(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのグループに分割される複数のユーザ機器（ＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３、ＵＥ４、ＵＥ５）と通信する無線基地局（ＢＴＳ）であって、
−前記ユーザ機器（ＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３、ＵＥ４、ＵＥ５）に到達するためにそれぞれのダウン・チルトを有する少なくとも２つのシフトされた静的ビーム（Ｂｉ、Ｂｏ）を生成するアンテナ要素配置であって、
・前記無線基地局（ＢＴＳ）と前記ユーザ機器（ＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３、ＵＥ４、ＵＥ５）との間で通信信号を交換する、トランシーバ処理チェーン（９）にそれぞれ接続された複数のアンテナ要素（７）と、
・前記トランシーバ・チェーン（９）に接続され、同一スペクトル・リソースについて前記アンテナ要素（７）と前記無線基地局との間のディジタル信号の少なくとも２つの線形複素結合を実行する手段を有し、前記生成されたビーム（Ｂｉ、Ｂｏ）にそれぞれ関連するビーム・フロー（Ｆｉ、Ｆｏ）を処理する処理ユニット（２５）であって、アップリンク信号は前記ユーザ機器（ＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３、ＵＥ４、ＵＥ５）から受信される、処理ユニット（２５）と
を含むアンテナ要素配置と、
−前記アップリンク信号を受信し、前記ビーム・フロー（Ｆｉ、Ｆｏ）内の前記アップリンク信号の品質に基づいてユーザ機器ごとに適当なビームを選択する手段と
を含むことを特徴とする無線基地局。
【請求項２】
前記アンテナ要素配置は、内側ビーム（Ｂｉ）および外側ビーム（Ｂｏ）を生成するように適合され、前記内側ビーム（Ｂｉ）は、前記アンテナ要素配置の近くに配置されたユーザ機器に達し、前記外側ビーム（Ｂｏ）は、前記アンテナ要素配置の遠くに配置されたユーザ機器に達する、請求項１に記載の無線基地局。
【請求項３】
前記処理ユニット（２５）は、前記アンテナ要素配置が事前定義の迎角方向でビームを生成するようにするために、前記アンテナ要素に複素アンテナ重みを適用する手段を含む、請求項１または２に記載の無線基地局。
【請求項４】
使用すべき前記適当なビームを判定するために、前記同一のスペクトル・リソースについてビームごとに受信されるアップリンク信号の間の搬送波対干渉比（Ｃ／Ｉ）を所定のしきい値と比較する手段を含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の無線基地局。
【請求項５】
ビームごとに受信される前記アップリンク信号を分離する手段を含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線基地局。
【請求項６】
アップリンク送信のために判定された前記適当なビームに基づいてダウンリンク送信のために前記適当なビームを識別するように構成された、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の無線基地局。
【請求項７】
ダウンリンク送信のために選択された前記ビームを検証するために前記ダウンリンク信号の品質を監視するフィードバック・チャネルを含む、請求項６に記載の無線基地局。
【請求項８】
使用されるビームごとに使用され、各ビーム内で再利用される適当なダウンリンク・リソースを識別する手段を含む、請求項６または７に記載の無線基地局。
【請求項９】
前記処理ユニット（２５）は、ダウンリンク信号を有するビーム・フロー（Ｆｉ、Ｆｏ）を、それぞれのビームを使用してユーザ機器（ＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３、ＵＥ４、ＵＥ５）宛のそれぞれのビームに向ける手段を含む、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の無線基地局。
【請求項１０】
無線基地局と少なくとも２つのグループに分割される複数のユーザ機器との間の通信の方法であって、前記基地局は、
−前記ユーザ機器（ＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３、ＵＥ４、ＵＥ５）に到達するためにそれぞれのダウン・チルトを有する少なくとも２つのシフトされた静的ビーム（Ｂｉ、Ｂｏ）を生成するアンテナ要素配置であって、
