(57)【要約】本発明は、モバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する方法および基地局（２１）に関する。隣接する基地局（２１）のクラスタの基地局（２１）のアンテナ・ユニット（２１２）は、それぞれの基地局（２１）によってサービスされるセルの各セクタにそれぞれのビーム・パターン・シーケンスを適用する。ビーム・パターン・シーケンスは、ビーム・パターン・シーケンスのそれぞれの事前定義のセットから選択され、各ビーム・パターン・シーケンスは、モバイル・ユニット（４１、４２、４３、４４）との通信に使用されるビーム・サブセットのシーケンスを定義する。トリガ基地局として働くクラスタの基地局のうちの１つ（２１）は、ビーム・パターン・シーケンスを変更しないように隣接する基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）のクラスタのすべての隣接する基地局に知らせる。トリガ基地局（２１）は、セルのセクタに適用されるビーム・パターン・シーケンスを変更し、それぞれのセクタにビーム・パターン・シーケンスの事前定義のセットの複数の異なるビーム・パターン・シーケンスを順々に適用する。トリガ基地局（２１）は、トリガ基地局（２１）の現在適用されているビーム・パターン・シーケンスの１つまたは複数の信号品質パラメータを計算するために、隣接する基地局のクラスタ内に配置された１つまたは複数のモバイル・ユニット（４１、４２、４３、４４）をトリガする。トリガ基地局（２１）は、１つまたは複数の計算された信号品質パラメータに基づいて、事前定義のビーム・パターン・シーケンスのセットから、最適ビーム・パターン・シーケンスを選択し、トリガ基地局（２１）のアンテナ・ユニット（２１２）は、それぞれのセクタに新しいビーム・パターン・シーケンスとして最適ビーム・パターン・シーケンスを適用する。
2011523818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モバイル・セルラ・ネットワーク内でビーム・フォーミングを制御する方法であって、前記方法は、
隣接する基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）のクラスタの基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）のアンテナ・ユニット（２１２）によって、前記それぞれの基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）によってサービスされるセル（１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７）の各セクタ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ）にそれぞれのビーム・パターン・シーケンスを適用するステップであって、前記ビーム・パターン・シーケンスは、ビーム・パターン・シーケンスのそれぞれの事前定義のセットから選択され、各ビーム・パターン・シーケンスは、モバイル・ユニット（４１、４２、４３、４４）との通信に使用されるビーム・サブセットのシーケンスを定義する、ステップと、
トリガ基地局として働く前記クラスタの前記基地局のうちの１つ（２１）によって、ビーム・パターン・シーケンスを変更しないように隣接する基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）の前記クラスタのすべての隣接する基地局（２２、２３、２４、２５、２６、２７）に知らせるステップと、
前記トリガ基地局（２１）によって、前記それぞれのセル（１１）の前記セクタ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）に適用される前記ビーム・パターン・シーケンスを変更し、前記それぞれのセクタ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）にビーム・パターン・シーケンスの前記事前定義のセットの複数の異なるビーム・パターン・シーケンスを順々に適用するために、または直交パイロット信号のセットを送信するために、前記トリガ基地局（２１）の前記アンテナ・ユニット（２１２）を制御するステップと、
前記トリガ基地局（２１）によって、前記トリガ基地局（２１）の現在適用されているビーム・パターン・シーケンスの１つまたは複数の信号品質パラメータを計算するために、または受信されたパイロット信号および複数のビーム・パターン・シーケンスのビーム・サブセットのアンテナ重みの知識に基づいて１つまたは複数の信号品質パラメータを計算するために、隣接する基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）の前記クラスタ内に配置された１つまたは複数のモバイル・ユニット（４１、４２、４３、４４）をトリガするステップと、
前記トリガ基地局（２１）によって、前記１つまたは複数の計算された信号品質パラメータに基づいて、前記事前定義のビーム・パターン・シーケンスの前記セットから、干渉を最小にし、前記モバイル・セルラ・ネットワークの隣接セルのモバイル・ユニットへのスループットを最大にする最適ビーム・パターン・シーケンスを選択するステップと、
前記トリガ基地局（２１）の前記アンテナ・ユニット（２１２）によって、前記それぞれのセクタ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）に新しいビーム・パターン・シーケンスとして前記最適ビーム・パターン・シーケンスを適用するステップと
を含む、モバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する方法。
【請求項２】
前記方法は、
隣接する基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）の前記クラスタの前記基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）の間で前記ビーム・サブセットの前記シーケンス変更を同期化するために、モバイル・ユニット（４１、４２、４３、４４）との通信に使用される前記ビーム・サブセットの前記シーケンス変更に関して隣接する基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）の前記クラスタの基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）に知らせるステップ
をさらに含む、請求項１に記載のモバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する方法。
【請求項３】
前記方法は、
前記トリガ基地局（２１）によって適用される前記新しいビーム・パターン・シーケンスを隣接する基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）の前記クラスタの１つまたは複数の基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）にシグナリングするステップと、
前記基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）によって、それらの１つまたは複数の関連するモバイル・ユニット（４１、４２、４３、４４）に前記新しいビーム・パターン・シーケンスを転送するステップと
をさらに含む、請求項１に記載のモバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する方法。
【請求項４】
前記方法は
隣接する基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）の前記クラスタの各基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）によって、複数のビーム・サブセットのセットを使用するステップであって、各ビーム・サブセットは、前記それぞれのビーム・サブセットのビームの間のセル内空間干渉を最小にするために使用可能なビームのグループから選択された複数のビームを含む、ステップ
をさらに含む、請求項１に記載のモバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する方法。
【請求項５】
前記方法は、
隣接する基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）の前記クラスタの各基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）によって、ビーム・パターン・シーケンスの事前定義のセットを使用するステップであって、各ビーム・パターン・シーケンスは、隣接する基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）の前記クラスタの前記それぞれの基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）によってサービスされるモバイル・ユニットと時分割多重を介して通信するのに使用される複数のタイム・スロットに対応する複数の連続するビーム・サブセットを含む、ステップ
