(57)【要約】  本発明は移動体無線通信システムのパフォーマンスを改善する方法に関するものである。ここで、移動体無線通信システムは、通信システムの中のユーザ装置と通信を行うための少なくとも１つの固定無線送信機を備え、無線送信機はアンテナパターンが可変なアンテナシステムに接続される。本方法は、複数のユーザ装置送信サンプルに関する伝搬方向の情報を受信するステップと、無線トランシーバからの共通チャネルの通信を行うための活性方向を、伝搬方向の情報に基づいて選択するステップ（３０３）と、共通チャネルの通信を行うために使用するアンテナパターンを、選択された活性方向に従って調整するステップであって、活性方向として選択されなかった少なくとも１つの方向の利得が選択された活性方向の利得と比較して低くなるように調整するステップ（３０５）とを備える。ユーザ装置送信サンプルは、ある時点でユーザ装置と固定無線送信機との間で通信を成功させた少なくとも１つの伝搬方向に関連する情報を含む。【選択図】図３
2010533391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体無線通信システム（１００）のパフォーマンスを改善する方法であって、
前記移動体無線通信システムは、該移動体無線通信システム内のユーザ装置（１１５）と通信するための、アンテナパターンが可変なアンテナシステム（１１３）と接続された少なくとも１つの固定無線送信機（１１０）を備え、
前記方法は、
複数のユーザ装置送信サンプルに関連する伝搬方向の情報を受信する受信工程であって、前記ユーザ装置送信サンプルは、ある時点で前記ユーザ装置と前記固定無線送信機との間で通信を成功させた少なくとも１つの伝搬方向に関連する情報を含む、受信工程と、
前記固定無線送信機からの共通チャネルの通信のための活性方向を、前記伝搬方向の情報に基づいて選択する選択工程（３０３）と、
前記共通チャネルの通信に利用される前記アンテナパターンを、前記活性方向として選択されなかった少なくとも１つの方向の利得が、選択された前記活性方向の利得よりも低くなるように、前記選択された活性方向に従って調整する調整工程（３０５）と
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記固定無線送信機は、公称セルエリアにサービスし、
前記調整工程は、前記活性方向として選択されていない少なくとも１つの方向における送信電力が、前記固定無線送信機と距離を隔てて位置するユーザ装置との通信を成功させるために要求される送信電力よりも低くなるように実行され、
前記距離は、前記固定無線送信機と前記公称セルエリアの前記少なくとも１つの方向における境界との間の距離よりも小さいこと
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記伝搬方向に関連する情報は、通信信号の方位、仰角、または、偏波の少なくとも１つに関連する情報を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記伝搬方向の情報の少なくとも一部を取得するために、少なくとも１つのユーザ装置から前記固定無線送信機へ送信された無線信号の前記固定無線送信機における到来方向を測定する測定工程（３００）をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記固定無線送信機から送信された無線信号の発信方向に関連する情報を記録する記録工程と、
前記記録された情報を、前記無線信号を受信したユーザ装置から送信された少なくとも１つのユーザ装置送信サンプルと関連づける関連づけ工程と
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記記録工程では、前記固定無線送信機から前記ユーザ装置へ送信された信号に含まれる、前記無線信号が送信された方向を識別する方向識別子を記録することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記固定無線送信機を囲むエリアの、推定無線伝搬特性に基づくシミュレーションから、到来方向に関連する情報を取得する取得工程（３００）をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
活性方向を含む方向クラスタのセットを識別し、識別された前記方向クラスタに基づいてクラスタマトリックスを生成する工程をさらに備え、
前記アンテナパターンの調整工程が、前記クラスタマトリックスにできるだけ対応するように前記アンテナパターンを調整する工程を含む
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記選択工程が、
関連ユーザ装置送信サンプルのセットについて、強い送信方向を識別する工程（５００）と、
余剰方向を識別するために、異なるユーザ装置送信サンプルの送信方向を比較する工程（５０５、６０５、６１０、７００、７１０）と、
前記余剰方向と識別されなかった方向を前記活性方向として選択する工程（５１０、７０５、７１５）と
を含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記固定無線送信機の公称カバーエリアは、各伝搬方向が、方向空間セクションによってカバーされるように複数の方向空間セクションに分割され、
前記方法は、
ユーザ装置送信サンプルの方向について、１つ又は複数のどの方向空間セクションが該ユーザ装置送信サンプルの方向をカバーしているかを識別する工程を更に備え、
前記アンテナパターンの調整工程は、少なくとも１つの方向空間セクションをカバーするように前記アンテナパターンを調整する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
共通チャネルの送信方向をブロックする工程をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記調整工程において取得された前記アンテナパターンではカバーされていないユーザ装置を検出するために、前記活性方向として選択されていない少なくとも一方向の送信電力が一時的に強化されるように前記アンテナパターンを一時的に変更する一時変更工程をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
一時的に強化された前記方向においてユーザ装置からランダムアクセス・メッセージを受信した場合に、変更前のアンテナパターンによりカバーされた方向において前記ランダムアクセス・メッセージを受信したかどうかをチェックし、もし、そうでない場合には一時的に包含された方向を前記アンテナパターンに含める工程を
さらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記一時変更工程は、一時的に包含されるべき方向に対してビーム掃引を行うことにより実行されることを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記固定無線送信機と前記ユーザ装置との間で送信される信号の伝送路損失を測定する工程と、
前記ユーザ装置のユーザ装置送信サンプルに含まれる方向において計測された前記伝送路損失に従って、共通チャネル送信の電力を調整する工程と
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の方法の各工程をコンピュータに実行させるプログラムコード部を含むコンピュータプログラム。
【請求項１７】
移動体無線通信システム（１００）のパフォーマンスを改善する装置であって、
前記移動体無線通信システムは、少なくとも１つのユーザ装置（１１５）と、アンテナパターンが可変なアンテナシステム（１１３）と接続された少なくとも１つの固定無線送信機（１１０）とを備え、
前記装置は、
複数のユーザ装置送信サンプルに関連する伝搬方向の情報を受信するように構成された受信手段（８００）であって、前記ユーザ装置送信サンプルは、ある時点でユーザ装置と前記アンテナパターンが可変であるアンテナシステムに接続された第１の固定無線送信機との間で通信を成功させた少なくとも１つの伝搬方向に関連する情報を含む、受信手段と、
前記第１の固定無線送信機からの共通チャネルの通信のための活性方向を、前記伝搬方向の情報に基づいて選択するように構成された選択手段（８０５）と、
前記第１の固定無線送信機の前記アンテナシステムと接続可能であって、前記第１の固定無線送信機の前記アンテナシステムからの前記共通チャネルの通信に利用される前記アンテナパターンを、前記活性方向として選択されなかった少なくとも１つの方向の利得が、選択された前記活性方向の利得よりも低くなるように、前記選択された活性方向に従って調整するように構成された調整手段（８１０）と
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１８】
