JPH06504416A - 最適化通信および人間回避のためのアンテナ・パターンの選択 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 最適化通信および人間回避のための アンテナ・パターンの選択 発明の背景 本発明は、一般的に複数の空間的に分離された装置がＲＦ通信を利用する通信シ ステムに関し、特に、いくつかのアンテナ・パターンの選択肢の中から最良のア ンテナ・パターンを選択する方法に関するものである０本発明は、Ｍ物の中に配 置したＲＦ通信システムのように、マルチパス信号やフェーディング問題が重大 となる環境に、特にふされしいものであるが、それに限定されるのではない、ま た５本発明は１人間の存在を考慮にいれたアンテナ選択技術にも向けられたもの である。

指向性アンテナ・パターンを利用して、隔たったＲＦ）ランシーパ間のＲＦ通信 を改善できることは、一般的によく知られている。また、非常に指向性が強いア ンテナを回転させたり、興なるアンテナ要素の位相合わせ（ｐｈ＊＊ｉａｇ）を ｍｓして主要ビームまたは放射パターンを電子的に操縦したり、そして興なる場 所を目標とした興なる指向性アンテナを選択する等によって、アンテナの放射パ ターンを制御するための種々の手段が存在することも、一般的に公知である。

ＲＲなアンテナ・パターンを選択する方法は、環境によって、大きく異なる。マ イクロ波の見通し内通信（１ｔｇｈｃｅｏｍｆｆｉｕｆｌｉｅｉＥｉｏｆｌ）で は、アンテナ・パターンの選択は単純である。単に、高指向性アンテナを互いに 指し示すように配向すればよい、ＲＦ）ランシーバが物理的に隔離されたアンテ ナを用いて、見通し４ｇ（１ｉ　ａ　ｅ　ｏ　ｆ　ｓ　ｉ　ｇ　ｈ　ｔ　）では ない通信を改良することができる。このようなダイパーシティの用途では、各ア ンテナを、使用するために選択された最適なアンテナ信号を有するアンテナを用 いて監視したり、或は適切な位相合わせを行って全てのアンテナを組み合せ、改 良した単一信号を発生することもできる。

アンテナ・パターンの選択に関する問題は、多数の要因のために、むずがしいも のとなっている、マルチハス信号の受信、即ち、興なる地理的位置から異なる信 号強度で同じ信号を興なる時に受信する場合、アンテナ・パターンの選択が非・ 　常に複雑となる。信号の一定したフェーディングも、この問題に加わる。これ らの要因は、ＲＦ）ランシーパが１ないし１００ＧＨｚ　（ギガヘルツ）の周波 数［１！ｒを用いて通信する建物内部で、生じるものである。アンテナと、壁、 廊下、天井および波長に深く関係するその他の金属性物体のような反射物との間 の距離が比較的接近していると、強いマルチパス信号を生じる結果となる。連続 的なフェーディングは０人間または物体の移動によって生じるものである０人間 のＲＦ放射線への露出は、最少に抑えることが望ましい、このような環境におい て、過借を最適化する。アンテナ・パターン選択方法に対する必要性が存在する のである。

図面の簡単な説明 Ｎ１図は２本発明の実施例を用いたＲＦ通信システムの図である。

第２図は２本発明によるアンテナ選択を用いた。ＲＦトランシーバの実施例の一 例を示すブロック図である。

ＩＦ１３図は、本発明の実施例にしたがって行われた。異なるアンテナの性能測 定を示す表である。

ＩＦ１４図は、第３図に示すテーブルにおいて用いられている初期性能測定を行 うための５本発明による方法の実施例を示す流れ図である。

１ｆｉ５図は、あるノードにおいて最もよい性能を発揮するアンテナを選択する ための１本発明の実施例による流れ図である。

第６図は、ユーザのモデュールにおいて最良のアンテナを連続的に更新し、かつ 選択するための方法を示す、本発明の実施例による流れ図である。

ＩＦ５図は、あるノードにおいて用いるための最良のアンテナを連続的に評価し 、かつ選択するための方法を示す、本発明の実施例による流れ図である。

好適実施例の詳細な説明 Ｎ１図は、ノードＮｌおよびＮ２．並びにユーザ・モデュールＵＭＩ〜ＵＭ５を 有する、例示的なＲＦ通信システムを示すものである。ノートおよびユーザ・モ デュールは、各々、各ユーザ・モデュール（または遠隔装置）にノートとの通信 を可能にさせるＲＦ）ランシーパを備えている。建物のある隋の外壁が点線ＩＯ で表されている。内！！！１２が、空間を興なる領域に分割している０図示した 例では、内’！！１２は、ＲＦエネルギを通さず、実際の環境では、可動式の金 属壁である事務所ということもある。

ノードＮｌは、ユーザ・モデュールＵＭＩ−ＵＭ３と通信する。ノードＮ２は、 ユーザ・モデュールＵＭ３〜ＵＭ５と通信する。したがって、ユーザ・モデュー ルＵＭ３は、どちらのノードとも通信することができる、共通のセルを表してい る。ノードＮｌは、ワイヤ通信チャンネル１４によって。

