(57)【要約】【課題】無線ベースの通信システム１で、送信ユニット２と受信ユニット３、４との間の接続Ｃを規定する少なくとも１つのシステムパラメータΦｉを適合させるための方法であって、システムパラメータΦｉが適合される適合周波数νが、送信ユニット２と受信ユニット３、４との間の時間に関する距離Ｄの、ｎ＝０；１である少なくとも１つのｎ次導関数に依存する、方法を提供すること。【解決手段】したがって本方法は、パラメータの適合速度そのものが動的に適合され、システム資源が最適な方法で使用されることが可能となるように、無線ベースの通信システムでシステムパラメータを更新する必要性を、前記システムの構成要素に関する物理的に測定される数量と関連付ける効率的な方法を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ベースの通信システム（１）において、送信ユニット（２）と受信ユニット（３、４）との間の接続（Ｃ）を規定する少なくとも１つのシステムパラメータ（Φｉ）を適合させるための方法であって、
システムパラメータ（Φｉ）が適合される適合周波数（ν）が、送信ユニット（２）と受信ユニット（３、４）との間の時間に関する距離（Ｄ）の、ｎ＝０；１である少なくとも１つのｎ次導関数に依存することを特徴とする、方法。
【請求項２】
適合周波数（ν）が、送信ユニット（２）と受信ユニット（３、４）との相対速度（ｖ）の動径成分（ｖＲ）に依存することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
無線ベースの通信システム（１）による通信のために使用される少なくとも一部の無線周波数スペクトルのドップラー周波数偏移（Δｆ）が、送信ユニット（２）と受信ユニット（３、４）との相対速度（ｖＲ）を判定するために測定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
適合周波数（ν）がν＝ｍｉｎ｛νｍｉｎ＋Ｋ・（｜Δｆ｜）／（ｆ０・Ｔ），νｍａｘ｝として判定され、νｍｉｎが最小適合周波数であり、νｍａｘが最大適合周波数であり、Δｆが送信ユニット（２）と受信ユニット（３、４）との間で伝送される無線周波数信号（ＣＳ、ＣＳ’、ＰＳ、ＲＳ）の周波数偏移であり、ｆ０が前記無線周波数信号（ＣＳ、ＣＳ’、ＰＳ、ＲＳ）の公称無線周波数であり、Ｔが前記無線周波数信号（ＣＳ、ＣＳ’、ＰＳ、ＲＳ）の信号伝搬時間であり、Ｋがシステム定数であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
送信ユニット（２）と受信ユニット（３、４）との間の距離（Ｄ）が、送信ユニット（２）と受信ユニット（３、４）との間で伝送される専用のパイロット信号（ＰＳ、ＲＳ）の伝搬時間（Ｔ）を測定することによって判定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
送信ユニット（２）と受信ユニット（３、４）との間の距離（Ｄ）が、送信ユニット（２）と受信ユニット（３、４）との間で伝送される専用の通信チャネル（ＤＣＣＨ）の伝搬時間（Ｔ）を測定することによって判定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
送信ユニット（２）と受信ユニット（３、４）との間の距離（Ｄ）が、衛星および／または地上ベースの測位システム（ＳＰＳ）からの信号を分析することによって判定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
送信ユニット（２）と受信ユニット（３、４）との間の距離（Ｄ）が、縦加速度および角加速度を測定するための手段（３．９）、特に慣性センサシステムからの信号を分析することによって判定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの送信ユニット（２）と、
少なくとも１つの受信ユニット（３、４）と、
送信ユニット（２）と受信ユニット（３、４）との間の接続（Ｃ）を規定する少なくとも１つのシステムパラメータ（Φｉ）を適合させるための適合手段（２．５、３．５）とを備える無線ベースの通信システム（１）であって、
適合手段（２．５、３．５）が、
送信ユニット（２）と受信ユニット（３、４）との間の時間に関する距離（Ｄ）の、ｎ＝０；１である少なくとも１つのｎ次導関数を動的に判定するための判定手段（２．６、３．６）と、
システムパラメータ（Φｉ）が送信ユニット（２）と受信ユニット（３、４）との間の距離（Ｄ）の前記導関数の関数として適合される適合周波数（ν）を動的に調節するための調節手段（２．７、３．７）とをさらに含むことを特徴とする、通信システム。
【請求項１０】
前記無線ベースの通信システム（１）の送信ユニット（２）と受信ユニット（３、４）との間の接続（Ｃ）を規定する少なくとも１つのシステムパラメータ（Φｉ）を適合させるための適合手段（２．５）を有する、特に請求項１から８のいずれか一項に記載の方法を実行するための請求項９に記載の無線ベースの通信システム（１）で使用するための送信ユニット（２）であって、
