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TECHNISCHES
GEBIET
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Diese
Erfindung betrifft ein drahtloses Telekommunikationssystem, bei
welchem es möglich
ist, eine gewünschte
Information zu einer Mehrzahl von Mobilstationen auf eine effiziente
Weise zu übertragen.
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STAND DER
TECHNIK
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Große Schritte
sind in drahtlosen Telekommunikationstechniken in den letzten Jahren
gemacht worden, und dies ist begleitet worden von der Implementierung
und dem praktischen Gebrauch verschiedener drahtloser Kommunikationssysteme.
Ein Mobilfunktelefonsystem oder so genanntes Zellentelefonsystem
veranschaulicht am besten drahtlose Telekommunikationssysteme.
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Verschiedene
drahtlose Telekommunikationsschemata sind für derartige Mobilfunktelefonsysteme
vorgeschlagen worden. Beispielsweise wird FDMA (Frequenzteilungs-Mehrfachzugriff,
Frequency Division Multiple Access) gegenwärtig in analogen Mobilfunktelefonsystemen
eingesetzt. Gemäß dem FDMA-Schema
wird einem einzelnen Kommunikationskanal eine einzelne Funkfrequenz
zugewiesen, und Kommunikationskanäle, die von jeweiligen einer Mehrzahl
von Benutzern verwendet werden, werden auf unterschiedliche Funkfrequenzen
auf einer Pro-Nutzergrundlage
eingestellt.
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TDMA
(Zeitteilungs-Mehrfachzugriff, Time-Division Multiple Access) wird
gegenwärtig
in digitalen Mobilfunktelefonsystemen eingesetzt, die rasch in weit
verbreitete Verwendung in den letzten Jahren gekommen sind.
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Mit
TDMA wird eine einzelne Funkfrequenz in eine Mehrzahl von Zeitschlitzen
aufgeteilt, und Signale werden zu Zeitgebungen der Zeitschlitze übertragen,
die der Lokalstation zugewiesen worden sind, wodurch drei oder sechs
Kommunikationskanäle
beispielsweise auf einer Funkfrequenz gebildet werden. In Übereinstimmung
mit diesem Schema können eine
Mehrzahl von Kommunikationskanälen
auf einer einzelnen Funkfrequenz gebildet werden, infolge dessen
die Kapazität
des Systems gegenüber
jener des analogen Schemas vergrößert werden
kann.
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CDMA
(Codeteilungs-Mehrfachzugriff, Code-Division Multiple Access) ist
kürzlich
als ein Kommunikationsschema für
Mobilfunktelefonsysteme der nächsten
Generation vorgeschlagen worden. Bei CDMA wird die gleiche Funkfrequenz
gleichzeitig von einer Mehrzahl von Benutzern geteilt. Zu der Zeit
einer Übertragung
werden übertragene
Daten durch Spreizcodes multipliziert, die sich für jeden
Benutzer unterscheiden, wodurch eine Mehrzahl von Kanälen auf
der gleichen Frequenz gebildet werden. Da es dieses Schema ermöglicht,
dass das gleiche Frequenzband von sämtlichen Zellen eines Zellensystems
benutzt wird, kann die Systemkapazität über jene des TDMA-Schemas hinaus
weiter erhöht
werden. Aus diesem Grund ist CDMA gegenwärtig im Fokus des Interesses
hinsichtlich seiner Anwendung auf Mobilkommunikationen der nächsten Generation.
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Da
ein Mobilkommunikationssystem unter Verwendung von CDMA derart ist,
dass ein gemeinsamer Gebrauch auf der gleichen Frequenz gemacht wird,
tritt eine Situation auf, bei welcher ein Signal, das von einem
bestimmten Benutzer übertragen wird,
auf einen anderen Benutzer als Störung wirkt. Dies ist ein wichtiges
Problem, das angetroffen wird, wenn das Kommunikationssystem aufgebaut
wird. Dementsprechend sind eine Vielzahl von Hilfsmitteln zum Verringern
von Störwellen
in CDMA-Kommunikationssystemen ersonnen worden. Eines ist die Verwendung
einer adaptiven Array-Antenne. Eine adaptive Array-Antenne erhöht eine
Systemkapazität durch
ein Verringern von Interferenzwellen, die anderen Benutzern aufgebürdet werden.
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Eine
adaptive Array-Antenne besteht aus einer Mehrzahl von Antennenelementen.
Wenn die Amplituden und Phasen der Signale, die zu übertragen
sind, eingestellt werden, und die Signale dann jeweiligen der Antennenelemente
zugeführt
werden, werden die Signale, die von den Antennenelementen gesendet
werden, kombiniert, und folglich wird ein Signalstrahl eines Funksignals
in einer vorgegebenen Richtung gebildet, wie in 7 veranschaulicht.
Da ein Signal S1 somit nahezu allein in der Richtung einer Mobilstation
M1 gesendet werden kann, ist es möglich zu verhindern, dass das
gesendete Signal S1 auf eine Mobilstation M2 als eine Störung wirkt.
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Die
Anzahl von Antennenelementen bei einer adaptiven Array-Antenne wird in Abhängigkeit von
dem Maß,
mit welchem ein Signalstrahl auf einen spezifischen Benutzer hin
zu konzentrieren ist, dem Maß,
mit welchem Signale zu isolieren sind, und dem Grad, um welchen
eine wechselseitige Störung
zwischen Benutzern zu verringern ist, bestimmt. Eine adaptive Array-Antenne
dieser Art ist im Detail in dem IEEE ASSP Magazin, Seiten 4–24, April
1988; Barry D. van Veen und Keven Buckley: "Beamforming": A versatile approach to spatial filtering" offenbart.