をさらに含む、請求項１に記載のモバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する方法。
【請求項６】
前記方法は、
直交周波数分割多重または符号分割多元接続に基づいて同一のタイム・スロットで複数のモバイル・ユニット（４１、４２、４３、４４）と通信するのに各ビーム・サブセットの各ビームを使用するステップ
をさらに含む、請求項１に記載のモバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する方法。
【請求項７】
前記方法は、
前記トリガ基地局（２１）によって、前記セル（１１）の前記それぞれのセクタ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）に適用されるビーム・パターン・シーケンスの前記事前定義のセットから選択された前記複数の異なるビーム・パターン・シーケンスのシーケンスに関して隣接する基地局（２２、２３、２４、２５、２６、２７）に知らせるステップと、
前記隣接する基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）によって、前記セル（１１）の前記それぞれのセクタ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）に適用される前記ビーム・パターン・シーケンスの前記それぞれの１つに前記計算された信号品質パラメータのそれぞれを割り当てるために前記複数の異なるビーム・パターン・シーケンスの前記シーケンスに関する情報を複数の関連するモバイル・ユニット（４１、４２、４３、４４）に送信するステップと
をさらに含む、請求項１に記載のモバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する方法。
【請求項８】
前記方法は、
前記トリガ基地局（２１）によって、前記それぞれの基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）に関連するモバイル・ユニット（４１、４２、４３、４４）によって計算されなければならない信号品質パラメータの１つまたは複数のタイプに関して隣接する基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）に知らせるステップと、
前記隣接する基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）によって、信号品質パラメータの前記１つまたは複数のタイプを計算するために１つまたは複数の関連するモバイル・ユニット（４１、４２、４３、４４）をトリガするステップと
をさらに含む、請求項１に記載のモバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する方法。
【請求項９】
前記方法は、
隣接する基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）の前記クラスタ内に配置された前記１つまたは複数のモバイル・ユニット（４１、４２、４３、４４）によって、前記トリガ基地局（２１）の前記現在適用されているビーム・パターン・シーケンスの前記１つまたは複数の信号品質パラメータの計算の結果を隣接する基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）の前記クラスタのそれらのそれぞれの基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）に送信するステップと、
前記隣接する基地局（２２、２３、２４、２５、２６、２７）によって、前記１つまたは複数の信号品質パラメータの前記計算の前記受信された結果を前記トリガ基地局（２１）に転送するステップと
をさらに含む、請求項１に記載のモバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する方法。
【請求項１０】
前記方法は、
前記トリガ基地局（２１）によって、隣接する基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）の前記クラスタ内に配置された前記１つまたは複数のモバイル・ユニット（４１、４２、４３、４４）によって計算された前記１つまたは複数の信号品質パラメータを受信するステップと、
前記トリガ基地局によって、事前定義のビーム・パターン・シーケンスの前記セットの前記最適ビーム・パターン・シーケンスを返す評価関数によって、前記受信された１つまたは複数の信号品質パラメータを評価するステップと
をさらに含む、請求項１に記載のモバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する方法。
【請求項１１】
前記方法は、
新しいビーム・パターン・シーケンスとしての前記最適ビーム・パターン・シーケンスの選択および適用の後に、新しいトリガ基地局として働く、前記クラスタの前記基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）のうちの１つによって、ビーム・パターン・シーケンスを変更しないように隣接する基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）の前記クラスタのすべての隣接する基地局（２２、２３、２４、２５、２６、２７）に知らせるステップ
をさらに含む、請求項１に記載のモバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する方法。
【請求項１２】
モバイル・セルラ・ネットワーク内の、トリガ基地局として働く、隣接する基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）のクラスタの基地局（２１）であって、前記基地局（２１）は、ビーム・フォーミングを制御する制御ユニットを含み、前記制御ユニットは、
前記基地局（２１）によってサービスされるセル（１１）の各セクタ（１１ａ、１１ｂ、１１Ｃ）にビーム・パターン・シーケンスを適用するために前記基地局（２１）のアンテナ・ユニット（２１２）を制御し、前記ビーム・パターン・シーケンスは、ビーム・パターン・シーケンスのそれぞれの事前定義のセットから選択され、各ビーム・パターン・シーケンスは、モバイル・ユニット（４１、４２、４３、４４）との通信に使用されるビーム・サブセットのシーケンスを定義し、
ビーム・パターン・シーケンスを変更しないように隣接する基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）の前記クラスタのすべての隣接する基地局（２２、２３、２４、２５、２６、２７）に知らせ、
前記セル（１１）の前記セクタ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）に適用される前記ビーム・パターン・シーケンスを変更し、前記それぞれのセクタ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）にビーム・パターン・シーケンスの前記事前定義のセットの複数の異なるビーム・パターン・シーケンスを順々に適用するために、または直交パイロット信号のセットを送信するために、前記基地局（２１）の前記アンテナ・ユニット（２１２）を制御し、
前記基地局（２１）の現在適用されているビーム・パターン・シーケンスの１つまたは複数の信号品質パラメータを計算するために、または受信されたパイロット信号および複数のビーム・パターン・シーケンスのビーム・サブセットのアンテナ重みの知識に基づいて１つまたは複数の信号品質パラメータを計算するために、隣接する基地局（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）の前記クラスタ内に配置された１つまたは複数のモバイル・ユニット（４１、４２、４３、４４）をトリガし、
前記１つまたは複数の計算された信号品質パラメータに基づいて、事前定義のビーム・パターン・シーケンスの前記セットから、干渉を最小にし、前記モバイル・セルラ・ネットワークの隣接セルのモバイル・ユニットへのスループットを最大にする最適ビーム・パターン・シーケンスを選択し、
前記それぞれのセクタ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）に新しいビーム・パターン・シーケンスとして前記最適ビーム・パターン・シーケンスを適用するために前記基地局（２１）の前記アンテナ・ユニット（２１２）を制御する
ように適合される、基地局（２１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モバイル・セルラ・ネットワーク（ｍｏｂｉｌｅ  ｃｅｌｌｕｌａｒ  ｎｅｔｗｏｒｋ）でのビーム・フォーミングを制御する方法および基地局に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の技術分野は、モバイル・セルラ・ネットワーク、特に、無線リンクによってモバイル・セルラ・ネットワークの基地局にアクセスするモバイル・ユニットに基地局によって提供されるサービス品質の改善を対象とする。たとえば、本発明の方法および基地局は、ＷｉＭＡＸ（ＷｉＭＡＸ＝Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ  Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ａｃｃｅｓｓ）、３ＧＰＰ  ＬＴＥ（３ＧＰＰ  ＬＴＥ＝３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ  Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）および３Ｇ（３Ｇ＝３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）を超えるシステムに適用可能である。
