JP2001500687A - 増大する需要を収容する周波数計画 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 １２のセルの低密度再使用パターンから、三つのセルの高効率再使用パターンへ、増大する需要を収容する無線通信システム用の周波数割当計画。利用可能な無線周波数は、最初、三つの領域に分割され、各領域はさらに四つのグループに分割される。各領域内の周波数は、四つのグループにシーケンシャルに割り当てられる。グループは、さらに、偶数および奇数のグループとして識別される。上記１２のセルからなるグループは、幅がセル四つ分、高さがセル三つ分の長方形に配置され、左上の部分の三つのセルラーなる第一の組には、第一の偶数の指数の周波数グループを使用するような割当てが行われる。左下の部分の三つのセルからなる第二のグループには、第二の偶数の指数の周波数グループを使用するような割当てが行われる。右上および右下の位置に関連するセルの第三のおよび第四のグループには、第一および第二の奇数の指数の周波数グループが割り当てられる。トラヒック密度が増大すると、セルは六つのセクターに分割され、各セクターには、６という再使用係数を達成するために、他の奇数または偶数の周波数グループが割り当てられる。三つのセル再使用パターンのセクターへの分割は、三つのセルラーからなる左端の縦列に対して行われた周波数割当結果を左方向に、一つのセル・グループの隣接する中央の縦列と、置き換えることにより行われる。セルの右端の縦列での時間三つの再使用を行うために、奇数および偶数の周波数割当が、同様に、セル・グループの左端の縦列と隣接していない中央の縦列の間で、右方向に置き換えを行うことによって実行される。

Description

【発明の詳細な説明】 増大する需要を収容する周波数計画 発明の分野 本発明は、セルラー移動無線システムのような無線通信システムの作動方法に 関し、特に、非常に効率的な周波数再使用計画を実行することができる、増大す る需要を収容する周波数を割り当てるための技術に関する。 発明の背景 セルラー移動電話（ＣＭＴ）、デジタル・セルラー・ネットワーク（ＤＣＮ） 、個人通信サービス（ＰＣＳ）等のような、無線通信サービスに対する需要を満 たすには、利用可能な無線周波数帯域幅を最大限に効率的に使用するために、シ ステムのオペレータが必要になる。システム・オペレータは、限られた数の無線 チャネルを通して送受信することができる、ある量の無線スペクトルだけが割り 当てられた状態で、所与の地理上の領域内で絶えず数が増大してゆくユーザにサ ービスを行わなければならないことを考えて見てほしい。 従来のセルラー・システムの場合には、移動局と基地局との間のリンクは、帯 域幅の狭い無線チャネルを使用して設定されていた。割当無線スペクトルを最大 限に使用するために、地理上の領域は、セルと呼ばれる多数のサブ領域に分割さ れる。その後、無線チャネルは、干渉レベルが最も低くなるように、また容量が 最大になるようにセルに割り当てられる。このような割当は、通常、相互間の距 離が最も短い場所に位置する、複数のセル内の同じチャネルを再使用することに よって行われる。再使用距離と呼ばれる距離は、隣接する基地局間の干渉が最も 少なくなるように決められる。 しかし、この広範囲な周波数計画においても、サービス・プロバイダは、新し いセルラー・サービスに対する需要に追いつけない状態である。需要の増大は、 ある地域においては年間５０％またはそれ以上にも達している。それ故、セルラ ー移動電話システムの容量を増大するために、多数の技術が現在も提案されてい る。 １９９４年１０月３１日付のジョン・ドナが出願し、本出願の譲受人であるエ アネット通信社に譲渡された、「通信システムでの、１×周波数再使用を入手す るための方法」という名称の米国特許出願０８／３３１，４５５が、上記のよう な非常に効率的な技術を開示している。上記装置の場合には、セルは、それぞれ 、六つの半径方向のセクターに分割され、周波数は、三つ目のセル内において、 使用可能な各周波数を再使用することができるように、セクターに割り当てられ る。このいわゆる「Ｎ＝３」再使用スキームは、非常に効率的であるが、何時も コスト・パフォーマンスがよいとは限らない。より詳しく説明すると、このスキ ームは、複数の組の複数の個々のトランシーバの形をした、または各セル内で使 用される広帯域トランシーバ・システム（ＢＴＳ）の形をした、少なくとも二組 の完全な多重チャネル・トランシーバ装置を必要とする。