JP2002118512A - 無線データ通信システム - Google Patents
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Abstract
(57)【要約】
【課題】 移動局と基地局とを接続する逆方向リンクビ
ームと順方向リンクビームを独立に制御し、かつ顧客お
よびその状況に適合するシステムを提供する。 【解決手段】 狭い、高いゲインのビームを形成するビ
ーム形成器と、ビーム形成器に接続され、無線資源を決
定し、割り当てる無線資源制御器を設置する。移動局に
関連するデータ特性を検出する検出器を、無線資源割り
当て装置に接続する。さらにビームを移動局との間で送
受信するアンテナ要素のアレイとを設置する。さらにア
ンテナ素子と移動局との間の信号のSN比を検出するS
NR検出器を、無線資源制御器に接続する。
ームと順方向リンクビームを独立に制御し、かつ顧客お
よびその状況に適合するシステムを提供する。 【解決手段】 狭い、高いゲインのビームを形成するビ
ーム形成器と、ビーム形成器に接続され、無線資源を決
定し、割り当てる無線資源制御器を設置する。移動局に
関連するデータ特性を検出する検出器を、無線資源割り
当て装置に接続する。さらにビームを移動局との間で送
受信するアンテナ要素のアレイとを設置する。さらにア
ンテナ素子と移動局との間の信号のSN比を検出するS
NR検出器を、無線資源制御器に接続する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は通信技術の分野に関し、
特に、アダプティブアンテナシステムと移動局の位置特
定技術を組み合わせることにより、ワイヤレスデータ伝
送を改善したシステムと方法に関する。
特に、アダプティブアンテナシステムと移動局の位置特
定技術を組み合わせることにより、ワイヤレスデータ伝
送を改善したシステムと方法に関する。
【0002】
【従来の技術】移動局のユーザとのワイヤレスデータ通
信システムは、固定の基地局すなわちセルサイトを介し
て行われる。通信されるワイヤレスデータは、移動局と
の間の電子メール伝送、およびインターネットサーバか
らのウェブサイトのダウンロードを含む。各セルサイト
は、セルサイト近傍の移動局のユーザの装置との間で、
信号を送受信するように構成されたアンテナを含む。移
動局のユーザ装置から受信した信号のパワーは通常低
い。
信システムは、固定の基地局すなわちセルサイトを介し
て行われる。通信されるワイヤレスデータは、移動局と
の間の電子メール伝送、およびインターネットサーバか
らのウェブサイトのダウンロードを含む。各セルサイト
は、セルサイト近傍の移動局のユーザの装置との間で、
信号を送受信するように構成されたアンテナを含む。移
動局のユーザ装置から受信した信号のパワーは通常低
い。
【0003】所望のアンテナカバレージを与えるため
に、セルサイト周囲の領域はセクターに分割されること
がある。それぞれが90度の角度を有する4つのセクタ
ー、あるいは120度の角度を有する3つのセクター
が、セル周囲の360度方位のカバレージを提供してい
る。ある種のアプリケーションにおいては、一個のセク
ターを拡張して完全な360度のカバレージを提供して
いる。一本のアンテナを設置することによりカバーされ
る限られた領域よりも広い領域をカバーできるようにす
るために、アンテナを具備した複数の隣接するセルの構
成が必要とされている。
に、セルサイト周囲の領域はセクターに分割されること
がある。それぞれが90度の角度を有する4つのセクタ
ー、あるいは120度の角度を有する3つのセクター
が、セル周囲の360度方位のカバレージを提供してい
る。ある種のアプリケーションにおいては、一個のセク
ターを拡張して完全な360度のカバレージを提供して
いる。一本のアンテナを設置することによりカバーされ
る限られた領域よりも広い領域をカバーできるようにす
るために、アンテナを具備した複数の隣接するセルの構
成が必要とされている。
【0004】120度のセクターのカバレージを提供す
るアンテナシステムを設計することは比較的容易であ
る。このシステムを用いると、所望のセクターのカバレ
ージ領域内にいるどのユーザに対しても、信号を送信す
ることができる。一般的に、一定の送信パワーに対する
受信信号のパワーはビームの幅に反比例する。例えば、
信号が弱すぎてカバレージ領域の端の方にいるユーザに
届かない場合には、送信パワーをより高いレベルまで増
加させる。しかし、送信パワーを上げるパワー増幅器は
高価である。ユーザの送信パワーが不十分で、セクター
のカバレージ領域の外側部分から信頼性高く受信できな
い場合には、一定のセルサイトにおける受信用アンテナ
のゲインおよびセルの全体的な大きさを考慮することに
なる。
るアンテナシステムを設計することは比較的容易であ
る。このシステムを用いると、所望のセクターのカバレ
ージ領域内にいるどのユーザに対しても、信号を送信す
ることができる。一般的に、一定の送信パワーに対する
受信信号のパワーはビームの幅に反比例する。例えば、
信号が弱すぎてカバレージ領域の端の方にいるユーザに
届かない場合には、送信パワーをより高いレベルまで増
加させる。しかし、送信パワーを上げるパワー増幅器は
高価である。ユーザの送信パワーが不十分で、セクター
のカバレージ領域の外側部分から信頼性高く受信できな
い場合には、一定のセルサイトにおける受信用アンテナ
