JP2001231074A - セルラネットワークのための基地局 - Google Patents

セルラネットワークのための基地局

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JP2001231074A
JP2001231074A JP2000387260A JP2000387260A JP2001231074A JP 2001231074 A JP2001231074 A JP 2001231074A JP 2000387260 A JP2000387260 A JP 2000387260A JP 2000387260 A JP2000387260 A JP 2000387260A JP 2001231074 A JP2001231074 A JP 2001231074A
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Sara Mohammad Falk
ファルク・サラ・モハメド
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 セルラネットワークのための基地局を提供す
る。 【解決手段】 ６０度セクタ送信セクタ受信（ＳＴＳ
Ｒ）のためのＮ＝３周波数割り当てのセル位置は、使用
チャネルを１８の周波数グループに分けることによって
決定される。周波数割り当てはチャネルの奇数偶数循環
分布に従って行い、各セル内のセクタ間で３チャネルの
分離を行い、セル間で８チャネルの分離を行う。これに
より、セクタ間で十分な分離ができ、ネットワーク全体
において隣接チャネルＣ／Ｉ性能を向上させることがで
きる。Ｎ＝３周波数割り当てはＡＭＰＳにおいて約３８
％、ＴＤＭＡ−３において約１１４％チャネル容量を増
大できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セルラネットワー
クのための基地局に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】背景技術周波数割り当ては、スペクトル
を最大限に活用する方法で、チャネル容量を増大し、干
渉を減少するものである。周波数割り当てにはチャネル
の番号付け、チャネルをサブセットに分類すること、セ
ル割り当ておよびチャネル割り当てが含まれる。周波数
割り当ての第１の目的は十分なチャネル分離を確実にと
ることによって、チャネル間のエネルギ漏れを防ぎ、隣
接チャネル干渉を最小限に押さえることである。さら
に、十分な反復距離を与えることによって、同一チャネ
ル干渉が確実に許容されるようにし、かつチャネル容量
を大きく保つことを目的としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】こうした問題を解決す
るためにＮＡＭＰＳ（狭帯域新型移動電話システム）や
ＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）のような新しい技術を
利用することができるが、セルラネットワークの容量を
さらに増加させるためにはそれ以上の技術が必要であ
る。
【０００４】本発明の目的は、このような要求を鑑みて
なされたものであり、セルラネットワークのための基地
局を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、使用チ
ャネル周波数が1８の周波数グループに分けられるＮ＝
３周波数割り当てを有する６０度セクタ送信セクタ受信
セルラネットワークのための基地局において：使用チャ
ネル周波数の第１のサブセットのための第１の複数の送
信機と；第１の複数の送信機の出力を組み合わせる第１
のコンバイナと；組み合わされた出力を第１の送信／受
信アンテナに送信用として供給する第１のデュプレクサ
と；使用チャネル周波数の第２のサブセットのための第
２の複数の送信機と；第２の複数の送信機の出力を組み
合わせる第２のコンバイナと；組み合わされた出力を第
２のコンバイナから第２の送信／受信アンテナに送信用
として供給する第２のデュプレクサと；第１のデュプレ
クサに接続され、第１のアンテナから信号を受ける第１
の受信マルチカップラと；第２のデュプレクサに接続さ
れ、第２のアンテナから信号を受ける第２の受信マルチ
カップラと；第１の受信マルチカップラと主受信機との
間に接続された主スプリッタと第２の受信マルチカップ
ラと副受信機との間に接続された副スプリッタとを有す
る第１の受信機と；第２の受信マルチカップラと主受信
