JP2020532238A - 通信リンク品質を予測するシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、「通信リンク品質を予測するシステムおよび方法(System and Method for Prediction of Communications Link Quality)」という名称の2018年8月28日提出のオーストラリア仮特許出願第2017903470号による優先権を主張し、その内容の全体を参照により本明細書に援用する。
以下の同時係属中の特許出願およびPCT出願は、本出願において言及されるものであり、それらの内容の全体を参照により本明細書に援用する。
オーストラリア仮特許出願第2016905314号、発明の名称「拡張衛星エフェメリス・データを生成するシステムおよび方法(SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING EXTENDED SATELLITE EPHEMERIS DATA)」、2016年12月22日出願、
国際特許出願PCT/AU2017/000058号、2017年2月24日出願、発明の名称「衛星通信システムにおける端末スケジューリング方法(TERMINAL SCHEDULING METHOD IN SATELLITE COMMUNICATION SYSTEM)」、出願人Myriota Pty Ltd.、および
国際特許出願PCT/AU2017/000108号、2017年5月16日出願、発明の名称「地球低軌道衛星通信システムにおける位置推定(POSITION ESTIMATION IN A LOW EARTH ORBIT SATELLITE COMMUNICATIONS SYSTEM)」、出願人Myriota Pty Ltd.。
リンク距離:自由空間伝搬損失による減衰は、送信側と受信側との距離が増加するにつれて増加する。
シャドーイング:デバイス間の障害物、例えばビルなどによって生じる減衰の増加。
偏波:アンテナ偏波の不整合による受信信号強度のばらつき。
干渉:受信側が移動するにつれて、干渉を引き起こす追加の信号源が受信信号中に現れるようになることがある。これらの信号源は、受信側と同じシステムの送信機であることがあり、または外部システムに由来することがある。
マルチパス:環境中の物体からの信号反射によって、送信信号の複数のインスタンス(時間、位相、および信号強度がシフトしている)が異なる経路を介して受信側に到達し、受信側の性能に影響を及ぼす可能性がある。
更に、送信側と受信側との相対運動は、チャネル状態のばらつきにより、リンクの品質に変化をもたらす可能性もある。
1つまたは複数の送信側からの1つまたは複数の送信リンクを監視するステップと、
リンク品質推定値を決定するステップと、
リンク品質推定値を使用して、送信側から受信側への送信のための1つもしくは複数の送信パラメータを決定するか、または受信側への送信用もしくは送信側からの受信用の端末の設置位置および向きの一方もしくは両方を決定する、ステップと、を含む。
端末によって、端末から受信側への送信に対して予期される受信信号強度に基づいて、リンク品質推定値を決定するステップであって、予期される受信信号強度が、端末と受信側とのリンク距離の推定値に基づいた、端末送信側出力、受信側ゲイン、および伝搬損失の推定値を使用して推定される、ステップを含む。
送信側から受信側への送信に対して予期される受信信号強度を決定するステップであって、予期される受信信号強度が、リンク距離の推定値に基づいた、送信側出力、受信側ゲイン、および伝搬損失の推定値を使用して推定される、ステップと、
受信側で観察される受信信号強度の推定値を取得するステップと、
予期される受信信号強度と観察される受信信号強度との差に基づいて、リンク品質推定値を推定するステップとを含む。
端末位置における1つまたは複数の送信側からの受信信号強度の複数の測定を実施するステップと、
複数の測定値を入力として、リンク品質推定値を返すモデルに提供するステップとを含む。
例えば、上述したような1つまたは複数の基準リンクを使用して、端末で実施される構成要素、ならびに、
衛星上で、または地上ベースの(例えば、クラウド)処理を使用して実施され、結果が端末にフィードバックされる他の構成要素、を有してもよい。例えば、受信機性能測定基準に基づいた通信受信機処理およびリンク品質評価、または地形の知識に基づいたリンク品質の推定は、端末から離れて実施されてもよい。
シャドーイング、偏波の不整合、および干渉などの有害な効果の影響を低減することによる、性能の改善。
電池式デバイスのエネルギー消費の低減。
復号不能であるが合わさって干渉として存在するような、それぞれ減衰される多数の信号の集約である、衛星においてマルチユーザ受信機が受ける干渉の低減。