適合手段（２．５）が、
送信ユニット（２）と受信ユニット（３、４）との間の時間に関する距離（Ｄ）の、ｎ＝０；１である少なくとも１つのｎ次導関数を動的に判定するための判定手段（２．６）と、
システムパラメータ（Φｉ）が送信ユニット（２）と受信ユニット（３、４）との間の距離（Ｄ）の前記導関数の関数として適合される適合周波数（ν）を動的に調節するための調節手段（２．７）とをさらに含むことを特徴とする、送信ユニット。
【請求項１１】
受信ユニット（３、４）によるパイロット信号（ＲＳ）の送信時間（ＴＲＳ）を本質的に含む、受信ユニット（３、４）からの専用の狭帯域パイロット信号（ＲＳ）と専用の単一周波数パイロット信号（ＲＳ）とのうちの１つを受信するための受信手段（２．３）によって特徴付けられ、判定手段（２．６）が、前記送信時間（ＴＲＳ）から送信ユニット（２）と受信ユニット（３、４）との間のパイロット信号（ＲＳ）の伝搬時間（Ｔ）を判定し、伝搬時間（Ｔ）から送信ユニット（２）と受信ユニット（３、４）との間の距離（Ｄ）を判定するように構成された、請求項１０に記載の送信ユニット（２）。
【請求項１２】
特に請求項１０または１１に記載の送信ユニット（２）と関連して、特に請求項１から８のいずれか一項に記載の方法を実行するための請求項９に記載の無線ベースの通信システム（１）で使用するための受信ユニット（３、４）であって、送信時間（ＴＲＳ）を含む専用の狭帯域パイロット信号（ＲＳ）と専用の単一周波数パイロット信号（ＲＳ）とのうちの１つを送信ユニット（２）に送信するための送信手段（３．３）によって特徴付けられる、受信ユニット。
【請求項１３】
請求項１から８のいずれか一項に記載の方法を実行するように動作可能な、少なくとも１つの送信ユニット（２）と少なくとも１つの受信ユニット（３、４）とを備えた無線ベースの通信システム（１）で使用するための、コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、限定されるわけではないが特に移動通信のための無線ベースの通信システムに関する。より詳細には、本発明は無線ベースの通信システムでシステムパラメータを適合させるための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ベースの通信システムの動作中には、時間的および空間的に変化する環境により、通信セッション中の高品質のサービスを確実とするために、多くのシステムパラメータを調節しなければならない。一般に、例えばアクセスポイントまたは基地局などの送信ユニットと、例えば移動端局などの受信ユニットとの間の接続を規定するようなシステムパラメータの例は、出力電力、変調形式、コード化方式などである。今日、無線ベースの通信システムでのシステムパラメータの適合は、多かれ少なかれ固定されて、すなわち所定の時間間隔で実行される。例えば、「３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ；Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｇｒｏｕｐ  ＧＳＭ／ＥＤＧＥ  Ｒａｄｉｏ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋ；Ｒａｄｉｏ  ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ  ｌｉｎｋ  ｃｏｎｔｒｏｌ（Ｒｅｌｅａｓｅ  １９９９）（３ＧＰＰ  ＴＳ  ０５．０８  Ｖ８．１６．０（２００３〜０４））」の第４章のＲＦ電力制御、特に項目４．７−タイミングを参照すると、電力レベルの制御ステップは、６０ミリ秒あたり１ステップの速度で生じている。このように、先行技術の適合方法は基本的に固定された間隔で、関連のシステムパラメータの更新を開始する。さらに、現在使用されているパラメータを更新する必要がない場合でも、先に報告されているシステムパラメータの通知を伴う、いわゆる信号イベントが引き起こされる。しかしながらこうした方法は、例えば環境が大きく変化する場合などで、より速い適合が必要とされる状況では支障がある。その一方で、よりゆっくりとした適合周波数で十分な場合もある。対応する適合と信号アルゴリズムが不必要に行われるのであれば、これは通信システムの資源の事実上の浪費に相当する。
【非特許文献１】「３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ；Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｇｒｏｕｐ  ＧＳＭ／ＥＤＧＥ  Ｒａｄｉｏ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋ；Ｒａｄｉｏ  ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ  ｌｉｎｋ  ｃｏｎｔｒｏｌ（Ｒｅｌｅａｓｅ  １９９９）（３ＧＰＰ  ＴＳ  ０５．０８  Ｖ８．１６．０（２００３〜０４））」
