JP3407671B2 - 無線通信システム及びその基地局 - Google Patents
無線通信システム及びその基地局Info
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- H04W16/02—Resource partitioning among network components, e.g. reuse partitioning
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- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、無線通信システ
ムにおけるセクタアンテナおよびアンテナ制御に関する
ものである。特に、多元接続方式としてTDMA方式を用
い、アンテナの指向方向とスロット割当位置を関連付け
ることにより、同一周波数の干渉を低減することを目的
としたものである。
ムにおけるセクタアンテナおよびアンテナ制御に関する
ものである。特に、多元接続方式としてTDMA方式を用
い、アンテナの指向方向とスロット割当位置を関連付け
ることにより、同一周波数の干渉を低減することを目的
としたものである。
【０００２】
【従来の技術】図１４は無線通信システムのセルラ構成
を示したものである。1から12までの数字は基地局に割
り当てた番号を示し、1、5、7、12の番号を割当てられ
た、基地局１b、５b、７ｂ、１２ｂは同一周波数の電波
を用いることを示している。セルラ無線通信では一定の
距離以上離れた無線ゾーンで周波数を繰り返し使用する
ことにより、地理的な周波数の再利用を図り、周波数利
用効率を向上させることが一般的に行われる。再利用さ
れるゾーン(セル、基地局エリア)は、同一周波数干渉が
許容レベル以下になるように地理的に配置される。距離
Ｒと自由空間伝搬損失 Ｌ(Ｒ)は、下式で示される(移動
通信の基礎：電子情報通信学会編)。 Ｌ(Ｒ)=10log(4πR/λ)2 (1) とし、キャリア周波数を5GHzとすると、Ｌ(Ｒ)は、 Ｌ(Ｒ)=46.4+20log(R) (2) となる。すなわち、（2）式で示されるような電波減衰
特性を有するチャネルを許容干渉レベルのもとで再利用
する。このため、高速無線通信をセルラ無線通信で実現
しようとすると、最大送信電力の問題及び同一周波数チ
ャネル干渉低減の問題に関する検討が重要となる。
を示したものである。1から12までの数字は基地局に割
り当てた番号を示し、1、5、7、12の番号を割当てられ
た、基地局１b、５b、７ｂ、１２ｂは同一周波数の電波
を用いることを示している。セルラ無線通信では一定の
距離以上離れた無線ゾーンで周波数を繰り返し使用する
ことにより、地理的な周波数の再利用を図り、周波数利
用効率を向上させることが一般的に行われる。再利用さ
れるゾーン(セル、基地局エリア)は、同一周波数干渉が
許容レベル以下になるように地理的に配置される。距離
Ｒと自由空間伝搬損失 Ｌ(Ｒ)は、下式で示される(移動
通信の基礎：電子情報通信学会編)。 Ｌ(Ｒ)=10log(4πR/λ)2 (1) とし、キャリア周波数を5GHzとすると、Ｌ(Ｒ)は、 Ｌ(Ｒ)=46.4+20log(R) (2) となる。すなわち、（2）式で示されるような電波減衰
特性を有するチャネルを許容干渉レベルのもとで再利用
する。このため、高速無線通信をセルラ無線通信で実現
しようとすると、最大送信電力の問題及び同一周波数チ
ャネル干渉低減の問題に関する検討が重要となる。
【０００３】特に、データ伝送や無線パケット伝送をセ
ルラ移動通信で実現しようとする場合、同一周波数チャ
ネル干渉低減が必要である。なぜなら、データ伝送を行
う場合は、音声データに比較して、より高い回線品質が
要求されるからである。例えば、現在実用化されている
PHSシステムでは、音声データ伝送に対しては誤り率が
1.0E-3以下であることが要求されているが、データ伝送
ではそれよりさらに低い誤り率が要求される。すなわ
ち、送信電力が一定ならば、セルラ無線通信では希望波
対干渉波電力比をより大きくとらなければならないこと
を意味し、そのことは周波数利用効率向上を阻害する要
因となる。加えて、高速データ伝送を行う場合、多重散
乱波による選択性フェージングの問題が顕著に現れるた
め所要回線品質の確保が困難となる。
ルラ移動通信で実現しようとする場合、同一周波数チャ
ネル干渉低減が必要である。なぜなら、データ伝送を行
う場合は、音声データに比較して、より高い回線品質が
要求されるからである。例えば、現在実用化されている
PHSシステムでは、音声データ伝送に対しては誤り率が
1.0E-3以下であることが要求されているが、データ伝送
ではそれよりさらに低い誤り率が要求される。すなわ
ち、送信電力が一定ならば、セルラ無線通信では希望波
対干渉波電力比をより大きくとらなければならないこと
を意味し、そのことは周波数利用効率向上を阻害する要
因となる。加えて、高速データ伝送を行う場合、多重散
乱波による選択性フェージングの問題が顕著に現れるた
め所要回線品質の確保が困難となる。
【０００４】このような問題を克服するために、指向性
アンテナを用いたセルラ無線通信システムがある。指向
性アンテナは、遅延スプレッドを小さく出来ることが知
られている。アンテナの指向性を絞ることにより、ビー
ムアンテナを用いて基地局と端末局間のいわゆるポイン
ト−ポイント間通信が行われる。これによって、理想的
にポイント−ポイント間にビームが張れた場合には、原
理的には干渉が存在しないため、同じ周波数、同じ時刻
に同じ符号を使用しても、空間を分割して多重通信を行
うことが可能である。
アンテナを用いたセルラ無線通信システムがある。指向
性アンテナは、遅延スプレッドを小さく出来ることが知
られている。アンテナの指向性を絞ることにより、ビー
ムアンテナを用いて基地局と端末局間のいわゆるポイン
ト−ポイント間通信が行われる。これによって、理想的
にポイント−ポイント間にビームが張れた場合には、原
理的には干渉が存在しないため、同じ周波数、同じ時刻
に同じ符号を使用しても、空間を分割して多重通信を行
うことが可能である。
【０００５】図１５は、指向性アンテナを備えた無線通
信システムの指向方向を示す図である。図１５におい
て、ｂ1、ｂ2は同一周波数を使用する基地局である。そ
れぞれの基地局には、60°の水平面指向性を有するセク
タアンテナが設置され、基地局ｂ1のアンテナはセクタ
セル(b1-a1、b1-a2、b1-a3、b1-a4、b1-a5、b1-a6)をカ
バーし、基地局b2はセクタセル(b2-a1、b2-a2、b2-a3、
b2-a4、b2-a5、b2-a6)をカバーしている。セクタセルb1
-a1には端末局p1とp2、セクタセルb1-a3には端末局p3
が、またセクタセルb2-a1には端末局p4がいて、端末局
も60°の水平面指向性を有するセクタアンテナを備え、
それぞれのセクタセルのアンテナを用いて基地局と通信
している。
信システムの指向方向を示す図である。図１５におい
て、ｂ1、ｂ2は同一周波数を使用する基地局である。そ
れぞれの基地局には、60°の水平面指向性を有するセク
タアンテナが設置され、基地局ｂ1のアンテナはセクタ
セル(b1-a1、b1-a2、b1-a3、b1-a4、b1-a5、b1-a6)をカ
バーし、基地局b2はセクタセル(b2-a1、b2-a2、b2-a3、
b2-a4、b2-a5、b2-a6)をカバーしている。セクタセルb1
-a1には端末局p1とp2、セクタセルb1-a3には端末局p3
が、またセクタセルb2-a1には端末局p4がいて、端末局
も60°の水平面指向性を有するセクタアンテナを備え、
それぞれのセクタセルのアンテナを用いて基地局と通信
している。
【０００６】図１６は、基地局b1とb2におけるフレーム
のスロット構成であり、U1からU6は通信回線のスロット
を表している。図１６(a)は、基地局b1におけるスロッ
ト割り当て状況であり、スロットU1はセクタセルb1-a1
に位置した端末局p1との通信、U2はb1-a1に位置する端
末局p2との通信、U3はb1-a3に位置する端末局p3との通
信のためにスロットが割り当てられていることを示して
いる。図１６(b)は基地局b2におけるスロット割り当て
状況であり、U2はb2-a1に位置するp4との通信のための
スロットが割り当てられていることを示している。フレ
ームのスロット割り当てを無作為に行うと、図１６のス
