JP2006501786A - 多元接続通信システムにおいてマルチビーム切替アンテナを使用するための方法と装置 - Google Patents

Abstract

容量または同時通信セッションに参加することができる多くの移動局（ＭＳ）またはユーザーを増やすために、カバー領域、例えばセクター、に関する複数の所定かつ固定のビーム（１６０〜１６５）の各ビームにおいて異なるＭＳまたはユーザー（１１０〜１１２）をスケジュールする通信システム（１００）が提供されている。複数のビームの各ビームにおいてユーザーを同時にスケジュールすることによって、通信システムの性能とスループットを従来技術よりも著しく増大させる。本発明の一実施態様においては、各ＭＳに割り当てられた共用通信チャンネルの一部分を、各ＭＳにそのＭＳに関するビームを介して同時に送信する。本発明の他の実施態様においては、ビームにおいてスケジュールされた各ＭＳに関する音声チャンネル、データチャンネル、および制御チャンネルを、各ＭＳにそのＭＳに関するビームを介して同時に送信することができる。

Description

本発明は、無線通信システムに関し、より詳しくは、無線通信システムにおけるマルチビーム切替アンテナの使用に関する。

無線通信システムを設計するにあたっての重要な目標は、システム容量を最大にすること、即ち、当該無線通信システムによって同時にサービスを提供できるユーザー数を最大にすることである。システム容量を増やす一つの方法はスマートアンテナシステムを使用することである。スマートアンテナシステムは、目標とする移動局（ＭＳ）に無線で情報を送信するためにアンテナ要素アレイを使用する。アンテナ要素アレイの使用により送信信号をビーム形成することができるので、より狭くより集束されたビームがＭＳに送信される。即ち、各アンテナ要素へ伝送する信号の振幅と位相を調節することによって、望ましいビームを形成することができる。送信信号をビーム形成することによって、ビームがより狭く集束されるので、送信信号のマルチパスフェージングおよび目標でないユーザーとの干渉が減少する。

スマートアンテナシステムには、ビーム切替アンテナシステムと適応アンテナシステムの二つの主な種類がある。セルラー通信システムにおいては、ビーム切替アンテナシステムは、セルのセクターにおいて複数の所定かつ固定のビームを使用する。ビーム切替アンテナシステムの複数のアンテナ要素の出力は、空間選択的な狭い指向性ビームを形成するように結合される。目標ＭＳがセクターを通って移動するとき、ビーム切替システムは、そのＭＳのための情報を一つのビームから別のビームに切り替える。即ち、ＭＳがマルチビームの第１ビーム内にあるとき、セクター内の可能な送信電力のすべてが第１ビームに割り当てられる。ＭＳがマルチビームの第２ビーム内にあるとき、セクター内の可能な送信電力のすべてが第２ビームに割り当てられる。

特定のＭＳに送信する信号をそのＭＳを含むビームに限定することによってシステム性能が改善される。これは、送信信号を正しいビームに限定することによって、このビーム内にない他の移動局によって観測される干渉が低減されるためである。更に、特定のＭＳに送信する信号をそのＭＳを含むビームに限定することによって、送信電力を減らし、それに伴って、他の移動局によって観測される干渉を減らすことができる。その結果、干渉の減少が、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）通信システムにおいては、周波数の再利用を増加させ、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信システムにおいては、直交符号の再利用を増加させるので、システム容量が改善される。

しかしながら、セクターを通って移動する目標ＭＳにビーム信号を集束させるためのビーム切替アンテナシステムの使用は、システム容量を増加させるという課題に対処するための単なる一歩であり、システム容量は依然として無線通信システムの動作上の制約となっている。それ故、無線通信システムにおけるビーム切替アンテナシステムの利用による更なる容量改善のための方法と装置に対する必要性が存在する。

無線通信システムにおけるビーム切替アンテナシステムの使用による更なる容量改善のために、カバー領域、特にセクター、に関する複数の所定かつ固定のビームの各ビームに
おいて異なるＭＳまたはユーザーをスケジュールする通信システムが提供される。複数のビームの各ビームにおいてユーザーを同時にスケジュールすることによって、通信システムの性能とスループットを従来技術よりも著しく増大させる。本発明の一実施態様においては、各ＭＳに割り当てられた共用通信チャンネルの一部分を、各ＭＳにそのＭＳに関するビームを介して同時に送信する。本発明の他の実施態様においては、ビームにおいてスケジュールされた各ＭＳに関する音声チャンネル、データチャンネル、および制御チャンネルを、各ＭＳにそのＭＳに関するビームを介して同時に送信することができる。

一般に、本発明の実施態様は、複数の移動局とビーム切替アンテナシステムを含む通信システムにおける、この複数の移動局の各移動局にユーザー情報を伝送するための方法であって、前記ビーム切替アンテナシステムが、基幹施設と、その基幹施設から複数の移動局へユーザー情報を伝送するための複数のビームを備える方法を含んでいる。この方法は、複数のビームの各ビームのほぼ同時使用に対して、前記複数の移動局の異なる移動局をスケジュールするステップを備えている。

本発明のもう一つの実施態様は、複数の所定かつ固定のビームを生成するビーム切替アンテナシステムを備えた通信システムにおいて作動することができる基地局サブシステムを含んでいる。この基地局サブシステムは、複数のアレイ要素を備えるアンテナアレイと、各重み付け部が複数の要素の一つに接続された複数の重み付け部と、複数の重み付け部の各重み付け部に接続されたプロセッサとを備えている。前記プロセッサは、複数の移動局の第１移動局への情報の伝送のために、前記重み付け部に第１重み係数セットを伝送し、更に、複数の移動局の第２移動局への情報の伝送のために、前記重み付け部に第２重み係数セットを伝送し、前記第１重み係数セットを前記重み付け部によって使用して、複数のビームの第１ビームを第１移動局へ送信し、前記第２重み係数セットを前記重み付け部によって使用して、複数のビームの第２ビームを第２移動局へ送信する。

本発明は、図１から図７を参照して更に完全に説明することができる。図１は、本発明の実施態様による無線通信システム１００のブロック図である。通信システム１００は、基地局サブシステム（ＢＳＳ）１０２を含む固定無線基幹施設を含んでいる。ＢＳＳ１０２は、そのＢＳＳによってサービスが提供されるサービスカバー領域、すなわちセル１５０の中に位置する複数の移動局（ＭＳ）１１０〜１１２のそれぞれに通信サービスを提供する。セル１５０は、複数の地理的セクター１５１〜１５３（３つが示されている）に分割されている。ＢＳＳ１０２は、それぞれが送受切換器を介してアンテナ１１４に接続された複数の基地送受信機局（ＢＴＳ）１０４，１０５（二つが示されている）を含んでいる。各ＢＴＳ１０４，１０５は、そのＢＴＳによってサービスが提供されるセル１５０のセクター１５１〜１５３内に位置するＭＳ１１０〜１１２に、それぞれのエアーインターフェース１１６〜１１８を介して通信サービスを提供する。各エアーインターフェース１１６〜１１８は、少なくとも一つのパケットデータチャンネルを含む複数の通信チャンネルと、共用パケットデータチャンネルと、パイロットチャンネルと、ページングチャンネルと、同期チャンネルとを含んでいる。

