JP2003283408A - 音声およびデータサービス用無線通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】無線のデータサービスを無線の音声サービスと
同一のアンテナを含むインフラ設備を用いて行なう無線
システムにおいて、全サービスエリアにおいてデータ端
末ユーザの享受するデータサービスの質的均一性を実現
し課金してサービスを提供するシステム運用者に対する
ユーザの公平感を与えること。 【解決手段】音声サービスとデータサービスを共用する
基地局において、データサービスに関する出力信号レベ
ルを該基地局の交信している音声サービス用端末数を用
いて、該基地局の接続するデータ端末数を動的に一定値
になるように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信システム
において、ユーザの利便性を向上させる基地局の出力電
力の制御方法に関し、特に音声サービスとデータサービ
スを同時に提供する無線通信システムの基地局のそれぞ
れのサービスに対応する無線信号を搬送するアンテナか
らの出力電波の強度を、従来、音声サービスを行なって
いた環境において、新たにデータサービスを導入する際
に、データサービスを享受するユーザに対して、同シス
テムの全サービスエリア内で各基地局のサービスエリア
によって享受できるデータレートに片寄りのない品質を
保証できるように、制御する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】これまで無線通信システムは音声サービ
スをユーザに提供すべく、インフラ設備を構築してき
た。しかしながら、ユーザの嗜好の変化により近年、音
楽配信、画像伝送、メールサービス等のデータ通信の要
望が高まってきている。従来の技術ではこの要望に対処
すべく、これまでの音声サービスで用いてきた通信シス
テムをそのまま用いてこれらデータサービスを提供して
きた。最近になって、ユーザの嗜好は更に高い伝送レー
トのデータサービスを要求するまでになってきており、
従来技術の音声サービスを行っている通信システムをそ
のまま用いる方法では、ユーザの要求には応えきれない
限界にきている。これらのユーザのより高い伝送レート
のサービスに対応する為に、新たな無線システムを導入
する計画が関連各種機関で提案されるに至っている。

【０００３】例えば、音声サービスとデータサービスを
ともに提供し且つデータサービスについては現状システ
ムに比べて１０倍以上のデータ伝送レートを保証するシ
ステムとして、Ｗ−ＣＤＭＡシステムが欧州および日本
を中心に提案され３ＧＰＰ２（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔ
ｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ２）
で勧告され、３ｘ−ｃｄｍａ２０００システムが北米を
中心に提案され３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏ
ｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）で勧告
されている。また、これらとは別にデータサービスに特
化することにより、前述のＷ−ＣＤＭＡシステムあるい
は３ｘ−ｃｄｍａ２０００システムよりも高速のデータ
伝送をユーザに提供するＨＤＲシステムが米国から提案
され３ＧＰＰ２（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａ
ｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ ２）で勧告され
ている。これらの勧告に基づき、日本ではＡＲＩＢ（Ａ
ｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒａｄｉｏ Ｉｎｄｕｓ
ｔｒｉｅｓ ａｎｄ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ）により、Ｗ−
ＣＤＭＡシステム、３ｘ−ｃｄｍａ２０００システム、
ＨＤＲシステムの日本における標準化作業が進められ、
近い将来これらのシステムが順次勧告の対象となる可能
性が大きい。

【０００４】新たにデータサービスを実現する無線通信
システムを、既存の音声サービスを提供している無線通
信システムとは個別に構築すると、該システムを構築す
る際のインフラ設備のコストが膨大になってしまい、最
終的にこのコストはユーザに対しサービスに対する対価
として跳ね返ってきてしまい、有線通信のデータサービ
スに対する競争力を失ってしまう問題がある。この様な
問題を回避するために、既存の音声サービスを提供して
いる無線通信システムのインフラ設備を共用し、特に、
構築に最もコストのかかる用地・建屋・アンテナ設備を
音声サービス用無線システムと共用し、低コストで新た
な無線によるデータサービスを実現するシステムが提案
されている。このようなシステムの代表例としてＨＤＲ
・データ・レート）と呼ばれるシステムがある。ＨＤＲ
システムの基地局は、システムのサービスを享受するデ
ータ端末に対して最大出力をもって無線信号を搬送する
電波を送信し、一つの基地局がデータサービスを提供す
るエリアの中に存在するデータ端末に対し、良好な基地
局との交信状態にあるデータ端末には高い伝送レートの
データサービスを提供し、良好でない基地局との交信状
態にあるデータ端末には低い送レートのデータサービス
を提供するというベストエフォート型通信方式と呼ばれ
る特色を持っている。また、一つの基地局がサポートで
きるトータルのデータ伝送量はあらかじめ決まっている
ので、該基地局のサービスエリア内に特定の基地局との
交信状態が極めて良いデータ端末が存在すると同サービ
スエリア内の他のデータ端末は相対的に低い伝送レート
でのデータサービスしか享受できないことになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ＨＤＲシステムのよう
なベストエフォート型の通信方式からなるデータサービ
スを提供する無線システムにおいては、複数の基地局の
集合からなる全システムのサービスエリアにおいて、各
基地局がサービスを提供するエリアのなかにあるデータ
端末数に片寄りがある場合、特定のデータ端末数が少な
い基地局のエリアにあるユーザは比較的良好な、すなわ
ち高い伝送レートのデータサービスを享受できるが、デ
ータ端末数の多い基地局のエリアにあるユーザは良好で
ない、すなわち低い伝送レートのデータサービスしか享
受できなくなり、全システムのエリアにおいて、ユーザ
が享受できるデータサービスの質が一様でない為に、課
金してサービスを提供するシステム運用者に対してユー
ザが不公平さを擁くという問題がある。このような問題
を解決する為に、データサービスを行なっているデータ
端末からのトラフィック情報を用いて、基地局の無線信
号を搬送する電波の出力を制御する方法が考えられる
が、データ通信では、一時にユーザが要求するデータの
総量が大きいため、要求データを伝送し終わるまでの時
間が長く、本質的に刻一刻と移動するユーザのその都度
の全エリア内の分布および密度を的確に把握することが
困難であり、結果として刻一刻と場所を移動するユーザ
に対して、動的に全システムのエリアにおいて、ユーザ
が享受できるデータサービスの質が一様であるようなデ
ータサービスの提供を課金してサービスを提供するシス
テム運用者が実現できない問題があった。

