JPH04507177A - セルラー電話システムのための改善されたマイクロセルシステム - 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】 発明の名称 セルラー電話システムのための改善されたマイクロセルシステム本件出願は、１ ９９０年６月５日にセルラー電話システムの名称で特許された米国特許第４．９ ３２．０４９の一部継続出顧である。

本発明は、それぞれ割り当てられた複数の組の送信周波数を有する複数の隣接し たセルに、セルとセルとの間を移動する移動電話との連続通信を維持するための ハンドオフ手段が設けられたタイプのセルラー電話システムに関する。特に、本 発明は、システム容量を増大させるにもかかわらず干渉を防止するようなセルラ ー電話システムのための改善されたマイクロセル形態に関する。

発明の背景 セルとセルの間を通る通路を移動する移動ユニットのような代表的なセルラー電 話システムにおいて、ハンドオフが発生する。そのハンドオフ動作は、ハンドオ フ命令を受ける移動電話切り換え局（ＭＴＳＯ）により制御される。代表的には 、移動電話から受信された信号が、移動電話がセル境界にあることを表す予め設 定された信号の強さよりも小さくなったときにハンドオフコマンドが発生される 。

セルラー電話システムの各セルは、異なる割り当てられた送信周波数で動作する 。移動電話がセルとセルとの間を通過するにつれて、ハンドオフ信号は、セルに 、移動電話が通り過ぎつつあるセルにより送信されていた周波数と異なる周波数 で送信を始める状態になっていることを命令する。移動電話が次の隣接したセル を通るとき同様な手順が続行される。割り当てられた周波数の組が隣接セルにつ いて異なり、そのような組み合わせは、セルが干渉問題が起きない程十分に相互 に遠く離れている場合を除き、繰り返されない。

代表的には、移動電話ユニットは、制御ユニット、トランシーバ及びアンテナシ ステムを包含する。各セルサイトは、代表的には、制御ユニット、ラジオキャビ ネット、電源設備、データ端末およびアンテナを包含する。ＭＴＳＯはセルサイ トのすべてについて調整を行い、適当な処理右よび切り換え手段を包含する。

ＭＴＳＯは標準のハードワイヤード電話システムのための電話会社ゾーン局との 中継も行う。ＭＳＴＯと種々のセルサイトとの間の通信リンクは、代表的には、 マイクロ波、Ｔキャリヤ、又は光ファイバであって、セルサイトとＭＴＳＯとの 間の音声と制御データの双方を通信する。

車に乗っているユーザが移動ユニットの受信機を付勢すると、受信機がセルに割 り当てられた総チャンネルの中から指定された複数のセットアツプチャンネルを 走査する。代表的には、全部で４１６個のチャンネルのうち、２１個がセットア ツプチャンネルである。残りのチャンネルは通信チャンネルである。受信機が最 強のセットアツプチャンネルを選択すると、ある時間だけオンにロックする。

各サイトには異なるセットアツプチャンネルが割り当てられる。従って、最強の セットアツプチャンネルへのロックは通常最も近いセルサイトを選択することを 意味する。このセルフロケーション機構は、アイドル段階において使用さねヘユ ーザから独立したものである。それは、セルサイトにおける送信にがかる移動ユ ニットを探索するための負荷を排除するので大きな利点がある。セルフロケーシ ョン機構の不利な点は、アイドル移動ユニットのロケーション情報は各セルサイ トには全く現れないことである。従って、標準の非移動体すなわちランドライン から移動ユニットへのコールがあると、ページング処理はより長い。大部分のコ ールが移動ユニットにおいて起きるので、セルフロケーション機構の使用は容認 される。ある遅延（例えば、１分）の後、セルフロケーション手順が繰り返され る。

移動ユニットからコールを行うためには、ユーザはコールされた番号を移動ユニ ットの最初のレジスタに入れてその番号が正しいかどうかを検査して“送信”ボ タンを押す。サービスの要求が、上述したセルフロケーション機構により得られ た選択されたセットアツプ機構を通して送られる。セルサイトが、それを受信し 、指向性セルサイトにおいて音声チャンネルが使用するのに最良な指向性アンテ ナを選択する。同時にセルサイトが高速データリンクを介して要求をＭＴＳＯに 送信する。ＭＴＳＯは、コールのた釣の適当な音声チャンネルを選択し、セルサ イトは最良の指向性アンテナを通してそれに作用して移動ユニットをリンクする 。ＭＴＳＯは電話会社のゾーン局を通してワイヤラインパーティも接続する。

ランドラインパーティが移動ユニットの番号をダイヤルすると、電話会社のロー カル局が、コールされた番号が移動ユニットであることを認識して、そのコール をＭＴＳＯに送信する。ＭＴＳＯはベージンダメッセージを移動ユニット番号と 適当なサーチアルゴリズムに基づいて、あるセルサイトに送信する。各セルサイ トはページをそれ自身のセットアツプチャンネルを通して送信する。移動ユニッ トは、それ自身の識別を強いセットアツプチャンネルを通して認識し、そこにロ ックしてセルサイトに応答する。移動ユニットは割り当てられた音声チャンネル に切り換えてユーサ゛警報を発生するような命令も送信する。

