JP4322256B2 - 無線基地局装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線基地局装置に関し、特に、無線通信のサービスエリアを複数のセクタに分割したときの各セクタに対応して設けられるセクタアンテナの不感地帯となり得るアンテナ直下周辺地域等をサービスエリアとしてカバーするのに用いて好適な、無線基地局装置に関する。

図８は従来の無線基地局装置に接続されるアンテナシステムの構成を示すブロック図で、この図８に示すように、従来のアンテナシステムは、鉄塔１４０等に、移動局（図示省略）との無線通信のサービスエリアを複数（ここでは、３つ）に分割したときのセクタ１００，２００，３００毎にダイバーシティ構成のセクタアンテナ１１０，１２０，１３０が設けられて構成される。なお、符号１０１，２０１，３０１で示す網がけ領域はそれぞれセクタアンテナ１１０，１２０，１３０のカバーエリアを示す。

そして、従来のセル設計では最適なサービスエリアを供給するために、各セクタアンテナ１１０，１２０，１３０の取り付け高さや、チルト角，方位角等を調整しているが、例えば図９Ａに示すように、アンテナ直下周辺の地域（エリア）４００には、どのセクタアンテナ１１０，１２０，１３０からの電波も届かないか、移動局にとって必要な受信電力強度が得られない地域（いわゆる不感地帯）が生じる。

このような不感地帯４００は、例えば図９Ｂに示すように、各セクタアンテナ１１０，１２０，１３０の規定の送信電力をいずれも大きく設定して各セクタアンテナ１１０，１２０，１３０のカバーエリア１０１，２０１，３０１をそれぞれ拡げることで無くすことができるが、この場合、アンテナ直下周辺地域４００では、複数のセクタアンテナ１１０，１２０，１３０のカバーエリア１０１，２０１，３０１が重複し、１つの移動局に対してどのセクタアンテナ１１０，１２０，１３０からの受信電力強度も同程度になるため、１つの移動局が同時に２以上のセクタアンテナと接続する同時接続状態の多発地帯となる。そして、この場合、各セクタアンテナ１１０，１２０，１３０と移動局との間の距離差が小さく、且つ、電力強度の順位が容易に変動するため、セクタ間ハンドオフ（ハンドオーバ）動作が頻繁に生じてしまい、システムの処理負荷を増大させてしまう。

そこで、従来は、かかるハンドオフ動作の頻発防止を優先して、呼接続サービスの品質を落とすか、図９Ａに示したようにアンテナ直下でのハンドオフエリアを最小限にするセル設計を行なっているが、不感地帯４００が生じ呼接続サービスの不安定を招いている。
このような呼接続サービスの不安定をハンドオフ動作の頻発を抑制しながら抑止するためには、例えば図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、サブアンテナ１５０を設けて当該サブアンテナのカバーエリア５００により不感地帯４００をカバーしたり、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、セクタアンテナ１１０（又は１２０，１３０）からの電波を受けて不感地帯４００へ反射する反射板１６０を設置して、この反射板１６０のカバーエリア６００により不感地帯４００をカバーしたりすることが考えられる。

あるいは、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、セクタアンテナ１１０（又は１２０，１３０）からの電波を中継するリピータ１７０を設けて、このリピータ１７０のカバーエリア７００により不感地帯４００をカバーしたり、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、補完用基地局装置１８０を設置して、この補完用基地局装置１８０のカバーエリア８００により不感地帯４００をカバーしたりすることも考えられる。

しかしながら、どの場合も、アンテナ直下周辺地域４００をカバーするのに専用の装置が個別に必要になるため、システム規模及びコストの増大を招いてしまう。
なお、無線基地局装置に関する従来技術として、他に、特開２０００−１９７１０７号公報（以下、特許文献１という），特開平１０−１６４６３７号公報（以下、特許文献２という），特許第３２９０９９０号公報（以下、特許文献３という），特開２００２−３４５０１３号公報（以下、特許文献４という）および特開２００３−１８６４０号公報（以下、特許文献５という）により提案されている技術がある。

ここで、特許文献１に記載の技術は、基地局アンテナダイバーシティ方式のＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）セルラー無線基地局において、同一セクタをカバーする少なくとも２つのアンテナのうち、少なくとも一方のアンテナを、このアンテナのカバーするセクタのトラフィック状況に応じて、基地局から移動局への通信の送信電力を時変的に変化制御するというものである。

より具体的には、各セクタ内でトラフィックに余裕がある場合には、アンテナからの送信電力を増加させて移動局の信号電力対干渉電力比を高くして通信品質を向上させ、各セクタ内でトラフィックが増加した場合には、一方のアンテナからの送信電力を減少させて、ダイバーシティ効果は一部減殺されるものの、必要な通信路を確保して、１セクタに収容できる移動局数の減少を避けることができるというものである。

加えて、この特許文献１の技術では、同一セクタ内でのハンドオーバ状態にある移動局数をモニタして、同一セクタをカバーするアンテナ間の送信電力配分を、同一セクタ内のハンドオーバ状態にある移動局数を上下限値以内とするように制御することにより、２つのアンテナ間の送信電力配分を変化させて、最適な電力配分に接近させることができ、不必要な大きな送信電力での送信を避けることもできるようにもなっている。

