JPH09326746A - 基地局アンテナ指向性制御方法 - Google Patents

基地局アンテナ指向性制御方法

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JPH09326746A
JPH09326746A JP8144653A JP14465396A JPH09326746A JP H09326746 A JPH09326746 A JP H09326746A JP 8144653 A JP8144653 A JP 8144653A JP 14465396 A JP14465396 A JP 14465396A JP H09326746 A JPH09326746 A JP H09326746A
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JP
Japan
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JP8144653A
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Shinichi Sato
慎一 佐藤
Taiji Amazawa
泰治 雨澤
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 セクタセル構成に基づく移動通信システムに
おいて、移動局の場所的な分布に疎密がある場合に移動
通信システムの効率が悪くなるという問題を解決する。 【解決手段】 セクタ総受信電力観測部11は、セクタ
21〜23に対応する指向性アンテナで受信される信号
の総受信電力を観測し、この観測結果をセクタ境界演算
部12へ出力する。演算部12は、セクタ21,22,
23間の境界方向θ1,θ2,θ3が最適な値になるよ
うに演算し、この演算結果をアンテナ指向性制御部13
へ出力する。制御部13は、移動局の分布に基づいて適
応的に境界方向θ1,θ2,θ3を変化させるために、
アンテナ指向性を変更する。これにより、移動局の場所
的な分布に疎密がある場合でも、各セクタ21,22,
23における通信品質が均一になり、システム全体での
効率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セクタセル構成の
移動通信システムにおいて、そのセクタに対応する指向
性アンテナの指向性を制御する基地局アンテナ指向性制
御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、このようなセクタセル構成の移動
通信システムに関する技術としては、例えば、次のよう
な文献に記載されるものがある。 文献:電子情報通信学会誌、78[2](1995−
2)秦正治「セル構成技術」P.133−137 前記文献に記載されているように、小さなエリア(セ
ル)を通信範囲とする基地局を多数配置してサービスエ
リアを形成するセル方式は、移動通信システムの基本と
なっている。サービスエリアを1つの基地局でカバーす
る方法に対し、複数のセルで覆う方法はセル方式と呼ば
れる。このセル方式の周波数リユースを図2に示す。
【0003】図2のセル方式では、サービスエリア1に
おいて、周波数を7つの群F1〜F7に分け、これを単
位(周波数繰返し単位)2としてサービスエリア1内で
再利用する場合(7セル繰返し)を示している。つま
り、同じ周波数F1〜F7を互いに干渉が問題とならな
い程度、地理的に離れたセル3同士で繰返して使用(リ
ユース)している。これにより、多くのチャネルを利用
でき、限られた周波数帯域の下で多数の移動機(移動
局)を収容することができる。再利用する距離を狭める
(小セル化する)ことにより、さらに周波数利用効率を
高めることができる。また、小セル化に伴って送信電力
を低減できることから、携帯機の一層の小型化あるいは
使用時間の伸長が可能となる。このような小セル方式の
移動通信方式は、セルラ方式と呼ばれている。セルラ方
式の発展と共に、セル構成技術はシステムの大容量化に
向けて高度化が図られている。この大容量化を支える周
波数リユース技術の1つとして図3(a),(b)に示
すセクタ化の技術がある。
【0004】図3(a),(b)は、セクタ化による干
