(57)【要約】  本発明は、無線セルラ屋内通信のための方法に関し、この方法は、第１のデジタル接続インターフェース（ｉ１）を介してセル管理装置ＣＭＵに接続された少なくとも１つの基地局Ｂｓを含み、セル管理装置は、第２のデジタル接続インターフェース（ｉ２）を介して少なくとも１つのＲＦハブ（ＲＦＨ１、ＲＦＨ２）に接続され、少なくとも１つのＲＦハブは、第３のデジタル接続インターフェース（ｉ３）を介して少なくとも１つのリモート無線ヘッド（ＲＨ１〜ＲＨ５）に接続され、少なくとも１つのリモート無線ヘッドは、限定された環境内の特定のセル・エリア（Ｃ１、Ｃ２）でサービスを提供し、セル管理装置ＣＭＵは、適応セル再構成によって基地局上および基地局間の効率的な負荷バランシングを提供する手段と、搬送波、時間、周波数または時間周波数割当てを個々の無線ヘッドにマッピングする手段と、セル管理装置とデジタル無線ヘッドのそれぞれとの間のデジタル接続上に累積した個々の遅延を調整する手段と、セル管理装置と個々のリモート無線ヘッドの間で信号を同期させる手段と、セル管理装置とリモート無線ヘッドの間の個々のデジタル・リンクの障害を検出する手段とを含む。
2010509816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のデジタル接続インターフェース（ｉ１）を介してセル管理装置ＣＭＵに接続された少なくとも１つの基地局Ｂｓを含む無線セルラ屋内通信システムであって、前記セル管理装置が、第２のデジタル接続インターフェース（ｉ２）を介して少なくとも１つのＲＦハブ（ＲＦＨ１、ＲＦＨ２）に接続され、前記少なくとも１つのＲＦハブが、第３のデジタル接続インターフェース（ｉ３）を介して少なくとも１つのリモート無線ヘッド（ＲＨ１からＲＨ５）に接続され、前記少なくとも１つのリモート無線ヘッドが、限定された環境内の特定のセル・エリア（Ｃ１、Ｃ２）でサービスを提供し、
前記セル管理装置ＣＭＵが、
適応セル再構成によって基地局上および基地局間の効率的な負荷バランシングを提供する手段と、
搬送波、時間、周波数または時間周波数割当てを個々の無線ヘッドにマッピングする手段と、
前記セル管理装置と前記デジタル無線ヘッドのそれぞれとの間のデジタル接続上に累積した個々の遅延を調整する手段と、
前記セル管理装置と前記個々のリモート無線ヘッドの間で信号を同期させる手段と、
前記セル管理装置と前記リモート無線ヘッドの間の個々のデジタル・リンクの障害検出のための手段とを含む、無線セルラ屋内通信システム。
【請求項２】
効率的な負荷バランシングをサポートする前記手段が、未使用の搬送波を低トラフィック負荷のエリア内のリモート無線ヘッドから高トラフィック負荷のエリア内のリモート無線ヘッドにシフトする手段を含む、請求項１に記載の無線セルラ屋内通信システム。
【請求項３】
未使用の搬送波を低トラフィック負荷のエリア内のリモート無線ヘッドから高トラフィック負荷のエリア内のリモート無線ヘッドにシフトする前記手段が、
エア・インターフェース活動検出およびインターフェース・センシングによって前記無線ヘッドのそれぞれの各搬送波について個々に負荷識別を行う手段と、
リモート無線ヘッドごとの未使用搬送波を個々に非活性化する手段と、
アクティブ搬送波上の高負荷を有する無線ヘッドのために搬送波が使用されていない無線ヘッドから前記搬送波をシフトする手段と、
前記リモート無線ヘッドが所定の値を超えた負荷を負う位置で、シフトされた搬送波を活性化する手段とを含む、請求項２に記載の無線セルラ屋内通信システム。
【請求項４】
前記搬送波、時間、周波数または時間周波数割当てが、前記無線ヘッドが接続された各々のデジタル回線のＭＡＣアドレスまたはコネクタによって識別される、請求項１に記載の無線セルラ屋内通信システム。
【請求項５】
