JP5021814B2 - 分散型アンテナシステム - Google Patents

Description

本発明は、一般に、移動通信のための分散型アンテナシステムに関する。

分散型アンテナシステム（ＤＡＳ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ａｎｔｅｎｎａ ｓｙｓｔｅｍ）又は分散型無線システム（ＤＲＳ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｒａｄｉｏ ｓｙｓｔｅｍ）は一般に、大きなカバレージエリアに渡って広く分散し集中アクセスポイント（ＡＰ：ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ）に接続される数多くのアンテナ（又はラジオヘッド（ｒａｄｉｏ ｈｅａｄ））を含む無線アクセス構造を指す。各アンテナの放射カバレージは、典型的に、従来のセルラシステムにおけるベース中央配置（ｂａｓｅ‐ｃｅｎｔｒａｌｌｙ‐ｌｏｃａｔｅｄ）アンテナ／基地局よりも、電波の到達範囲（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）がはるかに小さい。ＤＡＳ構造は、２つの主要な利点を有する。第１に、各アンテナの小さなカバレージエリアによって、高空間再利用容量（ｈｉｇｈ ｓｐａｔｉａｌ ｒｅ‐ｕｓｅ ｃａｐａｃｉｔｙ）を得ることが可能である。第２に、集中アクセスポイントは、各アンテナで使用される全ての無線リソースを完全に制御するので、増加するシステム容量における干渉を最小限にするために、信号の送受信を調整することが出来る。

典型的に、ＤＡＳにおけるアンテナは、光ファイバを通じてＡＰに接続される。ＡＰは、最大比合成（ＭＲＣ：ｍａｘｉｍｕｍ ｒａｔｉｏ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）又は干渉除去合成（ＩＲＣ：ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）のような技術を適切に組み合わせることによって、複数の装置から受信される（アップリンク）信号を処理することが出来る。ダウンリンク上で、ＡＰは、先のリンクチャネルが既知である場合に干渉を抑制するために、ゼロフォーシング（ｚｅｒｏ ｆｏｒｃｉｎｇ）又はダーティペーパ符号化（ｄｉｒｔｙ ｐａｐｅｒ ｃｏｄｉｎｇ）を用いて、複数の装置へと送信しうる。ＡＰはまた、チャネルが未知の場合に特定のモバイル機器に対して放射線を宛てるためのマクロダイバーシティ（ｍａｃｒｏ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）技術を利用しうる。

ＤＡＳに関する容量の拡大は、全てのアンテナが１つのＡＰに接続される分離型システム（ｉｓｏｌａｔｅｄ ｓｙｓｔｅｍ）において良好に記録される（ｄｏｃｕｍｅｎｔ）。実際には、ＡＰのカバレージエリアは、ファイバの長さ、伝播遅延、及び演算能力のような要因により制限される。従って、実際のＤＡＳは、各カバレージエリア内に複数のＡＰを有する可能性が高く、モバイル機器は、従来のセルラシステムと同様のやり方で１つのＡＰから他のＡＰへとハンドオーバされる必要がある。

ハンドオーバは、ＤＡＳにおいて、従来のセルラシステムと同様のやり方で対処されうる。従来のシステムでは、モバイル機器は周期的に信号強度品質測定を行い、サービング基地局（ｓｅｒｖｉｎｇ ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ）と目標基地局（ｔａｒｇｅｔ ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ）との間のハンドオーバを調整する無線ネットワークコントローラに、信号品質の測定値を報告する。一般に、ハンドオーバは、目標基地局からの信号の強度が、現在のサービング基地局からの信号の強度を或る所定量の分だけ上回る場合に起動される。