ノードＮ２と直接通信することもできる。このように、ユーザ・モデュールの各 々は、このシステム内の他のユーザ・モデエールのいずれとも通信することがで きる。ＵＭｌのようなユーザ・モデエールは、どのノードに対しても見通し経路 線を有していない可能性があり、したがって少なくとも１つの反射を含む通信経 路を利用しなければならないことに注意されたい、ノードに対して見通し通信経 路線を有するＵＭは、多数の反射信号も受信することは、当業者には、明白であ ろう。

モデュールＵＭ３は、直接経路１１または壁ｌＯからの反射を１回含む［ｖｉ１ ３によって、ノードＮｌと通信することができる。ビーム幅１１Ａ、１３Ａが、 それぞれ経路１１．１３を中心として広がっており、これらの経路を用いてＵＭ ３から送出される信号の電力が所定の強度以上である領域を表している。このよ うな強度では、人間への放射線の長時間の露出を避けることが望ましい。第１図 に示された人間が位置＋５Ａから位置１５Ｂに歩き始め、そしてＵＭ３が経路１ １を通じて伝送していると仮定する。ＵＭ３は１人間が領域ｌ！Ａに入った後す ぐに、ｉｌ路１３に切り替わり、人間がｔｊＡ域１３Ａに近付くまで、その経路 を使用し続ける。人間が領域１３Ａに入るとすぐに、ＵＭ３は元に戻って経路１ １を使用し１人間が領域１１Ａに入るまで、または伝播が弱まって別の経路のほ うがよりよい通信経路となるまで、経路１１を使用し続ける６人間が所定領域内 にいる際に、経路上の長時間の放射を回避するためにユーザ・モデュールによっ て用いられる手段を以下に説明する。

ＩＦ１２図は、ＲＦトランシーバＩ６、アンテナ選択器Ｉ８および複数の選択可 能な指向性アンテナＡ１〜Ａ６の例示的実施例であり、これらは、ノードまたは ユーザ・モデュールのいずれかの一部として用いることができるものである。こ の例示的実施例において、６０度のビーム幅を有する６個の無指向性アンテナが 、全体として水平な面に配置され、３６０度のパターンを包含するようにしであ る。データ入出力チャンネル２０が、１つ以上のデータ装置に結合されていても よい、ユーザ・モデュールの場合、チャンネル２０はパーソナル・コンピュータ 、イーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）ポート、またはデジタル音声源と結合する こともできる。ノートとして用いる場合は、データ入出力チャンネル２０は、別 のノードを有するワイヤライン・データ通信リンク１４で構成し、別のデータ装 置に結合することもできる。トランシーバ１６は、受信信号を対応するデータに 復号するための、適切な復号および判断回路を備えた。従来のＲＦ信号受信用受 信機を含んでいる。このトランシーバは、ＲＦキャリアによって送信すべきデー タを符号化するための、適切な変調および符号化回路を有するＲＦ送信機も含ん でいる。送信され受信機１６によって受信されたＲＦ信号は、ケーブルまたは導 波管２２によって、アンテナ選択器１８に結合される。

アンテナ選択器１８は、６個のアンテナＡ！〜Ａ６のいずれか１つを、トランシ ーバ１６が用いるために、選択することができる。使用可能なアンテナの１つを 迅速に選択するために、電子スイッチを使用して所望のアンテナを選択すること が好ましい、もちろん、特定の用途では、従来の機械式切＋７＃えも、適切であ れば、用いることができる。アンテナ選択器は、マイクロプロセッサと、以下に 述べるように、どのアンテナを使用すべきかを判断するための、関連する支接回 路とを含んでいる。マイクロ波周波数では、アンテナはホーンアンテナまたはそ のほかの指向性アンテナであり、好ましくは、適切な垂直ビーム幅を用いて水平 面において３６０度視野全域を包含し、ノートまたはユーザ・モデュールに関し て、仮想的にいずれの場所からの信号でも受信できる寛容度（ｌａｔｉｔｕｄｅ ）を設けるようにする。所望であれば、アンテナ選択器１８をトランシーバ１６ 内に物理的に収容してもよいことは、当業者には明白であろう。

本発明の例示的実施例では、ノードとユーザ・モデュールとの間の通信は、デー タ・パケットを送信する時分割多重アクセス・システムを用いて行う、ノートは 、アドレスおよびそのほかの間違するオーバヘッド情報を含むパケットを　ユー ザに向けられたデータと共に送り、ユーザはその唯一のアドレスによってこの情 報を認識する。同様に、ユーザ・七デニールは、あるノートにメツセージを送信 する。このノートはそれ自体または別のユーザ・モデュールにアドレスされてい る。各ノードによって送信される情報の一部には、周期的に送信される基準パケ ットがあり、これはユーザ・モデュールによって受信される。信号強度と共に、 基準パケットの受信に関連するビット・エラー率またはその他のメリット係数が 、アンテナ選択過程において用いられるが、これについては以下で述べる。

