JP4927755B2 - 広帯域無線ネットワーク中におけるアンテナおよびチャネルの割当てを切り換えるための方法およびシステム - Google Patents

Description

本発明は、通信システムの分野に関し、より詳細には本発明は、無線ネットワーク中におけるチャネルおよびアンテナの割当てを切り換えるための技法に関する。

アンテナ・アレイを用いた空間処理は、無線通信において最も使用される技法の１つである。今日まで開発された多数のスキームのうちでもとりわけ、ＭＩＭＯ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｉｎｐｕｔ ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｏｕｔｐｕｔ：多重入力多重出力）とビーム形成は、多くの場合に研究され、無線ネットワークの容量と性能を増大させるに際して効果的であることが判明している（例えば、Ａｙｍａｎ Ｆ．Ｎａｇｕｉｂ、Ｖａｈｉｄ Ｔａｒｏｋｈ、Ｎａｍｂｉｒａｊａｎ Ｓｅｓｈａｄｒｉ、Ａ．Ｒｏｂｅｒｔ Ｃａｌｄｅｒｂａｎｋ、「Ａ Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ Ｃｏｄｉｎｇ Ｍｏｄｅｍ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ−Ｄａｔａ−Ｒａｔｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」、ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｎ Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ａｒｅａｓ ｉｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、１６巻、ｎｏ．８、１９９８年１０月、１４５９〜１４７８ページ参照）。他方、ＭＩＭＯまたはビーム形成の実現は、多くの場合にそのシステム側における複雑度およびコストの増大を意味する。特に、ＭＩＭＯ動作は、複雑な信号処理および復号化を必要とするが、ビーム形成は、ハードウェア・キャリブレーションと多次元データ処理を伴う。

長年にわたって、ＯＦＤＭＡ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ａｃｃｅｓｓ：直交分割多元接続）が、ほとんどすべての広帯域無線ネットワーク（例えば、ＷｉＭＡＸ、ＷｉＦｉ、および４Ｇセルラ・システム）についての選り抜きのアクセス・スキームになってきている。ＯＦＤＭＡにおいては、複数の加入者が、ＦＤＭＡ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ：周波数分割多元接続）と同様なやり方で、異なるサブキャリアに割り付けられる。詳細については、Ｓａｒｉ、Ｋａｒａｍ、「Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ａｎｄ ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ＣＡＴＶ Ｎｅｔｗｏｒｋ」、Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、９巻（６）、５０７〜５１６ページ、１９９８年１１月／１２月、およびＮｏｇｕｅｒｏｌｅｓ、Ｂｏｓｓｅｌｔ、Ｄｏｎｄｅｒ、Ｚｙａｂｌｏｖ、「Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａ Ｒａｎｄｏｍ ＯＦＤＭＡ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＥＥＥ ＶＴＣ’９８、２５０２〜２５０６ページを参照されたい。

信頼できる無線伝送を実現することを困難にする基本的現象は、時間的に変化するマルチパス・フェージング（ｍｕｌｔｉｐａｔｈ ｆａｄｉｎｇ）である。マルチパス・フェージング・チャネル中の品質を高めること、すなわち実効的なエラー・レートを低減させることは、極めて困難な可能性がある。例えば、非マルチパス環境における典型的な雑音源とマルチパス・フェージングとの間の以降の比較を考える。ＡＷＧＮ（ａｄｄｉｔｉｖｅ ｗｈｉｔｅ Ｇａｕｓｓｉａｎ ｎｏｉｓｅ：付加的白色ガウシアン雑音）を有する環境においては、実効的なＢＥＲ（ｂｉｔ ｅｒｒｏｒ ｒａｔｅ：ビット・エラー・レート）を１０”から１０”へと低減させる典型的な変調および符号化のスキームを使用して１ｄｂまたは２ｄｂだけ高いＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ：信号対雑音比）しか必要としないこともある。しかしマルチパス・フェージング環境において同じ低減を達成することは、ＳＮＲにおける最大１０ｄｂの改善を必要とすることもある。ＳＲＮにおける必要な改善は、これが次世代広帯域無線システムの要件に反するので、単により高い送信電力または追加の帯域幅を実現することによっては達成されないこともある。

マルチパス現象は、周波数選択的フェージングを引き起こす。マルチユーザ・フェージング環境においては、チャネル利得は、異なるサブキャリアについては異なっている。さらに、チャネルは、一般的に異なる加入者について無相関である。これは、インテリジェントなサブキャリア割付けを介して活用され得る、いわゆる「マルチユーザ・ダイバーシティ」利得をもたらす。換言すれば、各加入者が高いチャネル利得を享受するようにするためにサブキャリアを加入者に適応的に割り付けることが、ＯＦＤＭＡシステムにおいては有利である。詳細については、Ｗｏｎｇ等、「Ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ ＯＦＤＭ ｗｉｔｈ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ，Ｂｉｔ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ」、ＩＥＥＥ Ｊ．Ｓｅｌｅｃｔ．Ａｒｅａｓ Ｃｏｍｍｕｎ．、１７巻（１０）、１７４７〜１７５８ページ、１９９９年１０月を参照されたい。

１つのセル内において、諸加入者が、ＯＦＤＭＡ中の異なるサブキャリアを有するように調整することができる。異なる加入者についての信号は、直交するようにすることができ、ほとんどセル内の干渉は存在しない。しかし、例えば同じスペクトルが複数の隣接するセルについて使用される積極的な周波数再使用計画と共に、セル間干渉の問題が生じる。ＯＦＤＭＡシステム中のセル間干渉はまた、周波数選択的であることが明らかであり、サブキャリアを適応的に割り付けて、セル間干渉の影響を緩和することが有利である。

ＯＦＤＭＡについてのサブキャリア割付けに対する１つのアプローチは、接続最適化動作（ｊｏｉｎｔ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）であり、すべてのセルにおけるすべての加入者のアクティビティとチャネル知識を必要とするだけでなく、既存の加入者がネットワークからはずされ、あるいは新しい加入者がネットワーク上に追加されるたびに頻繁な再スケジューリングも必要とする。これは、主として加入者情報をアップデートするための帯域幅コストと接続最適化のための計算コストに起因して実際の無線システムにおいては、多くの場合に非実用的である。

無線トラフィック・チャネル割当てについての既存のアプローチは、加入者により開始され、本質的に単一加入者（ポイント・ツー・ポイント）である。多重アクセス・ネットワークの全体スループットは、すべてのアクティブな加入者についてのチャネル・フェージング・プロファイル（ｃｈａｎｎｅｌ ｆａｄｉｎｇ ｐｒｏｆｉｌｅ）と、雑音プラス干渉のレベルと、空間的に分かれたトランシーバの場合には空間チャネル特性とに依存するので、分散された、または加入者ベースのチャネル・ローディング・アプローチ（ｃｈａｎｎｅｌ ｌｏａｄｉｎｇ ａｐｐｒｏａｃｈ）は、基本的にサブ最適（ｓｕｂ−ｏｐｔｉｍｕｍ）である。さらに、加入者により開始されたローディング・アルゴリズムは、全方向サウンディング信号（ｏｍｎｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｓｏｕｎｄｉｎｇ ｓｉｇｎａｌ）に基づいて測定されたＳＩＮＲ（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ−ｐｌｕｓ−ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｒａｔｉｏ：信号対雑音プラス干渉比）が空間処理利得を伴う特定のトラフィック・チャネルの実際の品質を明らかにしないので、複数のトランシーバが基地局として使用されるときには問題がある。換言すれば、全方向サウンディング信号に基づいた加入者の所で測定される「不良」トラフィック・チャネルは、基地局からの適切な空間ビーム形成を用いると非常にうまく「良好」チャネルになることができる。これら２つの理由のために、すべてのアクセスしている加入者の（空間）チャネル状態を明らかにする革新的な情報交換メカニズムと、チャネル割当ておよびローディングのプロトコル、ならびにそれらのＱｏＳ要件が、非常に望ましい。そのような「空間チャネルとＱｏＳを認識した」割付けスキームは、スペクトル効率と、したがってある与えられた帯域幅におけるデータ・スループットをかなり増大させることができる。したがって、分散アプローチ、すなわち加入者により開始される割当ては、基本的にサブ最適である。
発明の要約

