(57)【要約】【課題】機構的に効率的な方法によりカバレッジをトラフィック需要に合わせて適応的に調整することの可能なRRH（Remote Radio Head）の提供。【解決手段】少なくとも一のユーザ端末にサービスを提供する無線通信システムにおいて、アナログビームを複数生成可能な複数のアンテナを有するRRHは、少なくとも一つのユーザ端末に対してサービスを提供する無線通信において複数のアナログビームを生成する複数のアンテナを備える。RRHはメトリック計算器(metric calculator)とビーム成型器（beam former）を有する。メトリック計算器は各々のＲＦチェーン（Radio Frequency Chain）の信号を用いることにより、空間方向の関数としてトラフィック需要を示す少なくとも一つのメトリック(metric)を計算するように構成されている。ビーム成型器は前記少なくとも一つの計算されたメトリックに基づいて、高トラフィック需要の空間方向に向けてアナログビームを生成するように構成されている。【選択図】図３
2020536448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのユーザ端末に対してサービスを提供する無線通信システムにおいて複数のアナログビームを生成する複数のアンテナを備えるリモート無線ヘッドであって、
各々のＲＦチェーン（Radio Frequency Chain：無線周波数チェーン）の信号を用いることにより、空間方向の関数としてトラフィック需要を示す少なくとも一つのメトリック(metric)を計算するよう構成されたメトリック計算器(metric calculator)と、
前記少なくとも一つの計算されたメトリックに基づいて、高トラフィック需要の空間方向に向けてアナログビームを生成するように構成されたビーム成形器（beam former）と、
を含むリモート無線ヘッド。
【請求項２】
前記メトリック計算器は、前記各々のＲＦチェーンに入力された下り方向のデジタル信号又は前記各々のＲＦチェーンに入力された上り方向のアナログ信号を用いて、前記メトリックを計算するよう構成された請求項１に記載のリモート無線ヘッド。
【請求項３】
前記メトリック計算器は、前記各々のＲＦチェーンから出力された上り方向のデジタル信号又は前記各々のＲＦチェーンから出力された下り方向のアナログ信号を用いて、前記メトリックを計算するよう構成された請求項１に記載のリモート無線ヘッド。
【請求項４】
前記メトリック計算器は、前記各々のＲＦチェーン内部を流れる信号を用いて、前記メトリックを計算するよう構成された請求項１に記載のリモート無線ヘッド。
【請求項５】
前記メトリック計算器は、前記各々のＲＦチェーンの前記信号から測定された電力レベルを用いて、前記メトリックを計算するよう構成された請求項１から４のいずれか一に記載のリモート無線ヘッド。
【請求項６】
前記メトリック計算器は、デジタル領域での前記各々のＲＦチェーンの前記信号から測定された電力レベルを用いて、前記メトリックを計算するよう構成された請求項５に記載のリモート無線ヘッド。
【請求項７】
前記メトリック計算器は、アナログ領域での前記各々のＲＦチェーンの前記信号から測定された電力レベルを用いて、前記メトリックを計算するよう構成された請求項５に記載のリモート無線ヘッド。
【請求項８】
前記ビーム成形器は、決定された組から前記トラフィック需要に合致する候補ビームのサブセットを選択するよう構成された請求項１から７のいずれか一に記載のリモート無線ヘッド。
【請求項９】
前記ビーム成形器は、前記トラフィック需要と、方位角方向と仰角方向との両方におけるユーザの分布と、に合致する候補ビームの前記サブセットを選択するよう構成された請求項８に記載のリモート無線ヘッド。
【請求項１０】
前記メトリック計算器は、前記計算された現在の空間方向のメトリックと、前記現在の空間方向を除いた以前に計算された空間方向のメトリックとを比較するよう構成された請求項１から９のいずれか一に記載のリモート無線ヘッド。
【請求項１１】
前記メトリック計算器は、前記比較の結果に基づいて、アップリンクとダウンリンクにおける好ましい空間方向を決定するよう構成された請求項１０に記載のリモート無線ヘッド。
【請求項１２】
前記計算された、各々の空間方向に対するメトリックを格納するストレージをさらに有する請求項１から１１のいずれか一に記載のリモート無線ヘッド。
【請求項１３】
少なくとも一つのユーザ端末に対してサービスを提供する無線通信システムにおいて複数のアナログビームを生成する複数のアンテナを備えるリモート無線ヘッドにより実行されるビームフォーミング方法であって、
各々のＲＦチェーン（Radio Frequency Chain：無線周波数チェーン）の信号を用いることにより、空間方向の関数としてトラフィック需要を示す少なくとも一つのメトリック(metric)を計算し、
前記少なくとも一つの計算されたメトリックに基づいて、高トラフィック需要の空間方向に向けてアナログビームを生成する、ことを含むビームフォーミング方法。
【請求項１４】
少なくとも一つのユーザ端末に対してサービスを提供する無線通信システムにおいて複数のアナログビームを生成する複数のアンテナを備えるリモート無線ヘッドに埋め込まれたコンピュータにより実行されるプログラムを格納した記憶媒体であって、
各々のＲＦチェーン(Radio Frequency Chain：無線周波数チェーン)の信号を用いることにより、空間方向の関数としてトラフィック需要を示す少なくとも一つのメトリック(metric)を計算し、
少なくとも一つの計算されたメトリックに基づいて、高トラフィック需要の空間方向に向けてアナログビームを生成する、
ことを前記コンピュータに実行させるためのプログラムを格納した記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リモート無線ヘッド（ＲＲＨ：Ｒｅｍｏｔｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｈｅａｄ）と、ビームフォーミング方法及びそのプログラムを格納した記憶媒体に関する。特に通信量の需要を推定するためのリモート無線ヘッド、ビームフォーミング方法及びプログラムを格納した記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
リモート無線ヘッド（ＲＲＨ）を伴う無線基地局（ＢＴＳ：Base Transceiver Station）は、携帯電話事業者が低廉なコストで性能と効率性を追求するといった問題に対して大いに役立っている。リモート無線ヘッドの「リモート」とは、ベースバンドユニット（ＢＢＵ：Base Band Unit）から通常ある程度物理的に離れた場所に配置されることを指す。リモート無線ヘッドは主に無線基地局のＲＦ（Radio Frequency：無線周波数）機能に含まれる。さらに、そのリモート無線ヘッドは双方向の無線インタフェースにより残りのベースバンド処理を行うベースバンドユニット内の部分に接続される。
【０００３】
一般的に、それぞれのリモート無線ヘッドは方位角方向の面の領域をより広くカバーしており、仰角方向の面ではカバーする領域が比較的狭い。そこで通信事業者はリモート無線ヘッドの特徴であるＲＥＴ（Remote Electrical Tilt：リモート電気チルト）によりある程度特定された範囲で傾斜角を最適化することができる。しかしながら、ＲＥＴは何らかの外部装置を使用して常に人が監視する必要がある。さらにＲＥＴは無線基地局がカバーする領域内において動的に変化する通信量のパターンに適応することができない。
【０００４】
