JP3267971B2 - セル式無線システム - Google Patents

セル式無線システム

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    • H04W16/00Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/24Cell structures
    • H04W16/28Cell structures using beam steering

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、システム内を漂遊する複数の移動無線ステ
ーションと、複数のベースステーションとを具備し、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
び無線受信器を備え、更に、所定の無線カバーエリアを
もつアンテナ手段と、その所定の無線カバーエリア内で
移動無線ステーションと無線接続を確立する1つ以上の
割り当てられた無線チャンネルとを備え、少なくとも隣
接する無線カバーエリアをもつベースステーションは、
その割り当てられた無線チャンネルが異なるようなセル
式無線システムに係る。
先行技術 セル式移動無線ネットワークにおいては、ネットワー
クによってカバーされる地域が無線セルに分割され、そ
の各々が少なくとも1つのベースステーションを有す
る。各ベースステーションにはある数の周波数(無線チ
ャンネル)が割り当てられ、これらのチャンネルは、複
数のTMDA(時分割マルチプルアクセス)トラフィックチ
ャンネルによって分担される。セルのサイズ及び分布
と、それらに使用できる無線チャンネルの数は、典型的
に、上記エリアにおけるトラフィック容量の需要によっ
て決定される。しかしながら、セル式移動無線ネットワ
ークは、トラフィック容量の需要が、例えば、1日の特
定の時刻に、非常に高いレベルまで一時的に上昇するよ
うなセル又は広いエリアを含むことがある。セル内の無
線チャンネルの数がこの瞬時最大容量需要に基づいてセ
ットされる場合には、無線チャンネルの数が増大し、従
って、ベースステーションにおける無線装置の量及びコ
ストも甚だしいものとなる。更に、この種の解決策は、
ネットワークにおいて高周波の効率的な使用を生じな
い。一方、無線チャンネルの数及びベースステーション
の装置が最大トラフィックに基づいてセットされない場
合には、このようなエリアではピーク時において失敗と
なる通話試みの回数が非常に高くなる。
発明の要旨 本発明の目的は、この問題を克服することである。
これは、本発明によれば、1日のうちの時刻又はその
地域のトラフィック負荷の変化に基づいて自動的に又は
遠隔制御によって指向することのできるアンテナ手段
(ANT1、44)を含む少なくとも1つのベースステーショ
ンを具備したセル式無線システムによって達成される。
本発明の基本的な考え方によれば、上記少なくとも1
つのベースステーションは、そのアンテナを、トラフィ
ック需要に基づいて機械的に指向し直し、即ちその容量
(無線及び/又はトラフィックチャンネル)の一部又は
全部を、トラフィック容量の需要が一時的に増加した無
線セルのエリアへ指向するというものである。本発明の
効果は、単一の無線セルにおけるチャンネルの数をその
無線セルにおける瞬時最大容量需要に基づいてセットす
る必要がなく、複数の隣接無線セルにおける平均最大容
量需要に基づいてセットできることである。もし必要で
あれば、単一セルのトラフィック容量は、隣接セルの容
量の一部分をそこに向けることによって増加することが
でき、これにより、ネットワークの容量を地域的に効率
よく制御できると共に、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高い利用度を得るこ
とができる。又、本発明では、全ネットワークにおける
無線チャンネルの効率的な利用が達成される。
指向可能なアンテナを有するこの種のベースステーシ
ョンは、いわゆる余計なベースステーションであって、
実際にそれ自身のセルをもたず且つ複数のセルの周囲エ
リアに配置されてトラフィック容量を選択的に増加させ
るものである。
ベースステーションは、アンテナを機械的に回転させ
ることによりアンテナを指向し直すための駆動手段を備
えているのが好都合である。これは、システムの制御セ
ンターから自動的に行うこともできるし、或いはオペレ
ータにより手動で遠隔制御することもできる。
図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例
を詳細に説明する。
図1は、本発明のプロセスが適用されるセル式移動無
線ネットワークの概略図である。
図2は、本発明によるベースステーションの送信器区
分及び受信器区分のブロック図である。
図3は、ベースステーションBTS5におけるアンテナの
放射パターンの指向性を制御する幾つかの方法を示す図
である。
好ましい実施例の詳細な説明 本発明は、ヨーロピアン移動電話システムGSM(グル
ープ・スペシャル・モービル)のようなデジタル移動電
話又は移動無線システムや、ノルディック移動電話シス
テムNMTのようなアナログ移動電話又は無線システムに
おいて移動無線ネットワークのトラフィック容量を地域
的に制御するのに適用される。本発明の基本的な考え方
については、アナログシステムとデジタルシステムは同
一であるが、典型的なアナログ移動無線システムでは、
1つの周波数即ち無線チャンネルが1つのトラフィック
チャンネルを構成し、一方、典型的なデジタル移動無線
システムでは、多数の通常は8個のトラフィックチャン
ネルがTDMAの原理で各無線チャンネルに対して時分割マ
