(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ネットワーク、またはそのセグメント用のアンテナ輻射を調整する方法であって、
アンテナ輻射方向の全範囲内で、複数のアンテナのアンテナ輻射方向を変化させる段階と、
複数の測定位置の変化したアンテナ輻射方向に対する信号パラメータを測定する段階と、
前記測定位置の１つのグループについての干渉信号強度のシステム全体の最小または最大平均を決定し、そして該グループに対する該システム全体の最小または最大平均に関連する合成アンテナ輻射方向の立体配座を識別することで、所望の性能特性を達成するために、測定した信号パラメータに基づいて、該無線ネットワークまたはそのセグメントの複数の加入者へ送信するための合成アンテナ輻射方向を、該各アンテナの範囲内で決定する段階とからなることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、該合成アンテナ輻射方向は、対応するアンテナからの対応する方位角と対応するアンテナからの下向きの角度を表す２つの２次元ベクトルとして定義されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、該合成アンテナ輻射方向に対するアンテナ輻射方向の候補は、輻射の主ローブのピーク利得を表す中央ベクトルを含むものとして定義され、第１の制限ベクトルは輻射方向の状態の第１の制限を表し、第２の制限ベクトルは輻射方向の状態の第２の制限を表すことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、該測定段階は、測定位置における該信号パラメータとしての信号強度を測定する段階からなることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、該決定段階は、１つのグループの測定位置についての干渉信号強度のシステム全体の最小平均を測定する段階と、該グループに対する該システム全体の最小平均に関連する合成アンテナ輻射方向の立体配座を識別する段階からなることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、該決定段階は、１つのグループの測定位置についての干渉信号強度のシステム全体の最小平均に背景ノイズを加えたものを測定する段階と、該グループに対する該システム全体の最小平均に関連する合成アンテナ輻射方向の立体配座を識別する段階とからなることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、該決定段階は、１つのグループの測定位置についてのシステム全体の最大信号対雑音比の平均値を測定する段階と、該グループに対するシステム全体の最大値に関連する合成アンテナ輻射方向の立体配座を識別する段階とからなることを特徴とする方法。
【請求項８】
無線ネットワーク、またはそのセグメント用のアンテナ輻射を調整する方法であって、
アンテナ輻射方向の全範囲内で、複数のアンテナのアンテナ輻射方向を変化させる段階と、
複数の測定位置の変化したアンテナ輻射方向に対する信号パラメータを測定する段階と、
測定した信号パラメータを各測定位置に対応する位置測定データ構造に編成する段階と、
該測定した信号パラメータから干渉の平均値を入手する段階と、干渉の各平均値を、該合成アンテナ輻射方向の候補と関連付ける段階と、
アンテナからの送信の測定特性が所望の性能基準と合致するように、入手した該干渉の平均値である該位置測定データ構造のデータに基づいて、該無線ネットワークまたはそのセグメントの複数の加入者へ送信するための合成アンテナ輻射方向を、該各アンテナの範囲内で決定する段階からなることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、該決定段階はさらに、
該合成アンテナ輻射方向の対応する候補に関連する一連の干渉の平均値の測定値を比較して、現在決定されたより低い干渉の平均値の測定値と以前決定された最も低い干渉の平均値の測定値と関連する候補とを識別する段階からなることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法において、該方法はさらに、
該合成アンテナ輻射方向を、該現在決定されたより低い干渉の平均値の測定値と該以前決定された最も低い干渉の平均値の測定値とに対応する候補として選択する段階からなることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の方法において、該入手段階はさらに、干渉の平均値を置換え、差し替えるために、加重平均を計算するための対応する加重係数を各測定位置に割り当てる段階からなり、全部の測定位置が、１にほぼ等しいか、または１に正確に等しい総計加重係数を持つことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の方法において、該決定段階はさらに、
測定位置についてのシステム全体の干渉の最も低い平均値に関連する該合成アンテナ輻射方向の候補を選択するために乱数を発生する段階と、
選択した候補が、該システム全体の干渉の最も低い平均値を実際に供給する確率を評価する段階と、
該評価した確率が必要な信頼性の基準を満たすときには、該選択した候補を、該システム全体の干渉の最も低い平均値を供給する合成輻射パターン方向として推定する段階からなることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項８に記載の方法において、該測定段階は、該測定位置についてのシステム全体の干渉の最も低い平均値に関連する該合成アンテナ輻射方向の立体配座を決定するための集中的手順に従って、
【数１】
0003866891.tif 000019
を適用し、ここで、ｋは反復回数であり、ｅ∈［θＬｉ、θＵｉ］×［φＬｉ、φＵｉ］であり、Ｑｍｉｎは、システム全体の干渉の最も低い平均値を表し、Ｑ（ｅ（ｋ））は、ｅ（ｋ）で表わされるアンテナ輻射方向の立体配座の候補に対応するシステム全体の干渉の最も小さい平均値の提案を表すことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項８に記載の方法において、該決定段階は、該測定位置についてシステム全体の干渉の最も低い平均値に関連する合成アンテナ輻射方向の立体配座を決定する模擬アニーリング手順に従って、
【数２】
0003866891.tif 000020
を適用し、ここで、ａ（ｘｋ、ｙｋ＋１、ｃｋ）は、ｘｋ＋１＝ｙｋ＋１またはｘｋ＋１＝ｘｋを設定するかどうかを決定するための０と１の間の確率の数値を供給する関数であり、Ｅ（ｙｋ＋１）は現在の疑似エネルギ状態を表し、Ｅ（ｘｋ）は前の疑似エネルギ状態を表し、ｘｋはアンテナ方向の立体配座の候補の前の数値を表し、ｙｋ＋１はアンテナ方向の立体配座の候補の新しい提案の数値を表し、ｃｋは反復制御パラメータを表し、ｋは反復段階を表し、ｘｋ＝ｅ（ｋ）であり、この場合、ｅ（ｋ）は、反復段階ｋに対応するアンテナ輻射方向状態の立体配座の候補を表すことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、さらに、ｃｋを下記式による次の反復に対するｃｋ＋１として更新する段階からなり、
【数３】
0003866891.tif 000021
ここで、右辺のｘｋ＋１は、ｙｋ＋１と見なされることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項８に記載の方法において、該編成段階は下記の数学的表現に適合するマトリックスを含む位置データ構造を含み、
【数４】
0003866891.tif 000022
ここで、Ｓは電力で測定した信号強度を表し、Ｓのサブスクリブトはｎ番目の基地局識別子までの基地局識別子を表し、ｘは測定位置を表し、ｅはｅのサブスクリブトとしてのｑの可能なアンテナ輻射方向のうちのあるアンテナ輻射方向を表し、そしてｎはｅの肩文字としてのｎの可能なアンテナ識別子を表すことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項８に記載の方法において、該決定段階は、下記の数学的表現に適合する該背景ノイズを含み、
【数５】
0003866891.tif 000023
ここで、Ｎは測定したノイズ電力を表し、Ｎのサブスクリブトはｎ番目の基地局までの基地局識別子を表し、ｘは測定位置を表し、ｅはｅおよびｎの可能なアンテナのサブスクリブトとして、またｅの肩文字として、ｑの可能なアンテナ輻射方向のうちのあるアンテナ輻射方向を表すことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項８に記載の方法において、該変更段階は、各測定位置と一致する試験用受信機の停止時間または移動時間に比例する方法で、輻射状態の範囲全体を通してアンテナ輻射方向を変更することを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項８に記載の方法において、該変更段階は、該無線ネットワークのアンテナをアンテナ測定順序に編成する第１のリストとして、また、各アンテナに対する輻射方向測定順序を編成する第２のリストとしてスケジュールを確立することを特徴とする方法。
