マルチセル通信ネットワーク内で無線ネットワーク性能を改善する方法
無線リソース管理（ＲＲＭ）モジュール（６２０）は、無線通信ネットワークに関連するネットワークトポロジ情報を取り込むために設けられる。この情報は、ネットワークノード内に併設されたスマートアンテナ（ＳＡ）モジュール（６１０）に送られる。ＳＡモジュールは、ネットワーク内で送信されるビームの適切な方向、幅、および出力（パワー）を決定する。ＳＡモジュールは、それに従ってビームの方向、幅、および／または出力を調整する。無線通信ネットワーク内で通信する多目的ネットワークノードは、基地局モードで動作する。このノードは、ネットワーク内の変化を検出した場合に、その変化が動作モードの変化をトリガしなければならない変化かどうかを判断する。そのような変化が所望のものである場合には、このノードは、基地局モードと無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）モード間で切り替えを行う。このノードは、別の、モードをトリガするイベントが発生するまで、ＷＴＲＵモードで動作し続ける。代替実施形態では、多目的ノードは、基地局モードとＷＴＲＵモードとで同時に動作する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信ネットワークに関する。より具体的には、本発明は、干渉を減らして、無線通信ネットワークの全般的なネットワーク性能を改善する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信ネットワークの数が激増し続けるので、信号干渉が、健全なシステム性能を維持するための最大の邪魔者に何よりもなりつつある。信号干渉は、ネットワークノードに、所望のソースと不要なソースとの両方のさまざまな異なるソースからの信号が殺到する時に発生する。信号干渉を引き起こすのは、所望の信号と不要な信号の二元的な存在である。不要な信号の存在が増加する時に、所望の信号の受信に干渉が影響するのを防止するネットワークノードの能力が減少する。
【０００３】
現在の技術は、アグレッシブル（活動的）な状況で信号干渉を減らすために存在するのであるけれども、今日の配備およびその結果の干渉課題を十分に予測し得ている技術はない。たとえば、繁華街での配備では、ノード集中、限定された地理的領域、切り詰めたセルサイズ、および増大したユーザ数などのネットワークの内部の要因のすべてが、信号干渉を助長する。
【０００４】
出発点として、純粋に例として、図１に、干渉を最小にするために理想的に位置を与えられた単純なネットワーク１００の配備を示す。ネットワークノード１０２および１０４は、ポイントツーポイント（ＰｔＰ）構成で、それぞれノード１０８および１１０に論理的にリンクされる。この図のネットワークノード１０２、１０４、１０８、および１１０は、アクセスポイント、基地局、移動局、またはこれらの任意の組合せを表すことができる。各ネットワーク１００ノードの送信範囲またはサービスエリア（coverage area）は、円１２０から１２６によって特定される。図１に示されているように、各ネットワーク１００ノードのサービスエリアは、その所望のピア(peer)だけを包囲する。その結果、各ネットワーク１００ノードは、信号干渉をほとんどまたは全く伴わずに、その所望のピアから信号を受信し、その所望のピアに信号を送信するだけである。理想的ではあるが、ネットワーク１００は、無線通信ネットワークの現実的な配備ではない。
【０００５】
図２に、ネットワーク２００がより多くのネットワークノードの体現を除いては、図１に示されたネットワーク１００に類似するネットワーク２００を示す。図２に示されているように、ノード２０２および２０４は、図１に示されたノード対と同様に配置されている。すなわち、ノード対２０２および２０４は、ＰｔＰ構成であり、各ノードのサービスエリアは、その所望のＰｔＰピアだけを包囲する。具体的に言うと、ノード２０２は、そのピアノード（相手側ノード）２０４からの信号だけを受信し、ノード２０４は、そのピアノード２０２からの信号だけを受信する。対照的に、ノード２１０は、そのピアノード２１２からの信号だけではなく、ノード２１４からも受信するように位置付けられている。同様に、ノード２１４は、そのＰｔＰピアノード２１６からの所望の信号およびノード２１０からの不要な信号を受信するように位置付けられている。その結果、ノード２１０と２１４との両方が、信号干渉に直面する。
【０００６】
より複雑な配備では、干渉ジレンマ（板挟み）は、さらに著しい。図３に、ＰｔＰリンクのセットおよびポイントツーマルチポイント（ＰｔＭＰ）リンクのセットを含むネットワーク３００配備を示す。この図では、ノード３０８および３１０は、単純なＰｔＰ構成であり、各ノードは、その所望のＰｔＰピアについてのみ送信し、受信する。しかし、ノード３０２は、ノード３０４および３０６を伴うＰｔＭＰ構成で動作し、ノード３０２は、ノード３０４および３０６にサービスする。図３に示されているように、ノード３０２、３０４、および３０６のサービスエリア（すなわち、各ノードのアンテナ素子から発して示された円）の間に広いオーバーラップがある。その結果、３つのノードのすべてが、かなりの信号干渉を受けやすい。
【０００７】
図２および図３に示されているように、ネットワークがより混雑に、また／またはより複雑になるほど、それらのネットワークは、より干渉を受けやすくなる。ネットワーク干渉を減らすのに有用な技術があるけれども、これらの技術は、常に効果的とは限らない。たとえば、図４に、ネットワーク４００内の干渉を減らすためにビームステアリング技術を利用している各ノードに併設されたスマートアンテナ（ＳＡ）モジュールを用いたネットワーク４００配備を示す。ビームステアリング技術と組み合わされたスマートアンテナモジュールは、ネットワークノードのサービスエリア（受信可能範囲、カバレージエリアともいうことがある）を調整するのに使用される。ネットワーク４００において、この技術連合は、所望のＰｔＰピアだけを含むようにノード４０６および４０８のサービスエリアを効果的に調整し、それにより信号干渉を最小にする。しかし、ノード４１０は、ＳＡモジュールビームステアリング技術を実装しても、それぞれノード４１２、４１６、および４１４のサービスエリア４２１、４２３、４２４内にあり続ける。したがって、ノード４１０は、その所望のピアであるノード４１２から受信するだけでなく、ノード４１４および４１６からの信号も受信する。同様に、ノード４１４は、サービスエリア４２１および４２３内にあり続けるので、そのピア４１６からの信号を受信するだけでなくノード４１２からも信号を受信する。ノード４１０や４１４での不要な信号の受信は、それらノードがかなり高いレベルの隣接セル間干渉（inter−cellular interference）に直面する結果を招くことになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、無線ネットワーク内、特に非常に混雑したおよび／または複雑なトポロジ（接続形態、構成形態）を有するネットワーク内で、干渉を効果的に最小にする方法および装置を有することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、干渉を減らして、無線通信ネットワークの全般的な性能（パフォーマンス）を改善する方法および装置である。ラジオリソース管理（無線通信資源管理）（Radio Resource Management、ＲＲＭ）モジュールが、無線通信ネットワークに関連するネットワークトポロジ情報（ネットワークシステムの構成形態の情報）を取り込むために設けられる。このトポロジ情報は、ネットワークノード内に併設されたスマートアンテナ（ＳＡ）モジュールに送られる。ＳＡモジュールは、無線ネットワーク内で送信されるビームの適切な方向、幅、および出力を割り出す。ＳＡモジュールは、次に、それに従って、ビームの方向、幅、および／または出力を調整する。
【００１０】
