JP5790588B2 - Base station antenna device - Google Patents
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Description
本発明は、移動通信用の基地局アンテナ装置に関するものである。 The present invention relates to a base station antenna device for mobile communication.
移動通信用の基地局アンテナ装置として、カバーエリアとなるセルを複数のセクタに分割し、各セクタに対応するようにセクタアンテナを設けたものが知られている。 As a base station antenna apparatus for mobile communication, a cell in which a cell serving as a cover area is divided into a plurality of sectors and a sector antenna is provided so as to correspond to each sector is known.
基地局アンテナ装置では、セル境界面における干渉抑制技術(ICIC、Inter-Cell Interference Coordination)が必要とされる。干渉抑制技術の一例として、周波数を部分的に分割するFFR(Fractional Frequency Reuse)技術が挙げられる。 In the base station antenna apparatus, an interference suppression technique (ICIC, Inter-Cell Interference Coordination) at the cell boundary surface is required. An example of the interference suppression technique is an FFR (Fractional Frequency Reuse) technique that partially divides the frequency.
FFR技術は、セルごとにセル端端末(セル端に存在する端末)が使用できるリソースブロック群を定めておくことで、隣接するセルのセル端端末間で直交性を確保する技術である。FFR技術を採用した基地局アンテナ装置では、干渉が少ない基地局から近いエリアには割当周波数を全て利用するが、干渉が多いセル境界領域(セル端)においては割当周波数を分割し、隣接するセルのセル端でそれぞれ別の帯域を使用するように構成することで、セル間干渉制御を行っている。 The FFR technique is a technique for ensuring orthogonality between cell edge terminals of adjacent cells by determining a resource block group that can be used by a cell edge terminal (terminal existing at the cell edge) for each cell. In the base station antenna apparatus adopting the FFR technology, all the allocated frequencies are used in an area close to the base station where interference is low, but the allocated frequency is divided in a cell boundary region (cell edge) where there is much interference, and adjacent cells Inter-cell interference control is performed by using a different band at each cell edge.
FFR技術を用いた先行文献として、例えば、特許文献1,2がある。特許文献1,2では、端末からの参照信号(電力やSNR等)を複数のセクタアンテナで受信し、参照信号の差を閾値で判別して割当周波数を決定している。 For example, there are Patent Documents 1 and 2 as prior documents using the FFR technique. In Patent Documents 1 and 2, reference signals (power, SNR, and the like) from a terminal are received by a plurality of sector antennas, and an assigned frequency is determined by discriminating a difference between reference signals with a threshold value.
しかしながら、上述の従来方法では、周波数利用効率が悪いという問題がある。 However, the above-described conventional method has a problem that the frequency utilization efficiency is poor.
具体的には、例えば、図6に示すようにセルを3セクタで構成した場合、従来の基地局アンテナ装置では、基地局から近いAのエリアでは割当周波数を全て利用するが、それ以外のB,C,Dのエリア、すなわち各セクタのセル境界領域(セル端)では、各セクタが2つのセルに隣接することとなるため、1セクタで使用できる周波数帯域は1/3となり、周波数利用効率が著しく悪化してしまう。 Specifically, for example, when the cell is configured with three sectors as shown in FIG. 6, the conventional base station antenna apparatus uses all the allocated frequencies in the area A near the base station, but other B , C, D areas, that is, the cell boundary region (cell edge) of each sector, each sector is adjacent to two cells, so the frequency band that can be used in one sector is 1/3, and the frequency utilization efficiency Will get worse.
本発明は上記事情に鑑み為されたものであり、周波数利用効率を改善可能な基地局アンテナ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a base station antenna apparatus capable of improving frequency utilization efficiency.
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、カバーエリアとなるセルを複数のセクタに分割し、前記各セクタに対応するように設けられたセクタアンテナと、前記セクタアンテナを制御する信号制御部と、前記セクタアンテナと前記信号制御部との間に接続され、アナログ信号とデジタル信号の変換を行う無線機と、を備えた基地局アンテナ装置において、前記各セクタアンテナは、複数の周波数で同時に通信可能に構成されると共に、周波数毎に異なる指向性で通信可能に構成され、前記信号制御部は、端末から受信した端末位置情報を基に、前記セル内に位置する端末の端末位置情報を管理する端末位置情報管理部と、前記各セクタを割当周波数が異なる複数のエリアに分割し、前記端末位置情報管理部により管理される端末位置情報から、通信対象となる端末が位置するエリアを判定し、当該通信対象となる端末が位置するエリアに応じて割当周波数を決定するチャネル情報部と、前記セクタアンテナの指向性を制御する指向性制御部と、前記セル内の全ての端末との通信状況を管理し、前記通信対象となる端末と通信を行う際に用いる周波数が、前記チャネル情報部が決定した割当周波数となるように前記セクタアンテナを制御すると共に、前記指向性制御部を介して、前記通信対象となる端末と通信を行う際に用いる周波数の指向性を、前記通信対象となる端末に向かうように前記セクタアンテナを制御するスケジューラと、を備え、前記スケジューラは、前記通信対象となる端末が位置するエリアの割当周波数が逼迫し通信容量が所定の閾値よりも低下したとき、前記通信対象となる端末と通信を行う際に用いる周波数を、前記通信対象となる端末が位置するエリアの割当周波数と異なる周波数に変更する基地局アンテナ装置である。 The present invention was devised to achieve the above object, and a cell serving as a cover area is divided into a plurality of sectors, and sector antennas provided so as to correspond to the sectors, and the sector antennas are controlled. A base station antenna apparatus comprising: a signal control unit that performs a radio signal conversion between an analog signal and a digital signal that is connected between the sector antenna and the signal control unit. Are configured to be able to communicate simultaneously at different frequencies, and are configured to be communicable with different directivities for each frequency, and the signal control unit is configured to determine the location of the terminal located in the cell based on the terminal location information received from the terminal. A terminal location information management unit that manages terminal location information, and each sector is divided into a plurality of areas having different allocation frequencies, and is managed by the terminal location information management unit A channel information unit that determines an area where a terminal that is a communication target is located from end position information and determines an allocation frequency according to the area where the terminal that is a communication target is located, and controls the directivity of the sector antenna The communication status between the directivity control unit and all terminals in the cell is managed, and the frequency used when communicating with the communication target terminal is set to the allocated frequency determined by the channel information unit. The sector antenna is controlled so that the directivity of the frequency used when communicating with the communication target terminal is directed to the communication target terminal via the directivity control unit. comprising a scheduler for controlling the said scheduler lower than the the communication target terminal is tight is allocated frequency area located communication capacity predetermined threshold When in the frequency to be used when communicating with the the communication target terminal, said the communication target terminal is a base station antenna apparatus for changing the frequency different from the assigned frequency of the area located.
前記各セクタアンテナは、水平面内の指向性と垂直面内の指向性を周波数毎にそれぞれ制御可能に構成され、前記端末位置情報は、端末の高さ位置を含む3次元情報であり、前記スケジューラは、前記指向性制御部を介して、前記通信対象となる端末と通信を行う際に用いる周波数の水平面内および垂直面内の指向性を、前記通信対象となる端末に向かうように前記セクタアンテナを制御するように構成されてもよい。 Each sector antenna is configured to be able to control directivity in a horizontal plane and directivity in a vertical plane for each frequency, and the terminal position information is three-dimensional information including a height position of the terminal, and the scheduler Through the directivity control unit, the sector antennas so that directivity in a horizontal plane and a vertical plane of a frequency used when communicating with the terminal to be communicated is directed to the terminal to be communicated. May be configured to control.
