲＳは、たとえば５ＭＨｚまたは１０ＭＨｚのシステム帯域幅全体を占有することができる。広帯域ＳＲＳがシステム帯域幅の一部を占有し、システム帯域幅全体をカバーするために複数の伝送にわたって周波数ホッピングされる代替案も提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】３６．２１１第３世代パートナーシッププロジェクト（36.211, 3rd Generation Partnership Project）
【非特許文献２】無線アクセスネットワークの技術仕様化グループ（Technical Specification Group Radio Access Network）
【非特許文献３】物理チャネルおよび変調（Physical Channels and Modulation）（(Release 8), v 1.0.0 (2007-03)）
【非特許文献４】Ｒ１−０１０５７「ＥＵＴＲＡアップリンクにおける無線資源割当てのための適応的アンテナスイッチング（Adaptive antenna switching for radio resource allocation in the EUTRA uplink）」（Mitsubishi Electric/Nortel/NTT DoCoMo, 3GPP RAN1#48, St. Louis, USA）
【非特許文献５】Ｒ１−０７１１１９「ＥＵＴＲＡアップリンクにおけるアンテナ選択のための新規のＤＭ−ＲＳ送信方式（A new DM-RS transmission scheme for antenna selection in EUTRA uplink）」（LGE, 3GPP RAN1#48, St. Louis, USA）
【非特許文献６】「閉ループアンテナ選択と開ループ送信ダイバーシティとの比較（送信時間間隔（ＴＴＩ）内でのアンテナスイッチング）（Comparison of closed-loop antenna selection with open-loop transmit diversity (antenna switching within a transmit time interval (TTI))）」（Mitsubishi Electric, 3GPP RAN1#47bis, Sorrento, Italy）
【非特許文献７】ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ無線ＬＡＮ仕様案、Ｉ．Ｐ８０２．１１ｎ／Ｄ１．０「無線ＬＡＮ媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層および物理（ＰＨＹ）層の仕様に対する修正案：より高いスループットのための強化（Draft amendment to Wireless LAN media access control (MAC) and physical layer (PHY) specifications: Enhancements for higher throughput）」（Tech. Rep., March 2006）
【非特許文献８】３ＧＰＰ ＴＲ２５．８１４，ｖ１．２．２「次世代ＵＴＲＡの物理層態様（Physical Layer Aspects for Evolved UTRA）」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の目的は、新たな基準信号を導入することなくアンテナ選択（ＡＳ）のためのトレーニングを提供することである。
【００２０】
従来の移動電話ネットワークでは、ＵＥ内の送信機がサウンディング基準信号（ＳＲＳ）を送信し、それによって基地局が、ＵＥから基地局へのアップリンクチャネル全体の周波数応答を推定することができる。
【００２１】
ＵＥが単一の無線周波数（ＲＦ）チェーンと複数のアンテナとを有する場合、最適なアンテナが選択されなくてはならない。アンテナは、通常、パイロットトーンを使用して選択される。このため、従来のネットワークでは、送信機は、チャネル応答を推定するためのＳＲＳおよびアンテナを選択するためのパイロットトーンの双方を送信する必要がある。このため、アンテナ選択を可能にするために、さらなる信号が定義される必要があり、これによってネットワークの複雑度が増加し、アンテナ選択方法と従来のＵＥとの互換性がなくなる。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の実施の形態は、ＳＲＳを再利用することによって、上述した問題に対する解決策を提供する。ＳＲＳは、アップリンクチャネルにおける周波数応答を推定するために設計され、アンテナ選択も可能にする。このため、チャネル推定およびアンテナ選択は、同じ信号によって実施することができ、ネットワークを変更する必要がない。
【００２３】
本発明の実施の形態は、無線通信ネットワークにおけるアンテナ選択（ＡＳ）のための方法について説明し、該ネットワークはユーザ機器（ＵＥ）を備え、該ＵＥは、アンテナの第１のサブセットおよびアンテナの第２のサブセットを含む、アンテナの複数のサブセットを備え、一度にアンテナの１つのサブセットからサウンディング基準信号（ＳＲＳ）を送信するように構成される。該方法は、アンテナの前記第１のサブセットから第１のＳＲＳを送信し、アンテナの前記第２のサブセットから第２のＳＲＳを送信し、前記第１のＳＲＳおよび前記第２のＳＲＳの前記送信に応答して、アンテナの前記第１のサブセットおよびアンテナの前記第２のサブセットから、アンテナの最適なサブセットを特定する情報を受信し、アンテナの前記最適なサブセットからユーザデータを送信する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の実施の形態は、ＭＩＭＯネットワークにおける、ユーザ機器から基地局へのアップリンクにおけるアンテナ選択を可能にする。ここで、ＵＥ内のＲＦチェーンの数はアンテナの数よりも少ない。本発明はまた、適応的にアンテナを選択する手段を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１Ａ】本発明の１つの実施の形態によるベースバンド送信チェーンのブロック図である。
【図１Ｂ】本発明の１つの実施の形態による送信時間間隔のブロック図である。
【図１Ｃ】本発明の１つの実施の形態による送信時間間隔のブロック図である。
【図１Ｄ】本発明の１つの実施の形態による送信時間間隔のブロック図である。
【図１Ｅ】本発明の１つの実施の形態による送信時間間隔のブロック図である。
【図１Ｆ】本発明の１つの実施の形態による資源ブロックのブロック図である。
【図２】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号のブロック図である。
【図３】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号のブロック図である。
【図４】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号のブロック図である。
【図５】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号のブロック図である。
【図６】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号のブロック図である。
【図７】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号のブロック図である。
【図８】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号のブロック図である。
【図９】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号のブロック図である。
【図１０】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号のブロック図である。
【図１１】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号のブロック図である。
【図１２】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号のブロック図である。
【図１３】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号のブロック図である。
【図１４】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択パケットのブロック図である。
【図１５】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択パケットのブロック図である。
【図１６】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択方法の流れ図である。
【図１７】アンテナを選択後にスイッチングすることができる４つの方法のブロック図である。
【図１８】本発明の１つの実施の形態による、異なる複数のアンテナによるサウンディング基準信号の交互の送信のブロック図である。
【図１９】本発明の１つの実施の形態による、選択アンテナからの送信よりも頻度の低い、非選択アンテナからのサウンディング基準信号の送信のブロック図である。
【図２０】本発明の１つの実施の形態による、選択アンテナからデータが送信されない場合であっても頻度の低い、非選択アンテナからのサウンディング基準信号の送信のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施の形態は、無線ネットワークにおいてアンテナ選択信号を生成および送信する方法およびシステムを提供する。より具体的には、本発明は、ＲＦチェーンの数がアンテナの数よりも少ない、たとえば２つの送信アンテナに対して１つの送信ＲＦチェーン、または４つの送信アンテナに対して２つの送信ＲＦチェーンである送受信機において使用することができる。それに応じて、受信アンテナもより少ない受信ＲＦチェーンに結合することができることは理解されたい。本明細書において説明される技法は、単一のアンテナのみを有する受信機と共に機能することができることに留意されたい。本発明は、３ＧＰＰ規格、４Ｇセルラ規格、ＷＬＡＮ規格、ＷｉＢｒｏ規格、ＷｉＭＡＸ規格、およびＩＥＥＥ８０２．２０規格に従って設計されるネットワークに適用可能である。
【００２７】
図１Ａは、本発明の実施の形態によって使用される離散フーリエ変換（ＤＦＴ）拡散ＯＦＤＭ送受信機のための送信ＲＦチェーン１０の一部を示す。ＤＦＴ１２を使用してシンボル１１が符号化され、サブキャリアマッピング１３および逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）１４が続き、続いてサイクリックプレフィクス（ＣＰ）挿入１４が為されて送信信号１５が生成される。サブキャリアマッピング１３は、送信に使用される周波数を確定する。
【００２８】
図１Ｂは、送信サブフレームすなわち送信時間間隔（ＴＴＩ）２０の基本構造を示す。送信は持続時間が０．５ｍｓの複数のタイムスロットに分割される。１つのフレームは１０ｍｓ長である。以降、用語ＴＴＩとサブフレームとは交換可能に使用される。ＴＴＩは１つまたは複数のタイムスロットを含む。ＴＴＩ２１は、ＣＰ２４によって分離されるロングブロック（ＬＢ）２２およびショートブロック（ＳＢ）を含む。ＴＴＩが１．０ｍｓ長である場合、フレームは１２のＬＢおよび４つのＳＢを有する。
【００２９】
図１Ｃは、３ＧＰＰ ＬＴＥ向けに検討される１つのタイムスロットを有するＴＴＩを示す。ＴＴＩは、０．５ｍｓの持続時間を有する。ＴＴＩは、サイクリックプレフィクス（ＣＰ）２４と、ロングブロック（ＬＢ）２２と、ショートブロック（ＳＢ）２３とを含む。ショートブロック内のシンボルをパイロットトーン２５を送信するのに使用することができる。ロングブロックは情報シンボルまたは制御シンボル（ユーザデータ）を送信するのに使用される。したがって、ＴＴＩは６つのＬＢと２つのＳＢとを含む。
【００３０】
図１Ｄは、３ＧＰＰ ＬＴＥ向けに検討される１つのタイムスロットを有する別の０．５ｍｓのＴＴＩを示す。この場合、すべてのＯＦＤＭシンボルが同じ長さであると共にロングブロックである。このタイムスロット内のＬＢのうちの１つまたは複数はパイロットトーンを送信するのに使用され、一方で他のＬＢは情報（データ）を送信するのに使用される。実際には、このＴＴＩは７つのＬＢから成る。
【００３１】
図１Ｅは、複数のタイムスロット２６を有するＴＴＩを示す。たとえば、このＴＴＩは１．０ｍｓ長であり、２つのタイムスロット２６を有する。タイムスロットは、図１Ｂ〜図１Ｄにおけるように分割することができる。この場合、ＴＴＩは１４のＬＢから成る。
【００３２】
図１Ｆは、本発明の１つの実施の形態による、送信時間間隔（ＴＴＩ）２０の間の資源ブロック（ＲＢ）２１の基本構造を示す。垂直軸は周波数を指示し、水平軸は、ＴＴＩの上記記載のように分割される時間を示す。したがって、ＲＢは時間においてロングブロック（斜線なし）２２とショートブロック（斜線付き）２３とに、たとえば６つまたは１２のロングブロックと、２つまたは４つのショートブロックとに分割される。ロングブロックは制御信号およびデータ信号に使用され、ショートブロックはデータ変調（ＤＭ）基準信号に使用される。ＲＢの別の可能な構造は、ロングブロックのみを含んでショートブロックを含まず、たとえば、０．５ｍｓのスロット内に７つのＬＢを含むか、または１０ｍｓの持続時間内に１４のＬＢを含む。周波数領域において、資源ブロックはいくつかのサブキャリア、たとえば１４のサブキャリアから成る。
【００３３】
