JPH09182148A - 個人用ビームセルラー通信システム - Google Patents
個人用ビームセルラー通信システムInfo
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- JPH09182148A JPH09182148A JP8303296A JP30329696A JPH09182148A JP H09182148 A JPH09182148 A JP H09182148A JP 8303296 A JP8303296 A JP 8303296A JP 30329696 A JP30329696 A JP 30329696A JP H09182148 A JPH09182148 A JP H09182148A
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- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
- H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
- H04W16/24—Cell structures
- H04W16/28—Cell structures using beam steering
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高指向性個人型通信ビームをセルラー通信シ
ステムの源地形セルの内部に配置された複数のシステム
ユーザに効率的に送信するセルラー通信システムを提供
する。 【解決手段】 拡張スペクトル通信方法と関連して位相
調整アレイアンテナを利用するセルラー通信システムに
関する。拡張スペクトル通信方法は、源地形セル中のシ
ステムユーザに信号有効範囲を提供する複数の高指向性
調整可能、若しくは、固定型個人用通信ビームを発生す
るためのコード分割多重アクセス技術を含む。各通信ビ
ームは、源地形セルの内部に配置された特別のユーザに
割り当てられたユーザ信号を表示するものであり、ユー
ザ方向で調整可能である。全方向性アンテナは、セルの
中央位置に近接して位置付けられて、中央位置のほぼ１
／２マイル内に配置されたユーザと通信する全方向性通
信ビームを送信し且つ受信する。
ステムの源地形セルの内部に配置された複数のシステム
ユーザに効率的に送信するセルラー通信システムを提供
する。 【解決手段】 拡張スペクトル通信方法と関連して位相
調整アレイアンテナを利用するセルラー通信システムに
関する。拡張スペクトル通信方法は、源地形セル中のシ
ステムユーザに信号有効範囲を提供する複数の高指向性
調整可能、若しくは、固定型個人用通信ビームを発生す
るためのコード分割多重アクセス技術を含む。各通信ビ
ームは、源地形セルの内部に配置された特別のユーザに
割り当てられたユーザ信号を表示するものであり、ユー
ザ方向で調整可能である。全方向性アンテナは、セルの
中央位置に近接して位置付けられて、中央位置のほぼ１
／２マイル内に配置されたユーザと通信する全方向性通
信ビームを送信し且つ受信する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、セルラー通信シ
ステム、詳細には、拡張スペクトル通信方法と関連して
位相調整アレイアンテナを利用するセルラー通信システ
ムに関するものであり、ここで、この拡張スペクトル通
信方法は、源地形セル中のシステムユーザに信号有効範
囲を提供する複数の高指向性調整可能、若しくは、固定
型個人用通信ビームを発生するためのコード分割多重ア
クセス技術を含む。
ステム、詳細には、拡張スペクトル通信方法と関連して
位相調整アレイアンテナを利用するセルラー通信システ
ムに関するものであり、ここで、この拡張スペクトル通
信方法は、源地形セル中のシステムユーザに信号有効範
囲を提供する複数の高指向性調整可能、若しくは、固定
型個人用通信ビームを発生するためのコード分割多重ア
クセス技術を含む。
【０００２】
【従来の技術】今日のセルラー通信システムは、特に都
会において、常に増大するユーザデマンドを被ってい
る。このようなより高度なユーザデマンドを満足するた
め、「セル分割」の慣行が、付加的なユーザ容量を必要
とするセルラー通信システムにとっての一般的な解決策
となった。「セル分割」の慣行では、セルラー通信シス
テムの源地形セルが「マイクロセル」と一般に呼ばれる
複数のより小さな地形セルに分割される。「マイクロセ
ル」は、一般には、ほぼ１０００フィート、若しくは、
それより小さな半径を有した地形セルとして定義され
る。「セル分割」の慣行は、セルの総数を増やし、これ
により、十分に分離されたセル間の周波数を再使用する
能力を増大させることによってセルラー通信システムの
容量を増大させる。
会において、常に増大するユーザデマンドを被ってい
る。このようなより高度なユーザデマンドを満足するた
め、「セル分割」の慣行が、付加的なユーザ容量を必要
とするセルラー通信システムにとっての一般的な解決策
となった。「セル分割」の慣行では、セルラー通信シス
テムの源地形セルが「マイクロセル」と一般に呼ばれる
複数のより小さな地形セルに分割される。「マイクロセ
ル」は、一般には、ほぼ１０００フィート、若しくは、
それより小さな半径を有した地形セルとして定義され
る。「セル分割」の慣行は、セルの総数を増やし、これ
により、十分に分離されたセル間の周波数を再使用する
能力を増大させることによってセルラー通信システムの
容量を増大させる。
【０００３】一般に、セルラー通信システムの各源地形
セルは、信号有効範囲を所定の源セル中に与えるアンテ
ナを有したベースステーションを使用する。このような
ベースステーションは、一般に、信号有効範囲を源セル
の全体に与える全方向性アンテナ、若しくは、セルを多
数の信号有効範囲セクタに分割する区分化アンテナを含
む。不幸にも、源地形セルは多数のより小さな地形セル
に分割されているため、アンテナを有した対応する多数
の付加的なベースステーションは、付加的なセルの境界
の内部に信号有効範囲を提供することが必要とされる。
この結果、源地形セルがより小さなセルに分割される度
に、セルラー通信システムのコストは、増大されたハー
ドウェアコストによって増大される。「セル分割」の慣
行に関連する他の問題は、増大された数の複数のセル間
を複数のユーザが移動するときに必要とされる「ハンド
オーバー」の数の増加である。これは、源地形セルによ
って従前にカバーされた地形領域内部でのドロップセル
の確率を増大させる。更に、「マイクロセル」の有効半
径領域が減少されたことにより、隣接する「マイクロセ
ル」の間で不規則なユーザ信号強度や信号緩衝が生じる
こともある。
セルは、信号有効範囲を所定の源セル中に与えるアンテ
ナを有したベースステーションを使用する。このような
ベースステーションは、一般に、信号有効範囲を源セル
の全体に与える全方向性アンテナ、若しくは、セルを多
数の信号有効範囲セクタに分割する区分化アンテナを含
む。不幸にも、源地形セルは多数のより小さな地形セル
に分割されているため、アンテナを有した対応する多数
の付加的なベースステーションは、付加的なセルの境界
の内部に信号有効範囲を提供することが必要とされる。
この結果、源地形セルがより小さなセルに分割される度
に、セルラー通信システムのコストは、増大されたハー
ドウェアコストによって増大される。「セル分割」の慣
行に関連する他の問題は、増大された数の複数のセル間
を複数のユーザが移動するときに必要とされる「ハンド
オーバー」の数の増加である。これは、源地形セルによ
って従前にカバーされた地形領域内部でのドロップセル
の確率を増大させる。更に、「マイクロセル」の有効半
径領域が減少されたことにより、隣接する「マイクロセ
ル」の間で不規則なユーザ信号強度や信号緩衝が生じる
こともある。
