JP5277246B2 - 無線ネットワークでの空間分割多重アクセスの提供 - Google Patents

Description

本発明は、概して無線ネットワークでの空間分割多重アクセス（SDMA：space division multiple access）の提供に関する。

移動局が他の移動局又は有線ネットワークに結合された有線端末との通信を実行可能にするために、様々な無線アクセス技術が提案又は実装されている。無線アクセス技術の例は、3GPP（Third Generation Partnership Project）により規定されているGSM（Global System for Mobile communications）若しくはUMTS（Universal Mobile Telecommunications System）技術、3GPP2により規定されているCDMA2000（Code Division Multiple Access 2000）技術、又は他の無線アクセス技術を含む。

スペクトル効率の改善、サービスの改善、コストの低下等のための無線アクセス技術の継続的な進展の一部として、新しい標準が提案されている。１つのこのような新しい提案は、3GPPからのLTE（Long Term Evolution）であり、これは、UMTS無線ネットワークを拡張することを試みる。

3GPP LTE標準は効率的な空間分割多重アクセス（SDMA）の対策をまだ開発していない。SDMAは、マルチビームのアンテナを使用して異なるビームを異なる地理的領域に送信することにより、無線周波数（RF：radio frequency）リソース（例えば、周波数、タイムスロット等）が異なる地理的領域で再利用される技術を示す。LTE標準での不適切なSDMAの対策のため、SDMAに関連する効率性は、通常のLTE無線ネットワークでは利用可能ではない。

概して、好ましい実施例によれば、無線ネットワークで空間分割多重アクセスを提供する方法は、セルセグメント内で複数のビームを伝送し、対応する複数のビームで異なる情報セットを送信することを含む。情報セットの１つ又は双方は、移動局の位置に応じて移動局により検出可能である。ビーム選択は、複数の情報セットのうちどれが移動局により検出可能であるかに応じた受信した指標に従って、複数のビームの中から実行される。
本願発明は、例えば、以下の項目を提供する。
（項目１）
無線ネットワークで空間分割多重アクセスを提供する方法であって、
セルセグメント内で複数のビームを伝送し、
対応する複数のビームで異なる情報セットを送信し、前記情報セットの１つ以上は、前記セルセグメントでの移動局の位置に応じて移動局により検出可能であり、
前記異なる情報セットのうちどれが前記移動局により検出されたかに応じた指標を受信し、
前記受信した指標に従って前記複数のビームの中からビーム選択を実行することを有する方法。
（項目２）
前記指標を受信することは、
前記情報セットのうち第１のものが前記移動局により検出されたが、前記情報セットのうち第２のものが検出されない場合、第１の指標を受信し、
前記第２の情報セットが前記移動局により検出されたが、前記第１の情報セットが検出されない場合、第２の指標を受信し、
前記第１及び第２の情報セットの双方が前記移動局により検出された場合、第３の指標を受信することを有する、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記指標を受信することは、プリコーディング行列インデックスを受信することを有する、項目１に記載の方法。
（項目４）
前記伝送すること、前記送信すること、前記受信すること及び前記実行することは、LTE（Long Term Evolution）無線ネットワークの基地局により実行される、項目１に記載の方法。
（項目５）
対応する複数のビームに関連する１つ以上の信号品質メトリックを前記移動局から受信することを更に有し、
前記ビーム選択を実行することは、更に前記１つ以上の信号品質メトリックに従う、項目１に記載の方法。
（項目６）
前記１つ以上の信号品質メトリックを受信することは、１つ以上のチャネル品質インジケータ（CQI）を受信することを有する、項目５に記載の方法。
（項目７）
前記異なる情報セットを送信することは、異なる参照信号構成を送信することを有し、
前記異なる参照信号構成のそれぞれは、同じ一式のパイロットを有する、項目１に記載の方法。
（項目８）
前記異なる参照信号構成は、一式のパイロットのうち少なくとも１つのパイロットについて異なる位相を使用する、項目７に記載の方法。
（項目９）
前記ビーム選択を実行することは、下りリンクビーム選択を実行することを有し、
前記方法は、
基地局により、前記移動局から参照信号を受信し、
前記基地局による前記参照信号に基づいて、上りリンクデータを通信するために複数のビームの中からビームを決定することを更に有する、項目１に記載の方法。
（項目１０）
無線チャネルによりサポート可能なレイヤの数を示すランク情報を受信し、
前記指標及びランク情報に基づいて動作モードを選択することを更に有する、項目１に記載の方法。
（項目１１）
前記モードを選択することは、SIMO（single input multiple output）モード、ダイバーシチモード及びMIMO（multiple inputmultiple output）モードの中から選択することを有する、項目１０に記載の方法。
（項目１２）
メッセージを前記移動局に送信し、前記メッセージは、復調参照信号に適用するサイクリックシフト量を示し、
前記適用されたサイクリックシフト量を有する前記復調参照信号を前記移動局から受信することを更に有する、項目１に記載の方法。
（項目１３）
前記適用されたサイクリックシフト量は無く、
前記方法は、
第２のメッセージを第２の移動局に送信することを更に有し、
前記第２のメッセージは、前記第２の移動局により送信される復調参照信号に適用されるゼロでないサイクリックシフトを示す、項目１２に記載の方法。
（項目１４）
セルセグメントで通信される複数のビームを生成するアンテナアセンブリと、
プロセッサと、
を有する基地局であって、
前記プロセッサは、
各ビームの異なる情報セットをセルセクタの移動局に伝送し、前記移動局は、前記セルセクタでの前記移動局の位置に応じて前記情報セットのうち１つ以上を検出可能であり、
前記異なる情報セットのうちどれが前記移動局により検出されたかに応じた指標を受信し、
下りリンクデータを前記移動局に通信するために、前記受信した指標に従って前記複数のビームの中から１つ以上のビームを選択する基地局。
（項目１５）
前記プロセッサは、更に、
ランク情報及びビーム品質メトリックを前記移動局から受信し、
前記下りリンクデータを通信するために、複数のモードの中からモードを選択する、項目１４に記載の基地局。
（項目１６）
前記選択されたモードは、SIMO（single input multiple output）モード、ダイバーシチモード及びMIMO（multiple inputmultiple output）モードのうち１つである、項目１５に記載の基地局。
（項目１７）
前記プロセッサは、更に、
サウンディング参照信号を前記移動局から受信し、
前記受信したサウンディング参照信号に基づいて前記複数のビームのうちどれを上りリンクデータの通信に使用するかを決定する、項目１４に記載の基地局。
（項目１８）
前記プロセッサは、ダイバーシチモードで特定の制御信号を前記移動局に通信する、項目１４に記載の基地局。
（項目１９）
命令を含む少なくとも１つのコンピュータ可読記憶媒体を有する物品であって、
前記命令は、基地局により実行されたときに、前記基地局に対して、
セルセグメント内で複数のビームを伝送させ、
対応する複数のビームで異なる情報セットを送信させ、前記情報セットの１つ以上は、前記セルセグメントでの移動局の位置に応じて移動局により検出可能であり、
前記異なる情報セットのうちどれが前記移動局により検出されたかに応じた指標を受信させ、
前記受信した指標に従って前記複数のビームの中からビーム選択を実行させる物品。
（項目２０）
前記命令は、実行されたときに、前記基地局に対して、データを通信するモードを更に選択させ、
前記選択されたモードは、SIMO（single input multiple output）モード、ダイバーシチモード及びMIMO（multiple inputmultiple output）モードのうち１つである、項目１９に記載の物品。

