JP3050599B2 - セル式無線ネットワーク、ベースステーション、及びセル式無線ネットワークのローカルトラフィック容量を制御する方法 - Google Patents

セル式無線ネットワーク、ベースステーション、及びセル式無線ネットワークのローカルトラフィック容量を制御する方法

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JP3050599B2
JP3050599B2 JP04505520A JP50552092A JP3050599B2 JP 3050599 B2 JP3050599 B2 JP 3050599B2 JP 04505520 A JP04505520 A JP 04505520A JP 50552092 A JP50552092 A JP 50552092A JP 3050599 B2 JP3050599 B2 JP 3050599B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、一般に、セル式無線ネットワークのローカ
ルトラフィック容量を制御する方法に係る。
先行技術 セル式移動無線ネットワークにおいては、そのネット
ワークによりカバーされる地理的エリアが、少なくとも
１つのベースステーションを各々備えたより小さな無線
カバーエリア、即ち無線セルに分割される。各セルにお
いては、ベースステーションにある数の周波数チャンネ
ルが指定され、これらの周波数チャンネルは、TDMA原理
に基づいて多数のトラフィックチャンネルに時分割マル
チプレクスされる。典型的に、無線セルのサイズ及び密
度と、それらに指定される周波数チャンネルの数は、各
特定エリアに必要とされるトラフィック容量により決定
される。しかしながら、セル式移動無線ネットワーク
は、例えば、１日のうちのある時間に、所要のトラフィ
ック容量が一時的に非常に高く増加するような無線セル
又は広いエリアを含むことがある。無線セルに指定され
るチャンネルの数がここでその瞬時最大容量に基づいて
決定されるとすれば、チャンネルの数は大きくなり、そ
の結果、ベースステーションにおける無線装置の数が多
くなり、ひいては、コストが高くなる。このような構成
は、ネットワークにおいて無線周波数を効率的に使用す
ることができない。一方、チャンネル及びベースステー
ション装置の数がサービスエリアにおけるピークトラフ
ィックに基づいて決定されない場合には、ピーク時にそ
のサービスエリア内で拒絶されるセルの数が非常に多く
なる。
ある公知ネットワークにおいては、ネットワークの送
信電力を増加することにより容量の問題を軽減するよう
な試みがなされている。GB特許1562963においては、移
動無線は、その隣接ベースステーションが過負荷になっ
たときに負荷の小さいより遠くのベースステーションへ
の接続を確立するようにそれらの送信のカバーエリア
（送信電力）を増加することができる。米国特許第4,43
5,840号には、過負荷状態のベースステーションの送信
電力を減少することによりそのステーションのセルサイ
ズを一時的に縮小する一方、それに対応して隣接ベース
ステーションの送信電力及びセルサイズを増加するよう
なセル式システムが教示されている。しかしながら、送
信電力の変更はネットワークのどこかに障害を生じさ
せ、ネットワークの設計を複雑にする。
発明の要旨 本発明の目的は、容量の問題を軽減する新たな形式の
構成体を提供することである。
このため、デジタルセル式無線システムのための本発
明のベースステーションは、少なくとも１つの無線送信
器及び無線受信器と、所定の無線カバーエリアを有する
アンテナ手段と、ベースステーションに指定された少な
くとも１つの周波数チャンネルとを備え、この周波数チ
ャンネルはTDMAの原理に基づいて多数のトラフィックチ
ャンネルタイムスロットに分割される。本発明によるベ
ースステーションでは、少なくとも１つの無線送信器
が、上記アンテナ手段に加えて、付加的なアンテナ手段
に永久的に接続されるか又は一時的に接続できるように
され、これにより、これら２つのアンテナ手段の相互位
相差及び／又は送信電力を調整することにより、２つの
アンテナ手段の接合された無線カバーエリアを、上記所
定の無線カバーエリアに実質的に対応する第１無線カバ
ーエリアと、上記所定の無線カバーエリアから実質的に
ずれた第２無線カバーエリアとの間で変更して、セル式
無線ネットワークのローカルトラフィック容量を制御で
