(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信システムの第１の放射パターン構成から第２の放射パターン構成への遷移の方法において、第１の放射パターン構成から第２の放射パターン構成への遷移の影響を受ける通信システム内で動作する通信装置が、該遷移を検出してそれ相応の反応を示す能力をもつ方法であって、
前記第１の放射パターン構成から前記第２の放射パターン構成までの遷移による影響を受ける通信システムのアンテナビームを決定する段階と、
前記遷移の影響を受けるものとして決定されたアンテナビームの放射パターンを改変する段階と、
を含む方法において、
前記放射パターンを一定の時間にわたり変えることによって前記アンテナビームの放射パターンを改変することにより、前記一定の時間は、前記通信装置がサービスの中断なく遷移を検出できるようにするのに充分であるように決定され、
これによって、放射パターン（３１１）が、第１のセクタのαセクタ信号を受取る旧セクタ構成から放射パターン（３１１）が隣接する第２のセクタのγセクタ信号を受取る新セクタ構成へのセクタ構成の遷移を変えるステップが、次のステップ
（ａ）放射パターン（３１１）が、二者択一的にγセクタ信号を提供され、その後γセクタ信号を再び受取る前にαセクタ信号を提供される、
（ｂ）遷移エリア付近の第１のアンテナビームであって、放射振幅の減少まで第１のセクタのαセクタ信号を受取る第１のアンテナビームと、
第２のアンテナビームであって、この第２のアンテナビームの放射パターン（３１１）を後で再び正常に戻す前に、放射パターン（３１１）に前記新セクタ構成と結び付けられたセクタ信号が提供されるまで、かつ放射振幅の増加まで、第２のセクタのγセクタ信号を受取る第２のアンテナビームと、
を決定することによって、振幅テーパリング位相の間セクタ構成の遷移を変化させる、
（ｃ）前記放射パターン（３１１）が、遷移の間にα信号とγ信号とを同時に供給される、
（ｄ）前記第２のアンテナビームの放射パターン（３１１）を後で再び正常に戻す前に、放射パターン（３１１）に前記新セクタ構成と結び付けられたセクタ信号が提供されるまで、かつ放射形状および／またはサイズの増加まで、γセクタ信号を受取るアンテナビームを決定することによって、位相調整位相の間セクタ構成の遷移を変化させる、
（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）のステップのうちの少なくとも１つまたは１つ以上のステップを含む方法。
【請求項２】
改変された第２の放射パターン構成で動作するべく遷移中に前記通信装置を調整する段階、
をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記方法内で使用するために前記通信装置を特定的に適合させることなく前記通信装置において検出可能な通信条件を提供する段階が前記改変段階に含まれている、請求項１記載の方法。
【請求項４】
遷移による影響を受けるものとして決定されたアンテナビームが複数のアンテナビームを内含している場合、改変段階には、第２のアンテナビームが第１のアンテナビームと同時に改変されるような形でアンテナビームを並行して改変する段階が含まれている、請求項１記載の方法。
【請求項５】
遷移による影響を受けるものとして決定されたアンテナビームが複数のアンテナビームを内含している場合、改変段階には、第２のアンテナビームの放射が第１のアンテナビームの改変の完了後に改変されるような形でアンテナビームを逐次的に改変する段階が含まれている、請求項１記載の方法。
【請求項６】
遷移による影響を受けるものとして決定されたアンテナビームが複数のアンテナビームを内含している場合、改変段階には、第２のアンテナビームの改変の開始が第１のアンテナビームの改変の開始の後に始まるような形でアンテナビームの改変をカスケード式にする段階が含まれており、第２のアンテナビームの改変の開始が第１のアンテナビームの改変の終了より以前に起こる、請求項１記載の方法。
【請求項７】
改変段階には、遷移による影響を受けるものとして決定されたアンテナビーム内の第２の放射パターン構成の信号の放射と第１の放射パターン構成の信号の放射を交番させる段階が含まれている、請求項１記載の方法。
【請求項８】
改変段階には、さらに、通信装置が遷移を検出できるようにするのに充分なものであると決定された時間が満たされた後で、遷移による影響を受けるものとして決定されたアンテナビーム内で第２の放射パターン構成の信号を放射する段階が含まれている請求項７記載の方法。
【請求項９】
交番段階には、第２の放射パターン構成の信号の交番された放射のドウエル時間を増大させる一方で、第１の放射パターン構成の信号の交番された放射のドウエル時間を短縮させる段階が含まれている、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
遷移による影響を受けるものとして決定されたアンテナビームに複数のアンテナビームが内含されている場合、交番段階にはさらに、第２のアンテナビームの信号の交番された放射のドウエル時間を短縮させることとは分離した、第１のアンテナビームの信号の交番された放射のドウエル時間の短縮段階が含まれている請求項９記載の方法。
【請求項１１】
決定段階では、放射振幅が減少させるべき第１のアンテナビーム、及び放射振幅が増大させるべき第２のアンテナビームが決定される、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
改変段階には、第２のアンテナビームの放射振幅を増大させる一方で第１のアンテナビームの放射振幅を減少させる段階が含まれている、
請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
改変段階にはさらに、通信装置が遷移を検出できるようにするのに充分なものであると決定された時間が満たされた後で、遷移による影響を受けるものとして決定されたアンテナビーム内で第２の放射パターン構成の信号を放射する段階が含まれている請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
第２の放射パターン構成が実質的に満たされてしまうまで遷移による影響を受けるものとして決定されたアンテナビーム内の第１の放射パターン構成の信号を変動させる段階が改変段階に含まれており、ここで信号の変動によって、第２の放射パターン構成の特性をエミュレートするのに利用される放射パターン構成内のヌル及びピークが作り出される、請求項１記載の方法。
【請求項１５】
改変段階にはさらに、通信装置が遷移を検出できるようにするのに充分なものであると決定された時間が満たされた後で、遷移による影響を受けるものとして決定されたアンテナビーム内で第２の放射パターン構成の信号を放射する段階が含まれている請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
改変段階には、
遷移による影響を受けるものとして決定されたアンテナビーム内の第２の放射パターン構成の信号の放射と第１の放射パターン構成の信号の放射を交番させる段階、
第２のアンテナビームの放射振幅を増大させる一方で第１のアンテナビームの放射振幅を減少させる段階、
遷移による影響を受けるものとして決定されたアンテナビーム内で複合信号を放射する段階であって、ここで該複合信号が第１の放射パターン構成の信号及び第２の放射パターン構成の信号を同時に提供する段階、及び
第２の放射パターン構成が実質的に満たされてしまうまで遷移による影響を受けるものとして決定されたアンテナビーム内の第１の放射パターン構成の信号を変動させる段階であって、ここで信号の変動によって、第２の放射パターン構成の特性をエミュレートするのに利用される放射パターン構成内のヌル及びピークが作り出される段階、
から成る群の中から選ばれた少なくとも２つの段階が内含されている、
請求項１１記載の方法。
【請求項１７】
第１のアンテナビームアレイを第２のアンテナビームアレイへと変形するための通信システムであって、通信システム内の通信装置が該変形の影響を受け、アンテナビームの変形は該通信装置によって検出可能であり、
変形を実現するべく通信システムのアンテナビームを決定するための手段、及び
変形による影響を受けるものとして決定されたアンテナビームを操作するため通信装置が変形を検出できるようにするのに充分であるものとして決定された時間全体にわたり動作可能な手段、
を含んで成る通信システムにおいて、
前記放射パターンを一定の時間にわたり変えることによって前記アンテナビームの放射パターンを改変することにより、前記一定の時間を、前記通信装置がサービスの中断なく遷移を検出できるようにするのに充分であるように決定する決定手段を備え、
これによって、放射パターン（３１１）が、第１のセクタのαセクタ信号を受取る旧セクタ構成から放射パターン（３１１）が隣接する第２のセクタのγセクタ信号を受取る新セクタ構成へのセクタ構成の遷移を変える手段が、次の手段
（ａ）放射パターン（３１１）が、二者択一的にγセクタ信号を提供され、その後γセクタ信号を再び受取る前にαセクタ信号を提供されることを許容する、
（ｂ）遷移エリア付近の第１のアンテナビームであって、放射振幅の減少まで第１のセクタのαセクタ信号を受取る第１のアンテナビームと、
第２のアンテナビームであって、この第２のアンテナビームの放射パターン（３１１）を後で再び正常に戻す前に、放射パターン（３１１）に前記新セクタ構成と結び付けられたセクタ信号が提供されるまで、かつ放射振幅の増加まで、第２のセクタのγセクタ信号を受取る第２のアンテナビームと、
を決定することによって、振幅テーパリング位相の間セクタ構成の遷移を変化させることを許容する、
（ｃ）前記放射パターン（３１１）が、遷移の間にα信号とγ信号とを同時に供給されることを許容する、
（ｄ）前記第２のアンテナビームの放射パターン（３１１）を後で再び正常に戻す前に、放射パターン（３１１）に前記新セクタ構成と結び付けられたセクタ信号が提供されるまで、かつ放射形状および／またはサイズの増加まで、γセクタ信号を受取るアンテナビームを決定することによって、位相調整位相の間セクタ構成の遷移を変化させることを許容する、
（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）の手段のうちの少なくとも１つまたは１つ以上の手段を含む方法。
【請求項１８】
信号マニピュレータの制御は、通信システム内の通信装置がその標準的動作アルゴリズムに従って第１の放射パターン構成から第２の放射パターン構成までの修正を検出できるようにするべく選択されている、請求項１７記載の通信システム。
【請求項１９】
通信装置が、
移動体無線ユニット、
基地局無線ユニット、
セルラー電話、
ページャ、及び
パーソナル通信サービス装置、
から成る群の中から選択されている、請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
放射パターントランスジューサが、
信号マニピュレータから電子信号を受理しそれらを組合わせて複数の放射信号を形成するビーム形成マトリクス、及び
各々のアンテナが複数の放射信号のうちの特定の１放射信号を受理し、信号を放射して複数の放射パターンのうちの少なくとも一部分を形成するアンテナアレイ、
を含んで成る、請求項１７記載の通信システム。
【請求項２１】
前記制御手段にはプロセッサベースのシステムが内含されている、請求項１７記載の通信システム。
【請求項２２】
前記制御手段には、第２の放射パターン構成内の１つの割当てとは異なる第１の放射パターン構成内の割当てをもつ放射パターンが第１の割当てと第２の割当ての間で交番するような形で、信号マニピュレータの動作を定義づける命令セットが内含されている、請求項１７記載の通信システム。
【請求項２３】
信号マニピュレータが、
少なくとも１つの制御可能なスイッチマトリクス、及び
複数の制御可能な減衰器、
から成る群の中から選択された回路を含んで成る、請求項２２記載の通信システム。
【請求項２４】
前記制御装置手段には、第２の放射パターン構成内の割当てと同じ第１の放射パターン構成内の割当てをもつ第２の放射パターンの振幅が増大する一方で第２の放射パターン構成内の割当てと異なる第１の放射パターン構成内の割当てをもつ第１の放射パターンの振幅が減少するような形で、信号マニピュレータの動作を定義づける１つの命令セットが内含されている、請求項１７記載の通信システム。