第３図において、表２４はアンテナ・パターン、即ち本実施例では、興なるアン テナの等吸付けを反映した数値マトリクスから成る。ユーザ・モデュールおよび ノートに対するアンテナ、即ちユーザ・モデュール・アンテナｌｉ〜６１および ノード・アンテナＩｊ〜６ｊ、の組み合せの各々について、別個の値を計算する 。この例示的実施例では、各ユーザ・モデュールは１通信することができる各ノ ードに対してこのようなマトリクスを保持している。８１図に示したようなシス テムでは、ＵＭ３はＮｌおよびＮ２に対して別個のマトリクスを保持し、他のＵ Ｍはそれぞれのノードに対して１つのマトリクスを保持している。

各ユーザ・モデュールは、このようなシステムにおいて使用が開始された時、通 信することができる各ノードについて１つの表を生成する。このシステムでは、 ノードおよびユーザ・モデュールは、互いに情報を送り合うことによって、半二 重通信を使用している。ユーザ・モデュールは、各ノードから受信したデータを 基に、マトリクスの値を生成することが好ましい、ノートは、アンテナ２〜６ｊ の各々を周期的に用いて、データの基準パケットを送信し、ユーザ・モデュール は、そのアンテナＩＩ〜６１の各々を周期的に選択することによって、その送信 された信号を受信する。したがって、このような通信を３６回行った後、表２４ は各セルに対する値を有することになる。パケット送信技術を用いたもののよう な、比較的高速な通信システムでは、必要な基準信号を送信および受信して前記 表を完成することは、比較的短時間で行うことができる。

表２４内の各セルに対する値の計算は、ノード・アンテナからユーザ・モデュー ルのアンテナによって受信された基準信号の信号品質＋Ｑ）および信号強度（Ｓ ）を基準としている。受信した各基準信号は、以下のように計算される、新しい 等級を有している。

（１）Ｒ−（ｑ”Ｑ）＋　（ｓ“Ｓ） ここで、ｑおよびＳは、信号品質に信号強度とは異なるように重み付けできるよ うにする。数値重み係数を表す、これらの重み係数の各々の選択は５通信システ ムおよび予期される環境に、幾らか依存するものである０本発明の好適実施例で は、信号品質は信号強度よりも大幅に高い重要度を有しているので、ｑ＞＞ｓ、 即ちｑ＞ＩＱｓとなる。従来のＲＦ信号レベル感知測定を、信号強度に用いるこ ともできる。信号品質は、送信されたシンボルがいくつ所定の受信機復調ウィン ドウを越えたかを判定して測定することができ、またビット・エラー率のような 池の公知のタイプの信号品質測定を基にすることもできる。

マトリクス内の各セルに対する信号の履歴等級（）（Ｒ１は、表２４内に記憶さ れている値であり、以下のように決定することができる。

（２）ＨＲ＝　ｆｋ“ＨＲ）＋　（（１−ｋ）”Ｒ）ここで、ｋは、新たに計算 された新しい格付けＲに対して、履歴格付けに重み付けする重み係数であり、Ｉ ＞ｋ＞Ｏである。好適実施例では、履歴等級は、新しい等級よりも大幅に高く重 み付けされており、セル値の急激な変化、即ちｋ〉０゜５かに＝ｏ、９になるよ うなことを防止している。これは。

過去の履歴を　現在の計算よりも強調するものである。これは、表のＨＲ値の更 新が２４ミリ秒毎のように頻繁であっても、異なるアンテナを選択する際に、過 度の遅れを伴うことはない、以下に更に詳しく説明するが、この表の少なくとも ある部分は連続的に更新されており、変化する環境または他の要因を考慮にいれ るようにしている。

各ユーザ・モデュールが５通信できるノートの各々について１表２４を完成した 後、ユーザ・モデュールは最良のノード・アンテナを判定する。この判定は、ユ ーザ・モデュールから各それぞれのノードに送信され、こうして、ユーザ・モデ ュールと通信する時に、どのアンテナを使用するかを、ノートに知らせる。各ノ ードに対して使用するユーザ・モデュール・アンテナは、前記表を基にユーザ・ モデュールにおいて選択される。ユーザ・モデュールにあるこの表は、ノードか ら受信した信号を基にしているので、このシステムはノード・アンテナを選択す る際に、相反の原理（ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆｒｅｃｉｐｒｏｅｉｔ７）に頼 っていることが、当業者には明白であろう、即ち、ノードからＵＭに送信するた めの最良のアンテナは、ユーザ・モデュールから信号を受信するための最良のア ンテナでもあると、仮定しているのである０本発明によるアンテナ選択方法は、 自動再構成を用いた初期システム構成および最良のアンテナの選択に続いて、ユ ーザ・モデュールを追加設置することができる。

