JP2013141266A - セルラーネットワークにおいて専用容量を提供するためのシステム及び方法 - Google Patents

セルラーネットワークにおいて専用容量を提供するためのシステム及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】無線セルラーネットワークにおいて専用容量を拡大するシステムを提供する。
【解決手段】第１の位置に設けられかつ電話網へ通信可能に接続され、ローカルカバレッジエリアを形成するための屋外セルラーアンテナを有する第１の基地局と、前記第１の位置に設けられかつ前記電話網へ通信可能に接続される第２の基地局と、第２の位置においてカバレッジエリアを形成するための屋内セルラーアンテナとを備える。第２の位置は地理的に第１の位置から遠隔にあり、屋内セルラーアンテナは、第２の位置におけるカバレッジエリア内に設けられる移動体通信機器が屋内セルラーアンテナ及び第２の基地局を介して電話網へ通信可能に接続されるように第２の基地局へ通信可能に接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は無線セルラーネットワークに関し、より具体的には、無線セルラーネットワークにおいて専用容量を提供することに関する。
従来の無線セルラーネットワークにおいて、初期ロールアウトは、典型的には、マクロ局を設置して移動体装置の無線セルラーカバレッジを提供することを包む。マクロ基地局は、複数のトランシーバ装置を備え、そのアンテナへ比較的高い電力（すなわち、１０ワット以上）を出力しかつバックホール（逆送又は帰路）接続を介して電話網へ通信可能に接続される。バックホール接続は、基地局コントローラへのＴ１接続（米国内）又はＥ１接続（欧州内）を含み、基地局コントローラは電話網へ接続される。マクロ基地局は、高電力を出力することから広いカバレッジエリアを提供することができる。
マクロ基地局の容量は、マクロ基地局へトランシーバ及びアンテナを追加することによってある程度拡大されることが可能である。また、追加のマクロ基地局がセルラーネットワークへ追加されることも可能である。しかしながら、その広いカバレッジエリア及び高い出力電力に起因するマクロ基地局間の干渉によって、これらの措置には限界がある。
この容量問題に対する解決方法は、セルラーネットワークへミクロ又はピコ基地局を追加することであった。マクロ基地局と同様に、ミクロ基地局も複数のトランシーバ装置を備え、バックホール接続を介して電話網へ通信可能に接続される。しかしながら、マクロ基地局の出力電力に比べて、ミクロ基地局はそのアンテナへ比較的低い電力（すなわち、１〜２ワット）を出力する。ピコ基地局もバックホール接続を介して電話網へ通信可能に接続されるが、トランシーバ装置を１つしか備えず、典型的には、音声信号がＩＰパケットに変換されるインターネットプロトコル（ＩＰ）バックホール接続を使用する。ピコ基地局は、そのアンテナへ比較的低い電力（すなわち、１ワット未満）を出力する。ピコ基地局は、事務所、ショッピングセンタ、コンベンションセンタ及び空港等の屋内に設けられることが可能である。
米国特許第５７６５０９９号明細書。 米国特許第５９８３０７０号明細書。 米国特許第６０１４５４６号明細書。 米国特許第６１４７８１０号明細書。
ネットワークへ容量を追加するためのこのアプローチの欠点は、ミクロ又はピコ基地局が追加容量を必要とするサイトに設けられ、従って、各サイトに追加のインフラストラクチャが要求されることにある。さらに、これらは保守又はアップグレードのためのアクセスが容易でない。また、各ミクロ又はピコ基地局毎に追加のバックホールリンクが要求されることに起因して、バックホールリンクは設置及び保守費用を増大させる傾向がある。
本発明は、無線セルラーネットワークにおいて専用容量を提供するためのシステムとその方法を含む。ある実施態様では、セルラーネットワークにおいて専用容量を提供するためのシステムは、第１の位置に設けられかつ電話網へ通信可能に接続される、ローカルカバレッジエリアを形成するための屋外セルラーアンテナを有する第１の基地局と、前記第１の位置に設けられかつ前記電話網へ通信可能に接続される第２の基地局と、第２の位置においてカバレッジエリアを形成するための屋内セルラーアンテナとを備える。第２の位置は地理的に第１の位置から遠隔にあり、屋内セルラーアンテナは、第２の位置におけるカバレッジエリア内に設けられる移動体通信機器が屋内セルラーアンテナ及び第２の基地局を介して電話網へ通信可能に接続されるように第２の基地局へ通信可能に接続される。
本発明の一実施形態に係る無線セルラーネットワークにおいて専用容量を提供するためのシステムを示す。 本発明の一実施形態に係る図１のシステムの追加的詳細を示す。 本発明の一実施形態に係るローカルサイトにおいて合成されたアンテナを使用して専用容量を提供するシステムの代替実施形態を示す。 本発明の一実施形態に係る複数の遠隔サイトにおいて専用容量を提供するためのシステムの代替実施形態を示す。 本発明の一実施形態に係る複数のアンテナを有する遠隔システムの代替実施形態を示す。 本発明の一実施形態に係るローカルシステムのための基地局の代替実施形態を示す。 本発明の一実施形態に係る無線セルラーネットワークにおいて専用容量を提供するためのセクタの使用を示す。 本発明の一実施形態に係る無線セルラーネットワークにおいて専用容量を提供するためのセクタの使用を示す。 本発明の一実施形態に係る無線セルラーネットワークにおいて専用容量を提供するためのセクタの使用を示す。