無線通信ネットワーク内で通信する多目的ネットワークノードは、基地局モードで動作する手段を有する。そのノードが、ネットワーク内の変化を検出する場合に、そのノードは、その変化が動作モードの変化をトリガしなければならないか否かを判断する手段を有する。動作モードの変化が期待したものである場合には、そのノードは、基地局モードと無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）モード間で切り替える手段を有する。そのノードは、別の、モードをトリガする変化が発生するまで、ＷＴＲＵモードで動作し続ける。代替の実施形態では、多目的モードは、基地局モードおよびＷＴＲＵモードで同時に動作する手段を有する。
【００１１】
本発明のより詳細な理解は、例示として与えられ、添付図面と共に理解されるべき、次の説明から得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下では、用語「無線送受信ユニット」（ＷＴＲＵ）は、ユーザ機器、移動局、固定またはモバイルの加入者装置（subscriber unit）、ポケットベル、または無線環境で動作できる任意の他のタイプのデバイスを含むが、これらに限定はされるものではない。以下で参照される時に、用語「基地局」は、ノードＢ、サイトコントローラ、アクセスポイント、または無線環境内の任意の他のタイプのインターフェースするデバイスを含むがこれらに限定はされない。
【００１３】
ここで図５を参照すると、各ネットワークノードのサービスエリア（またはフットプリント（電波到達範囲））が、信号干渉を最小化するために最適化された、無線通信ネットワーク５００が示されている。図５に示された配備およびネットワーク構成要素が、純粋に事例として図示されていることを理解されたい。この配備とネットワーク構成要素との両方が、本発明を履行する無線ネットワークの個々のタイプに従って変化し得る。
【００１４】
ネットワーク５００には、基地局５０４、５０６、５０８、および５１０と、ＷＴＲＵ ５１４、５１６、５１８、５２０、５２２、および５２４とが含まれる。基地局５０４および５１０は、それぞれＷＴＲＵ ５１４および５２４と共にポイントツーポイントモードで動作している。基地局５０６および５０８とＷＴＲＵ ５１６、５１８、５２０、および５２２とは、ポイントツーマルチポイントモードで動作しており、基地局５０６は、ＷＴＲＵ ５１６および５１８にサービスし、基地局５０８は、ＷＴＲＵ ５２０および５２２にサービスする。スマートアンテナ（ＳＡ）モジュールが、ネットワーク５００ノードのそれぞれに併設される。これらのＳＡモジュールのそれぞれが、スマートアンテナ処理機能とアンテナ素子との両方を含むことを理解されたい。ネットワーク５００の基地局およびＷＴＲＵのサービスエリアは、これらのネットワーク５００ノードのそれぞれに組み込まれたアンテナ素子から発する楕円５６４〜５８２として図示されている。
【００１５】
しかし、図５には、ラジオリソース管理（ＲＲＭ）モジュールが図示されていないが、ＲＲＭモジュールのそれぞれは、各基地局に併設されることが好ましい。これらのＲＲＭモジュールは、中央無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）を使用せずにネットワーク５００のトポロジ（構成形態、接続形態）情報を「見つけ出す（discover）」ことができる。トポロジ情報をそのように見つけ出す手段は、当技術分野で周知であり、本発明の範囲の外にある。しかし、本発明が、中央ＲＮＣが利用されるネットワークに対処することをも意図されていることを理解されたい。
【００１６】
基地局５０４、５０６、５０８、および５１０と併設されるＲＲＭモジュールは、その周囲の環境内で検出したノードに関するネットワーク５００のトポロジ情報を取り込み、その後、処理する。トポロジ情報が、独立に発見されるのか、中央ＲＮＣから供給されるかにかかわりなく、トポロジ情報は、ノードの量、そのアイデンティティ（たとえば、ＭＡＣアドレス、ＩＰアドレスなど）、地理的座標、到来角、およびネットワーク５００のコンポーネント間の論理的関係を含むが、これらに限定はされない。たとえば、ＷＴＲＵ ５２０によって入手されまたは検出されるトポロジ情報は、別のノードすなわちＷＴＲＵ ５２２が、ＷＴＲＵ ５２０とそれに供給する基地局（すなわち５０８）との間の方位角からおおむね６０°でＷＴＲＵ ５２０の近くに位置することを、割り出すことができる。ＷＴＲＵ ５２０によって入手されまたは検出されるトポロジ情報は、基地局５１０が、ＷＴＲＵ ５２０とそれに供給する基地局５０８との間の方位角の方向で、より遠くに位置することを示すこともできる（すなわち、パスロス（経路損失）（pathloss）の量の推定を実行することもできる）。
【００１７】
静的ネットワークが、トポロジ情報の取り込みに関してideal＿venue（理想的な場所）を提供するが、本発明が、静的ネットワークに限定されないことを理解されたい。本発明をモバイルＷＴＲＵを含むネットワークに適用するには、そのトポロジ情報が引き続き関連があり続けるように、トポロジ情報を更新する頻度を高めることを単に必要とするだけである。どちらの場合でも、トポロジ情報が入手され、または検出されたならば、ＲＲＭモジュールは、この情報をそのめいめいのサービスエリア内のＳＡモジュールにエクスポート（データ転送）し、そのＳＡモジュールで、情報が受け取られ、もう一度処理される。
【００１８】
ＳＡモジュールは、このトポロジ情報を使用して、適切な放射パターンおよび送信出力レベルを割り出す。たとえば、基地局が単一のＷＴＲＵと通信している（たとえば、ＰｔＰモード）とＲＲＭモジュールが判断する場合には、その単一のＷＴＲＵが分離されるように、基地局ＳＡモジュールは、そのビーム幅を狭め、その送信出力を減らし、かつ／またはそのビーム方向を調整する。このビーム調整は、他の基本サービスセット（Basic Service Set、ＢＳＳ）の中で生成されるすべての干渉を軽減する。ビームステアリングおよび出力制御の無数の方法を、従来技術で見つけることができ、これらの方法は、本発明の一部とは考えられない。
【００１９】
図５に戻って、本発明の干渉減少の概念を、さらに説明する。ネットワーク５００トポロジ情報を受け取った後に、基地局５０６および５０８のＳＡモジュールは、めいめいの基地局がＰｔＭＰモードで動作することが有益であると判断し、ここで、基地局５０６は、ＷＴＲＵ ５１６および５１８にサービスし、基地局５０８は、ＷＴＲＵ ５２０および５２２にサービスする。同様に、基地局５０４および５１０のＳＡモジュールは、それらがＰｔＭＰモードで動作する必要がないと判断する。その代わりに、それらの効率を、ＰｔＰモードで動作することによって最適化することができる。
【００２０】
ＰｔＭＰモードで動作することによって、基地局５０６および５０８が、ネットワーク５００内の過度のデータパケット衝突（すなわち干渉）を回避することに留意されたい。たとえば、基地局５０６がＰｔＰモードで動作している場合に、それ自体とＷＴＲＵ ５１６および５１８との間のラジオリンク（無線リンク）の指向性は、これらのＷＴＲＵのそれぞれが、基地局５０６が他方のＷＴＲＵと通信している時を検出するのを妨げる。本質において、ＷＴＲＵ ５１６および５１８は、互いから隠される。同一のラジオリソース（無線資源）を共有する２つのＷＴＲＵが、互いから隠される時に、これらのＷＴＲＵは、時々、同時に送信し、データパケット衝突をもたらし、このデータパケット衝突が、干渉をもたらす。当業者は、この概念を「隠しノード（hidden node）現象」と称する。
【００２１】
隠しノード現象は、ネットワーク５００内では回避される。というのは、ＷＴＲＵ ５１６、５１８、５２０、および５２２が、それらのめいめいのサービスエリアがそれらのめいめいのＰｔＭＰピアのそれぞれを含むように、それらのビーム幅を広げるように信号が送られるからである。めいめいのビーム幅を広げることによって、各ＷＴＲＵ（すなわち、５１６、５１８、５２０、および５２２）は、そのＰｔＭＰピアＷＴＲＵがそれらの共有されるチャネルで送信している時を検出する。したがって、これらのＷＴＲＵのそれぞれは、そのＰｔＭＰピアＷＴＲＵがもはや送信していないことを検出するまで、信号の送信を遅延させる。説明のために、ＷＴＲＵ ５１６および５１８が、それらのめいめいのサービスエリアが基地局５０６と共に互いを含むようにビーム幅を広げている。ＷＴＲＵ ５１６が、ＷＴＲＵ ５１８がそれらの共有チャネルで基地局５０６に送信していることを検出した場合に、ＷＴＲＵ ５１６は、ＷＴＲＵ ５１８がもはや送信していないことを検出するまで、基地局５０６への送信を遅延させる。偶然に、ＷＴＲＵ ５１６および５１８が正確に同時に送信を開始し、衝突が生じる場合には、ランダムバックオフプロシージャ（無作為撤収処理）が開始され、これによって、ＷＴＲＵ ５１６および５１８のそれぞれは、送信を停止し、再送信を試みる前にランダムな時間期間だけ待つ。これによって、後続の衝突の可能性が大幅に減る。