【０００６】本発明の解決すべき課題は、無線のデータ
サービスを無線の音声サービスと同一の基地局の建屋お
よびアンテナ等のインフラ設備を用いて行なう、ＨＤＲ
システムのようなベストエフォート型の通信方式からな
る無線システムにおいて、全サービスエリアにおいてユ
ーザのデータサービスの享受が一様公平に行なわれる、
無線システムを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本課題は、音声サービス
とデータサービスを行なう無線通信システムであり、基
地局のアンテナ設備を両サービスにおいて、共用するシ
ステムにおいて、データサービスに関する該基地局の出
力信号レベルを動的に変化する音声サービスのトラフィ
ック量に応じて動的に制御することによって解決され
る。

【０００８】音声サービスとデータサービスを同時に提
供できるエリアにおいては、全サービスエリアにおいて
音声端末の密度分布とデータ端末の密度分布はほぼ等し
いと考えられる。その理由は第一に、音声サービスとデ
ータサービスが混在するエリアにおいては、特にデータ
サービス開始時においては、音声端末を保有し頻度高く
それを利用するユーザの集団が主にデータ端末を保有す
るであろうと考えられるからである。また、現在の無線
端末の使用形態を考えると、短時間のパケットデータ通
信を行なうユーザが多く、これらパケット通信をするユ
ーザが徐々にデータ端末の保有・使用に移行すると考え
られるからでもある。

【０００９】音声端末では一度に基地局と交信によって
扱うデータ量は、データ端末が扱うデータ量と比べて著
しく小さいため、きわめて短時間に同交信は各回毎に終
了する。したがって、音声サービスとデータサービスを
同時に提供できるエリアにおける、各基地局毎のサービ
スエリア内の音声端末の密度を動的に把握することがで
き、データ端末の密度を推定することができる。データ
サービスをする場合には、各基地局のサービスエリア内
の音声端末の密度を用いて、具体的には負の相関をもっ
て、該基地局の出力電力を制御する。具体的には当該基
地局が音声サービスを行っているエリア内の音声端末数
が多い場合、データサービスを提供するためのデータサ
ービス用搬送送信電力を少なくするような、当該基地局
のサービスエリア内の音声端末数密度とデータサービス
用搬送波送信電力が負の相関持つような制御を行う。こ
のような制御によって、全サービスエリアにおいてデー
タ端末密度が高いと推定される基地局のサービスエリア
は同基地局のデータ通信用搬送波の送信電力が減少する
為データサービスを実現できるサービスエリアは減少す
る。なぜなら、データ端末には、基地局と交信するため
に必要な最低の受信電界強度が存在し、これまで交信し
ていた基地局のデータ通信用搬送波送信電力が減少する
と同端末の実際に受信できる電界強度が同最低値を下回
り、これまで交信してきた基地局との交信は終了し、同
基地局のサービスエリアから当該端末ははじき出される
ことになるからである。一方、データ端末密度が低いと
推定される基地局のサービスエリアは同基地局のデータ
通信用搬送波の送信電力を増大させる為データサービス
を実現できるサービスエリアは拡大する。データ端末密
度が高いと推定される基地局のサービスエリアからはじ
き出されたデータ端末は、データ端末密度が低いと推定
される基地局の拡大されたサービスエリアで吸収され
る。これらの制御は、データ通信サービスの全サービス
エリアとほぼ等価である音声通信サービスの全サービス
エリアを構成する、各基地局がサービスを行っている同
基地局のサービスエリア内の音声端末の密度により行わ
れるので、同各基地局におけるデータ端末密度は、当該
制御により各基地局に付き一様になるように制御され
る。その結果、全サービスエリアにおいて端末のデータ
サービスの質、すなわち享受できるデータ伝送量が平均
化され、ユーザのサービス享受が一様化され、ユーザの
課金してサービスを提供するシステム運用者に対する公
平感さが維持される。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図２および図
７を用いて説明する。図２は本発明からなる音声および
データサービス用無線通信システムが導入される以前の
音声のサービス形態を示す斜視図で、３つの基地局３
ａ，３ｂ，３ｃが各々カバーするエリア４ａ，４ｂ，４
ｃによってシステムの全サービスエリアが形成されてい
る。３つの基地局の各サービスエリアには音声端末５が
複数分布しており、各エリアをカバーしている基地局と
交信を行ない音声サービスを該端末のユーザは享受して
いる。陸上移動無線通信においては、基地局のアンテナ
高が該基地局から発射される電波の到来距離に影響を与
え、同アンテナ高さが大きいほど電波の到来距離が長く
なるので、各基地局がカバーするエリアの半径を伸張す
るために基地局の上部には鉄塔２ａ，２ｂ，２ｃが設置
されており、該鉄塔の上部あるいは上部近辺の側部にア
ンテナ１ａ，１ｂ，１ｃが設置されている。鉄塔２およ
びアンテナ１を基地局に設置するコストは一般に大き
く、無線システムインフラ設備のコストの中で大きなウ
ェイトを占めている。従来音声サービスを行なっていた
無線通信システムのサービスエリアに新たにデータサー
ビスを導入する場合、これら新設コストの大きい鉄塔お
よびアンテナを、従来の音声サービスで用いている設備
を共用することは、新規データサービス対応システムの
導入コストを抑制するために大きな効果を有する。

