(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局において、
所定の期間内に前記移動局において受信された信号がなかったこと、または、受信された信号が所定の期間内に所定の強度を下回ったことを決定したことに応答して、他の移動局によって送信された前記信号と比較して低減された帯域幅において送信されるパイロットトーンを含むパイロットメッセージを基地局に送信するステップと、
前記パイロットメッセージの受信方向および/または電力に向かってビーム操作される応答を前記基地局から受信するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記パイロットトーンは、送信のために利用可能な最大帯域幅から、且つ、前記パイロットトーンに事前定義のウィンドウ関数を適用するために必要とされるサンプル数から決定される長さのシヌストーンを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記シヌストーンの持続時間はnwin*2/BWとして設定され、nwinは前記ウィンドウ関数によって必要とされるサンプルのスカラー数であり、BWは最大利用可能帯域幅である、請求項2に記載の方法。
【請求項４】
nwinはスカラー値のルックアップテーブルから取得される、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
前記パイロットトーンは、他の移動局の波形に関して、周波数、時間、シーケンスおよび/または空間において非直交な波形を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項６】
前記パイロットトーンは、その後のデータ送信のための帯域幅よりも小さい帯域幅で送信される、請求項1乃至5のうちの1項に記載の方法。
【請求項７】
前記パイロットトーンは、その後のデータ送信のための周波数よりも低い周波数で送信される、請求項1乃至6のうちの1項に記載の方法。
【請求項８】
前記パイロットトーンは、その後のデータ送信のための送信電力よりも高い送信電力で送信される、請求項1乃至7のうちの1項に記載の方法。
【請求項９】
前記パイロットメッセージを送信する前に、前記パイロットメッセージをデータメッセージの先頭に追加するステップをさらに含む、請求項1乃至8のうちの1項に記載の方法。
【請求項１０】
前記パイロットメッセージを先頭に追加するステップは、前記パイロットメッセージと前記データメッセージとの間に待ち時間を追加するステップを含む、請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
前記パイロットメッセージを送信する前に、ルックアップテーブルから、専用発振器から、またはダイレクトデジタル合成によって、前記パイロットメッセージを取得するステップをさらに含む、請求項1乃至10のうちの1項に記載の方法。
【請求項１２】
請求項1乃至11のうちの1項に記載の前記方法を実行するように適合される送信手段を含む、移動局。
【請求項１３】
請求項1乃至11のうちの1項に記載の前記方法を実行するように適合される移動局と、
前記移動局からパイロットメッセージを受信したことに応答して、前記移動局に対してビーム操作することによって、前記移動局に応答するように適合される基地局とを含むシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は無線ネットワークの分野に関し、詳細には、移動局等の送信機と基地局との間の無線リンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ネットワークでは、送信ノードは、その近傍の基地局と通信する。多くの場合、送信ノードは、移動局において受信されたときに最も強い信号を提供する基地局に接続している移動局である。このような基地局は、ユークリッド距離に関して最も近い基地局であってよい。あるいは、より強い信号がより近い基地局よりもさらに遠い基地局から受信される場合等、移動局からさらに遠い基地局との接続が代わりに確立されてよい。
【０００３】
いくつかの状況においては、モバイルデバイスにおいて受信された最も強い信号でさえ、信頼できる接続を確立するのに不十分である可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書の目的は、弱い、そうでなければ好ましくない信号状態にもかかわらず、移動局から基地局への接続を確立することである。
【０００５】
