(57)【要約】  本発明は、中央メインユニット（１６０）、中央メインユニットに接続される主セル通信ユニット（１１０）及び多数の副セル通信ユニット（１２０）を基本とするセルラー通信システム（１００）に関する。各副セルユニット（１２０）は対応する無線光リンク（１４０）を介して主セルユニット（１１０）に接続される。副セル通信ユニット（１２０）は分散無線基地システムのリモート無線ユニットであることが好ましく、この場合各リモート無線ユニットは中央メインユニット（１６０）とともに分散無線基地局を形成する。無線光リンク品質を測定して低下したリンク可用性を検出する。本発明は、セルラーシステム内の別の通信ユニットから十分広い無線接続範囲を提供し、そして無線トラフィックの経路をその通信ユニットに変更することにより不十分なリンク可用性を補償する。十分広い無線接続範囲は、無線接続範囲を動的に広げるか、またはミクロ／マクロアーキテクチャを使用するかにより実現することができる。
2005510944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線ベースの通信ユニットを基本とするセルラー通信システムであって、
−  中央メイン通信ユニット（１６０）、
−  前記中央メインユニット（１６０）に相互接続される無線ベースの主セル通信ユニット（１１０）、
−  多数の無線ベースの副セル通信ユニット（１２０）であって、無線ベースの副セル通信ユニットの各々が対応する無線光リンク（１４０）を介して前記無線ベースの主セル通信ユニット（１１０）に接続され、前記中央メインユニット（１６０）とともに分散無線基地局を形成するリモート無線ユニットとして設けられており、前記分散無線基地局は前記リモート副セル無線ユニット（１２０）と前記中央メインユニット（１６０）に分割される無線トランシーバ機能を有する副セル通信ユニット（１２０）、
−  前記無線光リンク（１４０）の内の少なくとも一つの品質を測定する手段、及び
−  一の副セル通信ユニット（１２０）に関して測定された無線光リンク品質が不十分なレベルである場合に、無線トラフィックの経路を、前記副セル通信ユニットから前記セルラー通信システム内の前記通信ユニットの内の別の副セル通信ユニットに変更する手段
を備えるセルラー通信システム。
【請求項２】
前記主セル通信ユニット（１１０）は、前記中央メインユニット（１６０）とともに分散無線基地局を形成するリモート無線ユニットとして設けられる請求項１に記載のセルラー通信システム。
【請求項３】
前記測定された無線光リンク品質の解析は前記中央メインユニット（１６０）において行われる請求項１に記載のセルラー通信システム。
【請求項４】
前記リンク品質を測定する手段は、前記主セル通信ユニット（１１０）または前記中央メインユニット（１６０）において実現される請求項３に記載のセルラー通信システム。
【請求項５】
前記主セル通信ユニット（１１０）は前記中央メインユニット（１６０）に複数の有線通信リンク（１５０）により相互接続され、少なくとも一つの専用通信リンクが各無線光リンク（１４０）に割り当てられる請求項１に記載のセルラー通信システム。
【請求項６】
各専用通信リンクは光ファイバを基本とする請求項５に記載のセルラー通信システム。
【請求項７】
前記主セル通信ユニット（１１０）は完全な無線機能を備える無線基地局である請求項１に記載のセルラー通信システム。
【請求項８】
前記無線トラフィックの経路を変更する手段は、不十分なレベルの無線光リンク品質の前記副セル通信ユニット（１２０）から前記他の通信ユニットへのハンドオーバーを生じさせる手段を備える請求項１に記載のセルラー通信システム。
【請求項９】
前記無線トラフィックの経路を変更する手段は、前記他の通信ユニットの無線接続範囲を広げる手段を備える請求項８に記載のセルラー通信システム。
【請求項１０】
さらに、前記不十分なレベルの無線光リンク品質の副セル通信ユニット（１２０）を無線待機モードにする手段を備える請求項８又は９に記載のセルラー通信システム。
【請求項１１】
前記不十分なレベルの無線光リンク品質の副セル通信ユニット（１２０）はミクロセル通信ユニットであり、前記他の通信ユニットはマクロセル通信ユニットである、請求項８に記載のセルラー通信システム。
【請求項１２】
さらに、前記不十分なレベルの無線光リンク品質の副セル通信ユニット（１２０）を無線待機モードにする手段を備える請求項１１に記載のセルラー通信システム。
【請求項１３】
前記副セル通信ユニット（１２０）の内の少なくとも一つは、
−  対応する無線光リンク品質を測定する手段、及び
−  無線光リンク品質が不十分なレベルである場合に無線待機モードになる手段、
を備える請求項１１に記載のセルラー通信システム。
【請求項１４】
一の副セル通信ユニット（１２０）は対応する無線光リンクの無線光信号のフェージングレートを設定する手段を含む請求項１１に記載のセルラー通信システム。
【請求項１５】
前記副セル通信ユニット（１２０）は、前記設定フェージングレートが所定のしきい値よりも小さい場合に、警告を前記中央メインユニット（１６０）に送信してハンドオーバーが中央から開始されるように動作する請求項１４に記載のセルラー通信システム。
【請求項１６】
前記副セル通信ユニット（１２０）は、前記設定フェージングレートが所定のしきい値よりも大きい場合に、自律的にハンドオーバーを開始するように動作する請求項１４に記載のセルラー通信システム。
【請求項１７】
前記副セル通信ユニット（１２０）は、ＲＦ出力電力を下げることにより自律的にハンドオーバーを開始するように動作する請求項１６に記載のセルラー通信システム。
【請求項１８】
前記セルラー通信システムは、関連する副セル通信ユニット（１２０）を有する複数の主セル通信ユニット（１１０）を備え、前記他の通信ユニットは、前記不十分なレベルの無線光リンク品質の副セル通信ユニットに隣接する主セル通信ユニット（１１０）である、請求項１に記載のセルラー通信システム。
【請求項１９】
前記無線光リンク品質は、信号強度、信号対ノイズ比、及びプロトコルスタックの種々のレベルでのエラーレートの内の少なくとも一つに関して測定される、請求項１に記載のセルラー通信システム。
【請求項２０】
複数の無線ベースの通信ユニットを基本とするセルラー通信システムの動作方法であって、前記通信システムは、中央メイン通信ユニット（１６０）、前記中央メインユニット（１６０）に相互接続される無線ベースの主セル通信ユニット（１１０）、及び、各々が対応する無線光リンク（１４０）を介して前記主セル通信ユニットに接続された多数の関連する無線ベースの副セル通信ユニット（１２０）を有し、
−  一の副セル通信ユニット（１２０）において、対応する無線光リンクの無線光信号のフェージングレートを設定するステップ、及び
−  前記セルラー通信システム内の前記副セル通信ユニットから別の無線ベースの通信ユニットへの無線トラフィックのハンドオーバーを、前記設定フェージングレートによって、前記副セル通信ユニットにおいて自律的に、または前記中央メインユニットにおいて中央から開始するステップ
を備える方法。
【請求項２１】