のゲインおよびセルの全体的な大きさを考慮することに
なる。
【0005】いくつかの関連するファクター、たとえば
ユーザの予測密度、利用可能なチャネルバンド幅が、各
セルサイトのカバレージ領域の最適サイズを決定するこ
とに関係する。しかし、カバレージ領域が小さくなる
と、地理的領域に対し連続的なカバレージを提供するた
めには、さらにセルサイトを余分に設置する必要があ
る。しかしセルサイトをさらに設定することは、機器の
購入、設置、保守、およびサイトの購入費用、および設
備の相互接続、システムのサポートを必要とする。性能
を改善するためにビーム形成を行う技術は、これらの問
題を解決するために公知である。
ユーザの予測密度、利用可能なチャネルバンド幅が、各
セルサイトのカバレージ領域の最適サイズを決定するこ
とに関係する。しかし、カバレージ領域が小さくなる
と、地理的領域に対し連続的なカバレージを提供するた
めには、さらにセルサイトを余分に設置する必要があ
る。しかしセルサイトをさらに設定することは、機器の
購入、設置、保守、およびサイトの購入費用、および設
備の相互接続、システムのサポートを必要とする。性能
を改善するためにビーム形成を行う技術は、これらの問
題を解決するために公知である。
【0006】Diekelmanによる米国特許第5,612,
701号は、移動局からの通信需要に応じて二種類のビ
ームを通信衛星が提供するような、適応型ビームポイン
ティング方法を開示している。第一のビームは、広い領
域をカバーするアクセスビームであり、通信を開始する
ために第一グループの移動局と通信衛星とをつなぐのに
用いられる。第二のビームは、第一グループの移動局
を、”セントロイド”と称する領域周辺に中心を有する
サービスビームを介して通信衛星と結合し、その後、ア
クセスビームを介してアクセスが与えられると、第一グ
ループの移動局から遠方の領域にあるセントロイドの周
囲に中心を有するサービスビームを介して第二グループ
の移動局に通信衛星を接続する。通信衛星は通信リンク
を要求している移動局の位置を検出できる機能を有す
る。
701号は、移動局からの通信需要に応じて二種類のビ
ームを通信衛星が提供するような、適応型ビームポイン
ティング方法を開示している。第一のビームは、広い領
域をカバーするアクセスビームであり、通信を開始する
ために第一グループの移動局と通信衛星とをつなぐのに
用いられる。第二のビームは、第一グループの移動局
を、”セントロイド”と称する領域周辺に中心を有する
サービスビームを介して通信衛星と結合し、その後、ア
クセスビームを介してアクセスが与えられると、第一グ
ループの移動局から遠方の領域にあるセントロイドの周
囲に中心を有するサービスビームを介して第二グループ
の移動局に通信衛星を接続する。通信衛星は通信リンク
を要求している移動局の位置を検出できる機能を有す
る。
【0007】前掲の特許は、地上波システムの問題を解
決していない。地上波通信システムは、衛星通信システ
ムとは大きく異なっている。例えば地上波システムの近
/遠の影響は、通信衛星システムにおいてよりはるかに
大きな影響を有する。すなわち地上から約26,000
マイル上空にある通信衛星においては、ある地理的領域
内にあるすべての移動局は、通信衛星からほぼ等しい距
離にあるとみなすことができる。この影響(効果)は、
基地局と移動局との距離が大幅に異なるような地上波シ
ステムとは、全く異なるものである。前掲の特許により
解決されていない地上波システムにおける別の現象は、
二つの周波数における伝搬環境、例えばシャドーイング
の影響および高速フェーディングの影響にに起因して、
順方向リンクと逆方向リンクに対し、パスの喪失が異な
ることである。最終的に地上波システムは、通信衛星シ
ステムとは異なり、マルチパスの影響を受ける。
決していない。地上波通信システムは、衛星通信システ
ムとは大きく異なっている。例えば地上波システムの近
/遠の影響は、通信衛星システムにおいてよりはるかに
大きな影響を有する。すなわち地上から約26,000
マイル上空にある通信衛星においては、ある地理的領域
内にあるすべての移動局は、通信衛星からほぼ等しい距
離にあるとみなすことができる。この影響(効果)は、
基地局と移動局との距離が大幅に異なるような地上波シ
ステムとは、全く異なるものである。前掲の特許により
解決されていない地上波システムにおける別の現象は、
二つの周波数における伝搬環境、例えばシャドーイング
の影響および高速フェーディングの影響にに起因して、
順方向リンクと逆方向リンクに対し、パスの喪失が異な
ることである。最終的に地上波システムは、通信衛星シ
ステムとは異なり、マルチパスの影響を受ける。
【0008】さらにまた、前掲の特許はデータ通信につ
いては触れてはいない。データ通信は、音声通信(前掲
の特許が取り扱っている)とは、いくつかの点で非常に
異なる。第一の点としては、リクエストは基地局から
(順方向リンク)あるいは移動局から(逆方向リンク)
のいずれかから来る。これに対し前掲の特許は、逆方向
リンクについてのみ教示している。第二の点は、データ
通信の順方向リンクと逆方向リンクは、非対称である。
すなわち、ある時には順方向リンクで送信される情報
(例、パケット化データ)は、逆方向リンク上で送信さ
れる情報よりもはるかに集中的であり、また別のある時
にはその逆である。第三の点としては、パケットデータ
はバースト型(すなわち不連続)であり、特定のビーム