機との間に接続された主スプリッタと第１の受信マルチ
カップラと副受信機との間に接続された副スプリッタと
を有する第２の受信機とから構成される。
【０００６】本発明による１８の周波数グループに基づ
くＮ＝３周波数割り当てにはいくつかの利点がある。チ
ャネルの奇数／偶数循環分布に基づく周波数割り当てに
よって、セクタ間のチャネルの分離を十分に取り、ネッ
トワーク全体において隣接チャネルのＣ／Ｉ性能を高め
ることが保証できる。チャネル容量はＡＭＰＳにおいて
約３８％、ＴＤＭＡ−３において約１１４％増大する。
【０００７】また、本発明によれば、改良されたセルラ
ネットワークの周波数割り当てが提供され、また、Ｎ＝
３周波数割り当ての６０度セクタ送信セクタ受信セルラ
ネットワークが提供される。そこでは、一般的に、第１
の三角形の３セルクラスタを形成し；第１の３セルクラ
スタの各セルを６つのセクタに分割し；各セルに対し
て、各セクタに１つの周波数グループを割り当てること
によって、各セル内の各セクタ間に３つのチャネル周波
数の分離を置き、全ての隣接セル間に少なくとも７つの
チャネル周波数の分離を置くステップを備える。
【０００８】加えて、本発明では、一般的に、第２の三
角３セルクラスタを形成することによってセルラネット
ワーク内のセルを増大させ、第２の３セルクラスタの各
セルを６つのセクタに分け、第１の３セルクラスタの順
に第２の３セルクラスタの各セルの各セクタに１つの周
波数グループを割り当てる、更なるステップを備えるこ
とができる。
【０００９】さらに、本発明には、以下のような様々な
実施の形態がある。使用周波数グループは、１Ａ、２
Ａ、３Ａ、４Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａ、８Ａ、９Ａ、１
Ｂ、２Ｂ、３Ｂ、４Ｂ、５Ｂ、６Ｂ、７Ｂ、８Ｂ、９Ｂ
にラベル分けされるようにしてもよい。
【００１０】このようにラベル分けされる場合に、各セ
ル内の各セクタに１つの周波数グループを割り当てるス
テップは、奇数偶数順に割り当てるようにしてもよい。
この割り当てにおいては、第１の３セルクラスタ中の第
１のセルに対して一つの周波数グループを各セクタに割
り当てる順序は、１Ａ、４Ａ、７Ａ、１Ｂ、４Ｂ、７Ｂ
であるようにしてもよい。また、第１の３セルクラスタ
中の第２のセルに対して一つの周波数グループを各セク
タに割り当てる順序は、２Ａ、５Ａ、８Ａ、２Ｂ、５
Ｂ、８Ｂであるようにしてもよい。さらに、第１の３セ
ルクラスタ中の第３のセルに対して一つの周波数グルー
プを各セクタに割り当てる順序は、３Ａ、６Ａ、９Ａ、
３Ｂ、６Ｂ、９Ｂであるようにしてもよい。
【００１１】上記のようにラベル分けされる場合に、周
波数グループ４Ａが割り当てられる第１の３セルクラス
タ中の第１のセルのセクタは、周波数グループ５Ｂが割
り当てられる第１の３セルクラスタ中の第２のセルのセ
クタに隣接するようにしてもよい。また、周波数グルー
プ２Ｂが割り当てられる第１の３セルクラスタ中の第２
のセルのセクタは、周波数グループ３Ａが割り当てられ
る第１の３セルクラスタ中の第３のセルのセクタに隣接
するようにしてもよい。さらに、周波数グループ９Ｂが
割り当てられる第１の３セルクラスタ中の第３のセルの
セクタは、周波数グループ７Ａが割り当てられる第１の
３セルクラスタ中の第１のセルのセクタに隣接するよう
にしてもよい。
【００１２】上記のような更なるステップを備える場合
には、周波数グループは、１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａ、５
Ａ、６Ａ、７Ａ、８Ａ、９Ａ、１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ、４
Ｂ、５Ｂ、６Ｂ、７Ｂ、８Ｂ、９Ｂと称されるようにし
てもよい。
【００１３】このように称される場合、各セル内の各セ
クタに一つの周波数グループを割り当てるステップは、
奇数偶数順に割り当てるようにしてもよい。周波数グル
ープ４Ａが割り当てられる第２の３セルクラスタ中の第
１のセルのセクタは、周波数グループ５Ｂが割り当てら
れる第２の３セルクラスタ中の第２のセルのセクタに隣
接する。また、周波数グループ２Ｂが割り当てられる第
２の３セルクラスタ中の第２のセルのセクタは、周波数
グループ３Ａが割り当てられる第２の３セルクラスタ中
の第３のセルのセクタに隣接するようにしてもよい。さ
らに、周波数グループ９Ｂが割り当てられる第２の３セ
ルクラスタ中の第３のセルのセクタは、周波数グループ
７Ａが割り当てられる第２の３セルクラスタ中の第１の