無線通信システム中のアンテナ切換えとチャネル割当てについての方法および装置が本明細書中で開示される。信号受信品質を示すチャネル特性は、基地局における各アンテナ・リソースによってホストされる複数のチャネルの各々について取得される。チャネルは、チャネル特性、基地局に基づいて加入者に割り当てられる。

本発明は、以下に与えられる詳細な説明から、また本発明の様々な実施形態の添付図面からさらに十分に理解されることになるが、これらの実施形態は、特定の実施形態だけに本発明を限定するものとは解釈されるべきではなく、説明および理解のためだけのものである。

ＯＦＤＭＡと空間処理の融合は、マルチユーザ広帯域通信についての強力なプラットフォームを提供する。本発明は、様々な構成のアンテナ・アレイとＯＦＤＭＡの簡単な統合のための方法、装置、およびシステムについて説明する。本方法および本装置は、簡単なアンテナ動作と共に活用されるべきマルチユーザ・ダイバーシティ（ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）を可能にし、それによって無線通信システムの容量および性能を増大させる。一実施形態においては、チャネルごとのダウンリンクまたは双方向のトラフィックについての信号受信品質を示すチャネル特性（例えば、ＯＦＤＭＡサブチャネル／アンテナ・リソースの組合せ）が、加入者の所で測定され、または推定される。対応するチャネル特性情報が、基地局に戻される。チャネル特性情報はまた、複数の受信アンテナ・リソースの各々で受信されるアップリンクまたは双方向の信号について測定し、または推定することができる。基地局は、チャネル割付けロジックを使用して、アップリンク、ダウンリンクおよび／または双方向のチャネルについて測定および／または推定されるチャネル特性に基づいて複数の加入者についてのアップリンク、ダウンリンク、および／または双方向のチャネルを割り当てる。

本発明の利点は、より簡単なハードウェア（ビーム形成アンテナ・アレイよりもずっと安価）と、より簡単な処理（ＭＩＭＯに比べてずっと複雑さが少ない）とを全体的なシステム性能を犠牲にせずに含むことである。ＯＦＤＭＡ実装形態に加えて、一般的な原理は、ＦＤＭＡ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ：周波数分割多元接続）スキーム、ＴＤＭＡ（ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ：時分割多元接続）スキーム、ＣＤＭＡ（ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ：符号分割多元接続）スキーム、ＯＦＤＭＡスキーム、およびＳＤＭＡ（ｓｐａｃｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ：空間分割多元接続）スキーム、ならびにこれらの多元接続スキームの組合せ中において利用することができる。

以降の説明において、非常に多数の詳細について、本発明のさらに完全な説明を提供するために述べられる。しかし、本発明は、これらの具体的な詳細なしでも実施され得ることが当業者には明らかであろう。他の例では、よく知られている構造およびデバイスは、本発明をあいまいにすることを回避するために、詳細にではなくブロック図形式で示される。

以下の詳細な説明の一部は、コンピュータ・メモリ内のデータ・ビットに対する演算のアルゴリズムおよびシンボリック表現の観点で提示される。これらのアルゴリズムの記述および表現は、データ処理技術分野における当業者によって他の当業者に彼らの仕事の本質を最も効果的に伝えるために使用される手段である。アルゴリズムは、ここでは一般に所望の結果をもたらす首尾一貫した一連のステップであるものと考えられる。諸ステップは、物理量の物理操作を必要とするステップである。通常、必ずしもそうであるとは限らないが、これらの量は、記憶され、転送され、組み合わせられ、比較され、またそうでなければ操作されることが可能な電気または磁気の信号の形態を取る。主として共通使用の理由のためにこれらの信号をビット、値、エレメント、シンボル、キャラクタ、用語、番号などとして言及することが時には便利であることが判明している。

しかし、これらおよび類似した用語のすべては、適切な物理量に関連づけられるべきであり、単にこれらの量に適用される便宜的なラベルであるにすぎないことに留意されたい。以降の考察から明らかなように他に特に述べられない限りは、この説明全体を通して、「処理すること」、「計算すること（ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）」、「算出すること（ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ）」、「決定すること」、あるいは「表示すること」などの用語を利用した考察は、コンピュータ・システムまたは類似した電子コンピューティング・デバイスについての、そのコンピュータ・システムのレジスタおよびメモリ内の物理（電子）量として表されるデータをそのコンピュータ・システムのメモリまたはレジスタ、あるいは他のそのような情報ストレージ・デバイス、送信デバイス、またはディスプレイ・デバイス内の物理量として同様に表される他のデータへと操作し変換する動作およびプロセスを意味していることが理解される。

本発明は、本明細書中における動作を実施するための装置にも関する。この装置は、必要とされる目的のために特別に構築されてもよく、あるいはこの装置は、コンピュータ中に記憶されるコンピュータ・プログラムによって選択的にアクティブにされ、または再構成される汎用コンピュータを備えることもできる。そのようなコンピュータ・プログラムは、それだけには限定されないが、電子命令を記憶するために適した、また各々がコンピュータ・システム・バスに結合されたフロッピー・ディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、および光磁気ディスクを含む任意タイプのディスク、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気カードまたは光カード、あるいは任意のタイプの媒体などのコンピュータ読取り可能ストレージ媒体に記憶することができる。

本明細書中で提示されるアルゴリズムおよびディスプレイは、特定の任意のコンピュータまたは他の装置には本質的に関連づけられてはいない。様々な汎用システムが、本明細書中の教示によるプログラムと共に使用されてもよく、あるいは必要とされる方法ステップを実施するためにさらに専用化された装置を構築することが便利であることが判明することもある。様々なこれらのシステムについての必要とされる構造は、以下の説明から明らかになる。さらに、本発明は、特定のどのようなプログラミング言語に関しても説明されない。様々なプログラミング言語が、本明細書中に説明される本発明の教示を実装するために使用されてもよいことが理解されよう。

機械読取り可能媒体は、機械（例えば、コンピュータ）によって読取り可能な形態で情報を記憶し、または送信するための任意のメカニズムを含んでいる。例えば、機械読取り可能媒体は、読取り専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダム・アクセス・メモリ（「ＲＡＭ」）、磁気ディスク・ストレージ媒体、光ストレージ媒体、フラッシュ・メモリ・デバイス、電気、光、音響、または他の形態の伝搬信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など）などを含む。

