(57)【要約】【課題】無線通信システム、好ましくはＵＭＴＳシステムで静的ビーム形成を提供すること。【解決手段】本発明は、少なくとも１つの固定ビームを作る基地局のアンテナ装置を使用することを特徴とする。アンテナ装置は少なくとも２つのセルをカバーし、各セルは少なくとも２つのビームによってカバーされる。セルをカバーする少なくとも２つのビームは同じスクランブルコードおよび同じ位相基準を使用し、基地局はセルをカバーする少なくとも２つの固定ビームのうちのどれがチャネルにサービスを提供すべきかを自律的に決定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システム（１）で静的ビーム形成を提供するための方法であって、基地局（３）のアンテナ装置（２）が少なくとも２つの固定ビーム（４、４’、４’’、４’’）を作り、
アンテナ装置は少なくとも１つのセル（５、５’）をカバーし、セルは少なくとも２つのビームによってカバーされ、
基地局がセルをカバーする少なくとも２つの固定ビームのうちのどれが端末（６）にサービスを提供すべきかを自律的に決定する、方法。
【請求項２】
セルをカバーする少なくとも２つのビームが同じスクランブルコードを使用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
セルをカバーする少なくとも２つのビームで、ユーザ機器のために同じ位相基準が使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
無線通信システムはＷＣＤＭＡシステムであり、好ましくはＵＴＲＡ／ＦＤＤ方式で動作するＷＣＤＭＡシステムであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
無線通信システムはＨＳＤＰＡサービスを提供するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
専用物理制御チャネル（ＤＰＣＣＨ）またはセル固有の第１共通パイロットチャネル（Ｐ−ＣＰＩＣＨ）が、基地局と通信する端末のために位相基準として使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
セル固有の第１共通パイロットチャネル（Ｐ−ＣＰＩＣＨ）が、さらなるセルビームによって提供されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
単一の第２共通パイロットチャネル（Ｓ−ＣＰＩＣＨ）が、セルをカバーする全てのビームのために使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
データパケットが、セル内の異なるビームによって取り扱われる端末に同時にスケジュールされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
コンピュータプログラム製品を含み、前記コンピュータプログラム製品は基地局の内部メモリで直接にロード可能であって、請求項１から９のいずれかに記載の方法を実行するためのソフトウェアコード部分を含む基地局。
【請求項１１】
ＷＣＤＭＡのＵＴＲＡ／ＦＤＤ方式で動作するように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信システムに関し、詳細にはＷＣＤＭＡシステムに関する。より好ましくは、本発明はＨＳＤＰＡを使用したＷＣＤＭＡシステムを指す。
【背景技術】
【０００２】
ＵＭＴＳ（ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションシステム）システムでは、ノードＢをも指す基地局は、ＵＴＲＡＮエアインタフェースを介してユーザ機器（ＵＥ）と通信する。典型的に各ノードＢは１つまたは複数のセルをカバーしており、通信システム全体は多数のセルから構成されている。無線ネットワークコントローラは通信システムのノードＢのもの（Ｂ’ｓ）によって提供されるサービスを調整する。この調整の１つの例は、第１セルから第２セルへのハンドオーバが無線ネットワークコントローラによって組織されることである。
【０００３】
ＵＭＴＳのための無線アクセス技術の１つはＷＣＤＭＡ（広域符号分割多元接続）である。ＷＣＤＭＡのＵＴＲＡ／ＦＤＤ方式は、多重アンテナ伝送技術を支持してカバレッジ、システムの処理量およびスペクトル効率を向上させる。典型的に、２つから４つのＴｘアンテナ（伝送アンテナ）が各セルのために使用され、セル内のアンテナ数を２倍にすることは３デシベルの利得をもたらす。多重アンテナ伝送技術の使用は信号対ノイズ比を改善し、信号品質を改善して混信の量を減少させる。
【０００４】