【請求項２０】
無線ネットワークにおいてアンテナ輻射を調整するシステムであって、
対応するアンテナ・システムに関連する複数の基地局と、
各アンテナ・システムに関連する該アンテナ輻射方向がアンテナ輻射方向の範囲全体を通して循環するように、該アンテナ・システムのアンテナ輻射方向を制御する複数のローカル・アンテナ制御器と、
該ローカル・アンテナ制御器のうちの対応する制御器と通信する複数のローカル・スケジューラからなり、該ローカル・スケジューラは、１つのアンテナ・システムとその関連基地局からの１つのアンテナ輻射パターンのみを測定手順中の任意の時間に発生するように、時分割多重方法により、該アンテナ・システムのうちのそれぞれのシステムのアンテナ輻射パターンを協調させることを特徴とするシステム。
【請求項２１】
請求項２０に記載のシステムにおいて、該システムはさらに、
選択した測定位置において、対応するアンテナ・システムからの信号強度を測定する試験用受信機からなることを特徴とするシステム。
【請求項２２】
請求項２０に記載のシステムにおいて、該システムはさらに、
該測定した信号強度を選択した各測定位置に対応する位置測定マトリックスに編成するデータ処理システムからなり、該データ処理システムは該位置測定マトリックスに基づいて、該無線ネットワークまたはそのセグメントの該アンテナの各々の範囲内の合成アンテナ輻射方向を決定することを特徴とするシステム。
【請求項２３】
請求項２２に記載のシステムにおいて、該合成アンテナ輻射方向が、該対応するアンテナ・システムからの方位角と該対応するアンテナ・システムからの下向きの角度とを表す２次元ベクトルとして定義されることを特徴とするシステム。
【請求項２４】
請求項２２に記載のシステムにおいて、合成アンテナ輻射方向の候補が、輻射の主ローブのピーク利得を表す中央ベクトルを含むものとして定義されており、第１の制限ベクトルは輻射方向の状態の第１の制限を表し、第２の制限ベクトルは輻射方向の状態の第２の制限を表すことを特徴とするシステム。
【請求項２５】
請求項２０に記載のシステムにおいて、該ローカル・スケジューラは、各アンテナ・システムとその関連基地局が、各測定位置に関連する走査周期毎に、少なくとも１つの輻射パターン方向状態を送信するために、割り当てられた時間スロットを有するように、該アンテナ・システムの異なるシステムのアンテナ輻射パターンを協調させることを特徴とするシステム。
【請求項２６】
請求項２０に記載のシステムにおいて、該各基地局は、該アンテナ・システムの中の現在輻射しているシステムとその関連する輻射方向を識別するために、一意の基地局識別子コードを送信することができることを特徴とするシステム。
【請求項２７】
無線ネットワークにおいてアンテナ輻射を調整するシステムであって、
対応するアンテナ・システムに関連する複数の基地局と、
各アンテナ・システムに関連する該アンテナ輻射方向がアンテナ輻射方向の範囲全体を通して循環するように、該アンテナ・システムのアンテナ輻射方向を制御する中央アンテナ制御器と、
該中央アンテナ制御器と通信する中央スケジューラとからなり、該中央スケジューラは、１つのアンテナ・システムとその関連基地局からの１つのアンテナ輻射パターンのみを測定手順中の任意の時間に発生するように、時分割多重方法により、該アンテナ・システムのそれぞれのシステムのアンテナ輻射パターンを協調させることを特徴とするシステム。
【請求項２８】
請求項２７に記載のシステムにおいて、該システムはさらに、
該範囲全体にわたる選択した測定位置において、対応するアンテナ・システムからの信号強度を測定する試験用受信機からなることを特徴とするシステム。
【請求項２９】
請求項２７に記載のシステムにおいて、該システムはさらに、
該測定した信号強度を選択した各測定位置に対応する位置測定マトリックスに編成するデータ処理システムからなり、該データ処理システムは該位置測定マトリックスに基づいて、該無線ネットワークまたはそのセグメントの該アンテナの各々の範囲内の合成アンテナ輻射方向を決定することを特徴とするシステム。
【請求項３０】
請求項２９に記載のシステムにおいて、該合成アンテナ輻射方向が、該対応するアンテナ・システムからの方位角と該対応するアンテナ・システムからの下向きの角度とを表す２次元ベクトルとして定義されることを特徴とするシステム。
【請求項３１】
請求項２９に記載のシステムにおいて、該合成アンテナ輻射方向の候補が、輻射の主ローブのピーク利得を表す中央ベクトルを含むものとして定義されており、第１の制限ベクトルは輻射方向の状態の第１の制限を表し、第２の制限ベクトルは輻射方向の状態の第２の制限を表すことを特徴とするシステム。
【請求項３２】
請求項２７に記載のシステムにおいて、該中央スケジューラは、各アンテナ・システムとその関連基地局が、該試験用受信機の各測定位置に関連する走査周期毎に少なくとも１つの輻射パターン方向状態を送信するために割り当てられた時間スロットを有するように、該アンテナ・システムのそれぞれの該アンテナ輻射パターンを協調させることを特徴とするシステム。
【請求項３３】
請求項２７に記載のシステムにおいて、該各基地局が、該アンテナ・システムの中の現在輻射しているシステムとその関連する輻射方向を識別するために、一意の基地局識別子コードを送信することができることを特徴とするシステム。
【請求項３４】
請求項１に記載のシステムにおいて、該決定段階が、該測定された信号パラメータの収集に基づくことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は、概して、共通チャネル相互干渉を最も少なくするために、無線ネットワークにおいて、アンテナ輻射を調整するためのシステムおよび方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
無線ネットワークが最初に設置または拡張される場合には何時でも、商業的活動を本格的に行う前に、種々の無線パラメータを正しい数値に調整しなければならない。無線パラメータの調整は無線周波数（Ｒadio Ｆrequency：ＲＦ）ネットワークの最適化と呼ばれる。ＲＦ最適化は、通常、基地局アンテナの方向とダウンリンク送信機の送信電力の調整を含む。
【０００３】
多くの場合、無線サービス・プロバイダは、無線ネットワーク内のセル、または他の地理的な領域の無線周波数アンテナの通達範囲を試行錯誤により最適化する。試行錯誤により最適化を行うには、各基地局のアンテナの方向の実行可能な立体配座が見つかるまで、試験のためのドライブ(drive)を繰り返し行って、同じ位置で、反復して測定を行わなければならない。試験のためのドライブとは、無線ネットワークの通達範囲エリア内をドライブしながら、無線周波数パラメータ対位置の関係を測定するための装備を搭載している車両から無線周波数測定値のサンプルを採取することである。試験のためのドライブ中に、セルのあるグループ内での測定値の記録に基づいて、システム・パラメータの調整に関する勧告が確立される。しかし、動作システムに不正確な勧告を適用ときには、試行錯誤による調整は品質の低下またはサービスの中断を引き起こす場合がある。システム・パラメータを勧告によって変更した後で、システムの性能を確認するために、通常、試験のためのドライブがもう１回行われる。最後に行った試験のためのドライブの結果、性能が適当でないことが分かった場合には、無線ネットワークまたは拡張の商業的活動は延期され、一方、対応する試験のためのドライブにより、さらにもう１回パラメータの調整が行われる。
【０００４】
タイミングよく商業活動を開始した場合でも、無線ネットワークが無線周波数の最適化が正しく行われなかったときには、無線ネットワークの容量が不足する場合がある。無線周波数の通達範囲を正確に最適化するのに失敗した場合には、多額の資本を必要とするセルラ・インフラストラクチャに対して、不必要な出費を行わなければならなくなる場合がでてくる。例えば、正しく最適化されなかった無線システムを補償するために、本来必要ない追加のチャネル容量または追加のセル・サイトを追加しなければならない場合がある。
【０００５】
試行錯誤による最適化のための方法は、工事のための貴重な時間および技術的資源を無駄に浪費し、多くの場合、無線周波数の最適化のために許容することができる解決方法を入手するために後で現場測定を反復して行わなければならなくなったり、何回も行わなければならなくなったりする。試行錯誤は本来反復して行われるものなので、大型のネットワークを処理するためにこの方法を使用するのは難しいし、または実際的ではない。それ故、時間が掛かる経験的データの偶発的な蓄積に頼らない、最適化の精度の改善が要望されている。
【０００６】
無線ネットワークは、第２世代の無線ネットワークから、第３世代の無線ネットワークへと進化してきたので、無線周波数の通達範囲の最適化に対する試行錯誤技術を適用するという手法は時代遅れになってきている。何故なら、第３世代の無線ネットワークは、変数の数およびアンテナ輻射パターンに関連する組合せがかなり複雑になることが予想されるからである。第２世代の無線ネットワークの場合には、アンテナの方向は主として垂直方向で調整され、この方法は下向き傾斜運動とよばれる。逆に、第３世代の無線ネットワークの場合には、基地局のアンテナ輻射パターンは垂直方向および水平方向の両方の方向で調整されるものと期待されている。