セルのセクタに隣接するようにしてもよい。
【００１４】奇数偶数順に割り当ての場合では、第２の
３セルクラスタ中の第１のセルに対して一つの周波数グ
ループを各セクタに割り当てる順序は、１Ａ、４Ａ、７
Ａ、１Ｂ、４Ｂ、７Ｂであるようにしてもよい。また、
第２の３セルクラスタ中の第２のセルに対して一つの周
波数グループを各セクタに割り当てる順序は、２Ａ、５
Ａ、８Ａ、２Ｂ、５Ｂ、８Ｂであるようにしてもよい。
さらに、第２の３セルクラスタ中の第３のセルに対して
一つの周波数グループを各セクタに割り当てる順序は、
３Ａ、６Ａ、９Ａ、３Ｂ、６Ｂ、９Ｂであるようにして
もよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】現在継続中の特許出願第０７／９
５７，９５３、すなわち同一発明者により１９９２年１
０月８日に出願された「セルラ通信システムのための非
干渉周波数割り当て」は参考文献として本文で参照され
ている。
【００１６】類似の部分には各図を通じて類似符号を用
いる。 実施の形態 図１は従来の２４のセクタを有する４セルセクタパター
ンを示す図である。各４セルクラスタ１０はセル１２、
１４、１６、および１８から成り、各セルはそれぞれ６
つのセクタＡ１〜Ａ６、Ｂ１〜Ｂ６、Ｃ１〜Ｃ６、Ｄ１
〜Ｄ６に分割される。この４セルクラスタに用いられる
番号割り当ては、Ｎ＝４、６０度ＳＴＳＲ割り当てとし
て知られている。Ｎ＝４、６０度ＳＴＳＲ割り当ては使
用チャネルを２４の周波数グループに分け、セクタごと
に１つのグループを割り当てる。
【００１７】制御チャネル割り当ては２１の制御チャネ
ルを２１のセクタに振り分ける。なお、３つの制御チャ
ネルは残りの３つの周波数グループで再利用される。一
方、３つの音声チャネルが容量を犠牲にして制御チャネ
ルとして使用される。この割り当てにおけるチャネル容
量／セクタは３３３／２４（約１３）に限定される。
【００１８】図２は、本発明の一実施の形態によるＮ＝
３周波数割り当てを示す図である。Ｎ＝３周波数割り当
ては使用チャネルを１８の周波数グループに分ける。Ｎ
＝３周波数割り当ては非拡大スペクトルにおいて各グル
ープごとに３３３／１８（約１８）チャネルを、拡大ス
ペクトルにおいて各グループごとに４１６／１８（約２
３）チャネルを与える。
【００１９】図３は、図２のＮ＝３周波数割り当てのセ
ルクラスタを示す図である。一般的に、三角形の３つの
セルクラスタはセル２０，２２および２４から成り、各
セルは６つのセクタから成り、各クラスタは合計１８の
セクタから構成される。チャネルの分布はチャネルの奇
数／偶数循環分布に基づいて行われ、これによりネット
ワーク全体においてセクタ間のチャネル分離を十分に行
い、隣接チャネルＣ／Ｉ性能の向上を確実にできる。図
２に示すように、各セクタごとに１つの周波数グループ
を割り当て、一つのセルは合計６×２３＝１３８チャネ
ルから構成されることになる。すなわち、セル２０は周
波数グループ１Ａ、４Ａ、７Ａ、１Ｂ、４Ｂ、７Ｂを有
し、セル２２は周波数グループ２Ａ、５Ａ、８Ａ、２
Ｂ、５Ｂ、８Ｂを有し、セル２４は周波数グループ３
Ａ、６Ａ、９Ａ、３Ｂ、６Ｂ、９Ｂを有する。これは、
図１に示されるＮ＝４周波数割り当てと比べると、チャ
ネルが３８％増大する。ＴＤＭＡ−３を用いると、容量
はさらに３倍に増大する。
【００２０】Ｎ＝３、６０度ＳＴＳＲ(セクタ送信セク
タ受信)番号割り当てのための増大割り当ては図４に示
される３つのグループ内のセルを繰り返すことによって
行われる。
【００２１】コンバイナは（典型的には）４つのグルー
プ内に並列に接続された帯域フィルタである。その結
果、実効放射電力（ＥＲＰ）は選択および反射ロスのた
めに減少する。数チャネルを組み合わせて一つにすると
きに、相互変調も発生する。この問題を解決するため、
周波数グループにより広いチャネル分離を与える。典型
的には、２１以上のチャネル分離が必要である。この問
題を軽減するために高選択度のコンバイナを用いること
ができるが、このシステムの機能をさらに向上させるに
は、より高度の技術が必要である。
【００２２】図５は上記の問題を緩和する本発明の周波
数割り当てで使われる基地局を示すブロック図である。
基地局は２つのアンテナ、それぞれ主アンテナ３４およ
びダイバーシティアンテナ３６用の２つの多重チャネル
送信機３０および３２を有する。周波数グループ内の
「奇数」チャネル用多重チャネル送信機３０は、主アン
テナ３４に結合される。周波数グループ内の「偶数」チ
ャネル用多重チャネル送信機３２はダイバーシティアン
