(57)【要約】  本発明は、電磁波を用いて情報を第１の受信機(220,320)へ送信する第１の送信機(210,310)を備えるポイントツーポイント通信システムを開示する。  この第１の送信機は複数のアンテナビーム(230,231; 330,331,332,333)上で、この複数のアンテナビームの少なくとも第１及び第２のビームに第１の周波数を用いて送信する。この第１及び第２のビームは異なる情報を含んでいる。  送信機と受信機との間のポイントツーポイント接続は、送信機と受信機の間に配置された第１のリピータ(240)によって実現される。この第１のリピータは第１のビーム(231)に対して用いられる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポイントツーポイント通信システム(200,300)であって、電磁波によって情報を第１の受信機(220,320)に送信する第１の送信機(210,310)であり、複数のアンテナビーム(230,231; 330,331,332,333)上で、かつ前記複数のアンテナビームの少なくとも第１及び第２のビームに第１の周波数を用いて送信する第１の送信機を備え、前記第１及び第２のビームは異なる情報を含み、前記送信機と前記受信機との間のポイントツーポイント接続が、前記送信機及び前記受信機の間に配置された少なくとも第１のリピータ(240; 340,341,342,343)であって、前記第１のビーム(231)に用いられる第１のリピータによって実現されることを特徴とするシステム。
【請求項２】
第１の送信機(310)を第１の受信機(320)へ前記第２のビームで接続するために用いられる第２のリピータ(340,341,342,343)をさらに有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】
前記電磁波がマイクロ波帯上に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。
【請求項４】
前記電磁波が可視光帯上に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。
【請求項５】
前記リピータ(240;340,341,342,343)の少なくとも１つがアクティブリピータであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記リピータ(240;340,341,342,343)の少なくとも１つがパッシブリピータであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波を使って第１の受信機に情報を送信する第１の送信機を有するポイントツーポイント通信システムを開示する。この送信機は複数のアンテナビーム上で、複数のビームのうち少なくとも第１及び第２のビームに第１の周波数を用いて送信を行う。第１及び第２のビームは異なる情報を含む。
【背景技術】
【０００２】
セルラ電話システムのような無線通信システムにおいて、例えば基地局から、システム内のより上位の装置(higher levels)へ情報を伝送する必要がしばしば発生する。セル内の情報伝送容量が増加するにつれ、基地局からシステム内のより上位の装置へ伝送するための容量を大幅に増加させることに対する要求も生じるであろう。基地局からシステム内のより上位の装置へ情報を中継する従来の方法は、通常はマイクロ波周波数帯における、ポイントツーポイント伝送用の無線リンクを使用するものであった。無線リンクの容量を増加させる従来の方法は、独立した信号の伝送に、より高次の変調方法及び／又は二重直交偏波を用いるものであった。
【０００３】
高次変調及び二重偏波システムは高価で、干渉に影響を受けやすく、例えば２８ＭＨｚの帯域幅を有するチャネルのような固定帯域幅上で現在用いられている標準的な対策と比較して、４倍を超える容量の増加は通常実現できないであろう。
【０００４】
望まれる容量は１ＧＢ／秒以上の領域であり得る。それは最新の手法を用いても、２８ＭＨｚの帯域幅を有するチャネルを複数必要とするであろう。これはつまり、より多くの周波数スペクトルを必要とすることになり、周波数スペクトルは有限のリソースであることから、多くの場合不可能である。さらに、多くの場合、オペレータは、周波数管理当局から現状以上のスペクトルを得ることが出来ない。
【発明の開示】
【０００５】
従って、ポイントツーポイント通信システムにおいて、現在の手法を用いるよりも高い容量を実現するであろう手法又はシステムに対する要求が存在する。
【０００６】
この要求は、電磁波によって第１の受信機に情報を送信する第１の送信機を有するポイントツーポイント通信システムを開示する本発明によって解決される。この第１の送信機は、複数のアンテナビーム上で、この複数のビームの少なくとも第１及び第２のビームに第１の周波数を用いて送信する。この第１及び第２のビームは異なる情報を含み、送信機と受信機との間のポイントツーポイント接続は、送信機と受信機の間に配置された第１のリピータによって実現される。この第１のリピータは第１のビームに対して用いられる。
【０００７】
本発明の他の実施形態において、システムはさらに、第２のビームで第１の送信機を第１の受信機と接続するための第２のリピータを備えることができる。
【０００８】