きるようにする。この実施例では、ベースステーション
は、同じ周波数チャンネルの容量を、それ自身のセルと
それに隣接する無線セルとの間で分割し、そしてこれら
セルに対する容量の分割を調整することができる。
更に、本発明は、多数のベースステーションを備えた
セル式無線ネットワークであって、各ベースステーショ
ンは、その所定の無線カバーエリア内に現在位置してい
るアクティブな移動無線ステーションとの無線接続を確
立するための１つ以上の指定の周波数チャンネルを有
し、この指定の周波数チャンネルは、少なくとも、隣接
する無線カバーエリアを有するベースステーションごと
に異なるものであり、そして各ベースステーションは、
少なくとも１つの無線送信器及び無線受信器と、上記所
定の無線カバーエリアを有するアンテナ手段とを備えて
いるようなセル式無線ネットワークに係る。本発明によ
るネットワークにおいては、少なくとも１つのベースス
テーションに、１つの隣接ベースステーションのトラフ
ィック負荷に応答して少なくとも１つの無線送信器を上
記アンテナ手段と付加的なアンテナ手段との間で切り換
えるための手段が設けられ、上記付加的なアンテナ手段
の無線カバーエリアは、上記所定の無線カバーエリアか
らずれていると共に上記１つの隣接するベースステーシ
ョンの無線カバーエリアを少なくとも部分的にカバーす
るものである。
本発明の基本的な考え方は、ベースステーションが、
その容量（周波数及び／又はトラフィックチャンネル）
の一部又は全部を、所要トラフィック容量が一時的に増
大した隣接無線セルのサービスエリアに一時的に向ける
ことができるというものである。本発明を使用するとき
には、個々の無線セルのチャンネルの数を特定セルの所
要瞬時最大容量によって決定する必要がなく、多数の隣
接する無線セルの所要最大容量の平均値に基づいて決定
することができる。従って、個々のセルのトラフィック
容量は、もし必要であれば、隣接セルの容量の一部分を
そのセルに向けることによって増加することができ、こ
れにより、ローカルネットワーク容量を効果的に制御す
ると共に、ベースステーションの装置及び周波数／トラ
フィックチャンネルの使用効率を改善することができ
る。又、本発明は、ネットワーク全体における無線チャ
ンネルの使用を改善する。
図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を詳細に
説明する。
図１は、本発明の方法を適用することのできるセル式
移動無線ネットワークの一部分を示す概略図である。
図２は、本発明によるベースステーションの送信器部
分のブロック図である。
図３は、本発明によるベースステーションの受信器部
分のブロック図である。
好ましい実施例の説明 本発明の方法は、パン・ヨーロピアン移動無線システ
ムGSM（グループ・スペシャル・モービル）のようなデ
ジタル移動無線システムと、ノルデック移動電話システ
ムNMTのようなアナログ移動無線システムとの両方にお
いて移動無線ネットワークのローカルトラフィック容量
を制御するように適用することができる。本発明の基本
的な考え方としては、たとえ典型的なアナログ移動無線
システムでは１つの周波数チャンネルが単一のトラフィ
ックチャンネルを形成し、これに対して、典型的なデジ
タル移動無線システムではトラフィック容量がそれより
大きくても、アナログシステムとデジタルシステムは同
様である。というのは、多数の典型的に８つのトラフィ
ックチャンネルがTDMAの原理で各周波数チャンネルごと
に時分割マルチプレクスされ、即ち同じ周波数チャンネ
ルがベースステーションと移動無線との間に８つの同時
接続をもつことができるからである。GSM及びNMTシステ
ムの基本的な構成及び基本的な機能は、当業者に良く知
られており、２つのシステムの仕様に比較的正確に定義
されている。移動無線システム（主としてGSM）の幾つ
かの基本的な概念及び要素は、本発明の説明に関連する
ものである限り、図１を参照として以下に述べる。移動
無線のサービスを受けられるエリアを、移動無線ネット
ワークと称し、これは数カ国をカバーすることができ
る。
移動無線ネットワークは、１つ以上のサービスエリ
ア、即ち単一の移動サービス交換センターMSCがサービ
スを提供するエリアより成る。このサービスエリアは、
１つ以上の位置エリア、即ち多数の無線セルによってカ
バーされるエリアに分割される。セルは、システムの最
も小さい地理的エリアで、１つ以上の固定無線ステーシ
