JP2001160984A

JP2001160984A - セルラ移動通信システム

Info

Publication number: JP2001160984A
Application number: JP2000309301A
Authority: JP
Inventors: Nobukazu Doi; 信数土居; Takashi Yano; 隆矢野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-10-04
Filing date: 2000-10-04
Publication date: 2001-06-12

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、トラヒックの変動に適応で
き、セル数が少なくて済む経済的なセルラ移動通信シス
テムを提供することにある。【解決手段】各基地局８０１は、パイロット信号Ｐを
増幅するための可変利得電力増幅器１１２と、その利得
を制御するための電力制御回路１０７を備えている。こ
の電力制御回路１０７は、各基地局のトラヒックを監視
する無線中継局８０３から与えられる制御信号１０６に
応じて送信電力利得を制御する。中継局８０３は、トラ
ヒックが集中しているセルの基地局で電力利得を下げ、
その周辺セルの基地局で電力利得を上げるように指令
し、これによって、トラヒック集中しているセル８００
ｄのサイズを縮小する。【効果】本発明によれば、場所、時間によるトラヒッ
ク変動に応じて基地局の送信電力を制御することによ
り、セル半径またはセル面積を変えることによって、少
数のセルで通信需要に適応できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セルラ移動通信シ
ステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】セルラ移動通信システムは、移動局の通
信可能領域を互いに隣接あるいは部分的に重複する複数
のサブ領域（セル）に分割し、セル内に位置する複数の
移動局を各セル毎に配置された一つの基地局に多元接続
することによって、移動局間の通信、および移動局と固
定局との間の通信を可能とするものである。セル内の多
数の移動局に一つの基地局を共用させるために、セルラ
移動通信システムにおいては、通信回線間の干渉回避技
術が重要となるが、このような通信回線間の干渉を回避
した通信方式として、従来、例えば（１）周波数分割多元接続方式（ＦＤＭＡ）（２）時間分割多元接続方式（ＴＤＭＡ）（３）符号分割多元接続方式（ＣＤＭＡ）（４）上記（１）〜（３）を併用したハイブリッド方式などの方式が提案されている。

【０００３】ＦＤＭＡ方式では、移動体通信に用いる周
波数帯域を複数の帯域に分割しておき、基地局がセル内
の複数の移動局に対して、スペクトルが互いに重ならな
いように使用通信帯域を割当てて相互に通信を行なう。
ＴＤＭＡ方式では、複数の移動局が、同一の搬送周波数
帯域で時間的に信号が重ならないように送信することに
よって、基地局との通信を行なう。また、ＣＤＭＡ方式
は、各移動局に特定の符号を割り当てておき、送信側
が、同一搬送周波数の変調波をこの符号で拡散して送信
し、受信側が、自分に割り当てられた符号で同期をとっ
て所望の回線を識別する多元接続方式である。

【０００４】一般に、空中に発射された電波は、無線局
から離れるに従って、概略、距離のべき乗に比例して減
衰し、遠方では雑音に埋もれていく。このため、互いに
十分に離間したエリアでは、同一周波数の電波を使用し
て、各エリア毎に独立した通信をすることができる。こ
れが、セルラ移動通信システムで採用されているセル繰
り返しの原理である。この場合、多元接続可能な最大接
続数はセル面積に依存しないため、セルラ移動通信シス
テムでは、トラヒックの増大に対処する方法の一つとし
て、各セルの半径を短くする（マイクロセル化）方式が
知られている。

【０００５】尚、セル繰り返しの原理およびセルラ移動
通信システムについては、例えば、奥村善久、進士昌明
監修、「移動通信の基礎」、ｐ１８８〜ｐ２１７、電子
情報通信学会発行、に詳しく記載されてある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】然るに、上述したセル
ラ移動通信システムの実用化における問題点の一つは、
各セルのトラヒック量が場所と時間によって大きく変化
するという点にある。例えば、住宅地域と商業地域で
は、互いに同一面積をもつエリア（セル）であっても、
トラヒックに大きな差がある。また、駅や競技場の周辺
などでは、通勤時間帯とそれ以外の時間帯、競技開催時
間帯とそれ以外の時間帯（あるいは、競技開催日とそれ
以外の日）で、同一地域におけるトラヒック量に大きな
差が出てくるある。

