DE202005009138U1

DE202005009138U1 - Vorrichtung und System zur Nutzung von Smart-Antennen bei der Einrichtung eines Backhaul-Netzwerks

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Publication number: DE202005009138U1
Application number: DE202005009138U
Authority: DE
Original assignee: InterDigital Technology Corp
Current assignee: InterDigital Technology Corp
Priority date: 2004-06-10
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2015-06-11
Also published as: KR101279171B1; JP2008011570A; EP1757074A4; TW200922175A; WO2005125021A3; KR20100097081A; NO343968B1; KR101273816B1; AU2008212043A1; TWM288010U; AU2005255887B2; WO2005125021A2; MXPA06014384A; TWI422177B; BRPI0511368A; IL179857A; CA2570167C; CA2570167A1; IL179857A0; KR20060069226A

Abstract

Drahtloses Kommunikationssystem zur Nutzung mindestens einer Smart-Antenne für die Einrichtung eines Backhaul-Netzwerks, wobei das System aufweist:
mehrere Knoten, wobei jeder Knoten aufweist:
eine Smart-Antenne zum Erzeugen mehrerer Richtstrahle;
einen Speicher zum Speichern einer Liste mit Nachbarknoten, mit denen jeder Knoten verbunden ist, und Strahlkonfigurationsinformationen, die bei der Übertragung von Nachrichten an die Nachbarknoten verwendet werden sollen; und
eine Steuerung zum Auswählen eines bestimmten Richtstrahls zum Übertragen einer bestimmten Nachricht an einen anderen Knoten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft drahtlose Kommunikationen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein System, das Smart-Antennen beim Aufbau bzw. der Einrichtung eines Rücktransport- bzw. Backhaul-Netzwerks nutzt.
Eines der wichtigsten Themen in einem drahtlosen Kommunikationssystem ist, die Kapazität des Systems durch Verringerung der Interferenz zu erhöhen. Antennenfelder (auch als Smart-Antennen bekannt) wurden entwickelt, um die Kapazität zu verbessern und die Interferenz zu verringern. Eine Smart-Antenne verwendet mehrere Antennenelemente um einen Richtstrahl zu erzeugen, der Signale nur in eine bestimmte Azimutrichtung abstrahlt, und detektiert selektiv Signale, die aus einer bestimmten Richtung gesendet werden. Mit einer Smart-Antenne ist ein drahtloses Kommunikationssystem in der Lage, die Kapazität zu erhöhen und die Interferenz zu verringern, weil Signale in einen engen Bereich in dem Abdeckungsbereich abgestrahlt werden. Dies erhöht die Gesamtkapazität, da ein Sender den Sendeleistungspegel des Richtstrahls erhöhen darf, ohne eine übermäßige Interferenz mit anderen Sendern und Empfängern, wie etwa drahtlosen Sende/Empfangseinheiten (WTRUs) und Basisstationen, zu bewirken.
Ein drahtloses Kommunikationssystem weist im allgemeinen mehrere Knoten, wie etwa Basisstationen und Funknetzsteuerungen oder ähnliches, auf. Die Knoten sind typischerweise über festverdrahtete Verbindungen, wie etwa ein Maschennetzwerk, oder ein zellulares Netzwerk miteinander verbunden. Die Knoten kommunizieren miteinander und übertragen Nachrichten, wie etwa Rücktransport- bzw. Backhaul-Nachrichten.
Es gibt jedoch einen Nachteil bei festverdrahteten Verbindungen für die Einrichtung eines Backhaul-Netzwerks in der Hinsicht, daß festverdrahtete Verbindungen teuer, zeitaufwendig und unflexibel bei der Modifizierung oder Änderung des Netzwerks sind. Insbesondere erfordert die Maschenvernetzung, daß Knoten miteinander verbunden werden. Wenn zu dem Maschennetzwerk ein neuer Knoten hinzugefügt wird, gibt es eine hohe Belastung (sowohl im Sinne von Kosten als auch von Zeit) für das Einrichten neuer Verbindungen zu dem neuen Knoten für das Backhauling (Anbindung an das Transportnetz).
