JP2629998B2 - 移動通信システムにおける無線基地局 - Google Patents

移動通信システムにおける無線基地局

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、交換制御局と分散配置された無線基地局と
が同報性を有する有線通信媒体で接続してある移動通信
システムおよび自局と他局との干渉関係を推定する無線
基地局に関する。
(従来の技術) 従来の移動通信システムの構成を第3図に示す。本図
において、3−1は交換制御局、3−21,…,3−2nは無
線基地局、3−31,…,3−mは移動通信機である。第3
図に示すように各無線基地局3−21,…,3−2nは交換制
御局3−1とスター状に接続してあって、情報のやりと
りは基本的に各無線基地局3−21,…,3−2nと交換制御
部3−1との間でしか行われていなかった。従って第3
図に示すような移動通信システムの構成では、各無線基
地局は他の無線基地局の状態、例えば他の無線基地局が
現在どの無線チャネルを用いてどの移動通信機と通信中
であるかというような情報を直接得ることができなかっ
た。従来は、このような他の無線基地局の情報を特に必
要とはしていなかったから、第3図に示すようなスター
状の接続で問題はなかった。しかし今後は、各無線基地
局が他の無線基地局の状態を知ることにより効果的な制
御が可能になるケースが考えられる。
(発明が解決しようとする課題) 移動通信システムでは、各移動機は分散配置された無
線基地局との間で無線チャネルを用いて通信を行う。無
線チャネルはシステム全体で複数用意してあり、その内
の1つを選んで用いるが、このとき互いが位置的に近い
2つの無線基地局で同時に同じチャネルを用いると干渉
が起こるから、各無線基地局における無線チャネルの選
び方が問題となる。従来の自動車電話システム等では、
無線基地局の配置から干渉が発生しないように前もって
各無線基地局に決まった無線チャネルを割り当てておく
ことにより、この問題を回避している。このように、前
もって各無線基地局に使用する無線チャネルを割り当て
ておく方法を固定割り当て方式と呼ぶ。固定割り当てを
行うためには、前もって各無線基地局間の干渉関係がわ
からなければならない。従来の自動車電話システムは、
いわゆる大セルシステムと呼ばれるもので、サービスエ
リアを半径数十kmの大きな領域に分割し、そのそれぞれ
のサービスエリアに無線基地局が配置されている。この
従来の自動車電話システムの各無線基地局は大きな領域
をカバーするから、その各無線基地局は高いアンテナを
用い、また送信パワーも大きい。このような大セル方式
では、無線基地局間の干渉関係は、主に無線基地局間の
距離に依存して決まるから、無線基地局の地理的な配置
から前もってチャネルの割り当てを決めることが可能で
あった。しかし近年、都市部等では、加入者の急増に伴
って無線周波数の有効利用のために、セル半径を縮小し
て周波数の繰り返し利用効率を高めるマイクロセルシス
テムと呼ばれるものが検討されている。このマイクロセ
ルシステムでは、小型の無線基地局を数百mおきに配置
するから、大セルシステムと比べて無線基地局の数も2
桁以上増加し、また無線基地局の規則正しい配置も難し
くなる。また各無線基地局のアンテナ高も信号機程度の
高さとなるから、電波の干渉関係を周りのビルや障害物
の影響により複雑なものとなって、大セルシステムの時
のように、無線基地局の配置だけから事前に干渉関係を
知ることは不可能である。さらにまた、無線基地局間の
干渉関係は新たなビルや道路の建設などの環境の変化に
応じて変化するので、システム設計時にたとえ分かって
いたとしても、その後逐次変更されることになる。
以上に説明したマイクロセルシステムにおけるチャネ
ル割当てに必要な各無線基地局間の干渉関係は、各無線
基地局が他の無線基地局の状態をモニターすることがで
きれば、各無線基地局による分散処理により推定するこ
とが可能であるが、従来の移動通信システムでは各無線
基地局が他の無線基地局の状態を知ることはできず、マ
イクロセルシステムにおけるチャネル割当てに必要な各
無線基地局間の干渉関係を求められないという欠点があ
った。
