(57)【要約】本発明の目的は、アンテナアレイの第１のセクタにおけるセクタ次数を増加させるためのメカニズムを提供することである。この目的は、ネットワークノードによる方法で達成される。ネットワークノードおよびアンテナアレイは無線通信システムに備えられる。アンテナアレイは、第１のセクタ化のために設置される。ネットワークノードは、第１の複数の信号接続部を備える。各信号接続部は、信号を送受信するように構成される。この方法は、第１の複数の接続部を複数のグループに分割するステップを含む。各接続部グループは１のバーチャルセクタに対応し、複数のバーチャルセクタをもたらす。この方法はさらに、複数のバーチャルセクタを、第１のセクタが複数のバーチャルセクタに分割されるように、第１のセクタにマッピングするステップを含む。【選択図】図８
2010527166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナアレイの第１のセクタにおいてセクタ化次数を増加させるためのネットワークノードによる方法であって、前記ネットワークノードおよび前記アンテナアレイは無線通信システムに備えられ、前記アンテナアレイは第１のセクタ化のために配置され、さらに前記ネットワークノードは第１の複数の信号接続部を備え、各信号接続部は信号を送受信するように構成され、前記方法は、
複数のバーチャルセクタをもたらす、前記第１の複数の信号接続部を複数のグループに分割するステップと；
各接続部グループは１のバーチャルセクタに対応し、
前記複数のバーチャルセクタを、前記第１のセクタが前記複数のバーチャルセクタに分割されるように、前記第１のセクタにマッピングするステップと；
を含む、方法。
【請求項２】
前記第１の複数の信号接続部に対応する信号を、前記各グループの信号が１のバーチャルセクタにおいて送信されるように信号処理するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のセクタに対応する前記アンテナアレイからの信号を、前記各グループの信号が１のバーチャルセクタからの受信信号になるように信号処理するステップをさらに含み、
前記マッピングするステップは、前記第１のセクタが前記複数のバーチャルセクタに分割されるように前記第１のセクタを前記複数のバーチャルセクタをマッピングすることにより行われる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のセクタは２のバーチャルセクタに分割され、前記各接続部グループは４個の接続部を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記信号処理は、前記第１の複数の信号接続部に対応する信号の位相および／または振幅を変更し、前記変更後の信号の線形結合を形成することにより行われる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
各バーチャルセクタは、セルラーネットワーク／通信システムにおけるセルに対応する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
アンテナアレイの第１のセクタにおいてセクタ化次数を増加させるためのネットワークノードであって、前記ネットワークノードおよび前記アンテナアレイは無線通信システムに備えられ、前記アンテナアレイは第１のセクタ化のために配置され、前記ネットワークノードは前記アンテナアレイと接続されるように構成され、さらに前記ネットワークノードは第１の複数の信号接続部を備え、各信号接続部は信号を送信および／または受信するように構成され、前記ネットワークノードは、
前記第１の複数の接続部を複数のグループに分割して複数のバーチャルセクタをもたらす分割部と；
各接続部グループは１のバーチャルセクタに対応し、
前記複数のバーチャルセクタを、前記第１のセクタが前記複数のバーチャルセクタに分割されるように、前記第１のセクタにマッピングするマッピング部と；
により特徴づけられる、ネットワークノード。
【請求項８】
前記アンテナアレイは複数のアンテナ要素を備え、
前記ネットワークノードは、さらに第２の複数の信号接続部を備え、
各信号接続部は、前記複数のアンテナ要素のうちのいずれかに関して信号が送信および／または受信されるように構成され、
前記アンテナ要素は前記第１のセクタの地理的範囲のために配置される、請求項７に記載のネットワークノード。
【請求項９】
前記第１の複数の信号接続部に対応する信号を、各グループの信号が１のバーチャルセクタにおいて送信されるように信号処理する信号処理部をさらに備える、請求項７または８に記載のネットワークノード。
【請求項１０】
前記信号処理部は、さらに、前記第１のセクタに対応する前記アンテナアレイからの信号を、前記各グループの信号が１のバーチャルセクタからの受信信号になるように信号処理し、
前記マッピングユニットは、さらに、前記第１のセクタが前記複数のバーチャルセクタに分割されるように前記第１のセクタを前記複数のバーチャルセクタをマッピングする、請求項７または８に記載のネットワークノード。
【請求項１１】
前記アンテナアレイは、８個のアンテナ要素を備える、請求項７〜１０のいずれか一項に記載のネットワークノード。
【請求項１２】
前記第１のセクタは、２のバーチャルセクタに分割される、請求項７〜１１のいずれか一項に記載のネットワークノード。
【請求項１３】
前記信号処理部は、前記第１の複数の信号接続部に対応する信号の位相および／または振幅を変更し、前記変更後の信号の線形結合を形成する、請求項９〜１２のいずれか一項に記載のネットワークノード。
【請求項１４】
前記ネットワークノードは、前記無線通信システムにおいて構成される基地局と同一場所に配置され、前記無線通信システムはセルラー通信システムである、請求項７〜１３のいずれか一項に記載のネットワークノード。
【請求項１５】