p(t)=pf(θ(t),φ(t))
式中、θ(t)は方位角であり、φ(t)は、時間の関数としての、端末に対する衛星の高度である。スカイ・マップまたは他のリンク品質評価関数を使用して、時間の関数としてのこれらの確率を推定することができる。N個のメッセージm1、m2、…、mNを送信する必要があると仮定する。
<送信時間を選択する欲張りアルゴリズム>
<送信時間を選択する欲張りアルゴリズム>
端末10:端末内の通信モジュールは、アクセス・ノードに対するコア・ネットワーク接続性を提供する。端末10には、デバイス102およびセンサ104の両方が取り付けられてもよい。これらは、物理的に取り付けられるかもしくは統合されてもよく、またはローカル有線もしくはローカル無線リンクを通じて端末に動作可能に接続されてもよい。
デバイス102:これらのエンティティは、認証ブローカーを介して、登録しているデータを受信する。
センサ104:これらのエンティティは、他のネットワーク・ノードを意識せずにデータを発行する。センサはまた、一時的制御データを受信し、ACKメッセージを発行するなどを行うことができてもよい。
アクセス・ノード20:複数のアクセス・ノードは、複数の端末との無線通信を提供する。大部分のアクセス・ノードは衛星アクセス・ノードであるが、システムは地上基地局を含んでもよい。衛星アクセス・ノードは、コア・ネットワーク200に対するアクセスを提供する。
アクセス・ゲートウェイ230:これらは、アクセス・ノードと認証ブローカーとの間のゲートウェイとして作用する。ゲートウェイは、アクセス・ノード20(例えば、衛星に搭載)と組み合わされてもよい。
認証ブローカー240:パブリッシャーとサブスクライバーとの間のブローカー。ブローカーは、受信メッセージが登録された端末からのものであると認証する。
アプリケーション・ゲートウェイ250:多数のインターフェースを実現する、アプリケーション260とブローカー240との間のデータ・ゲートウェイ。これは、クラウド・ベースのインターフェースであってもよい。インターフェースは、顧客制御のエンドポイント、または顧客アクセス可能なエンドポイントへ転送する、メッセージ・キュー・テレメトリ・トランスポート(MQTT)インターフェースを含む。
アプリケーション260:顧客アプリケーション。これらは、例えばクラウド・ベースのアプリケーション・ゲートウェイへの、有線および無線リンクを通じて、アプリケーション・ゲートウェイと通信する。
Claims (27)
- 1つまたは複数の送信側からの1つまたは複数の送信リンクを監視するステップと、
リンク品質推定値を決定するステップと、
該リンク品質推定値を使用して、送信側から受信側への送信のための1つもしくは複数の送信パラメータを決定するか、または受信側への送信用もしくは送信側からの受信用の端末の設置位置および向きの一方もしくは両方を決定する、ステップと
を含む、通信システムにおけるリンク品質を推定する方法。 - リンク品質推定値を決定する前記ステップが、
端末によって、該端末から受信側への送信に対して予期される受信信号強度に基づいて、リンク品質推定値を決定するステップであって、該予期される受信信号強度が、該端末と該受信側とのリンク距離の推定値に基づいた、端末送信側出力、受信側ゲイン、および伝搬損失の推定値を使用して推定される、ステップを含む、請求項1に記載の方法。 - リンク品質推定値を決定する前記ステップが、
送信側から受信側への送信に対して予期される受信信号強度を決定するステップであって、該予期される受信信号強度が、リンク距離の推定値に基づいた、送信側出力、受信側ゲイン、および伝搬損失の推定値を使用して推定される、ステップと、
該受信側で観察される受信信号強度の推定値を取得するステップと、
該予期される受信信号強度と該観察される受信信号強度との差に基づいて、リンク品質推定値を推定するステップとを含む、請求項1に記載の方法。 - リンク品質推定値を決定する前記ステップが、受信側が既定の空間領域内にあるときの、送信側から該受信側への複数の送信に対する該受信側からの複数のフィードバック・メッセージを使用して推定される、請求項1に記載の方法。
- リンク品質推定値を決定する前記ステップが、受信側の複数の位置に関して端末と該受信側との間の基準リンクの1つまたは複数のパラメータを比較して取得される、空間的相対リンク品質推定値である、請求項1に記載の方法。
