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Die vorliegende Erfindung betrifft
Mehrstrahlantennen für
ein drahtloses Kommunikationsnetz, Verfahren zur Erzeugung von Zellen
für ein
drahtloses Kommunikationsnetz und drahtlose Infrastrukturen zum
Kommunizieren mit einer Mehrzahl von Mobilstationen.
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In den letzten Jahren hat die Anwendung
der zellularen Mobiltelekommunikation ein bedeutendes Wachstum erfahren
und es wird erwartet, daß sie sich
weiter ausbreitet, der Dienst verbessert wird und neue Produkte
und Leistungsmerkmale angeboten werden. Um vorhandene Kunden zu
behalten und andere dazu zu verlocken, sich der zellularen Telekommunikation
zuzuwenden, müssen
jedoch Dienste zu einem vernünftigen
Preis bereitgestellt werden. Es müssen daher die Kosten der Bereitstellung
von zellularen Telekommunikationsdiensten herabgesetzt werden.
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Herkömmliche terrestrisch basierte
Zellularsysteme stellen einen Dienst für geographische Gebiete bereit,
die wie in 1 gezeigt
in sechseckige Zellen 110 eingeteilt sind. Die Anzahl und
Größe dieser
Zellen werden vom Diensteanbieter so ausgewählt, daß die geographische Versorgung
optimiert wird, Kosten verringert werden und die Kapazität im Versorgungsbereich
maximiert wird. Jede Zelle 110 ist mit Sendern, Empfängern und
an einem typischerweise in der Nähe
der geographischen Mitte der Zelle befindlich Zellenstandort 120 befindlichen
Steuergeräten
ausgerüstet.
Jeder Zellenstandort 120 in einem bestimmten Versorgungsbereich
ist mit einer Vermittlungsstelle 130 verbunden, die als
Mobilvermittlungsstelle (MTSO – mobile
telephone switching office) dient und den Mobilfunkbetrieb in den
Zellen steuert. Die Zellenstandorte 120 sind mit der MTSO über Datenstrecken 125 verbunden.
Die MTSO vermittelt Verbindungen zu anderen Mobileinheiten und zum örtlichen
Fernsprechsystem.
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In der Praxis sind Zellengrenzen
nicht präzise.
Die herkömmliche
sechseckige Zellenform wurde deshalb gewählt, da sie auf praktische
Weise der Versorgung eines Bereichs ohne die Lücken und Überlappungen dient, die auftreten
würden,
wenn kreisförmige
Zellen benutzt würden.
Obwohl kreisförmige
Zellen durch Rundstrahlantennen versorgt werden könnten, müssen zur
Annäherung
an die sechseckige Form Richtstrahlantennen benutzt werden. Aufgrund
dieser und anderer Begrenzungen herkömmlicher terrestrisch basierter
Zellularsysteme haben Forscher begonnen, drahtlose Kommunikationssysteme
zu konstruieren, die Höhen-Flugplattformen (HAAP – high-altitude
aeronautical platforms) benutzten, um Richtfunkrelais-Transponder
zu tragen. Eine HAAP kann beispielsweise die Form eines über einem
geographischen Versorgungsbereich kreisenden Luftschiffs oder bemannten
oder unbemannten Flugzeugs annehmen. Ein Vorteil einer fliegenden Antennenplattform
besteht darin, daß sie
ein viel größeres geographisches
Gebiet als herkömmliche
terrestrisch basierte zellulare Antennensysteme versorgen kann.
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Versuche zur Realisierung einer funktionsfähigen HAAP
sind bislang von in herkömmliche
benachbarte sechseckige Zellen eingeteilten geographischen Versorgungsbereichen
abhängig
gewesen. Die Verwendung herkömmlicher
Zellen erfordert jedoch, daß die
HAAP-Bordantenne
in der Lage ist, ihr Strahlungsdiagramm dynamisch zu verändern, wenn das
Luftfahrzeug in einem Kreis über
den Versorgungsbereich fliegt. Der Grund dafür ist, daß die relative Position zwischen
jeder sechseckigen Zelle und dem HAAP nicht konstant ist und der
Antennenstrahl daher mechanisch und/oder elektronisch steuerbar sein
muß, was
ein zellulares System mit auf einer HAAP angebrachten Antenne kostspieliger
und aufwendiger macht. Vom Standpunkt der drahtlosen Kommunikation
aus liegt daher die größte Herausforderung,
was die Technik zur Realisierung dieser Systeme angeht, bei den
an Bord der HAAP benötigten ausgeklügelten steuerbaren
Mehrstrahlantennen.