前記受信手段は、前記伝搬方向の情報が前記固定無線送信機により受信した無線信号から決定可能となるように、前記第１の固定無線送信機の前記アンテナシステムと接続可能であることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記受信手段は、前記伝搬方向の情報が１以上のユーザ装置から受信可能となるように、前記第１の固定無線送信機の前記アンテナシステムと接続可能であることを特徴とする請求項１７または１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記受信手段は、前記伝搬方向の情報が前記移動体無線通信システム内のノードから受信可能となるように、前記ノードと接続可能であることを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
請求項１７乃至２０のいずれか１項に記載の装置を含む無線基地局。
【請求項２２】
少なくとも１つの固定無線送信機（１１０）を備える移動体無線通信システム（１００）と通信するためのユーザ装置（１１５）であって、
前記固定無線送信機から第１の無線信号を受信し、
前記第１の無線信号に含まれる、前記固定無線送信機で該第１の無線信号が送信された方向を識別する方向識別子を識別し、
前記方向識別子を示す第２の無線信号を前記固定無線送信機に送信する
ように構成されていることを特徴とするユーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動体無線通信の分野に関する。また、特に、移動体無線通信システムの中での共通無線チャネルの伝送に関する。
【背景技術】
【０００２】
セルラ移動体無線通信システムにおいては、無線接続への擾乱を最小にするために、セル間の干渉を最小に保持することが極めて重要である。これは、セルの中で、周波数領域において、近隣セルで使用されている周波数から十分に離れた周波数を使用し、周波数再使用距離を十分に大きく保持することにより達成することができる。しかしながら、移動体無線通信が利用できる周波数範囲は限定されているので、大きな周波数再使用距離は、移動体無線通信システムの低い容量を意味する。従って、セル間の干渉を最小に保持したままで、周波数再使用距離を低減する方法を見いだすことが望ましい。
【０００３】
干渉を低減した状態で周波数再使用距離の低減を達成するために、専用チャネルに対してビーム形成アンテナを使用し、特定のユーザ装置に向けられて専用チャネルが運ぶ信号をビーム形成アンテナによって送信するようにすることができる。このビーム形成アンテナは、送信無線基地局に関してユーザ装置が位置している方向にビームを送信する。ビーム形成は、送信ビームの形状および方向が固定または準固定されている場合には固定ビーム形成アンテナを使用することによって、または、ビームの方向および形状の少なくともいずれかが、ビーム形成アンテナから送信された信号が向けられたユーザ装置から受信する信号に応答して調整される場合には、適応ビーム形成アンテナによって達成することができる。
【０００４】
専用チャネルに対してビーム形成アンテナを使用することにより、セルの中で専用チャネルの送信によって近隣セルに対して引き起こす干渉と、無線基地局の電力消費とを低減することができる。しかしながら、例えばランダムアクセスチャネル、ブロードキャストチャネル、およびパイロットチャネル等の共通チャネルに関しては事情が異なる。共通チャネルは、まだランダムアクセスを実行していないユーザ装置も含めて、セルの中のすべてのユーザ装置によって検出可能でなければならない。従って、共通チャネル信号を受信する可能性のある受信機の位置、またはその存在さえも分かっていない場合には、共通チャネル信号は、意図する受信機の位置の方向に対応する特定の方向に送信することはできない。
【発明の概要】
【０００５】
本発明に関連する課題は、いかにして移動体無線通信システムのパフォーマンスを改善するかという課題である。
【０００６】
この課題は移動体無線通信システムのパフォーマンスを改善する方法によって検討される。この移動体無線通信システムは、通信システム内でユーザ装置と通信を行うための、少なくとも１つの固定無線送信機を備え、無線送信機はアンテナパターンが可変なアンテナシステムに接続される。本方法は、複数のユーザ装置送信サンプルに関する伝搬方向の情報を受信する工程を備え、ユーザ装置送信サンプルは、ある時点でユーザ装置と固定無線送信機との間で通信を成功させた少なくとも１つの伝搬方向に関連する情報を含む。本方法は、無線送信機からの共通チャネルの通信に対して活性方向を、伝搬方向の情報に基づいて選択する工程と、共通チャネルの通信に対して使用するアンテナパターンを、活性方向として選択されなかった少なくとも１つの方向の利得が、選択された活性方向の利得よりも低くなるように、選択された活性方向に従って調整する工程とをさらに備える。
【０００７】
この課題は移動体無線通信システムのパフォーマンスを改善するための装置によってさらに検討される。ここで、移動体無線通信システムは、少なくとも１つのユーザ装置と、アンテナパターンが可変なアンテナシステム（１１３）に接続された少なくとも１つの固定無線送信機とを備える。本発明による装置は、複数のユーザ装置送信サンプルに関する伝搬方向の情報を受信するよう構成された受信手段を備え、ユーザ装置送信サンプルは、ある時点でユーザ装置と固定無線送信機との間で通信を成功させた少なくとも１つの伝搬方向に関連する情報を含む。本装置は、無線送信機からの共通チャネルの通信に対する活性方向を、伝搬方向の情報に基づいて選択するよう構成された選択手段と、共通チャネルの通信のために使用するアンテナパターンを、活性方向として選択されなかった少なくとも１つの方向の利得が選択された活性方向の利得よりも低くなるように、選択された活性方向に従って調整するよう構成された調整手段とをさらに備える。
【０００８】
本発明によって、移動体無線通信システムにおいて、ビーム形成アンテナパターンを使用して共通チャネルを通信することが達成される。移動体無線通信システムにおける干渉を軽減することができ、無線カバレッジと電力消費との関係を改善することができる。
【０００９】
本発明とその利点のより完全な理解のために、本発明は、添付の図面とともに以下の記述で説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】移動体無線通信システムにおけるセルを示す図である。
【図２】ユーザ装置が屋内に設置された場合（図２ａ）と、屋外に設置された場合（図２ｂ）の、同一の無線基地局での到来方向に対応した測定点を示すグラフである。
【図３】本発明の方法の実施形態を示すフローチャートである。
【図４】複数のユーザ装置送信サンプルに対する無線基地局での伝搬方向を方位角−仰角平面にプロットした図である（シミュレーション結果）。
【図５】本発明の方法の実施形態に従った、共通チャネル送信アンテナシステムの活性エリアを選択する方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の方法の実施形態に従った、共通チャネルを送信するアンテナシステムの活性エリアを選択する方法を示すフローチャートである。
【図７】基地局における送信方向が一般的にクラスタ状になっている場合に活性エリアを選択する方法の実施形態を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態を含む無線基地局を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は移動体無線通信システム１００を示す。移動体無線通信システム１００のカバーエリアは複数のセル１０５に分割され、それぞれのセルは無線基地局１１０の中の無線トランシーバによってサービスが提供される。無線基地局はアンテナシステム１１３をさらに備え、アンテナシステム１１３は１つ以上のアンテナを含むことができる。セル１０５の中の複数のユーザ装置１１５は、無線インタフェース１２０を使用することにより無線基地局１１０を介して通信することができる。
【００１２】
移動体無線通信システムにおいては、ビーム形成アンテナを使用してユーザ装置１１５と専用チャネルで通信することができる。ビーム形成した無線ビームのアンテナパターン、即ち強度は、一般には、セル１０５の中の特定の１つまたは複数の部分に集中されて、そのビーム形成した無線ビームを使用して、無線エネルギーが十分である領域の中に位置するユーザ装置１１５と通信を行うことができる。ビーム形成した無線ビームが、適応的ビーム形成が可能なアンテナシステム１１３を使用して生成される場合には、ビーム形成した無線ビームのアンテナパターンの方向および形状の少なくともいずれかは、時間的に変化させることができる。
【００１３】