前記スケジューラは、垂直面内の指向性を予め設定した初期値として前記通信対象となる端末との通信を開始し、前記通信対象となる端末から受信した参照信号から通信品質が十分でないと判断したとき、前記通信対象となる端末と通信を行う際に用いる周波数の垂直面内の指向性を、前記通信対象となる端末に向かうように前記セクタアンテナを制御するように構成されてもよい。 The scheduler starts communication with the communication target terminal as a predetermined initial value of directivity in the vertical plane, and determines that the communication quality is not sufficient from the reference signal received from the communication target terminal. In this case, the sector antenna may be controlled so that the directivity in the vertical plane of the frequency used when communicating with the communication target terminal is directed to the communication target terminal.
前記端末位置情報として、IMES(Indoor MEssaging System)により取得した位置情報を用いてもよい。 As the terminal location information, location information acquired by IMES (Indoor MEssaging System) may be used.
前記セクタアンテナは、前記チャネル情報部により制御され、送受信する周波数を制御する周波数制御装置と、水平方向および垂直方向にそれぞれ2つ以上設置されたアンテナ素子と、前記指向性制御部により制御され、前記各アンテナ素子への給電位相を制御することで水平面内および垂直面内の指向性を制御する移相器と、を複数組備えていてもよい。 The sector antenna is controlled by the channel information unit, and is controlled by the frequency control device that controls the frequency of transmission and reception, two or more antenna elements installed in the horizontal direction and the vertical direction, and the directivity control unit, A plurality of sets of phase shifters that control the directivity in the horizontal plane and in the vertical plane by controlling the feeding phase to each antenna element may be provided.
前記セクタアンテナは、送受信信号増幅部を含む給電線路を備え、前記給電線路は、プリント基板により形成されてもよい。 The sector antenna may include a feed line including a transmission / reception signal amplification unit, and the feed line may be formed of a printed board.
前記通信対象となる端末から受信した参照信号から通信品質が十分でないとき、前記送受信信号増幅部の増幅器に印加する電源電圧を制御し利得を変化させる利得制御部をさらに備えてもよい。 When the communication quality is not sufficient from the reference signal received from the terminal to be communicated, a gain control unit that controls the power supply voltage applied to the amplifier of the transmission / reception signal amplification unit to change the gain may be further provided.
前記スケジューラは、前記通信対象となる端末が位置するエリアの割当周波数が逼迫し通信容量が所定の閾値よりも低下したとき、前記通信対象となる端末と通信を行う際に用いる周波数を、前記通信対象となる端末が位置するエリアの割当周波数と異なる周波数に変更してもよい。 The scheduler uses a frequency used when communicating with the communication target terminal when the allocated frequency of the area where the terminal to be communicated is tight and the communication capacity is lower than a predetermined threshold. The frequency may be changed to a frequency different from the allocated frequency of the area where the target terminal is located.
前記スケジューラは、前記通信対象となる端末と通信中の前記セクタアンテナにて、前記通信対象となる端末から受信した参照信号から通信品質が十分でなくなったと判断したとき、隣接するセクタの前記セクタアンテナ間で前記通信対象となる端末から受信した参照信号を比較し、最も通信品質が良好な前記セクタアンテナで前記通信対象となる端末と通信を行うように切り替えてもよい。 When the scheduler determines that communication quality is not sufficient from a reference signal received from the communication target terminal at the sector antenna in communication with the communication target terminal, the sector antenna of the adjacent sector The reference signals received from the communication target terminals may be compared, and switching may be performed so that the sector antenna having the best communication quality communicates with the communication target terminal.
本発明によれば、周波数利用効率を改善できる。 According to the present invention, the frequency utilization efficiency can be improved.
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施の形態に係る基地局アンテナ装置を示す図であり、(a)は概略構成図、(b)はセクタアンテナの概略構成図、(c)は給電線路の概略構成図、(d)は信号制御部の概略構成図である。また、図2は、セル構成の一例と各エリアでの周波数利用状況を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a base station antenna apparatus according to the present embodiment, where (a) is a schematic configuration diagram, (b) is a schematic configuration diagram of a sector antenna, (c) is a schematic configuration diagram of a feed line, (D) is a schematic block diagram of a signal control part. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the cell configuration and the frequency usage status in each area.
図1(a)に示すように、基地局アンテナ装置1は、セクタアンテナ2と、セクタアンテナ2を制御する信号制御部(ベースバンド部)3と、セクタアンテナ2と信号制御部3との間に接続され、アナログ信号とデジタル信号の変換を行う無線機(RF)4と、を備えている。 As shown in FIG. 1A, the base station antenna device 1 includes a sector antenna 2, a signal control unit (baseband unit) 3 that controls the sector antenna 2, and between the sector antenna 2 and the signal control unit 3. And a radio (RF) 4 that performs conversion between an analog signal and a digital signal.
基地局アンテナ装置1では、カバーエリアとなるセルを複数のセクタに分割し、各セクタに対応するようにセクタアンテナ2を設けている。信号制御部3と無線機4は、1つのセクタアンテナ2に対して1つずつ設けられる。本実施の形態では、一例として、図2に示すように、セルを3セクタに分割する場合について説明する。この場合、3つのセクタに対応するように3つのセクタアンテナ2が設けられ、3つのセクタアンテナ2それぞれに対応するように信号制御部3と無線機4が設けられることになる。なお、基地局アンテナ装置1に信号制御部3用の筐体は1つであることが望ましいので、各セクタアンテナ2に対応するように設けられた複数の信号制御部3は、1つの筐体にまとめて収容されることが望ましい。 In the base station antenna apparatus 1, a cell serving as a cover area is divided into a plurality of sectors, and a sector antenna 2 is provided so as to correspond to each sector. One signal control unit 3 and one wireless device 4 are provided for each sector antenna 2. In this embodiment, as an example, a case where a cell is divided into three sectors as shown in FIG. 2 will be described. In this case, three sector antennas 2 are provided so as to correspond to the three sectors, and the signal control unit 3 and the radio device 4 are provided so as to correspond to the three sector antennas 2, respectively. In addition, since it is desirable that the base station antenna apparatus 1 has one housing for the signal control unit 3, the plurality of signal control units 3 provided so as to correspond to the sector antennas 2 are provided as one housing. It is desirable to be housed together.
各セクタアンテナ2は、複数の周波数で同時に通信可能に構成されると共に、周波数毎に異なる指向性で通信可能に構成される。本実施の形態では、各セクタアンテナ2は、水平面内の指向性と垂直面内の指向性を周波数毎にそれぞれ制御可能に構成される。 Each sector antenna 2 is configured to be able to communicate simultaneously at a plurality of frequencies, and is configured to be able to communicate with different directivities for each frequency. In the present embodiment, each sector antenna 2 is configured to be able to control the directivity in the horizontal plane and the directivity in the vertical plane for each frequency.
具体的には、図1(b)に示すように、セクタアンテナ2は、送受信する周波数を制御する周波数制御装置5と、水平方向および垂直方向にそれぞれ2つ以上設置されたアンテナ素子6と、各アンテナ素子6への給電位相を制御することで水平面内および垂直面内の指向性を制御する移相器7と、を複数組備えている。 Specifically, as shown in FIG. 1B, the sector antenna 2 includes a frequency control device 5 that controls a frequency to be transmitted and received, and two or more antenna elements 6 that are installed in the horizontal direction and the vertical direction, A plurality of sets of phase shifters 7 that control the directivity in the horizontal plane and in the vertical plane by controlling the feeding phase to each antenna element 6 are provided.
