JPH09511638A - 周波数帯域を異なるセルに割り当てる方法及びｔｄｍａセルラー無線システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ＴＤＭＡセルラー無線システムに係り、そしてシステム内の少なくとも幾つかの受信器が干渉打消方法を使用して所望の信号の共通チャンネル干渉の影響を打ち消すようなＴＤＭＡセルラー無線システムにおいて異なるセルに使用可能な周波数帯域を割り当てる方法に係る。干渉打消方法を効率的に利用し、それにより、システムの容量を増加できるようにするために、セルラー無線システムに使用できる周波数帯域は、本発明により、隣接サービスエリアのグループ(50-55)がシステムに形成されるように異なるセルに割り当てられ、各グループはサービスエリア内で同じ周波数帯域を使用し、これにより、所望の信号に干渉する少なくとも１つの共通チャンネル信号が、他の共通チャンネル干渉信号より著しく強くなるようにされる。

Description

【発明の詳細な説明】 周波数帯域を異なるセルに割り当てる方法 及びＴＤＭＡセルラー無線システム発明の分野 本発明は、システム内の少なくとも幾つかの受信器が干渉打消方法を使用して 所望信号の共通チャンネル干渉の影響を打ち消すようなＴＤＭＡセルラー無線シ ステムにおいて異なるセルに使用可能な周波数帯域を割り当てる方法に係る。先行技術の説明 狭帯域のセルラー無線システムに関する限り、共通チャンネル干渉は、システ ム容量を制限する最も重要なファクタの１つである。「共通チャンネル干渉」と いう用語は、同じ周波数で近傍セルにおいて送信される信号により生じる所望の 信号の干渉を指す。このため、セルラー無線システムは、これまで、互いに充分 な距離に位置したセルにおいてのみ同じ周波数を使用し、信号の伝播減衰の結果 として干渉信号が許容範囲内に保たれるように設計されている。これは、セルラ ー構造にいわゆる再使用パターンを招く。例えば、再使用パターン７は、全使用 周波数帯域の１／７が各セルに割り当てられ、そして互いに√２１の相対的な再 使用距離において同じ周波数が再使用される。 しかしながら、システム容量を増加することが所望される場合には、送信の質 を低下せずに再使用距離を短縮する必要性が生じる。従来、システム容量の増加 は、セルのサイズを減少しそして送信電力レベルを低下することにより達成され ている。容量に関する問題を解決する別の方法は、デジタル信号処理の急速な開 発に追従し、そして開発された干渉打消アルゴリズムを使用することである。受 信器における共通チャンネル干渉の打消は、より効率的な周波数再使用をネット ワーク内で行えるようにする。 今日のセルラー無線システムでは、共通チャンネル信号は、受信器において、 ランダムな加算的ホワイトガウスノイズとして近似される。この近似は、干渉す る共通チャンネル信号があまり強力でない限り、充分である。従来のセルプラン ニングの目的は、充分な再使用距離によってこれを確保することである。 しかしながら、干渉が制限されたセルラー無線システムでは、共通チャンネル 干渉は、通常、所望の信号に対するその影響を少なくとも部分的に打ち消しでき ねばならないことを示唆する決定的な性質のものである。 これまで、干渉制限型のコード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）システムに使用 するための干渉打消方法が開発されている。しかしながら、干渉打消技術をＴＤ ＭＡシステムに適用することは非常に困難である。参考としてここに取り上げる フィンランド特許公報９４４７３６号は、干渉打消方法をＴＤＭＡシステムに用 いる方法を開示している。 従って、干渉打消方法は、ある干渉信号を検出しそして所望の信号におけるそ れらの影響を打ち消すことに基づいている。干渉打消アルゴリズムが良好に機能 するほど、干渉信号をより正確に検出できる。従って、干渉打消アルゴリズムを 実施するための最も効果的な状態は、受信器が、所望の信号と共に、多数の干渉 信号を受信し、これらの干渉信号が、他の干渉源よりも明らかに強力であって、 アルゴリズムにより打ち消しできる場合である。 しかしながら、従来のセルラー無線システムの周波数及びセルプランニングに おいては、所望信号の観点から全ての干渉信号をできるだけ弱くすることを目的 とする。その結果、干渉打消方法は、従来の方法で設計されたシステムにおいて 最適な状態で機能しない。発明の要旨 本発明の目的は、干渉打消方法の使用がシステムのプランニング段階に既に考 慮に入れられ、そして上記方法の効率的な適用が、本発明により行われるネット ワークのプランニングにより、これまで可能であった以上に大きな容量を可能に するセルラー無線システムを提供することである。 