JP2004343807A - Cellular mobile communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セルラ移動通信システムに関する。 The present invention relates to a cellular mobile communication system.
セルラ移動通信システムは、移動局の通信可能領域を互いに隣接あるいは部分的に重複する複数のサブ領域(セル)に分割し、セル内に位置する複数の移動局を各セル毎に配置された一つの基地局に多元接続することによって、移動局間の通信、および移動局と固定局との間の通信を可能とするものである。セル内の多数の移動局に一つの基地局を共用させるために、セルラ移動通信システムにおいては、通信回線間の干渉回避技術が重要となるが、このような通信回線間の干渉を回避した通信方式として、従来、例えば
(1)周波数分割多元接続方式(FDMA)
(2)時間分割多元接続方式(TDMA)
(3)符号分割多元接続方式(CDMA)
(4)上記(1)〜(3)を併用したハイブリッド方式
などの方式が提案されている。
A cellular mobile communication system divides a communicable area of a mobile station into a plurality of adjacent or partially overlapping sub-areas (cells) and arranges a plurality of mobile stations located in the cell for each cell. Multiple access to one base station enables communication between mobile stations and communication between mobile stations and fixed stations. In order to allow a large number of mobile stations in a cell to share one base station, in a cellular mobile communication system, it is important to avoid interference between communication lines. Conventionally, for example, (1) Frequency division multiple access (FDMA)
(2) Time division multiple access system (TDMA)
(3) Code division multiple access (CDMA)
(4) A system such as a hybrid system combining the above (1) to (3) has been proposed.
FDMA方式では、移動体通信に用いる周波数帯域を複数の帯域に分割しておき、基地局がセル内の複数の移動局に対して、スペクトルが互いに重ならないように使用通信帯域を割当てて相互に通信を行なう。TDMA方式では、複数の移動局が、同一の搬送周波数帯域で時間的に信号が重ならないように送信することによって、基地局との通信を行なう。また、CDMA方式は、各移動局に特定の符号を割り当てておき、送信側が、同一搬送周波数の変調波をこの符号で拡散して送信し、受信側が、自分に割り当てられた符号で同期をとって所望の回線を識別する多元接続方式である。 In the FDMA system, a frequency band used for mobile communication is divided into a plurality of bands, and a base station allocates a used communication band to a plurality of mobile stations in a cell so that spectrums do not overlap each other, and mutually allocates the used communication band. Perform communication. In the TDMA system, a plurality of mobile stations communicate with a base station by transmitting signals in the same carrier frequency band so as not to overlap with each other over time. In the CDMA system, a specific code is assigned to each mobile station, and the transmitting side spreads a modulated wave of the same carrier frequency with this code and transmits the same, and the receiving side synchronizes with the code assigned to itself. Is a multiple access method for identifying a desired line.
一般に、空中に発射された電波は、無線局から離れるに従って、概略、距離のべき乗に比例して減衰し、遠方では雑音に埋もれていく。このため、互いに十分に離間したエリアでは、同一周波数の電波を使用して、各エリア毎に独立した通信をすることができる。これが、セルラ移動通信システムで採用されているセル繰り返しの原理である。この場合、多元接続可能な最大接続数はセル面積に依存しないため、セルラ移動通信システムでは、トラヒックの増大に対処する方法の一つとして、各セルの半径を短くする(マイクロセル化)方式が知られている。 In general, radio waves emitted into the air are attenuated roughly in proportion to the power of the distance as they move away from the radio station, and are buried in noise at a distance. Therefore, in areas sufficiently separated from each other, independent communication can be performed for each area using radio waves of the same frequency. This is the principle of cell repetition employed in cellular mobile communication systems. In this case, since the maximum number of connections that can be multiple-accessed does not depend on the cell area, in a cellular mobile communication system, as a method for coping with an increase in traffic, a method of shortening the radius of each cell (microcelling) is used. Are known.
尚、セル繰り返しの原理およびセルラ移動通信システムについては、例えば、奥村善久、進士昌明監修、「移動通信の基礎」、p188〜p217、電子情報通信学会発行、に詳しく記載されてある。 The principle of cell repetition and the cellular mobile communication system are described in detail in, for example, Yoshihisa Okumura and Masaaki Shinji, "Basics of Mobile Communication", p188-p217, published by the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers.
