JP4237937B2 - セルラー無線中継器の周波数を調整する方法 - Google Patents
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Description
【技術分野】
本発明は、セルラー無線ネットワークにおける中継器の無線周波数を調整する方法であって、中継器が、少なくとも1つの特定の無線周波数においてベースステーションと加入者ターミナルとの間の両方向無線接続の無線信号を増幅するような方法に係る。
【0002】
【背景技術】
セルラー無線ネットワークは、ベースステーションのシャドー領域をカバーするために中継器を使用する。シャドー領域は、山々やビルやトンネルを含む困難な地形条件によって生じる。中継器は、ベースステーションと加入者ターミナルとの間の無線接続のクオリティを効果的に改善する。というのは、構造が簡単な中継器は、実際のベースステーションよりも入手し易く且つ運転コストが低いからである。中継器は、ベースステーションに比して、特にテレコミュニケーション接続において著しい節約をもたらす。というのは、ベースステーションとベースステーションコントローラとの間に要求される経費のかかる固定の送信容量を必要としないからである。
【0003】
中継器は、ベースステーションへの直接無線接続を行うことが困難又は不可能であるような道路トンネル、地下ステーション、駐車場、及び他の同様の地下の場所に最も一般的に使用される。無線信号は、ベースステーションと加入者ターミナルとの間で2つの経路を経て、即ち直接的に及び中継器を経て、伝播するので、屋外地域では中継器の使用がより困難である。これは、受信信号に対して多経路伝播信号成分の形態の干渉を引き起こす。
【0004】
従って、中継器は、特定の周波数で動作するベースステーションの信号を増幅する。各中継器は、特定のベースステーションにより使用される無線周波数を増幅するように調整しなければならない。非常に多数の中継器を伴う場合には、それらを正しい周波数に調整するのに手間がかかり、エラーが発生し易い。典型的に、ネットワークの管理者は、拡張に関連してネットワークの周波数変更を実行し、容量を増加し、そしてネットワークの同調をとらねばならない。周波数を再割り当てするときには、各ベースステーションのエリア内の中継器も、新たな周波数プランに基づいて無線周波数を使用するように変更されねばならない。というのは、中継器はチャンネル選択性であり、従って、所望の周波数を使用するように構成されねばならないからである。又、所望の周波数に同調する必要のない広帯域中継器も、この分野で知られている。
【0005】
公知技術では、中継器は、所望の周波数を使用するように手動で調整される。この場合に、保守担当者は、各中継器を巡回して、中継器に使用される周波数を機械的に調整するか、又は中継器のシリアルポートに接続されたコンピュータを経て調整する。別の解決策では、保守担当者は、手動の遠隔制御により周波数を調整する。この場合に、中継器は、例えば、無線モデムにより正しい周波数に関する情報を受け取るように構成される。無線モデムは、例えば、モデムカードが接続された従来型のGSM電話である。又、中継器は、ショートメッセージサービスにより正しい周波数に関する情報を受信するように構成することもでき、この場合には、GSM電話も中継器に接続される。
しかしながら、上記構成体の問題は、余計な作業を含む手作業であり、非常にエラーが発生し易いことである。
【0006】
【発明の開示】
従って、本発明の目的は、上記の問題を解消する方法及びこの方法を実施する装置を提供することである。これは、冒頭で述べた形式の方法において、中継器が、少なくとも1つのベースステーションにより送信された無線信号を監視し、そしてその監視された無線信号に含まれた情報に基づいて特定の無線周波数の信号を増幅するように自動的に同調することを特徴とする方法により達成される。
【0007】
更に、本発明は、セルラー無線ネットワークにあって、少なくとも1つの特定の無線周波数においてベースステーションと加入者ターミナルとの間の両方向無線接続の無線信号を増幅する中継器にも係る。
本発明の中継器は、少なくとも1つのベースステーションにより送信された無線信号を監視するための監視手段と、その監視された無線信号に含まれた情報に基づいて特定の無線周波数の無線信号を増幅するように自動的に同調する調整手段とを備えたことを特徴とする。
【0008】
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に記載する。
本発明は、中継器により増幅される周波数を変更するために特殊な手段をとる必要がないという考え方をベースとしている。中継器は、ベースステーションにより通常送信される情報を監視し、そしてその情報に基づいて動作すべき周波数を結論付ける。