大規模なアレーアクティブアンテナと、ＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）機構により、３次元（３Ｄ）ビームフォーミングを適用することで、方位角方向の面と仰角方向の面との両方の動的な通信量のパターンの変化に対して適応的にカバレッジを調整することができる。しかしながら、そのような機構は、計算負荷の大きい（重い）信号処理を要する。典型的には、リモート無線ヘッド内には、多数のＲＦ回路が存在するため、ハードウェア及びソフトウェアが、桁違いに（by ten-folds）複雑化してしまう。またさらに、そのような機構は、ビームフォーミングとユーザスケジューリング間で精緻な調整が必要とされる（特許文献１参照）。そして、そのことは、無線通信システムの上層のレイヤと下層レイヤとの間の協調調整のため、深刻により高いオーバヘッドをもたらす。これらに加え、そのような機構は、昨今の高速無線通信の標準やハードウェアに適合し得ない。
【０００５】
特許文献３には、ネットワークの通信量（図８）を推定するための全デジタルのビームフォーミング機構が開示されている。当文献の中で、上り方向の信号のみを用いて到来角（ＡｏＡ：Angle Of Arrival）の推定を実行している。
【０００６】
近年、当該文献により方位角方面及び仰角方面の両方においてカバレッジを適応的に調整する新しいアプローチが提案されている。そのアプローチは、フェーズドアレイアンテナをそれぞれのＲＦ回路に統合することに基づいており、カバレッジ内の通信需要量及び／又はユーザ密度分布に合致する指向性のある（複数の）アナログビームに対して適当な重みづけを適用する。こうすることにより、通常用いられているデジタルプリコーディングに、アナログビームフォーミングの利得を上乗せすることをも可能としている。そのような機構は、無線通信や移動通信の文献において、ハイブリッドアナログ−デジタルビームフォーミングと称されている。
【０００７】
ハイブリッドアナログ−デジタルビームフォーミング機構は２つのレベルのビームフォーミングを適用している。すなわち、フェーズドアレイアンテナによる粗なレベルのアナログビームフォーミングと、ベースバンド処理を用いた細かなレベルのデジタルビームフォーミングである。当該文献ではベースバンドユニットからのＣＳＩ（Channel State Information）を用いた、デジタルプリコーディングとアナログビームフォーミングとで統合的に最適化する手法が検討されている。このような手法は、ベースバンドユニットとリモート無線ヘッド機能とを緊密に統合する必要がある。
【０００８】
しかし、このような緊密な統合は、現行のベースバンドユニットのハードウェアや機能に修正を加えることなしには不可能であると考えられる。この問題を解決するために特許文献２では、ベースバンドユニットのいかなる手も借りることなく、リモート無線ヘッドにおける通信需要量及び／又はユーザ密度分布を推定する手法が開示されている。当該手法は、無線インタフェースのバスを傍受して、ベースバンドユニットとリモート無線ヘッド間を接続する無線インタフェースのバスを流れる生のデータから、ユーザ密度分布を推定する、ことに基づいている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第９，４８５，７７０号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１６／００２１６５０号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第２２８２５７４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような背景によると、ベースバンドユニット又は外部装置の支援なしに、方位角方面及び／又は仰角方面のカバレッジを適応的に調整する手法は、特許文献２に示すように、ベースバンドユニットとリモート無線ヘッドとに接続する無線インタフェースのバスを傍受する必要がある。このような手法は、無線インタフェースのバスのデコード機能を複製する必要があるため、機構的に効率的でないものと考えられる。その上、リモート無線ヘッドとベースバンドユニットとの間の無線インタフェースのバスを通過する生のデータを傍受することによりトラフィック需要及び／又はユーザ密度分布を推定するためには、正確なタイミングとフレーム同期が、極めて重要である。
【００１１】
このようなリモート無線ヘッドとベースバンドユニットを接続する双方向無線インタフェースのバスの一例としてはＣＰＲＩ（Common Public Radio Interface）が挙げられる。ＣＰＲＩは、リモート無線ヘッドでデータを正確にデスクランブル及びデコードをするためには、約８．１３８ナノ秒の正確なタイミングでの厳密な同期が必要である。
【００１２】
本開示の一つの目的は、アーキテクチャ上（architecturally）効率の良い仕方でトラフィック需要に合致するようにカバレッジを適応的に調整することに貢献するリモート無線ヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第一の視点では、少なくとも一つのユーザ端末に対してサービスを提供する無線通信システムにおいて複数のアナログビームを生成する複数のアンテナを備えるリモート無線ヘッドであって、各々のＲＦチェーン（Radio Frequency Chain）の信号を用いることにより、空間方向の関数としてトラフィック需要を示す少なくとも一つのメトリック(metric)を計算するよう構成されたメトリック計算器(metric calculator)と、前記少なくとも一つの計算されたメトリックに基づいて、高トラフィック需要の空間方向に向けてアナログビームを生成するように構成されたビーム成形器（beam former）と、を含むリモート無線ヘッドが提供される。
【００１４】
第二の視点では、少なくとも一つのユーザ端末に対してサービスを提供する無線通信システムにおいて複数のアナログビームを生成する複数のアンテナを備えるリモート無線ヘッドにより実行されるビームフォーミング方法であって、
各々のＲＦチェーン（Radio Frequency Chain）の信号を用いることにより、空間方向の関数としてトラフィック需要を示す少なくとも一つのメトリック(metric)を計算し、
前記少なくとも一つの計算されたメトリックに基づいて、高トラフィック需要の空間方向に向けてアナログビームを生成する、ことを含むビームフォーミング方法が提供される。
【００１５】
第三の視点では、少なくとも一つのユーザ端末に対してサービスを提供する無線通信システムにおいて複数のアナログビームを生成する複数のアンテナを備えるリモート無線ヘッドに埋め込まれたコンピュータにより実行されるプログラムを格納した記憶媒体であって、
各々のＲＦチェーン(Radio Frequency Chain)の信号を用いることにより、空間方向の関数としてトラフィック需要を示す少なくとも一つのメトリック(metric)を計算し、
少なくとも一つの計算されたメトリックに基づいて、高トラフィック需要の空間方向に向けアナログビームを生成する、ことを前記コンピュータに実行させるためのプログラムを格納した記憶媒体が提供される。前記プログラムはコンピュータが読みだすことのできる記憶媒体に記録されたものであってもよい。当該記憶媒体は、半導体記憶装置、ハードディスク、磁気的記憶媒体や、光学的記憶媒体などの不揮発性記憶媒体であってもよい。本発明はコンピュータのプログラム製品として具現化されているものであってよい。
【発明の効果】
【００１６】
本開示によれば、リモート無線ヘッドがアーキテクチャ上（architecturally）効率の良い仕方でトラフィック需要に合致するようにカバレッジを適応的に調整することに貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施形態の概要を示す図である。
【図２】複数のユーザ端末と、基地局とを含んだ移動通信システムの一例を示す図である。
【図３】基地局内のリモート無線ヘッドのブロック図の一例を示す。
