JP5528470B2

JP5528470B2 - 適応型伝送選択

Info

Publication number: JP5528470B2
Application number: JP2011541106A
Authority: JP
Inventors: アシュレイ，フレドリク; グナーヨハニソン，ビョルン
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲットエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2028-12-19
Also published as: US8588854B2; JP2012512581A; EP2368391B1; US20110256893A1; CN102257858A; CN102257858B; WO2010069391A1; EP2368391A1

Description

本発明は、セルラシステムにおける複数のセルでの伝送を適応的に選択するための装置および方法を開示する。

セルラ通信システムのセルにおいて、例えばＧＳＭ、ＷＣＤＭＡ、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ、ＬＴＥなどシステムの特定の種類に関係なく、通常、セル用の制御局、すなわち、セル内にいるユーザへの、およびユーザからのトラフィックを制御することをその機能の１つとする、制御局がある。制御局は、通常、複数のアンテナを備えるアンテナ構成を設けられ、各アンテナが、１つまたは複数のセルをカバーする。

各セルにおいて、セル内にユーザがいるか否かに関係なく、制御局は、１つまたは複数のいわゆる制御チャネルで信号伝送して、セル内にいるユーザに制御情報を提供する。セル内にいるユーザへのペイロードトラフィックが、いわゆるトラフィックチャネルで伝送される。チャネルの実際の名前は例えばＧＳＭ、ＷＣＤＭＡ、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ、ＬＴＥなどといったように異なることがあるが、この原理、すなわち制御チャネルとトラフィックチャネルは、システムのタイプに関係なく、ほとんどのタイプのセルラシステムで使用される。

制御チャネルでの伝送は、セル内にユーザがいるか否かに関係なくセル内で行われるため、このような伝送は、セル内にユーザがいない場合にはエネルギーの無駄となることが時としてありえる。エネルギーの節約は、セルラシステムのオペレータにとって主要な問題であるため、これは問題となることがある。

上述したように、様々なセルを「取り扱う」複数のアンテナを使用してセル内で信号伝送する制御局を備えるセルラシステムにおいて、エネルギー消費を低く抑えることができる解決策が必要である。

そのような解決策が本発明によって提供され、本発明は、送信機と、第１の数のアンテナを有するアンテナ構成とを備えるセルラ通信システムにおける１つまたは複数のセル用の制御局を開示する。

アンテナ構成の各アンテナは、複数の隣接するセルの１つをカバーするように適合され、各アンテナは、アンテナがカバーするように適合されたセルの各側に直に隣接する２つのセル内において主ビームがある量だけ広がるようなビーム幅を有する。

本発明の制御局は、以下のように適合される。
・隣接していないセルをカバーする第１の数のアンテナにおいて制御チャネルで信号伝送し、
・第１の数のアンテナそれぞれにおいてトラフィックチャネルで伝送される出力パワーを測定し、
・第１の数のアンテナのうちのいずれかのアンテナにおいて測定された総トラフィックチャネル出力パワーが第１の所定のしきい値を超える場合に、第２の数のアンテナにおいて制御チャネルでの伝送がアクティブ化され、
・アンテナ構成での各アンテナにおけるトラフィックチャネル出力パワーを測定し、
・あるアンテナにおける測定されたトラフィックチャネル出力パワーが第２の所定のしきい値未満であり、かつ両方の隣接するセルのアンテナでのトラフィックチャネルがアクティブ状態である場合に、当該アンテナにおける制御チャネル伝送が非アクティブ化される。

各アンテナが、アンテナがカバーするように適合されたセルに直に隣接するセル内において主ビームがある量だけ広がるようなビーム幅を有するため、制御チャネル伝送が非アクティブ化されたセルでさえ、許容できる程度のカバレッジを得ることができ、その一方で、制御チャネル伝送が行われないためエネルギー消費が節減される。