本発明の方法及びシステムは、多数の効果を発揮する。保守担当者は、中継器に使用される周波数をセットするために何らかの手段をとる必要がない。これを行うために従来必要とされた作業は、もはや必要とされない。更に、コミッションエラーの危険性が相当に小さくなる。公知の手動遠隔制御に比して、本発明の解決策は、余計なコストを含まない。
【0009】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図1は、本発明のセルラー無線ネットワークの典型的な構造を示す。図1は、本発明を説明するのに重要なブロックしか示さないが、従来のセルラー無線ネットワークは、ここでは詳細に説明する必要のない他の動作及び構造も含むことが当業者に明らかであろう。この例は、TDMA(時分割多重アクセス)を用いたデジタル無線システムを示すが、本発明は、チャンネル選択中継器を用いる全ての形式のセルラー無線ネットワーク、例えば、異なる形式のハイブリッドシステム、及びアナログ無線システムに使用するのにも適している。
【0010】
セルラー無線ネットワークは、通常、固定のネットワークインフラストラクチャー即ちネットワーク部分と、加入者ターミナル150とを備え、加入者ターミナルは、固定配置のものでもよいし、乗物に搭載されるものでもよいし、又はポータブルターミナル装置でもよい。ネットワーク部分は、ベースステーション100を含む。多数のベースステーション100が、それらと通信するベースステーションコントローラ102によって集中的に制御される。ベースステーション100はトランシーバ114を含む。ベースステーション100は、通常、1ないし16個のトランシーバ114を含む。例えば、TDMAシステムでは、1つのトランシーバ114は、1つのTDMAフレーム、即ち通常は8個のタイムスロットの無線容量を与える。
【0011】
ベースステーション100は、トランシーバ114の動作を制御する制御ユニット118と、マルチプレクサ116とを備えている。このマルチプレクサ116は、多数のトランシーバ114により使用されるトラフィック及び制御チャンネルを1つの送信リンク160に指定する。
ベースステーション100のトランシーバ114は、アンテナユニット112と通信し、このアンテナユニットは、加入者ターミナル150への両方向無線接続170を形成する。エアインターフェイスと称される両方向無線接続170を経て送信されるべきフレームの構造は、厳密に規定される。
【0012】
図2は、トランシーバ114の構造を詳細に示す。受信器200は、所望の周波数帯域以外の周波数を阻止するフィルタを含む。次いで、信号は、中間周波に変換されるか又は基本周波数に直接変換され、その後、信号は、アナログ/デジタルコンバータ202においてサンプリング及び量子化される。イコライザ204は、例えば、多経路伝播により生じる干渉を補償する。復調器206は、イコライズされた信号からビット流を取り出し、このビット流は、デマルチプレクサ208へ送信される。デマルチプレクサ208は、異なるタイムスロットからのビット流を個別の論理チャンネルへとデマルチプレクスする。チャンネルコーデック216は、個別の論理的チャンネルのビット流をデコードし、即ちビット流が制御ユニット214へ送信されるシグナリング情報より成るかどうか、又はビット流がベースステーションコントローラ102のスピーチコーデック122へ送信されるスピーチであるかどうかを判断する。又、チャンネルコーデック216は、エラー修正も実行する。制御ユニット214は、異なるユニットを制御することにより内部の制御タスクを実行する。バースト発生器228は、チャンネルコーデック216から到来するデータにトレーニングシーケンス及びテールを追加する。マルチプレクサ226は、各バーストに特定のタイムスロットを指定する。変調器224は、高周波の搬送波に対してデジタル信号を変調する。これは、デジタル/アナログコンバータ222により実行しなければならないアナログ動作である。送信器220は、帯域巾を狭くするフィルタも含む。更に、送信器220は、送信の出力電力も制御する。シンセサイザー212は、異なるユニットに必要な周波数を発生する。シンセサイザー212に含まれたクロックは、ローカルで制御することもできるし、又はどこかの場所、例えば、ベースステーションコントローラ102から集中制御することもできる。シンセサイザー212は、例えば、電圧制御発振器により必要な周波数を形成する。
【0013】