無線トラフィックのハンドオーバー元である前記副セル通信ユニット（１２０）はミクロセル通信ユニットであり、前記他の通信ユニットはマクロセル通信ユニットである、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記副セル通信ユニットは、そのＲＦ出力電力を下げることにより自律的にハンドオーバーを開始する請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記中央メインユニット（１６０）は、前記副セル通信ユニット（１２０）から受信する警告に応答して、中央からハンドオーバーを開始する請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は概してセルラー通信システムに関し、特に高密度に分布するセルを含む移動ネットワーク及びこのようなネットワークの通信容量を増大させる必要性に関する。
【０００２】
発明の背景
次世代移動ネットワーク及び他のセルラー通信システムは通常、高密度に分布する無線基地局、及び前のネットワーク世代に比べて高いデータ転送速度を必要とする。この問題に対処するための有効な手段は、比較的複雑ではないリモート無線ユニットを所定のネットワークエリア内にちらばる適切な場所に分散させ、これらのリモート無線ユニットを中央メインユニットに光ファイバを使用して相互接続することである。Ｆｉｂｅｒ−Ｔｏ−Ｔｈｅ−Ａｎｔｅｎｎａ（ＦＴＴＡ）とも呼ばれるこのメイン／リモートというコンセプトは、メインユニットとリモート無線ユニットとの間に実質的に無制限のデータ転送速度を実現する。メイン／リモートコンセプトは、ファイバが既に存在するか、または容易に展開できる場合には、無線ヘッドを分散させる非常にコスト効率の良い方法を提供する。しかしながら都市化エリアでは、ファイバを構築する、または賃借するのは多くの場合困難であり、費用が掛かる。ファイバを展開する場合でも相当な時間が掛かる。後者の場合は経営者にとってはマーケットシェアを失い、そして展開が予定通りに完了しない場合には処罰にさえ服さなければならないような重大な要因となる。
【０００３】
自由空間光学はファイバに代わる魅力的な選択肢であり、これを利用することによりコスト効率の良いポイントツーポイント通信を実現することができる。自由空間光通信リンクを使用する主要な利点は有線接続を回避できることである。自由空間光リンクは容易に展開することができ、そして光ファイバのデータ転送速度と同等のデータ転送速度を実現する。
米国特許第５，８４４，７０５号は自由空間光リンクを採用する通信システムについて記載している。無線通信システムの従来のセルは多くのサブセルに分割され、これらのサブセルの各々には対応する無線アンテナが接続される。各サブセルのアンテナは、既に全体のセルにおける接続を可能にしている中央ユニットとそれぞれの自由空間光リンクを通して通信する光トランシーバを含む。中央ユニットは一の無線周波数トランシーバから一連の光トランシーバに置き換えられてサブセルのトランシーバとの光通信を行なう。
しかしながら着目する主な点は、自由空間リンク、またはよく無線光リンク或いはファイバレス光リンクと呼ばれるリンクの可用性である。何故なら、リンク品質が気象条件に大きく依存するからである。例えば、無線光リンクは雪、霧、煙及び塵埃に敏感であることがよく知られている。いわゆる大気減衰なる悪影響を小さくする一つの方法は、大気透過率が大きく、大気の影響による吸収または散乱が小さい周波数のレーザビーム伝送を使用することである。
【０００４】
米国特許第６，２３９，８８８号は、エルビウム添加ファイバ増幅器による光ファイバ及び無線光リンクの全光積分を記載している。エルビウム添加ファイバ増幅器は通常、光ファイバに適合する光周波数の全光／広帯域増幅を行なう機能を有する。
無線光リンクの可用性の問題に対処する他の方法は、マルチビーム構成、及び確実なポイントツーポイント通信を可能にするためのマイクロ波のバックアップを含む。
【０００５】
これらの全ての方法は２つの共通する事項を含む。すなわち、これらの方法がリンク可用性を高めることに焦点を当てていること、及びコストが高くつく、ということである。
米国特許第６，３１４，１６３号は、自由空間光リンクによって相互接続されるピコセルを利用する階層アーキテクチャを記載しており、この場合標準セルは代替のバックアップアクセスを可能にする。
【０００６】
発明の概要
本発明は先行技術による構成の上記の、及び他の欠点を解決する。
本発明の総合目的は、セルラー通信システムの信頼度の如何に関係なく無線光リンクの使用が可能なコスト効率の高いメカニズムを提供することである。この目的をポイントツーポイント通信にバックアップ装置を全く追加することなく達成することが特に重要である。
【０００７】
本発明の目的はまた、強固でコスト効率が高く、高密度に分布するセルからなる移動ネットワークを提供することである。特に、無線光リンクを利用する場合でもそのようなネットワークにおいて高い安定したネットワーク可用性を維持することが望ましい。
本発明の別の目的は、システムの無線光リンクの低い可用性によってシステム内でのユーザ通信が不可能にならないようにセルラー通信システムを動作させる方法を提供することにある。
【０００８】
本発明のさらに別の目的は、時分割多重及び光波長多重のような多重化技術に限定されること無く複数のリモート無線ユニットを展開する機能にある。
これらの及び他の目的は、特許請求の範囲により定義される本発明によって達成される。
【０００９】
本発明は複数の無線ベースの通信ユニットを備えるセルラー通信システムに関するものである。セルラーアーキテクチャは、中央メイン通信ユニット、中央メインユニットに接続される主セル通信ユニット、及び多数の副セル通信ユニットを基本とする。各副セル通信ユニットは、対応する無線光リンクを通して主セル通信ユニットに接続されてシステムの無線ベースの通信ユニットを迅速、かつ低コストに展開することができる。
【００１０】
副セル通信ユニットは分散無線基地システムの比較的簡易なリモート無線ユニットであることが好ましく、この場合各リモート無線ユニットは中央メインユニットとともに分散無線基地局を形成する。従って、各分散無線基地局はリモート無線ユニットと中央メインユニットに分割される無線トランシーバ機能を有する。主セル通信ユニットは通常、有線接続されるリモート無線ユニットまたは完全な無線機能を備える無線基地局のいずれかとして設けられる。一般的に、関連する副セル通信ユニットを有する幾つかの主セル通信ユニットを設けることができる。実際、既存の無線基地局サイトを主セル通信ユニットとして再利用し、そして最小数のリモート副セル無線ユニットのみを分散させて十分なレベルのセル密度を実現することが有利である。
【００１１】
セルラー通信システムの信頼度を過酷な気象条件下でも維持するために、本発明による着想では、無線光リンク品質をモニターし、不十分なレベルのリンク品質またはリンク障害の場合に通信システム内の無線トラフィックの経路を変更する。無線光リンク品質を測定し、無線トラフィックの経路を不十分なレベルのリンク品質の副セル通信ユニットから完全接続が可能な別の通信ユニットに変更することにより、過酷な気象条件の下で幾分減少した容量に代わり、高く安定したネットワーク可用性を、必ず保証することができる。
【００１２】
通常、ハンドオーバーの開始前に無線トラフィックの経路の変更先である通信ユニットの無線接続範囲を広げる必要がある。これは、無線光リンクの低い可用性が、普通、完全接続が可能な別の通信ユニットの無線接続範囲を広げることにより補償されることを意味する。しかしながら、別の通信ユニットが既に、悪影響を受けている副セルの関連エリアを、例えばミクロ及びマクロセルに基づくセルラーアーキテクチャに従ってカバーしている場合、ハンドオーバーは無線接続範囲を広げずに行うことができる。