【００２２】
基地局５０６および５０８が、その代わりに、それらのめいめいのＷＴＲＵに無指向性モードで送信するように信号を送ることができ、この無指向性モードでの送信が、上で述べたビームを広げることと同一の効果を有するはずであることに留意されたい。複数のＷＴＲＵが共有チャネルで同一基地局に同時に送信するのを防ぐことは、その共有チャネルでのより少ない衝突をもたらす。その結果、その共有チャネルは、より効率的になり、全般的なネットワークの性能は、改善される。
【００２３】
さらに、基地局５０４、５０６、および５０８とＷＴＲＵ ５１４、５１６、５１８、５２０、および５２２との中に併設されたすべてのスマートアンテナの受信パターンを調整して、信号の受信をさらに最適化し、ネットワーク５００内の干渉を最小にすることができる。
【００２４】
図５のネットワーク５００内の隣接セル間干渉を最小にする方法６００を、図６の流れ図に示す。方法６００は、ＳＡモジュール６１０およびＲＲＭモジュール６２０によって実行される。ＲＲＭモジュール６２０は、トポロジ発見更新がトリガされる（ステップ６２２）まで、アイドル（遊休、待機）である（ステップ６２１）。この発見ステップ６２２中に、ネットワークノードが基地局またはＷＴＲＵとして特定され、ノード近接およびノード間の相対角度が計算され、ノードの対間のパスロス分離（pathloss separation）が特定され、他のノードを感知するノードの能力が取り込まれる。トリガは、周期的とすることができ、あるいは、無線通信ネットワークへのユーザの着信または無線通信ネットワークからのユーザの離脱（すなわち、ネットワークトポロジの変化）に応答するものとすることができる。
【００２５】
ＢＳＳトポロジが、現在のネットワーク状況（network condition）に従って処理される（ステップ６２３）（すなわち、発見ステップ６２２からの出力が、理解でき移送可能になるように変換される）。処理されたトポロジは、次に、ステップ６２４中に適切なＳＡモジュール６１０にエクスポート（データ転送）される。１つのＳＡモジュール６１０が図示されているが、単一のＲＲＭモジュール６２０と通信する複数のまたは多数のＳＡモジュールがある場合があることに留意されたい。
【００２６】
ステップ６１２でＢＢＳトポロジ情報を受け取った時に、ＳＡモジュール６１０は、影響されるネットワークノードによって送信される信号の、方向を舵取り（ステアリング）するか、ビーム幅を変更するか、または出力レベルを訂正するかどうかの判断をする（ステップ６１３）。ビームステアリング、ビーム幅変更、または出力訂正（パワー訂正）が不要である場合には、ＳＡモジュール６１０は、ステップ６１１に戻るが、このステップでは、アイドルである。ビームステアリング、ビーム幅変更、または出力訂正が必要である場合には、ＳＡモジュールは、これらの調整を行い（ステップ６１４）、ＲＲＭモジュール６２０から次のトポロジ更新を受け取る（ステップ６１２）まで、ステップ６１１に戻る（アイドルになる）。
【００２７】
図５に戻ると、ネットワーク５００には、一連のネットワークノードが含まれ、各ネットワークノードは、基地局またはＷＴＲＵのいずれかとして機能している。ノード５０６および５０８など、特定のノードが基地局として動作し、ノード５１６、５１８、５２０、および５２２など、他の特定のノードがＷＴＲＵとして動作することが好ましい場合がある。しかし、あるノードが、ある時点で基地局として機能し、後の時点でＷＴＲＵとして機能することが望ましい、追加の情況がある。これらの情況では、本発明による多目的デバイスを利用することができる。この多目的デバイスは、基地局の機能のすべてを、ＷＴＲＵの追加された機能と共に含む。この多目的デバイスは、それによって基地局モードとＷＴＲＵモードとの間で往復して選択的に切り替える機構をも含む。この多目的デバイスを用いる場合に、本発明のＲＲＭは、ノードが任意の所与の時点でどのモードで動作すべきかを判断する。この多目的ノードは、次に、現在のＢＢＳトポロジに対処するのに適切なモードに切り替える。
【００２８】
図７Ａおよび図７Ｂを参照すると、多目的ネットワークノード７００が示されている。図７Ａでは、多目的ネットワークノード７００が、時刻ｔに基地局として動作しており、図７Ｂには、後の時刻ｙにＷＴＲＵとして動作する同一のノードが示されている。基地局モードからＷＴＲＵモードへまたはＷＴＲＵモードから基地局モードへの切替のためにトリガするイベント（事象）は、プロセスへの外部入力と考えられる。そのような外部入力の例に、 １）運用管理（Operation and Management、Ｏ＆Ｍ）モジュールからのパラメータセッティングの変化；または ２）追加ネットワークノードの存在の検出が含まれる。たとえば、所与の基地局の存在の検出は、基地局モードからＷＴＲＵモードへの切替をトリガすることができる。同様に、ある一組のＷＴＲＵ（１つまたは複数）存在の検出は、ＷＴＲＵモードから基地局モードへの切替をトリガすることができる。
【００２９】
多目的デバイス７００がそれによって基地局モードからＷＴＲＵモードに、およびＷＴＲＵモードから基地局モードに、切り替えるプロセス８００を図８に示す。この図において、上で説明した多目的ノード７００が、時刻ｔに無線通信ネットワーク内で基地局として動作している（ステップ８１０）と仮定する。ある後の時点だが時刻ｙの前に、ノード７００は、ネットワーク内の別の基地局の存在を検出する。ノード７００は、そのＲＲＭモジュールによって、このネットワーク変化が、上で説明したようにこのプロセスへの外部入力として、その動作における基地局モードからＷＴＲＵモードへの切替をトリガするタイプであるかどうかを判断する（ステップ８１１）。これがそのような変化ではない場合には、ノード７００は、基地局モードで動作し続ける。しかし、追加基地局の存在は、モードを変化させるイベントなので、ノード７００は、それが現在関連付けられているすべてのＷＴＲＵとの関連付けを解除する（ステップ８１２）。次に、ノード７００は、ビーコン送信を止め（ステップ８１３）、それ自体のＷＴＲＵ設定（たとえば、ＭＡＣ／ＩＰアドレス、好ましい基地局／ＢＳＳ ＩＤ、サポートされるサービスなど）のロード（取り込み）を開始する（ステップ８１４）。その変換を完了するために、ノード７００は、ある基地局と関連付けをし（ステップ８１５）、時刻ｙにＷＴＲＵモードで動作し始める（ステップ８０１）。
【００３０】
後の時刻ｚに、ノード７００が、まだＷＴＲＵモードで動作しており（ステップ８０１）、この時に、ネットワーク内の運用管理（Ｏ＆Ｍ）モジュールからのパラメータセッティングの変化に直面すると仮定する。ノード７００は、そのＲＲＭモジュールによって、パラメータセッティングのそのような変化が、モードを切り替えるイベント（事象）であると判断する（ステップ８０２）。その結果、ノード７００は、それが現在関連付けられている基地局から関連付けを解除する（ステップ８０３）。次に、ノード７００は、それ自体の基地局設定（たとえば、ＭＡＣ／ＩＰアドレス、ＢＳＳ ＩＤ、好ましいチャネル、性能など）をロード（取り込み）する（ステップ８０４）。再設定されたならば、ノード７００は、ビーコンを送信し（ステップ８０５）、一旦基地局モードでの動作を開始する（ステップ８１０）。ノード７００は、別の、モードを切り替えるイベントがネットワーク内で発生したと判断するまで、基地局モードで動作し続ける。
【００３１】
多目的デバイスが、基地局とＷＴＲＵとの両方として同時に機能することを要求されるシナリオ（筋書き）では、複数の無線ユニットおよび複数のアンテナ機構を利用して、異なるチャネルで信号を送信し、受信し、これによって、そのようなデバイスのＷＴＲＵ部分と基地局部分とのラジオ信号の間の分離を可能にする。
【００３２】
