JP2016509406A - リモート無線ヘッドのための装置、搭載機器、方法、およびコンピュータ・プログラム - Google Patents

Abstract

実施形態は、リモート無線ヘッドのための装置、搭載機器、方法、およびコンピュータ・プログラムを提供している。リモート無線ヘッド１００のための装置１０は、２つ以上の送信アンテナ２０の間で送信信号を実質的に切り替えるように動作可能なスイッチ１２を備えている。

Description

本発明の実施形態は、モバイル通信に関し、より詳細には排他的にではないが、航空機に対してワイヤレス・サービスを提供するための通信ネットワークに関する。

航空会社は、現在のところ、彼らの旅客のためにブロードバンド接続を提供する問題解決手法を研究している。候補は、例えば、ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ：Ｌｏｎｇ−Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）のような商用システムであり、このロング・ターム・エボリューションは、ユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーション・システム（ＵＭＴＳ：Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）の後継システムとして、標準化されている。ダウンリンク送信では、すなわち、基地局（ＢＳ：Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）、例えば、ノードＢ（ＮｏｄｅＢ）またはｅノードＢ（ｅＮｏｄｅＢ）から、モバイル端末またはユーザ機器（ＵＥ：Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）への方向では、ＬＴＥは、とりわけ、周波数の選択的フェージング・シナリオにおいて、高データ・レート送信を可能にする物理レイヤ技法として、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）を利用している。地上波セルラー方式直接航空機対地上（ＤＡ２Ｇ：Ｄｉｒｅｃｔ Ａｉｒ−ｔｏ−Ｇｒｏｕｎｄ）通信システムのための技術的基礎としてのＬＴＥは、より低いコストでのより高いバンド幅の提供に起因した人工衛星の問題解決手法と比べて、航空会社の大陸の航空隊のための好ましいオプションである。同様な考察が、鉄道会社の場合にも当てはまる可能性がある。

ＬＴＥエア・インターフェースは、地上波セルラー方式ネットワークのために最適化される。地上波環境においては、モバイル通信チャネルの中にはたくさんのフェージングが、存在しており、また伝搬損失は、多くの場合に、建物と他の障害物との存在に起因して自由空間損失に比べてずっと厳しいものである。地上波モバイル通信ネットワークが、航空機の中に位置するモバイル端末と、地上に位置する基地局との間の通信のために使用されている場合の、直接航空機対地上のシナリオにおいては、何らかの部分的なフェージングが、依然として起こる可能性があるが、それは、一般的に、地上の地上波のユーザ機器（ＵＥ）が、出合う可能性があるフェージングに比べてあまり厳しくないものであろう。代わりに、ＤＡ２Ｇシナリオは、支配的な視線（ＬＯＳ：Ｌｉｎｅ−Ｏｆ−Ｓｉｇｈｔ）成分を有するワイヤレス通信チャネルによって特徴づけられる。

しかしながら、航空機の機体の上のアンテナの位置と、地上の関連する基地局に対する方向とに応じて、航空機の機体、その翼などに起因したシャドーイングが、起こる可能性がある。それゆえに、従来のシステムは、航空機の上の異なる位置における複数のアンテナを使用して、可能性のあるシャドーイングを克服している。

実施形態は、航空機内と、地上局との間のワイヤレス通信のための技術的手段を提供する要求が存在しているという知見に基づいている。さらに、通信システムまたはその航空機のコンポーネントが、少数のコンポーネントを有して、機器についてのコストおよび重さと、システムのインストールおよびメンテナンスとを低く保持するが、同時に地上に対するワイヤレス・リンクの良好な性能を提供することが望ましいこともあるということは、知見である。

従来のシステムは、航空機の胴体において２つのＤＡ２Ｇ機体アンテナを、例えば、翼の前のアンテナと、翼の背後のアンテナとを使用することができることは、さらなる知見である。これらのアンテナは、様々なフライト条件、または航空機の位置において、翼またはエンジンによるワイヤレス・リンクの無視できないシャドーイングを回避することができる。アンテナのこの配置を用いて、ＤＡ２Ｇ機体アンテナのうちの一方は、常に、地上基地局に対する遮るもののない視線伝搬経路を有することができる。さらに、シャドーイングは、シャドーイング状況が数分間にわたって継続する可能性があるので、全体的な性能に厳しい影響を及ぼす可能性があり、また１５０ｋｍまでの半径を有する大きなセルに起因して、追加の損失が、航空機と、地上基地局との両方における受信された電力レベルを必要とされる最小のレベルの下に押し下げる可能性がある。

そのような航空機アプリケーションにおいては、必要な限り少ないコンポーネントが、使用されるべきであることが、さらなる知見である。実施形態は、それゆえに、複数の無線周波数電力ステージを使用する代わりに、単一の無線周波数電力ステージが、送信アンテナの間で実質的に切り替えるためのスイッチと一緒に使用されることもあるという知見に基づいている。実施形態は、それゆえに、リモート無線ヘッドのための装置を提供している。リモート無線ヘッドは、電力増幅器、１つまたは複数のフィルタ、送信アンテナおよび／または受信アンテナのための１つまたは複数のコネクタ、発振器など、典型的な高周波数または無線周波数のコンポーネントを備えているコンポーネントである。そのようなリモート無線ヘッドは、それゆえに、無線信号を処理するための高周波数または無線周波数のコンポーネントを提供することができる。言い換えれば、本装置は、リモート無線ヘッドの中で使用され、またはリモート無線ヘッドの中に含まれるように適合されている。さらなる実施形態はまた、リモート無線ヘッドのための装置を備えているリモート無線ヘッドを提供している。

リモート無線ヘッドは、中央ユニットと情報を通信するように動作可能である。中央ユニットは、例えば、１つまたは複数のプロセッサ、１つまたは複数のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などの観点からのベースバンド処理手段を備えているユニットである。すなわち、中央ユニットは、リモート無線ヘッドによっては実行されない信号処理を実行することができる。リモート無線ヘッドと、中央ユニットとは、一緒に、移動局トランシーバ、基地局トランシーバ、または中継局トランシーバを形成することができる。例えば、航空機においてインストールされるときに、リモート無線ヘッドと、中央ユニットとは、航空機内のモバイル・トランシーバの観点から、基地局トランシーバとして現れることもあり、このモバイル・トランシーバは、航空機内で使用されるアクセス技術に依存する可能性もあり、例えば、それらは、アクセス・ポイントとして現れることもある。地上ネットワークの観点から、リモート無線ヘッドと、中央ユニットとは、航空機と一緒に移動するモバイル・トランシーバとして現れることもある。全体的な観点から、リモート無線ヘッドと、中央ユニットとは、地上ネットワークの基地局トランシーバと、航空機内のモバイル・トランシーバとの間で情報を中継する中継局として現れることもある。リモート無線ヘッドは、２本以上の送信アンテナを使用して、モバイル通信システムの基地局トランシーバに対して送信信号を送信するように動作可能である。

本装置と、上記のコンポーネントとは、それゆえに、モバイル通信システムの一部分とすることができる。モバイル通信システムは、例えば、移動通信用グローバル・システム（ＧＳＭ：Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）、ＧＳＭ進化のための強化されたデータ・レート（ＥＤＧＥ：Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ ｒａｔｅｓ ｆｏｒ ＧＳＭ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、ＧＳＭ ＥＤＧＥ無線アクセス・ネットワーク（ＧＥＲＡＮ：ＧＳＭ ＥＤＧＥ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、高速パケット・アクセス（ＨＳＰＡ：Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）、ユニバーサル地上波無線アクセス・ネットワーク（ＵＴＲＡＮ：Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）または進化型ＵＴＲＡＮ（Ｅ−ＵＴＲＡＮ：Ｅｖｏｌｖｅｄ ＵＴＲＡＮ）、ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）またはＬＴＥ−進化型（ＬＴＥ−Ａ）、あるいは異なる規格、例えば、ワールドワイド・インターオペラビリティ・フォー・マイクロウェーブ・アクセス（ＷＩＭＡＸ：Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）ＩＥＥＥ ８０２．１６またはワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）ＩＥＥＥ ８０２．１１を有するモバイル通信システム、時分割多元接続（ＴＤＭＡ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ：Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）などに基づいた一般的に任意のシステムのような第３世代パートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ：３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）によって標準化されたモバイル通信システムのうちの１つに対応することができる。以下では、モバイル通信システムと、モバイル通信ネットワークという用語が、同義語として使用される。

