JP2002542744A - 適応セクター化 - Google Patents
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Abstract
Description
にセル間の干渉に関連する問題に関する。
これらの移動体ユーザーは、システムの移動体ユーザーとの通信を受け持つ基地
局を持つ「セル」と呼ばれるシステムの地理的な領域に分割されるセルラーシス
テム内を移動する。
を割り当てる。使用する周波数はセルに分割され、ゆえに一定の周波数リソース
が一定のセルによって再利用され、再利用周波数間の差は共通回線インターフェ
ースを耐えられるレベルに保つ。小さな再利用周波数の差において、高い容量が
セルラー電話ネットワークによって提供される。再利用距離周波数の差は下り線
に関して、同じ周波数を用いる共通回線セルからのインターフェースレベルによ
る受信が制限される。通常、受信(基地局から移動局への伝送)は制限リンクで
ある。システムがノイズで制限されているとき、伝送を制限できる。
された。この結果セルラーシステムの容量が増加した。良く知られている解決法
のひとつは、カバーしている領域をセクターに分割することで、セルラーシステ
ムの容量を増加させることである。セルラーシステム内では、システムの領域内
で移動体システムへの通信を供給するために各基地局の位置にはアンテナが設置
されている。各基地局は複数の周波数上で通信を提供するために、複数のセクタ
ー化されたアンテナを有している。アンテナは60度または120度の角度をカ
バーし、この角度は使用するアンテナの数に依存する。PDCシステムセクター
が通常は60度なのに対し、GSMとD−AMPSシステムでは、120度のセ
クターが広く用いられている。
、重大な非効率中継を導入することである。実際には、より多くの送受信機は同
容量の全方位セルよりも各基地局を必要とすることを意味する。さらに、セルの
各セクターはセルラーシステムによって分離したセルとして取り扱われる。これ
は、システムの移動体ユーザーがあるセクターから別のセクターへ移動し、一般
的なより高次のネットワークと、容量の減少を要求する別のセクターへの通話へ
要求されるのに相当の影響がある。
を使用しないため、ハードウエアの複雑さが増加することである。ハードウエア
の割り当ての柔軟さが不足している従来のセクター化法およびその技術は主な問
題を提示する。もしある特別な時間のトラフィックがあるセクターで高く、別の
セクターでは低い場合、高いトラフィックセル内の容量を増加させるために低い
トラフィックセクターセル内の送受信機を用いることができない。
である。各セクター/セルは、単一周波数すなわちビーコン周波数に割り当てら
れ、基地局から伝送される単一報知チャンネルを持つ。該報知チャンネルは基地
局を確認するために移動体局へ、領域内で第1の局として、また例えばハンドオ
ーバーに対して用いる付加的なチャンネルとして認識するために用いられる。ま
たシステム内の移動体局への同期や一般的なシステム情報を提供する。各移動体
局はいくつかのまたは全ての受信できる報知チャンネルを測定する。測定の結果
は基地局またはセクターの変更に用いられる。
いる基地局に接続するために用いられている移動局の周波数を見分けるために使
用される。現在のセルラー無線システム内のプロトコルは、セル全体において連
続的に伝送されるための報知チャンネルを要求する。第2のシステム、例えばW
CDMA、GSM、またはD−AMPS内では、ビーコン周波数はセクターの境
界を定義するのに用いられる。これらのシステム内では、周波数はこの目的のた
めに各セクター内へ割り当てられる。これは、各セクターのビーコン信号の制御
部分の繰り返しを含み、ゆえに全方位サイトと比較してnセクターサイトに対す
る周波数リソースはn倍を占める。さらに、ビーコン周波数は低いスペクトル効
率に抑えられ、電力制御やビーコン周波数上での伝送の中断の様な目的には使用
できない。
内の全てのセクターをカバーする多数の狭いビームを用いなければならない。現
在のナロービームシステムは異なる方法での全方向報知チャンネルを生成する。
ある解決法は、ナロービームは同時に伝送できる。しかしながら、この結果は移
動の問題において、基地局だけでなく近隣の基地局にも移動の問題を生じる。
点は、全方向アンテナはナロービームアンテナより利得が低いことである。トラ
フィックチャンネルとして同等の範囲をカバーするために、全方向アンテナは高
強度電力増幅器を必要とする。
-9475006に記載された方法である。該移動性送受信機は、必要なトラフィック容