Daher besteht ein Bedarf an einem kostengünstigen, weniger zeitaufwendigen und flexiblen Verfahren und System zur Einrichtung eines Backhaul-Netzwerks.
Die vorliegende Erfindung ist eine Vorrichtung und ein System zur Nutzung einer Smart-Antenne bei der Einrichtung eines Backhaul-Netzwerks. Die vorliegende Erfindung ist darauf ausgerichtet, Smart-Antennen zur Verbesserung der Kommunikationen innerhalb von Zellen, zur Erhöhung des Durchsatzes und zur Bildung von mindestens einem Teil eines flexiblen Backhaul-Netzwerks zum Transport von Backhaul-Daten zu verwenden. Die vorliegende Erfindung wird in einem drahtlosen Kommunikationssystem implementiert, das mehrere Knoten umfaßt, wobei alle Knoten in einem Maschennetzwerk miteinander verbunden sind. Zumindest ein Teil der Knoten ist mit einer oder mehreren Smart-Antennen versehen, die derart konfiguriert sind, daß sie mehrere Richtstrahlen erzeugen. Jeder Knoten mit einer oder mehreren Smart-Antennen pflegt eine Liste von anderen Knoten mit Smart-Antennen und Strahlrichtungs- und Konfigurationsinformationen, die bei der Sendung von Nachrichten an diese anderen Knoten verwendet werden sollen. Wenn es erforderlich ist, daß ein Quellknoten Backhaul-Daten an einen Zielknoten sendet, ruft der Quellknoten die Strahlrichtungs- und Konfigurationsinformationen für den Zielknoten ab und sendet die Nachrichten mit einem Richtstrahl, der auf den Zielknoten gerichtet ist.
1 ist ein Blockschaltbild eines Netzwerks aus mehreren Knoten gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Blockschaltbild eines Knotens, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
3 ist ein Flußdiagramm eines Verfahrens, das Smart-Antennen für die Übertragung von Nachrichten zwischen Knoten verwendet.
4 ist ein Diagramm eines Beispiels für ein Strahlmuster, das von einem Knoten gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wird.
Die vorliegende Erfindung ist auf jedes drahtlose Kommunikationssystem, einschließlich Zeitteilungsduplex (TDD), Frequenzteilungsduplex (FDD) und synchronen Zeitteilungs-Kodeteilungs-Vielfachzugriff (TD-SCDMA), wie sie in einem universellen mobilen Telekommunikationssystem (UMTS), CDMA2000, CDMA im allgemeinen, dem globalen System für Mobilkommunikationen (GSM), dem allgemeinen Paketfunksystem (GPRS) und verbesserten Datenraten für die GSM-Entwicklung (EDGE) angewendet werden, anwendbar, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Der Begriff "WTRU" umfaßt hier im weiteren ein Benutzergerät, eine Mobilstation, eine feste oder mobile Teilnehmereinheit, einen Funkrufempfänger oder jede andere Art von Vorrichtung, die fähig ist, in einer drahtlosen Umgebung zu arbeiten, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Wenn hier im weiteren darauf Bezug genommen wird, umfaßt der Begriff "Knoten" eine Basisstation, einen Node B, eine Standortsteuerung, einen Zugangspunkt oder jede andere Art von Schnittstellenvorrichtung in einer drahtlosen Umgebung, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
1 ist ein Blockschaltbild eines Netzwerks 100 aus mehreren Knoten 102a-n gemäß der vorliegenden Erfindung. Mindestens einer der Knoten, der graphisch als 102n gezeigt ist, ist mit einem Kernnetzwerk 110 verbunden. Der Betrieb eines Kernnetzwerkes eines drahtlosen Kommunikationssystems ist Fachleuten auf dem Gebiet wohlbekannt und ist für die vorliegende Erfindung nicht zentral. Folglich wird das Kernnetzwerk 110 hier nicht im Detail erläutert.