・前記無線基地局（ＢＴＳ）と前記ユーザ機器（ＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３、ＵＥ４、ＵＥ５）との間で通信信号を交換する、トランシーバ処理チェーン（９）にそれぞれ接続された複数のアンテナ要素（７）と、
・前記トランシーバ・チェーン（９）に接続され、同一スペクトル・リソースについて前記アンテナ要素（７）と前記無線基地局との間のディジタル信号の少なくとも２つの線形複素結合を実行する手段を有する処理ユニット（２５）と
を含むアンテナ要素配置と
を含み、前記方法が、
−前記生成されたビーム（Ｂｉ、Ｂｏ）にそれぞれ関連するビーム・フロー（Ｆｉ、Ｆｏ）を処理するステップであって、アップリンク信号はユーザ機器（ＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３、ＵＥ４、ＵＥ５）から受信される、ステップと、
−前記アップリンク信号を受信するステップと、
−前記ビーム・フロー（Ｆｉ、Ｆｏ）内の前記アップリンク信号の品質に基づいてユーザ機器ごとに適当なビームを選択するステップと
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項１１】
−ユーザあたりのビーム・フロー（Ｆｉ、Ｆｏ）ごとに、同一スペクトル・リソースについてビームごとに受信されたアップリンク信号の間の搬送波対干渉比（Ｃ／Ｉ）を所定のしきい値と比較するステップと、
−前記比（Ｃ／Ｉ）が前記しきい値を満足するかこれを超える場合に、ユーザ機器位置で最高の電力レベルを有するビームを選択し、前記選択されたビームに前記ユーザ機器を割り当てるステップと、
−そうではない場合に、最大比合成（ＭＲＣ）を使用して前記ビーム・フローを合成するステップと
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ＭＵＤ（Ｍｕｌｔｉ  Ｕｓｅｒ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）、干渉除去（ＩＣ）、または直接１６ＱＡＭ復調／変調などの処理ステップを含む、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
−アップリンク送信のために判定された前記適当なビームに基づいてダウンリンク送信のための適当なビームを識別する処理と、
−ダウンリンク送信のために選択された前記ビームを検証するために前記ダウンリンク信号の品質を監視する処理と
をさらに含む、請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ要素配置を含む無線基地局に関する。本発明は、そのような複数アンテナ配置によって提供される能力を最適化する方法にも関する。目的は、同一論理セル内のトラフィックを管理するのに使用される異なるビーム内で抽出される情報の実時間分析を使用してスペクトル効率を最適化することである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信ネットワークは、ネットワークの事前定義のセルをカバーするように適合されたアンテナを含み、このセル内のユーザ機器と通信する無線基地局を備える。提供される所与のカバレージ要件について、所与のスペクトル・リソースの異なるビームを、無線リソースが不足していると仮定して、高密度化要件を減らすために最適化することができる。
【０００３】
基地局の位置に関する制約に起因して、セル内に配置されたユーザあたりの要求されるＱｏｓを提供するために無線セル・ジオメトリ（Ｉｉ／（Ｉｅ＋Ｉｉ）、ただし、Ｉｉは、内部セル干渉であり、Ｉｅは、他のセルから来る干渉である）を最適化することができることが必要である。
【０００４】
レガシ・アンテナ・システムについて、迎角方向でのアンテナの傾きを表す独自のダウン・チルト（ｄｏｗｎｔｉｌｔ）が、適切なカバレージを提供するために計算される。このダウン・チルトは、現場で固定されもしくは機械的に事前にセットされるか、迎角方向でアンテナを移動できるリモート・コントロール・モーターを使用して遠隔的に変更できるかのいずれかである。
【０００５】
新しい無線通信ネットワークは、ビット・レートおよび容量に関してより効率的なサービスを提供するための要件を有する。レガシ・アンテナ・システムを使用するカバレージ要件に結び付けられた制約は、カバレージがサイト数を減らすために必ず優先されるので、カバレージ／容量妥協を最適化するための柔軟性を提供しない。
【０００６】