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Die Technik benötigt dementsprechend einen
Weg zum Anhäufen
von Zellen, bei dem keine Antennen mit steuerbaren Strahl erforderlich
sind.
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In der US-A-5408237 sind Strahlführungsverfahren
für erdfeste
Zellen offenbart, die zur Zuteilung von Strahlen eingesetzt werden
können,
die durch eine Konstellation von Satelliten auf erdnaher Erdumlaufbahn,
die auf Umlaufbahnen unterhalb geosynchroner Höhe fliegen, erzeugt werden.
Diese Strahlen werden elektronisch gesteuert, so daß sie im
Gegensatz zu „satellitenfesten
Zellen" „erdfeste Zellen" beleuchten. Eine „erdfeste
Zelle" ist ein auf die
Oberfläche
der Erde abgebildetes stationäres Gebiet,
das permanente feste Grenzen aufweist. Obwohl die sich schnell bewegenden
Satelliten mit ihren Strahlen immer noch den Boden in sich schnell
bewegenden Ausleuchtzonen überstrahlen,
bestimmen die Orte der Ausleuchtzonen zu irgendeiner gegebenen Zeit
nicht den Ort der unveränderlichen
erdfesten Zellen. Die Verfahren mit erdfester Zelle weisen Kommunikationskanäle (Frequenz,
Code und/oder Zeitschlitz) auf der Basis einer erdfesten Zelle anstatt
auf der Basis einer satellitenfesten Zelle zu. Ungeachtet des Satelliten/Strahls,
der gegenwärtig
eine bestimmte Zelle versorgt, unterhält das Endgerät dieselbe
Kanalzuweisung, wodurch das Problem von Weiterschaltung gelindert
wird.
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In der EP-A-0762254 ist ein Satellitenkommunikationssystem
mit einem Satelliten mit einer Antenne offenbart, die ein sich bewegendes
Strahldiagramm auf der Erdoberfläche
erzeugt, das mehrere Teilstrahlen umfaßt. Durch Bereitstellung eines Bezugsenders
an einer bekannten Stelle auf der Erde und Senden eines Signal vom
Bezugssender in einen Teilstrahl und Weiterreichen des Signals zu
einer Bodenstation wird ein Orientierungssignal für den Satelliten
bestimmt. Die Bodenstation bestimmt einen Gewinn des weitergereichten
Signals und vergleicht ihn mit Erwartungswerten zur Ableitung eines
einen Orientierungsfehler des Satelliten anzeigenden Korrektursignals.
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In der EP-A-0531090 ist eine Einteilung
von Zellen zur Wiederverwendung in einem Mobilkommunikationssystem
mit einer äußeren Zelle
und einer inneren Zelle in der äußeren Zelle
offenbart. Eine Basisstation enthält eine erste Strahlschwenkantenne für die äußere Zelle
und eine zweite Strahlschwenkantenne für die innere Zelle.
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In Patent Abstracts of Japan, Band
007, Nr. 264 (E-212),
24.11.83, JP(A) 58146148 ist die Verwendung eines breiten Antennenstrahls
für den
Teil eines gewünschten
Versorgungsbereichs mit weniger Verkehr und eines schmalen Antennenstrahls
für den
Teil des gewünschten
Versorgungsbereichs mit mehr Verkehr offenbart. Im schmalen Strahl
wird hochratige Übertragung
durchgeführt,
während
im breiten Strahl niederratige Übertragung
durchgeführt wird.
