JP3760388B2 - セル計画用テストトランシーバ - Google Patents

Description

背景
本発明はセルラ通信システムに係わり、更に詳細にはセルラ通信システム内のトランシーバサイトの選定に関する。
ＡＭＰＳおよびＧＳＭ標準で定義されるようなセルラ通信システムは当業分野で良く知られている。この様なシステムは１つの地理的な領域を、その各々が無線基地局（ＲＢＳ）でサービスされる多数のセルに分割されることが特徴である。図１は１つのその様なシステムの一部を図示する。多数のセルの１つの中に配置されている全ての移動体局（ＭＳ）はそのＲＢＳと無線通信を行い、これは続いて移動体システム交換センタ（ＭＳＣ）と、例えば電気的または光ファイバーケーブルで通信するように結合されている。ＭＳＣはそのセルラ通信システム内に配置されているいくつかのＭＳとの間に接続を確立したり、またそのシステム外に存在する物と例えば公衆交換機電話ネットワーク（ＰＳＴＮ）とのリンクによって接続を確立する。これらの概念は良く知られており、ここに更に詳しく説明する必要はない。
近隣のセル間での無線相互干渉（”同一チャンネル相互干渉”と呼ばれる）を避けるために、この様なシステムは同一無線チャンネルを近隣のセルで使用することを避けている。しかしながら、もしもセルが互いに重大な干渉を起こさないように十分離れている場合は同一チャンネルを異なるセルで使用することもある。このような２つのセルの距離は”再使用距離”と呼ばれている。
伝統的にセルラシステムは自動車に搭載される電話機用に設計されてきている。その様なシステムのセルはおよそ１キロメートル四方またはそれ以上の領域をカバーしている。セルラ電話機が非常に流行しまた携帯型セルラ電話機が導入されたことによって、システム容量および室内、歩行者がアクセス出来るその他の領域をも無線でカバーすることに対する要求が高まってきている。
セルラ通信システム内で増大したトラヒック処理容量を提供するという問題への解決策として、より小さなセル、マイクロまたはピコセルが提供されている。これらのより小さなセルはチャンネルがより大きな周波数で再使用されることを可能とし（すなわちより小さな再使用距離で）、全体としてシステムがより多くのトラヒックを搬送できるようにする機構を提供している。
マイクロ／ピコセルは室外および室内両方でシステムのカバー範囲を提供するために使用されている。例えばマイクロおよびピコセルをトンネル内および同様の場所に配置することは利点が大きい。多くの小さなセルが使用されることでセルを計画することの複雑さが増大している。トランシーバアンテナは、セルの大きさを制限するために大地に近づけて装着されなければならない。しかしながらこれは無線の伝搬が静止および移動している障害物、例えばビルディング、壁、扉および樹木に影響される結果を引き起こす。
システムが小さなセルを含むように設計する際に生じる別の問題は、加入者が彼らのセルラ電話機を使用する際にどの様な場所で使用しそうであるかを正確に知ることである。セルラ無線機器を設置するには、無線機器、電気および送信設備を用意することに関連して相当なコストを要する。従って基地トランシーバアンテナ用のサイトを最適に選択するとは経済的に非常に関心のあることである。サイト位置は無線伝搬の観点と同様にトラヒック需要の観点の両方にとって最適でなければならない（すなわち、基地トランシーバアンテナが最大数の呼の処理を可能とする位置に設置されることを保証しなければならない）。これは従来は多少なりとも賢い予測を行うことで実施されていた。しかしながら、マイクロ／ピコセルのカバー範囲が”通常”セルと比較した時に更に小さいため、その性能は基地トランシーバアンテナの位置に対して更に敏感になる。従って、このアンテナの位置の決定を間違えるとマイクロ／ピコセルの性能に重大な影響を与える。
