(57)【要約】  本発明は据え置き型又は半据え置き型装置用の無線通信システムであって、主ノード(C)と、同一アクセスサブセットに属し、主ノード(C)と送受信するように構成される第１の複数の端末(S1-S3)とを備える無線通信システム(200)を開示する。主ノードは少なくとも１つのビーム(110)で送信し、少なくとも２つのビーム(111-113)で受信する。また、システムは、複数の端末(111-113)に中央ノード(C)への送信可否を通知する手段(C)を備える。所定の基準に基づいて、主ノード(C)の異なる受信ビーム(111-113)内に位置する２つ又はそれより多い端末(S1-SN)が、中央ノードへの送信許可を同時に与えられうる。好ましくは、同時に送信許可を与えられた２つ又はそれよい多い端末が、同一の周波数、同一の符号、あるいは同一のタイムスロットを用いて送信する。
2009500899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
据え置き型又は半据え置き型装置用の無線通信システム(200)であって、主ノード(C)と、同一のアクセスサブセットに属し、前記主ノード(C)と送受信するように構成される第１の複数の端末(S1-S3)とを備え、前記主ノードは少なくとも１つのビーム(110)で送信するとともに、少なくとも２つのビーム(111-113)で受信し、前記システムが、
複数の端末(111-113)に、前記中央ノード(C)への送信可否を通知する手段(C)を備えるとともに、
所定の基準に基づいて、前記主ノードの(C)の異なる複数の受信ビーム(111-113)に位置する２つ又はそれより多い端末(S1-SN)が、前記中央ノードへの送信許可を同時に与えられうることを特徴とするシステム。
【請求項２】
同時に送信許可を与えられた前記２つ又はそれよい多い端末が、同一の周波数、同一の符号、あるいは同一のタイムスロットを用いて送信することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記基準の１つが、第２の端末が第１の端末との同時送信を許可されている際に得られた測定信号品質であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のシステム(200)。
【請求項４】
前記基準の１つが、複数の端末の同時送信の異なる組み合わせによって得られる信号品質が保存された参照テーブルの利用を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のシステム(200)。
【請求項５】
前記基準の１つが、前記複数の端末(S1,S2,...SN)に関する前記主ノード(C)のアンテナゲインの知見の利用を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のシステム(200)。
【請求項６】
前記基準の１つが、前記受信ビームのアンテナパターンの知見とともに、前記複数の端末(S1,S2,...SN)の各々への方位角(ΦN)の予備的知見の利用を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のシステム(200)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は据え置き型または半据え置き型装置用の無線通信システムに関する。システムは中央ノード及び、この中央ノードとの間で送受信を行うように構成された第１の複数の端末とを備える。中央ノードは少なくとも１つのビームを送信する可能性に加え、少なくとも２つのビームを受信する可能性を有する。さらに、システムは複数の端末に対し、中央ノードへの送信可否を通知する手段を備える。
【背景技術】
【０００２】
複数の加入者又は端末と通信する１つの中央ノードを有する無線通信システムが知られている。アップリンク、即ち複数の端末から中央ノードへのコネクションは、複数の端末からの送信相互の干渉によって一般に制限を受ける。例えばＴＤＭＡ，ＦＤＭＡ，ＣＤＭＡ（時間／周波数／符号分割多元アクセス）のような、所謂アクセス手法はそれぞれ、干渉を制限するために、利用可能な周波数スペクトル内で加入者を分離するための異なる手法を用いている。
【０００３】
まず最初の例として、ＴＤＭＡ（時分割多元アクセス）手法においては、干渉を最小化するため、複数の端末は通常１度に１つのみが送信を許される。２番目の例として、ＣＤＭＡ（符号分割多元アクセス）手法においては、複数の端末は通常、固有の拡散符号を用いた送信のみを許可される。これらの、また他のアクセス手法においては、送信容量に上限が存在する。
【０００４】
従って、上述した種類のシステム、すなわち、複数の加入者又は端末と通信する１つの中央ノードを有する無線通信システムにおいては、アップリンクの送信容量を増加することを可能にする方法又はシステムに対する要求が存在する。
【０００５】
この要求は、据え置き型または半据え置き型装置用の無線通信システムを開示する本発明によって解決される。システムは主ノード及び、この主ノード(C)との間で送受信を行うように構成され、同一のアクセスサブセットに属する第１の複数の端末とを備える。