モバイル通信システムは、モバイル・トランシーバと無線信号を通信するように動作可能な複数の送信ポイントまたは基地局トランシーバを備えていることができ、これは、リモート無線ヘッドと中央ユニットとを通して間接的に実行される可能性がある。すなわち、モバイル・トランシーバは、航空機または列車の中に位置していることもあり、また中央ユニットにアクセスすることができ、この中央ユニットは、次には、リモート無線ヘッドを使用して、地上基地局と通信する。言い換えれば、中央ユニットと、リモート無線ヘッドとは、例えば、航空機または列車内のモバイル・トランシーバと、モバイル通信システムとの間で信号または情報を中継する中継局トランシーバを確立することができる。中継局トランシーバという用語は、情報が、航空機または列車内のモバイル・トランシーバと、航空機または列車の外側の基地局トランシーバとの間で中継されることを示すべきである。いくつかの実施形態においては、実際の通信インターフェース、例えば、エア・インターフェースは、内の通信を外の通信と比較するときに、異なる可能性がある。例えば、ＤＡ２Ｇモデムは、中央ユニットの中で実施されることもあり、この中央ユニットは、ＬＴＥプロトコル・スタックを終端させることができる。それゆえに、いくつかの実施形態においては、ＬＴＥ信号は、航空機内から受信されないこともあるが、他の任意の技術を使用して、航空機内で情報を通信することができ、また前記情報は、次いで、ＬＴＥに準拠した信号を使用して、地上へと中継されることもある。中央ユニットの中のＤＡ２Ｇモデムは、次いで、インターネット・プロトコル（ＩＰ：Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）トラフィックを受信し、またＬＴＥリンクの上でこのＩＰトラフィックを送信することができる。実施形態においては、モバイル通信システムは、モバイル・トランシーバと、中継局トランシーバと、基地局トランシーバとを備えていることができる。中継局トランシーバと、基地局トランシーバとは、１つまたは複数の中央ユニットと、１つまたは複数のリモート・ユニットとから構成される可能性がある。

モバイル・トランシーバは、スマートフォン、セル電話、ユーザ機器（ＵＥ）、ラップトップ、ノートブック、パーソナル・コンピュータ、携帯型個人情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ：Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）−スティック、自動車などに対応することができる。モバイル・トランシーバまたはモバイル端末は、３ＧＰＰ専門用語に従って、ＵＥまたはユーザと称される可能性もある。基地局トランシーバは、ネットワークまたはシステムの固定部分または静止部分に位置することができる。基地局トランシーバは、リモート無線ヘッド、送信ポイント、アクセス・ポイント、マクロ・セル、スモール・セル、マイクロ・セル、フェムト・セル、メトロ・セルなどに対応することができる。基地局トランシーバは、有線ネットワークのワイヤレス・インターフェースとすることができ、このワイヤレス・インターフェースは、ＵＥまたはモバイル・トランシーバに対する無線信号の送信および受信を可能にする。そのような無線信号は、例えば、３ＧＰＰによって標準化されるような、または一般的に１つまたは複数の上記でリストアップされたシステムに従うような、無線信号に準拠することができる。それゆえに、基地局トランシーバは、ノードＢ、ｅノードＢ、ＢＴＳ、アクセス・ポイントなどに対応することができる。中継局トランシーバは、上記で述べられた航空機のシナリオ、または列車のシナリオなどにおける基地局トランシーバと、移動局トランシーバとの間の通信経路の中の中間のネットワーク・ノードに対応することができる。中継局トランシーバは、モバイル・トランシーバから基地局トランシーバへと受信される信号と、基地局トランシーバから移動局トランシーバへと受信される信号とをそれぞれ転送することができる。

モバイル通信システムは、それゆえにセルラー方式とすることができる。セルという用語は、それぞれ送信ポイント、リモート・ユニット、リモート・ヘッド、リモート無線ヘッド、基地局トランシーバまたはノードＢ、ｅノードＢによって提供される無線サービスのカバレッジ・エリアのことを意味している。いくつかの実施形態においては、セルは、セクタに対応することができる。例えば、セクタは、セクタ・アンテナを使用して達成される可能性があり、このセクタ・アンテナは、基地局トランシーバまたはリモート・ユニットの周囲の角度セクションをカバーするための特性を提供している。いくつかの実施形態においては、基地局トランシーバまたはリモート・ユニットは、例えば、それぞれ１２０°（３つのセルの場合）、６０°（６つのセルの場合）のセクタをカバーする３つまたは６つのセルを動作させることができる。モバイル・トランシーバは、セルに登録され、または関連づけられる可能性があり、すなわち、モバイル・トランシーバは、データが、専用のチャネル、リンクまたは接続を使用して、関連するセルのカバレッジ・エリアにおいて、ネットワークと、モバイルとの間で交換され得るように、セルに関連づけられる可能性がある。

実施形態においては、リモート無線ヘッド装置、すなわち、リモート無線ヘッドのための装置は、スイッチを備えており、このスイッチは、２つ以上の送信アンテナの間で送信信号を切り替えるように動作可能である。実施形態は、それとともに、スイッチを使用して、送信アンテナのうちの１つが、送信のために選択され得る利点を提供することができる。同時に、単一の電力ステージだけが、送信信号を生成するために必要である。２つのリモート無線ヘッドまたはリモート・ユニットを使用した従来の概念と比べて、依然として２つ以上の送信アンテナのうちから少なくとも１つを選択することを可能にしながら、１つのリモート・ユニットが、節約される可能性がある。１つの電力ステージを節約することは、コスト、重さを低減させ、またシステムの全体的な効率を改善させる。実施形態においては、スイッチは、スイッチング・デバイス、スイッチング・ユニット、スイッチング・モジュールなど、スイッチするための任意の手段に対応することができる。実施形態においては、スイッチは、高周波数または無線周波数のスイッチに対応することができる。いくつかの実施形態においては、送信信号は、２つ以上の送信アンテナのうちからの１つに対して、スイッチを使用して切り替えられるが、他の送信アンテナのうちの任意の１つの上で測定可能ないくつかの信号部分が、存在している可能性がある。これらの他の信号は、クロス・カップリング（ｃｒｏｓｓ−ｃｏｕｐｌｉｎｇ）、雑音、不完全なスイッチなどに起因している可能性がある。その観点から、スイッチは、２つ以上の送信アンテナの間で、送信信号を実質的に切り替えるように動作可能である。

さらなる実施形態においては、リモート無線ヘッドのための装置は、送信信号を増幅するための電力増幅器をさらに備えている。上記で示されるように、単に１つのリモート無線ヘッドが、依然として送信アンテナの間で切り替えることを可能にしながら、少なくとも２つの送信アンテナにサービスするために必要となり得るので、１つの電力増幅器が、節約される可能性がある。そのときには、スイッチは、２つ以上の送信アンテナの間の増幅された送信信号を切り替えるように動作可能であることもある。いくつかの実施形態においては、スイッチは、少なくとも２つの送信アンテナのうちの少なくとも１つを実質的にスイッチを切るように動作可能であり、その場合、その用語は、送信信号の主要電力が１つのアンテナに向けられているが、一方、信号が他のアンテナにおいて測定可能でないこともあり、または残りの信号だけが他のアンテナにおいて測定可能であることもあることを実質的に示すものであり、このことは、上記にリストアップされた効果に起因している可能性がある。