【０００７】
【発明の概要】
本発明の場合には、無線ネットワークの無線周波数の通達範囲の調整するための方法は、信号パラメータ（例えば、信号強度）を測定することができるように、制御された方法でアンテナの輻射方向を変更するプロセスを含む。アンテナの輻射方向が変化した場合には、試験用受信機は測定位置のアンテナからの信号パラメータを測定する。処理システムは、測定した信号パラメータに基づいて、無線ネットワークまたはそのセグメントの各アンテナの合成アンテナ輻射方向を決定する。
【０００８】
ダウンリンク・アンテナの合成アンテナ輻射方向はアンテナ輻射方向を向いているので、試験用受信機におけるキャリヤ対干渉比は、無線ネットワーク内の選択した測定位置に対して十分の大きさを持ち、最大となり、または、他の許容できる性能基準に適合する。アンテナ輻射方向とは、方向性を持つ輻射パターンまたは下向きの輻射パターンが、受信または送信された電磁信号に関して最大の利得を持つ方位角または下向き角または両方の角度を意味する。従来の試行錯誤方法により、現地で測定を行う際の回帰的性質または反復的性質が除去することができれば、この方法のシステム属性およびその関連データ構造により、無線周波数の最適化効率が向上する。
【０００９】
【発明の詳細な記述】
本発明について説明すると、図１は、通信ラインを通して複数の基地局制御器１６に接続している移動交換センタ１０を含む無線ネットワークである。基地局制御器１６は、基地局１８およびアンテナ・システム２０に接続している。実際には、無線周波数の通達範囲を通して地理的領域にサービスするセル・サイトを形成するために、基地局制御器１６、基地局１８およびアンテナ・システム２０を同じ場所に設置することができる。
【００１０】
移動交換センタ１０は、通常、基地局制御器１６と協力して、交換機能および制御機能をサポートするのに適している任意の無線通信交換機を備える。実際には、移動交換センタ１０は、移動交換センタ１０を公衆電話網（Ｐublic Ｓwitched Ｔelephone Ｎetwork：ＰＳＴＮ）、無線ネットワーク、または両方に接続するために少なくとも１つの他の無線通信交換機と通信する。
【００１１】
移動交換センタ１０は、二つの点で多くの標準的な市販の交換機と異なる。第１の点は、情報移動交換センタ１０は各アンテナ・システム２０のアンテナ方向を一覧表に作成するためのスケジューラ(scheduler)１２を含んでいることである。第２の点は、移動交換センタ１０はスケジューラ１２と接続している中央アンテナ制御器１４を含んでいることである。中央アンテナ制御器１４およびスケジューラ１２は、移動交換センタ１０の位置からアンテナ・システム２０を制御するためのソフトウェア命令および互換性を持つ処理システムを備える。
【００１２】
中央アンテナ制御器１４は、基地局制御器１６を通してアンテナ・システム２０にコマンド信号を送ることができる。コマンド信号は、基地局１８を通して各基地局制御器１６から各アンテナ・システム２０に転送することができる。中央アンテナ制御器１４は、任意の所与の時間に同時に対応するアンテナ・システム２０の各アンテナの輻射方向を制御するために、コマンド信号を使用する。中央アンテナ制御器１４は、通常、各測定位置に対して、使用可能なアンテナ輻射方向の指定の範囲内でアンテナ輻射方向を変化させる。中央アンテナ制御器１４は、好ましくは、各試験位置に対して少なくとも一度、アンテナ方向の指定の範囲を通してアンテナ輻射方向のピーク利得を回転することが好ましい。中央アンテナ制御器１４は、スケジュールに従ってコマンド信号を各アンテナ・システム２０に送り、その結果、制御された各アンテナ・システム２０のアンテナ輻射方向を整合した状態で変えることができる。
【００１３】
スケジューラ１２は、各アンテナの輻射方向の変化を協調させるための第１のリストと第２のリストとを含む。第１のリストおよび第２のリストは、両方合わせてスケジュールと呼ばれる。第１のリストは、無線ネットワークのアンテナをアンテナ測定順序に配列する。アンテナ測定順序は、測定の順番を決定し、この測定の順番により異なるアンテナからの電磁送信が測定される。
【００１４】
第２のリストは、各アンテナに対する輻射方向の測定順序を定める。輻射方向の測定順序は測定の順番を決定し、その測定の順番により異なる輻射方向への各アンテナからの電磁送信が測定される。第１のリストおよび第２のリストに従い、移動交換センタ１０内に位置する中央アンテナ制御器１４は各基地局１８にコマンド信号を送り、対応するアンテナ輻射パターンを所与の方向に変える。それ故、任意の瞬間において、アンテナ輻射パターンのピーク利得は、通常ある方向を指す。スケジュールは、通常、基地局１８および各アンテナの可能なアンテナ輻射方向の数に関連する組合せ以上の記憶容量を必要とする。
【００１５】
スケジュールは、各アンテナ輻射パターンが所与の方向を向いている時間の長さを決定する。好ましい構成のスケジュールの場合には、中央アンテナ制御器１４は、個々にまた連続的に、可能な輻射方向状態の範囲内で各アンテナを走査し、その結果、試験用受信機２１は、任意の瞬間に、１つのアンテナからだけ信号を受信する。中央アンテナ制御器１４の制御器ポインタが、スケジュールで最後のアンテナの最後の輻射方向を指した後で、制御器ポインタは次のアンテナの第１の方向にリセットされ、次のアンテナに対する次の測定サイクルがスタートする。全試験のためのドライブ中、選択した信頼レベルに適合するために、測定位置の全グループがカバーされるまで、または少なくとも測定位置の統計的に適当な部分がカバーされるまで、各測定位置における第１のアンテナの第１の輻射方向から最後のアンテナの最後の輻射方向まで測定手順に従って測定が行われる。無線周波数の最適化方法が、無線ネットワークの一部にだけ適用される場合には、すべての測定位置をカバーする必要はない。
【００１６】
試験のためのドライブ中に集められた測定した信号パラメータ（例えば、信号強度）のデータは、各アンテナの合成アンテナ輻射方向を決定するのに使用される。アンテナ輻射方向が合成アンテナ輻射方向と一致する場合には、全無線ネットワークの地理的通達範囲エリア全体にわたって統合された結果として得られる全キャリヤ／干渉比は最大になるか、または実際の無線周波数設計目的を満たすのに少なくとも十分なものになる。
【００１７】
アンテナ・システム２０は、通常、フェーズド・アレー・アンテナ(phased array antenna）、または動的に制御可能な輻射パターンを持つ他のアンテナを備える。あるアンテナ輻射方向は、フェーズド・アレー・アンテナを含む任意の設計の指向性アンテナの主ローブのピーク利得の方向を示す。フェーズド・アレー・アンテナは、中央アンテナ制御器１４、または他のアンテナ制御器に従って、アンテナ・システム２０の輻射パターンを変化させるための位相シフタまたは他の信号処理技術を含む。フェーズド・アレー・アンテナにより、アンテナの輻射方向ばかりでなく、アンテナの輻射パターンの形も電子的に変更することができる。従って、ネットワーク・オペレータは、地形およびトラヒックに関して、ネットワークの性能を最適化したり、または改善することができる。本発明の場合には、アンテナ輻射を調整するためのシステムおよび組織的方法は、フェーズド・アレー・アンテナの輻射パターン方向が変化した際の、柔軟性を調査するのによく適している。
【００１８】
理論的には、各アンテナは、所与の範囲内において任意の輻射方向をとることができる。アンテナ輻射方向の領域は連続している。しかし、実際には、多くの市販のアンテナ・システム２０は、アンテナ輻射方向に対して個々の輻射状態しか供給しない。中央アンテナ制御器１４からのコマンド信号に応じて、アンテナ輻射方向および輻射方向の変化を個々の状態に調整することができる。各位置において必要な測定の範囲を制限するために、各アンテナ・システム２０の通常必要な無線周波数の通達範囲に基づいて、輻射状態の範囲を選択することができる。例えば、多重セクタ・セルのあるセクタにサービスを行うためにアンテナ・システム２０が選出された場合には、アンテナ輻射方向の範囲を対応するアンテナ・システム２０に対するそのセクタ（または若干それを越える部分）に制限することができる。アンテナ輻射パターンの範囲を制限することによって、合成輻射方向を決定する際のデータ処理の負担が軽減され、測定プロセスの長さが短くなる。多重アンテナが各基地局に関連する場合には、各アンテナは、特定の時間に、電磁信号を放射している能動アンテナを同時にまたは順次識別することができるよう、基地局が送信するための対応するアンテナ識別子を持つ。
【００１９】
