JPH10112681A - 基地局 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サービスエリア内で、被収容局の分布に偏り
がある場合でも、サービスエリア内の各ゾーンにおける
通信品質を均一にさせ、システム全体での効率を劣化さ
せないようにすることが課題である。 【解決手段】 この発明の基地局は、自己ゾーン内に散
在するＮ局（Ｎは、１以上の整数）の被収容局との間で
無線通信を行なう基地局において、（１）上記被収容局
の送信信号を受信し、その受信信号から通信品質値を演
算する通信品質演算手段と、（２）通信品質の定量的な
目標値である通信品質目標値を定める通信品質目標値発
生手段と、（３）上記通信品質値と上記通信品質目標値
との差違をビームチルト角の値へ変換し、少なくとも基
地局のアンテナのビームチルト角が、変換された上記ビ
ームチルト角の値に一致するように制御し、ゾーン面積
を更新するゾーン面積更新手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、１対Ｎ（Ｎは、
１以上の整数）の無線通信における基地局に関し、特
に、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ:Code Division Multi
ple Access）方式に従う移動通信システムの基地局に適
用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】移動通信システムでは、複数の小無線ゾ
ーン（以下、セルという）によってサービスエリアが構
成され、これらセルごとに基地局が設置され、各基地局
は、パイロット信号と呼ばれる制御信号を常時送信して
いる。基地局に収容される移動局は、周囲の複数の基地
局からパイロット信号を受信し、受信電力の最も大きい
パイロット信号を送信している基地局と呼の接続を行な
う。

【０００３】従来、文献１に示されるとおり、ビームチ
ルト角は各基地局で等しくかつ一定である。この方法に
よれば、各基地局がカバーするエリアの境界は、隣接基
地局と等しい距離にあり、基地局が等間隔で配置されて
いる場合、各基地局がカバーするエリアの面積は等しく
なる。

【０００４】文献１『秦正治著、「セル構成技術」、１
９９５、電子情報通信学会誌、vol.78.No.2、pp.133-13
7』

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法では、サービスエリア内で移動局の分布に偏りがあ
る場合、移動局が密に存在しているところの基地局では
管理する移動局数が多くなり、一方、移動局が疎に存在
しているところの基地局では管理する移動局数が少なく
なる。

【０００６】ＣＤＭＡ通信方式では、同時に通信する移
動局数が多いほど、干渉成分の完全なる除去が難しくな
って通信品質が悪くなる。そのため、同一セル内での移
動局数が多い場合、そのセル内での通信の品質は劣化
し、逆に同一セル内での移動局数が少ない場合、そのセ
ル内での通信の品質は過剰になる。これは、システム全
体で見ると、効率が劣化することを表わしている。

【０００７】従って、同一サービスエリア内での移動局
の分布の偏りによって、システムの効率が劣化しないよ
うにすることが望まれている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、この発明の基地局は、自己ゾーン内に散在するＮ
局（Ｎは、１以上の整数）の被収容局との間で無線通信
を行なう基地局において、（１）上記被収容局の送信信
号を受信し、その受信信号から通信品質値を演算する通
信品質演算手段と、（２）通信品質の定量的な目標値で
ある通信品質目標値を定める通信品質目標値発生手段
と、（３）上記通信品質値と上記通信品質目標値との差
違をビームチルト角の値へ変換し、少なくとも基地局の
アンテナのビームチルト角が、変換された上記ビームチ
ルト角の値に一致するように制御し、ゾーン面積を更新
するゾーン面積更新手段とを有することを特徴とする

【０００９】

【発明の実施の形態】

（Ａ）第１の実施形態 以下、この発明による基地局の第１の実施形態について
図面を参照しながら詳述する。なお、この実施形態で
は、基地局と被収容移動局との間で行なわれる通信が、
ＣＤＭＡ通信方式に従って行なわれるものとする。

【００１０】（Ａ−１）第１の実施形態の構成 図１は、この実施形態の基地局の機能的構成図である。
図１において、この実施形態の基地局は、通信品質目標
値入力端子１と、総受信電力観測部２と、情報信号受信
部３と、通信品質演算部４と、減算器５と、チルト角更
新量決定部６と、加算器７と、遅延器８と、リミッタ９
と、チルト角制御部１０とで構成されている。

【００１１】総受信電力観測部２は、セル内に散在する
被収容移動局からの総受信電力を観測し、それを出力す
るものである。

【００１２】情報信号受信部３は、セル内の各移動局か
ら送信された信号を受信し、この受信信号から各移動局
の情報信号を抽出し、情報信号受信電力を観測し、この
情報信号受信電力を通信品質演算部４へ出力するもので
ある。