容量／カバレージ要件を最適化するために、干渉を制限しながら（大容量を保証するために）データ伝送を並列化する（より高いビット・レートに達するために）傾向がある、基地局サイトでの複数アンテナに基づくいくつかの新しい方法が提案されてきた。ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）およびビームフォーミングは、そのような方法である。
【０００７】
さらに、セルおよびすべての関連するハードウェアを水平に（セルあたり複数セクタ）または垂直に（同心円セル）分割することによって、より多くのユーザ機器が基地局と通信することができる。
【０００８】
しかし、そのような解決策では、追加のアンテナ配置およびハードウェアが必要であり、この解決策は、相対的に高価になる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の一目的は、ハードウェアおよびソフトウェアを増やさずに複数のユーザ機器と基地局との間の通信を改善することによって、技術的現状の短所を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、本発明に従って、少なくとも２つのグループに分割される複数のユーザ機器と通信する無線基地局によって達成され、前記無線基地局は、
−ユーザ機器に到達するためにそれぞれのダウン・チルトを有する少なくとも２つのシフトされた静的ビームを生成するアンテナ要素配置であって、無線基地局とユーザ機器との間で通信信号を交換する、トランシーバ処理チェーンにそれぞれ接続された複数のアンテナ要素と、前記トランシーバ・チェーンに接続され、同一スペクトル・リソースについて前記アンテナ要素と無線基地局との間で受信されるディジタル信号の少なくとも２つの線形複素結合（ｌｉｎｅａｒ  ｃｏｍｐｌｅｘ  ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）を実行する手段を有し、前記生成されたビームにそれぞれ関連するビーム・フローを処理する処理ユニットであって、アップリンク信号はユーザ機器から受信される、処理ユニットとを含むアンテナ要素配置と、
−前記アップリンク信号を受信し、ビーム・フロー内の前記アップリンク信号の品質に基づいてユーザ機器ごとに適当なビームを選択する手段と
を含む。
【００１１】
そのような配置を用いると、アンテナ要素配置に関連するハードウェアおよびソフトウェアを増やさずに、ユーザの各グループの性能を最大化するために、ビームあたりの干渉を減らしながら、セル・カバレージが保たれる。
【００１２】
ユーザあたり１ビームを識別しようとするウェル・ビーム・フォーミング（ｗｅｌｌ  ｂｅａｍ  ｆｏｒｍｉｎｇ）特徴と比較して、同一の静的な事前定義のビームが、ユーザのグループに割り当てられる。
【００１３】
さらに、２つの静的ビームを使用することによって、ユーザ機器が両方のビーム内で受信される場合に、空間ダイバーシティがフェージングをデコリレート（ｄｅｃｏｒｅｌａｔｅ）するので、アップリンク性能が改善される。
【００１４】
本発明のさらなる実施形態によれば、
−前記アンテナ要素配置は、内側ビームおよび外側ビームを生成するように適合され、内側ビームは、前記アンテナ要素配置の近くに配置されたユーザ機器に達し、外側ビームは、前記アンテナ要素配置の遠くに配置されたユーザ機器に達し、
−処理ユニットは、前記アンテナ要素配置が事前定義の迎角方向でビームを生成するようにするために、前記アンテナ要素に複素アンテナ重みを適用する手段を含み、
−前記無線基地局は、使用すべき前記適当なビームを判定するために、同一のスペクトル・リソースについてビームごとに受信されるアップリンク信号の間の搬送波対干渉比を所定のしきい値と比較する手段を含み、
−前記無線基地局は、ビームごとに受信される前記アップリンク信号を分離する手段を含み、
−前記無線基地局は、アップリンク送信のために判定された適当なビームに基づいてダウンリンク送信のために適当なビームを識別するように構成され、
−前記無線基地局は、ダウンリンク送信のために選択された前記ビームを検証するためにダウンリンク信号の品質を監視するフィードバック・チャネルを含み、
−前記無線基地局は、使用されるビームごとに使用され、各ビーム内で再利用される適当なダウンリンク・リソースを識別する手段を含み、
−前記処理ユニットは、ダウンリンク信号を有するビーム・フローを、それぞれのビームを使用してユーザ機器宛のそれぞれのビームに向ける手段を含む。
【００１５】
本発明は、無線基地局と少なくとも２つのグループに分割される複数のユーザ機器との間の通信の方法であって、前記基地局は、ユーザ機器に到達するためにそれぞれのダウン・チルトを有する少なくとも２つのシフトされた静的ビームを生成するアンテナ要素配置であって、無線基地局とユーザ機器との間で通信信号を交換する、トランシーバ処理チェーンにそれぞれ接続された複数のアンテナ要素と、前記トランシーバ・チェーンに接続され、同一スペクトル・リソースについて前記アンテナ要素と無線基地局との間のディジタル信号の少なくとも２つの線形複素結合を実行する手段を有する処理ユニットとを含むアンテナ要素配置を含み、前記方法は、