然るに、上述したセルラ移動通信システムの実用化における問題点の一つは、各セルのトラヒック量が場所と時間によって大きく変化するという点にある。例えば、住宅地域と商業地域では、互いに同一面積をもつエリア(セル)であっても、トラヒックに大きな差がある。また、駅や競技場の周辺などでは、通勤時間帯とそれ以外の時間帯、競技開催時間帯とそれ以外の時間帯(あるいは、競技開催日とそれ以外の日)で、同一地域におけるトラヒック量に大きな差が出てくるある。 However, one of the problems in the practical use of the above-described cellular mobile communication system is that the traffic volume of each cell greatly changes depending on the location and time. For example, in a residential area and a commercial area, there is a large difference in traffic even in areas (cells) having the same area. In addition, in the vicinity of stations and stadiums, traffic volume in the same area during commuting hours and other time zones, competition time zones and other time zones (or competition day and other days) There is a big difference.
然るに、従来のセルラ移動通信システムにおいては、各基地局が管轄するセル半径およびセル面積を全て等しくなるように設計しており、マイクロセル化はトラヒックが最大となる地域を基準にして行われていた。このため、場所や時間によって、実際の需要よりセル数が不足あるいは過剰となる事態の発生が避けられず、基地局数が増えて基盤設備の整備コストの増加や、移動端末の位置登録などのシステム機能の複雑化の問題が発生していた。 However, in the conventional cellular mobile communication system, the cell radius and the cell area under the control of each base station are all designed to be equal, and the microcellization is performed based on the area where the traffic is maximized. Was. For this reason, depending on the location and time, it is inevitable that the number of cells will be insufficient or excessive than the actual demand, and the number of base stations will increase, which will increase the maintenance cost of infrastructure equipment and the location registration of mobile terminals. The problem of complication of the system function occurred.
本発明の目的は、場所や時間によるトラヒック量の変動に対処できるセルラ移動通信システムおよび無線基地局を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a cellular mobile communication system and a radio base station that can cope with a change in traffic volume due to a place or time.
本発明の他の目的は、従来システムに比較して少数の基地局で広範囲のサービスエリアをカバーでき、各セル内でのトラヒック量の変動に適合できるセルラ移動通信システムおよび無線基地局を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a cellular mobile communication system and a radio base station that can cover a wide range of service area with a smaller number of base stations as compared with a conventional system and can adapt to a change in traffic volume in each cell. It is in.
上記目的を達成するために、本発明のセルラ移動通信システムでは、互いに隣接する位置関係にある基地局間でパイロット信号の送信電力を相対的に変化させることによって、基地局を中心として形成される各セルの境界をトラヒックの状況に応じて変えるようにしたことを特徴とする。例えば、或るセルにおいて移動局(移動端末)の台数が増加し、多元接続容量が満杯、あるいはそれに近いトラヒック状態となった時、上記セルの面積を縮小する方向に、当該セルの基地局と隣接基地局との間でパイロット信号送信電力を相対的に変化させることによってセル境界位置を変える。これによって、上記基地局が管轄範囲とする移動局のうち、セルの周辺に位置した移動局が等価的に隣接基地局の管轄下に移動し、負荷調整がなされる。 In order to achieve the above object, the cellular mobile communication system of the present invention is formed around a base station by relatively changing the transmission power of a pilot signal between base stations in a positional relationship adjacent to each other. It is characterized in that the boundary of each cell is changed according to the traffic situation. For example, when the number of mobile stations (mobile terminals) increases in a certain cell and the multiple access capacity is full or in a traffic state close to the same, the base station of the cell and the base station of the cell are reduced in a direction to reduce the cell area. The cell boundary position is changed by relatively changing the pilot signal transmission power between adjacent base stations. As a result, of the mobile stations that are controlled by the base station, the mobile stations located around the cell are equivalently moved under the control of the adjacent base station, and the load is adjusted.
本発明のセルラ移動通信システムを構成する各基地局は、具体的には、変調されたパイロット信号を増幅するための可変利得増幅手段と、送信データを変調するための変調手段と、これらの変調信号を合成して空中に電波として発射するための送信手段と、上記可変利得増幅手段の利得を制御するための送信利得制御手段とを具備し、上記送信利得制御手段が、トラヒックの状況変化に応じて与えられる制御信号に応答して上記パイロット信号の送信電力を制御するようにしている。なお、上記パイロット信号の送信利得制御指令は、例えば、複数の基地局をネットワークに接続するための中継局から各基地局に指令する。 Specifically, each base station constituting the cellular mobile communication system of the present invention includes a variable gain amplifying unit for amplifying a modulated pilot signal, a modulation unit for modulating transmission data, and a modulation unit for modulating the transmission data. Transmitting means for synthesizing the signal and emitting it in the air as a radio wave, and transmission gain control means for controlling the gain of the variable gain amplifying means, wherein the transmission gain control means responds to changes in traffic conditions. The transmission power of the pilot signal is controlled in response to a control signal provided accordingly. The pilot signal transmission gain control command is issued to each base station from a relay station for connecting a plurality of base stations to a network, for example.