【００１３】通信品質演算部４は、総受信電力観測部２
から出力された総受信電力と、情報信号受信部３から出
力された各移動局からの情報信号受信電力から、通信品
質値を演算し、この通信品質値を減算器５へ出力するも
のである。

【００１４】通信品質値の演算にあたって、通信品質演
算部４は、各移動局からの情報信号受信電力の平均であ
る信号電力Ｓを算出し、総受信電力から信号電力Ｓを減
算することによって干渉電力Ｉを算出する。信号電力Ｓ
と干渉電力Ｉにより、基地局での通信品質値は、信号電
力Ｓを干渉電力Ｉで割り、単位をデシベルとすることに
よって与えられる。これを（１）式に示す。但し、
（１）式においては、対数の底を１０とする。

【００１５】 １０×ｌｏｇ（Ｓ／Ｉ） …（１） 減算器５は、通信品質目標値入力端子１に入力した通信
品質目標値から、通信品質演算部４から出力された上記
通信品質値を減算することによって、通信品質差分値を
算出し、この通信品質差分値をチルト角更新量決定部６
へ出力するものである。

【００１６】上記通信品質差分値が正の場合は、通信品
質が通信品質目標に満たないことを示す。これは、セル
内にある移動局の収容数が過剰であることを意味する。
そのため、この実施形態では、基地局はアンテナのチル
ト角を増大し、セル面積を減少させることによって、セ
ル内の移動局数を抑制し、通信品質を向上させるように
することとした。また、通信品質差分値が負の場合は、
通信品質が通信品質目標を上回ること（過剰品質）を示
す。これは、セル内にある移動局の収容数が過少である
ことを意味する。そのため、この実施形態では、基地局
はアンテナのチルト角を減少させ、セル面積を増大させ
ることによって、通信品質が目標とする品質を満足させ
ながら、セル内の移動局数を増やすようにすることとし
た。このような制御を実行する部分が、チルト角更新量
決定部６以降の部分である。

【００１７】チルト角更新量決定部６は、アンテナのビ
ームチルト角を更新するため、上記通信品質差分値をチ
ルト角更新量へ変換し、この値を加算器７へ出力するも
のである。変換に際しては、傾きが正の一次関数、ガウ
ス関数等、原点を通る非減少関数が用いられる。なお、
演算によって上記変換を行なうこともできるが、通信品
質差分値とチルト角更新量とを対応づけることができる
他の手段（例えば、変換表など）によっても変換が可能
である。

【００１８】加算器７は、チルト角更新量決定部６から
出力されたチルト角更新量と遅延器８から出力された現
在のビームチルト角とを入力とし、ビームチルト角と更
新量とを加算し、新たなビームチルト角をリミッタ９へ
出力するものである。

【００１９】リミッタ９は、新たなビームチルト角を入
力とし、その値がビームチルト角として許容範囲にある
かどうかを判定するものである。即ち、加算器７から出
力されたビームチルト角が、現実のアンテナのビームチ
ルト角の許容範囲内にあれば、加算器７から出力された
ビームチルト角を新たなビームチルト角としてそのまま
出力する。加算器７から出力されたビームチルト角がア
ンテナのビームチルト角の許容範囲を越えるものであれ
ば、ビームチルト角の許容限界値（上限値又は下限値）
を新たなビームチルト角として出力する。

【００２０】遅延器８は、リミッタ９から出力されたビ
ームチルト角を入力とし、そのビームチルト角を一処理
単位時間だけ遅延して加算器７に与えるものである。

【００２１】チルト角制御部１０は、リミッタ９から出
力されたビームチルト角を入力とし、アンテナの現実の
ビームチルト角が、リミッタ９から出力されたビームチ
ルト角となるように制御するものである。これには、例
えば、アンテナに設けられた反射板を機械的に制御しア
ンテナの指向性を変更する方法が考えられるが、この方
法にこだわるものではない。

【００２２】（Ａ−２）第１の実施形態の動作 以上の構成を有する第１実施形態の基地局は、以下のよ
うな動作を行なう。

【００２３】時刻ｉにおける、総受信電力は総受信電力
観測部２によって観測され、情報信号受信電力は情報信
号受信部３によって観測され、観測結果はともに通信品
質演算部４へ出力される。