移動ユニットのユーザが送信機をオフにすると、特定の信号（信号発生トーン） がセルサイトに送られ、双方で音声チャンネルを解放する。移動ユニットが最強 のセットアツプチャンネルを通してページの監視を再開する。

コール中は、二つのチャンネルが音声チャンネル上にある。移動ユニットが特定 のセルサイトの有効区域から出ると、受信状態が弱くなる。現在のセルサイトは 、音声チャンネル上の適当な信号、例えば１００　ｍｓのバーストを介してハン ドオフを要求する。システムが、コールを中断することなく又はユーザに警報を 発することなく、コールを新しいセルサイトの新しい周波数チャンネルに切り換 える。

ユーザが通話を行っている限りコールが続行される。ユーザはハンドオフの発生 に気付くことはない。

ある特定の領域に右けるコールトラフィックが増大するとき、ある特定のセルに よってカバーされる領域を減少させることにより、容量を増大させることができ る。例えば、あるセルを、そのセルの半分の半径を存する４つのより小さなセル に分割するならば、トラフィックは、４倍に増大する。当然のことながら、セル が小さくなればなるほど、所定の容量のセルラー電話システムにおいて必要とさ れるハンドオフはより多くなる。

適切な環境においては、セルサイズを減少させることは効果のあることであるが 、ある特定の問題が生じつる。セルサイズが、例えば、１マイルより短い半径ま で減少させられるときには、非常にしばしば、信号強度有効到達範囲が非常に不 規則になってしまう。これは、ビルディングやその他の構造物によって引き起こ され、したがって、移動ユニットの場所によって大きく変わってくるものとなっ てしまう。信号干渉に関連した他の問題も生ずる。あるセルラー電話システムに 右いては、有効到達範囲を改善する試みにて、小さな単一セルにおいていくつか の周波数セットを使用しているが、こうすると、隣接セルにおいて同じ周波数ま たは隣接周波数を使用することができなくなる。したがって、システムの全容量 が減少してしまう。何故ならば、あるシステムにおいて利用できるチャンネルの 数は、使用される異なる周波数セットの数の逆数に比例しているからである。

１９９０年６月５日に特許された米国特許第４．９３２．０４９号と、これを基 礎にした一部係属出願第４３２．５１１号に右いては、セルラー電話システムを 、アンテナセット形態によって信号有効視聴範囲の輪郭をより一様なものとして 、干渉レベルを低下させるようなものとして記述している。これらの出願では、 信号の伝搬をセル境界内の複数のゾーンあるいはセクタの実質的に１つに限定す るように配列されまた形成された複数のアンテナセットを含むようなセルを組み 入れ、セルラー電話システムを記述している。これらのゾーンあるいはセクタは 実質的にセルの領域より小さい領域である。　（セルに対して割り当てられた転 送周波数セットの）いづれか１つの周波数における転送はゾーンあるいはセクタ に制限され、ここではそのような１つの周波数が割り当てられた移動電話から最 も強い信号が受信されることになる。

発明の概要 本発明は、このようなセル形態によって生じた各々の周波数に対する効果的な放 射半径を減少させた点につき重要な利点を有し、これにより干渉レベルを低下さ せるものである。この転送で発生する所定の移動装置に対する周波数は、移動装 置がそのセルにいる間は変化しないため、また伝播半径が効果的に低下されるた め、完全に異なった周波数の再利用パターンを得ることが可能となる。

本発明は複数の一連のセルを備え、これらのセルは複数のクラスタに配列されて おり、クラスタ内の個々のセルは、異なるようにして割り当てられた転送周波数 セットを有している。個々の転送周波数はセル内の所定の移動電話に対して、そ のセル内のこれら所定の移動電話の全ての位置に対して割り当て可能とされてい る。周波数ハンドオフ手段は、セルからセルへと移動する移動電話との連続的な 通信を保持ために設けられている。個々のセルには、そのセルの境界内の複数の ゾーンの１つに実質的に信号の伝搬を限定するようにして配列され且つ形成され たアンテナが設けられている。これらのゾーンは実質的にセルよりも小さい領域 である。所定の移動電話装置に割り当てられた周波数は、装置がゾーンからゾー ンへ移動するときまでは変化しない。特定のセルに対して割り当てられた転送周 波数セットのいづれか１つの周波数における転送は、そのような周波数が割り、 当てられた移動電話から最も強い信号が受信されるような領域に制限される。セ ルクラスタは３つの周波数再利用パターンと、４より少ないセル半径に対して同 一チャネルの分離距離比を有するように構成されている。

