説明

無線ピコセルを生成するためのシステム及び方法

【課題】無線ネットワークサービスに代替するピコセルサービスを生成するためのシステム及び方法を提供する。
【解決手段】地上ネットワーク又は衛星ネットワークのような多元接続(MA)無線通信ネットワークを検出し、前記MA無線ネットワークを検出することに応じて第1のピコセルを生成する。前記第1のピコセルを生成することに応じて、移動局から、ピコセルサービスに対する要求を受信する。1つの局面では、移動局によってなされたサービス要求が拒否される。別の局面では、更に、第1のピコセルMSCを確立し、ピコセルサービスに対する要求に応じて、第1のピコセルを経由して移動局にネットワークサービスを提供する。第1のピコセルMSCは、従来の地上ネットワークによって提供されるものと同じネットワークサービスを提供しうる。あるいは、サービスを提供するために、代替無線ネットワーク(第2のピコセル)を確立する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般に、無線通信に関し、特に、多元接続無線ネットワークの代替としてピコセル(picocell)を生成するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
飛行機旅行は、我々の生活の不可欠となった。今日、飛行機は、モバイル通信とインターネットアクセスが必ずしも利用可能とは限らない最後に残るアイランドであるように見える。飛行中のネットワークプロバイダの市場調査は、インフライトエンタテインメント(IFE)、インターネットアプリケーション、及びパーソナル通信への明白な傾向と共に、旅客機用の高データレート通信サービスの要求を示す。
【0003】
更に、人々は、モバイル電話、ラップトップ又はPDAのように、全て個人環境に適応された個人専用機器により慣れてきている。将来の旅客機は、インフライトエンタテイメントによってより楽しく、ビジネス通信設備によってより生産的に、搭載された遠隔医療及び監視設備によってより安全な旅にするために、乗客に対して様々なエンタテイメント及び通信機器を提供するだろう。
【0004】
更に、「捕われたような」(captive)旅行者で一杯の航空機は、広告主にとって極めて魅力的である。なぜなら、乗客が見るウェブページは、その目的地に合わせて作成することができ、展示会であったり、ツーリストサイトであったり、あるいは、そのアメニティを宣伝したい都市でありうるからである。
【0005】
従って、ユーザアクセプタンスの視点から将来のモバイル通信について考えると、ユーザ自身の機器によるマルチメディア及びパーソナル通信サービスのための無線アクセスソリューションに対し明らかに需要がある。
【0006】
民間航空機の場合、飛行中は、従来のセルラ電話及びPCS電話の使用が禁止されている。航空機に持ち込まれた電話が、地上セルと通信することを許すことは望ましくない。なぜなら、この電話は、通信する地上セルと比較的高い電力で送信しなくてはならず、互いに、あるいは、地上の隣接セルと干渉する恐れがあるからである。
【0007】
米国特許6144653号(特許文献1)に記載しているように、一般的なセルラ電話システムは、地理的領域を、「セル」と呼ばれる、幾つかの小さな隣接したラジオ有効範囲領域に分割する。これらセルは、基地局と呼ばれる一連の固定無線局によってサービス提供される。基地局は、モバイルサービス交換センタ(MSC)に接続され、それによって制御される。一方、MSCは、地上公衆交換電話網(PSTN)に接続される。セルラ無線システム内の電話使用者(モバイル加入者)は、近くの基地局を介してMSCと音声及び/又はデータを通信するポータブル(携帯型)、運送可能(ハンドキャリー型)、又はモバイル(車載)電話ユニット(移動局)が提供される。MSCは、地上加入者とモバイル加入者との間の呼出を交換し、移動局へのシグナリングを制御し、課金統計量を収集し、システムの動作、メンテナンス、及び試験に備える。
【0008】
基地局は、セルの中心に位置し、等方的に送信する全方向指向性アンテナを装備している。幾つかの状況では、基地局は、セルの外周近くにあるかもしれない。あるいは、指向性ラジオ信号を用いてセルを指向的にイルミネートするかもしれない。基地局の各々は、モバイルサービス交換センタ(MSC)への音声リンク及びデータリンクによって接続されている。一方、MSCは、公衆交換電話網(PSTN)内の中央オフィス、又は、統合システムデジタルネットワーク(ISDN)のような類似施設に接続されている。セル内には複数の移動局が存在しうる。モバイル加入者は、セル内のある場所から別の場所へ、あるいは、1つのセルから隣接又は近隣のセルへと移動しうる。
【0009】
セルの各々は、例えば米国連邦通信委員会(FCC)のような関連する政府機関によって全てのセルラシステムに割り当てられたチャネルのうちの1セットが割り当てられる。これらチャネルは、その有効範囲領域内の移動局と基地局とのそれぞれの間の音声、データ、及びページング/アクセスのサポート、又は、チャネルの制御のために使用される。基地局とモバイルユニットとの間のリンクは双方向である。従って、送信用に、移動局と基地局に対して個別のチャネルが割り当てられる。アイドル状態にある(調節されたが、使用されていない)場合、移動局の各々が最も強い制御チャネル(一般に、その瞬間に移動局が位置しているセルの制御チャネル)に調節し、その後、それを連続的に監視する。そして、基地局のうちの1つを介して通話を受信すなわち開始しうる。アイドル状態にある間に、セル間を移動する場合、移動局は、最も強いセルの制御チャネルに調節するだろう。制御チャネルへの最初の調節及び変更は、最も強い制御チャネルを見つけるために、セルラシステム内で動作している全ての制御チャネルを走査することによって自動的に達成される。良好な受信品質を持つ制御チャネルが発見された場合、移動局は、品質が再び悪化するまで、このチャネルに合わせ続ける。
【0010】
