JPH0432322A - 移動通信システムの無線チャネル制御方式 - 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】 （１）発明の属する技術分野 本発明は小ゾーン構成を用いる移動体通信において、サ
ービス・エリア内の任意の場所から常時移動端末との発
着呼を確保し、通信中の移動端末の通信品質を満足させ
る通信方法とシステムに関するものであり、より具体的
には、周波数有効利用率２通信品質、無線回線の制御能
力などに優れた通信システムに関するものである。

（２）従来技術とその問題点 あるサービス・エリア内で何処でも移動して電話の発信
着信が行える携帯電話サービスの要望か高い。日本電信
電話株式会社（ＮＴＴ）では自動音電話システムの無線
交換網を利用し、小型携帯機を開発して広域の携帯電話
サービスを行っている。

一方、コードレス電話が普及するに従い、コードレス電
話システムを拡張し、第１図に示すごときシステムコー
ドレス電話として限定区域内の構内携帯電話システムか
実現できるようになった。

これは２５０／　３８０ＭＨｚ帯の周波数を利用し、制
御チャネルを含め８９チヤネルを有し、空中線電力１０
ｍＷの小電力を用いた復信のサービス半径５０ｍ程度の
小ゾーン方式（マイクロゾーン方式）のものである。こ
のシステムは第１図に示すように、例えば無線系制御装
置１０、固定無線局Ａ−Ｎ、携帯電話機ａ　−ｎから成
る。この構成の各要素を簡単に説明する。

＊　携帯電話機：無線にて固定無線局にアクセスし、固
定無線局または無線系制御装置に位置登録を自動的に行
う機能を有する。携帯電話機の移動に伴い別の固定無線
局または無線系制御装置に位置登録し位置登録の変更を
行う機能を有する。発着呼動作はサービスエリア内の任
意の場所から可能である。

＊　固定無線局（ＦＲ３）：無線系制御装置からの下り
信号を無線に変換し、携帯電話機に送信することで着信
呼び出し並びに通話が行える。一方、携帯電話機からの
上り無線信号を受信・復調し、有線で無線系制御装置に
伝送することで発信動作並びに発信による通信が行える
。また、位置登録に必要な報知信号を送出する。

＊　無線系制御装置（ＲＣＥ）：無線系制御装置は携帯
電話機の所在位置の電波ゾーンをカバーする固定無線局
とその携帯電話機と１対１の関係にある構内交換装置Ｐ
ＡＢＸの内線とを発信着信時に接続し通話路を形成する
装置である。システムによっては無線系制御装置そのも
のか交換機能を有する場合もある。

このように身近に携帯電話システムが実現できるように
なった。これらシステムは現在まだ全国ネットのサービ
スが行われていないか、限られたビル内等の限定区域内
で盛んに使用されるようになった。限定区域内で多数の
人が同時に携帯電話を使用し始めると当然のことながら
無線トラフィックが増大し、なかなか繋がらないという
状況が発生する。これを解決するため固定無線局に複数
の送受信機を組み込むケースが出てきた。

以下複数組を具備している固定無線局について説明する
。この固定無線局を複数化固定無線局、略して複数化Ｆ
Ｒ３と称する。高密度トラヒックエリアに対処可能な固
定無線局では、その固定無線局の管理するサービスゾー
ンにゾーン単位の位置登録という概念を導入する。この
概念の導入によりゾーンの区別は、制打上複数化された
ＦＲ３の場合、その中の任意の代表するＦＲ３をマスタ
ＦＲ３（他のＦＲ３をスレーブ）と称すると、このマス
タＦＲ３の有する自己識別情報（ＳＩＤ）により区別す
る。但し上記のマスタ、スレーブの関係は定常的ではな
く時々刻々と変化する。即ちマスタＦＲ３がある携帯電
話と通信を始めると、スレーブの状態にあったＦＲ３が
マスタに変更される。