【００１１】次に、音声サービスを行っている全ビスエ
リア内にデータサービスを提供する手段を、前述の新設
コストの大きい鉄塔およびアンテナを、従来の音声サー
ビスで用いている設備を共用することによって低コスト
で実現する、本発明からなる音声およびデータサービス
用無線通信システムの動作の概要を図７を用いて説明す
る。図７は図２の音声通信サービスをしている基地局の
鉄塔２、アンテナ１を共用し基地局３に新たにデータ通
信用設備を負荷した、音声およびデータ通信サービスの
動作の概要を示す斜視図である。６ａ，６ｂ，６ｃ等は
データ端末で７ａ，７ｂ，７ｃは基地局３ａ，３ｂ，３
ｃに対応するデータ通信サービスエリアである。図７で
は基地局３ｂ，３ｃ，３ａの順で通信している音声端末
５ｂ，５ｃ，５ａの台数が多くなっている。但し、５ａ
ｂ，５ａｃ，５ｂｃは夫々、基地局３ａおよび３ｂ、基
地局３ａおよび３ｃ、基地局３ｂおよび３ｃのサービス
エリアにまたがっており、５ａｂｃは基地局３ａおよび
３ｂおよび３ｃのサービスエリアにまたがっており、換
言すれば５ａｂ，５ａｃ，５ｂｃ、５ａｂｃは夫々、４
ａおよび４ｂ，４ａおよび４ｃ，４ｂおよび４ｃ、４ａ
および４ｂおよび４ｃのサービスエリアに同時に含まれ
る。したがって、基地局３ｂ，３ｃ，３ａの音声通信サ
ービスエリア４ｂ，４ｃ，４ａにおける音声端末密度は
この順で大小関係を有する。音声端末の分布によって推
定されるデータ端末６ａ，６ｂ，６ｃ，６ａｂ，６ａ
ｃ，６ｂｃ，６ａｂｃは夫々同じ添字を持つ音声端末と
同様の端末数の密度で音声通信サービスエリア４ａ，４
ｂ，４ｃに含まれる。本発明では、基地局３ｂが通信を
すべきデータ端末数６ｂ，６ａｂ，６ｂｃ，６ａｂｃが
他の隣接する基地局３ａ，３ｃより大きいと推定される
ので、データ通信用搬送波の送信出力を減少させる。ま
た、基地局３ａが通信をすべきデータ端末数６ａ，６ａ
ｂ，６ａｃ，６ａｂｃは他の隣接する基地局３ｂ，３ｃ
より小さいと推定されるので、データ通信用搬送波の送
信出力を増大させる。さらに、基地局３ｃが通信をすべ
きデータ端末数６ｃ，６ａｃ，６ｂｃ，６ａｂｃは他の
隣接する基地局３ａより大きく，基地局３こより小さい
と推定されるので、データ通信用搬送波の送信出力は基
地局３ａより小さく基地局３ｂより大きくなる。結果と
して基地局３ａ，３ｂ，３ｃの音声通信サービスエリア
４ａ，４ｂ，４ｃと比べて、基地局３ａ，３ｂ，３ｃの
データ通信サービスエリア７ａ，７ｂ，７ｃは夫々、拡
大、縮小、同程度となる。従来技術の音声通信通信シス
テムでは、基地局はハンドオーバーを行うために、常に
自局が通信している音声端末を認識・把握していると共
に、隣接局が通信している音声端末を認識・把握してい
る。図７の５ａｂの音声端末は、基地局３ａあるいは３
ｂ、あるいは３ａおよび３ｂと通信しているが、これら
は時間の経と共に、５ａあるいは５ｂの音声端末と同様
な環境になる可能性があり、そのために基地局３ａ，３
ｂは現時刻の通信している音声端末の情報（音声端末
数、個々の音声端末認識情報）を共有しているのであ
る。同様な状況が、音声端末５ａｃと基地局３ａ，３ｃ
および音声端末５ｂｃと基地局３ｂ，３ｃおよび音声端
末５ａｂｃと基地局３ａ，３ｂ，３ｃについて成立して
いる。このため、基地局は自局および隣接局の音声端末
の情報をもとに、本発明のデータ端末に対する基地局の
データ通信用搬送波の送信電力制御を行うことが出来
る。