ビーム形成アンテナは、位置が分かっている特定のユーザ装置１１５への専用チャネルの通信、および、そのユーザ装置１１５からの専用チャネルの通信のために使用することができ、それが有利である。無線基地局１１０から共通チャネルの送信を行うためにビーム形成アンテナを使用することは、不適当であると伝統的には考えられてきた。これは、共通チャネルはセル１０５の公称カバーエリアのいずれの場所においても検出が可能である必要があるからである。
【００１４】
しかしながら、本発明に従えば、無線基地局１１０の周囲のエリアの無線伝送特性が推定可能であるならば、ビーム形成アンテナを使用して共通チャネルの通信を行うことができる。
【００１５】
無線信号の伝搬路の研究により、無線基地局１１０における無線ビームの到来方向（ＤｏＡ：Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｒｒｉｖａｌ）は、しばしば無線基地局１１０の近傍における対象物に基づいて、仰角（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）、方位角（ａｚｉｍｕｔｈ）および偏波角（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）により決定されることがわかった。従って、基地局を設置する多くの場合は、無線基地局１１０が通信を行うユーザ装置１１５の位置に対するＤｏＡの依存性は小さい（「小マイクロセル内のＭＩＭＯチャネル特性 (MIMO Channel Characteristics in a Small Microcell)」、J.Medbo, M.Riback, M.Riback, J-E Berg, Proceedings of IEEE VTC'05, Dallas, 2005年9月、及び、「都市環境における移動体無線チャネルのワイドバンド３Ｄ特性 (Wideband 3-D characterization of Mobile Radio Channels in Urban Environment)」、J．Lauria、他、IEEE Transactions on Antenna and Propagation、5巻、2号、233-243ページを参照）。
【００１６】
本発明は、これらの研究における発見を使用して共通チャネルの通信においてビーム形成を可能にするものである。無線基地局１１０に到来する無線信号の到来方向、および、無線基地局１１０からユーザ装置１１５に送信する無線信号の発信方向（ＤｏＤ：Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｄｅｐａｒｔｕｒｅ）の少なくともいずれかに関する情報を収集することにより、無線基地局１１０から共通チャネルの送信を行うために使用する無線ビームのアンテナパターンの形状を調整することができる。これにより、アンテナパターンは方位角、および／または仰角、および／または偏波角において、無線基地局１１０の公称カバレッジよりも狭い範囲をカバーするが、しかしそれでも十分なカバレッジを得ることができる。例えば、もし無線基地局１１０が３セクタのサイトに位置しているとすれば、方位角での公称カバレッジは一般には１２０度であるだろう。本発明の教示を使用することにより、共通チャネルの送信のために使用するアンテナパターンを調整して、方位角１２０度すべてをカバーするのではないが、それでもセル１０５の中の活性方向すべてをカバーすることができる。本明細書においては、アンテナパターンという用語は、無線基地局１１０からの発信強度の方向に対する依存性を有するものとして解釈されるべきである。これはまた、方位角、仰角、および偏波角の少なくともいずれかにおける方向の関数として、利得として表現することもできる。
【００１７】
図２は、２つの著しく異なる位置にあるユーザ装置１１５から受信した信号について入射方位角を測定することにより、無線基地局１１０について得られたＤｏＡの測定値の一例を示す。受信信号の仰角および偏波角の測定に対して、同様なグラフをプロットすることができるであろう。
【００１８】
[図２]
図２ａはユーザ装置１１５が屋内に位置している場合の、ユーザ装置１１５からの受信信号の測定結果を示す。また、図２ｂはユーザ装置１１５が屋外に位置している場合の、ユーザ装置１１５からの受信信号の測定結果を示す。それぞれのプロットにおける異なる測定結果は基本的に、測定信号が異なる伝搬路を通ることに対応している。方位角の測定結果は、受信信号の伝搬路長と対応づけてプロットされており、また、測定信号の信号強度は測定のプロット点の影（明るさ）で示されている（プロットの右側の目盛り参照）。
【００１９】
図２の例において、無線基地局１１０に入射する信号の方位角は、図２ａと図２ｂで示されるユーザ装置１１５の２つの位置に対して非常に類似していると見ることができる。さらなる測定によると、セル１０５の内部の、送信を行っているユーザ装置１１５のほとんどの位置でこのような類似性が一般的に得られることが示される。
【００２０】
[図３]
本発明の方法の１つの実施形態を図３に示す。ステップ３００において、無線基地局１１０から無線基地局１１０によってサービスが提供されている複数のユーザ装置１１５へ、また、無線基地局１１０によってサービスが提供されている複数のユーザ装置１１５から無線基地局１１０へ通信される無線信号の到来方向および発信方向の少なくともいずれかに関して情報が収集される。これらの収集された情報は、以下では、伝搬方向情報（ＤｏＰ情報：Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ−ｏｆ−Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）と呼ぶことにする。ここで、ノードの伝搬方向という用語は、ノードにおける到来方向ばかりでなくノードからの発信方向をも含むと理解されるべきである。ＤｏＰ情報は典型的に、複数のユーザ装置送信サンプルに基づくであろう。そしてユーザ装置送信サンプルは、ユーザ装置１１５と無線基地局１１０との間の通信を、ある特定時点（その時点に、ユーザ装置は既知あるいは未知の、ある特定の場所に位置していた）で成功裏に確立させた無線基地局１１０における少なくとも１つの伝搬方向に関する情報を含む。ユーザ装置送信サンプルは、その特定時点に無線基地局１１０とユーザ装置１１５との間の通信のために使用することができると考えられる全ての送信方向、または、成功裏な通信を可能とする伝搬方向を選択してそれら（例えば、最も強い方向）を含むことができるであろう。
【００２１】
ステップ３００におけるＤｏＰ情報の収集は、例えば、セルの中の異なるユーザ装置１１５から送信される信号の基地局１１０における到来方向を異なる時点において測定することにより実行することができる。この異なる時点は、この目的のためのテストセッション設定の時か、または進行中のトラフィックセッションの時であってもよい。ＤｏＰ情報はまた、セル１０５の中の異なる（既知または未知の）場所に位置する、複数の異なるユーザ装置１１５へ送信される信号に対する発信方向を識別することによって取得することができる。この信号は、この目的のためのテストセッション設定の時か、または進行中のトラフィックセッションの時に無線基地局１１０から送信され、ユーザ装置が検出することができる信号である。ＤｏＰ情報を取得するさらに別の様式は、セル１０５の中における環境の無線伝搬特性に基づいた伝送のシミュレーションを実行することである。無線チャネルのアップリンク部分とダウンリンク部分の長期間平均の相反性を仮定することは一般的に可能であり、従って、ある特定のユーザ装置１１５から信号を受信した方向に、無線基地局１１０から送信される信号は、その特定のユーザ装置１１５の位置に到来する無線信号となるであろう。以下では、信号の方向とは、その信号の方位、その信号の仰角、またはその信号の偏波の内の少なくとも１つであると解釈することにする。受信または送信された信号のＤｏＰ情報は、その信号の仰角、その信号の方位、およびその信号の偏波の少なくともいずれかに関することができる。
【００２２】
ステップ３００において収集されたＤｏＰ情報に基づいて、図３のステップ３０３において活性方向が選択される。ここで、活性方向とは、共通チャネルの送信および受信の少なくともいずれかのために使用されるアンテナパターンによってカバーされるべき方向のことである。ステップ３０３で選択された活性方向の組は、活性エリアと呼ぶことにする。一般に、ステップ３０３においては、共通チャネルに対して使用するべきアンテナパターンの、希望するカバーエリアを達成すると考えられる、最小の活性エリア（方位、仰角、および偏波の少なくともいずれかにおけるエリア）を識別することが望ましい。
【００２３】