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Es
besteht ein Bedarf nach verschiedenen Funktionen außer einer
Sprachfunktion, und ein insbesondere intensiver Bedarf besteht nach
einer Multicast-Funktion bei Mobilfunktelefonsystemen der nächsten Generation.
Eine Multicast-Funktion ist eine Funktion zum Übertragen der gleichen Information
von einer Basisstation zu einer Mehrzahl von Mobilstationen gleichzeitig.
Ein spezifisches Beispiel eines Dienstes, der auf der Multicast-Funktion
beruht, ist die gleichzeitige Übertragung
einer Information (die untenstehend als "Multicast-Daten" bezeichnet ist), wie etwa einer Verkehrsinformation,
einer Wetterinformation und einer Börseninformation zu einer Mehrzahl
von Vertragsnutzern.
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Wenn
ein Versuch ausgeführt
wird, eine derartige Multicast-Funktion
unter Verwendung eines CDMA-Mobilfunktelefonsystems zu implementieren, besteht
ein denkbarer Zugang darin, Signalstrahle S1 und S2 einzeln in den
Richtungen von Vertragsmobilstationen M1 und M2 unter Verwendung
einer adaptiven Array-Antenne auf eine Weise ähnlich jener einer üblichen
Individualkommunikation zu bilden und die Multicast-Daten einzeln durch
diese Signalstrahlen S1, S2 zu senden, wie in 8 gezeigt.
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Mit
diesem Verfahren werden die Multicast-Daten jedoch auf ein Bilden
der Signalstrahlen S1, S2 einzeln für die Mobilstationen M1, M2
der Vertragsparteien übertragen.
Dies ist hinsichtlich eines Multicastings ineffizient. Ferner werden
Multicast-Daten getrennt zu dem Mobilstationen M1, M2 übertragen.
Dies ist hinsichtlich einer Übertragungsleistung auch
ineffizient. Somit verbleiben Ineffizienzen hinsichtlich der Übertragung
von Multicast-Daten und es scheint Raum für Verbesserung zu sein.
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Forssen
et al. (U.S. Patent Nr. 5,615,409) offenbart eine Basisstation zum
Senden und Empfangen von Daten unter Verwendung von zwei Klassen von
Kanälen,
wobei jeder eine voneinander unterschiedliche Antennenkeule aufweist.
Diese Keulen werden durch eine adaptive Array-Antenne gebildet.
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Forssen
et al. (U.S. Patent Nr. 5,649,287) offenbart eine Technik zum Bilden
einer breiten Antennenkeule ohne jedwede tiefe Nullstellen durch
eine Mehrzahl von Antennen-Arrays, wobei jedes eine schmale Antennenkeule
aufweist.
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Dybdal
et al. (U.S. Patent Nr. 5,781,845) offenbart eine adaptive Sendeantenne,
die in der Lage ist, Multipfad- Komponenten,
die in dem gesendeten Signal enthalten sind, zu verringern.
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Raleigh
et al. (WO 97/00543) offenbart eine Strahlformungstechnik, die eine
Fernnutzer-Empfangssignalqualität unter
Verwendung einer adaptiven Antenne ohne die Erfordernis nach einer
Rückkopplung
von dem mobilen Benutzer verbessert.
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Offenbarung
der Erfindung
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Es
ist dementsprechend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
drahtloses Telekommunikationssystem und ein Verfahren bereitzustellen, bei
welchen eine gewünschte
Information effizient zu einer Mehrzahl von Mobilstationen übertragen
werden kann.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die voranstehende Aufgabe durch ein Bereitstellen
eines drahtlosen Telekommunikationssystems, einer Basisstation und
eines Verfahrens gemäß der Ansprüche 1, 6
und 10 gelöst.
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Andere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der
folgenden Beschreibung, wenn sie in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen
genommen wird, in welchen gleiche Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche
Teile durchgehend durch die Figuren davon bezeichnen, offensichtlich
sein.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm, das die Konfiguration eines CDMA-Mobilfunktelefonsystems
zeigt, auf welches die vorliegende Erfindung angewandt worden ist;
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2 ein
Blockdiagramm, das den Aufbau einer Basisstation gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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3 ein
Strahlwellenformdiagramm, das zweckmäßig zum Beschreiben eines Signalstrahls ist,
der eine Mehrzahl von Mobilstationen abdeckt;
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4 ein
Strahlwellenformdiagramm, das zweckmäßig zum Beschreiben eines Falls
ist, wo eine Mobilstation, die wünscht,
Multicast-Daten zu empfangen, zu einer späteren Zeit erscheint;
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5 ein
Blockdiagramm, das den Aufbau einer adaptiven Array-Antenne zeigt;
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6A bis 6C ein
schematisches Diagramm, das das Prinzip in Übereinstimmung damit zeigt,
wenn ein Signalstrahl in einer vorgeschriebenen Richtung durch die
adaptive Array-Antenne gebildet wird;
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7 ein
Strahlwellenformdiagramm, da zweckmäßig zum Beschreiben einer adaptiven
Array-Antenne ist; und
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8 ein
Strahlwellenformdiagramm, das zweckmäßig zum Beschreiben eines Falls
ist, wo Multicast-Daten einzeln unter Verwendung der adaptiven Array-Antenne übertragen
werden.