この目的は、冒頭で述べた方法において、セルラー無線システムの使用可能な 周波数帯域が異なるセルに割り当てられて、セルにおいて所望の信号と干渉する 少なくとも１つの共通チャンネル信号が他の共通チャンネル干渉信号より著しく 強くなるようにしたことを特徴とする方法によって達成される。 本発明は、更に、サービスエリア内の加入者ターミナル装置と通信する少なく とも１つのベースステーションを各セルに備えたＴＤＭＡセルラー無線システム であって、該システムには周波数帯域のグループが割り当てられ、そして該シス テムにおいてシステムの受信器の少なくとも幾つかが干渉打消方法を用いて所望 信号の共通チャンネル干渉の影響を打ち消すようなシステムにも係る。本発明に よるＴＤＭＡセルラー無線システムは、所望の信号に干渉する少なくとも１つの 共通チャンネル信号が他の共通チャンネル干渉信号より著しく強くなるようにセ ルラー無線システムの各セルの使用可能な周波数帯域が選択されることを特徴と する。 本発明の方法の基本的な考え方によれば、セルラー無線システムの使用可能な 周波数帯域が異なるセルに割り当てられ、隣接サービスエリアの多数のグループ がシステムに形成され、各グループがサービスエリア内で同じ周波数帯域を使用 する。従って、各グループごとに、所望の信号と干渉する１つの共通チャンネル 信号が他の信号源に発生する共通チャンネル干渉信号よりも著しく強くなる状態 が意図的に形成される。これは、干渉打消アルゴリズムを効率的に適用できるよ うにし、ターミナル装置及びベースステーションが、低い信号対雑音比でも以前 と同じ送信の質で動作できるようにする。 本発明の方法により、受信器の優れた感度が達成される。その改善された感度 を多数の方法で利用することができる。セルラーネットワークの容量の増加は、 既に上記で述べた。更に、受信器が高い干渉レベルを許容する結果として接続の 質を改善することができる。更に、セルのサイズ及びデータ送信速度を増大する こともできる。図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。 図１は、セルラー無線システムの従来の周波数割り当てを示す図である。 図２は、３つの区分に分割されたセルを示す図である。 図３は、再使用ファクタ３での周波数割り当てを示す図である。 図４は、オーバーラップするマイクロセル及びマクロセルの一例を示す図であ る。 図５ａ及び５ｂは、再使用ファクタが３及び５でセル対により実施されるセル ラー無線システムの周波数割り当てを示す図である。好ましい実施形態の詳細な説明 異なるセルに周波数を割り当てる本発明の方法は、いかなるデジタルＴＤＭＡ セルラー無線システムに適用することもできる。本発明の方法は、使用する干渉 打消アルゴリズムにいかなる限界も設定するものではない。セルラー無線環境に 適した全ての公知干渉打消方法の性能は、ネットワークプランニングを本発明に 基づいて行う限り向上される。 図１は、再使用ファクタ７で異なるセルに周波数を割り当てる従来の方法を示 している。これは、システムの全ての周波数帯域の１／７が各セルに使用され、 そして図１に示すように同じ周波数帯域が再使用され、セル１０に使用される周 波数がセル１１−１６にも使用されることを意味する。セル１０に所望の接続が 配置され、そしてその同じチャンネル（同じ周波数の同じタイムスロット）がセ ル１１−１６にも使用されるものと仮定する。図１に示す場合には、干渉信号１ ７ａ−１７ｆがほぼ等しい距離からセル１０に到達する。当然、各信号は、個々 のマルチパス伝播及びフェージングを受け、これは、信号レベルがある程度変化 するが、距離により生じる減衰は等しいことを意味する。 本発明による解決策では、既にネットワークの構造及び動作を決定する段階で ネットワークの受信器の少なくとも幾つかが干渉打消を利用できることを考慮に 入れることを目的としている。実際に、これは、１つ又は多数の干渉する共通チ ャンネル信号があらゆる確率において全体的な干渉レベルよりも著しく強いよう なネットワーク解決策を目的とすることにより考慮される。周波数プランニング に関する限り、これは不規則な再使用パターンを招く。 図２は、方向性アンテナにより３つのセクタ２０−２２に分割されたセルを示 している。従来、各セクタは、互いに他のセクタに使用されるものとは異なる専 用の周波数を使用しており、３つの周波数帯域の同じグループが再使用ファクタ ３で使用されている。再使用は図３に示されている。図３は、中間点に配置され たベースステーションによるセルのグループを示しており、ベースステーション は、小さな円で示されている。図３は、同じ特定の周波数帯域を使用するベース ステーションを太い円で示している。 本発明の方法によれば、３つの全てのセクタ２０−２２は、同じ周波数を使用 し、他の２つの周波数は、他のセルにより使用されるように残されている。