JP2002534022A - 移動体無線システムにおける2つのノード間でデータ或いは音声を無線を介して転送する方法及び構成 - Google Patents
移動体無線システムにおける2つのノード間でデータ或いは音声を無線を介して転送する方法及び構成Info
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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
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- H04W84/00—Network topologies
- H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
- H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
- H04W84/14—WLL [Wireless Local Loop]; RLL [Radio Local Loop]
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- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W92/00—Interfaces specially adapted for wireless communication networks
- H04W92/04—Interfaces between hierarchically different network devices
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 本発明は移動体無線システムにおける2つの固定ノード間における接続を確立する方法及び構成に関する。適応型アンテナが狭いビームを達成するために用いられる。その接続は反射体を介して確立される。
Description
【0001】 発明の技術分野 本発明は移動体無線システムにおける2つのノード間で無線を介してデータ或
いは音声を転送する方法及び構成に関する。
いは音声を転送する方法及び構成に関する。
【0002】 関連技術の説明 公衆陸上移動通信網PLMNにおいて、音声やデータトラフィックのようなサ
ービスをその通信網が提供する地理的な領域はセルへと分割される。この文脈に
おいて、セルとはこれらのサービスがこのネットワークに属する一定の基地トラ
ンシーバ局BTSによって提供される限定された地理的な領域のことである。
ービスをその通信網が提供する地理的な領域はセルへと分割される。この文脈に
おいて、セルとはこれらのサービスがこのネットワークに属する一定の基地トラ
ンシーバ局BTSによって提供される限定された地理的な領域のことである。
【0003】 セルサイズは通常、問題としているその領域のトラフィック密度に依存して設
定される。たいていのシステムにおいて、大きいセル内に小さいセルを備えるこ
とは可能であり、これはその小さいセルに留まっている加入者局がその小さい方
のセルに関連したBTSと大きな方のセルに関連したBTSとの両方と通信して
も良いことを意味している。これによって、そのシステムが、トラフィック密度
が高い所謂“ホットスポット”に対して特別なシステム能力を備えることが可能
になる。これらBTSはそのとき、異なる周波数バンドを利用すべきである。
定される。たいていのシステムにおいて、大きいセル内に小さいセルを備えるこ
とは可能であり、これはその小さいセルに留まっている加入者局がその小さい方
のセルに関連したBTSと大きな方のセルに関連したBTSとの両方と通信して
も良いことを意味している。これによって、そのシステムが、トラフィック密度
が高い所謂“ホットスポット”に対して特別なシステム能力を備えることが可能
になる。これらBTSはそのとき、異なる周波数バンドを利用すべきである。
【0004】 移動電話システムにおける明らかな傾向はしばしば、“マイクロセル”或いは
“ピコセル”とさえ呼ばれる小さなセルと非常に小さなセルの数の増加である。
この結果、全体としてシステム能力の強化されたより柔軟なシステムとなる。
“ピコセル”とさえ呼ばれる小さなセルと非常に小さなセルの数の増加である。
この結果、全体としてシステム能力の強化されたより柔軟なシステムとなる。
【0005】 新しいBTSが導入されるとき、それは、PLMNの次の階層レベル、GSM
の場合には、基地局制御局BSCに接続されねばならない。通常、これは有線接
続、即ち、ケーブルによって構成される。しかしながら、小さなセルの数が増加
するとき、このやり方は費用がかかり、かつ、やっかいになる。
の場合には、基地局制御局BSCに接続されねばならない。通常、これは有線接
続、即ち、ケーブルによって構成される。しかしながら、小さなセルの数が増加
するとき、このやり方は費用がかかり、かつ、やっかいになる。
【0006】 この問題を克服するための可能性のある方法は、マスタノードBSCとスレー
ブノードBTSとの間の接続を備えるのに無線リンクを用いることである。なお
、各マスタノードは数多くのスレーブノードと関係しても良い。しかしながら、
これには相対的に高出力の無線送信機と正確な周波数計画とが要求される。また
、マルチパスフェーディングを補償可能な精密な受信機も必要とする。これは、
rake受信機或いはイコライザによって達成されるかもしれない。そのような
機器のコストは通常、有線接続のコストよりも実質的に高いものである。
ブノードBTSとの間の接続を備えるのに無線リンクを用いることである。なお
、各マスタノードは数多くのスレーブノードと関係しても良い。しかしながら、
これには相対的に高出力の無線送信機と正確な周波数計画とが要求される。また
、マルチパスフェーディングを補償可能な精密な受信機も必要とする。これは、
rake受信機或いはイコライザによって達成されるかもしれない。そのような