ハンドオーバのための従来の方法は、ＤＡＳにおいて問題となる可能性がある。先に記載したように、ＤＡＳにおけるアンテナの無線カバレージエリアは、従来のセルラシステムにおいて中央に位置するアンテナの無線カバレージエリアよりもはるかに小さい。従って、ＤＡＳにおける２つのＡＰの間のカバレージエリア内の重複部分は、従来のセルラシステムと比較した場合にはるかに小さい。適度な速さで移動するモバイル機器にとっては、ハンドオーバを実行する時間が、従来のセルラシステムよりもはるかに短い。この短い期間は、シームレスなハンドオーバを完了するためには十分ではないこともあり、サービスの短い中断に繋がりうる。最悪の場合には、ハンドオーバが失敗する可能性がある。

本発明は、無線通信ネットワークのための分散型アンテナシステムに関する。複数のアクセスポイントは、分散型アンテナシステムにおける各カバレージエリアでサービスを提供する。各カバレージエリア内のアクセスポイントは、カバレージエリア内に広く分散する複数のアンテナに接続する。２つ以上の近接するカバレージエリアの重複領域内のアンテナにおける無線リソースは、多重アクセス方式に従って、近接するカバレージエリア内のアクセスポイントにより共有される。２つ以上のカバレージエリアの重複領域内での無線リソースの共有は、重複領域が拡大することを可能とし、これにより、ハンドオーバを完了するためにより多くの時間が提供される。

第１の例示的な実施形態において、２つ以上の近接するカバレージエリア内のアクセスポイントは、カバレージエリアの重複領域内の同じアンテナに接続しうる。この場合に、共有されるアンテナにおける無線リソースは、アクセスポイント間で共有される。例えば、近接するカバレージエリア内のアクセスポイントは、信号の送受信のために利用する様々な周波数、様々なタイムスロット、及び／又は様々な符号に割り当てられうる。

他の例示的な実施形態において、近接するカバレージエリア内のアクセスポイントはそれぞれ、重複領域内のアンテナの各部分集合に接続する。無線リソースは、異なるアクセスポイントに接続するアンテナの間で無線リソースを割り当てることによって共有される。

分散型アンテナシステムを用いた例示的な無線通信ネットワークを示す。 分散型アンテナシステムを用いた無線通信ネットワークにおいてモバイル機器をハンドオーバする方法を示す。 図１の無線通信ネットワークのための例示的なアクセスポイントを示す。

ここで図面を参照すると、図１は、符号１０で概略的に示される例示的な無線通信ネットワークを示す。無線通信ネットワーク１０は、その各カバレージエリア１２内のモバイル機器２００に対して無線アクセスを提供する複数のアクセスポイント１００を含む。図１では、２つのアクセスポイントが示されており、それぞれＡＰ１とＡＰ２として表されている。しかし、当業者は、典型的なネットワーク１０が複数のアクセスポイント１００と、対応するカバレージエリア１２とを含みうることが分かるであろう。無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ：Ｒａｄｉｏ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）３００は、各アクセスポイント１００に接続する。無線アクセスコントローラ３００の１つの機能は、以下に記載するように、１つのアクセスポイント１００から他のアクセスポイント１００へのモバイル機器２００のハンドオーバを管理することである。

従来のセルラシステムにおいて、各アクセスポイント１００は典型的に、各カバレージエリアの中央に位置する１つのアンテナに接続する。本発明によれば、各カバレージエリアは、１つの中央に位置するアンテナよりもむしろ、分散型アンテナシステム（ＤＡＳ）を利用する。各カバレージエリア内のアクセスポイント１００は、各カバレージエリア１２に広く分散する複数のアンテナ１４に接続する。各アンテナ１４の放射カバレージは、典型的に、従来のセルラシステムにおける基地局アンテナよりもはるかに小さい。しかし、各カバレージエリア１２内のアンテナ１４は共同で、カバレージエリア１２全体に放射カバレージを提供する。

ＤＡＳ構造は、２つの主要な利点を有する。第１に、各アンテナ１４の小さなカバレージエリアによって、高空間再利用容量を得ることが可能である。第２に、集中アクセスポイント１００は、各アンテナ１４におけるその割り当てられた無線リソースを完全に制御するので、増加するシステム容量における干渉を最小限にするために、信号の送受信を調整することが出来る。以下により詳細に記載するように、幾つかのアンテナ１４における無線リソースは、他のアクセスポイント１００と共有されうる。

