JP4475812B2 - 移動端末の始動及び援助によるアンテナ選択 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の利用分野】
本発明は、移動通信システムに関するものである。より具体的に、本発明は、各基地局において複数のアンテナを使用する移動通信システムにおける１つ又は複数の適応又はセクタアンテナの選択に関するものである。
【０００２】
【背景】
ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２は、短距離用の高データ転送率セルラー広帯域無線アクセス網であり、主にオフィス、会議場、展示場、空港及び家庭環境に向けて開発されているものである。屋外（例えば大学構内や人口密度の高い市街地等）の使用も検討されている。Ｈ／２が使用する周波数帯域は現在未登録である。よって、複数の業者が同一の周波数帯域を同時に使うことも有り得る。更に、このシステムが利用できる周波数帯域は非常に限られており、このようなセルラー網の実用化が可能であるかが疑問視されている。
【０００３】
このような通信網の容量を増やすために適用及び／又はセクタアンテナを採用することが可能である。このようなアンテナにより、基地局（ＢＳ）は通信範囲をある移動端末（ＭＴ）が位置する特定の領域又はセクタに絞ることができる。従って、図１に示すように、近隣の領域又はセクタへ洩れる電力や、周囲のセルへの干渉を大幅に低減することができる。
【０００４】
一般的に、このような方式を採用したシステムにおいて、下り信号の前に上り信号が伝送される。ＢＳは、上り信号を使ってＭＴの相対的方角を推定することができる。ＭＴの方角を求めたＢＳは、ＭＴとの通信を行うため、複数の内の１つのアンテナを選択する。しかし、特に下り方向のトラヒックしか存在しない場合等、ＢＳがＭＴの相対的方角を推定するための上り信号が無いため、この一般的方法が使用できない場合がある。従って、ＭＴは自機の位置を常に把握しているので、ＢＳではなく、ＭＴがＢＳアンテナを始動し、選択したほうが好ましい。しかし、現在ではそのためのプロトコルや方法は存在しない。
【０００５】
【発明の概要】
本発明は、複数のアンテナを有する基地局（ＢＳ）を含み、各セルが複数のセクタに分割され、各基地局アンテナが特定のセクタに対応するセルラー広帯域無線アクセス網の容量を増加させるための方法に関するものである。従来の方式とは違って、本発明の移動端末（ＭＴ）は複数のＢＳアンテナの中から最適のＢＳアンテナを選択するために使用される。最適のＢＳアンテナを選択するためにＢＳの代わりにＭＴを使用することにより、あるＭＴとＢＳとの間に上り方向の通信がそれ程存在しない場合でもＢＳアンテナ選択処理をより効率的且つ有効に行うことができる。
【０００６】
従って、本発明は、各ＢＳにつき複数のアンテナを有するセルラー広帯域無線アクセス網においてＢＳアンテナ選択方法を改善することを目的とする。
【０００７】
又、ＭＴと、それに対応する複数のアンテナを有するＢＳとの間の通信リンクの信号品質を改善することも目的とする。
【０００８】
更に、あるＭＴが現在活動中のセクタに近接する他のセクタやセルに対する洩れ電力や干渉のレベルを低減又は最小化することも目的とする。
【０００９】
本発明の一実施形態によると、上記の目的は、各基地局アンテナが基地局に従属するセルの対応セクタをカバーする、複数の基地局アンテナの内の１つを選択するための方法及び装置によって実現する。この方法及び装置では、基地局から複数のセクタメッセージを送信し、各セクタメッセージがセルの対応するセクタに関連付けられている。基地局から送信されたセクタメッセージは移動局によって受信される。次いで、移動局は受信された各セクタメッセージの信号品質を求め、その結果によって１つのアンテナを選択する。そして、移動端末は基地局にアンテナ選択要求メッセージを送信する。