本発明の第1の態様は方法を有し、方法は、移動局において、所定の期間内に移動局において受信された信号がなかったこと、または、受信された信号が所定の期間内に所定の強度を下回ったことを決定したことに応答して、低減された帯域幅において送信されるパイロットトーンを含むパイロットメッセージを基地局に送信して、パイロットメッセージの受信方向および/または電力に向かってビーム操作される応答を基地局から受信するステップを含む。
【０００６】
この第1の態様は、非直交パイロットトーン等のパイロットトーンを、移動局と基地局との間で使用されるプロトコルに従う通信において使用される標準帯域幅と比べて低減された帯域幅等の低減された帯域幅で使用することにおいて有利である。低減された帯域幅を使用することは、パイロットトーンの信号強度を増加させる。従って、基地局がパイロットメッセージを認識する可能性は、好ましくない信号状態にもかかわらず高くなる。第1の態様はまた、信号状態が実際に好ましくないと決定することに応答して、すなわち、信号が受信されないこと、または受信された信号が所定の強度を下回ったことを決定することによって、低減された帯域幅を使用することにも有利である。それによって、第1の態様は、通常の信号状態が存在する限りは標準方式で接続を確立することを可能にする。このようにして、好ましい条件においても好ましくない条件においても最も効率的な方法で接続が確立される。
【０００７】
第1の態様の第1の実施によると、パイロットトーンは、送信のために利用可能な最大帯域幅から、且つ、パイロットトーンに事前定義のウィンドウ関数を適用するために必要とされるサンプル数から決定される長さのシヌストーンを含む。
【０００８】
この第1の実施は、事前に定義された通信プロトコルにおいて定義される帯域幅等、または基地局の信号から決定された帯域幅等の、利用可能な最大帯域幅を決定することによって、パイロットトーンの信号強度を有利に増加させる。パイロットトーンの波長は、ウィンドウ関数によって必要とされるサンプル数と同様に最大帯域幅から決定される。このウィンドウ関数は、基地局によって設定されてよく、且つ、送信時にスペクトル漏れを減衰するために基地局によって使用されてよい。最大帯域幅および必要なウィンドウ関数サンプルから波持続時間を導出することにより、特に波持続時間が減少した場合に、パイロットトーンの信号強度をさらに増加させることが可能になる。
【０００９】
第1の態様の第1の実施による第2の可能な実施は、nwin*2/BWとしてシヌストーンの持続時間を秒単位で設定することを含み、nwinはウィンドウ関数によって必要とされるサンプルのスカラー数であり、BWは最大利用可能帯域幅である。
【００１０】
この実施は、第1の実施におけるシヌストーン長を決定する具体的な実施形態を提供する。第2の実施の式は、使用されるべき最小パイロットトーン長を定義し、それゆえ、依然としてウィンドウ関数に適合しながらパイロットトーンの信号強度を最適化する。
【００１１】
第1の態様の第2の実施による第3の可能な実施は、スカラー値のルックアップテーブルからnwinを取得することを定義する。
【００１２】
これは、パイロットトーンを構成するために必要とされる値の迅速な検索を提供することにおいて有利である。値は、ウィンドウ関数によって事前に知られることができるため、ルックアップテーブルは、値を検索するための便利な手段を表す。
【００１３】
第1の態様の第4の実施によると、パイロットトーンは、他の移動局の波形に関して、周波数、時間、シーケンスおよび/または空間において非直交な波形を含む。
【００１４】
従来、同じ基地局に接続される異なる移動局の波形は、互いに直交し、これは、基地局が個々の移動局を区別するのを支援する。しかしながら、第1の態様において検出されるような好ましくない状況においては、基地局の近傍または少なくとも移動局の近傍は、低密度の移動局を有すると予想され得る。このような状況下で予想される散発的な通信では、直交性は必要とされない。さらに、非直交信号シーケンスを使用することは、直交信号がより高いピーク対平均電力比を提供するため、信号強度を増加させる。
【００１５】
第1の態様自体の、または第1の態様の第1乃至第4の実施のいずれか1つによる第5の実施は、パイロットトーンは、その後のデータ送信のための帯域幅よりも小さい帯域幅で送信されることを定義する。
【００１６】
小さな帯域幅を使用する利点は、上で議論されている。第5の実施は、パイロットメッセージに基づいて接続が確立されると、帯域幅を増加させることにおいてこの利点を増す。これは、確立された接続が、接続を確立する実際のプロセスよりも弱い信号状態になりにくいことがあるという洞察に基づく。接続を確立するための帯域幅を低減することは信号強度を増加させ、それによって、より少ないデータを送信するコストで接続することにおいて支援する。その後、帯域幅は、より多いデータを再び送信するために増加し得る。
