(57)【要約】【課題】ダウンリンクビーム選択のための改善された通信方法と、それに対応するコンピュータプログラム製品、ユーザ装置および基地局を提供することである。【解決手段】本発明は、ビーム形成能力を備える少なくとも１つの基地局を含む無線セルラー遠隔通信システムにおける通信手法に関し、前記手法は、少なくとも第１のビームに割り当てられた第１のパイロット信号と第２のビームに割り当てられた第２のパイロット信号とをユーザ装置によって受信するステップと、少なくとも第１および第２のパイロット信号の信号強度を測定するステップと、最も強い信号強度のパイロット信号を有する少なくとも第１および第２のビームのうち１つのビームを選択するステップと、ビーム選択を基地局にシグナリングするステップと、ユーザ装置によって選択されなかったビームのユーザ装置へのデータチャネルをスイッチオフするステップと、を含む。【選択図】      図１
2005065257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーム形成能力を備える少なくとも１つの基地局を含む無線セルラー遠隔通信システムにおける通信方法であって、
少なくとも第１のビームに割り当てられた第１のパイロット信号と第２のビームに割り当てられた第２のパイロット信号とをユーザ装置によって受信するステップと、
少なくとも第１および第２のパイロット信号の信号強度を測定するステップと、
パイロット信号強度の測定に基づき、少なくとも第１および第２のビームのうちの１つを選択するステップと、
ビーム選択を基地局にシグナリングするステップと、
ユーザ装置によって選択されなかったビームのユーザ装置へのデータチャネルをスイッチオフするステップと、
選択されたビームを利用して、ユーザ装置にデータチャネルを送信するステップと
を含む通信方法。
【請求項２】
シグナリングが物理層シグナリングによって実行される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
データチャネルが、ＤＰＤＣＨ、ＰＤＳＣＨ、ＨＳ−ＰＤＳＣＨまたはフォワードアクセスチャネルを搬送する物理チャネルである請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ユーザ装置によって選択されなかったビームのユーザ装置への、ＤＰＣＣＨやＨＳ−ＳＣＣＨのような制御チャネルがスイッチオフされる請求項１に記載の方法。
【請求項５】
無線セルラー遠隔通信システムにおいて基地局の少なくとも第１および第２のビームのうちの１つを選択するためのコンピュータプログラム製品であって、
ユーザ装置により受信され、基地局のそれぞれのビームに割り当てられた少なくとも第１および第２のパイロット信号の信号強度を決定するステップと、
最も強い信号強度のパイロット信号を有する、少なくとも第１および第２のビームのうちの１つのビームを選択するステップと、
ビーム選択を基地局にシグナリングするステップと
を実行するためのプログラム手段を備えるコンピュータプログラム製品。
【請求項６】
無線セルラー遠隔通信システムのためのユーザ装置であって、
無線セルラー遠隔通信システムの基地局（２００）のそれぞれの第１および第２のビームの少なくとも第１および第２のパイロット信号を受信する手段（２１２）と、
少なくとも第１および第２のパイロット信号の信号強度を測定する手段（２１４）と、
最も信号強度が強いパイロット信号を有する、少なくとも第１および第２のビームのうちの１つを選択する手段（２１６）と、
基地局に選択をシグナリングする手段（２１８）と
を備えるユーザ装置。
【請求項７】
ビーム選択をシグナリングする手段が、物理層シグナリングによってシグナリングを実行するようになされた請求項６に記載のユーザ装置。
【請求項８】
ビーム形成能力を有する、無線セルラー遠隔通信システムのための基地局であって、
ユーザ装置からビーム選択信号を受信する手段（２０６）と、
選択されなかったビームのユーザ装置へのデータチャネルをスイッチオフする手段（２０８）と
を備える基地局。
【請求項９】
選択信号を受信する手段が、物理層シグナリングによって選択信号を受信するようになされた請求項８に記載の基地局。
【請求項１０】