図１に示すように、本発明におけるＡＰ１及びＡＰ２のカバレージエリアは、１つ以上のアンテナ１４を含むように重複している。近接するアクセスポイント１００の重複領域は、参照符号１６で示されている。様々な実施形態において、重複領域１６内の送信アンテナ１４は、１つ又は双方の近接するアクセスポイント１００に接続しうる。いずれの場合にも、重複領域１６内の送信アンテナ１４における無線リソースは、多重アクセス方式（例えば、ＴＤＭ、ＦＤＭ、ＣＤＭ、ＯＦＤＭ等）に従って、近接するアクセスポイント間で共有される。近接するアクセスポイント１００が重複領域１６内でリソースを共有することが可能になることにより、モバイル機器２００が適度な速度で移動する場合にハンドオーバを実行するためのより多くの時間を提供するために、重複領域１６を拡大することが可能である。

第１の例示的な実施形態において、近接するカバレージエリア１２の重複領域１６内のアンテナ１４は、各近接するカバレージエリア１２内の対応するアクセスポイント１００に接続される。即ち、各アンテナ１４は、各近接するカバレージエリア１２のためのアクセスポイント１００に接続する。図１に示される実施形態では、２つの重複するカバレージエリア１２のみ存在する。従って、重複領域１６内の各アンテナ１４は、ＡＰ１とＡＰ２の双方に接続する。しかし、当業者は、幾つかのアンテナ１４は、３つ以上のカバレージエリア１２が重複する領域内に位置する可能性があることが分かるであろう。本実施形態において、各アンテナ１４における無線リソースは、各アクセスポイント１００に割り当てられる。各アンテナ１４における無線リソースは完全に利用されうるが、近接するカバレージエリア１２内の各アクセスポイント１００は、各アンテナ１４における無線リソースの一部分のみ制御する。

いずれの公知のアクセス方式も、近接するアクセスポイント１００の間で無線リソースを分けるために採用されうる。例えば、近接するアクセスポイント１００には、各アンテナ１４において利用する様々な周波数が割り当てられうる。代替的に、近接するアクセスポイント１００には、各アンテナ１４において利用する様々な時間期間又は様々な符号が割り当てられてもよい。無線リソースはまた、直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ：ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）により共有されうる。当業者は、他の多重化技術が存在すること、及び、本明細書において多重化技術を挙げることで、挙げられた技術に請求項の範囲が限定されるものではないことが分かるであろう。

他の例示的な実施形態において、近接するカバレージエリア１２の間の重複領域１６内の各送信アンテナ１４が、選択されたアクセスポイント１００に接続される。従って、各アクセスポイント１００が、カバレージエリア１２の間にある重複領域１６内のアンテナ１４の部分集合に接続される。重複領域１６内の送信アンテナ１４は、各アクセスポイント１００がそのアンテナ１４の部分集合により重複領域１６中のカバレージを提供しうるように、密集して混ざり合っている。繰り返すが、複数のアクセスポイント１００が重複領域１６内でカバレージを提供するために競合するため、アクセスポイント１００間で無線リソースを分けるために多重アクセス方式が利用される。本実施形態において、アンテナ１４の各部分集合は、重複領域１６内の無線リソースのその割り当てられた部分を利用する。結合されたアンテナ１４の部分集合は、重複領域１６内の全ての無線リソースを利用する。

２つの近接するカバレージエリア１２の間の重複領域１６内のアンテナ１４における無線リソースの割り当ては、サービスプロバイダによって事前に構成されうる。ＴＤＭ、ＦＤＭ、ＣＤＭ、及びＯＦＤＭのようないずれの直交多重アクセス技術も利用されうる。無線リソースの割り当ては均等である必要はない。より大きなトラフィックを有するアクセスポイント１００には、軽度の負荷が掛かった近接するアクセスポイント１００よりも多くの無線リソースが割り当てられうる。

