JP2001502862A - セルラ無線通信システム資源の動的制御 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 セルラ無線通信システムのユーザによって行われた要求を監視し、それに応じてユーザに資源を割り当てることにより、当該システムの動作を最適化する方法。

Description

【発明の詳細な説明】 セルラ無線通信システム資源の動的制御 発明の分野 本発明は、セルラ無線通信システムに関するものである。 発明の背景 セルラ無線通信システムは、通常は移動可能な多数の従属送受信局(subsidiar y transceiver station)と通信する基地送受信局を備え、当該基地局を取り巻き システムのセルを構成するエリアを有する。 従来より、セルラ無線通信システムは、当該システムを構成するセルの公称半 径にしたがって、マクロセル，マイクロセルまたはピコセルに分類されている。 マクロセル・システムは半径が１ｋｍ以上のセルを有し、マイクロセル・システ ムは半径が１００ｍないし１ｋｍの範囲のセルを有し、ピコセルは半径が３０ｍ ないし１００ｍの範囲のセルを有する。これよりも更に小さいセル・サイズを有 するセルラ無線通信システムの形態も使用され始めており、「パーソナル」とい う名称が与えられている。かかるシステムは、セルの半径が３０ｍ未満であり、 典型的には３ｍ未満であ る。いくつかのパーソナル・セルを集めて、「グループ」セルとして見なすこと ができる。 パーソナル／グループ・セルでは、個々の資源レベルの使用度（時間的なエリ アの使用，周波数の使用，セル・サイズ，帯域幅の割り当て，およびサービス） および干渉をシステムによって監視する。この情報を用いて、システムの性能（ 容量レベル，資源の使用度，パワー）を最適化することができる。 マクロ，マイクロおよびピコセル・システムでは、セルの公称サイズ、および 基地局が動作する周波数は、初期の設定および関与するシステムの委任(commiss ioning)の間に決定される。 一方、パーソナル・セルラ無線通信システムでは、セル・サイズおよびその特 性周波数は、システムの特定のユーザに割り当てることができ、固定位置にある 基地局に割り当てるのではない。 本発明は、あらゆるタイプのセルラ無線通信システムに適用可能であるが、パ ーソナル・セルラ無線通信システムとの関連において特に有用である。 発明の概要 本発明によれば、セルラ無線通信システムの動作を最適化する方法が提供され 、セルラ無線通信システムの領域内 にあるセル内部のユーザ局によって使用されるサービスの位置，およびユーザ局 が行う呼の周波数を監視する動作と、これらに関係する動的ユーザ・プロファイ ル・データ・ベースを確立する動作と、ユーザ・プロファイル・データ・ベース から得られるデータに応答して、無線通信システムの領域内にあるセルの特性を 変化させ、セル内のユーザ局によって行われる要求の関数として、セルに資源を 割り当てる動作とを含む。 「動的」ということばは、データ・ベース内の情報を規則的に更新することを 示すために用いられる。 前述の資源には、セルのサイズおよび／または当該セル内において使用可能な トラフィック・チャネルの数を含むことができる。好ましくは、セルラ通信シス テムの領域内にあるセル内部において干渉のレベルを監視する動作と、それに関 係する干渉確率分布関数を生成する動作と、干渉のレベルが最も高いセルを避け るように、呼のルーティングを行う動作とを含む。 また、システムの特定のユーザについて位置確率分布関数を生成し、特定のユ ーザがいる可能性が最も高いことが経験によって示されたセルに、最初に呼を導 出する動作を含むこともできる。また、ユーザ・プロファイル・データ・ベース に、セルに対するハンドオーバ・シーケンスを記録することにより、関係するセ ルの基地送受信局によってサービス要求が受信されるのと同時にハンドオーバを 開始可能 とする。 前述の動作は、セル・サイズが最も小さいシステム（ピコおよびパーソナル） において特に適用可能である。何故なら、かかるシステムのユーザは、その殆ど が決められた位置に留まるか、あるいは局所な移動だけを行う傾向があるからで ある。 また、本発明によれば、セルラ無線通信システムが提供され、その中には、セ ルラ無線通信システムの一領域にサービスを提供する基地サービス送受信局と、 基地サービス局と通信する中央送受信局と、中央送受信局と通信する複数の従属 送受信機と、関連する従属送受信機と通信するユーザ局とを備え、セルラ無線通 信システムのセルを形成する。基地サービス送受信局は、セルラ無線通信システ ムの領域内にあるセル内部のユーザ局の位置，ユーザ局が使用するサービス，お よびユーザ局が行う呼の周波数を規則的な間隔で連続的に監視し、これらに関係 するデータをユーザ・プロファイル記憶装置に格納し、動作信号を生成し、中央 送受信局に、動作信号に応答してセルラ無線通信システムの領域内にあるセルの 特性を変化させ、セルラ無線通信システムのセル内部にあるユーザ局が行う要求 の関数としてセルに資源を割り当てるように構成された中央演算装置を含む。