(57)【要約】ランク付けプロセスに基づいて、指向性アンテナの向きが調整される。好ましいランク付けプロセスでは、下りと上りリンクの全システムパフォーマンスを最適化するために、パイロット信号から測定される、ＥＳ／ＮＯとパイロット電力の両方のパラメータを使用する。このポインティングおよびランク付けのプロセスによって、干渉およびマルチパスの影響を受ける環境において、指向性アンテナの適応ポインティングが可能になる。ポインティングおよびランク付けプロセスを使用して、所与の基地局と通信し、または所与の基地局を選択するための「最適な」ポインティング角度を選択することができる。このプロセスは、様々な環境で使用するための微調整技術を含むことができる。微調整は、動作環境または指向性アンテナの指向性に関連する重み付けの使用を含むことができる。
2005525016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性アンテナの角度設定を決定する方法であって、
前記指向性アンテナに関連する少なくとも２つの角度設定について、
所定の送信信号の受信電力を計算することと、
前記所定の送信信号に関連するチャネル上のノイズの関数として、評価指標を計算することと、
前記受信電力と前記評価指標の組合せに基づいて、前記指向性アンテナの角度設定を選択することとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記所定の送信信号は、パイロット信号またはビーコン信号であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記受信電力、前記評価指標または両方に、少なくとも１つの重み付けを適用することをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの重み付けは、前記指向性アンテナの動作環境または指向性に関連することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記動作環境に関連する前記重み付けを計算することをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記動作環境に関連する前記重み付けを受信することをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記指向性アンテナの前記指向性に関連する前記重み付けは、相関係数を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記所定の送信信号を探索することをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記探索時に、前記受信電力および評価指標の計算が行われることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記評価指標は、シンボル当たりのエネルギーを、前記チャネルの総ノイズで割った値であると定義されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
それぞれの角度設定について生成された前記組合せの最大値に対応するスキャン角度で、上りリンクを確立しようと試みることをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記上りリンクを確立することができない場合は、前記組合せのさらに低い値に対応するスキャン角度で再試行することをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）ネットワーク、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）ネットワーク、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）ネットワーク、または無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）で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１４】
所定の送信信号を受信するための指向性アンテナと、
前記指向性アンテナに結合されており、前記指向性アンテナに関連する少なくとも２つの角度設定について、（ｉ）前記所定の信号の受信電力、および（ｉｉ）前記所定の送信信号に関連するチャネル上のノイズの関数として評価指標を計算するための処理装置と、
前記処理装置に結合されており、前記受信電力と前記評価指標の組合せに基づいて、前記指向性アンテナの角度設定を選択するためのセレクタとを備えることを特徴とする無線通信用の装置。
【請求項１５】
前記所定の送信信号は、パイロット信号またはビーコン信号であることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記処理装置は、前記受信電力、前記評価指標または両方に、少なくとも１つの重み付けを適用することを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの重み付けは、前記指向性アンテナの動作環境または指向性に関連することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記処理装置は、前記動作環境に関連する前記重み付けを計算することを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記処理装置は、前記動作環境に関連する前記重み付けを受信することを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記指向性アンテナの前記指向性に関連する前記重み付けは、相関係数を含むことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項２１】
前記処理装置は、前記所定の送信信号を探索するために、前記指向性アンテナを制御することを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項２２】
前記処理装置は、前記探索時に、前記受信電力および評価指標を計算することを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記評価指標は、シンボル当たりのエネルギーを、前記チャネルの総ノイズで割った値であると定義されることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項２４】
前記処置装置は、それぞれの角度設定について生成された前記組合せの最大値に対応するスキャン角度で、上りリンクを確立しようと試みることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項２５】
前記処理装置が上りリンクを確立することができない場合は、前記組合せのさらに低い値に対応するスキャン角度で再試行することを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）ネットワーク、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）ネットワーク、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）ネットワーク、または無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）で使用されることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項２７】
指向性アンテナの角度設定を決定する装置であって、
前記指向性アンテナに関連する少なくとも２つの角度設定について、
所定の送信信号の受信電力を計算する手段と、
