(57)【要約】本発明は、少なくとも１つの基地局ＢＳと少なくとも１つのユーザ装置ＵＥとを含んでおり、基地局ＢＳは、調整可能なアンテナビーム３によって前記基地局ＢＳとユーザ装置ＵＥとの間で信号のダウンリンクおよびアップリンク伝送を行うための適応形アンテナ２を有する移動通信システム１に関する。アンテナビーム３は、好ましくは通信システム１の閉ループ電力制御ＣＬＰＣ機能を用いて閉ループ制御によって調整される。通信システム１は、好ましくは前記基地局ＢＳと前記ユーザ装置ＵＥとの間で符号分割多重アクセスＣＤＭＡ方式によって信号を送信するユニバーサル移動通信システムＵＭＴＳである。
2004531096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの基地局（ＢＳ）と、少なくとも１つのユーザ装置（ＵＥ）とを含んでおり、基地局（ＢＳ）は、調整可能なアンテナビーム（３）によって前記基地局（ＢＳ）とユーザ装置（ＵＥ）との間で信号のダウンリンクおよびアップリンク伝送を行うための適応形アンテナ（２）を有する移動通信システム（１）であって、
前記アンテナビーム（３）が、前記基地局（ＢＳ）と前記ユーザ装置（ＵＥ）とを含んでいる閉ループ制御によって調整され、
前記基地局（ＢＳ）が、所与のジッタリング符号に従って少なくとも１つの次元で前記アンテナビーム（３）を変更し、所与の特性をもつ発信特性をもつ前記信号を発信するための第１の手段を含んでおり、
前記ユーザ装置（ＵＥ）が、ある受信特性をもつ前記信号を受信するための第２の手段を含んでおり、
前記ユーザ装置（ＵＥ）が、前記受信特性を評価するための第３の手段を含んでおり、
前記ユーザ装置（ＵＥ）が、前記受信特性の前記評価の結果に応じた補正信号（４）を発信するための第４の手段を含んでおり、
前記基地局（ＢＳ）が、前記補正信号（４）を受信するための第５の手段を含んでおり、
前記基地局（ＢＳ）が、前記補正信号（４）に従って前記アンテナビーム（３）を調整するための第６の手段を含んでいることを特徴とする移動通信システム。
【請求項２】
前記信号が、前記基地局（ＢＳ）と前記ユーザ装置（ＵＥ）との間で符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）方式によって送信されることを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム（１）。
【請求項３】
前記ジッタリング符号が、直交符号グループの符号であることを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム（１）。
【請求項４】
ジッタリング符号が、Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ−符号ツリーによって決定されることを特徴とする請求項３に記載の通信システム（１）。
【請求項５】
同じユーザ装置（ＵＥ）に関連する前記通信システム（１）のいくつかの基地局（ＢＳ）のジッタリング符号が、互いに同期化されることを特徴とする請求項３または４に記載の通信システム（１）。
【請求項６】
さまざまな前記基地局（ＢＳ）のジッタリング符号が全地球衛星測位システム（ＧＰＳ）によって同期化されることを特徴とする請求項５に記載の通信システム（１）。
【請求項７】
さまざまな前記基地局（ＢＳ）のジッタリング符号が、異なる値を有することを特徴とする請求項５または６に記載の通信システム（１）。
【請求項８】
前記第１の手段が、１つの次元で前記アンテナビーム（３）を変更し、ＣＤＭＡ通信システムのチャネル化符号が前記ジッタリング符号として使用されることを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載の通信システム（１）。
【請求項９】
前記第１の手段が、ｎ個の次元で前記アンテナビーム（３）を変更し、Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ−符号ツリーのＣＤＭＡ通信システム（１）のチャネル化符号よりｌレベル低い、ｌ＝切り上げ｛ｌｏｇ２ｎ｝の符号が、前記ジッタリング符号として使用されることを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に記載の通信システム（１）。
【請求項１０】
前記第３の手段が、前記受信特性を所与の受信レベルと比較し、前記補正信号（４）が、受信特性が受信レベルより高いか低いかで変わることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の通信システム（１）。
【請求項１１】
前記信号を発信するための前記第１の手段、前記信号を受信するための前記第２の手段、前記受信特性を評価するための前記第３の手段、前記補正信号（４）を発信するための前記第４の手段、および前記補正信号（４）を受信するための前記第５の手段が、通信システム（１）の閉ループ電力制御（ＣＬＰＣ）の一部を形成することを特徴とする請求項１０に記載の通信システム（１）。
【請求項１２】
前記アンテナビーム（３）が前記第６の手段によって調整される前記次元が、前記アンテナビーム（３）の方向であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の通信システム（１）。
【請求項１３】
前記アンテナビーム（３）が前記第６の手段によって調整される前記次元が、前記アンテナビーム（３）の幅であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の通信システム（１）。
【請求項１４】
前記第６の手段が、信号のダウンリンク伝送のために前記アンテナビーム（３）を調整することを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の通信システム（１）。
【請求項１５】
前記基地局（ＢＳ）が、次元ごとに前記補正信号（４）を前記ジッタリング符号と相関させる手段を備え、前記第６の手段が、次元ごとの相関結果に従って前記アンテナビーム（３）を調整することを特徴とする請求項９から１４のいずれか一項に記載の通信システム（１）。