図１は、本発明の一実施形態に係る、無線セルラーネットワークにおいて専用容量を提供するためのシステム１００を示す。図１に示すように、基地局１０２は、「ローカル」サイトと称される場合もある第１の位置１０４に設けられる。基地局１０２は、バックホールリンク１０８を介して通信ネットワーク１０６へ通信可能に接続される。基地局１０２は第１の位置においてアンテナ１１０へ接続され、ローカルカバレッジエリア１１２を形成する。アンテナ１１０は、屋外アンテナであってもよい。カバレッジエリア１１２内の移動体通信機器１１４（例えば、携帯電話機）は、アンテナ１１０、基地局１０２及びバックホール１０８を介して通信ネットワーク１０６へ通信可能に接続される。
通信ネットワーク１０６内では、バックホール１０８は基地局コントローラ１１６へ接続され、基地局コントローラ１１６は次に移動体交換センタ（ＭＳＣ）１１８へ接続される。ＭＳＣ１１８は公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）１２０（例えば、音声通信用）へ接続され、かつインターネット１２２（例えば、データ通信用）へ接続される場合もある。
基地局１０２は、マクロ基地局であってもよい。この場合、マクロ基地局は複数のトランシーバ装置を備え、高電力（すなわち、１０ワット以上）を出力しかつ１つ又は複数のＴ１接続（米国内）又はＥ１接続（欧州内）を含むバックホール１０８を介して通信ネットワーク１０６へ通信可能に接続される。基地局コントローラ１１６へは、１つ又は複数の追加的なマクロ基地局が接続されてもよい。
あるいは、基地局１０２はピコ基地局又はミクロ基地局であってもよい。しかしながら、基地局１０２としては、より大きいカバレッジエリア１１２を提供するという理由で一般にマクロ基地局が好適である。
また、図１に示すように、第１の位置１０４にはローカルシステム１２４が基地局１０２と同様に設けられ、バックホールリンク１２６を介して通信ネットワーク１０６へ通信可能に接続される。通信ネットワーク１０６内では、バックホール１２６は基地局コントローラ１２８へ接続され、基地局コントローラ１２８は次にＭＳＣ１１８へ接続される。基地局コントローラ１２８へは、複数のローカルシステムが接続されてもよい。
ローカルシステム１２４は、通信リンク１３２を介して遠隔システム１３０へ接続される。遠隔システム１３０は第２の位置１３６においてカバレッジエリア１３４を形成し、従って、カバレッジエリア１３４内に設けられる移動体通信機器１３８（例えば、携帯電話機）は、遠隔システム１３０、リンク１３２及びローカルシステム１２４を介して通信ネットワーク１０６へ通信可能に接続される。第２の位置１３６は、「遠隔」サイトとも称される。カバレッジエリア１３４は、一般に屋内である。第２の位置１３６は、地理的に第１の位置１０４から遠隔にある。地理的に遠隔とは、第１及び第２の位置１０４及び１３６が約１００メートル又はそれ以上の距離で隔たることを意味する。種々の実施形態において、この距離は１キロメートルを超える、又は１０キロメートルを超える可能性がある。
ローカルシステム１２４を既存の従来型マクロ基地局（例えば、基地局１０２）と同じ場所に設けられることにより、ローカルシステム１２４は、行政当局によるサイト許可のみならず機器エンクロージャ及びアンテナ搭載構造体等のマクロ基地局の既存のサイトインフラストラクチャをうまく利用できるようになる。従って、ローカルシステム１２４と基地局１０２とは、サイトインフラストラクチャを共用してもよい。基地局１０２と同じ場所に設けられるローカルシステム１２４は１つしか図示されていないが、それぞれが遠隔システムへ通信可能に接続される１つ又は複数の追加的ローカルシステムが設けられてもよい。
図１に示す配置は、一方で移動体通信機器１３８及びカバレッジエリア１３４がローカルシステム１２４から遠隔に設けられる一方で、移動体通信機器１３８がローカルシステム１２４の専用容量を使用することを可能にする。
図２は、本発明の一実施形態に係る、図１のシステム１００の追加的詳細を示す。図２に示すように、ローカルシステム１２４は、基地局１４０と、周波数変換器１４２と、典型的には屋外アンテナであるアンテナ１４４とを含む。基地局１４０は周波数変換器１４２へ接続され、周波数変換器１４２はアンテナ１４４へ接続される。
基地局１４０は、マクロ基地局、ミクロ基地局又はピコ基地局等の従来型の基地局であってもよい。ピコ基地局は低電力（すなわち、１ワット未満）を出力し、トランシーバ装置を１つしか備えず、かつバックホール１２６を介する通信のために音声信号がＩＰパケットに変換されるインターネットプロトコル（ＩＰ）バックホール接続を使用する。あるいは、ピコ基地局は、バックホール１２６用のＴ１又はＥ１接続を使用してもよい。ミクロ基地局は複数のトランシーバ装置を備え、同じく低電力（すなわち、１−２ワット）を出力する。ミクロ基地局は、バックホール１２６用のＴ１接続又はＥ１接続を使用してもよい。あるいは、基地局１４０は、その１つのセクタがアンテナ１４４へ通信可能に接続されるマクロ基地局であってもよい。マクロ基地局は複数のトランシーバ装置を備え、そのアンテナへ比較的高い電力（すなわち１０ワット以上）を出力しかつバックホール１２６用のＴ１接続又はＥ１接続を使用する。ピコ基地局は、マクロ基地局又はミクロ基地局よりもコストが低い傾向にあることから好適であるが、ミクロ基地局もマクロ基地局よりコストが低い傾向がある。ある好適な実施形態では、基地局１４０は商業的に入手可能な市販のピコ基地局である。
周波数変換器１４２は、基地局１４０から受信される第１の周波数ｆ１の信号をアンテナ１４４により使用される第２の周波数ｆ２に変換する。周波数ｆ１及びｆ２は、同じ帯域内（すなわち、数ＭＨｚで離隔される）又は異なる帯域内の何れかに存在する可能性がある。周波数変換は、例えば、ｆ１における高周波信号を中間周波数（例えば、７０ＭＨｚ）へダウンコンバートし、次にこの中間周波数信号をｆ２における高周波信号へアップコンバートすることによって実行されてもよい。あるいは、ｆ１における高周波信号はサンプリングされてデジタル信号が形成され、次にデジタル信号がｆ２における高周波信号へ変換されてもよい。
