JP2020520183A - 無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本願の実施形態は無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定する方法及び装置を開示する。本願の実施形態における方法は：現時点におけるターゲット・セルの角度パスロス・スペクトルを取得するステップであって、角度パスロス・スペクトルは、ターゲット・セルにおけるターゲット基地局の複数の方向における信号パスロス値を含む、ステップ；角度パスロス・スペクトルに基づいてビーム角度電力スペクトルを決定するステップであって、ビーム角度電力スペクトルは、複数の方向におけるターゲット基地局の信号送信電力を含み、ビーム角度電力スペクトルにおいて、角度パスロス・スペクトルにおいて相対的に大きな信号パスロス値を有する方向の信号送信電力は、相対的に大きい、ステップ；ビーム角度電力スペクトルに基づいてブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定するステップ；及びブロードキャスト・ビーム重み付け値に基づいてターゲット・ブロードキャスト・ビームを形成するステップを含む。

Description

本願は通信の分野に関連し、特に無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定するための方法及び装置に関する。

無線通信技術の発展に伴い、通信の必要は継続的に増えているが、無線スペクトル・リソースは限られている。従って、送信又は受信アンテナ指向性パターンを調整するために、ラージスケール複数入力複数出力技術のビームフォーミングが使用される必要があり、ユーザ・キャパシティを増やすため及び継続的に増加する通信の必要性を満たすために、チャネル空間ビーム形状が様々な必要性に対して更に調整される。

ラージスケール複数入力複数出力技術のアンテナ構成では、固定されたブロードキャスト・ビーム重み付け値が予め設定され、無線通信システムにおける複数の物理アンテナを重み付けし、固定ブロードキャスト・ビームを形成してセル内の端末に応対することができる。

しかしながら、異なるセルは異なる環境を有し、また１つのセルは異なる時点で異なる環境を有する。従って、予め設定された固定ブロードキャスト・ビーム重み付け値を使用することにより依然としてブロードキャスト・ビームが形成される場合において、異なるセル環境に遭遇する場合、例えばある方向で障害物が信号伝送を遮る場合、障害物により遮られた方向の信号は相対的に弱まり、貧弱な信号カバレッジを招く。

本願の実施形態は、無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定するための方法及び装置を提供し、取得された角度パスロス・スペクトルに基づいて無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定する。

本願の第１態様は、無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定するための方法を提供する。本方法は以下を含む：

現時点におけるターゲット・セルの角度パスロス・スペクトルが取得され、角度パスロス・スペクトルは、ターゲット・セルにおけるターゲット基地局の複数の方向における信号パスロス値を含む。本発明のこの実施形態では、複数の方向における信号パスロス値は、検出、計算、又は予測により取得されてもよく、角度パスロス・スペクトルとして使用される。本発明のこの実施形態における信号パスロス値は、ターゲット基地局を中心とする角度のみに関連する信号パスロス値であり、ターゲット基地局からの距離には関連していない。

ビーム角度電力スペクトルは角度パスロス・スペクトルに基づいて決定され、ビーム角度電力スペクトルは、複数の方向におけるターゲット基地局の信号送信電力を含み、ビーム角度電力スペクトルにおいて、角度パスロス・スペクトルにおいて相対的に大きな信号パスロス値を有する方向の信号送信電力は、相対的に大きい。本発明のこの実施形態では、角度パスロス・スペクトルＰ（θ）が決定されると、セル・カバレッジを保証するために、相対的に大きなパスロスを有する方向に大きな電力が割り当てられる。従って、ターゲット・ブロードキャスト・ビームのビーム角度電力スペクトルＰ^＊（θ）は、角度パスロス・スペクトルＰ（θ）に基づいて決定されてもよく、その結果、相対的に大きなパスロスを有する方向においてターゲット・ブロードキャスト・ビームにより取得される電力は、相対的に大きい。図２．ｃは角度パスロス・スペクトルとビーム角度電力スペクトルとの比較による概略図である。

選択的に、ビーム角度電力スペクトルＰ^＊（θ）は角度パスロス・スペクトルＰ（θ）プラス一定値ｐに等しいと決定され、ここでｐは０より大きい。ｐは遮られていない空間における送信電力であることに留意すべきである。

別の実現可能な実施形態では、ビーム角度電力スペクトルＰ^＊（θ）及び角度パスロス・スペクトルＰ（θ）に関し、相対的に大きなパスロスを有する位置に大きな電力が割り当てられることを保証することだけを要する。これは本願で限定されない。

ブロードキャスト・ビーム重み付け値は、ビーム角度電力スペクトルに基づいて決定される。

本発明のこの実施形態において、ターゲット・ブロードキャスト・ビームは、特定の重み付け値に基づいて、無線通信システムにおけるアンテナの各カラムを重み付けすることにより形成される。従って、無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値は、ターゲット・ブロードキャスト・ビームのビーム角度電力スペクトルを利用することにより決定されてもよく、その結果、無線通信システムは、ブロードキャスト・ビーム重み付け値に基づいてターゲット・ブロードキャスト・ビームを形成する。幾つかの実現可能な実施形態では、数学的な最適化問題のモデルが構築されてもよく、取得されるビーム角度電力スペクトルが、数学的最適化問題のモデルに代入され、必要なブロードキャスト・ビーム重み付け値を取得する。

ターゲット・ブロードキャスト・ビームは、ブロードキャスト・ビーム重み付け値に基づいて形成される。

ブロードキャスト・ビーム重み付け値が決定された後、ブロードキャスト・ビーム重み付け値はターゲット・ブロードキャスト・ビームを形成するために使用されてもよく、そのため、ターゲット・セル内の端末は良好な信号カバレッジを得ることができる。

本願の第１態様に関し、本願の第１態様の第１実装において、方法は以下を含む：

自由空間パスロス関数ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）が取得され、ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）の値は、信号受信装置と信号送信装置との間の距離が、遮られていないセルにおいてｄである場合に、信号送信装置により送信された信号の信号パスロス値である。理論的には、遮られていないセルの中で、同じ送受信距離の場合、伝搬経路での損失は受信装置の様々な方向において同じであると考えられ、これは本願では自由空間パスロス値と呼ばれ、自由空間パスロス値は、送信装置と受信装置との間の距離ｄに関連する。このように、自由空間パスロス関数ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）が取得され得る。

現時点におけるターゲット・セルのロケーション・パスロス値ＰＬ（θ，ｄ）が取得され、この場合において、受信装置のターゲット基地局に対する方向がθであり、受信装置とターゲット基地局との間の距離がｄであり、θが複数の方向を示すために使用される場合、ＰＬ（θ，ｄ）の値は、ターゲット基地局により送信される信号の信号パスロス値である。幾つかの実現可能な実施形態において、信号パスロス値は基地局によって取得されてもよいし、又は信号パスロス値は第三者デバイスにより取得されてその後に基地局に送信されてもよく、これは本願で限定されない。選択的に、信号パスロス値が基地局により取得される場合、信号パスロス値は、基地局オペレーション・アンド・メンテナンス・サブシステムを利用することにより取得されてもよい。具体的には、基地局の環境情報が、レーザー・スキャニングによる３Ｄディジタル・マップを利用することにより又は他の方法で取得されてもよく、基地局によりカバーされるセクタ内の各ロケーションのロケーション・パスロス値は、レイ・トレーシング・アルゴリズム等の他の電磁場予測アルゴリズムを利用することにより算出される。これは本願で限定されない。

角度パスロス・スペクトルＰ（θ）は、Ｍａｘ_{０≦ｄ≦ｒ}［ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）−ＰＬ（θ，ｄ）］に等しいと決定され、ここでｒはセルの最大半径である。

ロケーション・パスロス値ＰＬ（θ，ｄ）及びＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）が取得された後に、ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）−ＰＬ（θ，ｄ）が算出されてもよく、ｄがレンジ［０，ｒ］の範囲内に該当する場合に、ＰＬ（θ，ｄ）及びＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）の間の差分の最大値Ｍａｘ_{０≦ｄ≦ｒ}［ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）−ＰＬ（θ，ｄ）］が、角度パスロス・スペクトルＰ（θ）として使用される。［ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）−ＰＬ（θ，ｄ）］は、端末と基地局との間の距離が方向θにおいてｄである場合における、自由空間における理論的なパスロス値と実際のパスロス値との間の差分を意味する。最大値は、実際の環境におけるその方向におけるパスロス値の間の差分の最大値Ｍａｘ_{０≦ｄ≦ｒ}［ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）−ＰＬ（θ，ｄ）］を意味し、角度パスロス・スペクトルＰ（θ）として使用される。角度パスロス・スペクトルＰ（θ）は角度θのみに関連し、距離ｄに関連していない。

本願の第１態様に関し、本願の第１態様の第２実装において、方法は以下を含む：

ビーム角度電力スペクトルＰ^＊（θ）は角度パスロス・スペクトルＰ（θ）プラス一定値ｐに等しいと決定され、ここでｐは０より大きい。

本願の第１態様に関し、本願の第１態様の第３実装において、方法は以下を含む：

ターゲットの数学的最適化問題に対するモデルが決定される。

先ず、関数ｆ（ｗ）

が設定され、ここでＰｒは弱カバレッジ電力閾値であり、Ｗはブロードキャスト・ビーム重み付け値のベクトル表現であり、［ｗ０，ｗ１，ｗ２，ｗ３，．．．，ｗ（ｎ−１）］のように表現されることが可能であり、Ｆ（θ）は無線通信システムのアレイ指向性パターンであり、Ｗ^ＨはＷの共役転置であり、Ｆ^ＨはＦ（θ）の共役転置であり、ａ及びｂはそれぞれセル内のターゲット・ブロードキャスト・ビームのカバレッジ・エリアであり、ａ≧ｂであり、

は、Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｐ^＊（θ）−Ｐｒの２−ノルムの二乗であり、ｆ（Ｗ）はＷ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｐ^＊（θ）−Ｐｒの計算値である。従って、ターゲットの数学的最適化問題のモデルはｍｉｎｗｆ（Ｗ）であると決定され、ここでｍｉｎｗｆ（Ｗ）はｆ（Ｗ）の最小値である。