【請求項１６】
移動通信システム（１）の基地局（ＢＳ）であって、基地局（ＢＳ）は、調整可能なアンテナビーム（３）によって前記基地局（ＢＳ）と前記移動通信システム（１）のユーザ装置（ＵＥ）との間で信号のダウンリンクおよびアップリンク伝送を行うための適応形アンテナ（２）を有し、
前記アンテナビーム（３）が、前記基地局（ＢＳ）と前記ユーザ装置（ＵＥ）とを含んでいる閉ループ制御によって調整され、前記基地局（ＢＳ）が
所与のジッタリング符号に従って少なくとも１つの次元で前記アンテナビーム（３）を変更し、所与の特性をもつ発信特性をもつ前記信号を発信するための第１の手段と、
前記ユーザ装置（ＵＥ）によって発信された補正信号（４）を受信するための第５の手段と、
前記補正信号（４）に従って前記アンテナビーム（３）を調整するための第６の手段とを含んでいることを特徴とする基地局（ＢＳ）。
【請求項１７】
前記ジッタリング符号が、直交符号グループの符号であることを特徴とする請求項１６に記載の基地局（ＢＳ）。
【請求項１８】
前記基地局（ＢＳ）のジッタリング符号が、前記通信システム（１）の残りの基地局（ＢＳ）のジッタリング符号と同期化されることを特徴とする請求項１６または１７に記載の基地局（ＢＳ）。
【請求項１９】
前記基地局（ＢＳ）のジッタリング符号が、前記通信システム（１）の残りの基地局（ＢＳ）のジッタリング符号とは異なることを特徴とする請求項１７または１８に記載の基地局（ＢＳ）。
【請求項２０】
通信システム（１）の閉ループ電力制御（ＣＬＰＣ）の送信電力制御（ＴＰＣ）ビットが、前記補正信号（４）として使用されることを特徴とする請求項１６から１９のいずれか一項に記載の基地局（ＢＳ）。
【請求項２１】
少なくとも１つの基地局（ＢＳ）と、少なくとも１つのユーザ装置（ＵＥ）とを含んでいる移動通信システム（１）のユーザ装置（ＵＥ）であって、基地局（ＢＳ）は、調整可能なアンテナビーム（３）によって前記基地局（ＢＳ）と前記ユーザ装置（ＵＥ）との間で信号のダウンリンクおよびアップリンク伝送を行うための適応形アンテナ（２）を有し、
前記アンテナビーム（３）が、前記基地局（ＢＳ）と前記ユーザ装置（ＵＥ）とを含んでいる閉ループ制御によって調整され、前記ユーザ装置（ＵＥ）が
前記基地局（ＢＳ）によって発信された信号を受信するための第２の手段と、  前記信号の受信特性を評価するための第３の手段と、
前記受信特性の前記評価の結果に応じたアンテナビーム（３）を調整するための補正信号（４）を発信するための第４の手段とを含んでいることを特徴とするユーザ装置（ＵＥ）。
【請求項２２】
通信システム（１）の閉ループ電力制御（ＣＬＰＣ）の送信電力制御（ＴＰＣ）ビットが、前記補正信号（４）として使用されることを特徴とする請求項２１に記載のユーザ装置（ＵＥ）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの基地局と少なくとも１つのユーザ装置とを含んでおり、基地局は、調整可能なアンテナビームによって前記基地局とユーザ装置との間で信号のダウンリンクおよびアップリンク伝送を行うための適応形アンテナを有する移動通信システムに関する。
【０００２】
さらに、本発明は、調整可能なアンテナビームによって前記移動通信システムの前記基地局とユーザ装置との間で信号のダウンリンクおよびアップリンク伝送を行うための適応形アンテナを有する、移動通信システムの基地局に関する。
【０００３】
最後に、本発明は少なくとも１つの基地局と少なくとも前記ユーザ装置とを含んでおり、基地局は、調整可能なアンテナビームによって前記基地局とユーザ装置との間で信号のダウンリンクおよびアップリンク伝送を行うための適応形アンテナを有する移動通信システムのユーザ装置に関する。
【０００４】
少なくとも１つの基地局と少なくとも１つのユーザ装置とを含んでいる最新技術の移動通信システムが知られている。例えば、ユーザ装置はエンドユーザの移動電話機である。これらの知られている通信システムの基地局は、基地局とユーザ装置との間の信号のダウンリンクおよびアップリンク伝送のためのいわゆる無指向性アンテナを使用する。伝送によって送信と受信とが意図されている。無指向性アンテナはアンテナの全方向に信号を送信する。送信される信号は音声データまたはそれぞれ他の情報を含んでいる情報信号か、基地局とユーザ装置間の伝送を制御するデータを含んでいる制御信号である。
【０００５】
その他の知られている通信システムは無指向性アンテナの代わりに適応形アンテナを使用する。適応形アンテナは調整可能なアンテナビームによる基地局と少なくとも１つのユーザ装置との間の信号のダウンリンクおよびアップリンク伝送に使用される。アンテナビームは方向、幅またはその他の任意の次元でそれぞれ調整可能である。アンテナビームを調整することで、アンテナの効率が向上する、すなわち、伝送がより少ないアンテナ電力で実行できる。
【０００６】
最新技術でさまざまなセクタに分割された適応形アンテナを備えた通信システムが知られている。アップリンク伝送の場合、ユーザ装置から受信された信号が最も良好になる、アンテナのセクタを活動化することができる。受信信号を最大限にするためにアンテナビームが調整される。
【０００７】
ダウンリンク伝送の場合、アンテナビームの調整はより複雑である。ユーザ装置、にあるアップリンク信号を時折送信させることができる。基地局はアップリンク信号を受信できる。アップリンク信号が最も良好であるセクタを活動化でき、活動化されたセクタに従ってダウンリンク伝送に合わせてアンテナビームを調整することが可能である。
【０００８】
ただし、アンテナビームのこの種類の調整には通信システムを較正しなくてはならない欠点がある、すなわち、ダウンリンク伝送用のアンテナビームでユーザ装置に最良の送信を行うためにアップリンク信号に従ってアンテナビームを調整する方法を決定しなければならない。通信システムの較正は温度変化その他の外部パラメータによって変化することがある。その結果、通信システムを繰り返し較正することが必要になる場合がある。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、適応形アンテナをより簡単な方法で調整できる冒頭に述べた種類の移動通信システムを提供することである。
