JP2004515110A - Traffic estimation apparatus in multi-sector antenna system of mobile communication system - Google Patents

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Abstract

本発明は,セクタ毎にN個のアンテナセル(4の倍数)を有するアレイアンテナを介して多重ビームを受信する,移動通信システムの多重セクタアンテナシステムにおけるトラヒック推定装置に関する。かかるトラヒック推定装置は,アレイアンテナを介して受信される各多重ビームの電力をサンプルし,各多重ビームの平均電力を計算し,計算された平均電力間の相違に基づいて各ビーム上のトラヒックを推定し,全ての多重ビームを均等に分配するために,各推定されたトラヒックにしたがって,ビームスイッチング制御を実行する。The present invention relates to a traffic estimating apparatus for a multi-sector antenna system of a mobile communication system, which receives multiple beams via an array antenna having N antenna cells (multiples of 4) for each sector. Such a traffic estimator samples the power of each multiplex beam received via the array antenna, calculates the average power of each multiplex beam, and calculates the traffic on each beam based on the difference between the calculated average powers. In order to estimate and distribute all multiplexed beams equally, beam switching control is performed according to each estimated traffic.

Description

【0001】
1.技術分野
本発明は,移動通信ネットワークの多重セクタアンテナシステムにおける逆方向リンクの受信信号電力を使用した多重ビーム又は多重セクタ上のトラヒック(traffic)推定装置に関する。
【0002】
2.背景技術
移動通信システムにおいて,移動通信基地局(BTS)は,‘オムニ’基地局と‘セクタ’基地局に分類される。しかしながら,大部分の基地局は,セクタ基地局型である。セクタ型基地局(BTS)においては,そのサービス領域は,3セクタまたは6セクタに分かれる。CDMA基地局におけるセクタ型BTSは,一般に3セクタ基地局を有する。
【0003】
セクタ型BTSは,各セクタに対して固定されたビーム幅を有するアンテナを使用する。このため,セクタのサービス領域の地理的範囲が固定される。しかしながら,トラヒックは,通常,BTSのセクタ間でアンバランスであるので,最大のトラヒックを処理するセクタに対して十分な周波数資源が分配されている。この結果,トラヒックが少ないセクタにおいては周波数資源の効率が低くなり,トラヒックが集中するセクタにおいては無線チャネル効率が減少してカバレッジ(coverage)が縮少される。このことにより,トラヒック不均衡セクタを有するBTSにおいては,サービス効率低下及び周波数資源管理/維持コストが高騰するなどの問題が発生する。
【0004】
さらに,セクタが各々固定されたサービス領域を有するBTSにおける3セクタ基地局間でトラヒック負荷分布が変わった場合,かかる状況は手作業で処理される。即ち,運用者はトラヒック負荷分布の変更を適合するために,鉄塔上に設けられたアンテナ方向を好適に変更する。しかしながら,かかる手作業は,非常に危険で煩わしいばかりでなく,アンテナの調整が長時間かかり過ぎる。結果として,手作業メンテナンスは,非効率的である。
【0005】
かかる問題を解決するために,各セクタのトラヒック負荷に基づいて
セクタの各サービス領域が可変である多重セクタアンテナシステムが提案されている。かかる多重セクタアンテナシステムを実現するために,トラヒック監視又は推定技術が必然的に要求される。しかしながら,現在に至るまでに提案されているトラヒック監視又は推定技術は,物理的なシステムに適用するのに数多くの問題がある。
【0006】
従来のトラヒック推定技術は,順方向リンクの信号電力に基づいて間接的にトラヒックを推定し,運用者のBTSのハードウェアと結合しなければならなかったので,これらは,複雑なハードウェア構造が必要となり,コスト的な見地から非効率であり,さらにこれらの推定性能は,良好ではない。
【0007】
特に,これらの問題は,各々が複数(例えば4又は8ビーム)放射するアレイアンテナを使用した多重セクタアンテナシステムにおいては,非常に際立ってきている。したがって,各アンテナ要素がトラヒックを推定することが可能な多重ビームトラヒック推定技術が緊急に要求されている。
【0008】
3.発明の開示
本発明の目的は,多重ビームから入力された個々の信号電力を受信し,多重ビームを放射する多重セクタアンテナシステムにおける各受信信号電力に基づいて各ビームあるいはセクタのトラヒックを推定する,BTSから別々に実行することが可能な多重ビーム又は多重セクタのトラヒック推定装置を提供することにある。