重複領域１６内での無線リソースの割り当ては、固定される必要はない。幾つかの実施形態において、重複領域１６内での無線リソースの割り当ては、変化する環境及びトラフィク条件にゆっくりと適合されてもよい。近接するアクセスポイント１００の間のシグナリングは、例えば、各アクセスポイント１００での負荷に従って、１つのアクセスポイント１００から他のアクセスポイント１００へと無線リソースを再割り当てするために利用されうる。例えば、図１のＡＰ１に重い負荷が掛かっている場合に、ＡＰ１は、追加の無線リソースをＡＰ２に要求しうる。ＡＰ２のための無線リソースが完全に利用されていない場合には、ＡＰ２は、ＡＰ１がこのリソースを合意された期間の間利用することを許可しうる。例えば、ＡＰ２は、ＡＰ１が、或る周波数、タイムスロット、又は符号を合意された期間の間利用することを許可しうる。

近接するアクセスポイント１００の間で負荷のバランスを取る他の方法は、モバイル機器２００がハンドオーバを必要としていなくても、重複領域１６内のモバイル機器２００を再割り当てすることである。この技術は主に、ゆっくりと移動し、従っていずれの近接するアクセスポイント１００によってもサービスが提供されうるモバイル機器２００に対して適用される。例として、ＡＰ１に重い負荷が掛かっている場合に、ＡＰ１は、自身の負荷を低減するために、重複領域１６内のモバイル機器２００のハンドオーバを受け入れるように、ＡＰ２に要求しうる。

従来のセルラシステムにおけるように、モバイル機器２００は、モバイル機器２００が１つのカバレージエリアから異なるカバレージエリアへと移動する時にハンドオーバを必要とする。好適に、ハンドオーバは、図２に示すように重複領域１６の中間点を越えたところにあるハンドオーバ境界２０にモバイル機器２００が到達するまで開始されない。ハンドオーバは、モバイル機器２００によっても、又は、ＲＮＣ３００のようなネットワーク機器によっても起動されうる。例えば、モバイル機器２００は、ハンドオーバ境界２０の両側のアンテナ１４からの受信された全てのパワーを測定しうる。ハンドオーバ境界２０の目標側のアンテナ１４からの受信された信号パワーが、ハンドオーバ境界２０のサービング側のアンテナ１４からの受信された信号パワーを上回る場合に、ハンドオーバがモバイル機器２００によって要求される。代替的に、ネットワーク機器は、ハンドオーバ境界２０の両側のアンテナ１４によって、モバイル機器２００から受信される全てのパワーを測定し、ハンドオーバを適宜開始することが出来る。アクセスポイント１００はハンドオーバ境界２０の位置が分かるため、後者のアプローチがより好ましいこともある。

好適な実施形態において、図２に示されるように、第１のハンドオーバ境界２０は、第１の方向に移動するモバイル機器２００のために利用され、第２のハンドオーバ境界２０は、反対の方向に移動するモバイル機器２００のために利用される。第１のハンドオーバ境界２０及び第２のハンドオーバ境界２０が、重複領域１６の境界と一致しないことが分かるであろう。第１のハンドオーバ境界２０及び第２のハンドオーバ境界２０は、ピンポン効果（ｐｉｎｇ‐ｐｏｎｇｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）を防止するために地理的に離れている。従って、モバイル機器２００が第１のカバレージエリアから第２のカバレージエリアに向かって移動する場合に、ハンドオーバは、第１のハンドオーバ境界２０によって決定される。モバイル機器２００が続いて方向を反対に変える場合に、ハンドオーバは、第２のハンドオーバ境界２０によって決定される。従って、単一のハンドオーバ境界２０が利用された場合に問題となったであろう連続的なハンドオーバが、立て続けに起こることはない。