幾つかの実現可能な実施形態において、Ｗ＝［ｗ０，ｗ１，ｗ２，ｗ３，．．．，ｗ（ｎ−１）］の設計が以下の制約を満たすことが保証される必要がある：

１．水平ビーム幅要件：ビーム幅は、カバレッジ要件を満たす必要があり、通常、都市部では６５°未満であり、郊外部では９０°未満である。

２．電力効率：ビーム重み付け値の設計に基づいて、総電力に対するビームにより放射される電力の比率は、システム仕様要件で決定されるブロードキャスト・ビームの電力放射効率ＰＥ以上である。

３．セクタ電力比ＳＰＲ：所定のレンジにおいて、より小さなＳＰＲはより小さなセクタ重複エリアを示し、より小さなソフト・ハンドオーバ確率はより小さな呼損率を示す。これは、ネットワーク最適化に関して重要なインジケータであり、ＳＰＲは通常４％未満であることを要する。

従って、上記の条件が定量化され、本発明のこの実施形態では次のように定量化され得る：

上記の３つの条件を満たすようにｆ（Ｗ）におけるＷを設定するために、ペナルティ関数が解くために使用され得る。ペナルティ関数は、制約された最適化問題を、制約されていない最適化問題に変換するために使用されることが可能である。ペナルティ関数Ｌ（Ｗ）

が構成され、ここで、

であり、ＮはＷの次元数であり、ｖ（Ｗ）は

であり、η（θ）、μ、ξはそれぞれｇ（Ｗ，θ）、ｕ（Ｗ）及びｖ（Ｗ）のペナルティ因子である。従って、ターゲットの数学的最適化問題はｍｉｎｗＬ（Ｗ）であると決定されてもよく、ここでｍｉｎｗＬ（Ｗ）はＬ（Ｗ）の最小値である。

ターゲットの数学的最適化問題を得るために、Ｐ^＊（θ）がターゲットの数学的最適化問題のモデルに代入される。ターゲットの数学的最適化問題のモデルが決定された後、ターゲットの数学的最適化問題を得るために、ビーム角度電力スペクトルＰ^＊（θ）がターゲットの数学的最適化問題のモデルに代入されてもよい。

ブロードキャスト・ビーム重み付け値を得るために、ターゲットの数学的最適化問題が解かれる。選択的に、ターゲットの数学的最適化問題は、ブロードキャスト・ビーム重み付け値を得るために、単純探索法を利用することにより解かれる。単純探索法は複雑なターゲット関数最適化の間に強い普遍性を特徴付けるので、制約が追加された場合又は制約が削減された場合に、技術的ソリューションが依然として実現可能であり適用可能であることが保証され得る。単純探索法は非制約最適化の直接的な方法である。単純探索法は、非線形多変量関数及び非制約最小化問題を解く有効な方法のうちの１つである。

本願の第１態様に関し、本願の第１態様の第４実装において、方法は以下を含む：

関数ｆ（ｗ）

が設定され、ここでＰｒは弱カバレッジ電力閾値であり、Ｗはブロードキャスト・ビーム重み付け値のベクトル表現であり、Ｆ（θ）は無線通信システムのアレイ指向性パターンであり、Ｗ^ＨはＷの共役転置であり、Ｆ^Ｈ（θ）はＦ（θ）の共役転置であり、ａ及びｂはそれぞれセル内のターゲット・ブロードキャスト・ビームのカバレッジ・エリアであり、ａ≧ｂであり、

は、Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｐ^＊（θ）−Ｐｒの２−ノルムの二乗であり、ｆ（Ｗ）はＷ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｐ^＊（θ）−Ｐｒの計算値である。

ターゲットの数学的最適化問題のモデルはｍｉｎｗｆ（Ｗ）であると決定され、ここでｍｉｎｗｆ（Ｗ）はｆ（Ｗ）の最小値である。

本願の第１態様に関し、本願の第１態様の第５実装において、方法は以下を含む：

ｆ（Ｗ）におけるＷは、２Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｗ^ＨＦ^Ｈ（０）Ｆ（０）Ｗ≧０を満たすように設定され、

であり、ＮはＷの次元数である。

ペナルティ関数Ｌ（Ｗ）

が構成され、Ｐｅは電力効率閾値であり、ＳＰＲはセクタ電力比率閾値であり、

であり、ｗ（Ｗ）は

であり、η（θ）、μ及びξはそれぞれｇ（Ｗ，θ）、ｕ（Ｗ）及びｖ（Ｗ）のペナルティ因子である。

ターゲットの数学的最適化問題のモデルはｍｉｎｗＬ（Ｗ）であると決定され、ここでｍｉｎｗＬ（Ｗ）はＬ（Ｗ）の最小値である。

本願の第１態様に関し、本願の第１態様の第６実装において、方法は以下を含む：

ｆ（Ｗ）におけるＷは、２Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｗ^ＨＦ^Ｈ（０）Ｆ（０）Ｗ≧０を満たすように設定され、ａ≦θ≦ｂである。

ペナルティ関数Ｌ（Ｗ）

が構成され、ｇ（Ｗ，θ）＝２Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｗ^ＨＦ^Ｈ（０）Ｆ（０）Ｗであり、η（θ）はｇ（Ｗ，θ）のペナルティ因子である。

ターゲットの数学的最適化問題のモデルはｍｉｎｗＬ（Ｗ）であると決定され、ここでｍｉｎｗＬ（Ｗ）はＬ（Ｗ）の最小値である。

本願の第１態様に関し、本願の第１態様の第７実装において、方法は以下を含む：

ターゲットの数学的最適化問題は、ブロードキャスト・ビーム重み付け値を得るために、単純探索法を利用することにより解かれる。

本発明の第２態様は、無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定する装置を提供し、装置は：
現時点におけるターゲット・セルの角度パスロス・スペクトルを取得するように構成された取得モジュールであって、角度パスロス・スペクトルは、ターゲット・セルにおけるターゲット基地局の複数の方向における信号パスロス値を含む、取得モジュール；
角度パスロス・スペクトルに基づいてビーム角度電力スペクトルを決定するように構成された第１決定モジュールであって、ビーム角度電力スペクトルは、複数の方向におけるターゲット基地局の信号送信電力を含み、ビーム角度電力スペクトルにおいて、角度パスロス・スペクトルにおいて相対的に大きな信号パスロス値を有する方向の信号送信電力は、相対的に大きい、第１決定モジュール；
ビーム角度電力スペクトルに基づいてブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定するように構成された第２決定モジュール；及び
ブロードキャスト・ビーム重み付け値に基づいてターゲット・ブロードキャスト・ビームを形成するように構成されたアンテナ・システムを含む。

本願の第２態様に関し、本願の第２態様の第１実装において、装置は：
自由空間パスロス関数ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）を取得するように構成された第１取得サブモジュールであって、ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）の値は、信号受信装置と信号送信装置との間の距離が、遮られていないセルにおいてｄである場合に、信号送信装置により送信された信号の信号パスロス値である、第１取得サブモジュール；
現時点におけるターゲット・セルのロケーション・パスロス値ＰＬ（θ，ｄ）を取得するように構成された第２取得サブモジュールであって、ターゲット基地局に対する受信装置の方向がθであり、受信装置とターゲット基地局との間の距離がｄであり、θが複数の方向を示すために使用される場合、ＰＬ（θ，ｄ）の値は、ターゲット基地局により送信される信号の信号パスロス値である、第２取得サブモジュール；及び
角度パスロス・スペクトルＰ（θ）は、Ｍａｘ_{０≦ｄ≦ｒ}［ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）−ＰＬ（θ，ｄ）］に等しいと決定するように構成される第１決定サブモジュールであって、ｒは前記セルの最大半径である、第１決定サブモジュールを含む。

本願の第２態様に関し、本願の第２態様の第２実装において、装置は：
ビーム角度電力スペクトルＰ^＊（θ）が角度パスロス・スペクトルＰ（θ）プラス一定値ｐに等しいと決定するように構成された決定サブモジュールであって、ｐは０より大きい、決定サブモジュールを含む。

本願の第２態様に関し、本願の第２態様の第３実装において、装置は：
ターゲットの数学的最適化問題のモデルを決定するように構成された第２決定サブモジュール；
ターゲットの数学的最適化問題を得るために、ターゲットの数学的最適化問題のモデルにＰ^＊（θ）を代入するように構成された計算サブモジュール；及び
ブロードキャスト・ビーム重み付け値を得るために、ターゲットの数学的最適化問題を解くように構成された解決サブモジュールを含む。

本願の第２態様に関し、本願の第２態様の第４実装において、装置は：

である関数ｆ（Ｗ）を設定するように構成された関数ユニットであって、Ｐｒは弱カバレッジ電力閾値であり、Ｗはブロードキャスト・ビーム重み付け値のベクトル表現であり、Ｆ（θ）は無線通信システムのアレイ指向性パターンであり、Ｗ^ＨはＷの共役転置であり、Ｆ^Ｈ（θ）はＦ（θ）の共役転置であり、ａ及びｂはそれぞれセル内のターゲット・ブロードキャスト・ビームのカバレッジ・エリアであり、ａ≧ｂであり、

は、Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｐ^＊（θ）−Ｐｒの２−ノルムの二乗であり、ｆ（Ｗ）はＷ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｐ^＊（θ）−Ｐｒの計算値である、関数ユニット；及び
ターゲットの数学的最適化問題のモデルはｍｉｎｗｆ（Ｗ）であると決定するように構成された第１決定ユニットであって、ｍｉｎｗｆ（Ｗ）はｆ（Ｗ）の最小値である、第１決定ユニットを含む。

本願の第２態様に関し、本願の第２態様の第５実装において、装置は：
２Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｗ^ＨＦ^Ｈ（０）Ｆ（０）Ｗ≧０を満たすようにｆ（Ｗ）におけるＷを設定するように構成された第１条件ユニットであって、

