JPH06505842A

JPH06505842A - セル式無線ネットワーク、ベースステーション、及びセル式無線ネットワークのローカルトラフィック容量を制御する方法

Info

Publication number: JPH06505842A
Application number: JP4505520A
Authority: JP
Inventors: カンガス　サカリ
Original assignee: ノキア　テレコミュニカシオンス　オサケ　ユキチュア
Priority date: 1991-03-05
Filing date: 1992-03-04
Publication date: 1994-06-30
Anticipated expiration: 2015-06-12
Also published as: EP0574454A1; EP0574454B1; NO933033L; NO933033D0; FI91344C; NO303858B1; ATE165943T1; DE69225396T2; FI911092A0; AU654336B2; ES2114933T3; AU1359092A; FI911092A; DE69225396D1; JP3050599B2; HK1010808A1; FI91344B; US5504937A; WO1992016061A1

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】セル式無線ネットワーク、ベースステーション、及びセル式無線ネットワークのローカルトラフィック容量を制御する方法３皿９分！本発明は、一般に、セル式無線ネットワークのローカルトラフィック容量を制御する方法に係り、上記無線ネットワークは多数の固定無線ステーションを備えており、その各々は、所定の無線カバーエリア内にそのとき位置しているアクティブな移動無線ステーションとの無線接続を確立するための１つ以上の指定された周波数チャンネルを有し、これらの指定された周波数チャンネルは、少なくとも、隣接する無線カバーエリアをもつ固定の無線ステーションごとに異なるものである。又、本発明は、このようなネットワークに使用するのに適したベースステーションにも関する。

先行扶酉セル式移動無線ネットワークにおいては、そのネットワークによりカバーされる地理的エリアが、少な（とも１つのベースステーションを各々備えたより小さな無線カバーエリア、即ち無線セルに分割される。各セルにおいては、ベースステーションにある数の周波数チャンネルが指定され、これらの周波数チャンネルは、ＴＤＭＡ原理に基づいて多数のトラフィックチャンネルに時分割マルチプレクスされる。典型的に、無線セルのサイズ及び密度と、それらに指定される周波数チャンネルの数は、各特定エリアに必要とされるトラフィック容量により決定される。しかしながら、セル式移動無線ネットワークは、例えば、１日のうちのある時間に、所要のトラフィック容量が一時的に非常に高（増加するような無線セル又は広いエリアを含むことがある。無線セルに指定されるチャンネルの数がここでその瞬時最大容量に基づいて決定されるとすれば、チャンネルの数は大きくなり、その結果、ベースステーションにおける無線装置の数が多くなり、ひいては、コストが高くなる。このような構成は、ネットワークにおいて無線周波数を効率的に使用することができない。一方、チャンネル及びベースステーションなる。

ある公知ネットワークにおいては、ネットワークの送信電力を増加することにより容量の問題を軽減するような試みがなされている。ＧＢ特許１５６２９６３においては、移動無線は、その隣接ベースステーションが過負荷になったときに負荷の小さいより遠くのベースステーションへの接続を確立するようにそれらの送信のカバーエリア（送信電力）を増加することができる。米国特許第４，４３５．８４０号には、過負荷状態のベースステーションの送信電力を減少することによりそのステーションのセルサイズを一時的に縮小する一方、それに対応して隣接ベースステーションの送信電力及びセルサイズを増加するようなセル式システムが教示されている。しかしながら、送信電力の変更はネットワークのどこかに障害を生じさせ、ネットワークの設計を複雑にする。

穴型９炙り本発明の目的は、容量の間層を軽減する新たな形式の構成体を提供することである。

このため、セル式無線ネットワークのローカルトラフィック容量を制御する本発明の方法においては、固定無線ステーションの少なくとも１つが、その所定の主たる無線カバーエリアに加えて所定の付加的な無線カバーエリアを一時的に確立できるように構成され、上記付加的な無線カバーエリアは、上記所定の主たるカバーエリアからずれていて、１つの隣接する固定無線ステーションの無線カバーエリアを少なくとも部分的にカバーし、更に、Ｌ記１つの隣接する固定無線ステーションの無線カバーエリア内の所要トラフィック容量が実質的に増加したときには指定の周波数チャンネルの少なくとも１つが上記付加的な無線カバーエリアに向けられる。