前記所定の送信信号に関連するチャネル上のノイズの関数として、評価指標を計算する手段と、
前記受信電力と前記評価指標の組合せに基づいて、前記指向性アンテナの角度設定を選択する手段とを備えたことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
従来、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ：Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）変調を使用して、基地局と１つまたは複数のフィールド装置の間の無線通信を提供することができる。ＣＤＭＡセルラシステムでは、複数のフィールド装置が、同じ周波数ではあるが、それぞれ異なる符合を用いて、信号を送受信して、装置単位で信号を検出することができる。典型的なフィールド装置は、デジタル携帯電話機、またはセルラーモデムに結合されたパーソナルコンピュータである。
【０００２】
基地局は、典型的には、地上ベースの公衆交換電話網（ＰＳＴＮ：ｐｕｂｌｉｃ  ｓｗｉｔｃｈｅｄ  ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  ｎｅｔｗｏｒｋ）に、またはデータシステムの場合には、たとえばインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ：Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｐｒｏｖｉｄｅｒ）を介したインターネットゲートウェイに相互接続された、コンピュータ制御の１組の送受信機である。基地局は、フィールド装置に、下りリンクの無線周波数信号を送信するためのアンテナ装置を含む。基地局のアンテナは、それぞれのフィールド装置から送信された上りリンクの無線周波数信号を受信する働きをもする。それぞれのフィールド装置は、下りリンク信号の受信、およびの上りリンク信号の送信のためのアンテナ装置をも含んでいる。
【０００３】
フィールド装置において、信号を送受信するために使用される最も一般的なタイプのアンテナは、モノポールアンテナまたは無指向性アンテナである。このタイプのアンテナは、フィールド装置内の送受信機に結合された、単一のワイヤまたはアンテナ素子で構成される。送受信機は、フィールド装置内の回路から送信される上りリンク信号を受信し、アンテナ素子への信号を、そのフィールド装置に割り当てられた特定の周波数で変調する。アンテナ素子によって、特定の周波数において受信された下りリンク信号は、送受信機によって復調され、フィールド装置内の処理回路内に供給される。
【０００４】
モノポールアンテナから送信された信号は、その性質上、無指向性のものである。すなわち、同じ信号強度を有する信号が、一般に水平面上に全方向に向かって送信される。モノポールアンテナ素子による信号の受信も同様に、無指向性のものである。モノポールアンテナは能力的には、ある方向の信号と、別の方向から来る同一または別の信号とを区別して検出することができない。
【０００５】
フィールド装置において使用することができる第２のタイプのアンテナについては、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されているシステムは、ラップトップコンピュータの筐体に取り付けられた２つのアンテナ素子を含んだ、指向性アンテナを提供する。このシステムは、２つの素子に取り付けられた位相シフタを含んでいる。通信中に、コンピュータに送信され、またはコンピュータから受信される信号の位相に影響を及ぼすために、位相シフタは、オンまたはオフに切り換えることができる。位相シフタをオンに切り換えることによって、信号強度または利得が集中した送信ビームのパターンエリアを持った、あらかじめ定められた半球パターンに、アンテナの送信パターンを適応させることができる。２素子のアンテナは、信号をあらかじめ定められた４分円または半球に向けて、信号損失を最小限に抑えながら、基地局に対してその方向を大きく変化させることができる。
【０００６】
ＣＤＭＡセルラシステムは、干渉によって制限されるシステムとしても認知されている。すなわち、セル内および隣接セル内で、より多くのフィールド装置がアクティブになるのに伴って、周波数干渉が増大し、したがって、誤り率は高くなる。誤り率が高くなるのに伴って、最大データレートは、減少する。したがって、ＣＤＭＡシステムにおいて、データレートを増加することができる別の方法は、アクティブなフィールド装置の数を減らし、したがって、潜在的な干渉の電波を除去することである。たとえば、現在の最大使用可能データレートを２倍に増加させるためには、アクティブなフィールド装置の数が、半減され得る。しかし、ユーザ間の優先順位が欠如しているため、これは、データレートを増加させるための有効な機構になることはほとんどない。
【０００７】
干渉／マルチパス環境で動作する周波数２重化システムにおける指向性アンテナの動作は、矛盾したものであり得ることが、シミュレーションとフィールド測定の両方によって示されている。換言すると、送信と受信の周波数が異なり、また干渉はどの方向からも生じ得るので、指向性アンテナの最適な設定は、下りリンクと上りリンクとでは異なり得る。適切な上りリンクを依然として実現しながら、下りリンク動作を最適化することが、考慮されなければならない。このために、上りリンクの設定を試みるときに、最適なアンテナ設定を決定するための何らかの類のプロセスが必要である。
【０００８】
下りリンク信号の受信を最適化するために、アンテナ装置は、位相または機械式ステアリング技術を用いて、最大の信号対雑音比（ＥＳ／ＮＯ）をもたらす角度に向ける（ｐｏｉｎｔ）ことができる。ここで、ＥＳは、シンボル当たりのエネルギーと定義され、Ｎｏは、ｄＢ単位の総ノイズと定義される。これは、ＥＳ／ＮＯが、全システムパフォーマンスを定義する主要な評価指標であるからである。ＥＳ／ＮＯ比の向上が達成されると、同じデータスループットをサポートするために、ユーザに供給される電力を、低減することができる。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第５，６１７，１０２号
【特許文献２】国際公開第ＷＯ  ０２／０９３２０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、多くの場合で、ＥＳ／ＮＯだけに基づくポインティング（ｐｏｉｎｔｉｎｇ）は、結果として、上りリンクのパフォーマンスを大きく劣化させることになる。これは、ＥＳ／ＮＯに基づくポインティングは、隣接セル内の基地局からの干渉を低減させるために、フィールド装置の通信先の基地局からは離れる角度に、アンテナビームを向け得るからである。したがって、送信と受信について、別個の独立したポインティングビームが可能でない、最低コストのポータブルアンテナアレイに関連するアンテナ装置を使用する場合、下りリンクの通信は最適化されるが、同じアンテナ方向の選択では、上りリンクの通信を最適化することができない。下り方向と上り方向の両方の全体の通信パフォーマンスを最大にするためには、方向の選択は、パイロット電力（ｐｉｌｏｔ  ｐｏｗｅｒ）など、上りリンクの最適化されたパフォーマンスに関連する評価指標にも基づくべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
したがって、本発明は、ランク付けのプロセスに基づいて、指向性アンテナをポインティングするために使用することができる技術を提供する。選択のランク付けのプロセスは、パイロット信号から測定された、ＥＳ／ＮＯとパイロット電力の両方のパラメータを使用し得る。このポインティングおよびランク付けのプロセスを使用すると、干渉およびマルチパスの影響を受ける環境において、送信と受信の両方のリンクに対して、ポインティングするアンテナビームが１つだけの、指向性アンテナの適応ポインティングが可能になる。これは、送信リンクと受信リンクの周波数が別個である（二重化されている）場合の適応例に、特に有用である。