ＳＢが存在する場合、ＳＢはＤＭ ＳＲＳおよび広帯域ＳＲＳのために使用される。ＲＢ内にＬＢのみが存在する場合、ＬＢのうちの１つまたは複数がＤＭ ＲＳおよび広帯域ＳＲＳに使用される。複数のＲＢをアップリンクユーザに割り当てることができる。これらのＲＢは連続的であることができるが、そうである必要はない。さらに、ＲＢを含むサブキャリアは、連続的であるか、またはシステム帯域幅またはその一部にわたって分散することができる。
【００３４】
ＤＭサウンディング基準信号および広帯域サウンディング基準信号は、アンテナ選択トレーニングの目的に使用することもできる。ＤＭ／広帯域ＲＳおよびＡＳ ＲＳは同じとすることができ、それらの用途のみが異なる。ＤＭ信号は他のロングブロック内のデータを復調するのに使用され、一方でＡＳ ＲＳはアンテナ選択を目的とするチャネル推定に使用される。広帯域ＳＲＳをアンテナ選択に使用することは、共同の（joint）周波数領域スケジューリングおよびアンテナ選択を容易にするという利点を有する。受信機におけるチャネル推定は既知であることに留意されたい。本発明は、ＴＴＩの間の特定の数のロングブロックおよびショートブロックには限定されないことに留意されたい。明確にするために、ＣＰは図１Ｆには示さない。
【００３５】
本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号は、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を使用することができる。
【００３６】
ユーザ機器（ＵＥ）から基地局（ＢＳ）へのアップリンクに関してアンテナ選択を可能にするために、ＵＥは、利用可能な送信アンテナのサブセットからＤＭ ＲＳまたは広帯域ＳＲＳを送信する。ＢＳはチャネルを推定し、送信アンテナの最適な（最良の）サブセットを選択する。ＦＤＤシステムの場合、ＢＳはまた、アンテナの選択サブセットに関する情報をＵＥにフィードバックする。その結果、ＵＥは選択送信アンテナをＢＳへの将来の送信に使用する。選択は周期的にまたはオンデマンドで実施することができる。後者の場合、トレーニングまたは選択が開始され得る前に、通知が必要とされる。選択は以前に使用された同じアンテナサブセットに対するものとすることができることに留意されたい。選択アンテナはユーザデータの受信に使用することもでき、これは、アップリンクチャネルおよびダウンリンクチャネルが相互的である、ゆるやかに変化するＴＤＤシステムによく適している。
【００３７】
ＲＦチェーンがアンテナよりも少ないとすると、パイロットトーンは、図１Ｆに示される基本ＲＢ構造と一致して、時分割多重化（ＴＤＭ）様式で周波数分割多重化（ＦＤＭ）または符号分割多重化（ＣＤＭ）を使用して、アンテナの異なる複数のセットによって送信される。
【００３８】
下記の説明において、最初に、１つのＲＦチェーンと、２つの送信または受信アンテナと、ＦＤＭパイロットトーンとを有するＵＥを検討する。次いで、これらの方式をＣＤＭパイロットトーンを用いる使用に拡張する。次に、ＦＤＭパイロットトーンおよびＣＤＭパイロットトーンの両方に関して２つのＲＦチェーンおよび４つのアンテナを検討する。この説明に基づくさらなる拡張も可能である。次いで、アンテナの選択サブセット、すなわち、データを同時に送信しているかまたは送信したものと、他の非選択アンテナとの間で区別する方式を検討する。区別は、ＡＳ ＲＳが、選択アンテナサブセットおよび非選択アンテナサブセットによって送信される頻度にある。
【００３９】
本明細書において規定される場合、選択アンテナサブセットは、最近にユーザデータを送信しており、一方で非選択サブセットは、通常、アンテナ選択信号を送信するのみである。本発明の１つの実施の形態によって、非選択アンテナサブセットは、選択アンテナサブセットよりもＡＳ信号を送信する頻度が低い。
【００４０】
アンテナトレーニングの２つの事例、すなわち、アンテナトレーニングおよび選択が１つのＴＴＩ内で行われる事例と、アンテナトレーニングおよび選択が複数のＴＴＩ間で行われる事例とを検討する。
【００４１】
これらの事例のそれぞれに関して、周期的なアンテナ選択およびオンデマンドのアンテナ選択を説明する。データ変調（ＤＭ）ＲＳ、広帯域ＳＲＳ、またはハイブリッド方式のような、アンテナ選択のためのさまざまな代替的なパイロットトーンの使用を説明する。
【００４２】
１つの送信ＲＦチェーンおよび２つのアンテナ（Ｔｘ１およびＴｘ２）を有するＵＥの下記の実施例において、６つのＬＢおよび２つのＳＢを有するスロット構造に関して、１つのブロック（ＳＢ１）がデータ信号、制御信号、およびＤＭ信号の送信に使用され、一方で別のブロック（ＳＢ２）がＡＳ信号の周期的な送信に使用されると仮定する。ＬＢを含む（ＳＢを含まない）１ｍｓのＴＴＩに関して、２つのＬＢ、たとえばＬＢ４およびＬＢ１１がＤＭ ＳＲＳおよび広帯域ＳＲＳの送信に使用される。ＢＳは基準信号からチャネルを推定し、それに応じてアンテナ選択決定を行う。この説明の目的のために、選択のＢＳ通知とＵＥにおける実際のスイッチングとの間に遅延が存在すると仮定する。
【００４３】
アンテナ選択が１つのＴＴＩ内で行われる場合のトレーニング
ＤＭ ＲＳの使用
図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示されるように、アンテナ選択およびトレーニングは、ＡＳ信号を周期的に生成することによって実施することができる。図２（Ａ）は、２つのＴＴＩごとのアンテナ選択を示し、図２（Ｂ）は、３つのＴＴＩごとのアンテナ選択を示す。
【００４４】
図２（Ａ）に示されるように、最初のＴＴＩ２２０の間、ＵＥは、選択アンテナ（例えばＢＳに知られている、使用されるアンテナＴｘ１）を用いて、すべてのロングブロックと、ＳＢ１内のＤＭ信号２０１とを含む、ＲＢ２２１のほとんどの送信から開始する。しかしながら、ＲＢ２２１のＡＳ信号２０２は、ＳＢ２において非選択アンテナ（Ｔｘ２）から送信される。本明細書において使用される場合、「非選択」とは、最近のＲＢにおけるデータシンボルの送信に使用されたアンテナのサブセットではない、アンテナの別のサブセットを使用することを意味する。すなわち、ＵＥは、アンテナの異なる複数のサブセットを用いて１つのＴＴＩにおいてシンボルを送信する。
【００４５】
ＤＭ信号のために使用される２つのＬＢを有する３つのスロットを含む１ｍｓのＴＴＩの場合、ＵＥは、データのためのすべてのＬＢ（１〜３、５〜１４）と、ＤＭ信号のためのＬＢ４とを含むＲＢのほとんどの送信から開始する。しかしながら、ＲＢのＡＳ信号はＬＢ１１において非選択アンテナから送信される。
【００４６】
図示されるように、ＡＳ信号２０２は、ＦＤＭ信号トーンの場合にはより少ない、たとえば図２（Ａ）に示すものの半分の数の基準信号キャリアを使用するか、またはＣＤＭ信号の場合にはより低い電力を使用するため、「低オーバヘッド」信号とすることができる。
【００４７】
ＢＳは、Ｔｘ１のＤＭ信号２０１およびＴｘ２のＡＳ信号２０２を使用してアンテナのサブセット（アンテナが２つの場合は１つ）を選択する（２１０）。選択を行った後の或る時点において、ＢＳは選択、たとえば「Ｔｘ２を使用する（２０５）」をＵＥにフィードバックする。ＵＥは、フィードバックを受信した後、次のＴＴＩのために選択送信アンテナＴｘ２にスイッチングする。図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示されるように、このトレーニングプロセスは周期的に繰り返される。
【００４８】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）はまた、アンテナ選択に必要な推定精度がコヒーレントな復調に必要な推定精度よりも低いため、ＦＤＭ信号に関してはリターンパス転送（ＲＰＦ）に関して、またＣＤＭ信号に関しては電力に関してオーバヘッドの量を低減することができることを示している。オーバヘッド量低減は、選択精度とパイロットトーンオーバヘッド低減との間のトレードオフを伴う。
【００４９】
広帯域ＳＲＳの使用
アップリンクチャネルに関する図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示されるように、アンテナトレーニングおよび選択は、広帯域サウンディングＲＳ３０２を使用して実施することもできる。これらの信号は、チャネル品質指標（ＣＱＩ）パイロット信号として既知である。ＣＱＩ信号は、ＢＳにおけるチャネル選択および周波数領域割当てを可能にするために送信される。ＣＱＩパイロットの帯域幅はＲＢの帯域幅よりも広いことに留意されたい。
【００５０】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示されるように、一方のブロック（ＳＢ１）がデータ信号（ロングブロック）およびＲＢのほとんどのＤＭ信号３０１に使用され、他方のブロック（ＳＢ２）がＣＱＩ信号３０２に使用される。図３（Ａ）は、ＴＴＩごとのＣＱＩ信号３０２を使用しての共同のアンテナ選択および資源ブロック割当てを示している。
【００５１】
図３（Ｂ）は、複数の、たとえば２つ以上のＴＴＩごとに送信されるＣＱＩ信号を使用しての共同のアンテナ選択および資源ブロック割当てを示している。一般に、ＣＱＩ信号はすべてのＴＴＩにおいて、または複数のＴＴＩごとに周期的に送信される。
【００５２】
これによって、ＢＳが両方のアンテナに対してチャネルの広帯域周波数応答を推定することが可能となる。トレーニングおよび選択にＣＱＩ信号を使用することは、共同の資源ブロックキャリア周波数割当ておよびアンテナ選択を可能にするという追加の利点を有し、これによって、周波数領域スケジューリングの効率が改善される。ＵＥは送信アンテナおよびＲＢにおいて使用される周波数をスイッチングすることができる。
【００５３】
オンデマンドの適応的アンテナトレーニングおよび選択
ＡＳ信号を周期的に送信する代わりに、図４に示すように、現在のアンテナのパフォーマンスが所望の閾値を下回った場合にのみＡＳ信号を送信することができる。信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）推定値、ハイブリッド自動反復要求（ＨＡＲＱ）状態、または変調・符号化方式（ＭＣＳ）プロセスの履歴を維持して、アンテナ選択が要求される時点を確定することができる。履歴はＵＥまたはＢＳのいずれかによって収集することができる。
【００５４】
ＵＥまたはＢＳのいずれかによって、たとえば選択トリガ信号４０１を使用してアンテナトレーニングおよび選択を実施する決定が行われた後、ＵＥは、上述のようにＡＳ信号２０２またはＣＱＩ信号のいずれかを使用して次のＴＴＩの間にＡＳ信号を送信する。その結果、ＢＳは、両方のアンテナに関してチャネルを推定し、アンテナを選択し（２１０）、Ｔｘ２を使用する（２０５）という決定をＵＥに返信することができる。この場合、ＵＥがＢＳにＡＳ信号の形式に関して明示的に通知するとパフォーマンスが向上する。
【００５５】
アンテナ選択が複数のＴＴＩ間で行われる場合のトレーニング
ここで、アンテナトレーニングおよび選択が、上述のように１つのＴＴＩ内ではなく複数のＴＴＩ間で行われる、対応する事例を説明する。複数のＴＴＩ間で選択することによって、アンテナの最適なセットの選択において或る程度のさらなる遅延を伴って、ＵＥにおける実施の複雑度がさらに単純化される。
【００５６】
全ＴＴＩの使用
図５および図６は、ＵＥが複数のＴＴＩ間でアンテナをスイッチングすることしかできない場合の、送信アンテナ選択およびトレーニングを実施することができる方法を示す。ＵＥは、ＲＢ２２１を、選択アンテナを使用して通常通りに送信する。ＲＢは周期的に、非選択アンテナＴｘ２を使用して送信される。先行するＴＴＩからのチャネル推定値を使用することによって、ＢＳはここで、ＵＥに最適なアンテナを選択し（２１０）、その決定Ｔｘ２ ２０５をＵＥにフィードバックすることができる。この仕組みは、ＴＴＩをアンテナトレーニングおよび選択、並びにユーザデータ送信に使用することができることを示している。
【００５７】
図６は、ＣＱＩ信号６０２に対する同じプロセスを示している。非選択アンテナを用いて送信されるＴＴＩ６０１は、データおよび広帯域サウンディングＲＳ６０２、並びに存在する場合にはＤＭパイロットを含む。上述のように、ＣＱＩ信号を有するＴＴＩを使用することによって、共同の資源ブロック再割当ておよびアンテナ選択も可能となる。非選択アンテナの使用の周期性は上述したものから変更することができることに留意されたい。
【００５８】
しかしながら、非選択アンテナＴｘ２を用いる送信は、Ｔｘ２のチャネルがＢＳまたはＵＥのいずれかにおいて知られていない可能性があるため、保守的なより低いレートのＭＣＳを用いて行う必要がある。非選択アンテナを用いて送信されるＲＢは、データとパイロットトーンとを含む。非選択アンテナを用いる最初の送信は、ＭＣＳの保守的な選択を必要とするが、現在のチャネル推定値と結合された先行するチャネル推定値を使用して、より信頼性のある、またおそらくそれほど保守的でないＭＣＳ選択を、非選択アンテナからのＲＢの後続の送信のために取得することができる。
【００５９】
オンデマンドの適応的トレーニング
図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、選択トリガ４０１に応答してのオンデマンドの適応的アンテナ選択を示す。ＵＥは選択アンテナ（Ｔｘ１）を使用して、上述のように測定されるそのアンテナのパフォーマンスが所定の閾値を下回るまで送信を行う。ＵＥはトリガ信号４０１を送信し、次のＴＴＩにおいて、ＵＥは、図７（Ａ）に示されるように非選択アンテナを用いてＡＳパイロット信号７０１のみか、または図７（Ｂ）に示されるようにＲＢ全体７０２のいずれかを送信することによって、トレーニングを開始する。
【００６０】
本発明の１つの実施の形態において、ＵＥは続くＴＴＩおよび選択信号２０５のためにＴｘ１に復帰する。別の実施の形態では、ＢＳがＵＥにアンテナの別のサブセットにスイッチングするように指示しない限り、ＵＥはアンテナＴｘ２を使用し続ける。
【００６１】
複数のアンテナサブセットの選択