であり、ＮはＷの次元数である、第１条件ユニット；

であるペナルティ関数Ｌ（Ｗ）を設定するように構成された第１関数設定ユニットであって、Ｐｅは電力効率閾値であり、ＳＰＲはセクタ電力比率閾値であり、

であり、ｖ（Ｗ）は

であり、η（θ）、μ及びξはそれぞれｇ（Ｗ，θ）、ｕ（Ｗ）及びｖ（Ｗ）のペナルティ因子である、第１関数設定ユニット；及び
ターゲットの数学的最適化問題のモデルはｍｉｎｗＬ（Ｗ）であると決定するように構成された第２決定ユニットであって、ｍｉｎｗＬ（Ｗ）はＬ（Ｗ）の最小値である、第２決定ユニットを含む。

本願の第２態様に関し、本願の第２態様の第６実装において、装置は：
２Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｗ^ＨＦ^Ｈ（０）Ｆ（０）Ｗ≧０を満たすようにｆ（Ｗ）におけるＷを設定するように構成された第２条件ユニットであって、ａ≦θ≦ｂである、第２条件ユニット；

であるペナルティ関数Ｌ（Ｗ）を設定するように構成された第２関数設定ユニットであって、ｇ（Ｗ，θ）＝２Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｗ^ＨＦ^Ｈ（０）Ｆ（０）Ｗであり、η（θ）はｇ（Ｗ，θ）のペナルティ因子である、第２関数設定ユニット；及び
ターゲットの数学的最適化問題のモデルはｍｉｎｗＬ（Ｗ）であると決定するように構成された第３決定ユニットであって、ｍｉｎｗＬ（Ｗ）はＬ（Ｗ）の最小値である、第３決定ユニットを含む。

本願の第２態様に関し、本願の第２態様の第７実装において、装置は：
ブロードキャスト・ビーム重み付け値を得るために、単純探索法を利用することによりターゲットの数学的最適化問題を解くように構成された解決ユニットを含む。

本願の第３態様は、無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定する装置を提供し、装置は：
バスと、プロセッサと、メモリと、トランシーバと、アンテナ・システムとを含み、
バスはプロセッサと、メモリと、トランシーバと、アンテナ・システムとに接続されるように構成され；
トランシーバは、現時点におけるターゲット・セルの角度パスロス・スペクトルを取得するように構成され、角度パスロス・スペクトルは、ターゲット・セルにおけるターゲット基地局の複数の方向における信号パスロス値を含み；
プロセッサは、角度パスロス・スペクトルに基づいてビーム角度電力スペクトルを決定するように構成され、ビーム角度電力スペクトルは、複数の方向におけるターゲット基地局の信号送信電力を含み、ビーム角度電力スペクトルにおいて、角度パスロス・スペクトルにおいて相対的に大きな信号パスロス値を有する方向の信号送信電力は、相対的に大きく、及び、プロセッサはビーム角度電力スペクトルに基づいてブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定するように構成され；
アンテナ・システムは、ブロードキャスト・ビーム重み付け値に基づいてターゲット・ブロードキャスト・ビームを形成するように構成され；及び
メモリは、プログラム、角度パスロス・スペクトル、及びビーム角度電力スペクトルを格納するように構成される。

本願の他の態様はコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供する。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は命令を格納し、命令がコンピュータで実行されると、コンピュータは上記の態様における方法を実行するように動作する。

上記の技術的ソリューションから分かるように、本願の実施形態は以下の利点を有する：

現時点におけるターゲット・セルの角度パスロス・スペクトルが取得され、角度パスロス・スペクトルに基づいて、対応するビーム角度電力スペクトルが決定される。ビーム角度電力スペクトルにおいて、角度パスロス・スペクトルにおいて相対的に大きな信号パスロス値を有する方向の信号送信電力は、相対的に大きい。従って、ビーム角度電力スペクトルを利用することによりターゲット・ブロードキャスト・ビームが形成される場合、より大きな送信電力が、相対的に弱い信号カバレッジを有する方向に割り当てられ、弱い信号カバレッジの問題を軽減することが可能である。

図１は本願の実施形態による無線通信システムの概略アーキテクチャ図である。

図２は本願の実施形態による無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定する方法の実施形態の概略図である。

図２．ａは本願の実施形態による基地局のカバレッジ環境の概略図である。

図２．ｂは本願の実施形態による相対的な追加損失の概略図である。

図２．ｃは本願の実施形態による角度パスロス・スペクトル及びビーム角度電力スペクトルの比較の概略図である。

本願の実施形態による無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定する装置の実施形態の概略図である。

本願の実施形態による無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定する装置の別の実施形態の概略図である。

本願の実施形態による無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定する装置の別の実施形態の概略図である。

本願の実施形態による無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定する装置の別の実施形態の概略図である。

本願の実施形態による無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定する装置の別の実施形態の概略図である。

本願の実施形態による無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定する装置の別の実施形態の概略図である。

本願の実施形態による無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定する装置の別の実施形態の概略図である。

本願の実施形態による無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定する装置の別の実施形態の概略図である。

本願の実施形態による無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定する方法の実施形態の概略図である。

本願の実施形態は、無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定するための方法及び装置を提供し、得られた角度パスロス・スペクトルに基づいて無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定する。

本発明の実施形態におけるソリューションを当業者により良く理解させるために、以下、本発明の実施形態の添付図面を参照して本発明の実施形態における技術的ソリューションを明確かつ完全に説明する。明らかに、説明される実施形態は本発明の実施形態の一部に過ぎず、全てではない。

本発明の明細書、特許請求の範囲及び添付図面において、用語「第１」、「第２」、「第３」、「第４」等（存在する場合）は、類似する対象物同士を区別するように意図されているが、必ずしも特定の順序又は順番を示すようには意図されていない。そのような方法で使用される用語は適切な状況では可換であり、そのため、ここで説明される実施形態はここで図示又は説明される順序以外の他の順序で実現され得ることが理解されるべきである。更に、用語「含む」、「包含する」及びそれらの他の任意の変形は、非排他的な包含をカバーすることを意味し、例えば、ステップ又はユニットの列挙を含むプロセス、方法、システム、プロダクト又はデバイスは、明示的に列挙されたステップ又はユニットに必ずしも限定されず、明示的に列挙されていない又はそのようなプロセス、方法、プロダクト又はデバイスに本来備わる他のステップ又はユニットを含むことができる。

図１は本願の実施形態による無線通信システムのアーキテクチャを示す。無線通信システムは基地局と端末とを含む。

本願のこの実施形態では、基地局、即ち公共移動通信基地局は、無線ステーションの形式であり、且つ移動通信交換センターを利用することにより特定の無線カバレッジ・エリア内の移動電話端末へ情報を転送する無線トランシーバ・ステーションである。

本願のこの実施形態では、端末は、移動電話、タブレット・コンピュータ、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ，パーソナル・ディジタル・アシスタント）、ＰＯＳ（Ｐｏｉｎｔ ｏｆ Ｓａｌｅｓ，ポイント・オブ・セール）、車載コンピュータ等の任意の端末デバイスであり得る。端末の構造は、具体例として移動電話を利用することにより説明され、無線周波数（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ＲＦ）回路、メモリ、入力ユニット、ディスプレイ・ユニット、センサ、オーディオ回路、ワイヤレス・フィデリティ（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｆｉｄｅｌｉｔｙ，Ｗｉ−Ｆｉ）モジュール、プロセッサ、及び電源等のコンポーネントを含む。当業者は、移動電話の構造は、移動電話に制限を科すものではないことを理解するであろうし、移動電話は図示のものより多い又は少ないコンポーネントを含んでもよく、幾つかのコンポーネントを組み合わせてもよく、あるいは異なるコンポーネント配置を有してもよい。

本願のこの実施形態では、１つの基地局は１つ以上のセルに応対することができる。セルはまたセルラー・セルと呼ばれ、セルラー移動通信システムで同じ基地局によりカバーされるエリアである。端末は無線チャネルを利用することによりエリア内の基地局と通信することができる。幾つかの実現可能な実施形態において、セルは代替的にセクタであってもよい。これは本願で限定されない。

本願のこの実施形態において、基地局は、ターゲット・ブロードキャスト・ビームを形成するために、組み込み無線通信システムを有することができる。無線通信システムは送信アンテナと受信アンテナとを含み、無線通信システムはアンテナの複数のカラムを含み、アンテナの複数のカラムはそれぞれ様々な電力を調整し、無線通信システムが様々なビームを形成できるようにする。特定のターゲット・ブロードキャスト・ビームが形成される必要がある場合、先ず、ターゲット・ブロードキャスト・ビームに基づく計算により、アンテナの各カラムにより必要とされるブロードキャスト・ビーム重み付け値が得られてもよく、次いで無線通信システムはブロードキャスト・ビーム重み付け値に基づいてターゲット・ブロードキャスト・ビームを形成する。

本願のこの実施形態において、ブロードキャスト・ビームは、無線通信システムにより送信される電磁波により地上で形成される形状である。基地局は組み込み無線通信システムを利用することによりビームを形成し、端末は基地局と通信するためにビーム内にいることを要する。

無線通信技術の発展に伴い、通信の必要は継続的に増えているが、無線スペクトル・リソースは限られている。従って、送信又は受信アンテナ指向性パターンを調整するために、ラージスケール複数入力複数出力技術のビームフォーミングが使用される必要がある。 ラージスケール複数入力複数出力技術のアンテナ構成では、固定されたブロードキャスト・ビーム重み付け値が予め設定され、無線通信システムにおける複数の物理アンテナを重み付けし、固定ブロードキャスト・ビームを形成してセル内の端末に応対することができる。しかしながら、異なるセルは異なる環境を有し、また１つのセルは異なる時点で異なる環境を有する。従って、予め設定された固定ブロードキャスト・ビーム重み付け値を使用することにより依然としてブロードキャスト・ビームが形成される場合において、異なるセル環境に遭遇する場合、例えばある方向で障害物が信号伝送を遮る場合、障害物により遮られた方向の信号は相対的に弱まり、貧弱な信号カバレッジを招く。

従って本願では、現時点におけるターゲット・セルの角度パスロス・スペクトルが取得され、角度パスロス・スペクトルに基づいて、対応するビーム角度電力スペクトルが決定される。ビーム角度電力スペクトルにおいて、角度パスロス・スペクトルにおいて相対的に大きな信号パスロス値を有する方向の信号送信電力は、相対的に大きい。従って、ビーム角度電力スペクトルを利用することによりターゲット・ブロードキャスト・ビームが形成される場合、より大きな送信電力が、相対的に弱い信号カバレッジを有する方向に割り当てられ、弱い信号カバレッジの問題を軽減することが可能である。

