(57)【要約】【課題】無線通信システムを提供する。【解決手段】無線通信システムにおいて、通信ネットワークは、基地局によってサービス提供される少なくとも１つの第１の領域を備え、前記基地局の周りに円周を画定するように配置された複数のブリッジ局も含み、各ブリッジ局は、主に前記円周の外側にあるサービスエリアを生成するよう動作可能な１つ以上の指向性アンテナを備え、この結果、感度及び信号強度が基地局よりも実質的に低いブリッジ局を持つ前記円周内に内側ゾーンを形成するよう動作する。【選択図】図２
2008526050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主に円周外に位置するサービスエリアを形成するよう動作可能な少なくとも１つの指向性アンテナを備えた無線通信用ブリッジ局であって、前記円周は、基地局に対して画定され、前記ブリッジ局と実質的に一致する、ブリッジ局。
【請求項２】
更に、ブリッジ局のサービスエリア内における移動局との通信においては第一通信方式を使用し、また基地局との通信においては第二通信方式を使用するよう構成される、請求項１に記載のブリッジ局。
【請求項３】
更に、基地局に方向付けられたラインオブサイト狭ビーム無線リンクを介して、前記基地局と通信をするよう構成される、請求項１及び２いずれかに記載のブリッジ局。
【請求項４】
更に、ＤＳＬリンクを介して基地局と通信するよう構成される、請求項１及び２いずれかに記載のブリッジ局。
【請求項５】
サービスエリア内の移動局と通信を行うよう動作する無線通信手段を含み、更に、単体の移動局よりも広帯域幅で基地局とそれぞれ通信を行う複数のブリッジ局と通信を行うよう動作する通信手段を含む、無線通信用基地局。
【請求項６】
基地局が、更に、それぞれのブリッジ局へ指向性のあるラインオブサイト狭ビーム無線リンクを介して構成される、請求項５に記載の基地局。
【請求項７】
基地局によってサービス提供される、少なくとも第１の領域を備える通信ネットワークであって、前記基地局の周りに円周をえがくように前記基地局の周りに配置された複数のブリッジ局を更に備え、各ブリッジ局は、主として前記円周の外にあるサービスエリアを生成するように動作する少なくとも１つの指向性アンテナを備え、これにより、感度及び信号強度が基地局よりも実質的に低いブリッジ局を持つ前記円周内にインターゾーンを形成する、通信ネットワーク。
【請求項８】
前記ブリッジ局が基地局とラインオブサイトで配置され、狭ビーム無線リンクを介して基地局と通信するよう構成される、請求項７に記載の通信ネットワーク。
【請求項９】
基地局の周囲に略円周を形成するため前記基地局の周囲に複数のブリッジ局を配置するステップと、
主として前記円周の外に位置するサービスエリアを提供するようにブリッジ局の指向性を設定するステップを含む、無線通信方法。
【請求項１０】
更に、前記基地局の出力制御を設定し、前記複数のブリッジ局の有効範囲の連続性を維持する最小限のサービスエリアを得るために前記基地局の電力管理を構成するステップを有する、請求項９に記載の無線通信方法。
【請求項１１】
基地局の周囲の選択された複数のブリッジ局の位置を決定するステップと、
前記複数のブリッジ局により、前記基地局の周囲に実質上画定された円周の外に主として位置する所望のサービスエリアを得るように前記ブリッジ局の指向性を設定するステップを含む、ネットワークセルプランニング方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法に従ってセルを構成するように動作するネットワークコントローラ。
【請求項１３】
前記複数のブリッジ局により、前記基地局の周囲に実質的に画定された円周の外に主として位置する所望のサービスエリアを得るように前記ブリッジ局の指向性を設定するステップを有する、ネットワークセルリプランニング方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法に従ってセルを再構成するよう動作する、ネットワークコントローラ。
【請求項１５】
請求項１２及び１４のいずれか１項に記載のネットワークコントローラから構成される、無線通信ネットワーク。
【請求項１６】
コンピュータにロードされると、前記コンピュータを、請求項１から４のいずれか１項に記載のブリッジ局として動作させる、コンピュータ読み取り可能命令を含むデータ媒体。
【請求項１７】
コンピュータにロードされると、前記コンピュータを、請求項５から６のいずれか１項に記載の基地局として動作させる、コンピュータ読み取り可能命令を含むデータ媒体。
【請求項１８】