【０００６】
主ノードは少なくとも１つのアンテナビームで送信し、少なくとも２つのアンテナビームで受信する。また、システムは複数の端末に対し、中央ノードへの送信可否を通知する手段を備える。
【０００７】
所定の基準に基づいて、主ノードの異なる受信ビーム内に位置する２つ又はそれより多い端末が、中央ノードへの送信許可を同時に与えられうる。
【０００８】
好ましくは、同時に送信許可を与えられた２つ又はそれより多い端末が、同一の周波数又は同一の拡散符号を用いて、あるいは同一のタイムスロット期間に送信する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。
本発明は主に、例えばＷＬＡＮ又はＷＩＭＡＸシステムのような据え置き型又は半据え置き型無線通信システムを用いるシステムを意図したものであるが、ポイントツーマルチポイントコンセプトに基づくマイクロ波無線リンクに対しても適用可能である。
【００１０】
図１は、本発明を適用可能な既知のシステム１００の模式的な概要を示す図である。システムは文字Ｃで示される中央ノードと、中央ノードＣと通信する複数の端末Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を備えている。端末Ｓ１−Ｓ３はアクセスドメインの同一部分(share)を割り当てられた端末であり、即ち、それらは所謂アクセスサブセットを構成する。これは、ＴＤＭＡシステムにおいて同一タイムスロットを、ＦＤＭＡシステムにおいて同一周波数を、ＣＤＭＡシステムにおいて符号ツリーの同一部分を用いるサブセットによって例示することができる。
【００１１】
中央ノードＣは、ノードＣがカバーする領域内での全通信（すなわち送信及び受信）に用いられる１つの単独アンテナビーム１１０を有する。従って、理解を容易にするため、仮にシステム１００がＴＤＭＡシステムであったとすると、良好な信号品質を得るために、ある時刻において、アクセスサブセットの複数の端末Ｓ１−Ｓ３の１つのみが送信を許可される。任意の時点においてどの端末に送信を許可すべきかの決定は中央ノードＣが行い、中央ノードＣが複数の端末へ決定結果を送信する。
【００１２】
この種の既知のシステムにおける問題は、複数のアクセスサブセット端末の１つのみが一度に送信可能であるとすると、送信容量がアクセスサブセット当たり１端末に制限されることである。同様の問題は例えばＦＤＭＡ及びＣＤＭＡといった他のアクセス手法においても認められる。以後本明細書において、システム１００及び本発明のシステムはＴＤＭＡシステムとして説明するけれども、他のアクセス手法との類似点は本技術分野に属する当業者によって理解される。
【００１３】
図２に、本発明に係るシステム２００を示す。システムは中央ノードＣを備え、中央ノードは、システム２００によってカバーすることが望ましい全領域を実質的にカバーする１つのアンテナビーム１１０で送信する。
【００１４】
図２にはまた、３つの端末Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が示されているが、端末ノードの総数は単なる例示である。これら３つの端末はシステム２００内の端末のサブセットであり、アクセスドメイン（アクセスサブセット）の同一部分、すなわちＴＤＭＡシステムにおいて同一のタイムスロットが割り当てられている。本発明によれば、中央ノードＣが用いるアンテナは１度に複数のアンテナビームを受信する。図２においては、一例として３つの受信ビーム１１１，１１２，１１３を示している。
【００１５】
さらに、本発明によれば、複数の端末Ｓ１−Ｓ３の複数が中央ノードＣへ同時に送信を許可されうる。これは、部分的に複数のビーム１１１，１１２，１１３を利用して実現される。
【００１６】
複数の端末Ｓ１−Ｓ３の各々に対する、中央ノードＣへの送信許可は、中央ノードＣにより送信ビーム１１０で送信される。許可は、以下により詳細に説明する予め定められた基準に基づく。これらの基準は複数の端末Ｓ１−Ｓ３へポーリング問い合わせ又はアクセス要求を送信する際に中央ノードＣによって受信される情報と共に用いられる。
【００１７】
図３は、同一のアクセスサブセット内のある端末について、中央ノードＣへの送信を許可するかどうか、またいつ許可するかの決定に関するフローチャートを示す。最初のステップ３１０として、中央ノードＣとの通信を通じ、端末からのアクセス要求が開始される。これは例えばＣが送信ビーム１１０においてポーリング問い合わせ(poll question)を送信することによって実行可能である。これに続き、同一アクセスサブセット内に存在する複数の端末Ｓ１−Ｓ３のからの応答がステップ３２０で受信される。この複数の端末からの応答には、複数の端末が送信すべきデータを有しているか否かに関する情報、そして、場合によってはデータ量及び優先度に関する情報が含まれる。
【００１８】