無線トラフィックの経路の変更先である通信ユニットは当然、不十分なレベルの無線光リンク品質の副セル通信ユニットに隣接しており、無線トラフィックを引き継ぐ機能を有する無線ベースの通信ユニットであればどの通信ユニットであっても良い。
【００１３】
過酷な気象条件が通信システムの広い領域に及んで実質的に全ての副セル通信ユニットが利用不能になる場合、主セル通信ユニットは必要に応じてその無線接続範囲を広げ、副セル通信ユニットの無線トラフィックを引き継ぐことができる。このようにして、感度抑圧効果（ｂｌｏｃｋｉｎｇ）が生じる周波数及び呼損数のような重要な品質指標を、無線光リンクのほとんど、または全てが使用不能になった場合でも維持することができる。当然、無線光リンクが使用不能になったとき容量は幾分減少することになるが、種々の実験により、使用不能期間は比較的に短く、例えば通常、合計期間の０．００１％〜１％であり、リンク長及びリンク位置によって変わる。従って、減少した容量により生じる影響は極めて限られたものであり、高いネットワーク可用性は維持される。
【００１４】
光ファイバが容易に主セル通信ユニットから中央メインユニットに展開される場合、少なくとも一つの専用光ファイバ（多重通信には専用ファイバペアを使用することが好ましい）を各無線光リンクの主セルユニットとメインユニットとの間に設けると利点が生じることが判明した。これは、複数のリモート副セル無線ユニットを、時分割多重及び光波長多重(これには通常、波長フィルタリングも必要となる)のような多重化技術に制限されること無く、分散させることができることを意味する。これにより、波長安定性が重要とはならない、簡易で安価な直接変調型光トランシーバを実現することもできる。
【００１５】
特にミクロ／マクロセルアーキテクチャに適用可能な本発明の別の実施形態では、リンク品質測定及び解析が副セル通信ユニットにおいて行なわれることが好ましい。これは、副セル通信ユニット、通常ミクロセルユニットが、信号品質が非常に低くなる時点を検出し、それに応答してユニットが適切な処置を行なえるようにする機能をそれら自体で備えることを意味する。特に、対応する無線光リンクの無線光信号のフェージングレートを副セル通信ユニットで設定し、設定フェージングレートに応じてハンドオーバーを副セル通信ユニットで自律的に、または中央メインユニットで中央から開始することができる。これは特に、無線光リンク品質が急激に落ちるときに有効であり、自律的にハンドオーバーを開始することによりハンドオーバーが継続して正しく行なわれることを保証する。
【００１６】
本発明により以下に示す利点が得られる。
・  信頼度の如何に関係なく、無線光リンクをセルラー通信システムにおいて使用する利点を全て利用することができる。
・  高密度のセルからなる高容量の移動ネットワークをコスト効率の高い、迅速かつ強固な形で実現する。
・  ネットワーク可用性が高く、安定している。
・  ポイントツーポイント通信に対して追加のバックアップ装置が不要である。
・  迅速な展開が可能である。
・  無線光リンクに対する使用許諾が不要である。
・  波長多重及び波長フィルタリング技術が不要である。
・  簡易で低コストの光トランシーバが使用可能である。
本発明が提供する他の利点は、本発明の実施形態に関する以下の記載を一読することにより理解されるものと考えられる。
【００１７】
本発明はそのさらなる目的及び利点とともに以下の記載を添付の図面とともに参照することにより最良の形で理解されるものと考える。
【実施例】
【００１８】
図面全体を通し、同じ参照符号は、対応する、または同様な構成要素に使用される。
【００１９】
システムの概要
図１は本発明の好適な実施形態によるセルラー通信システムの関連部分を示す模式図である。セルラー通信システム１００は移動ネットワークまたは同様な通信ネットワークとすることができる。セルラー通信システム１００は主セル通信ユニット１１０及び副セル通信ユニット１２０のような無線ベースの通信ユニットを含み、移動無線端末１３０との無線通信を可能にする。無線ベースの通信ユニットの各々は通常、セルラーシステムの特定セルにおける接続を可能にする。副セル通信ユニット１２０は主セル通信ユニット１１０にそれぞれの無線光（ＷＯ）リンク１４０を通して相互接続され、次いで主セル通信ユニット１１０がリンクインターフェイス１５０によって中央メインユニット１６０に相互接続される。メインユニット１６０は普通、無線ネットワーク制御装置（Ｒａｄｉｏ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：ＲＮＣ）１７０に相互接続され、この制御装置は基地局制御装置（Ｂａｓｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：ＢＳＣ）と呼ばれることもある。このユニットは他のＲＮＣと組になることもでき、この場合通常、関連するネットワーク管理システム（Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＮＭＳ）を有する移動交換センター（Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  Ｃｅｎｔｅｒ：ＭＳＣ）１８０に接続される。一般的に、通信システムの各ＲＮＣは幾つかのメインユニットを処理することができ、各メインユニットは幾つかの主セルユニットにおける接続を可能にする機能を有する。幾つかの状況においては、メインユニット１６０及びＲＮＣ１７０は一緒に配置され、そして同じ物理ユニットに組み込むこともできる。
図１の主セル通信ユニットが４つの相互接続された副セル通信ユニットを含むように示されているが、副セル通信ユニットの実際の数及び位置は所望のセル密度及びアンテナ構成等の要素に依存する。
【００２０】
好適には、主セル通信ユニット１１０及び副セル通信ユニット１２０は簡易リモート無線ユニットとして設けられて高速かつ低コスト構成の高密度セル通信ネットワークを実現する。主セル通信ユニット１１０は通常、移動端末１３０と無線通信を行なう少なくとも一つの無線周波数（ＲＦ）トランシーバ１１２だけでなく、副セル通信ユニット１２０との光通信を行なう多くの光トランシーバ１１４を備える。ＲＦトランシーバ１１２は通常、主セル１１１−Ａ全体をカバーするフルＲＦ接続を可能にする。副セル通信ユニット１２０の各々は少なくとも一つのＲＦトランシーバ１２２及び光トランシーバ１２４を含む。ＲＦトランシーバ１２２は通常、対応する副セル１２１全体をカバーするフルＲＦ接続を可能にする。
【００２１】
メイン／リモートコンセプトにおいては、システム設計者はメインユニット側とリモートユニット側に無線基地局機能を種々の方法で分散し、実際の分散の実施は状況に応じて決定する必要がある。これはリモートユニットが、単純な無線ヘッドからもっと複雑な無線ユニットまで、種々の機能を備える無線ユニットとして実現できることを意味する。リモートユニットを単純な無線ヘッドとして設けると当然、非常に多くのリモートユニットを展開したとしてもコスト効率の高いネットワークを実現することができる。しかしながら、例えば既存の無線基地局サイトを再利用できるとして主セル通信ユニット１１０を完全な無線機能を備える無線基地局として設けると利点が生じる場合がある。