ある実施形態では、基地局１４０は、移動体通信用グローバルシステム用に指定された周波数領域を使用して信号を送受信する。例えば、基地局１４０は、８５０ＭＨｚ周波数帯域（すなわち、８２４−８４９ＭＨｚのアップリンク及び８６９−８９４ＭＨｚのダウンリンク）又は１９００ＭＨｚ周波数帯域（すなわち、１８５０−１９１０ＭＨｚのアップリンク及び１９３０−１９９０ＭＨｚのダウンリンク）を使用して信号を送受信する。また、ある実施形態では、アンテナ１４４はマルチチャネルマルチポイント配信システム（ＭＭＤＳ）用に指定された周波数領域を使用して信号を送受信する。これらの周波数は、連邦通信委員会（ＦＣＣ）により許諾される。例えば、アンテナ１４４は、２５００ＭＨｚ周波数帯域（すなわち、２４９６−２６４４ＭＨｚ）において信号を送受信する。従って、周波数変換器１４２は、基地局１４０及びアンテナ１４４により使用されるこれらの周波数領域間で信号を変換してもよい。
図２に示すように、遠隔システム１３０は、同じく屋外アンテナであってもよいアンテナ１４６と、周波数変換器１４８と、屋内アンテナであってもよいアンテナ１５０とを含む。アンテナ１４６は周波数変換器１４８へ接続され、周波数変換器１４８は屋内アンテナ１５０へ接続される。上述のように、移動体通信機器１３８はアンテナ１５０へ通信可能に接続される。ローカルシステム１２４と遠隔システム１３０は、ローカルシステム１２４のアンテナ１４４と遠隔システム１３０のアンテナ１４６との間の無線通信リンク１３２によって通信可能に接続される。
遠隔システム１３０の周波数変換器１４８は、アンテナ１４６から受信される第２の周波数ｆ２の信号を第１の周波数ｆ１に変換する。周波数変換は、例えば、ｆ２における高周波信号を中間周波数（例えば、７０ＭＨｚ）へダウンコンバートし、次にこの中間周波数信号をｆ１における高周波信号へアップコンバートすることによって実行されてもよい。ダウンコンバートされる信号は、デジタル形式であってもアナログ形式であってもよい。例えば、周波数変換器１４８は、２５００ＭＨｚの周波数帯域においてアンテナ１４６から受信される信号を８５０ＭＨｚの周波数帯域又は１９００ＭＨｚの周波数帯域へ変換してもよい。あるいは、周波数変換器１４８は、アンテナ１４６から受信される信号を、移動体通信機器１３８との通信に適する他の何らかの周波数に変換してもよい。移動体通信機器１３８は、アンテナ１５０から受信される信号を、その信号が従来型の基地局から直に受信された信号である場合と同様に認識する。
遠隔システム１３０内のアンテナ１４６及び１５０間で伝送されるダウンコンバートされた信号は中間周波数（すなわち、７０ＭＨｚ）であっても、又はデジタル信号の場合はベースバンドであってもよく、長いケーブルを介して伝送されてもよい。例えば、銅ＲＪ−１１又はＲＪ−４５ケーブル等の金属ケーブルは、アンテナ１４６がアンテナ１５０から数百メートルまで離隔されることを可能にする。別の例として、同軸ケーブルは１キロメートル以上の離隔を許容する可能性がある。さらに別の例として、さらに大きい離隔をも許容し得る光ファイバケーブルが使用される可能性もある。
上述のように、リンク１３２には２５００ＭＨｚの周波数帯域が使用されてもよい。他の実施形態では、アンテナ１４４及び１４６は、基地局１０２が使用する帯域と同じ帯域（例えば、８５０又は１９００ＭＨｚ帯域）を使用して、但し基地局１４０が使用するチャネルとは異なるチャネル（例えば、基地局１０２及び１４０は１９４０ＭＨｚチャネル及びリンク１３２は１９４５ＭＨｚチャネル）を使用して、もしくは基地局１４０のそれとは異なるＧＳＭ（登録商標）帯域を使用して互いに通信してもよい。例えば、基地局１４０が８５０ＭＨｚ帯域を使用して通信すれば、リンク１３２は１９００ＭＨｚ帯域を使用してもよく、逆であってもよい。リンク１３２は、（上述の）２５００ＭＨｚ帯域、２３ＧＨｚ帯域又は４００ＭＨｚ帯域等の現在移動体通信に使用されていない他の許諾された周波数であるような帯域外周波数を使用してもよい。また、６０ＧＨｚ又は７５ＧＨｚ−９２ＧＨｚにおけるＥバンド等の免許不要の周波数帯域もリンク１３２によって使用されてもよい。周波数によっては、ローカル位置と遠隔位置との間にポイントツーポイントリンクを必要とする場合のあるものがある。
上述のように、信号は、ネットワーク１０６、ローカルシステム１２４及び遠隔システム１３０から移動体通信機器１３８へ伝送される。本明細書に示す図面の構成要素（装置）により実行される動作がデュプレックス（すなわち、二方向）動作であることは理解されるであろう。従って、信号は移動体通信機器１３８から遠隔システム１３０、ローカルシステム１２４及びネットワーク１０６へも本質的に同様に、但し反対方向へ伝送される。
アンテナ１４４を発信通信用に駆動するために、ローカルシステム１２４にはデュプレクサを含んでもよいアンテナ駆動回路（図示せず。）が設けられる。同様に、遠隔システム１３０にもアンテナ１４６を発信通信用に駆動するアンテナ駆動回路（図示せず。）が設けられる。アンテナ駆動回路は、アンテナ１５０を駆動するために遠隔システム１３０にも設けられる。
ローカルシステム１２４及び遠隔システム１３０において実行される周波数変換は、各チャネルを別々に変換することによるチャネルベース（例えば、１つのＣＤＭＡチャネル）で実行されても、複数のチャネル（例えば、音声用の１つのＣＤＭＡチャネル及びデータ用の２つのＥＶ−ＤＯチャネル）を収容するように周波数の帯域をともに変換することによる周波数帯域ベース（例えば、５ＭＨｚ広帯域周波数）で実行されてもよい。