【非特許文献２】「３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ  ｄｏｃｕｍｅｎｔ  ＴＳ  ２５．２１５、第５．２．８章」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって当技術分野では、システムパラメータの適合および／または信号イベントが生じ、単一の適合および／または信号イベントを開始するために使用することが可能な速度または周波数の動的な補正を実現する方法およびシステムが必要とされる。
【０００４】
本発明の目的は、システムパラメータの適合および／または信号イベントが生じる速度または周波数の動的な補正を実現する方法を提供することである。本発明の目的はまた、本発明の方法により操作されることが可能な無線ベースの通信システムを提供することでもある。さらに本発明は、本発明による上述の方法を動作に変換するように動作可能なコンピュータプログラム製品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、この目的は無線ベースの通信システムで送信ユニットと受信ユニットとの間の接続を規定する少なくとも１つのシステムパラメータを適合させるための方法であって、適合周波数、すなわち少なくとも１つのシステムパラメータが適合される周波数が、送信ユニットと受信ユニットとの間の時間に関する距離の少なくとも１つのｎ（ｎ＝０；１）次導関数に依存する方法を提供することによって達成される。送信ユニットと受信ユニットとの間の時間に関する距離の０次導関数は、距離そのものに等しい。送信ユニットと受信ユニットとの間の時間に関する距離の１次導関数は、これらの２つのユニットの相対速度に等しい。その他の数量は付加されることが可能であり、より高い次数（ｎ＞１）の適合アルゴリズムに通じる可能性がある。
【０００６】
ここでの、および以下の明細書で、「送信ユニット」という用語は、所与の通信状況で送信機としての役割を果たす任意のユニットまたはデバイスのことを指す。典型的には、これは例えばアクセスポイントまたは基地局などの、空間的に固定された送信機である。しかしながら、本発明はこのような構成に限定されるわけではない。
【０００７】
これに対応して「受信ユニット」という用語は、所与の通信状況で受信機、すなわち上述の送信ユニットの対応物としての役割を果たす任意のユニットまたはデバイスのことを指す。典型的な無線ベースの通信システムでは、送信ユニットと受信ユニットの双方は一般的に送受信ユニットの形態で考えられる、すなわち各々が通信信号を送信および受信することができるので、通信の役割はまた、通信セッション中に度々、また繰り返し逆転される。
【０００８】
最後に、「導関数」という用語は、常に時間に関するそれぞれのｎ次の導関数のことを指す。
【０００９】
本発明の基本概念は、無線ベースの通信システムの動作を特徴付ける実質的にすべての数量が、例えば基地局などの送信ユニットから、例えば移動端局などの受信ユニットまでの距離に関して同様の特徴を示すという事実に存在している。典型的に基地局とは対応する無線セルの原点に、または隅部に配置される固定のユニットである。したがって、前記の無線セル中の現下の移動端局は基地局から一定の距離に配置される。通常、基地局は無線セルの中央か、または端部にあるので、前記の距離は「動径」距離とも呼ばれる。この文脈の中で、データ速度またはコード化方式のような無線量について、送信機と受信機とをつなぐ直線に対して垂直な角度方向の感度は、動径方向の感度よりもずっと小さいということはよく知られている。このことは、動径距離の所与の変化に対して、対応する前記の無線量の変化は、角度距離でのこれに相当する変化よりも大きくなるということに等しい。さらに動径方向では、感度は送信局からの距離が減少することで増加する。
【００１０】
添付の図１は、上述の状況の例として、ｋＢｉｔ／ｓ単位の無線セルＲＣの両端間のデータ速度の典型的な空間分布を示す。図１から見て取れるように、原点（Ｘ＝０；Ｙ＝０）の周りで仮想の同心円の線に沿った角度方向Ａのデータ速度の感度は、動径方向Ｒの感度よりもずっと小さい。動径方向では、この図で原点に固定されていると仮定される送信機ＢＳからの距離が減少することで感度は増加している。同様に、例えば混信、ビットエラー率、コード化方式などの他の無線量について依存性が見て取れる。したがって、本発明による方法の実施形態では、適合周波数は送信ユニットと受信ユニットとの間の距離に依存する。
【００１１】