種々の型式のセルラ通信システムテスト機器が知られているが、ほとんどは新たなセルサイトで処理できる呼の数を最大とする基地局サイトの最適位置を見つけるという問題を扱うものではない。例えば、欧州特許文書ＥＰ，Ａ２，０４３１９５６はディジタル無線通信システムでサービスされる地理的領域の無線カバー範囲を評価するためのシステムおよび方法が開示されている。運転中、呼が基地局で受信された時に、その地理的領域内の少なくとも１つの移動体加入者の場所が位置決めされる。基地局はこの呼の信号品質を監視して、通信システムの性能に関連する情報を収集する。位置データおよび対応する信号品質データが基地局から運用管理保守センタ内の評価ツールへ回送され、そこで無線カバー範囲の特性が提供される。この情報に基づいて、システム運用管理者はカバー範囲の欠陥を診断し必要な訂正動作を取ることが出来る。
ＰＣＴ出願，ＷＯ，Ａ１，９４／００９３２はセルラ通信システム内の音声送信品質をテストするための装置が開示されている。音声チャンネルを監視するようにプログラムされたテスト装置がセルサイト内に配置されていて、これはそのセルをサービスしている移動体電話交換オフィス（ＭＳＴＯ）の交換機に接続された応答機を呼び出す。基地局で応答機を具備したローカル交換機には、セル局幹線ラインと無線通信経路との間の全ての問題を正確に指摘することを容易に出来るように準備されている。
別のＰＣＴ出願、ＷＯ，Ａ１，９１／１５９０４はセルラ無線電話システム内で使用するための基地局トランシーバ機器を開示しており、これは移動体トランシーバのパラメータ（例えば、タイミング、信号強度）を測定し移動体に対してその信号のパラメータを調整するように指示する。診断システムまたはテスト移動体がその基地局トランシーバ機器の近くに具備されている。テスト移動体はその送信パラメータを変更して基地局トランシーバ機器からの相対距離を模擬し、基地局機器が訂正命令を発することをテスト出来る。
前ソ連邦からの特許文書，ＳＵ，Ａ，１１８５−６２６の要約は、無線送信機からの送信電力レベルを監視するための無線局テスト装置の概要を示している。このテスト装置は移動中の無線局の応答をチェックして校正されたレベルとするために使用できる。
更に別のＰＣＴ出願，ＷＯ，Ａ２，９２，０７４２９は、種々のメッセージと運転パラメータを記録する能力を具備した空中インタフェース監視装置を開示している。同様の機能を有する装置が、ディー．イェクタ（D.Yekta）およびエフ．ホワット（F.Howat）の、”製品レビュー：スミス・マイヤーズＣＳＭ−８８００セルラサービス監視装置”（Product Review: Smith Myers CSM-8800 Cellular Monitor）、Cellular Business、１９９３年１２月号に記載されている。しかしながら、この装置で収集されたデータは、その空中インタフェース監視装置の位置に新たなマイクロ／ピコセルを設置したと仮定したときに、どれだけの個数のＭＳがそれを使用するであろうかをその使用者に教えることは無い、それはこの装置はその装置に近いＭＳから収集されたデータと、その装置から遠く離れたＭＳから収集されたデータとの識別を行わないからである。新たなマイクロ／ピコセルサイトを計画する目的のためには、どれだけの数のＭＳが提案されたサイトを実際に使用するのに十分近くに存在しているかを知る事が重要である。
スミス・マイヤーズ セルラシステムシミュレータＣＳＳ２１００の広告はセルラ基地局を模擬する能力を有する装置を記述している。すなわちこの装置は信号を移動体セルラ電話機に送信する事が可能であり、ここで移動体はあたかも実際のセルラシステムに接続されているかのように応答し、この装置が送る有効な命令に従う。特に、ＣＳＳ２１００は当該領域内の特定ネットワーク上の全ての移動体に登録要求を行うことが可能であり、その当該領域内の移動体の数を使用者に教える。広告によれば、此の装置は特定の地理的領域内の加入者の数を、その領域に別のセルサイトが必要か否かを判断することを助ける目的で調査するのに適している。
しかしながらＣＳＳ２１００は欠点をも有している、すなわちＭＳを登録させるために”ダミー”制御信号を実際に送信することによりそのセルの通常の機能に対して干渉を引き起こす。
従って、提案されたセルサイトが新たな既知トランシーバアンテナを設置するのに最適であるか否かを受動的に判定するための機構を提供する必要ある。
