JP4616249B2 - 分散無線装置における、或いは分散無線装置に関連した改良 - Google Patents

分散無線装置における、或いは分散無線装置に関連した改良 Download PDF

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Description

本発明は、無線ネットワーク制御局(RNC)と、ベースバンド信号処理を実行する複数のメインユニット(MU)とベースバンドと無線周波数との間での変換を行い1つ以上のアンテナにより信号を送受信する1つ以上の無線リモートユニット(RRU)とから構成される無線基地局(RBS或いはノードB)とを備えたアクセスネットワークと、複数のカバーリングセルと、移動し別のセルに徐々に近づく1つ以上のユーザ機器(UE或いは電話)とを有し、そのネットワークは1つ以上のユーザ機器を監視し、それからハンドオーバ処理を開始し、そのハンドオーバ処理の間には呼が1つのセルから無線基地局(RBS或いはノードB)内の別のセルに、或いは通信ネットワークの別の無線基地局(RBC或いはノードB)のセルに転送される通信システムにおける方法に関するものである。
セルラ通信システムにおける従来の無線基地局は、一般に1つの場所に位置し、ベースバンド回路と無線回路との間の距離は相対的に短く、例えば、1mのオーダ程度である。RFフィーダの減衰は大きいので、アンテナは無線回路の近く、例えば、20〜100mのオーダ程度のところにマウントされる。それ故に、従来の無線基地局のアンテナシステムは地理的に限定された領域に、通常は、同じマスト或いは同じ屋上にマウントされる。メイン−リモート設計として言及される分散型基地局の設計では、基地局のベースバンドの部分と無線部分とを分離する。そのメインユニット(MU)はベースバンド信号処理を実行し、1つ以上の無線リモートユニット(RRU)はベースバンドと無線周波数との間での変換を行い、1つ以上のアンテナにより信号を送受信する。対応する光リンクはメインユニットを複数の無線リモートユニットの夫々に接続する。
メインリモートベースは単一のキャビネットにRBSの構成要素を設置することの代替案であり、サイズとコストとが、一例として、各セルに、無線送信に実際に必要な要素(ここではRF構成要素として言及される)だけを設置することにより削減できる。
WCDMAネットワークにおいて、デジタル処理のためのメインユニットと無線処理のための多数のリモート無線ユニットとを有する基地局システムがある。各リモートユニットは1つの搬送波を有し、メインユニットから最大15km離れても設置できる。接続は光ケーブル或いは同軸ケーブルを経由して行なう。これに対応して、メインリモートRBSのアンテナシステムはそれ故に巨大な地理的な領域にわたって拡がる。
そのようなシステムの一例が特許文献1に記載されている。
当然のことであるが、ハンドオーバがこの種のネットワークではなされ、ハンドオーバとは呼を1つのセルから別のセルへと転送する処理のことである。これは電話が移動するときに呼を継続させるために必要である。伝統的に、ハンドオーバには3つの共通タイプがある。即ち、ハード、ソフト、アイドルである。ハンドオーバのタイプはハンドオーバの状態に依存する。
ソフトハンドオーバでは、古いRBSとの接続を切断するのに先立って、新しいRBS(ノードBとも呼ばれる)との接続を確立する。このことは、WCDMAセルは同じ周波数を用い、そして、移動局がレイク受信機を用いているために可能である。
移動局はハンドオーバにおいてネットワークをアシストする。移動局はそれが隣のカバレッジ領域に移動するときに新しいパイロット信号を検出する。新しい基地局はその時、その移動局との接続を確立する。この新しい通信リンクが確立される一方、移動局は古いRBSとのリンクも維持する。
ソフタハンドオーバが同じRBSの2つのセクタ間で発生する。RBSは各セクタからの音声信号を復号化し結合し、その結合された音声フレームをRNCに転送する。
