JP2570132B2 - 移動通信システム - Google Patents

移動通信システム

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JP2570132B2
JP2570132B2 JP25621393A JP25621393A JP2570132B2 JP 2570132 B2 JP2570132 B2 JP 2570132B2 JP 25621393 A JP25621393 A JP 25621393A JP 25621393 A JP25621393 A JP 25621393A JP 2570132 B2 JP2570132 B2 JP 2570132B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はセルラー方式の移動通信
システムに関し、特にダイナミックチャネル割当て方式
を採用する移動通信システムに関する。
【0002】
【従来の技術】自動車電話システムのような大容量の移
動通信システムでは、サービスエリアを複数の基地局に
よりカバーし、また、干渉妨害の発生しない基地局間で
は同一の無線通話チャネル(以下、チャネルと略称す
る)を繰返し利用してチャネルの有効利用を図ってい
る。このような移動通信システムはセルラー方式と呼ば
れている。
【0003】上記各基地局の各各で使用するチャネルの
割当て方式には、大きく分けて二通りの方式がある。一
つの方式は、伝搬特性の予測結果から予め干渉妨害が発
生しないように各基地局の使用チャネルを固定的に割当
てる固定チャネル割当て方式であり、現行の自動車電話
システムで採用されている方式である。もう一つの方式
は、干渉妨害が発生しないチャネルを通信毎に選んで使
用するダイナミックチャネル割当て方式である。ダイナ
ミックチャネル割当て方式は、制御方式や装置構成が複
雑になるものの、干渉妨害が発生しない限りどのチャネ
ルも自由に使用出来るために、固定チャネル割当て方式
に比べて収容可能な加入者数が多いという利点があり、
自動車電話システムにおいてもその採用が検討されてい
る。なお、上記チャネルの隣接チャネル間隔は、通常、
変調したときの側帯波が隣接チャネルに漏れ込んで干渉
を与えることがない間隔だけ離している(文献「移動通
信の基礎」,202頁および図8.14(a),コロナ
社:昭和61年10月1日発行)。
【0004】上記ダイナミックチャネル割当て方式の一
つがオウトノマス・リユース・パーティショニング(A
utonomous Reuse Partition
ing)(以下、ARPと略称する)方式である。この
ARP方式は、プロシーディングス・オブ・アイイーイ
ーイー・ビィヒィーキュラ・テクノロジィ・ソサエティ
(Proceedings of IEEE Vehi
cular Technology Societ
y),第42回,ブイテイエス・コンファレンス(VT
S Conference),1992年5月,782
〜785頁にオウトノマス・リユース・パーティショニ
ング・イン・セルラー・システムズ(Autonomo
us Reuse Partitioning in
Cellular Systems)の題名で発表され
た論文に記載されているように、極めて簡単な制御によ
って周波数利用効率の高いチャネル配置を実現すること
ができる。
【0005】上記ARP方式では、全ての無線ゾーン
(以下、セルと略称する)において同一の選択優先度に
従ってチャネルを選択し、上り回線(移動局から基地局
への通信回線)および下り回線(基地局から移動局への
回線)での希望波対干渉波電力比(以下CIRと略称す
る)がシステムの要求する所要値以上となるチャネルか
ら使用する。
【0006】図4は、上記従来のARP方式を適用する
基地局のチャネル割当て制御を説明するための流れ図で
ある。
【0007】このARP方式で使用するチャネルは1か
らnまでの番号のn個のチャネルである。基地局は、定
期的に空き通話チャネル(無線通話チャネル)の干渉波
レベルUup(i)を受信し記憶している。ただし、i
は1からnまでのチャネルの各番号を示している。ま
た、移動局の送信電力(以下、PMSと略称する)および