【００２４】通信品質演算部４では、時刻ｉにおける通
信品質値が、上記（１）式によって、デシベルを単位と
する信号電力Ｓと干渉電力Ｉとの比として算出される。

【００２５】通信品質値は、減算器５によって、通信品
質目標値から減算され、時刻ｉでの通信品質差分値が算
出される。

【００２６】減算器５から出力された通信品質差分値
は、チルト角更新量決定部６によって、時刻ｉでの通信
品質差分値に対応したチルト角更新量が決定される。

【００２７】加算器７では、上記チルト角更新量に対し
遅延器８から出力された時刻ｉ−１のビームチルト角が
加算され、時刻ｉでのアンテナのビームチルト角が算出
される。

【００２８】リミッタ９では、加算器７で算出された時
刻ｉでの新たなビームチルト角が、現実のアンテナのビ
ームチルト角の許容範囲内にあれば、加算器７から出力
されたビームチルト角が、時刻ｉでの新たなビームチル
ト角として出力される。加算器７から出力されたビーム
チルト角が、許容範囲を越えるものである場合には、ビ
ームチルト角の許容限界値（上限値又は下限値）が、時
刻ｉでの新たなビームチルト角として出力される。

【００２９】一方、リミッタ９から出力された上記ビー
ムチルト角は、遅延器８によって、一処理単位時間だけ
遅延され、加算器７に与えられ、加算器７が時刻ｉ＋１
におけるビームチルト角を導出する際に用いられる。

【００３０】リミッタ９から出力された時刻ｉでのビー
ムチルト角は、チルト角制御部１０へ入力され、アンテ
ナの実際のビームチルト角がリミッタ９から出力された
ビームチルト角となるように制御される。これにより、
セル面積が増減する。

【００３１】（Ａ−３）第１の実施形態の効果 この第１の実施形態の基地局によれば、目標の通信品質
と基地局で観測された通信品質との差分に対応して、ア
ンテナのビームチルト角が増減してセル面積を増減する
ので、以下の効果が生じる。

【００３２】上記通信品質が目標の通信品質よりも悪い
場合、基地局が管理するセルの面積が狭くなり、基地局
が管理する移動局数が減少し、それに伴って劣悪な通信
品質が改善され目標の通信品質に近づくことになる。な
お、当該基地局の管理を離れた移動局は、他の基地局に
よって管理される。

【００３３】一方、通信品質が目標の通信品質を上回る
場合、当該基地局が管理するセルの面積が広くなり、隣
接基地局によって管理されている移動局の一部が、当該
基地局によって管理されるようになる。その結果、当該
基地局では、管理する移動局数が増し、目標の通信品質
を維持しつつ多くの移動局を収容することができる。ま
た、例えば、あるサービスエリア内に散在する基地局に
おいて、通信品質目標値を等しくすれば、上記サービス
エリア内で移動局の分布に疎密がある場合でも、各基地
局での通信品質を均一にすることができ、その結果、シ
ステム全体での効率が向上する。

【００３４】さらに、この実施形態に係る基地局は、通
信品質目標値などの情報を各基地局間で伝達する必要が
ないため、各基地局の構成は簡易となる。

【００３５】以上の効果によって、この実施形態の基地
局によれば、時間と共に変化する移動局の分布状態に対
して、各基地局が管理する移動局数を適応的に増減させ
ることができ、一定の通信品質を確保することが可能に
なる。

【００３６】（Ｂ）第２の実施形態 次に、この発明による基地局の第２の実施形態について
図面を参照しながら説明する。

【００３７】この第２の実施形態は、第１の実施形態に
おける基地局の機能に加え、当該基地局で観測された通
信品質値とその基地局に隣接する１又は２以上の基地局
で観測された通信品質値とを平均し、この平均値を当該
基地局における通信品質目標値とするものである。

【００３８】なお、この第２の実施形態では、第１の実
施形態と同様ＣＤＭＡ通信方式によって通信が行なわれ
るものとする。

【００３９】（Ｂ−１）第２の実施形態の構成 この第２の実施形態の基地局の機能的構成図を図２に示
す。図２において、この第２の実施形態の基地局は、総
受信電力観測部２と、情報信号受信部３と、通信品質演
算部４と、減算器５と、チルト角更新量決定部６と、加
算器７と、遅延器８と、リミッタ９と、チルト角制御部
１０と、隣接基地局通信品質受信部１１と、通信品質目
標値演算部１２と、通信品質送信部１３とで構成されて
いる。