ロットU2に見られるように、同一タイミングで、b1-a
1、b2-a1という同一方向を向くセクタセルを使用する場
合が起こり得る。図１５はスロットU2のように、同一タ
イミングにおいて同一指向方向になった場合を示してい
る。端末局p4と基地局b1の指向範囲を点線で示してい
る。端末局p4の指向範囲内には基地局b2のみならず基地
局b1も入り、基地局b1の指向範囲内には端末局p4が入っ
ている。このため、端末局p4は、希望局である基地局b2
のみならず、干渉局である基地局b1の電波を受信してし
まい、干渉が大きくなる状況を示している。
のスロット構成であり、U1からU6は通信回線のスロット
を表している。図１６(a)は、基地局b1におけるスロッ
ト割り当て状況であり、スロットU1はセクタセルb1-a1
に位置した端末局p1との通信、U2はb1-a1に位置する端
末局p2との通信、U3はb1-a3に位置する端末局p3との通
信のためにスロットが割り当てられていることを示して
いる。図１６(b)は基地局b2におけるスロット割り当て
状況であり、U2はb2-a1に位置するp4との通信のための
スロットが割り当てられていることを示している。フレ
ームのスロット割り当てを無作為に行うと、図１６のス
ロットU2に見られるように、同一タイミングで、b1-a
1、b2-a1という同一方向を向くセクタセルを使用する場
合が起こり得る。図１５はスロットU2のように、同一タ
イミングにおいて同一指向方向になった場合を示してい
る。端末局p4と基地局b1の指向範囲を点線で示してい
る。端末局p4の指向範囲内には基地局b2のみならず基地
局b1も入り、基地局b1の指向範囲内には端末局p4が入っ
ている。このため、端末局p4は、希望局である基地局b2
のみならず、干渉局である基地局b1の電波を受信してし
まい、干渉が大きくなる状況を示している。
【０００７】これを回避する方法として、干渉が大きい
場合は、割り当てスロットを変更する方法がある。図１
８は、図１６と同様に、基地局b1と基地局b2におけるス
ロット割当状況を示す図である。端末局p4の割当スロッ
トをU3に変更することにより、同一タイミングにおいて
同一指向方向にならないようにすることができる。図１
７は、端末局p4が使用しているスロットU3における無線
通信システムの指向方向を示す図である。端末局p4と基
地局b1の指向範囲を点線で示している。基地局b1の指向
範囲内には端末局p4が入っていないので、干渉は発生し
ない。この他の回避法として、チャネル割り当てに関し
て検討が行われており、特開平７−１９３８５７では、
同じ方向のセクタセル同士で同じチャネルを与えると干
渉が大きくなるため、ある端末局が通信要求を発生させ
ると、全てのチャネルの干渉波の到来方向と、端末局か
らの到来方向を求め、干渉波の到来方向と希望波の到来
方向の差が180°に近い順番にチャネルを選択し、最初
に割り当て条件を満たすチャネルを割り当てる方法が提
案されている。
場合は、割り当てスロットを変更する方法がある。図１
８は、図１６と同様に、基地局b1と基地局b2におけるス
ロット割当状況を示す図である。端末局p4の割当スロッ
トをU3に変更することにより、同一タイミングにおいて
同一指向方向にならないようにすることができる。図１
７は、端末局p4が使用しているスロットU3における無線
通信システムの指向方向を示す図である。端末局p4と基
地局b1の指向範囲を点線で示している。基地局b1の指向
範囲内には端末局p4が入っていないので、干渉は発生し
ない。この他の回避法として、チャネル割り当てに関し
て検討が行われており、特開平７−１９３８５７では、
同じ方向のセクタセル同士で同じチャネルを与えると干
渉が大きくなるため、ある端末局が通信要求を発生させ
ると、全てのチャネルの干渉波の到来方向と、端末局か
らの到来方向を求め、干渉波の到来方向と希望波の到来
方向の差が180°に近い順番にチャネルを選択し、最初
に割り当て条件を満たすチャネルを割り当てる方法が提
案されている。
【０００８】周波数繰り返しに起因する同一周波数干渉
を抑える方法として、アンテナの垂直面内の指向性を用
いる方法もある。図１９は、文献（野元、渡辺、”端末
系広帯域無線基地局用形成ビームアンテナ”、信学技
報、AP88-42、1988）に示された、サービスエリアの形
状に対応した指向特性を有するアンテナの垂直面内指向
性を示す図である。同一周波数を使用する他の基地局エ
リアへのオーバーリーチによる干渉を少なくするため、
仰角０度近傍の利得を急峻に落としている。しかし、こ
のようなビーム形成を施すには、非常に大きなアンテナ
開口面を必要とし、コストや設置性の面で問題となる。
を抑える方法として、アンテナの垂直面内の指向性を用
いる方法もある。図１９は、文献（野元、渡辺、”端末
系広帯域無線基地局用形成ビームアンテナ”、信学技
報、AP88-42、1988）に示された、サービスエリアの形
状に対応した指向特性を有するアンテナの垂直面内指向
性を示す図である。同一周波数を使用する他の基地局エ
リアへのオーバーリーチによる干渉を少なくするため、
仰角０度近傍の利得を急峻に落としている。しかし、こ
のようなビーム形成を施すには、非常に大きなアンテナ
開口面を必要とし、コストや設置性の面で問題となる。
【０００９】図２０は、干渉距離とアンテナ高および所
要減衰角度の関係を示す図である。ここで、オーバーリ
ーチとは同じ周波数を使用する遠方の基地局から干渉波
が飛び込む現象を意味するものとし、オーバーリーチが
起こる距離を干渉距離、自基地局エリア内を見込むアン
テナ仰角と干渉距離にある基地局エリアを見込むアンテ
ナ仰角の差を所要減衰角度と呼ぶこととする。図２０
(a)は基地局アンテナ高が一定の場合の所要減衰角度の
関係を示している。図において干渉距離がＤである場合
の所要減衰角度φに比較して、干渉距離がＤ’と長い場
合の所要減衰角度φ’は大きくてよく、アンテナの設計
は容易である。図２０(b)は所要減衰角度が一定の場合
の基地局アンテナ高の関係を示している。図において干
渉距離がＤである場合のアンテナ高ｈに比較して、干渉
距離がＤ’と長い場合のアンテナ高ｈ’は低くてよく、
アンテナ設置性は良い。
要減衰角度の関係を示す図である。ここで、オーバーリ
ーチとは同じ周波数を使用する遠方の基地局から干渉波
が飛び込む現象を意味するものとし、オーバーリーチが
起こる距離を干渉距離、自基地局エリア内を見込むアン
テナ仰角と干渉距離にある基地局エリアを見込むアンテ
ナ仰角の差を所要減衰角度と呼ぶこととする。図２０
(a)は基地局アンテナ高が一定の場合の所要減衰角度の
関係を示している。図において干渉距離がＤである場合
の所要減衰角度φに比較して、干渉距離がＤ’と長い場
合の所要減衰角度φ’は大きくてよく、アンテナの設計
は容易である。図２０(b)は所要減衰角度が一定の場合
の基地局アンテナ高の関係を示している。図において干
渉距離がＤである場合のアンテナ高ｈに比較して、干渉
距離がＤ’と長い場合のアンテナ高ｈ’は低くてよく、
アンテナ設置性は良い。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の指
向性アンテナを用いた移動通信システムでは、指向性ア
ンテナを作動させるスロットのタイミングを決定するの
に近隣の基地局の干渉を観測する必要があり、時間がか
かるとともに、制御が複雑である。
向性アンテナを用いた移動通信システムでは、指向性ア
ンテナを作動させるスロットのタイミングを決定するの
に近隣の基地局の干渉を観測する必要があり、時間がか
かるとともに、制御が複雑である。
【００１１】同じ周波数を使用する遠方の基地局からの
干渉をアンテナの垂直面内の指向性を用いて避けるに
は、大きなアンテナ開口面や高いアンテナ設置高を必要
とし、コストや設置性の面で問題となる。
干渉をアンテナの垂直面内の指向性を用いて避けるに
は、大きなアンテナ開口面や高いアンテナ設置高を必要
とし、コストや設置性の面で問題となる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決し目的
を達成するために、本発明に係る無線通信システムは、
基地局に指向性アンテナを備え、通信スロットごとにア
ンテナ指向方向を設定する手段を有し、同一周波数の電
波を繰り返し使用する無線通信システムにおいて、指向
方向決定パターンを複数用意し、基地局は、前記複数の
指向方向決定パターンから第１の指向方向決定パターン