例えば、ある複数化ＦＲ３に４組の送受信機ＦＲＳ　’
＝　（電源オンされた時通常これがマスタＦＲＳとなる
’）、ＦＲ８２，ＦＲ８２およびＦＲ３４が具備されて
おり、そのそれぞれの自己識別情報を５ＩＤａ、５ＩＤ
ｂ、Ｓ［）ｃおよび５ＩＤｄとすると、この複数化ＦＲ
３を代表する自己識別情報はその時間ではマスタＦＲ３
である状態のＦＲ３゜の自己識別情報であるＳ　Ｉ　Ｄ
ａで与えられることになる。しかも、たどえマスタＦＲ
３が通話にはいった場合で他のスレーブＦＲ８がマスタ
に変更された場合でも、−度登録された５ＩＤＺ（ＳＩ
Ｄａ）は不変である。

一般的にいうならば、複数化ＦＲ３のサービスゾーンの
自己識別情報は、複数化ＦＲ３の所有しているマスタＦ
ＲＳの有する自己識別情報を５ＩＤＺで表すと、これに
よる位置登録制御は、５ＩＤＺ単位で行い、ＲＣＥ内部
の位置登録管理は、５ＩＤＺ単位で行うことになる。但
し、マスタＦＲ３が携帯電話機と通信状態になった場合
、スＩ／−ブＦＲ３をマスタＦＲ３へ移行させる方法は
若手番号順等管理の方法で可能である。

以下第４図を用いて上記の動作が具体的に実行可能なこ
とを説明する。

第４図は複数化ＦＲＳの構成図で、左方にはｎ個の無線
基地局ユニッＩ−１，２，・・・・、ｎが設置されてお
り、これらと右方の本体ユニットの間は図示の如くパス
ラインおよび信号線で接続されている。本体ユニットは
左方の複数の無線基地局を共通に制御する機能を有して
おり“コモンＲＡＭ回路（ＣＲＡＭ）“とそのアクセス
権を決定する“ＣＲＡＭアクセス権判定回路“、及びユ
ニットの制御権についてチェーン接続するためのチェー
ン制御回路で構成されている。

以下第４図の構成のそれぞれについて説明する。

まず、ＣＲＡＭについて説明する。ＣＲＡＭは、実装さ
れるユニッ１〜で共有されるデータセーブ用で、データ
には主に位置登録情報２着信情報等がある。ハードウェ
ア構成上特筆される事は、このＣＲＡＭは単なる記憶回
路であり、一般の制御回路のごと＜ＣＰＵとか、信号送
信回路等複雑な機能は一切含まれていない点である。従
って等測的に受動回路と見なし得るので障害も少なく経
済的である。

次に、ＣＲＡＭアクセス権判定回路はユニットからＣＲ
ＡＭアクセス権判定回路にアクセス要求を出し、それに
対するＣＲＡＭアクセス権判定回路から要求ユニットへ
のアクセス許可を出すハンドシェイク方式を採用してい
る。また、複数のユニットからほぼ同時にアクセス要求
が上がって来た場合は、アクセス権判定回路により指定
される１ユニツトのみがアクセス回路となる。

また、チェーン制御回路は、呼（発着信１位置登録制御
を含む）か生起した場合、待機状態にある複数のユニッ
トの内１ユニットのみをこれに応答させる選択制御を行
う。

そして実装されている各ユニットに優先順位を設け、ま
た、各ユニットから出力されるユニットの状態（待機中
／通話中）を示す状態信号を入力し、その中で待機状態
にあるユニットの内ｌユニットを選択し、呼に対する応
答権を与える。

また、実装されている全てのユニットが通話状態にある
時もやはり、その中で優先順位の高いユニットを選択す
るようにする等の機能を有している。

第１表に例として３ｅｈＦＲ３のユニット選択方法を示
す。もし実装されていないユニットがあればこの状態は
見掛は上通話状態とすることにより第１表に準じた対応
が可能となる。

第１表 以上説明したＣＲＡＭアクセス権判定回路やチェーン制
御回路のハードウェア構成についてもＣＲＡＭ回路と同
様単純なロジックスイッチ回路とほぼ同一の受動回路と
みなし得る構成であり障害も少なく経済的である。