Jeder Knoten 102a-n betreut eine oder mehrere WTRUs (nicht gezeigt), die sich innerhalb des Abdeckungsbereichs der Knoten 102a-n befinden. Das Netzwerk 100 kann ein Maschennetzwerk oder ein zellulares Netzwerk sein. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung übertragen sowohl Maschennetzwerke als auch zellulare Netzwerke Backhaul-Informationen, aber es gibt einen grundsätzlichen Unterschied. Zellulare Netzwerke haben typischerweise Festnetz-Infrastrukturen und Backhaul-Verbindungen. Diese Verbindungen sind typischerweise Punkt-zu-Punkt-Verbindungen und ändern sich nicht. Ein Knoten sendet die Backhaul-Daten an einen anderen Knoten an einem anderen Ort in dem Netzwerk, und nur zu diesem Ort.
Im Fall eines Maschennetzwerks ändern sich die Verbindungen zwischen Knoten und daher können die Backhaul-Daten zu verschiedenen Zeiten für die weitere Wegeleitung an verschiedene Knoten gesendet werden. Da sich die Backhaul-Verbindung von Zeit zu Zeit ändern kann, ist es insbesondere im Fall von Maschennetzwerken wichtig, in der Lage zu sein, die Smart-Antennen derart einzustellen, daß eine Verbindung zu einem anderen Knoten erreicht werden kann, ohne übermäßige Interferenz für andere Knoten zu erzeugen.
Zumindest ein Teil der Knoten 102a-n ist mit mindestens einer Smart-Antenne versehen (wie hier im weiteren im Detail erklärt wird) und nutzt neben normalen Download-Übertragungen an WTRUs und Upload-Empfang von WTRUs die Smart-Antenne zum Senden von Backhaul-Daten an andere Knoten 102a-n. Diese Knoten 102a-n sind fähig, mehrere Richtstrahlen zu erzeugen und die Strahlen in jede Azimutrichtung zu lenken.
Es wird erwartet, daß das Netzwerk 100 Knoten mit festverdrahteten Verbindungen ebenso wie solche mit drahtlosen Backhaul-Verbindungen, die Smart-Antennen verwenden, umfassen wird. Da Verbindungen, die unter Verwendung von Smart-Antennen eingerichtet werden, umkonfiguriert und auf andere Knoten gerichtet werden können, erhöhen sie die Flexibilität des Systems. Mindestens einer der Knoten wird je doch sowohl eine festverdrahtete Verbindung zu dem Kernnetzwerk 110 als auch drahtlose Verbindungen zu anderen Knoten haben, um eine Verbindung zwischen der Gruppe drahtloser Knoten und dem Kernnetzwerk bereitzustellen, die im wesentlichen festverdrahtet ist. Zumindest ein Teil der Knoten 102a-n kann auch mit der Fähigkeit versehen sein, Backhaul-Informationen über eine festverdrahtete oder dedizierte Verbindung zu übertragen. Ein Knoten (als Knoten 102n gezeigt) mit sowohl festverdrahteten als auch drahtlosen Backhaul-Verbindungen (auf den hier im weiteren als hybrider Knoten Bezug genommen wird) wird die Verbindung zu dem festverdrahteten Kernnetzwerk 110. Wenn Knoten Backhaul-Informationen mit Hilfe von Smart-Antennen drahtlos senden, werden diese Backhaul-Informationen mit anderen Worten schließlich durch den hybriden Knoten 102n an das Kernnetzwerk 110 geleitet. Daher kann der hybride Knoten 102n Backhaul-Informationen mit drahtlosen Backhaul-Verbindungen von den Knoten empfangen und an sie senden, während er Backhaul-Informationen von dem Kernnetzwerk 110 empfängt und an es sendet, wodurch er eine Brücke bildet.
In einer Ausführungsform hat ein Knoten 102a-n, wie in 4 gezeigt, mehrere vorbestimmte Strahle 109a-h und wählt aus den mehreren Strahlen 109a-h einen aus, um eine Sendung oder einen Empfang zu steuern. 4 zeigt acht Strahle im Azimut, welche von jedem Knoten 102a-n erzeugt werden können. Es sollte bemerkt werden, daß die in 4 gezeigten Strahle lediglich als ein Beispiel zur Verfügung gestellt werden und jede Anzahl von Strahlen, Strahlmustern oder jede Art von Muster implementiert werden kann.