こ れより、添付図面を参照しながら、一例として、本発明について説明する。 図面の簡単な説明 第１図は、セルラ無線通信システムの動作を最適化するために本発明を具体化 したシステムのフロー・チャートである。 第２図は、パーソナル・セル・サイズのセルラ無線通信システムのレイアウト を概略的に示す。 第３図は、第２図のシステムが、どのように反応してシステムの領域内におけ るシステム・ユーザの分布変化に対処することができるかを示す。 発明の実施例の説明 第１図を参照すると、セルラ無線通信システムのある領域内のトラフィックは 、セルラ無線通信システム（図示せず）の当該領域の基地サービス局（これも図 示せず）によって連続的に監視されている。基地サービス局は、無線通信システ ムのユーザの位置，彼らが要求するサービス，要求された周波数および実際に使 用されている周波数を監視する。また、基地局がサービスを提供する領域内にお けるセルについて、使用されているトラフィック・チャネルの信号対干渉比，信 号強度，およびセルラ無線通信システムのユーザが行う別のトラフィック・チャ ネルに対する要求の数も連続的に監視されている（ステージ１）。この情報は、 ユーザ・プロファイル・データ・ベースに格納され、規則的な間隔で更新される （ステージ２）。情報は、記憶装置から抽出され、システムの１箇所以上のユー ザの可能な位置、キャリア要件および使用すべき最も適切な周波数を予測するた めに用いられる（ステージ３）。このデータは、セルまたはセル群，システムの ユーザまたはユーザ群を再構成し、恐らくはシステムのユーザまたはユーザ群を 発見する可能性が最も高いセルまたはセル群にページするために用いられる（ス テージ４および５）。交信が得られれば、通常の方法で通信リンクが確立される （ステージ６および７）。 一旦ユーザの集団(population)全体に関して十分な情報が収集されたなら、シ ステムに対する最適な周波数割り当ておよびセル・サイズを決定することができ る。システムが発展するに連れて、あらゆる新たな要件も満たすようにこの割り 当てを適合化することができる。 この情報の可能な用途の１つとして、セルのサイズを変更し、パーソナル・セ ル無線通信システムのトランキング損失(trunking loss)を減少させることが考 えられる。これを第３図に示す。 第２図は、本発明を具体化する、概念的なパーソナル無線セルラ通信システム を示す。第２図を参照すると、前述の動作が実行される基地サービス局２０１は 、中央送受信局２０２と通信する。一方、中央送受信局２０２は、従属 送受信機２０３のネットワークと通信する。各従属送受信機２０３は、パーソナ ル・セルラ無線通信システムのセル２０５内において単一のユーザ局２０４にサ ービスを提供する基地送受信局を形成する。また、中央送受信局２０２は、従属 送受信機２０３との通信がＲＦチャネルによって対応可能となるように位置付け られ、更に、従属送受信機２０３は、これも同様にＲＦチャネルによって対応可 能な各ユーザ局２０４と通信を行うように位置付けられる。中央送受信局２０２ と従属送受信機２０３との間、およびそれらとユーザ局２０４との間で通信を行 うには、ＲＦ周波数以外も使用可能である。また、中央送受信局２０２は、陸線 によって、従属送受信機２０３にリンクすることも可能である。 第３図は、１つ以上のユーザ局２０４のその通常位置からの移動に応答した、 かかるシステムの基地サービス局２０１の反応を示す。第３図を参照すると、（ ａ）において、第２図を参照して説明したようなセルラ無線通信システムの領域 ３０１が示されており、その中には７つのセル２０７のセル再使用パターンがあ る。また、オーバーレイ・セル(overlay cell)３０２もあり、これは、セルラ無 線通信システムの領域３０１内の全てのセルに共通の信号を搬送するために用い られる。最初に、セルラ無線通信システムの領域３０１内の全てのユーザ局２０ ４（図には示さない）の識別および使用ステータスが、基地サービス局２０ １によって知らされる。第３図は、ユーザ局２０４の内３機（セル１，２，４の ユーザ局）がそれらの通常位置から離れるように移動しエリア３０３に集ったと いう状況に、基地サービス局２０１が対処できる１つの方法を示す。 基地サービス局２０１は、各送受信機２０３に、それらのパワー出力を増大さ せ、それらに関連するセル（１，２，４）のサイズを拡大し、セル１，２，４の ユーザ局が集まったエリア３０３を含む重複領域を形成する。その結果、トラフ ィック搬送容量に損失が発生し、オーバーレイ・セル３０３のエリアを拡大し、 トラフィックのいくつかをそれに通過させることによって、これを矯正する。 ユーザ局２０４の１つがそのセル２０５内で移動し始めた場合、基地サービス 局２０１は、当該セル２０５のサイズを拡大し、移動ユーザ局２０４の移動性を 高めることにより、隣接するセル２０５へのハンドオーバの必要性を遅延させる 。これが必要となった場合、第１セル２０５の基地送受信局のパワー・レベルを 低下させて、パワーを保存し、干渉を減少させることができる。 新たなセル２０５は、元のセル２０５と同じ周波数（すなわち、当該セルで識 別したユーザ局２０４と関連する周波数）、または新たなセル２０５のユーザ局 ２０４に関連する周波数のいずれかで動作することができる。