遠隔システム１３０において所望される着信信号を捕捉するために、アンテナ１４６と着信信号のための周波数変換器１４８との間には選択的受信機（例えば、チャネル選択的受信機又は帯域選択的受信機）（図示せず。）が設けられる。同様に、ローカルシステム１２４において所望される着信信号を捕捉するために、アンテナ１４４と着信信号のための周波数変換器１４２との間には選択的受信機（図示せず。）が設けられる。
アンテナ１４４及び１４６は、指向性であっても無指向性であってもよい。アンテナ１５０は屋内に設けられかつアンテナ１４６は屋外に設けられると規定することにより、アンテナ１４６及び１５０間に著しいアイソレーションが与えられる。あるいは、信号が外部の建物の壁により生じる減衰を克服するに足る強さであり、かつアンテナ１４６及び１５０間の信号のアイソレーションが十分であれば、アンテナ１４６も屋内に設けられてもよい。
ある実施形態では、遠隔システム１３０とローカルシステム１２４との間に補助通信リンク１５２（図１）が設けられる。この補助通信リンクは、リンク１３２に追加されるものである。例えば、遠隔システム１３０には、データモデム等の補助通信デバイス１５４（図１）が設けられてもよい。この場合、補助通信デバイスは、リンク１５２を介し、基地局１０２が使用する周波数帯域（例えば、１９００ＭＨｚ帯域）を使用して基地局１０２（図１）と通信状態にあってもよい。さらに、補助通信デバイス１５４は、遠隔システム１３０内の構成要素へも接続される。リンク１５２は、管理情報を伝送するために使用されてもよい。例えば、補助通信デバイス１５４は、ローカルシステム１２４へのリンク１３２が機能していない状態であっても、警報等の遠隔システム１３０における機器に関する動作情報を報告してもよい。別の例として、補助通信デバイス１５４は、遠隔システム１３０を構成するために使用されるパラメータ設定値をネットワーク管理システムから補助通信リンク１５２を介して受信してもよい。例示的なパラメータ設定値には、アンテナ１５０及びアンテナ１４６における出力電力又は通信周波数（例えば、ｆ１及びｆ２）の選択が含まれる。
上述のように、基地局１０２及びローカルシステム１２４はそれぞれ固有の対応するアンテナを使用する。具体的には、基地局１０２はアンテナ１１０を使用し、ローカルシステム１２４はアンテナ１４４を使用する。これは、基地局１０２を相手にする通信とローカルシステム１２４を相手にする通信との間により大きいアイソレーションをもたらす傾向がある。あるいは、アンテナ１１０及び１４４の機能は単一のアンテナによって実行されてもよく、その場合、基地局１０２と基地局１４０は共通のアンテナを共用する。図３は、共通アンテナが共用される、本発明の一実施形態に係る専用容量を提供するシステムの代替実施形態を示す。図３に示すように、ローカルシステム１５６は、基地局１０２と、基地局１４０と、合成器１５８と、アンテナ１６０とを含む。合成器１５８は基地局１０２及び１４０の双方からの出力信号を接続し、接続された信号を使用してアンテナ１６０を駆動する。図３のローカルシステム１５６は、図１の基地局１０２及びアンテナ１１０のみならずローカルシステム１２４に取って代わる。ローカルシステム１５６は、アンテナ１６０及びリンク１３２を介して遠隔システム１６２と通信する。またローカルシステム１５６は、アンテナ１６０を介してローカルカバレッジエリア１１２内の移動体通信機器１１４とも通信する。
図３の遠隔システム１６２は、図２の周波数変換器１４８が省かれている点で、図２の遠隔システム１３０とは異なる。これは、ある例示的な実施形態では、移動体機器１３８との通信が、アンテナ１５０により使用されるものと同一の周波数帯域をリンク１３２に使用して行われることに起因して可能である。遠隔システム１６２が追加の信号処理構成要素（装置）を含んでもよいことは理解されるであろう。例えば、アンテナ１４６と１５０との間には、各アンテナについて着信信号と発信信号とを分離するデュプレクサが設けられてもよく、かつアンテナ１４６と１５０との間を進む信号に関しては、その信号が再放出される前に信号強度を増大させる増幅器が設けられてもよい。例えば、リンク１３２上の通信及びアンテナ１５０と移動体機器１３８との間の通信は同一の周波数チャネル（例えば、１９４０ＭＨｚチャネル）にあるものであってもよいが、マクロ基地局１０２は異なる周波数チャネル（例えば、１９３０ＭＨｚチャネル）上の同一の帯域において動作していてもよい。この場合、周波数変換器１４２及び１４８は省かれることが可能であり、アンテナ１１０及び１４４の機能は単一のアンテナ１６０によって実行されてもよい。基地局１０２及び１４０のトランシーバ装置は、それぞれが対応するチャネル内で受信される通信を処理するようにチャネル選択を実行してもよい。従って、移動体通信機器１１４は、遠隔システム１６２のために意図されるリンク１３２上の信号上には留まらず、リンク１３２から移動体通信機器１１４により受信されるこの信号の強度は、移動体通信機器１１４用に意図されるチャネルにおける信号強度よりも低く設定する必要がある。