本実施の形態では、3つの異なる周波数で同時に通信可能とし、3つの周波数それぞれで指向性の制御を可能とするため、周波数制御装置5とアンテナ素子6と移相器7を3セット備えるようにした(図1(b)では、図の簡単化のため、周波数制御装置5とアンテナ素子6と移相器7を1セットのみ示している)。以下、周波数制御装置5とアンテナ素子6と移相器7のセットをアンテナユニットと呼称する。なお、同時に通信可能とする周波数の数(アンテナユニットの数)はこれに限定されるものではなく、適宜設定可能である。 In the present embodiment, three sets of the frequency control device 5, the antenna element 6, and the phase shifter 7 are provided in order to be able to communicate simultaneously at three different frequencies and to control the directivity at each of the three frequencies. In FIG. 1B, only one set of the frequency control device 5, the antenna element 6, and the phase shifter 7 is shown for simplification of the drawing. Hereinafter, the set of the frequency control device 5, the antenna element 6, and the phase shifter 7 is referred to as an antenna unit. The number of frequencies that can be simultaneously communicated (the number of antenna units) is not limited to this, and can be set as appropriate.
周波数制御装置5としては、例えば、可変型のバンドパスフィルタやダイプレクサを用いることができる。周波数制御装置5には、信号制御部3から延びる信号線5aが接続されており、信号制御部3のスケジューラ22(後述する)により周波数制御装置5が直接制御されるようになっている。 As the frequency control device 5, for example, a variable band-pass filter or a diplexer can be used. A signal line 5 a extending from the signal control unit 3 is connected to the frequency control device 5, and the frequency control device 5 is directly controlled by a scheduler 22 (described later) of the signal control unit 3.
本実施の形態では、アンテナ素子6として、垂直方向に延びる第1アンテナ素子6aと水平方向に延びる第2アンテナ素子6bとを有し、偏波の向きが90度異なる2素子の構成のものを用いた。ただし、アンテナ素子6の構成はこれに限定されるものではなく、1素子の構成としてもよいし、偏波の向きも適宜変更可能である。 In the present embodiment, the antenna element 6 has a first antenna element 6a extending in the vertical direction and a second antenna element 6b extending in the horizontal direction, and has a configuration of two elements whose polarization directions are different by 90 degrees. Using. However, the configuration of the antenna element 6 is not limited to this, and may be a single-element configuration, and the polarization direction can be changed as appropriate.
また、本実施の形態では、アンテナ素子6を水平方向、および垂直方向へそれぞれ2つ以上設置し、アレーアンテナとして動作するようにした。このように構成することで、移相器7で各アンテナ素子6に給電する給電位相を制御することで、水平面内、垂直面内の両方の指向性を任意に制御することが可能になる。移相器7には、信号制御部3から延びる信号線7aが接続されており、信号制御部3の指向性制御部21(後述する)により移相器7が直接制御されるようになっている。 Further, in this embodiment, two or more antenna elements 6 are installed in the horizontal direction and the vertical direction, respectively, so as to operate as an array antenna. By configuring in this way, it is possible to arbitrarily control the directivity in both the horizontal plane and the vertical plane by controlling the feeding phase of feeding power to each antenna element 6 by the phase shifter 7. A signal line 7 a extending from the signal control unit 3 is connected to the phase shifter 7, and the phase shifter 7 is directly controlled by a directivity control unit 21 (described later) of the signal control unit 3. Yes.
各第1アンテナ素子6aと移相器7との間、および、各第2アンテナ素子6bと移相器7との間には、送受信信号増幅部を含む給電線路8が備えられる。図1(c)に示すように、給電線路8は、ダウンリンク・アップリンク信号経路を分岐する2つのデュプレクサ9を備え、両デュプレクサ9間のダウンリンク側の信号経路に高出力増幅器10を、アップリンク側の信号経路に低雑音増幅器11を内蔵した構成となっている。本実施の形態では、給電線路8をプリント基板により形成した。 Between each 1st antenna element 6a and the phase shifter 7, and between each 2nd antenna element 6b and the phase shifter 7, the feed line 8 containing a transmission / reception signal amplification part is provided. As shown in FIG. 1 (c), the feed line 8 includes two duplexers 9 for branching the downlink / uplink signal path, and the high-power amplifier 10 is provided in the signal path on the downlink side between the duplexers 9. The low-noise amplifier 11 is built in the signal path on the uplink side. In the present embodiment, the feeder line 8 is formed of a printed board.
また、セクタアンテナ2では、周波数制御装置5、アンテナ素子6、移相器7、給電線路8の全体を覆うように、レドーム13が設けられる。レドーム13内には反射板12が設けられ、その反射板12の表面側の空間に周波数制御装置5、アンテナ素子6、移相器7、給電線路8が配置される。 In the sector antenna 2, a radome 13 is provided so as to cover the entire frequency control device 5, antenna element 6, phase shifter 7, and feed line 8. A reflector 12 is provided in the radome 13, and a frequency control device 5, an antenna element 6, a phase shifter 7, and a feed line 8 are disposed in a space on the surface side of the reflector 12.
図1(d)に示すように、信号制御部3は、無線機4と通信するためのインターフェイス(CPRI I/F)14と、無線機4から受信した信号を復調処理する復調処理部(OFDM復調処理部)15と、送信する信号を変調処理する変調処理部(OFDM変調処理部)16と、受信処理を行う受信処理部(RXP)17と、送信処理を行う送信処理部(TXP)18と、を備えている。ここでは、インターフェイス14としてCPRI(Common Public Radio Interface)を用い、また端末(携帯電話端末)との通信方式としてOFDM(Otrthogonal Frequency Division Multiplexing)伝送方式を用いたが、インターフェイス14の方式や端末との通信方式はこれに限定されるものではない。 As shown in FIG. 1D, the signal control unit 3 includes an interface (CPRI I / F) 14 for communicating with the radio device 4 and a demodulation processing unit (OFDM) that demodulates the signal received from the radio device 4. A demodulation processing unit 15, a modulation processing unit (OFDM modulation processing unit) 16 that modulates a signal to be transmitted, a reception processing unit (RXP) 17 that performs reception processing, and a transmission processing unit (TXP) 18 that performs transmission processing. And. Here, CPRI (Common Public Radio Interface) is used as the interface 14 and OFDM (Otrthogonal Frequency Division Multiplexing) transmission method is used as a communication method with the terminal (mobile phone terminal). The communication method is not limited to this.
本実施の形態に係る基地局アンテナ装置1では、信号制御部3は、端末位置情報管理部(HLR(Home Local Register))19と、チャネル情報部(CSI(Channel Site Information))20と、指向性制御部(PSC(Phase Shift Controller))21と、スケジューラ(SCH(Scheduler))22と、をさらに備えている。 In base station antenna apparatus 1 according to the present embodiment, signal control unit 3 includes terminal location information management unit (HLR (Home Local Register)) 19, channel information unit (CSI (Channel Site Information)) 20, and directivity. Further, a control unit (PSC (Phase Shift Controller)) 21 and a scheduler (SCH (Scheduler)) 22 are further provided.
端末位置情報管理部19は、端末から受信した端末位置情報を基に、セル内に位置する端末の端末位置情報を管理するものであり、各端末の端末位置情報をデータベースとして記憶する。端末位置情報は、通常は各通信事業者が所有するHLRにて管理されるが、本実施の形態では、この各通信事業者のHLRと同等の機能を基地局アンテナ装置1に搭載し、基地局アンテナ装置1で独自に端末位置情報を管理することになる。 The terminal location information management unit 19 manages terminal location information of terminals located in the cell based on the terminal location information received from the terminals, and stores the terminal location information of each terminal as a database. The terminal location information is normally managed by the HLR owned by each telecommunications carrier, but in this embodiment, the base station antenna apparatus 1 is equipped with a function equivalent to the HLR of each telecommunications carrier. The station antenna apparatus 1 manages terminal location information uniquely.
