JP5258881B2 - 分散型アンテナ通信システム - Google Patents
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Description
本発明は無線通信に関し、より具体的には、無線通信のための分散型アンテナシステムに関する。
従来の無線携帯電話ネットワークにおいて、基地送受信局（ＢＴＳ）は、携帯機器（例えば、携帯電話）と電話回線ネットワークの間の通信を助ける。典型的な基地局は、無線信号を携帯機器に送信し（ダウンリンク）、携帯機器から無線信号を受信する（アップリンク）ための複数の送受信機およびアンテナを含む。基地局のアンテナは、携帯電波中継塔の上または建物の一番上の、屋外に配置される。基地局は、広範囲な地形的領域にわたって通信の受信可能領域を最大化できるように、戦略的に配置される。基地局は、バックハウル接続を介して、電話回線網に通信可能に連結される。
従来の基地局は、基地局の各アンテナのために、１つの伝送出力信号および１つの受信信号を採用している。この伝送および受信信号は、異なる周波数で動作し、送信および受信信号の分離を可能にする。これにより、これらの２つの信号を伝送および受信するために単一のアンテナが使用可能となるように、この伝送および受信信号をデュプレクサによって組み合わせることが可能になる。アンテナを介して複数の携帯機器を同時に通信可能にするために、この伝送および受信信号は、それぞれ、複数のチャネルに分割される。例えば、ＵＭＴＳ（ユニバーサル移動体通信システム）等の携帯通信のためのＣＤＭＡ（符号分割多重アクセス）方式、ＧＳＭ（移動体通信のためのグローバルシステム）等の携帯通信のためのＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）方式は、いくつかの通信チャネルを伝送および受信信号に組み合わせることを可能にする。
別の設定において、基地局は、携帯機器からのアップリンク信号の受信のために２つのアンテナを使用する、受信ダイバーシティを採用する。この場合、受信アンテナは、同じ屋外構造に載置されるが、互いにわずかに離間して配置されるという意味において、同一位置に配置される。次に、各アンテナからの信号が、アップリンク信号を形成するために組み合わせられる。この設定は、携帯電話受信可能領域の拡大を可能にする、または携帯機器がより低い出力電力を使用できるようにする。
より新しい世代の基地局は、複数入力、複数出力（ＭＩＭＯ）設定をサポートする。一例はＭＭＯ２×２であり、ここで、基地局はダウンリンク信号のための２つの伝送アンテナおよびアップリンク信号のための２つの受信アンテナを使用する。別の例はＭＭＯ４×４であり、ここで、ダウンリンク信号のために４つの伝送アンテナが採用され、アップリンク信号のための４つの受信アンテナが採用される。これらすべてのＭＨＭＯ設定において、アンテナは、同じ屋外構造に載置されるが互いにわずかに離間して配置されるという意味において、同一位置に配置される。
これらのＭＩＭＯ設定は、基地局のスループットを向上させるために使用される。これは、基地局が、複数のアンテナから得られる複数の信号を合成して、合成された信号をより強力にし、または干渉を低減させることによって実現される。
これらのＭＥＭＯ設定は、携帯機器が屋外に配置されている場合の通信を向上させることができるが、屋内に配置されている場合には、建物構造（すなわち、屋内の透過損失）によって生じる信号減衰のため、依然として携帯機器の通信不具合が生じる可能性がある。
分散型アンテナシステム（ＤＡＳ）においては、伝送された電力は、単一のアンテナで必要となる場合よりも少ない伝送電力を使用して広範囲の受信可能領域を提供できるように、分散位置において、いくつかのアンテナ間に分割される。無線通信のための屋内受信を提供するために、ＤＡＳシステムが使用されてきた。しかし、従来の分散型アンテナシステムには、向上の余地がある。
無線通信のための改良された分散型アンテナシステムが必要とされている。
本発明は、分散型アンテナシステムを提供する。一実施形態に従うと、該システムは、重複する伝送周波数を有し、異なる通信コンテンツを含む複数のダウンリンク信号を生成させる複数の出力ポートを有する、基地送受信局を含む。異なる通信コンテンツは、複数の携帯機器のそれぞれに向けて発信される。基地送受信局はさらに、アップリンク信号を受信する少なくとも１つのアップリンク受信ポートを有する。アップリンク信号は、携帯機器の少なくとも１つから受信される通信コンテンツを含む。システムはさらに、重複していないまたは一部のみが重複している受信可能領域を有する複数の分散型アンテナ機器を含む。システムはさらに、複数のダウンリンク信号のそれぞれが分散型アンテナのうちの１つ以上によって伝送され、各分散型アンテナはダウンリンク信号の１つのみを伝送するように、複数の分散型アンテナへダウンリンク信号を経路指定するための信号ルーティング装置を含む。
代替の実施形態に従うと、システムは、複数の分散型アンテナ機器およびマルチポートハブを含む。ハブは、遠隔通信システムの基地局へ接続するための第１のインターフェースを含み、第１のインターフェースは、基地送受信局から通信を受信するための複数のダウンリンクポートと、基地送受信局へ通信を送信するための複数のアップリンクポートとを含む。ハブはまた、複数のアンテナ機器のそれぞれへ通信を送信するためのダウンリンクポートを有する第２のインターフェースを含み、第１のインターフェースは、複数のアンテナ機器のそれぞれから通信を受信するためのアップリンクポートを有する。ハブは、複数の既定の設定の間でハブを再設定し、各設定は、第２のインターフェースのダウンリンクポートの選択された群へ第１のインターフェースの１つ以上のダウンリンクポートを経路指定し、第１のインターフェースの１つ以上のアップリンクポートへ第２のインターフェースのアップリンクポートの選択された群を経路指定する手段をさらに含む。
