JP2619507B2 - 移動通信方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、小ゾーン化構成の移動通信に関し、特に、
同一周成数の繰り返し利用を、より有効に行なうことが
できるチャネル割り当ての制御方式に係る。

〔従来の技術〕

小ゾーン化移動通信システムの目的は、一つのサービ
スエリア内で同一周波数を空間的に繰り返して利用する
ことにより限られた資源である周波数の有効利用を図る
ことにある。

二つ以上の呼が、干渉を起こさずに同一周波数を利用
するためには、希望波と干渉波の受信電力比である希望
波対干渉波電力比が通信の品質を保証する所要値を満足
することが必要条件である。

小ゾーン化システムにおいて、従来までに実用化や研
究が進められているチャネル割り当て技術の代表的なも
のとしては、固定チャネル配置法とダイナミックチャネ
ル割り当て法がある。

以下、それらの手法を用いた移動通信方式について述
べる。

固定チャネル配置は、小ゾーン化システムの効果を単
純な方法で出来るだけ引き出そうとするものである。

固定チャネル配置を用いたときのゾーンと各ゾーンに
配置された無線チャネル群の関係を第４図に示す。

第４図は２次元正６角形ゾーン配置のゾーン構成に７
ゾーン繰り返しチャネルを配置した場合を示しており、
51は無線ゾーン、52は無線基地局、53はゾーン周辺の移
動局、54はゾーン中央部の移動局、〔１〕〜〔７〕はそ
れぞれ各ゾーンに固定的に配置されたチャネル群番号を
表わしている。

一般に、固定チャネル配置システムの無線回線設計に
おいては、ゾーン周辺部でも熱雑音、干渉雑音に対して
十分な品質で通信が可能なように設計されている。

例えば、移動局53において使用されているチャネル群
番号〔１〕のチャネルは、同じ群番号〔１〕のゾーン内
であればどこででも使用可能である。逆に、ゾーンに配
置されているチャネル群は固定されているので、それ以
外のチャネルを使用することは出来ない。従って、固定
チャネル配置では常に一定の繰り返しゾーン数が保たれ
ている。

ところで、電波伝搬条件はゾーン内では一様ではな
い。例えば、伝搬距離による減衰で受信電界が決まると
仮定すると、希望波対干渉波電力比は希望波と干渉波の
伝搬距離の比で決まり、移動局54のように基地局により
近い位置で通信を行なう場合を想定すると、移動局53と
同じ希望波対干渉波電力比を得るのは干渉局が図の56の
位置にいるときに相当するため、干渉量からみると、よ
り近いゾーンにおいても同一チャネルの繰り返し利用が
可能な場合が存在する。

しかしながら、固定チャネル配置では、同じチャネル
が配置されているゾーンは固定されているので、より近
いゾーンでの繰り返し利用は許されない。

以上のことを言い替えると、固定チャネル配置におい
ては伝搬条件の最悪点を含めたゾーン内全体の品質を保
証するように繰り返しゾーン数が固定的に定められるた
め、実際の個々の通信の使用状況においては、必ずしも
最適な周波数の繰り返し利用が行なわれていないと言え
る。この傾向は、フェージング等によるゾーン内の伝搬
の変動が相対的に大きくなる小ゾーン化、極小ゾーン化
が進んだシステムや短区間中央値変動分が受信レベルに
大きく影響する携帯電話機の存在するシステムにおいて
顕著になる。

一方、ダイナミックチャネル割り当ては、従来より固
定チャネル配置の問題点のひとつとして挙げられてきた
システムの保有するチャネルを各ゾーンで分割して持つ
ことによる分割損を解消する手段として、検討が進めら
れてきた。

固定チャネル配置のように全チャネルを群に分割して
各ゾーンに配置するのではなく、システム全体で全チャ
ネルをまとめて保持し、通信接続要求が生じた時にその
中からチャネルを割り当てる。

従って、各ゾーンで全チャネルを選択することが可能
なことから、大群化効果が期待できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述したような従来のダイナミックチ
ャネル割り当てによる大群化効果には全チャネル数が多
くなると効果が薄れるという欠点が存在した。

例えば、全チャネル数20の４ゾーン繰り返しのシステ
ムに割り当てる場合、固定チャネル配置からダイナミッ
クチャネル割り当てにすることによる大群化効果は、加
入者容量で約1.9倍に相当するが、全チャネル数が80で
は、約1.3倍に減少する。このことは、大容量化が望ま
れる高トラヒック＝高チャネル数の領域ではあまり効果
が期待できないことを意味する。

また、ダイナミックチャネル割り当てにおいては、ラ
ンダムに生じる呼の接続要求ごとに共通のチャネルプー
ルの中から割り当てるため、空間的な繰り返し利用間隔
を所要値以上に間延びさせないための手法を必要とす
る。