(課題を解決するための手段) 本発明の無線基地局は、 複数の移動機と、複数の無線基地局と、1つまたは複
数の交換制御局とを有し、前記複数の無線基地局および
前記1つまたは複数の交換制御局は同報性を有する有線
通信媒体を介して接続してある移動通信システムにおけ
る無線基地局であって、 同報性を有する有線通信媒体上を流れる情報を観測し
てどの無線基地局がどの無線チャネルを使用中であるか
を知る無線チャネル観測手段と、自局における各無線チ
ャネルの受信レベルの値を観測する受信レベル観測手段
と、前記無線チャネル観測手段で得る各無線チャネルを
使用中の無線基地局の情報および前記受信レベル観測手
段で得る自局における該無線チャネルの受信レベルの値
から、自局と自局以外の無線基地局との干渉関係を推定
する手段とを有する。
(作用) 本発明の無線通信システムにおいては、各無線基地局
は同報性を有する有線通信媒体を介して他の無線基地局
と接続してあるから、前記有線通信媒体を通じて他の無
線基地局の状態を知ることができる。
また本発明の無線基地局においては、他の無線基地局
の状態と、各無線チャネルの受信レベルの値とによっ
て、配置からだけでは知ることができない無線基地局間
の干渉関係を推定することができる。この干渉関係を用
いれば無線通信システムにおける無線チャネルの最適な
割当てが可能となる。
(実施例) 次に、本発明について図面を用いて説明する。
第1図は本発明の移動通信システムの一実施例を示す
構成図である。本図において、1−1は交換制御局、1
−21,…,1−2nは無線基地局、1−31,…,1−3mは移動通
信機、1−4は同報性を有する有線通信媒体、1−5は
固定通信網である。各無線基地局1−21,…,1−2nと交
換制御局1−1とは、同法性を有する有線通信媒体1−
4で接続してあり、交換制御局1−1は各無線基地局1
−21,…,1−2nと固定通信網1−5間の接続制御および
無線基地局の制御を行う。第4図は、第1図の同報性を
有する有線通信媒体1−4上で情報のやりとりを行うた
めのフレーム構成の一例を示すフォーマット図である。
本図に示すように、情報のやりとりを行うフレームは上
り通信用と下り通信用の部分とからなる。ここで上りと
は各無線基地局1−21,…,1−2nから交換制御局1−1
向き、下りとは交換制御局1−1から各無線基地局1−
21,…,1−2n向きの通信を指すものである。上り通信お
よび下り通信の両部分とも無線チャネルのチャネル数分
のサブフレームで構成されており、更に各サブフレーム
はそれぞれ複数の固定長のスロットで構成されている。
移動通信機と通信中の各無線基地局は、該通信に用いて
いる無線チャネルのチャネル番号に対応するサブフレー
ム内のスロットの1つを用いて交換制御局との間で情報
のやりとりを行う。上り通信では、各無線基地局1−2
1,…,1−2nは送信元アドレスとして自局のアドレスを各
送信情報の先頭に付加し、下り通信では交換制御局1−
1は宛先アドレスとして、相手の無線基地局のアドレス
を送信情報の先頭に付加する。従って各無線基地局1−
21,…,1−2nは、同報性を有する有線通信媒体上の上り
通信部分のフレームを観察することにより、現在どの無
線基地局がどの無線チャネルを使用中であるかを知るこ
とができる。一方無線区間において、各無線基地局1−
21,…,1−2nは各無線チャネルの受信レベルを観測する
ことにより、現在どの無線チャネルが干渉範囲内の無線
基地局によって使用中であるかを知ることができる。第
2図は、本発明の無線基地局の干渉関係の推定の手順を
示す流れ図である。ここで無線チャネルの数をn、無線
基地局の数をmとする。まず全ての無線チャネルの受信
レベルを観測してその各受信レベルをR(i)(i=1
〜n)とする(ステップ1)。次に観測値R(i)を特
定の閾値hと比較し(ステップ2)、もし閾値以上であ
った場合にはRI(i)=1とし(ステップ3)、それ以
外にはRI(i)=0する(ステップ4)。次に同報性を
有する有線通信媒体上の上りフレームを観察して各無線
チャネルに対応したスロット内の情報の先頭につけられ
た送信元無線基地局のアドレス部分を、各無線チャネル
と対応させて記録して、チャネルiを使用中の無線基地