【００１７】
第1の態様自体の、または第1乃至第5の実施のうちのいずれか1つによる第6の実施によると、パイロットトーンは、その後のデータ送信のための周波数よりも低い周波数で送信される。
【００１８】
第5の実施と同様に、第6の実施は、接続を確立した後の信号のエネルギー消費を有利に低減する。このアプローチの背後にある理由は、接続は、一度確立されると、増加した信号強度を必要とせず、従って、通常のデータ交換のために後でより低い周波数が使用され得ることである。
【００１９】
第1の態様自体の、または第1乃至第6の実施のいずれか1つによる第7の実施は、その後のデータ送信のための電力よりも高い送信電力で送信されるパイロットトーンに向けられる。
【００２０】
この実施は、接続が確立されると、低減された電力によって信号を送信することを定義している。電力は、帯域幅を増やし、周波数を増やし、送信増幅器利得を減らし、または他の手段によって低減されることができる。電力を低減することは、第1の態様によって接続を確立することは、確立後に必要とされるよりも高い信号強度を要求するという洞察に基づく。利点は、通常のデータ交換中に電力消費を節約することである。
【００２１】
第1の態様自体の、または第1乃至第7の実施のいずれか1つによる第8の実施は、パイロットメッセージを送信する前に、パイロットメッセージをデータメッセージの先頭に追加するステップを含む。
【００２２】
パイロットトーンを含むパイロットメッセージを先頭に追加するステップは、実際のメッセージデータに遭遇する前に接続が確立されることを保証するために有利である。さらに、メッセージデータは、接続が存在すると、送信する準備ができる。
【００２３】
第8の実施に基づく第9の実施によると、パイロットメッセージを先頭に追加するステップは、パイロットメッセージとデータメッセージとの間に待ち時間を追加するステップを含む。
【００２４】
これは、実際のデータの送信を開始するときに接続が実際に確立されることを保証するのに有利であり、基地局が完全にデジタルでない場合に得策であり得る。
【００２５】
第1の態様自体の、または第1乃至第9の実施のいずれか1つによる第10の実施は、パイロットメッセージを送信する前に、ルックアップテーブルから、専用発振器から、またはダイレクトデジタル合成によって、パイロットメッセージを取得するステップを含む。
【００２６】
この実施は、パイロットメッセージが現在のプロトコルパラメータおよび他の条件に基づいてオンザフライで計算される必要はなくてよいが、ルックアップテーブルまたは同様のエンティティから便利に検索されることができるという程度に利点がある。これは、接続の確立を加速する。いくつかの実施形態では、パイロットメッセージは、あるいは、直接デジタル合成によって取得されてよい。この場合、利点は、接続確立が潜在的に不完全なテーブルに依存するのではなく、現在のプロトコルによって、またはそれぞれの基地局によって必要とされる任意のパラメータを独立して考慮することができるということである。
【００２７】
第2の態様は、第1の態様による、且つ、前述の実施のいずれかによる方法を実行するように適合された送信手段を含む移動局を定義する。このようなモバイルデバイスは、上で提供される理由により、且つ、送信のための好ましい条件または好ましくない条件が存在するかどうかにかかわらず、任意の基地局に適合することができるモバイルデバイスを表すために有利である。第2の態様によるモバイルデバイスは、高密度および低密度のモバイルデバイスを有する環境の両方において、基地局に接続するための望ましい信号状態および望ましくない信号状態で動作する。
【００２８】
第3の態様はシステムを定義し、システムは、第1の態様の、且つ、前述の実施のいずれかによる方法を実行するように適合される移動局と、前記移動局からパイロットメッセージを受信したことに応答して、前記移動局に対してビーム操作することによって、移動局に応答するように適合される基地局とを含む。
【００２９】
この第3の態様は、上で提供される理由と同様の理由により有利である。システムは、高密度および低密度のモバイルデバイス両方で、基地局によって提供される高信号強度および低信号強度の両方で、ならびにモバイルデバイスの基地局への異なる距離で、有利に動作する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１ａ】図1aは、従来技術によるシステムを示す。