これを考慮して、図２はアンテナ通信システムにおいてブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定する方法を示す。方法は以下のステップを含む。

２０１。現時点におけるターゲット・セルの角度パスロス・スペクトルを取得する。角度パスロス・スペクトルは、ターゲット・セルにおけるターゲット基地局の複数の方向における信号パスロス値を含む。

本願のこの実施形態において、信号パスロス値は、無線通信システムにより送信された電磁波が空間の中を伝播する場合に生じる損失の量である。損失は、信号の送信電力の放射及び拡散、並びにチャネルの伝搬特性によって引き起こされる。巨視的なレンジにおける受信信号電力の平均値の変化が反映される。実際には、環境の中での非常に様々な場所に起因して、例えば都市における建物の障害物、又は森林の木々の障害物等に起因して、同じ送受信距離による異なる受信地点における受信電力は非常に異なり、同じ受信地点における受信電力でさえ、異なる時点では大きく変動することに留意すべきである。

本発明のこの実施形態では、複数の方向における信号パスロス値は、検出、計算、又は予測により得られることが可能であり、角度パスロス・スペクトルとして使用される。本発明のこの実施形態における信号パスロス値は、ターゲット基地局を中心とする角度のみに関連する信号パスロス値であり、基地局からの距離には関連していない。即ち、角度パスロス・スペクトルにおいて同じ方向の信号パスロス値は同じである。

以下、説明の一例として或るシナリオが使用される。図２．ａは基地局のカバレッジ環境の概略図である。基地局によりカバーされるセルの半径はｒに設定されている。セル・カバレッジ・エリアは次のように規定される：基地局を中心とするセクタの半径はｒであり、角度ａから角度ｂに及ぶセクタがカバレッジ・エリアとして使用される。カバレッジ・エリアの中で、建物１及び建物２という２つの建物が存在していることが仮定され、建物１及び建物２はそれぞれ方位角δ１及びδ２に位置している。建物１及び建物２の障害物に起因して、方位角δ１及びδ２におけるセルの半径の中で建物により遮られる場所が存在し、信号の相対的な追加損失が引き起こされる。図２．ｂは相対的な追加損失の概略図である。このケースでは、無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値が依然として固定的な方法で設計される場合、方位角δ１及びδ２において遮られる場所にいるユーザにより受信されるブロードキャスト・チャネル信号は、ますます減衰し、背景雑音より更に弱くなる。その結果、ブロードキャスト・チャネル信号は正しく復調されることができず、セル内で弱いカバレッジの確率が増加する。

具体的には、角度パスロス・スペクトルは、以下のステップ２０１１ないしステップ２０１３を使用することにより得られてもよい。

２０１１。自由空間パスロス関数ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）を取得する。ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）の値は、信号受信装置と信号送信装置との間の距離が、遮られていないセルにおいてｄである場合に、信号送信装置により送信された信号の信号パスロス値である。

理論的には、遮られていないセルの中で、同じ送受信距離の場合、伝搬経路での損失は受信装置の様々な方向において同じであると考えられ、これは本願では自由空間パスロス値と呼ばれ、自由空間パスロス値は、送信装置と受信装置との間の距離ｄに関連する。このように、自由空間パスロス関数ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）が取得され得る。

２０１２。現時点におけるターゲット・セルのロケーション・パスロス値ＰＬ（θ，ｄ）を取得する。ターゲット基地局に対する受信装置の方向がθであり、受信装置とターゲット基地局との間の距離がｄであり、θが複数の方向を示すために使用される場合、ＰＬ（θ，ｄ）の値は、ターゲット基地局により送信される信号の信号パスロス値である。

幾つかの実現可能な実施形態において、各々の場所のロケーション・パスロス値ＰＬ（θ，ｄ）は、検出により又は他の方法で得られてもよい。ここでのＰＬ（θ，ｄ）は、角度θ及び距離ｄの双方に関連するものであり、端末と基地局との間の距離がｄであり、基地局に対する端末の方向がθである場合に、基地局の組み込み無線通信システムにより送信され且つ端末により受信される通信信号のパスロス値を指すことに留意すべきである。

幾つかの実現可能な実施形態において、信号パスロス値は基地局により得られてもよいし、あるいは信号パスロス値は第三者デバイスにより得られ、次いで基地局へ送信されてもよい。これは本願で限定されない。選択的に、信号パスロス値が基地局により得られる場合、信号パスロス値は、基地局オペレーション・アンド・メンテナンス・サブシステムを利用することにより得られてもよい。具体的には、基地局の環境情報が、レーザー・スキャニングによる３Ｄディジタル・マップを利用することにより又は他の方法で取得されてもよく、基地局によりカバーされるセクタ内の各々の場所のロケーション・パスロス値は、レイ・トレーシング・アルゴリズム等の他の電磁場予測アルゴリズムを利用することにより算出される。これは本願で限定されない。

２０１３。角度パスロス・スペクトルＰ（θ）は、Ｍａｘ_{０≦ｄ≦ｒ}［ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）−ＰＬ（θ，ｄ）］に等しいと決定され、ｒはセルの最大半径である。

ロケーション・パスロス値ＰＬ（θ，ｄ）及びＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）が取得された後に、ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）−ＰＬ（θ，ｄ）が算出されてもよく、ｄがレンジ［０，ｒ］の範囲内に該当する場合に、ＰＬ（θ，ｄ）及びＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）の間の差分の最大値Ｍａｘ_{０≦ｄ≦ｒ}［ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）−ＰＬ（θ，ｄ）］が、角度パスロス・スペクトルＰ（θ）として使用される。ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）−ＰＬ（θ，ｄ）は、端末と基地局との間の距離が方向θにおいてｄである場合における、自由空間における理論的なパスロス値と実際のパスロス値との間の差分を意味する。最大値は、実際の環境におけるその方向におけるパスロス値の間の差分の最大値Ｍａｘ_{０≦ｄ≦ｒ}［ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）−ＰＬ（θ，ｄ）］を意味し、角度パスロス・スペクトルＰ（θ）として使用される。角度パスロス・スペクトルＰ（θ）は角度θのみに関連し、距離ｄに関連していない。

２０２。角度パスロス・スペクトルに基づいてビーム角度電力スペクトルを決定する。ビーム角度電力スペクトルは、複数の方向におけるターゲット基地局の信号送信電力を含み、ビーム角度電力スペクトルにおいて、角度パスロス・スペクトルにおいて相対的に大きな信号パスロス値を有する方向の信号送信電力は、相対的に大きい。

本発明のこの実施形態において、角度パスロス・スペクトルＰ（θ）が決定されると、セル・カバレッジを保証するために、より大きな電力が、相対的に大きなパスロスを有する方向に割り当てられる。従って、ターゲット・ブロードキャスト・ビームのビーム角度電力スペクトルＰ^＊（θ）は、角度パスロス・スペクトルＰ（θ）に基づいて決定されることが可能であり、それにより、相対的に大きなパスロスを有する方向においてターゲット・ブロードキャスト・ビームにより得られる電力は相対的に大きい。図２．ｃは角度パスロス・スペクトルとビーム角度電力スペクトルとの間の比較の概略図である。

選択的に、ビーム角度電力スペクトルＰ^＊（θ）が角度パスロス・スペクトルＰ（θ）プラス一定値ｐに等しいと決定され、ここでｐは０より大きい。ｐは遮られていない空間における送信電力であることに留意すべきである。

別の実現可能な実施形態では、ビーム角度電力スペクトルＰ^＊（θ）及び角度パスロス・スペクトルＰ（θ）に関し、より大きな電力が、相対的に大きなパスロスを有する方向に割り当てられることを保証することを必要とするに過ぎない。これは本願で限定されない。

２０３。ビーム角度電力スペクトルに基づいてブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定する。

本発明のこの実施形態では、ターゲット・ブロードキャスト・ビームは、無線通信システムにおけるアンテナの各カラムを、特定の重み付け値に基づいて重み付けすることによって形成される。従って、無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値は、ターゲット・ブロードキャスト・ビームのビーム角度電力スペクトルを利用することにより決定されてもよく、その結果、無線通信システムはブロードキャスト・ビーム重み付け値に基づいてターゲット・ブロードキャスト・ビームを形成する。幾つかの実現可能な実施形態では、数学的な最適化問題のモデルが設定されてもよく、必要なブロードキャスト・ビーム重み付け値を得るために、数学的な最適化問題のモデルに、得られたビーム角度電力スペクトルが代入される。

具体的には、以下のステップ２０３１ないしステップ２０３３の方法を利用することにより、計算が実行される：

２０３１。ターゲットの数学的最適化問題のモデルを決定する。

先ず、関数ｆ（Ｗ）

が設定され、ここでＰｒは弱カバレッジ電力閾値であり、Ｗはブロードキャスト・ビーム重み付け値のベクトル表現であり、［ｗ０，ｗ１，ｗ２，ｗ３，．．．，ｗ（ｎ−１）］のように表現されることが可能であり、Ｆ（θ）は無線通信システムのアレイ指向性パターンであり、Ｗ^ＨはＷの共役転置であり、Ｆ^ＨはＦ（θ）の共役転置であり、ａ及びｂはそれぞれセル内のターゲット・ブロードキャスト・ビームのカバレッジ・エリアであり、ａ≧ｂであり、

は、Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｐ^＊（θ）−Ｐｒの２−ノルムの二乗であり、ｆ（Ｗ）はＷ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｐ^＊（θ）−Ｐｒの計算値である。従って、ターゲットの数学的最適化問題のモデルはｍｉｎｗｆ（Ｗ）であると決定され、ここでｍｉｎｗｆ（Ｗ）はｆ（Ｗ）の最小値である。

