JP2007282288A - 境界エリアにおいて改良された特性を有するセルラー無線システム - Google Patents

境界エリアにおいて改良された特性を有するセルラー無線システム Download PDF

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Abstract

【課題】基地局の有効到達域間の境界エリア内における可聴度を改善させる。
【解決手段】本発明に係るセルラー無線システムは、カバレージエリア内に位置する移動局に対する無線接続を形成するためのトランシーバ手段及びアンテナ手段を備えた基地局と、少なくとも第1の基地局及び第2の基地局の両方に対して作動的に接続されたアンテナ手段であって、さらに少なくとも前記第1の基地局及び前記第2の基地局から受信される信号を無線パスを介して送信する手段と、これに対応して、該無線パスを介して受信される信号を少なくとも前記第1の基地局及び前記第2の基地局に対して供給する手段と、を備えたアンテナ手段と、を具備し、前記基地局に対する負荷を調整するために、前記共通のアンテナ手段に対して、前記第1の基地局及び前記第2の基地局により供給される信号を前記無線パスを介して相互に異なる電力レベルでさらに送信させるための制御手段を含む。
【選択図】図1

Description

本発明は、セルラー無線システムに係り、より詳細には、その容量の効率的な利用に係る。
公知のセルラー無線システムでは、ベースステーションは、それらがカバーする地域が、通常、若干重畳するように配置される。それ故、ベースステーションの有効到達域の境界エリアに位置する移動ステーションは、通常、多数の別のベースステーションの中で最良の可聴度を与えるベースステーションを選択することができる。しかしながら、実際上の理由で、重畳する有効到達域をできるだけ小さくするように隣接ベースステーションを配置することが目的となる。これは、最小数のベースステーションで最大サイズの地域をカバーできるようにする。
しかしながら、隣接ベースステーションの重畳する有効到達域をできるだけ小さくすることは、問題を引き起こす。例えば、ベースステーションの有効到達域の境界エリアには、システムの可聴度が不充分な陰の領域が存在することになる。更に別の問題として、2つの隣接ベースステーションの一方のトラフィック容量は完全に指定されたが、その他方は、空きトラフィック容量がまだ充分使用できることがある。この場合には、完全に指定されたベースステーションへの接続を試みる移動ステーションは、両ベースステーションを聴取できるベースステーションの重畳する(できるだけ小さな)有効到達域にそれが位置しない限り、テレコミュニケーション接続を確立することができない。それ故、トラフィック負荷をベースステーション間に効率的に分割できるようにするために、隣接ベースステーションの重畳する有効到達域をできるだけ大きくし、できるだけ多数の移動ステーションが、その当該ポイントで聴取できる複数のベースステーションの中からベースステーションを選択できるようにすることが好都合となる。しかしながら、これは、特定サイズのエリア内により多くのベースステーションを構築することが必要となるために、システムの価格を著しく増大する。
本発明の目的は、上記問題を解消すると共に、ベースステーションの有効到達域間の境界エリア内で優れた可聴度を有するセルラー無線システムであって、システムの価格を著しく増加せずに隣接ベースステーションの重畳する有効到達域を広げることができ、且つシステムに得られるトラフィック容量をより効率的に利用できるようにするセルラー無線システムを提供することである。
この目的は、無線有効到達域内に位置する移動ステーションへの無線接続を形成するためのトランシーバ手段及びアンテナ手段を含むベースステーションと、少なくとも第1及び第2のベースステーションに作動的に接続されたアンテナ手段であって、少なくとも第1及び第2のベースステーションから受信した信号を無線経路を経て更に送信する手段と、対応的に、無線経路を経て受信した信号を少なくとも第1及び第2のベースステーションへ供給する手段とを含むようなアンテナ手段とを備えた本発明のセルラー無線システムにより達成される。本発明のセルラー無線システムは、上記ベースステーションの負荷を調整するために、第1及び第2のベースステーションにより供給された信号を上記共通のアンテナ手段が無線経路を経て相互に異なる電力レベルで更に送信するようにさせる制御手段を備えたことを特徴とする。