ョンもしくはベースステーションBTSより成り、所定の
周波数チャンネルを使用するものである。
図１は、本発明を適用できるセル式移動無線ネットワ
ークの１つのサービスエリア即ち位置エリアを一例とし
て示している。セル式移動無線ネットワークによってカ
バーされる地理的エリアは、実質的に連続した小さな無
線エリア即ち無線セルCS1、CS2、CS3及びCS4に分割さ
れ、隣接する無線エリアは相接しているか又は重畳して
いる。各無線セルCS1ないしCS4は、少なくとも１つの固
定の無線ステーション即ちベースステーションBTS1ない
しBTS4を各々備えており、これは、各無線セルCS1ない
しCS2にそのとき位置しているか又は移動している移動
無線MSとの接続を、指定の周波数チャンネルを経て即ち
送信及び受信周波数対（例えば、45MHzのデュープレッ
クス間隔）において確立することができる。通常、少な
くとも隣接している無線セルは、相互に異なる指定の周
波数チャンネルを有する。各ベースステーションBTS
は、移動サービス交換センターMSCとの信号及びトラフ
ィックチャンネルリンクも有しており、交換センターMS
Cはそのサービスエリアに位置している１つ以上のベー
スステーションの動作を制御する。図１に示されたケー
スにおいては、簡単化のために、全てのベースステーシ
ョンBTS1ないしBTS4が同じ移動サービス交換センターMS
Cに接続されているものと仮定する。
図２及び３は、本発明によるベースステーションの構
成を示している。セル式移動無線ネットワーク内の各ベ
ースステーションBTS1ないしBTS4は、典型的に、少なく
とも１つの無線送信器及び無線受信器を備え、図示され
たケースでは、２つの無線送信器21及び22と、２つの無
線受信器33及び34とを備えており、これらは全てメイン
アンテナユニットANT1に接続されている。このメインア
ンテナユニットANT1の無線カバーエリアのサイズ及び形
状は、各ベースステーションBTS1ないしBTS4の無線セル
CS1ないしCS4のサイズ及び形状を決定する。メインアン
テナユニットANT1は、送信及び受信用の個別のアンテナ
で構成されてもよい。
ベースステーションの送信器部分においては、無線送
信器21は合成器24に直結される。他方の無線送信器22は
制御可能な切り換えスイッチ23に接続され、このスイッ
チは、その一方のスイッチ位置においては無線送信器22
を合成器24に接続しそして他方のスイッチ位置において
は付加的なアンテナユニットANT2に接続する。合成器24
は、無線送信器21及び22の高周波送信信号を合成し、そ
の合成された信号をメインアンテナユニットANT1に供給
する。ベースステーションの通常の動作に対しては、無
線送信器22は、切り換えスイッチ23及び合成器24を経て
メインアンテナユニットANT1に接続され、従って、ベー
スステーションの全ての周波数チャンネルはメインアン
テナユニットANT1の無線カバーエリア内にあり、即ちそ
のベースステーションの無線セル内に位置した移動無線
に使用できるものである。
ベースステーションの受信器部分においては、メイン
アンテナユニットANT1及び付加的なアンテナユニットAN
T2が合成器31を経て分配増幅ユニット32に接続され、こ
のユニットは、両アンテナユニットの和の信号を全ての
無線受信器33及び34に分配する。従って、本発明の好ま
しい実施例においては、全ての無線受信器が両アンテナ
ユニットANT1及びANT2に永久的に接続される。
上記したように、各ベースステーションBTSは、通常
の動作中にはメインアンテナユニットANT1のみを使用
し、その無線カバーエリア内に位置する移動無線のみと
通信する。しかしながら、例えば、無線セルCS1のトラ
フィックが一時的に増加してそのセルのベースステーシ
ョンBTS4が取り扱い得る以上となる一方、隣接セルCS1
ないしCS2の幾つか又は全てが余分なトラフィック容量
をもつことがある。このような場合には、隣接セルCS1
ないしCS3のベースステーションBST1ないしBST3の少な
くとも１つが、それに指定された周波数チャンネルの一
部分を、メインアンテナユニットANT1の無線カバーエリ
アCS1、CS2又はCS3からずれた別の無線カバーエリア
１、２又は３であってその過負荷状態のベースステーシ
ョンBTS4の通常の無線カバーエリアCS4を少なくとも部
分的にカバーするようなエリアに指向する。その結果、