【００１２】また、従来技術の音声通信通信システムで
は音声通信サービスを多くのユーザつまり音声端末に対
して提供するために、複数の搬送波周波数を用いる場合
がある。この場合は、当該基地局が通信している音声端
末が少ない場合は、複数の搬送波周波数のうち所望の周
波数を使用せず、該周波数の搬送波送信出力をゼロにす
る。このようなシステムに本発明からなる音声およびデ
ータサービス用無線通信システムを適用する場合は、基
地局の交信している音声端末数の増減と該基地局が使用
する全搬送波送信出力の増減とは正の相関を有するの
で、基地局は自局および隣接局の音声端末の増減の情報
の代わりに該自局および該隣接局の搬送波送信出力の情
報を用いても、同等の効果を実現することが可能であ
る。また、これら本発明からなる音声およびデータサー
ビス用無線通信システムのデータ通信用搬送波送信電力
は、音声通信サービスが行われている全サービスエリア
内で、データ通信サービスを保証するために、同送信出
力の上限値と下限値は予め設定される。例えば図７で示
されるように、当所４ａ，４ｂ，４ｃのサービスエリア
を形成するようにデータ通信用搬送波送信電力が設定さ
れていたものが、本発明からなる音声およびデータサー
ビス用無線通信システムの制御により、７ａ，７ｂ，７
ｃのサービスエリアを形成するようにデータ通信用搬送
波送信電力が設定されても、データ端末はいずれの場合
もサービスエリア内に全て包含されるように、各基地局
のデータ通信用搬送波送信電力の送信出力の上限値と下
限値は予め設定する必要がある。また、各基地局がデー
タ端末に対してデータサービスを提供できるデータ伝送
量は有限であるので、各基地局は予め自局が接続できる
データ端末の上限値は必然的に決定される。実際には、
データ端末が要求するデータ伝送量は同端末のユーザの
嗜好により時々刻々変化するものであるが、音声および
データサービス用無線通信システムが提供するコンテン
ツの発展の各段階において平均的なデータ端末のデータ
伝送要求量が存在することになる。この平均的なデータ
端末のデータ伝送要求量で各基地局の最大データ伝送量
を除した値が自局が接続できるデータ端末の上限値であ
り、常に基地局が最大量ののデータ伝送を常時行う場合
がシステムの効率が最大となるので、本発明からなる音
声およびデータサービス用無線通信システムにおいて
は、各基地局は前述の予め定められたデータ通信用搬送
波送信電力の上限値と下限値の間で、各基地局が接続す
るデータ端末数が自局が接続できるデータ端末の上限値
となるように、該データ通信用搬送波送信電力を制御す
るのである。以下に本方式を実現するための具体的手法
について実施例を元に説明を行う。

