JPH10503891A - セルラー無線システムにおける接続の質を改善する方法及びベースステーション - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、セルラー無線システムにおける接続の質を改善する方法及びベースステーションに係り、上記システムは、各セルに少なくとも１つのベースステーション(BS)を備え、このベースステーションは、そのエリア内に位置する加入者ターミナル装置(MS)と通信しそして少なくとも１つのキャリア周波数を用いることにより送信を行い、各周波数において送信される信号は時分割の原理で多数のタイムスロットより成るフレームに分割され、更に、ベースステーションは、それら自体に関する情報を加入者ターミナル装置へ送信する。ベースステーションと加入者ターミナル装置との間の接続の質を改善するために、ベースステーションのターミナル装置に意図された信号が送信されるアンテナを時分割の原理で切り換えて、ある所定の周期中に一度に１つのアンテナを経てベースステーションが送信を行い、その後に、使用すべきアンテナを切り換えるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】 セルラー無線システムにおける接続の質を改善する方法 及びベースステーション発明の分野 本発明は、各セルに少なくとも１つのベースステーションを備え、このベース ステーションは、そのエリア内に位置する加入者ターミナル装置と通信しそして 少なくとも１つのキャリア周波数を用いることにより送信を行い、各周波数にお いて送信される信号は時分割の原理で多数のタイムスロットより成るフレームに 分割され、更に、ベースステーションは、それら自体に関する情報を加入者ター ミナル装置へ送信するようなセルラー無線システムにおける接続の質を改善する 方法に係る。先行技術の説明 セルラー無線システムにおいては、ユーザのスピーチ又はデータ情報がベース ステーションと加入者ターミナル装置との間でトラフィックチャンネルを用いる ことにより送信される。更に、多数の制御メッセージ及びシステム情報がターミ ナル装置とベースステーションとの間に必要になる。この種の情報を送信するに は、専用の制御チャンネルが必要である。例えば、ＧＳＭシステムでは、ベース ステーションからターミナル装置へ通話設定情報を送信するのにＢＣＣＨチャン ネルが使用される。 セルラー無線システムでは、ベースステーションと加入者ターミナル装置との 間の無線チャンネルの質が場所及び時間の関数として変化する。ベースステーシ ョンのアンテナにより発生される電界は、距離に基づいて均一に減衰するのでは なく、たとえアンテナからの距離が同じであっても、位置に基づいて電界強度が 変化する。これらの変化は、送信及び受信アンテナがしばしば互いに直視してい るのではなく、その視線内の地形や建物が障害物となるためである。従って、環 境により送信信号にフェードや反射が生じ、加入者ターミナル装置により受信さ れる信号は、多数の異なる経路に沿って伝播した信号成分の和となることがしば しばある。信号強度の局部的な変化は、非常に大きくなることがある。 電界強度の局部的なフェードは、接続の質を急激に低下させるために、今日の セルラー無線システムにおいて通話の遮断を生じさせ、通話設定の試みを全ての 場合の５ないし１０％の割合で失敗させる。 セルラー無線システムのネットワークプランニングにおいては、通話遮断及び 通話設定の問題を最小にするために電界強度の局部的な変化を考慮しなければな らない。公知技術の解決策は、セルがフェード領域を含む場合はセルの送信電力 を増加するか、又は問題領域の送信器の台数を増加することである。もっとも頻 繁に行われることとして、セルの送信電力が正常領域に必要な電力を越えるよう に増加され、フェード領域に満足な電界強度が得られる。しかしながら、これで は、良好な領域において電界が不必要に強くなる上に、周波数の再使用が複雑と なり、その結果、システムの全容量が減少される。 フェードを回避する方法は、システムに周波数ホッピングを使用し、従って、 異なるタイムスロットを所定のシーケンスで異なる周波数において送信すること である。