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BESTER WEG
ZUM AUSFÜHREN
DER ERFINDUNG
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1 veranschaulicht
ein CDMA-Mobilfunktelefonsystem 1, auf welches die vorliegende
Erfindung angewandt worden ist. Das Mobilfunktelefonsystem 1 schließt ein Mobildienste-Vermittlungszentrum
(MSC) 2, einen Funknetz-Controller (RNC) 3 und eine
Mehrzahl von Basisstationen 4A bis 4C ein. Das Mobildienste-Vermittlungszentrum 2,
das mit dem Funknetz- Controller 3 über eine
vorgegebene Übertragungsleitung
verbunden ist, führt
eine Anrufsteuerung und eine Registrierungsverwaltung, etc. von Mobilstationen 5A bis 5C über den
Funknetz-Controller 3 durch und übt eine Gesamtsteuerung des
Systems aus. Ferner ist das Mobildienste-Vermittlungszentrum 2 mit einem öffentlich
vermittelten Telefonnetz (PSTN) 6 über eine vorgegebene Übertragungsleitung
verbunden, um Anrufe zwischen Telefonen, die mit dem PSTN 6 verbunden
sind, und gewünschten
der Mobilstationen 5A bis 5C weiterzuschalten.
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Der
Funknetz-Controller 3, der eine Vorrichtung zum Steuern
eines Funknetzes ist, verbindet und trennt die Basisstation 4A bis 4C,
und die Mobilstationen 5A bis 5C führt eine Übergabe
der Mobilstationen durch, steuert eine Sendeleistung, etc.
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Die
Basisstation 4A bis 4C sind Sendeempfänger, die
auf der Grundlage einer Steuerung, die von dem Funknetz-Controller 3 durchgeführt wird, tatsächlich CDMA-Funkverbindungen
mit den Mobilstationen 5A bis 5C einrichten. Dies
ermöglicht
es, dass die Basisstation 4A bis 4C mit anderen
Mobilstationen in dem System oder mit anderen Telefonen, die mit
den PSTN 6 verbunden sind, über die Basisstationen 4A bis 4C kommunizieren.
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Obwohl
die drei Basisstationen 4A bis 4C und die drei
Mobilstationen 5A bis 5C hier zur Vereinfachung
diskutiert werden, sind die Anzahlen dieser Stationen nicht auf
jene dieser Ausführungsform
beschränkt.
Ferner können
die Mobilstationen 5A bis 5C portable Telefone,
deren Basisfunktion die Sprachfunktion ist, oder transportable Mehrzweckcomputer
sein, die beispielsweise jeweils eine Funkschnittstelle zum Ansprechen
der Mobilstation 4A bis 4C aufweisen.
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Das
Mobilfunktelefonsystem 1 weist eine Multicast-Funktion
zusätzlich
zu der Sprachfunktion, die obenstehend erwähnt ist, auf. Spezifischer
ist das Mobildienste-Vermittlungszentrum 2 so
ausgelegt, eine Information, wie etwa eine Verkehrsinformation, eine
Wetterinformation und eine Börseninformation von
vorgegebenen Informationsquellen über das PSTN 6 zu
erfassen, und diese Information als Multicast-Daten zu den Basisstationen 4A bis 4C über den Funknetz-Controller 3 zu
senden, und die Information zu den gewünschten Mobilstationen 5A bis 5C über die
Basisstationen 4A bis 4C zu senden. In einem derartigen
Fall werden die Multicast-Daten nicht zu sämtlichen Mobilstationen gesendet,
sondern ausschließlich
zu Mobilstationen, die eine Informationsdienste-Vereinbarung mit
einem Provider des Mobiltelefonsystems 1 eingegangen sind.
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Eine
Information, ob eine Vereinbarung eingegangen worden ist, ist in
Zuordnung zu der Identifikationsnummer der Mobilstation in dem Mobildienste-Vermittlungszentrum 2 des
Mobilfunktelefonsystems 1 gespeichert. Dies ermöglicht es,
Multicast-Daten ausschließlich
zu Vertragsnutzern auf der Grundlage der gespeicherten Daten zu
senden.
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Die
Multicast-Funktion wird nun detaillierter beschrieben werden.
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Das
Mobildienste-Vermittlungszentrum 2 sendet Multicast-Daten, die periodisch über das PSTN 6 erfasst
worden sind, zu den Basisstationen 4A bis 4C über den
Funknetz-Controller 3.
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Ein
Benutzer, der Multicast-Daten zu empfangen wünscht, gibt einen Datenempfangsbefehl
in die Mobilstation 5A (oder 5B oder 5C)
durch ein Durchführen
eines vorbeschriebenen Betriebs ein. Auf ein Empfangen des Befehls
sendet die Mobilstation 5A (oder 5B oder 5C)
einen Anforderungsbefehl zum Anfordern der Multicast-Daten. Beispielsweise schließt der Anforderungsbefehl
eine Mobilstation-ID-Information und den Typ des Inhalts, der empfangen
werden soll, ein. Der Anforderungsbefehl wird von der Basisstation 4A (oder 4B oder 4C)
empfangen, wovon der Befehl zu dem Mobildienste-Vermittlungszentrum 2 über den
Funknetz-Controller 3 gesendet wird.
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Auf
ein Empfangen des Anforderungsbefehls hin bestimmt das Mobildienste-Vermittlungszentrum 2 auf
der Grundlage der Mobilstation-ID-Information, ob die Mobilstation 5A (oder 5B oder 5C),
die den Anforderungsbefehl sendete, eine eines Vertragsnutzers ist.
Wenn die Mobilstation ein Vertragsnutzer ist, instruiert das Mobildienste-Vermittlungszentrum 2 die Basisstation 4A (oder 4B oder 4C),
die den Anforderungsbefehl empfing, die Multicast-Daten zu der Mobilstation 5A (oder 5B oder 5C)
zu senden. Die Basisstationen 4A–4C weisen jeweils
eine adaptive Array-Antenne auf. Die Basisstation 4A (oder 4B oder 4C),
die instruiert wurde, die Multicast-Daten zu senden, verwendet ihre
adaptive Array-Antenne, um einen Signalstrahl zu bilden, der ausschließlich zu
der Mobilstation 5A (oder 5B oder 5C)
hin zeigen wird, die die Multicast-Daten wünscht, und sendet die Multicast-Daten
ausschließlich
zu dieser Mobilstation 5A (oder 5B oder 5C).