【０００４】図１は、多数のより小さな地形セル（以
下、「小セル」と呼ぶ）１２に分割された、従来のセル
ラー通信システムの源地形セル１０を示している。源セ
ル１０は、もともと、小セル１２の中の１つに信号有効
範囲を提供するものとして示されているような中央位置
に配置された単一のベースステーション１４を含むよう
にしてもよい。小セル１２は各々、付加的なベースステ
ーション１６と、各小セル１２の内部に配置されて複数
のユーザに信号有効範囲を提供する付加アンテナを含ん
でいる。前述したように、小セル１２の付加により、源
地形セル１０と従前に関連していた地形領域に配置され
ているユーザに信号有効範囲を提供するためのコストは
増大する。このように、「セル分割」とそれに関連する
付加的なコストを必要とせずにユーザ容量を増大させる
セルラー通信システムを製造することが望まれる。更
に、位相調整アレイアンテナとユーザ追跡アセンブリを
利用するセルラー通信システムを提供して、源地形セル
内部に配置された各システムユーザの方向にユーザ信号
を表示する固定型個人用通信ビーム、若しくは、高指向
性調整可能を伝送することが所望される。
下、「小セル」と呼ぶ）１２に分割された、従来のセル
ラー通信システムの源地形セル１０を示している。源セ
ル１０は、もともと、小セル１２の中の１つに信号有効
範囲を提供するものとして示されているような中央位置
に配置された単一のベースステーション１４を含むよう
にしてもよい。小セル１２は各々、付加的なベースステ
ーション１６と、各小セル１２の内部に配置されて複数
のユーザに信号有効範囲を提供する付加アンテナを含ん
でいる。前述したように、小セル１２の付加により、源
地形セル１０と従前に関連していた地形領域に配置され
ているユーザに信号有効範囲を提供するためのコストは
増大する。このように、「セル分割」とそれに関連する
付加的なコストを必要とせずにユーザ容量を増大させる
セルラー通信システムを製造することが望まれる。更
に、位相調整アレイアンテナとユーザ追跡アセンブリを
利用するセルラー通信システムを提供して、源地形セル
内部に配置された各システムユーザの方向にユーザ信号
を表示する固定型個人用通信ビーム、若しくは、高指向
性調整可能を伝送することが所望される。
【０００５】
【発明の概要】本願発明によれば、高指向性個人型通信
ビームをセルラー通信システムの源地形セルの内部に配
置された複数のシステムユーザに送信するためのセルラ
ー通信システムが提供される。各個人型通信ビームが、
源地形セルの内部に配置された特定のユーザに割り当て
られたユーザ信号を表示する。第１の実施形態によれ
ば、セル内部の複数のユーザの各々の方向に調整可能個
人用通信ビームを送信し且つ受信するための位相調整ア
レイアンテナが源地形セルの内部に位置付けられてい
る。デジタルビーム形成装置は、地形セルの内部に配置
されたシステムユーザの個々の方向に伝送される調整可
能個人用通信ビームを形成するユーザ信号を、位相調整
アレイアンテナに与えるものである。デジタルビーム形
成装置は、また、位相調整アレイアンテナによって受信
されたユーザ信号を受け取る。ユーザ追跡装置は、デジ
タルビーム形成装置に、ユーザ信号の相対振幅に関する
追跡情報を提供し、デジタルビーム形成装置が、各ユー
ザ信号を調整して、各調整可能個人用通信ビームをシス
テムユーザの中の１つの周囲に実質的に集中化するよう
にする。
ビームをセルラー通信システムの源地形セルの内部に配
置された複数のシステムユーザに送信するためのセルラ
ー通信システムが提供される。各個人型通信ビームが、
源地形セルの内部に配置された特定のユーザに割り当て
られたユーザ信号を表示する。第１の実施形態によれ
ば、セル内部の複数のユーザの各々の方向に調整可能個
人用通信ビームを送信し且つ受信するための位相調整ア
レイアンテナが源地形セルの内部に位置付けられてい
る。デジタルビーム形成装置は、地形セルの内部に配置
されたシステムユーザの個々の方向に伝送される調整可
能個人用通信ビームを形成するユーザ信号を、位相調整
アレイアンテナに与えるものである。デジタルビーム形
成装置は、また、位相調整アレイアンテナによって受信
されたユーザ信号を受け取る。ユーザ追跡装置は、デジ
タルビーム形成装置に、ユーザ信号の相対振幅に関する
追跡情報を提供し、デジタルビーム形成装置が、各ユー
ザ信号を調整して、各調整可能個人用通信ビームをシス
テムユーザの中の１つの周囲に実質的に集中化するよう
にする。
【０００６】好ましい実施形態によれば、中央位置の所
定範囲内を移動するシステムユーザの方向に全方向性通
信ビームを送信し且つ受信するための全方向性アンテナ
が、地形セルの中央位置に近接して位置づけられてい
る。第２の実施形態によれば、信号有効範囲が地形セル
中に提供されるように、一定方向で一定数の個人用通信
ビームを送受信するための位相調整アレイアンテナが地
形セル内に位置付けられている。複数のデジタルビーム
形成ネットワークが、位相調整アレイアンテナに対し
て、固定型個人用通信ビームを形成するユーザ信号を与
える。複数のデジタルビーム形成ネットワークは、ま
た、位相調整アレイアンテナによって受信されたユーザ
信号を受け取る。地形セル内の少なくともユーザの数に
対応する複数の変調／復調ネットワークが、特別のユー
ザの各々に割り当てられたユーザ信号を変調し、復調す
る。システムユーザに、各ユーザの位置に関する最大の
信号有効範囲を提供するような複数の固定型個人用通信
ビームの中の１つが割り当てられるように、交換ネット
ワークは、複数のデジタルビーム形成ネットワーク間の
複数の変調／復調ネットワークを切り換える。ユーザ追
跡装置は、各ユーザを追跡して、通信ビームによって表
示されるユーザ信号の振幅に関する追跡情報を交換ネッ
トワークに提供する。この結果、ユーザ容量を増大させ
るために「セル分割」を利用するセルラー通信システム
に関連する上述の問題は、実質的に除去されるはずであ
る。
定範囲内を移動するシステムユーザの方向に全方向性通
信ビームを送信し且つ受信するための全方向性アンテナ
が、地形セルの中央位置に近接して位置づけられてい
る。第２の実施形態によれば、信号有効範囲が地形セル
中に提供されるように、一定方向で一定数の個人用通信
ビームを送受信するための位相調整アレイアンテナが地
形セル内に位置付けられている。複数のデジタルビーム
形成ネットワークが、位相調整アレイアンテナに対し
て、固定型個人用通信ビームを形成するユーザ信号を与
える。複数のデジタルビーム形成ネットワークは、ま
た、位相調整アレイアンテナによって受信されたユーザ
信号を受け取る。地形セル内の少なくともユーザの数に
対応する複数の変調／復調ネットワークが、特別のユー
ザの各々に割り当てられたユーザ信号を変調し、復調す
る。システムユーザに、各ユーザの位置に関する最大の
信号有効範囲を提供するような複数の固定型個人用通信
ビームの中の１つが割り当てられるように、交換ネット
ワークは、複数のデジタルビーム形成ネットワーク間の
複数の変調／復調ネットワークを切り換える。ユーザ追
跡装置は、各ユーザを追跡して、通信ビームによって表
示されるユーザ信号の振幅に関する追跡情報を交換ネッ
トワークに提供する。この結果、ユーザ容量を増大させ
るために「セル分割」を利用するセルラー通信システム
に関連する上述の問題は、実質的に除去されるはずであ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態及び実施例】好ましい実施例の以下
の記述は、単なる例示であって、本願発明やその分野若
しくは使用法を決して制限するつもりはない。図２は、
本願発明のセルラー通信システムと関連して使用され得
る位相調整アレイアンテナ１８を示している。位相調整
アレイアンテナ１８は、ほぼ１０フィートの半径を有し
た円の周囲に位置づけられた複数の放射素子２０を含