前記アンテナアレイおよび前記基地局の間に配置される、請求項７〜１４のいずれか一項に記載のネットワークノード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムにおけるネットワークノードおよび方法に関する。より詳細には、本発明はアンテナアレイの第１のセクタにおけるセクタ化次数の増加に関する。
【背景技術】
【０００２】
３Ｇ（Ｔｈｉｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）の無線通信規格および技術は、ＩＭＴ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）プログラム“ＩＭＴ−２０００”に準拠するＩＴＵ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｎｉｏｎ）ファミリーの規格に基づいている。３Ｇ技術は、改善されたスペクトラム効率によりネットワークの大キャパシティを実現すると共に、ネットワークオペレータがより進歩的な幅広いサービスをユーザに提供することを可能とする。サービスは、モバイル環境下における、広域無線音声電話、高速インターネットアクセス、ビデオ電話、およびブロードバンド無線データを含む。例えば、それらは５〜１０Ｍｂ／秒のサービスを提供する。
【０００３】
ＩＭＴ−２０００は、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）、ＣＤＭＡ２０００（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）、およびＤＥＣＴ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｏｒｄｌｅｓｓ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）などの複数の無線インターフェースから構成される。
【０００４】
ＴＤ−ＳＣＤＭＡは、ＬＣＲ（Ｌｏｗ−Ｃｈｉｐ  Ｒａｔｅ）ＵＴＲＡ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  Ｒａｄｉｏ  Ａｃｃｅｓｓ）ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）とも呼ばれている。これは、３ＧＰＰ（３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ）にＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）リリース４の一部として適用されてグルーバルなスタンダードになり、全ての無線展開状況、田舎から密集都市エリアまで、ピコからミクロおよびマクロセルまで、歩行者からハイモビリティまでをカバーする。ＴＤ−ＳＣＤＭＡは、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）を利用する。ダウンリンクとアップリンクに利用されるタイムスロットの数を動的に調整することにより、システムは、ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）スキームと比べ、ダウンリンクとアップリンクでデータレート要求が異なる非対称のトラフィックに容易に適応することができる。また、ＴＤＤはダウンリンクとアップリンクのためのスペクトルのペアを必要としないため、スペクトラムアロケーションの柔軟性も向上される。さらに、ダウンリンクとアップリンクに同一のキャリア周波数を利用することは、チャネル状態は両方向で同一であり、基地局はアップリンクチャネル推定からダウンリンクチャネル情報を推定できることを意味する。ＴＤ−ＳＣＤＭＡ中の“Ｓ”は、“Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ”であり、アップリンク信号が基地局受信機において同期することを意味し、連続的なタイミング調整により実現される。これは、コード間の直交性を向上することにより、同一のタイムスロットを異なるコードで利用するユーザ間の干渉を抑制し、これにより、システムキャパシティが向上する。
【０００５】
ＴＤ−ＳＣＤＭＡは、オリンピックゲームのような、巨大なスポーツイベントに利用され得る。ネットワーク配置は、例えば各セクタに８のアンテナ要素を有するスマートアンテナ技術を採用し、これらの多くは場所ごとに３つのセクタで構成される。データ送信の広カバレッジを実現するためのＴＤ−ＳＣＤＭＡにおける重要な技術として、密集空間アンテナアレイに基づくユーザ特有のビームアダプテーションによるシングルストリーム送信で特徴づけられる、ビームフォーミングが利用される。
【０００６】
無線通信における次のステップは、Ｂ３Ｇ（Ｂｅｙｏｎｄ  ｔｈｅ  Ｔｈｉｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）として知られる、４Ｇ（Ｆｏｕｒｔｈ−Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）である。４Ｇシステムは、音声、データおよびストリームマルチメディアを「いつでも」「どこでも」基準で、かつ、従前の世代より高いデータレートでユーザに与えることができる包括的なＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ソリューションを提供することができるであろう。４Ｇは完全にＩＰベースで統合されたシステムになるなど、４Ｇのために計画された、いくつかの目的がある。これは、有線および無線技術が収束した後に達成され、屋内および屋外の双方においてプレミアム品質かつハイセキュリティで１００Ｍｂｉｔ／ｓおよび１Ｇｂｉｔ／ｓの間のスピードを提供することが可能となるであろう。４Ｇは、無理のないコストであらゆるタイプのサービスを提供するだろう。