【図１ｂ】図1bは、発明の実施形態によるシステムを示す。
【図２】図2は、発明の実施形態による方法のフロー図である。
【図３】図3は、発明の実施形態によるさらなる方法のフロー図である。
【図４】図4は、発明の実施形態によるパイロットトーンを示すグラフである。
【図５】図5は、発明の実施形態によるパイロットメッセージのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図1aは、移動局および基地局の従来の動作を反映するシステム100を示す。
【００３２】
図1aは、基地局110、第1の移動局120および第2の移動局130を示す。第1の移動局120の基地局110からの距離は、第2の移動局130の基地局110からの距離よりも短い。距離は、ユークリッド距離を指してよく、基地局110によって送信される信号は、第1の移動局120に達するときと比較して、第2の移動局130に達するときにより減衰され得るという効果を持つ。信号減衰はまた、基地局110と移動局の1つとの間の壁またはマルチパス伝播等、距離以外の他の要因によるものであり得る。図示された距離は、信号がどのように減衰し得るかの単なる例として提供され、限定として解釈されるべきではない。
【００３３】
移動局120は、移動局120の周囲の同心円として示される、信号を送信するものとして示される。基地局110は、移動局120の到達範囲内にあるものとして示され、これは、移動局120によって送信される信号が、基地局110において検出および認識されることを意味する。信号を認識することに応答して、基地局110は、円部分のシーケンスとして示される、応答信号を送信する。応答信号は、ビームフォーミングまたはビーム操作として知られる技術を使用して、移動局120に向けられる。応答信号の円部分のいくつかによって完全に覆われている移動局120によって示されるように、応答信号は、移動局120に到達するには十分強い。基地局110と移動局120との間の接続が、従って確立される。
【００３４】
図1bは、発明の実施形態による、移動局および基地局の動作を反映するシステム100を示す。
【００３５】
図1bは、第1の移動局120および第2の移動局130と共に基地局110を示すことにおいて図1aと同様である。基地局130は、移動局120の基地局110への距離よりも基地局110からさらに離れている。あるいは、移動局130は、移動局120と同じだけ基地局110から遠くてよく、またはより近くてよいが、壁または他の障害物により、または移動局130と基地局110との間のマルチパス伝播による等、より好ましくない受信および/または送信条件に従い得る。
【００３６】
移動局130は、信号状態が好ましくないことを検出するように構成されてよい。1つの実施形態では、移動局130は、所定の期間内に、基地局110から、または任意の他の基地局から受信された信号がないことを決定する。このような期間は、製造者の設定に基づいてよく、または、開発者によって、またはモバイルデバイス130のユーザによって設定されてよい。別の実施形態では、移動局130は、基地局110から等、基地局からの信号を検出するように構成されてよいが、受信された信号は、基地局との接続を確立するにはあまりに弱いと決定し得る。この場合、移動局130は、受信された信号が所定の期間内に所定の強度を下回ったことを検出することができる。再び、所定の期間および/または所定の信号強度の両方が、モバイルデバイスの製造者によって設定されていてよく、且つ/または、モバイルデバイスの開発者またはユーザによって設定または調整されていてよい。所定の値は、エリア内の基地局の密度、基地局によって定義されるセル内のモバイルデバイスの密度に基づき、且つ/または、基地局に接続するモバイルデバイスの成功した試行を反映する統計による等、モバイルデバイスまたは基地局によって動的に導出されてもよい。
【００３７】
上で議論されたように、好ましくない信号状態を決定することに応答して、移動局130は、基地局110にパイロットメッセージを送信するように構成されてよく、前記パイロットメッセージはパイロットトーンを含む。このパイロットトーンは、好ましくない信号状態にもかかわらず、基地局110との接続を確立するための機会を改善するために、移動局130によって構成されてよい。1つの実施形態では、パイロットトーンは、上で議論された移動局120等の他の移動局によって送信される信号と比較して、低減された帯域幅を含むものとして生成されてよい。帯域幅を低減することは、いくつかの影響を有し得る。第1の影響は、低減された帯域幅は、送信されるデータ量を制限することである。