JP2008500777A - ３次元制御チャンネルビームの形成と高ボリュームユーザ適用エリアの管理のための無線通信方法およびシステム - Google Patents

Abstract

無線通信システムおよび方法は、送信および受信用の信号のための１つ又はそれ以上の３次元制御チャネルビームを生成および形成する。各３次元ビームは、特定の適用エリアを直接的にカバーし、また、ビーム形成は、方位と高度の両方において３次元ビームのボアサイトとビーム幅とを調整するために使用され、さらに、３次元制御チャネルビームは識別される。他の実施形態として、ホットゾーン若しくはホットスポット内の変化（すなわち、指定された高ボリュームユーザ適用エリア）は、少なくとも１つのアンテナを有するネットワークセルの基地局により管理される。基地局によってサービスを受ける複数の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵｓ）は、１つ又はそれ以上のビーム特性に基づいて加工ビームを使用する。適用エリアが変化すると、基地局のアンテナに集められるリターンビームを形成するために、基地局の少なくとも１つに対してそのビーム特性を変えるように命令する。

Description

本発明は、無線通信システムに関する。特に、本発明は、３次元制御チャンネルビームを形成して指示することによって、方位と高度の両方のゾーンでスマートアンテナビームの適用を行い、これにより集中適用範囲のエリアに一段と高められた無線サービスを提供することに関する。

従来の無線通信システムは、通常２つの状態で動作する。その１つは、初期接続と進行中のコミュニケーション手段の統括的な制御とを提供する共通チャンネルの状態である。もう１つは、データが交換されている間のデータ状態である。システムは、複数の異なった機能を有しており、その結果、異なった適用範囲、容量、有用性、信頼性、およびデータ信号速度の要件を備えている。そして、これらの特性の１つ以上の改良は、有益なものとなる。

米国特許Ｎｏ．６，７８５，５５９、２００４年８月３１日発行された「Ｓｙｓｔｅｍ Ｆｏｒ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ Ｃｏｖｅｒｉｎｇ Ａ Ｓｅｃｔｏｒｉｚｅｄ Ｃｅｌｌ Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ａｎｄ Ｓｗｅｅｐｉｎｇ」は、コントロールチャンネル適用範囲を提供するための効率的な手段を開示している。

セクタ分割は、個別セルのサイトから異なった適用範囲のエリアを提供するための周知技術であり、周知の「スマートアンテナ」技術によって達成することができる。スマートアンテナ法は、アンテナの地形的な適用範囲の焦点を合わせる「ビーム」を形成するために、ダイナミックにアンテナの電磁波照射パターンを変える。

ビーム形成は、セクタを方角と幅において調整できるという点において、セクタ分割の際に有益な技術である。このような技術は、１）セルと、該セル内の無線送信・受信ユニット（ＷＴＲＵｓ）との間の干渉を減少させる、２）受信機と送信機との間の適用範囲を増加させる、３）無線送信・受信ユニット（ＷＴＲＵ）の位置を定める、ということに利用される。そのような技術は、一旦それらの通常の位置が定められると、ＷＴＲＵｓのある目的用のチャンネルに適用される。

無線送信・受信ユニット（ＷＴＲＵ）の位置を知る前に、共通チャンネルは、すべてのＷＴＲＵｓが受信する情報を放送する。この情報は、静的セクタにおいては送信されるが、可変ビーム中においては送信されない。このようなアプローチは、専用のデータ交換のために使用される適切なビームを決定するために別途ステップが必要となるという点において、本来非能率なものである。さらに、そのビームは、一般的に広域の適用範囲のエリアを提供できるくらい大きくなければならず、この場合、そのエリアは送信機からの距離に従って順番にパワーが低くなっていく。このような場合、そのような従来の方式は、より高いパワーを使用しなければならず、同じ範囲をカバーするために、より長いシンボル時間、および／又は、より強健な符号化方式を有しなければならない。

図１は、基地局（ＢＳ）で発生した４つの重ね合わせワイドビームを用いた従来方式を適用した共通チャンネルの適用範囲を示す。この方式は、全方向の適用範囲を提供し、セル・サイトに再利用の資格を与えている。また、その方式は、各セクタに特有な識別子を送信することによって、その送信の１つを検出するＷＴＲＵｓ（ＷＴＲＵ１、ＷＴＲＵ２）に粗い度の指向性を提供する。

図２は、基地局（ＢＳ）と数個のＷＴＲＵｓ（ＵＥ３、ＵＥ４）との間でビームが張られたダウンリンクを示す。図１および図２の基地局（ＢＳ）が同じパワーを有し、他の全ての属性が等しいと仮定すると、図２に示すＷＴＲＵｓ（ＷＴＲＵ３とＷＴＲＵ４）の方が、図１に示すＷＴＲＵｓ（ＷＴＲＵ１、ＷＴＲＵ２）よりも、基地局（ＢＳ）からより遠くに配置させることができる。変形例として、シンボルレート（ｓｙｍｂｏｌ ｒａｔｅ）を減少、および／または、エラー修正コードを増加させることによって、適用範囲のエリアをほぼ同等にすることができる。これらのアプローチのいずれかが、データ配信レート（ｄａｔａ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｒａｔｅ）を減少させる。また、このような方式は、基地局（ＢＳ）の受信機アップリンク・ビームパターンにも適用され、数個のＷＴＲＵｓから基地局（ＢＳ）へのデータに対しても、適用範囲とオプションに関して同様なコメントを申し込むことができる。

上記従来方式において、基地局（ＢＳ）又はＷＴＲＵの適用範囲は、一般に、より高いパワー、より低いシンボルレート、エラー修正コード、および、時間・周波数或いは空間でのダイバーシチ（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）の組み合わせによって増加する。しかしながら、これらの方法では、最適化された操作よりも下回った結果をもたらすことになる。さらに、適用範囲が定められた方法においては、共通チャネルとある目的とする通信チャネルとの間でミスマッチが生じる。

図３を参照して、破線は、基地局（ＢＳ）から発せられた共通チャネルビームＢが適用可能な位置Ｐsub.1−Ｐsub.n（図中、Ｐ_１−Ｐ_ｎ）を表す。ある特定の時間では、ビームＢは実線で示す位置Ｐsub.1に存在する。矢印は、ビームＢのタイム・シーケンスを示す。図３中、ビームＢは、時計周りに位置Ｐsub.1からＰsub.2−Ｐsub.nへと順次移動していく。ただし、時計周りの回転に限定されるものではない。

システムは、位置Ｐsub.1−Ｐsub.nのそれぞれに存在しているビームＢを特定する手法を提供する。ビームＢを特定するための第１の実施形態は、ビームＢが位置Ｐsub.1−Ｐsub.nのそれぞれに存在している間に、ビームＢが固有の識別子を送信するというものである。例えば、第１の位置Ｐsub.1では第１の識別子Ｉsub.1が送信され、第２の位置Ｐsub.2では第２の識別子Ｉsub.2が生成され、位置Ｐsub.1−Ｐsub.nのそれぞれにおいて同様な処理がなされる。ビームＢが継続して挙動する場合には、異なる識別子Ｉsub.1−Ｉsub.mが、回転の各度数（プリセット数）に応じて生成される。

他の従来例として、ビームＢの位置Ｐsub.1−Ｐsub.nを識別するための方法として、ＷＴＲＵが基地局（ＢＳ）に返信する識別子としての時間マーク（ｔｉｍｅ ｍａｒｋ）を使用した手法がある。この時間マーク（或いは、識別子）を基地局（ＢＳ）に返信することによって、基地局（ＢＳ）は、ビームＢが所定のＷＴＲＵによって検出されたことを知ることができる。そのような検出期間において、基地局（ＢＳ）は、該ＷＴＲＵと通信できたビームＢの現時点での位置Ｐsub.1−Ｐsub.nを知る。ただし、反射等により、必ずしも基地局（ＢＳ）から該ＷＴＲＵの方位を求める必要はない。

他の従来例として、ビームＢの位置Ｐsub.1−Ｐsub.nを識別するための方法として、時間同調（ｔｉｍｅ−ｓｙｎｃｈｏｎｉｚａｔｉｏｎ）を使用した手法がある。ビームＢは、既知の時間マークに位置し、関係付けられている。この１つのやり方として、基地局（ＢＳ）と所定のＷＴＲＵとが、例えば同調を十分に維持できるような、全地球位置測定システム（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、国立標準技術研究所（ＮＩＳＴ：Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｙ）、インターネット時間・無線時間放送（ＷＷＶ）、ローカル・クロック等の、同一時間標準にアクセスするという手法がある。

他の従来例として、ビームＢの位置Ｐsub.1−Ｐsub.nを識別するための方法として、基盤構造体のトランスミッション（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ）により到来する指標時間を計測するための同調化手法がある。ＷＴＲＵｓは、基地局（ＢＳ）を識別するビーム・トランスミッションを検出するが、必ずしも個々のビームＢの位置Ｐsub.1−Ｐsub.nを検出する必要はない。ＷＴＲＵはビームＢを検出したとき、時間ファクタを基地局（ＢＳ）に返信することによって、基地局（ＢＳ）は該ＷＴＲＵが参照しているビームＢを判別することができる。本例の利点は、共通チャネル・トランスミッションが、ビームＢの位置Ｐsub.1−Ｐsub.nを識別するための余分なデータを有する負担がない点にある。