弱カバレッジは、基地局によりカバーされる必要がある大きなエリア、基地局間の過剰に大きな距離、又は建物の障害に起因する境界エリアで相対的に弱い信号を意味することに留意すべきである。弱カバレッジは、通常、受信信号レベルが−９０ｄＢｍ未満であることを意味する。弱カバレッジは、呼の量に直接的に影響し、特別な注意を要する。この点を考慮して、弱カバレッジ電力閾値が、関数ｆ（Ｗ）に加えられることを要する。本発明のこの実施形態では、Ｗは独立変数であり、無線通信システムにおけるアンテナの各カラムについての重み付け値であって、解かれることを要する重み付け値である。選択的に、関数ｆ（Ｗ）において、ａは−θ_３ｄｂであり、ｂはθ_３ｄｂであり；又はａは−θ_１０ｄｂであり、ｂはθ_１０ｄｂであり、ここで、θ_３ｄｂ及び−θ_３ｄｂはアンテナ１列の水平３ｄＢビーム幅に対応する角度であり、θ_１０ｄｂ及び−θ_１０ｄｂはアンテナ１列の水平１０ｄＢビーム幅に対応する角度である。

幾つかの実現可能な実施形態において、Ｗ＝［ｗ０，ｗ１，ｗ２，ｗ３，．．．，ｗ（ｎ−１）］の設計が以下の制約を満たすことが保証される必要がある：

１．水平ビーム幅要件：ビーム幅は、カバレッジ要件を満たす必要があり、通常、都市部では６５°未満であり、郊外部では９０°未満である。

２．電力効率：ビーム重み付け値の設計に基づいて、総電力に対するビームにより放射される電力の比率は、システム仕様要件で決定されるブロードキャスト・ビームの電力放射効率ＰＥ以上である。

３．セクタ電力比ＳＰＲ：所定のレンジにおいて、より小さなＳＰＲはより小さなセクタ重複エリアを示し、より小さなソフト・ハンドオーバ確率はより小さな呼損率を示す。これは、ネットワーク最適化に関して重要なインジケータであり、ＳＰＲは通常４％未満であることを要する。

従って、上記の条件が定量化され、本発明のこの実施形態では次のように定量化され得る：

上記の３つの条件を満たすようにｆ（Ｗ）におけるＷを設定するために、ペナルティ関数が解くために使用され得る。ペナルティ関数は、制約された最適化問題を、制約されていない最適化問題に変換するために使用されることが可能である。ペナルティ関数Ｌ（Ｗ）

が構成され、

であり、ＮはＷの次元数であり、ｖ（Ｗ）は

であり、η（θ）、μ、ξはそれぞれｇ（Ｗ，θ）、ｕ（Ｗ）及びｖ（Ｗ）のペナルティ因子である。

ターゲットの数学的最適化問題はｍｉｎｗＬ（Ｗ）であると決定され、ここでｍｉｎｗＬ（Ｗ）はＬ（Ｗ）の最小値である。

従って、幾つかの他の実現可能な実施形態において、上記の３つの制約は厳密には満足される必要はなく、即ち、実際の状況に基づいてある制約が追加されてもよいし又は制約が減らされてもよい。例えば、あるケースでは、システム条件の制限に起因して制約２は強制的に満足され得ず、あるいはセルの地理的な場所の分散に起因して制約３は強制的には満足されることを必要としない。以下、実際の状況に起因して２つの制約が取り除かれた場合の技術的ソリューションの実装を説明する：

ｆ（Ｗ）におけるＷは、２Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｗ^ＨＦ^Ｈ（０）Ｆ（０）Ｗ≧０を満たすように設定され、ａ≦θ≦ｂである。

ペナルティ関数Ｌ（Ｗ）

が構成され、ｇ（Ｗ，θ）＝２Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｗ^ＨＦ^Ｈ（０）Ｆ（０）Ｗであり、η（θ）はｇ（Ｗ，θ）のペナルティ因子である。

ターゲットの数学的最適化問題のモデルはｍｉｎｗＬ（Ｗ）であると決定され、ｍｉｎｗＬ（Ｗ）はＬ（Ｗ）の最小値である。

２０３２。ターゲットの数学的最適化問題を得るために、Ｐ^＊（θ）の値を、ターゲットの数学的最適化問題のモデルに代入する。

ターゲットの数学的最適化問題のモデルが決定された後、ターゲットの数学的最適化問題を得るために、ビーム角度電力スペクトルＰ^＊（θ）がターゲットの数学的最適化問題のモデルに代入されてもよい。

２０３３。ブロードキャスト・ビーム重み付け値を得るために、ターゲットの数学的最適化問題を解く。

選択的に、ターゲットの数学的最適化問題は、ブロードキャスト・ビーム重み付け値を得るために、単純探索法を利用することにより解かれる。単純探索法は複雑なターゲット関数最適化の間に強い普遍性を特徴付けるので、制約が追加された場合又は制約が削減された場合に、技術的ソリューションが依然として実現可能であり適用可能であることが保証され得る。単純探索法は非制約最適化の直接的な方法である。単純探索法は、非線形多変量関数及び非制約最小化問題を解く有効な方法のうちの１つである。

２０４。ブロードキャスト・ビーム重み付け値に基づいてターゲット・ブロードキャスト・ビームを形成する。

ブロードキャスト・ビーム重み付け値が決定された後、ブロードキャスト・ビーム重み付け値はターゲット・ブロードキャスト・ビームを形成するために使用されることが可能であり、それにより、ターゲット・セル内の端末は良い信号カバレッジを得ることが可能である。

図３に関し、本願の実施形態は更に、無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定する装置を提供し、装置は：
現時点におけるターゲット・セルの角度パスロス・スペクトルを取得するように構成された取得モジュール３０１であって、角度パスロス・スペクトルは、ターゲット・セルにおけるターゲット基地局の複数の方向における信号パスロス値を含む、取得モジュール；
角度パスロス・スペクトルに基づいてビーム角度電力スペクトルを決定するように構成された第１決定モジュール３０２であって、ビーム角度電力スペクトルは、複数の方向におけるターゲット基地局の信号送信電力を含み、ビーム角度電力スペクトルにおいて、角度パスロス・スペクトルにおいて相対的に大きな信号パスロス値を有する方向の信号送信電力は、相対的に大きい、第１決定モジュール；
ビーム角度電力スペクトルに基づいてブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定するように構成された第２決定モジュール３０３；及び
ブロードキャスト・ビーム重み付け値に基づいてターゲット・ブロードキャスト・ビームを形成するように構成されたアンテナ・システム３０４を含む。

図４に関し、取得モジュール３０１は：
自由空間パスロス関数ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）を取得するように構成された第１取得サブモジュール３０１１であって、ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）の値は、信号受信装置と信号送信装置との間の距離が、遮られていないセルにおいてｄである場合に、信号送信装置により送信された信号の信号パスロス値である、第１取得サブモジュール；
現時点におけるターゲット・セルのロケーション・パスロス値ＰＬ（θ，ｄ）を取得するように構成された第２取得サブモジュール３０１２であって、ターゲット基地局に対する受信装置の方向がθであり、受信装置とターゲット基地局との間の距離がｄであり、θが複数の方向を示すために使用される場合、ＰＬ（θ，ｄ）の値は、ターゲット基地局により送信される信号の信号パスロス値である、第２取得サブモジュール；及び
角度パスロス・スペクトルＰ（θ）は、Ｍａｘ_{０≦ｄ≦ｒ}［ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）−ＰＬ（θ，ｄ）］に等しいと決定するように構成される第１決定サブモジュール３０１３であって、ｒはセルの最大半径である、第１決定サブモジュールを含む。

図５に関し、第１決定モジュール３０２は：
ビーム角度電力スペクトルＰ^＊（θ）が角度パスロス・スペクトルＰ（θ）プラス一定値ｐに等しいと決定するように構成された決定サブモジュール３０２１であって、ｐは０より大きい、決定サブモジュールを含む。

図６に関し、第２決定モジュール３０３は：
ターゲットの数学的最適化問題のモデルを決定するように構成された第２決定サブモジュール３０３１；
ターゲットの数学的最適化問題を得るために、ターゲットの数学的最適化問題のモデルにＰ^＊（θ）を代入するように構成された計算サブモジュール３０３２；及び
ブロードキャスト・ビーム重み付け値を得るために、ターゲットの数学的最適化問題を解くように構成された解決サブモジュール３０３３を含む。

図７に関し、第２決定サブモジュール３０３１は：

である関数ｆ（Ｗ）を設定するように構成された関数ユニット３０３１１であって、Ｐｒは弱カバレッジ電力閾値であり、Ｗはブロードキャスト・ビーム重み付け値のベクトル表現であり、Ｆ（θ）は無線通信システムのアレイ指向性パターンであり、Ｗ^ＨはＷの共役転置であり、Ｆ^Ｈ（θ）はＦ（θ）の共役転置であり、ａ及びｂはそれぞれセル内のターゲット・ブロードキャスト・ビームのカバレッジ・エリアであり、ａ≧ｂであり、

は、Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｐ^＊（θ）−Ｐｒの２−ノルムの二乗であり、ｆ（Ｗ）はＷ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｐ^＊（θ）−Ｐｒの計算値である、関数ユニット；及び
ターゲットの数学的最適化問題のモデルはｍｉｎｗｆ（Ｗ）であると決定するように構成された第１決定ユニット３０３１２であって、ｍｉｎｗｆ（Ｗ）はｆ（Ｗ）の最小値である、第１決定ユニットを含む。

図８に関し、第２決定サブモジュール３０３１は更に：
２Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｗ^ＨＦ^Ｈ（０）Ｆ（０）Ｗ≧０を満たすようにｆ（Ｗ）におけるＷを設定するように構成された第１条件ユニット３０３１３であって、

であり、ＮはＷの次元数である、第１条件ユニット；

であるペナルティ関数Ｌ（Ｗ）を設定するように構成された第１関数設定ユニット３０３１４であって、Ｐｅは電力効率閾値であり、ＳＰＲはセクタ電力比率閾値であり、

であり、ｖ（Ｗ）は

であり、η（θ）、μ及びξはそれぞれｇ（Ｗ，θ）、ｕ（Ｗ）及びｖ（Ｗ）のペナルティ因子である、第１関数設定ユニット；及び
ターゲットの数学的最適化問題のモデルはｍｉｎｗＬ（Ｗ）であると決定するように構成された第２決定ユニット３０３１５であって、ｍｉｎｗＬ（Ｗ）はＬ（Ｗ）の最小値である、第２決定ユニットを含む。