In einer alternativen Ausführungsform kann jeder Strahl 109a-h in Echtzeit erzeugt und gesteuert werden, anstatt aus einem Satz vorbestimmter Positionen ausgewählt zu werden.
Ein Knoten 102a-n wählt eine Strahlrichtung 109a-h entweder dynamisch oder aus mehreren verfügbaren Positionen, welche die beste Leistung im Sinne von Systemkapazität, Datendurchsatz, Interferenz oder ähnlichem bereitstellt. Die Knoten 102a-n sind im allgemeinen ortsfest an einem bestimmten Ort. Daher können die Richtung und die Konfiguration, wenn ein Strahl 109a-h und die Konfiguration zwischen den zwei Knoten 102a-n einmal festgelegt sind, gespeichert und danach ohne Änderung verwendet werden. Jeder Knoten 102a-n kann fähig sein, mehr als einen Strahl 109a-h für die Verbindung mit anderen Knoten 102a-n bereitzustellen, da die Funkumgebung und die Verkehrslast sich auf langfristiger Basis ändern können. Daher überwacht jeder Knoten 102a-n von anderen Knoten 102a-n empfangene Signale, um die Funkumgebung zu bestimmen, und stellt die Strahlrichtung und die Signalkonfiguration dynamisch ein, um die Leistung des Systems zu optimieren.
Ein Beispiel für den Betrieb des Systems ist wie folgt: eine erster ausgewählter Knoten, wie etwa der Knoten 102a, erzeugt einen Strahl und lenkt ihn in Richtung eines anderen ausgewählten Knotens, wie etwa des Knotens 102b. Dies kann erledigt werden, indem die komplexen Gewichte, die auf Antennenfeldelemente angewendet werden, eingestellt werden, und es wird typischerweise mit Bündelformungs-Antennenfeldern erledigt. Gleichzeitig mißt der Knoten 102a die Qualität der Verbindung A zu dem Knoten 102b. Die Qualität der Verbindung A kann als Rauschabstand, Bit- oder Rahmenfehlerrate oder als ein anderer meßbarer Qualitätsindikator gemessen werden. Der Sendeknoten 102a findet die beste Antennenstrahlrichtung, die beste Kombination von Gewichten, um die Verbindungsqualität in diesem Fall zu maximieren, und speichert sowohl die Verbindungsqualitätsmessung als auch die entsprechende Strahlrichtung (Gewichte). Der sendende Knoten 102a macht dies für alle Knoten, die in der Nachbarschaft sind, und speichert die entsprechenden Qualitäts- und Strahlinformationen.
Jeder Knoten 102a-n kann flexibel und drahtlos mit anderen Knoten 102a-n verbunden oder von ihnen getrennt werden, indem selektiv einer oder mehrere Strahle auf die anderen Knoten 102a-n gerichtet werden. In 1 sendet der erste Knoten 102a Nachrichten unter Verwendung eines Richt strahls A an den zweiten Knoten 102b und unter Verwendung eines Richtstrahls B an einen vierten Knoten 102d. Die Richtstrahle A und B werden unabhängig gesteuert und können gleichzeitig gesendet werden. Da jeder Richtstrahl A und B nur in eine bestimmte Richtung abgestrahlt wird, verursacht er keine übermäßige Interferenz mit anderen Knoten 102a-n oder WTRUs.