下記の実施例において、２つのＲＦチェーンおよび４つの送信アンテナを有するＵＥにおいてアンテナ選択を実施することができる方法を説明する。２つのＲＦチェーンを用いて、２つのアンテナの基準信号が、上述のＦＤＭまたはＣＤＭの様式で同時に送信される。異なる複数のアンテナの基準信号サブキャリアが、２つの異なるパターンを使用して示される。
【００６２】
ＦＤＭパイロット
上記のように、ＡＳ信号または広帯域サウンディング基準信号を使用するアンテナ選択を説明する。図８（Ａ）は、一対の非選択アンテナ（Ｔｘ３およびＴｘ４）による２つごとのＴＴＩの間のＡＳ信号８０１の周期的な送信を示し、一方で図８（Ｂ）は、３つごとのＴＴＩにおけるＡＳ信号８０１を示している。
【００６３】
ＣＤＭパイロット
図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、それぞれ一対の非選択アンテナ、たとえばＴｘ３およびＴｘ４を使用しての、２つごとのＴＴＩおよび３つごとのＴＴＩでの、周期的ＦＤＭ広帯域サウンディング基準信号９０１を用いるアンテナトレーニングおよび選択、並びにＲＢ割当てを示している。
【００６４】
図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）は、周期的ＣＤＭデータ変調信号を使用することによるアンテナセット選択を示す。この場合、同時に送信される２つのパイロット１００１および１００２は互いに直交する。ＵＥが複数のＴＴＩ間でスイッチングする場合、またオンデマンドの（適応的）アンテナ選択に対して、同様の方式が可能である。
【００６５】
１つのＲＦチェーンおよび４つの送信アンテナの場合のアンテナトレーニング
１つのＲＦチェーンおよび４つのアンテナの場合の１つの実施の形態が図１１に示されている。ＵＥは、常に１つの送信アンテナのみがアクティブであるように、４つのアンテナに対してトレーニング情報を送信する。３つの選択肢を説明するが、他の一般化および組合せも可能である。
【００６６】
図１１に示されるように、ＵＥは第１のＴＴＩ１１０１においてＴｘ１からデータパケットを送信し、ＳＢ２を使用してＴｘ２のためのＡＳ信号２０２を送信する。その結果、ＢＳはアンテナＴｘ１とアンテナＴｘ２とのいずれがより良好であるかを判断することができ、その決定、たとえばＴｘ２を使用する（１１０５）ことをＵＥにフィードバックする。このフィードバックは第３のＴＴＩの後にＵＥによって受信される。その間に、ＵＥは第２のＴＴＩ１１０２においてＴｘ１から第２のデータパケットを再送し、ＲＢのＳＢ２を使用してＴｘ３のためのＡＳ信号を送信する。その結果、送信機はＢＳによって先行して指示されたようにＴｘ２にスイッチングし、ＴＴＩ１１０３においてＴｘ２を使用して第３のデータパケットを送信する。同じＴＴＩにおいて、ＵＥはＳＢ２を使用して最後に残ったアンテナＴｘ４のためのアンテナ選択信号を送信する。その結果、ＢＳはたとえば、４つのすべてのアンテナのうちでＴｘ３が最適であると判断し、ＵＥにＴｘ３を使用して送信を行うように指示する。その結果、ＵＥはＴｘ３ １１０３を使用してデータパケット１１０４を送信する。同様の仕組みを、１４のＬＢを有し、そのうちの２つのＬＢが基準信号を搬送する１ｍｓのＴＴＩに関して説明することができる。
【００６７】
ＢＳは、異なる複数のアンテナのチャネルを推定しながら、その選択決定を更新して決定をフィードバックすることに留意されたい。１つの実施の形態では、ＢＳは、増分的に選択を更新することなくその最終決定をフィードバックするのみである。この場合、Ｔｘ２を使用するというフィードバックはなく、ＵＥはＴｘ１を使用して第３のＴＴＩを送信する。
【００６８】
図１２は、選択プロセスを加速する別の選択肢を示す。この選択肢は、１つのＴＴＩ内での選択と複数のＴＴＩ間での選択との組合せを使用する。ＵＥは、第１のＴＴＩ１２０１においてアンテナＴｘ１を使用してデータパケットを送信し、ＳＢ２を使用してアンテナＴｘ２からＡＳ信号１２０２を送信する。次いで、ＵＥはアンテナＴｘ３にスイッチングして第２のＴＴＩ１２０３においてデータパケットを送信し、ＳＢ２においてアンテナＴｘ４のためのＡＳ信号１２０４を送信する。
【００６９】
その結果、ＢＳは４つのすべての送信アンテナからチャネル推定値を求めると共に比較し、その選択決定、たとえばＴｘ３ １２０５をＵＥにフィードバックすることができる。ＵＥは選択決定を待ちながらアンテナＴｘ１からデータパケットを送信し続け、その後アンテナＴｘ３にスイッチングする。
【００７０】
代替的に図１３に示すように、ＢＳは、複数の利用可能なアンテナのチャネルのセットのみを推定することができる場合に増分的な更新を送信する。ＢＳは第１のＴＴＩの後にアンテナＴｘ１とアンテナＴｘ２とのチャネル推定値を比較し、選択決定１３０１をＵＥに返信する。たとえば、ＢＳはＴｘ２を選択する（１３０１）。この決定は第２のＴＴＩの後にＵＥによって受信される。第２のＴＴＩにおいて、ＵＥは上記のように、アンテナＴｘ３を使用してそのデータパケットを送信し、アンテナＴｘ４を使用してＡＳ信号を送信する。一方で、第３のＴＴＩにおいて、ＢＳ選択決定を受信した後に、ＵＥはＴｘ２にスイッチングしてデータパケットを送信する。上記のように、ＢＳは第２のＴＴＩの後に４つのすべてのアンテナを比較して、その選択決定、たとえばＴｘ３ １３０２をＵＥに返信することができる。ＵＥは第３のＴＴＩの後にＴｘ３にスイッチングする。
【００７１】
ＡＳパケットの使用
独立したＡＳパケット
上述の実施の形態に加えて、アンテナ選択プロセスは、図１４に示すようなアンテナ選択（ＡＳ）パケット１４００を使用することもできる。ＡＳパケットはアンテナ選択制御（ＡＳＣ）情報１４０１を、たとえば第１のロングブロック（ＬＢ１）内に埋め込み、ＤＭパイロット（Ｐ）信号１４０２を、２つのＳＢを有するスロットの場合は第１のショートブロックＳＢ１内に、または１４のＬＢを有するＴＴＩの場合はＬＢ４内に埋め込む。このプロセスは、送信バーストの直前に選択を行うことができるため、複数のバーストにおけるトラフィックに非常に適している。ＡＳＣ情報１４０１は、アンテナのいずれのサブセットがＵＥによって信号の送信に使用されているかを指示することができる。したがって、ＢＳはそのチャネル推定値を特定のアンテナに直接に関連付けることができる。加えて、ＡＳＣ情報は、ＵＥによるアンテナ選択要求、および、第２のショートブロックＳＢ２内のパイロットトーンをＢＳによるトレーニングに使用すべきであることを指示することもできる。
【００７２】
図１４に示すように、ＢＳはアンテナを選択する前にパイロットトーンを受信する必要はない。ＢＳはアップリンクＴＴＩの最初の２つのＯＦＤＭシンボルを受信した直後に選択を行うことができる。これは、以下のステップおよびタイミング遅延を伴う。ＢＳはＵＬ ＴＴＩの第１のＯＦＤＭシンボルおよび第２のＯＦＤＭシンボルをＵＥから受信し、遅延Ｔ０でチャネル推定およびアンテナ選択を実施する。ＢＳからＵＥへの距離が１０Ｋｍを下回る場合、往復伝播遅延Ｔ１は無視することができる。ＤＬ ＴＴＩの第１のロングブロックおよび第１のショートブロックはＵＥによって受信され、その結果、ＵＥは遅延Ｔ２で選択アンテナにスイッチングする。
【００７３】
ピギーバックＡＳトレーニング
代替的に図１５に示すように、ＵＥは、ＬＢ１内にＡＣＫまたはＮＡＣＫを有するパケット１５０１のような制御パケットをアンテナ選択に使用することができる。この種類のパケットは、ＵＥがＢＳからパケットを受信した後に、ＵＥが他にＢＳに送信するアップリンクパケットを有しない場合であっても、アップリンクにおいて送信される。アンテナ選択のオーバヘッドを低減するために、ＡＣＳフィールド１４０１は、そうでなければ選択されないアンテナにおいていくつかのパケットと共に送信することができる。したがって、この方式は、追加のパケットの送信を必要としない。ＡＳ情報は上述のように、周期的にまたは適応的にピギーバックすることができる。さらに、ＵＥまたはＢＳのいずれもがこのプロセスを開始することができる。
【００７４】
アンテナ選択方法
図１６は、本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択方法を示す。信号をＵＥからＢＳに送信するために、第１のアンテナを選択し（１６１０）、たとえば、選択アンテナＴｘ１は、最後に使用されたアンテナである。前回の選択はＵＥおよびＢＳに知られていると仮定する。ＵＥは１つのＴＴＩの間に、データパケットを、選択アンテナ（Ｔｘ１）を介してＢＳに送信する（１６２０）。データ（または制御情報）はデータパケットのロングブロック内で搬送される。
【００７５】
ＵＥはまた、非選択アンテナ、たとえばＴｘ２を使用して上述のようにＡＳ信号を送信する（１６３０）。ＡＳ信号の送信はｋ個のＴＴＩごとの周期的なもの、またはオンデマンドとすることができる。ＡＳ信号は、そのパケットまたは後続のデータパケットのショートブロック内で搬送される。ＡＳ信号はＦＤＭ信号またはＣＤＭ信号とすることができる。本明細書において記載される場合、ＡＳ信号は低オーバヘッド信号とすることさえできる。信号がＦＤＭ信号である場合、低オーバヘッドとは、信号サブキャリアの数がより少ないことを意味する。ＣＤＭ信号の場合、低オーバヘッド信号とは電力を低減されているものである。
【００７６】
データパケットおよびＡＳ信号の受信に応答して、ＢＳはステップ１６４０において、チャネルを推定すると共にアンテナを選択して、この選択をＵＥに送信する。ＣＤＭ信号の場合は、ＢＳは、ＵＥによって使用される資源ブロックのキャリア周波数を再割り当てすることもできる。次いで、選択、および場合によってはＲＢ割当てを受信した（１６５０）後、ＵＥは続くパケットの送信のために選択アンテナにスイッチングする。
【００７７】
アンテナ選択がオンデマンドである場合、選択プロセスは、ＳＩＮＲ、ＭＣＳまたはＨＡＲＱの履歴に基づいてＵＥまたはＢＳのいずれかによって開始することができる。
【００７８】
図１７は、アンテナを、選択した後にスイッチング（ＳＷ）することができる４つの方法（１７０１〜１７０４）を示す。アンテナのスイッチングに必要な時間は、正確な実施態様に応じてナノ秒単位、たとえば１０ナノ秒〜１００ナノ秒で測定することができる。これはシンボルの長さ、たとえば１０ｍｓよりも短い規模である。
【００７９】
したがって、本発明の１つの実施の形態において、アンテナは実質的にシンボル間でスイッチングされる。すなわち、スイッチングは先行するシンボルのブロックの終端部において、または次のシンボルのＣＰの開始部において行うことができる。
【００８０】
４つの方法は、完全に、信号の送信に使用されるＬＢ／ＳＢ内でのスイッチング、並びにＣＰ１７１０およびスイッチングのためのＬＢまたはＳＢデータ部の使用――１７０１と、パイロットトーンの送信に使用されるＬＢ／ＳＢのＣＰ、および隣接するＬＢのＣＰを使用してのスイッチング――１７０２と、ＬＢまたはＳＢデータ部を使用し、パイロットトーンの送信に使用されるＬＢ／ＳＢのＣＰ、および隣接するＬＢのＣＰは使用しないスイッチング――１７０３と、隣接するＬＢのＣＰを使用して、パイロットトーンの送信に使用されるＬＢ／ＳＢのＣＰを使用しないスイッチング――１７０４とを含む。これらの４つの方法のうち、送信のためのパイロットトーンを含むＬＢ／ＳＢがスイッチング時間に使用される第１の方法は、データＬＢが影響を受けないため、もたらされるパフォーマンス損失が最小である。
【００８１】
アンテナサウンディングＲＳオーバヘッドの低減
ＡＳ ＲＳが送信される周波数を低減することによって、アンテナ選択のオーバヘッドを低減することも可能である。加えて、サウンディング基準信号はデータが送信されない場合であっても送信することができる。さらに、基地局は、ＵＥが、非選択アンテナサブセットからサウンディング基準信号を送信していない時点を含む任意の時点でＵＥが使用すべきアンテナに関する決定を送信することができる。
【００８２】
図１８に示すように、広帯域サウンディングＲＳ１８０１は、代替的に２つのアンテナから送信される。広帯域ＳＲＳは、ＵＥがデータを送信しない場合であっても送信することができることに留意されたい。基地局は２つのアンテナのチャネルを推定し、資源ブロックおよびアンテナのスケジューリングを実施する。たとえば、サウンディングＲＳの期間が２つのＴＴＩ１８０２であり、ＵＥはＴＴ１＃１から送信を開始する。次いで、ＴＴＩ＃１、５、９、・・・のサウンディングＲＳが第１のアンテナから送信され、ＴＴＩ＃３、７、１１、・・・のサウンディングＲＳが第２のアンテナから送信される。
【００８３】
後述される本発明の１つの実施の形態は、サウンディングＲＳがＡＳ ＲＳとして使用される場合にアンテナサウンディングオーバヘッドを低減する。
【００８４】
図１９に示すように、ここでもサウンディングＲＳ１９０１が周期的に送信される。しかしながら、ここではｅＮｏｄｅＢによってデータ送信のために最近に選択された、選択アンテナと、他の非選択アンテナとを区別する。ここでｋ個ごとのサウンディングＲＳのうちの１つのみが非選択アンテナから送信され、残りのＲＳが選択アンテナから送信される。ここでｋは１よりも大きい整数、たとえば５、１０、または１５である。ｋの最適なパラメータ値は、ＵＥ速度、アップリンク無線チャネルのドップラースプレッド、ｅＮｏｄｅＢのスケジューリング制約、干渉環境等によって決まる。上記のように、ｅＮｏｄｅＢは、資源ブロック割当てを実施し、ＵＥがいずれのアンテナをデータ送信に使用すべきかを決定する。パラメータｋはｅＮｏｄｅＢおよびＵＥに事前に知られている。
【００８５】
この方式の利点は、ｅＮｏｄｅＢが選択アンテナのチャネルをより頻繁に推定することができることである。これは、ＵＥがゆっくりと移動しているか、またはまったく移動していない場合に最適なアンテナであることが多い。上記の仕組みの両方において、ｅＮｏｄｅＢは非選択アンテナがサウンディングＲＳを送信する時点を事前に知ることができる。
【００８６】
図２０に示すように、サウンディングＲＳは、ＵＥが送信するデータを有しない場合であっても、ＵＥによって送信することができる。ＤＭ ＲＳがＡＳに使用される場合のＡＳサウンディングオーバヘッドの低減を同様にして達成することができる。
