JP2012175540A

JP2012175540A - 基地局及び基地局の自律設定方法

Info

Publication number: JP2012175540A
Application number: JP2011037286A
Authority: JP
Inventors: Yuta Nakano; 雄太中野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-02-23
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2012-09-10

Abstract

【課題】アンテナのチルト角や送信電力を一元的に自律設定することが可能な基地局及び基地局の自律設定方法を提供する。
【解決手段】チルト角設定部２２により、ＧＰＳ受信部２５からの受信データに基づき当該基地局１の位置座標及びアンテナ高を取得し、これら取得した情報に基づき、当該基地局１のアンテナ３１のチルト角を算出し、算出したチルト角を設定チルト角として、チルト角可変機構２６を用いてアンテナ３１のチルト角を設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナのチルト角を一元的に自律設定可能な基地局及び基地局の自律設定方法に関する。

近年、次世代高速通信規格として、ＬＴＥ（Long Term Evolution）を採用した無線通信システム（以下、ＬＴＥシステムと称す）が注目されている。このＬＴＥシステム用の基地局では、設置や保守の際にフィールドでの測定や設定を自律生成するＳＯＮ（Self Organized Network）の導入が不可欠である。

このような基地局における自律設定手法としては、例えば特開２００８−２３６７３０号公報に開示の「セルラー移動無線通信システム」がある。これは、周辺セル情報の自律生成手法に関するもので、第１の基地局装置が電波強度測定用の無線チャネルを通して測定用無線信号を送信するとき、複数の他の第２の基地局装置のそれぞれが、順次第１の基地局装置から受信した測定用無線信号の電波強度を測定し、該測定結果に応じて第１の基地局装置が周辺セルか否かを判定するもので、第１の基地局装置を周辺セルと判定した場合には、自己保有する周辺セルの第２局データに該第１の基地局装置の識別情報を登録し、識別情報に基づき第１の基地局装置が保有する第１局データを取得し、第１基地局装置から取得した第１局データを周辺セル情報として、自己保有する第２局データに反映させるものである。

特開２００８−２３６７３０号公報

ところで、実際にフィールドに基地局を設置する場合、地形を最大限に有効利用するために、サービスエリアが基地局毎に異なるのが一般的であり、そのため、基地局のアンテナが等間隔で且つ一定の高さに設置されることはない。例えば、高所に設置された基地局のアンテナや沿岸部の対岸に設置された基地局のアンテナからの伝搬により、隣接基地局以外の遠方から電波が到来して干渉を引き起こし、混信の発生するケースも希にあり、基地局のアンテナのチルト角を一元的に自律設定することが困難であるという事情があった。

本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、アンテナのチルト角を一元的に自律設定することが可能な基地局及び基地局の自律設定方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る基地局は、チルト角可変機構を備えたアンテナと、ＧＰＳ受信手段と、前記アンテナを介して送受信を行う送受信手段と、前記ＧＰＳ受信手段からの情報に基づき当該基地局の位置座標及びアンテナ高を取得し、これら取得した情報に基づき、当該基地局のアンテナのチルト角を算出し、算出したチルト角を設定チルト角として、前記チルト角可変機構を用いて前記アンテナのチルト角を設定するチルト角設定手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る基地局において、記憶手段をさらに備え、前記チルト各設定手段は、前記記憶手段に記憶され、前記位置座標に対応する地表面の海抜を示す値と取得し、前記アンテナ高と、当該海抜を示す値と、から前記アンテナの設置地上高を算出し、当該設置地上高と、前記記憶手段に記憶されるセル半径を示す値と、に基づいて、前記アンテナのチルト角を算出する、ことを特徴とする。

また、本発明に係る基地局において、前記チルト角設定手段は、当該基地局の位置座標におけるジオイド高および回転楕円体高に基づき、当該基地局のアンテナ高を取得することを特徴とする。