図９は、本発明による多目的ノード９００であり、これによって、ノード９００は、基地局とＷＴＲＵの両方として同時に動作する。この多目的ノード９００の応用をよりよく示すため、および純粋に例として、図９のノード９００が民間航空機内に配置されると仮定する。さらに、基地局９０６が、空港を表し、ＷＴＲＵ ９２０、９２２、および９２４が、民間航空機上でノード９００と一緒に用いられる乗客エンターテイメントユニット（乗客用娯楽装置）を表すと仮定する。この例では、航空機は、空港９０６に入り、空港９０６と通信しており、飛行スケジュール、乗客リスト、気象条件、および他の重要な飛行情報などの情報を受信する。それと同時に、多目的ノード９００は、エンターテイメントユニット９２０、９２２、および９２４を介して乗客に映画および音楽を提供している。多目的ノード９００は、空港９０６から情報を受け取っていると同時に乗客にエンターテイメントを提供している間に、基地局とＷＴＲＵとの両方として同時に動作している。航空機が空港９０６から出発し、飛行中になったならば、ＲＲＭモジュールおよびＳＡモジュール（両方がノード９００内に併設される）は、多目的ノード９００に対して、そこから情報およびエンターテイメントを受信するアクセスポイントを乗客エンターテイメントユニット９２０、９２２、および９２４に与えるために、基地局としてのみ振る舞うように信号で伝える。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】隣接セル間干渉を最小にするために理想的に位置を与えられた単純なポイントツーポイント無線ネットワーク配備を示す図である。
【図２】不要な信号検出の影響を示す輻輳したポイントツーポイント無線ネットワークを示す図である。
【図３】ネットワークの信号干渉の受け易さを表した、ポイントツーポイントおよびポイントツーマルチポイントの論理リンクセットを含む無線ネットワークを示す図である。
【図４】信号干渉を最小にするためにスマートアンテナ（ＳＡ）モジュールおよびビームステアリングテクノロジを用いる無線ネットワークを示す図である。
【図５】本発明の好ましい実施形態による無線ネットワークを示す図である。
【図６】本発明による隣接セル間干渉を最小にする方法を示す流れ図である。
【図７Ａ】第１の時点での基地局として動作する多目的ネットワークノードを示す図である。
【図７Ｂ】第２の時点での無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）として動作する多目的ネットワークノードを示す図である。
【図８】多目的ネットワークノードが、基地局モードからＷＴＲＵモードに、およびその逆に切り替える方法を示す流れ図である。
【図９】基地局およびＷＴＲＵとして同時に動作する多目的ネットワークノードを示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信ネットワークに関する。より具体的には、本発明は、干渉を減らして、無線通信ネットワークの全般的なネットワーク性能を改善する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信ネットワークの数が激増し続けるので、信号干渉が、健全なシステム性能を維持するための最大の邪魔者に何よりもなりつつある。信号干渉は、ネットワークノードに、所望のソースと不要なソースとの両方のさまざまな異なるソースからの信号が殺到する時に発生する。信号干渉を引き起こすのは、所望の信号と不要な信号の二元的な存在である。不要な信号の存在が増加する時に、所望の信号の受信に干渉が影響するのを防止するネットワークノードの能力が減少する。
【０００３】
現在の技術は、アグレッシブル（活動的）な状況で信号干渉を減らすために存在するのであるけれども、今日の配備およびその結果の干渉課題を十分に予測し得ている技術はない。たとえば、繁華街での配備では、ノード集中、限定された地理的領域、切り詰めたセルサイズ、および増大したユーザ数などのネットワークの内部の要因のすべてが、信号干渉を助長する。
【０００４】
出発点として、純粋に例として、図１に、干渉を最小にするために理想的に位置を与えられた単純なネットワーク１００の配備を示す。ネットワークノード１０２および１０４は、ポイントツーポイント（ＰｔＰ）構成で、それぞれノード１０８および１１０に論理的にリンクされる。この図のネットワークノード１０２、１０４、１０８、および１１０は、アクセスポイント、基地局、移動局、またはこれらの任意の組合せを表すことができる。各ネットワーク１００ノードの送信範囲またはサービスエリア（coverage area）は、円１２０から１２６によって特定される。図１に示されているように、各ネットワーク１００ノードのサービスエリアは、その所望のピア(peer)だけを包囲する。その結果、各ネットワーク１００ノードは、信号干渉をほとんどまたは全く伴わずに、その所望のピアから信号を受信し、その所望のピアに信号を送信するだけである。理想的ではあるが、ネットワーク１００は、無線通信ネットワークの現実的な配備ではない。
【０００５】
図２に、ネットワーク２００がより多くのネットワークノードの体現を除いては、図１に示されたネットワーク１００に類似するネットワーク２００を示す。図２に示されているように、ノード２０２および２０４は、図１に示されたノード対と同様に配置されている。すなわち、ノード対２０２および２０４は、ＰｔＰ構成であり、各ノードのサービスエリアは、その所望のＰｔＰピアだけを包囲する。具体的に言うと、ノード２０２は、そのピアノード（相手側ノード）２０４からの信号だけを受信し、ノード２０４は、そのピアノード２０２からの信号だけを受信する。対照的に、ノード２１０は、そのピアノード２１２からの信号だけではなく、ノード２１４からも受信するように位置付けられている。同様に、ノード２１４は、そのＰｔＰピアノード２１６からの所望の信号およびノード２１０からの不要な信号を受信するように位置付けられている。その結果、ノード２１０と２１４との両方が、信号干渉に直面する。
【０００６】
より複雑な配備では、干渉ジレンマ（板挟み）は、さらに著しい。図３に、ＰｔＰリンクのセットおよびポイントツーマルチポイント（ＰｔＭＰ）リンクのセットを含むネットワーク３００配備を示す。この図では、ノード３０８および３１０は、単純なＰｔＰ構成であり、各ノードは、その所望のＰｔＰピアについてのみ送信し、受信する。しかし、ノード３０２は、ノード３０４および３０６を伴うＰｔＭＰ構成で動作し、ノード３０２は、ノード３０４および３０６にサービスする。図３に示されているように、ノード３０２、３０４、および３０６のサービスエリア（すなわち、各ノードのアンテナ素子から発して示された円）の間に広いオーバーラップがある。その結果、３つのノードのすべてが、かなりの信号干渉を受けやすい。
【０００７】
図２および図３に示されているように、ネットワークがより混雑に、また／またはより複雑になるほど、それらのネットワークは、より干渉を受けやすくなる。ネットワーク干渉を減らすのに有用な技術があるけれども、これらの技術は、常に効果的とは限らない。たとえば、図４に、ネットワーク４００内の干渉を減らすためにビームステアリング技術を利用している各ノードに併設されたスマートアンテナ（ＳＡ）モジュールを用いたネットワーク４００配備を示す。ビームステアリング技術と組み合わされたスマートアンテナモジュールは、ネットワークノードのサービスエリア（受信可能範囲、カバレージエリアともいうことがある）を調整するのに使用される。ネットワーク４００において、この技術連合は、所望のＰｔＰピアだけを含むようにノード４０６および４０８のサービスエリアを効果的に調整し、それにより信号干渉を最小にする。しかし、ノード４１０は、ＳＡモジュールビームステアリング技術を実装しても、それぞれノード４１２、４１６、および４１４のサービスエリア４２１、４２３、４２４内にあり続ける。したがって、ノード４１０は、その所望のピアであるノード４１２から受信するだけでなく、ノード４１４および４１６からの信号も受信する。同様に、ノード４１４は、サービスエリア４２１および４２３内にあり続けるので、そのピア４１６からの信号を受信するだけでなくノード４１２からも信号を受信する。ノード４１０や４１４での不要な信号の受信は、それらノードがかなり高いレベルの隣接セル間干渉（inter−cellular interference）に直面する結果を招くことになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、無線ネットワーク内、特に非常に混雑したおよび／または複雑なトポロジ（接続形態、構成形態）を有するネットワーク内で、干渉を効果的に最小にする方法および装置を有することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、干渉を減らして、無線通信ネットワークの全般的な性能（パフォーマンス）を改善する方法および装置である。ラジオリソース管理（無線通信資源管理）（Radio Resource Management、ＲＲＭ）モジュールが、無線通信ネットワークに関連するネットワークトポロジ情報（ネットワークシステムの構成形態の情報）を取り込むために設けられる。このトポロジ情報は、ネットワークノード内に併設されたスマートアンテナ（ＳＡ）モジュールに送られる。ＳＡモジュールは、無線ネットワーク内で送信されるビームの適切な方向、幅、および出力を割り出す。ＳＡモジュールは、次に、それに従って、ビームの方向、幅、および／または出力を調整する。