【0009】
本発明にかかる多重セクタアンテナシステムにおけるトラヒック推定装置は,アレイアンテナから受信したN本のビームの各々の信号電力をサンプリングする電力サンプリングモジュール;前記電力サンプリングモジュールからのN個の信号電力を所定間隔で順次選択する,N:1スイッチングモジュール;前記N:1スイッチングモジュールからの一連の電力出力を所定の周波数バンドの各信号に変換し,信号を好適に増幅するフィルタリング/増幅モジュール;前記フィルタリング/増幅モジュールから順次出力された各信号の電力を各々電圧値に変換する電力検出モジュール;N:1スイッチングモジュールの一連の入力選択に要求されるタイミングクロックを具備し,前記各々の電圧値の各平均を計算し,前記計算された平均値を使用して,各ビーム又は各セクタ上のトラヒックを推定するシステム制御モジュール;からなる点に特徴がある。
【0010】
その構造が非常に簡易である多重ビーム又は多重セクタトラヒック推定装置によれば,設置及びメンテナンスのコストが著しく低減され,トラヒック推定の実行もまたさらに改善され,改良された各ビームあるいはセクタのトラヒック推定を介して全てのセクタ間におけるトラヒック均衡が達成され,その結果,周波数資源の使用が効率的にすることができる。
【0011】
5.発明を実施するための最良の形態
以下,本発明を完全に理解するために,好ましい実施例を,添付図面を参照しながら説明する。
【0012】
本発明にかかる移動通信ネットワークの多重セクタアンテナシステムにおけるトラヒック推定装置の実施例は,BTSの全てのサービス領域が3つ(=K)のセクタに分割されており,4又は8(=M)本のビームを放射するアレイアンテナが各セクタ毎に使用される,ことを前提としている。したがって,本発明の実施例は,合計でK×M個,即ち12本(又は24本)の,個々の受信した信号電力に基づいて各ビーム又は各セクタのトラヒックを推定する。
【0013】
図1は,本発明にかかるK×Mビームを放射する多重セクタアンテナシステムにおけるトラヒック推定装置のブロック図である。図1の装置は,K個のアレイアンテナ100;電力サンプリングモジュール102;N:1スイッチングモジュール104(但しN=K×M);フィルタリング/増幅モジュール106;電力検出モジュール110から構成される。
【0014】
図1に示すように,電力サンプリングモジュール102は,各々がM本のビームを放射するK個のアレイアンテナ100から受信した全てのN本のビームをサンプリングする。電力サンプリングモジュール102は,20dB指向性カプラにより実現することができる。N:1スイッチングモジュール104は,電力サンプリングモジュール10からのN個のサンプリングされた出力を所定の間隔で,順次選択し,選択命令に従って順次出力する。N:1スイッチングモジュール104の周期的な間隔の選択を要求するタイミングクロックは,システム制御モジュール110に具備される。
【0015】
フィルタリング/増幅モジュール106は,N:1スイッチングモジュール104から出力される一連の電力を所望の周波数バンド及び各々の信号に変換し,信号を好適に増幅する機能を実行する。
【0016】
電力検出モジュール108は,フィルタリング/増幅モジュール106から順次出力された各信号の電力を各々電圧値に変換し,変換された値は,次のシステム制御モジュールに順次送信する。電力検出モジュール108は,上記信号処理あるいはその手前の工程で混入する相対的に高い周波数のノイズを推定するために,その原カットオフ周波数を1〜10KHz間で好適な周波数に変更することができる。電力検出モジュール108は,その機能は上記のようにノイズを推定するキャパシタフィルタ(図示せず)を有する。かかるキャパシタフィルタの詳細な説明は,いわゆる当業者には自明であるので,省略する。
【0017】
システム制御モジュール110は,ビーム又はセクタに従って電力検出モジュール108から受信した電圧値を分類し,これまでに格納された電圧値の各平均を各ビーム又はセクタ毎に計算する。各計算された電圧値の平均から,各ビーム又はセクタのトラヒックの平均が推定される。各トラヒックの推定後,システム制御モジュール110もまた,トラヒックがいかにビーム又はセクタ間で不均衡であるかを評価する。
【0018】
さらに,システム制御モジュール110もまた,タイミングクロックと同期する,N:1スイッチングモジュール104に供給される多重チャネル制御信号を発生する。多重チャネル制御信号は,各ビームの受信電力検出,伝送,分類及び格納工程における内部又は結合操作間における同期化のために使用される。
【0019】
システム制御モジュール110は,さらに,各ビーム又はセクタ推定された平均トラヒック(あるいは,ビーム又はセクタ間での推定されたトラヒックの相違)に基づいて多重ビームのビームスイッチング制御を実行する。即ち,トラヒックをK個のセクタ間で均一に分配するために,ビーム分割/合成制御信号を発生する。セクタ間でのトラヒックの均一な分配は,ビーム分割/合成制御信号に従って,トラヒックが相対的に集中する他のセクタへの1又は2以上のビームの変更あるいは再分配を介して,達成される。
【0020】
上記説明したトラヒック推定装置は,セクタ可変多重ビームを有するBTSのサブシステムとして実行されるが,スイッチングスマートアンテナシステムなどの他のシステムにも適用することができる。
【0021】
いわゆる当業者には,本発明の精神及び範囲から逸脱することなく各種修正及び変形することが可能であることは明白である。したがって,本発明は,添付したクレーム及びその均等の範囲内でこれらが提供する本発明の修正及び変形をも包含するということである。
【図面の簡単な説明】