他の特徴又は代替の特徴は、以下の説明、図面及び特許請求の範囲から明らかになる。

空間分割多重アクセス（SDMA）技術が実装される無線ネットワークを含む通信ネットワークのブロック図 好ましい実施例に従って無線ネットワークの対応するビームの信号を符号化するコードワードを含む例示的なコードブック 好ましい実施例に従って異なる行列インデックス値に従って符号化されたパイロットをそれぞれ含む例示的な参照信号構成 好ましい実施例に従って異なる行列インデックス値に従って符号化されたパイロットをそれぞれ含む例示的な参照信号構成 好ましい実施例に従って下りリンクビーム選択を実行する処理のフローチャート 好ましい実施例に従って上りリンクビーム選択を実行する処理のフローチャート

以下の説明では、或る実施例の理解を提供するために、複数の詳細が示されている。しかし、或る実施例は、これらの詳細なしに実施されてもよく、記載の実施例からの複数の変形又は変更が可能であることが当業者にわかる。

図１は、好ましい実施例に従って空間分割多重アクセス（SDMA：spatial division multiple access）機構が提供される例示的な無線ネットワークを示している。無線ネットワークは、対応するセルセクタ108で複数のビーム（空間ビーム）104、106を生成するアンテナアレイ又は他のアセンブリ（マルチビームアンテナ）102を含む基地局100を含む。２つのビーム104及び106のみが図１に示されているが、他の実施例では、２つより多くのビームがセルセクタで提供されてもよい点に留意すべきである。SDMAにより、マルチビームアンテナを使用して異なるビームを異なる地理的領域に送信することにより、無線周波数（RF：radio frequency）リソース（例えば、周波数、タイムスロット等）が、セルセクタの異なる地理的領域で再利用されることが可能になる。“ビーム（beam）”（又は“空間ビーム（spatial beam）”）は、特定の地理的経路に沿って送信される無線信号を示す。ビームパターンは、ビームのサービスエリアを示す。

セルセクタは、セルラネットワークのセルの１つの区分である。代替の実装では、セルセクタで複数のビームを提供するのではなく、複数のビームがセルで提供されてもよい点に留意すべきである。ここで用いられる“セルセグメント（cell segment）”は、セルセクタ又はセルを示す。SDMAを提供するために、このようなセルセグメントで複数のビームが生成される。