選択されなかったビームのユーザ装置への制御チャネルをスイッチオフする手段（２１０）をさらに備える請求項８に記載の基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線セルラー遠隔通信システムの分野に関し、特にビーム選択に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の移動体セルラーシステムは、通常は、セクタ化された基地局を利用する。各セクタはアップリンク、ダウンリンクの両方向で単一のアンテナビームによってカバーされる。
【０００３】
３ＧＰＰシステムでは、セクタあたり複数のダウンリンクビームを利用したビーム形成が考えられる（３ＧＰＰ  ＴＲ  ２５．８８７  Ｖ１．０．０、２００１年１２月参照。その全体は参照により本明細書に組み込まれる）。特に、この技術報告書では、同じまたは異なるスクランブリングコードがビームに使用できると提案されている。このような３ＧＰＰにおいては、ノードＢは「柔軟ビーム」や「固定ビームのグリッド」などのビーム形成能力を備えることができる。
【０００４】
ＣＤＭＡ基地局におけるビーム形成は、「Ａｎ  ａｄａｐｔｉｖｅ  ａｎｔｅｎｎａ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ  ｄｏｗｎｌｉｎｋ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  ＣＤＭＡ  ｂａｓｅ  ｓｔａｔｉｏｎｓ」、Ｓｐｒｅａｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，１９９８，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ．，１９９８  ＩＥＥＥ  ５ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｙｌｉｔａｌｏ，Ｊ．;  Ｋａｔｚ，ｍ．，５９９〜６０３頁ｖｏｌ．２および米国特許第６４３８３８９Ｂ１号明細書でも考慮されている。これらの従来技術のダウンリンクビーム形成方法に共通する特徴は、ダウンリンクビーム選択がネットワークにより、基地局または無線ネットワークコントローラなど別のネットワークノードのいずれかによって行われることである。
【非特許文献１】３ＧＰＰ  ＴＲ  ２５．８８７  Ｖ１．０．０、２００１年１２月
【非特許文献２】、「「Ａｎ  ａｄａｐｔｉｖｅ  ａｎｔｅｎｎａ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ  ｄｏｗｎｌｉｎｋ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  ＣＤＭＡ  ｂａｓｅ  ｓｔａｔｉｏｎｓ」、Ｓｐｒｅａｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，１９９８，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ．，１９９８  ＩＥＥＥ  ５ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｙｌｉｔａｌｏ，Ｊ．;  Ｋａｔｚ，ｍ．，５９９〜６０３頁ｖｏｌ．２
【特許文献１】米国特許第６４３８３８９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ダウンリンクビーム選択のための改善された通信方法と、それに対応するコンピュータプログラム製品、ユーザ装置および基地局を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ビーム形成能力を備える少なくとも１つの基地局を含む無線セルラー遠隔通信システムにおける通信方法を提供する。３ＧＰＰシステムにおいては、このような基地局は典型的にはノードＢと呼ばれる。
【０００７】
基地局によって送出された各ビームにはそれぞれパイロット信号が割り当てられている。様々なパイロット信号は、基地局のサービスエリア内にあるユーザ装置によって受信される。ユーザ装置は受信したパイロット信号の信号強度を測定する。１つのビームの選択は、測定された信号強度に基づいて行われ、例えば、ユーザ装置は信号強度の最も強いビームを選択する。このビーム選択が、ユーザ装置から基地局にシグナリングされる。これに応答して、基地局は選択されなかったビームのユーザ装置へのデータチャネルをスイッチオフし、選択されたビームでユーザ装置についてのデータチャネルを送信する。
【０００８】
