JP2013509772A - セルラ遠隔通信ネットワークのサービス品質を改善する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、セル（１０１、２０１）が基地局によって生成された無線ビーム（１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２）によって照射されるセルラ遠隔通信ネットワークのサービス品質を改善する方法であって、各基地局（１００、１２０）は、異なる無線ビームを形成することによって関連するセルの異なるエリア（１０３、１０５、２０３、２０５）を異なる時に照射する手段を含む、方法において、第１基地局（１００）と少なくとも１つの他の基地局（１２０）との間の無線干渉を制限するために、前記第１基地局（１００）によって生成される無線ビーム（１０４、１０６）の第１シーケンスを前記少なくとも１つの他の基地局（１２０）によって生成される無線ビーム（２０４、２０６）の少なくとも１つの他のシーケンスと同期化するステップを含むことを特徴とする、方法に関する。

Description

本発明は、セルラ遠隔通信ネットワークのサービス品質を改善し、新しいタイプのサブスクリプションを可能にする方法に関する。

伝統的なセルラ遠隔通信ネットワークが、少なくとも次の２つの性能限度を提示することが知られている。
・各セル内での同一周波数帯の再利用に起因する第１の性能限度。これは、同一のまたは異なる基地局によって生成された異なる無線信号がお互いと干渉する可能性がある、交差するセルまたはセクタ・エッジでの性能レベル（たとえば、信号対干渉雑音比、ユーザ・スループット）の大幅な下落を引き起こす。
・通常は低く、コスト、屋外干渉レベル、および屋内カバレージのトレードオフの結果である、屋内性能レベルに起因する第２の性能限度（たとえば、信号対干渉雑音比、ユーザ・スループット）。実際に、経済的理由から、無線ネットワークは、伝統的に、屋外カバレージを提供するように設計され、屋内カバレージは、制限されたエリアだけに提供される（建物内では１０ｄＢから２０ｄＢまでの余分な損失が与えられ、これは、非常にしばしば、建物の内部に深く伝搬するのに十分ではない）。

セル交差エッジでの干渉レベルを軽減し、より均一なサービス品質および経験の質を提供するために、複数の解決策が提案されてきた。
・「干渉解決策」。これは、リユース・ワン周波数（ｒｅ−ｕｓｅ ｏｎｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）方式の内部で周波数再利用パターンを導入する。この方法は、ＩＣＩＣ（セル間干渉制御（Ｉｎｔｅｒ Ｃｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ））と呼ばれるが、周波数帯の所与の分数にわたって送信電力を減衰させる。その結果、この方法は、周波数帯の同一の所与の分数にわたって隣接セルで生成される干渉レベルの制限をもたらすことができる。この方法は、ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｕｓｅとしても知られる。
・「容量解決策」。これは、セルの個数を増やすことに基づく。シミュレーション実験によって、干渉を制限することを目指す特定の方法を用いずに、サイト間距離を減らすことによって、個々のサイト容量も減り、システム容量の全体的な損失をもたらすことが示された。
・「屋内解決策」。これは、低コスト低電力基地局であるフェムト・セルを導入することによって、住居環境および企業環境でセルラ・サービスを提供し、免許をうけたスペクトル内で動作するように設計された解決策である。しかし、高い密度のフェムト・セルは、高いレベルの干渉を生じ、そしてこの干渉が、全体的なシステム容量を制限する。

以前の解決策のどれもが、関心を持たれている地理的エリア全体にわたる、特に帯域幅集中型アプリケーション（たとえば、モバイル・ビデオ）について、サービス品質および経験の質の所望の均一性を提供しない。実際に、帯域幅集中型アプリケーションは、一般に、伝統的な狭帯域アプリケーション（たとえば、音声、低ビット・データ・レート）によって要求される信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）レベルより大幅に高いレベルのＳＩＮＲを要求する。

３ＧＰＰコンソーシアムの３６．４２ｘ仕様

現在、無線セルラ・ネットワークは、通常、そのような狭帯域アプリケーション用に設計されるので、モバイル・ビデオなどの帯域幅集中型アプリケーションは、最終的に、狭帯域アプリケーションと比較してはるかに制限されたカバレージ内でしか提供できない。したがって、無線セルラ・ネットワーク内でエンド・ユーザの観点から知覚されるサービス品質および経験の質に関する均一性を与える方法の必要がある。

したがって、本発明は、主にセル・エッジ干渉をより効率的に制御することによって、セルラ遠隔通信ネットワークによって提供されるサービス品質および経験の質を改善する方法を対象とする。