図４は、複数の遠隔システムが単一のローカルシステムと通信する、本発明の一実施形態に係る専用容量を提供するためのシステムを示す。図４に示すように、ローカルシステム１２４はローカルサイト１０４に設けられ、図１の場合のように、遠隔サイト１３６における遠隔システム１３０へ通信可能に接続される。さらに、ローカルシステム１２４は、通信リンク１６８を介して遠隔サイト１６６における第２の遠隔システム１６４へ通信可能に接続される。第２の遠隔システム１６４は、遠隔システム１３０に関して上述したものと同じ機能の構成要素を含んでもよい。第２の遠隔システム１６４は第２のカバレッジエリア１７０を形成し、従って、カバレッジエリア１７０内に設けられる移動体通信機器は遠隔システム１６４、リンク１６８及びローカルシステム１２４を介して通信ネットワーク１０６へ通信可能に接続される。カバレッジエリア１７０は、屋内であってもよい。さらに、遠隔サイト１６６は地理的にローカルサイト１０４から遠隔にある。従って、サイト１６６及びサイト１３６は、双方がローカルシステム１２４から遠隔に設けられる別々の建物を含んでもよい。従って、サイト１３６及び１６６における別々の建物は、ローカルシステム１２４の基地局１４０の容量を共用する。例えば、ローカルシステム１２４からサイト１３６へ送信される信号はサイト１６６においても受信され、遠隔システム１６４によって再送信されてもよい。従って、同一のアンテナ１４４（図２）を使用して、遠隔システム１３０及び１６４の双方と通信されてもよい。図４は、２つのサイト１３６及び１６６がこの容量を共用することを示しているが、より多数のサイトがこのようにして基地局（例えば、ローカルシステム１２４の基地局１４０）の容量を共用するように構成されてもよい。図４のローカルシステム１２４及び基地局１０２は、ローカル及び遠隔カバレッジに共用アンテナ１６０を使用する図３のローカルシステム１５６で置き換えられてもよい。
図５は、本発明の一実施形態に係る遠隔システムの代替実施形態を示す。遠隔システム１７２は、アンテナ１７４と、アンテナ１７４へ接続される周波数変換器１７６と、周波数変換器１７６へ接続される２つのアンテナ１７８及び１８０とを含む。アンテナ１７４は屋外アンテナであってもよく、アンテナ１７８及び１８０は屋内アンテナであってもよい。アンテナ１７８及び１８０は、マルチプレクサを介して遠隔システム１７２におけるアンテナ駆動回路（図示せず。）へ接続されてもよい。あるいは、遠隔システム１７２におけるアンテナ駆動回路は、アンテナ１７８及び１８０の双方を駆動してもよい。遠隔システム１７２は、通信リンク１３２を介してローカルシステム（例えば、ローカルシステム１２４）へ通信可能に接続される。遠隔システム１７２は、上述したような遠隔システム１３０と同様に機能するが、遠隔サイトにローカルシステムの容量を共用する２つ以上のアンテナを含む点が異なる。例えば、アンテナ１７８及び１８０は共に同一の建物内に設けられてもよい。複数の屋内アンテナから成るシステムは分散アンテナシステム（ＤＡＳ）として知られ、特許文献１〜４にさらに詳しく説明されている。これらの特許の内容は、本参照によりそのまま開示に含まれる。
遠隔サイトに複数のアンテナを設けることにより、単一のアンテナによるカバレッジエリアに比べてより大きいカバレッジエリアが提供される。このような配置は、遠隔システム１７２が使用される遠隔位置がコンベンションセンタ、空港又は大企業の敷地等の大型建物の内部を含む場合に適する。図５は、単一のサイトにおける２つのアンテナ１７８及び１８０が基地局（例えば、基地局１４０）の容量を共用することを示しているが、単一の位置におけるより多数のアンテナがこのようにして基地局の容量を共用するように構成されてもよい。さらに、単一サイトにおける複数のアンテナが単一の基地局の容量を共用するこの配置は、図４に関連して上述した、複数のサイトにおけるアンテナが単一の基地局の容量を共用する配置と組み合わせて使用されてもよい。
図１を参照すると、ある実施形態において、基地局１０２のカバレッジエリア１１２は遠隔システム１３０のカバレッジエリア１３４と重なってもよい。例えば、遠隔サイト１３６はアンテナ１１０のカバレッジエリア内に存在してもよい。上述のように、基地局１０２及び遠隔システム１３０は同一の周波数帯域を使用してもよいが、使用するチャネルは異なる。この場合、基地局と遠隔システム１３０との間のハードハンドオフを用いてもよい（例えば、ＣＤＭＡ及びＵＭＴＳネットワークのために）。あるいは、基地局１０２及び遠隔システム１３０は同一の周波数帯域及びチャネルを使用してもよい。この場合は、基地局１０２と遠隔システム１３０との間のソフトハンドオフを用いてもよい（例えば、ＣＤＭＡ及びＵＭＴＳネットワークのために）。基地局１０２のカバレッジエリア内の移動体通信機器のユーザが遠隔位置１３６を含む建物の外側に存在する場合、基地局１０２を介してセルラー通信を発生してもよい。しかしながら、ユーザが建物へ入ると、（例えば、アンテナ１１０を介する）基地局１０２からの信号強度は下がることが予測可能であり、一方で（例えば、アンテナ１５０を介する）遠隔システム１３０からの信号強度は高まることが予測可能である。遠隔システム１３０から受信される信号強度が基地局１０２から受信される信号強度を超えると、ハンドオフが発生する可能性がある。基地局１０２へ復帰するハンドオフは、ユーザが建物を出て、基地局１０２から受信される信号強度が遠隔システム１３０から受信される信号強度を超えると発生する可能性がある。
ある実施形態では、マクロ基地局１０２の１つ又は複数のトランシーバを使用してローカルサイト１０４におけるカバレッジエリア１１２が提供されてもよく、一方で１つ又は複数の他のトランシーバを使用して遠隔システム１３０へのリンク１３２が提供されてもよい。この場合、基地局１４０は、その機能が基地局１０２により、基地局１０２の１つ又は複数のセクタを基地局１４０の機能用に使用することによって実行されることから省略されることが可能である。例えば、基地局１０２はマクロ基地局であり、これは（ｎ＋ｍ）個のセクタを有してもよい。但し、ｎはローカルカバレッジエリア１１２に使用されるセクタの数であり（例えば、各セクタが１２０度であればｎ＝３）、ｍは遠隔カバレッジエリア１３４へのリンク１３２等の遠隔カバレッジエリア向けセクタの数である。基地局１４０のｍ個のセクタは、通信トラフィック条件に依存して、各セクタ内の遠隔サイトが対応するセクタのアンテナにより基地局１４０へリンクされるようにｎ個のセクタと同様に（例えば、３つの１２０度セクタに）構成されても、異なる遠隔サイトが任意の３６０度セクタを使用してリンクされ得るように、オーバーレイ（すなわち、複数の３６０度セクタ）として構成されてもよい。基地局１０２は、そのトランシーバ装置のうちの１つ又はそれ以上が（ｎ＋ｍ）個のセクタのそれぞれの専用となるように構成される。従って、遠隔カバレッジに使用されるｍ個のセクタは、基地局１０２のセクタによって、又は図１〜図２に関連して上述したように、基地局１４０等の１つ又は複数の別々のマクロ、ミクロ又はピコ基地局を使用することによって実装されることが可能である。