ｉ！４図は、表２４に対する初期値の生成を示した流れ図である。開始２６にお いて始まり、ステップ２８．３０で変数ｎおよび変数ｉが１にセットされる。変 数ｎは１表金体が計算された回数を表し、一方変数ｉは各ユーザ・モデュール・ アンテナを表すものである。ステップ３２において１品質および信号強度の判定 に用いられる基準パケットの受信が５局部アンテナｉにおいて、可能となる。ス テップ３４では、パラメータｊが１に初期化される。ｊは各ノード・アンテナを 表す、ステップ３６では、対象となる表を構築するユーザ・モデュールが、ノー ド・アンテナｊから送信された基準！１ケットの受信を可能にする。ステップ３ ８は、当該ノードからの基準パケットを受信するためにユーザ・モデュールに許 容された時間遅れを表している。ステップ４０では、新しい基準パケットが受信 されたかについての判断が行われる。肯定であれば、受信された基準パケットの 新しい等級Ｒが、ステップ４２において計算される。否定であれば、その新しい 等級は、セルに割り当て可能な最低の新しい等級を表すＷＯＲ５Ｔに等しく設定 される。基準バケットが全く受信されな力１っだのであるから、このような値を 割り当てて使用不可能なアンテナの組み合せを表すようにする。ステップ４６で 、特定のユーザ・モデュール・アンテナおよびノード・アンテナの組み合せに対 する履歴等級を計算する。セルの各々に対する履歴格付けＨＲをメモリに記憶し 、以下に述べるように、使用すべきユーザ・モデュールおよびノート・アンテナ を選択するために用いる。

ステップ４８では、変数ｊを１増分することにより、次に使用すべきノード・ア ンテナを選択する。ステップ５０では、ｊの債が、実際のノート・アンテナ数を 超過したかを判定するための判断が行われる。肯定の判定は、それがノート・ア ンテナの最大数以内であることを示し、同一の局部アンテナｉを用いるが新しい ノード・アンテナｊは用いずに、ステップ３６〜４８を繰り返す、ステップ５０ による否定の判定は、ＵＭが同一の局部ＵＭアンテナを用いて、ノート・アンテ ナの各々から送信された基準パケットを受信する機会を有したことを示しており １次にステップ５２でユーザ・モデュール・アンテナを１増分する０判断ステッ プ５４は、値ｉがユーザ・モデュール・アンテナの最大数以内であるかを判定す る。肯定であれば、ステップ３２〜５２を繰り返し、ユーザ・モデュール・アン テナがノート・アンテナｊの各々から基準パケットを受信する。ステップ５４に よる否定の判定は、ノード・アンテナの各々がユーザ・モデュール・アンテナの 各々に送信を行い１表２４内のセルの各々に対するサンプルを完了したことを示 す０次に、ステップ５６で変数ｎを１増分する。

各セルの１つのサンプルのみを基にアンテナを決定することを回避するために、 そして最初のアンテナを決定する前にそのようなセル値の履歴を構築するために 、判断ステップ５８では、表２４内のセル値の各々に　十分な数のサンプルが得 られたかを判定する。ｎが未だサンプルの必要数に達していない場合、肯定判断 を行い、ステップ３０〜５６を再実行させることにより、表金体に対して、再度 一連のセル更新値を生成する。ステップ５８による否定の判断は、所定数のテー ブル・サンプルに達したことを表す、この一連のステップは、”Ａ”６０に移動 と示された所で終了する。パラメータｎは。

システム構成、および表２４内の各セル値の履歴的重要性に基づ（相対的重要度 によって変動する１本発明の例示的実施例では、ｎは１０より大きいことが望ま しく、そして履歴型、　み付けを強調するために、５０より大きいことが好まし い。

ｉ！５図は、開始点Ａ６０にて始まり、ステップ６２および６４で、変数ｊおよ び変数ｉを各々ｌに初期化して、ノード・アンテナｌｊ、ＵＭアンテナＩｆを表 す、ステップ６６は。

ステップ６８．７０と共に、コラムｌｊ内の値の合計に等しい値を生成する。こ のコラムの和は、各ノード・アンテナの全体的な性能の複合値を表すものである １判定ステップ７０では、０Ｍアンテナの各々に関連する値の全てが、１つのノ ート・アンテナに対して合計された時、ステップ６６へ戻るのを中止する。ステ ップ７２は、ＨＲ債のコラム和を取る、次のノード・アンテナを選択する１判断 ステップ７４では。

ノード・アンテナの全てが対応する複合相を有するまで、これまでの過程を続け させることによって、ノード・アンテナ値を表すコラムの各々を合計する０判断 ステップ７４による否定の判定は　全てのノート・アンテナが、計算された和を 有することを示す、ステップ７６では、ＢＥＳＴ合計の埋合和ｊを有するノード ・アンテナを、対応するユーザ・モデュールとの通信のために用いるノード・ア ンテナとして識別する。ステップ７７は、登録されているまたは用いられている アンテナに関連する表２４のコラムを基に、最良から最悪までの０Ｍアンテナを 等級付けする。ステップ７８では、ユーザ・モデュールは、当該ユーザ・モデュ ールからノートへのパケットによって、ノードに対して選択されたｊノード・ア ンテナに送信する。このようにして、ノートは、特定のユーザ・モデュールと通 信する時に自らのアンテナの内のどれを割り当てるかを既に知っている。ステッ プは点”Ｂ”８０で終了する。