【図４】時分割複信（Time Division Duplex）システムにおけるリモート無線ヘッドのブロック図の一例を示す。
【図５】周波数分割複信（Frequency Division Duplex）システムにおけるリモート無線ヘッドのブロック図の一例を示す。
【図６】アップリンク（uplink）とダウンリンク（downlink）とに確保されているアンテナを用いた周波数分割複信システムにおけるリモート無線ヘッドのブロック図の一例を示す。
【図７】アップリンクにてデータ受信をするためのリモート無線ヘッドのブロック図の一例を示す。
【図８】ダウンリンクにてデータ送信をするためのリモート無線ヘッドのブロック図の一例を示す。
【図９】リモート無線ヘッド内のＲＦチェーンのブロック図の一例を示す。
【図１０】実施形態１における基地局内のリモート無線ヘッドのブロック図の一例を示す。
【図１１】実施形態１におけるリモート無線ヘッドの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】実施形態１におけるアップリンクでのデータ受信のためのリモート無線ヘッドのブロック図の一例を示す。
【図１３】実施形態１におけるダウンリンクでのデータ送信のためのリモート無線ヘッドのブロック図の一例を示す。
【図１４】実施形態２における基地局内のリモート無線ヘッドのブロック図の一例を示す。
【図１５】実施形態２におけるリモート無線ヘッドの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１６】実施形態２におけるアップリンクでのデータ受信のためのリモート無線ヘッドのブロック図の一例を示す。
【図１７】実施形態２におけるダウンリンクでのデータ送信のためのリモート無線ヘッドのブロック図の一例を示す。
【図１８】リモート無線ヘッドのハードウェア構成を説明するためのブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
はじめに、一実施形態の概要を図１に示す。便宜上この後の概要にて種々の構成要素が参照文字にて示されている。すなわち、以下の参照文字は単に本開示の理解を促進するための例として用いられているに過ぎない。従って、本開示は以下の概要の記述に限定されることはない。さらにそれぞれの図面内のブロック間をつなぐ線は両方向と片方向の両方が含まれる。一方向の矢印は主要な信号（データ）の流れを模式的に示すが、双方向性を排除しない。さらに、この文書内で、“及び／又は”はこの表現の前者の要素と後者の要素のうちの少なくとも一つを表している。例えば“項目１及び／又は項目２”は“項目１と項目２のうちの少なくとも一つ”を示している。
【００１９】
リモート無線ヘッド（ＲＲＨ）１１は少なくとも一のユーザ端末に対してサービスを提供する無線通信システムにおいて複数のアナログビームを生成する複数のアンテナを備える。リモート無線ヘッド１１はメトリック計算器（metric calculator）１０１とビーム成形器（beam former）１０２(ビーム形成器)を含む。メトリック計算器１０１は、それぞれのＲＦチェーンの信号を用いることにより、空間方向の関数としてトラフィック需要を示す少なくとも一のメトリック（metric）を計算するように構成されている。ビーム成形器１０２は、前記少なくとも一の計算されたメトリックに基づいて、高トラフィック需要の空間方向に向けられたアナログビームを生成するように構成されている。なお、ＲＦチェーンは、アナログ及びデジタル信号の変調又は復調用の回路がカスケード接続されている回路モジュールである。
【００２０】
移動通信システムにおけるリモート無線ヘッド１１は、無線周波数（radio frequency）チェーンに関連した信号を用いて、少なくとも一のメトリックを計算する構成とされたメトリック計算器１０１を備えている。例えば、各無線周波数（radio frequency）チェーンに入力される信号や各無線周波数（radio frequency）チェーンから出力される信号、各無線周波数（radio frequency）チェーン内の信号のいずれか一の信号を用いて、該メトリックを計算する。さらに、該メトリックを計算するための信号は、アナログ領域又はデジタル領域で得ることができる。リモート無線ヘッド１１は、方位角方面と仰角方面の両方において、より高いトラフィック需要（高ユーザ密度分布）の領域に向けてアナログビームフォーミングを調整（align）することによりカバレッジ（coverage）を最適化する構成とされたビーム成形器(beam former)１０２を含む。このため、カバレッジは、ユーザのＱｏＳ(Quality of Service)とシステムスループットを最大化するためにアナログビームフォーミングによりより高いトラフィック需要の領域に最適化される。
【００２１】
結果として、リモート無線ヘッド１１は無線インタフェースのデコーダ機能の重複や、BBH(ベースバンドユニット)のエンコーダとのより精緻な同期を不要とする。これは、各ＲＦ回路（ＲＦチェーン）の信号からトラフィック需要を推定しているためである。その上、各ＲＦ回路のアナログ信号から通信量の需要量を推定するのに追加で必要な構成要素は、フェーズドアレイアンテナを備えた単一のチップに容易に統合され、従って比較的極めてコンパクトなアーキテクチャとなる。すなわち、リモート無線ヘッド１１は、アーキテクチャ的に効率的な仕方で、トラフィック需要にカバレッジを適応的に調整する。
【００２２】
＜実施形態＞
本開示とその優位点は以下の記載がさらなる理解の助けとなる。以下では図面を参照しつつ本開示の実施形態を示す。本開示を説明するために移動通信システムへの適用を想定した実施形態が構成される。
【００２３】
はじめに、本開示で共通に用いられる移動通信システムとユーザ端末が図２と図９とを参照して詳細に説明される。
【００２４】
図２では、無線基地局(BTS: Base Transceiver Station)１とユーザ端末（UTs: User Terminals)２を含む移動通信システムの一例を図示している。ユーザ端末２に単一のアンテナが付属しているのは単に説明のためであり、本開示では当業者により任意の数のアンテナをユーザ端末２に備えるものがシステムに採用されていてもよい。ユーザ端末２は無線基地局１の無線カバレッジ領域内に位置しており、無線基地局１に対して上り方向及び下り方向の双方向で通信を行うことができる。
【００２５】
無線基地局１は、リモート無線ヘッド(Remote Radio Head)１１と、ベースバンドユニット(Base Band Unit)１３とを含む。リモート無線ヘッド１１とベースバンドユニット１３は同じ場所に配置されていてもよいし、異なる場所に配置されていてもよく、両者は相互に双方向の無線インタフェースバス１２により接続されている。
【００２６】
図３は、リモート無線ヘッド１１の一例を説明する図である。図３を参照すると、リモート無線ヘッド１１は、アンテナ（ＲＲＨアンテナ）１１１と、ＲＦフロントエンド１１３と、ＲＦチェーン１１４と、デジタルインタフェース１１５とを含む。リモート無線ヘッド１１には、Ｌ  ＲＦチェーン１１４と、Ｌ  ＲＦフロントエンド１１３とが含まれる（ここで、Ｌは、リモート無線ヘッド１１内に存在するＲＦチェーンとＲＦフロントエンドの数である）。アンテナ１１１は、複数のサブアレイ１１１ａと、複数の移相器（アナログ移相器）１１２とを含む。複数のアンテナ素子１１ｂを含む各サブアレイ１１１ａは、ＲＦフロントエンド１１３に接続されている。アンテナ１１１は、ユーザ端末２からの上り方向の信号を受けたり、ユーザ端末２への下り方向の信号を送ったりするために用いられる。上り方向の信号の受信、及び下り方向の信号の送信は、ＲＦフロントエンド１１３の制御の下、時間又は周波数多重化が可能である。
【００２７】
