JP2917906B2 - 移動無線通信システム - Google Patents

移動無線通信システム

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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、移動無線通信システム
に関する。 【0002】 【従来の技術】広域移動無線電話システムは、従セルラ
公衆移動電話システムとして知られているが、移動無線
電話機を構内に持込み、構内私設電話回線に接続して通
話する場合には、ビル構造物による電波障害により通話
品質が劣化するばかりでなく、セルラ公衆移動回線の通
話料金を加算される欠点があった。 【0003】なおこの種の電波障害を改善するセルラ移
動電話システムの例として、1984年IEEE−VT
会議論文集162頁が挙げられる。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】上記文献に記載された
構内私設電話システムにおいては、セルラ公衆移動無線
電話端末と構内私設電話システム相互に接続する無線回
線の設置が配慮されておらず、移動端末の無線回線から
構内私設電話システムの無線回線と直接通話できないと
いう問題があった。また、従来の構内私設無線電話シス
テムでは、その移動端末からセルラ公衆移動電話システ
ムに相互接続させるには、移動端末に私設無線周波数チ
ャネルとセルラ公衆無線周波数チャネルの両者を具備さ
せるために高価になるという問題があった。 【0005】本発明の目的は、構内私設移動電話システ
ムに無線回線を設け、セルラ公衆移動電話システムに妨
害を与えることなしに、セルラ移動無線電話機を構内私
設移動電話システムの無線回線に直接アクセス可能にす
ることを目的とする。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記目的は、所定の周波
数帯域より、移動端末と通信するための周波数チャネル
帯が割り当てられた複数の固定局を有する移動無線通信
システムにおいて、所定の周波数帯域を再利用する単位
であるクラスタに属する第一の固定局の形成するセル内
に設置された第二及び第三の固定局を含み、第二及び第
三の固定局は、所定の周波数帯域のうち、第一の固定局
に割り当てられている周波数チャネル帯以外であり、か
つ第一の固定局の属するクラスタに属する他の固定局に
割り当てられている周波数チャネル帯であって、相異な
る周波数チャネル帯をそれぞれ使用して移動端末と通信
することによって達成される。 【0007】 【0008】 【作用】セルラ公衆移動電話システムの無線周波数チャ
ネルは、1984年IEEE−VT会議文集322頁に
論じられている如く、無指向性アンテナを基地局に用い
12セルを単位とするクラスタ間で再利用し、クラスタ
内の各セルに全チャネル数の約1/12を配分する。マ
ルチビームアンテナを基地局に用いるとセルを3又は6
セクタに分割し、クラスタ内の各セクタに全チャネル数
の約1/20を配分する。 【0009】本発明の移動無線電話システムは、このセ
ル又はセクタ内に設置する。このセル又はセクタ内でセ
ルラ公衆移動無線電話システムが使用している無線周波
数チャネルは、隣接するクラスタからの電波妨害が最も
少ない。この無線周波数チャネルよりも電波妨害が若干
多い次善の無線チャネルを本発明の移動無線電話システ
ムの無線回線で再利用する。すなわち、この無線チャネ
ルは、私設系が所属するセル又はセクタからできるだけ
遠方にあり、かつ電波伝搬経路に電波障害の大きい地
形、地勢に位置するセル又はセクタの無線周波チャネル
をクラスタ内で二重に再利用する。 【0010】本発明による移動電話システムの送信波放
射系は前記電波強度でかつ構内サービスエリアを確保
し、かつセルラ公衆移動電話システムならびに隣接する
構内私設電話システムに妨害を与えない指向特性に設定
する。前記妨害電波は、ビル内では構造物により減衰し
て問題にならないが、ビルの窓際やビルから戸外に出た
構外で問題になる。本発明による移動無線電話システム
の受信波放射系は、クラスタ内からの前記妨害電波受信
電力より十分に強い指向特性を持つように詩定してもよ
い。 【0011】本発明の移動電話システムがセルラ公衆移
動電話システムの加入者密度が高い地域に設置される場
合には、セル半径又はセクタ面積が小さくなるため、単
一の送受信波放射系では構内サービスエリアが狭小とな
る。この場合には、“パーソナル・コミニケーションPe
rsonal Comunication”誌1985年9月号28頁に論
じられている如くに、構内を複数のセルに分割して離れ