−前記生成されたビームにそれぞれ関連するビーム・フローを処理するステップであって、アップリンク信号はユーザ機器から受信されるステップと、
−前記アップリンク信号を受信し、ビーム・フロー内の前記アップリンク信号の品質に基づいてユーザ機器ごとに適当なビームを選択するステップと
を含む、方法にも関係する。
【００１６】
本発明のさらなる実施形態によれば、
−前記方法は、
・ビーム・フローごとに、同一スペクトル・リソースについてビームごとに受信されたアップリンク信号の間の搬送波対干渉比を所定のしきい値と比較するステップと、
・前記比が前記しきい値を満足するかこれを超える場合に、ユーザ機器位置で最高の電力レベルを有するビームを選択し、選択されたビームに前記ユーザ機器を割り当てるステップと、
・そうではない場合に、最大比合成（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｒａｔｉｏ  Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）を使用して前記ビーム・フローを合成するステップと
をさらに含み、
−前記方法は、ｍｕｌｔｉ  ｕｓｅｒ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ、干渉除去、または直接１６ＱＡＭ復調／変調などの処理ステップを含み、
−前記方法は、
・アップリンク送信のために判定された適当なビームに基づいてダウンリンク送信のための適当なビームを識別する処理と、
・ダウンリンク送信のために選択された前記ビームを検証するためにダウンリンク信号の品質を監視する処理と
をさらに含む。
【００１７】
アルゴリズムの複雑さは、ビームあたりのユーザ数が統計的に減らされるので、減らされる。アップリンクでは、ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｒｅｕｓｅ  ｆａｃｔｏｒ（Ｉｅ／Ｉｉ）の減少およびビームあたりのセル内干渉減少が、追加の処理ステップの効率を改善する。
【００１８】
本発明のさらなる詳細および利益は、図面を参照して下で説明される例示的実施形態から明白になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による通信ネットワークを示す図である。
【図２】図１の通信ネットワークのアンテナ要素配置を示す図である。
【図３】アンテナ要素配置のトランシーバ・チェーンの例を示す図である。
【図４】ビーム・フローの処理の例を示す図である。
【図５】セル半径に発射される２つのビームの電力レベルの変化を示すグラフである。
【図６】ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
ＷＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄｅ  Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）などのマルチユーザ・システムでは、複数のユーザが、セルラ電話機またはコンピュータなどのユーザ機器から有線ネットワークに接続された無線基地局ＢＴＳへの通信リンクを与えられる。
【００２１】
図１に、本発明の例を示す。マルチ・ビームを使用して、ビルディングを伴う密な都市シナリオの場合に屋内ユーザおよび屋外ユーザに到達することができる。説明される実施形態では、ユーザ機器ＵＥ１〜ＵＥ５は、２つのグループすなわち、無線基地局ＢＴＳに近く、内側セル１内に配置された屋内ユーザの第１グループおよび外側セル３内に配置された屋外ユーザの第２グループに分離される。
【００２２】
より正確には、すべてのユーザが、２つの空間ボリュームすなわち内側セル１および外側セル３にローカルに分割されたネットワーク内の同一の論理セル・オブジェクトによって管理され、
−２つの第１ユーザ機器ＵＥ１およびＵＥ２は、内側セル１内で基地局ＢＴＳの近くに配置され、
−携帯電話機などの別のユーザ機器ＵＥ３は、セル１と３との両方の間で基地局ＢＴＳへのより長い距離を伴って配置され、
−２つのエンド・ユーザ機器ＵＥ４およびＵＥ５（コンピュータなど）は、外側セル３内の同一の論理セルによって包含されるビルディング内に配置される。
【００２３】
図２により詳細に示されているように、基地局ＢＴＳは、ネットワーク内の事前定義の区域を包含するように適合された、アクティブ・アンテナ・アレイまたはスマート・アンテナなどのアンテナ要素配置５を含む。