コンピュータにロードされると、前記コンピュータを、請求項１２から１４のいずれか１項に記載のネットワークコントローラとして動作させる、コンピュータ読み取り可能命令を含むデータ媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム内の情報通信に関する。本発明は、特に、データがセルラネットワークで送信される無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
欧州電気通信標準化協会（ＥＴＳＩ）によって１９９８年に制定され、同協会によって管理される第３世代（３Ｇ）電気通信規格集は、パケット形式でのデータ転送のための機能を提供できる電気通信装置を表すものである。３Ｇ規格の本質は、パケット形式が、データの性質に関係なくデータ転送を可能にすることである。よって、音声データおよび情報に基づくデータが同等に転送できる。さらには、マルチメディアデータは、パケット形態にして転送できるのでマルチメディアデータも通信できる。
【０００３】
ますます増加する量のマルチメディアデータ及び／又は音声データを改良サービス品質で転送するためにユーザの一般的な要求を鑑みると、システムにおいてパケットデータのより高いスループットを可能にする方式を提供するための改善を追求するため共通の継続的要求がある。
【０００４】
特に、暫定的に４Ｇ（第４世代）と呼ばれている、別の規格ポートフォリオが現在策定中である。４Ｇは、３Ｇの容量を少なくとも１桁拡張し、完全なパケット交換網を提供することを目的としている。３Ｇは、少なくとも一部は、後方互換性があり、よって、３Ｇネットワークはしばしば、以前の、おそらく非パケットベースの規格と互換性のある装置を含むが、４Ｇネットワーク要素は、完全にパケットベースであることが意図されている。４Ｇで利用可能なデータ転送速度は、１００Ｍｂｐｓであることが期待されており、最大１Ｇｂｐｓを提供するようになることが期待されている。
【０００５】
明らかに、電気通信の分野における発展は、通常、データスループットのさらなる増大をもたらすことが期待され、このため、本発明の性能の上限は、現在達成可能であると言われている目標の現在の理解から推論することはできない。
【０００６】
後者の数字は、自動車内で使用されるものではなく、歩行者によって使用されるモバイル機器に関して提供される可能性が最も高い。これは、データ転送速度が、モバイル機器の比較的高速な移動によって損なわれる虞があるからである。
【０００７】
このような背景において、本発明の分野を、セルラ構造に基づくモバイル通信システムを例として説明する。移動通信サービスによってカバーされる地理的領域（サービスエリア）内のモバイル機器のユーザに有効範囲および容量を提供するためにセルラ構造とされている。一般に、モバイル通信システムは、サービスエリア内の任意のポイントにおいて、このサービスエリア内の基地局と移動局の間で通信が確立できるように設計される。これは、各基地局が、セルラ構造の各セルを概ね統括するように、基地局を、おそらく規則的なパターンで、または地表上の物理的地形を考慮に入れてできるだけ近くに配置することによって実現される。各基地局は、ネットワークバックボーンを形成するように相互に接続される。このバックボーンは、通常、有線接続によって実施される。
【０００８】
移動通信システムが有用であるためには、加入者に最小限のサービス品質を提供しなければならない。これは、システムにおいて移動局と基地局との通信に関して様々な技術的基準を満たすことを伴う。これらの基準の中にはシステムの有効範囲（すなわち、サービスエリアの範囲）および容量が含まれる。移動中に、移動局が基地局および／または中継との通信によって得られる有効範囲が殆ど又は全くない領域に入れば加入者はサービス品質に不満を持つことになる。さらに、加入者は、通話の接続を要求しているときに、ネットワークが容量の限界にある場合にもやはり不満を持つことになる。
【０００９】