本発明は、ベースステーション自身の個別のアンテナに加えて、ベースステーションに対する共通のアンテナ手段が配置され、そして両ベースステーションがそれを同時に使用して、エリア内に位置する移動ステーションと通信するように共通のアンテナ手段が装備されたときには、ベースステーションの数を増加する必要なく、陰のエリアを従来よりも効率的に排除できるので、システムの可聴度が著しく改善されるという考え方をベースとする。このようなシステムでは、ベースステーションの負荷を制御ユニットにより調整し、制御ユニットが、アンテナ手段をして、第1及び第2のベースステーションから受信した信号を相互に異なる電力レベルで更に送信するようにさせる。これは、ベースステーションの有効到達域を無段階で調整でき、隣接ベースステーションにより維持される無線セルの負荷を同時に最適に調整できるようにする。
従って、本発明の最も顕著な効果は、著しいコスト増加を伴わずにベースステーションの有効到達域の境界エリア内における可聴度を改善すると同時に、ベースステーションの重畳する有効到達域が大きい場合には隣接ベースステーションのいずれか1つを接続に使用できる移動ステーションが多数含まれるので、有効到達域を調整することにより隣接ベースステーションのトラフィック負荷を無段階に均等化できることである。加えて、ベースステーションの有効到達域が広いことにより、ハンドオーバーの数が減少され、そしてそれらを従来より円滑に実行することができる。というのは、ハンドオーバーの瞬間には、移動ステーションが既に「新たな」ベースステーションの有効到達域へ深く移動しており、従って、新たなベースステーションと移動ステーションとの間の可聴度が全く始めから(ハンドオーバーの後に)優れているからである。
本発明のセルラー無線システムの好ましい実施形態では、システムの制御手段は、例えば、そのときのトラフィック状況に基づいて、アンテナ手段を第1及び第2の両ベースステーションに同時に使用するか或いは第1又は第2のベースステーションのみに使用するように接続することができる。本発明のこの実施形態は、使用可能なトラフィック容量を効率的に利用できるようにする。換言すれば、例えば、第1のベースステーションのトラフィック容量が特定の瞬間に完全に指定されたが、同時に、第2のベースステーションは、まだ充分な空きトラフィック容量を有している場合には、制御ユニットが、共通のアンテナ手段を、それが第2のベースステーションにしか使用できない状態にすることができる。これは、第1のベースステーションの有効到達域を減少し、そして第1及び第2のベースステーションの重畳する有効到達域内に位置するある移動ステーションが第2のベースステーションのエリアへのハンドオーバーを実行して、当然ながら、第1のベースステーションのトラフィック容量を解除するようにさせる。
上記実施形態においては、制御ユニットは、ベースステーション間のトラフィック負荷をできるだけ均一に維持するようにアンテナ手段を制御するよう構成されるのが好ましい。従って、共通のアンテナ手段は、関連ベースステーションのトラフィック容量が完全に使用されるかなり以前にベースステーションの1つに対して使用できないようにされる。
共通のアンテナ素子を制御する制御手段は、1つのベースステーションのベースステーションコントローラである。或いは、この制御手段は、共通のアンテナ手段に関連して構成された独立した制御ユニットでもよく、この制御ユニットは、第1及び第2のベースステーションにより送られたデータのみに基づいて共通のアンテナ手段を制御する。このため、共通のアンテナ手段の制御により、ベースステーションコントローラ又は移動サービス交換センターのようなシステムの高いレベルに負担をかけないようにすることができる。
本発明のセルラー無線システムの好ましい実施形態は、従属請求項2ないし7に記載されている。
以下、添付図面を参照し、本発明のセルラー無線システムの好ましい実施形態について一例として詳細に説明する。