多重チャネル・トラン シーバ装置を使用すると、最終的には、展開するのに数十万ドルの費用が掛かる ことになるので、上記システムを、最初、需要が比較的少ないシステムのライン または他の場所に設置した場合、上記の複雑な装置の設置コストを回収できない 場合がでてくる。 需要が高いと予想される場所の数個のセルだけが、元来セクターに分割したセ ルの増設および広帯域トランシーバ装置上での増設を必要とするので、現在需要 が多いセルを展開するのは比較的容易であり、セルのトラヒックが増大するにつ れて、装置をアップグレードすればよいと考えるかも知れない。しかし、このこ とは、最初見たときに受ける印象ほどには簡単ではない。第一に、密度の低い再 使用パターンは、通常、７という再使用係数を使用して実行されるので、この再 使用パターンは、３という再使用グリッドによく適合しない。何故なら、７を３ で割ることはできないからである。低密度再使用パターンを、３の倍数になるよ うに、例えば、６、９または１２に選択した場合でも、Ｎ＝３セル・パターンを Ｎ＝６またはＮ＝１２パターンと混ぜ合わせると、特定の再使用係数のセル・パ ターンの周辺部、特にセクターに分割していないセルに隣接して、セクターに分 割したセルを設置しようとする場所で、対応セルの間に許容レベル以上の干渉が 発生する。 発明の説明 発明の目的 本発明の一つの目的は、周波数再使用密度のある領域を大容量システムに移行 することができる、コスト・パフォーマンスの高い、最初のシステムを増設でき るように展開することができる周波数計画スキームを提供することである。 本発明の他の目的は、ハードウェア展開コストをセル毎の需要に基づいて厳格 に操作することができるようなシステムを提供することである。 本発明のさらに他の目的は、高密度使用および低密度使用の間の境界に沿って 位置する、セル間の無線周波数干渉を最小限度にまで低減するセルラー・システ ム用のアップグレード・スキームを提供することである。 発明の概要 簡単に説明すると、本発明は、その内部において、システムが最初に増設され るとき、１２という特定のセル再使用係数Ｎが、全方向アンテナおよび狭い帯域 幅の無線装置と一緒に使用される、無線通信システム用の無線周波数割当技術で ある。特定のＮ＝１２再使用パターンは、対応するセル間の間隔が均一でないの で、理想的なパターンではない。しかし、Ｎ＝１２パターンは、セル毎のより高 い再使用密度へのアップグレードをサポートする。 特定の１２のセル再使用パターンは、下記のようにセルに周波数を割り当てる 。使用可能な無線周波数は、最初、三つの領域、すなわち、（Ａ）下部領域、（ Ｂ）中央領域および（Ｃ）上部領域に分割される。各領域内の無線チャネルは、 その後、さらに四つのグループの一つに、シーケンシャルに割り当てられる。各 領域 内の四つのグループも、同様に、四つのグループは、一組の偶数の指数グループ （グループ０および２）および一組の奇数の指数グループ（グループ１および３ ）として、さらに識別することができるように、指数番号（０、１、２または３ ）により識別される。それ故、１２の周波数グループ全体は、（Ａ０、Ａ１、Ａ ２、Ａ３、Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２およびＣ３）として識別 することができる。 無線周波数は、その後、１２のセルからなる一つのグループが、幅がセル三つ 、高さがセル四つの、ほぼ長方形に配置されることを考慮して、１２のセルから なる複数のグループに割り当てられる。グループの左上の部分の三つのセルから なる第一のグループは、各領域内の第一の偶数の指数を持つ、周波数グループ（ 例えば、Ａ０、Ｂ０およびＣ０）を使用するように割り当てられる。左下の部分 の三つのセルからなる第二のグループは、第二の偶数の指数を持つ周波数グルー プ（例えば、ＣＡ２、Ｂ２およびＣ２）を使用するように割り当てられる。右上 の部分の複数のセルからなる第三のグループには、第一の奇数の指数を持つ周波 数グループ（Ａ１、Ｂ１およびＣ１）が割り当てられる。セルの第四のグループ には、第二の奇数の指数を持つ周波数（Ａ３、Ｂ３およびＣ３）が割り当てられ る。 需要に従って、特定のセルが、その後、個々にアップグレードされる。第一の レベルのアップグレードの場合には、一つのセルは六つのセクターに分割され、 広帯域の無線装置を導入することができる。周波数割当の数は、各領域内の偶数 または奇数の指数を持つ組に対応する周波数の組の組み合わせの使用により、セ クターに分割されたセル内で二倍になる。例えば、セルが前にＡ０を使用してい た場合には、六つに分割された配置では、Ａ２がＡ０と一緒に使用されるように 割り当てられる。 