JP2010519803A - 繰り返し送信方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、セルラ無線通信（３００）に関する方法及び装置に関する。通信の放射パターン（３３１−１〜３３１−ｎ；３３５−１〜３３５−ｎ）のメインローブを、セルラ無線通信ネットワーク（３００）のセル（３６１，３６２）の異なる方向（ｄ１，ｄ２，ｄ２，ｄ４）に向けることによって、アップリンク接続又はダウンリンク接続において情報を繰り返し通信することによって、可能な限り少ない複雑性しかネットワークに加えないで、アップリンク接続とダウンリンク接続の双方において、どんな情報の繰り返し送信の受信であっても改善される。

Description

本発明は概して、セルラ無線通信に関する方法及び装置に関する。特に本発明は、セルラ無線通信ネットワークにおける繰り返し送信を容易にすることに関する。

事業者にとっての主な関心の一つが、彼らのネットワークが良好なカバレージを提供し、呼がドロップされることができるだけまれになることを確実にすることである。しかしながら、呼のドロップの場合、これはハンドオーパにしばしば関連することが見受けられている。呼がドロップされることの主な理由は、信号チャネル、すなわちファスト・アソシエイト・コントロール・チャネル（ＦＡＣＣＨ）及びスロー・アソシエイト・コントロール・チャネル（ＳＡＣＣＨ）が非常に弱いリンクを構成することである。このことは、アダプティブ・マルチ・レート・フル・レート（ＡＭＲ ＦＲ）コーデックを用いる時に、よりいっそう強調される。

ＦＡＣＣＨ電力を増加させる、ＦＡＣＣＨ及びＳＡＣＣＨを繰り返す等の、ＦＡＣＣＨ及びＳＡＣＣＨ信号通信の復号の成功率を向上するための多くの提案が既に出されている。例えば、チャネルＳＡＣＣＨ（スロー・アソシエイト・コントロール・チャネル）上で５回、ＳＤＣＣＨ（スタンク・アローン・デディケイテッド・コントロール・チャネル）については２３回、ＦＡＣＣＨ（ファスト・アソシエイト・コントロール・チャネル）については３４回、Ｅ−ＦＡＣＣＨについては４８回、情報は繰り返し送信される。トラフィック及び信号通信の再送の最大の数は、状態及び用いられるチャネルに依存する。

情報の受信者が正しく情報を受け取ることを保証する最も単純なコンセプトは、単に情報を繰り返し送ることである。このことは、情報の複製が繰り返し送られて、所定の時間の間又は受信者が受信したことを確認(acknowledge)するまで再送されることを意味する。従来技術においてはこのような再送は、セルラ無線通信ネットワーク内の全てのセルに対して固定方向に送信することによって行われている。様々な状況下で、このような再送は停止されうる。たとえば、
−妥当な時間内にこのような確認がやってこない、すなわちタイムアウトならば、又は
−送信者が、たいていは何らかの帯域外手段によって、送信が成功しなかったことを発見する、又は、
−受信者が期待されたデータが到達していないことを知り、そのことを送信者に知らせたならば、又は、
−受信者が、データが到達したが、損傷を受けた状態であることを知り、そのことを送信者に知らせたならば、送信者は単純にそのデータを再送する（送信者は依然としてデータの複製を有する）。

増加した冗長性を用いた再送においては、乱れたパケットを再送する代わりに、受信者において組み合わせられるさらなる冗長な情報を送る。このことは、正しい復号の可能性を高める。３ＧＰＰ ＴＳ ０４．０６において、再送及び増加した冗長性が明記されている。

実地試験又は他の活動によって、提案された方法のいくつかはハンドオーバ性能を改善することが期待されるか、改善することが既に証明されているが、性能をさらに向上する理由がまだ存在する。これらは、環境に依存して、異なる提案が異なる利得につながるかもしれないということである。全てが実装されるであろうかどうか、又は実装されうるかどうかもまた確かではなく、音声コーデックにおけるさらなる進歩はさらにより強固な信号通信チャネルを要求するだろう。

ＷＯ／９７／１７７７０は、通信システムの通信局の間で拡がる伝搬特徴に適応的に応答するアンテナパターンを有するアンテナを組み込んだ、装置及び関連する方法に関する。重要でないマルチパス成分のみを表すチャネルを伝搬特徴が示す時には、アンテナパターンは非常に指向的となるように選択され、重要なマルチパス成分を表すチャネルを伝搬特徴が示す時には、より指向的ではなくなるようにアンテナパターンは変更される。

アンテナの性能を向上させるための設計プロセスの間に調整されうるアンテナの性能に影響を与える、いくつかの決定的なパラメータが存在する。これらのパラメータのいくつかは、共鳴周波数、インピーダンス、利得、開口(Aperture)又は放射パターン、偏波、最大電力レーティング、効率性及び帯域幅である。

アンテナの設計において「利得」は、最も強い放射方向におけるアンテナの放射パターン強度の、参照アンテナのそれに対する比の対数である。

アンテナの利得は受動的な現象である。電力はアンテナによっては加えられず、特定の方向へのさらに放射された電力を与えるように単に再分配される。もしアンテナがある方向でポジティブな利得を有するならば、アンテナによってエネルギーは保存されるために、他の方向ではアンテナはネガティブな利得を有さなければならない。アンテナによって得られうる利得はそれゆえ、アンテナによってカバーされるはずの方向の範囲と、アンテナの利得との間でのトレードオフとなる。「開口」及び「放射パターン」は、利得と密接に関連している。開口は、最も高い利得の方向の「ビーム」断面の形であり、２次元である。放射パターンは利得の３次元プロットであるが、通常は放射パターンの２次元の水平及び垂直断面のみが考察される。高い利得を持つアンテナは、典型的には放射パターンにサイドローブを示す。サイドローブは、メインローブ（「ビーム」）とは別の利得のピークである。

