JP5113239B2 - 通信ネットワークに関する方法および構成 - Google Patents

Description

本発明は、通信ネットワークにおいて異なる送信モードを切替えるための方法および構成に関し、上記ネットワークは複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナを備え、上記モードはシングルユーザモードおよびマルチユーザモードを含む。

Ｅ−ＵＴＲＡＮ（Ｅｖｏｌｕｔｅｄ ＵＴＲＡＮ）は、シングルユーザ（ＳＵ）およびマルチユーザ（ＭＵ）ＭＩＭＯ技術をサポートするので、上記モード間の切換えをサポートする必要がある。

シングルユーザ（ＳＵ−）ＭＩＭＯの送信スキームにおいては、全てのＭＩＭＯストリームが同時に１のユーザに割当てられ、このユーザによる非常に高いピークのデータレートの実現を可能とする。このアプローチは、基地局がユーザへ送信される十分な量のトラフィックデータをバッファしており、全てのＭＩＭＯストリームが十分に良好なチャネル品質を示す場合に実行できる。一般的には、シングルユーザＭＩＭＯは、分散の少ないチャネル環境において高いゲインを提供する。

マルチユーザ（ＭＵ−）ＭＩＭＯの送信スキームにおいては、異なるＭＩＭＯストリーム上で同一のリソースブロックが数ユーザに同時に割当てられる。このスキームは、システムに同期して動作する多くのユーザが存在し、各ユーザが高いピークのデータレートを要求しない場合に効果的である。自明なソリューションは、これらの動作中のユーザの間でダウンリンクリソースを共有することである。

セルサーチおよびセル取得、セル識別、ユーザ装置測定、およびチャネル推定のためにリファレンス信号またはパイロット信号が利用される。リファレンス信号には、共通レファレンス信号（Ｃｏｍｍｏｎ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌ）と個別リファレンス信号（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌ）の２種類が存在する。

ＦＤＤに基づくＥ−ＵＴＲＡＮシステムにおいては、ユーザ装置が、シングルユーザＭＩＭＯ（ＳＵ−ＭＩＭＯ）またはマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）モードのいずれであっても、同一の共通リファレンス信号を全ての状況において利用することが想定される。ユーザ装置は、上記共通リファレンス信号の測定に基づき、プリコーディングアンテナ重み（プリコーディング行列）を決定し、好敵なコードブックをフィードバック情報として基地局に供給する。しかし、共通リファレンス信号のみを利用することは、例えば、共通リファレンス信号を多様な状況（高分散、見通し有り（ＬｏＳ）チャネル）に最適化することはできない、また、作成されたコードブックが全ての状況および全ての利用可能アンテナのソリューションを満たすためにフィードバックコードブック情報が（ビット数の観点から）比較的大きくなるなどの不都合を生じ得る。

共通リファレンス信号に加え、チャネル推定、および重み確認などを改善するために個別リファレンス信号を使用することができる。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１６の仕様書においては、個別リファレンス信号は任意的な特徴として規定されており、ユーザ装置がプリコーディング／ビームフォーミング行列を有さないので、利用される重みでなくプリコーディングパイロット信号をダウンリンク制御チャネルにおいて送信される場合に、オープンループプリコーディングまたはクローズドループ送信の利用をサポートできる。このため、ユーザ装置はこれらの個別パイロットシンボルを重みが正しくシステムに適用されるかを確認するために利用することができる。なお、個別パイロットは厳密にユーザ特有であってもよいし、同一の個別パイロットの組がユーザグループに割当てられていてもよい。後者のアプローチは、自明であるが、オーバーヘッドが少ない。個別パイロットの詳細な構成は本発明の範囲外であるが、例えばＵＳ２００７／００２５４６０、およびＵＳ２００６／０１０９９２２のように、個別パイロットを構成するための多様な方法が存在する。一般的に個別チャネルによるいくつかの利益が存在する。例えば、個別チャネルを多様な状況（高分散、Ｌｏｓチャネルなど）に最適化して構成し、チャネル推定を改善し、セルオリエンテーション推定の向上を実現することができる。もう一つの重要な利点は、あらゆる可能性のある状況を含む大きなコードブックを利用するのでなく、考慮中の状況のために状況特有のコードブックを選択できるので、フィードバックコードブックシグナリングのオーバーヘッド（抑制されたビット数）を抑制できることである。

このようなＭＩＭＯ処理のための個別リファレンス信号のコンセプトは、ＴＤＤに基づくＥ−ＵＴＲＡＮシステムにも適用することができる。

セル内でＳＵ−ＭＩＭＯまたはＭＵ−ＭＩＭＯが同時に利用される。２のスキーム間の切り替えは、各状況においてＳＵ−およびＭＵ−のゲインによる十分な利益を受けることが望まれる。上記切り替えは、ユーザトラフィック量、無線状況、ユーザによる通信品質要求に基づいてもよい。