【００１２】
下りおよび上りリンクの良好なパフォーマンスに関連する評価指標に基づいて、アンテナの角度設定を選択することに加え、システムは、このプロセスを、基地局を最初に捕捉する時に使用することも、また、例えば無指向性モードで基地局とのリンクを確立した後に開始することもできる。さらに、様々な環境または方向性の要素を考慮するために、重み付けを、評価指標と組み合わせることができる。
【００１３】
様々な現象が、アンテナポインティングプロセスのパフォーマンスに直接に影響を及ぼす。こうした現象は、環境によって異なることがあり、またマルチパスの度合い、干渉量、実効値（ＲＭＳ：Ｒｏｏｔ−Ｍｅａｎ−ｓｑｕａｒｅ）の遅延分散を含む場合がある。
【００１４】
ある実施形態では、様々な環境で動作する指向性アンテナポインティングシステムにおいて使用するために、角度設定を微調整することができる。この微調整は、どんな環境においても、指向性アンテナの性能を最大にするために、角度設定の決定に使用される評価指標に、調整係数または重み付けを適用する。
【００１５】
環境重み付けに加えて、本発明の原理を使用するシステムは、アンテナパターンに関連する重み付けを含むことができる。こうした重み付けの一例は、アンテナパターン相関係数（ＣＦ：Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  Ｆａｃｔｏｒ）であり、指向性アンテナのポインティングを向上させるための他のプロセスとは独立に、または合わせて使用することができる。ＣＦは、それだけに限らないが、離散または連続した形の表現であり得る、パターンの比較結果である。この比較は、離散または連続畳み込みによって、またはそれだけに限らないが、最小二乗法などの他の比較技術によって実施することができる。評価指標が、様々なポインティング角度で大きく変化しても、ＣＦの使用によって、「最適な」指向方向の選択が可能になる。
【００１６】
ＣＦを独立に使用すると、「最適な」受信パイロット電力信号、信号対雑音比、フレーム誤り率、遅延分散、および他の受信機信号評価指標の重心を見つけることができる。ＣＦを、別の重み付けプロセスと共に使用することによって、マルチパスの度合いに基づいた重み付けなど、プロセス内の様々な評価指標の重み付けが可能になる。
【００１７】
本発明の上記他の目的、特徴および利点は、添付の図面に示される、本発明の好ましい実施形態に関する以下のより具体的な説明から明らかであろう。図面において、同じ参照符号は、それぞれ異なる図を通じて、同じ部分に言及している。図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、その代わりに、発明の原理を示すことに重点が置かれている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の好ましい実施形態について説明する。
【００１９】
図１は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）通信システム１０のブロック図である。通信システム１０は、共有チャネルリソースが、ワイヤレスまたは無線チャネルであるように説明されている。セルラ通信ネットワークとして示されているが、本明細書で述べる技術は、無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの他の無線ネットワークにも提供され得ることを理解されたい。
【００２０】
通信システム１０は、第１グループのユーザ２０および第２グループのユーザ３０のための無線通信をサポートする。第１グループのユーザ２０は、典型的には、無線電話機４０−１、４０−２および／または車両内に設置されたセルラ移動電話４０−Ｋなどのセルラ電話装置の従来ユーザである。この第１グループのユーザ２０は、通信が連続的な伝送として符号化される、音声モードのネットワークを主に使用する。ユーザ送信は、下りリンク５０無線チャネル、および上りリンク６０無線チャネルを介して、加入者装置４０から送られる。その信号は、基地局アンテナ７０、無線基地局（ＢＴＳ：ｂａｓｅ  ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ  ｓｔａｔｉｏｎ）７２、および基地局制御装置（ＢＳＣ：ｂａｓｅ  ｓｔａｔｉｏｎ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）７４を含む中心位置で管理される。したがって、第１グループのユーザ２０は一般に、フィールド装置４０、ＢＴＳ７２およびＢＳＣ７４を使用して、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）７６を介した電話接続によって、音声通話を行う。
【００２１】
通信システム１０は、第２グループのユーザ３０をも含む。この第２グループのユーザ３０は典型的には、高速無線データサービスを必要とするユーザである。そのシステム構成要素は、複数の遠隔に位置するパーソナルコンピュータ（ＰＣ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）装置８０−１、８０−２、．．．８０−ｈ、．．．８０−１、対応するリモートアクセス端末（ＡＴ：Ａｃｃｅｓｓ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）８２−１、８２−２、．．．８２−ｈ、．．．８２−１、および関連するアンテナ８４−１、８４−２、．．．８４−ｈ、．．．８４−１を含む。中央に位置する装置は、基地局アンテナ９０、および基地局処理装置（ＢＳＰ：Ｂａｓｅ  ｓｔａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）９２を含む。ＢＳＰ９２は、インターネットゲートウェイ９６への接続、およびそこからの接続を提供し、このインターネットゲートウェイ９６は、次々にインターネット９８、ネットワークファイルサーバ１００などのデータネットワークへのアクセスを提供する。
【００２２】
２つのユーザグループをサポートする符号チャネルの、複数ユーザによる直交および非直交の相互運用を可能にするシステムの動作については、（特許文献２）に記載されている。特許文献２の教示全体を、本明細書中で参考として援用する。
【００２３】
図２は、指向性アンテナ装置を使用する、ＣＤＭＡセルラ通信システムのセルを示す。アンテナ２２０をそれぞれ有するフィールド装置２１０−１〜２１０−３は、アンテナ２４０によって、基地局２３０から送信された下りリンク無線信号の指向性受信をすることができ、またビーム形成と呼ばれるプロセスを介して、フィールド装置２１０から基地局２３０に、上りリンク信号の指向性送信をすることができる。ビーム形成は、能動アンテナ素子、または能動と受動のアンテナ素子の組合せを含む、指向性アンテナアレイによって実施することができる。
【００２４】
図３は、モバイル加入者装置２１０、一つのタイプの関連するアンテナ装置３００の詳細な等角図を示す。アンテナ装置３００は、５つのアンテナ素子３０１〜３０５が取り付けられた、プラットフォームまたは筐体３１０を含んでいる。筐体３１０内では、アンテナ装置３００は、位相シフタ３２０〜３２４、双方向の和回路網（ｓｕｍｍａｔｉｏｎ  ｎｅｔｗｏｒｋ）またはスプリッタ／コンバイナ３３０、送受信機３４０、および制御処理装置３５０を含み、バス３６０を介してすべてが相互接続されている。
【００２５】
図３に示すように、アンテナ装置３００は、送受信機３４０を介してラップトップコンピュータ８０（一定の縮尺で描かれていない）に結合される。この位相アレイタイプのアンテナ装置３００によって、ラップトップコンピュータ８０は、基地局９０から送信された下りリンク信号５０、および基地局９０へ送信された上りリンク信号６０を介して、無線データ通信を実施することができる。