機器のコストは通常、有線接続のコストよりも実質的に高いものである。
【0007】 BSCをBTSに接続する別のやり方は、2つのノード間に正規のマイクロウ
ェーブリンクを備えることである。これは、両ノード間に狭いビームでアップリ
ンクとダウンリンクとを成し遂げる指向性アンテナを両ノードに備えることで実
行されるかもしれない。これは、相対的に低出力の送信機と単純な構造の受信機
とで実行され、通常は複雑な周波数計画を必要とはしない。しかしながら、この
やり方が可能であるためには、夫々のアンテナ間で見通しがきくことが必要であ
る。これは人口が密集した地域ではしばしば困難なことである。さらにその上、
その見通しは一時的な障害物体によってかく乱され、ノード間の通信が途絶する
。
ェーブリンクを備えることである。これは、両ノード間に狭いビームでアップリ
ンクとダウンリンクとを成し遂げる指向性アンテナを両ノードに備えることで実
行されるかもしれない。これは、相対的に低出力の送信機と単純な構造の受信機
とで実行され、通常は複雑な周波数計画を必要とはしない。しかしながら、この
やり方が可能であるためには、夫々のアンテナ間で見通しがきくことが必要であ
る。これは人口が密集した地域ではしばしば困難なことである。さらにその上、
その見通しは一時的な障害物体によってかく乱され、ノード間の通信が途絶する
。
【0008】 発明の要約 移動体システム、特に、高性能無線リンクが要求されている送信のために設計
された所謂ポイント−ツウ−マルチポイントのP−MPシステムにおいて、マル
チパス伝播はそのような性能に対して全く破壊的なものである。これは障害物の
ために送信機と受信機との間の見通しがない場合に特にそうである。リンク性能
の尺度として、ビット誤り率BERが用いられるかもしれない。ここで、 BER≒1/2×(S/T)2、ここで、Sはrms遅延、Tは送信シンボル期
間である。
された所謂ポイント−ツウ−マルチポイントのP−MPシステムにおいて、マル
チパス伝播はそのような性能に対して全く破壊的なものである。これは障害物の
ために送信機と受信機との間の見通しがない場合に特にそうである。リンク性能
の尺度として、ビット誤り率BERが用いられるかもしれない。ここで、 BER≒1/2×(S/T)2、ここで、Sはrms遅延、Tは送信シンボル期
間である。
【0009】 この問題に遭遇する通常のやり方は、TDMAシステムにイコライザを、CD
MAシステムに所謂RAKE受信機を導入して、これらの特徴を異なる種類の符
号化に結び合わせることである。高ビット率のシステムでは、イコライザやRA
KE受信機は高価であり実施するのは厄介である。また、それらの機器によりベ
ースバンド処理のためシステムに遅延が入り込む。
MAシステムに所謂RAKE受信機を導入して、これらの特徴を異なる種類の符
号化に結び合わせることである。高ビット率のシステムでは、イコライザやRA
KE受信機は高価であり実施するのは厄介である。また、それらの機器によりベ
ースバンド処理のためシステムに遅延が入り込む。
【0010】 それゆえに本発明の1つの目的は、無線電話システムにおける2つの、好まし
くは安価な接続を成し遂げる方法を提供することである。ここで、その接続によ
りマルチパス伝播及び/或いはフェーディングによる遅延に敏感なデータ或いは
音声トラフィックが搬送される。
くは安価な接続を成し遂げる方法を提供することである。ここで、その接続によ
りマルチパス伝播及び/或いはフェーディングによる遅延に敏感なデータ或いは
音声トラフィックが搬送される。
【0011】 この目的は、移動体無線システムにおける第1の固定ノードと第2の固定ノー
ドとの間でデータ或いは音声を転送する方法によって達成される。ここで、各々
のノードは適応型位相制御アンテナユニットを含む。第1のノードが反射体を介
して意図的に狭いビームで無線信号を第2のノードに送信する第1のリンクが確
立される。第2のノードが反射体を介して意図的に狭いビームで無線信号を第1
のノードに送信する第2のリンクが確立される。第2のリンクの送信方向は第1
のリンクからの信号の受信方向である。この方法により、2つのノード間が見通
せなくとも正しく機能するノード間での柔軟な通信リンクが得られる結果となる
。その送信機は相対的に低電力であり、受信機はマルチパスフェーディングを補
償する必要はない。その接続は柔軟なものであり、電気的な環境の変化の結果と
して調整されても良い。
ドとの間でデータ或いは音声を転送する方法によって達成される。ここで、各々
のノードは適応型位相制御アンテナユニットを含む。第1のノードが反射体を介
して意図的に狭いビームで無線信号を第2のノードに送信する第1のリンクが確
立される。第2のノードが反射体を介して意図的に狭いビームで無線信号を第1
のノードに送信する第2のリンクが確立される。第2のリンクの送信方向は第1
のリンクからの信号の受信方向である。この方法により、2つのノード間が見通
せなくとも正しく機能するノード間での柔軟な通信リンクが得られる結果となる
。その送信機は相対的に低電力であり、受信機はマルチパスフェーディングを補
償する必要はない。その接続は柔軟なものであり、電気的な環境の変化の結果と
して調整されても良い。
【0012】 本発明の実施形態において、第1のリンク及び第2のリンクは、共通の無線周
波数バンドおいて確立される。このとき、この周波数バンドは時分割二重化TD
Dを用いて共有される。これにより、そのリンクはより限定された周波数バンド
を用いてセットアップできる。二重化バンド間でガードバンドは必要ない。
波数バンドおいて確立される。このとき、この周波数バンドは時分割二重化TD
Dを用いて共有される。これにより、そのリンクはより限定された周波数バンド
を用いてセットアップできる。二重化バンド間でガードバンドは必要ない。
【0013】 本発明の別の実施形態において、第1のリンク及び第2のリンクは、周波数分
割二重化FDDを用いて異なる無線周波数バンドにおいて確立される。そのとき