主に共通リファレンス信号に基づく現在のＥ−ＵＴＲＡＮシステムにおいては、上記切り替えは半動的、または動的に行われる。双方の場合で、セル内のユーザ装置は適切なシグナリングにより知らされる。全てのユーザは同時に２つの方法を利用することになるので、切替関連情報をセル内の全てのユーザにブロードキャストすることがよりリソース効率が高い。また、シグナリングのオーバーヘッドを無く、切り替えが迅速であるという利点を伴うＭＩＭＯスキーム間の突然の切換えを行うことも可能であるが、ユーザ装置はどのスキームがスケジュールされているかを把握できない。ＳＵ−ＭＩＭＯとＭＵ−ＭＩＭＯの切換えまたはその逆は、双方のスキームの利点を活用するために利用されるよく知られた技術である。しかし、ＴＤＤに基づくＥ−ＵＴＲＡＮにおける前提は、同一の共通リファレンス信号がＳＵ−ＭＩＭＯおよびＭＵ−ＭＩＭＯの各々に利用されることである。これは、シンプルな構成であるが、チャネルの見通しやセルオリエンテーション推定から最適なアプローチではない。一方、個別リファレンス信号は、ＴＤＤに基づくＥ−ＵＴＲＡＮに適するであろう。

ＳＵ−ＭＩＭＯおよびＭＵ−ＭＩＭＯは、一般的にチャネル環境やトラフィック負荷などの異なるシナリオに最も適する。このため、異なるシナリオにおけるＳＵ−ＭＩＭＯおよびＭＵ−ＭＩＭＯに最適なパイロットは異なる。また、パイロットは好ましくは実際に利用されるスキームに関連づけられるべきである、すなわち、ＳＵ−ＭＩＭＯおよびＭＵ−ＭＩＭＯに固有であるべきである。換言すると、個別またはＭＩＭＯモード固有パイロットは、最適なパフォーマンスを実現するため、および特定のＭＩＭＯスキームの利益を存分に活用するために必要である。

例えば、異なる環境においては異なるスキームが適する。図１に示したように、ＳＩＣ（Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）を伴うＰＡＲＣ（Ｐｅｒ Ａｎｔｅｎｎａ Ｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）は、低相関状況におけるＳＵ−ＭＩＭＯのためのアンテナソリューションとして利用される。一方、直交ビーム選択を伴うＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）に基づくビームフォーミングは、高相関状況におけるＭＵ−ＭＩＭＯのために利用される。ＤＦＴに基づくビームフォーミングソリューションによれば、アンテナ重みはＤＦＴに基づく行列により得られ、同一のリソースブロックにおいて異なるユーザに信号を伝送するために直交重みが選択される。ＳＵ−ＭＩＭＯおよびＭＵ−ＭＩＭＯの間の切り替えは、時間とともに例えばユーザ装置の位置の変化により相関が変化した場合にシステムを最適化するために有効である。同様に、半波長送信アンテナを利用する屋内および屋外環境は、ビームフォーミングの利用が屋外環境で有効であるが、屋内環境で有効でないという異なるバラバラな状態を示す。ＤＦＴに基づくパイロットは屋外の高相関ＭＵ−ＭＩＭＯ状況で利用される一方、分散的ＦＤＭパイロットは屋内の低相関ＳＵ−ＭＩＭＯ状況で利用される。特定のシナリオにおける所定のスキームに関してはただ一つの個別パイロットの組を有すれば十分かもしれないが、例えばシステム負荷における変化により状況が変わった場合、他の個別パイロットの組を要求する異なるＭＩＭＯモードが利用される。同じ組の個別パイロットはＭＩＭＯユーザのグループに関して利用される。

上述した個別パイロットの組は、これまでのユーザ装置特有のパイロットとは、後者が多くのオーバーヘッドを伴う点で異なる。したがって、前者（すなわち、ＭＩＭＯモードおよび状況に特有の個別パイロットの組）の主な利点は、通常のパイロットと比べて良好なシステムパフォーマンス（例えば、良好なチャネル推定、ＣＱＩ推定、セルオリエンテーション推定の観点から）を確保すること、ユーザ装置特有のパイロットに比べて伴うパイロットのオーバーヘッドが少ないことである。

