JP2608857B2 - チャネル割当方式 - Google Patents

チャネル割当方式

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JP2608857B2
JP2608857B2 JP6895194A JP6895194A JP2608857B2 JP 2608857 B2 JP2608857 B2 JP 2608857B2 JP 6895194 A JP6895194 A JP 6895194A JP 6895194 A JP6895194 A JP 6895194A JP 2608857 B2 JP2608857 B2 JP 2608857B2
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孝二郎 濱辺
哲郎 植田
裕之 清水
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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、移動通信システムのチ
ャネル割当方式に関し、特に全局共通の順序に従ってチ
ャネルを選択する方式、及び優先度を用いてチャネルの
配置を学習させ、優先度に従ってチャネルを選択する方
式に関する。
【0002】
【従来の技術】移動通信システムには、サービスエリア
をセルというゾーンに分割し、それぞれのセルに基地局
を設置して、それぞれのセル内の移動局と通信を行うセ
ルラー方式がある。このセルラー方式の移動通信システ
ムでは、基地局は複数の無線チャネル(以下、「チャネ
ル」という。)の中から、1つまたは複数のチャネルを
選択して、移動局との通信に用いる。このようなシステ
ムでは、多数の移動局に対して通信サービスを提供する
ために、同じチャネルを空間的に離れた異なるセルで同
時に利用(繰り返し利用)することにより、チャネルを
有効に利用している。このような繰り返し利用をするた
めには、通信相手の局からの信号の受信電力(希望波電
力)と、同じチャネルを利用しているそれ以外の局から
の信号の受信電力(干渉波電力)との比(希望波対干渉
波電力比、以下「CIR」と呼ぶ。)が一定のしきい値
(以下、「CIRしきい値」と呼ぶ。)以上であること
が必要条件である。一般的に、チャネルを空間的に離れ
た異なるセルで繰り返して利用するとき、その繰り返し
利用間隔が短いほど、チャネルの利用効率が高くなる。
このための技術として「ダイナミックチャネル割当方
式」がある。この方式は、それぞれのセルにおいて、シ
ステムに割り当てられたチャネル全体の中から、割り当
ての度に一定の利用条件を満たすチャネルを選んで移動
局に割り当てる方法である。この方式については、桑原
守二監修「自動車電話」(社団法人電子通信学会編、昭
和60年)88〜89頁に「チャネル配置法」として説
明されている。この方式によれば、チャネル使用中にC
IRが所要値未満にならないように各セルに一部のチャ
ネルを固定的に割り当てる方式に比べて、チャネルの使
用効率が高くなる。反面、通信中に干渉妨害を受ける可
能性がある、という問題点がある。上記のようなダイナ
ミックチャネル割当方式の一つとして、チャネル選択順
序を全ての基地局で共通に定め、その順序でチャネルを
選択する方式が、Proceedings of IEEE Vehicular Tech
nology Society,第42回,VTS Conference,1992
年,5月,782〜785頁に、"Autonomous Reuse Pa
rtitioning in Cellular Systems "として提案されてい
る。以下、この方式を「ARP方式」と呼ぶ。このAR
P方式によれば、全ての基地局で先に選択されるチャネ
ルほど、セルの中で基地局に近い移動局に対して割り当
てられやすくなり、短い繰り返し利用間隔で使用可能
で、チャネルが有効に利用されることが説明されてい
る。また、別のダイナミックチャネル割当方式として、
それぞれの基地局が、各チャネルに優先度を与え、各チ
ャネルの干渉波電力の測定値を比較した結果に応じて、
優先度を増減させ、その優先度の順序によってチャネル
を選択する方式が、Second Nordic Seminar on Digital
