JPH03226127A - 移動通信システムの通話中チャネル切換え方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は小ゾーン方式（セルラ方式）の移動通信システ
ムにおける通話中チャネル切換え方式に関する。

（従来の技術） 自動車電話システムでは、周波数当たりの収容数を増や
すためにサービスエリアを複数の無線ゾーンに分割し離
れた無線ゾーンで同一周波数を再利用する小ゾーン方式
（セルラ方式）が採用されている。しかしながら自動車
電話の潜在的な需要は現行システムの収容数を遥かに上
回っており、より大容量のシステムを実現する必要があ
る。限られた周波数帯で更に大容量化を図る方法として
、無線ゾーンの極小化が考えられる。例えば無線ゾーン
の半径を１７１０にすれば周波数利用率はｉ［１０倍に
なる。

無線ゾーンを極小化すると、移動局が通話中に次々と無
線ゾーン間を移動するために、通話中チャネル切換えの
頻度が増加する。現行の日本電信電話株式会社の自動車
電話システムの通話中チャネル切換え方式においては、
電子通信学会発行自動車電話（桑原守二監修）第１９７
頁から第２００頁に記載されているように、多数の移動
局に対する無線ゾーン間の移動検出の制御が基地局や無
線回線制御局に集中しているから、チャネル切換えの頻
度が増加すると、より処理能力の高い基地局装置や無線
回線制御局装置が必要となる。

これに対して基地局や無線回線制御局の負荷を軽減する
ために新しい通話中チャネル切換え方式が提案されてい
る。この方式は電子情報通信学会技術研究報告ＲＣ３８
９−３７ｒディジタル移動通信用高速ハンドオフ方式実
験システム」　（合弁、式次、古谷、近藤著）に記載さ
れている様に、移動局が接続中の基地局および周辺の基
地局からの制御チャネルの受信レベルを比較し、接続中
の基地局よりも受信レベルの高い基地局が現れた場合に
、その基地局へチャネル切換えを行なう。この方式では
無線ゾーン間の移動検出のための制御が各移動局に分散
するから、基地局や無線回線制御局の負荷が大幅に軽減
される。

（発明が解決しようとする課題） この様に移動局が接続中の基地局および周辺の基地局と
の無線回線の一定時間内の受信レベルを比較する方式で
は、平均受信レベルの比較を頻繁に行なうことが可能で
あり、常に平均受信レベルの最も強い基地局を選択する
ことにより通話品質の大幅な向上が期待出来る。しかし
ながら実際に常に平均受信レベルの高い基地局へ切換え
た場合、切換えが頻繁に繰返される所謂バタッキが特に
ゾーン境界付近において発生し、チャネル切換えのため
の制御が基地局、無線回線制御局および交換局の処理能
力を圧迫したり、切換え時の瞬断により通話品質が著し
く劣化する恐れがある。従ってチャネル切換えの起動条
件に何等かの制限を設けてバタツキ回数を現実的な値に
抑える必要がある。

このための−船釣な方法として、切換えの起動条件に一
定の履歴特性を設けることが考えられる。

即ち周辺基地局の平均受信レベルから、接続中の基地局
の平均受信レベルを差引いた値が一定の閾値以上になっ
た場合に限って、切換えを行なうことによりバタツキ回
数を減少させることが可能である。この場合、閾値が低
過ぎるとバタッキ回数を十分に抑えることが出来ない。

逆に閾値を高く設定してバタツキ回数を抑え過ぎるとな
かなか切換えが行なわれず通話品質が劣化することがあ
る。

従ってバタツキ回数を許容レベルにする様に閾値を設定
する必要がある。

受信レベルの平均時間が一定の場合、平均受信レベルの
測定誤差は、移動速度が小さい程増加し、移動速度が大
きい径減少する。従ってバタッキ回数を許容レベルにす
る閾値の値も、移動速度が小さい場合には高く、移動速
度が大きい場合には低く設定する必要がある。このため
平均的に移動速度が小さい携帯端末では閾値を高く、ま
た平均的に移動速度が大きい車載端末では閾値を低く設
定することによりある程度の効果が得られる。しかしな
がら携帯端末を自動車や電車等の高速で移動する移動体
上で使用したり、車載端末を渋滞中に使用する場合には
、通話品質が極端に劣化したりバタツキ回数が増加する
。このように従来の通話中チャネル切換方式には通話品
質とバタツキ回数の最適化に関して解決すべき課題があ
った。