次に、ステップ３３０において、その時点で送信している他の端末が同一アクセスサブセット内にいくつあるかのチェックがなされる。その時点において送信中の他の端末が同一アクセスサブセット内に存在せず、送信すべきデータを有する端末はそのアクセスサブセット内に１つである場合、ステップ３３０’において、その端末に対して送信許可が与えられる。
【００１９】
一方、同一アクセスサブセット内の複数の端末の１つ（ここではＳＮと表す）が、データを送信する必要があり、同一アクセスサブセット内の他の複数の端末がその時点で送信中であるとすると、中央ノードＣは、図３のフローチャートにおけるステップ３４０で、端末ＳＮに対する同時送信のための基準が満たされているかチェックする。これら基準については少し後でより詳細に説明する。
【００２０】
同時送信の基準が満たされていない場合、端末ＳＮに対する送信許可は与えられない（図３のステップ３４０’）。好ましくは、この旨は中央ノードＣによる個別の信号又はメッセージとして送信されない。
【００２１】
一方、同時送信の基準が満たされている場合には、ステップ３５０で、送信許可が端末ＳＮへ与えられる。この許可は例えば送信ビーム１１０で中央ノードＣが送信する。
【００２２】
図４は本発明において、１つより多い端末に同時送信を許可できるか否かの判定に使用されうる複数の基準のうちの１つを示す図である。図２に示されるような３ビームアンテナシステムについてのアンテナ放射パターンが、１つかつ同一の角度Φ1における（受信）ビームの２つに対するアンテナゲインとともに示されている。第２の角度Φ2における第２の受信ビームに対するアンテナゲインも図示されている。
【００２３】
アンテナでの受信信号強度が、アンテナに対する角度のみならず、端末からアンテナまでの距離（即ち経路損失）にも依存することが理解されるであろう。しかし、本発明は主に据え置き型又は半据え置き型のシステムを意図しており、これは（端末が固定されていて）中央ノードから端末への距離が既知であるか、システム内の信号処理又はシグナリングによってシステムがそのような知見を有することを意味する。そのため、距離もまた計算に含めることができる。さらに、このシステムは、アンテナでの受信電力が実質的に等しくなるよう、端末の出力電力を制御するシステムであってもよい。
【００２４】
ここで、第１の端末が既に角度Φ1から送信中であり、角度Φ2に位置する第２の端末が、送信すべきデータを有しているものとする。
【００２５】
第１及び第２の端末の（中央ノードＣに関する）角度位置の知見ならびに、問題の角度における第１及び第２のアンテナビームのアンテナゲインの知見とを用い、第２の端末に対する送信許可を与えたり与えなかったりすることができる。
【００２６】
換言すれば、第２の端末からの送信を許可すべきか否かを確認するため、角度Φ1における第２のビームのゲインが角度Φ2における同じビームのゲインと比較される。そして、(G2(Φ2)-G2(Φ1))>T（Ｔは干渉の許容レベル）であれば、角度Φ2における第２の端末からの、角度Φ1からの第１の端末の送信との同時送信が許可される。
【００２７】
もちろん、同時送信が許可できない場合、中央ノードＣは第２の端末からの送信を許可するために第１の端末からの送信を中止させることもできる。
【００２８】
一般には、１つより多くの端末が同時に送信可能か否かを判定するのに用いられうる基準は、以下の中から選択することができるであろう。
・「試行錯誤」または換言すれば、第２の端末が送信すべきデータを有することを信号で通知した際に、その端末が送信許可を与えられる。その後、ビット誤り率（又は信号品質を測る他の手段）が許容レベルを下回ったならば、送信中の１つ又は複数の端末が、送信を中止するように主ノードＣから命令を受けるであろう。
【００２９】
・「参照」テーブル：本発明は主に据え置き型端末を用いるシステムでの利用を意図しているため、「較正」送信を行うことができる。較正送信の間、複数の端末の異なる組み合わせが同時送信を許可される。そして、複数の端末の異なる組み合わせに対して得られた信号品質が、テーブルに保存される。もちろん、較正は一度のみならず、テーブルが更新されるよう、間をおいて実行することも可能である。
【００３０】
・端末Ｓ１，Ｓ２，．．．ＳＮに関する主ノードのアンテナゲインの知見（例えば、測定による）。第２の複数の端末が据え置き型であり、同一の出力電力で送信するものとする。
【００３１】
【数１】
2009500899.tif 000003
【００３２】
従って、ビーム１におけるアンテナゲインＧ１と、ある１つの第１の端末Ｓ１からのビーム２におけるアンテナゲインＧ２との差が、例えば搬送波対干渉比（Ｃ／Ｉ）の必要レベルを超え、同時に、ビーム２におけるアンテナゲインＧ２と、ある１つの第２の端末Ｓ２からのビーム１におけるアンテナゲインＧ１との差が同じ（または別でも良い）必要レベルを超えるならば、第１及び第２の端末Ｓ１及びＳ２は、同時送信を許可される。
【００３３】
第１及び第２の端末が据え置き型でないか、異なる出力電力で送信する場合、上式におけるゲインＧは端末からの受信入力電力Ｐで置き換えることができる。