第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）の文献３Ｇ  ＴＲ  ２５．８７７第１．０．０版（２００１年１２月）は、フレキシブルなビーム形成と固定ビームのグリッドを用いたビーム形成とを区別している。後者の種類のビーム形成は静的ビーム形成（ｓｔａｔｉｃ  ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）とも呼ばれる。
【０００５】
フレキシブルなビーム形成は、上述の３ＧＰＰ文献で定義されているものと同様の方法で理解されるべきである。フレキシブルなビーム形成は、アンテナ素子で適用された信号間の相対位相を制御するために、受信および送信された信号に対する重みベクトルの適用によってアップリンクビームおよびダウンリンクビームが形成されるビーム形成アンテナによって実行される。重みベクトル、およびしたがってビーム方向はフレキシブルである。
【０００６】
固定ビームのグリッドを用いたビーム形成もまた、上述の３ＧＰＰ文献で定義されているものと同様の方法で理解されるべきである。この場合、アップリンクビームおよびダウンリンクビームが、ビーム方向が固定されている方法で形成される、ビーム形成アンテナが使用される。本発明は、固定ビームのグリッドを用いたビーム形成の場合のみについて言及する。より詳細には、本発明はダウンリンク接続について言及し、すなわち基地局からＵＥへの送信のためのビーム形成に関する。
【０００７】
ＵＭＴＳシステムでは、ユーザ機器はノードＢへの接続を確立できるように位相基準を必要とする。固定ビームのグリッドを用いたビーム形成が実行されなければならない場合、上述の３ＧＰＰ文献３Ｇ  ＴＲ  ２５．８８７第１．０．０版（２００１年１２月）は２つの可能性を明記する。第１の可能性は、各ビームが位相基準として働く独自の第２共通パイロットチャネル（Ｓ−ＣＰＩＨ）を有するということである。代替として、専用物理制御チャネル（ｄｅｄｉｃａｔｅｄ  ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｃｈａｎｎｅｌ）（ＤＰＣＣＨ）が位相基準として使用される。いずれの場合も、無線ネットワークコントローラがユーザ機器にサービスを提供すべきセル内のビームを選択し、無線ネットワークコントローラのこの決定によりノードＢはユーザ機器にサービスを提供する。
【０００８】
上述の３ＧＰＰ文献によって提唱される手法にはいくつかの欠点がある。１つの欠点は、無線ネットワークコントローラとノードＢとの間で信号通信の上位層が必要とされることである。例えば、ノードＢアプリケーションパート（Ｎｏｄｅ  Ｂ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔ）（ＮＢＡＰ）と呼ばれるネットワーク層の信号通信プロトコルによれば、交換される信号がより少なくなければならない。この信号通信は文献３ＧＰＰ  ＴＳ  ２５．４３３  Ｖ５．１２．０（２００５年３月）、リリース５の中に明記されている。さらに、無線資源制御（ＲＲＣ）信号通信がより少ないことが必要である。他の点では、どのビームが選択されるべきかをＵＥに通知するためにこの信号が必要である。他の欠点は、この手法がハンドオーバをより困難にする、およそ１秒のビーム切り替えの大幅な遅れにつながるということである。
【非特許文献１】３Ｇ  ＴＲ  ２５．８７７第１．０．０版（２００１年１２月）
【非特許文献２】３ＧＰＰ  ＴＳ  ２５．４３３  Ｖ５．１２．０（２００５年３月）、リリース５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、セル内でのより速いビーム切り替えを可能にし、同時に一方で基地局と無線ネットワークコントローラとの間の信号通信がより少ない、固定ビームのグリッドを用いたビーム形成のための方法および対応する基地局を提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、解決方法が３ＧＰＰ規格リリース５の技術仕様書に準拠することである。
【００１１】
本発明のさらに別の目的は、ＨＳＤＰＡがサービスを提供する場合、データ速度を増進させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的およびその他の目的は、独立請求項の特徴によって解決される。本発明のさらなる実施形態は、従属請求項の特徴によって説明される。特許請求の範囲中のいかなる参照符号も、本発明の範囲を限定するものとして解釈されないことを強調すべきである。
【００１３】