本発明は、その特定の例示的な実施形態に関して記載されており、以下の図面を適宜参照する。
図１は、本発明の一実施形態に従う分散型アンテナ通信システム１００を示す。図１に示すように、基地送受信サブシステム（ＢＴＳまたは基地局とも称され得る）１０２は、バックハウルリンク１０６を介して、通信ネットワーク１０４に通信可能に連結される。通信ネットワーク１０４内において、バックハウル１０６は基地局コントローラ（ＢＳＣ）１０８に連結され、これは次に、移動交換機（Ｍｏｂｉｌｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｃｅｎｔｅｒ）（ＭＳＣ）１１０に連結される。ＭＳＣ１１０は公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）１１２（例えば、音声通信のため）に連結され、さらに、インターネット１１４（例えば、データ通信のため）に連結されてもよい。
ＢＳＣ１０８は、無線チャネル割り当て、基地局間の通話中継、基地局１０２の設定、アラームの処理およびネットワーク管理機能の実行を含む、従来の様々な機能を実行することができる。ＭＳＣ１１０は、回線交換、通話呼び出しおよびローミング等、携帯電話加入者にアプリケーションおよび通話機能を提供することを含む、様々な従来の機能を実行することができる。一実施形態において、ＢＳＣ１０８およびＭＳＣ１１０によって従来実行される機能のいくつかを、代わりに、基地局１０２によって実行してもよい。例えば、基地局１０２は、これらの機能を実行するためにＬｉｎｕｘオペレーションシステムで設定されるローカルサーバを含むことができる。
基地局１０２は、さらに、例えば、無線リンクによって、マルチポートハブ１１６に通信可能に連結される。基地局１０２は、携帯サービスプロバイダーのサイトに配置してもよい。ハブ１１６は、複数のアンテナ機器１１８に通信可能に連結される。アンテナ機器１１８のそれぞれは、対応する受信可能領域を形成する。典型的には、ハブ１１６およびアンテナ機器１１８は屋内に配置される。例えば、ハブ１１６は商業用の建物の公共設備庫に配置され得、一方で、アンテナ機器１１８は、建物内の占有領域を実質的に含む受信可能領域を形成するように、建物全体に分散させることができる。したがって、アンテナ機器１１８の受信可能領域は分散され、これは、領域が重複していない、または一部のみが重複していることを意味する。アンテナ機器１１８は双方向リンク１２２によってハブ１１６に連結される。各アンテナ機器１１８は、アンテナおよび送受信機を含むことができる。
受信可能領域内の携帯通信装置１２０（例えば、携帯電話）は、アンテナ機器１１８、ハブ１１６、基地局１０２およびバックハウル１０６のうちの１つ以上を介して、通信ネットワーク１０４に通信可能に連結される。ハブ１１６およびアンテナ機器１１８は、共に、分散型アンテナシステム（ＤＡＳ）を形成する。図１に示す例示的なシステムでは８つのアンテナ機器１１８が提供されているが、異なる数のアンテナ機器１１８も提供できることが明らかであろう。
基地局１０２は、複数入力、複数出力（ＭＩＭＯ）機能を有し得る。これは、基地局１０２が、並列ダウンリンク信号（つまり、同じ伝送周波数を有するまたは少なくとも伝送周波数帯またはチャネルが重複する信号）を処理し、複数の伝送アンテナへ送信するための機能を有し得ることを意味する。さらに、基地局１０２は、複数の受信アンテナから並列アップリンク信号を受信し、各アンテナからの信号を組み合わせられた信号へ処理するための機能を有し得る。この場合、各アンテナからの信号は、同じ受信周波数である、または少なくとも重複する周波数帯にあり、冗長コンテンツおよび／または重複するチャネルを含み得る。
図２は、本発明の一実施形態に従う図１のマルチポートハブの詳細を示す。基地局１０２はハブ１１６の１つ以上の伝送（ダウンリンク）ポートに接続される。図２に示されるように、これらのダウンリンクポートは、ＤＡ、ＤＢ、ＤＣおよびＤＤで表示される。図２にさらに示されるように、実線は、基地局１０２がポートＤＡに接続されることを示す。点線は、ポートＤＢ、ＤＣおよびＤＤへのオプションの接続を示す。例えば、ＭＩＭＯ２×２が採用される場合、基地局１０２はダウンリンクポートへの２つの接続およびアップリンクポートへの２つの接続を有する。ＭＩＭＯ４×４の場合、アップリンクおよびダウンリンクのそれぞれのために４つの接続を採用することができる。４つのダウンリンクポートへの最大４つの接続が図２に示されているが、これは例示的なものであり、異なる数のポートを提供可能であることが明らかであろう。
基地局１０２から受信される伝送（ダウンリンク）信号は、同じまたは少なくとも重複する周波数を有し、例えば、これらは、同じ周波数チャネルで動作し得る。しかし、これらは、異なる通信コンテンツを含むことができる。例えば、第１のダウンリンク信号をポートＤＡで伝送することができ、１９９０ＭＨｚ周波数帯で動作し得る。この第１のダウンリンク信号は、特定の携帯機器１２０に対して発信される通信コンテンツを含み得る。第２のダウンリンク信号はポートＤＢで伝送することができ、１９００ＭＨｚ周波数帯で動作し得る。しかし、この第２のダウンリンク信号は、第１のダウンリンク信号とは異なる通信コンテンツを含み得る。第２のダウンリンク信号のこのコンテンツは、携帯機器の異なるものに発信することができる。これらの携帯機器のいずれかは、もう一方に発信される信号を受信することができる。この場合、携帯機器は、他方に発信されるコンテンツを無視することができる。
