(57)【要約】【課題】他セル干渉を効果的に低減できるアンテナパタンを自動的に設定し、サービスエリアの状態変化に追従して自動更新する基地局装置及びアンテナパタン制御方法を提供する。【解決手段】自セルに割り当てられた周波数と、隣接セルに割り当てられた周波数との干渉を低減して無線資源を有効利用するためにアンテナパタンの自動設定を行う基地局装置に、自基地局装置において観測された無線資源の使用量の統計値に基づいて、自基地局装置における無線資源の使用状況を判定する無線資源使用状況判定手段と、前記無線資源使用状況判定手段により判定された無線資源の使用状況に基づいて、アンテナパタンを指定するアンテナパタン制御手段と、前記アンテナパタン制御手段により指定されたアンテナパタンで電波を放出するアンテナとを備えることにより達成される。【選択図】図１
2008048107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルラ移動通信システムにおける基地局装置であって：
自セルに割り当てられた周波数と、隣接セルに割り当てられた周波数との干渉を低減して無線資源を有効利用するためにアンテナパタンの自動設定を行い、
自基地局装置において観測された無線資源の使用量の統計値に基づいて、自基地局装置における無線資源の使用状況を判定する無線資源使用状況判定手段；
前記無線資源使用状況判定手段により判定された無線資源の使用状況に基づいて、アンテナパタンを指定するアンテナパタン制御手段；
前記アンテナパタン制御手段により指定されたアンテナパタンで電波を放出するアンテナ；
を備えることを特徴とする基地局装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基地局装置において：
前記無線資源使用状況判定手段は、自局における上り干渉量及び自局における総送信電力の少なくとも一方に基づいて、無線資源の使用状況を判定することを特徴とする基地局装置。
【請求項３】
請求項２に記載の基地局装置において：
前記無線資源使用状況判定手段は、自基地局装置における上り干渉量の一定期間における統計値が第１の規定値以上である場合は自基地局装置の無線資源の使用状況を「逼迫」と判定し、前記統計値が第１の規定値以下で規定される第２の規定値未満である場合は、「余剰」と判定し、前記統計値が第１規定値未満、かつ第２の規定値以上である場合は「適正」と判定し、
前記アンテナパタン制御手段は、前記無線資源使用状況判定手段による無線資源使用状況の判定結果に基づいて、アンテナ垂直パタンのメインローブの俯角を指定することを特徴とする基地局装置。
【請求項４】
請求項２に記載の基地局装置において：
前記無線資源使用状況判定手段は、自基地局装置における総送信電力の一定期間における統計値が第１の規定値以上である場合は自基地局装置の無線資源の使用状況を「逼迫」と判定し、前記統計値が第１の規定値以下で規定される第２の規定値未満である場合は「余剰」と判定し、前記統計値が第１規定値未満、かつ第２の規定値以上である場合は「適正」と判定し、
前記アンテナパタン制御手段は、前記無線資源使用状況判定手段による無線資源使用状況の判定結果に基づいて、アンテナ垂直パタンのメインローブの俯角を指定することを特徴とする基地局装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の基地局装置において：
前記アンテナパタン制御手段は、自基地局装置の無線資源の使用状況が「逼迫」である場合、自局のアンテナ垂直パタンのメインローブの俯角を増加させ、自基地局装置の無線資源の使用状況が「余剰」である場合、自局のアンテナ垂直パタンのメインローブの俯角を減少させ、自基地局装置の無線資源の使用状況が「適正」である場合、自基地局装置のアンテナ垂直パタンのメインローブの俯角を更新しないことを特徴とする基地局装置。
【請求項６】
請求項３または４に記載の基地局装置において：
前記アンテナパタン制御手段は、自基地局装置の上り干渉量を用いて判定した無線資源の使用状況及び自基地局装置の総送信電力を用いて判定した無線資源の使用状況の少なくとも一方が「逼迫」である場合、自基地局装置のアンテナ垂直パタンのメインローブの俯角を増加させ、自基地局装置の上り干渉量を用いて判定した無線資源の使用状況及び自基地局装置の総送信電力を用いて判定した無線資源の使用状況の両方が「余剰」である場合、自基地局装置のアンテナ垂直パタンのメインローブの俯角を減少させ、自基地局装置の上り干渉量を用いて判定した無線資源の使用状況及び自局の総送信電力を用いて判定した無線資源の使用状況の少なくとも一方が「適正」でありもう一方が「逼迫」でない場合、自基地局装置のアンテナ垂直パタンのメインローブの俯角を更新しないことを特徴とする基地局装置。
【請求項７】
請求項５に記載の基地局装置において、
前記アンテナパタン制御手段は、無線資源として自基地局装置の上り干渉量を用いて一定期間更新を行った後の自基地局装置のアンテナ垂直パタンのメインローブの俯角と、無線資源として自局の総送信電力を用いて一定期間更新を行った後の自基地局装置のアンテナ垂直パタンのメインローブの俯角とを比較して、大きい方の俯角を自基地局装置のアンテナ垂直パタンの俯角に設定することを特徴とする基地局装置。
【請求項８】
請求項５に記載の基地局装置において、
前記アンテナパタン制御手段は、無線資源として自基地局装置の上り干渉量を用いて一定期間更新を行った後の自基地局装置のアンテナ垂直パタンのメインローブの俯角が所定の規定値以上である場合、その俯角を自基地局装置のアンテナ垂直パタンのメインローブの俯角に設定し、