この 状態においては、全ての受信器が干渉打消を利用できるのが重要である。干渉に 関する限り、２つの隣接セクタの境界において最悪の状態が生じる。このような 状態の一例が図２に示されており、ターミナル装置２３は、セクタ２１の受信器 と通信し、そしてターミナル装置２４は、セクタ２２の受信器と通信し、その両 方がセクタの境界において互いに接近している。上記のように、異なるセクタと 通信する両方のターミナル装置がベースステーションとの通信に同じ周波数及び タイムスロットを使用する場合は、ターミナル装置が互いに激しく干渉し、信号 対雑音比は最悪０ｄＢである。この比がそこから減少することは考えられない。 というのは、この段階において、別のセクタへのハンドオーバーが行われるから である。干渉打消アルゴリズムの観点から、この解決策は、１つ又は２つの共通 チャンネル信号が他のソースからの干渉よりも著しく強力である所望の状態を与 えることが明らかである。容量の増加における潜在的な効果は、３０％を越える と推定される。 本発明の方法は、上記例の場合のようにセルを３つのセクタに分割するように 何ら限定されるものではない。各セルは、２つ以上のセクタに分割することがで き、原理的に、セクタの数は制限がない。 図４は、小さなマイクロセル４１−４５と、同じ地域をカバーする大きなマク ロセル４０とのグループによるネットワークが実施されるネットワーク構造を示 している。マクロセルは、移動通信を取り扱う今日の通常のセルである。マイク ロセルは、例えば、建物内のセルであるか、又はトラフィックノードに余分な容 量を与えるセルである。後者の場合に、マクロセルは、あるマイクロセルから別 のマイクロセルへのハンドオーバーを容易に行えるようにするいわゆるアンブレ ラ（傘）セルである。 本発明による周波数プランニング解決策において、マクロセル４０及びマイク ロセル４１−４５の両方は、同じ周波数帯域を使用する。マクロ及びマイクロセ ルは、互いに同期する必要はない。マクロセルに比して、マイクロセルによって 使用される送信電力レベルは低く、これは、マイクロセルによりマクロセルへと 生じる共通チャンネル干渉は無視でき、従って、マクロセルにおいて干渉打消は 不要であることを意味する。マクロセルからマイクロセルへの通信リンクにおけ る共通チャンネル干渉は、干渉打消によって除去できる。干渉打消は、全てのマ イクロセル受信器によって使用されねばならない。マイクロセル間の共通チャン ネル干渉は、セルに使用される送信電力レベルが低いために無視できる。 上記の構成は、例えば、同じ周波数レンジにマクロセルが既に存在するエリア においてオフィスマイクロセルを効果的に実施できるようにする。他の建物に配 置されたオフィスマイクロセルは、甚だしい伝播減衰と、上記の低い送信電力の ために、互いに干渉しない。 図５ａは、本発明の第３の好ましい実施形態を示しており、使用可能な周波数 帯域は、セルラーネットワークが隣接セルグループ５０−５５より成り、その中 で同じ周波数帯域がセルに使用されるように割り当てられる。セルグループは、 ２つ以上のセルを備え、セルグループ当たりのセルの数は、グループごとのベー スで変化する。図５ａの例では、各セルグループは、２つのセル、即ちセル対を 備えている。上記図３の場合と同様に、図５ａは、小さな円がベースステーショ ンを表すように中間点にあるベースステーションによるセルのグループを示して いる。図中の太い円は、同じ特定の周波数帯域を用いるベースステーションを表 している。図５ａによる例において、セル対の両方のセルでは、セル対の他のセ ルにおいて発生して所望の信号と干渉する共通チャンネル信号が、他のセルにお いて発生する共通チャンネル干渉信号よりも著しく強力である。セル対のセルは 互いに同期されると仮定する。図５ａにおいて、セル対の周波数は、再使用ファ クタ３で再使用される。これに対して、図５ｂでは、セル対の周波数は、再使用 ファクタ５で再使用される。この解決策により達成される容量の増加は、せいぜ い１５０％である。 セルグループの解決策において、セルに方向性アンテナを使用して、同じ周波 数レンジを使用する他のセルグループに生じる干渉を更に減少することにより、 容量を更に増加することができる。 又、本発明による考え方は、従来の周波数プランニングに比して、セルラー無 線ネットワークの周波数帯域の再使用ファクタを減少することにより実施するこ ともでき、この再使用ファクタは、周波数帯域を再び使用できるところの距離を 決定する。このような場合に、共通チャンネル干渉は、通常の状態に比べて一般 に増加する。ベースステーションを適切に配置することにより、あらゆる確率に おいて所望の信号と干渉する若干の共通チャンネル信号が各セルにおいて他の共 通チャンネル干渉信号より著しく強くなるような状態が作られる。