さらに従来技術においては、ビームのステアリングは、放射パターンのメインローブの方向の変化の表現である。無線システムにおいては、ビームステアリングは例えばアンテナエレメントを切り替えることによって達成されてもよく、又はその要素を駆動させる無線周波数信号の相対的位相を変化させることによって達成されてもよい。

従ってセルラ無線通信ネットワークにおいて、繰り返し再送によってしばしば実行されるハンドオーバ性能の向上のみならず、アップリンク接続とダウンリンク接続の双方におけるあらゆる情報の繰り返し再送をも向上させることが、強く望まれている。

本発明によって扱われる課題は、セルラ無線通信ネットワークにおいて送信される情報の繰り返し送信の改善を可能とすることである。

第１の態様によれば本発明は、セルラ無線通信ネットワークにおいて、ユーザ装置と、セルラ通信ネットワークのセルを提供する基地局との間での無線リンク内に確立されたアップリンク接続又はダウンリンク接続において、情報を繰り返し通信するための方法を含む。前記セルにおける前記ユーザ装置の現在位置とは独立に、少なくとも第１及び第２の送信方向が取得される。さらに、前記通信の放射パターンのメインローブを、前記第１の送信方向に向けることによって、前記情報は少なくとも１度通信される。前記通信の放射パターンのメインローブを、前記第２の送信方向に向けることによって、情報は第２の方向に少なくとも１度通信される。

第２の態様に従うと本発明は、ユーザ装置と、セルラ通信ネットワークのセルを提供する基地局との間での無線リンク内に確立されたアップリンク接続又はダウンリンク接続において、情報を繰り返し通信するためのノードを含む。このノードは、前記セルにおける前記ユーザ装置の現在位置とは独立に、少なくとも第１及び第２の送信方向を取得する手段を含む。さらに、前記通信の放射パターンのメインローブを、前記第１の送信方向に向けることによって、前記情報を少なくとも１度通信する手段と、前記通信の放射パターンのメインローブを、前記第２の送信方向に向けることによって、前記情報を少なくとも１度通信する手段と、を備える。

本発明の典型的な実施形態の利点は、ユーザ装置を追跡する必要が無く、セル内のユーザ装置の現在位置のどんな情報をも得る必要が無いために、複雑度が少ないことである。

本発明の典型的な実施形態の利点は、チャネルの伝搬特性を前もって知る必要が無く、送信を推定するためにチャネルの質のどんな情報をも前もって得る必要が無いために、複雑度が少ないことである。

本発明の典型的な実施形態の他の利点は、放射パターンのローブ幅が小さくなることができるために、選択した方向へのリンクバジェットの改善が得られ、カバレージ利得の増加につながることである。

本発明の典型的な実施形態のさらに他の利点は、情報が最も弱いリンクに属する信号通信を含むとしても情報の繰り返し送信の受信を改善することを可能とし、よってドロップされる呼が少なくなり、セルラ無線通信ネットワークにおけるカバレージを改善することにある。

本発明の典型的な実施形態のさらに他の利点は、セルラ無線通信ネットワークにおけるセル間又はセル内での、ユーザ装置についてのハンドオーバ性能の改善を可能とすることにある。

本発明の他の目的、利点及び新しい特徴が、本発明の以下の詳細な説明から、添付の図面及び請求の範囲とともに考察すると明らかとなるだろう。

本発明の典型的な実施形態を組み込んだ通信システムを示すブロック図である。 従来技術に従うセルラ無線通信ネットワークの一部の概略図である。 本発明の典型的な実施形態を組み込んだセルラ無線通信ネットワークの一部の概略図である。 本発明の典型的な実施形態を組み込んだセルラ無線通信ネットワークの一部の概略図である。 本発明の典型的な実施形態を組み込んだ、図１の通信システムの一部を示すブロック図である。 （ａ〜ｄ）本発明に従って繰り返し送信される情報の典型的な実施形態を示すタイムチャートである。 本発明に従う情報の繰り返し送信方法の典型的な実施形態を示すフローチャートである。

以下の詳細な説明においては、説明される技術の理解を提供するために、特定のノード、機能的エンティティ、技術、及び規格などの特定の詳細が、説明の目的で、限定の目的ではなく、述べられる。例えば１つの有利な応用例は、第３世代パートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ）技術仕様（ＴＳ）に従うＧＳＭ／ＥＤＧＥ０４．０６（グローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーションズ／エンハンスド・データ・レート・フォー・ＧＳＭエボリューション）に対するものである。しかしながら、他の応用例、及び他の時分割多元接続（ＴＤＭＡ）システムに関連する他の規格が採用されてもよい。

他の実施形態が、以下に開示される特定の詳細から離れて実施されうることが、当業者には明らかであろう。他の事例として、本明細書を必要のない詳細で不明瞭にしないために、周知の方法、装置、技術などの詳細な説明は省略される。