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In Patent Abstracts of Japan, Band
005, Nr. 137 (E-072),
16.6.1981, JP(A) 56072547 ist ein in konzentrische Kreise eingeteilter
Versorgungsbereich offenbart, wobei jedem konzentrischen Kreis eine
andere Frequenz eines Kommunikationssignals von einer Basisstationsantenne
zugewiesen ist.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird eine Mehrstrahlantenne nach Anspruch 1 bereitgestellt.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren nach Anspruch 5 bereitgestellt.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird eine drahtlose Infrastruktur nach Anspruch 8 bereitgestellt.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird
eine Mehrstrahlantenne für
ein drahtloses Kommunikationsnetz, ein Verfahren zum Erzeugen von
Zellen für ein
drahtloses Kommunikationsnetz mit einer Mehrstrahlantenne, die von
einem Luftfahrzeug hochgehalten wird, und eine drahtlose Infrastruktur
bereitgestellt. Die Mehrstrahlantenne projiziert (1) einen ersten
Strahl zum Definieren einer ersten Zelle auf einem allgemein kreisförmigen ersten
Erdgebiet unterhalb der Mehrstrahlantenne und (2) einen zweiten Strahl
zum Definieren einer zweiten Zelle auf einem allgemein kreisförmigen zweiten
Erdgebiet unterhalb der Mehrstrahlantenne, wobei die erste Zelle
einen kleineren Halbmesser als die zweite Zelle aufweist und im
wesentlichen konzentrisch mit dieser ist. Durch Projizieren zusätzlicher
Strahlen von der Mehrstrahlantenne kann eine beliebige Anzahl von Zellen
definiert werden.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird
daher ein Zellengruppierungsschema eingeführt, bei dem Zellen konzentrisch
ineinander angeordnet sind. Dies steht im Gegensatz zum herkömmlichen
Zellgruppierungsschema, bei dem sich Zellen nie vollkommen umgeben.
Einer der Vorteile des Zellgruppierungsschemas der vorliegenden
Erfindung besteht darin, daß Standort
und Größe der ersten
und zweiten Zelle unabhängig
von der Umlaufposition der Mehrstrahlantenne bleiben, sollte die
Mehrstrahlantenne beginnen, horizontal über einem Mittelpunkt der ersten
Zelle mit einem allgemein gleichförmigen Halbmesser umzulaufen
(was eintreten könnte,
wenn das Luftfahrzeug ein Flugzeug wäre). Dadurch wird die Notwendigkeit,
die Strahlen zu steuern, beseitigt und die Komplexität der Mehrstrahlantenne
als Ganzes bedeutend verringert.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
wird die Mehrstrahlantenne im wesentlichen direkt über einem
Mittelpunkt der ersten Zelle hochgehalten. In einer alternativen
Ausführungsform läuft die
Mehrstrahlantenne über
einem Mittelpunkt der ersten Zelle auf einem im wesentlichen konstanten
Bahnhalbmesser von diesem aus um. Ein Hubschrauber oder ein stationäres Luftschiff
kann die Mehrstrahlantenne an einem einzelnen Ort hochhalten, angenommen,
die atmosphärischen
Bedingungen hindern das Fahrzeug nicht daran, eine relativ stabile
Position aufrechtzuerhalten. Obwohl ein Flugzeug in Bewegung bleiben
muß, um
in der Luft zu bleiben, erfordern die von der Mehrstrahlantenne
abgegebenen Strahlen keine Steuerung, solange das Flugzeug eine
allgemein horizontale kreisförmige Umlaufbahn über dem
Mittelpunkt der Zellengruppe einnimmt.
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In der vorliegenden Erfindung projiziert
die Mehrstrahlantenne schiefe kegelförmige Strahlen, um jeweils
konzentrische Zellen zu definieren, wobei eine Exzentrizität der schiefen
kegelförmigen
Strahlen eine Funktion eines Bahnhalbmessers der Mehrstrahlantenne
von einem Mittelpunkt der konzentrischen Zellen aus und einer relativen
Höhe der
Mehrstrahlantenne ist. Wenn sich die Mehrstrahlantenne direkt über dem
Mittelpunkt befindet, sind die kegelförmigen Strahlen gerade Kegel.