ポートＤ１からＤ４のダウンリンク信号は、ハブ１１６によって、アンテナ機器１１８の選択された群に経路指定される。図２に示されるように、ハブ１１６は伝送（ダウンリンク）ポートＤ１からＤ８を備え、１つのポートは、８つのアンテナ機器１１８のそれぞれのためのものである。再設定可能なスイッチ１２４は、ダウンリンク信号を、基地局ポートＤＡ〜ＤＤから、ダウンリンクアンテナポートＤ１〜Ｄ８の選択された１つに経路指定する。例えば、８個のアンテナ機器１１８が存在し、ＭＤＩＯ２×２設定が採用される場合、リモートアンテナ機器１１８の半分がダウンリンクポートＤＡに接続され、別の半分がダウンリンクポートＤＢに接続され得る。こうした一設定において、ダウンリンクポートＤＡは、アンテナポートＤ１、Ｄ２、Ｄ３およびＤ４に接続することができ、一方で、ダウンリンクポートＤＢは、アンテナポートＤ５、Ｄ６、Ｄ７およびＤ８に接続することができる。したがって、この設定において、基地局ポートＤＡのダウンリンク信号は、アンテナポートＤ１、Ｄ２、Ｄ３およびＤ４で反復される。同様に、基地局ポートＤＢにおける信号は、アンテナポートＤ５、Ｄ６、Ｄ７およびＤ８で反復される。代替の設定において、ダウンリンクポートＤＡは、アンテナポートＤ１、Ｄ３、Ｄ５およびＤ７に接続され得、ダウンリンクポートＤＢは、アンテナポートＤ２、Ｄ４、Ｄ６およびＤ８に接続され得る。
基地局１０２はさらに、ハブ１１６の１つ以上の受信（アップリンク）ポートに接続される。図２に示されるように、これらのアップリンクポートは、ＵＡ、ＵＢ、ＵＣおよびＵＤで表示される。図２にも示されるように、実線は、基地局１０２がポートＵＡに接続されることを示す。点線は、ポートＵＢ、ＵＣおよびＵＤへのオプションの接続を示す。例えば、ＭＩＭＯ２×２が採用される場合、基地局１０２はアップリンクポートへの２つの接続を有する。ＭＩＭＯ４×４の場合、４つの接続を採用することができる。４つのアップリンクポートへの最大４つの接続が図２に示されているが、これは例示的なものであり、異なる数のポートを提供し得ることが明らかであろう。
アンテナの選択された群からのアップリンク信号は、基地局アップリンクポートＵＡ、ＵＢ、ＵＣ、またはＵＤへ、ハブ１１６によって経路指定される。図２に示されるように、ハブ１１６は受信（アップリンク）ポートＵ１からＵ８を備え、１ポートは、８つのアンテナ機器１１８のそれぞれのためのものである。再設定可能なスイッチ１２４は、アップリンク信号を、基地局ポートＵＡ〜ＵＤからアップリンクアンテナポートＵ１〜Ｕ８の選択された１つに経路指定する。例えば、８個のアンテナ機器１１８が存在し、ＭＤＩＯ２×２設定が使用される場合、リモートアンテナ機器１１８の半分がアップリンクポートＵＡに接続され得、別の半分がダウンリンクポートＵＢに接続され得る。こうした一設定において、アップリンクポートＵＡはアンテナポートＵ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４に接続されてもよく、一方で、アップリンクポートＵＢは、アンテナポートＵ５、Ｕ６、Ｕ７、Ｕ８に接続されてもよい。したがって、この設定において、アンテナポートＵ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４におけるアップリンク信号は、基地局ポートＵＡにおいてアップリンク信号を形成するために信号の加重によって組み合わせることができる。同様に、アンテナポートＵ５、Ｕ６、Ｕ７、Ｕ８における信号は、基地局ポートＵＢにおいてアップリンク信号を形成するために組み合わせることができる。代替の設定において、アップリンクポートＵＡは、アンテナポートＵ１、Ｕ３、Ｕ５およびＵ７に接続されてもよく、アップリンクポートＵＢは、アンテナポートＵ２、Ｕ４、Ｕ６およびＵ８に接続してもよい。
アップリンクポートＵＡからＵＤにおいてハブ１０２から受信した受信（アップリンク）信号は、同じ受信周波数を有し、冗長コンテンツおよび／または重複するチャネルを含む。しかし、特定の携帯機器によって伝送される信号はアップリンク信号のうちの１つのチャネル内に存在し得るが、アップリンク信号のすべてには存在しない場合があり、または、異なる信号強度で存在しない場合があるため、アップリンク信号は同一のコンテンツを含まない場合がある。
システム１００は、基地局１０２および携帯機器１２０の間のデュープレクス通信をサポート可能である。好適な実施形態において、各アンテナ機器１１８は、デュープレクスアップリンクおよびダウンリンク信号のための単一のアンテナを使用する。例えば、アップリンクおよびダウンリンク信号は、周波数分割複信に従って動作し得る。あるいは、アップリンクおよびダウンリンク信号は、時分割複信に従って動作し得る。図を参照すると、アンテナポートＤ１におけるダウンリンク信号およびアンテナポートＵ１におけるアップリンク信号をデュープレクス化し得る。他のポートにおけるダウンリンクおよびアップリンク信号も同様にディユープレクス化し得る。