図１は、本発明の典型的な実施形態を含む、例となる通信システム（ＣＯＭＳＹＳ）１００の本発明の観点から必要な部分を示す。通信システム１００は無線又はラジオ通信システムであり、基地局（ＢＳ）１１０とユーザ装置（ＵＥ）１２０との間の、アップリンク接続１２９及びダウンリンク接続１１９での通信を可能とする。基地局１２０は、移動可能で遠隔位置にあるユーザ装置１２０の送受信器１２１とのダウンリンク接続１１９において通信する固定位置の送受信器１１１を用い、又は反対に、移動可能で遠隔位置にあるユーザ装置１２０の送受信器１２１は、基地局送受信器１１０の固定位置の送受信器１１１へのアップリンク接続１２９において通信する。

図示された実施形態は送受信器１１１及び１２１を含むが、他の実施形態においては、送信局は送信器のみで構成され、受信局は受信器のみで構成されてもよい。

送受信器１１１及び１２１の送信部によって生成された情報は、１以上の無線チャネル上で送信される。送受信器１１１及び１２１は、それぞれが送信部と受信部とを有する、送受信器回路１１３及び１２３をそれぞれ含む。送受信器回路１１３及び１２３の受信部は、送受信器１１１及び１２１によって生成された情報１１９及び１２９が送信されるチャネルに同調している。

送受信器１１１及び１２１によって無線チャネル上で送信される情報は、それぞれ送受信器１１１及び１２１に結びつけられたアンテナデバイス１１４及び１２４によって検出される。アンテナデバイス１１４及び１２４は、無線、すなわち電磁気信号を、それぞれライン１１９及び１２９に基づいて生成される電気信号に変換し、送受信器回路１１３及び１２３の受信部に供給する。

制御デバイス１１２及び１２２は、ライン１１６，１１７、及びライン１２６，１２７によって送受信器回路１１３及び１２３に結びつけられ、ライン１１５及び１２５によってアンテナ装置１１４及び１２４に結びつけられる。

ＧＳＭにおいては、ユーザ装置１１０と基地局１２０との間の空中インタフェースＵｍは、呼制御、測定報告、ハンドオーバ、電力制御、認証、許可、位置更新などを行うために、例えば信号通信のためのＬＡＰＤｍプロトコルを用いる。トラフィック及び信号通信は、ＧＳＭについての例として４．６１５ｍｓの間隔で０．５７７ｍｓのバーストで送られ、２０ｍｓごとにデータブロックを構成する。

情報の受信者が情報を正しく受け取ることを保証するために、情報が繰り返し通信されることができ、通信の放射パターンのメインローブを異なる方向に向けることによって情報が通信されることが適用されることを用いる本発明の典型的な実施形態によれば、ユーザ装置の現在位置を取得することなく、受信者が情報を受信する確率が向上されていることが維持され、同時にネットワークには可能な限り最小限の複雑性しか導入されない。従来技術においては、セルラ無線通信ネットワークにおける全てのセルに対して固定方向に繰り返し送信が送信される。本発明に従って、代わりにメインローブの放射パターンを異なる送信方向に向けることによって、リンクバジェットは低く抑えられることができる。リンクバジェット（受信電力（ｄＢ）＝送信電力（ｄＢｍ）＋利得（ｄＢ）−損失（ｄＢ））は、送信者からの媒体（空間、ケーブル、導波管、ファイバ等）を介して受信者へと至る、セルラ無線通信ネットワークにおける全ての利得及び損失の勘定である。

本発明の例となる実施形態によれば、制御デバイス１１２及び１２２は、送受信回路１１１及び１２１のそれぞれの動作を制御するように動作するだけではなく、アンテナデバイス１１４及び１２４のそれぞれのアンテナパターンのメインローブを選択することができるように、アンテナデバイス１１４及び１２４のそれぞれを制御するようにさらに動作することができる。放射パターンのメインローブが異なる方向を向くようにメインローブは選択され、生成された情報は、セルラ無線通信ネットワークにおける少なくとも一部のセルに対して、無線チャネル上で異なる方向に繰り返し送信されうることとなる。形状構成において引き延ばされるように選択された場合、メインローブの形状は、全てのセルをカバーするメインローブの形状構成と比較して、カバレージ利得を得る。例えば、ローブ幅を半分に減らすことは、３ｄＢのカバレージ利得につながる。

狭い角度分布のチャネルを介して情報が送信される時にはエネルギーはより少なく、アンテナデバイスの放射パターンのメインローブは非常に指向的であって、離れて位置する受信者の方向に延びる引き延ばされたメインローブを含む。さらに、送信された情報の放射パターンの引き延ばされたメインローブはまた、ディスターバンスをより拾わない傾向がある。反対にエネルギーの角度分布が広いならば、放射パターンのメインローブはより非指向的であり、すなわち主ローブは構成においてより引き延ばされてはおらず、全てのセルをカバーすることさえできるかもしれない。本発明に従うと、繰り返し送信の間に、セルの一部に対して異なる方向に向けられたメインローブの、例えば選択された引き延ばされた形状を用いて、チャネル上で繰り返し情報を通信することにより、セルの一部がカバーされるだろう。又は、もし全てのセルの異なる方向に繰り返し送信するならば、全てのセルがカバーされうるだろう。

周知のマクスウェルの電界方程式において、信号の電界強度は距離について一次で減少し、電力レベルは空間中の距離の二乗の関数として減少する。これらの基本的パラメータは、本発明における放射パターンのメインローブに影響を与える。