【００１０】
本発明は、移動通信システムにおける１つ又は複数のアンテナの選択方法に関するものであり、より具体的には各基地局（ＢＳ）が複数のアンテナを有し、各セルが複数のセクタに分割され、各セクタがそれに対応するアンテナ送受信機によってサポートされる移動通信システムにおける広帯域無線アクセス網に関するものである。一般的に、本発明の実施形態による移動端末（ＭＴ）は、ＭＴが現在活動中であるセルの異なる対応セクタに対応する複数の下り信号の各々に対応する信号品質を測定する。そして、信号品質の測定値に基づき、ＭＴが、複数存在するアンテナの内のいずれが好ましいかを対応するＢＳに通知する。
【００１１】
図２には、本発明の実施形態によるＢＳとＭＴとの間の交信方式２００を示す。ここで、ＢＳからＭＴへ延びる矢印は下りチャネル通信を表し、ＭＴからＢＳに延びる矢印は上りチャネル通信を表す。
【００１２】
第１ステップ２０５では、ＢＳが各セクタに対するセクタメッセージを下りチャネルの対応する部分に含めて送信する。各セクタメッセージは、対応するアンテナに関するアンテナ識別子と、対応するセクタに割当てられた現在のデータフレームにおけるランダムアクセスチャネルの開始位置と総量等を含む。
【００１３】
交信方式２００の第２ステップ２１０は、ＭＴによるアンテナの選択である。ＭＴは、セクタメッセージを１つ又は複数受信すると、受信された１つ又は複数のメッセージの各々の信号品質に関する様々な測定方法による値を求める。そして、この信号品質測定値によって、ＭＴは最良の受信品質と予想される特定のアンテナを選択する。例えば、ＭＴが検討する信号品質の測定は、ビット誤り率（ＢＥＲ）、信号強度、Ｃ／Ｉ比及び／又は遅延拡散率等であっても良い。但し、どのアンテナを選択するかを決定する際に、ＭＴは直接信号受信品質に関係ない要因も考慮することができる。よって、ＭＴは最終的には最高の信号受信品質を保証できないアンテナを選択する可能性もある。又、ＭＴが単一のデータフレーム又は複数のデータフレームによってＢＳから１つ又は複数のセクタメッセージを受信する可能性がある。
【００１４】
上記のステップ２１０に基づき、ステップ２１５に示すとおり、ＭＴはＢＳに対して接続設定要求又はアンテナ変更要求を送ることができる。勿論、ＭＴはそのような要求を上りチャネル（例えばランダムアクセスチャネル）の選択されたアンテナに対応するセクタ用に設けられた部分で送信することができるが、特にアンテナ変更要求の場合に、ＭＴが現在通信中のアンテナに対応するセクタに割当てられた上りチャネルの一部を介して送信することができる。
【００１５】
第４ステップ２２０では、下りチャネルを介してＢＳからＭＴへ確認メッセージが転送される。ＭＴから接続設定要求又はアンテナ変更要求を受信したＢＳはＭＴの要求を容認できるか否かを判断する。ＢＳが要求を容認すれば、ＢＳはＭＴに対してその確認を送信する。しかし、ＢＳがＭＴのアンテナ選択要求を否認する場合はいくつか考えられる。例えば、ＢＳは選択されたアンテナに対応するセクタにおいてトラヒックの量が非常に多い場合に要求を否認する可能性がある。他の例では、選択されたアンテナに対応するセクタに他のＭＴが存在せず、ＢＳがそのセクタで単一のＭＴをサポートするために必要な消費電力は高過ぎ、選択されたアンテナを介して送受信することでＭＴが得られる信号受信品質の増加に見合わないと判断する可能性がある。
【００１６】
ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２システムにおいて、図３及び４に示すように、本発明の交信方式をＭＡＣプロトコルの構造に導入することができる。セクタアンテナを有するＨＩＰＥＲＬＡＮ／２システムにおいて、ＭＡＣフレームヘッダは、対応するセクタアンテナによる放送メッセージによって各々が別々に送信される複数のセクタヘッダ１．．．Ｎによるものであっても良い。各セクタヘッダの内容は対応するセクタに依存し、例えば対応するアンテナの識別子、セクタに割当てられた下りチャネルの部分の識別子及びセクタに割当てられたランダムアクセスチャネルの部分の識別子を含むことができる。