本発明の第１の態様は、無線通信システムで静的ビーム形成を提供するための方法に関する。したがって本方法は、３ＧＰＰ文献、３Ｇ  ＴＲ  ２５．８７７第１．０．０版（２００１年１２月）によって定義される固定ビームのグリッドを用いたビーム形成のための方法である。本方法は基地局、より詳細にはＵＭＴＳシステムのノードＢのアンテナ装置を使用して少なくとも２つの固定ビームを作る。したがって各ビームは、静的ビーム形成が実行されるように、空間上の固定ビーム方向を有する。アンテナ装置は、セルが少なくとも２つのビームによりカバーされるように、通信システムの少なくとも１つのセルをカバーする。さらに、基地局はセルをカバーする少なくとも２つの固定ビームのうちのどれが端末にサービスを提供すべきかを自律的に決定する。
【００１４】
説明の導入部で述べた先行技術の欠点は、
ａ）ビーム選択、すなわちセル内に配置された端末に前記セル内のどのビームがサービスを提供すべきかを選択することと、
ｂ）セル内の第１ビームと第２ビームとの間のハンドオーバとに無線ネットワークコントローラが関与しているということとに由来することが明らかにされている。この種のハンドオーバは、端末が第１セルから第２セルへ移動する場合に起こるハンドオーバと区別するために、この説明の中ではビームハンドオーバと呼ぶこととする。後者のハンドオーバはセルハンドオーバと呼ぶこととする。
【００１５】
無線ネットワークコントローラのこの関与のため、信号通信、すなわち基地局と無線ネットワークコントローラとの間の情報交換のために余計な時間が必要とされる。
【００１６】
結果として、セルをカバーする少なくとも２つの固定ビームのうちのどれが端末にサービスを提供すべきかを基地局が自律的に決定する方法が提案される。このように、基地局は無線ネットワークコントローラの関与を伴わずに上述のステップａ）およびｂ）を実行する。
【００１７】
先の事例ａ）によるビーム選択を実行するために、基地局はそのセル内で端末にサービスを提供するビームを識別するように構成されている。そうするために、ノードＢはセル内の各ビームで移動端末に関連する専用の測定を実行することができる。例えば、端末が送信のために現在使用されるものとして別のビームでより良い品質で受信されることを検出する場合、現在のビームの代わりにこの新たなビームで送信することを決定してもよい。
【００１８】
端末が同じセル内で第１ビームのカバレッジエリアから第２ビームのカバレッジエリアへ移動する場合、同様にこのことは基地局によって検出される。この場合、基地局は単にダウンリンク伝送のためのビームを第１ビームから第２ビームへ変更するだけである。このことは全てのチャネル、特にはＤＰＣＣＨ、ＤＰＤＣＨ、ＨＳ−ＳＣＣＨおよびＨＳ−ＰＤＳＣＨチャネルに従った伝送に関係する。
【００１９】
ビームハンドオーバは次のように実行される。すなわち、ノードＢが無線リンク品質のアップリンクの測定を実行し、それらの結果をビーム選択のために使用する。ビームハンドオーバの決定は基地局単独で、すなわち無線ネットワークコントローラの関与を伴わずに行われる。
【００２０】
提唱される方法は、ビーム切り替えの遅延が先行技術よりもはるかに短くなるという利点を提供する。本発明では、ビーム切り替えの遅延は先行技術でのおよそ１秒に比べて、５０から１００ミリ秒の間である。したがって、異種ネットワークで特に重要なことである、より速い方法でビームハンドオーバが実行されることが可能である。さらに基地局と無線ネットワークコントローラとの間の上位層の信号通信が減らされる。
【００２１】
セルハンドオーバは、先行技術で行われているものと同様の方法で、依然として無線ネットワークコントローラによって実行されることを強調すべきである。したがって、ダウンリンク測定は端末によって実行され、それらの結果は基地局を介して無線ネットワークコントローラに通信される。次いで、無線ネットワークコントローラはセルハンドオーバについて決定を行う。このように、本解決方法は上述の３ＧＰＰ規格と互換性を持つ。
【００２２】
基地局のアンテナ装置は文献３ＧＰＰ  ＴＲ２５．８８７第５版（第１．０．０版、２００１年１２月）の意味で、固定ビームのグリッドを作る。したがって、本発明は少なくとも２つの固定ビーム、すなわちアンテナ装置によって作られた少なくとも２つの空間上の固定ビームを使用する。この目的のために、調整された線形または円形アンテナ装置の使用が可能である。
【００２３】
アンテナ装置は少なくとも１つのセルをカバーする。この文脈中で「セル」という用語は、ある特定の搬送周波数での領域として定義され、各セルはダウンリンク伝送のための専用のスクランブルコードを有する。この定義はＷＣＤＭＡのＵＴＲＡ／ＦＤＤ方式から一般に知られている。
【００２４】
本発明の好ましい実施形態で、セルをカバーする少なくとも２つのビームは同じスクランブルコードを使用する。このことは、ＵＥはスクランブルコードの変更を通知されなくてもよいという利点を有する。このことは、プロシージャの無線リンクの再構成型の過程中で高位層の信号通信、すなわちＮＢＡＰとＲＲＣの各々の信号通信を回避する。
【００２５】