この改良した周波数再使用の場合には、それ故、六つのセクターに分割された セルを含むＮ＝６パターンが、最終的には導入されるが、最も密度の高い可能性 のある周波数パッキングは行われない。これにより、２という係数によりサポー トすることができる無線リンクの数が増大する。 最も高いレベルの周波数再使用密度の場合には、各セル内の無線リンクの利用 可能な数は、再び二倍になる。このことは、Ｎ＝６再使用構成に展開した周波数 の組の論理的組み合わせを割り当てて、Ｎ＝３再使用を実行することにより行わ れる。 上記１２のセル・パターンは下記の組にグループ分けされる。 奇数Ａ＝Ａ１∪Ａ３ 偶数Ａ＝Ａ０∪Ａ２ 奇数Ｂ＝Ｂ１∪Ｂ３ 偶数Ｂ＝Ｂ０∪Ｂ２ 奇数Ｃ＝Ｃ１∪Ｃ３ 偶数Ｃ＝Ｃ０∪Ｃ２ これらの組は、その後、下記のように三つのセル・パターンの他のセクターに 割り当てられる。 セル１−奇数Ａおよび偶数Ｃ セル２−奇数Ｃおよび偶数Ｂ セル３−奇数Ｂおよび偶数Ａ Ｎ＝３への変換が行われる場合、変換中のセルおよび近くの共同チャネル・セ ルは、上記特許が記載しているように、すべてのセル内において、許容できる信 号対干渉（Ｓ／Ｉ）レベルを維持するように、チャネル割当スキームに従わなけ ればならない。 １２のセルのグループ全体をＮ＝３計画にそれぞれ変換しなければならないの で、このことは、１２のセル・グループの左右の縦の欄に沿った三つのセル内の 周波数を隣接していない中央の欄で最初使用した周波数に再割当し、またその逆 を行うことにより実行される。そうすることにより、そうしない場合、同じ周波 数を使用しなければならない、隣接するセルに関連して発生する問題が回避され る。 図面の簡単な説明 本発明およびその新規な利点および特徴をよりよく理解するために、添付の図 面を参照されたい。 図１は、本発明を使用することができる、広帯域無線通信システムのブロック 図である。 図２は、システム増設の初期の段階、またはトラヒック密度が低い場合に、１ ２という周波数再使用係数Ｎを使用して、本発明を実行する周波数計画の図であ る。 図３は、個人通信サービス（ＰＣＳ）のような無線サービス・プロバイダに対 して通常行われる周波数帯域幅割当と、本発明により無線チャネルが割り当てら れる領域およびグループを示す。 図４は、低密度のトラヒック量に対して構成された、例示としてのセル・サイ トの基地局部分のブロック図である。 図５は、例示としての、セクターに分割されたセルを実行するために行われた 周波数割当を示す周波数計画である。 図６は、多いトラヒック量を収容するための、最大周波数再使用のために完全 に構成された基地局およびセクター・アンテナのブロック図である。 図７は、６という全再使用指数を達成するための、偶数周波数グループおよび 奇数周波数グループの割当を示す周波数計画である。 図８は、３という再使用係数をセル・グループの中央のいくつかのセルに対し て達成することができるような、周波数割当を示す周波数計画である。 図９は、Ｎ＝６からＮ＝３までのセルのセル・グループの左縁部での、セルの 変換の前に行われる、周波数再割当を示す周波数計画である。 図１０は、上記セル内でＮ＝３を達成するために、セル・グループの左縁部に 沿って行われるセルへの周波数割当を示す周波数計画である。 図１１は、右縁部のＮ＝３セルと、セル・グループの右に位置する対応するＮ ＝６セルの間の干渉を軽減するための、セル・グループの右縁部のところでの、 セルの変換の前に行われる周波数再割当を示す周波数計画である。 図１２は、上記セル内でＮ＝３を実行するために、それ故、１２の全セル・グ ループに対して、セル・グループの右縁部に沿って行われる、セルへの周波数割 当を示す周波数計画である。 好適な実施形態の詳細な説明 図１は、その内部において、本発明による周波数再使用パターンが実行される 、個人通信システム（ＰＣＳ）または類似のセルラー・システムのような、無線 システムの構成部材のブロック図である。システム１０は、アンテナ１１−１、 １１−２、．．．、１１−ｎ、基地局１２−１、１２−２、．．．、１２−ｎ、 基地局コントローラ１４−１、１４−２、．．．、１４−ｍ、移動電話交換機１ ６、および移動局１８−１、１８−２、．．．、１８−ｐを含む。 システム１０は、無線周波数により信号を送って、移動局１８と公衆電話網（ ＰＳＴＮ）の間の音声および／またはデータ通信をサポートする。今説明してい る本発明の特定の実施形態の場合には、使用中の無線信号法プロトコル、または 「エアインターフェース」は、（欧州電気通信標準協会（ＥＴＳＩ）がヨーロッ パで公布した広域自動車通信システム（ＧＳＭ）の関連部分と同じものである） 、米国の電気通信工業会（ＴＩＡ）が公布したＰＣＳ−１９００規格である。 