を選択し、該基地局の近隣の基地局は、前記第１の指向
方向決定パターンとは異なる指向方向決定パターンを選
択し、遠隔の基地局は前記第１の指向方向決定パターン
を繰り返し用いることにより、近隣の基地局では、同一
の時刻に同一のアンテナ指向方向を用いることを回避
し、前記指向方向決定パターンは、通信回線のフレーム
を指向方向決定パターンの数で均等に割るタイミングと
アンテナ指向方向を関連づけし、基地局は、前記指向方
向決定パターンを選択する手段と、端末局との通信に用
いるアンテナ指向方向を判断する手段を持ち、特定のア
ンテナ指向方向を用いるものと判断した端末局との通信
に用いる通信スロットを、前記指向方向決定パターンに
より関連づけられる、前記タイミングの近傍のスロット
から割り当てる。
を達成するために、本発明に係る無線通信システムは、
基地局に指向性アンテナを備え、通信スロットごとにア
ンテナ指向方向を設定する手段を有し、同一周波数の電
波を繰り返し使用する無線通信システムにおいて、指向
方向決定パターンを複数用意し、基地局は、前記複数の
指向方向決定パターンから第１の指向方向決定パターン
を選択し、該基地局の近隣の基地局は、前記第１の指向
方向決定パターンとは異なる指向方向決定パターンを選
択し、遠隔の基地局は前記第１の指向方向決定パターン
を繰り返し用いることにより、近隣の基地局では、同一
の時刻に同一のアンテナ指向方向を用いることを回避
し、前記指向方向決定パターンは、通信回線のフレーム
を指向方向決定パターンの数で均等に割るタイミングと
アンテナ指向方向を関連づけし、基地局は、前記指向方
向決定パターンを選択する手段と、端末局との通信に用
いるアンテナ指向方向を判断する手段を持ち、特定のア
ンテナ指向方向を用いるものと判断した端末局との通信
に用いる通信スロットを、前記指向方向決定パターンに
より関連づけられる、前記タイミングの近傍のスロット
から割り当てる。
【００１３】次の発明に係る無線通信システムは、前記
基地局が端末局へ共通情報を通知する報知回線を複数備
え、前記基地局は近隣の基地局と異なった報知回線を選
択することにより、近隣の基地局から該基地局の報知回
線への干渉を避け、報知回線の数を、前記指向方向決定
パターンの数と同一とし、前記基地局は、選択した報知
回線に対応した前記指向方向決定パターンを選択する。
基地局が端末局へ共通情報を通知する報知回線を複数備
え、前記基地局は近隣の基地局と異なった報知回線を選
択することにより、近隣の基地局から該基地局の報知回
線への干渉を避け、報知回線の数を、前記指向方向決定
パターンの数と同一とし、前記基地局は、選択した報知
回線に対応した前記指向方向決定パターンを選択する。
【００１４】次の発明に係る無線通信システムは、基地
局に指向性アンテナを備え、通信スロットごとにアンテ
ナ指向方向を設定する手段を有し、同一周波数の電波を
繰り返し使用する無線通信システムにおいて、指向性棲
み分け数を２以上の整数とし、前記基地局は、前記指向
性棲み分け数未満の自然数である指向性棲み分け番号を
選択する手段を持ち、該基地局の近隣の基地局は、前記
第１の指向性棲み分け番号とは異なる指向性棲み分け番
号を選択する手段を持ち、遠隔の基地局は前記第１の指
向性棲み分け番号を繰り返し選択することができ、基地
局が端末局に通信スロットを割り当てる場合に、基地局
は端末局の電波角度と、基地局の指向性棲み分け番号の
組み合わせにより、互いに異なる割当目標スロットを求
める手段を持ち、割当目標スロットを中心にして端末局
にスロットを割り当てる手段を持つ。
局に指向性アンテナを備え、通信スロットごとにアンテ
ナ指向方向を設定する手段を有し、同一周波数の電波を
繰り返し使用する無線通信システムにおいて、指向性棲
み分け数を２以上の整数とし、前記基地局は、前記指向
性棲み分け数未満の自然数である指向性棲み分け番号を
選択する手段を持ち、該基地局の近隣の基地局は、前記
第１の指向性棲み分け番号とは異なる指向性棲み分け番
号を選択する手段を持ち、遠隔の基地局は前記第１の指
向性棲み分け番号を繰り返し選択することができ、基地
局が端末局に通信スロットを割り当てる場合に、基地局
は端末局の電波角度と、基地局の指向性棲み分け番号の
組み合わせにより、互いに異なる割当目標スロットを求
める手段を持ち、割当目標スロットを中心にして端末局
にスロットを割り当てる手段を持つ。
【００１５】次の発明に係る無線通信システムは、前記
基地局が端末局へ共通情報を通知する報知回線を複数備
え、前記基地局は近隣の基地局と異なった報知回線を選
択することにより、近隣の基地局から該基地局の報知回
線への干渉を避け、報知回線の数を、前記指向性棲み分
け数と同一とし、前記基地局は、選択した報知回線に対
応した前記指向性棲み分け番号を選択する。
基地局が端末局へ共通情報を通知する報知回線を複数備
え、前記基地局は近隣の基地局と異なった報知回線を選
択することにより、近隣の基地局から該基地局の報知回
線への干渉を避け、報知回線の数を、前記指向性棲み分
け数と同一とし、前記基地局は、選択した報知回線に対
応した前記指向性棲み分け番号を選択する。
【００１６】次の発明に係る無線通信システムの基地局
は、複数の基地局で同一周波数の電波を繰り返し使用す
る無線通信システムの基地局において、指向性アンテナ
と、複数の通信スロットから構成される通信フレームを
所定数に分割する複数の基準タイミングと各基準タイミ
ングにそれぞれ対応付けられたアンテナ指向方向とから
構成される指向方向決定パターンであって、異なる指向
方向決定パターン間では同一のタイミングにおいて同一
のアンテナ指向方向とならない複数の指向方向決定パタ
ーンのうち、当該基地局に近接する他の基地局と異なる
指向方向決定パターンを選択する選択手段と、端末局と
の通信に用いるアンテナ指向方向を特定する指向方向特
定手段と、前記選択された指向方向決定パターンを参照
し、前記特定されたアンテナ指向方向に対応する基準タ
イミングの近傍の通信スロットを前記端末局に順次割り
当てる通信スロット割り当て手段と、前記各通信スロッ
トの割り当て結果に従い、前記指向性アンテナの指向方
向を設定するアンテナ制御手段とを備える。
は、複数の基地局で同一周波数の電波を繰り返し使用す
る無線通信システムの基地局において、指向性アンテナ
と、複数の通信スロットから構成される通信フレームを
所定数に分割する複数の基準タイミングと各基準タイミ
ングにそれぞれ対応付けられたアンテナ指向方向とから
構成される指向方向決定パターンであって、異なる指向
方向決定パターン間では同一のタイミングにおいて同一
のアンテナ指向方向とならない複数の指向方向決定パタ
ーンのうち、当該基地局に近接する他の基地局と異なる
指向方向決定パターンを選択する選択手段と、端末局と
の通信に用いるアンテナ指向方向を特定する指向方向特
定手段と、前記選択された指向方向決定パターンを参照
し、前記特定されたアンテナ指向方向に対応する基準タ
イミングの近傍の通信スロットを前記端末局に順次割り
当てる通信スロット割り当て手段と、前記各通信スロッ
トの割り当て結果に従い、前記指向性アンテナの指向方
向を設定するアンテナ制御手段とを備える。
【００１７】次の発明に係る無線通信システムの基地局
は、複数の基地局で同一周波数の電波を繰り返し使用す
る無線通信システムの基地局において、指向性アンテナ
と、複数の指向性棲み分け数のうち、当該基地局に近接
する他の基地局と異なる指向性棲み分け番号を選択する
選択手段と、端末局に通信スロットを割り当てる場合
に、前記端末局の電波角度と、当該基地局の指向性棲み
分け番号の組み合わせに基づいて、割当目標スロットを
決定する割当目標スロット決定手段と、割当目標スロッ
トを中心にして前記端末局に通信スロットを順次割り当
てる通信スロット割り当て手段と、前記各通信スロット
の割り当て結果に従い、前記指向性アンテナの指向方向
を設定するアンテナ制御手段とを備える。
は、複数の基地局で同一周波数の電波を繰り返し使用す
る無線通信システムの基地局において、指向性アンテナ
と、複数の指向性棲み分け数のうち、当該基地局に近接
する他の基地局と異なる指向性棲み分け番号を選択する
選択手段と、端末局に通信スロットを割り当てる場合
に、前記端末局の電波角度と、当該基地局の指向性棲み
分け番号の組み合わせに基づいて、割当目標スロットを
決定する割当目標スロット決定手段と、割当目標スロッ
トを中心にして前記端末局に通信スロットを順次割り当
てる通信スロット割り当て手段と、前記各通信スロット