アイドル(スタンバイ)状態にある間、移動局の各々は、それにアドレスされたページメッセージが、制御チャネルによって受信されたかを連続的に判定する。識別が一致して呼び出された移動局は、制御チャネルを介して基地局へページ応答を自動的に送信する。この基地局は、このページ応答をMSCへ転送する。ページ応答を受信すると、MSCは、このページ応答が受信された制御チャネルから、このセル内で利用可能な音声チャネルを選択し、選択された音声チャネルトランシーバをオンし、そのセル内の基地局に、その制御チャネルを介して、移動局に対し、選択された音声チャネルに調節するよう命じるように要求する。移動局が、この選択されたチャネルへ一旦調節されると、連続した接続が確立される。
【0011】
2〜3例を挙げると、同様の制御手続きが、符号分割多元接続(CDMA)、時分割多元接続(TDMA)、グローバル移動体通信システム(GSM(登録商標))のような周波数分割多元接続(FDMA)システム、あるいはUMTSネットワークのために存在する。
【0012】
可変セルサイズの概念は、そのサイズに応じて、セルをメガセル、マクロセル、ミクロセル、ミニセル、又はピコセルに分類する多元接続電話網に適用されている。ピコセルは、一般にビル内通信サービスを提供するために、そして、例えばキャンパス、スタジアム、空港、及びショッピングモールのような限られた領域へ通信サービスを提供するために適用される。更に、ピコセルは、例えばトンネルのような地形上の障害物によるマクロセルのサービス品質の悪化を補償し、かつ、低通信品質の領域内の通信品質を高めるために使用される。
【0013】
CDMA2000のようなスペクトル拡散システム、ユニバーサル移動体通信システム(UMTS)、及び、低電力ピコセルアクセスの到来は、航空機内の従来の無線電話の使用を促進するための潜在的な手段を提供する。更に、潜在的な解決策が、航空機開発とともに、航空機アビオニクス技術から生じうる。
【0014】
従来の地上の多元接続電話網通信と干渉することなく、航空機キャビン内のような特別な環境内でピコセルを形成できれば有利だろう。
【0015】
従来の多元接続電話網によって提供されるのと同じサービスを用いて、上述したピコセルが、制御された空間又は領域で移動局を提供できれば有利だろう。
【特許文献1】米国特許6144653号
【発明の概要】
【0016】
飛行機旅行は我々の生活の不可欠な部分になり、飛行機旅行が乗客にとってより生産的で楽しくなることに対する需要増がある。航空会社及び航空機産業に対する市場研究は、インターネットアプリケーションに対する重要性と共に、高いデータレートの通信サービスを提供することが望ましいことを示している。航空界におけるマルチメディアシステムは、乗客が、航空機又は空港の中から、自分自身のラップトップコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント、又はセル電話を通じて、航空機における無線ネットワークを介してログオンすることを可能にするだろう。遠隔医療、遠隔学習、遠隔観光、及び遠隔勤務は、航空界マルチメディアサービスに適切なサービスのほんの一例である。
【0017】
本発明は、従来の商用無線デバイスへサービスを提供するセルラマイクロセル、ピコセル、又はマルチピコセルを記述する。解決される問題は、航空機の飛行中、セルラ/PSC電話と地上ネットワークとの間において機内通話を禁止している現在課せられている制約を含む。電話は、地上セルへ比較的高い電力で送信しなければならないので、電話が、地上セルと通信することを可能にすることは望ましくない。
【0018】
本発明は、乗客が、航空機内で自分の電話、ラップトップ、及びPDAを使用することを可能にするシステム及び方法について記述する。本システムは、探知器とスプーファを含む。探知器は、キャビン内のユーザにサービス提供するために使用できる地上の無線信号を検知し、分類する。この情報は、制御ユニットに送られる。そして、制御ユニットは、探知器によって受信され検出された地上ネットワーク制御信号よりも強いスプーフ制御信号を生成するようにスプーファを設定する。1つの局面では、このスプーフ信号は、キャビン内の電話に対して、代替となる専用技術、周波数帯域、周波数チャネル、又は符号チャネルを使用するように指示する。
【0019】
従って、方法は、無線ネットワークサービスの代替となるピコセルサービスを生成するために提供される。この方法は、例えば地上ネットワーク又は衛星ネットワークのような多元接続(MA)無線通信ネットワークを検出することと、前記MA無線ネットワークを検出することに応じて、第1のピコセルを生成することとを備える。一般に、この方法は、前記第1のピコセルを生成することに応じて、移動局から、ピコセルサービスに対する要求を受信することを備える。別の局面では、この方法は更に、第1のピコセルMSCを確立することと、前記ピコセルサービスに対する要求に応じて、前記第1のピコセルを経由して移動局へネットワークサービスを提供することとを備える。例えば、第1のピコセルMSCは、従来の地上ネットワークによって提供されるものと同じネットワークサービスを提供しうる。あるいは、この方法は、代替無線ネットワーク(第2のピコセル)を確立する。MSCとBSとを含みうるこの第2のピコセルは、第2のピコセル制御信号を生成する。第1のピコセルは、ピコセルサービスに対する要求を受信することに応じて、その制御信号を用いて、移動局を、第2のピコセル制御信号へ導く。
【0020】
1つの局面では、MA無線ネットワーク基地局制御信号が、ピコセルにおいて第1の電力レベルで受信される。そして、第1のピコセル制御信号を生成することは、第1の電力レベルよりも高い第2の電力レベルを有するピコセル制御信号をピコセル内に生成することを含む。第1のピコセル制御信号が高い電力レベルであることは、移動局が、地上基地局制御信号を検出できないことを保証する。第1のピコセルを生成する長所の1つは、第1のピコセルが、ピコセル内の移動局の送信電力レベルを制御することである。
【0021】
上述した方法、及び、従来のMA無線ネットワークの代替となるピコセルシステムの更なる詳細を以下に示す。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】図1は、多元接続無線ネットワークサービスの代替となるピコセルシステムの概要ブロック図である。
【図2】図2は、図1のシステム上の2つのピコセルバリエーションを図示する概要ブロック図である。
【図3】図3は、図2に示す2ピコセルシステムの第1のバリエーションを例示する概要ブロック図である。
【図4】図4は、図2に示す2ピコセルシステムの第2のバリエーションを例示する概要ブロック図である。