しかしながら、周波数ホッピングは、実施するのに高い経費がかかるの に加えて、例えば、ＧＳＭシステムにおいては、ＢＣＣＨ情報が送信される周波 数で常に使用することができない。発明の要旨 従って、本発明の目的は、上記の欠点及び多大な経費を伴うことなくフェード 領域に優れた接続の質が得られるようにすることである。 これは、冒頭で述べた方法において、ベースステーションのターミナル装置に 意図された信号が送信されるアンテナを時分割の原理で切り換えて、ある所定の 周期中に一度に１つのアンテナを経てベースステーションが送信を行い、その後 に、使用すべきアンテナを切り換えることを特徴とする方法により達成される。 更に、本発明は、各セルに少なくとも１つのベースステーションを備え、この ベースステーションは、そのエリア内に位置する加入者ターミナル装置と通信し そして少なくとも１つのキャリア周波数を用いることにより送信を行い、各周波 数において送信される信号は時分割の原理で多数のタイムスロットより成るフレ ームに分割され、更に、ベースステーションは、それ自体に関する情報を加入者 ターミナル装置へ送信するようなセルラー無線システムに使用されるベースステ ーションにも係る。本発明のベースステーションは、そのベースステーションの ターミナル装置に意図された信号が送信されるアンテナを時分割の原理で切り換 えて、ある所定の周期中に一度に１つのアンテナを経て送信を行い、その後に、 使用すべきアンテナを切り換えるようにする手段を備えたことを特徴とする。 本発明の方法は、異なる位置にあるアンテナから発信する信号は同じ経路に沿 って伝播しないので、異なる位置にあるアンテナは異なる電界を発生し、即ち同 じ位置に最小の電界強度が生じないという事実に基づく。本発明の方法は、各々 の瞬間に、信号が一度に１つのアンテナからしか送信されないという点で従来の アンテナダイバーシティとは異なる。所与の瞬間に使用されるアンテナは、所定 の瞬間に切り換えられる。本発明の好ましい実施形態によれば、各アンテナから １つの全フレームが送信され、その後、アンテナが切り換えられる。本発明は、 ＧＳＭシステムにおいてＢＣＣＨ信号が送信される周波数で特に効果的に適用で きる。本発明の第２の実施形態によれば、アンテナは、各タイムスロットにおい て切り換えられる。図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。 図１は、本発明の方法を適用できるセルラー無線システムを示す図である。 図２は、ＧＳＭシステムのＴＤＭＡフレームの構造を示す図である。 図３は、本発明のベースステーションの構造を示すブロック図である。好ましい実施形態の詳細な説明 図１は、本発明の方法を適用できるセルラー無線システムを示す。このセルラ ー無線システムは、各セルに少なくとも１つのベースステーションＢＳを備え、 該ベースステーションは、そのエリア内に位置した加入者ターミナル装置ＭＳと 通信する。スピーチ及びデータトラフィックは、トラフィックチャンネルを用い ることにより処理され、そして制御メッセージは、制御チャンネルを使用するこ とにより送信される。本発明の方法は、時分割ＴＤＭＡ多重アクセス方法を用い たいかなるセルラー無線システムにも適用できる。以下、本発明は、ＧＳＭシス テムに適用するものとして説明するが、これに限定されるものではない。 ＧＳＭシステムにおいて、ＴＤＭＡフレームは、８個のタイムスロットより成 る。フレームの構造は、図２に示す。フレームのタイムスロットは、０から７ま で番号が付けられている。１つのセルには多数のキャリア周波数が使用される。 ＧＳＭのセルは、ＴＤＭＡフレームの第１のタイムスロット（このタイムスロッ トは番号０で示されている）を用いて、通話設定情報、即ちＢＣＣＨチャンネル をベースステーションから加入者ターミナル装置へ送信するところの１つのキャ リア周波数を常に使用する。又、ベースステーションは、同じタイムスロットを 使用して、ターミナル装置により送信された通話設定信号を知る。アイドルモー ドにある間に、ターミナル装置は、ＢＣＣＨチャンネルを監視する。