ステップ３０５において、セル１０５の中で共通チャネルの送信のために使用するアンテナパターンは、ステップ３０３において選択された活性方向に従って、活性でない方向に送信される無線エネルギーが活性方向に送信される無線エネルギーと比較して低減されるように調整される。活性でない方向に送信される無線エネルギーは最小にされることが有利である。例えば、選択された活性方向が一組の方向クラスタの中に現れた場合には、共通チャネルの送信のために使用するアンテナパターンは、この方向クラスタの組をカバーするよう調整することができればそれが有利であろう。また、方向クラスタの組の中に含まれない方向への送信無線エネルギーは最小化されるべきことが望ましい。
【００２４】
さらに、アンテナパターンの利得は、異なる活性方向の間で変化させることができる。従って、１つの活性方向における利得は、例えば、異なる方向での伝搬路損失によって、およびセル１０５の公称カバーエリアの形状等によって、別の活性方向における利得と比較して高くすることができる。活性方向でのアンテナパターンの利得は、共通チャネルの、カバレッジ、送信電力、および干渉を最適にするよう適合させることができる。図３の方法の特別な場合では、すべての公称送信方向において利得が存在することが望ましく、またアンテナパターンの理想的な利得は方向の関数である。この特別な場合は、最低の利得を有する方向は活性方向であるとは選択されず、活性でない方向であると見ることができる。すなわち、この特別な場合には、活性でない方向での利得は、比較して低い値に設定されるが、最小化されることはない。
【００２５】
ＤｏＰ情報の収集が活性方向の選択を実行するエンティティとは異なるエンティティで実行される場合には、例えば、収集がユーザ装置１１５の中でまたはシミュレーションに使用するコンピュータシステムの中で実行される場合には、図３のフローチャートは、収集を実行するエンティティから選択を実行するエンティティに、ＤｏＰ情報を送信するステップを含むであろう。同様に、活性方向の選択が無線基地局１１０の外部で実行される場合には、フローチャートは、アンテナパターンの調整に関する情報を、選択を実行するエンティティから無線基地局１１０に送信するステップを含むであろう。
【００２６】
アンテナパターンの適合を容易にするためには、マルチ要素（ｍｕｌｔｉ−ｅｌｅｍｅｎｔ）アンテナ（アンテナアレイ）を備えるアンテナシステム１１３を使用することができれば、それが有利であろう。アンテナを設定するときに、アンテナ要素からの送信を個別の要素の調整を基本として行うことができる場合には、アンテナアレイの要素のビーム形成重みを適当な様式で調整することにより、アンテナパターンを調整することができるであろう。２つ以上の固定アンテナパターンによって送信ができるようアンテナアレイを接続する設定の場合には、それぞれの固定アンテナパターンの送信強度を調整することにより、合成したアンテナパターンとして調整することができる。例えば、固定アンテナパターンは、全ての関連する方向／方向クラスタをカバーするように時間で切り替えることができるであろう。または、２つ以上の固定アンテナパターンを同時に使用して、同一のまたは異なる送信電力で送信を行うことができるであろう。固定アンテナパターンを切り替える場合には、測定によれば方向クラスタの数は一般的には少ないことが示されているので、切り替え周期を完了するのに必要な時間を相当程度短くすることができるであろう。適応アンテナパターンを得る代替の様式は、アンテナシステム１１３のアンテナアレイの中のアンテナの機械的チルトおよび回転の少なくともいずれかを行うための電気機械的手段を備えるアンテナシステム１１３を使用することである。
【００２７】
共通チャネルの送信を行うために使用するのと同じアンテナシステム１１３はまた、図３のステップ３００におけるＤｏＰ情報の収集のために使用することができる。アンテナシステム１１３を使用してＤｏＰ情報の収集が実行されるときに、アンテナシステム１１３の中でアップリンクに複数の無線チェーン（＞１）を使用することができれば、それが望ましい。ここで、無線チェーンという用語は、受信機および送信機の少なくともいずれかの無線周波数の部分のことを言う。ステップ３００におけるＤｏＰ情報の収集を、無線基地局１１０で受信する信号の到来方向を測定することにより実行する場合には、アンテナパターンが、ステップ３０３において選択される活性方向に適切に適合することを保証するために、無線基地局１１０の送信機（Ｔｘ）の無線チェーンおよび受信機（Ｒｘ）の無線チェーンを結合して校正することが必要であり、これが望ましい。しかしながら、アップリンクで受信電力を測定してＤｏＰ情報を取得する場合と、ダウンリンクでの送信を使用する場合とのどちらに対しても固定のアンテナパターンを切り替えて使用する場合には、基地局の無線チェーンの校正は必要ではない。
【００２８】
ＤｏＰ情報収集の初期段階においては、ユーザ装置１１５の異なる位置に対する強い送信方向はわかってはいない。しかし、無線基地局１１０にはその環境を適応的に学習させることができる。ＤｏＰ情報の収集（また、ＤｏＰトレーニングとも呼ばれる）が実行されるときに、一般に、複数の送信方向は一組の方向クラスタの中に収斂し始めるであろう。ＤｏＰ情報の信頼性を改善するために、図３のステップ３００におけるＤｏＰ情報の収集は、異なる時点で取得された複数のユーザ装置送信サンプルを含み、従って、異なる場所（既知または未知）に位置するユーザ装置１１５との通信が成功裏に達成された送信方向から長期間の総合分布を形成することができれば、それが望ましいことであろう。さらに、長期間の総合分布を収集することにより、信号のアップリンク部分とダウンリンク部分との相反性が改善される。もしＤｏＰ情報として長期間の総合分布が使用されるとすれば、高速フェーディングの効果は平均化されるであろうから、無線チャネルのアップリンク部分とダウンリンク部分との間の電力差は、周波数分割複信（ＦＤＤ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）の場合には非常に小さい値になることが予想される。これはＦＤＭＡ／ＴＤＭＡシステムばかりでなく、ＣＤＭＡシステムにも当てはまる。従って、無線基地局１１０において受信した信号だけからＤｏＰ情報を収集することで、信頼度の高い測定値を得ることができるであろう。
【００２９】
さらに、ＤｏＰ情報は時間ごとに更新されなければならず、それが望ましい。これはセル１０５に中で無線伝送に対する条件が時間的に変化する可能性があるからである。これは例えば、無線基地局１１０の近隣の建物が建てられたり取り壊されたりすること、地形が変化すること等である。図３のステップ３０３および３０５で実行される、活性方向の選択とアンテナパターンの調整は、それに応じて更新されるべきであり、それが望ましい。
【００３０】
本発明の１つの実施形態においては、ＤｏＰ情報は、正規の時間間隔で収集することができる。すなわち、移動体無線通信システム１００において進行中のセッションの信号からＤｏＰ情報を取得することにより、または、ＤｏＰ情報を取得することができる試験信号を送信することにより収集することができる。ＤｏＰ情報の収集は比較的近い時間間隔で実行することができ、それが有利であろう。これは例えば、進行中のセッションの中で信号が受信されるごとに、または、進行するセッション１回ごとに実行することができる。そして、ユーザ装置１１５との通信が成功裏に達成された送信方向の長期間の総合分布は、比較的連続的に更新することができる。収集したＤｏＰ情報に従った、共通チャネルの送信を行うためのアンテナパターンの調整（図３のステップ３０５参照）は、処理の経済性の理由から、典型的に、１日に１回、１週間に１回、または２週間に１回等、より低い頻度で実行することができるであろう。長期間の総合分布は、例えば最近の１０日または３０日等の特定の時間窓の中で得られる、ユーザ装置送信サンプル等を含むことができるであろう。
【００３１】
新しいＤｏＰ情報の収集および／または取得したＤｏＰ情報に従って行うアンテナパターンの調整は、上記で提案したように、例えば正規の時間間隔で起動することができる。新しいＤｏＰ情報の収集および／またはアンテナパターンの調整はまた、例えば呼の損失、またはハンドオーバの失敗等、セル１０５の貧弱なパフォーマンス等の他のイベントによって起動することもできる。収集と調整とは、手動、またはいずれか他の様式で起動することもできる。本発明の実施形態では、上記の起動点の内の１つ、または２つ以上の起動イベントの組み合わせを適用することもできるであろう。
【００３２】
