KR20000076645A - 무선 네트워크에서 안테나 복사를 조정하는 시스템 및 방법 - Google Patents

무선 네트워크에서 안테나 복사를 조정하는 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

무선 네트워크에서 안테나 복사(radiation)를 조정하는 방법은 한정된 범위에 걸쳐 안테나의 안테나 복사 방향을 변화시키는 것을 포함한다. 테스트 수신기는 안테나 복사 방향이 변할 때 측정 위치에서 안테나로부터 신호 매개변수를 측정한다. 처리 시스템은 측정된 신호 매개변수를 근거로 무선 네트워크 또는 그의 세그먼트(segment)에서 각 안테나에 대한 결과적인 안테나 복사 방향을 결정한다.

Description

무선 네트워크에서 안테나 복사를 조정하는 시스템 및 방법{System and method for adjusting antenna radiation in a wireless network}
본 발명은 일반적으로 공동채널 간섭을 최소화하도록 무선 네트워크에서 안테나 복사(radiation)를 조정하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
무선 네트워크가 초기에 설치되거나 확장될 때마다, 전체적인 상업적 동작에 앞서 다양한 무선 매개변수가 적절한 값으로 동조되어야 한다. 무선 매개변수의 동조는 무선 주파수(radio frequency, RF) 네트워크 최적화라 칭하여진다. RF 최적화는 전형적으로 기지국 안테나의 방향과 다운링크(down-link) 전송기의 전송 전력을 조정하는 것을 포함한다.
무선 서비스 제공자는 가끔 무선 네트워크내에서 셀(cell)이나 다른 지형적 영역의 무선 주파수 안테나 커버영역을 최적화하는데 있어 시행착오 방법에 의존하였다. 시행착오 방법은 각 기지국에 대한 안테나 방향의 실행가능한 배치를 찾을 때까지 반복적인 테스트 운행을 통해 같은 위치에서 반복되는 측정을 요구한다. 테스트 운행은 무선 네트워크의 커버 영역을 통해 운행하면서 위치에 대해 무선 주파수 매개변수를 측정하도록 장비가 갖추어진 차량으로부터 무선 주파수 측정 샘플을 취하는 것을 말한다. 테스트 운행 동안 셀의 클러스터(cluster)에서 기록된 매개변수의 측정을 근거로, 시스템 매개변수를 조정하는 것에 대한 추천이 이루어진다. 그러나, 시행착오 접근법은 때때로 동작 시스템에 부정확한 추천이 적용되는 경우 변질되거나 서비스 인터럽트가 일어나게 된다. 시스템 매개변수에 대한 추천된 변화가 실시된 이후에, 시스템 실행도를 확인하기 위해 전형적으로 또 다른 테스트 운행이 완료된다. 최근 테스트 운행이 충분한 실행도를 나타내지 않았으면, 무선 네트워크 또는 그 확장은 상업적인 동작으로부터 지연될 수 있고, 또 다른 라운드의 매개변수 조정이 대응하는 테스트 운행으로 이어진다.
무선 네트워크가 적시에 상업적인 동작으로 진행되더라도, 부적절한 무선 주파수 최적화는 무선 네트워크의 용량을 감소시킨다. 무선 주파수 커버영역을 정확하게 최적화시키지 못하면, 주요 집중적인 셀룰러(cellular) 하부구조에 불필요한 지출이 생기게 된다. 예를 들면, 정확하지 않게 최적화된 무선 시스템을 보상하기 위해 진짜로 필요로 하지 않는 추가 채널 용량이나 추가 셀 위치가 부가될 수 있다.
최적화를 위한 시행착오 접근법은 때로 무선 주파수 최적화를 위해 수용가능한 해결법을 구하기 위해 반복적인 또는 다수의 필드 측정을 수반함으로서 엔지니어링 및 기술적 자원의 소중한 시간을 낭비한다. 시행착오의 반복 특성은 대형 네트워크를 처리하는데 있어 이러한 접근법이 어려워지거나 실행불가능하게 만든다. 그래서, 경험 데이터의 우연적 누적 및 시간 소모에 의존하기 보다 최적화의 정확성을 개선할 필요성이 있다.
무선 네트워크가 2세대 무선 네트워크에서 3세대 무선 네트워크로 발전되므로, 3세대 네트워크에서는 안테나 복사 패턴과 연관된 변수 및 순열의 수가 충분히 복잡해질 것으로 기대되기 때문에, 무선 주파수 커버영역의 최적화를 위해 시행착오 기술을 적용하는 것은 시대에 뒤떨어진다. 2세대 무선 네트워크는 주로 하향 경사(down-tilt)라 일반적으로 공지된 수직 방향에서 안테나 방향을 변화시키는 것에 관계한다. 대조적으로, 3세대 무선 네트워크는 수직 및 수평 방향 모두에서 기지국 안테나 복사 패턴을 변화시킬 수 있을 것으로 기대된다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 네트워크의 제 1 실시예에 대한 블록도.
도 2는 본 발명에 따라 무선 네트워크에서 안테나 복사를 조정하는 방법을 설명하는 흐름도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 잠재적인 결과 안테나 복사 방향을 도시하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 측정 과정을 도시하는 블록도.
도 5는 본 발명에 따라 신호-대-간섭비를 측정하는 위치 매트릭스의 데이터 구조를 설명하는 도면.
도 6은 본 발명에 따라 간섭 및 배경 잡음을 측정하는 위치 매트릭스의 데이터 구조를 설명하는 도면.
도 7은 본 발명에 따라 무선 네트워크에서 평균 간섭을 최소화하도록 결과적인 안테나 복사 방향을 결정하는 철저한 과정을 도시하는 흐름도.
도 8은 본 발명에 따라 무선 네트워크에서 평균 간섭을 최소화하도록 결과적인 안테나 복사 방향을 결정하는 시뮬레이트 어닐링(simulated annealing) 과정을 도시하는 흐름도.
도 9는 본 발명에 따른 무선 네트워크의 제 2 실시예에 대한 블록도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 이동 스위칭 센터 12 : 스케쥴러
14 : 중앙 안테나 제어기 16 : 기지국 제어기
18 : 기지국 20 : 안테나 시스템
21 : 테스트 수신기
본 발명에 따라, 무선 네트워크에서 무선 주파수(radio frequency) 커버영역을 조정하는 방법은 신호 매개변수(예를 들면, 신호 강도)의 측정을 허용하는 제어 방식으로 안테나의 안테나 복사(radiation) 방향을 변화시키는 것을 포함한다. 테스트 수신기는 안테나 복사 방향이 변할 때 측정 위치에서 안테나로부터 신호 매개변수를 측정한다. 처리 시스템은 측정된 신호 매개변수를 근거로 무선 네트워크 또는 그 세그먼트(segment)에서 각 안테나에 대한 결과적인 안테나 복사 방향을 결정한다.
다운링크(downlink) 안테나의 결과적인 안테나 복사 방향은 무선 네트워크에 걸쳐 선택된 측정 위치에 대해 테스트 수신기에서의 캐리어-대-간섭이 충분하거나, 최대화되거나, 또는 또 다른 수용가능한 실행도 표준을 만족시키도록 안테나 복사 방향이 정해진다. 안테나 복사 방향은 방향성 또는 하향 기울기의 복사 패턴이 수신되거나 전송된 전자기 신호에 대해 최대 이득을 갖는 방위각, 하향 기울기 각도, 또는 그 모두를 의미한다. 상기 방법의 시스템 특성 및 그와 연관된 데이터 구조는 종래의 시행착오 접근법에 따라 필드 측정을 취하는 회귀적이거나 반복적인 특성을 제거함으로서 무선 주파수 최적화의 효율을 증가시킨다.
본 발명에 따라, 도 1은 통신선을 통해 다수의 기지국 제어기(16)에 연결된 이동 스위칭 센터(mobile switching center)(10)를 포함하는 무선 네트워크를 도시한다. 기지국 제어기(16)는 기지국(18) 및 안테나 시스템(20)에 연결된다. 실제로, 기지국 제어기(16), 기지국(18), 및 안테나 시스템(20)은 무선 주파수 커버영역을 통해 지형적 구역에 서비스를 제공하는 셀 위치(cell site)를 형성하도록 함께 위치한다.
이동 스위칭 센터(10)는 일반적으로 기지국 제어기(16)와 함께 스위칭 및 제어 기능을 지지하기에 적절한 전기통신 스위치를 구비한다. 실제로, 이동 스위칭 센터(10)는 이동 스위칭 센터(10)를 공중 교환 전화 네트워크(public switched telephone network, PSTN), 무선 네트워크, 또는 그 둘 모두와 연결시키는 적어도 하나의 다른 전기통신 스위치와 통신한다.
이동 스위칭 센터(10)는 두가지 면에서 상업적으로 이용가능한 많은 표준 스위치와 다르다. 먼저, 이동 스위칭 센터(10)는 각 안테나 시스템(20)의 안테나 방향을 예정하는 스케쥴러(scheduler)(12)를 포함한다. 두 번째로, 이동 스위칭 센터(10)는 스케쥴러(12)와 통신하는 중앙 안테나 제어기(14)를 포함한다. 중앙 안테나 제어기(14) 및 스케쥴러(12)는 이동 스위칭 센터(10)의 위치로부터 안테나 시스템(20)을 제어하도록 소프트웨어 지시 및 호환가능한 처리 시스템을 구비한다.
중앙 안테나 제어기(14)는 기지국 제어기(16)를 통해 안테나 시스템(20)에 명령 신호를 전달하도록 채택된다. 명령 신호는 각 기지국 제어기(16)로부터 기지국(18)을 통해 각 안테나 시스템(20)에 전해진다. 중앙 안테나 제어기(14)는 소정의 순간 시간에 대응하는 안테나 시스템에서 각 안테나의 복사 방향을 제어하는데 명령 신호를 사용한다. 중앙 안테나 제어기(14)는 일반적으로 각 측정 위치에 대해 이용가능한 안테나 복사 방향의 한정된 범위내에서 안테나 복사 방향을 변화시킨다. 중앙 안테나 제어기(14)는 양호하게 각 테스트 위치에서 적어도 한번 안테나 방향 상태의 한정된 범위를 통해 안테나 복사 방향의 피크 이득을 회전시킨다. 중앙 안테나 제어기(14)는 스케쥴에 따라 각 안테나 시스템(20)에 명령 신호를 전달하므로, 제어되는 각 안테나 시스템(20)의 안테나 복사 방향이 협력하여 조정될 수 있다.