、リンク間の二重化距離が2%未満である。これにより、アップリンクとダウン
リンクとが(異なる方向であるにもかかわらず)同じ経路にそって確立でき、そ
れほど高価ではない送信機と受信機とを用いればよい結果となる。
割二重化FDDを用いて異なる無線周波数バンドにおいて確立される。そのとき
、リンク間の二重化距離が2%未満である。これにより、アップリンクとダウン
リンクとが(異なる方向であるにもかかわらず)同じ経路にそって確立でき、そ
れほど高価ではない送信機と受信機とを用いればよい結果となる。
【0014】 本発明の他の目的は移動体無線電話システムにおける2つの、好ましくは固定
されたノード間での柔軟で安価な接続を成し遂げる構成を提供することである。
されたノード間での柔軟で安価な接続を成し遂げる構成を提供することである。
【0015】 この目的は、移動体無線システムにおける第1のノードと第2のノードとの間
でデータ或いは音声を転送する構成によって達成される。ここで、各ノードは位
相制御アンテナユニットを含む。それから、この構成は、第1のノードが、反射
体を介して意図的に狭いビームで無線信号を第2のノードに送信する第1のリン
クを確立する手段を含む。それはさらに、第2のノードが、反射体を介して意図
的に狭いビームで無線信号を第1のノードに送信する第2のリンクを確立する手
段を含む。その時、第2のリンクの送信方向は第1のリンクからの信号の受信方
向である。これにより、たとえ2つのノード間が見通せなくとも正しく機能する
ノード間での柔軟な通信リンクが得られる結果となる。その送信機は相対的に低
電力であり、受信機はマルチパスフェーディングを補償する必要はない。
でデータ或いは音声を転送する構成によって達成される。ここで、各ノードは位
相制御アンテナユニットを含む。それから、この構成は、第1のノードが、反射
体を介して意図的に狭いビームで無線信号を第2のノードに送信する第1のリン
クを確立する手段を含む。それはさらに、第2のノードが、反射体を介して意図
的に狭いビームで無線信号を第1のノードに送信する第2のリンクを確立する手
段を含む。その時、第2のリンクの送信方向は第1のリンクからの信号の受信方
向である。これにより、たとえ2つのノード間が見通せなくとも正しく機能する
ノード間での柔軟な通信リンクが得られる結果となる。その送信機は相対的に低
電力であり、受信機はマルチパスフェーディングを補償する必要はない。
【0016】 好適な実施形態では、第1のノードは基地局制御局に接続され、第2のノード
は基地トランシーバ局に接続される。これにより、本発明は、セル計画の作業を
単純にするために用いられる。
は基地トランシーバ局に接続される。これにより、本発明は、セル計画の作業を
単純にするために用いられる。
【0017】 好適な実施形態の説明 図1は、GSMに従う移動体システムを図式的に示している。移動局101は
空中インタフェースUm103を介して、基地トランシーバ局BTS102と通
信を行う。BTSは所定の地理的な領域であるセルに対するカバレージを提供し
ている。数多くの移動局がBTSと同時に通信しても良い。各BTSは第2のイ
ンタフェースである所謂Abisインタフェース105を介して基地局制御局B
SC104に接続されている。その接続は通常固定接続によって備えられるが以
下に説明するように、無線接続も可能である。本発明は主にBSCとBTSとの
間の接続を扱う。しかしながら、本発明は原理的にはBTS102と移動局10
1の間のインタフェース103についても機能することに気をとめられたい。し
かしながら、これには移動局に狭域ステアラブルのアンテナビームを達成する手
段が備えられることが必要である。
空中インタフェースUm103を介して、基地トランシーバ局BTS102と通
信を行う。BTSは所定の地理的な領域であるセルに対するカバレージを提供し
ている。数多くの移動局がBTSと同時に通信しても良い。各BTSは第2のイ
ンタフェースである所謂Abisインタフェース105を介して基地局制御局B
SC104に接続されている。その接続は通常固定接続によって備えられるが以
下に説明するように、無線接続も可能である。本発明は主にBSCとBTSとの
間の接続を扱う。しかしながら、本発明は原理的にはBTS102と移動局10
1の間のインタフェース103についても機能することに気をとめられたい。し
かしながら、これには移動局に狭域ステアラブルのアンテナビームを達成する手
段が備えられることが必要である。
【0018】 BSCはチャネル構成とハンドオーバ機能とを複数のBTSのために実行し、
BSCは次に移動体サービス交換センタMSC106に接続される。MSCは数
多くの配下のBSCについての交換機能を実行する。在圏ロケーションレジスタ
VLRがMSCには内蔵されている。VLRは配下のセルに留まっている加入者
を追跡するデータベースである。移動体システムのMSCは相互に内部接続され
ネットワークを形成している。このネットワークにおけるいくつかのMSCはゲ
ートウェイ移動体サービス交換センタG−MSC107と呼ばれ、PSTNやI
SDNネットワークのような外部の回路交換ネットワーク108へのゲートウェ
イとして機能する。
BSCは次に移動体サービス交換センタMSC106に接続される。MSCは数
多くの配下のBSCについての交換機能を実行する。在圏ロケーションレジスタ
VLRがMSCには内蔵されている。VLRは配下のセルに留まっている加入者
を追跡するデータベースである。移動体システムのMSCは相互に内部接続され
ネットワークを形成している。このネットワークにおけるいくつかのMSCはゲ
ートウェイ移動体サービス交換センタG−MSC107と呼ばれ、PSTNやI
SDNネットワークのような外部の回路交換ネットワーク108へのゲートウェ
イとして機能する。
【0019】 図2は本発明に従って無線で複数の基地トランシーバ局BTS2021、20
22、及び2023と内部接続された基地局制御局BSC201を示している。