たセルでは更に無線周波数チャネルの再利用を行い、構
内サービスエリアを確保できる。 【0012】 【実施例】以下、本発明を実施例によって説明する。図
1は、セルラ公衆移動通信システムのセル配置例であ
り、無指向性送信アンテナを6角形セル(小区域)の中
心に配置し、12個のセル(1から12の番号を付した
もの)を1つのクラスタ(大区域)単位として、異なっ
たクラスタ相互間で同一の周波数を再利用し、セル1内
に本発明の移動無線電話システムを設置した構内0、な
らびにその周辺のセル2〜12と、これらのセルが属す
るクラスタ(太線で包んだ部分)13の位置関係を示し
ている。 【0013】各セルには、移動電話のトラヒックに応じ
た無線周波チャネル数が割当てられ、これらの電波をセ
ル1ではf1波、セル2ではf2波、セル3ではf3波、
…で表現することにする。なお、f1波,…,f3波等は
一定の帯域巾を持ち、その帯域の中に複数のチャネルが
ある。クラスタ13内におけるセル1の位置は、クラス
タ外からの妨害f1波の強度が最小になる位置に選定さ
れている。 【0014】本発明の移動無線電話システム0は、この
妨害波強度より若干大きいが、次善の妨害波強度となる
条件の無線周波数チャネルをクラスタ内で二重に再利用
する。この条件を満足する無線チャネルの周波数とし
て、例えばセル2のf2波が存在する。クラスタ13内
でセル4はセル1から最も遠くに配置されているが、ク
ラスタ13外からの妨害f4波強度は先のf2波より大き
い。セル3で使用しているf3波も上記条件を満たす。 【0015】図2は、本発明の移動無線電話システムが
使用する電波の強度を示している。なお、図2では移動
無線電話を「私設系」と表示している。すなわち、図1
のセル1内の構内システム0に本発明の移動無線電話シ
ステムを設置するとき、セル1から放射された電波の電
界強度E1は、電波障害がなければ次式(数1)で表わ
される。 【0016】 【数1】 【0017】ここでRは送信アンテナから受信点までの
距離、aは比例係数、P1はアンテナの送信電力であ
る。セルラ公衆系では、送信周波数 1波のセル境界にお
ける強度S1とクラスタ13外からの妨害f1波強度I1
の比S1/I1を、所定の通話品質を保つ値に設置してい
る。本発明の移動無線電話システム0の送信電力P
2は、構内サービスエリア境界における送信f2波強度S
2と妨害f2波強度I2の比が 【0018】 【数2】 S2/I2=S1/I1ならびに、P2は隣接する他の 構内私設を妨害しない上限値以下 …(数2) の条件を満足する値に設定する。 【0019】図3は、本発明による移動無線電話システ
ムの一実施例の構成図を示す。構内0には有線電話回線
用の私設交換機(PBX)15が設置され、これに無線
回線が増設されている。無線回線は送受信機(TRX)
16とブースタ17を介して送受信アンテナ18,19
に接続され、セルラ公衆移動系の妨害f2波を抑圧する
強度のf2波が送信され、移動電話機20を受信可能に
している。移動電話機20は公衆系f1波とも相互接続
可能である。移動電話機20の送信電力は、上記(数
2)の条件を満足する値に設定する。この指令は、本構
内私設系のPBX15内に設定された。無線回線制御装
置によって自動的に制御される。 【0020】図4は、本発明の移動無線電話システムを
クラスタ13内のセルのそれぞれに多数設置する場合に
各セルで使用する無線周波数チャネルのfN波(N=1
〜12)を図1との関係において示している。例えば図
1のセル4,2,5ではそれぞれf5波,f3波,f6
を使用する本発明の構内私設系が、セルラ公衆系のサー
ビスエリア内に多数設置される場合には、その送信波の
総合妨害強度が心配になる。しかし、隣接私設システム
への妨害を防止する条件の方がはるかに厳しい。図3の
屋外アンテナ19からの放射が特に厳しく、アンテナに
指向性を与えて妨害を抑圧する。 【0021】隣接する同一セル内にあるため構内私設移
動無線電話システムが極めて接近している場合は、本発
明の構内私設系サービスエリアが極めて狭くなる。この
問題を解決するには、隣接する構内私設系に他の無線周
波チャネルを使用する(例、f2波とf3波を交互に使用
する)。また、再利用周波数をチャネル間隔の1/2だ
けシフトさせ妨害を減ずる場合は、移動電話機もこれに
応じた周波数にシフトする。 【0022】図5と図6は、セルラ公衆移動電話系の6
角形セル中心に60度指向性マルチビームアンテナを用
いている場合の区域の割当ての例である。各セルは6個
のセクタに分割され4セル24セクタを単位クラスタと
し、クラスタ間で周波数再利用する。図6は、この各セ