さらに無線基地局ユニットには、方式上１個のＦＲ３と
しての全ての制御機能や送受信機能と第４図に示すＦＲ
３本体内のチェーン制御回路に対して自己の状態を出力
する機能を備えている。この状態の出力は、待機状態／
通話状態の２値である。

以上複合化ＦＲ３のハードウェア構成を説明したが、携
帯電話機と固定無線局間で行う発信又は着信の制御に関
しては、複数化ＦＲ８においても通常の固定無線局にお
けるのと同様固定無線局の自己識別情報（ＳＩＤ）単位
で可能である。

上記の複数化ＦＲ３では、同時に複数の電波を送出する
ことかある。

このような場合には送信相互変調が発生する。

従ってチャネル配置に配慮が必要である。

相互変調とは、送信機や受信機のような非線形特性をも
つ回路に複数の信号が入力されたとき、入力信号周波数
とは異なる第三の周波数の信号を発生させることをいい
、発生した信号を相互変調波と呼ぶ。相互変調波は英語
のＩｎｔｅｒｍｏｄｕｌａｔ　ｉｏｎを略してＩＭとい
うこともある。

相互変調波のレベルはその原因となっている入力波のレ
ベルよりも十分低い。しかし、移動通信では基地局受信
レベルが移動機の位置によって大幅に変化するため、極
めて高いレベルの信号から極めて低いレベルの信号まで
、種々のレベルの信号が受信されている。このため、高
入力レベルの信号によって基地局受信機等で発生した相
互変調波が、他の移動機からの低入力レベル信号の周波
数と一致した場合に妨害を与える。また移動機受信にお
いても、基地局送信波の高レベル信号によって、その基
地局では使用していない周波数の相互変調波が移動機内
部で発生した場合、移動機はその相互変調波を基地局送
信波と誤認することが問題となる。

いま、ｆｌとｆ２の信号を非線形回路に入力したとき、
発生する相互変調波の周波数ｆ、は、ｆ　ｌ＝　ｌ　ｍ
”　ｆ　ｌ±ｎ−ｆ　ｔ（ｍ、　ｎは正の整数） となる。ｍ＋ｎを相互変調波の次数という。移動通信で
は、システム帯域幅が無線周波数に比べて小さためｍ−
Ｌ　　ｎ−ｆ２でかつｎ＝ｍ±１のものが問題となる。

これは例えば８０ＭＨｚ帯の場合、これ以外の場合は相
互変調波は１．６００ＭＨｚ帯、　２，４００ＭＨｚ帯
などにより、システム帯域外になることから容易に分か
る。更に、発生する相互変調波は次数が低いほどレベル
が高いため、上記の条件を満たす最低次元である３次相
互変調、すなわち２Ｌ−ｆｚの形の相互変調が実際的な
問題となる。３次相互変調は上述の２波入力の場合のほ
かに、Ｌ＋ｆ　２．　ｆ　２の３波が入力したときに発
生するＬ十ｆｚ　　ｆｓの形のものもあり、この二つが
問題である。

わかりやすい例で示すと、仮に移動通信システムに等間
隔に１０波（＝チャネル）割り当てられていたとすると
、第３次ＩＭの発生しないチャネル組合せ例は１，２．
５．７の４チヤネルだけである。

第３のチャネルは２ｆ　＋−ｆ　２の式でｆ、−チャネ
ル２とｆ２＝チャネル１とでＩＭを発生させてしまう。

又、第４チヤネルはｆ　、＋　ｆ　２−　ｆ　２の式で
ｆ、＝チャネル２．ｆｚ＝チャネル７、ｆ３＝チャネル
５でＩＭか発生する。その他６．８．９．１０チヤネル
も同様に１．２．５．７チヤネルの組合せてＩＭが生じ
てしまう。

この計算の組合せはチャネルがほぼ満杯のような最悪の
場合には２Ｌ　　ｆ２の式を計算するに１０チヤネルの
中から２チヤネルを選び出して計算するため９０の組合
せか、又、ｆ、＋ｆｚ−ｆａの式を計算する組合せは３
６０通りあり、前記と合わせて４５０回の計算が必要で
ある。さらにこの計算結果が必要とするチャネルに妨害
を与えるが否かの判定を行う必要があるので、多少の計
算時間が必要である。