【００１３】図１は本発明からなる音声およびデータサ
ービス用無線通信システムを構成する基地局のハードウ
エア構成の位置実施例であり、各基地局の内部には図１
で示される通信機器が具備されている。音声サービスを
実現するために、音声通信用ベースバンド（ＢＢ）回路
１１に音声通信用中間周波数（ＩＦ）回路１２が結合
し、音声通信用中間周波数回路１２の送信回路出力に音
声通信用ＨＰＡ１３が結合し、音声通信用中間周波数回
路１２の受信回路入力にに音声通信用ＬＮＡ１４が結合
している。一方、データサービスを実現するために、デ
ータ通信用ベースバンド（ＢＢ）回路１６にデータ通信
用中間周波数（ＩＦ）回路１７が結合し、データ通信用
中間周波数回路１７の送信回路出力にデータ通信用ＨＰ
Ａ１８が結合し、データ通信用中間周波数回路１７の受
信回路入力ににデータ通信用ＬＮＡ１９が結合してい
る。音声通信用ＨＰＡ１３の出力とデータ通信用ＨＰＡ
１８の出力は合成器２１により合成され分波器２２を介
しアンテナ１に結合し、音声通信用ＬＮＡ１４の入力と
データ通信用ＬＮＡ１９の入力は分配器２２の二つの出
力ポートに結合し分配器２２の入力は分波器２２を介し
アンテナ１に結合している。音声端末からの信号は高周
波の電磁波である搬送波に重畳されて、同音声端末をサ
ービスエリアの中に包含している基地局のアンテナ１か
ら該基地局の内部に入力され、分波器２２により分配器
２０に導かれる。分波器２２から分配器２０に導かれる
理由は、本発明からなる音声およびデータ通信システム
では通常のセルラ無線システムと同様に送信周波数帯と
受信周波数帯が異なって配置されており、この周波数の
違いにより音声端末からの受信波を分配器２０に導ける
からである。音声端末からの受信波は分配器２０により
音声通信用ＬＮＡ１４に導かれる。分配器２０により音
声通信用ＬＮＡ１４に導かれる理由は、本発明からなる
音声およびデータ通信システムでは、通常の無線システ
ムがそうであるように異なるシステム（ここでは音声サ
ービスを提供している従来からのシステムと新たにデー
タサービスを提供しようとする新システム）では、異な
る周波数の搬送波を用い、この周波数の違いにより音声
端末からの受信波を音声通信用ＬＮＡ１４に導けるから
である。音声端末からの受信波は引き続き音声通信用Ｉ
Ｆ１２に導かれ、通常数１００ｋＨｚから数１０ＭＨｚ
の中間周波数帯にダウンコンバートされる。音声通信用
ＩＦ１２によりダウンコンバートされた音声端末からの
受信波は音声通信用ＢＢ１１に導かれ、無線通信システ
ムのベースバンド信号帯において、Ｉ／Ｑ復調され音声
サービスの提供に必要なディジタル信号が得られる。同
ディジタル信号には、音声情報、音声端末が受信した電
界強度の情報、同端末識別番号の情報等が含まれる。音
声通信用ＢＢ１１はこれらの情報を用いて、音声端末を
使用するユーザに対して音声サービスを提供するための
種々の制御を行うことができ、たとえば複数の音声端末
からの受信波から得られる同端末識別番号を用いて現在
基地局が交信している音声端末の台数を知ることもでき
る。基地局が音声端末に対して音声サービスを提供する
ために必要な情報はディジタル化され音声通信用ＢＢ１
１よりＩ／Ｑ変調信号として音声通信用ＩＦ１２に伝達
され、音声通信用ＩＦ１２は高周波である搬送周波数を
もちいて同Ｉ／Ｑ変調信号をアップコンバートして音声
通信用ＨＰＡ１３に送信波として同Ｉ／Ｑ変調信号を伝
達する。音声通信用ＨＰＡ１３は搬送波の周波数帯にア
ップコンバートされたＩ／Ｑ変調信号を増幅し、合成器
２１、分波器２２を介してアンテナ１より空中に放射さ
れ、空間を伝送路として音声端末にアップコンバートさ
れたＩ／Ｑ変調信号が伝達される。このとき、合成器２
１が分波器２２に、分波器２２がアンテナ１に合成器２
１にアップコンバートされたＩ／Ｑ変調信号を伝送でき
るのは、音声端末から発せられた受信波が同様に決めら
れた回路ブロックに伝送される仕組みと同様の効果であ
る周波数の違いにより達成される。また、データ端末か
ら発せられ基地局のアンテナ１により取り込まれた受信
波および送信波は、音声端末を由来とする受信波と同様
の流れに従い、音声サービスを提供するシステムが用い
る搬送波とデータサービスを提供するシステムが用いる
搬送波の周波数の違い、および各システムの送信波と受
信波の周波数の違いを用いて、受信波は分波器２２、分
配器２０、データ通信用ＬＮＡ１９、データ通信用ＩＦ
１７を介してデータ通信用ＢＢ１６に伝達され、送信波
はデータ通信用ＢＢ１６よりデータ通信用ＩＦ１７、デ
ータ通信用ＨＰＡ１８、合成器２１、分波器２２を介し
アンテナ１に伝達される。音声通信用ベースバンド回路
には制御回路１５が結合しており、同ベースバンド回路
が提供する、自己の基地局につながっている端末数を用
いて、データ通信用ＨＰＡの出力をコントロールしデー
タ通信用搬送波送信電力を制御する。あらかじめ定めら
れている自局が接続できるデータ端末の上限値に、音声
端末数から推定される自己の基地局につながっているデ
ータ端末数が近づくように、予め定められたデータ通信
用搬送波送信電力の上限値と下限値の間でデータ通信用
ＨＰＡの出力電力を増大あるいは減少させる。このよう
な制御により、自分の基地局のサービスエリアにあるデ
ータ端末数が増大した場合、データ端末数が増大した基
地局のサービスエリアは同基地局から発射される電波の
電力が減少するために等価的にサービスエリアが減少
し、データ端末数が減少した基地局のサービスエリアは
同基地局から発射される電波の電力が増大するために等
価的にサービスエリアが増大し、結果として、着目して
いる基地局の自己及び近隣で形成される複合サービスエ
リアにおいて、全データ端末のうち同複合サービスエリ
アに含まれる各基地局が実際に交信する端末の数が均一
化され、すなわち享受できるデータ伝送量が平均化さ
れ、同複合サービスエリアに含まれるユーザのサービス
享受が一様化され、ユーザの課金してサービスを提供す
るシステム運用者に対する公平感が維持される。上記複
合サービスエリアの他の基地局に着目しても、該基地局
の近隣の基地局に対して同等の動作を行なうので、最終
的にデータサービスを行なう無線システム全体のサービ
スエリアで、ユーザのサービス享受が一様化され、ユー
ザの課金してサービスを提供するシステム運用者に対す
る公平感が維持される効果がある。

