JPH05160781A - 移動通信における制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 移動通信におけるマイクロセル方式の欠点で
ある通信中の通信切断の問題を解決すると共にマイクロ
セル方式とマクロセル方式の長所を併せ持つ制御方法を
提供することを目的とする。 【構成】サービスエリア内に、第１の距離以上離れた基
地局どうしで同一周波数を使用する第１群の基地局を複
数局配置し、該サービスエリアの少なく共一部に、前記
第１の距離より小なる第２の距離以上離れた基地局どう
しで同一周波数を使用する第２群の基地局を複数局配置
し、第１群の基地局及び第２群の基地局は相互に異なる
周波数を使用し、移動機が、通信毎に、いずれかの群の
基地局を選択するセル種別選択ボタンを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セル式移動通信方式に
おいて、セル半径が１km程度以上のいわゆるマクロセル
とセル半径が数100m程度以下のいわゆるマイクロセルと
を複合してセルを構成し、周波数利用率を向上させる制
御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】移動通信においては周波数の有効利用が
最大の課題であり、このためいわゆるセル式と呼ばれる
移動通信方式が一般的である。これはサービスエリアを
複数の基地局でカバーし、一定距離だけ離れた基地局ど
うしで同一周波数を繰り返して使用することにより周波
数利用効率を向上させるものである。１つの基地局のカ
バーするエリアはセルと呼ばれており、セル半径を小さ
くするほど、より近い距離で周波数が繰り返せるため周
波数利用効率が向上する。従来のセル半径は1km程度ま
でが小セル化の限界であったが、最近は半径100m以下の
いわゆるマイクロセル化が検討されている。

【０００３】従来の技術ではサービスエリアを全てマイ
クロセルでカバーするか、またはトラヒックが集中する
都心部だけをマイクロセル化し、その周辺部ではマクロ
セルとするかのいづれかの方法が可能である。いづれに
してもある地域について見れば、マイクロセルかマクロ
セルかのいづれか一方しか無い構成である。

【０００４】マイクロセルでは上述の周波数使用率向上
のメリットのほかに、利用者にとっても送信電力が少な
くてすむため携帯機の消費電力が低減し、この結果一回
の電池充電当たりの使用時間が伸びるという利点もあ
る。

【０００５】しかしこの反面、マイクロセルでは後述す
る通信中チャネル切り替えができない場合が生じ、この
結果通信が中断されることがある欠点があった。すなわ
ち、移動機が通信中の基地局エリアから出て、隣接基地
局のエリアに移行した場合には、通信中の基地局での受
信レベルが低下するから、通信を継続させるためには移
動機が通信する相手基地局を以降先の基地局に切り替え
る必要がある。基地局までの有線伝送路の切り替えとと
もに、移動機の周波数を移行先基地局の空きチャネルに
切り替える必要があることから、これを通信中チャネル
切り替えという。通信中チャネル切り替えのために、基
地局は通信中のチャネルの受信レベルを常にモニターし
ており、受信レベルが一定値以下に低下した場合には、
その移動機が自局のエリアから隣接局のエリアに移行し
つつあると判断し、周辺の基地局に対して、その移動機
からの電波を監視するよう指示する。周辺の基地局は移
動機からの電波を受信してそのレベルを測定して報告す
る。これらの内最大レベルを報告してきた基地局がその
移動機のその移行先基地局であると判断して移動機にそ
の移行先基地局での空きチャネルに切り替えるように指
示して通信中チャネル切り替えを行う。ところが、車載
機等をマイクロセルで使用した場合には短時間でセルを
移行してしまうから、基地局でレベル低下を検出してか
ら移行先基地局を判定している間に移行機が移行先セル
を通過してしまい、移行先基地局での空き通信チャネル
に切り替えるよう移動機に信号を送出したときには、移
動機はセルエリア外であり信号が届かないことが生じ
る。すなわち通信中チャネル切り替えができないことに
なる。

【０００６】またセル方式では通信チャネルとは別に移
動機に対する通信チャネルの設定制御等のため制御チャ
ネルを設けるのが一般的であり、移動機は待ち受け中は
この制御チャネルを受信する。移動機は基地局のエリア
すなわちセルを移行するたびに移行先基地局で使用して
いる制御チャネルを選択しなおしてこれを受信する必要
がある。マイクロセルにおいては、セル半径が小さいか
ら、移動機の移動に伴ってセルを移行する頻度が高くな
り、この結果制御チャネルを選択しなおす頻度も高くな
る。携帯機は通常間欠受信により消費電力を低減してい
るが、制御チャネルの選択しなおし頻度が高くなると次
に示すように消費電力が大きくなり、間欠受信の効果が
著しく低減される欠点がある。すなわち間欠受信では移
動機は制御チャネルの待ち受けに際して、自群に対する
着信制御信号の送出タイミング以外は受信機の電源をオ
フにすることにより消費電力を削減させている。制御チ
ャネルを選択しなおす場合には、周辺基地局からの制御
チャネルを順次受信して受信レベルを測定し、最大レベ
ルで受信できるチャネルを決定してこのチャネルで以後
待ち受け受信する。この間は当然受信器の電源をオンに
する必要があり、したがって消費電力が増大する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
マイクロセル方式においては、移動機特に車載機または
車中で使用する携帯機は、セルを横切る時間が極めて短
時間になるから、移行先の基地局のチャネルに切り替え
させて通信中チャネル切り替えが完了するまでに、移行
先セルからさらに隣のセルに移行してしまい、この結果
通信中チャネル切り替えが成功しない場合が生じ、通信
中であるのに通信が切断される場合が生じる欠点があ
る。