스케쥴러(12)는 각 안테나의 복사 방향으로 좌표가 변하는 제 1 리스트 및 제 2 리스트를 포함한다. 제 1 리스트 및 제 2 리스트는 함께 스케쥴(schedule)이라 칭하여진다. 제 1 리스트는 안테나 측정 순서로 무선 네트워크내에 안테나를 조직화한다. 안테나 측정 순서는 다른 안테나로부터의 전자기 전송이 측정되는 순차를 결정한다.
제 2 리스트는 각 안테나에 대한 복사 방향 측정 순서를 조직화한다. 방향 측정 순서는 다른 복사 방향에서 각 안테나로부터의 전자기 전송이 측정되는 순차를 결정한다. 제 1 및 제 2 리스트에 따라, 이동 스위칭 센터(10)에 위치하는 중앙 안테나 제어기(14)는 대응하는 안테나 복사 패턴을 소정의 방향으로 조정하도록 각 기지국(18)에 명령 신호를 전한다. 그래서, 임의의 순간에, 안테나 복사 패턴의 피크 이득은 일반적으로 특정한 방향을 지시하고 있다. 스케쥴은 일반적으로 각 안테나의 가능한 안테나 복사 방향 및 기지국(18)의 수와 연관된 조합을 넘는 저장 크기를 요구한다.
스케쥴은 각 안테나 복사 패턴이 소정의 방향을 지시하며 머물게 되는 기간을 결정한다. 스케쥴의 바람직한 구성에 따라, 중앙 안테나 제어기(14)는 각각 순차적으로 가능한 복사 방향 상태의 범위내에서 각 안테나를 주사하므로, 테스트 수신기(21)는 임의의 순간에 한 안테나로부터만 수신하게 된다. 중앙 안테나 제어기(14)의 제어기 포인터가 스케쥴에서 최종 안테나의 최종 복사 방향에 이르른 이후에, 제어기 포인터는 다음 안테나의 제 1 방향으로 재설정된다. 즉, 다음 안테나에 대한 다음 측정 싸이클이 시작된다. 측정 과정은 측정 위치의 전체 그룹이 커버될 때까지, 또는 적어도 측정 위치 중에서 통계적으로 충분한 부분이 선택된 검증 레벨을 만족시키도록 커버될 때까지 각 측정 위치에서 제 1 안테나의 제 1 복사 방향으로부터 최종 안테나의 최종 복사 방향까지 전체 테스트 운행 동안 이어진다. 무선 주파수 최적화 방법이 무선 네트워크의 일부에만 적용되는 경우, 모든 측정 위치가 커버될 필요는 없다.
테스트 운행 동안 수집된 측정 신호 매개변수(예를 들면, 신호 강도) 데이터는 각 안테나의 결과적인 안테나 복사 방향을 결정하는데 사용된다. 안테나 복사 방향이 결과적인 안테나 복사 방향으로 정렬되면, 전체적인 무선 네트워크 지형적 커버 영역에 걸쳐 집적된 결과적인 전체 캐리어-대-간섭 비율은 최대화되거나 적어도 실질적인 무선 주파수 설계 목적을 이루는데 충분해진다.
안테나 시스템(20)은 일반적으로 위상 어레이 안테나(phased-array antenna) 또는 동적으로 제어가능한 복사 패턴을 갖는 또 다른 안테나를 구비한다. 안테나 복사 방향은 위상 어레이 안테나를 포함하여 임의의 설계의 방향성 안테나에서 메인 로브(main lobe)의 피크 이득 방향을 칭한다. 위상 어레이 안테나는 중앙 안테나 제어기(14)나 또 다른 안테나 제어기에 응답해 안테나 시스템(20)의 복사 패턴을 변경하기 위해 위상 쉬프터(phase shifter)나 다른 신호 처리 기술을 포함한다. 위상 어레이 안테나를 통해, 안테나의 복사 방향 뿐만 아니라 안테나의 복사 패턴 형상이 전자적으로 변화될 수 있다. 따라서, 네트워크 작동자는 지형이나 통화량에 대해 네트워크 실행도를 최적화하거나 증진시킬 수 있다. 본 발명에 따라, 안테나 복사를 조정하는 시스템 및 시스템적 방법은 위상 어레이 안테나의 복사 패턴 방향 변화에 탄력성을 증진시키는데 적절히 사용된다.
이론적으로, 각 안테나는 소정의 범위내에서 복사 방향을 가정할 수 있다; 안테나 복사 방향의 정의역이 연속체이다. 그러나, 실제로, 상업적으로 이용가능한 많은 안테나 시스템(20)은 안테나 복사 방향에 대해 이산적인 복사 상태만을 제공한다. 안테나 복사 방향 및 복사 방향 변화는 중앙 안테나 제어기(14)로부터의 명령 신호에 응답해 이산적인 상태로 동조될 수 있다. 복사 상태의 변위는 각 위치에서 요구되는 측정 범위를 제한하도록 일반적으로 원하는 각 안테나 시스템(20)의 무선 주파수 커버영역을 근거로 선택될 수 있다. 예를 들어, 안테나 시스템(20)이 다중섹터(multi-sector) 셀의 특정한 섹터에 서비스를 제공하도록 예정되면, 안테나 복사 방향의 범위는 대응하는 안테나 시스템(20)에 대해 그 섹터로(또는 그에 약간 벗어나) 제한될 수 있다. 안테나 복사 패턴의 범위를 제한하는 것은 결과적인 복사 방향을 결정하는 데이터 처리 부담을 줄이고 측정 처리의 기간을 감소시킨다. 다수의 안테나가 각 기지국과 연관되면, 각 안테나는 특정한 시간에 전자기 신호를 복사하고 있는 활성 안테나의 동시 또는 일련의 식별을 허용하도록 기지국에 의한 전송에 대응하는 안테나 식별자를 갖는다.
테스트 수신기(21)는 기지국(18)으로부터 전송된 다운링크 전자기 신호를 수신하는 수신기를 포함한다. 전송된 다운링크 전자기 신호는 안테나 위치에 있는 안테나 시스템(20)으로부터 비롯된다. 기지국(18)은 활성적으로 복사하는 안테나 시스템(20)과 그에 연관된 복사 방향의 식별을 위해 유일한 기지국 식별자 코드를 전송하도록 적응된다. 테스트 수신기(21)는 추후 참고하도록 대응하는 신호 매개변수 측정과 함께 기지국 식별자 코드의 기록을 용이하게 한다. 안테나 시스템(20)은 양호하게 동축 케이블과 같은 전송 매체를 통해 기지국(18)의 대응하는 전송 무선 주파수 포트에 연결된다. 전자기 신호의 신호 매개변수(예를 들면, 신호 강도)를 측정하는 신호 매개변수 측정자는 테스트 수신기(21)에 연결된다. 수신된 신호 강도 표시자(received signal strength indicator, RSSI)와 같은 신호 매개변수 측정기는 측정된 신호 강도를 기록 매체에 기록하는 기록기를 포함한다. 기록기는 신호 강도 측정기에 적절한 아날로그 또는 디지털 인터페이스를 갖춘 범용 컴퓨터를 포함한다. 측정가능한 신호 강도는 배경 잡음을 넘는 신호 강도를 갖는 신호를 칭한다. 측정가능한 신호에는 적절한 잡음형을 갖는 테스트 수신기(21)에 의해 검출 및 측정이 행해진다. 테스트 수신기(21)는 상술된 스케쥴에 의해 규정된 바와 같이 각 측정 위치에서 체류 시간을 요구한다.
기록기는 스케쥴에 의해 결정된 방법과 포맷으로 수신기로부터 수신된 데이터 샘플을 기록 매체에 기록한다. 기록 매체는 기대되는 데이터 샘플을 유지하는데 요구되는 만큼의 레지스터로 구성된 버퍼와 연관된다. 데이터 샘플은 다른 측정 위치 및 다른 안테나 위치에 대응하는 신호 매개변수값(예를 들면, 신호 전력이나 신호 강도)을 포함한다. 그러므로, 각 버퍼에서 레지스터의 수는 적어도 다른 안테나 위치에 대응하는 안테나에 지정된 안테나 복사 방향 만큼 되어야 한다.
기록 매체의 총 저장 크기는 다른 요소 중에서 안테나의 수(n), 각 안테나에 대해 안테나 복사 방향 상태의 수(l), 및 위치의 수(m)에 알맞은 크기이다. 수학적으로 표시되면, 테스트 운행 동안 측정되는 데이터 샘플은 n x m x l이다.
도 2는 본 발명에 따라 무선 네트워크에서 안테나 복사를 조정하는 방법을 설명한다. 단계(S100)에서 시작되어, 안테나 그룹의 안테나 복사 방향은 안테나 복사 방향의 범위에 걸쳐 변한다(즉, 순환된다). 안테나 복사 방향은 양호하게 이동 스위칭 센터(10)에 위치하는 중앙 안테나 제어기(14)에 의해 제어되지만, 다른 방법의 실시예에서는 안테나 복사 방향이 공통적인 기준 신호에 동기화되어 각 위치에 있는 국부적 안테나 제어기를 포함하는 그룹에 의해 제어된다.
안테나 복사 싸이클은 안테나가 상태 범위내에서 제1 상태로부터 최종 상태까지 복사 방향을 변화시키는 기간을 나타낸다. 안테나 제어기 또는 중앙 안테나 제어기(14)는 양호하게 측정 위치와 동일한 테스트 수신기 위치에 있는 테스트 수신기(21)의 고정 또는 이동 기간에 알맞도록 안테나 복사 싸이클을 설정한다. 예를 들어, 각 안테나 시스템의 주사 속도가 이동 속도 보다 훨씬 더 크면, 측정 위치를 통과하는 이동 테스트 수신기에 대해서는 측정 에러가 무시된다. 그래서, 중앙 안테나 제어기(14)는 안테나 복사 싸이클에 따라 각 안테나의 각기 복사 방향 변화를 조정하기 위한 일반적인 스케쥴을 정한다.