本発明の基本的な考え方は、ベースステーションが、その容量（周波数及び／又はトラフィックチャンネル）の一部又は全部を、所要トラフィック容量が一時的に増大した隣接無線セルのサービスエリアに一時的に向けることができるというものである。本発明を使用するときには、個々の無線セルのチャンネルの数を特定セルの所要瞬時最大容量によって決定する必要がなく、多数の隣接する無線セルの所要最大容量の甲均値に基づいて決定することができる。従って、個々のセルのトラフィック容量は、もし必要であれば、隣接セルの容量の一部分をそのセルに向けることによって増加することができ、これにより、ローカルネットワーク容量を効果的に制御すると共に、ベースステーションの装置及び周波数／トラフィックチャンネルの使用効率を改善することができる。又、本発明は、ネットワーク全体における無線チャンネルの使用を改善する。

又、本発明は、上記方法を実施するベースステーションであって、少なくとも１つの無線送信器及び無線受信器と、所定の無線カバーエリアを有するアンテナ手段とを備えたベースステーションに係る。本発明によるベースステーションには、セル式無線ネットワークのローカルトラフィック容量を制御するように上記アンテナ手段と付加的なアンテナ手段との間で少な（とも１つの無線送信器を切り換えるための手段が設けられ、上記付加的なアンテナ手段は、上記所定の無線カバーエリアからずれた無線カバーエリアを有している。本発明のこの実施例においては、送信器に接続されたアンテナは、ベースステーションの容量の一部分を再指向するように切り換えられる。

又、本発明は、デジタルセル式無線システムのためのベースステーションであって、少なくとも１つの無線送信器及び無線受信器と、所定の無線カバーエリアを有するアンテナ手段と、ベースステーションに指定された少なくとも１つの周波数チャンネルとを備えていて、この周波数チャンネルがＴＤＭＡ原理に基づいて多数のトラフィックチャンネルタイムスロットに分割されるようなベースステーションに関する。本発明によるベースステーションにおいては、少なくとも１つの無線送信器が、上記アンテナ手段に加えて、付加的なアンテナ手段に永久的に接続されるか又は一時的に接続できるようにされ、これにより、セル式無線ネットワークのローカルトラフィック容量を制御するために、２つのアンテナ手段の接合された無線カバーエリアを、上記所定の無線カバーエリアに実質的に対応する第１の無線カバーエリアと、上記所定の無線カバーエリアから実質的にずれた第２の無線カバーエリアとの間で変えることができ、これは、２つのアンテナ手段の相互位相差及び／又は送信電力比を調整することによって行われる。この実施例では、ベースステーションは、同じ周波数チャンネルの容量をそれ自身のセルとその隣接無線セルとの間で分割することができ、これらセルに対する容量の分割を調整することかできる。

更に、本発明は、多数のベースステーションを備えたセフ１式無線ネットワークであって、各ベースステーションは、その所定の無線力）く−工ＩＪア内に現在位置しているアクティブな移動無線ステーションと無線接続を確立するための１つ以上の指定の周波数チャンネルを有し、この指定の周波数チャンネルは、少なくとも、隣接する無線カバーエリアを有するベースステーションごとに異なるものであり、そして各ベースステーションは、少なくとも１つの無線送信器及び無線受信器と、上記所定の無線カバーエリアを有するアンテナ手段とを備えて（するようなセル式無線ネットワークに係る。本発明によるネットワーク↓こお０て（ま、少なくとも１つのベースステーションに、１つの隣接ベースステーションのトラフィック負荷に応答して少なくとも１つの無線送信器を付加的なアンテナ手段と上Ｊ己アンテナ手段との間で切り換えるための手段が設けられ、上Ｊ己付加的なアンテナ手段の無線カバーエリアは、上記所定の無線カフく一工ＩＪアカＡらずれても）ると共に上記１つの隣接するベースステーションの無線カッ（− 工１ノアを少な（とも部分的にカバーするものである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図面の旗里バ悦咀図１は、本発明の方法を適用することのできるセフ１式移動無線ネットワークの一部分を示す概略図である。