局のアドレスの集合をL(i)とする(ステップ5)。
次にステップ3およびステップ4で生成したRI(i)と
ステップ3で生成したL(i)とにより、自局と各無線
基地局との干渉関係の推定値を更新する。すなわち、観
測レベルが閾値h以上であった無線チャネルを使用中の
無線基地局jとの間の干渉係数Cjを一定値kだけ増加し
(ステップ6)、逆に観測レベルが閾値h以下であった
無線チャネルを使用中の無線基地局jとの間の干渉係数
Cjを一定値kだけ減少させる(ステップ7)。ただしCj
には上限Cmaxと加減Cminを設け、その範囲内で更新を行
うものとする。以上の手順により、第5図に示すような
各無線基地局に対応した干渉関係表が生成、更新され
る。第5図は、無線基地局xが生成、更新する干渉関係
表の一例を示す図であり、自局以外の全ての無線基地局
との間の干渉関係がCjとして示されている。この例では
Cjが大きい無線基地局ほど無線基地局xと干渉関係が大
きいことを表している。
次に、以上の手順により各無線基地局で独立に生成、
更新された干渉関係表をもとに無線チャネルの割当てを
行う場合の例を簡単に説明する。各無線基地局は自局が
生成した干渉関係表を特定時間に交換制御局に転送す
る。交換制御局は、各無線基地局から送られた各無線基
地局毎の干渉関係表を並べて第6図に示すような全無線
基地局間の干渉関係マトリクスを生成する。第6図にお
いて、各行は第5図に示した各無線基地局の位置関係表
そのものである。システム全体での干渉量を最小にする
ような無線チャネル割り当ては、このマトリックスの各
要素の値をコストとして、通常の最適化問題として定式
化でき、最適化問題の手法を用いて最適解または準最適
解を求めることが出来る。
(発明の効果) 以上に詳細に記したように、本発明によれば、特にマ
イクロセルシステムなどで、各無線基地局間の干渉関係
を配置だけから事前に予測することができない場合に、
無線通信システムを運用しながら実際の受信レベルの観
測結果を利用して干渉マトリックスを得ることができ、
この干渉マトリックスを用いることによって、最適な無
線チャネルの選択ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の移動通信システムの一実施例を示す構
成図、第2図は本発明の無線基地局の干渉関係の推定の
手順を示す流れ図、第3図は従来の移動通信システムを
示す構成図、第4図は本発明の移動通信システムにおけ
る同報性を有する有線通信媒体上のフレームフォーマッ
トを示す図、第5図は本発明の無線基地局が生成、更新
する干渉関係表の一例を示す図、第6図は本発明の無線
通信システムの交換制御局が無線チャネル割当てに用い
る干渉関係マトリックスの一例を示す図である。 1−1……交換制御局、1−4……有線通信媒体、1−
5……固定通信網、1−21,1−22,…,1−2n……無線基
地局、1−31,1−32,…,1−3m……移動通信機、3−1
……交換制御局、3−21,3−22,…,3−2n……無線基地
局、3−31,3−32,…,3−3m……移動通信機。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の移動機と、複数の無線基地局と、1
    つまたは複数の交換制御局とを有し、前記複数の無線基
    地局および前記1つまたは複数の交換制御局は同報性を
    有する有線通信媒体を介して接続してある移動通信シス
    テムにおける無線基地局であって、 同報性を有する有線通信媒体上を流れる情報を観測して
    どの無線基地局がどの無線チャネルを使用中であるかを
    知る無線チャネル観測手段と、自局における各無線チャ
    ネルの受信レベルの値を観測する受信レベル観測手段
    と、前記無線チャネル観測手段で得る各無線チャネルを
    使用中の無線基地局の情報および前記受信レベル観測手
    段で得る自局における該無線チャネルの受信レベルの値
    から、自局と自局以外の無線基地局との干渉関係を推定
    する手段とを有することを特徴とする無線基地局。
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