また、本実施の形態では、端末位置情報として、端末の高さ位置を含む3次元情報を用いる。各通信事業者のHLRには垂直方向の位置情報が含まれないが、端末位置情報管理部19では、端末の高さ位置を含む3次元情報をデータベースとして記憶する。 In the present embodiment, three-dimensional information including the height position of the terminal is used as the terminal position information. Although the position information in the vertical direction is not included in each carrier's HLR, the terminal position information management unit 19 stores three-dimensional information including the height position of the terminal as a database.
端末の緯度経度の位置情報としては、GPS(Global Positioning System)により取得した情報を用いるとよい。端末の高さ位置(垂直方向の位置情報)としては、GPSによる情報では信頼性が低いため、近年屋内測位法として注目されているIMES(Indoor MEssaging System)により取得した情報を用いることが望ましい。 Information acquired by GPS (Global Positioning System) may be used as the position information of the latitude and longitude of the terminal. As the height position of the terminal (position information in the vertical direction), it is desirable to use information acquired by IMES (Indoor MEssaging System), which has been attracting attention as an indoor positioning method in recent years, because GPS information has low reliability.
IMESとは、例えば屋内のフロア毎など、垂直方向の異なる位置に設けられた複数のIMES送信機を用い、各IMES送信機からそれ自身の位置情報やフロア回数などの情報を送信するようにし、端末側で受信された最寄りのIMES送信機の三次元位置情報を端末位置とみなして、最寄りの携帯電話基地局を特定するセルID方式の1つであり、明らかにGPS電波の届かない場所、あるいはGPS電波が微弱となる高深度な屋内や地下においても端末に位置情報を与えることができる技術である。 IMES is a plurality of IMES transmitters provided at different positions in the vertical direction, such as indoor floors, for example, and each IMES transmitter transmits information such as its own location information and the number of floors. It is one of the cell ID methods for identifying the nearest mobile phone base station by regarding the three-dimensional position information of the nearest IMES transmitter received at the terminal side as the terminal position, and a place where GPS radio waves do not reach, Alternatively, it is a technology that can give position information to a terminal even in a deep indoor or underground area where GPS radio waves are weak.
チャネル情報部20は、各セクタを割当周波数が異なる複数のエリアに分割し、端末位置情報管理部19により管理される端末位置情報から、通信対象となる端末が位置するエリアを判定し、当該通信対象となる端末が位置するエリアに応じて割当周波数を決定するものである。エリアと割当周波数の設定は、例えば図2のようになる。なお、図2では図を簡略化しており、エリア間に隙間があるように見えるが、実際には、セクタ内の全ての位置で割当周波数が設定される。 The channel information unit 20 divides each sector into a plurality of areas having different allocation frequencies, determines the area where the terminal to be communicated is located from the terminal location information managed by the terminal location information management unit 19, and The allocated frequency is determined according to the area where the target terminal is located. The area and assigned frequency are set as shown in FIG. 2, for example. In FIG. 2, the drawing is simplified, and it seems that there is a gap between the areas, but in practice, the allocation frequency is set at all positions in the sector.
指向性制御部21は、信号線7aを介して移相器7に接続されており、スケジューラ22からの信号に応じて移相器7を制御し、セクタアンテナ2の指向性を制御するものである。 The directivity control unit 21 is connected to the phase shifter 7 via the signal line 7 a, and controls the phase shifter 7 in accordance with the signal from the scheduler 22 to control the directivity of the sector antenna 2. is there.
スケジューラ22は、セル内の全ての端末との通信状況を管理するものである。本実施の形態では、スケジューラ22は、通信対象となる端末と通信を行う際に用いる周波数が、チャネル情報部20が決定した割当周波数となるようにセクタアンテナ2を制御すると共に、指向性制御部21を介して、通信対象となる端末と通信を行う際に用いる周波数の指向性を、通信対象となる端末に向かうようにセクタアンテナ2を制御する。 The scheduler 22 manages the communication status with all terminals in the cell. In the present embodiment, the scheduler 22 controls the sector antenna 2 so that the frequency used when communicating with the terminal to be communicated is the allocated frequency determined by the channel information unit 20, and the directivity control unit. The sector antenna 2 is controlled via the terminal 21 so that the directivity of the frequency used when communicating with the terminal to be communicated is directed to the terminal to be communicated.
周波数制御装置5に接続される信号線5aは送信処理部18に接続されており、スケジューラ22は、送信処理部18,信号線5aを介してセクタアンテナ2の3つのアンテナユニットのうち1つの周波数制御装置5を制御し、当該アンテナユニットで送受信する周波数を制御する。 The signal line 5a connected to the frequency control device 5 is connected to the transmission processing unit 18, and the scheduler 22 uses one frequency among three antenna units of the sector antenna 2 via the transmission processing unit 18 and the signal line 5a. The control device 5 is controlled to control the frequency transmitted and received by the antenna unit.
また、本実施の形態では、スケジューラ22は、垂直面内の指向性を予め設定した初期値(例えば、端末の高さ位置が地上から1mであるときに端末に向かう指向性)として通信対象となる端末との通信を開始し、通信対象となる端末から受信した参照信号から通信品質が十分でないと判断したとき、通信対象となる端末と通信を行う際に用いる周波数の垂直面内の指向性を、通信対象となる端末に向かうようにセクタアンテナ2を制御するように構成される。 Further, in the present embodiment, the scheduler 22 sets the directivity in the vertical plane as the initial value (for example, the directivity toward the terminal when the height position of the terminal is 1 m from the ground). Directivity in the vertical plane of the frequency used when communicating with the terminal to be communicated when communication quality is determined to be insufficient from the reference signal received from the terminal to be communicated. Is configured to control the sector antenna 2 so as to be directed to the terminal to be communicated.
このとき用いる参照信号としては、SNR(Signal Noise Ratio)や受信電力など定量的なものを用いるとよく、その値が予め設定した閾値以下であるときに、通信品質が十分でないと判断するようにスケジューラ22を構成すればよい。 As a reference signal used at this time, a quantitative signal such as SNR (Signal Noise Ratio) or received power may be used. When the value is equal to or less than a preset threshold value, it is determined that the communication quality is not sufficient. The scheduler 22 may be configured.
次に、基地局アンテナ装置1の動作を説明する。 Next, the operation of the base station antenna apparatus 1 will be described.
図3に示すように、端末は、通常、自身の位置情報(GPS等により取得した情報)を定期的に基地局へ送信している(ステップS1)。基地局アンテナ装置1のセクタアンテナ2で受信された端末位置情報は、無線機4にてデジタル信号に変換されて信号制御部3に出力される。 As shown in FIG. 3, the terminal normally transmits its own location information (information acquired by GPS or the like) to the base station periodically (step S1). The terminal position information received by the sector antenna 2 of the base station antenna apparatus 1 is converted into a digital signal by the wireless device 4 and output to the signal control unit 3.
信号制御部3のインターフェイス14で受信された端末位置情報は、復調処理部15にて復調され、受信処理部17に入力される。受信処理部17で受信した端末位置情報は、受信処理部17から最寄りの交換局に送られるが、本実施の形態では、端末位置情報を信号制御部3内の端末位置情報管理部19にも送り、基地局アンテナ装置1内でも端末の位置を管理する。 The terminal position information received by the interface 14 of the signal control unit 3 is demodulated by the demodulation processing unit 15 and input to the reception processing unit 17. The terminal location information received by the reception processing unit 17 is sent from the reception processing unit 17 to the nearest exchange. In this embodiment, the terminal location information is also sent to the terminal location information management unit 19 in the signal control unit 3. The location of the terminal is also managed in the base station antenna apparatus 1.