【００４０】第１の実施形態との相違点は、第１の実施
形態では、通信品質目標値発生手段が通信品質目標値入
力端子１によって構成されていたのに対し、第２の実施
形態では、隣接基地局通信品質受信部１１と、通信品質
目標値演算部１２と、通信品質送信部１３とによって構
成されている点である。

【００４１】総受信電力観測部２からチルト角制御部１
０までについては、第１の実施形態で詳述したので、こ
の第２の実施形態ではそれらの説明は省略する。

【００４２】以下、隣接基地局通信品質受信部１１と、
通信品質目標値演算部１２と、通信品質送信部１３とに
ついて詳述する。

【００４３】通信品質送信部１３は、通信品質演算部４
から出力された通信品質値を入力とし、この通信品質情
報（上記通信品質値）を隣接する１又は２以上の基地局
に送信するものである。

【００４４】隣接基地局通信品質受信部１１は、隣接す
る各基地局における通信品質情報を受信し、この通信品
質情報を通信品質目標値演算部１２へ出力するものであ
る。

【００４５】通信品質目標値演算部１２は、通信品質演
算部４から出力された通信品質値と隣接基地局通信品質
受信部１１から出力された隣接する各基地局における通
信品質値を入力とし、通信品質目標値を演算して、これ
を減算器５へ出力するものである。

【００４６】通信品質目標値は、当該基地局で観測され
た所定期間の通信品質値とその基地局に隣接する各基地
局で観測された所定期間の通信品質値とを平均した値で
与えられる。当該基地局における時刻ｉでの通信品質を
Ｑ（０，ｉ）、ｋ番目（ただし、ｋ＝１、…、Ｋ−１）
の隣接する基地局における時刻ｉの通信品質をＱ（ｋ，
ｉ）とすると、通信品質目標値は、（２）式によって計
算される。なお、Ｋ−１は隣接した他の基地局数、Ｍは
所定期間を規定する予め定めた正の整数である。（２）
式において、総和ΣΣは、ｋが０からＫ−１、ｍが０か
らＭ−１についてである。

【００４７】 ΣΣＱ（ｋ，ｉ−ｍ）／（Ｋ×Ｍ） …（２） （Ｂ−２）第２の実施形態の動作 第２の実施形態は、第１の実施形態と比較した場合、通
信品質目標値発生手段の動作のみが異なるだけで、他の
動作は変わるところがない。そこで、この第２の実施形
態については、通信品質目標値発生手段の動作について
のみ説明する。

【００４８】当該基地局における時刻ｉでの通信品質値
は、通信品質演算部４で計算され、通信品質送信部１３
によって、隣接した１又は２以上の基地局に送信され
る。

【００４９】隣接した基地局における時刻ｉでの通信品
質値は、隣接基地局通信品質受信部１１によって受信さ
れ、通信品質目標値演算部１２へ出力される。

【００５０】通信品質目標値演算部１２では、上記
（２）式に示すとおり、通信品質演算部４から出力され
た当該基地局における時刻ｉと時刻ｉからＭ−１処理時
間前までとの通信品質値Ｑ（０，ｉ）〜Ｑ（０，ｉ−Ｍ
＋１）と隣接基地局通信品質受信部１１から出力された
ｋ番目（ｋは、０からＫ−１番目の隣接基地局）隣接基
地局における時刻ｉと時刻ｉからＭ−１処理時間前まで
との通信品質値Ｑ（ｋ，ｉ）〜Ｑ（ｋ，ｉ−Ｍ＋１）と
の平均によって、時刻ｉでの通信品質目標値が計算され
る。

【００５１】減算器５において、時刻ｉでの通信品質目
標値から通信品質値が減算され、通信品質差分値が算出
される。この通信品質差分値からビームチルト角が決定
されてビームチルト角が制御されるのは、前述したとお
りである。

【００５２】（Ｂ−３）第２の実施形態の効果 第２の実施形態の基地局によっても、通信品質目標値発
生手段で生成された目標通信品質値と当該基地局で観測
された通信品質値との差分に対応して当該基地局が構成
するセルの面積が増減し、当該基地局が管理する移動局
数を適応的に増減させることができるので、当該基地局
での通信品質を通信品質目標値発生手段で生成された通
信品質に近づけることができる。

【００５３】これに加えて、第２の実施形態の基地局に
よれば、当該基地局で観測された通信品質値とその基地
局に隣接する１又は２以上の基地局で観測された通信品
質値とを平均し、この平均値を上記基地局の通信品質目
標値とするので、当該基地局の付近や当該基地局に隣接
している各基地局の付近において、移動局の分布に偏り
がある場合でも、各基地局で各移動局との通信品質をほ
ぼ均一にすることができ、システム全体での効率が向上
する。