セルの境界は、隣接する位置関係にある2つの基地局から発射されたパイロット信号の受信電界強度によって決まり、移動局は、例えば基地局Aからの受信信号が基地局Bからの受信信号より強い間は、基地局Aを介して他の端末と通信し、信号強度の関係が逆転すると基地局Bを介して他の端末と通信する。従って、本発明のように、隣接する基地局間でパイロット信号の送信電力を相対的に変化させることによりセルの境界位置をシフトし、トラヒックが過密状態にある特定のセルが管轄すべき移動局を周辺セルの基地局に分散することによって、負荷を基地局の能力に適合させることができる。 The cell boundary is determined by the received electric field strength of pilot signals emitted from two base stations having an adjacent positional relationship. For example, the mobile station receives a stronger signal from the base station A than the received signal from the base station B. During this time, the terminal communicates with another terminal via the base station A, and communicates with the other terminal via the base station B when the signal strength relationship is reversed. Therefore, as in the present invention, a mobile station to shift a cell boundary position by relatively changing transmission power of a pilot signal between adjacent base stations and to be controlled by a specific cell in which traffic is overcrowded. Can be adapted to the capabilities of the base stations by distributing the load to base stations in neighboring cells.
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、場所あるいは時間によって変動するトラヒック量に応じて、基地局から発射するパイロット信号の送信電力を制御することにより、セルサイズを変更することができ、これにより、同一通信規模を従来より少ないセル数でカバーすることができる。 As is apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to change the cell size by controlling the transmission power of the pilot signal emitted from the base station according to the traffic amount that varies depending on the location or time. As a result, the same communication scale can be covered with a smaller number of cells than before.
図1〜図3は、本発明におけるセル境界に制御方法を示す図である。 1 to 3 are diagrams showing a control method at a cell boundary in the present invention.
図1は、本発明のセルラ移動通信システムを構成する2つの基地局A200と基地局B201との間の通常状態におけるセル境界を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a cell boundary in a normal state between two base stations A200 and B201 constituting the cellular mobile communication system of the present invention.
横軸202は基地局と移動局との間の距離、縦軸203は移動局で受信するパイロット信号の受信電界強度を示し、RXa204は基地局A200から発射されたパイロット信号の受信電界強度特性、RXb205は基地局B201から発射されたパイロット信号の受信電界強度特性を示す。
The
平常状態では、基地局A200と基地局B201から発射されるパイロット信号の送信電力は等しく設定され、地点aにおける基地局Aからのパイロット信号の受信電界強度と、地点bにおける基地局Bからのパイロット信号の受信電界強度とが等しい値Pとなっている。 In the normal state, the transmission powers of the pilot signals emitted from the base station A200 and the base station B201 are set to be equal, and the reception field strength of the pilot signal from the base station A at the point a and the pilot power from the base station B at the point b. The value P is equal to the received electric field strength of the signal.
この状態では、基地局A200が管轄するセルと基地局B201が管轄するセルとの境界は、上記2つの基地局から発射されたパイロット信号の受信電界強度が等しくなる地点cとなる。この場合、これら2つの基地局間を対象とする限り、基地局A200を中心として形成されるセルの半径:R210と、基地局B201を中心として形成されるセルの半径:R211は等しい半径Rとなる。セルラ移動通信において、移動局は複数の基地局からのパイロット信号を受信でいるようになっており、或る基地局Yからの受信電界強度が、それ迄接続していた基地局Xからの受信電界強度よりも強くなった時(セルの境界位置に達した時)、接続する基地局をXからYに切り替える。 In this state, the boundary between the cell under the control of the base station A200 and the cell under the control of the base station B201 is the point c where the received signal strengths of the pilot signals emitted from the two base stations are equal. In this case, the radius of the cell formed around the base station A200: R210 and the radius of the cell formed around the base station B201: R211 are equal to the radius R as long as the target is between these two base stations. Become. In cellular mobile communication, a mobile station receives pilot signals from a plurality of base stations, and the received electric field strength from a certain base station Y increases the reception field strength from the base station X to which the mobile station has been connected. When it becomes stronger than the electric field strength (when it reaches the cell boundary position), the base station to be connected is switched from X to Y.
図2は、本発明のセルラ移動通信システムにおけるマイクロセル化のためのセル境界制御の第1の実施例を示す。 FIG. 2 shows a first embodiment of the cell boundary control for making a microcell in the cellular mobile communication system of the present invention.