トランシーバの構造は、図2に示すように、高周波部分230と、ソフトウェアを含むデジタル信号プロセッサ232とに更に分割される。高周波部分230は、受信器200と、アナログ/デジタルコンバータ202と、デジタル/アナログコンバータ222と、送信器220と、シンセサイザー212とを備えている。ソフトウェアを含むデジタル信号処理プロセッサ232は、イコライザ204と、復調器206と、デマルチプレクサ208と、チャンネルコーデック216と、制御ユニット214と、バースト発生器228と、マルチプレクサ226と、変調器224とを備えている。
【0014】
ベースステーションコントローラ102は、グループスイッチングフィールド120と、トランスコーダ122と、制御ユニット124とを備えている。グループスイッチングフィールド120は、スピーチ及びデータを切り換えそしてシグナリング回路を接続するのに使用される。トランスコーダ122は、公衆交換電話ネットワークと無線電話ネットワークとの間に使用される異なるデジタルスピーチコードフォーマットを互いに適合するように変換し、例えば、固定ネットワークの64kビット/sフォーマットから別のフォーマット(例えば13kビット/s)へ及びそれとは逆に変換する。制御ユニット124は、コール制御、移動管理、統計学的データ収集及びシグナリングを遂行する。
【0015】
図1の例では、加入者ターミナル150から移動サービス交換センター132を経て、PSTN(公衆交換電話ネットワーク)134に接続された電話136へ接続が確立される。
無線電話システムの動作を制御及び監視するOMC(オペレーション及びメンテナンスセンター)は、移動サービス交換センター132と通信する。OMC132は、通常、特殊なソフトウェアを含む比較的強力なコンピュータである。システムの個々の部分に制御を集中させてもよい。というのは、システムの異なる部分間のデータ送信接続に、制御情報を送信するのに必要な制御チャンネルを設けることができるからである。
【0016】
更に、ネットワークをインストールしそしてその使用を監視する個人は、例えば、個々のネットワーク要素を管理するために管理ソフトウェア140(EM=エレメントマネージャー)を含むポータブルコンピュータを使用することができる。図示の例では、装置140は、ベースステーション100の制御ユニット118のデータ送信ポートに接続され、そしてベースステーション100の動作を監視及び制御することができる。これは、例えば、ベースステーションの動作を制御するパラメータの値を検査しそして変更することができる。
【0017】
図3は、中継器の使用を示す例である。中継器302は、ベースステーション100のカバレージエリア内に配置される。中継器302は、地表レベル306より上のアンテナ300を使用し、これは、ベースステーション100によってアンテナ112を経て送信された無線信号170Aを受信する。中継器302は、受信した無線信号170Aを増幅し、そして地表レベル306より下の駐車場308に配置されたアンテナ304を経て、駐車場内に位置する加入者ターミナル150へ増幅された無線信号170Bを送信する。中継器302は、両方向に動作し、即ち加入者ターミナル150から受信された無線信号170Bも増幅され、そして増幅された無線信号170Aがベースステーション100へ送信される。中継器302及びベースステーション100は、図3において無線信号170A、170Bに使用される無線周波数を表わすF1で示された同じ無線周波数で動作する。
【0018】
図4は、本発明の中継器302の本質的な構造部分を詳細に示す。中継器302は、1ないしN個のチャンネルユニット400を有し、各ユニットは、ベースステーション100の1つのトランシーバ114を経て両送信方向に伝播する無線トラフィックを増幅することができる。各チャンネルユニット400は、2つのアンテナと通信し、第1アンテナ300は、ベースステーション100との無線接続170Aに必要とされ、そして第2アンテナは、加入者ターミナル150との無線接続170Bに必要とされる。各チャンネルユニット400の動作は、制御ユニットにより制御される。図4の太線は、中継器302を通る1つの接続の伝播を示す。
【0019】
図5は、チャンネルユニット400の構造を詳細に示す。チャンネルユニット400は、2つの受信−送信岐路を含む。送信及び受信周波数を互いに分離するデュープレックスフィルタ500Aは、ベースステーション100に無線接続170Aを与えるアンテナ300の後に配置される。図5に示す上部の受信−送信岐路は、受信器502Aと、電力増幅器504Aと、送信器506Aで構成される。その次に設けられたデュープレックスフィルタ500Bは、アンテナ304において送信及び受信周波数を互いに分離し、そしてアンテナ304は、加入者ターミナルへの無線接続170Bを与える。下部の受信−送信岐路は、上部の受信岐路と同様に、受信器502Bと、電力増幅器504Bと、送信器506Bとで形成される。従って、図5の例のように構成されたチャンネルユニット400は、上部の岐路を使用して、ベースステーション100から受信した信号170Aを受信、増幅及び送信し、そして下部の岐路を使用して、加入者ターミナル150から受信した信号170に対して対応手順を遂行する。