図４と図５は、それぞれ時分割複信(TDD: Time Division Duplex)システムと、周波数分割複信(FDD: Frequency Division Duplex)システムの一例をブロック図で示している。例えば図４に示されるように、ＴＤＤシステムの場合、送受信スイッチ１１３１により受信と送信が制御されるため、同一のアンテナ１１１を、アップリンクの信号受信とダウンリンクの信号送信との両方で使用することができる。
【００２８】
ＦＤＤシステムの場合、全てのアンテナ１１１をユーザ端末２へのダウンリンクの信号の送信とユーザ端末２からのアップリンクの信号の受信とに使用することができる。図５は、ＦＤＤシステムのリモート無線ヘッド１１の一例を図示したものである。デュプレクサ１１３５が受信の周波数成分と送信の周波数成分とを分離しているため、ダウンリンクの信号の送信とアップリンクの信号の受信とが別々の周波数において同時に行われる。
【００２９】
このことに加え、ＦＤＤシステムにおいては、図６に示すように、アンテナ１１１のうちいくつかはアップリンクの受信専用として使用することもでき、他のアンテナ１１１はダウンリンクの信号の送信用に予約される。
【００３０】
ここで、図７に示されるブロック図の一例は、アップリンクの受信のみのためのリモート無線ヘッド１１を図示している。アップリンクの受信のみの場合、全てのアンテナ１１１に、フェーズドアレイ１１１ａ内の各アンテナ素子１１１ｂが受信した信号をコンバイナ１１３２により合波して統合する。
【００３１】
図８に示すように、ダウンリンクの送信も同様に、各ＲＦチェーン１１４からの信号がスプリッタ１１３３により分離（split）される。
【００３２】
ＴＤＤシステムとＦＤＤシステムの両方におけるＲＦフロントエンド１１３の詳細なブロック図や動作については、当業者のよく知るところであるため、ＲＦフロントエンド１１３の詳細な説明は省略する。
【００３３】
なお、アンテナ１１１の総数（Ｎ）は、ＲＦチェーン１１４の数（Ｌ）と比較してはるかに多い（すなわちＮ＞＞Ｌ）。アンテナ１１１とＲＦチェーン１１４との間の接続は様々な仕方で実現化されることができる。あり得る形の１つは、すべてのアンテナ１１１がそれぞれのＲＦチェーンに接続している場合であり、送信された、及び／又は、受信された信号は全てのＲＦ回路を通過する。このようなアーキテクチャは、無線及び移動通信の文献では、フルアレイ（full-array）アーキテクチャと呼ばれている。
【００３４】
他の一つのあり得る形は、アンテナ１１１全体を、等しい大きさ又は異なる大きさのサブアレイに分割して、それぞれのサブアレイが別々のＲＦチェーン１１４に接続するというものである。このようなアーキテクチャは、無線及び移動通信の文献ではサブアレイアーキテクチャとして知られている。
【００３５】
アンテナ１１１とＲＦチェーン１１４とを接続するためには他のいくつかのアプローチがあり得るが、当業者であればアンテナ１１１をＲＦチェーン１１４に接続するアプローチや方法に関係なく、容易に本開示に適用できる。
【００３６】
サブアレイ１１１ａ内のそれぞれのアンテナ素子１１１ｂは、移相器１１２に接続されている。ここでは、説明のために、リニアアレイで考えるが、本開示は長方形や正方形及び／又は円形のような他のアレイ構成においても有効である。個々のアンテナ素子１１１ｂから受信（送信）された信号は、位相シフトされ結合(combine)（分離（split））されてサブアレイ１１１ａの出力を提供する。このことを、アナログビームフォーミングと呼ぶ。
【００３７】
リモート無線ヘッド１１は、それぞれのサブアレイ１１１ａ内のアンテナ素子１１１ｂに対して、位相シフトと振幅の両者が含まれた対応するビームフォーミング重み付けを適用することで、一又は複数のより広い、及び／又は、より狭小な、ビームを生成することができ、また任意の空間方向へビームを向ける（steer）ことが可能である。ここで、この移相器１１２の使用は説明目的にのみに限られ、本開示は、当業者により、アナログビームフォーミングを生成するために使用されるバトラーマトリクス(butler matrix)を用いたシステム又は他の類似のネットワークに適用しうる点を知っておくべきである。
【００３８】
ここで、リモート無線ヘッド１１による同時のアナログビームの最大数は、常に、ＲＦチェーン１１４の数が上限となる点に留意すべきである。言い換えると、高々Ｌ個の異なる空間方向が同時に選択され得る。ただし、Ｌは、ＲＦチェーン１１４の総数である。
【００３９】
さらに、ＴＤＤシステムの場合、すべてのアナログビームが、異なる時間スロットで、アップリンクとダウンリンクとの両方に用いられる。そこでは、システムの要求に基づいて、一つの枠内のどこをアップリンクとダウンリンクの時間スロットとするか適応的に決定及び調整することが可能である。このため、ＴＤＤシステムにおいてアップリンクの性能を最大化するためにはより多くの時間スロットがアップリンクの受信に捧げられ、下りデータの送信にはその反対により少ない時間スロットが費やされる。ＦＤＤシステムも同様に、アップリンクとダウンリンクの周波数帯の幅はシステムの要求に基づいて適応的に決められ、調整され得る。
【００４０】
図９は、リモート無線ヘッド１１内に含まれるＲＦチェーンの一つの例のブロック図である。図９を参照すると、ＲＦチェーン１１４は、帯域通過（band pass）フィルタ１１４１と、電力増幅器１１４２ａと、低雑音増幅器１１４２ｂと、ＩＦ＋ＲＦアップ／ダウンコンバータ１１４３と、ローパスフィルタ１１４４と、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ：Analog-to-Digital converter）及び／又はデジタル−アナログ変換器 (DAC: Digital-to-Analog converter)１１４５と、を含む。ユーザ端末２に対してデータが送信される際に、ＲＦチェーン１１４は、ベースバンド信号を変調して無線周波数帯とする。ユーザ端末２よりデータを受信する際には、ＲＦチェーン１１４は、無線周波数帯の信号を復調してベースバンド信号とする。
【００４１】
図３などによると、デジタルインタフェース１１５は、双方向の無線インタフェースバス１２を経由してベースバンドユニット１３とデータを交換している。
【００４２】
リモート無線ヘッド１１は、アナログビームフォーミングを、アップリンク及びダウンリンクと共に、トラフィック需要が多い、及び／又は、ユーザの密度が分布している方角及び仰角方向に向きを制御する。この処理のさらなる詳細は、本開示で特定の実施形態において述べることにより得られる。
【００４３】
本開示は、いかなる一般的なベースバンドユニット１３及びユーザ端末２とも通信するリモート無線ヘッド１１の技術を提供するものであることをここで注釈しておく。ベースバンドユニット１３やユーザ端末２のより詳細なブロック図や動作は当業者にとってよく知られているところであるため本文書では省略する。
【００４４】
上述の共通するシステムや装置の説明に基づいて本開示のそれぞれの例示的実施形態について対応する順に述べる。
【００４５】
＜実施形態１＞
図面を参照して実施形態１の詳細を以下に説明する。
【００４６】
要約すると、実施形態１では、ダウンリンクにおいて、デジタルインタフェース１１５からそれぞれのＲＦチェーン１１４に流れる信号と、アップリンクにおいて、それぞれのＲＦチェーン１１４からデジタルインタフェース１１５に流れる信号とを監視するリモート無線ヘッド１１の技術を提供する。次に、リモート無線ヘッド１１は、アナログビームフォーミングの空間方向の関数として、ユーザ密度の分布、及び／又は、トラフィック需要を表す少なくとも一つのメトリックを推定する。例えば、リモート無線ヘッド１１は、アナログビームフォーミングの現在の空間方向のためにＲＦチェーン１１４とデジタルインタフェース１１５の間を流れるデジタルデータの同相（in-phase）成分と直交(quadrature)成分から電力（power）レベルを計算する。次に、リモート無線ヘッド１１は、計算されたメトリック（現在の推定値）と、ほかの全ての空間方向に渡る、過去に計算されたメトリック（記憶された推定値）の以前の履歴とを比較する。最後に、リモート無線ヘッドは、ユーザ密度分布及び／又はトラフィック需要に合致するように、アップリンクとダウンリンクとの好ましい空間方向を再定義する。
