(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は、無線ネットワークで無線通信信号の動的ビーム形成を使用する方法を提供する。【解決手段】  基地局および／またはＵＥは、ある範囲のビーム形成選択を行えるアンテナシステムを備える。基地局およびＵＥの相対的位置は、ビーム形成の決定を下すために使用される一種の基準である。ＵＥの推定位置は１つまたは複数の基地局によって受信されたＵＥ送信信号の通信システムでの三角測量により実行されるか、またはＵＥにより位置データが取得されＵＥから基地局に送信される。ＵＥによる位置データの取得は衛星利用測位システムを使用してＵＥによって実行される。【選択図】図６
2006115491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局が複数のユーザ機器（ＵＥ）と無線ＲＦ通信を実行する無線通信システム内の基地局ＲＦ通信信号の方向を選択して決める方法であって、
ＵＥの推定位置を決定するステップと、
前記推定ＵＥ位置および基地局アンテナシステムの知られている位置を使用して相対的位置を決定するステップと、
前記相対的位置データに一部基づきビーム形成基準を計算するステップと、
前記計算されたビーム形成基準に基づいて前記ＵＥと前記基地局アンテナシステムとの間のＲＦ通信信号の指向ビームを形成し、前記指向ビームは前記ＵＥの前記推定位置を包含するステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
ＵＥの推定位置の位置データの決定は、１つまたは複数の基地局によって受信されたＵＥ送信信号の通信システムでの三角測量により実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ＵＥの推定位置の位置データの前記決定は前記ＵＥによって実行され、前記データはＵＥから基地局に送信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】
ＵＥの推定位置の位置データの前記決定は、衛星利用測位システムを使用して前記ＵＥによって実行されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
ＵＥの推定位置の位置データの決定は、衛星利用測位（ＧＰＳ）システムのデータが前記ＵＥから基地局へ送信される場合にＧＰＳを使用するＵＥとともに１つまたは複数の基地局によって受信されたＵＥ送信信号の通信システムでの三角測量により実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ビーム形成基準の前記計算は、前記相対的位置データに一部基づく送信ビーム形成基準の計算を含み、
前記ビーム形成は、前記計算された送信ビーム形成基準に基づき前記基地局アンテナシステムから送信された基地局ＲＦ通信信号の指向送信ビームを形成し、前記指向送信ビームは前記ＵＥの前記推定位置を包含することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記相対的位置データに一部基づき受信ビーム形成基準を計算するステップと、
前記計算された受信ビーム形成基準に基づいて前記基地局アンテナシステムにより受信されるＵＥ  ＲＦ通信信号の指向受信ビームを形成し、前記指向受信ビームは前記ＵＥの前記推定位置を包含するステップとをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記基地局アンテナシステムの指定された地理的範囲内にある複数のＵＥに対する推定位置を決定するステップと、
前記推定位置および前記基地局アンテナシステムの前記知られている位置を使用して各ＵＥの相対的位置データを決定するステップと、
前記ＵＥのうちの少なくとも第１および第２のＵＥの前記決定された相対的位置データに一部基づいて送信ビーム形成基準を計算するステップと、
前記計算された送信ビーム形成基準に基づき前記基地局アンテナシステムから前記第１のＵＥに対する基地局ＲＦ通信信号の指向送信ビームを形成して送信し、前記指向送信ビームは前記第１のＵＥの前記推定位置を包含するステップと、
前記計算された送信ビーム形成基準に基づき前記基地局アンテナシステムから前記第２のＵＥに対する基地局ＲＦ通信信号の指向送信ビームを形成して送信し、前記指向送信ビームは前記第２のＵＥの前記推定位置を包含するステップとをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記第１および第２のＵＥに対する基地局ＲＦ通信信号の１つの指向送信ビームを形成して送信し、前記１つの指向送信ビームは前記第１のＵＥおよび前記第２のＵＥの前記推定位置を包含することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のＵＥに対する基地局ＲＦ通信信号の第１の指向送信ビームを形成して送信し、前記第１の指向送信ビームは前記第１のＵＥの前記推定位置を包含し、前記第２のＵＥに対する基地局ＲＦ通信信号の第２の指向送信ビームを形成して送信し、前記第２の指向送信ビームは前記第２のＵＥの前記推定位置を包含し、前記第２の指向送信ビームの方向は前記第１の指向送信ビームと異なることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
送信ビーム形成基準の計算は、
前記第１のＵＥおよび前記第２のＵＥの前記推定位置を包含する前記第１のＵＥおよび第２のＵＥの両方に対する基地局ＲＦ通信信号の１つの指向送信ビームの形成の前記信号対雑音比（ＳＮＲ）を推定すること、
前記第１のＵＥの前記推定位置を包含する前記第１のＵＥに対する基地局ＲＦ通信信号の第１の指向送信ビーム、および、前記第２のＵＥの前記推定位置を包含し、前記第１の指向送信ビームと方向が異なる前記第２のＵＥに対する基地局ＲＦ通信信号の第２の指向送信ビームの形成の前記信号対雑音比（ＳＮＲ）を推定すること、および
前記推定ＳＮＲを比較して、前記計算された送信ビーム形成基準が１つまたは複数の指向送信ビームを発生する基準となっているかどうかを判別することに一部基づくことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
フェーズドアンテナアレイシステムを前記基地局アンテナシステムとして使用し、送信ビーム形成基準の前記計算によりビーム到達範囲の領域ＡbeamをＲＦ位相φおよび送信電力Ｐの関数として推定し、θが前記基地局アンテナシステムの０度基準から測った前記ＵＥの角度を表し、ｄが前記基地局アンテナシステム位置から測った距離を表す場合に前記ＵＥの相対的位置データ（θ，ｄ）がＡbeamの範囲内に収まるように位相φおよび送信電力Ｐを選択することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１３】
前記アンテナシステムは同じ位相および電力に対し異なる形状のビームを放射する複数のモードＭを有し、送信ビーム形成基準の前記計算により位相φ、送信電力Ｐ、およびアンテナシステムモードＭの関数Ｆとしてビーム到達範囲の領域Ａbeamを推定することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記アンテナシステムは同じ位相および電力に対しそれぞれ幅の広い形状および狭い形状の送信ビームを放射する２つのモードＭを有し、ビーム形成基準の前記計算により位相φ、送信電力Ｐ、およびアンテナシステムモードＭの関数Ｆとしてビーム到達範囲の領域Ａbeamを推定することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
送信ビーム形成基準の前記計算により、
Ａbeam＝Ｆ（ｆ-1（θbeam），Ｐ，Ｍ）
となるような位相の関数ｆ、θbeam＝ｆ（φ）としてビーム方向θbeamを推定し、θbeamはθに基づいて選択され、ＰおよびＭはｄに基づいて選択されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
ビーム形成基準の前記計算は、前記相対的位置データに一部基づく受信ビーム形成基準の計算を含み、
前記ビーム形成は、前記計算された受信ビーム形成基準に基づいて前記基地局アンテナシステムにより受信されるＵＥ  ＲＦ通信信号の指向受信ビームを形成し、前記指向受信ビームは前記ＵＥの前記推定位置を包含することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記基地局アンテナシステムの指定された地理的範囲内にある複数のＵＥに対する推定位置を決定するステップと、
前記推定位置および前記基地局アンテナシステムの前記知られている位置を使用して各ＵＥの相対的位置データを決定するステップと、
前記ＵＥのうちの少なくとも第１および第２のＵＥの前記決定された相対的位置データに一部基づいて受信ビーム形成基準を計算するステップと、
前記計算された受信ビーム形成基準に基づいて前記基地局アンテナシステムにより受信される前記第１のＵＥのＲＦ通信信号の指向受信ビームを形成し、前記指向受信ビームは前記第１のＵＥの前記推定位置を包含するステップと、
前記計算された受信ビーム形成基準に基づいて前記基地局アンテナシステムにより受信される前記第２のＵＥのＲＦ通信信号の指向受信ビームを形成し、前記指向受信ビームは前記第２のＵＥの前記推定位置を包含するステップとをさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１および第２の両方のＵＥのＲＦ通信信号に対する１つの指向受信ビームを形成し、前記１つの指向受信ビームは前記第１のＵＥおよび前記第２のＵＥの前記推定位置を包含することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１のＵＥのＲＦ通信信号に対する第１の指向受信ビームを形成し、前記第１の指向ビームは前記第１のＵＥの前記推定位置を包含し、前記第２のＵＥのＲＦ通信信号に対する第２の指向受信ビームを形成し、前記第２の指向ビームは前記第２のＵＥの推定位置を包含し、前記第２の指向ビームの方向は前記第１の指向受信ビームと異なることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