【０００３】
モバイル・セルラ・ネットワークの一般的問題は、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）で記述できる信号品質である。通常のモバイル・セルラ・ネットワークは、アンテナ・ユニットを含む基地局によって制御される複数のセルに分割される。基地局は、同時に複数の通信を扱うことができる。現在、モバイル通信の量は、急速に増加しつつある。したがって、帯域幅問題は、モバイル・セルラ・ネットワークでの通信に使用可能な限られた周波数帯から生じる干渉問題に起因して生じる可能性がある。複数のアンテナに基づいてビーム・フォーミングするビーム・アンテナを使用して、モバイル・ユニットと基地局との間の無線通信を最適化することができる。しかし、２つのモバイル・ユニットが、互いの近くに配置され、類似する無線周波数を用いて通信する場合に、空間干渉は不可避である。
【０００４】
米国特許公開第２００７／０２４９４０２  Ａ１号に、複数の無指向性アンテナにまたがってビーム・フォーミングを実施して、異なる空間的方向でビームを作成する無線通信システムが記載されている。この通信システムは、ビームをセットで配置することができ、各セットは、所定のカバレージ・エリアにわたって実質的に完全なカバレージを提供するように配置される。この通信システムは、第１セットからの主ビームが第２ビーム・セットの弱いカバレージ・エリアにカバレージを提供するように、実質的に相補的なカバレージ・エリアをサポートするために複数のＳＤＭＡ（ＳＤＭＡ＝Ｓｐａｃｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（空間分割多元接続））ビーム・セットを配置することができる。この無線通信システムは、ビーム・セットのそれぞれに実質的に直交するリソースを割り当てるか他の形で割り振る。この無線通信システムは、干渉の対応する増加を伴わずに改善されたカバレージを提供するために、ビーム・セットおよび実質的に直交するリソースの組合せを使用して、通信リンクにリソースを割り振る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許公開第２００７／０２４９４０２  Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、モバイル・セルラ・ネットワーク内で改善されたビーム・フォーミングを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、モバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する方法によって達成され、ここで、隣接する基地局のクラスタの基地局のアンテナ・ユニットは、それぞれの基地局によってサービスされるセルの各セクタにそれぞれのビーム・パターン・シーケンスを適用し、ビーム・パターン・シーケンスは、ビーム・パターン・シーケンスのそれぞれの事前定義のセットから選択され、各ビーム・パターン・シーケンスは、モバイル・ユニットとの通信に使用されるビーム・サブセットのシーケンスを定義し、トリガ基地局として働くクラスタの基地局のうちの１つは、ビーム・パターン・シーケンスを変更しないように隣接する基地局のクラスタのすべての隣接する基地局に知らせ、トリガ基地局は、セルのセクタに適用されるビーム・パターン・シーケンスを変更し、それぞれのセクタにビーム・パターン・シーケンスの事前定義のセットの複数の異なるビーム・パターン・シーケンスを順々に適用するために、または直交パイロット信号のセットを送信するために、トリガ基地局のアンテナ・ユニットを制御し、トリガ基地局は、トリガ基地局の現在適用されているビーム・パターン・シーケンスの１つまたは複数の信号品質パラメータを計算するために、または受信されたパイロット信号および複数のビーム・パターン・シーケンスのビーム・サブセットのアンテナ重みの知識に基づいて１つまたは複数の信号品質パラメータを計算するために、隣接する基地局のクラスタ内に配置された１つまたは複数のモバイル・ユニットをトリガし、トリガ基地局は、１つまたは複数の計算された信号品質パラメータに基づいて、事前定義のビーム・パターン・シーケンスのセットから、干渉を最小にし、モバイル・セルラ・ネットワークの隣接セルのモバイル・ユニットへのスループットを最大にする最適ビーム・パターン・シーケンスを選択し、トリガ基地局のアンテナ・ユニットは、それぞれのセクタに新しいビーム・パターン・シーケンスとして最適ビーム・パターン・シーケンスを適用する。本発明の目的は、モバイル・セルラ・ネットワーク内の基地局によっても達成され、基地局は、ビーム・フォーミングを制御する制御ユニットを含み、これによって、制御ユニットは、基地局によってサービスされるセルの各セクタにビーム・パターン・シーケンスを適用するために基地局のアンテナ・ユニットを制御し、ビーム・パターン・シーケンスは、ビーム・パターン・シーケンスのそれぞれの事前定義のセットから選択され、各ビーム・パターン・シーケンスは、モバイル・ユニットとの通信に使用されるビーム・サブセットのシーケンスを定義し、基地局は、ビーム・パターン・シーケンスを変更しないように隣接する基地局のクラスタのすべての隣接する基地局に知らせ、基地局は、セルのセクタに適用されるビーム・パターン・シーケンスを変更し、それぞれのセクタにビーム・パターン・シーケンスの事前定義のセットの複数の異なるビーム・パターン・シーケンスを順々に適用するために、または直交パイロット信号のセットを送信するために、アンテナ・ユニットを制御し、基地局は、基地局の現在適用されているビーム・パターン・シーケンスの１つまたは複数の信号品質パラメータを計算するために、または受信されたパイロット信号および１つまたは複数のビーム・パターン・シーケンスのビーム・サブセットのアンテナ重みの知識に基づいて１つまたは複数の信号品質パラメータを計算するために、隣接する基地局のクラスタ内に配置された１つまたは複数のモバイル・ユニットをトリガし、基地局は、複数の計算された信号品質パラメータに基づいて、事前定義のビーム・パターン・シーケンスのセットから、干渉を最小にし、モバイル・セルラ・ネットワークの隣接セルのモバイル・ユニットへのスループットを最大にする最適ビーム・パターン・シーケンスを選択し、制御ユニットは、それぞれのセクタに新しいビーム・パターン・シーケンスとして最適ビーム・パターン・シーケンスを適用するために基地局のアンテナ・ユニットを制御する。
【０００８】
本発明は、モバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する適合方法を提供する。この方法は、ビーム・パターン・シーケンスの事前定義のセットからビーム・パターン・シーケンスを選択する。これらのビーム・パターン・シーケンスは、基地局のアンテナ・ユニットによってモバイル・セルラ・ネットワークのそれぞれのセルのそれぞれのセクタ上で順々に周期的に適用される。各セルを、１つまたは複数のセクタに分割することができる。あるセルの各セクタで、事前定義のビーム・パターン・シーケンスのセットの異なるビーム・パターン・シーケンスまたは同一のビーム・パターン・シーケンスを、基地局のアンテナ・ユニットによって適用することができる。ビーム・パターン・シーケンスの事前定義のセットを定義し、その結果、空間干渉を減らすことが可能である。したがって、この方法は、干渉を空間的に避けることによって、モバイル・セルラ・ネットワークに基づくモバイル通信システムの干渉限界に対処することを提供する。さらに、事前定義のビーム・パターン・シーケンスのセットの順々に使用されるビーム・パターン・シーケンスの使用は、空間干渉の予測を可能にし、したがって、モバイル・セルラ通信に対する空間干渉の悪影響を防ぐことを可能にする。したがって、受信器能力改善が、空間干渉抑圧において可能である。というのは、干渉の空間的特性が前もってわかるからである。このために、ビーム・パターン・シーケンスの事前定義のセットから選択されるビーム・パターン・シーケンスが、使用される。さらに、固定されたビームすなわちビームの事前定義のセットのビーム・パターン・シーケンスの使用は、低レート・フィードバックを許し、モバイル・セルラ・ネットワークに専用パイロットを含めることを回避する。セル間干渉を調整することができ、その結果、セル間干渉を、ある程度または完全に避けることができる。さらに、モバイル・セルラ・ネットワークをさらに改善するために、各基地局は、その最適ビーム・パターン・シーケンスを判定するために、１つまたは複数の信号品質パラメータの測定すなわち計算をトリガする。最適ビーム・パターン・シーケンスは、ビーム・パターン・シーケンスの事前定義のセットのうちでモバイル・セルラ・ネットワークの隣接セルのモバイル・ユニットへの干渉を最小にしスループットを最大にするビーム・パターン・シーケンスである。したがって、トリガ基地局のセルおよび隣接する基地局のクラスタのそれぞれの隣接する基地局のそれぞれの隣接セルの推定総平均使用可能潜在スループットを最大にすることが可能である。したがって、トリガ基地局およびモバイル・セルラ・ネットワークがモバイル・ユニットの変化する位置および変化する量に対して効率的に反応することが可能である。