量に依存するサイトによってカバーされる、異なるセクターとセル間の切り替え
ができる。移動性送受信機は、1つのセル識別符号を用いる代わりに同じ基地局
からの異なるセクター/セルを割り当てる。AU-9475006に記載された技術ではビ
ーコンキャリアの主要な問題が解決できない、また異なるセクター間での交換が
できない固定された多数の送受信機も含まない。
した基地局アンテナを持つ方法である。これは、トラフィックおよび報知チャン
ネルが同じ開口部に割り当てられ、選択手段が報知チャンネルを伝送するための
ナロービームを選択する。しかしながら、本発明は報知チャンネルは割り当てら
れる時間の移動局によって受信し、これは別の問題を発生させる欠点がある。別
の問題は、セル内の全てのビームからというよりはむしろ同時に1つのビームを
与えられた移動体局から受信する。これは、例えばランダムアクセスに関する問
題の原因である。さらに、伝送信号は、結合された後増幅されるが、現在の標準
例えばGSMでは不可能である。
アレイを用いることである。適応性アンテナは、空間的に分離しているアンテナ
アレイで構成されている。移動体ユーザーからの信号はアレイによって受信され
る。これらは、もし同じ周波数帯域を占める場合でも、受信した合成された信号
から個々の信号を抽出するために結合される。このとき、ナロー適応性アンテナ
を用いることによって空間的に分離しているユーザーを識別することが可能にな
る。このナロー適応性アンテナの使用は、位置またはより詳細には、移動体局へ
および移動体局から受信そして/または伝送に対する最も良い空間フィルタを必
要とする。本発明の解決方法は、報知チャンネル上の重要な情報の伝送には広角
アンテナを用いる。この技術は、信号が移動体局の最もふさわしい方向に伝送さ
れることを意味している。この適応性アンテナを用いる技術によって、伝送の干
渉はセクター化の場合よりさらに減少させることができる。
ことの難しい問題は、従来技術の適応性アンテナはアドレス付けられないことで
ある。さらに、従来の適応性アンテナの使用は、複雑で高度なハードウエア、す
なわちリニア増幅器、校正その他を含むデジタル波形の構造を含むため、コスト
が高くなる。
ターで利用できる送受信ハードウエアを配置することである。さらに、重複する
ビーコンチャンネルの問題にも役立つ。
問題に関し、特に上述の問題に関する。本発明によるこれらの問題の解決手段は
、以下に要約する。
ラー電話ネットワークの干渉に関して現在の方法では問題が未だに残っている。
これらのシステムはセル内のセクター全体にビーコン信号を送出しなければなら
ない。セクター全体に同時に信号を送出する場合位相の問題が発生する。全方向
アンテナの使用では、重大な低利得の問題を受ける。移動送受信機の方法は、主
要な問題を解決できなく、ハードウエアが複雑になる。
の複雑化を減少し、共通チャンネルインターフェースを減少させる方法を提供す
ることである。
柔軟さを提供することを可能にする。これはトラフィックが1日のうちで異なる
時間で異なって分配されるときに利点があり、全ての送受信機は360度全範囲
にアクセスできる。同時に、干渉の減少が、全方位サイトからセクター化された
サイトへスムーズに移行できる。
いては、本発明による適応セクター化では3つのビーコンキャリアが必要である
。またビーコンの1つのキャリアを、各セクターと言うよりは各セルに配置だけ
でよい。
によって異なるアンテナパターンを結合できる。
きる。
。他の変形例はさらに従属請求項2から17で定義される。
クター化を用いる本発明によって解決された。適応セクター化の原理は、図1に
示したような複数の受信機120と、スイッチ140に接続しているひとつの送
信機130を有する送受信機の構成110を基礎としている。この送受信機の構
成110は、フィルターとセクターアンテナ160の集合を有するアンテナシス
テムの結合の送受切り替え手段150に接続されている。
ーアンテナの集合160へ接続され、セルサイト全体をカバーすることができる
。接続は移動体が位置しているセクター内で伝送され、それによって余分なビー
コン信号とセクター間のハンドオーバーを回避する。ダウンリンク上の伝送はア
ップリンクの品質と、移動体が例えば信号処理モジュール170内で行う要求さ
れた信号強度を測定することによって決定される。図1に示した送受信機は多く
の異なる形状のアンテナへ接続される。
サイトは同様な構造のアンテナによって全方向をカバーされる。図2は6セクタ
ー230を示しており、それらはサイトの全方向に割り当てられる。ビーコン搬
送波220は全方向アンテナ240に接続され、ビーム全てが同じカバー領域に
分配される。