【０００７】然るに、従来のセルラ移動通信システムに
おいては、各基地局が管轄するセル半径およびセル面積
を全て等しくなるように設計しており、マイクロセル化
はトラヒックが最大となる地域を基準にして行われてい
た。このため、場所や時間によって、実際の需要よりセ
ル数が不足あるいは過剰となる事態の発生が避けられ
ず、基地局数が増えて基盤設備の整備コストの増加や、
移動端末の位置登録などのシステム機能の複雑化の問題
が発生していた。

【０００８】本発明の目的は、場所や時間によるトラヒ
ック量の変動に対処できるセルラ移動通信システムおよ
び無線基地局を提供することにある。

【０００９】本発明の他の目的は、従来システムに比較
して少数の基地局で広範囲のサービスエリアをカバーで
き、各セル内でのトラヒック量の変動に適合できるセル
ラ移動通信システムおよび無線基地局を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のセルラ移動通信システムでは、互いに隣接
する位置関係にある基地局間でパイロット信号の送信電
力を相対的に変化させることによって、基地局を中心と
して形成される各セルの境界をトラヒックの状況に応じ
て変えるようにしたことを特徴とする。例えば、或るセ
ルにおいて移動局（移動端末）の台数が増加し、多元接
続容量が満杯、あるいはそれに近いトラヒック状態とな
った時、上記セルの面積を縮小する方向に、当該セルの
基地局と隣接基地局との間でパイロット信号送信電力を
相対的に変化させることによってセル境界位置を変え
る。これによって、上記基地局が管轄範囲とする移動局
のうち、セルの周辺に位置した移動局が等価的に隣接基
地局の管轄下に移動し、負荷調整がなされる。

【００１１】本発明のセルラ移動通信システムを構成す
る各基地局は、具体的には、変調されたパイロット信号
を増幅するための可変利得増幅手段と、送信データを変
調するための変調手段と、これらの変調信号を合成して
空中に電波として発射するための送信手段と、上記可変
利得増幅手段の利得を制御するための送信利得制御手段
とを具備し、上記送信利得制御手段が、トラヒックの状
況変化に応じて与えられる制御信号に応答して上記パイ
ロット信号の送信電力を制御するようにしている。な
お、上記パイロット信号の送信利得制御指令は、例え
ば、複数の基地局をネットワークに接続するための中継
局から各基地局に指令する。

【００１２】セルの境界は、隣接する位置関係にある２
つの基地局から発射されたパイロット信号の受信電界強
度によって決まり、移動局は、例えば基地局Ａからの受
信信号が基地局Ｂからの受信信号より強い間は、基地局
Ａを介して他の端末と通信し、信号強度の関係が逆転す
ると基地局Ｂを介して他の端末と通信する。従って、本
発明のように、隣接する基地局間でパイロット信号の送
信電力を相対的に変化させることによりセルの境界位置
をシフトし、トラヒックが過密状態にある特定のセルが
管轄すべき移動局を周辺セルの基地局に分散することに
よって、負荷を基地局の能力に適合させることができ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１〜図３は、本発明におけるセ
ル境界に制御方法を示す図である。図１は、本発明のセ
ルラ移動通信システムを構成する２つの基地局Ａ２００
と基地局Ｂ２０１との間の通常状態におけるセル境界を
示す図である。横軸２０２は基地局と移動局との間の距
離、縦軸２０３は移動局で受信するパイロット信号の受
信電界強度を示し、ＲＸａ２０４は基地局Ａ２００から
発射されたパイロット信号の受信電界強度特性、ＲＸｂ
２０５は基地局Ｂ２０１から発射されたパイロット信号
の受信電界強度特性を示す。

【００１４】平常状態では、基地局Ａ２００と基地局Ｂ
２０１から発射されるパイロット信号の送信電力は等し
く設定され、地点ａにおける基地局Ａからのパイロット
信号の受信電界強度と、地点ｂにおける基地局Ｂからの
パイロット信号の受信電界強度とが等しい値Ｐとなって
いる。