Land Mobile Radio Communication, Stockholm ,19
86年10月,311〜315頁に、"Channel Segrega
tion, A Distributed Adaptive Channel Allocation Sc
heme for Mobile Communication Systems"として提案さ
れている。以下、この方式を「チャネル棲み分け方式」
と呼ぶ。このチャネル棲み分け方式によれば、それぞれ
の基地局が過去のチャネルの使用状況から、そのセルに
おいて干渉妨害を受けにくいチャネルを学習して、干渉
妨害が起こりにくいチャネルを優先的に使用するので、
干渉妨害の発生率(干渉率)を低減できる。以上に説明
したARP方式とチャネル棲み分け方式の利点を同時に
得ることができる方式として、両者を組み合せた方式が
考えられる。すなわち、一部のチャネルの選択順序を全
局共通として優先的に選択し、その中に割り当て可能な
チャネルがない場合には、全局共通の順序で選択するチ
ャネル以外の残りのチャネルの中から、チャネル棲み分
け方式により学習した優先度の順序に従って選択する方
式(以下、「組み合せ方式」と呼ぶ。)である。以下の
説明では、全局共通の順序で選択するチャネルを「AR
Pチャネル」、チャネル棲み分け方式により学習した優
先度の情報に従って選択するチャネルを「棲み分けチャ
ネル」と呼ぶ。このような組み合せ方式を用いた場合に
は、ARP方式の利点であるチャネルの繰り返し利用間
隔が短くなる効果と、チャネル棲み分け方式の利点であ
る干渉率低減効果が期待できる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
組み合せ方式においては、ARPチャネルについては、
チャネル棲み分け方式の干渉率低減効果が期待できない
ため、全体として、干渉率の低減効果が十分に期待でき
ない、という問題点があった。本発明は、上記の問題点
を解決するためになされたものであり、棲み分けチャネ
ルだけでなく、ARPチャネルに対しても干渉率を低減
しながら、ARP方式のようにチャネルの利用効率が高
く、チャネル棲み分け方式のように干渉率が低いチャネ
ル割当方式を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本願の第1の発明に係るチャネル割当方式は、複数
の無線ゾーンと、当該複数の無線ゾーンの各々に設置さ
れた基地局と、複数の無線チャネルと、1つまたは複数
の任意の前記無線チャネルを用いて前記基地局との間で
通信を行う複数の移動局とを備える移動無線通信システ
ムにおいて、前記基地局の各々は、前記複数の無線チャ
ネルのうちの一部の無線チャネルに対しては予め全ての
基地局で共通な順序を定め、前記一部の無線チャネル以
外の無線チャネルに対しては各々優先度を与え、各無線
チャネルの干渉波電力を測定し、前記干渉波電力が優先
度設定用一定値未満であれば前記優先度を増加させ、前
記干渉波電力が前記優先度設定用一定値以上であれば前
記優先度を減少させ、前記優先度の大きい順番にチャネ
ルの優先順位を定め、前記移動局に対して無線チャネル
を割り当てるときには、最初に前記一部の無線チャネル
を前記の共通な順序で選択し、希望波電力と干渉波電力
の比が第1の一定値以上という割り当て条件を満たす無
線チャネルがあれば当該無線チャネルを割り当て、前記
割り当て条件を満たす無線チャネルがないときは前記一
部の無線チャネル以外の無線チャネルを前記優先順位に
従って選択し、希望波電力と干渉波電力の比が第2の一
定値以上という割り当て条件を満たす無線チャネルがあ
れば当該無線チャネルを割り当て、かつ前記第1の一定
値を前記第2の一定値よりも大きく設定するように構成
される。また、本願の第2の発明に係るチャネル割当方
式は、前記基地局が前記移動局との通信に前記一部の無
線チャネルを割り当てた回数に対し前記一部の無線チャ
ネルを使用中に希望波電力と干渉波電力の比が一定のし
きい値未満になる回数との比である第1の割合と、前記
一部の無線チャネル以外の無線チャネルを割り当てた回
数に対し前記一部の無線チャネル以外の無線チャネルを
使用中に希望波電力と干渉波電力の比が一定のしきい値