この種の接続はポイント−ツウ−マルチポイント接続、或いはP−MP接続と呼
ばれている。この場合、ただ無線接続だけがBSC/BTSインタフェース20
5によって用いられる。しかしながら、本発明に従えば、固定接続と無線接続と
の混合したものが採用されても良い。
22、及び2023と内部接続された基地局制御局BSC201を示している。
この種の接続はポイント−ツウ−マルチポイント接続、或いはP−MP接続と呼
ばれている。この場合、ただ無線接続だけがBSC/BTSインタフェース20
5によって用いられる。しかしながら、本発明に従えば、固定接続と無線接続と
の混合したものが採用されても良い。
【0020】 BSCは適応型無線アンテナ205に備えられた無線ノード204に接続され
る。無線ノード204は複数の無線端末2061、2062、2063との接続
を維持するために備えられ、無線端末各々には適応型アンテナが備えられ、そし
て、BTS2021、2022、2023に接続される。次に、BTS各々には
移動局との通信のために用いられるアンテナ2081、2082、2083が備
えられる。図2において、無線ノード204はBSC201から分離されている
ように図示されているが、BSCに内蔵されていても良い。同様に、どの無線端
末も、もし適切であれば、BTS2021に内蔵されていても良い。
る。無線ノード204は複数の無線端末2061、2062、2063との接続
を維持するために備えられ、無線端末各々には適応型アンテナが備えられ、そし
て、BTS2021、2022、2023に接続される。次に、BTS各々には
移動局との通信のために用いられるアンテナ2081、2082、2083が備
えられる。図2において、無線ノード204はBSC201から分離されている
ように図示されているが、BSCに内蔵されていても良い。同様に、どの無線端
末も、もし適切であれば、BTS2021に内蔵されていても良い。
【0021】 図3aと3bとは本発明に従う構成について2つの可能性のある送信状態を図
示している。図3cはそのような送信状態における適応型アンテナについての可
能性のあるアンテナパターンを示している。
示している。図3cはそのような送信状態における適応型アンテナについての可
能性のあるアンテナパターンを示している。
【0022】 図3aは無線ノード301と無線ノード302との間が見通されるという最も
単純な場合を示している。そのとき、無線ノード301の適応型アンテナは、無
線端末302に直接向かうビーム305を形成するようにセットされる。同様に
、無線ノード302の適応型アンテナは、無線ノード301に直接向かうビーム
306を形成するようにセットされる。この送信状態は指向性アンテナをもつ従
来のマイクロウェーブリンクを用いることによって扱うことができる。しかしな
がら、そのような構成はその見通しがかく乱されない限り正しく機能するだけで
あることに注意されたい。一方、本発明に従う方法と構成はより柔軟であり、以
下に示すように、見通しが阻害される場合にも扱うことができる。
単純な場合を示している。そのとき、無線ノード301の適応型アンテナは、無
線端末302に直接向かうビーム305を形成するようにセットされる。同様に
、無線ノード302の適応型アンテナは、無線ノード301に直接向かうビーム
306を形成するようにセットされる。この送信状態は指向性アンテナをもつ従
来のマイクロウェーブリンクを用いることによって扱うことができる。しかしな
がら、そのような構成はその見通しがかく乱されない限り正しく機能するだけで
あることに注意されたい。一方、本発明に従う方法と構成はより柔軟であり、以
下に示すように、見通しが阻害される場合にも扱うことができる。
【0023】 図3bは送信状態がもっと複雑な別の場合を示している。障害物303は無線
ノード301と無線端末302との間の見通しを阻害している。これは、無線端
末302に関係したBTSがセットアップされたとき、障害物303がおそらく
建物であるような場合であるかもしれない。しかしながら、また、図3aに示さ
れているように、送信状態が突然その見通しに現れた障害物によってかく乱され
る場合であるかもしれず、その場合にはその障害物はたぶん乗り物であろう。
ノード301と無線端末302との間の見通しを阻害している。これは、無線端
末302に関係したBTSがセットアップされたとき、障害物303がおそらく
建物であるような場合であるかもしれない。しかしながら、また、図3aに示さ
れているように、送信状態が突然その見通しに現れた障害物によってかく乱され
る場合であるかもしれず、その場合にはその障害物はたぶん乗り物であろう。
【0024】 ノード間で高ビット率のデータが送信されることになるなら、図3aに従うそ
の送信環境は深刻な事態を示唆するものとはならない。まわりの障害物からの可
能性のあるフェーディング及び/或いは反射の結果はただ減衰した反射だけであ
ろうし、その反射は有害な影響はないか、或いはイコライザによってキャンセル
できるものである。
の送信環境は深刻な事態を示唆するものとはならない。まわりの障害物からの可
能性のあるフェーディング及び/或いは反射の結果はただ減衰した反射だけであ
ろうし、その反射は有害な影響はないか、或いはイコライザによってキャンセル
できるものである。
【0025】 しかしながら、図3bに示された環境下では、図3aと同じアンテナ指向性が
維持されるなら、メインビームも深刻な遅延と減衰とが現れ、送信におけるデー
タビットには重大な劣化がもたらされる。それゆえに本発明に従えば、アンテナ
の方向は意図的に図3bに示されているように新しい方向へと変更される。この
ようにして、送信のいかなる反射もそれ自体が用いられ、望まれないマルチパス
伝播ビームが小さくされビット誤り率、BER性能を改善する。また、見通し要
求も克服され、イコライザとRAKE受信機の必要もなくなる。
維持されるなら、メインビームも深刻な遅延と減衰とが現れ、送信におけるデー
タビットには重大な劣化がもたらされる。それゆえに本発明に従えば、アンテナ