【００４７】
以下では、図１０から図１３を参照して実施形態１の詳細を説明する。
【００４８】
図１０は、実施形態１によるリモート無線ヘッド１１のブロック図の一例を示している。図１０を参照すると、リモート無線ヘッド１１は、一体型モニタ／推定器（combined monitor/estimator）１５と、記憶部１６と、アナログビームセレクタ１７と、位相コントローラ１８と、をさらに有する。一体型モニタ／推定器１５は、上記したメトリック計算器１０１に接続されている。アナログビームセレクタ１７と位相コントローラ１８は、上記したビーム成形器１０２に接続されている。
【００４９】
＜システムの動作＞
図１１は、ユーザ端末２とリモート無線ヘッド１１を含めたシステム全体の動作を示す。最初に、リモート無線ヘッド１１は、設計者により定義された、及び／又は、リモート無線ヘッド１１に保持された、複数のアナログビームのうちからアナログビームのサブセットを選択する。一又は複数のビームが特定の方向に整列され得る場合に、リモート無線ヘッド１１は、方位角平面と仰角平面の両方において、同一の又は異なるビーム幅の一以上のアナログビームを生成することが可能である。ここで、トラフィック需要及び／又はユーザ密度分布の過去の知見に基づいて候補となるいくつかのアナログビームが既に選択されていると想定する。したがって、最初のステップＳ１１１では、リモート無線ヘッド１１が、適切なアナログビームフォーミングを使用して特定の空間方位に向け、アップリンク及びダウンリンクの両方で候補となるユーザ端末２と通信を行う処理を示している。
【００５０】
一体型モニタ／推定器１５は、各ＲＦチェーン１１４とデジタルインタフェース１１５との間で流れるデータを連続的に、又は、予め定められた間隔で監視する。一体型モニタ／推定器１５は、アナログビームフォーミングの空間方向の関数としてユーザ密度分布及び／又はトラフィック需要を示す少なくとも一つのメトリック（metric）を計算する（動作Ｓ１１２）。例えば、そのようなメトリックは、各ＲＦチェーン１１４のデジタル信号から電力レベルを推定することにより得られる。より具体的には、１つ又は複数のメトリックの計算は、ダウンリンクの場合、デジタルインタフェース１１５から各ＲＦチェーン１１４に流れるデジタルデータの電力レベルを推定することにより計算され、アップリンクの場合には、その反対に、各ＲＦチェーン１１４からデジタルインタフェース１１５に流れるデジタルデータの電力レベルを推定することにより計算される。
【００５１】
一体型モニタ／推定器１５は、該メトリックを計算後、記憶部１６を更新する。アップリンクとダウンリンク両方における計算された各空間方向のメトリックを格納し追従（track）する記憶部１６が更新される。
【００５２】
少なくとも一のメトリックを計算後、一体型モニタ／推定器１５は、アナログビームフォーミングの現在の空間方向の計算されたメトリックと、過去に計算された他の空間方向のメトリックとの比較を実行する。一体型モニタ／推定器１５は、続いてアップリンクとダウンリンクにおけるメトリックの比較に基づいて、それぞれアップリンクとダウンリンクの両方においてそれらの空間方向を分類（categorize）する（動作Ｓ１１３）。より具体的には、一体型モニタ／推定器１５は、現在の空間方向を除くすべての区間方向に関して、空間方向を、現在の空間方向のメトリックよりも高いメトリックを持つものと、現在の空間方向のメトリックよりも低いメトリックを持つものとに分類する。次に、一体型モニタ／推定器１５は、アップリンクとダウンリンクとのそれぞれにおいて、最も高いメトリックを持つ空間方向を、好ましい空間方向として決定する。ここで、もし、より高いメトリックを持つ方向がない場合には、現在の空間方向が好ましい空間方向として決定される。このように、一体型モニタ／推定器１５は、現在推定されたメトリックと、メトリックの履歴とを比較することで、アップリンク及びダウンリンクにおける好ましい空間方向を決定する。
【００５３】
アナログビームセレクタ１７は、決定された（事前に決定された）中から、計算されたメトリックが比較的高い、潜在的（potential）な空間方向のサブセットを選択する（動作Ｓ１１４）。こうしてアナログビームセレクタ１７は、決定された好ましい空間方向を実現するアナログビームフォーミングのサブセットを選択する。
【００５４】
最後に、位相コントローラ１８が特定された方向へアナログビームフォーミングを実行する。この位相コントローラ１８は、それぞれのアンテナ素子１１１ｂに対する位相シフトと振幅とに、適切なビームフォーミングの重み付けを付与することで、特定の空間方向にアナログビームを操舵する（動作Ｓ１１５）。
【００５５】
データの監視を行い、好ましい空間方向を決定し、現在のアナログビームの空間方向を変化させることを繰り返すことで、最終的に、現在の空間方向は最も高いトラフィック需要の方向に収束することとなる。
【００５６】
実施形態１の説明に基づくと、デジタルインタフェースの符号化／復号化の機能を重複することなしに、アナログビームフォーミングを、仰角面と方位角面において適応的に調整することが可能である。これに加えて、ユーザ密度分布、及び／又は、トラフィック需要の推定に、ベースバンドユニットの符号化データとの精緻な同期は必要とされない。これは、メトリックの計算に、デジタルインタフェース１１５とＲＦチェーン１１４との間を流れるデジタル信号を用いるためである。
【００５７】
実施形態１の動作をよりよく理解するために、２つの実施例を提供する。
【００５８】
＜実施例１：アップリンクの受信のみ＞
単純化のために、すべてのサブアレイ１１１ａは、ユーザ端末（ＵＴ）２からのアップリンク信号の受信のみに用いられるとする。実施例１によるリモート無線ヘッド１１の一例であるブロック図を図１２に示す。これは、一般的にＴＤＤシステム及びＦＤＤシステムのいずれにも適用可能である。
【００５９】
実施形態１の動作によると、リモート無線ヘッド１１は、アナログビームフォーミングの空間方向の関数として、ユーザ密度分布、及び／又は、トラフィック需要を示す少なくとも一のメトリックを、アップリンクにおいて受信された信号から推定する。このようなメトリックは、各ＲＦチェーン１１４からデジタルインタフェース１１５へ流れるアップリンクの受信信号の電力レベルを計算することで得られる。移動通信システムの関連技術の数学的な表現を用いると、リモート無線ヘッド１１におけるＲＦチェ−ン＃ｌ（ｌ番目のＲＦチェーン１１４）のデジタル信号から計算されたメトリックは、以下の数式で表わされる。
【００６０】
【数１】
2020536448.tif 000003
対応する最適化関数は以下で表される。
【００６１】
【数２】
2020536448.tif 000004
2020536448.tif 000005
はｌ番目のサブアレイ１１１ａの空間方向
2020536448.tif 000006
のアナログビームフォーミングによる受信信号から推定された電力レベルのメトリックを表している。ここに、
2020536448.tif 000007
と、
2020536448.tif 000008
は、それぞれｂ番目のビームの方向の方位角と仰角である。
ｂｍａｘ，ｌは、ｌ番目のサブアレイ１１１ａのアナログビームフォーミングのビーム方向の候補のインデックスを示している。
Ｉｌ（ｎ）とＱｌ（ｎ）は、時刻ｎにおけるＲＦチェーン＃ｌのデジタル信号の同位相と直交位相との成分である。なお、メトリックを計算するために電力レベルを使用しているのは、単に説明を簡単とするためである。リモート無線ヘッド１１における動作Ｓ１１３からＳ１１５は、前述しているため、詳細な説明は、簡潔さのためにここでは省略する。