の割り当て結果に従い、前記指向性アンテナの指向方向
を設定するアンテナ制御手段とを備える。
【００１８】次の発明に係る無線通信システムの基地局
は、端末局へ共通情報を通知する報知回線を複数備え、
各報知回線は前記指向方向決定パターン又は前記指向性
棲み分け番号にそれぞれ対応付けられており、前記選択
手段は、前記複数の報知回線の観測して干渉の少ない報
知回線を特定し、該報知回線に対応する指向方向決定パ
ターン又は前記指向性棲み分け番号を選択する構成とさ
れる。
は、端末局へ共通情報を通知する報知回線を複数備え、
各報知回線は前記指向方向決定パターン又は前記指向性
棲み分け番号にそれぞれ対応付けられており、前記選択
手段は、前記複数の報知回線の観測して干渉の少ない報
知回線を特定し、該報知回線に対応する指向方向決定パ
ターン又は前記指向性棲み分け番号を選択する構成とさ
れる。
【００１９】
【発明の実施の形態】実施の形態1.以下この発明による
実施の形態を図を用いて説明する。図1はこの発明の実
施の形態１を表す無線通信システムである。図におい
て、b1〜b17は同一周波数を用いる基地局を示してお
り、各基地局のフレームタイミングは同期しており、そ
れぞれの基地局は扇形の水平面指向性を有する指向性ア
ンテナ（セクタアンテナ）を備えており、複数の（ここ
では6つの）セクタアンテナにより基地局を中心とした
ゾーンをカバーしている。図1はある期間あるいはタイ
ミングでの状態であり、斜線部はその期間あるいはタイ
ミングにおけるそれぞれの基地局のアンテナ指向方向を
示しており、アンテナ指向方向は周辺のセルの干渉を回
避するよう制御されている。
実施の形態を図を用いて説明する。図1はこの発明の実
施の形態１を表す無線通信システムである。図におい
て、b1〜b17は同一周波数を用いる基地局を示してお
り、各基地局のフレームタイミングは同期しており、そ
れぞれの基地局は扇形の水平面指向性を有する指向性ア
ンテナ（セクタアンテナ）を備えており、複数の（ここ
では6つの）セクタアンテナにより基地局を中心とした
ゾーンをカバーしている。図1はある期間あるいはタイ
ミングでの状態であり、斜線部はその期間あるいはタイ
ミングにおけるそれぞれの基地局のアンテナ指向方向を
示しており、アンテナ指向方向は周辺のセルの干渉を回
避するよう制御されている。
【００２０】図２(a)は、アンテナ指向方向を記号(a1,a
2,a3,a4,a5,a6)で表現したものである。図２(b)は、端
末局との通信回線を割り当てるときに用いる、指向方向
決定パターンである。指向方向決定パターンは複数あ
り、それぞれの指向方向決定パターンは、期間またはタ
イミング(T1,T2,T3,T4,T5,T6)と、アンテナ指向方向(a
1,a2,a3,a4,a5,a6)を関連付けている。例えばパターン
１は期間またはタイミングT1,T2,T3,T4,T5,T6を、それ
ぞれアンテナ指向方向のa1,a2,a3,a4,a5,a6に関連づけ
ている。なお、指向方向決定パターンの数は高々アンテ
ナの指向性の数であり、異なった指向方向決定パターン
間では、同一期間・タイミングで、同一の指向方向にな
らないように設定する。
2,a3,a4,a5,a6)で表現したものである。図２(b)は、端
末局との通信回線を割り当てるときに用いる、指向方向
決定パターンである。指向方向決定パターンは複数あ
り、それぞれの指向方向決定パターンは、期間またはタ
イミング(T1,T2,T3,T4,T5,T6)と、アンテナ指向方向(a
1,a2,a3,a4,a5,a6)を関連付けている。例えばパターン
１は期間またはタイミングT1,T2,T3,T4,T5,T6を、それ
ぞれアンテナ指向方向のa1,a2,a3,a4,a5,a6に関連づけ
ている。なお、指向方向決定パターンの数は高々アンテ
ナの指向性の数であり、異なった指向方向決定パターン
間では、同一期間・タイミングで、同一の指向方向にな
らないように設定する。
【００２１】端末局も指向性アンテナを備えており、希
望の基地局の方向からの電波を受信することができる。
また、基地局は、端末局からの電波の到来方向を観測す
ることにより、端末局との通信に使用するアンテナ指向
方向を判断することができる。
望の基地局の方向からの電波を受信することができる。
また、基地局は、端末局からの電波の到来方向を観測す
ることにより、端末局との通信に使用するアンテナ指向
方向を判断することができる。
【００２２】図3は図1のそれぞれの基地局のフレームの
スロット構成を示している。例えば図3(a)はパターン1
を適用した基地局b1、b6、b15、b16の場合であるが、
端末局がa1の方向にいる場合にT1の期間に含まれるスロ
ットから通信に使用するスロットを割り当てる。同様に
してタイミングT2〜T6には指向方向a2〜a6の方向にいる
端末局にスロットを割り当てる。また、図３(b)〜図３
(f)も他のパターンを使用した基地局のスロット構成を
示している。また、パターン1を使用している基地局b1
の近隣の基地局b5、b7、b8、b11、b12、b14はパターン1
以外のパターンを用いることにより、近隣の基地局では
パターンを異ならせるが、基地局b１と遠隔の基地局で
あるb6、b15、b16では基地局b1と同じパターンを繰り返
し使用する。このようにパターンが異なるよう制御する
ことにより、干渉劣化を抑えることができる。
スロット構成を示している。例えば図3(a)はパターン1
を適用した基地局b1、b6、b15、b16の場合であるが、
端末局がa1の方向にいる場合にT1の期間に含まれるスロ
ットから通信に使用するスロットを割り当てる。同様に
してタイミングT2〜T6には指向方向a2〜a6の方向にいる
端末局にスロットを割り当てる。また、図３(b)〜図３
(f)も他のパターンを使用した基地局のスロット構成を
示している。また、パターン1を使用している基地局b1
の近隣の基地局b5、b7、b8、b11、b12、b14はパターン1
以外のパターンを用いることにより、近隣の基地局では
パターンを異ならせるが、基地局b１と遠隔の基地局で
あるb6、b15、b16では基地局b1と同じパターンを繰り返
し使用する。このようにパターンが異なるよう制御する
ことにより、干渉劣化を抑えることができる。
【００２３】実施の形態2.実施の形態1では、期間・タ
イミングT1〜T6を所定の時間幅を持った期間としたが、
フレーム内の時刻を示すタイミングとしてもよい。図4
は図1の基地局のフレームのスロット構成を示してい
る。例えば図4(a)はパターン1を適用した基地局b1、b
6、b15、b16の場合であるが、端末局がa1の方向にいる
場合にT1のタイミングの近くからスロットを割り当て
る。同様にしてアンテナ指向方向a2〜a6の方向にいる端
末局にはタイミングT２〜T6の近くから順に、スロット
を割り当てる。また、図４(b)〜図４(f)も他のパターン
を使用した基地局のスロット構成を示している。
イミングT1〜T6を所定の時間幅を持った期間としたが、
フレーム内の時刻を示すタイミングとしてもよい。図4
は図1の基地局のフレームのスロット構成を示してい
る。例えば図4(a)はパターン1を適用した基地局b1、b
6、b15、b16の場合であるが、端末局がa1の方向にいる
場合にT1のタイミングの近くからスロットを割り当て
る。同様にしてアンテナ指向方向a2〜a6の方向にいる端
末局にはタイミングT２〜T6の近くから順に、スロット
を割り当てる。また、図４(b)〜図４(f)も他のパターン
を使用した基地局のスロット構成を示している。
【００２４】この実施の形態では、タイミング(T1〜T6)
を中心にスロットを割り当てるので各指向方向の呼量に
応じて、各指向方向に割り当てるスロットの数は可変に
なる。トラフィックがある指向方向に集中してしまった
場合に、そのアンテナ指向方向を用いるスロットを多く
割り当てることにより、呼損を減少させることができ
る。この場合、同じタイミングに近隣の基地局で同一方
向の指向方向を使用する場合が考えられる。そのような
場合には、従来と同様干渉の大きい場合は、割り当てス
ロットを変更する。
を中心にスロットを割り当てるので各指向方向の呼量に
応じて、各指向方向に割り当てるスロットの数は可変に
なる。トラフィックがある指向方向に集中してしまった
場合に、そのアンテナ指向方向を用いるスロットを多く
割り当てることにより、呼損を減少させることができ
る。この場合、同じタイミングに近隣の基地局で同一方