【００１０】
本発明によれば、この目的は、前記アンテナビームが、前記基地局と前記ユーザ装置とを含んでいる閉ループ制御によって調整され、前記基地局が、所与のジッタリング符号に従って少なくとも１つの次元で前記アンテナビームを変更し、所与の特性をもつ発信特性をもつ前記信号を発信するための第１の手段を含んでおり、
前記ユーザ装置が、ある受信特性をもつ前記信号を受信するための第２の手段を含んでおり、
前記ユーザ装置が、前記受信特性を評価するための第３の手段を含んでおり、
前記ユーザ装置が、前記受信特性の前記評価の結果に応じた補正信号を発信するための第４の手段を含んでおり、
前記基地局が、前記補正信号を受信するための第５の手段を含んでおり、
前記基地局が、前記補正信号に従って前記アンテナビームを調整するための第６の手段を含んでいることを特徴とする冒頭に述べた種類の移動通信システムによって解決される。
【００１１】
本発明による移動通信システムは、適応形アンテナのアンテナビームが極めて簡単な方法で調整できるという利点を有する。基地局とユーザ装置とを含んでいる閉ループ制御が、アンテナビームを調整するために使用される。閉ループ制御によって、基地局のサービス領域内を移動するユーザ装置に追随するためにアンテナビームを調整する、いわゆるビーム追跡が可能になる。温度変化またはその他の外部パラメータの変化は閉ループ制御内で補償される。通信システムは粗い較正を行えばよいが、アンテナビームは閉ループ制御によってアンテナビームの微調整が実行される。
【００１２】
本発明による移動通信システムの基地局は前記アンテナビームを変更するための第１の手段を含んでいる。第１の手段は１つまたは複数の異なる次元でアンテナビームを変更することができる。これらの次元は、例えば、アンテナビームの方向または幅である。アンテナビームは所与のジッタリング符号に従って変更される。アンテナビームが複数の次元で変更される場合、次元ごとに異なるジッタリング符号に従って変更されることがある。
【００１３】
ジッタリング符号に従ってアンテナビームの例えば方向を変更するということは、アンテナビームが仮想方向を指向し、仮想方向の左右に数度変更されることを意味する。アンテナビームが左に変わるか右に変わるかはジッタリング符号による。
【００１４】
第１の手段はまた所与の発信特性をもつ信号を送信する。発信特性は、例えば、電力、信号対混信比（ＳＩＲ）または信号の任意の他の物理特性である。好ましくは、アンテナビームは基地局によって送信される信号の周波数よりも低い周波数で変更される。これは、ユーザ装置の第３の手段が、第２の手段によって受信された信号の受信特性を評価する一定量の時間を必要とするからである。
【００１５】
ユーザ装置は基地局の第１の手段によって送信された信号を受信するための第２の手段を含んでいる。ある受信特性をもつ信号が受信される。受信特性は普通、発信特性と同じ種類であるが値が異なる。受信特性は、例えば、電力、信号対混信比（ＳＩＲ）または信号の任意の他の物理特性である。基地局のアンテナに関するユーザ装置の位置に応じて、受信特性の値は変動する。例えば、変動するアンテナビームがユーザ装置に常に到達する場合、受信特性は多少とも一定の値を有する。ただし、変動するアンテナビームが時折しかユーザ装置に到達しない場合、受信特性はおそらくアンテナビームの変動周波数で発振する値を有する。アンテナビームが多少とも直接にユーザ装置に到達する場合（「見通し内通信」）、例えば、受信信号の電力は、アンテナビームがビルの正面や山脈に何度か反射した後に初めてユーザ装置に到達した場合（「多重路伝送」）よりも大きい値であるという可能性が最も高い。したがって、信号の受信特性は基地局に関するユーザ装置の位置に極めて依存するということが言える。
【００１６】
さらに、アンテナビームが方向の次元で変動した場合、信号の受信特性はアンテナビームが幅の次元で変動した場合の信号の受信特性とは異なる。
【００１７】
ユーザ装置は信号の前記受信特性を評価するための第３の手段をさらに含んでいる。さらに、ユーザ装置は前記受信特性の評価結果によって補正信号を発信するための第４の手段を含んでいる。補正信号は信号の受信特性によって変動する。アンテナビームの方向が第１の手段によって変更された場合、補正信号を基地局に関するユーザ装置の位置の表示として使用することができる。したがって、アンテナビームが別の次元で変更された場合、補正信号をユーザ装置の他のパラメータの表示として使用することができる。
【００１８】
基地局は、補正信号を受信するための第５の手段を含んでいる。さらに、基地局は受信された補正信号に従ってアンテナビームを調整するための第６の手段を含んでいる。アンテナビームを調整する前に、補正信号の解釈方法、すなわち、送信された信号が可能な最大効率でユーザ装置に到達できるようにアンテナビームを調整する方法を決定しなければならない。アンテナビームの調整にはさまざまな方法があり、例えば、アンテナビームの仮想方向の方向またはアンテナビームの幅を調整することができる。
【００１９】
基地局に関するユーザ装置の可能な位置の３つの異なるケースを区別する必要がある。第１のケースでは、ユーザ装置がアンテナビームが届かない位置にある場合、ユーザ装置によって信号は受信されず、したがって、ユーザ装置はいかなる補正信号も送信しない。基地局が受信する補正信号はなく、アンテナビームの調整は実行されない。その結果、ユーザ装置に変動するアンテナビームで到達するためにより広い範囲内でアンテナビームを変更することになる。
【００２０】
第２のケースでは、ユーザ装置が、変動するアンテナビームが変動の間に時折しかユーザ装置に到達しないような基地局との位置関係にあるものとする。アンテナビームがユーザ装置に到達するか否かによって、ユーザ装置は変動する受信特性をもつ信号を受信し、したがって、受信特性の評価の結果に応じて変動する補正信号を送信する。基地局は変動する補正信号に従ってアンテナビームを調整する。
【００２１】
第３のケースでは、ユーザ装置が、ユーザ装置に変動するアンテナビームが常に到達するような基地局との位置関係にあるものとする。ユーザ装置は一定の受信特性をもつ信号を受信し、したがって、一定の補正信号を送信する。基地局は補正信号に従ってアンテナビームを調整する。