단계(S102)에서, 테스트 수신기(21)는 다수의 측정 위치에서 변하는 안테나 복사 방향에 대한 신호 매개변수를 측정한다. 예를 들면, 테스트 수신기(21)는 복사 싸이클 동안 선택된 각 측정 위치에 있는 안테나로부터 신호 매개변수(예를 들면, 신호 강도)를 측정한다. 측정된 신호 매개변수는 신호 강도를 포함하지만, 다른 방법의 실시예에서는 측정된 신호 매개변수가 신호-대-잡음, 캐리어-대-간섭, 프레임-에러 비율, 비트 에러 비율, 또는 또 다른 무선 주파수 실행도 측정치를 포함할 수 있다. n개 기지국(18) 각각은 셀(cell)이라 칭하여지는 지형적 커버 영역에 서비스를 제공한다. 전체적으로, m개 측정 위치는 네트워크의 전체적인 커버 영역을 나타내도록 정의된다. 그에 대응하여, 측정 데이터를 기록하는데 요구되는 m개의 버퍼가 있다. 버퍼의 저장 용량은 각 안테나가 만들 수 있는 방향 상태의 수에 의해 결정된다. 단계(S102)의 측정에서, 테스트 수신기(21)는 일반적으로 적어도 각 안테나의 한 주사 주기 또는 싸이클 동안 각 측정 위치에 남아있다.
조정 방법은 이어지는 계산에서 단지 네트워크의 표지 채널(beacon channel)을 측정하여 고려함으로서 간략화될 수 있다. 표지 채널은 일반적으로 각 셀의 무선 주파수 커버영역을 나타낸다. 예를 들면, IS-95에서 설명된 바와 같은 GSM(Group Special Mobile)의 방송 제어 채널(broadcast control channel, BCCH) 및 CDMA(code-division multiple access)의 파일럿 채널(pilot channel)이 표지 채널이다.
단계(S104)에서, 처리 시스템은 양호하게 각 측정 위치에 대응하는 위치 측정 매트릭스와 같이, 측정된 신호 매개변수를 데이터 구조로 조직화한다. 단계(S106)에서, 처리 시스템은 데이터 구조(예를 들면, 위치 측정 매트릭스)를 근거로 무선 네트워크(또는 그의 세그먼트)에서 각 안테나에 대한 안테나 복사 상태의 범위내에서 결과적인 안테나 복사 방향을 결정한다.
양호한 실시예에서, 안테나 복사 방향은 피크 이득이 관찰되는 하향 기울기(down-tilt) 각도 및 방위각을 나타내는 2차원 벡터로 정의된다. 또 다른 양호한 실시예에서, 결과적인 안테나 복사 방향에 대한 후보는 복사의 메인 로브(main lobe) 중 피크 이득을 나타내는 중앙 벡터, 메인 로브의 제 1 제한을 나타내는 제 1 제한 벡터, 및 메인 로브의 제 2 제한을 나타내는 제 2 제한 벡터를 포함하는 것으로 정의된다. 제 1 및 제 2 제한은 메인 로브의 피크 크기 이하에서 일부 지정된 크기의 복사 레벨에 대응한다.
처리 시스템은 양호하게 다운링크 장비 위치에서 각 안테나에 대해 대응하는 결과적인 안테나 복사 방향을 구하도록 선택된 측정 위치에 걸쳐 간섭 신호 강도의 광폭시스템 최소 평균(또는 그의 근사치)을 결정한다. 부가하여, 처리 시스템은 대응하는 결과적인 안테나 복사 방향을 구하도록 선택된 모든 측정 위치에 걸쳐 배경 잡음을 포함함으로서 간섭 신호 강도의 광폭시스템 최소 평균을 계산할 수 있다. 다른 방법의 실시예에서는 무선 네트워크의 결과적인 안테나 복사 방향을 구하기 위해 광폭시스템 간섭 레벨 대신에 광폭시스템 최대 캐리어-대-간섭 비율(또는 그의 근사치)이 평가된다.
본 발명의 조정 방법은 무선 네트워크의 무선 주파수 커버영역을 효과적으로 조정하도록 단련된 프레임워크(framework)를 제공하기 위해 측정 과정과 수학적 데이터 처리를 조합한다. 중앙 안테나 제어기(14)와 스케쥴러(12)는 측정 동작을 제어하므로, 비록 무선 네트워크의 적용가능한 모든 측정 위치가 양호하게 단 1회만 측정되더라도 무선 주파수 증진이 아직까지 가능하다.
도 3a 내지 도 3c는 각각 4개의 안테나 위치를 포함하는 무선 네트워크(56)에서 결과적인 안테나 복사 방향(54)의 잠재적인 배치를 나타내는 도면을 도시한다. 안테나 위치는 (S1내지 S4)로 칭하여지고, 위치에 대한 안테나 복사 방향(54)은(e1내지 e4)로 칭하여진다. 각 도면의 안테나 복사 방향(54)이 다른 것을 제외하면, 도 3a 내지 도 3c에는 똑같은 측정 위치(50)를 갖는 똑같은 통신 시스템이 도시된다. 측정 위치(50)는(x0내지 x5)로 칭하여진다.
각 지형 표시는 무선 시스템내의 측정 위치(50) 그룹에 대해 대응하는 평균 간섭값을 갖는다. 평균 간섭은 또한 캐리어-대-간섭 비율의 항으로 표시될 수 있고, 여기서 간섭은 모두 캐리어 대역폭내에서 측정가능한 전자기 에너지(예를 들면, 잡음)를 포함한다. 본 발명에 따라, 처리 시스템은 측정 위치 그룹에 대해 최하의 평균 간섭(또는 그의 근사치)를 식별하고, 최하의 평균 간섭(또는 그의 근사치)과 연관된 결과적인 다운링크 안테나 복사 방향(54)을 선택한다. 최하의 평균 간섭(또는 그의 근사치)은 e라 칭하여지는 벡터로, 또는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이 도면에서 참고 번호(29)로 표시될 수 있다. 벡터 e는 모든 안테나 위치에 대한 광폭시스템 해답, 또는 측정 위치의 그룹이 무선 주파수 무선 네트워크 실행도를 나타내는 한 선택된 위치를 나타낸다. 또한, 각 측정 위치는 특정한 무선 네트워크의 무선 주파수 실행 목적을 만족시키도록 탄력적으로 광폭시스템 해답을 맞추기 위해 특정한 가중치 계수에 따라 의미가 지정될 수 있다.
도 4는 도 2의 단계(S102)를 더 상세히 도시한다. 테스트 수신기(21)는 도시된 바와 같이 대응하는 복사 방향 순열을 발생하는 안테나로부터 신호 강도를 측정한다. 제 1 측정 위치(58)에서, 테스트 수신기(21)는 제 1 안테나(68), 제 2 안테나(70), 및 제 n 안테나(72)로부터 신호 강도를 측정한다. 제 1 안테나(68), 제 2 안테나(70), 및 제 n 안테나(72)는 양호하게 시간-분할 멀티플렉스 방식으로 스케쥴에 따라 각각 순차적으로 측정된다. 그러나, 다른 방법의 실시예에서는 단일 수신기 보다는 다른 주파수에 동조된 다수의 수신기를 사용해 신호 강도의 동시 측정이 이루어질 수 있다.
또 다른 방법의 실시예에서, 단일 확산 스펙트럼 수신기는 연관된 기지국에 의한 전송을 위해 유일한 식별자 코드를 제공할 수 있는 다른 안테나로부터 다수 채널의 동시 측정을 허용하도록 다른 의사-랜덤(pseudo-random) 잡음 코드나 직교 코드(orthogonal code)를 수신한다. 다른 안테나는 공통된 기지국이나 공통된 위치와 연관될 수도 있다. 도 4에서는 제 1 측정 위치(58)에서 시작되어, 복사 방향 1.1 내지 복사 방향 1.L로 제 1 싸이클(76)을 통해 안테나 복사 방향이 순환될 때 제 1 안테나(68)가 측정된다. 제 1 안테나(68)의 측정에 이어서, 테스트 수신기(21)는 제 2 안테나(70)가 2.1 내지 2.L로 복사 방향(또는 방향 상태)의 제 2 싸이클(78)을 통해 순환될 때, 제 1 측정 위치(58)에서, 제 2 안테나(70)로부터 복사된 신호 강도를 측정한다. 제 2 안테나(70)의 측정이 완료되면, 처리는 복사 패턴 n.1 내지 n.L의 제 n 싸이클(80)을 갖는 제 n 안테나(72)가 제 1 측정 위치(58)에서 측정될 때까지 계속된다. 제 1 측정 위치(58)에 대한 총 싸이클은 한 주사 주기(82)와 똑같다.
제 1 측정 위치(58)에 이어서, 테스트 수신기(21)는 제 1 안테나(68)가 제 1 싸이클(76)을 통해 진행되고, 제 2 안테나(70)가 제 2 싸이클을 통해 진행되고, 또한 제 n 안테나(72)가 제 n 싸이클을 통해 진행될 때 제 1 안테나(68), 제 2 안테나(70), 및 제 n 안테나(72)가 순차적으로 측정되는 제 2 측정 위치(60)로 이동된다. 처리는 제 m 측정 위치(64)까지의 선택된 모든 측정 위치 및 각 안테나의 모든 싸이클이 커버될 때까지 계속된다.
도 5는 도 2의 단계(S104)를 더 상세히 도시한다. 도 5는 측정된 데이터를 조직화하고 무선 주파수 커버영역을 조정하도록 구성된 데이터 포맷의 수학적인 표현을 나타낸다. 구성된 데이터 포맷은 테스트 수신기(21)의 각 위치에 대한 위치 측정 매트릭스(100)를 포함한다. 각 위치 측정 매트릭스(100)는 무선 네트워크에서 각 안테나에 대한 다수의 안테나 방향의 신호 매개변수(즉, 신호 전력) 측정치를 포함하는 어레이를 구비한다. 그러나, 측정 위치에서 측정가능한 신호를 제공하지 않는 안테나는 위치 측정 매트릭스(100)에서 무시될 수 있다. 데이터 구조는 양호하게 기록 매체에 저장되고, 각 안테나에 대한 최적 안테나 복사 방향을 찾는데 사용된다.