【００６２】
＜実施例２：ダウンリンクの送信のみ＞
実施例２の説明を単純化するために、全てのサブアレイ１１１ａは、ユーザ端末２に向けたダウンリンクの信号を送信することだけに用いられるとする。この仮定の下の実施例２におけるリモート無線ヘッド１１の一例であるブロック図を図１３に示す。これらは通常、ＴＤＤシステム及びＦＤＤシステムの両方に適用可能である。
【００６３】
実施形態１の処理によると、リモート無線ヘッド１１は最初にアナログビームフォーミングの空間方向の関数として、ユーザ密度分布及び／又はトラフィック需要を表す少なくとも一のメトリックを送信されるダウンリンク信号より推定する。最大比伝送（MRT: Maximum Ratio Transmission）方式がベースバンドユニット１３のダウンリンクのデータ送信のために採用された場合には、このようなメトリックは、ＲＦチェーン１１４のそれぞれデータの電力レベルを推定することに基づいて計算される。より正確には、送信器が、同時並行的に（concurrently）、同じデータを送信する、複数（more than one）の送信アンテナ及び／又はサブアレイを具備する送信器である場合に、それぞれのアンテナ及び／又はサブアレイは、送信と受信アンテナ間の複素チャンネル係数に比例するスケール因子により重み付けされる。移動通信システムの関連技術における数学的な表記を用いることにより、サブアレイ＃ｌのスケール因子は、次式で表わされる。
【００６４】
【数３】
2020536448.tif 000009
送信された信号
2020536448.tif 000010
はベースバンドユニット１３から送信される信号ベクトルであり、次式で表される。
【００６５】
【数４】
2020536448.tif 000011
ここで、ｈｌはユーザ端末（ＵＴ）２とサブアレイ＃ｌとの間の複素チャンネル係数を示している。
2020536448.tif 000012
はｈｌの複素共役（complex conjugate）を示す。数式４のＨはエルミート転置を示す。
2020536448.tif 000013
はダウンリンクにおいて送信するためのデータシンボルであり、
2020536448.tif 000014
はベースバンドユニット１３から送信される信号ベクトル
2020536448.tif 000015
を生成するために適用される重みベクトルである。実施例１と同様に、送信する信号ベクトルである
2020536448.tif 000016
の要素から電力を計算することにより、ユーザ密度分布、及び／又は、トラフィック需要を推定することが可能である。
ＳｌをＲＦチェーン＃１の送信信号とすると、ＲＦチェーン＃１の計算されたメトリックは、次式で表される。
【００６６】
【数５】
2020536448.tif 000017
対応する最適化関数は次式で表される。
【００６７】
【数６】
2020536448.tif 000018
2020536448.tif 000019
はｌ番目のサブアレイ１１１ａの空間方向
2020536448.tif 000020
のアナログビームフォーミングによる送信信号から推定された電力レベルのメトリックを表しており、ここに、
2020536448.tif 000021
と
2020536448.tif 000022
とは、それぞれｂ番目のビームの方向の方位角と仰角である。ｂｍａｘ，ｌはｌ番目のサブアレイ１１１ａのアナログビームフォーミングのビーム方向の候補のインデックスを示している。実施形態１におけるリモート無線ヘッド１１の動作Ｓ１１３からＳ１１５は、前述しているため、詳細な説明は、簡潔さのためにここでは説明を省略する。
【００６８】
＜実施形態２＞
要約すると、実施形態２では、実施形態１について１つ修正を施している。実施形態２では、各ＲＦチェーン１１４のアナログ信号から、ユーザ密度分布、及び／又は、トラフィック需要を示す少なくとも一のメトリックを計算することを導入する。例えば、リモート無線ヘッド１１は、各ＲＦチェーン１１４内のアナログ信号、及び／又は、ＲＦフロントエンド１１３とＲＦチェーン１１４とのそれぞれの間のアナログ信号、から電力レベルを計算する。
【００６９】
現在のアナログ信号から推定された電力と履歴とを比較した後に、リモート無線ヘッド１１は、アップリンクにおけるデータ受信とダウンリンクにおけるデータ送信とのためのより好ましい空間方向を再定義する。
【００７０】
このような追加に基づいて、実施形態２では、空間方向の関数として、トラフィック需要、及び／又は、ユーザ密度分布を表すメトリックを計算するのに利用するハードウェア要素の機能を改変（modify）している。
【００７１】
以下では、図１４から図１７までを参照して実施形態２の詳細について説明する。
【００７２】
図１４は、実施形態２におけるリモート無線ヘッド１１の一例をなすブロック図を示している。図１４を参照すると、リモート無線ヘッド１１は、一体型モニタ／推定器１５の代わりに、一体型モニタ／推定器１９を含む。一体型モニタ／推定器１９は、アナログ信号を監視する点が、一体型モニタ／推定器１５と相違している。
【００７３】
図１５は、リモート無線ヘッド１１とユーザ端末２との両方を含んだシステム全体の処理を示す。最初の動作Ｓ１１１では、アナログビームフォーミングの空間方向の候補のサブセットを選択し、アップリンクとダウンリンク両方において、ユーザ端末２と通信する。この処理は、前記実施形態１で説明しているため、詳細な説明は、簡潔さのために説明を省略する。
【００７４】
一体型モニタ／推定器１９は、連続的に又は事前に定義された間隔にて、ＲＦチェーン１１４それぞれの中を流れるデータ、及び／又は、ＲＦチェーン１１４とＲＦフロントエンド１１３の間を流れるデータを監視する。一体型モニタ／推定器１９は、アナログビームフォーミングの現在の空間方向の関数として、トラフィック需要、及び／又は、ユーザ密度分布を示すメトリックを少なくとも一つを計算する（動作Ｓ１１２ａ）。
【００７５】
例えば、そのようなメトリックは、ＡＤＣ／ＤＡＣ１１４５に含まれる、それぞれダウンリンクとアップリンクにおけるＤＡＣの出力又はＡＤＣの入力でのアナログ信号の電力レベルを計算することにより得ることができる。さらに、そのようなメトリックは、ＡＤＣ／ＤＡＣ１１４５とローパスフィルタ１１４４の間、又はローパスフィルタ１１４４とＩＦ＋ＲＦ  Ｕｐ／Ｄｏｗｎコンバータ１１４３の間、及び／又は、同様に図９に示されているＲＦチェーン１１４のブロック図の一例にて言及された、又は言及されていないＲＦチェーン１１４の任意の２つのコンポーネントの間、を流れるアナログデータにより計算することもできる。
【００７６】
同様に、ダウンリンクやアップリンクにおいて、各ＲＦチェーン１１４の出力と入力におけるアナログ信号により、電力を計算することもできる。言い換えれば、ダウンリンクにおいて、電力は、各ＲＦチェーン１１４から各ＲＦフロントエンド１１３に流出する信号、アップリンクにおいて、各ＲＦフロントエンド１１３から各ＲＦチェーン１１４に流出する信号から、電力を推定することができる。
【００７７】
最後の３つの処理、電力の比較に基づいて、アップリンクとダウンリンクの空間方向を決定する処理（動作Ｓ１１３）と、
アナログビームフォーミングの空間方向を候補のセットから選択する処理（動作Ｓ１１４）と、
特定の方向へビームを向けるためにそれぞれの移相器に対して位相シフトと振幅との両方に対するビームフォーミングの重み付けを適切に適用する処理（動作Ｓ１１５）と、は実施形態１と同一である。このため、これらの処理の詳細な説明は、簡潔さのために省略する。
【００７８】
加えて、実施形態１と同様に、実施形態２では、全てのサブアレイ１１１ａは、もっぱらユーザ端末２からのアップリンクの信号の受信のみに用いられ得る（図１６）。さらに、実施形態１と同様に、実施形態２では、全てのサブアレイ１１１ａは、もっぱらユーザ端末２へのダウンリンクの信号の送信のみにも用いられ得る（図１７）。