ここでは、基地局B201のセルが、トラヒック増加に伴うマイクロ化の対象セルとなった場合であり、隣接する基地局A200から発射するパイロット信号の送信電力を増強して、地点aにおける受信電界強度をPからP’に上げ、パイロット信号の受信電界強度特性RXaを204から300に変化させている。 In this case, the cell of the base station B201 becomes a target cell for microfabrication due to an increase in traffic. The transmission power of the pilot signal emitted from the adjacent base station A200 is increased, and the reception electric field strength at the point a is increased. Is increased from P to P ′, and the reception field strength characteristic RXa of the pilot signal is changed from 204 to 300.
2つの基地局A、Bからのパイロット信号の受信電界強度RXaとRXbは、地点c’で等しくなるため、基地局A200のセルの半径がX303に拡がり、基地局B201のセルの半径が2RーX304に縮小(マイクロセル化)される。従って、それ迄基地局Bのセル内に存在していた移動局のうち、地点cとc’との間の領域にいた移動局は、上記セル境界の変化に伴って、基地局Aのセル内に移動したことになり、基地局Bのセル内でのトラヒックは緩和される。 Since the received electric field strengths RXa and RXb of the pilot signals from the two base stations A and B become equal at the point c ′, the radius of the cell of the base station A200 expands to X303, and the radius of the cell of the base station B201 becomes 2R−2. Reduced to X304 (micro cell). Therefore, among the mobile stations that existed before in the cell of the base station B, the mobile station that was in the area between the points c and c ′ becomes the cell of the base station A with the change of the cell boundary. , And the traffic in the cell of the base station B is alleviated.
図3は、本発明におけるマイクロセル化のためのセル境界制御の第2の実施例を示す。 FIG. 3 shows a second embodiment of the cell boundary control for microcell formation according to the present invention.
ここでも、基地局B201のセルがマイクロ化の対象セルとなっているが、本実施例では、上記第1の実施例とは逆に、基地局B201から発射するパイロット信号の送信電力を通常状態の送信電力よりも弱めることにより、地点bにおける受信電界強度をPからP”に下げ、上記パイロット信号の受信電界強度特性RXbを205から400に変化させている。これによって、基地局B201からのパイロット信号の受信電界強度特性RXbが基地局A200の受信電界強度特性RXaとが地点c”で等しくなり、第1実施例と同様に、基地局A200のセルの半径がX403に拡がり、基地局B201のセルの半径が2RーX404に縮小(マイクロセル化)される。 Here, the cell of the base station B201 is also a target cell for micronization. However, in the present embodiment, contrary to the first embodiment, the transmission power of the pilot signal emitted from the base station B201 is changed to the normal state. , The reception electric field strength at the point b is reduced from P to P ″, and the reception electric field strength characteristic RXb of the pilot signal is changed from 205 to 400. The reception field strength characteristic RXb of the pilot signal becomes equal to the reception field strength property RXa of the base station A200 at the point c ″, and as in the first embodiment, the cell radius of the base station A200 expands to X403, and the base station B201 Is reduced (microcell) to 2R-X404.
本発明におけるセルのマイクロセル化は、上述した第1の実施例と第2の実施例とを組み合わせた方式(第3の実施例)として、マイクロ化の対象となるセルの基地局B201側でパイロット信号の送信電力を通常状態よりも弱め、隣接セルの基地局B201側でパイロット信号の送信電力を通常状態よりも強くするようにしてもよい。 The microcellization of the cell in the present invention is performed by combining the first embodiment and the second embodiment described above (third embodiment) on the base station B201 side of the cell to be microfabricated. The transmission power of the pilot signal may be made weaker than in the normal state, and the transmission power of the pilot signal may be made stronger on the base station B201 side of the adjacent cell than in the normal state.
図4は、本発明によるセルラ移動通信システムにおいて、各基地局のパイロット信号の送信電力が通常状態(通常モード)にある時のセルの構成を示す。この状態では、隣接する各セル800(800a〜800g)の半径または面積は基本的には同一となっている。 FIG. 4 shows a configuration of a cell when the transmission power of the pilot signal of each base station is in a normal state (normal mode) in the cellular mobile communication system according to the present invention. In this state, the radius or area of each adjacent cell 800 (800a to 800g) is basically the same.