端末位置情報管理部19は、入力された端末位置情報を記憶し、端末の位置を管理する(ステップS2)。他方、基地局アンテナ装置1から最寄りの交換局へ伝送された端末位置情報は、その交換局から各通信事業者のHLRに登録される(ステップS3)。 The terminal location information management unit 19 stores the input terminal location information and manages the location of the terminal (step S2). On the other hand, the terminal location information transmitted from the base station antenna apparatus 1 to the nearest exchange is registered in the HLR of each communication carrier from the exchange (step S3).
端末位置情報管理部19および各通信事業者のHLRは、端末の位置が変わるたびにデータベースの書き換えを行う。端末宛の発信があると、交換局が各通信事業者が所有するHLRに問い合わせて、端末の位置(登録エリア)を抽出することになる。 The terminal location information management unit 19 and each carrier's HLR rewrites the database every time the location of the terminal changes. When there is a transmission addressed to the terminal, the switching center inquires of the HLR owned by each communication carrier and extracts the position (registration area) of the terminal.
端末と通信を開始する際には、チャネル情報部20が、端末位置情報管理部19により管理される端末位置情報から、通信対象となる端末が位置するエリアを判定し、当該通信対象となる端末が位置するエリアに応じて割当周波数を決定する(ステップS4)。 When communication with a terminal is started, the channel information unit 20 determines an area where the terminal to be communicated is located from the terminal position information managed by the terminal position information management unit 19, and the terminal to be communicated The assigned frequency is determined according to the area where the is located (step S4).
割当周波数を決定した後、スケジューラ22は、指向性制御部21を介して、通信対象となる端末と通信を行う際に用いるアンテナユニットの水平面内の指向性を、通信対象となる端末に向かうように移相器7を制御する(ステップS5)。このとき、垂直面内の指向性は初期値に設定される。 After determining the allocated frequency, the scheduler 22 causes the directivity in the horizontal plane of the antenna unit used when communicating with the terminal to be communicated to be directed to the terminal to be communicated via the directivity control unit 21. The phase shifter 7 is controlled (step S5). At this time, the directivity in the vertical plane is set to an initial value.
その後、スケジューラ22から送信処理部18に情報が送られ、変調処理部16にて変調処理をした後、インターフェイス14を介して無線機4へ伝送する。その際、送信処理部18からセクタアンテナ2内の周波数制御装置5へ割当周波数情報を直接伝送する。信号制御部3から無線機4へ送られた信号は、無線機4でアナログに変換され、セクタアンテナ2から送信される。 Thereafter, information is sent from the scheduler 22 to the transmission processing unit 18, modulated by the modulation processing unit 16, and then transmitted to the wireless device 4 via the interface 14. At that time, the allocated frequency information is directly transmitted from the transmission processing unit 18 to the frequency control device 5 in the sector antenna 2. The signal sent from the signal control unit 3 to the radio device 4 is converted into analog by the radio device 4 and transmitted from the sector antenna 2.
その後、ステップS6にて端末から送信された参照信号を受信し、信号制御部3内の受信処理部にて参照信号の判定を行う(ステップS7)。判定結果はスケジューラ22へ送られ、スケジューラ22が、参照信号の値(ステップS7で判定した値)が予め設定した閾値を超えたかどうかを判定する(ステップS8)。 Thereafter, the reference signal transmitted from the terminal in step S6 is received, and the reference signal is determined by the reception processing unit in the signal control unit 3 (step S7). The determination result is sent to the scheduler 22, and the scheduler 22 determines whether the value of the reference signal (the value determined in step S7) exceeds a preset threshold value (step S8).
ステップS8の判定結果がYESである場合、通信可能と判断し、その情報を交換局へ伝送し、交換局での送信データの作成(ステップS9)、データ送信(ステップS10)を経て、端末と通信を開始する(ステップS11)。 If the determination result in step S8 is YES, it is determined that communication is possible, the information is transmitted to the exchange, transmission data is created in the exchange (step S9), and data transmission (step S10) is performed. Communication is started (step S11).
ステップS8の判定結果がNOである場合、通信品質を改善するために、ステップS11,12にて垂直面内の指向性の調整を行う。 If the determination result in step S8 is NO, in order to improve communication quality, directivity adjustment in the vertical plane is performed in steps S11 and S12.
ステップS11では、端末の高さ位置(垂直方向の位置)を検索する。具体的には、スケジューラ22が送信処理部18,変調処理部16,インターフェイス14,無線機4,セクタアンテナ2を介して、端末にIMESにより位置情報を取得する命令を送信し、この命令を受信した端末が、最寄りのIMES送信機から受信した高さ位置を含む三次元位置情報を基地局アンテナ装置1に送信する。基地局アンテナ装置1で受信した三次元位置情報は、端末位置情報管理部19にて管理される。 In step S11, the height position (vertical position) of the terminal is searched. Specifically, the scheduler 22 transmits a command for acquiring position information by IMES to the terminal via the transmission processing unit 18, the modulation processing unit 16, the interface 14, the radio 4, and the sector antenna 2, and receives this command. The transmitted terminal transmits the three-dimensional position information including the height position received from the nearest IMES transmitter to the base station antenna apparatus 1. The three-dimensional position information received by the base station antenna device 1 is managed by the terminal position information management unit 19.
ステップS12では、受信した三次元位置情報に含まれる端末の高さ位置の情報を基に、スケジューラ22が、指向性制御部21を介して、通信対象となる端末と通信を行う際に用いるアンテナユニットの垂直面内の指向性を、通信対象となる端末に向かうように移相器7を制御する。なお、1つのアンテナユニットで複数の端末と通信を行う場合、垂直面内の指向性は、干渉の影響を受けやすいセル境界に近い端末(基地局アンテナ装置1から最も離れた端末)に最も強い指向性が向くよう制御するとよい。 In step S12, an antenna used when the scheduler 22 communicates with a terminal to be communicated via the directivity control unit 21 based on the information on the height position of the terminal included in the received three-dimensional position information. The phase shifter 7 is controlled so that the directivity in the vertical plane of the unit is directed to the terminal to be communicated. When communicating with a plurality of terminals using one antenna unit, the directivity in the vertical plane is strongest for a terminal close to a cell boundary that is susceptible to interference (a terminal farthest from the base station antenna apparatus 1). It is better to control the directivity.
その後、再び端末と通信を行い、端末からの参照信号の判定を行う(ステップS6,S7)。ステップS8にて受信した参照信号の値が閾値より大きいと判断されれば、交換局での送信データの作成(ステップS9)、データ送信(ステップS10)を経て、端末と通信が開始されることになる(ステップS11)。 Thereafter, communication with the terminal is performed again, and a reference signal from the terminal is determined (steps S6 and S7). If it is determined that the value of the reference signal received in step S8 is greater than the threshold value, communication with the terminal is started via transmission data creation (step S9) and data transmission (step S10) at the exchange. (Step S11).