受信ビーム形成基準の計算は、
前記第１のＵＥおよび前記第２のＵＥの前記推定位置を包含する前記第１のＵＥおよび第２のＵＥの両方のＲＦ通信信号の１つの指向受信ビームの形成の前記信号対雑音比（ＳＮＲ）を推定すること、
前記第１のＵＥの前記推定位置を包含する前記第１のＵＥのＲＦ通信信号に対する第１の指向受信ビームおよび前記第２のＵＥの前記推定位置を包含し、前記第１の指向受信ビームと方向が異なる前記第２のＵＥのＲＦ通信信号の第２の指向受信ビームの形成の前記信号対雑音比（ＳＮＲ）を推定すること、および
前記推定ＳＮＲを比較して、前記計算された受信ビーム形成基準が１つまたは複数の指向受信ビームを発生する基準となっているかどうかを判別することに一部基づくことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記相対的位置データに一部基づき送信ビーム形成基準を計算するステップと、
前記計算された送信ビーム形成基準に基づき前記基地局アンテナシステムから送信された基地局ＲＦ通信信号の指向送信ビームを形成し、前記指向送信ビームは前記ＵＥの前記推定位置を包含するステップとをさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
少なくとも前記第１および第２のＵＥの前記決定された相対的位置データに一部基づいて送信ビーム形成基準を計算するステップと、
前記計算された送信ビーム形成基準に基づき前記基地局アンテナシステムから前記第１のＵＥに対する基地局ＲＦ通信信号の指向送信ビームを形成して送信し、前記指向送信ビームは前記第１のＵＥの前記推定位置を包含するステップと、
前記計算された送信ビーム形成基準に基づき前記基地局アンテナシステムから前記第２のＵＥに対する基地局ＲＦ通信信号の指向送信ビームを形成して送信し、前記指向送信ビームは前記第２のＵＥの前記推定位置を包含するステップとをさらに備えることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
送信ビーム形成基準の計算は、
前記第１のＵＥおよび前記第２のＵＥの前記推定位置を包含する前記第１のＵＥおよび第２のＵＥの両方に対する基地局ＲＦ通信信号の１つの指向送信ビームの形成の前記信号対雑音比（ＳＮＲ）を推定すること、
前記第１のＵＥの前記推定位置を包含する前記第１のＵＥに対する基地局ＲＦ通信信号の第１の指向送信ビームおよび前記第２のＵＥの前記推定位置を包含し、前記第１の指向送信ビームと方向が異なる前記第２のＵＥに対する基地局ＲＦ通信信号の第２の指向送信ビームの形成の前記信号対雑音比（ＳＮＲ）を推定すること、および
前記推定ＳＮＲを比較して、前記計算された送信ビーム形成基準が１つまたは複数の指向送信ビームを発生する基準となっているかどうかを判別することに一部基づくことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
フェーズドアンテナアレイシステムを前記基地局アンテナシステムとして使用し、受信ビーム形成基準の前記計算によりビーム到達範囲の領域ＡbeamをＲＦ位相φの関数として推定し、θが前記基地局アンテナシステムの０度基準から測った前記ＵＥの角度を表し、ｄが前記基地局アンテナシステム位置から測った距離を表す場合に前記ＵＥの相対的位置データ（θ，ｄ）がＡbeamの範囲内に収まるように位相φを選択することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２５】
前記アンテナシステムは同じ位相に対し異なる形状のビームを放射する複数のモードＭを有し、受信ビーム形成基準の前記計算により位相φおよびアンテナシステムモードＭの関数Ｆとしてビーム到達範囲の領域Ａbeamを推定することを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記アンテナシステムは同じ位相に対しそれぞれ幅の広い形状および狭い形状の受信ビームを放射する２つのモードＭを有し、受信ビーム形成基準の前記計算により位相φおよびアンテナシステムモードＭの関数Ｆとしてビーム到達範囲の領域Ａbeamを推定することを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
受信ビーム形成基準の前記計算により、
Ａbeam＝Ｆ（ｆ-1（θbeam），Ｍ）
となるような位相の関数ｆ、θbeam＝ｆ（φ）としてビーム方向θbeamを推定し、θbeamはθに基づいて選択され、Ｍはｄに基づいて選択されることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信の分野に関する。具体的には、本発明は、無線ネットワークでの無線通信信号の送信および／または受信のため動的ビーム形成（ｄｙｎａｍｉｃ  ｂｅａｍ  ｆｏｒｍｉｎｇ）を使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムは、当業ではよく知られている。従来、基地局により、多数の加入者ユニットのための無線通信が実現される。基地局は、通常、加入者システムとの複数の通信を同時に処理する。基地局の能力を測る尺度の１つとして、基地局がサポートできる同時通信（ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）の最大数があるが、これは、利用可能な電力と帯域幅などにより決定される係数である。
【０００３】
すべての加入者が同時に基地局と通信するわけではないので、基地局は、同時通信に対する容量を超えて無線サービスを非常に多くの加入者に提供することができる。基地局に対し最大数の同時通信が実行中の場合、さらに通信を確立しようとすると、システムビジー信号（ｓｙｓｔｅｍ  ｂｕｓｙ  ｓｉｇｎａｌ）などでサービスが利用できないことを示す。
【０００４】
基地局によるサービス対象範囲は、同時通信を処理する能力に限定されるだけでなく、本質的に、特定の地理的領域にも限定される。基地局の地理的範囲は、通常、基地局のアンテナシステムの場所および基地局によってブロードキャストされる信号の電力によって定められる。
【０００５】
無線サービスを広い地理的領域にわたって提供するために、従来、ネットワークシステムに複数の基地局が配置されている。各基地局は、システムがカバーする地理的領域全体のうちの特定の部分を通信範囲とする選ばれた場所に物理的に配置されたアンテナシステムを備える。このようなシステムであれば、携帯電話加入者がある基地局の範囲から出て、他の基地局の範囲に入る可能性があっても、続いている無線通信を中断することなく、無線サービスを容易に提供することができる。このようなネットワークでは、基地局がカバーする地理的領域範囲は一般に、セルと呼ばれ、提供される電話通信サービスは一般に、携帯電話サービスと呼ばれる。
【０００６】
３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｇｒａｍ（３ＧＰＰ）の現行規格に基づいて構築されたシステムは、このようなサービスを提供することを目的としている。このようなシステムでは、代表的な送信基地局を「ノードｂ」と呼び、携帯電話などの代表的な加入者ユニットをユーザ機器（ＵＥ）と呼ぶ。
【０００７】
特定の地域領域範囲をカバーするように通信システムを設計する際に、地理的領域範囲を所定のセルパターンに分割できる。例えば、図１Ａに例示されているが、セルがハチの巣型パターンで地理的領域範囲全体をカバーするように六角形のセルを定義することができる。このようなシステムでは、各セルに基地局を配置し、３６０度通信範囲をカバーするようにセルの中心にアンテナを配置することができる。領域が重なり合わないようにセル通信範囲のマップを設計することができるが、実際には図１Ｂに示されているように、隣接するセルの基地局アンテナから出る想像線（ｐｈａｎｔｏｍ）で示されている送信ビームは重なり合う。このようなビーム範囲の重なりにより、一方のセルから他方のセルへ移動体ＵＥが移動するときに一方の基地局から他方の基地局への通信の「ハンドオーバー」が移動体ＵＥ側で実行することができる。しかし、基地局信号が重なると、ＵＥが重なり合う領域に配置されている場合に、異なる基地局からＵＥが受信した信号が干渉することになる。
【０００８】
さまざまな理由から、さまざまな不均一な形状のセルが定義される場合がある。基地局の送信および／受信用アンテナから出るビームが特定の形状およびサイズの特定の地理的領域範囲をカバーする指向性アンテナ、フェーズドアレイアンテナ、またはその他の種類のアンテナシステムを備えることができる。図１Ｂの基地局ＢＳ’により例示されているように、指向性アンテナまたはフェーズドアンテナアレイを使用すると、基地局アンテナをセルの縁に配置し、そのセルを通信範囲とするシェーピングされた（ｓｈａｐｅｄ）ビームを送るようにできる。このため、電力の利用効率に優れ、またセルの外部に干渉が発生するのを避けられるという利点があり、これは、単にモノポールアンテナをセルの縁に配置し、３６０度通信ビームを送信するのとは対照的である。
【０００９】
静止している加入者ユニットのみを対象とする無線通信システムとは異なり、移動体ユーザと受信するように設計されているシステムでは、移動体ＵＥへのサービスは通常、システム内の任意の基地局により提供できるため、かなり複雑な使用パターンが生じる。したがって、特定の基地局において、他のセルからそのセルに入る移動体ＵＥによってその容量が占有される場合がある。
【００１０】
発明者は、基地局および関連するアンテナシステムを動的に使用し、無線システムの実際の使用に応じて基地局および／または受信ビームを再構成することができることを認識している。このため、セル通信範囲全体を動的に変化させることでサービス需要に容易に応えることができ、したがって、通信が試みられたときにネットワークビジー信号で応じるのをうまく回避することができる。また、一方のセルから他方のセルへＵＥが移動するときに、「スマート」なハンドオーバーももたらし、通信品質劣化を回避することができる。