の方向は意図的に図3bに示されているように新しい方向へと変更される。この
ようにして、送信のいかなる反射もそれ自体が用いられ、望まれないマルチパス
伝播ビームが小さくされビット誤り率、BER性能を改善する。また、見通し要
求も克服され、イコライザとRAKE受信機の必要もなくなる。
【0026】 無線ノード301と無線ノード302の両方とも本発明に従う適応型アンテナ
が備えられているので、アップリンクとダウンリンクはこの場合、反射体304
を介して確立される。無線ノードと端末ノードの夫々のアンテナはそのとき相対
的に狭いビーム305、306を形成する。適応型アンテナはこの分野では知ら
れているように位相制御されることが好ましい。ノードは、それが他のノードか
ら受信するのと同じ方向に信号を送信し、それらは相互的であると考えられる。
好適な実施形態では、アップリンクとダウンリンクとは時分割二重化TDDを用
いることで共通の周波数を用いることができる。代替策として、アップリンクと
ダウンリンクの間の二重化距離が2%未満である限り、周波数分割二重化が用い
られても良い。原理的には、異なる経路がアップリンクとダウンリンクとに対し
て用いられるなら、より大きな二重化距離が可能である。しかしながら、これは
、異なるアンテナパターンが送信と受信とに必要とされるので、接続を確立する
ためのより複雑なプロトコルと、より複雑な無線機器とが必要とされる。
が備えられているので、アップリンクとダウンリンクはこの場合、反射体304
を介して確立される。無線ノードと端末ノードの夫々のアンテナはそのとき相対
的に狭いビーム305、306を形成する。適応型アンテナはこの分野では知ら
れているように位相制御されることが好ましい。ノードは、それが他のノードか
ら受信するのと同じ方向に信号を送信し、それらは相互的であると考えられる。
好適な実施形態では、アップリンクとダウンリンクとは時分割二重化TDDを用
いることで共通の周波数を用いることができる。代替策として、アップリンクと
ダウンリンクの間の二重化距離が2%未満である限り、周波数分割二重化が用い
られても良い。原理的には、異なる経路がアップリンクとダウンリンクとに対し
て用いられるなら、より大きな二重化距離が可能である。しかしながら、これは
、異なるアンテナパターンが送信と受信とに必要とされるので、接続を確立する
ためのより複雑なプロトコルと、より複雑な無線機器とが必要とされる。
【0027】 図3cは極めて図式的に、図3bに示されているような送信状態における適応
型アンテナについての可能性のあるアンテナパターンを示している。無線ノード
のアンテナ307は3つの異なるソースから到来する信号に向けられている。無
線端末のような2つのソース308、309からの信号は望ましい信号であると
考えられるが、3番目のソース310からの信号は妨害信号であると考えられる
。3つの異なる到達方向311、312、313が3つのソースに対して確立さ
れる。これら3つの角度から、アンテナはこの分野では知られているように調整
されて所望の信号の方向に高利得アンテナビーム314、315を、妨害ソース
の方向にヌル(null)316を形成する。無線端末についてのアンテナパタ
ーンの場合、だた1つのメインビームがおそらくは用いられる。
型アンテナについての可能性のあるアンテナパターンを示している。無線ノード
のアンテナ307は3つの異なるソースから到来する信号に向けられている。無
線端末のような2つのソース308、309からの信号は望ましい信号であると
考えられるが、3番目のソース310からの信号は妨害信号であると考えられる
。3つの異なる到達方向311、312、313が3つのソースに対して確立さ
れる。これら3つの角度から、アンテナはこの分野では知られているように調整
されて所望の信号の方向に高利得アンテナビーム314、315を、妨害ソース
の方向にヌル(null)316を形成する。無線端末についてのアンテナパタ
ーンの場合、だた1つのメインビームがおそらくは用いられる。
【0028】 図4aと4bとは本発明に従う構成についてのビームステアリングのシステム
を示している。そのようなビームステアリングの基本的な概念は、例えば、ジョ
ン リトバ(John Litva)及びテトス クオック−ユング ロー(Titus Kwok-Y
eung LO)著、アーテックハウス(Artech House)、ISBN 0-89006-712-0、19
96年“無線通信におけるデジタルビーム形成(Digital beamforming in wirel
ess communications)”、及び“基地局アンテナアレイにおける方向検出、ビー
ム形成、及び相互結合(Direction finding, beamforming and mutual coupling
in base station antenna array)”、スタッファン ルンドグレン(Staffan
Lundgren)著、チャルマーズ工科大学(Chalmers University of Technology)
、1998年1月に説明されており、これらはここで参照として組み入れられる
。
を示している。そのようなビームステアリングの基本的な概念は、例えば、ジョ
ン リトバ(John Litva)及びテトス クオック−ユング ロー(Titus Kwok-Y
eung LO)著、アーテックハウス(Artech House)、ISBN 0-89006-712-0、19
96年“無線通信におけるデジタルビーム形成(Digital beamforming in wirel
ess communications)”、及び“基地局アンテナアレイにおける方向検出、ビー
ム形成、及び相互結合(Direction finding, beamforming and mutual coupling
in base station antenna array)”、スタッファン ルンドグレン(Staffan
