JPH04502694A - セルラ無線電話通信システム - 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】 セルラ無線電話通信システム 発明の分野 この発明は、一般的にはセルラ無線電話通信システムに関し、かつより特定的に はセルラシステムのための非対称再使用パターンに関する。

発明の背景 現在のセルラ無線電話通信システムにおけるセルは典型的には、該セルの中央に 位置し、各々該セルの６０度のセクタに放射する、６個の方向性アンテナを含む 。複数個のこれらのセルが組み合わされてセルラ無線電話通信システムを形成す る。大都市の領域をカバーする、このセルラシステムは移動トラフィックが該領 域を移動する間に陸線電話ネットワークと通信することを許容する。

移動トラフィックとセルラシステムとの間の通信はデジタルまたはアナログ送信 技術を用いて行われる。デジタル的な方法は情報を送信の前にデジタル化する。

アナログ送信技術は使用されている一般的な方法であるが、デジタルが今や導入 されつつある。デジタル送信によって送信される信号はアナログ送信された信号 よりも、技術上キャリア対妨害比（Ｃ／　Ｉ　）と称される、より低いしきい値 の品質に耐えることができる。Ｃ／Ｉ性能において失われるものはコーディング 利得によって埋め合わせることができる。

Ｃ／Ｉは受信された所望のキャリアの信号強度の受信された妨害キャリアの信号 強度に対する比である。セルラシステムにおいては数多くの物理的要因がＣ／Ｉ に悪影響を与え得る。すなわち、建物、地形、アンテナ放射パターン、移動トラ フィックの送信電力、およびセル内の移動トラフィックの位置である。

セルの送信機の低い電力のため、同じ都市領域において、同一チャネルセル（ｃ ｏ−ｃｈａｎｎｅｌ　ｃｅｌｌｓ）と称される、他のセルにおいて同じ周波数が 再使用できる。しかしながら、同一チャネルセルの位置に関し制約がある。送信 機は典型的には低電力であるが、同一チャネルセルをあまりにも接近して配置す ることは妨害を生じ得る。より大きな周波数再使用はより多くの移動トラフィッ クにセルラシステムの使用を許容する。

どのチャネルが各セルに割り当てられるべきかという意味において、対称セルラ システムにおける周波数計画はシフトパラメータと呼ばれる、２つの整数ｉおよ びｊで始まる。周波数計画は基準セルでスタートしかつセルのチェインに沿って ｉ個のセルにわたり移動することにより確立される。ｉ番目のセルに到達した後 、反時計方向に６０度の回転が行われかつｊ個のセルの他の移動が行われる。ｊ 番目のセルは安全に同一チャネルセルとなり得る。周波数計画はまたｉ個のセル の回転の前にｊ個のセルを移動することによりあるいは反時計方向の代わりに時 計方向に６０度回転することにより確立することができる。最初のセルのすべて の可能な同一チャネルセルがレイアウトされた後、他の基準セルが選択されかつ 上記手順が繰り返される。この全手順は全都市セルラシステムの周波数計画を確 立するために必要なだけしばしば繰り返される。

上の手順によりこのようにして確立されたセルは１２＋ｉｊ＋ｊ２個のセルの再 使用パターンを形成する。この再使用パターンにおけるセルの数はセルラ産業の 主要な関心事であるが、それはこの数がセルラ無線電話に対し割り当てられる周 波数スペクトラムからどれだけ多くの異なるチャネルグループが形成できるかを 決定するからである。再使用パターンにおける少ない数のセルはより多くのチャ ネルグループを形成できかつより多くのユーザを収容できることを意味する。

現在、４セル再使用パターンがアナログシステムに対する受容可能なＣ／ｒを生 み出す最も密度の高い周波数再使用パターンの１つである（モトローラ社に譲渡 された、グラジアノに対する米国特許第４，１２８．７４０号、はそのような４ セル再使用パターンについて述べている）。