前述の議論において、多様な個別パイロットシンボルは多様な状況におけるＳＵ−ＭＩＭＯおよびＭＵ−ＭＩＭＯのために最適であることを論じた。この前提では、これらの２つのモード間で切替えを行う場合、ＳＵ−ＭＩＭＯおよびＭＵ−ＭＩＭＯモード間の急な移行が生じるだろう。これを図２に示す。図２では、あるＴＴＩにおいてその時点でのＭＩＭＯモードによる送信が止まり、すぐ次のＴＴＩにおいて他のＭＩＭＯモードが始まる。ＳＵ−ＭＩＭＯおよびＭＵ−ＭＩＭＯのための個別パイロットは、各々、所定の位相および振幅値により特徴づけられる所定の重み行列Ｗ_１およびＷ_２に関連付けられる。

図２に例示したソリューションには２つの欠点がある。第１に、切り替え時に未処理のＨＡＲＱ再送信（もしあれば）は失われる、または遅延する可能性がある。これは、次のＭＩＭＯモードが始まった場合、同じユーザがすぐにスケジュールされないこともあるからである。もう一つの欠点は、新たなＭＩＭＯモードが適用されて一番目のＴＴＩにおいて、ユーザ装置は以前のＭＩＭＯモードによるＣＱＩを報告することである。このため、チャネルまたはセルオリエンテーション推定（予測）は、モード切替により誤った個別パイロットに基づいて行われ、少なくとも一番目のＴＴＩにおいて、スケジューリング、パワー制御、およびリンクアダプテーションが適切なプリコーティング行列に基づいて行われないため、データスループットの低下を招くであろう。

そこで、本発明の目的は、シングルユーザおよびマルチユーザモード間の切換えを行う場合に、ＭＩＭＯに基づく通信システムにおいてデータスループットを改善するための方法および構成を実現することである。

この目的および他の目的は、複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナを有する通信ネットワークにおいて異なるシングルユーザモードおよびマルチユーザモードを切替えるために基地局が行う方法により実現される。本発明は、期間が複数のＴＴＩ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ ＩＮｔｅｒｖａｌ）である準備段階を取り入れ、この準備段階中には、双方のモードに対応する適切なレファレンス信号（または所定シーケンス）が、これらのモードに関する各重み行列で基地局により送信される。この意図は、準備段階後に新たな送信モードが適用されたときに直ちに利用可能なスケジューリング情報を基地局が得られるように、ユーザ装置から新たな送信モードに関するＭＩＭＯ関連フィードバック情報を回収および収集することである。基地局は、全て、または少なくともユーザ装置のグループがアクセスできるチャネルにより、準備段階の開始および期間長を直接または間接的に通知する。

また、本発明は、双方のモードに対応し各々のモードの重み行列によるリファレンス信号（または所定シーケンス）を上記準備段階中に受信し、新たなモードに関するフィードバックを、従前のモードによる通信を継続しつつ提供するユーザ装置による方法に関する。

さらに、本発明は、上述した方法を実行するための手段を備える基地局およびユーザ装置において利用される構成に関する。

これにより、本発明は以下の効果を伴う。

本発明による第１の効果は、基地局がモード切替を実行する前にユーザ装置が新たなＭＩＭＯモードの準備およびＣＱＩの測定を行うことができるので、特にＳＵ−ＭＩＭＯおよびＭＵ−ＭＩＭＯにおいて、ＭＩＭＯモード間での円滑な移行を可能とすることである。

さらなる本発明による効果は、ＨＡＲＱ送信、特にＨＡＲＱ再送信の損失を最小化できることである。

他の効果によれば、本発明は、新たなＭＩＭＯモードによる送信が始まると直ちにネットワークが最適なデータスループットに関してベストなユーザをスケジューリングのために選択することを促進にする。

本発明の他の目的、効果および新規な特徴は、特許請求の範囲および添付の図面と併せて、以下の本発明の詳細な説明から明らかになるであろう。

本発明は、図面に示した複数の実施形態を参照しながら限定されない方法で説明される。
多様なチャネルにおける、多様なシステム負荷状況へのＳＵ−ＭＩＭＯおよびＭＵ−ＭＩＭＯの適用を示す。 Ｅ−ＵＴＲＡＮにおけるＳＵ−ＭＩＭＯおよびＭＵ−ＭＩＭＯ間での状況の切換えを示す。 ＳＵ−ＭＩＭＯおよびＭＵ−ＭＩＭＯ間の切換えを行う場合に円滑な移行を確保するための準備段階を示す。 バンド幅の一部に限定される場合の準備段階を示す。 本発明によるネットワークを示す。 本発明によるインフラストラクチャー装置のブロック図を概略的に示す。 本発明によるユーザ装置のブロック図を概略的に示す。 基地局において実行される本発明による方法のフローチャートを示す。 ユーザ装置において実行される本発明による方法のフローチャートを示す。