基地局の送信電力(以下、PBSと略称する)は、このA
RP方式の予め定めた規格により、既知のレベルであ
る。
【0008】通話要求が発生すると、基地局は制御チャ
ネルで受信した発呼要求信号(移動局発呼の場合)また
は呼出し応答信号(移動局着呼の場合)の受信レベル
を、上り希望波レベル(以下、Dupと略称する))と
して記憶する(ステップ500)。なお、これ以降は、
ステップをSと略称し、ステップ500をS500のよ
うに記してある。
【0009】次に、上記基地局はPMSからDupを引い
た値を基地局と移動局との間の伝搬損(以下、Lと略称
する)とする(S501)。上り回線と下り回線には可
逆性が成立ち、伝搬損Lは同一と考えられるので、上記
基地局は、PBSからLを引くことにより通信相手の移動
局における下り希望波レベル(以下、Ddown)を求
める(S502)。
【0010】ここで、上記基地局は、通話チャネルを識
別するチャネル番号iを1に設定し(S503)、つい
で、Dupから通話チャネル1の上り干渉波レベルUu
p(1)を引いた値,即ち上り希望波対干渉波電力比と
上記所要値(以下、CIRthと略称する)とを比較す
る(S504)。上り希望波対干渉波電力比がCIRt
h以上であると(S504のYes)、上記基地局は上
記移動局に通話チャネル1の下り干渉波レベルUdow
n(1)の測定を指示し、この測定結果を上記移動局か
ら受取る(S505)。
【0011】次に、上記基地局は、DdownからUd
own(1)を引いた値,即ち下り希望波対干渉波電力
比とCIRthとを比較する(S506)。この比較の
結果、下り希望波対干渉波電力比もCIRth以上であ
れば(S506のYes)、上記基地局は、通話チャネ
ル1を通話要求に対して割当てる(S507)。
【0012】一方、通話チャネル1の上り希望波対干渉
波電力比または下り希望波対干渉波電力比がCIRth
未満であると(S504のNoまたはS506のN
o)、上記基地局はS508の全通話チャネルのCIR
th比較の終了か否かを判定する(S508)。全通話
チャネルの比較が未了であると(S508のNo)、上
記基地局は、チャネル番号iに1を加え次のチャネル2
を選択し(S509)、以下、同様にS504ないしS
506の処理を繰返すことにより干渉条件の判定を行な
う。
【0013】上記基地局は、最後の通話チャネルnに対
して判定を行なっても使用可能な通話チャネルを見つけ
られなかった場合(S508のYes)には、通話要求
を呼損とする(S510)。
【0014】上述のとおりに通話チャネルの割当て制御
を行うと、優先度の高いチャネル,すなわち、チャネル
番号が1または1に近いチャネルほど、干渉波レベルが
大きくなり、希望波レベルが大きな基地局近傍の移動局
に割当てられるようになる。一方、優先度の低いチャネ
ルほど、干渉波レベルが小さいため、希望波レベルが小
さいセル境界に近い移動局に割当てられるようになる。
【0015】図5は図4のARP方式を適用した移動通
信システムにおける各チャネル使用についての基地局と
移動局との関係を示す説明図であり、(a),(b),
(c)および(d)の各各は、チャネル4,チャネル
3,チャネル2およびチャネル1についての関係を示し
ている。
【0016】基地局3A,3B,3C,3Dおよび3E
の各各は、そのサービスエリアであるセル5A,5B,
5C,5Dおよび5Eをそれぞれ持つ。チャネル1は、
最も優先度の高いチャネルであり、たとえば、図5
(d)に示すように、セル5A内でしかも移動局が基地
局3Aから半径R1内である移動局存在領域4A内に存
在するときに割当てられる。このとき、基地局3Aに隣
接する基地局3Bでも、基地局3Bから半径R1内であ
る移動局存在領域4B内の移動局と基地局3Bとの間の
通信に対して同一のチャネル1を割当て、同時に使用す
ることができる。
【0017】また、図5(c)に示すように、セル5A
内に位置する移動局が基地局3Aから半径がR1以上で
R2までの移動局存在領域4A内に存在するときには、
2番目の優先順位のチャネル2が移動局に割当てられ
る。このとき、チャネル2は、たとえば、セル5Cを持
つ基地局3C(基地局3Aに関して基地局3Bよりも遠