に対するデータレートを瞬時に切り替えることができ
る。これは前掲の特許が開示しているような音声のアプ
リケーションに対しては、あてはまらない。
いては触れてはいない。データ通信は、音声通信(前掲
の特許が取り扱っている)とは、いくつかの点で非常に
異なる。第一の点としては、リクエストは基地局から
(順方向リンク)あるいは移動局から(逆方向リンク)
のいずれかから来る。これに対し前掲の特許は、逆方向
リンクについてのみ教示している。第二の点は、データ
通信の順方向リンクと逆方向リンクは、非対称である。
すなわち、ある時には順方向リンクで送信される情報
(例、パケット化データ)は、逆方向リンク上で送信さ
れる情報よりもはるかに集中的であり、また別のある時
にはその逆である。第三の点としては、パケットデータ
はバースト型(すなわち不連続)であり、特定のビーム
に対するデータレートを瞬時に切り替えることができ
る。これは前掲の特許が開示しているような音声のアプ
リケーションに対しては、あてはまらない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】データを送受信するた
めに、特定の移動局と基地局とを接続する逆方向リンク
ビームと順方向リンクビームを独立に制御し、かつ顧客
およびその状況に合ったものに適するようなシステムが
必要とされている。理想的には、順方向リンクビームと
逆方向リンクビームを、時間と共に変動するデータレー
トの要求、時間と共に変動する基地局に対する移動局の
位置、および時間と共に変動するSNRに対し、ダイナ
ミックにカスタマイズ(個々のニーズ(状況)に合わせ
る)し、そしてこのカスタマイズされたビームを、基地
局が通信している移動局に直接向けるように方向を制御
する。
めに、特定の移動局と基地局とを接続する逆方向リンク
ビームと順方向リンクビームを独立に制御し、かつ顧客
およびその状況に合ったものに適するようなシステムが
必要とされている。理想的には、順方向リンクビームと
逆方向リンクビームを、時間と共に変動するデータレー
トの要求、時間と共に変動する基地局に対する移動局の
位置、および時間と共に変動するSNRに対し、ダイナ
ミックにカスタマイズ(個々のニーズ(状況)に合わせ
る)し、そしてこのカスタマイズされたビームを、基地
局が通信している移動局に直接向けるように方向を制御
する。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の一実施例によれ
ば、順方向リンクと逆方向リンク用に複数の適用型アン
テナ素子が、無線通信システムの基地局に配置されてい
る。従来のビーム形成ハードウェアに加えて、各アンテ
ナのビーム形成回路が、移動局の位置検出システムに結
合され、基地局と通信している移動局の位置を(必要と
される精度で)検出する。移動局の位置が一旦決定(検
出)されると、ビーム形成器は、カスタマイズされた狭
い、高ゲインのビームをその移動局の方向に向け、順方
向リンクあるいは逆方向リンク、あるいはその両方に独
立して(データをダウンロードするかアップロードする
かによって)形成する。その結果、システムとエア・イ
ンターフェースの容量は、必要とされる場所で必要とさ
れる時間にのみ効率的に使用される。さらにまた、ユー
ザ間の干渉も最小にできる。
ば、順方向リンクと逆方向リンク用に複数の適用型アン
テナ素子が、無線通信システムの基地局に配置されてい
る。従来のビーム形成ハードウェアに加えて、各アンテ
ナのビーム形成回路が、移動局の位置検出システムに結
合され、基地局と通信している移動局の位置を(必要と
される精度で)検出する。移動局の位置が一旦決定(検
出)されると、ビーム形成器は、カスタマイズされた狭
い、高ゲインのビームをその移動局の方向に向け、順方
向リンクあるいは逆方向リンク、あるいはその両方に独
立して(データをダウンロードするかアップロードする
かによって)形成する。その結果、システムとエア・イ
ンターフェースの容量は、必要とされる場所で必要とさ
れる時間にのみ効率的に使用される。さらにまた、ユー
ザ間の干渉も最小にできる。
【0011】
【発明の実施の形態】図1において、基地局100は順
方向リンク(すなわち移動局へのダウンロード)装置1
02と逆方向リンク(すなわち移動局からのアップロー
ド)装置104とを有する。順方向リンク装置102は
複数の適用型アレイアンテナ素子110、112、11
4を有する。逆方向リンク装置104は適用型アレイア
ンテナ素子116、118、120を有する。順方向リ
ンク装置102、逆方向リンク装置104に採用される
アンテナ素子110−120の数は、適用されるシステ
ムパラメータ(例、サービスされる地理的領域および必
要とされるビーム−ヌルの数等)に依存する。
方向リンク(すなわち移動局へのダウンロード)装置1
02と逆方向リンク(すなわち移動局からのアップロー
ド)装置104とを有する。順方向リンク装置102は
複数の適用型アレイアンテナ素子110、112、11
4を有する。逆方向リンク装置104は適用型アレイア
ンテナ素子116、118、120を有する。順方向リ
ンク装置102、逆方向リンク装置104に採用される
アンテナ素子110−120の数は、適用されるシステ
ムパラメータ(例、サービスされる地理的領域および必
要とされるビーム−ヌルの数等)に依存する。
【0012】図1のシステムは基地局と無線で通信でき
る無線移動通信デバイス122、124、126を有す