図１に、改善された有効範囲および拡張された容量を提供する３Ｇ規格に準拠した構成の例示的実施形態を示す。この構成は、図示のように、それぞれが（六角形をなすように間隔を置いて配置されたアンテナによって）慣例的に実質上六角形として示されるビームパターンを有する、基地局（図示せず）を備える。これら六角形のビームパターンのおかげで、セルラフィールドパターンが、一定の間隔を置いた基地局によって設定できる。これは、このサービスエリアをカバーする、広域のマクロセル構造を決めている。マクロセルは、このセルの基地局とこのセル内の移動局との高レベルの機動性での通信を容易にするが、場合によってはデータスループットを低下する。その他に、各々がより小さいサービスエリアを持つ基地局のアレイが再びこの模範的な配置、実質的に六角形に配置され、それによりマイクロセルを形成する。マイクロセルは、マクロセルにおけるよりもデータのスループットをより高くしているが、マイクロセル内の移動局の移動性を犠牲にしていることに特徴付けられている。すなわち、マイクロセルが小さくなるほど、あるマイクロセルから別のマイクロセルへのハンドオーバ頻繁が多くなる。セルラ構造の他のレイヤであるけれども、マイクロセルよりもさらに小さいセルが、基地局の他の配置によって得られる。これらのセルはピコセルと呼ばれる。これらもやはり、所与の速度で移動する移動局に必要とされるハンドオーバの回数がマクロセル構造に対する場合よりもはるかに多くなるという点で、移動局の機動性に関して問題となるが、送信電力強度、および基地局への近接性がより高いデータスループットを可能にする。
【００１０】
したがって、この手法の主要な欠点は、ネットワークバックボーン上における基地局の追加配置によるインフラコストの実質的増大、追加基地局間で通信を実施する必要に起因するネットワーク構造の拡大、および各基地局の、マクロ、マイクロ、およびピコセルネットワークへの配置に関連する組織的要件、ならびに、データスループットが様々に限定され、車両ベースの移動局には３８４Ｋｂｐｓを与え、静止またはほぼ静止状態の移動局には２Ｍｂｐｓを与えることである。さらに、バックボーン上には、セル間およびセル階層の重なり合うレイヤ間でのハンドオーバによる相当量のシグナリングトラフィックが生じる。
【００１１】
更に、このセルラ構造を用いる移動通信システムで使用される無線情況は、多少、予測不可能なところがある。これは、建物や地形的特徴など、地表に物理的構造があることによって生じるマルチパス効果の存在によるものである。マルチパス伝搬は、かかるシステムにおける無線通信の正常な動作にとって有害なことがある。というのは、マルチパス伝搬は、信号自体の反響の形で信号に雑音を付加するからである。この雑音は、稼動中の通話を終了させるためには十分となり得る。このような終了は、ネットワークサービス提供者（ネットワーク運用者）の観点からすると全く望ましくないものであり、モバイル電話機器ユーザ（加入者）の観点からすると間違いなく許容しがたいものである。
【００１２】
マルチパス伝搬、および加入者が被るサービス品質に対する影響の問題を克服するために、ネットワーク運用者が、１つ以上のリレー、またはリピータを用いることが知られている。「リレー」および「リピータ」という用語は、既存の文献において、区別なく使用されていることはいうまでもない。これらは、各基地局に関連付けられるサービスエリアの各セル部分の有効範囲を拡張して、移動局と基地局の間の接続性を向上させるために、サービスエリア内の各基地局との関連で配置される。リレーは、受信信号を各リレーの基地局に向けてブラインドリレーするものとして動作する。すなわち、リレーは、復号化機能を行わず、このため、リレーにおける受信データに関連するどんなサービス品質特性も向上させることができない。よって、あるリレーの有効範囲によってカバーされる移動局は、単に、信号強度増大を受けるだけである。
【００１３】
N.BadruddinおよびR.Negi、「Capacity improvement in a CDMA system using bridging」(Wireless Communications and Networking Conference,2004、WCNC.2004（ＩＥＥＥ、第１巻、２００４年３月２１日から２５日、２４３頁から２４８頁）には、容量も向上させる、ＣＤＭＡベースのセルのための拡張リレーシステムが提案されている。この論文において、BadruddinおよびNegiは、各リレーの比較的近くにある移動局（ＭＳ）が、より遠くにある基地局（ＢＳ）と直接高出力で通信を行っているときに、リレーにとって著しい干渉問題が生じることに留意する。かかる状況は、例えば、あるＭＳが基地局から０．９ｋｍのところにあり、他方、リレーが基地局から１．０ｋｍのところにある場合に生じる可能性がある。この干渉は容量に強い影響を及ぼす。
【００１４】
BadruddinおよびNegiは、３つのタイムスロットの各々毎に、セルの中のある１２０°セグメントでの直接通信ＭＳと、セルの反対側の１２０°セグメントでの中継ＭＳとが１つのタイムスロットを占め、相互セグメントの蝶ネクタイ配列を形成する時分割多重化（ＴＤＭ）方式を提案している。これは、直接通信中のＭＳと中継器との間の距離を最大にし、これらの間の干渉を最小限に抑える。これは、より大きな容量に帰着するが、このＴＤＭ方式においてスループットを維持するには、各１２０°セグメントが、直接および間接に、順次通信を行うことができるように、元のデータ転送速度の３倍での送信を必要とするという大きな欠点を有する。