【００２２】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記信号は前記基地局と前記ユーザ装置との間で符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）方式によって送信される。ＣＤＭＡ方式は、例えば、ユニバーサル移動通信システム（ＵＭＴＳ）標準に準拠して動作する移動通信システム内で使用される。ＵＭＴＳ通信システムでは第１から第６の手段のいくつかがすでに基地局またはユーザ装置内に提供されていて、本発明による移動通信システムの適応形アンテナのアンテナビームの調整に使用できる。ＵＭＴＳ通信システムで、本発明は特に簡単な方法で実現できる。
【００２３】
基地局のアンテナビームを変更するのに任意のジッタリング符号を使用できる。互いに直交していないジッタリング符号を使用する場合、できるだけ小さい相互相関値を備えた符号を使用する。相互相関値に従って最適化された最新技術で知られている符号グループの符号をジッタリング符号として使用できる。
【００２４】
本発明の好ましい実施形態では、前記ジッタリング符号は、直交符号グループの符号である。これは１つの基地局のアンテナビームが変動するさまざまな次元のジッタリング符号が互いに直交しているということを意味する。したがって、この基地局からさまざまなユーザ装置への信号は相互干渉を起こさない。
【００２５】
本発明の別の発展形態では、ジッタリング符号は、Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ−符号ツリーによって決定されることが提案される。Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ−符号ツリーは、互いに直交するジッタリング符号を決定するさまざまな可能性の１つである。図２は４つのレベルでＷａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ−符号ツリーを示す。ツリーの上から順に、第１レベル（レベル０）は１ビット長（２＾０）の唯一の可能なジッタリング符号を含んでいる。レベル０のジッタリング符号は値「１」を有する。
【００２６】
Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ−符号ツリーは、アンテナビームが変動する互いに直交するさまざまな次元のジッタリング符号を決定する特に簡単な方法を実施可能にする。
【００２７】
本発明の好ましい実施形態によれば、同じユーザ装置に関連する通信システムのいくつかの基地局のジッタリング符号は、互いに同期化されることが提案される。通信ンシステムのこれらの基地局のジッタリング符号を同期化することで、異なる基地局から同じユーザ装置が受信した信号間の相互干渉が防止される。したがって、同じ通信システムのさまざまな基地局によって受信される補正信号にはバイアスがなく、その結果、閉ループ制御に影響し、アンテナビームをドリフトさせる。
【００２８】
通信システムのさまざまな基地局の同期化はさまざまな方法で、例えば、同期信号を送信することで達成できる。本発明の好ましい実施形態によれば、さまざまな基地局のジッタリング符号は全地球衛星測位システム（ＧＰＳ）によって同期化される。これは同じ通信システムの基地局を同期化する容易で安価な方法である。
【００２９】
さまざまな前記基地局のジッタリング符号は、好ましくは異なる値を有する。したがって、通信システムのさまざまな基地局のジッタリング符号が互いに直交し、互いに同期化し、異なる値を持っている場合には、異なる基地局からユーザ装置が受信した信号間の相互干渉は最も有効に防止される。
【００３０】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記第１の手段は、１つの次元で前記アンテナビームを変更し、ＣＤＭＡ通信システムのチャネル化符号が前記ジッタリング符号として使用される。基地局とユーザ装置間で信号をＣＤＭＡ方式によって伝送する移動通信システムでは、さまざまな信号が送信前にチャネル化符号に従って符号化される。信号の相互干渉を防止するためにチャネル化符号は互いに直交している。これらのチャネル化符号をジッタリング符号として使用することで、別に直交ジッタリング符号を作成する必要はなくなる。
【００３１】
あるいは、本発明によれば、前記第１の手段が、ｎ個の次元で前記アンテナビームを変更し、Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ−符号ツリーのＣＤＭＡ通信システムのチャネル化符号よりｌレベル低い、ｌ＝切り上げ｛ｌｏｇ２ｎ｝の符号が、前記ジッタリング符号として使用される。アンテナビームが複数の次元で変動する場合、次元ごとに直交ジッタリング符号を決定して各次元の信号の相互干渉を防止しなければならない。したがって、任意の所望の数の直交ジッタリング符号を決定するこの極めて簡単な方法が提案される。
【００３２】
例えば、Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ−符号ツリーのレベル７のチャネル化符号を使用する場合、この符号は１２８ビット長（２＾７）を有するが、これは互いに直交する最大１２８の異なるチャネル化符号があるということを意味する。これは、基地局は基地局とさまざまなユーザ装置との間で伝送信号の相互干渉なしに最大１２８のユーザ装置を同時に運用することができるという意味である。基地局に関するユーザ装置の位置を突き止め、それに従ってアンテナビームを調整し、最適な効率を達成するために、基地局とユーザ装置との間の伝送のたびにアンテナビームの調整を実行する必要がある。アンテナビームがｎ＝３次元で変動する場合、３つのジッタリング符号が必要である。これらは、Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ−符号ツリーのチャネル化符号よりｌレベル低い符号を用いて得られる。値ｌは、ｌ＝切り上げ｛ｌｏｇ２ｎ｝＝切り上げ｛ｌｎ  ３／ｌｎ  ２｝＝切り上げ｛１．０９９／０．６９３｝＝切り上げ｛１．５８６｝＝２である。これは、チャネル化符号より２レベル低い符号、すなわち、符号ツリーのレベル９の符号である。その場合、ジッタリング符号は５１２ビット長（２＾９）を有し、Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ−符号ツリーに関して上に説明した方法で作成される。