前記メインリモートアーキテクチュアの興味深い展開は、例えば、ハイウェイに沿って30km離れ互いに向かい合った2つの無線リモートユニット(RRU)をマウントすることである。これは安価なハイウェイカバレッジを与えるものとなる。
従来技術で述べたように、ソフタハンドオーバは常にRBS内のセル/TRX間で用いられる。MSは強いC−PICHをもっていることをレポートし、RNCはそれが同じRBSから発せられるものであることに気づき、RBSにソフタハンドオーバを行なうよう命令する。
RBSのレイク受信機は限定的なウィンドウをもち、そこで(やがて)UEアップリンク信号を受信する。ウィンドウの外側に落ちるいずれの信号も破棄され、それは干渉を生じさせる。
共通の場所に設置されたアンテナをもつRBSでは、このことは問題とならない。UEにとって2つのアンテナに対する伝播遅延差は最小限度に留まり、それはわずか10〜50m程度である。また、受信機部分には遅延差の可能性があるが、その差はわすか100m程度のオーダに過ぎない。また、後者の差を補償するための機構がRBS内にもある。
分散した受信機をもつRBSでは、伝播遅延は2つのアンテナに対して非常に異なるかもしれない。もし、それらのアンテナが30km離れており、MSが第1のアンテナから10kmで、そして第2のアンテナから20kmでソフタハンドオーバを要求したなら、その伝播遅延の差は10kmにも相当するであろう。
また、受信機部分から共通レイク受信機までの通信は異なるケーブル長のために異なる遅延を被る。このケーブリングに依存して、これは容易に最大何kmにも相当するエア伝播遅延を付け加えるものとなるであろう。
ケーブル遅延の差とエアー伝播遅延の差の最悪のケースが同じ構成で生じないかもしれないことに気づくべきである。
(アンテナ1とアンテナ2に対する)2つの異なるUE信号は、現在の実施形においてレイク受信機では容易にウィンドウの+/−3kmを越えた遅延が生じてしまう結果になることは明らかである。
シミュレーションはこれにより呼が失われる危険性は上述のようなハイウェイカバレッジの解決策に関して(以下に述べる等しい遅延校正を既に含めて)約7%であることを示している。
米国特許第5,761,619号
本発明の1つの目的は、分散した無線ユニットを有したシステムにおける改善したハンドオーバの方法を提供することである。
本発明の第2の目的は、1つのRRUカバレッジ領域から別の領域へと移動するUEが到着するRRUへと、伝統的なセル構造をもつときになされるのと同じ安全な方法でハンドオーバされるべき方法を提供することである。
本発明の第3の目的は、RBSにおいてソフタハンドオーバを実行する、受信機のための方法を提供することである。
また更なる目的は、ハンドオーバが可能である領域までの距離に基づいてレイク受信機に対するデジタル転送の遅延校正を成しとけることである。
本発明の第1の側面からすれば、無線ネットワーク制御局(RNC)と、ベースバンド信号処理を実行する複数のメインユニット(MU)とベースバンドと無線周波数との間での変換を行い1つ以上のアンテナにより信号を送受信する1つ以上の無線リモートユニット(RRU)とから構成される無線基地局(RBS或いはノードB)とを備えたアクセスネットワークと、複数のカバーリングセルと、移動し別のセルに徐々に近づく1つ以上のユーザ機器(UE或いは電話)とを有し、前記ネットワークは前記1つ以上のユーザ機器を監視しており、それからハンドオーバ処理を開始し、そのハンドオーバ処理の間には呼が1つのセルから前記無線基地局(RBS或いはノードB)内の別のセルに、或いは前記通信ネットワークの別の無線基地局(RBS或いはノードB)のセルに転送される通信システムにおける方法が備えられる。
−前記ハンドオーバ処理は、同じレイク受信機を用いて互いにソフタハンドオーバを実行可能な前記複数の無線リモートユニット(RRU)のリスト(ソフタハンドオーバグループ)を含むメモリと相互作用する。
−前記ハンドオーバ処理は前記リストからの選択に従って実行され、そして前記ハンドオーバは、次の事柄に従って実行される。
・もし、新しいセルが、ユーザ機器(UE或いは電話)により用いられる別のセルとして前記リスト(ソフタハンドオーバグループ)内にあるなら、ソフタハンドオーバが無線基地局に対して正常なものとして開始される。