さらなる実施形態においては、リモート無線ヘッドと、中央ユニットとは、航空機の中で動作可能とすることができ、また基地局トランシーバは、地上基地局トランシーバに対応することもある。すなわち、基地局トランシーバは、上記でリストアップされた通信システムのうちの１つの一部分とすることができ、この通信システムは、それに応じたインフラストラクチャを有する地上ネットワークとしてインストールされる。例えば、そのようなインフラストラクチャは、セルラー方式とすることができるが、しかしながら、セル・サイズは、それぞれのアプリケーションに対して、すなわち、直接航空機対地上通信に対して適合されている可能性がある。このインストールは、地上通信だけのための従来のモバイル通信システムにおいて一般的であるよりも大きなセル・サイズをもたらす可能性がある。既に上記で述べられているように、そのようなセルのセル半径は、１５０ｋｍ、２００ｋｍ、またはそれ以上にさえ到達することもあり、いくつかの実施形態においては、そのようなセル半径は、５０ｋｍと２００ｋｍとの間に、例えば、１００ｋｍから１５０ｋｍに広がっていることもある。

リモート無線ヘッドと、中央ユニットとは、そのときには航空機または列車の中にインストールされることもあり、ここでは、リモート無線ヘッドをできる限り送信アンテナの近くに持ってくることが依然として望ましい可能性がある。例えば、リモート無線ヘッドは、同軸ケーブルおよび／または低減衰ケーブルを備えていて、ケーブル損失をできる限り低く保持して、増幅器をアンテナと結合することができる。中央ユニットが、リモート・ユニットからさらに離れて位置する可能性がある航空機の要求においては、重みのバランス要件と、他の要件とがあるので、後で詳しく述べられることになるように、例えば、光ファイバを使用して、リモート無線ヘッドと、中央ユニットとの間の相互接続が、存在していてもよい。

さらなる実施形態においては、リモート無線ヘッド装置は、２つ以上の送信アンテナと、基地局トランシーバとの間の無線リンク品質に関連した情報を決定するように動作可能である制御装置をさらに備えていることができる。制御装置は、制御装置ユニット、制御装置デバイス、制御装置モジュールなど、制御するための任意の手段として実現される可能性がある。制御装置は、任意のプロセッサ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣなど、それに応じて適合されたハードウェアの上で実行されるソフトウェアとして実現されることさえもある。

２つ以上の送信アンテナと、基地局トランシーバとの間の無線リンク品質に関連した情報は、例えば、信号対雑音比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ−Ｒａｔｉｏ）、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ−ａｎｄ−Ｎｏｉｓｅ−Ｒａｔｉｏ）、信号対干渉比（ＳＩＲ：Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ−Ｒａｔｉｏ）、受信信号コード電力（ＲＳＣＰ：Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｃｏｄｅ Ｐｏｗｅｒ）、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ：Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ビット・エラー・レート（ＢＥＲ：Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）、ブロック・エラー・レート、フレーム・エラー・レート、経路損失などの観点からのものとすることができる。２つ以上の送信アンテナと、基地局トランシーバとの間の無線リンクの品質を示すことを可能にすることになる尺度についてのどのような情報が、使用されてもよい。そのような情報は、中央ユニットなど、別のエンティティによって同様に決定されることもある。無線リンク品質に関連した情報は、そのときには、前記他のエンティティからの表示または情報に対応することができる。すべての個別の航空機／列車のアンテナと、１つのサービング（受信）基地局トランシーバのアンテナとの間のリンクについての別個の品質尺度が存在していることもある。

制御装置は、さらに無線リンク品質に関連した情報に基づいてスイッチを制御するように動作可能とすることができる。言い換えれば、リモート無線ヘッド装置は、送信アンテナのおのおのからそれぞれの地上基地局への無線リンク品質を決定し、または評価するための制御装置を備えていることができる。少なくとも２つの送信アンテナのうちのどちらのアンテナを使用すべきかは、次いで、前記無線リンク品質評価に基づいて決定されることもある。実施形態は、それとともに、地上基地局に対する通信のためのよりよい無線リンク品質を提供する送信アンテナが、選択され得るが、他の送信アンテナは、スイッチが切られ得るという利点を提供することができる。それと同時に、単一のリモート無線ヘッドだけが使用されるので、ハードウェア・リソースは、浪費されない。

さらなる実施形態においては、制御装置は、最低の無線リンク品質が、無線リンク品質に関連した情報によって示される２つ以上の送信アンテナから送信アンテナのスイッチを切るように動作可能とすることができる。言い換えれば、実施形態においては、よりよい品質を有する無線リンクが、すなわち、よりよい品質を有する送信アンテナが、使用されることもあるが、より低い品質を有するものは、スイッチが切られる。

さらなる実施形態においては、２つ以上の送信アンテナは、送信アンテナと、受信アンテナとに対応する可能性がある。言い換えれば、いくつかのアンテナは、送信アンテナと、受信アンテナとして使用されることもある。実施形態においては、さらなるアンテナが存在していることもあり、これらのアンテナは、ただ送信アンテナまたは受信アンテナとして使用される可能性がある。さらに、実施形態においては、受信アンテナの数と、送信アンテナの数とは異なることもある。例えば、送信アンテナよりも多くの受信アンテナが、使用されることもあり、または逆もまた同様である。制御装置は、基地局トランシーバからの２つ以上の送信アンテナと受信アンテナとによって受信される無線信号に基づいて、無線リンク品質に関連した情報を決定するように動作可能とすることができる。すなわち、制御装置は、それぞれの基地局トランシーバからの受信信号の受信品質を決定するように動作可能とすることができる。受信品質に基づいて、また与えられた無線チャネルを用いて、他の方向における、すなわち、リモート無線ヘッドから基地局トランシーバへと送信するときの、少なくとも長期間フェージング統計データが、類似していることが、結論づけられることもある。

それゆえに、いくつかの実施形態においては、制御装置は、受信信号から無線リンク品質についての情報を決定し、また次いで、受信信号の最高の無線品質を有する受信アンテナを送信アンテナとして選択するように動作可能とすることができる。さらなる実施形態においては、他の概念が、考えられる。例えば、基準信号は、異なる時刻に、送信アンテナのおのおのから送信されることもある。次いで、基地局トランシーバは、基準信号を受信し、基準信号に基づいて、チャネル品質尺度を決定し、またリモート無線ヘッドに対してチャネル品質情報を報告して戻して、それらの送信アンテナのうちのどの１つが、よりよい品質を提供するかをリモート無線ヘッドに通知することができる。航空機対地上通信を使用したシナリオにおいては、フェージング統計データ、特に、強いＬＯＳ−経路に起因した高速フェージング統計データが、地上対地上統計データとは異なることに注意すべきである。例えば、高速フェージングは、地上測定キャンペーンから知られているようなレーリー（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）分布に従わないが、もっと正確には強いＬＯＳ−経路に起因したライズ（Ｒｉｓｅ−）分布に従うこともある。それとともに、信号の上の高速フェージングは、それが地上通信におけるほど厳しくはないこともある。チャネルにおける変動は、それらが、地上にあるほど高速ではないこともある。それゆえに、フィードバック・ループは、地上通信の場合ほど高速であり、または頻繁である必要がないこともある。

さらなる実施形態においては、リモート無線ヘッド装置は、１つまたは複数の送信アンテナと受信アンテナとの送信経路と受信経路とを分離する１つまたは複数のデュプレクサ・フィルタをさらに備えていることができ、同じアンテナが、受信と送信とのために使用され得るという利点を提供している。さらに、さらなる実施形態においては、リモート無線ヘッド装置は、中央ユニットと光信号を通信するように動作可能であるインターフェースをさらに備えていることができる。それが既に上記で述べられているように、リモート無線ヘッドは、中央ユニットと一緒に、基地局トランシーバから、例えば、航空機内へと、また逆も同様に受信される情報を中継するある種類の中継局を構成することができる。インストール要件は、リモート無線ユニットが、送信アンテナのできる限り近くにあるが、中央ユニットが、別の戦術的ポイントにおいて、インストールされる必要があることを要求する可能性があるので、それらは、空間的に分離されていることもある。依然として接続されるようにするために、両方のコンポーネントは、それぞれの情報の通信を可能にするインターフェースを有することができる。いくつかの実施形態においては、そのようなインターフェースは、２つのコンポーネントが、光ファイバによって接続され得るように、光インターフェースを使用して実現されることもある。他の実施形態においては、電気信号を使用して、これらの２つのコンポーネントの間で情報を交換することができる。さらに他の実施形態においては、別のワイヤレス接続が、中央ユニットと、リモート無線ヘッドとの間で使用されることが、考えられることさえある。