【００２４】
アンテナ配置は、複数の放射要素７のアレイを含み、図２の単純化された例では、アンテナ配置は、４つの放射要素７を含む。
【００２５】
放射要素７は、ここではパッチ要素である。代替案では、ダイポールを使用することができる。
【００２６】
各放射要素７は、ユーザ機器ＵＥ１〜ＵＥ５へおよびこれらからダウンリンク／アップリンク通信信号を送信し、受信する、それぞれのトランシーバ処理チェーン９に接続される。
【００２７】
各トランシーバ処理チェーン９は、それぞれの送信器および受信器を含む。
【００２８】
トランシーバ処理チェーン９の変形形態を、図３に詳細に示す。
【００２９】
処理チェーン９は、入力としてベースバンド信号成分の和を受け取る。ディジタル・ベースバンド信号は、処理チェーン内のモジュール１１でアナログ信号に変換され、モジュール１３でアップコンバートされ、モジュール１５でフィルタリングされ、モジュール１７で前増幅され、モジュール１９で電力制御され、増幅器２１で増幅される。増幅器２１の出力の信号の一部は、レトロ・ループ（ｒｅｔｒｏ  ｌｏｏｐ）のためにフィード・バックされ、この信号の主要部分は、アンテナ要素配置にサブミットされ、アップリンク信号についてはこの逆順となる。マッチング・モジュール２３は、異なるアンテナ要素７にまたがって入力電力を分配する責任を負う。
【００３０】
処理チェーン９の一部として説明されたモジュールのすべてが、この効果に達するために必要であるのではなく、その結果、これらのモジュールのいくつかを省略することができる。
【００３１】
アンテナ配置５（図２）は、トランシーバ・チェーン９のすべてに接続された処理ユニット２５をも与えられる。
【００３２】
この処理ユニット２５は、トランシーバ・チェーン９にそれぞれ結合された信号ポートと、それぞれのダウン・チルトを有する複数の位相シフトされたビーム、たとえば内側ビームＢｉおよび外側ビームＢｏを形成するために複数の線形複素結合の間で位相差を交番させる位相シフタを有する、トランシーバ・チェーン９から受け取られたディジタル信号の線形複素結合手段（図示せず）とを含む。位相シフタを、ビームＢｉ、Ｂｏのダウン・チルトを変更するために調整可能とすることができる。
【００３３】
このアーキテクチャを使用して、さらなるアンテナ要素もアンテナ配置も必要とせず、同一の無線リソースを再利用せずに、複数のビームＢｉ、Ｂｏを、異なるユーザ機器ＵＥ１〜ＵＥ５に到達するために生成することができる。
【００３４】
さらに、セル内干渉の影響は、両方のビームＢｉ、Ｂｏを介して２つのグループ内で見られるユーザ信号の分離およびＣＰＲＩ（Ｃｏｍｍｏｎ  Ｐｕｂｌｉｃ  Ｒａｄｉｏ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）上のそれらに関連するビーム・フローＦｉ、Ｆｏコンテナの分離を改善すると同時に、減らされる。エンドツーエンド分離がなければ、利得は、ダウンリンク方向でのみ入手可能である。
【００３５】
さらに、各ビームＢｉ、Ｂｏを、最良の精度でユーザ機器の各グループに到達できるために事前定義の迎角方向で生成することができる。そのような解決策は、好ましくはセル内干渉およびセル間干渉を減らす、アンテナ配置利得の最大化および受信信号品質の向上を可能にする。
【００３６】
さらに、処理ユニット２５は、ＨＳＰＡ（Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｐａｃｋｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ）などの適切な多元接続方法を使用してＣＰＲＩ（Ｃｏｍｍｏｎ  Ｐｕｂｌｉｃ  Ｒａｄｉｏ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）上で、アップリンク送信で基地局モデムＮｏｄｅＢに内側ビームＢｉおよび外側ビームＢｏに関連する内側フローＦｉおよび外側フローＦｏを送り、ダウンリンク送信でユーザ機器ＵＥ１〜ＵＥ５に送信される前記モデム信号を受け取るようにも適合される。
【００３７】
モデムＮｏｄｅＢは、両方のビーム・フローＦｉ、ＦｏのＤＰＣＣＨ（ｄｅｄｉｃａｔｅｄ  ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｃｈａｎｎｅｌ）上のアップリンク信号の信号強度に基づいて内側セルまたは外側セルにユーザ機器を割り当てることができる。
【００３８】
そのために、モデムは、ビーム・フローＦｉ、Ｆｏごとに搬送波対干渉比（Ｃ／Ｉ）を所定のしきい値（図４）と比較する比較器（図示せず）を含む。