【００２６】
図４は、フィールド装置２１０および別のアンテナ装置４００の詳細な等角図を示す。このアンテナ装置４００は、上記で論じたアンテナ装置３００（図３）の別の実施形態である。上記で提示したアンテナ装置３００とは異なり、このアンテナ装置４００は、中央に位置する能動アンテナ素子４０６に電磁的に結合された（すなわちお互いに結合された）、複数の受動アンテナ素子４０１〜４０５を使用する。受動アンテナ素子４０１〜４０５は、電磁エネルギーを再放射し、この電磁エネルギーは、能動アンテナ素子４０６からＲＦ信号を受信する方向と、能動受信アンテナへＲＦ信号を送信する方向に、それぞれ影響を及ぼす。アンテナパターン（図示せず)の方向は、個々の受動アンテナ素子４０１〜４０５の位相の影響を受け、これらは、選択可能なインピーダンス部品４１０〜４１４によってそれぞれ設定される。ラップトップコンピュータ８０、またはラップトップコンピュータ８０内の専用処理装置（図示していない）、アンテナ装置４００、または別個の装置を使用して、アンテナ装置４００によって生成されるアンテナパターンの角度設定を制御するために、それぞれの選択可能インピーダンス部品４１０〜４１４の設定を決定することができる。
【００２７】
図５は、基地局アンテナタワー５２０および５３０に関連する基地局（図示していない）と通信をしている、フィールド装置２１０のネットワーク図である。フィールド装置２１０は、第１のアンテナビーム角度５０５および第２のアンテナビーム角度５１０のアンテナパターンを提供することができる、指向性アンテナ４００（図４）を含んでいる。指向性アンテナ４００は、さらに多くのビーム角度を提供することができ、第１アンテナビーム角度５０５および第２アンテナビーム角度５１０は、それぞれ、例示するために示されていることを理解されたい。
【００２８】
フィールド装置２１０は、第１アンテナビーム角度５０５で、第１アンテナタワー５２０に直接に向けられたアンテナビームからスキャンを開始することができる。下りリンク信号が、第１の伝送パス５１５に沿って、第１アンテナタワー５２０からフィールド装置２１０に送信される。同時に、第２アンテナタワー５３０は、第２伝送パス５２５に沿って、フィールド装置２１０に下りリンク信号を送信している。フィールド装置２１０は、第１伝送パス５１５に沿って、第１アンテナタワー５２０から信号を受信しながら、一方で、第２アンテナタワー５３０からも、下りリンク信号を受信する。この下りリンク信号は、第１アンテナビーム５０５が第２伝送パス５２５の方向にいくらかの利得を有するので、干渉またはノイズと見なすことができる。
【００２９】
第２アンテナタワー５３０からの干渉を低減させるために、フィールド装置２１０は、第１アンテナビーム角度５０５から第２アンテナビーム角度５１０に、アンテナビームをスキャンする。第２アンテナビーム角度５１０のアンテナビームパターンにの第２伝送パス５２５の方向においては、利得は皆無かそれに近いほどしか存在しないので、このようにして、第２伝送パス５２５に沿った、第２アンテナタワー５３０からの送信が低減される。これによれば、第１アンテナタワー５２０からの信号を受信するためのいくらかの利得の損失（例えば、５ｄＢの損失など）、また当然のことながら、フィールド装置２１０から第１アンテナタワー５２０への上りリンク信号利得の損失が発生する。
【００３０】
しかしながら、全体としては、第２アンテナタワー５３０から受信される信号による干渉が低減されるため、フィールド装置２１０と第１アンテナタワー５２０の間の通信を、改善することができる。したがって、下りリンクおよび上りリンクの両方の良好なパフォーマンスにそれぞれ関連した、ＥＳ／ＮＯおよびパイロット電力などの評価指標を使用することによって、干渉やマルチパスにも拘らず、通信パフォーマンスの全体的な向上を実現することができる。換言すると、フィールド装置２１０の全体的なパフォーマンスの向上のため、一方のリンク方向においては次善の角度設定を選択することによって、他方のリンク方向のパフォーマンスを向上させることができる。
【００３１】
図６は、下りリンクおよび上りリンクに関連する評価指標を決定するための、例示的な処理装置６００、またはその一部を示す。この場合、処理装置６００は、（ｉ）パイロットのＥＳ／ＮＯなど、ノイズの関数として計算された第１の評価指標、（ｉｉ）パイロットの電力（ＰｉｌｏｔＰｗｒ）などの第２の評価指標を出力する。
【００３２】
処理装置６００を参照すると、基地送受信機局（ＢＴＳ）からの受信チャネルが、可変利得増幅器（ＶＧＡ：ｖａｒｉａｂｌｅ  ｇａｉｎ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）６０５によって受信される。ＶＧＡ６０５の出力は、検出器６１０に受信され、この検出器は、自動利得制御（ＡＧＣ：ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｇａｉｎ  ｃｏｎｔｒｏｌ）コントローラ６１５に信号を供給する。ＡＧＣコントローラ６１５は、ＶＧＡ６０５へのフィードバックとして、制御電圧を出力する。
【００３３】
ＶＧＡ６０５の出力は、パイロット復調器６２０によっても受信される。パイロット復調器は、シンボル当たりのエネルギーを、パイロットチャネル中の総ノイズで割った値を表す、信号ＥＳ／ＮＯを出力する。乗算器６２５を使用して、この信号に、制御電圧を掛ける。制御電圧は、受信チャネルのエネルギーを表すので、結果として生じる信号は、パイロット電力である。
【００３４】
この処理装置６００が配置されたフィールド装置２１０においては、下りリンク上でＢＴＳから送信された直交チャネルの中から、パイロットチャネルを分離するために使用される、図示されていない付加的な回路が存在することを理解されたい。
【００３５】
図７は、角度設定の特定および選択に適用することができる、選択的な使用またはタイミングを示す、プロセス７００のフロー図である。このプロセス７００では、「最適角度の選択」サブプロセス７０２および「最適基地局の選択」サブプロセス７０４が示されている。最適角度選択のサブプロセス７０２においては、プロセス７００は、既にある基地局に関連付けられており、その基地局と通信するための指向性アンテナの最適な角度設定を特定する。その結果、プロセス７００は、上述したように、下りリンクと上りリンクの両方における良好なパフォーマンスのためにバランスを取ることができる。最適な基地局選択のサブプロセス７０４においては、プロセス７００は、通信先の「最適な」基地局を探索する助けとするために、アンテナのスキャン機能を使用する。
【００３６】
プロセス７００を参照すると、プロセス７００が開始（ステップ７０５）した後に、アンテナの指向性モードを使用して「最適な」基地局の位置を特定するか、それとも従来行われているように、無指向性モードで基地局を選択するかが判断される（７１０）。最良の信号対雑音比（ＳＮＲ）を有するパイロット信号の特定によるなど、従来方法の基地局の場所を特定する方法が選択される場合、プロセス７００は、指向性アンテナを無指向性モードに設定し（ステップ７１５）、１つまたは複数の基地局から受信するパイロット信号の測定結果に基づいて、基地局の場所を特定する（ステップ７２０）。無指向性モードで基地局が選択されると、フィールド装置２１０は、指向性アンテナを、指向性モードに設定し（ステップ７２５）、スキャンを実施して、その指向性アンテナに関連するそれぞれの角度設定の角度設定ランク付けを決定する（ステップ７３０）。上記で論じたように、角度設定のランク付けの決定は、基地局とフィールド装置２１０の間の下りリンクに関連する評価指標、および上りリンクに関連する評価指標の関数として行われる。
【００３７】