パイロットトーンの送信は、基地局が移動局を認識することを可能にする信号以外のいかなる重要な内容も伝達するように意図されていないため、現在の状況ではこの影響は無視可能である。第2の影響は、受信機が、受信されたノイズの量を低減する、より小さい帯域幅に適合するようにより狭い受信フィルタを採用することができ、それによって、移動局からより遠距離のパイロットトーンの検出可能性を改善する。第3の影響は、低減された帯域幅によって信号強度が増加することである。これらの影響は、図1bにおいて、第2の移動局130の周囲の同心円によって示され、前記円は、図1aにおける移動局120の周囲の円よりも大きな距離で整列し、それらよりも厚い。同様に示されるように、移動局130によって送信される信号の強度は、基地局110をカバーするのに十分高く、それにより、基地局110が移動局130を検出することを可能にする。基地局110は、移動局130に対してビーム操作することによって、移動局130の検出に応答して、移動局130への接続を有効に確立する。
【００３８】
前記ビーム操作は、受信されたパイロットメッセージまたはトーンの方向に向かって実行されてよい。あるいは、または、加えて、ビーム操作は、移動局130から最大信号強度の方向に向かって実行されてよい。この程度まで、発明の実施形態は、発明によって提供されるパイロットが検出されると、到着角度等の既知の技術を利用してよい。
【００３９】
共に、図1aおよび1bは、信号状態が十分である場合、基地局110から移動局120への接続を確立するには従来のアプローチで十分であるが、移動局130等の好ましくない信号状態に従う、基地局および移動局間の接続を確立するためには発明の手段が必要とされることを示している。
【００４０】
移動局130によって送信されるパイロットトーンは、永続的に送信されないが、接続を確立するために、または、少なくとも、近傍の基地局が移動局を検出することを可能にするために、短期的だけ送信される散発的な通信としてみなされ得る。接続を確立する段階で重要な内容は必要とされず、且つ、より高い信号強度がこのように達成され得るため、パイロットトーンは低スループットである。多くの実施形態では、パイロットトーンは、移動局130によって送信され、それにより、アップリンク通信を構成する。いくつかの実施形態では、議論されるようにパイロットトーンを持つパイロットメッセージを送信することは、代替的に、または追加的に、移動局によってではなく、基地局によって実行されてよい。
【００４１】
基地局によって検出されるために、移動局によってパイロットトーンを使用することは、従来の無線ネットワークは、基地局の到達範囲内に高密度の移動局を持つシナリオに焦点を当てているという洞察に基づく。このような場合、通信は、一般に、同時に通信する複数の移動局間の推定によって影響を受ける。一方、本発明は、例えば、干渉よりもむしろ信号ノイズによって影響を受け得る、隣接する基地局間の長い距離による、好ましくない状態に焦点を当てている。この洞察により、接続を確立するためのパイロットトーンを送信する発明のアプローチが見出された。干渉を受ける環境においては、パイロットトーンの高強度およびおそらく非直交性が他の移動局との干渉をさらに増加させるため、上で議論されるパイロットトーンを送信することは不適切であり、接続を成功裏に確立する望ましい効果を有することができない。基地局から不十分な信号を検出することと組み合わせて、しかしながら、本明細書で議論される特性を持つパイロットトーンを送信することは、弱いシグナリングを起こしやすい環境における接続を有利に可能にする。
【００４２】
本明細書で開示される発明の手段のさらなる利点は、移動局に課される技術的要求を低減することである。従来のアプローチでは、接続は、部分的に移動局としてスマートデバイスに依拠し、前記スマートデバイスは、その正確な位置を決定し、この位置を基地局に報告することができる。パイロットトーンの生成および送信は、低コスト移動局によっても実行され得るため、この要件は、本発明によって取り除かれる。この際に、発明はまた、モバイルデバイスの電力消費を低減する。
【００４３】
