JPH0432323A - 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が高い。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、コードレス電話か普及するに従い、コードＩノス
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
が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か行える。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か行える
。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か実現できるように
なった。これらシステムは現在また全国ネットのサービ
スか行われていないが、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。

上記の複数の送受信機か組込まれた固定無線局ＦＲ３で
は、同時に複数の電波を送出することがある。このよう
な場合には送信相互変調か発生する。従って、チャネル
配置には配慮が必要である。

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か入力されたとき、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Ｉｎｔｅｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ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か移動機内
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か問題となる。

いま、ｆ、とｆ、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、ｆＩ＝１ｍ−ｆ１
±ｎ−ｆ。

（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、システム帯域幅か無線周波数に比べて小さためｒｎ
−ｆ、−ｎ−ｆ２でかっ１’１＝ｍ±１のものか問題と
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、　２，４００Ｍ
Ｈｚ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か低いほど
レベルか高いため、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２ｆ、−−ｆ２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、ｆｌ＋ｆ　２．　ｆ　、の３波が入力
したときに発生するｆ、＋ｆ、−ｆ、の形のものもあり
、この二つか問題である。

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＋＋ｆ２　ｆ３の式でＬ＝チャネ
ル２．ｆ２−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チヤネルの組合せでＩＭか生じてしまう。

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２ｆ＋　　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＋＋ｆ２　Ｌ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
を与えるか否かの判定を行う必要かあるので、多少の計
算時間か必要である。

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。

例えば第２図について説明する。

第２図は近接して３チヤネル用として各々３組の送受信
機を備えたＦＲ８が２つあり、４台の携帯機かある。そ
の各々は＃ｌの携帯機はＦＲ８−１とチャネル１で接続
される。＃２の携帯機は同じ＜ＦＲ３−１とチャネル６
て接続されている。

ＦＲ３−１の近傍にある＃３の携帯機はチャネル３でＦ
Ｒ８−２と接続されている。本システムでは仮に無線チ
ャネルか１０チヤ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
近くて発呼又は着呼しそうになる。従来であるとＦＲ３
−１は１０チヤネルの中か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チヤネルか
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か電波送出する
ことにより、すてに送出しているチャネル１の電波とで
ＩＭ波を３チヤネルに送出することになり、すてに無線
回線の設定されているＦＲ８−２と携帯機＃３との３ｅ
ｈ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
あるか、計算に時間か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ヂヤネルのうちＩＭか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１表の通り
である。

第　　１　　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が行なえるので
、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か携帯機に対し空チャネ
ルを指定した時、携帯機か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が、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
のために時間かかかってしまうという問題かあった。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つか塞かつ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が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、ならびにデータ長か短いので
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、ｌＯ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２表にこの例を示す。

第２表 上の例に示したごとく全チャネル数か１０波と少ない場
合は効果が少ないように思えるか、コードレス電話チャ
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ＩＭ妨害の発生し
ないチャネル数は１２である。

このようにＩＭの生じないチャネルのグループを持つこ
とで種々メリットをもつことかわかった。

しかしながら、ＩＭの生じないチャネル数１よ、許容さ
れた全チャネル、上の例では言えば１０ｅｈのうち４ｃ
ｈしかない。上の例で言えば７ｃｈかＦＲ３−２で使わ
れていた場合には、新たにＰ置＃４はＩＭなしには接続
できなくなってしまう。すなわち、ＩＭを生じせしめぬ
チャネルは４０％しかなく、周波数利用効率か低かった
。さらに、現コードレス電話の全体８９ｃｈではＩＭの
生じないチャネル数は１２であり、１３．５％の利用効
率であった。

（３）発明の目的 本発明は、これら複数無線ユニットか組込まれた固定無
線局が動作した時に生じる相互変調（ＩＭ）を避けるた
めに、無線チャネルを複数の群に分割し、その分割され
た無線チャネル群を平面又は立体ゾーンに配置し、ＩＭ
障害のないチャネル率を高め、ＩＭ障害のない快適な通
信を行うとともに周波数の有効利用を図った移動通信シ
ステムの無線チャネル制御方式を提供するものである。

（４）発明の構成および作用 第３図に本発明の実施例を示す。第３図は、第１図に示
した携帯電話システムをビル内に設置した場合である。

固定無線局ＦＲ３は各階に３チヤネル用のものが設置さ
れ、そのサービス・エリアは点線で示しである。各階は
電波的に床板などである程度遮蔽されていて、他階の電
波が侵入しにくくなっている。例えば、２階にＢ群を割
当てる。