【図5】図5は、多元接続無線ネットワークサービスの代替となるピコセルサービスを生成する方法を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0023】
図1は、多元接続無線ネットワークサービスの代替となるピコセルシステムの概要ブロック図である。システム100は、第1のピコセル102を含む。第1のピコセル102は、多元接続(MA)無線ネットワーク通信をオンラインで受信するためのアンテナ106及び受信機108を有する探知器104を含む。探知器104は、予め定めた興味のある周波数帯域を周期的に掃引するようにプログラムすることができ、周波数又は符号チャネルを探索する。例えば、MA無線ネットワークは、従来式の地上又は衛星の無線電話サービスになりえる。探知器104は、検出されたネットワーク分類信号を提供するためのオンライン出力112を有する。第1のピコセル102はまたスプーファ114を含む。スプーファ114は、分類信号を受け取るためのオンライン入力112と、この分類信号に応じて、スプーフ信号を提供するオンライン出力118とを有するコントローラ116を含む。本明細書で使用される用語「ピコセル」は、従来のMA無線電話セルセクタよりも小さいことを除いて、どの特定の地理的大きさ即ちセルサイズにも関連しているように意図されていない。
【0024】
スプーファ114は更に、スプーフ信号をオンライン118で受け取るインプットと、このスプーフ信号に応じ、参照番号122によって示される第1のピコセル制御信号を送信するアウトプットとを有する送信機120を含む。1つの局面では、スプーファ114は更に、参照番号126によって示される移動局(MS)128からの、ピコセルサービスに対する要求を受け取るインプットを有する受信機124を含む。この要求は、送信機120が、第1のピコセル制御信号を生成することに応じて受信される。MS128a,128b,及び128nが示される。しかしながら、システム100は、特定数のMSに限定されない。本明細書で使用されている用語「移動局」は、任意のプロトコルの無線電話デバイス、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、ラップトップ、外部又は内部モデム、PCカード、及びその他の類似デバイスを含む様々なタイプの通信デバイスを包含するように意図される。
【0025】
例えば、探知器受信機108が、第1の電力レベルで受信されたMA無線ネットワーク制御信号140を受信する一方、スプーファ送信機120が、(第1のピコセル102内の移動局128から見て)受信された第1の電力レベルよりも高い、第2の電力レベルで第1のピコセル制御信号122を生成しうる。第1のピコセルによって生成される電力レベル制御信号がより高いことは、MS128が、「見ること」、すなわち、地上ネットワーク制御信号に応答することを阻止する。セルの獲得、基地局とMSとの間の通信の確立、及びその他の無線電話制御信号の詳細を、本願の背景技術の項目で説明した。スプーファ送信機120は、制御信号122を送信し、MS128は、この制御信号があたかも従来のMA無線ネットワーク基地局によって生成されているかのように、同様の手法で位置決めし、第1のピコセル制御信号に応答する。
【0026】
このシステムの1つの簡単な局面では、スプーファ114が、MS128が従来式のMA無線ネットワークと通信することを阻止する従来式(であるが低電力)のBSとして動作する。
【0027】
例えば、第1のピコセルは、映画館あるいは宗教的な会場内で確立することができる。そして、スプーファコントローラ116は、第1のピコセル内で通信している(制御信号122を受信している)移動局によってなされた全てのサービス要求を拒否するために使用することができる。このサービス拒否によって、MSをオフし忘れたユーザによって呼出が受信されることを防ぐ。あるいは、スプーファコントローラ116は、第1のピコセル102内で通信している(制御信号122を受信している)移動局128が、ネットワークサービスに対して要求を行うことを阻止する。従って、本システムは、ユーザが、人々、又はその近くに位置する電子機器に対して破壊的である呼出の発信を阻止する。
【0028】
あるいは、第1のピコセル102は、サービスを提供するかもしれない。この局面では、システム100は更に、スプーファ114に接続されたオンラインインタフェース132を有する第1のピコセルモバイルサービス交換センタ(MSC)130を備える。第1のピコセルMSC130は、基地局又はアクセスポイントとしてスプーファ114を用い、移動局128にネットワークサービスを提供する。
【0029】
例えば、探知器受信機108は、サービスを提供しているMA無線ネットワークを検出することができる。そして、スプーファ送信機120は、ネットワークサービスと等価なピコセルサービスを識別する第1のピコセル制御信号122を生成する。第1のピコセル102は、MSが、地上MAネットワークによって提供されているものと同じサービスを楽しむことを可能にしうる。このサービスは、電話音声通信、電子メールサービス、又は、インターネットタイプのサービスを可能にする高データレートサービスでありうるあるいは、上述したように、第1のピコセルは、地上無線ネットワークを完全に模擬する。
【0030】
第1のピコセルが民間飛行機にあると仮定すること、第1のピコセルは、第1のピコセルMSC130と航空機トランシーバ(図示せず)との間の接続を通じてMAネットワーク134又はその他のMAネットワーク(図示せず)と通信しうる。航空機トランシーバは、従来の地上ネットワーク又は衛星ネットワークに、あるいは、「安全な」チャネル上のカスタムキュリアネットワークに接続されうる。
【0031】
あるいは、スプーファ114は、送信機120及び受信機124を経由して、MAネットワーク134と移動局128との間の、参照番号136に示すような通信を送受信しうる。1つの局面では、探知器104は、基地局位置、アンテナ高さ、アンテナ有効範囲、アンテナタイプ、地形、制御チャネル利得、トラフィックチャネル利得、周波数利用、又はタイムスロット利用のようなMAネットワーク134に関連した情報を識別する。そして、スプーファ114は、識別されたMAネットワーク情報に応じて、MAネットワーク134とスプーファ114との間の高バースト通信をスケジュールする。例えば、高バースト通信は、MAネットワークと最小の干渉となるように計算された周波数又はタイムスロットで実行されうる。この高バースト通信は、予測部140によって展開された管理情報の結果として実行されうる。予測部140は、探知器104によって収集された情報、予測部メモリからの情報、あるいはこれら両方のソースからの情報を使用しうる。