図面の簡単な説明 第１図は本発明のシステムによるマイクロセル形態の一実施例を示す略ブロック 図。

第２図は本発明の一実施例による電子回路を示す略ブロック図。

第３図は本発明の他の実施例を示した略図であり、この実施例においてセルは３ つの別々のアンテナセットを有している。

第４図は本発明の一実施例のスレーブサブサイトの１つと関連した電子回路のブ ロック図。

第５図は従来技術におけるセルラー電話システムセル形態を示す図。

第６図は各々が３つのゾーンに分割されているようなセルを有するセル形態を示 した本発明の実施例を示す図。

第７図は本発明により３つの周波数再利用パターンを利用したセル形態を示す図 。

発明の詳細な説明 第１図は、本発明に従って構成されたセル１を概略的に示している。セル１の外 側境界は、実線の円１１によって示されている。円として示しているが、これら セルは、セル設計にふいて、しばしば、六角形として表される。しかしながら、 実際には、地勢やビルディングおよびその他の構造物のために、セル１の実際の 境界は、不規則な形状をとりうる。とにかく、実線円１１は、移動電話ユニット が図示したセルの支配下から隣接セルの支配下へと通過していく軌跡を表そうと したものである。

３つの別々のアンテナセラ）１３．１５および１７がセル１１内に配置されてい る。アンテナセット１３、Ｉ５およびＩ７は、それぞれ、スレーブサブセット１ ０．１６および１８に配置されている。そのセル領域内の特定の諸条件によって は、その他の数のアンテナセットを使用すると有用なこともあり、第１図にふい て３つのセットを使用しているのは、単に例示のためだけである。各アンテナセ ットは、それぞわ、送信アンテナ１３ａ、１．５ａおよび１　？　ａを含んでい る。

また、各アンテナセットは、それぞれ、２つの受信アンテナ１３ｂおよび１３ｃ 、１５ｂおよび１５ｃ、＃よび１７ｂｊｊよび１７ｃを含んでいる。各サブサイ トに受信アンテナを二重に設けたのは、信号を組み合わせることによって、信号 のフェージングを減少させるためのダイバーシチ使用のためである。さらに、ア ンテナセット１３は、以下に説明するように、制御信号を送信するための制御チ ャンネル送信アンテナ１３ｄと、制御信号を受信するための二重制御チャンネル 受信アンテナ１３ｅおよび１３ｆとを含んでいる。アンテナサブサイト１４は、 マスターサブサイトと称さね、アンテナサブサイト１０．１６および１８は、ス レーブサブサイトと称される。第１図に示した特定の実施例では、アンテナセッ ト１３は、マスターサブサイト１４に配置されているが、このアンテナセット１ ３は、特定の還境によっては、セル１内の所望の他の場所に配置されてもよいも のである。あるセルにおけるサブサイトの位置およびサブサイトの数は、ｒＩＥ ＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏ ｇｙ、１９８８年２月」に発表されたり一有効到達範囲予想モデルによって決定 されうる。

各アンテナセットは、信号を送信及び受信するための独自の主勢力ゾーンを有す る。したがって、サブサイト１４と並存するスレーブサブサイトＩＯにあるアン テナセット１３は、破線１３ｚで示されるゾーンを有する。同様に、スレーブサ ブサイト１６にあるアンテナセット１５は破線１５ｚで示す勢力ゾーンを有し、 スレーブサブサイト１８にあるアンテナセット１７は破線１７ｚで示す勢力ゾー ンを有する。第１図から一定の領域でゾーンが重なりあっていることが分かる。

勢力ゾーン（すなわち、信号の伝達及び受信ゾーン）が実質的にセルｌの境界線 内に限定されるようにアンテナセットに対し指向性が与えられている。この指向 性は、たとえば、各アンテナセットやサブサイトに配設される符号化手段１９と して示されるような適当な手段で与えられる。指向性手段１９は、所望の指向性 及び適用範囲を与える独立のアンテナまたは他の適当な装置のためのりフレフタ とすることができる。しかし、制御チャンネルアンテナ１３ｄ、１３ｅ及び１３ ｆはより大きな勢力ゾーンを有するように設けられている。これは１点鎖線２１ で示されており、サークル１１で示されるセル１の限界とほぼ一致するところま で延びている。

第２図は、本発明の実施例に係る電子装置の概略ブロックダイヤグラムである。

３つのスレーブサブサイト１０．１６．１８は、マスターサブサイト１４に接続 されており、これによって制御される。本例では、スレーブサブサイト１０は３ つのケーブル４３．５１及び５９を介してマスターサブサイ）１４に接続されて いる。スレーブサブサイト１６は、３つのケーブル２３．２５及び２７を介して マスターサブサイト１４に接続されている。スレーブサブサイト１８は、３つの ケーブル２９．３１及び３３を介してマスターサブサイト１４に接続されている 。

特に、ケーブル４３は、コンバータ８２に接続されており、ケーブル２９は、コ ンバータ８３に接続されており、ケーブル２３はコンバータ８４に接続されてお り、ケーブル５１は、コンバータ８５に接続されており、ケーブル３１は、コン バータ８６に接続されており、ケーブル２５はコンバータ８７に接続されており 、ケーブル５９はコンバータ８８に接続されており、ケーブル３３は、コンバー タ８９に接続されており、ケーブル２７は、コンバータ９０に接続されている。