アンテナ１１４は、複数のアンテナセクター１２０，１３０，１４０（三つが示されている）に分けられた指向性アンテナであり、複数のアンテナセクターの各セクターは、複数の地理的セクター１５１〜１５３のそれぞれの地理的セクターに対応しており、その地理的セクターに通信サービスを提供する。各アンテナセクター１２０，１３０，１４０は、複数のアンテナ要素（各アレイに対して二つが示されている）を含むアンテナアレイからなっている。例えば、アンテナセクター１２０はアンテナ要素１２１〜１２２を含み、アンテナセクター１３０はアンテナ要素１３１〜１３２を含み、アンテナセクター１４０はアンテナ要素１４１〜１４２を含んでいる。アンテナアレイによってサービスが提供さ
れるセクター内に位置するＭＳに信号を送信するためにそのアンテナアレイを使用することによって、ＢＳ１０２は、その信号の送信に対してビーム切替ビーム形成技術を使用することができる。例えば、図１に示すように、各セクター１５１〜１５３は複数の固定かつ所定のビーム１６０〜１６５と関連付けられている。即ち、セクター１５１はビーム１６０，１６１と関連付けられており、セクター１５２はビーム１６２，１６３と関連付けられており、セクター１５３はビーム１６４，１６５と関連付けられている。しかしながら、各セクターに関するビーム数は任意であり、通信システム１００の設計者の自由裁量内にあることは当業者にとって明らかである。ビーム１６０〜１６５のそれぞれは、適応的に形成され方向付けられるのとは違って、所定かつ固定のものであり、ビーム内に含まれるＭＳに信号を送信するためにＢＳＳ１０２によって使用される。

ＢＳＳ１０２は更にスケジューラ１０６と基地局コントローラ（ＢＳＣ）１０８を含んでおり、これらはそれぞれ、ＢＳＳ１０２内の各ＢＴＳ１０４，１０５に接続されている。本発明のもう一つの実施態様においては、スケジューラ１０６をＢＳＣ１０８内に含めることができる。スケジューラ１０６は、ＢＳＳ１０２によって使用される、即ち、ＢＳＳ１０２のＢＴＳ１０４によって使用される複数のビーム１６０〜１６５の最適ビームを決定して、そのＢＴＳによってサービスが提供されるＭＳに信号を送信する。

通信システム１００は、複数の直交通信チャンネルを含む符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信システムであることが好ましいが、本発明をどの通信システム、例えば、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）通信システムまたは直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）通信システムにおいても使用できることは、当業者にとって明らかである。複数の通信チャンネルの各通信チャンネルは、ウォルシュ符号などの複数の直交拡散符号の一つまたはそれ以上で構成されるのが好ましい。拡散符号の使用は、同じ周波数帯域における複数の通信チャンネルの共存を可能にする。

図２は、本発明の実施態様によるＢＴＳ１０４，１０５のブロック図である。各ＢＴＳ１０４，１０５は、ＢＳＳ１０２に関する少なくとも一つのアンテナアレイ１２０，１３０，１４０、例えばアレイ１２０、に接続されており、送信機部２０２および受信機部２０４を含んでいる。この送信機部２０２および受信機部２０４はそれぞれ送受信切換器（図示せず）を介して前記アレイに接続されている。送信機部２０２および受信機部２０４のそれぞれは更にプロセッサ２０６に接続されている。このプロセッサ２０６は、例えば、一つまたはそれ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＰＳ）、それらの組み合わせ、または当業者にとって周知の他の装置である。プロセッサ２０６は更に、一つまたはそれ以上の関連するメモリ装置２０８に接続され、かつ／またはそれを含む。この関連メモリ装置２０８は、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）とダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）と読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）またはそのいずれかであるか、それらの同等品であり、前記プロセッサによって実行可能なデータおよびプログラムを格納している。ＢＴＳ１０４は、プロセッサ２０６および関連メモリ装置２０８により、情報を格納し、演算を行い、ソフトウェアプログラムを実行することができる。

図３は、本発明の実施態様による各ＢＴＳ１０４，１０５の複数の送信信号パス３００，３０１のブロック図である。各送信信号パス３００，３０１は、ＢＴＳに関するアンテナアレイ、例えばアンテナアレイ１２０、の複数のアレイ要素、例えばアレイ要素１２１，１２２、の一つに対応している。データは、データソース２１０、例えば、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）またはインターネットなどの外部ネットワークとのインターフェースによって、あるいは、ＢＴＳのプロセッサ２０６上で動くアプリケーションによって、ＢＴＳ１０４に供給される。

データソース２１０はプロセッサ２０６に接続されている。図３に示すように、プロセッサ２０６は、符号器３０２と、複数の拡散器３０６，３０８と、複数のシンボルマッパー３１０，３１２とを含んでいる。符号器３０２は、データソース２１０からデータを受け取り、ブロック符号化体系や畳み込み符号化体系などの所定の符号化体系を用いてデータを符号化する。それから符号器３０２は、符号化したデータを複数の拡散器３０６，３０８のそれぞれに伝送する。本発明のもう一つの実施態様においては、プロセッサ２０６は更に、符号化したデータを複数の拡散器３０６，３０８に伝送する前にその符号化したデータをインターリーブするインターリーバを含むことができる。

複数の拡散器３０６，３０８の各拡散器は、拡散符号生成器３０４に接続され、拡散符号生成器によって供給される拡散符号、好ましくはウォルシュ符号に従って、符号化されたデータを拡散させる。拡散符号生成器３０４によって生成される拡散符号は、ＢＳＳ１０２が、複数セクター１５１〜１５３の同じセクター内に位置する各ＭＳに異なる拡散符号を割り当てるため、データが向けられるＭＳによって決まる。各拡散器３０６，３０８はそれから、複数のシンボルマッパー３１０，３１２のそれぞれのシンボルマッパーに拡散データを伝送する。各シンボルマッパー３１０，３１２はデータをシンボル群に含まれた複数のシンボルの一つにマッピングして、被変調データに相当するシンボルストリームを生成する。本発明の一実施態様においては、シンボルマッパー３１０，３１２は、データをマッピングするための直交振幅変調（ＱＡＭ）マッピング体系を使用する。しかしながら、使用するマッピング体系は本発明にとって重要ではなく、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、２値位相偏移変調（ＢＰＳＫ）や４値位相偏移変調（ＱＰＳＫ）などの種々のマッピング体系を本願において使用することができることは、当業者にとって明らかである。シンボルマッパー３１０，３１２によるデータの変調後、被変調データはプロセッサ２０６によって、送信のために送信機部２０２へ伝送される。

送信機部２０２は複数の変調器３１４，３１６を含んでおり、これらはそれぞれ複数の増幅器３１８，３２０の一つに接続されている。送信機部２０２は更に複数の重み付け部３２２，３２４を含んでおり、これらはそれぞれ、複数の増幅器３１８，３２０の一つと複数のアンテナ１２１，１２２の一つの間に接続されており、更にプロセッサ２０６に接続されている。複数の変調器３１４，３１６の各変調器は、それぞれのシンボルマッパー３１０，３１２から被変調データを受け取り、被変調データを無線周波数（ＲＦ）搬送波上で変調する。それから各被変調搬送波は、それぞれの変調器３１４，３１６に接続された増幅器３１８，３２０に伝送される。増幅器３１８，３２０は、被変調搬送波を増幅して、増幅信号を生成し、増幅信号をそれぞれの重み付け部３２２，３２４に伝送する。各重み付け部３２２，３２４は、プロセッサ２０６によって重み付け部に供給された重み係数に基づいて増幅信号を変調し、重み付き信号をそれぞれのアンテナ１２１，１２２を介して送信する。本発明の他の実施態様においては、各重み付け部３２２，３２４を、変調器３１４，３１６と増幅器３１８，３２０の間に入れるか、変調器３１４，３１６の前で、プロセッサ２０６の中に置くことができる。

目標ＭＳ、例えばＭＳ１１０，によって受信される、そのＭＳにサービスを提供するＢＴＳ１０４，１０５からのＲＦ信号の強度を最適にするため、並びに、そのＢＴＳと、そのＢＴＳによってサービスが提供されるセクター内の他のアクティブなＭＳとの間の通信とのそのＲＦ信号の干渉を最小にするために、各ＢＴＳ１０４，１０５は、そのＲＦ信号の送信に対してビーム切替ビーム形成技術を用いる。ビーム切替ビーム形成技術によって、そのＢＴＳは、そのＢＴＳに関するアンテナアレイ１２０の各要素１２１，１２２にそのＢＴＳが割り当てた重み係数に基づいて、狭く集束した信号を目標ＭＳ１１０に送信することができる。