【００７９】
実施形態２の説明に基づいて、実施形態２は、実施形態１をさらに改善したものであると結論することが可能である。特に、メトリックを計算するためにアナログ信号を使用することは、リモート無線ヘッド１１の構成（アーキテクチャ）をコンパクトにすることになる。これは、トラフィック需要、及び／又は、ユーザ密度分布を推定するために使用される外付け構成要素を、単一のチップによる構成で、移相器のネットワークに、容易に統合化（integrate）(集積化)することが可能なためである。
【００８０】
実施形態１及び実施形態２の適用については、これまでの説明に用いられた事例に限定されることはない。反対に、実施形態１及び実施形態２のエッセンスは当業者によってさまざまな場面に適用され得る。
【００８１】
リモート無線ヘッド１１の機能（例えば一体型モニタ／推定器１５）は、リモート無線ヘッド１１に組み込まれたプロセッサにより実現されていてもよい（図１８参照）。例えば、該リモート無線ヘッド１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５１とメモリ５２を含む。例えば、一体型モニタ／推定器１５のような処理モジュールはメモリ５２に格納されたプログラムをＣＰＵ５１が実行することにより実現することができる。さらにそのプログラムはネットワークやそのプログラムを格納した記憶媒体を介して更新し得る。
【００８２】
上記で触れたように、本開示は、アナログ−デジタル複合（hybrid）のビームフォーミング構成に適用され、その構成は、単一で共通のＲＦチェーンをアンテナのサブセットが共有するものである。また、本開示は、受信されたアップリンクの信号のみに限られない。ネットワーク内のダウンリンクの通信量を推定するためにダウンリンクの信号にも容易に適用可能である（例えば実施例２：ダウンリンクの送信のみ）。さらに、本開示はトラフィック需要を推定するために無線ユニットとベースバンドユニットとの間の通信あるいは相互作用がない、無線ユニットのスタンドアロン処理を提案している。
【００８３】
加えて、本開示では、アップリンクとダウンリンクの両方を考慮に入れてよりトラフィック需要が高い領域に、アナログビームが向けられる。より正確には、アップリンクの性能を最大化するために、より多くのアナログビームがアップリンクの通信量がより多い領域に向けられる。同様に、ダウンリンクの性能を最小化するために、下りトラフィック需要がより高い領域に、より多くのアナログビームを配置する。
【００８４】
以下に好ましい形態を述べる。
【００８５】
（形態１）
形態１は第一の視点によるものであるリモート無線ヘッドと同一である。
（形態２）
メトリック計算器は、それぞれのＲＦチェーンに入力された下り方向のデジタル信号又は、前記それぞれのＲＦチェーンに入力された上り方向のアナログ信号を用いて前記メトリックを計算するよう構成された形態１のリモート無線ヘッド。
（形態３）
メトリック計算器は、前記それぞれのＲＦチェーンから出力された上り方向のデジタル信号又は、前記それぞれのＲＦチェーンから出力された下り方向のアナログ信号を用いて前記メトリックを計算するよう構成された形態１のリモート無線ヘッド。
（形態４）
メトリック計算器は、前記それぞれのＲＦチェーン内部を流れる信号を用いて前記メトリックを計算するよう構成された形態１のリモート無線ヘッド。
（形態５）
メトリック計算器は、前記それぞれのＲＦチェーンからの前記信号の電力レベルを用いて前記メトリックを計算するよう構成された形態１から形態４のいずれか一のリモート無線ヘッド。
（形態６）
メトリック計算器は、前記それぞれのデジタル領域のＲＦチェーンからの前記信号の電力レベルを用いて前記メトリックを計算するよう構成された形態５のリモート無線ヘッド。
（形態７）
メトリック計算器は、前記それぞれのアナログ領域のＲＦチェーンからの前記信号の電力レベルを用いて前記メトリックを計算するよう構成された形態５のリモート無線ヘッド。
（形態８）
ビーム成形器は所定の候補ビームセットからトラフィック需要に合致する候補ビームのサブセットを選択するよう構成された形態１から形態７のいずれか一のリモート無線ヘッド。
（形態９）
ビーム成形器は候補となる複数のビームからトラフィック需要と、方位角方向と仰角方向との両方におけるユーザ密度分布と、に合致する候補ビームのサブセットを選択するよう構成された形態８のリモート無線ヘッド。
（形態１０）
メトリック計算器は、計算された現在の空間方向のメトリックと、その現在の空間方向を除いた過去に計算された空間方向のメトリックとを比較するよう構成された形態１から形態９のいずれか一のリモート無線ヘッド。
（形態１１）
メトリック計算器は、比較の結果に基づいて上り方向及び下り方向の通信における好適な空間方向を決定するよう構成された形態１０のリモート無線ヘッド。
（形態１２）
計算された前記それぞれの空間方向のメトリックを格納する記憶部をさらに有する形態１から形態１１のいずれか一のリモート無線ヘッド。
（形態１３）
形態１３は第二の視点によるビームフォーミング方法と同一である。
（形態１４）
形態１４は第三の視点によるプログラムと同一である。
【００８６】
上記で示された特許文献の開示はここでは当記載に引用をもって本書に組み込まれている。実施形態は基本的な技術概念に基づき、本発明の全体で開示（クレームを含む）された範囲内で変更及び調整されうる。本発明のクレームの射程内において種々の開示された要素が種々の方法で選択され組み合わされうる。すなわち、当業者が本発明の全体の開示の範囲内でなされる要素の変更、選択及び組合せが含まれると求められていると理解すべきである。
【符号の説明】
【００８７】
１  無線基地局
２  ユーザ端末
１１  リモート無線ヘッド
１２  双方向無線インタフェースバス
１３  ベースバンドユニット
１５，１９  一体型モニタ／推定器
１６  記憶部
１７  アナログビームセレクタ
１８  位相コントローラ
５１  ＣＰＵ
５２  メモリ
１０１  メトリック計算器
１０２  ビーム成形器
１１１  無線基地局アンテナ
１１１ａ  サブアレイ
１１１ｂ  アンテナ素子
１１２  位相シフタ（移相器）
１１３  ＲＦフロントエンド
１１４  ＲＦチェーン
１１５  デジタルインタフェース
１１３１  送受信スイッチ
１１３２  コンバイナ
１１３３  スプリッタ
１１３５  デュプレクサ
１１４１  帯域通過フィルタ
１１４２ａ  電力増幅器
１１４２ｂ  低雑音増幅器
１１４３  ＩＦ＋ＲＦアップ／ダウンコンバータ
１１４４  ローパスフィルタ
１１４５  アナログ−デジタル変換器／デジタル−アナログ変換器
【図１】
2020536448.tif 000023
【図２】
2020536448.tif 000024
【図３】
2020536448.tif 000025
【図４】
2020536448.tif 000026
【図５】
2020536448.tif 000027
【図６】
2020536448.tif 000028
【図７】
2020536448.tif 000029
【図８】
2020536448.tif 000030
【図９】
2020536448.tif 000031
【図１０】
2020536448.tif 000032
【図１１】
2020536448.tif 000033
【図１２】
2020536448.tif 000034
【図１３】
2020536448.tif 000035
【図１４】
2020536448.tif 000036
【図１５】
2020536448.tif 000037
【図１６】
2020536448.tif 000038
【図１７】
2020536448.tif 000039
【図１８】
2020536448.tif 000040