また、特許文献２に記載の技術は、１つのセル基地局のサービスエリアを複数のセクタに分割し、移動端末の移動における位置関係に基づいて複数本、例えば、２〜４本程度の送受信アンテナを選択する切替制御によって、セクタ毎に指向性を有した送受信アンテナと変復調器との間を接続する配線数を削減して、システム構築を簡素化するものである。
さらに、特許文献３に記載の技術は、第１及び第２のセクタを介して受信された移動ユニットからの信号のうち最も弱い信号を受信したセクタを認識し、その認識したセクタから上記移動ユニットへの信号の信号強度を低減することにより、複数の基地局からなり、少なくともそのうちの１つの基地局が複数のセクタに分割された通信システムにおけるＳ／Ｉ比（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｒａｔｉｏ）を向上するというものである。

また、特許文献４に記載の技術は、セルラシステムにおける無線基地局装置に関するもので、基地局装置が、所定数のセクタで構成された第１領域及びこの第１領域よりも内側に配置され前記所定数よりも少ない数のセクタで構成された第２領域で構成されるセルにおいて移動局装置と無線通信を行なうことにより、基地局装置に近いエリア（第２領域）で移動局装置が複数のセクタを横切る頻度を抑えて、基地局装置におけるハンドオーバ制御に関する処理量を削減するというものである。

さらに、特許文献５に記載の技術は、ＣＤＭＡ移動通信システムに関するもので、移動端末が必要以上の数の基地局／セクタからの送信信号が届くような環境（セクタ密集地域）に置かれている場合に、基地局制御装置で、端末の送信するパイロット強度報告よりそのことを検出し、端末をセクタ構成又は基地局構成の異なる他のキャリア周波数へとハードハンドオーバさせることにより、端末の安定した通信を実現するものである。
特開２０００−１９７１０７号公報 特開平１０−１６４６３７号公報 特許第３２９０９９０号公報 特開２００２−３４５０１３号公報 特開２００３−１８６４０号公報

しかしながら、上述した特許文献１〜５に記載のいずれの技術も、セクタアンテナ直下の周辺エリアに生じる不感地帯をどのようにして無くすかを主題とするものではなく、セクタ間ハンドオフ動作の頻発を抑制しながら、アンテナ直下周辺エリアのように、各セクタアンテナの送信電力をいずれも上昇してそれぞれの異なるカバーエリアを拡大することで重複カバーされるようなエリアにおいても他のエリアと同等の呼接続サービス品質を提供することは不可能である。

例えば、前述した特許文献１に記載の技術では、同一セクタをカバーするダイバーシティアンテナの送信電力制御に関するものであるため、アンテナ直下の周辺エリアをカバーすることは予定しておらず、不感地帯の解消は望めない。
本発明は、上記のような課題に鑑み創案されたもので、アンテナ直下周辺エリアのように不感地帯となり得るエリアにおいて、当該エリアをカバーするのに専用の装置を別途用意することなく、セクタ間ハンドオフ動作の頻発を抑制しながら、他のエリアと同等の呼接続サービス品質を提供できるようにすることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の無線基地局装置は、移動局との無線通信のサービスエリアを複数のセクタに分割したときの異なるセクタをそれぞれカバーする複数のセクタアンテナと接続され、該複数のセクタアンテナについての送信電波制御によりそれぞれのカバーエリアのいずれをも拡大することで無線基地局装置のアンテナ直下の不感地帯である所定領域を重複カバーし得るものであって、以下の各手段をそなえたことを特徴としている。

（ａ）該複数のセクタアンテナのうち、最も通信負荷が少ないセクタアンテナを検出する検出手段
（ｂ）該検出手段で検出したセクタアンテナのみで該所定領域をカバーするように、当該セクタアンテナの送信電波制御を行なう制御手段
ここで、該制御手段は、該所定領域をカバーするセクタアンテナを該検出手段で検出した１つのセクタアンテナに制限するよう制御する、ことを特徴としている。

また、本発明の無線基地局装置は、移動局との無線通信のサービスエリアを複数のセクタに分割したときの異なるセクタをそれぞれカバーする複数のセクタアンテナと接続され、該複数のセクタアンテナについての送信電波制御によりそれぞれのカバーエリアのいずれをも拡大することで無線基地局装置のアンテナ直下の不感地帯である所定領域を重複カバーし得るものであって、以下の各手段をそなえたことを特徴としている。

（ａ）該複数のセクタアンテナのうち、最も通信負荷が少ないセクタアンテナを検出する検出手段
（ｂ）該検出手段で検出したセクタアンテナ以外のセクタアンテナについては、該所定領域をカバーしないように送信電波制御し、該検出手段で検出したセクタアンテナについては、該所定領域をカバーするように送信電波制御する制御手段
ここで、該制御手段は、該所定領域をカバーするセクタアンテナを該検出手段で検出した１つのセクタアンテナに制限するよう制御する、ことを特徴としている。