【００８７】
シミュレーション
以下において、さまざまな適応的アンテナ選択方式、並びに、異なる複数のサウンディングＲＳ使用パラメータにわたる、周波数領域スケジューリングを伴うシステムレベルのシミュレーションの結果、および周波数領域スケジューリングを伴わないシステムレベルのシミュレーションの結果を説明する。
【００８８】
シミュレーションパラメータは表１に与えられる。
【００８９】
【表１】
【００９０】
シミュレーション結果
２つのアンテナの交互のサウンディング
最初に、サウンディングＲＳが、２つのアンテナから、上述のように交互に送信される事例を検討する。サウンディングＲＳの送信間隔は２ｍｓまたは１０ｍｓのいずれかに設定される。
【００９１】
単一アンテナ選択を超える、ユーザが経験する適応的アンテナ選択の利得を表２に要約する。２つのＴＴＩサウンディング間隔の間の、単一の送信アンテナを有するＵＥを超える適応的アンテナ選択能力を有するＵＥが経験するＳＮＲ利得。
【００９２】
【表２】
【００９３】
単一アンテナ選択を超える、ユーザ機器が経験する適応的アンテナ選択の利得を表３に要約する。表３において、ＴＴＩサウンディング間隔の間の、単一の送信アンテナを有するＵＥを超える適応的アンテナ選択能力を有するＵＥが経験するＳＮＲ利得。
【００９４】
【表３】
【００９５】
すべての事例において、そのリンクが経験するＳＮＲに関して測定される適応的アンテナスイッチング能力を有するＵＥのパフォーマンスが大幅に向上することが分かる。
【００９６】
アンテナサウンディングのオーバヘッドの低減
ここで、選択アンテナからのサウンディングＲＳが、非選択アンテナからよりも送信される頻度が低い事例を検討する。サウンディングＲＳの送信間隔は２ｍｓである。より頻度の低い、たとえば５つのインスタンスのうちのただ１つにおける、サウンディングＲＳの非選択アンテナからの送信のパフォーマンス損失はごくわずかである。１０のインスタンスのうちの１つ、または１５のインスタンスのうちの１つにおいてサウンディングＲＳが非選択アンテナから送信される、他のより極端な事例に基づく適応的アンテナ選択でさえ、なお著しいパフォーマンス利得をもたらす。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には無線通信ネットワークにおいてアンテナ選択信号を生成することに関し、より詳細には、ＲＦチェーンの数がアンテナの数よりも少ない送受信機においてアンテナを選択することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＦＤＭ
第３世代（３Ｇ）無線セルラ通信規格および３ＧＰＰロングタームエボリューション（ＬＴＥ）規格のような無線通信ネットワークにおいて、固定帯域幅チャネルにおける複数のユーザのための複数のサービスおよび複数のデータレートを同時にサポートすることが望まれている。１つの方式は、現在のチャネル推定値に基づく伝送の前に、シンボルを適応的に変調および符号化する。直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）を使用する、ＬＴＥにおいて利用可能な別の選択肢は、異なるユーザまたはＵＥ（ユーザ機器）に対して異なるサブキャリアまたはサブキャリアのグループを割り当てることによってマルチユーザ周波数ダイバーシティを活用することである。システム帯域幅は、たとえば１．２５ＭＨｚ〜２０ＭＨｚで変化することができる。システム帯域幅を、多数のサブキャリア、たとえば５ＭＨｚ帯域幅の場合は１０２４個のサブキャリアに分割することができる。
【０００３】
以下の標準化文書、すなわち非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３、非特許文献４、非特許文献５、および非特許文献６が参照により本明細書に援用される。３ＧＰＰ規格に従って基地局は強化され、「次世代ノードＢ（Evolved NodeB）」（ｅＮｏｄｅＢ）と呼ばれる。
【０００４】
ＭＩＭＯ
フェージングチャネル環境における無線通信システムの容量をさらに増大させるために、多入力多出力（ＭＩＭＯ）アンテナ技術を使用して、帯域幅を増大させることなくシステムの容量を増大させることができる。異なるアンテナのチャネルはかなり異なるため、ＭＩＭＯはフェージングに対するロバスト性を増大させて、また、複数のデータストリームが同時に伝送されることを可能にする。
【０００５】
ＭＩＭＯシステムは良好に機能するが、送受信機におけるハードウェアおよび信号処理の複雑度、電力消費、並びに部品サイズをも増大させる可能性がある。これは部分的には、各受信アンテナが、典型的には低雑音増幅器と、周波数ダウンコンバータと、アナログ−デジタル変換器とを備える受信無線周波数（ＲＦ）チェーンを必要とすることに起因する。同様に、各送信アンテナ素子は、デジタル−アナログ変換器と、周波数アップコンバータと、電力増幅器とを備えるＲＦチェーンを必要とする。
【０００６】
その上、空間多重化方式において、または時空間トレリス符号を用いて、受信される信号を処理することは、複雑度がアンテナの数の関数として指数関数的に増大する可能性がある受信機を必要とする。
【０００７】
アンテナ選択
ＲＦチェーンが相当により複雑で高価であるのに対して、アンテナは比較的単純で安価である。アンテナ選択は、ＭＩＭＯシステムに関連付けられる複雑度の欠点を或る程度低減する。アンテナ選択は、使用されるＲＦチェーンの数をアンテナの数よりも少なくすることによって送信機および受信機のハードウェア複雑度を低減する。
【０００８】
アンテナ選択において、利用可能なアンテナのセットのうちのサブセットがスイッチによって適応的に選択され、アンテナの選択サブセットの信号のみが、送信または受信のいずれかとすることができる、信号処理に利用可能なＲＦチェーンに接続される。本明細書において使用される場合、選択サブセットは、すべての事例において、アンテナのセットのうちのすべての利用可能なアンテナのうちの１つまたは複数を意味する。本発明はまた、複数のサブセットをトレーニングに使用することを可能にすることに留意されたい。たとえば、４つのアンテナと１つのＲＦチェーンとが存在することができるか、または８つのアンテナと２つのＲＦチェーンとが存在することができ、ここでアンテナは４つのサブセットを含む。
【０００９】
アンテナ選択信号
パイロットトーンすなわち基準信号
アンテナの最適なサブセットを選択するために、結局はアンテナの選択される最適なサブセットのみが送信に使用されるとしても、すべての可能な送信アンテナサブセットおよび受信アンテナサブセットに対応するすべてのチャネルを推定する必要がある。
【００１０】
これは、アンテナ選択信号、たとえば基準信号とも呼ばれるパイロットトーンを異なる複数のアンテナまたはアンテナサブセットから送信することによって達成することができる。異なる複数のアンテナサブセットは、同じパイロットトーンを送信するか、または異なるパイロットトーンを使用することができる。Ｎｔが送信アンテナの数を、Ｎｒが受信アンテナの数を表すものとし、Ｒｔ＝Ｎｔ／ＬｔおよびＲｒ＝Ｎｒ／Ｌｒが整数であるものとする。その結果、利用可能な送信（受信）アンテナ素子はＲｔ（Ｒｒ）個の互いに素な（disjoint）サブセットに分割することができる。パイロット反復手法は、Ｌｔ×ＬｒＭＩＭＯシステムに適切なトレーニングシーケンスをＲｔ×Ｒｒ回繰り返す。トレーニングシーケンスの各反復の間、送信ＲＦチェーンはアンテナの異なる複数のサブセットに接続される。したがって、Ｒｔ×Ｒｒ回の反復の終了時に、受信機は、さまざまな送信アンテナからさまざまな受信アンテナまでの、すべてのチャネルの完全な推定値を有する。
【００１１】
順方向リンク（チャネル）と逆方向リンク（チャネル）とが同一でない周波数分割二重（ＦＤＤ）システムにおける送信アンテナ選択の場合、受信機は、アンテナの選択サブセットの最適なセットを送信機にフィードバックする。相互的（reciprocal）時分割二重（ＴＤＤ）システムでは、送信機は独立して選択を実施することができる。
【００１２】
チャネルがゆるやかに変化する屋内ＬＡＮ用途に対して、アンテナ選択を媒体アクセス（ＭＡＣ）層プロトコルを使用して実施することができる。非特許文献７を参照されたい。
【００１３】
物理（ＰＨＹ）層プリアンブルを、追加のアンテナ素子のためのさらなるトレーニングフィールド（反復）を含むように拡張する代わりに、異なる複数のアンテナサブセットによってパケットを送受信するためのコマンドを物理層に発行することによって、アンテナ選択トレーニングがＭＡＣ層によって行われる。Ｌｔ×ＬｒＭＩＭＯシステムの単一の標準トレーニングシーケンスであるトレーニング情報がＭＡＣヘッダフィールドに埋め込まれる。
【００１４】
ＬＴＥにおけるＯＦＤＭＡ構造
基本的なアップリンク伝送方式は、非特許文献８に記載されている。この方式は、アップリンクユーザ間直交性を達成すると共に受信機側における効率的な周波数領域均等化を可能にする、サイクリックプレフィクス（ＣＰ）を用いる単一キャリア伝送（ＳＣ−ＯＦＤＭＡ）である。
【００１５】
ＬＴＥ基準信号
３ＧＰＰ ＬＴＥは、２種類の基準信号を使用することを想定している。両方の基準信号は、ＴＴＩのロングブロック（ＬＢ）のうちの１つ若しくは複数、または利用可能な場合にはＴＴＩのショートブロックにおいて送信される。
【００１６】
データ変調基準信号
データ変調（ＤＭ）基準信号は、ユーザ機器に割り当てられるサブキャリア内でデータと共に送信される。これらの信号は、ｅＮｏｄｅＢ（基地局）受信機がチャネルの正確な推定値を取得するのを助け、それによって、受信信号がコヒーレントに復号される。
【００１７】
広帯域サウンディング基準信号（ＳＲＳ）
広帯域ＳＲＳは、ｅＮｏｄｅＢが、ユーザからｅＮｏｄｅＢへのアップリンクチャネルの周波数領域応答全体を推定するのを助けるように意図されている。広帯域ＳＲＳは、サブキャリアが、原則的に、そのサブキャリアに関する最良のアップリンクチャネル利得を有するユーザに割り当てられる周波数領域スケジューリングを助ける。したがって、広帯域ＳＲＳは、たとえば５ＭＨｚまたは１０ＭＨｚのシステム帯域幅全体を占有することができる。広帯域ＳＲＳがシステム帯域幅の一部を占有し、システム帯域幅全体をカバーするために複数の伝送にわたって周波数ホッピングされる代替案も提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】３６．２１１第３世代パートナーシッププロジェクト（36.211, 3rd Generation Partnership Project）
【非特許文献２】無線アクセスネットワークの技術仕様化グループ（Technical Specification Group Radio Access Network）
【非特許文献３】物理チャネルおよび変調（Physical Channels and Modulation）（(Release 8), v 1.0.0 (2007-03)）
【非特許文献４】Ｒ１−０１０５７「ＥＵＴＲＡアップリンクにおける無線資源割当てのための適応的アンテナスイッチング（Adaptive antenna switching for radio resource allocation in the EUTRA uplink）」（Mitsubishi Electric/Nortel/NTT DoCoMo, 3GPP RAN1#48, St. Louis, USA）
【非特許文献５】Ｒ１−０７１１１９「ＥＵＴＲＡアップリンクにおけるアンテナ選択のための新規のＤＭ−ＲＳ送信方式（A new DM-RS transmission scheme for antenna selection in EUTRA uplink）」（LGE, 3GPP RAN1#48, St. Louis, USA）
【非特許文献６】「閉ループアンテナ選択と開ループ送信ダイバーシティとの比較（送信時間間隔（ＴＴＩ）内でのアンテナスイッチング）（Comparison of closed-loop antenna selection with open-loop transmit diversity (antenna switching within a transmit time interval (TTI))）」（Mitsubishi Electric, 3GPP RAN1#47bis, Sorrento, Italy）
【非特許文献７】ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ無線ＬＡＮ仕様案、Ｉ．Ｐ８０２．１１ｎ／Ｄ１．０「無線ＬＡＮ媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層および物理（ＰＨＹ）層の仕様に対する修正案：より高いスループットのための強化（Draft amendment to Wireless LAN media access control (MAC) and physical layer (PHY) specifications: Enhancements for higher throughput）」（Tech. Rep., March 2006）
【非特許文献８】３ＧＰＰ ＴＲ２５．８１４，ｖ１．２．２「次世代ＵＴＲＡの物理層態様（Physical Layer Aspects for Evolved UTRA）」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の目的は、新たな基準信号を導入することなくアンテナ選択（ＡＳ）のためのトレーニングを提供することである。
【００２０】
従来の移動電話ネットワークでは、ＵＥ内の送信機がサウンディング基準信号（ＳＲＳ）を送信し、それによって基地局が、ＵＥから基地局へのアップリンクチャネル全体の周波数応答を推定することができる。
【００２１】