【０００７】
４Ｇに向けて、ＬＴＥ（３ＧＰＰ  Ｌｏｎｇ−Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  ＵＭＴＳ）やＷＩＮＮＥＲ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＩＮｉｔｉａｔｉｖｅ  ＮＥｗ  Ｒａｄｉｏ）など、極めて多くの異なるマルチアンテナ技術が議論および評価されている。送信機でのより適応的な３ＧＰＰマルチアンテナスキームへの貢献は、マルチユーザスケジューラおよびユーザ特有の送信重みまたはパワーにより、高負荷状況、すなわちフィードバック遅延の悪影響を受ける状況、においてより深刻な種類のセル間干渉をもたらす。さらに、ビームフォーミングおよび／またはプリコーディングスキームは、ＰＡＲＣ（Ｐｅｒ  Ａｎｔｅｎｎａ  Ｒａｔｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）などのよりロバストなＭＩＭＯスキームと比べ、不安定な干渉による悪影響を多く被る。したがって、ビームフォーミングを利用するＴＤ−ＳＣＤＭＡおよび他のシステムには同様の問題が存在する。
【０００８】
なお、ＬＴＥは、今日現在、セクタセルごとに４つのアンテナ要素を利用する４以内のリファレンス信号を定義している。セクタごとのさらなるアンテナの拡張は、より多くのオーバーヘッドを生じるであろう、さらなるセクタごとのリファレンス信号を必要とするので、煩雑である。これは、モビリティ管理およびアダプテーションのための品質測定を大きく複雑にするであろう。それゆえ、アンテナ共通パイロットが利用される場合、セクタごとの４を超えるアンテナのサポートは一定の問題を引き起こしかねない。
【０００９】
３Ｇ  ＴＤ−ＳＣＤＭＡのように４を超えるアンテナを利用する３Ｇアンテナシステムから、ＬＴＥのような４Ｇの４アンテナシステムへの移行は、４Ｇの４アンテナシステムが適切に動作するために物理アンテナが交換される必要があるという事実により、挑戦的なものである。これは、作業コストおよびハードウェアの仕入れによる高コストを招くだろう。
【発明の概要】
【００１０】
そこで、本発明の目的は、ＴＤ−ＳＣＤＭＡなどの３Ｇシステムから、ＬＴＥなどの４Ｇシステムへの円滑かつ低コストでの移行を可能とする方法および構成（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）を提供することである。
【００１１】
本発明の第１の観点によれば、アンテナアレイの第１のセクタにおいてセクタ次数を増加させるためのネットワークノードによる方法により目的が達成される。アンテナアレイは第１のセクタ化のために配置される。ネットワークノードおよびアンテナアレイは無線通信システムに備えられる。ネットワークノードは第１の複数の信号接続部を備える。各信号接続部は、信号を送受信するように構成される。この方法は、第１の複数の接続部を複数のグループに分割するステップを含み、各接続部グループは１のバーチャルセクタに対応し、複数のバーチャルセクタをもたらす。この方法はさらに、複数のバーチャルセクタを、前記第１のセクタが前記複数のバーチャルセクタに分割されるように、前記第１のセクタにマッピングするステップを含む。
【００１２】
本発明の第２の観点によれば、ネットノードにより目的が達成される。ネットワークノードおよびアンテナアレイは無線通信システムに備えられる。アンテナアレイは第１のセクタ化のために配置される。ネットワークノードは、アンテナアレイと接続されるように構成される。ネットワークノードは第１の複数の信号接続部を備える。各信号接続部は、信号を送信および／または受信するように構成される。ネットワークノードは、第１の複数の接続部を、複数のグループに分割する分割部を備える。各接続部グループは１のバーチャルセクタに対応する。これは、複数のバーチャルセクタをもたらす。また、ネットワークノードは、複数のバーチャルセクタを第１のセクタにマッピングするマッピング部を備える。マッピングは、前記第１のセクタが前記複数のバーチャルセクタに分割されるように行われる。
【００１３】
４を超える送信アンテナ要素による既存の物理セクタを２またはより小さなバーチャルセクタに分割する場合、各バーチャルセクタは少ないアンテナ要素を有し、無線通信システムにおける既存のアンテナ要素が再利用されるので、３Ｇから４Ｇへの無線通信移行による高コストおよびアンテナ要素の煩雑な交換を回避し得る。
【００１４】
本発明の利点は、リソース上限をほぼ倍に増加させるセクタ分割の結果として、システムキャパシティおよびカバレッジが顕著に改善されることである。
【００１５】
本発明のさらなる利点は、変動の少ない干渉を生じることにより、フィードバック遅延および非安定的な干渉に対してシステムのロバスト性が向上されることである。
【００１６】
本発明のさらなる利点は、アップグレードのための基地局に設置されたアンテナ要素の再利用が容易であることである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明は、添付の図面と関連してより詳細に説明される。
【図１】無線通信ネットワークの実施形態を示したブロック図である。
【図２】アンテナアレイの実施形態を示したブロック図である。
【図３】ネットワークノードの実施形態を示したブロック図である。
【図４】上方から見た無線通信ネットワークの実施形態を示したブロック図である。
【図５】上方から見た無線通信ネットワークの実施形態を示したブロック図である。
【図６】本解決策の実施形態による方法ステップを示したフローチャートである。
【図７】本解決策の実施形態による方法ステップを示したフローチャートである。
【図８】ネットワークノードの実施形態を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、無線通信システムおよびその中の方法におけるネットワークノードとして定義され、以下に説明する実施形態により実現される。
