JP2986341B2 - 無線チャネル割当制御方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無線基地局と移動局と
の間で通信を行う移動通信システムにおいて無線基地局
と移動局との間の通信に使用される無線チャネルを無線
基地局毎に自律分散制御により割り当てる無線チャネル
割当制御方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車・携帯電話等の移動通信システム
においては、サービスエリア内に多数の無線基地局を配
置することにより通信サービスを提供する方法がとられ
ている。このような方法はセルラ方式と呼ばれている。
セルラシステムでは、限られた無線周波数帯域を有効に
利用することを目的として、空間的に距離が離れた異な
る無線基地局で同一の無線チャネルを使用する、いわゆ
る無線チャネルの空間的な繰り返し利用が行われてい
る。できるだけ近い距離の無線基地局において同一チャ
ネルを繰り返し利用することにより、高い周波数利用効
率が得られ、与えられた周波数帯域幅が一定の条件で
は、システム容量をより大きくすることができる。しか
し、無線チャネルの繰り返し距離を小さくすると、同一
無線チャネルからの干渉妨害や、無線チャネルの側波帯
のパワーの重なりを許容して無線チャネルを構成するイ
ンタリーブ方式における隣接無線チャネルからの干渉妨
害等が発生し、通信品質が著しく劣化するため、繰り返
し距離を無制限に小さくすることはできず、これら干渉
妨害がある許容値を越えないように空間的に十分距離が
離れた無線基地局で同一無線チャネルを繰り返し利用す
る必要がある。

【０００３】従来、このような無線チャネルの繰り返し
利用は、固定チャネル配置により行われてきた。固定チ
ャネル配置においては、予め干渉妨害の発生する確率が
十分小さなある一定値を越えないように、電波伝搬特性
の実測値あるいは理論式から予め繰り返し距離を定め、
システム全体に割り当てられた無線チャネルをいくつか
の群に分けて各無線基地局へ固定的に配置する。無線チ
ャネルを繰り返し利用する無線基地局間の距離を予め固
定的に定めたことで、一定の確率で通信品質が保証され
るため、無線チャネルの割当に際して使用可能かどうか
の判断は不要である。したがって、固定チャネル配置で
は、無線チャネルの割当にかかる制御負荷は小さい。し
かし、無線チャネルを群分けしたことにより分割損が生
じ高い周波数利用効率は得られないという欠点がある。
また、サービスエリア内の多数の無線基地局すべてにわ
たる詳細な無線チャネル配置設計は大変煩雑であり、無
線基地局の新設、無線基地局周辺の建造物や道路の新設
・取り壊しにより、電波伝搬状況やトラヒック分布が大
きく変動した場合には再設計が必要であるという欠点が
ある。

【０００４】このような問題点を解決する方法として、
無線基地局相互間あるいは無線基地局と制御局間で無線
チャネル割当に関する情報交換を行うことなく、無線基
地局が自律的に割当可能な無線チャネルを判断し割り当
てる、いわゆる自律分散ダイナミックチャネル割当があ
る。自律分散ダイナミックチャネル割当の運用により
（１）チャネル配置設計の簡単化、（２）無線基地局間
あるいは無線基地局と制御局間の制御負荷の低減、
（３）トラヒック変動追従性の向上、（４）無線基地局
の新設等のシステム拡張性の向上等の効果がある。

【０００５】しかしながら、呼損率あるいは干渉妨害の
発生確率を最小限に抑えるための最適な無線チャネルを
選択するには、無線基地局内での制御量が膨大になり、
無線チャネルの割当要求から実際に無線チャネルを割り
当てるまでの接続遅延が大きくなってしまうという問題
点があり、いかに小さな制御負荷で高い周波数利用効率
が得られる無線チャネル割当方式を実現するかが非常に
重要である。

【０００６】自律分散ダイナミックチャネル割当を比較
的簡単な制御方法で実現するための無線チャネル割当制
御方法として、過去の割当可否の履歴から各無線チャネ
ルの割当優先度を計算し、割当優先度の高い無線チャネ
ルから順に当該無線チャネルの割当可否の判断を行い、
割当可と判断されれば、その無線チャネルを割当て、そ
うでなければ、次に割当優先度の高い無線チャネルに移
り、割当可否の判断を行うような無線チャネル割当方法
が提案されている（特開昭６１−２４４１３７号公報及
び特開昭６２−９１０３３号公報）。