１つの基地局のみが図１に示されているが、典型的には、無線ネットワークは複数の基地局を含む点に留意すべきである。或る実装では、無線ネットワークは、3GPP（Third Generation Partnership Project）により規定されたLTE（Long Term Evolution）無線ネットワークである。代替の実装では、他の形式の無線ネットワークが使用されてもよい。“LTE無線ネットワーク”への言及は、LTEの現在の標準又はLTEから進展した次の標準により規定された無線ネットワークを示す点に留意すべきである。更に、続きの説明でLTE無線ネットワークへの言及が行われる場合であっても、好ましい実施例による技術はまた、非LTE無線ネットワークにも適用可能である点に留意すべきである。

移動局110は、セルセクタでの移動局110の位置に応じて、セルセクタ108でビーム104、106の一方又は双方を使用して通信してもよい。図示のように、移動局110は、ビーム106を使用して通信する位置にある。移動局110は、セルセクタ108の他の位置に移動し、ビーム104を使用して通信してもよい。代替として、移動局110は、ビーム104及び106の間の重複領域105にある位置に移動してもよい。この場合、移動局110は、双方のビーム104及び106を使用して通信することができる。

LTE無線ネットワークでは、基地局100は、拡張ノードB（enhanced node B）を含む。拡張ノードBは、アンテナアレイ102を含む基地送受信局を含む。基地局100はまた、拡張ノードBと協同する無線ネットワークコントローラを含む。無線ネットワークコントローラ及び／又は拡張ノードBは、１つ以上のタスク（無線リソース管理、移動局のモビリティを管理するモビリティ管理、トラヒックのルーティング等）を実行してもよい。１つの無線ネットワークコントローラが複数のノードBにアクセスしてもよく、代替として、ノードBは１つより多くの無線アクセスコントローラによりアクセスされてもよい点に留意すべきである。

図１に示すように、基地局100は、記憶装置124に接続された１つ以上の中央処理装置（CPU）112を含む。更に、基地局は、LTE無線ネットワークでSDMAのサポートを可能にするための好ましい実施例によるタスクを含み、基地局100のタスクを実行するようにCPU112で実行可能なソフトウェア126を含む。

基地局100は、サービング（serving）及び／又はパケットデータネットワーク（PDN：packet data network）ゲートウェイ112に接続される。サービング及び／又はパケットデータネットワークゲートウェイ112は、拡張ノードBへのユーザプレーンインタフェースを終端し、外部ネットワーク114へのパケットルーティング及び転送の役目を想定する。外部ネットワーク114は、インターネットのようなパケットデータネットワークでもよく、他の種類のネットワークでもよい。

図１に示す構成は、例示目的で提供されている。他の実装では、多の無線ネットワーク構成が使用される。

好ましい実施例によれば、下りリンクビーム選択を可能にするために、基地局100は、セルセクタ108内の移動局による受信のために、セルセクタ108で対応するビーム（例えば、104、106）で異なる情報セットを送信することができる。下りリンクビーム選択は、下りリンクデータ（基地局100から移動局へ）の通信を実行するための、移動局の位置に応じたビーム104、106の一方（又はビーム104、106の双方）の選択を示す。特定の移動局（例えば、110）の下りリンクビーム選択は、特定の移動局から受信した指標（indication）に応じて基地局100で実行される。この指標は、情報セットのうちどれが移動局により受信されたかに応じて特定の移動局により生成される。

例えば、ビーム106に対応する領域に存在する移動局110は、ビーム106で送信された情報セットを受信するが、ビーム104で送信された情報セットを受信しない。他方、ビーム104に対応する領域に存在する移動局は、ビーム104で送信された情報セットを受信するが、ビーム106で通信された情報セットを受信しない。ビーム104及び106の重複領域105に存在する移動局は、ビーム104、106で通信された双方の情報セットを受信することができる。

移動局により検出された情報セットに応じて、移動局は、対応する指標を基地局100に返信する。移動局により送信される指標は、情報セットのうちどれが移動局により検出されたかに応じて異なる。移動局から受信した指標に基づいて、基地局100は、移動局への下りリンクデータを通信するために、複数のビームの中からビーム選択を実行する。移動局から基地局100により受信された指標により、基地局100は、移動局が下りリンク方向で受信することができるビームを識別することが可能になる。

好ましい実施例によれば、LTE無線ネットワークによりサポートされるSDMA動作は、移動局にとってトランスペアレントである。換言すると、SDMAのサポートを提供するために、LTE無線ネットワークでの移動局に変更が行われる必要はない。このことは、SDMAを展開することに関連するコストを低減する。移動局は、基地局により通信される情報セットを検出することができるが、移動局は、情報セットが異なるビームで送信されたことを認識する必要はなく、移動局は、どのビームで移動局が通信しているかを識別するように構成される必要もない。

好ましい実施例では、ビーム104、106で通信される情報セットは、所定の符号化方式に従って符号化されたパイロット（参照（reference））信号を含む参照信号構成を含む。パイロット（参照）信号は、基地局により送信され、無線ネットワークシステムを習得して他のタスクを実行するために移動局により使用される信号である。或る実施例では、所定の符号化方式は、参照信号構成でパイロット信号を符号化するために選択的に使用され得る対応するコードワードを含む複数のエントリを有するコードブックの使用を含む。