【００１９】
しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で実現されてもよく、ここで説明される実施形態に限られると解釈すべきでないし、これらの実施形態は、この開示が完全かつ徹底的で、当業者に本発明の範囲が十分に伝わるように提供される。本方法および構成を開示された特定の形態に限定する意図がないことは理解されるべきであり、一方、本方法および構成は、請求の範囲に定義された本発明の範囲内の全ての修正、均等物、および変形をカバーするものである。
【００２０】
“備える”（Ｃｏｍｒｉｓｅ  ｏｒ  Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）という語を使った場合、“少なくとも〜から成る”という意味において限定されないものと解釈される。本解決策は、以下の実施形態により実現される方法および構成として定義される。
【００２１】
図１は、本解決策による無線通信システム１００を示している。無線通信システム１００は、携帯電話、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、おおび無線コンピュータなどの無線通信装置１１０への無線リンク１０５を介する無線通信を提供するように適用される。無線通信システム１００は、セルラー通信システムであってもよい。
【００２２】
無線通信システム１００は、さらに、ＰＳＴＮ（Ｐｕｂｌｉｃ  Ｓｗｉｔｃｈｅｄ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＩＰネットワーク、無線コアネットワーク、または無線アクセスネットワークなどのインフラストラクチャーネットワーク１１５と接続されてもよい。本解決策は、ＧＳＭ、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ、ＷＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ−２０００、ＬＴＥ、ＩＥＥＥ８０２．１６、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎおよび類似する規格などの、基地局が４を超える送信アンテナ要素を有するいずれの無線通信システムにも適用可能である。
【００２３】
無線通信システム１００は、図１に示したように、アンテナアレイ１２０およびネットワークノード１３０を備える。
【００２４】
アンテナアレイ１２０は、既存のアンテナアレイとして知られており、例えば、図１に示したようにアンテナタワーのアンテナサイトに設置されても、ハイビルディングに設置されてもよい。アンテナアレイ１２０は、Ｎｏｄｅ−Ｂ、ｅＮｏｄｅ−Ｂ、ＲＢＳ（Ｒａｄｉｏ  Ｂａｓｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ）、ＢＴＳ（Ｂａｓｅ  Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ  Ｓｔａｔｉｏｎ）、ＲＲＵ（Ｒａｄｉｏ  Ｒｅｍｏｔｅ  Ｕｎｉｔ）、ＭＲＵ（Ｍａｉｎ  Ｒｅｍｏｔｅ  Ｕｎｉｔ）または無線リンクを介する通信に適応する他の適切なノードなどの基地局１４０の内部または外部であってもよい。図２は、本解決策のある実施形態によるアンテナアレイ１２０を示している。アンテナアレイ１２０は第１のセクタ化のために設置される。セクタ化数の例は、例えば、１、２、３または６を含む。
【００２５】
アンテナアレイ１２０は、ｎ個のアンテナ要素を備えてもよい。アンテナ要素の個数ｎは、２またはそれ以上である必要がある。ある実施形態によれば、アンテナアレイ１２０は少なくとも４個のアンテナ要素を備える。図２に示したように、アンテナアレイ１２０は、８個のアンテナ要素２０１〜２０８を備えてもよい。
【００２６】
アンテナ要素２０１〜２０８は、信号を送受信するように適合される。送信時、各アンテナ要素から送信される信号は、基礎信号を、信号およびアンテナ特有の複素重みを利用するエンコーディングおよびスケーリングにより形成される。重みは、ビームフォーミング、プリコーディング、空間多重、空間ダイバーシティなどの利用マルチアンテナモードに従って選択されてもよい。このようなスキームは、チャネル情報やチャネル状態の様々な度合に適し、複数方向のうちの最適な方向、および全ての各方向において信号が送信される。受信時、様々なバージョンの同一の送信信号および／または送信信号群がアンテナ要素で受信され、これらはチャネル特性を考慮して一体化される。これは、受信ダイバーシティとしても知られており、より多くのアンテナを利用することにより、全てのアンテナで受信された信号が同時に低品質であるという可能性は低いのでより高いエネルギーが集められて信頼性が向上されるため、通常、受信信号品質を改善するために利用される。
【００２７】
アンテナアレイ１２０のアンテナ要素２０１〜２０８は、ビームフォーミングＴＤＤシステム、ＧＳＭなどの無線通信に適合した円形、直線、２次元または３次元的な外見および／または形状を有するように構成されてもよい。
【００２８】
アンテナ要素２０１〜２０８は、エリアまたは物理セクタなどの第１のセクタの地理的範囲のために配置される。ある実施形態によれば、図１に示したように、アンテナアレイ１２０はセル１５０に関して動作する。図１に示したセル１５０は全方向性である。
【００２９】