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月1日(2020.4.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのユーザ端末に対してサービスを提供する無線通信システムにおいて複数のアナログビームを生成する複数のアンテナを備えるリモート無線ヘッドであって、
各々のＲＦチェーン（Radio Frequency Chain：無線周波数チェーン）の信号を用いることにより、空間方向の関数としてトラフィック需要を示す少なくとも一つのメトリック(metric)を計算するよう構成されたメトリック計算器(metric calculator)と、
前記少なくとも一つの計算されたメトリックに基づいて決定される空間方向に向けてアナログビームを生成するように構成されたビーム成型器（beam former）と、
を含むリモート無線ヘッド。
【請求項２】
前記メトリック計算器は、前記各々のＲＦチェーンに入力された下り方向のデジタル信号又は前記各々のＲＦチェーンに入力された上り方向のアナログ信号を用いて、前記メトリックを計算するよう構成された請求項１に記載のリモート無線ヘッド。
【請求項３】
前記メトリック計算器は、前記各々のＲＦチェーンから出力された上り方向のデジタル信号又は前記各々のＲＦチェーンから出力された下り方向のアナログ信号を用いて、前記メトリックを計算するよう構成された請求項１に記載のリモート無線ヘッド。
【請求項４】
前記メトリック計算器は、前記各々のＲＦチェーン内部を流れる信号を用いて、前記メトリックを計算するよう構成された請求項１に記載のリモート無線ヘッド。
【請求項５】
前記メトリック計算器は、前記各々のＲＦチェーンの前記信号から測定された電力レベルを用いて、前記メトリックを計算するよう構成された請求項１から４のいずれか一に記載のリモート無線ヘッド。
【請求項６】
前記メトリック計算器は、デジタル領域での前記各々のＲＦチェーンの前記信号から測定された電力レベルを用いて、前記メトリックを計算するよう構成された請求項１又は５に記載のリモート無線ヘッド。
【請求項７】
前記メトリック計算器は、アナログ領域での前記各々のＲＦチェーンの前記信号から測定された電力レベルを用いて、前記メトリックを計算するよう構成された請求項１又は５に記載のリモート無線ヘッド。
【請求項８】
前記ビーム成型器は、決定された組から前記トラフィック需要に合致する候補ビームのサブセットを選択するよう構成された請求項１から７のいずれか一に記載のリモート無線ヘッド。
【請求項９】
前記ビーム成型器は、前記トラフィック需要と、方位角方向と仰角方向との両方におけるユーザの分布と、に合致する候補ビームの前記サブセットを選択するよう構成された請求項８に記載のリモート無線ヘッド。
【請求項１０】
前記メトリック計算器は、前記計算された現在の空間方向のメトリックと、前記現在の空間方向を除いた以前に計算された空間方向のメトリックとを比較するよう構成された請求項１から９のいずれか一に記載のリモート無線ヘッド。
【請求項１１】
前記メトリック計算器は、前記比較の結果に基づいて、アップリンクとダウンリンクの少なくとも一方における好ましい空間方向を決定するよう構成された請求項１０に記載のリモート無線ヘッド。
【請求項１２】
前記計算された、各々の空間方向に対するメトリックを格納するストレージをさらに有する請求項１から１１のいずれか一に記載のリモート無線ヘッド。
【請求項１３】
少なくとも一つのユーザ端末に対してサービスを提供する無線通信システムにおいて複数のアナログビームを生成する複数のアンテナを備えるリモート無線ヘッドにより実行されるビームフォーミング方法であって、
各々のＲＦチェーン（Radio Frequency Chain：無線周波数チェーン）の信号を用いることにより、空間方向の関数としてトラフィック需要を示す少なくとも一つのメトリック(metric)を計算し、
前記少なくとも一つの計算されたメトリックに基づいて決定される空間方向に向けてアナログビームを生成する、ことを含むビームフォーミング方法。
【請求項１４】
少なくとも一つのユーザ端末に対してサービスを提供する無線通信システムにおいて複数のアナログビームを生成する複数のアンテナを備えるリモート無線ヘッドに埋め込まれたコンピュータにより実行されるプログラムであって、
各々のＲＦチェーン(Radio Frequency Chain：無線周波数チェーン）の信号を用いることにより、空間方向の関数としてトラフィック需要を示す少なくとも一つのメトリック(metric)を計算し、
少なくとも一つの計算されたメトリックに基づいて決定される空間方向に向けてアナログビームを生成する、
ことを前記コンピュータに実行させるためのプログラム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、リモート無線ヘッド（ＲＲＨ：Ｒｅｍｏｔｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｈｅａｄ）と、ビームフォーミング方法及びそのプログラムに関する。特に通信量の需要を推定するためのリモート無線ヘッド、ビームフォーミング方法及びプログラムに関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
第三の視点では、少なくとも一つのユーザ端末に対してサービスを提供する無線通信システムにおいて複数のアナログビームを生成する複数のアンテナを備えるリモート無線ヘッドに埋め込まれたコンピュータにより実行されるプログラムを格納した記憶媒体であって、
各々のＲＦチェーン(Radio Frequency Chain)の信号を用いることにより、空間方向の関数としてトラフィック需要を示す少なくとも一つのメトリック(metric)を計算し、
少なくとも一つの計算されたメトリックに基づいて、高トラフィック需要の空間方向に向けアナログビームを生成する、ことを前記コンピュータに実行させるためのプログラムが提供される。前記プログラムはコンピュータが読みだすことのできる記憶媒体に記録されたものであってもよい。当該記憶媒体は、半導体記憶装置、ハードディスク、磁気的記憶媒体や、光学的記憶媒体などの不揮発性記憶媒体であってもよい。本発明はコンピュータのプログラム製品として具現化されているものであってよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
【数２】
2020536448.tif 000041
2020536448.tif 000042
はｌ番目のサブアレイ１１１ａの空間方向
2020536448.tif 000043
のアナログビームフォーミングによる受信信号から推定された電力レベルのメトリックを表している。ここに、
2020536448.tif 000044
と、
2020536448.tif 000045
は、それぞれｂ番目のビームの方向の方位角と仰角である。
ｂｍａｘ，ｌは、ｌ番目のサブアレイ１１１ａのアナログビームフォーミングのビーム方向の候補のインデックス（γｌ（φｂ, θb）の最大値を与える引数ｂ）を示している。
Ｉｌ（ｎ）とＱｌ（ｎ）は、時刻ｎにおけるＲＦチェーン＃ｌのデジタル信号の同位相と直交位相との成分である。なお、メトリックを計算するために電力レベルを使用しているのは、単に説明を簡単とするためである。リモート無線ヘッド１１における動作Ｓ１１３からＳ１１５は、前述しているため、詳細な説明は、簡潔さのためにここでは省略する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
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【国際調査報告】
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