【００１０】
無線通信ネットワーク内で通信する多目的ネットワークノードは、基地局モードで動作する手段を有する。そのノードが、ネットワーク内の変化を検出する場合に、そのノードは、その変化が動作モードの変化をトリガしなければならないか否かを判断する手段を有する。動作モードの変化が期待したものである場合には、そのノードは、基地局モードと無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）モード間で切り替える手段を有する。そのノードは、別の、モードをトリガする変化が発生するまで、ＷＴＲＵモードで動作し続ける。代替の実施形態では、多目的モードは、基地局モードおよびＷＴＲＵモードで同時に動作する手段を有する。
【００１１】
本発明のより詳細な理解は、例示として与えられ、添付図面と共に理解されるべき、次の説明から得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下では、用語「無線送受信ユニット」（ＷＴＲＵ）は、ユーザ機器、移動局、固定またはモバイルの加入者装置（subscriber unit）、ポケットベル、または無線環境で動作できる任意の他のタイプのデバイスを含むが、これらに限定はされるものではない。以下で参照される時に、用語「基地局」は、ノードＢ、サイトコントローラ、アクセスポイント、または無線環境内の任意の他のタイプのインターフェースするデバイスを含むがこれらに限定はされない。
【００１３】
ここで図５を参照すると、各ネットワークノードのサービスエリア（またはフットプリント（電波到達範囲））が、信号干渉を最小化するために最適化された、無線通信ネットワーク５００が示されている。図５に示された配備およびネットワーク構成要素が、純粋に事例として図示されていることを理解されたい。この配備とネットワーク構成要素との両方が、本発明を履行する無線ネットワークの個々のタイプに従って変化し得る。
【００１４】
ネットワーク５００には、基地局５０４、５０６、５０８、および５１０と、ＷＴＲＵ ５１４、５１６、５１８、５２０、５２２、および５２４とが含まれる。基地局５０４および５１０は、それぞれＷＴＲＵ ５１４および５２４と共にポイントツーポイントモードで動作している。基地局５０６および５０８とＷＴＲＵ ５１６、５１８、５２０、および５２２とは、ポイントツーマルチポイントモードで動作しており、基地局５０６は、ＷＴＲＵ ５１６および５１８にサービスし、基地局５０８は、ＷＴＲＵ ５２０および５２２にサービスする。スマートアンテナ（ＳＡ）モジュールが、ネットワーク５００ノードのそれぞれに併設される。これらのＳＡモジュールのそれぞれが、スマートアンテナ処理機能とアンテナ素子との両方を含むことを理解されたい。ネットワーク５００の基地局およびＷＴＲＵのサービスエリアは、これらのネットワーク５００ノードのそれぞれに組み込まれたアンテナ素子から発する楕円５６４〜５８２として図示されている。
【００１５】
しかし、図５には、ラジオリソース管理（ＲＲＭ）モジュールが図示されていないが、ＲＲＭモジュールのそれぞれは、各基地局に併設されることが好ましい。これらのＲＲＭモジュールは、中央無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）を使用せずにネットワーク５００のトポロジ（構成形態、接続形態）情報を「見つけ出す（discover）」ことができる。トポロジ情報をそのように見つけ出す手段は、当技術分野で周知であり、本発明の範囲の外にある。しかし、本発明が、中央ＲＮＣが利用されるネットワークに対処することをも意図されていることを理解されたい。
【００１６】
基地局５０４、５０６、５０８、および５１０と併設されるＲＲＭモジュールは、その周囲の環境内で検出したノードに関するネットワーク５００のトポロジ情報を取り込み、その後、処理する。トポロジ情報が、独立に発見されるのか、中央ＲＮＣから供給されるかにかかわりなく、トポロジ情報は、ノードの量、そのアイデンティティ（たとえば、ＭＡＣアドレス、ＩＰアドレスなど）、地理的座標、到来角、およびネットワーク５００のコンポーネント間の論理的関係を含むが、これらに限定はされない。たとえば、ＷＴＲＵ ５２０によって入手されまたは検出されるトポロジ情報は、別のノードすなわちＷＴＲＵ ５２２が、ＷＴＲＵ ５２０とそれに供給する基地局（すなわち５０８）との間の方位角からおおむね６０°でＷＴＲＵ ５２０の近くに位置することを、割り出すことができる。ＷＴＲＵ ５２０によって入手されまたは検出されるトポロジ情報は、基地局５１０が、ＷＴＲＵ ５２０とそれに供給する基地局５０８との間の方位角の方向で、より遠くに位置することを示すこともできる（すなわち、パスロス（経路損失）（pathloss）の量の推定を実行することもできる）。
【００１７】
静的ネットワークが、トポロジ情報の取り込みに関してideal＿venue（理想的な場所）を提供するが、本発明が、静的ネットワークに限定されないことを理解されたい。本発明をモバイルＷＴＲＵを含むネットワークに適用するには、そのトポロジ情報が引き続き関連があり続けるように、トポロジ情報を更新する頻度を高めることを単に必要とするだけである。どちらの場合でも、トポロジ情報が入手され、または検出されたならば、ＲＲＭモジュールは、この情報をそのめいめいのサービスエリア内のＳＡモジュールにエクスポート（データ転送）し、そのＳＡモジュールで、情報が受け取られ、もう一度処理される。
【００１８】
ＳＡモジュールは、このトポロジ情報を使用して、適切な放射パターンおよび送信出力レベルを割り出す。たとえば、基地局が単一のＷＴＲＵと通信している（たとえば、ＰｔＰモード）とＲＲＭモジュールが判断する場合には、その単一のＷＴＲＵが分離されるように、基地局ＳＡモジュールは、そのビーム幅を狭め、その送信出力を減らし、かつ／またはそのビーム方向を調整する。このビーム調整は、他の基本サービスセット（Basic Service Set、ＢＳＳ）の中で生成されるすべての干渉を軽減する。ビームステアリングおよび出力制御の無数の方法を、従来技術で見つけることができ、これらの方法は、本発明の一部とは考えられない。
【００１９】
図５に戻って、本発明の干渉減少の概念を、さらに説明する。ネットワーク５００トポロジ情報を受け取った後に、基地局５０６および５０８のＳＡモジュールは、めいめいの基地局がＰｔＭＰモードで動作することが有益であると判断し、ここで、基地局５０６は、ＷＴＲＵ ５１６および５１８にサービスし、基地局５０８は、ＷＴＲＵ ５２０および５２２にサービスする。同様に、基地局５０４および５１０のＳＡモジュールは、それらがＰｔＭＰモードで動作する必要がないと判断する。その代わりに、それらの効率を、ＰｔＰモードで動作することによって最適化することができる。
【００２０】
