JP2515610B2 - 移動通信における受信レベル検出法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、小ゾーン構成と極小ゾーン構成等、大きさ
の異なるゾーンの組み合わせでサービスエリアを構成す
るセルラ方式の移動通信方式において、移動局（携帯
機、車載機、及び車載した携帯機）が受信レベルを検出
して所在ゾーンや通信中の移行先ゾーンを検出する場合
のレベル判定方法に関する。

（従来の技術） 従来、小ゾーン構成、極小ゾーン構成等、大きさの異
なるゾーンの組み合わせでサービスエリアを構成するセ
ルラ移動通信方式では、受信レベルを検出して所在ゾー
ンや通信中の移行先ゾーンを判定する場合、ゾーンの大
きさにかかわらず受信レベル検出時のレベル平均化時間
の長さは一定のままでレベル検出を行う方法が用いられ
ている。

（発明が解決しようとする課題） 第２図は極小ゾーン構成と小ゾーン構成、及び各ゾー
ン構成での送信点となる基地局からの電波の減衰、従っ
て移動局の受信レベルの変動状況を示すものである。送
信点からの距離ｒに伴って電波が減衰する特性（距離特
性）は、減衰量をＬ（dB）として、 Ｌ＝α＋βlog（ｒ） …（１） で表わされ、dL/dr1/rとなることから送信点に近いほ
ど距離の変化に対する減衰量の変化は大きく、遠くなる
につれて緩やかになる。ゾーン周辺において所要の通信
品質を確保するための所要受信レベルが小ゾーン構成と
極小ゾーン構成で同じであるとすれば、小ゾーン構成の
場合、極小ゾーン構成に比べてゾーン半径が大きいだけ
送信出力を大きくする必要がある。しかしながら送信点
からの電波の減衰量は送信出力には関係なく送信点から
の距離だけで決まるため、第２図で示すように、同一速
度で移動する場合、極小ゾーンの周辺Ａでの受信レベル
の変動は小ゾーン周辺Ｂでの変動に比べて大きくなる。
さらに移動局の移動速度をｖ＝dr/dtとすれば（１）よ
りdL/dt＝（dL/dr）・（dr/dt）v/rとなることから、
移動速度が早い程、Ａ点での変動はＢ点に比べて大きく
なることがわかる。なお、受信レベルの瞬時値は移動局
の移動速度に比例して激しく変動しレイリーフェージン
グと呼ばれ、また、この瞬時変動の中央値は移動局周辺
の地形、建物等の場所的状況の変わる短い区間において
緩やかに変動することから短区間中央値変動と呼ばれ
る。さらに、この短区間中央値変動の中央値は長い距離
で見た場合（１）式で表される距離特性を有しており、
長区間中央値変動とも呼ばれる。従来のレベル検出で
は、このようにゾーン構成により受信レベルの長区間中
央値の変動の傾向が大きく違うにもかかわらず、検出時
間が一定の受信レベル検出法が用いられていた。第３図
は携帯機を車載して使用する場合と人が携帯して使用す
る場合の受信レベルの変動特性との関係を示す図であ
る。車載した携帯機の場合、Ｃに示すように受信レベル
の変動特性との関係を示す図である。車載した携帯機の
場合、Ｃに示すように受信レベルの瞬時値は例えば受信
周波数900MHz、車速50km/Hの時、最大40Hzで変動する。
また長区間中央値も送信点から離れるにつれて急速に低
下する。一方、人が携帯する場合、Ｄに示すように瞬時
値は受信周波数900MHz、走行速度6km/Hの時、最大5Hzで
車載の場合に比べて緩やかに変動する。また長区間中央
値も同様に極めて緩やかに低下する。このように、携帯
機を車載して使用する場合と携帯して使用する場合には
レベル変動の様子が大きく異なる。小ゾーン構成で車載
機による通信、あるいは極小ゾーン構成で人が携帯機を
携帯して通信を行う場合等、ゾーンの大きさや移動機の
使用法を限定する場合には問題ないが、小ゾーン構成と
極小ゾーン構成を組み合わせてサービスエリアを構成す
る場合において、またその場合にも携帯機を車載するか
携帯して使用するかの区別なしでは検出の誤差が大きく
なり、正しいレベル判定ができないという問題があっ
た。本発明は、上記欠点を改善することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、ゾーン半径の異なるゾーンを組み合わせて
サービスエリアを構成し、移動局がゾーン半径の大きい
ゾーンから小さいゾーンへ移行することを表わす情報及
びゾーン半径の小さいゾーンから大きいゾーンへ移行す
ることを表わす情報を基地局側から該移動局へ制御チャ
ネル又は通話チャネルにより報知するようにした移動通
信における受信レベル検出法に関している。特に本発明
では、車載機又は車載された携帯機による移動局では該
情報に基づいて、ゾーン半径の大きいゾーンから小さい
ゾーンへ移行する場合は受信レベル検出時のレベル平均
化時間を短く設定するように、ゾーン半径の小さいゾー
ンから大きいゾーンへ移行する場合は受信レベル検出時
のレベル平均化時間を長く設定するようにレベル検出モ
ードを切り替えて受信レベル検出を行い、人が携帯する
携帯機による移動局では大きさの異なるゾーン間の移行
にかかわらずレベル平均化時間を長いままに受信レベル
検出を行う。