さらに、該制御手段は、該検出手段で検出したセクタアンテナから送信する該移動局のための制御信号の送信電力を上昇制御する送信電力制御手段として構成されていてもよいし、該検出手段で検出したセクタアンテナから送信する該移動局のための制御信号の電波放射角を制御する電波放射角制御手段として構成されていてもよい。
また、該検出手段は、上記各セクタアンテナの呼接続数を監視することにより他よりも該呼接続数の少ないセクタアンテナを該通信負荷の少ないセクタアンテナとして検出する呼接続監視手段として構成されるのが好ましい。

さらに、該制御手段は、同時に２以上のセクタアンテナと接続する呼の数を表すマルチ接続数を監視するマルチ接続数監視部と、該マルチ接続数監視部で監視されたマルチ接続数のセクタアンテナ間の差が所定の閾値を超えていると、マルチ接続数の多いセクタアンテナから他のセクタアンテナへのハンドオフを許容するとともに、他のセクタアンテナから上記マルチ接続数の多いセクタアンテナへのハンドオフを拒絶するハンドオフ制御部とをそなえていてもよい。

また、該制御手段は、同時に２以上のセクタアンテナと接続した呼が同時接続しているパスの数を表す同時接続数を監視する同時接続数監視部と、該同時接続数監視部で監視された同時接続数のセクタアンテナ間の差が所定の閾値を超えていると、該同時接続数の少ないセクタアンテナのカバーエリアを拡大し、該同時接続数の多いセクタアンテナのカバーエリアを縮小するように、各セクタアンテナの送信電波制御を行なう同時接続制御部とをそなえていてもよい。

なお、該所定領域は、該複数のセクタアンテナの直下周辺の領域であることが好ましい。
さらに、本発明の無線基地局装置は、ｎ個（ｎは３以上の自然数）のセクタに対応してそれぞれ設けられるｎ個のセクタアンテナと接続される無線基地局装置であって、該ｎ個のセクタアンテナの直下周辺の不感地帯である所定領域について、前記ｎ個のセクタアンテナのいずれについても送信電力を上昇することで、該所定領域をカバーし得るものにおいて、以下の各手段をそなえたことを特徴としている。

（ａ）該ｎ個のセクタアンテナのうち最も通信負荷が少ないセクタアンテナを検出する検出手段
（ｂ）該検出手段で検出したセクタアンテナにより該所定領域をカバーし得る程度に当該セクタアンテナから送信する移動局のための制御信号の送信電力を上昇又は電波放射角を制御する制御手段
ここで、上記制御手段は、該所定領域をカバーするセクタアンテナを１つに制限するよう制御する、ことを特徴としている。

また、本発明の無線基地局装置は、ｎ個（ｎは３以上の自然数）のセクタに対応してそれぞれ設けられるｎ個のセクタアンテナと接続される無線基地局装置であって、該ｎ個のセクタアンテナの直下周辺の不感地帯である所定領域について、前記ｎ個のセクタアンテナのいずれについても送信電力を上昇することで、該所定領域をカバーし得るものにおいて、以下の各手段をそなえたことを特徴としている。

（ａ）該ｎ個のセクタアンテナのうち最も通信負荷が少ないセクタアンテナを検出する検出手段
（ｂ）該検出手段で検出したセクタアンテナ以外のセクタアンテナについては、該所定領域をカバーし得ない程度に移動局のための制御信号を送信するように送信電力又は電波放射角を制御し、該検出手段で検出したセクタアンテナについては、該所定領域をカバーし得る程度に該移動局のための制御信号を送信するように送信電力又は電波放射角を制御する制御手段
ここで、上記制御手段は、該所定領域をカバーするセクタアンテナを１つに制限するよう制御する、ことを特徴としている。

なお、該制御信号は、該移動局におけるセルサーチに用いる信号又は移動局における同期検出に用いる信号であることが好ましい。

図１は本発明の一実施形態に係る移動通信システムの無線基地局システムに着目した構成を示すブロック図で、この図１に示すように、本実施形態の無線基地局システム（装置）（以下、単に「基地局システム」と称することもある）１は、移動局（図示省略）との無線通信のサービスエリアをｎ個（ｎは通常３以上の自然数で、ここでは、ｎ＝３）のセクタ（セル）に分割したときの各セクタに対応して設けられるｎ個のセクタアンテナ２−１，２−２，２−３と接続された１台以上の基地局装置（ＢＴＳ：Ｂａｓｅ Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ）２と、当該基地局装置２と接続された基地局制御装置（ＲＮＣ：Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）３とをそなえて構成されている。なお、基地局制御装置３は、通常、複数の基地局装置２と接続されて各基地局装置２の呼処理等を集中制御・管理するようになっている。