前記第１、第２および第３のデジタル・インターフェースが、イーサネット（登録商標）・プロトコルを使用する電気または光接続である、請求項１に記載の無線セルラ屋内通信システム。
【請求項６】
無線セルラ屋内通信のための方法であって、
基地局Ｂｓが、第１のデジタル接続インターフェース（ｉ１）を介してセル管理装置ＣＭＵに／から呼またはデータ情報を送信または受信するステップと、
セル管理ユニットが、第２のデジタル接続インターフェース（ｉ２）を介して少なくとも１つのＲＦハブ（ＲＦＨ１、ＲＦＨ２）に／から呼またはデータ情報を送信または受信するステップと、
前記少なくとも１つのＲＦハブが、第３のデジタル接続インターフェース（ｉ３）を介して、限定された環境内の特定のセル・エリア（Ｃ１、Ｃ２）でサービスを提供する少なくとも１つのリモート無線ヘッド（ＲＨ１〜ＲＨ５）に／から呼またはデータ情報を送信または受信するステップと、
前記セル管理装置ＣＭＵが、
適応セル再構成によって基地局上および基地局間の効率的な負荷バランシングを提供するステップと、
搬送波、時間、周波数または時間周波数割当てを個々の無線ヘッドにマッピングするステップと、
前記セル管理装置と前記無線ヘッドのそれぞれとの間のデジタル接続上に累積した個々の遅延を調整するステップと、
前記セル管理装置と前記個々のリモート無線ヘッドの間で信号を同期させるステップと、
前記セル管理装置と前記リモート無線ヘッドの間の個々のデジタル・リンクの障害を検出するステップとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋内通信システムに関し、詳細には、建物およびトンネル内の無線セルラ通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムは、現代通信のますます普及した現象になっている。多くのユーザが、建物や他の限定された構造物内でますます多くのセルラ呼出しやデータ伝送を行うので、適切な容量で高品質の屋内通信範囲を実現する必要がある。
【０００３】
無線通信サービス、たとえばＧＳＭやＵＭＴＳを屋外環境から屋内エリアに拡大するための従来の構成が、図１に示されており、中継器Ｒの使用によって特徴付けられ、この中継器は一般に、建物Ｂ内に位置して、外部アンテナＡ１で受信された無線信号Ｗｓを建物内で再送し、建物Ｂ内に位置する移動局Ｍｓ、たとえば携帯電話、手持ち式コンピュータなどの無線信号Ｗｓを建物の外部に再送する。ダウンリンクでは、すなわち外部環境からの無線信号Ｗｓが建物Ｂ内の移動局に送信されるときは、前記屋外無線信号は、第１の接続Ｃｏ１に沿って中継局Ｒに送られ、この中継器Ｒは、第２の接続Ｃｏ２に沿って、相互接続された複数の増幅器Ａｍに信号を転送し、増幅器は信号を増幅し、次いでこの信号は、室内アンテナＡ２〜Ａ４を介して送信される。アップリンク方向では、すなわち移動局Ｍｓからの無線信号Ｗｓが建築Ｂの外部の無線基盤に送信されるときは、中継器Ｒは、接続Ｃｏ２に沿って前記信号を受信し、接続Ｃｏ１に沿って外部アンテナＡ１にそれを送信する。
【０００４】
屋内通信構造物の中継器Ｒは、接続Ｃｏ１に沿って通信コア・ネットワークに接続された基地局で置き換えることも可能である。情報は一般に、建物および限定されたエリア内で、アナログ信号によって配信される。
【０００５】
無線セルラ・サービスを提供する、別の周知の屋内通信システムが、図２に示されている。コア・ネットワークＣＮは、基地局Ｂｓに接続される。基地局またはオフエア中継器（ｏｆｆ−ａｉｒ  ｒｅｐｅａｔｅｒ）ＯＡＲからの無線周波数（ＲＦ：ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ）信号は、基地局インターフェースＢＳＩ（ｂａｓｅ  ｓｔａｔｉｏｎ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）で基地局信号に（アップリンク伝送ではその逆に）デジタル化され、データ・ケーブル、たとえばカテゴリ５（ＣＡＴ５）や光ファイバを使用してデータ・パケットの形で少なくとも１つのイーサネット（登録商標）・スイッチＥＳに配信される。