【００１５】この状態では、基地局Ａ２００が管轄する
セルと基地局Ｂ２０１が管轄するセルとの境界は、上記
２つの基地局から発射されたパイロット信号の受信電界
強度が等しくなる地点ｃとなる。この場合、これら２つ
の基地局間を対象とする限り、基地局Ａ２００を中心と
して形成されるセルの半径：Ｒ２１０と、基地局Ｂ２０
１を中心として形成されるセルの半径：Ｒ２１１は等し
い半径Ｒとなる。セルラ移動通信において、移動局は複
数の基地局からのパイロット信号を受信でいるようにな
っており、或る基地局Ｙからの受信電界強度が、それ迄
接続していた基地局Ｘからの受信電界強度よりも強くな
った時（セルの境界位置に達した時）、接続する基地局
をＸからＹに切り替える。

【００１６】図２は、本発明のセルラ移動通信システム
におけるマイクロセル化のためのセル境界制御の第１の
実施例を示す。ここでは、基地局Ｂ２０１のセルが、ト
ラヒック増加に伴うマイクロ化の対象セルとなった場合
であり、隣接する基地局Ａ２００から発射するパイロッ
ト信号の送信電力を増強して、地点ａにおける受信電界
強度をＰからＰ’に上げ、パイロット信号の受信電界強
度特性ＲＸａを２０４から３００に変化させている。

【００１７】２つの基地局Ａ、Ｂからのパイロット信号
の受信電界強度ＲＸａとＲＸｂは、地点ｃ’で等しくな
るため、基地局Ａ２００のセルの半径がＸ３０３に拡が
り、基地局Ｂ２０１のセルの半径が２ＲーＸ３０４に縮
小（マイクロセル化）される。従って、それ迄基地局Ｂ
のセル内に存在していた移動局のうち、地点ｃとｃ’と
の間の領域にいた移動局は、上記セル境界の変化に伴っ
て、基地局Ａのセル内に移動したことになり、基地局Ｂ
のセル内でのトラヒックは緩和される。

【００１８】図３は、本発明におけるマイクロセル化の
ためのセル境界制御の第２の実施例を示す。ここでも、
基地局Ｂ２０１のセルがマイクロ化の対象セルとなって
いるが、本実施例では、上記第１の実施例とは逆に、基
地局Ｂ２０１から発射するパイロット信号の送信電力を
通常状態の送信電力よりも弱めることにより、地点ｂに
おける受信電界強度をＰからＰ”に下げ、上記パイロッ
ト信号の受信電界強度特性ＲＸｂを２０５から４００に
変化させている。これによって、基地局Ｂ２０１からの
パイロット信号の受信電界強度特性ＲＸｂが基地局Ａ２
００の受信電界強度特性ＲＸａとが地点ｃ”で等しくな
り、第１実施例と同様に、基地局Ａ２００のセルの半径
がＸ４０３に拡がり、基地局Ｂ２０１のセルの半径が２
ＲーＸ４０４に縮小（マイクロセル化）される。

【００１９】本発明におけるセルのマイクロセル化は、
上述した第１の実施例と第２の実施例とを組み合わせた
方式（第３の実施例）として、マイクロ化の対象となる
セルの基地局Ｂ２０１側でパイロット信号の送信電力を
通常状態よりも弱め、隣接セルの基地局Ｂ２０１側でパ
イロット信号の送信電力を通常状態よりも強くするよう
にしてもよい。

【００２０】図４は、本発明によるセルラ移動通信シス
テムにおいて、各基地局のパイロット信号の送信電力が
通常状態（通常モード）にある時のセルの構成を示す。
この状態では、隣接する各セル８００（８００ａ〜８０
０ｇ）の半径または面積は基本的には同一となってい
る。