距離にある基地局)でも、基地局3Cから半径R1以上
で半径R2までの移動局存在領域4C内に存在する移動
局と基地局3Cとの間の通信に対しても同一のチャネル
2を同時に割当て、使用することができる。
【0018】以下同様に、チャネル3を図5(b)に示
すように割当てる。
【0019】最後に、チャネル4が最も優先度が低いチ
ャネルであるとすると、移動局存在領域4Aがセル5A
の最外周付近である基地局3Aからの半径R4付近にあ
るときには、図5(a)に示すように、チャネル4をセ
ル5A内の移動局に割当てる。このときには、基地局3
Aから遠く離れて設置された基地局3Eについても、こ
の基地局3Eのセル5Eの最外周付近に存在する移動局
があれば、このような移動局と基地局3Eとの間の通信
にもチャネル4を使用することになる。
【0020】上述のとおり、同一の優先順序に従うだけ
で、基地局−移動局間の距離が通話チャネル毎に自動的
に同程度に揃い、各通話チャネルは基地局−移動局間の
距離(R1〜R4)に応じた必要最小限の再利用距離
(d1〜d4)で割当てられるようになる。この結果、
このAPR方式のダイナミックチャネル割当て方式は、
固定チャネル割当て方式と比較して、平均再利用距離を
小さくでき、より多くの加入者を収容出来るようにな
る。
【0021】一方、ダイナミックチャネル割当て方式と
は別の周波数有効利用技術としてインタリーブチャネル
配置がある。インタリーブチャネル配置は、スペクトル
の一部を重なり合うように通話チャネルの周波数間隔を
狭めることにより、通話チャネル数を増加させる技術で
ある。このインターリーブチャネル配置は、通常のチャ
ネル配置に加えて、周波数をチャネル間隔の1/2だけ
ずらした同数のチャネルをその上に重ねて配置すること
が多い(文献「移動通信の基礎」,202頁および図
8.14(b),電子通信学会発行,昭和61年10
月)。ここで、インターリーブチャネル配置について
は、周波数軸におけるチャネル配置の他には定義されて
いないことに注意されたい。上述のインタリーブチャネ
ル配置をする移動通信方式の一例が、公開特許公報,特
昭64−11426の第2図に記載されている。この
公報では無線ゾーンとインタリーブチャネル配置との関
係は明らかにされていない。しかし、インタリーブチャ
ネル配置を行なうと、同一周波数チャネルからの干渉に
加え、隣接する周波数チャネルからの干渉も基地局と移
動局との間の通話品質を劣化させる要因となるのは明ら
かである。
【0022】上述したARP方式のようなCIRを測定
するダイナミックチャネル割当て方式とインタリーブチ
ャネル配置とを単に組合わせる移動通信システムでは、
周波数軸上で隣接するチャネル(以下、隣接チャネル)
を同一セル内で同時に使用する状態が起きる。
【0023】以下、図6のレベル図を参照し、同一セル
内において隣接チャネルを同時に使用するための条件を
導出する。なお、ここでは説明の簡単のために他のセル
からの干渉は無いものとする。
【0024】周波数軸上で互いに隣接するチャネルF1
およびF2における希望波レベルをそれぞれD1および
D2とする。この移動通信システムでは、インタリーブ
チャネル配置を行なっているため、隣接チャネルへ互い
に干渉を与える。但し隣接チャネルからの干渉量は、基
地局内蔵の受信用IFフィルタで減衰を受けるため、同
一チャネルで測定される干渉量よりは弱くなる。同一チ
ャネルで測定される干渉量と隣接チャネルで測定される
干渉量との比を、隣接チャネル漏洩電力比(以下、La
djと略称する)と呼ぶことにする。従って、チャネル
F1からチャネルF2への隣接チャネル干渉量およびチ
ャネルF2からチャネルF1への隣接チャネル干渉量
は、それぞれ(D1−Ladj)および(D2−Lad
j)となる。基地局と移動局との間で良好な通信を行な
うためには、それぞれのチャネルにおいて所要CIR
(CIRth)を満足しなくてはならない。すなわち、
D1およびD2は式(1)および(2)を満足しなけれ
ばならない。
【0025】 D1−(D2−Ladj)≧CIRth …(1) D2−(D1−Ladj)≧CIRth …(2) 式(1)および(2)を式(3)および(4)に変形す
る。