【００２２】
好適な実施形態においては、メインユニット１６０は、従来のトランシーバ機能に加えて、リンク品質を解析し、リモートユニットを制御する機能を備える。
【００２３】
自由空間光学
無線光リンクを採用することにより、主セル通信ユニットとリモート副セル無線ユニットとの間の有線接続を回避でき、従ってリモート無線ユニットを迅速に展開し、そしてコスト効率の高い形で動作させることができる。自由空間光学技術により光ファイバで達成できるデータ転送速度、すなわち数Ｇｂｐｓ（ギガビット／秒）以上のオーダーのデータ転送速度と同等のデータ転送速度が可能になる。実験時の設定においては、無線光リンク全体で最大１６０ギガビット／リンクのデータ転送速度が得られた。光ファイバ、銅ケーブル及びマイクロ波リンクのような競合する技術は全て、程度の差はあれ、小型でさほど複雑ではない無線ヘッドを備える分散無線基地局に適合しない要因となる欠点を含んでいる。主セルと副セルとの間に光ファイバを使用する際の主たる問題は、敷設路の溝掘り、開通工事及び敷設権合意を含むファイバインフラストラクチャの構築コストである。ダークファイバが在るとしても、ファイバ借用コストは多くの場合相当な金額となる。銅ケーブルは通常十分な容量を提供できない。ツイストペア線を利用するｘＤＳＬ（ｘ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）は約５３Ｍｂｐｓ（メガビット／秒）に制限される。ケーブルＴＶ回線の容量は通常、ダウンロードパスで最大２７Ｍｂｐｓであり、この場合他の方向の応答に対しては約２．５Ｍｂｐｓの容量である。これは、一般的にＧｂｐｓオーダーの容量を必要とする分散無線基地局のインターフェイスには十分なレベルではない。マイクロ波技術は、高い可用性、迅速な展開及び良好な接続を可能にする点で自由空間光学技術に匹敵する。しかしながら、標準マイクロ波リンクの主要な欠点は容量が小さいことである。今日の標準商用マイクロ波リンクは約１５５Ｍｂｐｓの容量を有する。これは上述したように、分散無線基地局のインターフェイスに準拠しない。
【００２４】
自由空間光学は競合する技術に比べて多くの利点を有するが、大きな障害は発明の背景の章で議論したように、依然として可用性である。無線光リンク１４０が雪、霧または他のいずれかの悪気象条件により妨害を受けると、対応する副セル通信ユニット１２０と主セル通信ユニット１１０との間の光通信、さらにはメインユニット１６０への光通信が妨害される。これは、移動ユニットからの無線トラフィックが対応する副セル通信ユニット１２０のＲＦトランシーバ１２２に届くだけであるので、悪影響を受ける副セルに位置する移動端末１３０が実質的に絶縁される。移動端末１３０に向かう無線トラフィックは主セル通信ユニット１１０で止まることになる。
【００２５】
リンク品質のモニター及び十分に広い無線接続範囲の提供
リンクの可用性に焦点を当てる代わりに、本発明による透過性の強い周波数、光増幅またはマイクロ波に対するバックアップ、動的メカニズムの使用を試みることにより、無線光リンク品質をモニターすることができ、さらにセルラーシステム内の別の無線ベースの通信ユニットから十分広い無線接続範囲を提供し、無線トラフィックの経路をその通信ユニットに変更することで不十分なリンク可用性を補償することができる。
【００２６】
無線光リンク１４０の少なくとも一つの、好ましくは全ての品質を継続的にモニターして無線光リンク品質の変動を追跡し続ける。信号強度、信号対ノイズ比及び／又はプロトコルスタックの種々のレベルのエラーレートのようなリンク品質指標を測定し、解析することによりリンク品質の低下を迅速に検出して適切な処置が行なえるようにする。無線リンクを通して伝送される光信号の品質を解析する種々の技術が在る。例えば、受信信号強度（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ：ＲＳＳＩ）を測定すれば、最小ＲＳＳＩ値が所定のしきい値を下回ると直ぐに警告信号が生成される。選択されるしきい値は通常、リンク可用性に対する臨界しきい値ではなく、あと数分間ＲＳＳＩ値の下降状態が継続するとリンクを介した通信が不可能になることを示す程度のものである。これにより、制御システムは無線トラフィックの経路を変更するために適切な処置を行なうのに十分な時間を取ることができる。所定の時間、普通秒オーダーの時間に渡り最大ＲＳＳＩ値と最小ＲＳＳＩ値との差を解析することも可能である。大きな差が検出される場合、その差は天候不順または他の気象上の問題が無線光リンクに影響を与えていることを示す。
【００２７】
副セル通信ユニット１２０に接続される無線光リンク１４０の品質がリンクを介した通信に信頼性の点で不十分なレベルであると判断されると、悪影響を受けている副セル１２１に位置する移動端末１３０に向かう無線トラフィックの経路が十分広い無線接続範囲を有する別の通信ユニットに変更される。図１に示すように、この動作は、主セル通信ユニット１１０のＲＦトランシーバ１１２の出力電力を増やして、通信ユニットの無線接続範囲を初期領域１１１−Ａから大きな領域１１１−Ｂに広げ、悪影響を受けている副セル通信ユニット１２０から主セル通信ユニット１１０にハンドオフとも呼ばれるハンドオーバーを行なうことにより実現する。主セル通信ユニット１１０はメインユニット１６０に有線接続されるか、または信頼度の高い形でリンクされるので、無線光リンクに依存する必要を生じることなく移動端末１３０と移動交換センター（ＭＳＣ）１８０との間で無線トラフィックを送受信することができる。このようにして、ビットレートを落とさないように呼損率及び呼損数を維持することができる。無線接続範囲が広がる結果、当然容量の減少を招くが、これは低いデータ転送速度しか必要としないサービス、例えば通話チャネルには影響しない。また、無線光リンクが使用できない期間は通常比較的短く、およそ全期間の０．１％であり、従って低い容量による影響は問題とはならない。
【００２８】
リンク品質の解析は、リモートユニット１１０，１２０の複雑さを出来る限り小さく抑えるためにメインユニット１６０において行なうのが好ましい。この解析には普通、リンク品質測定を主セル通信ユニット１１０により行なって測定結果をメインユニット１６０に送信して解析を行なうか、または図５を参照しながら後述するように、無線光リンク１４０を介して伝送される光信号を光ファイバ１５０によりメインユニット１６０に転送してリンク品質測定及びそれに続く解析を行なう、ことが必要となる。しかしながら後述するように、リンク品質をリモート副セルユニット１２０において測定し、解析するのが適切である場合がある。とにかく、リンク品質測定は、従来の、または将来のリンク品質測定回路のいずれかを使用することにより実施することができる。
【００２９】
通常の実施形態においては、関連する副セル通信ユニットを有する幾つかの主セル通信ユニットだけでなく、考えられる他のタイプの無線ベースの通信ユニットもメインユニット１６０に接続される。これは、不十分なレベルの無線光リンク品質の副セル通信ユニットに隣接する複数の通信ユニットが、移動端末１３０に十分広い無線接続範囲を提供することができることを意味する。無線トラフィックの経路の変更先の通信ユニットは、悪影響を受けている副セル通信ユニットと直接には接続されない別の隣接主セル通信ユニット、または利用可能な無線光リンクを有する別の副セル通信ユニットとすることができる。無線トラフィックを引き継ぐ通信ユニットは、図２を参照しながら以下に記載するように、マクロセル通信ユニットとすることも可能である。