ＤｏＰ情報の収集が無線基地局１１０から送信される信号によって実行される場合には、この目的のために送信される信号は、信号が送信された方向を識別する方向識別子を含むことができれば、これが有利であろう。方向識別子は次に、ユーザ装置１１５によって無線基地局１１０に（または、ステップ３０３におけるＤｏＰ情報の解析を実行するであろう別のノードに）報告し返され、この様式で、この方向識別子を運ぶ信号がユーザ装置１１５で受信されたという事実に関する情報が提供される。従って、この実施形態においては、ユーザ装置１１５は、無線基地局１１０から受信した無線信号の中の方向識別子を識別し、方向識別子を指示する無線信号を、ユーザ装置１１５が方向識別子を受信した基地局１１０に送信するよう適合されるであろう。受信信号の信号強度に関する情報もまた、無線基地局１１０（または他のノード）に伝えられて、信号が送信された方向がその特定のユーザ装置１１５に対して強い方向であったかまたは弱い方向であったかを指示することができれば、それが有利なことであろう。方向領域の高い分解能を得るために、この様式によりＤｏＰ情報を取得する目的で無線基地局１１０から送信するビームは、望ましくは狭くあるべきであろう。試験信号で測定が実行される場合には、方向識別子は試験信号の中に含めることができる。あるいは、方向識別子は、例えば、共通方向識別子チャネルの中に含めることもできるであろう。そして異なる方向識別子は、異なる直交符号に対応させることができればそれが有利であろう。狭いビームが方向角範囲を掃引する代替的実施形態においては、ある特定のユーザ装置１１５によってビームが検出された時刻と、それと対応した時刻に掃引ビームが送信された方向との相関を取ることにより、どの送信方向が、その特定のユーザ装置１１５が検出できる信号を与えるかを識別することができるであろう。この実施形態においては、送信信号が方向識別子を運ぶ必要はないであろう。
【００３３】
複数のユーザ装置送信サンプルが取得されたときには、それぞれには少なくとも１つの成功した方向が含まれており、多くの場合は成功した方向をクラスタとして識別することができる。図４には１つの例として、１組のユーザ装置送信サンプルの方向が仰角と方位角の２次元座標の図面にプロットされている。図４の例では、成功した方向は暗灰色の円形スポットで示され、成功した方向の５つの異なるクラスタを識別することができる。セル１０５の中で、図４のグラフに関した共通チャネルを送信する場合は、共通チャネルの送信のために使用するアンテナパターンは、これらのクラスタをカバーするよう適合させることができれば有利である。この場合、望ましくは、他の方向に送信されるエネルギーは最小にするべきである。明灰色で示される図４の領域は、活性方向のクラスタをカバーするために使用できると考えられるアンテナパターンの１つの例を示す。
【００３４】
上記で議論したように、セル１０５のカバーエリアを保持したまま、共通チャネルを送信する必要がある活性エリア（角度および偏波の少なくともいずれか）は、無線信号の送信がセル１０５の希望したカバーエリアに届く方向または方向クラスタを識別することにより、しばしば抜本的に低減することができる。これは、送信された無線信号が異なる伝搬路に沿って伝搬し、ある１つの方向への送信信号は多くの異なる位置で受信されることがあるからである。最小の活性エリアを決定する１つの方法（図３のステップ３００参照）は試行錯誤によって行われ、アンテナシステム１１３によって与えられる、可能性のある異なるアンテナパターンを、ステップ３００で収集されたＤｏＰ情報と単純に比較することにより、関連するユーザ装置の位置の全てをカバーするアンテナパターンを識別する方法であろう。従って、最も小さいビームエリアを有するアンテナパターンがアンテナシステム１１３によって使用されるべきアンテナパターンとして選択されるであろう。他の方法も活性エリアを決定するための代替として使用することができる。例えば、共通チャネルに対する活性方向の選択は、関連するそれぞれのユーザ装置送信サンプルに対する最も強い方向を識別するステップを含むことができるであろう。さらに、種々の異なるユーザ装置送信サンプルに対して、他の方向における電力の極大値を識別することができればそれが有利である。それぞれのユーザ装置送信サンプルにおいて最も強い方向よりも弱い方向を含めることにより、そして最も強い方向よりも弱い方向も活性方向として選択することを許すことにより、しばしば活性エリアを低減することができる。
【００３５】
[図５]
活性方向を選択するステップの実施形態を図５のフローチャートに示す。これは図３のステップ３０３の実施形態に対応している。ここで、ＤｏＰ情報は、複数のユーザ装置送信サンプルを備え、それぞれのユーザ装置送信サンプルは、セル１０５の中の特定の位置のユーザ装置と、特定時点において通信を成功させた少なくとも１つのＤｏＰを含む。ステップ５００において、関連するユーザ装置送信サンプルに対して最も強い方向を選択する。最も強い方向は以下のように選択することができるであろう。例えば、それぞれのユーザ装置送信サンプルに対して、ｎ個の最も強い方向を選択する、またはこのユーザ装置送信サンプルに対して、受信信号強度が最も強い方向からｍｄＢの範囲の中にある方向を選択する、または十分な信号強度に対応する信号強度要求条件を設定する等である。あるいは、送信が成功した全てのユーザ装置の方向を最も強い方向に含めることもできる。ステップ５０５において、種々の異なるユーザ装置送信サンプルからの方向を比較し、余剰な方向を識別する。ステップ５１０において、余剰な方向であると識別されなかった方向を活性方向として選択する。
【００３６】
[図６]
ステップ５０５においては、それぞれのユーザ装置送信サンプルに対して余剰であると判定された方向は、余剰であると判定されない少なくとも１つの他の方向と合成して、もしそれが余剰な方向であると判定された場合には、その方向を余剰であると判定することができる。これは図６のフローチャートに示されている。ステップ６００において、ステップ５００で識別された全ての強い方向から１つの方向が選択される。ステップ５００では、関連するいずれかのユーザ装置送信サンプルに対して強い方向であると判定された方向を含む。ステップ６０５において、ステップ６００において選択された方向では、関連する全てのユーザ装置送信サンプルに対して他の強い方向と合成して、先のようなことが生ずるか否かを検査する。もし否定であれば、ステップ６２０に進む。もし肯定であればステップ６１０に進み、他の強い方向の少なくとも１つが、関連するそれぞれのユーザ装置送信サンプルに対して余剰であると判定されるか否かを検査する。もし否定であれば、ステップ６２０に進む。もし肯定であれば、ステップ６１５に進み、選択された方向は余剰であると判定される。その後にステップ６２０に進む。ステップ６２０において、全ての強い方向の組から、いずれかの新しい方向が選択されるべきか否かを検査する。もし肯定であれば、再びステップ６００に戻る。もし否定であれば、図５のステップ５１０に進む。ステップ６００における方向の選択は、異なる様式で実行することができる。例えば、より低い信号強度の信号が受信された方向を最初に選択し、より強い方向に対する優先性を与えることができる。２つの方向が同様のエリアのカバレッジを与える場合には、望ましくは、低い方の信号強度を与える方向を余剰であると判定することも可能であろう。
【００３７】
[図７]
関連するユーザ装置送信サンプルに対する最も強い方向に関する情報に基づいて活性方向の最適化を行うために、ステップ５０５においては他の方法を使用することが可能である。例えば、ステップ５００において、最も強い方向が一般的にクラスタ（図４参照）の中で識別される場合には、クラスタの中の余剰な方向を識別するために特に適切な方法をステップ５０５において使用することができる。この方法の１つの例を図７に示す。ステップ７００において、全てのユーザ装置送信サンプルに対して、他のクラスタと合成して生まれるいずれのクラスタも識別し、このクラスタが余剰であるかを判定する。この判定は図６の判定と同様の様式で実行することができるであろう。ステップ７０５において、余剰であると指示されなかったクラスタは活性クラスタとして選択され、この活性クラスタは共通チャネルの送信のために使用されるアンテナパターンによってカバーされなければならない。ステップ７１０において、クラスタの中の方向は解析され、活性クラスタの中のいずれかの方向が余剰であるか否かを検査する。この検査は、余剰な方向に対応する全ての場所に対して、他の方向と合成して、常に余剰であるか否かを検査する（図６参照）。この解析は、特にクラスタの周辺部分にある方向に対して実行することができるであろう。これは、アンテナパターンをクラスタのエリアに適合させることにより得られるカバレッジを低減することなく、クラスタエリアを低減できるか否かを判断するためである。ステップ７１５において、クラスタから余剰な方向を取り除くことによりクラスタエリアが縮小される。
【００３８】
セル１０５の希望するカバレッジを提供するために、個別の方向と方向のクラスタとを合成する必要がある場合がある。そして、活性方向（活性クラスタを含む）の選択はそれに応じて適合させることができる。
【００３９】
[図８]