或る実装では、各ビーム104、106で通信される各情報セットは、セルセクタ108の全てのパイロット信号を含む。従って、例えば、基地局100がセルセクタ108で２つのパイロット信号を送信すると、双方のパイロット信号は、それぞれ対応するビーム104、106で通信される各情報セットで通信される。しかし、（コードブックの異なるコードワードを使用した）異なる符号化は、異なる情報セットのパイロット信号に適用される。これにより、ビーム104に対応する領域の移動局は、（第１のコードワードを使用した）第１の符号化に従うパイロット信号を含む情報セットを受信し、ビーム106に対応する領域の移動局は、（第２のコードワードを使用した）第２の異なる符号化に従うパイロット信号を備えた情報セットを受信する。

図２は、例示的なコードワードを含む複数のエントリを有する例示的なコードブックを示している。コードブックは、４つのコードブックインデックス（0,1,2,3）に対応する行と、２つのランク（1,2）に対応する２つの列とを有する行列として構成される。図２の構成は例示目的で提供されているため、コードブックの実際のデータ構成は異なってもよい。ランク1に対応する（４つの各コードワードを含む）４つのエントリが存在し、ランク2に対応する（３つの各コードワードを含む）３つのエントリが存在する。“ランク2”は、基地局と移動局との間でデータを通信するために使用される特定の無線チャネルが２つのレイヤを使用することができることを示す。このことは、基地局と特定の移動局との間の現在のRFチャネルが２つのレイヤをサポートすることができ、（好ましい実施例では）これらの２つのレイヤが双方のビーム104、106を同時に利用することを意味する。移動局へのデータの同時送信は、データ通信のスループットが２倍になることを意味する。他方、“ランク1”は、単一のレイヤのみが基地局と移動局との間でデータを通信する無線チャネルに使用され得ることを意味する。単一のレイヤのみが可能である場合、移動局に送信されるデータは、ビーム104、106の一方のみで送信される。ランク2は、移動局が複数のビーム（例えば、104、106）の間の重複領域（重複領域105等）に存在する場合に可能である点に留意すべきである。

コードブックインデックス0及びランク1により識別されたコードブックのエントリは、以下の値を有する。

これは、第１のパイロット信号及び第２のパイロット信号が同じ正の位相で送信されることを意味する（“+1”の値に対応する）。

他方、コードブックインデックス1及びランク1により識別されたコードブックのエントリに含まれるコードワードは、以下の値を有する。

これは、第１のパイロット信号が正の位相を有するが、第２のパイロット信号が負の位相を有することを意味する（それぞれコードワードの“+1”及び“-1”の値に対応する）。

コードブックインデックス2及びランク1に関連するエントリに対応するコードワードは、以下の値を有する。

これは、第１のパイロット信号が正の位相を有し（“+1”の値に対応する）、第２のパイロット信号が90度だけ位相外れであることを意味する（“j”の値に対応する）。

コードブックのランク2のエントリに関連するコードワードは、ランク1の符号化に従うパイロット信号のように１つのビームのみではなく、ランク2の符号化に従うパイロット信号が２つのビームで通信される点を除いて、同様に解釈される。

図３Ａ〜３Ｂは、異なるビーム（例えば、104、106）で通信される参照信号構成300及び302の形式での２つの異なる情報セットを示している。各参照信号構成300、302の横軸はタイムスロットを表し、各参照信号構成300、302の縦軸は（異なる周波数での）サブキャリアを表す。図３Ａは、パイロット信号（R0及びR1として表す）に適用される符号化がコードブックインデックス0及びランク1に対応するコードブックエントリに含まれるコードワードにより適用される符号化に従う参照信号構成を示している。図３Ｂは、パイロット信号（R0及びR1として表す）に適用される符号化がコードブックインデックス1及びランク1に対応するコードブックエントリに含まれるコードワードにより適用される符号化に従う参照信号構成を示している。

参照信号構成300及び302は、参照信号構成300のパイロット信号R1が（コードブックインデックス0、ランク1でのコードワードに従う）+1の位相を有し、参照信号構成302のパイロット信号R1が（コードブックインデックス1、ランク1でのコードワードに従う）-1の位相を有する点で異なる。R0のパイロット信号は、双方の参照信号構成300及び302で同じ位置を占有し、R0のパイロット信号は、双方の参照信号構成300、302で同じ+1の位相を有する。しかし、R1のパイロット信号は、参照信号構成300及び302で同じ位置を占有するが、参照信号構成300及び302で180度だけ位相が外れている。

移動局により基地局100に報告される指標は、どの参照信号構成が移動局により検出されたかに依存する。換言すると、第１の情報セットが移動局により検出されると、第１の指標が送信される。しかし、第２の情報セットが移動局により検出されると、第２の指標が送信される。第１及び第２の情報セットの組み合わせ（例えば、ビーム1又はビーム2の一方に対応する参照信号構成）が移動局により受信されると、２つのセットの相対強度に応じて、強い方のセットに対応するビームが移動局により示される。或いは、信号が同等の強度である場合、いずれかのビームに対応しない第３の指標が生じてもよい。