本発明の一実施形態では、許容できる程度のカバレッジを得るために、各アンテナの主ビームの半電波強度ビーム幅が４０〜７０度の範囲内にある。

本発明の一実施形態では、許容できる程度のカバレッジを得るために、各アンテナの主ビームの半電波強度ビーム幅が４５〜５５度の範囲内にある。

本発明の一実施形態では、許容できる程度のカバレッジを得るために、各アンテナの主ビームの半電波強度ビーム幅が５０度である。

本発明の一実施形態では、アンテナの第１の数が、アンテナ構成内でのアンテナの総数の半分である。

本発明の一実施形態では、アンテナの第２の数が、アンテナ構成内でのアンテナの総数の半分である。

本発明はまた、１つまたは複数のセル用の制御局で使用するための対応する方法を開示する。

本発明を、添付図面を参照して以下により詳細に説明する。

本発明を適用することができるシステムの概略上面図である。本発明のアンテナ構成の放射パターンを示す図である。本発明のアンテナ構成の放射パターンを示す図である。本発明の制御局の一実施形態のブロック図である。本発明の方法の流れ図である。

本発明を、ＧＳＭおよび／またはＵＭＴＳシステムについて用いられる専門用語を使って以下に説明する。しかし、これは例にすぎず、本発明の理解を容易にするためのものにすぎないことは明らかであろう。したがって、以下で使用する専門用語は、本発明に関して請求される保護範囲も本発明に付与される保護範囲も制限しないとみなされるべきであり、本発明は、例えばＷＣＤＭＡ、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ、およびＬＴＥなど広範囲の他のセルラシステムに適用することができる。

図１は、本発明を適用することができるシステム１００の概略上面図である。システム１００は制御局１１０を備え、制御局１１０は、システム１００におけるセル内にいるユーザへの、およびユーザからのトラフィックを制御することをその機能の１つとする。

図１に示されるように、システム１００は、参照番号１〜６を付された６つのセルに分割され、これらのセルは、「上面図」で見たときに、等しい大きさの「一切れのケーキ（ｐｉｅｓｌｉｃｅｓ）」の形に見える。当然、セルの数およびセルの個々のサイズは、本発明の範囲内で変えることができる。図１に示されるセルの数およびセルのサイズおよび形状は一例にすぎない。

また、図１には、システム１００の周縁部に点で表される複数のユーザが示されている。セル１、３、４、および６にはそれぞれ１０人のユーザが表されており、セル２および５にはそれぞれ２０人のユーザがいる。当然、ユーザの数および異なるセル間でのユーザの分布も一例にすぎない。

本発明の制御局１１０は、複数の構成要素、とりわけアンテナ構成を備え、アンテナ構成は、複数のアンテナを備えており、各アンテナがセル１〜６の１つに使用される。当然、やはり本発明で開示する原理を使用しながら１本のアンテナを複数のセルに使用することができ、または、本発明で開示する原理に従いながら１つのセルにつき複数のアンテナを使用することもできる。

しかし、一実施形態では、各セル１〜６ごとに１本のアンテナが使用され、本発明によれば、これらのアンテナはそれぞれ、アンテナがカバーするように適合されたセルの各側に直に隣接する２つのセル内において主ビームがある程度広がるようなビーム幅を有する。したがって、例えば、セル１に使用されるアンテナは、セル２およびセル６内である程度のカバレッジを有し、これは、制御局の各アンテナに当てはまる原理である。当然、この原理および本発明自体をアンテナの部分集合に適用することができ、したがって、例えばセル１〜３用のアンテナのみが、互いに他のセル内においてある程度のカバレッジを有し、それらのセルにのみ本発明の原理が適用される。

本発明の６本の隣接するアンテナ１〜６の主ビームの放射パターンおよびビーム幅を示すグラフが図２に示されている。この図で見られるように、各アンテナの主ビームは、その各側にある２つのアンテナとカバレッジが重なり合っている。図２の個々のアンテナに関して示されている角度は図１のセルのものに対応していないが、特定の番号１〜６を付された各アンテナは、対応する番号１〜６を付されたセルに属するとみなすことができる。

ほとんどのセルラシステムでは、制御局１１０は、各セル１〜６内で、制御チャネル（本明細書では総称してＣＣＨと表す）で信号伝送して、セル１００内にいるユーザに制御情報を伝送する。これらのユーザには、例えば他のセルからのハンドオーバによってそのセルに入った「新規」のユーザ、または「アイドル」状態から抜けたユーザなどが含まれる。