本発明の目的は、小ゾーン方式の移動通信システムにお
いて、どの様な条件においても通話品質の劣化が少なく
しかもバタツキの少ない通話中チャネル切換え方式を提
供することにある。

（課題を解決するための手段） 本願の発明の基地局選択方式は、移動局とこの移動局に
接続中の基地局との間の無線回線および前記移動局と前
記基地局の周辺の基地局との間の無線回線における受信
レベルを前記移動局側または基地局側で測定し、前記移
動局と前記周辺の基地局との間の無線回線における受信
レベルから前記移動局と前記接続中の基地局との間の無
線回線における受信レベルを差引いた値が閾値以上にな
ると前記周辺の基地局へチャネルを切換える通話中チャ
ネル切換え方式であって、受信レベルが一定時間内にあ
るレベルを交差する頻度に応じて前記閾値を変化させる
ことを特徴とする特（作用） 前に述べたように移動速度が大きい場合には閾値を低く
、逆に移動局の移動速度が小さい場合には閾値を高くな
る様に移動速度に応じて閾値を設定すれば、通話品質の
劣化が少なくしかもバタツキ回数の少ない通話中チャネ
ル切換えが常に実現出来る。本戦端末の場合、車軸の回
転数から移動速度を検出することが可能であるが、車両
の改造を必要とする。また携帯端末の場合にはこの方法
も使うことが出来ない。

本発明では、移動局の移動速度を容易に検出すル方法と
して、受信レベルが一定時間内にあるレベルＲを交差す
る頻度、所謂レベルクロッシングレート（Ｌｅｖｅｌ　
Ｃｒｏｓｓｉｎｇ　Ｒａｔｅ　）を測定する方法を用い
る。移動通信システムにおいて観測される多重波伝搬環
境の下では、受信レベルの瞬時値はレイリー分布に従っ
て変動することが知られており、レイリーフェージング
と呼ばれている。この場合、レベルＲを正の傾斜で交差
する回数の平均値ＮＬＣＲは、電子通信学会発行自動車
電話（桑原守二監修）第２０頁に記載されている様に、
ｆｏを最大ドツプラー周波数、Ｒ７を受信レベルの短区
間中央値とすると、次式で与えられる。

ＮＬＩ：Ｎ　　＝ｒ丁Ｔ丁ＴＴ−ｆｏ　−足１ ・ｅｘｐ　　（−１ｎ２　　Ｒ−）　　　（１）Ｒ１ また最大ドツプラー周波数ｆｔｌは、移動局の移動速度
をｖ１電波の波長をλとすると、次式で与えられる。

ｆＤ＝■／λ　　　　　　　　　　　　　　（２）（２
）式を、（１）式へ代入して移動速度Ｖについて解くと Ｖ　＝　ＮＬＣＩＬ　　・λ、’Ｆ丁Ｔ「７丁　Ｒ７ ”ｅ！ｐ　（−１ｎ２−旦　　）　　　　（３）１ となる。式（３）より受信レベルの短区間中央値をＲい
とするフェージングにおいてレベルＲを正の傾斜で交差
する回数の平均値Ｎ　ＬＩＲは、移動局の移動速度Ｖと
比例関係にあることが分かる。言い換えればＮＬＣＩＩ
を測定することにより移動速度Ｖを求めることが出来る
。この場合、レベルロッジングレートを測定するレベル
Ｒはどの様なレベルであっち構わないが、レベルＲが短
区間中央値Ｒ６に近い程Ｎ　ＬＣ＊が大きくなるため、
測定精度の点からはレベルＲを短区間中央値Ｒ７と同じ
にすることが望ましい。