ＵＥが単一の無線周波数（ＲＦ）チェーンと複数のアンテナとを有する場合、最適なアンテナが選択されなくてはならない。アンテナは、通常、パイロットトーンを使用して選択される。このため、従来のネットワークでは、送信機は、チャネル応答を推定するためのＳＲＳおよびアンテナを選択するためのパイロットトーンの双方を送信する必要がある。このため、アンテナ選択を可能にするために、さらなる信号が定義される必要があり、これによってネットワークの複雑度が増加し、アンテナ選択方法と従来のＵＥとの互換性がなくなる。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の実施の形態は、ＳＲＳを再利用することによって、上述した問題に対する解決策を提供する。ＳＲＳは、アップリンクチャネルにおける周波数応答を推定するために設計され、アンテナ選択も可能にする。このため、チャネル推定およびアンテナ選択は、同じ信号によって実施することができ、ネットワークを変更する必要がない。
【００２３】
本発明の実施の形態は、無線通信ネットワークにおけるアンテナ選択（ＡＳ）のための方法について説明し、該ネットワークはユーザ機器（ＵＥ）を備え、該ＵＥは、アンテナの第１のサブセットおよびアンテナの第２のサブセットを含む、アンテナの複数のサブセットを備え、一度にアンテナの１つのサブセットからサウンディング基準信号（ＳＲＳ）を送信するように構成される。該方法は、アンテナの前記第１のサブセットから第１のＳＲＳを送信し、アンテナの前記第２のサブセットから第２のＳＲＳを送信し、前記第１のＳＲＳおよび前記第２のＳＲＳの前記送信に応答して、アンテナの前記第１のサブセットおよびアンテナの前記第２のサブセットから、アンテナの最適なサブセットを特定する情報を受信し、アンテナの前記最適なサブセットからユーザデータを送信する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の実施の形態は、ＭＩＭＯネットワークにおける、ユーザ機器から基地局へのアップリンクにおけるアンテナ選択を可能にする。ここで、ＵＥ内のＲＦチェーンの数はアンテナの数よりも少ない。本発明はまた、適応的にアンテナを選択する手段を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１Ａ】本発明の１つの実施の形態によるベースバンド送信チェーンのブロック図である。
【図１Ｂ】本発明の１つの実施の形態による送信時間間隔のブロック図である。
【図１Ｃ】本発明の１つの実施の形態による送信時間間隔のブロック図である。
【図１Ｄ】本発明の１つの実施の形態による送信時間間隔のブロック図である。
【図１Ｅ】本発明の１つの実施の形態による送信時間間隔のブロック図である。
【図１Ｆ】本発明の１つの実施の形態による資源ブロックのブロック図である。
【図２】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号のブロック図である。
【図３】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号のブロック図である。
【図４】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号のブロック図である。
【図５】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号のブロック図である。
【図６】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号のブロック図である。
【図７】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号のブロック図である。
【図８】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号のブロック図である。
【図９】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号のブロック図である。
【図１０】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号のブロック図である。
【図１１】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号のブロック図である。
【図１２】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号のブロック図である。
【図１３】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号のブロック図である。
【図１４】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択パケットのブロック図である。
【図１５】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択パケットのブロック図である。
【図１６】本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択方法の流れ図である。
【図１７】アンテナを選択後にスイッチングすることができる４つの方法のブロック図である。
【図１８】本発明の１つの実施の形態による、異なる複数のアンテナによるサウンディング基準信号の交互の送信のブロック図である。
【図１９】本発明の１つの実施の形態による、選択アンテナからの送信よりも頻度の低い、非選択アンテナからのサウンディング基準信号の送信のブロック図である。
【図２０】本発明の１つの実施の形態による、選択アンテナからデータが送信されない場合であっても頻度の低い、非選択アンテナからのサウンディング基準信号の送信のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施の形態は、無線ネットワークにおいてアンテナ選択信号を生成および送信する方法およびシステムを提供する。より具体的には、本発明は、ＲＦチェーンの数がアンテナの数よりも少ない、たとえば２つの送信アンテナに対して１つの送信ＲＦチェーン、または４つの送信アンテナに対して２つの送信ＲＦチェーンである送受信機において使用することができる。それに応じて、受信アンテナもより少ない受信ＲＦチェーンに結合することができることは理解されたい。本明細書において説明される技法は、単一のアンテナのみを有する受信機と共に機能することができることに留意されたい。本発明は、３ＧＰＰ規格、４Ｇセルラ規格、ＷＬＡＮ規格、ＷｉＢｒｏ規格、ＷｉＭＡＸ規格、およびＩＥＥＥ８０２．２０規格に従って設計されるネットワークに適用可能である。
【００２７】
図１Ａは、本発明の実施の形態によって使用される離散フーリエ変換（ＤＦＴ）拡散ＯＦＤＭ送受信機のための送信ＲＦチェーン１０の一部を示す。ＤＦＴ１２を使用してシンボル１１が符号化され、サブキャリアマッピング１３および逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）１４が続き、続いてサイクリックプレフィクス（ＣＰ）挿入１４が為されて送信信号１５が生成される。サブキャリアマッピング１３は、送信に使用される周波数を確定する。
【００２８】
図１Ｂは、送信サブフレームすなわち送信時間間隔（ＴＴＩ）２０の基本構造を示す。送信は持続時間が０．５ｍｓの複数のタイムスロットに分割される。１つのフレームは１０ｍｓ長である。以降、用語ＴＴＩとサブフレームとは交換可能に使用される。ＴＴＩは１つまたは複数のタイムスロットを含む。ＴＴＩ２１は、ＣＰ２４によって分離されるロングブロック（ＬＢ）２２およびショートブロック（ＳＢ）を含む。ＴＴＩが１．０ｍｓ長である場合、フレームは１２のＬＢおよび４つのＳＢを有する。
【００２９】
図１Ｃは、３ＧＰＰ ＬＴＥ向けに検討される１つのタイムスロットを有するＴＴＩを示す。ＴＴＩは、０．５ｍｓの持続時間を有する。ＴＴＩは、サイクリックプレフィクス（ＣＰ）２４と、ロングブロック（ＬＢ）２２と、ショートブロック（ＳＢ）２３とを含む。ショートブロック内のシンボルをパイロットトーン２５を送信するのに使用することができる。ロングブロックは情報シンボルまたは制御シンボル（ユーザデータ）を送信するのに使用される。したがって、ＴＴＩは６つのＬＢと２つのＳＢとを含む。
【００３０】
図１Ｄは、３ＧＰＰ ＬＴＥ向けに検討される１つのタイムスロットを有する別の０．５ｍｓのＴＴＩを示す。この場合、すべてのＯＦＤＭシンボルが同じ長さであると共にロングブロックである。このタイムスロット内のＬＢのうちの１つまたは複数はパイロットトーンを送信するのに使用され、一方で他のＬＢは情報（データ）を送信するのに使用される。実際には、このＴＴＩは７つのＬＢから成る。
【００３１】
図１Ｅは、複数のタイムスロット２６を有するＴＴＩを示す。たとえば、このＴＴＩは１．０ｍｓ長であり、２つのタイムスロット２６を有する。タイムスロットは、図１Ｂ〜図１Ｄにおけるように分割することができる。この場合、ＴＴＩは１４のＬＢから成る。
【００３２】
図１Ｆは、本発明の１つの実施の形態による、送信時間間隔（ＴＴＩ）２０の間の資源ブロック（ＲＢ）２１の基本構造を示す。垂直軸は周波数を指示し、水平軸は、ＴＴＩの上記記載のように分割される時間を示す。したがって、ＲＢは時間においてロングブロック（斜線なし）２２とショートブロック（斜線付き）２３とに、たとえば６つまたは１２のロングブロックと、２つまたは４つのショートブロックとに分割される。ロングブロックは制御信号およびデータ信号に使用され、ショートブロックはデータ変調（ＤＭ）基準信号に使用される。ＲＢの別の可能な構造は、ロングブロックのみを含んでショートブロックを含まず、たとえば、０．５ｍｓのスロット内に７つのＬＢを含むか、または１０ｍｓの持続時間内に１４のＬＢを含む。周波数領域において、資源ブロックはいくつかのサブキャリア、たとえば１４のサブキャリアから成る。
【００３３】
ＳＢが存在する場合、ＳＢはＤＭ ＳＲＳおよび広帯域ＳＲＳのために使用される。ＲＢ内にＬＢのみが存在する場合、ＬＢのうちの１つまたは複数がＤＭ ＲＳおよび広帯域ＳＲＳに使用される。複数のＲＢをアップリンクユーザに割り当てることができる。これらのＲＢは連続的であることができるが、そうである必要はない。さらに、ＲＢを含むサブキャリアは、連続的であるか、またはシステム帯域幅またはその一部にわたって分散することができる。
【００３４】
ＤＭサウンディング基準信号および広帯域サウンディング基準信号は、アンテナ選択トレーニングの目的に使用することもできる。ＤＭ／広帯域ＲＳおよびＡＳ ＲＳは同じとすることができ、それらの用途のみが異なる。ＤＭ信号は他のロングブロック内のデータを復調するのに使用され、一方でＡＳ ＲＳはアンテナ選択を目的とするチャネル推定に使用される。広帯域ＳＲＳをアンテナ選択に使用することは、共同の（joint）周波数領域スケジューリングおよびアンテナ選択を容易にするという利点を有する。受信機におけるチャネル推定は既知であることに留意されたい。本発明は、ＴＴＩの間の特定の数のロングブロックおよびショートブロックには限定されないことに留意されたい。明確にするために、ＣＰは図１Ｆには示さない。
【００３５】
本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択信号は、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を使用することができる。
【００３６】
ユーザ機器（ＵＥ）から基地局（ＢＳ）へのアップリンクに関してアンテナ選択を可能にするために、ＵＥは、利用可能な送信アンテナのサブセットからＤＭ ＲＳまたは広帯域ＳＲＳを送信する。ＢＳはチャネルを推定し、送信アンテナの最適な（最良の）サブセットを選択する。ＦＤＤシステムの場合、ＢＳはまた、アンテナの選択サブセットに関する情報をＵＥにフィードバックする。その結果、ＵＥは選択送信アンテナをＢＳへの将来の送信に使用する。選択は周期的にまたはオンデマンドで実施することができる。後者の場合、トレーニングまたは選択が開始され得る前に、通知が必要とされる。選択は以前に使用された同じアンテナサブセットに対するものとすることができることに留意されたい。選択アンテナはユーザデータの受信に使用することもでき、これは、アップリンクチャネルおよびダウンリンクチャネルが相互的である、ゆるやかに変化するＴＤＤシステムによく適している。
【００３７】
ＲＦチェーンがアンテナよりも少ないとすると、パイロットトーンは、図１Ｆに示される基本ＲＢ構造と一致して、時分割多重化（ＴＤＭ）様式で周波数分割多重化（ＦＤＭ）または符号分割多重化（ＣＤＭ）を使用して、アンテナの異なる複数のセットによって送信される。
【００３８】
下記の説明において、最初に、１つのＲＦチェーンと、２つの送信または受信アンテナと、ＦＤＭパイロットトーンとを有するＵＥを検討する。次いで、これらの方式をＣＤＭパイロットトーンを用いる使用に拡張する。次に、ＦＤＭパイロットトーンおよびＣＤＭパイロットトーンの両方に関して２つのＲＦチェーンおよび４つのアンテナを検討する。この説明に基づくさらなる拡張も可能である。次いで、アンテナの選択サブセット、すなわち、データを同時に送信しているかまたは送信したものと、他の非選択アンテナとの間で区別する方式を検討する。区別は、ＡＳ ＲＳが、選択アンテナサブセットおよび非選択アンテナサブセットによって送信される頻度にある。
【００３９】
本明細書において規定される場合、選択アンテナサブセットは、最近にユーザデータを送信しており、一方で非選択サブセットは、通常、アンテナ選択信号を送信するのみである。本発明の１つの実施の形態によって、非選択アンテナサブセットは、選択アンテナサブセットよりもＡＳ信号を送信する頻度が低い。
【００４０】
アンテナトレーニングの２つの事例、すなわち、アンテナトレーニングおよび選択が１つのＴＴＩ内で行われる事例と、アンテナトレーニングおよび選択が複数のＴＴＩ間で行われる事例とを検討する。
【００４１】