図5は、送信電力制御によって1つのセルをマイクロ化した状態(縮退モード)にある時のセルの構成を示す。この例では、セル800dがマイクロ化され、それに伴って、隣接する周辺のセル800a〜800c、800e〜800gがマクロ化されている。このように1つのセル800dをマイクロ化することによって、それ迄セル800dの基地局に接続中、あるいは接続を試みていたセル周辺領域の移動局が、周辺セルにハンドオーバされ、セル800dにおけるトラヒックが緩和される。この場合、各基地局当たりの最大多元接続数は不変であるから、マイクロ化されたセル800aでは等価的に単位面積当たりの許容接続数が増加し、例えば通勤時間帯にある駅周辺のように、トラヒック量が一時的に密集した地域において、移動局との通信を正常に処理することが可能となる。
FIG. 5 shows a configuration of a cell in a state where one cell is micronized (degeneration mode) by transmission power control. In this example, the
図6は、本発明の特殊な適用例として、幹線道路(あるいは高速道路)1103の沿道におけるセルラ移動通信システムのセルの構成を示す。図において、1101a〜1101e、……は幹線道路1103上のセルであり、1100a〜11100e、……、1102a〜1102e、……はそれぞれ幹線道路1103の近傍に位置したセルを示す。図示したセル構造は、各基地局が平常モードで動作中で、それぞれのセル半径またはセル面積が同一となっている状態を示している。
FIG. 6 shows, as a special application example of the present invention, a cell configuration of a cellular mobile communication system along a highway (or highway) 1103. In the figure, 1101a to 1101e,... Are cells on the
図7は、幹線道路1103上のセル1101a〜1101e、……を一様にマイクロ化した状態のセルの構成を示す。ここで、幹線道路1103上のセル1101a〜1101e、……を、交通量あるいは移動局の渋滞の程度に応じて、局所的にマイクロセル化すれば、通信需要の密度が高い領域にマイクロセルを位置させることができ、通信需要に容易に対処することが可能となる。
FIG. 7 shows a configuration of a cell in a state where cells 1101a to 1101e,... Here, if the cells 1101a to 1101e,... On the
図8は、本発明を適用するセルラ移動通信システムの基本的な構成の1例を示す。 FIG. 8 shows an example of a basic configuration of a cellular mobile communication system to which the present invention is applied.
800(800a〜800c、……)は、それぞれ基地局801(801a〜801c、……)が管轄するセルを示し、803は、これらの基地局とネットワーク804とを接続するための中継局を示す。上記中継局803は、例えば、交換機であり、各基地局801と中継局とは、有線または無線の伝送路802(802a〜802c、……)によって結合されている。
800 (800a to 800c,...) Indicate cells managed by the base station 801 (801a to 801c,...), And 803 indicates a relay station for connecting these base stations to the
図9〜図11は、中継局803が管理するトラヒック管理テーブルの1例を示す。上記管理テーブルは、各セル毎に、その基地局と接続中の移動局の数(「同時接続数」)と送信モード制御信号(「制御信号」)の状態とを記憶しており、中継局の制御手段であるマイクロプロセッサは、上記管理テーブルの情報に基づいて、マイクロセル化の対象となる基地局および/または隣接セルの基地局にたいして、送信電力の変更を指示するモード制御信号を与える。
9 to 11 show an example of a traffic management table managed by the
図9に示したトラヒック管理テーブルでは、セル800bのトラヒックが最大多元接続数(例えば「10」)に近づき、セル801b、802bのトラヒックが十分に少ない状態を示している。
The traffic management table shown in FIG. 9 indicates that the traffic of the
中継局803は、各基地局801が管轄するセル800のトラヒックを監視し、トラヒックが所定の閾値(例えば、「9」)以上となったセルをマイクロセル化の対象とする。この例では、セル800aが対象セルとなり、中継局は、このセルを管轄している基地局801aに対して、パイロット信号の送信電力増幅利得をΔデシベル(dB)小さくすることを指令する制御信号「ーΔ」を送る。
The
セル境界の急激な変化を避け、システム動作を比較的安定に推移させるために、上記「Δ」の値は、例えば1〜2dB程度の小さな値に設定することが望ましい。この例では、トラヒックが低いセル800b、800cを管轄する基地局801b、801cに対しては、パイロット信号の電力増幅利得を現状維持する第2実施例に相当する制御方式が採用されている。なお、現状を維持する基地局に対しては、他の基地局に利得変更を指示するときに現状維持を指令してもよいし、その局で利得変更の必要が生ずるまで制御信号を全く与えないようにしてもよい。
In order to avoid a rapid change in the cell boundary and make the system operation relatively stable, it is desirable to set the value of “Δ” to a small value, for example, about 1 to 2 dB. In this example, for the
図10は、トラヒック管理テーブルで第1実施例に相当する制御方式を行う例を示す。 FIG. 10 shows an example in which a control method corresponding to the first embodiment is performed using the traffic management table.