図２ａ〜ｂは、図１における１つの基地局１１０からの無線カバレージ区域として定義されることができるセル２１０及び２５０を備える、セルラ無線通信ネットワーク２００ａ〜ｂの一部を示す。典型的に、セルは六角形によって図に示される。セルには２つの主な形式がある。
全方位性セル：全方位性セル（オムニセル）は、全ての方向（３６０度）に等しく送信するアンテナを備える基地局によって提供される。
セクタセル：セクタセルは、図２ａに示されるように、所定の方向２４０にのみ送信するアンテナによるカバレージ区域である。例えば、これは同等の全方位性セルの１２０度又は１８０度と等しくてもよい。１つの基地局はこれらのセクタセルのうち１つを提供することができ、１つの場所の基地局の集合は１以上を提供し、２セクタサイト(sectored sites)、及びより一般的には３セクタサイト、等のような用語につながる。

上に説明されたのはセルの定義であり、図２ａに示されるように、１つの基地局２０９からの無線カバレージの区域２１０として定義されると考えられる。この無線カバレージはまた、通信の放射パターンのセル・メインローブ２２０と等しく、そのカバレージはセル２１０を定義する。放射パターンは図１の基地局１１０によりアンテナ１１４によって、また同様に図１のユーザ装置１２０のアンテナ１２４によって生成されうるが、セルを定義しない。放射パターンは、ビーム角度２３０の関数として与えられる相対的電力である。

通常、放射パターンは本願の図２ａ〜ｂに示されるように直交座標系又は極座標系で与えられる。実際のアンテナの大きさは限られており、図２ａに示されるように、放射パターンはビーム角度２３０に関していくつかのローブ２２０〜２２１を有する。電力が０の点はｎｕｌｌ（ヌル）と呼ばれ、２つのｎｕｌｌの間のパターンはローブと呼ばれる。中央の最大のローブはメインローブ２２０と呼ばれ、一方で他のローブはサイドローブ２２１と呼ばれる。アンテナのビーム幅２３１は、メインローブ２２０のピークから３ｄＢ下った電力レベル２３２におけるビーム幅２３１として定義される（ビーム半値幅(half power beam width)に相当する）。ビーム幅は、φ２３０として表記される、角度範囲、開口角、又は電力半値（−３ｄＢ）角としても説明される。本願において送信方向は矢２４０で示され、放射パターンのメインローブ２２０を送信方向２４０に向けることによって定義される。

本発明の典型的な実施形態に従う図２ｂにおいて、第１及び第２のメインローブ２６１〜２６２は、カバレージがセル２５０を定義する図２ａのセル・メインローブ２２０のビーム幅２３１よりも小さい、ビーム幅２７１〜２７２を有する。図２ｂにおいて、第１及び第２のメインローブ２６１〜２６２は、全てのセル２５０をカバーする必要がある図２ａのセル・メインローブ２２０の、図２ａのセルビーム幅２３１の半分よりも大きい、ビーム幅２７１〜２７２を有するように描かれている。メインローブについて図２ａ〜ｂに示されたものよりも小さい他のビーム幅が本発明について用いられてもよいことは、当業者には明らかであろう。

図３は、本発明の典型的な実施形態が実装されうる、（ＮＥＴ）３００に一般的に示されるセルラ無線通信ネットワークを示す。セルラ無線通信ネットワーク３００は、図２ａで説明された、地理的区域について定義された複数のセル３６１〜３６３を含む。セル３６１〜３６３は、それぞれが無線基地局（ＢＳ）３０１〜３０３によって定められ、配置されたユーザ装置（ＵＥ）３５１〜３５６を有するものとしてさらに示される。説明の目的のために、無線基地局３０１〜３０３は、システム３００に含まれる地理的エリアの全体にわたって、等しい間隔で離れているものとして描かれる。無線基地局３０１〜３０３は、線によって、それぞれが基地局コントローラ（ＢＳＣ）３７１に結びつけられる。基地局コントローラ３７１は、移動通信交換局（ＭＳＣ）に結びつけられ、さらに公衆サービス電話網（ＰＳＴＮ）に結びつけられるが、これは示されていない。セルラ無線通信ネットワーク３００に含まれる地理的区域内の任意の位置、ここでは３６１又は３６２に位置する、選択されたユーザ装置３５１又は３５５と、固定又は移動の加入者の発呼局との間の電話通信が可能とされる。選択されたユーザ装置３５１又は３５５にかけられた呼は、従来の方法でシステム３００の基地局３０１又は３０２にルーティングされる。

一度適当な基地局の１つ、例えば３０１、に呼がルーティングされると、選択されたユーザ装置３５１に送信される情報を基地局は生成し、本願ではこれはダウンリンク接続として描かれる。本発明の典型的な実施形態に従うと、少なくとも第１（ｄ１）３４１−１及び第２（ｄ２）３４１−２の送信方向が、ユーザ装置３５１の位置とは独立に得られる。通信の放射パターンのメインローブ３３１−１を向けることによって、第１の送信方向３４１−１に、少なくとも１度情報が通信される。次に少なくとも１度情報が再び通信されるが、今度は第２の送信方向に３４１−２に通信の放射パターンのメインローブ３３１−２を向けることによって行われる。サイドローブは、３２１−１及び３２１−２として示される。このことは、基地局３０２と通信するユーザ装置３５５として示される、アップリンク接続にも適用可能である。第１の方向（ｄ１）及び第２の方向（ｄ２）はその時３４５−１及び３４５−２であって、セル３６２内のユーザ装置３５５の現在位置とは独立に、さらに得られる。今度は、第１の送信方向３４５−１に通信の放射パターンのメインローブ３３５−１を向けることによって、情報が少なくとも１度通信される。第２の送信方向３４５−２に通信の放射パターンのメインローブ３３５−２を向けることによって、さらに情報が少なくとももう一度通信される。サイドローブは、ここでは３２５−１及び３２５−２として示される。