【００１１】
発明者は、動的ビーム形成を実装するうえで、利用可能な衛星利用測位（ＧＰＳ）システムまたは基地局三角測量手法を使用するなど、移動体ＵＥの地理的位置を識別する従来の手段により生成されるデータを基地局アンテナシステムの動的オペレーションで使用すると都合がよいことを認識している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
無線通信システム内で基地局ＲＦ通信信号の方向を選択して決定する方法を提示する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
基地局は、複数のユーザ機器（ＵＥ）と無線ＲＦ通信を行う。ＵＥの推定位置が決定される。その後、推定ＵＥ位置および基地局アンテナシステムの知られている位置を使用して相対的位置が求められる。相対的位置データに一部基づきビーム形成基準を計算で求める。指向ビームがＵＥの推定位置を包含するような計算で求められたビーム形成基準に基づいてＵＥと基地局アンテナシステムの間のＲＦ通信信号に対する指向性ビームを形成する。
【００１４】
ＵＥの推定位置の位置データは、１つまたは複数の基地局によって受信されたＵＥ送信信号の通信システムでの三角測量により決定することができる。それとは別に、またはそれと組み合わせることで、ＵＥの推定位置の位置データを、衛星利用測位を使用するＵＥなどのＵＥ側で決定することができ、データはＵＥから基地局に送信される。
【００１５】
ビーム形成基準の計算は、相対的位置データに一部基づく送信ビーム形成基準の計算を含むのが好ましい。ビーム形成は、指向送信ビームがＵＥの推定位置を包含するような計算で求められた送信ビーム形成基準に基づき前記基地局アンテナシステムから送信された基地局ＲＦ通信信号の指向送信ビームを形成することを含むのが好ましい。それとは別に、またはそれに加えて、ビーム形成基準の計算は、相対的位置データに一部基づき受信ビーム形成基準を計算することを含み、ビーム形成は、指向受信ビームがＵＥの推定位置を包含するような計算で求められた受信ビーム形成基準に基づき基地局アンテナシステムにより受信されたＵＥ  ＲＦ通信信号の指向受信ビームを形成すること含むことができる。
【００１６】
推定位置は、基地局アンテナシステムの指定された地理的範囲内にある複数のＵＥについて決定されるのが好ましい。その後、推定ＵＥ位置および基地局アンテナシステムの知られている位置を使用して各ＵＥの相対的位置を求める。送信ビーム形成基準は、少なくとも第１および第２のＵＥの決定された相対的位置データに一部基づいて計算で求められる。指向送信ビームが第１のＵＥの推定位置を包含するような計算で求められた送信ビーム形成基準に基づいて第１のＵＥに対する基地局ＲＦ通信信号の指向性送信ビームが形成され、基地局アンテナシステムから送信される。指向送信ビームが第２のＵＥの推定位置を包含するような計算で求められた送信ビーム形成基準に基づいて第２のＵＥに対する基地局ＲＦ通信信号の指向性送信ビームが形成され、基地局アンテナシステムから送信される。第１および第２のＵＥの両方に対する基地局ＲＦ通信信号の一方の指向送信ビームを形成して送信し、ビームが第１のＵＥおよび第２のＵＥの両方の推定位置を包含するようにできる。それとは別に、第１のＵＥに対する基地局ＲＦ通信信号の第１の指向送信ビームが形成され、送信され、第２のＵＥに対する基地局ＲＦ通信信号の第２の指向送信ビームが形成され、送信され、第２の指向送信ビームが第１の指向送信ビームと異なる方向を持つようにする。
【００１７】
送信ビーム形成基準の計算は、比較信号対雑音比（ＳＮＲ）推定に一部基づくのが好ましい。第１のＵＥおよび第２のＵＥの両方に対する基地局ＲＦ通信信号の一方の指向送信ビームの形成の信号対雑音比（ＳＮＲ）を推定するのが好ましい。第１のＵＥに対する基地局ＲＦ通信信号の第１の指向送信ビームおよび第１の指向送信ビームと異なる方向を持つ前記第２のＵＥに対する基地局ＲＦ通信信号の第２の指向送信ビームを形成する場合の信号対雑音比（ＳＮＲ）を推定するのが好ましい。その後、推定して得られたＳＮＲを比較して、計算された送信ビーム形成基準が１つまたは複数の指向送信ビームを発生する基準となっているかどうかを判別する。
【００１８】
フェーズドアンテナアレイシステムを基地局アンテナシステムとして使用し、位相φおよび送信電力ＰをＵＥの相対的位置がＡbeamの範囲内にあるように選択して、ＲＦ位相φおよび送信電力Ｐの関数としてビーム到達範囲の領域Ａbeamを推定することにより送信ビーム形成基準を計算する。ＵＥの相対的位置データは、θを基地局アンテナシステムの基準位置を０度としてそこから測ったＵＥの角度とし、ｄを基地局アンテナシステムの位置からのＵＥの距離として、（θ，ｄ）の形式で与えることができる。アンテナシステムは、同じ位相および電力に対し異なる形状のビームを放射する複数のモードＭを有することができ、したがって送信ビーム形成基準は、位相φ、送信電力Ｐ、およびアンテナシステムモードＭの関数Ｆとしてビーム到達範囲の領域Ａbeamを推定することにより計算することができる。アンテナシステムは、同じ位相および電力に対して、それぞれ、幅の広い形状の送信ビームと幅の狭い形状の送信ビームを放射する少なくとも２つのモードＭを有するのが好ましい。送信ビーム形成基準は、Ａbeam＝Ｆ（ｆ-1（θbeam），Ｐ，Ｍ）とし、θbeamはθに基づいて選択し、ＰおよびＭはｄに基づいて選択するという条件の下で、ビーム方向θbeamを位相の関数ｆ、θbeam＝ｆ（φ）として推定することにより、計算することができる。
【００１９】
推定位置を複数のＵＥについて決定する場合、受信ビーム形成基準は、少なくともＵＥのうち第１のものおよび第２のものの決定された相対的位置データに一部基づいて計算するのが好ましい。基地局アンテナシステムによって受信された第１のＵＥのＲＦ通信信号の指向受信ビームは、指向受信ビームが第１のＵＥの推定位置を包含するような計算で求めた受信ビーム形成基準に基づいて形成される。基地局アンテナシステムによって受信された第２のＵＥのＲＦ通信信号の指向受信ビームは、指向受信ビームが前記第２のＵＥの推定位置を包含するような計算で求めた受信ビーム形成基準に基づいて形成される。第１および第２のＵＥの両方に対するＲＦ通信信号の一方の指向受信ビームを形成し、ビームが第１のＵＥおよび第２のＵＥの推定位置を包含するようにできる。それとは別に、第１のＵＥのＲＦ通信信号に対する第１の指向受信ビームは、第１の指向ビームが第１のＵＥの推定位置を包含するように形成され、第２のＵＥのＲＦ通信信号に対する第２の指向受信ビームは、第２の指向ビームが第２のＵＥの推定位置を包含し、第１の指向受信ビームと異なる方向を持つように形成される。
【００２０】
受信ビーム形成基準の計算は、比較信号対雑音比（ＳＮＲ）推定に一部基づくのが好ましい。第１のＵＥおよび第２のＵＥの両方に対するＲＦ通信信号の一方の指向受信ビームの形成の信号対雑音比（ＳＮＲ）を推定する。第１のＵＥのＲＦ通信信号に対する第１の指向受信ビームおよび第１の指向受信ビームと異なる方向を持つ第２のＵＥのＲＦ通信信号に対する第２の指向受信ビームを形成する場合の信号対雑音比（ＳＮＲ）を推定する。その後、推定して得られたＳＮＲを比較して、計算された受信ビーム形成基準が１つまたは複数の指向受信ビームを発生する基準となっているかどうかを判別する。
【００２１】
フェーズドアンテナアレイシステムを基地局アンテナシステムとして使用する場合、位相φをＵＥの相対的位置データ（θ，ｄ）がＡbeamの範囲内にあるように選択して、ＲＦ位相φの関数としてビーム到達範囲の領域Ａbeamを推定することにより受信ビーム形成基準を計算する。アンテナシステムが同じ位相に対し異なる形状のビームを放射する複数のモードＭを有する場合、受信ビーム形成基準は、位相φおよびアンテナシステムモードＭの関数Ｆとしてビーム到達範囲の領域Ａbeamを推定することにより計算することができる。受信ビーム形成基準は、Ａbeam＝Ｆ（ｆ-1（θbeam），Ｍ）とし、θbeamをθに基づいて選択し、Ｍはｄに基づいて選択するという条件の下で、ビーム方向θbeamを位相の関数ｆ、θbeam＝ｆ（φ）として推定することにより、計算するのが好ましい。
【００２２】
好ましい基地局は、ＲＦモジュールおよび関連するアンテナアレイシステムを有する。ビーム形成装置は、ＲＦモジュールと関連して動作し、アンテナアレイシステムが使用可能であるようなビーム範囲内の所望のビームを形成する。ジオロケーションプロセッサ（ｇｅｏｌｏｃａｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）は、基地局のアンテナアレイシステムの位置のデータに関してＵＥジオロケーションデータ（ｇｅｏｌｏｃａｔｉｏｎ  ｄａｔａ）を処理し、選択された制御パラメータをビーム形成装置に出力するように構成されているビーム形成装置に結合される。ビーム形成装置は、選択されたＵＥの推定位置に対応するジオロケーションデータがジオロケーションプロセッサにより処理される場合に選択されたＵＥの推定位置を包含するシェーピングされたビームで選択されたＵＥの通信データを送受信するＲＦモジュールを制御する。ジオロケーションプロセッサは、位相φおよび送信電力Ｐを選択されたＵＥの相対的位置データ（θ，ｄ）がＡbeamの範囲内にあるように選択して、ＲＦ位相φおよび送信電力Ｐの関数として送信ビーム到達範囲の領域Ａbeamを推定することにより送信ビーム形成パラメータを計算するように構成されるのが好ましい。アンテナシステムは、同じ位相および電力に対して異なるビーム形状となる複数のモードＭを有し、ジオロケーションプロセッサは、位相φ、送信電力Ｐ、およびアンテナシステムモードＭの関数として送信ビーム形成パラメータを計算し、送信ビーム形成を制御する位相φ、送信電力Ｐ、およびアンテナシステムモードＭの選択された組み合わせを表すパラメータをビーム形成装置に出力するように構成されるのが好ましい。