Wenn sich die Mehrstrahlantenne vom Mittelpunkt in ihrer Umlaufbahn
weg bewegt, werden die kegelförmigen
Strahlen vorzugsweise schiefer, wodurch die Projizierung der Strahlen
auf den darunterliegenden Boden allgemein kreisförmig bleiben kann.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist ein Halbmesser einer zweiten Zelle (r2) durch
die Gleichung r2 = r1√2 auf einen
Halbmesser einer ersten Zelle (r1) bezogen.
Bei dieser Konfiguration wird der einmalig durch die zweite Zelle
abgedeckte Bereich (der Teil des zweiten Erdgebiets, der das erste
Erdgebiet nicht schneidet) dem von der ersten Zelle abgedeckten
Bereich (der Gesamtheit des ersten Erdgebiets) gleichgemacht. Dadurch
werden Zellen mit im wesentlichen gleichem Bereich erzeugt. Wenn
man davon ausgeht, daß Mobilstationen
mehr oder weniger gleichmäßig verteilt
sind, ist der drahtlose Verkehr daher mehr oder weniger gleichmäßig zwischen
der ersten und der zweiten Zelle verteilt.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
gibt es zusätzlich
zur Mehrstrahlantenne eine Antenne, die Zubringerband-Kommunikation
mit einer Bodenstation des drahtlosen Kommunikationsnetzes bereitstellt,
wobei sich die Bodenstation in der Nähe eines Mittelpunkts der konzentrischen
Zellen befindet. Durch Festlegen des Orts der Bodenstation am Mittelpunkt
werden Dopplereffekte, die auftreten könnten, wenn die Mehrstrahlantenne über dem
Mittelpunkt umläuft,
im wesentlichen eliminiert. Durch den weiten Rahmen der vorliegenden
Erfindung wird die Position der Bodenstation nicht begrenzt. Herkömmlicherweise
wird das Zubringerband als das Ku-Band (12–18 GHz) einschließend definiert.
Andere Frequenzbänder
liegen gewiß im
weiten Rahmen der vorliegenden Erfindung.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
sind der erste und der zweite Strahl Benutzerbandstrahlen. Herkömmlicherweise
wird das Benutzerband als das L-Band (2–4 GHz) und das Band unterhalb
von 1 GHz (herkömmlicherweise
bei zellularen Telefonen oder persönlichen Kommunikationssystemen
(„PCS") benutzte Frequenzen)
definiert. Andere Frequenzbänder
liegen gewiß im
weiten Rahmen der vorliegenden Erfindung.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
wird das Luftfahrzeug aus der Gruppe ausgewählt, die aus (1) einem Lenkluftschiff,
(2) einem Flugzeug, (3) einem Luftschiff und (4) einem Hubschrauber
besteht. Auch kann die Mehrstrahlantenne durch einen Satelliten
hochgehalten werden. Wenn neue Technologien entwickelt werden, um
Mehrstrahlantennen hochzuhalten, wird der Fachmann die Anwendbarkeit
dieser Technologien auf den weiten Rahmen der vorliegenden Erfindung
wahrnehmen.
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Im Obigen sind bevorzugte und alternative Merkmale
der vorliegenden Erfindung grob umrissen worden, so daß der Fachmann
die nachfolgende ausführliche
Beschreibung der Erfindung besser verstehen kann. Zusätzliche
Merkmale der Erfindung, die Gegenstand der Ansprüche der Erfindung sind, werden
hiernach beschrieben. Der Fachmann sollte erkennen, daß er das
offenbarte Konzept und die spezifische Ausführungsform als Grundlage zur
Konstruktion oder Abänderung
anderer Strukturen zur Ausführung
derselben Zwecke der vorliegenden Erfindung benutzen kann. Auch
sollte der Fachmann erkennen, daß derartige gleichwertige Konstruktionen
noch in den Schutzumfang der beanspruchten Erfindung in seiner breitesten
Form fallen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Um ein vollständigeres Verständnis der
vorliegenden Erfindung zu erhalten, wird nunmehr auf die nachfolgende
Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen Bezug
genommen. In den Zeichnungen zeigen:
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1 ein
terrestrisch basiertes zellulares Kommunikationsnetz mit herkömmlichen
sechseckigen Zellen;
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2 eine
Zellgruppierungsanordnung und entsprechende Antennendiagramme für ein drahtloses
Kommunikationsnetz, bei dem eine durch ein Luftfahrzeug hochgehaltene
Mehrstrahlantenne eingesetzt wird, und
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3 ein
Systemdiagramm einer drahtlosen Infrastruktur mit einer Mehrzahl
von Höhen-Antennenflugplattformen.