基地局１０２によって生成されるダウンリンク信号は、無線周波数（ＲＦ）信号であり得る。同様に、アンテナ機器１１８によって伝送されるダウンリンク信号はＲＦであり得る。したがって、ダウンリンク信号は、周波数変換なしでＲＦにおいてハブ１１６によって経路指定することができる。あるいは、基地局１０２によって生成されるＲＦダウンリンク信号は、ハブ１１６によって経路指定するために、中間周波数（ＩＦ）信号にダウン変換してもよい。次に、ＩＦ信号を、アンテナ機器１１８による再伝送の前に、ＲＦにアップ変換してもよい。例えば、ダウンリンクのために、ハブ１１６は、ポートＤＡ、ＤＢ、ＤＣ、ＤＤおよびスイッチ１２４の間にパスの周波数ダウンコンバータを含むことができる。さらにダウンリンクのために、周波数アップ変換器を、スイッチ１２４およびポートＤ１〜Ｄ８の間にハブ１１６に配置することができる。あるいは、周波数アップコンバータを、アンテナ機器１１８に配置することができる。アップリンクに関しては、周波数ダウンコンバータを、ハブ１１６のポートＵ１〜Ｕ８とスイッチ１２４の間、またはアンテナ機器１１８に配置することができる。アップリンクに関しては、また、周波数アップ変換器を、ハブ１１６のスイッチ１２４とポートＵＡ、Ｕ８、ＵＣ、ＵＤとの間に配置することができる。
ＤＡＳシステムは、様々な異なるＭＥＭＯ設定をサポートする様々な異なる基地局に接続することができる。ハブ１１６の再設定可能なスイッチ１２４が、これらの異なる基地局設定に対応する。ハブ１１６はさらに、ユーザが、スイッチ１２４の許容既定設定の間で（ユーザインタフェースによって）選択することを可能にし得る。上記の例を用いると、ＭＩＭＯ２×２のために、再設定可能なスイッチ１２４は、リモートアンテナ機器１１８の半分をダウンリンクポートＤＡに接続させ、別の半分をダウンリンクポートＤＢに接続させることができる。しかし、こうした接続を行うための複数の許容される代替形態が存在し得る。第１の設定において、ダウンリンクポートＤＡは、アンテナポートＤ１、Ｄ２、Ｄ３およびＤ４に接続され得、一方で、ダウンリンクポートＤＢは、アンテナポートＤ５、Ｄ６、Ｄ７およびＤ８に接続され得る。第２の設定において、ダウンリンクポートＤＡは、アンテナポートＤ１、Ｄ３、Ｄ５およびＤ７に接続され得、一方で、ダウンリンクポートＤＢは、アンテナポートＤ２、Ｄ４、Ｄ６およびＤ８に接続され得る。こうしたＭＩＭＯ２×２設定において、ポートＤＣ、ＤＤ、ＵＣ、ＵＤは、使用されないため、接続は行われない場合がある。
好適な実施形態において、ハブ１１６は、基地局ダウンリンクポートＤＡからＤＢおよび、基地局アップリンクポートＵＡからＵＢのどれがアクティブであるかを自動的に決定する。ハブ１１６は、さらに、アンテナダウンリンクポートＤ１からＤ８およびアップリンクポートＵ１からＵ８のどれが接続されたアンテナ機器１１８を有するかを決定することができる。これは、ハブコントローラ１２６が、電気信号がポートにおいて存在しているかどうかを（例えば、電場強度の感知により）感知する、または、ケーブルがポートに機械的にプラグインされているかどうかを（例えば、機械スイッチによって）感知することによって達成することができる。どのポートがアクティブであるかの決定は、次に、スイッチ１２４の許容される既定の設定を決定する。この場合、スイッチ１２４は、ハブコントローラ１２６によって設定および再設定が可能である（すなわち、スイッチ１２４は、リモートコントロールで再設定可能である）。
最大で４つのダウンリンクおよび４つのアップリンク基地局ポートが提供される場合、典型的な基地局１０２の設定には、単一入力、単一出力（「ＳＩＳＯ」または「ＭＩＭＯ１×１」とも称され得る）、単一入力、二重出力（「ＳＩＭＯ１×２」または「ＭＩＭＯ１×２」とも称され得る）、単一入力、四重出力（「ＳＩＭＯ１×４」または「ＭＩＭＯ１×４」とも称され得る）、二重入力、単一出力（「ＭＩＳＯ２×１」または「ＭＩＭＯ２×１」とも称され得る）、二重入力、二重出力（「ＭＩＭＯ２×２」とも称され得る）、二重入力、四重出力（「ＭＩＭＯ２×４」とも称され得る）、四重入力、単一出力（「ＭＩＳＯ４×１」または「ＭＩＭＯ４×１」とも称され得る）、四重入力、二重出力（「ＭＩＭＯ４×２」とも称され得る）および、四重入力、四重出力（「ＭＩＭＯ４×４」とも称され得る）が含まれる。
ＭＩＭＯ１×１では、１つのダウンリンク基地局ポート（例えば、ポートＤＡ）および１つのアップリンク基地局ポート（例えば、ポートＵＡ）がアクティブである。この場合、基地局ポートＤＡがダウンリンクアンテナポート（例えば、ポートＤ１からＤ８）のすべてに接続され、アップリンクアンテナポート（例えば、ポートＵ１からＵ２）のすべてが基地局ポートＵＡに接続される、単一の許容されるスイッチ１２４の設定が存在し得る。
ＭＩＭＯ１×２では、１つのダウンリンク基地局ポート（例えば、ポートＤＡ）および２つのアップリンク基地局ポート（例えば、ポートＵＡおよびＵＢ）がアクティブである。この場合、スイッチ１２４の複数の許容される設定が存在し得る。許容される設定において、基地局ポートＤＡはダウンリンクアンテナポート（例えば、ポートＤ１からＤ８）のすべてに接続され得、一方で、アップリンクアンテナポート（例えば、ポートＵ１からＵ８）は、２つの群に分割されて、１つの群は基地局ポートＵＡに接続され、もう１つの群は基地局ポートＵＢに接続され得る。
図３Ａ〜３Ｃは、分散型アンテナ機器１１８のための受信可能領域１２８の例示的な構成を示す。好適な実施形態において、受信可能領域１２８は、建物１３０内において、屋内に配置される。例えば、一階建ての建物または複数階建ての建物の１つの階用とすることができる。各受信可能領域１２８はアンテナ機器１１８に対応し、したがって、各受信可能領域１２８はさらに、ハブ１１６のアンテナポートにも対応する。図３Ａ〜Ｃに示される受信可能領域は、好適には、建物１３０内に均一に分散され、ダウンリンクおよびアップリンク信号に等しく適用可能である。８つのダウンリンクおよびアップリンクアンテナポートが存在するため、図３Ａ〜Ｃには８つの受信可能領域１２８が存在するように示されている。受信可能領域１２８は、おおよそ円形に描かれ、対応するアンテナポートの番号で表示される。図３Ａは、アンテナポート１〜４のための受信可能領域が第１の群を形成し、アンテナポート５〜８の受信可能領域が第２の群を形成することを示す。