【００２３】
それとは別に、またはそれに加えて、ジオロケーションプロセッサは、選択したＵＥの相対的位置データが受信ビーム到達範囲の領域内に収まるように位相を選択したＲＦ位相の関数として受信ビーム到達範囲の領域を推定することにより受信ビーム形成パラメータを計算するように構成されている。アンテナシステムが同じ位相に対して異なる受信ビーム形状となる複数の受信モードを有する場合、ジオロケーションプロセッサは、位相およびアンテナシステム受信モードの関数として受信ビーム形成パラメータを計算し、受信ビーム形成を制御する位相およびアンテナシステム受信モードの選択された組み合わせを表すパラメータをビーム形成装置に出力するように構成される。
【００２４】
ＲＦモジュールは複数の送信ビームを供給する能力を有し、各送信ビームはＵＥの別々の集まりに対する通信信号を伝送することができるのが好ましい。このような場合、ビーム形成装置はＲＦモジュールと関連して動作し、アンテナアレイシステムによって発生することができる送信ビーム範囲内の一組の所望の送信ビームを形成する。その後、ジオロケーションプロセッサは、位相φおよび送信電力Ｐを複数の選択したＵＥの各ＵＥiの相対的位置データ（θi，ｄi）が送信ビーム到達範囲の複数の領域の集まりのうちの１つの領域内に収まるように選択した、ＲＦ位相φおよび送信電力Ｐの関数として、θiが基地局アンテナシステムを基準として０度から測ったＵＥiの角度を表し、ｄiが基地局アンテナシステム位置からＵＥiまでの距離を表す、複数の選択したＵＥの各ＵＥiの相対的位置データ（θi、ｄi）に基づいて送信ビーム到達範囲の一組の領域を推定することにより送信ビーム形成パラメータを計算するように構成される。アンテナシステムが同じ位相および電力に対して異なるビーム形状となる複数のモードＭを有する場合、ジオロケーションプロセッサは、位相φ、送信電力Ｐ、およびアンテナシステムモードＭの関数として送信ビーム形成パラメータを計算し、送信ビーム形成を制御する位相φ、送信電力Ｐ、およびアンテナシステムモードＭの一組の選択された組み合わせを表すパラメータをビーム形成装置に出力するように構成するのが好ましい。
【００２５】
それとは別に、またはそれに加えて、ＲＦモジュールは複数の受信ビームを供給する能力を有し、各受信ビームはＵＥの別々の集まりに対する通信信号を伝送することができる。このような場合、ビーム形成装置はＲＦモジュールと関連して動作し、アンテナアレイシステムの受信ビーム能力範囲内の一組の所望の受信ビームを形成する。その後、ジオロケーションプロセッサは、位相φを複数の選択したＵＥの各ＵＥiの相対的位置データ（θi，ｄi）が受信ビーム到達範囲の複数の領域の集まりのうちの１つの領域内に収まるように選択した、ＲＦ位相φの関数として、θiが基地局アンテナシステムを基準として０度から測ったＵＥiの角度を表し、ｄiが基地局アンテナシステム位置からＵＥiまでの距離を表す、複数の選択したＵＥの各ＵＥiの相対的位置データ（θi、ｄi）に基づいて受信ビーム到達範囲の一組の領域を推定することにより受信ビーム形成パラメータを計算するように構成される。アンテナシステムが同じ位相に対して異なるビーム形状となる複数のモードＭを有する場合、ジオロケーションプロセッサは、位相φおよびアンテナシステムモードＭの関数として受信ビーム形成パラメータを計算し、受信ビーム形成を制御する位相φおよびアンテナシステムモードＭの一組の選択された組み合わせを表すパラメータをビーム形成装置に出力するように構成されるのが好ましい。
【００２６】
無線通信システムは、複数の前記基地局および複数の移動体ユーザ機器（ＵＥ）を用意することにより構築される。各ＵＥは関連するアンテナを有するＲＦモジュールを含むのが好ましい。ＵＥは、基地局での使用のためデータがＵＥ  ＲＦモジュールアンテナから送信される衛星利用測位（ＧＰＳ）システムを使用して現在のＵＥジオロケーションデータを判別するように構成されたジオロケーションプロセッサを有することができる。各ＵＥは、ＵＥ  ＲＦモジュールと関連して動作し、ＵＥアンテナアレイシステムが発生することができるビーム範囲内の所望のビームを形成するビーム形成装置を含む。このような場合、ジオロケーションプロセッサは、選択された基地局の知られている位置のデータに関して推定されるＵＥ位置のＵＥジオロケーションデータを処理し、選択された制御パラメータをビーム形成装置に出力するように構成されているＵＥビーム形成装置に結合される。ＵＥビーム形成装置は、選択された基地局の知られている位置に関するＵＥジオロケーションデータがＵＥジオロケーションプロセッサにより処理される選択された基地局の知られている位置を包含するシェーピングされたビームで選択された基地局に対する通信データを送信または受信するＵＥ  ＲＦモジュールを制御する。
【００２７】
ＵＥジオロケーションプロセッサは、位相φおよび送信電力Ｐを選択された基地局の知られている位置に関する推定されたＵＥ位置の相対的位置データがＡbeamの範囲内にあるように選択して、ＲＦ位相φおよび送信電力Ｐの関数として送信ビーム到達範囲の領域Ａbeamを推定することにより送信ビーム形成パラメータを計算するように構成されるのが好ましい。選択された基地局の知られている位置に関する推定されたＵＥ位置の相対的位置データは、θは推定されたＵＥ位置を基準として０度から測った選択された基地局の角度を表し、ｄは推定されたＵＥ位置と選択された基地局の知られている位置との間の距離を表す場合に、（θ，ｄ）として表すことができる。
【００２８】
ＵＥアンテナシステムは、同じ位相および電力に対して異なるビーム形状となる複数のモードＭを有することができる。このような場合、ＵＥジオロケーションプロセッサは、位相φ、送信電力Ｐ、およびアンテナシステムモードＭの関数として送信ビーム形成パラメータを計算し、送信ビーム形成を制御する位相φ、送信電力Ｐ、およびアンテナシステムモードＭの選択された組み合わせを表すパラメータをビーム形成装置に出力するように構成するのが好ましい。
【００２９】
ＵＥジオロケーションプロセッサは、選択した基地局の相対的位置データが受信ビーム到達範囲の領域内に収まるように位相を選択したＲＦ位相の関数として受信ビーム到達範囲の領域を推定することにより受信ビーム形成パラメータを計算するように構成することができる。アンテナシステムが同じ位相に対して異なる受信ビーム形状となる複数の受信モードを有する場合、ジオロケーションプロセッサは、位相およびアンテナシステム受信モードの関数として受信ビーム形成パラメータを計算し、受信ビーム形成を制御する位相およびアンテナシステム受信モードの選択された組み合わせを表すパラメータをビーム形成装置に出力するように構成するのが好ましい。
【００３０】
本発明の他の態様では、送信範囲が重なり合う基地局が複数のユーザ機器（ＵＥ）との無線ＲＦ通信を実行する無線通信システムで基地局ＲＦ通信信号の方向を選択的に決める方法を提示している。基地局ＲＦ通信信号を受信する複数のＵＥのそれぞれの推定位置が決定される。ＵＥの推定位置の決定では、１つまたは複数の基地局によって受信されたＵＥ送信信号の通信システムでの三角測量を使用するか、および／またはＵＥで衛星利用測位システムを使用する。ＵＥ毎に、送信範囲に推定ＵＥ位置が包含される各基地局を識別する。それぞれの識別された基地局に関する相対的ＵＥ位置データは、ＵＥ毎に、識別された基地局のＵＥ位置データおよび予め定められている位置データを使用して識別される。それぞれの識別された基地局について、決定された相対的位置データに一部基づきビーム形成基準が計算され、各ＵＥはそのＵＥに対するＲＦ通信信号の送信元である特定の基地局に割り当てられる。ＵＥに対する基地局ＲＦ通信信号の一組の指向ビームは、前記ＵＥのそれぞれについて、そのＵＥに対するＲＦ通信信号を持つ指向ビームがそのＵＥの推定位置を包含するような計算で求めたビーム形成基準に基づいて形成される。選択された基準に基づいてこのプロセスを繰り返し、基地局送信ビームを動的に再構成する。
【００３１】
各ＵＥの通信データは、サービスの品質およびデータ転送速度の要件を有することができる。このような場合、ＵＥに送信する通信データのサービス品質およびデータ転送速度要件に一部基づいて各ＵＥを特定の基地局に割り当てるようなビーム形成基準を計算で求めるのが好ましい。各ＵＥの相対的位置データは、ＵＥの推定された相対的速度データを含むのが好ましい。このような場合、推定されたＵＥ位置に対応する相対的位置データおよびＵＥの相対的推定速度データの両方に一部基づいて各ＵＥを特定の基地局に割り当てるようなビーム形成基準を計算で求めるのが好ましい。
【００３２】
基地局送信ビームを動的に再構成する方法は、
ａ．推定ＵＥ位置に対応する相対的位置データおよびＵＥの相対的推定速度データの変化、
ｂ．ＵＥに送信する通信データのサービスの品質および／またはデータ転送速度要件の変化、および／または
ｃ．基地局の故障、のうちの選択されたタイプに基づき繰り返すのが好ましい。
【００３３】
基地局送信ビームを動的に再構成する好ましい無線通信システムは、複数のユーザ機器（ＵＥ）との無線ＲＦ通信を実行する複数の基地局を含む。各基地局は、ＲＦモジュールおよび所定の位置に配置されている関連するアンテナシステムを有し、地理的送信範囲は前記基地局のうちの少なくとも他の１つの送信範囲と重なる。ビーム形成装置は、各基地局のＲＦモジュールと関連して動作し、基地局のアンテナアレイシステムが発生できるビーム範囲内の所望の一組のビームを形成する。ネットワークインターフェースは、基地局同士を相互接続する。ネットワークインターフェースおよび１つまたは複数の関連するジオロケーションプロセッサは、
ａ．送信範囲が選択されたＵＥの推定位置を包含する基地局のアンテナアレイシステムの位置データに関して選択されたＵＥの推定位置に対応するＵＥジオロケーションデータを処理し、
ｂ．前記選択されたＵＥを複数のグループに分配し、各グループでは送信範囲が選択されたＵＥの推定位置を包含する基地局のうち選択された基地局との通信を維持し、