また、本発明に係る基地局の自律設定方法は、チルト角可変機構を備えたアンテナと、ＧＰＳ受信手段と、前記アンテナを介して送受信を行う送受信手段と、を備えた基地局の自律設定方法であって、前記ＧＰＳ受信手段からの情報に基づき当該基地局の位置座標及びアンテナ高を取得する第１ステップと、第１ステップで取得した情報に基づき、当該基地局のアンテナのチルト角を算出し、算出したチルト角を設定チルト角とする第２ステップと、前記チルト角可変機構を用いて前記アンテナのチルト角を前記設定チルト角に設定する第３ステップと、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る基地局及び基地局の自律設定方法によれば、アンテナのチルト角を一元的に自律設定することが可能な基地局及び基地局の自律設定方法を実現することができる。

本発明の実施形態に係る基地局の構成図である。本実施形態に係る基地局におけるアンテナ部の頭部の斜視図である。本実施形態に係る基地局におけるチルト角及び送信電力設定の処理手順を説明するフローチャートである。本実施形態に係る基地局におけるチルト角の算出を説明する説明図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、基地局１の概略的な構成を示したブロック図である。基地局１は、アンテナ部１１と、送受信部１２と、制御部１３と、記憶部１４と、インタフェース部１５と、を備える。

ここで、アンテナ部１１のアンテナ３１は、無指向性のオムニアンテナである。また、チルト角可変機構２６は、チルト角設定部２２からの指示に基づき、例えば給電位相調整等によってアンテナ３１のチルト角を設定する。また、アンテナ部１１のＧＰＳ受信部２５及びＧＰＳアンテナ３２は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して、受信データを制御部１３に送る。ここで、ＧＰＳ受信部２５及びＧＰＳアンテナ３２は、ＧＰＳ衛星から発信されている測位用の電波のうちＬ１帯のみを受信する１周波数型、或いはＬ１帯及びＬ１帯を受信する２周波数型の何れであっても良い。

また、ＧＰＳアンテナ３２は、図２のアンテナ部１１の頂上部４２近傍の外観図に示すように、円筒形状のアンテナレドーム４１の頂上部分に設置される。なお、ＧＰＳアンテナ３２の設置位置は、図２の態様に限定されることなく、アンテナレドーム４１内部の頂上付近に設置しても良い。また、アンテナレドーム４１の底面付近に設置することも可能であるが、この場合、後述のアンテナ高の計算において、アンテナレドーム４１の高さを考慮した計算が必要となる。

また、送受信部１２は、アンテナ３１を介した送受信を行うものであり、内部に可変利得増幅器を備えて、送信電力設定部２１からの指示に基づき、該可変利得増幅器の利得を可変設定することにより、送信電力を設定する。また、インタフェース部１５は、コアネットワークとの間に設定される論理コネクションであるＳ１インタフェースを用いて、コアネットワークとの通信を行う。また、インタフェース部１５は、隣接基地局との間に設定される論理コネクションであるＸ２インタフェースを用いて、隣接基地局との基地局間通信を行う。

また、記憶部１４は、制御部１３が自律設定や通信制御等に用いる各種データ及びプログラムを保持する。ここで、本実施形態の基地局１において特徴的なデータとして、当該基地局１のセル半径データと、地理データとがある。セル半径データには、当該基地局１が、他の基地局と重複するセル範囲を最小限に抑えたときのセル半径の長さを示す値が登録されている。また、地理データには、緯度と、経度と、に対応付けられた海抜を示す値が登録されている。なお、この地理データは、当該基地局１が自律設定を行う際には、前もって他の基地局またはＬＴＥシステムを統括する遠隔制御装置から、送信されて記憶部１４内に構成されているものとする。

また、制御部１３は、当該基地局１が無線端末に移動通信サービスを提供するサービスエリアに対応したセルについて、アンテナ３１を介して無線端末との通信を確保する。また、本実施形態においては、特徴的に送信電力設定部２１及びチルト角設定部２２を備えて、当該基地局１の自律設定を行う。

チルト角設定部２２は、記憶部１４に保持されるセル半径データ、地理データを取得し、また、ＧＰＳ受信部２５からの受信データに基づき当該基地局１の位置座標及びアンテナ高を取得し、これら取得した情報に基づき、当該基地局１のアンテナ３１のチルト角を算出し、算出したチルト角を設定チルト角として、チルト角可変機構２６を用いてアンテナ３１のチルト角を設定する。