【００１５】
この問題を制限するために、この論文では、６つの６０°セグメントを使って、例えば、第１のタイムスロットにおいては、セグメント１、３および５が直接に通信を行い、セグメント２、４および６は、中継通信を行うようにすることを提起している。第２のタイムスロットにおいては、これらのモードが入れ替わる。これは、反対側のセグメントが常に逆モードであるという概念を保つが、今度は、隣接するセグメントも逆モードであり、このため、各中継器における干渉の緩和が少なくなり、容量の向上が低減される。加えて、この構成は、依然として、今度は２つのタイムスロットによるＴＤＭ方式を使用するものであり、このため、スループットを維持するにはデータ転送速度を２倍にする必要がある。
【００１６】
さらに、両方式とも、時分割多重化を動作させるために、ＭＳ、中継器および基地局の間の正確なタイミングを必要とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、かかる欠点を制限することを目的としたセルのスループット及びモビリティ（機動性）の向上に関する解決策を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の第１の態様において、無線通信用ブリッジ局は、基地局に対して主に外向きのサービスーエリアを生成するよう動作する少なくとも１つの第一指向性アンテナを有する。
【００１９】
上記態様の一構成において、少なくとも１つの指向性アンテナは、主として円周外に位置するサービスエリアを形成するよう動作し、上記円周は、基地局に対して画定され、上記ブリッジ局と実質的に一致する。
【００２０】
上記態様の別の構成では、各ブリッジ局は、このブリッジ局が通信をしている移動局とアップリンク及びダウンリンク通信方式を使用しているが、基地局と通信するために別の通信方式を使用する。
【００２１】
上記態様の更に別の構成において、ブリッジ局は、基地局に向かうラインオブサイト狭ビーム無線リンクを介して基地局と通信をする。
【００２２】
上記態様のその他の選択可能な構成においては、少なくとも1つのブリッジ局がＤＳＬリンクを介して基地局と通信する。
【００２３】
本発明の一態様において、基地局は、サービスエリア内の移動局と通信するよう動作する無線通信手段を備え、更に、複数のブリッジ局と通信するよう動作可能な高帯域通信手段を備える。
【００２４】
上記態様の一構成において、基地局は、ブリッジ局へと向かうラインオブサイト狭ビームの無線リンクを介してブリッジ局と通信をする。
【００２５】
本発明の別の態様では、通信ネットワークは、基地局から提供される少なくとも1つのセルを備え、そのセルはまた、特定されない形の円周を形成するよう基地局を囲むブリッジ局で実装される。ブリッジ局は、主として上記円周の外側に位置するサービスエリアを形成するよう動作する少なくとも1つの指向性アンテナを備え、それにより、基地局の周囲の円周内に有効なインターゾーンを形成する。そこでのブリッジ局の感度及び信号強度は、インターゾーン内のどのＭＳに対する基地局よりも実質的に低い。
【００２６】
上記態様の一構成において、ブリッジ局は基地局とラインオブサイトで配置され、狭ビーム無線リンクを介して基地局と通信するよう構成されている。
【００２７】
本発明の別の態様における無線通信の方法は、基地局を取り巻くようにブリッジ局を配置するステップと、基地局に対して主に外側に面するサービスエリアを形成するためブリッジ局の送受信の指向性を設定するステップを含む。
【００２８】
上記態様の一構成では、ブリッジ局は、主に円周外に位置するサービスエリアを形成する。上記円周は、基地局に対して画定され、上記ブリッジ局と実質的に一致する。
【００２９】
上記態様の一構成において、基地局の出力制御は、複数のブリッジ局でもって有効範囲の継続を維持する最小のサービスエリアを提供するよう設定される。
【００３０】
本発明の更に別の態様における、ネットワークセルプランニング又はリプランニングの方法は、ブリッジ局の指向性を設定することを含み、上記複数のブリッジ局により基地局の周りに実質的に画定された円周の主に外側に位置する所望のサービスエリアを提供する。
【００３１】
上記態様の一構成において、セルプランニングは、更に、基地局の周りの選択された複数のブリッジ局に対する所在地の決定を含む。