【請求項２５】
信号マニピュレータが複数の制御可能な減衰器を含んで成る、請求項２４記載の通信システム。
【請求項２６】
前記制御装置手段には、第２の放射パターン構成内の割当てとは異なる第１の放射パターン構成内の割当てをもつ放射パターンが第１の割当てを第２の割当てと組合せるような形で信号マニピュレータの動作を定義づけする１つの命令セットが内含されている、請求項１７記載の通信システム。
【請求項２７】
信号マニピュレータが、
少なくとも１つの制御可能なスイッチマトリクス、及び
複数の制御可能な減衰器、
から成る群の中から選択された回路を含んで成る、請求項２６記載の通信システム。
【請求項２８】
前記制御装置手段には、第２の放射パターン構成内の割当てとは異なる第１の放射パターン構成内の割当てをもつ第１の放射パターン及び第２の放射パターン構成内の割当てと同じ第１の放射パターン構成内の割当てをもつ第２の放射パターンが、第１の放射パターンと第２の放射パターンの間でヌルを移動させることによって再度方向づけされるような形で信号マニピュレータの動作を定義づけする１つの命令セットが内含されている請求項１７記載の通信システム。
【請求項２９】
信号マニピュレータは、
複数の制御可能なスイッチマトリクス及び複数の移相器、及び
制御可能なビーム形成マトリクス、
から成る群の中から選択された回路、
を含んで成る、請求項２８記載の通信システム。
【請求項３０】
ビーム形成マトリクスにはバトラーマトリクスが内含されている、請求項２９記載の通信システム。
【請求項３１】
制御装置手段には、第２の放射パターン構成内の割当てと同じ第１の放射パターン構成内の割当てをもつ第２の放射パターンの振幅が増大する一方で第２の放射パターン構成内の割当てと異なる第１の放射パターン構成内の割当てをもつ第１の放射パターンの振幅が減少するような形で信号マニピュレータの動作を定義づける１つの命令セットが内含されており、該命令セットは、第２の放射パターン構成内の割当てと異なる第１の放射パターン構成内の割当てをもつ第１の放射パターンが第１の割当てと第２の割当ての間で交番するような形で信号マニピュレータの動作を定義づけしている、請求項１７記載の通信システム。
【請求項３２】
制御装置手段には、第２の放射パターン構成内の割当てと同じ第１の放射パターン構成内の割当てをもつ第２の放射パターンの振幅が増大する一方で第２の放射パターン構成内の割当てと異なる第１の放射パターン構成内の割当てをもつ第１の放射パターンの振幅が減少するような形で信号マニピュレータの動作を定義づける１つの命令セットが内含されており、該命令セットは、第２の放射パターン構成内の割当てと異なる第１の放射パターン構成内の割当てをもつ第１の放射パターンが第１の割当てと第２の割当てを組合わせるような形で信号マニピュレータの動作を定義づけしている、請求項１７記載の通信システム。
【請求項３３】
制御装置手段には、第２の放射パターン構成内の割当てと同じ第１の放射パターン構成内の割当てをもつ第２の放射パターンの振幅が増大する一方で第２の放射パターン構成内の割当てと異なる第１の放射パターン構成内の割当てをもつ第１の放射パターンの振幅が減少するような形で信号マニピュレータの動作を定義づける１つの命令セットが内含されており、該命令セットは、第２の放射パターン構成内の割当てと異なる第１の放射パターン構成内の割当てをもつ第１の放射パターン及び第２の放射パターン構成内の割当てと同じ第１の放射パターン構成内の割当てをもつ第２の放射パターンが第１及び第２の放射パターンの間でヌルを移動させることによって再度方向づけされるような形で信号マニピュレータの動作を定義づけする、請求項１７記載の通信システム。
【請求項３４】
制御装置手段には、第２の放射パターン構成内の割当てと異なる第１の放射パターン構成内の割当てをもつ放射パターンが第１の割当てと第２の割当ての間で交番するような形で信号マニピュレータの動作を定義づけする命令セットが内含されており、該命令セットは、第２の放射パターン構成内の割当てと異なる第１の放射パターン構成内の割当てをもつ放射パターンが第１の割当てと第２の割当てを組合わせるような形で信号マニピュレータの動作を定義づけする請求項１７記載の通信システム。
【請求項３５】
第２の放射パターン構成で動作するべく変形中に通信装置を調整するための手段をさらに含んで成る請求項１７記載の通信システム。
【請求項３６】
変形内で使用するために通信装置を特定的に適合させることなく通信装置において検出可能な通信条件を提供するための手段が、操作用手段に含まれている、請求項１７記載の通信システム。
【請求項３７】
通信装置が、
移動体無線ユニット、
基地局無線ユニット、
セルラー電話、
ページャ、及び
パーソナル通信サービス装置、
から成る群の中から選択されている、請求項１７記載の通信システム。
【請求項３８】
変形による影響を受けるものとして決定されたアンテナビームが複数のアンテナビームを内含する場合、操作用手段には、アンテナビームを並行して操作するための手段が含まれており、該手段が第２のアンテナビームの放射の操作を第１のアンテナビームの放射の操作と並行して提供する、請求項１７記載の通信システム。
【請求項３９】
変形による影響を受けるものとして決定されたアンテナビームが複数のアンテナビームを内含する場合、操作用手段には、アンテナビームを逐次的に操作するための手段が含まれており、該手段が第１のアンテナビームの放射の操作が完了した後で第２のアンテナビームの放射の操作を提供する、請求項１７記載の通信システム。
【請求項４０】
変形による影響を受けるものとして決定されたアンテナビームが複数のアンテナビームを内含する場合、操作用手段には、アンテナビームの操作をカスケード式にするための手段が含まれており、該カスケード化手段が、第１のアンテナビームの放射の操作の開始後に第２のアンテナビームの放射の操作の開始を提供し、かつ第２のアンテナビームの放射の操作開始が第１のアンテナビームの放射の操作の終了以前に行なわれる、請求項１７記載の通信システム。
【請求項４１】
操作用手段には、変形による影響を受けるものとして決定されたアンテナビーム内の第２のアンテナビームアレイの信号の放射と第１のアンテナビームアレイの信号の放射を交番させる手段が含まれている、請求項１７記載の通信システム。
【請求項４２】
操作用手段にはさらに、通信装置が変形を検出できるようにするのに充分なものであると決定された時間が満たされた後で、変形による影響を受けるものとして決定されたアンテナビーム内で第２の放射パターン構成の信号を放射する手段が含まれている請求項４１記載の通信システム。
【請求項４３】
交番用手段には、第２の放射パターン構成の信号の交番された放射のドウエル時間を増大させる一方で第１のアンテナビームアレイの信号の交番された放射のドウエル時間を短縮させるための手段が含まれている、請求項４１記載の通信システム。
【請求項４４】
変形による影響を受けるものとして決定されたアンテナビームに複数のアンテナビームが内含されている場合、交番用手段にはさらに、第２のアンテナビーム信号の交番された放射のドウエル時間を短縮させることとは分離した、第１のアンテナビームの信号の交番された放射のドウエル時間の短縮用の手段が含まれている請求項４３記載の通信システム。
【請求項４５】
決定用手段は、振幅を減少させるべき第１のアンテナビーム、及び振幅を増大させられるべき第２のアンテナビームを決定する、請求項１７記載の通信システム。
【請求項４６】
操作用手段には、第２のアンテナビームの振幅を増大させる一方で第１のアンテナビームの振幅を減少させる手段が含まれている、請求項４５記載の通信システム。
【請求項４７】
操作用手段にはさらに、通信装置が変形を検出できるようにするのに充分なものであると決定された時間が満たされた後で、変形による影響を受けるものとして決定されたアンテナビーム内で第２のアンテナビームアレイの信号を放射する手段が含まれている請求項４６記載の通信システム。
【請求項４８】
操作用手段には変形による影響を受けるものとして決定されたアンテナビーム内で複合信号を放射するための手段が含まれており、ここで該複合信号は第１のアンテナビームアレイの信号及び第２のアンテナビームアレイの信号の放射を内含している請求項１７記載の通信システム。
【請求項４９】
操作用段階にはさらに、通信装置が変形を検出できるようにするのに充分なものであると決定された時間が満たされた後で、変形による影響を受けるものとして決定されたアンテナビーム内で第２のアンテナビームアレイの信号を放射する手段が含まれている請求項４８記載の通信システム。
【請求項５０】
操作用手段には、第２のアンテナビームアレイが実質的にエミュレートされてしまうまで変形による影響を受けるものとして決定されたアンテナビーム内の第１のアンテナビームアレイの信号を変動させるための手段が含まれており、ここで信号の変動によって、放射パターン構成内にヌル及びピークが作り出される、請求項１７記載の通信システム。
【請求項５１】
操作用手段にはさらに、通信装置が変形を検出できるようにするのに充分なものであると決定された時間が満たされた後で、変形による影響を受けるものとして決定されたアンテナビーム内で第２のアンテナビームアレイの信号を放射するための手段が含まれている請求項５０記載の通信システム。
【請求項５２】
操作用手段には、
変形による影響を受けるものとして決定されたアンテナビーム内の第２のアンテナビームアレイの信号の放射と第１のアンテナビームアレイの信号の放射を交番させるための手段、
第２のアンテナビームの放射振幅を増大させる一方で第１のアンテナビームの放射振幅を減少させるための手段、
変形による影響を受けるものとして決定されたアンテナビーム内で複合信号を放射するための手段であって、ここで該複合信号が第１のアンテナビームアレイの信号及び第２のアンテナビームアレイの信号の放射の同時伝送を提供する手段、及び
第２のアンテナビームアレイが実質的に満たされてしまうまで変形による影響を受けるものとして決定されたアンテナビーム内の第１のアンテナビームアレイの信号を変動させるための手段であって、ここで信号の変動によって、放射パターン構成内にヌル及びピークが作り出される手段、
から成る群の中から選ばれた少なくとも２つの実施態様が内含されている、
請求項４５記載の通信システム。
【請求項５３】
複数の入力信号が、前記遷移システムの予め定義されたエリアと結びつけられた複数の放射パターンを形成する電磁波に転換されるセクター成形遷移システムにおいて、
複数の放射信号を前記電磁波に転換し前記複数の放射パターンを結果としてもたらすアンテナアレイ、
前記複数の入力信号を前記複数の放射信号に組合せ、前記複数の放射信号を前記アンテナアレイまで導く、前記アンテナアレイに結合されたビーム形成マトリクス、
通信機器から前記複数の入力信号を受理し、前記複数の入力信号を前記ビーム形成マトリクスまで制御可能な形で導く、前記ビーム形成マトリクスに結合された制御可能な切換え用機器、及び
前記制御可能な切換え用機器に対し制御信号を提供する、前記制御可能な切換え機器に結合されたプロセッサベースのシステムであって、前記制御信号が、第１の放射パターン構成を第２の放射パターン構成まで変形する前記複数の放射パターンを結果としてもたらすべく前記複数の入力信号を前記ビーム形成マトリクスへと導くように前記制御可能な切換え用機器を制御し、前記変形は、前記変形による影響を受ける前記遷移システム内のセルラー電話をユーザーが適合することなく前記改変を検出できるような形で行なわれる、
プロセッサベースのシステム、
を含み、
前記制御可能な切換え用機器が、複数の（１×Ｎ）スイッチマトリクスを含んで成り、前記複数の（１×Ｎ）スイッチマトリクス内の（１×Ｎ）スイッチマトリクスの数は、前記複数の入力信号内の前記入力信号の数に等しく、Ｎは前記複数の放射パターン内の放射パターン数に等しい、遷移システム。
【請求項５４】
前記ビーム形成マトリクスには、複数の信号コンバイナが含まれ、該複数の信号コンバイナ内の信号コンバイナの数はＮに等しく、前記複数の信号コンバイナ内の各信号コンバイナが前記複数の（１×Ｎ）スイッチマトリクス内の各々の（１×Ｎ）スイッチマトリクスに結合されている、請求項５３記載の遷移システム。
【請求項５５】
前記複数の放射パターン内の１つの放射パターンが第１の放射パターン信号と第２の放射パターン信号の間で交番するような形で前記制御信号が前記複数の（１＋Ｎ）スイッチマトリクスを制御する、請求項５４記載の遷移システム。