チャネル数がこの程度であれば計算量はそれほどでもな
いが、現在我国に割当てられたコードレス電話チャネル
のように８９波あると、この計算は３５万回程度必要で
あり、さらにこれら結果の１つ１つに判定を行うので、
処理時間に時間がかかってしまい。実用性に乏しい。

（３）発明の目的 本発明は、これら複数無線ユニットの組み込まれた固定
無線局が動作した時に生じる相互変調（ＩＭ）を避ける
ために予め計算したテーブルを準備しておき、このテー
ブル内のＩＭを生じない無線チャネルグループを相互に
指定しあうことにより、円滑に無線接続を行い、ＩＭ妨
害のない快適な通信を行なうことのできる移動通信シス
テムの無線チャネル制御方式を提供しようとするもので
ある。

（４）発明の構成および作用 例えば第２図について説明する。

第２図は近接して３チヤネル用ＦＲＳが２つあり、４台
の携帯機がある。その各々は＃ｌの携帯機はＦＲ３−１
とチャネル（ｉｉ）で接続される。＃２の携帯機は同じ
＜ＦＲ３−１とチャネル６で接続されている。ＦＲ３−
１の近傍にある＃３の携帯機はチャネル３でＦＲ３−２
と接続されている。

本システムでは仮に無線チャネルがＩＯチャネルで等間
隔に与えられていたとする。このような状態のもとで＃
４の携帯機がＦＲ３−１の近くで発呼又は着呼しそうに
なる。従来であるとＦＲ３−１は１０チヤネルの中がら
空チャネルを検出すると２．４．５．７．８．９．１０
チヤネルの計７チヤネルが空であることを知る。ＩＭを
考慮しないからこの中のどのチャネルを使用してもよい
ので、チャネル２を選択したとする。このチャネル２を
ＦＲ３−１が電波送出することにより、すでに送出して
いるチャネル１の電波とでＩＭ波を３千ヤネルに送出す
ることになり、すでに無線回線の設定されているＦＲ３
−２と携帯機−３との３ｃｈの通話に妨害を与えてしま
う。

ＩＭ妨害を与えないようにするためＦＲ３−１は、４チ
ヤネルについては、５チヤネルについては、７チヤネル
についてはとそれぞれ計算し、障害を与えないことを確
認してからチャネルを決め、さらに空きを確認してから
通信相手の無線局（この場合は携帯局）に通知するので
あるが、計算に時間がかかってしまうという欠点があっ
た。この例と逆に、空チャネルを確認したのち、この空
チャネルに電波送出した時３ｃｈに妨害を与えないかど
うか計算するような場合には、この計算している時間中
に他の局に使用されてしまうという不具合もあった。こ
のＩＭを避けるためにはＩＭの発生しないチャネルグル
ープを予め計算しテーブルにしておくとよい。

全１０チヤネルのうちＩＭが生ぜずできるだけチャネル
数を多く取れるチャネルの組合せ例は次の第２表の通り
である。

第２表 第２図の例において、１，３．６チヤネルが使用中であ
り、このチャネルの組に対しさらに１波使えないかを計
算済みの表２で検索すると、チャネルグループｉがこれ
に相当し、７チヤネルが使えることがわかる。こうした
処理方法により、短時間にチャネル決定か行なえるので
、接続時間を大幅に短縮することができた。

又、他の観点からするとＦＲ３が携帯機に対し空チャネ
ルを指定した時、携帯機がそのチャネルを確認した時た
またまＦＲ３−１では検知されなかったか、携帯機側で
使用中が検知された時、携帯機はＦＲ３−１に対し再度
空チヤネル指定も依頼することになるため、同じく接続
のために時間がかかってしまうという問題があった。こ
れはＦＲ３−１が携帯機に対しＩＭを生じせしめない無
線チャネルグループを指定することにより、携帯機はこ
のいくつかある無線チャネルの空チャネルをチエツクす
ることにより、仮に１つが塞がっていても他を探すこと
ができるので、ＦＲ３−１に対し再送要求をしなくても
よいので短時間で無線回線か設定できるようになった。