【００１４】本発明の他の一実施例を図３を用いて説明
する。図３は本発明からなる音声およびデータサービス
用無線通信システムを実現するための基地局のハードウ
エア構成のブロック図であり、音声通信用ベースバンド
（ＢＢ）回路１１に音声通信用中間周波数（ＩＦ）回路
１２が結合している。一方、データサービスを実現する
ために、データ通信用ベースバンド（ＢＢ）回路１６に
データ通信用中間周波数（ＩＦ）回路１７が結合してい
る。音声通信用ＩＦ１２の送信回路出力とデータ通信用
ＩＦ１７の送信回路出力は合成器２１により合成され音
声・データ兼用ＨＰＡ２３の入力に結合し、音声通信用
ＩＦ１２の受信回路入力とデータ通信用ＩＦ１７の受信
回路入力は分配器２０の出力端子に結合し、分配器２０
の入力端子には音声・データ兼用ＬＮＡ２４の出力が結
合する。音声・データ兼用ＨＰＡの出力端子と音声・デ
ータ兼用ＬＮＡの入力端子は分波器２２を介しアンテナ
１に結合し、音声通信用ベースバンド回路には制御回路
１５が結合しており、同ベースバンド回路が提供する、
自己の基地局につながっている音声端末数を用いて、デ
ータ通信用ＩＦの出力をコントロールしデータ通信用搬
送波送信電力を制御する。あらかじめ定められている自
局が接続できるデータ端末の上限値に、自己の基地局に
つながっているデータ端末数が近づくように、予め定め
られたデータ通信用搬送波送信電力の上限値と下限値の
間でデータ通信用ＩＦの出力を増大あるいは減少させ
る。本実施例では、図２の実施例と比べて基地局構成要
素であるＨＰＡとＬＮＡの数を削減できるので、基地局
装置を設置するスペース確保のためのコストを削減する
効果がある。

【００１５】本発明の他の一実施例を図４を用いて説明
する。図４は本発明からなる音声およびデータサービス
用無線通信システムを実現するための基地局のハードウ
エア構成のブロック図であり、音声通信用ＢＢ１１の送
信回路出力とデータ通信用ＢＢ１６の送信回路出力は合
成器２１により合成され音声・データ兼用送信ＩＦ２５
を介し音声・データ兼用ＨＰＡ２３の入力に結合し、音
声通信用ＢＢ１１の受信回路入力とデータ通信用ＢＢ１
６の受信回路入力は分配器２０の出力端子に結合し、分
配器２０の入力端子には音声・データ兼用受信ＩＦ２６
を介し音声・データ兼用ＬＮＡ２４の出力が結合する。
音声・データ兼用ＨＰＡの出力端子と音声・データ兼用
ＬＮＡの入力端子は分波器２２を介しアンテナ１に結合
し、音声通信用ベースバンド回路には制御回路１５が結
合しており、同ベースバンド回路が提供する、自己の基
地局につながっている音声端末数を用いて、データ通信
用ＢＢの出力をコントロールしデータ通信用搬送波送信
電力を制御する。あらかじめ定められている自局が接続
できるデータ端末の上限値に、自己の基地局につながっ
ているデータ端末数が近づくように、予め定められたデ
ータ通信用搬送波送信電力の上限値と下限値の間でデー
タ通信用ＢＢの出力を増大あるいは減少させる。本実施
例では、既設の音声通信用ハードウエアに、データ通信
用ＢＢ回路を新たに付与するだけで、データ通信サービ
スを新たに行なえる。通常ＢＢ回路はＬＳＩ化に適して
おりプリント基板数枚で構成できる。したがって本実施
例では、事実上既設の無線通信インフラ設備をそのまま
用いて、新たなサービスを付与でき、新サービス導入時
のコストを大幅に抑制できる効果がある。