측정된 신호 매개변수에 대한 다음의 수학적 표현은 도 5의 위치 측정 매트릭스(100)에 포함된다. Si(x,ei)는 안테나 i에 의해 전송되고 측정 위치 x에서 수신된 신호 전력을 나타내고, 여기서 ei는 전송 안테나 i의 방향을 칭한다. 복사 방향 ei는 ei가 ei j로 되도록 첨자 j를 취하고, 여기서 i는 전송 안테나 식별자를 나타내고 j는 전송 안테나 i의 방향 상태를 나타낸다. S의 첨자 i는 다운링크 안테나의 신원을 나타내고, 이는 측정 위치 x에서 신호 전력 측정의 소스가 된다. 단 하나의 다운링크 안테나 i가 대응하는 각 기지국(18)과 연관되면, 안테나 i는 대응하는 기지국(18)의 신원을 참고하는데 사용될 수 있다. 단일 위치에 하나 이상의 안테나와 기지국(18)이 위치할 수 있다. 안테나가 단일 기지국과 연관된 다른 안테나로부터 독립적으로 동작하면, 각 독립 안테나(예를 들면, 섹터 안테나)는 안테나 식별자가 테스트 수신기에 의해 활성 안테나의 식별을 용이하게 하도록 요구한다. ei의 입체각은 다음의 식에 의해 정의되는 이차원 벡터이다:
여기서, θi각과 ψi각은 각각 안테나 복사 방향의 수직각 및 방위각을 칭한다. 각 안테나는 명확하게 정의된 기준 방향을 갖고 ei는 안테나 i의 대응하는 기준 방향에 대해 측정되는 것으로 가정한다. 예를 들면, 섹터화된 셀이나 또 다른 적절한 구성에서, 각 안테나 i는 다음의 식에 의해 정의되는 소정의 복사 방향 범위를 갖는다:
여기서, Li및 Ui는 각각 안테나 i의 제 1 한계(예를 들면, 하단경계) 및 제 2 한계(예를 들면, 상단경계)를 칭한다. 위치 x에서 이동국은 스테이션 i로부터 다음의 신호 순차를 수신하여야 한다:
여기서, i = 1, 2, ..., n이고, 각 안테나는 q 방향이라 가정한다. 소정의 위치에 대해, Si는 e에만 의존한다. 그러므로, 다른 안테나로부터의 신호는 순차적으로 수신될 수 있다. 안테나 사이의 복사 방향 주사의 동기화 때문에, 측정 위치 x에서의 테스트 수신기(21)는 양호하게 도 5에 설명된 위치 측정 매트릭스(100)에 따라 기록한다.
유효한 위치 측정 매트릭스(100)에 설명된 표현에서, 테스트 수신기(21)는 단일 주사 주기와 같거나 큰 기간 동안 각 측정 위치 x에 거주한다. 주사 주기는 소정의 측정 위치에서 복사 방향 싸이클의 합과 같다. 각 안테나 싸이클은 측정 위치에서 측정가능한 신호를 만드는 대응하는 안테나에 대해 q개의 가능한 복사 방향의 완전한 범위를 칭한다. i = 1, 2, ..., n에 대해, j = 1, 2, ..., q를 갖는 입체각 ei j의 모든 값들은 다음의 식으로부터 구해진다:
각 측정 위치에서, 위치 측정 매트릭스(100)는 양호하게 도 5의 데이터 구조에 따라 기록된다. m개 측정 위치에는 m개 매트릭스의 똑같은 데이터 구조가 있다. m개 매트릭스의 집합은 3차원 블록을 나타내고, 이는 탐색 규칙이 제공되는 경우, 모든 위치에 대해 적절한 안테나 방향을 찾을 수 있게 한다.
도 5의 위치 측정 매트릭스(100)에서 각 로우(row)는 다른 다운링크 안테나를 나타낸다. 각 측정 매트릭스 위치의 로우는 첨자 S와 첨자 e로 식별되는 안테나를 칭한다. 실제로, 한 다운링크 안테나는 대응하는 기지국(18)의 다운링크 전송과 연관된다. 데이터 구조의 컬럼(column)은 컬럼 사이에서 방향 변화의 균일한 증가를 나타낸다. 또한, 각 컬럼은 다른 안테나의 모든 안테나 방향이 똑같은 방향과 마주 대하도록 배열된다. 즉, 예를 들어 제 1 컬럼은 방위각으로 0°의 안테나 복사 방향을 나타내는 반면, 제 2 컬럼은 10°의 안테나 복사 방향을 나타낸다.
일반적으로, 안테나 복사 방향은 복사 패턴의 메인 로브의 피크 이득과 일치한다. 피크 이득은 유일하게 복사 패턴의 메인 로브내에서 단일차원 또는 다중차원 범위로 정의된다. 복사 패턴의 형상은 가상적으로 본 발명을 실시하도록 사용된다. 예를 들어, 단 하나의 방위 평면만이 고려되는 경우, 카디오이드(cardioid) 복사 패턴의 메인 로브는 복사 패턴 이득의 반전력점(피크 이득 보다 3dB 더 낮은)에 대응하는 한쌍의 방위각에 의해 정의된다.
안테나 복사 방향은 규정상 0 내지 360도 범위의 방위각과 0 내지 90도 범위의 수직각에 따라 지정된다. 안테나 복사 패턴은 다운링크 방위각, 다운링크 하향기울기 각도, 또는 그 둘 모두를 포함할 수 있다. 양호한 구성에서, 각 로우는 0과 360도 사이의 간격수와 같은 엔트리(entry)의 수를 갖는다. 간격수는 양호하게 가능한 방향 상태의 수에 알맞다.
도 5는 단일 측정 위치 x에 대한 캐리어-대-간섭(또는 신호-대-잡음비)을 계산하기에 충분한 정보를 포함한다. 대조적으로, 도 6은 통신 시스템내의 모든 x값에 대해 최소 간섭(또는 그의 근사치)을 결정하기에 충분한 정보를 위치 매트릭스에서 포함한다. 여기서는 측정 위치 x1이 위치 S1에 의해 서비스가 제공되기 때문에, 설명을 위하여 안테나 위치 또는 기지국 S1이 배제되므로, S1은 간섭 전송 소스로 정의되지 않는다.
도 6에 도시된 각 2차원의 위치 측정 매트릭스(100)가 높이와 폭을 갖기 때문에, 각 매트릭스의 깊이는 측정 위치 x의 최대수 m에 의해 결정된다. 도 6의 매트릭스 중 하단 그룹은 도 6에 도시된 상단 그룹의 매트릭스와 유사한 배경 잡음 매트릭스를 도시한다. Ni(x,ei j)는 측정된 잡음 전력을 나타내고, 여기서 N의 첨자 i는 q개의 가능한 안테나 복사 방향과 n개의 가능한 안테나 중에서 안테나 복사 방향 ei j으로 측정 위치 x의 기지국 i으로부터의 잡음 전력을 나타낸다. x는 단순히 m개의 가능한 측정 위치 중에서 특정한 특정 위치를 나타낸다. 각각의 배경 잡음 매트릭스(104)는 무선 네트워크내의 무선 간섭을 나타내도록 각 테스트 위치에 대해 생성되어 측정 위치 x에 대해 똑같은 값을 갖는 대응하는 위치 측정 매트릭스(100)에 부가될 수 있다. 그러나, 일부 환경에서는 배경 잡음 매트릭스가 방향적으로 균일하므로, 평균 광폭시스템 간섭 레벨을 계산할 때의 정확도를 떨어뜨리지 않고 정보를 스칼라 포맷으로 압축할 수 있다.
전력 제어 알고리즘은 각 안테나 위치에서 다양한 전력 설정에 대해 추가 측정을 취함으로서 안테나 조정 과정을 고려한다. 이러한 과정은 위치 측정 매트릭스(100)에 추가 차원을 부가하게 된다. 유리하게, 에러이의 높은 차수는 강력한 수학적 기술이 각각을 근거로 하여 적어도 위치 x에 대한 무선 주파수 커버영역을 최적화하거나 증진시키는데 용이하게 적용될 수 있도록 허용한다. 더욱이, 측정 과정은 측정 위치가 실질적인 무선 주파수 커버영역 요구를 만족시키도록 용이하게 재정의, 추가, 또는 삭제되는 적절한 방법으로 실행될 수 있다.
도 5 및 도 6에서 설명된 상기의 데이터 구조는 무선 네트워크에 대해 상당한 양의 정보를 포함하고, 예를 들면, 다양한 측정 위치에 각각 지정된 가중치 계수(weight factor)에서 명시되는 바와 같이 트래픽 가중치를 고려해 수학적인 동작이 각 안테나에 대한 안테나 방향에 대응하는 최소 평균 간섭(또는 최대 캐리어-대-간섭비)을 풀도록 허용하게 조직된다.
각 안테나에 대해 결과적인 안테나 복사 방향을 결정하는 철저한 비교 접근법은 도 7의 흐름도에 도시된다. 도 7은 도 2의 단계(S106)를 이루기 위한 한 과정을 나타낸다. 기본적으로, 철저한 비교 접근법은 측정 위치 그룹에 대해 광폭시스템 평균 간섭값을 연속적으로 결정하고 비교한다. 광폭시스템 평균 간섭값은 무선 네트워크에서 전체적인 측정 위치 그룹이나 선택된 측정 위치를 커버한다. 제안된 최소 평균 간섭값은 선택된 측정 위치에 걸친 최하의 광폭시스템 평균 간섭값(또는 그의 근사치)에 대한 제안을 나타낸다. 철저한 계산 접근법에 따라, 제안된 최소 간섭값은 최하의 광폭시스템 간섭 또는 수용가능한 레벨의 광폭시스템 간섭을 식별하도록 똑같은 선택 측정 위치를 커버하여 또 다른 광폭시스템 간섭값과 비교된다. 모든 또는 일부의 광폭시스템 평균 간섭값을 비교한 이후에, 최하의 광폭시스템 간섭값 또는 수용가능한 레벨의 광폭시스템 간섭에 대응하는 결과적인 복사 방향은 철저한 비교 접근법의 결과를 나타낸다.
바람직한 실시예에서, 무선 네트워크내의 안테나의 결과적인 복사 방향을 결정하기 위한 철저한 과정은 간섭 측정의 연속 평균을 비교하는 것을 포함한다. 간섭 측정의 각 평균은 안테나 복사 방향의 대응하는 후보 배치와 연관된다. 처리 시스템은 간섭 측정의 현재 평균과 이전의 최하 간섭 측정 평균을 비교하고, 둘 중 더 낮은 평균을 최하 광폭시스템 간섭에 대한 제안으로 식별한다. 처리 시스템은 최하 광폭시스템 간섭에 대한 제안에 대응하는 결과적인 안테나 방향을 선택한다. 상기의 비교 과정은 수용가능한 레벨의 광폭시스템 간섭이 구해질 때까지 간섭 측정의 또 다른 연속 평균으로 반복된다. 수용가능한 레벨의 광폭시스템 간섭은 최적화된 무선 네트워크와 유사한 임의의 무선 네트워크의 실질적인 관찰에서 경험적인 연구나 기대치를 근거로 한다. 정확한 최하의 간섭 측정치(또는 그의 근사치)가 요구되는 경우, 처리는 평균 광폭시스템 간섭 레벨이 모두 비교될 때까지 계속된다.