前記俯角が前記規定値未満である場合、無線資源として自基地局装置の総送信電力を用いて一定期間更新を行った後の自基地局装置のアンテナ垂直パタンのメインローブの俯角を自基地局装置のアンテナ垂直パタンのメインローブの俯角に設定することを特徴とする基地局装置。
【請求項９】
セルラ移動通信システムにおけるアンテナパタン制御方法であって：
自セルに割り当てられた周波数と、隣接セルに割り当てられた周波数との干渉を低減して無線資源を有効利用するためにアンテナパタンの自動設定を行い、
自基地局における無線資源の使用量を観測するステップ；
観測した無線資源の使用量に基づいて、所定の統計値を算出するステップ；
無線資源の使用量の統計値から無線資源の使用状況を判定するステップ；
無線資源の使用状況に基づいてアンテナパタンを指定するステップ；
前記アンテナパタンを指定するステップにより指定されたアンテナパタンで電波を放出するステップ；
を有することを特徴とするアンテナパタン制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サービスエリアを複数のセルに分割してセル内の移動局とそのセルを形成する基地局が多元接続方式によりシステムに割当てられた周波数帯域を共有して通信を行うことを特徴とするセルラ移動通信システムに関する。
【０００２】
特に、システムに割当てられた周波数帯域内においてセル毎に複数の狭帯域周波数チャネルからなるセットを割当て、隔離して配置されたセル同士においてのみ同一または隣接周波数のチャネルが割当てられるように調整するＴＤＭＡ−ＦＤＭセルラ移動通信システムや、システムに割り当てられた周波数帯域を符号分割多元接続により全セルのユーザ間で共有するＣＤＭＡセルラ移動通信システムにおいて、基地局アンテナの垂直パタンが狭ビーム化されている場合のビームチルティング、または、基地局アンテナの水平パタンがビーム化されている場合のビームディレクティング、およびエリア成形を最適化する方法であって、セル間の同一あるいは隣接周波数干渉を低減し、かつ、無線資源を有効利用するためのチルト角および方位角の自動設定、並びに自動更新するアンテナパタン制御方法、及び基地局装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
地表において空間に送信された無線信号は、伝搬過程に伴うエネルギの拡散や、植生による吸収、地形や地物による遮蔽によって送信点からの距離が増すにつれて徐々に減衰していく。その減衰の程度は、送信点での送信電力と測定点における受信電力の比により伝搬損失として表される。一般的に、都市環境下では伝搬距離が２倍になると伝搬損失は８倍から１６倍になることが知られている。したがって、受信機の熱雑音電力レベルに物理的な下限が存在し、受信電力と熱雑音電力の相対比で無線信号の受信可否が決定されることを考えると送信機の送信電力の上限値によって受信可能距離が制限されることがわかる。
【０００４】
セルラ移動通信システムは、広範なサービスエリアを比較的狭い領域であるセルに分割してセル毎に設置した基地局に当該セルに位置する移動局との通信を受け持たせることを特徴とする。これは、前述のように無線信号の受信可能距離が送信機の送信電力の上限値によって制限されるため、広範なサービスエリアを分割することなく一つの基地局に受け持たせようとすると、装置構成において実現不能な大きさの送信電力値が必要となるためである。基地局装置の実現にはセルの小型化（小セル化）が好ましいが、一方で、サービスエリアを覆うのに必要なセル数、すなわち設置すべき基地局数は増加することとなる。
【０００５】
有限な周波数帯域が割当てられたセルラ移動通信システムでは、小セル化にはシステム容量、具体的には同時に収容可能な移動局数を増加させる効果もある。符号分割多元接続方式（ＣＤＭＡ）の上り回線の容量は、受信機に到来した復調対象チャネル自身の遅延波による干渉、他チャネルによる干渉、受信機熱雑音の総和である上り干渉量によって決定される。他チャネルによる干渉には、復調対象チャネルを送信するセルから到来するもの（自セル干渉）と、復調対象チャネルを送信するセル以外のセルから到来するもの（他セル干渉）がある。
【０００６】
小セル化すると移動局は各セルに分散して収容されるので、自セル干渉が小さくなる。さらに他セル干渉を低減することで他チャネルによる干渉が減少して、上り回線の容量が増加する。下り回線において、基地局の送信電力は有限である。移動局において、復調対象チャネル自身の遅延波による干渉、自セル干渉、他セル干渉、受信機熱雑音の総和である下り干渉量が大きいと、所要通信品質を維持するために、当該移動局に対する基地局の送信電力は大きくなる。つまり、数多くの移動局を収容するためには下り干渉量を小さくする必要があり、他セル干渉の低減は重要である。
【０００７】
また、他セル干渉を低減するには、基地局に設置されるアンテナのパタンをどのようにするかが重要となる。アンテナパタンのメインローブ方向では比較的高い利得が得られるのに対して、サイドローブ方向の利得は相対的に低く抑えられる。従って、アンテナパタンのメインローブを自セルに向けて、サイドローブを他セルに向けることで、他セル干渉を低減できる。ここで、アンテナ垂直パタンのメインローブを自セルに向けてサイドローブを他セルに向けることはビームチルティングと呼ばれ、アンテナ水平パタンのメインローブを自セルに向けてサイドローブを他セルに向けることはビームディレクティングと呼ばれる。