試験用受信機２１は、基地局１８から送信されたダウンリンク電磁信号を受信するための受信機を含む。送信されたダウンリンク電磁信号は、アンテナ設置場所のアンテナ・システム２０からのものである。基地局１８は、現在信号を送信しているアンテナ・システム２０、およびその関連輻射方向を識別するための一意の基地局識別子コードを送信することができる。試験用受信機２１は、後で参照するために、対応する信号パラメータとともに基地局識別子コードを容易に記録することができる。アンテナ・システム２０は、好ましくは、同軸ケーブルのような送信媒体を通して、基地局１８の対応する送信無線周波数ポートに接続していることが好ましい。電磁信号の信号パラメータ（例えば、信号強度）を測定するための信号パラメータ測定装置は、試験用受信機２１に接続している。受信信号強度インジケータ（Ｒeceived Ｓignal Ｓtrength Ｉndicator：ＲＳＳＩ）のような信号パラメータ測定装置は、記録媒体上に測定した信号強度を記録するための記録装置を含む。記録装置は、信号強度を測定する適当なアナログ・インタフェースまたはデジタル・インタフェースを含む汎用コンピュータを備えることができる。測定可能な信号強度は、背景ノイズ以上の強度の信号強度を持つ任意の信号を示す。測定可能な信号は、適当なノイズ値を持つ試験用受信機２１により検出および測定することができる。試験用受信機２１は、上記スケジュールが指定する各測定位置における滞在時間を必要とする。
【００２０】
記録装置は、スケジュールが定めるある方法およびフォーマットで受信機から受信したデータ・サンプルを記録媒体上に記録する。記録媒体は、予想されるデータ・サンプルを保持するために必要な数のレジスタからなるバッファと関連する。データ・サンプルは、異なる測定位置および異なるアンテナ位置に対応する信号パラメータ値（例えば、信号電力または信号強度）を含むことができる。それ故、各バッファ内のレジスタの数は、少なくとも異なるアンテナ位置における対応するアンテナに指定されたアンテナ輻射方向の数だけなければならない。
【００２１】
記録媒体の全記録容量は、その他の要素もあるが、アンテナの数（ｎ）、各アンテナのアンテナ輻射方向性の状態の数（ｌ）、および位置の数（ｍ）に比例する。数学的に表現すると、試験のためのドライブ中に測定しなければならないデータ・サンプルの数は、ｎ×ｍ×ｌである。
【００２２】
図２は、本発明の無線ネットワークで、アンテナの輻射を調整するための方法である。ステップＳ１００から開始して、あるグループのアンテナのアンテナ輻射方向はアンテナ輻射方向の全範囲内で変化する（すなわち、巡回する）。アンテナ輻射方向は、好ましくは移動交換センタ１０に位置する中央アンテナ制御器１４により制御することが好ましい。しかし、本発明の他の実施例の場合には、アンテナ輻射方向は共通の基準時間に同期している、各位置の協力して動作するローカル・アンテナ制御器の１つのグループにより制御される。
【００２３】
アンテナ輻射サイクルは、状態の１つの範囲内で、アンテナが第１の状態から最後の状態までに変化するのに必要な時間の長さである。アンテナ制御器または中央アンテナ制御器１４は、好ましくは測定位置と同時に試験用受信機の位置における試験用受信機２１の静止持続時間または移動持続時間と比例するように、アンテナ輻射サイクルを設定することが好ましい。例えば、各アンテナ・システムの走査速度が移動速度より遥かに速い場合には、測定位置を通って移動する移動試験用受信機の測定誤差は無視することができる。それ故、中央アンテナ制御器１４は、アンテナ輻射サイクルに従って各アンテナの個々の輻射方向の変化を調和させるための万能スケジュールを確立する。
【００２４】
ステップＳ１０２において、試験用受信機２１は、複数の測定位置に対する変化したアンテナ輻射方向に関する信号パラメータを測定する。例えば、試験用受信機２１は、輻射サイクルに対する各選択測定位置のアンテナから信号パラメータ（例えば、信号強度）を測定する。測定した信号パラメータは、信号強度を含むことができるが、他の実施例の場合には、測定した信号パラメータは信号対ノイズ、キャリヤ対干渉、フレーム・エラー率、ビット・エラー率、または他の無線周波数の性能測定値を含むことができる。ｎ個ある各基地局１８はセルと呼ばれる地理的通達範囲にサービスを提供する。全体ではｍ個ある測定位置は、それらがネットワークの全通達エリアを表すように指定される。従って、測定データを記録するにはｍ個のバッファが必要である。バッファの記憶容量は、各アンテナが生成することができる方向の状態の数により定まる。ステップＳ１０２における測定の場合には、試験用受信機２１は、通常、少なくとも各アンテナの１つの走査周期、すなわちサイクルの間、各測定位置に留まる。
【００２５】
後で計算する際に、ネットワークのビーコン・チャネルだけを測定し考慮することにより、調整方法を簡単にすることができる。ビーコン・チャネルは、通常、各セルの無線周波数の通達範囲を示す。例えば、ＩＳ−９５に規定されているように、ＣＤＭＡ（Ｃode-Ｄivision Ｍultiplex Ａccess：符号分割多元接続）の場合のグループ・スペシャル・モービル（Ｇroup Ｓpecial Ｍoudle：ＧＳＭ）およびパイロット・チャネルの放送制御チャネル（Ｂroadcast Ｃontrol ＣＨannel：ＢＣＣＨ）は、ビーコン・チャネルである。
【００２６】
ステップＳ１０４において、処理システムは、好ましくは、測定した信号パラメータを、各測定位置に対応する位置測定マトリックスのようなデータ構造に編成することが好ましい。ステップＳ１０６において、処理システムは、データ構造（例えば、位置測定マトリックス）に基づいて、無線ネットワーク（または、そのセグメント）の各アンテナに対するアンテナ輻射状態の範囲内で合成アンテナ輻射方向を決定する。
【００２７】
好ましい実施例の場合には、アンテナ輻射方向はピーク利得を持つ方位角および下向き角を表す２次元ベクトルとして定義される。他の好ましい実施例の場合には、合成アンテナ輻射方向の候補は輻射の主ローブのピーク利得を表す中央ベクトルを含むものとして定義される。第１の制限ベクトルは主ローブの第１の制限を表し、第２の制限ベクトルは主ローブの第２の制限を表す。第１の制限および第２の制限は、主ローブのピークの数値以下のある指定の大きさの輻射レベルに対応する。
【００２８】
処理システムは、好ましくは、ダウンリンク装置の場所の各アンテナに対する対応する合成アンテナ輻射方向を達成するために、選択した測定位置上の干渉信号強度のシステムの幅の最小平均値（または、その近似値）を決定する。さらに、処理システムは、対応する合成アンテナ輻射方向を達成するためにすべての選択した測定位置における背景ノイズを含めることにより、干渉信号強度のシステム幅の最小平均を計算することができる。他の実施例の場合には、無線ネットワークに対して、合成アンテナ輻射方向を達成するために、システム幅の干渉レベルの代わりにシステム幅の最大キャリヤ対干渉比（または、その近似値）の推定が行われる。
【００２９】
本発明の調整方法は、無線ネットワークの無線周波数の通達範囲を効率的に調整するための整理された枠組み(disciplined framework)を供給するために、測定手順と数学的データ処理とを結びつける。中央アンテナ制御器１４およびスケジューラ１２は測定動作を制御するが、その場合、好ましくは無線ネットワーク内のすべての適用可能な測定位置を１回だけ測定することが好ましいが、その場合でも、無線周波数の改善が依然としてできるように制御が行われる。
【００３０】
図３Ａ乃至図３Ｃは、それぞれ、四つのアンテナ位置を含む無線ネットワーク５６に対する合成アンテナ輻射方向５４の可能性のある立体配座の例示としてのグラフである。アンテナ位置はＳ1−Ｓ4で表示され、上記位置に対するアンテナ輻射方向５４はｅ1−ｅ4で示す。図３Ａ乃至図３Ｃは同じ測定位置５０に対する同じ通信システムを示すが、各図のアンテナ輻射方向５４は異なる。測定位置５０はｘ0−ｘ5で示す。
【００３１】
各グラフは、無線システム内のあるグループの測定位置５０に対する平均干渉の対応する数値を持つ。平均干渉はキャリヤ対干渉比によっても表すことができる。その場合、干渉はキャリヤ帯域幅内のすべての測定可能な電磁エネルギ（例えば、ノイズ）を含む。本発明の場合には、処理システムは、あるグループの測定位置に対する最も低い平均干渉（または、その近似値）を識別し、最も低い平均干渉（または、その近似値）に関連する合成ダウンリンク・アンテナ輻射方向５４を選択する。最も低い平均干渉（または、その近似値）は、ｅと呼ばれる１つのベクトルのベクトルとして表すこともできるし、または、図３Ａ乃至３Ｃに示すように基準数値２９としてグラフで表すこともできる。上記ベクトルは、測定位置の上記グループが無線周波数の無線ネットワークの性能を示す限りは、すべてのアンテナ位置または選択した位置に対するシステム全体の解を示す。さらに、システム全体の解を、特定の無線ネットワークの無線周波数の性能目標に柔軟に調整するために、特定の加重係数に従って各測定位置に意味を与えることができる。
【００３２】
図４は、図２のステップＳ１０２の詳細図である。試験用受信機２１は、図に示すように、対応する輻射方向の組合せを発生するアンテナからの信号強度を測定する。第１の測定位置５８においては、試験用受信機２１は第１のアンテナ６８、第２のアンテナ７０、およびｎ番目のアンテナ７２からの信号強度を測定する。第１のアンテナ６８、第２のアンテナ７０、およびｎ番目のアンテナ７２は、好ましくは、時分割多重方法で、スケジュールに従って、個々におよび順次測定することが好ましい。しかし、他の実施例の場合には、一台の受信機ではなく、異なる周波数に同調している複数の受信機を使用して、信号強度を同時に測定することができる。
【００３３】