4.図面の簡単な説明
添付図面(本発明の更なる理解を提供するために含まれる)は,詳細な説明と共に本発明の好ましい実施例を示し,本発明の原理を説明するために提供され,
【図1】
図1は,本発明にかかる移動通信ネットワークの多重セクタアンテナシステムにおけるトラヒック推定装置のブロック図である。
[0001]
1. TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for estimating traffic on multiple beams or multiple sectors using received signal power of a reverse link in a multi-sector antenna system of a mobile communication network.
[0002]
2. BACKGROUND ART In a mobile communication system, mobile communication base stations (BTS) are classified into 'omni' base stations and 'sector' base stations. However, most base stations are of the sector base station type. In a sector type base station (BTS), its service area is divided into three sectors or six sectors. A sector type BTS in a CDMA base station generally has three sector base stations.
[0003]
A sector-type BTS uses an antenna having a fixed beam width for each sector. Therefore, the geographical range of the service area of the sector is fixed. However, since traffic is usually unbalanced between BTS sectors, sufficient frequency resources are allocated to the sector that processes the largest traffic. As a result, the efficiency of frequency resources is reduced in a sector with a small amount of traffic, and the radio channel efficiency is reduced in a sector with a large concentration of traffic, thereby reducing the coverage. This causes problems such as a decrease in service efficiency and an increase in frequency resource management / maintenance costs in a BTS having a traffic imbalanced sector.
[0004]
Further, if the traffic load distribution changes between three sector base stations in a BTS with sectors each having a fixed service area, such situations are handled manually. That is, the operator suitably changes the direction of the antenna provided on the tower in order to adapt the change in the traffic load distribution. However, such a manual operation is not only extremely dangerous and troublesome, but also takes a long time to adjust the antenna. As a result, manual maintenance is inefficient.
[0005]
In order to solve such a problem, a multi-sector antenna system has been proposed in which each service area of a sector is variable based on the traffic load of each sector. In order to realize such a multi-sector antenna system, a traffic monitoring or estimating technique is necessarily required. However, the traffic monitoring or estimation techniques that have been proposed to date have a number of problems when applied to physical systems.