Lundgren)著、チャルマーズ工科大学(Chalmers University of Technology)
、1998年1月に説明されており、これらはここで参照として組み入れられる
。
【0029】 図4aは本発明に従うビームステアリング機能をもつ無線構成の第1のセクシ
ョンを示している。その第1のセクションはデジタル無線に関与している。図4
bは広帯域無線とアンテナシステムに関与する第2のセクションを示している。
さて、その構成を図4aと4bの両方を参照してより詳細に説明する。
ョンを示している。その第1のセクションはデジタル無線に関与している。図4
bは広帯域無線とアンテナシステムに関与する第2のセクションを示している。
さて、その構成を図4aと4bの両方を参照してより詳細に説明する。
【0030】 図4bから始めると、無線信号はアンテナ要素401a〜401dによって受
信される。この実施形態において、4つの要素が用いられるが、要素の数はこれ
よりもずっと多くても良い。一般に、用いられるアンテナ要素の数が多くなれば
なるほど、より複雑なアンテナの利得パターンが生成される。到来する信号はデ
ュープレックスフィルタ402a〜402dによって結合され、受信機回路40
3a〜403dに達する。デュープレックスフィルタによって各アンテナ要素が
送信と受信の両方に対して用いられることが可能になる。
信される。この実施形態において、4つの要素が用いられるが、要素の数はこれ
よりもずっと多くても良い。一般に、用いられるアンテナ要素の数が多くなれば
なるほど、より複雑なアンテナの利得パターンが生成される。到来する信号はデ
ュープレックスフィルタ402a〜402dによって結合され、受信機回路40
3a〜403dに達する。デュープレックスフィルタによって各アンテナ要素が
送信と受信の両方に対して用いられることが可能になる。
【0031】 受信機回路403a〜403dは到来する信号をフィルタし、これらを混合し
て中間周波数へと落とす。次に、図4aを参照すると、その信号はアナログから
デジタルへとA/D変換器404a〜404dによって変換される。夫々のデジ
タル信号はそれからデジタルダウンコンバータ405a〜405dによって低周
波数へとシフトされる。
て中間周波数へと落とす。次に、図4aを参照すると、その信号はアナログから
デジタルへとA/D変換器404a〜404dによって変換される。夫々のデジ
タル信号はそれからデジタルダウンコンバータ405a〜405dによって低周
波数へとシフトされる。
【0032】 この段階で、到来する信号が用いられて本発明に従う構成のビーム形成機能を
実行する。その信号は共変ブロック406へと導かれる。
実行する。その信号は共変ブロック406へと導かれる。
【0033】 共変ブロック406はその入力される分岐各々からの数多くの信号サンプルを
バッファする。これらのサンプルはともにマトリクスを形成し、共変マトリクス
がこのマトリクスから計算される。この共変マトリクスが連続してアライバルブ
ロック407の方向に出力され、このブロックは、入力された共変マトリクスか
らの所望の信号ソースと妨害信号ソースの両方からの信号到着方向を計算する。
制御ユニット(不図示)はどの信号が所望のもので、どの信号が妨害するもので
あるのかを判断する。
バッファする。これらのサンプルはともにマトリクスを形成し、共変マトリクス
がこのマトリクスから計算される。この共変マトリクスが連続してアライバルブ
ロック407の方向に出力され、このブロックは、入力された共変マトリクスか
らの所望の信号ソースと妨害信号ソースの両方からの信号到着方向を計算する。
制御ユニット(不図示)はどの信号が所望のもので、どの信号が妨害するもので
あるのかを判断する。
【0034】 所望の信号ソースと妨害ソースからの到来信号の方向は重み計算ブロック40
8へと出力される。このブロックは適当な重みw1、w2、w3、w4を計算す
る。これらの重みはアンテナの利得パターンが所望の信号のソースの方向にビー
ムをもち、妨害ソースの方向にヌルをもつことを保証している。
8へと出力される。このブロックは適当な重みw1、w2、w3、w4を計算す
る。これらの重みはアンテナの利得パターンが所望の信号のソースの方向にビー
ムをもち、妨害ソースの方向にヌルをもつことを保証している。
【0035】 デジタルダウンコンバータから到来するデジタル信号の振幅と位相は重みブロ
ック410a〜410dによって調整される。これらの信号はそれから、加算ブ
ロック411において加算される。この結果、妨害信号がちょうどキャンセルさ
れる一方、所望の信号ソースから発せられた信号が増幅された信号が得られる。
到来する信号からの重みを計算するのに用いられるブロック406、407、4
08は説明を明瞭にするため、離散的な機能ブロックとして描かれている。しか
しながら、これらのブロックの工程は、図4aに示されているたいていの他のデ
ジタル機能と同様に単一のデジタル信号プロセッサDSPによって実行されても
良い。
ック410a〜410dによって調整される。これらの信号はそれから、加算ブ
ロック411において加算される。この結果、妨害信号がちょうどキャンセルさ
れる一方、所望の信号ソースから発せられた信号が増幅された信号が得られる。
到来する信号からの重みを計算するのに用いられるブロック406、407、4
08は説明を明瞭にするため、離散的な機能ブロックとして描かれている。しか
しながら、これらのブロックの工程は、図4aに示されているたいていの他のデ
ジタル機能と同様に単一のデジタル信号プロセッサDSPによって実行されても
良い。
【0036】 それから、その信号はさらにTx/Rx機能ブロック412でさらに処理され
、この後、その信号によって送信された情報が、GSMの場合には、パルスコー
ド変調リンクPCM413によって、BSCに送信される。
、この後、その信号によって送信された情報が、GSMの場合には、パルスコー
ド変調リンクPCM413によって、BSCに送信される。
【0037】 この構成の送信側は受信側と似た方法で動作する。GSMの場合、BSCから