【請求項５６】
前記制御信号は、前記複数の放射パターン内の１つの放射パターンが第２のＰＲ信号と第１の放射パターン信号を組合わせるような形で前記複数の（１×Ｎ）スイッチマトリクスを制御する、請求項５５記載の遷移システム。
【請求項５７】
複数の入力信号が、前記遷移システムの予め定義されたエリアと結びつけられた複数の放射パターンを形成する電磁波に転換されるセクター整形遷移システムにおいて、
複数の放射信号を前記電磁波に転換し前記複数の放射パターンを結果としてもたらすアンテナアレイ、
前記複数の入力信号を前記複数の放射信号に組合せ、前記複数の放射信号を前記アンテナアレイまで導く、前記アンテナアレイに結合されたビーム形成マトリクス、
前記ビーム形成マトリクスに結合された複数の制御可能な操作装置、
通信機器から前記複数の入力信号を受理し、前記複数の入力信号を前記複数の制御可能な操作装置を通して前記ビーム形成マトリクスへと導く、前記複数の制御可能な操作装置に結合されたスプリッタ、及び
前記ビーム形成マトリクスにより受理される前に前記複数の入力信号を操作するべく前記複数の制御可能な操作装置に制御信号を提供する、前記複数の制御可能な操作装置に結合されたプロセッサベースのシステムであって、前記制御信号が、第１の放射パターン構成から第２の放射パターン構成まで進行する複数の放射パターンを有し、この進行は、前記改変による影響を受ける該遷移システム内のセルラー電話がユーザーによる適合なく前記改変を検出できるような形で行なわれる、プロセッサーベースシステム、
を含み、
前記スプリッターが、複数の（１×Ｎ）スイッチマトリクスを含んで成り、前記複数の（１×Ｎ）スイッチマトリクス内の（１×Ｎ）スイッチマトリクスの数は、前記複数の入力信号内の前記入力信号の数に等しく、Ｎは前記複数の放射パターン内の放射パターン数に等しい、遷移システム。
【請求項５８】
前記ビーム形成マトリクスには、複数の信号コンバイナが含まれ、該複数の信号コンバイナ内の信号コンバイナの数はＮに等しい、請求項５７記載の遷移システム。
【請求項５９】
前記複数の制御可能な操作装置が、複数の減衰器を含んで成り、その中の減衰器の数はＮにＭを乗じた数に等しく、ここでＭは前記複数の入力信号内の入力信号の数であり、各々の信号コンバイナは前記複数の減衰器内のＭ個の減衰器のグループに結合され、前記Ｍ個の減衰器のグループのうちの各々の減衰器は（１×Ｎ）スイッチマトリクスの別々のスイッチマトリクスに結合されている、請求項５８記載の遷移システム。
【請求項６０】
前記複数の放射パターン内の１つの放射パターンが第１の放射パターン信号と第２の放射パターン信号の間で交番するような形で前記制御信号が前記減衰器を制御する、請求項５９記載の遷移システム。
【請求項６１】
前記複数の放射パターン内の第２の放射パターンの振幅が減少する一方で前記複数の放射パターン内の第１の放射パターン信号の放射振幅が増大するような形で、前記制御信号が前記減衰器を制御する、請求項５９記載の遷移システム。
【請求項６２】
前記複数の放射パターン内の放射パターンが第１の放射パターン信号を第２の放射パターン信号と組合せるような形で、前記制御信号が前記減衰器を制御する請求項５９記載の遷移システム。
【請求項６３】
前記複数の制御可能な操作装置が、複数の移相器を含んで成り、前記複数の移相器内の移相器の数は、ＮにＭを乗じた数に等しく、ここでＭは前記複数の入力信号内の入力信号の数であり、各々の信号コンバイナは前記複数の移相器内のＭ個の移送器のグループに結合され、前記Ｍ個の移送器のグループのうちの各々の移送器は（１×Ｎ）スイッチマトリクスの別々のスイッチマトリクスに結合されている、請求項５８記載の遷移システム。
【請求項６４】
前記複数の放射パターン内の第２の放射パターン信号が縮小する一方で前記複数の放射パターン内の第１の放射パターン信号の放射振幅が拡張するような形で、前記制御信号が前記移相器を制御し、第１の放射パターン及び第２の放射パターンの拡張及び縮小が、２つの放射パターンのヌルを移動させることによって行なわれる、請求項６３記載の遷移システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願
ここで以下の同時係属共通譲渡米国特許出願に対する参照が指示される：  セルラーシステムに対する改善された制御の方法及び装置、１９９６年１月３日付第０８/５８２,５２５号；アンテナ展開セクターセル整形システム及び方法、１９９７年１月２７日付第０８/７８６,７２５号；アンテナ展開セクターセル整形システム及び方法、１９９７年９月５日付第０８/９２４,２８５号；特定入力用独立セクターマッピング、１９９７年１１月１３日付第０８/９７０,１２１号。なおこれらの出願の開示は、本書に参考文献として内含されている。
【０００２】
発明の技術分野
本発明は、セクター化されたセルラー通信システム、より特定的には、多重セクターセル内の調整可能なセクター構成間で遷移を提供するためのシステム及び方法に関する。
【０００３】
発明の背景
セルラー通信がより広く使用されるようになってくるにつれて、個々のユーザー及び呼出しの数は増大している。セルラー通信利用の増加により、セルラーシステム上の異なるユーザー間の妨害の機会も増大している。このような妨害は、ユーザー数の多さそして利用可能なセルラー通信セル（セル）及び周波数帯域、時分割及び／又は識別コード（ここでは集合的にチャネルと呼ぶが、これらの「チャネル」を区別する上で、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）の周波数帯域、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）のタイムスロット、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）の擬似ランダムコードなどを利用することもできる）に限りがあるために不可避的なものである。
【０００４】
当初実現されたように、セルラー通信システムは、各セルが３６０°の半径内で各チャネルを使用できるオムニトランクに分割されてきた。セルによるサービスを受けるエリアの重複のため、２つのセル間の半影内で１つのセルを利用する発呼者は、両者共が同じチャネル上にある場合、もう１つのセルを利用する発呼者を妨害し得る。この妨害を避けるため、１つのセル内で発呼者により利用されるチャネルは、任意の隣接セル内のその他のいずれの発呼者に対ししても無効化されなくてはならなくなるだろう。全ての隣接するセル上でこのようなチャネルを無効化することにより、現在使用されているものよりも多くのセルが、その他の発呼者にとって当該発呼者のチャネルを利用できないものにすることになるだろう。妨害を回避するためのチャネルのこのような無効化は、セル資源の過少利用ならびに利用可能なチャネルの涸渇を導くものであることが認識された。
【０００５】
このような過少利用を避けるため、当該技術分野においては、隣接セル内の発呼者が同じチャネルを同時に利用しない傾向に向わせるような形で異なるセルに異なるチャネルセットを割当てる再使用パターンが採用された。しかしながら、このような再使用パターンに付随する問題点としては、いずれか２つのセルによるチャネル使用の重複がないような形でチャネルを利用するセル再使用パターンを新規作成することのむずかしさ、ならびにこのような再使用パターンを実現する上で使用するために利用可能なチャネル数の制限、などがある。
【０００６】
符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムにおいては、ユーザーは、同じ周波数帯域を利用する一方で、異なるコード及び／又は同じコードの異なる時間的遅延を使用することにより、互いから分離されている。この同一周波数帯域の使用のため、システムが複数のユーザーの負荷を受けた状態になるにつれて、１人のユーザーともう１人のユーザーの間に重大なトラヒック妨害が存在し、システムの容量を制限する可能性がある。標準的に全てのセルが同じ周波数を再使用することから、セル同士の妨害を含むＣＤＭＡネットワークに固有の問題がいくつか存在する。任意の特定の加入者ユニットの場所における順方向リンク（１つのセルサイトから加入者端末までの伝送）は、多くのセルからの妨害を受ける可能性がある。これらの一部分は、加入者ユニットとチャネル切換え状態にある所望のセルであるだろう。その他のセルは、加入者ユニットとチャネル切換え状態となり得ないものの加入者ユニットが受信していた信号を妨害することになるセルとなる。そのセクタのカバレッジのエリア内にある加入者ユニットからならびにその他のセルのサービスを受けている加入者ユニットからの信号をセルサイドが受信する逆方向リンク（加入者端末からセルサイトへの伝送）上でも類似の問題が発生する。このタイプの妨害は、一定の与えられたセクタの容量を制限する。
【０００７】
オムニセルの３６０°の構成の中でその他のユーザーによりひき起こされる妨害の問題を低減する目的で、セル内で利用可能な各チャネルが、セルすなわちセクタ化されたセルを中心とした１２０°の半径方向カバレッジのエリア内でのみ通信するような形で、セルも１２０°のセクタへ分割されてきた。しかしながら、オムニセル３６０°構成からセクタシステムに移行することに伴う問題点は、セルを１２０°のセクタに分割した結果として、各セクタ内でチャネルの３分の１しか利用できないという点にある。この結果、オムニセル３６０°構成において利用可能なものに比べ特定の１セルセクタ内の全呼出し容量は縮小されることになる。これは、特定のセクタ内のチャネルの全てが現在ユーザーによって利用されている場合、その同じセル内のもう１つのセクターの中で利用可能なチャネルが、負荷を受けたセクター内に居る新たな発呼者にとって利用可能でないかもしれないからである。例えば、オムニセルが６０本のチャネルを有し、１つのセクターシシステムが３つの１２０°セクタに分割される場合、各々のセクタは２０チャネルしかもたない。セクタ１の中で使用されているチャネルが２０本あり、２１番目のユーザーがアクセスを試みた場合、このユーザーは、そのセクタ内に利用可能なチャネルがないためにセルにアクセスできないことになる。これに対して、オムニセル３６０°構成では、全てのチャネルが定義上そのセル全体にわたり潜在的に利用可能であることから、２１番目のユーザーは、セルにアクセスできていることになる。
【０００８】
当然のことながら、１つの解決法は、セルにおいて合計チャネル数に追加を行なうことであるかもしれない。しかしながら、この解決法は、チャネルの追加がセル再使用パターンの樹立をさらに複雑にするという点で望ましくないものである。その上、セクタあたりのチャネル数が増大するにつれて、妨害事象の可能性も同様に増加する。
【０００９】
同様にして、チャネルの追加はセル内部のエネルギー密度を増大させ、このようにして、搬送波対妨害比を減少させ、結果として信号品質をより低いものにする。例えば妨害制限されたＣＤＭＡシステム内では、その中を発信源とする呼出しを取扱うのに充分な容量を提供するため、セクタ内で追加のコード（チャネル）を利用することができるが、信号劣化がみられることになる。従って１つのセクタ内でコードの数、ひいてはサービスを受ける加入者ユニットの数を、望ましい通信品質が維持できるような数に制限することが好ましい。
【００１０】
セクタの負荷は、一定ではなくむしろ往々にして巡回的又は動的である。例えば、一日のある時間、例えば通勤時間中、都市幹線道路を包含するセクタといったような特定のセクタは、一日の他の時間帯に比べより多くのユーザーにサービス提供する可能性がある。従って、特定の時間帯の間、特定の１セクタ又は複数のセクタは、その他の時間帯ではセルのカバレッジのエリア全体を通してより均質に広がったときにセルの容量がより良く利用される可能性があるのに対し、全てのユーザーに対しサービス提供するために容量の増加を必要とする可能性がある。
【００１１】