そして、この図１に示すように、基地局装置２は、セクタアンテナ２−ｉ毎に設けられた送受信機２１−１，２１−２，２１−３と、呼処理部２２と、呼接続監視部２３と、電力制御部２４とをそなえて構成され、基地局制御装置３は、伝送部３１と、呼接続監視制御部３２と、呼処理制御部３３とをそなえて構成されている。
ここで、基地局装置２において、セクタアンテナ２−ｉ（ｉ＝１，２，３）は、それぞれ、指向性を有する２本の送受信アンテナ２から成るダイバーシティアンテナとして構成されており、移動局との間で無線信号の送受を行なうものである。当該無線信号には、移動局との間で制御情報を送受するための制御チャネル（ＣＣＨ：Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）の信号（制御信号）と、ユーザデータを送受するためのトラフィックチャネル（ＴＣＨ：Ｔｒａｆｆｉｃ Ｃｈａｎｎｅｌ）の信号とが含まれ、移動局への下り共通制御チャネルの信号として、移動局におけるセルサーチ（基地局装置２の識別）に用いる信号又は移動局における同期検出に用いる信号（例えば、共通パイロットチャネルの信号）を送信することにより、セクタアンテナ２−ｉ毎にそれぞれのカバーエリア（無線ゾーン）が形成される。そして、このセクタアンテナ２−ｉから送信される制御信号（共通パイロットチャネルの信号）の送信電力（下り送信電力）を後述する電力制御部２４によって制御（送信電波制御）することで、各セクタアンテナ２−ｉのカバーエリアを制御（拡大又は縮小）することができる。

送受信機２１−ｉは、それぞれ、対応するセクタアンテナ２−ｉと接続されて、移動局との間で無線信号（制御チャネルの信号及び通信チャネルの信号）の送受を、当該セクタアンテナ２−ｉを介して行なうためのものであり、呼処理部２２は、各送受信機２１−ｉ経由で移動局との間の無線通信のための呼処理を行なうものであり、呼接続監視部２３は、呼処理部２２での呼処理をモニタすることにより、各セクタの呼の接続数及びセクタ間のマルチ接続数（同時に２以上のセクタアンテナ２−ｉと接続している呼の数）を監視して、その監視結果に基づいて各セクタアンテナ２−ｉの送信電力制御のために電力制御部２４に制御指示を与えるものである。

具体的に、本実施形態では、呼接続数の最も少ないセクタアンテナ２−ｉを検出し、そのセクタアンテナ２−ｉの送信電力（共通パイロットチャネルの信号の送信電力）を一定のペースでアンテナ直下周辺エリアをカバーし得る程度に上昇し、逆に、呼接続数の多いセクタアンテナ２−ｉ送信電力を一定のペースで当該アンテナ直下周辺エリアをカバーしない程度に減少させるように電力制御部２４に制御指示を与えることで、呼接続数の各セクタ間の格差を小さくするように機能する。また、この際、セクタ毎のマルチ接続数に格差が生じないようにセクタ間ハンドオフを許容及び拒絶するようにも機能する。

電力制御部２４は、この呼接続監視部２３からの制御指示に従ってセクタアンテナ２−ｉから送信される信号の送信電力を制御（上昇／下降）するものである。
つまり、本実施形態の呼接続監視部２３は、各セクタアンテナ２−ｉのうち、呼接続数が最も少ない（通信負荷の最も少ない）セクタアンテナ２−ｉを検出する検出手段として機能するとともに、上記マルチ接続数を監視するマルチ接続数監視部として機能し、電力制御部２４は、この検出手段としての呼接続監視部２３で検出したセクタアンテナ２−ｉのみでアンテナ直下周辺エリアをカバーするように、当該セクタアンテナ２−ｉについて送信電波制御（制御信号としての共通パイロットチャネルの信号の送信電力制御）する制御手段として機能するのである。

一方、基地局制御装置３において、伝送部３１は、基地局装置２の呼処理部２２と接続されて、基地局装置２との間での呼や呼制御信号の送受を行なうインタフェースであり、呼接続監視制御部３２は、各呼の同時接続数（マルチ接続した呼が同じ基地局装置２あるいは複数の異なる基地局装置２に対して同時接続しているパスの数）を監視し、その監視結果に基づいて各セクタの送信電力制御を行なうために、呼処理制御部３３，伝送部３１及び基地局装置２の呼接続監視部２３経由で、基地局装置２の電力制御部２４へ制御指示を与えるもので、本実施形態では、同時接続数が３（３−Ｗａｙ）以上となる呼の接続数が少ないセクタアンテナ２−ｉの送信電力を一定のペースで増加し、逆に、同時接続数が３となる呼の接続数の多いセクタアンテナ２−ｉの送信電力を一定のペースで減少させて、同時接続数の各セクタ間の格差を小さくするよう機能する。

つまり、この呼接続監視制御部３２は、上記同時接続数を監視する同時接続数監視部３２１としての機能と、この同時接続数監視部３２１により監視された同時接続数のセクタアンテナ２−ｉ間の差が所定の閾値を超えていると、同時接続数の少ないセクタアンテナのカバーエリアを拡大し、同時接続数の多いセクタアンテナのカバーエリアを縮小するように、各セクタアンテナ２−ｉの送信電波制御（制御信号の送信電力制御）を行なう同時接続制御部３２２としての機能とを兼ね備えているのである。

呼処理制御部３３は、伝送部３１経由で、基地局装置２の呼処理部２２による呼処理を制御するとともに、上記呼接続監視制御部３からの制御指示を伝送部３１経由で基地局装置２の電力制御部２４に与えるものである。
以下、上述のごとく構成された本実施形態の基地局システム１の動作について詳述する。