図１を参照すると、示されている無線セルＲＣの中の、送信ユニットＢＳからの距離Ｄに配置された移動する受信ユニットＭＴによって発生させられる（ｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄ）データ速度の時間的な動きは、送信ユニットＢＳと受信ユニットＭＴとの相対速度、すなわちこの例では角度方向Ａと動径方向Ｒとでそれぞれ成分ｖＡ、ｖＲとを有する移動する受信ユニットＭＴの速度ｖに主に依存する。したがって、本発明の方法の別の実施形態では、適合周波数は送信ユニットと受信ユニットとの相対運動の測定値に依存している。一般に、相対速度が高まれば適合周波数が高まる。図１の例の場合では、（動径方向Ｒの）受信機ＭＴが速くなれば、変化は速くなる。この文脈の中で「測定値」という用語は、送信機と受信機との相対運動に関する任意の適切な数量、例えば相対速度ｖの絶対値｜ｖ｜か、またはその成分ｖＡ、ｖＲのうちの１つの絶対値｜ｖ｜を意味する。
【００１２】
図１を参照して上で指摘したとおり、発生させられる無線量の感度は角度方向Ａよりも動径方向Ｒでより多く表れる。したがって、送信機ＢＳと受信機ＭＴとの所与の相対速度ｖのために、相対速度ｖの動径成分ｖＲ、すなわちこの例では移動する受信機ＭＴの動径速度成分に特に注意が払われるべきである。ゆえに、本発明による方法のさらなる実施形態で、適合周波数は送信ユニットと受信ユニットとの相対速度の動径成分に依存している。
【００１３】
最も単純な形式で、適合速度νは相対速度の動径成分ｖＲと、送信ユニットと受信ユニットとの間の距離Ｄとの比率によって与えられ、すなわちν＝ｖＲ／Ｄである。本発明の方法の対応する実施形態では、適合周波数はしたがってν＝ｖＲ／Ｄとして決定され、νは適合周波数を示し、ｖＲは送信ユニットと受信ユニットとの相対速度の動径成分を意味し、Ｄは送信ユニットと受信ユニットとの間の距離を示す。
【００１４】
有利にも、送信ユニットと受信ユニットとの相対速度は、いかなる追加の測定信号をも必要とせずに、主体によって使用される無線スペクトルの周波数偏移に通じる（相対論的）ドップラー効果を使用して決定されることが可能である。したがって、本発明による方法のさらなる実施形態では、送信ユニットと受信ユニットとの間で伝送される無線周波数信号、特には無線ベースの通信システムによる通信のために使用される少なくとも一部の無線周波数スペクトルのドップラー周波数偏移Δｆは、送信ユニットと受信ユニットとの相対速度を判定するために測定され、例えば、
【数１】
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となり、ｆ０は偏移されていない無線周波数であり、ｖは相対速度の動径成分であり、ｃは光の速さである。
【００１５】
適合速度または周波数νのために適切な値のみが確実に得られるように、それぞれ上と下の境界νｍｉｎとνｍａｘとが有効な適合速度の値の範囲を限定し、すなわち適合周波数が所定の境界値の間に存在するように選択される。それに応じて、結果として生じるアルゴリズムは適合周波数νが確立される、以下の式、すなわち
ν＝ｍｉｎ｛νｍｉｎ＋Ｋ・（｜Δｆ｜）／（ｆ０・Ｔ），νｍａｘ｝  （２）
に変換されることが可能であり、νｍｉｎは最小適合周波数であり、νｍａｘは最大適合周波数であり、Δｆは送信ユニットと受信ユニットとの間で伝送される無線周波数信号の周波数偏移であり、ｆ０は前記無線周波数信号の偏移されていない無線周波数であり、Ｔは前記無線周波数信号の信号伝搬時間であり、Ｋはシステム定数である。伝搬時間Ｔは専用の通信チャネルの往復時間を測定すること（例えば３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ  ｄｏｃｕｍｅｎｔ  ＴＳ  ２５．２１５、第５．２．８章を参照）か、またはパイロット信号を用いることによって判定されてもよい。その他の可能性は、「汎地球測位システム（ＧＰＳ）」のような先進の測位システムから受信される位置情報を活用することである。ここでは、例えば移動端局の測定された位置は基地局に送られ、基地局は次いで２つの主体間の絶対距離か、または伝搬時間を計算する。慣性センサ、ならびに縦加速度および角加速度を測定するためのその他の手段も、送信機と受信機との間の距離を判定するために使用されてよい。相対運動がない場合、νｍｉｎが好ましい適合周波数として選択される。
【００１６】
代替として、ドップラー偏移の測定プロセスの精度を向上させるために、狭帯域または単一周波数のパイロット信号が用いられてもよい。本発明による方法の対応する実施形態で、送信ユニットと受信ユニットとの間の距離は、送信ユニットと受信ユニットとの間で伝送される専用のパイロット信号の伝搬時間を測定することによって判定される。このために、本発明による方法は有利に以下のステップを含む。
【００１７】
専用のパイロット信号が、送信ユニットによって受信ユニットへ送信される。
【００１８】
対応する送信時間が送信ユニットの中に記憶される。
【００１９】
受信ユニットによってパイロット信号が受信されると、受信ユニットによって応答信号が生成され、受信ユニットによる応答信号の送信時間を本質的に含む送信ユニットに送信される。
【００２０】
送信ユニットと受信ユニットとの間のパイロット信号の伝搬時間は、本質的に送信時間と受信時間との間の時間差として判定される。