テナ３６に結合される。多重チャネル送信機３０は９チ
ャネルコンバイナ３８およびデュプレクサ４０を介して
主アンテナ３４に結合される。多重チャネル送信機３２
は９チャネルコンバイナ４２およびデュプレクサ４４を
介してダイバーシティアンテナ３６に結合される。受信
機側では、デュプレクサ４０は受信マルチカップラ（Ｒ
ＭＣ）４６に接続され、この受信マルチカップラ４６は
１：９スプリッタ４８および５０、主受信機５２および
ダイバーシティ受信機５４にそれぞれ接続される。同様
に、デュプレクサ４４は受信マルチカップラ（ＲＭＣ）
５６に接続され、この受信マルチカップラ５６は１：９
スプリッタ５８および６０、ダイバーシティ受信器６２
および主受信器６４にそれぞれ接続される。
【００２３】以下にその動作を説明する。周波数グルー
プ中の使用チャネルは２つのサブグループである奇数グ
ループおよび偶数グループに分けられる。各周波数グル
ープにおいて、奇数グループは図２に示すように列１、
列３、列５．．．を組み合わせることによって構成され
る。一方、偶数グループは図２に示すように列２、列
４、列６を組み合わせることによって構成される。従っ
て、図５に示す本発明のＮ＝３周波数割り当ての基地局
を用いるとき、コンバイナによって示される効果的なチ
ャネル分離は１８×２×３０ＫＨｚ＝１０８０ＫＨｚで
あり、この間隔は全ての実際の目的にかなったものであ
る。組み合わされた信号は分離アンテナを介して送信さ
れる。ダイバーシティ信号は図５に示すような共通の装
置で受信される。この構成においては、これ以外のアン
テナは不要である。ダイバーシティアンテナを送信、受
信の両方に用いることによって、チャネル分離は、主ア
ンテナのみを介して送信する場合の２倍になる。
【００２４】図６は、図２のＮ＝３周波数割り当ての同
一チャネル干渉評価を示す図である。Ｎ＝３、６０ＳＴ
ＳＲ割り当てはセルを６つのセクタに分け、各セクタに
おいて下方傾斜した指向性アンテナが用いられる。従っ
て、アンテナ構成およびその指向性がＣ／Ｉ性能を決定
する上で重要な役割を果たす。上述の参考文献である継
続中の出願において、セクタ化された位置では下方傾斜
した指向性アンテナを用いることによって、サービス基
地局においては可視伝搬回線が、隣接基地局においては
不可視伝搬回線が生じることが述べられている。可視伝
搬回線は２乗減衰に非常に近似し、不可視伝搬は４乗減
衰に近似するため、アンテナ指向性は、異なる伝搬率に
よるのと同様にアンテナ方位によって、Ｃ／Ｉ性能を向
上させる。これらの仮定によって、Ｃ／Ｉ予測は方程式
１のように表される。
【００２５】
【数式】
【００２６】ここで、ｉ＝１、２（２つの距離は３．７
７Ｒ、図６参照）、Ｒはセルの半径、ｄiは干渉者距
離、ｄcはキャリア距離、Φc／Φiはアンテナ指向性
率、μ1は可視減衰率、μ2は他の位置からの不可視減衰
率であり、なお、μ2＞μ1である。
【００２７】したがって、図６において、周波数反復距
離３．７７および伝搬率μ1＝２、μ2＝４とした場合、
アンテナ指向性の機能としての同一チャネル干渉（Ｃ／
Ｉ）は以下のように評価される： この性能は前後比の大きな高利得アンテナを用いること
によってさらに向上させることができる。
【００２８】周波数割り当てによって、チャネル容量が
増大しＣ／Ｉ性能が向上することのほかにも、現存のＮ
＝４割り当てから６０ＳＴＳＲ割り当てへの変換が容易
に行われるようでなければならない。
【００２９】既に述べたように、図１においてＮ＝４、
６０度ＳＴＳＲ割り当てでは、使用チャネルを２４の周
波数グループに分け、各セクタごとに１つのグループを
割り当てる。制御チャネル割り当てでは、２１の制御チ
ャネルを２１のセクタに振り分ける。ここで、３つの制
御チャネルは残りの３つの周波数グループで再利用され
る。一方、３つの音声チャネルが容量を犠牲にして制御
チャネルとして用いられる。図７ａはＮ＝４セルクラス
タを示す図であり、すべてのチャネルは２４のセクタに
均一に振り分けられている。この割り当てにおけるチャ
ネル容量／セクタは、Ｎ＝３割り当て（非拡大スペクト
ル）中の１８に比べて３３３／２４（約１３）に、Ｎ＝
３割り当て（拡大スペクトル）中の２３に比べて４１６
／２４（約１７）に限定される。
【００３０】図７ａに示すＮ＝４、６０度ＳＴＳＲセル
は、３セルクラスタを形成し、前述の奇数／偶数循環分
布表に従ってチャネルを割り当てることによって、図７
ｂに示すＮ＝３、６０度ＳＴＳＲセルに変換できる。元
のＮ＝４クラスタの第４セルは、隣接するＮ＝３セルク
ラスタを形成するために再び割り当てられる。