これらの事例のそれぞれに関して、周期的なアンテナ選択およびオンデマンドのアンテナ選択を説明する。データ変調（ＤＭ）ＲＳ、広帯域ＳＲＳ、またはハイブリッド方式のような、アンテナ選択のためのさまざまな代替的なパイロットトーンの使用を説明する。
【００４２】
１つの送信ＲＦチェーンおよび２つのアンテナ（Ｔｘ１およびＴｘ２）を有するＵＥの下記の実施例において、６つのＬＢおよび２つのＳＢを有するスロット構造に関して、１つのブロック（ＳＢ１）がデータ信号、制御信号、およびＤＭ信号の送信に使用され、一方で別のブロック（ＳＢ２）がＡＳ信号の周期的な送信に使用されると仮定する。ＬＢを含む（ＳＢを含まない）１ｍｓのＴＴＩに関して、２つのＬＢ、たとえばＬＢ４およびＬＢ１１がＤＭ ＳＲＳおよび広帯域ＳＲＳの送信に使用される。ＢＳは基準信号からチャネルを推定し、それに応じてアンテナ選択決定を行う。この説明の目的のために、選択のＢＳ通知とＵＥにおける実際のスイッチングとの間に遅延が存在すると仮定する。
【００４３】
アンテナ選択が１つのＴＴＩ内で行われる場合のトレーニング
ＤＭ ＲＳの使用
図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示されるように、アンテナ選択およびトレーニングは、ＡＳ信号を周期的に生成することによって実施することができる。図２（Ａ）は、２つのＴＴＩごとのアンテナ選択を示し、図２（Ｂ）は、３つのＴＴＩごとのアンテナ選択を示す。
【００４４】
図２（Ａ）に示されるように、最初のＴＴＩ２２０の間、ＵＥは、選択アンテナ（例えばＢＳに知られている、使用されるアンテナＴｘ１）を用いて、すべてのロングブロックと、ＳＢ１内のＤＭ信号２０１とを含む、ＲＢ２２１のほとんどの送信から開始する。しかしながら、ＲＢ２２１のＡＳ信号２０２は、ＳＢ２において非選択アンテナ（Ｔｘ２）から送信される。本明細書において使用される場合、「非選択」とは、最近のＲＢにおけるデータシンボルの送信に使用されたアンテナのサブセットではない、アンテナの別のサブセットを使用することを意味する。すなわち、ＵＥは、アンテナの異なる複数のサブセットを用いて１つのＴＴＩにおいてシンボルを送信する。
【００４５】
ＤＭ信号のために使用される２つのＬＢを有する３つのスロットを含む１ｍｓのＴＴＩの場合、ＵＥは、データのためのすべてのＬＢ（１〜３、５〜１４）と、ＤＭ信号のためのＬＢ４とを含むＲＢのほとんどの送信から開始する。しかしながら、ＲＢのＡＳ信号はＬＢ１１において非選択アンテナから送信される。
【００４６】
図示されるように、ＡＳ信号２０２は、ＦＤＭ信号トーンの場合にはより少ない、たとえば図２（Ａ）に示すものの半分の数の基準信号キャリアを使用するか、またはＣＤＭ信号の場合にはより低い電力を使用するため、「低オーバヘッド」信号とすることができる。
【００４７】
ＢＳは、Ｔｘ１のＤＭ信号２０１およびＴｘ２のＡＳ信号２０２を使用してアンテナのサブセット（アンテナが２つの場合は１つ）を選択する（２１０）。選択を行った後の或る時点において、ＢＳは選択、たとえば「Ｔｘ２を使用する（２０５）」をＵＥにフィードバックする。ＵＥは、フィードバックを受信した後、次のＴＴＩのために選択送信アンテナＴｘ２にスイッチングする。図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示されるように、このトレーニングプロセスは周期的に繰り返される。
【００４８】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）はまた、アンテナ選択に必要な推定精度がコヒーレントな復調に必要な推定精度よりも低いため、ＦＤＭ信号に関してはリターンパス転送（ＲＰＦ）に関して、またＣＤＭ信号に関しては電力に関してオーバヘッドの量を低減することができることを示している。オーバヘッド量低減は、選択精度とパイロットトーンオーバヘッド低減との間のトレードオフを伴う。
【００４９】
広帯域ＳＲＳの使用
アップリンクチャネルに関する図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示されるように、アンテナトレーニングおよび選択は、広帯域サウンディングＲＳ３０２を使用して実施することもできる。これらの信号は、チャネル品質指標（ＣＱＩ）パイロット信号として既知である。ＣＱＩ信号は、ＢＳにおけるチャネル選択および周波数領域割当てを可能にするために送信される。ＣＱＩパイロットの帯域幅はＲＢの帯域幅よりも広いことに留意されたい。
【００５０】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示されるように、一方のブロック（ＳＢ１）がデータ信号（ロングブロック）およびＲＢのほとんどのＤＭ信号３０１に使用され、他方のブロック（ＳＢ２）がＣＱＩ信号３０２に使用される。図３（Ａ）は、ＴＴＩごとのＣＱＩ信号３０２を使用しての共同のアンテナ選択および資源ブロック割当てを示している。
【００５１】
図３（Ｂ）は、複数の、たとえば２つ以上のＴＴＩごとに送信されるＣＱＩ信号を使用しての共同のアンテナ選択および資源ブロック割当てを示している。一般に、ＣＱＩ信号はすべてのＴＴＩにおいて、または複数のＴＴＩごとに周期的に送信される。
【００５２】
これによって、ＢＳが両方のアンテナに対してチャネルの広帯域周波数応答を推定することが可能となる。トレーニングおよび選択にＣＱＩ信号を使用することは、共同の資源ブロックキャリア周波数割当ておよびアンテナ選択を可能にするという追加の利点を有し、これによって、周波数領域スケジューリングの効率が改善される。ＵＥは送信アンテナおよびＲＢにおいて使用される周波数をスイッチングすることができる。
【００５３】
オンデマンドの適応的アンテナトレーニングおよび選択
ＡＳ信号を周期的に送信する代わりに、図４に示すように、現在のアンテナのパフォーマンスが所望の閾値を下回った場合にのみＡＳ信号を送信することができる。信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）推定値、ハイブリッド自動反復要求（ＨＡＲＱ）状態、または変調・符号化方式（ＭＣＳ）プロセスの履歴を維持して、アンテナ選択が要求される時点を確定することができる。履歴はＵＥまたはＢＳのいずれかによって収集することができる。
【００５４】
ＵＥまたはＢＳのいずれかによって、たとえば選択トリガ信号４０１を使用してアンテナトレーニングおよび選択を実施する決定が行われた後、ＵＥは、上述のようにＡＳ信号２０２またはＣＱＩ信号のいずれかを使用して次のＴＴＩの間にＡＳ信号を送信する。その結果、ＢＳは、両方のアンテナに関してチャネルを推定し、アンテナを選択し（２１０）、Ｔｘ２を使用する（２０５）という決定をＵＥに返信することができる。この場合、ＵＥがＢＳにＡＳ信号の形式に関して明示的に通知するとパフォーマンスが向上する。
【００５５】
アンテナ選択が複数のＴＴＩ間で行われる場合のトレーニング
ここで、アンテナトレーニングおよび選択が、上述のように１つのＴＴＩ内ではなく複数のＴＴＩ間で行われる、対応する事例を説明する。複数のＴＴＩ間で選択することによって、アンテナの最適なセットの選択において或る程度のさらなる遅延を伴って、ＵＥにおける実施の複雑度がさらに単純化される。
【００５６】
全ＴＴＩの使用
図５および図６は、ＵＥが複数のＴＴＩ間でアンテナをスイッチングすることしかできない場合の、送信アンテナ選択およびトレーニングを実施することができる方法を示す。ＵＥは、ＲＢ２２１を、選択アンテナを使用して通常通りに送信する。ＲＢは周期的に、非選択アンテナＴｘ２を使用して送信される。先行するＴＴＩからのチャネル推定値を使用することによって、ＢＳはここで、ＵＥに最適なアンテナを選択し（２１０）、その決定Ｔｘ２ ２０５をＵＥにフィードバックすることができる。この仕組みは、ＴＴＩをアンテナトレーニングおよび選択、並びにユーザデータ送信に使用することができることを示している。
【００５７】
図６は、ＣＱＩ信号６０２に対する同じプロセスを示している。非選択アンテナを用いて送信されるＴＴＩ６０１は、データおよび広帯域サウンディングＲＳ６０２、並びに存在する場合にはＤＭパイロットを含む。上述のように、ＣＱＩ信号を有するＴＴＩを使用することによって、共同の資源ブロック再割当ておよびアンテナ選択も可能となる。非選択アンテナの使用の周期性は上述したものから変更することができることに留意されたい。
【００５８】
しかしながら、非選択アンテナＴｘ２を用いる送信は、Ｔｘ２のチャネルがＢＳまたはＵＥのいずれかにおいて知られていない可能性があるため、保守的なより低いレートのＭＣＳを用いて行う必要がある。非選択アンテナを用いて送信されるＲＢは、データとパイロットトーンとを含む。非選択アンテナを用いる最初の送信は、ＭＣＳの保守的な選択を必要とするが、現在のチャネル推定値と結合された先行するチャネル推定値を使用して、より信頼性のある、またおそらくそれほど保守的でないＭＣＳ選択を、非選択アンテナからのＲＢの後続の送信のために取得することができる。
【００５９】
オンデマンドの適応的トレーニング
図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、選択トリガ４０１に応答してのオンデマンドの適応的アンテナ選択を示す。ＵＥは選択アンテナ（Ｔｘ１）を使用して、上述のように測定されるそのアンテナのパフォーマンスが所定の閾値を下回るまで送信を行う。ＵＥはトリガ信号４０１を送信し、次のＴＴＩにおいて、ＵＥは、図７（Ａ）に示されるように非選択アンテナを用いてＡＳパイロット信号７０１のみか、または図７（Ｂ）に示されるようにＲＢ全体７０２のいずれかを送信することによって、トレーニングを開始する。
【００６０】
本発明の１つの実施の形態において、ＵＥは続くＴＴＩおよび選択信号２０５のためにＴｘ１に復帰する。別の実施の形態では、ＢＳがＵＥにアンテナの別のサブセットにスイッチングするように指示しない限り、ＵＥはアンテナＴｘ２を使用し続ける。
【００６１】
複数のアンテナサブセットの選択
下記の実施例において、２つのＲＦチェーンおよび４つの送信アンテナを有するＵＥにおいてアンテナ選択を実施することができる方法を説明する。２つのＲＦチェーンを用いて、２つのアンテナの基準信号が、上述のＦＤＭまたはＣＤＭの様式で同時に送信される。異なる複数のアンテナの基準信号サブキャリアが、２つの異なるパターンを使用して示される。
【００６２】
ＦＤＭパイロット
上記のように、ＡＳ信号または広帯域サウンディング基準信号を使用するアンテナ選択を説明する。図８（Ａ）は、一対の非選択アンテナ（Ｔｘ３およびＴｘ４）による２つごとのＴＴＩの間のＡＳ信号８０１の周期的な送信を示し、一方で図８（Ｂ）は、３つごとのＴＴＩにおけるＡＳ信号８０１を示している。
【００６３】
ＣＤＭパイロット
図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、それぞれ一対の非選択アンテナ、たとえばＴｘ３およびＴｘ４を使用しての、２つごとのＴＴＩおよび３つごとのＴＴＩでの、周期的ＦＤＭ広帯域サウンディング基準信号９０１を用いるアンテナトレーニングおよび選択、並びにＲＢ割当てを示している。
【００６４】
図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）は、周期的ＣＤＭデータ変調信号を使用することによるアンテナセット選択を示す。この場合、同時に送信される２つのパイロット１００１および１００２は互いに直交する。ＵＥが複数のＴＴＩ間でスイッチングする場合、またオンデマンドの（適応的）アンテナ選択に対して、同様の方式が可能である。
【００６５】
１つのＲＦチェーンおよび４つの送信アンテナの場合のアンテナトレーニング
１つのＲＦチェーンおよび４つのアンテナの場合の１つの実施の形態が図１１に示されている。ＵＥは、常に１つの送信アンテナのみがアクティブであるように、４つのアンテナに対してトレーニング情報を送信する。３つの選択肢を説明するが、他の一般化および組合せも可能である。
【００６６】
図１１に示されるように、ＵＥは第１のＴＴＩ１１０１においてＴｘ１からデータパケットを送信し、ＳＢ２を使用してＴｘ２のためのＡＳ信号２０２を送信する。その結果、ＢＳはアンテナＴｘ１とアンテナＴｘ２とのいずれがより良好であるかを判断することができ、その決定、たとえばＴｘ２を使用する（１１０５）ことをＵＥにフィードバックする。このフィードバックは第３のＴＴＩの後にＵＥによって受信される。その間に、ＵＥは第２のＴＴＩ１１０２においてＴｘ１から第２のデータパケットを再送し、ＲＢのＳＢ２を使用してＴｘ３のためのＡＳ信号を送信する。その結果、送信機はＢＳによって先行して指示されたようにＴｘ２にスイッチングし、ＴＴＩ１１０３においてＴｘ２を使用して第３のデータパケットを送信する。同じＴＴＩにおいて、ＵＥはＳＢ２を使用して最後に残ったアンテナＴｘ４のためのアンテナ選択信号を送信する。その結果、ＢＳはたとえば、４つのすべてのアンテナのうちでＴｘ３が最適であると判断し、ＵＥにＴｘ３を使用して送信を行うように指示する。その結果、ＵＥはＴｘ３ １１０３を使用してデータパケット１１０４を送信する。同様の仕組みを、１４のＬＢを有し、そのうちの２つのＬＢが基準信号を搬送する１ｍｓのＴＴＩに関して説明することができる。
【００６７】
ＢＳは、異なる複数のアンテナのチャネルを推定しながら、その選択決定を更新して決定をフィードバックすることに留意されたい。１つの実施の形態では、ＢＳは、増分的に選択を更新することなくその最終決定をフィードバックするのみである。この場合、Ｔｘ２を使用するというフィードバックはなく、ＵＥはＴｘ１を使用して第３のＴＴＩを送信する。
【００６８】
図１２は、選択プロセスを加速する別の選択肢を示す。この選択肢は、１つのＴＴＩ内での選択と複数のＴＴＩ間での選択との組合せを使用する。ＵＥは、第１のＴＴＩ１２０１においてアンテナＴｘ１を使用してデータパケットを送信し、ＳＢ２を使用してアンテナＴｘ２からＡＳ信号１２０２を送信する。次いで、ＵＥはアンテナＴｘ３にスイッチングして第２のＴＴＩ１２０３においてデータパケットを送信し、ＳＢ２においてアンテナＴｘ４のためのＡＳ信号１２０４を送信する。