む。この形態は、その各々がほぼ６インチだけ離間され
た１２０個の放射素子２０を含む。異なる数の放射素子
と異なる物理形態を有した位相調整アレイアンテナを本
願発明のセルラー通信システムと関連して使用すること
ができることに注目すべきである。
の記述は、単なる例示であって、本願発明やその分野若
しくは使用法を決して制限するつもりはない。図２は、
本願発明のセルラー通信システムと関連して使用され得
る位相調整アレイアンテナ１８を示している。位相調整
アレイアンテナ１８は、ほぼ１０フィートの半径を有し
た円の周囲に位置づけられた複数の放射素子２０を含
む。この形態は、その各々がほぼ６インチだけ離間され
た１２０個の放射素子２０を含む。異なる数の放射素子
と異なる物理形態を有した位相調整アレイアンテナを本
願発明のセルラー通信システムと関連して使用すること
ができることに注目すべきである。
【０００８】本願発明によれば、多数の高指向性調整可
能、若しくは、固定型電磁放射ビームを送信するための
位相調整アレイアンテナ１８が通信目的で形成される。
各通信ビームは、システムの個々のユーザの周囲に各ビ
ームが実質的に集中化されることを可能ならしめるほぼ
３度のビーム幅を有している。通信ビームの高指向性に
より、各ビームを、システムのセル内の個々のユーザに
対して個人用とすることができる。更に、通信ビーム
は、コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）を含んだ拡張
スペクトル通信方法のような既知のセルラー信号方法の
使用を通じて個人化され、ここでは、ある特別のユーザ
が、システムのセル中に保持された拡張スペクトルコー
ドとキャリア周波数に割り当てられている。位相調整ア
レイアンテナの動作は、従来良く知られており、ここで
は詳述しない。
能、若しくは、固定型電磁放射ビームを送信するための
位相調整アレイアンテナ１８が通信目的で形成される。
各通信ビームは、システムの個々のユーザの周囲に各ビ
ームが実質的に集中化されることを可能ならしめるほぼ
３度のビーム幅を有している。通信ビームの高指向性に
より、各ビームを、システムのセル内の個々のユーザに
対して個人用とすることができる。更に、通信ビーム
は、コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）を含んだ拡張
スペクトル通信方法のような既知のセルラー信号方法の
使用を通じて個人化され、ここでは、ある特別のユーザ
が、システムのセル中に保持された拡張スペクトルコー
ドとキャリア周波数に割り当てられている。位相調整ア
レイアンテナの動作は、従来良く知られており、ここで
は詳述しない。
【０００９】本願発明の第１の実施例によれば、図３
は、セルラー通信システムの源地形セル２６の中央位置
２４に配置された現ベースステーションに取り付けられ
ているような位相調整アレイアンテナ１８を示してい
る。位相調整アレイアンテナ１８は、セル２６内に配置
された各ユーザの個々の方向に、ユーザ信号を表示する
調整可能個人用通信ビーム２８を送信する。簡単のた
め、５つのビームだけが示されているが、ビームの数は
何千個にも達することがある。信号受信を改善するた
め、図８に示された全方向性アンテナは、中央位置２４
に近接して位置付けられており、全方向性通信ビーム
を、円３０によって示されているような中央位置２４の
ほぼ１／２マイルの範囲内を移動するユーザに伝送す
る。全方向性通信ビームを使用することにより、円３０
によって示された領域中を高速移動するユーザに対する
呼出しが落下する問題を減少され、除去される。
は、セルラー通信システムの源地形セル２６の中央位置
２４に配置された現ベースステーションに取り付けられ
ているような位相調整アレイアンテナ１８を示してい
る。位相調整アレイアンテナ１８は、セル２６内に配置
された各ユーザの個々の方向に、ユーザ信号を表示する
調整可能個人用通信ビーム２８を送信する。簡単のた
め、５つのビームだけが示されているが、ビームの数は
何千個にも達することがある。信号受信を改善するた
め、図８に示された全方向性アンテナは、中央位置２４
に近接して位置付けられており、全方向性通信ビーム
を、円３０によって示されているような中央位置２４の
ほぼ１／２マイルの範囲内を移動するユーザに伝送す
る。全方向性通信ビームを使用することにより、円３０
によって示された領域中を高速移動するユーザに対する
呼出しが落下する問題を減少され、除去される。
【００１０】位相調整アレイアンテナ１８は、また、
「グリーンフィールド」領域、つまり、セルラー通信シ
ステムから現時点でサービスを受けていない地形領域、
に付与されることができ、これによって、このような領
域で新たに生成されたセルによってカバーされる範囲と
領域を拡張し、その一方、ベースステーションはほとん
ど必要としない。図４、５は、それぞれ、セルラー通信
システムの送信ネットワーク３４と受信ネットワーク３
６の代表的な部分を示している。送信ネットワーク３４
と受信ネットワーク３６は双方とも、位相調整アレイア
ンテナ１８の関連素子２０に接続されている。前述した
ように、位相調整アレイアンテナ１８は、セルラー通信
システムのセル２６の中央位置２４に配置される。簡単
のため、１２０個の放射素子２０の中の４つだけが図４
に示されており、放射素子２０の３つが図５に示されて
いる。位相調整アレイアンテナ１８は、セル２６内の各
ユーザの個々の方向にユーザ信号を表示する個人用通信
ビーム２８の方向を、伝送し且つ調整するために、送信
ネットワーク２３と関連して使用される。
「グリーンフィールド」領域、つまり、セルラー通信シ
ステムから現時点でサービスを受けていない地形領域、
に付与されることができ、これによって、このような領
域で新たに生成されたセルによってカバーされる範囲と
領域を拡張し、その一方、ベースステーションはほとん
ど必要としない。図４、５は、それぞれ、セルラー通信
システムの送信ネットワーク３４と受信ネットワーク３
６の代表的な部分を示している。送信ネットワーク３４
と受信ネットワーク３６は双方とも、位相調整アレイア
ンテナ１８の関連素子２０に接続されている。前述した
ように、位相調整アレイアンテナ１８は、セルラー通信
システムのセル２６の中央位置２４に配置される。簡単
のため、１２０個の放射素子２０の中の４つだけが図４
に示されており、放射素子２０の３つが図５に示されて
いる。位相調整アレイアンテナ１８は、セル２６内の各
ユーザの個々の方向にユーザ信号を表示する個人用通信
ビーム２８の方向を、伝送し且つ調整するために、送信
ネットワーク２３と関連して使用される。
【００１１】図４を参照すると、送信ネットワーク３４
の代表的な部分が、電話ネットワーク（図示されていな
い）によって受信され得る３つのユーザ信号を変調する
ような信号変調器３８ａ〜３８ｃを含むものとして示さ
れている。例えば、送信ネットワーク３４は、ランドベ
ース型通信ライン、若しくは、ベースステーションに配
置された付加的な受信機を介して、ユーザ信号をセルラ
ー通信システムの他のベースステーションから受け取る
こともできる。ユーザ信号のこのようなソースは、ある
特別のユーザに対して通信を行うセルラー通信システム
内部の他の加入者を表示する。送信ネットワーク３４の
ための信号変調器の総数は、少なくともセル２６内に配
置されたシステムユーザの数に対応する。このように、
各ユーザは、ユニークなユーザ信号と、全セル２６中に
保持された個人用通信ビーム２８の中の１つとに割り当
てられている。
の代表的な部分が、電話ネットワーク（図示されていな
い）によって受信され得る３つのユーザ信号を変調する
ような信号変調器３８ａ〜３８ｃを含むものとして示さ
れている。例えば、送信ネットワーク３４は、ランドベ
ース型通信ライン、若しくは、ベースステーションに配
置された付加的な受信機を介して、ユーザ信号をセルラ