説明の目的のためだけに、ダウンリンク接続は、アップリンク接続３５５−＞３０２とは別の接続３０１−＞３５１に起こるものとして描かれる。さらに、メインローブ３３１−１〜４及び３３５−１〜４、並びにサイドローブ３２１−１〜４及び３２５−１〜４を伴う、４つの送信方向ｄ１〜ｄ４、３４１−１〜４及び３４５−１〜４のみが示される。また、上で説明されたものは、第１及び第２の方向ｄ１及びｄ２についてののみである。図３に示されるのとは他の方向が、例えば全てのセルをカバーする発明について用いられうること、及びビーム幅に依存してセル内でメインローブがどれだけ遠くまで届くかは、当業者には明らかであろう。本発明の典型的な実施形態に従って異なる方向がどのように用いられるかに関する多様性が、図５ａ〜ｄに関して以下で説明される。

図４は、本発明の典型的な実施形態に従う、例えば図１の送受信器１１１及び１２１のそれぞれに組み込まれうるアダプティブ・アンテナ・システム（ＡＥＳＹＳ）４００を示す。アンテナエレメント（アンテナ要素）（ＡＥ）の配列４２０−１〜ｎ、又は少なくとも２つの要素は、例えば図１のアンテナデバイス１１４及び１２４に組み込まれうる。これは、例えば図１の制御デバイス１１２及び１２２のそれぞれの一部であることもできる、ビームフォーマ（ＢＦ）４１０を介する。アンテナ配列４２０は、１以上の無線チャネル上で、無線周波数、電磁波信号を送信するように動作する。アンテナ装置４２０は、例えば切り替え可能なビーム又は移動可能なビームのアンテナで形成される。ビームフォーマ４１０は、アンテナエレメント４２０で構成されるアンテナ配列の特徴を決定する。ビームフォーマ４１０は例えば、バトラー(Butler)又はブラス(Blass)マトリクスで構成されてもよい。それぞれのマトリクスの出力は、従来の方法で所定のビーム方向に切り替えられたビームに相当する。

本発明の典型的な実施形態に従うと、放射パターンのメインローブが異なる方向に向けられうるように、図４のビームフォーマを、放射パターンのメインローブを適応的に変えるように制御するように、図１の制御デバイス１１２及び１２２はそれぞれ動作可能である。その結果、生成された情報が無線チャネル上で繰り返し送信されることができ、少なくともセルの一部分又はセルの全体をカバーしうる。

ビームフォーマ４１０は単一の要素又はアンテナエレメント４２０−１から４２０−ｎのそれぞれに分布する要素から構成される。ビームフォーマデバイス４１０は、アンテナエレメント４２０−１から４２０−ｎのうちの選択された１つのスイッチを入れ又はスイッチを切り、又はアンテナエレメント４２０−１から４２０−ｎに適用される信号の位相と振幅との少なくとも一方を変化させ、アンテナパターンを所望の特徴のものとする。

図４の適応的アンテナシステム４００とは別の解決策が、アンテナがメインローブの大きさ及びメインローブの方向を変えることができる限り、本発明について用いられうることは、当業者には明らかであろう。例として、放射パターンのメインローブが物理的な変化の結果に随伴するように、方向が物理的に変えられうる１つのアンテナならば、１つのアンテナエレメントしか必要とされないだろう。

従来技術によれば、特にマルチパス成分を備えるマルチバス歪みのような歪みが、送受信器間で送信される信号の重要な部分を構成するならば、これらは信号経路に悪い影響を与えるために、チャネルの伝搬特徴は知られている必要がある。例えば、従来技術において重要でないマルチパス成分のみを示すチャネルを伝搬特徴が示す時、アンテナパターンは非常に指向的となるように選択され、重要なマルチパス成分を示すチャネルを伝搬特徴が示す時、アンテナパターンはより指向的ではないように変えられる。伝搬特徴を得るための従来技術に従う様々な方法は、送受信器を隔てる距離、送受信器で受信される信号の角度エネルギー拡散、信号強度又は信号品質表示の判断を用いる。従来技術においてはそのために送受信器回路は、伝搬特徴を支持するデータを取得し、制御デバイスが取得したデータから伝搬特徴を計算するために、増加された複雑性を有しなければならなかった。

本発明の典型的な実施形態によれば、様々な送信方向を得る様々な単純な方法があるために、上述の従来技術で説明されたような複雑性は必要ない。例えば一実施形態においてはランダムに生成された少なくとも第１と第２の送信方向を選択することによる。また他の実施形態においては所定の送信方向のセットから少なくとも第１と第２の送信方向を選択することによる。セル・メインローブのセルビーム幅よりも小さいビーム幅を有するメインローブを持ち、カバレージがセルを定義する非常に指向的な信号は、上で説明したような伝搬特徴の知識を有する必要なく用いられることができる。情報の非常に指向的な放射パターンが、異なる方向に、それぞれの方向に少なくとも１回通信されるために、たとえマルチパス成分が送信される情報の重要な部分を構成し信号経路に悪い影響を与えるとしても、ある時点において受信器は非常に指向的な通信情報を受信するのに適切な位置にある可能性が非常に高い。本発明に従うと、セル内のどんなユーザ装置の現在位置を追跡することもなく、セルの少なくとも一部に対して任意の方向に情報が繰り返し送信されうる。例えば、無線チャネルの質の何らかの情報を得ること、又は無線チャネルの質の推定情報を得ることとは独立に、得られることもできる。