【００３２】
本発明の別の態様では、データ媒体はコンピュータ読み取り可能命令を含む。
【００３３】
上記態様の一構成では、命令がコンピュータにロードされると、コンピュータをブリッジ局として動作させる。
【００３４】
上記態様の一構成では、命令がコンピュータにロードされると、コンピュータを基地局として動作させる。
【００３５】
上記態様の一構成では、命令がコンピュータにロードされると、コンピュータをネットワークコントローラとして動作させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明の実施の形態を図面を参照して例を挙げて説明する。
【００３７】
無線通信システムを説明する。以下の説明では、本発明の各実施形態の完全な理解を与えるためにいくつかの具体的な詳細例を紹介する。しかしながら、本発明を実施するのにこれらの具体的詳細例を用いる必要はないことは当業者には明らかである。
【００３８】
次に、図２を参照すると、本発明の一実施形態において、基地局（ＢＳ）１３０は、セルラネットワークバックボーン（図示せず）に、例えば、有線接続を介して移動交換局（図示せず）に接続される。基地局（ＢＳ）の周りには、ある距離をおいて、バックボーンに接続されないブリッジ局（ＢＲＳ）１２１乃至１２６が配置される。「ブリッジ局」という用語は、「Basestation Relay Integration Device for Generic Enhancements」の頭文字に由来する。
【００３９】
ブリッジ局１２１乃至１２６は、基地局１３０に対して実質的に外方向に通信するように構成されたビーム形成アンテナを備える。よって、各ブリッジ局は、各外向きサービスエリア１０１乃至１０６を提供する。
【００４０】
この結果、基地局と配置ブリッジ局との間に位置する移動局（ＭＳ）１３１乃至１３４は、基地局１３０だけを認識し、基地局と直接通信を行う。
【００４１】
これに対して、配置ブリッジ局の向こう側に配置されるが、外側に面しているサービスエリア１０１乃至１０６のうちの１つに配置された移動局１４１乃至１４３は、ＢＳ１３０と少なくとも１つのＢＲＳの両方を認識するが、通信を行うために（例えば、ブロードキャストチャネル上などで）最も強い信号を有するＢＲＳを選択する。
【００４２】
この効果はセル内に２つのゾーン、すなわち、ＭＳに基地局だけが見え、このため、基地局と直接通信を行う内側ゾーン（図２に斜線領域で示す）と、ＭＳが近隣ブリッジ局と通信することを選択するサービスエリア１０１乃至１０６からなる外側ゾーンを形成することになる。
【００４３】
有利には、ブリッジ局１２１乃至１２６の指向性は、内側ゾーン内のＭＳがブリッジ局を認識しないだけではなく、ブリッジ局１２１乃至１２６も内側ゾーンのＭＳを認識せず、これらのＭＳからの干渉を受けないことを意味する。
【００４４】
同様に有利に、外側ゾーン内のＭＳは、最も近くにあるＢＲＳと通信を行うように出力を調整し、これによって、ＢＳ１３０と、他のＢＲＳに対して引き起こす干渉を最小限に抑える。
【００４５】
よって、従来技術で経験したような、時分割多重化又はサブセルの階層的配置のいずれかの不利益を伴うことなく、干渉を大幅な全体的低減し、対応した容量増大を達成する。
【００４６】
実際には、各ゾーンからの多少の信号が他のゾーンにおいて感知されるかもしれない。例えば、内側ゾーン内のＭＳからの（大幅に減衰した）信号が外側ゾーン内にある建物による後方散乱のためにＢＲＳに達するかもしれない。同様に、大部分の指向性アンテナは、好ましい方向範囲において殆ど感知するが、他の方向において残存感度があるかもしれない。よって、ＢＲＳは、内側ゾーン内のＭＳを認識することもあるが、このＢＲＳ自体の外向きのサービスエリア内にあるＭＳに比べると、著しく減衰した感度で認識する。逆に、内側ゾーン内のＭＳがＢＲＳを認識することもあるが、比較的微弱な信号として検出される。
【００４７】
よって、実際には、各ブリッジ局は、基地局の周りに円周を形成するように配置されているとみなされ、この円周内でのブリッジ局信号強度は重要ではなく、この円周外でのブリッジ局の信号強度が、各ブリッジ局のサービスエリア内において優勢である。この結果、この円周内の領域は内側ゾーンを形成し、各ブリッジ局サービスエリアが外側ゾーンを形成する。
【００４８】
本発明の実施形態では、セル内を移動するＭＳは、モバイル制御ハンドオーバによって、ブリッジ局及び基地局間でハンドオーバする。
【００４９】