角度設定のランク付けを使用することによって、フィールド装置２１０は、最高位にランク付けされた角度設定を使用して、上りリンクで基地局への接続を試みることができる（ステップ７３５）。接続が成功する場合（ステップ７４０）、このプロセス７００は完了する（ステップ７７０）。接続が成功しない場合（ステップ７４０）、フィールド装置２１０は、指向性アンテナを使用し、次に最高位にランク付けされた角度設定を使用して、基地局への接続を試みる（ステップ７３５）。次に最高位にランク付けされた角度設定を使用して試みるこのプロセス（ステップ７３５）は、フィールド装置２１０によって、無指向性モード７１５で位置が特定された基地局との接続が成功するか、あるいは、図示されていないが、指向性モードでの接続が失敗した場合に、デフォルトとして使用されるステップである、フィールド装置２１０が無指向性モードで基地局に接続するまで継続する。
【００３８】
フィールド装置２１０が、指向性モードを用いて、他のサブプロセス７０４を使用して「最適な」基地局の位置を特定する場合には（ステップ７１０）、プロセス７００は、指向性アンテナ４００を指向性モードに設定する（ステップ７４５）。プロセス７００は、指向性アンテナを使用してスキャンを実施し、複数のスキャンの角度を用いることによって、基地局のランク付けを決定する（ステップ７５０）。基地局のランク付けは、それぞれのスキャン角度で特定された、その基地局の各パイロット信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）の関数として、割り当てることができる。
【００３９】
スキャンが完了すると、サブプロセス７０４を使用するフィールド装置２１０は、最高順位の基地局との接続を試みる（ステップ７５５）。接続が成功すると（ステップ７６０）、プロセス７００は、その後終了するか（ステップ７７０）、あるいはスキャンおよび角度設定ランク付けプロセスを使用して、選択された基地局のスキャン角度を最適化するオプションのステップを実施する（ステップ７６５）。このオプションステップは、上述した他方のサブプロセス７０２のステップ７３５および７４０に類似している。接続が成功しない場合（ステップ７６０）、フィールド装置２１０は、指向性アンテナを使用して、次に最高位にランク付けされた基地局に接続しようと試みる（ステップ７５５）。この場合も、次に最高位の基地局に接続を試みるときには、指向性アンテナ４００は、その、次に最高位にランク付けされた基地局に関連付けられた、スキャン角度を有するように設定されることを理解されたい。
【００４０】
図８は、図７を参照して述べた、指向性アンテナ４００を使用して、スキャンを実施する（ステップ７３０および７５０）、プロセス８００のフロー図である。プロセス８００が開始した（ステップ８０２）後、プロセス８００は、次の角度設定（ステップ８０３）を選択し、ある基地局に関連するパイロット信号、または他の所定の信号の受信電力を計算する（ステップ８０５）。プロセス８００は、そのパイロット信号に関連するチャネルのノイズ（ＥＳ／ＮＯなど）の関数として、評価指標を計算する（ステップ８１０）。これらの３つのステップ（ステップ８０３、８０５および８１０）は、すべての角度設定について測定されるまで繰り返される（ステップ８１５）。
【００４１】
この測定の後で、プロセス８００は、受信電力と評価指標の組合せに基づいて、指向性アンテナの角度設定を選択しランク付けする（ステップ８２０）。次いで、このプロセス８００は、完了し（ステップ８２５）、テーブル、データベース、またはランク付けおよび角度設定についての他のリファレンスが、プロセス８００から出力される。
【００４２】
ただし、このプロセス８００は、図７のプロセス７００において使用する一つの角度設定（すなわち「最適な」角度設定）だけに終わることもあり、この選択的実施形態では、プロセス８００が、必要に応じて使用されることも理解されたい。
【００４３】
図９Ａは、ランク付けプロセスに基づいて、アンテナ装置４００の方向を設定するために使用されるポインティングプロセスのフロー図である。制御処理装置３５０は、ポインティングプロセスを使用して、起動時、すなわちＡＴ８２がアンテナ装置４００を介してＢＳＰ９２と通信リンクを最初に確立するときに、選択可能なインピーダンス部品４１１〜４１４の最適なインピーダンス設定を決定する。起動時（ステップ９０３で開始）に、アンテナ装置４００が、無指向性モードに設定される（ステップ９０６）。アンテナ装置４００は、「最適な」ＢＳＰ９２にロックして（ステップ９０９〜９２１）、最初のパイロットスキャンを実施する（ステップ９２４）。
【００４４】
フィールド装置２１０は、ＥＳ／ＮＯ、パイロット電力、総受信電力、ＲＭＳ遅延分散（いわゆる「レイク受信機」を使用して、マルチパスを分離する場合）、転送誤り率（ＦＥＲ：Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ）および他の受信機信号評価指標などの出力パラメータを提供することが可能な、高度なデジタル受信機を含むことができる。こうした信号評価指標を決定することができる他の技術が、代替方法として、使用するこができる。
【００４５】
次いで、アンテナ装置４００は、指向性モードに設定され、１番目からｉ番目のそれぞれ異なるポインティング角度またはモードにおいて、同じパラメータが記録される（ステップ９２７）。本発明の原理は、いずれかのフィールド装置２１０（ラップトップ８０など）に対するＢＰＳ９２の位置が、その性質から、およそ円周方向上にあるという観察に一部基づいていることもやはり理解されたい。すなわち、円が一つのフィールド装置の周りに描かれ、またそれぞれ異なる位置が、いずれか２つの位置間に最低１度の精度を有すると仮定される場合、ＢＳＰ９２は、複数の異なるポインティング角度またはモードのうちのどこにでも位置し得る。例えば、精度が１０度であると仮定すると、アンテナ装置４００について、３６個の異なる可能なモードまたは設定の組合せが存在する。それぞれの位相設定の組合せは、１組の５つのインピーダンス値であると考えることが出来る。すなわち、それぞれの受動アンテナ素子４０１〜４０５に電気的に接続された、各選択可能インピーダンス部品４１０〜４１４の各々のインピーダンス値である。
【００４６】
この「データベース」が生成されると、無指向性モードを含む各モードは、ランク付けプロセスを使用して、１番目からｉ番目に無指向性モードを加えたものまでに、ランク付けされる（ステップ９３３）。好ましい角度またはモードのランク付けプロセスは、以下に示すように、ＥＳ／ＮＯおよびパイロット電力を使用することができる。  
Rank（Ａ０）＝ＥＳ０／ＮＯ０＋ＰｉｌｏｔＰｗｒ０
Rank（Ａ１）＝ＥＳ１／ＮＯ１＋ＰｉｌｏｔＰｗｒ１
Rank（Ａ２）＝ＥＳ２／ＮＯ２＋ＰｉｌｏｔＰｗｒ２
ただし、
ＥＳ／ＮＯ＝デシベル単位（ｄＢ）のパイロットシンボル当たりエネルギー対総ノイズ比
ＰｉｌｏｔＰｗｒ＝１ｍＷを基準としたデシベル単位（ｄＢｍ）の、選択された基地局の受信パイロット電力
Rank（Ａｉ）＝ｉ番目モードまたは角度のランク付けの値
相関性があるパワーは、信号対雑音比よりも上りリンクのパフォーマンスとより強い関係を有するので、この評価指標が好ましい。たとえば、
角度６：    ＥＳ／ＮＯ＝８ｄＢ  ＰｉｌｏｔＰｗｒ＝−１００ｄＢｍ    ランク付け値＝−９２
角度１０：  ＥＳ／ＮＯ＝６．５ｄＢ、ＰｉｌｏｔＰｗｒ＝−９２ｄＢｍ  ランク付け値＝−８５．５
【００４７】
一般に、ＥＳ／ＮＯだけが使用される場合においては、ＥＳ／ＮＯは、１．５ｄＢの差しかないにも拘らず、角度６は、角度１０よりも高くランク付けされてしまう。ランク付けにＰｉｌｏｔＰｗｒを使用することによって、角度１０がより高位にランク付けされ、多くの場合で、これによって、より許容可能な上りリンクがもたらされる。
【００４８】
パワー制御が使用可能であるので、加入者の送信電力を増加させなければならないかどうかは関係ないということが示唆され得る。これは、（ｉ）加入者の装置に、無限の送信電力がある場合、および（ｉｉ）送信される追加の電力が、同一セルおよび他のセルの干渉の原因にはならない場合には、真実である。この場合には当てはまらないので、できるだけ下りリンクと上りリンクのバランスを取るように試みる方がよい。