他の従来例として、ビームＢの位置Ｐsub.1−Ｐsub.nを識別するための方法として、ＷＴＲＵ内にＧＰＳ受信機を組み込む、ということです。ＷＴＲＵは、緯度と経度で地理的な位置を決定して、この情報を基地局（ＢＳ）に報告することができる。基地局（ＢＳ）は、ビームＢの方位、ビーム幅、およびパワーを正確に発生させるためにその情報を使用することができる。この方法の利点としては、ユーザがＷＴＲＵの場所を見つける必要性がある場合、該ＷＴＲＵについて正確な位置が得られるという点にある。

図４に示すように、システム管理者が望むような位置のパターンに合わせることもできる。本方式の場合、基地局（ＢＳ）は、特定領域内のＷＴＲＵｓの予想された密度と一致したパターンにビームＢを配置させることができる。例えば、少数のＷＴＲＵｓについては、幅広ビームＷsub.1，Ｗsub.2，Ｗsub.3が位置Ｐsub.1，Ｐsub.2，Ｐsub.3にそれぞれ放射され、また、多数のＷＴＲＵｓについては、狭幅ビームＷsub.4，Ｗsub.5，Ｗsub.6が位置Ｐsub.4，Ｐsub.5，Ｐsub.6にそれぞれ放射される。この方式は、より高密度な領域においてより狭幅の専用ビームを作成することを容易化し、また、一般的なチャンネルのアップリンクとダウンリンク使用に関する初期のコミュニケーションを確立する能力を増加させることもできる。

ビーム幅操作は、リアルタイムで実行されることが望ましい。しかしながら、コミュニケーションの状態とアプリケーションの本質が、ビームの位置Ｐsub.1−Ｐsub.nの数やこれらに関連するビーム幅パターンの適合について決定づける。形成されるビームパターンは、該ビームを入射・出射するＷＴＲＵｓの数を、他のビームに対して過度のハンドオフなしで扱うことができるように、十分に幅広になるようにすべきである。静的な装置は、狭ビームによって調整することができる。例えば、迅速に車を動かした場合、トラフィック（ｔｒａｆｆｉｃ）の流れに直交する狭ビームでは調整不能であったが、トラベル（ｔｒａｖｅｌ）の方位に平行な狭ビームによって調整することができた。狭垂直ビームは、短いメッセージサービスだけ十分に対応できるが、電話などのボイスサービスには不適切である。

異なったビーム幅を使用する別の利点としては、ある領域内でのＷＴＲＵｓの動きの本質を示す点にある。図５には、ビルディングＢＬ（主として、より遅い動きを示す歩行者速度装置ＷＴＲＵsub.sを有する領域を表す）とハイウェイＨ（主として、より早い動きを示す装置ＷＴＲＵsub.fを有する領域を表す）とが示されている。より遅い動きを示す歩行者速度装置ＷＴＲＵsub.sは、コミュニケーションの期間中にトラバース（ｔｒａｖｅｒｓｅ）される狭ビームＮsub.1，Ｎsub.2，Ｎsub.3によって調整される。変形例として、より早い動きを示す装置ＷＴＲＵsub.fは、コミュニケーションをサポートするためにより広ビームＷsub.1，Ｗsub.2，Ｗsub.3を必要とする。

また、ビーム幅形成は、１本のビームＢから別のものへのＷＴＲＵｓのハンドオーバーの頻度を減少させる。ハンドオーバーが発生している間、２つの独立している通信リンクが維持されるので、ハンドオーバーは、典型的なコミュニケーションより多くのシステム資源の使用を必要とする。声のコミュニケーションにおいては、しばしばハンドオーバーに関連した潜在期間をより許容できない傾向にあるので、ビームのハンドオーバーについても回避されるべきである。

データサービスは、パケットサイズとボリュームに依存している。いくつかの小さいサイズのパケットは問題無しに伝送できるかもしれないが、多くのハンドオーバーを必要とする大きいサイズのパケットは、過度の帯域幅を利用することになる。このような現象は、ハンドオーバーの後に、リンクが再構築しようとするときに生じる。また、信頼できる転送を実行する場合において、同一データを多重伝送するとき、帯域幅をも使い切ってしまうことになる。

ダウンリンク共通チャネル通信は、しばしばアップリンクの伝送に続いて行われる。基地局（ＢＳ）の伝送パターンを知ることによって、ＷＴＲＵはアップリンク伝送で送信するための近似時間を決定することができる。固定或いは放送の時間関係に使用される、必要なタイミングを実行する。固定関係の場合では、ＷＴＲＵは一般的なタイミング時計を使用する。ＷＴＲＵは、基地局（ＢＳ）が伝送前に該ＷＴＲＵのセクタ上にビームを形成する所定の時間まで待機する。放送の場合では、基地局（ＢＳ）は、いつアップリンク信号を送るかをＷＴＲＵに知らせる。アップリンクとダウンリンクのビーム形成は、オーバーラップしたり、しなかったりする。同じタイム・スロットを発生するための全体のアンテナビーム形成タイミングサイクルを待機させるのに必要な時間よりも少ない時間で、伝送に反応する装置が応答できるように、オーバーラップを回避できるという利点がある。

符号分割多重接続（ＣＭＤＡ）と、他の無線周波数（ＲＦ）プロトコルとは、時間分割のいくつかのフォームを利用することに留意すべきである。これらの一時的インフラストラクチャのタイプに応答する場合、ビーム分割とプロトコルのタイム・スロットとの両方が重要となる。スロット化されたＡｌｏｈａなどの他の非時間依存のＲＦプロトコルは、分割にかかわるだけとなる。

従来の方法は、基地局（ＢＳ）の周囲で連続して「スイーピング（sweeping）」を行う手法が主にとられる。多くの例の場合、このようなやり方は、方法を実行するための最も簡便な手法といえる。しかしながら、様々な配置を前提とした代替の方法がある。例えば、ある一定の領域に適用範囲をより多く持つようにすることが望ましい。これは、調節された位置についてビームを次々に発生させることによって実現できる。例えば、７つの位置（番号付の１〜７）があれば、（１、２、３、４、２、５、６、２、７、１）のシーケンスを使用できる。この場合、他の位置に比べてビーム位置のＮｏ．２で、領域をカバーできる。ただし、全て同じ休止時間とする。また、領域においては、より長い休止時間を持っている方が望ましい場合もある。例えば、シーケンス（１、２、３、４、４、５、６、７、１）で、ビーム位置のＮｏ．４は、２回の期間で一定の状態でいる。上記の状況分析からわかるように、どのようなシーケンスに対しても利用、変更が可能である。

同様に、ビーム位置を回転するパターンに制限する必要はない。ビーム位置は、通信システムの動作を提供するどのようなシーケンスにおいても発生させることができる。例えば、少なくとも１つのビームＢによってカバーされていた各四分円が、ＰＳにより近くて１以上のビーム位置によってカバーされやすいＷＴＲＵｓのために使用できるように、時間に対してビームＢを分散したパターンを使用する。

すべてのＲＦトランスミッションに類似するが、ファラデータイプの障害（例えば、地面に設置された金属屋根）がある場合、ＲＦ信号は物理的なポイントにて停止する、ことに留意すべきである。通常、信号は次々と消え、境界部分は、トランスミッションのピーク値からの何らかの定義された減衰値として表される。本発明のアプリケーションに適切な適用範囲を提供するために、隣接しているビーム位置では、ある程度の重なりがあった方がよい。このような重なりは、トランスミッションと受信アンテナに対してより近い場合に起る傾向にある。インフラ・ストラクチャ・アンテナサイトの近くでは、おそらくどのようなＷＴＲＵも多くの異なって配置されたビームＢを通じて交信することが可能である。したがって、必要であるなら、いくつかのビーム位置で交信可能なデバイスは、これらの複数の位置を使用することで、より高いデータ信号速度を達成することができる。しかしながら、さらに遠くに位置する装置の場合は、ビームが発生したときにだけ交信することができ、また、より高いデータ信号速度を得るには、より長い休止時間などの別の技術が必要となる。

無線通信の現在の技術は、ネットワーク容量の拡大と適用範囲の増進とを通じてＷＴＲＵｓ間での干渉を低減できたという点においては一応の成功は認められるが、これらＷＴＲＵｓ間においてさらなる改善がなされることが望ましい。

スマートアンテナは、改良されたマルチパス（ｍｕｌｔｉｐａｔｈ）の管理、システム容量、およびシステム摂動に関する堅牢さを含む無線通信システムに、いくつかの主要な利益を提供できる。スマートアンテナは、無線通信システムにおいて、干渉を低減、またはマルチパスの多様性を改良するために、ビーム形成の技術を使用する。

スマートアンテナのためのビーム形成の選択肢としては、例えば、固定型ビーム形成、切換え型ビーム形成、適応型ビーム形成のようなものがある。図６は、適応型ビーム形成を使用した従来の無線スマートアンテナの通信システムの１例を示す。スマートアンテナを使用する１つの主要な利点は、干渉を抑えることができる点にある。

セル環境におけるサポートの移動性により、スマートアンテナで使用される技術は、加入者を十分にトラッキング（ｔｒａｃｋｉｎｇ）できておらず、その結果、システム性能を下げて、無線通信システムによって実行される管理タスクの数を増やす必要がある。また、システムに共存している「ホットスポット」における需要は、図７に示すように増加しており、また、同じ「ホットスポット」内の各加入者には、図８に示すように異なったサービスの質（ＱｏＳ）の要求がなされる場合もある。

従来のスマートアンテナを使用する無線通信システムにおいて共存する複数のホットスポットがあるならば、地理的に極めて接近しているそれらユーザに対してかなりの量の近いビーム形成を割り当てなければならない。その結果、スマートアンテナの性能は、低下することになる。

