JPH04297138A - マルチアンテナによる移動通信セル構成方式及び移動通信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セル式移動通信におけ
るセル構成、及び該セル構成を用いた移動通信方式に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】セル式移動通信において周波数を有効に
利用する方法の１つとして、周波数を繰り返すセル間の
距離を縮めることが考えられている。そのため■基地局
アンテナに垂直指向性を持たせ、主ビームを自セルの内
側に向けて自セル以外に伝搬する干渉波を抑えるビーム
チルト技術や、■水平指向性を持たせた複数の基地局ア
ンテナによって、円形のセルを複数の扇型セルに分割し
、扇型の後方に伝搬する干渉波を抑えるセクター化技術
がある。

【０００３】■、■の技術ともアンテナの指向性を利用
して不必要な方向への電波を抑えるが、アンテナ１基で
セルを成形しているため、アンテナパターンの成形限界
によって抑えられる干渉量が決まってしまう。鋭いアン
テナパターンを得るには一般的にアンテナが大型になっ
てしまう。なお、複数基のアンテナを用意し瞬時に受信
レベルが高い方のアンテナを選択して使うダイバーシチ
技術を用いる場合は、アンテナは複数基であるが、１つ
のセルを成形するという意味ではアンテナは１基である
といえる。

【０００４】また周波数有効利用のためにセル面積を小
さくする小セル化が行われると局舎選定上の制約からア
ンテナを高い位置に設置できない基地局がでてきて、高
アンテナ高の場合に効果を発揮するビームチルト技術の
適用が困難となる。その他、従来のセル成形では周波数
繰り返し距離を短くするため小セル化やセクター化を行
うと、通話中チャネル切替え回数の増加や、局所的なト
ラヒック増加に対処できないなどの欠点があり、小セル
化やセクター化には制限がある。このようなことから、
基地局アンテナ１基の垂直、水平指向性を利用したセル
成形には周波数有効利用の観点から限界が生じる欠点が
ある。

【０００５】基地局アンテナ１基ではなく、複数基を用
いて同一セルをカバーし、複数アンテナから同一周波数
を同時に放射することを考えると、各基地局アンテナと
移動局間の距離差によって音声の場合のエコーに相当す
る伝搬遅延が生じたり各アンテナからの送信周波数の微
妙な差によりビートが生じて通信品質が劣化する問題が
生じる。このため複数アンテナを用いてセルを構成する
場合は同一周波数の干渉対策が必要となる。従来のセル
成形法は、図３に示すように無指向性アンテナをセル中
央に置いて無指向性のセルを作る方法や、図２に示すよ
うに水平指向性アンテナを複数基用いて図３のセルを分
割して複数のセルを新たに作るセクター化セルであった
。セクター化セルではセクターがそのまま１つのセルと
なるので隣接するセクター化セルには異なる周波数が割
当てられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、セル
成形において複数の指向性基地局アンテナを用いること
によって、アンテナの垂直、水平指向性およびフロント
／バック比により電波を自セル内に閉じ込め、セル外に
出る干渉波を抑え周波数繰り返し距離を短くし、周波数
有効利用を図ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、サービ
スエリアを複数のセルで構成し、各セルに対して基地局
を配置し、セルに割り当てられたチャネルを別のセルで
も繰り返して使うセル式移動通信において、複数基の指
向性基地局アンテナをセル境界に分散して設置し、その
指向性方向をセル内部に向け、セル内のエリアを前記指
向性基地局アンテナによってカバーするマルチアンテナ
による移動通信セル構成方式にある。

【０００８】本発明の別の特徴は、サービスエリアを複
数のセルで構成し、各セルに対して基地局を設置し、セ
ルに割り当てられたチャネルを別のセルでも繰り返して
使うセル式移動通信において、複数基の指向性基地局ア
ンテナをセル境界に分散して設置し、その指向性方向を
セル内部に向け、セル内のエリアを前記指向性基地局ア
ンテナによってカバーし、１つのセル内の通信を制御す
る１つの基地局設備と各指向性基地局アンテナ間をケー
ブルで結び、移動局からの電波を各基地局アンテナで受
信したレベルを基に１つの基地局アンテナを選択する手
段を基地局設備内に備え、基地局設備はこの手段によっ
て選択した基地局アンテナを用いて通信を行う移動通信
方式にある。

【０００９】

【作用】本発明ではセル境界に複数の水平指向性アンテ
ナを設置して図１のようにセルを成形させる。図１〜３
の斜線部分がセルである。図１の本発明セルは図２のセ
クター化セルを３つ集めて１つのセルとしている。図２
のセルはアンテナ１基ごとに異なるセルを受け持ってい
るのでアンテナごとに異なる周波数を用いている。それ
に対し図１のセルはアンテナ３基で１つのセルを受け持
っているので３基のアンテナは同一周波数を用いている
。