ユーザ装置により選択されなかったビームのデータチャネルをスイッチオフすることは、利用可能な帯域幅資源をより有効に利用できるという点で有利である。特に、基地局とユーザ装置との間で通信リンクを形成するための全送信電力を削減することができる。さらに、データチャネルのスイッチオフにより干渉が取り除かれるので、通信品質も改善される。
【０００９】
もう一つの利点は、ユーザ装置によるビーム選択が、ネットワークによるビーム選択に比べてより正確であるという点である。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態によれば、ユーザ装置から基地局へのビーム選択のシグナリングは、物理層シグナリングによって実行される。これは、ビーム選択と、選択されなかったビームのデータチャネルのスイッチオフとの間の待ち時間が最小化されるという利点を持つ。
【００１１】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、選択されなかったビームのデータチャネルだけでなく、制御チャネルもスイッチオフされる。しかし、ビームのパイロット信号はスイッチオフされず、したがって初期ビーム選択をいつでも変更することができる。ビーム選択が変更されるとき、選択されたビームの対応するデータおよび制御チャネルがスイッチオンされ、一方非選択ビームのデータおよび制御チャネルはスイッチオフされる。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態によれば、データチャネルは、個別物理データチャネル（ＤＰＤＣＨ）、物理ダウンリンク共用チャネル（ＰＤＳＣＨ）または高速物理ダウンリンク共用チャネル（ＨＳ−ＰＤＳＣＨ）である。
【００１３】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、制御チャネルは個別物理制御チャネル（ＤＰＣＣＨ）または高速共用制御チャネル（ＨＳ−ＳＣＣＨ）である。
【００１４】
本発明では、ＵＥはビーム選択に関してある能力を備えていることが必要とされる。通信システムにおいてレガシーＵＥが使用される場合、ノードＢはレガシーＵＥのための代替送信方式を使用する。３ＧＰＰシステムでは、ノードＢはこの場合、例えば１Ｔｘ送信、２Ｔｘ閉ループダイバーシチ、２Ｔｘ時空間送信ダイバーシチ、開ループ（ユーザ特有または固定）ビーム形成（３ＧＰＰ  ＴＲ２５．８８７を参照のこと）、あるいはセクタアンテナパターンによる送信を使用することができ、異なるノードＢアンテナによって送信される電力の均衡は、異なるＵＥへのＴｘアンテナの割り当ての均衡をとることによって行うことができる。
【００１５】
本発明の好ましい一実施形態によれば、無線ネットワークコントローラは、ノードＢに、どのＵＥにどの送信方式が使用され、どのおよびアンテナが使用されるかを通知する。レガシーＵＥとビーム選択をサポートするＵＥが混合して使用されるシナリオでは、無線ネットワークコントローラはノードＢに、ビーム選択をサポートするＵＥには本発明による方法を使用し、レガシーＵＥには代替通信方式を使用するよう通知する。
【００１６】
以下で、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態をより詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１はダウンリンクアンテナビーム選択を実行する際のフローチャートを示す図である。ステップ１００で、ノードＢのサービスエリア内にあるユーザ装置が、複数のパイロット信号を受信する。各パイロット信号はそれぞれ、ノードＢの１つのアンテナビームに割り当てられる。
【００１８】
ステップ１０２で、ユーザ装置がパイロット信号の信号強度を測定する。ステップ１０４で、ユーザ装置は測定されたパイロット信号強度に基づいて、アンテナビームの選択を実行する。言い換えれば、ユーザ装置は最も強いパイロット信号を受信したアンテナビームを選択する。
【００１９】
ステップ１０６で、ユーザ装置は、アンテナビーム選択をノードＢにシグナリングする。これは物理層シグナリングにより行われることが好ましい。これに応答して、ノードＢは、選択されなかったビームのデータおよび制御チャネルをスイッチオフする（ステップ１０８）。さらに、アンテナビーム選択を恒久的に評価し直すために、ユーザ装置の制御がステップ１０６からステップ１００へと戻る。
【００２０】