2 ist ein Blockschaltbild eines Knotens 202 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Knoten 202 weist eine Smart-Antenne 204, eine Steuerung 206, einen Speicher 208 und eine optionale festverdrahtete Verbindung 210 auf. Die festverdrahtete Verbindung 210 kann eine Verbindung zu dem Kernnetzwerk 110 oder zu einem anderen Knoten sein. Der Knoten 202 implementiert einen Signalverarbeitungsalgorithmus, um sich an Benutzerbewegung, Änderungen der Funkfrequenzumgebung und Mehrwege- zusammen mit Gleichkanalinterferenz anzupassen. Eine durch die Steuerung 206 implementierte Funkressourcenverwaltungsfunktion (RRM-Funktion) entscheidet, wie Funkressourcen in dem Knoten 202 zugewiesen werden sollten:
Die Smart-Antenne 204 weist mehrere (nicht gezeigte) Antennenelemente auf, um mehrere Richtstrahle unter der Steuerung der Steuerung 206 zu erzeugen. Jeder Strahl wirkt als eine drahtlose Verbindung zwischen dem Knoten 202 und anderen Knoten. Da der Knoten 202, wie bereits erwähnt, typischerweise an einem bestimmten Ort ortsfest ist, kann eine Strahlrichtung und Konfiguration zwischen zwei Knoten vorbestimmt und in dem Speicher 208 gespeichert werden. Der Speicher 208 unterhält eine Liste mit anderen Knoten und Strahlrichtungs- und Konfigurationsinformationen für jeden dieser anderen Knoten. Wenn es erforderlich ist, daß der Knoten 202 Nachrichten, wie etwa Backhaul-Daten, an einen anderen Knoten überträgt, ruft die Steuerung 206 die entsprechenden Strahlrichtungs- und Konfigurationsinformationen aus dem Speicher 208 ab und erzeugt einen in eine bestimmte Richtung gelenkten Richtstrahl und überträgt die Nachricht unter Verwendung des Strahls.
Im Fall eines hybriden Knotens 102n wird bei der Einrichtung drahtloser Verbindungen zu anderen Knoten mit Hilfe der Smart-Antenne 204 dieses Verfahren eingehalten. Wenn der hybride Knoten 102n eine Backhaul-Verbindung zu dem Kernnetzwerk 110 oder einem anderen Knoten aufbaut bzw. einrichtet, gibt es keine Konfigurationsinformationen oder keine Strahlauswahl, da die festverdrahtete Verbindung 210 physikalisch fest ist und immer eine Verbindung zwischen diesen zwei Knoten zur Verfügung stellen wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Smart-Antenne 204 bevorzugt eine Mehrstrahlfähigkeit, bei der jeder Strahl unabhängig verwendet werden kann. Ein Knoten 202 erzeugt mehr als einen Richtstrahl, um Backhaul-Daten gleichzeitig an mehrere andere Knoten zu übertragen. Da die gleiche Frequenz für mehr als einen Richtstrahl in dem gleichen Abdeckungsbereich wiederverwendet werden kann, wird die Systemkapazität erheblich vergrößert.
Mehrere Knoten können mit mehreren Strahlen miteinander verbunden werden. Dies macht es praktisch, Verbindungen zu ändern und sich dynamisch an Änderungen der Funkumgebung anzupassen. Zum Beispiel können zwei Strahle für die Verbindung zwischen zwei Knoten vorgesehen werden. Wenn ein Strahl unter übermäßiger Interferenz leidet, dann können die Knoten für die Übertragung von Nachrichten auf einen anderen Strahl umschalten.
Die Verwendung von Smart-Antennen ermöglicht die Bildung flexibler Backhaul-Verbindungen zwischen Knoten. Da jeder Knoten derart konfiguriert ist, daß er mehrere Richtstrahle erzeugt, und fähig ist, die Richtstrahle in jede Azimutrichtung zu lenken, können vorhandene Knoten, wenn dem Netzwerk 100 ein neuer Knoten hinzugefügt wird, neue Verbindungen zu dem neuen Knoten einrichten, indem sie einfach eine neue Strahlrichtung und Konfiguration einstellen, die auf den neuen Knoten ausgerichtet sind. Wenn ein vorhandener Knoten aus dem Netzwerk 100 entfernt wird, können Knoten außerdem einfach Strahlrichtungs- und Konfigurationsinformationen für den entfernten Knoten aus dem Speicher 208 lö schen. Die vorliegende Erfindung macht die zusätzliche Installation oder Entfernung von Einrichtungen für das Einrichten oder Entfernen von Verbindungen zwischen Knoten unnötig. Es sollte bemerkt werden, daß die vorliegende Erfindung entweder in einem Maschennetzwerk oder in einem zellularen Netzwerk implementiert werden kann.