したがって、ＭＩＭＯ１×２の例に戻ると、図３Ａは、アップリンクアンテナポートＵ１〜Ｕ４は第１の群にあり、基地局ポートＵＡに接続され、アップリンクアンテナポートＵ５〜Ｕ８は第２の群にあり、基地局ポートＵＢに接続されることを示す。図３Ａにおいて、リモートアンテナ機器群は、連続する受信可能領域を最大化し、異なるアンテナ機器１１８群の受信可能領域間の境界を最小化するように構成される。ポート１、２、３、４のためのアンテナの領域は１つの連続領域を形成し、一方で、ポート５、６、７、８のアンテナ領域は別の連続領域を形成するため、連続する受信可能領域が最大化されることが分かる。さらに、異なる群の受信可能領域間には２つの重なり領域しかない（ポート３および５のためのアンテナの領域間およびポート４および６の領域間）ため、図３Ａにおいて、境界は最小化されることが分かる。こうした設定は、異なるアンテナ機器１１８を介して基地局１０２と通信する異なる携帯機器１４０の間の干渉を低減するために有益である。
図３Ｂは、アップリンクアンテナポートＵ１、Ｕ２、Ｕ５およびＵ６が第１の群にあり、基地局ポートＵＡに接続されており、アップリンクアンテナポートＵ３、Ｕ４、Ｕ７およびＵ８が第２の群にあり、基地局ポートＵＢに接続されていることを示す。この設定において、アンテナ機器１１８は、異なる群のアンテナ機器１１８に隣接する。図３Ｂにおいて、リモートアンテナ機器群は、連続する受信可能領域を最小化し、異なるアンテナ機器１１８群の受信可能領域間の境界を最大化するように構成される。各連続領域は２つのアンテナの領域しか含まないため、図３Ａの構成と比較して、連続する受信可能領域が最小化されることが分かる。さらに、図３Ｂにおいて異なる群の受信領域間には６つの重なり領域（ポート１および３のアンテナの領域間、ポート２および４のアンテナの領域間、ポート３および５のアンテナの領域間、ポート４および６のアンテナの領域間、ポート５および７のアンテナの領域間およびポート６および８のアンテナの領域間）が存在するため、図３Ａのものと比較して、境界が最大化されることが分かる。こうした設定は連続する受信可能領域の間の干渉を最大化する傾向があるため、干渉相殺のために有益である。
連続する受信可能領域をさらに最小化し、異なるアンテナ機器１１８の受信可能領域間の境界を最大化するためのさらに別の構成は、交互の、市松模様のパターンで受信可能領域１２８を構成するためのものである（例えば、アップリンクアンテナポートＵ１、Ｕ４、Ｕ５、Ｕ８が第１の群にあり、アップリンクアンテナポートＵ２、Ｕ３、Ｕ６、Ｕ７が第２の群にある）。
図３Ｃは、アップリンクアンテナポートＵ１、Ｕ３、Ｕ５、Ｕ７が第１の群にあり、基地局ポートＵＡに接続されている実施形態を示す。さらに、アップリンクアンテナポートＵ２、Ｕ４、Ｕ６およびＵ８が第２の群にあり、基地局ポートＵＢに接続されている。この設定は、本質的に、図３Ａおよび３Ｂの設定間の妥協設定である。
一実施形態において、ユーザは、スイッチ１２４の許容される設定の間、すなわち、アンテナ受信可能領域１２８の群化構成から選択することができる。例えば、ユーザは、一定の期間、各群化構成を試行し、次に、連続動作のための最大の全体的パフォーマンスを生じさせる構成を選択することができる。図３Ａ〜Ｃの既定の群は例示的なものであり、異なる群を形成してもよいことが明らかであろう。
ＭＩＭＯ１×４では、１つのダウンリンク基地局ポート（例えば、ポートＤＡ）および４つのアップリンク基地局ポート（例えば、ポートＵＡ〜ＵＤ）がアクティブである。この場合、スイッチ１２４の複数の許容される設定が存在し得る。許容される設定において、基地局ポートＤＡはダウンリンクアンテナポート（例えば、ポートＤ１〜Ｄ８）のすべてに接続し得、一方で、アップリンクアンテナポート（例えば、ポートＵ１〜Ｕ８）は４つの群に分割され、１つの群が基地局ポートＵＡからＵＤのそれぞれに接続され得る。上記と同様に、許容される群化は、境界を最小化することにより干渉を最小化し得、または、境界を最大化することにより干渉を最大化することができ、あるいは、２つの極端な設定の間の妥協点を示してもよい。ユーザは、複数の許容群化の構成から選択することができる。
ＭＩＭＯ２×１では、２つのダウンリンク基地局ポート（例えば、ポートＤＡおよびＤＢ）および１つのアップリンク基地局ポート（例えば、ポートＵＡ）がアクティブである。この場合、スイッチ１２４の複数の許容される設定が存在し得る。許容される設定において、基地局ポートＵＡはアップリンクアンテナポート（例えば、ポートＵ１〜Ｕ８）のすべてに接続し得、一方で、ダウンリンクアンテナポート（例えば、ポートＤ１〜Ｄ８）は、２つの群に分割されて、１つの群は基地局ポートＤＡに接続され、もう１つの群は基地局ポートＤＢに接続し得る。この場合、ユーザは、ダウンリンク信号のために許容される群（図３Ａ〜３Ｃの群を含み得る）から選択することができる。
ＭＩＭＯ２×２では、２つのダウンリンク基地局ポート（例えば、ポートＤＡおよびＤＢ）および２つのアップリンク基地局ポート（例えば、ポートＵＡおよびＵＢ）がアクティブである。この場合、スイッチ１２４の複数の許容される設定が存在し得る。許容される設定において、ダウンリンクアンテナポート（例えば、ポートＤ１〜Ｄ８）は、２つの群に分割されて、１つの群は基地局ポートＤＡに接続され、もう１つの群は基地局ポートＤＢに接続され得る。さらに、アップリンクアンテナポート（例えば、ポートＵ１〜Ｕ８）は２つの群に分割されて、１つの群は基地局ポートＵＡに接続され、もう１つの群はＵＢに接続され得る。この場合、ユーザは、アップリンクおよびダウンリンク信号のために、許容される群（図３Ａ〜３Ｃの群を含み得る）の間から選択することができる。