【００５４】また、この通信品質目標値は、当該基地局
及び各基地局での通信品質値を基に自律的に設定される
ため、上記基地局付近での移動局数が増減した場合、移
動局数に応じた通信品質目標値が適応的に設定される。

【００５５】（Ｃ）その他の実施形態 なお、第１及び第２の実施形態では、被収容局が移動局
である移動通信システムにおける基地局の実施形態につ
いて詳述したが、被収容局が固定局であっても良い。

【００５６】また、通信品質は、基地局で観測される総
受信電力によっても定義することができる。即ち、
（１）式で与えられる第１及び第２の実施形態の通信品
質値を上記総受信電力の逆数（１／総受信電力）へ置換
することによっても、上記通信品質値と目標の通信品質
値との差分に応じて、その基地局が管理するセルの面積
を増減し、移動局数を増減させることができる。

【００５７】さらに、基地局と被収容局との無線通信が
周波数分割多重接続（ＦＤＭＡ:Frequency Division Mu
ltiple Access ）通信方式、時分割多重接続（ＴＤＭ
Ａ:Time Division Multiple Access ）通信方式に従っ
て行なわれる場合にも、この発明を適用することができ
る。なお、この通信方式がＦＤＭＡ通信方式やＴＤＭＡ
通信方式の場合、通信品質品質評価方法として、通信品
質値を１／総受信電力とする上記の品質評価方法を用い
ても良い。

【００５８】さらにまた、第２の実施形態において通信
品質目標値を求めるために、いわゆる単純平均を用いた
が、この単純平均以外に重み付き平均を用いても良い。
例えば、当該基地局と隣接基地局との距離に応じて重み
付けをしたり、当該基地局での通信品質に対する重みを
隣接基地局で通信品質に対する重みよりも大きくするこ
とができる。

【００５９】また、第１及び第２の実施形態では、基地
局が管理するセルの面積を基地局のアンテナのビームチ
ルト角のみによって変化させていた。しかし、基地局の
アンテナのビームチルト角を増減させつつ、基地局の送
信電力を増減させることによっても基地局が管理するセ
ルの面積を変化せても良い。

【００６０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、基地
局で観測された通信品質値と目標の通信品質値との差違
に対応して、基地局が構成するセルの面積が増減し、基
地局が管理する被収容局数を適応的に増減させることが
でき、一定の通信品質を確保することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の機能的ブロック図である。

【図２】第２の実施形態の機能的ブロック図である。

【符号の説明】

１…通信品質目標値入力端子、２…総受信電力観測部、
３…情報信号受信部、４…通信品質演算部、６…チルト
角更新量決定部、１０…チルト角制御部、１１…隣接基
地局通信品質受信部、１２…通信品質目標値演算部、１
３…通信品質送信部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自己ゾーン内に散在するＮ局（Ｎは、１
   以上の整数）の被収容局との間で無線通信を行なう基地
   局において、 上記被収容局の送信信号を受信し、その受信信号から通
   信品質値を演算する通信品質演算手段と、 通信品質の定量的な目標値である通信品質目標値を定め
   る通信品質目標値発生手段と、 上記通信品質値と上記通信品質目標値との差違をビーム
   チルト角の値へ変換し、少なくとも基地局のアンテナの
   ビームチルト角が、変換された上記ビームチルト角の値
   に一致するように制御し、ゾーン面積を更新するゾーン
   面積更新手段とを有することを特徴とする基地局。
2. 【請求項２】 上記無線通信が、符号分割多元接続通信
   方式によって行なわれ、 上記通信品質演算手段は、通信品質値として信号電力対
   干渉電力の比情報を算出し、 上記ゾーン面積更新手段は、上記通信品質値から上記通
   信品質目標値を減算することによって通信品質差分値を
   算出し、原点を通る非減少関数を用いて、通信品質差分
   値を対応するビームチルト角へ変換することを特徴とす
   る請求項１に記載の基地局。
3. 【請求項３】 上記通信品質目標値発生手段が、当該基
   地局で観測された通信品質値と当該基地局に隣接する１
   又は２以上の基地局で観測された通信品質値とを平均
   し、この平均値を上記通信品質目標値とすることを特徴
   とする請求項１又は２に記載の基地局。
4. 【請求項４】 上記通信品質目標値発生手段が、上記通
   信品質目標値として一定値を定めることを特徴とする請
   求項１又は２に記載の基地局。