ＰｔＭＰモードで動作することによって、基地局５０６および５０８が、ネットワーク５００内の過度のデータパケット衝突（すなわち干渉）を回避することに留意されたい。たとえば、基地局５０６がＰｔＰモードで動作している場合に、それ自体とＷＴＲＵ ５１６および５１８との間のラジオリンク（無線リンク）の指向性は、これらのＷＴＲＵのそれぞれが、基地局５０６が他方のＷＴＲＵと通信している時を検出するのを妨げる。本質において、ＷＴＲＵ ５１６および５１８は、互いから隠される。同一のラジオリソース（無線資源）を共有する２つのＷＴＲＵが、互いから隠される時に、これらのＷＴＲＵは、時々、同時に送信し、データパケット衝突をもたらし、このデータパケット衝突が、干渉をもたらす。当業者は、この概念を「隠しノード（hidden node）現象」と称する。
【００２１】
隠しノード現象は、ネットワーク５００内では回避される。というのは、ＷＴＲＵ ５１６、５１８、５２０、および５２２が、それらのめいめいのサービスエリアがそれらのめいめいのＰｔＭＰピアのそれぞれを含むように、それらのビーム幅を広げるように信号が送られるからである。めいめいのビーム幅を広げることによって、各ＷＴＲＵ（すなわち、５１６、５１８、５２０、および５２２）は、そのＰｔＭＰピアＷＴＲＵがそれらの共有されるチャネルで送信している時を検出する。したがって、これらのＷＴＲＵのそれぞれは、そのＰｔＭＰピアＷＴＲＵがもはや送信していないことを検出するまで、信号の送信を遅延させる。説明のために、ＷＴＲＵ ５１６および５１８が、それらのめいめいのサービスエリアが基地局５０６と共に互いを含むようにビーム幅を広げている。ＷＴＲＵ ５１６が、ＷＴＲＵ ５１８がそれらの共有チャネルで基地局５０６に送信していることを検出した場合に、ＷＴＲＵ ５１６は、ＷＴＲＵ ５１８がもはや送信していないことを検出するまで、基地局５０６への送信を遅延させる。偶然に、ＷＴＲＵ ５１６および５１８が正確に同時に送信を開始し、衝突が生じる場合には、ランダムバックオフプロシージャ（無作為撤収処理）が開始され、これによって、ＷＴＲＵ ５１６および５１８のそれぞれは、送信を停止し、再送信を試みる前にランダムな時間期間だけ待つ。これによって、後続の衝突の可能性が大幅に減る。
【００２２】
基地局５０６および５０８が、その代わりに、それらのめいめいのＷＴＲＵに無指向性モードで送信するように信号を送ることができ、この無指向性モードでの送信が、上で述べたビームを広げることと同一の効果を有するはずであることに留意されたい。複数のＷＴＲＵが共有チャネルで同一基地局に同時に送信するのを防ぐことは、その共有チャネルでのより少ない衝突をもたらす。その結果、その共有チャネルは、より効率的になり、全般的なネットワークの性能は、改善される。
【００２３】
さらに、基地局５０４、５０６、および５０８とＷＴＲＵ ５１４、５１６、５１８、５２０、および５２２との中に併設されたすべてのスマートアンテナの受信パターンを調整して、信号の受信をさらに最適化し、ネットワーク５００内の干渉を最小にすることができる。
【００２４】
図５のネットワーク５００内の隣接セル間干渉を最小にする方法６００を、図６の流れ図に示す。方法６００は、ＳＡモジュール６１０およびＲＲＭモジュール６２０によって実行される。ＲＲＭモジュール６２０は、トポロジ発見更新がトリガされる（ステップ６２２）まで、アイドル（遊休、待機）である（ステップ６２１）。この発見ステップ６２２中に、ネットワークノードが基地局またはＷＴＲＵとして特定され、ノード近接およびノード間の相対角度が計算され、ノードの対間のパスロス分離（pathloss separation）が特定され、他のノードを感知するノードの能力が取り込まれる。トリガは、周期的とすることができ、あるいは、無線通信ネットワークへのユーザの着信または無線通信ネットワークからのユーザの離脱（すなわち、ネットワークトポロジの変化）に応答するものとすることができる。
【００２５】
ＢＳＳトポロジが、現在のネットワーク状況（network condition）に従って処理される（ステップ６２３）（すなわち、発見ステップ６２２からの出力が、理解でき移送可能になるように変換される）。処理されたトポロジは、次に、ステップ６２４中に適切なＳＡモジュール６１０にエクスポート（データ転送）される。１つのＳＡモジュール６１０が図示されているが、単一のＲＲＭモジュール６２０と通信する複数のまたは多数のＳＡモジュールがある場合があることに留意されたい。
【００２６】
ステップ６１２でＢＢＳトポロジ情報を受け取った時に、ＳＡモジュール６１０は、影響されるネットワークノードによって送信される信号の、方向を舵取り（ステアリング）するか、ビーム幅を変更するか、または出力レベルを訂正するかどうかの判断をする（ステップ６１３）。ビームステアリング、ビーム幅変更、または出力訂正（パワー訂正）が不要である場合には、ＳＡモジュール６１０は、ステップ６１１に戻るが、このステップでは、アイドルである。ビームステアリング、ビーム幅変更、または出力訂正が必要である場合には、ＳＡモジュールは、これらの調整を行い（ステップ６１４）、ＲＲＭモジュール６２０から次のトポロジ更新を受け取る（ステップ６１２）まで、ステップ６１１に戻る（アイドルになる）。
【００２７】
図５に戻ると、ネットワーク５００には、一連のネットワークノードが含まれ、各ネットワークノードは、基地局またはＷＴＲＵのいずれかとして機能している。ノード５０６および５０８など、特定のノードが基地局として動作し、ノード５１６、５１８、５２０、および５２２など、他の特定のノードがＷＴＲＵとして動作することが好ましい場合がある。しかし、あるノードが、ある時点で基地局として機能し、後の時点でＷＴＲＵとして機能することが望ましい、追加の情況がある。これらの情況では、本発明による多目的デバイスを利用することができる。この多目的デバイスは、基地局の機能のすべてを、ＷＴＲＵの追加された機能と共に含む。この多目的デバイスは、それによって基地局モードとＷＴＲＵモードとの間で往復して選択的に切り替える機構をも含む。この多目的デバイスを用いる場合に、本発明のＲＲＭは、ノードが任意の所与の時点でどのモードで動作すべきかを判断する。この多目的ノードは、次に、現在のＢＢＳトポロジに対処するのに適切なモードに切り替える。
【００２８】
図７Ａおよび図７Ｂを参照すると、多目的ネットワークノード７００が示されている。図７Ａでは、多目的ネットワークノード７００が、時刻ｔに基地局として動作しており、図７Ｂには、後の時刻ｙにＷＴＲＵとして動作する同一のノードが示されている。基地局モードからＷＴＲＵモードへまたはＷＴＲＵモードから基地局モードへの切替のためにトリガするイベント（事象）は、プロセスへの外部入力と考えられる。そのような外部入力の例に、 １）運用管理（Operation and Management、Ｏ＆Ｍ）モジュールからのパラメータセッティングの変化；または ２）追加ネットワークノードの存在の検出が含まれる。たとえば、所与の基地局の存在の検出は、基地局モードからＷＴＲＵモードへの切替をトリガすることができる。同様に、ある一組のＷＴＲＵ（１つまたは複数）存在の検出は、ＷＴＲＵモードから基地局モードへの切替をトリガすることができる。
【００２９】
多目的デバイス７００がそれによって基地局モードからＷＴＲＵモードに、およびＷＴＲＵモードから基地局モードに、切り替えるプロセス８００を図８に示す。この図において、上で説明した多目的ノード７００が、時刻ｔに無線通信ネットワーク内で基地局として動作している（ステップ８１０）と仮定する。ある後の時点だが時刻ｙの前に、ノード７００は、ネットワーク内の別の基地局の存在を検出する。ノード７００は、そのＲＲＭモジュールによって、このネットワーク変化が、上で説明したようにこのプロセスへの外部入力として、その動作における基地局モードからＷＴＲＵモードへの切替をトリガするタイプであるかどうかを判断する（ステップ８１１）。これがそのような変化ではない場合には、ノード７００は、基地局モードで動作し続ける。しかし、追加基地局の存在は、モードを変化させるイベントなので、ノード７００は、それが現在関連付けられているすべてのＷＴＲＵとの関連付けを解除する（ステップ８１２）。次に、ノード７００は、ビーコン送信を止め（ステップ８１３）、それ自体のＷＴＲＵ設定（たとえば、ＭＡＣ／ＩＰアドレス、好ましい基地局／ＢＳＳ ＩＤ、サポートされるサービスなど）のロード（取り込み）を開始する（ステップ８１４）。その変換を完了するために、ノード７００は、ある基地局と関連付けをし（ステップ８１５）、時刻ｙにＷＴＲＵモードで動作し始める（ステップ８０１）。