なお、垂直面内の指向性を制御しても十分な通信品質が確保できない場合(つまりステップS8でNOと判断される場合)も考えられる。このような場合は、干渉による信号劣化が考えられるため、信号制御部3に給電線路8の送受信信号増幅部の増幅器10,11に印加する電源電圧を制御し利得を変化させる利得制御部をさらに備え、この利得制御部にて増幅器10,11の利得を変化させることで、通信品質の向上を図ることが望ましい。 Note that there may be a case where sufficient communication quality cannot be ensured even if the directivity in the vertical plane is controlled (that is, when NO is determined in step S8). In such a case, since signal degradation due to interference is considered, the signal control unit 3 is further provided with a gain control unit that controls the power supply voltage applied to the amplifiers 10 and 11 of the transmission / reception signal amplification unit of the feed line 8 to change the gain. It is desirable to improve communication quality by changing the gains of the amplifiers 10 and 11 in this gain control unit.
利得制御部は、通信対象となる端末から受信した参照信号から通信品質が十分でないときに給電線路8の送受信信号増幅部の増幅器10,11に印加する電源電圧を制御し利得を変化させるように構成される。利得制御部では付加電圧(電源電圧)で増幅器10,11を制御するため、利得制御部を備えることで、同じ指向性でアンテナ利得を自由に制御可能となる。 The gain control unit controls the power supply voltage applied to the amplifiers 10 and 11 of the transmission / reception signal amplification unit of the feeder line 8 and changes the gain when the communication quality is not sufficient from the reference signal received from the terminal to be communicated. Composed. Since the gain control unit controls the amplifiers 10 and 11 with the additional voltage (power supply voltage), the antenna gain can be freely controlled with the same directivity by providing the gain control unit.
本実施の形態では、送受信処理部17,18に利得制御部としての機能を搭載し、送受信処理部17,18から増幅器10,11の電源電圧を制御するように構成した。なお、通信中に端末が移動していないにもかかわらず参照信号が閾値以下となってしまう場合等にも、干渉による信号劣化が考えられるので、このような場合にも、利得制御部により増幅器10,11の利得を変化させて通信品質の向上を図るとよい。 In this embodiment, the transmission / reception processing units 17 and 18 are equipped with a function as a gain control unit, and the transmission / reception processing units 17 and 18 control the power supply voltages of the amplifiers 10 and 11. Note that even when the reference signal falls below the threshold value even though the terminal is not moving during communication, signal degradation due to interference can be considered. It is preferable to improve the communication quality by changing the gains of 10 and 11.
利得制御部による制御を行っても十分な通信品質が得られない場合は、基地局アンテナ装置1と端末間に障害物等が存在すること等が考えられるので、最寄りの交換局から隣接する基地局アンテナ装置に端末位置情報が送られ、隣接する基地局アンテナ装置にて端末に向かうように指向性を制御して同様に通信品質の判定を行い、最も通信品質の良好な基地局アンテナ装置と通信を行うようにする。 If sufficient communication quality is not obtained even if the control by the gain control unit is performed, there may be an obstacle between the base station antenna apparatus 1 and the terminal. The terminal position information is sent to the station antenna device, the directivity is controlled so that the adjacent base station antenna device is directed to the terminal, the communication quality is similarly determined, and the base station antenna device having the best communication quality Make communication.
また、通信中に端末が割当周波数が異なるエリアに移動したときは、スケジューラ22が、当該エリアに設定された割当周波数に通信周波数を変更するように周波数制御装置5を制御することになる。 Further, when the terminal moves to an area having a different allocated frequency during communication, the scheduler 22 controls the frequency control device 5 so as to change the communication frequency to the allocated frequency set in the area.
さらに、通信中に端末が別のセクタへ移動し、端末からの参照信号の値が閾値以下となった場合は、別のセクタアンテナ2にて、上述と同様の手順で通信を行うことになる。 Further, when the terminal moves to another sector during communication and the value of the reference signal from the terminal becomes equal to or less than the threshold value, communication is performed in the same procedure as described above with another sector antenna 2. .
具体的には、スケジューラ22が、通信対象となる端末と通信中のセクタアンテナ2にて、通信対象となる端末から受信した参照信号から通信品質が十分でなくなったと判断したとき、隣接するセクタのセクタアンテナ2間で通信対象となる端末から受信した参照信号を比較し、最も通信品質が良好なセクタアンテナ2で通信対象となる端末と通信を行うように切り替える。これにより、端末がセクタ間を移動したときでも通信を続行でき、通信の品質を維持することが可能になる。 Specifically, when the scheduler 22 determines that the communication quality is not sufficient from the reference signal received from the communication target terminal at the sector antenna 2 in communication with the communication target terminal, Reference signals received from terminals to be communicated between the sector antennas 2 are compared, and switching is performed so that the sector antenna 2 having the best communication quality communicates with the terminals to be communicated. Thereby, even when the terminal moves between sectors, communication can be continued, and communication quality can be maintained.
また、通信中に端末が別のセルへ移動した場合も同様の切り替えが行われることになる。この場合、同一基地局アンテナ装置1内のセクタアンテナ2ではなく、他の基地局アンテナ装置のセクタアンテナに切り替えられることになるが、動作はほぼ同じである。 The same switching is performed when the terminal moves to another cell during communication. In this case, it is switched to the sector antenna of another base station antenna apparatus instead of the sector antenna 2 in the same base station antenna apparatus 1, but the operation is almost the same.
なお、基地局アンテナ装置1の近傍(図2におけるAのエリア)では、周波数を共用してMIMO通信を行い、高速化が可能である。また、本実施の形態では、偏波の向きが90度異なる2素子の構成のアンテナ素子6を用いているため、割当周波数だけでなく、偏波により分割することも可能である。 In the vicinity of base station antenna apparatus 1 (area A in FIG. 2), MIMO communication is performed using a common frequency, and the speed can be increased. Further, in this embodiment, since the antenna element 6 having a two-element configuration in which the polarization directions are different by 90 degrees is used, it is possible to divide by not only the allocated frequency but also the polarization.
本実施の形態の作用を説明する。 The operation of the present embodiment will be described.
本実施の形態に係る基地局アンテナ装置1では、各セクタアンテナ2を、複数の周波数で同時に通信可能に構成すると共に、周波数毎に異なる指向性で通信可能に構成し、信号制御部3に、端末から受信した端末位置情報を基に、セル内に位置する端末の端末位置情報を管理する端末位置情報管理部19と、各セクタを割当周波数が異なる複数のエリアに分割し、端末位置情報管理部19により管理される端末位置情報から、通信対象となる端末が位置するエリアを判定し、当該通信対象となる端末が位置するエリアに応じて割当周波数を決定するチャネル情報部20と、セクタアンテナ2の指向性を制御する指向性制御部21と、セル内の全ての端末との通信状況を管理し、通信対象となる端末と通信を行う際に用いる周波数が、チャネル情報部20が決定した割当周波数となるようにセクタアンテナ2を制御すると共に、指向性制御部21を介して、通信対象となる端末と通信を行う際に用いる周波数の指向性を、通信対象となる端末に向かうようにセクタアンテナ2を制御するスケジューラ22と、を備えている。 In the base station antenna apparatus 1 according to the present embodiment, each sector antenna 2 is configured to be able to communicate simultaneously at a plurality of frequencies, and configured to be able to communicate with different directivities for each frequency. Based on the terminal position information received from the terminal, the terminal position information management unit 19 that manages the terminal position information of the terminal located in the cell, and each sector is divided into a plurality of areas having different allocated frequencies, thereby managing the terminal position information A channel information unit 20 for determining an area in which a terminal to be communicated is located from terminal location information managed by the unit 19 and determining an allocation frequency according to the area in which the terminal to be communicated is located; and a sector antenna The directivity control unit 21 that controls the directivity of 2 and the communication status between all terminals in the cell, and the frequency used when communicating with the terminal to be communicated is a channel. The sector antenna 2 is controlled so that the allocated frequency determined by the reporting unit 20 is obtained, and the directivity of the frequency used when communicating with the terminal to be communicated is set as the communication target via the directivity control unit 21. And a scheduler 22 that controls the sector antenna 2 so as to face the terminal.