これらのステップは、各ユーザ・モデュールにおいて、それが通信できる各ノー トに対して実行される。したがって、表２４は、１つのユーザ・モデュールが「 見る」ことができる各ノードに対して計算されることになる。各ノートは表２４ を保持していないが、ノードは、各ユーザ・モデュールによって通信用にそれに 割り当てられたアンテナをメモリ内に保持している。

１６図は、最良のユーザ・モデュールアンテナを判定し。

連続的に再評価するための、本発明による例示方法の流れ図である。声”Ｂ”８ ０においてこれらのステップを始める前に１表２４内の各セルに対する値を計算 し、ノート・アンテナを選択しておかなければならない、パラメータｎ、ｊ、ｉ が、ステップ８２．８４において１に初期化される。パラメータ１．ｊは、それ ぞれユーザ・モデュール・アンテナおよびノード・アンテナを指示するものであ る。パラメータｎについては以下に説明する。

局部アンテナｉでの、ノード・アンテナｊがらの基準パケットの受信が、ステッ プ８６において可能となる。ステップ８８によって時間遅れが導入され、基準パ ケットの受信のための時間が与えられる１判断ステップ９０は、新しい基準パケ ットが受信されたかを判定する。否定であれば、ユーザ・モデュールおよびノー ド・アンテナの組み合せに対する新しい等級Ｒが、ＷＯＲＳ　Ｔ、即ち非常に低 い格付は値に等しくセットされる。ステップ９０によって肯定と判断された場合 。

ステップ９８で新しい等級が計算される。ステップｌｏｏでは、対象のアンテナ の組み合せに対する履歴等級ＨＲを更新して、最新の等級付けを反映させる。

判断ステップ１０１は、全てのノード・アンテナｊがサンプルされたかを判定す る。肯定であれば、ステップ１０３でｊを増分し、新しいノート・アンテナのた めに、ステップ８６〜１００を繰り返す、ステップ１０１で否定の場合２判断ス テップ１０２において、各々のアンテナが評価されるサイクルの中で、まだ評価 されるべきモデュール・アンテナが残っているかを判定する。肯定の判断は、評 価すべきアンテナがまだあることを示すものであり、ステップ１０４において、 ユーザ・モデュール・アンテナのパラメータｉを増分させ、そしてそのアンテナ に対して、以下に続く再評価をステップ８６〜１００で行う、ステップ１０２に よる否定の判断は。

あるサイクルにおいて全てのアンテナが再評価されており、ステップ＋０６によ って選択されたノード・アンテナに対応する表２４のコラム内の鐘に対して、ユ ーザ・モデュール・アンテナを最良から最悪まで等級付けしであることを示す。

ユーザ・モデュールアンテナに対する以前の等級は、メモリ内に保持されている ６判断ステップ１０８は、最新の等級付けが、最良と格付けされたユーザ・モデ ュールの順序の変化を表しているかを判定する。肯定であれば１局部アンテナを 、ステップ１１０で現在最良と格付けされたアンテナに交換する。ステップ１０ ８の否定判断に続いて、またはステップｌｌＯによる作用に続いて１判断ステッ プ１１２は、パラメータｍが所定値と等しいかを判定する。この所定値は、ノー ト・アンテナの再評価が、ユーザ・モデエール・アンテナの評価より頻繁には行 われないように、選択されている６例えば、ｎ＝５０とすると５ノート・アンテ ナは、ユーザ・七デュール・アンテナを５０回再評価した後でないと、再評価さ れないことになってしまう、ｎの値がこの所定評価値にまだ達していなければ、 即ちステップ１１２による否定判断の場合は。

パラメータｎをステップ１１４で増分し、そして、ステップ８６〜１００による 、ユーザ・モデュール・アンテナの評価サイクルがもう一度行われる。ステップ １１２による肯定判断では５点”Ｃ”１１６に進んで、ノード　アンテナを再評 価する。

人間をユーザ・モデュールからの放射線に長時間晒すことは、アクティブなユー ザ・モデュール・アンテナを選択する際に用いられる連続再評価過程によって、 回避される。第１図を参照して、ＵＭ３に対してアクティブなアンテナに対応す る傾城に人間が入ると、ユーザ・モデュールはそのアンテナについて再評価する 。ＵＭ３から最大１ないし２メートルのような、限られた距離範囲に入る人間は 、ＵＭ３とＮｌとの間の信号伝播を大幅に変えてしまい、おそらく劣化させるの で、第６図による方法によって、ＵＭ３において別のアンテナを選択させる０人 間が移動する通常の速度に対して非常に短いパケット長を有するパケット通知（ Ｓｉｇｎａｌｌｉｎｇ）システム内で用いられる時、この方法は、数秒以内に別 のアンテナを選択させるので、放射線の露出が最小に抑えられる。