る。例えば携帯電話126、ラップトップコンピュータ
124、パーソナルデジタル装置(PDA)122が示
されている。ラップトップコンピュータ124を順方向
リンク装置102の適用型アレイアンテナ素子110、
112、114に接続するものは、順方向リンクハード
ウェア106で形成された狭い無線ビーム128であ
る。パーソナルデジタル装置122を適用型アレイアン
テナ素子116、118、120に接続するものは、逆
方向リンクハードウェア108で形成された狭い無線ビ
ーム130である。本明細書において無線ビーム形成と
は、従来のRFビームおよびデジタルのビーム形成アプ
ローチのことを意味する。
る無線移動通信デバイス122、124、126を有す
る。例えば携帯電話126、ラップトップコンピュータ
124、パーソナルデジタル装置(PDA)122が示
されている。ラップトップコンピュータ124を順方向
リンク装置102の適用型アレイアンテナ素子110、
112、114に接続するものは、順方向リンクハード
ウェア106で形成された狭い無線ビーム128であ
る。パーソナルデジタル装置122を適用型アレイアン
テナ素子116、118、120に接続するものは、逆
方向リンクハードウェア108で形成された狭い無線ビ
ーム130である。本明細書において無線ビーム形成と
は、従来のRFビームおよびデジタルのビーム形成アプ
ローチのことを意味する。
【0013】図2に示すように、3本の適用型アレイア
ンテナ素子110、112、114がビーム形成器20
0に接続されている。順方向リンクハードウェア106
は、適用型アレイアンテナ素子110−114がアダプ
ティブアンテナシステム用に構築されるように構成され
ている。アダプティブアンテナシステムは、順方向リン
クビーム(例、128)を、ビーム方向、形状、ゲイ
ン、ビームの数等により、かつビーム形成器200の変
化する状況に応じて、連続的に変更する。別法として、
順方向リンクハードウェア106は、適用型アレイアン
テナ素子110−114がビーム切り替えシステム用に
構成されるように構築することもできる。ビーム切り替
えシステムにおいては、適用型アレイアンテナ素子11
0−114のサブセットが異なる条件下でビームを形成
するように、ビーム形成器200によってオン−オフで
切り替えられる。ビーム切り替えシステム図6に示す。
図6のシステムは図2のシステムと類似するが、但し、
ビーム形成器600でビーム切り替えアンテナシステム
を構築する点が異なる。図2において、ビーム形成器2
00は無線資源制御器(RRC)211を介して三つの
ユニットから受信したデータを処理し、順方向リンク用
にカスタマイズした狭いビーム(図1の128)を形成
する。データをビーム形成器200に与える検出器は、
移動局の位置検出器206である。
ンテナ素子110、112、114がビーム形成器20
0に接続されている。順方向リンクハードウェア106
は、適用型アレイアンテナ素子110−114がアダプ
ティブアンテナシステム用に構築されるように構成され
ている。アダプティブアンテナシステムは、順方向リン
クビーム(例、128)を、ビーム方向、形状、ゲイ
ン、ビームの数等により、かつビーム形成器200の変
化する状況に応じて、連続的に変更する。別法として、
順方向リンクハードウェア106は、適用型アレイアン
テナ素子110−114がビーム切り替えシステム用に
構成されるように構築することもできる。ビーム切り替
えシステムにおいては、適用型アレイアンテナ素子11
0−114のサブセットが異なる条件下でビームを形成
するように、ビーム形成器200によってオン−オフで
切り替えられる。ビーム切り替えシステム図6に示す。
図6のシステムは図2のシステムと類似するが、但し、
ビーム形成器600でビーム切り替えアンテナシステム
を構築する点が異なる。図2において、ビーム形成器2
00は無線資源制御器(RRC)211を介して三つの
ユニットから受信したデータを処理し、順方向リンク用
にカスタマイズした狭いビーム(図1の128)を形成
する。データをビーム形成器200に与える検出器は、
移動局の位置検出器206である。
【0014】移動局の位置検出器206は、位置検出デ
バイスおよび/または米国特許出願第08/927,4
32号または米国特許出願第08/927,434号に
開示されたシステムのような、GPSベースの検出器の
いずれかである。
バイスおよび/または米国特許出願第08/927,4
32号または米国特許出願第08/927,434号に
開示されたシステムのような、GPSベースの検出器の
いずれかである。
【0015】移動ユニット(例、124)の位置は、端
末(例、124)または移動局の位置検出器206のい
ずれかにより決定される。端末ベースのGPSデータ
は、移動端末(例、図1の124)により測定される
が、しかし位置データは、”ネットワーク抽出”システ
ムとして知られているシステム内の基地局(例、図1の
100)により決定される。これらの二つの方法を組み
合わせて正確な結果を得ることができるが、いずれかの
技術を用いて本発明を実行することができる。位置デー
タはビーム形成器200にRRC211を介して供給さ
れ、その結果、ビーム形成器200が狭いビーム(例、
アダプティブ・アレイ・ビーム)を、データを送受信し
ようとしている特定の移動ユニット(例、図1の12
4)に投影する。
末(例、124)または移動局の位置検出器206のい