未満になる回数との比である第2の割合を計算し、前記
第1の割合が前記第2の割合よりも大きい場合には前記
第1の一定値と前記第2の一定値との比を大きくし、前
記第1の割合が前記第2の割合よりも小さい場合には前
記第1の一定値と前記第2の一定値との比を小さくする
ように構成される。
【0005】
【作用】上記の組み合せ方式において、全てのチャネル
のCIRしきい値(希望波電力と干渉波電力の比CIR
に対するしきい値)が一定である場合には、棲み分けチ
ャネルよりもARPチャネルの方が干渉妨害が発生しや
すい。これは、棲み分けチャネルでは、学習により干渉
妨害を受けにくいチャネルを優先的に割り当てるためで
ある。しかし、上記構成を有する本願の第1の発明に係
るチャネル割当方式によれば、比較的干渉妨害が発生し
やすいARPチャネルを一部の無線チャネルに割り当て
る場合には、その割り当ての条件として用いる第1の一
定値であるCIRしきい値を棲み分けチャネルの第2の
一定値であるCIRしきい値よりも大きく定めておく。
このため、割り当て時点で、その一部の無線チャネルの
CIRは大きく、同じチャネルを使用中の他の局に干渉
妨害を及ぼす可能性が小さくなる。このように、ARP
チャネルの第1の一定値であるCIRしきい値を大きく
しても、チャネルの利用効率を向上させるARP方式の
効果は得られる。一方、上記一部の無線チャネル以外の
無線チャネルである棲み分けチャネルに対しては、第2
の一定値であるCIRしきい値を比較的小さく設定する
ため、繰り返し利用間隔が必要以上に大きくなることが
ない。従って全体として、チャネルの利用効率を向上さ
せると同時に、干渉率を低減することができる。また、
上記構成を有する本願の第2の発明では、ARPチャネ
ルの干渉率と棲み分けチャネルの干渉率とを求め、AR
Pチャネルの干渉率の方が大きい場合には、ARPチャ
ネルのCIRしきい値と棲み分けチャネルのCIRしき
い値との比を大きくする。これにより、棲み分けチャネ
ルに対して、ARPチャネルのCIRしきい値が、より
大きくなるため、ARPチャネルの干渉率は小さくな
り、棲み分けチャネルの干渉率と同程度となる。逆に、
棲み分けチャネルの干渉率の方が大きい場合には、棲み
分けチャネルのCIRしきい値が相対的に大きくなるた
め、棲み分けチャネルの干渉率は小さくなり、ARPチ
ャネルと同程度となる。このようにして、各基地局は周
囲のチャネル使用状況に応じて、適切にCIRしきい値
を設定し、ARPチャネルと棲み分けチャネルは干渉率
が同程度となり、CIRしきい値を必要最小限にしてチ
ャネル利用効率を大きくしながら、干渉率を小さくする
ことができる。
【0006】
【実施例】以下に、図面を参照しながら、本発明の実施
例を説明する。図4は、本発明に係るチャネル割当方式
の一実施例を用いる移動通信システムの基本構成を示
す。この移動通信システムは、基地局401,402
と、無線ゾーンであるセル403,404と、移動局4
05,406と、交換局407とを備えて構成される。
上記において、基地局401,402は無線ゾーンであ
るセル403,404に設置されている。さらに、この
移動通信システムは、複数の通信用の無線チャネル(以
下、「チャネル」という。)を有している。
【0007】上記の移動通信システムでは、発呼により
チャネルの割り当て要求が発生すると、以下に説明する
方法により定めた順序に従ってチャネルを選択し、その
チャネルの上り希望波電力Dup,および上り干渉波電力
Uupを測定し、上りのCIRすなわちDupとUupの比D
up/Uupが、一定のCIRしきい値Tよりも大きい場合
に、その選択したチャネルを各移動局に割り当てて通信
を開始する。
【0008】システムによっては、下り希望波電力Ddo
wn,および下り干渉波電力Udownも測定し、下りのCI
RすなわちDdownとUdownの比Ddown/Udownも一定の
CIRしきい値よりも大きいことをチャネルを割り当て
条件とするものもあるが、説明を簡略化するため、以下
の実施例においては、下りのCIRについての割り当て
条件はないものとし、以下の実施例において、希望波電
力は上り希望波電力を指し、干渉波電力は上り干渉波電
力を指すものとする。
【0009】本実施例では、通信用のチャネルを、AR