やってくる情報はパルスコード変調リンク413で受信される。その情報はTx
/Rx機能ブロック412における無線送信のために適した信号へと変換される
。この信号はそれからデジタル的に4つの信号へと分割ブロック415で分割さ
れる。これらの信号の振幅と位相とは重み付けブロック416a〜416dによ
って調整される。その重みは信号に対して複雑に乗算される。本発明に従う送信
方向は他のノードからの信号の受信方向と同一、即ち、アンテナが相互的なもの
であるので、送信側の重みは受信側の重みと同一であるべきである。
やってくる情報はパルスコード変調リンク413で受信される。その情報はTx
/Rx機能ブロック412における無線送信のために適した信号へと変換される
。この信号はそれからデジタル的に4つの信号へと分割ブロック415で分割さ
れる。これらの信号の振幅と位相とは重み付けブロック416a〜416dによ
って調整される。その重みは信号に対して複雑に乗算される。本発明に従う送信
方向は他のノードからの信号の受信方向と同一、即ち、アンテナが相互的なもの
であるので、送信側の重みは受信側の重みと同一であるべきである。
【0038】 その信号はデジタルアップコンバータ417a〜417dによって中間周波数
に変換される。それから、その信号はD/A変換器418a〜418dによって
アナログへと変換される。そのアナログ信号は送信機回路419a〜419dに
よって無線周波数へと変換されてデュープレックスフィルタ402a〜402d
を介してアンテナ要素401a〜401dへと導かれる。
に変換される。それから、その信号はD/A変換器418a〜418dによって
アナログへと変換される。そのアナログ信号は送信機回路419a〜419dに
よって無線周波数へと変換されてデュープレックスフィルタ402a〜402d
を介してアンテナ要素401a〜401dへと導かれる。
【0039】 図5は本発明に従うシステムにおける接続セットアップの手順についての信号
伝達図を図示している。接続がセットアップされるとき、BSC501は接続要
求505を無線ノード502へ送信する。無線ノード502はそれから識別番号
同報メッセージをアクティブなビーム形成を用いることなく、関連するセクタで
同報する。このメッセージは無線端末503によってピックアップされる。もし
、その無線端末が送信されたアイデンティティを認識し、従って、これが正しい
受信機であれば、無線ノード502に物理チャネル要求メッセージ507を送信
することによって応答する。これは、無線端末によって評価された好ましい方向
にアクティブビーム形成をしてなされる。
伝達図を図示している。接続がセットアップされるとき、BSC501は接続要
求505を無線ノード502へ送信する。無線ノード502はそれから識別番号
同報メッセージをアクティブなビーム形成を用いることなく、関連するセクタで
同報する。このメッセージは無線端末503によってピックアップされる。もし
、その無線端末が送信されたアイデンティティを認識し、従って、これが正しい
受信機であれば、無線ノード502に物理チャネル要求メッセージ507を送信
することによって応答する。これは、無線端末によって評価された好ましい方向
にアクティブビーム形成をしてなされる。
【0040】 それから、無線ノード502は、前述のメッセージ507が受信された方向と
同じ方向で無線端末503に対して物理チャネル確認メッセージ508を送信す
る。従って、アクティブビーム形成が無線ノード502の側でも開始される。認
証要求509がそのとき無線ノード502によって無線端末503に送信され、
無線端末503はその結果、反対方向に認証確認応答510を行う。同じ方法で
接続要求511と接続確認応答512とが交換される。これがなされるとき、無
線端末502と無線端末503とは送信準備完了となる。セットアップ確認応答
メッセージ513が無線ノード502からBSC501へと送信され、BSC5
01とBTS504との間のデータ514の送信が開始されても良くなる。
同じ方向で無線端末503に対して物理チャネル確認メッセージ508を送信す
る。従って、アクティブビーム形成が無線ノード502の側でも開始される。認
証要求509がそのとき無線ノード502によって無線端末503に送信され、
無線端末503はその結果、反対方向に認証確認応答510を行う。同じ方法で
接続要求511と接続確認応答512とが交換される。これがなされるとき、無
線端末502と無線端末503とは送信準備完了となる。セットアップ確認応答
メッセージ513が無線ノード502からBSC501へと送信され、BSC5
01とBTS504との間のデータ514の送信が開始されても良くなる。
【0041】 なお、上述した実施形態は本発明がどのように実行されるのかをただ例証する
ためのものである。求められる権利範囲は添付された請求の範囲によってのみ限
定される。
ためのものである。求められる権利範囲は添付された請求の範囲によってのみ限
定される。
【図1】 GSM標準に従った移動体システムを図式的に図示している。
【図2】 本発明に従う複数の基地トランシーバ局と無線で内部接続された基地局制御局
のブロック図を示している。
のブロック図を示している。
【図3a】 2つのノード間の擾乱がない送信状態を図示している。
【図3b】 見通し線が障害物で乱された場合における2つのノード間の、本発明に従う送
信状態を図示している。
信状態を図示している。
【図3c】 そのような送信状態における適応型アンテナのあり得るアンテナパターンを示
している。
している。
【図4a】、
【図4b】 本発明に従う構成のためのビームステアリングシステムを示している。
【図5】 本発明に従うシステムにおける接続セットアップ手順についての信号伝送図を
図示している。
図示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,UZ,VN,YU,ZA,ZW
Claims (10)