ｃ．送信範囲が推定位置を包含する基地局のビーム形成装置に選択されたパラメータを出力し、選択された基地局は、それぞれのＵＥの推定位置を包含するシェーピングされたビームで分配されたＵＥの対応するグループのＵＥ毎に通信データを送信するように構成される。
【００３４】
各選択されたＵＥの通信データは、サービスの品質およびデータ転送速度の要件を有することができる。ネットワークインターフェースおよび関連するジオロケーションプロセッサは、選択されたＵＥに送信する通信データのサービス品質およびデータ転送速度要件に一部基づいて選択されたＵＥを複数のグループに分配するように構成するのが好ましい。各選択されたＵＥのジオロケーションデータは、ＵＥの推定された相対的速度データを含むことができる。ネットワークインターフェースおよび関連するジオロケーションプロセッサは、推定ＵＥ位置に対応するジオロケーションデータおよび選択されたＵＥの相対的推定速度データの両方に一部基づいて選択されたＵＥを複数のグループに分配するように構成するのが好ましい。
【００３５】
各基地局は、アンテナアレイシステムの所定の位置に関してＵＥジオロケーションデータを処理し、選択されたパラメータをビーム形成装置に出力するように構成されているビーム形成装置に結合されたジオロケーションプロセッサを含むのが好ましく、ビーム形成装置は推定位置に対応するジオロケーションデータが前記ジオロケーションプロセッサにより処理される選択されたＵＥの推定位置を包含するシェーピングされたビームで選択されたＵＥの通信データを送信するＲＦモジュールを制御する。ＵＥの通信データに、サービス品質およびデータ転送速度の要件が含めることができる場合、それぞれの基地局ジオロケーションプロセッサは、選択されたＵＥに送信される通信データのサービス品質およびデータ転送速度の要件に一部基づき選択されたＵＥに向けられたビームのビーム形成パラメータを計算するように構成するのが好ましい。各選択されたＵＥのジオロケーションデータがＵＥの推定相対的速度データを含む場合、それぞれの基地局ジオロケーションプロセッサは、推定位置に対応するジオロケーションデータおよび選択されたＵＥの相対的推定速度データの両方に一部基づき選択されたＵＥに向け付けられたビームのビーム形成パラメータを計算するように構成するのが好ましい。
【００３６】
さらに、それぞれの基地局ジオロケーションプロセッサは、選択されたパラメータを基地局のビーム形成装置に出力するように構成することができ、基地局のビーム形成装置は、選択されたＵＥの推定位置に対応するジオロケーションデータが前記ジオロケーションプロセッサにより処理される場合の選択されたＵＥの推定位置を包含するシェーピングされたビームで選択されたＵＥの通信データを送受信するＲＦモジュールを制御する。各基地局ＲＦモジュールは複数の送信または受信ビームを供給する能力を有し、各送信または受信ビームはＵＥの別々の集まりに対する通信信号を伝送することができる。このような場合、それぞれのビーム形成装置はＲＦモジュールと関連して動作し、基地局のアンテナアレイシステムの能力の範囲内のビーム到達範囲内で一組の所望の送信または受信ビームを形成する。
【００３７】
本発明の他の態様では、位置が知られており送信範囲が重なり合う基地局が移動体ユーザ機器（ＵＥ）との無線ＲＦ通信を実行する無線通信システムで基地局ＲＦ通信信号の方向を選択的に決めるスマートハンドオーバ方式（ｓｍａｒｔ  ｈａｎｄｏｖｅｒ  ｍｅｔｈｏｄ）を提示している。基地局からＲＦ通信信号を受信しており、複数の基地局の送信範囲内に配置されている移動体ＵＥの推定位置が決定される。ＵＥの推定位置の決定では、１つまたは複数の基地局によって受信されたＵＥ送信信号の通信システムでの三角測量を使用するか、および／またはＵＥで衛星利用測位システムを使用するのが好ましい。ＵＥ毎に、送信範囲に推定ＵＥ位置が包含される各基地局を識別する。送信範囲に推定ＵＥ位置が包含される各基地局を識別する。各識別されている基地局に関する相対的ＵＥ位置データは、推定ＵＥ位置および基地局の知られている位置を使用して決定される。ビーム形成基準は、決定された相対的位置データに一部基づいて計算され、ＵＥはそのＵＥに対するＲＦ通信信号の送信元である識別された基地局の１つに割り当てられる。割り当てられた基地局から送信されるＵＥに対する基地局ＲＦ通信信号の指向ビームは、計算で求めたビーム形成基準に基づいて形成され、指向ビームはそのＵＥの推定位置を包含する。選択された基準に基づいてスマートハンドオーバプロセスを繰り返し、基地局送信ビームを動的に再構成する。
【００３８】
ＵＥの通信データは、サービスの品質およびデータ転送速度の要件を有することができる。このような場合、ＵＥを識別された基地局の１つに割り当てるようなビーム形成基準は、ＵＥに送信する通信データのサービス品質およびデータ転送速度の要件に一部基づいて計算するのが好ましい。ＵＥの相対的位置データは、ＵＥの推定された相対的速度データを含むことができる。このような場合、各ＵＥが前記識別された基地局の１つに割り当てられるようなビーム形成基準は、推定ＵＥ位置に対応する相対的位置データおよびＵＥの相対的推定速度データの両方に一部基づいて計算するのが好ましい。
【００３９】
スマートハンドオーバプロセスを繰り返し、
ａ．推定ＵＥ位置に対応する相対的位置データおよびＵＥの相対的推定速度データの変化、
ｂ．ＵＥに送信する通信データのサービスの品質および／またはデータ転送速度要件の変化、および／または
ｃ．基地局の故障、のうちの選択されたタイプに基づき基地局送信ビームを動的に再構成するのが好ましい。
【００４０】
スマートハンドオーバを実装する好ましい無線通信システムは、移動体ユーザ機器（ＵＥ）と無線ＲＦ通信を実行するため複数の基地局を含む。各基地局は、ＲＦモジュールおよび所定の位置に配置されている関連するアンテナシステムを有し、地理的送信範囲は基地局のうちの少なくとも他の１つの送信範囲と重なる。ビーム形成装置は、各基地局のＲＦモジュールと関連して動作し、基地局のアンテナアレイシステムが発生できるビーム範囲内の所望の一組のビームを形成する。ネットワークインターフェースは、基地局同士を相互接続する。ネットワークインターフェースおよび１つまたは複数の関連するジオロケーションプロセッサは、
ａ．送信範囲が選択されたＵＥの推定位置を包含する基地局のアンテナアレイシステムの位置データに関して選択された移動体ＵＥの推定位置に対応するＵＥジオロケーションデータを処理し、
ｂ．送信範囲が選択されたＵＥの推定位置を包含する複数の基地局のうちの１つの基地局を選択し、
ｃ．パラメータを選択された基地局のビーム形成装置に出力するように構成され、選択された基地局は、選択されたＵＥの推定位置を包含するシェーピングされたビームで選択されたＵＥの通信データを送信する。
【００４１】
選択されたＵＥの通信データは、サービスの品質およびデータ転送速度の要件を有することができる。このような場合、ネットワークインターフェースおよび関連するジオロケーションプロセッサは、選択されたＵＥに送信する通信データのサービス品質およびデータ転送速度の要件に一部基づいて基地局を選択するように構成するのが好ましい。選択されたＵＥのジオロケーションデータは、ＵＥの推定された相対的速度データを含むことができる。このような場合、ネットワークインターフェースおよび関連するジオロケーションプロセッサは、推定位置に対応するジオロケーションデータおよび選択されたＵＥの相対的推定速度データの両方に一部基づいて基地局を選択するように構成する。
【００４２】
各基地局は、アンテナアレイシステムの所定の位置に関してＵＥジオロケーションデータを処理し、選択されたパラメータをビーム形成装置に出力するように構成されているビーム形成装置に結合されたジオロケーションプロセッサを含み、ビーム形成装置は推定位置に対応するジオロケーションデータが前記ジオロケーションプロセッサにより処理される選択されたＵＥの推定位置を包含するシェーピングされたビームで選択されたＵＥの通信データを送信するＲＦモジュールを制御する。ＵＥの通信データに、サービス品質およびデータ転送速度の要件を含めることができる場合、それぞれの基地局ジオロケーションプロセッサは、選択されたＵＥに送信される通信データのサービス品質およびデータ転送速度の要件に一部基づき選択されたＵＥに向けられたビームのビーム形成パラメータを計算するように構成するのが好ましい。ＵＥのジオロケーションデータがＵＥの推定相対的速度データを含む場合、それぞれの基地局ジオロケーションプロセッサは、推定位置に対応するジオロケーションデータと選択されたＵＥの相対的推定速度データの両方に一部基づきＵＥに向け付けられたビームのビーム形成パラメータを計算するように構成するのが好ましい。
【００４３】
各基地局ジオロケーションプロセッサは、さらに、位相φおよび送信電力ＰをＵＥの相対的位置データがＡbeamの範囲内にあるように選択して、ＲＦ位相φおよび送信電力Ｐの関数として送信ビーム到達範囲の領域Ａbeamを推定することにより送信ビーム形成パラメータを計算するように構成することもできる。各基地局アンテナシステムが同じ位相および電力に対して異なるビーム形状となる複数のモードＭを有する場合、各基地局ジオロケーションプロセッサは、位相φ、送信電力Ｐ、およびアンテナシステムモードＭの関数として送信ビーム形成パラメータを計算し、送信ビーム形成を制御する位相φ、送信電力Ｐ、およびアンテナシステムモードＭの選択された組み合わせを表すパラメータを各ビーム形成装置に出力するように構成されるのが好ましい。
【００４４】