【０００８】
割当てられた周波数帯域におけるシステム容量を最大化するビームチルティング（ビームディレクティング）は、適切な半値幅とチルト角（方位角）によって設定される。ここで、半値幅とは垂直（水平）パタンの最大利得に対して３ｄＢ以内の利得となる方向のなす角度（メインローブ幅）であって狭ビーム化の程度を示す。また、チルト角は垂直パタンの最大利得方向と水平方向のなす角であって最大利得方向が地面側を指向するときに正数になり、方位角は水平パタンの最大利得方向と真北方向のなす角である。セル配置、すなわち、セル端（セル境界）が設計により事前に固定されている場合には、最適なビームチルティングについて定性的に以下のことが言える。
【０００９】
セル半径（基地局とセル端の距離）が小さいセルを形成する基地局においてアンテナの垂直パタン半値幅が小さい場合、メインローブ方向（通常はセル端）で十分なアンテナ利得が確保される一方で、メインローブ方向より見込角が大きい方向においてサイドローブが指向することとなるため、セル内において必要なアンテナ利得を確保できなくなる。
【００１０】
逆に、セル半径が大きいセルを形成する基地局においてアンテナの垂直パタン半値幅が大きい場合、セル内においては十分なアンテナ利得が確保される一方で、メインローブ方向（通常はセル端）で必要なアンテナ利得を確保できなくなる。
【００１１】
また、基地局においてアンテナ垂直パタンのチルト角が小さいと、メインローブの指向方向が水平に近づくために基地局が受け持つエリア以外のエリア（他セル）に対してアンテナ利得が大きくなり、他セルに与える干渉が増加すると同時に他セルに在圏する移動局から受ける干渉も増大することになる。
【００１２】
逆に、基地局においてアンテナ垂直パタンのチルト角が大きいと、メインローブの指向方向が垂直に近づくためにセル端へのアンテナ利得が減少して熱雑音による劣化（カバレッジロス）が発生する。これらの関係は、非特許文献１に示されている。
【００１３】
また、電子地図を用いたセル設計システムにより各地点と各基地局間の電波伝搬状態を模擬して推定演算することで適切な基地局アンテナ種別（ビームチルティング、ビームディレクティング）を手動設計する方法が非特許文献２に示されている。
【００１４】
また、測定装置により実際のサービスエリアにおいて各地点を測定したデータを基にして適切なビームチルティングを手動設計する具体的な方法が非特許文献３に示されている。非特許文献３においては、半値幅を変更せずにチルト角のみを変化させた場合の電波伝搬状態の推定シミュレーションが実測値に基づいて可能であり、セル設計者がチルト角をカットアンドトライ的に調整する。このようにすることによりサービスエリア内において受信レベル劣化の改善や同一周波数帯域や隣接周波数帯域を用いる周辺セルからの干渉への耐力の増大が図れ、手動による適切なチルト角の設計を行なうことができる。
【００１５】
また、特許文献１は、サービスエリアの状態、及び、外部からの指示の少なくとも何れかに基づいて、各状態に対して予め手動で設計されている適切なチルト角と垂直パタン半値幅とを適宜自動選択、または、指示選択することにより、通信品質及びシステム容量を適切に制御する方法を開示している。
【００１６】
具体的には、サービスエリアの状態としてトラヒック量を監視し、トラヒック量がフルロード状態の場合には、送信信号を供給する基地局アンテナを垂直に一定間隔を置いて配置することにより垂直スタックされた放射素子数を減少させることにより垂直パタン半値幅を広げると同時に、隣接する放射素子間における移相量の差を最大値に設定することでチルト角を大きくする。
【００１７】
あるいは、トラヒック量が少なくなるにつれて送信信号を供給する基地局アンテナの垂直スタックされた放射素子数を徐々に増加させることにより垂直パタン半値幅を狭めると同時に、隣接する放射素子間における移相量の差を徐々に減少させることでチルト角を小さくする。ここで、各サービスエリア状態に応じた最適なチルト角と垂直パタン半値幅は、セル設計者が予め手動により設計しておき、適宜選択され得るようにしておく。これらにより、トラヒック量が大きいほどセル半径が小さくカバレッジが狭いセルにおいて大きなシステム容量を確保するように垂直パタンを形成し、トラヒック量が小さいほどセル半径が大きくカバレッジが広いセルにおいて小さなシステム容量を確保するように垂直パタンが形成される。このようにして、サービスエリアの変動に追従して全体としてシステム容量やカバレッジを改善することができる。
【００１８】
また、セル間の同一及び隣接周波数干渉を低減し、かつ、無線資源を有効利用するための基地局アンテナにおける垂直パタンのチルト角及び水平パタンの方位角を、セル設計者の手動設計によらずに自動的に生成し、サービスエリアの状態変化に追従して自動更新する方法がある。
【００１９】
具体的には、移動局は、ハンドオーバ時に測定する送信基地局に対応付けられた共通パイロットチャネルの受信レベルをモニタセットとして、ハンドオーバ元の基地局に報告する。モニタセットとは、移動局が受信レベルを測定したハンドオーバ先の候補となるセルの基地局のセットである。
【００２０】
基地局は、報告されたモニタセットから周辺セルの隣接度合、すなわち周辺セルとのセル間における電磁的な空間の共有度を計算する。その隣接度合に基づいて自基地局及び周辺基地局のビームチルティング及びビームディレクティングが最適に設定される。