次に、図３を参照する。ステップｓ１では、移動局は、現在サービス提供中の基地局またはブリッジ局から受信した信号強度が既定の閾値を下回っているか否かを測定する。下回っていない場合、ステップｓ２のようにハンドオーバは不要となる。
【００５０】
しかしながら、閾値を下回っている場合、ステップｓ３において、サーバディスカバリープロセスによりＢＲＳ及びＢＳ両方の測定可能サーバの信号強度を測定する。ＭＳが現在セッション中ではない場合、ＭＳは、ステップｓ４Ａで新たなＢＲＳ又はＢＳサーバと接続し、ステップｓ４Ｂで基地局に自身のアクセスポイントのポイントを（ブリッジ局に接続した場合においては、間接的に）知らせる。
【００５１】
ＭＳが現在セッション中であれば、ＭＳは、ステップｓ５で、選択サーバにてリソースの利用可能性を調べる。リソースが利用できる場合、ＭＳはステップｓ４Ａのように接続する。リソースが利用できない場合、ＭＳは、ステップｓ６で現在のサーバにとどまる。受信信号強度が低い限り、ＭＳは選択されたサーバにおいてリソースの可用性を調べる。しかし、ステップｓ７で、受信信号強度が第二の閾値を下回ることが測定された場合、ステップｓ８において接続は取りやめられ、ＭＳはステップｓ４Ａにより、より良いサーバに接続する。
【００５２】
当然、このプロセスの間に、現行サーバにおける受信信号強度が再び改善、つまり、受信信号強度がハンドオーバ閾値を超えた場合、ハンドオーバプロセスはただちに終了する。
【００５３】
次に図４を参照して説明する。ブリッジ局１２１乃至１２６はセルラネットワークバックボーンに接続されていないため、本発明の実施形態では、これらのブリッジ局は、通常のＢＳ−ＭＳ通信に使用される以外の通信リンクを介して基地局１３０と直接通信する手段をも備えている。好ましくは、リンクは、基地局とブリッジ局間のラインオブサイトを持つ狭ビーム高帯域二方向無線リンクである。図４では、基地局１３０がブリッジ局１２１、１２３及び１２５へ送信、及びブリッジ局１２２、１２４及び１２６からの送信を受信する様子を単に例として挙げている。
【００５４】
他の通信リンクは、通信リンクを形成するため変調されたレーザ光線又は赤外線、又は、公衆交換電話網介する、例えばＳＤＳＬ、事前の構造基板を利用した有線リンクを含む。このような有線リンクは、帯域幅に制限があるため、比較的低いトラフィックエリア、例えばオフィスのワンフロア、又はトポロジにより無線リンクが実行できない場所に寄与するブリッジ局に最も適しているかもしれない。
【００５５】
本発明の実施形態において、ＢＲＳ及びＢＳ間のリンクは、ＭＳ及びＢＳ間のリンクとは異なるが、ＢＳは、それがその位置においてＭＳのクラスタであったかのようにＢＲＳからの信号を処理ことになる。結果として、ＢＲＳを介したＭＳ接続の処理は、基地局に対して透過的である。
【００５６】
本発明の実施形態では、ブリッジ局１２１乃至１２６は、アドホックネットワーク（ad-hoc network）の一部であるかのように機能することで、外側ゾーン内のＭＳと内側ゾーン内のＢＳ１３０との間の通信を円滑化にし、ＢＲＳに関連するホップを介して外側ゾーン内のＭＳとＢＳ１３０の間の通信を可能にする。アドホックネットワークを構築する機構は、当技術分野でよく知られている。しかしながら、ブリッジ局は固定された性質のため、（ＭＳからＢＲＳまでとＢＲＳからＢＳまでの）２ホップのみ必要とされることが想定される。
【００５７】
図２及び図４では、均等に分布された、それぞれ同様の大きさの領域を網羅する６つのブリッジ局があることが分かるが、実際には、ブリッジ局は適切な数であればいくつ配置されていてもよく、セル領域全体内のトポロジ及びトラフィック要件に適用できる実質的に外向きのサービスエリアを持つ。よって、内側及び外側ゾーンを区別する円周は任意の形状であってもよく、適用可能であれば、ブリッジ局の密集状態はマイクロセル及びピコセルサイズのサービスゾーンを形成するように変えることができる。
【００５８】
ここに説明する本発明の実施形態は、とりわけ４Ｇセルラネットワーク等、数多くのセルラネットワークシステムに重要な、その他多くの利点がある。
【００５９】
２Ｇ及び３Ｇネットワークの比較から分かるように、与えられたデータ速度の増加に伴い、ＢＳのカバー範囲は縮小する傾向にある。それ故、所定のエリアをカバーするために更に多くの基地局が必要となる。ネットワークバックボーンへのアクセスが不要なブリッジ局の使用は、そのような高速ネットワークにおける有効範囲及び容量の向上に、とりわけ容易な手段である。
【００６０】
更に、ＭＳとＢＲＳ及びＢＲＳとＢＳ間の異なったリンクは、これらのリンクに異なったタイプの送信方式を使用できることを意味する。