上記および他の利益を達成するために、また、実施され、本明細書でおおまかに説明される本発明の目的に従って、本発明は、セルが基地局によって生成された無線ビームによって照射されるセルラ遠隔通信ネットワークのサービス品質を改善する方法であって、各基地局は、異なる無線ビームを形成することによって関連するセルの異なるエリアを異なる時に照射する手段を含む、方法において、第１基地局と少なくとも１つの他の無線隣接基地局（ｒａｄｉｏ−ａｄｊａｃｅｎｔ ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ）との間の無線干渉を制限するために、前記第１基地局によって生成される無線ビームの第１シーケンスを前記少なくとも１つの他の基地局によって生成される無線ビームの少なくとも１つの他のシーケンスと同期化するステップを含むことを特徴とする、方法に関する。

これによって、本発明は、本明細書で後で説明するように干渉を完全にまたは部分的に回避する形で無線ビーム・シーケンスを生成できるので、エンド・ユーザにより均一なサービス品質および経験の質を提供する単純で効率的な方法を説明する。

一実施形態では、前記第１基地局の無線ビーム・シーケンスの前記少なくとも１つの他の基地局の無線ビーム・シーケンスとの同期化は、前記第１基地局と前記少なくとも１つの他の基地局との両方について、所定のスケジュールおよびパターンに従う無線ビーム生成の所定のシーケンスに従うステップを含む。

一実施形態では、所定の無線ビーム・スケジュールおよびパターンは、前記第１基地局および／または前記少なくとも１つの他の基地局によって受信されたサービス品質レポートに応じて変更される。

一実施形態では、サービス品質レポートは、前記第１基地局、前記少なくとも１つの他の基地局、および／またはモバイル端末によって生成される。

一実施形態では、前記第１基地局および前記少なくとも１つの他の基地局は、調整されたマルチサイトＭＩＭＯ通信を実施するために、モバイル端末からの受信された通信をお互いへ送信する。

一実施形態では、前記第１基地局および前記少なくとも１つの他の基地局は、基地局の間の無線干渉のレベルに応じて、
−無線ビームの固定された所定のシーケンス、
−無線ビームの動的に変更されるシーケンス、
−マルチサイトＭＩＭＯ通信を生成することを目指す無線ビームの適合されたシーケンス
という無線ビーム・シーケンスのうちの１つを実施する。

一実施形態では、前記第１基地局および／または前記少なくとも１つの他の基地局によって形成される無線ビーム（１つまたは複数）の個数および／またはパターンは、前記第１基地局と前記少なくとも１つの他の基地局との間の無線干渉のレベルに応じて変更される。

一実施形態では、無線ビームは、迎角において調整される。

本発明は、セルが基地局によって生成された無線ビームによって照射されるセルラ遠隔通信ネットワークの基地局であって、各基地局は、異なる無線ビームを形成することによって関連するセルの異なるエリアを異なる時に照射する手段を含む、基地局において、前の実施形態のいずれかによる方法に従って、少なくとも１つの他の基地局とのその無線干渉を制限するために、無線ビームの第１シーケンスを前記少なくとも１つの他の基地局によって生成される無線ビームの少なくとも１つの他のシーケンスと同期化する手段を含むことを特徴とする、基地局にも関する。

本発明は、基地局によって生成された無線ビームによって照射されるセルを含むセルラ遠隔通信ネットワークであって、各基地局は、異なる無線ビームを形成することによって関連するセルの異なるエリアを異なる時に照射する手段を含む、セルラ遠隔通信ネットワークにおいて、前の実施形態のいずれかによる方法に従って、第１基地局と少なくとも１つの他の基地局との間の無線干渉を制限するために、前記第１基地局によって生成される無線ビームの第１シーケンスを前記少なくとも１つの他の基地局によって生成される無線ビームの少なくとも１つの他のシーケンスと同期化する手段を含むことを特徴とする、セルラ遠隔通信ネットワークにも関する。

添付図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含められ、本発明の実施形態を示し、この説明と一緒に本発明の原理を説明するために、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。

本発明の一実施形態を実施する第１基地局のラジオ・ビームを示す図である。 本発明の一実施形態を実施する第１基地局のラジオ・ビームを示す図である。 本発明の一実施形態を実施する第１基地局のラジオ・ビームを示す図である。 本発明の一実施形態を実施する第１基地局のラジオ・ビームを示す図である。 本発明の一実施形態を実施する２つの隣接する基地局の機能を示す図である。 本発明の一実施形態を実施する２つの隣接する基地局の機能を示す図である。 本発明の一実施形態を実施する２つの隣接する基地局の機能を示す図である。

