(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポイント−マルチポイント無線アクセスマイクロ波システムであって、
異なるセルの少なくとも２つのセクターが同一方向に並んで配置されるように、セクターを定義する指向性アンテナを有する各基地局と、
前記各基地局と関連する複数の前記セルによって形成されるエリアと、
１つの前記基地局に向け調整される各端末と、
前記基地局のビーム幅よりはるかに小さなアンテナビーム幅を有する前記端末から信号を受信するため適合化するポイント−マルチポイントシステムと、
を備え、
各々の前記セクターには偏波とチャンネルセットの組み合わせが割り当てられ、該偏波として２つの異なる偏波（Ｖ，Ｈ）のうち第１あるいは第２の偏波のどちらかが選ばれ、かつ、該チャンネルセットとして２つの異なるチャンネルセット（１，２）のうち第１あるいは第２のチャンネルセットが選ばれ、
セルのセクターの前記チャンネルセットと偏波の組み合わせは、所定セル内あるいは所定セルに隣接するセル内において、所定方向を向く所定セルの任意の場所から見たとき、特定の偏波とチャンネルセットの組み合わせを有する唯一のセクターとして存在し、前記唯一のセクターのビームが前記所定セルの任意の場所へ向くように割り当てられ、
前記各基地局は少なくとも４つの前記セクターを定義する指向性アンテナを有し、そのうち少なくとも２つの前記セクターは異なる偏波を有し、偏波は前記２つの異なる偏波（Ｖ，Ｈ）から排他的に選択され、かつチャンネルセットは前記２つの異なるチャンネルセット（１，２）から排他的に選択されることを特徴とする、前記ポイント−マルチポイント無線アクセスマイクロ波システム。
【請求項２】
隣接するセルで、互いに同一方向に並べられた前記セクターに、異なるチャンネルセット、あるいは異なる偏波のどちらかを割り当てることを特徴とする請求項１に記載のポイント−マルチポイント無線アクセスマイクロ波システム。
【請求項３】
前記セルのパターンに２つのセルタイプがあり、
第１のセルタイプは、対向する２つのセクターに第１の組み合わせ（Ｖ２）を有し、もう１つの対向する２つのセクターに第２の組み合わせ（Ｈ１）を有し、
第２のセルタイプは、対向する２つのセクターに第３の組み合わせ（Ｖ１）を有し、もう１つの対向する２つのセクターに第４の組み合わせ（Ｈ２）を有すること、
を特徴とする請求項１または２に記載のポイント−マルチポイント無線アクセスマイクロ波システム。
【請求項４】
互いに隣接するセルの１つをもう一方のセルに関して９０度回転させるとき、同じセルタイプが、前記９０度回転させたセルに隣接する両側のセルに現れることを特徴とする請求項３に記載のポイント−マルチポイント無線アクセスマイクロシステム。
【請求項５】
前記各セル中の対向する２つの前記セクターが周波数チャンネルと偏波の同じ組み合わせを有することを特徴とする、請求項１から４に記載のポイント−マルチポイント無線アクセスマイクロ波システム。
【請求項６】
前記各セルが８つのセクターを有する請求項１に記載のポイント−マルチポイント無線アクセスマイクロ波システム。
【請求項７】
前記各セルが８つのセクターを持っており、前記セル内の２つの隣接するセクターが、同じ偏波であるが、異なるチャンネルセットを有する、請求項１に記載のポイント−マルチポイント無線アクセスマイクロ波システム。
【請求項８】
前記セル内の対向するセクターが同じチャンネルセットを有するが、偏波が異なる、請求項１に記載のポイント−マルチポイント無線アクセスマイクロ波システム。
【請求項９】
前記各セルは２組の隣接するセクターを有し、前記隣接する各組みのセクターは同じ偏波を有し異なるチャンネルセットで動作する、請求項１に記載のポイント−マルチポイント無線アクセスマイクロ波システム。
【請求項１０】
前記各セルが前記２つの偏波（Ｖ１，Ｖ２）と前記２つのチャンネルセット（Ｈ１，Ｈ２）の４つの異なる組み合わせを有する、請求項１に記載のポイント−マルチポイント無線アクセスマイクロ波システム。
【請求項１１】