これは、ユーザ装置とノードＢの間の通信リンクについての全送信電力が削減され、ネットワーク容量がより有効に利用できるという利点を持つ。ビーム選択のさらなるシグナリングは速くなり、ユーザ装置によるビーム決定が正確なものとなる。
【００２１】
これは、ビーム決定がアップリンク測定結果に基づいて行われる従来技術の３ＧＰＰソリューションと対照する。本発明と比較すると、従来技術のソリューションでは、アップリンクとダウンリンクとで無線伝播条件が異なる場合もあり、さらに技術的な理由からアップリンクとダウンリンクとではビームが正確に同じ方向を指さない場合もあるという欠点を持つ。この場合、最も好ましい受信ビームが、伝送のために最適の送信用ビームを必ずしも示さない。以下では、ＵＥからノードＢへの方向をアップリンク、ノードＢからＵＥへの方向をダウンリンクとそれぞれ称する。
【００２２】
従来技術の第２の問題は、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）によってノードＢおよびユーザ装置を制御するシグナリング機構が、ＲＮＣによるビームの選択と、ユーザ装置およびノードＢによるビームの実際の利用との間に１ないし数秒程度の遅延を導入することに基づくものである。この待ち時間の間、別のビーム選択の方がより良好に機能する別の位置にユーザ装置が既に移動している場合もある。
【００２３】
従来技術の３ＧＰＰビーム選択機構におけるこれらの欠点はすべて、上記に説明した図１の方法によって克服される。
【００２４】
ノードＢに結合されたＲＮＣは、ノードＢおよびユーザ装置に、ノードＢのどのアンテナビームが送信の候補であるかを通知し、これらのビームに識別子を割り当てることが好ましい。ビームの識別子は、ＲＮＣからノードＢおよびユーザ装置にシグナリング情報として送信される。ユーザ装置は、ステップ１０６で、ビーム選択をシグナリングするために識別子の１つをノードＢに戻すことが好ましい。この目的で、高速レイヤ１シグナリングが利用されることが好ましい。例えば、この目的でユーザ装置によってアップリンク個別物理制御チャネル（ＤＰＣＣＨ）が使用されることができる。
【００２５】
パイロット信号は、共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ）信号として受信されることが好ましい。しかし、図１に示す方法は、共通パイロットチャネルの使用に限定されるものではない。測定はユーザ特有のパイロット情報に基づいて行うこともできる。例えば、ＵＭＴＳでは、ユーザ特有のパイロット情報がＤＰＣＣＨに埋め込まれる。一般に、別個のユーザ特有のパイロットチャネルを使用することもできる。ユーザ特有のパイロット情報の送信には、符号分割または時分割多重方式など様々な送信機構を使用することができる。ユーザ装置による測定を可能にするためのパイロット情報は、すべての候補ビームに送信されなければならない。
【００２６】
さらなる２次共通パイロットチャネル（Ｓ−ＣＰＩＣＨ）を、候補ビームのパイロット信号を提供するために使用することができる。また、１次共通パイロットチャネル（Ｐ−ＣＰＩＣＨ）を使用することもできる。これらの１次共通パイロットチャネルは、例えばノードＢのサービスエリアの６つまたはそれ以上のセクタなどの、狭セクタ化をサポートするのに特に有用である。
【００２７】
図２はビーム形成能力をもつアンテナ２０２を備えたノードＢ２００を示す。ここで考慮される例では、ノードＢ２００のサービスエリアは３つのセクタに分割されている。各セクタにおいて、ノードＢ２００はダウンリンク送信のためにいくつかの固定ビームを使用する。ここで考慮される例では、各セクタあたり２つの固定ビームが使用される。
【００２８】
この例では、各セクタごとに４本の送信アンテナ２０２が使用される。各ビームにおいて、ノードＢ２００は共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ）を放射する。３ＧＰＰ  Ｒ９９の用語を使うなら、これは２次ＣＰＩＣＨと呼ぶこともできる。
【００２９】
ユーザ装置２０４は、候補ＣＰＩＣＨ信号からの受信電力を測定する。これらの候補は、ＲＮＣ（図示せず）から受信したシグナリングにより、あらかじめ識別されている。
【００３０】
これらのＣＰＩＣＨの測定に基づき、ユーザ装置２０４は、ノードＢ２００によりユーザ装置２０４への送信にどのビームが使用されるべきかを判断する。以下では、ユーザ装置２０４によって選択されたビームは、「１次ビーム」と呼ばれ、選択されなかったその他のすべての候補ビームは「非１次」と呼ばれる。