【０００７】特開昭６１−２４４１３７号公報は、チャ
ネル使用の過去の履歴により変動的に定まる優先度を各
チャネルに与え、優先度の高いチャネルから順次使用す
る物であり、また特開昭６２−９１０３３号公報は、個
々のチャネルに対する送信成功率を記憶し、送信に当た
って前記送信成功率の高いチャネルから順次使用すると
共に送信結果を持って前記成功率を更新するものであ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
割当優先度を用いた無線チャネル割当方法は、無線チャ
ネルの割当要求が生じてから、無線チャネルの検索を開
始する方法をとっていた。各無線基地局は、トラヒック
状況や干渉の状況により、割当優先度の低い無線チャネ
ルであっても、割当時に使用可と判断されれば積極的に
割り当てるので、自基地局内において割当優先度の高い
無線チャネルが、無線チャネル割当要求の発生時に必ず
しも使用可能であるとは限らない。そのため、無線チャ
ネルの割当に際し、選択した無線チャネルが使用できな
かった場合、再度無線チャネルを選択し割当可否の判断
を行わなければならず、固定チャネル配置されたシステ
ムと比較して、接続遅延が大きくなってしまうという欠
点があった。

【０００９】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、接続遅延の増大を招くことな
く、自律分散ダイナミックチャネル割当の特性を活かし
て、割当優先度の高い無線チャネルを送受信機に予め割
り当てることができる無線チャネル割当制御方法及び装
置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の無線チャネル割当制御方法は、無線基地局
と移動局との間で通信を行う移動通信システムにおいて
無線チャネルの割当優先度に従って無線基地局と移動局
との間の通信に使用される無線チャネルを割り当てる無
線チャネル割当制御方法であって、待ち受け状態の送受
信機は、現在設定されている無線チャネルが使用不可と
なったときに、待機すべき無線チャネルを前記割り当て
優先度に従って検索して使用可能かどうかを判断し、無
線基地局内の他の送受信機に設定されてなく、使用可能
と判断された無線チャネルのうち最も割当優先度の高い
無線チャネルを前記待ち受け状態の送受信機に設定する
ことを要旨とする。

【００１１】また、本発明の無線チャネル割当制御装置
は、無線基地局と移動局との間で通信を行う移動通信シ
ステムにおいて無線チャネルの割当優先度に従って無線
基地局と移動局との間の通信に使用される無線チャネル
を割り当てる無線チャネル割当制御装置であって、送受
信機が待ち受け状態のときに、現在設定されている無線
チャネルが使用可能かどうかを判定する判定手段と、待
ち受け状態の送受信機が待機すべき無線チャネルを前記
割り当て優先度に従って検索して使用可能かどうかを判
断する判断手段と、無線基地局内の送受信機に設定され
た無線チャネルを記録する記録手段と、無線基地局内の
他の送受信機に設定されてなく、使用可能と判断された
無線チャネルのうち最も割当優先度の高い無線チャネル
を前記待ち受け状態の送受信機に設定する設定手段とを
有することを要旨とする。

【００１２】

【作用】本発明の無線チャネル割当制御方法では、待ち
受け状態の送受信機は、現在設定されている無線チャネ
ルが使用不可となったときに、待機すべき無線チャネル
を割当優先度に従って検索して使用可能かどうかを判断
し、他の送受信機に設定されてなく、使用可能と判断さ
れた無線チャネルのうち最も割当優先度の高い無線チャ
ネルを前記待ち受け状態の送受信機に設定する。

【００１３】また、本発明の無線チャネル割当制御装置
では、送受信機が待ち受け状態のときに、現在設定され
ている無線チャネルが使用可能かどうかを判定し、現在
設定されている無線チャネルが使用不可となったとき
に、待ち受け状態の送受信機が待機すべき無線チャネル
を前記割当優先度に従って検索して使用可能かどうかを
判断し、他の送受信機に設定されてなく、使用可能と判
断された無線チャネルのうち最も割当優先度の高い無線
チャネルを前記待ち受け状態の送受信機に設定する。