PチャネルとするM個のチャネルであるチャネル1、チ
ャネル2、…、チャネルMと、棲み分けチャネルとする
N個のチャネルであるチャネル(M+1)、チャネル
(M+2)、…、チャネル(M+N)とに分ける。そし
て、上記のM個のARPチャネルの中でi番目に選択す
るチャネルをチャネルm(i)とし、上記のN個の棲み
分けチャネルの中でj番目に選択するチャネルをチャネ
ルn(j)とする。ここに、チャネル1〜チャネルM
は、「一部の無線チャネル」に相当し、チャネル(M+
1)〜チャネル(M+N)は、「一部の無線チャネル以
外の無線チャネル」に相当する。
【0010】ARPチャネルは全ての基地局が共通の順
序で選択する。本実施例では、その順序を、チャネル1
→チャネル2→…→チャネルMの順序とする。すなわ
ち、m(i)=iとなる。
【0011】本システムにおいては、各基地局401,
402は、棲み分けチャネルのそれぞれに対して優先度
を与える。上記の移動通信システムの使用を開始する時
点では、便宜的に各チャネルの優先度は同一としてお
く。そして、任意の時間間隔で各チャネルの優先度を更
新し、棲み分けチャネルの選択順序n(j)を更新す
る。
【0012】図2は、棲み分けチャネルの選択順序n
(j)の決定方法を説明するフローチャート図である。
まず、j=1とする(ステップ202)。次に、チャネ
ルn(j)の干渉波電力値を測定し、その測定値を予め
定めた一定値Ut と比較する(ステップ203)。Ut
は優先度設定用一定値に相当する。
【0013】比較の結果、干渉波電力測定値がUt 未満
である場合には、チャネルn(j)の優先度を上げ(ス
テップ204)、干渉波電力測定値がUt 以上である場
合には、チャネルn(j)の優先度を下げる(ステップ
205)。そして、jがN未満の間は、jに1を加え、
順次ステップ203以下を繰り返す(ステップ206,
207)。上記のステップ206において、j=Mとな
ったら、更新した優先度が大きい順番にチャネルを並
べ、チャネルn(1)→チャネルn(2)→…→n
(N)の順番に更新した優先度が大きくなるように、棲
み分けチャネルの選択順序n(j)を更新する(ステッ
プ208)。
【0014】図1は、本実施例のチャネル割当方式を用
いて、各基地局がチャネルを割り当てる手順を説明する
ためのフローチャート図である。このフローチャート中
では、ARPチャネルの割り当てについてCIRしきい
値(希望波対干渉波電力比CIRに対するしきい値)T
1 を、棲み分けチャネルの割り当てについてCIRしき
い値T2 を、それぞれ用いる。チャネル割り当て後に希
望波電力と干渉波電力が多少変動しても必要な通信品質
が得られるように、上記のCIRしきい値T1およびT2
は、必要な通信品質を得るためのCIRの所要値Cに
一定のマージンαを加えた値(C+α)に決定するが、
本実施例においては、特に、T1 >T2となるように、
すなわち、ARPチャネルの割り当てについてのCIR
しきい値T1 が棲み分けチャネルの割り当てについての
CIRしきい値T2 よりも大きくなるように設定する。
ここに、CIRしきい値T1 は第1の一定値に相当し、
CIRしきい値T2 は第2の一定値に相当している。
【0015】発呼によりチャネル割り当て要求が発生し
た場合、初めに基地局は、i=1とする(ステップ10
2)。そして、次に基地局は、ARPチャネルであるチ
ャネルm(i)の希望波電力値と干渉波電力値とを測定
し、これらの比であるCIRを算出する(ステップ10
3)。
【0016】次に、このCIRをARPチャネル用のC
IRしきい値T1 と比較し(ステップ104)、CIR
がCIRしきい値T1 以上であれば、そのチャネルm
(i)を割り当てる(ステップ113)。
【0017】CIRがCIRしきい値T1 未満であれ
ば、iに1を加え(ステップ105)、iがM以下の間
はステップ103以下を繰り返す(ステップ106)。
ステップ105においてiがMを超えた場合には、次に
j=1とする(ステップ107)。
【0018】そして、次に、棲み分けチャネルであるチ
ャネルn(j)の希望波電力値と干渉波電力値とを測定
し、これらの比であるCIRを算出する(ステップ10
8)。このCIRを棲み分けチャネル用CIRしきい値