次いで、イーサネット（登録商標）・スイッチＥＳは、特定のセル・エリアＣ１、Ｃ２にサービスする対応するリモート無線ヘッドＲＨ１〜ＲＨ４に情報を配信する。こうしたシステムの一例は、米国特許出願第２００５／０１５７６７５  Ａ１号に開示されている。こうしたシステムの利点は、低コストの配信ケーブルの使用または再使用によりそれがコスト効率の高い解決策を提供することであり、この配信ケーブルは通常、建物内に完全にまたは部分的に既に存在しており、他のタイプのデジタル通信、たとえばイーサネット（登録商標）・プロトコルを使用したローカル・エリア・ネットワークＬＡＮ（ｌｏｃａｌ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋ）構造に使用される。
【０００６】
セル構成は、標準のイーサネット（登録商標）・スイッチを使用して、データ・フローのセクタ化により達成され得る。通常、イーサネット（登録商標）・ハブは、ダウンリンクのデータ配信およびアップリンクのデータ・パッケージ化のために、各イーサネット（登録商標）・セクタにおいて必要である。ハブ機能は、関連するリモート無線ヘッドのうちの少なくとも１つに置かれる。複合システムでは一連のイーサネット（登録商標）・スイッチが必要であり、ネットワーク容量の制限をもたらすイーサネット（登録商標）・スイッチの１〜ｎ分散特性により、データ・フローのボトルネックが生じることが明らかである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願第２００５／０１５７６７５  Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、改良型セルおよび負荷バランシング管理を備えた無線セルラ屋内通信のための方法およびシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、請求項１に記載の無線セルラ屋内通信システム、および請求項６に記載の無線セルラ屋内通信のための方法によって達成される。
【００１０】
本発明の無線セルラ屋内通信のためのシステムは、マルチサービスおよびマルチオペレータ機能の柔軟なセル管理のために、分散型の標準イーサネット（登録商標）・スイッチではなく、複素行列機能を備えたセル管理装置を使用する。
【００１１】
セル管理装置は、複数の基地局とイーサネット（登録商標）接続の間のインターフェースである。それは、マルチキャリア、マルチサービスおよびマルチオペレータ機能、ならびに効率的なデータ管理を伴う幅広い範囲の複雑な動作シナリオのためのマルチ機能を提供する。このようにして、リモート無線ヘッドは、周波数分割複信（ＦＤＤ：ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｄｕｐｌｅｘ）および時分割複信（ＴＤＤ：ｔｉｍｅ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｄｕｐｌｅｘ）など、それぞれ異なるサービスのために、それぞれ異なる機能で並列に使用することができる。リモート無線ヘッドは、元のイーサネット（登録商標）・ハブ機能性に類似のＲＦハブによってサービスされる。セル管理装置のコンパクトな配列により、データ集中を回避することができ、複雑なネットワーク内で高いデータ転送を達成することができる。
【００１２】