向の指向方向を使用する場合が考えられる。そのような
場合には、従来と同様干渉の大きい場合は、割り当てス
ロットを変更する。
【００２５】実施の形態3.実施の形態１もしくは実施の
形態2では基地局が使用する指向方向決定パターンは固
定的に割り当てるものとしたが、使用するパターンは報
知回線の干渉を観測することにより決定してもよい。図
5はセルラ構成の図である。図5において、b1、b3、b5、
b6、b8、b10、b12は基地局で、同一周波数の電波を用
い、6方向に指向性のある指向性アンテナを備えてい
る。またこの図5はあるタイミングの状態であり、斜線
部はそのタイミングでのセルそれぞれの指向方向を示し
ている。
形態2では基地局が使用する指向方向決定パターンは固
定的に割り当てるものとしたが、使用するパターンは報
知回線の干渉を観測することにより決定してもよい。図
5はセルラ構成の図である。図5において、b1、b3、b5、
b6、b8、b10、b12は基地局で、同一周波数の電波を用
い、6方向に指向性のある指向性アンテナを備えてい
る。またこの図5はあるタイミングの状態であり、斜線
部はそのタイミングでのセルそれぞれの指向方向を示し
ている。
【００２６】図6は報知回線（Vｃｈ）を用いたフレーム
構成である。図6では通信回線のスロット(U1、U2、…、
Un)の前に報知回線を設けている。基地局は報知回線の
スロットV1〜V6のどれか一つのスロットを用いることに
より、システム情報や端末局の基地局への同期捕捉に用
いられる信号などの共通情報を送信する。図6(a)は図5
における基地局b１が報知回線スロットとしてV1を使用
し、指向方向決定パターンとしてパターン1を使用した
時のフレーム構成を示す。同様に図６(b)、図６(c)、図
６(d)は異なったパターンを使用した他の基地局b3、b
5、b6、b10、b12のフレーム構成を示している。図7は報
知回線とパターンのすみ分けを説明する図である。個々
の報知回線のスロット数は指向方向決定パターンの数と
同一に設定する。ここでは、V1〜V6の報知回線を用いる
基地局が、それぞれ指向方向決定パターン１〜６を用い
る場合の例である。
構成である。図6では通信回線のスロット(U1、U2、…、
Un)の前に報知回線を設けている。基地局は報知回線の
スロットV1〜V6のどれか一つのスロットを用いることに
より、システム情報や端末局の基地局への同期捕捉に用
いられる信号などの共通情報を送信する。図6(a)は図5
における基地局b１が報知回線スロットとしてV1を使用
し、指向方向決定パターンとしてパターン1を使用した
時のフレーム構成を示す。同様に図６(b)、図６(c)、図
６(d)は異なったパターンを使用した他の基地局b3、b
5、b6、b10、b12のフレーム構成を示している。図7は報
知回線とパターンのすみ分けを説明する図である。個々
の報知回線のスロット数は指向方向決定パターンの数と
同一に設定する。ここでは、V1〜V6の報知回線を用いる
基地局が、それぞれ指向方向決定パターン１〜６を用い
る場合の例である。
【００２７】今、図５において基地局b８以外が動作し
ており、新たに基地局b８が立ち上がり、サービスが開
始される場合を考える。まず、基地局b８は、報知回線
の各スロットを観測することにより、干渉の少ない報知
回線を選択する。図６に示すように、スロットV1,V2,V
5,V6が使われているため、基地局b８では、スロットV1,
V2,V5,V6の干渉が大きいと観測される。基地局b８は、
干渉の少ない報知回線のスロットとして、例えばV3を選
択する。このように、干渉の少ない報知回線を選択する
ことにより、基地局間で報知回線を棲み分けることがで
きる。
ており、新たに基地局b８が立ち上がり、サービスが開
始される場合を考える。まず、基地局b８は、報知回線
の各スロットを観測することにより、干渉の少ない報知
回線を選択する。図６に示すように、スロットV1,V2,V
5,V6が使われているため、基地局b８では、スロットV1,
V2,V5,V6の干渉が大きいと観測される。基地局b８は、
干渉の少ない報知回線のスロットとして、例えばV3を選
択する。このように、干渉の少ない報知回線を選択する
ことにより、基地局間で報知回線を棲み分けることがで
きる。
【００２８】次に、報知回線の棲み分けの結果を使っ
て、指向方向決定パターンを選択する。図６(e)は、報
知回線のスロットV3を選択した基地局b８が、対応する
指向方向決定パターン３を選択した場合の、基地局b８
のフレーム構成である。周辺の同一周波数を使用する他
の基地局(基地局b1,b3,b5,b6,b10,b12)とでは異なった
指向方向決定パターンを使用しているため、同じタイミ
ングで同一方向の指向方向を使用することが回避され
る。このように、報知回線の棲み分けにより、通信回線
のスロット割り当てに用いる指向方向決定パターンを選
択することができ、あらかじ ゜各基地局に指向方向決定
パターンを割り当てておく必要が無くなる。
て、指向方向決定パターンを選択する。図６(e)は、報
知回線のスロットV3を選択した基地局b８が、対応する
指向方向決定パターン３を選択した場合の、基地局b８
のフレーム構成である。周辺の同一周波数を使用する他
の基地局(基地局b1,b3,b5,b6,b10,b12)とでは異なった
指向方向決定パターンを使用しているため、同じタイミ
ングで同一方向の指向方向を使用することが回避され
る。このように、報知回線の棲み分けにより、通信回線
のスロット割り当てに用いる指向方向決定パターンを選
択することができ、あらかじ ゜各基地局に指向方向決定
パターンを割り当てておく必要が無くなる。
【００２９】なお、上記実施の形態では上りと下りの回
線が分かれている場合を想定したが、回線が分かれてい
ない場合でも同様に適用が可能である。また、6セクタ
セルを想定したが、セクタの数は問わない。
線が分かれている場合を想定したが、回線が分かれてい
ない場合でも同様に適用が可能である。また、6セクタ
セルを想定したが、セクタの数は問わない。
【００３０】実施の形態４.図８は、実施の形態４に関
する、基地局の指向性棲み分け状況を示す図である。全
ての基地局のフレームは同期しているものとする。この
図は繰り返し周波数N=7、すなわち７つの周波数ｆ１〜
ｆ７を使用して面的なサービスを行う場合の例である。
図において、b１〜b１３の６角形は同一周波数ｆ１を用
いる基地局エリアを示している。図において、Segで示
した番号は、指向性棲み分け番号を示している。図は指
向性棲み分け数を３とした場合であり、各基地局は指向
性棲み分け番号として0、１、２のいずれかを選択する
手段を持っている。同一周波数を用いる近隣の基地局は
異なる指向性棲み分け番号を選択し、遠隔の基地局は同
一の指向性棲み分け番号を繰り返し選択することができ
る。
する、基地局の指向性棲み分け状況を示す図である。全
ての基地局のフレームは同期しているものとする。この
図は繰り返し周波数N=7、すなわち７つの周波数ｆ１〜
ｆ７を使用して面的なサービスを行う場合の例である。
図において、b１〜b１３の６角形は同一周波数ｆ１を用
いる基地局エリアを示している。図において、Segで示
した番号は、指向性棲み分け番号を示している。図は指
向性棲み分け数を３とした場合であり、各基地局は指向
性棲み分け番号として0、１、２のいずれかを選択する
手段を持っている。同一周波数を用いる近隣の基地局は
異なる指向性棲み分け番号を選択し、遠隔の基地局は同
一の指向性棲み分け番号を繰り返し選択することができ
る。
【００３１】図９は、実施の形態４による割当スロット
選択方法を示す図である。左側の図９(a)は到来電波角
度から割当目標スロットを求める方法を示しており、右
側の図９(b)は割当目標スロットを中心にスロットを割
り当てる方法を示している。図９(a)の横軸は到来電波
角度であり、これを分類することによりセクタ番号(a1
〜a6)を求めることができる。例えば、６つの異なる方
向を向いたセクタアンテナを用いて到来電波を観測し、
最も受信電界レベルの高いアンテナ番号をセクタ番号と
して選択すればよい。ここで、到来電波角度とは端末局
から基地局へ向かう上り方向に関する角度であるが、基
地局から端末局へ向かう下り方向に関する放射電波角度
と、１８０度反対向きの関係がある。このため、放射電
波角度を１８０度反対向きに変換することにより、上り
回線と下り回線に関するスロット割当は同様に処理する
ことができる。