【００３３】
極めて簡単ではあるが有効な方法で信号の受信特性を評価するために、本発明の別の発展形態によれば、前記第３の手段が、前記受信特性を所与の受信レベルと比較することが提案される。この場合、補正信号は、受信特性が受信レベルより高いか低いかで変わる。補正信号は、受信特性が受信レベルより高いか低いかを示す２進数字である。
【００３４】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記信号を発信するための前記第１の手段、前記信号を受信するための前記第２の手段、前記受信特性を評価するための前記第３の手段、前記補正信号を発信するための前記第４の手段、および前記補正信号を受信するための前記第５の手段が、通信システムの閉ループ電力制御（ＣＬＰＣ）の一部を形成することが提案される。
【００３５】
ＣＬＰＣはＣＤＭＡ方式に従って信号を送信する大半のＵＭＴＳ通信システムで使用できる。ＣＬＰＣは基地局とユーザ装置との間の送信電力を調整する働きをする。受信アップリンク信号対混信比（ＳＩＲ）を所与のＳＩＲ目標値に維持する目的でユーザ装置送信電力を調整するためにアップリンク閉ループ電力制御が提供される。受信ダウンリンク信号対混信比（ＳＩＲ）を所与のＳＩＲ目標値に維持する目的で基地局送信電力を調整するためにダウンリンク閉ループ電力制御が提供される。閉ループ電力制御の機能はＥＴＳＩプロトコル「ＵＭＴＳ  ＸＸ．０７  Ｖ１．３．０」１９９９−０１（欧州電気通信標準化機構（ＥＴＳＩ）発行、フランス、インターネット：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｔｓｉ．ｏｒｇ）の４．１．１章に詳述されている。
【００３６】
ダウンリンク閉ループ電力制御の動作概要を以下に述べる。基地局は信号を送信し、それをユーザ装置が受信する。ユーザ装置は受信信号の電力を測定し、ダウンリンクＳＩＲが所与のＳＩＲ目標値より大きいか小さいかを判定する。ユーザ装置は一般に１つまたは複数のビット、いわゆる送信電力制御（ＴＰＣ）ビットからなる補正信号を生成する。基地局はＴＣＰビットを受信し、それに従ってダウンリンク電力を調整する。このようにして、ユーザ装置が無線不感区域、例えば、ビルの内部に入った場合、または多重路伝送の場合でも安全な伝送が可能な程度にダウンリンク信号の電力が高いことが保障される。
【００３７】
したがって、ＣＬＰＣはユーザ装置の位置を決定しそれに従って適応形アンテナのアンテナビームを調整するために使用できる。所与の電力で送信された信号は基地局の第１の手段によって送信される信号として使用される。ＴＰＣビットは補正信号として使用される。アンテナビームはＴＣＰビットに従って調整される。
【００３８】
アンテナビームが前記第６の手段によって調整される前記次元は、好ましくは前記アンテナビームの方向である。さらに、前記次元は、別法として、または追加的に前記アンテナビームの幅であることが提案される。
【００３９】
本発明による移動通信システムの適応形アンテナが信号のダウンリンクおよびアップリンク伝送用に調整することができるのは当然である。ただし、本発明の有利な実施形態によれば、前記第６の手段が、信号のダウンリンク伝送のために前記アンテナビームを調整することが提案される。本発明の利点は適応形アンテナのアンテナビームが信号のダウンリンク伝送のために調整される時に特に明らかになる。
【００４０】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記基地局が次元ごとに前記補正信号を前記ジッタリング符号と相関させ、前記第６の手段が、次元ごとの相関結果に従って前記アンテナビームを調整することが提案される。適応形アンテナが複数の次元で変動する場合、補正信号はさまざまな次元の信号に引き起こされた相互干渉を含んでいる場合がある。補正信号を各次元のジッタリング符号と相関させることで、次元ごとに相互干渉が解消された相関信号が得られる。好ましくは、相関はジッタリング符号パターンの全長にわたって実行されるが、その他の長さについて実行することも可能である。相関信号とジッタリング符号がビット数で表される場合、相関信号は１つまたは複数のビットからなる。
【００４１】
本発明の別の目的は、適応形アンテナをより簡単な方法で調整できる冒頭に述べた種類の基地局を提供することである。
【００４２】
本発明によれば、この目的は、前記アンテナビームが、前記基地局と前記ユーザ装置とを含んでいる閉ループ制御によって調整され、前記基地局が
所与のジッタリング符号に従って少なくとも１つの次元で前記アンテナビームを変更し、所与の特性をもつ発信特性をもつ前記信号を発信するための第１の手段と、
前記ユーザ装置によって発信された補正信号を受信するための第５の手段と、  前記補正信号に従って前記アンテナビームを調整するための第６の手段とを含んでいる冒頭に述べた種類の基地局によって解決される。
【００４３】
基地局によって送信される信号は前記ユーザ装置によって受信される。ユーザ装置は前記信号の受信特性を評価して前記受信特性の前記評価の結果に応じて補正信号を送信する。補正信号は基地局によって受信される。アンテナビームは前記補正信号に従って調整される。本発明による基地局はアンテナビームを容易に調整する閉ループ制御の一部を形成する。
【００４４】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記ジッタリング符号は、直交符号グループの符号である。そのような直交符号は、例えば、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）方式によって信号のダウンリンクおよびアップリンク伝送用のチャネル化符号として使用される。ＣＤＭＡ方式は、例えば、ユニバーサル移動通信システム（ＵＭＴＳ）標準に準拠して動作する移動通信システム内で使用される。したがって、ＵＭＴＳ通信システムのチャネル化符号はジッタリング符号として使用できる。