【００２１】
送信ユニットと受信ユニットとの間の距離は伝搬時間から判定される。
【００２２】
代替として、本方法は距離または伝搬時間を判定するために以下のステップを実行する。
【００２３】
送信ユニットはそれ自体の絶対位置を、衛星ベースの「汎地球測位システム（ＧＰＳ）」のような先進の測位システムから受信する。
【００２４】
送信ユニットはその位置を受信ユニットに送る。
【００２５】
受信ユニットはそれ自体の絶対位置を考慮に入れて、送信ユニットへの距離を判定する。
【００２６】
さらに、距離は以下の手順を用いることによって判定されることが可能である。
【００２７】
受信ユニットは送信ユニットの絶対開始位置についての情報を有する。
【００２８】
送信ユニットはそれ自体の縦加速度および角加速度を測定し、時間間隔の積分によってその変位を判定する。
【００２９】
送信ユニットは最後の位置を更新してから、その変位について受信ユニットに通知する。
【００３０】
受信ユニットは送信ユニットの新たな位置を判定する。
【００３１】
受信ユニットは送信ユニットへの距離を判定する。
【００３２】
受信ユニットは送信ユニットの開始位置を新たな位置に設定する。
【００３３】
システム資源を節約するために、パイロット信号は好ましくは狭帯域信号および単一周波数信号のうちの１つである。
【００３４】
本発明の方法の別の実施形態では、応答信号を引き起こすための最初のパイロット信号は省略されることが可能である。
【００３５】
ゆえに、提案される方法は一般に上述の無線量の空間分布を利用し、送信機と受信機との間の距離、すなわち距離そのもの、および／または時間に関する距離の０次および１次導関数として要約されることが可能な送信機と受信機との相対速度に関連する物理的数量に、対応する感度特性を結びつける。
【００３６】
本発明の第２の態様によれば、目的はまた
少なくとも１つの送信ユニットと、
少なくとも１つの受信ユニットと、
送信ユニットと受信ユニットとの間の接続を規定する少なくとも１つのシステムパラメータを適合させるための適合手段とを含む無線ベースの通信システムの手段であって、適合手段が
送信ユニットと受信ユニットとの間の時間に関する距離の少なくとも１つのｎ次（ｎ＝０；１）導関数を動的に判定するための判定手段と、
システムパラメータが送信ユニットと受信ユニットとの間の距離の前記導関数の関数として適合される適合周波数を動的に調節するための調節手段とをさらに含む無線ベースの通信システムの手段によっても達成される。
【００３７】
本発明によるシステムの実施形態では、適合手段、判定手段および調節手段は、重量、設置スペースなどの点で過度な問題を伴わずに必要なさらなる機器が実装されることが可能であるように、本発明によるシステムのさらなる実施形態では例えばアクセスポイントまたは基地局などの固定ユニットである、送信ユニットの中に含まれる。これに対応して、受信ユニットは移動端局の形態をとることが可能である。
【００３８】
先に述べた本発明の方法の実施形態に対応して、本発明によるシステムの別の実施形態で、判定手段は送信ユニットと受信ユニットとの相対運動を測定するための手段を含む。本発明によるシステムのさらに別の実施形態では、判定手段は有利に、送信ユニットと受信ユニットとの相対速度の動径成分を測定するための手段を含む。
【００３９】
追加の測定信号を繰り返すことなく、送信ユニットと受信ユニットとの相対速度を判定することを促進するために、本発明のシステムのさらなる展開により、判定手段は前記の相対速度を判定するために無線ベースの通信システムによる通信のために使用される少なくとも一部の無線周波数スペクトルのドップラー周波数偏移を測定するように構成される。しかしながら代替として、ドップラー偏移の測定の精度を向上させるために、判定手段は専用のパイロット信号を送信し、送信ユニットと受信ユニットとの間のパイロット信号の伝搬時間から、また対応するドップラー周波数偏移からそれぞれ、送信ユニットと受信ユニットとの間の距離、および／またはそれらの相対速度を判定するように構成されることが可能である。
【００４０】
本発明によるシステムの別の実施形態では、ユニット間の距離を判定することは、前記パイロット信号に応答信号を送信するための応答手段であって、前記応答信号が、少なくとも応答信号の対応する受信時間が同様に分かっている場合、伝搬時間を導き出すために用いられることが可能な、例えばタイムスタンプの形態をとったタイムデータ（ｄａｔｕｍ）などの時間を含む、応答手段を提供することによって、さらに支援されてもよい。
【００４１】
本発明の第３の態様によれば、本発明の無線ベースの通信システムで使用するための、特に本発明による少なくとも１つのシステムパラメータを適合させるための方法を実行する送信ユニットが提供され、前記送信ユニットは、送信ユニットと受信ユニットとの間の接続を規定する少なくとも１つのシステムパラメータを適合させるための適合手段であって、