【0032】
別の局面では、予測部140は、MAネットワークチャネル利用を予測することが可能とされうる。探知器によって収集されたチャネル負荷及びその他のMAネットワーク情報は、MAネットワークとの干渉を最小にするように、第1のピコセルリソースを管理するために使用することができる。探知器104は、分類信号112によって、スプーファ114に管理情報を提供する。
【0033】
予測管理情報は、例えば、第1のピコセル102内のMS128と通信するために探知器114によって使用される通信媒体及びチャネルを選択するために使用することができる。あるいは、MAネットワーク情報の幾つか又は全ては、予測部に関連するメモリへ予めロードすることができる。予測部140は、この予めロードされたデータを使用して判定を行い、スプーファに送られる管理情報を生成することができる。この管理情報は、第1のピコセル102内で使用されるために、MAネットワーク134で使用されていないチャネルを選択するために使用することができる。あるいは、使用されていないチャネルが何れも使用可能ではないのであれば、チャネルは、MAネットワーク134と第1のピコセル102との両方によって「共有」される。この管理情報は、MAネットワーク134と最小にしか干渉しない共有チャネルを選択するために使用することができる。
【0034】
図1は、単一のピコセル102を示す。しかしながら、ゾーンは、複数のピコセルを用いて確立されうることが理解されるべきである。これらのピコセルの各々は、遭遇しそうな全ての地上電話システム又は衛星電話システムに対して等しく動作する。これらのピコセルは、単にサービスを拒否するか、あるいは、MA無線電話ネットワークタイプのサービスを提供しうる。あるいは、ピコセルのうちの幾つかは、1つの特定のサービス(PSC)を探しているMSに対してサービスを提供する。一方、他のピコセルは、特定のサービス(AMPS)を拒否する。
【0035】
探知器受信機108は、参照番号140によって表わされるような、MA無線ネットワーク基地局から発せられた制御信号を受け取る。受信機108は、無線ネットワークを識別することに応じて、オンライン112で分類信号を提供する。スプーファ送信機120は、MA無線ネットワーク基地局制御信号140と等価な第1のピコセル制御信号122を生成する。例えば、この制御信号は、同じ周波数帯域にあり、同じように変調され、同じ媒体アクセス制御(MAC)フォーマットで体系化されうる。
【0036】
1つの局面では、探知器受信機108が、周波数スペクトルを走査し、スペクトル帯域内の信号を識別し、信号変調を識別し、変調に関連するシステムを識別し、検知された信号電力レベルを測定する。例えば、探知器受信機108は、地上セルラ無線電話システムを識別し、システム内のサービス提供セクタを識別しうる。
【0037】
第1のピコセル102の生成の結果得られる1つの長所は、スプーファ114が、第1のピコセル内の移動局の送信電力レベルを規制する第1のピコセル制御信号122を生成することである。すなわち、第1のピコセル102は、閉ループ電力制御メカニズムを作成しうる。そこでは、スプーファ114が、様々なMS128へコマンドを送り、規定された送信電力レベルで通信するようにMSに指示する。ピコセルは比較的小さいので、送信電力レベルは低い。そして、隣接するネットワーク及び近くの電子機器から見て最小の干渉しか生成されない。従来の閉ループ電力制御の幾つかの詳細は、本出願の背景技術の項目で述べた。
【0038】
図2は、図1のシステムにおける2つのピコセルバリエーションを例示する概要ブロック図である。システム100は更に、第2のピコセル200を含む。第2のピコセル200は、参照番号204によって表される無線ネットワーク制御信号を提供するアクセスポイント(AP)202又は基地局を含む。このバリエーションでは、スプーファ送信機120が、移動局128を第2のピコセルアクセスポイント制御信号204に導く制御信号122を生成する。一般に、第2のピコセル200は、ネットワークサービスを提供するアクセスポイント202にオンライン208で接続され、サーバ又はコントローラとも称されるMSC206を含む。例えば、このサービスは、参照番号210によって表わされるように、電話音声通信、電子メールサービス、又は、インターネットタイプのサービスを可能にする高データレートサービスでありうる。
【0039】
1つの例では、第2のピコセルは、アクセスポイント(基地局)202が、比較的低い電力レベルで送信する以外は、従来式の無線電話ネットワークである。一般に、MS128が、例えば、地上セルと干渉しない周波数帯域のような安全な媒体(周波数、タイムスロット、符号)で動作できるように第2のピコセル200は確立される。
【0040】
一般に、そして、探知器受信機108は、第1の通信媒体で送信するMA無線ネットワーク基地局から発信される制御信号140を受信する。この通信媒体は、2〜3例を挙げると、周波数スパン、チャネル(周波数、タイムスロット、符号)、無線電話プロトコル(GSMに対するCDMA)、又は技術(無線電話プロトコルに対するBluetooth(登録商標))でありうる。1つの簡単な例を図示すると、第1の通信媒体は、より大きな周波数帯域における第1の周波数スパンであると仮定される。この局面では、スプーファ送信機120は、第1の媒体において第1のピコセル制御信号122を生成し、代替通信媒体でブロードキャストされている信号204を制御するように移動局に指示する。第2のピコセルアクセスポイント202は、代替通信媒体において第2のピコセル制御信号を送信する。この例を終了するために、第2の通信媒体は、同じ周波数帯域、あるいは異なる周波数帯域における第2の周波数スパンになりえる。
【0041】