【0026】 D2−D1≦Ladj−CIRth …(3) D1−D2≦Ladj−CIRth …(4) 即ち、希望波レベルの差(D2−D1)および(D1−
D2)の双方が、隣接チャネル漏洩電力比Ladjから
所要CIRを引いた値(Ladj−CIRth)よりも
小さいことが必要になることが分かる。ここで所要CI
Rが隣接チャネル漏洩電力比よりも大きいと(Ladj
−CIRth)の値は負になるので、式(3),(4)
をともに満足する希望波レベルは存在せず、同一セル内
で隣接チャネルを同時に使用することは不可能になる。
実際には(Ladj−CIRth)は、正の値をとり、
各種の移動通信システムにより異なるが、数dB程度と
なっている。
【0027】しかし、希望波レベルの差を数dB以内に
保つのは、実現上極めて厳しい条件であって、移動局の
走行により希望波レベルが変動する移動通信システムに
おいては通話中に亘ってこの条件を満足することは困難
である。従って、仮に通信の開始時に式(3),(4)
をともに満足し、同一セル内で隣接チャネルの使用を開
始しても、通話中にはインタリーブ信号干渉による品質
劣化を受ける可能性が極めて高い。
【0028】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、上述したダイナミックチャネル割当て方式とインタ
リーブチャネル配置とを採用する移動通信システムの欠
点を解消することにあり、ダイナミックチャネル割当て
方式およびインタリーブチャネル配置の採用による高い
周波数利用効率を保ったままで、通話中の干渉による基
地局と移動局との間の通話品質の劣化を軽減できる移動
通信システムのチャネル割当て方式を提供することにあ
る。
【0029】
【課題を解決するための手段】本発明の移動通信システ
ムの一つは、複数の無線ゾーンの各各に配置された基地
局と、割当てられた無線通話チャネルを用いて在圏する
前記基地局との間で無線通信をそれぞれ行う複数の移動
局とを備え、通話要求が発生すると選択可能な無線通話
チャネルの中から通話可能な前記無線通話チャネルをダ
イナミックチャネル割当て方式によって割当てる移動通
信システムにおいて、選択可能な前記無線通話チャネル
のチャネル配置が、スペクトルの一部が重なり合うよう
に通話チャネルの周波数間隔を狭めたインタリーブチャ
ネル配置であり、インタリーブチャネル配置されてお
り、前記基地局の各各が、既に使用中の前記無線通話チ
ャネルと周波数軸上で互いに隣接する無線通話チャネル
を前記無線通信用の無線通話チャネルとして選択しない
ダイナミックチャネル割当て制御を行っている。
【0030】また、本発明の移動通信システムの別の一
つは、複数の無線ゾーンの各各に配置された基地局と、
割当てられた無線通話チャネルを用いて在圏する前記基
地局との間で無線通信をそれぞれ行う複数の移動局とを
備え、通話要求が発生すると選択可能な無線通話チャネ
ルの中から通話可能な前記無線通話チャネルをダイナミ
ックチャネル割当て方式によって割当てる移動通信シス
テムにおいて、選択可能な前記無線通話チャネルのチャ
ネル配置が、スペクトルの一部が重なり合うように通話
チャネルの周波数間隔を狭めたインタリーブチャネル配
であり、前記基地局の各各が、周波数順に周波数番号
を付与した選択可能な前記無線通話チャネルのうちから
偶数または奇数いずれか一方の周波数番号の無線通話チ
ャネルのみを前記無線通信用の無線通話チャネルとして
選択するダイナミックチャネル割当て制御を行ってい
る。
【0031】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
【0032】図1は本発明による第1の実施例の構成図
である。
【0033】この移動通信システムは、ダイナミックチ
ャネル割当て方式およびインタリーブチャネル配置を採
用している。公衆電話網に接続される交換局300は、
基地局3A,3Bおよび図示されていない複数の基地局
とも接続され、これらの基地局とそれぞれ通信および接
続制御を行う。基地局3Aはセル5Aを、基地局3Bは
セル5Bをカバーする。他の図示されていない基地局も
それぞれ属するセルをカバーする。移動局6Aと6Cは
セル5Aに在圏して基地局3Aとそれぞれ通信し、移動