送信ユニットと受信ユニットとの間の時間に関する距離の、ｎ＝０；１である少なくとも１つのｎ次導関数を動的に判定するための判定手段と、
システムパラメータが送信ユニットと受信ユニットとの間の距離の前記導関数の関数として適合される適合周波数を動的に調節するための調節手段とをさらに含む適合手段を有する。
【００４２】
本発明の送信ユニットのさらなる実施形態により、送信ユニットと受信ユニットとの間の距離を判定するための前述のパイロット信号を使用する場合、受信ユニットは、受信ユニットによるパイロット信号の送信時間を本質的に含む、受信ユニットからの専用の狭帯域パイロット信号と専用の単一周波数パイロット信号とのうちの１つを受信するための受信手段を有利に含み、判定手段は送信ユニットと受信ユニットとの間のパイロット信号の伝搬時間を前記送信時間から判定し、送信ユニットと受信ユニットとの間の距離を伝搬時間から判定するように構成される。
【００４３】
本発明の第４の態様によれば、特に上述の送信ユニットと関連して、特に本発明による少なくとも１つのシステムパラメータを適合させるための方法を実行する、送信時間を含む専用の狭帯域パイロット信号と専用の単一周波数パイロット信号とのうちの１つを送信ユニットに送信するための送信手段を含む、本発明の無線ベースの通信システムで使用するための受信ユニットが提供される。
【００４４】
最後に本発明の第５の態様によれば、少なくとも１つの送信ユニットと少なくとも１つの受信ユニットとを備えた、無線ベースの通信システムで使用するためのコンピュータプログラム製品であって、本発明による前述の方法を実行するために動作可能なコンピュータプログラム製品が提供される。
【００４５】
本発明のさらなる利益および特徴は、添付の図面を参照する以下の好ましい実施形態の説明から集められることが可能である。前述の機能ならびに後述の機能は、個別でも、または組み合わせても、本発明によって使用されることが可能である。説明される実施形態は網羅的な列挙としてではなく、むしろ本発明の根底にある概念に関する例として理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下の本発明の詳細な説明は添付の図面を参照する。異なる図面の中で同一か、または類似の要素を識別するために、同じ参照符号が使用されてもよい。
【００４７】
図１は本発明の基本概念を示すために、上で説明されている。
【００４８】
図２は、本発明による無線ベースの通信システム１の概略図である。無線ベースの通信システム１は、以下で基地局ＢＳとも称される送信ユニット２と、以下で移動端局ＭＴ１、ＭＴ２とも称される２つの受信ユニット３、４とを含む。基地局ＢＳは固定されていてもよく、移動端局ＭＴ１、ＭＴ２は基地局ＢＳに対して相対速度ｖ１、ｖ２で移動している。相対速度ｖ１およびｖ２は、それぞれ動径の相対速度ｖＲ１、ｖＲ２と角度の相対速度ｖＡ１、ｖＡ２とを生ずるように分解されることも可能である。しかしながら、本発明はそのような状況に限定されるわけではない。
【００４９】
送信ユニット２は送信ユニット２の動作を制御するための、例えばマイクロプロセッサなどのデータ処理手段２．１を含む。データ処理手段２．１は記憶手段２．２に接続されている。さらに送信ユニット２は、無線通信信号ＣＳを受信ユニット３、４に送信するための、および無線通信信号ＣＳ’を受信ユニット３、４から受信するためのアンテナ手段２．４との動作可能な接続で送受信手段２．３を含む。一般に、送受信手段２．３は所定の無線周波数のスペクトルを使用して無線信号を送信（および受信）する。前記のスペクトルからの所与の周波数は、以下で周波数ｆ０と呼ぶ。送信ユニット２は送信ユニット２と受信ユニット３との間の接続Ｃを規定する、少なくとも１つのシステムパラメータを適合させるための適合手段２．５をさらに含む。前記のシステムパラメータは図２でΦｉと示される。例えば適合手段２．５は、以下で詳細に説明されるように、本発明の一般的な概念に従った無線ベースの通信システム１の所与の物理的パラメータによって、通信データ速度または出力電力を再確立するように構成されることが可能である。適合手段は判定手段２．６と調節手段２．７とをさらに含み、これらの具体的な機能はのちに明らかとなる。送受信手段２．３には、専用の狭帯域または単一周波数パイロット信号ＰＳを受信ユニット３、４に送信するための、および受信ユニット３、４から対応する応答信号ＲＳを受信するための手段２．８が含まれる。判定手段２．６と調節手段２．７とを含む適合手段２．５は、ソフトウェア要素、すなわち記憶手段２．２に記憶され、処理手段２．１によって実行される特定のプログラムコードの形態で実装されることが可能である。
【００５０】