同時に同じホットスポットに位置する複数のユーザがいて、各ユーザが異なったサービスの質（ＱｏＳ）の要求を行っているような場合、従来のスマートアンテナでは、同じホットスポットに位置するユーザ間での干渉を引き起こさずに、異なったサービスの質（ＱｏＳ）の要求を提供するためのビーム形成の割当て若しくは再割当てを行うことは困難である。

従来の無線通信システムでは、スマートアンテナは、セルラー適用範囲内のセクタ形成にも使用されている。図９に示すように、セクタＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は、基地局から拡張された適用範囲領域９００内の角張った部分に対応していることを示す。

従来の無線通信システムでは、位置のサービスは、現在の方位情報を利用している。例えば、信号が水平な方位で到来することに関する情報が検出され、報告される。このような情報は、スマートアンテナ構成から取り出されて、位置を報告する際に使用される。従来の無線システムでは、より正確に位置を特定するために、高度情報（すなわち、信号が垂直な方位で到来する）を利用している。

ホットゾーンおよびホットスポットは、無線システムにおいて、ユーザとデータ用途の集中化が高まる位置である。従来の無線システムは、所定方向におけるビームの形成と指向性とによって、ホットゾーンとホットスポットを提供するスマートアンテナを使用している。これらのホットゾーンおよびホットスポットは、スマートアンテナサービスを提供する領域の角張った部分として定義される。従って、図１０に示すように、ホットゾーンおよびホットスポットは、それらの水平な方位としてのみ表される。

従来の無線通信システムにおいて、スマートアンテナを装備したネットワーク・ノード間では、垂直ビーム角度を調整することなく所定方向に信号を配信することによって互いに通信を行う。従って、通信は、空間の角張った部分にて送信され、他のノードに到達して干渉する。

従来の無線通信システムでは、制御チャンネルビームを調整するための方位が制限され、多くの場合、十分に満足の行く処理とはなっていない。

本発明は、１以上の３次元制御チャンネルビームを提供することによって、少なくとも１つの基地局と少なくとも１つのＷＴＲＵとの間での通信を送信および受信するための無線通信システムおよび方法に関する。本システムは、少なくとも１つの３次元制御チャンネルビームを発生して形成するための手段と、前記少なくとも１つの３次元制御チャンネルビーム内の信号を送信および受信するアンテナと、特定の適用範囲のエリアをカバーするように前記少なくとも１つの３次元制御チャンネルビームを方向づけするための手段と、ビーム形成は、方位と高度の両方で前記少なくとも１つの３次元制御チャンネルビームの視野口径とビーム幅を調整するものであり、前記少なくとも１つの３次元制御チャンネルビームを特定する手段とを含む。

前記アンテナは、通信を受信および送信する。前記発生および形成する手段は、前記少なくとも１つの３次元制御チャンネルビームを、広幅から狭幅まで複数の選択可能な幅の１つに形成する。前記適用範囲のエリアは、セルの１つ以上のセクタと一致する。セルセクタは、異なったサイズを有し、前記発生および形成する手段は、セルセクタをカバーするために３次元制御チャンネルビームを形成し、前記セクタは前記特定する手段によって特定される。

前記発生および形成する手段は、複数の３次元制御チャネルビームを形成し、前記方向づけするための手段は、所定の連続したシーケンス内の方位と高度において前記形成された３次元制御チャネルビームを選択的に方向づけする。

前記発生および形成する手段は、複数の３次元制御チャネルビームを形成し、前記方向づけするための手段は、所定の非連続したシーケンス内の方位と高度において前記形成された３次元制御チャネルビームを選択的に方向づけする。

前記非連続したシーケンスは、前記方向づけするための手段によって、方位と高度をもつ他方のビームよりも頻繁に、ある方位と高度をもつビーム方向へ選択的に向けられる。

前記非連続したシーケンスは、前記方向づけするための手段によって、方位と高度をもつ他方のビームよりも長い持続時間、ある方位と高度をもつビーム方向へ選択的に向けられる。

３次元制御チャンネルビームを特定するための手段は、３次元制御チャンネルビーム用の特別な識別子を提供する手段を含む。

３次元制御チャンネルビームを特定するための手段は、時間マークをＷＴＲＵに送信する手段を含み、該ＷＴＲＵは、該ＷＴＲＵによって検出されるように、受信した時間マークの識別子を基地局に返す。

３次元制御チャンネルビームを特定する手段は、ＷＴＲＵと基地局の両方によってアクセスされる時間基準（ｔｉｍｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）を含む。本システムは、ＷＴＲＵの位置を提供する位置報告回路と、ＷＴＲＵの少なくとも１つのビーム方向を特定するためにその位置を使用する基地局とをさらにそなえてもよい。

また、他の実施形態として、本発明は、無線通信システム、および、１つ又はそれ以上の高密度なユーザ適用範囲のエリアにおける変化を補償するための方法に関する。本システムは、１つ又はそれ以上のビーム特性に基づいて形成された３次元制御チャネルビームを使用する基地局と、該基地局と通信を行う複数のＷＴＲＵｓとを備える。該基地局は、少なくとも１つのアンテナを含む。該基地局は、少なくとも１つの高密度なユーザ適用範囲のエリアにおいてＷＴＲＵｓのユーザにサービスを提供するための、送信および受信のリソース（ｒｅｓｏｕｒｃｅ）を集約するためにアンテナを使用する。基地局が適用範囲のエリアを変更し、ＷＴＲＵｓの少なくとも１つに命令を送るようにすると、その適用範囲のエリアの変更を補償するためにビームの特性を変えることができる。少なくとも１つのＷＴＲＵは、前記命令に基づいて基地局のアンテナに集約されるリターンビームを形成する。ビーム特性は、ビーム寸法、パワーレベル、データ速度、および符号化のうちの少なくとも１つを含むようにしてもよい。

また、他の実施形態として、本発明は、ハイブリッド・ビーム形成スマートアンテナシステム、および、異なったＱｏＳ要件を伴った複数のＷＴＲＵｓによって使用される１又はそれ以上のホットスポットに向けられた複数の３次元制御チャンネルビームを形成することによって、少なくとも１つの基地局と複数のＷＴＲＵｓとの間で送信および受信の通信を行うための方法に関する。本システムは、複数の３次元制御チャンネルビームのビーム幅を生成および調整する手段と、少なくとも１つの３次元制御チャンネルビーム内における送信および受信信号用のアンテナと、ビーム形成のタイプセットＢ＝{Ｂ_１，Ｂ_２，…，Ｂ_Ｎ}における複数のビーム形成タイプを定義する手段と、ここで、ビーム形成の幅は、Ｂ_Ｋ＞Ｂ_ｌ；ｋ＜ｌで、各ＷＴＲＵはビーム形成タイプセットＢ内でビーム形成タイプの１つに割当てられ、Ｃ^ｉとしてのビーム形成クラスタを定義する手段と、ここで、ｉは各クラスタを特定し、各クラスタは少なくとも１つのＷＴＲＵを有し、

とする該システム内に総パワー規制Ｐを定義する手段とを具え、
ここで、

のとき、ＷＴＲＵｉがクラスタｊに割当てられるように（ただし、γはＱoＳ閾値、δはクラスタｊ内の移動性デルタ閾値）、（ｉ）各新たなＷＴＲＵｉを該システム内に入れるために、ｑ_ｉ＝ＱoＳ（ｉ），ｇ_ｉ＝位置（ｉ）、ｍ_ｉ＝移動性（ｉ）とし、（ｉｉ）ＱoＳおよび移動性は、ＷＴＲＵ ＱoＳ、位置、移動性の関数とする。

また、他の実施形態として、本発明は、ホットゾーン或いはホットスポット（すなわち、指定された高密度な適用範囲のエリア）を管理するための方法および装置に関する。ネットワークセルの基地局によってサービスが提供されている複数のＷＴＲＵｓの各々が、１つ以上のビームの特性に基づく形成ビームを使用する。基地局は、ＷＴＲＵｓにサービスを提供するために、少なくとも１つの高密度なユーザ適用範囲のエリアに送信および受信のリソースを集約する少なくとも１つのアンテナを使用する。基地局が適用範囲のエリアを変更するとき、基地局は、適用範囲のエリアの変更を補償するためにビーム特性を変えるように、ＷＴＲＵｓに対して指示する。このとき、ＷＴＲＵは、基地局のアンテナに集約されるリターンビームを形成する。ビーム特性は、ビーム寸法、パワーレベル、データ速度および符号化のうちの少なくとも１つを含むようにしてもよい。

また、他の実施形態として、スマートアンテナは、例えば、方位と高度の情報の両方を含む非常時の位置情報を報告するなどように、信号の発信源に関連している情報の場所を見つけて、提供するために使用される。

また、他の実施形態として、ホットゾーンおよびホットスポットは、スマートアンテナから利用可能な水平および垂直な位置情報を使用することによって管理される。

また、他の実施形態として、メッシュタイプのネットワークにおけるネットワーク・ノードは、より正確に他のノードに信号を向けて、干渉を抑制するために、水平角度情報に加えて、スマートアンテナからの垂直ビーム角度情報を使用する。

以下、用語「ＷＴＲＵ」は、ユーザ装置（ＵＥ）、移動局、固定或いはモバイルの加入者ユニット、ポケットベル、又は無線の環境下で動作可能ないかなる他のタイプの装置を含むが、これらに限定されるものではない。

用語「基地局」は、ノード−Ｂ(Ｎｏｄｅ−Ｂ)、サイトコントローラ、アクセスポイント（ＡＰ）、又は無線の環境下におけるいかなる他のタイプのインターフェース装置を含むが、これらに限定されるものではない。