以下の説明では、Ｅ−ＵＴＲＡＮシステムに焦点が当てられる。しかし、本発明は、個別リファレンス信号を利用するＭＩＭＯまたは類似のスキームが用いられる他の技術にも適用されることは当業者に認められるべきことである。Ｅ−ＵＴＲＡＮは、ダウンリンクにおいてＯＦＤＭＡ技術を用いる。しかし、双方のＭＩＭＯ技術は、ＯＦＤＭＡ、ＣＤＭＡ、およびＴＤＭＡなどのいかなるアクセス技術にも利用することができる。これは、個別リファレンス信号を利用するＩＥＥＥ８０２．１６の仕様書によるシステムもまた包含する。

この説明ではＦＤＤに基づくＥ−ＵＴＲＡＮシステムにおいてＭＩＭＯが共通リファレンス信号のみを利用することを想定するが、本発明は将来のＦＤＤ Ｅ−ＵＴＲＡＮの充実にもまた利用できることを理解されたい。

以下の説明は、本発明の第１の観点としての準備段階に関する。

ＳＵ−ＭＩＭＯからＭＵ−ＭＩＭＯへの移行およびその逆は、Ｎ個のＴＴＩからなる長さを有する準備段階（Ｄｐ）により特徴づけられる。準備段階においては、ＳＵ−ＭＩＭＯおよびＭＵ−ＭＩＭＯで要求されるリファレンス信号（および他の関連既知シーケンス）が、各々の重み行列Ｗ_１およびＷ_２と関連付けられた各々の個別パイロットと共に送信される。準備段階の期間長は、標準化されていても（すなわち、固定の期間長であっても）、ブロードキャストメッセージ（半動的）においてユーザ装置に指示されても、共有制御（Ｓｈａｒｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ）チャネル（動的）で送信されてもよい。

準備段階は、実行中のＨＡＲＱ処理を完了させるため、および、スケジューリング決定およびリンクアダプテーションを改善するために次のＭＩＭＯモードに関するチャネル推定情報（またはＣＱＩ）を受信および収集するために利用される。

このため、本発明の方法によれば、ＳＵ−ＭＩＭＯおよびＭＵ−ＭＩＭＯモード間の切換えは瞬間的に行われず、図３に示したように、少なくとも１または２以上のＴＴＩからなる期間（Ｄｐ）を有する準備段階が存在する。図示したように、準備段階中は、ＳＵ−ＭＩＭＯおよびＭＵ−ＭＩＭＯモードの双方に関して少なくともいくつかのリファレンス信号（または関連既知シーケンス）が対応する重み行列Ｗ_１およびＷ_２で送信される。これは、ＳＵ−ＭＩＭＯおよびＭＵ−ＭＩＭＯモードとでリファレンス信号の位置が異なる（少なくとも周波数領域において）ことにより実現される。なお、重み行列Ｗ_１およびＷ_２は、リファレンス信号または既知シーケンスにのみ作用する。

準備段階中は、既に動作中のユーザはその時点での（先行する）ＭＩＭＯモード（図３の例ではＳＵ−ＭＩＭＯ）によりスケジュールされる。これにより、実行中のＨＡＲＱ処理および未処理のＨＡＲＱ再送信を完了することが可能となる。一方、準備段階中、ユーザは次の（後続の）ＭＩＭＯモード（図３の例ではＭＵ−ＭＩＭＯ）のための準備をすることができる。本発明による方法における準備の意は、特に、ユーザ装置が次のＭＩＭＯモードによるＣＱＩを測定し、それをネットワークに報告できることである。これは、新たなＭＩＭＯモードが始動する時にネットワークが的確なユーザをスケジュールのために選択することを可能とする。準備段階は少なくとも１のＴＴＩである。

他の可能性のある準備段階の取り決めは、リファレンス信号を、新たなＭＩＭＯモードの重み行列（この例ではＷ_２）を利用して、データ送信に利用されないバンド幅の一部において（図４に示したように）送信することである。

準備段階の取り入れによる一つの結果が、双方のＭＩＭＯモードのためのリファレンス信号が送信されることに起因する追加的なオーバーヘッドである。しかし、リファレンス信号はシステムのバンド幅のとても小さな一部分の構成要素であるので、このオーバーヘッドによる影響はわずかである。一方、仮に準備段階を用いない場合、ＭＩＭＯモード切替後の最初のいくつかのＴＴＩで相当なスループット損失のリスクが存在する。