・もし、新しいセルが、ユーザ機器(UE或いは電話)により用いられる別のセルとして前記リスト(ソフタハンドオーバグループ)内にないなら、ソフトハンドオーバが無線ネットワーク制御局或いは無線基地局において開始される。
−前記無線基地局(RBS)におけるソフトハンドオーバは、別々のレイク受信機との第2ステージの最大率での結合、或いは別々のレイク受信機との選択結合である。
−前記2つの場合の間の選択は、無線ネットワーク制御局からのサポートがあってなされるか、或いは前記無線基地局(RBS)で局部的になされる。
−前記リスト(ソフタハンドオーバグループ)はユーザ機器(UE)の測定された遅延からつくられる。
−受信時間の差は無線ネットワーク制御局(RNC)或いは無線基地局により用いられ、他のアクティブセルに比較して、新しいアンテナとユーザ機器との間の相対的な伝播遅延を計算する。
−前記無線ネットワーク制御局(RNC)はこの測定に基づいて、前記リスト(ソフタハンドオーバグループ)に前記新しいセルを含めることができ、或いは、もし、前記無線ネットワーク制御局(RNC)が影響を受けないなら、前記測定は前記無線基地局(RBS)に転送され、前記無線基地局(RBS)がこの決定を行なう。
−人工的な遅延が前記無線基地局(RBS)内で保存され、前記2つのアンテナからの2つの信号がレイクウィンドウ内で受信されソフタハンドオーバが実行されるようにできる。
−遅延等化(equalisation)機能は、受信機/アンテナとレイク受信機との間のデジタル遅延を全ての受信機/アンテナに対して同じにする。
−前記遅延は成功するソフタハンドオーバの数を最大にするように最適化される。
発明の利点は、まず第一に、メインリモート原理に従う分散システムにおけるセル間の安全なハンドオーバを行なうことができる点にある。
たとえ複数のアンテナが、遅延が従来技術に従うハンドオーバをやっかいなものにさせる地理的な環境に置かれるときであっても、ハンドオーバ処理は効果的である。
本発明が解決する課題は、2つのRRUからのRNCに至るまでのデータを分離することにより解決されるかもしれない。明らかに、これはベースバンドや送信資源の点からは非常に効率的ではない。このため、本発明はまた利点がある。
本発明の実施例について、添付図面を参照して説明する。
本発明の理解を容易にするために、本願明細書で用いられている記号の説明が以下に述べられている。
RNC 無線ネットワーク制御局
RBS 無線基地局
ノードB WCDMAにおける無線基地局
WCDMA 広帯域符号分割多元接続
UE ユーザ機器
MU メインユニット
RRU 無線リモートユニット
図1には、MUとハイウェイをカバーする各RRUに接続された2つのアンテナとが示されている。このことは、メインリモートコンセプトを用いるとき好適である解決策である。アンテナは互いに向かい合っており、そのアンテナは2つのセルをカバーしている。移動局UEが移動するとき、それは異なるセルを通って移動する。もし移動体電話が呼に従事していないなら、そのことはネットワークに時々それが他のセルに移動したことを伝える。もし移動局UEが呼に従事しているなら、その呼はもちろん維持される必要があるが、UEは移動している。1つのセルラ無線局との通信を別のセルラ無線局で置換する処理はハンドオーバを呼ばれる。呼に従事している間でさえも、移動体電話は他のセルを走査し、それらのセルから受信する信号強度をセルラネットワークにレポートする。そのセルラネットワークはその移動体電話が徐々に別のセルに近づいているのに気づくとき、ハンドオーバ処理を開始し、その処理の間に呼は1つのセルからRBS内の別のセルに、或いは、複数のセルをもつ別のRBSへと転送される。