又、他の利点は、ＦＲ３か送出するデータは無線チャネ
ルグループだけなので、データ量が少なくてすみ、短時
間で伝送可能であること、ならびにデータ長が短いので
伝送中のノイズ等による妨害を受けにくいなどの利点が
ある。

上の例で説明したように、１０波中ＩＭの生じないチャ
ネル数の最大組合せ４チヤネルについて述べたが、最大
組合せでない３チヤネルの組合せはより多くのグループ
数かとれるので表に追加しておくとよい。例えば１．２
．４チヤネル、７，９゜１０チヤネルなどのグループで
ある。第３表にこの例を示す。

第　　３　表 上の例に示したごとく全チャネル数がｌＯ波と少ない場
合は効果が少ないように思えるが、コードレス電話チ士
ネルのごとく８９チヤネルもあると、その効果は絶大で
ある。例えば、８９チヤネルの場合１Ｍ妨害の発生しな
いチャネル数は１２である。

本実施例のハード構成は第４図の従来例で示したものと
基本的には変わりがない。但し、第４図に示す本体ユニ
ット内のＣＲＡＭ回路に、空チヤネル情報、無線ユニッ
ト別使用中チャネル情報。

近接携帯機番号および信号強度、ＩＭを生じないＣＨグ
ループテーブル、現在使用可能なＣＨグループのテーブ
ルを持つのが異なる。又、ＣＲＡＭアクセス権判定回路
で前記判定処理等を行う。

動作詳細の一例については第３図のフロチャートに従う
。接続装置に着信があった例について述べる。

接続装置の無線ユニットの１つは常に受信状態にあり、
予め定めた数の無線チャネルを受信している。この受信
で空チヤネル番号ＥＣをＣＲＡＭに記憶しておく。これ
と同時に強力に受信できる携帯局の使用するチャネルＳ
Ｃを記憶する。これは強力に受信できる携帯機は自ＦＲ
８と接続されているものを除き他のＦＲ３に接続され、
その接続されたＦＲ３から遠い位置にあるのでＦＲ３か
らの電波は弱いのか一般的である。このチャネルにＩＭ
波を出すと妨害を与えることになるので、このチャネル
はＩＭ波を出さないように配慮しなくてはならないから
である。逆に電波の弱い携帯機は遠い位置にいると判断
され妨害を与える恐れかないので配慮はしない。

次に自ＦＲ３のいくつかの無線ユニットか使用している
チャネルＵＣを収納する。これら収納したＳＣとＵＣと
受信した空チャネルＥＣと情報を予め記憶しておいたＩ
Ｍなしチャネルグループ表に照らしあわせ満足する組合
せのグループを記憶する。

次に発着要求があるかを調へる。要求かなければ前記動
作を繰り返し、チャネル情報を新しい情報に書き替える
。

ユニで着信かあると接続装置は指定の携帯電話番号と着
信情報と、予め選定されたＣＨグループを制御チャネル
で送出する。この着信情報を受信した携帯電話は受信し
たＣＨグループから自己の持つｒＩＭを生じないＣＨグ
ループ表」からＣＨ番号をひろい出し、チャネル設定し
て空チャネルをチエツクする。もし塞がっていたら表の
グループ内の他のチャネルを引出し、チャネルを再設定
して空チャネルをチエツクする。空が確認できると制御
チャネルで着信応答とともに確認した空チャネルを指定
する。接続装置はこれを受信し、ＣＨ変更する。携帯機
も同じ＜ＣＨ変更する。ここで接続装置は呼び出し音を
送出しく図示せず）、これに携帯機の操作者が応答して
通話に入る。