準備段階を設定する際にＣＱＩレポートの遅延を考慮することは、新たなＭＩＭＯモードが始まった最初のＴＴＩにおいて適切なＣＱＩを利用可能とすることを確実にするので、重要である。ＣＱＩレポートの遅延は、ユーザ装置における測定遅延（標準化された）と、基地局での処理遅延（実装依存）との組み合わせである。ネットワークはこれらの全ての遅延を把握するので、準備段階の最適な期間は容易に設定することができる。典型的には、準備遅延は数ＴＴＩ（２または３ＴＴＩ）程度であろう。

以下の説明は、本発明の第２の観点としての、上述した準備段階についての情報を提供するためのメカニズムの多様な選択肢に関する。

ＳＵ−ＭＩＭＯおよびＭＵ−ＭＩＭＯ間の切替えのための準備段階に関するルールは、規格において明示される必要がある。明示、選択、およびセル内のユーザ装置への準備段階の期間を通知のための考え得る選択肢は３つ存在する。３つの選択肢は、
・完全に静的な準備段階（事前定義されたルールによって）、
・完全に動的な準備段階（共有制御チャネルを介して通知）、および、
・半動的な準備段階（ＢＣＨおよび共有制御チャネルを介して通知）、を含む。

完全に静的なアプローチを適用する場合、準備段階の長さ（Ｄｐ）は、Ｎ個のＴＴＩに固定される。この長さは、全てのネットワーク装置がそれを利用できるよう、無線ネットワークにおいて統一される必要がある。この実施形態の変形例によれば、同じ値が全ての状況のために指定されても、異なる状況のために異なる値が指定されてもよい。さらに、任意の状況のために複数の値（Ｄｐ）を指定することも可能である。

Ｔ_０で表される準備段階（またはＭＩＭＯ切り替え）が開始されるＴＴＩを、切替の直前（例えば、準備段階開始の１つ前のＴＴＩ）に全てのユーザ装置がアクセス可能な適切な共有または共通チャネルで通知すれば足りる。通知される情報は、与えられた状況に関して規定されるＤ_ｐの値が１つである場合、１ビットのみから構成される。これを以下の表１に示す。

２以上のＤ_ｐの値（例えば、Ｋ個の値）が規定される場合、シグナリングのオーバーヘッドが増加することになるが、準備段階の期間も通知するためにマルチレベルの信号が必要となる。ネットワークは、以下の表２に示すように、Ｍ（Ｋ≦２^Ｍ）ビットを送信しなくてはならない。

共有制御チャネルは、例えば、Ｅ−ＵＴＲＡＮまたはＵＴＲＡＮでのＨＡ−ＳＣＣＨにおけるＰＤＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）である。Ｅ−ＵＴＲＡＮでは、セル送信バンド幅全体中で規定されたいくつかのサブキャリアにより、１番目、２番目または３番目のＯＦＤＭシンボルにおいて制御情報（ＰＤＣＣＨ）が送信される。

完全に動的なアプローチを適用する場合、準備段階の長さ（Ｄ_ｐ）は固定されず、各セルにおいて動的に決定され、上述した完全に静的なケースよりも柔軟なアプローチとすることができる。例えば、無線環境、トラフィック状況、および／または他の状態が他のＭＩＭＯモードへの切り替えに適しているとネットワークが把握した場合や、ＨＡＲＱ送信や再送信要求が無い場合、ネットワークは、１個のＴＴＩのように、顕著に短い準備段階（Ｄ_ｐ）を選択することができる。これは、準備段階が、次のＭＩＭＯモードによるＣＱＩをユーザが測定するために必要だからである。一方、ＨＡＲＱ送信や再送信要求が要求される場合、ネットワークは長い準備長さ（Ｄ_ｐ）を選択してもよい。

この場合、Ｔ_０で表される準備段階（またはＭＩＭＯ切り替え）が開始されるＴＴＩは、準備段階（Ｄ_ｐ）と共に、全てのユーザ装置がアクセス可能ないくつかの共有または共通チャネルでユーザ装置に通知される必要がある（準備段階開始の直前に）。明らかな欠点は、（Ｄ_ｐ）による追加的なシグナリングのオーバーヘッドが必要となることである。より詳細には、マルチレベルのシグナリング、すなわち２またはそれ以上のビットは不可避である。実際のビット数は、望まれの柔軟度に依存する。したがって、この方法は、シグナリングのオーバーヘッドと柔軟性とのトレードである。Ｔ_０およびＤ_ｐを伝送する共有制御チャネルは、例えば、Ｅ−ＵＴＲＡＮまたはＵＴＲＡＮでのＨＡ−ＳＣＣＨにおけるＰＤＣＣＨである。