現在提案されている符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信システム、例えば、１ｘＥＶ−
ＤＶ（データと音声）システムおよびＨＳＤＰＡ（高速ダウンリンクパケット接続）システムはそれぞれ、ＭＳとＢＳＳとの間のエアーインターフェース内に複数の通信チャンネルを含んでいる。複数のチャンネルの中に、共用通信チャンネル、即ち、共用パケットデータチャンネルがあり、これを、同じＢＳＳによってサービスが提供される複数のＭＳの間で共用することができる。１ｘＥＶ−ＤＶ標準とＨＳＤＰＡ標準によれば、通信システム１００、詳しくはスケジューラ１０６は、ＭＳ１１０〜１１２による共用パケットデータチャンネルの使用をスケジュールするためにＭＳからの搬送波対干渉比（Ｃ／Ｉ）フィードバックを使用するのが好ましい。共用パケットデータチャンネルのためのスケジューリング動作において、スケジューラ１０６は、（１）共用パケットデータチャンネルの使用に対してスケジュールすべき複数のＭＳのうちのどのＭＳを選択するかということ、（２）そのＭＳに対して符号器パケットサイズを選択すること、および（３）そのＭＳに割り当てられるべきウォルシュ符号の数を選択することを考慮する。１ｘＥＶ−ＤＶにおける共用パケットデータチャンネルは、二人のユーザー間で多重伝送される符号（２ユーザーＣＤＭ）であることが可能であり、ＨＳＤＰＡに対する共用パケットデータチャンネルは４人のユーザー間で多重伝送される符号（４ユーザーＣＤＭ）であることが可能である。以下の議論は１ｘＥＶ−ＤＶによってサポートされる２ユーザーＣＤＭだけを取り上げているが、議論される概念は４ユーザーＣＤＭの場合にも当てはまることは当業者にとって明らかである。

Ｃ／Ｉフィードバックは以下のように決定することができる。複数のＭＳ１１０〜１１２の各ＭＳは、そのＭＳとＢＳＳ１０２のアレイ要素との間の伝達チャンネルを、その要素から受信した信号をその信号の既知バージョンと関連付けることによって測定する。例えば、ＢＳＳ１０２は、前記要素を介して、前記ＭＳにとって既知であって前記要素に割り当てられた、所定のパイロットウォルシュ符号などのパイロット符号か、または一連のパイロットシンボルを送信することができる。前記ＭＳは送信信号を受信すると、受信信号を既知のパイロット符号またはシンボルと関連付ける。その後、前記ＭＳは、前記比較に基づいて、そのチャンネルによる信号歪を決定する。

バックグラウンド干渉の自己相関を測定することは多少困難である。本発明の一実施態様においては、各ＭＳ１１０〜１１２は、ＢＳＳ１０２から受信した信号を復調し、到着信号から復調信号を差し引くことによって、バックグラウンド干渉の自己相関を測定する。その結果として得られた信号はバックグラウンド干渉だけで構成され、この信号の自己相関は、その信号をそれ自身に対して対応付けることによって容易に得ることができる。本発明のもう一つの実施態様においては、ＢＳＳ１０２が短い時間間隔にわたってその送信信号を周期的に消去することによって、ＭＳは自動相関を測定することができる。送信信号を止める短時間の間、受信信号はバックグラウンド干渉だけで構成される。更に、信号をそれ自身に対して対応付けることによって干渉自己相関を測定することができる。

本発明の更にもう一つの実施態様においては、各ＭＳ１１０〜１１２は、ＢＳＳ１０２によって送信された受信信号の相関を測定することによって（受信信号をそれ自身に対して関連付けることによって）、バックグラウンド干渉の自己相関を測定することができる。この相関は、信号相関関数と干渉相関関数の和である。ＭＳは、チャンネル伝達情報と受信信号相関関数の双方をＢＳＳ１０２へ、即ち、そのＭＳにサービスを提供するＢＴＳへ送信する。ＢＳＳ１０２、好ましくは、ＭＳにサービスを提供するＢＴＳのプロセッサ２０６は、伝達チャンネルと送信信号（例えばパイロット信号）の双方についての知識に基づいて、そのＭＳにおいて観測されるような、送信信号に対する信号相関を算出する。その後、受信信号の相関関数から送信信号に対する算出された相関を差し引くことによって干渉相関が得られる。

ＢＳＳ１０２の複数のアレイ要素のそれぞれと、そのＢＳＳによってサービスが提供さ
れる複数のＭＳ１１０〜１１２のそれぞれとの間の伝達チャンネルと、各ＭＳにおける干渉環境とを知ることによって、ＢＳＳ１０２は、任意の電力配分に対して、そのＢＳＳによってサービスが提供される各ＭＳにおける信号対雑音比（ＳＮＲ）を決定し、更に、ＭＳが位置するセクターに関する複数の固定ビームにそれぞれ対応する複数の重み係数セットの中から一つの重み係数セットを決定する。例えば、ＭＳにサービスを提供するＢＴＳのメモリ装置２０８は、複数の重み係数セットを格納することができ、複数の重み係数セットの各重み係数セットは、そのＢＴＳによってサービスが提供されるセクターに関する複数のビームの一つに対応する。その後、そのＢＴＳのプロセッサ２０６は、最大のＳＮＲを生じる１セットの重み係数を選択するが、１セットの重み係数を選択するための他の基準は当業者にとって周知であり、本発明の精神と範囲から逸脱することなく本願において使用することができる。その後ＢＴＳ、例えばＢＴＳ１０４が、そのＢＴＳによってサービスが提供されるＭＳに信号を送信するとき、そのＢＴＳのプロセッサ２０６は、適当な重み係数をそのＢＴＳの重み付け部３２２，３２４に伝送する。その後各重み付け部３２２，３２４は、プロセッサ２０６によってその重み付け部に伝送された重み係数を使って、対応するアンテナアレイ要素によって送信される信号を変調し、その信号はその後、対応するアレイ要素を介して複数の固定の所定ビームの中へ送信される。

いま図４を参照すると、セクター４００、例えば通信システム１００のセクター１５１〜１５３、のブロック図が、本発明の実施態様に従って示されている。セクター４００は、そのセクターに関するアンテナアレイ、例えばアンテナアレイ１２０，１３０，１４０と、ＢＴＳ１０４とによって送信される複数のビーム４０１，４０２（二つが示されている）をその中に含んでいる。セクターにサービスを提供するＢＴＳと、そのセクター内に位置するＭＳ、即ちＭＳ１１０と１１１のそれぞれとの間のエアーインターフェースは、２ユーザー符号分割多重（ＣＤＭ）をサポートし、二つのユーザーまたはＭＳの間で共用される、１ｘＥＶ−ＤＶにおけるような共用パケットデータチャンネルを含んでいる。

通信システム１００の容量、すなわち通信セッションに同時に関連するユーザーの数を増大させるために、通信システム、詳しくはスケジューラ１０６は、セクター４００内の複数のビーム４０１，４０２の各ビームにおいて、異なるＭＳまたはユーザーをスケジュールする。複数のビーム４０１，４０２の各ビームにおいてユーザーを同時にスケジュールすることによって、通信システム１００の性能およびスループットを従来技術よりも著しく増大させる。本発明の第１実施態様においては、ユーザー情報をセクター４００内に位置するＭＳ１１０，１１１に伝送するためには、共用通信チャンネル、例えば共用パケットデータチャンネルのみが使われ、１ｘ音声またはデータは関連搬送波上には存在しない。γ_1,p は、第１ビーム、例えばビーム４０１内に位置する第１ＭＳ、例えばＭＳ１１０に対するパイロットＣ／Ｉを示し、γ_２,pは、第２ビーム、例えばビーム４０２内に位置する第２ＭＳ、例えばＭＳ１１１に対するパイロットＣ／Ｉを示す。Ｎ_PDCHは共用通信チャンネルに割り当てられたウォルシュ符号の数を示し、Ｐはセクター４００に割り当てられた全送信電力を示し、ｆ_o は、オーバーヘッドチャンネル、例えば、パイロットチャンネル、ページングチャンネル、および同期チャンネルに割り当てられた全電力の一部分を示す。