概要
高速無線ネットワーク中の空間ダイバーシティの効率的な活用は、空間チャネル特性の広帯域の性質に起因して困難なタスクである。ＯＦＤＭＡネットワーク中においては、幅広いスペクトルは、（一般的に「サブチャネル」と称される）並列な狭帯域トラフィック・チャネルへと区分される。本明細書中で説明される方法は、インテリジェント・トラフィック・チャネル割当てを介してトラフィック・チャネルを割り付けるための手段を提供する。

本明細書中で説明される通信システムにおいては、チャネル割付けロジックは、「チャネル認識（ｃｈａｎｎｅｌ−ａｗａｒｅ）」トラフィック・チャネル割付けを実施する。一実施形態においては、チャネル割付けロジックは、要求に応じて帯域幅と、スペクトル・リソース（例えば、ＯＦＤＭＡトラフィック・チャネル）と空間リソース（例えば、それが空間ビーム形成に関するので加入者の物理位置）の効率的な使用をもたらし、要求している加入者と継続的な加入者の広帯域空間チャネル特性に基づいてトラフィック・チャネル割当てを実施する。さらに、チャネルは、これらの加入者についての最良のアンテナ・リソースに基づいて加入者に割り付けられる。したがって、チャネル割付けは、従来のチャネル割当てアプローチを使用して一般的に得られ得るよりも多数の加入者上で向上した性能をもたらす。

新しい加入者からのリンク要求に応じて、あるいは基地局が待機状態の加入者に対して送信するデータを有するときに、そのロジックは、まずすべての上で受信される伝送のチャネル特性、またはアンテナ・リソースごとのＯＦＤＭＡトラフィック・チャネルの選択された部分を推定する。本明細書中で使用されるように、アンテナ・リソースは、単一のアンテナ、または送信し、かつ／または加入者からの信号を受信するために一括して使用される（ある与えられた基地局についてのアンテナのアレイからの）アンテナのサブアレイを備えることができる。例えば、複数のアンテナは、１つまたは複数の信号ダイバーシティ・スキーム（空間、周波数、および／または時間）を使用することにより、（単一のアンテナと比べられたときに）改善された伝送特性を有する単一アンテナ・リソースとして（有効に）機能するように構成することができる。一実施形態においては、継続的な加入者についてのチャネル割当てと共にチャネル特性を使用して、どのアンテナ・リソースが、加入者ごとに最適であるかを決定する。チャネル特性データは、レジスタまたは他のタイプのストレージ・ロケーション（例えば、データベース、ファイル、または類似したデータ構造）に記憶することができる。一実施形態においては、最良の通信特性を有するアンテナ・リソースに対応するトラフィック・チャネルが、アクセスしている加入者に割り当てられて、アクセスしている加入者のサービス要求を満たす。

本明細書中で説明されるチャネル選択技法を実装する基地局１０２を含む広帯域無線ネットワーク１００の例示の一部分が図１に示される。基地局１０２は、モバイル（電話）加入者１０４および１０６と、固定（位置）加入者１０８および１１０と、モバイル（ＰＤＡ）加入者１１２によって示されるような様々な加入者との通信をサポートするファシリティを含んでいる。これらのファシリティは、受信モジュール１１４、送信モジュール１１６、およびチャネル管理コンポーネント１１８、ならびに（本明細書中でアンテナ＃１とも称される）アンテナ１２０Ａ、および（本明細書中でアンテナ＃２とも称される）アンテナ１２０Ｂを含む。

一般に、基地局は、以下のようにして加入者と通信する。セルラ・パケット、ＩＰパケット、イーサネット・フレームなどのデータ・バーストが、適切なデータ・フレーム・フォーマット（例えば、ＷｉＭＡＸネットワークについてのＩＥＥＥ８０２．１６）へとカプセル化され、ＲＡＮ（ｒａｄｉｏ ａｃｃｅｓｓ ｎｏｄｅ：無線アクセスノード）などのネットワーク・コンポーネントから与えられたセル内の適切な基地局へと転送される。次いで基地局は、「ダウンリンク」と呼ばれる単方向無線リンクを使用して（データ・フレームによって識別される）選択された加入者に対して送信する。加入者からネットワーク１００へのデータの送信は、反対方向に進む。この場合には、カプセル化されたデータは、「アップリンク」と称される単方向無線リンクを使用して加入者から適切な基地局へと送信される。次いでデータ・パケットは、適切なＲＡＮへと転送され、ＩＰパケットまたはイーサネット・フレームに変換され、それからネットワーク１００中の宛先ノードへと送信される。一部のタイプの広帯域無線ネットワークの下では、データ・バーストは、ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ−Ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ：周波数分割二重化）スキーム、またはＴＤＤ（Ｔｉｍｅ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ−Ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ：時間分割二重化）スキームのいずれかを使用して送信することができる。ＴＤＤスキームにおいては、アップリンクとダウンリンクの両方が、同じＲＦ（無線周波数）チャネルを共用するが同時には送信せず、またＦＤＤスキームにおいては、アップリンクとダウンリンクは、異なるＲＦチャネル上で動作するが、これらのチャネルは、同時に送信することができる。一般に、単方向無線ダウンリンクは、ＰＰ（ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｐｏｉｎｔ：ポイント・ツー・ポイント）リンク、ＰＭＰ（ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｍｕｌｔｉｐｌｅ：１対多）リンク、またはＭＩＭＯリンクを備えることができる。アップリンクは、一般的にＰＰリンクまたはＰＭＰリンクを備えるが、ＭＩＭＯリンクも使用されてもよい。

複数の基地局は、セルラのような無線ネットワークを形成するように構成され、ここで１つまたは複数の基地局は、共用媒体（電波が伝搬する空間（空気））を使用して与えられた任意の位置における、ある与えられた加入者にアクセス可能とすることができる。共用媒体を利用するネットワークは、共用媒体を効率的に共用するメカニズムを必要とする。適切なチャネルベースのスキームを経由してイネーブルされる空気媒体の共用であり、ここでそれぞれのチャネルは、ある与えられた基地局のアクセス範囲内の各加入者に割り当てられる。典型的なチャネルベースの伝送スキームは、ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡ、ＯＦＤＭＡ、およびＳＤＭＡ、ならびにこれらの多元接続スキームの組合せを含む。これらの伝送スキームの各々は、無線ネットワーキング技術においてよく知られている。

様々な加入者とのダウンリンク通信およびアップリンク通信をスムーズに実行するために、基地局１０２は、複数のアンテナを設ける。図示するために、これらは、図１においてアンテナ１２０Ａおよびアンテナ１２０Ｂ（アンテナ＃１および＃２）として示される。複数のアンテナのうちの２つ以上からの信号が組み合わされて、ビーム形成または空間多重化をサポートすることができ、あるいはよく知られている技法を使用して加入者の異なるグループについて個別に使用することもできる。複数のアンテナは、１つまたは複数のクラスタの形に構成されてもよい。一般にアンテナ１２０Ａおよび１２０Ｂは、セクタ化されたアンテナおよび全方向アンテナを含めて、無線広帯域ネットワーク中で使用される様々なアンテナタイプを表す。