図３は、ある実施形態による、ビームフォーミングネットワークとしても知られるネットワークノード１３０を示している。ネットワークノード１３０は、アンテナ１２０と接続されるように構成される。ネットワークノード１３０は、出力端子としても知られる第１のｎ個の信号接続部を備え、第１の信号接続部の各々は、例えばアンテナアレイ１２０と信号を送受信するように構成される。図３に示したように、８個の信号接続部３０１〜３０８があってもよい。ｎ個の信号接続部は、アンテナアレイ１２０のｎ個のアンテナ要素に接続されてもよい。図３に示したように、アンテナ要素２０１は信号接続部３０１に接続され、アンテナ要素２０２は信号接続部３０２に接続されるなどしてもよい。このように、ネットワークノード１３０は、アンテナアレイ１２０の各アンテナ要素と第１の数の信号接続部を介して信号を送受信するように構成される。
【００３０】
ネットワークノード１３０は、さらに、入力端子としても知られる第２のｎ個の信号接続部を備える。第２の信号接続部の各々は、ｎ個のアンテナ要素の各々のために信号を送信および／または受信するように構成される。第２のｎ個の信号接続部は、基地局１４０と接続される。第２のｎ個の信号接続部は、基地局１４０により供給される２つのバーチャルセクタのアンテナポートと接続される。第２の信号接続部の数は８個であってもよい。図３には、８個の第２の信号接続部３１１〜３１８の想定例が示されている。さらに、図３は、以下説明されるように、アンテナアレイの第１のアンテナ要素２０１へ意図された基地局１４０からの、ネットワークノード１３０により信号処理される信号がどのように接続部３１１により受信され、その後、接続部３１０からアンテナ要素２０１にどのように送信されるかの例を示している。以下に説明されるように接続部３１２〜３１８により基地局１４０から受信される、アンテナアレイ１２０の各アンテナ要素２０２〜２０８へ意図された基地局１４０からの信号に関しても同じことがいえる。
【００３１】
ネットワークノード１３０は、ベースバンド信号処理部に相当してもよい。
【００３２】
ネットワークノード１３０は、アンテナアレイ１２０と同一場所に配置されても、アンテナアレイ１２０と基地局１４０の間に配置されても、基地局１４０と同一場所に配置されてもよい。ある実施形態によれば、ネットワークノード１３０はプリアンテナ処理を行う。ネットワークノード１３０が基地局１４０と同一場所に配置される場合、ネットワークノード１３０は、例えばパワーアンプの後に配置されるコネクションネット（Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｎｅｔ）という形のハードウェアとして実現されてもよい。ネットワークノード１３０は、基地局１４０内部のベースバンド処理の一部としてデジタル的に実装されてもよい。
【００３３】
本解決策は、オリジナルセクタとして知られるアンテナアレイ１２０の第１のセクタにおけるセクタ化数を増加させるためのネットワークノード１３０による方法を提供する。上述したように、ネットワークノード１３０およびアンテナアレイ１２０は無線通信システム１２０中に構成される。ある実施形態によれば、基地局が４を超える送信アンテナを有するビームフォーミングＴＤＤネットワークにおけるセクタ分割のためのネットワークノード１３０による方法が提供される。
【００３４】
例えば、アンテナサイトで既存のアンテナ要素を再利用することにより既存のＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムからＬＴＥへ移行することを所望する通信オペレータにとって、これは大変魅力的である。ＴＤ−ＳＣＤＭＡ物理セクタの各々は、アンテナアレイ１２０の８個のアンテナ要素２０１〜２０８により展開されるが、現在のＬＴＥシステムの規格書は４個のアンテナ接続のサポートのみを有する。これは、ＬＴＥシステムにおいて、共通リファレンス信号が利用され、それらが４つのみ存在するということに起因する。共通リファレンス信号アプローチによるＬＴＥシステムは、アンテナアレイごとに４個のアンテナ要素で設計される。
【００３５】
そこで、本解決策は、ＬＴＥのような４Ｇシステムに移行する場合に、３Ｇ  ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのアンテナ要素を再利用することにより、アンテナアレイの８個の既存のアンテナを活用する方法を提示する。本解決策は、各オリジナル物理セクタから２またはそれ以上のバーチャルセクタを創出することから成る。これは、以下より詳細に説明され、添付の図面に示される。各バーチャルセクタは、４またはそれ以下のバーチャルアンテナを有してもよい。このセクタ分割方法は、オリジナル物理セクタの２倍またはそれ以上のバーチャルセクタをもたらす。各オリジナル物理セクタは、半分またはより小さな部分に分割され、２またはそれ以上の対応するバーチャルセクタにカバーされる。
【００３６】
本解決策は、物理要素、すなわちアンテナアレイのアンテナ要素を継続して使用することで、新たなアンテナに投資する高コストおよびアンテナ交換を行うための作業コストが回避されるので、極めて有利である。
【００３７】
周知の通り、高次数のセクタ化は、空間多重と同様に、異なるユーザのための双方のセクタにおいて同一の時間および周波数リソースが同時に２つのセルで利用されるので、パフォーマンスを改善する。理想的には、セクタを２のバーチャルセクタに分割し、双方のセクタで同一のリソースを同時に利用することにより、システムキャパシティが２倍になるだろう。しかし、実際には、２という倍数よりゲインを低下させるセクタ間の干渉が存在するだろう。
【００３８】
したがって、本解決策のアンテナ要素の再利用は、キャパシティ不足を抱えている場合にもまた有効である。高負荷状況下では、セル内のリソース制限のために途切れるパフォーマンス、すなわち干渉によりシステムが制限される前に、しばしばリソース上限に達する。セクタの区分は、リソースの上限をほぼ２倍に増加させるので、キャパシティを顕著に改善する。したがって、本解決策は、キャパシティ不足を抱える都市エリアにおいて極めて効果的なものになり得る。
【００３９】
なお、例えば少数アンテナを利用する各バーチャルセクタ内で適応性の低い送信機スキームが利用されることにより、セル間干渉の変動は少なくなるかもしれない。