【０００９】
さらなる利益は、独立請求項によって示される本発明の実施形態によって達成される。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態すなわち、モバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する方法によれば、隣接する基地局のクラスタの基地局は、隣接する基地局のクラスタの前記基地局の間でビーム・サブセットのシーケンスの変更を同期化するために、モバイル・ユニットとの通信に使用されるビーム・サブセットのシーケンスの変更に関して知らされる。好ましくは、隣接する基地局のクラスタの１つまたは複数の基地局は、モバイル・ユニットとの通信に使用されるビーム・サブセットのシーケンスの変化をシグナリングすることによって、隣接する基地局に知らせる。たとえば、短い固定信号パルスまたはトリガ信号を、ビーム・サブセットのシーケンスの変化をシグナリングするのに使用することができる。ビーム・サブセットのシーケンスの変化をシグナリングするのにバックホールを介する基地局間通信を使用することが可能である。したがって、セル間干渉および／またはセル内空間干渉を予測することが可能である。モバイル・ユニットおよび／または隣接する基地局のクラスタの基地局は、前もってフィルタ技法を選択することができる。このフィルタ技法を、セル間空間干渉および／またはセル内空間干渉を除去するために適用することができる。というのは、干渉する基地局の送信重みが、今や、固定されたビーム・パターン・シーケンスに基づいて既知であるからである。これを、たとえばいわゆる最適組合せ受信器（ｏｐｔｉｍｕｍ  ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ）すなわち、ＭＭＳＥ原理および空間干渉抑圧のためのチャネルの二次統計知識を使用する線形受信器（ｌｉｎｅａｒ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ）で使用することができる。すなわち、隣接する基地局のクラスタの基地局が、ビーム・パターン・シーケンス内で、モバイル・ユニットとの通信に使用されるビーム・サブセットを同期式に変更することが可能である。基地局の間の時間同期によって、および使用されるビーム・パターン・シーケンスをシグナリングすることによって、あるビーム・パターン・シーケンスから別のビーム・パターン・シーケンスへの干渉状況は、実際的に繰り返される。というのは、ビーム・パターン・シーケンスが、ビーム・サブセットの周期的シーケンスまたは循環シーケンスであるからである。したがって、来るべきＳＩＲ（ＳＩＲ＝Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｒａｔｉｏ（信号対妨害比））またはＳＩＮＲ（ＳＩＮＲ＝Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ（信号対干渉雑音比））を、以前のビーム・パターン・シーケンスからの過去の瞬間のフィードバック・シグナリングによって、瞬間ごとに基地局および／またはモバイル・ユニットで非常に正確に知り、かつ／または予測することができる。隣接する基地局のクラスタの隣接する基地局の間での正確な周波数選択性スケジューリングおよびリンク適合が、可能である。さらに、モバイル・ユニットの側の受信器も、干渉の空間特性の正確な知識から利益を得る。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態によれば、トリガ基地局は、セルのセクタに適用されるビーム・パターンを変更し、それぞれのセクタでビーム・パターン・シーケンスの事前定義のセットのより異なるビーム・パターン・シーケンスに順々に適用するために、トリガ基地局のアンテナ・ユニットを制御する。その後、トリガ基地局は、トリガ基地局の現在適用されているビーム・パターン・シーケンスの１つまたは複数の信号品質パラメータを計算するために、隣接する基地局のクラスタ内に配置された１つまたは複数のモバイル・ユニットをトリガする。第２の手法によれば、トリガ基地局は、直交パイロット信号のセットを送信するためにトリガ基地局のアンテナ・ユニットを制御する。さらに、トリガ基地局は、受信されたパイロット信号とビーム・パターン・シーケンスのうちの複数のビーム・サブセットのアンテナ重みの知識とに基づいて１つまたは複数の信号品質パラメータを計算するために、隣接する基地局のクラスタ内に配置された１つまたは複数のモバイル・ユニットをトリガする。この第２の手法によれば、セクタで適用される実際のビーム・パターン・シーケンスを変更する必要はもはやなく、受信されたパイロット信号とそれぞれのビーム・パターン・シーケンスに割り当てられたビーム・サブセットのアンテナ重みとの評価に基づいて、ビーム・パターン・シーケンスから生じる信号品質をシミュレートすることが必要である。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態すなわち、モバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する方法によれば、トリガ基地局によって適用される新しいビーム・パターン・シーケンスは、隣接する基地局のクラスタの１つまたは複数の基地局にシグナリングされる。好ましくは、トリガ基地局は、そのセクタで適用される新しいビーム・パターン・シーケンスを、隣接する基地局のクラスタの１つまたは複数の基地局にシグナリングする。これは、前記基地局が、新しいビーム・パターン・シーケンスをその１つまたは複数の関連するモバイル・ユニットに転送することを意味する。これは、モバイル・ユニットによる来るべきＳＩＲまたはＳＩＮＲの改善された予測を可能にし、この予測は、通信でのサービス品質を改善するためにフィルタ技法を選択し、適用するのに使用することができる。
【００１３】
具体的に言うと、関連するモバイル・ユニットは、隣接する基地局のクラスタ内に配置されたモバイル・ユニットである。
【００１４】
好ましくは、モバイル・セルラ・ネットワークのセルは、１つまたは複数のセクタを含む。セクタは、前記セルを完全にカバーすることができる。好ましくは、基地局は、モバイル・セルラ・ネットワークのその基地局に割り当てられたセルの各セクタに同一のビーム・パターン・シーケンスを使用する。各セルに関する同一のビーム・パターン・シーケンスの使用は、来るべきセル内空間干渉を減らす。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態によれば、隣接する基地局のクラスタの各基地局は、複数のビーム・サブセットのセットを使用する。各ビーム・サブセットは、それぞれのビーム・サブセットのビームの間のセル内空間干渉を最小にするために使用可能な、好ましくは事前定義の、ビームのグループまたはセットから選択された複数のビームを含む。したがって、隣接する基地局のクラスタの各基地局は、ＳＤＭＡ（ＳＤＭＡ＝Ｓｐａｃｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（空間分割多元接続））に基づいてビーム・サブセットを定義することができる。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態すなわち、モバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する方法によれば、隣接する基地局のクラスタの各基地局は、ビーム・パターン・シーケンスの事前定義のセットを使用する。各ビーム・パターン・シーケンスは、隣接する基地局のクラスタのそれぞれの基地局によってサービスされるモバイル・ユニットと時分割多重を介して通信するのに使用される複数のタイム・スロットに対応する複数の連続するビーム・サブセットを含む。連続するビーム・サブセットのうちの１つが、隣接する基地局のクラスタのそれぞれの基地局によってサービスされるモバイル・ユニットと時分割多重を介して通信するのに使用される１つのタイム・スロットに同等に対応することが可能である。ビーム・サブセットの個数より多数のタイム・スロットが使用可能である場合には、複数の連続するビーム・サブセットが、隣接する基地局のクラスタのそれぞれの基地局によってサービスされるモバイル・ユニットと時分割多重を介して通信するのに使用される複数のタイム・スロットに対応することも可能である。この場合には、それぞれの基地局のリソースが、効率的に使用される。したがって、１つまたは複数のモバイル・ユニットにＴＤＭＡ（ＴＤＭＡ＝Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（時分割多元接続））を提供することが可能である。時間−周波数−符号多元接続リソースを空間次元でも再利用することによって、総セル・スループットを高めることが可能である。ビーム・サブセットおよび対応するビーム・パターン・シーケンスを構成することによって、空間干渉を減らすか除去することができる。