ー通信システムの他のベースステーションから受け取る
こともできる。ユーザ信号のこのようなソースは、ある
特別のユーザに対して通信を行うセルラー通信システム
内部の他の加入者を表示する。送信ネットワーク３４の
ための信号変調器の総数は、少なくともセル２６内に配
置されたシステムユーザの数に対応する。このように、
各ユーザは、ユニークなユーザ信号と、全セル２６中に
保持された個人用通信ビーム２８の中の１つとに割り当
てられている。
【００１２】前に示したように、信号変調器３８ａ〜３
８ｃは、好ましくは、セル２６の割り当て周波数スペク
トルとセルラー通信システムの内部に収容され得るユー
ザの数を増大させるために、コード分割多重アクセス
（ＣＤＭＡ）技術を含んだ拡張スペクトル通信方法を利
用する。セル２６内の各ユーザには、キャリア周波数
と、セル中に保持されたコード割り当てが割り当てられ
ている。それ故、「マイクロセル」を利用するセルラー
通信システムに一般的に関連する問題、即ち、これらに
限定されるものではないが、増大する「ハンドオーバ
ー」、不規則なユーザ信号強度、妨害、は実質的に除去
される。更に、高実効性の個人用通信ビームと関連して
ＣＤＭＡ技術を実施することによって、ユーザハンドセ
ットのバッテリ寿命を増大させる送信パワーの必要は減
少される。
８ｃは、好ましくは、セル２６の割り当て周波数スペク
トルとセルラー通信システムの内部に収容され得るユー
ザの数を増大させるために、コード分割多重アクセス
（ＣＤＭＡ）技術を含んだ拡張スペクトル通信方法を利
用する。セル２６内の各ユーザには、キャリア周波数
と、セル中に保持されたコード割り当てが割り当てられ
ている。それ故、「マイクロセル」を利用するセルラー
通信システムに一般的に関連する問題、即ち、これらに
限定されるものではないが、増大する「ハンドオーバ
ー」、不規則なユーザ信号強度、妨害、は実質的に除去
される。更に、高実効性の個人用通信ビームと関連して
ＣＤＭＡ技術を実施することによって、ユーザハンドセ
ットのバッテリ寿命を増大させる送信パワーの必要は減
少される。
【００１３】送信ネットワーク３４は、更に、送信デジ
タルビーム形成ネットワーク４０ａ〜４０ｄを含むもの
として示されている。これらのネットワークは各々、各
信号変調器３８ａ〜３８ｃから受け取った変調ユーザ信
号から所望のアンテナビーム形態を合成する可変振幅位
相制御素子４２を含む。ネットワーク４０ａ〜４０ｄに
よって表示された送信デジタルビーム形成ネットワーク
の総数は、位相調整アレイアンテナ１８の放射素子２０
の数に対応する。各送信デジタルビーム形成ネットワー
ク４０ａ〜４０ｄは、３つの可変振幅位相制御素子４２
を含むものとして示されており、これらの素子は各々、
信号変調器３８ａ〜３８ｃの１つに対応する。しかしな
がら、各送信デジタル形成ネットワークにおける可変振
幅位相制御素子４２の総数は、信号変調器の総数、更に
は、少なくともセル２６内のユーザの数に対応する。各
可変振幅位相制御素子４２は、変調ユーザ信号の相対振
幅および位相を変更するように調整され、個人用通信ビ
ームが個々のシステムユーザの周囲に実質的に中央化さ
れるようにする。
タルビーム形成ネットワーク４０ａ〜４０ｄを含むもの
として示されている。これらのネットワークは各々、各
信号変調器３８ａ〜３８ｃから受け取った変調ユーザ信
号から所望のアンテナビーム形態を合成する可変振幅位
相制御素子４２を含む。ネットワーク４０ａ〜４０ｄに
よって表示された送信デジタルビーム形成ネットワーク
の総数は、位相調整アレイアンテナ１８の放射素子２０
の数に対応する。各送信デジタルビーム形成ネットワー
ク４０ａ〜４０ｄは、３つの可変振幅位相制御素子４２
を含むものとして示されており、これらの素子は各々、
信号変調器３８ａ〜３８ｃの１つに対応する。しかしな
がら、各送信デジタル形成ネットワークにおける可変振
幅位相制御素子４２の総数は、信号変調器の総数、更に
は、少なくともセル２６内のユーザの数に対応する。各
可変振幅位相制御素子４２は、変調ユーザ信号の相対振
幅および位相を変更するように調整され、個人用通信ビ
ームが個々のシステムユーザの周囲に実質的に中央化さ
れるようにする。
【００１４】結合装置４４ａ〜４４ｄは、振幅位相制御
素子４２から受信した信号と、出力合成ユーザ信号とを
組み合わせる。各合成ユーザ信号は、デジタル対アナロ
グ変換器４６ａ〜４６ｄと、バンドパスフィルタ４８ａ
〜４８ｄと、パワー増幅器５０ａ〜５０ｄに付与され
る。放射素子２０は、信号変調器３８ａ〜３８ｃからの
変調信号を表示する調整可能個人用通信ビーム２８を、
セル２６内の特別のユーザの個々の方向に送信する。各
送信デジタルビーム形成ネットワーク４０ａ〜４０ｄ
は、各システムユーザに関する追跡情報を入力ライン５
２ａ〜５２ｄの周囲で受け取る。この情報は振幅位相制
御素子４２を調整するために使用され、各放射素子２０
から送信される個人用通信ビーム２８の形態と方向が、
システムユーザのセル２６中で動いたときに調整される
ようにする。
素子４２から受信した信号と、出力合成ユーザ信号とを
組み合わせる。各合成ユーザ信号は、デジタル対アナロ
グ変換器４６ａ〜４６ｄと、バンドパスフィルタ４８ａ
〜４８ｄと、パワー増幅器５０ａ〜５０ｄに付与され
る。放射素子２０は、信号変調器３８ａ〜３８ｃからの
変調信号を表示する調整可能個人用通信ビーム２８を、
セル２６内の特別のユーザの個々の方向に送信する。各
送信デジタルビーム形成ネットワーク４０ａ〜４０ｄ
は、各システムユーザに関する追跡情報を入力ライン５
２ａ〜５２ｄの周囲で受け取る。この情報は振幅位相制
御素子４２を調整するために使用され、各放射素子２０
から送信される個人用通信ビーム２８の形態と方向が、
システムユーザのセル２６中で動いたときに調整される
ようにする。
【００１５】図５を参照すると、受信ネットワーク３６
の代表的な部分が、位相調整アレイアンテナ１８の放射
素子２０からユーザ信号を受信する４つの受信ビーム形
成ネットワーク６０ａ〜６０ｄを含むものとして示され
ている。ユーザ信号は、前増幅・アナログ対デジタルコ
ンバータ結合ネットワーク５６ａ〜５６ｃによって増幅
され、変換される。ネットワーク６０ａ〜６０ｄによっ
て表示された受信ビーム形成ネットワークの総数は、セ
ル２６内に配置された少なくともシステムユーザの数に
対応する。各受信デジタルビーム形成ネットワーク６０
ａ〜６０ｄは、放射素子２０に対応する、受信したユー
ザ信号から所望のアンテナビームを合成するための３つ
の可変振幅位相制御素子６２を含むものとして示されて
いる。各受信ビーム形成ネットワーク６０ａ〜６０ｃに
対する可変振幅位相制御素子６２の総数は、位相調整ア
レイアンテナ１８の放射素子の総数に対応する。
の代表的な部分が、位相調整アレイアンテナ１８の放射
素子２０からユーザ信号を受信する４つの受信ビーム形
成ネットワーク６０ａ〜６０ｄを含むものとして示され
ている。ユーザ信号は、前増幅・アナログ対デジタルコ
ンバータ結合ネットワーク５６ａ〜５６ｃによって増幅
され、変換される。ネットワーク６０ａ〜６０ｄによっ
て表示された受信ビーム形成ネットワークの総数は、セ
ル２６内に配置された少なくともシステムユーザの数に
対応する。各受信デジタルビーム形成ネットワーク６０
ａ〜６０ｄは、放射素子２０に対応する、受信したユー
ザ信号から所望のアンテナビームを合成するための３つ
の可変振幅位相制御素子６２を含むものとして示されて
いる。各受信ビーム形成ネットワーク６０ａ〜６０ｃに
対する可変振幅位相制御素子６２の総数は、位相調整ア
レイアンテナ１８の放射素子の総数に対応する。
【００１６】結合装置６４ａ〜６４ｄは、可変振幅位相
制御素子６２から受信した信号を組合せて、各受信デジ
タルビーム形成ネットワーク６０ａ〜６０ｄが合成ユー
ザ信号を出力するようにする。交換ネットワーク６６ａ