Ｃ／Ｉフィードバックの完全性を保つために、ビーム４０１，４０２のそれぞれにおける送信電力は等しくかつ一定であると仮定する。従って、ビーム４０１，４０２のそれぞれに割り当てられる電力はＰ／２である。この方法において、関連するＭＳ１１０およびＭＳ１１１のそれぞれにおけるＣ／Ｉ情報は、フェージングの関数としてのみ変化し、送信電力の変動が原因で変化しない。

一つのセクター内で一度に一つのＭＳまたはユーザーのみがスケジュールされ、そのＭＳのための信号がセクターの両ビームによって送信される場合（または、スケジュールさ
れたユーザービームによってのみ送信され、等電力のＣＤＭＡノイズが他のビームによって送信される場合）、達成可能な最大セクター容量は次式で与えられる。

ここで、ｆ_p はパイロットチャンネルに割り当てられた送信電力の部分である。
表記を簡単にするために、

とする。
従って、一つのＭＳのみが一度にスケジュールされ、そのＭＳのための信号が双方のビームによって送信されるとき、セクターの容量は次式によって与えられる。

容量＝Ｎ_PDCHlog₂( １＋ζmax(γ_1,p,γ_2,p))
通信システム１００においては、別々のＭＳまたはユーザーが、セクターに関する複数のビーム、即ち、セクター４００のビーム４０１，４０２のそれぞれにおいて同時にスケジュールされている。それぞれのセクタービーム４０１，４０２に関するＭＳ１１０，１１１のための信号が、そのＭＳに関するビームによってのみ送信されるとき、セクター４００の容量は次式で与えられる。

ここで、αは第１ＭＳ１１０に割り当てられたウォルシュ符号スペースの部分を示し、１−αは第２ＭＳ１１１に割り当てられた部分を与える。この式において、各ウォルシュ符号に割り当てられた電力は二つのビーム４０１，４０２において異なることに注意しなければならない。

セクター４００に対する最大達成可能容量は次式で与えられる。
容量＝Ｎ_PDCHlog₂(1+ ζ( γ_1,p ＋γ_2,p))
これは、

のときに達成される。従って、切替ビームを有する２ユーザーＣＤＭを使用することによる容量の増加は次式で与えられる。

γ_1,p ＝γ_2,p ならば、この容量増加は次式で与えられる。

これは、共用通信チャンネルに対するウォルシュ符号当たり３ｄＢの信号対干渉比（ＳＩＲ）の増加に相当する。
これは容量を倍にすることではないことに注意することができる。３ｄＢのＳＩＲの増加と共に容量を倍にするためには、ウォルシュ符号数（より一般的には帯域幅）を倍にすることも必要である。パケットデータチャンネルに対して擬似直交関数（ＱＯＦ：ＣＤＭＡ２０００の１ｘ標準の中にすでにある）の使用を可能にし、１セットのＱＯＦを各ビーム４０１，４０２に割り当てることによって、これを行うことができるであろう。

この結果、ビーム４０１，４０２のそれぞれにおいて別々のＭＳまたはユーザー１１０，１１１をスケジュールし、任意のビームに関するＭＳのための信号をそのビームによってのみ送信することによって、セクター４００の容量は、同時にスケジュールされたＭＳ、即ち、ＭＳ１１０およびＭＳ１１１のそれぞれのＳＩＲの和の関数であって、その二つのＳＩＲの最大値の関数に代わる関数となる。また、ビーム４０１，４０２のそれぞれにおいて別々のＭＳまたはユーザーをスケジュールすることは、Ｃ／Ｉフィードバック、適応変調および符号化（ＡＭＣ）、およびスケジューラ１０６と両立できて、隣のセクターまたはセルに干渉の変化を生じない通信システムの更なる利点を提供する。

本発明のもう一つの実施態様においては、システム１００はＣＤＭＡ１ｘＥＶ−ＤＶシステムであり、そのＢＳＳ１０２は、ＢＳＳによってサービスが提供されるＭＳ１１０〜１１２のそれぞれに、パケットデータチャンネルのみならず音声チャンネルおよびデータチャンネルを介してユーザー情報を伝送する。１ｘ音声およびデータは、パケットデータチャンネルによって送信されず、ビーム４０１，４０２のそれぞれにおいて全送信電力の一部の電力しか必要としないだけでなく、全帯域幅の何分の１の帯域幅しか必要としない
。また、１ｘ音声およびデータのサービスを提供するのに必要な電力は、二つのビームで異なる。ｆ_１およびｆ_２は、それぞれ、ビーム４０１，４０２におけるＣＤＭＡ２０００の１ｘ音声およびデータに割り当てられた電力の部分（パイロット、ページング、および同期オーバーヘッドを含む）を示す。例えば、ｆ_１＝１／３、ｆ_２＝２／３である。上記のように、Ｎ_PDCHはパケットデータチャンネルに対して可能なウォルシュ符号数を示す。この数は、パイロットチャンネル、ページングチャンネル、および同期チャンネルなどのオーバーヘッドチャンネルのどれかに対して使用されるウォルシュ符号のみならず、１ｘ音声とデータまたはそのいずれかに対して割り当てられたウォルシュ符号を含んでいる。

ＣＤＭでない場合、一つのＭＳまたはユーザーのみが情報信号を受信するようにスケジュールされ、その信号が両ビームによって送信されるとき（または、スケジュールされたＭＳビームによってのみ送信され、等電力のＣＤＭＡノイズが他のビームによって送信されるとき）、そのセクターに対して達成可能な最大容量は次式で与えられる。

容量＝Ｎ_PDCHlog₂(1＋ζmax((1-f₁)γ_1,p,(1-f₂)γ_2,p))
ここで、ζは上記のように定義される。
再び図４を参照すると、通信システム１００においては、別々のＭＳまたはユーザーが、セクターに関する複数のビーム、即ち、セクター４００のビーム４０１，４０２のそれぞれにおいて同時にスケジュールされている。即ち、第１ＭＳ、即ちＭＳ１１０は、第１ビーム、即ちビーム４０１を介して情報信号を受信するようにスケジュールされており、第２ＭＳ、即ちＭＳ１１１は、第２ビーム、即ちビーム４０２を介して情報信号を受信するようにスケジュールされている。また、特定のＭＳのための情報信号は、そのＭＳにそれに関するビームによってのみ送信される。セクター４００の容量はそのとき次式で与えられる。

ここで、αは、第１ビーム４０１において第１ＭＳ１１０に割り当てられたＮ_PDCHウォルシュ符号の部分を示し、１−αは、第２ビーム４０２において第２ＭＳ１１１に割り当てられたその符号の部分を示す。最大達成可能容量は次式で与えられる。

容量＝Ｎ_PDCHlog₂(1＋ζ((1-f₁) γ_1,p ＋(1-f₂)γ_2,p))
これは、

である場合に達成される。
従って、ビーム切替は、共用通信チャンネルのみを使用するシステムにおけるように、１ｘ音声およびデータおよび共用通信チャンネルの双方を有する混合システムにおいて同様の利点を提供する。上記のように、複数の切り替えられるビームの各ビームに対して別のユーザーをスケジュールすることによって、共用通信チャンネルに対して可能なビーム電力の部分によってスケーリングされた、ＭＳ１１０およびＭＳ１１１のそれぞれのＳＩ
Ｒの和の関数であって、その二つのＳＩＲの最大値の関数に代わる関数であるセクター容量を生じる。また、再び、ビーム４０１，４０２のそれぞれにおいて別々のＭＳまたはユーザーをスケジュールすることは、Ｃ／Ｉフィードバック、適応変調および符号化（ＡＭＣ）、およびスケジューラ１０６に適合可能であり、隣りのセクターまたはセルへの干渉に変動を生じないという通信システムの更なる利点を提供する。