【００６９】
その結果、ＢＳは４つのすべての送信アンテナからチャネル推定値を求めると共に比較し、その選択決定、たとえばＴｘ３ １２０５をＵＥにフィードバックすることができる。ＵＥは選択決定を待ちながらアンテナＴｘ１からデータパケットを送信し続け、その後アンテナＴｘ３にスイッチングする。
【００７０】
代替的に図１３に示すように、ＢＳは、複数の利用可能なアンテナのチャネルのセットのみを推定することができる場合に増分的な更新を送信する。ＢＳは第１のＴＴＩの後にアンテナＴｘ１とアンテナＴｘ２とのチャネル推定値を比較し、選択決定１３０１をＵＥに返信する。たとえば、ＢＳはＴｘ２を選択する（１３０１）。この決定は第２のＴＴＩの後にＵＥによって受信される。第２のＴＴＩにおいて、ＵＥは上記のように、アンテナＴｘ３を使用してそのデータパケットを送信し、アンテナＴｘ４を使用してＡＳ信号を送信する。一方で、第３のＴＴＩにおいて、ＢＳ選択決定を受信した後に、ＵＥはＴｘ２にスイッチングしてデータパケットを送信する。上記のように、ＢＳは第２のＴＴＩの後に４つのすべてのアンテナを比較して、その選択決定、たとえばＴｘ３ １３０２をＵＥに返信することができる。ＵＥは第３のＴＴＩの後にＴｘ３にスイッチングする。
【００７１】
ＡＳパケットの使用
独立したＡＳパケット
上述の実施の形態に加えて、アンテナ選択プロセスは、図１４に示すようなアンテナ選択（ＡＳ）パケット１４００を使用することもできる。ＡＳパケットはアンテナ選択制御（ＡＳＣ）情報１４０１を、たとえば第１のロングブロック（ＬＢ１）内に埋め込み、ＤＭパイロット（Ｐ）信号１４０２を、２つのＳＢを有するスロットの場合は第１のショートブロックＳＢ１内に、または１４のＬＢを有するＴＴＩの場合はＬＢ４内に埋め込む。このプロセスは、送信バーストの直前に選択を行うことができるため、複数のバーストにおけるトラフィックに非常に適している。ＡＳＣ情報１４０１は、アンテナのいずれのサブセットがＵＥによって信号の送信に使用されているかを指示することができる。したがって、ＢＳはそのチャネル推定値を特定のアンテナに直接に関連付けることができる。加えて、ＡＳＣ情報は、ＵＥによるアンテナ選択要求、および、第２のショートブロックＳＢ２内のパイロットトーンをＢＳによるトレーニングに使用すべきであることを指示することもできる。
【００７２】
図１４に示すように、ＢＳはアンテナを選択する前にパイロットトーンを受信する必要はない。ＢＳはアップリンクＴＴＩの最初の２つのＯＦＤＭシンボルを受信した直後に選択を行うことができる。これは、以下のステップおよびタイミング遅延を伴う。ＢＳはＵＬ ＴＴＩの第１のＯＦＤＭシンボルおよび第２のＯＦＤＭシンボルをＵＥから受信し、遅延Ｔ０でチャネル推定およびアンテナ選択を実施する。ＢＳからＵＥへの距離が１０Ｋｍを下回る場合、往復伝播遅延Ｔ１は無視することができる。ＤＬ ＴＴＩの第１のロングブロックおよび第１のショートブロックはＵＥによって受信され、その結果、ＵＥは遅延Ｔ２で選択アンテナにスイッチングする。
【００７３】
ピギーバックＡＳトレーニング
代替的に図１５に示すように、ＵＥは、ＬＢ１内にＡＣＫまたはＮＡＣＫを有するパケット１５０１のような制御パケットをアンテナ選択に使用することができる。この種類のパケットは、ＵＥがＢＳからパケットを受信した後に、ＵＥが他にＢＳに送信するアップリンクパケットを有しない場合であっても、アップリンクにおいて送信される。アンテナ選択のオーバヘッドを低減するために、ＡＣＳフィールド１４０１は、そうでなければ選択されないアンテナにおいていくつかのパケットと共に送信することができる。したがって、この方式は、追加のパケットの送信を必要としない。ＡＳ情報は上述のように、周期的にまたは適応的にピギーバックすることができる。さらに、ＵＥまたはＢＳのいずれもがこのプロセスを開始することができる。
【００７４】
アンテナ選択方法
図１６は、本発明の１つの実施の形態によるアンテナ選択方法を示す。信号をＵＥからＢＳに送信するために、第１のアンテナを選択し（１６１０）、たとえば、選択アンテナＴｘ１は、最後に使用されたアンテナである。前回の選択はＵＥおよびＢＳに知られていると仮定する。ＵＥは１つのＴＴＩの間に、データパケットを、選択アンテナ（Ｔｘ１）を介してＢＳに送信する（１６２０）。データ（または制御情報）はデータパケットのロングブロック内で搬送される。
【００７５】
ＵＥはまた、非選択アンテナ、たとえばＴｘ２を使用して上述のようにＡＳ信号を送信する（１６３０）。ＡＳ信号の送信はｋ個のＴＴＩごとの周期的なもの、またはオンデマンドとすることができる。ＡＳ信号は、そのパケットまたは後続のデータパケットのショートブロック内で搬送される。ＡＳ信号はＦＤＭ信号またはＣＤＭ信号とすることができる。本明細書において記載される場合、ＡＳ信号は低オーバヘッド信号とすることさえできる。信号がＦＤＭ信号である場合、低オーバヘッドとは、信号サブキャリアの数がより少ないことを意味する。ＣＤＭ信号の場合、低オーバヘッド信号とは電力を低減されているものである。
【００７６】
データパケットおよびＡＳ信号の受信に応答して、ＢＳはステップ１６４０において、チャネルを推定すると共にアンテナを選択して、この選択をＵＥに送信する。ＣＤＭ信号の場合は、ＢＳは、ＵＥによって使用される資源ブロックのキャリア周波数を再割り当てすることもできる。次いで、選択、および場合によってはＲＢ割当てを受信した（１６５０）後、ＵＥは続くパケットの送信のために選択アンテナにスイッチングする。
【００７７】
アンテナ選択がオンデマンドである場合、選択プロセスは、ＳＩＮＲ、ＭＣＳまたはＨＡＲＱの履歴に基づいてＵＥまたはＢＳのいずれかによって開始することができる。
【００７８】
図１７は、アンテナを、選択した後にスイッチング（ＳＷ）することができる４つの方法（１７０１〜１７０４）を示す。アンテナのスイッチングに必要な時間は、正確な実施態様に応じてナノ秒単位、たとえば１０ナノ秒〜１００ナノ秒で測定することができる。これはシンボルの長さ、たとえば１０ｍｓよりも短い規模である。
【００７９】
したがって、本発明の１つの実施の形態において、アンテナは実質的にシンボル間でスイッチングされる。すなわち、スイッチングは先行するシンボルのブロックの終端部において、または次のシンボルのＣＰの開始部において行うことができる。
【００８０】
４つの方法は、完全に、信号の送信に使用されるＬＢ／ＳＢ内でのスイッチング、並びにＣＰ１７１０およびスイッチングのためのＬＢまたはＳＢデータ部の使用――１７０１と、パイロットトーンの送信に使用されるＬＢ／ＳＢのＣＰ、および隣接するＬＢのＣＰを使用してのスイッチング――１７０２と、ＬＢまたはＳＢデータ部を使用し、パイロットトーンの送信に使用されるＬＢ／ＳＢのＣＰ、および隣接するＬＢのＣＰは使用しないスイッチング――１７０３と、隣接するＬＢのＣＰを使用して、パイロットトーンの送信に使用されるＬＢ／ＳＢのＣＰを使用しないスイッチング――１７０４とを含む。これらの４つの方法のうち、送信のためのパイロットトーンを含むＬＢ／ＳＢがスイッチング時間に使用される第１の方法は、データＬＢが影響を受けないため、もたらされるパフォーマンス損失が最小である。
【００８１】
アンテナサウンディングＲＳオーバヘッドの低減
ＡＳ ＲＳが送信される周波数を低減することによって、アンテナ選択のオーバヘッドを低減することも可能である。加えて、サウンディング基準信号はデータが送信されない場合であっても送信することができる。さらに、基地局は、ＵＥが、非選択アンテナサブセットからサウンディング基準信号を送信していない時点を含む任意の時点でＵＥが使用すべきアンテナに関する決定を送信することができる。
【００８２】
図１８に示すように、広帯域サウンディングＲＳ１８０１は、代替的に２つのアンテナから送信される。広帯域ＳＲＳは、ＵＥがデータを送信しない場合であっても送信することができることに留意されたい。基地局は２つのアンテナのチャネルを推定し、資源ブロックおよびアンテナのスケジューリングを実施する。たとえば、サウンディングＲＳの期間が２つのＴＴＩ１８０２であり、ＵＥはＴＴ１＃１から送信を開始する。次いで、ＴＴＩ＃１、５、９、・・・のサウンディングＲＳが第１のアンテナから送信され、ＴＴＩ＃３、７、１１、・・・のサウンディングＲＳが第２のアンテナから送信される。
【００８３】
後述される本発明の１つの実施の形態は、サウンディングＲＳがＡＳ ＲＳとして使用される場合にアンテナサウンディングオーバヘッドを低減する。
【００８４】
図１９に示すように、ここでもサウンディングＲＳ１９０１が周期的に送信される。しかしながら、ここではｅＮｏｄｅＢによってデータ送信のために最近に選択された、選択アンテナと、他の非選択アンテナとを区別する。ここでｋ個ごとのサウンディングＲＳのうちの１つのみが非選択アンテナから送信され、残りのＲＳが選択アンテナから送信される。ここでｋは１よりも大きい整数、たとえば５、１０、または１５である。ｋの最適なパラメータ値は、ＵＥ速度、アップリンク無線チャネルのドップラースプレッド、ｅＮｏｄｅＢのスケジューリング制約、干渉環境等によって決まる。上記のように、ｅＮｏｄｅＢは、資源ブロック割当てを実施し、ＵＥがいずれのアンテナをデータ送信に使用すべきかを決定する。パラメータｋはｅＮｏｄｅＢおよびＵＥに事前に知られている。
【００８５】
この方式の利点は、ｅＮｏｄｅＢが選択アンテナのチャネルをより頻繁に推定することができることである。これは、ＵＥがゆっくりと移動しているか、またはまったく移動していない場合に最適なアンテナであることが多い。上記の仕組みの両方において、ｅＮｏｄｅＢは非選択アンテナがサウンディングＲＳを送信する時点を事前に知ることができる。
【００８６】
図２０に示すように、サウンディングＲＳは、ＵＥが送信するデータを有しない場合であっても、ＵＥによって送信することができる。ＤＭ ＲＳがＡＳに使用される場合のＡＳサウンディングオーバヘッドの低減を同様にして達成することができる。
【００８７】
シミュレーション
以下において、さまざまな適応的アンテナ選択方式、並びに、異なる複数のサウンディングＲＳ使用パラメータにわたる、周波数領域スケジューリングを伴うシステムレベルのシミュレーションの結果、および周波数領域スケジューリングを伴わないシステムレベルのシミュレーションの結果を説明する。
【００８８】
シミュレーションパラメータは表１に与えられる。
【００８９】
【表１】
【００９０】
シミュレーション結果
２つのアンテナの交互のサウンディング
最初に、サウンディングＲＳが、２つのアンテナから、上述のように交互に送信される事例を検討する。サウンディングＲＳの送信間隔は２ｍｓまたは１０ｍｓのいずれかに設定される。
【００９１】
単一アンテナ選択を超える、ユーザが経験する適応的アンテナ選択の利得を表２に要約する。２つのＴＴＩサウンディング間隔の間の、単一の送信アンテナを有するＵＥを超える適応的アンテナ選択能力を有するＵＥが経験するＳＮＲ利得。
【００９２】
【表２】
【００９３】
単一アンテナ選択を超える、ユーザ機器が経験する適応的アンテナ選択の利得を表３に要約する。表３において、ＴＴＩサウンディング間隔の間の、単一の送信アンテナを有するＵＥを超える適応的アンテナ選択能力を有するＵＥが経験するＳＮＲ利得。
【００９４】
【表３】
【００９５】
すべての事例において、そのリンクが経験するＳＮＲに関して測定される適応的アンテナスイッチング能力を有するＵＥのパフォーマンスが大幅に向上することが分かる。
【００９６】
アンテナサウンディングのオーバヘッドの低減
ここで、選択アンテナからのサウンディングＲＳが、非選択アンテナからよりも送信される頻度が低い事例を検討する。サウンディングＲＳの送信間隔は２ｍｓである。より頻度の低い、たとえば５つのインスタンスのうちのただ１つにおける、サウンディングＲＳの非選択アンテナからの送信のパフォーマンス損失はごくわずかである。１０のインスタンスのうちの１つ、または１５のインスタンスのうちの１つにおいてサウンディングＲＳが非選択アンテナから送信される、他のより極端な事例に基づく適応的アンテナ選択でさえ、なお著しいパフォーマンス利得をもたらす。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信ネットワークにおけるアンテナ選択（ＡＳ）のための方法であって、該ネットワークは、ユーザ機器（ＵＥ）を備え、該ＵＥは、アンテナの第１のサブセットおよびアンテナの第２のサブセットを含む、アンテナの複数のサブセットを備え、一度にアンテナの１つのサブセットからサウンディング基準信号（ＳＲＳ）を送信するように構成され、該方法は、
アンテナの前記第１のサブセットから第１のＳＲＳを送信することと、
アンテナの前記第２のサブセットから第２のＳＲＳを送信することと、
前記第１のＳＲＳおよび前記第２のＳＲＳの前記送信に応答して、アンテナの前記第１のサブセットおよびアンテナの前記第２のサブセットから、アンテナの最適なサブセットを特定する情報を受信することと、
アンテナの前記最適なサブセットからユーザデータを送信することと
を含む方法。
【請求項２】
前記情報に基づいて、アンテナの前記第１のサブセットおよびアンテナの前記第２のサブセットからアンテナの前記最適なサブセットを選択すること
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のＳＲＳおよび前記第２のＳＲＳに基づいて、複数の時間周波数資源要素（リソースエレメント）にわたって、アンテナの前記第１のサブセットおよびアンテナの前記第２のサブセットのためのチャネルを推定することと、
前記推定されたチャネルに基づいて、アンテナの前記第１のサブセットおよびアンテナの前記第２のサブセットからアンテナの前記最適なサブセットを選択することと