〜６６ｄは、合成ユーザ信号を復調器６８ａ〜６８ｄに
与える。受信ビーム形成ネットワーク６０ａ〜６０ｄと
同様に、復調器の総数は、少なくともセルラー通信シス
テムのセル２６内部のユーザの数に対応する。それ故、
復調器６８ａ〜６８ｄは、対応するビーム形成ネットワ
ークからの合成ユーザ信号を復調し、セルラーセル２６
内部のある特別のユーザに割り当てられた所望のユーザ
信号を出力する。送信ネットワーク３４の変調器３８ａ
〜３８ｃと同様に、復調器６８ａ〜６８ｄは、ＣＤＭＡ
技術を含む拡張スペクトル通信を使用する。
制御素子６２から受信した信号を組合せて、各受信デジ
タルビーム形成ネットワーク６０ａ〜６０ｄが合成ユー
ザ信号を出力するようにする。交換ネットワーク６６ａ
〜６６ｄは、合成ユーザ信号を復調器６８ａ〜６８ｄに
与える。受信ビーム形成ネットワーク６０ａ〜６０ｄと
同様に、復調器の総数は、少なくともセルラー通信シス
テムのセル２６内部のユーザの数に対応する。それ故、
復調器６８ａ〜６８ｄは、対応するビーム形成ネットワ
ークからの合成ユーザ信号を復調し、セルラーセル２６
内部のある特別のユーザに割り当てられた所望のユーザ
信号を出力する。送信ネットワーク３４の変調器３８ａ
〜３８ｃと同様に、復調器６８ａ〜６８ｄは、ＣＤＭＡ
技術を含む拡張スペクトル通信を使用する。
【００１７】受信ネットワーク３６は、隣接する通信ビ
ーム２８と関連するユーザ信号パワー比に従ってセル２
６内部に配置された各ユーザを追跡するような、ユーザ
追跡アセンブリに接続されている。ユーザ追跡アセンブ
リは、受信、送信ビーム形成ネットワーク６０ａ〜６０
ｄ、４０ａ〜４０ｄに、追跡信号を与えて、各システム
ユーザの方向の通信ビーム２８の送信方向を調整する。
各送信ビーム形成ネットワーク６０ａ〜６０ｄと復調器
６８ａ〜６８ｄは、ユーザ追跡アセンブリ７０ｂによっ
て表示されているようなユーザ追跡アセンブリに接続さ
れる。システムのユーザ追跡アセンブリの動作を、ユー
ザ追跡アセンブリ７０ｂを参照して記述する。代表的な
ユーザ追跡アセンブリ７０ｂが、ビーム形成ネットワー
ク６０ｂと復調器６８ｂに接続されているものとして示
されている。ユーザ追跡アセンブリ７０ｂは、振幅比較
器７２ｂとマイクロプロセッサ７６ｂと７８ｂを含む。
復調器６８ｂに割り当てられたユーザ信号と、対応する
調整可能個人用通信ビームとに関連するユーザを追跡す
るため、ビーム形成ネットワーク６０ａと６０ｃの隣接
する通信ビームによって表示される相対振幅が、ビーム
形成ネットワーク６０ｂからの通信ビームによって表示
されるユーザ信号の振幅と比較される。交換ネットワー
ク６６ｂは、受信デジタルビーム形成ネットワーク６０
ａ〜６０ｃによって出力された合成ユーザ信号をサンプ
リングして、各信号を復調器６８ｂに順次に与える。復
調器６８ｂは、サンプリングされた合成信号からの特別
のユーザ信号を復調し、振幅比較器７２ｂは、その特別
のユーザ信号の相対振幅を比較する。比較器７２ｂはま
た、所望のユーザ信号をライン７４ｂ周囲の電話ネット
ワーク（図示されていない）に出力する。マイクロプロ
セッサ７６ｂと７８ｂは、従来の信号処理技術を使用し
て、各通信ビームのためのユーザ信号のパワー比を決定
する。ある特別のユーザがビームの中央から離れている
距離および角度は、パワー比から決定され得る。追跡信
号は、受信デジタルビーム形成ネットワーク６０ｂと送
信デジタルビーム形成ネットワーク４０ｂにライン８０
ｂと５２ｂを用いて付与される。同じ方法で、他の受
信、送信ビーム形成ネットワークは、各ユーザ追跡アセ
ンブリからライン８０ａ、８０ｃ、５２ａ、５２、およ
び５２ｄの周囲で追跡信号を受信する。
ーム２８と関連するユーザ信号パワー比に従ってセル２
６内部に配置された各ユーザを追跡するような、ユーザ
追跡アセンブリに接続されている。ユーザ追跡アセンブ
リは、受信、送信ビーム形成ネットワーク６０ａ〜６０
ｄ、４０ａ〜４０ｄに、追跡信号を与えて、各システム
ユーザの方向の通信ビーム２８の送信方向を調整する。
各送信ビーム形成ネットワーク６０ａ〜６０ｄと復調器
６８ａ〜６８ｄは、ユーザ追跡アセンブリ７０ｂによっ
て表示されているようなユーザ追跡アセンブリに接続さ
れる。システムのユーザ追跡アセンブリの動作を、ユー
ザ追跡アセンブリ７０ｂを参照して記述する。代表的な
ユーザ追跡アセンブリ７０ｂが、ビーム形成ネットワー
ク６０ｂと復調器６８ｂに接続されているものとして示
されている。ユーザ追跡アセンブリ７０ｂは、振幅比較
器７２ｂとマイクロプロセッサ７６ｂと７８ｂを含む。
復調器６８ｂに割り当てられたユーザ信号と、対応する
調整可能個人用通信ビームとに関連するユーザを追跡す
るため、ビーム形成ネットワーク６０ａと６０ｃの隣接
する通信ビームによって表示される相対振幅が、ビーム
形成ネットワーク６０ｂからの通信ビームによって表示
されるユーザ信号の振幅と比較される。交換ネットワー
ク６６ｂは、受信デジタルビーム形成ネットワーク６０
ａ〜６０ｃによって出力された合成ユーザ信号をサンプ
リングして、各信号を復調器６８ｂに順次に与える。復
調器６８ｂは、サンプリングされた合成信号からの特別
のユーザ信号を復調し、振幅比較器７２ｂは、その特別
のユーザ信号の相対振幅を比較する。比較器７２ｂはま
た、所望のユーザ信号をライン７４ｂ周囲の電話ネット
ワーク（図示されていない）に出力する。マイクロプロ
セッサ７６ｂと７８ｂは、従来の信号処理技術を使用し
て、各通信ビームのためのユーザ信号のパワー比を決定
する。ある特別のユーザがビームの中央から離れている
距離および角度は、パワー比から決定され得る。追跡信
号は、受信デジタルビーム形成ネットワーク６０ｂと送
信デジタルビーム形成ネットワーク４０ｂにライン８０
ｂと５２ｂを用いて付与される。同じ方法で、他の受
信、送信ビーム形成ネットワークは、各ユーザ追跡アセ
ンブリからライン８０ａ、８０ｃ、５２ａ、５２、およ
び５２ｄの周囲で追跡信号を受信する。
【００１８】追跡信号は、送信、受信デジタルビーム形
成ネットワーク４０ａ〜４０ｄ、６０ａ〜６０ｄの振幅
位相制御４２、６２を調整するために使用され、そうし
て、各個々の個人用通信ビーム２８は、実質的に、セル
２６内部のある特別のユーザの周囲に集中化される。ま
た、このタイプのビーム追跡によって、ユーザサービ
ス、例えば、しかしこれに限定されるものではないが、
トラフィック管理、駆動方向、車両セフトロケーティン
グ（vehicle thefo locating) 、を実施することが可能
とされる。本願発明の第２の実施例によれば、セルラー
通信システムが、一定方向に一定数の個人用通信ビーム
を送信して、信号有効範囲がシステムの源地形セル中に
付与されるようにされている。図６に示されているよう
に、位相調整アレイアンテナ１８は、セルラー通信シス
テムの源地形セル１００の中央位置９０に実質的に配置
されている。位相調整アレイアンテナ１８は、好ましく
は、２４０個の個人通信ビーム１０２を送信するもので
あり、これら各ビームは、ほぼ３度のビーム幅を有して
いる。各通信ビーム１０２は、ほぼ１．５度だけ隣接す
るビームと重なり合っている。このビームパターンは、
セル１００に、３６０度全てにわたって重なり合った信
号有効範囲を提供する。第１の実施例におけるものと同
様に、各個人用通信ビーム１０２は、セル１００の内部
の特別のユーザに割り当てられたユーザ信号を表示す
る。
成ネットワーク４０ａ〜４０ｄ、６０ａ〜６０ｄの振幅
位相制御４２、６２を調整するために使用され、そうし
て、各個々の個人用通信ビーム２８は、実質的に、セル
２６内部のある特別のユーザの周囲に集中化される。ま
た、このタイプのビーム追跡によって、ユーザサービ
ス、例えば、しかしこれに限定されるものではないが、
トラフィック管理、駆動方向、車両セフトロケーティン
グ（vehicle thefo locating) 、を実施することが可能