Eine der Stärken der Maschenvernetzung ist die Fähigkeit, abhängig von mehreren Faktoren, einschließlich einer Verkehrslast, Interferenz oder einzelner Knotenleistung, neue Verbindungen zu erzeugen und andere Verbindungen zwischen Knoten zu löschen. Wie in 1 gezeigt, werden mehrere Knoten 102a-n unter Verwendung von Smart-Antennen miteinander verbunden. Die Linien zwischen den Knoten 102a-n in 1 zeigen mögliche Verbindungen A – F an. Die Steuerung kann zentralisiert sein, wobei mindestens ein Knoten als ein Steuerknoten wirkt, um die Verbindung zwischen Knoten zu steuern, oder sie kann dezentralisiert sein, wobei die Steuerung über mehrere Knoten oder alle Knoten verteilt ist. Wenn ein Knoten als ein Steuerknoten bestimmt ist, sammelt der Steuerknoten Informationen bezüglich Verkehrsbedingungen und Leistungen in jedem Knoten und bestimmt den besten Verkehrsweg für die Übertragung von Nachrichten von einem Knoten zu einem anderen Knoten.
Jeder Knoten 102a-n sendet bevorzugt ein oder mehrere Beacon-Signale in seinem einen oder mehreren Strahlen, welche Informationen bereitstellen, die für den Netzwerkbetrieb nützlich sind. Zum Beispiel können die Beaon-Signale aktuelle Leistungspegel, Verkehrspegel, Interferenzpegel und andere Parameter übertragen. Beacon-Signale können auch Zugriffsprioritäts-, Sicherheits-, Identifizierungs- und andere wechselnde Arten von Zugangssteuerungs- und Sicherheitssteuerungsinformationen umfassen. Die Beacon-Signale werden regelmäßig oder unregelmäßig gemessen, und die Parameter werden als die Basis für das Anpassen von Verbindungen zwischen Knoten verwendet, um die effizientesten Verkehrsleitwege zu finden. Die Bildung zumindest eines Teils der Backhaul-Verbindungen drahtlos unter Verwendung von Smart- Antennen gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht Flexibilität und verringert unnötige Kosten und Zeit für die Einrichtung und Anpassung von Verbindungen zwischen Knoten.
Wenn zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, die Verkehrslast zwischen dem zweiten Knoten 102b und dem vierten Knoten 102d zu hoch ist, erkennen andere Knoten, wie hier im weiteren beschrieben wird, die Verkehrsbedingungen zwischen den zwei Knoten 102b, d, indem sie die Beacon-Signale der Knoten 102b, d lesen. Wenn der erste Knoten 102a Verkehr zu dem fünften Knoten 102e leiten möchte, wird er, falls möglich, den zweiten und vierten Knoten 102b, d meiden und wird alternativ Verkehr durch den N-ten Knoten 102n leiten.
Die vorliegende Erfindung hat nicht nur den Vorteil, daß sie ein flexibles drahtloses Maschennetzwerk zur Verfügung stellt, sondern daß nun auch Backhaul-Informationen (die typischerweise über eine festverdrahtete Leitung gesendet werden) durch die Smart-Antenne über die gleichen flexiblen Verbindungen gesendet werden können. Die Implementierung dieser Art von Doppelverwendungs-Smart-Antennenmodell gemäß der vorliegenden Erfindung führt zu erheblichen Vorteilen gegenüber aktuellen drahtlosen Kommunikationssystemen.
3 ist ein Flußdiagramm eines Verfahrens 300 zur Nutzung von Smart-Antennen bei der Übertragung von Nachrichten zwischen Knoten. Zumindest ein Teil der Knoten ist mit mindestens einer Smart-Antenne versehen, die derart konfiguriert ist, daß sie mehrere Richtstrahle erzeugt und deren Azimut dann unabhängig steuert (Schritt 302). Jeder Strahl wird neben dem normalen Verkehr von Downloads auf WTRUs und Uploads von WTRUs als eine drahtlose Verbindung zu anderen Knoten verwendet. Jeder Knoten unterhält eine Liste mit anderen Knoten und Strahlrichtungs- und Konfigurationsinformationen, die für die Übertragung an die anderen Knoten verwendet werden sollen (Schritt 304). Es sollte bemerkt werden, daß die Schritte 302 und 304 typischerweise nach dem Aufbau oder einer Umkonfigurierung des Systems ausgeführt werden, um Knoten aufzunehmen oder zu löschen, und typi scherweise während des Normalbetriebs nicht durchgeführt werden müssen. Wenn es erforderlich ist, daß ein Quellknoten an einen Zielknoten sendet, ruft der Quellknoten Strahlrichtungs- und Konfigurationsinformationen für den Zielknoten aus dem Speicher ab und erzeugt unter Verwendung der Strahlrichtungs- und Konfigurationsinformationen einen Richtstrahl (Schritt 306). Wenn einmal ein Knoten für die Übertragung von Backhaul-Daten ausgewählt ist, wählt der sendende Knoten auf der Basis der Verbindungsqualität und anderer Überlegungen, wie etwa der Verkehrsdichte, die Strahlrichtung (Gewichte) aus der Liste aus und wendet sie auf die Antennen an.