【０００８】また、移動機が待ち受け中に受信する制御
チャネルの選択頻度が高まるから消費電力が増大する欠
点があった。本発明は以上の欠点を改善することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、サービ
スエリア内に、第１の距離以上離れた基地局どうしで同
一周波数を使用する第１群の基地局を複数局配置し、該
サービスエリアの少なく共一部に、前記第１の距離より
小なる第２の距離以上離れた基地局どうしで同一周波数
を使用する第２群の基地局を複数局配置し、第１群の基
地局及び第２群の基地局は相互に異なる周波数を使用
し、移動機が、通信毎に、いずれかの群の基地局を選択
する手段を有する移動通信における制御方法にある。

【００１０】

【作用】従来の方法では、マイクロセルでは移動機が自
動車の速度で移動した場合に通信中チャネル切り替えが
失敗し、通信が切断されてしまう。しかし、ほとんど移
動しないで携帯機を使用する場合には、利用者にとって
は電池が長持するメリットがあるし、移動通信システム
を提供する通信事業者にとっては加入者容量が増大し、
より多くの顧客にサービスを提供することができ、この
結果、この顧客当たりの経費を少なくすることができる
メリットがある。

【００１１】本発明はこの両方のメリット両立させる制
御方法を提供するものである。すなわち、マクロセルと
マイクロセルをオーバレイで設置し、移動機にマイクロ
セルを使用するかマクロセルを使用するかを使用者が選
択できる機能を付加する。車載機を使用する場合または
携帯機でも車中等高速で移動して使用する場合には、マ
クロセルを使用するよう選択し、逆に携帯機をほとんど
停止して使用する場合、または一回の電池充電当たりの
使用時間を出来るだけ長くしたい場合にはマイクロセル
を使用するよう選択する。

【００１２】またマイクロセルでは加入者容量が増大
し、顧客当たりのコストが低下するから、社会的にも望
ましく、また通信事業者にとっても有利になる。このた
めマイクロセルを使用した場合には通信料金をマクロセ
ルの場合よりも安く設定するなどマイクロセルとマクロ
セルとで通信料金の処理を異ならせる。これによりマイ
クロセルの使用を誘導する。

【００１３】また、マイクロセルにおいて、制御チャネ
ルを選択しなおす頻度が高くなり、消費電力が増大する
問題に対しては、マイクロセルでの待ち受け制御のため
の制御チャネルは設けず、マイクロセルを使用する移動
機の待ち受け制御チャネルもマクロセルから送信する制
御チャネルを使用させる。これによりマイクロセルを移
行するごとに制御チャネルを選択しなおす必要がなくな
り、携帯機の消費電力を低減させることができる。

【００１４】本発明では車載機を使用する場合または携
帯機を車中等で使用する場合にはマクロセルを、携帯機
を殆ど移動しないで使用する場合または特に電池の使用
時間を長くしたい場合にはマイクロセルを選択して使用
できるため、マイクロセルにおける通信中チャネル切り
替え失敗とそれに伴う通信の切断を回避するとともに、
マイクロセルの導入による容量増大を達成することがで
きる。

【００１５】また、マイクロセル使用時の通信料金をマ
クロセルよりも安く設定することにより、マイクロセル
の使用を促すことができ、周波数利用効率増大という社
会的要求を満たすことができる。

【００１６】さらに、マイクロセル使用時でも待ち受け
制御のための制御チャネルをマクロセルから送信するこ
とにより、セル移行時の制御チャネル選択しなおし頻度
従って携帯機の消費電力を低減することができる。

【００１７】

【実施例】図１は本発明におけるセル構成例を説明する
図であって、1 〜6 はマイクロセルの基地局、7 〜12は
この基地局のエリアであるマイクロセル、13〜19はマク
ロセルの基地局、20〜26はこの基地局のエリアであるマ
クロセル、27はサービスエリア、28はマクロセルとマイ
クロセルの複合エリアである。3 つの図を上下に分けて
描いてあるが、実際にはオーバラップしている。基地局
1 〜6 は基地局13〜19と同じ位置を使用してもよいし、
別の位置に全て新しく設置してもよい。