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Ausführliche
Beschreibung
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Anfänglich auf 1 bezugnehmend, ist ein terrestrisch
basiertes zellulares Kommunikationsnetz 100 mit herkömmlichen
sechseckigen Zellen 110 dargestellt. Jede Zelle 110 ist
mit einer an einem typischerweise in der Nähe der geographischen Mitte
der Zelle befindlichen Zellenstandort 120 befindlichen Antennengruppe
ausgerüstet.
Jeder Zellenstandort 120 innerhalb eines bestimmten Versorgungsbereichs
ist mit einer Vermittlungsstelle 130 verbunden, die als
Mobilverbindungsstelle (MTSO – mobile
telephone switching office) dient und den Betrieb von Mobileinheiten 140 in
den Zellen 110 steuert. Die Zellenstandorte 120 sind über Datenstrecken 125 mit der
MTSO verbunden. Die MTSO vermittelt Verbindungen zu anderen Mobileinheiten 140 und
zu dem (nicht gezeigten) örtlichen
Fernsprechsystem.
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In 2 sind
eine Zellengruppierungsanordnung und entsprechende Antennendiagramme
für ein
drahtloses Kommunikationsnetz dargestellt, bei dem eine durch ein
Luftfahrzeug hochgehaltene Mehrstrahlantenne eingesetzt wird. Durch
die vorliegende Erfindung wird das Problem der Verwendung herkömmlicher
sechseckiger Zellenformen bei nichtterrestrischen zellularen Kommunikationssystemen überwunden.
Die Verwendung von herkömmlichen Zellen
mit einer durch ein Luftfahrzeug hochgehaltenen Antenne erfordert,
daß die
Antenne in der Lage ist, ihr Strahlungsdiagramm dynamisch zu verändern, während das
Fahrzeug über
den Versorgungsbereich fliegt. Der Grund dafür ist, daß die relative Position zwischen
jeder Zelle und dem Fahrzeug nicht konstant ist und der Antennenstrahl
daher mechanisch und/oder elektronisch steuerbar sein muß, was ein
zellulares System kostspieliger und aufwendiger macht. Vom Standpunkt
der drahtlosen Kommunikation aus gesehen, liegt daher die größte Herausforderung
bei der Technik zur Realisierung dieser nichtterrestrischen Systeme
bei den benötigten
ausgeklügelten
und steuerbaren Mehrstrahlantennen.
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Die vorliegende Erfindung offenbart
eine an einer Höhen-Flugplattform
(HAAP – high-altitude
aeronautical platform) 210 angebrachte Mehrstrahlantenne 220.
Die Mehrstrahlantenne 220 projiziert (1) einen ersten Antennenstrahl 231 zum
Erzeugen einer ersten Zelle 241 auf einem allgemein kreisförmigen ersten
Erdgebiet unterhalb der Mehrstrahlantenne und (2) einen zweiten
Antennenstrahl 232 zum Erzeugen einer zweiten Zelle 242 auf
einem allgemein kreisförmigen
zweiten Erdgebiet unterhalb der Mehrstrahlantenne. Die erste Zelle 241 weist
einen kleineren Halbmesser als die zweite Zelle 242 auf
und ist im wesentlichen konzentrisch mit dieser. Zusätzlich kann
die erste (innerste) Zelle 241, obwohl sie als kreisförmig dargestellt
ist, als ein Ring mit einem inneren Halbmesser gleich null angesehen
werden. Der Fachmann wird erkennen, daß, um Lücken in der Versorgung zu vermeiden,
der äußere Halbmesser jeder
Zelle im wesentlichen von gleicher Ausdehnung wie der innere Halbmesser
der benachbarten äußeren Zelle
sein sollte.