- リンク品質推定値を決定する前記ステップが、リンク品質推定値の空間サマリーを計算するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- リンク品質推定値を決定する前記ステップが、複数のリンク品質推定値を組み合わせるステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記複数のリンク品質推定値が、端末と複数の衛星の1つとの間の各リンク品質推定値であり、前記複数のリンク品質推定値を組み合わせるステップが、各衛星が既定の空間領域内にあるときの集約されたリンク品質推定値を取得するステップを含む、請求項7に記載の方法。
- 複数のリンク品質推定値を組み合わせるステップが、履歴期間にわたる複数のリンク品質推定値を組み合わせるステップを含む、請求項7または8に記載の方法。
- 複数のリンク品質推定値を組み合わせるステップが、受信側によって実施され、該受信側と複数の端末それぞれとの間の複数のリンク品質推定値を組み合わせるステップを含み、フィードバック情報が該複数の端末に提供される、請求項7または8に記載の方法。
- リンク品質推定値を決定する前記ステップが、端末と、フィードバック情報を該端末に提供する、該端末外部の構成要素との間で分散される、請求項1に記載の方法。
- リンク品質推定値を決定する前記ステップが、
端末位置における1つまたは複数の送信側からの受信信号強度の複数の測定を実施するステップと、
該複数の測定を入力として、リンク品質推定値を返すモデルに提供するステップとを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記端末位置が設置位置である、請求項12に記載の方法。
- 前記測定が前記端末外部の装置によって行われ、前記リンク品質推定値が前記端末に提供される、請求項13に記載の方法。
- 前記通信システムが、衛星通信システムであり、少なくとも1つの衛星と複数の端末とを備える、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。
- 1つまたは複数の送信側からの1つまたは複数の送信リンクを監視するステップが、全地球的航法衛星システム(GNSS)の1つまたは複数の衛星からの1つまたは複数の送信を監視するステップを含む、請求項1から15のいずれか一項に記載の方法。
- 前記1つまたは複数の送信パラメータが、送信時間、持続時間、データ転送速度、出力、周波数、または複数の送信アンテナの場合、どのアンテナまたはどのアンテナの組み合わせを送信に使用するかのうち、1つもしくは複数を含む、請求項1から16のいずれか一項に記載の方法。
- 送信側から受信側への送信の1つまたは複数の送信パラメータを決定するのに、前記リンク品質推定値を使用するステップが、前記リンク品質推定値を使用して決定された成功確率を使用して、1つまたは複数の衛星通過を通じて1つまたは複数のメッセージそれぞれに対して複数の冗長送信をスケジューリングするステップを含む、請求項1から17のいずれか一項に記載の方法。
- 複数の冗長送信をスケジューリングするステップが、キューの優先順位が各送信に対する前記リンク品質推定値を使用して決定された成功確率に基づくようにして、送信のための1つまたは複数のメッセージ・パケットをキューに入れるステップを更に含む、請求項18に記載の方法。
- メッセージ・パケットが、成功の可能性が最も低いものに前記キューおよび送信における冗長な複製の最大の機会が与えられるようにして、キューに入れられる、請求項19に記載の方法。
- スケジューリングが、送信時間が間隔Wおよび時間間隔Tの離散的なグリッドに制限される最適化方法を使用して、複数の冗長送信が実施されることを含む、請求項18、19、または20に記載の方法。
- 前記時間間隔がT=[now−L,now+L]であり、Lがレイテンシ期間である、請求項21に記載の方法。
- 前記リンク品質推定値を使用して決定されたスケジュールに基づいて、1つまたは複数のメッセージを送信するステップを更に含む、請求項1から22のいずれか一項に記載の方法。
- アンテナと、通信ハードウェアと、プロセッサと、請求項1から23のいずれか一項に記載の方法を実現するように該プロセッサを構成する命令を含むメモリとを備える、端末装置。
- 請求項24に記載の複数の端末と、
該端末によって提供される1つもしくは複数の通信リンクに関する情報から端末のリンク品質推定値を決定し、1つもしくは複数の送信パラメータを端末に伝送するか、または端末の設置位置および向きの一方もしくは両方を決定するように構成された、複数のアクセス・ノードとスケジューラ装置とを備えるコア・ネットワークと
を備える、通信システム。 - 前記複数のアクセス・ノードが複数の衛星アクセス・ノードを含む、請求項25に記載のシステム。
- 請求項1から23のいずれか一項に記載の方法をプロセッサに実施させる命令を含む、コンピュータ可読媒体。
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