複数の切り替えられるビームの各ビームに対して別々のユーザーをスケジュールすることの結果を、セクター当たりのビームより多いビーム、およびセクター当たり三人以上のＣＤＭユーザーの少なくともいずれかをサポートするシステムへ、直接拡張することができる。前に注目したように、ＨＳＤＰＡは４ユーザーＣＤＭをサポートし、本願で提案した考えをＨＳＤＰＡに直接適用することができる。例えば、セクター内の４つの切り替えられるビームと、ＨＳＰＤＡによってサポートされる４ユーザーＣＤＭとによって、ウォルシュ符号当たりのＳＩＲを最大６ＤＢ増やすことができる。

本発明の更にもう一つの実施態様においては、複数の切り替えられるビームの各ビームに対して別個のユーザーをスケジュールすることを、三人以上のユーザーの符号分割多重をサポートする共用通信チャンネル、例えばＨＳＤＰＡ共用パケットデータチャンネルへ拡張することができる。図５は、本発明のもう一つの実施態様による通信システム１００のセクター５００のブロック図である。図５に示すように、セクター５００は３つのビーム５０１〜５０３を中に含んでいる。γ_1,p は、第１ビーム５０１の中に位置する第１ＭＳ、例えばＭＳ１１０に対するパイロットＣ／Ｉを示し、γ_2,p は、第２ビーム５０２の中に位置する第２ＭＳ、例えばＭＳ１１１に対するパイロットＣ／Ｉを示し、γ_3,p は、第３ＭＳ、例えばＭＳ１１２に対するパイロットＣ／Ｉを示す。この第３ＭＳはいま、ＭＳ１１０，１１１と同じセクター内の第３ビーム内に位置している。

上記のように、Ｎ_PDCHは、共用通信チャンネル、好ましくは、各エアーインターフェース１１６〜１１８によって送信される共用パケットデータチャンネル、に割り当てられたウォルシュ符号の数を示す。Ｐはセクターに割り当てられた全送信電力を示す。ｆ_o は、オーバーヘッドチャンネル、例えば、パイロットチャンネル、ページングチャンネル、および同期チャンネル、に割り当てられた全電力の一部分を示す。各ビームに割り当てられた電力は一定で、Ｐ／３に等しい。この方法において、それぞれのビーム５０１〜５０３内に位置する各ＭＳ１１０〜１１２におけるＣ／Ｉ情報は、フェージングの関数としてのみ変化し、送信電力の変動が原因で変化しない。

一度に一人のユーザーのみがこのセクターに対してスケジュールされ、信号が、３つのすべてのビームによって送信されるならば（または、スケジュールされたユーザーのビームによってのみ送信され、等電力のＣＤＭＡノイズが他のビームによって送信されるならば）、そのセクターに対して達成可能な最大容量は次式で与えられる。

ここで、ｆ_p およびζは上記のように定義される。
図５によって示された通信システム１００の実施態様においては、別個のＭＳ１１０〜１１２が、セクター５００内の各ビーム５０１〜５０３においてそれぞれスケジュールさ
れている。また、それぞれのビーム５０１〜５０３内に位置するＭＳ１１０〜１１２のための情報信号は、そのビームによってのみ送信される。よって、セクター５００の容量は次式で与えられる。

ここで、αはビーム５０１に割り当てられたウォルシュ符号の部分であり、βはビーム５０２に割り当てられたウォルシュ符号の部分であり、１−α―βはビーム５０３に割り当てられたウォルシュ符号の部分である。セクター５００の最大達成可能容量はそのとき次式で与えられる。

容量＝Ｎ_PDCHlog₂( １＋ζmax(γ_1,p ＋γ_2,p ＋γ_3,p))
これは、

であるときに、達成される。以上はセクター５００の３ビーム５０１〜５０３に関して述べられているが、複数のＭＳのそれぞれに別々のビームを同時に割り当てることによるシステム容量の上記改善が、セクター５００の任意のビーム数に対して容易に拡張され得ることは当業者には明らかである。

本発明の更にもう一つの実施態様においては、共用通信チャンネルは、二つより多いＭＳまたはユーザーの符号分割多重をサポートすることができ、ＣＤＭＡ２０００の１ｘ音声およびデータを有するシステムにおいて機能する。詳しくは、共用通信チャンネルが三つのＭＳまたはユーザー１１０〜１１２の符号分割多重をサポートすると仮定するが、その結果を任意の数のＭＳまたはユーザーに容易に拡張できることは当業者にとって明らかである。

１ｘ音声およびデータは、共用通信チャンネルによって送信されず、各ビームにおいて全送信電力の一部の電力しか必要としないのみならず、全帯域幅の何分の１の帯域幅しか必要としない。再び図５において、ｆ₁ ，ｆ₂ ，およびｆ₃ は、それぞれ、ビーム５０１，５０２，５０３におけるＣＤＭＡ２０００の１ｘ音声およびデータに割り当てられた電力の部分（パイロット、ページング、および同期チャンネルオーバーヘッドを含む）を示す。上記のように、Ｎ_PDCHは共用通信チャンネルに対して可能なウォルシュ符号数を示す。この数は、パイロットチャンネル、ページングチャンネル、および同期チャンネルなどのオーバーヘッドチャンネルのどれかに対して使用されるウォルシュ符号のみならず、１ｘ音声とデータまたはそのいずれかに対して割り当てられたウォルシュ符号を含んでいる。

ＣＤＭでない場合、１ユーザーのみがセクター内でユーザー情報信号を受信するようにスケジュールされ、その信号が３ビームすべてによって送信されるとき（または、スケジ
ュールされたユーザーのビームによってのみ送信され、等電力のＣＤＭＡノイズが他のビームによって送信されるとき）、そのセクターに対して達成可能な最大容量は次式で与えられる。

容量＝Ｎ_PDCHlog₂(1＋ζmax((1-f₁)γ_1,p,(1-f₂)γ_2,p,(1-f₃)γ_3,p))
ここで、ζは上記のように定義される。
ＣＤＭの場合、図５に示すように、別々のＭＳまたはユーザーを、セクター５００内の３ビーム５０１〜５０３のそれぞれにおいてスケジュールすることができる。更に、各ＭＳ１１０〜１１２のための情報信号が、そのＭＳに関するビームによってのみそのＭＳに送信される。セクター５００の容量はいま次式で与えられる。

ここで、前記のように、αはビーム５０１に割り当てられたウォルシュ符号の部分であり、βはビーム５０２に割り当てられたウォルシュ符号の部分であり、１−α―βはビーム５０３に割り当てられたウォルシュ符号の部分である。よって、セクター５００に対する最大達成可能容量は次式で与えられる。

容量＝Ｎ_PDCHlog₂(1＋ζ((1-f₁) γ_1,p ＋(1-f₂)γ_2,p ＋(1-f₃)γ_3,p))
これは、

であるときに、達成される。従って、ビーム切替は、共用通信チャンネルだけを使用したシステムにおけるように、１ｘ音声およびデータと共用通信チャンネルの双方を有する混合システムにおいて同様の利点を提供する。

いま図６を参照すると、本発明のもう一つの実施態様が示されている。ここで、通信システム１００のセクター６００はＫ個のビーム６０１〜６０３に分割されており、Ｋは２よりも大きい。この記号は上から順に示されている。γ_i,p は、ビームｉに関するＭＳまたはユーザー（そのビームにおける最大Ｃ／Ｉを有するユーザーまたはいくつかの他の基準によって選択されたユーザーのいずれか）、例えば、ビーム６０１におけるＭＳまたはユーザー１１０のＣ／Ｉを示す。ζは上記のように定義されるので、

となる。ここで、Ｐはセクターに割り当てられた全電力、ｆ_p はパイロットに割り当てられたこの電力の一部分、Ｎ_PDCHは共用通信チャンネルに割り当てられたウォルシュ符号の数、ｆ_o は、パイロットチャンネル、ページングチャンネル、および同期チャンネルなどのオーバーヘッドチャンネルに割り当てられた電力を示す。