ＭＩＭＯ２×４では、２つのダウンリンク基地局ポート（例えば、ポートＤＡおよびＤＢ）および４つのアップリンク基地局ポート（例えば、ポートＵＡ〜ＵＤ）がアクティブである。この場合、スイッチ１２４の複数の許容される設定が存在し得る。許容される設定において、ダウンリンクアンテナポート（例えば、ポートＤ１〜Ｄ８）は、２つの群に分割されて、１つの群は基地局ポートＤＡに接続され、別の群は基地局ポートＤＢに接続され得る。さらに、アップリンクアンテナポート（例えば、ポートＵ１〜Ｕ８）は４つの群に分割されて、１つの群は基地局ポートＵＡからＵＤのそれぞれに接続され得る。この場合、ユーザは、アップリンクおよびダウンリンク信号のために複数の許容される群から選択することができる。
ＭＩＭＯ４×１では、４つのダウンリンク基地局ポート（例えば、ポートＤＡ〜ＤＤ）および１つのアップリンク基地局ポート（例えば、ポートＵＡ）がアクティブである。この場合、スイッチ１２４の複数の許容される設定が存在し得る。許容される設定において、ダウンリンクアンテナポート（例えば、ポートＤ１〜Ｄ８）は４つの群に分割されて、１つの群は基地局ポートＤＡからＤＤのそれぞれに接続され得、一方で、基地局ポートＵＡは、アップリンクアンテナポート（例えば、ポートＵ１〜Ｕ８）のすべてに接続し得る。他のＭＩＭＯ設定と同様に、この許容される群化は、境界を最小化することにより干渉を最小化し得、または、境界を最大化することにより干渉を最大化することができ、あるいは、２つの極端な設定の間の妥協点を示してもよい。ユーザは、ダウンリンク信号のための複数の許容される群化構成から選択することができる。
ＭＩＭＯ４×２では、４つのダウンリンク基地局ポート（例えば、ポートＤＡ〜ＤＢ）および２つのアップリンク基地局ポート（例えば、ポートＵＡおよびＵＤ）がアクティブである。この場合、スイッチ１２４の複数の許容される設定が存在し得る。許容される設定において、ダウンリンクアンテナポート（例えば、ポートＤ１〜Ｄ８）は、４つの群に分割され、１つの群は基地局ポートＤＡからＤＤのそれぞれに接続され得る。さらに、アップリンクアンテナポート（例えば、ポートＵ１〜Ｕ８）は２つの群に分割されて、１つの群は基地局ポートＵＡに接続され、もう１つの群は基地局ポートＵＢに接続され得る。この場合、ユーザは、アップリンクおよびダウンリンク信号のために複数の許容される群から選択することができる。
ＭＩＭＯ４×４では、４つのダウンリンク基地局ポート（例えば、ポートＤＡ〜ＤＢ）および４つのアップリンク基地局ポート（例えば、ポートＵＡ〜ＵＤ）がアクティブである。この場合、スイッチ１２４の複数の許容される設定が存在し得る。許容される設定において、ダウンリンクアンテナポート（例えば、ポートＤ１〜Ｄ８）は、４つの群に分割され、１つの群は基地局ポートＤＡからＤＤのそれぞれに接続され得る。さらに、アップリンクアンテナポート（例えば、ポートＵ１〜Ｕ８）は、４つの群に分割されて、１つの群は基地局ポートＵＡからＵＤのそれぞれに接続され得る。この場合、ユーザは、アップリンクおよびダウンリンク信号のための複数の許容される群から選択することができる。
再設定可能なスイッチ１２４は、例えば、クロスバースイッチ、適切なマルチプレクサの設定、または信号スプリッタおよびコンバイナの適切な構成から選択される信号ルーティング要素によって実現され得る。各場合において、スイッチ１２４は、ハブコントローラ１２６の制御下で遠隔的に再設定することができる。図４はハブ１１６の例示的な実施形態を示し、ここで、プログラム可能なスプリッタ１３２がダウンリンクのために提供され得、各ダウンリンク基地局ポートＤＡからＤＤはスプリッタ１３２の入力に接続され、スプリッタ１３２の出力はダウンリンクアンテナポートＤ１からＤ８に接続される。スプリッタ１３２は、基地局ポートＤＡからＤＤのいずれかからアンテナポートＤ１からＤ８のいずれかにダウンリンク信号を経路指定するために、遠隔的に制御できる。アップリンクに関しては、プログラム可能なコンバイナ１３４をアップリンクのために備えることができ、コンバイナ１３４の入力はアップリンクアンテナポートＵ１からＵ８に接続され、コンバイナ１３４の出力はアップリンク基地局ポートＵＡからＵＤに接続される。コンバイナ１３４は、アップリンク信号がいずれかのアンテナポートからいずれかの基地局ポートに経路指定されるように遠隔的に制御できる。再設定可能なスイッチ１２４の設定を含む、ハブ１１６の動作は、ハブコントローラ１２６によって制御し得る。信号ルーティング要素は、パッシブ（増幅なし）またはアクティブ（増幅あり）にすることができる。