【0020】
チャンネルユニット400の数は、中継器302によりカバーされるエリア内の必要なトラフィック容量に基づく。図4には、N個のチャンネルが示されているが、これより著しく少ないユニットを使用することもでき、低容量のエリアをカバーする場合は、1つ又は2つのチャンネルユニット400を伴う無線中継器302が使用される。
セルラーネットワークの典型的な構造、中継器302の典型的な動作状態及び中継器302の構造の一例を説明したが、本発明の動作について以下に述べる。既に述べたように、中継器302に関連した主たる問題は、ベースステーション100と同じ周波数を使用するために中継器をいかに構成するかである。これは、特に、ネットワークをコミッショニングする際に問題であると共に、コミッショニングの後に、ネットワークの周波数プランニングを変更するためにネットワークに変更又は拡張を行うたびに問題となる。
【0021】
図3は、ベースステーション100がそのトラフィックに対して周波数F1をいかに使用するか示している。実際には、より多くの周波数が使用されるが、明瞭化のために、1つの周波数のみに説明を限定する。図4を参照すれば、中継器302は、少なくとも1つのベースステーションにより送信された無線信号170Aを監視するための監視手段404を備えている。中継器302により監視される無線信号170Aは、ベースステーション100の動作周波数に関する情報を含む制御チャンネルを含んでいる。換言すれば、この情報は、中継器302の周波数を調整するように意図されたものでなく、加入者ターミナル150の動作を制御するための放送として加入者ターミナルへ送信されるセルラー無線ネットワークのシステム情報である。制御チャンネルの1つは、ベースステーション100の動作周波数に関する情報を含む放送制御チャンネルBCCHである。例えば、GSM900システムでは、周波数情報が、124の周波数に関する情報を16オクテットで含むセル割り当てテーブルにコードとして送信され、ベースステーション100による周波数の使用が単一ビットのオン/オフで指示される。
【0022】
このテーブルは、ベースステーション100を識別するベースステーション識別コードBSICも含む。中継器302は、BSICに基づいて正しい周波数を識別する。というのは、周波数を中継すべきところのベースステーション100に関する情報が中継器302にセットされているからである。換言すれば、中継器302は、所定のベースステーション100を監視する。ベースステーション100のBSICが変更された場合には、例えば、手動の遠隔制御により中継器302に対して同じ変更を行なわねばならない。別のやり方は、中継器302が正しいオペレータの最良受信のベースステーション100を監視し、そしてその周波数を中継するように同調することである。
【0023】
従って、図3及び4の例では、中継器302は、ベースステーション100により送信された制御チャンネル信号170Aを受信するための監視手段404を使用する。制御チャンネル信号170Aは、次の2つの方法で処理することができる。即ち、それらの信号は監視手段404において処理することができるか、又は処理のために調整手段402へ送信することができる。処理において、中継器302が動作すべき周波数(1つ又は複数)に関する情報が、制御チャンネル信号170Aからデコードされる。図3の例では、制御チャンネル信号170Aは、中継器302が周波数F1で動作しなければならないことを示す。次いで、調整手段402は、周波数F1の信号を中継するように中継器302のチャンネルユニット400を調整する。
【0024】
実際に、使用中に中継される周波数はもっとあるが、変更された周波数のみがチャンネルユニット400において変更される。不変に保たれる周波数は、変更する必要がない。
本発明は、監視手段404が従来の加入者ターミナル装置150と同様であるように実施されるのが好ましい。加入者ターミナル150の形式に基づき、監視手段404から調整手段402へ必要な情報を送信できるように、若干の変更が必要となる。
従来型のGSM電話は、正しいオペレータの最良受信のベースステーション100にロックされ、その結果、電話が特定のベースステーション100にロックされることが望まれる場合には、その動作を若干変更しなければならない。移動電話の製造者は、通常、電話に種々のテストモードを設けており、これにより、所望の特性を容易に実施することができる。
【0025】