前記隣接するセルで互いに対向するセクターが、チャンネルセットと偏波の同じ組み合わせを有する、請求項１に記載のポイント−マルチポイント無線アクセスマイクロ波システム。
【請求項１２】
前記端末のアンテナのビーム幅が４度から８度である、請求項１から１１に記載のポイント−マルチポイント無線アクセスマイクロ波システム。
【請求項１３】
前記２つの異なる偏波（Ｖ、Ｈ）の第１偏波と第２偏波が直交することを特徴とする、請求項１に記載のポイント−マルチポイント無線アクセスマイクロ波システム。
【請求項１４】
前記セル内で、前記２つの異なるチャンネルセット（１，２）と前記２つの異なる偏波（Ｖ，Ｈ）のみを採用することを特徴とする、請求項１に記載のポイント−マルチポイント無線アクセスマイクロ波システム。
【請求項１５】
所定のセルの周りに８つまで隣接セルを配置することを特徴とする、請求項１に記載のポイント−マルチポイント無線アクセスマイクロ波システム。
【発明の詳細な説明】
背景
１．発明の分野
本発明は、ポイント−マルチポイント無線アクセスシステムに関する。特に、本発明は、このようなシステムに対するセル構成に関する。
２．関連技術および他の考慮すべき事柄
モダンな電気通信網において迅速かつ経済的にアクセス網をインプリメントできるようにするために、無線アクセス方法が頻繁に使用されてきている。今日までの大概の既知の解決方法は、加入者がモバイルではなく固定されている従来の移動セルラー技術に基づいている。アクセス網にセルラー技術を使用する１つの欠点は無線スペクトルが制限されことであり、それはこれらのシステムが特に都会において過度に容量が制限されることを暗示している。
最近、中央基地局と加入者端末間でマイクロ波リンクを使用する新しいポイント−マルチポイントシステムが提案されている。中央基地局は、通常４５°もしくは９０°のセクターアンテナ、および、基地局を指す端末指向アンテナを使用する。
提案されたシステムでは、隣接セクター内のリンクに対して交番する垂直および水平偏波を使用することにより、周波数再利用が非常に有効となる。また、見通し無線リンクにより高品質コネクションとなり、その容量はさまざまな容量（ビットレート）に個別に適応させることができる。
この種のシステムがＥｕｒｏｐｅａｎ  ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  ＲａｄｉｏＲｅｌａｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  １９９６，ボローニア，イタリアのボールマン、ディー．チコン、およびエム  グローナによる論文“Ｌｉｎｋ  Ｃａｐａｃｉｔｙ  ａｎｄ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｐｌａｎｎｉｎｇ  Ａｓｐｅｃｔｓ  ｏｆ  ａ  Ｐｏｉｎｔ  ｔｏ  Ｐｏｉｎｔ  Ｆｉｘｅｄ  Ｒａｄｉｏ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｓｙｓｔｅｍ”に記載されている。しかしながら、そこに記載されたシステムは、とりわけ、例えば雨による偏波解消（ｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）効果等の偏波解消効果に敏感である。
偏波解消に関してはＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ＆  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｊｕｌｙ  １９９６のダグラス  エイ．グレイの論文“Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ａｃｃｅｓｓ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｔ  ２８  Ｇｈｚ”に簡単に記載されている。グレイは最初に、比較的温和な伝搬環境の４セクターセルにおいて、セルのセクター内で垂直および水平偏波を交番させることを提案している。このようなセルでは４回周波数再利用が達成される、すなわち、同じ周波数をセルの４セクターの各々で使用することができる。偏波を受けやすい環境については、偏波ダイバーシチよりも周波数ダイバーシチの方が好ましいことをグレイは遠回しに述べている。したがって、グレイは、偏波解消を受けやすいセルでは偏波技術ではなく４つの異なる周波数を使用する。