一実施形態の下で、各加入者は、ある与えられた基地局におけるアンテナ（あるいは複数のアンテナが組み合わされて、信号を送信または受信することができるときにはアンテナ・リソース）のうちの１つによって実現されるそれぞれのチャネルまたはサブチャネルに割り当てられる。例えば、図１の図示された構成においては、モバイル加入者１０４と固定加入者１１０は、アンテナ１２０Ａによって実行される各チャネルに割り当てられるが、固定加入者１０８と、モバイル加入者１０６および１１２は、アンテナ１２０Ｂによって実行される各チャネルに割り当てられる。以下でさらに詳細に説明されるように、加入者ごとのチャネル／アンテナまたはサブチャネル／アンテナの選択は、新しい加入者がある与えられた基地局（例えば、基地局１０２）を経由してネットワークに参加するポイントにおける最良の使用可能なチャネル特性に基づいている。さらに、チャネルは、測定されたチャネル特性における変化に基づいて継続的な加入者に再割当てすることができる。

例証として、以降の考察は、ＯＦＤＭＡネットワークについてのチャネルの割付けに関する。しかし、同様の原理が、ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡ、ＳＤＭＡ、およびＯＦＤＭＡ／ＳＤＭＡ、ならびにこれらのスキームの他の組合せを含めて他のチャネルベースの伝送スキームを使用した無線ネットワークに対して適用することができるので、これは限定を意味するものではない。

本発明の態様によれば、加入者ごとにダウンリンクおよび／またはアップリンクのチャネル、あるいは共用される（双方向）チャネルを現行のチャネル特性に基づいて選択されたアンテナ・リソースに割り付けるチャネル割付けスキームが、次に開示される。全体的なアプローチは、最良のチャネル特性を有するチャネル／アンテナまたはサブチャネル／アンテナの組合せを新しい加入者および継続的な加入者に割り当てることである。

図２は、図１に示される様々な加入者についての初期ＯＦＤＭＡチャネル割当ての例示の組を示している。例示の実施形態においては、アンテナ＃１および＃２（１２０Ａおよび１２０Ｂ）の各々は、Ｎ個のサブチャネルをサポートする。一般的に、ある与えられたアンテナまたはアンテナ・リソースについてのそれぞれのサブチャネルは、各加入者に割り当てられる。一部のケースでは、複数のサブチャネルを同じ加入者について割り当てることができる。図示するために、図２中の単一の組のサブチャネル割当てだけが示され、ここで単一の組は、アップリンク、ダウンリンク、または共用（アップリンクおよびダウンリンクについての同じチャネル）のチャネル割当てを示す。チャネル割当ての別の組が、ダウンリンクおよびアップリンクのトラフィックについての別個のチャネルを使用する伝送スキームについても存在することになることが理解されよう。

図１および３ａを参照して、次に新しいモバイル加入者１２２が、新しいサービス要求を開始することにより、あるいは別の（現在）サービスしている基地局（図示せず）から基地局１０２へのハンドオーバに関連して、基地局１０２を伴うサービスを開始しようと試みるものと仮定する。前述のように、最良の使用可能チャネルを新しいユーザに割り当てることが望ましい。それに応じて、最良の使用可能チャネルを決定するためのメカニズムが実現される。

図４ａのフローチャートをさらに参照すると、チャネル特性を決定するためのプロセスの一実施形態は、ブロック４００から開始され、ここで基地局は、そのアンテナ・リソースの各々からその局に割り付けられる周波数帯域幅上のすべてのサブチャネルをカバーするビーコン信号をブロードキャストする。例えば、ＦＤＭＡスキームの下で、ブロードキャスト信号は、所定のサイクルを使用して、割り付けられた帯域幅上で周波数の変化する信号を含むことができる。ＣＤＭＡスキームの下では、サイクリック様式で変更される様々なＣＤＭＡチャネル上を伝送されるテスト信号が使用されてもよい。（ＯＦＤＭＡなど）同じ周波数上で動作する複数のチャネルをサポートするチャネル・スキームの下で、ブロードキャスト信号は、アンテナ・リソース当たりの適用可能なサブチャネル／周波数の組合せを含むことになる。（ＯＦＤＭＡビーコン信号スキームの一実施形態のさらなる詳細が以下で説明される。）結果として、ブロードキャスト・ビーコン信号は、それから空間および周波数のチャネル特性が決定され得る情報を提供することになる。一実施形態においては、ビーコン信号は、進行に基づいて管理チャネル上でブロードキャストされる。タイム・スロットに基づいた一部のチャネル・スキーム（例えば、ＯＦＤＭＡ、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ）の場合には、基地局と加入者との間のタイミング同期を最初に実施して、加入者がブロードキャスト・ビーコン信号に適切にチューニングする（それと同期する）ことができるようにすることが必要なこともある。

ビーコン信号に応じて、加入者（デバイス）は、その受信ユニットをチューニングして、チャネル特性を測定しながら、（ビーコン信号中のチャネル変化に同期して）様々なチャネルを介して循環させる。例えば、一実施形態においては、ＳＩＮＲ（信号対干渉プラス雑音比、一部のタイプの無線ネットワークでは、ＣＩＮＲ（ｃａｒｒｉｅｒ−ｔｏ−ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｐｌｕｓ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ：キャリア対干渉プラス雑音比）とも一般に称される）および／またはＲＳＳＩ（ｒｅｌａｔｉｖｅ−ｓｉｇｎａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ：相対的信号強度インジケータ）の測定が、加入者の所で実施されて、チャネル特性測定値または推定値を取得する。一実施形態においては、チャネル特性測定は、（図３ａに示される削減されたバージョンを有する）図５に示されるアンテナ＃１および＃２に対応するチャネル特性測定データの組によって例示されるように、異なるチャネルについて信頼できるように取得され得るデータ・レートに関する。例えば、図５に示されるように、ヘルツ当たりの毎秒ビット数（ビット／秒／Ｈｚ）でそのようなデータ・レートを測定することが一般的である。別の実施形態においては、ＢＥＲ測定は、チャネル／アンテナ・リソースの組合せごとに行われる。さらに別の実施形態においては、遅延やジッタなどのＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ：サービス品質）パラメータが測定されて、チャネル特性データを取得する。さらに他の実施形態においては、信号品質／性能の様々なインディシア（ｉｎｄｉｃｉａ）が、測定および／または推定されて、チャネル特性データを取得することができる。

図４ａ中のブロック４０４に続いて、チャネル特性測定値が取得された後に、あるいはそのときに、対応するデータが基地局へと戻される。一実施形態において、この情報は、そのような目的で使用される管理チャネルを経由して戻される。それに応じて、最良の使用可能チャネルが、現行のチャネル使用可能性情報およびチャネル特性データを考慮して加入者に割り当てるために選択される。選択プロセスの詳細が、図６を参照して以下に説明される。

例示のＯＦＤＭＡダウンリンク／双方向リンクのチャネル特性付け
ＯＦＤＭＡネットワークについて使用される一実施形態の下では、各基地局は、そのセル（またはセクタ）内であらゆる加入者に対してパイロットＯＦＤＭシンボルを定期的にブロードキャストする。サウンディングのシーケンスまたは信号としばしば称されるパイロット・シンボルは、基地局にも加入者にも知られている。一実施形態においては、各パイロット・シンボルは、全ＯＦＤＭ周波数帯域幅をカバーする。パイロット・シンボルは、異なるセル（またはセクタ）では異なっていてもよい。パイロット・シンボルは、複数の目的、すなわち時間および周波数の同期化、チャネル推定、ならびにサブチャネル割付けのためのＳＩＮＲ測定の役割を果たすことができる。

