JPH06339173A - 携帯電話機位置検索機能付移動体通信システム - Google Patents

携帯電話機位置検索機能付移動体通信システム

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Publication number
JPH06339173A
JPH06339173A JP5146788A JP14678893A JPH06339173A JP H06339173 A JPH06339173 A JP H06339173A JP 5146788 A JP5146788 A JP 5146788A JP 14678893 A JP14678893 A JP 14678893A JP H06339173 A JPH06339173 A JP H06339173A
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JP
Japan
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base station
radio
mobile
radio base
zone
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Application number
JP5146788A
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English (en)
Inventor
Sadao Ito
貞男 伊藤
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Iwatsu Electric Co Ltd
Original Assignee
Iwatsu Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】位置登録の変更のための無意味な通信トラフィ
ックを減少可能とし、無線出力の小さな移動無線機を高
速で移動する自動車内においても通信可能なシステム構
成を与える。 【構成】サービスエリア内に存在する多数の無線基地局
に付与する識別情報に層別構成を可能とする区分情報を
与える一方、サービスエリア内を自由に移動する移動無
線機に周囲の無線基地局から送信される報知信号の識別
と、識別情報の相違に対して位置登録の変更の是非の判
断能力を与え、位置登録をしたゾーンがカバーエリアの
中心部となる仮想多段区分が与えられるようにすること
により、自移動無線機の移動速度により位置登録ゾーン
の大きさを変化可能なシステム構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】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
が移動することにより通信品質が劣化したとき、その通
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
ある。
【0002】
【従来の技術】小ゾーン構成を用いる移動無線システム
は自動車電話等に現在広く使用されており公知である。
また、10mW程度の小電力の無線出力を有する移動無
線機を小ゾーン構成に適用した場合、ゾーンの大きさが
屋内で50m以内、屋外でも100〜200m以内とピ
コセルと呼ばれる程度に極小化され、かつ電波伝搬上の
特性より、無線ゾーンのオーバラップによる位置登録の
不正確さが発生することになる。そこで、システム上の
問題解決策が必要となる。その1つの対策は本願発明者
より提案された次の文献に掲載されている。 (文献1)伊藤“位置検索(マンロケーション)システ
ムの一検討−システムコードレス電話の一応用−”通学
会技報RCS 90−48 平成3年1月 (文献2)Ito, S.‘System Design for Portabl
e Telephone−Methodsto Enable Initiating and
Receiving Calls from a Vehicle”IEEEVTS
VTC−89(May 1989):136−141
【0003】文献1による解決策はサービスエリア内に
多数設置された無線基地局に与える識別情報を工夫し、
サービスエリアの構成を識別情報で見た場合、単層構成
ではなく多層構成に見えるようにして、このサービスエ
リア内を移動する移動無線機の現在位置の特定を移動無
線システムを管理・制御する無線制御局で可能にするシ
ステムを提案している。即ち、サービスエリア内にある