選択方法を示す図である。左側の図９(a)は到来電波角
度から割当目標スロットを求める方法を示しており、右
側の図９(b)は割当目標スロットを中心にスロットを割
り当てる方法を示している。図９(a)の横軸は到来電波
角度であり、これを分類することによりセクタ番号(a1
〜a6)を求めることができる。例えば、６つの異なる方
向を向いたセクタアンテナを用いて到来電波を観測し、
最も受信電界レベルの高いアンテナ番号をセクタ番号と
して選択すればよい。ここで、到来電波角度とは端末局
から基地局へ向かう上り方向に関する角度であるが、基
地局から端末局へ向かう下り方向に関する放射電波角度
と、１８０度反対向きの関係がある。このため、放射電
波角度を１８０度反対向きに変換することにより、上り
回線と下り回線に関するスロット割当は同様に処理する
ことができる。
【００３２】図９(a)の縦軸はスロット番号を示してお
り、フレーム内でスロットは番号１から番号MaxSlnumの
順に並んでいるものとする。図９(a)において、実線は
指向性棲み分け番号が０、点線は指向性棲み分け番号が
１、破線は指向性棲み分け番号が２の基地局に関してお
り、セクタ番号と指向性棲み分け番号の組み合わせと割
当目標スロットを関連付けている。すなわち、セクタ番
号と棲み分け番号が決まると、割当目標スロットが一意
に決定できる。なお、この関連付けは、棲み分け番号と
セクタ番号に関して互いに異なる目標スロットを関連付
けるように決定される。
り、フレーム内でスロットは番号１から番号MaxSlnumの
順に並んでいるものとする。図９(a)において、実線は
指向性棲み分け番号が０、点線は指向性棲み分け番号が
１、破線は指向性棲み分け番号が２の基地局に関してお
り、セクタ番号と指向性棲み分け番号の組み合わせと割
当目標スロットを関連付けている。すなわち、セクタ番
号と棲み分け番号が決まると、割当目標スロットが一意
に決定できる。なお、この関連付けは、棲み分け番号と
セクタ番号に関して互いに異なる目標スロットを関連付
けるように決定される。
【００３３】セクタ番号と棲み分け番号とスロット番号
の関連付けについて、図１０を用いてさらに説明する。
図１０(a)は１フレームにおける通信回線を示してい
る。通信回線はスロット番号１からスロット番号MaxSln
umまでのスロットから構成されている。図においてハッ
チングをかけたスロットは、図９(a)により選択される
目標割当スロット(t1〜t6)に対応する。図１０(b),(c),
(d)はそれぞれt1,t3,t5に対応する時間における、基地
局の指向方向を示している。６角形で示しているのが同
一周波数を用いる基地局エリアであり、６角形内の数字
は棲み分け番号を示し、矢印は指向方向を示している。
例えば図１０(b)を見ると、棲み分け番号Seg=0の基地局
は０度、Seg=1の基地局は１２０度、Seg=2の基地局は２
４０度の方向を向いている。これは、図９(a)のt1に関
連付けられる電波到来角度が、０度の場合はSeg=0、１
２０度の場合はSeg=1、２４０度の場合はSeg=2であるこ
とに対応している。同様に図１０(c),(d)もそれぞれ図
９(a)のt3,t5に対応していることがわかる。
の関連付けについて、図１０を用いてさらに説明する。
図１０(a)は１フレームにおける通信回線を示してい
る。通信回線はスロット番号１からスロット番号MaxSln
umまでのスロットから構成されている。図においてハッ
チングをかけたスロットは、図９(a)により選択される
目標割当スロット(t1〜t6)に対応する。図１０(b),(c),
(d)はそれぞれt1,t3,t5に対応する時間における、基地
局の指向方向を示している。６角形で示しているのが同
一周波数を用いる基地局エリアであり、６角形内の数字
は棲み分け番号を示し、矢印は指向方向を示している。
例えば図１０(b)を見ると、棲み分け番号Seg=0の基地局
は０度、Seg=1の基地局は１２０度、Seg=2の基地局は２
４０度の方向を向いている。これは、図９(a)のt1に関
連付けられる電波到来角度が、０度の場合はSeg=0、１
２０度の場合はSeg=1、２４０度の場合はSeg=2であるこ
とに対応している。同様に図１０(c),(d)もそれぞれ図
９(a)のt3,t5に対応していることがわかる。
【００３４】次に、図９(b)に示した、割当目標スロッ
トを中心に割当スロットを決定する方法について、図１
１に示したフローチャートを用いて説明する。Step 1で
は、割当目標スロット(target)と割当を要求されたスロ
ット数(req)を得る。Step 2では、割当済みスロット数
(K)、目標スロットからの変位値(diff)、変位の符号(si
gn)を初期化する。Step 3では、割当済みスロット数(K)
が要求スロット(req)より小さい場合だけ以下の処理を
する判断を行う。Step 4では、割当候補スロット番号(s
lnum)を求めている。Step 5ではslnumが使用可能かどう
かを判断する。Step 6では、割当候補スロット番号(sln
um)を割当てる処理を行い、割当済みスロット数(K)をイ
ンクリメントしている。Step 7では、変位の符号(sign)
が０または負の場合は符号(sign)を正、変位値(diff)を
インクリメントし、変位の符号(sign)が正の場合は符号
(sign)を負に設定している。以上のような処理を行うこ
とにより、割当スロットを中心にスロットを割り当てる
ことができる。他の方法として、割当スロットを中心に
高い優先度を設定した優先度テーブルを用意しておき、
優先度の高い順に使用可能かどうかを判断する方法も考
えられる。なお、使用可能かどうかの判断は、スロット
割当状況、干渉状況などを用いて行われる。
トを中心に割当スロットを決定する方法について、図１
１に示したフローチャートを用いて説明する。Step 1で
は、割当目標スロット(target)と割当を要求されたスロ
ット数(req)を得る。Step 2では、割当済みスロット数
(K)、目標スロットからの変位値(diff)、変位の符号(si
gn)を初期化する。Step 3では、割当済みスロット数(K)
が要求スロット(req)より小さい場合だけ以下の処理を
する判断を行う。Step 4では、割当候補スロット番号(s
lnum)を求めている。Step 5ではslnumが使用可能かどう
かを判断する。Step 6では、割当候補スロット番号(sln
um)を割当てる処理を行い、割当済みスロット数(K)をイ
ンクリメントしている。Step 7では、変位の符号(sign)
が０または負の場合は符号(sign)を正、変位値(diff)を
インクリメントし、変位の符号(sign)が正の場合は符号
(sign)を負に設定している。以上のような処理を行うこ
とにより、割当スロットを中心にスロットを割り当てる
ことができる。他の方法として、割当スロットを中心に
高い優先度を設定した優先度テーブルを用意しておき、
優先度の高い順に使用可能かどうかを判断する方法も考
えられる。なお、使用可能かどうかの判断は、スロット
割当状況、干渉状況などを用いて行われる。
【００３５】実施の形態４は以上のように構成されてい
るので、指向性棲み分け番号の異なる基地局間におい
て、同一タイミングにおけるアンテナの指向方向は異な
る方向を向くことになる。すなわち、同一周波数を用い
る近隣の基地局間では干渉を減少させることができる。
さらに、干渉距離を大きくすることができるので、基地
局アンテナの開口面積を小さくしたり、基地局のアンテ
ナ高を低くできるので、コストや設置性の面で有益であ
る。
るので、指向性棲み分け番号の異なる基地局間におい
て、同一タイミングにおけるアンテナの指向方向は異な
る方向を向くことになる。すなわち、同一周波数を用い
る近隣の基地局間では干渉を減少させることができる。
さらに、干渉距離を大きくすることができるので、基地
局アンテナの開口面積を小さくしたり、基地局のアンテ
ナ高を低くできるので、コストや設置性の面で有益であ
る。
【００３６】実施の形態５.図１２は、実施の形態５で
ある割当スロット選択方法を示す図である。実施の形態
４と同様に各基地局は指向性棲み分け番号を選択し、到
来電波角度からセクタ番号を求めている。異なるのは、
セクタ番号と棲み分け番号の組み合わせと割当目標スロ
ットの関連付けだけである。本実施の形態では、セクタ
番号によらず、棲み分け番号に対して互いに異なる目標
割当スロットを関連付けている。すなわち、棲み分け番