図８は本発明を実施した無線基地局１１０を示す。図８の無線基地局１１０は、複数のユーザ装置送信サンプルに関する伝搬方向情報を受信するよう構成された受信部８００と、無線基地局から共通チャネルの通信を行うための活性方向を、伝搬方向情報に基づいて選択するよう構成された選択部８０５と、共通チャネルの通信のために使用するアンテナパターンを調整するよう構成された調整部８１０とを含む。共通チャネルの通信のために使用するアンテナパターンは、活性であると選択されなかった少なくとも１つの方向の利得が、選択された活性方向の利得と比較して低いように、選択された活性方向に従って調整される。受信部８００はポート８１５を含み、ポート８１５を介して受信部８００と移動体無線通信システム１００の他のノードとの間の通信を達成することができる。受信部８００は、ＤｏＰ情報を通信することができる接続を介して選択部８０５と接続される。選択部８０５は、選択された方向／方向クラスタ／方向空間セクションに関する情報を伝送することができる接続を介して調整部８１０とさらに接続される。図８の調整部８１０は、接続を介してアンテナシステム１１３とさらに接続される。この接続を介して、共通チャネルの送信のためにアンテナシステム１１３が使用するアンテナパターンの調整に関する命令を通信することができる。アンテナシステム１１３が適応アンテナを含む場合には、これらの命令は、典型的にビーム形成重みを含む。アンテナシステム１１３のアンテナパターンが電気機械的手段によって調整される場合には、これらの命令は、典型的にアンテナシステム１１３のアンテナ要素のチルト／回転を行う命令等を含む。
【００４０】
無線基地局１１０において受信する信号の到来方向を測定することによってＤｏＰ情報を収集する、本発明の実施形態においては、受信部８００は、これらの測定を実行するための手段を含むことができるであろう。その場合には、受信部はアンテナシステムと接続され、このアンテナシステムは、共通チャネルを送信するために使用するアンテナシステム１１３であることができれば、それが有利であろう。ＤｏＰ情報の収集の少なくとも一部がユーザ装置１１５で実行される、本発明の実施形態においては、受信部８００は、アンテナシステムに接続することができるであろう。そしてさらに、受信部８００がＤｏＰ情報を受信することを可能にするためには、アンテナシステム１１３に接続されることが有利であろう。ＤｏＰ情報の収集が、シミュレーションノード等の第３のノードで実行される実施形態においては、受信部８００は、これらの第３のノードから情報を受信するためのインタフェースを含むであろう。受信部８００、選択部８０５，および調整部８１０は、適切なソフトウェアおよびハードウェアの少なくともいずれかによって実施することができる。本発明の他の実施形態においては、受信部８００および選択部の少なくともいずれかは、代替として、無線基地局１１０以外の他のノードの中で実施することができる。
【００４１】
[カバーエリアの小方向空間セクションセットへの分割]
本発明の１つの実施形態においては、ＤｏＰ情報の処理を簡単にするために、セル１０５の公称カバーエリアを小さな方向空間セクションの組に分割することができる。その場合には、ＤｏＰ情報の収集は、ユーザ装置送信サンプルの成功した方向が属する方向空間セクションを識別するステップを含むことができるであろう。この実施形態においては、ユーザ装置送信サンプルの成功した方向が属する方向空間セクションの識別を長期間の総合分布の中に記憶させることで十分であり、正確な方向に関する情報は記憶させる必要はない。従って、この実施形態においては、活性方向の選択は、活性方向空間セグメントの選択へ帰着されるであろう。アンテナシステム１１３のアンテナパターンを、これらの方向空間セクションの異なる組み合わせをカバーするよう適合させるために要求されるいずれのパラメータの設定も、事前に決定しておき、例えば表の中に記憶させておくことができるであろう。活性方向空間セクションとして選択された方向空間セクションの組み合わせが変化したときには、新しく要求されるいずれのパラメータの設定も、この表の中に発見できるであろう。
【００４２】
公称カバーエリアを方向空間セクションの組に分割する１つの例を図４に示す。図４の座標系の四角形は１００の方向空間セクションに分割されている。カバーエリアの空間セクションへの分割は、任意の分解能で行うことができるであろう。この分解能はアンテナパターンの適合を効率よく行うことができる分解能に対応することができれば、それが有利であろう。
【００４３】
この実施形態においては、長期間の総合分布の形で表されるＤｏＰ情報は、複数のユーザ装置送信サンプルに対する成功した方向空間セクションに関する情報を備えており、方位角、仰角、または偏波角の次元の内の少なくとも１つを有する行列の形に構成することができれば、それが有利であろう。多くの場合は、成功した方向はクラスタの形で識別することができるので、この行列はクラスタ行列と呼ぶことができる。クラスタ行列は、例えば、それぞれの方向空間セクションに対して、特定の方向空間セクションで通信が成功したユーザ装置送信サンプルの識別子を含むことができるであろう。また、可能性として、方向空間セクションで受信された信号の電力および／または受信信号の伝搬路損失を含むであろう。あるいは、クラスタ行列は、単に方向空間セクションで通信が成功したユーザ装置送信サンプルの数だけを含むことができるであろう。活性化されるべき方向空間セクションは、クラスタ行列の中の情報に基づいて識別することができる。受信電力に関する情報がクラスタ行列の中に含まれていれば、そしてユーザ装置送信サンプルのサンプリング時間におけるユーザ装置の位置に関する指示を得ることができれば（例えば、伝搬路損失、またはユーザ装置１１５の位置判定のためのいずれか他の手段を使用することにより）、希望するカバレッジを得るための、特定の方向空間セクションへの送信に使用するために必要な最低の電力を推定することができる。
【００４４】
図４のグラフは、それぞれの方向空間セクションにおいて成功したユーザ装置サンプルの数に関する情報を含むクラスタ行列を示す。
【００４５】
[希望しないカバレッジホールを回避するための防止策]
得られたセル１０５のカバーエリアは選択された活性方向によって定義される（図３、５、７のステップ３０３参照）。従って、希望するカバレッジを得るためには、活性方向を選択するためのアルゴリズムは十分な注意を払って選択しなければならない。これは、悪い設計の選択アルゴリズムは、セル１０５の中に希望しないカバレッジホールを生じさせる結果になる可能性があるからである。従って、何らかの防止策を使用してこのような希望しないカバレッジホールを回避することができれば有利である。しかしながら、希望するカバーエリアは公称セルカバレッジと同様にカバレッジホールを含む可能性があることに注意を要する。例えば、地理的なエリアの完全なカバレッジは達成するのが非常に高価である場合には、公称カバレッジエリアの中にカバレッジホールを許容するように選択する場合もある。
【００４６】
この防止策は、ステップ３００において収集されるＤｏＰ情報を更新する手法であると見ることができる。これを基本としてステップ３０３における活性方向の選択が実行される。これらの防止策の１つは、活性でない方向（すなわち、選択された活性エリアの中に含まれない方向）を、ある時間区間の間、活性エリアの中に一時的に含めることであってよいであろう。この時間区間は、少なくとも、ユーザ装置１１５がランダムアクセスを実行するために必要な時間区間に相当した時間である。最小の時間区間は、通常、移動体無線通信の標準規格により変化しており、典型的には秒の桁の時間である。活性でない方向は、いずれか所定の時間間隔で含めることができるであろう。これは、例えば、１日、１週間、または１ヶ月の間隔である。または、例えばセル１０５の負荷が軽い場合には、時に応じて含めることができるであろう。活性エリアの中に活性でない方向を含める含め方として、１度に１つ、または１度にいくつか、または１度に全てといった含め方もあるであろう。
【００４７】
防止策の別の例は、活性エリアの中に含まれない方向を連続的に掃引する別のもう１つのビームを使用することである。典型的な掃引ビーム４００の周囲が図４に示されている。掃引ビーム４００はセル１０５のカバーエリアを掃引することができる。そして、掃引ビーム４００の周囲の中に成功した方向を検出したときに、アンテナパターンが更新されるべきか否かの考察が実行されればそれが有利であろう。掃引ビーム４００のアンテナパターンは、活性エリアの増分ステップを小さくするために、小さな断面にすることができれば有利であろう。再度、ユーザ装置１１５がビームで照射されたときにユーザ装置１１５がランダムアクセスを実行できるように、ビームを十分に低速で掃引しなければならないであろう。
【００４８】
