(57)【要約】  本発明は、呼び出しがブロックされる問題を、過負荷のセクタがそのカバレッジ領域を縮小することによってユーザを削減し、周囲の低負荷のセクタがそのカバレッジを拡大して削減されたユーザを取り込むという、負荷分散によって解決するためのシステムおよび方法である。ユーザは、オーバヘッドチャネルパワーの調整を介して、関連するセクタを拡大または縮小することにより、あるセクタから別のセクタへ移される。オーバヘッドチャネルパワー割り振りパラメータは、ネットワークオペレータによって調整可能である。オーバヘッドチャネルパワー割り振りに関する設定値は、過負荷セクタの場合は高くなり、低負荷セクタの場合は低くなる。
2007520170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの数が閾値を超えているセルを識別するステップと、
前記セルにおいて、ダウンリンク伝送のパワーレベルを減少させるステップと、
近隣のセルにおいて前記ダウンリンク伝送レベルの前記パワーレベルを増加させるステップと
を有することを特徴とするセルラ遠隔通信ネットワークにおいてセルサイズを調整するための方法。
【請求項２】
全てのセル内のユーザトラフィックが性能要件の範囲内に収まるまで、請求項１に記載のステップを反復的に繰り返すステップをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
複数の基地局でトラフィック負荷を測定するステップと、
前記測定値を中央サーバに報告するステップと、
前記基地局で測定された前記負荷レベルを、性能レベルセットと比較するステップと、
前記測定された前記基地局の負荷が所定の閾値を上回る場合、基地局のパワーレベル利得パラメータを減少させるステップと、
前記測定された前記基地局の負荷が第２の所定の閾値を下回る場合、基地局のパワーレベル利得パラメータを増加させるステップと
を有することを特徴とする無線遠隔通信ネットワークにおいて最適化された負荷分散を決定するための方法。
【請求項４】
複数のセルラ無線基地局から性能データを受信する手段と、
前記性能データを格納する手段と、
前記性能データを用いて、セルラシステム性能を向上させる新しいセルラシステムパラメータを決定する手段と、
新しい前記セルラシステムパラメータを複数の前記セルラ無線基地局に通信する手段と
を備えたことを特徴とするコンピュータサーバ。
【請求項５】
前記性能データは各基地局のトラフィック負荷によって測定されることを特徴とする請求項４に記載のサーバ。
【請求項６】
前記決定する手段は、前記トラフィック負荷データが所定の閾値を上回る基地局について、オーバヘッドパワー利得のパラメータを減少させることによりセルサイズを調整する手段をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のサーバ。
【請求項７】
前記サーバは、前記トラフィック負荷データが所定の閾値を下回る基地局について、オーバヘッドパワー利得のパラメータを増加させることによりセルサイズを調整する手段をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のサーバ。
【請求項８】
新しい前記セルラシステムパラメータは、複数の前記セルラ基地局それぞれによって使用されるオーバヘッドパワー利得レベルであることを特徴とする請求項５に記載のサーバ。
【請求項９】
コンピュータに、
複数のセルラ基地局からトラフィック負荷測定値を受信させ、
複数の前記基地局から測定されたトラフィック負荷データを使用して、セルラネットワーク内のトラフィック負荷全体のモデルを作成させ、
ユーザトラフィックに過負荷が存在する基地局を識別させ、および
前記トラフィック負荷が複数の前記セルサイト間でより均一に分散されるように、前記トラフィックに過負荷が存在する前記基地局にセルサイズカバレッジ領域を縮小するための情報を送信させる
コンピュータ読み取り可能プログラムコードを含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１０】
前記コンピュータ読み取り可能プログラムコードは、さらにコンピュータに、前記セルサイズを縮小するのに必要な改訂されたオーバヘッドパワー利得パラメータを複数の基地局に送信させることを特徴とする請求項９に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１１】
前記コンピュータ読み取り可能プログラムコードは、さらにコンピュータに、前記セルサイズを拡大するのに必要な改訂されたオーバヘッドパワー利得パラメータを複数の基地局に送信させることを特徴とする請求項１０に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１２】