ずれかにより決定される。端末ベースのGPSデータ
は、移動端末(例、図1の124)により測定される
が、しかし位置データは、”ネットワーク抽出”システ
ムとして知られているシステム内の基地局(例、図1の
100)により決定される。これらの二つの方法を組み
合わせて正確な結果を得ることができるが、いずれかの
技術を用いて本発明を実行することができる。位置デー
タはビーム形成器200にRRC211を介して供給さ
れ、その結果、ビーム形成器200が狭いビーム(例、
アダプティブ・アレイ・ビーム)を、データを送受信し
ようとしている特定の移動ユニット(例、図1の12
4)に投影する。
【0016】RRC211は、SNR検出器208にも
接続され、基地局100と移動局との間の信号の強度を
検出する。信号が弱い場合、SNR検出器208はその
情報をRRC211に送り、RRC211が適宜の信号
をビーム形成器200に送り、ビーム形成器200はゲ
インがより高いビームを投影して、低いSNRを補償す
る。信号が弱い時とは、例えば移動局がセクターの端
(すみ)に位置する場合である。一般的にビームが狭く
なると、そのビームのゲインは高くなる。そのため無線
ビーム128は、セクター内の移動局の移動を補償する
ためにカスタマイズされる。無線ビーム128はまた、
移動局の位置に基づいてカスタマイズされ、基地局まで
の距離およびシャドーフェーディングのいずれかによ
る、その場所の低いSNRを補償する。
接続され、基地局100と移動局との間の信号の強度を
検出する。信号が弱い場合、SNR検出器208はその
情報をRRC211に送り、RRC211が適宜の信号
をビーム形成器200に送り、ビーム形成器200はゲ
インがより高いビームを投影して、低いSNRを補償す
る。信号が弱い時とは、例えば移動局がセクターの端
(すみ)に位置する場合である。一般的にビームが狭く
なると、そのビームのゲインは高くなる。そのため無線
ビーム128は、セクター内の移動局の移動を補償する
ためにカスタマイズされる。無線ビーム128はまた、
移動局の位置に基づいてカスタマイズされ、基地局まで
の距離およびシャドーフェーディングのいずれかによ
る、その場所の低いSNRを補償する。
【0017】図2においてデータレート検出器210
は、ビーム形成器200にRRC211を介して接続さ
れる。データレート検出器210は、基地局100から
移動局124にダウンロードするのに必要なデータレー
トを検出する。データレートは、ダウンロードされるパ
ケットの数と大きさ、およびデータがインターネットサ
ーバから基地局100により取り出される速度、および
アプリケーションの種類等の様々なファクターで変動す
る。
は、ビーム形成器200にRRC211を介して接続さ
れる。データレート検出器210は、基地局100から
移動局124にダウンロードするのに必要なデータレー
トを検出する。データレートは、ダウンロードされるパ
ケットの数と大きさ、およびデータがインターネットサ
ーバから基地局100により取り出される速度、および
アプリケーションの種類等の様々なファクターで変動す
る。
【0018】例えば、インターネットサーバから取り出
されたデータは、一回の連続する送信で基地局が受信す
ることがない。データはいくつかのパケットストリーム
で受信され、その結果、データが送信されたり受信され
たりするギャップが存在する。このギャップの存在によ
り、順方向リンク装置102が一回の送信で要求された
データのすべてを送信することができなくなる。基地局
100はデータの一部を送信し、その後別のデータの部
分が続くある期間の間送信を中止し、これをすべてのデ
ータが移動局に送信されるまで繰り返す。
されたデータは、一回の連続する送信で基地局が受信す
ることがない。データはいくつかのパケットストリーム
で受信され、その結果、データが送信されたり受信され
たりするギャップが存在する。このギャップの存在によ
り、順方向リンク装置102が一回の送信で要求された
データのすべてを送信することができなくなる。基地局
100はデータの一部を送信し、その後別のデータの部
分が続くある期間の間送信を中止し、これをすべてのデ
ータが移動局に送信されるまで繰り返す。
【0019】RRC211は、データレート検出器21
0から移動局124へのデータの送信に必要とされる、
瞬間的およびダイナミックなデータレートを、RRC2
11に通知する信号を受信する。さらにまた、RRC2
11は、移動局の位置検出器(MPL)206から位置
情報を、SNR検出器(SNRD)208からSNRを
受信する。RRC211は、各ユーザからクオリティ・
オブ・サービスのニーズ(遅延、エラー等)のような他
の情報と共に、すべての情報(データレート、SNR、
位置)を受信する。RRC211は無線資源を割り当て
る最適の方法を計算する。無線資源の割り当ては、ビー
ムポインティング、ビームパワー、ビーム幅、持続時間
等を含む。この情報はその後ビーム形成器200に伝送
される。次にビーム形成器200は、RRC211から
受信した常時変動する無線資源割り当て指示を受け入れ
て、狭い無線ビーム128を常に修正する。送信機/プ
ロセッサ202の出力は、ビーム形成器200の入力に
接続され、送信された無線ビーム128を生成する。
(図1)
0から移動局124へのデータの送信に必要とされる、
瞬間的およびダイナミックなデータレートを、RRC2
11に通知する信号を受信する。さらにまた、RRC2