図３は、例示的なアクセスポイント１００を示している。アクセスポイント１００は、制御プロセッサ１０２と、ベースバンド信号プロセッサ１０４と、切り替え回路１０６と、を含む。制御プロセッサ１０２は、いずれかの既知の通信規格に従って、アクセスポイント１００の動作全般を制御する。ベースバンド信号プロセッサ１０４は、アクセスポイント１００へ送信され及びアクセスポイント１００により受信される信号を処理する。ベースバンド信号プロセッサ１０４により行なわれる例示的な処理タスクは、変調／復調、符号化／復号、インタリービング／デインタリービング、拡散／逆拡散等を含む。切り替え回路１０６は、そのカバレージエリア内のアンテナ１４へとアクセスポイント１００を接続する。

本明細書では、無線通信ネットワークが開示されている。幾つかの実施形態において、重複領域内のアンテナの第１の部分集合は、近接するカバレージエリア内の第１のアクセスポイント内のアクセスポイントに接続し、重複領域内のアンテナの第２の部分集合は、近接するカバレージエリア内の第２のアクセスポイントに接続してもよい。

幾つかの実施形態において、近接するカバレージエリア内の重複領域内の１つ以上のアンテナは、近接するカバレージエリア内の２つ以上のアクセスポイントにより接続され、及び当該アクセスポイントにより利用してもよい。

幾つかの実施形態において、近接するカバレージアリア内のアクセスポイントは、重複領域内のアンテナにおける或る共有される無線リソースを利用するよう事前に構成されてもよい。

幾つかの実施形態において、ネットワークは、変化する条件に基づいて重複領域内のアンテナにおける共有される無線リソースを再割り当てしてもよい。幾つかの実施形態において、近接するカバレージエリア内のアクセスポイントは、共有される無線リソースを再割り当てするために直接的に交渉してもよい。幾つかの実施形態において、ネットワークはさらに、第１のカバレージエリアから第２のカバレージエリアへ向かって移動するモバイル機器のための、重複領域内の第１のハンドオーバ境界と、第２のカバレージエリアから第１のカバレージエリアへ向かって移動するモバイル機器のための、第１のハンドオーバ境界から間隔を置かれた、重複領域内の第２のハンドオーバ境界と、を含んでもよい。

幾つかの実施形態において、ネットワークは、ハンドオーバ境界の目標側とサービング側のアンテナにおけるモバイル機器から受信される信号の強度に基づいて、重複領域内でモバイル機器のハンドオーバを開始してもよい。

幾つかの実施形態において、重複領域内のモバイル機器は、ハンドオーバ境界の目標側とサービング側のアンテナからの、モバイル機器において受信される信号の強度に基づいて、サービングアクセスポイントから目標アクセスポイントへのハンドオーバを開始してもよい。

本発明は、当然のことながら、本発明の範囲及び基本的な特徴から逸脱することなく、本明細書に記載される方法以外の他の特定の方法で実施されうる。従って、本発明は、全ての観点において限定的なものではなく例示的なものと見なされ、添付の請求項の意味及び均等の範囲内で生じる全ての変更が本発明の範囲に入るものとする。

Claims (15)