無線セルCS4の移動無線MSは、少なくとも１つの隣接セ
ルの隣接ベースステーションを介して一時的に接続を確
立することができる。このように、移動無線ネットワー
クは、その容量を効果的に調整し、余分な容量を過負荷
の無線セルに指向することができる。
上記の別の無線カバーエリア１、２又は３は、ベース
ステーションBTSに配置された付加的なアンテナユニッ
トANT2によって得られる。ベースステーションの周波数
チャンネルの一部分が隣接ベースステーションのエリア
に一時的に向けられるべきときには、切り換えスイッチ
23が無線送信器22をメインアンテナユニットANT1から切
り離し、付加的なアンテナユニットANT2に接続する。
本発明の別の実施例においては、ベースステーション
の全ての送信器を付加的なアンテナユニットANT2に接続
することができる。これは、単一の送信器を備えたベー
スステーションにおいて特に必要である。
本発明の好ましい実施例においては、切り換えスイッ
チ23は、移動サービス交換センターMSCから得られる制
御信号SCによって制御される。切り換えスイッチを制御
するために、移動サービス交換センターMSCは、ある隣
接ベースステーションのトラフィック負荷を測定及び／
又は予想しそして隣接ベースステーションのその測定又
は予想されたトラフィック負荷が所定レベルを越えたと
きにこの切り換えスイッチ23により無線送信器22を付加
的なアンテナユニットANT2に接続させるための手段を備
えている。
例えば、TDMAシステムに使用するのに適した本発明の
別の実施例では、少なくとも１つの無線送信器は、メイ
ンアンテナユニットANT1及び付加的なアンテナユニット
ANT2の両方に一時的に接続できるようにされるか又は同
時に永久的に接続される。従って、送信器の電力は２つ
のアンテナユニット間で分割され、送信器の周波数チャ
ンネルは、ベースステーションの無線セル及び隣接セル
によって同時に使用することができる。両アンテナユニ
ットのカバーエリアの相対的なサイズは、送信器からこ
れらのアンテナユニットに送られる送信電力の比を調整
することにより変えることができる。又、メインアンテ
ナユニットANT1と付加的なアンテナユニットANT2を所定
の仕方で互いに整相して、位相制御されたアンテナを形
成し、アンテナユニットの接合した無線カバーエリアの
形状を、無線セルに対応する第１カバーエリアと、実質
的にそこからずれていて隣接無線セルを少なくとも部分
的にカバーする第２カバーエリアとの間で変えられるよ
うにしてもよい。これは、両アンテナユニットに送られ
る信号間の位相差を調整することによって行う。従っ
て、アンテナユニットANT1及びANT2は、同じアンテナの
異なる放射素子でもよい。これらの実施例では、無線ネ
ットワークのローカル容量は、電力及び／又は位相差を
連続的に又は段階的に調整することによって制御でき
る。これらの実施例は、図２及び３に示すベースステー
ションにおいて、切り換えスイッチ23に、適当な信号分
配、電力制御及び／又は位相調整手段を設けるか、或い
はこのような手段をスイッチ23に置き換えることにより
実現することができる。又、位相及び／又は電力制御器
を移動サービス交換センターからの信号SCによって制御
することもできる。
添付図面及びこれに関連した上記説明は、本発明を解
説するためのものに過ぎない。本発明による方法、ベー
スステーション及び無線ネットワークは、請求の範囲内
でその細部を変更することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−210739（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−173925（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−29030（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−84604（ＪＰ，Ａ) 米国特許5048116（ＵＳ，Ａ) 米国特許5021801（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 7/24 - 7/26 102 H04Q 7/00 - 7/38

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】デジタルセル式無線システムのためのベー