【００４５】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記基地局のジッタリング符号は前記通信システムの残りの基地局のジッタリング符号と同期化されることが提案される。
【００４６】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記基地局のジッタリング符号は前記通信システムの残りの基地局のジッタリング符号とは異なる。
【００４７】
最後に、通信システムの閉ループ電力制御（ＣＬＰＣ）の送信電力制御（ＴＰＣ）ビットが、前記補正信号として使用されることが提案される。
【００４８】
本発明の別の目的は、基地局の適応形アンテナの調整をより簡単な方法でサポートできる冒頭に述べた種類のユーザ装置を提供することである。
【００４９】
本発明によれば、この目的は、前記アンテナビームが、前記基地局と前記ユーザ装置とを含んでいる閉ループ制御によって調整され、前記ユーザ装置が
前記基地局によって送信された信号を受信するための第２の手段と、
前記信号の受信特性を評価するための第３の手段と、
前記受信特性の前記評価の結果に応じたアンテナビームを調整するための補正信号を発信するための第４の手段とを含んでいることを特徴とする冒頭に述べた種類のユーザ装置によって解決される。
【００５０】
補正信号は基地局によって受信される。次いで基地局は前記補正信号に従ってアンテナビームを調整する。本発明によるユーザ装置は前記基地局のアンテナビームを容易に調整する閉ループ制御の一部を形成する。
【００５１】
本発明の好ましい実施形態によれば、通信システムの閉ループ電力制御（ＣＬＰＣ）の送信電力制御（ＴＰＣ）ビットが前記補正信号として使用されることが提案される。
【００５２】
本発明の別の実施形態と本発明の別の利点について以下の図面の説明で概説する。
【００５３】
本発明の好ましい実施形態による移動通信システムは、その全体が図１で参照番号１で示されている。通信システム１は基地局ＢＳとエンドユーザの移動電話機として実施できる３つのユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３とを含んでいる。基地局ＢＳは、調整可能なアンテナビーム３によって前記基地局ＢＳと前記ユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３との間で信号のダウンリンクおよびアップリンク伝送を行うための適応形アンテナ２を有する。送信される信号は音声データまたはそれぞれ他の情報を含んでいる情報信号か、基地局ＢＳとユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３との間の伝送を制御するデータを含んでいる制御信号である。アンテナビーム３は方向、幅またはその他の任意の次元でそれぞれ調整可能である。本発明のこの実施形態では、アンテナビーム３はアンテナ２の効率を向上させるためにその方向が調整される。効率の向上によって、基地局ＢＳとユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３との間の信号伝送がより少ないアンテナ電力で実行でき、その結果、基地局ＢＳとさまざまなユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３との間で送信される信号と別の基地局と別のユーザ装置との間で送信される信号の相互干渉が低減される。
【００５４】
本発明のこの実施形態による移動通信システム１はユニバーサル移動通信システム（ＵＭＴＳ）標準に準拠して動作する。ＵＭＴＳ通信システムでは、信号は基地局ＢＳとユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３との間で符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）方式によって送信される。ＣＤＭＡ方式で信号はチャネル化符号に従って送信のために符号化される。信号の相互干渉を防止するために、信号を符号化するチャネル化符号は互いに直交している。
【００５５】
本発明のこの実施形態による移動通信システム１は、基地局ＢＳとユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３との間の送信電力を調整する働きをするいわゆる閉ループ電力制御（ＣＬＰＣ）を有する。受信アップリンク信号対混信比（ＳＩＲ）を所与のＳＩＲ目標値に維持する目的でユーザ装置送信電力を調整するためにアップリンク閉ループ電力制御が提供される。受信ダウンリンク信号対混信比（ＳＩＲ）を所与のＳＩＲ目標値に維持する目的で基地局送信電力を調整するためにダウンリンク閉ループ電力制御が提供される。ＣＬＰＣ機能の詳細については、３ＧＰＰ  ＴＳ  ２５．２１４（３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｂｏｄｙ）を参照されたい。
【００５６】
ダウンリンク閉ループ電力制御の動作概要を以下に述べる。基地局ＢＳは信号を送信し、それをユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３が受信する。ユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３は受信信号の電力を測定し、ダウンリンクＳＩＲが所与のＳＩＲ目標値より大きいか小さいかを判定する。ユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３は冗長構成の理由から送信中に数回繰り返される一般に１つのビット、いわゆる送信電力制御（ＴＰＣ）ビットからなる補正信号４を生成する。基地局ＢＳはＴＰＣビットを受信し、それに従ってダウンリンク電力を調整する。このようにして、ユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３が無線不感区域、例えば、ビルの内部に入った場合でも安全な伝送が可能な程度にダウンリンク信号の電力が高いことが保障される。