ここで受信ユニット３、４の構成を、受信ユニット３を参照して説明する。受信ユニット３は基本的に上述の送信ユニット２と同じように設定され、受信ユニット３の動作を制御するための、例えばマイクロプロセッサなどのデータ処理手段３．１を含む。データ処理手段３．１は記憶手段３．２に接続されている。さらに受信ユニット３は、無線通信信号ＣＳ’を送信ユニット２に送信するための、および無線通信信号ＣＳを送信ユニット２から受信するためのアンテナ手段３．４との動作可能な接続で送受信手段３．３を含む。一般に、送受信手段３．３は所定の無線周波数のスペクトルを使用して無線信号を送信（および受信）する。本発明による無線ベースの通信システム１の「対称形」の実施形態で、受信ユニット３も送信ユニット２に関連して上で説明され、図２の破線の四角によって示されるように、適合手段３．５、判定手段３．６および調節手段３．７を含んでもよい。これらの構成および機能は、送信ユニット２に含まれる対応の手段の構成および機能に本質的に類似しているので、ここで詳細に説明されることはない。さらに受信ユニット３は、専用の狭帯域または単一周波数パイロット信号ＰＳを送信ユニット２から受信するための、および対応する応答信号ＲＳを送信ユニット２に送信し返すための手段３．８を含む。
【００５１】
無線ベースの通信システム１の動作の間、送信ユニット２は、例えば、あるデータ速度または出力電力など、ある特定のシステムパラメータΦｉを使用して、無線信号ＲＳを介して受信ユニットと通信する。パラメータΦｉは、送信ユニット２によって生成された無線セルＲＣ（図１を参照）の中の受信ユニット３、４の所与の位置で利用可能な無線量によって更新されなければならない。
【００５２】
本発明の一実施形態によれば、送信ユニット２と所与の受信ユニット３、４との相対速度ｖの動径成分ｖＲは、判定手段２．６で動的に判定され、送信ユニット２と所与の受信ユニット３、４との間の距離の前記導関数の関数、すなわち無線ベースの通信システム１の測定可能な物理的パラメータとしてシステムパラメータΦｉが適合される、適合周波数νを動的に調節するための調節手段２．７で使用される。好ましくは判定手段２．６は、移動する受信ユニット３、４によって送信される無線信号ＣＳ’のドップラー偏移Δｆから速度成分ｖＲを判定するように構成される。これらは公称周波数ｆ０を有するので、相対運動によりΔｆ（式１参照）だけ偏移された周波数を備えた送信ユニット２に達する。前記の周波数偏移Δｆは送信ユニット２と受信ユニット３、４との（動径）相対速度ｖＲの測定値として使用され、次いで式２による適合速度νを確立するために使用される。Δｆ＝０であれば、したがってｖＲ＝０であり、適合速度は所定の最小速度νｍｉｎに設定される。これとは別に、νのための計算された値が所定の最大値を超える場合、前記の最大値νｍａｘは新たな適合周波数νとして取り入れられる。
【００５３】
代替として、または追加として、専用パイロット信号ＰＳは周波数偏移の検出の精度を向上させるために使用されることが可能である。狭帯域または単一周波数パイロット信号ＰＳは、パイロット信号送信手段２．８によって、アンテナ手段２．４を介して送信ユニット２から受信ユニット３、４に送信される。パイロット信号ＰＳはアンテナ手段３．４と受信手段３．８を用いて受信ユニットによって受信される。パイロット信号ＰＳの受信後、受信ユニット３、４はその送信手段３．８とアンテナ手段３．４とを使用して、送信ユニット２に応答信号ＲＳを送信する。応答信号ＲＳは、受信機でのパイロット信号ＰＳの受信時間を表すタイムスタンプＴＲＳを含む。代替として、タイムスタンプＴＲＳは応答信号の送信時間を表すものとすることも可能である。送信ユニット２によって応答信号ＲＳが受信されると、タイムスタンプＴＲＳは受信された応答信号ＲＳから抽出され、記憶手段２．２に記憶される。したがってタイムスタンプは判定手段２．６の中で、式２の動的な周波数適合アルゴリズムに必要な信号伝搬時間Ｔを導き出すために、送信ユニット２による応答信号ＲＳの受信時間と比較されることが可能である。追加的に送信ユニット２は、受信ユニット３、４にパイロット信号ＰＳを送信するとき記憶手段２．２にパイロット信号ＰＳの送信時間を表すタイムスタンプＴＰＳを記憶するように構成されることが可能である。したがって応答信号ＲＳが受信されると、送信機と受信機との間の往復の伝搬時間２Ｔ、すなわち伝搬時間Ｔの２倍に等しい値を導き出すために、判定手段２．６で２つのタイムスタンプＴＰＳとＴＲＳとが比較されることが可能である。パイロット信号ＰＳは適合速度νに対応する（あるいは一致する）速度ν’で有利に送信され、同じように、すなわち同期式のやり方で変更されることができる。本発明によるシステムの他の代替の実施形態で、伝搬時間Ｔを判定するために、「応答」信号ＲＳのみが受信ユニット３、４と送信ユニット２との間で送信されるように、パイロット信号ＰＳを送信することは省略されることができる。この場合、図２に示す応答信号ＲＳは、パイロット信号ＰＳと同等とみなされることができる。
【００５４】
上で既に述べたように、パイロットおよび／または応答信号ＰＳ、ＲＳは、パイロットおよび／または応答信号ＰＳ、ＲＳのドップラー周波数偏移Δｆを測定することによって、動径の相対速度ｖＲを判定するために使用されることもできる。このために好ましくは、例えば公称周波数ｆ０を有する単一周波数のパイロット／応答信号ＰＳ、ＲＳが使用される。本発明のこのような実施形態で、送信ユニット２と受信ユニット３、４との間で送信される通信信号ＣＳ、ＣＳ’は通信の目的のみで使用され、ドップラー周波数偏移Δｆを検出するために、いかなる形態の追加の信号処理にも委ねられることはない。