ＥＰ−Ａ−０７１５４７８には、第１のセルが４つの基地局アンテナを有しある帯域のマイクロ波キャリヤがチャネルセットへ分割される無線アクセスシステムが開示されている。ＥＰ−Ａ−０４２９２００には、４つのセクターセル内で交番する周波数もしくは交番する偏波が使用される無線アクセスシステムが開示されている。
利用可能な周波数の数は制限されるため、その１／４をセルのセクターへ割り当てることは周波数の節約に反しセル容量が制限される。
したがって、干渉に対して強く、しかも周波数を節約できるシステムが必要とされており、それが本発明の目的である。
概要
頑強で周波数を節約できるポイント−マルチポイント無線アクセスマイクロ波システムは、２つだけの周波数帯域の使用と交番偏波とを組み合わせている。共通基地局サイトから隣接セクターへ供給する基地局アンテナは、２つのチャネルセットの中の少なくとも異なるチャネルで作動する。さらに、最初の基地局サイトのセクターに揃えられる隣接基地局サイト（例えば、隣接セル内の）におけるセクターは、異なるチャネルセットもしくは異なる偏波を利用する。２つのチャネルセットは２つの周波数セットであることがある（ＦＤＭＡ［周波数分割多元接続］の場合）。
【図面の簡単な説明】
本発明の前記したおよび他の目的、特徴および利点は、さまざまな図面を通して参照文字は同じ部品を表す、添付図に示す好ましい実施例の下記の詳細説明から明らかである。図面は必ずしも縮尺どおりではなく、本発明の原理を例示する所が強調されている。
図１は従来技術のポイント−マルチポイント無線アクセスシステムの略図。
図２Ａは本発明の実施例に従ったポイント−マルチポイント無線アクセスシステムの略図。
図２Ｂは本発明のもう１つの実施例に従ったポイント−マルチポイント無線アクセスシステムの略図。
図２Ｃは本発明のさらにもう１つの実施例に従ったポイント−マルチポイント無線アクセスシステムの略図。
図３は図２Ａのネットワークの基地局サイトによりサービスされるカバレッジエリアの一部の拡大略図。
図４は本発明の実施例に従った基地局の略図。
図面の詳細な説明
下記の説明では、制約はしないが説明の都合上、本発明を完全に理解するために特定のアーキテクチュア、インターフェイス、技術等の特定の詳細について説明を行う。しかしながら、当業者ならば本発明はこれら特定の詳細から逸脱する他の実施例で実施できることがお判りであろう。また、不要な詳細により本発明の説明があいまいになることがないように、既知の装置、回路および方法の詳細説明は省かれている。
偏波だけによる識別度を利用して従来技術に従って作動する４セクターポイント−マルチポイントマイクロ波システムの基本的セル構造を図１に示す。図１は方形セルの規則正しいパターンを示す。各セルの中心に基地局サイトである。各セルについて、４つの三角セクターが示されている。各セクターは個別の基地局によりサービスされる。したがって、基地局サイト当たり４つの基地局装置（例えば、基地局アンテナ）がある。４つの基地局装置の各々がそれらのセクターのカバレッジエリア内の端末へ送信を行うほぼ９０°幅のアンテナを有している。セクター間で基地局アンテナの偏波は垂直（Ｖ）と水平（Ｈ）の間でシフトされる。セクター内の端末は、典型的には４−８°の、遥かに小さいアンテナビーム幅である。
図１において、各セクターは水平偏波（大文字“Ｈ”で示す）もしくは垂直偏波（大文字“Ｖ”で示す）された送信を有するように示されている。全ての送信は同じ周波数帯域内で行われ、そのためセクターは“Ｈ１”もしくは“Ｖ１”として表示され、“１”は同じ周波数帯域を示す。