【００２１】図５は、送信電力制御によって１つのセル
をマイクロ化した状態（縮退モード）にある時のセルの
構成を示す。この例では、セル８００ｄがマイクロ化さ
れ、それに伴って、隣接する周辺のセル８００ａ〜８０
０ｃ、８００ｅ〜８００ｇがマクロ化されている。この
ように１つのセル８００ｄをマイクロ化することによっ
て、それ迄セル８００ｄの基地局に接続中、あるいは接
続を試みていたセル周辺領域の移動局が、周辺セルにハ
ンドオーバされ、セル８００ｄにおけるトラヒックが緩
和される。この場合、各基地局当たりの最大多元接続数
は不変であるから、マイクロ化されたセル８００ａでは
等価的に単位面積当たりの許容接続数が増加し、例えば
通勤時間帯にある駅周辺のように、トラヒック量が一時
的に密集した地域において、移動局との通信を正常に処
理することが可能となる。

【００２２】図６は、本発明の特殊な適用例として、幹
線道路（あるいは高速道路）１１０３の沿道におけるセ
ルラ移動通信システムのセルの構成を示す。図におい
て、１１０１ａ〜１１０１ｅ、……は幹線道路１１０３
上のセルであり、１１００ａ〜１１１００ｅ、……、１
１０２ａ〜１１０２ｅ、……はそれぞれ幹線道路１１０
３の近傍に位置したセルを示す。図示したセル構造は、
各基地局が平常モードで動作中で、それぞれのセル半径
またはセル面積が同一となっている状態を示している。

【００２３】図７は、幹線道路１１０３上のセル１１０
１ａ〜１１０１ｅ、……を一様にマイクロ化した状態の
セルの構成を示す。ここで、幹線道路１１０３上のセル
１１０１ａ〜１１０１ｅ、……を、交通量あるいは移動
局の渋滞の程度に応じて、局所的にマイクロセル化すれ
ば、通信需要の密度が高い領域にマイクロセルを位置さ
せることができ、通信需要に容易に対処することが可能
となる。

【００２４】図８は、本発明を適用するセルラ移動通信
システムの基本的な構成の１例を示す。８００（８００
ａ〜８００ｃ、……）は、それぞれ基地局８０１（８０
１ａ〜８０１ｃ、……）が管轄するセルを示し、８０３
は、これらの基地局とネットワーク８０４とを接続する
ための中継局を示す。上記中継局８０３は、例えば、交
換機であり、各基地局８０１と中継局とは、有線または
無線の伝送路８０２（８０２ａ〜８０２ｃ、……）によ
って結合されている。

【００２５】図９〜図１１は、中継局８０３が管理する
トラヒック管理テーブルの１例を示す。上記管理テーブ
ルは、各セル毎に、その基地局と接続中の移動局の数
（「同時接続数」）と送信モード制御信号（「制御信
号」）の状態とを記憶しており、中継局の制御手段であ
るマイクロプロセッサは、上記管理テーブルの情報に基
づいて、マイクロセル化の対象となる基地局および／ま
たは隣接セルの基地局にたいして、送信電力の変更を指
示するモード制御信号を与える。

【００２６】図９に示したトラヒック管理テーブルで
は、セル８００ｂのトラヒックが最大多元接続数（例え
ば「１０」）に近づき、セル８０１ｂ、８０２ｂのトラ
ヒックが十分に少ない状態を示している。

【００２７】中継局８０３は、各基地局８０１が管轄す
るセル８００のトラヒックを監視し、トラヒックが所定
の閾値（例えば、「９」）以上となったセルをマイクロ
セル化の対象とする。この例では、セル８００ａが対象
セルとなり、中継局は、このセルを管轄している基地局
８０１ａに対して、パイロット信号の送信電力増幅利得
をΔデシベル（ｄＢ）小さくすることを指令する制御信
号「ーΔ」を送る。

【００２８】セル境界の急激な変化を避け、システム動
作を比較的安定に推移させるために、上記「Δ」の値
は、例えば１〜２ｄＢ程度の小さな値に設定することが
望ましい。この例では、トラヒックが低いセル８００
ｂ、８００ｃを管轄する基地局８０１ｂ、８０１ｃに対
しては、パイロット信号の電力増幅利得を現状維持する
第２実施例に相当する制御方式が採用されている。な
お、現状を維持する基地局に対しては、他の基地局に利
得変更を指示するときに現状維持を指令してもよいし、
その局で利得変更の必要が生ずるまで制御信号を全く与
えないようにしてもよい。