11は、移動局の位置検出器(MPL)206から位置
情報を、SNR検出器(SNRD)208からSNRを
受信する。RRC211は、各ユーザからクオリティ・
オブ・サービスのニーズ(遅延、エラー等)のような他
の情報と共に、すべての情報(データレート、SNR、
位置)を受信する。RRC211は無線資源を割り当て
る最適の方法を計算する。無線資源の割り当ては、ビー
ムポインティング、ビームパワー、ビーム幅、持続時間
等を含む。この情報はその後ビーム形成器200に伝送
される。次にビーム形成器200は、RRC211から
受信した常時変動する無線資源割り当て指示を受け入れ
て、狭い無線ビーム128を常に修正する。送信機/プ
ロセッサ202の出力は、ビーム形成器200の入力に
接続され、送信された無線ビーム128を生成する。
(図1)
【0020】図1の逆方向リンクハードウェアを図3に
示す。各三本の適用型アレイアンテナ素子116、11
8,120はビーム形成器300に接続されている。ビ
ーム形成器300は、逆方向リンク130用にカスタマ
イズされた狭いビームを形成するために、RRC311
から指示を受け取る。RRC311は各ビームの持続時
間とビーム構造を決定するために、少なくとも3つのユ
ニット306、308、310から受信したデータを処
理する。これらの3つのユニットは、図2のビーム形成
器200と同様に、RRC311を介してビーム形成器
300に接続されている。図3の移動局の位置検出器3
06、SNR検出器308、データレート検出器310
は、図2の検出器206、208、210と同様に動作
する。
示す。各三本の適用型アレイアンテナ素子116、11
8,120はビーム形成器300に接続されている。ビ
ーム形成器300は、逆方向リンク130用にカスタマ
イズされた狭いビームを形成するために、RRC311
から指示を受け取る。RRC311は各ビームの持続時
間とビーム構造を決定するために、少なくとも3つのユ
ニット306、308、310から受信したデータを処
理する。これらの3つのユニットは、図2のビーム形成
器200と同様に、RRC311を介してビーム形成器
300に接続されている。図3の移動局の位置検出器3
06、SNR検出器308、データレート検出器310
は、図2の検出器206、208、210と同様に動作
する。
【0021】ビーム形成器300に受信機/プロセッサ
302が接続され、逆方向リンク上で移動局122から
のデータを受信し、処理する。受信機/プロセッサ30
2はアダプティブ・アレイ・プロセッサ、切り替えビー
ム・アレイ・プロセッサまたは別の適宜の無線信号プロ
セッサである。受信機/プロセッサ302の出力には、
システムの必要によってはさらに受信処理回路が接続さ
れる場合がる。このような回路の構成はシステム毎に、
あるいはサービスプロバイダ毎に異なる。
302が接続され、逆方向リンク上で移動局122から
のデータを受信し、処理する。受信機/プロセッサ30
2はアダプティブ・アレイ・プロセッサ、切り替えビー
ム・アレイ・プロセッサまたは別の適宜の無線信号プロ
セッサである。受信機/プロセッサ302の出力には、
システムの必要によってはさらに受信処理回路が接続さ
れる場合がる。このような回路の構成はシステム毎に、
あるいはサービスプロバイダ毎に異なる。
【0022】順方向リンクハードウェア106と逆方向
リンクハードウェア108が、図4の順方向/逆方向リ
ンクハードウェア400内で組み合わされている。図4
のシステムの構成要素は、図3のシステムの構成要素に
類似するが、但し、図4のシステムは、基地局100を
移動局(例、図1の122)に接続する、狭い、高ゲイ
ンのビームを送受信する送信機/受信機/プロセッサ4
02を含む。
リンクハードウェア108が、図4の順方向/逆方向リ
ンクハードウェア400内で組み合わされている。図4
のシステムの構成要素は、図3のシステムの構成要素に
類似するが、但し、図4のシステムは、基地局100を
移動局(例、図1の122)に接続する、狭い、高ゲイ
ンのビームを送受信する送信機/受信機/プロセッサ4
02を含む。
【0023】図5において、移動局500は、通信装置
122、124、126のいずれかひとつ、あるいは基
地局と無線通信できる他の移動局である。移動局500
は、アンテナ素子502、504、506を有し、これ
らを介して、狭い、高いゲインのアダプティブあるいは
切り替えビームが送受信される。アンテナ素子502、
504、506は、図4のハードウェアと類似のハード
ウェアに接続されるが、但し、移動局の位置検出器30
6は基地局の位置検出器514で置換され、基地局10
0の位置を検出する。
122、124、126のいずれかひとつ、あるいは基
地局と無線通信できる他の移動局である。移動局500
は、アンテナ素子502、504、506を有し、これ
らを介して、狭い、高いゲインのアダプティブあるいは
切り替えビームが送受信される。アンテナ素子502、
504、506は、図4のハードウェアと類似のハード
ウェアに接続されるが、但し、移動局の位置検出器30
6は基地局の位置検出器514で置換され、基地局10
0の位置を検出する。
【0024】本発明により、順方向リンクと逆方向リン
クの両方で使用されるデータ通信システムを改善するこ
とができる。一般的にデータ通信のアプリケーションに
おいては、ダウンロード(順方向リンク)がアップロー
ド(逆方向リンク)よりも、より集中することが予測さ