とされる。本願発明の第２の実施例によれば、セルラー
通信システムが、一定方向に一定数の個人用通信ビーム
を送信して、信号有効範囲がシステムの源地形セル中に
付与されるようにされている。図６に示されているよう
に、位相調整アレイアンテナ１８は、セルラー通信シス
テムの源地形セル１００の中央位置９０に実質的に配置
されている。位相調整アレイアンテナ１８は、好ましく
は、２４０個の個人通信ビーム１０２を送信するもので
あり、これら各ビームは、ほぼ３度のビーム幅を有して
いる。各通信ビーム１０２は、ほぼ１．５度だけ隣接す
るビームと重なり合っている。このビームパターンは、
セル１００に、３６０度全てにわたって重なり合った信
号有効範囲を提供する。第１の実施例におけるものと同
様に、各個人用通信ビーム１０２は、セル１００の内部
の特別のユーザに割り当てられたユーザ信号を表示す
る。
【００１９】セル１００中をユーザが移動したとき、各
ユーザは、ユーザの位置に基づいた最も高い信号パワー
比を提供する異なる通信ビーム１０２に追跡され、且
つ、再割り当てされる。図６、図８を参照すると、全方
向性アンテナ１２０は、中央位置９０に近接して配置さ
れ、全方向性通信ビームを、円１０３によって表示され
ているような中心位置９０のほぼ１／２マイル内を移動
するユーザに対して送信し且つ受信する。第１の実施例
の全方向性アンテナと同様に、全方向性通信ビームを使
用することによって信号受信は改善され、中央位置９０
の近接を移動するユーザに対する呼出しが落下する見込
みは減少される。図７を参照すると、第２の実施例のセ
ルラー通信システムの代表的な部分が示されている。位
相調整アレイアンテナ１８の１２０個の放射素子の中の
３つが、３つのデジタルビーム形成ネットワーク１０６
ａ〜１０６ｃに接続されているものとして示されてい
る。セルラー通信システムは、ネットワーク１０６ａ〜
１０６ｃによって表示された、放射素子２０の中の１つ
に接続されているような、１２０個のデジタルビーム形
成ネットワークを含んでいる。各デジタルビーム形成ネ
ットワーク１０６ａ〜１０６ｃは、ユーザ信号を放射素
子に送信する送信部分を含み、また、図４に示されてい
るような対応するデジタル対アナログ変換器４６ａ〜４
６ｄを、送信デジタルビーム形成ネットワーク４０ａ〜
４０ｄの中の１つと、また、バンドパスフィルタ４８ａ
〜４８ｄの中の１つと、更に、パワー増幅器５０ａ〜５
０ｄの中の１つと共に含む。更に、各デジタルビーム形
成ネットワーク１０６ａ〜１０６ｃは、放射素子からの
ユーザ信号を受信する受信部を含み、また、図５に示さ
れた受信デジタルビーム形成ネットワーク６０ａ〜６０
ｄの中の１つを、前増幅・アナログ対デジタルコンバー
タ結合ネットワーク５６ａ〜５６ｃの中の１つと共に含
む。第２の実施例によれば、各振幅位相制御素子４２、
６２は固定されているため、個人用通信ビーム１０２の
有効範囲領域は図６に示されるように固定される。
ユーザは、ユーザの位置に基づいた最も高い信号パワー
比を提供する異なる通信ビーム１０２に追跡され、且
つ、再割り当てされる。図６、図８を参照すると、全方
向性アンテナ１２０は、中央位置９０に近接して配置さ
れ、全方向性通信ビームを、円１０３によって表示され
ているような中心位置９０のほぼ１／２マイル内を移動
するユーザに対して送信し且つ受信する。第１の実施例
の全方向性アンテナと同様に、全方向性通信ビームを使
用することによって信号受信は改善され、中央位置９０
の近接を移動するユーザに対する呼出しが落下する見込
みは減少される。図７を参照すると、第２の実施例のセ
ルラー通信システムの代表的な部分が示されている。位
相調整アレイアンテナ１８の１２０個の放射素子の中の
３つが、３つのデジタルビーム形成ネットワーク１０６
ａ〜１０６ｃに接続されているものとして示されてい
る。セルラー通信システムは、ネットワーク１０６ａ〜
１０６ｃによって表示された、放射素子２０の中の１つ
に接続されているような、１２０個のデジタルビーム形
成ネットワークを含んでいる。各デジタルビーム形成ネ
ットワーク１０６ａ〜１０６ｃは、ユーザ信号を放射素
子に送信する送信部分を含み、また、図４に示されてい
るような対応するデジタル対アナログ変換器４６ａ〜４
６ｄを、送信デジタルビーム形成ネットワーク４０ａ〜
４０ｄの中の１つと、また、バンドパスフィルタ４８ａ
〜４８ｄの中の１つと、更に、パワー増幅器５０ａ〜５
０ｄの中の１つと共に含む。更に、各デジタルビーム形
成ネットワーク１０６ａ〜１０６ｃは、放射素子からの
ユーザ信号を受信する受信部を含み、また、図５に示さ
れた受信デジタルビーム形成ネットワーク６０ａ〜６０
ｄの中の１つを、前増幅・アナログ対デジタルコンバー
タ結合ネットワーク５６ａ〜５６ｃの中の１つと共に含
む。第２の実施例によれば、各振幅位相制御素子４２、
６２は固定されているため、個人用通信ビーム１０２の
有効範囲領域は図６に示されるように固定される。
【００２０】交換ネットワーク１０８は、各デジタルビ
ーム形成ネットワーク１０６ａ〜１０６ｃを変調／復調
ネットワーク１１０ａ〜１１０ｃに接続する。ネットワ
ーク１１０ａ〜１１０ｃによって示されている変調／復
調ネットワークの総数は、好ましくは、少なくもセル１
００の内部に配置されたユーザの数に対応する。各変調
／復調ネットワーク１１０ａ〜１１０ｃは、変調器３８
ａ〜３８ｃの中の１つと、復調器６８ａ〜６８ｄの中の
１つを含む。本願発明の第１の実施例と同様に、変調／
復調ネットワーク１１０ａ〜１１０ｃは、ＣＤＭＡ技術
を含む拡張スペクトル通信方法を使用して、セル１００
の内部の各ユーザが、セル１００中に保持されたコード
割り当てとキャリア周波数に割り当てられるようにす
る。交換ネットワーク１０８は、変調／復調ネットワー
ク１１０ａ〜１１０ｃを通じてユーザ追跡アセンブリ１
１２ａ〜１１２ｃに接続される。アセンブリ１１２ａ〜
１１２ｃによって表示されているユーザ追跡アセンブリ
の総数は、少なくともセル１００の内部に配置されたユ
ーザの数に対応する。各ユーザ追跡アセンブリ１１２ａ
〜１１２ｃは、図５に示された振幅比較器７２ｂのよう
な、固定型通信ビーム１０２によって表示された、ユー
ザ信号の相対振幅を比較するための振幅比較器を含む。
ユーザ追跡アセンブリ１１２ａ〜１１２ｃは、比較を実
行して、どの固定型個人用通信ビームが各システムユー
ザに最強の信号有効範囲を与えるのかをセル１００にお
ける各ユーザの位置に基づいて決定する。
ーム形成ネットワーク１０６ａ〜１０６ｃを変調／復調
ネットワーク１１０ａ〜１１０ｃに接続する。ネットワ
ーク１１０ａ〜１１０ｃによって示されている変調／復
調ネットワークの総数は、好ましくは、少なくもセル１
００の内部に配置されたユーザの数に対応する。各変調
／復調ネットワーク１１０ａ〜１１０ｃは、変調器３８
ａ〜３８ｃの中の１つと、復調器６８ａ〜６８ｄの中の
１つを含む。本願発明の第１の実施例と同様に、変調／
復調ネットワーク１１０ａ〜１１０ｃは、ＣＤＭＡ技術
を含む拡張スペクトル通信方法を使用して、セル１００
の内部の各ユーザが、セル１００中に保持されたコード
割り当てとキャリア周波数に割り当てられるようにす
る。交換ネットワーク１０８は、変調／復調ネットワー
ク１１０ａ〜１１０ｃを通じてユーザ追跡アセンブリ１
１２ａ〜１１２ｃに接続される。アセンブリ１１２ａ〜
１１２ｃによって表示されているユーザ追跡アセンブリ
の総数は、少なくともセル１００の内部に配置されたユ
ーザの数に対応する。各ユーザ追跡アセンブリ１１２ａ
〜１１２ｃは、図５に示された振幅比較器７２ｂのよう
な、固定型通信ビーム１０２によって表示された、ユー
ザ信号の相対振幅を比較するための振幅比較器を含む。
ユーザ追跡アセンブリ１１２ａ〜１１２ｃは、比較を実
行して、どの固定型個人用通信ビームが各システムユー
ザに最強の信号有効範囲を与えるのかをセル１００にお