号Seg=0の場合はｔ１，Seg=1の場合はｔ３、Seg=2の場
合はｔ５に関連付けている。このような関連付けをする
ことにより、棲み分け番号により使用するスロットを分
離できるので、異なる棲み分け番号の基地局間では干渉
を減少させることができる。ただし、割当を要求される
スロット数が全スロット数の１／３より大きいと、棲み
分け番号による使用スロットの分離が不可能となるの
で、本実施の形態は基地局当たりの通信が十分に少ない
場合に適用可能である。
ある割当スロット選択方法を示す図である。実施の形態
４と同様に各基地局は指向性棲み分け番号を選択し、到
来電波角度からセクタ番号を求めている。異なるのは、
セクタ番号と棲み分け番号の組み合わせと割当目標スロ
ットの関連付けだけである。本実施の形態では、セクタ
番号によらず、棲み分け番号に対して互いに異なる目標
割当スロットを関連付けている。すなわち、棲み分け番
号Seg=0の場合はｔ１，Seg=1の場合はｔ３、Seg=2の場
合はｔ５に関連付けている。このような関連付けをする
ことにより、棲み分け番号により使用するスロットを分
離できるので、異なる棲み分け番号の基地局間では干渉
を減少させることができる。ただし、割当を要求される
スロット数が全スロット数の１／３より大きいと、棲み
分け番号による使用スロットの分離が不可能となるの
で、本実施の形態は基地局当たりの通信が十分に少ない
場合に適用可能である。
【００３７】本実施の形態は以上のように構成されてい
るので、セクタ番号を求めることのない簡易な方法によ
り、同一周波数を用いる近隣の基地局間では干渉を減少
させることができる。
るので、セクタ番号を求めることのない簡易な方法によ
り、同一周波数を用いる近隣の基地局間では干渉を減少
させることができる。
【００３８】実施の形態６.図１３は、実施の形態６で
ある割当スロット選択方法を示す図である。実施の形態
４と同様に各基地局はフレーム同期しており、同一周波
数を用いる近隣の基地局は異なる指向性棲み分け番号を
選択し、遠隔の基地局は同一の指向性棲み分け番号を繰
り返し選択しているものとする。本実施の形態では、基
地局は電波到来角度を得ることができるものとする。例
えば、実際に電波の到来方向を測定しても良いし、端末
局の座標位置を用いることにより計算で求めても良い。
ある割当スロット選択方法を示す図である。実施の形態
４と同様に各基地局はフレーム同期しており、同一周波
数を用いる近隣の基地局は異なる指向性棲み分け番号を
選択し、遠隔の基地局は同一の指向性棲み分け番号を繰
り返し選択しているものとする。本実施の形態では、基
地局は電波到来角度を得ることができるものとする。例
えば、実際に電波の到来方向を測定しても良いし、端末
局の座標位置を用いることにより計算で求めても良い。
【００３９】図１３(a)の横軸は到来電波角度であり、
縦軸はスロット番号を示している。実線は指向性棲み分
け番号が０、点線は指向性棲み分け番号が１、破線は指
向性棲み分け番号が２の基地局に関しており、到来電波
角度と指向性棲み分け番号の組み合わせと割当目標スロ
ットを関連付けている。すなわち、到来電波角度と棲み
分け番号が決まると、割当目標スロットが一意に決定で
きる。なお、この関連付けは、到来電波角度とセクタ番
号に関して互いに異なる割当目標スロットを関連付ける
ように決定される。図１３(b)は、割当目標スロットを
中心に割当スロットを決定する方法を示す図であり、実
施の形態４の図９(b)と同様である。
縦軸はスロット番号を示している。実線は指向性棲み分
け番号が０、点線は指向性棲み分け番号が１、破線は指
向性棲み分け番号が２の基地局に関しており、到来電波
角度と指向性棲み分け番号の組み合わせと割当目標スロ
ットを関連付けている。すなわち、到来電波角度と棲み
分け番号が決まると、割当目標スロットが一意に決定で
きる。なお、この関連付けは、到来電波角度とセクタ番
号に関して互いに異なる割当目標スロットを関連付ける
ように決定される。図１３(b)は、割当目標スロットを
中心に割当スロットを決定する方法を示す図であり、実
施の形態４の図９(b)と同様である。
【００４０】実施の形態６は、以上のように構成されて
いるので、指向性棲み分け番号の異なる基地局間におい
て、同一タイミングにおけるアンテナの指向方向は異な
る方向を向くことになる。すなわち、同一周波数を用い
る近隣の基地局間では干渉を減少させることができる。
さらに、干渉距離を大きくすることができるので、基地
局アンテナの開口面積を小さくしたり、基地局のアンテ
ナ高を低くできるので、コストや設置性の面で有益であ
る。
いるので、指向性棲み分け番号の異なる基地局間におい
て、同一タイミングにおけるアンテナの指向方向は異な
る方向を向くことになる。すなわち、同一周波数を用い
る近隣の基地局間では干渉を減少させることができる。
さらに、干渉距離を大きくすることができるので、基地
局アンテナの開口面積を小さくしたり、基地局のアンテ
ナ高を低くできるので、コストや設置性の面で有益であ
る。
【００４１】
【発明の効果】この発明は、以上に説明したように構成
されているので、以下に示すような効果が挙げられる。
指向性アンテナを備えた基地局におけるスロット割り当
てにおいて、指向方向のパターンを保持し、近隣の同一
周波数を用いる基地局と異なるパターンを割り当てるこ
とにより、複雑な制御を必要とすることなく同一周波数
干渉を減少させることが可能である。
されているので、以下に示すような効果が挙げられる。
指向性アンテナを備えた基地局におけるスロット割り当
てにおいて、指向方向のパターンを保持し、近隣の同一
周波数を用いる基地局と異なるパターンを割り当てるこ
とにより、複雑な制御を必要とすることなく同一周波数
干渉を減少させることが可能である。
【００４２】ある指向方向にトラフィックが集中した場
合にも、その指向方向を用いるスロットを多く割り当て
ることにより、呼損を避けることが可能である。
合にも、その指向方向を用いるスロットを多く割り当て
ることにより、呼損を避けることが可能である。
【００４３】報知回線の棲み分けにより、通信回線の割
り当てに用いる、指向方向決定パターンあるいは指向性
棲み分け番号を自動的に選択することができる。
り当てに用いる、指向方向決定パターンあるいは指向性
棲み分け番号を自動的に選択することができる。
【００４４】指向性棲み分け番号の異なる基地局間にお
いて、同一タイミングにおけるアンテナの指向方向を互
いに異なる方向にすることができ、同一周波数を用いる
近隣の基地局間では干渉を減少させることができる。
いて、同一タイミングにおけるアンテナの指向方向を互
いに異なる方向にすることができ、同一周波数を用いる
近隣の基地局間では干渉を減少させることができる。
【００４５】干渉距離を大きくすることができるので、
基地局アンテナの開口面積を小さくでき、コストの面で
有益である。
基地局アンテナの開口面積を小さくでき、コストの面で
有益である。
【００４６】干渉距離を大きくすることができるので、
基地局のアンテナ高を低くでき、設置性の面で有益であ
る。
基地局のアンテナ高を低くでき、設置性の面で有益であ
る。
【図１】 本発明による指向性アンテナを用いたセルラ
の構成を示す。
の構成を示す。
【図２】 実施の形態１による指向方向決定パターンテ
ーブルを示す。
ーブルを示す。
【図３】 実施の形態１による指向方向決定パターンを
用いたフレーム構成を示す。
用いたフレーム構成を示す。
【図４】 実施の形態２による指向方向決定パターンを
用いたフレーム構成を示す。
用いたフレーム構成を示す。
【図５】 実施の形態３によるセルラの構成を示す。
【図６】 実施の形態３による報知回線を用いたフレー
ム構成を示す。
ム構成を示す。
【図７】 実施の形態３による報知回線の構成を示す。
【図８】 実施の形態４による基地局の指向性棲み分け
状況を示す図である。
状況を示す図である。
【図９】 実施の形態４による割当スロット選択方法を
示す図である。
示す図である。
【図１０】 セクタ番号と棲み分け番号とスロット番号
の関連付けを説明する図である。
の関連付けを説明する図である。
【図１１】 割当目標スロットを中心に、割当スロット
を決定する方法をフローチャートで示す図である。
を決定する方法をフローチャートで示す図である。
【図１２】 実施の形態５による割当スロット選択方法
を示す図である。
を示す図である。
【図１３】 実施の形態６による割当スロット選択方法
を示す図である。