図１の従来技術のシステムでは、考えられるいくつかの干渉シナリオが生じる。次に、２つの典型的なシナリオについて検討する。第１の干渉シナリオとして、端末Ｔ１からの送信は２つの基地局にヒットすることができる。端末Ｔ１は同じサイトによりサービスされる２つのセクター間の境界近くに配置される。交差偏波識別度が弱い場合には、違った基地局が端末Ｔ１からの送信を受信することがある。特に１８もしくは２６Ｇｈｚ等のより高い周波数における偏波解消効果、例えば、雨により隣接セクター間の交差偏波が劣化して重大な干渉を生じることがある。
考えられる第２の干渉シナリオとして、セクターＳ２内の端末Ｔ２からの送信が間違ってセクターＳ１にサービスする基地局にヒットして干渉を生じることに注目されたい。端末Ｔ２のような端末は希望および干渉信号間のアンテナ識別度が得られないように２つの基地局と揃えることができる。このシナリオでは、２つのセクターＳ１，Ｓ２は同じ偏波を有している。そのため、干渉除波は希望信号に対するよりも長い進行距離による干渉信号のより高い減衰に全面的に依存する。
図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃの各々について以下に代表的実施例を説明する本発明により、２つだけの周波数帯域の使用と交番偏波とを組み合わせて頑強な周波数節約システムが達成される。共通基地局サイトから隣接セクターへ供給する基地局アンテナは２つのチャネルセット（例えば、周波数帯域）の少なくとも異なる１つのチャネルで作動する。さらに、第１の基地局サイトのセクターと揃えられる隣接基地局サイト（例えば、隣接セル）のセクターは異なる１つのチャネルセットもしくは偏波を利用する。
図２Ａに本発明の第１の実施例に従ったポイント−マルチポイントマイクロ波ネットワーク２０Ａを示す。ネットワーク２０Ａは基地局サイトの規則正しいパターンおよび各基地局サイトに対する対応するセルすなわちカバレッジエリアを含む。図２Ａにおいて、各基地局サイトに対するセルすなわちカバレッジエリアは方形として図示されており、基地局サイトは方形の中心（すなわち、セル中心）に配置されている。例えば、基地局サイトＢ１はそのセルＣ１内の中心に配置され基地局サイトＢ２はそのセルＣ２内の中心に配置されている。
図２Ａのネットワーク２０Ａにおいて、各セルＣは４つの三角セクターを含んでいる。例えば、セルＣ１はセクターＳ１C1，Ｓ２C1，Ｓ３C1，Ｓ４C1を含みセルＣ２はセクターＳ１C2，Ｓ２C2，Ｓ３C2，Ｓ４C2を含んでいる。
図３に図２Ａの基地局サイトＢ１によりサービスされるセルＣ１の中心の拡大図を示す。図３からお判りのように、基地局サイトＢ１等の各基地局サイトは４つの基地局を含んでいる（図３で基地局サイトＢ１内に含まれるものとして示されている基地局Ｂ１−１，Ｂ１−２，Ｂ１−３およびＢ１−４）。図２Ａおよび図３Ａに示す特定の構成において、サイトＢ１，Ｂ２の基地局はほぼ９０°に渡るアンテナを有している。
図示されてはいないが、各セクターにはその中に非常に沢山の端末が配置されていることがお判りであろう。端末は顧客の敷地内に配置され、各端末は回線（例えば、ＰＯＴＳもしくはＩＳＤＮ回線）により多くの電話加入者に接続されている。各端末は１つの基地局専用でありそれに対して調整される。端末のアンテナビーム幅は遥かに小さく、典型的に４°−８°である。
各セクター内にいくつかの端末があるが、所与のセクターに対して各端末はそのセクター内で利用可能なある範囲の周波数からその個別の周波数を割り当てられる。図１ではセルの全セクターが同じ範囲の周波数を有していたが、本発明の実施例ではそうではない。
前記したように、本発明で利用したマイクロ波キャリヤは、２つの範囲もしくは２つのチャネルセットとしても知られる、２つの半部分すなわち２つの部分帯域へ分割される帯域を有している。“２つのチャネルセット”という用語はマイクロ波キャリヤの非常に沢山の分割方法を包含するものとする。例えば、２つのチャネルセットはＦＤＭＡ（周波数分割多元接続）で行われるように２つの周波数セットとすることができる。
図２Ａのネットワーク２０Ａでは、第１の周波数セットと第２の周波数セットの２つの周波数セットが利用され、図のセクター表記においてそれぞれ番号“１”および“２”で示されている。図２Ａに示すように、基地局Ｍ１−１は第２の周波数セットで水平偏波で送信するアンテナを有している。したがって、セクターＳ１C1は“Ｈ２”と表示される。一方、セクターＳ１C1に隣接するセクターＳ２C1は第１の周波数セットで垂直偏波で送信する基地局Ｂ１−２を有している。そのため、セクターＳ２C1は“Ｖ１”と表示される。