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Es
sei darauf hingewiesen, dass eine einzelne Zelle eine oder eine
Mehrzahl von Mobilstationen enthalten kann, die Multicast-Daten
wünschen.
In einem Fall, wo eine Mehrzahl von Mobilstationen, die Multicast-Daten
wünschen,
in einer Zelle anwesend sind, wird ein Signalstrahl, der diese Mehrzahl
von Mobilstationen gleichzeitig umfassen wird, von der adaptiven
Array-Antenne gebildet, um die Multicast-Daten zu diesen Mobilstationen
auf einen Schlag zu senden. Ferner ist die Basisstation 4A (oder 4B oder 4C)
ausgelegt, die Multicast-Daten wiederholt
für eine
vorgeschriebene Anzahl von Malen zu senden, damit die Multicast-Daten
mit Sicherheit bei der Mobilstation 5A (oder 5B oder 5C)
empfangen werden können.
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Wenn
eine Anforderung, Multicast-Daten zu empfangen, somit in dem Mobilfunktelefonsystem 1 der
vorliegenden Erfindung erzeugt ist, werden die Multicast-Daten zu
der Mobilstation übertragen.
Obwohl ein Verfahren zum kontinuierlichen Übertragen von Multicast-Daten
als ein Zugang denkbar ist, der im Gegensatz zu dieser Erfindung
steht, würde
dies ein Senden von Multicast-Daten bedeuten, auch wenn Mobilstationen,
die einen derartigen Empfang wünschen,
innerhalb einer Zelle nicht vorhanden sind. Folglich würde das
Signal als eine Störung
wirken und kann eine schädliche
Wirkung auf Mobilstationen, die an einer üblichen Individualkommunikation
teilnehmen, oder auf Mobilstationen außer jenen von Vertragsparteien
aufweisen. Um dies zu vermeiden, ist die vorliegende Erfindung deswegen
ausgelegt, Multicast-Daten nur dann zu senden, wenn eine Anforderung
vorhanden ist, diese Daten zu empfangen.
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Der
Aufbau der Basisstation 4A bis 4C, die einen Signalstrahl
aus Multicast-Daten in einer vorgeschriebenen Richtung senden, wird
nun beschrieben werden. Da die Basisstationen 4A bis 4C grundsätzlich im
Aufbau identisch sind, wird nur die Basisstation 4A beschrieben
werden.
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2 zeigt
den Aufbau der Basisstation 4A. Es sei jedoch darauf hingewiesen,
dass eine Basisband-Signalverarbeitungsschaltung
und eine Schnittstellenschaltung zum Verbinden des Funknetz-Controllers 3 hier
nicht beschrieben sind.
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Wie
in 2 gezeigt, weist die Basisstation 4A eine
Mehrzahl von Sendern 7A bis 7N und eine Mehrzahl
von Empfängern 8A bis 8N auf,
und ist ausgelegt, in der Lage zu sein, mit einer Mehrzahl von Mobilstationen
gleichzeitig unter Verwendung dieser Sender 7A bis 7N und
Empfänger 8A bis 8N zu
kommunizieren. Einzelne Übertragungsdaten,
wie etwa Sprachdaten, die von dem Funknetz-Controller 3 gesendet werden,
werden in eine Signalumschalteinheit 9 über eine Schnittstellenschaltung
(nicht gezeigt) eingegeben.
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Die
Signalumschalteinheit 9 umfasst eine Demultiplexer-Schaltung, beispielsweise
zum Zuweisen von eingegebenen Individualübertragungsdaten in entsprechende
der Sender 7A bis 7N. Unter der Annahme, dass
die 1-ten bis n-ten Sender 7A bis 7N den 1-ten
bis n-ten Kommunikationskanälen
jeweils entsprechen, sendet die Signalumschalteinheit 9 Individualübertragungsdaten
zu den entsprechenden Sendern 7A bis 7N auf die
folgende Weise. Individualübertragungsdaten,
die auf dem ersten Übertragungskanal übertragen
werden, werden zu dem ersten Sender 7A gesendet, Individualübertragungsdaten,
die auf den zweiten Kommunikationskanal übertragen werden, werden zu
dem zweiten Sender 7B gesendet, usw.
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Steuerdaten,
die von dem Funknetz-Controller 3 gesendet werden, gehen
in einen Controller 10 über
eine Schnittstellenschaltung ein, die nicht gezeigt ist. Der Controller 10 empfängt die
Steuerdaten von dem Funknetz-Controller 3,
steuert den Betrieb der Signalumschalteinheit 9 auf der
Grundlage der Steuerdaten und steuert den Betrieb einer adaptiven Array-Antenne 14,
die später
beschrieben wird.
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Die
1-ten bis n-ten Sender 7A–7N sind identisch
aufgebaut. Der erste Sender 7A weist eine Spreizschaltung 11 auf,
in welche die eingegebenen Individualübertragungsdaten zunächst eingegeben werden.
Die Spreizschaltung 11 multipliziert die Individualübertragungsdaten
mit einem vorbestimmten Spreizcode, der dem ersten Kommunikationskanal zugewiesen
worden ist, wodurch die Individualübertragungsdaten einer Spreizspektrum-Modulation
unterworfen werden.
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Bei
einer CDMA-Kommunikation werden Kommunikationskanäle voneinander
durch ein Zuordnen eines unterschiedlichen Spreizcodes für jeden
Kanal unterschieden. Auf der Empfangsseite werden Empfangsdaten
mit einem Spreizcode gleich jenem auf der Sendeseite multipliziert,
und eine Entspreizverarbeitung wird dann ausgeführt, um die Daten wieder zu
gewinnen.