【非特許文献１】林、森他著、２００３  信学総大  Ｂ−５−３５、「セルラ移動通信における基地局アンテナ垂直半値角とチルト角の最適化」、２００３年３月．
【非特許文献２】藤井、朝倉他薯、ＮＴＴ  ＤｏＣｏＭｏテクニカル・ジャーナル  Ｖｏｌ．２  Ｎｏ．４、「移動通信におけるセル設計システム」、１９９５年１月．
【非特許文献３】朝倉、藤井他著、信学技報  ＲＣＳ９５−１３０、「実伝搬データを用いた移動通信セル設計システム」、１９９６年１月．
【特許文献１】特開２００５−１０９６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、上述した背景技術には以下の問題がある。
【００２２】
今後主流となると考えられるストリートマイクロセル（エリア半径１ｋｍ以下）やピコセル（エリア半径０．５ｋｍ以下）のように、現在主流となっているマクロセル（エリア半径１０ｋｍ以下）やマイクロセル（エリア半径３ｋｍ以下）よりも更に覆う領域の小さいセルにおいては、上記の従来手法に示されるような各地点と各基地局間の電波伝搬状態を模擬して推定演算したり、測定装置により実際のサービスエリアにおいて地点毎に受信電力を測定したりして、適切なビームチルティングやビームディレクティングを手動で設計することは、より困難となる。これは以下のように説明される。
【００２３】
従来のマクロ・マイクロセルではアンテナを鉄塔や高層建物の屋上、山頂といった高位置へ設置することで広域のセルカバレッジを形成しており、セル端までの伝搬距離が比較的長いことから、基地局から見た方位毎に個別の建物の影響が統計的に平均化される。したがって、エリア端が滑らかに連続している基地局を中心とした六角形に近いエリアを形成することができた。
【００２４】
このため、大まかな都市構造毎に定義される伝搬推定式によってセル内における伝搬損失を精度よく推定可能であり、電子地図を活用して大まかな都市構造を考慮したセル設計システムの支援を受けながら、各地点と各基地局間の電波伝搬状態を模擬して推定演算して適切なビームチルティングやビームディレクティングを設計することが出来た。
【００２５】
また、マクロ・マイクロセルでは、上述したストリートマイクロセル、ピコセルよりもエリア半径が大きいため個別の建物の影響は統計的に平均化され、エリア内の全てのサービスエリア（道路、広場、等）を測定装置で実測しなくても、その一部を大まかに実測すれば代表的なデータを取得したことになり、これに基づいて適切なビームチルティングやビームディレクティングを設計することが出来た。
【００２６】
一方で、ストリートマイクロセルやピコセルではアンテナを基地局周辺の建物よりも低い位置へ設置することで狭域のセルカバレッジを形成しており、エリア端までの伝搬距離が比較的短い。このことから、基地局から見た方位毎に個別の建物や地物の影響を受けやすく、エリア端が不連続で複雑な形状（アメーバ状）のセルが形成されることになる。このため、大まかな都市構造毎に定義される伝搬推定式によってエリア内における電波伝搬状態を精度よく推定することは困難となり、従来のセル設計システムを用いて精度よくビームチルティングやビームディレクティングを設計することが困難になる。
【００２７】
レイトレーシング法により伝搬損失を推定するセル設計システムでは、大規模な計算量を許容することで電波伝搬状態の推定時に個別の建物や地物を考慮可能である。しかし、電子地図は詳細な建物の形状などといった実環境を完全には記述できないことや、実環境は時間の経過とともに変化するため電子地図の情報にリアルタイム性が無いことから、その推定精度は十分とは言えない。
【００２８】
また、測定装置を用いて実測することによりチルト角を設計する手法では、エリア形状の複雑化によってサービスエリア（道路、広場、等）の大部分を詳細に実測しなければ、適切なビームチルティングやビームディレクティングを設計することができない。更に、セルの小型化に伴って設置すべき基地局数が激増し、セル設計作業が大きく煩雑化する可能性がある。
【００２９】
特許文献１は、サービスエリアの状態、及び、外部からの指示の少なくとも何れかに基づいて、各状態に対して予め手動で設計されている適切なチルト角と垂直パタン半値幅とを適宜自動選択、または、指示選択することにより、通信品質及びシステム容量を適切に制御する方法を開示している。ただし、各サービスエリア状態に応じた最適なチルト角と垂直パタン半値幅はセル設計者が予め手動により設計しておき、適宜選択され得るようになっていなければならない。
【００３０】
また、基地局でのビームチルティングにおけるチルト角及びビームディレクティングにおける方位角を、セル設計者の手動設計によらずに自動的に生成し、サービスエリアの状態変化に追従して自動更新する方法では、次隣接セル（隣接セルの隣のセル）との隣接度合を一定範囲内にする制御であるため、隣接セルへの与干渉や隣接セルからの被干渉を効果的に低減することができない。
【００３１】
そこで本発明は、他セル干渉を効果的に低減できるアンテナパタンを自動的に設定し、サービスエリアの状態変化に追従して自動更新する基地局装置及びアンテナパタン制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
上記課題を解決するため、本発明の基地局装置は、
セルラ移動通信システムにおける基地局装置であって：
自セルに割り当てられた周波数と、隣接セルに割り当てられた周波数との干渉を低減して無線資源を有効利用するためにアンテナパタンの自動設定を行い、