本発明の目的は、より効率的にＣＣＨ伝送を使用することによって、エネルギーを節約することである。簡潔には、この目的は、「アクティブ状態」にすべき制御局のアンテナ、すなわちそこからＣＣＨ伝送を行うべきアンテナを適応的に識別および適応的に選択し、かつ「非アクティブ状態」にすべき、すなわちＣＣＨ伝送に使用すべきでないアンテナを識別および選択することによって達成される。

本発明により、セル１〜６内の現行トラフィック状況に従って、アクティブ状態のアンテナの数が適合される。したがって、アクティブ状態でないアンテナはＣＣＨ信号を伝送せず、それにより制御局がエネルギーを節約し、また、隣接するセルでの干渉を減らす。

図２に示されるように、また上述したように、１本のアンテナ、例えばアンテナ番号３が非アクティブ状態にされる場合でさえ、すなわちそのアンテナからＣＣＨ伝送が行われない場合でさえ、直に隣接するセルのアンテナ、すなわちアンテナ２および４がセル３をある程度カバーするため、セル３は依然として完全には非アクティブ状態でない。これは図３に示され、この図においてアンテナ番号３が無くされており、１本のアンテナが「非アクティブ状態」であるときの様子が示されている。すなわち、アンテナ２および４がセル３内に広がり、それにより、アンテナ３が「非アクティブ状態」であるときにセル３内で得られる最低の相対アンテナ利得は、−１７．５ｄＢである。当然、アンテナが「非アクティブ状態」である、すなわちＣＣＨで信号伝送しないセル内で適切な利得が得られるように、個々のアンテナ１〜６の主ビームのビーム幅を変えることができる。

本発明の一実施形態の一例を示す前に、図４を参照して、本発明の制御局４００のいくつかの主要な構成要素を説明する。図４で見られるように、制御局４００は、第１の数Ｎ本のアンテナ、例えば図１〜３に示されるように６本のアンテナを有するアンテナ構成４２０を備える。

また、制御局４００は、アンテナ１〜ＮにおいてＣＣＨで信号伝送するため、およびアンテナ１〜Ｎにおいて１つまたは複数のトラフィックチャネル（本明細書では総称して「ＴＣＨ」と呼ぶ）で信号伝送するための送信機４１０を備える。当然、送信機４１０は、各アンテナに１つの送信機が存在するように、複数の「個別の」送信機を備えることができる。

さらに、制御局４００は、各アンテナ１〜ＮからのＴＣＨの出力パワーを測定するための機能４３０と、各アンテナ１〜ＮからのＣＣＨ伝送を「アクティブ化」および「非アクティブ化」するための機能４４０とを備える。測定機能４３０およびアクティブ化／非アクティブ化機能４４０は、送信機４１０におけるソフトウェアおよび／またはハードウェア機能として適切に設計される。

次に図４に示される構成要素を本発明で使用する方法を見ると、これは図５に示され、この図は、図４の構成要素が採用された本発明の方法５００のステップの流れ図を示す。

また、上の説明から明らかになるように、本発明の方法５００は、セルラ通信システムにおけるセルの制御局での使用が意図されている。

方法５００は、ステップ５０１に示されるように、第１の数「Ｎ」本のアンテナを有するアンテナ構成を制御局に設けるステップを含み、各アンテナが、複数の隣接するセルの１つをカバーするように適合される。

アンテナ構成での各アンテナは、アンテナがカバーするように適合されたセルの各側に直に隣接する２つのセル内において主ビームがある量だけ広がるようなビーム幅を有する。

図５にも示されるように、方法５００は、以下のステップを含む。
・隣接していないセル（そのようなセルを例示するためにここでは３つのセルを使用する）をカバーする第１の数のアンテナにおいて制御チャネルで信号伝送するステップ（ステップ５０２）と、
・前記第１の数のアンテナそれぞれにおいてトラフィックチャネルで伝送される出力パワーを測定するステップ（ステップ５０３）と、
・前記第１の数のアンテナのうちのいずれかのアンテナにおいて測定された総トラフィックチャネル出力パワーが第１の所定のしきい値Ｔ１よりも高いかどうかチェックするステップ（ステップ５０５）と、そうである場合に、第２の数のアンテナ（この例ではすべてのアンテナ１〜６）において制御チャネルでの信号伝送をアクティブ化するステップ（ステップ５０７）と、
・第２の数のアンテナそれぞれにおいてトラフィックチャネル出力パワーを測定するステップ（ステップ５０９）と、
・あるアンテナにおける測定されたトラフィックチャネル出力パワーが第２の所定のしきい値未満であり、両方の隣接するセルのアンテナでのトラフィックチャネルがアクティブ状態である場合（ステップ５１１）に、セルの当該アンテナにおける制御チャネル伝送を非アクティブ化するステップ（ステップ５１３）。