【００３９】
したがって、説明される実施形態では、複数アンテナ要素を処理する方法は、次のステップを含む。
【００４０】
処理ユニット２５（図２）は、トランシーバ・チェーン９から受け取られたすべてのディジタル信号の第１および第２の線形複素結合を実行する。しかし、処理ユニット２５は、３つ以上の線形複素結合を実行することができる。
【００４１】
次に、処理ユニット２５は、第１位相を第１組合せに適用し、その結果、第１ダウンリンク信号が、−８°または−１０°などの所与のダウン・チルトを有し、内側セル１を包含する主ローブを有する内側ビームＢｉ内で送信されるようにする。逆に、アップリンク信号は、その主ローブによって定義される受信ゾーンから受信される（図１、２）。
【００４２】
同様に、処理ユニット２５は、第２位相を第２組合せに適用し、第１組合せに位相シフトを与え、その結果、第２ダウンリンク信号が、−２°などの所与のダウン・チルトを有し、外側セル３を包含する主ローブを有する外側ビームＢｏ内で送信されるようにする。逆に、アップリンク信号は、その主ローブによって定義される受信ゾーンから受信される。
【００４３】
処理ユニット２５は、各トランシーバ・チェーンへの各ベースバンド信号入力に、アジマス方向に達するための第１複素重みおよび仰角方向に達するための第２複素重みを適用することもできる。それは、トランシーバ・チェーン９が、異なるアンテナ要素７を独立に制御し、アンテナ要素７ごとに異なるアンテナ要素重みを使用することを可能にする。基地局ＢＴＳに対する相対的なユーザ機器の位置（基地局までの距離、アジマス角、迎角）を、基地局ＢＴＳが異なるアンテナ要素７に適用すべき適当な複素アンテナ重みを計算できるようにするために、基地局ＢＴＳに報告することができる。
【００４４】
アップリンク送信
ここでアップリンク送信に言及すると、アップリンク送信では、同一周波数Ｆ１（図１）のアップリンク信号が、複数のユーザによって共有されるリンク上でユーザ機器から基地局に送信される。
【００４５】
ユーザ機器送信ごとに、モデムＮｏｄｅＢは、ＣＰＲＩを介して両方のビーム・フローＦｉ、Ｆｏを受信する。受信されるディジタル信号は、ＣＰＲＩ上で分離される。ｎｏｄｅＢは、ユーザごとに、ビーム・フローＦｉ、Ｆｏごとに、同一のスペクトル・リソースについて、搬送波対干渉比（Ｃ／Ｉ）を所定のしきい値（図４）と比較する。
【００４６】
Ｃ／Ｉ比が、所定のしきい値を満足するかこれを超える場合には、ユーザ機器は、１つのビームのみの下で明確にセンタリングされており、最良ビームの選択は、モデムのセレクタによって実行される。
【００４７】
図５に示されているように、内側ビームＢｉの電力レベルＰｉは、アンテナ配置５に近い場合に、外側ビームＢｏの電力レベルＰｏより高い。逆に、外側ビームＢｏの電力レベルＰｏは、アンテナ配置５から遠い場合に、内側ビームＢｉの電力レベルＰｉより高い。状況は、クロスオーバー点２７で逆転する。
【００４８】
モデムＮｏｄｅＢは、ユーザ機器を、
−インスタンス第１ユーザ機器ＵＥ１およびＵＥ２によって、内側ビームＢｉの電力レベルＰｉが外側ビームＢｏの電力レベルＰｏより高い時に（図５のクロスオーバー点２７の左）、内側セル１に、
−インスタンス・エンド・ユーザ機器ＵＥ４およびＵＥ５によって、外側ビームＢｏの電力レベルＰｏが内側ビームＢｉの電力レベルＰｉより高い時に（図５でクロスオーバー点２７の右）、外側セル３に
割り当てる。
【００４９】
もう一度図４を参照すると、Ｃ／Ｉ比がしきい値を満足しないかこれを超えない場合には、それは、ユーザ機器が両方のビームＢｉ、Ｂｏの間に配置されている（図１のユーザ機器ＵＥ３など）ことを意味する。
【００５０】
その結果、最大比合成（ＭＲＣ）が、モデムのＭＲＣモジュールによって実行される。ＭＲＣでは、受信信号は、干渉が白色ガウス雑音をよく近似するという仮定に基づいて組み合わされ、各受信信号は、選択された重み付け係数によって重みを付けられ、受信信号が、組み合わされる。空間ダイバーシティは、そのような状況について改善される。というのは、マルチ・ビームが、信号受信の間のデコリレーション（ｄｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）を保証するからである。２ウェイ空間ダイバーシティがビームごとに使用可能であると仮定すると、性能は、アップリンクでの４ウェイ空間ダイバーシティ・システムと同等である。
【００５１】
代替案では、ＭＲＣだけを実行することができる。
【００５２】
その後、最良ビーム・フローまたは組み合わされたビーム・フローのさらなる処理が、より高い信号対雑音比（ＳＮＲ）または搬送波対干渉比（Ｃ／Ｉ）を用いて実行され、各ユーザ機器送信から情報内容を抽出することを可能にする。