本発明は、無線通信システム、ＷＴＲＵ、および基地局に組み入れることができる。本発明の特徴は、集積回路（ＩＣ）に組み入れられるか、又は多数の相互接続コンポーネントを構成する回路として構成されることである。

一実施形態では、スマートアンテナから利用可能な垂直ビーム角度情報は、セクタ化とセル計画に使用される。図９に示したセクタＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４と異なり、セクタは、干渉を抑えて、水平角度情報に加えて垂直角度情報を含むことによってセル計画されるのを助けるためにセルラー適用範囲のエリアで作成される。このように、図１１に示すように、セクタＳＩＡ、Ｓ２Ａ、Ｓ３Ａ、Ｓ４Ａ、Ｓ５Ａ、Ｓ６Ａ、Ｓ７Ａというように、基地局からの特定距離において或いはその特定距離の範囲内において、セクタを指定することができる。このことは、セクタ化に別次元を加えて、ユーザおよび干渉の管理を一段と効果的に行えるようになり、より高い容量と消費電力の低減化を得ることができる。

他の実施形態として、スマートアンテナ処理の一部として利用可能な高度情報は、非常時での位置の検出／報告に使用される。本発明によれば、加入者の位置は、信号の水平方向によってのみならず、垂直位置によっても決定される。従って、ユーザの位置は、２次元的な地図としてよりもむしろ立体的な位置として決定される。位置を特定するために垂直方向から到来する信号を考慮に入れることによって、より正確な測定が実行される。この高度情報は、位置情報の一部として使用され報告されているスマートアンテナ構成から抽出することができる。このタイプの明確な位置情報は、ユーザが潜在的に緊急事態下にあるようなとき、例えば、ビル内の特定のフロアにいるときとか、地下にいるとか、深い残骸下に閉じ込められているとか、というようなときに、特に重要なものとなる。

スマートアンテナは、信号が到来する角度を認知し、この情報を、より優れた送信信号の目標として、或いは位置検出のサポートとして利用する。もっとも、どちらの場合においても、方位（水平な位置）情報だけが従来のシステムによって使用される。また、スマートアンテナでは、高度（垂直な位置）を認知することも可能である。例えば、ユーザがビル内の特定フロアにいるときのように、ユーザの信号源となる水平および垂直位置が重要となる場合がある。このタイプの情報は、しばしば、だれか困った人に非常時のサポートを行うような場合に非常に重要となる。スマートアンテナからの水平および垂直な両方の位置情報が、該位置情報の検出および報告に際して使用される。

他の実施形態として、本発明は、図８に示すように、スマートアンテナからの利用可能な水平および垂直の両方の位置情報を使用するホットゾーンおよびホットスポットの定義、識別、および管理を提供する。スマートアンテナから利用可能な垂直位置情報は、一部分よりもむしろ狭域エリアの適用範囲として、より正確な方法でホットスポットおよびゾーンを定義するのに使用される。

スマートアンテナは、受信した信号の到来角を検出し、報告する。従来の手法においては、ビームの水平方向の方位は、他の方向に所定のビームを形成するか、または加入者の位置を決定する際に検出され、使用される。このような情報は、所定のリソースでユーザの高密度な領域に役立つことができるように、適用範囲のエリアのホットスポットおよびホットゾーンを定義する際に使用される。このようなやり方は、ホットゾーンは、スマートアンテナがサービスを提供している領域において角張った部分として定義される。

ビームの水平位置に加えて、スマートアンテナは、ビームの垂直位置をも検出する。この付加された情報と、特に垂直範囲に対して信号を方向づけする機能とは、より正確な方法でホットスポットとホットゾーンを定義する場合において有効である。垂直角（位置）情報は、ホットスポットおよびホットゾーンを定義し、それらにサービスを提供し、管理するために、水平角情報と共に使用される。

他の実施形態として、スマートアンテナから利用可能な垂直なビーム角度情報は、メッシュタイプネットワークでノード間のリンクを設立して、維持する際に使用される。メッシュタイプネットワークでは、各ノードは、他の１つ或いはそれ以上のノードに接続して、情報を前方・後方に転送する。他のノードのために過度の干渉を引き起こさない方法で、それらの通信リンクを確立することが望ましい。その結果、他のノードとユーザへの干渉が抑えられ、また、ネットワークにおける総合的なパワーを低減することができる。

メッシュタイプネットワークでは、ノードは、ダイナミックに変化しているトラフィック・パターンにおいて互いに通信を行う。各ノードは、一度に１つ以上のノードと接続し、接続される各ノードは時々変化することができる。このような環境下で、干渉の量を減少させて、その結果、総合的な電力消費量を抑えることは、重要なことである。ノードは、水平および垂直のビーム角度を使用するスマートアンテナを装備し、適切に１つのノードから別のノードまで適切に方向づけするビームを形成する。垂直なビーム角度情報が欠落している場合では、ノード間の送信は適用範囲の角張った部分で広がっており、それらの部分は他のノードを妨害する。垂直なビーム角度情報を使用すると、ビームの、より正確な位置決めがもたらされて、総合的な電力消費量を抑えることができる。

図１２に示すように、スマートアンテナ１２００は、水平および垂直の空間内で定義したホットスポット領域１２１０上に、送信および受信ビーム１２０５を集結する。このホットスポット領域１２１０には、ＷＴＲＵｓの多くの集中がある場合もあり、そのいくつかについては、建造物を貫通するのに、より高いデータ速度或いは十分な信号集中を必要とする場合もある。

図１３に示すように、本発明に係るＷＴＲＵ１３００は、到来信号の方向を自動的に検出する処理能力を有し、パワーをインフラストラクチャアンテナに集結できるように方位と高度で形成されたパターンからなるリターンビーム１３０５を、インフラストラクチャ１２００に向けて形成する。このビームは、ＲＦ信号の受信と送信の両方に使用される。そのようなビームの使用は、改良された適用範囲、容量、およびデータ速度の望ましい利益につながる通信リンク信号を改善することになる。ＷＴＲＵ１３００はまた、より少ないトランスミッション（通信）パワーによって利益を得ることから、バッテリーパワーおよび／または熱消散の限定された装置においてはかなり重要なものとなる。

ＷＴＲＵの処理の必要性を低減させるか、またはビーム形成をさらに早く理想的な状態に近づけるために、インフラストラクチャは、ビーム形成が作動するべき方法に関して該ＷＴＲＵに詳細な情報を送ることができる。その情報には、方位と高度のためのビーム寸法（幅と高さ）、パワーレベル、および角度情報を含んでもよい。ＷＴＲＵが地球或いはインフラストラクチャに対する方位を知っている場合には、ビームを指向するのに全ての角度情報を使用することができる。しかしながら、より少ない精巧な装置が知っているだけか或いはそうと仮定する（例えば、コンピュータが名目上、垂直な方位におけるアンテナによるセットアップをする）と、高度情報は有益なものとなる。ＷＴＲＵは、使用可能な初期リンクをサポートする情報の部分集合を使用でき、そして、測定値としての角度のビーム、寸法、およびパワーを調整し、および／または、インフラストラクチャからのフィードバックに反映される。

リンクを終えた後、ＷＴＲＵは、インフラストラクチャとのコミュニケーションの情報を保有してもよい。別の接続が必要であるとき、ＷＴＲＵは、動かないか或いは動きを検出していない場合は、その情報を初期のリンクに使用できる。しかしながら、インフラストラクチャがホットスポットの適用範囲を変更し、先の情報を接続するのに不十分にすることも可能である。これにより、ＷＴＲＵは、広範囲のコンタクトが可能な計画に戻ることができる。

既存のリンクの間、インフラストラクチャは、ホットスポットの適用範囲を変えることが必要であることがわかる。昼食の中断、労働日の開始或いは終了、或いは何らかのトリガーが、例えばそれらの事態において著しい変化を引き起こす場合がある。従って、ＷＴＲＵは、その変化を補うために、ビームの特性を変えるように指示される。その変化は、ビーム寸法を絞るか又は緩めることによって、他の変化、データ速度、コード化特性などに比例したパワーレベルを変化させることによって行うことができる。

水平および垂直の両方向において、あるセル・サイトへ向けて受信および送信を行うためのＷＴＲＵの能力は、マクロの多様性に拡張することができる。この場合、ＷＴＲＵは、２つ或いはそれ以上のセル・サイトへビームを形成して指示できる。前述したように、それらビームの水平方向および垂直方向への指向性は、ＷＴＲＵによって決定されるか、又は基地局からＷＴＲＵに伝達されることによって決定されるか、又はそれら両方によって決定される。再度得られる利点としては、システムの他の部分に形成された干渉の量が低減するということである。時分割複信（ＴＤＤ）システムの特別な場合では、このようなアプローチは、ＷＴＲＵからＷＴＲＵへ引き起こされる干渉問題を克服することができる。

無線のローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）に対するＷＴＲＵのスマートアンテナ概念のアプリケーションは、特に有益である。多くのＷＬＡＮアプリケーションにおいて、アクセス・ポイント（ＡＰｓ）は１つの周波数帯で動作するが、極めて近接するアクセス・ポイント（ＡＰｓ）においては、同じ周波数帯で動作するようになっていない。このような状況下では、１つのアクセス・ポイント（ＡＰ）と通信するＷＴＲＵは、他のアクセス・ポイント（ＡＰｓ）に対して過度の干渉を引き起こすことになる。ＷＴＲＵでスマートアンテナを使用することによって、このような干渉をかなり抑えることができる。アクセス・ポイント（ＡＰｓ）が必ず同じ垂直な位置にインストールされているというわけではないので、水平および垂直な空間において信号を配向させる能力は、特に重要である。