このような一連のフローの中でチャネルの使用率か高＜
ＩＭを生じないチャネルグループが見出せない場合には
、無線回線か塞がっている旨の話中音を出すか、この際
やむなくＩＭ発生を無視するかは機器設計の方針に関す
ることであるので、適宜選択すればよい。

第３図では着信の例について述べたが、携帯機から接続
装置に発呼要求した時も同様に処理される。

（５）発明の効果 以上詳細に説明したごとく、複数の無線ユニットを有す
る固定無線局から送出されるＩＭ倍信号他の通信に妨害
を与えるが、本発明の趣旨にのっとりこれが容易に回避
することができることがわかった。このため相互に妨害
を与えず、快適な通イ言を行うことができるようになっ
た。

また、ＩＭの計算は単純ではあるか組合わせ数が非常に
多いので計算するチャネル数の多い場合は多大な時間を
要し、回路接続に時間が必要であったか、本発明で示す
如く、予め計算済みの表を相互の無線局で持ち合えば、
無線ＣＨグループ情報だけを伝達すればよいので、伝送
ミスもなく短時間接続か可能となる。又、グループで送
られるので、グループの中の１つのチャネルか話中であ
っても問い合わせすることなくグループ内の他のチャネ
ルを使用すればよいので、−層の空チヤネル検出の時間
が短縮される利点かある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシステム構成図、第２
図は本発明の詳細な説明するだめの固定無線局と携帯機
の使用するチャネルを示す図、第３図は本発明の一実施
例を示す無線接続のためのフローを示す接続装置と携帯
機との関係図、第４図は従来例ならびに本発明を実施す
るための一例を示すハード構成図である。 特許出願人　　岩崎通信機株式会社 同　　　東京電力株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）予め定めた数の無線チャネルを用いて複数のゾー
   ンをカバーしてサービスエリアを構成する各固定無線局
   と、 前記サービス・エリア内に存在して前記固定無線局と前
   記無線チャネルのうちの一つを割当て無線チャネルとし
   て用いて交信することのできる複数の携帯電話機と、 前記各固定無線局と一般の電話網とを接続し前記携帯電
   話機および該携帯電話機と良好に交信可能な少なくとも
   １つの前記固定無線局の識別情報を登録し前記登録した
   固定無線局を介して前記携帯電話機に発着呼させるため
   の無線制御装置とを備え、 一つの前記固定無線局に複数組の送受信機が設置され、
   そのそれぞれの該送受信機の一組が識別情報と発着呼に
   かかわる制御および通話用の無線機としての機能を有し
   ている場合一定の法則に従い一つの送受信機をマスタと
   し、他の複数の送受信機の組をスレーブとし、前記マス
   タの送受信機は前記携帯電話機の発着信に必要な情報の
   交信を可能とする動作を行う移動体通信システムにおい
   て、 前記固定無線局と前記携帯電話機の各無線機は、前記無
   線チャネルの予め定めた数に従って定められる相互に第
   三次送信相互変調を生ぜしめぬチャネルグループのテー
   ブルを持ち、接続要求された無線局は、空きチャネルの
   調査の結果前記第三次送信相互変調を生ぜしめぬチャネ
   ルグループの中から最適なグループを選び出し、接続要
   求元の無線局に伝え、該情報を受け取った無線局は、該
   グループの中から検索された空きチャネルを前記接続要
   求先の無線局に伝えて該空きチャネルに前記割当て無線
   チャネルを設定することを特徴とする移動通信システム
   の無線チャネル制御方式。
2. （２）前記空きチャネルの調査の結果、前記第三次送信
   相互変調を生ぜしめぬ無ＩＭチャネルグループが選出で
   きない場合において自固定無線局で使用しているチャネ
   ルを他の空チャネルに移せば前記無ＩＭチャネルグルー
   プが選出できるときは、その使用しているチャネルを他
   の無ＩＭチャネルグループの中の空チャネルに移した後
   に該無ＩＭチャネルグループを選定して無該ＩＭチャネ
   ルグループの中の他の空きチャネルに前記割当て無線チ
   ャネルを設定することを特徴とする請求項（１）記載の
   移動通信システムの無線チャネル制御方式。