一般に、ケーブル４３．２３及び２９は、送信用アンテナ信号を送り一方、ケー ブル５１．５９．２５．２７．３１及び３３は、受信用アンテナ信号を送る。コ ンバータはスレーブサブサイトとマスターサブサイトの間で使用される通信の形 式により、周波数においてアップ変調、及びダウン変調をおこなうことができる 。

本例では、スレーブサブサイトとマスターサブサイトの間の通信はケーブルによ ７て行われるもの２して描かれている。このようなケーブルがたとえば、ＴＩキ ャリアケーブル、光ファイバ、等を含むことができることは、当業者に明らかで ある。たとえば、スレーブサブサイトとマスターサブサイトの間のコンバータ対 コンバータ動作は（１）８０ｆ）ＭＨｚからマイクロ波まで変調し、つぎに８０ ０ＭＨｚまで落とすことにより、（２＞８００ＭＨｚから光波まで変調し、つぎ に、８００ＭＨｚまで落とすことにより、　（３）８００ＭＩ−（ｚから１４Ｍ Ｈｚ基準バンドまで落とす変調を行い、つぎに８（１（１ＭＨｚまで上げる変調 を行うことによってできる。

スレーブサブサイトはそれぞれスレーブサブサイト１０に対する信号処理アンサ ンプル３５のような要素を備える。簡略化しているために第２図には、そのよう なアンサンプルは図示されていないけれども、はぼ同一の信号処理アンサンプル がスレーブサブサイト１６．１８に設けられていることを理解されたい。信号処 理アンサンプル３５は、アンテナ１３ａとケーブル出力４３の間に配設されるフ ィルタ３７、増幅器３９及びコンバータ４１を備えている。同様に、フィルタ４ ５、増幅器４７及びコンバータ４９がアンテナ１３ｂと出カケーブル５１の間に 設けられ、フィルタ５３、増幅器５５及びコンバータ５７がアンテナ１．３　ｃ と出カケーブル５９の間に設けられている。フィルタ、増幅器及びコンバータは 必要に応じて信号をフィルター処理し、増幅し、変調するようになっており、上 記の目的のためであるかぎり任意の形式とすることができる。

マスターサブサイト１４において、全てのケーブル接続２３．２５．２７．２９ ．３１．３３．４３．５１及び５９はコンバータ８２−９０を介してゾーン交換 スイッチすなわちゾーンスイッチ６１に接続されている。また、出カケーブル２ ５．３１及び５１はそれぞれ接続端子６５．６７及び６９を介して走査レシーバ ６３に接続されている。マスターサブサイト１４の走査レシーバ６３は当該セル に割り当てられた特定のセットに振付られた全てのサブサイト１０．１６．１８ 及び全ての周波数チャンネルを走査する。走査レシーバ６３はつぎに、各周波数 チャンネルに対する全てのサブサイトのなかで最も強い信号レベルを選びだす。

ゾーン交換装置すなわちゾーンスイッチ６１は所望のサブサイトにそれぞれの周 波数に対する送信信号をリンクし、古い送信装置を切る。受信信号はまた同じ新 たなサブサイトに切り替えられる。

サブサイトアンテナと異なり、制御チャンネル信号アンテナは全体セルをカバー し、当業者に公知の方法でコールをセットアツプするのに用いられる。携帯電話 システムと同様に一般にそのような処置についての詳細がモービル携帯電話電信 システム、著者ウィリアムＣ，Ｖ、リ−（Ｗｉｌｌｉａｍ　ＣＪ、　Ｌｅｅ）　 、　７グローヒル（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ）、１９８９年に記載されている。

走査受信機６３は適当なコネクタ７１を介してゾーンスイッチ６１に出力制御信 号を送る。ゾーンスイッチ６１は各サブサイト間で切り換えを行えるものであれ ば、どのような構造でもよく、この切り換えはサブサイトで受信した信号の強度 （この強度は走査受信機６３により決定される）に応じて行われる。マスターサ ブサイト１４はキャリア周波数モジュール７３．７５．７７を有している。モジ ュール７３は送信機に割り当てられており、モジュール７５．７７は受信機に割 り当てられている。各モジュールは割り当てたセットのキャリア周波数を特定の セルに与える。例えば、３９５個のボイスチャンネルの一部と２１個の制御チャ ンネルの一つが各セルに割り当てられる。

モジュール７５．７７で受信された、アンテナから送られてきた信号は結合され 、コントローラ７９に送られる。コントローラ７９は送信機モジュール７３に信 号を送る。また、コントローラ７９はどのケーブルをつないで、受信したボイス 信号をＭＴＳＯに送るかを決定する。コントローラ７９は適当な接続手段により ＭＴＳＯと接続されている。さらに、コントローラ７９は、三つの制御アンテナ １３ｄ、１３ｅ、１３ｆで信号を送信したり、受信したりするトランシーバ−８ １と接続している。