【００３０】
後の時刻ｚに、ノード７００が、まだＷＴＲＵモードで動作しており（ステップ８０１）、この時に、ネットワーク内の運用管理（Ｏ＆Ｍ）モジュールからのパラメータセッティングの変化に直面すると仮定する。ノード７００は、そのＲＲＭモジュールによって、パラメータセッティングのそのような変化が、モードを切り替えるイベント（事象）であると判断する（ステップ８０２）。その結果、ノード７００は、それが現在関連付けられている基地局から関連付けを解除する（ステップ８０３）。次に、ノード７００は、それ自体の基地局設定（たとえば、ＭＡＣ／ＩＰアドレス、ＢＳＳ ＩＤ、好ましいチャネル、性能など）をロード（取り込み）する（ステップ８０４）。再設定されたならば、ノード７００は、ビーコンを送信し（ステップ８０５）、一旦基地局モードでの動作を開始する（ステップ８１０）。ノード７００は、別の、モードを切り替えるイベントがネットワーク内で発生したと判断するまで、基地局モードで動作し続ける。
【００３１】
多目的デバイスが、基地局とＷＴＲＵとの両方として同時に機能することを要求されるシナリオ（筋書き）では、複数の無線ユニットおよび複数のアンテナ機構を利用して、異なるチャネルで信号を送信し、受信し、これによって、そのようなデバイスのＷＴＲＵ部分と基地局部分とのラジオ信号の間の分離を可能にする。
【００３２】
図９は、本発明による多目的ノード９００であり、これによって、ノード９００は、基地局とＷＴＲＵの両方として同時に動作する。この多目的ノード９００の応用をよりよく示すため、および純粋に例として、図９のノード９００が民間航空機内に配置されると仮定する。さらに、基地局９０６が、空港を表し、ＷＴＲＵ ９２０、９２２、および９２４が、民間航空機上でノード９００と一緒に用いられる乗客エンターテイメントユニット（乗客用娯楽装置）を表すと仮定する。この例では、航空機は、空港９０６に入り、空港９０６と通信しており、飛行スケジュール、乗客リスト、気象条件、および他の重要な飛行情報などの情報を受信する。それと同時に、多目的ノード９００は、エンターテイメントユニット９２０、９２２、および９２４を介して乗客に映画および音楽を提供している。多目的ノード９００は、空港９０６から情報を受け取っていると同時に乗客にエンターテイメントを提供している間に、基地局とＷＴＲＵとの両方として同時に動作している。航空機が空港９０６から出発し、飛行中になったならば、ＲＲＭモジュールおよびＳＡモジュール（両方がノード９００内に併設される）は、多目的ノード９００に対して、そこから情報およびエンターテイメントを受信するアクセスポイントを乗客エンターテイメントユニット９２０、９２２、および９２４に与えるために、基地局としてのみ振る舞うように信号で伝える。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】隣接セル間干渉を最小にするために理想的に位置を与えられた単純なポイントツーポイント無線ネットワーク配備を示す図である。
【図２】不要な信号検出の影響を示す輻輳したポイントツーポイント無線ネットワークを示す図である。
【図３】ネットワークの信号干渉の受け易さを表した、ポイントツーポイントおよびポイントツーマルチポイントの論理リンクセットを含む無線ネットワークを示す図である。
【図４】信号干渉を最小にするためにスマートアンテナ（ＳＡ）モジュールおよびビームステアリングテクノロジを用いる無線ネットワークを示す図である。
【図５】本発明の好ましい実施形態による無線ネットワークを示す図である。
【図６】本発明による隣接セル間干渉を最小にする方法を示す流れ図である。
【図７Ａ】第１の時点での基地局として動作する多目的ネットワークノードを示す図である。
【図７Ｂ】第２の時点での無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）として動作する多目的ネットワークノードを示す図である。
【図８】多目的ネットワークノードが、基地局モードからＷＴＲＵモードに、およびその逆に切り替える方法を示す流れ図である。
【図９】基地局およびＷＴＲＵとして同時に動作する多目的ネットワークノードを示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信ネットワークの性能を改善する方法であって、
（ａ）前記無線通信ネットワークに関連するネットワークトポロジ情報を取り込むことと、
（ｂ）前記無線通信ネットワーク内で送信されるビームのパラメータを割り出すことであって、該パラメータは、方向、幅、および出力レベルのうちの少なくとも１つを含む、割り出すことと、
（ｃ）前記ビームパラメータのうちの少なくとも１つを調整することと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記無線通信ネットワークは、少なくとも２つのネットワークノードを含み、スマートアンテナ（ＳＡ）モジュールは、各ノードと一緒に用いられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ネットワークトポロジ情報は、各ネットワークノードの位置と、前記ネットワーク内で送信されるビームの前記方向、幅、および出力レベルとを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ステップ（ｂ）の前記割り出しは、前記ネットワークトポロジ情報に基づくことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
（ａ１）前記ネットワークトポロジ情報を取り込むためにラジオリソース管理（ＲＲＭ）モジュールを用意し、
（ａ２）前記トポロジ情報をスマートアンテナ（ＳＡ）モジュールに送り、
（ｂ１）前記ＳＡモジュール内で、前記無線ネットワーク内で送信されるビームの前記パラメータを割り出し、
（ｃ１）前記ＳＡモジュールを利用して前記ビームパラメータを調整する
ことをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記無線通信ネットワークは、ポイントツーポイント（ＰｔＰ）リンクを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記無線通信ネットワークは、ポイントツーマルチポイント（ＰｔＭＰ）リンクを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記無線通信ネットワークは、ＰｔＰリンクとＰｔＭＰリンクとの両方を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項９】
無線通信ネットワーク内で通信する多目的ネットワークノードであって、
基地局モードで動作する手段と、
ＷＴＲＵモードで動作する手段と、
前記ネットワーク内の変化を検出する手段と、
動作モードを切り替えるかどうかを判断する手段と、
前記判断する手段に応答して、前記基地局モードと前記無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）モードとの間で切り替える手段と
を含むことを特徴とする多目的ネットワークノード。
【請求項１０】
前記切り替える手段は、さらに、
前記ノードが基地局モードで動作している場合に、
すべての関連するＷＴＲＵとの関連付けを解除する手段と、
ビーコンの送信を止める手段と、
ＷＴＲＵ設定をロードする手段と、
基地局に関連付ける手段と
前記ノードがＷＴＲＵモードで動作している場合に、
基地局から関連付けを解除する手段と、
基地局設定をロードする手段と、
ビーコンを送信する手段と
を含むことを特徴とする請求項９に記載の多目的ネットワークノード。
【請求項１１】
多目的ネットワークノードを基地局モードからＷＴＲＵモードに切り替える方法であって、前記ノードは、少なくとも１つのＷＴＲＵおよび少なくとも１つの基地局を含む無線通信ネットワーク内で通信し、
（ａ）前記無線通信ネットワーク内の変化を検出することと、
（ｂ）前記基地局モードから前記ＷＴＲＵモードに変更するかどうかを判断することと、
（ｃ）関連付けられたＷＴＲＵとの関連付けを解除することと、
（ｄ）ビーコンの送信を止めることと、