・中央ノードＣが端末Ｓ１，Ｓ２，．．．ＳＮの各々の方位角ΦNの予備的な知見を有する場合（据え置きシステムの場合が当てはまる）、この知見を受信ビームのアンテナパターンの知見と共に用いることができる。
【００３４】
【数２】
2009500899.tif 000004
【００３５】
ここでも、上式は各端末への距離(range)Ｒのみならず各端末の出力電力Ｐを計算に入れることができるよう、出力電力Ｐも既知であると仮定されている。
【００３６】
本発明はここに示し、また説明した実施形態の例に限定されない。本発明は添付の特許請求の範囲の範囲内で自由に変更されうる。例えば、本発明のシステムを主に、「同時送信」が同一のタイムスロット内での送信を意味するＴＤＭＡシステムを用いて説明してきた。しかし、本発明は「同時送信」が同一の拡散符号又は同一周波数を用いた同時送信をそれぞれ意味するＣＤＭＡやＦＤＭＡのような他のアクセス手法を採用したシステムにおいても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来技術を示す図である。
【図２】本発明に係るシステムの模式的な概要を示す図である。
【図３】本発明とともに用いるための一部の主要ステップを示すフローチャートである。
【図４】本発明とともに用いるための基準の例を示す図である。
【図５】、
【図６】本発明に係るシステムの変形例を示す図である。
【図１】
2009500899.tif 000005
【図２】
2009500899.tif 000006
【図３】
2009500899.tif 000007
【図４】
2009500899.tif 000008
【図５】
2009500899.tif 000009
【図６】
2009500899.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成19年1月31日(2007.1.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
据え置き型又は半据え置き型装置用の無線通信システム(200)であって、主ノード(C)と、同一のアクセスサブセットに属し、前記主ノード(C)と送受信するように構成される第１の複数の端末(S1-S3)とを備え、前記主ノードは少なくとも１つのビーム(110)で送信するとともに、少なくとも２つのビーム(111-113)で受信し、前記システムが、
複数の端末(S1-S3)に、前記中央ノード(C)への送信可否を通知する手段(C)を備えるとともに、
所定の基準に基づいて、前記主ノードの(C)の異なる複数の受信ビーム(111-113)に位置する２つ又はそれより多い端末(S1-SN)が、前記中央ノードへの送信許可を同時に与えられうるシステムであって、
前記所定の条件が、
第１及び第２の端末(S1-SN)の、前記主ノード(C)に関する角度位置Φ1及びΦ2の知見ならびに、第１のアンテナビームの前記第１の角度Φ1でのアンテナゲインG1及び第２のアンテナビームの前記第２の角度Φ2でのアンテナゲインG2を取得するステップを有し、
前記第２のアンテナビームの前記第１の角度Φ1でのアンテナゲインG2と、前記第２のアンテナビームの前記第２の角度Φ2でのアンテナゲインG2とが比較され、
(G2(Φ2)-G2(Φ1))>T
（Ｔは干渉の許容レベル）であれば、前記角度位置Φ2における前記第２の端末からの、前記角度位置Φ1からの前記第１の端末の送信との同時送信が許可される
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
同時に送信許可を与えられた前記２つ又はそれよい多い端末が、同一の周波数、同一の符号、あるいは同一のタイムスロットを用いて送信することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記基準の１つが、第２の端末が第１の端末との同時送信を許可されている際に得られた測定信号品質であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のシステム(200)。
【請求項４】
前記基準の１つが、複数の端末の同時送信の異なる組み合わせによって得られる信号品質が保存された参照テーブルの利用を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のシステム(200)。
【請求項５】
前記基準の１つが、前記複数の端末(S1,S2,...SN)に関する前記主ノード(C)のアンテナゲインの知見の利用を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のシステム(200)。
【請求項６】
前記基準の１つが、前記受信ビームのアンテナパターンの知見とともに、前記複数の端末(S1,S2,...SN)の各々への方位角(ΦN)の予備的知見の利用を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のシステム(200)。
【国際調査報告】
2009500899.tif 000011
2009500899.tif 000012
2009500899.tif 000013