２階の波は１階、３階に到達はするものの良好なＳ／Ｎ
比で通話をすることかできないので、無線回線設定には
適しない。しかしながら、２階で使っている波はこのよ
うに階の床を透過して他の階に到達するので、混信妨害
となり、少なくとも隣接階では使用できない。従って、
１階や３階には２階とは異なったチャネルを割当てるの
か適当である。このようなシステムで、無線周波数が等
間隔で１０波割当てられていたとする。この１０波をＩ
Ｍなく使用するためには、第１表で示したごとく４波が
使えるだけでその利用効率は４０％であった。

そこで本発明では、第３図に示したごとき建物の各階に
ＩＭの生じないチャネルを配分する時次のような配分方
法による。

第３表　１０波分割時のＩＭなしチャネルすなわち、全
１０チヤネルを例えばＡ群５波。

Ｂ群５波に分け、この各群を１階、３階にＡ群を、２階
、４階にＢ群を割当てる。Ａ群５波とＢ群５波の中でＩ
Ｍの生じないチャネルを調べると、第３表のようになる
。ここで、Ａ群・Ｂ群各５波のうちＩＭの生じないチャ
ネルは各３チヤネルあり、合計６チヤネルがＩＭの生じ
ないチャネルとして使えることになる。これにより、利
用効率は６０％となり、全１０波分割しない場合に比べ
５０％利用効率が高まっている。このチャネル組合せで
、例えばＡ群の１，２．４チヤネルにおいては、６゜７
チヤネルにＩＭ波を発生させているが、これは他の階で
使用するチャネルなので、他の階までこの波は到達しな
いし、又、６，７チヤネルを用いた他の階の移動機Ｐ置
が、１．　２．　４チヤネルを送出する固定無線局の近
くで使われることはないので、ＩＭによる混信妨害はな
い。同様にＢ群の６．　７．　９チヤネルの組合せでは
、Ｂ群の４チヤネルにＩＭ波を発生させるが、この４チ
ヤネルはＡ群で用いるチャネルであるためＡ群の使う際
には到達しないし、又、Ａ群のチャネルはＢ群用の固定
無線局の近傍で用いられることはないのでＩＭによる混
信妨害は全く発生しない。

この例では簡素化してチャネル数の少ない例について述
べた。前述したごとく、現行コード電話の８９チヤネル
において、ＩＭの生じないチャネル数は１２で利用効率
は１３％だが、４４と４５チヤネルに２分割することに
よりＩＭの生じないチャネルの総数は７となり、４２％
と利用効率は飛躍的に高まる。

他の分割・割当て方法を第４表に示す。第４表では許容
されたチャネル１ｏ波をＡ、　Ｂ、　Ｃの３群に分ける
と、ＩＭの生じないチャネルはＡ群で２波、Ｂ群で３波
、０群で２波１合計７波で７０％の利用効率となる。こ
れらは例えば第４表のように各階に割当てられる。

第４表 上の例では１階毎の遮蔽が充分な場合について述べたが
、実際には階層の遮蔽が充分でなく上の階の、又、下の
階から電波が透過してくることがある。このような場合
には、他の階の移動機がやってきて、使われるケースが
あるので、ＩＭ波妨害を与える可能性がある。

このためｎの群に分割し、これを互いに使用階が隣接し
あわないように配置するとよい。

例えば、許容された無線ダイヤルを５群に分け、各階で
１　、３．５．２．４．１．−−−−一群を割り当てて
いけば、例えば、２階の３群の無線チャネルを使用中の
ところに１階の１群又は、３階の５群（１つ離れた群）
の波が使われても、計算によりわかる如く相互にＩＭ波
による妨害を与えないので、相互に良好な通信が維持す
ることかできる。

上の例では立体的にチャネル配置した例について述べた
が、２次元的に広かった例についても同様である。

（５）発明の効果 以上詳細に説明のように、本発明によれば、ＩＭのない
快適な通信を行うことかでき、ビルの階層ごとに異なっ
た周波数群を使うことにより、全体としてＩＭ妨害のな
いチャネル数を多くとれることかできるため、大幅な周
波数有効利用を図ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施際を示すシステム構成図、第２
図は複数の無線ユニットを持つ固定無線局ＦＲ３が同時
に電波を発射した時に生じるＩＭを説明するための略図
、第３図は本発明に用いた固定無線局かピルの各階に配
置せしめられたときの様子を説明するための略図である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のゾーンをそれぞれ予め定めた無線チャネル
   を用いて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た
   移動体通信システムにおいて、 前記無線チャネルを複数の群に分割し、その分割された
   複数の無線チャネル群を平面または立体的に分割され同
   種のサービスゾーンが互いに隣接しないように配置され
   た複数のサービスゾーンに割当てて配置せしめ、前記無
   線回線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。