第７図は１選択されたノード・アンテナを連続的に再評価する、本発明によるス テップの例示的実施例の流れ図である。“Ｃ″１１６にて開始し、ステップ１１ ８，１２０で、パラメータｌ、ｊが１に初期化される。ステップ１２２では、長 期間履歴格付け（ＬＴＨＲ）を計算するが、これは先に定義した履歴格付け（Ｈ Ｒ）と同様に計算される。この計算において、ＨＲに対する重み係数とは興なる 重み係数Ｋを選択してもよい、この計算ステップは５表２４と同様で１表２４と 同一フォーマットを有するが１表２４内の債のより長い期間での平均を表す、別 の表を作成する。この表を使用して、用いるノード・アンテナの評価に更に大き な履歴重み付けを行う。

表２４は、ステップ１２２において長期間履歴格付は計算が行われる前に作成さ れ多数回更新されていることを、思い出されたい、ステップ１２４，１２６．１ ２８．１３０はステップ１２０，１２２と組み合せて、計算ネストを形成し、こ れによって、可能性のあるユーザ・モデュール・アンテナおよびノード・アンテ ナの各々が、長期間ｆｆ履歴格付表のために再評価される。ステップ１２８によ る肯定の判定は、これらの計算の各々が行われたことを表す、ステップ！３２に おいて　ノート・アンテナが再選択されるべきかを判断する。

ノード・アンテナの再選択（肯定）が行われるために必要な判断基準は、選択さ れたユーザ・モデュールとノード・アンテナに対する履歴格付けが、短期間（Ｓ Ｔ）Ｌきい値より小さく、更に、選択されたアンテナの組み合せに対する長期間 履歴格付けが、長期間ｆＬＴＩ　Ｌきい値より小さいことである。ＨＲおよびＬ ＴＨＲの要件両方が満足されなければいけないことに注意されたい。ＬＴＨＲ［ １１，Ｊｌに関して。

ＩＩは、長期間表内に登録されたＪノード・アンテナコラム内の、あるＵＭアン テナに対する最良の長期間値を示すものである。ある所与のノード・アンテナに 対して、ＨＲ表内の最良のＵＭアンテナｉは、ＬＴＨＲ表内のＵＭアンテナＩＩ とは興なることもあることが認められよう、各要件に興なるしきい値を選択でき るので、特定のシステム構成および環境を考慮にいれることができる。ステップ １３２によって肯定と判定されると１点Ａ６０に戻り、ノート・アンテナを再選 択することになる。否定の判定では、点“Ｂ”８０に戻ることになり　ユーザ・ モデュール・アンテナの再評価が継続される。

ノートからの放射に人間を長時間晒すことは、アクティブ゛　なノード　アンテ ナを選択する際に用いられる、連続再評価仮定によって回避される。好適実妹例 では、ノートはユーザ・モデュールと同一タイプの指向性アンテナと実効放射電 力とを有している。したがって、１１図においてＵＭ３に示したのと同様の領域 が、各ノード・アンテナについても存在するのである。ノードに隣接した限定距 離範囲に入る人間は、Ｎｌとユーザ・モデュールとの間の信号の伝播を大幅に変 化させ、かつ劣化させる可能性もあるので、ｉＮ７図による方法によって、Ｎｌ で別のアンテナを選択させる０人間が移動する通常の速度に対して非常に短いパ ケット長を有するパケット通知（ｓｉｇｎａｌｌｉｎｇ）システム内で用いられ る時、この方法は、数秒以内に別のアンテナを選択させるので、放射線への露出 が最小に抑えられる。第７図によるアンテナ再評価方法は。

ユーザ・モデュールに対するものより遅いが、アクティブ領域内で人間を長期間 の放射線から防ぐには十分高速である。

また、ノードはユーザに対して中央位置に配置し、そして天井または好ましくは 少な（とも床上７フイートにある支持部のような１部屋または建物の高い位置に 配置されるのが望ましいので、規定された放射線領域を人間が通常占領すること は、可能性が少ない。

アンテナ・パターンの選択に関する上述の例示的方法は。

ＲＦ通信システム内の別のパラメータおよび通信を＊復するために使用される全 体的なオペレーティング・システムの一部として用いることができることが、当 業者には明白であろう、この方法またはこの方法の選択された部分は、中央制御 プログラム内に一体化することもでき、そして他の中断不可能なまたは優先的な タスクに対して時間が許せば、パックグラウンドとして実行することもできる。

ユーザ・モデュールとノードとの間で一旦基本的な通信が確立すれば、用いるべ き適当なアンテナの連続的再評価は、さほど動作環境に左右される重大なもので はない。

例示的実権例では、各ユーザ・モデュールが、それが通信できる各ノードに対す る債の表２４および対応する債の長期間表を含んでいる。８１図に示す例示的な 半二重通信システムでは、ユーザ・モデュールにアンテナ選択の判断を行わせる ことは、ノードからの１回の通信に基づいてこのような判断を並列に実行するこ とができるので、有利であると信じられている。また、この方法では、アンテナ 選択に関連する複雑さはユーザ・モチエール間で分散され、ノートに集中されな いので、新しいモデュールの既存のシステムへの加入を容易にするものである。