掃引ビーム４００が、１つの活性でない方向を検出したとして、その方向で無線基地局１１０が信号を受信した場合、または送信された信号をユーザ装置１１５が受信した場合には、ステップ３００において収集されたＤｏＰ情報にこの方向を追加することができれば、それが有利であろう。この検出された、成功した方向が既にＤｏＰ情報の中に含まれている場合には、何の行動もとる必要はない。もしそうでない場合には、信号の送信が成功した方向にあるユーザ装置の位置が既に他の方向によってカバーされているか、または、活性エリアの中に含まれていない方向で成功した信号の検出はステップ３０３の活性方向の選択を起動することができるか、に関して簡単な検査を実行するだけでよいであろう。本発明のこの視点からの１つの実施形態においては、検出された、成功した方向に対して、強い方向であるための１つの基準として使用することができるであろう。この基準により、検出された、成功した方向が強くなければ、アンテナパターンを更新することを考慮しないとすることができるであろう。
【００４９】
活性方向が、長い期間の間、いずれのユーザ装置送信サンプルにも含まれなかった場合には、このような方向は活性エリアから除外することができる。何も生じないがために方向の除外を起動するとする時間間隔は、意図しないカバレッジホールが生ずる危険性を低く抑えるために、例えば、１０日または３０日等、相当程度大きい値に設定されるべきであることが望ましい。近隣セルのカバーエリアの中に含まれない位置をカバーする方向に対して、これは特に重要である。１つの場所（または１つのユーザ装置送信サンプル）が近隣セルによってカバーされているか否かの検査は１つの方向を除外する前に実行することができるであろう。
【００５０】
[ユーザ装置の位置判定との組合せ]
本発明は、全地球測位システム（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）または移動体無線通信システム１００の中で取得した情報に基づく位置判定の方法等の、ユーザ装置１１５の位置を判定する方法と組み合わせることができる。ユーザ装置送信サンプルの収集の時に、ユーザ装置１１５の位置が既知である場合には、さらなる情報を推定することができる。例えば、ユーザ装置送信サンプルの全てまたは多くをサンプリングによって取得しているときに、ユーザ装置の位置をログファイルに記入することにより、実際のカバーエリアを認識することができ、いずれのカバレッジホールも識別することができる。
【００５１】
[伝搬路損失のログファイル記入]
種々の異なる活性方向に送信される信号の電力を調整するために、それら異なる方向に送信される信号に対するセル１０５の中の異なる場所への伝搬路損失を、ＤｏＰ情報を収集する（測定結果が伝搬路損失に対してプロットされている図２参照）間にログファイルに記入することができる。ある方向へ送信された信号の送信電力は、伝搬路損失のデータに基づいて、高い伝搬路損失を有する場所に対してまでも、十分なダウンリンク品質を保証するレベルに調整することができる。この様式によって、カバーエリアを維持したまま全送信電力を最小にすることができる。
【００５２】
[専用チャネル]
上記の記述は共通チャネルのビーム形成を参照しているが、本発明を使用する無線基地局１１０の専用チャネルもまたビーム形成を行うことができる。専用チャネルのダウンリンク部分のビーム形成に対しては、以下に示す方法の内の１つを有利に使用することができる。
【００５３】
１．専用チャネルのアップリンク部分の上で実行したＤｏＡ推定から算出したビーム形成重みを使用する。これは、その結果得られたビームが上記で定義した活性エリアに含まれるか否かに拘わらず行う。
【００５４】
２．活性エリアの種々の異なる部分において専用チャネルのアップリンク部分の受信電力を測定し、ダウンリンク専用チャネルの送信に対しては受信電力が最も強い共通チャネルの方向を選択する。
【００５５】
３．セッションのアップリンク部分の上での測定から取得したいずれの情報も使用せずに、活性エリア全体に専用チャネルを送信する。
【００５６】
[方向のブロッキング]
本発明によって提供される共通チャネルのアンテナパターン適合によって、例えば、セル間の干渉を低減するために、送信に対するある特定の方向をブロックすることが可能になる。これは、ＷＣＤＭＡにおけるパイロット汚染と呼ばれる問題を克服するために特に有効である可能性がある。パイロット汚染は、セルの大きさが小さく、無線基地局１１０が、ある方向に、例えば通りに沿って見通し内（ＬＯＳ：Ｌｉｎｅ  ｏｆ  Ｓｉｇｈｔ）伝搬を有する市街地環境で典型的に発生する。運の悪い状況下では、共通パイロットチャネルは、いくつかのセルだけ離れたところで聴くことができる。このＬＯＳ方向をブロックすることにより、近隣セルにおける干渉を効率よく低減することができる。ブロックするべき方向を識別するときには、ユーザ装置１１５において取得される情報で、種々の異なる無線基地局１１０からある特定の方向（またはある特定の場所）に届く受信号強度に関する情報を使用することができる。ステップ３０３において活性方向を選択する場合には、いずれかの方向のブロッキングを考慮に入れなければならないであろう。その方向は、「ブロックされている」と、例えばセル計画の一部として、手動で無線基地局１１０に指示することができる。あるいは、ブロックする方向に関する情報は無線基地局１１０の中で得ることができるであろう。この情報はセル１０５にサービスを提供している他の無線基地局１１０によって実行された測定からこの無線基地局１１０に提供され、ある特定の方向への送信によって干渉が引き起こされる。または、ブロックする方向に関する情報はユーザ装置１１５から得ることもできるであろう。ある特定の方向に対するブロッキングの判定は、移動体無線通信システム１００の中のノードで実行することができれば、それが望ましいであろう。このノードは、システム１００の種々の異なるセル１０５の中の無線基地局１１０および／またはユーザ装置１１５によって行われる干渉測定にアクセスを有することができれば、それが望ましいであろう。このようなノードは、例えばＷＣＤＭＡシステムにおいては、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ：Ｒａｄｉｏ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）であってよいであろう。あるいは、判定は無線基地局１１０自身が行うこともできるであろう。
【００５７】
上記の記述は無線基地局１１０のアンテナシステム１１３に関して行われてきた。しかし、本発明はまた、例えばマルチホップネットワークにおける中継機または中継ノード等の、共通チャネルシグナリングをユーザ装置に送信するよう構成された他の固定無線送信機に対しても適用することができる。
【００５８】
共通チャネルの送信を行うために使用するアンテナパターンを、収集したＤｏＰ情報に従って適合させることにより、セルの大きさを一定に保持したまま、無線基地局１１０の電力消費を低減することができる。あるいは、電力消費を一定に保持したまま、セル１０５の大きさを増大させることができる。これは、共通チャネルの送信のために使用する電力を限られた数の方向に集中することができて、従って、ある特定の方向への強度が増加すれば、共通チャネルをさらに遠くまで届かせることができるであろうという理由からである。さらに、近隣セルにおける干渉を低減させ、従って、移動体無線通信システム１００の容量を増加させることができるであろう。
【００５９】
本発明は、ＧＳＭ、ＣＤＭＡ、ＷＣＤＭＡ、ＯＦＤＭに基づいた標準規格等を含む移動体無線通信の全ての標準規格に適用することができる。当業者は、本発明は添付の図面および上記の詳細な記述で開示された実施形態に限定されるものではなく、これらの実施形態は例示の目的のみに提示されたものであり、本発明は多くの異なる様式で実施することが可能であると理解するであろう。
【図１】
2010533391.tif 000003
【図２ａ】
2010533391.tif 000004
【図２ｂ】
2010533391.tif 000005
【図３】
2010533391.tif 000006
【図４】
2010533391.tif 000007
【図５】
2010533391.tif 000008
【図６】
2010533391.tif 000009
【図７】
2010533391.tif 000010
【図８】
2010533391.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月4日(2010.6.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体無線通信システム（１００）のパフォーマンスを改善する方法であって、
前記移動体無線通信システムは、該移動体無線通信システム内のユーザ装置（１１５）と通信するための、アンテナパターンが可変なアンテナシステム（１１３）と接続された少なくとも１つの固定無線送信機（１１０）を備え、
前記方法は、
複数のユーザ装置送信サンプルに関連する伝搬方向の情報を受信する受信工程であって、前記ユーザ装置送信サンプルは、ある時点で前記ユーザ装置と前記固定無線送信機との間で通信を成功させた少なくとも１つの伝搬方向に関連する情報を含む、受信工程と、