【００３１】本発明の１８の周波数グループによるＮ＝
３周波数割り当てにはいくつかの利点がある。チャネル
の奇数／偶数循環分布に基づく周波数割り当てによっ
て、セクタ間のチャネルの隔離が十分に行われ、ネット
ワーク全体において隣接チャネルＣ／Ｉ性能の向上が保
証される。チャネル容量はＡＭＰＳにおいては約３８
％、ＴＤＭＡ−３においては約１１４％増大する。
【００３２】請求の範囲で定義される本発明の範囲を越
えずに、前述の発明の各実施の形態に対して多くの変形
や応用をなすことが可能である。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
使用チャネル周波数が１８の周波数グループに分けられ
るＮ＝３周波数割り当てを有する６０度セクタ送信セク
タ受信セルラネットワークのための基地局が提供され
た。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、２４のセクタを有する従来の４セクタ
パターンを示す図である。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態によるＮ＝３周
波数割り当てを示す図である。
【図３】図３は、図２のＮ＝３周波数割り当てのセルク
ラスタを示す図である。
【図４】図４は、図２のＮ＝３周波数割り当てのセル増
大割り当てを示す図である。
【図５】図５は、本発明の一実施の形態による基地局を
示すブロック図である。
【図６】図６は、図２のＮ＝３周波数割り当ての同一チ
ャネル干渉評価を示す図である。
【図７】図７ａおよび図７ｂは、それぞれＮ＝４セルク
ラスタとＮ＝３セルクラスタを示す図であり、Ｎ＝４か
らＮ＝３への変換を示す図面である。
【符号の説明】
２０，２２，２４…セル、３４…主アンテナ、３６…ダ
イバーシティアンテナ、３０、３２…多重チャネル送信
機、３８、４２…９チャネルコンバイナ、４０、４４…
デュプレクサ、４６…受信マルチカップラ、４８、５
０、５８、６０…１：９スプリッタ、５２…主受信機、
５６…受信マルチカップラ、６２…ダイバーシティ受信
器、６４…主受信器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ファルク・サラ・モハメド カナダ国， エル６ゼット ３ティー３, オンタリオ， ブランプトン， ドナ ドライヴ ４

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 使用チャネル周波数が１８の周波数グル
    ープに分けられるＮ＝３周波数割り当てを有する６０度
    セクタ送信セクタ受信セルラネットワークのための基地
    局であって、 使用チャネル周波数の第１のサブセットのための第１の
    複数の送信機と、 第１の複数の送信機の出力を組み合わせる第１のコンバ
    イナと、 組み合わされた出力を第１の送信／受信アンテナに送信
    用として供給する第１のデュプレクサと、 使用チャネル周波数の第２のサブセットのための第２の
    複数の送信機と、 第２の複数の送信機の出力を組み合わせる第２のコンバ
    イナと、 組み合わされた出力を第２のコンバイナから第２の送信
    ／受信アンテナに送信用として供給する第２のデュプレ
    クサと、 第１のデュプレクサに接続され、第１のアンテナから信
    号を受ける第１の受信マルチカップラと、 第２のデュプレクサに接続され、第２のアンテナから信
    号を受ける第２の受信マルチカップラと、 第１の受信マルチカップラと主受信機との間に接続され
    た主スプリッタと、第２の受信マルチカップラと副受信
    機との間に接続された副スプリッタとを有する第１の受
    信機と、 第２の受信マルチカップラと主受信機との間に接続され
    た主スプリッタと、第１の受信マルチカップラと副受信
    機との間に接続された副スプリッタとを有する第２の受
    信機と、を備えるセルラネットワークのための基地局。
  2. 【請求項２】 請求項１９記載の基地局において、使用
    チャネル周波数の第１のサブセットは、周波数グループ
    の全奇数チャネルを含み、使用チャネル周波数の第２の
    サブセットは、周波数グループの全偶数チャネルを含
    み、そこで１つのアンテナで送信する場合と比べてチャ
    ネル分離は２倍になることを特徴するセルラネットワー
    クのための基地局。
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