基地局１２は、主として、空中を通して受信した無線信号の復調を行い、復調 した信号を移動交換機１６を通してＰＳＴＮに送る。基地局１２は、また空中を 通して、移動局１８に送信するために、移動交換機１６を通してＰＳＴＮから受 信した信号の変調も行う。各基地局１２は、通常、特定のサブ領域またはシステ ム１０のセルのほぼ中央に位置する。 基地局コントローラ１４は、多くの機能を持つが、主要な機能は移動局１８と ＰＳＴＮとの間の接続の管理である。接続管理を行うために、基地局コントロー ラ１４は、個々の各移動局１８および基地局１２に、送信および受信無線搬送周 波数を割り当てる。通常、一つの基地局コントローラ１４により制御される、基 地局１２の数は５−２０である。 本発明は、基地局コントローラ１４が、使用のための搬送周波数を割り当てる という特殊な方法をとっている。基地局コントローラ１４が行う周波数割当は、 使用頻度の高いセルが、３のような最大の可能な周波数再使用係数Ｎを使用して 、展開することができるような方法で行われる。しかし、同時に、最小の密度の 再使用係数を実行することができるように、使用頻度の低い隣接するセルもサポ ートすることができる。そうすることにより、低密度セルにサービスを提供する 基地局１２で、最小量のハードウェアを展開することができる。 以降の説明は、送信方向（基地局から移動局へ）に対する、周波数の割当を説 明するためのものである。しかし、受信方向（移動局から基地局へ）においても 、周波数の類似の割当が行われることを理解されたい。 図２は、システム１０を最初に増設したときのような、トラヒック密度が低い 領域内での周波数の全割当を示す。図に示すように、システム１０がサービスを 行う所与の物理的領域は、六角形のセル２０内に形成される。周波数の複数のグ ループは、基地局コントローラ１４により、個々のセル２０に割り当てられる。 これらセル・グループ・パターンは、その後、セルの所与の数Ｎに対して反復し て実行される。この場合、再使用は１２である。 システム展開の初期の段階においては、それ故、これらセル割当は、例示とし てのセル・グループ２２が、セル２０−１、２０−２、．．．、２０−１２から なるように、１２のセルの複数のグループに対して反復して実行される。それ故 、各セルには、システム１０のオペレータが使用することができる周波数の、ほ ぼ１／Ｎ、すなわち、１／１２が割り当てられる。これら１２の周波数グループ は、Ａ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２およ びＣ３と呼ばれる。このように命名した理由についてはこの後すぐに説明する。 個々のセル２０への周波数割当は、相互に直交している。すなわち、ある所与の 周波数は、一つのグループ２２の１２のセル内で一回だけ使用されるだけである 。 上記１２の周波数割当は、類似または対応するセルのパターンを形成するため に反復して行われる。例えば、セル２０−１は、セル２０−１３、２０−１４お よびセル２０−１５に対応するものである。何故なら、各セルは同じ周波数グル ープＢ３を使用しているからである。図に示すパターンは、対応するセルの間の 距離が均一ではないので、理想的な１２のセル・パターンではない。すなわち、 対応するセル２０−１と２０−１３との間の距離は、セル２２−１と２２−１４ との間の距離と同じではない。また、セル２０−１と２０−１５との間の距離と も同じではない。しかし、上記パターンは、適当な通信に通常必要な最小値より 十分大きい信号対干渉（Ｓ／Ｉ）レベルを供給する。 以下に詳細に説明するように、図示の１２セル・パターンは、各セル・グルー プ２２の再構成をより頻度の少ない再使用係数と共に実行することができる、隣 接セル・グループ２２の無線周波数干渉レベルに影響を与えないで、Ｎ＝６およ びＮ＝３のように、次第に頻度が多くなっていく、再使用係数にするのには役に 立たない。 上記のことがどのように行われるのかをよりよく理解できるように、グループ ２２への周波数割当が、どのように行われるのかを示す図３について簡単に説明 する。本明細書に記載する、ＰＣＳ１９００タイプのシステムの場合には、サー ビス・プロバイダに、信号を送信するために、その状況に従って、１５ＭＨｚの 帯域幅を割り当てることができる。この１５ＭＨｚの帯域幅の、すべての無線搬 送周波数は、最初に三つのグループの中の一つに割り当てられる。本明細書にお いては「Ａ」領域キャリヤと呼ぶ、最も低い５ＭＨｚの搬送周波数においては、 キャリヤ番号が増大するにつれて、周波数に、Ａ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ０、 Ａ１、．．．、のように順次名称がつけられる。