セル管理装置は、ダウンリンクのパッケージ化および無線ヘッドへのアドレッシング、ならびにアップリンクのパッケージ化解除および基地局へのアドレッシングに関してデータ管理を提供する。セル管理装置がリモート無線ヘッドの周波数割当てを実施するので、それぞれ異なる無線サービスおよびオペレータのためのセル管理を達成することができる。セル管理は、手動で、ソフトウェア制御によって実施されてもよいし、さらには現在のセル・シナリオに自動的に適応されてもよい。
【００１３】
トラフィック活動制御により、リモート無線ヘッド内の未使用の搬送波は、低トラフィックの位置で非活性化することができ、高トラフィックの位置のリモート無線ヘッドにシフトし活性化することができる。基地局の負荷バランシングは、セル管理機能とは独立に実施することができる。このようにして、容量は、ホット・スポットが動的に分散される空港、駅などの複合建築物内の移動しているユーザに従い得る。
【００１４】
コスト最適化は、建物全体の至る所でユーザが移動しているピーク・トラフィックに合わせてセル・アーキテクチュアを設計する必要がもはやないときに達成され得る。さらなるコスト最適化は、容量および通信範囲が必要とされる専用位置にデジタル・インターフェースおよびリモート無線ヘッドを備えた基地局を使用して達成される。さらに、情報がデジタル・ベースバンドで配信されるので、ＣＡＴ５ケーブルおよび光ファイバなどコスト効率の高いトランスポートを使用し、または最終的に再使用することができる。デジタル配信基盤のＬＡＮ特性により、リモート無線ヘッドは有利には、容易に再配置することができる。
【００１５】
無線ヘッドは、高いＲＦ伝送レベルを回避する、移動局の低コスト技術を使用して設計することができる。
【００１６】
次に、本発明の実施形態の一例について、図１から図６を用いて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来技術による、アナログ・システム用の第１の一般的な屋内通信システム構造を示す図である。
【図２】従来技術による、イーサネット（登録商標）を介した信号のデジタル配信を伴う無線セルラ屋内通信システムを示す図である。
【図３】本発明による、分離されたセル構成を伴う無線セルラ屋内通信システムの第１の実施例を示す図である。
【図４】本発明による、重複するセル構成を伴う無線セルラ屋内通信システムの第２の実施例を示す図である。
【図５】本発明の無線セルラ屋内通信方法による搬送波分散の一実施例を示す図である。
【図６】本発明による無線セルラ屋内通信システムの例示的なブロック概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明による無線セルラ屋内通信システム構造の第１の実施例が図３に示されており、コア・ネットワークＣＮと、基地局Ｂｓと、セル管理装置ＣＭＵと、オフエア中継器ＯＡＲと、デジタル・インターフェースｉ１〜ｉ３と、ＲＦハブＲＦＨ１、ＲＦＨ２と、リモート無線ヘッドＲＨ１〜ＲＨ５とを含む。
【００１９】
ダウンリンク方向では、屋内環境、たとえば建物やトンネルの内部の移動局に宛てられた通信コア・ネットワーク信号が、基地局Ｂｓによって受信される。次いで、前記信号は、第１の接続インターフェースｉ１、たとえばイーサネット（登録商標）・プロトコルや他の規格（たとえばＯＢＳＡＩやＣＰＲＩ）を使用した電気または光接続を介してデジタルの形でセル管理ユニットＣＭＵに送られる。セル管理装置ＣＭＵは、ダウンリンクでデータ・パッケージ化を実施し、前記デジタル・パケットを第２のデジタル接続インターフェースｉ２、たとえばイーサネット（登録商標）・プロトコルを使用した電気または光接続を介してＲＦハブＲＦＨ１およびＲＦＨ２に転送し、そしてこれらのＲＦハブＲＦＨ１およびＲＦＨ２は、第３の接続インターフェースｉ３、たとえばイーサネット（登録商標）・プロトコルを使用した電気または光接続を介して、リモート無線ヘッドＲＨ１〜ＲＨ５にパケットを送る。
【００２０】