このように、本発明によれば、同一周波数上の、しかし異なる情報を含む複数の異なるアンテナビームを用いることにより、１つのビームを超える周波数スペクトルを必要とせずに伝送容量を増加させることができる。
【０００９】
さらに、所謂ＭＩＭＯ機器を本発明が提案するシステムに適用することも可能である。ＭＩＭＯ、すなわち他入力多出力は、通常、他の形式のシステム及びアプリケーション、主に所謂ＮＬＯＳシステム（非見通しシステム）においてのみ用いられている。
【００１０】
好ましい実施形態において用いられる電磁波の周波数はマイクロ波帯であるが、例えば可視光帯を含む他の波長帯であってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照してより詳細に説明する。
図１は従来の無線ポイントツーポイント通信システム１００を示す図である。なお、本明細書において「ポイントツーポイント」という用語は、図１に示すように、１つの送信機１１０が１つの対応する受信機１２０と通信するシステムを意味するものとする。
【００１２】
もちろん、ポイントツーポイントシステムは、図１に示されるような構成に限定されず、通常は第１の受信機１２０と共通配置される第２の送信機を備えることもできる。そして、この第２の送信機は、通常は第１の送信機１１０と共通配置される第２の受信機と通信するであろう。そのようなシステムにおいて、図１に示す個々のユニット１１０，１２０が、送信機及び受信機を備えることになるであろう。ユニット１１０，１２０は、通常はマイクロ波帯、すなわち１ＧＨｚから６０ＧＨｚまでの電磁波を用いて通信するが、可視光帯を含む他の波長帯の利用も考えられる。
【００１３】
図１に示されるように、２つのユニット１１０，１２０は、１つの主ビーム１３０で互いに通信する。図１におけるシステムで使用可能な典型的な帯域は、通常の変調方法によって１５５Ｍｂ／ｓの伝送レートを実現可能であろう２８ＭＨｚである。
【００１４】
図１に示すシステムならびに本発明の主な用途は、セルラ電話システムにおける無線基地局と、その電話システム内のより高位の装置との接続である。将来のシステムでは、今よりかなり高い伝送レートが必要とされ、そのため、図１に示すシステムに問題をもたらすであろう。将来のシステムにおいて必要とされるであろう伝送レートの例は、最大１Ｇｂｐｓ（ギガビット／秒）またはそれ以上である。
【００１５】
本質的に同じ変調方法を用いながら伝送レートの増加を実現するため、本発明のシステムは複数のビーム、すなわち少なくとも第１及び第２のビームを送信可能な送信アンテナを用いる。ビーム間の相関／干渉を十分低いレベルとする角度分離が複数のビームに与えられるであろうという事実により、両方又は全てのビームにおいて同一の送信周波数を用いることができる。角度分離は方位角又は仰角のいずれか、あるいは所望の効果が得られる組み合わせで行うことができる。
【００１６】
ポイントツーポイントシステムが少なくとも１つのリピータを備えるので、複数のビームが方位角において分離されていても、それらは依然としてポイントツーポイントシステムにおける同一の受信機に到達することが可能である。そのようなシステム２００の例を図２に示す。システム２００は、電磁波を用いて受信機２２０に情報を送信する送信機２１０を備えるポイントツーポイント通信システムである。
【００１７】
送信機２１０は、例えば図２において２つのアンテナビーム２３０，２３１として示される複数のアンテナビーム上で送信する。これら２つの送信ビーム２３０，２３１は異なる送信情報を含むが、送信機２１０は２つの送信ビーム上で同一の送信周波数を用いる。通常は、１つの無線送信機が、複数の送信周波数の各々に対する増幅器を有することになるであろう。
【００１８】
送信機と受信機との間のポイントツーポイント接続は、送信機と受信機の間に配置された第１のリピータ２４０によって実現される。この第１のリピータは複数のビームの１つ、２３１に対して用いられる。
【００１９】
そのため、図２に示すように、複数の送信ビームの１つ２３０が、送信機２１０と受信機２２０との間の直接通信に用いられ、残りの送信ビーム２３１はリピータ２４０を用いた通信に用いられる。リピータ２４０はパッシブリピータでもアクティブリピータでもよく、つまり、信号を中継前に増幅するリピータでも、中継中に増幅するリピータでもよい。
【００２０】
２つの送信ビーム２３０，２３１は方位角及び／又は仰角において、２つのビーム間の干渉を回避するために十分な角度α分離される。図２では２３１’として示される、リピータ２４０で受信機２２０へ反射される送信ビームもまた、第１の送信ビーム２３０との干渉を回避するのに十分な角度β分離されており、この分離はリピータ２４０で実現される。
【００２１】
システム２００は１つの送信機２１０と１つの受信機２２０を有するものとして説明されているが、本発明に係るシステムは”全二重”システムであってよい。つまり、システムが第１及び第２の送信機と第１及び第２の受信機を有するよう、個々の接続端２１０−２２０が送信機と受信機の両方を有するシステムであってよい。
【００２２】
本発明の変形例３００を図３に示す。システム３００は図２におけるシステム２００と同じ基本原理を用いるが、送信機３１０が４つの異なるビーム３３０−３３３を同時に送信し、個々のビームが別々のリピータ３４０−３４３を介して受信機３２０へ中継される。これらビームは２つずつグループ化され（３３０，３３１；３３２，３３３）、それぞれのビーム対はある主方向に向けられる。そのため、図３には２つの主方向が示されている。これは単に所望の角度分離を実現するためになされており、４つのビームを互いに角度分離しながら１つの主方向に向けるような他の手法を用いても良い。図３において、反射されたビームの全ては、３３１’，３３２’の様に表記されている。