本発明のさらなる好ましい実施形態で、セルをカバーする少なくとも２つのビームは、ダウンリンク接続のために同じ位相基準を使用する。その理由は、このことがオーバヘッドを増加させることになる、ノードＢがＵＥに位相基準を通信しなければならない状況を回避するということである。セル内で単一の位相基準を提供するための１つの可能性は、セルをカバーする全てのビームに対して単一の第２共通パイロットチャネル（Ｓ−ＣＰＩＣＨ）を使用することである。
【００２６】
本発明のさらなる好ましい実施形態で、ダウンリンク専用物理制御チャネル（ＤＰＣＣＨ）、またはセル固有の第１共通パイロットチャネル（Ｐ−ＣＰＩＣＨ）が、基地局と通信する端末のための位相基準として使用される。これらの場合、ビーム固有のＳ−ＣＰＩＣＨはＵＥのための位相基準として使用されることはなく、また構成されることもない。すなわちビーム毎に割り当てられるＳ−ＣＰＩＣＨはない。
【００２７】
Ｐ−ＣＰＩＣＨが使用される場合、このチャネルは固定ビームのグリッドによって作られたビームの集積部分（ｉｎｔｅｇｒａｌ  ｐａｒｔ）であってよい。代替例で、Ｐ−ＣＰＩＣＨはさらなるセルビームによって提供されることが可能である。後者の場合、例えば所与のビットエラー率での信号対ノイズ比などの処理能力はより優れている。
【００２８】
好ましい無線通信システムは無線アクセス技術としてＷＣＤＭＡを使用するＵＭＴＳシステムであり、より好ましくはＵＴＲＡ／ＦＤＤ方式で動作するＷＣＤＭＡシステムである。この場合、基地局はノードＢとも呼ばれ、端末はユーザ機器（ＵＥ）である。
【００２９】
別の好ましい実施形態で、無線通信システムは３ＧＰＰリリース５規格によって定義される高速ダウンリンクパケット接続（ｈｉｇｈ  ｓｐｅｅｄ  ｄｏｗｎｌｉｎｋ  ｐａｃｋｅｔ  ａｃｃｅｓｓ）（ＨＳＤＰＡ）を使用しており、そのアンテナ装置は少なくとも１つのセルをカバーする。この場合、一般に処理量を向上させ、特に改善された信号対ノイズ比によってＨＳＤＰＡの場合の処理量を高める上述の方法は、セル内の混信を減少させる。
【００３０】
別の好ましい実施形態で、単一の第２共通パイロットチャネル（Ｓ−ＣＰＩＣＨ）がセルをカバーする全てのビームのために使用される。この場合、基地局はどのビームがユーザ機器にサービスを提供すべきかを自律的に決定することができるが、一方で異なるＳ−ＣＰＩＣＨを使用することは無線ネットワークコントローラの関与を必要とし、ユーザ機器にサービスを提供するためにどの第２共通パイロットチャネルが使用されるべきかを無線ネットワークコントローラが決定する。この場合、セルをカバーする全てのビームのための単一のＳ−ＣＰＩＣＨは、高位層の信号通信のためにオーバヘッドを減少させるものとなる。
【００３１】
本発明の好ましい実施形態により、データパケットはセル内の異なるビームによって取り扱われる端末に同時にスケジュールされる。このことはこれらの端末間の相互混信を制限し、同じチャネル化コードの資源の再使用を可能にする。換言すれば、ダウンリンクのセルの処理量を増加させる空間分割多元接続（ｓｐａｃｅ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｃｃｅｓｓ）（ＳＤＭＡ）の使用が可能である。上述のパケットスケジューラは基地局内のＭＡＣ−ｈｓパケットスケジューラの拡張部（ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）として実施される。
【００３２】
本発明の別の態様によれば、コンピュータプログラム製品を含み、前記コンピュータプログラム製品は基地局の内部メモリで直接にロード可能であって、先に開示された方法を実行するためのソフトウェアコード部分を含む基地局が特許請求される。この場合のコンピュータプログラム製品は基地局のファームウェアであり、本発明による方法を実施するためにアップデートされる。本発明を実施するためにユーザ機器または無線ネットワークコントローラが変更される必要はないことを留意すべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１は、無線アクセス技術としてＷＣＤＭＡを使用する先行技術によるＵＭＴＳシステムを示す。ＵＭＴＳシステムはセル状の構造を有し、セル５、５’および５’’の各々は、それぞれ３、３’および３’’によって表される単一のノードＢを有する。ノードＢ３はファームウェアを含み、前記ファームウェアは上述の方法を実行することができる。
【００３４】
ノードＢ３、３’、３’’の各々は、ケーブル１０、１０’、１０’’を介して無線ネットワークコントローラ７に接続される。セルハンドオーバ、すなわち第１セルから第２セルへの、例えばセル５からセル５’へのハンドオーバは無線ネットワークコントローラ７によって実行される。この目的のために、ユーザ機器６は常に無線リンクの品質を測定し、ノードＢ３を介して無線ネットワークコントローラ７へデータを送信する。端末がセル５からセル５’の方へ移動する場合、ユーザ機器６からノードＢ３への無線リンク品質は低下するが、一方でユーザ機器６’からノードＢ３’への無線リンク品質は向上する、これらの２つのセルの間の境界域に達する。無線ネットワークコントローラ７は、セルハンドオーバがいつ行われるべきかを決定し、それに応じてノードＢの３、３’に通知する。