図1は、本発明のセルラー無線システムの第1の好ましい実施形態を示すブロック図である。図1に示すセルラー無線システムは、それ自体知られたいかなるセルラー無線システムでもよく、例えば、「グループスペシャルモービル(GSM)」又は「デジタルセルラーシステム(DCS)」のような「時分割多重アクセス(TDMA)」の原理に基づいてチャンネルに分割された時分割セルラー無線システムでもよい。しかしながら、以下の説明では、一例として、当該システムは、「コード分割多重アクセス(CDMA)」システムのような拡散スペクトルシステムであると仮定する。
図1に示されたベースステーション(基地局)BTS1及びBTS2のアンテナ手段ANT1及びANT2によってカバーされる有効到達域が円1及び2で示されている。ベースステーションBTS1及びBTS2には、それらの接続において使用するそれ自身の個々の論理チャンネル(例えば、TDMAシステムでは異なるタイムスロット、FDMAシステムでは異なる周波数、又はCDMAシステムでは異なる拡散コード)が割り当てられている。ベースステーションBTS1及びBTS2の重畳する有効到達域A1内に陰の領域が残らないよう確保するために、共通のアンテナANTが本発明によりベースステーション間に設けられ、このアンテナの有効到達域が円3で示されている。この共通のアンテナANTは、ベースステーションBTS1及びBTS2からデータ送信リンクL1及びL2を経て受信した信号を無線経路に更に送信するための手段を備えている。対応的に、共通のアンテナANTは、無線経路を経て受信した信号を、データ送信リンクL1及びL2を経て両ベースステーションBTS1及びBTS2へ供給するための手段も備えている。
図1のCDMAシステムでは、各ベースステーションは、それ自身の個々のパイロット信号を送信するように構成され、これに基づいて、移動ステーション(移動局)MSは、ベースステーションを互いに区別すると共に、特定の瞬間に接続に使用するベースステーションを選択する。パイロット信号を送信するために、システムにはある数のコードが前もって指定され、各ベースステーションに使用するために1つのコードが与えられる。移動ステーションは、それが使用するパイロット信号が所定レベルより低下したことを検出すると、パイロット信号を良好に受信できる別のベースステーションを選択する。図1において、共通のアンテナANTは、両ベースステーションBTS1及びBTS2のパイロット信号を無線経路に更に送信するように構成される。従って、図1のベースステーションBTS1及びBTS2のパイロット信号は、2つの異なる位置から送信される。従って、図1に示す移動ステーションMSにより受信されたベースステーションBTS1及びBTS2のパイロット信号は、実質的に等しい強さであり、この移動ステーションは、共通アンテナANT及びベースステーションBTS2のアンテナANT2から等距離に配置されると仮定する。それ故、ベースステーションBTS1又はBTS2のいずれを使用すべきか自由に判断することができる。
図2は、例えば、図1に示すシステム内に使用するのに適した共通アンテナの好ましい実施形態を示す。図2の実施形態において、アンテナANT’は、このアンテナANT’を3つの異なる別々の状態間に誘導するのに使用できるスイッチング手段S1及び制御ユニット4を備えている。
図2は、アンテナ制御に必要な部分のみを示し、これに加えて、アンテナANT’は、トランシーバユニット又は増幅器等の他の部分も含むことができる。アンテナにどんな部分が必要とされるかは、主として、ベースステーションと共通アンテナとの間のデータ送信がどのように構成されるかに依存する。このデータ送信は、例えば、高周波信号で実行することができ、この場合に、受信信号は、増幅され、分岐され、そして例えばケーブルを経てベースステーションの受信器へ供給される。この場合、送信信号は、対応的に、ベースステーションから送信周波数で中継され、アンテナ手段は、これら信号を増幅しそしてアンテナ素子へ供給するための増幅器を含む。或いは、共通アンテナは、完全な送信器及び受信器を含んでもよく、この場合に、ベースステーションと共通アンテナとの間のデータ送信は、それ自体知られたデータ送信接続を用いて2進形態で実行することができる。このように、共通のアンテナ手段をして、当該信号を1つのベースステーションのみに、即ち特に信号の行き先であるベースステーションのみに送信させることができる。これは、ベースステーションと共通のアンテナ手段との間のデータ送信接続に必要とされる容量を減少する。更に、送信周波数の信号がケーブルを経てある位置から別の位置へ転送されるときに生じるロスを回避することもできる。