一実施形態では、上述したアンテナの第１の数は、上述したようにアンテナ構成でのアンテナの総数の半分であり、すなわち６本のうち３本のアンテナであり、アンテナの第２の数も、アンテナ構成でのアンテナの総数の半分である。これらの数は、上で使用し、かつ図５における流れ図で使用されている数でもあるが、これが例にすぎないことが指摘されるべきである。アンテナの第１の数と第２の数はどちらも、本発明の範囲内で、システムで使用可能なアンテナの総数の範囲内で変えることができる。

ＣＣＨ伝送が非アクティブ化されているセルに直に隣接するセルのアンテナによってある程度のカバレッジを提供する所望の効果を得るために、様々な半電波強度ビーム幅の主ビームを有するアンテナを使用することができる。一実施形態では、制御局に設けられたアンテナ構成のアンテナの主ビームの半電波強度ビーム幅αが４０〜７０度の範囲内であり、別の実施形態では、４５〜５５度の範囲内である。

一実施形態では、制御局に設けられたアンテナ構成のアンテナの主ビームの半電波強度ビーム幅αが５０度である。

本発明は、０〜３６０度の範囲内の任意の角度を大なり小なりカバーするように組み合わさった隣接するセルで採用することができるが、一実施形態では、アンテナ構成のアンテナが３６０度の総カバレッジを有し、一実施形態では、各アンテナが、６０度の幅のセルをカバーするように構成される。

ＴＣＨに関して２つの所定のしきい値を上述した。適切には、第２の所定のしきい値は、第１の所定のしきい値よりも大きい。

一実施形態では、アンテナでの制御チャネル伝送が非アクティブ化されるとき、非アクティブ化は、例えばユーザのハンドオーバがセル間で行われるようにシステムを適合させることができるように、例えば所定の曲線に従って徐々に行われる。