（ｅ）ＷＴＲＵ設定をロードすることと、
（ｆ）基地局に関連付けることと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
多目的ネットワークノードをＷＴＲＵモードから基地局モードに切り替える方法であって、前記ノードは、少なくとも１つのＷＴＲＵおよび少なくとも１つの基地局を含む無線通信ネットワーク内で通信し、
（ａ）前記無線通信ネットワーク内の変化を検出することと、
（ｂ）前記ＷＴＲＵモードから前記基地局モードに変更するかどうかを判断することと、
（ｃ）関連付けられた基地局との関連付けを解除することと、
（ｄ）基地局設定をロードすることと、
（ｅ）ビーコンを送信することと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
無線通信ネットワーク内で通信する多目的ネットワークノードであって、前記ネットワークは、少なくとも１つのＷＴＲＵおよび少なくとも１つの基地局を含み、
基地局モードで動作する手段と、
ＷＴＲＵモードで動作する手段と、
前記ネットワーク内の変化を検出する手段と、
基地局モードとＷＴＲＵモードとのうちの少なくとも１つで動作するかどうかを判断する手段と
を含むことを特徴とする多目的ネットワークノード。
【請求項１】
無線通信ネットワークの性能を改善する方法であって、
（ａ）前記無線通信ネットワークに関連するネットワークトポロジ情報を取り込むことと、
（ｂ）前記無線通信ネットワーク内で送信されるビームのパラメータを割り出すことであって、該パラメータは、方向、幅、および出力レベルのうちの少なくとも１つを含む、割り出すことと、
（ｃ）前記ビームパラメータのうちの少なくとも１つを調整することと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記無線通信ネットワークは、少なくとも２つのネットワークノードを含み、スマートアンテナ（ＳＡ）モジュールは、各ノードと一緒に用いられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ネットワークトポロジ情報は、各ネットワークノードの位置と、前記ネットワーク内で送信されるビームの前記方向、幅、および出力レベルとを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ステップ（ｂ）の前記割り出しは、前記ネットワークトポロジ情報に基づくことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
（ａ１）前記ネットワークトポロジ情報を取り込むためにラジオリソース管理（ＲＲＭ）モジュールを用意し、
（ａ２）前記トポロジ情報をスマートアンテナ（ＳＡ）モジュールに送り、
（ｂ１）前記ＳＡモジュール内で、前記無線ネットワーク内で送信されるビームの前記パラメータを割り出し、
（ｃ１）前記ＳＡモジュールを利用して前記ビームパラメータを調整する
ことをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記無線通信ネットワークは、ポイントツーポイント（ＰｔＰ）リンクを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記無線通信ネットワークは、ポイントツーマルチポイント（ＰｔＭＰ）リンクを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記無線通信ネットワークは、ＰｔＰリンクとＰｔＭＰリンクとの両方を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項９】
無線通信ネットワーク内で通信する多目的ネットワークノードであって、
基地局モードで動作する手段と、
ＷＴＲＵモードで動作する手段と、
前記ネットワーク内の変化を検出する手段と、
動作モードを切り替えるかどうかを判断する手段と、
前記判断する手段に応答して、前記基地局モードと前記無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）モードとの間で切り替える手段と
を含むことを特徴とする多目的ネットワークノード。
【請求項１０】
前記切り替える手段は、さらに、
前記ノードが基地局モードで動作している場合に、
すべての関連するＷＴＲＵとの関連付けを解除する手段と、
ビーコンの送信を止める手段と、
ＷＴＲＵ設定をロードする手段と、
基地局に関連付ける手段と
前記ノードがＷＴＲＵモードで動作している場合に、
基地局から関連付けを解除する手段と、
基地局設定をロードする手段と、
ビーコンを送信する手段と
を含むことを特徴とする請求項９に記載の多目的ネットワークノード。
【請求項１１】
多目的ネットワークノードを基地局モードからＷＴＲＵモードに切り替える方法であって、前記ノードは、少なくとも１つのＷＴＲＵおよび少なくとも１つの基地局を含む無線通信ネットワーク内で通信し、
（ａ）前記無線通信ネットワーク内の変化を検出することと、
（ｂ）前記基地局モードから前記ＷＴＲＵモードに変更するかどうかを判断することと、
（ｃ）関連付けられたＷＴＲＵとの関連付けを解除することと、
（ｄ）ビーコンの送信を止めることと、
（ｅ）ＷＴＲＵ設定をロードすることと、
（ｆ）基地局に関連付けることと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
多目的ネットワークノードをＷＴＲＵモードから基地局モードに切り替える方法であって、前記ノードは、少なくとも１つのＷＴＲＵおよび少なくとも１つの基地局を含む無線通信ネットワーク内で通信し、
（ａ）前記無線通信ネットワーク内の変化を検出することと、
（ｂ）前記ＷＴＲＵモードから前記基地局モードに変更するかどうかを判断することと、
（ｃ）関連付けられた基地局との関連付けを解除することと、
（ｄ）基地局設定をロードすることと、
（ｅ）ビーコンを送信することと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
無線通信ネットワーク内で通信する多目的ネットワークノードであって、前記ネットワークは、少なくとも１つのＷＴＲＵおよび少なくとも１つの基地局を含み、
基地局モードで動作する手段と、
ＷＴＲＵモードで動作する手段と、
前記ネットワーク内の変化を検出する手段と、
基地局モードとＷＴＲＵモードとのうちの少なくとも１つで動作するかどうかを判断する手段と
を含むことを特徴とする多目的ネットワークノード。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【公表番号】特表２００８−５２２５５２（Ｐ２００８−５２２５５２Ａ）
【公表日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５４４４２７（Ｐ２００７−５４４４２７）
【出願日】平成１７年１１月２９日（２００５．１１．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４３０５４
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０６０３５８
【国際公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【出願人】（５９６００８６２２）インターデイジタル テクノロジー コーポレーション (871)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２９日（２００５．１１．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４３０５４
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０６０３５８
【国際公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【出願人】（５９６００８６２２）インターデイジタル テクノロジー コーポレーション (871)
【Ｆターム（参考）】
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