パイロットトーンを生成することは、低減された帯域幅を利用することに加えて、またはその代わりに適用されるさらなる手段を含んでよい。1つの実施形態では、パイロットトーンは、送信のために利用可能な最大帯域幅から、且つ、パイロットトーンに対して事前に定義されたウィンドウ関数を適用するために必要とされるサンプル数から決定される長さのシヌストーンを含む。例えば、パイロットトーンの長さは、最大の可能な帯域幅に基づいて、最小の可能な長さとして決定されてよい。最大の可能な帯域幅は、技術的な制限、基地局の製造者の設定、基地局によって使用されるプロトコルによって課される制限および/または法的制限等によって、基地局によって許可される帯域幅であってよい。複数のウィンドウ関数のうちの1つまたは複数は、送信時のスペクトル漏れ減衰を提供するために基地局によって使用され得る。ウィンドウ関数の例は、矩形、ハニング、ハミング、ブラックマンおよびフラットトップ関数を含む。各ウィンドウ関数は、サンプリングウィンドウに対してそれぞれのサンプル数nwinを必要とし得る。例えば、-3dBの所望のウィンドウ周波数応答メインローブ幅が与えられると、矩形関数は0.88サンプルを必要とし、一方で、ハニングは1.44を必要とし、ハミングは1.30、ブラックマンは1.64およびフラットトップは2.94を必要とする。所望のウィンドウ周波数応答メインローブ幅が-6dBである場合、矩形は1.21を必要とし、ハニングは2.00、ハミングは1.81、ブラックマンは2.30およびフラットトップは3.56のサンプルを必要とする。所定の帯域幅に関して、最小パイロットトーン長は、
Tmin=nwin 2/BW
として決定されてよく、
BWは最大の可能な帯域幅である。
【００４４】
最小パイロットトーン長Tminは、関係Lw = Tmin/fsによってfs [Hz]のサンプリング周波数が与えられると、最小サンプル数Lwに変換され、fsはサンプリング周波数である。t = (0:Lw-1)/fsの範囲において、パイロットトーンのパラメータxが
x=sqrt(Ptx)*sin(2*pi*fc*t)
としてMathlab（登録商標）構文で決定されてよく、Ptxは最大送信電力であり、fcは移動局の最小中心周波数である。従って、パイロットトーンのパラメータyは、
y=w*x(1:LwSamples), 
LwSamples=ceil(Lw*fs)
になり、wはウィンドウサンプルのセットに対応し、
フラットトップウィンドウ関数が使用される場合、
w=flattopwin(LwSamples)
として、Mathlab（登録商標）構文で決定されてよい。
【００４５】
これらのパラメータから生成される例示的なパイロットトーンは図4に示される。
【００４６】
nwinパラメータは、スカラー値のルックアップテーブルから決定されてよい。いくつかの実施形態では、完全なパイロットメッセージさえルックアップテーブルから取得されることができる。あるいは、専用発振器から取得されてよい。他の場合では、前述のステップに従って、直接デジタル合成されてよい。
【００４７】
結果のパイロットトーンは、他の移動局の波形に関して、周波数、時間、シーケンスおよび/または空間において非直交な波形を含み得る。
【００４８】
パイロットトーンを送信した後、且つ、基地局110との接続を成功裏に確立した後、移動局130は、移動局120によって使用される接続等の、従来の接続で使用される帯域幅等、標準帯域幅に戻ってよい。発明の実施形態は、上で議論される最小中心周波数fcによって反映されるように、従来の接続プロトコルにおいて一般的なものよりも低い周波数でパイロットトーンを生成および送信する移動局130を含む。しかしながら、接続を確立した後に、基地局とのデータ交換を改善するために周波数が再び増加してよい。
【００４９】
特定の実施形態によると、パイロットメッセージは、パイロットメッセージを送信する前に、移動局においてデータメッセージの先頭に追加されてよい。これは、接続がパイロットトーンに基づいて確立された直後に、データ送信を開始することを達成することができる。いくつかの実施形態では、接続をセットアップするためにいくらかの時間を可能にするため等、パイロットトーンとデータメッセージとの間に待ち時間が挿入されてよい。特に、待ち時間を挿入することは、基地局が完全にデジタルの受信機を含むかどうかに依存し得る。完全にデジタルである場合、待ち時間の挿入は必要でないことがある。そうでなければ、接続を確立するための時間を許可するために、待ち時間を挿入することが得策であり得る。パイロットメッセージの例は図5に示される。パイロットメッセージは送信データを含む。その前にパイロットトーンが追加される。パイロットトーンとパイロットメッセージとの間に、待ち時間が挿入される。
【００５０】