前記固定無線送信機からの共通チャネルの通信のための活性方向を、前記伝搬方向の情報に基づいて選択する選択工程（３０３）と、
前記共通チャネルの通信に利用される前記アンテナパターンを、前記活性方向として選択されなかった少なくとも１つの方向の利得が、選択された前記活性方向の利得よりも低くなるように、前記選択された活性方向に従って調整する調整工程（３０５）と
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記固定無線送信機は、公称セルエリアにサービスし、
前記調整工程は、前記活性方向として選択されていない少なくとも１つの方向における送信電力が、前記固定無線送信機と距離を隔てて位置するユーザ装置との通信を成功させるために要求される送信電力よりも低くなるように実行され、
前記距離は、前記固定無線送信機と前記公称セルエリアの前記少なくとも１つの方向における境界との間の距離よりも小さいこと
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記伝搬方向に関連する情報は、通信信号の方位、仰角、または、偏波の少なくとも１つに関連する情報を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記伝搬方向の情報の少なくとも一部を取得するために、少なくとも１つのユーザ装置から前記固定無線送信機へ送信された無線信号の前記固定無線送信機における到来方向を測定する測定工程（３００）をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記固定無線送信機から送信された無線信号の発信方向に関連する情報を記録する記録工程と、
前記記録された情報を、前記無線信号を受信したユーザ装置から送信された少なくとも１つのユーザ装置送信サンプルと関連づける関連づけ工程と
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記記録工程では、前記固定無線送信機から前記ユーザ装置へ送信された信号に含まれる、前記無線信号が送信された方向を識別する方向識別子を記録することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記固定無線送信機を囲むエリアの、推定無線伝搬特性に基づくシミュレーションから、到来方向に関連する情報を取得する取得工程（３００）をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
活性方向を含む方向クラスタのセットを識別し、識別された前記方向クラスタに基づいてクラスタマトリックスを生成する工程をさらに備え、
前記アンテナパターンの調整工程が、前記クラスタマトリックスに対応するように前記アンテナパターンを調整する工程を含む
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記選択工程が、
関連ユーザ装置送信サンプルのセットについて、強い送信方向を識別する工程（５００）と、
余剰方向を識別するために、異なるユーザ装置送信サンプルの送信方向を比較する工程（５０５、６０５、６１０、７００、７１０）と、
前記余剰方向と識別されなかった方向を前記活性方向として選択する工程（５１０、７０５、７１５）と
を含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記固定無線送信機の公称カバーエリアは、各伝搬方向が、方向空間セクションによってカバーされるように複数の方向空間セクションに分割され、
前記方法は、
ユーザ装置送信サンプルの方向について、１つ又は複数のどの方向空間セクションが該ユーザ装置送信サンプルの方向をカバーしているかを識別する工程を更に備え、
前記アンテナパターンの調整工程は、少なくとも１つの方向空間セクションをカバーするように前記アンテナパターンを調整する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
共通チャネルの送信方向をブロックする工程をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記調整工程において取得された前記アンテナパターンではカバーされていないユーザ装置を検出するために、前記活性方向として選択されていない少なくとも一方向の送信電力が一時的に強化されるように前記アンテナパターンを一時的に変更する一時変更工程をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
一時的に強化された前記方向においてユーザ装置からランダムアクセス・メッセージを受信した場合に、変更前のアンテナパターンによりカバーされた方向において前記ランダムアクセス・メッセージを受信したかどうかをチェックし、もし、そうでない場合には一時的に包含された方向を前記アンテナパターンに含める工程を
さらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記一時変更工程は、一時的に包含されるべき方向に対してビーム掃引を行うことにより実行されることを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記固定無線送信機と前記ユーザ装置との間で送信される信号の伝送路損失を測定する工程と、
前記ユーザ装置のユーザ装置送信サンプルに含まれる方向において計測された前記伝送路損失に従って、共通チャネル送信の電力を調整する工程と
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の方法の各工程をコンピュータに実行させるプログラムコード部を含むコンピュータプログラム。
【請求項１７】
移動体無線通信システム（１００）のパフォーマンスを改善する装置であって、
前記移動体無線通信システムは、少なくとも１つのユーザ装置（１１５）と、アンテナパターンが可変なアンテナシステム（１１３）と接続された少なくとも１つの固定無線送信機（１１０）とを備え、
前記装置は、
複数のユーザ装置送信サンプルに関連する伝搬方向の情報を受信するように構成された受信手段（８００）であって、前記ユーザ装置送信サンプルは、ある時点でユーザ装置と前記アンテナパターンが可変であるアンテナシステムに接続された第１の固定無線送信機との間で通信を成功させた少なくとも１つの伝搬方向に関連する情報を含む、受信手段と、
前記第１の固定無線送信機からの共通チャネルの通信のための活性方向を、前記伝搬方向の情報に基づいて選択するように構成された選択手段（８０５）と、
前記第１の固定無線送信機の前記アンテナシステムと接続可能であって、前記第１の固定無線送信機の前記アンテナシステムからの前記共通チャネルの通信に利用される前記アンテナパターンを、前記活性方向として選択されなかった少なくとも１つの方向の利得が、選択された前記活性方向の利得よりも低くなるように、前記選択された活性方向に従って調整するように構成された調整手段（８１０）と
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１８】
前記受信手段は、前記伝搬方向の情報が前記固定無線送信機により受信した無線信号から決定可能となるように、前記第１の固定無線送信機の前記アンテナシステムと接続可能であることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記受信手段は、前記伝搬方向の情報が１以上のユーザ装置から受信可能となるように、前記第１の固定無線送信機の前記アンテナシステムと接続可能であることを特徴とする請求項１７または１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記受信手段は、前記伝搬方向の情報が前記移動体無線通信システム内のノードから受信可能となるように、前記ノードと接続可能であることを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
請求項１７乃至２０のいずれか１項に記載の装置を含む無線基地局。
【請求項２２】
少なくとも１つの固定無線送信機（１１０）を備える移動体無線通信システム（１００）と通信するためのユーザ装置（１１５）であって、
前記固定無線送信機から第１の無線信号を受信し、
前記第１の無線信号に含まれる、前記固定無線送信機で該第１の無線信号が送信された方向を識別する方向識別子を識別し、
前記方向識別子を示す第２の無線信号を前記固定無線送信機に送信する
ように構成されていることを特徴とするユーザ装置。
【国際調査報告】
2010533391.tif 000012
2010533391.tif 000013
2010533391.tif 000014
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