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Das Übertragungssignal,
das von der Spreizschaltung 11 ausgegeben wird, tritt in
eine Funkfrequenzeinheit (RF) 12 ein. Hier durchläuft das
Signal eine Frequenzkonversionsverarbeitung, um so in ein Übertragungssignal
eines vorgeschriebenen Frequenzbands konvertiert zu werden. Das Übertragungssignal,
das aus der Funkfrequenzeinheit 12 ausgegeben wird, tritt
in eine Filtereinheit 13 ein, die unerwünschte Signalkomponenten von
dem Signal eliminiert und das resultierende Signal dann in die adaptive
Array-Antenne 14 eingibt.
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Auf ähnliche
Weise multiplizieren die 2-ten bis n-ten Sender 7B–7N eingegebene
Individualübertragungsdaten
auch mit jeweiligen Spreizcodes, die dort zugeordnet sind, wenden
eine Spreizspektrummodulation an, unterwerfen die Übertragungssignale einer
Frequenzkonversionsverarbeitung und einer Filterverarbeitung und
geben die resultierenden Signale zu der adaptiven Array-Antenne 14 aus.
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Auf
der Grundlage einer Steuerung durch den Controller 10 steuert
die adaptive Array-Antenne 14, die eine Mehrzahl von Antennenelementen
aufweist, die Amplitude und Phase jedes der Übertragungssignale, die an
jeweilige der Mehrzahl von Antennenelementen angelegt sind, um dadurch
Signalstrahlen in vorgeschriebenen Richtungen zu bilden und jedes
Signal zu senden. Spezifischer steuert die adaptive Array-Antenne 14 die
Amplitude und Phase des Übertragungssignals,
das von dem ersten Sender 7A ausgegeben wird, um dadurch
einen Signalstrahl in der Richtung der Mobilstation zu bilden und zu
senden, die dieses Übertragungssignal
empfangen soll. Auf ähnliche
Weise steuert die adaptive Array-Antenne 14 die Amplituden
und Phasen der Übertragungssignale,
die von den 2-ten
bis n-ten Sendern 7B bis 7N ausgegeben werden,
wodurch Signalstrahlen in der Richtung der jeweiligen Mobilstationen
gebildet und gesendet werden, die diese Übertragungssignale empfangen
sollen.
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Als
Folge des oben beschriebenen Betriebs bildet das Mobilfunktelefonsystem 1 Signalstrahlen S1
und S2, die zu den Mobilstationen M1 und M2 hin zeigen, wie in 8 gezeigt,
zu der Zeit einer individuellen Übertragung,
und sendet die Individualübertragungsdaten
zu den jeweiligen Mobilstationen M1 und M2. Dementsprechend ermöglicht es
das Mobilfunktelefonsystem 1, eine Störung innerhalb des Systems
zu verringern, wenn eine Individualdatenübertragung zu jeder Mobilstation
ausgeführt
wird.
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Unterdessen
gelangen Signale, die von den Mobilstationen durch die adaptive
Array-Antenne 14 empfangen werden, in die entsprechenden
1-ten bis n-ten Empfänger 8A–8N.
Die 1-ten bis n-ten Empfänger 8A bis 8N sind
identisch aufgebaut. Jeder weist ein Filter 15, das unerwünschte Komponenten
aus dem Empfangssignal eliminiert, eine Funkfrequenz-(RF)-Einheit 16,
die die Signalkomponente des Basisbands daraufhin extrahiert, und
eine Entspreizschaltung 17 zum Extrahieren der Empfangsdaten
durch ein Ausführen
einer Entspreizverarbeitung unter Verwendung eines Entspreizcodes identisch
jenem auf der Sendeseite auf. Jedes Element der somit extrahierten
Empfangsdaten wird zu dem Funknetzcontroller 3 über die
Signalumschalteinheit 9 gesendet und wird dann zu dem Endgerät der kommunizierenden
Partei gesendet.
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Ein
Betrieb in dem Fall einer Multicast-Datenübertragung, der sich von der
Individualdatenübertragung,
die obenstehend offenbart ist, unterscheidet, wird nun beschrieben
werden.
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Spezifisch
gelangen Multicast-Daten, die von dem Funknetz-Controller 3 gesendet werden,
in die Signalumschalteinheit 9 über eine Schnittstellenschaltung,
die nicht gezeigt ist, auf eine Weise ähnlich zu dem Voranstehenden.
Auf der Grundlage einer Steuerung, die von dem Controller 10 ausgeübt wird,
führt die
Signalumschalteinheit 9 die Multicast-Daten ausschließlich z.B.
dem Sender 7A zu. Auf einer Weise ähnlich jener, wenn eine Individualübertragung
ausgeführt
wird, wendet der Sender 7A eine Spreizspektummodulation
auf die Multicast-Daten an, führt
dann eine Frequenzkonversionsverarbeitung durch, um ein Übertragungssignal
zu erzeugen und dieses Signal zu der adaptiven Array-Antenne 14 auszugeben.
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In
einem Fall, wo nur eine Mobilstation, die Multicast-Daten empfangen
soll, in einer Zelle anwesend ist, stellt die adaptive Array-Antenne 14 auf
der Grundlage einer Steuerung durch den Controller 10 die
Amplitude und Phase des Multicast-Datenübertragungssignals ein und
führt das
resultierende Signal jedem Antennenelement zu, wodurch ein Signalstrahl
gebildet wird, der auf diese Mobilstation hin gerichtet ist, und
das Multicast-Datenübertragungssignal
unter Verwendung dieses Signalstrahls übertragen wird.