グラジアノの特許は周波数再使用はアンテナビームの広さおよびアンテナ相互の 空間的関係の関数であることを述べている。周波数再使用を増大するためには、 アンテナビ−ムは１２０度から６０度に狭くされる。１２０度のアンテナビーム は広い領域をカバーするから、それは６０度のアンテナビームよりもより多くの 同一チャネルセルと干渉するであろう。第１図に示されるように、狭いアンテナ ビームはアンテナの放射パターンによってカバーされる領域を低減する。各々の 電力の方向性および同一チャネル妨害の累積的な電力を認識した状態で、ビーム 幅を低減しかつアンテナを空間的にうまく配置することにより、より大きな周波 数の再使用が許容される。

前記グラジアノの特許に述べられた周波数再使用パターンは対称的な再使用パタ ーンである。該対称的なパターンは上に述べたセルラ配置手順を用いて得られる 。この構成においては、各々の同一チャネルセルは実質的に他の同一チャネルセ ルから等距離にある。対称的な構成により、セルのレイアウトが可能な異なる再 使用構成の数において周波数再使用方程式により制限される。

従って、セルラ再使用パターンにおけるセルの数を低減しそれにより１つの周波 数が再使用できる回数を増大する必要性が存在する。

発明の概要 本発明によれば、方向性セクタアンテナのアレイで構成される複数のセルを含む セルラ無線電話通信システムが提供される。これらのアンテナはセルの中央に配 置されかつ各々セルの６０度の領域に放射する。セルの各アンテナはそれに割り 当てられた一群の周波数を有しこれはそのセル内の他のアンテナに割り当てられ た群の周波数と異なっている。これらの周波数グループは４または１６セルの繰 り返しパターンにおいてはそれぞれ２または８回繰り返すことができ、効率的に ２セル再使用パターンを形成する。この発明は非対称であるパターンによる増大 された周波数再使用を認識する。言い換えれば、周波数は１つの方向で他の方向 より近接して繰り返される。

この発明の１つの実施例はそれらが同じ方向に放射するように反復周波数群を非 対称に配置する。好ましい実施例はそれらが互いに向かって放射するように交番 的な様式で反復周波数群を非対称に配置する。

この発明はセルの対称的な配置よりも低いＣ／Ｉを生成するが、より低いＣ／Ｉ はデジタルセルラ環境においては許容できる。デジタルセルラはより低いＣ／Ｉ を補償するためにコーディング利得を利用する。

図面の簡単な説明 第１図は、アンテナの放射カバレージおよびその４セル再使用パターンに対する 関係を示す従来技術の説明図である。

第２図は、この発明の１つの実施例を使用した周波数再使用パターンを示す説明 図である。

第３図は、この発明の好ましい実施例を使用した周波数再使用パターンを示す説 明図である。

第４図は、この発明の別の実施例の周波数配置を示す説明図である。

第５図は、この発明の好ましい実施例の周波数配置を示す説明図である。

第６図は、セクタ共有を使用した好ましい実施例を示す説明図である。

発明を実施するための最良の形態 セルの非対称配置は従来技術の、セルラ配置規則から離れることによってのみ可 能である。この発明において使用される配置規則は他の方向より一方の方向にお いてより接近する同一チャネルセルを配置することにより４または１６セルの反 復パターンを生成する。

非対称構成は同一チャネルセルの接近によりより低いＣ／■を生み出す。アナロ グ送信技術を使用するセルラシステムにおいては、より低いＣ／Ｉは移動トラフ ィックに対し低い品質の信号を生じさせる。しかしながら、デジタルセルラシス テムにおいてはコーディング利得の使用により、セルラ移動トラフィックに提供 されるサービスを劣化させることなくより低い品質の信号に耐える能力を有して いる。

コーディング利得はＣ／Ｉにおいて失われたものに対し埋め合わせをする。

第２図は、本発明の１つの実施例を示す。この構成におけるセルは２つのセルの 再使用パターンでレイアウトされており、そこでは反復チャネル群（２０１）が 同じ方向に面している。第３図はこの発明の好ましい実施例を示す。

セルはまた２セル再使用パターン（３０１）でレイアウトされている。しかしな がら、１つの列の同一チャネルセル（３０２）の反復チャネル群は隣接の列の同 一チャネルセル（３０３）の反復チャネル群と反対方向に面している。

いずれの構成においても、同一チャネルセルは非対称パターンに配置されており 、この場合同一チャネルセルは１゜つの方向で１つのセルによって分離されかつ 他の方向で隣接している。これらは図示された実施例であるが、他の非対称構成 も可能である。