（１）電力制御
まず、基地局装置２は、呼接続監視部２３により、例えば図２に示すように、各セクタアンテナ２−１，２−２，２−３がそれぞれカバーするセクタＸ，Ｙ，Ｚ（図３Ａ及び図３Ｂ参照）の呼接続数（Ｎｘ，Ｎｙ，Ｎｚ）を監視し（ステップＡ１）、呼接続数の最も少ないセクタ（例えば、Ｘ）と最も多いセクタ（例えば、Ｙ）を検出するとともに、両者の差（接続差）Ｑ１を抽出する（ステップＡ２）。

そして、呼接続監視部２３は、得られた接続差Ｑ１が予め設定された設定値（閾値）Ｄ１を超えているか否かを判定し（ステップＡ３）、超えていなければ各セクタＸ，Ｙ，Ｚの呼接続数の監視を継続し（ステップＡ３のＮルート）、超えていれば電力制御部２４に指示を与えて呼接続数の少ないセクタＸのセクタアンテナ２−１の送信電力を１ステップ増加させ（ステップＡ４）、呼接続数の多いセクタＹのセクタアンテナ２−２の送信電力を１ステップ減少させる（ステップＡ５）。

以上の処理を繰り返すことにより、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、セクタＸのセクタアンテナ２−１の送信電力が一定のペースで増加してそのカバーエリア４１が拡大し、当該カバーエリア４１によってアンテナ直下周辺エリア４００がカバーされるとともに、セクタＹのセクタアンテナ２−２の送信電力が一定のペースで減少して、カバーエリア４２が縮小する（セクタＺ用のセクタアンテナ２−３のカバーエリア４３には変化なし）。

つまり、呼接続監視部２３で通信負荷（呼接続数）が最も少ないセクタアンテナとして検出されたセクタアンテナ２−１以外のセクタアンテナ２−２，２−３については、アンテナ直下周辺エリア４００をカバーしないように送信電力制御され、呼接続監視部２３で検出したセクタアンテナ２−１については、アンテナ直下周辺エリア４００をカバーするように送信電力制御されるのである。

その結果、アンテナ直下周辺エリア４００に位置する移動局４は、セクタＸのセクタアンテナ２−１のカバーエリア４１内に位置し当該セクタアンテナ２１からの受信電力が他よりも大きくなるので、セクタアンテナ２−１にのみ接続するようになる。
したがって、従来のようにアンテナ直下周辺エリア４００をカバーするのに専用の装置を別途用意することなく、アンテナ直下周辺エリア４００におけるセクタ間ハンドオフ動作の頻発を抑制しながら、アンテナ直下周辺エリア４００においても他のエリアと同等の安定した呼接続サービス品質を提供することが可能となる。

なお、上記の例では、呼接続数の最も少ないセクタアンテナ２−１の送信電力の増加とともに、呼接続数の最も多いセクタアンテナ２−２の送信電力の減少制御を行なっているが、少なくとも呼接続数の最も少ないセクタアンテナ２−１の送信電力のみをアンテナ直下周辺エリア４００をカバーし得る程度に増加するだけでも（呼接続数の最も多いセクタアンテナ２−２の送信電力は維持するようにしても）、アンテナ直下周辺エリア４００での安定した呼接続サービス品質を提供することができる。

（２）ハンドオフ制御
さて、上述のごとくセクタアンテナ２−ｉの送信電力制御を行なってセクタアンテナ２−ｉのカバーエリア４１，４２，４３を変化させると、その変化に伴って異なるセクタアンテナ２−ｉからの受信電力が略同じとなる領域（マルチ接続ゾーン：例えば図５Ａの符号４４，４５，４６，４７参照）に位置する移動局４についてセクタ間ハンドオフ動作が発生する場合がある（図３Ｂ参照）。

このような場合、もともと呼接続数（マルチ接続数）が多く通信負荷の高いセクタアンテナ２−ｉに対するハンドオフを許容すると、無線チャネル等の通信リソースの浪費及び呼処理の負荷が増加して基地局装置２の収容移動局数が減少することになる。
そこで、このようなハンドオフの発生による通信リソースの浪費及び呼処理負荷の増加を防止すべく、本実施形態の基地局装置１は、図４に示すような手順でハンドオフ制御を行なう。即ち、基地局装置２は、呼接続監視部２３により、各セクタＸ，Ｙ，Ｚ（セクタアンテナ２−１，２−２，２−３）のマルチ接続数（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）を監視し（ステップＢ１）、マルチ接続数の最も大きいセクタ（例えば、Ｘ）と最も少ないセクタ（例えば、Ｙ）及び両者の差（接続差）Ｑ２を求める（ステップＢ２）。

そして、呼接続監視部２３は、求めた接続差Ｑ２が予め設定された設定値（閾値）Ｄ２を超えているか否かを判定し（ステップＢ３）、超えていれば両セクタＸ，Ｙのマルチ接続数に格差があるので、図５Ａ及び図５Ｂに示すようにマルチ接続ゾーン４４内に位置する移動局４のマルチ接続数の多いセクタＸからマルチ接続数の少ないセクタＹへのハンドオフを許容し（ステップＢ３のＹルートからステップＢ４）、超えていなければ（格差が大きくなければ）、セクタＸからセクタＹへのハンドオフを拒絶する（ステップＢ３のＮルートからステップＢ５）。