また、送信電力設定部２１は、複数の隣接基地局から送信される信号強度を取得して、取得した信号強度に応じた送信電力を設定送信電力として、送受信部１２の可変利得増幅器の利得を調整することにより送信電力を設定する。このように調整すれば、自局が、各隣接基地局に対する干渉の影響を抑えることができる。

次に、以上のような構成要素を備えた基地局１の自律設定方法について、図３及び図４を参照して説明する。ここで、図３は本発明の実施形態に係る基地局１の自律設定方法を説明するフローチャートであり、図４はチルト角の算出を説明する説明図である。なお、以下では、基地局１を新設局として新たにセル（サービスエリア）を構成する場合の基地局１の自律設定方法について説明する。

まず、基地局１は、セル半径データと、地理データと、を取得する（ステップＳ１０１）。すなわち、自律設定の前段階として、他の基地局またはＬＴＥシステムを統括する遠隔制御装置から当該基地局１のセル半径データと、地理データと、を受信して記憶部１４内に構成しておく。

次に、ＧＰＳ受信部２５からの受信データに基づき、当該基地局１の位置座標（緯度，経度）及びアンテナ高を取得する（ステップＳ１０２）。なお、ＧＰＳでは幾何学的な位置（即ち、緯度，経度及び回転楕円体高）を求めることはできるが、標高（即ち、アンテナ高）を直接求めることができないので、回転楕円体高及びジオイド高に基づいてアンテナ高を求める。ここで、ジオイド高は、地球の形を最も良く近似している回転楕円体（準拠楕円体）からジオイド（海面の平均位置に最も近い重力の等ポテンシャル面）までの高さであるから、次式を用いて求めることができる。

（数１）
アンテナ高（標高）＝回転楕円体高−ジオイド高 …（１）

次に、ステップＳ１０２で取得した各種情報、即ち、当該基地局１の位置座標及びアンテナ高を記憶部１４に記憶する（ステップＳ１０３）。

次に、各種情報、即ち、セル半径データ、地理データ、当該基地局１の位置座標及びアンテナ高に基づき、自局（基地局１）のチルト角を算出する（ステップＳ１０４）。

このチルト角の算出方法を、図４の説明図を参照しながら説明する。まず、自局（基地局１）の位置座標と、地理データとから自局が設置される箇所の地表面の海抜ｈ２を求める（ステップＳ１０５）。次に、記憶部１４に保持されるアンテナ高ｈ１と、海抜ｈ２とから、地表面からのアンテナの高さを示す設置地上高さｈ３を求める（ステップＳ１０６）。そして、図４に示すように、新設局（基地局１）の設置地上高ｈ３と、セル半径データが示す新設局（基地局１）に設定されるセル半径データαとから、新設局（基地局１）のアンテナ３１のチルト角θを求めることができる（ステップＳ１０７）。これらを数式で表せば、次式となる。

（数２）
ｈ３＝ｈ１−ｈ２ …（２）
θ＝arctan（ｈ３／α） …（３）

具体的数値を例示すれば、図４に示す如く、新設局（基地局１）のアンテナ高ｈ１＝１３５［ｍ］、自局（基地局１）の位置座標から求められた設置箇所の海抜ｈ２＝１００［ｍ］とすれば、設置地上高ｈ３＝３５［ｍ］が得られる。さらに、記憶部１４に記憶されるセル半径データα＝８５４．５５［ｍ］だとすれば、地上設置高ｈ３と、セル半径データαから、新設局（基地局１）のアンテナ３１のチルト角θ＝２．３［度］として求められる。

そして、算出したチルト角を設定チルト角とし、チルト角可変機構２６を用いてアンテナ３１のチルト角を設定する（ステップＳ１０８）。

以上説明したように、本実施形態の基地局及び基地局の自律設定方法では、チルト角設定部２２（チルト角設定手段）により、ＧＰＳ受信部２５からの受信データに基づき当該基地局１の位置座標及びアンテナ高を取得し（第１ステップ）、これら取得した情報（即ち、当該基地局１の位置座標及びアンテナ高）に基づき、当該基地局１のアンテナ３１のチルト角を算出し、算出したチルト角を設定チルト角として（第２ステップ）、チルト角可変機構２６を用いてアンテナ３１のチルト角を設定する（第３ステップ）。