【００２９】図１０は、トラヒック管理テーブルで第１
実施例に相当する制御方式を行う例を示す。中継局８０
３は、マイクロセル化の対象となるセル８００ａと隣接
するマクロ化セル８００ｂ、８００ｃを管轄する基地局
８０１ｂ、８０１ｃに対して、パイロット信号の電力増
幅利得を大きくすることを指令する制御信号「＋Δ」を
送る。セル８００ａを管轄する基地局８０１ａでは、パ
イロット信号の電力増幅利得を現状維持する。どのセル
がマクロ化の対象となるかの判断は、例えば、上記トラ
ヒック管理テーブルとは別に用意されるセルの位置関係
を示すためのセル構成情報テーブルを参照して行う。

【００３０】図１１は、トラヒック管理テーブルで第３
の実施例に相当する制御方式を行う例を示す。中継局８
０３は、マイクロセル化の対象となるセル８００ａを管
轄する基地局８０１ａに対して、パイロット信号の電力
増幅利得を小さくすることを指示する制御信号「ーΔ」
を送り、マクロ化の対象となるセル８００ｂ、８００ｃ
を管轄する基地局８０１ｂ、８０１ｃに対して、パイロ
ット信号の電力増幅利得を大きくすることを指示する制
御信号「＋Δ」を送る。

【００３１】図１２は、上述したセル境界の制御機能を
備えた本発明による基地局の構成の１例を示す。（Ａ）
は送信回路系の構成図であり、複数チャンネル分の信号
からなる多重化データ１００は、分離装置１１１によっ
て制御信号１０６と各移動局に対応するチャンネル毎の
送信データ１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、…に分離さ
れる。各移動局に対応する送信データは、それぞれ変調
器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、…により信号１０２
ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、…に変調される。パイロット
信号Ｐは、変調器１０１ｘにより信号１０２ｘに変調さ
れた後、増幅器１１２で信号１１２ｘに増幅される。変
調されたパイロット信号１１２ｘと各移動局毎の送信デ
ータ信号１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、…は、加算回
路１０３によって一つの信号１０４に合成される。加算
回路１０３で合成された信号１０４は、増幅器１０５に
より信号１０９に増幅された後、アンテナ１１０を介し
て空中に発射される。ここで、送信データ変調器１０１
ｘ、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、…に用いる変調方
式としては、ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡなどの何れ
であってもよく、本発明では特に限定されない。また、
これらの送信データ変調器１０１を、各チャネル毎に電
力利得を制御できる構成とし、例えば、移動局からの受
信信号の強度（基地局との距離）に応じた送信出力を得
られるようにしてもよい。

【００３２】分離装置１１１で多重化データから分離さ
れた制御信号１０６は、電力制御回路１０７に与えられ
る。上記電力制御回路１０７は、入力された制御信号に
応じて、上記パイロット信号を増幅するための増幅器１
１２の電力増幅利得を決定する利得制御信号１０８を発
生する。増幅器１１２は、上記利得制御信号１０８によ
って決まる利得で、変調パイロット信号１０２ｘを電力
増幅する。上記制御信号１０６は、図８に示した中継局
８０３から与えられる。ただし、図２で示したように、
トラヒックが増加したセルの基地局が送信電力を上げる
制御方式を採用する場合、各基地局にトラヒック量の監
視手段を設けておき、自局の判断でマイクロセル化とそ
の解除を実行するようにしてもよい。

【００３３】（Ｂ）は、受信回路系の構成を示す。アン
テナ５００で受信された無線信号５０１は、入力増幅器
５０２に入力され、復調器５０４ａ、５０４ｂ、５０４
ｃ、…が正常に動作するレベル範囲の信号５０３に増幅
される。増幅された信号５０３は、各移動局に対応した
復調器５０４ａ、５０４ｂ、５０４ｃ、…によって、そ
れぞれ復調信号５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃ、…に変
換される。これらの復調された信号５０５ａ、５０５
ｂ、５０５ｃ、…は、多重化装置５０６により多重化さ
れ、多重化データ５０７として中継局８０３へ有線また
は無線により伝送される。これによって、各移動と中継
局８０３との間の通信が行われ、中継局と他の基地局ま
たはネットワークを介して、他の移動局または固定局に
との通話が可能となる。