言い換えると、本発明に従うと、無線チャネルの質が推定され又は知られる必要はもはやないために、アダプティブ・アンテナ・システムの範囲は拡大される。本発明は、アダプティブ・アンテナ・システムがなることができるものを再定義する。

３ＧＰＰ ＴＳ ０４．０６について上述された従来技術に従うと、増加した冗長性を伴う又は伴わない再送が、トラフィック及び信号通信の間に情報を再送するために用いられる。従来技術に従って再送が行われる方法は、広いエネルギー角度分布、及び非指向性の放射パターンのメインローブを用いて行われる。すなわち、構成においてより引き延ばされておらず、固定方向の、全体のセルをカバーする主ローブを用いる。本発明の典型的な実施形態においては、異なる方向への通信の間に情報を運ぶために、データブロックが生成される。それぞれのデータブロックについて、異なるパンクチャリング又は符号化スキームが生成されることができ、情報に用いられうる。これによって、本発明に増加した冗長性が組み込まれる。

本発明の典型的な実施形態に従うと、従来技術におけるこの再送方法は、本発明と結びつけられうる。例えば再送の第１段階において情報の受信者への情報通信が全く成功しないならば、再送の第２段階が開始されうる。第１段階は、３ＧＰＰ ＴＳ ０４．０６に従う、カバレージがセルを定める固定セル・メインローブを向けることによって情報を繰り返し通信することによる再送であり、第２段階は本発明に従う再送である。このことは、反対の順番に行われることもできる。従来技術においてよく知られている技術に従って、それぞれの段階の間に、又はそれぞれの再送の後に、情報の受信者への情報通信が成功したかを確認する制御が行われうる。例えば情報の受信者への情報通信が成功すると、通信は中止されうる。

図５ａ〜ｄは、本発明の典型的な実施形態に従って、セルの放射パターンのメインローブの送信方向についての所定のセットを用いて、どのように情報が繰り返し通信されるかについての選択を図示する。図５ａ〜ｄは、送信方向の異なるランダムなセットの様々な例を示すものとして理解することができる。そして、示される異なる送信方向の例は、例えば再送の間にそれらをランダムに生成することによって選択される。どちらの方法も、図１の制御デバイス１１２及び１２４のそれぞれの複雑性を最小化する。

アンテナビーム構成もまた方向と同様に、情報通信の間にメインローブのビーム幅が変化するように、変えられることができる。このことは、例えば時分割多元接続（ＴＤＭＡ）システムにおける単一のフレームの連続するタイムスロットの間に変えられることを意味する。異なる方向の固定されたセットは、これによって異なる方向への放射パターンのメインローブのビーム幅の大きさの所定のセットを含むことができる。しかしながら、通信が進んでいる時間の間、例えばカバレージがセルを定めているセル・メインローブのセルビーム幅よりも小さいビーム幅を有する引き延ばされたメインローブに、ローブの特徴は固定されることがよりありそうである。メインローブのビーム幅の大きさが固定されている一方で、異なる方向が変えられることはよりありそうである。しかしながらビーム幅を変えることは、異なる方向をランダムに生成しているときにもまた適用可能である。さらにまた、異なる送信方向がランダムに生成される間に、それぞれの生成された異なる方向について異なる大きさのビーム幅もまたランダムに生成されるのではなく、ある大きさの固定のビーム幅がランダムに生成されるか又はあらかじめ決められていることも、よりありそうである。

図５ａは、セルにおけるメインローブの放射パターン方向のセットの例を示す。通信信号の送信は、３ＧＰＰ ＴＳ ０４．０６に従ってｔ４秒再送される。さらに、ｔ５秒については方向はセルのｄ１方向であり、そしてｔ６秒についてはセルのｄ２方向であり、続けて他のｔ７秒及びｔ８秒のそれぞれについてはｄ３及び次のｄ４方向である。他のｔ９秒については、方向ｄ１に戻る。図５ｂは、ｔ１〜ｔ４秒についての方向ｄ１、ｄ２、ｄ３、及びｄ４の周期イベントであって、ｔ９秒についてのｄ１方向で終わる。図５ｃは、ｔ１秒、４・１／２回周期的に繰り返し送信する間の、２つの方向ｄ３及びｄ２のみのパターンを示す。図５ｄは、再送が行われる時間が１つの方向で変化する、方向ｄ１及びｄ４の周期的繰り返しを示す。この例では、ｄ４方向についてのｔ２ｂｉｓよりも長く図示されているｔ１ｂｉｓ秒の間、ｄ１方向に再送が起こるものとして図示されている。このことは、情報のバーストを送信するのに例えば５ミリ秒かかり、時間ｔ２ｂｉｓが２０ミリ秒に等しく、ｔ１ｂｉｓが３０ミリ秒に等しいのならば、４回の再送がｄ４方向に実行されることができ、６回の再送がｄ１方向に実行されることができることを意味する。

セルのメインローブの方向についての送信方向の他の所定のセットが、本明細書で説明された限られた量のバリエーションから離れて実施され、バリエーションは無限であることが、当業者には明らかであろう。方向の数は変わることができ（例えばｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６，…ｄｎ）、方向が混ぜられる方法において変わることができるし（例えばｄ１，ｄ５，ｄ６，ｄ４，ｄ１…；ｄ３，ｄ５，ｄ１，ｄ４，ｄ７…）、異なる方向が繰り返される回数において変わることができる（例えばｄ１，ｄ２，ｄ４，ｄ１，ｄ２，ｄ１，ｄ２，ｄ４，ｄ１，ｄ２，ｄ１，ｄ２，ｄ４…）。同様に、どれだけの時間１つの方向に再送が起こるかも変わることができる（例えばｔｎｂｉｓ＝２ミリ秒又はｔｎｂｉｓ＝７ミリ秒）。