一実施形態においては、複数のアンテナ・リソースの各々は、パイロット・シンボルを同時に送信し、各パイロット・シンボルは、全ＯＦＤＭ周波数帯域幅を占有する。一実施形態においては、各パイロット・シンボルは、ガード・タイムを有する１２８マイクロ秒の長さまたは存続期間を有し、それらの組合せは、約１５２マイクロ秒である。各パイロット期間後に、パイロット・シンボルの別の組が続く所定数のデータ期間が存在する。一実施形態においては、各パイロットの後にデータを送信するために使用される４つのデータ期間が存在し、各データ期間は、長さが１５２マイクロ秒である。

パイロットＯＦＤＭシンボルがブロードキャストされるときに、各加入者は、絶えずパイロット・シンボルの受信を監視し、サブチャネルごとに、セル間干渉およびセル内トラフィックを含めてＳＩＮＲおよび／または他のパラメータを測定する（例えば推定する）。一実施形態においては、加入者は最初に、まるで干渉または雑音が存在しないかのように、振幅および位相を含めてチャネル応答を推定する。チャネルが推定された後に、加入者は、受信信号から干渉／雑音を算出する。

データ・トラフィック期間中に加入者は、再び干渉のレベルを決定することができる。データ・トラフィック期間を使用して、セル内トラフィック、ならびにサブチャネル干渉レベルを推定する。特にパイロット期間およびトラフィック期間中の電力差を使用して、（セル内）トラフィック・ローディングおよびサブチャネル内干渉を感知して、望ましいサブチャネルを選択することができる。

一実施形態においては、各加入者は、各サブチャネル（または使用可能なサブチャネルに対応するサブチャネルの組）のＳＩＮＲを測定し、アクセス・チャネルを介してその加入者の基地局に対してこれらのＳＩＮＲ測定値を報告する。基地局に対する各加入者からの情報のフィードバックは、サブチャネルごとのＳＩＮＲ値（例えば、ピークまたは平均）を含んでいる。チャネル・インデックス付けスキームを使用して、サブチャネルごとのフィードバック・データを識別することができる。しかし、フィードバック中の情報の順序が、事前に基地局に知られている場合には、インデックス付けは必要とされない。

加入者からのフィードバックを受信するとすぐに、基地局は、以下に説明される方法に類似した方法で加入者に割り当てるサブチャネルを選択する。サブチャネル選択の後に、加入者への接続がすでに確立されている場合には、基地局は、ダウンリンク共通制御チャネルを介して、あるいは専用ダウンリンク・トラフィック・チャネルを介してその加入者にサブチャネル割当てについて通知する。一実施形態においては、基地局はまた、加入者に適切な変調／符号化のレートについて通知する。基本通信リンクが確立された後に、各加入者は、専用トラフィック・チャネル（例えば、１つまたは複数の所定のアップリンク・アクセス・チャネル）を使用して、フィードバックを基地局に対して送信し続けることができる。

前述のスキームは、ダウンリンク・チャネルおよび共用双方向リンク・チャネルについてのチャネル特性を決定する。しかし、前述のスキームは、アップリンク・チャネル特性を予測するためには不適当なこともある。これについての理由は、マルチパス・フェージングが、一般に単方向性であることである。結果として、（受信する加入者の所で測定されるような）良好なダウンリンク・チャネル特性を生ずるチャネルは、（受信する基地局の所で測定されるような）良好なアップリンク・チャネル特性をもたらさないこともある。

図３ｂおよび４ｂを参照すると、アップリンク・チャネル（またはオプションとして、双方向共用チャネル）についてのチャネル特性を決定するためのプロセスの一実施形態は、ブロック４５０（図４ｂ）から開始され、ここで加入者は、基地局における各アンテナ・リソースを用いてレンジング（ｒａｎｇｉｎｇ）を実施する。用語「レンジング」は、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ８０２．１６）規格により、１つまたは複数の基地局からのサービス使用可能性と信号品質情報を取得するために加入者局によって使用される動作の組を定義するために使用される。このプロセス中に、加入者局は、基地局と同期し、一連のメッセージが、加入者局と基地局との間で交換される。また、信号品質測定値は、基地局および／または加入者局の所でＣＩＮＲおよび／またはＲＳＳＩの測定を実施することにより取得することができる。

本明細書中で使用されるように、「レンジング」は、一般にアップリンク・チャネル特性が基地局によって測定されることを可能にする加入者によって開始される伝送アクティビティに関する。したがって、レンジングは、ＷｉＭＡＸネットワークについてのＷｉＭＡＸ仕様、ならびにアップリンク・チャネル特性を取得するために使用される他の技法によって定義される前述のレンジング動作を含んでいる。例えば、ＷｉＭＡＸレンジング中に使用される動作に類似した動作が、他のタイプの広帯域無線ネットワークについて使用されてもよい。一実施形態においては、加入者と基地局は、チャネル特性測定が行われることになるチャネル・シーケンスに関連した情報を交換する。例えば、一部の実装形態においては、基地局は、未使用のアップリンク・チャネルを識別して測定することだけができ、それによって実施されることになる測定数を低減させる。オプションとして、チャネル・シーケンスは、事前に知られてもよい。

ブロック４５２において継続して、チャネル・シーケンス情報を考慮して、加入者は、テスト・データを各基地局アンテナ・リソースに送信しながら適用可能なアップリンク・チャネルを介して繰り返す。一般に、これは、すべての個別のアンテナまたは組み合わされたアンテナ・リソースについて同時に実施されてもよく、あるいはアンテナ・リソースごとに別々に実施されてもよい。各アップリンク・チャネルを経由したテスト・データの伝送に関連して、チャネル特性測定が、ブロック４５２において基地局によって行われ、ブロック４５４において記憶される。一般に、ブロック４５２において実施されるチャネル特性測定は、今では測定が加入者の所でなく基地局において行われる点以外はブロック４０２（図４ａ）において実施されるチャネル特性測定に類似している。次いで、加入者を割り当てる最良の使用可能アップリンク・チャネルは、次に図６の動作に関して説明される方法でブロック４５６において選択される。

さらに詳細に、図６は、可変数のユーザ（加入者）と、アンテナ（個別アンテナ、または組み合わされたアンテナ・リソース）と、アンテナまたは組み合わされたアンテナ・リソースごとのサブチャネルとを有する基地局についての一般的な構成の下でのチャネル割当てのためのプロセスを示している。したがって、ユーザ数、アンテナ、サブチャネル数、およびアンテナ当たりのサブチャネルの最大数を定義する初期入力を含むデータの組６００が、図６のデータ６００の下に示される処理動作に対して供給される。

開始ループ・ブロック６０２および終了ループ・ブロック６１２によって示されるように、ブロック６０４、６０６、および６１０中に示される動作は、ユーザ１からユーザＰの各々について実施される。まずブロック６０４において、最高利得を有する使用可能なサブチャネルは、すべての使用可能なアンテナ（または適用可能な場合には組み合わされたアンテナ・リソース）のうちから選択される。入力データ・ブロック６０６によって示されるように、アンテナごとの使用可能なサブチャネルの組は、進行に基づいて保持されアップデートされて、現行のサブチャネル割付け情報をブロック６０４に供給する。さらに（適用可能なものとして）ブロック４０２および／または４５２中で測定されるチャネル特性プロファイル・データが、加入者のチャネル・プロファイル・レジスタ６０８に記憶され、進行に基づいてアップデートされる。特定の加入者についてのチャネル選択中に、対応するチャネル特性プロファイル・データは、加入者のチャネル・プロファイル・レジスタ６０８からブロック６０４への入力として取り出される。