ルチプレクスされ、即ち1つの無線チャンネルにおいて
ベースステーションと移動ステーションとの間に8個ま
での同時接続がなされるので、トラフィック容量はもっ
と高くなる。GSM及びNMT移動電話システムの基本的な構
成及び動作は、当業者に良く知られており、各システム
の仕様によって非常に正確に定められる。
移動無線ネットワークは、MSCエリア、即ち1つの移
動交換センターMSC(移動交換機)によりサービスが提
供されるエリアを1つ以上備えている。このMSCエリア
は、1つ以上の位置エリアで構成され、これらは複数の
無線セルによってカバーされるエリアである。セルは、
システムの最小の地域エリアであって、1つ以上の固定
の無線トランシーバ又はベーストランシーバステーショ
ンより成り、そして所定の無線チャンネルを使用するも
のである。
図1は、本発明が適用されるセル式移動無線ネットワ
ークのMSCエリア又は位置エリアの実施例である。セル
式移動無線ネットワークによってカバーされる地域エリ
アは、本質的に連続した仕方で、より小さい無線エリ
ア、即ち無線セルCS1、CS2、CS3及びCS4に分割され、隣
接する無線エリアは互いに制限するか又は周囲領域が重
畳する。従って、各無線セルCS1ないしCS4には少なくと
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が配置され、これらベースステーショ
ンは、それに割り当てられた無線チャンネル、即ち送信
及び受信周波数の対(例えば、45MHzの二重インターバ
ル)を経て、その無線セルCS1ないしCS4に現在配置され
ているか又は漂遊している移動無線MSと接続を確立する
ことができる。通常は、割り当てられる無線チャンネル
は、少なくとも隣接する無線セルにおいて異なる。又、
各ベースステーションBTSは、移動交換機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、移動交
換機は、そのMSCエリア内の1つ以上のベースステーシ
ョンの動作を制御する。簡単化のために、図1の実施例
では、全てのベースステーションBTS1ないしBTS4は、共
通の移動交換機MSCを有するものと仮定する。
セル式移動無線ネットワーク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1つの受信器を備えており、図2の実施例で
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がアンテナユニットANT1に接続されている。アン
テナユニットANT1の無線カバー域のサイズ及び形状(無
線パターン)は、ベースステーションの無線セルのサイ
ズ及び形状を決定する。アンテナユニットANT1は、送信
及び受信のため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区分においては、無線送信
器21及び22が合成器24に直結され、この合成器は、無線
送信器21及び22の無線周波数送信信号を合成しそしてそ
の合成した信号をアンテナユニットANT1へ供給する。
ベースステーションの受信区分においては、アンテナ
ユニットANT1が分配増幅ユニット32を経て無線受信器33
及び34に接続される。
通常は、ベースステーションBTSは、1つの無指向性
アンテナの放射パターン又は1つ以上の指向性アンテナ
の放射パターンによって決定された固定のカバーエリア
を有している。ベースステーションの全ての無線チャン
ネルは、主アンテナユニットANT1のカバーエリア内にあ
り、即ちベースステーションの無線セルの移動無線に使
用できるものである。
しかしながら、例えば、無線セルCSのトラフィックが
セルのベースステーションBTS4の容量を一時的に越える
ような状態が生じる。例えば、セルCS4によってカバー
されたエリアは、都市への主要入口である自動車道の端
を含み、午前7時ないし8時半の間には交通渋滞が生じ
る。これに対応的に、別の無線セルCS1によってカバー
されたエリアは、例えば、工業及びオフィスエリアを含
み、8時半ないし16時の間にほとんどの電話トラフィッ
クが生じる。セルCS2は、スポーツ競技場を含むエリア
又は博覧会エリアをカバーするもので、イベントが組織
されたときに電話トラフィックの容量需要が高くなる。
ベースステーションBTSにおける無線チャンネルの数
がピーク時間を鑑みて決定される場合には、無線チャン
ネルの利用度は、システムレベルでは低いものである。
本発明のシステムは、トラフィック負荷の地域変動に
基づいて、最もトラフィック容量を現在必要としている
近傍のエリアにアンテナ(単数又は複数)を指向できる
ような少なくとも1つのベースステーションを具備す
る。図1の実施例では、セルCS1、CS2及びCS4がそれら
の付近にベースステーションBTS5を有しており、このベ
ースステーションは、異なる時間にセルの電話トラフィ
ックの負荷ピークを補償及び排除するように必要に応じ
て方向1、2及び3に指向することのできる放射パター
ンをもつアンテナを備えている。
図3は、ベースステーションBTS5におけるアンテナの
放射パターンの指向性を制御する幾つかの考えられる方
法を説明するものである。ベースステーションBTS5は、
その基本的な構造はベースステーションBTS1ないしBTS4
と同じであるが、それに加えて、機械的な駆動手段43を
備えており、この駆動手段は、フレーム45(マスト)に
連結されていて、指向性アンテナユニット44(通常は、
送信及び受信のための異なるアンテナを含む)を回転す
ることにより、このアンテナユニットを指向し直すもの
である。この駆動手段は、例えば、ステップ・バイ・ス