Es kann erforderlich sein, daß das Verfahren zum Messen der Verbindungsqualität und Speichern relevanter Informationen regelmäßig ausgeführt wird, da sich die Umgebung ändern kann und die Anpassung von Strahlrichtungen notwendig sein kann. Der Quellknoten überträgt dann mit dem erzeugten Richtstrahl an den Zielknoten (Schritt 308).
In einem optionalen Schritt kann eine Änderung in dem Netzwerk auftreten, wobei ein neuer Knoten zu dem Netzwerk hinzugefügt werden kann, ein vorhandener Knoten aus dem Netzwerk entfernt werden kann oder die Funkfrequenz- oder andere Bedingungen sich ändern können. Ansprechend auf die Änderung aktualisieren andere Knoten die Liste mit Strahlrichtungs- und Konfigurationsinformationen, um die Änderung widerzuspiegeln (Schritt 310).
Vorrichtung und System zur Nutzung einer Smart-Antenne bei der Übertragung von Nachrichten zwischen Knoten werden in der vorliegenden Anmeldung offenbart. Ein drahtloses Kommunikationssystem umfaßt mehrere Knoten, und jeder Knoten ist fähig, mit jedem anderen Knoten verbunden zu werden. Zumindest ein Teil der Knoten ist mit einer Smart-Antenne versehen, die derart konfiguriert ist, daß sie mehrere Richtstrahlen erzeugt. Jeder Knoten unterhält eine Liste mit anderen Knoten und Strahlkonfigurationsinformatioen, die bei der Übertragung von Nachrichten an andere Knoten verwendet werden sollen. Wenn es erforderlich ist, daß ein Quellknoten an einen Zielknoten sendet, ruft der Quellknoten die Strahlkonfigurationsinformationen ab und sendet mit einem auf den Zielknoten ausgerichteten Richtstrahl.
Obwohl die Merkmale und Elemente der vorliegenden Erfindung in den bevorzugten Ausführungsformen in bestimmten Kombinationen beschrieben werden, kann jedes Merkmal oder Element allein ohne die anderen Merkmale und Elemente der bevorzugten Ausführungsformen oder in verschiedenen Kombinationen mit oder ohne andere Merkmale und Elemente der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Claims

Drahtloses Kommunikationssystem zur Nutzung mindestens einer Smart-Antenne für die Einrichtung eines Backhaul-Netzwerks, wobei das System aufweist: mehrere Knoten, wobei jeder Knoten aufweist: eine Smart-Antenne zum Erzeugen mehrerer Richtstrahle; einen Speicher zum Speichern einer Liste mit Nachbarknoten, mit denen jeder Knoten verbunden ist, und Strahlkonfigurationsinformationen, die bei der Übertragung von Nachrichten an die Nachbarknoten verwendet werden sollen; und eine Steuerung zum Auswählen eines bestimmten Richtstrahls zum Übertragen einer bestimmten Nachricht an einen anderen Knoten.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung Informationen bezüglich der Verkehrslastbedingungen erhält und den geeigneten Weg für die Übertragung von Nachrichten an einen anderen Knoten auf der Basis der Informationen auswählt.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerung Informationen bezüglich der Fähigkeiten von Nachbarknoten erhält und die geeigneten Wege für die Übertragung von Nachrichten an einen anderen Knoten auf der Basis der Informationen auswählt.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mehreren Knoten ein Maschennetzwerk umfassen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die mehreren Knoten ein zellulares Netzwerk umfassen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Knoten unter den mehreren Knoten als ein Steuerknoten bestimmt ist und der Steuerknoten Informationen bezüglich des Verkehrslastzustands und der Fähigkeiten jedes Knotens sammelt und die Wegebestimmung in jedem Knoten steuert.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei jeder Knoten Beacon-Signale, die eine Beacon-Nachricht transportieren, an Nachbarknoten sendet und jeder Knoten die Beacon-Nachricht nutzt, um einen geeigneten Weg zum Übertragen von Nachrichten an andere Knoten auszuwählen.