【００４９】
角度ランク付けにおいて、ＥＳ／ＮＯ測定評価指標のために、パイロットシンボルが使用されるので、トラフィックチャネルがまだ設定されないうちに、アンテナポインティングの判断が行うことができる。さらに、本来パイロット電力は一定であるので、これによって、干渉およびマルチパスが悪化するのに伴って直線的に劣化する、安定したベースラインを得ることができる。
【００５０】
トラフィックデータが送信されていないときがあるので、トラフィック信号のＥＳ／ＮＯではなく、パイロット信号のＥＳ／ＮＯが使用される。この評価指標ＥＳ／ＮＯのノイズ成分を参照すると、下りリンクが、干渉によって制限されるものであると想定される場合、Ｎｏの最も大きな原因は、隣接のセルからの干渉およびマルチパスである。一定の比率から開始するパイロットＥＳ／ＮＯを使用することによって、この比率のどんな低下もが、隣接セルの干渉およびマルチパスから生じるものであると予想することができる。
【００５１】
モードをランク付けするのに使用される他の要素には、上述したように、総受信電力、ＲＭＳ遅延分散、およびＦＥＲを含むことができる。
【００５２】
図９Ａに戻ると、次いで、制御処理装置３５０は、最高位のアンテナモードをまず使用して、それぞれの選択可能インピーダンス部品４１１〜４１４に対して、最適なインピーダンスを準備し設定する（ステップ９３６）。次いで、最高位のアンテナモードを使用して、上りリンク接続が開始される（ステップ９３９）。適切な接続が行われ得ない場合（ステップ９４２）、制御処理装置３５０は、次に最高位にランク付けされている候補のモードを設定し（ステップ９４５〜９４８）、このモードを使用して、上りリンク接続が開始される。このプロセスは、上りリンク接続が成功し、試行する候補のモードの数に達し、または無指向性モードに到達するまで継続する（ステップ９４２〜９５４）。
【００５３】
このプロセス９００を使用して、事実上どんな動作環境においても、指向性アンテナの向きを指向する（ｐｏｉｎｔ）ことができるが、それは特に、セルラネットワーク、無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、あるいは、干渉／マルチパスによって強く影響を受けるか、または送信（ＴＸ）および受信（ＲＸ）において別の周波数を使用して動作する他の環境で使用するのに適している。
【００５４】
別の選択プロセスを使用して、既に選択されている基地局に対する最適な角度ではなく、「最適な」基地局を選択することができる。そして、ランク付けプロセスに基づいてアンテナ装置４００の方向を設定することができる。図９Ｂに、この別のプロセスの一例が示されている。図９Ａを参照して述べたように、無指向性モードでの基地局の選択に続いて、最適な角度設定を選択するのと同様に、アンテナ装置４００の方向の設定は、それぞれの選択可能なインピーダンス部品４１１〜４１４に対して、インピーダンスを設定することにより達成される。
【００５５】
図９Ｂを参照すると、起動時に（ステップ９０５で開始）、アンテナ装置４００は、指向性モードに設定され（ステップ９５７）、アンテナ装置４００は、ｉ番ＢＳＰ９２のうちの１つにロックし、最初のパイロットスキャンを実施する（ステップ９０９）。
【００５６】
次いで、アンテナ装置４００は、１番目からｉ番目の異なる方向に向いたＢＳＰのそれぞれで、同じパラメータを記録する（ステップ９２４〜９３０）。
【００５７】
このデータベースが生成されると（ステップ９６０）、それぞれのＢＳＰは、ランク付けプロセスを使用して、１番目からｉ番目にランク付けされる（ステップ９６３）。好ましい「最適な」ＢＳＰのランク付けでは、以下に示すように、ＥＳ／ＮＯおよびパイロット電力を使用している。  
Rank（Ａ０）＝ＥＳ０／ＮＯ０＋ＰｉｌｏｔＰｗｒ０
Rank（Ａ１）＝ＥＳ１／ＮＯ１＋ＰｉｌｏｔＰｗｒ１
Rank（Ａｉ）＝ＥＳｉ／ＮＯｉ＋ＰｉｌｏｔＰｗｒｉ
ただし、
ＥＳ／ＮＯ＝デシベル単位（ｄＢ）のパイロットシンボル当たりエネルギー対総ノイズ比
ＰｉｌｏｔＰｗｒ＝１ｍＷを基準としたデシベル単位（ｄＢｍ）の、選択された基地局の受信パイロット電力
Rank（Ａｉ）＝ｉ番ＢＳＰのランク付けの値
【００５８】
図９Ｂを引き続き参照すると、次いで、制御処理装置３５０は、まず最高位にランク付けされたＢＳＰを使用して、各選択可能なインピーダンス部品４１１〜４１４に対して、最適なインピーダンスを準備し設定する（ステップ９６６）。次いで、最高位にランク付けされたＢＳＰを使用して、上りリンク接続が開始される（ステップ９６９〜９７２および９３９）。適切な接続が行われ得ない場合には（ステップ９４２）、制御処理装置３５０は、次に最高位にランク付けされた候補ＢＳＰに向けてアンテナ角度を設定し（ステップ９７５〜９７８）、このモードを使用して、上りリンク接続が開始される。このプロセスは、上りリンク接続が成功し、あるいは試行する候補ＢＳＰの数に達するまで継続する（ステップ９５１〜９５４）。
【００５９】
このプロセスを使用して、事実上どんな動作環境においても、指向性アンテナ４００の向きを指向する（ｐｏｉｎｔ）ことができるが、それは特に、セルラネットワーク、あるいは、干渉／マルチパスによって強く影響を受け、また送信（ＴＸ）および受信（ＲＸ）に別の周波数を使用して動作する他の環境で使用するのに適している。
【００６０】
上述の選択プロセスは、動作環境または指向性アンテナ４００の指向性に関する、予め定められたまたは適応学習された情報を追加することによって、改善しまたは微調整することができる。この情報は、本発明が使用されるフィールド装置２１０または他のシステム内で、重み付けとして表現される。
【００６１】
図１０は、スキャンプロセス８００を使用して習得された、ノイズおよび所定の信号電力に関する評価指標に、こうした重み付けが適用されるプロセス１０００のフロー図である。
【００６２】
プロセス１０００を参照すると、プロセス１０００が開始し（ステップ１００５）、たとえば図８を参照して上記で論じたステップ８０５および８１０を使用して、ノイズ関連の評価指標（ＥＳ／ＮＯなど）およびパイロット電力評価指標を計算する（ステップ１０１０）。重み付けが適用される場合（ステップ１０１５）、ステップ１０２０および１０２５で、選択された重み付けが決定される。
【００６３】
重み付けが環境の性質のものである場合、プロセス１０００は、環境の重み付けを計算しまたは受信する（ステップ１０２０）。重み付けを計算する場合、フィールド装置２１０は、自律モードで動作している（すなわちフィールド装置２１０は、環境重み付けを自ら決定する）。フィールド装置２１０が環境重み付けを受信する場合、基地局が、無線通信を介してこれらの重み付けを提供しており、したがって、フィールド装置２１０は、自律的に動作していない。
【００６４】
適用される重み付けが、指向性アンテナの指向性に基づく（すなわち重み付けが指向性のものである）場合、プロセス１０００は、相関係数（ＣＦ：Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  Ｆａｃｔｏｒ）を計算し、受信し、または相関係数で事前にプログラムすることができる（ステップ１０２５）。相関係数は、特定のタイプの重み付けであり、またアンテナパターンに基づく。以下、図１１〜１３を参照して、相関係数についてさらに論じる。
【００６５】
重み付けが適用されない場合、重み付けは、値「１」に設定される。プロセス１０００では、重み付けに、それぞれの評価指標を掛ける。たとえば、第１の環境重み付けおよび第１の指向性重み付けに、ノイズの関数である評価指標を掛けることができ、第２の環境重み付けおよび第２の指向性重み付けに、パイロット電力に関連する評価指標を掛けることができる（ステップ１０３０）。プロセス１０００が終了すると（ステップ１０３５）、重み付けされた評価指標は、角度選択の際に使用するために、テーブル、データベース内に格納され、またはフィールド装置２１０上においてリアルタイムに実行されているプログラムに送信されることができる。次いで、重み付けされた評価指標は、上記で論じたように、重み付けされていない評価指標と同様に使用することができる。