代替の実施形態において、スイッチ１２４は、遠隔制御ではなく手動で設定される（すなわち「配線設定」される）。図５は、ダウンリンクおよびアップリンク信号がスプリッタ１３６、１３８およびコンバイナ１４０によって経路指定されるハブ１１６を示す。より具体的には、スプリッタ１３６は、その入力が基地局ダウンリンクポートＤＡに接続される１ｘ４スプリッタである。スプリッタ１３６の４つの出力は、アンテナダウンリンクポートＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４にそれぞれ接続される。スプリッタ１３８は、その入力が基地局ダウンリンクポートＤＢに接続される１ｘ４スプリッタである。スプリッタ１３８の４つの出力は、アンテナダウンリンクポートＤ５、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ８にそれぞれ接続される。コンバイナ１４０は、その出力が基地局ステーションアップリンクポートＵＡに接続される８ｘ１コンバイナである。コンバイナ１４０の８つの入力は、アンテナアップリンクポートＵ１からＵ８にそれぞれ接続される。図５の設定はＭＩＭＯ２×１であり、伝送受信可能範囲は、図３Ａに示されるとおりである。図５の特定の設定は例示的なものであり、ハブ１１６は、様々な信号ルーティング設定に手動設定し得ることが明らかであろう。例えば、ハブ１１６は配線設備庫内に配置される、ケーブル、１つ以上のスプリッタおよび１つ以上のコンバイナを含み得、ハブ１１６のこれらの構成要素は、所望により、手動で設定および再設定することができる。
上記の実施形態において、各アンテナ機器１１８は、１つの伝送および１つの受信アンテナを含む（これらのディユープレクス機能は単一のアンテナによって実現され得るが）。代替の実施形態において、アンテナ機器は、２つ以上の伝送および／または受信アンテナを備えてもよい。図６は、本発明の代替の実施形態に従う分散型アンテナ通信システムを示す。図６のシステムは、複数のアンテナ機器１４２のそれぞれが２つの伝送および２つの受信アンテナを含むという点で、図２のシステムとは異なる。前述のように、各アンテナは、ディユープレクス伝送および受信機能を実行し得る。しかし、図６のシステムにおいて、特定のアンテナ機器１４２のアンテナは、その受信可能領域がほぼ重複するように、同一位置に配置される。同じアンテナ機器１４２の２つのアンテナは、異なる基地局ダウンリンクおよび／または基地局アップリンクポートに接続し得る。例えば、基地局ポートＤＡからのダウンリンク信号は、特定のアンテナ機器１４２の第１のアンテナに経路指定し得、一方で、基地局ポートＤＢからのダウンリンク信号は、同じアンテナ機器の第２のアンテナへ経路指定することができる。同様に、特定のアンテナ機器１４２の第１のアンテナからのアップリンク信号は、基地局アップリンクポートＵＡに経路指定し得、一方で、同じアンテナ機器１４２の第２のアンテナからのアップリンク信号は、基地局アップリンクポートＵＢに経路指定することができる。
図６のアンテナ機器１４２は、（例えば建物の占有領域全体に）分散される。図７Ａ〜Ｂは、本発明の実施形態に従う、分散型アンテナ機器の受信可能領域１４４の例示的な構成を示す。特に、図７Ａ〜Ｂは、ダウンリンクおよびアップリンクアンテナポートＤ１、Ｕ１、Ｄ２、Ｕ２の受信可能領域１４４が同一位置に配置されており（例えば、領域「１」）、ダウンリンクおよびアップリンクアンテナポートＤ３、Ｕ３、Ｄ４、Ｕ４の受信可能領域１４４が同一位置に配置されている（例えば、領域「２」）ことを示す。さらに、図７Ａ〜Ｂは、ダウンリンクおよびアップリンクアンテナポートＤ５、Ｕ５、Ｄ６、Ｕ６のための受信可能領域１４４が同一位置に配置されており（例えば、領域「３」）、ダウンリンクおよびアップリンクのアンテナポートＤ７、Ｕ７、Ｄ８、Ｕ８のための受信可能領域１４４が同一位置に配置されている（例えば、領域「４」）ことを示す。
図７Ａの実施形態において、アンテナポートＵ１およびＵ７（それぞれ、領域「１」および「４」に対応）は、基地局アップリンクポートＵＡに接続され得、一方で、アンテナポートＵ２およびＵ８（さらに、それぞれ、領域「１」および「４」に対応）は、基地局アップリンクポートＵＢに接続され得る。さらに、図７Ａにおいて、アンテナポートＵ３およびＵ５（それぞれ、領域「２」および「３」に対応）は、基地局アップリンクポートＵＣに接続され得、一方で、アンテナポートＵ４およびＵ６（それぞれ、領域「２」および「３」に対応）は、基地局アップリンクポートＵＤに接続され得る。ダウンリンクアンテナポートは、同様に、基地局ダウンリンクポートに接続することができる。図７Ａにおいて、受信可能領域は、連続する受信可能領域を最小化し、異なるアンテナ機器１４２の受信可能領域間の境界を最大化するために構成される。
図７Ｂの実施形態において、アンテナポートＵ１およびＵ３（それぞれ、「１」および「２」の領域に対応）は、基地局アップリンクポートＵＡに接続し得、一方で、アンテナポートＵ２およびＵ４（それぞれ、領域「１」および「２」に対応する）は、基地局アップリンクポートＵＢに接続し得る。さらに、図７Ｂにおいて、アンテナポートＵ５およびＵ７（それぞれ、領域「３」および「４」に対応）は、基地局アップリンクポートＵＡに接続し得、一方で、アンテナポートＵ６およびＵ８（さらに、それぞれ、領域「３」および「４」に対応）は、基地局アップリンクポートＵＢに接続し得る。ダウンリンクアンテナポートは、同様に、基地局ダウンリンクポートに接続することができる。図７Ｂにおいて、受信可能領域は、連続する受信可能領域を最大化し、異なるアンテナ機器１４２の受信可能領域の間の境界を最小化するために、構成される。
したがって、図７Ａ〜Ｂにおいて、アンテナは同一位置に対で配置されているが、その対は分散されている。この対は、干渉を最小化するために、異なるアンテナ機器１４２の受信可能領域の間の境界を最小化するために分散させることができる。代替として、この対は、干渉相殺を最大化するために、異なるアンテナ機器１４２の受信可能領域間の境界を最大化して分散させることができる。
上記の発明を実施するための形態は例示目的で記載されているものであり、包括的であること、開示されている実施形態に発明を限定することは意図されていない。したがって、本発明の範囲は、添付の請求項によって定義される。
Claims (15)
- 分散型アンテナシステムであって、