図２は、本発明によるベースステーションの送信器部分のプロ・ツク図である。

図３は、本発明によるベースステーションの受信器部分のプロ・ツク図である。

旺末旦兄実施−〇脱叫本発明の方法は、パン・ヨーロピアン移動無線システムＧＳＭ（グループ・スペシャル・モービル）のようなデジタル移動無線システムと、ノルデ・ツク移動電話システムＮＭＴのようなアナログ移動無線システムとの両方にお０て移動無線ネットワークのローカルトラフィック容量を制御するように適用すること力（できる。本発明の基本的な考え方としては、たとえ典型的なアナログ移動無線システムでは１つの周波数チャンネルが単一のトラフィックチャンネルを形成し、これに対して、典型的なデジタル移動無線システムではトラフイ・ツク容量がそれより大きくても、アナログシステムとデジタルシステムは同様である。というのは、多数の典型的に８つのトラフィックチャンネルがＴＤＭＡの原理で各周波数チャンネルごとに時分割マルチプレクスされ、即ち同じ周波数チャンネルがベースステーションと移動無線との間に８つの同時接続をもつことができるからである。

ＧＳＭ及びＮＭＴシステムの基本的な構成及び基本的な機能は、当業者に良く知られており、２つのシステムの仕様に比較的正確に定義されている。移動無線システム（主としてＧＳＭ）の幾つかの基本的な概念及び要素は、本発明の説明に関連するものである限り、図１を参照として以下に述べる。移動無線のサービスを受けられるエリアを、移動無線ネットワークと称し、これは数カ国をカバーすることができる。

移動無線ネットワークは、１つ以上のサービスエリア、即ち単一の移動サービス交換センターＭＳＣがサービスを提供するエリアより成る。このサービスエリアは、１つ以上の位置エリア、即ち多数の無線セルによってカバーされるエリアに分割される。セルは、システムの最も小さい地理的エリアで、１つ以上の固定無線ステーションもしくはベースステーションＢＴＳより成り、所定の周波数チャンネルを使用するものである。

図１は、本発明を適用できるセル式移動無線ネットワークの１つのサービスエリア即ち位置エリアを一例として示している。セル式移動無線ネットワークによってカバーされる地理的エリアは、実質的に連続した小さな無線エリア即ち無線セルＣ３Ｉ、Ｃ８２、Ｃ８３及びＣ３４に分割され、隣接する無線エリアは相接しているか又は重畳している。各無線セルＣ８１ないしＣ３４は、少なくとも１つの固定の無線ステーション即ちベースステーションＢＴＳ１ないしＢＴＳ４を各々備えており、これは、各無線セルＣ８ＩないしＣ３２にそのとき位置しているか又は移動している移動無線ＭＳとの接続を、指定の周波数チャンネルを経て即ち送信及び受信周波数対（例えば、４５ＭＨｚのデユーブレックス間隔）において確立することができる。通常、少なくとも隣接している無線セルは、相互に異なる指定の周波数チャンネルを有する。各ベースステーションＢＴＳは、移動サービス交換センターＭＳＣとの信号及びトラフィックチャンネルリンクも有しており、交換センターＭＳＣはそのサービスエリアに位置している１つ以上のべ− ステーションの動作を制御する。図１に示されたケースにおいては、簡単化のために、全てのベースステーションＢＴＳ１ないしＢＴＳ４が同じ移動サービス交換センターＭＳＣに接続されているものと仮定する。

図２及び３は、本発明によるベースステーションの構成を示している。セル式移動無線ネットワーク内の各ベースステーションＢＴＳ１ないしＢＴＳ４は、典型的に、少なくとも１つの無線送信器及び無線受信器を備え、図示されたケースでは、２つの無線送信器２１及び２２と、２つの無線受信器３３及び３４とを備えており、これらは全てメインアンテナユニットＡＮＴ１に接続されている。このメインアンテナユニットＡＮＴ１の無線カバーエリアのサイズ及び形状は、各ベースステーションＢＴＳ１ないしＢＴＳ４の無線セルＣ３ＩないしＣ３４のサイズ及び形状を決定する。メインアンテナユニットＡＮＴ１は、送信及び受信用の個別のアンテナで構成されてもよい。