【００６６】
様々なエリアの環境に関する重み付け（すなわち環境調整係数）を設定する１つの方法は、都市、郊外、田舎など、統計上重要な様々な環境のシミュレーションに基づくことである。これらの重み付けを設定する他の方法は、実際のフィールド測定に基づくことである。あるいは、これらの重み付けは、シミュレーションベースのカーネルを使用した最適化ルーチン、またはブラインド適応最適化に基づいてリアルタイムに設定することができる。
【００６７】
最適化ルーチンは、特定のネットワークの必要性に基づく様々な評価指標を最適化するように設定することができる。たとえば、密度の高い都市部エリアでは、下りの容量、すなわち下り信号対雑音比（ＳＮＲ）は、射程距離の改善より重要であると見なされることがあり、したがって、このプロセスは、それぞれのユーザに対して最適なＳＮＲとなるよう収束していくように設定することができる。同様に、田舎のエリアでは、通信カヴァリッジがより重要と考えられるので、受信信号電力または加入者の送信電力を最適化することができる。
【００６８】
調整係数を実装する１つの方法は、それぞれのフィールド装置２１０内に、値を事前に組み込むことである。これらの値は、地理的エリア、すなわち地球、様々な大陸、様々な国、様々な国の様々な地域、およびユーザのホームエリアネットワークに基づくことができる。これらの値によって、ユーザがフィールド装置２１０を操作する地理的エリアに基づいて、プロセスのマクロ的な調整をすることができる。これらの値は、ユーザの異なる地理的エリアへの移動、またはユーザ自身の地理的エリア内での大きな変動を考慮していない。したがって、ユーザが新しい地理的エリアに移動し、またはユーザ自身の地理的エリア内において大きな変動が生じた場合には、ユーザのフィールド装置２１０に関する環境に関する重み付けが、正確でない可能性が高い。
【００６９】
調整係数を実装する第２の方法は、フィールド装置２１０内に事前定義されたデータベースを組み込むことである。事前定義されたデータベースは、１組の事前定義された環境、たとえば、田舎、郊外、都市部および主要都市部などの様々な重み付けを含むことができる。ユーザが特定のネットワークにログオンすると、基地局は、フィールド装置２１０に、ユーザが位置する環境のタイプを通知することができる。フィールド装置２１０は、基地局から提供された情報に基づいて、その内部データベースから、環境に関連する事前定義された値をロードする。この方法では、様々な環境の重み付け付け係数を容易に変更することができず、係数のリアルタイム調整もサポートしていない。
【００７０】
好ましい方法は、定義可能な最小領域に特有の重み付けを使用することである。これらの重み付けは、ログイン時に、ユーザのフィールド装置２１０に動的にダウンロードすることができ、あるいは、重み付けをユーザのフィールド装置２１０に連続的に報知することができる。セルラネットワークにおいては、それぞれの基地局は、何らかの制御チャネルを介して各ユーザにダウンロードされ、または報知チャネルを介して報知することができる、独自の１組の重み付けを収容することができる。特定のサイトを管理しているネットワーク技術者は、これらのパラメータを「微調整」して、特定のセルのパフォーマンスをさらに最適化することができる。ネットワーク技術者が「微調整」することができるパラメータは、容量、遅延時間、リンク品質評価指標（ＬＱＭ：Ｌｉｎｋ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｍｅｔｒｉｃ）に基づくことができる。重み付けの自動的な微調整は、システムおよびネットワークの全パフォーマンスを監視するネットワーク最適化ツールを使用して、実現することができる。最適化ツールは、リンクの統計値を収集し、セル内のユーザのパフォーマンスのデータベースを構築する。最適化ツールは、リアルタイムのモデリングプログラムに統計値を入力し、置換え技術を使用して、たとえば全システムパフォーマンスを最大化する最適な重み付けを求めて、試行し解決する。
【００７１】
好ましい角度またはモードランク付けのアルゴリズムの選択は、以下で示すように、ＥＳ／ＮＯおよびパイロット電力を使用している。
【００７２】
Rank（Ａ０）＝ＲｆＡｎｔＥｓＮｏＷｇｔ×ＥＳ１／ＮＯ１＋ＲｆＡｎｔＰｉｌｏｔＷｇｔ×ＰｉｌｏｔＰｗｒ０
Rank（Ａ１）＝ＲｆＡｎｔＥｓＮｏＷｇｔ×ＥＳ２／ＮＯ２＋ＲｆＡｎｔＰｉｌｏｔＷｇｔ×ＰｉｌｏｔＰｗｒ１
Rank（Ａｉ）＝ＲｆＡｎｔＥｓＮｏＷｇｔ×ＥＳｉ／ＮＯｉ＋ＲｆＡｎｔＰｉｌｏｔＷｇｔ×ＰｉｌｏｔＰｗｒｉ
ただし、
ＥＳ／ＮＯ＝デシベル単位（ｄＢ）のパイロットシンボル当たりエネルギー対総ノイズ比
ＰｉｌｏｔＰｗｒ＝１ｍＷを基準としたデシベル単位（ｄＢｍ）の、選択された基地局の受信パイロット電力
Rank（Ａｉ）＝ｉ番目モードまたは角度のランク付けの値
【００７３】
ＲｆＡｎｔＥｓＮｏＷｇｔ＝ＥＳ／ＮＯがその基地局環境に対するポインティング決定の要素にどの程度入るべきかを定義する、現在の基地局からダウンロードされるか、内部において、または適応的に決定されるＥＳ／ＮＯの重み付け。
【００７４】
ＲｆＡｎｔＰｉｌｏｔＷｇｔ＝パイロット電力がその基地局環境に対するポインティング決定の要素にどの程度入るべきかを定義する、現在の基地局からダウンロードされるか、内部において、または適応的に決定されるパイロット電力の重み付け。
【００７５】
上記で論じたのと同じ理由から、すなわちトラフィックデータが送信されていない場合には、ポインティング方向の判断は最初のシステムアクセス時に行われるのが好ましいので、トラフィック信号のＥＳ／ＮＯではなく、パイロット信号のＥＳ／ＮＯが使用される。下りリンクが、干渉によって制限されるものであると仮定される場合、Ｎｏの最も大きな原因は、隣接セルからの干渉およびマルチパスである。パイロットＥＳ／ＮＯを使用することによって、一定の比率から開始し、この比率のどのような低下もが、隣接セルの干渉およびマルチパスから生じるものである。
【００７６】
モードをランク付けするのに使用される他の要素には、上述したように、総受信電力、ＲＭＳ遅延分散、およびＦＥＲが含むことができる。
【００７７】
ポインティングを微調整するための評価指標に適用することができる、動作環境に関連した重み付けに加えて、アンテナの指向性またはビームパターンに関連する重み付けも、微調整のための評価指標に適用することができる。このような指向性の重み付けは、環境重み付けとは独立に適用しても、あるいは環境重み付けに追加して適用してもよい。
【００７８】
指向性の重み付けの一例は、アンテナパターン相関係数（ＣＦ）である。ＣＦは、指向性アンテナの自由空間アンテナパターンと、アンテナポインティング方向の関数として記録された評価指標との間の比較である。このパターンは、それだけに限らないが、連続的な形の表現、または離散的な測定値であり得る。比較は、連続的または離散的な畳み込み、あるいは最小平均二乗などの他の比較技術によって実施することができる。
【００７９】
あるタイプの比較では、指向性アンテナ４００の自由空間パターンを、パイロット電力と比較する。この比較によって、パイロットのエネルギーの重心の位置を特定することができ、マルチパス環境の存在および度合いを表す評価指標が形成される。
【００８０】
図１１は、１０個の異なる基準点、角度１〜角度１０を使用して、１０回反復された、理論的な自由空間指向性アンテナパターンが示されている。自由空間参照パターンは、非反射環境内でアンテナを測定することによって取得することができる。測定されたパターン（パイロット電力など）がどの程度自由空間パターンから外れているかについて判断しなければならないので、マルチパス環境を定量化するために、自由空間アンテナパターンを使用することが便利である。測定されたパターンと、自由空間指向性アンテナパターンの間の比較値が小さくなると（すなわちより小さいＣＦであると）、マルチパス環境は厳しくなる。同様に、比較値が大きくなると、マルチパス環境は緩やかになる。