クタ内に設置された本発明の移動無線電話システムが、
クラスタ内で無線チャネルを二重に再利用する場合の図
5の対応するセクタ番号例を示している。このセクタ番
号例以外にも存在することは、12セル単位セクタの場
合と同様である。他のセクタからの妨害波を考慮するに
当たって、アンテナの指向性が重要な因子となり、上記
(数1)の比例係数a=a0G(θ)と指向性利得関数
G(θ)を導入する必要がある。 【0023】セルラ公衆系の加入者が多い地域では、セ
ル半径を短縮して単位面積当たりのトラヒックを増す。
本発明の移動無線電話システムでは、私設構内にこの増
加を込んで設計する。表1に本発明の構内私設系サービ
スエリア半径との公衆系のセル半径の関係の例を示し
た。 【0024】 【表1】 【0025】私設系のサービスエリア半径よりも構内面
積が広い場合には、構内私設系でも無線周波数チャネル
の再利用を行う。 【0026】図7は、構内において無線周波数チャネル
を再利用する本発明の他の実施例の構成図である。無線
送受信機とアンテナを一体化した送受信機(TRX)2
1をビル内で、構内戸外に送受信機(TRX)22を設
置し、相互に妨害しない無線周波数チャネルと送信電力
ならびにアンテナ指向性を設定する。構内私設交換機
(PBX)15は、無線回線制御装置を具備し、移動端
末20がf2波のエリアからf3波のエリアに移動する場
合には、自動的に検出してチャネルを切換える点はセル
ラ公衆移動電話システムと同様である。この無線回線制
御装置が、セルラ公衆系や隣接する構内私設系の空きチ
ャネルを使用することによって通話品質を高めることも
可能である。 【0027】本発明の移動無線電話システムが設置され
る地域は、ヒル構造物や固有の地形により、図1や図5
で説明した理想的セル配置でなく、電波伝搬も上記(数
1)よりも厳しく減衰する。本発明の適用はこれによっ
て本質的に変更されない。 【0028】本発明のセルラ公衆系無線チャネル再利用
に当たって、公衆系の空きチャネル情報を別途設けた送
受信設置等により構内系で入手し、再利用チャネルに妨
害があれば、空きチャネルに話中切換を行えば、通話品
質が一層向上することも明らかである。 【0029】 【発明の効果】本発明によれば、移動無線通信システム
においてクラスタ内で使用している無線周波数チャネル
を再利用するので、新たに周波数資源を使用しない効果
がある。 【0030】 【0031】
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例が設置される地域のセルラ公
衆系セル配置の平面図。 【図2】図1のセル1における電波強度の関係を示した
図。 【図3】本発明の一実施例の構成図。 【図4】本発明が図1の各セルで実施される場合に使用
するチャネルを記入した平面図。 【図5】本発明の一実施例が設置される地域の異なる形
式のセル構成を示す平面図。 【図6】図4と同種の意味を持つ平面図。 【図7】本発明の他の実施例の構成図。 【符号の説明】 0…本発明の私設系が設置された構内、1…本発明の一
実施例が設置されたセル、2〜12…本発明の一実施例
が設置されたセルの周辺セル、13…本発明の一実施例
が設置されたクラスタ、14…本発明が実施されている
他の隣接構内、15…本発明が実施されている私設交換
機、16…送受信機、17…ブースタ増幅器、18…ビ
ル内アンテナ、19…戸外アンテナ、20…移動端末、
21…構内送受信機とアンテナ、22…戸外送受信機と
アンテナ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04B 7/26 H04Q 7/00 - 7/38

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】1. 所定の周波数帯域より、移動端末と通信するための
    周波数チャネル帯が割り当てられた複数の固定局を有す
    る移動無線通信システムにおいて、 上記所定の周波数帯域を再利用する単位であるクラスタ
    に属する第一の固定局の形成するセル内に設置された第
    二及び第三の固定局を含み、 上記第二及び第三の固定局は、上記所定の周波数帯域の
    うち、上記第一の固定局に割り当てられている周波数チ
    ャネル帯以外であり、かつ上記第一の固定局の属するク
    ラスタに属する他の固定局に割り当てられている周波数
    チャネル帯であって、相異なる周波数チャネル帯をそれ
    ぞれ使用して移動端末と通信することを特徴とする移動
    無線通信システム。
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