【００４０】
本解決策は、以下に、例えば各アンテナアレイに８個のアンテナ要素のＴＤ−ＳＣＤＭＡシステム、および各アンテナアレイに４個のアンテナ要素のＬＴＥシステムに関して説明されるが、上述したように他の規格にも適用可能である。また、本解決策は、他のアンテナ配列にも適用可能である。
【００４１】
本解決策は、図３、図４ａ−図４ｂ、図５ａ−図５ｂ、および図６を参照して説明される。
【００４２】
図４ａ−図４ｂは、上方から見たシングルセクタの無線通信ネットワーク１００の実施形態を示している。アンテナアレイ１２０は、第１のセクタ４１０において全方向性で信号を送受信するように構成される。図４ａは、本解決策による方法が実行される前の通信ネットワーク１００を示している。図４ａは、本解決策による方法が実行された後の通信ネットワーク１００を示している。第１のセル４１０はセルのような物理的セクタである。創出されたバーチャルセクタ４１１および４１２は、図４ｂにおいて境界がダッシュドットラインにより定められている。
【００４３】
図５ａ−図５ｂは、上方から見た既存の３セクタの無線通信ネットワーク１００の実施形態を示している。第１のアンテナアレイ１２０は第１のセクタ５１０において信号を送受信するように構成され、第２のアンテナアレイ１２０は第２のセクタにおいて信号を送受信するように構成され、第３のアンテナアレイ１２０は第３のセクタにおいて信号を送受信するように構成される。第１のセクタ５１０、第２のセクタ５２０、および第３のセクタ５３０は、セルのような物理セクタである。第１のセクタ５１０、第２のセクタ５２０、および第３のセクタ５３０は、図５ｂにおいて境界がダッシュラインにより定められている。創出されたバーチャルセクタ５１１、５１２、および５２１、５２２、および５３１、５３２は、図５ｂにおいて境界がダッシュドットラインにより定められている。
【００４４】
図６は、本解決策による方法ステップを説明するフローチャートを示している。図６は、送信に関する実施形態に言及している。
【００４５】
６０１．
本方法の最初のステップは、ネットワークノード１３０が、第１のｎ個の接続部をｋ個のグループへ分割することである。各接続部グループは１のバーチャルセクタに対応し、ｋ個のバーチャルセクタをもたらす。
【００４６】
ある実施形態によれば、ｎ個の接続部は、各々ｎ／ｋ個の接続部を有するｋ個のグループに分割される。他の実施形態によれば、ｎ個の接続部は、ｋ個のグループに分配および／または利用されてもよい。
【００４７】
ある実施形態によれば、各バーチャルセクタはセルラー通信システムにおけるセルに対応する。
【００４８】
図３、図４ａおよび図４ｂに示した実施形態によれば、ｎが８で、ｋが２である。図３に示したように、８個の接続部３０１〜３０８が２のグループ３２１および３２２に分割される。図４ｂに示したように、第１のグループ３２１は個別のバーチャルセクタ４１１に対応し、第２のグループ３２２は個別のバーチャルセクタ４１２に対応する。このように、図４に示した第１のセクタ４１０は、図４ｂに示したように２のバーチャルセクタ４１１および４１２に分割され、図３に示した各接続部グループ３２１および３２２は、４個の接続部を備える。第１の接続部グループ３２１は４個の接続部３１１〜３１４を備え、第２の接続部グループ３２２は４個の接続部３１５〜３１８を備える。
【００４９】
また、本解決策による方法は、上述したように、図５ｂの６バーチャルセクタ無線通信システムをもたらす図５ａに示した３セクタ無線通信システムにおいて実行されてもよい。各接続部グループが上述したように４個の接続部を備えることにより、第１のセクタ５１０は２のバーチャルセクタ５１１、５１２に分割され、第２のセクタ５２０は２のバーチャルセクタ５２１、５２２に分割され、第３のセクタ５３０は２のバーチャルセクタ５３１、５３２に分割される。
【００５０】
ある実施形態によれば、ｋは４であってもよい。８個のアンテナ２０１〜２０８が存在するこの実施形態では、第１のセクタが４バーチャルセクタに分割され、接続部グループが２個の接続部を備えるという結果をもたらす（図示せず。）。
【００５１】
６０２．
図６のフローチャートを再び参照すると、本方法は、第１のｎ個の信号接続部に対応する信号を信号処理するステップも備える。この信号処理は、信号の各グループを１のバーチャルセクタで送信できるようにする。
【００５２】
信号処理は、第１の複数の信号接続部に対応する信号の位相および／または振幅を変更し、変更後の信号の線形結合を形成することにより行われる。
【００５３】
図３、および図４ａ−ｂに示した実施形態によれば、ｎは８であり、ｋは２である。こうして８個の信号接続部３０１〜３０８に対応する信号が信号処理される。行われる信号処理は、図３に示した第１のグループ３２１の信号が図４ｂに示した第１のバーチャルセクタ４１１で送信されることを可能とし、図３に示した第２のグループ３２２の信号が図４ｂに示したように第２のバーチャルセクタ４１２で送信されることを可能とする。
【００５４】
信号処理は、送信が以下のように数学的に説明される場合、分割および第１のセクタへのマッピングを可能とすることが要求される。ある実施形態によれば、アンテナアレイ１２０は８のアンテナ２０１〜２０８から成り、第１のセクタ４１０は、各々４のバーチャルアンテナ３１１−３１４、３１５−３１８による２のバーチャルセクタ４１１、４１２に分割される。さらに、第１のセクタ４１０をカバーするアンテナアレイ１２０からの送信信号をベクトルｙで表し、第１の信号接続部３０１〜３０８上の信号がベクトルｘに対応するものとする。
【００５５】
【数１】
2010527166.tif 000003
【００５６】
ここで、ｘ１およびｘ２は、第１のバーチャルセクタ４１１および第２のバーチャルセクタ４１２に対応する２の信号グループ３２１、３２２の信号ベクトルを各々示している。２の信号グループ３２１、３２２は、行列乗算ｙをモデルにする信号処理により第１のセクタ４１０にマッピングされる。