局6Bはセル5Bに在圏して移動局3Bと通信する。そ
の他の図示されていない複数の移動局も在圏するセルの
基地局と通信する。また、基地局3Aにおける上り希望
波レベルがDup,基地局3Aにおける上り干渉波レベ
ルがUup、移動局6Aにおける下り希望波レベルがD
down,移動局6Aにおける下り干渉波レベルがUd
ownであり、これらのレベルは図4ないし図6を参照
して説明したとおりの意味を持つ。
【0034】セル5Aに在圏する移動局6Aに通話要求
が発生すると、基地局3Aはダイナミックチャネル割当
てを行う。基地局3Aは、同一のセル5A内において既
に通話中である移動局6Cおよびその他の図示されてい
ない複数の移動局が使用している通話チャネルに周波数
軸上で隣接しておらず、しかも基地局3Aにおける上り
希望波対干渉波電力比(Dup−Uup)および移動局
6Aにおける下り希望波対干渉波電力比(Ddown−
Udown)が所要値CIRth以上となるチャネルを
移動局6Aの通話チャネルとして割当てるのである。
【0035】図2は、図1の実施例におけるチャネル割
当て方式を適用した基地局の制御を説明するための流れ
図である。
【0036】第1の実施例の移動通信システムは、図4
の流れ図にS200(ステップ200)を追加したチャ
ネル割当て制御を行うものである。即ち、この流れ図
は、S200のA点をS503のA点に,S200のB
点をS504のB点に,S200のC点をS508のC
点にそれぞれ接続している。
【0037】図2において、図4を参照してすでに説明
したステップを経てチャネル番号iの通話チャネルを選
択すると(S503またはS509)、基地局3Aによ
るチャネル割当て制御はS200に移る。すると基地局
3Aは、チャネル番号iの通話チャネルに周波数軸上で
隣接する通話チャネル(隣接チャネル,ここではチャネ
ル番号がi−1とi+1の通話チャネルとする)を自局
で使用しているかどうかを調べる(S200)。これら
の通話チャネルを自局で使用していると(S200のY
es)、基地局3Aの制御はS508に移る。一方、こ
れらの通話チャネルを自局で使用していない場合には、
基地局3Aの制御はS504に移る。他のステップは図
4を参照して説明したとおりである。
【0038】上述のとおり、図1および図2を参照して
説明した本発明の第1の実施例は、ダイナミックチャネ
ル割当て制御において、基地局が、割当てようとするチ
ャネルに周波数軸上で隣接するチャネルの使用状態を調
べる制御を行っている。この調査の結果、自局が隣接す
るチャネルを既に使用している場合には、この基地局は
上記割当てようとしたチャネルを使用しないようにす
る。従って、この第1の実施例の移動通信システムは、
同一の基地局が互いに隣接する通話チャネルの同時使用
を避けるので、インタリーブチャネル配置を採用してい
ても、通話中の干渉による通信品質劣化を軽減すること
ができる。
【0039】図3は本発明の第2の実施例を説明するた
めの図であり、(a)図は本実施例のセル構成、(b)
図は各セルのチャネル配置を示している。
【0040】この実施例の移動通信システムは、最密六
角構成をなす複数の六角形のセルPおよび複数の六角形
のセルQを有する。各セルPおよびQの中心に基地局が
それぞれ設置される。ここで、セルPは第1のグループ
の通話チャネルを使用可能であり、セルQは第2のグル
ープの通話チャネルを使用可能である。いま、この移動
通信システムが有する通話チャネルはインタリーブチャ
ネル配置された6チャネルからなり、周波数順にF1な
いしF6の周波数番号を通話チャネルごとに付与してい
る。第1のグループの通話チャネルは周波数番号が奇数
であるF1,F3およびF5の通話チャネルからなる。
また、第2のグループの通話チャネルは周波数番号が偶
数であるF2,F4およびF6の通話チャネルからな
る。
【0041】この第2の実施例の移動通信システムは、
上述のとおり、同一セルにおいては偶数または奇数のい
ずれか一方の周波数番号の通話チャネルのみを使用する
ので、ダイナミックチャネル割当てにおいて、同一基地
局が互いに隣接する通話チャネルを選択することは有り
得ない。従って、この実施例では、図4の流れ図に示さ
れるチャネル割当て制御を行なっても、同一の基地局が