【００３０】
上で指摘したように、普通、ハンドオーバーの開始前に、無線トラフィックの経路の変更先の通信ユニットの無線接続範囲を広げる必要がある。これは、無線光リンクの低い可用性が通常、別のフル接続状態の通信ユニットの無線接続範囲を広げることにより補償されることを意味する。しかしながら、別の通信ユニットの無線接続範囲が既に、悪影響を受けている副セルの関連領域をカバーしている場合、例えばミクロ／マクロセルアーキテクチャにおいては、無線接続範囲を広げることなくハンドオーバーを行なうことができる。
【００３１】
ミクロ／マクロセルアーキテクチャにおける実施形態
図２はミクロ／マクロセルアーキテクチャにおいて実施される本発明の別の好適な実施形態によるセルラー通信システムの関連部分を示している。図２の通信システムはセルアーキテクチャを除いて図１のそれと同様である。図２において、主セル通信ユニット１１０はマクロセル１１１における接続を可能にする一方で、副セル通信ユニット１２０はそれぞれのミクロセル１２１における接続を可能にする。これは、副セル通信ユニット１２０と主セル通信ユニット１１０との間の無線光リンク１４０が妨害されると、ハンドオーバーが、関連するミクロセル１２１の移動端末１３０が、マクロセル１１１全体に無線接続範囲を有する主セル通信ユニット１１０に直接ハンドオーバーされることを意味する。
【００３２】
符号分割多重アクセス（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：ＣＤＭＡ）を使用するシステムの場合、マクロセルユニットは、マクロセル内の各ユーザに対して少なくとも一つの通話チャネルを維持し続けながらそのＲＦ出力電力を維持することができる。これは通常、各ユーザのアップリンク及びダウンリンクの容量が小さくなることを意味する。マクロセルユニットがそのＲＦ出力電力を増やすと、容量は増えるが、通常、アップリンクとダウンリンクとの間で利用可能なデータ転送速度に差が生じ、この場合ダウンリンクの容量が少し大きくなる。この現象は通常、アップリンクの少なくとも一つの通話チャネルに十分な容量がある限り許容できるものである。
ミクロ／マクロセルアーキテクチャにおいては、後述するように、副セル通信ユニット１２０の無線光リンク品質を測定及び解析することも有利である。これは、各副セル通信ユニット１２０が信号品質が非常に低い時点を検出し、それに応答して適切な処置を行なうことを意味する。
【００３３】
フロー図の例
本発明の理解をさらに深めるために、本発明の好適な実施形態を図３及び４の例示的フロー図を参照しながら以下に詳細に記載する。
【００３４】
図３は本発明の好適な実施形態によるセルラー通信システムを動作させる方法を示すフロー模式図である。無線光リンク品質を、ステップＳ１で示すように程度の差はあれ継続的に測定する。リンク品質はステップＳ２で解析される。好適にはこの解析は、ネットワーク管理システム（ＮＭＳ）と通信する中央メインユニットで実行する。リンク品質が十分なレベルである場合（Ｙ）、無線光リンクは主セルユニットと対応する副セルユニットとの通信に使用される。他方、解析によって無線光リンク品質が不十分なレベルであると判明した場合（Ｎ）、警告が（使用する制御システムの階層に応じて）ＮＭＳまたはＲＮＣに送信される。ステップＳ３でＮＭＳは、悪影響を受けている副セル内の移動端末に代替の無線接続が在るかどうかをチェックする。代替の無線接続が無い場合（Ｎ）、ＮＭＳは中央メインユニットを通して、一つ以上のリモート主セル無線ユニットまたは隣接する他のいずれかの適切な通信ユニットに要求して無線接続範囲を広げさせる（ステップＳ４）。ＮＭＳは利用不能な副セルユニットを利用可能な無線ユニットのセントラルリストから除外し、悪影響を受けている副セルの移動端末または複数の移動端末に更新されたリストを送り返す。これらの処置は無線光リンク品質が通信に十分なレベルである状態の間に完了させる必要がある。実験により、リンク品質は普通急激に下がるものではないのでＮＭＳと移動端末との間で必要な通信が行なえることがわかっている。更新されたリストに基づいて、移動端末は、接続先の副セルユニットがもはや利用可能でないことを認識し、そして最も強い無線信号の受信先である通信ユニットへのハンドオーバーを行なう（ステップＳ５）。十分広い無線接続範囲が既に、マクロセルユニットのような別の通信ユニットによりされている場合は、無線接続範囲を広げることなく直ちにハンドオーバー（Ｓ５）を行なうことができる。ステップＳ６では、低レベルのリンク品質の副セルユニットは通常、無線待機モードになるよう指示を受け、このモードにおいて副セルユニットはＲＦ出力電力を下げ、メインユニットまたはＮＭＳから次の指示を待つだけである。ＲＦ出力電力を下げる操作は強制的なものではないが、ネットワークのノイズレベルを下げるために非常に望ましい。待機モードでは、副セルユニットは無線光リンクを介して光テスト信号を送信する。送信される光テスト信号の品質を中央メインユニットで通常の方法で解析して、無線光リンク品質が再度通信に十分なレベルになる時点を検出する。一旦無線光リンクが再度動作可能なレベルであると判断されると、ＮＭＳは利用可能な無線ユニットのリストを更新し、副セルユニットにＲＦ出力電力を上げた正常無線モードとなるよう指示し、また無線トラフィックのハンドオーバー先であった通信ユニットにそのＲＦ出力電力を再度正常レベルに下げるよう指示する。
【００３５】
特にミクロ／マクロセルアーキテクチャに適用可能な本発明の別の実施形態においては、リンク品質測定及び解析を副セル通信ユニットにおいて実行することが好ましい。これは、副セル通信ユニット、通常ミクロセルユニットが、それら自体で信号品質が非常に低いレベルになった時点を検出する機能を備えることにより、それに応じて適切な処置を行なうことができることを意味する。特に、対応する無線光リンクの無線光信号のフェージングレートを副セル通信ユニットにおいて設定することができ、次いで設定したフェージングレートに応じてハンドオーバーを副セル通信ユニットで自律的に開始するか、または中央メインユニットにおいて中央から開始することができる。これについてミクロ／マクロセルアーキテクチャを参照しながら以下に例示する。
【００３６】
図４はセルラー通信システムを動作させる例示的な方法を示すフロー模式図である。無線光リンク品質はステップＳ１１で示すように、ミクロセルユニットの一つ以上、好適には各々において測定される。ステップＳ１２では、リンク品質を副ミクロセルユニットの一つ以上、好適には各々において自律的に解析する。無線光リンクのリンク品質が十分なレベルであると（Ｙ）、そのリンクを主マクロセルユニットと対応する副ミクロセルユニットとの間の通信に採用する。他方、自律解析により副ミクロセルユニットに接続される無線光リンクの品質が不十分なレベルであることが判明すると（Ｎ）、このミクロセルユニットは警告をメインユニットに、そして場合によってはさらに、関連するネットワーク管理システム（ＮＭＳ）に送信しようとする。ステップＳ１３では、無線光信号が消えてゆく速度が遅いか速いか、すなわち数分後に、関連するミクロセルに位置する移動端末とメインユニットまたはＮＭＳとの間で信頼度の高い接続があるかどうかの判断がさらに行なわれる。