ｆ_i はビームｉに割り当てられた全電力の一部分を示し、この部分はそのビーム内の音声と１ｘデータに現在割り当てられている。全電力が常にＫ個のビーム６０１〜６０３に等しく分配されるものと仮定すると、ビーム当たりの電力はＰ／Ｋである。

ＣＤＭを使用しない場合、１ユーザーのみがセクター内でユーザー情報信号を受信するようにスケジュールされ、その信号が３ビームすべてによって送信される（または、スケジュールされたユーザーのビームによってのみ送信され、等電力のＣＤＭＡノイズは他のビームによって送信される）ならば、そのセクターに対して達成可能な最大容量は次式で与えられる。

容量＝Ｎ_PDCHlog₂(1＋ζmax((1-f₁)γ_1,p,(1-f₂)γ_2,p,_,(1-f_K)γ_K,p))
この最大容量は、積（１−ｆ_i ）γ_i,p が最大であるユーザーｉ^＊による共用パケットデータチャンネルの使用がスケジュールされ、関連ビームｉ^＊内のユーザーにウォルシュ符号Ｎ_PDCHおよび利用可能な電力（１−ｆ_i*）Ｐ／Ｋのすべてが割り当てられる場合に達成される。

２ユーザーＣＤＭのユーザーの場合、セクターに対して達成可能な最大容量は次式で与えられる。
容量＝Ｎ_PDCHlog₂(1＋ζ((1-f_i*)γ_{i *,p}＋(1-f_j*) γ_j*,p))
ここで、ｉ^* およびｊ^* は、積（１−ｆ_i ）γ_i,p が最大であるセクター６００に位置する（ビームｉ^* およびｊ^* に関する）二つのＭＳまたはユーザー、例えば、ビーム６０１，６０２に関するＭＳ１１０，１１１である。この容量は、ＭＳ（ビーム）ｉ^* に割り当てられたＮ_PDCHウォルシュ符号の部分α^* が次式で与えられ、

さらに、ＭＳ（ビーム）ｊ^* に割り当てられたウォルシュ符号の部分が（１−α^* ）である場合に達成される。

ＭＳまたはユーザーｋおよびｌがスケジュールされる場合（必ずしもＭＳまたはユーザーｉ^* およびｊ^* である必要はない）、達成可能な容量は次式で与えられる。

容量＝Ｎ_PDCHlog₂(1＋ζ((1-f_k) γ_k,p ＋(1-f_l)γ_l,p))
この容量は、Ｎ_PDCHウォルシュ符号の部分αがＭＳｋに割り当てられ、残りの部分（１−α）がＭＳｌに割り当てられるときのみ達成される。ここでαは次式で与えられる。

本発明の更に他の実施態様においては、通信システム１００は、システム容量を最適にするために、共用通信チャンネルに現在割り当てられているＭＳまたはユーザーを含まないビームに、他のユーザーを割り当てることができる。そのような実施態様の一つにおいては、そのようなビームの隣のビームの一つに割り当てられた共用通信チャンネルの部分を、このビームにおいて、このビームの中のパケットデータチャンネルに対して利用可能な電力に等しい電力で送信することができる。もう一つのそのような実施態様においては、全共用制御チャンネル、即ち、共用パケットデータ制御チャンネル（二人のＣＤＭユーザーに対する和信号）を、そのようなビームによって、そのビームの中のパケットデータチャンネルに対して利用可能な電力に等しい電力で送信することができる。更にもう一つのそのような実施態様においては、ランダムに変調したビットストリームを、そのようなビームにおいて、このビームの中のパケットデータチャンネルに対して利用可能な電力に等しい電力で、未使用ウォルシュ符号を用いて送信することができる。

本発明の更にもう一つの実施態様においては、通信システム１００が、複数の制御チャンネル、例えば、第１パケットデータ制御チャンネル（ＰＤＣＣＨ）と第２パケットデータ制御チャンネル（ＰＤＣＣＨ）とを含む、ＣＤＭＡ２０００の１x ＥＶ−ＤＶ通信システムである場合、共用パケットデータチャンネル（ＰＤＣＨ）に現在割り当てられている、ＭＳを有するすべてのビーム（これらのビームのみ）に、第１ＰＤＣＣＨを送信することができる。次に、第２ＰＤＣＣＨは、この第２ＰＤＣＣＨに対する目標ユーザーを有するビームにのみ送信される。

本発明の更に別の実施態様においては、通信システム１００は、ビームのそれぞれにおける送信電力を同一かつ一定に保つと共に、Ｄ／Ｉフィードバックの完全性を保つために、共用通信チャンネル上でＣＤＭＡノイズ（ランダムに変調された未使用ウォルシュ符号）を送信することができる。かなりの時間間隔の間、共用通信チャンネル上で送信すべきデータがない場合、または共用パケットデータチャンネルに対し二つのビームがあり、１ｘ音声およびデータに対し４つのビームがある場合に、ノイズの送信が望ましいことがあり得る。この場合、４つのビームのうち、一方の二つのみを共用通信チャンネルに対してスケジュールすることができ、他の二つのビームをノイズで満たさなければならない。

本発明の更に他の実施態様においては、ビームにセクターの全送信電力の異なる部分を割り当てることが（等電力よりもむしろ）望ましいことがあり得る。このアプローチは、平均トラフィックがビーム内に不均一に分布している場合に有用であり得る。同じ理由のために異なる幅のビームを使用すること、即ち、不平等角度分布を有するトラフィック要求を満たすことも望ましいことがあり得る。二つの技術を組み合わせることもできる。即ち、ビームの電力レベルを不均一にすることができ、ビームの幅を不均一にすることができる。すべての場合において、異なるビームにおけるユーザー間のウォルシュ符号の割り当てを、上記で与えられたのと類似の方法で理論容量を最大にするように行うことができる。より詳しくは、容量を最大にするように共用パケットデータチャンネルのウォルシュ符号を割り当てるとともに、ビーム当たりの電力をほぼ一定レベルに保つことができる。好ましくは、ビーム間の電力分布が均一でないことがあるときには、移動体からのＣ／Ｉフィードバックを妨げないように、ビームの電力レベルをほぼ一定に保つべきである。ビ
ームの電力レベルを変更する場合、これらの電力レベルの変更はＣ／Ｉフィードバックを妨げるので、頻繁に変更すべきでないか、あるいは、徐々に変更すべきである。

要約すると、容量または同時に起こる通信セッションに関連することができるＭＳまたはユーザーの数を増やすために、通信システム１００は、カバー領域、詳しくはセクター、に関する複数のビームの各ビームにおいて、異なるＭＳまたはユーザーをスケジュールする。複数のビームの各ビームにおいてユーザーを同時にスケジュールすることによって、通信システム１００の性能とスループットを従来技術よりも著しく増大させる。本発明の一実施態様においては、セクター内に位置する複数のＭＳ間で共用される通信チャンネル、例えば共用パケットデータチャンネルの一部分を、ビーム内のスケジュールされた各ＭＳに割り当てる。その後、各ＭＳに割り当てた共用通信チャンネルの部分を、そのＭＳに関するビームを介して各ＭＳに同時に送信する。セクター内に位置する一つまたはそれ以上のＭＳが共用通信チャンネルを共用すると共に、そのセクター内に位置する他のＭＳが共用通信チャンネルを使用しない、本発明の他の実施態様においては、後者のＭＳに送信される共用通信チャンネルの一部分の中でノイズを送信することができる。本発明の更に他の実施態様においては、ビーム内のスケジュールされた各ＭＳに関する音声チャンネル、データチャンネル、および制御チャンネルを、各ＭＳにそのＭＳに関するビームを介して同時に送信することができる。本発明の更に他の実施態様においては、通信システム１００は、セクターに割り当てられた全送信電力を、そのセクターに関する複数のビームの間にほぼ等しく、あるいはその複数のビームの間で等しくないように、分散させることができる。各ビームにおいて送信される信号の電力を個別に調節することによって、受信信号の品質を最適にすることができると共に、同一セクター内の複数のビーム内の信号の送信から生じる干渉を最小にすることができる。