中継局803は、マイクロセル化の対象となるセル800aと隣接するマクロ化セル800b、800cを管轄する基地局801b、801cに対して、パイロット信号の電力増幅利得を大きくすることを指令する制御信号「+Δ」を送る。セル800aを管轄する基地局801aでは、パイロット信号の電力増幅利得を現状維持する。どのセルがマクロ化の対象となるかの判断は、例えば、上記トラヒック管理テーブルとは別に用意されるセルの位置関係を示すためのセル構成情報テーブルを参照して行う。
図11は、トラヒック管理テーブルで第3の実施例に相当する制御方式を行う例を示す。 FIG. 11 shows an example in which a control method corresponding to the third embodiment is performed using the traffic management table.
中継局803は、マイクロセル化の対象となるセル800aを管轄する基地局801aに対して、パイロット信号の電力増幅利得を小さくすることを指示する制御信号「ーΔ」を送り、マクロ化の対象となるセル800b、800cを管轄する基地局801b、801cに対して、パイロット信号の電力増幅利得を大きくすることを指示する制御信号「+Δ」を送る。
The
図12は、上述したセル境界の制御機能を備えた本発明による基地局の構成の1例を示す。 FIG. 12 shows an example of the configuration of a base station according to the present invention having the above-described cell boundary control function.
(A)は送信回路系の構成図であり、複数チャンネル分の信号からなる多重化データ100は、分離装置111によって制御信号106と各移動局に対応するチャンネル毎の送信データ100a、100b、100c、…に分離される。各移動局に対応する送信データは、それぞれ変調器101a、101b、101c、…により信号102a、102b、102c、…に変調される。パイロット信号Pは、変調器101xにより信号102xに変調された後、増幅器112で信号112xに増幅される。変調されたパイロット信号112xと各移動局毎の送信データ信号102a、102b、102c、…は、加算回路103によって一つの信号104に合成される。加算回路103で合成された信号104は、増幅器105により信号109に増幅された後、アンテナ110を介して空中に発射される。ここで、送信データ変調器101x、101a、101b、101c、…に用いる変調方式としては、FDMA、TDMA、CDMAなどの何れであってもよく、本発明では特に限定されない。また、これらの送信データ変調器101を、各チャネル毎に電力利得を制御できる構成とし、例えば、移動局からの受信信号の強度(基地局との距離)に応じた送信出力を得られるようにしてもよい。
(A) is a configuration diagram of a transmission circuit system. A multiplexed
分離装置111で多重化データから分離された制御信号106は、電力制御回路107に与えられる。上記電力制御回路107は、入力された制御信号に応じて、上記パイロット信号を増幅するための増幅器112の電力増幅利得を決定する利得制御信号108を発生する。増幅器112は、上記利得制御信号108によって決まる利得で、変調パイロット信号102xを電力増幅する。上記制御信号106は、図8に示した中継局803から与えられる。ただし、図2で示したように、トラヒックが増加したセルの基地局が送信電力を上げる制御方式を採用する場合、各基地局にトラヒック量の監視手段を設けておき、自局の判断でマイクロセル化とその解除を実行するようにしてもよい。
The
(B)は、受信回路系の構成を示す。アンテナ500で受信された無線信号501は、入力増幅器502に入力され、復調器504a、504b、504c、…が正常に動作するレベル範囲の信号503に増幅される。増幅された信号503は、各移動局に対応した復調器504a、504b、504c、…によって、それぞれ復調信号505a、505b、505c、…に変換される。これらの復調された信号505a、505b、505c、…は、多重化装置506により多重化され、多重化データ507として中継局803へ有線または無線により伝送される。これによって、各移動と中継局803との間の通信が行われ、中継局と他の基地局またはネットワークを介して、他の移動局または固定局にとの通話が可能となる。
(B) shows the configuration of the receiving circuit system. The
図13は、セル境界の制御機能を備えた基地局の送信部の第2の実施例を示す構成図であり、図12で示した実施例と共通する回路要素には同一の符号を付してある。 FIG. 13 is a block diagram showing a second embodiment of the transmitting section of the base station having a cell boundary control function. Circuit elements common to the embodiment shown in FIG. 12 are denoted by the same reference numerals. It is.