ベースステーションの送信器部分においては、無線送信器２１は合成器２４に直結される。他方の無線送信器２２は制御可能な切り換えスイッチ２３に接続され、このスイッチは、その一方のスイッチ位置においては無線送信器２２を合成器２４に接続しそして他方のスイッチ位置においては付加的なアンテナユニットＡＮＴ２に接続する。合成器２４は、無線送信器２１及び２２の高周波送信信号を合成し、その合成された信号をメインアンテナユニットＡＮＴ１に供給する。

ベースステーションの通常の動作に対しては、無線送信器２２は、切り換えスイッチ２３及び合成器２４を経てメインアンテナユニットＡＮＴ１に接続され、従って、ベースステーションの全ての周波数チャンネルはメインアンテナユニットＡＮＴ１の無線カバーエリア内にあり、即ちそのベースステーションの無線セル内に位置した移動無線に使用できるものである。

ベースステーションの受信器部分においては、メインアンテナユニットＡＮＴ１及び付加的なアンテナユニットＡＮＴ２が合成器３１を経て分配増幅ユニット３２に接続され、このユニットは、両アンテナユニットの和の信号を全ての無線受信器３３及び３４に分配する。従って、本発明の好ましい実施例においては、全ての無線受信器が両アンテナユニットＡＮＴ１及びＡＮＴ２に永久的に接続される。

上記したように、各ベースステーションＢＴＳは、通常の動作中にはメインアンテナユニットＡＮＴ１のみを使用し、その無線カバーエリア内に位置する移動無線のみと通信する。しかしながら、例えば、無線セルＣ５Ｉのトラフィックが一時的に増加してそのセルのベースステーションＢＴＳ４が取り扱い得る以上となる一方、隣接セルＣ５ＩないしＣ３２の幾つか又は全てが余分なトラフィック容量をもっことがある。このような場合には、隣接セルｃｓ１ないしＣ３３のベースステーションＢ５ＴｌないしＢＳＴ３の少なくとも１つが、それに指定された周波数チャンネルの一部分を、メインアンテナユニットＡＮＴ１の無線カバー二リアＣ８１、Ｃ８２又はＣ３３からずれた別の無線カバー二リア１．２又は３であってその過負荷状態のベースステーションＢＴＳ４の通常の無線カバー二リアＣ３４を少なくとも部分的にカバーするようなエリアに指向する。その結果、無線セルＣ３４の移動無線ＭＳは、少なくとも１つの隣接セルの隣接ベースステーションを介して一時的に接続を確立することができる。このように、移動無線ネットワークは、その容量を効果的に調整し、余分な容量を過負荷の無線セルに指向することができる。

上記の別の無線カバーエリア１．２又は３は、ベースステーションＢＴＳに配置された付加的なアンテナユニットＡＮＴ２によって得られる。ベースステーションの周波数チャンネルの一部分が隣接ベースステーションのエリアに一時的に向けられるべきときには、切り換えスイッチ２３か無線送信器２２をメインアンテナユニットＡＮＴ１から切り離し、付加的なアンテナユニットＡＮＴ２に接続する。

本発明の別の実施例においては、ベースステーションの全ての送信器を付加的なアンテナユニットＡＮＴ２に接続することができる。これは、単一の送信器を備えたベースステーションにおいて特に必要である。

本発明の好ましい実施例においては、切り換えスイッチ２３は、移動サービス交換センターＭＳＣから得られる制御信号ｓｃによって制御される。切り換えスイッチを制御するために、移動サービス交換センターＭＳＣは、ある隣接ベースステーションのトラフィ・敷負荷を測定及び／又は予想しそして隣接ベースステーションのその測定又は予想されたトラフィック負荷が所定レベルを越えたときにこの切り換えスイッチ２３により無線送信器２２を付加的なアンテナユニットＡＮＴ２に接続させるための手段を備えている。