図2に示すケースでは、アンテナANT’が第1の状態にあり、これは、アンテナがベースステーションBTS1(図1に示す)にしか使用できないことを意味し、即ちデータ送信リンクL1を経て送信された信号のみがアンテナ素子5へ送られ、そして対応的に、アンテナ素子5で受信された信号がデータ送信リンクL1のみを経て送られることを意味する。アンテナANT’を第2の状態に入れるために、制御ユニット4は、スイッチング手段S1を第2の位置へ誘導し、これにより、データ送信リンクL2を経て送信された信号のみがアンテナ素子5へ送られ、そして対応的に、アンテナ素子5で受信された信号がデータ送信リンクL2のみを経て送られる。アンテナANT’を更に第3の状態に入れるために、制御ユニット4は、スイッチング手段S1を第3の位置に誘導し、これにより、両方のデータ送信リンクL1及びL2を、コネクタ及び分岐手段6を経てアンテナ素子5に接続することができる。この場合に、アンテナANT’は、第1及び第2の両ベースステーションに使用することができる。
図2に示す実施形態において、制御ユニット4は、共通のアンテナANT’に関連して配置され、ベースステーションBTS1及びBTS2からそれらのトラフィック負荷に関するデータを受け取る。これらのデータに基づいて、制御ユニット4は、ベースステーションBTS1及びBTS2のトラフィック負荷ができるだけ均一となるようにスイッチング手段S1を誘導する。従って、共通アンテナANT’の制御は、システムの高いレベルの負荷を増加することはない(ベースステーションコントローラ又は移動サービス交換センターのような)。更に、共通アンテナANT’は、個別のベースステーションコントローラにより制御される2つのベースステーションに関連して容易に構成することもできる。図2に示すケースとは異なり、共通アンテナの制御は、当然、ベースステーションコントローラから構成することもでき、従って、図2のような制御ユニットは共通アンテナに必要とされない。
図3は、図2に示す共通アンテナANT’の制御を示すフローチャートである。ブロックAの初期状態において、共通アンテナ手段は、両ベースステーションによって使用されると仮定する。この場合に、制御ユニットは、ベースステーションBTS1及びBTS2からそれらのトラフィック状態に関するデータを受信する。
ベースステーションBTS2が、ベースステーションBTS1より著しく高い負荷がかかっている場合には、制御ユニットは、ブロックCにおいて、共通アンテナANT’を、それがベースステーションBTS1にしか使用できない状態へと誘導する。従って、ベースステーション間のエリアにおいてベースステーションBTS2の有効到達域が増加し、そして対応的に、ベースステーション間のエリアにおいてベースステーションBTS1の有効到達域が減少する。それ故、ベースステーション間のエリア内に位置する移動ステーションの少なくとも幾つかは、ベースステーションBTS2ではなく、ベースステーションBTS1を使用するように切り換わり、ベースステーションの負荷を均等化すると考えることができる。
しかし、ベースステーションBTS1が、ベースステーションBTS2より著しく高い負荷である場合には、ブロックEにおいて、制御ユニットは、アンテナANT’を、それがベースステーションBTS2にしか使用できない状態へと誘導し、これはおそらくベースステーションの負荷を均等化する。図1において、共通アンテナを経てベースステーションBTS1に接続されると仮定された移動ステーションMSは、それがベースステーションBTS2から受信するパイロット信号がベースステーションBTS1からのパイロット信号よりも著しく強いことを検出し、そしてベースステーションBTS2へのハンドオーバーを実行する。