【００１７】
各セクタに対応する下りと上りチャネル通信は、それぞれＭＡＣフレームの下りと上りチャネルに多重される。例えば、セクタｍに対応する下りチャネルの初頭には、図４に示すとおり、複数の放送制御プロトコルユニット（Ｃ−ＰＤＵ）が送信される。放送されたＣ−ＰＤＵを用いて、ＢＳがＭＴの接続設定要求又はアンテナ変更要求を容認したか否認したかを特定のＭＴに通知することができる。
【００１８】
各ＢＳにつき複数のアンテナを有するシステムにおいて、ＭＡＣプロトコルフレームのランダムアクセスチャネルを、ＭＡＣヘッダと同様に、複数の部分に分割し、各部分を複数のアンテナの各々に対応する複数のセクタ１．．．Ｎの内の１つに対応させることができる。各部分の長さは、各アンテナに対応するセクタ１．．．Ｎのトラヒック量によって決定する。上記のように、ＭＴはアンテナ選択要求を、ランダムアクセスチャネルの選択されたアンテナに対応するセクタ１．．．Ｎに割当てられた部分に含ませて送信するか、或いはランダムアクセスチャネルのＭＴが現在送信中のアンテナに対応するセクタ１．．．Ｎに割当てられた部分に含ませて送信することができる。
【００１９】
本発明を、いくつかの形態と様々な実施例を挙げて説明した。しかし、発明の要旨を逸脱せずに上記とは違った形態で発明を実施することが可能であることは当業者には明らかであろう。上記の実施形態や実施例は可能な例を挙げるだけのものであって、決して発明を限定するようなものではない。発明の範囲は、詳細な説明ではなく、添付の請求項によって特定されるものであって、請求項の範囲内に属するあらゆる変形や均等物を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１には、複数のセクタを有するセルを示す。
【図２】 図２には、本発明の実施形態によるセクタの選択方法を示す。
【図３】 図３には、本発明の実施形態によるＭＡＣフレームを示す。
【図４】 図４には、本発明の実施形態によるＭＡＣフレームの下りチャネルの形式を示す。

Claims (16)

1. 複数の基地局アンテナを有する基地局を含み、複数の基地局アンテナの各々が基地局に従属するセルの対応するセクタをカバーする移動通信システムにおける、複数の基地局アンテナの内の何れか１つを選択する方法であって、該方法は
   複数のセクタメッセージを基地局から送信し、複数のセクタメッセージはそれぞれ異なる基地局アンテナによって送信され、対応する基地局アンテナに関連したアンテナ識別子を含み、
   基地局から送信された複数のセクタメッセージを移動端末で受信し、受信された各セクタメッセージの信号品質を求め、
   移動端末において、信号品質の結果によって複数のアンテナの内の何れか１つを選択し、
   移動端末から基地局へアンテナ選択要求メッセージを送信し
   移動端末からのアンテナ選択要求メッセージを基地局で受信し、
   基地局において、選択されたアンテナでカバーされるセクタにおけるトラフィック量に基づいてアンテナ選択要求メッセージを容認できるか否かを判断し、その際選択されたアンテナでカバーされるセクタ内で作動している移動端末が存在しない時に基地局はアンテナ選択要求メッセージを否認し、
   アンテナ選択要求メッセージが容認できるときには移動端末にアンテナ選択要求容認確認を送信し、
   アンテナ選択要求メッセージが容認できないときには移動端末にアンテナ選択要求否認メッセージを送信する過程を含む方法。
2. 複数のセクタメッセージが１つの転送フレームで基地局から送信される請求項１に記載の方法。
3. 複数のセクタメッセージが個別に複数の転送フレームで送信される請求項１に記載の方法。