ハンドオーバを実行する古典的な方法は、移動局に近接する異なる基地局から受信する電力レベルを比較する工程で構成される。それから、移動局により受信された電力レベルが最大受信電力レベルと前もって決められたファクタだけ小さくされた電力の間の範囲となるように移動局が全ての基地局とソフトハンドオーバすべきであると決定される。このファクタはデシベルで表現され、それがハンドオーバウィンドウを表現するものである。移動局が通信状態にある基地局のグループは移動局の“アクティブセット”と呼ばれるものを表現している。他の点に関しては、移動局は無限の数のリンクをサポートできないのであるから、アクティブセットのサイズは制限される。このようにして、ソフトハンドオーバの影響が2つのパラメータ、即ち、アクティブセットのサイズとハンドオーバウィンドウで作用させることで変調される。
図1と図2には、代表的なエア伝播遅延の差と代表的なレイク受信機ウィンドウが示されている。参照番号1、2は異なるユーザ機器であり、AとBは異なるRRUである。
A1はRRU Aにより受信したUE1からの信号であり、B1はRRU Bにより受信したUE2からの信号である。
図2とUE1から分かるように、RRUでのB1はレイク受信機のウィンドウの外側になり、信号結合に用いられないであろう。その代わりにそれは干渉を生じさせる。
UE2にとって、A2とB2とは両方ともレイク受信機ウィンドウ内にあり、うまくいく。そして、それらは信号結合に用いられ、信号品質を改善する。
図3と図4には、静的な解決策が示されている。即ち、AとBは離れて配置される。それで、それらは異なるソフタハンドオーバグループに置かれる。その解決策とは、RRU当たり1つのレイク受信機を割当て、第2の結合ステージ(MRC)を用いて結果を結合することである。その欠点は、UE2に対しても2つのレイクが用いられることである。
図5と図6には、動的な解決策が示されており、UE遅延測定で使用するレイク受信機の数を決定する。レポートされたUE遅延測定に基づいて必要とされるレイク受信機の数を割当てる。
図7と図8には、遅延校正が示されている。参照番号1と2は異なるユーザ機器であり、AとBとは異なるRRUである。
A1はRRU Aにより受信されるUE1からの信号である。
その問題点とは、エア伝播遅延がRRU AとRRU Bに対して同じであったとしても、2つの信号が非常に異なる時刻にレイク受信機に到達する点である。これは、非常に異なる光ファイバー長のため(RF受信機からレイクまでの)デジタル遅延に大きな差があるためである。
図9と図10には、等しい遅延による解決策での遅延補償が示されている。参照番号1と2は異なるユーザ機器であり、AとBとは異なるRRUである。A1はRRU Aによって受信されるUE1からの信号である。これは、“遅延回路x”が構成され、全てのx、即ち、全てのRRUに対してデジタル遅延を同じにする場合である。この例では、“遅延回路A”はRRU Aからの信号を0μs遅延させ、“遅延回路B”はRRU Bからの信号を50μs(9980m×ファイバーの光速)遅延させる。
図11と図12には、最適遅延による解決策での遅延補償が示されている。この例では、RRU Bは屋上から下の街路に面したアンテナを備えた都市部に設置される。この時、AからBへのハンドオーバ領域は非常にBに近接している。
これは、UEがそのハンドオーバ領域の中央にあるとき、“遅延回路x”が構成され、全てのx、即ち、全てのRRUに対してデジタル遅延+アナログ遅延を同じにする場合である。この例では、“遅延回路A”はRRU Aからの信号を0μs遅延させ、“遅延回路B”はRRU Bからの信号を50μs((デジタル差)+(dA−dB)×空中の光速)遅延させる。
図13と図14には自己学習最適化による解決策が示されている。
そのハンドオーバは通常セル計画に由来するものであるが、その正確な領域を決定することはしばしば難しい。
また、その最適化遅延調整(dA−dB)はそのハンドオーバ領域を通じて異なるかもしれない。最適調整はこれらの関係各々についての加入者の数に対して重み付けされるべきである。
その解決策は、UEがソフタハンドオーバを要求する毎にUEの測定された遅延を保持し、これらの測定に基づいて最適な遅延を導き出すことである。これにより、履歴がハンドオーバ領域における加入者の分布に依存するので、同じソフタハンドオーバグループを共有するAとBについての可能性を本当に最適化するであろう。
ソフタハンドオーバグループ