[0006]
Since conventional traffic estimation techniques had to estimate traffic indirectly based on the signal power of the forward link and combine it with the hardware of the operator's BTS, these have complex hardware structures. They are necessary and inefficient from a cost standpoint, and their estimation performance is not good.
[0007]
In particular, these problems are very pronounced in multi-sector antenna systems using array antennas each emitting a plurality (eg, four or eight beams). Therefore, there is an urgent need for a multi-beam traffic estimation technique that allows each antenna element to estimate traffic.
[0008]
3. DISCLOSURE OF THE INVENTION An object of the present invention is to receive individual signal powers input from multiple beams and estimate the traffic of each beam or sector based on each received signal power in a multi-sector antenna system that radiates multiple beams. It is an object of the present invention to provide a multi-beam or multi-sector traffic estimating apparatus which can be executed separately from a BTS.
[0009]
A traffic estimating apparatus in a multi-sector antenna system according to the present invention comprises: a power sampling module for sampling signal power of each of N beams received from an array antenna; and N signal powers from the power sampling module at predetermined intervals. An N: 1 switching module for sequentially selecting; a filtering / amplifying module for converting a series of power outputs from the N: 1 switching module into respective signals of a predetermined frequency band and amplifying the signals appropriately; A power detection module for converting the power of each signal sequentially output from the N-channel into a voltage value; comprising a timing clock required for a series of input selections of an N: 1 switching module, and calculating respective averages of the respective voltage values And use the calculated average It is characterized in that consisting of: and, system control module for estimating the traffic on each beam or each sector.
[0010]
With a multi-beam or multi-sector traffic estimator whose structure is very simple, the cost of installation and maintenance is significantly reduced, the performance of the traffic estimation is further improved, and an improved traffic estimation for each beam or sector is achieved. A traffic balance between all the sectors is achieved via, so that the use of frequency resources can be efficient.
[0011]
5. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In order to fully understand the present invention, preferred embodiments will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0012]
In the embodiment of the traffic estimating apparatus in the multi-sector antenna system of the mobile communication network according to the present invention, all service areas of the BTS are divided into three (= K) sectors, and four or eight (= M) sectors are provided. It is assumed that an array antenna that emits the same beam is used for each sector. Thus, embodiments of the present invention estimate traffic for each beam or sector based on a total of K × M, or 12 (or 24), individual received signal powers.
[0013]
FIG. 1 is a block diagram of a traffic estimation device in a multi-sector antenna system that radiates K × M beams according to the present invention. 1 includes a K array antenna 100; a power sampling module 102; an N: 1 switching module 104 (where N = K × M); a filtering / amplifying module 106; and a power detection module 110.
[0014]
As shown in FIG. 1, the power sampling module 102 samples all N beams received from the K array antennas 100, each emitting M beams. The power sampling module 102 can be realized by a 20 dB directional coupler. The N: 1 switching module 104 sequentially selects N sampled outputs from the power sampling module 10 at predetermined intervals, and sequentially outputs according to a selection command. A timing clock requesting selection of a periodic interval of the N: 1 switching module 104 is provided in the system control module 110.
[0015]
The filtering / amplifying module 106 performs a function of converting a series of power output from the N: 1 switching module 104 into a desired frequency band and respective signals, and amplifying the signals appropriately.
[0016]
The power detection module 108 converts the power of each signal sequentially output from the filtering / amplification module 106 into a voltage value, and sequentially transmits the converted value to the next system control module. The power detection module 108 can change its original cutoff frequency to a suitable frequency between 1 and 10 KHz in order to estimate relatively high-frequency noise mixed in the signal processing or the preceding process. . The power detection module 108 has a capacitor filter (not shown) whose function is to estimate noise as described above. A detailed description of such a capacitor filter will be omitted because it is obvious to a person skilled in the art.
[0017]
The system control module 110 classifies the voltage values received from the power detection module 108 according to the beam or sector, and calculates an average of the voltage values stored so far for each beam or sector. From the average of each calculated voltage value, the average of the traffic of each beam or sector is estimated. After estimating each traffic, the system control module 110 also evaluates how the traffic is imbalanced between beams or sectors.