コントローラ７９はＭＴＳＯにより要求されたチャンネルの信号強度を測定する 。最初のコールが特定のセルにある場合、あるいは、最初のコールがコントロー ラ７９を介してその特定のセルに送られる場合、コントローラ７９はＭＴＳＯに より割り当てられた特定の周波数でそのコールに送信を開始する。割り当てられ た周波数は、コントローラ７９により決定された最もノイズレベルの低い周波数 である。コールの間に、全てのアンテナセットから受信した信号強度が所定のレ ベルを下回った場合には、コントローラ７９はＭＴＳＯからのハンドオフ工程を 開始する。

作動時には、割り当てられた周波数１１でセル内部において作動している移動ユ ニットがそのセル内部において移動する。そのセル内部の全てのサブサイトは信 号レベルを受信するが、移動ユニットからのボイス信号を受信するとは限らない 。受信した信号レベルが最も強いサブサイトのみが移動ユニットに信号を送受信 し、コールを開始する。移動ユニットが他のサブサイトが最も強い信号を受信す るように移動する場合には、本システムは送信機をより弱いサブサイトにおいて スイッチオフし、最も強い信号を受信でいるサブサイトにおいて送信機をスイッ チオンする。２方向性受信機アンテナもコールを受信するように適切なサブサイ トにスイッチされる。しかしながら、周波数は変化せず、ｆ、のままである。

このため、通常の意味でのハンドオフは起こらず、ＭＴＳＯも関与しない。この ように、新たなハンドオフ負荷はＭＴＳＯスイッチ装置には付加されない。全て のサブサイトにより受信された、移動ユニットからの信号強度が所定のレベル以 下になった場合には、マスターサブサイトからＭＴＳＯへのハンドオフが必要と なる。

本発明に係るセルによって得られる利点は、各セルにおいて単一のアンテナサイ トしか用いられていないセルに比べて、カバーの一様性を大幅に改良できること である。これは小さなセル、すなわち、１マイル以下の半径のセルについては特 に有益である。各サブサイトによりカバーされる有効放射領域を小さくすること によって、各周波数に対する有効放射半径が小さくなるので、結果的に干渉レベ ルの低下がもたらされる。これらは全て、ハンドオフの必要なく、セルそれ自体 の内部で行われる。セル内で活動しているサブサイトは信号レベルに従って一方 から他方にスイッチするが、送信が行われている周波数はセル内部で変化しない 。これは比較的簡単且つ経済的な方法で行わわ、これによりセルサイズを半径５ ００〜１０００フイートにまで小さくすることができる。

第３図は本発明の他の実施例を表す。この実施例では、第１図の場合と同様、セ ルは３つの別々のアンテナセラ）１１３，１１５．］、１．７を有している。セ ルの外周は実線の円１１１で示される。第１図の実施例において述べたように、 セルは実際には形状が歪んでいることもある。実線１１１は、移動電話ユニット が図示したセルの影響下から隣接のセルの影響下に移行するときの境界を表す。

この実施例では、アンテナセラ目１３はマスターサブサイト１１４に位置してお り、アンテナセット１１５．１１７は各々サブサイ［１６，１１，８に位置して いる。マスターサブサイト１４はスレーブサブサイトの所望の何れか一つにも位 置することが可能である。アンテナセントの数はいくつでもよく、第３図におけ る３個は例示的なものにすぎない。

各アンテナが１個の送信アンテナと２個の受信アンテナを有している第１図の実 施例とは異なり、各アンテナセラ目１３．１．１５，１１７は複数のアンテナサ ブセットを有しており、各サブセットは、第３図の実施例では、各サブサイトに おいて３個のサブセットを形成している。各アンテナサブセットは各々送信アン テナ１１３ａ、１１３ａ’、１１３ａ’と、１１５ａ、１１５ａ’、１１５ａ’ と、１１７ａ、１１７ａ’、１．１７ａ’を有している。各アンテナセットもま た二つの受信アンテナ１１３ｂ、１．１３ｂ’、１１３ｂ’、１１３ｃ、１１３ ｃ’、１１３ｃ’、１１５ｂ、１　］５ｂ’　、Ｉ　１５ｂ’、１１５ｃ、１１ ５ｃ’、１１５　ｃ’、１１７ｂ、１１７ｂ’、１１７ｂ’、１１７ｃ、１１７ ｃ’、１］、７ｃ’を各々有している。各サブセットにおいて受信アンテナを二 つ用いるのは、信号を組み合わせることによる信号のフェージングを減少させる ためである。サブサイトの位置、セル内でのサブサイトの数、各サブサイトでの アンテナサブセットの数は、１９８８年２月に発行された「ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎ ｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」のり一 の範囲予測化ｅｅ　ｃｏｖｅｒａｇｅ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）に基づいて決定 することができる。

セル１１１は、適当なコントローラ（図示せず）に信号を送信及び受（ｉする第 １図のアンテナセット１３で説明したように、制御信号を送信及び受信するため のアンテナセット（図示せず）を含む。第１図の場合と同じように、かかる制御 チャンネルアンテナは、鎖線１２１で示すように、セル１１１の限界とほぼ同じ 範囲の影響ゾーンを有するように形成されている。