各基地局ジオロケーションプロセッサは、また、選択されたパラメータを基地局のビーム形成装置に出力するように構成することもでき、それにより基地局のビーム形成装置は、ＵＥの推定位置に対応するジオロケーションデータが前記ジオロケーションプロセッサにより処理される場合のＵＥの推定位置を包含するシェーピングされたビームでＵＥの通信データを送受信するＲＦモジュールを制御する。このような場合、各基地局ジオロケーションプロセッサは、ＵＥの相対的位置データが受信ビーム到達範囲の領域内に収まるように位相を選択したＲＦ位相の関数として受信ビーム到達範囲の領域を推定することにより受信ビーム形成パラメータを計算するように構成するのが好ましい。各基地局アンテナシステムが同じ位相に対して異なる受信ビーム形状となる複数の受信モードを有する場合、ジオロケーションプロセッサは、位相およびアンテナシステム受信モードの関数として受信ビーム形成パラメータを計算し、受信ビーム形成を制御する位相およびアンテナシステム受信モードの選択された組み合わせを表すパラメータをビーム形成装置に出力するように構成するのが好ましい。
【００４５】
各基地局ＲＦモジュールは複数の送信ビームを供給する能力を持つことができ、各送信ビームはＵＥの別々の集まりに対する通信信号を搬送することができる。このような場合、各ビーム形成装置は、ＲＦモジュールと関連して動作し、基地局のアンテナアレイシステムによって発生することができる送信ビーム範囲内の一組の所望の送信ビームを形成するのが好ましい。
【００４６】
開示されているどのシステムにおいても、各ＵＥは関連するアンテナを有するＲＦモジュールを含むのが好ましい。各ＵＥは、衛星利用測位（ＧＰＳ）システムを使用して現在のＵＥジオロケーションを判別するように構成されたジオロケーションプロセッサを有することができる。任意選択により、各ＵＥは、アンテナアレイシステムが発生することができるビームの範囲内で所望のビームを形成するＵＥ  ＲＦモジュールに関連付けられ動作するビーム形成装置および選択された基地局の知られている位置のデータに関して推定されたＵＥ位置のＵＥジオロケーションデータを処理し、選択されたパラメータをビーム形成装置に出力するように構成されているＵＥビーム形成装置に結合されたジオロケーションプロセッサを含むこともでき、ビーム形成装置は選択された基地局の知られている位置に関するＵＥジオロケーションデータがＵＥジオロケーションプロセッサにより処理される選択された基地局の知られている位置を包含するシェーピングされたビームで選択された基地局に対する通信のデータを送受信するＲＦモジュールを制御する。
【００４７】
当業者であれば、本発明の他の目的および利点は以下の詳細な説明から明らかであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
無線通信システムの最初のセル通信範囲は、図１Ｂに例示されているような従来の方法で構成することができる。しかし、厳密に定義されている通信範囲領域の維持の代わりに、本発明では、セル通信範囲の動的シェーピングを採用し、実際のリアルタイムでのシステム使用要求に適合する。無線資源、通信範囲領域、およびサービスを受けるユーザは、多数の隣接および協力基地局間で適切に共有できる。したがって、システム容量、稼働率、および効率が向上する。
【００４９】
以下の説明は、主に、基地局からの送信ビームの動的シェーピングを対象とする。しかし、当業者であれば、受信用のビーム形成にも適用できることを理解するであろう。さまざまな種類の双方向通信のデータ要件は同じ通信のアップリンク部分とダウンリンク部分とでかなり異なることがあるため、送信および受信のビームシェーピングに対しては独立制御を行うのが好ましい。さらに、ＵＥでの送信または受信のビーム形成も好都合に使用することができる。
【００５０】
各セルの基地局はフェーズドアンテナアレイまたは類似のアンテナシステムを採用している。当技術ではよく知られているように、フェーズドアンテナアレイおよびその他の従来システムを使用することで基地局は選択された方向で選択したサイズのビームを送信（または受信）することができる。フェーズドアンテナアレイの場合、ＲＦ信号位相を調整することにより送信ビームの方向を設定することができ、また信号電力を調整することによりビームのサイズを制御することができる。さらに、アンテナの選択とサイズにより、ビームの形状とサイズが決まる。例えば、基地局は２つのアンテナアレイを搭載するアンテナシステムを有することができ、一方のアンテナアレイは所与の方向で比較的狭いビームを発生し、もう一方のアンテナアレイは所与の方向で比較的広いビームを発生する。
【００５１】
このようなパラメータを調整することで、２つまたはそれ以上の隣接セルでは、ひとまとめにしたセルすべてに比較的最適な方法で各基地局がカバーする領域範囲をネゴシエートし再定義することができる。基地局は、現在カバーしている領域内のユーザから過剰な要求があった場合、あるいはトラフィック量が少ないことで余剰資源が生じた場合にその結果として隣接セル内の隣接要素のうち１つまたは複数とのネゴシエーションプロセスを開始することができる。上記に加えて、セルがネゴシエーションプロセスを開始する可能性のある他の考慮事項もあり得る。ネゴシエーションプロセス自体は、協力基地局間のインターフェースを使用する協力基地局間の一連のメッセージ交換を必然的に伴うことが好ましい。ネゴシエーションプロセスが終わると、セルのグループはカバーされている領域全体の新しい分割に到達するため、全体的な運用パフォーマンスが向上する場合がある。アンテナアレイのビーム形成手法により、各基地局によってカバーされる新しい領域に対しＲＦエネルギーが照射される。
【００５２】
図２および３は、複数のシナリオの例を示している。図２は、基地局ＢＳ1領域および基地局ＢＳ1と基地局ＢＳ3の間の領域にいるユーザの集まりの集中度を例示している。これらの領域内の高集中度のユーザの集まりを判断した後、基地局ＢＳ1と基地局ＢＳ3のアンテナアレイを使用して、選択的にシェーピングされ、方向付けられたビームを送信し、必要な無線資源を集中しているユーザの集まりに提供する。図３は、基地局ＢＳ3に障害が発生した場合の状況を示している。その後、基地局ＢＳ1およびＢＳ2を使用して、選択的にシェーピングされ、向き付けられたビームを送信し、基地局ＢＳ3のサービスを通常受ける領域内のユーザに、必要な無線資源を提供する。
【００５３】
図４は、アンテナアレイを使用した基地局通信範囲の動的再割り当てに関わるステップの典型的シーケンスを示す流れ図である。まず、再割り当てをトリガするためのパラメータを設定する。トリガイベントを追跡し、判別するために、ネットワーク側で各基地局とＵＥとの間の能動的通信の回数およびＵＥの位置を追跡するのが好ましい。移動体ＵＥの位置は絶えず変化しているため、この情報は素早く更新するのが好ましい。
【００５４】
ＵＥの位置に加えて、ＵＥの速度と方向についても、ＵＥが報告するか、またはＢＳが推定することができる。この情報と地図情報とを組み合わせることにより、ＵＥの将来の位置を予測することができる。この情報を使用すると、（１）ＵＥによって位置データがＢＳに送信されるべき周波数を下げ、（２）ネットワークが（近い）将来フル稼働状態になる可能性があるかどうかを判別することができる。ビーム形成決定プロセスにおいて後者を考慮することができる。
【００５５】
このデータを利用して、ネットワーク側で、特定の基地局がフル稼働状態になるか、またはフル稼働状態になる可能性があるかを判別することができる。その後、特定の基地局との同時ユーザ通信の閾値数またはデータトラフィック量の閾値量に達した場合に、再割り当てプロセスをトリガすることができる。隣接セル内の進行中の通信の件数を比較し、十分に少なければ、２つまたは複数の基地局の間のネゴシエーションプロセスが開始する。ＵＥの位置が判明しているので、小さな領域内の十分に高い集中度のユーザの集まりも、トリガイベントとして使用することができる。隣接する基地局による補助的なカバーを可能にするため基地局の障害（ｆａｉｌｕｒｅ）もトリガイベントとして定義するのが好ましい。
【００５６】
ネゴシエーションプロセスは、トリガイベントによって開始された後、必ず、特定の基地局と通信しているＵＥに対するＵＥ位置データすべてを評価し、同じまたは低い信号対雑音比（ＳＮＲ）を持つＵＥのより均等なサービス分配を行う特定の基地局から使用可能な一組のビームパターンと照合するのが好ましい。ネゴシエーションプロセスが完了した後、基地局は送信されたＲＦ信号の焦点を再設定して、ネゴシエーションプロセス実行中に判別されるＵＥに対するビームを供給する。
【００５７】
ビーム形成選択は、ＵＥジオロケーションデータを使用して決定するのが好ましい。またデータトラフィック量も重要な考慮事項であり、特に、ビーム形成を複数のＵＥとの通信に応用する場合には重要事項である。
【００５８】
図５Ａは、基地局１０が無線ビーム１２の焦点を単一ＵＥ、ＵＥ1に合わせる基本的な場合を示している。基地局ビームは、ターゲットのユーザ、この場合はＵＥ1の１つの位置および／または複数の位置に関する明示的な情報を使用して形成される。
【００５９】
図６は、プロセスの基本的な流れ図を示している。第１のステップでは、ターゲットの１つのＵＥおよび／または複数のＵＥの１つの位置および／または複数の位置を決定する。これは、１）ＧＰＳベースの方法など、ＵＥベースの手法、２）到着時間差（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｆ  Ａｒｒｉｖａｌ）（ＴＤＯＡ）、到来角（Ａｎｇｌｅ  ｏｆ  Ａｒｒｉｖａｌ）（ＡＯＡ）に基づく方法など、ネットワークベースの三角測量法、３）ＵＥとネットワークの両方を伴うハイブリッド法をはじめとする、よく知られている手法を使用して実現するのが好ましい。ＵＥベースの手法を使用する場合、ターゲットの各ＵＥの位置データをネットワークに認識させる第２の通信ステップを用意する。このプロセスは、ＵＥとネットワークの間の適切に設計されたメッセージの交換を行う。
【００６０】
次に、ビーム形成の計算ステップが実行されるが、このステップは、ターゲットのＵＥの位置データに基づく決定処理を含むのが好ましい。このステップでは、ネットワーク側でビーム形成の特性を決定し、ネットワークにより適切および／または最適とみなされる仕方でターゲットのＵＥにサービスを提供する。この決定プロセスは、さらに、双方向通信プロセスを伴うこともあり、このときにＵＥも決定プロセスに関わる。最後に、ビームが決定プロセスに基づいて形成され、ジオロケーションデータに反映されるようなＵＥの位置をカバーする選択的にサイズが設定され、方向付けられたＲＦビームを発生する。