自基地局装置において観測された無線資源の使用量の統計値に基づいて、自基地局装置における無線資源の使用状況を判定する無線資源使用状況判定手段；
前記無線資源使用状況判定手段により判定された無線資源の使用状況に基づいて、アンテナパタンを指定するアンテナパタン制御手段；
前記アンテナパタン制御手段により指定されたアンテナパタンで電波を放出するアンテナ；
を備えることを特徴の１つとする。
【００３３】
このような構成にすることにより、自基地局の無線資源の使用状況が適切になるようにアンテナパタンを制御することで、他セル干渉、すなわち復調対象チャネルと通信するセル以外のセルから到来するチャネルによる干渉効果的に低減しつつ基地局のカバーエリアを適切な範囲にすることができる。
【００３４】
本発明のアンテナパタン制御方法は、
セルラ移動通信システムにおけるアンテナパタン制御方法であって：
自セルに割り当てられた周波数と、隣接セルに割り当てられた周波数との干渉を低減して無線資源を有効利用するためにアンテナパタンの自動設定を行い、
自基地局における無線資源の使用量を観測するステップ；
観測した無線資源の使用量に基づいて、所定の統計値を算出するステップ；
無線資源の使用量の統計値から無線資源の使用状況を判定するステップ；
無線資源の使用状況に基づいてアンテナパタンを指定するステップ；
前記アンテナパタンを指定するステップにより指定されたアンテナパタンで電波を放出するステップ；
を有することを特徴の１つとする。
【００３５】
このような制御方法にすることにより、自基地局の無線資源の使用状況が適切になるようにアンテナパタンを制御することで、他セル干渉を効果的に低減しつつ基地局のカバーエリアを適切な範囲にすることができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の実施例によれば、他セル干渉を効果的に低減できるアンテナパタンを自動的に設定し、サービスエリアの状態変化に追従して自動更新する基地局装置及びアンテナパタン制御方法を実現できる、
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
次に、本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
【００３８】
本発明の実施例にかかる基地局装置及びアンテナパタン制御方法が適用される無線通信システムにおける基地局について、図面を用いて説明する。
【００３９】
無線通信システムとしては、システムに割当てられた周波数帯域内においてセル毎に複数の狭帯域周波数チャネルからなるセットを割当て、隔離して配置されたセル同士においてのみ同一または隣接周波数のチャネルが割当てられるように調整するＴＤＭＡ−ＦＤＭセルラ移動通信システムや、システムに割り当てられた周波数帯域を符号分割多元接続により全セルのユーザ間で共有するＣＤＭＡセルラ移動通信システムが適用される。
【００４０】
まず、本実施例にかかる基地局の構成について説明する、図１は、本実施例にかかる基地局の構成図である。
【００４１】
本実施例にかかる基地局１００は、無線資源使用状況判定部１０２と、アンテナパタン制御部１０４と、アンテナ１０６とを備えて構成される。
【００４２】
基地局装置１００は、自セルに割り当てられた周波数と、隣接セルに割り当てられた周波数との干渉を低減して無線資源を有効利用するためにアンテナパタンの自動設定を行う。具体的には、基地局アンテナの垂直パタンが狭ビーム化されている場合のビームチルティング、または、基地局アンテナの水平パタンがビーム化されている場合のビームディレクティング、およびエリア成形を行う。セル毎に複数の狭帯域周波数チャネルからなるセットが割り当てられる。具体的には、隔離して配置されたセル同士においてのみ同一または隣接周波数のチャネルが割り当てられる。このようにすることにより、セル間の同一あるいは隣接周波数干渉を低減し、かつ、無線資源を有効利用する。
【００４３】
無線資源使用状況判定部１０２は、基地局１００の、例えば上り干渉量、すなわち上りリンクにおける干渉量や総送信電力などの無線資源使用量を一定期間観測して、例えば平均値、中央値、分散、標準偏差など、その統計値を計算する。上り干渉量とは、例えば受信機熱雑音の総和により示される。
【００４４】
図２に示すように、無線資源使用量の一定期間における統計値が第１規定値以上である場合は自局の無線資源の使用状況を「逼迫」と判定する。前記統計値が第１規定値以下で規定される第２規定値未満である場合は「余剰」と判定する。前記統計値が第１規定値未満、かつ第２規定値以上である場合は「適正」と判定する。
【００４５】
このように判定する理由について、無線資源の使用量として上り干渉量もしくは総送信電力を用いた場合において説明する。
【００４６】
第１規定値は、ＣＤＭＡセルラシステムにおいて規定される呼受付制御閾値よりも１ｄＢから５ｄＢ低い値に設定される。ここで、呼受付制御閾値とは、セル半径が縮小することを防ぐための呼受付制御において使用する閾値である。具体的には、上り干渉量もしくは総送信電力がこの閾値を超えた場合には新たなチャネルの受付を拒否する。
【００４７】
また、第２規定値は、呼受付制御閾値よりも２ｄＢから７ｄＢ低い値に設定される。すなわち、第１規定値よりも、１ｄＢから２ｄＢ低い値に設定される。
【００４８】
上り干渉量もしくは総送信電力の統計値が第２規定値未満である場合には、無線資源が余っており、さらにユーザを収容可能な状態であるので、「余剰」と判定する。