ける各ユーザの位置に基づいて決定する。
【００２１】通信ビーム２８の方向を調整するために比
較がなされる第１の実施例に対し、交換ネットワーク１
０８には、ビーム形成ネットワーク１０６ａ〜１０６ｃ
間の変調／復調ネットワーク１１０ａ〜１１０ｃを周期
的に切り換えるための追跡信号が設けられており、該交
換ネットワーク１０８は、ビーム１０２の間のユーザを
切り換える。例えば、変調／復調ネットワーク１１０ｂ
に割り当てられたある特別のユーザに、初期的に、ビー
ム形成ネットワーク１０６ｂとそれに関連する固定型通
信ビームを通じて信号有効範囲とを与えることもでき
る。ユーザがセル１００中を移動する際、ユーザ追跡ネ
ットワーク１１２ｂは、ユーザの初期通信ビームに隣接
する固定型通信ビームによって表示されているようなユ
ーザ信号の相対振幅を比較して、信号パワー比を決定す
る。ある特別のユーザに対して、隣接する通信ビームを
通じて、より強い信号有効範囲が付与されであろうこと
が一旦決定されると、交換ネットワーク１０８は、変調
／復調ネットワーク１１０ｂを切換える、即ち、ユーザ
が移動している方向に依存して、変調／復調ネットワー
ク１１０ｂを、隣接するビーム形成ネットワーク１０６
ａ若しくは１０６ｃのいずれかに接続する。
較がなされる第１の実施例に対し、交換ネットワーク１
０８には、ビーム形成ネットワーク１０６ａ〜１０６ｃ
間の変調／復調ネットワーク１１０ａ〜１１０ｃを周期
的に切り換えるための追跡信号が設けられており、該交
換ネットワーク１０８は、ビーム１０２の間のユーザを
切り換える。例えば、変調／復調ネットワーク１１０ｂ
に割り当てられたある特別のユーザに、初期的に、ビー
ム形成ネットワーク１０６ｂとそれに関連する固定型通
信ビームを通じて信号有効範囲とを与えることもでき
る。ユーザがセル１００中を移動する際、ユーザ追跡ネ
ットワーク１１２ｂは、ユーザの初期通信ビームに隣接
する固定型通信ビームによって表示されているようなユ
ーザ信号の相対振幅を比較して、信号パワー比を決定す
る。ある特別のユーザに対して、隣接する通信ビームを
通じて、より強い信号有効範囲が付与されであろうこと
が一旦決定されると、交換ネットワーク１０８は、変調
／復調ネットワーク１１０ｂを切換える、即ち、ユーザ
が移動している方向に依存して、変調／復調ネットワー
ク１１０ｂを、隣接するビーム形成ネットワーク１０６
ａ若しくは１０６ｃのいずれかに接続する。
【００２２】図８を参照すると、全方向性アンテナ１２
０は、交換ネットワーク１０８に接続された前増幅・ア
ナログ対デジタルコンバータ１２２に接続されるものと
して示されている。前述したように、全方向性アンテナ
１２０は、中央位置９０に近接して位置付けられて、円
１０３に示されているようなほぼ１／２マイルの範囲内
のユーザに対して全方向性通信ビームを送信し、受信す
ることができる。交換ネットワーク１０８は、ある特別
のユーザが円１０３によって示された領域の内部に配置
されていることをユーザ追跡ネットワーク１１２ａ〜１
１２ｃが判断したときに、位相調整アレイアンテナ１８
と全方向性アンテナ１２０の間で変調／復調ネットワー
ク１１０ａ〜１１０ｃを切換える。全方向性アンテナと
全方向性個人用通信ビムを使用することにより、通信ビ
ーム１０２の間を高速に移動し得るユーザに対する落下
呼出しの見込みが減少される。
０は、交換ネットワーク１０８に接続された前増幅・ア
ナログ対デジタルコンバータ１２２に接続されるものと
して示されている。前述したように、全方向性アンテナ
１２０は、中央位置９０に近接して位置付けられて、円
１０３に示されているようなほぼ１／２マイルの範囲内
のユーザに対して全方向性通信ビームを送信し、受信す
ることができる。交換ネットワーク１０８は、ある特別
のユーザが円１０３によって示された領域の内部に配置
されていることをユーザ追跡ネットワーク１１２ａ〜１
１２ｃが判断したときに、位相調整アレイアンテナ１８
と全方向性アンテナ１２０の間で変調／復調ネットワー
ク１１０ａ〜１１０ｃを切換える。全方向性アンテナと
全方向性個人用通信ビムを使用することにより、通信ビ
ーム１０２の間を高速に移動し得るユーザに対する落下
呼出しの見込みが減少される。
【００２３】上の記述は、本発明の単なる実施形態の例
を開示し、記述したものである。当業者ならば、容易
に、このような記述から、および、添付図面および特許
請求の範囲から、特許請求の範囲によって定義されてい
るような本発明の意図及び範囲から逸脱することなしに
本発明において様々な変更や変形をなし得ることに気付
くであろう。
を開示し、記述したものである。当業者ならば、容易
に、このような記述から、および、添付図面および特許
請求の範囲から、特許請求の範囲によって定義されてい
るような本発明の意図及び範囲から逸脱することなしに
本発明において様々な変更や変形をなし得ることに気付
くであろう。
【図１】ユーザ容量を増大させるために「セル分割」を
利用した従来のセルラー通信システムを簡単に示す図。
利用した従来のセルラー通信システムを簡単に示す図。
【図２】セルラー通信システムと共に使用される、本発
明による位相調整アレイアンテナを簡単に示す図。
明による位相調整アレイアンテナを簡単に示す図。
【図３】セルラー通信システムの源地形セル内に配置さ
れた各システムユーザに位相調整アレイアンテナによっ
て送信される、本発明の第１の実施形態による調整可能
個人用通信ビームを示す図。
れた各システムユーザに位相調整アレイアンテナによっ
て送信される、本発明の第１の実施形態による調整可能
個人用通信ビームを示す図。
【図４】位相調整アレイアンテナに接続された、本発明
によるセルラー通信システムの送信ネットワークの一部
を示す図。
によるセルラー通信システムの送信ネットワークの一部
を示す図。
【図５】位相調整アレイアンテナとユーザトラックアセ
ンブリの間に接続された、本発明によるセルラー通信シ
ステムの受信ネットワークの一部を示す図。
ンブリの間に接続された、本発明によるセルラー通信シ
ステムの受信ネットワークの一部を示す図。
【図６】セルラー通信システムの源地形セル中に信号有
効範囲を提供するための、位相調整アレイアンテナによ
って送信される、本発明の第２の実施形態による固定型
個人用通信ビームを示す図。
効範囲を提供するための、位相調整アレイアンテナによ
って送信される、本発明の第２の実施形態による固定型
個人用通信ビームを示す図。
【図７】本発明の第２の実施形態によるセルラー通信シ
ステムのブロック図。
ステムのブロック図。
【図８】セルラー通信システムの複数のベースステーシ
ョンの所定範囲内にある複数のユーザに信号有効範囲を
提供するための、本発明の第１と第２の実施形態による
全方向性アンテナを示す図。
ョンの所定範囲内にある複数のユーザに信号有効範囲を
提供するための、本発明の第１と第２の実施形態による
全方向性アンテナを示す図。
１８ 位相調整アレイアンテナ ２０ 放射素子 ２４ 中央位置 ２６ セル ２８ 個人用通信ビーム ３４ 送信ネットワーク ３６ 受信ネットワーク ３８ 信号変調器 ４０ 送信デジタルビーム形成ネットワーク ４２ 振幅位相制御素子 ４４ 結合装置 ７０ｂ ユーザ追跡アセンブリ ７２ｂ 振幅比較器 １００ セル １０２ 個人用通信ビーム １０８ 交換ネットワーク １１０ａ〜１１０ｃ 変調／復調ネットワーク １１２ａ〜１１２ｃ ユーザ追跡アセンブリ １２０ 全方向性アンテナ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート ワイ ヒューアン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90274 ローリング ヒルズ エル コン チョー レーン ６
Claims (19)
- 【請求項１】 セルラー通信システムの地形セル内に配
置された複数のユーザの個々の方向に、その各々が地形