れている。この理由は、逆方向リンクはデータのリクエ
ストを通常搬送するが、順方向リンクはデータそのもの
を含むからである。他のアプリケーションはこれと異な
り、例えば逆方向リンクが集中する(ファイルのアップ
ロード)か、あるいは対称である。本発明はこれらのニ
ーズをすべて満足することができる。本発明は、少なく
とも三つの検出器206、208、210から受信した
ビーム形成器200への入力に応答して、ゲインレベ
ル、ビーム幅、ビーム方向を含むいくつかの点で、狭い
ビームを適合させ、カスタマイズすることのできるビー
ム形成器200を具備する。
クの両方で使用されるデータ通信システムを改善するこ
とができる。一般的にデータ通信のアプリケーションに
おいては、ダウンロード(順方向リンク)がアップロー
ド(逆方向リンク)よりも、より集中することが予測さ
れている。この理由は、逆方向リンクはデータのリクエ
ストを通常搬送するが、順方向リンクはデータそのもの
を含むからである。他のアプリケーションはこれと異な
り、例えば逆方向リンクが集中する(ファイルのアップ
ロード)か、あるいは対称である。本発明はこれらのニ
ーズをすべて満足することができる。本発明は、少なく
とも三つの検出器206、208、210から受信した
ビーム形成器200への入力に応答して、ゲインレベ
ル、ビーム幅、ビーム方向を含むいくつかの点で、狭い
ビームを適合させ、カスタマイズすることのできるビー
ム形成器200を具備する。
【0025】そのため一般的に順方向リンクで使用され
るビームは、逆方向リンクで使用されるビームとは(例
えば、形状、方向、ゲインにおいて)異なる。本発明
は、SNRの損失を瞬時に補償し、移動局のデータレー
トと動きを異ならせる手段を有し、その結果順方向リン
クビームと逆方向リンクビームの両方を、ビーム形成器
を介してカスタマイズし、操作することができる。本発
明の一実施例においては、ビーム形成器は、特定の移動
局用に位置情報を常に受信する。
るビームは、逆方向リンクで使用されるビームとは(例
えば、形状、方向、ゲインにおいて)異なる。本発明
は、SNRの損失を瞬時に補償し、移動局のデータレー
トと動きを異ならせる手段を有し、その結果順方向リン
クビームと逆方向リンクビームの両方を、ビーム形成器
を介してカスタマイズし、操作することができる。本発
明の一実施例においては、ビーム形成器は、特定の移動
局用に位置情報を常に受信する。
【0026】本発明の変型例として、例えば、アンテナ
素子(110−120)は基地局にのみ位置するように
示したが、移動局もまた、特定のセクターの基地局に向
けて、高ゲインの狭ビームを投影するような、このよう
なアンテナを含むよう構成することもできる。さらにま
た本発明は、様々なハードウェアおよび/またはハード
ウェア/ソフトウェアで実現することができる。
素子(110−120)は基地局にのみ位置するように
示したが、移動局もまた、特定のセクターの基地局に向
けて、高ゲインの狭ビームを投影するような、このよう
なアンテナを含むよう構成することもできる。さらにま
た本発明は、様々なハードウェアおよび/またはハード
ウェア/ソフトウェアで実現することができる。
【0027】特許請求の範囲に発明の構成要件の後に括
弧で記載した番号がある場合は、構成要件と実施例と対
応づけて発明を容易に理解させる為のものであり、特許
請求の範囲の解釈に用いるべきものではない。
弧で記載した番号がある場合は、構成要件と実施例と対
応づけて発明を容易に理解させる為のものであり、特許
請求の範囲の解釈に用いるべきものではない。
【図1】本発明の一実施例により構成された通信システ
ムを表す図。
ムを表す図。
【図2】図1の通信システムで用いられる、順方向リン
クハードウェアを表すブロック図。
クハードウェアを表すブロック図。
【図3】図1の通信システムで用いられる、逆方向リン
クハードウェアを表すブロック図。
クハードウェアを表すブロック図。
【図4】図1の基地局システム用の、順方向/逆方向リ
ンクハードウェアを組み合わせた図。
ンクハードウェアを組み合わせた図。
【図5】本発明の一実施例により構成された移動通信ユ
ニットを表す図。
ニットを表す図。
【図6】本発明の一実施例で用いられるトランシーバの
ハードウェアを表すブロック図。
ハードウェアを表すブロック図。
100 基地局 102 順方向リンク装置 104 逆方向リンク装置 106 順方向リンクハードウェア 108 逆方向リンクハードウェア 110 適用型アレイアンテナ素子 112 適用型アレイアンテナ素子 114 適用型アレイアンテナ素子 116 適用型アレイアンテナ素子 118 適用型アレイアンテナ素子 120 適用型アレイアンテナ素子 122 パーソナルデジタル装置 124 ラップトップコンピュータ 126 携帯電話 128 無線ビーム 130 無線ビーム 200 ビーム形成器 202 送信機/プロセッサ 206 移動局の位置検出器 208 SNR検出器 210 データレート検出器 211 無線資源制御器(RRC) 300 ビーム形成器 302 受信機/プロセッサ 306 移動局の位置検出器 308 SNR検出器 310 データレート検出器 311 無線資源制御器RRC 400 順方向/逆方向リンクハードウェア 402 送信機/受信機/プロセッサ 500 移動局 502 アンテナ素子 504 アンテナ素子 506 アンテナ素子 514 基地局の位置検出器 600 ビーム切り替えシステム用ビーム形成器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Mountain Avenue, Murray Hill, New Je rsey 07974−0636U.S.A. (72)発明者 アショック エヌ.ラドラパトナ アメリカ合衆国、07920 ニュージャージ ー州、バスキング リッジ、ノールクロフ ト ロード 34 Fターム(参考) 5K067 AA02 BB04 BB21 DD45 EE02 EE10 EE53 JJ52 JJ56 JJ66 KK01