【００４９】
また、呼受付制御で拒否することができない他セル、すなわち復調対象チャネルを送信するセル以外のセルに在圏する移動局からの上り干渉が大きいときには、上り干渉量は呼受付制御閾値と近い値になる。このように、上り干渉量が第１規定値以上である場合は、他セル干渉が大きい状態であるので、無線資源使用状況は「逼迫」と判定する。総送信電力については、他セル干渉が大きい状態であると、セル端にいる移動局に対して大きな送信電力が必要となる。さらに、このセル端にいる移動局への大きな送信電力は、他の移動局において干渉となるので、他の移動局に対しても大きな送信電力が必要となる。このように、総送信電力が呼受付制御に近い値である場合には、他セル干渉が大きい状態であるので、無線資源使用状況は「逼迫」と判定する。そして、無線使用状況が「余剰」でも「逼迫」でもない場合には、「適正」と判定する。
【００５０】
無線資源使用状況判定部１０２は、自基地局装置において観測された無線資源の使用量の統計値を計算し、該無線資源使用量の統計値の計算結果に基づいて判定された判定結果を、アンテナパタン制御部１０４に入力する。
【００５１】
アンテナパタン制御部１０４では、無線資源使用状況判定部１０２から無線資源使用状況の判定結果を受け取り、それに基づいてアンテナパタンを決定する。図３は、自基地局の無線資源使用状況の判定結果に応じて、自基地局のアンテナ垂直パタンのチルト角の更新方法を示している。ここで、チルト角とは、上述したように垂直パタンの最大利得方向と水平方向のなす角であり、最大利得方向が地面側を指向するときに正数になる。
【００５２】
無線資源使用状況の判定結果が「逼迫」であれば、アンテナパタン制御部１０４はチルト角を増加させる。無線資源使用状況が「適正」であれば、アンテナパタン制御部１０４はチルト角を更新しない。無線資源使用状況が「余剰」であれば、アンテナパタン制御部１０４はチルト角を減少させる。
【００５３】
このようにチルト角を制御する理由について、無線資源の使用量として上り干渉量もしくは総送信電力を用いた場合において説明する。
【００５４】
図４は、上り干渉量もしくは総送信電力の使用状況が「余剰」であるときにチルト角を減少させることで、収容トラヒック量を増加させることができることを示している。基地局１０００の上り干渉量もしくは総送信電力の使用状況が「余剰」であるときには上りトラヒックを収容する余力があるので、チルト角を減少させて受け持ちエリアを拡大する。これによって、今まで収容していなかった移動局１０８１を収容することができるので、システム容量が増加する。
【００５５】
図５は、基地局１０００の上り干渉量の使用状況が「逼迫」であるときにチルト角を増加させることで、他セル干渉を低減できることを示している。上り干渉量の使用状況が「逼迫」であるときには、他セル干渉が大きいので、チルト角を増加させて干渉エリアを縮小させる。これによって、他セル干渉を低減させることができるので、システム容量を増加させることができる。
【００５６】
図６は、総送信電力の使用状況が「逼迫」であるときにチルト角を増加させることで、他セル干渉を低減できることを示している。総送信電力の使用状況が「逼迫」であるときには他セル干渉が大きいので、チルト角を増加させてカバーエリアを縮小させる。これによって、基地局１００１から大きな干渉を被っていた移動局１０８２は基地局１００１にハンドオーバする。その結果、他セル干渉が低減されるので、システム容量が増加する。
【００５７】
上り干渉量の使用状況及び総送信電力の使用状況のどちらを判定結果として用いた方が高いシステム容量を達成できるかは、基地局１００の総送信電力やセル半径、トラヒック分布に依存する。例えば、基地局１００の総送信電力が大きい場合やセル半径が小さい場合、下り回線のトラヒックと比較して上り回線のトラヒックの方が大きい場合のように、総送信電力よりも上り干渉量の方が逼迫する可能性が高い状況においては、上り干渉量の使用状況を判定結果として用いた方がよい。
【００５８】
反対に、例えば、基地局の総送信電力が小さい場合やセル半径が大きい場合、上り回線のトラヒックと比較して下り回線のトラヒックの方が大きい場合のように、上り干渉量よりも総送信電力の方が逼迫する可能性が高い状況においては、総送信電力の使用状況を判定結果として用いた方がよい。
【００５９】
セル半径やトラヒック分布が予測できないために、上り干渉量及び総送信電力のどちらの方が逼迫する可能性が高いか事前に予測できない場合について説明する。
【００６０】
図７に示すように、この場合、自基地局の上り干渉量の使用状況の判定結果及び自基地局の総送信電力の使用状況の判定結果に応じて、自基地局のアンテナ垂直パタンのチルト角を更新する。
【００６１】
上り干渉量の使用状況及び総送信電力の使用状況の少なくとも一方が「逼迫」であればチルト角を増加させる。上り干渉量の使用状況及び総送信電力の使用状況の両方が「余剰」であればチルト角を減少させる。上り干渉量の使用状況及び総送信電力の使用状況の少なくとも一方が「適正」であり、もう一方が「逼迫」でなければチルト角を更新しない。
【００６２】
このように、上り干渉量及び総送信電力の内でより逼迫した方を優先した制御を行うことで、どのようなセル半径及びトラヒック分布においてもシステム容量を向上させることができる。
【００６３】
次に、アンテナ垂直パタンのチルト角制御方法について、図８を参照して説明する。
【００６４】