무선 네트워크의 무선 주파수 실행도를 증진시키기 위해, 측정 위치 x 및 연관된 위치 매트릭스의 선택된 값 또는 모든 값에 대해 평균 최소 간섭이 계산되거나 평가된다. 평균은 양호하게 가중화된 평균을 포함하지만, 다른 실시예에서는 그 평균이 변수 x(즉, 측정 위치)에 걸친 커버 영역의 함수가 된다. 각 측정 위치에는 평균을 대신하는 가중화된 평균을 계산하기 위해 대응하는 가중치 계수가 지정된다. 모든 측정 위치 x에 대응하는 모든 가중치 계수는 대략적으로 또는 정확하게 1과 같은 집합적인 가중치 계수를 갖는다. 예를 들어, 모든 위치에 동일한 가중치 계수가 지정되면, 각 측정 위치에 대한 가중치 계수는 1을 측정 위치의 수로 나눈 것과 같다. 더 큰 트래픽 운송 기능 때문에 한 영역이 우선권을 가지면, 우선 영역내의 측정 위치의 가중치 계수에는 상기의 동일 가중치 계수 접근법에 따라 수신하는 것 보다 더 높은 가중치 계수가 지정된다. 따라서, 평균 이하의 특정 가중치 계수는 모든 계수의 합이 1을 넘지 않으므로 우선 영역의 부산물로 만들어진다.
이제는 상기의 일반적인 원리가 수학적인 내용에서 도 7에 적용된다. 이론적으로, 광폭시스템 간섭 Q(e)의 최소치는 존재하는 경우 연속적인 정의역에서 찾아져야 한다. 그러나, 수학적인 원리의 실제 적용은 무선 주파수 최적화에 대한 진정한 해답이 실현가능한 이산적인 정의역에서 그 해답을 규정한다. 가능한 e 값의 총수가 이용가능한 처리 용량, 메모리 용량, 및 처리 시스템의 일반적인 기능에 대해 합당할 때, 강력한 비교 방법은 실현가능하여 정확한 해답을 구하는데 사용될 수 있다.
강력한 비교 과정은 Q(e)(즉, 고려되는 측정 위치에 걸친 광폭시스템 간섭)를 최소화하는 e(즉, 안테나 복사 방향의 배치)를 찾기 위해 도 7에서 설명된 알고리즘을 포함한다. 단계(S10)에서 시작되어, 처리 시스템은 e(0)∈ S의 초기값을 설정하고, 매개변수 k = 0, Qmin〉 0, 또한 emin= e(0)을 설정한다. 단계(S12)에서는 처리 시스템이 Q(e(k))를 계산하고, 여기서 k는 반복 회수를 나타내고 e ∈ [θli,θui] x [ψli,ψui]이다. k에 대한 괄호는 k가 단순히 첨자이고 e의 제 k 제곱이 아님을 의미한다. Q(e(k))를 계산하는 과정은 방법의 나머지 단계를 설명한 이후에 상세히 설명된다.
단계(S14)에서, 처리 시스템은 Q(e(k))가 제안된 최소 광폭시스템 평균 간섭을 나타내는 Qmin보다 작은가 여부를 결정한다. 평균 광폭시스템 간섭을 나타내는 Q(e(k))가 Qmin보다 작으면, 방법은 단계(S16)로 계속된다. 그렇지 않으면, 방법은 단계(S18)로 계속된다. 단계(S16)에서는 처리 시스템이 Qmin= Q(e(k)) 및 emin= e(k)를 설정한다. 모든 안테나의 결과적인 복사 방향은 양호하게 전체적인 측정 위치 그룹이나 선택된 측정 위치에서 최상의 캐리어-대-간섭비(또는 적어도 가장 적절하게 기대되는)와 연관된다. 예를 들어, 무선 네트워크가 10개 안테나를 포함하고 각 안테나가 5개의 가능한 안테나 복사 방향을 가지면, 무선 네트워크에 대한 결과적인 복사 방향은 100,000개의 가능한 해답을 갖는다.
비록 여기서 주어지는 실시예에서는 emin및 e(k)가 고정된 형상을 갖는 각 안테나 패턴을 칭하는 것으로 가정하지만, 가변 형상을 갖는 복사 패턴은 본 발명의 최적화 과정에 대한 추가 매개변수가 될 수 있다. 여기서 설명되는 똑같은 데이터 구조는 일반적으로, 비록 더 높은 복잡성을 갖긴 하지만, 가변 형상 및 가변 방향을 갖는 복사 패턴에 대한 무선 주파수 커버영역을 동시에 증진시키는데 적용될 수 있다.
단계(S18)에서, 처리 시스템은 k가 N과 같은가를 결정한다. k는 가능한 안테나 복사 방향내에서 다른 안테나 복사 방향을 카운트하는 카운터를 나타낸다. k가 N과 같으면, 처리 시스템은 모든 측정 위치 x에 대해 측정된 샘플이나 위치 측정 매트릭스를 이미 처리하였다. k가 N 보다 작으면, 방법은 단계(S20)로 계속된다. 단계(S20)에서, 처리 시스템은 변수 k로 나타내지는 반복 회로를 증가시키도록 k = k + 1을 설정한다. 단계(S20)로부터, 방법은 단계(S12)로 복귀한다. N 값으로 명시된 필요한 반복을 모두 완료한 이후에, 그 과정은 종료된다. 따라서, 그 과정이 종료되면, emin은 처리 시스템의 메모리나 레지스터에 저장되고 결과적인 안테나 복사 방향의 배치로서 그 해답을 나타낸다. 해답은 무선 네트워크에서 각 안테나에 대한 안테나 방향이나 방위 매개변수의 선택된 설정을 제공한다.
도 7의 철저한 비교 과정이 일반적으로 설명되었으므로, 단계(S12) 및 단계(S16)에서 각각 Q(e) 및 e를 계산하는 수학적 과정이 다음에 설명된다.
네트워크내의 임의의 위치에서 수신된 신호의 전력은 똑같은 주파수에서 또는 공통된 주파수 범위내에서 전송하는 모든 기지국으로부터의 각 신호 전력의 합과 같다. 간략하도록, 모두 n개의 기지국이 똑같은 주파수 대역에서 전송한다고 가정하지만, 본 발명의 방법은 더 복잡한 상황에도 적용될 수 있다. 또한, 모두 n개의 기지국이 CDMA 네트워크에서 전형적인 것과 똑같은 주파수 범위내에서 동작한다고 가정한다. 상기 가정은 다른 주파수 구성을 갖는 다른 무선 네트워크에 제안된 접근법을 적용할 수 있는 것을 제한하지 않는다. 상기 가정에 따라, 기지국 i에 대해 측정 위치 x에서 측정되는 캐리어-대-간섭비는 다음의 식과 같이 모델화된다:
여기서, N(x,e1,e2,...,en)은 x에서 배경 잡음을 칭한다. 방향 e1, e2, ..., en에 대한 배경 잡음의 의존도는 똑같은 주파수 대역, 주파수 대역내의 똑같은 채널, 또는 주파수 대역내의 똑같은 캐리어를 사용하는 다른 채널로부터의 간섭에 의해 발생된다. 비장착 시스템에서, 배경 잡음은 모든 기지국의 복사 방향에 명확하게 의존하지 않고, 배경 잡음은 기지국 안테나에 관련된 방향 성분을 무시한 이후에 비장착 시스템의 N(x)로 간략화될 수 있다.
Ci가 기지국 i의 커버 영역을 나타낼 때, 상기에 주어진 캐리어-대-간섭비는 x ∈ Ci인 경우에만 정의된다. 상기의 식이 i = 1, 2, ..., n을 유지하기 때문에, 다음의 관계를 정의할 필요가 있다:
상기 관계는 캐리어-대-간섭비의 정의가 유일하다는 것을 확인한다. 상기 관계는 핸드오프(hand-off) 관련 최적화 활동에 적용되지 않는다. 각 기지국의 전송 전력이 고정된다고 가정하면, 결과적인 안테나 방향을 적절하게 정하는데는 캐리어-대-간섭비의 값이 주로 고려된다. 각 안테나가 대응하는 복사 방향으로 향하고 테스트 운행이 다른 측정 위치를 포함할 수 있다고 생각할 때, 상술된 식에 따른 캐리어-대-간섭비의 계산은 매우 강력하게 계산된다. 따라서, 측정 위치에서 최대 캐리어-대-잡음비에 대해 상기 식을 푸는 대신에, 측정 위치에서 최소 간섭에 대해 다음의 식을 풀 수 있다:
이는 덧셈만을 포함하여 최적화 과정에서 기능 평가의 속도를 증진시킬 수 있고, 여기서 e =(e1, e2, ..., en)은 2n 차원의 벡터로 다음과 같이 표시된다:
각 측정 위치 x는 유일하게 세트 Ci에 속하므로, 네트워크의 질은 모든 측정 위치의 Q(x,e)에 의해 측정될 수 있다. 모든 측정 위치 x에 대해 캐리어-대-간섭비를 최대화하도록 시도할 때, 측정 위치 사이에서는 명확한 충돌이 발생된다. 따라서, 한 셀내에서 측정 위치에 대한 최대 반송파-대-간섭비(또는 그의 근사치)는 다른 셀에서 또 다른 측정 위치에 대한 캐리어-대-간섭비를 희생하여 이루어질 수 있다.
e를 결정하는 것이 조정 방법의 목적이기 때문에, 변수 x(즉, 측정 위치)에 걸친 평균은 다양한 측정 위치에서 이루어지는 커버 영역과 그에 대응하는 셀 사이의 차이를 허용한다. 이를 목적으로, C = ∪n i=1Ci에서 μ ∈ [0,1]을 측정하고 다음의 식에 따라 스칼라양을 정의하도록 제시된다:
여기서, μ는 연속적일 필요가 없다. 이산적인 경우 상기 식을 근거로 실제 실시예에 따라, 상기 적분은 각 위치 측정이 대응하는 가중치 계수를 갖는 가중화된 합으로 표시될 수 있다. 가중화된 합의 식은 다음과 같이 표시될 수 있다:
여기서, xj는 이산적인 위치를 칭하고,
μ 측정의 응용은 다른 셀을 희생시켜 일부 셀을 과대평가하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 셀 Ci에서의 테스트 운행 루트가 매우 짧으면, 이 셀의 캐리어-대-간섭비, 또는 평균 캐리어-대-간섭비도 다른 셀과 비교해 불리하게 억제될 수 있다. 그러므로, 똑같지 않은 Ci의 크기로 인한 바이어스를 방지하기 위해서는 다음과 같이 μ를 선택하는 것이 합리적이다:
여기서, Ci의 절대값은 셀 i에서 테스트 운행 경로의 길이를 칭하고, i = 1, 2, 3, ..., n이다. 그에 대응하여, 이산적인 경우의 가중치는 다음과 같다:
여기서, d(xi,xi-1)은 위치 xi-1에서 xi까지 이동체가 이동한 실제 거리를 칭하고 x0은 시작점이다.