従って、第2のピコセルアクセスポイント202は、代替通信媒体において制御信号204を生成する。この代替通信媒体は、例えば、GSMの代わりにCDMAの場合、代替周波数、代替タイムスロット、代替チャネル、代替拡散符号、代替周波数帯域、又は代替無線電話プロトコルのように、第1の通信媒体ではない。別の局面では、この代替通信媒体は、無線電話プロトコルに対する例えばIEEE 802.11のような代替技術でありうる。選択された代替通信媒体は、隣接した地上ネットワークあるいは近くの電子機器にそれほど有害でないと考えられるかもしれない。
【0042】
1つの局面では、AP202は、MAネットワーク134と移動局128の間で、参照番号136によって表わされる通信を送受信しうる。1つの局面では、探知器104あるいはAP202は、MAネットワーク134に関連した情報を識別する。その結果、APは、MAネットワーク134との高バースト通信をスケジュールすることができる。例えば、高バースト通信は、MAネットワーク134との干渉が最小になるように実行されうる。
【0043】
あるいは、図示していないが、第2のピコセル200が使用されず、第1のピコセル102が、代替通信媒体における通信をサポートするために必要な制御信号及びトラフィックチャネルに加えて、MAネットワーク134を妨害する制御信号を提供する。例えば、スプーファ送信機120及び受信機122は、複数の通信媒体における通信をサポートできるかもしれない。代替通信媒体を提供するために使用される第2のピコセル200は、2つの異なる媒体において通信が生じていることを明確にするために強調して示される。
【0044】
図3は、図2の2ピコセルシステムの第1のバリエーションを例示する概要ブロック図である。図2のシステムの代わりとして、複数のピコネットが第2のピコセル200内で確立される。例えば、MS128のうちの幾つかは、マスタとして動作し、他のMSはスレーブとして動作しうる。図示するように、MS128aがピコネット220のマスタとして動作し、MS128b,128nはスレーブである。MS128aは、ピコネット222内のスレーブであり、AP202がマスタである。マスタMSが、AP202への中継として動作する場合、この有利な構成は、送信電力レベルを低く保つ。
【0045】
ピコネットは、最小データレートをサポートするのに十分な信号強度のパイロット信号を見つけることができない移動局(端末)128の結果として確立されうる。これは、任意数の理由に起因しうる。一例として、MS128b及び128nは、AP206から遠すぎるかもしれない。あるいは、伝播環境が、必要なデータレートをサポートするのに不十分であるからかもしれない。何れの場合も、MS128b及び128nは、既存のピコネット222に加入できないかもしれず、MS128aがマスタとして動作し、それ自身のパイロット信号を送信しなければならない。MS128b及び128nは、MS128aからブロードキャストされたパイロット信号を十分な強度で受信し、ピコネット220に加入することができる。ピコネット220の確立は、MS128b及び128nと、AP206との間の通信を可能にする。
【0046】
図4は、図2の2ピコセルシステムの第2のバリエーションを例示する概要ブロック図である。多数のラジオユニットが、有線ネットワーク内でともにリンクされ、第2のピコセルによってサービス提供される領域内の固定場所に配置され、ネットワークアクセスポイントとして役立つ。AP202a,202b,及び202nが示される。しかし、本発明は、いかなる特定数のAPにも限定されない。アクセスポイント202a,202b,及び202nは、それぞれピコネット230a,230b,及び23Onを形成するマスタである。移動局128は、それらが接続するアクセスポイントのスレーブである。アクセスポイントはそれぞれ独立したピコネットを規定する。認証及びインターネットプロトコル(IP)ルーティングのような上位レベルプロトコル機能を処理している間、本明細書においてMSCとも称される中央サーバ206は、一般に、アクセスポイント202を管理する。
【0047】
MSが、第1のピコセル制御信号122によって、第2のピコセル制御信号を探索するように指示された場合、MS128は、ピコネットマスタから、パイロット信号を探索しうる。各ピコネットマスタによってブロードキャストされたパイロット信号は、未変調のスペクトラム拡散信号又はその他のある基準信号でありうる。スペクトラム拡散構成では、各ピコネットマスタにユニークな準ランダムな雑音(PN)符号が、パイロット信号を拡散するために使用されうる。相関処理を用いて、MSは、可能なPN符号を探索し、最も強いパイロット信号を持つマスタを識別する。最小のデータレートをサポートするための十分な信号強度で、最も強いパイロット信号が受信された場合、MSは、マスタに登録することによりピコネットへの加入を試みうる。より一般には、これらのピコネットパイロット信号は、第2のピコセル制御信号と称されうる。
【0048】
図2乃至4は、単一のピコセル102及び単一のピコセル200を示す。しかしながら、ゾーン(すなわち、航空機キャビン)は、複数の「第1」のピコセルと複数の「第2」のピコセルで確立されうると理解されるべきである。複数の「第1」のピコセルは、遭遇しうる衛星電話システム又は地上電話システムの全てと等しく動作し、遭遇した各システムのための制御信号を生成する。1対1の相関が、「第1」のピコセルと「第2」のピコセルとの間に存在するかもしれない。その結果、複数の「第2」ピコセルは、全ての地上/衛星ネットワークのために等しいサービスを提供することができる。あるいは、幾つかの「第1」のピコセルが、MSを、単一の「第2」のピコセルに導くこともありえる。別の代替例として、幾つかの「第2」のピコセルは、特定のプロトコル及び/又は周波数に限定されたMSのために存在しないかもしれない。
【0049】
(機能説明)
本発明システムは、航空機による旅行者が、電話、ラップトップ、及びPDAを用いて、航空機高速マルチメディア通信システムを用いて通信することを可能にする。本システムは、2つの主な要素、すなわち、探知器とスプーファとからなる。
【0050】
探知器は、以下に示す機能を行なうサブシステムである。スペクトル走査、信号検出、変調分類、システム識別、サービスセクタ識別、及び、信号レベル判定。
【0051】