発明の目的と要約
従って本発明の１つの目的は、新設するマイクロ／ピコ基地トランシーバアンテナ用の適切な場所を決定するための方法ならびに装置を提供することである。
本発明の更に別の目的は、受動的に動作してセルラ通信システムの通常の動作に干渉を与えないようにする方法ならびに装置を提供することである。
本発明の１つの特徴として、先に述べた目的およびその他の目的は複数のセルを有し、各々のセルが既存の複数の基地局の少なくとも１つからサービスされているセルラ通信システムに於いて実現されており、この中で新設のマイクロ基地局アンテナ用の場所を決定するための方法は最初に１つのセルの中のテスト位置にテストアンテナを用意することを含む。次に予め定められた時間の間監視処理手順が実行され、そのテスト位置に基地トランシーバアンテナを有するマイクロセルでサービスされるはずの、そのテスト位置に十分近い移動体局がいくつあるかを評価する。この監視処理手順はテストアンテナの中で、１つの移動体局から既存の基地局の予定された１つへ送信されるアップリンクアクセス試行信号を受信することを含む。次に受信されたアップリンクアクセス試行信号の信号強度が測定され、予め定められた閾値レベルと比較される。予め定められた閾値レベルは好適に、そのテスト位置に設置された基地トランシーバアンテナを有する提案されているマイクロセル内に配置された移動体局から受信されると予想される最小信号強度のレベルにセットされる。
もしも測定された信号強度が予め定められた閾値レベルよりも大きい場合は、計数値が更新される。本発明の１つの実施例では、監視処理手順を実行した後その計数値が予め定められた計数値と比較される。もしも計数値が予め定められた値よりも大きい場合は、新たなマイクロ基地局がそのテスト位置に設立される。その計数値が重要であるのは、それがそのテスト位置に設置された基地トランシーバアンテナを有するマイクロセルを設置することを保証するために、予め定められた一定時間内に必要とされるトラヒックの最低量を表すからである。
本発明の別の実施例では、この監視処理手順がいくつかのテスト位置で実施される。次に新たなマイクロ基地局が最大の計数値を有するテスト位置の中の１つに設立される、何故ならば此処が最大に近いトラヒックが経験した所だからである。
本発明の更に別の実施例では、測定された信号強度と予め定められた閾値信号強度値との比較はデータ測定フェーズの間は実行されない。代わりに、測定値はこの時点ではメモリ内に格納される。全てのデータの収集が完了した後、先に述べたように分析され、これは測定された信号強度値と予め定められた閾信号強度信号との比較を含む。
【図面の簡単な説明】
本発明の目的並びに特長は以下の詳細な説明を添付図を参照しながら読むことで理解されるであろう：
図１は従来型セルラ通信システムの一部のブロック図；
図２Ａおよび図２Ｂは提案されたトランシーバサイトの適切さを事前検証するための本発明に基づくテスト機器のブロック図；
図３は本発明に基づくセルラ通信システム内のテスト機器の使用を図示するブロック図；そして
図４は本発明の１つの実施例に基づき実行されるステップの流れ図；
図５は本発明の別の実施例に基づき実行されるステップの流れ図
詳細な説明
次に本発明の種々の特徴を図を参照して説明する、この中で同じ部品は同一の参照符号で識別されている。
図２Ａを参照すると、此処には本発明に基づき、新たな基地トランシーバアンテナサイトとして使用されるテストサイトの適合性を判定するためのテスト装置２００のブロック図が示されている。このテスト装置２００は受信機２０３に結合されたアンテナ２０１を含む。受信機２０３の動作（すなわち、どの周波数で聴くか、等）は処理装置２０５で制御される。処理装置２０５はまた、受信機２０３の出力にも結合されており、この受信信号で送られた通信の性質を分析するように構成されている。テスト装置２００は更に、受信機２０３と処理装置２０５とに結合された信号強度測定装置２１１を含み、また処理装置２０５に結合されたメモリ装置２０７（例えばランダムアクセスメモリまたはディスク格納装置）をも含み、収集されたデータを後で使用するために格納する事が出来るようになっている。テスト装置２００は更に好適に入力／出力（Ｉ／Ｏ）装置２０９を含み、オペレータが命令とデータオペランドを入力出来るようにし、またオペレータがテストの経験的な結果を得ることが出来るようにしている。