これは、無線 経路に個々の伝播及び減衰を有する各信号に基づく。 又、本発明の考え方は、ベースステーションとターミナル装置との間の２つの 別々の接続においてセルラー無線システムの１つのベースステーションのサービ スエリア内に同じ周波数帯域の同じタイムスロットを使用することにより実施す ることもできる。これは、最も強力な共通チャンネル干渉（干渉打消アルゴリズ ムにより打ち消しできる）が同じセルのエリアに発生することを意味する。 以上、添付図面の例を参照して本発明を説明したが、本発明は、これに限定さ れるものではなく、請求の範囲に規定した本発明の範囲内で多数の仕方で変更し 得ることが明らかであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，Ｂ Ｙ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ (72)発明者 ガンディーニ ジュリオ フィンランド エフイーエン−00240 ヘ ルシンキ マイストラーティンカテュ １ エフ86 (72)発明者 ホンカサロ ジーチュン フィンランド エフイーエン−01660 ヴ ァンター ハラヴァクヤ 12

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．システム内の少なくとも幾つかの受信器が干渉打消方法を使用して所望の信 号の共通チャンネル干渉の影響を打ち消すようなＴＤＭＡセルラー無線システム において異なるセルに使用可能な周波数帯域を割り当てる方法であって、セルラ ー無線システムの使用可能な周波数帯域は、セルにおいて所望の信号に干渉する 少なくとも１つの共通チャンネル信号が他の共通チャンネル干渉信号より著しく 強くなるように異なるセルに割り当てられることを特徴とする方法。 ２．セルラー無線システムの使用可能な周波数帯域は、隣接サービスエリアの多 数のグループがシステムに形成されるように異なるセルに割り当てられ、各グル ープはサービスエリア内に同じ周波数帯域を使用する請求項１に記載の方法。 ３．使用可能な周波数帯域は、各セルが方向性アンテナにより２つ以上のセクタ （20-22）に分割されそして各セクタに同じ周波数帯域が使用されるように割り 当てられ、これにより、各セクタにおいて、隣接セクタで発生して所望の信号に 干渉する少なくとも１つの共通チャンネル信号は他のセルからの共通チャンネル 干渉信号よりも著しく強力である請求項１に記載の方法。 ４．使用可能な周波数帯域は、システムが大きなマクロセル(40)を備えるように 割り当てられ、各マクロセルは特定の周波数帯域を使用し、そして各マクロセル のサービスエリア内には、マクロセルより著しく小さなマイクロセル(41-45)の グループがあり、各マイクロセルは、対応するマクロセルと同じ周波数帯域を使 用し、これにより、各マイクロセルにおいて、所望の信号に干渉する１つのマク ロセル共通チャンネル信号は、他のセルで発生する共通チャンネル干渉信号より も著しく強力である請求項１に記載の方法。 ５．マイクロセル(41-45)の受信器は、干渉打消方法を使用する請求項４に記載 の方法。 ６．使用可能な周波数帯域は、システムが隣接セルグループ(50-55)より成るよ うに割り当てられ、上記グループは２つ以上のセルより成り、これらのセルは同 じ周波数帯域を使用し、これにより、セルグループの各セルにおいて、所望の信 号に干渉する少なくとも１つの共通チャンネル信号は、他のセルに発生する共通 チャンネル干渉信号よりも著しく強力である請求項１に記載の方法。 ７．各セルグループ(50-55)におけるセルの数は、セルグループに特定に変化す る請求項６に記載の方法。 ８．セルラー無線システムの周波数帯域の再使用ファクタは、充分小さく選択さ れ、各セルにおいて、所望の信号に干渉する１つ以上の共通チャンネル信号が他 の共通チャンネル干渉信号よりも著しく強力であるようにされる請求項１に記載 の方法。 ９．所与の周波数帯域の同じタイムスロットが１つのベースステーションのサー ビスエリア内の２つの別々の接続に使用される請求項１に記載の方法。 10．サービスエリア内の加入者ターミナル装置と通信する少なくとも１つのベー スステーションを各セルに備えたＴＤＭＡセルラー無線システムであって、該シ ステムには周波数帯域のグループが割り当てられ、そして該システムにおいてシ ステムの受信器の少なくとも幾つかが干渉打消方法を用いて所望信号の共通チャ ンネル干渉の影響を打ち消すようなシステムにおいて、該セルラー無線システム の各セルの使用可能な周波数帯域は、所望の信号に干渉する少なくとも１つの共 通チャンネル信号が他の共通チャンネル干渉信号よりも著しく強くなるように選 択されることを特徴とするセルラー無線システム。