この解決策はRBS内でソフタハンドオーバグループを形成することであり、ここで各グループは互いに、即ち、同じレイク受信機を用いてソフタハンドオーバを実行可能な受信機からなる。もし、UEがそのアクティブセットを拡張することを望み、RNCが新しいセルの使用を認めるなら、次の選択がなされる。
・もし、新しいセルが、UEにより用いられる別のセルとして同じソフタハンドオーバグループ内にあるなら、ソフタハンドオーバがRBSに対して正常なものとして開始される。
・もし、新しいセルが、UEにより用いられる別のセルとして同じソフタハンドオーバグループ内にないなら、ソフトハンドオーバがRNC或いはRBSにおいて開始される。
RBSにおけるソフトハンドオーバは、別々のレイク受信機との、第2ステージの最大率での結合、或いは選択結合である。
この2つの場合(bullet)の間の選択は、RNCらのサポートがあってなされても良いし、RBSで局部的になされても良い。即ち、RBSがソフタハンドオーバをとるように割当てられたなら、RBSは新しいセルが他の用いられるセルのいずれかのソフタハンドオーバグループ内にあるかどうかをチェックする。もし、そうであるなら、それは既にそのソフタハンドオーバグループに割当てられているのと同じレイクを用いる。もしそうでないなら、新しいレイクがセットアップされ、2つの出力の結合がなされる。このことはRNCに対して完全にトランスペアレントになされる。
動的ソフタハンドオーバグループ
より高度な方法は、UEで測定されたCPICH受信時間差を評価し、それを用いてセルをソフタハンドオーバの候補或いはソフトハンドオーバの候補としてグループ化することである。
UEは、そのUEが接続するのを望むのがどの新しいセルであるかをレポートするのみならず、新しいセルのCPICHとそれ自身のUL送信時刻との測定受信差をレポートする。UL送信時刻は専用チャネルのDL送信時刻に依存するので、他のアクティブセルと比較して、RNC或いはRBSは新しいセルアンテナとUEとの間の相対的な伝播遅延を計算できる。
RNCはこの測定に基づいて、ソフタハンドオーバグループにその新しいセルを含めることも或いは含めないこともできる。或いは、RNCには影響を与えずに、その代わり、その測定が(今日のように)RBSに転送され、RBSがこの決定をしても良い。
ソフタハンドオーバがなされる確率を最大にするために、人工的な遅延がRBS内で付加されて、2つの信号(2つのアンテナ)がそのレイクウィンドウ内で受信されるようにするべきである。
通常、遅延等化(equalisation)機能は、受信機/アンテナとレイクとの間のデジタル遅延を全ての受信機/アンテナに対して同じにするように付加されるべきである。その時、エア伝播遅延における差だけが問題となる。
しかしながら、同じデジタル遅延をもつことはいつも最善であるとは限らない。即ち、その目標はハンドオーバ領域においてMSに対して同じ遅延をもたせることである。もし、アンテナの出力電力と地形が両方のアンテナに対して類似しているなら、ハンドオーバ領域はその中央にあり、等しい遅延は最適なものである。しかしながら、アンテナの傾きが異なっているか、CPICH電力が異なるか、或いは、何か他の理由のためにハンドオーバ領域がこれらの設置場所の中央にはないなら、その遅延はこのために調整されるべきである。このことはネットワーク計画においてマニュアル的になされても良いし、実際のUEレポートに基づいて動的になされても良い(成功するソフタハンドオーバの数を最大にするために遅延を最適化する)。
本発明を最も実際的で好適な実施例であると現在考えられているものに関連して説明したが、本発明は開示された実施例によって限定されるものではなく、それとは反対に添付した請求の範囲の精神と範囲の中に含まれる種々の変形例や同等の構成を含むことが意図されていることを理解すべきである。
代表的なエア伝播遅延の差を示す図である。 代表的なレイク受信機ウィンドウを示す図である。 静的な解決策を示す図である。 動的な解決策を示す図である。 遅延校正を示す図である。 等しい(equal)遅延による解決策での遅延補償を示す図である。 最適遅延による解決策での遅延補償を示す図である。 自己学習最適遅延による解決策を示す図である。