移動無線機はたえず最寄りの無線基地局から送信されて
いる報知信号に含まれる無線基地局の識別情報を継続受
信する。その結果、移動無線機が受信した識別情報が変
化した場合、この信号を解読して自移動無線機は移動に
より他の無線基地局のサービスエリア内へ移行したもの
と判断して、自移動無線機の識別情報を最寄りの無線基
地局へ送信する。この信号を受信した無線基地局ではこ
の信号を解読して、上記の移動無線機は自無線基地局の
サービスエリア内へ移動してきたものとして、位置登録
要求信号を自無線基地局の識別情報とともに無線制御局
に送信する。この信号を受信した無線制御局では今迄の
移動無線機の移動履歴を考慮して正確な現在位置の特定
を行うことが可能となる。しかしながら、説明が屋内に
限定されており、屋外において走行中の自動車内に移動
無線機があった場合の正確な現在位置の特定を行う方法
は書かれていない。
【0004】また、文献2では10mW程度の小電力無
線出力を有する移動無線機を小ゾーン構成を取るシステ
ムに適用した上、走行中の自動車内からの発着呼を実行
させる具体的な方法が書かれている。たしかに、従来困
難視されていた動作を実現する方法を示された点は大き
いが、ゾーン構成をピコセルでほぼ完全2重化しなけれ
ばならないと言う、かなりシステムコストの上昇が見込
まれるという難点がある外、説明が発着呼動作に限定さ
れており、発着呼動作時間より、遙かに時間の長い待機
状態の重要な動作である位置登録動作については述べら
れていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】まず、本発明が解決し
ようとする課題の社会的背景について説明する。現代は
パーソナル通信を迎えた時代と言われる。パーソナル通
信時代では通信、特に電話通信に使用する端末は1人1
台の時代になりつつある。このような、パーソナル通信
を迎えた時代では人々は電話機から電話のみならず、非
電話通信の送信を希望するようになる。即ち、ISDN
時代では1人が1台の電話機をもち、かつ電話信号の他
にファクス,データ等の送受信をも希望する可能性が大
きくなる。このような状態では電話機からの通信の通話
トラヒックは増大する。通話トラヒックの増大の影響は
回線数の増大,回線の有する周波数帯域の増大等の要求
が出されるようになる。上記のようなパーソナル通信時
代に適合する携帯端末(以下移動無線機と称する)は常
に携行されるものであるだけに、使い勝手の良さが強く
要求される。そのため、小型・軽量が必須であり、ま
た、無線送信電力はできるだけ小電力化(10mW程
度)が必要である。その結果無線ゾーン構成は前述のピ
コセルと呼ばれる極小ゾーンとなる。また、移動無線機
への着呼を確保するためには移動無線機の位置登録は必
須である。無線ゾーン構成が極小ゾーンのピコセルとな
ると、位置登録を効果的に実施する必要がある。一方、
自動車は社会生活に必須のものであり、この存在を無視
することはできない。自動車は人の行動と密接に関係す
るから移動無線機は自動車内に持ち込まれるものと想定
した上でシステム設計されねばならなくなる。上記のよ
うな事情を想定すると、移動無線機を自動車内に持ち込
んだ場合、果たして通信に必要な動作が正常に行われる
かが問題となる。これは、何の対策も講じていないと、
種々の技術的問題が発生する。
【0006】図面を用いて以下説明する。図1は小ゾー
ン構成を適用したシステム構成を示す。図の右端には多
数の移動無線機100があり、あるものは待機状態に、
またあるものは通話状態にあり、最寄りの無線基地局3
0(もしくは無線基地局300、以下無線基地局30で
代表させる)と通話しているものとする。ただし、図1
ではサービスエリア内に存在する多数の無線基地局30
(もしくは無線基地局300、以下特に誤解を生じない
時は無線基地局30で代表させる)は1局のみが示され
ている。これら多数の無線基地局30は電話網10に接
続された無線制御局20により制御されている。即ち、
無線制御局20はサービスエリア内に存在する多数の移
動無線機100の待機,通話等の状態を無線基地局30
を介して管理・制御している。このため、無線制御局2
0には移動無線機100の現在位置を記憶しているメモ
リ(MEM)40を具備している。
【0007】図2には移動無線機100、図3には無線
基地局30の回路構成が示されているが詳細は後述す
る。また、図4は多数のピコセルにより構成されるサー
ビスエリアを示す。ただし、ピコセルの形状は正六角形
とし、サービスエリア内には2個以上のピコセルによる