さらに他の実施例の場合には、一台のスペクトル拡散受信機がその関連基地局による送信に対して一意の識別子コードを供給することができる異なるアンテナから複数のチャネルを同時に測定することができるように、異なる疑似ランダム・コードまたは直交コードを受信する。異なるアンテナは、共通の基地局または共通の位置に関連付けることができる。図４の場合には、第１の測定位置５８からスタートして、アンテナ輻射方向が第１のサイクル７６を通して、輻射方向１．１から輻射方向１．Ｌに変化している間に、第１のアンテナ６８の測定が行われる。第１のアンテナ６８の測定の後で、第２のアンテナ７０が輻射方向（または、方向状態）の第２のサイクル７８を通して、２．ｌから２．Ｌにサイクルすると、試験用受信機２１は、第１の測定位置５８のところで第２のアンテナ７０から輻射された信号強度を測定する。第２のアンテナ７０の測定が終了した後で、第１の測定位置５８のところでの輻射パターンｎ．１からｎ．Ｌへの、ｎ番目のサイクル８０を持つｎ番目のアンテナ７２が測定されるまで、プロセスが継続して行われる。第１の測定位置５８に対するすべてのサイクル全部は、１回の走査周期８２に等しい。
【００３４】
第１の測定位置５８の後で、試験用受信機２１は第２の測定位置６０に移動するが、その移動中、第１のアンテナ６８が第１のサイクル７６を行い、第２のアンテナ７０が第２のサイクルを行い、ｎ番目のアンテナ７２がｎ番目のサイクルを行っている間に、第１のアンテナ６８、第２のアンテナ７０、およびｎ番目のアンテナ７２の測定が順次行われる。ｍ番目の測定位置６４までのすべての選択した測定位置および各アンテナのすべてのサイクルがカバーされるまで、この手順は継続して行われる。
【００３５】
図５は、図２のステップＳ１０４の詳細図である。図５は、測定したデータを編成し、無線周波数の通達範囲を調整するための構造化データ・フォーマットの数学的表現である。構造化データ・フォーマットは、試験用受信機２１の各位置に対する位置測定マトリックス１００を含む。各位置測定マトリックス１００は、無線ネットワークの各アンテナの複数のアンテナ方向に対する信号パラメータ（例えば、信号電力）の測定値を含むアレーを備える。しかし、測定位置において測定可能な信号を輻射しない任意のアンテナは、位置測定マトリックス１００内においては無視される。データ構造体は、好ましくは、記録媒体に記憶し、各アンテナの最適なアンテナ輻射方向を発見するのに使用することが好ましい。
【００３６】
測定した信号パラメータの下記の数学的表現は、図５の位置測定マトリックス１００に含まれる。Ｓi（ｘ、ｅi）は、アンテナｉが送信し、測定位置ｘ’において受信した信号電力を表す。この場合、ｅiは送信アンテナｉの方向を示す。輻射方向ｅiはサブスクリブトｊをとることができ、そのため、ｅiはｅijになる。この場合、ｉは送信アンテナの識別子を表し、ｊは送信アンテナｉの方向性の状態を表す。Ｓのサブスクリプトｉは、ダウンリンク・アンテナの身元を表す。上記ダウンリンク・アンテナは、測定位置ｘの所の信号電力測定のソースである。一本のダウンリンク・アンテナｉだけが各対応する基地局１８に関連している場合には、アンテナｉを対応する基地局１８の身元を参照するために使用することができる。一本または二本のアンテナおよび基地局１８を１つの位置に位置させることとができる。アンテナが１つの基地局に関連する他のアンテナから独立して動作する場合には、個々の各アンテナ（例えば、セクタ・アンテナ）は、試験用受信機が能動アンテナを容易に識別することができるように、アンテナ識別子を必要とする。立体角ｅiは、下記式による表わされる２次元ベクトルである。
【数６】
0003866891.tif 000002
ここで、θi角およびφi角は、それぞれ、アンテナ輻射方向の垂直角および方位角を示す。各アンテナは明確に定義された基準方向を持ち、ｅiは、アンテナｉの対応する基準方向に関連して測定されるものと仮定する。例えば、セクタに分割されたセル、または他の適当な構成においては、各アンテナｉは、下記式が示す所与の範囲の輻射方向を持つ。
【数７】
0003866891.tif 000003
【００３７】
ここで、ＬiおよびＵiは、それぞれ、アンテナｉの第１の制限（例えば、下部境界）と、第２の制限（例えば、上部境界）を示す。位置ｘにおいては、移動局は、局ｉから信号の下記のシーケンスを受信しなければならない。
【数８】
0003866891.tif 000004
ここで、ｉ＝１、２、．．．ｎであり、各アンテナはｑ方向を向いている。任意の所与の位置の場合、Ｓiはｅだけにより変化する。それ故、異なるアンテナからの信号を順次受信することができる。アンテナ間の輻射方向走査は同期して行われるので、測定位置ｘのところの試験用受信機２１は、図５の位置測定マトリックス１００に従って記録することが好ましい。
【００３８】
位置測定マトリックス１００に記載されている式を有効にするために、試験用受信機２１は、１回の走査周期と等しいか、またはそれより長い時間の間、各測定位置ｘに留まる。１回の走査周期は、所与の測定位置に対する輻射方向サイクルの合計に等しい。各アンテナ・サイクルは、測定位置において、測定可能な信号を発生する対応するアンテナに対する可能な輻射方向状態の完全な範囲を示す。ｉ＝１、２、．．．ｎに対して、立体角ｅijのすべての数値は、ｊ＝１、２、．．．ｑの場合、下記式から得られる。
【数９】
0003866891.tif 000005
【００３９】
各測定位置に対して、好ましくは、図５のデータ構造に従って位置測定マトリックス１００を記録することが好ましい。ｍ個の測定位置に対して同じデータ構造のｍ個のマトリックスが存在する。ｍ個のマトリックスの集合体は３次元のブロックを示し、このブロックにより捜索規則がある場合には、すべてのアンテナに対する正しいアンテナ方向を発見することができる。
【００４０】
図５の位置測定マトリックス１００の各列は異なるダウンリンク・アンテナを示す。各測定マトリックスの位置の列はＳのサブスクリブトおよびｅのサブスクリブトにより識別されたアンテナを示す。実際には、１つのダウンリンク・アンテナを対応する基地局１８のダウンリンク送信機と関連付けることができる。データ構造の行は行間の方向の変化の均一な増分を示す。さらに、異なるアンテナ面のアンテナ方向のすべてを同じ方向に向けるように、各行を配置することができる。すなわち、例えば、第１の行は立体角で、０度のアンテナ輻射方向を示すことができ、一方、第２の行は、１０度のアンテナ輻射方向を示すことができる。
【００４１】
通常、アンテナ輻射方向は、輻射パターンの主ローブのピーク利得と一致する。ピーク利得は、輻射パターンの主ローブの任意の１次元または多次元の範囲として、一意に定義される。本発明を実行するために、実際上のすべての形の輻射パターンを使用することができる。例えば、方位面だけを考慮した場合には、カージオイド輻射パターン(cardiod radiation pattern)の主ローブは、輻射パターン利得の半電力点（ピーク利得より３ｄＢ低い）に対応する一組の立体角で定義することができる。
【００４２】
アンテナ輻射方向は、申し合わせによりゼロから３６０度の範囲内の立体角、およびゼロから９０度までの垂直角により指定することができる。アンテナ輻射方向は、ダウンリンク立体角、ダウンリンク下向き角、または両方を含むことができる。好ましい構成の場合には、各列は０度から３６０度の間のインターバルの数に等しい多数の入力を持つ。インターバルの数は、好ましくは可能なアンテナ方向状態の数に比例することが好ましい。
【００４３】
図５は、１つの測定位置ｘに対するキャリヤ対干渉比（または、信号対ノイズ比）を計算するのに十分な情報を含んでいる。反対に、図６は、通信システムのｘのすべての数に対する最小の干渉値（または、その近似値）を決定するために、位置マトリックス内に十分な情報を含む。この場合、例示としての目的のためにアンテナ位置または基地局Ｓ1は除外する。何故なら、測定位置ｘ1は位置Ｓ1によりサービスを受けているので、Ｓ1は干渉を起こす送信源として定義されないからである。
【００４４】
図６の２次元の各位置測定マトリックス１００は高さと幅を持っているので、各マトリックスの深さは測定位置ｘの最大数ｍにより決まる。図６のマトリックスの下のグループは、図６のマトリックスの上のグループに類似している背景ノイズ・マトリックスを示す。Ｎi（ｘ、ｅij）は測定したノイズ電力を示す。この場合、Ｎのサブスクリブトｉは、可能なアンテナ輻射方向およびｎ本の可能なアンテナの中のアンテナ輻射方向ｅijの測定位置ｘのところの基地局ｉからのノイズ電力を示す。ｘのサブスクリブトは、単に、ｍ個の測定位置の中の特定の測定位置を表す。各背景ノイズ・マトリックス１０４は、無線ネットワークの無線干渉を示すために各試験位置に対して生成することができ、測定位置ｘに対して同じ数値を持つ対応する位置測定マトリックス１００に追加することができる。しかし、ある状況の場合には、背景ノイズ・マトリックスは方向に関して非常に均等であり、そのため、システム全体の平均の干渉レベルの計算の際の精度を犠牲にしないで、スカラ・フォーマットに圧縮することができる。
【００４５】