【００６１】
ＭＳ−ＢＲＳリンクにおいて、本発明のある実施形態では、ＢＲＳ受信機において受信ダイバーシチ技術が適用され、あらゆるタイプのＭＳにおけるＭＳ及びＢＲＳ間のアップリンク品質の向上が図られている。本発明の別の実施形態では、送信ダイバーシチ技術がＢＲＳ送信機において適用され、そのような信号を受信するために適切に順応されたＭＳのダウンリンク品質の向上が図られている。明らかに、これら二つの実施形態を組み合わせることも可能である。
【００６２】
更に別の実施形態では、ＢＲＳ及びＭＳは、サービス品質の向上を促進すべく、マルチ出力マルチ入力（ＭＩＭＯ）技術を採用している。
【００６３】
ＢＲＳ−ＢＳリンクでは、送信及び受信ダイバーシチ技術に対してより高い複雑性の問題が考慮されることがある。また、上記に示したように、ＭＳ−ＢＳ中継リンク全体のこの部分においてはマルチパス伝搬を最小限に食い止めるため、狭指向性ビーム送信が採用されこともある。更に、ＢＲＳを注意してラインオブサイトに位置づけることにより、マルチパス伝搬がより一層低減されることは言うまでもない。
【００６４】
高速無線データネットワークにおけるもう1つの問題点は、移動局の比較的短い電池寿命にある。セルを近隣のブリッジ局で実装すること及び干渉全体の低減は、共にＭＳにおける送信出力要件を低減し、携帯用装置の電池寿命を改善する。
【００６５】
更に、ここに示される本発明の実施形態により提供される解決法は拡張可能である。図５及び図６は、日中及び夜間の通信レベル又はトラフィックに対する、六角形のセルにおける内側及び外側ゾーンの理想的な配置を示したものである。
【００６６】
本発明の実施形態において、図５を参照すると、６つのブリッジ局１２１乃至１２６全てが、外側ゾーン１乃至６における日中のピーク時間時に遭遇したトラフィックレベルを対処すべく稼動可能であることがわかる。
【００６７】
しかしながら、夜間に関しては、図６を参照すると、ブリッジ局１２１、１２３及び１２５のスイッチが切られ、残りのブリッジ局１２２、１２４及び１２６が、減少したトラフィックを外側ゾーンＡ乃至Ｃの広い受信可能範囲で対応する。
【００６８】
この実施形態により、各ブリッジ局又は少なくとも夜間のブリッジ局が、それらの隣接ＢＲＳサービスエリアの十分な割合を占める十分な感度を持ち、夜間にて有効範囲の重なりを可能にすることは言うまでもない。これは、固定特性であっても良いし、（必要なら）夜間形態がセットされたとき、感度・送信電力が変更されてもよい。
【００６９】
昼夜は単にトラフィックレベルパターンを示しており、ブリッジ局の配置及び停止はその特定のセルのトラフィックプロフィールに適応されることは言うまでもない。同様に、ブリッジ局の配置及び停止はセル内の現在のトラフィックレベルに適応され、例えば、セル休止の影響を緩和する。
【００７０】
本発明の実施形態では、ＢＲＳが外側ゾーン内にＭＳとの通信リンクを形成するのでセルの範囲とＢＳのサービスエリアが一致する必要はない。結果として、基地局の出力制御は、複数のブリッジ局を用いた有効範囲の連続性を維持できる最小限のサービスエリアを提供するように構成される。
【００７１】
また図５において、対向する外側ゾーンの対１０１と１０４、１０２と１０５、及び１０３と１０６は、互いに離れてそれらの有効範囲を管理し、内側ゾーンによって分離されているのでセル内で受ける相互干渉は最小となる。この最小限の干渉は、有利なことに、対向する外側ゾーンの対においてＣＤＭＡコードの再使用を容易にする。また、ＣＤＭＡシステムに対する利点として、多様なユーザ検出に関連する基地局におけるコンピュテーショナルオーバヘッドは、少し離れたところにあり、ブリッジ局間に分布されているＭＳとの通信によって緩和できる。
【００７２】
本発明が、無線ローカルループなどの有線インフラストラクチャにさらにリンクする中央局にモバイル通信機器がリンクする、他の無線アーキテクチャにも適することも、当業者には明らかであろう。
【００７３】
当業者にとってはまた、基地局及びブリッジ局間の通信が、いずれも移動局との通信の場合と異なる周波数帯域でもって行われていることが明らかである。例えば、移動局との通信が４Ｇ−ライセンスバンドによって行われるのに対し、基地局及びブリッジ局間の通信は、広帯域幅通信に適した更に高い周波数を中心に行われる。
【００７４】
基地局の周りにほぼ円周を形成するために複数のブリッジ局を基地局の周りに配置するステップと、ブリッジ局の指向性を設定し、主に上記円周の外に位置するサービスエリアを形成するステップを含む無線通信の方法が提供される。
【００７５】