オーバップはないとして描かれている。ただし、2個の
ピコセル間に書かれた境界線の太線と細線の区別は後述
の多層ゾーン構成上の位上の相違である。
【0008】さて、技術的問題とは次の通りである。ま
ず、高速で移動する端末からの信号が相手の無線基地局
に良好に到達するかの問題がある。この場合の信号とは
発着呼のための制御信号や通話信号等が含まれる。これ
らは、種々の対策が可能であり、一応問題なしとする。
【0009】次に、自動車内にある移動無線機の位置登
録をどうするかの問題である。移動無線機は常に通話状
態におかれる訳ではないから、待機状態の時、位置登録
を巧みに実行する必要がある。パーソナル通信端末の通
常の状態である静止、もしくは歩行程度の場合の技術は
公知である。そして、その情報トラフィックはシステム
設計の範囲にあると思われる。しかしながら、上記のよ
うに、パーソナル通信端末を自動車内に持ち込んで高速
移動中の場合には、次のように、位置登録のためのトラ
フィックが激増する。例えば、ピコセルの半径100
m、自動車の速度を毎秒20mとすると、ピコセルの中
心点を通過する場合でも10秒ごとにゾーンが移動する
から位置登録の更新が必要になる。これは、静止状態に
比較して非常に大きな量である。ピコセルの中心点を通
過しない場合ではこの位置登録の更新はさらに繁雑にな
る。また、ピコセルオーダの大きさの小ゾーンでは、電
波伝搬特性上、ゾーンをかなりオーバラップさせる必要
がある。その結果、位置登録される場所は1ピコセルに
限定されず、複数のピコセルから同時に位置登録ないし
その更新の要求が出されることになる。上記のように位
置登録ないしその更新のための制御信号のトラフィック
量は急増することになるが、その対策には、まずそれに
耐えるための通信路を確保しなければならない。この制
御信号は同一サービスエリアにいる移動無線機からの発
着呼用の制御信号と干渉しないように配慮する必要があ
り、制御チャネルの増設が必要になる。また、上記の制
御信号を受信した無線制御局ではすでに記憶してある移
動無線機の位置登録の更新のための信号処理が必要であ
り、処理能力の向上や、記憶容量の増大が要求される。
【0010】また、たとえ上記の位置登録の更新のため
の多大なトラフィックに耐えるようにシステム設計をし
ても、なお、技術的解決を要する問題がある。即ち、移
動無線機があるピコセルの近傍にある無線基地局に位置
登録したことを無線制御局で記憶・完了したとする。し
かしながら、移動無線機は毎秒基地局20mで移動中で
あり、長くとも10秒以後には別の無線基地局のピコセ
ル内に移動しており、また、位置登録の更新の要求が発
生する。そこで、この移動無線機に着呼があるとする。
着呼は何時あるか予測できないが、幸運にも位置登録完
了直後にあったとする。この場合でも、移動無線機がい
る無線基地局との間に通話路を設定するためには、移動
無線機がその無線基地局内にいる間に完了しなければな
らない。即ち、10秒以内に完了しなければならない。
そうでないと、隣接の無線基地局に移行してしまい、通
話路を設定作業を1からやりなおす必要を生じる。
【0011】以上は幸運な場合であったが、着呼が隣接
の無線基地局に移行する直前にあった場合は当然、通話
路を設定作業を始めからやりなおさなければならない。
また、自動車がピコセルの中心点を通過しない場合では
この位置登録の更新はさらに繁雑になり、例えば一つの
ピコセルに存在する時間を4秒とすると、上記の通話路
設定作業は4秒以内に完了しなければならなくなる。更
に、通話路が設定された後も移動無線機の高速移動は継
続されるから、ピコセル間の移動は4〜10秒毎に発生
し、無線基地局の変更のためのゾーン切替え作業を実施
する必要がある。上記の作業がシステム的に可能か否
か、周波数有効利用度上問題ないか等が問題となる。
【0012】本発明は、将来大きな発展が期待されてい
るパーソナル通信で無線送信出力が低減され、かつ、自
動車等の高速で移動中の移動体に搭載された場合におい
ても発着呼を可能とし、かつ周波数有効利用率,通信品
質,無線回線の制御能力等に優れた携帯電話機位置検索
機能付移動体通信システムを提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】10mW程度の微弱な送
信電力を使用し、自動車等の高速で移動する乗り物内で
も使用可能とするパーソナル通信システムの実現するた
めに、無線基地局に与える識別情報をルール化してサー
ビスエリアの無線ゾーン構成を、見掛け上、従来の単層
構成から改めて多層化する。これと共に、サービスエリ