図７は、ビーム切替アンテナシステムを介して複数のＭＳ１１０，１１１の各ＭＳに情報を伝送する場合に通信システム１００によって実行されるステップの論理フローチャート７００である。この論理フローチャート７００においては最初に、通信システム１００、好ましくはスケジューラ１０６が、ＢＳＳによってサービスが提供される特定のセクター内に位置する複数のＭＳ、例えば、ＢＳＳ１０２によってサービスが提供されるセクター１５１に位置するＭＳ１１０〜１１１（二つが示されている）の異なるＭＳを、そのセクターに関する複数のビーム１６０，１６１（二つが示されている）の各ビームの使用に対してスケジュールする（７０２）。例えば、複数のＭＳ１１０，１１１のうち第１ＭＳ１１０を、第１ビーム１６０の使用に対してスケジュールすることができ、複数のＭＳ１１０，１１１のうち第２ＭＳ１１１を、第２ビーム１６１の使用に対してスケジュールすることができる。ＢＳＳ１０２は、複数のＭＳ１１０，１１１の各ＭＳと、それぞれのエアーインターフェース１１６，１１７とを介して通信する。各エアーインターフェース１１６，１１７が、共用通信チャンネル、例えば共用パケットデータチャンネルを含むとき、通信システム１００、好ましくはＢＳＳ１０２は、共用通信チャンネルの第１部分を第１ＭＳ１１０に割り当て（７０４）、共用通信チャンネルの第２部分を第２ＭＳ１１１に割り当てる（７０６）。その後、ＢＳＳ１０２，詳しくは、各ＭＳにサービスを提供するＢＴＳは、共用通信チャンネルの第１部分を、第１ビーム１６０において第１ＭＳ１１０に送信し（７０８）、共用通信チャンネルの第２部分を、第２ビーム１６１において第２ＭＳ１１１に送信する（７１０）。

通信システム１００がＣＤＭＡ通信システムであるとき、共用通信チャンネルは複数の直交符号を備え得る。そのような場合、共用通信チャンネルの第１部分を第１ＭＳ１１０に割り当てるステップ（７０４）は、複数の直交符号の第１直交符号セットを第１ＭＳ１１０に割り当てるステップを備え、共用通信チャンネルの第２部分を第２ＭＳ１１１に割り当てるステップ（７０６）は、複数の直交符号の第２直交符号セットを第２ＭＳ１１１に割り当てるステップを備え得る。次に、共用通信チャンネルの第１および第２部分を各
ＭＳの各ビーム１６０，１６１において第１および第２ＭＳ１１０，１１１に送信するステップ（７０８，７１０）は、それぞれ、第１直交符号セットを第１ビーム１６０内の第１ＭＳ１１０に送信するステップと、第２直交符号セットを第２ビーム１６１内の第２ＭＳ１１１に送信するステップとを備える。第１直交符号セットおよび第２直交符号セットはそれぞれ、複数の直交符号の同一の部分を含んでもよいし、または複数の直交符号の異なる部分を含んでもよい。

本発明のもう一つの実施態様においては、通信システム１００、即ち、ＢＳＳ１０２とＭＳ１１０，１１１との間の各エアーインターフェース１１６，１１７は更に、制御チャンネル、好ましくは、パケットデータ制御チャンネルを含むことができる。そのような実施態様においては、論理フロー７００は更に、各ＭＳにサービスを提供するＢＴＳ１０４，１０５によって、制御チャンネルを、それぞれ、第１ビーム１６０において第１ＭＳ１１０へ送信し、第２ビーム１６１において第２ＭＳ１１１のに送信するステップ（７１２）を含むことができる。本発明の更にもう一つの実施態様においては、通信システム１００は更に、複数の制御チャンネル、好ましくは、複数のパケットデータ制御チャンネルを含むことができる。そのような実施態様においては、各ＭＳにサービスを提供するＢＴＳによって、制御チャンネルを、第１ビーム１６０において第１ＭＳ１１０へ送信し、第２ビーム１６１において第２ＭＳ１１１に送信するステップ（７１２）は、複数のパケットデータ制御チャンネルの第１制御チャンネルを、第１ＭＳ１１０および第２ＭＳのそれぞれに、各ビーム１６０，１６１を介して送信するステップを備え得る。論理フロー７００は、その後更に、各ＭＳにサービスを提供するＢＴＳによって、第１ビーム１６０内にあって第２ビーム１６１内にない複数の制御チャンネルの第２制御チャンネルを送信するステップ（７１４）を含むことができる。

本発明の更にもう一つの実施態様においては、通信システム１００、即ち、ＢＳＳ１０２とＭＳ１１０，１１１との間の各エアーインターフェース１１６，１１７は更に、複数の音声チャンネルと複数のデータチャンネルを含むことができる。そのような実施態様においては、論理フローチャート７００は更に、複数の音声チャンネルの第１音声チャンネルと、複数のデータチャンネルの第１データチャンネルとを、ＭＳにサービスを提供するＢＴＳによって、第１ビーム１６０においてＭＳ１１０に送信するステップ（７１６）と、複数の音声チャンネルの第２音声チャンネルと、複数のデータチャンネルの第２データチャンネルを、ＭＳにサービスを提供するＢＴＳによって、第２ビーム１６１において第２ＭＳ１１１に送信するステップ（７１８）とを含むことができる。本発明の更にもう一つの実施態様においては、論理フローチャート７００は更に、ＭＳにサービスを提供するＢＴＳによって、セクター１５１に関する複数のビームの第３ビームにおいて、複数の音声チャンネルの第３音声チャンネルと、複数のデータチャンネルの第３データチャンネルを送信するステップ（７２０）と、第３ビームに関する共用通信チャンネルの一部分においてノイズを送信するステップ（７２２）とを含むことができる。

本発明の更に他の実施態様においては、セクター１５１に割り当てられた全送信電力の異なる部分を、そのセクターに関する複数のビーム１６０，１６１のそれぞれに割り当てることができる。例えば、本発明の一実施態様においては、各ＭＳにサービスを提供するＢＳＳ１０２またはＭＴＳは、セクター１５１に割り当てられた全送信電力の同じ部分を複数のビーム１６０，１６１のそれぞれに割り当てることができる（７２４）。各ビームにおいて送信される直交符号セットのサイズが異なる場合、複数のビームのそれぞれに全送信電力の同じ部分を割り当てる結果、各直交符号に異なる送信電力を割り当てることができる。しかしながら、全送信電力のうち同じ部分を各ビームに割り当てる必要はなく、本発明のもう一つの実施態様においては、各ＭＳにサービスを提供するＢＳＳ１０２またはＢＴＳは複数のビーム１６０，１６１の各ビームに、セクター１５１に割り当てられた全送信電力の異なる部分を割り当てることができる（７２６）。

カバー領域、詳しくはセクター、に関する複数のビームの各ビームにおいて、異なるＭＳまたはユーザーをスケジュールすることによって、通信システム１００は、容量または同時通信セッションに関連することができる移動局（ＭＳ）またはユーザーの数を増やすことができる。カバー領域内、好ましくはセクター内、に位置する複数のＭＳの各ＭＳは、そのセクターに関する複数のビームのうちの異なるビームに対してスケジュールされる。複数のビームの各ビームにおいて複数のＭＳの各ＭＳを同時にスケジュールすることによって、通信システムの性能とスループットを従来技術よりも著しく増大させる。また、複数のビームの各ビームにおいて複数のＭＳの各ＭＳを同時にスケジュールすることによって、ビームにおいてスケジュールされた各ＭＳに関する共用通信チャンネル、音声チャンネル、データチャンネル、および制御チャンネルを、各ＭＳに関するビームを介して複数のＭＳに同時に送信することができる。更に、各ビームにおいて送信される信号の電力を個別に調節して、受信信号の品質を最適にすると共に、同じセクターにおける複数のビーム内の信号の送信から生じる干渉を最小にすることができる。