さらなる実施形態においては、リモート無線ヘッド装置は、２つ以上の送信アンテナのうちからの少なくとも１つを使用して、中央ユニットから受信されるデジタル信号を後続の無線送信のためのアナログ信号へと変換するためのデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ：Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）をさらに備えていることができる。すなわち、いくつかの実施形態においては、デジタル経路またはデジタル信号処理は、中央ユニットの中に位置していることができるが、リモート無線ヘッドは、デジタル・ドメインからアナログ・ドメインへと信号を変換して、アナログ無線信号を基地局トランシーバに対して送信する。逆方向では、例えば、基地局トランシーバから信号を受信し、また前記信号を航空機内へと中継するときに、リモート無線ヘッド装置は、同様にアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を備えていて、アナログ・ドメインからデジタル・ドメインへと受信された無線信号を変換し、また次いでデジタル信号を中央ユニットへと提供することができることに注意すべきである。そのような実施形態は、デジタル信号が、リモート無線ヘッドと、中央ユニットとの間で交換され得るという利点を提供することができる。したがって、信号品質は、これら２つのコンポーネントの間のインターフェースの上で、または通信経路の上で期待すべき損失、雑音、または外乱が、存在しないかまたは低下されているようにより高いこともある。中央ユニットと、リモート無線ヘッドとの間のデジタル信号の送信は、それぞれの送信経路に適応させられる可能性があり、またはこれら２つの、またそれに応じたエラー保護手段の間の送信チャネルが、使用される可能性がある。

実施形態は、さらに航空機のための搭載機器を提供しており、この搭載機器は、上記説明による装置を有するリモート・ユニットまたはリモート無線ヘッドと、それに応じた中央ユニットとを備えている。さらなる実施形態においては、搭載機器は、中央ユニットを備えていることができ、この中央ユニットは、航空機対地上通信モデムに対応しており、またそこでは、２つ以上の送信アンテナは、外側の機体アンテナに、すなわち、航空機の機体に、または胴体に取り付けられたアンテナに対応する。例えば、一方が、翼の前に取り付けられ、また他方のアンテナが、航空機の翼の背後に取り付けられた２つの送信アンテナが、存在していることもある。

搭載機器は、航空機のキャビンにおいて、モバイル・トランシーバと無線信号を通信するためのキャビン内トランシーバを備えていることができる。実施形態においては、キャビン内トランシーバは、上記リストアップされた通信システムのうちの任意の１つと準拠したトランシーバに対応することができる。実施形態は、次いで、航空機の旅客が、セル電話、ラップトップ・コンピュータなど、彼らのモバイル・レシーバを使用して、搭載機器の中央ユニットと通信することを可能にすることができる。中央ユニットまたは航空機対地上通信モデムは、次いで、次には無線リンクを地上基地局に対して提供するリモート無線ヘッドと接続されることもある。それとともに、旅客は、地上経験に近い、航空機の中の接続性を経験することができる。

さらなる実施形態においては、リモート・ユニットまたはリモート無線ヘッドは、搭載機器のただ１つのリモート無線ヘッドとすることができる。すなわち、いくつかの実施形態においては、２つ以上の送信アンテナの間で切り替えることが可能であり、また上記で説明された利点を提供するスイッチを備えている単一のリモート無線ヘッドが、使用されることもある。

実施形態は、さらに、リモート無線ヘッドのための方法を提供している。リモート無線ヘッドは、中央ユニットと情報を通信するように動作可能であり、またリモート無線ヘッドは、２つ以上の送信アンテナを使用してモバイル通信システムの基地局トランシーバに対して送信信号を送信するように動作可能である。本方法は、２つ以上の送信アンテナの間で送信信号を切り替えるステップを含んでいる。

実施形態は、さらに、コンピュータ・プログラムがコンピュータ、プロセッサまたはプログラマブル・ハードウェアの上で実行されるときに、上記の方法のうちの１つを実行するためのプログラム・コードを有するコンピュータ・プログラムを提供している。

実施形態は、１つのリモート無線ヘッドが、複数の送信アンテナとともに使用され得るという利点を提供することができるが、スイッチは、これらのアンテナの間で送信信号を切り替えることを可能にしている。それゆえに、さらなるリモート無線ヘッドまたは無線周波数コンポーネントが、節約される可能性がある。リモート無線ヘッド、またはリモート無線ユニットを備えている全体的なシステムは、１つよりも多い送信アンテナを使用してそこから選択することが依然として可能にしながら、よりコスト効率が高く、またより軽い重さであるようにすることができる。

いくつかの他の特徴または態様は、例だけとして、また添付図面を参照して、装置、方法、および／またはコンピュータ・プログラムについての以下の非限定的な実施形態を使用して説明されるであろう。

リモート無線ヘッド装置の一実施形態を示す図である。 搭載機器の一実施形態を示す図である。 エンド・ツー・エンド・ネットワークにおける直接航空機対地上通信を示す図である。 搭載機器アーキテクチャを示す図である。 一実施形態における搭載機器アーキテクチャを示す図である。 リモート無線ヘッドの一実施形態を有する搭載機器の一実施形態を示す図である。 リモート無線ヘッドのための方法についての一実施形態のブロック図である。

様々な実施形態が、次に、添付図面を参照してより詳細に説明されるであろう。図面においては、線、層、および／または領域の厚みは、明確にするために誇張されることもある。

それに応じて、実施形態は、様々な修正形態と代替的な形態とを可能にすることができるが、その実施形態は、図面においては例として示され、また本明細書において詳細に説明されるであろう。しかしながら、開示される特定の形態だけに実施形態を限定する意図はないが、その逆に、実施形態は、本発明の範囲内に含まれるすべての修正形態と、同等形態と、代替形態とを対象として含むべきであることを理解すべきである。同様な番号は、図面の説明全体を通して同様な、または類似した要素のことを意味している。

ある要素が、別の要素に「接続され（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」ている、または「結合され（ｃｏｕｐｌｅｄ）」ていると称されるときに、その要素は、他の要素に直接に接続され、または結合される可能性もあり、あるいは介在する要素が存在していてもよいことが、理解されるであろう。対照的に、ある要素が、別の要素に「直接に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）接続され」ている、または「直接に結合され」ていると称されるときには、介在する要素は存在していない。要素の間の関係を説明するために使用される他の言葉も、同様なやり方（例えば、「間に（ｂｅｔｗｅｅｎ）」に対して「直接に間に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｂｅｔｗｅｅｎ）」、「隣接する（ａｄｊａｃｅｎｔ）」に対して「直接に隣接する（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｄｊａｃｅｎｔ）」など）で解釈されるべきである。

本明細書において使用される専門用語は、特定の実施形態を説明する目的のためだけであり、例示の実施形態について限定することを意図してはいない。本明細書において使用されるように、単数形の形式「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、文脈が、明らかにそうでない場合を示していない限り、同様に複数形の形式を含むことを意図している。用語「備える／含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備えている／含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、および／または「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、本明細書において使用されるときに、述べられた機能、整数、ステップ、オペレーション、要素、および／またはコンポーネントの存在を指定するが、１つまたは複数の他の機能、整数、ステップ、オペレーション、要素、コンポーネント、および／またはそれらのグループの存在もしくは追加を除外するものではないことが、さらに理解されるであろう。

それ以外の方法で規定されていない限り、本明細書において使用されるすべての用語（技術的用語および科学的用語を含む）は、実施形態が属する当業者によって一般的に理解されるような同じ意味を有している。用語、例えば、一般的に使用される辞書の中で規定されるこれらの用語は、関連のある技術の文脈でそれらの意味と整合している意味を有するように解釈されるべきであり、また本明細書において明示的にそのように規定されていない限り、理想化された意味で、または過度に形式的な意味で解釈されることにはならないことが、さらに理解されるであろう。