非対称セル構成は周波数再使用のためのセルの位置付けのための従来技術の方法 から離れることによってのみ可能となる。この発明はそれぞれ、２または８回の 周波数再使用により、反復チャネル群が同じ方向に面するか否かにより、４また は１６セルの反復パターンを提供する。これは実際上２セル再使用パターンを生 成する。言い換えれば、あるセルの周波数パターンが反復する前に４または１６ のセルが必要とされるが、その４または１６のセルのパターン内で、ある周波数 が２または８回再使用される。この概念は第４図および第５図に示されている。

第４図は、別の実施例の周波数計画であり、各周波数が２回使用される４セル反 復パターンを示す。１つの周波数は１つおきのセルで使用され、２セル反復パタ ーンを形成する。

第５図は、好ましい実施例の周波数計画であり、各周波数が８回使用される１６ セル反復パターンを示す。前記別の実施例のように、１つの周波数が１つおきの セルで使用され、２セル再使用パターンを形成している。両方の実施例において 、１つのセルの周波数配置はそのパターンにおいては繰り返されない。

この発明を使用するいずれの周波数配置機構においても、周波数は隣接チャネル 妨害を最小化するように構成すべきである。これはシステムにおけるセルの中心 を結ぶ格子（ｌａｔｔｉｃｅ）を確立することにより達成される。この３軸格子 が第４図に示されている。１２の周波数の群が４つの周波数群の各々の３組に分 割され、各組は異なる軸に沿って配置されている。第１の組からの２つの奇数周 波数群は該第１の軸の第１のメンバー（４０７）に沿って確立される。

第１の周波数群（４０３）は第３のグループ（４０４）から反対方向に向いてい る。格子の次の並列メンバー（４０８）は第１の組からの偶数グループの周波数 を含んでいる。

この奇数／偶数パターンはセルのシステムにわたり反復され隣接周波数群の入射 を低減する。

前記ラティスの第２の軸は第２の組の周波数を含んでいる。この軸におけるラテ ィスの第１のメンバー（４０５）は前記組の奇数周波数群を含み、同じ周波数群 は同じ方向を向いている。偶数周波数群はこの軸の次の平行メンバー（４０６） に配置されている。再び、同じ周波数は同じ方向に面している。この奇数／偶数 パターンはまたシステム全体にわたり反復される。

第３の軸（４０９）上の周波数群は最初の２つと同様にして配置されている。第 ３の軸（４０９）は最後の組の周波数群を含んでいる。各々の同じ周波数群は同 じ方向に面しておりこのパターンがシステム全体にわたり繰り返されている。

周波数配置の概念が第４図に示されている。周波数群１および３は第１の軸の第 １のメンバーに沿って配置されている。グループ２および４は第１の軸の次の平 行なメンバーに沿って配置されている。第２の軸はこの軸の第１のメンバーに沿 ってグループ５および７を含み次の平行なメンバーに沿ってグループ６および８ を含んでいる。第３の軸は最初の２つの軸と同様にして配置された９〜１２のグ ループを含んでいる。同じ周波数群が同じ方向に面する奇数／偶数周波数配置が システム全体にわたり反復されている。

第５図は、この発明の好ましい実施例のための周波数配置を示す。周波数グルー プ配置のこの方法は前記別の実施例の配置方法と同様であるが、この方法におい ては、周波数群は交互のセルにおいて反転されている。言い換えれば、第１のセ ルにおける周波数群１は第２のセルにおける周波数グループ１とは反対方向に面 している。

第４図および第５図における周波数構成は各々隣接周波数（４０１および５０１ ）の発生を生じさせる結果となる。

この条件は互いに妨害を与える周波数となり得る。この有り得る問題を緩和する ために、これらの周波数はそのセルの他のセクタにおける信号用チャネルとして 使用することができる。言い換えれば、隣接周波数の一方または他方は単に使用 されないようにすることができる。

