JP2616135B2 - 無線回線制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、小ゾーン方式（セルラ方式）の移動通信シ
ステムの無線通信方式に関する。

（従来の技術） 次世代の携帯電話システムとして、サービスエリアに
複数の基地局を配置し、時分割多重により同一周波数上
に基地局と移動局との間で双方向に複数のチャネルを設
け、同一チャネルを空間的に繰り返し利用するシステム
が下記文献で提案されている。

Dag Åkerberg,“PROPERTIES OF A TDMA PICO CELLUL
AR OFFICE COMMUNICATION SYSTEM,"Globecom'88,41.4 このシステムの時分割多重フレームの構成は第２図に
示すように、基地局から移動局への送信（下り）に使わ
れる部分（DOWN LINK SLOT）と移動局から基地局への送
信（上り）に使われる部分（UP LINK SLOT）とに分けら
れ、各々の部分はさらに複数の時間スロットＤ−SL1〜S
LM,U−SL1〜SLMに分けられる。ここで１つの下り時間ス
ロットと１つの上り時間スロットの組をチャネルCH1,CH
2,…,CHMと呼ぶ。

このシステムにおいては基地局毎に特定のチャネルを
固定的に割り当てることは行わないで、通信を行う基地
局と移動局において同一チャネル干渉が問題にならなけ
れば、それぞれの基地局の判断でチャネルを割り当てて
利用する。

通信中の基地局の場合には、その送出する信号に基地
局IDを含んでおり、また移動局と全く通信を行っていな
い基地局も各フレームで１チャネルを使って基地局IDを
送出しているため、移動局は周辺に存在する基地局の信
号のレベルを測定できる。

移動局は新たに通信を開始するとき、あるいは通信中
にチャネルを切り替えるとき周辺の基地局からの信号の
受信レベルを測定し、最もレベルの高い基地局を切り替
え先の基地局として選ぶと同時に、全ての下りチャネル
を観測し、干渉のレベルが低いチャネルを選んで、切り
替え先を基地局に知らせる。そして基地局は選ばれたチ
ャネルのうち基地局においても干渉のレベルが低いもの
があれば、そのうちから１つのチャネルを使って移動局
との通信を開始する。

なお、以下の説明では新たな通信の開始も通信中のチ
ャネル切り替えも、新たなチャネルを割り当てて基地局
からの送信を開始する動作は同じであるので、チャネル
の切り替えの場合で説明を行う。

（発明が解決しようとする課題） このシステムではチャネルの割当を基地局全体で計画
的に行わないので、複数の移動局がそれぞれ異なる基地
局に対して、同じチャネルへの切り替えを同時に要求し
た場合には、複数の基地局からの信号の衝突が起こる可
能性がある。

この信号衝突の例を第３図を用いて説明する。図のよ
うに２つの基地局10a,10bの中間付近に２つの移動局20
a,20bが存在するとき、移動局20aが基地局10aに、移動
局20bが基地局10bに、それぞれ同時に同じチャネルに切
り替え要求を出したとき、基地局10aと基地局10bが同時
に同じチャネルを使って信号を送出すると、２つの移動
局は互いに近接しているために、これらの信号が衝突す
ることがある。

この例のように複数の移動局が同時に切り替えるとき
は、移動局が互いに近接しているために同じチャネルを
同一チャネル干渉が最も少ないチャネルとして選ぶ可能
性が比較的高い。また、基地局の密度が高くなるほどチ
ャネル切り替えの頻度が高くなるので複数の移動局が同
時に切り替え要求する確率も高くなる。したがって小ゾ
ーン方式の移動通信システムにおいて、周波数利用効率
を上げるために基地局の密度を高くし、良好な通信品質
を保つために常によりよいチャネルを選びながら頻繁に
切り替える場合には同じチャネルへの同時切り替えによ
る信号の衝突は大きな問題点となる。

それに対する方策として、衝突が起きたときは２回目
から移動局または基地局がある確率で再送する方法が考
えられるが、この方法では衝突を繰り返す可能性があ
り、切り替えが一定時間内で完了する保障がないため、
もとのチャネルの品質が著しく劣化して、切り替えが失
敗する恐れがある。