以下の説明においては、いくつかのコンポーネントは、同じ参照符号を有する複数の図面の中で表示されることになるが、詳細には複数回、説明されなくてもよい。コンポーネントの詳細な説明は、その場合には、すべてのその発生について、そのコンポーネントに当てはまる可能性がある。

以下の図面においては、オプションのコンポーネントが、破線の形で示される。図１は、リモート無線ヘッド１００のための装置１０の一実施形態を示すものである。リモート無線ヘッド１００は、中央ユニット２００と情報を通信するように動作可能である。リモート無線ヘッド１００は、さらに、２つ以上の送信アンテナ２０を使用して、モバイル通信システムの基地局トランシーバ３００に対して送信信号を送信するように動作可能である。リモート無線ヘッド装置１０は、２つ以上の送信アンテナ２０の間で送信信号を切り替えるように動作可能であるスイッチ１２を備えている。図１に示される実施形態においては、リモート無線ヘッド装置１０は、送信信号を増幅するための電力増幅器２２をさらに備えている。スイッチ１２は、２つ以上の送信アンテナ２０の間で増幅された送信信号を切り替えるように動作可能である。

図１に示される実施形態においては、スイッチ１２は、少なくとも２つの送信アンテナのうちの少なくとも１つを実質的にスイッチを切るように動作可能である。用語は、ここで実質的に、送信電力のかなりの部分が、１つのアンテナに向けられ、ここでは、他のアンテナの上で、何らかのクロストーク、またはバックグラウンド雑音、あるいは送信信号の他のわずかな信号部分だけが存在している可能性があることを示している。リモート無線ヘッド１００と、中央ユニット２００とは、航空機または列車の中で動作可能とすることができ、また基地局トランシーバ３００は、例えば、ＬＴＥ通信ネットワークの一部分として地上基地局トランシーバに対応することができる。

図１が示すように、リモート無線ヘッド装置１０は、２つ以上の送信アンテナ２０と、基地局トランシーバ３００との間の無線リンク品質に関連した情報を決定するように動作可能な制御装置１４をさらに備えている。制御装置１４は、さらに、無線リンク品質に関連した情報に基づいて、スイッチ１２を制御するように動作可能である。さらに、制御装置１４は、最低の無線リンク品質が、無線リンク品質に関連した情報によって示される２つ以上の送信アンテナ２０からの送信アンテナのスイッチを切るように動作可能である。実施形態においては、２つ以上の送信アンテナ２０は、送信アンテナと、受信アンテナとに対応することができる。制御装置１４は、基地局トランシーバ３００から、例えば、基地局トランシーバ３００により図１において表される地上ネットワークから、２つ以上の送信アンテナと受信アンテナとによって受信される無線信号に基づいて無線リンク品質に関連した情報を決定するように動作可能とすることができる。上記で述べられるように、いくつかの実施形態においては、どのアンテナが使用されるべきかについての決定は、ＤＡ２Ｇモデムなど、別のエンティティにおいて行われ、ＲＲＨ装置１０に対して通信されることもあり、またＲＲＨ装置１０によって含まれる制御装置１４は、スイッチ１２を制御することにより決定を簡単に実行することができる。無線リンク品質に関連した情報を決定することは、そのときには、例えば、１つまたは複数のビットまたはインジケータの観点から、前記決定に関連した情報を受信することに対応することができる。

図１に示されるように、実施形態においては、リモート無線ヘッド装置１０は、オプションとして、中央ユニット２００と光信号を通信するように動作可能であるインターフェース１６を備えている。図２は、航空機のための搭載機器４００の一実施形態を示すものである。搭載機器４００は、図１に示される実施形態に従って、リモート無線ヘッド１００を備えている。それゆえに、リモート無線ヘッド装置１００は、図１の助けを用いて説明されるようにリモート無線ヘッド装置１０を備えている。図２に示されるように、搭載機器４００は、中央ユニット２００をさらに備えている。図２に示される実施形態においては、中央ユニット２００は、航空機対地上通信モデムに対応することができ、また２つ以上の送信アンテナ２０は、機体アンテナに対応することができる。さらに、少なくとも２つの送信アンテナ２０が、存在していることが、仮定され、少なくとも２つの送信アンテナのうちの１つは、航空機の翼の前に取り付けられ、また他の１つは、航空機の翼の背後に取り付けられる。

図２に示されるように、搭載機器４００は、航空機のキャビンにおいてモバイル・トランシーバと無線信号を通信するためのキャビン内トランシーバ５００をさらに備えている。本実施形態においては、キャビン内トランシーバ５００が、キャビン内でＧＳＭまたはワイファイに準拠したアクセス権を提供することが、仮定され得る。そのような技術は、既に航空機使用のために使用可能とすることができ、またそのような技術は、他の実施形態において任意の技術を使用することができる、キャビンの中のリンクと、本実施形態における地上に対するＤＡ２ＧネットワークのＬＴＥリンクとの間で区別することができる。他の実施形態においては、航空機のキャビンの中の別のＬＴＥ規格に準拠したネットワークは、旅客が、彼らのモバイル電話またはデバイスを使用して、ＬＴＥに準拠したやり方で、キャビン内トランシーバ５００を経由して中央ユニット２００と通信することができるように、仮定される可能性がある。同様な考察が、列車のキャビンの場合にも当てはまるであろう。さらに、本実施形態においては、リモート無線ヘッド装置１００が、基地局トランシーバ３００と通信するために使用されるただ１つのリモート無線ヘッドであることが仮定される。

図３は、直接航空機対地上（ＤＡ２Ｇ）エンド・ツー・エンド・ネットワークの概観を示すものである。右側の上では、図３は、搭載機器４００が、インストールされる航空機６００を示すものである。図３の右側の上に示されるように、航空機６００は、例えば、航空機６００のそれに応じた旅客によって運び込まれるような、モバイル電話７００をさらに備えていることができる。さらに、機内娯楽および接続性（ＩＦＥＣ：Ｉｎｆｌｉｇｈｔ Ｅｎｔｅｒｔａｉｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ）サーバ８００などの飛行機上コンポーネントが、存在していることもある。図３に示されるように、搭載機器４００は、基地局３００と通信し、この基地局は、ＤＡ２Ｇ地上ネットワーク９００の一部分である。モバイル通信ネットワーク９００は、地上基地局、すなわち、地上ｅノードＢ（ｅＮＢ）を備えているＬＴＥネットワークとして実施される。ｅノードＢは、進化型パケット・コア９３０（ＥＰＣ：Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｃｏｒｅ）からファイアウォール９１０またはサービング・ゲートウェイ（ＳＧＷ：Ｓｅｒｖｉｎｇ ＧａｔｅＷａｙ）９２０によって分離されるｅＵＴＲＡＮ／モバイル・バックホールによって相互に接続される。ＥＰＣ９３０は、次いで、それぞれのサービス・プラットフォームから別のファイアウォール９４０または別のパケット・データ・ネットワーク・ゲートウェイ（ＰＤＮ ＧＷ：Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｎｅｔｗｏｒｋ ＧａｔｅＷａｙ）９５０によって分離される。

図３において、サービス・プラットフォームは、将来の使用のための別のオプションとなり得る航空会社オペレーション通信プラットフォーム９６０に対応することができる。別のサービス・プラットフォームは、将来の使用のための別のオプションである航空会社管理通信プラットフォーム９７０である。さらに別のプラットフォームは、ホットスポット・サービスやＧＳＭサービスなど、航空旅客通信サービス・エリアに対応する公共インターネット・アクセス９８０である。図３は、ＬＴＥ−ベースの基地局の地上ネットワークを有するエンド・ツー・エンド直接航空機対地上ネットワーク概念と、搭載機器（ＯＢＥ：ＯｎＢｏａｒｄ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）を装備した航空機とを示すものである。搭載機器４００は、航空機６００と、地上、すなわち、地上基地局またはｅＮＢ３００との間でワイヤレス・データ・リンクをセットアップする、中央ユニット２００のための一実装形態としてのＤＡ２Ｇモデム機能を備えている。さらに、ＯＢＥは、ＧＳＭオンボード航空機（ＧＳＭＯＢＡ：ＧＳＭ ＯｎＢｏａｒｄ Ａｉｒｃｒａｆｔ）やワイファイ・ホットスポットなど、航空機内のワイヤレス・サービスを可能にすることができる。