例えば、所要の繰り返し間隔離れた位置のゾーンにお
いて使用されているチャネルを優先的に使用するアルゴ
リズムや固定チャネル配置の繰り返しパターンのチャネ
ル群を第一に使用し、空きチャネルが存在しないときに
近隣ゾーンのチャネル群のなかから空きチャネルを借り
て使用するアルゴリズム等が提案されている。

しかし、それらにおいても所要とされる繰り返し利用
間隔は、上記の固定チャネル配置の場合と同様にゾーン
内全体の品質を保証するように定められたものであり、
実際の個々の通信の使用状況においては必ずしも最適な
周波数の繰り返し利用が行なわれているとは言えない。
しかも、固定チャネル配置と違い各ゾーンで全てチャネ
ルが使用可能なため任意の間隔で繰り返し利用が可能な
機能を持ちながら、これを有効に利用していないと言え
る。

本発明は、以上のような問題点を解決するために、全
ゾーンで全チャネルを共用することにより任意の間隔で
繰り返し利用を可能にし、通信接続要求に対して、所要
の通信品質を満足する範囲でできるだけ繰り返し利用間
隔を短くするチャネルの割り当てを行なうことにより、
周波数の有効利用を図ることのできる手段を提供するこ
とを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、上述の目的は、前記特許請求の範囲
に記載した手段により達成される。

すなわち、本発明は、サービスエリア内に分布して移
動局と通信接続を行なうために小無線ゾーンを構成する
複数の基地局と、基地局と移動局間の通信に用いる通信
用周波数チャネル群を具備し、通信接続要求が発生した
時には全チャネルの中から一つのチャネルを選択して割
り当てる移動通信方式において、通信接続前に、接続を
行なう基地局の各空きチャネルを割り当てた場合の接続
要求呼の基地局と移動局における希望波対干渉波電力比
を求める手段と、他のゾーンにおいて同一チャネルを使
用している既接続呼の希望波対干渉波電力比を求める手
段とを設け、通信接続要求に対して、上記手段により得
られた希望波対干渉波電力比が予め定めた所要値を満足
し、かつ該所要値との差の平均が最小のチャネルを割り
当てる移動通信方式である。

〔作用〕

第１図は本発明の原理を説明するための図であって、
線状ゾーン配置のシステムに二つの通信呼が存在する場
合を表わしたものであり、（ａ）はゾーン周辺の移動局
と通信を行なっている場合、（ｂ）はゾーン中央付近の
移動局と通信を行なっている場合を示している。

同図において、１は無線ゾーン、２は無線基地局、３
はゾーン周辺の移動局、４はゾーン中央部の移動局を表
わしている。

このような移動通信方式において、希望波と干渉波の
受信レベルの長区間中央値によって干渉量が決まると想
定すると、干渉量は希望波と干渉波の伝搬距離の比に相
当する。

従って、第１図に示したような基地局と移動局の位置
関係があるとき、r₁/R₁＝r₂/R₂となり、（ａ）の二つの
呼で同一のチャネルを使用することが可能であるなら
ば、（ｂ）の二つの呼でも同一チャネルを使用すること
が可能である。

つまり、（ｂ）は５のような等価的の小ゾーンを構成
しているものとみなすことができる。固定チャネル配置
は、まさに（ａ）のような状態でも使用可能なようにチ
ャネルが配置されたものであるが、実際の運用段階にお
いては（ａ）より（ｂ）のように移動局がゾーン中央付
近に存在する場合が多いことを考慮すると、呼が生起し
たときに周辺の同一チャネルの使用状況に応じて必要最
小限の繰り返し距離を取るようにチャネルを割り当てる
ことにより、常に、固定チャネル配置以上の小ゾーンが
構成され周波数の有効利用を図ることができる。

本発明では、その繰り返し利用の判断基準として、各
チャネルを割り当てた場合の希望波対干渉波電力比を用
いるものである。

第２図に本発明の効果をシュミレーションで検討した
結果を示す。

第２図は61ゾーンの２次元正６角形ゾーン配置、70チ
ャネルのシステムにおいて、各方式を用いた場合の呼量
と呼損率の関係を示したものである。

同図において、Ａは繰り返しゾーン数７の固定チャネ
ル配置の場合の特性、Ｂは固定配置と同じ繰り返し利用
間隔を必要とする従来のダイナミックチャネル割り当て
の場合の特性、Ｃは本発明の方式を採用した場合の特性
を示している。

本図からも明らかなように、本発明によれば、呼損率
３％を満足する呼量の比較において、固定チャネル配置
に比べて約２倍、従来のダイナミックチャネル割り当て
と比べて約1.6倍の加入者容量の増加が見られる。

〔実施例〕

第３図は本発明を実施するためのシステムの構成の例
を示す図であって、11はシステムの制御局、12,13は接
続要求を行なう基地局と移動局、14は制御局と基地局の
間の有線伝送路、15は基地局12と移動局13において空き
のチャネルを使用している既接続呼の希望波伝搬路、16
は基地局12と移動局13間の希望波伝搬路、17は基地局12
と既接続呼の間の干渉波伝搬路、18は移動局13と既接続
呼の間の干渉波伝搬路を表わしている。