さらに、ＴＤＭＡがビーム・パターン・シーケンスに適用される、すなわち、異なるモバイル・ユニットが、それぞれの異なるタイム・スロットに割り当てられる場合には、基地局によってサービスされるモバイル・ユニットの個数を増やすことができる。連続する時間ウィンドウ内では、これらの固定ビームの異なるサブセットが使用される。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態すなわち、モバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する方法によれば、各ビーム・サブセットの各ビームは、周波数分割多重（たとえば、１つまたは複数のＯＦＤＭ副搬送波の周波数リソースを使用することによる）または符号分割多元接続に基づいて同一のタイム・スロットで複数のモバイル・ユニットと通信するのに使用される。したがって、隣接する基地局のクラスタの各基地局が、ＦＤＭＡ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｃｃｅｓｓ（周波数分割多元接続））、ＯＦＤＭ（ＯＦＤＭ＝ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ（直交周波数分割多重））、またはＣＤＭＡ（ＣＤＭＡ＝ｃｏｄｅ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｃｃｅｓｓ)に基づいてビーム・サブセットを定義することが可能である。ＯＦＤＭまたはＣＤＭＡによって、セル・スループットを、本発明の先行する好ましい実施形態に関してさらに高めることができる。
【００１８】
使用可能とすることができる、隣接する基地局のあるクラスタの時間同期を、たとえばＯＦＤＭシステムについてＯＦＤＭ記号レベルで活用することができ、ここで、すべての受信された信号の時間遅延は、サイクリック・プレフィックス（ｃｙｃｌｉｃ  ｐｒｅｆｉｘ）以内である。各基地局は、モバイル・ユニットとの通信に使用されるビーム・サブセットの複数のビームのビーム・パターン・シーケンスを使用することができ、これによって、ビーム・パターン・シーケンスが、循環式に繰り返される。隣接する基地局のクラスタの隣接する基地局およびモバイル・ユニットは、シグナリングを介して互いのビーム・パターン・シーケンスを知ることができ、ＣＱＩ（ＣＱＩ＝Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ（チャネル品質インジケータ））測定、リンク適合、および干渉抑圧にこの知識を使用することができる。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態すなわち、モバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する方法によれば、トリガ基地局は、複数の異なるビーム・パターン・シーケンスのシーケンスに関して隣接する基地局に知らせる。これらのビーム・パターン・シーケンスは、セルのそれぞれのセクタに適用されるビーム・パターン・シーケンスの事前定義のセットから選択される。前記隣接する基地局は、セルのそれぞれのセクタに適用されるビーム・パターン・シーケンスのそれぞれの１つに計算された信号品質パラメータのそれぞれを割り当てるために複数の異なるビーム・パターン・シーケンスの前記シーケンスに関する情報を複数の関連するモバイル・ユニットに送信する。したがって、この方法は、干渉に関する特定の情報および／またはビーム・パターン・シーケンスの事前定義のセットの特定のビーム・パターン・シーケンスに関する信号品質パラメータを提供することができる。各基地局および各モバイル・ユニットが、ビーム・パターン・シーケンスの事前定義のセットをインデクシングされてリストするテーブルを含むことが可能である。モバイル・セルラ・ネットワークの管理に使用される帯域幅を減らす複数の異なるビーム・パターン・シーケンスのシーケンスに対応するそれぞれのインデックスを順次の順序でシグナリングすることだけが必要である。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態すなわち、モバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する方法によれば、トリガ基地局は、信号品質パラメータの１つまたは複数のタイプに関して隣接する基地局に知らせる。１つまたは複数のタイプの信号品質パラメータは、それぞれの基地局に関連するモバイル・ユニットによって計算されなければならない。前記隣接する基地局は、前記１つまたは複数のタイプの信号品質パラメータを計算するために１つまたは複数の関連するモバイル・ユニットをトリガする。好ましくは、信号品質パラメータの１つまたは複数のタイプは、信号対妨害比すなわちＳＩＲまたは信号対干渉雑音比すなわちＳＩＮＲである。したがって、隣接する基地局のクラスタのすべての隣接する基地局は、１つまたは複数の信号品質パラメータの計算のために、１つまたは複数のタイプの信号品質パラメータを隣接する基地局のクラスタ内に配置された１つまたは複数のモバイル・ユニットに転送する。
【００２１】
この方法は、異なるモバイル・ユニットのスケジューリングに起因するビーム・フォーミングのすばやく変化する重みによって引き起こされる干渉の強い変動を伴う非常に動的なシステムでの干渉を予測することによって、正確なチャネル品質測定値を達成し、かつ／またはＳＩＲもしくはＳＩＮＲなどの信号品質パラメータを計算することができる。したがって、トランスポート・フォーマットのより正確な選択が可能である。これは、ビーム・パターン・シーケンスのシーケンスが既知なので、干渉する基地局のすべての送信重みが既知であるという事実に起因する。
【００２２】
本発明の好ましい実施形態すなわち、モバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する方法によれば、隣接する基地局のクラスタ内に配置された１つまたは複数のモバイル・ユニットは、トリガ基地局の現在適用されているビーム・パターン・シーケンスの１つまたは複数の信号品質パラメータの計算の結果を隣接する基地局のクラスタのそれらのそれぞれの基地局に送信する。前記基地局すなわち隣接する基地局のクラスタの隣接する基地局は、１つまたは複数の信号品質パラメータの計算の受信された結果をトリガ基地局に転送する。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態すなわち、モバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する方法によれば、トリガ基地局は、隣接する基地局のクラスタ内に配置された１つまたは複数のモバイル・ユニットによって計算された１つまたは複数の信号品質パラメータを受信する。代替案では、１つまたは複数のモバイル・ユニットが、計算された１つまたは複数の信号品質パラメータではなく、好ましいビーム・パターン・シーケンスを信号品質パラメータとしてシグナリングすることが可能である。トリガ基地局は、事前定義のビーム・パターン・シーケンスのセットの最適ビーム・パターン・シーケンスを返す評価関数によって、受信された１つまたは複数の信号品質パラメータを評価する。トリガ基地局は、受信された１つまたは複数の計算された信号品質パラメータの評価関数、好ましくは加重和を最適化するビーム・パターン・シーケンスを選択することができる。
【００２４】
受信された１つまたは複数の計算された信号品質パラメータが、好ましいビーム・パターン・シーケンスであることも可能である。この場合には、モバイル・ユニットは、そのモバイル・ユニットの好ましいビーム・パターン・シーケンスに関する投票によって投票することができる。トリガ基地局は、モバイル・ユニットの好ましいビーム・パターン・シーケンスの投票を合計することができ、トリガ基地局は、モバイル・ユニットによる投票の過半数を得たビーム・パターン・シーケンスを選択することができる。
【００２５】
本発明の好ましい実施形態によれば、新しいビーム・パターン・シーケンスとしての最適ビーム・パターン・シーケンスの選択および適用の後に、トリガ基地局の役割が、クラスタの他の基地局のうちの１つにシフトされ、この基地局は、新しいトリガ基地局として働く。新しいトリガ基地局は、ビーム・パターン・シーケンスを変更しないように隣接する基地局のクラスタのすべての隣接する基地局に知らせる。次に、新しいトリガ基地局は、そのそれぞれのセクタで適用される新しいビーム・パターン・シーケンスとして最適ビーム・パターン・シーケンスを判定するために、モバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する方法の他のステップを実行する。モバイル・セルラ・ネットワークが、望ましい各可能な展開でそれ自体を自己構成できることが可能である。というのは、実際には、展開が、理想的な六角形形状の構造をめったに与えないからである。ビーム・パターン・シーケンスの変更は、基地局が空間干渉回避を適合式に実行することを可能にする。ビーム・パターン・シーケンスを、同等に、半静的ビーム・パターン・シーケンスと呼ぶことができる。好ましくは、隣接する基地局のクラスタの各基地局は、新しいビーム・パターン・シーケンスとしてその最適ビーム・パターン・シーケンスを判定するために、連続してまたは周期的にトリガ基地局として働く。したがって、満足な信号品質パラメータおよび／または帯域幅を達成する異なるモバイル・ユニット密度およびモバイル・ユニット分布を伴う、古典的な六角形構造から導出できる異なる基地局展開を用いて動作するために、自己構成可能な形でセルラ・モバイル・ネットワークを適合させることが可能である。