（作用） 上記の受信レベルの変動特性、特にゾーン構成と移動
局の移動速度による変動特性の違いを考慮し、受信レベ
ルの検出モードを切り替えてレベル検出を行うことによ
り精度の良いレベル判定を実現するものである。すなわ
ち、極小ゾーン構成と小ゾーン構成を組み合わせてサー
ビスエリアを構成する移動通信方式にあっては、小ゾー
ン構成のエリアと極小ゾーン構成のエリアの境界にある
各々のゾーン構成に属するゾーンの基地局がエリア境界
であることを制御チャネル等により移動局に報知し、移
動局はこの情報に基づいてゾーン構成の変更を知り、車
載する移動局（車載機）が小ゾーン構成のエリアから極
小ゾーン構成のエリアに移行する場合は受信レベル検出
時のレベル平均化時間を短くし、その逆の場合にあって
は長く設定するようにレベル検出モードを切り替えてレ
ベル検出を行い、携帯機にあっては人が携帯機を携帯し
て移動しながらまたは停止して通信を行う場合と携帯機
を車載して走行しながら通信を行う場合とを受信レベル
の変動の速さを検出して判定し、車載する場合であって
携帯機が小ゾーン構成のエリアから極小ゾーン構成のエ
リアに移行する場合は受信レベル検出時のレベル平均化
時間を短くし、その逆の場合にあっては長く設定するよ
うにレベル検出モードを切り替えてレベル検出を行い、
携帯する場合にはゾーン構成の変更にかかわらず受信レ
ベル検出時のレベル平均化時間を長く設定するレベル検
出モードでレベル検出を行う。

（実施例） 本発明の受信レベル検出法の実施例を説明する前に、
移動通信の分野で既に広く実施されている技術について
その概略を説明する。

各基地局がカバーするゾーンの大きさはシステム設計
時に定められており、各基地局は、自局及び周辺基地局
のゾーンの大きさをその属性の一つとして備えていて移
動局に通知することができる。

複数のゾーンでサービスエリアをカバーする移動通信
方式では、移動局の所在するゾーンを検出するための位
置検出／登録機能、移動局が通信中にゾーンを移行して
も通信が途切れないようにするための通信中チャネル切
替機能を必ず具備している。この位置検出機能は、詳し
くは以下のようにして実現されている。