ＰＣＳ１９００システムの各無 線チャネルは、２００ｋＨｚの帯域幅を持っているので、低い５ＭＨｚは２５の キャリヤを含む。その結果、四つの「Ａ」グループ、すなわち、Ａ０、Ａ１、Ａ ２、Ａ３のそれぞれに割り当てられている６の周波数に、一つの「残った」搬送 周波数が割り当てられる。 ＰＣＳシステムにおいては、各２００ｋＨｚキャリヤは、時間多重化より８の 音声チャネル接続をサポートする。その結果、キャリヤのＡ０グループにより表 される音声チャネルの全数は４８である。 無線スペクトルの第二および第三の５ＭＨｚを表す「Ｂ」および「Ｃ」周波数 領域は、六つの搬送周波数が、グループＢ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３およびＣ０、Ｃ １、Ｃ２、Ｃ３のそれぞれに割り当てられる。 各領域内の四つのグループは、それ故、同様に、各グループを一組の偶数指数 グループ（グループ０および２）の一つとして、または一組の奇数指数グループ （グループ１および３）の一つとして、さらに識別することができるように、指 数番号（０、１、２または３）で識別することができる。 図２に戻って、幅がセル四つ分、高さがセル三つ分の、ほぼ長方形の置かれた １２のセルのグループ２２について考えて見よう。グループ２２の左上の部分の 、三つのセル２０−９、２０−２、２０−６からなる、第一のサブグループには 、各領域（それぞれ、Ａ０、Ｂ０およびＣ０）内の、第一の偶数の指数の周波数 グループを使用するような割り当てが行われる。グループ２２の左下の部分の、 三つのセル２０−４、２０−８、２０−７からなる、第二のサブグループには、 他の偶数の指数がついている周波数グループ（Ａ２、Ｂ２およびＣ２）を使用す るような、割り当てが行われる。右上の部分の、三つのセル２０−３、２０−１ ０、２０−１１からなる、第三のサブグループには、第一の奇数の指数つきの周 波数（Ａ１、Ｂ１およびＣ１）が割り当てられる。２０−１２、２０−１、２０ −５からなる第四のサブグループには、第二の奇数の指数つきの周波数（Ａ３、 Ｂ３およびＣ３）が割り当てられる。 この方法により１２のセル・パターンの周波数を割り当てると、７５の使用可 能なＰＣＳキャリヤの中の７２が使用されることになる。これら三つの残りのキ ャリヤは、より高い需要を持つ所与の１２のセル・グループのセル内で、それぞ れ、一度使用することができる。例えば、セル２０−１の一つのトラヒック需要 が増大すると、三つの余分なキャリヤを、グループ２２により、上記周波数計画 の残りを再構成しないで、そのセル内で使用することができる。 図２のセルの構成においては、図に示すように、セル２０当たり３２アーラン より少し少ないというように、システム１０の全体的需要は比較的少ない状態に ある。この場合、基地局１２の最低ハードウェアの規模は、各セル２０内での一 つの帯域幅の狭いトランシーバの設置という場合もでてくる。 例えば、図４に示すように、セル２０−１にサービスを提供している基地局１ ２−１は、それ故、最初、通常、最低のコストの全方向アンテナ２１−１、およ びチャネルが一本の帯域幅の狭まいトランシーバ・システム２４−１を使用して 、実行することができ、またグループＢ３の六つの周波数からの一つの搬送周波 数をセル内でアクティブな状態にすることができる。トラヒックの密度が増大す ると、他の帯域幅の狭いトランシーバ２４をグループＢ３で追加周波数として追 加することができ、使用できるようにアクティブ状態になる。 しかし、ある点で、セル２２内のトラヒック密度は、個々の帯域幅の狭いトラ ンシーバ２４の収容能力を越えてしまう。この実施形態の場合には、上記点は（ ４８の音声チャネルを供給する）Ｂ３組の六つの使用可能なキャリヤが、セル２ ０−１内での予想される同時電話呼出の数を処理できなくなった点である。セル ２０−１上のサービス要求の上記増大に対応するために、元のＮ＝１２再使用計 画が、図５に示すように、セクターに分割されたセル２０−１を収容するように 修正される。セル２０−１は、それ故、六つのセクター２６−１、２６−２、２ ６−３、２６−４、２６−５、２６−６に分割され、各セクターは、６０度の半 径方向の円弧からなる。グループＢ１およびＢ３のような、二つの直交する周波 数グループは、別の配置の六つのセクター２６に割り当てられる。 より詳しく説明すると、図６に示すように、六つのセクター・セル２０−１は 、その内部において各セクター・アンテナが、セル２０−１の６０度の円弧内だ けに放射を行う、六つのセクターに分割されたアンテナ２１−１、２１−２、２ １−３、２１−４、２１−５および２１−６のアレイを使用して実行される。