また、衝突を避けるために同一の移動局からの干渉波
が問題となる程度に隣接した基地局相互で衝突が起こら
ないように調整を行ってからチャネネルの切り替えを行
う方法も考えられるが、この方法では基地局相互に切り
替えのための情報交換が必要となる。

本発明は従来技術のこれらの欠点を解消し、相互の基
地局で情報を交換する必要がなく、しかも一定時間内に
チャネルの切り替えが完了する方法を提供するものであ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明は、複数の基地局と複数の移動局が同一周波数
上に時分割多重された複数の無線チャネルからなるフレ
ームの内のチャネルを用いて通信する移動通信システム
において、各基地局は新たに通信を始める場合あるいは
通信中にチャネルを切り替える場合には、各基地局毎に
設定された特定のフレームにおいてのみ、新たなチャネ
ルを割当てて基地局からの送信を開始することを特徴と
する無線回線制御方式を提供する。

（作用） 本発明によれば、基地局相互で情報交換を行うことな
く、チャネル切り替え時の衝突が回避され、また少なく
とも一定時間内に切り替えを完了することが保障され
る。

（実施例） 本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第４図は本発明のチャネル切り替え方式の移動通信シ
ステムの一実施例を説明するための基地局と移動局の位
置関係を表す図であり、10a〜10fは基地局、20a〜20bは
移動局を表す。第５図は第４図における基地局の切り替
えフレームの対応を示すためのフレーム図である。第６
図は主に基地局と移動局の構成例を示すブロック図であ
り、30は基地局、40は交換局、50は公衆網、60は移動局
であり、さらに基地局30は制御局31、メモリ32、受信電
力測定回路33、受信回路34および送信回路35から成り、
同様に、移動局60は、制御部61、メモリ62、受信電力測
定回路63、受信回路64および送信回路65から成り、図の
ように接続されている。制御部31、61は後述のチャネル
切り替え制御を行うものあり、他の回路は一般に知られ
ているので説明を省略する。この移動通信システムにお
いて基地局と移動局との間の通信チャネルは第２図に示
すように同一周波数上に時分割多重されている。各スロ
ットはPREAMBLE,S/ID,DATAの各部分からなる。PREAMBLE
はビットおよびバーストの同期をとるための符号の系列
であり、S/IDは呼出信号、基地局ID、移動局ID、切り替
え要求信号、切り替え先チャネルなどの制御用の情報、
DATAは音声データである。基地局、移動局とも１つの受
信機で全てのチャネルを受信することができる。本発明
では互いに干渉する基地局同士には第５図に示すように
異なる切り替えフレームを設定する必要がある。すなわ
ち、第５図のように基地局10a〜10cは互いに異なるフレ
ームで切り替え、10aと10d、10bと10e、および10cと10f
は各々同じフレームで切り替えるものとする。したがっ
て10b、10c、10dと10d、10e、10fおよび10b、10d、10f
はそれぞれ互いに異なるフレームで切り替えることにな
る。第１図は本発明の無線回線制御方式を実施するため
の基地局のフロー図で、このフローにより各基地局はチ
ャネルの切り替えの実行を決める。この図で、ｉはフレ
ームのシリアル番号、ｎは切り替えを実行するフレーム
の周期（本実施例ではｎ＝３）、kx（ｘ＝ａ〜ｆ）は基
地局10xの切り替えを実行するフレームを決めるための
定数であり、本実施例ではka＝kd＝０、kb＝ke＝１、kc
＝kf＝２とする。