同様に、アップリンク方向では、屋内環境に置かれた移動局によって送信された無線信号Ｗｓは、リモート無線ヘッドＲＨ１〜ＲＨ５によって受信され、ＲＦハブ内でデータ・パッケージ化を行い、コア・ネットワークＣＮに送られる。
【００２１】
基地局は、無線機器なしの従来の基地局である。セル管理装置ＣＭＵは、基地局から無線ヘッドＲＨ１〜ＲＨ５の透過的操作を提供し、基地局Ｂｓおよびオフエア中継器ＯＡＲへの標準デジタル・インターフェースと、ＲＦハブＲＦＨ１およびＲＦＨ２を接続するための少なくとも１つのイーサネット（登録商標）・インターフェースと、データ配信、およびシステム寸法に従ってサイズおよび機能性が構成可能なセル編成のためのインテリジェント切換え装置と、それぞれ異なる基地局を複数のＲＦハブと組み合わせるための複素行列機能と、完全な透過性のためのマルチサービスおよびマルチオペレータ機能と、静的なセル構成のための柔軟なセル管理、適応セル構成のための自動セル管理とを含む。
【００２２】
ＣＭＵは好ましくは、（使用されたエア・インターフェース規格から独立した形の）以下の機能性を含む：
適応セル再構成によって、特に、低トラフィック負荷のエリア内の無線ヘッドから高トラフィック負荷のエリア内の無線ヘッドに未使用の搬送波をシフトすることによって、基地局上および基地局間の効率的な負荷バランシングをサポートするための手段、たとえばエア・インターフェース活動検出およびインターフェース・センシングによって、各無線ヘッド上の各搬送波について個々に負荷識別を行う手段。それによって、エア・インターフェース活動検出は、個々にサポートされたエア・インターフェース・プロトコルに基づいて実現される；無線ヘッドごとの未使用の搬送波を個々に非活性化するための手段；アクティブ搬送波への高負荷を有する無線ヘッドのために搬送波が使用されていない無線ヘッドから、これらの搬送波をシフトするための手段、高負荷の位置（無線ヘッド）で、シフトされた搬送波を活性化するための手段。それによって、適応セル再構成のセル管理装置機構は、アクセス・ノード（たとえばＢＴＳ、Ｎｏｄｅ−Ｂ、ＷｉＭＡＸ基地局）上または基地局間の負荷バランシング機構の変更も、負荷バランシングのサポートのためのアクセス・ノードとＣＭＵの間の専用メッセージングも必要としない。
搬送波または時間、周波数または時間周波数割当てから、たとえばＭＡＣアドレスを介して、または無線ヘッドが接続された各々のデジタル回線のコネクタを介して識別された個々の無線ヘッドへのマッピング手段。
セル管理装置と無線ヘッドのそれぞれとの間のデジタル接続上に累積した個々の遅延を調整するための遅延管理手段。
セル管理装置と個々の無線ヘッドの間の信号を同期させるための手段。
セル管理装置と無線ヘッドの間の個々のデジタル・リンクのための障害検出手段。
【００２３】
ＲＦハブは、ダウンリンクではリモート無線ヘッドへのデータ配信、アップリンクではデータ・パッケージ化を提供する。
【００２４】
リモート無線ヘッドＲＨ１〜ＲＨ５は、ネットワークへのデジタル・インターフェースを提供する、ユーザへのＲＦエア・インターフェースである。それは、ＯＢＳＡＩやＣＰＲＩなどの規格によるＢＴＳの一部である。リモート無線ヘッドは、各サービスの全ＲＦ帯域幅にわたって４つの搬送波を送信するように装備されているが、少なくともアップリンクではチャネル選択的である。このようして、リモート無線ヘッドは、専用のオペレータのためだけに個々に動作することができる。各搬送波の周波数割当てはセル管理装置ＣＭＵによってリモートで調整することができるので、リモート無線ヘッドＲＨ１〜ＲＨ５は、個々のセルを表すことができ、かつ／またはより大きいセルの一部とすることができる。したがって、両方の場合において、容量および／または通信範囲の拡張を達成することができる。それぞれ異なるタイプのリモート無線ヘッドは、ＦＤＤまたはＴＤＤ操作用に予定され得る。
【００２５】