ＷＬＡＮｓはまた、ビル内にしばしば配備される。ある床面積内でのそれら配備は、床内での高度調整のためにそれ程の余裕があるわけではないが、配備されるユニットの上部又はユニットの下部の床の存在によって使用可能であって、いくつかの場合には、介入しているビル構造を浸透することが必要となる場合がある。すべての可能性を記述するための完全な球体の制御可能なビームを有するアンテナ構造を差くることは難しいことから、ＷＴＲＵとアンテナ構造、或いはメインエレクトロニクスから分離可能なアンテナ構造は、所望領域の適用範囲を許容するために様々な指向性を伴って配備させることができる。ＷＴＲＵは、必要な適用範囲を提供するために、複数のアンテナ構造を伴った状態で、取り付けられ若しくは配備することもできる。

図１４は、ビーム適用範囲として、ボアサイト内のビーム調整が可能で、ビーム幅が方位と高度の両方にある状態で形成されるビームを利用する場合の一実施形態を示す。この場合、視点は、地球の表面に向かって下方を見下ろす方向にある。各種形状の輪郭は、地表面上での各ビームからの名目上の適用範囲を示す。この名目上の適用範囲は、基地局によってサポートされている総合的な領域を示す。実行可能（アクティブ）なビーム適用範囲は、サポートされる既存の領域を示す。未定（ペンディング）のビーム適用範囲は、次にサポートされるべき領域である。各種の楕円形のような形状は、ビームの名目上の適用範囲のエリアを示す。

図１４は、制御と、通信のデータフェーズとの両方に適用可能である。適用範囲が静的か動的か否かは、実行される機能に依存する。一般に、制御は、より一時的な傾向にあるが、データは、より静的になる。データはまた、空間的に再利用可能な周波数のリソースをサポートするために、同時に使用されるマルチビームを必要とする傾向にある。

図１４は、説明を行う目的のためだけに示したものである。各ビームへの実際の適用範囲は、非常に不規則となる傾向にある。また、各ビームへの有効な適用範囲は、インフラストラクチャサイトおよび個々のユーザ装置における、受信機および送信機の特性で決定される。ＲＦ通信に影響を及ぼす符号化、干渉、散乱、天気、その他の全ての周知の出来事は、適用範囲内における周期的な変化に影響を及ぼす。

図１４は、平坦な表面上における信号輪郭を示す。実際の状況下では、表面はしばしば平坦になるというわけではない。その代わり、地球の表面に近くない信号輪郭は、領域とは対照的に、しばしば適用範囲のボリューム（ｖｏｌｕｍｅ）として定義される。例えばビルのような構造物にかなり入り込むために、構造物上でのビーム焦点、又は構造物へのかなりの散乱を引き起こすという手法による焦点が必要となる。例えば「マンハッタン分布」としばしば呼ばれる密集した建物エリアなどの高い散乱環境下では、ビームによる適用範囲は、実際に多くの不連続な適用範囲のボリュームを含むような場合がある。

従来の無線通信システムに従い、様々なビームに付番ができる。方位だけを例証した様々な配列の技術は、３次元の調整されたビームとそれらのボリューム適用範囲にも同様に適用できる。また、ビームのパワー輪郭を調整すること以外に、シンボルのタイミング調整もまた、性能を向上させるのに使用される。これは、ビームオーバラップボリュームと地表面のエリアで特に重要である。

本発明では、ある期間内に単一ビームを発生させる場合を例に挙げて示すが、さらには、多くのエリアをカバーする複数のビームを発生させることによっても実現可能である。主要な利点としては、総合的な適用範囲をよりタイムリーな手法で提供できる点にある。一般にはそのような複数のビームはそれらの適用範囲ボリュームをオーバーラップさせることになるが、本発明は、そのようにオーバーラップさせないようにビームを発生させるという利点がある。このような利点は、適用範囲ボリュームの間の干渉をより少なくさせる。ビーム適用範囲の走査によって制御とデータ通信との両方の利益を得ることができるが、これによって同時に複数のビームの適用範囲を変えることができる。このような制御は、ビーム数をより少なくし、走査をより高速にする方向へ向かわせることができるが、その一方で、データは、適用範囲内でより遅い走査又は実質的に静的状態にあるより多くのビームによってサポートされる傾向がある。

このような開示内容は、方位と高度（名目上は、地球に対する水平および垂直な向きに関連している）に関するものではあるが、本発明は、上述した基準面のいずれか一方又は両方を回転させた場合にも適用可能である。

望ましいことではあるがしかし、その基準面は必ずしも互いに完全に直交している必要はない。他の実施形態として、ハイブリッド型スマートアンテナのシステムは、適応型のスマートアンテナと固定型のビーム形成構成との両方の利点を共有できる。ハイブリッド型ビームが、構成されて、配備される。ＷＴＲＵｓをトラッキングする適応能力を備えたビームと、広いサービスのエリアをカバーするために固定レイアウト型のビームとがある。さらに、例えば、ホットスポットをカバーするために、又は、方位と高度の両方において異なったグループサイズ若しくは角張って分離されたＷＴＲＵｓのクラスタ（すなわち、ユーザ）をトラッキングするために、といったような改良されたサービスを提供するために、異なったサイズ若しくはビーム幅をもつビームが存在する。このようなビームは、ＷＴＲＵｓに対してビームを割り当ておよび／または再割り当てすることによって管理され、これにより、従来技術のスマートアンテナのシステムよりも、一段と効率的にシステム容量を増加させて、より良いＱｏＳを提供して、干渉を抑えることができる。

一実施形態として、本発明は、異なったＱｏＳ要件を備えた多くのＷＴＲＵｓによって使用される１つ又はそれ以上のホットスポットに直接向けられた多くの３次元制御チャンネルビームを形成するハイブリッド・ビーム形成システムに、スマートアンテナと固定ビーム形成の両方の利点を組み込むことができる。ビームは、異なったビーム形成特性を持ち、異なったクラスタをカバーする。例えば、ビームは、固定ビーム、トラッキング（すなわち、適応型の）、動作中のＷＴＲＵｓを追跡（ｔｒａｃｋ）する能力を持つビーム、静止又は動作中の異なるサイズのＷＴＲＵｓのクラスタをカバーする、方位と高度の両方において各種のビーム幅をもつ広ビーム又は狭ビームを含むことができる。ハイブリッドシステムは、例えば、速度、方位と高度の両方の活動の範囲、ＱｏＳなどの様々な特性を備えたＷＴＲＵｓをサポートすることができる。

例えば、スマートアンテナは、高速のＷＴＲＵｓを見失う場合がある。これにより、システムは、より広域の適用範囲を持つ固定ビームにＷＴＲＵｓを割り当てる。あるいはまた、ＷＴＲＵは、高いＱｏＳが要求されるときには、固定ビームよりも、むしろトラッキングビームに割り当てられる。

多くのＷＴＲＵｓを含む１台の無線通信システムにいくつかのタイプのビーム形成が存在すると仮定すると、ビーム形成タイプセットはＢ＝{Ｂ_１，Ｂ_２，．．．，Ｂ_Ｎ}として示される。ビーム形成タイプは、ビーム幅、パワー、適用範囲、方位、高度などによって主に特徴付けられる。また、他の特性としては、例えば固定型、切換え型、適用型のビーム形成などといったビーム形成タイプを定義することもできる。例えば、１つのビーム形成タイプとしては、大きい適用範囲とより高いパワーとを備えたより広い固定型のビームがある。他のビーム形成タイプとしては、低パワー、方位と高度で狭域の適用範囲、移動性でトラッキング能力を備えた適用型の狭ビームがある。

また、ビーム形成幅がＢ_Ｋ＞Ｂ_ｌ；ｉｆ Ｋ＜ｌ、各ＷＴＲＵがビーム形成タイプセットＢ内のビーム形成タイプの１つに割り当てられると仮定する。無線通信システムにおいて、ビーム形成クラスタは、Ｃ^ｉ（ただし、ｉは各クラスタ）として定義され、各クラスタは少なくとも１つのＷＴＲＵをもつ。ビーム形成クラスタは、ＷＴＲＵｓの地理、位置、方位、および高度によって主に特徴付けられる。例えば、ホットスポット自体が、ビーム形成クラスタを形成することができる。エレベーターでＷＴＲＵｓを運ぶ人々のグループは、自然に同じビーム形成クラスタに分類される。

ビーム形成クラスタは、合併又は分割することができる。２つのビーム形成クラスタは、１つに合併することができ、或いは、１つのビーム形成クラスタは、２つに分割することができる。ＷＴＲＵｓの特性に基づいて、ＷＴＲＵｓはビーム形成クラスタの１つに分類することができる。サービスの要求に基づいて、ＷＴＲＵｓはビーム形成タイプの１つ又はそれ以上に割当てることができる。ビーム形成クラスタとビーム形成タイプへの割当ておよび再割当ては、システム性能を最適化する。

ＷＴＲＵｓは、システムの総パワー規制が満たされるという条件で、ビーム形成クラスタとビーム形成タイプを超えて割当て又は再割当てされる。異なるビーム形成タイプ又はビーム形成クラスタに割り当てられた総パワーは、システムの総許容できるパワーを超えない。１つのセルラーシステムにおける総パワー規制は、下記の（１）によって定義される。