本発明の利点の１つは、ＲＦ）ランシーパの較正を必要とせずに、使用に最適な アンテナを選択するその能力である。

使用すべきアンテナの選択は、相対比較を基準とする。

本発明の別の利点は９人間のＲＦ放射線への露出を最小に抑えることである０本 発明の例示的実施例では、ＵＭとノードとの間の信号伝播の中断が、規定された 領域内での放射線への露出を制限する手段として用いられる。放射線露出を制限 するための別の手段も用いられる。低周波ｔＩｉ幅変調検出器は、それがアンテ ナに供給するので、電気的に送信機またはそれに近いものであるが、これをを用 いて、送信された信号と近くの移動物体（人間）からのエコーとの間のドツプラ ・シフト（Ｄａｐｐｌｅｒ　５ｈｉｆｔ）を検出することもできる。このような 検出を用いると、別のアンテナの選択もできるようになる。

また、送信される信号とは独立した。検出システムを眉いることもできる。超音 波検出器または赤外線（熱）検出器を用いて、人間の移動または接近度を感知す ることもできる。このような独立した検出器（複数）は、ＲＦアンテナの指向特 性と一貫した指向性能力を有し、アンテナ切り替えの判断が速く行えるようにす ることが好ましい。

本発明の一実施例を示し、かつ図面に例示したが、本発明の範囲は以下の特許請 求の範囲によって、規定されるものである。

ＦＩｅ、雫 Ｆ丁θ　６ 国際調査報告 フロントページの続き （７２）発明者　ノーラン、マイケル・ピーアメリカ合衆国イリノイ州レイク・ ズーリッチ、トレーシー・ドライブ１２３９ （７２）発明者　ブチョッツ、ゾール・アールアメリカ合衆国イリノイ州パラテ ィン、イースト・アンダーラン・ドライブ１４４１（７２）発明者　フリーバー グ、トーマス・ニーアメリカ合衆国イリノイ州アーリントン・ハイツ、ノース・ ベルモント・アベニュー（７２）発明者　マクノウン、ジョン アメリカ合衆国イリノイ州アーリントン・ハイツ、サウス・オールド・ウィルク ・ロード１２１７ （７２）発明者　ホワイト、リチャード・イーアメリカ合衆国イリノイ州キャリ ー、ミルフォード・ストリート９８０