図３に、本発明による無線セルラ屋内通信システムが、分離されたセル構成で示されており、すなわち第１のＲＦハブＲＦＨ１が、特定の第１の屋内位置エリアＡ１内の第１のセル・エリアＣ１内でサービスを提供する２つのリモート無線ヘッドＲＨ１、ＲＨ２に接続され、第２のＲＦハブＲＦＨ２が、特定の第２の屋内位置エリアＡ２内の第２のセル・エリアＣ２内でサービスを提供する３つのリモート無線ヘッドＲＨ３〜ＲＨ５に接続され、第１および第２の屋内位置エリアＡ１、Ａ２が、互いに切り離され、または分離されている。もう一方で、図４は、重複したセル構成を提示する、本発明による無線セルラ屋内通信システムを示しており、すなわち、ここでは第１のＲＦハブＲＦＨ１が、２つのリモート無線ヘッドＲＨ１、ＲＨ２に接続され、ＲＨ１がセルＣ１内でサービスを提供し、ＲＨ２がセルＣ２内でサービスを提供し、セルＣ１とＣ２は、同じ屋内位置エリアＡ１で重複しており、第２のＲＦハブＲＦＨ２が、３つのリモート無線ヘッドＲＨ３、ＲＨ４、ＲＨ５に接続され、これらのリモート無線ヘッドもまた、同じ屋内位置エリアＡ２のそれぞれ異なる重複セルＣ１、Ｃ２でサービスを提供する。
【００２６】
一般化するために述べると、本発明によれば、図３および図４の実施例に示されたセル構成のような他のセル構成が可能である。それぞれのリモート無線ヘッドは、異なるセル・エリアにサービスすることができ、あるいは２つまたは３つ以上のリモート無線ヘッドが同じセル・エリアに属し、前記セル・エリアが特定の屋内位置エリア内で重複し、またはそれぞれ異なる位置エリアに存在する。ＲＦハブは、同じセルにサービスすることも、異なるセルにサービスすることもあるリモート無線ヘッドに接続され得る。
【００２７】
図５は、リモート無線ヘッドＲＨ−１〜ＲＨ−Ｎごとに４つの搬送波について考慮する、本発明の無線セルラ通信方法による搬送波の分散の一例を示している。基地局Ｂｓは、Ｍ個の搬送波Ｃａ１〜ＣａＭをセル管理装置ＣＭＵに提供し、そしてこのセル管理装置ＣＭＵは、次の段階の少なくとも１つのＲＦハブＲＦＨ  １〜Ｘ間でそれを分散させる。１つまたは複数のＲＦハブは、イーサネット（登録商標）・パケット内のメディア・アクセス制御（ＭＡＣ：ｍｅｄｉｕｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレスＭＡ１〜ＭＡ４に従って第１のリモート無線ヘッドＲＨ−１に搬送波１〜４を配分し、ＭＡＣアドレス５〜８に従って第２のリモート無線ヘッドＲＨ−２に搬送波５〜８を配分し、Ｍ＝Ｎ×４としてＭＡＣアドレスＭ−３〜Ｍに従って、リモート無線ヘッドＲＨ−Ｎに搬送波Ｍ−３〜Ｍを配分する。
【００２８】
図６は、本発明による無線セルラ屋内通信システムの例示的なブロック概略図を示している。図の実施例では、セル管理装置ＣＭＵは、８つの基地局ＢＳ１〜ＢＳ８、ならびに８つのＲＨハブ  ＲＦＨ１〜ＲＦＦ８に作用する（しかし、もちろん、より多くのまたは少ない基地局ＢｓおよびＲＦハブもＣＭＵに接続され得る）。それぞれの基地局は、個々のサービスで４つの搬送波を提供することができる。８つのＢＳは、それぞれ異なるオペレータのそれぞれ異なるサービスをカバーすることができる。インターフェースＩ１とＩ３の間のネットワークは完全に透明的であり、リモート無線ヘッドＲＨ１〜ＲＨ３２は、個々のサービスに専用である。
【図１】
2010509816.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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【国際調査報告】
2010509816.tif 000009
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2010509816.tif 000011