従って、セルの放射パターン内で特定のエリアに対し増大した容量を提供する目的でセクタを動的に整形可能にすることができるようにすることによって、セルラー容量をより有効に使用することが有利であると思われる。これは、そのセル又は個々のセルセクタ内での合計チャネル数を実際に増大させることなく、その特定のエリアが潜在的に利用可能であるチャネルをより多くすることによって行なうことができる。理想的には、整形可能なセクタは、セルを中心として半径方向にセクタをサイズ決定できる適切な手段を提供するように狭いビームで構成されることになる。このような狭いビームを実現するシステムは、本書に参考として内含されている「角度ダイバーシチを伴う狭ビームアンテナ」という題の米国特許第５,５６３,６１０号の中に記述されている。セル付近に並行ビーム及びチャネル管理を内含するこのようなシステムの管理は、「セルラシステム全体にわたり改善された制御のための方法及び装置」という名称の上述の同時係属共通譲渡米国特許出願の中で開示されている。
【００１２】
しかしながら、整形可能なセクターを提供するシステムにおいては、通信に不利な影響を与えることなくこのようなセクタの動的調整を提供することが望ましい。具体的には、１つのセクタの動的調整は、結果として、セクタの影響エリアの変化につれた通信の低下をもたらすべきではない。例えば、その形状を改変すべきである（すなわちその影響エリアが調整されるべきである）セクタ内を無線通信が進行中である場合、標準的には、セクタの再整形を通してその加入者ユニットとの通信を維持することが望ましい。このような通信の維持には、新しい影響エリアはもはや加入者ユニットを包含していないもののその加入者ユニットがあたかも再整形されたセクタの影響エリア内にあるかのように加入者ユニットにサービス提供し、このようにして加入者ユニットを包含する新しい影響エリアをもつ異なるセクターへの加入者ユニットのチャネル切換えなどをひき起こすことが必要とされ得る。
【００１３】
従って、当該技術分野においては、より多くのユーザーにサービス提供する能力及びより高い電信中継回線効率を提供するためセルセクタの形状を動的に調整するためのシステム及び方法に対するニーズが存在する。さらに当該技術分野においては、遷移中にサービス提供を受ける通信に対する不利な影響を及ぼさないような形でセルセクター形状の動的遷移が提供される必要性もさらに存在している。
【００１４】
発明の概要
これらの及びその他の目的、特徴及び技術的利点は、セルにおいて利用可能であるさまざまなセクター構成の間で平滑に遷移するシステム及び方法によって達成される。本発明のシステム及び方法の目的は、通信網内の加入者ユニットに対するサービスの混乱をひき起こし得るセルのセクタ構成の急激な変化を避けることにある。従って、本発明に従うと、セクタの遷移は緩和つまりフェードインされ、このようにして加入者ユニットは変化するセクタ構成を検出し、それに相応して反応することができる。このようにして加入者ユニットは、セクタ構成の変化による呼出しドロップ、音質不良、呼出し発信不良などといった不利な影響を受けない。
【００１５】
緩和されたセクタ遷移は、好ましくは、望ましいセクタを合成するのに使用される狭いアンテナビーム又はその他の適応アンテナパターンと結びつけられた信号のディザリング、ブレンディング、テーパリング及び調整を含む技術によって、本発明により達成される。従って、本発明の好ましい実施態様においては、セクタ構成間の遷移を緩和するためにタイムディザリングが使用される。狭アンテナビーム合成セクタで本発明に従ってタイムディザリングが利用される場合、セクタ信号は、加入者ユニットが新しいセクタ構成を考察しこれに反応できる充分な時間を得るように旧セクタ構成と新セクタ構成の間で前後に「ピンポン伝送」するように、狭いアンテナビームから急速なタイムディザリングで同報通信される。この好ましい実施態様に従ったタイムディザリングには、単一のアンテナビーム上でまずは１つのセクタ信号を、そして次にもう１つのセクタ信号を交番で伝送することが関与している。さらに遷移を緩和するためには、遷移期間中に、セクタ上のドウエル時間を新セクタについては漸進的に増大させ、旧セクタについては短縮させることができる。利用可能な代替的な方法は、遷移プロセス全体を通してドウエル時間を一定に保つことである。
【００１６】
本発明の代替的実施態様では、セクタ構成間の遷移を緩和するために振幅テーパリングが利用される。振幅テーパリングが狭アンテナビーム合成セクタで本発明に従って利用される場合、新しいセクタについてのセクタ信号振幅レベルは漸進的に増大させられ、一方旧セクタについてのセクタ信号振幅レベルは低減される。漸進的振幅テーパリングの使用は、加入者ユニットに対し新しい構成を考察し、これに反応する充分な時間を与える。
【００１７】
本発明のもう１つの代替的実施態様は、セクタ構成間の遷移を緩和するべくセクターブレンディングを利用する。セクタブレンディングが本発明に従って狭アンテナビーム合成セクタで利用される場合、多数のセクタ信号が同時に単一アンテナビーム上で伝送されて、新セクタ構成を考察しそれに対し反応する充分な時間が加入者ユニットに与えられることになる。従って、セクタブレンディングは実際には、遷移期間中の特定のアンテナビームに対する多重セクタの「同時放送」である。
【００１８】
本発明のもう１つの代替的実施態様は、セクタ構成間の遷移を緩和するために位相調整を利用する。位相調整が本発明に従ってセクターを合成するのに用いられる狭アンテナビームで利用される場合、望ましいヌル及び／又はピークをもつ変動するアンテナパターンが、セクター遷移を助けるために用いられる。１つのセクタのさまざまなアンテナビームの信号間の位相調整すなわちベクトル制御を用いることによって、呼出しのドロップ無くセクタ遷移を完了するのに必要とされるチャネル切換えを容易にする目的で、遷移エリアの方向に特定のセクタについてヌルをステアリングすることが可能である。
【００１９】
代替案として記述したものの本発明のセクタ遷移技術と組合わせて柔軟なセクタ遷移を提供することも可能であることがわかるだろう。例えば、旧及び新セクタ構成の間で前後にセクタの信号を「ピンポン伝送」することと組合せてセクタの振幅レベルを漸進的に調整するためにタイムディザリング及び振幅テーパリングの組合せを使用することが可能である。この組合わされた技術のタイムディザリングには、セクタを前後に切換えること及び／又は利得レベルを前後に切換えることが内含されている可能性がある。
【００２０】
本発明の技術的利点は、セルの負荷が動作中に変化するにつれて、セクター方位ポイント角度及び／又はセクタビーム幅の調整といったようにセルのセクタ構成も又、セクタ再構成中の進行中の通信に対し望ましくない効果をひき起こすことなくこれらの負荷変化に合うように動的に調整され得る、という点にある。本発明のさらなる技術的利点は、ネットワークによってサポートされている通信又はそのときセルのサービス提供を受けている通信にとって最も望ましいセクタの緩和された再構成を提供する目的でさまざまな技術又はその組合せからセクタ遷移技術を選択することができるという点にある。例えば、加入者ユニットがＣＤＭＡ技術を用いてセルのベーストランシーバユニット（ＢＴＳ）と通信状態にある場合、ＣＤＭＡ加入者ユニットの負荷は妨害制限されていることから上述のセクタブレンディング技術の使用が望ましい可能性があり、加入者ユニットによる望ましいチャネル切換え要求をトリガーするために、ブレンドされたセクタに起因する増大したエネルギーを利用することができる。ＴＤＭＡ又はＧＳＭを使用するデジタルユニット又はアナログユニットといったような加入者ユニットがセルのＢＴＳと通信状態にある場合、呼出しの質を望ましいしきい値より低くドロップさせることなく、かつ呼出しをドロップさせることなく、ユニットがセクタ信号の損失を検出したことに基づいて、加入者ユニットによるチャネル切換え要求をトリガーするべく上述のタイムディザリング及び振幅技術の使用が望まれる可能性がある。
【００２１】
上述の技術がいずれかの特定の通信スキームすなわちＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡでの使用に制限されず、あらゆる通信スキーム又は規準のために利用可能であることがわかるだろう。当然のことながら、本発明の遷移技術は、例えば通信網のもう１つのセクター又はセルへの加入者ユニットのチャネル切換えを制御するため、ＢＴＳ又は移動体切換え局（ＭＳＯ）加入者ユニット制御を含むその他の制御技術と組合せた形で利用できるものである。
【００２２】
以上では、以下の本発明の詳細な説明をより良く理解することができるようにするため、本発明の特徴及び技術的利点をかなり広範に概略的に記述した。本発明の付加的な特徴及び利点については、以下で記述されており、これらは本発明の請求の範囲の主題を成すものである。当業者であれば、開示された概念及び特定の実施態様が、本発明の同じ目的を実施するためにその他の構造を修理又は設計する上での基礎として容易に利用できるものであることがわかるはずである。同様に、当業者であればこのような等価の構造が、添付の請求の範囲で設定されているような本発明の精神及び範囲から逸脱するものでないこともわかるはずである。
【００２３】
本発明及びその利点をさらに完全に理解するため、ここで添付図面と組合わせて考慮される以下の記述を参照されたい。
【００２４】
好ましい実施態様の説明
無線通信サービスが、同時加入者ユニットからの望ましくない妨害レベルのない充分な通信容量を提供する一方で１つのエリアの広範なカバレッジを提供するためにさまざまなスキームを利用していることがわかるだろう。これらのスキームには、セクター化、周波数再利用パターン及び多重アクセス制御例えばＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ及びＣＤＭＡを含む特定のアンテナ放射パターンの使用が内含されている。
【００２５】
図１に注意を喚起すると、放射パターン１１１として全方向に信号を放射し、かつ／又は受信するアンテナ構造１０１をもつセル１００を内含するセルラーシステムが示されている。ここでは、セル１００内で使用するため、特定のチャネル又はチャネルセットを割当て、このようにして隣接するセル（図示せず）内で異なるチャネルセットを使用できるようにすることが可能である。従って、多数のユーザーに対する同時通信を提供しながら広い地理的エリアにサービスを提供することができる。すなわちユーザーは、もう１つのセル内のユーザーが同時にその他のセルに結びつけられたチャネルを使用する一方で、放射パターン１１１全体を通してどこででもセル１００に割当てられたチャネルを利用することができる。
【００２６】
しかしながら、改善された信号及び／又はより多くの容量を提供するためには、無線通信エリアの一領域を細分することができる。例えば、図２Ａを参照すると、放射パターン２１１ａ、２１２ａ及び２１３ａとして３つのセクタ内で信号を放射及び／又は受理するアンテナ構造２０１をもつセル２００を内含する１つのセクタ化されたセルラシステムが示されている。それぞれ放射パターン２１１ａ、２１２ａ及び２１３ａと結びつけられたα、β及びγセクタといったように、セクタ信号が、放射パターンと結びつけられている場合、図２Ａのセルはセクタトランクセルサイトであり、ここで、利用可能なチャネルは、セクタ間で分割されている。従って、一つの与えられたチャネルは、セルサイトの１つのセクタ内でのみ利用され得る。例示された３つのセクタ化されたシステムの場合、チャネル使用は、セルセイトを中心として１２０°の半径に制限される。
【００２７】
重複しない同じチャネルを使用するセクタを提供するべく隣接するセルサイトを配置できることから、セクタ化されたセルサイトの利用はより大規模なチャネル再使用を提供する。同様にして、特定の信号の放射は、加入者ユニットがあるセクタ内に制限されていることに起因して、セクタ内のエネルギー密度は低下させられ、信号対雑音条件は改善され、このようにして容量も改善される。しかしながら、このより大規模なチャネル再使用には、特定のセクタ内でのチャネル利用可能性の低下という代償が伴う。例えば、オムニトランクセルサイト内で６０本のチャネルが使用される場合、（当然のことながら隣接するセルサイトでのその同時利用に起因してチャネルが利用不可能にされていないことを条件として）セル内の任意の点で６０本のチャネルが利用可能である。一方６０本のチャネルが１つのセクタートランクセルサイト内で使用される場合、これらのチャネルは、セクタ間で分割されることになり、特定のセクタと結びつけられたチャネルのみがそのセクタ内の任意の点で利用可能となる。当然のことながら、以上の論述では、提示されている考え方を単純化する目的で、多数のセクタ又はセル内での通信が満足のいく形で達成されうるように通信装置を位置づけする可能性は無視されているということがわかるだろう。