図４は、いくつかの単純化を伴う搭載機器アーキテクチャの概観を示すものである。図４に示されるアーキテクチャは、左側の上に２つの送信アンテナ２０を示しており、これらのアンテナは、２つのリモート無線ヘッド１００ａおよび１００ｂに結合され、これらのリモート無線ヘッドは、中央ユニット２００に結合され、この中央ユニットは、ＤＡ２Ｇのモデムおよび制御サーバ（ＭＡＣＳ：Ｍｏｄｅｍ Ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｅｒｖｅｒ）として実施される。ＤＡ２Ｇ ＭＡＣＳは、中央ユニット２００の一実装形態として、ＤＡ２Ｇモデム２２０を備えており、このＤＡ２Ｇモデムは、さらに、ＤＡ２Ｇ制御サーバ２１０に結合される。

中央ユニット２００は、ＤＡ２Ｇモデム２２０を備えており、このＤＡ２Ｇモデムは、ＤＡ２Ｇ制御サーバ２１０に接続する。ＤＡ２Ｇ制御サーバ２１０は、さらに、航空機インターフェースを有することができ、この航空機インターフェースは、例えば、フライト・デッキ・インターフェースまたはスペア・インターフェースに対するイーサネット（ＥＴＨ：ＥＴＨｅｒｎｅｔ）インターフェースとして、実施される可能性がある。図４に示されるように、ＤＡ２Ｇ制御サーバ２１０は、さらに、ワイファイ・アプリケーション５００ａおよび５００ｂと、また同様にキャビン制御パネル５００ｃとに結合され、このキャビン制御パネルは、キャビン内トランシーバ５００の実装形態である。さらに、ＤＡ２Ｇ制御サーバ２１０は、ＧＳＭ基地トランシーバ局（ＧＳＭ ＢＴＳ：ＧＳＭ Ｂａｓｅ Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ）と、ＧＳＭネットワーク制御ユニット（ＧＳＭ ＮＣＵ：ＧＳＭ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）８２０とに結合されて、航空機に搭載したモバイル・トランシーバが、音声電話技術などのＧＳＭサービスを使用することを可能にするＧＳＭ拡張を実施する。図４は、ＤＡ２Ｇ搭載機器のアーキテクチャを示すものである。地上ネットワークとの通信のための関連のある部分は、ＤＡ２Ｇモデム２２０と、２つのＤＡ２Ｇリモート無線ヘッド１００ａ、１００ｂと、２つのＤＡ２Ｇ機体アンテナ２０とである。例えば、本システムは、周波数分割デュプレックス（ＦＤＤ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）モードで動作させられる可能性がある。図５は、搭載機器４００の別の実施形態を示すものである。実施形態は、単一のリモート無線ヘッド１００だけが存在している点を除いて、図４のアーキテクチャにおいて示されるものと類似したコンポーネントを備えており、この単一のリモート無線ヘッドは、２つ以上の送信アンテナ２０に結合され、この２つ以上の送信アンテナは、この場合にもＤＡ２Ｇ機体アンテナとして実施される。本実施形態を有する本システムは、それゆえに、図４に示されるような２つのリモート無線ヘッドを有するシステムよりも重さが軽く、また少ない電力を消費する可能性がある。図５に示されるように、本実施形態においては、２つのアンテナを有する１つのリモート無線ヘッドだけが存在している。各ＤＡ２Ｇ機体アンテナは、２つのアンテナ要素を収納している。例えば、これらのアンテナ要素の両方が、地上対航空機ワイヤレス・リンクにおいて受信（ＲＸ）のために使用され、またこれらのアンテナ要素のうちの１つはまた、航空機対地上リンクにおいて送信（ＴＸ）のために使用される。２つのＲＸ要素を使用して、多入力多出力（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ−Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔ）受信をサポートすることができる。

航空機内のケーブリングからの損失を回避するために、また航空機６００内の様々なシステム・コンポーネントの取り付けの柔軟性を増大させるために、アーキテクチャは、光ファイバ・リンクを使用してＤＡ２Ｇモデム２２０に接続され、また非常に短い同軸ケーブルを使用してＤＡ２Ｇ機体アンテナ２０に接続されるＤＡ２Ｇリモート無線ヘッドを備えている。ＤＡ２Ｇリモート無線ヘッドは、ＤＡ２Ｇモデム２２０に位置するＤＡ２Ｇデジタル機能から分離されるＯＢＥのＤＡ２Ｇ無線周波数（ＲＦ）機能を含んでいる。このアプローチによって、ＤＡ２Ｇ機体アンテナ２０と、ＤＡ２Ｇリモート無線ヘッド１００とは、地上のワイヤレス通信のために最も好ましい取り付け位置においてＤＡ２Ｇモデム２２０とはほとんど独立して配置される可能性がある。

実施形態は、それとともに、２つのＤＡ２Ｇリモート無線ヘッド１００ａおよび１００ｂ、図４参照、が、２つのＤＡ２Ｇ機体アンテナ２０に対してインターフェースするために使用されるという欠点を克服することができる。２つのＤＡ２Ｇリモート無線ヘッドの使用は、搭載機器についての機器、インストール、およびオペレーションについてのより高いコストをもたらす。

既に上記で述べられているように、２つのＤＡ２Ｇ機体アンテナ２０に対してインターフェースするための２つのＤＡ２Ｇリモート無線ヘッド１００ａ、１００ｂ、図４参照、の代わりに、ただ１つのＤＡ２Ｇリモート無線ヘッド１００、図５を参照、を使用することは、好ましいものと考えられる。実施形態は、それとともに、搭載機器についての機器、インストール、およびオペレーションのためのコストを節約することができる。図５は、ただ１つのＤＡ２Ｇリモート無線ヘッド１００が、同軸ケーブルによって２つのＤＡ２Ｇ機体アンテナに接続し、また光ファイバ・リンクによってＤＡ２Ｇモデム２２０に接続している、搭載機器アーキテクチャについての一実施形態の概観を示すものである。

図６は、搭載機器４００の別の実施形態を示すものである。図６は、左側の上に、ＤＡ２Ｇモデム２２０を中央ユニット２００の一部分として示しており、この中央ユニットは、よりよい概観を保持するために図６の中には示されてはいない。ＤＡ２Ｇモデム２２０は、ＤＡ２Ｇリモート無線ヘッド１００に結合され、このＤＡ２Ｇリモート無線ヘッドについては、さらなる詳細が、後で説明されるであろう。図６から分かる可能性があるように、ＤＡ２Ｇリモート無線ヘッド１００は、４つのアンテナ２０に結合され、これら４つのアンテナのうちで図６の上部に示される２つは、フロントＤＡ２Ｇ機体アンテナ（翼の前の）であり、また図６の底部に示される２つは、リアＤＡ２Ｇ機体アンテナ（翼の背後の）である。受信経路においては、すべての４つのアンテナ２０が、使用されるが、送信経路においては、フロント・アンテナまたはリア・アンテナ対からのただ１つの送信アンテナが、使用される。これは、図６において、それぞれのＲＸラベルと、ＲＸ／ＴＸラベルとによって示される。それゆえに、おのおの２つのアンテナ要素を有する２つのアンテナが存在しており、ここでは、一方のアンテナ要素は、受信だけのアンテナ要素であり、また他方のアンテナ要素は、組み合わされた受信アンテナ要素と送信アンテナ要素とである。図６に示されるように、送信経路の中にはただ１つの電力増幅器（ＰＡ：Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２２が、存在している。ＰＡ２２には、それぞれフロント送信アンテナと、リア送信アンテナとをもたらす２つの送信経路の間で、送信信号または増幅された送信信号を切り替えることができるＲＦスイッチ１２が、続いている。図６に示されるように、モデム２２０からのただ１つの送信データ・ストリームが、存在している。ＲＦスイッチ１２を使用して、送信アンテナのうちの一方を、すなわち、フロント送信アンテナまたはリア送信アンテナのいずれかを選択する。