データ・ブロック６０６および６０８からの入力データを考慮して、サブチャネルｋとアンテナ／が、ブロック６１０中においてユーザｉに割り当てられる。次いでプロセスは、次のユーザ（例えば、ユーザ／＋１）へと移動して、データ・ブロック６０６および６０８からのアップデートされた入力データを考慮してブロック６０４の動作を経由してそのユーザについてのサブチャネル／アンテナの組合せを備えるチャネルを割り当てる。一般に、これらの動作は、進行に基づいて反復される。

これらの概念は、本明細書中の図に示されるネットワーク参加者による例示のチャネル割当てパラメータから、もっと明確に理解することができる。例えば、図２は、初期状態を示しており、そこではモバイル加入者１０６および固定加入者１１０は、それぞれアンテナ＃１についてのサブチャネル１および６を備えるチャネルが割り当てられるが、固定加入者１０８は、アンテナ＃２についてのサブチャネル２を備えるチャネルが割り当てられ、またモバイル加入者１０４および１１２は、それぞれアンテナ＃２についてのサブチャネル５およびＭ−１を備えるチャネルが割り当てられる。図示のポイントでは、これらのチャネル割当ては、アップリンク、ダウンリンク、または双方向リンクのチャネル割当てを表す。以降の実施例では、対応するチャネル割当て情報が、データ・ブロック６０６に存在することが仮定される。

次にモバイル加入者１２２（図１、３ａ、および３ｂ）が、ネットワークに参加しようとしているものと仮定する。まず、チャネル特性測定データが、適用可能なものとして図４ａおよび／または４ｂに示されるフローチャートの動作に従って収集されることになる。これは、加入者のチャネル・プロファイル・レジスタ６０８をアップデートすることになる。ブロック６０４の処理中に、アンテナ＃１および＃２の各々についてのアンテナ・チャネル特性データが、加入者のチャネル・プロファイル・レジスタ６０８から取り出されることになる。前述のように、例示のチャネル特性データが、図５に示される。図２に示され、データ・ブロック６０６から取り出される使用可能なサブチャネル情報と組み合わされたこのチャネル特性データを考慮して、モバイル加入者１２２についての新しいチャネルが、ブロック６１０において選択される。

それぞれ図５および２中の例示のチャネル特性データおよびサブチャネル割当てデータを考慮して、最高利得を有する使用可能なチャネル（例えば、最良のチャネル特性を有する使用可能なチャネル）を表す、アンテナ＃２についてのサブチャネル３は、モバイル加入者１２２に割り当てられるべきである。一実施形態においては、これは、次のようにして決定することができる。まず、最高利得を有するチャネルが、アンテナ・リソースごとに選択される。本実施例においては、これは、アンテナ＃１についてのチャネル１と、アンテナ＃２についてのサブチャネル３に対応する。次に、そのサブチャネルが使用可能であるかどうかについての決定が行われる。アンテナ＃１についてのサブチャネル１の場合には、このサブチャネルは、すでに割り当てられており、それ故にこのサブチャネルは、使用可能ではない。次いで、次の最高利得に対応するチャネルが、アンテナ＃１について選択され、このチャネルは、サブチャネル５に対応する。同様に、類似した決定が、チャネル２について行われる。本実施例においては、最高利得を有するアンテナ＃２についてのサブチャネルを表すサブチャネル３が、使用可能である。次いで、アンテナ＃１についてのサブチャネル５と、アンテナ＃２についてのサブチャネル３についての利得が比較される。次いで、最高利得を有するサブチャネル／アンテナの組合せが、新しい加入者への割当てについて選択される。これは、モバイル加入者１２２に割り当てられるべき新しいチャネルとして、アンテナ＃２についてのサブチャネル３の選択をもたらす。

時々、処理ロジックは、図６を参照して以上で説明されたプロセスを反復することにより、チャネル再割当てを実施することができる。このチャネル再割当ては、加入者の移動と干渉のどのような変化についても補償する。一実施形態においては、各加入者は、そのチャネル特性データを報告する。次いで基地局は、サブチャネルとアンテナ・リソースの選択的な再割当てを実施する。すなわち、一実施形態においては、一部の加入者は、新しいチャネルに再割当てされてもよいが、他のチャネル割当ては、以前のままに留まることになる。一実施形態においては、再トレーニングが基地局によって開始され、この場合には、基地局は、特定の１人または複数の加入者にそのアップデートされたチャネル特性データを報告するように要求する。チャネル再割当て要求は、加入者がチャネル悪化を観察するときに加入者がサブミットすることもできる。

図７は、ＯＦＤＭＡおよび空間多重化を介して複数の加入者と通信を行う基地局７００のブロック図である。基地局７００は、受信アンテナ・アレイ７０２と、受信アンテナ・アレイ７００およびＯＦＤＭ復調器７０６に結合されたダウンコンバータ７０４の組を含むレシーバ・モジュール７０３と、チャネル特性モジュール７０８と、進行中トラフィック・レジスタ７１０と、ＯＦＤＭＡサブチャネル・チャネル割付けロジック７１２と、加入者のチャネル・プロファイル・レジスタ６０８と、ＯＦＤＭＡ ＭＡＣ（ｍｅｄｉｕｍ ａｃｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：媒体アクセス・コントローラ）７１４と、ＯＦＤＭモデム７１６と、ビーコン信号ジェネレータと、サブチャネル形成ブロック７２０を含むＯＦＤＭＡトランスミッタ・モジュール７１８と、送信アンテナ・アレイ７２４中の各アンテナ・リソースに入力を供給するアップコンバータ７２２の組とを備える。

要求する加入者からのアクセスする信号を含めてアップリンク信号は、受信アンテナ・アレイ７０２によって受信され、ダウンコンバータ７０４によってベースバンドへとダウンコンバートされる。そのベースバンド信号は、ＯＦＤＭ復調器７０６によって復調され、また前述の技法、または他のよく知られている信号品質推定アルゴリズムのうちの１つを使用してアクセスする加入者のアップリンク・チャネル特性の推定のためのチャネル特性ブロック７０８によって処理されもする。推定され測定されたチャネル特性データは、加入者チャネル・プロファイル・レジスタ６０８に記憶される進行中トラフィックと、進行中トラフィック・レジスタ７１０に記憶された進行中トラフィック情報に割り当てられたチャネルに対応するチャネル特性と一緒に、ＯＦＤＭＡサブチャネル・割付けロジック７１２に供給されて、アクセスする加入者と、進行中の加入者のうちのたぶん一部または全部についてのチャネル割当てを決定する。その結果は、ＯＦＤＭＡ ＭＡＣ７１４へと送信され、このＯＦＤＭＡ ＭＡＣは、全体的なトラフィックを制御する。

ＯＦＤＭＡ ＭＡＣ７１４からの制御信号とダウンリンク・データ・ストリーム７２６は、ダウンリンク送信のためにＯＦＤＭ変調器７１６によって混合され、変調される。（図８を参照して以下で説明されるアンテナ・ビーム形成／切換え動作などの）サブチャネル形成は、加入者のチャネル・プロファイル・レジスタ６０８に記憶されるサブチャネル定義情報を使用して、サブチャネル形成ブロック７２０によって実施される。サブチャネル形成ブロック７２０の出力は、アップコンバータ７２２の組によってアップコンバートされ、送信アンテナ・アレイ７２４を介して送信される。