本発明によるテスト装置２００の動作を次に図３と図４を参照して説明する。セルラ通信システム内の３つのセルＣ１，Ｃ２，Ｃ３が示されている。このセルはそれぞれＲＢＳ１，ＲＢＳ２およびＲＢＳ３からサービスされている。この例では、システムに新たなマイクロセルＣ４を追加することが提案されているものと仮定されている。テスト装置２００がセルＣ１の周辺近くの何処かに、これが提案されている新たな基地トランシーバアンテナにとって良好な地点であるかを判断するために設置されている。これが良好な場所であるか否かは、少なくとも部分的には提案された新たなマイクロセルＣ４の領域内に通常どれだけの数のＭＳが存在しているかに依存する。
このテスト装置２００は１つまたは複数のアップリンク（すなわち、ＭＳからＲＢＳへ）制御チャンネル（すなわち、アクセス）周波数を聴きながら動作する。図３に図示されるように３つのアップリンク制御チャンネルが監視されるものとする：その各々はＲＢＳ１，ＲＢＳ２およびＲＢＳ３に関連する。どの周波数で監視するかに関しての情報は運転管理者が手動で設定できる。これとは違ってテスト装置２００の設計を、制御チャンネルシグナリングで使用される全てのダウンリンク（すなわち、ＲＢＳからＭＳ）周波数を走査し、最大の信号強度で受信される１つ（または複数）を選択して、どの周波数で監視するかを自動的に決定するようにもできる。
テスト装置２００が制御チャンネルで使用されている１つまたは複数のアップリンク周波数を聴いている時、それは近隣の基地局ＲＢＳ１，ＲＢＳ２，ＲＢＳ３の１つにアクセスを試みようとしている移動体局（例えば、ＭＳ１，ＭＳ２，ＭＳ３，ＭＳ４）からのアクセスメッセージを検出するはずである。移動体局からのアクセス試行は、例えば呼を設定しようとしている移動体局またはその移動体局に対して呼を設定しようとする際に基地局からのページングメッセージに応答する移動体局により引き起こされる。この様な処理手順は例えば、米国特許５、３５７、５５９に記述されている。
本発明によれば、テスト装置２００がアクセスメッセージを検出すると、これは関連する受信信号強度を記録する（例えばメモリ装置２０７の中に）（ステップ４０５−４０７）。本発明の提出された実施例では、テスト装置２００はまた日付、時刻および測定位置も記録する。
予め定められた測定期間、例えば１日または１週間の後（ステップ４０９）、記録されたアクセス事象は後処理ツール２５０（図２Ｂ参照）に供給される。後処理ツール２５０は図２Ｂに示すように別の装置でも良いし、これと違って例えばテスト装置自身の処理装置２０５が後処理ソフトウェアを走らせても構わない。以下の説明では、後処理ツール２５０を参照する場合は実現可能な実施例のいずれか１つを指すものとする。
後処理ツール２５０の目的は１つまたは複数の信号強度閾値を適用してアクセス事象をクラス分けする事である。アクセス事象のこのクラス分けは、例えば予め定められた信号強度よりも大きな関連する受信信号強度を有するアクセスメッセージは、もしもそのテスト装置２００と同じ場所に設置されていたとすればマイクロ基地局へ対して発せられたであろう呼試行を表すものとして行われる。例えば図３を参照すると、信号強度閾値は提案された新たなマイクロセルＣ４内に配置されている移動体局のみで受信されることが予想されるレベルに設定される。従って移動体局ＭＳ１およびＭＳ３からの呼試行のみが潜在的なマイクロ基地局呼試行としてクラス分けされるのに十分な信号強度を有することになる。移動体局ＭＳ２およびＭＳ４は予め定められた閾値レベル以上の信号強度を有するには、テスト装置２００から遠く離れすぎているのでこの方法のクラス分けには入らない。