もし、セルのメインローブの送信方向の所定のセットを、図３に示される本発明に従って、基地局３０１からセル内のユーザ装置３５１に送信されるＨＡＮＤＯＶＥＲ ＣＯＭＭＡＮＤ（ハンドオーバ命令）に適用するならば。例えば、全ての最初のＨＡＮＤＯＶＥＲ ＣＯＭＭＡＮＤが１つの方向ｄ１に送信されることができ、全ての２番目のＨＡＮＤＯＶＥＲ ＣＯＭＭＡＮＤが他の方向ｄ４に送信されることができる。３ＧＰＰ ＴＳ ０４．０６に従うと、全てのＨＡＮＤＯＶＥＲ ＣＯＭＭＡＮＤの間の時間は１４０ミリ秒であり、メインローブの方向は規格に適合するために１４０ミリ秒毎に変更されるべきである。又は他の解決策は、より長い時間、例えば２８０ミリ秒又は４６０ミリ秒を、メインローブの方向を変える間隔に用いることでありうる。

３ＧＰＰ ＴＳ ０４．０６における従来技術に従うと、全てのセルをカバーするセル送信形状をそのカバレージが定めるセル・メインローブにおける、通信の放射パターンのセル・メインローブを用いて、ユーザ装置に対して固定方向に、タイムアウトが起こる前に３４回まで繰り返してＨＡＮＤＯＶＥＲ ＣＯＭＭＡＮＤが送信される。

図６は、ユーザ装置と、セルラ通信ネットワークのセルを提供する基地局との間での無線リンクにおいて確立された通常のアップリンク又はダウンリンク接続上での、本発明の典型的な実施形態を組み込むために情報の繰り返し通信が修正された、フローチャート６００を示す。本発明の典型的な実施形態に従って、少なくとも第１及び第２の送信方向がセル内のユーザ装置の現在位置とは独立に得られ、そして通信の放射パターンのメインローブを第１の送信方向へ向けることによって情報は少なくとも１度通信される。さらに、通信の放射パターンのメインローブを第２の送信方向に向けることによって、情報は少なくとも１度通信される。カバレージがセルを定めるセル・メインローブのセルビーム幅よりも小さいビーム幅を有するようにメインローブの大きさは設定され、又は、メインローブの大きさはさらに小さくさえ設定されることができ、ビーム幅は例えばセル全体をカバーするのに必要とされるセル・メインローブのセルビーム幅の半分よりも大きく設定される。第１のステップ６０１において、少なくとも第１及び第２の送信方向が送信方向の所定のセットから選択され、又はステップ６０２にあるようにランダムに生成されて選択される。この情報は無線チャネル上で通信されることができ、無線チャネルの質の何らかの情報を取得すること又は無線チャネルの質の推定情報を取得することとは独立に第１及び第２の送信方向は取得されうる。ステップ６０３は、もし第１及び第２の方向が所定のセット又はランダムに生成された中から選択されたとしても、メインローブは固定されているか又は変化することができることを示す。

もしステップ６０４において増加した冗長性が本発明に組み込まれるのならば、次にステップ６０５で通信の間に情報を運ぶためにデータブロックが生成される。そしてステップ６０６において、生成されたそれぞれのデータブロックについて、異なるパンクチャリング又は符号化スキームがこの情報に対して用いられることができる。

本明細書において説明された方法は、本発明を理解するための純粋に説明的な例であって、多くの修正が可能である。例えば当業者が認識するように、いくつかの工程／動作は、同じ結果を与える異なる／逆の順序で実施されてもよい。

Claims (27)