【００６１】
基地局２０およびＵＥ３０の関連するコンポーネントのブロック図が図７に示されている。基地局２０は、データを処理し、データの形式を設定する一組のチャネルプロセッサ２２を介してネットワークコンポーネントに結合されるのが好ましい。基地局／ネットワークインターフェースは、有線、無線、または他の種類の接続を使用できる。
【００６２】
チャネルプロセッサ２２は、一組のモデムユニット２４に結合されている。モデムユニット２４は、送信用の信号を変調し、受信した信号を復調する。ＲＦモジュール２６は、関連するフェーズドアンテナアレイシステム２７を有し、モデム２４に結合されている。ＲＦモジュール２６は、基地局のモデムユニット２４から受信して変調した信号を送信用の選択されたキャリア周波数に変換する。ＲＦモジュール２６は、電力、ＲＦ位相、およびアンテナ選択を選択して調整することができるビーム形成装置２８と関連して動作し、アンテナアレイシステム２７が発生することができるビームの範囲から所望のビームを形成する。ジオロケーションプロセッサ２９は、ＵＥジオロケーションデータを処理し、選択したパラメータをビーム形成装置２８に出力する。
【００６３】
アンテナシステム２７は、角度方向ビーム（ａｎｇｕｌａｒｌｙ  ｏｒｉｅｎｔｅｄ  ｂｅａｍｓ）の連続範囲または離散角度方向ビーム（ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ａｎｇｕｌａｒｌｙ  ｏｒｉｅｎｔｅｄ  ｂｅａｍｓ）の範囲を持つことができる。また、このビーム範囲では、さまざまなビーム幅を特定の角度方向で使用可能である。ＲＦモジュール２６は、複数の送信ビームを供給し、各ビームがＵＥの別々の集まりに対する通信信号を伝送することができるように構成されるのが好ましい。受信用ビーム形成は、送信用ビーム形成から独立しているが、それは、ユーザの通信におけるデータの流れが多くの場合非対称であるからである。例えば、ファイルをダウンロードするデータリンクをＵＥが要求した場合、ＵＥに送られるダウンリンクデータは、通常、そのような通信の実行中に基地局に送られるアップリンクデータの流れよりも著しく大きくなる。
【００６４】
ＵＥ  ３０は、データの処理およびデータの形式設定のためモデムユニット３４に結合されているチャネルプロセッサ３２を含む。アプリケーションプロセッサ３３を用意し、さまざまな音声およびデータ処理アプリケーションをサポートするようにできる。モデムユニット３４は、送信用の信号を変調し、受信した信号を復調する。ＲＦモジュール３６は、関連するアンテナ３７を有し、モデム３４に結合されている。ＲＦモジュール３６は、ＵＥのモデムユニット３４から受信して変調した信号を送信用の選択されたキャリア周波数に変換する。ジオロケーションプロセッサ３９を装備し、移動体ＵＥに対し、好ましくは頻繁に、ＧＰＳシステムから送られたＵＥジオロケーションを判別して、基地局２０に送信するようにできる。
【００６５】
ＵＥは、電力、ＲＦ位相、およびアンテナ選択を選択して調整することができるビーム形成装置３８（想像線で示されている）を備え、アンテナアレイシステム３７が発生することができるビームの範囲から所望のビームを形成することができる。このような場合、ＵＥジオロケーションデータを処理し、選択したパラメータをＵＥのビーム形成装置に出力するジオロケーションプロセッサ３９を備える。ＵＥ送信および／または受信にビーム形成を使用すると、ＵＥおよびネットワークの両方に対してＳＮＲを低減できるという利点が得られる。指向ビームを送信すると、多くの場合、他のシステム基地局またはビームの外にあるＵＥに対するＵＥによる干渉の量を減らすことができる。指向ビームを介して受信すると、多くの場合、ビームの外にある発信元に対する受信信号の干渉の量を減らすことができる。
【００６６】
便宜上、各ＵＥのジオロケーションデータを、ビームをＵＥに送信する基地局の基地局アンテナ位置に関する極座標で表すことができる。図５Ａを参照すると、動作中の基地局は、（θ1，ｄ1）で表されるＵＥ1の位置データを受信するが、ただし、θ1は基地局アンテナシステムの放射線を基準として０度から測ったＵＥの角度を表し、ｄ1は基地局アンテナシステムの位置からのＵＥの推定距離を表す。
【００６７】
ＵＥで動的ビーム形成を採用する場合、ＵＥのジオロケーションデータも、同様に、ＵＥの通信相手である選択された基地局の知られている位置に関する極座標で表すことができる。このような場合、相対的位置データ座標θはＵＥの放射線を基準として０度から測った選択された基地局の角度を表し、ｄは選択された基地局からのＵＥの推定距離を表す。
【００６８】
フェーズドアンテナアレイシステムを採用した場合、ビーム到達範囲領域Ａbeamは、ＲＦ位相φおよび、送信ビームについては、送信電力Ｐの関数Ｆ（）である。採用されている特定のアンテナシステムも、さまざまなアンテナ選択モードＭを備え、同じ位相および電力に対し異なるビーム形状を発生でき、例えば、与えられた位相に対して、幅の広いビームと幅の狭いビームの選択を利用できる。したがって、一般的に、
Ａbeam＝Ｆ（φ，Ｐ，Ｍ）    （送信の場合）
Ａbeam＝Ｆ（φ，Ｍ）    （受信の場合）
となる。
ビーム方向θbeamは本質的に、位相の関数θbeam＝ｆ（φ）なので、
Ａbeam＝Ｆ（ｆ-1（θbeam），Ｐ，Ｍ）    （送信の場合）
Ａbeam＝Ｆ（ｆ-1（θbeam），Ｍ）    （受信の場合）
となる。
図５Ａでこれを適用すると、ＵＥ1をカバーする送信ビーム１２、
Ａbeam12＝Ｆ（ｆ-1（θ1），Ｐ，Ｍ）
が得られるが、ただし、Ｐ，Ｍは、Ａbeam12が少なくとも距離ｄ1だけ伸びるように選択する。
【００６９】
双方向ビームに対応したフェーズドアレイアンテナを使用することができる。通常、このようなアンテナは、軸に関して対称的な方向にビームを送る。軸を基準として０度から測ってアンテナ角度を定義することにより、ビーム方向θbeamと位相φの機能上の関係を絶対値で
｜θbeam｜＝ｆ（φ）
と表すことができ、ＵＥ位置データの極座標表現は、角度データθが基地局の角度基準０度から±１８０度の範囲に収まる、つまり−１８０°≦θ≦１８０°となるように変換される。
【００７０】
ビーム形成パラメータ、特に、ＰおよびＭを選択する際の主要な要因は、受信信号の適切な信号対雑音（干渉）比（ＳＮＲ）を維持することである。容量または通信範囲値制限システムでは、この目標は、通常、可能な最高のＳＮＲを求めることである。ＣＤＭＡなどの干渉制限システムでは、この目標は、リンクのニーズに対し満足のゆくＱｏＳを保証する何らかの最小の、しかし他のリンクに対する不要な干渉が生じないようあまり高くない、ＳＮＲを達成することである。ＳＮＲはＳ÷Ｉであり、Ｓは所望の信号であり、Ｉは干渉である。一般的公式は以下のとおりである。
【００７１】
【数１】
2006115491.tif 000003
【００７２】
ただし、
Ｓbは、受信機での所望の信号であり、
Ｎ0は、雑音であり、
ΣＳkは、他の通信からの信号干渉の総和である。
Ｓk値の性質は、一般に、使用中の変調に依存し、距離に反比例する。
【００７３】
図５Ｂから５Ｄは、さまざまなシナリオを例示している。図５Ｂでは、ＵＥ2およびＵＥ3は、十分に遠く隔たっており、これらの基地局アンテナアレイ１０からＵＥのそれぞれの上に形成されるビームにはメリットがある。送信時に、ＵＥ2に向けられたビームは、ＵＥ3に向けられたビームから隔絶されている。したがって、いずれも著しい干渉を生じず、受信信号のそれぞれのＳＮＲが低減される。
【００７４】
図５Ｃでは、ビームは著しく重なり、各信号が互いに著しい干渉を与えることを示している。ＵＥ2およびＵＥ3のいずれかにおいて、他方の送信は有意な雑音指数として現れる。図５Ｄでは、同じ２つのＵＥ、つまりＵＥ2とＵＥ3が、単一の幅の広いビームでカバーされるのと同じ位置に例示されている。他のＵＥへの第２の信号がないため各ＵＥへの信号に関わる干渉要因は１つ少なく、それにより信号対干渉比の分母が改善される。ＵＥに到達する電力が一定に保たれる場合、幅の広いビーム形状を反映するモードパラメータＭを選択することで、ＳＮＲの改善は図５Ｃに例示されている他の実装よりも高くなる。
【００７５】
実際の応用では、他の変数が影響を及ぼす可能性がある。送信器における電力制限またはある程度離れているところの潜在的干渉のせいで、基地局から送信するときにＵＥに到達する電力を減らす必要が実際にあるかもしれず、また幅の広いビームのため他の発信元からの雑音が増大するおそれがある。特に、２つまたはそれ以上の隣接する基地局のビームがセル再割り当てのため決定される場合、このプロセスに関わる基地局の適切なビームの組を決定する際に、隣接するセルによって送信されるビームの電力および形状を考慮するのが好ましい。
【００７６】
さらに、通信の種類が異なればデータ転送速度およびサービス品質の要件も異なるため、通信の種類を考慮することができる。例えば、データファイル転送は、比較的遅い速度で実行できるが、転送されたプログラムファイルが正常に動作するためにコンピュータのデータプログラムファイルの全ビットが通常は正しくなければならないので、サービスの高品質が要求されることがある。音声またはビデオ会議は、サービス品質に対する要求条件が低くてもかまわないが、音声またはビデオ会議を中断することなくリアルタイムで行われているようにユーザに見せるためにデータ転送速度を高くする必要がある。音楽またはビデオストリーミング通信は、ダウンリンクについては同様のサービス品質およびデータ転送速度要件でよいが、アップリンクの要件に関しては非常に非対称性が大きい場合がある。したがって、基地局１０と、ＵＥ2およびＵＥ3のそれぞれの間の２つの別々の通信に対するデータ転送速度およびサービス品質要件は非対称なので、図５Ｃは、基地局１０からＵＥ2およびＵＥ3への選択的に形成されたダウンリンク送信ビームを表すことが可能であり、また図５Ｄはそれらの通信に対する基地局１０の選択的に形成されたアップリンク受信ビームを表すことが可能である。