た可能である。またこれらは異なる偏向や輻射パターンを有するかもしれない。
これはセル領域を効果的にカバーする形状を可能にし(これは通常図2に示した
ように円形である)、それによって局所的な環境にも適合する。山岳、道路、森
林のような局所的な伝搬特性は適正なタイプのアンテナと共に形成することによ
って欠点を克服できる。個々のローブは全体の形状を適合させることによって減
少か増加させることができる。
より狭いセクターを配置することを考慮し、それによって高いトラフィックをも
つこれらの方向のインターフェースを減少させられる。アンテナの下方角につい
ても同様である。下方角は異なるセクター間で異なるように選ばれる。
ぶことによってカバーできる。図3は6の不規則形状のセクター330を示して
おり、およそサイトの全方向に分配できる。ビーコン搬送波320は全方向アン
テナ340に接続され、全てのビームを全領域に配分できる。不規則形状はまた
信号を減少されることによっても達成できる。不規則領域310は図示したよう
に連続的かまたは、図示しないが不連続的(すなわち分割)でも良い。いくつか
の方向では、アンテナアレイは、例えば図示したような現実的な方法でセクター
を生成するために用いられるビーム形状を形成する手段を有する。
。なぜならこれらの交流ビームは非相関であり、この利点は、同じ移動体からの
信号は非相関偏向で受信されるので、上り線のダイバシチー利得を増加させる。
伝送に対する個々のセクターアンテナの形状を結合の可能性である。これは以下
により詳細に説明する。
る。これはセクターによって提供される同じエリアで伝送する外部全方向アンテ
ナを単に付加することによってなされる。
コンアンテナポートでカバーするならば、その形状はやや複雑になる。本発明の
1つとしては、不規則領域全体をカバーする1つのアンテナポートに接続された
個々のセクターアンテナの結合である。ここで重要な点は、近隣アンテナからの
信号は非制御の方法によって、結合することができ、輻射域内に要求されないピ
ークを含むことである。ここで交流非相関偏向の特性は、異なる信号の結合を回
避するために利用される。近隣セクターからの信号は非相関であると仮定して、
1つのビーコンパターンを異なるセクターの結合として作成することが可能とな
る。
なる特徴は、図4は1つの例としてビーコン信号470は各セクターアンテナ4
60へ伝送するためのそれぞれの信号と結合されることを示している。特別な例
として、ビーコン信号470は結合される490前に最初に分割される。分割ビ
ーコン信号485は異なるセクター上で異なる重み付けされる。またビーコン搬
送波470は送受切り替え器450とアンテナエレメント460の間に、例えば
容易に取り付けられるように設置することもできる。しかしながら、これは受信
側に結合損失を導入する。
ービスエリア全方向に対する外部アンテナの搭載を要求しない。さらに、ビーコ
ンサービスエリアは、個々のアンテナ端末の同期の必要性を回避できる。
る結果的な輻射パターンのビーム形状を作るために結合する前に位相と振幅を適
合させる可能性がある。この方法では相関アンテナ、例えば同じ偏向特性のアン
テナ、は近隣セクター内で使用することができる。
うなマイクロセルへの応用である。本発明による新しい送受信機構成は1つの送
受信機に1つの送信ユニットを含み、ゆえに通常マイクロセル基地局の制限因子
である占有空間や電力を余り必要としない。さらに、外部アンテナ利得はより明
確な領域をカバーするアンテナ間の切り替えによって得ることができるEIRP
を増加するために利用される。
て長い距離を伝搬できる。図5で示したようなマイクロセルへの応用での適応セ
クター化を用いることによって、伝送インタ−フェースは同時に1方向のみに制
限される。
ナを結合させることによって上に記載したのと同様な方法で得ることができる。
送信および受信インターフェースはそのような方法を導入することによってトラ
フィック周波数上で減少される。上り線は4アンテナ全てで動作するダイバシチ
ー結合アルゴリズムであり、下り線は移動体電話が位置しているところのアンテ
ナへ切り替えられる。この場所は例えば送受信機内にあるロケーションアルゴリ
ズムによって計算される。
は自身の方向をカバーする。数字4は典型であるがここでは図を記載するための
みの目的である。もし、適応セクター化送受信機が8の受信機を含むならば、以
下のような方法で下り線ダイバシチーを導入できる。
カバーする。これは8の受信機に接続される8のアンテナポートを提供する。送
信切り替えは送信のための8アンテナポートの1つの出力を選択する能力が同様
にある。
上に位置しているとき、ロケーションアルゴリズムは同じ領域内の2つの偏向を