或る好ましい実施例では、移動局により報告される指標は、プリコーディング行列インデックス（PMI：precoding matrix index）である。例示的な実装では、ビーム2からの相当な干渉がなく、ビーム1に対応する領域のみに存在する移動局は、以下のような第１のPMIを報告する。

これは、コードブックインデックス0、ランク1でのコードワードに対応する。他方、ビーム2のみに存在する移動局（ビーム1からの相当な干渉がない）は、以下のような第２のPMIを報告する。

これは、コードブックインデックス1、ランク1でのコードワードに対応する。或る場合に、移動局は、以下のような他のランク1のPMIを報告してもよい。

又は

このような他のランク1のPMIが報告されると、これは、移動局が１つより多くのビームを観測できることを示す。この場合、（時間ダイバーシチ、空間ダイバーシチ、ブロックコードダイバーシチ又はこれらの方法の何らかの組み合わせを使用して）同じデータが移動局への双方のビームを使用して多重されるダイバーシチモードが使用される。或る実装では、使用されるダイバーシチモードは、空間周波数ブロック符号化（SFBC：spatial frequency block coding）モードである。移動局が２つのビームの間の重複領域（例えば、図１の105）に存在する場合、移動局は双方のビームを観測することができる。

RFチャネルが２つのレイヤをサポートすることができることを移動局が検出し、移動局が２つのビームの間の重複領域（例えば、105）に存在する場合、移動局は、ランク2のPMI（図２のコードブックに示すコードワードの１つに対応するPMI等）を報告してもよい。このような場合、基地局は、スループットを改善するため、移動局に異なるデータを同時に通信するために双方のビームが使用されるMIMO（multiple input multiple output）モードを使用する。

図４は、基地局100により下りリンクビーム選択を実行する手順のメッセージフロー図である。基地局は、（402において）所与のセルセクタにおいて対応するビームで参照信号構成を送信する。移動局がどこに存在するかに応じて、移動局は、一方のビーム、他方のビーム、又は双方のビームを受信することができる（２つのビームが存在することを仮定する）。代替の実装では、２つより多くのビームが基地局により送信されてもよい点に留意すべきである。

移動局により検出された参照信号構成に基づいて、移動局は、（404において）PMIを基地局100に返信する。移動局はまた、基地局に他の情報を返信してもよい点に留意すべきである。このような他の情報は、ビーム品質を表すメトリックを含んでもよい。例えば、ビーム品質を表すメトリックは、チャネル品質インジケータ（CQI：channel quality indicator）の形式でもよい。移動局により基地局に返信される他の情報はまた、移動局が通信しているRFチャネルによりサポートされるレイヤの数を示すランク情報（例えば、ランク1又はランク2）を含んでもよい。PMI、CQI及びランク情報は、１つの制御メッセージ又は複数の制御メッセージで移動局により基地局100に送信されてもよい。例えば、PMI、CQI及びランク情報は、物理上りリンク制御チャネル（PUCCH：physical uplink control channel）又は他の制御チャネルで通信されてもよい。

受信したPMI及び他の情報に基づいて、基地局100は、（408において）下りリンクビーム選択を実行する。ビーム選択は、基地局が移動局と下りリンクデータを通信するために一方のビーム、他方のビーム又は双方のビームを選択することを含んでもよい。PMIは、移動局が観測することができるビームを基地局100に通知する。CQI情報は、移動局により検出されたビームの品質を基地局100に通知し、ランク情報は、現在のRFチャネルによりサポートされるレイヤの数を基地局100に通知する。前述の情報を使用して、基地局100は、下りリンクデータを送信する際に使用するビームを選択することができる。

ビーム選択はまた、基地局が移動局と下りリンクデータを通信するモードを選択することを含む。モードは、SIMO（single input multiple output）モード（１つのビームが各移動局と通信するために使用され、複数のビームが複数の移動局に下りリンクデータを通信するために使用されてもよい点に留意すべきである）でもよい。他の動作モードは、ダイバーシチモード又はSFBCモードである。この場合、通信性能を改善してセルのサービスエリアを改善するために、同じデータが複数のビームで送信されるが、異なる位相で送信される。他の可能なモードはMIMOモードである。この場合、ユーザ毎のスループットを改善するために、異なるデータが異なるビームで移動局に同時に送信される。モード選択はまた、PMI、CQI及びランク情報に基づく。

ビーム及びモード選択（406）は、基地局100の下りリンクスケジューラ（図１のソフトウェア126の一部）により実行されてもよい点に留意すべきである。

選択されたモード及び406で実行されたビーム選択に基づいて、基地局は、（406において）下りリンクスケジューリング許可メッセージ（downlink scheduling grant message）を移動局に送信する。許可メッセージは、動作モード（例えば、MIMOモード、SIMOモード又はSFBCモード）を示すフィールドを含んでもよい。許可メッセージはまた、どのコードワードを移動局が使用すべきかを示す。例えば、許可メッセージは、(1)第１のビームで送信される下りリンクデータに適用される第１のコードワードでのSIMOモードを示す第１の値と、(2)第２のビームで下りリンクデータに適用される第２のコードワードでのSIMOモードを示す第２の値と、(3)送信ダイバーシチを実行するためのSFBCモードを示す第３の値と、(4)対応するランク2のコードワードでのMIMOモードを示す第４の値とを有してもよい特定のフィールドを含んでもよい。