【００１６】本発明の一実施例の音声通信用ＢＢのデー
タ通信用出力電力制御方式を図５および図６用いて説明
する。図５は本発明からなる音声およびデータサービス
用無線通信システムの一実施例のデータ通信用出力電力
制御を行なう音声通信用ＢＢの回路ブロック図であり、
データバス３７にＣＰＵ３１，ＲＡＭ３２，ＲＯＭ３
４，外部インターフェース３０、外部インターフェース
コントローラ３３、およびキーボード３６とディスプレ
イ３５が結合している。ＲＯＭ３４にはあらかじめ定め
られている自局が接続できるデータ端末の上限値である
交信端末数閾値Ｎｃｔ、予め定められたデータ通信用搬
送波送信電力の上限値である最大送信電力値Ｐｍａｘお
よび同下限値である最小送信電力値Ｐｍｉｎ、データ通
信用搬送波送信電力の可変幅である電力制御ステップ値
Ｓｐが記憶されている。ＣＰＵ３１はコントローラ３３
を動作させ、インフェース３０を介して基地局が現在接
続をしている音声端末数から推定されるデータ端末数で
ある交信端末数Ｎｃを読み込みＲＡＭ３１に記憶する。
続いてＲＯＭ３４よりＮｃｔ，Ｐｍａｘ，Ｐｍｉｎ，Ｓ
ｐを読み込みＲＡＭ３２に書き込む。ＣＰＵ３１はＲＡ
Ｍに書き込まれた上記の値を用いて、データ通信用送信
電力値Ｐｏｕｔを計算し、これをＲＡＭ３２に書き込
み、コントローラ３３を用いてＰｏｕｔをＲＡＭ３２よ
りインターフェース３０を介して図１，３，４の制御回
路へと転送する。セルラ無線システムに代表される現状
の多くの無線システムでは、基地局は自分が音声あるい
はデータサービスを行なう音声あるいはデータ端末以外
に、ハンドオーバーを可能ならしめるため隣接の基地局
がサービスを行なっている音声あるいはデータ端末とも
交信を行なっている。本実施例のシステムにおいては、
これらの自局がサービスを行なっている音声あるいはデ
ータ端末の数とサービスは行なっていないが交信を行な
っている音声あるいはデータ端末数を、自局が交信を行
っている音声あるいはデータ端末数として用いる。リア
ルタイムに自局が交信を行っているデータ端末数を把握
するために本実施例では自局が交信を行っている音声端
末数を用いる。自局がサービスすべきデータ端末の数が
増えると、該端末の一端末辺りに割り振るべきデータ伝
送レートが低下するので、周辺の基地局のサービスエリ
ア内にあるデータ端末の数が少ない場合は、自局の送信
出力を低下させ、受信する電波強度が自局のものより他
の基地局からのものの方が強くなるようなデータ端末を
生成させることにより、自局のサービスエリア内に存在
するデータ端末数を減少させ、自局のサービスエリア内
にあるデータ端末に割り振るデータ伝送レートを向上さ
せる。このような制御は、自局の近隣の基地局のサービ
スエリア内にデータ端末数が多くない場合にはじめて有
効となる。なぜなら、自局の近隣の基地局のサービスエ
リア内のデータ端末数が十分に多い場合、このような制
御を行なうと同端末が享受できるデータ伝送のレートが
低下してしまい、無線システム全体としてのユーザのサ
ービス享受が一様化されることによる、ユーザの課金し
てサービスを提供するシステム運用者に対する公平感が
低下してしまうからである。図６は図５の回路構成を用
いて、実際にデータ通信用の電波の出力電力を制御する
制御アルゴリズムの一例を示したフローチャート図であ
る。実際のアルゴリズムの形成において重要なことは、
制御アルゴリズムが発散しないように、アルゴリズム内
に適当な緩衝作用を包含させることである。制御アルゴ
リズムはＣＰＵによって交信端末数Ｎｃを計測すること
により始まる。計測されたＮｃはＲＡＭにより一時保存
され、ＲＯＭに保存されている交信端末数閾値Ｎｃｔを
ＲＡＭに転送し、該ＲＡＭ上でＮｃｔと比較される。Ｎ
ｃｔはデータ通信サービスを提供するシステムのサービ
スエリア内に存在するデータ端末の平均的なデータ伝送
要求量で各基地局の最大データ伝送量を除した値が自局
が接続できるデータ端末の上限値であらかじめ各基地局
に決定される。ＮｃがＮｃｔを下回る場合は、ＣＰＵに
よって送信電力Ｐｏｕｔを計測する命令を発しコントロ
ーラによってインターフェースを制御し計測されたＰｏ
ｕｔをＲＡＭに書き込む。ＲＯＭに保存されている最大
送信電力値ＰｍａｘをＲＡＭに転送し、ＲＡＭ上でＰｏ
ｕｔと比較する。Ｐｏｕｔ＜Ｐｍａｘの場合は、ＲＯＭ
に保存されている電力制御ステップ値ＳｐをＲＡＭに転
送し、ＲＡＭ上でＰｏｕｔの値をＰｏｕｔ＋Ｓｐに更新
し、ＣＰＵはコントローラによってインターフェースか
ら新たなＰｏｕｔの値を制御回路に転送する。Ｐｏｕｔ
＞Ｐｍａｘの場合は、制御アルゴリズムのはじめに戻
る。ＮｃがＮｃｔを上回る場合は、ＣＰＵによって送信
電力Ｐｏｕｔを計測する命令を発しコントローラによっ
てインターフェースを制御し計測されたＰｏｕｔをＲＡ
Ｍに書き込む。ＲＯＭに保存されている最小送信電力値
ＰｍｉｎをＲＡＭに転送し、ＲＡＭ上でＰｏｕｔと比較
する。Ｐｍｉｎ＜Ｐｏｕｔの場合は、ＲＯＭに保存され
ている電力制御ステップ値ＳｐをＲＡＭに転送し、ＲＡ
Ｍ上でＰｏｕｔの値をＰｏｕｔ−Ｓｐに更新し、ＣＰＵ
はコントローラによってインターフェースから新たなＰ
ｏｕｔの値を制御回路に転送する。Ｐｍｉｎ＞Ｐｏｕｔ
の場合は制御アルゴリズムのはじめに戻る。本実施例の
アルゴリズムによれば、基地局のサービスエリア内のデ
ータ交信端末数の増減に対して、異なる二つの閾参照値
である、最大送信電力値と最小送信電力値を用いて、デ
ータ通信用搬送波送信電力制御を行うことができ、デー
タサービスを行なう無線システム全体のサービスエリア
で、ユーザのサービス享受が一様化され、ユーザの課金
してサービスを提供するシステム運用者に対する公平感
を与える効果を有する。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、一つの基地局がデータ
サービスを提供するエリアの中に存在するデータ端末に
対し、良好な基地局との交信状態にあるデータ端末には
高い伝送レートのデータサービスを提供し、良好でない
基地局との交信状態にあるデータ端末には低い送レート
のデータサービスを提供するデータ無線通信システム
を、既存の音声サービスを提供する音声無線通信システ
ムのアンテナを含むインフラシステムの一部を共用し
て、インフラ設備コストを低減しつつ導入するシステム
において、既存の音声無線通信システムが保有している
音声端末のシステムを構成する各基地局毎の自局のサー
ビスエリア内の音声端末数情報を用いて、データ通信サ
ービスを享受する端末のユーザに対し、該無線システム
の全サービスエリアにおいてユーザのサービス享受が一
様化され、ユーザの課金してサービスを提供するシステ
ム運用者に対する公平感を与えるデータ伝送サービスを
提供する効果があり、特に、システムを構成する基地局
の周辺にデータ端末数が不均一に存在する場合に、各基
地局のデータ通信容量を均一化し、データ通信無線シス
テム全体のデータ伝送量を向上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】音声およびデータサービス用無線通信システム
の基地局のハードウエア構成図。