このように構成することで、同一セクタ内で複数の周波数を使用可能になるので、同一セクタ内で複数の端末と同時に通信を行う際に、周波数利用効率を改善することが可能になる。 With this configuration, a plurality of frequencies can be used in the same sector, so that it is possible to improve the frequency utilization efficiency when communicating simultaneously with a plurality of terminals in the same sector.
一例として、同一セクタ内の3つの端末と同時に通信する場合を考えると、本発明では、図4(a)のように、3つの端末で割当周波数を異ならせることが可能である。しかし、同一セクタ内で同じ帯域の周波数を用いる従来方法では、図4(b)に示すように、セクタ内に端末が3つ存在すると、端末が1つの場合と比較して周波数利用効率が1/3になってしまう。つまりこの場合、本発明によれば、従来方法と比較して最大3倍の周波数利用効率を実現できることになる。 As an example, considering a case where communication is performed simultaneously with three terminals in the same sector, in the present invention, as shown in FIG. 4 (a), it is possible to make the allocated frequencies different among the three terminals. However, in the conventional method using the frequency of the same band in the same sector, as shown in FIG. 4B, when there are three terminals in the sector, the frequency utilization efficiency is 1 compared to the case of one terminal. / 3. That is, in this case, according to the present invention, it is possible to realize a frequency utilization efficiency of up to three times that of the conventional method.
また、本実施の形態では、基地局アンテナ装置1内に端末位置情報管理部19を備えて端末の端末位置情報を管理するようにしているため、割当周波数を決定したり指向性を制御する際に、その都度交換局と通信する必要がなくなり、処理の高速化が可能である。 In this embodiment, since the terminal location information management unit 19 is provided in the base station antenna apparatus 1 to manage the terminal location information of the terminal, when determining the assigned frequency or controlling the directivity In addition, it is not necessary to communicate with the exchange every time, and the processing speed can be increased.
また、基地局アンテナ装置1では、各セクタアンテナ2を、水平面内の指向性と垂直面内の指向性を周波数毎にそれぞれ制御可能に構成し、スケジューラ22を、指向性制御部21を介して、通信対象となる端末と通信を行う際に用いる周波数の水平面内および垂直面内の指向性を、通信対象となる端末に向かうようにセクタアンテナ2を制御するように構成している。 In the base station antenna apparatus 1, each sector antenna 2 is configured such that the directivity in the horizontal plane and the directivity in the vertical plane can be controlled for each frequency, and the scheduler 22 is connected via the directivity control unit 21. The sector antenna 2 is controlled so that the directivity in the horizontal plane and the vertical plane of the frequency used when communicating with the terminal to be communicated is directed to the terminal to be communicated.
これにより、水平面内だけでなく垂直面内の指向性も最適化することが可能になるため、通信品質をより向上させ、より高密度な通信が可能になる。また、近年では、フェムトセルといったカバーエリアの小セル化に伴って、同一基地局内での干渉抑制技術も重要になってきているが、垂直面内の指向性を制御することにより、より精細な干渉制御を行うことが可能となる。 This makes it possible to optimize not only the horizontal plane but also the directivity in the vertical plane, thereby improving communication quality and enabling higher-density communication. Also, in recent years, with the reduction of the coverage area such as femtocells, interference suppression technology within the same base station has become important, but by controlling the directivity in the vertical plane, more precise Interference control can be performed.
また、本実施の形態に係る基地局アンテナ装置1のように、アンテナ素子6を垂直方向に複数配置して垂直面内の指向性を制御可能とすることで、地下から地上数百m程度までのエリアをカバーすることが可能となり、端末からの受信電力が最大となる垂直面内の指向性を形成し、通信品質を向上させることができる。 Further, like the base station antenna apparatus 1 according to the present embodiment, a plurality of antenna elements 6 are arranged in the vertical direction so that the directivity in the vertical plane can be controlled, so that from the underground to about several hundred meters above the ground. Area can be covered, directivity within the vertical plane where the received power from the terminal is maximized can be formed, and communication quality can be improved.
さらに、基地局アンテナ装置1では、端末位置情報として、IMESにより取得した位置情報を用いている。従来はGPSによる位置検出のみを用いるのが一般的であったため、端末の高さ位置を正確に検出できず、例えば端末が地下に存在する場合と地上数百mに存在する場合とで同じ位置情報となっていたが、IMESを用いることにより、端末の高さ方向の位置を精度よく得ることができる。 Further, the base station antenna apparatus 1 uses position information acquired by IMES as terminal position information. In the past, it was common to use only GPS position detection, so the height position of the terminal could not be detected accurately. For example, the same position when the terminal is in the ground and several hundred meters above the ground Although it has become information, the position in the height direction of the terminal can be obtained with high accuracy by using IMES.
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記実施の形態では、端末の位置ごと(エリアごと)に割当周波数を固定の値とする場合について説明したが、割当周波数は、周波数利用状況(逼迫度合い等)に応じて随時変更するようにしてもよい。 For example, in the above embodiment, a case has been described in which the assigned frequency is set to a fixed value for each terminal position (for each area). However, the assigned frequency may be changed as needed depending on the frequency usage situation (degree of tightness, etc.) It may be.
この場合、スケジューラ22を、通信対象となる端末が位置するエリアの割当周波数が逼迫し通信容量が所定の閾値よりも低下したとき、通信対象となる端末と通信を行う際に用いる周波数を、通信対象となる端末が位置するエリアの割当周波数と異なる周波数に変更するよう構成すればよい。このように構成することで、周波数の逼迫度合いに応じて使用する周波数を決定できるので、周波数利用効率をより向上させることが可能になる。 In this case, the scheduler 22 determines the frequency used when communicating with the terminal to be communicated when the allocated frequency of the area where the terminal to be communicated is tight and the communication capacity falls below a predetermined threshold. What is necessary is just to comprise so that it may change to the frequency different from the allocation frequency of the area where the terminal which becomes object is located. By configuring in this way, it is possible to determine the frequency to be used according to the frequency tightness, so that it is possible to further improve the frequency utilization efficiency.
また、上記実施の形態では、割当周波数ごとのエリアを2次元空間(緯度経度のみ)で区画していたが、高さ位置も含めた3次元空間でエリアを区画し、垂直方向にも異なる割当周波数を設定するようにしてもよい。これにより、例えば、図5に示すように、同じ建物の違うフロアに存在する複数の端末と同時に通信する場合であっても、複数の周波数を用いた通信が可能になり、周波数利用効率をより向上させることが可能になる。 In the above embodiment, the area for each assigned frequency is partitioned in a two-dimensional space (only latitude and longitude). However, the area is partitioned in a three-dimensional space including the height position, and different allocations are also made in the vertical direction. The frequency may be set. As a result, for example, as shown in FIG. 5, even when communicating simultaneously with a plurality of terminals existing on different floors of the same building, communication using a plurality of frequencies becomes possible, and the frequency utilization efficiency is further improved. It becomes possible to improve.
また、上記実施の形態では、複数の信号制御部3のそれぞれに端末位置情報管理部19を設ける場合を説明したが、これに限らず、端末位置情報管理部19を各信号制御部3で共通としてもよい。 Moreover, although the case where the terminal location information management unit 19 is provided in each of the plurality of signal control units 3 has been described in the above embodiment, the present invention is not limited thereto, and the terminal location information management unit 19 is shared by each signal control unit 3. It is good.
