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 - Google Patents

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

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JPH06505842A
JPH06505842A JP4505520A JP50552092A JPH06505842A JP H06505842 A JPH06505842 A JP H06505842A JP 4505520 A JP4505520 A JP 4505520A JP 50552092 A JP50552092 A JP 50552092A JP H06505842 A JPH06505842 A JP H06505842A
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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A NT2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3 2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A NT2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ANT 1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 (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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(ANT 1)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. 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. 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。
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