同一周波数を用い る場合、２つのセルの基地局を形成する従属送受信機２０３に関連するアンテナ の分離を用いて、空間ダイ バシティを得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．セルラ無線通信システムの動作を最適化する方法であって、該セルラ無線通 信システムの領域内にあるセル内部のユーザ局の位置，該ユーザ局が使用するサ ービス，および該ユーザ局が行う呼の周波数を監視する動作と、これらに関係す る動的ユーザ・プロファイル・データ・ベースを確立する動作と、該ユーザ・プ ロファイル・データ・ベースから得られるデータに応答して、前記無線通信シス テムの前記領域内にあるセルの特性を変化させ、前記セル内の前記ユーザ局によ って行われる要求の関数として、前記セルに資源を割り当てる動作とを含むこと を特徴とする方法。 ２．前記セルラ無線通信システムの前記領域内にある前記セル内部において干渉 のレベルを監視し、それに関係する干渉確率分布関数を生成し、前記干渉のレベ ルが最も高いセルを避けるように、呼のルーティングを行う動作を含むことを特 徴とする請求項１記載の方法。 ３．前記セルラ無線通信システムの特定のユーザに、位置確率分布関数を生成し 、前記ユーザがいる可能性が最も高いことを前記確率分布関数が示すセルに、前 記システムの当該ユーザに対する着信呼を最初に導出する動作を含むことを特徴 とする請求項１または請求項２記載の方法。 ４．前記ユーザ・プロファイル・データ・ベースに、前記セルに対するハンドオ ーバ・シーケンスを記録し、関係するセルの基地送受信局が、前記セル内におい て指定されたシステム・ユーザに関連するサービスの要求を受信するのと同時に 、ハンドオーバを開始する動作を含むことを特徴とする請求項３記載の方法。 ５．前記ユーザ・プロファイル・データ・ベースに保持されているデータから、 前記セルラ無線通信システムの個々のユーザに無線周波数およびセル・サイズの 最適な割り当てを決定する動作を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいず れか１項記載の方法。 ６．前記システムの特定のセルに関連する、指定されたシステム・ユーザの移動 に関係する情報を、前記ユーザ・プロファイル・データ記憶装置から得て、前記 情報に応答して前記セルのサイズを変更する動作を含むことを特徴とする前出の 請求項のいずれか１項記載の方法。 ７．特定のセルが使用されていない場合、前記セルの未使用期間を判定し、前記 セルの前記基地送受信機のパワー出力を低下させる動作を含むことを特徴とする 前出の請求項のいずれか１項記載の方法。 ８．セルラ無線通信システムであって、該セルラ無線通信システムの一領域にサ ービスを提供する基地サービス送受信局と、該基地サービス局と通信する中央送 受信局と、該中央送受信局と通信する複数の従属送受信機と、関連する従属送受 信機と通信するユーザ局とを備え、前記セルラ無線通信システムのセルを形成し 、前記基地サービス送受信局は、前記セルラ無線通信システムの領域内にあるセ ル内部の前記ユーザ局の位置，該ユーザ局が使用するサービス，および該ユーザ 局が行う呼の周波数を規則的な間隔で連続的に監視し、これらに関係するデータ をユーザ・プロファイル・データ記憶装置に格納し、動作信号を生成し、前記中 央送受信局に、前記動作信号に応答して前記セルラ無線通信システムの前記領域 内にある前記セルの特性を変化させ、前記セルラ無線通信システムの前記セル内 部にあるユーザ局が行う要求の関数として前記セルに資源を割り当てるように構 成された中央演算装置を含むことを特徴とするセルラ無線通信システム。 ９．前記基地サービス送受信局が生成する前記動作信号は、前記中央送受信局に 、前記セルラ無線通信システムの前記領域の前記セル内で使用可能なトラフィッ ク・チャネルのサイズおよび数を変化させることを特徴とする請求項８記載のセ ルラ無線通信システム。 １０．前記中央制御送受信局は、無線周波数リンクを通じて、前記従属送受信機 と通信することを特徴とする請求項８または請求項９記載のセルラ無線通信シス テム。 １１．前記中央送受信局は、陸線を通じて前記従属送受信機にリンクされている ことを特徴とする請求項８または請求項９記載のセルラ無線通信システム。 １２．単一のユーザ局を従属送受信機と関連付けて、前記無線通信システム内に おいてパーソナル・セルを形成することを特徴とする請求項８ないし１１のいず れか１項記載のセル無線通信システム。 １３．多数の隣接するパーソナル・セルをオーバーレイ・セル内に含ませ、前記 中央送受信局と前記セルとの間の通信を、前記オーバーレイ・セルに通過させる ことを特徴とする請求項１２記載のセルラ無線通信システム。 １４．パーソナル・セルを合同し、グループ・セルを形成する機能を含むことを 特徴とする請求項１２または請求項１３記載のセルラ無線通信システム。 １５．実質的に添付図面を参照しこれまでに記載したセル ラ無線通信システムの動作を最適化する方法。 １６．実質的に添付図面を参照しこれまでに記載したセルラ無線通信システム。