第１図の実施例と同様に、各アンテナセットは、信号の送信及び受信のための主 影響ゾーンを有する。しかし、第１図の実施例と違って、第３図の実施例の各ア ンテナセットは、その主影響ゾーンが実質上分離した複数のセクターに再分割さ れている。従って、サブサイＨ１４に関係する影響ゾーンは、３つのセクター１ １．３ｘ、１１３ｙ、１１３ｚで構成されている。セクター１１３Ｘは、アンテ ナのサブセット１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃによって作動させられる。セクタ ー１．１３ｙは、アンテナのサブセット１１３ａ’、１１３ｂ’、１１３ｃ’に よって作動させられ、セクター１１３ｚは、アンテナのサブセットｌｌ３ａ’、 １１３ｂ’　、１１３ｃ’によって作動させられる。第３図の他のサブサイト１ １６及び１１８は、サブサイト１１４のそれらと同じような符号のセクターによ って構成されている。

第３図から、アンテナのサブサイトはセル１１１の周縁部から内側にずらして配 置され且つセクター同士はある区域で重なっていることが明らかである。アンテ ナのサブセットには、そのサブセットに関係するセクターすなわち信号の送信及 び受信のゾーンがその特定のサブサイトによる作動ゾーンの境界の中に実質上あ るように制限される指向性が与えられる。更に、第１図の場合と同様に、それら のセクターは、実質上セル１１１の境界中に制限される。各アンテナセットすな わちサブサイトに配置された記号（シンボル）手段１１９で示すような適当な手 段によって指向性が与えられる。第３図に示すように、指向性手段１１９は、各 セクターを１２０度の部分に分割する各サブサイトで反射器を構成している。

しかし、無指向性アンテナを含む、所望の指向性と範囲を与える他の任意の装置 も、本発明の精神及び範囲内で用い得ることを理解されたい。勿論、各アンテナ サブサイトで送信された信号の強度も、所望のセクターをカバーするように適当 に調整し得る。

第４図は、第３図のスレーブサブサイト１１７の１つに関係する電子回路のブロ ック図である。第４図に示されたスレーブサブサイト１１７は、第２図のスレー ブサブサイト１８と実質上同じように、本発明のシステムに接続される。この点 を明確にするため、第４図には、リード２９．３１．３３が指示されている。

リード（ケーブル）２９は送信器アンテナ信号を搬送してあり、他のリード（ケ ーブル）　３１．３３は受信機アンテナ信号を搬送する。マスターサブサイトの 場合には、第４図に示す素子の外に、第２図で説明した他の素子が組み入れられ ることを理解されたい。

アンテナセットの３つのサブセントは、第３図と同じ符号で指示されている。

各アンテナサブセットは、複数のセクターサブサイト１３４、】３５．１３６の １つに接続されている。各セクターサブサイトは、コンバータ以外の第２図の信 号処理部３５と実質上同じ信号処理部を有する。この点が、スレーブサブサイト １３６の説明のための第５図に示されている。フィルタ１８１と増幅器１９１が アンテナＬ１７ａ’とケーブル１４３との間に接続され、フィルタ１８２と増幅 器１９２がアンテナＮ、７ｂ’とケーブル１５１との間に接続され、更に、フィ ルタ１８３と増幅器１９３がアンテナ１１．７ｃ’とケーブル１５９との間に接 続されている。第４図に戻って、適当なケーブル接続部１２３．１２５．１２７ ．１２９．１３１．１３３．１４３．１５１．１５９が、各セクターサブサイト と３Ｘ３ポートのセクタースイッチ１６１との間を接続している。更に、ケーブ ル１２５．１３１及び１５１を経由した受信機信号がそれぞれ接続１６５．１６ ７及び１６９を介して走査受信機１６３に接続されている。走査受信機１６３は 出力信号を適当な接続部１７１を介してセクタースイッチ１６１に送っている。

セクタースイッチ１６１は、セクターサブサイ）１３４．１３５及び１３６の間 で、走査受信機１６３によって定められたサブサイトで受信中の信号強度に依存 してスイッチングする適当な任意の構成にできる。

従って、本発明は、セルに対して割り当てられたセット中の各周波数での信号強 度に対して２つの弁別レベルを与える。信号強度の弁別は各アンテナサブサイト で生じ、そのサブサイトでのアンテナのどのサブサイトが作動するかを決定する 。同時に、どのサブサイトが作動するかを決定するためのサブサイト間での弁別 もある。従って、最大強度の信号を受信中のセルのセクターだけが、移動ユニッ トへ信号を送信及び受信し、通話を形成する。移動ユニットが、送信中以外の特 定のセクターでの受信信号強度が最大になるように移動すると、本発明のシステ ムは、弱い側のセクターに関係する送信器をオフにし且つ最大強度信号レベルを 受信しているセクターに関係する送信器をオンにするように、動作する。その特 定のセクターに関係する２つのダイパーシティ受信機アンテナが、また、通話を 受信するようにスイッチされる。いくつかの状態においては、各セクターでの受 倍機は必ずしもオフにしなくてよい。しかし、その周波数は、移動ユニットのセ ル全体にわたって同じにされる。従って、ハンドオフが従来のようには生じない し、ＭＴＳＯも含まれない。また、前記のセルの再分割の結果、ＭＴＳＯスイッ チング装置にはハンドオフ負荷も加わらない。