図２Ａの実施例では、同じセル内の対向（すなわち、非隣接）セクターは同じ周波数セットで同じ偏波で送信する基地局を有している。したがって、セクターＳ１C1およびＳ３C1は共に“Ｈ２”と表示され、セクターＳ２C1およびＳ４C1は共に“Ｖ１”と表示される。さらに、いずれの場合も近隣セルのセクターは少なくとも反対偏波（例えば、セクターＳ１C1およびＳ３C2参照）を有し、場合によっては近隣セルのセクターは反対偏波と異なる周波数セットの両方を有している。
したがって、図２Ａにおいて共通サイトによる隣接セクター間の分離は異なる周波数および偏波により得られる。しかしながら、対向セクターはやはり同じ周波数および偏波を使用し、したがってシステムは２つの周波数帯域しか使用しない。対向セクター間の分離はセクター間のアンテナ識別により達成される、すなわち、各基地局アンテナは４セクターの場合は基本的に９０°幅アンテナを有する。すぐ隣接するセクターではアンテナ利得は低下し始め、次の隣接セクターではアンテナ利得は適切な分離を与えるのに十分な低さとなる。
異なるサイトに属し同じ方向に揃えられたセクター間では、偏波もしくは周波数により分離が達成されることが判る。この場合には距離による分離もある、すなわち、干渉信号は希望波よりも長い距離を進行する。その場合、距離による伝搬減衰がかなりの部分をつけ加えるため、完全な偏波分離を達成することは不可欠ではない。それは前記した第２の干渉シナリオにまさるものである。
図２Ａのネットワーク２０Ａの次の外輪において、第１のセル（例えば、セルＣ１）と同じ周波数／偏波関係が繰り返される。ここでは、距離分離が適切である（端末に対する希望および干渉基地局間の距離比率は少なくとも５：１である）。
図２Ｂに本発明の実施例、特に同じセル内の対向セクターが同じ周波数セットを有するが偏波は異なるネットワーク２０Ｂ、を示す。セクターＳ１C1は第２の周波数セットで作動して垂直偏波を有するが、セクターＳ３C1は第２の周波数セットで作動して水平偏波を有する。ネットワーク２０Ｂのもう１つの見方は各セルが２つの隣接セクターセットを有し、各隣接セクターセットが同じ偏波を有するが異なる周波数セットすなわち範囲で作動することを認識することである。例えば、セクターＳ１C1およびセクターＳ４C1は同じ偏波（垂直）を有し、セクターＳ１C1は第２の周波数セットで作動しセクターＳ４C1は第１の周波数セットで作動する。同様に、セクターＳ２C1およびセクターＳ３C1は同じ偏波（水平）を有し、セクターＳ２C1は第１の周波数セットで作動しセクターＳ３C1は第２の周波数セットで作動する。したがって、図２Ｂのネットワーク２０Ｂでは共通サイトにおける隣接セクターは少なくとも周波数により分離され、隣接基地局における揃えられたセクターは少なくとも偏波により分離される。
図２Ａのネットワーク２０Ａと図２Ｂのネットワーク２０Ｂ間の優位性は動作環境を含む要因によって決めることができる。オリジナルネットワークが図１のそれであり（すなわち、全セクターが同じチャネルセットを有する）かつ偏波解消問題の観点から二分したチャネル範囲へグレードアップすることが望ましい場合には、図２Ａのネットワーク２０Ａが特に手頃である。図１のネットワークから図２Ａのネットワーク２０Ａへの変換は、図２Ａの周波数範囲再分割に従った基地局周波数の再同調を伴うにすぎない。一方、図２Ｂのネットワーク２０Ｂは例えば、反射の偏波識別度を与えることにより対向セクター間の反射問題により良く対処する。
また、本発明の実施例により慎重なセル間配列が容易になる。例えば、図２Ａのネットワーク２０Ｂ内のセルＣ１およびセルＣ３について考える。前記したように、セクターＳ１C1およびＳ２C1は異なる周波数セットで作動する。セクターＳ２C3（基地局Ｂ１−２のアンテナに揃えられた）はその基地局がセクターＳ２C1の基地局Ｂ１−２とは異なる周波数セットで作動するのが有利であることをお判り願いたい。事実、図２Ａのネットワーク２０Ａおよび図２Ｂのネットワーク２０Ｂに対して、隣接チャネル内の揃えられた基地局アンテナは少なくとも１つの異なる偏波もしくは異なる周波数セットで作動することがお判りであろう。