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Die Mehrstrahlantenne 220 kann
weiterhin einen dritten Antennenstrahl 233 projizieren,
um eine dritte Zelle 243 auf einem allgemein kreisförmigen dritten
Erdgebiet unterhalb der Mehrstrahlantenne zu erzeugen. Obwohl in
der 1 nur drei Zellen 241, 242, 243 dargestellt
sind, wird der Fachmann erkennen, daß die Grundsätze der
vorliegenden Erfindung auf eine beliebige Anzahl von konzentrischen
Zellen erweitert werden können.
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Der Fachmann wird erkennen, daß, wenn der äußere Halbmesser
der zweiten Zelle (r2) durch die Gleichung r2 = r1√2 auf den äußeren Halbmesser der
ersten Zelle (r1) bezogen ist, der einmalig
von der zweiten Zelle abgedeckte Bereich (der Teil des zweiten Erdgebiets,
der das erste Erdgebiet nicht schneidet) dem durch die erste Zelle
abgedeckten Bereich (der Gesamtheit des ersten Erdgebiets) gleich
sein wird. Dieses Verhältnis
läßt sich
auf eine beliebige Anzahl von Zellen erweitern, indem dem Verhältnis rn = r1√n für jede n-te
(ringförmige)
Zelle genügt
wird (wobei r1 gleich dem Halbmesser der
innersten (kreisförmigen)
Zelle ist), wodurch alle Zellen den gleichen Bereich aufweisen.
Wenn man davon ausgeht, daß Mobilstationen
geographisch gleichmäßig verteilt
sind, dann wird der drahtlose Verkehr mehr oder weniger gleichmäßig zwischen
der ersten und der zweiten Zelle verteilt sein.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
wird die Mehrstrahlantenne im wesentlichen direkt über dem
Mittelpunkt 260 der ersten Zelle 241 hochgehalten.
Es ist zu beachten, daß der
Mittelpunkt 260 der ersten Zelle 241 auch der
Mittelpunkt für
alle anderen kreisförmigen,
mit der ersten Zelle 241 konzentrischen Zellen ist. In
einer alternativen Ausführungsform
läuft die
Mehrstrahlantenne über dem
Mittelpunkt 260 auf einem im wesentlichen konstanten Bahnhalbmesser
von diesem aus um. Ein Lenkluftschiff, Hubschrauber oder stationäres Luftschiff
kann die Mehrstrahlantenne 220 an einem einzigen Ort hochhalten,
wenn man davon ausgeht, daß das
Fahrzeug nicht durch atmosphärische
Bedingungen davon abgehalten wird, eine relativ stabile Position
aufrechtzuerhalten. Obwohl ein Flugzeug in Bewegung bleiben muß, um in
der Luft zu bleiben, erfordern die von der Mehrstrahlantenne 220 abgestrahlten
Strahlen 231, 232, 233 keine Steuerung,
solange das Flugzeug eine allgemein horizontale kreisförmige Umlaufbahn über dem
Mittelpunkt 260 der Zellengruppe einnimmt.
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Der Fachmann wird erkennen, daß, wenn
die HAAP 210 stationär über dem
Mittelpunkt 260 der Zellengruppe gehalten wird, die Antennenstrahlen 231, 232, 233 gerade
Kegel bilden. Wenn jedoch die HAAP 210 um den Mittelpunkt 260 umläuft, müssen die
Antennenstrahlen 231, 232, 233 der Mehrstrahlantenne 220 schiefe
kegelförmige
Strahlen bilden, um dort, wo die Antennenstrahlen 231, 232, 233 die Erdoberfläche schneiden,
im wesentlichen kreisförmige
Zellen zu definieren. Die erforderliche Exzentrizität der schiefen
kegelförmigen
Strahlen wird eine Funktion des Bahnhalbmessers der Mehrstrahlantenne 220 vom
Mittelpunkt 260 der Zellengruppe aus und der relativen
Höhe der
Mehrstrahlantenne sein. Wenn die Mehrstrahlantenne 220 sich
auf ihrer Umlaufbahn vom Mittelpunkt 260 wegbewegt, werden die
kegelförmigen
Strahlen vorzugsweise schiefer, wodurch die Projizierung der Strahlen
auf den darunterliegenden Boden allgemein kreisförmig bleibt.