しかし、ベースステーションBTS1及びBTS2の負荷がほぼ等しい場合には、ブロックGにおいて、制御ユニットは、共通アンテナを、それが両ベースステーションBTS1及びBTS2に使用できる状態へと誘導する。
図4は、本発明のセルラー無線システムの第2の好ましい実施形態を示すブロック図である。図4の実施形態は、図1に非常に類似しているが、図4のアンテナANT”は、ベースステーションBTS1、BTS2及びBTS3に共通であり、そのベースステーションBTS1及びBTS2は共通のベースステーションコントローラ(基地局コントローラ)BSC1によって制御され、一方、ベースステーションBTS3は第2のベースステーションコントローラ(基地局コントローラ)BSC2により制御される点が相違する。
図4に示す共通アンテナANT”は、図2について説明したものに対応する制御ユニットを備え、これを用いて、ベースステーションコントローラBSC1、BSC2又は移動交換センターからの制御を必要とせずに、異なるベースステーションBTS1、BTS2及びBTS3間のトラフィック負荷を均等化できるのが好ましい。しかしながら、図2の場合とは異なり、制御ユニットは、異なるベースステーションから受信される信号の送信電力を無段階調整することによってベースステーション間の負荷を調整し、最小負荷のベースステーションの信号が最大の電力で送信されるような形式のものである。換言すれば、共通のアンテナ手段ANT”は、異なるベースステーションBTS1、BTS2及びBTS3の信号を相互に異なる電力レベルで送信する。電力レベルは、異なるベースステーションのトラフィック負荷に基づき制御ユニットにより決定される。
添付図面を参照した上記説明は、単に本発明を例示するものに過ぎないことを理解されたい。それ故、例えば、2つのベースステーションが多数の共通のアンテナ手段をもつことができるが、上述したケースは、単一の共通アンテナ手段をもつベースステーションに関するものであった。当業者であれば、請求の範囲に記載した本発明の精神及び範囲から逸脱せずに種々の変更や修正がなされ得ることが明らかであろう。
図1は、本発明のセルラー無線システムの第1の好ましい実施形態を示すブロック図である。 図2は、共通アンテナの好ましい実施形態を示す図である。 図3は、図2の共通アンテナの制御を示すフローチャートである。 図4は、本発明のセルラー無線システムの第2の好ましい実施形態を示すブロック図である。
符号の説明
BTS1 基地局1
BTS2 基地局2
BTS3 基地局3
MS 移動局
ANT1 アンテナ1
ANT2 アンテナ2
ANT3 アンテナ3
BSC1 基地局コントローラ1
BSC2 基地局コントローラ2

Claims (9)

  1. カバレージエリア内に位置する移動局(MS)に対する無線接続を形成するためのトランシーバ手段及びアンテナ手段(ANT1、ANT2、ANT3)を備えた基地局(BTS1、BTS2、BTS3)と、
    少なくとも第1の基地局(BTS1)及び第2の基地局(BTS2)の両方に対して作動的に接続されたアンテナ手段(ANT、ANT’、ANT”)であって、さらに少なくとも前記第1の基地局(BTS1)及び前記第2の基地局(BTS2)から受信される信号を無線パスを介して送信する手段と、これに対応して、該無線パスを介して受信される信号を少なくとも前記第1の基地局(BTS1)及び前記第2の基地局(BTS2)に対して供給する手段と、を備えたアンテナ手段と、
    を具備し、
    前記基地局に対する負荷を調整するために、前記共通のアンテナ手段に対して、前記第1の基地局(BTS1)及び前記第2の基地局(BTS2)により供給される信号を前記無線パスを介して相互に異なる電力レベルでさらに送信させるための制御手段を含む、
    ことを特徴とする、セルラー無線システム。
  2. 前記共通のアンテナ手段(ANT、ANT’、ANT”)が、前記第1の基地局(BTS1)及び前記第2の基地局(BTS2)から或る距離をおいて配置されている、請求項1に記載のセルラー無線システム。
  3. 前記制御手段が、前記共通のアンテナ手段を幾つかの選択的な状態のうちの1つの状態に導くように構成されており、