本発明は、上述して図面に示した実施形態の例に限定されず、添付の特許請求の範囲の範囲内で自由に変えることができる。

Claims

セルラ通信システムにおける１つまたは複数のセル（１〜６）用の制御局（１１０、４００）であって、送信機（４１０）と、第１の数のアンテナを備えるアンテナ構成（４２０）とを備え、各アンテナが、複数の隣接するセル（１００）の１つをカバーするように適合され、各アンテナが、アンテナがカバーするように適合される前記セルの各側に直に隣接する２つのセル内において主ビームがある量だけ広がるようなビーム幅を有する制御局（１１０、４００）であって、
− 隣接していないセルをカバーする第１の数のアンテナにおいて制御チャネルで信号伝送し、
− 前記第１の数のアンテナそれぞれにおいてトラフィックチャネルで伝送される出力パワーを測定し、
− 前記第１の数のアンテナのうちのいずれかのアンテナにおいて前記測定された総トラフィックチャネル出力パワーが第１の所定のしきい値を超える場合に、第２の数のアンテナにおいて前記制御チャネルでの伝送がアクティブ化され、
− 前記第２の数のアンテナそれぞれにおいて前記トラフィックチャネル出力パワーを測定し、
− 前記第２の数のアンテナのあるアンテナにおける前記測定されたトラフィックチャネル出力パワーが第２の所定のしきい値未満であり、かつ両方の隣接するセルの前記アンテナでの前記トラフィックチャネルがアクティブ状態である場合に、当該アンテナにおける前記制御チャネルの伝送が非アクティブ化される
ように適合されることを特徴とする、制御局（１１０、４００）。
各アンテナの主ビームの半電波強度ビーム幅（α）が４０〜７０度の範囲内である、請求項１に記載の制御局（１１０、４００）。
各アンテナの主ビームの半電波強度ビーム幅（α）が４５〜５５度の範囲内である、請求項１に記載の制御局（１１０、４００）。
各アンテナの主ビームの半電波強度ビーム幅（α）が５０度である、請求項１に記載の制御局（１１０、４００）。
前記アンテナ構成での前記アンテナによって提供される総カバレッジが３６０度である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の制御局（１１０、４００）。
アンテナが、６０度の幅のセルをカバーする請求項５に記載の制御局（１１０、４００）。
アンテナの前記第１の数が、前記アンテナ構成でのアンテナの総数の半分である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の制御局（１１０、４００）。
アンテナの前記第２の数が、前記アンテナ構成でのアンテナの総数の半分である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の制御局（１１０、４００）。
前記第２の所定のしきい値が、前記第１の所定のしきい値よりも大きい、請求項１〜８のいずれか一項に記載の制御局（１１０、４００）。
アンテナでの前記制御チャネル伝送が非アクティブ化されるとき、前記非アクティブ化が、所定の曲線に従って徐々に行われる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の制御局（１１０、４００）。
セルラ通信システムにおける１つまたは複数のセル（１〜６）の制御局（１１０、４００）で使用するための方法（５００）であって、第１の数のアンテナを有するアンテナ構成（４２０）を前記制御局（１１０、４００）に設けるステップ（５０１）を含み、各アンテナが、複数の隣接するセル（１〜６）の１つをカバーするように適合され、各アンテナが、前記アンテナがカバーするように適合された前記セルの各側に直に隣接する２つのセル内において主ビームがある量だけ広がるようなビーム幅を有する方法（５００）であって、
・隣接していない前記セルをカバーする第１の数のアンテナにおいて制御チャネルで信号伝送するステップ（５０２）と、
・前記第１の数のアンテナそれぞれにおいてトラフィックチャネルで伝送される出力パワーを測定するステップ（５０３）と、
・前記第１の数のアンテナのうちのいずれかのアンテナにおいて測定された総トラフィックチャネル出力パワーが第１の所定のしきい値（Ｔ１）よりも上であるかチェックするステップ（５０５）と、そうである場合に、第２の数のアンテナにおいて制御チャネルでの伝送をアクティブ化するステップ（５０７）と、
・前記第２の数のアンテナそれぞれにおいて前記トラフィックチャネル出力パワーを測定するステップ（５０９）と、
・前記第２の数のアンテナのあるアンテナにおける前記測定されたトラフィックチャネル出力パワーが第２の所定のしきい値未満であり、かつ両方の隣接するセルの前記アンテナでの前記トラフィックチャネルがアクティブ状態である場合（５１１）に、セルの当該アンテナでの前記制御チャネル伝送を非アクティブ化するステップ（５１３）と、
を含む方法（５００）。
前記制御局（１１０、４００）が設けられた前記アンテナ構成（４２０）の前記アンテナの主ビームの半電波強度ビーム幅（α）が４０〜７０度の範囲内である、請求項１１に記載の方法（５００）。
前記制御局（１１０、４００）が設けられた前記アンテナ構成（４２０）の前記アンテナの主ビームの半電波強度ビーム幅（α）が４５〜５５度の範囲内である、請求項１１に記載の方法（５００）。
前記制御局（１１０、４００）が設けられた前記アンテナ構成（４２０）の前記アンテナの主ビームの半電波強度ビーム幅（α）が５０度である、請求項１１に記載の方法（５００）。
前記アンテナ構成（４２０）の前記アンテナが、３６０度の総カバレッジを有する、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の方法（５００）。
各アンテナが、６０度の幅のセルをカバーするように構成される、請求項１５に記載の方法（５００）。
アンテナの前記第１の数が、前記アンテナ構成（４２０）内でのアンテナの総数の半分である、請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の方法（５００）。
アンテナの前記第２の数が、前記アンテナ構成（４２０）内でのアンテナの総数の半分である、請求項１１〜１７のいずれか一項に記載の方法（５００）。
前記第２の所定のしきい値が、前記第１の所定のしきい値よりも大きい、請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の方法（５００）。
アンテナでの前記制御チャネル伝送が非アクティブ化されるときに、前記非アクティブ化が、所定の曲線に従って徐々に行われる、請求項１１〜１９のいずれか一項に記載の方法（５００）。