ビーコン信号ジェネレータ７１７を使用して、基礎となる伝送スキームに適切なビーコン信号を生成する。例えば、ＯＦＤＭＡ伝送スキームでは、ビーコン信号ジェネレータ７１７は、テスト・データ・フレームの間に散在させられたＯＦＤＭＡパイロット・シンボルを含む信号を生成する。

Ｎ個のアンテナを有する基地局についてのＯＦＤＭＡトランスミッタ・モジュール８００の一実施形態に対応する機能ブロックの詳細が、図８に示される。ＭＡＣダイナミック・チャネル割付けブロック８０２を使用して、モデムおよびサブチャネル割付けブロック８０４_１〜Ｐによって示されるように、Ｐ人のユーザの各々についての適切なアンテナ・リソースおよびサブチャネルを選択する。ユーザごとのモデムおよびサブチャネルの割付けに基づいて、対応するＯＦＤＭＡベースバンド信号が生成され、アップコンバートされ、ＯＦＤＭＡ伝送技術においてよく知られている信号処理技法を使用して、適切なアンテナ上で送信される。そのプロセスは、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）ブロック８０４_１〜Ｎ、Ｐ／Ｓ（ｐａｒａｌｌｅｌ ｔｏ ｓｅｒｉａｌ：並列直列）変換ブロック８０６_１〜Ｎ、および加算ＣＰ（ｃｙｃｌｉｃ ｐｒｅｆｉｘ：サイクリック・プレフィックス）ブロック８０４_１〜Ｎによって示される。

ＯＦＤＭＡトランスミッタ・モジュール８００は、ＦＦＴ入力を調整することによりアンテナ切換え動作を実施する。例えば、ある与えられた加入者チャネルでは、ある種のＦＦＴ入力が（使用を意味する）１に設定されるが、他のＦＦＴ入力は（無視を意味する）０に設定される。ＯＦＤＭＡトランスミッタ・モジュール８００はまた、複数のアンテナ上で信号を同時に送信することにより実行されるチャネルをサポートする。

一般に、本明細書中の図面に示され、前述されたプロセスおよび機能ブロックによって実施される動作は、ハードウェア（回路、専用ロジックなど）、（汎用コンピュータ・システムまたは専用マシン上で実行されるものなどの）ソフトウェア、またはその両方の組合せを備えることもある処理ロジックによって実施される。

本発明の多数の変更形態および修正形態は、前述の説明を読んだ後には当業者にはもちろん明確になるはずであるのに対して、例証として示され説明される特定のどのような実施形態も決して限定するものと考えられることを意図してはいない。したがって、様々な実施形態の詳細に対する言及は、それら自体において本発明に不可欠とみなされる特徴だけを列挙する特許請求の範囲の範囲を限定することを意図してはいない。

各加入者が、それぞれのサブチャネル／アンテナの組合せに対応するチャネルに割り当てられる、様々な加入者と通信するために使用される１対の切換えアンテナを使用した基地局を示す図である。 新しい加入者のエントリに先立って図１に示される加入者についてのＯＦＤＭＡサブチャネル割付けを示す図である。 新しい加入者によって受信され、チャネルを経由して新しい加入者が、基地局に戻されるダウンリンクまたは双方向リンクのチャネル特性を測定することができる様々なチャネルを含む、図１中のアンテナの各々によって送出されるビーコン信号を示す図である。 新しい加入者によって送出され、チャネルを経由してアップリンクまたは双方向のチャネル特性が、図１の切換えアンテナの各々で測定され得る様々なチャネル上に送信されるテスト・データを含むレンジング信号（ｒａｎｇｉｎｇ ｓｉｇｎａｌ）を示す図である。 図３ａのビーコン信号スキームを使用してダウンリンクまたは双方向リンクのチャネル特性を取得するために実施される動作を示すフローチャートである。 図３ｂのレンジング信号スキームを使用してアップリンクまたは双方向リンクのチャネル特性を取得するために実施される動作を示すフローチャートである。 図１の切換えアンテナについてのチャネル特性に対応する例示の加入者のチャネル応答を示す図である。 最良の使用可能なサブチャネル／アンテナの組合せを備えるチャネルが、アンテナごとに測定され、または推定されたサブチャネル特性に基づいて新しいユーザに割り当てられる、複数のアンテナ・リソースを有する基地局についての様々なユーザにチャネルを割り当てるために実施される動作を示すフローチャートである。 ＯＦＤＭＡ／ＳＤＭＡ基地局の一実施形態についてのブロック図である。 複数の切換えアンテナを使用したＯＦＤＭＡトランスミッタ・モジュールについてのアーキテクチャを示す図である。

Claims (32)