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In
einem Fall, wo eine Mehrzahl von Mobilstationen, die die Multicast-Daten
zu empfangen wünschen,
in einer Zelle anwesend sind, stellt die adaptive Array-Antenne 14 auf
der Grundlage einer Steuerung durch den Controller 10 die
Amplitude und Phase des Multicast-Datenübertragungssignals ein und
führt das
resultierende Signal jedem Antennenelement zu, wodurch ein Signalstrahl
S3 gebildet wird, der gleichzeitig die Mehrzahl von Mobilstationen
M1, M2 abdeckt, die die Multicast-Daten zu empfangen wünschen,
wie in 3 veranschaulicht, und wodurch die Multicast-Daten übertragen
werden. Somit überträgt, wenn
Multicast-Daten zu der Mehrzahl von Mobilstationen M1, M2 übertragen
werden, das Mobilfunktelefonsystem 1 das Signal zu der
Mehrzahl von Mobilstationen M1, M2 gleichzeitig. Dies ermöglicht es,
die Übertragungsleistung
innerhalb der Zelle zu verringern, und folglich eine Störung zu
verringern, die auf die andere Mobilstation M3 wirkt, die in der
Zelle vorhanden ist.
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In
einem Fall, wo die Mobilstation M1, die die Multicast-Daten empfängt, bereits
innerhalb der Zelle ist, und die andere Mobilstation M2 dann eine
Multicast-Datenanforderung erneut ausgibt, wie in 4 veranschaulicht,
wird ein Signalstrahl S4, der die Mobilstation M2 abdeckt, die darauf
die Multicast-Daten anforderte, von der adaptiven Array-Antenne 14 gebildet,
wodurch die vorbenannten Multicast-Daten gleichzeitig zu sämtlichen
Mobilstationen M1, M2 gesendet werden, die die Multicast-Daten wünschen.
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Die
adaptive Array-Antenne 14 wird unter Bezugnahme auf 5 detailliert
beschrieben werden.
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Wie
in 5 gezeigt, weist die adaptive Array-Antenne 14 eine
Mehrzahl von Signalverarbeitungseinheiten 20A bis 20N auf,
die der Anzahl von Kommunikationskanälen entsprechen. Diese Signalverarbeitungseinheiten 20A bis 20N verarbeiten
die Signale der jeweiligen Kommunikationskanäle.
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Zunächst gelangen
zu der Zeit einer Individualkommunikation Signale, die von eine
Mehrzahl von Antennenelementen 21A bis 21M empfangen
werden, in die Signalverarbeitungseinheiten 20A bis 20N jeweils über Antennenkoppler 22A bis 22M.
Jede der Signalverarbeitungseinheiten 20A bis 20N schließt Multiplizierer 23A bis 23M,
in welche jeweilige der Empfangssignale eingegeben werden, eine
Koeffizienten-Berechnungseinheit 24,
die Koeffizienten (γ'1, θ'1)
bis (γ'M, θ'M)
zuführt,
mit welchen die Empfangssignale multipliziert werden, und eine Vektoraddiereinheit 25 zum
Addieren der Produkte, die aus den Multiplizierern erhalten werden,
ein.
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Unter
den Koeffizienten (γ'1, θ'1)
bis (γ'M, θ'M), die
von der Koeffizienten-Berechnungseinheit 24 ausgegeben
werden, sind die Koeffizienten γ'1 bis γ'M zum
Einstellen der Amplituden der jeweiligen Empfangssignale, und die
Koeffizienten θ'1 bis θ'M sind zum
Einstellen der Phasen der jeweiligen Empfangssignale.
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Die
Koeffizienten-Berechnungseinheit 24 nimmt das kombinierte
Empfangssignal, das von der Vektoraddiereinheit 25 ausgegeben
wird, auf und führt
eine Steuerung aus, um so das kombinierte Empfangssignal durch ein
Einstellen der Koeffizienten (γ'1, θ'1)
bis (γ'M, θ'M)
zu maximieren, während
das kombinierte Empfangssignal überwacht
wird. Eine Maximierung des kombinierten Empfangssignals zeigt an,
dass das Richtmuster der Antenne zu der Mobilstation gerichtet ist,
die das Empfangsobjekt ist. Kombinierte Empfangssignale, die durch
eine derartige Steuerung in den 1-ten bis n-ten Signalverarbeitungseinheiten 20A bis 20N somit
maximiert sind, werden jeweils zu den entsprechenden 1-ten bis n-ten
Empfängern 8A–8N ausgegeben.
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Unterdessen
werden Übertragungssignale, die
von den 1-ten bis n-ten Sendern 7A bis 7N ausgegeben
worden sind, zu den entsprechenden 1-ten bis n-ten Signalverarbeitungseinheiten 20A bis 20N ausgegeben.
Jede der Signalverarbeitungseinheiten 20A bis 20N schließt Multiplizierer 26A bis 26N ein, in
welche jeweilige der Übertragungssignale
eingegeben werden. Die Koeffizienten-Berechnungseinheit 24 führt Koeffizienten
(γ1, θ1) bis (γM, θM) zu, mit welchen die Übertragungssignale multipliziert
werden, woraufhin die Produkte, die aus den Multiplizierern erhalten
werden, Addiereinheiten 27A bis 27M jeweils zugeführt werden,
deren Ausgänge
den Antennen 21A bis 21M über die Antennenkoppler 22A bis 22M jeweils
zugeführt
werden.
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Die
Koeffizienten γ1 bis γM sind in ähnlicher Weise zum Einstellen
der Amplituden der jeweiligen Übertragungssignale,
und die Koeffizienten θ1 bis θM sind zum Einstellen der Phasen der jeweiligen Übertragungssignale.