第５図は、従来のシステムのセルの配置を示している。セルの配置は、周波数の 再利用パターンに特徴がある。ここで、この周波数の再利用パターンは、特定の 構成におけるにセルのクラスタであり、各セルが特定の周波数のセットを使用し ている。第５図に示すシステムにおいては、７つの周波数チャンネルのセット（ Ｋ＝７）の周波数の再利用パターンが用いられている。チャンネルの各セットは 、セル内の一つのセル・サイトから全セルに渡って作動する。１から７の周波数 チャンネルのセットが、第５図のパターンにより示されるように構成さね、干渉 を最小限とするために、同一チャンネルと呼ばれる同一の周波数のセットを用い たセル間の最大の分離を行う。これらの同一チャンネルのセルは、第５図におい て同一の番号により示されている。同一チャンネルの分離距離は、同一番号を有 するセルの中心からの距離である。

政府の規則により、セルラーのボイス・チャンネルに対して周波数域が割り当て られている。現在米国においては、セルラー電話システムに対して２１の制御チ ャンネルと３９５のボイス−チャンネルが割り当てられている。セル半径（第５ 図においてＲで示される）により分割された同一チャンネルの分離距離（第５図 においてＤで示される）は、４，６である。これは必要とされる１　８ｄＢとい う搬送対雑音比に基づいて同一チャンネル間の干渉を防ぐ。Ｄ／Ｒが４．６であ るならば、全域を共有するにセルのクラスタである周波数の再利用パターンには 、７に等しくなることが理解される。この詳細については、１１．Ｃ，Ｙ、　Ｌ ｅｅ、　ＭｏｂｉｌｅＣｅｌｌｕｌａｒ　Ｔｅｌｅｃｏｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ 　Ｓｙｓｔｅｍｓ、　ｐｐ、　５０−５９．ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ　（１９８ ９jに記載 Ｍ＝Ｂ　ｔ／　（Ｂ　ｃ　Ｋ） 但し、Ｂｔはセルラーのボイス・チャンネルに対して割り当てられた全周波数域 、Ｂｃはチャンネルのバンド幅、Ｋは上記式を用いた周波数の再利用パターンで ある。

割り当てられた１１．８５の周波数域Ｂｔ及び３０ＫＨｚのチャンネルのバンド 幅Ｂｃに対しては、Ｋ＝７の周波数の再利用パターンは、各セルラたりＭ−５６ のチャンネルを提供する。

移動ユニットが伝送半径Ｒ１を有する、すなわち移動ユニットが移動しているゾ ーンの端から距離Ｒ１に伝送可能であるとした場合には、同一チャンネルゾーン は、４．６ＸＲ１に等しい距離だけ分離されなければならない。

本発明のシステムの実施例によれば、各セルは、複数のゾーン若しくはセクタに 分割さね、このゾーン若しくはセクタにおいて、ゾーン若しくはセクタの伝送パ ワーは、それら自身のみをカバーする。セル自身内では、ハンドオフは、発生し ない。このようにしてセル内を移動する移動ユニットは、それがセル内にいる間 は周波数チャンネルを変化させることはないが、アンテナのセットのゾーン若し くはセクタの範囲に従ってセル内のアンテナのセットを異なるものに切り換える 。

第６図は本発明のシステムの実施例を示すもので、各セルが、例えば、３つのゾ ーンに分割されている。セル２００は太い実線で示され、３つのゾーン２０１゜ ２０２．２０３を取り囲んでいる。これらのゾーン２０１−２０３は、６角形の 形状で示されているが、これらのゾーンは、非常に不規則なものでもよく、また 上述したような特定の環境に依存するものでもよく、いかなる形状でもよく、さ らにいかなる数のゾーンでもよい。２つの同一チャンネルのゾーン間の分離距離 Ｄｚは、同一チャンネルの干渉減少を表しており、一方Ｄｃは、２つの同一チャ ンネルのセル間の分離を表している。各ゾーンにおける伝送されるパワーの範囲 が、各セル内でカバーされる範囲より小さいため、ゾーン間の距離を、実質的に より小さくすることができる。同一チャンネルのゾーン間の干渉を防止するため に、ゾーン半径Ｒｚに対するゾーン距離Ｄｚは、４．６に等しくなければならな い。しかしながら、同一チャンネルのゾーンが４．６に等しくなるように要求さ れるだけであるため、同一チャンネルのセルの分離は、比Ｄｃ／Ｒｃが３．４５ に等しくなるようなものとなることができる。このようにして、破線２１０は、 Ｄｃ＝３．４５ＸＲＣの半径を有する円を表している。本発明の実施例において は、はぼ３に等しい十分な分離の比Ｄｃ／Ｒｃを有する円が、作動可能となる。