これから本発明の現在好ましい実施形態を詳細に参照するが、その例が、添付図面に示されている。可能な場合には必ず、同一の符号が、同一のまたは同様の部分を指すために図面全体を通じて使用される。

図１を参照すると、本発明による第１基地局１００は、異なる時に１つまたは複数の無線ビーム１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、または１１２を生成しまたはアクティブ化できるものとすることができ、各無線ビームは、関連するセルの異なるエリアを照射する。

言い換えると、各無線ビームは、本明細書で下の表に要約されているように、中央アジマスすなわち水平角度に関連する。

アジマス値が、本明細書で例として提供されるに過ぎないことに留意されたい。無線ビームの最大個数は、技術的に実現可能であり、システム性能のレベルによって正当化できる限り、任意の正整数とすることができる。

また、一実施形態で、無線ビームが、その生成を環境に適合させるために、迎角においてすなわち水平面に垂直に調整されることにも留意されたい。実際に、この適合は、都市環境および屋内環境に存在する高いレベルの散乱を考慮して行うことができる。

さらに、基地局１００は、本発明のこの実施形態によれば、それぞれ１つ、３つ、および６つの無線ビームについて図２、３、または４に表されているように、異なる個数の無線ビームを同時にアクティブ化する手段を含む。照射されるビームは、これらの図のすべてで陰付きのエリアによって表される。

第１基地局１００によって同時に生成される無線ビームの個数とは独立に、前記第１基地局１００は、前記第１基地局１００によって照射されるエリアとオーバーラップするエリアに照射することができる少なくとも１つの他の基地局によって実行される無線ビーム生成の少なくとも１つの他のシーケンスに無線ビームの第１シーケンスを同期化する手段を含む。その後、そのような少なくとも１つの基地局を、無線隣接基地局と呼ぶことができる。

図５、６、および７に示されているように、そのような同期化は、前記第１基地局１００と前記少なくとも１つの他の無線隣接基地局との両方が所定のスケジュールおよびパターンに従うビーム生成の所定のシーケンスに従う時に、簡単に実施することができる。

明瞭さのために２つの基地局１００および１２０だけが図示されるこの例では、第１基地局１００に関連する無線ビームの第１シーケンスおよび少なくとも１つの他の基地局１２０に関連する無線ビームの少なくとも１つの他のシーケンスは、同一であり、次の７つの期間を含む。
−前記第１基地局１００と前記少なくとも１つの他の無線隣接基地局１２０との両方がその６つの無線ビーム（基地局１００について１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、および１１２、基地局１２０について２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、および２１２）を同時に生成する第１期間（図５）。
−前記第１基地局１００と前記少なくとも１つの他の無線隣接基地局１２０との両方が３２０°のアジマスに照射する無線ビーム（基地局１００について無線ビーム１０４、基地局１２０について無線ビーム２０４）を同時に生成する第２期間（図６）。
−前記第１基地局１００と前記少なくとも１つの他の無線隣接基地局１２０との両方が４０°のアジマスに照射する無線ビーム（基地局１００について無線ビーム１０６、基地局１２０について無線ビーム２０６）を同時に生成する第３期間（図７）。
−明瞭さのために表されていない、各期間遷移で照射するビームの５０°または８０°のシフト（たとえば、第３期間から第４期間へのシフト中の基地局１００の１０６から１０８および基地局１２０の２０６から２０８）を伴う４つの他の期間。

たとえば、スケジュール（１つまたは複数）およびパターン（１つまたは複数）によって定義される所定の無線ビームのそのようなシーケンスを、第１期間中にそれぞれ基地局１００および１２０に関連するセル１０１および２０１内のすべてのモバイル端末に一般サービスを提供するために、実施することができる。

その後、続く期間に、基地局１００および１２０は、１０３または２０３（図６）、その後に１０５または２０５（図７）などの特定のエリアに特定のサービスを連続して提供し、前記特定のエリアは、隣接せず、その結果、エッジ干渉が、かなり減らされるか、実際上存在しないようになる。

実際に、図示されているように、無線伝搬特性および無線環境の散乱する特性に起因して、無線ビーム１０３および２０３がそれでもオーバーラップするある地理的エリアにわたってあるレベルの干渉を観察することが可能である場合であっても、単純化する例示のために、無線ビーム１０３および２０３、または１０５および２０５は、共通の交差するエッジを提示しない。

それでも、そのような干渉レベルは、基地局１００および１２０がたとえば全方向性パターンに従って放射するシナリオと比較して、かなりより低くなると期待される。

その結果、６つすべての無線ビームが基地局ごとに同時に生成される時または基地局が全方向性アンテナ・パターンを有する時に得られる品質をかなり超える無線信号の品質と共に、無線信号のより満足できる品質を、１０３、１０５、２０３、および２０５等の特に照射されるエリア内で達成することができる。