【００２６】
この方法を、トリガ基地局のセルのセクタのうちの１つまたは複数のみに適用することも可能である。対応して、１つまたは複数のビーム・パターン・シーケンスだけを、トリガ基地局によって最適ビーム・パターン・シーケンスとして選択することができる。
【００２７】
本発明の上記ならびにさらなる特徴および利益は、添付図面と共に解釈される現在好ましい実施形態の次の詳細な説明を読むことによって、よりよく了解される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】２つの異なるビーム・パターン・シーケンスによって４つのモバイル・ユニットに通信を提供するアンテナ・ユニットを有する基地局を示す機能的な図である。
【図２】六角形に配置されたモバイル・セルラ・ネットワークの７つの隣接する基地局のクラスタを示す機能的な図である。
【図３】相対ビーム強度の対数スケールを伴う、セルのセクタ内の９つの異なるビームの相対強度の角分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１に、モバイル・セルラ・ネットワークのセルの１つのセクタ内の基地局２１および４つのモバイル・ユニット４１、４２、４３、４４を示す。基地局２１は、３つのアンテナ・ユニット２１２を含み、アンテナ・ユニット２１２のそれぞれは、セルの異なるセクタに割り当てられる。各アンテナ・ユニット２１２は、並列に配置された４つの等しい線形アンテナ要素２１３を有する線形アンテナ・アレイから形成される。前のアンテナ・ユニット２１２（以下、単にアンテナ・ユニット２１２と呼ぶ）は、ビーム３１、３２、３３、３４、３５、３６によってモバイル・ユニット４１、４２、４３、４４にモバイル・セルラ通信を提供する。アンテナ・ユニット２１２は、制御ユニットの制御の下でセルラ・モバイル・ネットワークのセルのそれぞれのセクタにビーム３１、３２、３３、３４、３５、３６を適用することができる。さらに、基地局２１の制御ユニットは、モバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する方法を実行するように適合される。
【００３０】
基地局２１の制御ユニットは、アンテナ・ユニット２１２のビーム・フォーミングを制御し、他の基地局および／またはモバイル・ユニット４１、４２、４３、４４に基地局２１の通信機能性を与えるように適合される。これらの基地局は、隣接する基地局のクラスタの隣接する基地局である。隣接する基地局のクラスタの基地局は、コア・ネットワークの固定通信回線を介して隣接する基地局のクラスタの他の基地局と通信する。隣接する基地局のクラスタの基地局は、隣接する基地局のクラスタ内に配置されたモバイル・ユニット４１、４２、４３、４４に無線アクセスを提供する。基地局に無線でアクセスするために、モバイル・ユニット４１、４２、４３、４４は、制御ユニット、アンテナ・ユニット、およびアンテナ・ユニットに供給するＲＦ通信ユニットを含む。モバイル・ユニットの制御ユニットは、モバイル・ユニットのアンテナ・ユニットを制御し、モバイル・ユニットの無線通信機能性を提供する。さらに、モバイル・ユニットの制御ユニットは、ＳＩＲ、ＳＮＲ（ＳＮＲ＝Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ（信号対雑音比））および／またはＳＩＮＲなどの信号品質パラメータを計算し、かつ／または測定する機能性を提供する。モバイル・ユニットの制御ユニットは、モバイル・ユニットの間の無線通信機能性を提供する信号を送信し、受信し、かつ／または伝送する機能性をも提供する。さらに、モバイル・ユニットの制御ユニットは、計算されたおよび／または測定された信号品質パラメータの信号を送信し、受信し、かつ／または伝送する機能性をも提供する。
【００３１】
セル内空間干渉を最小にするために、モバイル・ユニット４１、４２、４３、４４との通信に使用されるビーム・サブセットは、好ましくは次のように設計される。
各ビーム・パターン・シーケンスは、ビームのサブセットから形成される。ビームは、基地局のセル内に配置されたモバイル・ユニットに最適信号品質を提供するのに使用される。ビームのサブセットは、ビームの間の最小限のオーバーラップを伴う空間分布および角分布を有するが、それと同時にセクタのカバレージを最大にする。ｎ個の線形アンテナ要素２１３を含むアンテナ・ユニット２１２は、約２ｎ個の異なるビームを形成するのに使用される。これらの異なるビームは、固定されている、すなわち、事前に定義される。好ましくは、ｎは４と等しく、９個の異なるビームが形成される。９個のビームは、事前に定義され、変化しない。
【００３２】
図３に、９つの異なるビーム３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９の角度５１での好ましい角分布を例示的に示すが、方向５２では、９つのビーム３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９の相対強度の対数スケールが示されている。これらの９つの異なるビーム３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９は、これらの９つの異なるビーム３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９のうちの２つの間のセル内空間干渉を減らすために最適に選択される。同一の時間−周波数リソース上でのＳＤＭＡ伝送に３つおきのビームのみを使用するときに、セル内干渉は、マクロ−セルラ環境で十分に低く保たれる。
【００３３】
図１では、６つのビーム３１、３２、３３、３４、３５、３６が、アンテナ・ユニット２１２によってセクタに適用される。アンテナ・ユニット２１２は、４つの線形アンテナ要素２１３を有する線形アンテナ・アレイを提供する。たとえば、ビーム３１、３２、３３、３４、３５、３６を、２つのビーム・サブセットのシーケンスによって１つのビーム・パターン・シーケンスに配置することが可能である。この場合に、ビーム・サブセットの一方は、ビーム３１、３３、３５を含み、他方のビーム・サブセットは、ビーム３２、３４、３６を含む。図１では、基地局２１は、ビーム３１、３３、３５を含むビーム・サブセットを介してモバイル・ユニット４２および４４に通信を提供し、ビーム３２、３４、３６を含むビーム・サブセットを介してモバイル・ユニット４１および４３に通信を提供する。この２つのビーム・サブセットは、交互に繰り返される。
【００３４】
具体的に言うと、すべてのビーム３１、３２、３３、３４、３５、３６は、事前に定義される。各基地局は、使用可能な複数の固定ビームを有する。好ましくは、セルの各セクタのアンテナ要素２１３は、所期のビーム方向を達成するために同相で較正される。
【００３５】
図２に、隣接する基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７のクラスタを示す。各隣接する基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７は、それぞれセル１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７に割り当てられ、セルのそれぞれは、さらにａ、ｂ、ｃというラベルを付けられた３つの等しいサイズのセクタに副分割される。
【００３６】
モバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する本発明の好ましい実施形態による方法は、次のとおりである。
まず、隣接する基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７のクラスタの基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７のそれぞれの制御ユニットによって制御されるアンテナ・ユニットは、それぞれの基地局によってサービスされるセルの各セクタにそれぞれのビーム・パターン・シーケンスを適用する。各基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７は、ビーム・フォーミングを制御し、基地局がそのアンテナ・ユニットを制御することを可能にする方法を実行するように適合された制御ユニットを含む。制御ユニットによって、基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７は、そのアンテナ・ユニットを用いてそのセルの１つまたは複数のセクタにビームおよび／またはビーム・パターン・シーケンスを適用する。基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７は、隣接する基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７のクラスタの他の隣接する基地局およびモバイル・ユニットと通信する。好ましくは、各セルは、図２に示されているように３つのセクタに分割される。この３つのセクタは、セルを完全にカバーする。ビーム・パターン・シーケンスは、ビーム・パターン・シーケンスの事前定義のセットを形成するように選択される。各ビーム・パターン・シーケンスは、ビーム・サブセットすなわちビームのサブセットのシーケンスによって定義される。好ましくは、ビーム・パターン・シーケンスは、自己反復的または循環的である。ビームのこれらのサブセットは、セル内干渉およびセル間干渉を最小にし、複数のモバイル・ユニットに通信を提供するために、ＳＤＭＡおよびＴＤＭＡに基づく。これは、複数ストリーム伝送が、一時に１セクタ内で複数のモバイル・ユニットへ複数の固定ビームを用いて行われることを意味する。