渉軽減を示す図であり、同図(a)はオムニセル構成、
及び同図(b)はセクタセル構成を示す図である。図3
(a)に示すように、各セル3の基地局4が無指向性ア
ンテナを使用するオムニセル構成では、同一周波数を使
用する周辺の例えば6つのセル3からの電波が干渉波と
して到来する。これに対し、図3(b)に示すセクタセ
ル構成では、指向性アンテナを使って各セル3を複数の
セクタに分割することにより、同一周波数を使用する考
慮すべき干渉基地局数が例えば6から2に減り、より近
い距離で同一周波数を再利用することができる。また、
セクタアンテナはオムニアンテナよりも利得が高いた
め、送信電力の低減にも役立つ。このように、従来のセ
クタセル構成の移動通信システムでは、固定指向性の基
地局アンテナにより、セル3はカバーエリアの面積が等
しい複数のセクタに分割される。例えば、1つのセル3
でのセクタ数が6の場合は、各セクタの中心角度が60
度で固定である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
セクタセル構成に基づく移動通信システムでは、セル3
内で移動局の場所的な分布に疎密がある場合、移動局の
分布が密であるところのセクタでは、管理する移動局数
が多くなる。一方、移動局の分布が疎であるところのセ
クタでは、管理する移動局数が少なくなる。特に、符号
分割多元接続(CDMA;Code Division Multiple Acc
ess )通信方式に基づく移動通信システムでは、同時に
通信する多重数がより多いほど、通信品質がより悪くな
る。そのため、移動局の分布が密であるところのセクタ
では、通信品質が非常に劣化し、一方、移動局の分布が
疎であるところのセクタでは、通信品質が過剰品質とな
る。このことは、移動通信システム全体でみると、効率
が悪くなることを表している。本発明は、前記従来技術
が持っていた課題として、移動局の場所的な分布に疎密
がある場合、移動通信システムの効率が悪くなるという
問題点を解決するため、移動局の分布に基づいて適応的
にセクタ境界方向を変化させることにより、移動局の場
所的な分布に疎密がある場合でも、できるだけ各セクタ
における通信品質を均一にさせ、移動通信システム全体
での効率を劣化させないような基地局アンテナ指向性制
御方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、複数のセルによってサービスエリアが構
成され、これらの各セル毎に、指向性アンテナを有する
基地局がそれぞれ設置され、前記基地局の指向性アンテ
ナによって前記各セルが複数のセクタで分割される、セ
クタセル構成に基づく移動通信システムにおいて、次の
ようにして基地局アンテナ指向性制御方法を前記各基地
局においてそれぞれ実行するようにしている。すなわ
ち、本発明では、前記各セクタに対応する指向性アンテ
ナ毎に、受信される信号の総受信電力を、セクタ総受信
電力として観測し、前記セクタ毎に観測されたセクタ総
受信電力に基づき、前記複数のセクタのうちのある対象
セクタと該対象セクタに隣接した隣接セクタとの境界の
方向を、該対象セクタに対するセクタ総受信電力が該隣
接セクタに対するセクタ総受信電力よりも大きい場合
は、該対象セクタのカバーエリアが狭まる方向に、該対
象セクタに対するセクタ総受信電力が該隣接セクタに対
するセクタ総受信電力よりも小さい場合は、該対象セク
タのカバーエリアが広がる方向に、該対象セクタに対す
るセクタ総受信電力と該隣接セクタに対するセクタ総受
信電力との差に比例した角度だけ移動するように、それ
らの各セクタに対応する指向性アンテナの指向性を制御
するようにしている。
【0007】このように、本発明の基地局アンテナ指向
性制御方法では、ある対象セクタ内の移動局数がこの対
象セクタに隣接した隣接セクタ内の移動局数よりも多い
場合(すなわち、対象セクタに対応するアンテナで受信
された総受信電力が隣接セクタに対応したアンテナで受
信された総受信電力よりも大きい場合)、対象セクタと
隣接セクタの間のセクタ境界が、その対象セクタが狭ま
る方向に制御される。そのため、対象セクタ内の移動局
の一部が隣接セクタに管理が移り、その結果、対象セク
タ内の移動局数と隣接セクタ内の移動局数の差が小さく
なる。一方、対象セクタ内の移動局数がこの対象セクタ