テップ制御可能な電気モータ43であり、アンテナユニッ
ト44を少なくとも水平面内で回転し、好ましくは垂直面
内でも回転する。垂直方向の指向性は、例えば、アンテ
ナユニットが高い位置に配置されているときに好都合で
ある。というのは、アンテナを垂直平面において隣接エ
リアに向けて傾斜させることにより、その低いレベルに
ある隣接エリアにアンテナユニットを指向できるからで
ある。又、アンテナを垂直平面において回転させること
によりアンテナローブ(放射パターン)の長さに影響を
与えるとができる。
アンテナ回転手段43は、多数の仕方で制御することが
でき、そのあるものが図3に示されている。1日の異な
る時刻に応じたアンテナ44の指向性及びそれに対応する
回転手段43の制御動作は、自動的であり且つ特定のタイ
マーユニット42に永久的にプログラムすることができ
る。これにより、ベースステーションBTS5のアンテナ
は、1日の時刻及び/又は週の曜日に基づいて自動的に
再指向することができ、例えば、午前7時から8時半ま
ではベースステーションBTS5のアンテナは方向1(自動
車道)をとり、8時半から16時までは方向2(オフィス
及び工業エリア)をとり、そしてスポーツ競技場でイベ
ントが開催されるときには、方向3をとるようにするこ
とができる。
或いは又、アンテナ44の回転手段43は、無線システム
の制御センター41から手動の遠隔制御によって制御され
てもよいし、或いは時刻及びネットワークの負荷に基づ
いて再プログラムすることによって制御されてもよい。
更に、無線システムは、個別の容量制御ユニットOMCR
Nを備え、これは、時刻及び/又はシステムの負荷に基
づいて、例えば、ベースステーションBTS5のアンテナ回
転ユニット43を制御することにより、チャンネル容量を
負荷のかかったエリアに自動的に指向する。システム
は、システム全体に対して1つのOMCRNユニットを備え
てもよいし、或いは多数のOMCRユニットを備えていて、
その各々がシステムの一部分を制御するようにしてもよ
い。又、OMCRNユニットは、アンテナの指向性が無線ネ
ットワーク内のどこかに及ぼす作用を考慮することもで
きる。又、OMCRNユニット又はそれに対応する動作は、
移動交換機MSCに一体化されてもよい。例えば、移動交
換機MSC(又はネットワーク内の別のエレメント)は、
ベースステーションBTS1の過負荷を検出した際に、容量
制御ユニットOMCRNにアラームを発生し、これにより、O
MCRNは、ベースステーションの回転手段43に、アンテナ
44を方向2に回転するように命令する。
以上の説明は、本発明を単に解説するものに過ぎな
い。本発明の無線システムは、その細部において、本発
明の請求の範囲内で変更し得るものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 7/24 - 7/26 102 H04Q 7/00 - 7/38

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】システム内を漂遊する複数の移動無線ステ
    ーションと、複数のベースステーション(BTS1−BTS4)
    とを具備し、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)を備
    え、更に、所定の無線カバーエリア(CS1−CS2)をもつ
    アンテナ手段(ANT1)と、その所定の無線カバーエリア
    (CS1−CS4)内で移動無線ステーション(MS)と無線接
    続を確立する1つ以上の割り当てられた無線チャンネル
    とを備え、少なくとも隣接する無線カバーエリアをもつ
    ベースステーションは、その割り当てられた無線チャン
    ネルが異なるようなセル式無線システムにおいて、1日
    のうちの時刻又はその地域のトラフィック負荷の変化に
    基づいて自動的に又は遠隔制御によりアンテナ手段の放
    射パターンを再指向するようにアンテナ手段を機械的に
    回転する駆動手段(43)をもつ指向性アンテナ手段(AN
    T1,44)を備えた少なくとも1つのベースステーション
    (BTS5)を具備することを特徴とするセル式システム。
  2. 【請求項2】アンテナ手段は、1日の時刻及び/又は週
    の曜日に応答して自動的に指向できる請求項1に記載の
    セル式無線システム。
  3. 【請求項3】アンテナ手段は、最もトラフィック容量を
    現在要求している近傍エリアへ自動的又は手動で指向で
    きる請求項1に記載のセル式無線システム。
  4. 【請求項4】システム内の要素によって発生された過負
    荷アラームに基づいてアンテナ手段(44)を再指向する
    ための手段(OMCRN)を備えた請求項1に記載のセル式
    無線システム。
  5. 【請求項5】上記システムは、デジタルセル式無線シス
    テムであり、そして各々の無線チャンネルは、複数のTD
    MAトラフィックチャンネルタイムスロットより成る請求
    項1ないし4のいずれかに記載のセル式無線システム。
  6. 【請求項6】上記システムは、アナログセル式無線シス
    テムである請求項1ないし4のいずれかに記載のセル式
    無線システム。
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AT (1) ATE130141T1 (ja)
AU (1) AU665596B2 (ja)
DE (1) DE69205993T2 (ja)
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