さらに、上記実施の形態では、IMESにより端末の高さ位置の情報を取得したが、端末の高さ位置を検出する方法はこれに限定されるものではなく、例えば、セクタアンテナ2を上下2ブロックに分けてそれぞれで端末からの信号を受信し、その信号の移相情報や遅延時間から端末の高さ位置を検出すること等も可能である。 Furthermore, in the above embodiment, the information on the height position of the terminal is acquired by IMES, but the method for detecting the height position of the terminal is not limited to this. For example, the sector antenna 2 is moved up and down two blocks. It is also possible to receive a signal from the terminal and to detect the height position of the terminal from the phase shift information and delay time of the signal.
1 基地局アンテナ装置
2 セクタアンテナ
3 信号制御部
4 無線機
5 周波数制御装置
6 アンテナ素子
7 移相器
8 給電線路
9 デュプレクサ
10 高出力増幅器
11 低雑音増幅器
12 反射板
13 レドーム
14 インターフェイス
15 復調処理部
16 変調処理部
17 受信処理部
18 送信処理部
19 端末位置情報管理部
20 チャネル情報部
21 指向性制御部
22 スケジューラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base station antenna apparatus 2 Sector antenna 3 Signal control part 4 Radio device 5 Frequency control apparatus 6 Antenna element 7 Phase shifter 8 Feed line 9 Duplexer 10 High output amplifier 11 Low noise amplifier 12 Reflector 13 Radome 14 Interface 15 Demodulation processing part 16 Modulation processing unit 17 Reception processing unit 18 Transmission processing unit 19 Terminal position information management unit 20 Channel information unit 21 Directivity control unit 22 Scheduler
Claims (8)
前記セクタアンテナを制御する信号制御部と、
前記セクタアンテナと前記信号制御部との間に接続され、アナログ信号とデジタル信号の変換を行う無線機と、を備えた基地局アンテナ装置において、
前記各セクタアンテナは、複数の周波数で同時に通信可能に構成されると共に、周波数毎に異なる指向性で通信可能に構成され、
前記信号制御部は、
端末から受信した端末位置情報を基に、前記セル内に位置する端末の端末位置情報を管理する端末位置情報管理部と、
前記各セクタを割当周波数が異なる複数のエリアに分割し、前記端末位置情報管理部により管理される端末位置情報から、通信対象となる端末が位置するエリアを判定し、当該通信対象となる端末が位置するエリアに応じて割当周波数を決定するチャネル情報部と、
前記セクタアンテナの指向性を制御する指向性制御部と、
前記セル内の全ての端末との通信状況を管理し、前記通信対象となる端末と通信を行う際に用いる周波数が、前記チャネル情報部が決定した割当周波数となるように前記セクタアンテナを制御すると共に、前記指向性制御部を介して、前記通信対象となる端末と通信を行う際に用いる周波数の指向性を、前記通信対象となる端末に向かうように前記セクタアンテナを制御するスケジューラと、
を備え、
前記スケジューラは、前記通信対象となる端末が位置するエリアの割当周波数が逼迫し通信容量が所定の閾値よりも低下したとき、前記通信対象となる端末と通信を行う際に用いる周波数を、前記通信対象となる端末が位置するエリアの割当周波数と異なる周波数に変更する
ことを特徴とする基地局アンテナ装置。 A cell serving as a cover area is divided into a plurality of sectors, and a sector antenna provided to correspond to each sector,
A signal control unit for controlling the sector antenna;
In a base station antenna device comprising a radio that is connected between the sector antenna and the signal control unit and converts an analog signal and a digital signal,
Each sector antenna is configured to be able to communicate simultaneously at a plurality of frequencies, and configured to be able to communicate with different directivities for each frequency,
The signal controller is
Based on the terminal location information received from the terminal, a terminal location information management unit that manages the terminal location information of the terminal located in the cell;
Each sector is divided into a plurality of areas having different allocation frequencies, and from the terminal location information managed by the terminal location information management unit, the area where the terminal to be communicated is located is determined, and the terminal to be communicated is A channel information section for determining an allocated frequency according to the area where it is located;
A directivity control unit for controlling the directivity of the sector antenna;
The communication status with all terminals in the cell is managed, and the sector antenna is controlled so that the frequency used when communicating with the communication target terminal becomes the allocated frequency determined by the channel information unit A scheduler that controls the sector antenna so that the directivity of the frequency used when communicating with the terminal to be communicated is directed to the terminal to be communicated via the directivity control unit,
Equipped with a,
The scheduler uses a frequency used when communicating with the communication target terminal when the allocated frequency of the area where the terminal to be communicated is tight and the communication capacity is lower than a predetermined threshold. A base station antenna apparatus, wherein the frequency is changed to a frequency different from an allocated frequency of an area where a target terminal is located .
前記端末位置情報は、端末の高さ位置を含む3次元情報であり、
前記スケジューラは、前記指向性制御部を介して、前記通信対象となる端末と通信を行う際に用いる周波数の水平面内および垂直面内の指向性を、前記通信対象となる端末に向かうように前記セクタアンテナを制御するように構成される
請求項1記載の基地局アンテナ装置。 Each sector antenna is configured to be able to control the directivity in the horizontal plane and the directivity in the vertical plane for each frequency,
The terminal position information is three-dimensional information including the height position of the terminal,
The scheduler, through the directivity control unit, directs the directivity in the horizontal plane and the vertical plane of the frequency used when communicating with the terminal to be communicated toward the terminal to be communicated. The base station antenna apparatus according to claim 1, wherein the base station antenna apparatus is configured to control a sector antenna.
請求項2記載の基地局アンテナ装置。 The scheduler starts communication with the communication target terminal as a predetermined initial value of directivity in the vertical plane, and determines that the communication quality is not sufficient from the reference signal received from the communication target terminal. 3. The sector antenna is configured to control a directivity within a vertical plane of a frequency used when communicating with the terminal to be communicated toward the terminal to be communicated. Base station antenna device.
請求項2または3記載の基地局アンテナ装置。 The base station antenna apparatus according to claim 2, wherein position information acquired by IMES (Indoor MEssaging System) is used as the terminal position information.
請求項2〜4いずれかに記載の基地局アンテナ装置。 The sector antenna is controlled by the channel information unit, and is controlled by the frequency control device that controls the frequency of transmission and reception, two or more antenna elements installed in the horizontal direction and the vertical direction, and the directivity control unit, 5. The base station antenna device according to claim 2, comprising a plurality of sets of phase shifters that control directivity in a horizontal plane and a vertical plane by controlling a feeding phase to each antenna element. .
前記給電線路は、プリント基板により形成される
請求項5記載の基地局アンテナ装置。 The sector antenna includes a feed line including a transmission / reception signal amplifier,
The base station antenna device according to claim 5, wherein the feed line is formed of a printed circuit board.
請求項6記載の基地局アンテナ装置。 The base according to claim 6, further comprising: a gain control unit that controls a power supply voltage applied to an amplifier of the transmission / reception signal amplification unit to change a gain when communication quality is not sufficient from a reference signal received from the terminal to be communicated. Station antenna device.
請求項1〜7いずれかに記載の基地局アンテナ装置。 When the scheduler determines that communication quality is not sufficient from a reference signal received from the communication target terminal at the sector antenna in communication with the communication target terminal, the sector antenna of the adjacent sector comparing the reference signals received from the the communication target terminal among, according to any one of claims 1 to 7 for switching to communicate with most communication quality the be communicated in good said sector antenna terminal Base station antenna device.
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