【００２８】
しかしながら、セクタの負荷は往々にして一定ではなくむしろ巡回的又は動的である。従って、一日のある時間、例えば通勤時間中、都市幹線道路を包含するセクタといったような特定のセクタは、一日の他の時間帯に比べより多くのユーザーにサービス提供する可能性がある。従って、特定の時間帯の間、セルの特定の１エリア又は複数のエリアは、その他の時間帯ではセルの有効範囲エリア全体を通してより均質に広がったときにセルの容量がより良く利用される可能性があるのに対し、全てのユーザーにサービス提供するために容量の増加を必要とする可能性がある。
【００２９】
図２Ｂを参照すると、図２Ａのセクタ化されたセルが、特定の負荷パターンにより要求されるとおりの利用可能な容量を分散するべく適合されたセクタをもつ状態で示されている。ここで、αセクタと結びつけられた放射パターン２１１ｂは、６０°の方位ビームであり、γセクタと結びつけられた放射パターン２１３ｂは、１８０°の方位ビームであり、一方、βセクタと結びつけられた放射パターン２１２ｂは、１２０°の方位ビームである。図２Ａの放射パターン２１１ａによるサービス提供を受ける同じエリアと比べて増大した容量が、図２Ｂの放射パターン２１３ｂの一部分及び放射パターン２１１ｂのサービス提供を受けるセル２００のエリア内に提供されている。これは、αセクタのものに追加したγセクタのチャネル利用可能性に起因するこのエリア内で利用可能なチャネル数の増加によるものである。同様にして、図２Ａのセル内の同じエリア内に比べて図２Ｂの放射パターン２１１ｂによるサービス提供を受けるエリア内では増大した容量が見られるが、これは、この比較的小さいエリア外の加入者ユニットが、図２Ａのαセクタの容量を利用するように位置づけされることになる図２Ｂのγセクタのサービス提供を受けるセル２００のエリア内でαセクタのチャネル上の通信を樹立又は維持することができないと思われるからである。
【００３０】
セルの変化する負荷条件にサービス提供し、従ってセル容量の使用をより効率良くするためには、セクタの動的構成が望まれる。従って、特定の負荷パターンのために望ましい容量分布を提供するものとして決定された図２Ａのものといったような第１のセルセクタ構成を、後続する負荷パターンのための望ましい容量分布を提供するものとして決定された図２Ｂのものといったような第２のセルセクタ構成に合わせてセルが動作している間に調整することが可能である。このようにして、通信システムは、セル又は個々のセルセクタ内のチャネル合計数を実際に増大させることなく、その特定のエリアがより多くのチャネルを潜在的に利用できるようにすることによって、セルの放射パターン内の特定のエリアに対し増大した容量を提供することができる。
【００３１】
理想的には、整形可能なセクタは、セクタをさまざまなサイズ及び／又は形状で合成することのできる適切な手段を提供するべく多数の狭ビームで構成されることになる。このような狭ビームを実現するシステムは、単一のマルチビームアンテナ構造で構成されていてもよいし、あるいは、多数の狭ビームを提供するべく適合されセル内の望ましいエリアを照明するように配置されたさまざまな整相列アンテナパネルといったような複数の放射構造を内含していてもよい。本発明に従って利用されるアンテナビームを作り出すための整相列の使用については、以下で図４Ｂを参照しながら論述する。当然のことながら、望まれる場合、セルのエリア内で信号の制御された放射を可能にするその他の適応アンテナシステムを本発明に従って利用することも可能である。
【００３２】
ここで図３を参照すると、放射パターン３１１〜３２２として１２の狭ビーム内で信号を放射しかつ／又は受信するアンテナ構造３０１をもつセル３００を内含するマルチビームセルラシステムが示されている。セクタ信号すなわちセクタに結びつけられたチャネルを支持する信号をセル３００といったようなマルチビームセルの適切なビームに提供することによって、図１、２Ａ及び２Ｂの中で例示されているもののようなさまざまなセルラーシステムの放射パターンを合成することが可能である。例えば、セル１００の全方向放射パターンは、各アンテナビームに対し１つのセクタ信号又は全てのセクタ信号を提供することによって合成することができる。同様にして、図２Ａの３つのセクタ化された放射パターンは、ビーム３１１〜３１４にαセクタ信号を、ビーム３１５〜３１８にβセクタ信号を、またビーム３１９〜３２２にγセクタ信号を提供することによって合成することができる。代替的には、ビーム３１３にαセクタ信号を、ビーム３１５〜３１８にβセクタ信号を、そしてビーム３１９〜３２２及びビーム３１１及び３１２にγセクタ信号を提供することによって、図２Ｂの３つのセクタ化された放射パターンを合成することができる。
【００３３】
ただし、図２Ａ及び２Ｂに示されているものの間といったように、セクタ構成の急激な変化が加入者ユニットの望ましくないサービス提供をひき起こす可能性があるということがわかるだろう。例えば図２Ａの放射パターン２１１ａ内で動作する加入者ユニット２５０は、加入者ユニット２５０が放射パターン２１３ｂ内で動作する図２Ｂのものへとセクタ構成が瞬時に変わった場合に、受容できない通信条件に遭遇したりさらにはセル２００のＢＴＳによるサービスからドロップされる可能性さえある。従って、本発明は、例えば、差し迫ったセクタ再構成を検出し相応して応答するべく、影響を受けている加入者ユニットに充分な時間を提供することなどによって、通信条件を望ましいレベルに維持できるようにするためシステム及び方法をこのようなセクタ構成間で柔軟に遷移するためのシステム及び方法を提供する。
【００３４】
ここで図４Ａを参照すると、本発明の技術に従ったセクタの遷移における使用に適した回路の好ましい実施態様が示されている。図４の回路がスイッチマトリクス、減衰器（「減衰器」という語が使用されているものの、減衰及び／又は増幅による信号利得が例示された回路により調整され得るということも理解されたい）、コントローラの制御下で動作する移相器を内含することがわかるだろう。この回路は、例示されたコンバイナと組合わせて、本発明の緩和された遷移技術のいずれか又はそれらの任意の組合せを提供するべく動作させることができる。
【００３５】
図４Ａに例示されているのは、スイッチマトリクス４１１〜４１３、調整可能な減衰器４３１〜４３９、調整可能な移相器４５１〜４５９、及び信号コンバイナ４２１〜４３２である。本発明に従って利用される調整可能な減衰器は、信号減衰のための調整可能な抵抗負荷及び信号利得のための調整可能な線形電力増幅器といったようなあらゆる形態の信号利得調整用装置であってよい。調整可能な移相器は、デジタル信号処理、同相及び直角位相（Ｉ/Ｑ）組合せ回路、信号経路内外の伝送ケーブルの予め定められた長さの切換えなどを利用することができる。
【００３６】
α、β及びγセクタと結びつけられた３つの入力のみが示されているものの、図４Ａに例示された回路は、無線通信サービスのセクタ信号と結びつけられた任意の数の入力について拡大縮小できるということがわかるだろう。例えば、セクタ入力の数は、ＢＴＳトランシーバ機器がそのように規定している場合、セクタ信号ダイバーシチを提供するため、図示したものの２倍にすることができる。同様にして、アンテナビームの数Ｎは、当然のことながらこれらのビームの数及びサイズがビームを使用して合成されたセクタの特性に直接影響を及ぼすということを認識した上で、あらゆる数であってよい。
【００３７】
望ましい放射パターンを合成するためには、図４Ａの回路は、望ましい放射パターンすなわちセルサイト送信機のセクタ出力と結びつけられた特定の入力を、望ましい放射パターンを生成するものとして決定された選択された数のアンテナビームに切換えるように動作する。例えば、図４Ａの好ましい実施態様のビーム数Ｎが１２であり、第１のサービスの入力の数が３である場合、スイッチマトリクス４１１〜４１３を適切に切換えることにより図２Ａに例示されているとおりに３セクタのセルを合成することができる。図２のセクタ２１１ａに対応するエリア内にαセクタ信号を提供するためには、図３のビーム３１１〜３１４に対応するアンテナビーム１〜４に対しαセクタ信号を提供するべくスイッチマトリクス４１１が操作される。同様にして、それぞれスイッチマトリクス４１２及び４１３の操作を通してβセクタ信号の信号は図３のビーム３１５〜３１８に対応するアンテナビーム５〜８に提供され、γセクタ信号の信号は図３のビーム３１９〜３２２に対応するアンテナビーム９〜１２に提供される。
【００３８】
従って、合成されたセクタのセクタ幅及び方位角は、セクタ信号と結びつけられたビーム数及びそのビーム幅の関数である。同様にして、セクタの方向性は、セクタを合成するために選択された特定のビームの関数である。従って、これらの属性は、アンテナビームの選択を通して改変することができる。
【００３９】
ビームに対する信号の切換えは、上述の例で記述されているとおりの重複しないセクタに制限されないということがわかるだろう。同一ビームに多数の入力信号を切換えることにより、望ましい場合、重複する又は部分的に重複するセクタを定義することができる。その上、セクタマッピングにおいて利用可能なビームの全てが使用されるべきであるという必要条件は全くない。例えば１つのエリア内にカバレッジが必要とされない場合は、それに結びつけられたアンテナビームをいずれかのセクタ入力信号に切換えなくてもよい。
【００４０】
その上、信号が切換えられる特定のビームによってのみ、合成されたセクタのサイズ及び方向性が制限されるということもわかるだろう。従って、例えば局所的トラヒック、地域の特徴、ブロッキング又は妨害（帯域内又は帯域外）条件に適合させるべく、望まれるとおりに異なる方位格子点アラインメントを提供するようにセクタを制御することが可能である。
【００４１】
本発明のスイッチマトリクスの自動化された操作を提供するために、図示されたとおりにコントローラがそれに結合されている。特定的に言うと、スイッチマトリクス４１１〜４１３を操作するように適合されたコントローラ４０１が、望ましいセクタ構成を形成するように提供されている。付加的には、コントローラ４０１は以下で論述するように、スイッチマトリクス４１１〜４１３、減衰器４３１〜４３９ならびに移相器４５１〜４５９を操作して本発明に従ったセクタ構成間で遷移するようにも適合されている。単一のコントローラが例示されているものの、これらの装置は事実上、本書に記述されているとおりの動作を提供するべく単独でか又は一斉に作動する任意の数の個別のコントローラによって制御され得る。
【００４２】
本発明のコントローラは、現行のセクタ構成及び望ましいセクタ構成の両方を決定し本発明の遷移技術に従ってこれら２つのセクタ構成間で遷移するようシステムコンポーネントを制御するように適合された制御システムである。従って、コントローラは、図４Ａに示されたコンポーネントを操作するのに適した出力信号を提供するため命令の制御下で動作するコンピュータシステムの形で実施され得る。命令は、ネットワーク全体を通してセル及び／又はその他のセル内での通信に関して提供される加入者ユニット位置、信号強度、妨害レベル、負荷分散などを含むセルラネットワークの監視された局面といったようなさまざまな入力に応答して動作することができる。
【００４３】
本発明の特定の遷移技術の選択は、上述のもののような測定された動作条件、知識ベースの参照などに基づいて、コントローラにより行なうことができる。同様にして、特定の遷移技術の選択を、「セルラーシステムに対する改善された制御のための方法及び装置」という題の上述の特許出願の中で記述され図示されたものといったような集中型ネットワーク制御装置により、コントローラに通信することが可能である。代替的には、システム技師などによって特定の遷移技術の選択を予め行なうこともできる。当然のことながら、図４Ａには本発明のさまざまな技術に従った緩和されたセクタ構成遷移に適したシステムコンポーネントが示されているものの、本発明の遷移技術を特定の設備で利用することが予想されない場合には、望まれる場合、その技術に付随する図４Ａに示した一部のコンポーネントをに省略することができるということもわかるだろう。
【００４４】