前記コンピュータ読み取り可能プログラムコードは、さらにコンピュータに、複数の前記基地局内で測定された前記トラフィック負荷が、複数の前記基地局にわたってより均一に分散されるまで前記オーバヘッドパワー利得パラメータを連続的に、および即時に調整させることを特徴とする請求項１１に記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＤＭＡセルラシステムにおいて呼び出しがブロックされる問題を、過負荷のセクタがそのカバレッジ領域を縮小することによってユーザを削減し、周囲の低負荷のセクタがそのカバレッジを拡大して削減されたユーザを獲得するという、負荷分散によって動的に解決するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信がより広範囲にわたって使用されるようになるにつれ、有限数の周波数帯、時分割、および／または識別コード（本明細書では、まとめて「チャネル」と呼ぶ）などの、限られた無線リソースへの需要が大幅に高まってきた。チャネルは、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）の周波数帯域、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）のタイムスロット、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）のコード（擬似ランダム、ウォルシュ、直交可変拡散率）などの実装された特定の無線インターフェース標準に基づいて識別可能であることを理解されたい。これらの使用可能なリソースをより効率的に使用するために、無線通信システムは、通常、それぞれ基地局からのサービスを受ける複数の重複するカバレッジセルに地理的区域を分割する。各基地局は、通常、タワーと、１つまたは複数のアンテナと、無線通信デバイスが無線通信リンクのネットワーク側と接続できるようにするための無線機器とを備える。
【０００３】
予測される需要に関して移動無線ネットワークの配備および拡張を定義する計画プロセスは、通常、それらの動作および管理よりも先行する。計画部門では、トラフィックおよび伝搬環境の予測を使用して、意図されるサービス区域内での基地局トランシーバ（ＢＴＳ）の適切な配置、ならびにそれらの構成を決定する。この構成は、パワークラス、アンテナタイプ、アンテナの向きの設定、または周波数計画などの問題を含み、結果として、設定が必要な多数のパラメータを生じる。これらのパラメータの中には、いったん決定されると容易に変更できない（例えば、いったんタワーが建設された後の基地局の場所の変更）ものもあるが、他のパラメータは、単純なソフトウェアの更新によって変更することができる（例えば、搬送波周波数の変更）。
【０００４】
計画部門がサービス区域の構成を決定すると、運用部門がこの計画を展開し、システムの稼動が可能となる。この段階で、実際の性能測定値（駆動テスト、ハンドセット測定、またはスイッチ統計値のいずれか）を収集し、予測の妥当性を検査するために計画部門にフィードバックすることができる。矛盾が（通常、サービス品質悪化の形で）発見された場合、計画済みの構成は微調整され、新しい構成が配備ように運用部門に戻される。微調整プロセスは、システム性能を向上させるため、および主要な構成の更新を必要とすることになるいずれかの変化（例えば、呼び出し量の予期せぬ増加）を追跡するために、定期的に繰り返される。
【０００５】
ＦＤＭＡおよびＴＤＭＡセルラネットワークでは、システム性能は周波数の再利用に依拠し、最適化が必要となる主要パラメータの１つが各ＢＴＳに割り振られる搬送波周波数セットである。これらのネットワークで周波数の割り振りが必要な理由は、周波数の干渉レベルが受け入れ不可となることなしに各ＢＴＳで普遍的に再利用できないためである。セルラシステムオペレータに認められるライセンスは、そのオペレータが使用する有限数の搬送波周波数に限定される。したがって、干渉レベルが受け入れ可能な品質を提供すると同時に（できる限り厳密に周波数を再利用することによって）搬送波周波数ごとの容量を最大にするには、どのＢＴＳでどの周波数が使用可能であるかを決定しなければならない。この前述の問題には解決策が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながらＣＤＭＡネットワークでは、システム性能はホットスポット（サービスを要求しているユーザの数が非常に多い区域）でのセクタの過負荷によって影響される。過負荷の状態は、セクタでの合計使用可能パワーが、サービスを要求している全てのユーザにサービスを適用するのに必要とされるパワーよりも少ない場合に発生する。セクタの過負荷により、結果として呼び出しがブロックされる。ＣＤＭＡシステムでは、任意のセクタによって伝送される合計パワーは、オーバヘッドチャネル（Ｐｉｌｏｔ、Ｐａｇｉｎｇ、およびＳｙｎｃチャネル）、および音声を搬送するトラフィックチャネルによって決定される。オーバヘッドチャネルに割り振られたパワーがセルのサイズを決定し、パワーが少なければセルは縮小され、パワーが多ければセルは拡大される。