リンク品質解析により、無線光リンクがゆっくりと消えていく（Ｙ）、すなわちフェージングレートが所定のしきい値よりも小さいと判明した場合、ハンドオーバーが中央のＮＭＳから開始される（ステップＳ１４）。ＮＭＳは単純にミクロセルユニットを利用可能な無線ユニットのリストから除外し、そして更新されたリストを移動端末に送信すると、この移動端末がマクロセルユニットへのハンドオーバーを行なう。ステップＳ１５では、不十分なレベルのリンク品質の副セルユニットは通常、無線待機モードに入るよう指示を受ける。この場合、無線光リンクを介して主セルユニットから副セルユニットに光学テスト信号を送信することが好ましい。テスト信号は副セルユニットで待機モードの間に解析され、無線光リンクのリンク品質が再度十分なレベルになる時点を検出する。無線光リンクが動作可能なレベルであると判断されると、副セルユニットは正常無線モードに入り、利用可能な無線ユニットのリストが更新されて副セルユニットへのハンドオーバーが可能となる。
リンク品質解析により、無線光信号が速く消えていく（Ｎ）、すなわちフェージングレートが所定のしきい値よりも大きいと判明した場合、ハンドオーバーは関連するミクロセルユニットから自律的に開始される（ステップＳ１６）。リンク品質解析が自律的に行なわれるので、ミクロセルユニットは光信号が消えた、または短時間で消えることを認識し、ＮＭＳからの応答を待つ必要が無い。従ってミクロセルユニットは、ＮＭＳからの応答が未だに無いが無線待機モードに入る（ステップＳ１７）。この場合、ＮＭＳ及び利用可能な無線ユニットのリストを更新する中央メカニズムに頼ることができないので、待機モードでＲＦ出力電力を下げる操作は厳格な要件であり、実行しなければならない。その代わり、悪影響を受けているミクロセル内の移動端末または複数の移動端末は、主マクロセルユニットから受信する無線信号強度が待機モードのミクロセルユニットからの無線信号強度よりも大きいことを検出し、その結果、主マクロセルユニットへのハンドオーバーを行なう。前述のように、主セルユニットが無線光リンクを介して送信するテスト信号の解析を副セルユニットで待機モードの間に行う。
【００３７】
無線トラフィックの経路を別の通信ユニットに変更する他の方法も可能であることを理解されたい。実際、移動体援用型ハンドオーバー及び中央開始型のハンドオーバーを含め、ハンドオーバーを可能にするあらゆる従来のメカニズムを適合化させて本発明に使用することができる。
【００３８】
主セルユニットとメインユニットとの間のリンクインターフェイス
再度図１及び２を参照すると、主セルユニット１１０とメインユニット１６０との間のリンク１５０は光ファイバをベースにしたものであることが好ましい。ネットワーク可用性の理由から、主セルユニットとメインユニットとの間の接続は自由空間光学技術をベースにすべきではない。銅ケーブル及びマイクロ波リンクを除外はしないが、主セルユニットとメインユニットとの間に光ファイバを使用する方法は、特に容量に対する要求が強い場合には現在のところ最良のソリューションである。光ファイバを使用することにより、メインユニットを主セルユニット及びそれに関連する副セルユニットから数十キロメートル離れた場所に配置することが可能になる。
【００３９】
光ファイバに使用する波長が大気透過帯内に収まると、直接変調型の標準トランシーバ、単純構成の光学系を使用し、余分な光増幅器を使用しない最大５００メートルの無線光リンクを実現することができる。このようにして、主セルユニットと副セルユニットとの間に低コストリンクを実現することができる。さらに、最大数Ｇｂｐｓの容量を直接変調型レーザを使用して達成することができ、光／電気／光変換を介在させること無く同じ光を自由空間ホッピング及びファイバ伝送に使用することができる。これは、都市化エリアの通常のセルサイズが数百メートルである第３世代（３Ｇ）通信システムに完全に準拠している。
【００４０】
しかしながら、無線光リンクは光ファイバに使用される波長に適合する波長に限定されないことを理解されたい。適切な変換がファイバと無線光リンクとの間で行なわれる限り、大気透過帯内に収まる波長であればどのような波長でも利用可能である。
【００４１】
マルチファイバ構成
光ファイバが主セルユニットとメインユニットとの間で容易に展開される場合、無線光リンク毎に少なくとも一つの専用光ファイバを主セルユニットとメインユニットとの間に設けることにより利点が生じることが判明した。この所謂マルチファイバ構成は、波長多重及び波長フィルタリング技術を必要としないのでコスト効率の良いものとなる可能性がある。
【００４２】
図５は、無線光リンクと組み合わせたマルチファイバ構成により分散無線ユニットに接続されるメインユニットを備えるセルラー通信システムの例示的実施形態を示すブロック模式図である。通信システム１００はリモート主セル無線ユニット１１０及びリモート副セル無線ユニット１２０のようなリモート無線ユニットを含む。前述のように、副セルユニット１２０は主セルユニット１１０にそれぞれの無線光リンク１４０を介して相互接続される。次に主セル通信ユニット１１０はメインユニット１６０に複数の光ファイバを介して相互接続され、これらの光ファイバは一緒になってリンクインターフェイス１５０を形成する。メインユニット１６０は普通、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）１７０に相互接続され、次いでこの無線ネットワーク制御装置は、関連するネットワーク管理システム（ＮＭＳ）を有する移動交換センター（ＭＳＣ）１８０に接続される。
【００４３】
情報フローは主として副セルユニット１２０から主セルユニット１１０に、さらにメインユニット１６０に向かう方向に記載されることになる。反対方向のトラフィックも同様であるので、本発明は双方向、完全二重通信をサポートすることを理解されたい。二重通信の場合、単一光ファイバを介して二重通信を行なうことも可能であるが、通常は、専用の光ファイバペアが各無線光リンクに使用される。
【００４４】
都合の良いことに、各リモート副セル無線ユニット１２０はアンテナの付いたＲＦトランシーバ１２２を含み、このトランシーバは電気／光インターフェイス１２３を介して光トランシーバ１２４に接続される。副セルユニット１２０は通常、なんらかの内部制御装置１２５を備え、光学テスト信号送信の開始、及びＲＦ出力電力の制御のような種々の制御機能を実行する。光トランシーバ１２４は単純に、コリメート／受信光学系に接続される１本の光ファイバとして構成することができる。コリメート光学系に入る前に１本の光ファイバを使用するのには２つの理由がある。第一に、１本の光ファイバにより、コリメート光学系をＲＦトランシーバから遠く離れていても適切な位置であればどのような位置にも配置することができる。第二に、光トランシーバ素子から放出される波面は通常対称ではないのに対して、ファイバからの出力はほぼガウス形で対称である。これにより、視準（コリメーション）に標準の低コスト光学部品を使用することができる。この特定の例では、コリメート光学系はレンズ（反射防止コーティング付き、または反射防止コーティング無し）または（ミラーベースの）望遠鏡を基本とする。
【００４５】