예를 들면, n개의 가능한 기지국 식별자에서, 각 안테나가 q개의 가능한 방향을 갖고 모든 간섭값이 정확한 해답을 위해 고려되면, 도 7의 철저한 비교 과정에 따른 계산은 최소 간섭값에 이르러 대응하는 emin이 결정되기 이전에 총 m x qn이 되는 N = qn함수 평가를 각 측정 위치에 대해 요구하게 된다. 그래서, 처리 시스템의 처리 기능에 대해 N이 너무 크면, 도 7의 철저한 비교 과정 대신에 도 8과 연관되어 설명되는 다른 시뮬레이트 어닐링 접근법(simulated annealing approach)이 사용될 수 있다. N이 너무 큰가 여부는 그 방법을 실시하는데 사용되는 단일 또는 다수의 프로세서 컴퓨터의 요구 처리 시간 및 처리 용량을 참고로 표준적인 산업 실시 및 기술 협약에 따라 결정된다.
도 8은 도 2의 단계(S106)를 이루기 위한 시뮬레이트 어닐링 처리를 도시한다. 도 8은 도 7과 다른 방법의 과정이다. 시뮬레이트 어닐링 접근법은 도 8의 흐름도에 도시된다. 시뮬레이트 어닐링 접근법은 통계적으로 도 7의 철저한 비교 접근법과 비교해 처리 용량, 처리 시간, 또는 둘 모두를 줄이도록 위치 측정 매트릭스를 표본화한다.
시뮬레이트 어닐링 접근법에 따라, 최하의 평균 광폭시스템 간섭 및 각 안테나 위치에 대해 대응하는 안테나 복사 방향은 처리 용량, 처리 시간, 또는 둘 모두를 줄이기 위해 평가된다. 시뮬레이트 어닐링 과정은 모든 측정 위치 또는 선택된 측정 위치에 걸쳐 평균 최하 광폭시스템 간섭(또는 그의 근사치)에 대한 제안을 선택하도록 난수(랜덤수, random number)를 발생하는 것을 포함한다. 선택된 후보가 평균 최하 광폭시스템 간섭의 다음 평가치로 수용되는가 여부를 결정하는 확률이 평가된다.
다음의 수학적 표현은 시뮬레이트 어닐링 과정을 더 이해하는데 관련된다. 시뮬레이트 어닐링 접근법은 구성 특성, 재배열 특성, 목적 함수, 및 어닐링 스케쥴을 정의한다. 구성 특성은 i = 1, 2, ..., n으로 번호가 정해진 기지국을 포함한다. 재배열 특성은 양호하게(θ, ψ)로 나타내지는 새로운 쌍의 난수를 발생하는데 사용되는 2개의 난수를 포함한다. 목적 함수는 E := Q(e)로 정의되고 최소화 문제시 지시된다. 어닐링 스케쥴은 다양한 의사-에너지(pseudo-energy) 레벨을 나타내는 상태를 정의한다. 새로운 의사-에너지 레벨에 대응하는 상태는 다음의 식으로 표시되는 확률로 오래된 것을 대치하도록 취해진다:
p = exp[-(EnEo)/ck]
여기서, ck는 결정되는 반복 또는 제어 매개변수이고, En은 현재의 의사-에너지 상태이고, Eo은 원래 또는 이전의 의사-에너지 상태이다. 변수 ck는 초기에 본 발명의 조정 방법이 행해진 무선 시스템의 특정한 구성을 근거로 하는 값을 갖는다. En〈 Eo인 경우, 확률 p는 1로 지정된다. 어닐링 스케쥴은 때로 에너지 레벨 상태의 이전 하향 스텝에 반작용하는 상향 스텝을 취하면서, 통상적으로 에너지 레벨 상태에서 하향 스텝을 취한다.
함수 a(xk,yk+1,ck)는 p = exp[-(EnEo)/ck]의 어닐링 스케쥴 이후에 모델화된다. 상기의 상향 스텝은 함수 a(xk,yk+1,ck)에 대한 절대 평가 최소치로 국부적인 최소치를 잘못 선택하는 것을 방지하도록 실행된다. 함수 a(xk,yk+1,ck)는 안테나 복사 방향의 다른 후보 배치와 연관된 광폭시스템 간섭의 비교를 촉진함으로서 결과적인 안테나 복사 방향의 배치를 찾는데 공헌한다.
함수 a(xk,yk+1,ck)는 안테나 시스템(20)의 복사 방향 상태의 현재 배치에 대해 복사 방향 상태의 이전 배치를 대치하도록 양끝을 포함하여 0과 1 사이의 확률값을 제공하므로, 결국 반복적인 실행 이후에 복사 방향 상태의 최적 배치를 구하게 된다. 복사 방향 상태의 선택된 배치는 목적 무선 서비스 제공자에 대한 최하의 광폭시스템 캐리어-대-간섭 또는 합리적으로 수용가능한 최하의 광폭시스템 캐리어-대-간섭에 대응한다.
평가된 최하의 광폭시스템 간섭 레벨을 계산하는 실제 처리는 확률적으로 수렴하는 반복이다. 중요한 부분은 ck에 대해 결정적이거나 적응적인 스케쥴을 정의하는 것이고, 여기서 k는 반복 스텝을 칭하여 카운터로 나타내질 수 있다. xk가 반복 k에서 현재점을 나타내고 대응하는 에너지가 En= E(xk)라 하면, xk가 e(k)로 표시되는, 안테나 방향 상태의 후보 배치에 대응하는 랜덤하게 선택된 복사 방향 상태의 배치를 나타내도록 xk= e(k)이다.
도 8을 참고로, 단계(S24)에서 시작하여 양호하게 균일 분포인 확률 분포 D(xk)에 따라 새로운 점 yk+1이 발생된다. 다음 단계(S26)에서는 [0,1]에 걸쳐 균일한 난수 P가 발생된다. 단계(S26)으로부터의 난수 P를 사용해, 단계(S28)에서는 프로세서가 xk+1이 업데이트되었나 여부를 결정하도록 다음 표시를 실행한다:
a(xk,yk+1,ck)=min{1,exp[-(E(yk+1)-E(xk))/ck]}인 경우, p≤a(xk,yk+1,ck)인가?
상기의 식에서, yk+1은 안테나 복사 방향의 배치에 대해 새롭게 제안된 값을 나타내는 반면, xk는 안테나 복사 방향의 배치의 이전값을 나타낸다. 단계(S28)의 결과가 참(true)이면, 단계(S30)에서는 xk+1이 yk+1과 같도록 설정된다. 상기 식은 새로운 광폭시스템 간섭(Q)이 한 그룹의 측정 위치 x에 대해 이전 광폭시스템 간섭(Q) 보다 작으면 새로운 광폭시스템 간섭이 받아들여진다는 원리와 일치한다. 따라서, 광폭시스템 간섭(Q)은 통상적으로 항상 그렇지는 않지만 새로운 값으로 yk+1의 수용에 의해 감소된다.
단계(S28)에서의 실행 결과가 거짓(false)이면, 단계(S32)에서 xk+1= xk가 설정된다. 따라서, 상기의 식은 Q가 yk+1의 수용에 의해 증가되고 확률이 yk+1의 수용을 나타내지 않으면, 이전값 xk가 보존된다는 원리와 일치한다. 확률은 광폭시스템 간섭의 전반적인 최소치를 구하는 것 보다는 단계(S28)의 실행이 거짓이 되어 Q가 광폭시스템 간섭의 국부적인 최소치로 고정되는 것을 방지할 때, yk+1의 수용을 나타낸다. 단계(S30) 또는 단계(S32)에 이어지는 단계(S34)에서, ck+1은 u(x0,x1,...,xk,yk+1)와 똑같이 설정되고, 여기서 u(x0,x1,...,xk,yk+1)는 설명을 위해 다음의 식으로 표시된다:
상기의 식에서, 우변에 있는 xk+1은 yk+1로 이해된다. 단계(S36)에서, 프로세서는 중단 기준이 이행되었나 여부를 결정한다. 예를 들면, 중단 기준은 다른 무선 네트워크로 본 발명의 안테나 조정 과정을 이전에 적어도 한번 실행한 것으로부터의 실험적 증거를 근거로 광폭시스템 간섭(Q)이 수용가능한 레벨인가를 결정할 수 있다. 일단 광폭시스템 간섭이 수용가능한 레벨을 이루면, 안테나 조정 과정은 광폭시스템 간섭의 절대 평가 최소치가 구해지지 않더라도 중단될 수 있다. 따라서, 처리 시스템에 대한 부담이 줄어들고, 안테나 조정 과정은 시뮬레이트 어닐링 접근법에 따라 기술자 목적을 만족시키는 실제 해답법에서 중단함으로서 촉진될 수 있다. 상기 개념은 광폭시스템 캐리어-대-간섭의 최대화 뿐만 아니라 광폭시스템 간섭의 최소화에도 동일하게 적용될 수 있다. 중단 기준이 이행되면, 과정은 단계(S38)에서 종료된다. 중단 기준이 이행되지 않으면, 과정은 계속하여 단계(S24)에서 다시 시작한다.
요컨대, 시뮬레이트 어닐링 접근법은 절대 광폭시스템 간섭 또는 절대 최대 캐리어-대-간섭비와 데이터 처리 효율성 사이의 절충을 나타낸다. 광폭시스템 간섭에 대응하는 실제적인 결과는 최하의 광폭시스템 간섭을 만드는 확률로 지정될 수 있다. 예를 들면, 시뮬레이트 어닐링 접근법의 실제적인 결과는 그 결과가 절대 최소 광폭시스템 간섭을 반영하는 70 내지 90 퍼센트 신뢰도 범위내의 평가 신뢰 확률로 보충될 수 있다. 시뮬레이트 어닐링 접근법은 ck가 k+1의 자연 대수값에 반비례하여 해답의 수렴치를 구하는 경우 가장 적용가능하다.