図９に関し、第２決定サブモジュール３０３１は更に：
２Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｗ^ＨＦ^Ｈ（０）Ｆ（０）Ｗ≧０を満たすようにｆ（Ｗ）におけるＷを設定するように構成された第２条件ユニット３０３１６であって、ａ≦θ≦ｂである、第２条件ユニット；

であるペナルティ関数Ｌ（Ｗ）を設定するように構成された第２関数設定ユニット３０３１７であって、ｇ（Ｗ，θ）＝２Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｗ^ＨＦ^Ｈ（０）Ｆ（０）Ｗであり、η（θ）はｇ（Ｗ，θ）のペナルティ因子である、第２関数設定ユニット；及び
ターゲットの数学的最適化問題のモデルはｍｉｎｗＬ（Ｗ）であると決定するように構成された第３決定ユニット３０３１８であって、ｍｉｎｗＬ（Ｗ）はＬ（Ｗ）の最小値である、第３決定ユニットを含む。

図１０に関し、解決サブモジュール３０３３は：
ブロードキャスト・ビーム重み付け値を得るために、単純探索法を利用することによりターゲットの数学的最適化問題を解くように構成された解決ユニットを含む。

図１１に関し、本願の実施形態は、無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定する装置を更に提供し、装置は：
バス４０１と、プロセッサ４０２と、メモリ４０３と、トランシーバ４０４と、アンテナ・システム４０５とを含む。

バス４０１はプロセッサ４０２と、メモリ４０３と、トランシーバ４０４と、アンテナ・システム４０５とに接続されるように構成される。

トランシーバ４０４は、現時点におけるターゲット・セルの角度パスロス・スペクトルを取得するように構成され、角度パスロス・スペクトルは、ターゲット・セルにおけるターゲット基地局の複数の方向における信号パスロス値を含む。

トランシーバ４０４は、プロセッサ４０２とスタンダード通信サブシステムとの間に通信インターフェース（英語：ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を含んでもよい。

トランシーバ４０４は更に、ＥＩＡ−ＲＳ−２３２Ｃ規格の通信インターフェース、即ちデータ端末装置（英語：Ｄａｔａ Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，略称「ＤＴＥ」）とデータ回路終端装置（英語：Ｄａｔａ Ｃｉｒｃｕｉｔ−ｔｅｒｍｉｎａｔｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，略称「ＤＣＥ」）との間にシリアル・バイナリ・データ交換インターフェース技術規格の通信インターフェースを更に含んでもよく、あるいはＲＳ−４８５プロトコルの通信インターフェースを含んでもよい。これは本願で限定されない。

プロセッサ４０２は、角度パスロス・スペクトルに基づいてビーム角度電力スペクトルを決定するように構成され、ビーム角度電力スペクトルは、複数の方向におけるターゲット基地局の信号送信電力を含み、ビーム角度電力スペクトルにおいて、角度パスロス・スペクトルにおいて相対的に大きな信号パスロス値を有する方向の信号送信電力は、相対的に大きく、及びプロセッサはビーム角度電力スペクトルに基づいてブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定するように構成される。

プロセッサは４０２は中央処理ユニット（英語：ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ，略称「ＣＰＵ」）、ネットワーク・プロセッサ（英語：ｎｅｔｗｏｒｋ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，略称「ＮＰ」）、又はＣＰＵ及びＮＰの組み合わせであってもよい。

プロセッサ４０２はハードウェア・チップを更に含んでいてもよい。ハードウェア・チップは、特定用途向け集積回路（英語：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ，略称「ＡＳＩＣ」）、プログラマブル論理デバイス（英語：ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅ，略称「ＰＬＤ」）、又はそれらの組み合わせであってもよい。ＰＬＤは、複合プログラマブル論理デバイス（英語：ｃｏｍｐｌｅｘ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅ，略称「ＣＰＬＤ」）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（英語：ｆｉｅｌｄ−ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ，略称「ＦＰＧＡ」）、ジェネリック・アレイ論理（英語：ｇｅｎｅｒｉｃ ａｒｒａｙ ｌｏｇｉｃ，略称「ＧＡＬ」）、又はそれらの任意の組み合わせであってもよい。

アンテナ・システム４０５は、ブロードキャスト・ビーム重み付け値に基づいてターゲット・ブロードキャスト・ビームを形成するように構成される。

メモリ４０３は、プログラム、角度パスロス・スペクトル、及びビーム角度電力スペクトルを格納するように構成される。

メモリ４０３は揮発性メモリ（英語：ｖｏｌａｔｉｌｅ ｍｅｍｏｒｙ）、例えばランダム・アクセス・メモリ（英語：ｒａｎｄｏｍ−ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ，略称「ＲＡＭ」）を含んでもよい。代替的に、メモリ４０３は不揮発性メモリ（英語：ｎｏｎ−ｖｏｌａｔｉｌｅ ｍｅｍｏｒｙ）、例えばフラッシュ・メモリ（英語：ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ）、ハード・ディスク・ドライブ（英語：ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ，略称「ＨＤＤ」）、又はソリッド・ステート・ドライブ（英語：ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ ｄｒｉｖｅ，略称「ＳＳＤ」）を含んでもよい。代替的に、メモリ４０３は上記のタイプのメモリの組み合わせを含んでもよい。これは本願で限定されない。

選択的に、メモリ４０３はプログラム命令を格納するように更に構成されてもよい。プロセッサ４０２は、メモリ４０３に格納されるプログラム命令を起動し、図２に示される実施形態における１つ以上のステップ又は選択的な実装を実行し、上記の方法の機能を実現することができる。

上記の実施形態の全部又は一部は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組み合わせにより実現され得る。実施形態を実現するためにソフトウェアが使用される場合、実施形態はコンピュータ・プログラム・プロダクトの形式で完全に又は部分的に実現され得る。

コンピュータ・プログラム・プロダクトは１つ以上のコンピュータ命令を含む。コンピュータ・プログラム命令がコンピュータにロードされ実行されると、本発明の実施形態による手順又は機能が全体的又は部分的に生じる。コンピュータは、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、コンピュータ・ネットワーク、又は他のプログラマブル装置であってもよい。コンピュータ命令は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納されてもよいし、あるいはコンピュータ読み取り可能な記憶媒体から別のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体へ伝達されてもよい。例えば、コンピュータ命令は、ウェブサイト、コンピュータ、サーバー、又はデータ・センタから、別のウェブサイト、コンピュータ、サーバー、又はデータ・センタへ、有線（例えば、同軸ケーブル、光ファイバ、又はディジタル加入者回線（ＤＳＬ））又は無線（例えば、赤外線、無線、又はマイクロ波）の方式で伝達されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、コンピュータによりアクセス可能な任意の利用可能な媒体、又は１つ以上の利用可能な媒体を組み込むサーバー又はデータ・センタ等のデータ・ストレージ・デバイスであってもよい。利用可能な媒体は磁気的な媒体（例えば、フロッピ・ディスク、ハード・ディスク、又は磁気テープ）、光学的な媒体（例えば、ＤＶＤ）、半導体的な媒体（例えば、ソリッド・ステート・ディスク，Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｉｓｋ（ＳＳＤ））等であってもよい。

説明の簡明化の目的により、上記のシステム、装置、及びユニットの詳細な動作プロセスについては、上記の方法の実施形態における対応するプロセスを参照することが可能であり、詳細はここで再び説明されない。

本願で提供される幾つかの実施形態において、開示されたシステム、装置、及び方法は他の方式で実現され得ることが理解されるべきである。例えば、説明された装置の実施形態は単なる例にすぎない。例えば、ユニットの区分は単に論理的な機能的な区分に過ぎず、実際の実装では他の区分であってもよい。例えば、複数のユニット又はコンポーネントが組み合わせられ又は別のシステムに統合されてもよく、幾つかの特徴が無視され又は実行されてなくてもよい。更に、図示又は説明された相互結合又は直接的な結合又は通信接続は何らかのインターフェースを利用することにより実現されてもよい。装置又はユニット間の間接的な結合又は通信接続は、電気的、機械的又は他の形式で実現されてもよい。

別個のパーツとして説明されたユニットは物理的に別々であってもなくてもよく、ユニットとして示されたパーツは物理的なユニットであってもなくてもよく、一箇所に配置されていてもよく、あるいは複数のネットワーク・ユニットに分散されてもよい。実施形態のソリューションの目的を達成するために、実際の要件に基づいて、ユニットのうちの全部又は一部が選択され得る。

更に、本願の実施形態における機能ユニットは、１つの処理ユニットに統合されてもよいし、ユニットの各々が物理的に単独に存在してもよいし、２つ以上のユニットが１つのユニットに統合されてもよい。統合されたユニットはハードウェアの形式で実現されてもよいし、ソフトウェア機能ユニットの形式で実現されてもよい。

統合されたユニットがソフトウェア・ユニットの形式で実現され、独立した製品として販売又は使用される場合、統合されたユニットはコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納されてもよい。そのような理解に基づいて、本願の技術的ソリューションは本質的に、又は従来技術に貢献する部分、又は技術的ソリューションの全部又は一部は、ソフトウェア・プロダクトの形式で実現されてもよい。コンピュータ・ソフトウェア・プロダクトは、記憶媒体に格納され、本願の実施形態で説明された方法のステップの全部又は一部を実行するために、コンピュータ・デバイス（パーソナル・コンピュータ、サーバー、ネットワーク・デバイス等）を命令する幾つかの命令を含む。上記の記憶媒体は：例えば、ＵＳＢフラッシュ・ドライブ、取り外し可能なハード・ディスク、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ，Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ，Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスク、又は光ディスク等のプログラム・コードを格納することが可能な任意の媒体を含む。

上記の実施形態は、本願の技術的ソリューションを説明するように意図されているに過ぎず、本願を限定するようには意図されていない。本願は上記の実施形態に関連して詳細に説明されているが、当業者は、本願の実施形態の技術的ソリューションの精神及び範囲から逸脱することなく、上記の実施形態で説明された技術的ソリューションに対して修正を更に行い得ること、あるいは何らかの技術的特徴に対して均等な置換を行い得ることを理解すべきである。