各アンテナ位置における、種々の電力設定用の追加測定値を取り上げることにより、電力制御アルゴリズムをアンテナ調整手順中に考慮に入れることができる。上記手順は位置測定マトリックス１００に他の次元を追加する。都合のよいことに、アレーの次数が高いために、個々のケースに基づいて少なくとも位置ｘに対する無線周波数の通達範囲を改善したりまたは最適化するために、強力な数学的な技術を容易に適用することができる。さらに、実際の無線周波数の通達範囲要件に適合するために、測定位置を容易に再定義したり追加したりまたは削除することができるモジュラ方法で、測定プロセスを実行することができる。
【００４６】
図５および図６の上記データ構造は、無線ネットワークについてのかなりの量の情報を含んでいて、例えば、種々の測定位置に個々に割り当てられる加重係数にハッキリと示すような、任意のトラヒック加重考慮が行われる各アンテナに対するアンテナ方向に対応する最小平均干渉値（または、最大キャリヤ対干渉比）の解を見つけるために、数学的操作を行うことができるように編成される。
【００４７】
図７のフローチャートは、各アンテナの合成アンテナ輻射方向を決定するための集中的な比較方法である。図７は、図２のステップＳ１０６を実行するための１つの手順を示す。基本的には、この集中的比較方法は、測定位置のあるグループに対するシステム全体の平均干渉の数値をうまく決定し比較する。システム全体の平均干渉値は、無線ネットワークの測定位置または選択した測定位置の全グループをカバーする。提案の最小平均干渉値は、選択した測定位置上の最も低いシステム全体の平均干渉値（または、その近似値）に対する提案を表す。集中的計算方法の場合には、最も低いシステム全体の干渉またはシステム全体の干渉の許容できるレベルを識別するために、提案の最小平均干渉値を選択した測定位置をカバーする他のシステム全体の干渉値と比較することができる。システム全体の平均干渉値のすべてまたはそのうちいくつかを比較した後で、最も低いシステム全体の干渉値またはシステム全体の干渉の許容レベルに対応する合成輻射方向が集中的比較方法の結果を表す。
【００４８】
好ましい実施例の場合、無線ネットワーク内のアンテナの合成輻射方向を決定するための上記集中的手順は、干渉測定値の逐次平均の比較を含む。干渉測定値の各平均は、アンテナ輻射方向の対応する候補の立体配座と関連を持つ。処理システムは、干渉測定値の現在の平均値および干渉測定値の前の最も低い平均を比較し、二つの平均の中の低い方の平均を最も低いシステム全体の干渉に対する提案であると識別する。処理システムは、最も低いシステム全体の干渉に対する上記提案に対応する、結果として得られるアンテナ方向を選択する。上記比較手順は、システム全体の干渉の許容レベルが達成されるまで、さらに、干渉測定値の逐次平均を使用して反復して行うことができる。システム全体の干渉の許容レベルは、経験的調査、または最適化している無線ネットワーク類似の任意の無線ネットワークの実際の観察から予想されるものに基づいて決定することができる。正確な最も低い干渉測定値（または、その近似値）が必要な場合には、すべてのシステム全体の干渉レベルの平均の比較が行われるまで、このプロセスが継続して行われる。
【００４９】
無線ネットワークの無線周波数の性能を改善するために、測定位置ｘおよび関連する位置マトリックスの選択した数値またはすべての数値に対して、平均最小干渉が計算されるかまたは推定される。上記平均は加重平均を含むことが好ましい。しかし、他の実施例の場合には、上記平均は変数ｘ（すなわち、測定位置）上の通達範囲エリアの任意の関数である。各測定位置には、上記平均の代わりに使用される加重平均を計算するために、対応する加重係数が割り当てられる。すべての測定位置ｘに対応する加重係数全体は、１にほぼ等しいか、１に正確に等しい総計加重係数を持つ。例えば、すべての位置に、同じ加重係数が割り当てられた場合には、各測定位置に対する加重係数は１を測定位置の数で割ったものに等しい。より多くのトラヒックを運ぶことができるために、あるエリアが優先権を持っている場合には、優先権を持つエリア内の測定位置の加重係数には上記の等加重係数方法に従って割り当てられる加重係数より高い加重係数が割り当てられる。従って、優先権を持つエリアの副産物として平均加重係数より低いある加重係数が発生する。何故なら、すべての加重係数の合計は１以上にならないからである。
【００５０】
上記の一般的な原則を数学的に図７に適用する。理論的には、システム全体の干渉の最小値Ｑ（ｅ）は、それが存在する場合には連続している領域内で発見できなければならない。しかし、数学的原理を実際に適用するには、無線周波数の最適化に対する本当の解を実行することができる個々の領域内で、解を発見しなければならない。ｅの全部の可能な数値の数が、使用可能な処理容量、メモリ容量および処理システムの一般的な能力から見て妥当なものである場合には、正確な解を得るために集中的比較方法を実行することができ使用することができる。
【００５１】
Ｑ（ｅ）（例えば、集中的比較手順は、考慮した測定位置上のシステム全体の干渉）を最も小さくするｅ（例えば、アンテナ輻射方向）を発見するために、図７のアルゴリズムを含む。ステップＳ１０からスタートして、処理システムは、ｅ(0)∈Ｓの初期値を設定し、パラメータｋ＝０、Ｑmin＞０、およびｅmin＝ｅ(0)を設定する。ステップＳ１２において、処理システムは、Ｑ（ｅ(k)）を計算する。この場合、ｋは反復回数であり、ｅ∈［θli、θui］ｘ［φli、φui］である。ｋを囲む括弧は、ｋが単に肩文字であり、ｅをｋ番目のベキに上げるものではないことを意味する。この方法の残りのステップを説明した後で、以下に、Ｑ（ｅ(k)）を計算するためのプロセスを詳細に説明する。
【００５２】
ステップＳ１４において、処理システムは、Ｑ（ｅ(k)）が、提案のシステム全体の最小干渉値Ｑminより小さいかどうかを判断する。システム全体の平均干渉値を表すＱ（ｅ(k)）がＱminより小さい場合には、処理はステップＳ１６に進む。そうでない場合には処理はステップＳ１８に進む。ステップＳ１６において、処理システムはＱmin＝Ｑ（ｅ(k)）、およびｅmin＝ｅ(k)に設定する。すべてのアンテナの合成輻射方向は、好ましくは測定位置または選択した測定位置の全グループのところで、最もよいキャリヤ対干渉比（または、少なくとも、合理的に予想できる最高の数値）と関連することが好ましい。例えば、無線ネットワークは１０のアンテナを含み、各アンテナが五つの可能なアンテナ輻射方向を持っている場合には、上記無線ネットワークの合成輻射方向は、１００，０００の可能な解を持つ。
【００５３】
図の例示としての実施例の場合には、ｅminおよびｅ(k)は、一定の形を持つ各アンテナ・パターンを示すものと仮定したが、形が変化する輻射パターンは、本発明の最適化手順に対して他のパラメータである場合もある。本明細書に開示した同じデータ構造は、通常より複雑にはなるが、形および方向が変化する輻射パターンに対する無線周波数の通達範囲を同時に改善するのに適用することができる。
【００５４】
ステップＳ１８において、処理システムはｋがＮに等しいかどうかを判断する。ｋは可能なアンテナ輻射方向での異なるアンテナ輻射方向をカウントするカウンタを表す。ｋがＮに等しい場合には、処理システムは全測定位置に対する測定したサンプルまたは位置測定マトリックスをすでに処理済みである。ｋがＮより小さい場合には処理はステップＳ２０に進む。ステップＳ２０において、処理システムはｋ＝ｋ＋１を変数ｋが表す反復回数に増大するように設定する。処理はステップＳ２０からステップＳ１２に戻る。Ｎの数値が示すすべての必要なステップの反復を終了した後、集中的手順が終了する。従って、集中的手順が終了した場合、ｅminは、処理システムのメモリまたはレジスタに記憶され、合成アンテナ輻射方向の立体配座としての解を表す。上記解は、無線ネットワークの、各アンテナのアンテナ方向パラメータ、またはアンテナ方位パラメータの選択した設定を示す。
【００５５】
図７の集中的比較手順を概略説明したので、ステップＳ１２およびステップＳ１６における、Ｑ（ｅ）およびｅを計算するための数学的手順について、それぞれ以下に説明する。
【００５６】
ネットワークの任意の位置における受信信号の電力は、同じ周波数、または共通周波数範囲内で送信するすべての基地局からの個々の信号電力の合計である。説明を簡単にするために、ｎあるすべての基地局は同じ周波数帯で送信するものと仮定する。しかし、本発明の方法は、もっと複雑なシナリオにも適用することができる。さらに、ｎあるすべての基地局は、ＣＤＭＡネットワークで通常行われるように、同じ周波数範囲内で動作するものと仮定する。上記仮定は、異なる周波数構成の他の無線ネットワークへの提案の方法の適用の可能性を制限するものではない。上記のように仮定した場合、基地局ｉについて測定位置ｘで測定したキャリヤ対干渉比は、下記式のようにモデル化される。
【数１０】
0003866891.tif 000006
ここで、Ｎ（ｘ、ｅ1、ｅ2、．．．．、ｅn）はｘにおける背景ノイズを示す。方向ｅ1、ｅ2、．．．、ｅnへの背景ノイズの依存性は、同じ周波数帯を使用する他のチャネル、ある周波数帯の同じチャネル、またはある周波数帯の同じキャリヤによるものである。負荷が掛かっていないシステムの場合には、背景ノイズは、すべての基地局のアンテナの輻射方向に目に見えるほどには依存しないで、負荷が掛かっていないシステムの場合には、背景ノイズは基地局のアンテナに関連するすべての方向に関する成分を無視して、Ｎ（ｘ）の簡単な形にすることができる。