1. 各カバレージエリアでモバイル機器にサービスを提供する複数のアクセスポイントと、
   各カバレージエリア内における、前記カバレージエリア内に分散し前記アクセスポイントに接続される複数のアンテナと、
   を含む、無線通信ネットワークであって、
   重複している近接するカバレージエリア内のアクセスポイントは、多重アクセス方式に従って、前記近接するカバレージエリアの重複領域内のアンテナにおける無線リソースを共有することを特徴とする、
   無線通信ネットワーク。
2. 各カバレージエリアでモバイル機器にサービスを提供する複数のアクセスポイントを含む無線通信ネットワークにおける方法であって、
   各アクセスポイントは、そのカバレージエリアに分散する複数のアンテナに接続し、
   前記方法は、
   近接するアクセスポイントのカバレージエリアを重複させることと、
   多重アクセス方式に従って、前記近接するカバレージエリア内のアクセスポイントの間で、前記カバレージエリアの重複領域内のアンテナにおける無線リソースを共有することと、
   を特徴とする、方法。
3. 前記方法はさらに、
   前記重複領域内のアンテナの第１の部分集合を、前記近接するカバレージエリア内の第１の前記アクセスポイント内のアクセスポイントへと接続することと、
   前記重複領域内のアンテナの第２の部分集合を、前記近接するカバレージエリア内の第２の前記アクセスポイントへと接続することと、
   を特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記方法はさらに、近接するカバレージエリアの前記重複領域内の１つ以上の前記アンテナを、前記近接するカバレージエリア内の２つ以上のアクセスポイントへと接続することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
5. （旧クレーム１３）
   前記方法はさらに、前記重複領域内のアンテナにおける或る共有される無線リソースを利用するよう、前記近接するカバレージエリア内のアクセスポイントを事前に構成することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
6. 前記方法はさらに、変化する条件に応じて、近接する基地局の間で、前記重複領域内のアンテナにおける共有される無線リソースを再割り当てすることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
7. 前記アクセスポイントは、前記共有される無線リソースを再割り当てするために、直接的に交渉する、請求項６に記載の方法。
8. 前記方法はさらに、
   第１のカバレージエリアから第２のカバレージエリアへ向かって移動するモバイル機器のための、前記重複領域内の第１のハンドオーバ境界を設定することと、
   前記第２のカバレージエリアから前記第１のカバレージエリアへ向かって移動するモバイル機器のための、前記第１のハンドオーバ境界から間隔を置いた、前記重複領域内の第２のハンドオーバ境界を設定することと、
   を特徴とする、請求項２に記載の方法。
9. 前記方法はさらに、ハンドオーバ境界の目標側とサービング側のアンテナにおける前記モバイル機器から受信される信号の強度に基づいて、前記重複領域内のモバイル機器のハンドオーバを開始することを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 前記方法はさらに、ハンドオーバ境界の目標側とサービング側の前記アンテナからの、前記モバイル機器において受信される信号の強度に基づいてハンドオーバを開始する前記重複領域内の前記モバイル機器を特徴とする、請求項８に記載の方法。
11. 各カバレージエリアでモバイル機器にサービスを提供する複数のアクセスポイントを含む無線通信ネットワークのためのアクセスポイントであって、各カバレージエリア内の前記アクセスポイントは、前記カバレージエリア内に分散する複数のアンテナに接続し、前記アクセスポイントの前記カバレージエリアは、近接するアクセスポイントの前記カバレージエリアと重複し、
    前記アクセスポイントは、
    前記アクセスポイントが、多重アクセス方式に従って、前記近接するカバレージエリアの重複領域内のアンテナにおいて、近接するアクセスポイントと無線リソースを共有するよう構成されることを特徴とする、アクセスポイント。
12. 前記アクセスポイントはさらに、前記重複領域内のアンテナの第１の部分集合に接続し、前記近接するアクセスポイントは、前記重複領域内のアンテナの第２の部分集合に接続することを特徴とする、請求項１１に記載のアクセスポイント。
13. 前記アクセスポイントはさらに、近接するアクセスポイントと、前記重複領域内の少なくとも１つのアンテナを共有することを特徴とする、請求項１１に記載のアクセスポイント。
14. 前記アクセスポイントはさらに、前記重複領域内のアンテナにおける或る共有される無線リソースを利用するよう事前に構成されることを特徴とする、請求項１１に記載のアクセスポイント。
15. 前記アクセスポイントはさらに、前記重複領域内の前記共有される無線リソースを再割り当てするために、近接するアクセスポイントと直接的に交渉するよう構成されることを特徴とする、請求項１４に記載のアクセスポイント。

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