【００１０】１セルに対し１基の基地局アンテナを用い
るセル成形に対して本発明では複数基のアンテナを用い
、セル周辺からセル中心に向かって電波を送信するため
に送信出力を低くでき、そのため自セル以外に伝搬する
干渉波を抑えられる。図３の無指向性セル、図２のセク
ター化セルと図１の本発明を比較する。図１の無指向性
セルに対して本発明はセル境界に指向性アンテナを設置
するのでアンテナ設置位置は周波数繰り返しセルに近づ
くことになるが、アンテナのフロント／バック比Ｆ／Ｂ
によって周波数繰り返しセルに到達する干渉波を軽減で
きる。

【００１１】図４によりこのことを説明する。図４の（
ａ）、（ｂ）、（ｃ）すべてにおいて、４１と４２は周
波数繰り返しセル、４３、４４は基地局内アンテナで４
３からの電波を干渉波、４４からの電波を希望波とする
。干渉の大きさを干渉波と希望波の受信レベルの比とす
ると、それは干渉波と希望波の送受信間距離の比に対応
する。陸上移動通信の伝搬損失特性は基地局−移動局間
距離をｒとすると１０αｌｏｇ（ｒ）で近似できること
が判っている。ここでαは３〜４の値である。周波数繰
り返しセル間距離をＤ、セル半径をｄとする。図４（ａ
）で干渉の大きい場所４５での干渉の大きさは１０αｌ
ｏｇ［ｄ／（Ｄ−ｄ）］（ｄＢ）である。図４（ｃ）で
は干渉の大きい場所４７では、１０αｌｏｇ［ｄ／（Ｄ
＋ｄ）］（ｄＢ）である。干渉の大きさの差の分だけ周
波数繰り返し距離を縮小できる。また図４（ｃ）の基地
局アンテナ４３’からの電波を干渉波とすると干渉の大
きさは１０αｌｏｇ［ｄ／（Ｄ−ｄ）］−１０αｌｏｇ
（Ｆ／Ｂ）（ｄＢ）となりアンテナのフロント／バック
比Ｆ／Ｂの分だけ干渉を軽減できる。

【００１２】図２のセクター化セルと比較する。図４（
ｂ）で干渉の大きい場所４６での干渉の大きさは１０α
ｌｏｇ［ｄ／（Ｄ＋ｄ）］（ｄＢ）であり、図４（ｃ）
の本発明と同じであるが、図４（ｂ）のセル面積は図４
（ｃ）のセル面積の１／３倍になっているため、同面積
のセルで比較すると（ｂ）の繰り返し距離は√３倍にな
る。逆に繰り返し距離を同じにして比較すると、本発明
のセルの面積が３倍になるので、チャネル切替えの回数
の減少や、同じセル内のアンテナ間ではチャネルを融通
し合えるので局所的なトラヒック変動に対処できるなど
の利点がある。また本発明は基地局送受信機は１か所に
設置し、アンテナだけをセル境界に設置すればよく、各
アンテナごとにそれぞれ基地局送受信機も設置する必要
はない。

【００１３】従来の移動通信方式では１つのセルに対し
て１つの基地局アンテナを用いていたので、同一周波数
の干渉は発生しなかった。本発明は、１セルを複数基地
局アンテナでカバーしているので同時に同一周波数を各
基地局アンテナから送信できない。そのため、本発明は
移動局に対して通信に最適な基地局アンテナを検出し、
その基地局アンテナによって通信を行う。また本発明は
セル境界に基地局アンテナを分散して設置するため基地
局設備と各基地局アンテナを接続する手段が必要である
。

【００１４】

【実施例１】図５に本発明の具体的な構成、動作を説明
する図を示す。５１、５２、５３は建物の上に設置され
た垂直、水平指向性基地局アンテナ、５４、５５、５６
は各基地局アンテナに対応するエリア、５７は基地局設
備、５８は光ケーブル、５９はアンテナ端設備、６０は
移動局である。各基地局アンテナ５１、５２、５３はセ
ル境界に設置し、垂直および水平面の指向性をセル中心
に向け、電波を自セル内に閉じ込める。また基地局アン
テナは、光ケーブル５８によって、基地局設備５７と結
ばれている。基地局から送信される信号は基地局設備５
７によって光に変換され、光ケーブル５８を伝わり、ア
ンテナ端設備５９によって電気に変換された後増幅され
て、アンテナから放射される。