Obwohl die Koeffizienten (γ'1, θ'1) bis
(γ'M, θ'M),
die zu der Zeit eines Empfangs berechnet werden, als die Koeffizienten
(γ1, θ1) bis (γM, θM) verwendet werden können, ist es vorzuziehen, dass die
Koeffizienten (γ1, θ1) bis (γM, θM) durch ein Korrigieren der Koeffizienten
(γ'1, θ'1)
bis (γ'M, θ'M)
erhalten werden, die zu der Zeit eines Empfangs berechnet werden.
Der Grund dafür
liegt darin, dass dann, wenn sich die Sendefrequenz und die Empfangsfrequenz unterscheiden,
die Möglichkeit
besteht, dass die Eigenschaften sich geringfügig unterscheiden. In jedwedem
Fall wird, da das Sendemuster und das Empfangsmuster der Antenne
im Allgemeinen als gleich betrachtet werden, das Richtmuster der
Antenne zu der Mobilstation gerichtet werden, die das Sendeobjekt
ist, wenn die Koeffizienten (γ1, θ1) bis (γM, θM) auf der Grundlage der Koeffizienten (γ'1, θ'1)
bis (γ'M, θ'M) verwendet
werden.
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Wenn
eine Multicast-Datenübertragung
ausgeführt
wird, empfangen die Signalverarbeitungseinheiten 20A bis 20N andererseits
Multicast-Datenanforderungsbefehle von jeder Mobilstationen und
berechnen zunächst
für jede
Mobilstation Koeffizienten (γ'1, θ'1)
bis (γ'M, θ'M)
für Empfangszwecke
auf der Grundlage der Empfangssignale. Sobald die Koeffizienten
(γ'1, θ'1)
bis (γ'M, θ'M)
für jede
Mobilstation dem Controller 10 übermittelt worden sind, werden
die Koeffizienten wie bei dem Controller 10 der Signalverarbeitungseinheit
kommuniziert, die die Übertragung der
Multicast-Daten übernimmt.
Es sei hier angenommen, dass die Signalverarbeitungseinheit 20A dieser
Signalverarbeitungseinheit entspricht.
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Auf
der Grundlage der Koeffizienten (γ'1, θ'1) bis
(γ'M, θ'M)
jeder Mobilstation berechnet die Koeffizienten-Berechnungseinheit 24 der Signalverarbeitungseinheit 20A Koeffizienten
(γ1, θ1) bis (γM, θM), die Übertragungszwecken
dienen, auf eine derartige Weise, dass eine Mehrzahl von Mobilstationen,
die Multicast-Daten wünschen,
gleichzeitig durch einen einzelnen Signalstrahl umfasst werden.
Die Koeffizienten (γ1, θ1) bis (γM, θM) werden den Multiplizierern 26A bis 26M zugeführt, die
fortschreiten, die Multicast-Datenübertragungssignale mit diesen
Koeffizienten zu multiplizieren.
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Die
somit in der Phase und der Amplitude aufgrund eine Multiplikation
mit den Koeffizienten (γ1, θ1) bis (γM, θM) eingestellten Übertragungssignale werden den
Antennenelementen 21A bis 21M über die Addiereinheiten 27A bis 27M und
die Antennenkoppler 22A bis 22M jeweils zugeführt, woraufhin
die Übertragungssignale
kombiniert werden, um einen Signalstrahl zu bilden, der die Mehrzahl
von Mobilstationen M1, M2 gleichzeitig umfasst, wie in den 6A bis 6C gezeigt.
Folglich können
Multicast-Daten gleichzeitig zu der Mehrzahl von Mobilstationen
M1, M2, die die Multicast-Daten wünschen, übertragen werden.
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Somit
berechnet zu der Zeit einer Individualübertragung die adaptive Array-Antenne 14 Koeffizienten
((γ1, θ1) bis (γM, θM), die den Signalstrahl ausschließlich zu
der Mobilstation der kommunizierenden Partei richten wird, und sendet
ein Signal ausschließlich
zu dieser Mobilstation der kommunizierenden Partei. Zu der Zeit
einer Multicast-Datenübertragung
berechnet die adaptive Array-Antenne 14 andererseits Koeffizienten
(γ1, θ1) bis (γM, θM), die dazu führen werden, dass eine Mehrzahl
von Mobilstationen, die Multicast-Daten anfordern, durch einen Signalstrahl
abgedeckt werden, und sendet die Multicast-Daten zu dieser Mehrzahl
von Mobilstationen gleichzeitig.
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Die
oben beschriebene Anordnung ist derart, dass dann, wenn Multicast-Daten übertragen
werden, das Mobilfunktelefonsystem 1 die Koeffizienten (γ1, θ1) bis (γM, θM) auf der Grundlage von Empfangssignalen
berechnet, die vorherrschen, wenn Multicast-Datenanforderungsempfehle
empfangen werden, die Übertragungssignale
mit diesen Koeffizienten (γ1, θ1) bis (γM, θM) multipliziert und die jeweiligen Signale,
die als ein Ergebnis erhalten werden, zu der Mehrzahl von Antennen 21A bis 21M überträgt. Wenn
die somit in der Amplitude und der Phase eingestellten Übertragungssignale
zu der Mehrzahl von Antennen 21A bis 21M ausgegeben
werden, werden die Übertragungssignale
kombiniert, und ein Signalstrahl, der in eine vorgeschriebene Richtung
zeigt, wird gebildet.