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ＳＲＳは、前記ＵＥに資源ブロックを割り当てるために前記ネットワークによって使用される
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ＵＥは、１つのみの無線周波数（ＲＦ）チェーンを備える
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のＳＲＳおよび前記第２のＳＲＳは、時分割多重化様式で送信される
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のＳＲＳは、第１のサブフレーム内で送信され、前記第２のＳＲＳは、第２のサブフレーム内で送信される
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のＳＲＳおよび前記第２のＳＲＳは、直交周波数分割多重化を使用して送信される
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のＳＲＳおよび前記第２のＳＲＳの前記送信は、周期的である
請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のＳＲＳおよび前記第２のＳＲＳは、前記ネットワークによって要求されるときに送信される
請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ＳＲＳは、前記ＵＥによって送信される全てのサブフレームに含まれる
請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＳＲＳは、前記ＵＥによって送信される複数のサブフレームごとに含まれる
請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
最近に前記ユーザデータを送信したアンテナの前記サブセットが、利用可能なアンテナの前記セットのうちの選択アンテナサブセットであり、利用可能なアンテナの前記セットのうちの他のアンテナは、非選択アンテナサブセットであり、前記方法は、
前記非選択サブセットから、前記選択アンテナサブセットよりも低い頻度で前記ＳＲＳを送信すること
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
最近に前記ユーザデータを送信したアンテナの前記サブセットが、利用可能なアンテナの前記セットのうちの選択アンテナサブセットであり、利用可能なアンテナの前記セットのうちの他のアンテナは、非選択アンテナサブセットであり、前記方法は、
前記非選択サブセットから、前記選択アンテナサブセットよりも高い頻度で前記ＳＲＳを送信すること
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記情報は、前記第１のＳＲＳおよび前記第２のＳＲＳのみに基づく
請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
ユーザ機器（ＵＥ）であって、該ＵＥは、一度にアンテナの１つのサブセットからサウンディング基準信号（ＳＲＳ）を送信するように構成され、
第１のＳＲＳを送信するように構成されるアンテナの第１のサブセットと、
第２のＳＲＳを送信するように構成されるアンテナの第２のサブセットと、
前記第１のＳＲＳおよび前記第２のＳＲＳの前記送信に応答して、アンテナの前記第１のサブセットおよびアンテナの前記第２のサブセットから、アンテナの最適なサブセットを特定する情報を受信するように構成される受信モジュールと、
アンテナの前記最適なサブセットからユーザデータを送信するように構成される送信機と
を備えるＵＥ。
【請求項１７】
前記情報に基づいて、アンテナの前記第１のサブセットおよびアンテナの前記第２のサブセットからアンテナの前記最適なサブセットを選択するように構成される選択モジュールをさらに備える
請求項１６に記載のＵＥ。
【請求項１８】
アンテナの前記最適なサブセットに関連する前記情報に基づいて、アンテナの前記第１のサブセットとアンテナの前記第２のサブセットとの間で切り換える手段
をさらに備える請求項１６に記載のＵＥ。
【請求項１９】
無線通信ネットワークであって、該ネットワークは、ユーザ機器（ＵＥ）を備え、該ＵＥは、該ＵＥがアンテナ選択（ＡＳ）に適合するように、アンテナの第１のサブセットおよびアンテナの第２のサブセットを含む、アンテナの複数のサブセットを備え、一度にアンテナの１つのサブセットからサウンディング基準信号（ＳＲＳ）を送信するように構成され、該ネットワークは、
アンテナの前記第１のサブセットから第１のＳＲＳを送信する手段と、
アンテナの前記第２のサブセットから第２のＳＲＳを送信する手段と、
前記第１のＳＲＳおよび前記第２のＳＲＳの前記送信に応答して、アンテナの前記第１のサブセットおよびアンテナの前記第２のサブセットから、アンテナの最適なサブセットを特定する情報を受信する手段と、
アンテナの前記最適なサブセットからユーザデータを送信する手段と
を備えるネットワーク。
【請求項２０】
前記情報に基づいて、アンテナの前記第１のサブセットおよびアンテナの前記第２のサブセットからアンテナの前記最適なサブセットを選択する手段
をさらに備える請求項１９に記載のネットワーク。
【請求項１】
無線通信ネットワークにおけるアンテナ選択（ＡＳ）のための方法であって、該ネットワークは、ユーザ機器（ＵＥ）を備え、該ＵＥは、アンテナの第１のサブセットおよびアンテナの第２のサブセットを含む、アンテナの複数のサブセットを備え、一度にアンテナの１つのサブセットからサウンディング基準信号（ＳＲＳ）を送信するように構成され、該方法は、
アンテナの前記第１のサブセットから第１のＳＲＳを送信することと、
アンテナの前記第２のサブセットから第２のＳＲＳを送信することと、
前記第１のＳＲＳおよび前記第２のＳＲＳの前記送信に応答して、アンテナの前記第１のサブセットおよびアンテナの前記第２のサブセットから、アンテナの最適なサブセットを特定する情報を受信することと、
アンテナの前記最適なサブセットからユーザデータを送信することと
を含む方法。
【請求項２】
前記情報に基づいて、アンテナの前記第１のサブセットおよびアンテナの前記第２のサブセットからアンテナの前記最適なサブセットを選択すること
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のＳＲＳおよび前記第２のＳＲＳに基づいて、複数の時間周波数資源要素（リソースエレメント）にわたって、アンテナの前記第１のサブセットおよびアンテナの前記第２のサブセットのためのチャネルを推定することと、
前記推定されたチャネルに基づいて、アンテナの前記第１のサブセットおよびアンテナの前記第２のサブセットからアンテナの前記最適なサブセットを選択することと
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ＳＲＳは、前記ＵＥに資源ブロックを割り当てるために前記ネットワークによって使用される
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ＵＥは、１つのみの無線周波数（ＲＦ）チェーンを備える
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のＳＲＳおよび前記第２のＳＲＳは、時分割多重化様式で送信される
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のＳＲＳは、第１のサブフレーム内で送信され、前記第２のＳＲＳは、第２のサブフレーム内で送信される
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のＳＲＳおよび前記第２のＳＲＳは、直交周波数分割多重化を使用して送信される
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のＳＲＳおよび前記第２のＳＲＳの前記送信は、周期的である
請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のＳＲＳおよび前記第２のＳＲＳは、前記ネットワークによって要求されるときに送信される
請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ＳＲＳは、前記ＵＥによって送信される全てのサブフレームに含まれる
請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＳＲＳは、前記ＵＥによって送信される複数のサブフレームごとに含まれる
請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
最近に前記ユーザデータを送信したアンテナの前記サブセットが、利用可能なアンテナの前記セットのうちの選択アンテナサブセットであり、利用可能なアンテナの前記セットのうちの他のアンテナは、非選択アンテナサブセットであり、前記方法は、
前記非選択サブセットから、前記選択アンテナサブセットよりも低い頻度で前記ＳＲＳを送信すること
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
最近に前記ユーザデータを送信したアンテナの前記サブセットが、利用可能なアンテナの前記セットのうちの選択アンテナサブセットであり、利用可能なアンテナの前記セットのうちの他のアンテナは、非選択アンテナサブセットであり、前記方法は、
前記非選択サブセットから、前記選択アンテナサブセットよりも高い頻度で前記ＳＲＳを送信すること
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記情報は、前記第１のＳＲＳおよび前記第２のＳＲＳのみに基づく
請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
ユーザ機器（ＵＥ）であって、該ＵＥは、一度にアンテナの１つのサブセットからサウンディング基準信号（ＳＲＳ）を送信するように構成され、
第１のＳＲＳを送信するように構成されるアンテナの第１のサブセットと、
第２のＳＲＳを送信するように構成されるアンテナの第２のサブセットと、
前記第１のＳＲＳおよび前記第２のＳＲＳの前記送信に応答して、アンテナの前記第１のサブセットおよびアンテナの前記第２のサブセットから、アンテナの最適なサブセットを特定する情報を受信するように構成される受信モジュールと、
アンテナの前記最適なサブセットからユーザデータを送信するように構成される送信機と
を備えるＵＥ。
【請求項１７】
前記情報に基づいて、アンテナの前記第１のサブセットおよびアンテナの前記第２のサブセットからアンテナの前記最適なサブセットを選択するように構成される選択モジュールをさらに備える
請求項１６に記載のＵＥ。
【請求項１８】
アンテナの前記最適なサブセットに関連する前記情報に基づいて、アンテナの前記第１のサブセットとアンテナの前記第２のサブセットとの間で切り換える手段
をさらに備える請求項１６に記載のＵＥ。
【請求項１９】
無線通信ネットワークであって、該ネットワークは、ユーザ機器（ＵＥ）を備え、該ＵＥは、該ＵＥがアンテナ選択（ＡＳ）に適合するように、アンテナの第１のサブセットおよびアンテナの第２のサブセットを含む、アンテナの複数のサブセットを備え、一度にアンテナの１つのサブセットからサウンディング基準信号（ＳＲＳ）を送信するように構成され、該ネットワークは、
アンテナの前記第１のサブセットから第１のＳＲＳを送信する手段と、
アンテナの前記第２のサブセットから第２のＳＲＳを送信する手段と、
前記第１のＳＲＳおよび前記第２のＳＲＳの前記送信に応答して、アンテナの前記第１のサブセットおよびアンテナの前記第２のサブセットから、アンテナの最適なサブセットを特定する情報を受信する手段と、
アンテナの前記最適なサブセットからユーザデータを送信する手段と
を備えるネットワーク。
【請求項２０】
前記情報に基づいて、アンテナの前記第１のサブセットおよびアンテナの前記第２のサブセットからアンテナの前記最適なサブセットを選択する手段
をさらに備える請求項１９に記載のネットワーク。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図１Ｅ】
【図１Ｆ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図１Ｅ】
【図１Ｆ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１１−１５３９３（Ｐ２０１１−１５３９３Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−１２１１７１（Ｐ２０１０−１２１１７１）
【出願日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【出願人】（５９７０６７５７４）ミツビシ・エレクトリック・リサーチ・ラボラトリーズ・インコーポレイテッド (484)
【住所又は居所原語表記】２０１ ＢＲＯＡＤＷＡＹ， ＣＡＭＢＲＩＤＧＥ， ＭＡＳＳＡＣＨＵＳＥＴＴＳ ０２１３９， Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２１１７１（Ｐ２０１０−１２１１７１）
【出願日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【出願人】（５９７０６７５７４）ミツビシ・エレクトリック・リサーチ・ラボラトリーズ・インコーポレイテッド (484)
【住所又は居所原語表記】２０１ ＢＲＯＡＤＷＡＹ， ＣＡＭＢＲＩＤＧＥ， ＭＡＳＳＡＣＨＵＳＥＴＴＳ ０２１３９， Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
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