次に後処理ツール２５０は潜在的なマイクロ基地局呼試行としてクラス分けされたアクセス試行の回数を計数する（ステップ４０１および４１１−４１９）。計数値が高い場合は、マイクロ基地局をその対応する位置に設置すべきことを示している（ステップ４２１および４２３）。予め定められた計数値よりも計数値が低い場合は、そのテストサイトが新たなマイクロ基地局の場所として不適切であることを示している（ステップ４２１および４２５）。テスト装置２００用のの別の場所もまた同様の方法で評価されて、呼試行または搬送されたトラヒックの個数に基づいてマイクロ基地局に最適な場所が探される（図４に示されたステップが新たなテストサイトに対して繰り返され、それぞれのサイトからの計数値が互いに比較される）。
本発明のこれに代わる実施例が図５に図示されており、テスト処理装置２００は全ての検出されたアクセスメッセージを関連する受信信号強度と共には記録しない。その代わりに検出されたアクセスメッセージに関連する受信信号強度は最初に１つまたは複数の信号強度閾値と比較される（ステップ５０７）。もしも測定された信号強度が予め定められた閾値レベルよりも大きい場合は、処理装置２０５は計数値をインクリメントし、これは例えばメモリ装置２０７の中に格納される（ステップ５０１および５０９）。そのテスト位置で予め定められた期間、監視処理手順を実施した後（ステップ５１１）、その計数値は予め定められた計数値と比較される（ステップ５１３）。もしもその計数値が予め定められた計数値よりも高い場合は、新たなマイクロ基地局がそのテスト位置に設立される（ステップ５１５）。その他の場合は、監視を行われたテストサイトは新たなマイクロ基地局の場所として不適切である（ステップ５１７）。
この代替実施例は図４を参照して先に説明した実施例に比較して欠点を有しており、それは信号強度閾値（ステップ５０７）が全てのテストを実施する前に決められていなければならない点である。これは閾値を変えてその結果がどの様に影響されるかを調べることが出来なくなる。これと比較して、図４を参照して先に説明した後処理では、異なる信号強度閾値を使用して何回も後処理ツール２５０を走らせることが出来る。それにも関わらず、図５に示された本発明の実施例を使用して許容範囲の結果を得ることが出来る。
本発明は特に、といってこれに制限するわけでは無いがマイクロ基地局アンテナ用の最適場所（呼の数を最大化するという観点から）を見つけるための非常に有効なセル計画支援手段を提供する。最新のセルラ無線システムのマイクロおよびピコセルは低位置アンテナおよび低出力基地局を必要とするので、セルサイトの最適位置を探すことは従来にも増して重要である。
本発明を特定の実施例を参照して説明してきた。しかしながら当業者には容易に明らかなように、本発明を先に説明した提案の実施例以外の特定の方法で実施する事は可能である。これは本発明の精神から逸脱することなく行われるであろう。提出された実施例は単に図示することを目的としたものであって、いずれの意味に於いても制限的と考えられるべきものでは無い。本発明の範囲はこれまでの説明よりもむしろ添付の請求の範囲で与えられており、特許請求の範囲に入る全ての変化および等価物はそこに包含されるものと意図している。

Claims (4)

1. 各々のセルが複数の既存の基地局の少なくとも１つからサービスされている複数のセルを有するセルラ通信システムに於いて、新たなマイクロ基地局アンテナ用の位置を決定するための方法であって：
   テストアンテナを１つのセル内のテスト位置に用意し；
   予め定められた期間の間、以下のステップ：
   テストアンテナに於いて、移動体局から既存の基地局の中の予定の１つへ送信されたアップリンクアクセス試行信号を受信し；
   受信されたアップリンクアクセス試行信号の信号強度を測定し；
   測定された信号強度を予め定められた閾値レベルと比較し；そして
   もしも測定された信号強度が予め定められた閾値レベルよりも大きな場合は計数値をインクリメントする、以上のステップを含む監視処理手順を実行し；そして
   この監視処理手順を実行した後、計数値を予め定められた計数値と比較し、もしも計数値が予め定められた計数値よりも大きい場合は、新たなマイクロ基地局をそのテスト位置に設立する、以上のステップを含む前記の方法。