図６は、基地局制御機能１８４へ接続される複数のトランシーバ装置１８２を有するマクロ基地局として実装される基地局１０２を示す。各トランシーバは、対応するアンテナ１８６を有して示されているが、２つ以上のトランシーバが単一のアンテナへ接続され得ることは明らかであろう。各アンテナ１８６は、対応するセクタを形成する。無指向性アンテナの場合、この対応するセクタは３６０度であり、指向性アンテナの場合、対応するセクタは３６０度未満である。基地局制御機能１８４は基地局１０２の動作を制御し、基地局コントローラ１２８へ接続される。基地局１０２は、最初のｎ個のセクタをカバレッジエリア１８８（図７Ａ〜図７Ｃに示す。）内の移動体通信機器との直接通信に使用し、かつ残りのｍ個のセクタをカバレッジエリア１９０（また図７Ａ〜図７Ｃに示す。）内の遠隔システムとの通信に使用してもよい。
図７Ａ〜図７Ｃは、本発明の一実施形態に係る、無線セルラーネットワークにおいて専用容量を提供するためのセクタの使用を示す。図７Ａ〜図７Ｃに示すように、マクロ基地局１０２は２つのカバレッジエリア１８８及び１９０を形成し、カバレッジエリア１８８は移動体通信機器１１４との直接通信用であり、カバレッジエリア１９０は遠隔システム（例えば、遠隔システム１３０）と通信する。図７Ａに示すように、カバレッジエリア１８８は、カバレッジエリア１８８内の移動体通信機器１１４と直接通信するための３つのセクタを含んでもよい。この例では、ローカルカバレッジを提供する３つのセクタが存在することから、ｎ＝３である。ｎ個のセクタのそれぞれは、対応する図６のトランシーバ１８２及び対応する１２０度の指向性アンテナ１８６によって設けられてもよい。さらに、カバレッジエリア１９０は、カバレッジエリア１９０内の遠隔システム（例えば、図１の遠隔システム１３０）と通信するための３つのセクタを含んでもよい。この場合は、遠隔サイトのためにカバレッジを提供する３つのセクタが存在することから、ｍ＝３である。ｍ個のセクタはそれぞれ、図６のトランシーバ１８２の対応する１つ又はそれ以上及び対応する１２０度の指向性アンテナ１８６によって設けられてもよい。カバレッジエリア１８８及び１９０は基地局１０２を中心にして広がり、従って、これらは図７Ｂに示すように重なる。カバレッジエリア１９０は、遠隔サイトがローカルカバレッジエリア１８８の外側に存在し、しかもカバレッジエリア１９０内にあるように、カバレッジエリア１８８より大きくてもよい。これは、遠隔サイトまでの距離が、遠隔サイトに指向性アンテナ（例えば、アンテナ１４６）を使用してアンテナを遠隔サイトに地表面より高い高度で設置することによって、かつ／又はアンテナを遠隔サイトの屋外に設置することによって、より長いものになり得ることに起因する。遠隔カバレッジセクタに使用されるアンテナでは、ローカルカバレッジに使用されるアンテナにおける電力より低い出力電力を使用する場合であっても、信号をより遠い距離において伝送できる理由はこの点にある。
ある代替実施形態では、上述のように各セクタについてローカルカバレッジ及び遠隔カバレッジ用に別々のアンテナを準備するのではなく、単一のアンテナで同一セクタ内のローカルカバレッジ及び遠隔カバレッジの双方を提供することができる。この場合は、双方がローカルカバレッジ及び遠隔カバレッジ双方に関してアンテナ１８６のうちの１つを駆動するように、合成器が２つ以上のトランシーバ１８２の出力を接続してもよい。
さらに、図７Ａ〜図７Ｂの場合のように、３つのセクタを設けて遠隔システム１３０までカバーするのではなく、単一の無指向性アンテナがカバレッジエリア１９０を提供してもよい。この場合、セクタは遠隔カバレッジ用に１つしか存在しないことから、ｍ＝１である。しかしながら、ローカルカバレッジは引き続き複数のセクタにより提供されてもよい。図７Ｃは、ｍ＝１及びｎ＝３の事例を示す。図７Ａ〜図７Ｂと同様に、図７Ｃのカバレッジエリア１８８及び１９０も重なる。あるいは、無指向性アンテナのカバレッジエリアが互いに重なる遠隔カバレッジエリア１９０を複数の無指向性アンテナが提供してもよい。図７Ａ〜図７Ｃに示す構成が例示的であること、並びにｍ及びｎとして他の値を選択可能であることは明らかであろう。
以上、無線セルラーネットワークにおいて専用容量を提供するためのシステム及びその方法について説明した。これらのシステム及び方法は、ＧＳＭ（登録商標）、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、ユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）及びＩＥＥＥ８０２．１６規格（ＷｉＭａｘ）を基礎とする無線ネットワーク等の全ての規格標準の移動体技術に使用されることが可能である。
本発明に関する上述の詳細な説明は例示を目的として行なっているものであり、網羅的であること、又は本発明を開示された実施形態に限定することを意図したものではない。従って、本発明の範囲は添付の請求の範囲によって規定される。

Claims (35)