【００１４】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。

【００１５】図１は、本発明の一実施例に係わる無線チ
ャネル割当制御方法の処理手順を示すフローチャートで
あり、図２は、図１に示す無線チャネル割当制御方法を
実施する無線基地局の本無線チャネル割当制御方法に関
連する部分の構成を示すブロック図である。

【００１６】まず、図２を参照して、無線基地局の構成
について説明する。図２に示す無線基地局では、複数個
（Ｋ個）の送受信機１，２，・・・，Ｋが送受信機制御
部２１に接続され、送受信機制御部２１は無線チャネル
制御部２３に接続されている。無線チャネル制御部２３
は呼処理制御部２５及びメモリ２７に接続されている。
無線チャネル制御部２３はメモリ２７上に格納されたデ
ータの読み出し、更新、書き込みを行い、その無線基地
局内の無線チャネル及び送受信機の使用状況の管理を行
う。送受信機制御部２１は送受信機を制御し、無線チャ
ネルの使用可否判断を行う。

【００１７】図３にメモリ２７上に格納されるデータの
例を示す。図３（ａ）は無線チャネル管理テーブルで、
システムに割り当てられた全無線チャネルに対する割当
優先度を記録するフィールド、及びその無線チャネルが
設定されている送受信機の番号を記録するフィールドか
らなる。例えば、この図の例では、チャネル２は送受信
機１に、チャネル３は送受信機３に、チャネル５は送受
信機２に設定されていることを示している。尚、図中＊
印は、その無線チャネルが、自基地局内のどの送受信機
にも設定されていないことを示している。図３（ｂ）は
送受信機管理テーブルで、送受信機に設定されているチ
ャネル番号を記録するフィールドからなる。この図の例
では、送受信機１にはチャネル２が、送受信機２にはチ
ャネル５が、送受信機３にはチャネル３が、また送受信
機４は使用可能な無線チャネルが無いためにどの無線チ
ャネルも設定されておらず閉塞状態にあることを示して
いる。図３（ａ）と図３（ｂ）の内容は矛盾しないよう
に同時に管理される。

【００１８】図４は本発明の無線チャネル割当制御フロ
ーのうち、無線基地局の新設あるいはリセット時などの
ときに必要な初期設定の制御フローを示している。ま
た、図５は本発明の無線チャネル割当制御フローのう
ち、無線チャネル設定制御フローを示している。

【００１９】図４，５の処理においては、まずメモリ２
７上の送受信機管理テーブルのチャネル番号フィールド
及び無線チャネル管理テーブルの送受信機番号フィール
ドのすべてを閉塞する（図４のステップ４１０）。これ
は図３の例では各々のフィールドに＊を記録する。割当
優先度フィールドには、予め定められた割当優先度を設
定するように構成しても良いし、すべて同一の割当優先
度としても良い。

【００２０】無線チャネル管理テーブルを参照し、割当
優先度の最も高い無線チャネルを選択し（図５のステッ
プ５１０）、その無線チャネルが他の送受信機にすでに
設定されているかどうかを調べ（ステップ５２０）、他
の送受信機に設定されていない場合、その無線チャネル
を送受信機に設定し干渉波を測定する（ステップ５３
０）。他の送受信機ですでに設定済みの場合は、次に優
先度の高い無線チャネルを選択し（ステップ５４０，５
５０）、ステップ５２０に戻り、同じ動作を繰り返す。

【００２１】測定された干渉波が予め定められたしきい
値以下であれば、使用可能であると判断して（ステップ
５６０）、その無線チャネルの割当優先度を上げ（ステ
ップ５７０）、その無線チャネルで待ち受け状態に入る
と同時に無線チャネル管理テーブル及び送受信機管理テ
ーブルへの登録を行う（ステップ５８０及び図４のステ
ップ４２０）。測定された干渉波が予め定められたしき
い値を越えていて、使用できない場合、その無線チャネ
ルの割当優先度を下げて（ステップ５９０）、次に割当
優先度の高い無線チャネルを選択し（ステップ６００，
６１０）、ステップ５２０へ戻る。すべての無線チャネ
ルについて（ステップ５４０，６００）、他の送受信機
で設定済みあるいは使用不可であった場合、当該送受信
機についての処理を終了し、次の送受信機の設定に移
る。すべての送受信機について、上記処理を実行し、初
期設定処理を終了する（ステップ４３０，４４０）。