半動的な準備段階は、上述した完全に静的なアプローチおよび完全に動的なアプローチの中間物である。半動的なアプローチによれば、準備段階の期間（Ｄ_ｐ）は、ＢＣＨ（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ ＣＨａｎｎｅｌ）により送信される。新たなセルを再選択するアイドルモード（または低ＲＲＣ活動状態）の新参は、ＢＣＨ情報をデコードするときにその時点でのＤ_ｐの値を取得するだろう。ネットワークは、長い時間スケールでＤ_ｐを変更し、ＢＣＨ情報を修正することができる。Ｄ_ｐに何かしらの変化があった場合、ユーザ装置は、ＢＣＨ情報の変化を解釈し、セルにおける新たなＤ_ｐを取得することが要求される。他の方法は、新たなＤ_ｐの値をＲＲＣシグナリングを介して個別通信により接続モードのユーザ装置に通知することである。

前述のケースでは、Ｔ_０で表される準備段階（またはＭＩＭＯ切り替え）が開始されるＴＴＩは、全てのユーザ装置に連絡可能ないくつかの共有共通制御（Ｓｈａｒｅｄ Ｃｏｍｍｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）チャネルでユーザ装置に通知されるべきである。この場合、通知情報（Ｔ_０に関する）は、上記の表１に従う１ビットにより構成される。この情報は、準備段階が開始するＴＴＩのみを示す。このため、共有制御チャネルのオーバーヘッドは抑制される（上述の静的なケースと同様に）。上記と同一の共有制御チャネルは、Ｔ_０関連情報の伝送に利用される。概して、このスキームは、いく分の柔軟性を提供し、同時に、伴うオーバーヘッドを完全に動的なケースより減少させる。

図５は、データストリームを送受信するためのアンテナ１３１ａ、１３１ｂを備えるユーザ装置とデータストリームを送受信するための、１または２のアンテナ１２１ａ、１２１ｂを有するアンテナアレンジメント、と接続された複数の基地局１２０からなるＭＩＭＯ通信ネットワーク１００を示している。ここでは、２×２のＭＩＭＯシステムが示されているが、当業者であれば、アンテナの数は変化してもよいことが理解されるべきである。

上述したステップは、例えば図５に概略的に示したＭＩＭＯシステムにおける、所定の重み行列によるユニークなリファレンス信号シーケンスを利用して同時に同じユーザにデータを送信するために全てのアンテナを利用する無線基地局に関して簡単に説明される。重み行列は、所定の位相および振幅値により特徴づけられる。

多数または１のユーザに同時に送信される位相および振幅は、異なる重み行列を有する他のレファレンス信号シーケンスを利用する。シングルユーザ送信およびマルチユーザ送信間の切換えは半動的または動的である。シングルユーザからマルチユーザモード、またはその逆の切り替えは、
−１または２以上のＴＴＩで構成される準備段階中に、シングルユーザおよびマルチユーザＭＩＭＯの各々に対応するリファレンス信号または既知シーケンスを各々の重み行列で送信し、
−セル内の全てのユーザ装置に、少なくとも準備段階の開始および期間（特定の実施形態においては）を通知すること、
を含む。

準備段階中、既存のＭＩＭＯモードと後続（次の）モードのためのリファレンス信号はセル送信バンド幅の異なる位置に制限されるものの、シングルユーザおよびマルチユーザモードに関するリファレンス信号は、セル送信バンド幅の全体中に分散される。事前定義されたルールにより１または２以上の準備長さのパターンが規定される。さらに、セル内の全てのユーザ装置に、次のＴＴＩにおける準備段階の開始、および必要に応じ、規定された準備長さのうちで実際の準備長さのポインタを示す、１または２以上のビットの情報が共有制御チャネルにより送信される。また、セル内の全てのユーザ装置に、次のＴＴＩにおける準備段階の開始、および絶対的な準備長さを示すマルチレベルのシグナリングを共有制御チャネルにより送信することも可能である。

次のＴＴＩにおける準備段階の開始を示す１ビットの情報を全てのユーザに送信するに加え、準備段階のパターンが、セル内の全てのユーザ装置にブロードキャストチャネルにより送信されても、ユーザ装置に個別的に共有データチャネルにより送信されてもよい。準備段階中、無線基地局は、ＨＡＲＱ再送信、およびその時点でのＭＩＭＯモードによる実行中のセッションが可能であれば先の送信を完了させようとする。無線基地局は、準備段階中にユーザ装置からの新たな（後続の）ＭＩＭＯモードに関するチャネル品質フィードバック情報を利用し、それを新たなＭＩＭＯモードによるデータ送信が開始したときの適切なスケジューリング、パワー制御、リンクアダプテーション、および他の無線リソース割当て技術のために利用する。