  1. 通信ネットワークにおいて専用容量を提供するためのシステムであって、
    第１の位置に設けられ、かつ電話網へ通信可能に接続される第１の基地局を備え、前記第１の基地局はローカルカバレッジエリアを形成するための屋外セルラーアンテナを有し、
    前記第１の位置に設けられ、かつ前記電話網へ通信可能に接続される第２の基地局と、
    第２の位置においてカバレッジエリアを形成するための屋内セルラーアンテナとを備え、前記第２の位置は地理的に前記第１の位置から遠隔にあり、前記屋内セルラーアンテナは、前記カバレッジエリア内の前記第２の位置に設けられる移動体通信機器が前記屋内セルラーアンテナ及び前記第２の基地局を介して前記電話網へ通信可能に接続されるように前記第２の基地局へ通信可能に接続されるシステム。
  2. 前記第２の位置に屋外アンテナと周波数変換器とをさらに備え、前記第２の位置における前記屋外アンテナは無線通信を介して前記第２の基地局へ通信可能に接続され、かつ前記第２の位置における前記屋外アンテナは前記周波数変換器を介して前記屋内アンテナへ通信可能に接続される請求項１記載のシステム。
  3. 前記第２の位置に前記第２の基地局へ通信可能に接続される１つ又は複数の追加の屋内アンテナをさらに備える請求項１記載のシステム。
  4. 前記第２の位置における前記屋外アンテナは、無線通信を介して２５００ＭＨｚの周波数帯域で前記第１の基地局へ通信可能に接続され、前記屋内セルラーアンテナの前記カバレッジエリア内に設けられる前記移動体通信機器は、８５０ＭＨｚ又は１９００ＭＨｚ周波数帯域の無線通信を使用して前記屋内セルラーアンテナへ通信可能に接続される請求項２記載のシステム。
  5. 前記第２の位置に、８５０ＭＨｚ又は１９００ＭＨｚ周波数帯域における無線通信を介して前記第２の基地局へ通信可能に接続される屋外アンテナをさらに備え、前記屋内セルラーアンテナのカバレッジエリア内に設けられる前記移動体通信機器は、前記第２の位置における前記屋外アンテナを前記第２の基地局へ通信可能に接続させる場合に使用されるものと同一の周波数帯域の無線通信を使用して前記屋内セルラーアンテナへ通信可能に接続される請求項１記載のシステム。
  6. 前記第２の位置における屋外アンテナと前記第２の基地局との間の通信及び前記屋内セルラーアンテナと前記移動体通信機器との間の通信に同一のチャネルが使用される請求項５記載のシステム。
  7. 前記第２の位置における屋外アンテナと前記第２の基地局との間の通信及び前記屋内セルラーアンテナと前記移動体通信機器との間の通信に異なるチャネルが使用される請求項５記載のシステム。
  8. 前記第２の位置における前記カバレッジエリアは第１の建物内であり、第２の建物内の第３の位置にカバレッジエリアを形成するための屋内セルラーアンテナをさらに備え、前記第３の位置は地理的に前記第１の位置から遠隔にあり、前記第３の位置における前記屋内セルラーアンテナは、前記第３の位置における前記カバレッジエリア内に設けられる移動体通信機器が前記屋内セルラーアンテナ及び前記基地局を介して前記電話網へ通信可能に接続されるように前記第２の基地局へ通信可能に接続される請求項１記載のシステム。
  9. 前記第２の基地局は単一のトランシーバを有する低電力基地局である請求項１記載のシステム。
  10. 前記第２の基地局は、音声データがＩＰパケットで伝送されるインターネットプロトコル（ＩＰ）を使用するバックホールを介して前記電話網へ接続される請求項９記載のシステム。
  11. 第１の基地局は１つ又は複数のトランシーバを有する高電力基地局である請求項９記載のシステム。
  12. 前記第１の基地局はＴ１又はＥ１バックホールを介して前記電話網へ接続される請求項１記載のシステム。
  13. 前記第１及び第２の基地局はサイトインフラストラクチャを共用する請求項１記載のシステム。
  14. 前記屋内セルラーアンテナは前記屋外アンテナを介して前記第２の基地局へ通信可能に接続され、これにより、前記屋外アンテナは前記第１及び第２の基地局により共用される請求項１３記載のシステム。
  15. 前記屋外セルラーアンテナのカバレッジエリアは前記屋内セルラーアンテナのカバレッジエリアに重なる請求項１記載のシステム。
  16. 前記屋外セルラーアンテナのカバレッジエリア内に設けられる移動体通信機器は、８５０ＭＨｚ周波数帯域又は１９００ＭＨｚ周波数帯域の無線通信を使用して前記屋外セルラーアンテナへ通信可能に接続される請求項１５記載のシステム。
  17. 前記第２の位置における遠隔システムは前記屋内アンテナを備え、前記遠隔システムは第１の通信リンクを介して前記第２の基地局へ通信可能に接続され、前記遠隔システムと前記第１の基地局との間で管理情報を伝送し合うための補助通信リンクをさらに備える請求項１記載のシステム。
  18. セルラーネットワークにおいて専用容量を提供するためのシステムであって、
    第１の位置に設けられ、かつ電話網へ通信可能に接続される基地局を備え、前記基地局は、移動体通信機器との直接通信のための第１のカバレッジエリアを専門に提供する１つ又は複数のトランシーバ装置と、第２のカバレッジエリアを専門に提供する１つ又は複数のトランシーバ装置とを有し、
    前記第２のカバレッジエリア内の遠隔システムを備え、前記遠隔システムは、前記第２のカバレッジエリアを専門に提供する前記１つ又は複数のトランシーバ装置を介して前記基地局へ通信可能に接続され、前記遠隔システムは、遠隔位置に第３のカバレッジエリアを形成するための屋内セルラーアンテナを備え、前記遠隔位置は地理的に前記第１の位置から遠隔にあり、前記屋内セルラーアンテナは、前記第３のカバレッジエリア内に設けられる移動体通信機器が前記屋内セルラーアンテナ及び前記基地局を介して前記電話網へ通信可能に接続されるように前記基地局へ通信可能に接続されるシステム。