【００５７】
【数２】
2010527166.tif 000004
【００５８】
この場合、行列ＷはＷ１およびＷ２に分解され、信号ｘの位相および／または振幅を変更し、変更後の信号の線形結合（ｌｉｎｅｒ  ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）を形成するために利用される。
【００５９】
【数３】
2010527166.tif 000005
【００６０】
複素数値スカラー要素｛Ｗｋｌ｝を適切に選択することにより、２のバーチャルセクタ間の干渉を低レベルに維持すると同時に、第１（第２の）バーチャルセクタのための信号を
第１（第２の）バーチャルセクタに関して意図されるエリアを地理的にカバーするために導くことができる。
【００６１】
図３および図５ａ−５ｂに示した実施形態によれば、本解決策は、３の物理セクタ５１０、５２０、５３０から６のバーチャルセクタ５１１、５１２、５２１、５２２、５３１、５３２へのバーチャル分割を可能とする。ここで、バーチャルセクタ５１１、５１２、５２１、５２２、５３１、５３２は６つのセルに相当する。アンテナアレイ１２０の既存のアンテナ配置を適切に再利用するために、信号処理は、カバレージが１２０度に相当する３セクタ配置にアンテナダイアグラムが合うことを、従前の６セクタシステムは理想的には６０度に相当する半分の広さのセクタのためのアンテナダイアグラムでアンテナを利用すべきである一方で、考慮する必要がある。このため、信号処理は、結果として生じるセクタ間の分離を制御するために、線形結合を形成するビーム重みを慎重に設計することにより、これを考慮する。その結果、いずれの２の隣接バーチャルセクタ間の干渉も、アンテナアレイ１２０のｎ個のアンテナ要素のアンテナダイアグラムは双方のバーチャルセクタをカバーするが、小さなものとなる。
【００６２】
さらに、分割された小さなバーチャルセクタは、フィードバック遅延および不安定干渉に対するシステムロバスト性およびシステムパフォーマンスを改善する低適応性（ｌｅｓｓ  ａｄａｐｔｉｖｅ）マルチアンテナまたはシングルアンテナ技術を採用してもよい。
【００６３】
６０３．
再び図６を参照すると、ネットワークノード１３０は、第１のセクタ４１０がｋ個のバーチャルセクタに分割されるように、ｋ個のバーチャルセクタを第１のセクタ４１０にマッピングする。マッピングは、さらに、バーチャルアンテナの物理アンテナへのマッピングを備えてもよい。図３に示した例では、第１のバーチャルセクタの４個のバーチャルアンテナ３１１、３１２、３１３、３１４は、４個のアンテナ要素２０１、２０１、２０３、２０４にマッピングされる。
【００６４】
ｋ個のバーチャルセクタのローブ（ｌｏｂｅ）は、ｋ個のバーチャルセクタが第１の物理セクタ４１０と同じエリアの一部をカバーするように構成されるので、第１の物理セクタのローブより狭くてもよい。狭いローブは、改良されたアレーゲインをもたらし、干渉の抑制もまた可能とするので、有利である。
【００６５】
図３および図４ａ−４ｂに示した実施形態によれば、ｎは８であり、ｋは２である。このため、２のバーチャルセクタ４１１−４１２は、第１のセクタ４１０が第１のバーチャルセクタ４１１および第２のバーチャルセクタ４１２に分割されるように、第１のセクタ４１０にマッピングされる。
【００６６】
ある実施形態によれば、ｋは４であってもよい。８個のアンテナ要素２０１−２０８が存在する実施形態においては、これは、４のバーチャルセクタが、第１のセクタ４１０が第１のバーチャルセクタ、第２のバーチャルセクタ、第３のバーチャルセクタ、および第４のバーチャルセクタに分割されるように、第１のセクタ４１０にマッピングされる結果となる（図示せず。）。
【００６７】
ｋ個のバーチャルセクタの各バーチャルセクタは、その結果、ｎ／ｋ個のバーチャルアンテナ要素により運営される。ｎが８でありｋが２である実施形態によれば、第１のバーチャルセクタ４１１がアンテナ要素２０１−２０４に対応する４個のバーチャルアンテナ要素３１１、３１２、３１３、３１４により運営され、第２のバーチャルセクタ４１２がアンテナ要素２０５−２０８に対応する４個のバーチャルアンテナ要素３１５、３１６、３１７、３１８により運営されてもよい。
【００６８】
図示しない実施形態によれば、第１のバーチャルセクタ４１１は、一組の複素ビームフォーミングウェイトで物理アンテナ２０１−２０８を利用する４個のバーチャルアンテナ３１１、３１２、３１３、３１４により運営されてもよい。さらに、第２のバーチャルセクタ４１２は、第２の組の複素ビームフォーミングウェイトで物理アンテナ２０１−２０８を利用する４個のバーチャルアンテナ３１５、３１６、３１７、３１８により運営されてもよい。
【００６９】
この方法は、受信時、すなわち逆方向においてもまた行われてもよい。図７は、本解決策による方法ステップを説明するフローチャートを示している。図７は、受信に関する実施形態に言及している。
【００７０】
７０１．
受信のために行われる場合のこの方法の最初のステップは、ネットワークノード１３０が、第１のセクタ４１０が複数のバーチャルセクタ４１１−４１２に分割されるように第１のセクタ４１０を複数の４１１−４１２にマッピングすることによりマッピングを実行することである。マッピングは、物理アンテナのバーチャルアンテナへのマッピングをさらに備えてもよい。このステップは上記のステップ６０３と逆順で説明される。
【００７１】
７０２．
再び図７のフローチャートを参照すると、この方法は、第１のセクタ４１０に対応するアンテナアレイ１２０から第１のｎ個の信号接続部への信号を信号処理するステップをさらに備える。信号処理は、グループ３２１−３２２の信号の各々が、１のバーチャルセクタ４１１−４１２における受信信号になるように構成されることを可能にしてもよい。
【００７２】