さらに、本発明の減衰器は、アンテナビームに通信されつつある信号に関するオン／オフスイッチ装置として作用するように動作させることができる、すなわち信号の減衰は、信号を実際に「オフ」切換えするために無限に近づく、ということがわかるだろう。従って、例えば図示されたスイッチマトリクスを利用するのではなくむしろ前述のコントローラの動作を通してといったようにこれらの減衰器の使用を通して、信号の経路指定を動的に制御することが可能である。従って、一代替態様においては、スイッチマトリクスは、セクタ入力とアンテナビーム間の切換え可能な接続を提供するための減衰器の使用と置換される。この実施態様では、望ましい数のアンテナビームに対する提供のため充分な数の各信号を提供するべく各セクタインタフェースのためにスプリッタを具備することができる。減衰器は、これらの分割された信号の各々の信号経路内に設置され、次に望まれる信号のみを特定のアンテナビームに渡すことができるようにするべく制御される。
【００４５】
ここで図４Ｂを参照すると、本発明に従って利用されるアンテナビームを生成するべくアンテナ整相列と共に動作するように適合された状態で、図４Ａのシステムの回路の一部分が示されている。望まれる数のアンテナビームにセクタ信号を結合するべく、図４Ｂのビーム形成マトリクスを拡大縮小することができ、そうでなければ、付加的なビーム形成マトリクスを利用することもできる、ということがわかるだろう。例えば１２の狭ビームを利用する好ましい実施態様においては、図４Ｂに示されているとおりに構成された３つのビーム形成マトリクスを使用することができる。
【００４６】
例えば当該技術分野において周知のButlerマトリクスでありうるビーム形成マトリクス４７１が、アンテナビームに対しさまざまなセクタ信号を提供するのに使用された信号コンバイナとアンテナビームを生成するのに使用される整相列アンテナの間に配置されている。従って、望ましい放射パターンを形成するべく有益にかつ破壊的に組合わさるべく、予め定められた位相進行で整相列の個々のアンテナに対して、ビーム形成マトリクスの特定の入力で提供された任意のセクタ信号が提供されることになる。例えば、信号コンバイナ４２１を通して提供されたセクタ信号が、ビーム形成マトリクス４７１の出力に結合された第１の入力を通してビーム形成マトリクス４７１に入力され、ビーム１の放射パターンを形成するため位相進行を導入することになる。同様にして、信号コンバイナ４２２を通して提供されたセクタ信号がビーム形成マトリクス４７１の出力に結合された第２の入力を通してビーム形成マトリクス４７１に入力され、ビーム２の放射パターンを形成するための位相進行を導入することになる。
【００４７】
本発明の位相調整技術において有用であるアンテナビームを形成するのに利用される整相進行の調整を提供するため、整相列の信号経路内に調整可能な移相器４６１〜４６４を配置することができる。従って、究極的に形成されたアンテナビームの形状及び／又はサイズを改変するべく、ビーム形成マトリクスによって提供されるような特定のアンテナビームの放射パターンを形成するのに用いられる位相進行を調整することが可能である。図４Ａに示された調整可能なコンポーネントに関して上述したようにコントローラ４０１の制御下で動作する移相器４６１〜４６４を、以下で記述する本発明の位相調整セクタ構成遷移技術を提供するために利用することができる。当然のことながら、整相列において位相調整を提供するのではなく、望ましい放射パターンを提供するべく破壊的及び有益に組合わさるように位相関係をもつ多数の隣接するビームに対し特定のセクタ信号を提供するために、図４Ａに示されているビーム形成マトリクスに先立って信号経路内に配置された移相器を利用することができる。その上、移相器と組合せた形で、望ましい放射パターンを定義するべく放射の有益かつ破壊的組合せを制御する上で、信号減衰器を利用することができることもわかるだろう。さらに、このような減衰器（図示せず）は、ビーム形成マトリクスと整相列の間の信号経路内に配置され得る。
【００４８】
移相器は図４Ｂのビーム形成マトリクスから分離した状態で示されているものの、このような移相器が実際にはビーム形成マトリクスの一部でありうるということもわかるだろう。例えば、位相進行を提供する上で利用されるビーム形成マトリクスのコンポーネントは、コントローラ４０１による選択的制御を可能にするべく調整可能でありうる。
【００４９】
本発明に従って使用するように適合された回路を記述してきたが、次に、本発明の好ましい実施態様のセクタ構成遷移技術について記述することにする。上述のとおり、セルのセクタ構成内の急激な変化は、通信網内の加入者ユニットに対するサービスの混乱をひき起こす可能性がある。従って、本発明に従うと、セクタ遷移は、加入者ユニットが変化するセクタ構成を検出し相応して反応するような形で緩和すなわちフェードインされる。このようにして、加入者ユニットは、セクタ構成の変化によって、例えば呼出しドロップ、音質不良、呼出し発信不良などによる不利な影響を受けない。本発明の緩和されたセクタ遷移は好ましくは、望ましいセクタを合成するのに使用される狭いアンテナビームと結びつけられた信号のディザリング、ブレンディング、テーパリング、及び調整を含む技術により本発明に従って達成される。
【００５０】
本発明の好ましい実施態様においては、セクタ構成間の遷移を緩和するためにタイムディザリングが用いられる。本発明に従って、セクタの合成に利用される狭アンテナビームでタイムディザリングが利用される場合、加入者ユニットに新しいセクタ構成を考察しこれに反応するのに充分な時間を与えるよう旧セクタ構成と新セクタ構成の間で前後に「ピンポン伝送」するよう急速タイムディザリングで狭アンテナビームからセクタ信号が同報通信される。
【００５１】
図５Ａ〜５Ｅで示されているように、この好ましい実施態様に従ったタイムディザリングには、まず１つのセクタ信号そして次にもう１つのセクタ信号を交番で伝送することが関与している。時間＝０で例示された図５Ａは、多重狭アンテナビームを利用して合成された実質的に図２Ａに示されているような旧セクタ構成を示す。時間＝ｎで例示された図５Ｅは、同じく上述のとおりのセクタ信号経路指定を通して多重狭アンテナビームを用いて合成された図２Ｂに示されたものと類似した新セクタ構成を示す。
【００５２】
本発明に従った緩和されたセクタ構成遷移を提供するためには、図５Ａのセクタ構成から図５Ｅのセクタ構成への遷移が即時に行なわれない。図５Ｂ〜５Ｄは、図５Ａの旧セクタ構成及び図５Ｅの新セクタ構成からのタイムディザリングされた遷移の時期を例示している。本発明の放射パターン３１１のこの実施態様に従うと、図５Ａの旧セクタ構成内のαセクタ及び図５Ｅの新セクタ構成内のγセクタに結びつけられた狭アンテナビームには交番でα及びγセクタ信号が提供されている。従って、図５Ｂでは、時間＝１で放射パターン３１１がγセクタ信号を放射し、図５Ｃでは時間＝２で放射パターン３１１がαセクタ信号を放射し、図５Ｄでは時間＝３で放射パターン３１１が再びγセクタ信号を再び放射する。
【００５３】
本発明のこの実施態様のタイムディザリングが、図４Ａのスイッチマトリクスの適切な切換えを通して達成できるということがわかるだろう。同様にして、本発明のこの実施態様のタイムディザリングは、もう１つのセクタ信号がその特定のアンテナビームへと移行するのを防ぐため無限に近づくようなインピーダンスを増大させる一方で特定のアンテナビームに望ましいセクタ信号を渡すべく図４Ａの減衰器を調整することを通して達成可能である。
【００５４】
遷移をさらに緩和するべく遷移プロセス全体を通してドウエル時間を一定に保つことができるものの、遷移期間中、セクタ上のドウエル時間を、新セクタについては漸進的に増大させ、旧セクタについては漸進的に減少させることが可能である。例えば、新セクタ構成と結びつけられた第１の時期、すなわち図５Ｂの時間＝１は、新セクタ構成と結びつけられた第２の時期すなわち図５Ｄの時間＝３よりも時間的に短かい。同様にして、旧セクタ構成に結びつけられた第１の時期、すなわち図５Ｃの時間＝２は、旧セクタ構成に結びつけられた後続の時期に比べ時間的に長い。
【００５５】
セクタ構成間の遷移において３つの時期しか例示されていないものの、本発明に従ってこのような時期を任意の数だけ利用できるということがわかるだろう。一般に、セクタ構成遷移内で利用される時期の数が多くなればなるほど遷移は柔軟なものとなる。しかしながら、遷移において利用される時期の数は、セクタ構成遷移を達成するのに必要とされる時間の長さに必然的に影響を与え、全体的に制御資源などを必要とすることになり、従って受容できるほどに柔軟な遷移ならびに特定の通信網内での使用に適したタイムスパン内で達成できる遷移の両方を提供するように選択されるべきである。
【００５６】
セクタ構成の遷移がセクタ信号を複数のアンテナビームに変更することを内含している場合、本発明のタイムディザリングは数多くの方法で動作できる。例えば図５Ａ〜５Ｅに例示されたタイムディザリング時期を、遷移により変更された各アンテナビームについて反復することができる。すなわち第１のアンテナビーム変化が例示されているとおりにディザーされ、その後次のアンテナビーム変化がディザされるといった具合である。代替的には、図５Ａ〜５Ｅで例示されているとおりのタイムディザリング時期は、遷移により変更されたアンテナビームの全てを内含することができる。すなわち２つのアンテナビームが変更される場合、第１の時期は、新セクタ信号を放射する両方のアンテナビームを内含し、第２の時期は、旧セクタ信号を放射する両方のアンテナビームを内含する。もう１つの代替実施態様においては、セクタ遷移時期は、変更されたアンテナビームのディザリングをカスケード式にすることができる。すなわち２つのアンテナビームが変更された場合、第１の時期は好ましくはすでに新セクタ信号を放射しているアンテナビームに隣接した第１のアンテナビームから新セクタ信号を放射することを内含し、第２の時期は、旧セクタ信号を放射する第１のアンテナビームを内含し、第３の時期は新セクタ信号を放射する第１及び第２のアンテナビームを内含する。
【００５７】
本発明に従ったタイムディザリングは、加入者ユニットがセクタ構成の差し迫った変化を検出しそれに相応して反応することができる新しいセクタ構成への遷移を提供するものであることがわかるだろう。例えば、αセクタと結びつけられたチャネルを利用する放射パターン３１１内で動作する加入者ユニットは、第１（時間＝１）及び第３（時間＝３）の時期の間に、理想的なものより低いアンテナビームを通して通信を維持することに起因する劣化した通信を少なくとも経験するか又は、一時的にこのαセクタチャネルを失なうことになる。当然のことながら、ドロップされた呼出しをトリガーしないように又はその他の形で通信を予め選択された閾値より低く劣化させないように充分短かい持続時間をもつものとなるように時期が選択される場合には、加入者ユニットは、ユニットを用いる加入者が通信の劣化を検出できないうちに信号の損失を検出できることになる。
【００５８】
本発明の一代替実施態様では、セクタ構成間の遷移を緩和するべく振幅テーパリングが利用される。本発明に従って振幅テーパリングが利用される場合、新旧セクタ間の遷移エリア近くの旧セクタ構成のアンテナビームについてのセクタ信号振幅レベルは漸進的に増大させられ、一方新旧セクタ間の遷移エリア近くの新セクタ構成のアンテナビームについてのセクタ信号振幅レベルは漸進的に低下させられる。漸進的振幅テーパリングの使用により、加入者ユニットには、新しい構成を考察しこれに反応する充分な時間が与えられる。
【００５９】
図６Ａ〜６Ｇに示されているように、この好ましい実施態様に従った振幅テーパリングには、新セクタ構成と結びつられたエリア内で第１のセクタ信号を放射するべくアンテナビームの第１のセクタ信号の振幅を増大させる一方で、新セクタ構成と結びつけられたエリア内で第２のセクタ信号の放射を切断するべくもう１つのアンテナビームの第２のセクタ信号の振幅を減少させることが関与している。時間＝０で例示された図６Ａは、多重狭アンテナビームを利用して合成された、実質的に図２Ａに示されたとおりの旧セクタ構成を示している。時間＝ｎで例示された図６Ｇは、同じく上述のようなセクタ信号経路指定を通して多重狭アンテナビームを用いて合成された図２Ｂに示されたものと類似の新セクタ構成を示す。
【００６０】