なお、図５Ａ及び図５Ｂにおいて、他のマルチ接続ゾーン４５，４６，４７に位置する移動局４についてハンドオフ制御を行なう場合についても、上記と同様に、各セクタでマルチ接続数に格差がある場合に、マルチ接続数の少ないセクタへのハンドオフは許容されるが、マルチ接続数の多いセクタ、あるいは、マルチ接続数に格差のないセクタへのハンドオフは拒絶される。その際、ハンドオフを拒絶された移動局４は、セクタ間を移動しても移動前のセクタアンテナ２−ｉとの接続を維持して通信を行なうことになる。

以上のようなハンドオフ制御を前述した送信電力制御に伴って実施することにより、各セクタアンテナ２−ｉのカバーエリア４１，４２，４３の変化に伴ってセクタ間ハンドオフが発生する場合でも、特定のセクタアンテナ２−ｉに当該ハンドオフによる呼接続が集中することを抑制しながら、呼接続の最も少ないセクタアンテナ２−ｉがアンテナ直下周辺エリア４００をカバーすることが可能となる。したがって、通信リソースの浪費と呼処理の負荷増大とを抑制して効率よくアンテナ直下周辺エリア４００での安定した呼接続サービス品質を提供することが可能となる。

（３）同時接続制御
次に、無線基地局システムでの同時接続制御について図６，図７Ａ及び図７Ｂを参照しながら詳述する。
まず、図７Ａにおいて、符号４８は３台の移動局４がそれぞれ異なる３つの基地局装置１のセクタアンテナ２−ｉに対して同時にマルチ接続しているゾーンを表し、符号４９は１台の移動局４が異なる３つのセクタアンテナ２−１，２−２，２−３に対して同時にマルチ接続しているゾーンを表しているが、このような同時接続は、基地局装置２の通信リソースを浪費していることになる。

そこで、本実施形態では、このような同時接続数の多いゾーンをなるべく少なくするために、例えば図６に示すような手順で同時接続制御を行なう。即ち、無線基地局システム１は、基地局制御装置３の呼接続監視制御部３２により、各呼のマルチ接続の同時接続数（Ｗｎ）を監視し（ステップＣ１）、同時接続数が３以上となる呼の接続が最も少ないセクタ（例えば図７Ａでは、セクタＸ）と最も多いセクタ（例えば図７Ａでは、セクタＹ）及び両者の差（接続差）Ｑ３を求める（ステップＣ２）。

そして、呼接続監視制御部３２は、上記の接続差Ｑ３が予め設定された設定値（閾値）Ｄ３を超えているか否かを判定し（ステップＣ３）、超えていれば、電力制御部２４により、セクタＹ（セクタアンテナ２−２）の送信電力を１ステップ減少させる（ステップＣ３のＹルートからステップＣ４）とともに、セクタＸ（セクタアンテナ２−１）の送信電力を１ステップ増加させる（ステップＣ５）。なお、上記の接続差Ｑ３が設定値Ｄ３を超えていない場合、呼接続監視制御部３２は、上記ステップＣ１からの処理を繰り返す（ステップＣ３のＮルート）。

このような同時接続制御により、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、呼接続数の少ないセクタアンテナ２−１のカバーエリア４１が拡大して当該カバーエリア４１によってアンテナ直下周辺エリア４００がカバーされるとともに、セクタアンテナ２−２のカバーエリア４２が縮小して、同時接続数が３（３−Ｗａｙ）以上となるゾーン４８，４９の数を減少させることが可能となる。

したがって、この場合も、基地局装置２の通信リソースの浪費と呼処理の負荷増大とを抑制しながら、効率よくアンテナ直下周辺エリア４００での安定した呼接続サービス品質を提供することが可能となる。
以上のように、本実施形態によれば、セクタ分けされたアンテナシステムを有する移動通信システムにおいて、各セクタ配下の呼接続数を監視し、アンテナ直下周辺エリア４００に位置する移動局４が呼接続数の少ない任意の１つのセクタアンテナ２−ｉだけに接続するようにセクタ毎に制御信号（共通パイロットチャネルの信号）の送信電力を制御して、アンテナ直下周辺エリア４００での他のセクタアンテナ２−ｉから送信される制御信号との電力差をつけることにより、常に呼接続が少ないセクタアンテナ２−ｉがアンテナ直下周辺エリア４００をカバーするので、従来のように当該エリア４００をカバーするのに専用の装置を別途用意することなく、セクタ間ハンドオフの頻発を抑えながら、アンテナ直下周辺エリア４００での呼接続サービス品質を安定させることが可能となる。