信号処理は、第１のｎ個の信号接続部に対応する信号の位相および／または振幅を変更し、変更後の信号の線形結合を形成することにより実行されてもよい。受信アルゴリズムの一例は、例えば、ｘ＿ｅｓｔ＝ｆ（Ｗ）ｙ、ｆ（Ｗ）＝Ｗ＾Ｔ、またはｆ（Ｗ）＝（Ｗ＾Ｔ（Ｗ＾ＴＷ＋ｖａｒ（Ｎ）＾−１）ｘ、ｘ＝Ｗ＾Ｔｙである。
【００７３】
これは、送信および受信方向の双方において、アッテネータや位相シフタなどの同一のアナログ無線周波数ハードウェアの再利用を可能とする。
【００７４】
７０３．
再び図７のフローチャートを参照すると、ネットワークノード１３０は、第１のｎ個の接続部をｋ個のグループへ分割する。接続部グループの各々は、１のバーチャルセクタに対応し、ｋ個のバーチャルセクタをもたらす。このステップは上記セクション６０１においてより詳細に説明される。
【００７５】
上述した方法を行うために、ネットワークノード１３０は、図８に示すように以下の構成を備える。
【００７６】
図８に示したように、ネットワークノード１３０は、第１のｎ個の信号接続部を備える。信号接続部の各々は、信号を送信および／または受信するように構成される。さらに、ネットワークノード１３０は、第２のｎ個の信号接続部を備える。第２のｎ個の信号接続部の各々は、ｎ個のアンテナ要素のうちのいずれかに関する信号を送信および／または受信するように構成される。
【００７７】
さらに、ネットワークノード１３０は、第１のｎ個の接続部をｋ個のグループに分割する分割部８１０を備える。接続部グループの各々は、１のバーチャルセクタに対応し、ｋ個のバーチャルセクタをもたらす。
【００７８】
また、ネットワークノード１３０は、第１のｎ個の信号接続部に対応する信号を、各グループの信号が１のバーチャルセクタにおいて送信されるように信号処理する信号処理部８２０を備える。さらに、信号処理部８２０は、第１のセクタ４１０に対応するアンテナアレイ１２０からの信号を、各グループ３２１−３２２の信号が１のバーチャルセクタ４１１−４１２からの受信信号になるように信号処理する。信号処理部８２０は、第１のｎ個の信号接続部に対応する信号の位相および／または振幅の変更、および変更後の信号の線形結合の形成を行うように構成されてもよい。
【００７９】
さらに、ネットワークノード１３０は、第１のセクタ４１０がｋ個のバーチャルセクタに分割されるように、ｋ個のバーチャルセクタを第１のセクタ４１０にマッピングするマッピング部８３０を備える。また、マッピング部８３０は、第１のセクタ４１０がｋ個のバーチャルセクタ４１１−４１２に分割されるように、第１のセクタ４１０を複数のバーチャルセクタ４１１−４１２にマッピングするように構成されてもよい。
【００８０】
アンテナアレイ１２０の第１のセクタ４１０におけるセクタ化次数を増加させる本方法は、本発明の機能を実行するためのコンピュータプログラムコードと共に、図３および図８に示したネットワークノード１３０のような１または２以上の構成により実行されてもよい。上述したプログラムコードは、例えば、無線通信ネットワーク１００の基地局１４０および／またはアンテナアレイ１２０にロードされる場合に本方法を実行するコンピュータプログラムコードを運ぶデータキャリアという形で、コンピュータプログラムプロダクトとして提供されてもよい。このようなキャリアの一つは、ＣＤＲＯＭディスクであってもよい。しかしながら、これはメモリースティックなどの他のデータキャリアによっても実現可能である。なお、コンピュータプログラムは、サーバ上で純粋なプログラムコードとして提供され、アンテナアレイ１２０および／または基地局１４０に遠隔でダウンロードされてもよい。
【００８１】
本発明は、上述した好適な実施形態に限定されない。多様な変形物、改良物および均等物が利用されてもよい。したがって、上記の実施形態は、添付の請求の範囲で定義される本発明の範囲の限定として解釈すべきでない。
【００８２】
本方法の実施形態の一例は、あるセクタ化のために配置された既存のアンテナアレイを利用してセクタ化次数を増加させる。このセクタ化の増加は、ビームフォーミングネットワークが複数のバーチャルセクタを１のオリジナルセクタにマッピングすることにより実現される。ビームフォーミングネットワークは、既存のアンテナに接続される複数の出力端子と、グループに分割された複数の入力端子を備え、各グループは１のバーチャルセクタに対応する。
【００８３】
本方法の実施形態の一例は、対応する複数のアンテナ要素に関するベースバンド信号を受信または出力するための複数の接続部を備えるビームフォーミングネットワークである。ここで、アンテナ要素は、第１のセクタの地理的範囲のために配置される。さらに、ビームフォーミングネットワークは、第１および第２のグループの信号を出力または受信するための複数の接続部を備えてもよい。ここで、ビームフォーミングネットワークは、第１のバーチャルセクタで受信または送信される第１のグループの信号、および第２のバーチャルセクタで受信または送信される第２のグループの信号を信号処理するように構成されるので、第１のセクタが少なくとも第１および第２のバーチャルセクタに分割される。
【図１】
2010527166.tif 000006
【図２】
2010527166.tif 000007
【図３】
2010527166.tif 000008
【図４ａ】
2010527166.tif 000009
【図４ｂ】
2010527166.tif 000010
【図５ａ】
2010527166.tif 000011
【図５ｂ】
2010527166.tif 000012
【図６】
2010527166.tif 000013
【図７】
2010527166.tif 000014
【図８】
2010527166.tif 000015
【国際調査報告】
2010527166.tif 000016
2010527166.tif 000017
2010527166.tif 000018
2010527166.tif 000019