Claims (10)

  1. 無線ネットワーク制御局(RNC)と、ベースバンド信号処理を実行する複数のメインユニット(MU)とベースバンドと無線周波数との間での変換を行い1つ以上のアンテナにより信号を送受信する1つ以上の無線リモートユニット(RRU)とから構成される無線基地局(RBS或いはノードB)とを備えたアクセスネットワークと、複数のカバーリングセルと、移動し別のセルに徐々に近づく1つ以上のユーザ機器(UE或いは電話)とを有し、前記ネットワークは前記1つ以上のユーザ機器を認識しており、ハンドオーバ処理を開始し、前記ハンドオーバ処理の間には呼が1つのセルから前記無線基地局(RBS或いはノードB)内の別のセルに、或いは前記ネットワークの別の無線基地局のセルに転送される通信システムにおける方法であって、
    前記ハンドオーバ処理は、同じレイク受信機を用いて互いにソフタハンドオーバを実行可能な前記無線リモートユニット(RRU)のリスト(ソフタハンドオーバグループ)を用い、
    前記ハンドオーバ処理は前記リストからの選択に従って実行され、
    前記ハンドオーバは、
    ・新しいセルが前記リスト(ソフタハンドオーバグループ)内にある場合、前記ユーザ機器(UE或いは電話)により用いられる別のセルとしてソフタハンドオーバが前記無線基地局に対して正常なものとして開始され、
    ・新しいセルが前記リスト(ソフタハンドオーバグループ)内にない場合、前記ユーザ機器(UE或いは電話)により用いられる別のセルとしてソフトハンドオーバが前記無線ネットワーク制御局或いは無線基地局に対して開始されるように実行されることを特徴とする方法。
  2. 前記無線基地局(RBS)における前記ソフハンドオーバは、別々のレイク受信機との第2ステージの最大率での結合、或いは別々のレイク受信機との選択結合であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記2つの場合の間の選択は、無線ネットワーク制御局からのサポートがあってなされるか、或いは前記無線基地局(RBS)で局部的になされることを特徴とする請求項に記載の方法。
  4. 前記リスト(ソフタハンドオーバグループ)はユーザ機器(UE)で測定された遅延からつくられることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  5. 受信時間の差は無線ネットワーク制御局(RNC)或いは無線基地局により用いられ、他のアクティブセルと比較して、前記新しいアンテナと前記ユーザ機器との間の相対的な伝播遅延を計算することを特徴とする請求項に記載の方法。
  6. 前記無線ネットワーク制御局(RNC)は前記測定に基づいて、前記リスト(ソフタハンドオーバグループ)に前記新しいセルを含めることができ、或いは
    もし、前記無線ネットワーク制御局(RNC)が影響を受けないなら、前記測定は前記無線基地局(RBS)に転送され、前記無線基地局(RBS)がこの決定を行なうことを特徴とする請求項に記載の方法。
  7. 人工的な遅延が前記無線基地局(RBS)内で保存され、前記2つのアンテナからの2つの信号がレイクウィンドウ内で受信されソフタハンドオーバが実行されるようにできることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  8. 遅延等化(equalisation)機能は、前記受信機/アンテナと前記レイク受信機との間のデジタル遅延を全ての受信機/アンテナに対して同じにすることを特徴とする請求項に記載の方法。
  9. 前記遅延は成功するソフタハンドオーバの数を最大にするように最適化されることを特徴とする請求項1又はに記載の方法。
  10. 前記遅延は前記関係するRRU間の成功したハンドオーバの履歴のUEにより測定された遅延を評価することにより決定されることを特徴とする請求項に記載の方法。
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