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６８３２０７４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、従来技術の不適切な点および欠陥を克服するシステム全体の最適条件を使用して、過負荷のセクタがそのカバレッジ領域を縮小することによってユーザを削減し、周囲の低負荷のセクタがそのカバレッジを拡大して削減されたユーザを取り込むという、負荷分散によって、呼び出しがブロックされる問題に対処することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、呼び出しがブロックされる問題を、過負荷のセクタがそのカバレッジ領域を縮小することによってユーザを削減し、周囲の低負荷のセクタがそのカバレッジを拡大して削減されたユーザを取り込むという、負荷分散によって解決するためのシステムおよび方法である。ユーザは、オーバヘッドチャネルパワーの調整を介して、関連するセクタを拡大または縮小することにより、あるセクタから別のセクタへ移される。オーバヘッドチャネルパワー割り振りパラメータは、ネットワークオペレータによって調整可能である。オーバヘッドチャネルパワー割り振りに関する設定値は、過負荷セクタの場合は高くなり、低負荷セクタの場合は低くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、セルラシステムおよびその構成要素を示す図である。このセルラシステムは、それぞれ複数の伝送領域「セル」１０１ａ、ｂ、およびｃを備える。各セル１０１内には、そのセル領域１０１内の移動局（ＭＳ）１０３と通信する基地局トランシーバ（ＢＴＳ）１０２がある。ＢＴＳ  １０２は、遠隔通信ネットワークへのアクセスポイントをＭＳ  １０３に提供する。単純なセルラシステムでは、ＢＴＳ  １０２は移送、交換、および何らかのネットワーク管理の機能を提供する。基地局コントローラ１０７は、しばしば通信リンク１０５を介してＢＴＳ  １０２間に協調管理（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ  ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）を提供することができる。ＢＴＳ  １０２からＭＳ  １０１への伝送は、ダウンリンク伝送と呼ばれる。各ＭＳ  １０２からの通信は、無線リンク１０４を介してＢＴＳ  １０３へと確立される。ＣＤＭＡセルラシステムでは、ＭＳ  １０１が新しいＢＴＳセルへ移動する際のソフトウェアハンドオフが通常、ダウンリンクの全体容量を減少させるため、ネットワーク容量は通常、ダウンリンク対アップリンクのパワーレベルによって制限される。図１に示された３つのセルそれぞれのサイズは、各ＢＴＳ  １０２を取り囲む等しいサイズの六角形１０１によって示される。この図では、各セル内に等しく分散された複数のＭＳ  １０２を備える等しいサイズのセルを想定している。しかしながら影付き楕円１０６は、サービスを提供するためのセル１０１ａの容量を超えるＭＳの密度を備える領域である、「ホットスポット」を示す。その結果、たとえネットワーク１００の容量が、全体として、現在システム内でアクティブな全てのＭＳ  １０２からの呼び出しトラフィックを処理するのに適切な容量を有するとしても、セル１０１ａ内の個別のＭＳ  １０２は、呼び出しがドロップされる可能性がある。これは、基地局が、必要な信号対干渉および雑音比（ＳＩＮＲ）をダウンリンク上のユーザに提供するために生成可能なパワーよりも多くのパワーを生成するように求められているという事実によるものである。
【００１１】
本発明は、セル１０１ａ、１０１ｂ、および１０１ｃ間でホットスポット１０６内のＭＳの分散を等化するように、セル１０１ａ、ｂ、およびｃのサイズを調整するための方法およびシステムである。図２は、本発明の適用の結果として生じるセルサイズの変化を示す図である。本発明では、本発明のダウンリンクオーバヘッドパワー最適化（ＤＯＰＯ）方式を使用して、各セルサイズ２０２ａ、２０２ｂ、および２０２ｃのカバレッジ領域を変更するために、ＢＴＳ  ２０２から伝送されるオーバヘッド無線信号強度を調整する。このアルゴリズムは、ユーザを過負荷セルから移動させ、低負荷セルへと転移させる、新しいオーバヘッドパワーパラメータを計算する。最適化の後は、同じユーザがサポートされるが、全てのセクタは過負荷状態に達することなくそのように実行することができる。したがって、ブロックは削減される。図２に示されるように、ＭＳ  ２０３は、オーバヘッドチャネルパワーの調整を通じて関連するセルサイズを拡大または縮小することにより、１つのセル２０２から他のセルに移動される。オーバヘッドチャネルパワー割り振りパラメータは、ネットワークオペレータによって調整することができる。オーバヘッドチャネルパワー割り振りに関する設定値は、過負荷セル２０２ａでは低くなり、低負荷セル２０２ｂおよびｃでは高くなる。
【００１２】
本発明は、（基地局コントローラおよびＢＴＳからの統計値に基づいて）ネットワークからのトラフィックデータを使用して、提供されたトラフィックの時空間モデルを構築する。このトラフィックデータは、ＢＴＳ  ２０４から基地局コントローラ２０７へと提供することができる。基地局コントローラはこの情報をサーバ２０８に提供することが可能であり、サーバは受信したデータを使用してこのモデルを構築または更新する。このモデルは、提供された負荷における変化を場所および時間（通常は１日の毎時間、および特定の曜日）の関数として記述する。分析は、傾向履歴データに基づいて一度に実行可能であり、または好ましい方法は、ネットワークに定期的な更新を提供するために継続的な分析を実行することである。再度図２を参照すると、この分析はリアルタイムでサーバ２０８に提供することができる。この分析は、背景レベルに対して、最繁時の異なるネットワークパラメータ設定値を使用して更新することができる。一例として、特定の設定値が、スポーツイベントなどの高負荷が予想されるイベントをサポートする。