【００１８】図２はマイクロセル及びマクロセルで使用
する周波数帯域の例を示したもので、全部で150 チャネ
ルがあり、そのうちの100 チャネルであるf₁〜f₁₀₀をマ
クロセルに、残りの50チャネルであるf₁₀₁〜f₁₅₀をマイ
クロセルに使用する。マイクロセル及びマクロセルの基
地局では、このように配分された周波数をさらにそれぞ
れのトラヒックに応じて配分して使用する。この場合一
定の関係にあるセルどうしでは同じ周波数を繰り返して
使用する。例えば4 セル繰り返しの場合にはセル半径の
2 √3 倍だけ離れた基地局どうしでは周波数を繰り返し
て使用することが可能である。従って1 と6 、2 と5 、
13と17、14と18、15と19では同じ周波数が使用できる。
ただし、マイクロセルの場合にはセルの形状がマクロセ
ルのように円形または六角形に近い形状ではなくなり、
いわゆるアメーバ状になる。このときはマクロセルの場
合に４セル繰り返しができたとしても、マイクロセルで
は繰り返し単位を一般にもっと大きくとる必要があり、
例えば７セルまたは９セル繰り返しなどにする必要があ
る。いづれにしても、マクロセルの繰り返し方法とマイ
クロセルの繰り返し方法は異なったものとする必要があ
る。

【００１９】図３は移動機の構成例を示したものであっ
て、31はアンテナ、32は送受共用回路、33は受信機、34
は送信機、35はシンセサイザ、36は制御回路、37は電話
機、38はセル種別選択ボタンである。

【００２０】図４は基地局の構成例であって39はアンテ
ナ、40は送受共用装置、41は送信装置、42は受信装置、
43は制御装置である。

【００２１】図５は中央制御局の構成例であって、44は
交換制御装置、45は中央制御装置、46は記憶装置であ
る。マイクロセル用基地局とマクロセル用基地局は図４
に示すように同じ構成であり、これら複数の基地局が中
央制御局に接続され、中央制御局はさらに一般の固定通
信網(PSTN)に接続されている。移動機の使用者はボタン
38によってマイクロセルを使用するかマクロセルを使用
するかを決める。決めた結果は電話機37を経て制御回路
36に記憶される。シンセサイザ35は送信器34および受信
器33の局部発信周波数を提供するものであり、提供する
局部発信周波数の値で送受信する周波数すなわちチャネ
ルが決まる。

【００２２】今移動機から発呼する場合について説明す
る。使用者が電話機37を取り上げて相手番号をダイヤル
すると、制御回路36がこれを検出し、制御チャネルで発
呼信号を送信機34、送受信共用回路32、及びアンテナ31
を経て基地局に送信する。この信号は基地局のアンテナ
39、送受共用装置40、受信装置42を経て制御装置43に達
する。この発呼信号には移動機番号、相手先ダイヤル番
号及び使用するセルの種類（マイクロセルかマクロセル
か）が含まれている。発呼信号はさらに中央制御局に送
出され交換制御装置44を経て中央制御装置45で受信され
る。中央制御装置45には記憶装置46が接続されており、
システムを運用するに必要な情報が記憶されている。全
基地局での使用中のチャンル及び空きチャネルの情報も
46に記憶されている。発呼信号を受信した中央制御装置
45はその移動機が使用するセルに応じて移動機の現在位
置に最も近いマクロセル基地局またはマイクロセル基地
局を決定し、記憶装置46の内容から選択した基地局で空
きのチャネルを１つ選択し、このチャネル番号を交換制
御装置44、制御装置43、送信装置41、送受共用装置40、
アンテナ39および31、 受信機33を経て制御回路36に送出
する。36は指定されたチャネルの局部発信周波数を提供
するようシンセサイザ35を制御する。これにより移動機
は指定したマクロセルまたはマイクロセルの基地局の空
きチャネルが使用可能となり、該基地局を経て相手先と
の通信を開始する。ボタン38は図３に示したように電話
機のそとに新たに設けるだけだなく、電話機にすでにあ
るボタンを利用してもよい。

【００２３】マクロセルを使用する場合には従来と同様
に通信中チャネル切り替えが可能である。マイクロセル
を使用する場合には既に説明通信中チャネル切り替えが
失敗する確率が高いから通信中チャネル切り替えの制御
をしないと構成とする。ただし、地下街等高速で移動す
る携帯機が存在しない場所に設置してあるマイクロセル
基地局間では可能であるから、これらの基地局間どうし
では通信中チャネル切り替え制御を行なってもよい。