前述では、基地局100が(1)下りリンクデータ通信について移動局が受信できるビームを識別すること、及び(2)基地局が下りリンクデータを送信するために使用するビームを選択することを可能にする技術について説明した。

好ましい実施例では、どのビームを移動局が上りリンクデータ（移動局から基地局100へ）に使用するかを基地局が決定することを可能にするために、移動局は、上りリンク参照信号を送信する。一例では、この上りリンク参照信号は、サウンディング参照信号（sounding reference signal）と呼ばれる。図５に示すように、移動局は、（502において）サウンディング参照信号を基地局100に送信する。基地局100は、（504において）移動局が第１のビーム又は第２のビームでサウンディング参照信号を送信したかを決定する。これにより、基地局は、適切なビームを選択し、（506において）移動局から上りリンクデータを受信することができる。

基地局100は、セルセクタ108での移動局による上りリンクデータの通信のためにスケジューリングを実行する上りリンクスケジューラ（ソフトウェア126の一部）を含んでもよい。上りリンクスケジューラは、下りリンクスケジューラと共同で又は独立して上りリンクビーム選択を実行してもよい。上りリンク及び下りリンクスケジューラが共同で動作する場合、スケジューラは、移動局がビームの領域に存在するか否かを確認してもよい。例えば、上りリンク及び下りリンクの双方のスケジューラが移動局について特定のビームを選択した場合、これは、移動局が特定のビームに対応する領域に明らかに存在することの指標である。しかし、上りリンク及び下りリンクスケジューラが移動局について矛盾したビームを選択した場合、スケジューラは更なる分析を実行し、どのビームが上りリンク及び下りリンク方向の双方に選択するのに正確なものであるかを決定する必要がある。また、異なる基地局の間のハンドオーバ中に、上りリンク及び下りリンクの双方のビーム選択が考慮される必要がある。

或る例示的な実施例では、下りリンク制御信号は、基地局100により以下のように送信されてもよい。例えば、プライマリ同期チャネル（P-SCH：primary synchronization channel）及びセカンダリ同期チャネル（S-SCH：secondary synchronization channel）のような同期信号は、ダイバーシチ方式（プリコーディングベクトルスイッチング（PVS：precoding vector switching）送信ダイバーシチ方式等）を使用して双方のビーム104、106で送信されてもよい。

他の下りリンク制御信号は、SFBCダイバーシチ送信を使用して双方のビーム104、106で送信されてもよい。このような他の制御信号の例は、PCFICH（physical control format indicator channel）と、PHICH（physical hybrid automatic repeat request indicator channel）と、PBCH（physical channel）とを含む。

他の下りリンク制御チャネルは、PDCCH（physical downlink control channel）である。セルセクタの移動局の数が多くない場合（例えば、或る所定の閾値未満の場合）、双方のビームでPDCCHを送信するために、SFBCダイバーシチ送信が基地局100により使用されておよい。しかし、比較的多くの数の移動局が存在する場合、移動局の位置に応じて、異なる移動局についてPDCCHが異なるビームで送信されてもよい。一例では、セルセクタに存在する移動局の３つのグループが識別されてもよい。(1)グループ1：２つのビームの間の重複領域にある移動局、(2)グループ2：第２のビーム領域にある移動局、(3)グループ3：第２のビーム領域にある移動局。第１のビームは、グループ1及2で移動局にPDCCHを送信するために基地局100により使用され、第２のビームは、グループ1及び3で移動局にPDCCHを送信するために基地局100により使用される。

SFBCダイバーシチモードを使用して送信され得る他の下りリンク制御信号は、移動局からのランダムアクセスチャネル（RACH：random access channel）に応じて基地局により移動局に送信されるランダムアクセス応答メッセージである。RACHは、呼又は他の通信セッションを確立するために移動局により送信される。

この説明で特定の例示的な下りリンクチャネルに言及が行われるが、異なる実装は異なる制御チャネルを使用してもよい点に留意すべきである。

或る例示的な実施例では、上りリンク制御信号は、基地局100により以下のように受信されてもよい。上りリンクランダムアクセスチャネル（RACH）は、双方のビームで基地局により受信される（このため、ビーム選択が行われる必要がない）。また、PUCCHまたは、双方のビームで基地局により受信されてもよく、或いは、PUCCHは一方のビームで受信されてもよい。この場合、異なるビームのユーザは、同じPUCCHリソースを割り当てられてもよいため、（上りリンクデータと同様に）PUCCH容量を増加させることができる。