【００７７】
１つのビームを使用したデータ転送速度が両方のＵＥ要件を満たすのに十分でない場合、変調形式（速度、ビット数／シンボルなど）を変更し、１つのビームを使用できるようにすることが必要になることがある。このような変更は、分子の中の信号値を下げる可能性がある。したがって、基地局のジオロケーションプロセッサでは比較計算を行って、よりよい状況に１本または２本のビームおよびそのようなビームに対し必要な電力を伴うかどうかを判別する。その後ＳＮＲに基づく最良の信号を供給するビームパターンを実装するのが好ましい。これらの計算を、ＵＥ上で直接焦点を合わせることからビームを回転するという可能性を含むように計算を拡張することが可能であるが、これは分離の増大が分母にとってはいくぶん都合が悪いが、分子においては重要性が高まる可能性があるためである。
【００７８】
図５Ｅは、ＵＥの数を増やした場合、つまりＵＥ1からＵＥ7とした場合を例示している。計算を簡単にするため、ＵＥは、（θi，ｄi）で表されるすべてのＵＥiおよび（θi+1、ｄi+1）で表されるＵＥi+1について、θi≦θi+1となるようにその角度極座標に従って識別することができる。任意の個数のＵＥについて、ビーム形成選択プロセスにより、（θi−θi+1）の２つの最大の値、つまりΔθN,1を含むΔθi,i+1を探索し、基地局アンテナアレイ１０に関して角度方向に互いに最も近いＵＥの２つのグループを決定することができる。図５Ｅは、複数のＵＥ、つまりＵＥ1からＵＥ3、および複数のＵＥ、つまりＵＥ4からＵＥ7がグループ分けのため最初に選択されるようにＵＥ7とＵＥ1との角度差（Δθ7,1）およびＵＥ3とＵＥ4との角度差（Δθ3,4）が最大になる状況を表している。
【００７９】
次に、２つの提案されているビーム割り当てのそれぞれに対するθbeamを最初に選択し、２つのグループのそれぞれの終端ＵＥ角度方向を２等分することができる。図５Ｅの状況では、第１の提案されたビーム割り当てに対するθbeamは、（θ1＋θ3）÷２として初期化し、第２の提案されたビーム割り当てに対するθbeamは、（θ4＋θ7）÷２として初期化するのが好ましい。
【００８０】
次に、十分に広いビームが各グループの終端ＵＥ同士の間の角度拡散を確実にカバーするようなＭを選択し、また信号投影距離がそれぞれのＵＥグループ内の各ＵＥの距離座標ｄで反映される距離を確実に十分カバーするようなＰを選択する。他のグループについても計算し、システマティックにＳＮＲが改善されるかどうかを調べることができ、改善できないとそのタイプのグループバリエーションの試みは終了する。上述のようにアンテナアレイが双方向対称ビームを供給する場合、上記の計算は、範囲−１８０°≦θ≦１８０°に変換されるＵＥのそれぞれの相対的角度位置θの絶対値に基づいて修正することができる。
【００８１】
さらに、動的ビーム形成は、進行中の通信のハンドオーバを実装するのにも使用できて都合がよい。ＵＥ通信を続けるために、ＵＥはそれ自身とセルタワー（ｃｅｌｌ  ｔｏｗｅｒ）上に配置できる基地局アンテナシステムとの間のＲＦリンクを確立している。ＵＥが移動すると、ＲＦリンクチェンジの特性およびＵＥおよび／またはセルタワーでの受信信号品質が低下することがあり、そうするとハンドオーバ考慮プロセスがトリガされる。図８は、１つのセル内の基地局ＢＳ1との通信を実行し、異なる基地局ＢＳ2によりサービスが提供される隣接セルに向かって移動しているＵＥを例示している。
【００８２】
ハンドオーバ考慮プロセスには、ＵＥおよび複数の候補ターゲットセルが関わり、ハンドオーバが実行されれば、そのうちの１つがそのハンドオーバについて選択される。図９は、スマートハンドオーバ決定を行うため協力し合う基地局間のネゴシエーションプロセスを例示している。このハンドオーバ考慮プロセスでは、各候補セルはセル同士で通信しあい、ＲＦ資源の可用性および注目しているＵＥをサポートすることに関連する他の考慮事項に関する情報を交換する。２つまたはそれ以上の隣接する基地局のビームがセル再割り当てのため決定されるため、このプロセスに関わる基地局の適切なビームの組を決定する際に、隣接するセルによって送信されるビームの電力および形状を考慮するのが好ましい。ネゴシエーションプロセスは、上述のようにＵＥジオロケーションデータに基づくビーム形成選択を使用する。ネゴシエーションの結果、ＳＮＲが比較的低いＵＥ通信範囲を実現する関係基地局に対する選択されたビームの組が決定される。
【００８３】
このネゴシエーション段階で、アンテナアレイによる追跡および焦点を合わせたビームを使用して、オリジナルのセルタワーによるＵＥのサポートが続けられる。したがって、ハンドオーバ考慮プロセスは、必ずしも、厳密なタイミング制約が課されるわけではない。図１０に例示されているように、極端な場合、隣接セルがＵＥを効率よく受け付けることができなければ、元のセルが最もよい位置にあると判断することができ、ＵＥへのサービスを提供し続けなければならない。これは、例えば、基地局ＢＳのアンテナアレイのビーム形成および追跡機能により実行し、ＢＳ1の通常のセル通信範囲を超えて移動した場合であっても、ＵＥ1およびＵＥ3との通信を維持し続ける。図１０に示されている例では、基地局ＢＳ2に近い集中度の高いユーザの集まりがあると、ＵＥ3に対するサービスを続けるため基地局ＢＳ1から延長ビームを再構成する「スマート」ハンドオーバの決定がもたらされる。
【００８４】
図１１は、「スマート」ハンドオーバを実行する一般的プロセスの流れ図であるが、実際にはハンドオーバが実行されないこともある。第１のステップは、トリガイベントの発生を通じてスマートハンドオーバプロセスをトリガすることである。トリガイベントは、ＵＥ位置データ、移動方向を示す位置データの変化、ＵＥ信号品質劣化、サービス提供基地局の負荷、および基盤通信アプリケーションで必要になったときに通信中にデータ転送速度を低から高に切り換えることができるＵＥのサービスに対する要求の変化に関係する閾値を含むのが好ましい。
【００８５】
プロセスがトリガされた後、サービス提供基地局は、どの基地局が関与し、ネゴシエーションプロセスを続けるかを決定し、関与しているすべての基地局に対する好ましいビーム割り当てパターンを選択する。新しいビーム割り当てプロセスが選択されると、このプロセスは、各基地局ビームの焦点を再び定めるために実装される。ハンドオーバが発生する場合、新しいサービス提供基地局はまず、そのハンドオーバのために決定された選択ビームを実装し、ＵＥ通信を取得してから、元のサービス提供基地局が新しいビームパターンを実装する。
【００８６】
セル通信範囲のスマートハンドオーバおよび全体的ネットワーク動的シェーピングの両方を採用する場合、スマートハンドオーバ基準は単に、図４に例示されているセル通信範囲プロセスの動的シェーピングのトリガイベントとしてしか使用できない。
【００８７】
本発明は、特定のパラメータに関して説明されているが、他のバリエーションも、当業者であれば容易に理解できるであろうし、また本発明の範囲内にあるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１Ａ】従来のセルレイアウトおよび送信パターンを例示する図である。
【図１Ｂ】従来のセルレイアウトおよび送信パターンを例示する図である。
【図２】シェーピングされた送信ビームを動的に使用して、特定の集中度のユーザの集まりを処理することを例示している図である。
【図３】基地局に障害が発生した場合にシェーピングされた送信ビームを動的に使用することを例示している図である。
【図４】セル通信範囲の動的に再割り当てを行う流れ図である。
【図５Ａ】ビーム形成を使用しさまざまな状況において選択されたユーザ機器（ＵＥ）を無線ビームの到達範囲内に置く基地局を示す図である。
【図５Ｂ】ビーム形成を使用しさまざまな状況において選択されたユーザ機器（ＵＥ）を無線ビームの到達範囲内に置く基地局を示す図である。
【図５Ｃ】ビーム形成を使用しさまざまな状況において選択されたユーザ機器（ＵＥ）を無線ビームの到達範囲内に置く基地局を示す図である。
【図５Ｄ】ビーム形成を使用しさまざまな状況において選択されたユーザ機器（ＵＥ）を無線ビームの到達範囲内に置く基地局を示す図である。
【図５Ｅ】ビーム形成を使用しさまざまな状況において選択されたユーザ機器（ＵＥ）を無線ビームの到達範囲内に置く基地局を示す図である。
【図６】ジオロケーションベースのビーム形成を実装する流れ図である。
【図７】本発明の教示によるジオロケーション援用ビーム形成移動体通信システム用の基地局およびＵＥコンポーネントのブロック図である。
【図８】ＵＥが一方のセルから他方のセルへ移動するときのハンドオーバのシナリオを示す図である。
【図９】スマートハンドオーバのため協力し合う基地局間のネゴシエーションプロセスを示す図である。
【図１０】本発明の教示によるスマートハンドオーバを使用するビーム形成基地局を介してサポートされているユーザ機器を示す図である。
【図１１】ビーム形成基地局とのスマートハンドオーバのためのステップを説明する流れ図である。
【図１Ａ】
2006115491.tif 000004
【図１Ｂ】
2006115491.tif 000005
【図２】
2006115491.tif 000006
【図３】
2006115491.tif 000007
【図４】
2006115491.tif 000008
【図５Ａ】
2006115491.tif 000009
【図５Ｂ】
2006115491.tif 000010
【図５Ｃ】
2006115491.tif 000011
【図５Ｄ】
2006115491.tif 000012
【図５Ｅ】
2006115491.tif 000013
【図６】
2006115491.tif 000014
【図７】
2006115491.tif 000015
【図８】
2006115491.tif 000016
【図９】
2006115491.tif 000017
【図１０】
2006115491.tif 000018
【図１１】
2006115491.tif 000019