本発明をその特定の実施態様に関して詳しく示し説明したが、以下の特許請求の範囲で述べるように、本発明の範囲から逸脱しなければ、種々の変更は可能であって、その要素に代わる同等物であり得ることは、当業者にとって明らかである。従って、仕様書と図面は制限的というよりも説明的なものと見なされるべきものであって、すべてのそのような変更と代用は、本発明の範囲内に含まれるものである。

利点と問題に関する解決策とを特定の実施態様に関して上に説明した。しかしながら、利点と、問題に対する解決策と、すべての利点または解決策を生じさせるか一層明確にすることができるすべての要素は、いくつかのまたはすべての特許請求の範囲の重要な、必要な、または本質的な特徴または要素と解釈されるべきではない。本願で用いられたように、用語「備える」、「からなる」、またはそのすべての変形は、非排他的包含をカバーすることを意図しており、多くの要素を備える、プロセス、方法、物品、または装置は、それらの要素だけを含むものではなく、明確に列挙されていないか、そのようなプロセス、方法、物品、または装置に固有の他の要素を含むことができる。

本発明の実施態様による通信システムのブロック図。 本発明の実施態様による送信通信装置のブロック図。 本発明の実施態様による送信通信装置の複数の送信信号パスのブロック図。 本発明のもう一つの実施態様による通信システムのセクターのブロック図。 本発明のもう一つの実施態様による通信システムのセクターのブロック図。 本発明のもう一つの実施態様による通信システムのセクターのブロック図。 本発明の実施態様によるビーム切替アンテナシステムを介して複数の移動局の各移動局に情報を伝送する場合に通信システムによって実行されるステップの論理フローチャート。

Claims (16)

1. 複数の移動局とビーム切替アンテナシステムとを備え、前記ビーム切替アンテナシステムが、基幹施設と、該基幹施設から前記複数の移動局にユーザー情報を伝送するための複数のビームとを備える通信システムにおいて、前記複数の移動局の各移動局にユーザー情報を伝送する方法であって、前記複数のビームの各ビームをほぼ同時に使用するために、前記複数の移動局の異なる移動局をスケジュールするステップを備えることを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記複数の移動局の第１移動局は前記複数のビームの第１ビームに含まれ、前記複数の移動局の第２移動局は前記複数のビームの第２ビームに含まれ、前記通信システムは更に共用通信チャンネルを備え、当該方法は更に、
   前記共用通信チャンネルの第１部分を前記第１移動局に割り当てるステップと、
   前記共用通信チャンネルの第２部分を前記第２移動局に割り当てるステップと、
   前記共用通信チャンネルの第１部分を前記第１ビームにおいて送信するステップと、
   前記共用通信チャンネルの第２部分を前記第２ビームにおいて送信するステップとを備えることを特徴とする方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、前記通信システムは更に制御チャンネルを備え、当該方法は更に、前記第１ビームと前記第２ビームのそれぞれにおいて前記制御チャンネルを送信するステップを備えることを特徴とする方法。
4. 請求項３に記載の方法であって、前記制御チャンネルは第１制御チャンネルを備え、前記通信システムは更に、前記第１移動局に関連し、かつ前記第２移動局に関連しない第２制御チャンネルを備え、当該方法は更に、前記第２制御チャンネルを前記第１ビームにおいて送信するが前記第２ビームにおいて送信しないステップを備えることを特徴とする方法。
5. 請求項２に記載の方法であって、前記通信システムは更に、複数の音声チャンネルと複数のデータチャンネルとを備え、当該方法は更に、
   前記複数の音声チャンネルの第１音声チャンネルと、前記複数のデータチャンネルの第１データチャンネルとを、前記第１ビームにおいて送信するステップと、
   前記複数の音声チャンネルの第２音声チャンネルと、前記複数のデータチャンネルの第２データチャンネルとを、前記第２ビームにおいて送信するステップをと備えることを特徴とする方法。
6. 請求項５に記載の方法であって、
   前記複数の音声チャンネルの第３音声チャンネルと、前記複数のデータチャンネルの第３データチャンネルとを、前記複数のビームの第３ビームにおいて送信するステップと、
   前記第３ビームに関連する前記共用通信チャンネルの一部分においてノイズを送信するステップをと備えることを特徴とする方法。
7. 請求項１に記載の方法であって、前記通信システムは複数の地理的セクターに分割されており、前記複数のビームの各ビームを前記複数のセクターの同じセクター内で送信することを特徴とする方法。
8. 複数の所定かつ固定のビームを生成するビーム切替アンテナシステムを備える通信システムにおける基地局サブシステムであって、
   複数のアレイ要素を備えるアンテナアレイと、
   各重み付け部が前記複数の要素の一つに接続されている複数の重み付け部と、
   前記複数の重み付け部の各重み付け部に接続されたプロセッサであって、複数の移動局の第１移動局への情報の伝送のために、前記重み付け部に第１重み係数セットを伝送し、更に、前記複数の移動局の第２移動局への情報の伝送のために、前記重み付け部に第２重み係数セットを伝送し、前記第１重み係数セットを前記重み付け部によって使用して、前記複数のビームの第１ビームを前記第１移動局へ送信し、前記第２重み係数セットを前記重み付け部によって使用して、前記複数のビームの第２ビームを前記第２移動局へ送信するプロセッサとを備えることを特徴とする基地局サブシステム。
9. 請求項８に記載の基地局サブシステムであって、前記第１移動局に前記第１ビームを割り当てると共に、前記第２移動局に前記第２ビームを割り当てるスケジューラを更に備えることを特徴とする基地局サブシステム。
10. 請求項８に記載の基地局サブシステムであって、前記プロセッサは拡散符号生成器を備え、該拡散符号生成器は、前記第１ビーム内の前記第１移動局への情報の送信のための第１拡散符号セットを生成し、更に、前記第２ビーム内の前記第２移動局への情報の送信のための第２拡散符号セットを生成することを特徴とする基地局サブシステム。
11. 請求項８に記載の基地局サブシステムであって、前記第１ビームにおいて共用通信チャンネルの少なくとも第１部分を送信するとともに、前記第２ビームにおいて前記共用通信チャンネルの少なくとも第２部分を送信することを特徴とする基地局サブシステム。
12. 請求項１１に記載の基地局サブシステムであって、更に、前記第１ビームと前記第２ビームのそれぞれにおいて制御チャンネルを送信することを特徴とする基地局サブシステム。
13. 請求項１２に記載の基地局サブシステムであって、前記制御チャンネルは第１制御チャンネルを備え、当該基地局サブシステムは更に、第１制御チャンネルを前記第１ビームにおいて送信するが前記第２ビームにおいて送信しないことを特徴とする基地局サブシステム。
14. 請求項１１に記載の基地局サブシステムであって、当該基地局サブシステムは更に、前記第１ビームにおいて、複数の音声チャンネルの第１音声チャンネルと、複数のデータチャンネルの第１データチャンネルとを送信し、前記第２ビームにおいて、前記複数の音声チャンネルの第２音声チャンネルと、前記複数のデータチャンネルの第２データチャンネルとを送信することを特徴とする基地局サブシステム。
15. 請求項１４に記載の基地局サブシステムであって、当該基地局サブシステムは更に、前記複数のビームの第３ビームにおいて、前記複数の音声チャンネルの第３音声チャンネルと、前記複数のデータチャンネルの第３データチャンネルとを送信し、前記第３ビームに関する前記共用通信チャンネルの一部分においてノイズを送信することを特徴とする基地局サブシステム。
16. 請求項８に記載の基地局サブシステムであって、当該基地局サブシステムは複数の地理的セクターに分割された通信システムの中で作動し、前記複数のビームの各ビームは前記複数のセクターの同じセクター内で送信されることを特徴とする基地局サブシステム。

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