1. 広域帯無線ネットワーク中の加入者と基地局との間の通信をサポートするチャネルを割り当てるための方法であって、
   前記基地局における複数のアンテナ・リソースの各々について、各アンテナ・リソースによってホストされるチャネルごとに、対応するチャネルについての受信品質を示す１つまたは複数のチャネル特性を取得すること、および取得された前記１つまたは複数のチャネル特性に基づいて１つまたは複数のチャネルを加入者に割り当てることを含む方法であり、
   前記１つまたは複数のチャネル特性の取得は、少なくとも部分的に、前記加入者により実施されるレンジング動作によって達成されることを特徴とする方法。
2. 割り当てられる前記１つまたは複数のチャネルが、前記基地局から前記加入者に送信される伝送と共に使用するための１つまたは複数のダウンリンク・チャネルを備える、請求項１に記載の方法。
3. 割り当てられる前記１つまたは複数のチャネルが、加入者から前記基地局に送信される伝送と共に使用するための１つまたは複数のアップリンク・チャネルを備える、請求項１に記載の方法。
4. 割り当てられる前記１つまたは複数のチャネルが、前記基地局と前記加入者との間のアップリンク伝送とダウンリンク伝送の両方について使用される１つまたは複数の双方向リンクチャネルを備える、請求項１に記載の方法。
5. 前記チャネル特性が、
   前記基地局における前記各アンテナ・リソースから、各々が複数のチャネル上の伝送を含むそれぞれのビーコン信号をブロードキャストすること、
   加入者の所で前記複数のチャネルの各々についての信号品質を示すチャネル特性を測定すること、および前記加入者から前記基地局へと測定される前記チャネル特性に対応するデータを送信すること
   を含む動作を実施することにより測定される、請求項１に記載の方法。
6. 前記各アンテナ・リソースからブロードキャストされたそれぞれのビーコン信号が、ＯＦＤＭＡパイロット・シンボルを含む直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）信号を含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記加入者が、パイロット・シンボル期間およびデータ期間からの情報を使用してチャネルおよび干渉の情報を測定することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記パイロット・シンボルが、全ＯＦＤＭ周波数帯域幅を占有する、請求項６に記載の方法。
9. 前記チャネル特性が、
   アップリンクまたは双方向リンクのうちの一方の上で加入者局と基地局との間の、前記加入者局から送信され、各アンテナ・リソースによって受信される複数のチャネル上を搬送される伝送を含むレンジング動作を実施すること、および
   各アンテナ・リソースにおいて、前記複数のチャネルの各々についての信号品質を示すチャネル特性を取得すること
   を含む動作を実施することによって測定される、請求項１に記載の方法。
10. 前記複数のアンテナ・リソースが、複数の個別のアンテナを備える、請求項１に記載の方法。
11. 少なくとも１つのアンテナ・リソースが、少なくとも１つの送信および受信の無線周波数伝送を実施するように一括して動作させるアンテナの組を備える、請求項１に記載の方法。
12. 前記広域帯無線ネットワークが、ＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）伝送をサポートし、前記チャネルが、ＯＦＤＭＡサブチャネルとアンテナ・リソースの組み合わせを備える、請求項１に記載の方法。
13. ベースバンドにおいてＯＦＤＭＡトランスミッタ・モジュール中の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）ブロックに対する入力を調整することによりアンテナを切り換えることをさらに含む請求項１２に記載の方法。
14. 各加入者が、単一ＯＦＤＭＡチャネルに割り当てられ、前記単一チャネルについての伝送が、単一アンテナ・リソースによって提供される、請求項１２に記載の方法。
15. 前記チャネル割当て動作を使用して、ダウンリンクおよびアップリンクの伝送についてのそれぞれのチャネルを割り当てる、請求項１に記載の方法。
16. 前記チャネル特性の測定が、信号対干渉プラス雑音比（ＳＩＮＲ）測定、キャリア対干渉プラス雑音比（ＣＩＮＲ）測定、および相対的信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）測定のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
17. 前記チャネル特性の測定が、ビット・エラー・レート（ＢＥＲ）測定を含む、請求項１に記載の方法。
18. 前記チャネル特性の測定が、サービス品質（ＱｏＳ）パラメータの測定を含む、請求項１に記載の方法。
19. 前記チャネルが、ＦＤＭＡ（周波数分割多元接続）チャネル・スキーム、ＴＤＭＡ（時分割多元接続）チャネル・スキーム、ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）チャネル・スキーム、ＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）チャネル・スキーム、およびＳＤＭＡ（空間分割多元接続）チャネル・スキームのうちの少なくとも１つに対応するチャネルまたはサブチャネルのうちの１つを備える、請求項１に記載の方法。
20. １人または複数の加入者についてのチャネル特性情報を定期的にアップデートすること、および
    変更されたチャネル特性を考慮して少なくとも１人の加入者についてチャネルを再割当てすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
21. 無線通信システム伝送をサポートする複数のアンテナ・リソースと、データが前記複数のアンテナ・リソースを経由して複数の加入者に伝送される様々なダウンリンクまたは双方向のチャネル上で信号を生成する送信モジュールと、
    前記加入者からの様々なアップリンクまたは前記双方向のチャネル上で前記複数のアンテナ・リソースにおいて受信される信号からデータを抽出する受信モジュールと、アップリンク、ダウンリンク、および／または前記双方向のチャネルについて取得されるチャネル特性に基づいて、前記複数の加入者について前記アップリンク、ダウンリンク、および双方向のチャネルのうちの少なくとも１つを割り当てるチャネル割付けロジックと
    を備える基地局であって、
    前記割り当ては、
    使用可能なアンテナごとの前記使用可能なサブチャネルの組を、進行に基づいて保持しアップデートすることと、
    最高利得を有する使用可能なサブチャネルを、使用可能なアンテナから選択することと
    を含む基地局。
22. 前記チャネル割付けロジックが、前記各アンテナ・リソースからブロードキャストされるビーコン信号に応じて、加入者の所で測定され、または推定されるチャネル特性に基づいて前記加入者にアップリンク・チャネルまたは双方向チャネルの一方を割り当て、前記基地局が、ビーコン信号ジェネレータをさらに備える、請求項２１に記載の基地局。
23. 前記ビーコン信号ジェネレータが、ＯＦＤＭＡパイロット・シンボルを含む直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）信号を生成する、請求項２２に記載の基地局。
24. 前記パイロット・シンボルが、全ＯＦＤＭ周波数帯域幅を占有する、請求項２３に記載の基地局。
25. 前記複数のアンテナ・リソースが、複数の個別のアンテナを備える、請求項２１に記載の基地局。
26. 少なくとも１つのアンテナ・リソースが、無線周波数伝送を送信および／または受信するように一括して動作させるアンテナの組を備える、請求項２１に記載の基地局。
27. 前記加入者から送信されるレンジング信号に応じて、チャネル特性を測定および／または推定するための手段をさらに備える、請求項２１に記載の基地局。
28. 前記加入者についてのチャネル特性情報を記憶する加入者のチャネル・プロファイル・レジスタと、
    チャネル割当て情報を記憶する進行中トラフィック・レジスタと
    をさらに備える、請求項２１に記載の基地局。
29. 各々が無線通信をサポートするように構成された複数の加入者ユニットと、
    基地局であって、
    無線通信伝送信号を送信する送信アンテナ・リソースと無線通信伝送信号を受信する受信アンテナ・リソースとを含む複数のアンテナ・リソースと、
    データが、前記送信アンテナ・リソースを経由して前記複数の加入者に送信される様々なダウンリンクまたは双方向のチャネル上の信号を生成する送信モジュールと、
    様々なアップリンクまたは前記双方向のチャネル上で前記複数の加入者から前記受信アンテナ・リソースにおいて受信される信号からデータを抽出する受信モジュールと、
    アップリンク、ダウンリンク、および／または前記双方向のチャネルについて測定および／または推定されるチャネル特性に基づいて、各々が前記加入者の所のチャネル信号品質を示すチャネル特性情報を測定または推定し、前記チャネル特性情報を含むフィードバックを前記基地局に供給する前記複数の加入者について前記アップリンク、ダウンリンク、および双方向のチャネルのうち少なくとも１つを割り当てるチャネル割付けロジックと
    を含む基地局と
    を備える無線通信システムであって、
    前記割り当ては、
    使用可能なアンテナごとの使用可能なサブチャネルの組を、進行に基づいて保持しアップデートすることと、
    最高利得を有する使用可能なサブチャネルを、使用可能なアンテナから選択することと
    を含む無線通信システム。
30. 前記チャネル割付けロジックが、前記各送信アンテナ・リソースからブロードキャストされるビーコン信号に応じて加入者の所で測定または推定されるチャネル特性に基づいてアップリンク・チャネルまたは双方向チャネルのうちの一方を前記加入者に割り当て、前記基地局が、ビーコン信号ジェネレータをさらに備える、請求項２９に記載のシステム。
31. 前記ビーコン信号ジェネレータが、全ＯＦＤＭ周波数帯域幅を占有するＯＦＤＭＡパイロット・シンボルを含む直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）信号を生成する、請求項３０に記載のシステム。
32. 前記加入者のうちの少なくとも１人が、前記基地局についてのそれぞれの受信アンテナ・リソースにおいて受信されるべきレンジング信号を生成し、前記基地局が、前記それぞれの受信アンテナ・リソースにおいて受信されるレンジング信号の信号品質を示すチャネル特性を測定するための手段をさらに含み、前記チャネル割付けロジックが、測定される前記チャネル特性とチャネル使用可能性に基づいて前記少なくとも１人の加入者のうちの各々についてアップリンクまたは双方向のチャネルのうちの一方を割り当てる、請求項２９に記載のシステム。

Images