周波数軸上で隣接する通話チャネルを同時に使用するこ
とを避けることが出来る。つまり、この実施例は、同一
セル内においては偶数または奇数のいずれか一方の周波
数番号の周波数上のチャネルしか選択しないようにする
ので、同一セル内における互いに信号干渉の多い隣接チ
ャネルの使用を妨げることができ、インタリーブチャネ
ル配置を採用していても、通話中の干渉による基地局と
移動局間の通信品質の劣化を軽減することが出来る。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ダイナミ
ックチャネル割当ておよびインタリーブチャネル配置を
行う移動通信システムにおいて、同一セル内における隣
接チャネルの使用を妨げるチャネル割当て制御を行うの
で、ダイナミックチャネル割当て方式およびインタリー
ブチャネル配置を用いることによる周波数の高い利用効
率を保ったままで、通話中の干渉による基地局と移動局
間の通信品質の劣化を軽減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明による第1の実施例の構成図であ
る。
【図2】図2は、図1の実施例におけるチャネル割当て
方式を実施する基地局の制御を説明するための流れ図で
ある。
【図3】図3は本発明の第2の実施例を説明するための
図であり、(a)図は本実施例のセル構成、(b)図は
各セルのチャネル配置を示している。
【図4】従来のARP方式を適用する基地局のチャネル
割当て制御を説明するための流れ図である。
【図5】図4のARP方式を適用した移動通信システム
における各チャネル使用についての基地局と移動局との
関係を示す説明図であり、(a),(b),(c)およ
び(d)の各各は、チャネル4,チャネル3,チャネル
2およびチャネル1についての関係を示している。
【図6】図6は、同一セル内で隣接チャネルを使用する
ための条件を説明するためのレベル図である。
【符号の説明】
3A,3B 基地局 5A,5B,P,Q セル 6A,6B,6C 移動局 300 交換局

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の無線ゾーンの各各に配置された基
    地局と、割当てられた無線通話チャネルを用いて在圏す
    る前記基地局との間で無線通信をそれぞれ行う複数の移
    動局とを備え、通話要求が発生すると選択可能な無線通
    話チャネルの中から通話可能な前記無線通話チャネルを
    ダイナミックチャネル割当て方式によって割当てる移動
    通信システムにおいて、 選択可能な前記無線通話チャネルのチャネル配置が、
    ペクトルの一部が重なり合うように通話チャネルの周波
    数間隔を狭めたインタリーブチャネル配置であり、 前記基地局の各各が、既に使用中の前記無線通話チャネ
    ルと周波数軸上で互いに隣接する無線通話チャネルを前
    記無線通信用の無線通話チャネルとして選択しないダイ
    ナミックチャネル割当て制御を行うことを特徴とする移
    動通信システム。
  2. 【請求項2】 複数の無線ゾーンの各各に配置された基
    地局と、割当てられた無線通話チャネルを用いて在圏す
    る前記基地局との間で無線通信をそれぞれ行う複数の移
    動局とを備え、通話要求が発生すると選択可能な無線通
    話チャネルの中から通話可能な前記無線通話チャネルを
    ダイナミックチャネル割当て方式によって割当てる移動
    通信システムにおいて、 選択可能な前記無線通話チャネルのチャネル配置が、
    ペクトルの一部が重なり合うように通話チャネルの周波
    数間隔を狭めたインタリーブチャネル配置であり、 前記基地局の各各が、周波数順に周波数番号を付与した
    選択可能な前記無線通話チャネルのうちから偶数または
    奇数いずれか一方の周波数番号の無線通話チャネルのみ
    を前記無線通信用の無線通話チャネルとして選択するダ
    イナミックチャネル割当て制御を行うことを特徴とする
    移動通信システム。
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