この説明では特定の例示的な上りリンクチャネルに言及が行われるが、異なる実装は異なる制御チャネルを使用してもよい点に留意すべきである。

或る実施例では、上りリンクデータ又は制御シグナリングを通信するために、２つの移動局は、２つの異なるビームで同じリソースブロック（タイムスロット及びサブキャリアの同じ組み合わせ）を割り当てられる。このような場合に基地局100が上りリンクデータ又は制御シグナリングを確実に受信できるために、基地局100は、２つの直交する復調参照信号（demodulation reference signal）を移動局に割り当てることができる。一方の移動局により送信される復調参照信号はシフトしないが、他方の移動局により送信される復調参照信号は適用される半分の長さのサイクリックシフトを有する。復調参照信号及びサイクリックシフトの適用は、3GPP 36.211の仕様書に記載されている。移動局からの上りリンクデータ及び／又は制御シグナリングに関連する直交する復調参照信号により、基地局100は、２つのビームでの相互のRF干渉又は移動局の隔離を決定することが可能になる。

上りリンク送信について各移動局により使用される直交する復調参照信号は、上りリンクスケジューリング許可メッセージで基地局により示される。許可メッセージは、マルチユーザMIMO（MU-MIMO）モードで上りリンク復調参照信号に適用されるサイクリックシフトを示すパラメータを含んでもよい。直交する復調参照信号を提供するために、第１の値を有するパラメータはサイクリックシフトを示さないが、第２の値を有するパラメータは半分の長さのサイクリックシフトを示す。

前述のソフトウェア（図１の基地局100のソフトウェア128等）の命令は、プロセッサで実行されてもよい。ソフトウェアはまた、図１の移動局110のプロセッサにより実行されてもよい。プロセッサは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、プロセッサモジュール若しくはサブシステム（１つ以上のマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラを含む）、又は他の制御若しくは計算装置を含む。“プロセッサ”は、単一の構成要素を示してもよく、複数の構成要素を示してもよい。

（ソフトウェアの）データ及び命令は、各記憶装置に格納される。記憶装置は、１つ以上のコンピュータ可読又はコンピュータ使用可能記憶媒体として実装される。記憶媒体は、半導体メモリ装置（ダイナミック又はスタティックランダムアクセスメモリ（DRAM又はSRAM）、消去可能及びプログラム可能読み取り専用メモリ（EPROM）、電気消去可能及びプログラム可能読み取り専用メモリ（EEPROM）及びフラッシュメモリ等）、磁気ディスク（固定ディスク、フロッピーディスク及び取り外し可能ディスク、テープを含む他の磁気媒体等）、及び光学媒体（コンパクトディスク（CD）又はデジタルビデオディスク（DVD）等）を含み、異なる形式のメモリを含む。

前述の説明では、本発明の理解を提供するために多数の詳細が示されている。しかし、本発明はこれらの詳細なしに実施されてもよいことが当業者にわかる。本発明は、限られた数の実施例に関して開示されているが、当業者は、これらから多数の変更及び変形を認識する。特許請求の範囲は、本発明の真の要旨及び範囲内に入るこのような変更及び変形をカバーすることを意図する。

Claims (17)