【００３４】図１３は、セル境界の制御機能を備えた基
地局の送信部の第２の実施例を示す構成図であり、図１
２で示した実施例と共通する回路要素には同一の符号を
付してある。この実施例では、送信用アンテナ１１０の
近傍に、受信用の補助アンテナ６００を設置し、補助ア
ンテナ６００で受信した信号６０１を増幅器６０２で増
幅し、増幅された信号６０３を電界強度測定器６０４に
入力している。電界強度測定器６０４では、例えばエン
ベロープ検波等の時間平均を求めることによって、受信
電界強度信号６０５を得、これを電力制御回路１０７に
入力している。

【００３５】本実施例の構成によれば、補助アンテナ６
００で受信された実際の送信電力に比例した信号を電力
制御回路１０７に帰還し、利得制御信号１０８を補正す
ることにより、アンテナ１１０から空中に発射されるパ
イロット信号の送信電力制御を一層正確に行なうことが
可能となる。

【００３６】ここで、送信アンテナ１１０と補助アンテ
ナ６００との間の距離６０６を標準化して、各基地局で
同一になるようにしておくと、電界強度測定器６０４お
よび／または電力制御回路１０７を各基地局毎に特殊化
する必要がなくなる。何らかの事情により、送信アンテ
ナ１１０と補助アンテナ６００との距離６０６を標準値
に設定できない場合は、電界強度測定器６０４または電
力制御回路１０７において調整を施し、標準的なアンテ
ナ間距離と対応する帰還が作用するように修正すればよ
い。

【００３７】図１４は、本発明の実施にあたって基地局
に採用できる指向性を持つ送信アンテナの構成図を示
す。この例では、送信アンテナが、それぞれ特定方向に
指向性を持つ複数のセクタアンテナ７００、７０１、７
０２、…から構成され、各セクタアンテナが、それぞれ
特定のセクタａ７０３、セクタｂ７０４、セクタｃ７０
５での通信を分担する。このような複数のセクタアンテ
ナを採用した場合、前述したパイロット信号の送信電力
利得制御を各セクタ毎に独立して行なうことによって、
セクタ毎にセルサイズの拡張または縮小が可能となる。

【００３８】次に、図１５を参照して、チャネルデータ
に関する基地局と移動局の送信電力制御について説明す
る。ここでは、変調方式としてＣＤＭＡを用いた場合の
実施例を示す。また、説明を単純化して理解を容易にす
るために、ここでは、セルラ移動通信システムが基地局
Ａ２００、基地局Ｂ２０１の２つのセルで構成され、基
地局Ｂの位置ｂからの距離がＲ／６、Ｒ／２、５Ｒ／６
の地点ｅ、ｆ、ｇで、それぞれ「Ｎ」本のトラヒック１
３０４、１３０５、１３０６が生じている場合をモデル
とする。

【００３９】各、基地局のパイロット信号の送信電力が
通常状態（通常モード）にある時、上記２つの基地局が
管轄するセルの境界は、基地局Ａの位置ａと基地局Ｂの
位置ｂから等距離Ｒの地点ｃ（左側の破線位置）に形成
される。今、パイロット信号の送信電力利得制御によ
り、セル境界が上記通常モードにおける位置ｃから、基
地局Ｂ方向に距離Ｒ／３だけ寄った地点ｄ（右側の破線
位置）に移動した場合を想定する。

【００４０】先ず、移動局の送信電力について説明する
と、この例において、基地局Ａと基地局Ｂに対応する周
波数の再利用率Ｆ_A、Ｆ_Bは、電波が距離の２乗に比例し
て減衰すると仮定したとき、それぞれ数１、数２で与え
られる。

【００４１】

【数１】

【００４２】

【数２】

【００４３】ここで、σＡ、σＢは、それぞれ基地局Ａ
のセルと基地局Ｂのセル内における移動局からの受信電
力を示す。各移動局が位置に応じた送信電力制御を行う
ことにより、σＡ、σＢがセル内での移動局の位置に関
係なく一定であると仮定すると、周波数利用効率を最大
にするための条件は、各セルの周波数再利用率Ｆ_A、Ｆ_B
をトラヒックの量に比例させることである。この条件を
数３に示す。