加入者ターミナル150の構造は、図2のトランシーバ114の構造の説明を利用して説明することができる。加入者ターミナル150の要素は、トランシーバ114と同様に動作する。更に、加入者ターミナル150は、アンテナ112と、受信器200及び送信器220と、ユーザインターフェイス部分及びスピーチコーデックとの間にデュープレックスフィルタを備えている。スピーチコーデックは、バス240を経てチャンネルコーデック216に接続される。しかしながら、スピーチコーデック及びユーザインターフェイス部分は、本発明の監視手段404では必要とされない。監視手段404は、制御チャンネルを監視するための無線周波数部分230と、ソフトウェアを含むデジタル信号プロセッサ232とを備え、これは、制御チャンネルに含まれた情報を、受信信号170Aから分離し、おそらくそれをデコードし、そして少なくともそれを調整手段402へ送って、情報をデコードできるようにする。
【0026】
本発明は、調整手段402においてソフトウェアで実施されるのが好ましく、従って、本発明は、調整手段402に含まれたプロセッサの厳密に規定された区分に比較的簡単な変更を必要とするだけである。又、中継器302は、調整手段402が各チャンネルユニット400へ分配されるように実施されてもよく、これにより、本発明の作用は、制御ユニット400に配置された調整手段402にも分配される。
添付図面の例を参照して、本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の範囲内で多数の変更がなされ得ることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 セルラー無線ネットワークの構造を示す図である。
【図2】 トランシーバの構造を示す図である。
【図3】 中継器の使用を示す図である。
【図4】 本発明の中継器の構造を示す図である。
【図5】 中継器のチャンネルユニットの構造を示す図である。
Claims (5)
- セルラー無線ネットワークにおける中継器(302)の無線周波数を調整する方法であって、上記中継器(302)は、少なくとも1つの特定の無線周波数においてベースステーション(100)と加入者ターミナル(150)との間の両方向無線接続の無線信号(170)を増幅し、上記中継器(302)は、少なくとも1つのベースステーション(100)により送信された無線信号(170)を監視し、そしてその監視される無線信号(170)に含まれた情報に基づいて特定の無線周波数の信号(170)を増幅するように自動的に同調するという方法において、中継器(302)は、中継しなければならない周波数を有するベースステーションに関して上記中継器 (302) に記憶された情報に基づいて、所定のベースステーション (100) を監視し、そこにおいて上記ベースステーション (100) は、そのベースステーション識別コードで識別され、そして上記ベースステーション (100) により送信され中継器(302)により監視される無線信号(170)は、上記ベースステーション識別コードに関する情報及びベースステーション(100)の動作周波数に関する情報を含む放送制御チャンネルを有することを特徴とする方法。
- 上記中継器(302)は、それが増幅する無線信号(170)の無線周波数を変更しない請求項1に記載の方法。
- セルラー無線ネットワークにあって、少なくとも1つの特定の無線周波数においてベースステーション(100)と加入者ターミナル(150)との間の両方向無線接続の無線信号(170)を増幅する中継器(302)であって、少なくとも1つのベースステーション(100)により送信された無線信号(170)を監視するための監視手段(404)と、その監視された無線信号(170)に含まれた情報に基づいて特定の無線周波数の無線信号(170)を増幅するように自動的に同調する調整手段(402)とを備えた中継器において、上記監視手段(404)は、中継しなければならない周波数を有するベースステーションに関して上記中継器 (302) に記憶された情報に基づいて、所定のベースステーション(100)を監視するよう準備され、そこにおいて上記ベースステーション (100) は、そのベースステーション識別コードで識別され、そして上記監視手段 (404) は、上記ベースステーションによって送信され、上記ベースステーション識別コードに関する情報及び上記ベースステーション(100)の動作周波数に関する情報を含む放送制御チャンネルを有する無線信号 (170) を監視するよう準備されることを特徴とする中継器。
- 上記監視手段(404)は、加入者ステーション装置(150)と同様である請求項3に記載の中継器。
- 上記中継器(302)は、それが増幅する無線信号(170)の無線周波数を変更しない請求項3又は4に記載の中継器。
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