重複する伝送周波数を有し、異なる通信コンテンツを含む複数のダウンリンク信号を生成する複数の出力ポートを有する基地送受信局であって、前記異なる通信コンテンツは複数の携帯機器のそれぞれに向けて発信され、前記基地送受信局はアップリンク信号を受信する少なくとも１つのアップリンク受信ポートを有し、前記アップリンク信号は前記携帯機器のうちの少なくとも１つから受信される通信コンテンツを含む、基地送受信局と、
重複していない、または一部のみが重複している受信可能領域を有する複数の分散型アンテナ機器と、
前記複数のダウンリンク信号のそれぞれが前記分散型アンテナ機器のうちの１つ以上によって伝送され、それぞれの分散型アンテナ機器が前記ダウンリンク信号のうちの１つのみを伝送するように、前記複数の分散型アンテナ機器へ前記ダウンリンク信号を経路指定するための信号ルーティング装置と、を含む、分散型アンテナシステム。 - 前記基地送受信局は、重複する周波数を有し、前記複数の携帯機器のそれぞれから受信される異なる通信コンテンツを含む、複数のアップリンク信号を受信する複数の受信ポートを含む、請求項１に記載の分散型アンテナシステム。
- 前記信号ルーティング装置は、前記分散型アンテナ機器へ前記ダウンリンク信号を選択的に経路指定するための再設定可能なスイッチを含む、請求項１に記載の分散型アンテナシステム。
- 前記再設定可能なスイッチを再設定するための手段をさらに含み、前記再設定するための手段は、前記基地送受信局への接続を自動的に感知し、もしくは、前記再設定可能なスイッチの許容される設定から選択するためのユーザ入力を受け入れる、請求項３に記載の分散型アンテナシステム。
- 前記信号ルーティング装置は、前記分散型アンテナ機器へ前記ダウンリンク伝送信号を経路指定するための１つ以上の配線設定された信号スプリッタを含む、請求項１に記載の分散型アンテナシステム。
- ダウンリンクおよびアップリンク信号は、前記分散型アンテナ機器のそれぞれにおいて、時分割複信化され、もしくは、周波数分割複信化される、請求項１に記載の分散型アンテナシステム。
- 前記分散型アンテナ機器は室内に配置される、請求項１に記載の再設定可能な分散型アンテナシステム。
- 前記複数のダウンリンク信号のそれぞれは一群の前記分散型アンテナ機器によって伝送され、前記信号ルーティング装置は前記一群の分散型アンテナ機器の受信可能領域間の境界を最小化または最大化するように設定される、請求項１に記載の分散型アンテナシステム。
- 前記信号ルーティング装置は、前記複数のアップリンク信号のそれぞれが一群の前記分散型アンテナ機器から受信されるように、前記複数の分散型アンテナ機器から前記基地送受信局の前記複数の受信ポートへ前記アップリンク信号を経路指定する、請求項２に記載の分散型アンテナシステム。
- 前記信号ルーティング装置は、前記一群の分散型アンテナ機器の受信可能領域間の境界を最大化または最小化するように設定される、請求項９に記載の分散型アンテナシステム。
- 少なくとも１つの同一位置に配置されたアンテナをさらに含み、前記同一位置に配置されたアンテナは前記分散型アンテナ機器のうちの１つと同一位置に配置され、前記同一位置に配置されたアンテナは、前記同一位置に配置されたアンテナと同一位置に配置される前記分散型アンテナ機器によって伝送されるものとは異なる、前記ダウンリンク信号のうちの１つを伝送する、請求項１に記載の分散型アンテナシステム。
- 無線受信可能領域を改善する方法であって、
基地送受信局において、複数の携帯機器のうちの少なくとも１つに発信される通信コンテンツを含むダウンリンク信号を生成することと、
上記基地送受信局において、重複する周波数を有し、前記複数の携帯機器のそれぞれから受信される異なる通信コンテンツを含む、複数のアップリンク信号を受信することと、
重複していない、または一部のみが重複している受信可能領域を有する複数の分散型アンテナ機器を提供することと、
前記複数のアップリンク信号のそれぞれが前記分散型アンテナ機器のうちの２つ以上から受信されるように、前記複数の分散型アンテナ機器から前記基地送受信局へ前記アップリンク信号を経路指定することとを含む、方法。 - 前記基地送受信局への接続を自動的に感知することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
- 請求項１記載の分散型アンテナシステムにおいて、
上記信号ルーティング装置はマルチポートハブの一部であって、
上記マルチポートハブは、
前記遠隔通信システムの基地局へ接続するための第１のインターフェースであって、前記第１のインターフェースは前記基地送受信局から通信を受信するための複数のダウンリンクポートと、前記基地送受信局へ通信を送信するための複数のアップリンクポートとを含む、第１のインターフェースと、
前記複数の分散型アンテナ機器のそれぞれへ通信を送信するためのダウンリンクポートを有し、かつ、前記複数の分散型アンテナ機器のそれぞれから通信を受信するためのアップリンクポートを有する、第２のインターフェースとを備え、
上記信号ルーティング装置は、前記第１のインターフェースの１つ以上のダウンリンクポートを前記第２のインターフェースの前記ダウンリンクポートの選択された群へ経路指定し、前記第２のインターフェースの前記アップリンクポートの選択された群を前記第１のインターフェースの前記アップリンクポートの１つ以上へ経路指定する、分散型アンテナシステム。 - 前記信号ルーティング装置はクロスバースイッチを含む、請求項１に記載の分散型アンテナシステム。
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