2. 各々のセルが複数の既存の基地局の少なくとも１つからサービスされている複数のセルを有するセルラ通信システムに於いて、新たなマイクロ基地局アンテナ用の位置を決定するための方法であって：
   各々のテスト位置が少なくとも１つのセルの中に配置されている複数のテスト位置を決定し；
   各々１つのテスト位置に於いて：
   テストアンテナを用意し；
   予め定められた期間の間、以下のステップ：
   テストアンテナに於いて、移動体局から既存の基地局の中の予定の１つへ送信されたアップリンクアクセス試行信号を受信し；
   受信されたアップリンクアクセス試行信号の信号強度を測定し；
   測定された信号強度を予め定められた閾値レベルと比較し；そして
   もしも測定された信号強度が予め定められた閾値レベルよりも大きな場合は計数値をインクリメントする、以上のステップを含む監視処理手順を実行し；そして
   各々のテスト位置でこの監視処理手順を実行した後、それぞれの計数値を互いに比較してどのテスト位置が最も高い計数値を有するかを決定し、最も高い計数値を有するテスト位置に新たなマイクロ基地局を設立する、以上のステップを含む前記の方法。
3. 各々のセルが複数の既存の基地局の少なくとも１つからサービスされている複数のセルを有するセルラ通信システムに於いて、新たなマイクロ基地局アンテナ用の位置を決定するための方法であって：
   テストアンテナを１つのセル内のテスト位置に用意し；
   予め定められた期間の間、以下のステップ：
   テストアンテナに於いて、移動体局から既存の基地局の中の予定の１つへ送信されたアップリンクアクセス試行信号を受信し；
   受信されたアップリンクアクセス試行信号の測定された信号強度を測定し；そして
   アップリンクアクセス試行の記録および測定された信号強度をメモリ内に格納する、以上のステップを含む監視処理手順を実行し；
   この監視処理手順を実行した後、メモリ内に格納された記録の分析を、各々の記録に対して測定された信号強度を予め定められた閾値レベルと比較し、もしも測定された信号強度が予め定められた閾値レベルよりも大きな場合は計数値をインクリメントすることで実施し；そして
   メモリ内に格納されている記録を分析した後、もしも計算値が予め定められた計数値よりも大きい場合は、新たなマイクロ基地局をそのテスト位置に設立する、以上のステップを含む前記の方法。
4. 各々のセルが複数の既存の基地局の少なくとも１つからサービスされている複数のセルを有するセルラ通信システムに於いて、新たなマイクロ基地局アンテナ用の位置を決定するための方法であって：
   各々のテスト位置が少なくとも１つのセルの中に配置されている複数のテスト位置を決定し；
   各々１つのテスト位置に於いて：
   テストアンテナを用意し；
   予め定められた期間の間、以下のステップ：
   テストアンテナに於いて、移動体局から既存の基地局の中の予定の１つへ送信されたアップリンクアクセス試行信号を受信し；
   受信されたアップリンクアクセス試行信号の信号強度を測定し；
   測定された信号強度を予め定められた閾値レベルと比較し；そして
   アップリンクアクセス試行の記録および測定された信号強度をメモリ内に格納し；
   各々のテスト位置でこの監視処理手順を実行した後、各々のテスト位置用のメモリ内に格納された記録の分析を、各々の記録に対して測定された信号強度を予め定められた閾値レベルと比較し、もしも測定された信号強度が予め定められた閾値レベルよりも大きな場合はそのテスト位置に関連する計数値をインクリメントすることで実施し；そして 各々のテスト位置用のメモリ内に格納されている記録を分析した後、それぞれの計数値を互いに比較してどのテスト位置が最も高い計数値を有するかを決定し、最も高い計数値を有するテスト位置に新たなマイクロ基地局を設立する、以上のステップを含む前記の方法。

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