同様に、基地局の周りの選択された複数のブリッジ局の所在地を識別するステップと複数のブリッジ局により基地局の周りに実質上画定された円周の主に外側に位置する所望のサービスエリアを形成するようにブリッジ局の指向性を設定するステップを含むネットワークセルプランニングの方法が提供される。
【００７６】
局の物理的な配置が既に行われたネットワークにおいては、リプランニングを時折採用し、トラフィックにおける季節及び人口の変化を明らかにすることが一般的である。本発明の実施形態におけるネットワークセルリプランニングの方法は、セル内のブリッジ局の指向性を設定し、上記複数のブリッジ局により基地局の周りに実質上画定された円周の主に外側に広がる所望のサービスエリアを提供するステップを取り入れている。
【００７７】
同様に、セルの維持管理及び最適化方法は、セル内のブリッジ局の指向性を設定し、上記複数のブリッジ局により基地局の周りに実質上画定された円周の主に外側に広がる所望のサービスエリアを提供するステップを取り入れている。この方法はまた、ブリッジ局の稼動及び非稼動状況に応じて、ブリッジ局及び／又は基地局の指向性を設定するステップをも取り入れる。
【００７８】
本発明の実施形態は、適切な装置または動作を提供する任意の適切なやり方で実施できることが、当業者には明らかであろう。とりわけ、ブリッジ局は、単一の個別エンティティからなることも、コンピュータなどの従来のホスト機器に付加された複数のエンティティからなることもあり、コンピュータなどの従来のホスト機器の既存の部分を適合させることによって形成することもできる。代替として、付加エンティティと適合エンティティとの組み合わせも考えることができる。例えば、基地局の製造において使用される構成部品は、適切に再構成されるときにはブリッジ局の構築にも使用できる。よって、従来の機器の既存部分の適合は、例えば、従来の機器に含まれる１つ以上のプロセッサのプログラム書換えなどを含むことができる。したがって、必要とされる適合は、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、ＰＲＯＭ、ＲＡＭ、あるいはこれらまたはその他の記憶媒体または信号の任意の組み合わせといった記憶媒体上に記憶される、プロセッサで実施可能な命令を備えるコンピュータプログラム製品の形で実施できる。
【００７９】
同様に、ネットワークセルプランニングの方法が、記憶媒体上に記憶されるプロセッサで実施可能な命令からの命令を受けたネットワークコントローラにより実施され得ることが、当業者には明らかであろう。
【００８０】
本発明の実施形態が、以下に挙げる利点の一部或いは全てを提供することが理解される：
ｉ．セルラネットワークバックボーンに接続されない、ブリッジ局の低コスト配置。
【００８１】
ｉｉ．基地局に関連する送信／受信感度の指向性による、ブリッジ局における干渉の大幅な減少及び、それによるセル容量の増加。
【００８２】
ｉｉｉ．基地局に対するブリッジ局の透明化。
【００８３】
ｉｖ．それぞれのホップで使用される装置に適した、異なる送信方式を提供する領域及び、それによる有効なスペクトラムの効率的活用の向上。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】当技術分野で知られている３Ｇセルラネットワークおよび結果として生じるカバー方式を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態による基地局およびブリッジ局の概略図であり、結果として生じるサービスエリアを示す。
【図３】本発明の一実施形態によるハンドオーバプロセスを示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態による基地局およびブリッジ局の概略図であり、基地局とブリッジ局との間の通信を示す。
【図５】本発明の一実施形態による基地局およびブリッジ局の概略図であり、高速トラフィック構造を示す。
【図６】本発明の一実施形態による基地局およびブリッジ局の概略図であり、低速トラフィック構造を示す。
【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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【図６】
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【国際調査報告】
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