図２Ｃは同じ原理を使用する８セクターセルプランを有するネットワーク２０Ｃを示す。ネットワーク２０Ｃでは、同じセル内の２つの隣接セクターは同じ偏波を有するが周波数セットは異なる。
図４は、基地局４０のブロック図である（基地局４０は例えば前記した基地局Ｂ１−１からＢ１−４を表す）。基地局４０はその送信機部に複数の送信チャネル４１を含み、そのような１つのチャネル４１Ａが図４に完全に図示されている。各チャネル４１は変調器４２および信号をＲＦ周波数に変換するアップコンバータ４４を有している。全ての送信チャネル４１が線４７で示すように電力増幅器４６に接続されている。基地局４０は受信機チャネル５１を有する受信機部すなわち受信機側も有し、チャネル５１Ａだけが図２に完全に図示されている。全ての受信機チャネル５１が共通ＲＦ増幅器５２を共有している。増幅器５２は回線５３を介して各受信機チャネル５１に接続されている。各受信機チャネル５１はダウンコンバータ５４および復調器５６を含んでいる。基地局４０のデュプレクサ６０は送信機および受信機を共通アンテナ６２へ結合する。各チャネルの変調器４２および復調器５６（一般的にモデムとして知られる）はコントロールユニット７０により制御される。コントロールユニット７０は全ての送信および受信チャネルに接続される。コントロールユニット７０はモデムに対する基本リンクパラメータ、すなわち変調タイプ、送信電力密度およびビットレートを設定する。ＤＢＡ（ダイナミック帯域幅割当て）モードでは、コントロールユニット７０は瞬時ベースで個別端末に対する帯域幅割当ても行う。
本発明には、ある範囲のチャネルを半分割することが含まれる。チャネルの一方の半分は、同じセクターへ割り当てられ他方の半分は他方のセクターへ割り当てられる。基地局では、適切な半チャネル範囲および偏波への同調が必要である。当業者ならば、例えば、アンテナ方位等によりアンテナを偏波させることは周知である。同様に、送信機および受信機の適切な同調により異なる周波数の送信を調整することができる。
所与のチャネルセットに対して、受信機間の識別はＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ（時分割多元接続）における唯一キャリヤ周波数上の異なるタイムスロット、あるいはＣＤＭＡ（符号分割多元接続）における唯一キャリヤ周波数上の異なる符号、等の１つ以上の従来技術で実施することができる。
好ましい実施例について本発明を例示し説明してきたが、当業者ならば発明の範囲を逸脱することなく形式および詳細をさまざまに変更できるであろう。例えば、三角セクターを有するシステムに関して説明してきたが、当業者ならば本発明の原理を方形として形成されたセクターを利用するシステムにも同等にうまく応用できるであろう。さらに、本発明は下りリンクおよび上りリンクに対して通常異なる要求のある広帯域アクセスシステムにも同等に応用できる。しかしながら、本発明は両リンクに応用することができる。
図１のものと較べた場合に偏波解消による劣化に対する頑強さが向上されたセル計画、無線アクセスシステム、およびその動作方法が本発明により提供される。最初にセクターに利用可能な周波数の数は本発明により半分とされるように見えるかも知れないが、全くそうではない。従来技術では、所与のセクター内の問題端末に対してある周波数を保存することが必要となることがある。問題端末に対するこのような周波数保存は本発明では不要となり、あるインプリメンテーションにおける周波数稼働率の低下は１／２以下となる。
【図１】
0004077038.tif 000002
【図２Ａ】
0004077038.tif 000003
【図３】
0004077038.tif 000004
【図２Ｂ】
0004077038.tif 000005
【図２Ｃ】
0004077038.tif 000006
【図４】
0004077038.tif 000007