各ＷＴＲＵへのビーム形成タイプの割当ては、下記のアルゴリズムで示される。システムに入る各新たなＷＴＲＵｉに関して、ｑ_ｉ＝ＱoＳ（ｉ），ｇ_ｉ＝位置（ｉ）、ｍ_ｉ＝移動性（ｉ）とする。

ＷＴＲＵが近くにあるとすると、ビーム形成クラスタとその速度がそのＷＴＲＵのクラスタの速度とほとんど同じになり、方位と高度において同じ方向に移動する。ＷＴＲＵは、ビーム形成クラスタ（すなわち、

のとき、ＷＴＲＵｉがクラスタｊに割当てられる）に含まれる。δは、クラスタｊ内の移動性デルタ閾値である。γは、ＱoＳ閾値を示す。ｑ_ｉ＞γのとき、ＷＴＲＵｉは、高いＱｏＳ要求を行うビーム形成タイプに割当てられる。一方、ｑ_ｉ＜γのとき、ＷＴＲＵｉは、低いＱｏＳ要求を行うビーム形成タイプに割当てられる。ＱｏＳ閾値が複数の値を有するか、又はＱｏＳがさらに異なったレベルのＱｏＳ要求を定義するための複数の閾値を有する。例えば、ｑ_ｉ＞γであるならば、狭ビーム幅が割り当てられる（すなわち、より高いＢ_ｋ∈Ｂ）。

ＷＴＲＵが高速で移動するとき、より幅広のビームが割り当てられる。高速装置により幅広ビームを割当てることは、高速でのＷＴＲＵの追跡を見失うことを避けることができ、また、データ送信のオーバーヘッドを増加させるタスクを終えるために通常過度な信号を送ることを要求する過剰なハンドオーバーを避けることができる。ｍ_ｉ＞σ（σは、速度閾値）で、ＷＴＲＵｓがビーム方向に対して垂直に動く場合には、より幅広のビームを割り当てる（すなわち、より低いＢ_ｋ∈Ｂ）。ＷＴＲＵｓがビーム方向に平行でより高速度で動く場合には、より幅広ビームの割当ては行わない。

システムは、ビームの適切なビーム幅を決定するために複数の速度閾値を持つことができ、また、異なったビーム幅のビームとビーム形成タイプのビームを持つことができる。ビームの付加又はビーム形成タイプの再割当てを行うときには、総パワーはパワー規制よりも小さな値にすべきである。もしシステムのパワー規制に違反したときは、ＷＴＲＵは、割り当てられないか、又は、すべてのＷＴＲＵｓのパワーがシステムの総許容できるパワーを超えないように、より低いパワーでビーム形成タイプに再割当てされるべきである。

ビーム形成クラスタ若しくはビーム形成タイプの再割当てをトリガーする、ＱｏＳ、移動性変化、位置の変化、又はその他のものにより、ＷＴＲＵ ｉ∈Ｃ_ｊ は、異なるビーム形成タイプＢ_ｋ∈Ｂ又は異なるクラスタＣ_ｊに再割当てすることができる。図１５は、本発明の他の実施形態に対応するものであり、ハイブリッドビーム形成アンテナシステムによって形成された複数のクラスタのビーム形成割当ての１例を示すスナップショットである。

図１５は、異なったビーム幅の異なったビーム形成タイプを備えかつ異なったビーム形成クラスタをカバーする例示的なハイブリットビーム形成システムによって形成された、複数の３次元制御チャンネルビームを示す。各３次元制御チャンネルビームは、ビーム形成タイプの１つに属し、複数のビーム形成クラスタの１つをカバーするのに使用される。

図１５に示す第１ビームは、狭ビーム幅をもつビーム形成タイプ３を使用し、９０度の方向においてビーム形成クラスタ１をカバーするために使用される。ビーム形成クラスタ１の移動性により、ビーム形成クラスタ１は、その位置を変える（１０度だけ時計回りに移動）。さらに、ビーム形成クラスタもまた、いくつかの新たなＷＴＲＵｓを収容することになり、これによりビーム形成クラスタ４となる。ビーム形成クラスタ４（以前はビーム形成クラスタ１）をカバーするたに、第１ビームは、トラッキングビームとして用いられるが、まだビーム形成タイプ３（追跡能力がある適応型の狭ビーム形成タイプ）を使用する。

図１５に示す第２ビームは、０度の方向において中心が向けられた中程度のビーム幅をもつビーム形成タイプ２を使用し、ビーム形成クラスタ２をカバーする。

図１５に示す第３ビームは、１８０度の方向において中心が向けられた中程度のビーム幅をもつビーム形成タイプ２を使用し、ビーム形成クラスタ３をカバーする。

図１５に示す第４ビームは、０度の方向において中心が向けられた広ビーム幅（ビーム形成タイプ２よりも広い）をもつビーム形成タイプ１を使用し、ビーム形成クラスタ５をカバーする。

本発明は、上記のような好ましい実施形態として記述されるものではあるが、その他の変形例もまたクレームの概念の範囲内に含まれることは、当業者であれば明らかなことである。

下記に記述する具体な例および添付の図面から、本発明のさらなる理解が得られる。

主局と数個のＷＴＲＵｓとの間で４つ重ね合わされた２次元幅広ビームを用いて構成された、従来の共通チャンネル適用方式を示す図である。 専用ビームを使用する主局と数個のＷＴＲＵｓとの間において２次元ダウンリンク専用ビームの従来方式を示す図である。 主局から発生する２次元共通チャネルビームを回転させる従来方式を示す図である。 周知のＷＴＲＵｓが不均一に分布した場合の従来の２次元ビーム構成を示す図である。 トラフィックタイプのためにビーム幅が調整された従来の２次元ビーム構成を示す図である。 適応ビーム形成を使用する従来の無線スマートアンテナ通信システムの例を示す図である。 従来の無線通信システムに共存している複数のホットスポットを例証する図である。 従来の無線通信システムの同じホットスポット内に異なったＱｏＳ要求を有する加入者を例証する図である。 基地局から広がる適用エリア内で、従来のスマートアンテナによって作成されたセクタを示す図である。 水平方向のみにホットゾーンを定義する従来のスマートアンテナを示す図である。 本発明に対応するものであり、角張った部分と距離とによって定義された適用エリア内のセクタを示す図である。 本発明に対応するものであり、水平および垂直な方向においてホットゾーンを定義するスマートアンテナを示す図である。 本発明の一実施形態に対応するものであり、無線の送信・受信ユニットの側から見たホットスポット管理を例証する図である。 本発明の他の実施形態を示すものであり、オーバーラップにより総合的な適用エリアを提供するビームの例を示す図である。 本発明の他の実施形態を示すものであり、ハイブリットビーム形成アンテナによって形成された複数のクラスタのビーム割当ての例を示す図である。

Claims (72)