    スステーションであって、少なくとも１つの無線送信器
    （21、22）及び無線受信器（33、34）と、所定の無線カ
    バーエリア（CS1−CS3）を有するアンテナ手段（ANT1）
    と、ベースステーションに指定された少なくとも１つの
    周波数チャンネルとを備えたベースステーション（BTS1
    −BTS3）において、少なくとも１つの無線送信器（22）
    は、上記アンテナ手段（ANT1）に加えて付加的なアンテ
    ナ手段（ANT2）に永久的に接続されるか又は一時的に接
    続できるようにされ、これにより、上記２つのアンテナ
    手段の相互位相差及び／又は送信電力比を調整すること
    により、上記２つのアンテナ手段の接合された無線カバ
    ーエリアを、上記所定の無線カバーエリア（CS1−CS3）
    に実質的に対応する第１無線カバーエリアと、上記所定
    の無線カバーエリアから実質的にずれた無線カバーエリ
    ア（１−３）との間で変更して、セル式無線ネットワー
    クのローカルトラフィック容量を制御できるようにした
    ことを特徴とするベースステーション。
  2. 【請求項２】上記アンテナ手段（ANT1）及び付加的なア
    ンテナ手段（ANT2）は同じアンテナの異なる放射素子で
    ある請求項１に記載のベースステーション。
  3. 【請求項３】全ての無線送信器（33、34）は、上記アン
    テナ手段（ANT1）及び付加的なアンテナ手段（ANT2）の
    両方に接続される請求項１又は２に記載のベースステー
    ション。
  4. 【請求項４】多数のベースステーション（BTS1−BTS4）
    を備えたセル式無線ネットワークであって、その各々の
    ベースステーションは、その所定の無線カバーエリア
    （CS1−CS4）内に現在位置しているアクティブな移動無
    線ステーション（MS）との無線接続を確立するための１
    つ以上の指定の周波数チャンネルを有し、上記指定の周
    波数チャンネルは、少なくとも、隣接する無線カバーエ
    リアを有するベースステーションごとに異なるものであ
    り、そして各ベースステーションは、少なくとも１つの
    無線送信器（21、22）及び無線受信器（33、34）と、上
    記所定の無線カバーエリア（CS1−CS4）をもつアンテナ
    手段（ANT1）とを備えているセル式無線ネットワークに
    おいて、少なくとも１つのベースステーションには、１
    つの隣接するベースステーション（BTS4）のトラフィッ
    ク負荷に応答して少なくとも１つの無線送信器（22）を
    上記アンテナ手段（ANT1）と付加的なアンテナ手段（AN
    T2）との間で切り換えるための手段が設けられており、
    上記付加的なアンテナ手段（ANT2）の無線カバーエリア
    （１−３）は、上記所定の無線カバーエリア（CS1−CS
    3）からずれていると共に、上記１つの隣接ベースステ
    ーション（BTS4）の無線カバーエリア（CS4）を少なく
    とも部分的にカバーするものであることを特徴とするセ
    ル式無線ネットワーク。
  5. 【請求項５】上記ベースステーションは、少なくとも１
    つの無線送信器（22）を上記アンテナ手段（ANT1）か又
    は付加的なアンテナ手段（ANT2）かに接続するための制
    御可能な切り換えスイッチ手段（23）を備えている請求
    項４に記載のセル式無線ネットワーク。
  6. 【請求項６】上記切り換えスイッチ手段（23）は、ベー
    スステーションに関連した移動サービス交換センター
    （MSC）から制御され、そしてこの移動サービス交換セ
    ンター（MSC）は、少なくとも上記１つの隣接ベースス
    テーション（BTS4）のトラフィック負荷を測定及び／又
    は予想して、上記１つの隣接ベースステーション（BTS
    4）の測定又は予想されたトラフィック負荷が所定のレ
    ベルを越えたときに上記切り換えスイッチ手段（23）が
    少なくとも１つの無線送信器（22）を付加的なアンテナ
    手段（ANT2）に接続するようにさせる手段を備えている
    請求項５に記載のセル式無線ネットワーク。
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