各 セクター２６は、セル２０−１内において二つの他の隣接していないセクターに 割り当てられた、周波数グループと同じそれに割り当てられた第二の周波数グル ー プを持つ。本明細書で使用する従来の命名法においては、第二の周波数グループ は、同じ領域（Ａ、Ｂ、Ｃ）内の奇数または偶数の指数がついているグループの 他の一つである。それ故、「奇数の」指数を持つ周波数グループＢ１およびＢ３ の両方は、セル２０−１に割り当てられる。その結果、再使用係数は、セル２０ −１に対する２という係数だけすでに増大していて、Ｎ＝６になっていて、二倍 の音声チャネルを現在使用することができる。 グループＢ１のような、同じ周波数グループを共有するセクター２６のアンテ ナ・カップリング２１−１、２１−３および２１−５は、その後、結合ネットワ ーク２７−１を通して、共通の帯域幅の広いトランシーバ・システム（ＢＴＳ） ２８−１に送られる。同様に、アンテナ２１−３、２１−４および２１−６は、 第二の結合ネットワーク２７−２を通して、第二のＢＴＳ２８−２に送られる。 各ＢＴＳ２８は、その内部において、「Ｂ」周波数領域において、２５のチャネ ルすべてにより送信および受信することができる、帯域幅の広い多重チャネル・ トランシーバである。 対応するセル２０−１３、２０−１４および２０−１５（図５）は、同時にセ クター分割されていないけれども、共通チャネル干渉条件はほとんど同じか、全 ＝３再使用構成を実行するシステムのそれより優れている。 １９９５年１２月７日付の、公開特許協力条約（ＰＣＴ）出願番号ＵＳ９５／ ０１０４５が、広帯域トランシーバ・システム２８の一実施形態をより詳細に開 示している。 セル２０は、図５に示す方法で、図７に示すように、Ｎ＝６周波数再使用パタ ーンが、比較的大きな数の、隣接するセル・グループ２２に展開されるまで、セ クターに分割することにより、Ｎ＝１２密度から、Ｎ＝６密度に個々に引続き変 換することができる。この図および以降の図を見やすくするために、変更は行わ ず、セクター分割の詳細な表示には、周波数グループの表示は行っていない。例 えば、セル２０−１は、図５に示したように、周波数Ｂ１およびＢ３を使用する 六つのセクターに分割したセルとして構成されているが、Ｂ１およびＢ３の代わ りに「Ｂｏ」が使用されている。図７の場合には、表示Ｂｏは奇数の周波数グル ープＢ１およびＢ３が一つのセル内で展開されていることを示す。Ｂｅは、偶数 の周波数グループＢ０およびＢ２が展開していることを示す。図５で使用した周 波数グループの表示は、それ故、図７においては下記のように変更してある。 Ａｅ＝Ａ０∪Ａ２ Ａｏ＝Ａ１∪Ａ３ Ｂｅ＝Ｂ０∪Ｂ２ Ｂｏ＝Ｂ１∪Ｂ３ Ｃｅ＝Ｃ０∪Ｃ２ Ｃｏ＝Ｃ１∪Ｃ３ この中位のレベルのセル密度展開がグループ２２で行われると、上記の同時係 属特許出願が開示しているように、最大密度Ｎ＝３再使用を実行するために、そ れを「切り替える」ことができる。図８に示すように、このシナリオの展開の始 まりなので、例示としてのセル２０−１は、下記組からの割当周波数である。 Ａｅ∪Ｂｏ グループ２２の中心に位置する、その二つの隣接するセル２０−２および２０ −３は、それぞれ、下記組からのものである。 Ｂｏ∪Ｃｏ Ａｏ∪Ｃｅ 各セル２０は、追加周波数領域をカバーするために、二つの追加基地局トラン シーバ・システム２８の設置を必要とする。六つのセクター・セル２０−１は、 その後、使用することができる二倍の周波数を持つことになり、それにより、例 えば、一つのＰＣＳシステムで、１９２の音声チャネルをサポートする。 この構成の場合、セル２０−１およびその二つの中心隣接セル２０−２および ２０−３は、元の１２のセル・グループ２２に完全に適合する、Ｎ＝３再使用サ ブ・グループ３０−１を形成する。周波数割当は、また周囲のＮ＝６パターンと 互換性を持つ。すなわち、サブ・グループ３０−１のどのセルも、同じグループ を使用するＮ＝６セルに隣接するセル位置の、一つの周波数グループを使用する 。すなわち、同じ周波数を使用するセルの間には、いつでも少なくとも一つのセ ルが存在する。 例えば、セル２０−４、２０−５および２０−６のような、セル・グループ２ ２の中央に位置する他のセルは、それぞれ、下記の周波数割当を使用するそれ自 身のサブ・グループ３０−２を形成する、全Ｎ＝３再使用に同様に切り替えるこ とができる。 Ｂｅ∪Ｃｏ Ａｏ∪Ｃｅ Ａｅ∪Ｂｏ 対応するセル（すなわち、同じ周波数グループを使用するこれらセル）の間の 間隔は、全３セル再使用計画と完全な互換性を持ち続ける。その結果、サブグル ープ３０−２でＮ＝３へ密度が増大しても、信号対干渉比（Ｓ／Ｉ）は任意の隣 接するセル内で許容できないレベルまで減少しない。 