【００５７】
通信システム１の基地局ＢＳはアンテナビーム３を変更するための第１の手段を含んでいる。アンテナビーム３は少なくとも１つの次元で変更される。図１に示す本発明の好ましい実施形態によれば、アンテナビーム３の方向は第１の方向＋Δ（アンテナビーム３’）と第２の方向−Δ（アンテナビーム３”）との間で変動する。
【００５８】
アンテナビーム３は所与のジッタリング符号に従って変動する。ジッタリング符号はいくつかのビットから構成される。好ましくは、ＣＤＭＡ方式による伝送のための信号の符号化に用いるチャネル化符号がジッタリング符号として使用される。基地局ＢＳと各ユーザ装置ＵＥとの間の信号伝送のために別々のチャネル化符号がある。これらのチャネル化符号はアンテナビーム３が１つの次元のみで変動する限り、完全にジッタリング符号として機能する。ただし、アンテナビーム３が複数の次元、例えば、アンテナビーム３の方向と幅で変動する場合、、アンテナビーム３が変動する次元ごとに別々のジッタリング符号を作成しなければならない。さまざまな次元の信号の間の相互干渉を防止するために、ジッタリング符号は互いに直交していなければならない。
【００５９】
直交ジッタリング符号を作成する極めて簡単ではあるが効果的な方法について以下に提案する。チャネル化符号はいわゆるＷａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ−符号ツリーによって決定される。図２は４つのレベルを備えたＷａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ−符号ツリーを示す。ツリーの上から順に、第１レベル（レベル０）は１ビット長（２＾０）の唯一の可能なチャネル化符号を含んでいる。レベル０のチャネル化符号は値「１」を有する。
【００６０】
ツリーの次の下位レベルは、上位レベルのチャネル化符号の２倍の数と長さを有する、すなわち、第２レベル（レベル１）は各２ビット長（２＾１）の２つの符号を含んでいる。あるレベルのチャネル化符号は互いに直交している。あるレベルのチャネル化符号ごとに、次の下位レベルの２つの符号を作成できる。次の下位レベルの第１の符号は上位レベルのチャネル化符号を２回連続して配置することで作成される。したがって、レベル１の第１の符号は値「１  ｌ」を有する。次の下位レベルの第２の符号は上位レベルのチャネル化符号を最初に配置し、次いで上位レベルの符号を反転したチャネル化符号を続けて配置することで作成される。したがって、レベル１の第２の符号は値「１  −ｌ」を有する。
【００６１】
複数のジッタリング符号が必要な場合、チャネル化符号自体はジッタリング符号として使用されず、チャネル化符号の下のレベルの符号が使用される。必要なジッタリング符号の数、すなわち、アンテナビーム３が変動する次元の数に応じて、チャネル化符号のレベルより下のレベルの一定数の符号がジッタリング符号として使用される。
【００６２】
アンテナビーム３がｎ＝２次元で変動する場合、２つのジッタリング符号が必要である。これらはＷａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ−符号ツリーのチャネル化符号のｌレベル低い符号を用いて得られる。値ｌが、ｌ＝切り上げ｛ｌｏｇ２ｎ｝＝ｌ＝切り上げ｛ｌｎ  ２／ｌｎ  ２｝＝切り上げ｛１．０／１．０｝＝切り上げ｛１．０｝＝１で計算される。これは、チャネル化符号よりｌレベル低いレベルの符号が使用されていることを意味する。チャネル化符号が１２８ビット長（２＾７；レベル７）を有していれば、この例のジッタリング符号は２５６ビット長（２＾８；レベル８）になる。
【００６３】
基地局ＢＳの第１の手段も所与の発信特性をもつ信号を送信する。発信特性は、例えば、電力、信号対混信比（ＳＩＲ）または信号の任意の他の物理特性である。好ましくは、閉ループ電力制御（ＣＬＰＣ）の範囲内にある基地局ＢＳによって送信される信号はこれらの信号として使用される。
【００６４】
アンテナビーム３は基地局ＢＳによって送信される信号の周波数より小さい周波数で変動する。周波数の代表値はアンテナビーム３の変動周波数で約１５００Ｈｚ、信号の送信周波数で約３．８４ＭＨｚである。
【００６５】
ユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３はある受信特性をもつ前記信号を受信するための第２の手段を含んでいる。受信特性は発信特性と同じ種類、すなわち、電力、信号対混信比（ＳＩＲ）または信号の任意の他の物理特性であるが一般に値は異なる。
【００６６】
基地局ＢＳのアンテナ２に関するユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３の位置に応じて、受信特性は変動する。例えば、変動するアンテナビーム３がユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３に常に到達する場合、受信特性は多少とも一定の値を有する。ただし、変動するアンテナビーム３が時折しかユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３に到達しない場合、受信特性はおそらくアンテナビーム３の変動周波数で発振する値を有する。アンテナビーム３が多少とも直接にユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３に到達する場合、例えば、受信信号の電力は、アンテナビーム３がビルの正面や山脈に何度か反射した後に初めてユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３に到達した場合よりも大きい値であるという可能性が最も高い。したがって、信号の受信特性は基地局ＢＳに関するユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３の位置に極めて依存するということが言える。
【００６７】
さらに、アンテナビーム３が方向の次元で変動した場合、信号の受信特性はアンテナビーム３が幅の次元で変動した場合の信号の受信特性とは異なる。