初期設定が行われる（ステップＳ８０２）。
【００６５】
次に、アンテナパタン制御部１０４は、無線資源として自局の上り干渉量を用いて一定期間更新を行う（ステップＳ８０４）。
【００６６】
次に、アンテナパタン制御部１０４は、無線資源として自局の総送信電力を用いて一定期間更新を行う（ステップＳ８０６）。
【００６７】
次に、アンテナパタン制御部１０４は、無線資源として自局の上り干渉量を用いて一定期間更新を行った後のチルト角と、無線資源として自局の総送信電力を用いて一定期間更新を行った後のチルト角とを比較して、大きい方を自局のチルト角として設定する（ステップＳ８０８）。
【００６８】
このように、上り干渉量及び総送信電力の内でより大きく逼迫した方に合わせたチルト角を設定することで、どのようなセル半径及びトラヒック分布においてもシステム容量を向上させることができる。
【００６９】
次に、アンテナ垂直パタンの他のチルト角制御方法について、図９を参照して説明する。
【００７０】
アンテナパタン制御部１０４は、無線資源として自局の上り干渉量を用いてチルト角の更新を一定期間行う（ステップＳ９０２）。
【００７１】
次に、アンテナパタン制御部１０４は、一定期間更新後のチルト角が規定値以上であるか否かを判断する（ステップＳ９０４）。
【００７２】
更新後のチルト角が予め設定した規定値以上である場合（ステップＳ９０４：ＹＥＳ）、アンテナパタン制御部１０４は、更新後のチルト角を自局のチルト角とし、更新を終了する（ステップＳ９０６）。
【００７３】
一方、更新後のチルト角が予め設定した規定値未満である場合（ステップＳ９０４：ＮＯ）、アンテナパタン制御部１０４は、無線資源として自局の総送信電力を用いて再度チルト角の更新を行い（ステップＳ９０８）、一定期間経過後に更新を終了する（ステップＳ９１０）。
【００７４】
ここで、規定値は予め想定されるセル半径の範囲に応じて１度から５度程度に設定される。上り干渉量を用いて更新した後のチルト角が規定値未満である場合には、下り総送信電力の「逼迫」が原因でシステム容量が制限されているので、下り総送信電力を用いて制御を行う。まず始めに上り干渉量を用いて制御を行うのは、チルト角が増加すると上り干渉量が減少し、チルト角が減少すると上り干渉量が増加するという関係があるためである。
【００７５】
一方、下り総送信電力を用いた場合には、チルト角を増加したとき、カバーエリアが減少するため下り総送信電力が減少するという要因とアンテナ利得の低下分を補償するために送信電力制御を行って下り総送信電力が増加するという要因がある。このため、上り干渉量を基準とした方が安定した制御を実現できるので、上り干渉量を基準とした制御を始めに行う。
【００７６】
アンテナ１０６は、アンテナパタン制御手段１０４により指定されたアンテナパタンで電波を放出する。
【００７７】
このように構成することにより、アンテナパタンの自動設定と自動更新を達成すると共に、他セル干渉を効果的に低減することで高いシステム容量を実現するセルラ移動通信システムを構築できる。
【００７８】
本発明の実施例にかかるアンテナパタン制御方法が適用される無線通信システムにおける基地局の動作ステップについて、図面を用いて説明する。
【００７９】
図１０は、本実施例にかかるアンテナパタン制御方法、すなわち、本実施例の基地局の動作を示すフローチャートである。
【００８０】
無線資源使用状況判定部１０２は、基地局１００の無線資源使用量（上り干渉量や総送信電力など）を一定期間観測して（ステップＳ１００２）、その統計値、例えば平均値を計算する（ステップＳ１００４）。
【００８１】
次に、無線資源使用状況判定部１０２は、無線資源の使用状況の判定を行う（ステップＳ１００６）。
【００８２】
無線資源使用状況の判定方法について説明する。図２を参照して説明したように、無線資源使用量の一定期間における統計値、例えば平均値、中央値、分散、標準偏差などが第１規定値以上である場合は自局の無線資源の使用状況を「逼迫」と判定する。前記統計値が第１規定値以下で規定される第２規定値未満である場合は「逼迫」と判定する。前記統計値が第１規定値未満、かつ第２規定値以上である場合は「適正」と判定する。
【００８３】
例えば、ＣＤＭＡセルラシステムにおいて、第１規定値は、呼受付制御閾値よりも１ｄＢから５ｄＢ低い値に設定される。また、第２規定値は、呼受付制御閾値よりも２ｄＢから７ｄＢ低い値に設定される。
【００８４】
次に、アンテナパタン制御部１０４では、無線資源使用状況判定部１０２から無線資源使用状況の判定結果を受け取り、それに基づいてアンテナパタンを決定する（ステップＳ１００８）。アンテナパタン制御部１０４では、図３を参照して説明したように、自基地局の無線資源使用状況の判定結果に応じて、自基地局のアンテナ垂直パタンのチルト角を更新する。
【００８５】
無線資源使用状況が「逼迫」であればチルト角を増加させる。無線資源使用状況が「適正」であればチルト角を更新しない。無線資源使用状況が「余剰」であればチルト角を減少させる。
【００８６】
上り干渉量の使用状況及び総送信電力の使用状況のどちらを判定結果として用いた方が高いシステム容量を達成できるかは、上述したように、基地局の総送信電力やセル半径、トラヒック分布に依存する。例えば、基地局の総送信電力が大きい場合やセル半径が小さい場合、下り回線のトラヒックと比較して上り回線のトラヒックの方が大きい場合のように、総送信電力よりも上り干渉量の方が逼迫する可能性が高い状況においては、上り干渉量の使用状況を判定結果として用いた方がよい。