上記１２のセル・グループ２２の中心に位置する、六つのセル２０−１、２０ −２、２０−３、２０−４、２０−５、２０−６の変換は、直接的なものだった ように見えるが、グループ２２の左縁部のセル２０−７、２０−８および２０− ９は、同じ方法で三つのセル密度に変化することはできない。そうするためには 、グループ２２の左の境界およびグループ２２ａの右の境界に沿った、隣接する セル内の同じ周波数の組を再使用しなければならない。例えば、セル２０−９は 、単に、周波数の組Ａｅの使用を止めて、周波数の組Ａｅ∪Ｂｏを使用すること はできない。何故なら、隣接するセル・グループ２２ａのセル２０−２０には、 Ｎ＝６再使用計画に従って、周波数の組Ｂｏがすでに割り当てられているからで ある。 しかし、図９に示すように、この一見困難のように見える状況は、どのセルも 一つの対応する周波数の組を使用するセルに隣接しないように、セル・グループ ２２ａの周波数グループの中のあるものを再割当することにより解決することが できる。より詳しく説明すると、周波数の組の再割当は、グループ２２ａ（セル ２０−２０、２０−２１、２０−２２）の、セル３６ｒの中の右端の縦列に対し て行われる。再割当は、右端の縦列３６ｃから取り出した一つの縦列である、セ ル（セル２０−２３、２０−２４、２０−２５）の中央の縦列３６ｃを置き換え ることによって行われる。そうすることにより、周波数の組Ｃｅ、ＡｅおよびＢ ｅが残るが、これら周波数の組は、右端の縦列３６ｒに割り当てられ、周波数の 組Ｃｏ、ＡｏおよびＢｏは、中央の縦列３６ｃに割り当てられる。この縦列の交 換により、偶数の周波数グループＡｅ、ＢｅおよびＣｅは、右の縦列３６ｒに移 動し、奇数の周波数グループＡｏ、ＢｏおよびＣｏは、中央の縦列３６ｃに移動 する。 図１０に示すように、セル・グループ２２の左端のセル２０−７、２０−８、 ２０−９に割り当てられた周波数をそれら周波数を全３セル再使用密度に変換す るために、適当な周波数の組（それぞれ、Ａｏ∪Ｃｅ、Ｂｅ∪Ｃｏ、Ａｅ∪Ｂｏ に、割り当てることができる。 グループ２２の右端の縦列の、セル２０−１０、２０−１１、２０−１２を置 き換えるには、同じような再構成を行わなければならない。より詳しく説明する と、セル２２の右への、セル・グループ２２ｂの左端の縁部に沿った三つのセル も必要になる。図１１は、グループ２２の右端の縁部に沿った、三つのセル２０ −１０、２０−１１、２０−１２、およびセル・グループ２２ｂの、左端の縦列 ３６ｑに割り当てられた、周波数の再割当の方法により、このことを示す。図８ および９の例について説明すると、奇数の周波数グループＣｏ、ＡｏおよびＢｏ は、隣接していない中央の縦列３６ｄから置き換えられ、左端の縦列３６ｑのセ ル２０−３０、２０−３１および２０−３２に再割当され、すでに縦列３６ｑに 割り当て済みの、偶数の周波数グループＡｅ、ＢｃおよびＣｅは、中央の縦列３ ６ｄに展開される。そうすることにより、どの周波数グループも、グループ２２ ｂの左端の縦列３６ｑの一つのセル内で、再使用されないように、Ｎ＝３周波数 グループＡｅ∪Ｂｏ、Ｂｅ∪ＣｏおよびＡｏ∪Ｃｅを、それぞれ、セル２０−１ ０、２０−１１、２０−１２に割り当てることができる。それ故、図１２に示す ように、Ｎ＝３の最大再使用密度を供給するために、グループ２２の１２のセル すべてに対しての周波数割当が行われた。 それ故、システムでの、Ｎ＝３密度へのセルの拡張は、絶対必要なときだけ行 うことができ、その場合、所与のセル内の需要を収容するために、正確に必要な 数のセルが置き換えられる。 それ故、元の１２のセル周波数再使用の展開により、一つのシステムでサービ スを受ける、１２のセル、六つのセルおよび三つのセルの需要密度を最適に混合 することができた。この場合、ハードウェアの増設のコストは、単にセル毎に操 作される。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 当てられる。三つのセル再使用パターンのセクターへの 分割は、三つのセルラーからなる左端の縦列に対して行 われた周波数割当結果を左方向に、一つのセル・グルー プの隣接する中央の縦列と、置き換えることにより行わ れる。セルの右端の縦列での時間三つの再使用を行うた めに、奇数および偶数の周波数割当が、同様に、セル・ グループの左端の縦列と隣接していない中央の縦列の間 で、右方向に置き換えを行うことによって実行される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．