【００２４】一方、既に述べたように、マイクロセルで
は加入者当たりのコストを安くできるからマイクロセル
を使用した呼に対しては通信料金を安く設定することも
可能である。例えばマイクロセルを使用した場合は10円
で通話可能な時間を20秒とし、マクロセルを使用した場
合にはこれを15秒とする。中央制御局の記憶装置46には
各移動加入者毎の通話度数等が記憶されており、このよ
うに計算された通信料金は46の対応する移動加入者の料
金に積算していく。

【００２５】制御チャネルはマクロセル及びマイクロセ
ルでそれぞれ独立に持ってもよい。この場合はマイクロ
セルの使用を選択した移動機はマイクロセル用の制御チ
ャネルを、マクロセルの使用を選択した移動機はマクロ
セル用の制御チャネルを選択してこのチャネルで待ち受
けることになる。

【００２６】一方、マイクロセル用の制御チャネルは設
けず、マクロセルから送信されている制御チャネルを共
用してよい。この場合でも前述のように発呼信号の中に
使用するセルの種類を示す信号が含まれているから、選
択するセルの種類に応じた正しい基地局とチャネルが選
択される。ただし、この場合には移動機の在圏するセル
はマクロセル単位でしか分からないから、どのマイクロ
セルに在圏するかを識別する必要がある。この方法とし
ては例えば次の方法が考えられる。マクロセルの基地局
を経て発呼信号を受信した中央制御局の中央制御装置45
は、受信したマクロセルとオーバラップしているマイク
ロセルを選び出し、これらのマイクロセルで使用してい
るチャネル番号を１つずつ選択し、これらの番号を移動
機に通知する。この通知を受けた移動機はこの番号のチ
ャネルを順次受信してその受信レベルを測定し、最大受
信レベルのチャネルを45に対して報告する。45はこのチ
ャネルを使用しているマイクロセルに移動機が在圏して
いるものと判断して、このセルの空きチャネルを移動機
に指定する。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したようにマクロセルとマイク
ロセルを複合させ、両者のメリットを選択できる構成で
あるから、車載機などを使用する場合で通信の中断を極
力避けたい場合にはマクロセルを選択し、逆に通信料を
安くするか、使用可能時間を極力長くさせたい場合に
は、マイクロセルを選択することが可能となる。またマ
イクロセルにおいては通信中チャネル切り替えを必ずし
もしないから、基地局の通信中チャネル切り替えに掛か
る制御付加を軽減することができる。一方、マイクロセ
ルの通信料金をマイクロセルよりも安く設定できるか
ら、周波数利用効率の工場という社会的要求を満たすよ
う誘導することが可能となる。さらにマイクロセル選択
時のセル移行に伴う制御チャンネル選択しなおし頻度を
下げることができるから、携帯機の消費電力を低減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるセルの構成例を示す図である。

【図２】マイクロセル及びマクロセルで使用する周波数
帯域の例を示す図である。

【図３】移動機の構成例を示す図である。

【図４】基地局の構成例を示す図である。

【図５】中央制御局の構成例を示す図である。

【符号の説明】

1 〜6 マイクロセルの基地局 7 〜12 マイクロセル 13〜19 マクロセルの基地局 20〜26 マクロセル 27 サービスエリア 28 マクロセルとマイクロセルの複合エリア 29 マクロセル用周波数帯域 30 マイクロセル用周波数帯域 31 アンテナ 32 送受共用回路 33 受信機 34 送信機 35 シンセサイザ 36 制御回路 37 電話機 38 セル種別選択ボタン 39 アンテナ 40 送受共用装置 41 送信装置 42 受信装置 43 制御装置 44 交換制御装置 45 中央制御装置 46 記憶装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サービスエリア内に、第１の距離以上離
   れた基地局どうしで同一周波数を使用する第１群の基地
   局を複数局配置し、 該サービスエリアの少なく共一部に、前記第１の距離よ
   り小なる第２の距離以上離れた基地局どうしで同一周波
   数を使用する第２群の基地局を複数局配置し、 第１群の基地局及び第２群の基地局は相互に異なる周波
   数を使用し、 移動機が、通信毎に、いずれかの群の基地局を選択する
   手段を有することを特徴とする移動通信における制御方
   法。
2. 【請求項２】 第１群の基地局と通信する移動機に対し
   ては、通信中に基地局エリアを移行した場合に、該移動
   局に対する通信中チャネル切替を行ない、 第２群の基地局と通信する移動機に対しては通信中チャ
   ネル切替を行なわないことを特徴とする請求項１記載の
   移動通信における制御方法。
3. 【請求項３】 移動機が待ち受け中に受信する通信チャ
   ネルの設定制御のための制御チャネル信号は１群の基地
   局のみから送信し、第２群の基地局を選択した移動局も
   第１群の基地局から送信される制御チャネルで待ち受け
   ることを特徴とする請求項１記載の移動通信における制
   御方法。