【００１３】
本発明の全体的な方式が、図３に示される。この方法への入力は、トラフィックデータ３０１、計画上または現在のネットワーク構成を記述するインフラストラクチャ情報３０２、および現在のＲＳＳＩ（受信信号強度インジケータ）測定値３０３である。このデータは、提供されたトラフィックの時空間モデルを構築するために使用される。
【００１４】
図４は、最適化アルゴリズムを示す流れ図である。第１に、セルセクタごとの初期負荷が算出される４０１。この負荷は、ＢＴＳデータから構築された時空間電話回線密度マップに基づくものである。この初期負荷が与えられる４０１と、オーバヘッド利得４０２は、その負荷がそれぞれ「増加トリガ」より少ないか、または「減少トリガ」よりも多いかによって、特定のセクタについて増加または減少される。このプロセスでは、その後、システム性能データを再検討し、再構成されたネットワークの性能がシステムオペレータの性能要件に従っているかどうかを判別する４０３。全てのセルセクタがオーバヘッド利得ベースで変更する機会を得た後、ブロック呼び出しの測定基準およびセクタごとの負荷が、調整されたオーバヘッド利得を備える新しいネットワークに関して算出される。対象とするブロック呼び出しレベルに合致しない場合、利得は新しいネットワークの負荷に基づいて再度調整され、この手順は、ターゲットとなるブロック呼び出しレベルが達成されるまで反復方式で継続される４０４。
【００１５】
本発明のトリガメカニズムが図５に示される。パワーレベル増加トリガ５０２は、システムのユーザによって設定されたネットワーク性能要件に基づいて設定される。同様に、パワーレベル減少トリガ５０１もシステム内で設定される。図５に示されるように、各バーは様々なセルセクタ内のトラフィック負荷を示す５０３。セルセクタ５０３ａでは、負荷はパワーレベル減少トリガ５０１を超える。したがって、オーバヘッドパワー利得パラメータは、数式５０４によって示されるように増加する。同様にセルセクタ５０３ｂでは、負荷がパワーレベル増加トリガ５０２を下回るため、そのオーバヘッドパワー利得パラメータは数式５０５に従って調整される。
【００１６】
本発明は、ＩＳ−９５、１ＸＲＴＴ、およびＷ−ＣＤＭＡを含む、全てのＣＤＭＡ技術に適用可能である。順方向リンクパワー制限を利用して、ＴＤＭＡ技術を拡張することもできる。オーバヘッドパワーに加えて、他のネットワーク機能およびパラメータも、同様の結果を達成するために同じ方法で調整することができる。これらの他のパラメータには、１）動的アンテナシステムを使用して調整可能なセクタの方位角範囲および形状、２）アンテナの下方傾斜、３）ＣＤＭＡでのＴａｄｄおよびＴｄｒｏｐ閾値などのハンドオフパラメータ、または４）Ｎｏｒｔｅｌ  ＭＴＸネットワークで使用されるマルチ搬送波トラフィック割り振り（ＭＣＴＡ）方式に関連付けられるような、マルチ搬送波ＣＤＭＡ順次ローディングパラメータが含まれる。
【００１７】
本発明では、任意のセルラプロバイダネットワークに組み込まれたコントローラを使用することができる。このコントローラを使用して、これらの機能およびパラメータを独立にまたは合同で最適化することが可能であり、これは自動化プロセスとして連続的または定期的に実行される。
【００１８】
以上、現時点で本発明の好ましい実施形態および方法であるとみなされることについて例示および説明してきたが、当業者であれば、本発明の真の範囲を逸脱することなく、様々な変更および修正が可能であること、およびその要素の等価物への置き換えが可能であることを理解されよう。さらに本発明は、周波数割り振り問題に加えて、多くの異なる適用範囲に使用可能であることも理解されたい。例えば、前述のようなシステムを使用して、周波数ホッピングパラメータ、基地局パワー設定値、またはハンドオーバ制御パラメータの設定値を最適化することができる。したがって、本発明は本明細書に開示された特定の実施形態および方法に限定されるものではないが、添付の特許請求の範囲に入る全ての実施形態を含むことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】簡略化されたセルラネットワークを示す図である。
【図２】本発明の方法に従ってセルサイズが調整された、簡略化されたセルラネットワークを示す図である。
【図３】本発明のプロセスを示す高水準流れ図である。
【図４】本発明の方法に従って、ダウンリンクでのオーバヘッドパワーレベルを調整するための方法を示す流れ図である。
【図５】本発明の方法に従ったトリガ閾値の適用例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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