【００５７】
Ｃiが基地局ｉの通達範囲のエリアを示すものとすると、上記のキャリヤ対干渉比は、ｘ∈Ｃiに対してだけ定義される。上記式は、ｉ＝１、２、．．．、ｎの場合にも使用することができるので、下記式の関係を仮定する必要がある。
【数１１】
0003866891.tif 000007
上記の関係により、キャリヤ対干渉比の定義は確実に一意なものになる。上記の関係は、ハンドオフに関連する最適化活動には適用されない。各基地局の送信電力が一定であると仮定した場合、キャリヤ対干渉比の数値は、適当な合成アンテナ方向を達成するための主要な考慮事項となる。各アンテナが対応する輻射方向を向いていて、試験のためのドライブが異なる測定位置を含む場合には、上記式によるキャリヤ対干渉比の計算は非常に複雑なものになる。従って、測定位置における最大キャリヤ対干渉比について、上記式を解く代わりに、測定位置における最小干渉を得るために下記式を解くことができる。
【数１２】
0003866891.tif 000008
【００５８】
上記式は加算を含むだけなので、最適化手順において関数の評価をスピードアップすることができる。ここで、ｅ＝（ｅ1、ｅ2、．．．、ｅn）は、２ｎの次元のベクトルであり、下記式により表わされる。
【数１３】
0003866891.tif 000009
各測定位置ｘは、一意に一組のＣiに属しているので、ネットワークの品質を、すべての測定位置のＱ（ｘ、ｅ）により測定することができる。各測定位置ｘのキャリヤ対干渉比を最小にしようとすると、測定位置の間に明らかな矛盾が発生する。従って、あるセルの測定位置の最大のキャリヤ対干渉比（または、その近似値）は、他のセルの他の測定位置の、キャリヤ対干渉比を犠牲にして、達成することができる。
【００５９】
ｅの決定がこの調整方法の目的であるので、変数ｘ（すなわち、測定位置）全体の平均値により、種々の測定位置およびその対応するセルにおいて達成した通達範囲の間の違いを許容することができる。この目的のために、Ｃ＝∪ni=l Ｃiに、測定値μ∈［０、１］を導入し、下記式に従ってスカラ量を定義する。
【数１４】
0003866891.tif 000010
ここでμは連続している必要はない。個々のケースに対して、また上記式に基づく実際の実施例により、上記積分値を各測定位置が対応する加重係数を持つ加重合計として表すことができる。加重合計式は下記式により表わされる。
【数１５】
0003866891.tif 000011
ここで、ｘ1は個々の位置を示し、下記式の関係がある。
【数１６】
0003866891.tif 000012
測定値μを適用すると、他のセルを犠牲にして、いくつかのセルを過大評価するのを避けることができる。例えば、セルＣiの試験のためのドライブの道順が非常に短い場合には、他のセルとの比較の際に、このセルのキャリヤ対干渉比、さらには、キャリヤ対干渉比の平均値さえも有利に抑制することができる。それ故、Ｃiの大きさが等しくないことによるこの偏りを避けるために、下記式のようにμを選択するのが合理的である。
【数１７】
0003866891.tif 000013
ここで、Ｃiの絶対値は、セルｉの試験のためのドライブの経路の長さを示し、ｉ＝１、２、３、．．．ｎである。相応じて、離散の場合の重み付けは以下の通りである。
【数１８】
0003866891.tif 000014
ここで、ｄ（ｘi、ｘi-l）は、車が、位置ｘi-lからｘiまで移動した本当の距離であり、ｘ0はスタート地点である。
【００６０】
例えば、可能な基地局識別子がｎ個ある場合で、各アンテナがｑの可能な方向を持ち、正確な解を得るためにすべての干渉値が考慮された場合には、図７の集中的比較手順による計算は、各測定位置に対するＮ＝ｑnの関数評価を必要とし、それにより、最小干渉値になる前、および対応するｅminが決定される前に、全数はｍ ｘ ｑnになる。それ故、処理システムの処理能力に対してＮが大きすぎる場合には、図７の集中的比較手順の代わりに、図８のことろで説明した他の模擬アニーリング方法を使用することができる。Ｎが大きすぎるかどうかは、この方法を実行するために使用される一台または数台のプロセッサ・コンピュータの処理能力および必要な処理時間を参照して、標準的なビジネス慣行および技術的取り決めとの客観的な適合により決定される。
【００６１】
図８は、図２のステップＳ１０６を実行するための模擬アニーリング手順である。図８は、図７の別の手順である。図８のフローチャートは、模擬アニーリング方法を示す。模擬アニーリング方法は、図７の集中的比較方法と比較した場合、処理能力、処理時間、または両方を低減するために、統計的に位置測定マトリックスをサンプルする。
【００６２】
模擬アニーリング手順により、処理能力、処理時間、または両方を低減するために、各アンテナ位置において、最も少ない平均システム全体の干渉、および対応するアンテナ輻射方向を推定することができる。模擬アニーリング手順は、すべての測定位置、または選択した測定位置上の最も少ないシステム全体の干渉（または、その近似値の平均に対する提案を選択するための乱数の発生を含む。選択した候補が、最も少ないシステム全体の干渉の次の推定値として許容されるかどうかを判断するために確率が評価される。
【００６３】
下記の数学的表現は、模擬アニーリング手順をよりよく理解するのに適当なものである。模擬アニーリング方法は、構成属性、再配置属性、目的関数、およびアニーリング・スケジュールを定義する。構成属性は、ｉ＝１、２、．．．、ｎの数字が付けられている基地局を含む。再配置属性は、好ましくは、（θ、φ）で表わされる、新しい組の乱数を発生するために使用することが好ましい。目的関数は、Ｅ：＝Ｑ（ｅ）として定義され、最小化問題のためのものである。アニーリング・スケジュールは、種々の疑似エネルギ・レベルを表す状態を定義する。新しい疑似エネルギ・レベルに対応する状態は、古いものを下記式で表す確率で置き換えるためのものである。
【数１９】
0003866891.tif 000015
ここで、Ｃkは決定される反復パラメータまたは制御パラメータであり、Ｅnは現在の疑似エネルギ・レベル状態であり、Ｅ0は、元のまたは前の疑似エネルギ状態である。変数Ｃkは、最初に、本発明の調整方法が適用される無線システムの特定の構成に基づく数値を持つことができる。Ｅn＜Ｅ0である場合には、確率Ｐ＝１が割り当てられる。アニーリング・スケジュールは、エネルギ・レベル状態において、場合によっては、エネルギ・レベル状態において、前の下向きステップを打ち消す場合がある、上向きステップを取る場合もあるが、エネルギ・レベル状態においては、通常、下向きステップをとる。
【００６４】
【外１】
0003866891.tif 000016
【００６５】
機能ａ（ｘk、ｙk+1、ｃk）は０と１との間の確率の数値を供給し、反復実行の後で、アンテナ・システム２０の輻射方向状態の前の立体配座を輻射方向状態の現在の立体配座で置き換えて、輻射方向状態の最適立体配座を最終的に達成する。輻射方向状態の選択した立体配座は、最も低いシステム全体のキャリヤ対干渉比、または目的の無線サービス・プロバイダの干渉に対する最も低い妥当なものとして許容できるシステム全体のキャリヤに対応する。
【００６６】
最も低いシステム全体の干渉レベルの推定値を計算する実際のプロセスは、確率での収束の反復である。重要な部分は、Ｃkに対する決定論的または順応性のあるスケジュールを定義することである。この場合、ｋは反復ステップを示し、カウンタとして表すことができる。ｘkが、対応するエネルギＥn＝Ｅ（ｘk）である反復ｋにおける現在の点を示すものとしよう。この場合、ｘk＝ｅ(k)であり、ｘkは、ｅ(k)で表わされる、アンテナ方向状態の立体配座の候補に対応する、輻射方向状態のランダムに選択した立体配座を表す。
【００６７】
図８について説明すると、ステップＳ２４から開始して、好ましくは、均一であることが好ましい、確率分布Ｄ（ｘk）に従って、新しい点、ｙk+1が発生する。次に、ステップＳ２６において、［０、１］上に、均一な乱数ｐが発生する。ステップＳ２８において、ステップＳ２６からの乱数ｐを使用して、ｘk+1が更新されているかどうかを判断するために、プロセッサは、下記の式を実行する。
【数２０】
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【００６８】
上記式において、ｙk+1は、アンテナ輻射方向の立体配座の新しく提案された数値を示す。一方、ｘkはアンテナ輻射方向の立体配座の前の数値を示す。ステップＳ２８の結果が真である場合には、ステップＳ３０において、ｘk+1は、ｙk+1に等しく設定される。上記式は、新しいシステム全体の干渉（Ｑ）が、測定位置ｘのあるグループに対する前のシステム全体の干渉（Ｑ）より小さい場合には、新しいシステム全体の干渉は許容されるという原理に一致する。従って、システム全体の干渉（Ｑ）は、通常、新しい数値としてｙk+1が許容されただけ少なくなるが、いつでもそうなるわけではない。
【００６９】