본 발명에 따라, 상기 방법은 과학적인 방법에 사운드 원리 기본을 포함하고 다중차원의 매트릭스에 엄청난 양의 데이터를 조직화함으로서 용이하게 반복가능한 측정 결과를 만든다. 유리하게, 다중차원 매트릭스는 최소 평균 간섭 및 대응하는 안테나 방향에 대해 풀도록 도 7의 철저한 접근법, 도 8의 시뮬레이트 어닐링 접근법, 또는 이들의 수정을 실시하는 소프트웨어 지시의 모듈 특성에 공헌을 한다. 또한, 데이터 구조를 차례로 조직화하는 것은 철저한 접근법이나 시뮬레이트 어닐링 접근법 이외의 수학적인 접근법에 의한 처리에 적합하다. 위치 측정 매트릭스와 같은 데이터 구조는 본 발명의 범위내에 드는 다른 수학적 알고리즘의 많은 분류에 용이하게 적용될 수 있다.
도 9는 도 1에 대한 다른 방법의 무선 네트워크 구성을 도시한다. 도 1 및 도 9에서 똑같은 참고 번호는 똑같은 소자를 나타낸다. 도 9의 무선 네트워크는 이동 스위칭 센터(11) 및 기지국 제어기(22)를 제외하면 도 1의 무선 네트워크와 똑같다. 특히, 도 9의 이동 스위칭 센터(11)는 스케쥴러(12) 및 중앙 안테나 제어기(14)를 포함하지 않는 적절한 이동 스위칭 센터를 구비한다. 대신에, 각 기지국 제어기(22)는 로컬 스케쥴러(local scheduler)(24) 및 로컬 안테나 제어기(26)를 포함한다. 따라서, 도 9에서는 유리하게 대부분의 프로그래밍 변화가 이동 스위칭 센터(11) 반대편의 기지국(18) 또는 기지국 제어기(22)에서 실행된다. 종래 기술에 숙련된 자는 기지국(18) 및 기지국 제어기(22)와 연관된 소프트웨어가 때로 이동 스위칭 센터(11)의 소프트웨어 보다 덜 복잡하고 수정하기 더 쉽다는 것을 이해하게 된다.
로컬 안테나 제어기(26) 및 로컬 스케쥴러(24)는 각각 분리되어 대응하는 안테나 시스템(20)을 제어하지만, 이동 스위칭 센터(11)를 통해 통신함으로서 서로 협력한다. 그러나, 로컬 스케쥴러(24)와 이동 스위칭 센터(11) 사이의 통신은 이동 스위칭 센터(11)와 기지국 제어기(22) 사이의 신호 트래픽을 줄이도록 로컬 스케쥴러(24)를 활성화시키고 로컬 스케쥴러(24)를 off 시키는 것에 제한된다.
로컬 스케쥴러(24)와 이동 스위칭 센터(11) 사이의 통신은 각 로컬 안테나 제어기(26)가 서로 한정된 시간 오프셋으로 복사 패턴 방향 변화를 발생하도록 다른 로컬 안테나 제어기(26)와 동기화되는 한, 실시간으로 이루어질 필요가 없다. 바람직한 실시예에서, 각 로컬 안테나 제어기(26)는 각 기지국에서 로컬 글로벌 위치결정 시스템(global positioning system, GPS) 클럭에 의해 동기화된다. 다른 실시예에서는 기지국 제어기(16)나 이동 스위칭 센터(10)에 위치하는 네트워크 클럭(예를 들면, 루비듐(rubidium) 기초의 고안정성 발진기)이 로컬 안테나 제어기(26)의 동기화를 위한 네트워크 클럭을 제공한다.
각 로컬 안테나 제어기(26)는 전체적인 무선 시스템 실행도를 적절하게 판단하도록 각 안테나의 복사 방향 변화를 통합시키는 스케쥴을 근거로 다른 로컬 안테나 제어기(26)와 협력한다. 로컬 안테나 제어기(26)는 중앙 안테나 제어기(14)와 똑같은 기능과 결과를 실행하도록 협력한다. 유사하게, 도 9의 로컬 스케쥴러(24)는 도 1의 중앙 스케쥴러(12)와 똑같은 기능과 결과를 실행하도록 협력한다.
각 안테나 시스템(11)의 시계형 심볼은 측정 과정 동안 대응하는 안테나 시스템(20) 및 기지국(18)으로부터의 전자기 전송을 위해 유일한 다른 시간 슬롯을 나타낸다. 각 기지국(18) 및 대응하는 안테나 시스템(20)은 양호하게 측정 위치에서 주사 주기(82)당 하나의 시간 슬롯에 지정된다. 각 시간 슬롯은 안테나 시스템(20)의 한 측정 싸이클에 대응한다. 시간 슬롯은 시계형 심볼로 나타내지는 바와 같이 서로 오프셋되어 동기화된다. 따라서, 각 시간 슬롯은 앞서 정의된 바와 같이 제 1 제한 및 제 2 제한내에서 대응하는 안테나 시스템(20)의 각 복사 방향 상태를 변화시키는 것을 허용하기에 충분하다. 무선 시스템에서 지정된 각 기지국(18) 및 안테나 시스템(20)은 양호하게 시간분할 멀티플렉스 방식으로 유일한 시간 슬롯에 의해 명시된 바와 같이 다른 모든 기지국(18) 및 대응하는 안테나 시스템(20)이 차례를 대기하는 아이들(idle) 상태에 남아있는 동안 그의 시간 슬롯에 전송한다.
도 9의 구성은 잠재적인 결과의 안테나 복사 방향과 연관된 캐리어-대-간섭비를 테스트하는데 적합하다. 기지국(18)은 각 기지국(18) 및 그와 연관된 안테나 시스템(20)이 측정 위치에서 측정하는 동안 테스트 수신기(21)에 의해 식별될 수 있도록 안테나 시스템(20)을 통한 전송을 위해 식별자 코드를 발생한다. 테스트 수신기(21)는 일단 모든 측정이 완료되어 측정 과정을 중단하고 정상적인 동작이나 또 다른 동작 모드를 재개하면, 기지국(18)을 통해 이동 스위칭 센터(11)에 알린다.
본 명세서는 본 발명의 시스템 및 방법에 대한 다양한 실시예를 설명한다. 청구 범위는 명세서에서 설명된 실시예의 다양한 수정 및 그와 동일한 배열을 포함하도록 의도된다. 그러므로, 다음의 청구항은 여기서 설명된 본 발명의 의도 및 범위와 일치하는 수정, 동일 구조, 및 특성을 포함하도록 합리적으로 가장 광범위한 해석을 허용하여야 한다.
본 발명에 따른 상기 방법의 시스템 특성 및 그와 연관된 데이터 구조는 종래의 시행착오 접근법에 따라 필드 측정을 취하는 회귀적이거나 반복적인 특성을 제거함으로서 무선 주파수 최적화의 효율을 증가시키며, 또한, 본 발명에 따른 안테나 복사를 조정하는 시스템 및 시스템적 방법은 위상 어레이 안테나의 복사 패턴 방향 변화에 탄력성을 증진시키는데 적절히 사용될 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (34)

  1. 무선 네트워크 또는 그의 세그먼트(segment)에서 안테나 복사(radiation)를 조정하는 방법에 있어서,
    안테나 복사 방향의 범위에 걸쳐 복수의 안테나의 안테나 복사 방향을 변화시키는 단계;
    복수의 측정 위치에서 상기 변화된 안테나 복사 방향에 관한 신호 매개변수를 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 신호 매개변수를 근거로 무선 네트워크 또는 그의 세그먼트에서 각각의 상기 안테나에 대한 범위내의 결과적인 안테나 복사 방향을 결정하는 단계를 포함하는 안테나 복사를 조정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 결과적인 안테나 복사 방향은 대응하는 안테나로부터의 방위 각도와 대응하는 안테나로부터의 하향기울기(down-tilt) 각도를 나타내는 2차원 벡터로 정의되는 안테나 복사를 조정하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 결과적인 안테나 복사 방향에 대한 후보 안테나 복사 방향은 복사의 메인 로브(main lobe)의 피크 이득을 나타내는 중앙 벡터, 복사 방향 상태의 제 1 제한을 나타내는 제 1 제한 벡터, 및 복사 방향 상태의 제 2 제한을 나타내는 제 2 제한 벡터를 포함하도록 정의되는 안테나 복사를 조정하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정하는 단계는 상기 측정 위치에서 상기 신호 매개변수로서 신호 강도를 측정하는 단계를 포함하는 안테나 복사를 조정하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는 상기 측정 위치 그룹에 걸쳐 간섭 신호 강도의 광폭시스템 최소 평균을 결정하고 상기 그룹에 대한 상기 광폭시스템 최소 평균과 연관된 결과적인 안테나 복사 방향의 배치(constellation)를 식별하는 단계를 포함하는 안테나 복사를 조정하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는 상기 측정 위치 그룹에 걸쳐 간섭 신호 강도 플러스(plus) 배경 잡음의 광폭데이터 최소 평균을 결정하고 상기 그룹에 대한 광폭시스템 최소 평균과 연관된 결과적인 안테나 복사 방향의 배치를 식별하는 단계를 포함하는 안테나 복사를 조정하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는 상기 측정 위치 그룹에 걸쳐 광폭시스템 최대 신호-대-잡음비 평균을 결정하고 상기 그룹에 대한 광폭시스템 최대치와 연관된 결과적인 안테나 복사 방향의 배치를 식별하는 단계를 포함하는 안테나 복사를 조정하는 방법.