1. 少なくとも１つ又はそれ以上の３次元制御チャネルビームを配信することにより、少なくとも１つの基地局と少なくとも１つの無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）との間で通信の送信および受信を行う無線通信システムであって、
   （ａ）少なくとも１つの３次元制御チャネルビームを生成し加工する手段と、
   （ｂ）前記少なくとも１つの３次元制御チャネルビーム内で、信号を送信および受信するアンテナと、
   （ｃ）特定の適用エリアをカバーするために、前記少なくとも１つの３次元制御チャネルビームを割当てる手段と、
   ここで、ビーム形成は、方位と高度の両方において少なくとも１つの３次元制御チャネルビームのボアサイトとビーム幅を調整するために使用され、
   （ｄ）前記少なくとも１つの３次元制御チャネルビームを識別する手段と
   を具えたことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記アンテナは、通信を受信することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記アンテナは、通信を送信することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
4. 前記生成し加工する手段は、前記少なくとも１つの３次元制御チャネルビームを、広幅から狭幅までの選択可能な複数の幅の１つに加工することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
5. 前記適用エリアは、１つ又はそれ以上のセルのセクタに一致することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
6. 前記セルのセクタは、異なるサイズからなり、
   前記生成し加工する手段は、前記セルのセクタをカバーするために前記３次元制御チャネルビームを加工し、
   前記セクタは、前記識別する手段によって識別されることを特徴とする請求項５記載の無線通信システム。
7. 前記生成し加工する手段は、複数の３次元制御チャネルビームを加工し、
   前記割当てる手段は、所定の連続したシーケンス中の方位と高度において該加工された３次元制御チャネルビームを選択的に割当てることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
8. 前記生成し加工する手段は、複数の３次元制御チャネルビームを加工し、
   前記割当てる手段は、所定の非連続したシーケンス中の方位と高度において該加工された３次元制御チャネルビームを選択的に割当てることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
9. 前記非連続したシーケンスは、前記割当て手段に、他方の方位と高度よりもさらに頻繁に一方の方位と高度に対してビームを選択的に割当てるようにさせることを特徴とする請求項８記載の無線通信システム。
10. 前記非連続したシーケンスは、前記割当て手段に、他方の方位と高度よりもさらに長い期間に渡って一方の方位と高度に対してビームを選択的に割当てるようにさせることを特徴とする請求項８記載の無線通信システム。
11. 前記３次元制御チャネルビームを識別する手段は、前記３次元制御チャネルビーム用の特有の識別子を配信する手段を含むことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
12. 前記３次元制御チャネルビームを識別する手段は、前記無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）に時間マークを送信する手段を含み、
    該無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）は、基地局に対して該無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）が検出したことを示す前記受信した時間マークの証拠を返信することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
13. 前記３次元制御チャネルビームを識別する手段は、前記無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）と前記基地局との両方によってアクセスされた時間基準を含むことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
14. 前記無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）の位置配置を配信する位置報告回路をさらに具え、
    該基地局は、該無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）の少なくとも１つのビーム方向を識別するために前記位置配置を使用することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
15. 少なくとも１つ又はそれ以上の３次元制御チャネルビームを配信することにより、少なくとも１つの基地局と少なくとも１つの無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）との間で通信の送信および受信を行う無線通信システムにおいて、
    （ａ）少なくとも１つの３次元制御チャネルビームを生成し加工する工程と、
    （ｂ）前記少なくとも１つの３次元制御チャネルビーム内で、信号を送信および受信する工程と、
    （ｃ）特定の適用エリアをカバーするために、前記少なくとも１つの３次元制御チャネルビームを割当てる工程と、
    ここで、ビーム形成は、方位と高度の両方において少なくとも１つの３次元制御チャネルビームのボアサイトとビーム幅を調整するために使用され、
    （ｄ）前記少なくとも１つの３次元制御チャネルビームを識別する工程と
    を具えたことを特徴とする方法。
16. 前記（ａ）工程は、前記少なくとも１つの３次元制御チャネルビームを、広幅から狭幅までの選択可能な複数の幅の１つに加工する工程をさらに具えたことを特徴とする請求項１５記載の方法。
17. 前記適用エリアは、１つ又はそれ以上のセルのセクタに一致することを特徴とする請求項１５記載の方法。
18. 前記セルのセクタは、異なるサイズからなることを特徴とする請求項１５記載の方法。
19. 前記セルのセクタをカバーするために、前記３次元制御チャネルビームを加工する工程をさらに具えたことを特徴とする請求項１８記載の方法。
20. 前記（ｄ）工程は、前記セクタを識別する工程をさらに具えたことを特徴とする請求項１８記載の方法。
21. 前記複数の３次元制御チャネルビームは、生成され、加工され、所定の連続したシーケンス中の方位と高度において割当てられることを特徴とする請求項１５記載の方法。
22. 前記複数の３次元制御チャネルビームは、生成され、加工され、所定の非連続したシーケンス中の方位と高度において割当てられることを特徴とする請求項１５記載の方法。
23. 前記非連続したシーケンスは、他方の方位と高度よりもさらに頻繁に一方の方位と高度に対して前記３次元制御チャネルビームを選択的に割当てさせることを特徴とする請求項２２記載の方法。
24. 前記非連続したシーケンスは、他方の方位と高度よりもさらに長い期間に渡って一方の方位と高度に対して前記３次元制御チャネルビームを選択的に割当てさせることを特徴とする請求項２２記載の方法。
25. 前記（ｄ）工程は、前記３次元制御チャネルビーム用の特有の識別子を配信する工程をさらに具えたことを特徴とする請求項１５記載の方法。
26. 前記（ｄ）工程は、
    （ｄ１）前記無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）に時間マークを送信することによって、前記３次元制御チャネルビームを識別する工程と、
    （ｄ２）該無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）が、基地局に対して該無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）が検出したことを示す前記受信した時間マークの証拠を返信する工程と
    をさらに具えたことを特徴とする請求項１５記載の方法。
27. 前記（ｄ）工程は、
    前記無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）と前記基地局との両方によってアクセスされた時間基準を配信する工程をさらに具えたことを特徴とする請求項１５記載の方法。
28. 前記無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）の位置配置を配信する工程をさらに具え、
    該基地局は、該無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）の少なくとも１つのビーム方向を識別するために前記位置配置を使用することを特徴とする請求項１５記載の方法。
29. １つ又はそれ以上のビーム特性に基づいて形成された３次元制御チャネルビームを使用する基地局と通信する複数の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵｓ）を含む無線通信システムにおいて、該基地局は少なくとも１つのアンテナを有し、該基地局によってサービスされる少なくとも１つ又はそれ以上の指定された高ボリュームユーザ適用エリア内の変化を補償する方法であって、
    （ａ）前記基地局が前記アンテナを使用して、前記複数の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵｓ）のユーザにサービスを提供するための前記少なくとも１つの高ボリュームユーザ適用エリア内に送信・受信リソースを集約化させる工程と、
    （ｂ）前記基地局が前記高ボリュームユーザ適用エリアを変更する工程と、
    （ｃ）前記基地局が前記少なくとも１つの高ボリュームユーザ適用エリアに命令を配信して、該適用エリアの変更を補償するためのビーム特性を変化させる工程と、
    （ｄ）前記少なくとも１つの無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）が、前記命令に基づいて前記基地局のアンテナに集約化されるリターンビームを形成する工程と
    を具えたことを特徴とする方法。
30. 前記ビーム特性は、ビーム寸法、パワーレベル、データ速度、および符号化のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２９記載の方法。
31. 少なくとも１つ又はそれ以上の指定された高ボリュームユーザ適用エリア内の変化を補償する無線通信システムであって、
    （ａ）基地局と、
    （ｂ）１つ又はそれ以上のビーム特性に基づいて形成された３次元制御チャネルビームを使用する基地局と通信する複数の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵｓ）と
    を具え、該基地局は少なくとも１つのアンテナを有し、
    （i）前記基地局が前記アンテナを使用して、前記複数の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵｓ）のユーザにサービスを提供するための前記少なくとも１つの高ボリュームユーザ適用エリア内に送信・受信リソースを集約化させ、
    （ii）前記基地局が前記高ボリュームユーザ適用エリアを変更し、
    （iii）前記基地局が前記少なくとも１つの高ボリュームユーザ適用エリアに命令を配信して、該適用エリアの変更を補償するためのビーム特性を変化させ、
    （iv）前記少なくとも１つの無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）が、前記命令に基づいて前記基地局のアンテナに集約化されるリターンビームを形成する
    ことを特徴とする無線通信システム。
32. 前記ビーム特性は、ビーム寸法、パワーレベル、データ速度、および符号化のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３１記載の無線通信システム。
33. 異なったサービスの質（ＱｏＳ）の要求を行う複数の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵｓ）にサービスを提供する１つ又はそれ以上の適用エリアに割当てられた複数の３次元制御チャネルビームを形成することによって、少なくとも１つの基地局と前記複数の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵｓ）との間で通信の送信および受信を行うハイブリッドビーム形成アンテナシステムであって、
    （ａ）前記複数の３次元制御チャネルビームを生成し該ビーム幅を調整する手段と、
    （ｂ）少なくとも１つの３次元制御チャネルビーム内で信号を送信し受信するアンテナと、
    （ｃ）ビーム形成のタイプセットＢ＝{Ｂ_１，Ｂ_２，…，Ｂ_Ｎ}における複数のビーム形成タイプを定義する手段と、
    ここで、ビーム形成の幅は、Ｂ_Ｋ＞Ｂ_ｌであり、ｋ＜ｌの場合、各ＷＴＲＵはビーム形成タイプセットＢ内でビーム形成タイプの１つに割当てられ、
    （ｄ）Ｃ^ｉとしてのビーム形成クラスタを定義する手段と、
    ここで、ｉは各クラスタを特定し、各クラスタは少なくとも１つのＷＴＲＵを有し、
    （ｅ）
    

    

    とする該システム内に総パワー規制Ｐを定義する手段と
    ここで、
    

    

    のとき、ＷＴＲＵｉがクラスタｊに割当てられるように（ただし、γはＱoＳ閾値、δはクラスタｊ内の移動性デルタ閾値）、
    （i）各新たなＷＴＲＵｉを該システム内に入れるために、ｑ_ｉ＝ＱoＳ（ｉ），ｇ_ｉ＝位置（ｉ）、ｍ_ｉ＝移動性（ｉ）とし、
    （ii）ＱoＳおよび移動性は、ＷＴＲＵ ＱoＳ、位置、移動性の関数とし、
    を具えたことを特徴とするハイブリッドビーム形成アンテナシステム。
34. 異なったサービスの質（ＱｏＳ）の要求を行う複数の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵｓ）にサービスを提供する１つ又はそれ以上の適用エリアに割当てられた複数の３次元制御チャネルビームを形成することによって、少なくとも１つの基地局と前記複数の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵｓ）との間で通信の送信および受信を行うハイブリッドビーム形成アンテナシステムにおける方法であって、
    （ａ）前記複数の３次元制御チャネルビームを生成し該ビーム幅を調整する工程と、
    （ｂ）少なくとも１つの３次元制御チャネルビーム内で信号を送信し受信する工程と、
    （ｃ）ビーム形成のタイプセットＢ＝{Ｂ_１，Ｂ_２，…，Ｂ_Ｎ}における複数のビーム形成タイプを定義する工程と、
    ここで、ビーム形成の幅は、Ｂ_Ｋ＞Ｂ_ｌであり、ｋ＜ｌの場合、各ＷＴＲＵはビーム形成タイプセットＢ内でビーム形成タイプの１つに割当てられ、
    （ｄ）Ｃ^ｉとしてのビーム形成クラスタを定義する工程と、
    ここで、ｉは各クラスタを特定し、各クラスタは少なくとも１つのＷＴＲＵを有し、
    （ｅ）
    

    

    とする該システム内に総パワー規制Ｐを定義する工程と
    ここで、
    

    