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．ノードとのＲＦ通信が可能な遠隔通信装置であって：前記遠隔装置に結合さ れ、前記遠隔装置に関して，異なる地理的領域を包含する複数の指向性アンテナ ・バターンから、１つのアンテナ・バターンを選択する手段：前記アンテナ・バ ターンの各々において、前記ノードから受信した信号の品質（Ｑ）を判定する手 段；前記アンテナ・バターンの各々において、前記ノードから受信した信号の強 度（Ｓ）を判定する手段；前記アンテナ・バターンの各々を、Ｒ＝（ｑ＊Ｑ）＋ （ｓ＊Ｓ）によって等級付けする手段（ここでＲは等級、ｑおよびｓは数値重み 付け要素である）、 からなり、 前記選択手段は、前記等級付けを基に、前記ノードと通信する際に用いるアンテ ナ・バターンを選択することを特徴とする遠隔通信装置。
2. ２．請求項１記載の遠隔装置であって、更に、ＨＲ＝（ｋ＊ＨＲ）＋（（１−Ｋ ）＊Ｒ）（ここで、ＨＲは履歴平均等級であり、１＞ｋ＞０である）にしたがっ て、前記アンテナ・バターンの各々について、履歴平均等級を生成する手段を備 えており、前記選択手段は、前記履歴平均等級に基づいて、ノードと通信する際 に用いるアンテナ・バターンを選択することを特徴とする遠隔装置。
3. ３．請求項１記載の遠隔装置であって、更に、品質（Ｑ）および強度（Ｓ）の新 たな判断に基づいて、周期的に新しい等級Ｒを生成する手段を備えていることを 特徴とする遠隔装置。
4. ４．１つのノードと、該ノードとのＲＦ通信が可能な少なくとも１つの遠隔装置 とを含む、無線周波数（ＲＦ）通信システムであって： 前記遠隔装置（ＲＭ）に結合され、該ＲＭに関して異なる地理的領域を包含する 複数の指向性アンテナ・バターンから、１つのＲＭアンテナ・バターンを選択す る手段；前記ノードに結合され、該ノードに関して異なる地理的領域を包含する 複数の指向性アンテナ・バターンから、１つのノード・アンテナ・バターンを選 択する手段；前記遠隔装置とノードとの間で通信される信号に基づいて、各ノー ド・アンテナ・バターンに対して、各遠隔装置アンテナ・バターンの等級のマト リクスを生成し、該マトリクスにおいて、前記遠隔装置およびノードのアンテナ ・バターンの等級がそれぞれロー（ｒｏｗ）および列（ｃｏｌｕｍｎ）を形成す るようにした手段： 前記マトリクス内の各列の等級を合計し、コラム和を生成する手段、 から成り、 前記ノード・アンテナ・バターン選択手段は、前記遠隔装置との通信に用いるた めに、最大のコラム和に対応するノード・アンテナ・ハクーンを選択することを 特徴とするシステム。
5. ５．請求項４記載のシステムであって、前記等級マトリクスを生成する手段は： 前記装置アンテナ・バターンの各々において、各ノード・アンテナ・バターンか ら受信した信号の品質（Ｑ）を判定する手段； 前記装置アンテナ・バターンの各々において、各ノード・アンテナ・バターンか ら受信した信号の強度（Ｓ）を判定する手段； Ｒ＝（ｑ＊Ｑ）＋（ｓ＊Ｓ）（ここで、Ｒは等級、ｑおよびｓは数値重み係数で ある）にしたがって．アンテナ・バターンの各組み合せに等級付けを行う手段； から成ることを特徴とするシステム。
6. ６．ノードとのＲＦ通信が可能な遠隔通信装置に結合された複数のアンテナ・バ ターンから１つのアンテナ・バターンを選択する方法であって： 前記遠隔装置に関して、異なる地理的領域を包含する複数の指向性アンテナ・バ ターンから、１つのアンテナ・バターンを選択するステップ； 前記アンテナ・バターンの各々において、前記ノードから受信した信号の品質（ Ｑ）を判定するステップ；前記アンテナ・バターンの各々において、前記ノード から受信した信号の強度（Ｓ）を判定するステップ；前記アンテナ・バターンの 各々を、 Ｒ＝（ｑ＊Ｑ）＋（ｓ＊Ｓ） によって等級付けするステップ（ここでＲは等級、ｑおよびｓは数値重み付け要 素である）； 前記等級付けを基に、前記ノードと通信する際に用いるアンテナ・バターンを選 択するステップ；から成ることを特徴とする方法。
7. ７．請求項６記載の方法であって、更に、ＨＲ＝（ｋ＊ＨＲ）＋（（１−Ｋ）＊ Ｒ）（ここで、ＨＲは履歴平均等級であり、１＞ｋ＞０である）にしたがって、 前記アンテナ・バターンの各々について、履歴平均等級を生成するステップ；ノ ードと通信する際に用いるために、最高の履歴平均等級を有するアンテナ・バタ ーンを選択するステップ；を含んでいることを特徴とする方法。
8. ８．無線周波数（ＲＦ）通信システムであって：ＲＦ信号を送信および受信可能 なノード；前記ノードに結合され、該ノードに関して、異なる地理的領域を包含 する複数の指向性アンテナ・バターンから、１つのノード・アンテナ・バターン を選択し、前記ノードは前記アンテナ・バターンを用いて、前記ＲＦ信号を送信 および受信するようにした手段； 前記ノードへ信号を送信し、かつそこからの信号を受信することが可能な、少な くとも１つの遠隔装置（ＲＭ）；前記ＲＭに結合され、前記ノード・アンテナ・ バターンの各々において、前記ノードから受信した信号の品質を判定する手段； 前記ＲＭに結合され、前記信号品質の判定に基づいて、前記ノードとの通信のた めにに最良のノード・アンテナ・バターンを選択する手段、 から成り、 前記ＲＭは、前記ノードに、前記最良アンテナ・バターンを識別する命令を送信 し、前記選択手段は、前記命令の受信に応答して、前記最良アンテナ・バターン を選択することを特徴とするシステム。
9. ９．通信システムとＲＦ通信が可能な無線周波数（ＲＦ）遠隔モデュール（ＲＭ ）であって： 前記ＲＭに関して、異なる地理的領域を包含する複数の指向性アンテナ・バター ンから、１つのＲＭアンテナ・バターンを選択する手段； 前記ＲＭと前記通信システムとの間で通信される信号に基づいて、前記ＲＭに対 する複数の遠隔装置アンテナ・バターンの信号品質等級を周期的に生成する手段 ；前記選択手段は、前記ＲＭと前記通信システムとの間の通信のためにに、最良 の品質等級を有するＲＭアンテナ・バターンを選択し； 前記選択手段に結合され、人間が前記ＲＭに隣接した所定領域内にいる時、前記 人間のＲＦ放射線への露出を制限する手段； から成ることを特徴とする遠隔モデュール。
10. １０．ＲＦ通信が可能な遠隔モデュール（ＲＭ）を有する無縁周波数（ＲＦ）通 信システムにおいて、前記ＲＭによって送信されるＲＦエネルギに対する人間の 露出を制限する方法であって； 前記ＲＭに関して、異なる地理的領域を包含する複数の指向性アンテナ・バター ンから、１つのＲＭアンテナ・バターンを選択するステップ； 前記ＲＭと前記通信システムとの間で通信される信号に基づいて、前記ＲＭに対 する複数の遠隔装置アンテナ・バターンの信号品質等級を周期的に生成するステ ップ；前記選択ステップは、前記ＲＭと前記通信システムとの間の通信のために 、最良の品質等級を有するＲＭアンテナ・バターンを選択し； 人間が前記ＲＭに隣接した所定領域内にいる時、前記人間のＲＦ放射線への露出 を制限するステップ；から成ることを特徴とする方法。