選ぶことができる。該ロケーションアルゴリズムは、下り線内の2つの可能な偏
向間で高速に切り替えるために、例えばバーストレベルでより速い方法で切り替
えられる。さらに上り線ダイバシチーは同じ信号が2つの偏向で受信されたまま
で改良される。
い。当業者には明確であるが、本発明の精神と範囲から離れることなく上の記載
から実施できる。本発明は記載した例に限定されることなく、以下の請求項の範
囲に等しい。
記述される。
の構成である。
Claims (17)
- 【請求項1】 セルラー無線通信システムの送受信機であって、前記システ
ム内にセルに対して少なくとも1の基地局を有し、前記セルは複数のセクターを
有し、前記基地局は複数のアンテナを有し、各前記セクターは前記複数のアンテ
ナに対応するアンテナを有し、前記基地局は全てのセクターに1の報知ビーコン
を送信するための少なくとも1のアンテナを有していて、 該送受信機は前記アンテナの全てから送信するための1の送信機、各前記アン
テナに対する受信機を有し、前記送信機は異なるセクター内のアンテナへ切り替
え可能に接続することができることを特徴とする送受信機。 - 【請求項2】 報知ビーコンは複数のアンテナに接続され送信されることを
特徴とする請求項1に記載の送受信機。 - 【請求項3】 該送受信機は少なくとも1つの、前記複数のアンテナにそれ
ぞれ接続されている送受切り替え器と、前記切り替え可能な接続のための切り替
え器とを具備し、 報知ビーコンは最初に分割され、前記切り替え器と前記送受切り替え器との間
に位置している結合器内で結合されることを特徴とする請求項2に記載の送受信
機。 - 【請求項4】 該送受信機は少なくとも1つの、前記複数のアンテナにそれ
ぞれ接続されている送受切り替え器と前記切り替え可能な接続のための切り替え
器とを具備し、 報知ビーコンは最初に分割され、前記送受切り替え器と前記アンテナとの間に
位置している結合器内で結合されることを特徴とする請求項2に記載の送受信機
。 - 【請求項5】 アンテナ信号は領域をカバーするように形状を変形され、こ
の方向のインターフェースを減少させることを特徴とする前記請求項の何れかに
記載の送受信機。 - 【請求項6】 サービスエリアは不連続で、複数の個々のサービスエリアを
有することを特徴とする請求項5に記載の送受信機。 - 【請求項7】 形状はアンテナの下方角を調節することによって実現される
ことを特徴とする請求項5ないし6に記載の送受信機。 - 【請求項8】 形状は信号強度を減衰させることによって実現されることを
特徴とする請求項5ないし6に記載の送受信機。 - 【請求項9】 アンテナはビーム形成手段によって達成される形状を許し相
関と感傷性があることを特徴とする請求項5ないし6に記載の送受信機。 - 【請求項10】 形状は通常円状であり、ビーコンはセクターアンテナとし
て同じサービスエリアを提供する外部全方向アンテナから伝送されることを特徴
とする請求項5ないし6に記載の送受信機。 - 【請求項11】 適応性アンテナは非相関であることを特徴とする前記請求
項の何れかに記載の送受信機。 - 【請求項12】 アンテナは−45度と+45度の偏向を持つことによって
非相関であり、交互に配置されていることを特徴とする請求項11に記載の送受
信機。 - 【請求項13】 アンテナの相関、干渉または同期は、各アンテナからの信
号の位相と振幅を調節することにより形成できることを特徴とする請求項5ない
し6に記載の送受信機。 - 【請求項14】 送受信機は下り線上で移動体局へ伝送し、上り線で受信し
、上り線は複数のアンテナからの信号を結合し、下り線は移動体局が位置してい
るセクター内で対応する伝送することを特徴とする請求項1に記載のマイクロセ
ル送受信機。 - 【請求項15】 移動体局はロケーションアルゴリズムによって位置し、そ
れによって移動体局が位置しているセクターに対応するアンテナへ切り替えるた
めの下り線信号を伝送することを特徴とする請求項14に記載の送受信機。 - 【請求項16】 ロケーションアルゴリズムは送受信機内に位置しているこ
とを特徴とする請求項15に記載の送受信機。 - 【請求項17】 各アンテナは2重偏向で、各偏向は同じ領域をカバーし、
それによってアンテナポートの2倍のアンテナポートを提供し、各偏向の1つは
アンテナとして、各アンテナポートは、移動体局が位置しているセクター内へ伝
送する2つのポートの内の1つに切り替える下り線信号の受信機に対応している
ことを特徴とする請求項14ないし16に記載の送受信機。
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