この実施例では、送信用アンテナ110の近傍に、受信用の補助アンテナ600を設置し、補助アンテナ600で受信した信号601を増幅器602で増幅し、増幅された信号603を電界強度測定器604に入力している。電界強度測定器604では、例えばエンベロープ検波等の時間平均を求めることによって、受信電界強度信号605を得、これを電力制御回路107に入力している。
In this embodiment, an
本実施例の構成によれば、補助アンテナ600で受信された実際の送信電力に比例した信号を電力制御回路107に帰還し、利得制御信号108を補正することにより、アンテナ110から空中に発射されるパイロット信号の送信電力制御を一層正確に行なうことが可能となる。
According to the configuration of the present embodiment, a signal proportional to the actual transmission power received by the
ここで、送信アンテナ110と補助アンテナ600との間の距離606を標準化して、各基地局で同一になるようにしておくと、電界強度測定器604および/または電力制御回路107を各基地局毎に特殊化する必要がなくなる。何らかの事情により、送信アンテナ110と補助アンテナ600との距離606を標準値に設定できない場合は、電界強度測定器604または電力制御回路107において調整を施し、標準的なアンテナ間距離と対応する帰還が作用するように修正すればよい。
Here, if the
図14は、本発明の実施にあたって基地局に採用できる指向性を持つ送信アンテナの構成図を示す。この例では、送信アンテナが、それぞれ特定方向に指向性を持つ複数のセクタアンテナ700、701、702、…から構成され、各セクタアンテナが、それぞれ特定のセクタa703、セクタb704、セクタc705での通信を分担する。このような複数のセクタアンテナを採用した場合、前述したパイロット信号の送信電力利得制御を各セクタ毎に独立して行なうことによって、セクタ毎にセルサイズの拡張または縮小が可能となる。
FIG. 14 shows a configuration diagram of a transmitting antenna having directivity that can be adopted in a base station in implementing the present invention. In this example, the transmission antenna is composed of a plurality of sector antennas 700, 701, 702,... Each having directivity in a specific direction, and each of the sector antennas communicates in a specific sector a 703,
次に、図15を参照して、チャネルデータに関する基地局と移動局の送信電力制御について説明する。ここでは、変調方式としてCDMAを用いた場合の実施例を示す。また、説明を単純化して理解を容易にするために、ここでは、セルラ移動通信システムが基地局A200、基地局B201の2つのセルで構成され、基地局Bの位置bからの距離がR/6、R/2、5R/6の地点e、f、gで、それぞれ「N」本のトラヒック1304、1305、1306が生じている場合をモデルとする。
Next, with reference to FIG. 15, the transmission power control of the base station and the mobile station for the channel data will be described. Here, an embodiment in which CDMA is used as a modulation method will be described. In addition, in order to simplify the explanation and facilitate understanding, here, the cellular mobile communication system is configured by two cells, base station A200 and base station B201, and the distance from position b of base station B is R / A model is a case where “N”
各、基地局のパイロット信号の送信電力が通常状態(通常モード)にある時、上記2つの基地局が管轄するセルの境界は、基地局Aの位置aと基地局Bの位置bから等距離Rの地点c(左側の破線位置)に形成される。今、パイロット信号の送信電力利得制御により、セル境界が上記通常モードにおける位置cから、基地局B方向に距離R/3だけ寄った地点d(右側の破線位置)に移動した場合を想定する。 When the transmission power of the pilot signal of each base station is in a normal state (normal mode), the boundary between the cells controlled by the two base stations is equidistant from the position a of the base station A and the position b of the base station B. It is formed at point c of R (broken line position on the left side). Now, it is assumed that the cell boundary has moved from the position c in the normal mode to a point d (position indicated by a broken line on the right) which is closer to the base station B by a distance R / 3 due to the transmission power gain control of the pilot signal.
先ず、移動局の送信電力について説明すると、この例において、基地局Aと基地局Bに対応する周波数の再利用率FA、FBは、電波が距離の2乗に比例して減衰すると仮定したとき、それぞれ数1、数2で与えられる。
First, the transmission power of the mobile station will be described. In this example, the reuse rates F A and F B of the frequencies corresponding to the base stations A and B assume that the radio wave attenuates in proportion to the square of the distance. Are given by
ここで、σA、σBは、それぞれ基地局Aのセルと基地局Bのセル内における移動局からの受信電力を示す。各移動局が位置に応じた送信電力制御を行うことにより、σA、σBがセル内での移動局の位置に関係なく一定であると仮定すると、周波数利用効率を最大にするための条件は、各セルの周波数再利用率FA、FBをトラヒックの量に比例させることである。この条件を数3に示す。
Here, σA and σB indicate the received power from the mobile station in the cell of the base station A and the cell of the base station B, respectively. Assuming that σA and σB are constant irrespective of the position of the mobile station in the cell by performing the transmission power control according to the position of each mobile station, the condition for maximizing the frequency use efficiency is as follows: The purpose is to make the frequency reuse rates F A and F B of each cell proportional to the amount of traffic.
数3の条件の下で、数1、数2をσB/σAについて解くと、
σB/σA=11.24
となる。これより、基地局Aと基地局Bに対応する周波数再利用率FA、FBを求めると、それぞれ「0.43」、「0.85」になる。
Solving
σB / σA = 11.24
It becomes. Thus, when the frequency reuse ratios F A and F B corresponding to the base stations A and B are obtained, they become “0.43” and “0.85”, respectively.