例えば、ＴＤＭＡシステムに使用するのに適した本発明の別の実施例では、少なくとも１つの無線送信器は、メインアンテナユニットＡＮＴ１及び付加的なアンテナユニットＡＮＴ２の両方に一時的に接続できるようにされるか又は同時に永久的に接続される。従って、送信器の電力は２つのアンテナユニット間で分割され、送信器の周波数チャンネルは、ベースステーションの無線セル及び隣接セルによって同時に使用することができる。両アンテナユニットのカバーエリアの相対的なサイズは、送信器からこれらのアンテナユニットに送られる送信電力の比を調整することにより変えることができる。又、メインアンテナユニットＡＮＴ１と付加的なアンテナユニットＡＮＴ２を所定の仕方で互いに整相して、位相制御されたアンテナを形成し、アンテナユニットの接合した無線カバーエリアの形状を、無線セルに対応する第１カバーエリアと、実質的にそこからずれていて隣接無線セルを少なくとも部分的にカバーする第２カバーエリアとの間で変えられるようにしてもよい。これは、両アンテナユニットに送られる信号間の位相差を調整することによって行う。従って、アンテナユニットＡＮＴ１及びＡＮＴ２は、同じアンテナの異なる放射素子でもよい。これらの実施例では、無線ネットワークのローカル容量は、電力及び／又は位相差を連続的に又は段階的に調整することによって制御できる。これらの実施例は、図２及び３に示すベースステーションにおいて、切り換えスイッチ２３に、適当な信号分配、電力制御及び／又は位相調整手段を設けるか、或いはこのような手段をスイッチ２３に置き換えることにより実現することができる。又、位相及び／又は電力制御器を移動サービス交換センターからの信号ＳＣによって制御することもできる。

添付図面及びこれに関連した上記説明は、本発明を解説するためのものに過ぎない。本発明による方法、ベースステーション及び無線ネットワークは、請求の範囲内でその細部を変更することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