System nach Anspruch 7, wobei die Beacon-Nachricht einen Leistungspegel und/oder einen Verkehrspegel und/oder einen Interferenzpegel und/oder eine Zugangsprioritäts- und/oder eine Sicherheits- und/oder eine Identifizierungs- und/oder andere Zugangssteuerungs- und/oder Sicherheitssteuerungsinformation enthält.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei jeder Knoten unter Verwendung von mehr als einem Strahl verbunden ist, wobei ein Strahl für die Verbindung adaptiv zwischen den bereitgestellten Strahlen umgeschaltet werden kann.
Drahtloser Kommunikationsknoten zur Nutzung mindestens einer Smart-Antenne für die Einrichtung eines Backhaul-Netzwerks in einem drahtlosen Kommunikationssystem, wobei das drahtlose Kommunikationssystem mehrere Knoten aufweist, wobei der Knoten aufweist: eine Smart-Antenne zum Erzeugen mehrerer Richtstrahle; einen Speicher zum Speichern einer Liste mit Nachbarknoten, mit denen jeder Knoten verbunden ist, und Strahlkonfigurationsinformationen, die bei der Übertragung von Nachrichten an die Nachbarknoten verwendet werden sollen; und eine Steuerung zum Auswählen eines bestimmten Richtstrahls zum Übertragen einer bestimmten Nachricht an einen anderen Knoten.
Drahtloser Kommunikationsknoten nach Anspruch 10, wobei die Steuerung Informationen bezüglich der Verkehrslastbedingungen erhält und den geeigneten Weg für die Übertragung von Nachrichten an einen anderen Knoten auf der Basis der Informationen auswählt.
Drahtloser Kommunikationsknoten nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Steuerung Informationen bezüglich der Fähigkeiten von Nachbarknoten erhält und die geeigneten Wege für die Übertragung von Nachrichten an einen anderen Knoten auf der Basis der Informationen auswählt.
Drahtloser Kommunikationsknoten nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die mehreren Knoten ein Maschennetzwerk umfassen.
Drahtloser Kommunikationsknoten nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die mehreren Knoten ein zellulares Netzwerk umfassen.
Drahtloser Kommunikationsknoten nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei ein Knoten unter den mehreren Knoten als ein Steuerknoten bestimmt ist und der Steuerknoten Informationen bezüglich des Verkehrslastzustands und der Fähigkeiten jedes Knotens sammelt und die Wegebestimmung in jedem Knoten steuert.
Drahtloser Kommunikationsknoten nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei jeder Knoten Beacon-Signale, die eine Beacon-Nachricht transportieren, an Nachbarknoten sendet und jeder Knoten die Beacon-Nachricht nutzt, um einen geeigneten Weg zum Übertragen von Nachrichten an andere Knoten auszuwählen.
Drahtloser Kommunikationsknoten nach Anspruch 16, wobei die Beacon-Nachricht einen Leistungspegel und/oder einen Verkehrspegel und/oder einen Interferenzpegel und/oder eine Zugangsprioritäts- und/oder eine Sicherheits- und/oder eine Identifizierungs- und/oder andere Zugangssteuerungs- und/oder Sicherheitssteuerungsinformation enthält.
Drahtloser Kommunikationsknoten nach einem der Ansprüche 10 bis 17, wobei jeder Knoten unter Verwendung von mehr als einem Strahl für die Verbindung verbunden ist, wobei ein Strahl adaptiv zwischen den bereitgestellten Strahlen umgeschaltet werden kann.