好ましい実施例における容量は第６図に示されるように、セクタ共有（ｓｅｃｔ ｏｒ　ｓｈａｒｉｎｇ）を用いることにより増大することができる。セクタ共有 においては、周波数または周波数グループが１つのセル内の少なくとも２つのセ クタの間で共有される。該周波数は需要を基礎にしてより多くの周波数を要求す るセクタに割り当てられる。もしあるセクタの移動トラフィックがそのセクタに おける周波数の数に対する容量を越えておれば、使用されていない周波数がより 低いトラフィックのセクタから借りられる。

非対称周波数構成を用いることにより、この発明はより高い周波数の再使用を生 成し、かつ、従って、セルラ無線電話システムにおける増大された移動トラフィ ック容量を作り出す。これを達成するために、セルラ周波数を割り当てるための 完全に新しい手順が使用された。対称周波数配置の従来技術の方法はセルラシス テムの将来の拡張に対する密度の高い十分な周波数再使用を提供することができ ない。この発明は非対称レイアウトを提供し、該非対称レイアウトは２セル再使 用パターンを生成する、１つおきのセルにおいて周波数が再使用されることを許 容しかつ従って大都市領域においてより高い周波数再使用を許容する。

当業者は本発明の精神および範囲から離れることなくこの発明に対し種々の修正 および変更を行うことができることを認識するであろう。従って、請求の範囲は そのような実施例に対する特定の限定がない場合には説明された実施例そのもの に限定されるものと考えるべきではないことを理解すべきである。

Ｆｌに、３ 国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．セルラ無線電話システムであって、該システムは、ａ）少なくとも１つのグ ループの周波数であって、該グループの周波数の各周波数はセルに割り当てられ た、狭いビームの、方向性を有する様式で使用されるもの、ｂ）第２の方向より も第１の方向においてより近い距離で少なくとも１つのグループの周波数の一様 な再使用、を具備するセルラ無線電話通信システム。
2. ２．前記少なくとも１つのグループの周波数の内の各周波数は前記セルの少なく とも１つの６０度のセクタに放射する請求の範囲第７項に記載のセルラ無線電話 通信システム。
3. ３．前記少なくとも１つのグループの周波数の少なくとも１つの周波数は前記セ ルのセクタ間で動的に割り当てられる請求の範囲第７項に記載のセルラ無線電話 通信システム。
4. ４．再使用周波数は実質的に同じ方向に放射する請求の範囲第７項に記載のセル ラ無線電話通信システム。
5. ５．第１のグループの再使用周波数の第１の周波数は実質的に反対方向に放射す る請求の範囲第７項に記載のセルラ無線電話通信システム。
6. ６．セルラ無線電話通信システムであって、該システムは、 ａ）複数の周波数グループであって、第１の周波数グループの第１の周波数はセ ルの６０度のセクタに放射するもの、 ｂ）前記第１の周波数グループの前記第１の周波数は第２の周波数グループの前 記第１の周波数と実質的に反対方向に放射し、そして ｃ）第２の方向よりも第１の方向におけるより短い距離での前記第１の周波数グ ループの一様な再使用、を具備するセルラ無線電話通信システム。
7. ７．セルラ無線電話通信システムであって、該システムは、 ａ）狭いビームで、方向性を有する様式で、１つのセルに割り当てられた、少な くとも１つの周波数、およびｂ）第１の使用に対し非対称的な前記少なくとも１ つの周波数の非妨害的再使用、 を具備するセルラ無線電話通信システム。
8. ８．前記周波数は前記セルの少なくとも１つの６０度のセクタに放射する請求の 範囲第１３項に記載のセルラ無線電話通信システム。
9. ９．第１のグループの再使用周波数の第１の周波数は実質的に反対方向に放射す る請求の範囲第１６項に記載のセルラ無線電話通信システム。
10. １０．セルラ無線電話通信システムのための通信チャネルの割り付け方法であっ て、前記セルラ無線電話通信システムは複数のセルを有し、各々のセルは該セル 内の中央に位置する複数のアンテナを有し該アンテナは該セルの６０度のセクタ に放射し、前記方法は、 ａ）１つのセル内の前記複数のアンテナの各アンテナに対し異なる通信チャネル を提供する段階、ｂ）通信チャネルの利用を増大するために異なる、非対称に配 置されたセルにおいて通信チャネルを反復する段階、を具備するセルラ無線電話 通信システムのための通信チャネルの割り付け方法。