そして、本実施形態では、上記送信電力制御に伴って、図４により前述したハンドオフ制御および図６により前述した同時接続制御を併用することにより、セクタ間ハンドオフの頻発及び同時接続数の増大を抑制することができるので、通信リソースの浪費と呼処理の負荷とを抑制することも可能となる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、セクタアンテナ２−ｉの通信負荷として呼接続数を基準にアンテナ直下周辺エリア４００をカバーするセクタアンテナ２−ｉを検出（選択）しているが、この他に、例えば、通信中移動局数や総送信電力、総受信電力等をセクタアンテナ２−ｉの通信負荷として基準にすることも可能である。
さらに、上述した実施形態では、アンテナ直下周辺エリア４００を通信負荷の少ないセクタアンテナ２−ｉでカバーする対象としているが、アンテナ直下周辺以外のセクタアンテナ２−ｉから離れた場所において、各セクタアンテナ２−ｉについての送信電波（電力）制御によりそれぞれのカバーエリアのいずれをも拡大することで重複カバーされるような、不感地帯となり得るエリアを対象とすることもできる。

また、上述した実施形態では、前記のハンドオフ制御及び同時接続制御を通信負荷の最も少ないセクタアンテナ２−ｉの送信電力制御と併用することを前提としているが、併用しなくても本発明の目的は達成することは可能であり、また、ハンドオフ制御及び同時接続制御のいずれか一方のみを併用することも可能である。
さらに、上述した実施形態では、セクタアンテナ２−ｉのカバーエリアの拡大／縮小をセクタアンテナ２−ｉの送信電力制御（上昇／減少）により行なっているが、セクタアンテナ２−ｉの取り付け角やチルト角、方位角等を物理的に制御、あるいは、電気チルト制御によりセクタアンテナ２−ｉの送信電波の偏波状態を電気的に制御、もしくは、これらの物理的及び電気的な制御をともに行なって、セクタアンテナ２−ｉの電波放射角を制御することによっても、セクタアンテナ２−ｉのカバーエリア（送信電波ビームの拡がり方）を変形することが可能であり、上述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。この場合、前記の電力制御部２４（図１参照）は、通信負荷の少ないセクタアンテナ２−ｉとして呼接続監視部２３で検出されたアンテナから送信する制御信号の電波放射角を制御する電波放射角制御手段として構成すればよい。

以上詳述したように、本発明によれば、通信負荷の少ないセクタアンテナのみでアンテナ直下周辺エリアのように不感地帯となり得るエリアをカバーするので、当該エリアでのハンドオフの頻発を抑制しながら、他のエリアと同等の接続サービス品質を提供することができるので、移動通信技術の分野において極めて有用であると考えられる。

本発明の一実施形態に係る移動通信システムの無線基地局システムに着目した構成を示すブロック図である。 図１に示す無線基地局システムの動作（電力制御）を説明するためのフローチャートである。 図２に示す電力制御によるセクタアンテナのカバーエリアの変化を説明するための模式図である。 図２に示す電力制御によるセクタアンテナのカバーエリアの変化を説明するための模式図である。 図１に示す無線基地局システムの動作（ハンドオフ制御）を説明するためのフローチャートである。 図４に示すハンドオフ制御によるセクタアンテナのカバーエリアの変化を説明するための模式図である。 図４に示すハンドオフ制御によるセクタアンテナのカバーエリアの変化を説明するための模式図である。 図１に示す無線基地局システムの動作（同時接続制御）を説明するためのフローチャートである。 図６に示す同時接続制御によるセクタアンテナのカバーエリアの変化を説明するための模式図である。 図６に示す同時接続制御によるセクタアンテナのカバーエリアの変化を説明するための模式図である。 従来の無線基地局装置に接続されるアンテナシステムの構成を示すブロック図である。 従来のアンテナシステムのカバーエリアを説明するための模式図である。 従来のアンテナシステムのカバーエリアを説明するための模式図である。 従来のアンテナシステムのアンテナ直下周辺エリア（不感地帯）を補完する手段としてサブアンテナを用いる場合のシステム構成例を示す模式図である。 図１０Ａに示すアンテナシステムのカバーエリアを示す模式図である。 従来のアンテナシステムのアンテナ直下周辺エリア（不感地帯）を補完する手段として反射板を用いる場合のシステム構成例を示す模式図である。 図１１Ａに示すアンテナシステムのカバーエリアを示す模式図である。 従来のアンテナシステムのアンテナ直下周辺エリア（不感地帯）を補完する手段としてリピータを用いる場合のシステム構成例を示す模式図である。 図１２Ａに示すアンテナシステムのカバーエリアを示す模式図である。 従来のアンテナシステムのアンテナ直下周辺エリア（不感地帯）を補完する手段として補完用基地局装置を用いる場合のシステム構成例を示す模式図である。 図１３Ａに示すアンテナシステムのカバーエリアを示す模式図である。

Claims (11)