一般に、移動通信システムにおいては、実際に加入者
の通信に用いる通信チャネルと接続の制御に用いる制御
チャネルが存在するが、本実施例においても両チャネル
を具備し、接続要求に対して実際に通信に入る前は制御
チャネルを用いて情報の授受を行なう。

第３図に示した実施例において、接続要求に対して通
信チャネルを割り当てるまでの制御の流れを以下に説明
する。

（ｉ）初めに、基地局12、移動局13において制御チャネ
ルの受信レベルを測定し有線伝送路14を通して制御局11
に報告する。

制御局11において、該レベルから実際の通信における
希望波伝搬路16の上りと下りの受信レベルDu,Ddを推定
する。

（ii）空きチャネルのうち一つを選択して、基地局12、
移動局13において干渉波伝搬路17、18の受信レベルUu,U
dを測定し有線伝送路14を通して制御局11に報告する。

制御局11において該受信レベルから推定される既接続
呼が受ける干渉波レベルUu′,Ud′を推定する。

（iii）Du,DdとUu,Udおよび基地局11において記憶され
ている既接続庫の希望波受信レベルDu′,Dd′とUu′,U
d′から、既接続呼、接続要求呼のそれぞれ上りと下り
における希望波対干渉波電力比を求める。

（iv）全空きチャネルについて（ｉ）〜（iii）の処理
を行ない、得られた各電力比が所要値を満足し、かつ所
要値との差の平均が最小となるチャネルを優先的に割り
当てる。

制御チャネルの周波数が各ゾーンで異なるとき（ｉ）
の推定は容易であり、同じときも上りのレベルDuからDd
を算出することが可能である。

既接続呼が複数存在するとき、（ii）のUu′,Ud′の
推定においては、各干渉波の合成レベルUu,Udアから推
定を行なうため誤差が大きくなるから、希望波対干渉波
電力比の所要値にある程度余裕を見込むことが必要にな
る。

また（iv）の平均値の計算において、既接続呼が複数
存在するときは個々の上り退りにおける所要値との差す
べてから平均を取る必要があるが、接続要求呼の存在す
るゾーンから十分離れているゾーン内で通信中の呼につ
いては平均の計算から除外することが考えられる。

全空きチャネルについてレベル検出を行なうことが時
間的に困難な場合は、全チャネルを群分けして候補チャ
ネルを絞った上で、比較することが可能である。

ここでは、一例として空きチャネルのレベル検出を基
に希望波対干渉波電力比を推定する手段を用いた場合に
ついて説明したが、その他の希望波対干渉波電力比の測
定方法、あるいは推定する手段を採る場合についても本
発明を適用することが可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は小ゾーン化構成の移動
通信方式における通信接続要求に対して、接続要求呼な
らびに周辺の通信中の呼のそれぞれの通信接続状態と互
いの干渉状態を考慮して、所要の通信品質を満足する範
囲で出来るだけ繰り返し利用間隔を短くするチャネルを
割り当てるので、周波数の有効利用を向上させ得る利点
がある。

また、今後の移動通信の進む方向にある小ゾーン化が
進んだシステムや、携帯機が存在するシステム等の相対
的にゾーン内の受信レベルの変動が大きくなるシステム
においては、従来の固定チャネル配置や、ダイナミック
チャネル割り当てでは、結果的に、その受信レベルの最
悪点を基準に繰り返し距離が決められる傾向があるた
め、このようなシステムへの本発明の適用は特に有効で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を説明するための図、第２図は各
方式の場合の呼量と呼損率の関係を示す図、第３図は本
発明を実施するためのシステムの構成の例を示す図、第
４図は２次元正六角形ゾーン配置のゾーン構成に固定チ
ャネル配置を行なったシステムの例を示す図である。 １……無線ゾーン、２……無線基地局、３……ゾーン周
辺の移動局、４……ゾーン中央部の移動局、５……移動
局４で使用しているチャネルの等価的なゾーン、11……
制御局、12……基地局、13……移動局、14……有線伝送
路、15,16……希望波伝搬路、17,18……干渉波伝搬路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サービスエリア内に分布して移動局と通信
   接続を行なうために小無線ゾーンを構成する複数の基地
   局と、基地局と移動局間の通信に用いる通信用周波数チ
   ャネル群を具備し、通信接続要求が発生した時には全チ
   ャネルの中から一つのチャネルを選択して割り当てる移
   動通信方式において、 通信接続前に、接続を行なう基地局の各空きチャネルを
   割り当てた場合の接続要求呼の基地局と移動局における
   希望波対干渉波電力比を求める手段と、他のゾーンにお
   いて同一チャネルを使用している既接続呼の希望波対干
   渉波電力比を求める手段とを設け、通信接続要求に対し
   て、上記手段により得られた希望波対干渉波電力比が予
   め定めた所要値を満足し、かつ該所要値との差の平均が
   最小のチャネルを割り当てることを特徴とする移動通信
   方式。