先ず、関数ｆ（ｗ）

が設定され、ここでＰｒは弱カバレッジ電力閾値であり、Ｗはブロードキャスト・ビーム重み付け値のベクトル表現であり、［ｗ０，ｗ１，ｗ２，ｗ３，．．．，ｗ（ｎ−１）］のように表現されることが可能であり、Ｆ（θ）は無線通信システムのアレイ指向性パターンであり、Ｗ^ＨはＷの共役転置であり、Ｆ^ＨはＦ（θ）の共役転置であり、ａ及びｂはそれぞれセル内のターゲット・ブロードキャスト・ビームのカバレッジ・エリアであり、ａ≦ｂであり、

は、Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｐ^＊（θ）−Ｐｒの２−ノルムの二乗であり、ｆ（Ｗ）はＷ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｐ^＊（θ）−Ｐｒの計算値である。従って、ターゲットの数学的最適化問題のモデルはｍｉｎｗｆ（Ｗ）であると決定され、ここでｍｉｎｗｆ（Ｗ）はｆ（Ｗ）の最小値である。

関数ｆ（ｗ）

が設定され、ここでＰｒは弱カバレッジ電力閾値であり、Ｗはブロードキャスト・ビーム重み付け値のベクトル表現であり、Ｆ（θ）は無線通信システムのアレイ指向性パターンであり、Ｗ^ＨはＷの共役転置であり、Ｆ^Ｈ（θ）はＦ（θ）の共役転置であり、ａ及びｂはそれぞれセル内のターゲット・ブロードキャスト・ビームのカバレッジ・エリアであり、ａ≦ｂであり、

は、Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｐ^＊（θ）−Ｐｒの２−ノルムの二乗であり、ｆ（Ｗ）はＷ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｐ^＊（θ）−Ｐｒの計算値である。

本願の第２態様に関し、本願の第２態様の第４実装において、装置は：

である関数ｆ（Ｗ）を設定するように構成された関数ユニットであって、Ｐｒは弱カバレッジ電力閾値であり、Ｗはブロードキャスト・ビーム重み付け値のベクトル表現であり、Ｆ（θ）は無線通信システムのアレイ指向性パターンであり、Ｗ^ＨはＷの共役転置であり、Ｆ^Ｈ（θ）はＦ（θ）の共役転置であり、ａ及びｂはそれぞれセル内のターゲット・ブロードキャスト・ビームのカバレッジ・エリアであり、ａ≦ｂであり、

は、Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｐ^＊（θ）−Ｐｒの２−ノルムの二乗であり、ｆ（Ｗ）はＷ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｐ^＊（θ）−Ｐｒの計算値である、関数ユニット；及び
ターゲットの数学的最適化問題のモデルはｍｉｎｗｆ（Ｗ）であると決定するように構成された第１決定ユニットであって、ｍｉｎｗｆ（Ｗ）はｆ（Ｗ）の最小値である、第１決定ユニットを含む。

本願の実施形態による無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定する装置の実施形態の概略図である。

本発明の実施形態におけるソリューションを当業者により良く理解させるために、以下、本発明の実施形態の添付図面を参照して本発明の実施形態における技術的ソリューションを明確に説明する。明らかに、説明される実施形態は本発明の実施形態の一部に過ぎず、全てではない。

先ず、関数ｆ（Ｗ）

が設定され、ここでＰｒは弱カバレッジ電力閾値であり、Ｗはブロードキャスト・ビーム重み付け値のベクトル表現であり、［ｗ０，ｗ１，ｗ２，ｗ３，．．．，ｗ（ｎ−１）］のように表現されることが可能であり、Ｆ（θ）は無線通信システムのアレイ指向性パターンであり、Ｗ^ＨはＷの共役転置であり、Ｆ^ＨはＦ（θ）の共役転置であり、ａ及びｂはそれぞれセル内のターゲット・ブロードキャスト・ビームのカバレッジ・エリアであり、ａ≦ｂであり、

は、Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｐ^＊（θ）−Ｐｒの２−ノルムの二乗であり、ｆ（Ｗ）はＷ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｐ^＊（θ）−Ｐｒの計算値である。従って、ターゲットの数学的最適化問題のモデルはｍｉｎｗｆ（Ｗ）であると決定され、ここでｍｉｎｗｆ（Ｗ）はｆ（Ｗ）の最小値である。

図７に関し、第２決定サブモジュール３０１１は：

である関数ｆ（Ｗ）を設定するように構成された関数ユニット３０３１１であって、Ｐｒは弱カバレッジ電力閾値であり、Ｗはブロードキャスト・ビーム重み付け値のベクトル表現であり、Ｆ（θ）は無線通信システムのアレイ指向性パターンであり、Ｗ^ＨはＷの共役転置であり、Ｆ^Ｈ（θ）はＦ（θ）の共役転置であり、ａ及びｂはそれぞれセル内のターゲット・ブロードキャスト・ビームのカバレッジ・エリアであり、ａ≦ｂであり、

は、Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｐ^＊（θ）−Ｐｒの２−ノルムの二乗であり、ｆ（Ｗ）はＷ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｐ^＊（θ）−Ｐｒの計算値である、関数ユニット；及び
ターゲットの数学的最適化問題のモデルはｍｉｎｗｆ（Ｗ）であると決定するように構成された第１決定ユニット３０３１２であって、ｍｉｎｗｆ（Ｗ）はｆ（Ｗ）の最小値である、第１決定ユニットを含む。

上記の実施形態は、本願の技術的ソリューションを説明するように意図されているに過ぎず、本願を限定するためではない。本願は上記の実施形態に関連して詳細に説明されているが、当業者は、本願の実施形態の技術的ソリューションの範囲から逸脱することなく、上記の実施形態で説明された技術的ソリューションに対して修正を更に行い得ること、あるいは何らかの技術的特徴に対して均等な置換を行い得ることを理解すべきである。

Claims (18)

1. 無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定する方法であって：
   現時点におけるターゲット・セルの角度パスロス・スペクトルを取得するステップであって、前記角度パスロス・スペクトルは、前記ターゲット・セルにおけるターゲット基地局の複数の方向における信号パスロス値を含む、ステップ；
   前記角度パスロス・スペクトルに基づいてビーム角度電力スペクトルを決定するステップであって、前記ビーム角度電力スペクトルは、前記複数の方向における前記ターゲット基地局の信号送信電力を含み、前記ビーム角度電力スペクトルにおいて、前記角度パスロス・スペクトルにおいて相対的に大きな信号パスロス値を有する方向の信号送信電力は相対的に大きい、ステップ；
   前記ビーム角度電力スペクトルに基づいてブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定するステップ；及び
   前記ブロードキャスト・ビーム重み付け値に基づいてターゲット・ブロードキャスト・ビームを形成するステップ；
   を含む方法。
2. 現時点におけるターゲット・セルの角度パスロス・スペクトルを取得する前記ステップは：
   自由空間パスロス関数ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）を取得するステップであって、ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）の値は、信号受信装置と信号送信装置との間の距離が、遮られていないセルにおいてｄである場合に、信号送信装置により送信された信号の信号パスロス値である、ステップ；
   前記現時点における前記ターゲット・セルのロケーション・パスロス値ＰＬ（θ，ｄ）を取得するステップであって、前記ターゲット基地局に対する受信装置の方向がθであり、前記受信装置と前記ターゲット基地局との間の距離がｄであり、θが前記複数の方向を示すために使用される場合、ＰＬ（θ，ｄ）の値は、前記ターゲット基地局により送信される信号の信号パスロス値である、ステップ；及び
   前記角度パスロス・スペクトルＰ（θ）は、Ｍａｘ_{０≦ｄ≦ｒ}［ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）−ＰＬ（θ，ｄ）］に等しいと決定するステップであって、ｒは前記セルの最大半径である、ステップ；
   を含む請求項１に記載の方法。
3. 前記角度パスロス・スペクトルＰ（θ）に基づいてビーム角度電力スペクトルＰ^＊（θ）を決定する前記ステップは：
   前記ビーム角度電力スペクトルＰ^＊（θ）が前記角度パスロス・スペクトルＰ（θ）プラス一定値ｐに等しいと決定するステップであって、ｐは０より大きい、ステップ；
   を含む請求項２に記載の方法。
4. 前記ビーム角度電力スペクトルに基づいてブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定する前記ステップは：
   ターゲットの数学的最適化問題のモデルを決定するステップ；
   前記ターゲットの数学的最適化問題を得るために、前記ターゲットの数学的最適化問題の前記モデルにＰ^＊（θ）を代入するステップ；及び
   前記ブロードキャスト・ビーム重み付け値を得るために、前記ターゲットの数学的最適化問題を解くステップ；
   を含む請求項１−３のうち何れか１項に記載の方法。
5. ターゲットの数学的最適化問題のモデルを決定する前記ステップは：
   

   

   
   である関数ｆ（Ｗ）を設定するステップであって、Ｐｒは弱カバレッジ電力閾値であり、Ｗは前記ブロードキャスト・ビーム重み付け値のベクトル表現であり、Ｆ（θ）は前記無線通信システムのアレイ指向性パターンであり、Ｗ^ＨはＷの共役転置であり、Ｆ^Ｈ（θ）はＦ（θ）の共役転置であり、ａ及びｂはそれぞれ前記セル内の前記ターゲット・ブロードキャスト・ビームのカバレッジ・エリアであり、ａ≧ｂであり、
   

   

   
   は、Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｐ^＊（θ）−Ｐｒの２−ノルムの二乗であり、ｆ（Ｗ）はＷ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｐ^＊（θ）−Ｐｒの計算値である、ステップ；及び
   前記ターゲットの数学的最適化問題の前記モデルはｍｉｎｗｆ（Ｗ）であると決定するステップであって、ｍｉｎｗｆ（Ｗ）はｆ（Ｗ）の最小値である、ステップ；
   を含む請求項４に記載の方法。
6. 