これにより、アンテナのチルト角を一元的に自律設定することが可能な基地局及び基地局の自律設定方法を実現することができ、ＳＯＮの導入が不可欠なＬＴＥシステム用の基地局に適用することができる。

また、従来、アンテナのチルト角の設定は、担当者が、伝搬シミュレータ等を用いて、基地局の位置座標、標高及び地形等の情報に基づき伝搬ロスを求め、そして該伝搬ロス及び送信電力等から所定値点の受信電力及び受信品質（ＳＮ（信号対雑音）比、ＳＩＲ（信号電力対干渉比））を求めて、経験的または試行錯誤的に設定していたが、本実施形態の基地局及び基地局の自律設定方法によれば、一元的な自律設定が可能となるので、担当者の設定作業を無くすことができる。

さらに、本実施形態の基地局及び基地局の自律設定方法では、チルト角設定部２２（チルト角設定手段）において、当該基地局１の位置座標におけるジオイド高および回転楕円体高に基づき当該基地局１のアンテナ高を取得し、アンテナのチルト角の設定に供するようにしたので、より精度良く一元的な自律設定が可能となる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。例えば、実施形態では、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して測位する衛星測位システム：ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite Systems）について例示したが、これに限定されることなく、準天頂衛星ＱＺＳＳ（Quasi-Zenith Satellite System）を用いるものであって良い。

さらに、実施形態では、基地局１を新設局として新たにセル（サービスエリア）を構成する場合について説明したが、本発明による基地局の自律設定は、新設時に限定されることなく、再設定時に行うようにしても良い。ここで、再設定は、例えば、他の基地局から送信される干渉や負荷バランスに関する情報、或いは自局における他局のモニタリングによる情報等に基づき、当該基地局の周辺環境が変わったと判断したときなどに行われるものである。

１…基地局、１１…アンテナ部、１２…送受信部、１３…制御部、１４…記憶部、１５…インタフェース部、２１…送信電力設定部、２２…チルト角設定部、２５…ＧＰＳ受信部、２６…チルト角可変機構、３１…アンテナ、３２…ＧＰＳアンテナ。

Claims

チルト角可変機構を備えたアンテナと、
ＧＰＳ受信手段と、
前記アンテナを介して送受信を行う送受信手段と、
前記ＧＰＳ受信手段からの情報に基づき当該基地局の位置座標及びアンテナ高を取得し、これら取得した情報に基づき、当該基地局のアンテナのチルト角を算出し、算出したチルト角を設定チルト角として、前記チルト角可変機構を用いて前記アンテナのチルト角を設定するチルト角設定手段と、
を備えたことを特徴とする基地局。
記憶手段をさらに備え、
前記チルト各設定手段は、
前記記憶手段に記憶され、前記位置座標に対応する地表面の海抜を示す値と取得し、
前記アンテナ高と、当該海抜を示す値と、から前記アンテナの設置地上高を算出し、
当該設置地上高と、前記記憶手段に記憶されるセル半径を示す値と、に基づいて、前記アンテナのチルト角を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の基地局。
前記チルト角設定手段は、当該基地局の位置座標におけるジオイド高および回転楕円体高に基づき、当該基地局のアンテナ高を取得することを特徴とする請求項１または２に記載の基地局。
チルト角可変機構を備えたアンテナと、ＧＰＳ受信手段と、前記アンテナを介して送受信を行う送受信手段と、を備えた基地局の自律設定方法であって、
前記ＧＰＳ受信手段からの情報に基づき当該基地局の位置座標及びアンテナ高を取得する第１ステップと、
第１ステップで取得した情報に基づき、当該基地局のアンテナのチルト角を算出し、算出したチルト角を設定チルト角とする第２ステップと、
前記チルト角可変機構を用いて前記アンテナのチルト角を前記設定チルト角に設定する第３ステップと、
を備えたことを特徴とする基地局の自律設定方法。