上の手段の利点は、Zigbee としても知られているIEEE 802.15.4センサシステムによって証明されることができる。このシステムでは、リンクバジェットは、以下のように特徴付けられてよい。ベースシステムの受信システムの感度Srxは-98dBmに達し得る一方で、移動局の最大許容送信電力Ptxは0dBmであり得る。基地局で可能な最大帯域幅は1200kHzであり得、その周波数は、902から928MHzの範囲内であり、データバースト速度は40kbit/sである。基地局は、サイドローブ無しで単一ビームでビームフォーミング可能であり得、移動局を検出するために完全なセクタビームを作成することができ得る。360度以下をカバーすることができるアンテナ要素の例示的な数は、N=48であり、ビームフォーミングを介して取得される基地局の利得Gbfは、Gbf=sqrt(N)=8.5dBiであり得る。例示的な波形は、上述のフラットトップウィンドウ関数に基づいてよい。
【００５１】
この設定に基づくと、発明は、以下のようにエネルギー節約を達成する。
【００５２】
40kbitのメッセージはTtx=1sにおいて40 kbit/sで転送されることができる。本発明無しでは、このメッセージは、基地局に直ちに送信され、従って、Ptx*Ttxのエネルギーを必要とする。しかしながら、本発明によると、パイロットトーンのためのエネルギーおよびデータメッセージのためのエネルギーが追加される必要があり、Ptx*2*4/BW+(Ptx-Gbf)*Ttxを生ずる。上で提供される値により、本発明無しで消費されたエネルギーと本発明で消費されたエネルギーとの比率は6.93である。これは、本発明を使用する場合、6.93倍多くのメッセージが同じリンクバジェットで、または、移動局で利用可能なエネルギー量で送信されることができることを意味する。
【００５３】
本明細書で提供されるいくつかの式は、対数表現および線形数表現の両方を含むことは留意されるべきである。このような表現の組合せは数学的意味では正確ではないが、それらは、技術的には共通しており、当業者によって理解されると考えられる。
【００５４】
図2は、発明の実施形態による方法200を示す。ブロック210では、図1aおよび1bにおける移動局130等の移動局は、送信される準備ができているデータメッセージを識別する。
【００５５】
ブロック220では、移動局は、基地局からの信号強度がデータメッセージの送信に十分であるかどうかを決定する。肯定的である場合、移動局は、ブロック250で基地局に接続することができ、ブロック270でデータメッセージを送信することができる。ブロック220は任意であり、いくつかの実施形態では、以下で議論されるブロック230は、信号強度を測定することなく好ましくない状態が推定されたとき等、常にブロック210の直後にあってよいことは留意されるべきである。
【００５６】
信号強度が不十分である場合、方法はブロック230に進む。不十分な信号強度を決定することは、上で議論された任意のメカニズムによって実行されることができる。例えば、基地局からの信号は、所定の時間内に検出されていないことがある。あるいは、信号は、所定の時間内に所定の強度を超えていないことがある。
【００５７】
この場合、移動局は、基地局にシグナリングするためのパイロットメッセージを利用することを決定してよく、パイロットメッセージに含まれるべきパイロットトーンのためのパラメータを決定してよい。これらの決定は、本明細書で議論される計算および測定のいずれかを含んでよい。その後、移動局は、ブロック240で、パイロットトーンおよびパイロットメッセージを生成してよい。これは、おそらくパイロットメッセージとデータメッセージとの間に待ち時間を条件付きで挿入することと共に、パイロットメッセージおよびトーンをデータメッセージの先頭に追加することを含んでよい。最後に、パイロットメッセージがブロック260において送信され、データメッセージはブロック270において送信される。
【００５８】
図3は、基地局110等の基地局において実行される方法300を示す。ブロック310では、上で議論されるパイロットメッセージが受信される。ブロック320では、基地局は、パイロットメッセージを送信した移動局のための受信方向および/または電力を推定する。方法は、ブロック330で終了し、ここで、受信ビームフォーミングは、移動局の方向に基地局によって実行される。
【００５９】
本発明およびその利点は詳細に説明されてきたが、添付の特許請求の範囲によって定義される発明の精神および範囲を逸脱することなく、様々な変更、置換および改変が本明細書において行われることができることは理解されるべきである。
【符号の説明】
【００６０】
100  システム
110  基地局
120  第1の移動局
130  第2の移動局
【図１Ａ】
0006573248.tif 000002
【図１Ｂ】
0006573248.tif 000003
【図２】
0006573248.tif 000004
【図３】
0006573248.tif 000005
【図４】
0006573248.tif 000006
【図５】
0006573248.tif 000007