【００８７】
反対に、例えば、基地局の総送信電力が小さい場合やセル半径が大きい場合、上り回線のトラヒックと比較して下り回線のトラヒックの方が大きい場合のように、上り干渉量よりも総送信電力の方が逼迫する可能性が高い状況においては、総送信電力の使用状況を判定結果として用いた方がよい。
【００８８】
セル半径やトラヒック分布が予測できないために、上り干渉量及び総送信電力のどちらの方が逼迫する可能性が高いか事前に予測できない場合には、図７を参照して説明したように、自基地局の上り干渉量の使用状況の判定結果及び自基地局の総送信電力の使用状況の判定結果に応じて、自基地局のアンテナ垂直パタンのチルト角を更新する。
【００８９】
上り干渉量の使用状況及び総送信電力の使用状況の少なくとも一方が「逼迫」であればチルト角を増加させる。上り干渉量の使用状況及び総送信電力の使用状況の少なくとも一方が「逼迫」でなく、上り干渉量の使用状況及び総送信電力の使用状況の両方が「余剰」であればチルト角を減少させる。上り干渉量の使用状況及び総送信電力の使用状況の少なくとも一方が「適正」でありもう一方が「逼迫」でなければチルト角を更新しない。このように、上り干渉量及び総送信電力の内でより逼迫した方を優先した制御を行うことで、どのようなセル半径及びトラヒック分布においてもシステム容量を向上させることができる。
【００９０】
また、図８を参照して説明したように、無線資源として自局の上り干渉量を用いて一定期間更新を行った後のチルト角と、無線資源として自局の総送信電力を用いて一定期間更新を行った後のチルト角とを比較して、大きかった方を自局のチルト角として設定する。このように、上り干渉量及び総送信電力の内でより大きく逼迫した方に合わせたチルト角を設定することで、どのようなセル半径及びトラヒック分布においてもシステム容量を向上させることができる。
【００９１】
また、図９を参照して説明したように、始めに無線資源として自局の上り干渉量を用いてチルト角の更新を一定期間行う。このとき、更新後のチルト角が予め設定した規定値以上である場合には、それを自局のチルト角とする。更新後のチルト角が予め設定した規定値未満である場合には、無線資源として自局の総送信電力を用いて再度チルト角の更新を行い、一定期間経過後に更新を終了する。ここで、規定値は予め想定されるセル半径の範囲に応じて１度から５度程度に設定される。上り干渉量を用いて更新した後のチルト角が規定値未満である場合には、下り総送信電力の「逼迫」が原因でシステム容量が制限されているので、下り総送信電力を用いて制御を行う。このようにすることで、どのようなセル半径及びトラヒック分布においてもシステム容量を向上させることができる。
【００９２】
次に、アンテナ１０６は、アンテナパタン制御手段１０４により指定されたアンテナパタンで信号を送信する（ステップＳ１０１０）。
【００９３】
本発明の実施例によれば、アンテナパタンの自動設定と自動更新を達成すると共に、他セル干渉を効果的に低減することで高いシステム容量を実現するセルラ移動通信システムを構築できる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明にかかる基地局装置及びアンテナパタン制御方法は、無線通信システムに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の一実施例にかかる基地局装置を示す部分ブロック図である。
【図２】本発明の一実施例にかかる無線資源使用状況を判定する方法を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施例にかかるアンテナ垂直パタンのチルト角制御方法を示す説明図である。
【図４】アンテナ垂直パタン制御によるシステム容量の増加の一例を示す説明図である。
【図５】アンテナ垂直パタン制御による他セル干渉の低減の一例を示す説明図である。
【図６】アンテナ垂直パタン制御による他セル干渉の低減の一例を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施例にかかるアンテナ垂直パタンのチルト角制御方法を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施例にかかるアンテナ垂直パタンのチルト角制御方法を示すフロー図である。
【図９】本発明の一実施例にかかるアンテナ垂直パタンのチルト角制御方法を示すフロー図である。
【図１０】本発明の一実施例にかかるアンテナパタン制御方法を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００９６】
１００、１０００、１００１  基地局
１０２  無線資源使用状況判定部
１０４  アンテナパタン制御部
１０６  アンテナ
１０８、１０８０、１０８１、１０８２  移動局
【図１】
2008048107.tif 000003
【図２】
2008048107.tif 000004
【図３】
2008048107.tif 000005
【図４】
2008048107.tif 000006
【図５】
2008048107.tif 000007
【図６】
2008048107.tif 000008
【図７】
2008048107.tif 000009
【図８】
2008048107.tif 000010
【図９】
2008048107.tif 000011
【図１０】
2008048107.tif 000012