（ａ）基地局から移動局（下り）及びその逆（上り）に
おける制御信号の授受ため、通話チャネルとは別に制御
チャネルを各基地局毎に割り当てる。

（ｂ）各基地局の下り制御チャネルでは、基地局の属性
（基地局番号、その基地局で使用可能な通話チャネル番
号、周辺基地局の制御チャネル番号、等）が制御信号と
して送信される。

（ｃ）移動局は、電源投入時に、全ての下り制御チャネ
ルをスキャンし、一番受信レベルの高い制御チャネルを
送信している基地局のゾーン内に自局がいると判定し、
その属性（自局番号等）を下り制御チャネルに対応して
あらかじめ定められた上り制御チャネルで送信し、位置
登録を行う。

（ｄ）その後（待受け時）、移動局は一定周期で、受信
している制御チャネル及びその制御チャネルで報知され
た周辺基地局の制御チャネルの受信レベルを比較し、一
番受信レベルの高い基地局のゾーンにいると判定し、位
置登録を更新する。

基地局と移動局とは通信中に制御信号の授受を行うた
め、通話チャネルの情報信号に制御信号を多重する方法
（アナログ方式ではトーン信号として重ねる、ディジタ
ル方式では時分割多重する等）がとられている。

通信中に受信レベルが低下した時には、移動局からの
上り通話チャネルを、通信を行っている基地局の周辺基
地局でも受信し、基地局を統括する制御局でそのレベル
比較を行い、移行先基地局を判定する。又は、移動局が
上述の（ｂ）により知りえた周辺基地局の制御チャネル
を受信して移行先を判定して通信中制御信号で基地局に
知らせる、等により通信中チャネル切替が行われる。

上述したように、各基地局は自局と周辺基地局のゾー
ンの大きさの違いと配置関係をあらかじめテーブルとし
て持っており、例えば上述した（ｄ）の待ち受け時に、
基地局は、移動局で受信された自局及び周辺基地局の制
御チャネルの受信レベル情報を上り制御チャネルで報告
させ、受信レベルの上下関係（送信点すなわち各基地局
と移動局間の距離の相対関係に対応する）と上述のテー
ブルと照らし合わせることにより、当該移動局が大きさ
の異なるゾーン境界にいるか否かを簡単に検出すること
ができる。

このように、移動通信の分野で既に広く実施されてい
る技術を用いれば、移動局が異なる半径のゾーンを有す
る境界にあることを基地局は簡単に知ることができる。

また、上述した（ｂ）の下り制御チャネルで、基地局
からの制御信号に上述したテーブルを属性として加え移
動局に通知し、移動局に大きさの異なるゾーン境界にい
るか否かを検出、報告させることも考えられる。

さらに、（ｄ）の部分で述べたように位置検出動作は
一定周期で行われるので、判定結果の履歴を基地局でス
トアしてチェックすることにより、移動局がどの基地局
の方向に移動しているのかを基地局で判定することがで
きる。各基地局のゾーンの大きさは既知であるから、所
在する基地局のゾーンからどの大きさのゾーンの基地局
に移行しているか識別である。

このように、これも移動通信の分野で既に広く実施さ
れている技術を用いることにより、移動局がゾーン半径
の大きいゾーンから小さいゾーンへの移行又はその逆で
あることを基地局は簡単に知ることができる。