図６は、本発明による基地局１２０（または通信ゲートウェイ）を示す。この基地局は、少なくとも１の処理構成１１１と、例えば準備段階中にユーザ装置から受信されたフィードバック情報の収集および記憶のために利用可能少なくとも１のメモリ１１２（揮発性、および／または不揮発性）を備える。さらに、基地局は、ユーザ装置１３０へ向かう通信インターフェース１１３と、インフラストラクチャーネットワークに向かう通信インターフェース１１５と、を備える。加えて、基地局は、１または２以上のＴＴＩの長さからなる準備段階中に、双方のモードに対応するリファレンス信号を各モードの重み行列で送信するための準備をする手段１１６と、受信エリア内のすべての受信装置に準備段階の開始および期間を示すシグナリング情報を共通チャネルで送信するための準備をする手段１１７とを備える。さらに、基地局は、ユーザ装置から受信されたフィードバック情報に基づいて準備段階後にユーザ装置をスケジューリングするためのスケジューラ１１４を備えてもよい。上記の多くの機能は、例えば処理構成１１１によって実行される。

これにより、準備段階中、ユーザ装置は、新たなＭＩＭＯモードのチャネル特性およびチャネル品質を推定することができ、また、必要であれば、対応するチャネル品質を無線基地局に報告することができる。

無線基地局がシングルユーザからマルチユーザモードに切り替える場合またはその逆の場合に、１または２以上の送信アンテナ１３１ａ、１３１ｂから送信信号を受信する図７に概略的に示したユーザ装置１３０は、
−１または２以上のＴＴＩからなる準備期間中に、シングルユーザおよびマルチユーザＭＩＭＯの双方に対応する各々の重み行列によるリファレンス信号または既知シーケンスを受信する受信部１３７と、
−無線基地局から共有制御チャネルにより準備段階の開始および期間を示すシグナリング情報を受信して正しく解釈する手段と（処理部１３２により行われてもよい。）、
−従前のモードによる通信を維持しつつ、新たな送信モードに関するフィードバックを提供するための手段１３６と、
を備える。

ユーザ装置は、さらに、メモリ部１３３、ユーザインターフェース部１３４、パワーサプライ１３５、およびアンテナ１３１ａ、１３１ｂを備える。これらのユーザ装置の要素は当業者によく知られている。

図８は、無線基地局１２０により実行される本発明による方法のフローチャートを示す。この方法は、通信ネットワーク１００における異なるＭＩＭＯ送信モード間、すなわちシングルユーザモードおよびマルチユーザモード間またはその逆の切換えを意図するものである。この方法によれば、無線基地局１２０が受信エリア内の全ての受信ユーザ装置１３０に、少なくとも準備段階の開始の通知を含むシグナリング情報を共通または共有チャネルで送信し（８１）、準備段階の開始した後は、準備段階中（８２）、双方のＭＩＭＯ送信モードに対応するリファレンス信号を各モードの重み行列により送信する（８３）。準備段階後、ＭＩＭＯ送信モードは、従前、すなわち準備段階の前および準備段階中に適用されるモードから、新たに、すなわち準備段階後に適用されるモードに切り替えられる。さらに無線基地局１２０は、準備段階中、ユーザ装置１３０からのＭＩＭＯフィードバック情報を収集し（８４）、この情報を、新たなＭＩＭＯ送信モードが適用される準備段階後に行われるダウンリンク送信に利用されるストリームの最適なフィードバックを有するユーザ装置のスケジューリングを準備するために利用する（８５）。

図９は、ユーザ装置１３０により実行される本発明による方法のフローチャートを示す。この方法は、通信ネットワーク１００における異なるＭＩＭＯ送信モード間、すなわちシングルユーザモードおよびマルチユーザモード間またはその逆の切換えをサポートすることを意図するものである。この方法によれば、共通または共有チャネルにより送信された少なくとも準備段階の開始の通知を含むシグナリング情報をユーザ装置１３０が受信して解釈する（９１）。準備段階の開始後、ユーザ装置１３０は各モードに対応する各モードの重み行列によるリファレンス信号を受信し（９３）、従前、すなわち準備段階前に適用されたＭＩＭＯ送信モードによつ通信を維持しつつ、新たなＭＩＭＯモード、すなわち準備段階後に適用されるＭＩＭＯモードによるダウンリンク送信のためのデータストリームに関するＭＩＭＯフィードバック情報を提供する（９４）。