[0018]
In addition, the system control module 110 also generates a multi-channel control signal that is supplied to the N: 1 switching module 104, synchronized with the timing clock. The multi-channel control signal is used for the reception power detection, transmission, classification and storage process of each beam for synchronization between internal or combining operations.
[0019]
The system control module 110 further performs beam switching control of multiple beams based on the estimated average traffic for each beam or sector (or the estimated traffic difference between beams or sectors). That is, a beam splitting / combining control signal is generated to distribute traffic evenly among the K sectors. Uniform distribution of traffic between sectors is achieved through the modification or redistribution of one or more beams to other sectors where traffic is relatively concentrated according to beam splitting / combining control signals.
[0020]
The traffic estimation apparatus described above is implemented as a subsystem of a BTS having a sector variable multiplex beam, but can also be applied to other systems such as a switching smart antenna system.
[0021]
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, it is intended that the present invention cover the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents.
[Brief description of the drawings]
4. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention, illustrate preferred embodiments of the invention, together with the description, and are provided to explain the principles of the invention.
FIG.
FIG. 1 is a block diagram of a traffic estimation device in a multi-sector antenna system of a mobile communication network according to the present invention.

Claims (5)

アレイアンテナから受信したN本のビームの各々の信号電力をサンプリングする電力サンプリングモジュール;
前記電力サンプリングモジュールからのN個の信号電力を所定間隔で順次選択する,N:1スイッチングモジュール;
前記N:1スイッチングモジュールからの一連の電力出力を所定の周波数バンドの各信号に変換し,信号を好適に増幅するフィルタリング/増幅モジュール;
前記フィルタリング/増幅モジュールから順次出力された各信号の電力を各々電圧値に変換する電力検出モジュール;
N:1スイッチングモジュールの一連の入力選択に要求されるタイミングクロックを具備し,前記各々の電圧値の各平均を計算し,前記計算された平均値を使用して,各ビーム又は各セクタ上のトラヒックを推定するシステム制御モジュール;
からなることを特徴とする移動通信システムの多重セクタアンテナシステムにおけるトラヒック推定装置。
A power sampling module for sampling the signal power of each of the N beams received from the array antenna;
An N: 1 switching module for sequentially selecting N signal powers from the power sampling module at predetermined intervals;
A filtering / amplifying module for converting a series of power outputs from the N: 1 switching module into respective signals in a predetermined frequency band and suitably amplifying the signals;
A power detection module that converts the power of each signal sequentially output from the filtering / amplification module into a voltage value;
Comprising a timing clock required for a series of input selections of the N: 1 switching module, calculating respective averages of said respective voltage values, and using said calculated average values for each beam or each sector. A system control module for estimating traffic;
An apparatus for estimating traffic in a multi-sector antenna system of a mobile communication system, comprising:
前記電力サンプリングモジュールは,指向性カプラにより実現される,ことを特徴とする請求項1に記載のトラヒック推定装置。The traffic estimation device according to claim 1, wherein the power sampling module is realized by a directional coupler. 前記電力検出モジュールは,受信信号電力に混入されるノイズを推定するカットオフ周波数を有する,ことを特徴とする請求項1に記載のトラヒック推定装置。The traffic estimation device according to claim 1, wherein the power detection module has a cutoff frequency for estimating noise mixed into received signal power. 前記カットオフ周波数は,1KHz〜10KHzの範囲にある,ことを特徴とする請求項3に記載のトラヒック推定装置。The traffic estimation device according to claim 3, wherein the cutoff frequency is in a range of 1 KHz to 10 KHz. 前記システム制御モジュールは,さらに,各ビーム又は各セクタ上の前記推定されたトラヒックに基づいて,N本のビームの個々のセクタ分配を制御するために,信号を出力する,ことを特徴とする請求項1に記載のトラヒック推定装置。The system control module further outputs a signal to control an individual sector distribution of the N beams based on the estimated traffic on each beam or each sector. Item 2. The traffic estimation device according to item 1.
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