【００３７】
具体的に言うと、ある種の時間ウィンドウ、たとえば１ＴＴＩ（ＴＴＩ＝Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｔｉｍｅ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ（送信時間間隔））について、各基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７は、同時伝送とモバイル・ユニットへの通信の提供とにこれらの固定ビームのビーム・サブセットを使用する。セル内干渉を避けるために、ビーム・サブセットは、「非隣接」ビームから形成され、これは、アンテナ・パターンまたは選択されたビームのビーム・パターン・シーケンスの主ローブが、ある十分な距離を有することを意味する。
【００３８】
図３に、３つの適切なビーム・サブセットを示す。第１ビーム・サブセットは、ビーム３１、３４、３７を含む。第２ビーム・サブセットは、ビーム３２、３５、３８を含む。第３ビーム・サブセットは、ビーム３３、３６、３９を含む。したがって、ＳＤＭＡによって、複数のモバイル・ユニットが、ビーム方向によって分離された同一の時間−周波数−符号リソース上で同時にサービスされる。これらの３つのビーム・サブセットは、小さい空間干渉を有する。
【００３９】
さらに、ビーム・パターン・シーケンスは、ビーム・パターン・シーケンスのそれぞれの事前定義のセットから選択される。各ビーム・パターン・シーケンスは、モバイル・ユニットとの通信に使用されるビーム・サブセットのシーケンスを定義する、すなわち、連続するタイム・スロット内で、これらの固定ビームの異なるサブセットが使用される。
【００４０】
具体的に言うと、各基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７の各ビーム・パターン・シーケンスの持続時間は、同一である。各基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７の各ビーム・パターン・シーケンスの持続時間は、チャネル・コヒーレンス時間と比較して長すぎない。これは、あるタイム・スロット内のすべての干渉コンステレーション（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）が、ほぼ一定のままになり、ビーム・パターン・シーケンス時間持続時間を伴って周期的に繰り返されることを保証する。これは、さらに、モバイル・ユニットによって観察されるＳＩＮＲが、１ビーム・パターン・シーケンス時間持続時間後に再び発生することを保証する。ビーム・パターン・シーケンス時間持続時間は、フィードバック・シグナリング遅延およびスケジューラすなわち基地局２１の制御ユニットの処理に十分な時間があるだけ十分に長くなるべきである。したがって、１ビーム・パターン・シーケンス繰返しの後に、リンク適合に関するＳＩＮＲが、前もって非常によく知られることが可能である。これは、スケジューリング判断が行われる時のトランスポート・フォーマット選択を改善する。さらに、受信器すなわち基地局またはモバイル・ユニットは、たとえば最適比の組合せを使用して、着信干渉の空間特性を既に知っているか、これを予測することができる。したがって、少なくとも部分的に着信干渉を除去することが可能である。
【００４１】
実用的観点から、ビーム・サブセットおよびビーム・パターン・シーケンスの最適選択は、モバイル・セルラ・ネットワークのスループットを最大にするために重要である。各基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７のビーム・パターン・シーケンスの最適選択は、モバイル・セルラ・ネットワーク内でのユーザ分布すなわちモバイル・ユニットの分布に依存する。これは、各基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７の地理的位置ならびに障害物、散乱などに関する基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、および２７の環境の特性にも依存する。したがって、この最適選択を実用的システムで事前に計算することはできない。というのは、モバイル・ユニットの分布が、モバイル・セルラ・ネットワークの各セル内で経時的に変化しているからである。したがって、基地局のアンテナ・ユニットによって適用されるビーム・パターン・シーケンスの選択は、自己最適化するものでなければならない。
【００４２】
自己最適化は、たとえばセル間干渉を避けるためにより適する、ある基地局２１に関するビーム・パターン・シーケンスの変化を意味する。高いシグナリング・オーバーヘッドを避けるために、ビーム・パターン・シーケンスの変更を、数秒程度またはより長い時間でさえ行うことができる。これは、モバイル・ユニットの移動に起因する発射角（ａｎｇｌｅ  ｏｆ  ｄｅｐａｒｔｕｒｅ）の変化に関して通常の時間スケールである。
【００４３】
ビーム・パターン・シーケンスは、半静的である。好ましくは、単純な場合に、すべてのビーム・パターン・シーケンスが、すべての基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７で同一である。すべての基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７でのビーム・パターン・シーケンスは、複数のタイム・スロットで異なるオフセットを有する。隣接する基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７のクラスタの各基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７の可能な異なるビーム・パターン・シーケンスをリストするテーブルを提供することが可能である。
【００４４】
しかし、アンテナ・ユニット２１２によって基地局２１のセクタに適用される新しいビーム・パターン・シーケンスとしての最適ビーム・パターンの最適選択は、信号品質測定値または１つもしくは複数の信号品質パラメータの計算を必要とする。隣接する基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７のクラスタ内では、単純な適合手順を提供するために、ある時に１つの基地局だけがそのビーム・パターン・シーケンスを変更することを検討しなければならない。好ましくは、１秒または１０秒おきに、隣接する基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７のクラスタの別の基地局が、現在のビーム・パターン・シーケンスを最適ビーム・パターン・シーケンスである新しいビーム・パターン・シーケンスに置換することによってそのビーム・パターン・シーケンスを改善するために１つまたは複数の信号品質パラメータの計算をトリガしている。１つまたは複数の信号品質パラメータの計算は、モバイル・ユニットによって実行される。この計算をトリガした基地局は、計算された１つまたは複数の信号品質パラメータに対応する結果をモバイル・ユニットから受信する。受信された結果に応じて、基地局は、新しいビーム・パターン・シーケンスを選択する。好ましくは、各モバイル・ユニットは、その最良のビーム・インデックスまたは最良のビーム・パターン・シーケンスをフィードバックする。最良のビーム・インデックスが、動作のすべてのモードでフィードバックとして使用可能であることが、常に仮定される。その場合、「最良のビーム・パターン・シーケンス」のフィードバックは、この自己最適化ビーム・パターン・シーケンス適合手順がトリガされる場合に、追加して要求される。ビーム・インデックスは、ビーム・パターン・シーケンスを識別するためのラベルである。
【００４５】
さらに、適合スケジューリングが望まれる場合には、その時間−周波数−符号リソースのＳＩＮＲも、モバイル・ユニットによってフィードバックされる。
【００４６】
その現在適用されているビーム・パターン・シーケンスを変更することを望む基地局２１を、トリガ基地局と呼ぶ。トリガ基地局２１は、隣接する基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７のクラスタのすべての隣接する基地局２２、２３、２４、２５、２６、２７に知らせる。トリガ基地局が、すべての既存ビーム・パターン・シーケンスにまたがる完全な検索をトリガすることが可能である。好ましくは、すべての既存ビーム・パターン・シーケンスのテーブルすなわちパターン・テーブルは、隣接する基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７のクラスタの１つまたは複数の基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７に設けられるデータ・ベースで保持される。多数のビーム・パターン・シーケンスが使用可能である場合には、検索は、既存ビーム・パターン・シーケンスのサブセットにまたがって実行される。