T2 と比較し(ステップ109)、CIRがCIRしき
い値T2 以上であれば、そのチャネルn(j)を割り当
てる(ステップ113)。
【0019】CIRがCIRしきい値T2 未満であれ
ば、jに1を加え(ステップ110)、jがN以下の間
はステップ108以下を繰り返す(ステップ111)。
ステップ111においてjがNを超えた場合には、呼損
となる(ステップ112)。
【0020】図3は、本実施例のチャネル割当方式にお
いて、ARPチャネルのCIRしきい値T1 と棲み分け
チャネルのCIRしきい値T2 の更新方法を説明するフ
ローチャート図である。この更新方法は、CIRしきい
値の更新以外は、上記の通信方式と同様であるため、C
IRしきい値の更新方法のみ以下に説明する。
【0021】図3のCIRしきい値更新方法では、ま
ず、一定の時間内に各基地局は、ARPチャネルを割り
当てた回数k1 と、そのARPチャネルを使用中にCI
Rが必要な通信品質を得るためのCIR所要値未満とな
った回数k2 とを計数し、k1に対するk2 の比である
ARPチャネルの干渉率Ra (Ra =k2 /k1 )を計
算する(ステップ302)。ここに、ARPチャネルの
干渉率Ra は、第1の割合に相当する。
【0022】同様に、上記と同じ一定時間内に、棲み分
けチャネルを使用した回数k3 と、その棲み分けチャネ
ルを使用中にCIRが必要な通信品質を得るためのCI
R所要値未満となった回数k4 とを計数し、k3 に対す
るk4 の比である棲み分けチャネルの干渉率Rs (Rs
=k3 /k4 )も計算する(ステップ302)。ここ
に、棲み分けチャネルの干渉率Rs は、第2の割合に相
当する。
【0023】そして、次に、ARPチャネルの干渉率R
a を、棲み分けチャネルの干渉率Rs とRm との和(R
s +Rm )と比較する(ステップ303)。ここに、R
m は、CIRしきい値が必要以上に頻繁に変動しないよ
うにするためのマージンである。したがって、実際に
は、ARPチャネルの干渉率Ra を、棲み分けチャネル
の干渉率Rs と比較していることになる。
【0024】比較の結果、Ra >(Rs +Rm )の場
合、すなわち、実際にはRa >Rs の場合には、1より
大きい一定値δを上記CIRしきい値T1 に乗じて、そ
の結果値(T1 ×δ)を新たにT1 に代入するととも
に、上記CIRしきい値T2 を上記δで割り、その結果
値(T2 /δ)を新たにT2 に代入する(ステップ30
4)。この操作により、T1 とT2 との比は、δ2 だけ
大きくなる。
【0025】上記のステップ303において、Ra ≦
(Rs +Rm )の場合には、続いてRa とRm の和(R
a +Rm )をRs と比較する(ステップ305)。ここ
に、Rm は、CIRしきい値が必要以上に頻繁に変動し
ないようにするためのマージンであるから、実際には、
ARPチャネルの干渉率Ra を、棲み分けチャネルの干
渉率Rs と比較していることになる。そして、比較の結
果、Rs >(Ra +Rm)の場合、すなわち、実際には
Rs >Ra の場合には、には、上記CIRしきい値T1
を上記δで割り、その結果値(T1 /δ)を新たにT1
に代入するとともに、上記CIRしきい値T2 に上記δ
を乗じて、その結果値(T2 ×δ)を新たにT2 に代入
する(ステップ306)。この操作により、T1 とT2
との比は、δ2 だけ小さくなる。上記のステップ305
において、Rs ≦(Ra +Rm )の場合、すなわち、実
際にはRs ≦Ra の場合には、CIRしきい値の更新は
行わず、そのまま終了する。
【0026】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではない。上記実施例は、例示であり、本発明の特
許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な
構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる
ものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【0027】例えば、上記実施例においては、下りのC
IRについての割り当て条件はないものとしたが、これ