以上のような前提のもとに、基地局10cと３番のチャ
ネル（以下CH3と記す）を使って通信を行っていた移動
局20aが基地局10aに、基地局10cと４番のチャネル（以
下CH4と記す）を使って通信を行っていた移動局20bが基
地局10bにそれぞれチャネルを同時に切り替え制御しよ
うとする場合を考える。第７図はこの場合の信号のやり
とりを示す。１番のチャネル（以下CH1と記す）が周辺
で使われていないとき、移動局20aは基地局10aにCH1へ
の切り替え要求を出し、移動局20bは基地局10bにCH1へ
の切り替え要求を出す。第１図において、基地局10aは
次のフレームのシリアル番号ｉをｎで割った剰余が０で
あったとすると、これはkaに等しいので、次のフレーム
ｉにおける移動局への信号送信時からCH1を割り当てて
移動局20aと通信を始める。このとき基地局10bにおいて
はkbが０に等しくないので、チャネルの切り替えは行わ
ない。チャネルを切り替えることが出来なかった移動局
20bは続けて同じ基地局10bに別の２番のチャネル（以下
CH2と記す）への切り替え要求を出すと、次のフレーム
の番号ｉ＋１をｎで割った剰余は１となり、これは基地
局10bのkbと等しくなるので、そのフレームｉ＋１で基
地局10bはCH2を割り当てて移動局20bと通信を始める。
移動局と通信中の基地局は該移動局が通信中に別の基地
局へ切り替えを要求した場合、その信号を受信できる
が、その時点では次のフレームで新たな基地局へのチャ
ネルの切り替えが実行されるか否かがわからないので、
新たなチャネルが割り当てられても、もとの基地局から
も１回だけ重複して送信する。例えばフレームｉにおい
て基地局10aは移動局20aにチャネルCH1を使って送信す
るが、基地局10cもCH3を使って移動局20aに送信する。
そしてそのフレームで移動局から基地局10cにチャネルC
H3を使って信号を送らなければ、基地局10cはチャネル
切り替えが成功したものと判断し、CH3による通信を終
え、このチャネルを解放する。

この実施例のように、一般に移動局は同じ基地局ｘに
対して切り替え要求を出し続けると遅くともｎ（＝３）
フレーム目までにはフレームの番号をｎで割った剰余が
kxに等しくなり、切り替えができるので、一定時間内に
切り替えを完了することが保障される。

なお、以上の実施例では異なる基地局に対してチャネ
ルを切り替える場合のみ示したが、同じ基地局内でチャ
ネルを切り替える場合も同様である。また、切り替え先
のチャネルとして移動局は１つのチャネルを選ぶ場合の
みを示したが、複数のチャネルを選んでチャネルの切り
替えを要求する場合も基地局においてチャネルの選択の
手順が加わる以外は同様である。さらに、以上の実施例
ではフレーム内の送信の順序を下りが先で、上りが後と
したが、これを逆にしても本発明は同様に実施できる。

（発明の効果） 移動体通信においては無線回線の品質が移動局の場合
により変化する。特に都市部や建造物内などではゾーン
が小さい上に、建物や壁の影響があり、無線回線の品質
は頻繁かつ急激に変化するため、チャネル切り替えを短
時間に行う必要がある。

本発明の方法によれば、切り替えの際に同時に同じチ
ャネルを割り当てることにより発生する信号の衝突を防
止できる。また、衝突の回避を基地局または移動局の確
率的な再送により行うことに比べると、切り替えに要す
る時間を一定に抑えることが出来るので、基地局を切り
換えながらも良好な品質で通信を続けることができる効
果がある。

さらに、チャネル切り替えの前に基地局相互で情報交
換を行う方式に比べると、そのための通信と制御を行う
必要がなく、容易にシステムを構成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例において基地局でチャネル切り替えの
実行を決定するフロー図である。第２図はフレームと各
スロットの構成例である。第３図は複数の基地局から同
時に同じチャネルを割り当てて信号が衝突する例を示す
図である。第４図は本発明の一実施例である基地局と移
動局の位置関係を表す図であり、第５図は基地局の位置
と切り替えフレームの対応を示すための図である。第６
図は基地局及び移動局のブロック図である。第７図はチ
ャネル切り替えの際の基地局と移動局の信号のやりとり
の例を示す図である。 10a〜10f,30……基地局、20a,20b,60……移動局。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の基地局と複数の移動局が、同一周波
   数上に時分割多重された無線チャンネルを用いて通信
   し、各基地局は干渉レベルが低い無線チャネルを選択し
   て各移動局との通信に割り当てる移動通信システムにお
   いて、 互いに干渉する基地局同士には互いに異なる切り替えフ
   レームを設定し、各基地局は新たに通信を始める場合あ
   るいは通信中に無線チャネルを切り替える場合には、各
   基地局毎に設定された特定の切り替えフレームにおいて
   のみ、新たな無線チャネルを割り当てて基地局からの送
   信を開始することを特徴とする無線回線制御方式。