図６および７で、本発明が、任意の所与の時に基地局ごとに一意のアクティブ無線ビームを基礎として実施されることを強調することができる。それでも、強いエッジ干渉を作成せずに、ある期間中に複数の無線ビームを同時に生成することができる。

この実施形態では、所定のビーム・スケジュールおよびビーム・パターン（たとえば、無線ビームの形、深さ、および／または幅）を、前記第１基地局および／または前記少なくとも１つの他の無線隣接基地局によって受信されたサービス品質レポートに応じて変更することができる。

そのために、前記第１基地局、前記少なくとも１つの他の無線隣接基地局、およびモバイル端末によって生成されたサービス品質レポートは、各基地局によって考慮に入れられる。

そのようなサービス品質レポートを基礎として、各基地局は、他の基地局との異なるビーム干渉レベルを示すデータベースを生成することができる。

一例として、その後、前記第１基地局１００の第ｊ無線ビームをＢＳ１ｊと称し、前記少なくとも１つの他の無線隣接基地局の第ｋ無線ビームをＢＳ２ｋと称すると考えると、複数の干渉レベルを分類することができ、その結果、単純化された手法では、３つの異なる干渉レベルすなわち低のＬ、中のＭ、および高のＨが考慮される。

前に示したように、無線ビーム・シーケンスは、生成すべき無線ビームのシーケンスを決定するために、隣接する（または近隣の）基地局からの干渉データベースを考慮することもできる。

一実施形態では、そのような考慮は、各基地局によって自動的に実行され、その結果、各基地局は、たとえば所与のサービス品質を与えるために、無線ビーム・シーケンスを動的に適合させることができるようになる。

たとえば、基地局１００および１２０を参照すると、ビーム１および４に関連するユーザが、高いトラフィック・アクティビティを有するが、ビーム５および６に関連するユーザが、穏当なアクティビティを有し、ビーム２および３に関連するユーザが、トラフィック・アクティビティを有しない可能性がある。

この場合に、これらの基地局の異なる期間にわたる無線ビーム生成のシーケンスは、［すべて，１，１，４，４，５，６］になる可能性がある。これは、トラフィック需要の変動または無線環境の変化のいずれかに対処するために無線ビーム・スイッチング・パターンを調整するためのある柔軟性を提供する。

ビーム・スイッチング・シーケンスを、サブバンド（すなわち、ユーザ無線搬送波帯域幅の分数）によって形成することもできる。通常、サブバンドの個数は、伝搬、チャネル応答によって決定され、あるいは、標準規格によって指定される。例を、４つのサブバンドの場合について下に示す。

この例では、サブバンド１の無線ビーム・シーケンスは、［すべて，１，１，４，４，空，６］である。「空」を有する例は、所与のタイム・スロットについて無線ビームをサブバンドに関連付けないものとすることができるという事実を示すために示された。同様に、サブバンド４のビーム・シーケンスは、［すべて，１，１，３，４，空，空］である。

無線ビーム生成同期化にもかかわらず、セル干渉を回避できない可能性がある。この場合には、一実施形態によれば、前記第１基地局および前記少なくとも１つの他の無線隣接基地局は、調整されたマルチサイトＭＩＭＯ通信ネットワークを実施するために、モバイル端末の受信された通信をお互いへ送信することができる。

この場合に、無線ビームのシーケンスの少なくとも３つのタイプすなわち、
−無線ビームの所定のシーケンスが生成される、無線ビームの第１タイプ、
−無線ビームの動的に変更されたシーケンスが生成される、無線ビームの第２タイプ、および
−マルチサイトＭＩＭＯ通信ネットワークが考慮される、無線ビームの第３タイプ
が、前記第１基地局および前記少なくとも１つの他の無線隣接基地局によって考慮される。

シーケンシングの第１タイプは、実施が最も簡単であり、第３タイプは最も複雑であり、その結果、これらの実施を、干渉の異なるレベルに従って連続的に動作させることができるようになると考えられる。

通常、干渉の増加するレベルは、シーケンスの実施されるタイプの複雑さの増加するレベルに対応する。

他の実施形態では、前記第１基地局によって形成される無線ビーム（１つまたは複数）の個数および／またはパターンが、無線干渉のレベルに応じて変更される。

本発明の異なる実施形態を実施することができる。たとえば、Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ技術では、干渉に関する情報が、たとえば３ＧＰＰコンソーシアムの３６．４２ｘ仕様で定義されているように、Ｘ２インターフェースを介して提供される。