基地局からの制御信号に上述のテーブルを属性として
加えて移動局に通知する場合には、移動局で履歴をスト
アして識別し、基地局に報告させてもよい。

第１図は移動局側のレベル判定に関する回路構成を示
す図である。受信機１で受信した基地局からの電波の受
信レベルを２のレベル検出回路で検出する。携帯機にあ
っては３の携帯機用レベル処理回路内の瞬時値検出回路
でレベル検出回路からのレベル信号を受け、レベルサン
プリングを行う。サンプリングされた出力は５の演算処
理回路でレベル検出制御部８からのモード切替制御信号
に従って平均化処理を行い携帯機制御部へのレベル情報
とする。ゾーン構成に変更がある場合は、携帯機制御部
からのモード情報を受け８のレベル検出制御部でモード
切替制御信号を発生する。なお、レベル検出回路からの
瞬時値出力を得た７の変動速さ検出回路では、演算処理
回路で検出した短区間中央値に基づき短区間中央値変動
に追従できる程度の区間で単区間中央値に相当する一定
レベルを６の基準値発生回路で発生させ、このレベル基
準値を横切る瞬時値変動の回数をカウントして瞬時変動
の変動速度を検出する。検出した変動速さは８のレベル
出力制御部で携帯機が車載して使用されているか携帯し
て使用されているかの判定に使用する。

一方、車載機にあっては同図（Ｂ）に示すごとく、ゾ
ーン構成の変更に関する車載機制御部からのモード情報
に基づいて12のレベル検出制御部ｂがモード切替制御を
行う。すなわち、レベル検出回路からのレベル信号を10
の瞬時値検出回路ｂでサンプリングし、11の演算処理回
路ｂで12のレベル検出制御部ｂからのモード切替制御信
号に従って平均化処理を行い、車載制御部へのレベル情
報とする。

なお、上記説明で車載機とは、移動速度が自動車の速
度に相当する移動局（例えば時速10km以上）、携帯機と
は移動速度がこれより遅い移動局とする。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明は受信レベル変動の特
徴、特にゾーン構成と移動速度による変動特性の違いを
利用し、受信レベルの検出時間長を切替えてレベル検出
を行うことにした。この結果、極小ゾーン構成と小ゾー
ン構成等、大きさの異なるゾーンを組み合わせたサービ
スエリアにおいて、移動局（車載機、携帯機）はゾーン
判定、ゾーン移行を正確かつすみやかに行うことができ
るため、効率的なシステム運用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例のレベル判定法を実現するための構成図
を示す図、 第２図は極小ゾーン構成と小ゾーン構成、及び各ゾーン
構成での送信点からの距離と受信レベルの関係を説明す
る図、 第３図は携帯機を車載して使用する場合と携帯して使用
する場合の受信レベル変動特性との関係を説明する図で
ある。 Ａ……極小ゾーン周辺のレベル変動の様子、 Ｂ……小ゾーン周辺のレベル変動の様子、 Ｃ……車載した携帯機の受信レベル変動の様子、 Ｄ……人が携帯する携帯機の受信レベル変動の様子、 １……受信器、２……レベル検出回路、 ３……携帯機用レベル処理回路、 ４……瞬時値検出回路、５……演算処理回路、 ６……基準値発生回路、７……変動速さ検出回路、 ８……レベル検出制御部、 ９……車載機用レベル処理回路、 10……瞬時値検出回路ｂ、 11……演算処理回路b,12……レベル検出制御部ｂ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ゾーン半径の異なるゾーンを組み合わせて
   サービスエリアを構成し、移動局がゾーン半径の大きい
   ゾーンから小さいゾーンへ移行することを表わす情報及
   びゾーン半径の小さいゾーンから大きいゾーンへ移行す
   ることを表わす情報を基地局側から該移動局へ制御チャ
   ネル又は通信チャネルにより報知するようにした移動通
   信における受信レベル検出法において、 車載機又は車載された携帯機による移動局では該情報に
   基づいて、ゾーン半径の大きいゾーンから小さいゾーン
   へ移行する場合は受信レベル検出時のレベル平均化時間
   を短く設定するように、ゾーン半径の小さいゾーンから
   大きいゾーンへ移行する場合は受信レベル検出時のレベ
   ル平均化時間を長く設定するようにレベル検出モードを
   切り替えて受信レベル検出を行い、 人が携帯する携帯機による移動局では大きさの異なるゾ
   ーン間の移行にかかわらずレベル平均化時間を長いまま
   に受信レベル検出を行うことを特徴とする移動通信にお
   ける受信レベル検出法。