【００４４】

【数３】

【００４５】数３の条件の下で、数１、数２をσＢ／σ
Ａについて解くと、 σＢ／σＡ＝１１．２４となる。これより、基地局Ａと基地局Ｂに対応する周波
数再利用率Ｆ_A、Ｆ_Bを求めると、それぞれ「０．４
３」、「０．８５」になる。

【００４６】セル境界が地点ｃに位置する通常モード状
態においては、基地局Ａのセル内には移動局がなく、基
地局Ｂのセル内では最大の通信状態にあるため、周波数
再利用率Ｆ_A、Ｆ_Bは、それぞれ「０」、「１」となる。
ここで、周波数再利用率が「１」のときの最大多元接続
数を２．３５Ｎとすると、通常モード状態においては、
基地局Ａのセル内にいる全移動局の２２パーセント
（（３Ｎー２．３５Ｎ）／３Ｎ×１００）に相当するト
ラヒックは通話不能となる。

【００４７】然るに、本発明による基地局の送信電力制
御を行って、セル境界を地点ｄに移動した場合、基地局
ＡにＮ本（２．３５Ｎ×０．４３）のトラヒック１３０
６が接続され、基地局Ｂに合計２Ｎ本（２．３５Ｎ×
０．８５）のトラヒック１３０４と１３０５が接続され
るため、合計３Ｎ本の全てのトラヒックが接続可能とな
る。

【００４８】次に、基地局のチャンネルデータに対する
送信電力制御について説明する。周波数利用効率を最大
にするための条件は、各移動局での信号対雑音比を一定
にすることである。基地局Ｂからトラヒック１３０４に
対する送信電力を「１」、基地局Ｂからトラヒック１３
０５に対する送信電力を「ａ」、基地局Ａからトラヒッ
ク１３０６に対する送信電力を「ｂ」とした場合、周波
数利用効率を最大にするための条件は数４で示される。

【００４９】

【数４】

【００５０】上記式を変数ａ、ｂ、γについて解くと、ａ＝１．１６６、ｂ＝３．５５１、 γ＝０．４５５となる。γは、移動局におけるスペクトル逆拡散前の信
号対雑音比を示し、セル境界が地点ｃに位置する通常モ
ード状態におけるスペクトル逆拡散前の信号対雑音比は
０．３３３である。信号対雑音比は、最大多元接続数に
比例するため、この場合は、本発明の適用により、最大
多元接続数が約３７パーセント（０．４５５÷０．３３
３ー１）×１００増大したことになる。

【００５１】多元接続方式として、上記ＣＤＭＡに代え
てＦＤＭＡまたはＴＤＭＡを用いた場合は、基地局およ
び移動局から発射される電波の送信電力を、基地局およ
び移動局が所望の通信品質を確保でき、且つ同一周波数
を繰り返すセルにおいて基地局と移動局とが所望の通信
品質を確保できる送信電力に選べばよい。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、場所あるいは時間によって変動するトラヒッ
ク量に応じて、基地局から発射するパイロット信号の送
信電力を制御することにより、セルサイズを変更するこ
とができ、これにより、同一通信規模を従来より少ない
セル数でカバーすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセルラ移動通信システムにおける基地
局の送信が通常モード状態にある時のセル境界を説明す
るための図。