ここで閾値Ｔを、例えば Ｔ＝　ａ　　　（ａは任意の定数）　　　　（４）　Ｌ
Ｃｌｌ というようにＮＬｃ、ｌに基づいて設定すると、第３図
に示す様にＮＬＣえつまり移動速度Ｖが大きい程、閾値
Ｔを低く設定することが出来る。実際に使用する関係式
は、伝搬実験等の結果から通話品質とハンドオフ回数と
の関係を考慮して適当な関係を与えれば良い。また交差
回数の測定は、無線回線の受信レベルの測定と同様に移
動局側、基地局側のどちらで行なっても構わない。

このようにすることで、移動局の移動速度に応じてハン
ドオフの起動条件を変えるこ吉により、通話品質の劣化
が少なくしかもバタツキの少ない通話中チャネル切換え
が実現出来る。

（実施例） 次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の通話中チャネル切換え方式の第一の実
施例を示す図である。本実施例では無線回線の受信レベ
ルにおよび交差回数を移動局側において測定する場合に
ついて説明する。本実施例では移動端末全体の構成を示
しているが、本発明に関係するのは参照数字３０の部分
であるのでこの部分を中心に説明する。また本実施例で
はレベルクロッシングレートを測定するレベルを中央値
に選んである。接続中の基地局５００および周辺の基地
局４００が送信する下り無線回線の信号は、移動端末の
アンテナ１０で受信され、共用器２０を経由して受信ミ
キサ３２に入力され、シンセサイザー３１の出力と混合
される。シンセサイザー３１の発振周波数をマイクロプ
ロセッサ３８により制御することにより、任意の基地局
の信号が取りだされ標本化器３３および復調器３９へ入
力される。通話中に周辺基地局が送信する無線信号の受
信レベルを測定する方法としては、通話チャネルを時分
割多重する方法がある。この方法の詳細は、電子情報通
信学会技術研究報告ＲＣ３８９−３７ｒディジタル移動
通信用高速ハンドオフ方式実験システム」　（金井、武
次、古谷、近藤著）等の文献の記載により、当業者に良
く知られているためここでは詳述しない。接続中および
周辺の基地局の下り無線回線の信号は標本化器３３によ
り一定の間隔で標本化され、瞬時値メモリ３４へ記憶さ
れる。

標本化の間隔はフェージングの周期に比べて十分短かい
ためフェージングの波形がほぼ忠実に記録される。中央
値検出器３５は、瞬時値メモリ３４に記憶された接続中
および周辺の基地局の受信レベルの中央値を検出し、中
央値メモリ３６へ記憶するとともに接続中の基地局の中
央値を閾値検出器３７へ入力する。閾値検出器３７は、
中央値検出器３５から入力された接続中の基地局の中央
値を、瞬時値メモリ３４へ記憶された接続中の基地局の
受信波形が正の傾斜で交差する回数を検出し、この交差
回数に応じた閾値を図３に示した交差回数と閾値との関
係から求め、マイクロプロセッサ３８へ入力する。マイ
クロプロセッサ３８は、中央値メモリ３６へ記憶された
周辺基地局の受信レベルの中央値から接続中の基地局の
受信レベルの中央値を差引いた値と、閾値検出器３７の
出力とを比較する。その結果前者が後者を上回った場合
、マイクロプロセッサ３８はその周辺基地局への通話中
チャネル切換えを起動するために切換え要求信号を変調
器５０へ送る。切換え要求信号は、送信ミキサ６０．共
用器２０を介してアンテナ１０より送信される。これ以
後の制御手順については様々な方法が考えられるが、具
体的には例えば電子情報通信学会技術研究報告ＲＣ８８
９−３７「ディジタル移動通信用高速ハンドオフ方式実
験システム」　（金井、武次、古谷、近藤著）に記載さ
れている方法がある。この様な制御と同時に受信された
音声信号は復調器３９で復調されて電話器４０へ入力さ
れる。電話器４０から出力される音声信号は変調器５０
で変調され、送信ミキサ６０でＲＦ倍信号変換されて共
用器２０を経てアンテナ１０から送信される。本実施例
では、受信レベルの比較を移動局が行なう場合について
述べたが、移動局が測定した受信レベルや交差回数に関
する情報を基地局に送り基地局側で受信レベルの比較を
行なうことも可能である。