【００３５】
図２は、上述の方法によって得られるビームパターンを示す。ノードＢ３は４つの伝送（Ｔｘ）線形アンテナから構成されるアンテナ装置２を有する。ノードＢ３は、ＵＴＲＡ／ＦＤＤ方式で動作中にＷＣＤＭＡを使用するＵＭＴＳシステムで動作するように装置されている。さらに、３ＧＰＰリリース５によるＨＳＤＰＡサービスを提供するように構成されている。
【００３６】
アンテナ装置は４つのビーム４、４’、４’’および４’’’の全体を作る。各ビームは方位３０度のビーム幅を有する。２つのビーム４および４’は第１セル５をカバーし、ビーム４’’および４’’’は第２セル５’をカバーする。したがって、アンテナ装置は２つのセル５、５’’をカバーし、各セルは２つのビームによってカバーされる。
【００３７】
ノードＢは、単一のセルをカバーする少なくとも２つの固定ビームのうちのどれが端末にサービスを提供すべきかを決定するように配列される。したがって、ノードＢはセル５に配置された端末にビーム４がサービスを提供すべきか、ビーム４’がサービスを提供すべきかを決定することができ、セル５’に配置された端末にビーム４’’がサービスを提供すべきか、ビーム４’’’がサービスを提供すべきかを決定することができる。
【００３８】
ノードＢによって実行される静的ビーム形成とそのアンテナ装置２とは、セルのために単一のビームが使用される状況と比べると、３デシベルの利得をもたらす。このことは、システムの中のユーザ機器間の相互混信を減少させる。さらに、本方法は高位層の信号通信を望み通りに減少させる。
【００３９】
第１セル５内のビーム４および４’は、それらのカバレッジエリアに配置されたユーザ機器のために同じスクランブルコードを使用する。相応してセル５’はビーム４’’および４’’’のために単一のセル固有のスクランブルコードを有する。図２のセル５、５’の各々は、さらなるセルビーム８および８’によってそれぞれ提供されるセル固有のＰ−ＣＰＩＣＨを使用する。
【００４０】
セルをカバーする全てのビームのために、単一のＳ−ＣＰＩＣＨが使用されることを強調すべきである。したがって、ビーム４および４’は同じ第１Ｓ−ＣＰＩＣＨを使用する。さらに、ビーム４’’および４’’’は同じＳ−ＣＰＩＣＨを使用する。
【００４１】
ユーザ機器がセル５内でビーム４のカバレッジエリアからビーム４’のカバレッジエリアへ移動する場合、ノードＢ３は自律的にビームハンドオーバを手配する。ユーザ機器がビーム４’’のカバレッジエリアからビーム４’’’のカバレッジエリアへ移動する場合、同じことが当てはまる。ビーム切り替えの遅延は５０から１００ミリ秒の間であり、したがって無線ネットワークコントローラが関与する場合よりもはるかに短い。しかしながら、ユーザ機器がセル５からセル５’へ移動する場合、セル５からセル５’へのセルハンドオーバについて無線ネットワークコントローラ（不図示）が決定を行う。いずれの場合も、ハンドオーバはＤＰＣＣＨ、ＤＰＤＣＨ、ＨＳ−ＳＣＣＨおよびＨＳ−ＰＤＳＣＨチャネルに従った伝送に関係する。
【００４２】
ＨＳＤＰＡ方式のデータパケットは、セル内の異なるビームによって取り扱われる端末に同時にスケジュールされる。このことは２つのビーム４および４’が単一のパケットスケジューラ９を使用し、ビーム４’’および４’’’が単一のパケットスケジューラ９’を使用することを意味する。このことはセル５およびセル５’’のユーザ機器間の相互混信を制限し、同じチャネル化コードの資源の再使用を可能にする。換言すれば、ユーザの空間的な分離および可能なコードの再使用を可能にするために、ＭＡＣ−ｈｓパケットスケジューラの拡張部を必要とするＳＤＭＡが実施される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】無線通信システムを示す図である。
【図２】本発明によるビームパターンを示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  通信システム
２  アンテナ装置
３、３’、３’’  基地局
４、４’、４’’、４’’’  ビーム
５、５’、５’’  セル
６、６’、６’’  端末
７  無線ネットワークコントローラ
８、８’  セルビーム
９、９’  パケットスケジューラ
１０、１０’、１０’’  ケーブル
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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