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Die Mehrstrahlantenne 220 kann
auch eine Antenne umfassen, die Zubringerband-Kommunikation mit
einer Bodenstation 250 des drahtlosen Kommunikationsnetzes
bereitstellt. Das herkömmlicherweise
in drahtlosen Kommunikationssystemen benutzte Zubringerband wird
als das Ku-Band (12–18 GHz)
einschließend
definiert. Andere Frequenzbänder
liegen gewiß im
weiten Rahmen der vorliegenden Erfindung. Der Fachmann wird erkennen,
daß sich die
Bodenstation 250 vorzugsweise in der Nähe des Mittelpunkts 260 der
Zellengruppe befindet. Wenn eine um eine am Mittelpunkt 260 befindliche
Bodenstation 250 umlaufende HAAP 210 eine relativ
feste Entfernung von der Bodenstation 250 aufrechterhält, werden
Dopplereffekte, die auftreten würden,
wenn die Mehrstrahlantenne 220 sich fortlaufend auf die Bodenstation 250 zu
oder von ihr wegbewegt, im wesentlichen eliminiert. Dopplerausgleich
ist jedoch erforderlich, wenn sich die Bodenstation 250 nicht
im wesentlichen am Mittelpunkt 260 befindet. Eine Bodenstation 250 kann
jedoch mehr als eine HAAP 210 unterstützen; in diesem Fall wird Dopplerausgleich für mindestens
eine HAAP 210 erforderlich sein. Die Bodenstation 250 stellt
eine Schnittstelle zu anderen Mobilbenutzern sowie eine Schnittstelle
zum (nicht gezeigten) öffentlichen
Wählnetz
bereit.
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Der erste und der zweite Antennenstrahl 231, 232 sind
vorzugsweise Benutzerband-Strahlen, die Kommunikationen mit (nicht
gezeigten) Mobileinheiten bereitstellen. Herkömmlicherweise wird das Benutzerband
als das L-Band (2–4
GHz) und das unter 1 GHz liegende Band (herkömmlicherweise bei zellularen
Telefonen oder persönlichen
Kommunikationssystemen („PCS") benutzte Frequenzen)
definiert. Der Fachmann wird erkennen, daß andere Frequenzbänder gewiß im weiten
Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen.
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In 3 ist
ein Systemdiagramm einer drahtlosen Infrastruktur mit einer Mehrzahl
von Höhen-Antennenflugplattformen
dargestellt. Das System enthält
eine oder mehrere HAAP/Mehrstrahlantennen 320, die drahtlose
Kommunikationen mit Mobileinheiten 310 wie oben beschrieben
bereitstellen. Jede HAAP/Mehrstrahlantenne 320 empfängt und
sendet auch drahtlose Kommunikationen von und zu einer Bodenstation 350.
Die Bodenstationen 350 sind mit dem öffentlichen Wählnetz (PSTN – public
switched telephone network) verbunden und ermöglichen damit Kommunikationen
zwischen Mobileinheiten 310 und herkömmlichen (nicht gezeigten)
drahtgebundenen Kommunikationsvorrichtungen. Wie schon bemerkt,
kann eine Bodenstation 350 mehr als eine HAAP/Mehrstrahlantenne 320 unterstützen, obwohl, wenn
Fahrzeuge auf Umlaufbahn benutzt werden, Dopplerkorrektur erforderlich
sein kann. Auch wird der Fachmann erkennen, daß jede HAAP/Mehrstrahlantenne
320 mit mehr als einer Bodenstation 350 kommunizieren kann.
Die Fähigkeit
einer HAAP/Mehrstrahlantenne 320, mit mehr als einer Bodenstation 350 zu
kommunizieren, würde Mobil-Mobil-Kommunikationen
zwischen unterschiedlichen HAAP-Versorgungsbereichen zulassen, ohne
die Verwendung des öffentlichen
Wählnetzes
zu erfordern.
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Obwohl die vorliegende Erfindung
ausführlich
beschrieben worden ist, sollte der Fachmann verstehen, daß er verschiedene Änderungen,
Ergänzungen
und Abänderungen
daran durchführen
kann, ohne vom Rahmen der beanspruchten Erfindung in seiner weitesten
Form abzuweichen.