図６が、さらに示すように、光インターフェース１６を使用して、ＤＡ２Ｇモデム２２０と通信する。図６に示されるように、リモート無線ヘッド装置１０は、１つまたは複数の送信および受信のアンテナ２０についての送信経路と受信経路とを分離するデュプレックス・フィルタ２６をさらに備えている。言い換えれば、受信と送信とのために使用される２つのアンテナは、それらの個別のデュプレクサ２６に結合される。デュプレクサ２６は、ある種の方向だけに、信号を転送し、それとともに送信経路と、受信経路とを分離している。図６にさらに示されるように、４つの受信経路においては、受信経路を実施する対応するアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｓ）２９が続いている４つの低雑音増幅器（ＬＮＡ：Ｌｏｗ−Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ）２８が存在している。図６に示される実施形態においては、リモート無線ヘッド装置１０は、２つ以上の送信アンテナ２０のうちの少なくとも１つを使用して、中央ユニット２００、すなわち、ＤＡ２Ｇモデム２２０から受信されるデジタル信号を後続の無線送信のためのアナログ信号へと変換するためのデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ：Ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２０をさらに備えている。図６に示されるように、ＲＦスイッチ１２は、増幅された送信信号を切り替えることができ、この増幅された送信信号は、２つのデュプレクサ２６の間の、すなわち、フロント送信アンテナまたはリア送信アンテナの間のＤＡ２Ｇモデム２２０からのデジタル・アナログ変換されたデジタル信号である。

図６は、接続ケーブルの上のＤＡ２Ｇ機体アンテナ２０を、また光ファイバ・リンクの上のＤＡ２Ｇモデム２２０に対して接続するＤＡ２Ｇリモート無線ヘッド１００の詳細に説明されたアーキテクチャを示すものである。図６から分かる可能性があるように、すべての４つのアンテナ要素は、受信のために使用される。例えば、最大比結合（Ｍａｘｉｍｕｍ−ｒａｔｉｏ−ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）のような、受信信号の適切な結合は、デジタル・ドメインにおいてＤＡ２Ｇモデム２２０の中で実行される。このようにして、４つのＬＮＡ２８と、４つのＡＤＣ２９とを使用して、後続の結合のための４つの受信信号を決定する。

図６に示される実施形態においては、２つのアンテナ要素のうちの一方が、送信のために使用される。システムは、１つのアンテナの上の１つのデータ・ストリームの送信をサポートするので、単一の電力増幅器サブシステム２２だけが使用される。出力信号は、ＲＦ−スイッチ１２を用いて２つのＤＡ２Ｇ機体アンテナのうちのいずれか一方に切り替えられる可能性がある。ＲＦ−スイッチ１２の後に、送信信号は、選択されたアンテナ要素のためにデュプレクサ・フィルタ２６に対して提供される。

送信アンテナ要素の選択は、ＤＡ２Ｇモデム２２０内で、またはＤＡ２Ｇリモート無線ヘッド１００それ自体内でのいずれかにおいて実行されるアルゴリズムに基づいたものである。それゆえに、図６に説明されるような実施形態に従って、アルゴリズムは、制御装置１４の中で実行されることもある。他の実施形態においては、制御装置１４は、それぞれ中央ユニット２００、ＤＡ２Ｇモデム２２０から前記情報を受信することができる。アルゴリズムは、すべての４つのアンテナの上で受信信号を評価することができ、また地上基地局３００に対するよりよい伝搬状態を有するＤＡ２Ｇ機体アンテナを、すなわち、どのようなシャドーイング効果によってもあまり影響を受けないアンテナを決定することができる。

いくつかの実施形態においては、２つ以上の送信アンテナと、基地局トランシーバとの間の無線リンク品質に関連した情報は、例えば、２つの送信アンテナのうちのどちらの送信アンテナが、よりよいリンク品質を有するアンテナであるかを示す１ビットに対応することができる。言い換えれば、いくつかの実施形態においては、無線リンク品質に関連した情報は、リモート無線ヘッド装置の外部で決定されることもある。例えば、そのような情報は、中央ユニット２００において決定され、また評価されることもあり、この中央ユニットは、次いで、無線リンク品質に関連した情報を提供し、この無線リンク品質は、いくつかの実施形態においては、制御装置１４に対するインジケータまたは単一ビットに対応することができ、この制御装置１４は、次いで、それに応じて反応し、または切り替わることができる。

インターフェース１６は、光インターフェース機能を実現して、場合によっては制御情報と一緒に、デジタル化された受信信号を多重化し、またそれらをＤＡ２Ｇモデム２２０に対して供給する。光インターフェース機能１６は、この場合にも場合によっては制御情報と一緒に、ＤＡ２Ｇモデム２２０からデジタル送信信号を受信し、またこの信号を電力増幅器２２に対して供給する。ＤＡ２Ｇリモート無線ヘッド１００と、ＤＡ２Ｇモデム２２０との間のすべての他の信号と情報交換とはまた、光インターフェース機能によって取り扱われる可能性もある。

図７は、リモート無線ヘッド１００のための方法の一実施形態のブロック図を示すものである。リモート無線ヘッド１００は、中央ユニット２００と情報を通信するように動作可能であり、またリモート無線ヘッド１００は、２つ以上の送信アンテナ２０を使用して、モバイル通信システムの基地局トランシーバ３００に対して送信信号を送信するように動作可能である。本方法は、２つ以上の送信アンテナ２０の間で送信信号を切り替えるステップ３２を含んでいる。

実施形態は、さらに、コンピュータ・プログラムが、コンピュータ、プロセッサ、またはプログラマブル・ハードウェアの上で実行されるときに、上記の方法のうちの１つを実行するためのプログラム・コードを有するコンピュータ・プログラムを提供している。

実施形態は、ハードウェア、例えば、リモート無線ヘッドが、複数の送信アンテナのために再使用され得るという利点を提供している。実施形態は、それとともに、ＤＡ２Ｇ通信システムのためのコスト効率の高い搭載機器アーキテクチャを可能にすることができる。いくつかの実施形態においては、ただ１つのＤＡ２Ｇリモート無線ヘッドが、航空機当たりにインストールされる必要がある。これは、かなりの量の重さと金額とを節約することができ、また電力消費を低減させることもできる。それとともに、資本支出（ＣＡＰＥＸ：ＣＡＰｉｔａｌ ＥＸｐｅｎｄｉｔｕｒｅ）ならびに運用支出（ＯＰＥＸ：ＯＰｅｒａｔｉｏｎａｌ ＥＸｐｅｎｄｉｔｕｅ）は、実施形態の恩恵を受けることができる。２つのユニットの代わりにただ１つのＤＡ２Ｇリモート無線ヘッドのインストールは、インストールの時間を減少させることができ、またそれは、その間に航空会社が収益を失うことになる追加の航空機の地上にいる時間を回避することができる。

当業者なら、様々な上記で説明された方法のステップが、プログラムされたコンピュータによって実行され得ることを簡単に認識するであろう。本明細書においては、いくつかの実施形態はまた、プログラム・ストレージ・デバイス、例えば、デジタル・データ・ストレージ媒体を対象として含むことも意図しており、このプログラム・ストレージ・デバイスは、マシン読取り可能、またはコンピュータ読取り可能であり、また命令のマシン実行可能なプログラム、またはコンピュータ実行可能なプログラムを符号化しており、そこでは前記命令は、前記上記で説明された方法のステップの一部または全部を実行する。プログラム・ストレージ・デバイスは、例えば、デジタル・メモリ、磁気ディスクや磁気テープなどの磁気ストレージ媒体、ハード・ドライブ、または光学的に読取り可能なデジタル・データ・ストレージ媒体とすることができる。それらの実施形態はまた、上記で説明された方法の前記ステップを実行するようにプログラムされるコンピュータ、あるいは上記で説明された方法の前記ステップを実行するようにプログラムされる、（フィールド）プログラマブル・ロジック・アレイ（（Ｆ）ＰＬＡ：（ｆｉｅｌｄ）ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ａｒｒａｙｓ）または（フィールド）プログラマブル・ゲート・アレイ（（Ｆ）ＰＧＡ：（ｆｉｅｌｄ）ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙｓ）を対象として含むことも意図している。