任意の副セルユニット１２０の光トランシーバ１２４からのコリメート光信号は大気（無線光リンク１４０）を介して主セルユニット１１０の対応する光トランシーバ１１４に送信される。主セルユニット１１０は、相互接続される副セルユニット１２０の各々について１つずつ、このような光トランシーバ１１４を複数個含むことが好ましい。好適には、各光トランシーバ１１４は、レンズまたは望遠鏡のような低コストの標準的受信／コリメート光学系を基本とする。受光レンズは着信する光信号をマルチファイバリンクインターフェイス１５０の専用光ファイバに集光し、光信号をメインユニット１６０に送信する。この種の実施形態は最小量の能動的光部品しか必要とせず、各リモートユニットはそれ固有の専用光ファイバ（またはファイバペア）をマルチファイバリンクインターフェイスに有するので、波長多重または他のタイプの多重を必要としない。これは、波長安定性の要件が重要ではないことを意味する。
【００４６】
当然のことながら、本発明では、長い自由空間ホップ距離が必要な場合には光増幅を使用することも可能である。光増幅を使用すると、キロメートルオーダーのホップ距離が局所的な気象条件に依存する形で可能になる。
【００４７】
リモート主セル無線ユニット１１０はＲＦトランシーバ１１２も含み、このトランシーバは電気−光インターフェイス１１３を介してマルチファイバインターフェイス１５０の光ファイバの内の一つに接続されてメインユニット１６０との接続を行なう。主セル無線ユニット１１０はさらに内部制御装置１１５を含み、この制御装置により、ＲＦトランシーバ１１２の出力電力を、好適にはメインユニット１６０からの制御コマンドに応答して制御する、といった種々の制御機能を実行する。
メインユニット１６０は通常、リンク品質解析ユニット１６４、リモート制御ユニット１６６だけでなくトランシーバ機能１６８も含む。
【００４８】
リンク品質解析ユニット１６４は光／電気判定回路（Ｏｐｔｏ−ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｅｃｉｓｉｏｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＯＥＤＣ）として実現することが好ましい。この特定の実施例では、リンク品質解析ユニット１６４は実際のリンク品質測定を実行する装置も備える。リンク品質測定装置は通常、無線光リンク１４０を介して送信され、光ファイバ１５０により転送される光信号をプロービングし、これらの光信号の測定を行なう。ＯＥＤＣにおいては、信号品質を信号強度、信号対ノイズ比、またはプロトコルスタックの種々のレベルのエラーレートの観点から電気的に解析する。
【００４９】
別の構成として、リンク品質測定を主セルユニット１１０で行ない、その結果をメインユニット１６０に送信して解析を行なう。この場合、主セル通信ユニット１１０はリンク品質測定装置１１８を備える。測定装置１１８により得られるリンク品質情報は通常、光管理インターフェイス（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：ＯＭＩ）とも呼ばれる個別の光制御チャネルを通してリンク品質解析ユニット１６４に送信され、そこでＯＥＤＣによる解析が行なわれる。
ＯＥＤＣにより無線光リンクの品質が不十分なレベルであることが判明すると、警告が（制御システム階層に応じて）ＮＭＳ１８０またはＲＮＣ１７０に送信される。ＮＭＳ１８０またはＲＮＣ１７０は、悪影響を受けている副セル内の移動端末のための代替の無線接続が在るかどうかをチェックする。代替の無線接続が無い場合、ＮＭＳ１８０またはＲＮＣ１７０は、リモート制御ユニット１６６を介して、最も近いリモート主セル無線ユニットまたは複数のリモート主セル無線ユニットにその無線出力電力を増大するよう要求する。利用不能な副セル無線ユニットは、ＮＭＳ１８０に保存される利用可能無線ユニットのセントラルリストから除外され、ハンドオーバーが開始できるように更新リストが悪影響を受けている副セルの移動端末または複数の移動端末に返送される。
【００５０】
上に示したように、無線チャネルの割当て及び開放、ハンドオーバー管理、並びに動的な無線接続の制御を含むネットワーク制御機能を、選択される制御システム階層に応じてメインユニット、ＲＮＣ及びＮＭＳに種々の方法で分散させることができる。
判定回路は、全て光処理を使用し、光／電気変換を用いずに実現することが可能であることも理解されたい。
【００５１】
波長分割多重（ＷＤＭ）
既在のファイバの数がマルチファイバ構成を実現するには少な過ぎる場合、またはもっと多くのファイバを敷設する経済的動機が無い場合、波長分割多重（ＷＤＭ）に基づいた代替方法を使用することができる。粗密度ＷＤＭは経済的な理由から有利であるが、高密度ＷＤＭも技術的に可能である。上述のマルチファイバ構成との主な差異は、着信光が、明確に分離され、かつ明確に定義された波長を含むことである。各波長は一のリモート副セルユニットからの情報しか搬送しない。主セルユニットもその固有の波長を有する。単一ファイバを使用する場合、光信号は、主セルユニットとメインユニットとの間のファイバに入射する前に多重化し、且つメインユニット側で逆多重化する必要がある。光信号の多重化及び逆多重化は頻繁に繰り返される作業であり、長期間に渡って安定であることが必要な明確に定義された波長を必要とするので、ＷＤＭを構成するには高度でやや複雑な光学部品が必要となる。これは一般的には経済性要件に反するが、新規ファイバの敷設コストが大きいのであれば妥当であり得る。
【００５２】
ＷＤＭ構成により、単一メインユニットが、関連する副セルユニットを有する幾つかの主セルユニットを管理することも可能である。主セルユニットが異なるサイトに位置する場合、光ファイバの数は通常、主セルサイトの数（または、ファイバペアが二重通信に使用される場合には主セルサイト数の２倍）に相当する。ＤＷＤＭシステムは１００を超える異なる波長を処理することができる。これは、単一メインユニットが１００を超えるリモートユニットを非常に合理的な数の光ファイバを使用して処理する機能を備える必要があることを意味する。
【００５３】
無線トランシーバ機能に関する無線基地局設計
メイン／リモートコンセプトでは、無線トランシーバ機能をメインユニットとリモートユニットに種々のやり方で分割することができる。この操作により、無線設計者はリモート無線ユニットの電子的複雑さに対して或る程度自由に対処することができる。図６Ａ〜Ｃは無線トランシーバ機能に関するメイン／リモートインターフェイスの幾つかの変形例を示している。
【００５４】
図６Ａはメインユニットとリモートユニットとの間のアナログＲＦ伝送の場合を示している。この例では、分散無線基地局のトランシーバ機能のほとんどがメインユニットに配置される。メインユニットのトランシーバ機能は、デジタルベースバンド処理ユニット１６８−１、デジタル中間周波数（ＩＦ）処理ユニット１６８−２、並びにアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１６８−３及びデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１６８−４を含む。デジタルベースバンド処理ユニット１６８−１は、ベースバンド処理及びベース帯域と中間周波数（ＩＦ）帯域との間の周波数変換を行なう。デジタルＩＦ処理ユニット１６８−２は中間周波数の無線信号をデジタル処理し、そして中間周波数帯域と無線周波数（ＲＦ）帯域との間の周波数変換を行なう。Ａ／Ｄ変換器１６８−３はリモートユニットのＲＦ受信機１２２−１からのアナログ無線信号をデジタル形式に変換してデジタルＩＦ処理ユニット１６８−２に送信する。ＲＦ受信機１２２−１はアンテナに接続され、このアンテナで無線信号を加入者移動端末から受信する。Ｄ／Ａ変換器１６８−４はデジタルＩＦ処理ユニット１６８−２からのデジタルＲＦ信号をアナログ形式に変換してリモートユニットのＲＦ送信機１２２−２に送信する。ＲＦ送信機１２２−２は同じ、または異なるアンテナに接続され、このアンテナから無線信号を加入者移動端末に送信する。明らかに、リモートユニットはトランシーバ機能に関して非常に簡易に作製することができる。