ＭＩＭＯ技術は、複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナを利用することにより、空間多重化、空間ダイバーシティ、および／またはビームフォーミング利得をもたらす。ＳＩＭＯおよびＭＩＳＯはＭＩＭＯの特別なケースであるので、本発明はＳＩＭＯおよびＭＩＳＯにも適用可能である。ＳＩＭＯによれば、複数の受信アンテナは１の送信アンテナからの受信信号をコヒーレントに結合する。ＭＩＳＯによれば、複数の送信アンテナおよび１の受信アンテナを利用することにより送信ダイバーシティが実現される。

略記
ＵＥ： Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ
ＵＴＲＡＮ： ＵＭＴＳ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ
Ｎｅｔｗｏｒｋ
Ｅ−ＵＴＲＡＮ：Ｅｖｏｌｖｅｄ ＵＴＲＡＮ
ＴＴＩ： Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ
ＭＩＭＯ： Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ
ＢＣＨ： Ｂｒｏａｄｃａｓｔ ＣＨａｎｎｅｌ
ＰＤＣＣＨ： Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ
ＣＨａｎｎｅｌ
ＨＳ−ＳＣＣＨ：Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ
ＣＨａｎｎｅｌ
ＣＱＩ： Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ
ＳＵ−ＭＩＭＯ：Ｓｉｎｇｌｅ Ｕｓｅｒ ＭＩＭＯ
ＭＵ−ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ ＭＩＭＯ
ＰＡＲＣ： Ｐｅｒ Ａｎｔｅｎｎａ Ｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ
ＳＩＣ： Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ
Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ
ＤＦＴ： Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ
Ｌｏｓ： Ｌｉｎｅ ｏｆ Ｓｉｇｈｔ

Claims (5)

1. 通信ネットワークにおける異なるＭＩＭＯ送信モード間の切換えのための基地局による方法であって、前記通信ネットワークは複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナを備え、前記モードはシングルユーザモードおよびマルチユーザモードを含み、
   少なくとも準備段階の開始の通知を含むシグナリング情報を、共通または共有チャネルで受信エリア内の全てのユーザ受信装置に送信するステップと、
   １または２以上のＴＴＩからなる前記準備段階中に、前記ＭＩＭＯ送信モードの双方に対応するリファレンス信号を各々のモードのための重み行列で送信するステップと、
   を含むことを特徴とする、方法。
2. ＭＩＭＯフィードバック情報を前記準備段階中にユーザ装置から収集するステップと、
   前記準備段階後に行われるダウンリンク送信に利用されるストリームの最適なフィードバックを有するユーザ装置のスケジューリングを準備するステップと、
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 通信ネットワークにおいて異なるＭＩＭＯ送信モードで信号を受信するための複数のアンテナを備えるユーザ装置による方法であって、前記異なるＭＩＭＯ送信モードはシングルユーザモードおよびマルチユーザモードを含み、
   共通または共有チャネルで送信された少なくとも準備段階の開始の通知を含むシグナリング情報を受信して解釈するステップと；
   １または２以上のＴＴＩからなる前記準備段階中に、前記モードの双方に対応する、前記モードの各々のための各重み行列によるリファレンス信号を受信するステップと；
   従前に適用されるＭＩＭＯ送信モードによる通信を維持する一方で、新たなＭＩＭＯ送信モードに関してダウンリンク送信に利用されるデータストリームのＭＩＭＯフィードバック情報を前記準備段階中に供給するステップと；
   を含むことを特徴とする、方法。
4. 通信ネットワークにおける基地局において利用される構成であって、前記基地局は複数のアンテナにより通信し、前記構成は前記通信ネットワークにおいて異なるモード間での切り替えのために設けられ、前記異なるモードはシングルユーザモードおよびマルチユーザモードを含み、
   １または２以上のＴＴＩからなる準備段階中に、前記モードの双方に対応し、前記モードのための各重み行列により構成される送信リファレンス信号を用意する手段と；
   少なくとも準備段階の開始の通知を含むシグナリング情報を、共通または共有チャネルで受信エリア内の全てのユーザ受信装置に送信するための用意をする手段と；
   を備えることを特徴とする、構成。
5. ユーザ装置において利用される構成であって、前記構成は通信ネットワークにおいて異なるモードにおいて信号を受信するために設けられ、前記モードはシングルユーザモードおよびマルチユーザモードを含み、
   １または２以上のＴＴＩからなる準備段階中に、前記モードの双方に対応し、前記モードの各重み行列によるリファレンス信号を受信する手段と；
   従前のモードによる通信を維持する一方で、新たなモードに関するフィードバックを行うための手段と；
   を備えることを特徴とする、構成。

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