   
   である関数ｆ（Ｗ）を設定する前記ステップの後に、前記方法は更に：
   ２Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｗ^ＨＦ^Ｈ（０）Ｆ（０）Ｗ≧０を満たすようにｆ（Ｗ）におけるＷを設定するステップであって、
   

   

   
   であり、ＮはＷの次元数である、ステップ；
   

   

   
   であるペナルティ関数Ｌ（Ｗ）を設定するステップであって、Ｐｅは電力効率閾値であり、ＳＰＲはセクタ電力比率閾値であり、
   

   

   
   であり、ｖ（Ｗ）は
   

   

   
   であり、η（θ）、μ及びξはそれぞれｇ（Ｗ，θ）、ｕ（Ｗ）及びｖ（Ｗ）のペナルティ因子である、ステップ；及び
   前記ターゲットの数学的最適化問題の前記モデルはｍｉｎｗＬ（Ｗ）であると決定するステップであって、ｍｉｎｗＬ（Ｗ）はＬ（Ｗ）の最小値である、ステップ；
   を含む請求項５に記載の方法。
7. 

   
   である関数ｆ（Ｗ）を設定する前記ステップの後に、前記方法は更に：
   ２Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｗ^ＨＦ^Ｈ（０）Ｆ（０）Ｗ≧０を満たすようにｆ（Ｗ）におけるＷを設定するステップであって、ａ≦θ≦ｂである、ステップ；
   

   

   
   であるペナルティ関数Ｌ（Ｗ）を設定するステップであって、ｇ（Ｗ，θ）＝２Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｗ^ＨＦ^Ｈ（０）Ｆ（０）Ｗであり、η（θ）はｇ（Ｗ，θ）のペナルティ因子である、ステップ；及び
   前記ターゲットの数学的最適化問題の前記モデルはｍｉｎｗＬ（Ｗ）であると決定するステップであって、ｍｉｎｗＬ（Ｗ）はＬ（Ｗ）の最小値である、ステップ；
   を含む請求項５に記載の方法。
8. 前記ブロードキャスト・ビーム重み付け値を得るために、前記ターゲットの数学的最適化問題を解く前記ステップは：
   前記ブロードキャスト・ビーム重み付け値を得るために、単純探索法を利用することにより前記ターゲットの数学的最適化問題を解くステップ；
   を含む請求項４に記載の方法。
9. 無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定する装置であって：
   現時点におけるターゲット・セルの角度パスロス・スペクトルを取得するように構成された取得モジュールであって、前記角度パスロス・スペクトルは、前記ターゲット・セルにおけるターゲット基地局の複数の方向における信号パスロス値を含む、取得モジュール；
   前記角度パスロス・スペクトルに基づいてビーム角度電力スペクトルを決定するように構成された第１決定モジュールであって、前記ビーム角度電力スペクトルは、前記複数の方向における前記ターゲット基地局の信号送信電力を含み、前記ビーム角度電力スペクトルにおいて、前記角度パスロス・スペクトルにおいて相対的に大きな信号パスロス値を有する方向の信号送信電力は相対的に大きい、第１決定モジュール；
   前記ビーム角度電力スペクトルに基づいてブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定するように構成された第２決定モジュール；及び
   前記ブロードキャスト・ビーム重み付け値に基づいてターゲット・ブロードキャスト・ビームを形成するように構成されたアンテナ・システム；
   を含む装置。
10. 前記取得モジュールは：
    自由空間パスロス関数ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）を取得するように構成された第１取得サブモジュールであって、ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）の値は、信号受信装置と信号送信装置との間の距離が、遮られていないセルにおいてｄである場合に、信号送信装置により送信された信号の信号パスロス値である、第１取得サブモジュール；
    前記現時点における前記ターゲット・セルのロケーション・パスロス値ＰＬ（θ，ｄ）を取得するように構成された第２取得サブモジュールであって、前記ターゲット基地局に対する受信装置の方向がθであり、前記受信装置と前記ターゲット基地局との間の距離がｄであり、θが前記複数の方向を示すために使用される場合、ＰＬ（θ，ｄ）の値は、前記ターゲット基地局により送信される信号の信号パスロス値である、第２取得サブモジュール；及び
    前記角度パスロス・スペクトルＰ（θ）は、Ｍａｘ_{０≦ｄ≦ｒ}［ＦｒｅｅＳｐａｃｅＰＬ（ｄ）−ＰＬ（θ，ｄ）］に等しいと決定するように構成される第１決定サブモジュールであって、ｒは前記セルの最大半径である、第１決定サブモジュール；
    を含む請求項９に記載の装置。
11. 前記第１決定モジュールは：
    前記ビーム角度電力スペクトルＰ^＊（θ）が前記角度パスロス・スペクトルＰ（θ）プラス一定値ｐに等しいと決定するように構成された決定サブモジュールであって、ｐは０より大きい、決定サブモジュール
    を含む請求項１０に記載の装置。
12. 前記第２決定モジュールは：
    ターゲットの数学的最適化問題のモデルを決定するように構成された第２決定サブモジュール；
    前記ターゲットの数学的最適化問題を得るために、前記ターゲットの数学的最適化問題の前記モデルにＰ^＊（θ）を代入するように構成された計算サブモジュール；及び
    前記ブロードキャスト・ビーム重み付け値を得るために、前記ターゲットの数学的最適化問題を解くように構成された解決サブモジュール；
    を含む請求項９−１１のうち何れか１項に記載の装置。
13. 前記第２決定サブモジュールは：
    

    

    
    である関数ｆ（Ｗ）を設定するように構成された関数ユニットであって、Ｐｒは弱カバレッジ電力閾値であり、Ｗは前記ブロードキャスト・ビーム重み付け値のベクトル表現であり、Ｆ（θ）は前記無線通信システムのアレイ指向性パターンであり、Ｗ^ＨはＷの共役転置であり、Ｆ^Ｈ（θ）はＦ（θ）の共役転置であり、ａ及びｂはそれぞれ前記セル内の前記ターゲット・ブロードキャスト・ビームのカバレッジ・エリアであり、ａ≧ｂであり、
    

    

    
    は、Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｐ^＊（θ）−Ｐｒの２−ノルムの二乗であり、ｆ（Ｗ）はＷ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｐ^＊（θ）−Ｐｒの計算値である、関数ユニット；及び
    前記ターゲットの数学的最適化問題の前記モデルはｍｉｎｗｆ（Ｗ）であると決定するように構成された第１決定ユニットであって、ｍｉｎｗｆ（Ｗ）はｆ（Ｗ）の最小値である、第１決定ユニット；
    を含む請求項１２に記載の装置。
14. 前記第２決定サブモジュールは更に：
    ２Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｗ^ＨＦ^Ｈ（０）Ｆ（０）Ｗ≧０を満たすようにｆ（Ｗ）におけるＷを設定するように構成された第１条件ユニットであって、
    

    

    
    であり、ＮはＷの次元数である、第１条件ユニット；
    

    

    
    であるペナルティ関数Ｌ（Ｗ）を設定するように構成された第１関数設定ユニットであって、Ｐｅは電力効率閾値であり、ＳＰＲはセクタ電力比率閾値であり、
    

    

    
    であり、ｖ（Ｗ）は
    

    

    
    であり、η（θ）、μ及びξはそれぞれｇ（Ｗ，θ）、ｕ（Ｗ）及びｖ（Ｗ）のペナルティ因子である、第１関数設定ユニット；及び
    前記ターゲットの数学的最適化問題の前記モデルはｍｉｎｗＬ（Ｗ）であると決定するように構成された第２決定ユニットであって、ｍｉｎｗＬ（Ｗ）はＬ（Ｗ）の最小値である、第２決定ユニット；
    を含む請求項１３に記載の装置。
15. 前記第２決定サブモジュールは更に：
    ２Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｗ^ＨＦ^Ｈ（０）Ｆ（０）Ｗ≧０を満たすようにｆ（Ｗ）におけるＷを設定するように構成された第２条件ユニットであって、ａ≦θ≦ｂである、第２条件ユニット；
    

    

    
    であるペナルティ関数Ｌ（Ｗ）を設定するように構成された第２関数設定ユニットであって、ｇ（Ｗ，θ）＝２Ｗ^ＨＦ^Ｈ（θ）Ｆ（θ）Ｗ−Ｗ^ＨＦ^Ｈ（０）Ｆ（０）Ｗであり、η（θ）はｇ（Ｗ，θ）のペナルティ因子である、第２関数設定ユニット；及び
    前記ターゲットの数学的最適化問題の前記モデルはｍｉｎｗＬ（Ｗ）であると決定するように構成された第３決定ユニットであって、ｍｉｎｗＬ（Ｗ）はＬ（Ｗ）の最小値である、第３決定ユニット；
    を含む請求項１３に記載の装置。
16. 前記解決サブモジュールは：
    前記ブロードキャスト・ビーム重み付け値を得るために、単純探索法を利用することにより前記ターゲットの数学的最適化問題を解くように構成された解決ユニット
    を含む請求項１２に記載の装置。
17. 無線通信システムにおけるブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定する装置であって：
    バスと、プロセッサと、メモリと、トランシーバと、アンテナ・システムとを含み、
    前記バスは前記プロセッサと、前記メモリと、前記トランシーバと、前記アンテナ・システムとに接続されるように構成され；
    前記トランシーバは、現時点におけるターゲット・セルの角度パスロス・スペクトルを取得するように構成され、前記角度パスロス・スペクトルは、前記ターゲット・セルにおけるターゲット基地局の複数の方向における信号パスロス値を含み；
    前記プロセッサは、前記角度パスロス・スペクトルに基づいてビーム角度電力スペクトルを決定するように構成され、前記ビーム角度電力スペクトルは、前記複数の方向における前記ターゲット基地局の信号送信電力を含み、前記ビーム角度電力スペクトルにおいて、前記角度パスロス・スペクトルにおいて相対的に大きな信号パスロス値を有する方向の信号送信電力は相対的に大きく、及び前記プロセッサは前記ビーム角度電力スペクトルに基づいてブロードキャスト・ビーム重み付け値を決定するように構成され；
    前記アンテナ・システムは、前記ブロードキャスト・ビーム重み付け値に基づいてターゲット・ブロードキャスト・ビームを形成するように構成され；及び
    前記メモリは、プログラム、前記角度パスロス・スペクトル、及び前記ビーム角度電力スペクトルを格納するように構成される、装置。
18. 命令を含むコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、前記命令がコンピュータで実行されると、前記コンピュータは請求項１−９のうち何れか１項による方法を実行するように動作する、記憶媒体。

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