4. 複数の受信セクタメッセージの各々に関する信号品質を求める過程が、複数のセクタメッセージの各々に対するビット誤り率、信号強度、キャリア対干渉比及び遅延拡散率の内の何れかを測定する過程を含む請求項１に記載の方法。
5. 移動局から基地局へアンテナ選択要求メッセージを送信する過程が、選択されたアンテナのために特別に確保された移動アクセスプロトコルのランダムアクセスチャネルの一部にアンテナ選択要求メッセージを挿入する過程を含む請求項１に記載の方法。
6. アンテナ選択要求が、移動端末によって作成された接続設定要求の一部である請求項１に記載の方法。
7. アンテナ選択要求が、移動端末によって作成されたアンテナ変更要求の一部である請求項１に記載の方法。
8. 移動局から基地局へアンテナ選択要求メッセージを送信する過程が、移動端末が現在使用中のアンテナのために特別に確保された移動アクセスプロトコルの上りチャネルの一部にアンテナ選択要求メッセージを挿入する過程を含む請求項７に記載の方法。
9. 各基地局が複数のアンテナを含み、複数のアンテナの各々が基地局に従属する対応のセクタ区域をカバーする移動通信システムにおいて、複数のアンテナの内の何れか１つを選択する装置であって、
   基地局から複数のセクタメッセージを送信するための送信手段と、
   移動端末においては、
   基地局から送信された複数のセクタメッセージを受信するための受信手段及び受信された各セクタメッセージに対する信号受信品質を求めるための処理手段と、
   信号品質の結果によって複数のアンテナの内の何れか１つを決定するための選択手段と、
   移動端末から基地局へアンテナ選択要求メッセージを送信するための送信手段を含み
   基地局においては、
   移動端末からのアンテナ選択要求メッセージを受信するための受信手段と、
   選択されたアンテナでカバーされるセクタにおけるトラフィック量に基づいてアンテナ選択要求メッセージを容認できるか否かを判断し、その際選択されたアンテナでカバーされるセクタ内で作動している移動端末が存在しない時に基地局がアンテナ選択要求メッセージを否認するための処理手段と、
   セクタ選択要求メッセージが容認できるときには基地局から移動端末にアンテナ選択要求容認確認を送信し、セクタ選択要求メッセージが容認できないときには移動端末にアンテナ選択要求否認メッセージを送信するための送信手段を含む、装置。
10. 複数のセクタメッセージが１つの転送フレームで基地局から送信される請求項９に記載の装置。
11. 複数のセクタメッセージが個別に複数の転送フレームで送信される請求項９に記載の装置。
12. １つ又は複数の受信セクタメッセージの各々に関する信号品質を求めるための処理手段が、１つ又は複数のセクタメッセージの各々に対するビット誤り率、信号強度、キャリア対干渉比及び遅延拡散率の内の何れかを測定するための手段を含む請求項９に記載の装置。
13. 移動局から基地局へアンテナ選択要求メッセージを送信するための送信手段が、アンテナ選択要求メッセージを、選択されたアンテナのために特別に確保された移動アクセスプロトコルのランダムアクセスチャネルの一部を介して送信するための送信手段を含む請求項９に記載の装置。
14. アンテナ選択要求が、移動端末によって作成された接続設定要求の一部である請求項９に記載の装置。
15. アンテナ選択要求が、移動端末によって作成されたアンテナ変更要求の一部である請求項９に記載の装置。
16. 移動局から基地局へアンテナ選択要求メッセージを送信するための送信手段が、アンテナ選択要求メッセージを、移動端末が現在使用中のアンテナのために特別に確保された移動アクセスプロトコルの上りチャネルの一部を介して送信するための送信手段を含む請求項１５に記載の装置。

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