【００６８】
ユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３は信号の前記特性を評価するための第３の手段をさらに含んでいる。好ましくは、ユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３が邪魔されずに第２の手段で信号を受信し、第３の手段で受信信号を評価できるようにアンテナビーム３の変動は短い期間中断される。
【００６９】
さらに、ユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３は前記受信特性の評価結果によって補正信号４を発信するための第４の手段を含んでいる。補正信号４は信号の受信特性によって変動する。補正信号４を基地局ＢＳに関するユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３の位置の表示として使用することができる。本発明のこの実施形態によれば、通信システム１の閉ループ電力制御（ＣＬＰＣ）の送信電力制御（ＴＰＣ）ビットが補正信号４として使用される。
【００７０】
基地局ＢＳは、補正信号４を受信するための第５の手段を含んでいる。さらに、基地局ＢＳは受信された補正信号４に従ってアンテナビーム３を調整するための第６の手段を含んでいる。アンテナビームを調整する前に、補正信号４の解釈方法、すなわち、送信された信号が可能な最大効率でユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３に到達できるように補正信号４に従ってアンテナビーム３を変更する方法を決定しなければならない。アンテナビーム３の調整にはさまざまな方法があり、好ましくはアンテナビーム３の方向またはアンテナビーム３の幅が調整される。
【００７１】
図１に、アンテナビーム３に到達範囲内に位置するユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３の３つの異なるケースが示されている。第１のケースでは、ユーザ装置ＵＥ１は、変動するアンテナビーム３、３’、３”によって常に到達されるような基地局ＢＳとの位置関係にある。ユーザ装置ＵＥ１は多少とも一定の受信特性をもつ信号を受信し、したがって、多少とも一定の補正信号４を送信する。基地局ＢＳは補正信号４に従ってアンテナビーム３を調整する。
【００７２】
第２のケースでは、ユーザ装置ＵＥ２はアンテナビーム３および変更されたアンテナビーム３’によって到達されるような基地局ＢＳとの位置関係にある。ユーザ装置ＵＥ２は変更されたアンテナビーム３”の到達範囲外にある。アンテナビーム３、３’がユーザ装置ＵＥ２に到達するか否かに応じて、ユーザ装置ＵＥ２は変動する受信特性をもつ信号を受信し、したがって、変動する補正信号４を送信する。基地局ＢＳは補正信号４に応じてアンテナビーム３を調整する。
【００７３】
第３のケースでは、ユーザ装置ＵＥ３は変更されたアンテナビーム３’のみがユーザ装置ＵＥ３に到達するような基地局ＢＳとの位置関係にある。アンテナビーム３’がユーザ装置ＵＥ３に到達するか否かに応じて、ユーザ装置ＵＥ３は変動する受信特性をもつ信号を受信し、したがって、変動する補正信号４を送信する。基地局ＢＳは変動する補正信号４に応じてアンテナビーム３を調整する。
【００７４】
任意選択として、基地局ＢＳはさらに次元ごとに前記補正信号４を前記ジッタリング符号と相関させる相関手段を含んでいる。適応形アンテナ２が複数の次元で変動する場合、補正信号４はさまざまな次元の信号によって引き起こされる相互干渉を含んでいることがある。補正信号４を各次元のジッタリング符号と相関させることで、次元ごとに相互干渉が解消された相関信号が得られる。好ましくは、相関はジッタリング符号パターンの全長にわたって実行されるが、その他の長さについて実行することも可能である。
【００７５】
相関手段は基地局ＢＳによって運用される１つのユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３の補正信号４を前記基地局ＢＳによって運用される他のユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３の補正信号４に相関させることもできる。基地局ＢＳが複数のユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３を同時に運用している場合、補正信号４は基地局ＢＳとさまざまなユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３との間の伝送中に信号によって引き起こされる相互干渉を含んでいることがある。１つのユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３の補正信号４を同じ基地局ＢＳによって運用される他のユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３の補正信号４に相関させることで、相互干渉が解消された相関信号がユーザ装置ＵＥ１〜ＵＥ３ごとに得られる。相互干渉が解消されるのは、基地局ＢＳによって使用されるチャネル化符号の直交性によって補正信号４が互いに直交しているためである。次いで第６の手段は次元ごとの相関の結果に従って前記アンテナビーム３を調整する。
【００７６】
本発明による移動通信システム１は、適応形アンテナ２のアンテナビーム３が極めて簡単な方法で調整可能であるという利点を有する。アンテナビーム３の調整には閉ループ制御を用いる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の好ましい実施形態による移動通信システムの概略図である。
【図２】
いくつかの直交チャネル化符号を決定するためのＷａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ−符号ツリーを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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