1. 無線ネットワークで空間分割多重アクセスを提供する方法であって、前記方法は、
   セルセグメント内で複数のビームを伝送することと、
   複数の異なる情報セットを対応する複数のビームで送信することであって、前記複数の異なる情報セットを送信することは、複数の異なる参照信号構成を送信することを含み、前記複数の異なる参照信号構成のそれぞれは、同じ一式のパイロットを有し、前記複数の異なる参照信号構成は、前記一式のパイロットのうちの少なくとも１つのパイロットに対して複数の異なる位相を使用し、前記複数の異なる情報セットのうちの１つ以上は、前記セルセグメントでの移動局の位置に応じて前記移動局によって検出可能である、ことと、
   前記複数の異なる情報セットのうちのどれが前記移動局によって検出されたかに応じた指標を受信することと、
   前記受信した指標に従って前記複数のビームの中からビーム選択を実行することと
   を含み、
   前記指標を受信することは、
   前記複数の情報セットのうちの第１の情報セットが前記移動局によって検出されたが、前記複数の情報セットのうちの第２の情報セットが前記移動局によって検出されない場合、第１の指標を受信することと、
   前記第２の情報セットが前記移動局によって検出されたが、前記第１の情報セットが前記移動局によって検出されない場合、第２の指標を受信することと、
   前記第１の情報セットおよび前記第２の情報セットの両方が前記移動局によって検出された場合、第３の指標を受信することと
   を含む、方法。
2. 前記指標を受信することは、プリコーディング行列インデックスを受信することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記伝送することと、前記送信することと、前記受信することと、前記実行することとは、LTE（Long Term Evolution）無線ネットワーク内の基地局によって実行される、請求項１に記載の方法。
4. 前記対応する複数のビームに関連する１つ以上の信号品質メトリックを前記移動局から受信することを更に含み、
   前記ビーム選択を実行することは、前記１つ以上の信号品質メトリックに更に従う、請求項１に記載の方法。
5. 前記１つ以上の信号品質メトリックを受信することは、１つ以上のチャネル品質インジケータ（CQI）を受信することを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記ビーム選択を実行することは、下りリンクビーム選択を実行することを含み、
   前記方法は、
   基地局によって、前記移動局から参照信号を受信することと、
   前記基地局による前記参照信号に基づいて、上りリンクデータを通信するために前記複数のビームの中からビームを決定することと
   を更に含む、請求項１に記載の方法。
7. 無線チャネルによってサポート可能なレイヤの数を示すランク情報を受信することと、
   前記複数の異なる情報セットのうちのどれが前記移動局によって検出されたかに応じた指標とランク情報とに基づいて動作モードを選択することと
   を更に含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記モードを選択することは、SIMO（single input multiple output）モード、ダイバーシチモード、MIMO（multipleinputmultiple output）モードの中から選択することを
   含む、請求項７に記載の方法。
9. メッセージを前記移動局に送信することであって、前記メッセージは、復調参照信号に適用するサイクリックシフト量を示す、ことと、
   前記適用されたサイクリックシフト量を有する前記復調参照信号を前記移動局から受信することと
   を更に含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記適用されたサイクリックシフト量は無く、
    前記方法は、
    第２のメッセージを第２の移動局に送信することを更に含み、
    前記第２のメッセージは、前記第２の移動局によって送信される復調参照信号に適用されるゼロでないサイクリックシフトを示す、請求項９に記載の方法。
11. セルセグメントで通信される複数のビームを生成するアンテナアセンブリと、
    プロセッサと
    を含む基地局であって、
    前記プロセッサは、
    複数の異なる情報セットを複数のそれぞれのビームでセルセクタの移動局に伝送することであって、前記複数の異なる情報セットは、複数の異なる参照信号構成を有し、前記複数の異なる参照信号構成のそれぞれは、同じ一式のパイロットを有し、前記複数の異なる参照信号構成は、前記一式のパイロットのうちの少なくとも１つのパイロットに対して複数の異なる位相を使用し、前記移動局は、前記セルセクタでの前記移動局の位置に応じて前記複数の異なる情報セットのうちの１つ以上を検出可能である、ことと、
    前記複数の異なる情報セットのうちのどれが前記移動局によって検出されたかに応じた指標を受信することと、
    下りリンクデータを前記移動局に通信するために、前記受信した指標に従って前記複数のビームの中から１つ以上のビームを選択することと
    を行い、
    前記指標を受信することは、
    前記複数の情報セットのうちの第１の情報セットが前記移動局によって検出されたが、前記複数の情報セットのうちの第２の情報セットが前記移動局によって検出されない場合、第１の指標を受信することと、
    前記第２の情報セットが前記移動局によって検出されたが、前記第１の情報セットが前記移動局によって検出されない場合、第２の指標を受信することと、
    前記第１の情報セットおよび前記第２の情報セットの両方が前記移動局によって検出された場合、第３の指標を受信することと
    を含む、基地局。
12. 前記プロセッサは、
    ランク情報とビーム品質メトリックとを前記移動局から受信することと、
    前記下りリンクデータを通信するために、複数のモードの中からモードを選択することと
    を更に行う、請求項１１に記載の基地局。
13. 前記選択されたモードは、SIMO（single input multiple output）モード、ダイバーシチモード、MIMO（multipleinputmultiple output）モードのうち１つである、請求項１２に記載の基地局。
14. 前記プロセッサは、
    サウンディング参照信号を前記移動局から受信することと、
    前記受信したサウンディング参照信号に基づいて前記複数のビームのうちのどれを上りリンクデータの通信に使用するかを決定することと
    を更に行う、請求項１１に記載の基地局。
15. 前記プロセッサは、ダイバーシチモードで特定の制御信号を前記移動局に通信することを行う、請求項１１に記載の基地局。
16. 命令を含む少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を含む物品であって、
    前記命令は、基地局によって実行されたときに、
    セルセグメント内で複数のビームの伝送を生じさせることと、
    複数の異なる情報セットを対応する複数のビームで送信することであって、前記複数の異なる情報セットは、複数の異なる参照信号構成を有し、前記複数の異なる参照信号構成のそれぞれは、同じ一式のパイロットを有し、前記複数の異なる参照信号構成は、前記一式のパイロットのうちの少なくとも１つのパイロットに対して複数の異なる位相を使用し、前記複数の異なる情報セットのうちの１つ以上は、前記セルセグメントでの移動局の位置に応じて前記移動局によって検出可能である、ことと、
    前記複数の異なる情報セットのうちのどれが前記移動局によって検出されたかに応じた指標を受信することと、
    前記受信した指標に従って前記複数のビームの中からビーム選択を実行することと
    を前記基地局に行わせ、
    前記指標を受信することは、
    前記複数の情報セットのうちの第１の情報セットが前記移動局によって検出されたが、前記複数の情報セットのうちの第２の情報セットが前記移動局によって検出されない場合、第１の指標を受信することと、
    前記第２の情報セットが前記移動局によって検出されたが、前記第１の情報セットが前記移動局によって検出されない場合、第２の指標を受信することと、
    前記第１の情報セットおよび前記第２の情報セットの両方が前記移動局によって検出された場合、第３の指標を受信することと
    を含む、物品。
17. 前記命令は、実行されたときに、データを通信するためのモードを更に選択することを前記基地局に行わせ、前記選択されたモードは、SIMO（single inputmultiple output）モード、ダイバーシチモード、MIMO（multipleinput multiple output）モードのうちの
    １つである、請求項１６に記載の物品。

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