1. 移動局との無線通信のサービスエリアを複数のセクタに分割したときの異なるセクタをそれぞれカバーする複数のセクタアンテナと接続され、該複数のセクタアンテナについての送信電波制御によりそれぞれのカバーエリアのいずれをも拡大することで無線基地局装置のアンテナ直下の不感地帯である所定領域を重複カバーし得る前記無線基地局装置であって、
   該複数のセクタアンテナのうち、最も通信負荷が少ないセクタアンテナを検出する検出手段と、
   該検出手段で検出したセクタアンテナのみで該所定領域をカバーするように、当該セクタアンテナの送信電波制御を行なう制御手段とをそなえ、
   該制御手段が、
   該所定領域をカバーするセクタアンテナを該検出手段で検出した１つのセクタアンテナに制限するよう制御する、
   ことを特徴とする、無線基地局装置。
2. 移動局との無線通信のサービスエリアを複数のセクタに分割したときの異なるセクタをそれぞれカバーする複数のセクタアンテナと接続され、該複数のセクタアンテナについての送信電波制御によりそれぞれのカバーエリアのいずれをも拡大することで無線基地局装置のアンテナ直下の不感地帯である所定領域を重複カバーし得る前記無線基地局装置であって、
   該複数のセクタアンテナのうち、最も通信負荷が少ないセクタアンテナを検出する検出手段と、
   該検出手段で検出したセクタアンテナ以外のセクタアンテナについては、該所定領域をカバーしないように送信電波制御し、該検出手段で検出したセクタアンテナについては、該所定領域をカバーするように送信電波制御する制御手段とをそなえ、
   該制御手段が、
   該所定領域をカバーするセクタアンテナを該検出手段で検出した１つのセクタアンテナに制限するよう制御する、
   ことを特徴とする無線基地局装置。
3. 該制御手段が、
   該検出手段で検出したセクタアンテナから送信する該移動局のための制御信号の送信電力を上昇制御する送信電力制御手段として構成されたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の無線基地局装置。
4. 該制御手段が、
   該検出手段で検出したセクタアンテナから送信する該移動局のための制御信号の電波放射角を制御する電波放射角制御手段として構成されたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の無線基地局装置。
5. 該検出手段が、
   上記各セクタアンテナの呼接続数を監視することにより他よりも該呼接続数の少ないセクタアンテナを該通信負荷の少ないセクタアンテナとして検出する呼接続監視手段として構成されたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線基地局装置。
6. 該制御手段が、
   同時に２以上のセクタアンテナと接続する呼の数を表すマルチ接続数を監視するマルチ接続数監視部と、
   該マルチ接続数監視部で監視されたマルチ接続数のセクタアンテナ間の差が所定の閾値を超えていると、マルチ接続数の多いセクタアンテナから他のセクタアンテナへのハンドオフを許容するとともに、他のセクタアンテナから上記マルチ接続数の多いセクタアンテナへのハンドオフを拒絶するハンドオフ制御部とをそなえたことを特徴とする、請求項５記載の無線基地局装置。
7. 該制御手段が、
   同時に２以上のセクタアンテナと接続した呼が同時接続しているパスの数を表す同時接続数を監視する同時接続数監視部と、
   該同時接続数監視部で監視された同時接続数のセクタアンテナ間の差が所定の閾値を超えていると、該同時接続数の少ないセクタアンテナのカバーエリアを拡大し、該同時接続数の多いセクタアンテナのカバーエリアを縮小するように、各セクタアンテナの送信電波制御を行なう同時接続制御部とをそなえたことを特徴とする、請求項５又は６に記載の無線基地局装置。
8. 該所定領域が、該複数のセクタアンテナの直下周辺の領域であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の無線基地局装置。
9. ｎ個（ｎは３以上の自然数）のセクタに対応してそれぞれ設けられるｎ個のセクタアンテナと接続される無線基地局装置であって、該ｎ個のセクタアンテナの直下周辺の不感地帯である所定領域について、前記ｎ個のセクタアンテナのいずれについても送信電力を上昇することで、該所定領域をカバーし得る無線基地局装置において、
   該ｎ個のセクタアンテナのうち最も通信負荷が少ないセクタアンテナを検出する検出手段と、
   該検出手段で検出したセクタアンテナにより該所定領域をカバーし得る程度に当該セクタアンテナから送信する移動局のための制御信号の送信電力を上昇又は電波放射角を制御する制御手段とをそなえ、
   該制御手段が、
   該所定領域をカバーするセクタアンテナを該検出手段で検出した１つのセクタアンテナに制限するよう制御する、
   ことを特徴とする、無線基地局装置。
10. ｎ個（ｎは３以上の自然数）のセクタに対応してそれぞれ設けられるｎ個のセクタアンテナと接続される無線基地局装置であって、該ｎ個のセクタアンテナの直下周辺の不感地帯である所定領域について、前記ｎ個のセクタアンテナのいずれについても送信電力を上昇することで、該所定領域をカバーし得る無線基地局装置において、
    該ｎ個のセクタアンテナのうち最も通信負荷が少ないセクタアンテナを検出する検出手段と、
    該検出手段で検出したセクタアンテナ以外のセクタアンテナについては、該所定領域をカバーし得ない程度に移動局のための制御信号を送信するように送信電力又は電波放射角を制御し、該検出手段で検出したセクタアンテナについては、該所定領域をカバーし得る程度に該移動局のための制御信号を送信するように送信電力又は電波放射角を制御する制御手段とをそなえ、
    該制御手段が、
    該所定領域をカバーするセクタアンテナを該検出手段で検出した１つのセクタアンテナに制限するよう制御する、
    ことを特徴とする、無線基地局装置。
11. 該制御信号は、該移動局におけるセルサーチに用いる信号又は移動局における同期検出に用いる信号であることを特徴とする、請求項３〜１０のいずれか１項に記載の無線基地局装置。

Images