【００３１】
ユーザ装置２０４から「１次ビーム」を示すレイヤ１シグナリングメッセージを受信後、ノードＢ２００は識別された１次ビームを使用して、ユーザ装置２０４にデータおよび制御情報を送信する。例えば、データ送信には、ＤＰＤＣＨ、ＰＤＳＣＨまたはＨＳ−ＰＤＳＣＨが使用され、一方、制御情報は、ＤＰＣＣＨにより送信される。
【００３２】
非１次ビームでは、ノードＢ２００はデータ送信を、すなわちＤＰＤＣＨをスイッチオフする。
【００３３】
さらに、全送信電力をさらに最小化し、干渉をさらに軽減するために、非１次ビームの制御チャネル、すなわちＤＰＣＣＨをスイッチオフすることも可能である。ユーザ装置２０４により、非１次ビームの制御チャネルは必要とされない。図２では、ノードＢ２００からユーザ装置２０４へのダウンリンク送信のみが図示されていることに留意すべきである。アップリンクでは、ノードＢ２００はユーザ装置２０４によって送信された信号を受信及び／又は処理するために、ダウンリンクについて使用されるものとは異なるビームパターン、例えば固定ビーム形成、ユーザ特有のビーム形成、またはその他の信号結合技法を自由に使用することができる。
【００３４】
図３は、ノードＢ２００およびユーザ装置２０４のより詳細なブロック図である。
【００３５】
ノードＢ２００は、物理層シグナリングモジュール２０６、データチャネル切替えモジュール２０８、および制御チャネル切替えモジュール２１０を備える。
【００３６】
ユーザ装置２０４は、アンテナ２１２、信号強度測定モジュール２１４、ビーム選択モジュール２１６、および物理層シグナリングモジュール２１８を備える。
【００３７】
ユーザ装置２０４が基地局２００のサービスエリア内にあるとき、ユーザ装置２０４は、ＲＮＣ（図３には図示せず）からシグナリング情報を基地局２００のビームの識別子と共に受信する。基地局２００はこれらの識別子をＲＮＣから直接受信する。
【００３８】
ユーザ装置２０４は、信号強度測定モジュール２１４によって、各ビームについて基地局２００から放出されたパイロット信号の信号強度を測定する。ビーム選択モジュール２１６によって、最も強いパイロット信号とそれに関連するビーム識別子が選択される。
【００３９】
ユーザ装置２０４によるビーム選択を示すビーム識別子は、レイヤ１シグナリングにより、物理層シグナリングモジュール２１８により、ユーザ装置２０４から基地局２００にシグナリングされる。このシグナリング情報は、基地局２００の物理層シグナリングモジュール２０６によって受信される。これに応答して、基地局２００はデータチャネル切替えモジュール２０８および制御チャネル切替えモジュール２１０により、ユーザ装置２０４によって選択されなかった非１次ビームのデータおよび制御チャネルをスイッチオフする。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の好ましい実施形態を示すフローチャートを示す図である。
【図２】複数のビームを持つ基地局を示す図である。
【図３】基地局とユーザ装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００４１】
２００  ノードＢ
２０２、２１２  アンテナ
２０４  ユーザ装置
２０６、２１８  物理層シグナリングモジュール
２０８  データチャネル切替えモジュール
２１０  制御チャネル切替えモジュール
２１４  信号強度測定モジュール
２１６  ビーム選択モジュール
【図１】
2005065257.tif 000003
【図２】
2005065257.tif 000004
【図３】
2005065257.tif 000005
【外国語明細書】
2005065257.tif 000006
2005065257.tif 000007
2005065257.tif 000008
2005065257.tif 000009
2005065257.tif 000010
2005065257.tif 000011
2005065257.tif 000012
2005065257.tif 000013
2005065257.tif 000014
2005065257.tif 000015
2005065257.tif 000016
2005065257.tif 000017
2005065257.tif 000018
2005065257.tif 000019
2005065257.tif 000020