また、一実施形態では、各基地局は、無線ビーム干渉を制限するために、その無線ビーム生成を自動的に変更する手段を有する。これによって、無線ビーム・パターンは、たとえば、トラフィックおよびユーザ・モビリティの発展、カバーされるエリアのトポロジ、散乱する環境の性質、トラフィックの非均一性に従って動的に調整される。

Claims (10)

1. セル（１０１、２０１）が基地局によって生成された無線ビーム（１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２）によって照射されるセルラ遠隔通信ネットワークのサービス品質を改善する方法であって、各基地局（１００、１２０）は、異なる無線ビームを形成することによって関連するセルの異なるエリア（１０３、１０５、２０３、２０５）を異なる時に照射する手段を含む方法において、第１基地局（１００）と少なくとも１つの他の基地局（１２０）との間の無線干渉を制限するために、前記第１基地局（１００）によって生成される無線ビーム（１０４、１０６）の第１シーケンスを前記少なくとも１つの他の基地局（１２０）によって生成される無線ビーム（２０４、２０６）の少なくとも１つの他のシーケンスと同期化するステップを含むことを特徴とする方法。
2. 前記第１基地局の無線ビーム・シーケンス（１０４、１０６）の前記少なくとも１つの他の基地局の無線ビーム・シーケンス（２０４、２０６）との前記同期化は、前記第１基地局（１００）と前記少なくとも１つの他の基地局（１２０）との両方について、所定のスケジュールおよびパターンに従う無線ビーム生成の所定のシーケンスに従うステップを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記所定の無線ビーム・スケジュールおよびパターンは、前記第１基地局（１００）および／または前記少なくとも１つの他の基地局（１２０）によって受信されたサービス品質レポートに応じて変更される、請求項２に記載の方法。
4. 前記サービス品質レポートは、前記第１基地局（１００）、前記少なくとも１つの他の基地局（１２０）、および／またはモバイル端末によって生成される、請求項３に記載の方法。
5. 前記第１基地局（１００）および前記少なくとも１つの他の基地局（１２０）は、調整されたマルチサイトＭＩＭＯ通信を実施するために、モバイル端末からの受信された通信をお互いへ送信する、請求項２、３、または４に記載の方法。
6. 前記第１基地局および前記少なくとも１つの他の基地局は、基地局の間の無線干渉のレベルに応じて、
   無線ビームの固定された所定のシーケンス、
   無線ビームの動的に変更されるシーケンス、
   マルチサイトＭＩＭＯ通信を生成することを目指す無線ビームの適合されたシーケンス
   という無線ビーム・シーケンスのうちの１つを実施する、請求項４または５に記載の方法。
7. 前記第１基地局（１００）および／または前記少なくとも１つの他の基地局（１２０）によって形成される無線ビーム（１つまたは複数）の個数および／またはパターンは、前記第１基地局（１００）と前記少なくとも１つの他の基地局（１２０）との間の無線干渉のレベルに応じて変更される、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記無線ビームは、迎角において調整される、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
9. セル（１０１、２０１）が基地局によって生成された無線ビーム（１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２）によって照射されるセルラ遠隔通信ネットワークの基地局であって、各基地局（１００、１２０）は、異なる無線ビームを形成することによって関連するセルの異なるエリア（１０３、１０５、２０３、２０５）を異なる時に照射する手段を含む、基地局において、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法に従って、少なくとも１つの他の基地局（１２０）とのその無線干渉を制限するために、無線ビーム（１０４、１０６）の第１シーケンスを前記少なくとも１つの他の基地局（１２０）によって生成される無線ビーム（２０４、２０６）の少なくとも１つの他のシーケンスと同期化する手段を含むことを特徴とする、基地局。
10. 基地局によって生成された無線ビーム（１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２）によって照射されるセル（１０１、２０１）を含むセルラ遠隔通信ネットワークであって、各基地局（１００、１２０）は、異なる無線ビームを形成することによって関連するセルの異なるエリア（１０３、１０５、２０３、２０５）を異なる時に照射する手段を含む、セルラ遠隔通信ネットワークにおいて、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法に従って、第１基地局（１００）と少なくとも１つの他の基地局（１２０）との間の無線干渉を制限するために、前記第１基地局（１００）によって生成される無線ビーム（１０４、１０６）の第１シーケンスを前記少なくとも１つの他の基地局（１２０）によって生成される無線ビーム（２０４、２０６）の少なくとも１つの他のシーケンスと同期化する手段を含むことを特徴とする、セルラ遠隔通信ネットワーク。

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