  19. 前記第１のカバレッジエリアは第１の数、ｎ個のセクタを備え、前記第２のカバレッジエリアは第２の数、ｍ個のセクタを備える請求項１記載のシステム。
  20. 前記ｎ個のセクタはそれぞれ１２０度である請求項１９記載のシステム。
  21. 前記ｍ個のセクタはそれぞれ１２０度である請求項２０記載のシステム。
  22. 前記ｍ個のセクタは無指向性である請求項２０記載のシステム。
  23. セルラーネットワークにおいて専用容量を提供するためのシステムであって、
    第１の位置に設けられ、かつ電話網へ通信可能に接続されるピコ基地局を備え、前記ピコ基地局は単一のトランシーバを有する低電力基地局であり、
    第１の建物内の第２の位置にカバレッジエリアを形成するための第１の屋内セルラーアンテナを備え、前記第２の位置は地理的に前記第１の位置から遠隔にあり、前記屋内セルラーアンテナは、前記カバレッジエリア内に設けられる移動体通信機器が前記屋内セルラーアンテナ及び前記基地局を介して前記電話網へ通信可能に接続されるように前記ピコ基地局へ通信可能に接続され、
    第２の建物内の第３の位置にカバレッジエリアを形成するための第２の屋内セルラーアンテナを備え、前記第３の位置は地理的に前記第１の位置から遠隔にあり、前記屋内セルラーアンテナは、前記カバレッジエリア内に設けられる移動体通信機器が前記屋内セルラーアンテナ及び前記ピコ基地局を介して前記電話網へ通信可能に接続されるように前記ピコ基地局へ通信可能に接続されるシステム。
  24. 前記第２の位置における屋外アンテナと周波数変換器とをさらに備え、前記第２の位置における前記屋外アンテナは無線通信を介して前記ピコ基地局へ通信可能に接続され、かつ前記第２の位置における前記屋外アンテナは前記周波数変換器を介して前記第１の屋内アンテナへ通信可能に接続され、
    前記第３の位置における屋外アンテナと周波数変換器とをさらに備え、前記第３の位置における前記屋外アンテナは無線通信を介して前記ピコ基地局へ通信可能に接続され、かつ前記第３の位置における前記屋外アンテナは前記周波数変換器を介して前記第２の屋内アンテナへ通信可能に接続される請求項２３記載のシステム。
  25. 前記第２の位置における前記屋外アンテナ及び前記第３の位置における前記屋外アンテナは、２５００ＭＨｚ周波数帯域における無線通信を介して前記基地局へ通信可能に接続され、前記第１及び第２の屋内セルラーアンテナの前記カバレッジエリア内に設けられる前記移動体通信機器は、８５０ＭＨｚ又は１９００ＭＨｚ周波数帯域の無線通信を使用して前記個々の屋内セルラーアンテナへ通信可能に接続される請求項２４記載のシステム。
  26. 前記第２の位置において前記ピコ基地局へ通信可能に接続される１つ又は複数の追加的な屋内アンテナをさらに備える請求項２３記載のシステム。
  27. 前記第１の位置にマクロ基地局をさらに備え、前記マクロ基地局は、複数のトランシーバを有する高電力基地局でありかつ前記電話網へ通信可能に接続され、前記マクロ基地局はカバレッジエリアを形成するための屋外セルラーアンテナを有する請求項２３記載のシステム。
  28. 前記ピコ基地局は、音声データがＩＰパケットで伝送されるインターネットプロトコル（ＩＰ）を使用するバックホールを介して前記電話網へ接続される請求項２７記載のシステム。
  29. 前記マクロ基地局はＴ１又はＥ１バックホールを介して前記電話網へ接続される請求項２７記載のシステム。
  30. 前記ピコ基地局及びマクロ基地局はサイトインフラストラクチャを共用する請求項２７記載のシステム。
  31. 前記屋外セルラーアンテナのカバレッジエリアは、前記第２の位置における前記屋内セルラーアンテナのカバレッジエリアに重なる請求項２７記載のシステム。
  32. セルラーネットワークにおいて専用容量を提供するための方法であって、前記セルラーネットワークは、第１の位置に、電話網へ通信可能に接続されかつ複数のトランシーバを有しかつ前記第１の位置にカバレッジエリアを形成する少なくとも１つの屋外アンテナを有する高電力基地局を含み、前記方法は、
    前記第１の位置に低電力基地局を追加することと、
    第２の位置にカバレッジエリアを形成するための屋内セルラーアンテナを追加することを含み、前記第２の位置は地理的に前記第１の位置から遠隔にあり、前記屋内セルラーアンテナは、前記カバレッジエリア内に設けられる移動体通信機器が前記屋内セルラーアンテナ及び前記低電力基地局を介して前記電話網へ通信可能に接続されるように前記低電力基地局へ通信可能に接続される方法。
  33. 前記第２の位置において屋外アンテナ及び周波数変換器を追加することをさらに含み、前記第２の位置における前記屋外アンテナは無線通信を介して前記低電力基地局へ通信可能に接続され、かつ前記第２の位置における前記屋外アンテナは前記周波数変換器を介して前記屋内アンテナへ通信可能に接続される請求項３２記載の方法。
  34. 前記第２の位置において前記低電力基地局へ通信可能に接続される１つ又は複数の追加的な屋内アンテナを加えることをさらに含む請求項３２記載の方法。
  35. 前記第２の位置における前記屋外アンテナは、２５００ＭＨｚ周波数帯域における無線通信を介して前記低電力基地局へ通信可能に接続され、前記屋内セルラーアンテナの前記カバレッジエリア内に設けられる前記移動体通信機器は、８５０ＭＨｚ又は１９００ＭＨｚ周波数帯域の無線通信を使用して前記屋内セルラーアンテナへ通信可能に接続される請求項３２記載の方法。
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