１．セル式無線ネットワークのローカルトラフィック容量を制御する方法であって、上記無線ネットワークは多数の固定無線ステーション（ＢＴＳ１−ＢＴＳ４）を備えており、その各々は、所定の無線カバーエリア（ＣＳ１−ＣＳ４）内にそのとき位置しているアクティブな移動無線ステーション（ＭＳ）との無線接続を確立するための１つ以上の指定された周波数チャンネルを有し、これら指定された周波数チャンネルは、少なくとも、隣接する無線カバーエリアをもつ固定の無線ステーションごとに異なるような方法において、上記固定無線ステーションの少なくとも１つ（ＢＴＳ１−ＢＴＳ３）は、その所定の主たる無線カバーエリア（ＣＳ１−ＣＳ３）に加えて所定の付加的な無線カバーエリア（１−３）を一時的に確立できるように構成され、上記付加的な無線カバーエリアは、上記所定の主たるカバーエリアからずれていて、１つの隣接する固定無線ステーション（ＢＴＳ４）の無線カバーエリア（ＣＳ４）を少なくとも部分的にカバーするものであり、更に、上記１つの隣接する固定無線ステーションの無線カバーエリア内の所要トラフィック容量が実質的に増加したときに、指定の周波数チャンネルの少なくとも１つを上記付加的な無線カバーエリアに向けるようにしたことを特徴とする方法。
２．セル式無線システムのためのベースステーションであって、少なくとも１つの無線送信器（２１、２２）及び無線受信器（３３、３４）と、所定の無線カバーエリア（ＣＳ１−ＣＳ３）を有するアンテナ手段（ＡＮＴ１）とを備えたベースステーション（ＢＴＳ１−ＢＴＳ３）において、このベースステーションには、上記セル式無線ネットワークのローカルトラフィック容量を制御するように少なくとも１つの無線送信器（２２）を上記アンテナ手段（ＡＮＴ１）と付加的なアンテナ手段（ＡＮＴ２）との間で切り換える手段が設けられ、上記付加的なアンテナ手段（ＡＮＴ２）は、上記所定の無線カバーエリア（ＣＳ１−ＣＳ３）からずれた無線カバーエリア（１−３）を有していることを特徴とするベースステーション。
３．上記ベースステーションは、少なくとも１つの無線送信器（２２）を上記アンテナ手段（ＡＮＴ１）又は付加的なアンテナ手段（ＡＮＴ２）に交互に接続できるようにする制御可能な切り換えスイッチ手段（２３）を備えている請求項２に記載のベースステーション。
４．デジタルセル式無線システムのためのベースステーションであって、少なくとも１つの無線送信器（２１、２２）及び無線受信器（３３、３４）と、所定の無線カバーエリア（ＣＳ１−ＣＳ３）を有するアンテナ手段（ＡＮＴ１）と、ベースステーションに指定された少なくとも１つの周波数チャンネルとを備えたベースステーション（ＢＴＳ１−ＢＴＳ３）において、少なくとも１つの無線送信器（２２）は、上記アンテナ手段（ＡＮＴ１）に加えて付加的なアンテナ手段（ＡＮＴ２）に永久的に接続されるか又は一時的に接続できるようにされ、これにより、上記２つのアンテナ手段の相互位相差及び／又は送信電力比を調整することにより、上記２つのアンテナ手段の接合された無線カバーエリアを、上記所定の無線カバーエリア（ＣＳ１−ＣＳ３）に実質的に対応する第１無線カバーエリアと、上記所定の無線カバーエリアから実質的にずれた無線カバーエリア（１− ３）との間で変更して、セル式無線ネットワークのローカルトラフィック容量を制御できるようにしたことを特徴とするベースステーション。
５．上記アンテナ手段（ＡＮＴ１）及び付加的なアンテナ手段（ＡＮＴ２）は同じアンテナの異なる放射素子である請求項４に記載のベースステーション。
６．全ての無線送信器（３３、３４）は、上記アンテナ手段（ＡＮＴ１）及び付加的なアンテナ手段（ＡＮＴ２）に接続される請求項２ないし５のいずれかに記載のベースステーション。
７．多数のベースステーション（ＢＴＳ１−ＢＴＳ４）を備えたセル式無線ネットワークであって、その各々は、その所定の無線カバーエリア（ＣＳ１−ＣＳ４）内に現在位置しているアクティブな移動無線ステーション（ＭＳ）との無線接続を確立するための１つ以上の指定の周波数チャンネルを有しており、上記指定の周波数チャンネルは、少なくとも、隣接する無線カバーエリアを有するベースステーションごとに異なるものであり、そして各ベースステーションは、少なくとも１つの無線送信器（２１、２２）及び無線受信器（３３、３４）と、上記所定の無線カバーエリア（ＣＳ１−ＣＳ４）を有するアンテナ手段（ＡＮＴ１）とを備えているセル式無線ネットワークにおいて、少なくとも１つのベースステーションには、１つの隣接するベースステーション（ＢＴＳ４）のトラフィック負荷に応答して少なくとも１つの無線送信器（２２）を上記アンテナ手段（ＡＮＴ１）と付加的なアンテナ手段（ＡＮＴ２）との間で切り換えるための手段が設けられており、上記付加的なアンテナ手段（ＡＮＴ２）の無線カバーエリア（１− ３）は、上記所定の無線カバーエリア（ＣＳ１−ＣＳ３）からずれていると共に、上記１つの隣接ベースステーション（ＢＴＳ４）の無線カバーエリア（ＣＳ４）を少なくとも部分的にカバーするものであることを特徴とするセル式無線ネットワーク。
８．上記ベースステーションは、少なくとも１つの無線送信器（２２）を上記アンテナ手段（ＡＮＴ１）か又は付加的なアンテナ手段（ＡＮＴ２）かに接続するための制御可能な切り換えスイッチ手段（２３）を備えている請求項７に記載のセル式無線ネットワーク。
９．上記切り換えスイッチ手段（２３）は、ベースステーションに関連した移動サービス交換センター（ＭＳＣ）から制御され、そしてこの移動サービス交換センター（ＭＳＣ）は、少なくとも上記１つの隣接ベースステーション（ＢＴＳ４）のトラフィック負荷を測定及び／又は予想して、上記１つの隣接ベースステーション（ＢＴＳ４）の測定又は予想されたトラフィック負荷が所定のレベルを越えたときに上記切り換えスイッチ手段（２３）が少なくとも１つの無線送信器（２２）を付加的なアンテナ手段（ＡＮＴ２）に接続するようにさせる手段を備えている請求項８に記載のセル式無線ネットワーク。