相互にほぼ隣接して位置する複数のセルからなる、指定の無線周波数領域 上で作動し、前記セルを１２のグループに配置する周波数割当計画を利用する一 つのセル・グループの前記１２のセルのそれぞれが、搬送周波数の一意のグルー プを持つセルラー通信システムであって、各グループの搬送周波数が、最初、無 線周波数領域を、三つの領域、すなわち、（Ａ）下部領域、（Ｂ）中央領域およ び（Ｃ）上部領域に分割することにより、指定の利用可能な無線周波数領域から 割り当てられ、各領域（Ａ、Ｂ、Ｃ）内の無線チャネルが、さらに、前記各周波 数グループを一つの偶数の指数グループまたは奇数の指数グループとして、識別 することができるように、シーケンシャルな周波数指数番号（０、１、２または ３）により識別され、それにより１２の識別可能な周波数グループ全体（Ａ０、 Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２およびＣ３）が 供給され、１２のセルからなる前記グループが、幅がセル四つ分で、高さがセル 三つ分の、ほぼ長方形に配置され、前記１２のセルからなるグループの、左上の 部分の三つのセルからなる第一のグループに、各領域（Ａ０、Ｂ０、Ｃ０）内の 、第一の偶数の指数を持つ周波数グループが割り当てられ、前記１２のセルから なるグループの左下の部分の三つのセルからなる前記第二のグループに、前記第 二の偶数の指数を持つ、周波数グループ（Ａ２、Ｂ２およびＣ２）を使用するよ うに割当てが行われ、前記１２のセルからなるグループの、右上の部分の複数の セルからなる第三のグループに、第一の奇数の指数を持つ周波数グループ（Ａ１ 、Ｂ１およびＣ１）が割り当てられ、前記１２のセルからなるグループの右下の 第四のグループに、第二の奇数の指数を持つ周波数（Ａ３、Ｂ３およびＣ３）を 使用するように割当てが行われるセルラー通信システム。 ２．請求項１に記載のセルラー通信システムにおいて、１２のセルからなる前 記グループの少なくとも一つのセルが、前記セルの中央に位置し、前記セルの隣 接する６０度の円弧に放射し、それにより、セル当たり六つのセクターを供給す るセルラー通信システムであって、任意の所与のセル内で、偶数または奇数の指 数の周波数グループだけが使用され、それにより、六つのパターンを反復する複 数の組の対応するセルが形成されるように、また前記対応するセルの中の少なく とも一つに割り当てられた二つの周波数グループが、同じセル内の二つの隣接す るセクターのどれもが、同じ周波数グループを割り当てられないように、各セル 内において隣接していないセクターを交互に配置するように、偶数または奇数の 指数を持つ周波数グループが、所与のセル内で使用されるように選択することに よって、六つのセルからなる複数のグループに対して、複数の周波数グループの 均等な再使用を行うことをさらに特徴とするセルラー通信システム。 ３．請求項２に記載のセルラー通信システムにおいて、三つのセルの周波数再 使用パターンが、第一の領域、すなわち、偶数周波数グループと、第二の領域、 すなわち、奇数の周波数グループの組み合わせ（Ａｅ∪Ｂｏ）を第一のセルに割 り当て、前記第二の領域、すなわち、偶数の周波数グループと第三の領域、すな わち、奇数の周波数グループとの組み合わせ（Ｂｅ∪Ｃｏ）を第二のセルに割り 当て、前記奇数の周波数の第一の領域グループと、偶数周波数の第三の領域グル ープの組み合わせ（Ａｏ∪Ｃｅ）を第三のセルに割り当てることにより、１２の セルからなる前記グループで、三つのセルの周波数再使用パターンが全部実行さ れることをさらに特徴とする、セルラー通信システム。 ４．請求項３に記載のセルラー通信システムにおいて、前記１２のセルからな るグループ（２２）の、左に位置するセル・グループ（２２ａ）の、三つのセル からなる右端の縦列（３６ｒ）に対して行われた周波数割当を前記１２のセル・ グループの左に位置する、同じセル・グループ（２２ａ）からなる中央の縦列（ ３６ｃ）と交換することにより、前記１２のセルからなるグループ（２２）で、 三つのセルからなる左端の縦列に沿って、三つの周波数再使用パターンが実行さ れることを特徴とする、セルラー通信システム。 ５．請求項３に記載のセルラー通信システムにおいて、前記１２のセルからな るグループ（２２）の右に位置する１２のセル・グループ（２２ｂ）の、三つの セルからなる左端の縦列（３６ｄ）に対して行われた周波数割当を前記１２のセ ルからなるグループの右に位置する、一つのセル・グループ（２２ｂ）からなる 中央の縦列（３６ｃ）と交換することにより、前記１２のセルからなるグループ （２２）で、三つのセルからなる右端の縦列で、三つの周波数再使用パターンが 実行されることを特徴とする、セルラー通信システム。