    第1の状態では、前記共通のアンテナ手段(ANT、ANT’)は、前記第1の基地局により供給される信号を前記無線パスを介してさらに送信し、これに対応して、該無線パスを介して受信される信号を前記第1の基地局(BTS1)のみに対して供給するために、該第1の基地局(BTS1)のみに対して作動的に接続され、
    第2の状態では、前記共通のアンテナ手段(ANT、ANT’)は、前記第2の基地局により供給される信号を前記無線パスを介してさらに送信し、これに対応して、該無線パスを介して受信される信号を前記第2の基地局(BTS2)のみに対して供給するために、該第2の基地局(BTS2)のみに対して作動的に接続され、
    第3の状態では、前記共通のアンテナ手段(ANT、ANT’)は、前記第1の基地局(BTS1)及び前記第2の基地局(BTS2)により供給される信号を前記無線パスを介してさらに送信し、これに対応して、該無線パスを介して受信される信号を該第1の基地局(BTS1)及び該第2の基地局(BTS2)に対して供給するために、該第1の基地局(BTS1)及び該第2の基地局(BTS2)の両方に対して作動的に接続される、請求項1又は請求項2に記載のセルラー無線システム。
  4. 前記制御手段(BSC1、4、6、S1)が、前記第1の基地局(BTS1)及び前記第2の基地局(BTS2)に対するトラフィック負荷に応答し、これにより、
    前記制御手段は、
    前記第2の基地局(BTS2)に対するトラフィック負荷が前記第1の基地局(BTS1)に対するトラフィック負荷より著しく高いときには、前記共通のアンテナ手段(ANT、ANT’)を前記第1の状態に導くように構成され、
    これに対応して、前記第1の基地局(BTS1)に対するトラフィック負荷が前記第2の基地局(BTS2)に対するトラフィック負荷より著しく高いときには、前記共通のアンテナ手段(ANT、ANT’)を前記第2の状態に導くように構成される、請求項1から請求項3のいずれかに記載のセルラー無線システム。
  5. 前記第1の基地局(BTS1)又は前記第2の基地局(BTS2)の基地局コントローラ(BSC1)が前記制御手段を形成する、請求項1から請求項4のいずれかに記載のセルラー無線システム。
  6. 前記制御手段(4、6、S1)が、前記共通のアンテナ手段(ANT’)に関連して配置された別々の制御ユニットにより構成される、請求項3又は請求項4に記載のセルラー無線システム。
  7. 拡散スペクトルシステム、好ましくはCDMAシステムである、請求項1から請求項6のいずれかに記載のセルラー無線システム。
  8. 少なくとも第1の基地局(BTS1)及び第2の基地局(BTS2)の両方に対して作動的に接続されたアンテナ手段であってさらに少なくとも前記第1の基地局(BTS1)及び前記第2の基地局(BTS2)から受信される信号を無線パスを介して送信するアンテナ手段(ANT、ANT’、ANT”)、を制御するコントローラであって、
    前記基地局(BTS1、BTS2)に対する負荷を調整するために、該第1の基地局(BTS1)及び該第2の基地局(BTS2)から受信される信号を前記無線パスを介して相互に異なる電力レベルでさらに送信するように、前記アンテナ手段を制御するように構成されている、ことを特徴とするコントローラ。
  9. 共通のアンテナ手段(ANT、ANT’、ANT”)を制御する方法であって、
    該共通のアンテナ手段を少なくとも第1の基地局(BTS1)及び第2の基地局(BTS2)の両方に対して作動的に接続する段階と、
    少なくとも前記第1の基地局(BTS1)及び前記第2の基地局(BTS2)から受信される信号を前記共通のアンテナ手段により無線パスを介して送信する段階と、
    前記共通のアンテナ手段に対して、前記第1の基地局(BTS1)及び前記第2の基地局(BTS2)により供給される信号を前記無線パスを介して相互に異なる電力レベルでさらに送信させることにより、前記基地局(BTS1、BTS2)に対するトラフィック負荷を調整する段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
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