これは、破線の円２２０として示されている。さらに、干渉能の円が実線２３０ で示されており、この円は、太い実線で示された全てのクラスタ２４１，２４２ ゜２４３．２４４，２４５，２４６を実質的に含まないゾーンとして構成される 。

Ｄｃ／Ｒｃ比を新たな値とすることができるため、全体的に異なるセル形態とす ることができる。この新たなセル形態が第７図に示されている。同一チャンネル セルの分離は第６図のセル形態ではかなり小さいため、周波数再利用パターンで のセット数は減少される。このセット数はＤ／Ｒを３に、Ｋを３に設定すること により達成され得る。上で与えられた周波数チャンネル容量の式を用いれば、第 ３図に示された従来のシステムに対する５６に比べ、セルラたり１３１チヤンネ ルのＭとなる。第４図のシステムのチャンネル容量はこれにより、第５図に示さ れたシステム容量において２．３３というファクタだけ増大する。

３Ｒに等しい同一チャンネルの分離であるＤと、従来技術（Ｗ、Ｃ，Ｙ、　Ｌｅ ｅ　ＭｏｂｉｌＣｅ！Ｉｕａｒ　Ｔｅ！ｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｓｙ ｓｔｅｍｓ、　ＭｃＧｒａｗ−旧Ｉ＋　（１９８９）参照）で知られる干渉減少 を計算するための式を用いることにより、第５図のシステム上の第７図のシステ ムにおいて搬送対干渉比が１〜２ｄＢの間で改善される。更に、本発明のシステ ムにおいては、移動ユニットの伝送パワーを第５図のシステムの場合に比べて減 少させることが可能であるため、これにより干渉レベルは更に改善される。

それ故、本発明のシステムは、一般の従来技術によるシステムにおいて、チャン ネル容量を実質的に増大させ且つ干渉レベルを実質的に減少させるものとなって いることは明かである。以上の記述及び添付図面により、本明細書に示され且つ 記述された発明に様々な変形を加え得ることは、当業者にとって明かであろうが 、これらの変形は以下の請求項の範囲内にあると考えている。

瞥 浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、−２ 〜 浄書（内容に変更なし） （ＰＲＩＯＲＡＲＴ） ＦＩＧ、＝７ ＦＩＧ、Ｊ 手続補正書 ４．９．１１ 平成　年　月　日 特許庁長官　麻　生　渡　殿　凰 ２、発明の名称　セルラー電話システムのための改善されたマイクロセルシステ ム ３、補正をする者 事件との関係　出願人 名称　バクチル　コーポレイション ４、代理人 請求の範囲 １、　複数の一連のセルを有し、これらのセルは複数のクラスタに構成されてお り、前記クラスタで前記セル内の前記所定の移動電話の全ての位置に対して割当 可能とされており、セルから七の１つに実質的に制限するようにして配列され的 に小さい領域であるが全セル領域を集合的に占有するものであり、所定の伝送周 波数の割当ンテナ手段によって受信されるような領域以外つの周波数再利用パタ ーンと４より小さいセル半径に対して同一チャンネル分割距離比を有するように 構成されていることを特徴とするセルラー電話システム。

２、請求項１記載のセルラー電話システムにおいて、前記アンテナセットの各々 は複数のサブセットを備え、その各々が前記アンテナセットに関連するゾーン内 の実質的に別々のセクタに役立つセルラー電話システム。

手続補正音（方式） ４．９．１１ 平成　年　月　日 特許庁長官　麻　生　渡　殿　Ｉ Ｚ発明の名称　セルラー電話システムのための改善されたマイクロセルシステム ３、補正をする者 事件との関係　出　願　人 名　称　バクチル　コーポレイション ４、代理人 ５、補正命令の日付　自　発 国際調査報告

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．複数の一連のセルを有し、これらのセルは複数のクラスタに構成されており 、前記クラスタの個々のセルは異なるようにして割り当てられた伝送周波数セッ トを有し、その各々は前記セル内の所定の移動電話に対して前記セル内の前記所 定の移動電話の全ての位置に対して割当可能とされており、セルからセルへ移動 する移動電話との連続的な通信を保持する周波数ハンドオフ手段を有し、個々の 前記セルは信号の伝搬を自己の境界内の複数の領域の１つに実質的に制限するよ うにして配列され且つ構成されているアンテナ手段を有し、それらの領域は前記 セルの領域より実質的に小さい領域であり、前記セルに割り当てられた伝送周波 数セットのいづれか１つの周波数における伝送をそのような周波数が割り当てら れた移動電話から最も強い信号を受信する領域に制限する手段を有し、前記クラ スタが３つの周波数再利用パターンと４より小さいセル半径に対して同一チャン ネル分割距離比を有するように構成されていることを特徴とするセルラー電話シ ステム。
2. ２．請求項１記載のセルラー電話システムにおいて、前記領域の各々が別個のア ンテナセットによって支持されているようなセルラー電話システム。
3. ３．請求項２記載のセルラー電話システムにおいて、前記アンテナセットの各々 は複数のサブセットを備え、その各々が前記アンテナセットに関連するゾーンの 実質的に別々のセクタに役立つようなセルラー電話システム。