- 【請求項1】 移動体無線システムにおいて、夫々が少なくとも1つの位相制
御アンテナユニットを含む第1の固定ノード(301)と第2の固定ノード(3
02)との間で無線を介してデータ或いは音声を転送する方法であって、 前記第1のノード(301)が、反射体(304)を介して意図的に狭いビー
ム(305)で無線信号を前記第2のノード(302)に送信する第1のリンク
を確立する工程と、 前記第2のノード(302)が、反射体(304)を介して意図的に狭いビー
ム(306)で無線信号を前記第1のノード(301)に送信する第2のリンク
を確立する工程とを有し、 前記第2のリンクの送信方向は前記第1のリンクからの信号の受信方向である
ことを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記第1のリンク及び前記第2のリンクは、共通の無線周波数
バンドおいて確立され、前記周波数バンドは時分割二重化TDDを用いて共有さ
れることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 前記第1のリンク及び前記第2のリンクは、周波数分割二重化
FDDを用いて異なる無線周波数バンドにおいて確立され、前記リンク間の前記
二重化距離が2%未満であることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 移動体無線システムにおいて、夫々が少なくとも1つの位相制
御アンテナユニットを含む第1のノード(301)と第2のノード(302)と
の間で無線を介してデータ或いは音声を転送する構成であって、 前記第1のノード(301)が、反射体(304)を介して意図的に狭いビー
ム(305)で無線信号を前記第2のノード(302)に送信する第1のリンク
を確立する手段と、 前記第2のノード(302)が、反射体(304)を介して意図的に狭いビー
ム(306)で無線信号を前記第1のノード(301)に送信する第2のリンク
を確立する手段とを有し、 前記第2のリンクの送信方向は前記第1のリンクからの信号の受信方向である
ことを特徴とする構成。 - 【請求項5】 前記第1のノードは基地局制御局(104)に接続され、前記
第2のノードは基地トランシーバ局(102)に接続されることを特徴とする請
求項4に記載の構成。 - 【請求項6】 前記第1のリンク及び前記第2のリンクは、共通の無線周波数
バンドおいて確立され、前記周波数バンドは時分割二重化TDDを用いて共有さ
れることを特徴とする請求項4に記載の構成。 - 【請求項7】 前記第1のリンク及び前記第2のリンクは、周波数分割二重化
FDDを用いて異なる無線周波数バンドにおいて確立され、前記リンク間の前記
二重化距離が2%未満であることることを特徴とする請求項4に記載の構成。 - 【請求項8】 前記第1及び第2のノードは固定されていることを特徴とする
請求項4乃至7のいずれかに記載の構成。 - 【請求項9】 前記第1のノードは前記第2のノードのタイプの多数のノード
と通信を行うことを特徴とする請求項4乃至8のいずれかに記載の構成。 - 【請求項10】 前記第1及び第2のノードの内の少なくとも1つにおけるア
ンテナパターンに関し、妨害無線信号源の方向において、ヌルを達成する手段を
有することを特徴とする請求項4乃至9のいずれかに記載の構成。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9804511-5 | 1998-12-22 | ||
SE9804511A SE514624C2 (sv) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | Förfarande och arrangemang för att upprätta en länk mellan två fasta noder i ett mobilradiosystem genom användning av adaptiva antenner och en reflekterande kropp |
PCT/SE1999/002421 WO2000038452A1 (en) | 1998-12-22 | 1999-12-17 | Method and arrangement for transferring data or voice via radio between two nodes in a mobile radio system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002534022A true JP2002534022A (ja) | 2002-10-08 |
Family
ID=20413830
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000590409A Withdrawn JP2002534022A (ja) | 1998-12-22 | 1999-12-17 | 移動体無線システムにおける2つのノード間でデータ或いは音声を無線を介して転送する方法及び構成 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6487423B1 (ja) |
EP (1) | EP1142398A1 (ja) |
JP (1) | JP2002534022A (ja) |
KR (1) | KR100686419B1 (ja) |
CN (1) | CN1157977C (ja) |
AU (1) | AU3094100A (ja) |
SE (1) | SE514624C2 (ja) |
WO (1) | WO2000038452A1 (ja) |
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-
1999
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