このサブシステムのアウトプットは、キャビン内で検出された全ての無線信号のリスト、これらの無線サービスと共に使用される全ての無線技術のリスト、周波数チャネルのリスト、全てのサイトID(符号及び/又は周波数割当)のリスト、及び、受信信号全ての電力レベルである。
【0052】
スプーファは、下記の機能を行なうサブシステムである。
―検出された各技術に対して、制御信号を複製すること。
―ピコセル制御信号が、対応する地上信号よりも強いことを保証すること。
―地上の無線サービスと干渉しないように、キャビン内部の制御信号を実質的に制限すること。
―スプーフした制御信号を用いて、キャビン内部の無線デバイスに対して、代替技術、周波数帯域、又はチャネルを使用するように命令すること。
【0053】
本システムは、映画館、教会、及び病院のような特別の場所におけるセルラ電話の利用を阻止するために使用することができる。システムパラメータを変えることによって、制御信号が、キャビン内(ピコセル内)電話に設定されるよう強制できるようになりうる。
【0054】
図5は、多元接続無線ネットワークサービスの代替となるピコセルサービスを生成する方法を図示するフローチャートである。この方法は、明瞭さのために、番号が付けられたステップのシーケンスとして示されるが、もしも明示的に述べられていないのであれば、順序は、この番号から推測されるべきではない。これらのステップのうちの幾つかは、スキップされ、並行して実施され、あるいは、シーケンスの厳密な順序を保つ必要なく実施されうることが理解されるべきである。この方法の詳細は、図1乃至図4の内容で理解されうる。本方法はステップ300で始まる。
【0055】
ステップ302は、多元接続(MA)無線通信ネットワークを検出する。ステップ304は、MA無線ネットワークを検出することに応じて、第1のピコセルを生成する。例えば、ステップ302においてMA無線ネットワークを検出することは、周波数スペクトルを走査することと、スペクトル帯域内の信号を識別することと、信号変調を識別することと、この変調に関連したシステムを識別することと、あるいは、検出された信号電力レベルを測定することを含みうる。別の例では、ステップ302において、変調に関連したシステムを識別することは、セルラ無線電話システムを識別することと、前記セルラ電話システム内のサービス提供セクタを識別することとを含みうる。
【0056】
1つの局面では、ステップ302において、MA無線ネットワークを検出することは、MA無線ネットワーク基地局から発信されている制御信号を受信することと、前記基地局制御信号に応じて、前記MA無線ネットワークを識別することとを含む。そして、ステップ304において、第1のピコセルを生成することは、基地局制御信号と等価な第1のピコセル制御信号を生成することを含む。
【0057】
別の局面では、ステップ302においてMA無線ネットワークを検出することは、サービスを提供するMA無線ネットワークを検出することを含む。そして、ステップ304において、第1のピコセル制御信号を生成することは、MA無線ネットワークサービスと等価なピコセルサービスを識別するピコセル制御信号を生成することを含む。
【0058】
1つの局面において、MA無線ネットワーク基地局から発信されている制御信号を受信すること(ステップ302)は、ピコセルにおいて第1の電力レベルで基地局制御信号を受信することを含む。そして、第1のピコセル制御信号を生成すること(ステップ304)は、ピコセル内で受信され、第1の電力レベルよりも高い第2の電力レベルを有するピコセル制御信号を生成することを含む。別の局面では、ステップ304は、ピコセル内の移動局の送信電力レベルを制御する。
【0059】
1つの局面では、ステップ306は、第1のピコセルを生成することに応じて、移動局から、ピコセルサービスに対する要求を受信する。別の局面では、ステップ308は、ピコセル内で通信している移動局によってなされた全てのサービス要求を拒否する。あるいは、ステップ306は、第1のピコセルにおいて通信している(制御信号を受信している)移動局が、ネットワークサービスに対する要求を行うことを阻止する制御信号を生成する。
【0060】
別の局面では、ステップ310は、第1のピコセルモバイルサービス交換センタ(MSC)を確立する。そして、ステップ306においてピコセルサービスに対する要求を受信することに応じて、ステップ312は、第1のピコセルMCSを経由して、移動局にネットワークサービスを提供する。1つの局面では、ステップ302においてMAネットワークを検出することは、例えば、基地局位置、アンテナ高さ、アンテナ有効範囲、アンテナタイプ、地形、制御チャネル利得、トラフィックチャネル利得、周波数利用、又はタイムスロット利用のようなMAネットワーク情報に応じて、ピコセル管理情報を生成することを含む。そして、ステップ312において、第1のピコセルMCSを経由して移動局へネットワークサービスを提供することは、この管理情報に応じて、MAネットワークと最小の干渉をするチャネル及び通信媒体を選択することを含む。
【0061】
1つの局面では、ステップ318は、管理情報を用いて、第1のピコセルを経由して、MAネットワークと移動局との間で通信を送受信する。この通信は、MAネットワークの従来の動作との干渉が最小になるように選択される。例えば、ステップ318は、管理情報に応じて、MAネットワークと第1のピコセルとの間の高バースト通信をスケジュールすることによって、MAネットワークと移動局との間の通信を送受信しうる。
【0062】
別の局面では、ステップ314は、第2のピコセルを確立し、ステップ316は、第2のピコセル制御信号を生成する。ステップ304において第1のピコセルを生成することは、第1のピコセル制御信号を生成することを含む。そして、ステップ309は、ピコセルサービスに対する要求を受信すること(ステップ306)に応じて、第1のピコセル制御信号を用いて、移動局を、第2のピコセル制御信号に導く。
【0063】
1つの局面では、MA無線ネットワーク基地局から発信されている制御信号を受信すること(ステップ302)は、第1の媒体で受信される基地局制御信号を含む。そして、ステップ304において第1のピコセル制御信号を生成することは、第1の媒体において第1のピコセル制御信号を生成することと、移動局を、代替媒体においてブロードキャストされた制御信号に導く第1のピコセル制御信号においてメッセージを送ることとを含む。ステップ316は、代替媒体において第2のピコセル制御信号を生成する。この代替媒体は、第1の媒体それぞれに対する代替周波数、代替タイムスロット、代替チャネル、代替拡散符号、代替周波数帯域、代替無線電話プロトコル、又は代替技術等のような媒体でありうる。