本発明に従った緩和されたセクタ構成遷移を提供するためには、図６Ａのセクタ構成から図６Ｇのセクタ構成への遷移が即時に行なわれない。図６Ｂ〜６Ｆは、図６Ａの旧セクタ構成から図６Ｇの振幅テーパリング遷移の時期を例示している。本発明のこの実施態様に従うと、αセクタ信号は放射パターン３１１と結びつけられており、図６Ａの旧セクタ構成内のαセクタ及び図６Ｇの新セクタ構成内のγセクタと結びつけられた狭アンテナビームは漸進的に減少させられてセクタ構成遷移のエリア内でその存在を切断する。同様にして、γセクタ信号は放射パターン３２２と結びつけられており、新セクタ構成のセクタ遷移エリアに最も近いγセクタと結びつけられた狭アンテナビームは漸進的に増加させられて、セクタ構成遷移のエリア内でγセクタ信号を放射する。
【００６１】
従って、図６Ｂにおいて、時間＝１で、放射パターン３１１は、わずかに減衰されたαセクタ信号を放射し、一方放射パターン３２２は、先行する時期に比べて利得がわずか増大したγセクタ信号を放射する。この漸進的な振幅テーパリングは、図６Ｃ、時間＝２、及び図６Ｄ、時間＝３の中で例示されているように後続する時期において続行される。旧セクタ構成と結びつけられた遷移エリア内のアンテナビームのセクタ信号は究極的に、図６Ｄに例示されているように、もはや加入者ユニットに対し何ら影響を及ぼさなくなるまで減衰させられるということがわかるだろう。従って、後続する時期においては、アンテナビームには、図６Ｅの放射パターン３１１と同様に、そのアンテナビームには新セクタ構成と結びつけられたセクタ信号が提供される。遷移エリア内のアンテナビームの放射パターン内に直接新セクタ構成と結びつけられたセクタ信号を提供したならば、新セクタ構成のセクタに最も近い遷移エリアのセクタ信号の利得を、図６Ｆに例示されているように、再び正常に戻すことができる。本発明のこの実施態様の振幅テーパリングは、図４Ａの減衰器の適切な制御を通して達成できるということがわかるだろう。
【００６２】
セクタ構成間の遷移においてはわずか５つの時期しか例示されていないが、本発明に従って任意の数のこのような時期を利用することができるということがわかるだろう。一般に、セクタ構成遷移内で利用される時期の数が多くなればなるほど遷移は柔軟なものとなる。しかしながら、遷移において利用される時期の数は、セクタ構成遷移を達成するのに必要とされる時間の長さに必然的に影響を与え、全体的に制御資源などを必要とすることになり、従って受容できるほどに柔軟な遷移ならびに特定の通信網内での使用に適したタイムスパン内で達成できる遷移の両方を提供するように選択されるべきである。さらに、本発明の振幅テーパリングが実際に利得調整の分離した時期を内含せず、むしろ記述された振幅テーパリングを提供するため経時的なセクタ信号の連続的調整を内含することができるということもわかるだろう。
【００６３】
セクタ構成の遷移がセクタ信号を複数のアンテナビームに変更することを内含している場合、本発明の振幅テーパリングは数多くの方法で動作できる。例えば図６Ａ〜６Ｇに例示された振幅テーパリング時期を、遷移により変更された各アンテナビームについて反復することができる。すなわち第１のアンテナビーム変化が例示されているとおりに振幅テーパリングされ、その後次のアンテナビーム変化が振幅テーパリングされるといった具合である。代替的には、図６Ａ〜６Ｇで例示されているとおりの振幅テーパリング時期は、遷移により変更されたアンテナビームの全てを内含することができる。すなわち２つのアンテナビームが変更される場合、これらのアンテナビームの両方についての旧セクタ信号が第１の時期においてわずかに減衰され、一方これらのアンテナビームの両方についての旧セクタ信号は第２の時期において幾分か大きく減衰される。もう１つの代替態様においては、セクタ遷移時期は、変更されたアンテナビームの振幅テーパリングをカスケード式にすることができる。すなわち２つのアンテナビームが変更された場合、第１の時期は好ましくはすでに新セクタ信号を放射しているアンテナビームに隣接していない第１のアンテナビームの旧セクタ信号の減衰を内含し、第２の時期は、第１のアンテナビームの旧セクタ信号の増大した減衰及び第２のアンテナビームの旧セクタ信号の初期減衰を内含する。
【００６４】
本発明に従った振幅テーパリングは、加入者ユニットがセクタ構成の差し迫った変化を検出しそれに相応して反応することができる新しいセクタ構成への遷移を提供するものであることがわかるだろう。例えば、αセクタと結びつけられたチャネルを利用する放射パターン３１１内で動作する加入者ユニットは、遷移の時期全体にわたりつねに改善するγセクタ信号の提供を受けながら、このαセクタチャネルを漸進的に喪失することになる。当然のことながら、ドロップされた呼出しをトリガーしないように又はその他の形で通信を予め選択された閾値より低く劣化させないように充分小さな変化をもつものとなるように時期の中のセクタ信号の減衰が選択される場合には、加入者ユニットは、ユニットを用いる加入者が通信の劣化を検出できないうちに信号の損失を検出できることになる。
【００６５】
本発明のもう１つの代替実施態様では、セクタ構成間の遷移を緩和するべくセクタブレンディングが利用される。本発明に従ってセクタブレンディングが利用される場合、新セクタ構成を考察しこれに対し反応する充分な時間を加入者ユニットに与えるため単一のアンテナビーム上に、多重セクタ信号が同時に伝送される。従って、セクタブレンディングは、実際には、遷移期間中特定のアンテナビーム上で多数のセクタを「同時放送する」ことである。当然のことながら、多重セクタ信号の同時放送は、望まれる場合、各信号の変動する振幅を利用することができる。例えば、新セクタ構成と結びつけられたセクタの同時放送信号の振幅が増大させられている一方で、旧セクタ構成に結びつけられた信号の振幅を減少させることができる。その上、これらの信号の振幅の増減は互いに独立したものであってよい。すなわち新しい構成の信号を最高出力までゆっくりと増大させ、次に旧構成の信号をゆっくりと減少させることができる。
【００６６】
図７Ａ〜７Ｃに示されているように、この好ましい実施態様に従ったセクタブレンディングには、アンテナビーム内で多数のセクタ信号を同時に放射することが関与する。時間＝０で例示された図７Ａは、多重狭アンテナビームを利用して合成された、実質的に図２Ａに示されたとおりの旧セクタ構成を示している。時間＝ｎで例示された図７Ｃは、同じく上述のようなセクタ信号経路指定を通して多重狭アンテナビームを用いて合成された図２Ｂに示されたものと類似の新セクタ構成を示す。
【００６７】
本発明に従った緩和されたセクタ構成遷移を提供するためには、図７Ａのセクタ構成から図７Ｃのセクタ構成への遷移が即時に行なわれない。図７Ｂは、図７Ａの旧セクタ構成から図７Ｃまでのセクタブレンディング遷移の時期を例示している。本発明の放射パターン３１１のこの実施態様に従うと、図７Ａの旧セクタ構成内のαセクタ及び図７Ｃの新セクタ構成内のγセクタに結びつけられた狭アンテナビームには、遷移中に同時にα及びγセクタ信号が提供される。従って、図７Ｃにおいては、時間＝１で、放射パターン３１１はαセクタ信号ならびにγセクタ信号を放射する。
【００６８】
本発明のこの実施態様のセクタブレンディングが図４Ａのスイッチマトリクスの適切な切換えを通して達成できるということがわかるだろう。同様にして、本発明のこの実施態様のセクタブレンディングは、望まれるセクタ信号を特定のアンテナビームに渡すべく図４Ａの減衰器を調整することにより達成することができる。
【００６９】
セクタ構成の遷移がセクタ信号を複数のアンテナビームに変更することを内含している場合、本発明のセクタブレンディングは数多くの方法で動作できる。例えば図７Ａ〜７Ｃに例示されたセクタブレンディング時期を、遷移により変更された各アンテナビームについて反復することができる。すなわち第１のアンテナビーム変化が例示されているとおりにブレンドされ、その後次のアンテナビーム変化がブレンドされるといった具合である。代替的には、図７Ａ〜７Ｃで例示されているとおりのセクタブレンディング時期は、遷移により変更されたアンテナビームの全てを内含することができる。すなわち、２つのアンテナビームが変更される場合、第１の時期は、新旧セクタ信号を放射する両方のアンテナビームを内含する。もう１つの代替実施態様においては、セクタブレンディング時期は、変更されたアンテナビーム内のセクタ信号のブレンディングをカスケード式にすることができる。すなわち２つのアンテナビームが変更された場合、第１の時期は好ましくはすでに新セクタ信号を放射しているアンテナビームに隣接した第１のアンテナビーム内でセクタ信号をブレンドすることを内含し、第２の時期は、第１及び第２のアンテナビーム内のセクタ信号のブレンディングを内含し、第３の時期は、セクタ信号が第２のアンテナビーム内でなおもブレンドされている間に新しいセクタ信号を放射する第１のアンテナビームを内含する。
【００７０】
本発明に従ったセクタブレンディングは、加入者ユニットがセクタ構成の差し迫った変化を検出しそれに相応して反応することができる新しいセクタ構成への遷移を提供するものであることがわかるだろう。例えば、αセクタと結びつけられたチャネルを利用する放射パターン３１１内で動作する加入者ユニットは、γセクタ信号からの増大する妨害に起因してαセクタ信号が劣化した通信を経験する可能性があるもののこのαセクタ信号上でなおも通信することができる一方でγセクタ信号の利用可能性を検出することになる。従って、加入者ユニットは、新しいセクターの信号の利用可能性を検出し、かつそのユニットを使用する加入者が通信における劣化を検出できないうちにチャネル切換えを要求することができるようになる。
【００７１】
本発明のもう１つの代替態様では、セクタ構成間の遷移を緩和するために位相調整が利用される。位相調整が本発明に従って利用される場合、セクタの遷移を助けるために、望ましいヌル及び／又はピークを有するべくアンテナ放射パターンの形状を変動させることが用いられる。１つのセクタのさまざまなアンテナビームの信号間での位相調整すなわちベクトル制御の使用を通して、ドロップした呼出しなくセクタ遷移を完了するのに必要とされるチャネル切換えを容易にするべく遷移エリアの方向に特定のセクタのためのヌルをステアリングすることが可能である。
【００７２】
図８Ａ〜８Ｅに示されているように、この好ましい実施態様に従った位相調整には、新しいセクタ構成と結びつけられたエリア内で第１のセクタ信号を増大する形で放射させ旧セクタ構成と結びつけられたエリア内で第２のセクタ信号を減少するように放射させるべくアンテナビームを再整形及び／又は再サイズ決定させるように、位相及び場合によっては振幅関係を調整することが関与する。時間＝０で例示された図８Ａは、多重狭アンテナビームを利用して合成された、実質的に図２Ａに示されたとおりの旧セクタ構成を示している。時間＝ｎで例示された図８Ｅは、同じく上述のようなセクタ信号経路指定を通して多重狭アンテナビームを用いて合成された図２Ｂに示されたものと類似の新セクタ構成を示す。
【００７３】
本発明に従った緩和されたセクタ構成遷移を提供するためには、図８Ａのセクタ構成から図８Ｅのセクタ構成までの遷移が即時に行なわれない。図８Ｂ〜８Ｄは、図８Ａの旧セクタ構成から図８Ｅの新セクタ構成までの位相調整された遷移の時期を例示している。本発明のこの実施態様に従うと、放射パターン３２２の形状、遷移エリアに最も近い図８Ａの旧セクタ構成内のγセクタと結びつけられた狭アンテナビームは、γセクタ信号を増大する形で旧αセクタに提供するべく改変される。同様にして、放射パターン３１１の形状、図８Ａの旧セクタ構成及び図８Ｅの新セクタ構成内のαセクタと結びつけられた狭アンテナビームは、αセクタ信号を減少する形で旧αセクタに提供するべく改変される。従って図８Ｂでは、時間＝１で、放射パターン３２２が放射パターン３１１と以前に結びつけられたエリア内でわずかにγセクタ信号を放射するべく整形され、一方放射パターン３１１は、放射パターン３１１と以前に結びつけられたものよりもわずかに小さいエリア内でαセクタ信号を放射するべく整形される。放射パターンの形状調整は、図８Ｃに示されているように遷移エリアが拡大したアンテナビームにより実質的に包含されるまで続く。その後、放射パターン３１１は、図８Ｄに示されているように新しいセクタ信号が提供され、放射パターンは図８Ｅに示されているようにその通常のサイズに戻る。旧及び新セクタ構成間の遷移エリア内のアンテナビームのサイズの減少が、好ましい実施態様に従って示されているものの、この態様は、望ましい場合この遷移エリアに最も近いアンテナビームを拡大するだけのために削除することもできるということがわかるだろう。
【００７４】