【００５５】
図３は本発明による無線ベースの通信システム１の概略図を示し、通信主体の間の距離Ｄを判定するように特に構成された図２の例に本質的に類似している。ここでもまた、無線ベースの通信システム１は送信ユニット２といくつかの受信ユニット３とを含み、見やすくするために、それらのうちの１つのみが示される。伝搬時間Ｔ（式２参照）および、または距離Ｄ（Ｄ＝Ｔ・ｃ）を判定するために、専用の通信チャネルＤＣＣＨ（例えば、３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ  ｄｏｃｕｍｅｎｔ  ＴＳ  ２５．２１５、第５．２．８章を参照）は、Ｔがユニット２、３のいずれかによって前記の専用の通信チャネルＤＣＣＨの信号の往復時間から判定されることが可能となるように、送信ユニット２と受信ユニット３との間で提供される。
【００５６】
距離Ｄの判定の問題に対する代替の方法は、上述の図３に本質的に類似している図４に示される。図４は本発明による無線ベースの通信システム１の第２実施形態の概略図を示し、システム１すなわち受信ユニット３はＧＰＳなどの衛星ベースの測位システムＳＰＳと動作可能に接続されている。したがって、本発明のシステムは距離Ｄ（または対応する伝搬時間Ｔ）を判定するために、以下のステップを実行するように構成されている。すなわち、例えば受信ユニット３などのユニット２、３のうちの１つは、衛星ベースの測位システムＳＰＳからそれ自体の絶対位置を示すデータＰＯＳを受信する。受信ユニット３はその位置データＰＯＳを送信ユニット２に送り、送信ユニット２は、固定の基地局の場合には固定されることができるか、または送信ユニット２が衛星ベースの測位システムＳＰＳと好ましく動作可能に接続されている場合には変化することもできるそれ自体の絶対位置を考慮に入れて、受信ユニット３への距離Ｄを判定する。上述のように、ユニット２、３のすべては送信および受信を行うように構成されているので、上述の受信ユニットと送信ユニットの役割は本発明の範囲内で交換されることが可能である。
【００５７】
図５は本発明による無線ベースの通信システム１の第３実施形態の概略図を示し、少なくとも受信ユニット３が縦加速度および角加速度を測定するための手段３．９、特には慣性センサシステムをさらに含む。送信ユニット２が例えば位置の更新などによって、移動式の受信ユニット３の絶対の開始位置について知識を有していれば、受信ユニット３は、その新たな位置は破線の四角によって示されているが、矢印Ｍの方向の運動に関してその縦加速度および角加速度を測定し、時間間隔の積分によってその変位を判定する。次いで受信ユニット３は、対応する変位データＤＩＳを送信することによって最後の位置を更新してから、前記の変位について送信ユニット２に通知する。前記変位データＤＩＳを使用して、送信ユニット２は例えば破線の四角などの受信ユニット３の新たな位置を判定する。前記の新たな位置から送信ユニット２は受信ユニット３への距離Ｄを判定し、それによって受信ユニット３の開始位置を新たな位置に設定する。ここでもまた、上述の受信ユニットと送信ユニットの役割は本発明の範囲内で交換されることが可能である。
【００５８】
したがって本発明による方法は、パラメータの適合速度そのものが動的に適合され、システム資源が最適な方法で使用されることが可能となるように、無線ベースの通信システムでシステムパラメータを更新する必要性を、前記システムの構成要素に関する物理的に測定可能な数量と関連付ける効率的な方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】固定の送信ユニットと移動する受信ユニットとを含む無線ベースの通信システムの無線セルの図である。
【図２】本発明による全般的な無線ベースの通信システムの概略図である。
【図３】本発明による無線ベースの通信システムの第１実施形態の概略図である。
【図４】本発明による無線ベースの通信システムの第２実施形態の概略図である。
【図５】本発明による無線ベースの通信システムの第３実施形態の概略図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  通信システム
２  送信ユニット
２．１、３．１  処理手段
２．２、３．２  記憶手段
２．３、３．８  送受信手段
２．４、３．４  アンテナ手段
２．５、３．５  適合手段
２．６、３．６  判定手段
２．７、３．７  調節手段
２．８、３．３  送信手段
３、４  受信ユニット
３．９  測定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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