【0064】
システム及び方法は、MA無線ネットワークサービスの代替となるピコセルを生成するために提供される。システムの応用例が挙げられた。本発明を例示するための特定のプロトコル及びシステム構成の例も挙げられた。しかしながら、本発明は、単にこれらの例に限定されない。本発明の他のバリエーション及び実施形態も、当業者に思い浮かぶだろう。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
多元接続無線ネットワークサービスの代替となるピコセルサービスを生成する方法であって、
多元接続(MA)無線電話通信ネットワークを検出することと、
前記MA無線ネットワークを検出することに応じて第1のピコセルを生成すること
を備える方法。
【請求項2】
前記第1のピコセルを生成することに応じて、ピコセルサービスに対する要求を移動局から受信することを更に備える請求項1に記載の方法。
【請求項3】
第1のピコセルモバイルサービス交換センタ(MSC)を確立することと、
ピコセルサービスに対する要求を受信することに応じて、前記第1のピコセルMCSを経由して、移動局にネットワークサービスを提供することと
を更に備える請求項2に記載の方法。
【請求項4】
第2のピコセルを確立することと、
第2のピコセル制御信号を生成することとを更に備え、
前記第1のピコセルを生成することは、第1のピコセル制御信号を生成することを含み、
前記方法は更に、ピコセルサービスに対する要求を受信することに応じて、前記第1のピコセル制御信号を用いて、前記移動局を、前記第2のピコセル制御信号に導くことを備える請求項2に記載の方法。
【請求項5】
前記MA無線ネットワークを検出することは、MA無線ネットワーク基地局から発信されている制御信号を受信することと、前記基地局制御信号に応じて、前記MA無線ネットワークを識別することとを含み、
前記第1のピコセルを生成することは、前記基地局制御信号と等価な第1のピコセル制御信号を生成することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項6】
前記MA無線ネットワークを検出することは、サービスを提供するMA無線ネットワークを検出することを含み、
第1のピコセル制御信号を生成することは、前記MA無線ネットワークサービスと等価なピコセルサービスを識別するピコセル制御信号を生成することを含む請求項5に記載の方法。
【請求項7】
前記MA無線ネットワーク基地局から発信されている制御信号を受信することは、前記ピコセルにおいて、第1の電力レベルで、前記基地局制御信号を受信することを含み、
第1のピコセル制御信号を生成することは、前記ピコセルにおいて受信され、前記第1の電力レベルよりも高い第2の電力レベルを有するピコセル制御信号を生成することを含む請求項5に記載の方法。
【請求項8】
第1のピコセルの生成することは、前記ピコセルにおける移動局の送信電力レベルを制御することを含む請求項7に記載の方法。
【請求項9】
前記MA無線ネットワーク基地局から発信されている制御信号を受信することは、第1の媒体において受信されている前記基地局制御信号を含み、
第1のピコセル制御信号を生成することは、前記第1の媒体において第1のピコセル制御信号を生成することと、代替媒体においてブロードキャストされる制御信号に移動局を導く前記第1のピコセル制御信号でメッセージを送ることとを含み、
前記方法は更に、
第2のピコセルネットワークを確立することと、
前記代替媒体において第2のピコセル制御信号を生成することと
を備える請求項7に記載の方法。
【請求項10】
前記代替媒体において第2のピコセル制御信号を生成することは、それぞれ前記第1の媒体に対する代替周波数、代替タイムスロット、代替チャネル、代替拡散符号、代替周波数帯域、代替無線電話プロトコル、及び代替技術を含むグループから選択される媒体において制御信号を生成することを含む請求項9に記載の方法。
【請求項11】
前記MA無線ネットワークを検出することは、
周波数スペクトルを走査することと、
スペクトル帯域内の信号を識別することと、
信号変調を識別することと、
前記変調に関連したシステムを識別することと、
前記検出された信号電力レベルを測定することと
を含む請求項1に記載の方法。
【請求項12】
前記変調に関連するシステムを識別することは、セルラ無線電話システムを識別することを含み、
前記MA無線ネットワークサービスを検出することは更に、前記セルラ電話システムにおけるサービス提供セクタを識別することを含む請求項11に記載の方法。
【請求項13】
前記ピコセルにおいて通信している移動局によってなされた全てのサービス要求を拒否することを更に備える請求項2に記載の方法。
【請求項14】
前記第1のピコセルにおいて通信している移動局が、ネットワークサービスに対する要求を行うことを阻止することを更に備える請求項1に記載の方法。
【請求項15】
前記MAネットワークを検出することは、基地局位置、アンテナ高さ、アンテナ有効範囲、アンテナタイプ、地形、制御チャネル利得、トラフィックチャネル利得、周波数利用、及びタイムスロット利用を含むグループから選択されるMAネットワーク情報に応じて、ピコセル管理情報を生成することを含み、
前記方法は更に、
前記管理情報を用いて、前記第1のピコセルを経由して、前記MAネットワークと移動局との間で通信を送受信することを備える請求項1に記載の方法。
【請求項16】
前記MAネットワークを検出することは、基地局位置、アンテナ高さ、アンテナ有効範囲、アンテナタイプ、地形、制御チャネル利得、トラフィックチャネル利得、周波数利用、及びタイムスロット利用を含むグループから選択されるMAネットワーク情報に応じて、ピコセル管理情報を生成することを含み、
前記第1のピコセルMCSを経由して移動局へネットワークサービスを提供することは、前記管理情報に応じて、前記MAネットワークと最小にしか干渉しないチャネル及び通信媒体を選択することを含む請求項3に記載の方法。
【請求項17】
多元接続無線ネットワークサービスの代替となるピコセルシステムであって、