には限定されず、下りのCIRすなわちDdownとUdown
の比Ddown/Udownも一定のCIRしきい値よりも大き
いことをチャネルを割り当て条件とする場合であっても
本発明は応用可能である。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、上記構成を有する
本願の第1の発明に係るチャネル割当方式によれば、チ
ャネルの利用効率を向上させるARP方式の効果と、干
渉率を低減するチャネル棲み分け方式の効果を同時に得
ることができる。また、本願の第2の発明によれば、各
基地局は、周囲のチャネル使用状況に応じて、CIRし
きい値を適切な値に設定して、チャネル利用効率を大き
くしながら干渉率を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるチャネル割当方式にお
けるチャネル割当手順の構成を示すフローチャート図で
ある。
【図2】本発明の一実施例であるチャネル割当方式にお
ける棲み分けチャネルの選択順序の決定手順の構成を示
すフローチャート図である。
【図3】本発明の一実施例であるチャネル割当方式にお
けるCIRしきい値の更新手順の構成を示すフローチャ
ート図である。
【図4】本発明の一実施例であるチャネル割当方式を用
いる移動通信システムの構成を示す概念図である。
【符号の説明】
101〜307 ステップ 401,402 基地局 403,404 セル 405,406 移動局 407 交換局

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の無線ゾーンと、当該複数の無線ゾ
    ーンの各々に設置された基地局と、複数の無線チャネル
    と、1つまたは複数の任意の前記無線チャネルを用いて
    前記基地局との間で通信を行う複数の移動局とを備える
    移動無線通信システムにおいて、 前記基地局の各々は、前記複数の無線チャネルのうちの
    一部の無線チャネルに対しては予め全ての基地局で共通
    な順序を定め、前記一部の無線チャネル以外の無線チャ
    ネルに対しては各々優先度を与え、各無線チャネルの干
    渉波電力を測定し、前記干渉波電力が優先度設定用一定
    値未満であれば前記優先度を増加させ、前記干渉波電力
    が前記優先度設定用一定値以上であれば前記優先度を減
    少させ、前記優先度の大きい順番にチャネルの優先順位
    を定め、前記移動局に対して無線チャネルを割り当てる
    ときには、最初に前記一部の無線チャネルを前記の共通
    な順序で選択し、希望波電力と干渉波電力の比が第1の
    一定値以上という割り当て条件を満たす無線チャネルが
    あれば当該無線チャネルを割り当て、前記割り当て条件
    を満たす無線チャネルがないときは前記一部の無線チャ
    ネル以外の無線チャネルを前記優先順位に従って選択
    し、希望波電力と干渉波電力の比が第2の一定値以上と
    いう割り当て条件を満たす無線チャネルがあれば当該無
    線チャネルを割り当て、かつ前記第1の一定値を前記第
    2の一定値よりも大きく設定することを特徴とするチャ
    ネル割当方式。
  2. 【請求項2】 前記基地局が前記移動局との通信に前記
    一部の無線チャネルを割り当てた回数に対し前記一部の
    無線チャネルを使用中に希望波電力と干渉波電力の比が
    一定のしきい値未満になる回数との比である第1の割合
    と、前記一部の無線チャネル以外の無線チャネルを割り
    当てた回数に対し前記一部の無線チャネル以外の無線チ
    ャネルを使用中に希望波電力と干渉波電力の比が一定の
    しきい値未満になる回数との比である第2の割合を計算
    し、前記第1の割合が前記第2の割合よりも大きい場合
    には前記第1の一定値と前記第2の一定値との比を大き
    くし、前記第1の割合が前記第2の割合よりも小さい場
    合には前記第1の一定値と前記第2の一定値との比を小
    さくすることを特徴とする請求項1に記載したチャネル
    割当方式。
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