【図２】本発明におけるセル境界制御の第１の実施例を
説明するための図。

【図３】本発明におけるセル境界制御の第２の実施例を
説明するための図。

【図４】本発明のセルラ移動通信システムの通常モード
時のセル構成を示す図。

【図５】本発明のセルラ移動通信システムでセル境界を
変更した状態でのセル構成を示す図。

【図６】セルラ移動通信システムにおけるセル構成の他
の例を示す図。

【図７】図６のセル構成において本発明を適用した場合
のセルの変化を示す図。

【図８】本発明のセルラ移動通信システムの構成の１例
を示す図。

【図９】セル境界制御の第１の実施例と対応するトラヒ
ック管理テーブルの内容を示す図。

【図１０】セル境界制御の第２の実施例と対応するトラ
ヒック管理テーブルの内容を示す図。

【図１１】セル境界制御の第３の実施例と対応するトラ
ヒック管理テーブルの内容を示す図。

【図１２】本発明の通信システムを構成する基地局の構
成の１例を示す図。

【図１３】本発明の通信システムを構成する基地局の送
信部の他の構成例を示す図。

【図１４】本発明で採用できるセクタアンテナの構成を
示す図。

【図１５】本発明のセルラ移動通信システムにＣＤＭＡ
を適用した場合の動作を説明するための図。

【符号の説明】

１００…多重化データ、１０１…変調器、１０３…加算
器、１０５、１１２…増幅器、１０７電力制御回路、１
１０…送信アンテナ、５００…受信アンテナ、５０２…
増幅器、５０４…復調器、５０７…多重化データ、６０
０…補助アンテナ、６０２…増幅器、６０４…電界強度
測定器、７００…セグメントアンテナ、８０３…無線中
継局

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年１０月１２日（２０００．１０．
１２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の基地局からなるセルラ移動通信シス
テムにおいて、互いに隣接する位置関係にある基地局の
送信電力を相対的に変化させることによって、各基地局
によって形成される各セルの境界をトラヒックの状況に
応じて変えるようにしたことを特徴とするセルラ移動通
信システム。
【請求項２】特定のセルで移動局との接続トラヒック量
が所定の閾値を超えた時、該特定セルを管轄する基地局
と隣接基地局と少なくとも一方でパイロット信号の送信
電力を相対的に変化させることによって、上記特定セル
のサイズを縮小することを特徴とする請求項１に記載の
セルラ移動通信システム。
【請求項３】前記複数の基地局と接続された中継局で各
セルのトラヒックの状態を監視し、上記中継局からの指
令に応じて、前記送信電力を制御することを特徴とする
請求項１または請求項２に記載のセルラ移動通信システ
ム。
【請求項４】セルラ移動通信システムを構成する無線基
地局において、変調されたパイロット信号を増幅するた
めの可変利得増幅手段と、移動局への送信データを変調
するための変調手段と、これらの変調信号を合成して空
中に電波として発射するための送信手段と、上記可変利
得増幅手段の電力利得を制御するための送信利得制御手
段とからなる送信系を具備し、上記送信利得制御手段が
トラヒックの状況変化に応じて与えられる制御信号に応
答して上記電力利得を制御し、隣接基地局との間のセル
境界を変えるようにしたことを特徴とする無線基地局。
【請求項５】前記送信手段が、それぞれ異なる方向に指
向性をもつ複数のアンテナ部材を有し、前記電力利得の
制御が上記アンテナ部材対応に行われるようにしたこと
を特徴とする請求項４に記載の無線基地局。
【請求項６】前記送信手段によって空中に発射された電
波の強度を受信するための補助受信手段と、上記補助受
信手段による検出出力を前記送信利得制御手段に帰還す
るための手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載
の無線基地局。
【請求項７】複数の基地局と、各基地局と接続されたト
ラヒック監視手段とからなるセルラ移動通信システムに
おいて、上記監視手段からの指令に応じて、上記各基地
局が基地局識別のためのパイロット信号の送信電力を変
更することを特徴とするセルラ移動通信システム。
【請求項８】前記監視手段が、トラヒックが増加した特
定のセルの基地局に対して、パイロット信号の送信電力
を上げるよう指令することを特徴とする請求項７に記載
のセルラ移動通信システム。
【請求項９】前記監視手段が、トラヒックが増加した特
定のセルに隣接する位置関係にある少なくとも１つのセ
ルを管轄範囲とする基地局に対して、パイロット信号の
送信電力を下げるよう指令することを特徴とする請求項
７に記載のセルラ移動通信システム。
【請求項１０】前記監視手段が、トラヒックが増加した
特定のセルの基地局に対して、パイロット信号の送信電
力を上げるよう指令し、上記特定のセルに隣接する少な
くとも１つのセルを管轄範囲とする基地局に対して、パ
イロット信号の送信電力を下げるよう指令することを特
徴とする請求項７に記載のセルラ移動通信システム。