多元接続MA無線電話ネットワーク通信を受信する受信機と、検出されたネットワーク分類信号を供給するアウトプットとを有する探知器と、
前記分類信号を受け取るインプットと、前記分類信号に応じて、スプーフされた信号を供給するアウトプットとを有するコントローラと、
前記スプーフされた信号を受け取るインプットと、前記スプーフされた信号に応じて、第1のピコセル制御信号を送信するアウトプットと
を有する送信機と
を含むスプーファと
を含む第1のピコセルを備えるピコセルシステム。
【請求項18】
前記スプーファは更に、前記第1のピコセル制御信号を生成することに応じて受信され、移動局からのピコセルサービスに対する要求を受け付けるインプットを有する受信機を含む請求項17に記載のシステム。
【請求項19】
前記スプーファに接続されたインタフェースを有する第1のピコセルモバイルサービス交換センタ(MSC)を更に備え、
前記第1のピコセルMSCは、基地局として前記スプーファを使用して、移動局にネットワークサービスを提供する請求項18に記載のシステム。
【請求項20】
無線ネットワーク制御信号を供給するアクセスポイントを含む第2のピコセルを更に備え、
前記スプーファ送信機は、前記移動局を第2のピコセルアクセスポイント制御信号に導く制御信号を生成する請求項18に記載のシステム。
【請求項21】
前記第2のピコセルは、前記アクセスポイントに接続されネットワークサービスを提供するMSCを含む請求項20に記載のシステム。
【請求項22】
前記探知器受信機は、MA無線ネットワーク基地局から発信される制御信号を受信し、無線ネットワークを識別することに応じて、分類信号を供給し、
前記スプーファ送信機は、前記MA無線ネットワーク基地局制御信号と等価な第1のピコセル制御信号を生成する請求項17に記載のシステム。
【請求項23】
前記探知器受信機は、サービスを提供するMA無線ネットワークを検出し、
前記スプーファ送信機は、前記ネットワークサービスと等価なピコセルサービスを識別する第1のピコセル制御信号を生成する請求項22に記載のシステム。
【請求項24】
前記探知器受信機は、第1の電力レベルで受信されるMA無線ネットワーク制御信号を受信し、
前記スプーファ送信機は、前記受信された第1の電力レベルよりも高い第2の電力レベルで第1のピコセル制御信号を生成する請求項22に記載のシステム。
【請求項25】
前記スプーファは、前記第1のピコセルにおける移動局の送信電力レベルを規制する第1のピコセル制御信号を生成する請求項24に記載のシステム。
【請求項26】
前記探知器受信機は、第1の媒体において送信しているMA無線ネットワーク基地局から発信されている制御信号を受信し、
前記スプーファ送信機は、前記第1の媒体において第1のピコセル制御信号を生成して、移動局を、代替媒体においてブロードキャストされている制御信号へ導き、
前記システムは更に、前記代替媒体において第2のピコセル制御信号を送信するアクセスポイントを有する第2のピコセルを備える請求項24に記載のシステム。
【請求項27】
第2のピコセルアクセスポイントが、それぞれ前記第1の媒体に対する代替周波数、代替タイムスロット、代替チャネル、代替拡散符号、代替周波数帯域、代替無線電話プロトコル、及び代替技術を含むグループから選択される代替媒体において制御信号を生成する請求項26に記載のシステム。
【請求項28】
前記探知器受信機は、周波数スペクトルを走査し、スペクトル帯域内の信号を識別し、信号変調を識別し、前記変調に関連したシステムを識別し、検出された信号電力レベルを測定する請求項17に記載のシステム。
【請求項29】
前記探知器受信機は、地上セルラ無線電話システムを識別し、サービス提供セクタを識別する請求項28に記載のシステム。
【請求項30】
前記スプーファコントローラは、前記第1のピコセルにおいて通信している移動局によってなされた全てのサービス要求を拒否する請求項17に記載のシステム。
【請求項31】
前記スプーファコントローラは、前記第1のピコセルにおいて通信している移動局が、ネットワークサービスに対する要求を行うことを阻止する請求項17に記載のシステム。
【請求項32】
前記スプーファは、前記送信機及び受信機を経由して、MAネットワークと移動局との間の通信を送受信する請求項19に記載のシステム。
【請求項33】
基地局位置、アンテナ高さ、アンテナ有効範囲、アンテナタイプ、地形、制御チャネル利得、トラフィックチャネル利得、周波数利用、及びタイムスロット利用を含むグループから選択されるMAネットワーク情報に応じて、前記分類信号において、ピコセル管理情報を前記スプーファに供給するアウトプットを有する予測部を更に備え、
前記スプーファは、前記管理情報に応じて、前記MAネットワークと前記スプーファとの間の高バースト通信をスケジュールする請求項32に記載のシステム。
【請求項34】
基地局位置、アンテナ高さ、アンテナ有効範囲、アンテナタイプ、地形、制御チャネル利得、トラフィックチャネル利得、周波数利用、及びタイムスロット利用を含むグループから選択されるMAネットワーク情報に応じて、前記分類信号において、ピコセル管理情報を前記スプーファに供給するアウトプットを有する予測部を更に備え、
前記スプーファは、前記管理情報に応じて、前記第1のピコセル内の移動局と通信するために使用される前記チャネル及び通信媒体を選択する請求項19に記載のシステム。

【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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【公開番号】特開2011−239415(P2011−239415A)
【公開日】平成23年11月24日(2011.11.24)
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願2011−128139(P2011−128139)
【出願日】平成23年6月8日(2011.6.8)
【分割の表示】特願2008−503259(P2008−503259)の分割
【原出願日】平成18年3月24日(2006.3.24)
【出願人】(595020643)クゥアルコム・インコーポレイテッド (7,166)
【氏名又は名称原語表記】QUALCOMM INCORPORATED
【Fターム(参考)】