Claims (11)
- 【請求項1】 高ゲインの狭ビームを移動局との間で送
受信するアンテナ要素のアレイ(116,118,12
0)と、 前記高ゲインの狭ビームを形成するビーム形成器(30
0)と、 前記ビーム形成器に接続されて、無線資源を決定し割り
当てる無線資源制御器(311)と、 前記無線資源制御器に接続され、前記移動局に関連する
データ特性を検出する検出器(306、308、31
0)と、を有することを特徴とする、無線データ通信シ
ステム。 - 【請求項2】 前記検出器は、前記アンテナ素子と前記
移動局との間の信号のSN比を検出するSN比検出器
(308)と、移動局の位置を検出する移動局位置検出
器(306)と、前記アンテナ素子と前記移動局との間
の信号のデータレートを検出するデータレート検出器
(310)の内の何れかを含むことを特徴とする、請求
項1記載のシステム。 - 【請求項3】 複数の移動局(122,124,12
6)と無線で通信する地上波の基地局(100)におい
て、 前記移動局にデータを送信する順方向リンク部(10
2)と、 移動局からデータを受信する逆方向リンク部(104)
とを有し、前記順方向リンク部と逆方向リンク部の少な
くとも一方が、高いゲインの狭ビームを形成することを
特徴とする、地上波基地局。 - 【請求項4】 無線資源を決定し、割り当てる無線資源
制御器(311)をさらに有することを特徴とする、請
求項3記載の基地局。 - 【請求項5】 基地局が通信している移動局の位置を決
定するために、前記無線資源制御器に接続された移動局
位置検出器(306)をさらに有し、 前記基地局は、前記移動局がその位置を変えるに従って
前記移動局へビームが結合されるように、前記ビームを
方向付けることを特徴とする、請求項4記載の基地局。 - 【請求項6】 前記無線資源制御器に接続され、前記移
動局との通信に必要なデータレートを検出するデータレ
ート検出器(310)を、さらに有し、前記基地局は、
前記検出されたデータレートに基づいて、前記ビームを
修正することを特徴とする、請求項4記載の基地局。 - 【請求項7】 前記無線資源制御器に接続され、SN比
を検出するSN比検出器(308)をさらに有し、 前記基地局は、前記検出されたSN比に基づいて前記ビ
ームを修正することを特徴とする、請求項4記載の基地
局。 - 【請求項8】 地上波の基地局と移動局との間でデータ
を無線で通信する方法において、 a) 前記移動局に関連する検出されたデータ特性に基
づいて、前記基地局でビームを形成するステップと b) 前記ビームを移動局の方向に向けて送信するステ
ップとを有することを特徴とする、無線データ通信方
法。 - 【請求項9】 c) 前記検出されたデータ特性に応じ
て、前記ビームの特性を変更するステップをさらに有す
ることを特徴とする、請求項8記載の方法。 - 【請求項10】 d) 前記基地局に対し、移動局の位
置を検出することを特徴とする、請求項9記載の方法。 - 【請求項11】 e) SN比に基づいて、前記ビーム
の特性を変更するステップをさらに有することを特徴と
する、請求項10記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/638025 | 2000-08-14 | ||
US09/638,025 US7324782B1 (en) | 2000-08-14 | 2000-08-14 | Location based adaptive antenna scheme for wireless data applications |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002118512A true JP2002118512A (ja) | 2002-04-19 |
Family
ID=24558338
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001246026A Pending JP2002118512A (ja) | 2000-08-14 | 2001-08-14 | 無線データ通信システム |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7324782B1 (ja) |
EP (1) | EP1180855A1 (ja) |
JP (1) | JP2002118512A (ja) |
KR (1) | KR20020013813A (ja) |
CN (1) | CN1340929A (ja) |
BR (1) | BR0103287A (ja) |
CA (1) | CA2351981A1 (ja) |
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