【図２】音声サービス用無線通信システムのサービス形
態を示す斜視図。

【図３】音声およびデータサービス用無線通信システム
の基地局のハードウエア構成図。

【図４】音声およびデータサービス用無線通信システム
の基地局のハードウエア構成図。

【図５】音声およびデータサービス用無線通信システム
の一実施例のデータ通信用出力電力制御を行なうＢＢの
構成図。

【図６】音声およびデータサービス用無線通信システム
基地局のデータ通信用電波の出力電力を制御する制御ア
ルゴリズム。

【図７】音声およびデータサービス用無線通信システム
のサービス形態を示す斜視図。

【符号の説明】

１…アンテナ、２…鉄塔、３…基地局、４…音声サービ
スエリア、５…音声端末、７…データサービスエリア、
１１…音声通信用ＢＢ、１２…音声通信用ＩＦ、１３…
音声通信用ＨＰＡ、１４…音声通信用ＬＮＡ、１５…制
御回路、１６…データ通信用ＢＢ、１７…データ通信用
ＩＦ、１８…データ通信用ＨＰＡ、１９…データ通信用
ＬＮＡ、２０…分配器、２１…合成器、２２…分波器、
２３…音声・データ兼用ＨＰＡ、２４…音声・データ兼
用ＬＮＡ、２５…音声・データ兼用送信ＩＦ、２６…音
声・データ兼用受信ＩＦ、３０…外部インターフェー
ス、３１…ＣＰＵ、３２…ＲＡＭ、３３…外部インター
フェースコントローラー、３４…ＲＯＭ、３５…ディス
プレイ、３６…キーホード、３７…データバス。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】音声サービスとデータサービスを行なう無
   線通信システムであり、基地局のアンテナ設備を両サー
   ビスにおいて、共用するシステムにおいて、データサー
   ビスに関する該基地局の出力信号レベルの増減を該基地
   局の音声サービスを行っている端末数の増減に応じて負
   の相関をもって制御することを特徴とする、音声および
   データサービス用無線通信システム。
2. 【請求項２】音声サービスとデータサービスを行なう無
   線通信システムであり、基地局のアンテナ設備を両サー
   ビスにおいて、共用するシステムにおいて、データサー
   ビスに関する該基地局の出力信号レベルの増減を音声サ
   ービスに関する該基地局の出力信号レベルの増減に応じ
   て負の相関をもって制御することを特徴とする、音声お
   よびデータサービス用無線通信システム。