【００５３】
さらなる処理を、ＭＵＤ（Ｍｕｌｔｉ  Ｕｓｅｒ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）、各接続されたユーザが１つのビームに関連付けられた後の干渉除去（ＩＣ）とすることができる。図６に示された例では、ＭＵＤモジュールは、内側ビーム・フローＦｉ、外側ビーム・フローＦｏ、およびＭＲＣ合成されたフローＦ’を受け取り、複数の信号、ここでは５つの信号Ｓ１〜Ｓ５を出力し、この信号のそれぞれは、それぞれのユーザ機器ＵＥ１〜ＵＥ５に関連する。
【００５４】
さらに、逐次ＩＣ（ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  ＩＣ）、反復並列ＩＣ（ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  ｐａｒａｌｌｅｌ  ＩＣ）などのさまざまなＩＣアルゴリズムは、有効な干渉を減らすことができる。空間干渉アルゴリズムを使用して、ＢｉからＢｏへの干渉寄与を除去することもでき、逆も同様である。
【００５５】
逐次ＩＣでは、ユーザは、成功して復号する可能性によって順序付けられ、最強のユーザのパケットが、最初に復号される。あるパケットが復号された後に、信号は、再構成され、受信信号から減算される。残りのユーザは、復号の次のラウンドのためにもう一度順序付けられる。この手順が、すべてのユーザにまたがって反復して実行される。一般に、より後に復号されるユーザは、前のユーザの除去から利益を得、改善された信号対干渉および雑音比がもたらされる。
【００５６】
反復並列ＩＣでは、複数のユーザが、同時に受信信号から復号され、除去される。
【００５７】
ユーザを、グループに分割することもでき、その後、並列ＩＣは、高優先順位グループから低優先順位グループへ連続して実行される。
【００５８】
ダウンリンク送信
ここで、ダウンリンク信号が、ビームの下に配置されたユーザ機器宛のビームへの送信のために変調されるダウンリンク送信を参照する。
【００５９】
主要な目的は、ダウンリンク内のビームあたりのリソースを分割し、また、これらのリソースを再利用できるかどうかを識別することである。
【００６０】
ユーザ機器とのリンクを確立する時に、基地局は、そのユーザ機器から受信された信号を使用して最良ビームを推定する。より正確には、基地局は、アップリンクで自己学習された情報を使用して、ダウンリンクについて最良候補ビームを識別する。
【００６１】
上で説明したように、この推定は、所定のしきい値とのＣ／Ｉ比の比較またはＭＲＣ重み付け係数分析に基づく。その後、基地局ＢＴＳは、最高の出力レベルを有する最良ビーム上にダウンリンク・フローをリダイレクトする。
【００６２】
外側ループおよびユーザ・フィードバック機器分析が、ダウンリンク・ビーム選択を検証するために処理ユニットによって行われる。というのは、ユーザ機器およびトランシーバ・モジュールが同一のアンテナ利得を有するのではないからである。フィードバック・チャネル監視ループは、アップリンク信号分析に基づく選択がダウンリンク性能を劣化させないことを保証する。
【００６３】
さらに、基地局は、各事前定義のビーム内で使用すべき、ビームごとに使用される最良候補ダウンリンク・リソース（たとえば、ＵＭＴＳではＯＶＳＦ符号）をリアル・タイムで識別することができる。
【００６４】
当業者は、ユーザの３つ以上のグループを基地局の周囲で作成できることを理解するであろう。グループ作成の主な判断基準は、２つの同心円の間に配置されたユーザに到達するために異なる迎角が使用される、基地局の周囲の同心円に対応する複数の角度値を定義することである。
【００６５】
したがって、それぞれのダウン・チルトを有する複数のビームを同時に使用することができ、ビームのダウン・チルトを調整することによって、セルのカバレージが改善され、セルの間の干渉が減らされる。
【００６６】
実際に、この解決策を用いると、基地局モデムのベアラの干渉保護の改善が注目され（すなわち、約３から５ｄＢ）、これは、セル・カバレージにわたってこれらのベアラにアクセスできるユーザの数のセル内での増加（すなわち、５０から７０％）につながる。
【００６７】
さらに、全体的な必要なハードウェアの増加はなく、いくつかのモデム・ソフトウェア改善だけが、両方のビームを処理するために必要であるが、より多くの処理努力を必要としない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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