セル内の特別のユーザに割り当てられたユーザ信号を表
示するような調整可能個人用通信ビームを送信するセル
ラー無線システムにおいて、 調整可能個人用通信ビームを送信し且つ受信するため
の、地形セル内に位置付けられた、位相調整アレイアン
テナ手段と、 調整可能個人用通信ビームを形成するユーザ信号を位相
調整アレイアンテナ手段に与えて複数のユーザの個々の
方向に送信を行い、且つ、位相調整アレイアンテナ手段
によって受信されたユーザ信号を受信するデジタルビー
ム形成手段と、 デジタルビーム形成手段が各ユーザ信号を調整して、各
調整可能個人用通信ビームが複数のユーザの中の１つの
周囲に実質的に中央化されるように、デジタルビーム形
成手段にユーザ追跡情報を与えるユーザ追跡手段と、 を備えることを特徴とするセルラー無線システム。 - 【請求項２】 前記位相調整アレイアンテナ手段は、実
質的に地形セルの中央位置に配置されている請求項１記
載のシステム。 - 【請求項３】 前記中央位置の所定範囲内のユーザの方
向に全方向性通信ビームを送信し且つ受信するための、
前記地形セルの中央位置に近接して位置付けられた、全
方向性アンテナ手段を更に備えた請求項１記載のシステ
ム。 - 【請求項４】 前記デジタルビーム形成手段は、 調整可能個人用通信ビームによって表示されたユーザ信
号を複数のユーザの方向に送信する送信ネットワークを
備えており、 該送信ネットワークは、 ａ）各ユーザに割り当てられたユーザ信号を変調するた
めの、少なくともユーザの数に対応している、複数の信
号変調器と、 ｂ）各調整可能個人用通信ビームがある特別のユーザの
方向に送信されるように、変調されたユーザ信号を位相
調整アレイアンテナ手段に与える複数の送信デジタルビ
ーム形成ネットワークと、を有し、 前記デジタルビーム形成手段は、更に、 位相調整アレイアンテナ手段によって受信されたユーザ
信号を受信する受信ネットワークを備えており、 該受信ネットワークは、 ａ）ユーザ信号を合成する複数の受信デジタルビーム形
成ネットワークと、 ｂ）各ユーザに割り当てられたユーザ信号を変調するた
めの受信デジタルビーム形成ネットワークの出力に各々
が接続された、少なくともユーザの数に対応する、複数
の信号変調器と、 を備えている請求項１記載のシステム。 - 【請求項５】 前記ユーザ追跡手段は、第１の調整可能
個人用通信ビームとこの第１の調整可能個人用通信ビー
ムに隣接する少なくとも２つの他の調整可能個人用通信
ビームとによって表示されたある特別のユーザ信号の相
対振幅をその各々が比較するような複数の振幅比較ネッ
トワークを含んでいる請求項１記載のシステム。 - 【請求項６】 前記ユーザ追跡手段は、 第１の調整可能個人用通信ビームとこの第１の調整可能
個人用通信ビームに隣接する少なくとも２つの他の調整
可能個人用通信ビームとによって表示されたある特別の
ユーザ信号の相対振幅をその各々が比較するような、復
調器の出力に接続された、複数の振幅比較ネットワーク
と、 前記第１の調整可能個人用通信ビームと前記少なくとも
２つの他の隣接する調整可能個人用通信ビームとによっ
て表示されたユーザ信号を、前記第１の調整可能個人用
通信ビームに割り当てられた復調器に与える交換手段
と、 を備える請求項４記載のシステム。 - 【請求項７】 前記信号変調器は、コード分割多重アク
セスコード化拡張スペクトル信号を用いてユーザ信号を
変調する請求項４記載のシステム。 - 【請求項８】 前記位相調整アレイアンテナ手段は、調
整可能個人用通信ビームを送信し且つ受信するための複
数の放射素子を含む請求項４記載のシステム。 - 【請求項９】 前記受信デジタルビーム形成ネットワー
クは各々、放射素子の数に対応する可変振幅位相制御素
子を含んでおり、前記送信デジタルビーム形成ネットワ
ークは各々、少なくともユーザの数に対応した可変振幅
位相制御素子を含む請求項８記載のシステム。 - 【請求項１０】 セルラー通信システムの地形セルをカ
バーする一定方向に、その各々が前記地形セル内の特別
のユーザに対して割り当てられたユーザ信号を表示する
ような一定数の個人用通信ビームを送信するセルラー通
信システムにおいて、 前記固定型個人用通信ビームを送信し且つ受信するため
の、前記地形セル内に配置された、位相調整アレイアン
テナ手段と、 前記固定型個人用通信ビームを形成するユーザ信号を前
記位相調整アレイアンテナに与え、且つ、前記固定型個
人用通信ビームによって表示された前記ユーザ信号を受
信する複数のデジタルビーム形成ネットワークと、 各ユーザに割り当てられたユーザ信号を変調し且つ復調
するための、少なくともユーザの数に対応する、複数の
変調／復調ネットワークと、 最大の信号有効範囲を提供する固定型個人用通信ビーム
が各ユーザに割り当てられるように、複数のデジタルビ
ーム形成ネットワークの間で複数の変調／復調ネットワ
ークを切り換える交換手段と、 前記交換手段が複数のデジタルビーム形成ネットワーク
の間で複数の変調／復調ネットワークを切り換えるよう
に、各ユーザを追跡して前記交換手段にユーザ追跡情報
を与えるユーザ追跡手段と、 を備えることを特徴とするシステム。 - 【請求項１１】 前記位相調整アレイアンテナ手段は、
実質的に前記地形セルの中央位置に配置されている請求
項１０記載のシステム。 - 【請求項１２】 前記地形セルの前記中央位置の所定範
囲内のユーザの方向に全方向性通信ビームを送信し且つ
受信するための、前記地形セルの中央位置に近接して位
置付けられた、全方向性アンテナ手段を更に備えた請求
項１０記載のシステム。 - 【請求項１３】 前記ユーザ追跡手段は、第１の調整可
能個人用通信ビームとこの第１の調整可能個人用通信ビ
ームに隣接する少なくとも２つの他の調整可能個人用通
信ビームとによって表示されたある特別のユーザ信号の
相対振幅をその各々が比較するような複数の振幅比較ネ
ットワークを含んでいる請求項１０記載のシステム。 - 【請求項１４】 前記変調／復調ネットワークは、コー
ド分割多重アクセスコード化拡張スペクトル信号を用い
てユーザ信号を変調する請求項１０記載のシステム。 - 【請求項１５】 前記デジタルビーム形成ネットワーク
は各々、固定型振幅位相制御素子を含む請求項１０記載
のシステム。 - 【請求項１６】 前記位相調整アレイアンテナ手段は、
前記固定型個人用通信ビームを送信し且つ受信するため
の、デジタルビーム形成ネットワークの数に対応する複
数の放射素子を含む請求項１０記載のシステム。 - 【請求項１７】 前記位相調整アレイアンテナ手段は、
隣接するビームが重なり合う信号有効範囲領域を有する
ように、その各々が固定型個人用通信ビームを送信する
複数の放射素子を含む請求項１０記載のシステム。 - 【請求項１８】 前記放射素子は、その各々が３度の信
号有効範囲領域を有し、且つ、ほぼ１．５度だけ隣接す
るビームと重なり合った実質的に２４０個の固定型個人
用通信ビームを送信する請求項１７記載のシステム。 - 【請求項１９】 セルラー通信システムに使用される位
相調整アレイアンテナであって、前記セルラー通信シス
テムの地形セルの実質的に中央位置に位置付けられた前
記アンテナにおいて、該アンテナは、 個人用通信ビームを送信するための複数の放射素子を備
え、各前記放射素子は、実質的に１０フィートの半径を
有する円の円周の周囲に位置付けられており、また、信
号有効範囲が前記地形セル中に提供されるように、前記
個人用通信ビームを生成するための複数のデジタルビー
ム形成ネットワークから一定距離だけ分離され、且つ、
前記ネットワークからユーザ信号を受信することを特徴
とするアンテナ。
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Also Published As
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