それらは、 ＢＣＣＨ信号が送信される周波数を常に知っている。従って、ＢＣＣＨキャリア 周波数において周波数ホッピングは生じない。 本発明の方法は、２つ以上のアンテナを使用し、これらはベースステーション の送信器に接続される。送信されるべき信号は、一度に１つのアンテナを経て送 信されるが、使用されるアンテナは、ランダムに切り換えられるか、又は所定の シーケンスに基づいて切り換えられる。従って、ターミナル装置により受信され る信号の電界強度は、送信アンテナの変化に従って変化し、ターミナル装置が常 にフェードに曝されるおそれは著しく低減される。これは、異なる位置にあるア ンテナから送信される信号は、異なる経路に沿ってターミナル装置に到着するの で、異なる仕方で減衰するという事実に基づく。１つのアンテナを経て到着する 信号がフェードを受けた場合でも、他のアンテナを経て送られる信号は、おそら くフェードを受けない。インターリーブ及びコード化といったセルラー無線シス テムに使用されるエラー修正方法は、この種のフレームの多くが首尾良く到着し ない場合に、受信信号におけるおそらく欠落したフレーム又は質の悪いフレーム を修正することができる。 本発明の方法は、その好ましい実施形態においては、ＢＣＣＨ信号が第１のタ イムスロットに送信されるようなキャリア周波数で適用される。この方法によれ ば、ベースステーションは、同じアンテナを使用することにより１つのフレーム を送信し、その後、次のフレームにより必要とされる周期中に、送信アンテナが 切り換えられる。従って、通話設定信号の受信成功性が改善される。ビットエラ ーに関して測定したときに、ターミナル装置で受信される信号の質は、低速移動 ターミナル装置の場合に典型的な市街環境において、２つのアンテナを使用した ときには３ｄＢｃだけ改善され、そして３つのアンテナを使用したときには５ｄ Ｂｃだけ改善される。 本発明の方法の第２の実施形態においては、アンテナがタイムスロットに特定 の仕方で切り換えられ、即ち各タイムスロットごとにアンテナがランダムに又は あるシーケンスに基づいて切り換えられ、次々のフレームに同じタイムスロット が異なるアンテナを経て送信されるようにする。従って、この場合に、アンテナ が接続に特定の仕方で切り換えられる場合は、加入者ターミナル装置とベースス テーションとの間の接続の質の測定値を、ベースステーション又はターミナル装 置のいずれかにおいて送信アンテナの選択時に使用することができる。多数のア ンテナで加入者ターミナル装置から信号を受信するベースステーションは、各ア ンテナで受け取った信号の質を測定し、そしてその情報に基づいて送信アンテナ を選択することができる。 本発明の方法の第２の実施形態においては、加入者ターミナル装置により得ら れた質の測定値が使用される。ターミナル装置は、接続の質に関する情報をベー スステーションに常に報告し、そしてベースステーションは、使用したときに接 続の質が良好となるアンテナを使用することができる。実際に、これは、例えば ２つのアンテナの場合に、ベースステーションが第１のアンテナで３つの次々の タイムスロットの周期中に送信を行いそして第２のアンテナで３つのタイムスロ ットの周期中に送信を行い、そしてターミナル装置により報告される接続の質の 測定値を受け取るように実施することができる。この情報に基づいて、ベースス テーションは、どのアンテナが良好な質を与えるか調べ、そして例えば、良い方 のアンテナで４つの次々のタイムスロットを送信すると共に悪い方のアンテナで ２つのタイムスロットを送信することによりそのアンテナをその後に強調し、こ れは、アンテナの強調を変更すべきであることを測定結果が示すまで行う。この 形式の接続に特定の使用では、各トラフィックチャンネルの接続の質に得られる 利益が、４ないし６ｄＢｃの範囲である。 本発明のベースステーションの構造が図３のブロック図に示されている。本発 明のベースステーションは、基本帯域信号を発生するための手段３０を備え、該 手段の出力信号は変調手段３１へ送られ、そこからキャリア周波数信号が出力増 幅器３２へ送られる。