【００２２】上記手順を終了したあと、各送受信機は設
定された無線チャネルにて待ち受け状態となる。設定す
べき無線チャネルが見つからなかった送受信機は閉塞さ
れている。

【００２３】次に、上述したように初期設定処理を終了
し、本発明の無線チャネル割当制御方法の制御フローの
うち、待ち受け状態における制御フローを示している図
１を参照して、その制御処理を説明する。なお、図１の
ステップ１６０，１８０のチャネル設定処理は図５に示
す処理である。

【００２４】図１の処理において、発着呼やチャネル切
替に伴う無線チャネル割当要求がある場合には、予め、
無線チャネルが設定された送受信機を選択し、その送受
信機に設定された無線チャネルを移動局に通知し、無線
チャネルを割り当てる（ステップ１１０，１２０）。こ
のときの送受信機の選択方法は、例えば、使用中でない
送受信機をランダムに選択する方法や、使用中でない送
受信機のうち最も高い割当優先度を有する無線チャネル
が設定されている送受信機を選択する方法等が考えられ
るが、どのような方法を用いた場合でも本発明の適用が
可能で、同じ効果が得られる。

【００２５】現在使用中でない送受信機について、設定
された無線チャネルにおいて受信し、干渉波電力を測定
する（ステップ１３０）。

【００２６】予め定められたしきい値を越える干渉波電
力を受信した送受信機が存在する場合、メモリ上の送受
信機管理テーブル及び無線チャネル管理テーブル上の該
当するフィールドに閉塞の情報を書き込み、その送受信
機を閉塞し（ステップ１４０，１５０）、無線チャネル
の再設定を行う（ステップ１６０）。

【００２７】このステップ１６０における無線チャネル
の再設定は、上述した図５の処理であり、まず無線チャ
ネル管理テーブルを参照し、割当優先度の最も高い無線
チャネルを選択し（ステップ５１０）、その無線チャネ
ルが他の送受信機にすでに設定されているかどうかを調
べ（ステップ５２０）、他の送受信機に設定されていな
い場合、その無線チャネルを送受信機に設定し干渉波を
測定する（ステップ５３０）。他の送受信機ですでに設
定済みの場合は、次に優先度の高い無線チャネルを選択
し（ステップ５４０，５５０）、ステップ５２０に戻り
同じ動作を繰り返す。

【００２８】測定された干渉波が予め定められたしきい
値以下であれば、使用可能であると判断して（ステップ
５６０）、その無線チャネルの割当優先度を上げ（ステ
ップ５７０）、その無線チャネルで待ち受け状態に入る
と同時に無線チャネル管理テーブル及び送受信機管理テ
ーブルへの登録を行う（ステップ５８０）。測定された
干渉波が予め定められたしきい値を越えていた場合、そ
の無線チャネルの割当優先度を下げて（ステップ５９
０）、次に割当優先度の高い無線チャネルを選択し（ス
テップ６００，６１０）、ステップ５２０へ戻る。すべ
ての無線チャネルについて、他の送受信機で設定済みあ
るいは使用不可であった場合には、ステップ１１０へ戻
る。

【００２９】予め定められたしきい値を越える干渉波電
力を受信した送受信機が存在しなかった場合に、閉塞さ
れた送受信機があれば、メモリ上の無線チャネル管理テ
ーブルに記録された割当優先度に基づき、他の送受信機
で設定されておらずかつ使用可能な無線チャネルを設定
し、同時にメモリ上の無線チャネル管理テーブル及び送
受信機管理テーブルへの登録を行う（ステップ１４０，
１７０，１８０）。使用可能な無線チャネルが見つから
ない場合には閉塞されたまま次のタイミングを待ち、終
了後、ステップ１１０へ戻る。

【００３０】上記処理を実行することにより、割当優先
度に基づいた無線チャネルの選択及び割当優先度の更新
は、送受信機がアイドル状態のときに行われる。したが
って、発着呼あるいはチャネル切替のための無線チャネ
ル割当要求が発生した際には、すべての送受信機は、使
用可能な無線チャネルを設定された状態で待ち受けてい
るため、使用可否判断を行うことなく速やかに無線チャ
ネルを割り当てることが可能である。したがって、従来
問題となっていた、自律分散ダイナミックチャネル割当
の適用に伴う接続遅延の増大を招くことなく、自律分散
ダイナミックチャネル割当の特性を活かすことのできる
無線チャネル割当制御方法及び装置を提供することが可
能である。