【００４７】
隣接する基地局２２、２３、２４、２５、２６、２７は、それらのセクタ内のそれらに関連するモバイル・ユニットをトリガする。モバイル・ユニットは、デフォルトで、現在適用されているビーム・パターン・シーケンスのＳＩＮＲを計算する。ＳＩＮＲは、周波数選択性とすることができる。さらに、モバイル・ユニットは、トリガ基地局２１のすべての潜在的なビーム・パターン・シーケンスを考慮に入れることによってＳＩＮＲを計算しなければならない。隣接する基地局２２、２３、２４、２５、２６、２７は、モバイル・ユニットによって計算された結果を収集する。隣接する基地局２２、２３、２４、２５、２６、２７は、これらの収集された結果をトリガ基地局２１に送信する。トリガ基地局２１は、モバイル・ユニットのＳＩＮＲを含む受信された結果に基づいて、推定された潜在的に最高のスループットをもたらすビーム・パターン・シーケンスを選択する。
【００４８】
フィードバック・シグナリング・オーバーヘッドを減らすために、その代わりに、各モバイル・ユニットは、計算結果として計算された１つまたは複数の信号品質パラメータを送信するのではなく、好ましいビーム・パターン・シーケンスだけをフィードバックする。モバイル・ユニットの計算された結果は、それらのそれぞれに割り当てられた隣接する基地局２２、２３、２４、２５、２６、２７によってカウントされる。隣接する基地局２２、２３、２４、２５、２６、２７は、モバイル・ユニットの比較的に多数に好ましい、隣接する基地局２２、２３、２４、２５、２６、２７のモバイル・ユニットによって好まれるビーム・パターン・シーケンスを判定するか選択することができる。これで、この選択を、隣接する基地局２２、２３、２４、２５、２６、２７によってトリガ基地局２１に戻ってシグナリングすることができる。トリガ基地局２１は、隣接する基地局２２、２３、２４、２５、２６、２７と同一の形で、そのセクタの新しいビーム・パターン・シーケンスとしてその好ましいビーム・パターン・シーケンスを選択することができる。
【００４９】
手短に言うと、モバイル・セルラ・ネットワークでビーム・フォーミングを制御する方法は、次のとおりである。
隣接する基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７のクラスタの基地局のうちでトリガ基地局２１として働く基地局２１が、クラスタのすべての隣接する基地局２２、２３、２４、２５、２６、２７に知らせる。トリガ基地局２１は、トリガ基地局２１のアンテナ・ユニット２１２を制御して、セル１１のセクタ１１ａ、１１ｂ、１１ｃに適用されるビーム・パターン・シーケンスを変更し、ここで、それぞれのセクタ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ上のビーム・パターン・シーケンスの事前定義のセットの複数の異なるビーム・パターン・シーケンスが、順々に適用される。トリガ基地局２１は、隣接する基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７のクラスタ内に配置された１つまたは複数のモバイル・ユニットをトリガして、トリガ基地局２１によって現在適用されているビーム・パターン・シーケンスの１つまたは複数の信号品質パラメータを計算する。
【００５０】
さらに、１つまたは複数のモバイル・ユニットによって受信されたパイロット信号を評価することによって、セクタに適用されるビーム・パターン・シーケンスの変化から生じる信号品質パラメータをシミュレートすることが可能である。共通パイロットおよびビーム重みのコードブックを有するモバイル通信システムでは、トリガ基地局は、そのパターンを変更する必要がない。モバイルは、これらの共通パイロットに基づいて生チャネルのチャネル推定を行い、これで、異なる代替ビーム・パターン・シーケンスをテストすることができる。これは、有効チャネルを計算することによって行われ、この有効チャネルは、生チャネル行列とビーム・パターン・シーケンスのビーム・サブセットからの対応するビーム・インデックスのビーム重みベクトルとの積である。ビーム重みを、モバイル・ユニットに格納されたテーブルから単純に読み出すことができる。これらの有効チャネルに基づいて、たとえば、結果のＳＩＮＲを推定することができ、このＳＩＮＲを最大にする「ビーム・パターン・シーケンス」を選択することができる。
【００５１】
トリガ基地局２１は、１つまたは複数の計算された信号品質パラメータに基づいて、事前定義のビーム・パターン・シーケンスのセットから最適ビーム・パターン・シーケンスを選択することができる。トリガ基地局のアンテナ・ユニット２１２は、セル１１のセクタ１１ａ、１１ｂ、１１ｃまたはそれぞれのセクタに、新しいビーム・パターン・シーケンスとして最適ビーム・パターン・シーケンスを適用する。
【００５２】
図２および図３によって、本発明の好ましい実施形態のさらなる例を提示する。各基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、および２７は、それぞれセル１１、１２、１３、１４、１５、１６、および１７に割り当てられる。各セル１１、１２、１３、１４、１５、１６、および１７は、さらなるラベルａ、ｂ、およびｃによって示される３つのセクタを含む。基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、および２７のそれぞれは、４要素線形アレイとして形成されたアンテナ・ユニットを備える。このアンテナ・ユニットを用いて、９つの異なるビーム３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９が、サイド・ローブ抑圧のためのテーパー付けを含めて、図３に従って形成される。
【００５３】
これらの９つのビーム３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９を用いて、それぞれが３つのビームを含む３つのサブセットが形成される。３つのビームを含む各サブセットは、図１に従ってビーム・パターン・シーケンスを形成する。
【００５４】
【表１】
2011523818.tif 000003
【００５５】
【表２】
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【００５６】
たとえば、パターン・インデックス２は、ビーム３１、３４、３７を含むサブセット１のビームを順次適用し、その後、ビーム３３、３６、３９を含むサブセット３、さらに、その後、ビーム３２、３５、３６を含むサブセット２を適用し、その後、サブセット１を用いて最初からもう一度開始すると見ることができる。
【００５７】
同一のパターン・インデックスが、セクタ間干渉またはセル間干渉の回避を保証するために、ある基地局の３つすべてのセクタで使用される。
【００５８】
図２に、７つの隣接する基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７の例示的展開を示す。各基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７は、信号品質パラメータの計算すなわちそのビーム・パターン・シーケンス測定のトリガのために割り当てられた異なる時間を有する。たとえば、基地局２１は、時刻ｔに開始し、時刻ｔ＋７、ｔ＋１４などに次の測定をトリガする。基地局２２は、その測定を時刻ｔ＋１、ｔ＋８、ｔ＋１５などにトリガする。ここで、隣接する基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７のこの基本的なクラスタを、７つを超える基地局を提供するより大きい区域および／またはモバイル・セルラ・ネットワークのために繰り返すことができる。
【００５９】
モバイル・セルラ・ネットワークは、当初に、パターン・インデックス１を有するビーム・パターン・シーケンスを使用して、すべての基地局から開始する。時刻ｔに、基地局２１が、パターン測定すなわち１つまたは複数の信号品質パラメータの計算をトリガし始める。基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７に割り当てられたすべてのモバイル・ユニットは、基地局２１がパターン・インデックス１から６までを使用しているという仮定の下で、６つの追加のＳＩＮＲ値を計算しなければならない。基地局２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７の推定合計スループット全体で最良の結果をもたらすパターン・インデックスを有するビーム・パターン・シーケンスが、基地局２１によって最適ビーム・パターン・シーケンスとして選択される。基地局２１は、対応するパターンに切り替える。最後に、基地局２１の新しいパターンが、すべてのさらなる基地局２２、２３、２４、２５、２６、２７にシグナリングされる。隣接する基地局２２、２３、２４、２５、２６、２７は、それらの関連するモバイル・ユニットに、ビーム・パターン・シーケンスの変更について知らせる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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