第２図は本発明の通話中チャネル切換え方式の第二の実
施例を示す図である。本実施例では無線回線の受信レベ
ルおよび交差回数を基地局側において測定する場合につ
いて説明する。本実施例では無線回線制御装置および基
地局の構成を示しているが、本発明に関係するのは参照
数字１００の部分であるのでこの部分を中心に説明する
。また本実施例ではレベルクロッシングレートを測定す
るレベルを中央値に選んである。通話中の移動局３００
が送信する上り無線回線の信号は、接続中の基地局のア
ンテナ１０１で受信され、共用器１０２を経由して受信
ミキサ１０３に入力され、シンセサイザー１０４の出力
と混合される。シンセサイザー１０４の発振周波数は基
地局制御装置１１０により制御されており、接続中の移
動局の信号だけが取りだされ標本化器１０６および復調
器１１１へ入力される。入力信号は標本化器１０６によ
り一定の間隔で標本化され、瞬時値メモリ１０７へ記憶
される。標本化の間隔はフェージングの周期に比べて十
分短かいためフェージングの波形がほぼ忠実に記録され
る。中央値検出器１０８は、瞬時値メモリ１０７に記憶
された接続中の移動局３００の受信レベルの中央値を検
出し、基地局制御装置１１０および閾値検出器１０９へ
入力する。閾値検出器１０９は、中央値検出器１０８の
出力である接続中の移動局３００の受信レベルの中央値
を、瞬時値メモリ１０７へ記憶された接続中の移動局３
００の受信波形が正の傾斜で交差する回数を検出し、こ
の交差回数に応じた閾値を図３に示した交差回数と閾値
との関係から求め、基地局制御装置１１０へ入力する。

基地局制御装置１１０は入力された受信レベルの中央値
および閾値を無線回線制御装置２００へ入力する。この
様な制御と同時に受信された制御信号は復調器１１１で
復調されて基地局制御装置１１０へ入力される。基地局
制御装置１１０から出力された制御信号は変調器１１３
で変調され、送信ミキサ１０５でＲＦ倍信号変換されて
共用器１０２を経てアンテナ１０１から送信される。ま
た受信された音声信号は復調器１１１で復調されて端子
１１２から出力される。端子１１４から入力された音声
信号は変調器１１３で変調され、送信ミキサ１０５でＲ
Ｆ倍信号変換されて共用器１０２を経てアンテナ１０１
から送信される。通話中の移動局３００が送信する上り
無線回線の信号は、上述した接続中の基地局と同様の構
成の周辺基地局４００により、受信レベルの中央値が測
定されその結果が無線回線制御装置２００へ入力される
。無線回線制御装置２００は、周辺基地局における受信
レベルの中央値から接続中の基地局における受信レベル
の中央値を差引いた値と、閾値とを比較する。

その結果前者が後者を上回った場合、無線回線制御装置
２００はその周辺基地局への通話中チャネル切換え制御
を起動する。これ以後の制御手順については様々な方法
が考えられるが、具体的には例えば電子通信学会発行自
動車電話（桑原守二監修）第１９７頁から第２００頁に
記載されている方法がある。

（発明の効果） 以上に詳細に説明したように本発明によれば、小ゾーン
方式の移動通信システムにおいて通話品質とバタツキ回
数とが最適に選択され、通話品質に優れしかもバタツキ
の少ない通話中チャネル切換え方式を提供することが出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の通話中チャネル切換え方式の第一の実
施例を示す図、第２図は本発明の通話中チャネル切換え
方式の第二の実施例を示す図、第３図は交差回数と閾値
との関係を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 移動局とこの移動局に接続中の基地局との間の無線回線
   および前記移動局と前記基地局の周辺の基地局との間の
   無線回線における受信レベルを前記移動局側または基地
   局側で測定し、前記移動局と前記周辺の基地局との間の
   無線回線における受信レベルから前記移動局と前記接続
   中の基地局との間の無線回線における受信レベルを差引
   いた値が閾値以上になると前記周辺の基地局へチャネル
   を切換える通話中チャネル切換え方式であって、受信レ
   ベルが一定時間内にあるレベルを交差する頻度に応じて
   前記閾値を変化させることを特徴とする移動通信システ
   ムの通話中チャネル切換え方式。