説明および図面は、単に本発明の原理を例証しているにすぎない。したがって、当業者なら、本明細書において明示的に説明されても、または示されてもいないが、本発明の原理を実施し、またその精神および範囲の内部に含まれている様々な構成を工夫することができるようになることが、理解されるであろう。さらに、本明細書において列挙されるすべての例は、主として、当技術を推進するように本発明者（単数または複数）によって寄与される本発明の原理と概念とを理解する際に読者を助ける教育上の目的のためにすぎないことを明示的に意図しており、またそのような具体的に列挙された例および状態だけに限定することのないように解釈されるべきである。さらに、本発明の原理、態様、および実施形態、ならびにその特定の例を列挙する本明細書におけるすべての叙述は、その同等形態を包含することを意図している。

（ある種の機能を実行する）「・・・ための手段」として示される機能ブロックは、それぞれ、ある種の機能を実行するために、または実行するように適合されている回路を備えている機能ブロックとして理解されるべきである。それゆえに、「第ｓのための手段」は、同様に、「第ｓのために適合されており、または適している手段」として理解されることもある。ある種の機能を実行するために適合されている手段は、それゆえに、そのような手段が、必ずしも前記機能を（与えられた瞬間に）実行していることを意味しているとは限らない。

図面において示される様々な要素の機能は、「手段」、「インターフェースするための手段」、「切り替えるための手段」、「制御するための手段」、「処理するための手段」などのようにラベルが付けられた任意の機能ブロックを含めて、「インターフェース」、「スイッチ」、「制御装置」、「プロセッサ」などの専用のハードウェア、ならびに適切なソフトウェアに関連してソフトウェアを実行することができるハードウェアの使用を通して提供されることもある。さらに、「手段」として本明細書において説明される任意のエンティティは、「１つまたは複数のモジュール」、「１つまたは複数のデバイス」、「１つまたは複数のユニット」などに対応しており、または「１つまたは複数のモジュール」、「１つまたは複数のデバイス」、「１つまたは複数のユニット」などとして実施されることもある。プロセッサによって提供されるときに、それらの機能は、単一の専用プロセッサにより、単一の共用プロセッサにより、またはそれらのうちのいくつかが共用され得る複数の個別のプロセッサにより提供されることもある。さらに、用語「プロセッサ」または「制御装置」の明示的な使用は、ソフトウェアを実行することができるハードウェアだけのことを排他的に意味するように解釈されるべきではなく、また限定することなしに、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェアと、ネットワーク・プロセッサと、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）と、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）と、ソフトウェアを記憶するためのリード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ：ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）と、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ：ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）と、不揮発性ストレージとを暗黙のうちに含むことができる。他のハードウェアが、従来のもの、および／またはカスタムもまた、含まれることもある。同様に、図面の中に示されるどのようなスイッチも、概念的なものにすぎない。それらの機能は、プログラム・ロジックのオペレーションを通して、専用のロジックを通して、プログラム制御と専用のロジックとの相互作用を通して、または手動的にさえも、実行されることもあり、特定の技法は、文脈からより具体的に理解されるように、実装者によって選択可能である。

本明細書における任意のブロック図が、本発明の原理を実施する実例となる回路の概念図を表すことが、当業者によって理解されるべきである。同様に、任意のフロー・チャート、流れ図、状態遷移図、擬似コードなどが、そのようなコンピュータまたはプロセッサが明示的に示されているか否かにかかわらず、コンピュータ読取り可能媒体の形で実質的に表され、またそのようにしてコンピュータまたはプロセッサによって実行され得る様々なプロセスを表すことが、理解されるであろう。

Claims (15)

1. リモート無線ヘッド（１００）のための装置（１０）であって、前記リモート無線ヘッド（１００）は、中央ユニット（２００）と情報を通信するように動作可能であり、および前記リモート無線ヘッド（１００）は、２つ以上の送信アンテナ（２０）を使用して、モバイル通信システムの基地局トランシーバ（３００）に対して送信信号を送信するように動作可能であり、前記装置（１０）は、
   前記送信信号を増幅するための電力増幅器（２２）と、
   前記２つ以上の送信アンテナ（２０）の間で前記増幅された送信信号を実質的に切り替えるように動作可能なスイッチ（１２）と
   を備えている、装置（１０）。
2. 前記スイッチ（１２）は、前記少なくとも２つの送信アンテナのうちの少なくとも１つのスイッチを実質的に切るように動作可能である、請求項１に記載の装置（１０）。
3. 前記リモート無線ヘッド（１００）と、前記中央ユニット（２００）とは、航空機の中で動作可能であり、また前記基地局トランシーバ（３００）は、地上基地局トランシーバに対応する、請求項１に記載の装置（１０）。
4. 前記２つ以上の送信アンテナ（２０）と、前記基地局トランシーバ（３００）との間の無線リンク品質に関連した情報を決定するように動作可能な制御装置（１４）をさらに備えており、また前記制御装置（１４）は、さらに、前記無線リンク品質に関連した前記情報に基づいて前記スイッチ（１２）を制御するように動作可能である、請求項１に記載の装置（１０）。
5. 前記制御装置（１４）は、最低の無線リンク品質が、前記無線リンク品質に関連した前記情報によって示される前記２つ以上の送信アンテナ（２０）からの送信アンテナのスイッチを切るように動作可能である、請求項４に記載の装置（１０）。
6. 前記２つ以上の送信アンテナ（２０）は、送信アンテナと受信アンテナとに対応しており、また前記制御装置（１４）は、前記基地局トランシーバ（３００）から前記２つ以上の送信アンテナと受信アンテナとによって受信される無線信号に基づいて、前記無線リンク品質に関連した前記情報を決定するように動作可能である、請求項４に記載の装置（１０）。
7. 前記１つまたは複数の送信アンテナと受信アンテナとの送信経路と、受信経路とを分離する１つまたは複数のデュプレクサ・フィルタ（２６）をさらに備えている、請求項６に記載の装置（１０）。
8. 前記中央ユニット（２００）と光信号を通信するように動作可能なインターフェース（１６）をさらに備えている、請求項１に記載の装置（１０）。
9. 前記２つ以上の送信アンテナ（２０）のうちの少なくとも１つを使用して、前記中央ユニット（２００）から受信されるデジタル信号を後続の無線送信のためのアナログ信号へと変換するためのデジタル／アナログ変換器（２０）をさらに備えている、請求項１に記載の装置（１０）。
10. 請求項１に記載の装置（１０）を有するリモート無線ヘッド（１００）と、中央ユニット（２００）とを備えている、航空機のための搭載機器（４００）。
11. 前記中央ユニット（２００）は、航空機対地上通信モデムに対応しており、また前記２つ以上の送信アンテナ（２０）は、機体アンテナに対応している、請求項１０に記載の搭載機器（４００）。
12. 航空機のキャビンの中のモバイル・トランシーバと無線信号を通信するためのキャビン内トランシーバ（５００）をさらに備えている、請求項１０に記載の搭載機器（４００）。
13. 前記リモート無線ヘッド（１００）は、前記ただ１つのリモート無線ヘッドである、請求項１０に記載の搭載機器（４００）。
14. リモート無線ヘッド（１００）のための方法であって、前記リモート無線ヘッド（１００）は、中央ユニット（２００）と情報を通信するように動作可能であり、および前記リモート無線ヘッド（１００）は、２つ以上の送信アンテナ（２０）を使用して、モバイル通信システムの基地局トランシーバ（３００）に対して送信信号を送信するように動作可能であり、前記方法は、
    前記送信信号を増幅するステップと、
    前記２つ以上の送信アンテナ（２０）の間で前記増幅された送信信号を実質的に切り替えるステップ（３２）と
    を含む方法。
15. コンピュータ・プログラムがコンピュータ、プロセッサまたはプログラマブル・ハードウェアの上で実行されるときに、請求項１４に記載の方法を実行するためのプログラム・コードを有するコンピュータ・プログラム。

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