に隣接した隣接セクタ内の移動局数よりも少ない場合
(すなわち、対象セクタに対応するアンテナで受信され
た総受信電力が隣接セクタに対応したアンテナで受信さ
れた総受信電力よりも小さい場合)、対象セクタと隣接
セクタの間のセクタ境界が、その対象セクタが広がる方
向に制御される。そのため、隣接セクタ内の移動局の一
部は対象セクタに管理が移り、その結果、対象セクタ内
の移動局数と隣接セクタ内の移動局数の差が小さくな
る。従って、セル内のトラヒック分布に疎密がある場合
においても、各セクタでの通信品質が均一化し、その結
果、移動通信システム全体での効率が向上する。
【0008】
【発明の実施の形態】図1(a),(b)は本発明の実
施形態を示す基地局アンテナ指向性制御方法の説明図で
あり、同図(a)は基地局アンテナ指向性制御装置の概
略の機能ブロック図、及び同図(b)はセクタセル構成
図である。図1(a)に示すように、本実施形態で用い
られる基地局アンテナ指向性制御装置は、分割された複
数のセクタにおいてこれらの各セクタに対応する指向性
アンテナ毎に受信される信号の総受信電力をセクタ総受
信電力として観測するセクタ総受信電力観測部11を有
し、この出力側にセクタ境界演算部12が接続されてい
る。セクタ境界演算部12は、セクタ総受信電力観測部
11の出力信号に基づき、ある対象セクタとこの対象セ
クタに隣接した隣接セクタとの最適な境界方向を演算す
るものであり、この出力側にアンテナ指向性制御部13
が接続されている。アンテナ指向性制御部13は、セク
タ境界演算部12の出力信号に基づき、各セクタに対応
する指向性アンテナの指向性を制御するものである。こ
の制御方法としては、例えば、アンテナ素子裏面の反射
板・遮蔽板等を機械的に制御し、アンテナ指向性を変更
する等の方法が用いられる。
【0009】図1(b)に示すセクタセル構成におい
て、例えば、各セクタはセル20を上からみて左回りに
21、22、23と順番に番号付けられており、セクタ
境界方向θ1,θ2,θ3は左回り方向を正であるもの
とする。これらの図1(a),(b)を参照しつつ、本
実施形態の基地局アンテナ指向性制御方法について説明
する。図1(a)の基地局アンテナ指向性制御装置を用
いた制御では、予め定められた一定時間間隔T毎の離散
時刻において行われる。この制御方法の説明では、ある
離散時刻iでの動作を、1つのセル当りのセクタ数が例
えば3の場合で説明する。まず、図1(a)のセクタ総
受信電力観測部11では、セクタ21〜23に対応する
図示しない指向性アンテナで受信される信号の総受信電
力を観測し、これらの観測結果のそれぞれをセクタ総受
信電力P1,P2,P3として出力し、セクタ境界演算
部12へ送る。セクタ境界演算部12では、セクタ総受
信電力観測部11から出力されるセクタ総受信電力P
1,P2,P3を入力とし、時刻iのセクタ23とセク
タ21の境界方向θ1(i)、セクタ21とセクタ22
の境界方向θ2(i)、及びセクタ21とセクタ23の
境界方向θ3(i)を次式(1)に基づき演算し、この
演算結果を出力してアンテナ指向性制御部13へ送る。 θ1(i)=θ1(i−1)+G×(P1−P3) θ2(i)=θ2(i−1)+G×(P2−P1) θ3(i)=θ3(i−1)+G×(P3−P2) ・・・(1) 但し、G;予め定めた正の定数 アンテナ指向性制御部13では、セクタ境界演算部12
から出力された境界方向θ1(i),θ2(i),θ3
(i)を入力とし、セクタ21〜23に対応する指向性
アンテナの指向性を、セクタ23とセクタ21の境界方
向がθ1(i)に、セクタ21とセクタ22の境界方向
がθ2(i)に、セクタ22とセクタ23の境界方向が
θ3(i)になるように制御する。この制御方法として
は、例えば、アンテナ素子裏面の反射板・遮蔽板等が機
械的に制御されてアンテナ指向性が変更される。
【0010】このように、本実施形態の基地局アンテナ
指向性制御方法では、次のような利点がある。ある対象
セクタ(例えば、22)内の移動局数がこの対象セクタ
22に隣接した隣接セクタ(例えば、21)内の移動局
数よりも多い場合(すなわち、対象セクタ22に対応す
るアンテナで受信された総受信電力が隣接セクタ21に
対応したアンテナで受信された総受信電力よりも大きい
場合)、対象セクタ22と隣接セクタ21の間のセクタ