本発明のこの実施態様の位相調整を図４Ａの移相器及びスイッチマトリクスの適正な制御を通して達成することができるということもわかるだろう。特定的に言うと、拡大した放射パターン３２２を提供するためには、有益にかつ破壊的に組合わさるための放射パターン３２２のものに対する特定の位相そして場合によっては振幅関係をもつ放射パターン３１１と結びつけられたものといったように、その他のアンテナビームに対し、放射パターン３２２内で放射されたセクタ信号（本書で使用された例においてはγセクタ信号）を提供することもできる。放射パターン３１１に対する放射パターン３２２内に放射されたセクタ信号の提供（γセクタ信号）は好ましくは、遷移中に遷移エリアの一部分内でその旧セクタ信号を提供するべく放射パターン３１１に対する１つの旧セクタ信号（本書で使用されている例においてはαセクタ信号）の提供と組合わされた形で行なわれる。当然のことながら、旧セクタ信号（αセクタ信号）は同様にして、遷移エリア内でのその影響エリアを削減するよう有益にかつ破壊的に組合わさるべくその他のアンテナビームに対し提供されてよい。
【００７５】
同様にして、本発明のこの実施態様の位相調整を、整相列の位相進行を調整するべく図４Ｂの移相器を調整することを通して達成することも可能である。ただし、図４Ｂの移相器の調整の結果として、整相列により形成された全てのアンテナビームが改変されることになるということがわかるだろう。
【００７６】
セクタ構成間の遷移において３つの時期しか例示されていないものの、本発明に従ってこのような時期を任意の数だけ利用できるということがわかるだろう。一般に、セクタ構成遷移内で利用される時期の数が多くなればなるほど遷移は柔軟なものとなる。しかしながら、遷移において利用される時期の数は、セクタ構成遷移を達成するのに必要とされる時間の長さに必然的に影響を与え、全体的に制御資源などを必要とすることになり、従って受容できるほどに柔軟な遷移ならびに特定の通信網内での使用に適したタイムスパン内で達成できる遷移の両方を提供するように選択されるべきである。さらには、本発明の位相調整が実際に放射パターン形状調整の分離した時期を内含せず、むしろ記述された位相調整を提供する目的で経時的な位相関係の連続的調整を内含していてもよいということもわかるだろう。
【００７７】
セクタ構成の遷移がセクタ信号を複数のアンテナビームに変更することを内含している場合、本発明の位相調整は数多くの方法で動作できる。例えば図８Ａ〜８Ｅに例示された位相調整時期を、遷移により変更された各アンテナビームについて反復することができる。すなわち第１のアンテナビーム変化が例示されているとおりに整形され、その後次のアンテナビーム変化が整形されるといった具合である。代替的には、図８Ａ〜８Ｅで例示されているとおりの位相調整時期は、遷移により変更されたアンテナビームの全てについて同時に行なうことができる。すなわち、例示されているとおりに第１のアンテナビーム変化が整形され、同時にもう１つのアンテナビーム変化が整形される。もう１つ代替実施態様においては、セクタ遷移時期は、変更されたアンテナビームの再整形をカスケード式にすることができる。すなわち２つのアンテナビームが変更された場合、第１の時期には、好ましくはすでに新セクタ信号を放射しているアンテナビームに隣接して、遷移エリア内で放射されるべきセクタ信号と結びつけられた第１のアンテナビームを拡大すること及び遷移エリア内でもはや放射されるべきでないセクタ信号と結びつけられた第１のアンテナビームを減少させることが内含される。その後、遷移エリア内で放射されるべきセクタ信号と結びつけられた第１のアンテナビームが拡大されるにつれて、遷移エリア内でもはや放射されるべきでないセクタ信号と結びつけられた第２のアンテナビームは減少させられる。カスケードが続行するにつれて、遷移エリア内で放射されるべきセクタ信号に結びつけられた第１のアンテナビームを、拡大されつつある新しいセクタ信号を放射し始めたもう１つのアンテナビームのために通常のサイズに戻すことができる。
【００７８】
本発明に従った位相調整は、加入者ユニットがセクタ構成の差し迫った変化を検出しそれに相応して反応することができる新しいセクタ構成への遷移を提供するものであることがわかるだろう。例えば、αセクタと結びつけられたチャネルを利用する放射パターン３１１内で動作する加入者ユニットは、遷移の時期全体を通してつねに改善するγセクタ信号の提供を受ける一方でこのαセクタチャネルを漸進的に失なうことになる。当然のことながら、ドロップされた呼出しをトリガーしないように又はその他の形で通信を予め選択された閾値より低く劣化させないように充分小さい変化をもつものとなるように時期内のアンテナビームの再整形が選択される場合には、加入者ユニットは、ユニットを用いる加入者が通信の劣化を検出できないうちに信号の損失を検出できることになる。
【００７９】
代替態様に記述されているものの、本発明のセクタ遷移技術のいずれかを組合わせて用いて、柔軟なセクタ遷移作業を提供することが可能であることがわかるだろう。例えば、新旧セクタ構成の間で前後にセクタの信号を「ピンポン伝送」することと組合せてセクタの振幅レベルを漸進的に調整するべくタイムデザリング及び振幅テーパリングを使用することができる。この組合わされた技術のタイムデザリングには、セクタを前後に切換えること及び／又は利得レベルを前後に切換えることが内含される。
【００８０】
同様にして、本発明に従ってセクタブレンディングと振幅テーパリングの組合せを利用することもできる。例えば、ブレンドされたセクタ信号をゆっくりと段階的に導入しその後ブレンドされたセクタ信号をゆっくりと段階的に除去して望ましい新セクタ構成を残すべく、振幅テーパリングを実現することができる。
【００８１】
同様にして、セクタ遷移を助けるため変動するアンテナパターンを合成する上で、振幅テーパリングと位相調整（ベクトル制御）の組合せを利用することもできる。例えば、望ましいヌル又はピークをもつアンテナパターンを合成するために、さまざまなアンテナビームに提供されたとおりのセクタ信号の振幅をその相対的位相の調整と組合せた形で調整し、それらが有益に又は破壊的に組合わさって望ましい放射パターンを合成するようにすることができる。
【００８２】
本発明に従ったセクタ間の緩和された遷移は、加入者ユニットに旧セクタとの通信劣化及び新セクタとの通信改善を検出させるように動作する。従って、本発明は、セクタ構成が変化するにつれて通信に不利な影響を与えることなくかつ加入者ユニット内に何らかの修正又は特殊な機器を必要とすることなく動的に構成可能なセクタを提供するため、セルラ電話通信網といったような既存の通信網内で実現可能である。これは、加入者ユニットが２つのセクタの影響の間で物理的に移動するにつれて存在するものといったような、通信網内ですでに提供されているチャネル切換え条件をエミュレートするために本発明が動作することから、達成される。
【００８３】
順方向又は伝送信号経路を参照して論述されているものの、本発明は、逆方向又は受信信号経路内でも同様に動作可能であることがわかるだろう。従って、順方向信号経路内の信号コンバイナの設置に対応する受信信号経路内の信号スプリッタを利用してアンテナビーム信号を移相器、減衰器及びスイッチマトリクスに提供し、受信経路内で遷移セクタを柔軟に遷移させることが可能である。
【００８４】
本書では、１２ビームのマルチビームアンテナシステムに関して特定の例が論述されてきたものの、本発明は、有利であるとみなされるあらゆる数のアンテナビームを利用することができる。その上、本発明に従ってセクタを合成するために利用されるアンテナビームは、例示された実質的に均等なビームに制限されず、さまざまなビームサイズ及び／又は形状を内含することができる。同様にして、本書で記述されているとおりの制御可能な放射パターンを提供するあらゆる適応システムを本発明に従って利用することが可能である。
【００８５】
本発明及びその利点が詳細に記述されてきたが、本書では、添付の請求の範囲によって定義されたとおりの本発明の精神及び範囲から逸脱することなくさまざまな変更、置換及び改変を行なうことが可能であることも理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  全方向セルラ放射パターンを例示する。
【図２Ａ】  ３つのセクタ化された放射パターンを例示する。
【図２Ｂ】  ３つのセクタ化された放射パターンを例示する。
【図３】  １２の狭ビームセルラー放射パターンを例示する。
【図４Ａ】  本発明の好ましい実施態様に従ったセクタ構成遷移を提供するための回路のブロック図を例示する。
【図４Ｂ】  図４Ａの回路の一部分の一代替態様のブロック図を示す。
【図５Ａ】  セクタ構成間のタイムデザリング遷移の好ましい実施態様を例示する。
【図５Ｂ】  セクタ構成間のタイムデザリング遷移の好ましい実施態様を例示する。
【図５Ｃ】  セクタ構成間のタイムデザリング遷移の好ましい実施態様を例示する。
【図５Ｄ】  セクタ構成間のタイムデザリング遷移の好ましい実施態様を例示する。
【図５Ｅ】  セクタ構成間のタイムデザリング遷移の好ましい実施態様を例示する。
【図６Ａ】  セクタ構成間の振幅テーパリング遷移の好ましい実施態様を例示する。
【図６Ｂ】  セクタ構成間の振幅テーパリング遷移の好ましい実施態様を例示する。
【図６Ｃ】  セクタ構成間の振幅テーパリング遷移の好ましい実施態様を例示する。
【図６Ｄ】  セクタ構成間の振幅テーパリング遷移の好ましい実施態様を例示する。
【図６Ｅ】  セクタ構成間の振幅テーパリング遷移の好ましい実施態様を例示する。
【図６Ｆ】  セクタ構成間の振幅テーパリング遷移の好ましい実施態様を例示する。
【図６Ｇ】  セクタ構成間の振幅テーパリング遷移の好ましい実施態様を例示する。
【図７Ａ】  セクタ構成間のセクタブレンディング遷移の好ましい実施態様を例示する。
【図７Ｂ】  セクタ構成間のセクタブレンディング遷移の好ましい実施態様を例示する。
【図７Ｃ】  セクタ構成間のセクタブレンディング遷移の好ましい実施態様を例示する。
【図８Ａ】  セクタ構成間の位相調整遷移の好ましい実施態様を例示する。
【図８Ｂ】  セクタ構成間の位相調整遷移の好ましい実施態様を例示する。
【図８Ｃ】  セクタ構成間の位相調整遷移の好ましい実施態様を例示する。
【図８Ｄ】  セクタ構成間の位相調整遷移の好ましい実施態様を例示する。
【図８Ｅ】  セクタ構成間の位相調整遷移の好ましい実施態様を例示する。
【符号の説明】
１００、２００、３００  セル
１０１、２０１、３０１  アンテナ構造
１１１、２１１  放射パターン
３１１〜３２２  ビーム
４０１    コントローラ
４１１〜４１３  スイッチマトリクス
４２１〜４３２  信号コンバイナ
４３１〜４３９  減衰器
４５１〜４５９  移相器
４７１    ビーム形成マトリクス
【図１】
0004344479.tif 000002
【図２Ａ】
0004344479.tif 000003
【図２Ｂ】
0004344479.tif 000004
【図３】
0004344479.tif 000005
【図４Ａ】
0004344479.tif 000006
【図４Ｂ】
0004344479.tif 000007
【図５Ａ】
0004344479.tif 000008
【図５Ｂ】
0004344479.tif 000009
【図５Ｃ】
0004344479.tif 000010
【図５Ｄ】
0004344479.tif 000011
【図５Ｅ】
0004344479.tif 000012
【図６Ａ】
0004344479.tif 000013
【図６Ｂ】
0004344479.tif 000014
【図６Ｃ】
0004344479.tif 000015
【図６Ｄ】
0004344479.tif 000016
【図６Ｅ】
0004344479.tif 000017
【図６Ｆ】
0004344479.tif 000018
【図６Ｇ】
0004344479.tif 000019
【図７Ａ】
0004344479.tif 000020
【図７Ｂ】
0004344479.tif 000021
【図７Ｃ】
0004344479.tif 000022
【図８Ａ】
0004344479.tif 000023
【図８Ｂ】
0004344479.tif 000024
【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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