を示す図である。
【図１４】 従来のセルラの構成を示す。
【図１５】 従来の指向性アンテナを備えた無線通信シ
ステムの指向方向を示す図である。
ステムの指向方向を示す図である。
【図１６】 従来の基地局間におけるフレームのスロッ
ト構成を示す図である。
ト構成を示す図である。
【図１７】 端末局が使用しているスロットにおける無
線通信システムの指向方向を示す図である。
線通信システムの指向方向を示す図である。
【図１８】 従来の基地局のフレームのスロット構成を
示す。
示す。
【図１９】 サービスエリアの形状に対応した指向特性
を有するアンテナの垂直面内指向性を示す図である。
を有するアンテナの垂直面内指向性を示す図である。
【図２０】 干渉距離とアンテナ高および所要減衰角度
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
ｂ１〜ｂ１７ 基地局
ａ１〜ａ６ 指向方向
Ｔ１〜Ｔ６ 期間またはタイミング
Ｕ１〜Ｕｎ 通信回線スロット
Ｖ１〜Ｖ６ 報知回線スロット
ｂ１−ａ１〜ｂ１−ａ６ 基地局ｂ１のセクタ方向
ｂ２−ａ１〜ｂ２−ａ６ 基地局ｂ２のセクタ方向
ｐ１〜ｐ４ 端末局
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０４Ｑ 7/36
(56)参考文献 特開 平７−193857（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−1125（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H04B 7/24 - 7/26 102
H04Q 7/00 - 7/38
Claims (7)
- 【請求項１】 基地局に指向性アンテナを備え、通信ス
ロットごとにアンテナ指向方向を設定する手段を有し、
同一周波数の電波を繰り返し使用する無線通信システム
において、 指向方向決定パターンを複数用意し、基地局は、前記複
数の指向方向決定パターンから第１の指向方向決定パタ
ーンを選択し、該基地局の近隣の基地局は、前記第１の
指向方向決定パターンとは異なる指向方向決定パターン
を選択し、遠隔の基地局は前記第１の指向方向決定パタ
ーンを繰り返し用いることにより、近隣の基地局では、
同一の時刻に同一のアンテナ指向方向を用いることを回
避し、 前記指向方向決定パターンは、通信回線のフレームを指
向方向決定パターンの数で均等に割るタイミングとアン
テナ指向方向を関連づけし、基地局は、前記指向方向決
定パターンを選択する手段と、端末局との通信に用いる
アンテナ指向方向を判断する手段を持ち、特定のアンテ
ナ指向方向を用いるものと判断した端末局との通信に用
いる通信スロットを、前記指向方向決定パターンにより
関連づけられる、前記タイミングの近傍のスロットか
ら、割り当てることを特徴とするの無線通信システム。 - 【請求項２】 前記基地局が端末局へ共通情報を通知す
る報知回線を複数備え、 前記基地局は近隣の基地局と異なった報知回線を選択す
ることにより、近隣の基地局から該基地局の報知回線へ
の干渉を避け、 報知回線の数を、前記指向方向決定パターンの数と同一
とし、前記基地局は、選択した報知回線に対応した前記
指向方向決定パターンを選択することを特徴とする請求
項１に記載の無線通信システム。 - 【請求項３】 基地局に指向性アンテナを備え、通信ス
ロットごとにアンテナ指向方向を設定する手段を有し、
同一周波数の電波を繰り返し使用する無線通信システム
において、 指向性棲み分け数を２以上の整数とし、前記基地局は、
前記指向性棲み分け数未満の自然数である指向性棲み分
け番号を選択する手段を持ち、該基地局の近隣の基地局
は、前記第１の指向性棲み分け番号とは異なる指向性棲
み分け番号を選択する手段を持ち、遠隔の基地局は前記
第１の指向性棲み分け番号を繰り返し選択することがで
き、 基地局が端末局に通信スロットを割り当てる場合に、 基地局は端末局の電波角度と、基地局の指向性棲み分け
番号の組み合わせにより、互いに異なる割当目標スロッ
トを求める手段を持ち、割当目標スロットを中心にして
端末局にスロットを割り当てる手段を持つことを特徴と
する無線通信システム。 - 【請求項４】 前記基地局が端末局へ共通情報を通知す
る報知回線を複数備え、前記基地局は近隣の基地局と異
なった報知回線を選択することにより、近隣の基地局か
ら該基地局の報知回線への干渉を避け、 報知回線の数を、前記指向性棲み分け数と同一とし、前
記基地局は、選択した報知回線に対応した前記指向性棲
み分け番号を選択することを特徴とする請求項３に記載
の無線通信システム。 - 【請求項５】 複数の基地局で同一周波数の電波を繰り
返し使用する無線通信システムの基地局において、 指向性アンテナと、 複数の通信スロットから構成される通信フレームを所定
数に分割する複数の基準タイミングと各基準タイミング
にそれぞれ対応付けられたアンテナ指向方向とから構成
される指向方向決定パターンであって、異なる指向方向
決定パターン間では同一のタイミングにおいて同一のア
ンテナ指向方向とならない複数の指向方向決定パターン
のうち、当該基地局に近接する他の基地局と異なる指向
方向決定パターンを選択する選択手段と、 端末局との通信に用いるアンテナ指向方向を特定する、
指向方向特定手段と、 前記選択された指向方向決定パターンを参照し、前記特
定されたアンテナ指向方向に対応する基準タイミングの
近傍の通信スロットを前記端末局に順次割り当てる通信
スロット割り当て手段と、 前記各通信スロットの割り当て結果に従い、前記指向性
アンテナの指向方向を設定するアンテナ制御手段と、 を備えたことを特徴とする無線通信システムの基地局。 - 【請求項６】 複数の基地局で同一周波数の電波を繰り
返し使用する無線通信システムの基地局において、 指向性アンテナと、 複数の指向性棲み分け数のうち、当該基地局に近接する
他の基地局と異なる指向性棲み分け番号を選択する選択
手段と、 端末局に通信スロットを割り当てる場合に、前記端末局
の電波角度と、当該基地局の指向性棲み分け番号の組み
合わせに基づいて、割当目標スロットを決定する割当目
標スロット決定手段と、 割当目標スロットを中心にして前記端末局に通信スロッ
トを順次割り当てる通信スロット割り当て手段と、 前記各通信スロットの割り当て結果に従い、前記指向性
アンテナの指向方向を設定するアンテナ制御手段と、 を備えたことを特徴とする無線通信システムの基地局。 - 【請求項７】 前記基地局は、端末局へ共通情報を通知
する報知回線を複数備え、各報知回線は前記指向方向決
定パターン又は前記指向性棲み分け番号にそれぞれ対応
付けられており、 前記選択手段は、前記複数の報知回線の観測して干渉の
少ない報知回線を特定し、該報知回線に対応する指向方
向決定パターン又は前記指向性棲み分け番号を選択する
構成とされたことを特徴とする、請求項５又は６に記載
の無線通信システムの基地局。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP31211398A JP3407671B2 (ja) | 1998-06-01 | 1998-11-02 | 無線通信システム及びその基地局 |
| US09/236,392 US6400955B1 (en) | 1998-06-01 | 1999-01-25 | Radio communication system |
| DE1999631102 DE69931102T2 (de) | 1998-06-01 | 1999-02-19 | Zellulares Layout mit gleichzeitiger Sektor- und Zeitschlitzauswahl |
| EP19990103293 EP0963129B1 (en) | 1998-06-01 | 1999-02-19 | Cell layout with concurrent sector and time slot selection |
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|---|---|---|---|
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| JP10-150902 | 1998-06-01 | ||
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