【００５５】
図６Ｂはメインユニットとリモートユニットとの間のデジタルＲＦ伝送の場合を示している。この例では、デジタル無線信号とアナログ無線信号との間の変換がリモート側で実行される。これは、ＲＦ受信機１２２−１及びＲＦ送信機１２２−２に加えて、リモートユニットがＡ／Ｄ変換器１２２−３及びＤ／Ａ変換器１２２−４も含むことを意味する。
図６Ｃはメインユニットとリモートユニットとの間のデジタルＩＦ伝送の場合を示している。この例では、デジタルＩＦ処理がリモート側に配置され、デジタルＩＦ処理ユニット１２２−５がリモートユニットに設けられる。
【００５６】
デジタルベースバンド処理ユニットをリモート側に配置することにより全てのＲＦトランシーバ機能をリモートユニットに設けることも可能である。これは普通、好適な実施形態ではない。何故なら、リモートユニットの複雑さの程度が低い方が利点が得られることが多いからである。
【００５７】
ネットワーキング設計
他方、ネットワーキング設計段階において、ネットワーク管理者は、特定のネットワークエリア全体にリモート無線ユニットを慎重に分散させることにより全領域接続を可能にするために幾つかの選択肢を有する。以下に、無指向性アンテナ及び３セクターアンテナにそれぞれ基づいた２つの異なるアーキテクチャについて記載する。
【００５８】
図７Ａは、リモート無線ユニットの無指向性無線アンテナに基づく、本発明によるセルラー通信システムの一例の模式図である。無指向性アンテナを使用する場合、各主セルサイト１１０に対して２つの副セルサイト１２０を設ける構成が有効である。各主セルサイト１１０はそれぞれの無線光リンク１４０により２つの適切に配置される副セルサイト１２０と相互接続される。単純化のため、メインユニット及び関連する無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）及び移動交換センター／ネットワーク管理システム（ＭＳＣ／ＮＭＳ）は図７Ａには示していない。無線光リンク１４０が完全に機能する限り、各リモートサイトがそれに対応するセル１１１−Ａ，１２１における接続を可能にするので、ネットワーク可用性は高く、かつ安定している。しかしながら、雪が降り始める、または霧が段々濃くなり始めると、無線光リンクにとって気象条件が悪くなり、リンクの可用性が低下する。悪天候は多くの場合、多数のリモートサイトに影響を及ぼすので、低下するリンク可用性を補償するために採られる処置は通常、セルラー通信ネットワークまたはサブネットワーク内の複数の、または全てのリモートサイトにおいて行なわれる。悪影響を受けているネットワークエリア内の副セルサイト１２０が、関連する主セルサイト１１０と信頼度の高い無線光接続を確立できない場合、図７Ｂに示すように、これらの主セルサイトはそのＲＦ接続範囲を広げて初期のエリア１１１−Ａよりも広いエリア１１１−Ｂにおける接続を可能にするよう指示を受ける。このようにしてこれらの主セルサイト１１０は、そのＲＦトランシーバの出力電力を増やすことにより対象とするネットワークエリアの全てをカバーすることができる。ネットワークの移動端末に向けられる無線トラフィックは続いて、従来的なハンドオーバー技術によりその経路が主セルサイトに変更される。これは、無線光リンクが使用不能になっても全エリアを覆うＲＦ接続が保証されることを意味する。副セルサイト１２０は無線待機モードに入ってネットワークのノイズレベルを下げることが好ましい。
【００５９】
図８Ａは、３セクターアンテナに基づく、本発明によるセルラー通信システムの一例の模式図である。３セクターアンテナはＧＳＭシステム及びＷ−ＣＤＭＡシステムで最も一般的に使用されるアンテナである。このタイプのアンテナの場合、図８Ａに示すように、各主セルサイト１１０に対して３つの副セルサイト１２０を設ける構成が適切である。主セル１１１−Ａにおける接続を可能にする各主セルサイト１１０は、それぞれの無線光リンク１４０により３つの適切に配置される副セルサイト１２０と相互接続され、各副セルサイトは該当する副セル１２１における接続を可能にする。
【００６０】
図８Ｂは、無線光リンク可用性が不十分なレベルである場合における図８Ａのセルラー通信システムの模式図である。副セルサイト１２０は無線待機モードに入ることが好ましく、主セルサイト１１０はそのＲＦ接続範囲を初期エリア１１１−Ａより広いエリア１１１−Ｂに広げてネットワークの全領域を覆うＲＦ接続を可能にする。
【００６１】
当然のことながら、主セルサイトが、最初から十分広い無線接続範囲を提供するマクロセルサイトである場合、その無線接続範囲を広げる必要は無い。このような場合には、移動端末は単にこのマクロセルサイトへのハンドオーバーを行なうだけである。
【００６２】
上述した実施形態は例示にすぎず、本発明がこれらの実施形態に限定されないことを理解されたい。本明細書において開示され、請求の範囲に規定される基本的で根本的な原理を採用するさらなる変形、変更及び改良は、本発明の技術範囲及び技術思想に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の好適な実施形態によるセルラー通信システムの関連部分を示す模式図である。
【図２】本発明の別の好適な実施形態によるセルラー通信システムの関連部分を示す模式図である。
【図３】本発明の好適な実施形態によるセルラー通信システムの動作方法を示すフロー模式図である。
【図４】セルラー通信システムの例示的動作方法を示すフロー模式図である。
【図５】無線光リンクと組み合わせたマルチファイバ構成を使用して分散リモート無線ユニットに接続されるメインユニットを有するセルラー通信システムの例示的実施形態を示すブロック模式図である。
【図６】Ａ〜Ｃは、無線トランシーバ機能に関するメイン／リモートインターフェイスの種々の変形を示す模式図である。
【図７Ａ】無指向性無線アンテナを基本とする、本発明による例示的セルラー通信システムの模式図である。
【図７Ｂ】無線光リンク可用性が不十分なレベルである場合における図７Ａのセルラー通信システムの模式図である。
【図８Ａ】３セクターアンテナを基本とする、本発明による例示的セルラー通信システムの模式図である。
【図８Ｂ】無線光リンク可用性が不十分なレベルである場合における図８Ａのセルラー通信システムの模式図である。
【図１】
2005510944.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
2005510944.tif 000011
【図８Ｂ】
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【国際調査報告】
2005510944.tif 000013
2005510944.tif 000014
2005510944.tif 000015