    のとき、ＷＴＲＵｉがクラスタｊに割当てられるように（ただし、γはＱoＳ閾値、δはクラスタｊ内の移動性デルタ閾値）、
    （i）各新たなＷＴＲＵｉを該システム内に入れるために、ｑ_ｉ＝ＱoＳ（ｉ），ｇ_ｉ＝位置（ｉ）、ｍ_ｉ＝移動性（ｉ）とし、
    （ii）ＱoＳおよび移動性は、ＷＴＲＵ ＱoＳ、位置、移動性の関数とし、
    を具えたことを特徴とする方法。
35. 異なったサービスの質（ＱｏＳ）の要求を行う複数の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵｓ）と通信する少なくとも１つの基地局を含む無線通信システムであって、
    前記少なくとも１つの基地局は、複数の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵｓ）にサービスを提供する１つ又はそれ以上の適用エリアに割当てられた複数の３次元制御チャネルビームを形成し、
    前記少なくとも１つの基地局は、特定タイプのビームを形成して、それぞれのサービスの質（ＱｏＳ）の要求に基づいて該ビームを各無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）に割当て、
    前記少なくとも１つの基地局は、各無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）を複数のビーム形成クラスタの少なくとも１つに割当てることを特徴とする無線通信システム。
36. 前記特定タイプのビームは、ビーム幅、パワー、適用範囲、方位、および高度のうちの少なくとも１つによって特徴付けられたことを特徴とする請求項３５記載の無線通信システム。
37. 前記特定タイプのビームは、固定型ビーム、切換え型ビーム、および適応型ビームのうちの１つであることを特徴とする請求項３６記載の無線通信システム。
38. 前記適用範囲の特性は、広域の適用範囲および狭域の適用範囲のうちの１つであることを特徴とする請求項３６記載の無線通信システム。
39. 前記パワーの特性は、高パワーおよび低パワーのうちの１つであることを特徴とする請求項３６記載の無線通信システム。
40. 前記ビーム幅の特性は、狭ビーム幅および広ビーム幅のうちの１つであることを特徴とする請求項３６記載の無線通信システム。
41. 前記ビーム幅の特性は、無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）の速度に基づいて決定されることを特徴とする請求項４０記載の無線通信システム。
42. 異なったサービスの質（ＱｏＳ）の要求を行う複数の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵｓ）と通信する少なくとも１つの基地局を含む無線通信システムにおける方法であって、
    （ａ）前記少なくとも１つの基地局が、複数の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵｓ）にサービスを提供する１つ又はそれ以上の適用エリアに割当てられた複数の３次元制御チャネルビームを形成する工程と、
    （ｂ）前記少なくとも１つの基地局が、特定タイプのビームを形成して、それぞれのサービスの質（ＱｏＳ）の要求に基づいて該ビームを各無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）に割当てる工程と、
    （ｃ）前記少なくとも１つの基地局が、各無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）を複数のビーム形成クラスタの少なくとも１つに割当てる工程と
    を具えたことを特徴とする方法。
43. 前記特定タイプのビームは、ビーム幅、パワー、適用範囲、方位、および高度のうちの少なくとも１つによって特徴付けられたことを特徴とする請求項４２記載の方法。
44. 前記特定タイプのビームは、固定型ビーム、切換え型ビーム、および適応型ビームのうちの１つであることを特徴とする請求項４３記載の方法。
45. 前記適用範囲の特性は、広域の適用範囲および狭域の適用範囲のうちの１つであることを特徴とする請求項４３記載の方法。
46. 前記パワーの特性は、高パワーおよび低パワーのうちの１つであることを特徴とする請求項４３記載の方法。
47. 前記ビーム幅の特性は、狭ビーム幅および広ビーム幅のうちの１つであることを特徴とする請求項４３記載の方法。
48. 前記ビーム幅の特性は、無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）の速度に基づいて決定されることを特徴とする請求項４７記載の方法。
49. 異なったサービスの質（ＱｏＳ）の要求を行う複数の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵｓ）を含む無線通信システムにおける基地局であって、
    （ａ）複数の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵｓ）にサービスを提供する１つ又はそれ以上の適用エリアに割当てられた複数の３次元制御チャネルビームを形成する手段と、
    （ｂ）特定タイプのビームを形成して、それぞれのサービスの質（ＱｏＳ）の要求に基づいて該ビームを各無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）に割当てる手段と、
    （ｃ）各無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）を複数のビーム形成クラスタの少なくとも１つに割当てる手段と
    を具えたことを特徴とする基地局。
50. 前記特定タイプのビームは、ビーム幅、パワー、適用範囲、方位、および高度のうちの少なくとも１つによって特徴付けられたことを特徴とする請求項４９記載の基地局。
51. 前記特定タイプのビームは、固定型ビーム、切換え型ビーム、および適応型ビームのうちの１つであることを特徴とする請求項５０記載の基地局。
52. 前記適用範囲の特性は、広域の適用範囲および狭域の適用範囲のうちの１つであることを特徴とする請求項５０記載の基地局。
53. 前記パワーの特性は、高パワーおよび低パワーのうちの１つであることを特徴とする請求項５０記載の基地局。
54. 前記ビーム幅の特性は、狭ビーム幅および広ビーム幅のうちの１つであることを特徴とする請求項５０記載の基地局。
55. 前記ビーム幅の特性は、無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）の速度に基づいて決定されることを特徴とする請求項５４記載の基地局。
56. 通信の送信および受信を行うための無線通信システムであって、
    （ａ）送信又は受信のための少なくとも１つのビームを形成するアンテナを含む少なくとも１つの無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）と、
    （ｂ）前記無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）に少なくとも１つのビームの形成方法を通知するために該無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）に詳細情報を送る基地局と
    を具えたことを特徴とする無線通信システム。
57. 前記詳細情報は、前記少なくとも１つのビームの次元を示すことを特徴とする請求項５６記載の無線通信システム。
58. 前記詳細情報は、前記次元は、前記少なくとも１つのビームの幅と高度であることを特徴とする請求項５７記載の無線通信システム。
59. 前記詳細情報は、前記少なくとも１つのビームのパワーレベルを示すことを特徴とする請求項５６記載の無線通信システム。
60. 前記詳細情報は、前記少なくとも１つのビームの方位と高度のための角度を示すことを特徴とする請求項５６記載の無線通信システム。
61. 通信の送信および受信を行うための無線通信システムにおける無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）であって、
    （ａ）送信又は受信のための少なくとも１つのビームを形成するアンテナと、
    （ｂ）該無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）に少なくとも１つのビームの形成方法を通知する外部の装置から詳細情報を受信する受信機と
    を具えたことを特徴とする無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）。
62. 前記詳細情報は、前記少なくとも１つのビームの次元を示すことを特徴とする請求項６１記載の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）。
63. 前記詳細情報は、前記次元は、前記少なくとも１つのビームの幅と高度であることを特徴とする請求項６１記載の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）。
64. 前記詳細情報は、前記少なくとも１つのビームのパワーレベルを示すことを特徴とする請求項６１記載の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）。
65. 前記詳細情報は、前記少なくとも１つのビームの方位と高度のための角度を示すことを特徴とする請求項６１記載の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）。
66. 複数の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵｓ）にサービスを提供する基地局を含む無線通信システムにおける前記基地局であって、
    （ａ）アンテナと、
    （ｂ）前記アンテナを介して通信を行う送信機と
    を具え、
    前記送信機は、ビーム形成命令を１つ又はそれ以上の前記無線送信／受信装置（ＷＴＲＵｓ）に送信し、
    前記命令は、無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）のビーム幅とビーム高度、又は方位と高度のためのビーム角度を示すことを特徴とする基地局。
67. 複数のノードを含む無線通信ネットワークにおける方法であって、
    該各ノードは、１つ又はそれ以上の通信リンクを介して１つ又はそれ以上の他のノードと通信し、
    （ａ）前記各ノードに、前記複数のノードのうちの１つのノードに割当てられた水平および垂直の両方向の角度を伴ったビームを形成するビームアンテナを装着する工程と、
    （ｂ）ビーム位置に対する垂直ビーム角度に関する情報を使用し、ノード内干渉と総パワー消費を低減させる工程と
    を具えたことを特徴とする方法。
68. 前記無線通信ネットワークは、メッシュタイプネットワークであることを特徴とする請求項６７記載の方法。
69. 無線通信ネットワークであって、
    （ａ）複数のノードと、
    ここで、該各ノードは、１つ又はそれ以上の通信リンクを介して１つ又はそれ以上の他のノードと通信し、
    前記各ノードは、前記複数のノードのうちの１つのノードに割当てられた水平および垂直の両方向の角度を伴ったビームを形成するビームアンテナが装着され、
    （ｂ）ビーム位置に対する垂直ビーム角度に関する情報を使用し、ノード内干渉と総パワー消費を低減させる手段と
    を具えたことを特徴とする無線通信ネットワーク。
70. 当該ワークは、メッシュタイプネットワークであることを特徴とする請求項６９記載の無線通信ネットワーク。
71. 複数の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵｓ）にサービスを提供する基地局を含む無線通信システムにおける前記基地局であって、
    （ａ）前記複数の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵｓ）のうちの特定の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）から受信した信号に基づいて、方位と高度の両方の情報を提供することによって、３次元空間内での前記特定の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）の位置を定めるビーム形成アンテナと、
    （ｂ）前記方位と高度の両方の情報を含む緊急位置情報を報知する手段と
    を具えたことを特徴とする基地局。
72. 複数の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵｓ）にサービスを提供する基地局を含む無線通信システムにおける方法であって、
    （ａ）前記複数の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵｓ）のうちの特定の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）から受信した信号に基づいて、方位と高度の両方の情報を提供するビーム形成アンテナを使用して３次元空間内での前記特定の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）の位置を定める工程と、
    （ｂ）前記特定の無線送信／受信装置（ＷＴＲＵ）に関連し、前記方位と高度の両方の情報を含む緊急位置情報を報知する工程と
    を具えたことを特徴とする方法。

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