1. ユーザ装置（３５１；３５５）と、セルラ通信ネットワーク（３００）のセル（３６１；３６２）を提供する基地局（３０１；３０２）との間での無線リンク内に確立されたアップリンク接続又はダウンリンク接続において、情報（１１９；１２９）を繰り返し通信するための方法であって、
   （ａ）前記セルにおける前記ユーザ装置の現在位置とは独立に、少なくとも第１及び第２の送信方向（３４１−１，３４１−２；３４５−１，３４５−２）を取得する工程と、
   （ｂ）前記通信の放射パターンのメインローブ（３３１−１；３３５−１）を、前記第１の送信方向（３４１−１；３４５−１）に向けることによって、前記情報を少なくとも１度通信する工程と、
   （ｃ）前記通信の放射パターンのメインローブ（３３１−２；３３５−２）を、前記第２の送信方向（３４１−２；３４５−２）に向けることによって、前記情報を少なくとも１度通信する工程と、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記メインローブ（２６１）は、セル・メインローブ（２２０）のセルビーム幅（２３１）よりも小さいビーム幅（２７１）を有し、前記セル・メインローブのカバレージは前記セル（２１０）を定めることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記メインローブは、前記セルの全体をカバーするのに必要とされるセル・メインローブの前記セルビーム幅の半分よりも大きいビーム幅を有することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記工程（ａ）が、送信方向についての所定のセット（５００ｂ〜ｄ）から、前記少なくとも第１及び第２の送信方向を選択する工程を含むことを特徴とする、請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法。
5. 前記工程（ａ）が、ランダムに生成された、前記少なくとも第１及び第２の送信方向を選択する工程を含むことを特徴とする、請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法。
6. （ｄ）セル・メインローブを向けることによって前記情報を繰り返し通信する工程をさらに含み、前記セル・メインローブのカバレージは前記セルを定めることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
7. 前記工程（ｄ）は、前記工程（ａ）の前に実行されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記情報の受信者への前記情報の通信が成功すると、前記通信が停止されることを特徴とする、請求項１乃至７の何れか１項に記載の方法。
9. 前記工程（ａ）〜（ｃ）は、前記メインローブを固定したまま前記情報を通信する工程を含むことを特徴とする、請求項１乃至８の何れか１項に記載の方法。
10. 前記工程（ａ）〜（ｃ）は、前記メインローブを変化させながら前記情報を通信する工程を含むことを特徴とする、請求項１乃至８の何れか１項に記載の方法。
11. 前記工程（ｂ）〜（ｄ）は、前記通信の間に前記情報を運ぶデータブロックを生成する工程を含むことを特徴とする、請求項６乃至１０の何れか１項に記載の方法。
12. 生成されたそれぞれの前記データブロックごとに異なるパンクチャリング又は符号化スキームが、前記情報に対して用いられることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
13. 無線チャネル上で前記情報を通信する工程をさらに含み、
    前記第１及び第２の送信方向は、どんな無線チャネルの質の情報を得ること、又はどんな無線チャネルの質の推定情報を得ることとも独立に得られることを特徴とする、請求項１乃至１２の何れか１項に記載の方法。
14. ユーザ装置（３５１；３５５）と、セルラ通信ネットワーク（３００）のセル（３６１；３６２）を提供する基地局（３０１；３０２）との間での無線リンク内に確立されたアップリンク接続又はダウンリンク接続において、情報を繰り返し通信するためのノード（１１０，１２０）であって、
    （ａ）前記セルにおける前記ユーザ装置の現在位置とは独立に、少なくとも第１及び第２の送信方向（３４１−１，３４１−２；３４５−１，３４５−２）を取得する手段（１１３，１２３）と、
    （ｂ）前記通信の放射パターンのメインローブ（３３１−１；３３５−１）を、前記第１の送信方向（３４１−１；３４５−１）に向けることによって、前記情報を少なくとも１度通信する手段（１１５；１２２）と、
    （ｃ）前記通信の放射パターンのメインローブを、前記第２の送信方向（３４１−２；３４５−２）に向けることによって、前記情報を少なくとも１度通信する手段（１１５；１２２）と、
    を備えることを特徴とするノード。
15. 前記メインローブ（２６１）は、セル・メインローブ（２２０）のセルビーム幅（２３１）よりも小さいビーム幅（２７１）を有し、前記セル・メインローブのカバレージは前記セル（２１０）を定めることを特徴とする、請求項１４に記載のノード。
16. 前記メインローブは、前記セルの全体をカバーするのに必要とされるセル・メインローブの前記セルビーム幅の半分よりも大きいビーム幅を有することを特徴とする、請求項１５に記載のノード。
17. 前記工程（ａ）が、送信方向についての所定のセット（５００ｂ〜ｄ）から、前記少なくとも第１及び第２の送信方向を選択するように構成されていることを特徴とする、請求項１４乃至１６の何れか１項に記載のノード。
18. 前記工程（ａ）が、ランダムに生成された、前記少なくとも第１及び第２の送信方向を選択する工程を含むように構成されていることを特徴とする、請求項１４乃至１６の何れか１項に記載のノード。
19. （ｄ）セル・メインローブを向けることによって前記情報を繰り返し通信する手段をさらに備え、前記セル・メインローブのカバレージは前記セルを定めることを特徴とする、請求項１４に記載のノード。
20. 前記工程（ｄ）は、前記工程（ａ）の前に実行されるように構成されていることを特徴とする、請求項１９に記載のノード。
21. 前記情報の受信者への前記情報の通信が成功すると、前記通信は停止されるように構成されていることを特徴とする、請求項１４乃至２０の何れか１項に記載のノード。
22. 前記工程（ａ）〜（ｃ）は、前記メインローブを固定したまま前記情報を通信するように構成されていることを特徴とする、請求項１４乃至２１の何れか１項に記載のノード。
23. 前記工程（ａ）〜（ｃ）は、前記メインローブを変化させながら前記情報を通信するように構成されていることを特徴とする、請求項１４乃至２１の何れか１項に記載のノード。
24. 前記工程（ｂ）〜（ｄ）は、前記通信の間に前記情報を運ぶデータブロックを生成するように構成されていることを特徴とする、請求項２０乃至２３の何れか１項に記載のノード。
25. 生成されたそれぞれの前記データブロックごとに異なるパンクチャリング又は符号化スキームが、前記情報に対して用いられるように構成されていることを特徴とする、請求項２４に記載のノード。
26. 無線チャネル上で前記情報を通信する手段をさらに備え、
    前記第１及び第２の送信方向は、どんな無線チャネルの質の情報を得ること、又はどんな無線チャネルの質の推定情報を得ることとも独立に得られることを特徴とする、請求項１４乃至２５の何れか１項に記載のノード。
27. 前記ノードは、ダウンリンク接続において送信を行う手段を有する基地局（３０１）、又はアップリンク接続において送信を行う手段を有するユーザ装置（３５５）であることを特徴とする、請求項１４乃至２６の何れか１項に記載のノード。

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