境界θ2(i)は、対象セクタ22が狭まる方向に制御
される。そのため、対象セクタ22内の移動局の一部が
隣接セクタ21に管理が移り、その結果、対象セクタ2
2内の移動局数と隣接セクタ21内の移動局数の差が小
さくなる。一方、対象セクタ(例えば、21)内の移動
局数がこの対象セクタに隣接した隣接セクタ(例えば、
22)内の移動局数よりも少ない場合(すなわち、対象
セクタ21に対応するアンテナで受信された総受信電力
が隣接セクタ22に対応したアンテナで受信された総受
信電力よりも小さい場合)、対象セクタ21と隣接セク
タ22の間のセクタ境界θ2(i)は、対象セクタ21
が広がる方向に制御される。そのため、隣接セクタ22
内の移動局の一部が対象セクタ21に管理が移り、その
結果、対象セクタ21内の移動局数と隣接セクタ22内
の移動局数の差が小さくなる。従って、セル20内のト
ラヒック(traffic)分布に疎密がある場合にお
いても、各セクタ21,22,23での通信品質が均一
化し、その結果、移動通信システム全体での効率が向上
する。
【0011】なお、本発明は上記実施形態に限定され
ず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例
えば、次のようなものがある。 (i) 図1(b)では、1つのセル当りのセクタ数が
3の場合について説明したが、3以外のセクタ数の場合
でも上記実施形態が適用できる。 (ii) 図1(a)のアンテナ指向性制御部13では、
アンテナ素子裏面の反射板・遮蔽板等を機械的に制御し
てアンテナ指向性を変更するようにしたが、これはアン
テナの構造によって他の方法でアンテナの指向性を変更
することも可能である。
【0012】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、移動局の分布に基づいて適応的にセクタ境界方向
を変化させるようにしたので、セル内において移動局の
場所的な分布に疎密がある場合、移動局の分布に基づい
て適応的にアンテナ指向性が変化し、各セクタ内での通
信品質が均一になる。この結果、移動通信システム全体
での効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す基地局アンテナ指向性
制御方法の説明図である。
【図2】セル方式の周波数リユースを示す図である。
【図3】セクタ化による干渉軽減を示す図である。
【符号の説明】
1 サービスエリア 2 周波数繰返し単位 3,20 セル 4 基地局 11 セクタ総受信電力観測部 12 セクタ境界演算部 13 アンテナ指向性制御部 21,22,23 セクタ θ1,θ2,θ3 セクタ間の境界方向

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のセルによってサービスエリアが構
    成され、これらの各セル毎に、指向性アンテナを有する
    基地局がそれぞれ設置され、 前記基地局の指向性アンテナによって前記各セルが複数
    のセクタで分割される、セクタセル構成に基づく移動通
    信システムにおいて、 前記各基地局においてそれぞれ実行される方法であっ
    て、 前記各セクタに対応する指向性アンテナ毎に、受信され
    る信号の総受信電力を、セクタ総受信電力として観測
    し、 前記セクタ毎に観測されたセクタ総受信電力に基づき、
    前記複数のセクタのうちのある対象セクタと該対象セク
    タに隣接した隣接セクタとの境界の方向を、該対象セク
    タに対するセクタ総受信電力が該隣接セクタに対するセ
    クタ総受信電力よりも大きい場合は、該対象セクタのカ
    バーエリアが狭まる方向に、該対象セクタに対するセク
    タ総受信電力が該隣接セクタに対するセクタ総受信電力
    よりも小さい場合は、該対象セクタのカバーエリアが広
    がる方向に、該対象セクタに対するセクタ総受信電力と
    該隣接セクタに対するセクタ総受信電力との差に比例し
    た角度だけ移動するように、それらの各セクタに対応す
    る指向性アンテナの指向性を制御することを特徴とする
    基地局アンテナ指向性制御方法。
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