【００８１】
図１２は、理論的な自由空間指向性アンテナパターン、および理論的に測定されたパイロット電力のパターンを示す。図１２に図示するように、角度５は、１０個の自由空間アンテナパターンのそれぞれと、測定されたパイロット電力パターンの間で最も高い相関を有する。したがって、角度５が、最適なポインティング角度として選択される。しかし、最大ＣＦをさらに計算すると、ポインティング角度がさらに最適化される。最大ＣＦは、角度５および複雑なポインティングプロセスを使用して計算された、相関値を用いて計算することができる。マルチパスの角度広がりがより大きい環境では、ＣＦは小さくなり、マルチパスの角度広がりがより小さい環境では、ＣＦは大きくなる。それぞれのアンテナ位置ｊについて、ＣＦを計算するための一方法は、以下の数式を使用する。
【００８２】
ＣＦｊ＝１−（ｓｕｍｉ＝１→Ａ（ｓｑｒｔ（ａｂｓ（Ｄｉｆｆｉ，ｊ）／Ｘ）
ただし、
ＣＦは、相関係数
「Ａ」は、測定される角度の総数
「Ｄｉｆｆ」は、ｉ番測定値およびｊ番アンテナパターンとの間の差
「Ｘ」は、フラットなノイズパターンが、実際の自由空間アンテナパターンで畳み込まれた（ｃｏｎｖｏｌｖｅ）場合の最大合計差である。
【００８３】
図１３は、実際に測定された自由空間アンテナパターン、および測定されたパイロット電力パターンを使用して、最大ＣＦを計算するためのプロセスを示す。このプロセスは、以下のように、リスト形式で示すことができる。
【００８４】
外部ループ
１．測定されたパイロットパターンのピークを、自由空間アンテナ参照パターンのピークに正規化する。
２．１０個の異なる自由空間アンテナパターンのうちの第１番を選択する。  
内部ループ
ａ．測定されたパイロット電力パターン、および記録された自由空間参照パターンを、ワット単位のパワーに換算する。  
ｂ．現在の角度（Ｄｉｆｆ）で、自由空間参照パターンと測定されたパイロットパターンの間の差を計算する。  
ｃ．差の絶対値を計算する。  
ｄ．差の平方根を計算する。  
ｅ．差を、フラットなノイズパターンを実際の自由空間アンテナパターンで畳み込む場合に得られるものの最大合計差で割る。たとえば、指向性アンテナ４００では、その値は、７．６９５１である。  
ｆ．Ｄ１〜Ｄ１０が計算されるまで、内部ループｂ〜ｅを実施する。  
ｇ．Ｄ１〜Ｄ１０の結果を合計し、１からこの値を減算する。  
３．次の自由空間アンテナパターンを選択し、内部ループを再び実施する。
４．１０個のすべての自由空間参照パターンのＣＦが計算されると、最大値（０と１の間）を有する参照パターンが、ＣＦ最大値であるＣＦ値を有するパイロットエネルギーの重心の方向になる。
【００８５】
モード（すなわち図７を参照して論じた角度や基地局）のデータベースおよびＣＦｍａｘが生成されると、それぞれのモードは、最適なポインティング角度を得るための重み付けされたランク付けプロセスを使用して、１番目からｉ番目にランク付けされる。重み付けされたランク付けプロセスの一例は、ＣＦによってＰｉｌｏｔＰｗｒを重み付けするものである。ランク付け方程式のＰｉｌｏｔＰｗｒを使用して下りと上りリンクを一致させるので、マルチパス環境が悪化するのに伴って、受信ＰｉｌｏｔＰｗｒへの重み付けを小さくするのが望ましいことが、シミュレーションおよび測定によって示されている。マルチパス環境が悪化するのに伴って、基地局パイロットの到達の主な角度を検出するのが難しくなる。したがって、ＰｉｌｏｔＰｗｒによるランク付けの寄与率を小さくするのが好ましい。好ましい角度またはモードランク付けプロセスの選択は、以下で示すように、ＥＳ／ＮＯおよび重み付けパイロット電力を使用している。
【００８６】
Rank（Ａ０）＝ＥＳ０／ＮＯ０＋ＣＦｍａｘ×ＰｉｌｏｔＰｗｒ０
Rank（Ａ１）＝ＥＳ１／ＮＯ１＋ＣＦｍａｘ×ＰｉｌｏｔＰｗｒ１
Rank（Ａｉ）＝ＥＳｉ／ＮＯｉ＋ＣＦｍａｘ×ＰｉｌｏｔＰｗｒｉ
ただし、
ＥＳ／ＮＯ＝デシベル単位（ｄＢ）のパイロットシンボル当たりエネルギー対総ノイズ比
ＰｉｌｏｔＰｗｒ＝１ｍＷを基準としたデシベル単位（ｄＢｍ）の、選択された基地局の受信パイロット電力
ランク（Ａｉ）＝ｉ番モードまたは角度のランク付けの値
Ｃｆｍａｘ＝最大相関係数
【００８７】
ＣＦを単独にランク付けプロセスに適用するのに加えて、以下のように、ＣＦを、環境重み付けと組み合わせて適用することもできる。  
Rank（Ａ０）＝ＲｆＡｎｔＥｓＮｏＷｇｔ×ＥＳ０／ＮＯ０＋Ｃｆｍａｘ×ＲｆＡｎｔＰｉｌｏｔＷｇｔ×ＰｉｌｏｔＰｗｒ０
Rank（Ａ１）＝ＲｆＡｎｔＥｓＮｏＷｇｔ×ＥＳ１／ＮＯ１＋Ｃｆｍａｘ×ＲｆＡｎｔＰｉｌｏｔＷｇｔ×ＰｉｌｏｔＰｗｒ１
Rank（Ａｉ）＝ＲｆＡｎｔＥｓＮｏＷｇｔ×ＥＳｉ／ＮＯｉ＋Ｃｆｍａｘ×ＲｆＡｎｔＰｉｌｏｔＷｇｔ×ＰｉｌｏｔＰｗｒｉ
【００８８】
本発明について、その好ましい実施形態を参照しながら、具体的に示し説明したが、添付の特許請求の範囲によって包含される、本発明の範囲から逸脱せずに、その形態および詳細の様々な変更が行われ得ることが当業者には理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】２つの異なるタイプのチャネル符号化を使用するシステムのブロック図である。
【図２】指向性アンテナ装置を使用する、ＣＤＭＡセルラ通信システムのセルの図である。
【図３】図２のセルラ通信システム内のフィールド装置によって使用される、指向性アンテナの好ましい構成を示す図である。
【図４】図３のフィールド装置によって使用される、指向性アンテナ装置の代替構成を示す図である。
【図５】指向性アンテナパターンを有するフィールド装置を示す、図２の通信システムのシステム図である。
【図６】図５のアンテナ角度のうちの１つを選択するのに使用される評価指標を決定するために、フィールド装置において使用される回路図である。
【図７】図６の評価指標に基づく角度設定を選択するために、フィールド装置によって使用されるプロセスの一般化されたフロー図である。
【図８】角度設定を選択しランク付けするために、図７のプロセスによって使用されるフロー図である。
【図９Ａ】図７のプロセスの第１の態様の詳細なフロー図である。
【図９Ｂ】図７のプロセスの第２の態様の詳細なフロー図である。
【図１０】図７のプロセスによって任意選択で使用する、重み付けの計算のために使用されるプロセスのフロー図である。
【図１１】図１０のプロセスによって使用するための、１０個の異なる基準点を使用して１０回反復された、理論的な自由空間指向性アンテナパターンの図である。
【図１２】図１０のプロセスによって使用するための、理論的な自由空間指向性アンテナパターン、およびそれに重ね合わせた、理論的に測定されたパイロット電力パターンの図である。
【図１３】図１０で重み付けとして適用される最大相関係数（ＣＦ）を計算するために計算され得る、矢印で注釈が付けられた、実際に測定された自由空間アンテナパターンおよび測定されたパイロット電力パターンの図である。
【図１】
2005525016.tif 000003
【図２】
2005525016.tif 000004
【図３】
2005525016.tif 000005
【図４】
2005525016.tif 000006
【図５】
2005525016.tif 000007
【図６】
2005525016.tif 000008
【図７】
2005525016.tif 000009
【図８】
2005525016.tif 000010
【図９Ａ】
2005525016.tif 000011
【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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