【００３１】上記実施例では、無線チャネルが使用可能
かどうかの判断を行ったときに、使用可能であれば割当
優先度を上げ、使用不可であれば割当優先度を下げると
いう操作を行った。割当優先度の用い方としては、無線
基地局内の過去の無線チャネルの使用履歴から割当優先
度を定めるのではなく、予め、複数の割当優先度パタン
を用意しておき、それらを各無線基地局に繰り返し配置
する方法も考えられる。このような場合には、本実施例
の処理において割当優先度を上げる処理及び割当優先度
を下げる処理は不要である。

【００３２】一般に、無線チャネルとしてはＦＤＭＡシ
ステムにおいては無線周波数、ＴＤＭＡシステムにおい
ては無線周波数とタイムスロット、ＣＤＭＡシステムで
は拡散コードあるいは周波数ホッピングパタンの繰り返
し利用が考えられるが、本発明は無線周波数、タイムス
ロット、拡散コードあるいは周波数ホッピングパタン等
いずれの方法により無線チャネルが構成されている場合
においても、本発明の方法が適用可能で、同様の効果が
得られる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
待ち受け状態の送受信機が待機すべき無線チャネルを割
当優先度に従って空状態の送受信機を使用して使用可能
かどうかを判断し、他の送受信機に設定されてなく、使
用可能と判断された無線チャネルのうち最も割当優先度
の高い無線チャネルを前記待ち受け状態の送受信機に設
定するので、接続遅延の増大を招くことなく、自律分散
ダイナミックチャネル割当の特性を活かして、割当優先
度の高い無線チャネルを送受信機に予め割り当てること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる無線チャネル割当制
御方法の処理手順、特に待ち受け状態の制御処理を示す
フローチャートである。

【図２】図１の処理に使用される無線基地局の構成を示
すブロック図である。

【図３】図１に示す無線基地局に使用されるメモリに記
憶される無線チャネル管理テーブル及び送受信機管理テ
ーブルを示す図である。

【図４】図２に示す無線基地局の制御処理のうち初期設
定の制御処理を示すフローチャートである。

【図５】図２に示す無線基地局の制御処理のうちチャネ
ル設定制御処理を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１−Ｋ 送受信機 ２１ 送受信機制御部 ２３ 無線チャネル制御部 ２５ 呼処理制御部 ２７ メモリ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無線基地局と移動局との間で通信を行う
   移動通信システムにおいて無線チャネルの割当優先度に
   従って無線基地局と移動局との間の通信に使用される無
   線チャネルを割り当てる無線チャネル割当制御方法であ
   って、 待ち受け状態の送受信機は、現在設定されている無線チ
   ャネルが使用不可となったときに、待機すべき無線チャ
   ネルを前記割り当て優先度に従って検索して使用可能か
   どうかを判断し、 無線基地局内の他の送受信機に設定されてなく、使用可
   能と判断された無線チャネルのうち最も割当優先度の高
   い無線チャネルを前記待ち受け状態の送受信機に設定す
   ることを特徴とする無線チャネル割当制御方法。
2. 【請求項２】 無線基地局と移動局との間で通信を行う
   移動通信システムにおいて無線チャネルの割当優先度に
   従って無線基地局と移動局との間の通信に使用される無
   線チャネルを割り当てる無線チャネル割当制御装置であ
   って、 送受信機が待ち受け状態のときに、現在設定されている
   無線チャネルが使用可能かどうかを判定する判定手段
   と、 待ち受け状態の送受信機が待機すべき無線チャネルを前
   記割り当て優先度に従って検索して使用可能かどうかを
   判断する判断手段と、 無線基地局内の送受信機に設定された無線チャネルを記
   録する記録手段と、 無線基地局内の他の送受信機に設定されてなく、使用可
   能と判断された無線チャネルのうち最も割当優先度の高
   い無線チャネルを前記待ち受け状態の送受信機に設定す
   る設定手段とを有することを特徴とする無線チャネル割
   当制御装置。