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Wenn
Multicast-Daten in dem Mobilfunktelefonsystem 1 übertragen
werden, berechnet das System die Koeffizienten (γ1, θ1) bis (γM, θM), was dazu führen wird, dass die Mehrzahl
von Mobilstationen, die Multicast-Daten anfordern, von einem Signalstrahl
abgedeckt werden. Folglich deckt der Signalstrahl der Multicast-Daten,
die von der adaptiven Array-Antenne 14 ausgegeben werden,
eine Mehrzahl von Basisstationen ab, die die Multicast-Daten wünschen,
wie in 3 veranschaulicht, und die Multicast-Daten können folglich
gleichzeitig zu einer Mehrzahl von Mobilstationen effizient übertragen werden. Überdies
wird, da die Multicast-Daten
zu der Mehrzahl von Mobilstationen gleichzeitig übertragen werden können, eine Übertragungsleistung
verglichen mit der Übertragungsleistung
verringert, die benötigt
wird, wenn Multicast-Daten einzeln übertragen werden. Das Ergebnis
ist eine Verringerung in Störwellen
innerhalb der Zelle. Außerdem
ist es, da eine Störung
innerhalb der Zelle verringert werden kann, möglich, eine Systemkapazität zu erhöhen.
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In Übereinstimmung
mit der obenstehend offenbarten Anordnung wird eine Übertragung
von Multicast-Daten durch ein Bilden eines Signalstrahls ausgeführt, der
gleichzeitig eine Mehrzahl von Mobilstationen umfasst, die die Multicast-Daten
wünschen,
und durch ein Senden der Multicast-Daten über diesen Strahl. Folglich
können
Multicast-Daten zu einer Mehrzahl von Mobilstationen gleichzeitig übertragen
werden, die Multicast-Daten können
effizient übertragen
werden, und eine Störung
innerhalb der Zelle kann verringert werden.
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Die
oben beschriebene Ausführungsform
betrifft einen Fall, wo Multicast-Daten über das PSTN 6 aufgenommen
werden. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anordnung
beschränkt.
Im Wege eines Beispiels kann das Mobildienste-Vermittlungszentrum 2 mit einer
Eingabeeinrichtung versehen sein, und die Multicast-Daten können über diese Eingabeeinrichtung
eingegeben werden.
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Ferner
betrifft die oben beschriebene Ausführungsform einen Fall, wo die
Koeffizienten (γ1, θ1) bis (γM, θM) auf der Grundlage eines Empfangssignals berechnet
werden, das vorherrschte, als ein Multicast-Datenanforderungsbefehl
empfangen wurde. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf
eine derartige Anordnung beschränkt,
da es zulässig
ist, die Koeffizienten (γ1, θ1) bis (γM, θM) auf der Grundlage eines anderen Empfangssignals,
das von einer Mobilstation gesendet wird, wie etwa eines Empfangssignals,
das zu der Zeit einer Individualkommunikation vorherrschte, zu berechnen.
Noch eine weitere zweckmäßige Anordnung
besteht darin, eine Mobilstation mit einer Empfangsvorrichtung zu
versehen, die in einem GPS-System verwendet wird, eine Mobilstations-Positionsinformation,
die von dieser Empfangsvorrichtung berechnet worden ist, zu der Basisstation
zu kommunizieren, Koeffizienten auf der Grundlage dieser Positionsinformation,
die die Mobilstation repräsentiert,
zu berechnen, und einen Signalstrahl zu bilden, der eine Mehrzahl
von Mobilstationen abdecken wird.
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Ferner
betrifft die oben beschriebene Ausführungsform einen Fall, wo die
vorliegende Erfindung auf ein Kommunikationssystem mit einem CDMA-Kommunikationsschema
angewandt wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine
derartige Anwendung beschränkt,
sondern kann so ausgelegt werden, auf jedwedes drahtlose Kommunikationssystem,
wie etwa ein TDMA- und ein FDMA-System, anwendbar zu sein.
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Ferner
betrifft die oben beschriebene Ausführungsform einen Fall, wo die
vorliegende Erfindung auf das Mobilfunktelefonsystem 1 angewandt wird.
Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine derartige Anwendung
beschränkt,
sondern kann so ausgelegt werden, auf ein drahtloses LAN-System oder
ein anderes drahtloses System anwendbar zu sein. Wesentlich ist,
dass in einem Fall, wo eine identische Information zu einer Mehrzahl
von Mobilstationen in einem drahtlosen Kommunikationssystem übertragen
wird, bei welchem Funkverbindungen zwischen einer Basisstation und
einer Mehrzahl von Mobilstationen durch eine vorbestimmte, drahtlose Kommunikationstechnik
eingerichtet werden, und bei welchem eine Basisstation durch ein
Bilden eines Signalstrahls im Wesentlichen in der Richtung auf eine bestimmte
Mobilstation kommuniziert, mit welcher eine Basisstation kommuniziert,
Effekte ähnlich
jenen in einem derartigen Fall verwirklichten erhalten werden, wenn
ein Signalstrahl, der die Mehrzahl von Mobilstationen gleichzeitig
abdeckt, gebildet wird und die Information mittels dieses Signalstrahls übertragen
wird.
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Ferner
können,
obwohl eine adaptive Array-Antenne in der voranstehenden Ausführungsform
verwendet wird, andere Einrichtungen und Verfahren verwendet werden,
solange eine Richtwirkung gesteuert werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung ist dahingehend vorteilhaft, dass eine Information
zu einer Mehrzahl von Mobilstationen gleichzeitig gesendet werden kann,
indem sie so ausgelegt wird, dass die Information zu einer Mehrzahl
von Basisstationen durch ein Bilden eines derartigen Signalstrahls übertragen wird,
der die Mehrzahl von Basisstationen gleichzeitig abdecken wird.
Dies ermöglicht
es, eine Information hocheffizient zu senden. Zusätzlich kann,
weil eine Übertragungsleistung
verringert werden kann, eine Störung,
die auf andere Mobilstationen wirkt, unterdrückt werden.
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Da
viele offensichtlich weitgehend unterschiedliche Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden können, ohne
von dem Umfang davon abzuweichen, ist zu verstehen, dass die Erfindung
nicht auf die spezifischen Ausführungsformen
davon beschränkt
ist, außer
wie in den angehängten
Ansprüchen
definiert.