ステップＳ２８での実行の結果が偽である場合には、ステップＳ３２は、ｘk+1＝ｘkと設定する。従って、上記式は、Ｑがｙk+1を受け入れることにより増大した場合、また、確率がｙk+1の許容レベルを示していない場合には、ｘkの前の数値は保存されるという原理に一致する。ステップＳ２８の実行が偽である場合には、システム全体の干渉の全体的な最小値を達成するのではなく、Ｑがシステム全体の干渉の局部的最小値にロックされるのを防止するために、確率はｙk+1の許容レベルを示すことができる。ステップＳ３０またはステップＳ３２の後のステップＳ３４においては、ｃk+1は、ｕ（ｘ0、ｘ1、．．．、ｘk、ｙk+1）に等しく設定される。この場合、ｕ（ｘ0、ｘ1、．．．、ｘk、ｙk+1）は、例示としての目的のために下記式のように表わされる。
【数２１】
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上記式中、右辺のｘk+1は、ｙk+1と理解される。ステップＳ３６において、プロセッサは、停止基準が満たされたかどうかを判断する。例えば、停止基準は、システム全体の干渉（Ｑ）が、他の無線ネットワークと一緒に、本発明のアンテナ調整手順の少なくとも１つの前の実行からの経験的証拠に基づいて、許容できるレベルにあるかどうかを判断する。システム全体の干渉が、許容できるレベルに達した場合には、システム全体の干渉の推定絶対最小値が達成されていない場合でも、アンテナ調整手順は停止することができる。従って、処理システムの負担は軽減し、疑似アニーリング方法による工学的目的に一致する実際の解のところで、アンテナ調整手順を停止することにより、アンテナ調整手順を実行することができる。上記コンセプトは、システム全体の干渉の最大化、およびシステム全体の干渉の最小化にも、同様に適用することができる。停止基準が満たされた場合には、上記手順はステップＳ３８において終了する。停止基準が満たされない場合には、上記手順は、ステップＳ２４から再びスタートして継続される。
【００７０】
要するに、模擬アニーリング方法は、システム全体の干渉の絶対値、または最大キャリヤ対干渉比の絶対値の達成とデータ処理効率との間の折衷案である。システム全体の干渉に対応する実際の結果には、実際の結果が、最も低いシステム全体の干渉を起こす確率が割り当てられる。例えば、模擬アニーリング方法の実際の結果は、７０−９０％の信頼性の範囲内である推定信頼性の確率により補うことができる場合には、実際の結果はシステム全体の干渉の最小絶対値を反映する。模擬アニーリング方法は、解の収束を達成するために、Ｃkが、ｋ＋１の自然対数に相互に比例している場合に、最もよく適用することができる。
【００７１】
本発明の場合、この方法は、科学的な方法の基礎になる健全な原理を内蔵させ、多次元マトリックスに膨大な量のデータを配列することにより、容易に反復することができる測定結果を生み出す。都合のよいことに、多次元マトリックスは、平均最小干渉および対応するアンテナ方向に対する解を発見するために、図７の集中的な方法、図８の模擬アニーリング方法、またはどちらかの方法を修正したものを実行するためのソフトウェア命令のモジュラ的性質に貢献する。さらに、データ構造のきちんとした配列は、集中的方法または模擬アニーリング方法以外の数学的方法による処理によく適している。位置測定マトリックスのようなデータ構造は、本発明の範囲に含まれるいくつかの数学的アルゴリズムの膨大な分類に容易に適用することができる。
【００７２】
図９は、図１に関する別の無線ネットワークの構成である。図１および図９の類似の参照番号は類似の素子を示す。図９の無線ネットワークは、移動交換センタ１１および基地局制御器２２を除けば、図１の無線ネットワークと同じものである。もっと詳細に説明すると、図９の移動交換センタ１１は、スケジューラ１２と中央アンテナ制御器１４を含まない任意の適当な移動交換センタを備えることができる。代わりに、各基地局制御器２２は、ローカル・スケジューラ２４、およびローカル・アンテナ制御器２６を含む。従って、都合のよいことに、図９は、移動交換センタ１１とは対照的に、基地局１８または基地局制御器２２のところで、ほとんどのプログラミングの変更を行うことができる。当業者なら、移動交換センタ１１のソフトウェアと比較すると、基地局１８および基地局制御器２２に関連するソフトウェアは、多くの場合修正がより容易であり、手間もより少なくてすむことを理解することができるだろう。
【００７３】
ローカル・アンテナ制御器２６、およびローカル・スケジューラ２４は、対応する各アンテナ・システム２０を別々に制御するが、移動交換センタ１１を通して通信することにより相互に協力する。しかし、ローカル・スケジューラ２４と移動交換センタ１１との間の通信は、移動交換センタ１１と基地局制御器２２との間の信号法トラヒックを少なくするために、ローカル・スケジューラ２４のオンおよびオフに限定される。
【００７４】
各ローカル・アンテナ制御器２６が相互に指定の時間だけずらして輻射パターン方向変更を生じる他のローカル・アンテナ制御器２６と同期している限り、ローカル・スケジューラ２４と移動交換センタ１１との間の通信はリアルタイムで行う必要はない。好ましい実施例の場合には、各ローカル・アンテナ制御器２６は、各基地局のローカル全地球的測位システム（Ｇlobal Ｐositioning Ｓystem：ＧＰＳ）クロックにより同期している。他の実施例の場合には、基地局制御器１６、または移動交換センタ１０に位置するネットワーク・クロック（例えば、ルビジウムをベースとする高安定発振器）が、ローカル・アンテナ制御器２６を同期させるために、ネットワーク・クロックを供給する。
【００７５】
各ローカル・アンテナ制御器２６は、全体の無線システムの性能を正しく判断するために、各アンテナの輻射方向の変更を協調させるためのスケジュールに基づいて他のローカル・アンテナ制御器２６と協力して動作する。ローカル・アンテナ制御器２６は、中央アンテナ制御器１４と同じ機能を行い、同じ結果を得るために協力して動作する。同様に、図９のローカル・スケジューラ２４は、図１の中央スケジューラ１２と同じ機能を行い、同じ結果を得るために協力して動作する。
【００７６】
各アンテナ・システム１１の時計は、測定手順中の対応するアンテナ・システム２０および基地局１８からの電磁送信用の異なる一意の時間スロットを示す。各基地局１８および対応するアンテナ・システム２０には、好ましくは、測定位置における各走査周期８２毎に１つの時間スロットを割り当てることが好ましい。各時間スロットは、アンテナ・システム２０の１つの測定サイクルに対応する。時間スロットは、相互にズレていて、時計で示すように同期している。従って、各時間スロットは、好ましくは、すでに説明したとおり、第１の制限および第２の制限内で対応するアンテナ・システム２０の各輻射方向状態を変えることできることが好ましい。無線システムの指定された各基地局１８およびアンテナ・システム２０は、その時間スロットの間に送信することが好ましく、一方、すべての他の基地局１８および対応するアンテナ・システム２０は、時分割多重方法で表わされるように、その順番を待ちながらアイドル状態に維持される。
【００７７】
図９の構成は、可能性のある合成アンテナ輻射方向に関連するキャリヤ対干渉比を試験するのによく適している。各基地局１８およびその関連アンテナ・システム２０が測定位置における測定中に試験用受信機２１により識別できるように、基地局１８はアンテナ・システム２０を通して送信用の識別子カードを発行する。試験用受信機２１は、すべての測定が終了すると、測定手順を停止して、通常の動作、または他の動作モードを再開するように基地局１８を通して移動交換センタ１１に通知する。
【００７８】
本明細書は、本発明のシステムおよび方法の種々の実施例を開示している。特許請求の範囲は、本明細書に開示した例示としての実施例の種々の修正、および同等の装置をカバーする。それ故、上記の特許請求の範囲は、本明細書に開示した本発明の精神および範囲内に含まれる種々の修正、同等の構造体および特徴をカバーするものと合理的に広義に解釈すべきものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無線ネットワークの第１の実施例のブロック図である。
【図２】本発明の無線ネットワークでのアンテナ輻射の調整方法を示すフローチャートである。
【図３Ａ】本発明の可能性のある合成アンテナ輻射方向のグラフである。
【図３Ｂ】本発明の可能性のある合成アンテナ輻射方向のグラフである。
【図３Ｃ】本発明の可能性のある合成アンテナ輻射方向のグラフである。
【図４】本発明の測定手順を示すブロック図である。
【図５】本発明の信号対干渉比を測定するための位置マトリックスのデータ構造である。
【図６】本発明の干渉および背景ノズルを測定するための位置マトリックスのデータ構造である。
【図７】本発明の無線ネットワークの平均干渉値を最小にするために、合成アンテナ輻射方向を決定するための集中的手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の無線ネットワークの平均干渉値を最小にするために、合成アンテナ輻射方向を決定するための模擬アニーリング手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の無線ネットワークの第２の実施例のブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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