【００１５】■（移動局が該セルにチャネル切替えして
入ってきた場合）移動局６０の制御信号を各基地局アン
テナ５１、５２、５３で受信し、基地局設備５７は各ア
ンテナからの受信レベルを比較して受信レベルのもっと
も高い基地局アンテナと移動局６０を通信させ、他の基
地局アンテナからは干渉を防ぐため電波を送信させない
。 ■（移動局が基地局アンテナのエリアを変わる場合）移
動局６０と通信している基地局アンテナの受信レベルが
所要レベルを下まわる場合には、基地局設備５７は自セ
ル内の他の基地局アンテナの受信レベルおよび隣接セル
の受信レベルを比較し、自セル内のアンテナエリア間の
移動かセル間の移動かを判断し、自セル内での移動の場
合には基地局アンテナを該当アンテナに切替え、セル間
移動の場合には他セルとチャネル切替えを行う。

【００１６】

【実施例２】図６は本発明の実施例を説明するものであ
る。基地局アンテナを道路上に設置した場合のセル成形
を示す。６１、６２、６３、６４は指向性基地局アンテ
ナ、６５はセルのエリア、６６は基地局設備、６７は光
ケーブル、６８はアンテナ端設備、６９は道路である。 各基地局アンテナ６１、６２、６３、６４はセル境界に
設置し、光ケーブル６７によって基地局設備６６と各ア
ンテナを結ぶ。基地局から送信される信号は、基地局設
備６６によって光に変換され、光ケーブル６７を伝わり
、アンテナ端設備６８によって電気に変換された後増幅
されて、アンテナから放射される。

【００１７】道路上に図７の７１の無指向性の基地局ア
ンテナを設置すると、発射された電波は建物の谷間とな
る道路に沿って伝搬し、両側の建物によって電波が閉じ
こめられ、図７の７２に示すように道路方向に延びるセ
ルになってしまう。図７の７１は無指向性アンテナ、７
２はセルのエリア、７３は道路である。本発明の方法で
はセル境界からセルの中心に向かって電波を放射するの
で、複数の指向性アンテナによって円形エリアを成形で
きる。また指向性アンテナのフロント／バック比によっ
て干渉波を抑えられ周波数繰り返し距離を縮小できる。 各基地局アンテナ７１、７２、７３、７４の受信レベル
を基地局設備６６が比較して、どの基地局アンテナエリ
アに移動局がいるかを判断して該基地局アンテナで通信
を行う。

【００１８】

【発明の効果】周波数繰り返し距離を小さくして周波数
有効利用を図る小セル化やセクター化に限界が生じた場
合でも、複数の指向性基地局アンテナを用いる本発明に
よってさらに周波数有効利用を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるセルを示す。

【図２】従来のセクター化セルを示す。

【図３】従来の無指向性セルを示す。

【図４】本発明により周波数の繰り返し使用による干渉
を軽減できることを説明する図である。

【図５】本発明の具体的構成例を示す。

【図６】本発明において基地局アンテナを道路上に設置
した場合のセルの成形を示す。

【図７】道路上に無指向性アンテナを設置した場合のセ
ルの成形を示す。

【符号の説明】

１　　水平指向性アンテナ ２　　セル ２１　　セクターアンテナ ２２　　セル ３１　　無指向性アンテナ ３２　　セル ４１、４２　　周波数繰り返しセル ４３、４３’、４４　　基地局アンテナ４５、４６、４
７　　干渉量の多い場所Ｄ　　周波数繰り返し距離 ｄ　　セル半径 ５１、５２、５３　　垂直、水平指向性基地局アンテナ
５４、５５、５６　　各基地局アンテナに対応するエリ
ア５７　　基地局設備 ５８　　光ケーブル ５９　　アンテナ端設備 ６０　　移動局 ６１、６２、６３、６４　　指向性基地局アンテナ６５
　　セル ６６　　基地局設備 ６７　　光ケーブル ６８　　アンテナ端設備 ６９　　道路 ７１　　無指向性アンテナ ７２　　セル ７３　　道路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　サ−ビスエリアを複数のセルで構成し
   、各セルに対して基地局を配置し、セルに割当てられた
   チャネルを別のセルでも繰り返して使うセル式移動通信
   において、複数基の指向性基地局アンテナをセル境界に
   分散して設置し、その指向性方向をセル内部に向け、セ
   ル内のエリアを前記指向性基地局アンテナによってカバ
   ーすることを特徴とするマルチアンテナによる移動通信
   セル構成方式。
2. 【請求項２】　　サービスエリアを複数のセルで構成し
   、各セルに対して基地局を配置し、セルに割当てられた
   チャネルを別のセルでも繰り返し使うセル式移動通信に
   おいて、複数基の指向性基地局アンテナをセル境界に分
   散して設置し、その指向性方向をセル内部に向け、セル
   内のエリアを前記指向性基地局アンテナによってカバー
   し、１つのセル内の通信を制御する１つの基地局設備と
   各指向性基地局アンテナ間をケーブルで結び、移動局か
   らの電波を各基地局アンテナで受信したレベルを基に１
   つの基地局アンテナを選択する手段を基地局内に備え、
   基地局設備はこの手段によって選択した基地局アンテナ
   を用いて通信を行うことを特徴とする移動通信方式。