【００２３】
既に述べたように、リピータ３４０−３４３はアクティブリピータでもパッシブリピータでも、リピータ群３４０−３４３内で使用可能なパッシブ及びアクティブリピータの組み合わせであっても良い。
【００２４】
図２で記載されたシステムと同様、各ビーム３３０−３３３における送信は、スペクトルを節約するために同一の周波数上でなされてもよい。
【００２５】
４つのビームが用いられるため、１つの送信方向におけるシステム３００の伝送容量は、２８ＭＨｚの帯域を増やすことなく、４×（１５５Ｍｂ／秒）、すなわち６２０Ｍｂ／秒となるであろう。
【００２６】
本発明のシステム、例えば図３のシステムにおいて、”全二重”接続が得られるよう、すなわち、双方向に送信するシステムが得られるよう、接続の両端は送信機と受信機の両方を備えることができる。そのようなシステムにおいて、送信及び受信周波数は、好ましくは所謂二重化距離(duplex distance)だけ分離され、干渉が所定レベル未満の伝送を確保する。
【００２７】
図４は本発明のシステムで用いるための送信局４００を示す。バトラーマトリックス(Butler matrix)４５０は図３に示した４つのビームを生成するために用いられる。なお、生成可能なビームの数は４に限定されず、それより多い、又は少ない数に自由に調整できる。しかし、例えば所謂進行波アンテナ及び複数の独立した放射素子を有するアンテナなど、他のアンテナ構造を用いることもできる。
【００２８】
バトラーマトリックス４５０への入力は４つの独立した無線チェーンから到来し、１つのチェーンは、それぞれが１つの変調されたデータストリームを生成する１つの送信機及び１つの増幅器，４１０，４２０，４３０，４４０を備える。バトラーマトリックス４５０はこれらの入力を、それぞれが無線送信機４１０−４４０からの変調されたデータストリームの１つを含む４つのビーム４６０，４７０，４８０，４９０の生成に用いる。４つのビームは、上述の通り、十分に非相関化(decorrelate)、すなわち相互の干渉が十分低い程度を有するようにされねばならない。この程度は対象とする用途によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】既知の通信システムの例を示す図である。
【図２】本発明に係るシステムを模式的に示す図である。
【図３】本発明に係るシステムで用いる送信機を示す図である。
【図４】本発明のシステムで用いる送信局を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年2月1日(2007.2.1)
【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】
ポイントツーポイント通信システム(200,300)であって、電磁波によって情報を第１の受信機(220,320)に送信する第１の送信機(210,310)であり、複数のアンテナビーム(230,231; 330,331,332,333)上で、かつ前記複数のアンテナビームの少なくとも第１及び第２のビームに第１の周波数を同時に用いて送信する第１の送信機を備え、前記第１及び第２のビームは異なる情報を含み、前記送信機と前記受信機との間のポイントツーポイント接続が、前記送信機及び前記受信機の間に配置された少なくとも第１のリピータ(240; 340,341,342,343)であって、前記第１のビーム(231)に用いられる第１のリピータによって実現され、前記複数のビーム間の相関／干渉を十分低いレベルとする角度分離が前記複数のビームに与えられるであろうという事実により、前記第１及び第２のビームまたは前記複数のビームの全てにおいて同一の送信周波数を用いることができることを特徴とするシステム。
【請求項２】
第１の送信機(310)を第１の受信機(320)へ前記第２のビームで接続するために用いられる第２のリピータ(340,341,342,343)をさらに有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】
前記電磁波がマイクロ波帯上に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。
【請求項４】
前記電磁波が可視光帯上に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。
【請求項５】
前記リピータ(240;340,341,342,343)の少なくとも１つがアクティブリピータであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記リピータ(240;340,341,342,343)の少なくとも１つがパッシブリピータであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のシステム。
【国際調査報告】
2008545328.tif 000007
2008545328.tif 000008
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