セル境界が地点cに位置する通常モード状態においては、基地局Aのセル内には移動局がなく、基地局Bのセル内では最大の通信状態にあるため、周波数再利用率FA、FBは、それぞれ「0」、「1」となる。ここで、周波数再利用率が「1」のときの最大多元接続数を2.35Nとすると、通常モード状態においては、基地局Aのセル内にいる全移動局の22パーセント((3Nー2.35N)/3N×100)に相当するトラヒックは通話不能となる。 In the normal mode state in which cell boundary is located at the point c, since in the cell of the base station A no mobile station, in the maximum communication state in the cell of the base station B, the frequency reuse factor F A, F B is “0” and “1”, respectively. Here, assuming that the maximum number of multiple access when the frequency reuse rate is “1” is 2.35N, in the normal mode state, 22% ((3N−2) of all the mobile stations in the cell of the base station A. .35N) / 3N × 100) cannot communicate.
然るに、本発明による基地局の送信電力制御を行って、セル境界を地点dに移動した場合、基地局AにN本(2.35N×0.43)のトラヒック1306が接続され、基地局Bに合計2N本(2.35N×0.85)のトラヒック1304と1305が接続されるため、合計3N本の全てのトラヒックが接続可能となる。
However, when the transmission power control of the base station according to the present invention is performed and the cell boundary is moved to the point d, N (2.35N × 0.43) traffics 1306 are connected to the base station A and the base station B Is connected to a total of 2N (2.35N × 0.85)
次に、基地局のチャンネルデータに対する送信電力制御について説明する。 Next, transmission power control for channel data of the base station will be described.
周波数利用効率を最大にするための条件は、各移動局での信号対雑音比を一定にすることである。基地局Bからトラヒック1304に対する送信電力を「1」、基地局Bからトラヒック1305に対する送信電力を「a」、基地局Aからトラヒック1306に対する送信電力を「b」とした場合、周波数利用効率を最大にするための条件は数4で示される。
The condition for maximizing the frequency use efficiency is to keep the signal-to-noise ratio at each mobile station constant. When the transmission power from the base station B to the
上記式を変数a、b、γについて解くと、
a=1.166、 b=3.551、 γ=0.455
となる。γは、移動局におけるスペクトル逆拡散前の信号対雑音比を示し、セル境界が地点cに位置する通常モード状態におけるスペクトル逆拡散前の信号対雑音比は0.333である。信号対雑音比は、最大多元接続数に比例するため、この場合は、本発明の適用により、最大多元接続数が約37パーセント(0.455÷0.333ー1)×100増大したことになる。
Solving the above equation for variables a, b, and γ gives:
a = 1.166, b = 3.551, γ = 0.455
It becomes. γ indicates the signal-to-noise ratio before spectrum despreading in the mobile station, and the signal-to-noise ratio before spectrum despreading in the normal mode state where the cell boundary is located at point c is 0.333. Since the signal-to-noise ratio is proportional to the maximum number of multiple accesses, in this case, the application of the present invention increases the maximum number of multiple accesses by about 37 percent (0.455 ÷ 0.333−1) × 100. Become.
多元接続方式として、上記CDMAに代えてFDMAまたはTDMAを用いた場合は、基地局および移動局から発射される電波の送信電力を、基地局および移動局が所望の通信品質を確保でき、且つ同一周波数を繰り返すセルにおいて基地局と移動局とが所望の通信品質を確保できる送信電力に選べばよい。 When FDMA or TDMA is used in place of the CDMA as the multiple access method, the transmission power of radio waves emitted from the base station and the mobile station can be reduced by the base station and the mobile station while ensuring the desired communication quality. The transmission power may be selected so that the base station and the mobile station can secure desired communication quality in a cell that repeats the frequency.
100…多重化データ、101…変調器、103…加算器、105、112…増幅器、107電力制御回路、110…送信アンテナ、500…受信アンテナ、502…増幅器、504…復調器、507…多重化データ、600…補助アンテナ、602…増幅器、604…電界強度測定器、700…セグメントアンテナ、803…無線中継局
100 multiplexed data, 101 modulator, 103 adder, 105, 112 amplifier, 107 power control circuit, 110 transmission antenna, 500 reception antenna, 502 amplifier, 504 demodulator, 507 multiplexing Data, 600: auxiliary antenna, 602: amplifier, 604: electric field strength measuring instrument, 700: segment antenna, 803: wireless relay station
Claims (10)
The monitoring means instructs the base station of a specific cell whose traffic has increased to increase the transmission power of a pilot signal, and issues a command to a base station having at least one cell adjacent to the specific cell as a service area. 8. The cellular mobile communication system according to claim 7, wherein a command is issued to reduce the transmission power of the pilot signal.
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