本発明のベースステーションは、更に、各々の瞬間に使用 されるアンテナを、使用可能なアンテナ３４ａ−３４ｃから選択できるようにす る手段３３を備えている。本発明のベースステーションは、２つ以上のアンテナ を備えている。アンテナの数は制限されず、多くのアンテナが使用されるほど、 良好な性能が得られる。又、ベースステーションは、上記要素を制御する手段３ ５も備えている。この手段３５は、各々の瞬間に所望のアンテナが送信を行うよ うにスイッチング手段３３を制御する。このスイッチング手段３３は、送信され るべき信号のフレーム構造と同期される。又、スイッチング手段３３は、出力増 幅器３２の前に配置することもできる。更に、本発明のベースステーションは、 ２つ以上の基本帯域及び変調手段を含んでもよく、その信号は出力増幅器３２の 前に合成される。 当然、実施されるべきベースステーションは、フィルタやコンバータのような 他の要素も含むが、これらは、本発明に関して本質的なものでないから、明瞭化 のために図示してない。 以上、添付図面の例を参照して、本発明を詳細に説明したが、本発明は、これ に限定されるものではなく、請求の範囲に規定された本発明の範囲内で種々の仕 方で変更できることが明らかであろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．各セルに少なくとも１つのベースステーション(BS)を備え、このベースステ ーションは、そのエリア内に位置する加入者ターミナル装置(MS)と通信しそして 少なくとも１つのキャリア周波数を用いることにより送信を行い、各周波数にお いて送信される信号は時分割の原理で多数のタイムスロットより成るフレームに 分割され、更に、ベースステーションは、それら自体に関する情報を加入者ター ミナル装置へ送信するようなセルラー無線システムにおける接続の質を改善する 方法において、ベースステーションのターミナル装置に意図された信号が送信さ れるアンテナを時分割の原理で切り換えて、ある所定の周期中に一度に１つのア ンテナを経てベースステーションが送信を行い、その後に、使用すべきアンテナ を切り換えることを特徴とする方法。 ２．使用すべきアンテナは、次々のフレームが異なるアンテナを経て送信される ように切り換えられる請求項１に記載の方法。 ３．使用すべきアンテナは、ベースステーション(BS)がそれ自体に関する情報を 加入者ターミナル装置(MS)へ送信するような周波数で切り換えられる請求項２に 記載の方法。 ４．各々の瞬間に使用されるアンテナはランダムに選択される請求項１に記載の 方法。 ５．各々の瞬間に使用されるアンテナは所定のシーケンスに基づいて選択される 請求項１に記載の方法。 ６．各タイムスロットの間に使用されるアンテナは、他のタイムスロットに関わ りなく独立して切り換えられる請求項１に記載の方法。 ７．各々の瞬間において各タイムスロット中に使用されるアンテナは、加入者タ ーミナル装置(MS)から発せられる接続の質の情報に基づいて選択される請求項６ に記載の方法。 ８．各々の瞬間において各タイムスロット中に使用されるアンテナは、加入者タ ーミナル装置(MS)から異なるアンテナによりベースステーション(BS)に受け取ら れる接続の質に基づいて選択される請求項６に記載の方法。 ９．各セルに少なくとも１つのベースステーション(BS)を備え、このベースステ ーションは、そのエリア内に位置する加入者ターミナル装置(MS)と通信しそして 少なくとも１つのキャリア周波数を用いることにより送信を行い、各周波数にお いて送信される信号は時分割の原理で多数のタイムスロットより成るフレームに 分割され、更に、ベースステーションは、それ自体に関する情報を加入者ターミ ナル装置へ送信するようなセルラー無線システムに使用されるベースステーショ ンにおいて、そのベースステーションのターミナル装置に意図された信号が送信 されるアンテナを時分割の原理で切り換えて、ある所定の周期中に一度に１つの アンテナを経て送信を行い、その後に、使用すべきアンテナを切り換えるように する手段(33,35)を備えたことを特徴とするベースステーション。