  8. 무선 네트워크 또는 그의 세그먼트에서 안테나 복사를 조정하는 방법에 있어서,
    스케쥴(schedule)에 따라 안테나 복사 방향의 범위에 걸쳐 복수의 안테나의 안테나 복사 방향을 변화시키는 단계;
    복수의 측정 위치에서 상기 변화된 안테나 복사 방향에 관한 신호 강도를 측정하는 단계;
    상기 측정된 신호 강도를 각각의 측정 위치에 대응하는 위치 측정 데이터 구조로 조직화하는 단계; 및
    상기 무선 네트워크에서 무선 주파수(radio frequency) 간섭을 줄이거나 최소화하도록 상기 위치 측정 데이터 구조의 데이터를 근거로 무선 네트워크 또는 그의 세그먼트에서 안테나에 대한 범위내의 결과적인 안테나 복사 방향을 결정하는 단계를 포함하는 안테나 복사를 조정하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 측정된 신호 강도로부터 간섭의 평균을 유도하고 간섭의 각 평균을 상기 결과적인 안테나 복사 방향에 대한 후보와 연관시키는 단계를 더 포함하는 안테나 복사를 조정하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는 현재 결정된 간섭 측정의 평균과 앞서 결정된 간섭 측정의 최하 평균 중 더 낮은 것과 연관된 후보를 식별하도록 상기 결과적인 안테나 복사 방향에 대해 대응하는 후보와 연관된 간섭 측정의 연속적인 평균을 비교하는 단계를 더 포함하는 안테나 복사를 조정하는 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 현재 결정된 간섭 측정의 평균과 상기 앞서 결정된 간섭 측정의 최하 평균 중 더 낮은 것에 대응하는 후보로 상기 결과적인 안테나 방향을 선택하는 단계를 더 포함하는 안테나 복사를 조정하는 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 유도하는 단계는 간섭의 평균을 대치 및 교체하도록 가중화된 평균을 계산하기 위한 대응하는 가중치 계수(weight factor)를 각 측정 위치에 지정하는 단계를 더 포함하고, 총 측정 위치는 1에 정확하게 또는 근사적으로 동일한 집합적 가중치 계수를 갖는 안테나 복사를 조정하는 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는
    상기 측정 위치에 걸쳐 평균 최하 광폭시스템 간섭과 연관된 상기 결과적인 복사 패턴 방향에 대한 후보를 선택하도록 난수(random number)를 발생하는 단계;
    상기 선택된 후보가 실제로 평균 최하 광폭시스템 간섭을 제공할 확률을 평가하는 단계; 및
    상기 평가된 확률이 요구 신뢰 기준을 만족하면, 상기 평균 최하 광폭시스템 간섭을 제공하는 선택된 후보를 상기 결과적인 복사 패턴 방향으로 추정하는 단계를 더 포함하는 안테나 복사를 조정하는 방법.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는 상기 측정 위치에 걸쳐 최하의 평균 광폭시스템 간섭과 연관된 결과적인 안테나 복사 방향의 배치를 결정하도록 집약적인 과정에 따라 다음의 식:
    Q(e(k)) 〈 Qmin
    을 적용하고, 여기서 k는 반복 회수이고, e ∈ [θLi,θUi] x [ψLi,ψUi]이고, Qmin은 최하의 평균 광폭시스템 간섭을 나타내고, Q(e(k))는 e(k)라 표시되는 안테나 복사 방향의 후보 배치에 대응하는 제안된 최소의 평균 광폭시스템 간섭을 나타내는 안테나 복사를 조정하는 방법.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는 상기 측정 위치에 걸쳐 최하의 평균 광폭시스템 간섭과 연관된 상기 결과적인 안테나 복사 방향의 배치를 결정하도록 시뮬레이트 어닐링(simulated-annealing) 과정에 따라 다음의 식을 적용하고,
    여기서, a(xk,yk+1,ck)는 xk+1= yk+1또는 xk+1= xk를 설정하는가 여부를 결정하도록 0과 1 사이의 확률값을 제공하는 함수이고, E(yk+1)은 현재 의사-에너지(pseudo-energy) 상태를 나타내고, E(xk)는 이전 의사-에너지 상태를 나타내고, xk는 안테나 방향의 후보 배치의 이전값을 나타내고, yk+1은 안테나 방향의 후보 배치의 새롭게 제안된 값을 나타내고, ck는 반복 제어 매개변수이고, k는 반복 스텝을 나타내고, xk= e(k)로서, e(k)는 반복 스텝 k에 대응하는 안테나 복사 방향 상태의 후보 배치를 나타내는 안테나 복사를 조정하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    다음 반복 동안에 다음의 식에 따라 ck를 ck+1로 업데이트하는 단계를 더 포함하고,
    여기서, 우변에 있는 xk+1은 yk+1로 이해되는 안테나 복사를 조정하는 방법.
  17. 제 8 항에 있어서,
    상기 조직화하는 단계는 다음의 수학 표현에 따른 매트릭스를 구비하는 위치 데이터 구조를 포함하고,
    여기서, S는 측정된 신호 강도를 전력으로 나타내고, S의 첨자 a는 제 n 기지국 식별자까지의 기지국 식별자를 나타내고, x는 측정 위치를 나타내고, e는 e의 첨자로 n개의 가능한 안테나 식별자와 e의 첨자로 q개의 가능한 안테나 복사 방향 중에서 안테나 복사 방향을 나타내는 안테나 복사를 조정하는 방법.
  18. 제 8 항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는 다음의 수학 표현에 따른 배경 잡음을 포함하고,
    여기서, N은 측정된 잡음 전력을 나타내고, N의 첨자는 제 n 기지국까지의 기지국 식별자를 나타내고, x는 측정 위치를 나타내고, e는 e의 첨자로 n개의 가능한 안테나와 e의 첨자로 q개의 가능한 안테나 복사 방향 중에서 안테나 복사 방향을 나타내는 안테나 복사를 조정하는 방법.
  19. 제 8 항에 있어서,
    상기 변화시키는 단계는 각 측정 위치와 일치하는 테스트 수신기의 고정 또는 이동 기간에 알맞는 방식으로 복사 상태의 범위에 걸쳐 안테나 복사 방향을 바꾸는 안테나 복사를 조정하는 방법.
  20. 제 8 항에 있어서,
    상기 변화시키는 단계는 상기 무선 네트워크내의 안테나를 안테나 측정 순서로 조직화하기 위한 제 1 리스트와 각 안테나에 대해 복사 방향 측정 순서를 조직화하기 위한 제 2 리스트로 스케쥴을 이루는 안테나 복사를 조정하는 방법.
  21. 무선 네트워크에서 안테나 복사를 조정하는 시스템에 있어서,
    대응하는 안테나 시스템과 연관된 복수의 기지국;
    각 안테나 시스템과 연관된 안테나 복사 방향이 안테나 복사 방향의 범위에 걸쳐 순환하도록 상기 안테나 시스템의 안테나 복사 방향을 제어하는 복수의 로컬(local) 안테나 제어기; 및
    상기 로컬 안테나 제어기 중 대응하는 것과 통신하고, 한 안테나 시스템 및 그와 연관된 기지국으로부터 하나의 안테나 복사 패턴만이 측정 과정 동안 임의의 시간에 발생되도록 하는 시간-분할 멀티플렉스 방식으로 상기 안테나 시스템 중 다른 것의 안테나 복사 패턴을 조화시키는 복수의 로컬 스케쥴러(local scheduler)를 구비하는 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 선택된 측정 위치에서 대응하는 안테나 시스템으로부터 신호 강도를 측정하는 테스트 수신기를 더 구비하는 시스템.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 측정된 신호 강도를 각각의 선택된 측정 위치에 대응하는 위치 측정 매트릭스로 조직화하고, 상기 위치 측정 매트릭스를 근거로 무선 네트워크 또는 그의 세그먼트에서 각 안테나에 대한 범위내의 결과적인 안테나 복사 방향을 결정하는 데이터 처리 시스템을 더 구비하는 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 결과적인 안테나 복사 방향은 대응하는 안테나 시스템으로부터의 방위 각도와 대응하는 안테나 시스템으로부터의 하향기울기 각도를 나타내는 2차원 벡터로 정의되는 시스템.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 결과적인 안테나 복사 방향에 대한 후보는 복사의 메인 로브의 피크 이득을 나타내는 중앙 벡터, 복사 방향 상태의 제 1 제한을 나타내는 제 1 제한 벡터, 및 복사 방향 상태의 제 2 제한을 나타내는 제 2 제한 벡터를 포함하도록 정의되는 시스템.
  26. 제 21 항에 있어서,
    상기 로컬 스케쥴러는 각 안테나 시스템 및 그와 연관된 기지국이 각 측정 위치와 연관된 주사 주기당, 하나 이상의 복사 패턴 방향 상태를 전송하기 위해, 지정된 시간 슬롯(time slot)을 갖도록 상기 안테나 시스템 중 다른 것의 안테나 복사 패턴을 조화시키는 시스템.
  27. 제 21 항에 있어서,
    상기 각각의 기지국은 활성적으로 복사하는 일부 안테나 시스템 및 그와 연관된 복사 방향의 식별을 위한 유일한 기지국 식별자 코드를 전송하도록 적응되는 시스템.
  28. 무선 네트워크에서 안테나 복사를 조정하는 시스템에 있어서,
    대응하는 안테나 시스템과 연관된 복수의 기지국;
    각 안테나 시스템과 연관된 안테나 복사 방향이 안테나 복사 방향의 범위에 걸쳐 순환되도록 상기 안테나 시스템의 안테나 복사 방향을 제어하는 중앙 안테나 제어기; 및
    상기 중앙 안테나 제어기와 통신하고, 한 안테나 시스템 및 그와 연관된 기지국으로부터 하나의 안테나 복사 패턴만이 측정 과정 동안 임의의 시간에 발생되도록 하는 시간-분할 멀티플렉스 방식으로 상기 안테나 시스템 중 다른 것의 안테나 복사 패턴을 조화시키는 중앙 스케쥴러를 구비하는 시스템.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 범위에 걸쳐 선택된 측정 위치에서 상기 대응하는 안테나 시스템으로부터 신호 강도를 측정하는 테스트 수신기를 더 구비하는 시스템.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 측정된 신호 강도를 각각의 선택된 측정 위치에 대응하는 위치 측정 매트릭스로 조직화하고, 상기 위치 측정 매트릭스를 근거로 무선 네트워크 또는 그의 세그먼트에서 각각의 상기 안테나에 대한 범위내의 결과적인 안테나 복사 방향을 결정하는 데이터 처리 시스템을 더 구비하는 시스템.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 결과적인 안테나 복사 방향은 대응하는 안테나 시스템으로부터의 방위 각도와 대응하는 안테나 시스템으로부터의 하향기울기 각도를 나타내는 2차원 벡터로 정의되는 시스템.
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 결과적인 안테나 복사 방향에 대한 후보는 복사의 메인 로브의 피크 이득을 나타내는 중앙 벡터, 복사 방향 상태의 제 1 제한을 나타내는 제 1 제한 벡터, 및 복사 방향 상태의 제 2 제한을 나타내는 제 2 제한 벡터를 포함하도록 정의되는 시스템.
  33. 제 28 항에 있어서,
    상기 중앙 스케쥴러는 각 안테나 시스템 및 그와 연관된 기지국이 테스트 수신기의 각 측정 위치와 연관된 주사 주기당, 하나 이상의 복사 패턴 방향 상태를 전송하기 위해, 지정된 시간 슬롯을 갖도록 상기 안테나 시스템 중 다른 것의 안테나 복사 패턴을 조화시키는 시스템.
  34. 제 28 항에 있어서,
    상기 각각의 기지국은 활성적으로 복사하는 일부 안테나 시스템 및 그와 연관된 복사 방향의 식별을 위한 유일한 기지국 식별자 코드를 전송하도록 적응되는 시스템.
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