ア内の移動無線機をその移動速度により分類し、位置登
録・更新エリアの大きさを移動速度により変更する。ま
た、移動無線機が高速で移動しているときに行う発着呼
は、それに耐えるように対向して通信する基地局をゾー
ンの大きいエリアをサービス可能な送信電力の大きい無
線基地局とする。すなわち、本願発明による携帯電話機
位置検索機能付移動体通信システムは、複数のゾーンを
それぞれカバーエリアとするように配置された複数の無
線基地局と、該複数の無線基地局と交信することができ
るように前記複数のゾーンに配置された複数の携帯電話
機と、前記複数の無線基地局を一般の電話網に接続する
ように配置され、前記携帯電話機の識別情報および前記
複数の無線基地局のうち該携帯電話機と良好な通信状態
で交信可能な少なくとも一つの無線基地局の識別情報を
登録し、該登録した無線基地局を介して当該登録した携
帯電話機との間に発呼と着呼を行わしめる機能を有する
無線制御局とを備えた移動体通信システムにおいて、前
記複数のゾーンのおのおのは少なくとも最小ゾーンに相
当するセルを少なくとも一つ含む第1のゾーンと該セル
の複数個のグループである第2のゾーンとにより形成さ
れ、前記複数の無線基地局は該第1のゾーンをカバーエ
リアとする小送信電力の複数の第1の無線基地局と該第
2のゾーンをカバーエリアとする比較的大送信電力の複
数の第2の無線基地局を少なくとも含む多層構成で配置
され、前記識別情報の登録は前記複数の第1の無線基地
局と前記複数の第2の無線基地局のうちの少なくとも一
つに対して行われ、該登録の際に前記携帯電話機が前記
第1のゾーン又は前記第2のゾーンの境界に近接するセ
ルに位置しているときには、前記携帯電話機が前記位置
登録をしたゾーンがカバーエリアの中心部となる仮想多
段区分が与えられる位置登録となるように構成されてい
る。
【0014】
【作用】サービスエリアの無線ゾーンを、従来の単層構
成から多層化した結果、サービスエリア内の移動速度の
大きい移動無線機の位置登録・更新エリアの大きさを大
きくすることができ、無用な位置登録・更新の情報を削
減することが可能となった。また、移動無線機が高速で
移動しているときに行う発着呼については、対向して通
信する基地局をゾーンの大きいエリアをサービ可能な送
信電力の大きい無線基地局とした結果、頻繁にゾーン切
替えをする必要がなくなり、システム動作が効果的かつ
円滑となった。
【0015】
【実施例】図1は小ゾーン構成を適用した本発明のシス
テム構成、図2は移動無線機100の回路構成、図3に
は無線基地局30の回路構成がそれぞれ示されている。
図4は多数のピコセルにより構成される本発明のサービ
スエリア、図5は無線基地局に与える識別情報の一例を
それぞれ示す。以下、図1,図2,図3,図4及び図5
を用いて本発明の詳細を説明する。図1の右端には多数
の移動無線機100があり、あるものは待機状態、また
あるものは通話状態にあり、最寄りの無線基地局30と
通話しているものとする。
【0016】図2には無線搬送波を時間分割して送受信
を行うシステム(TDMA−TDD)の移動無線機10
0の回路構成が示されており、これは、無線基地局30
との間で行う交信に供される。図2において、アンテナ
部に受けた制御信号や通話信号等の受信信号は、受信ミ
キサ136と検波回路137を含む無線受信回路135
に入り検波される。その出力信号の内、制御信号やタイ
ミング信号は制御部140へ、電話信号(もしくは識別
情報等データ信号、以下これらはとくに断らない限り電
話信号に含めることとする)は復号化回路139へ送ら
れる。復号化回路139では信号に含まれていたタイミ
ング等が調整(デフレーミング)されてデコーダ138
へ送られる。デコーダ138では送られてきた信号の内
から誤符号の訂正等を実施した後、ディジタル−アナロ
グ変換を行って電話機部101の受話器へ電話信号を送
る。一方、検波回路137から制御部140へ送られた
制御信号等は制御部140の各種機能を発揮するために
使用される。制御部140が出力するタイミング信号は
シンセサイザ121−1及び121−2を始め、符号化
回路152、デコーダ138,コーダ151等のタイミ
ングを取るために使用される。基準水晶発振器120は
安定な周波数を発生してシンセサイザ121−1及び1
21−2へ供給する。シンセサイザ121−1、あるい
は121−2から出力される周波数は制御部140の指
示する値に従っており、受信ミクサ136及び送信ミク
サ133へ供給される。さて、電話機部101の送話器
からの電話信号はコーダ151へ送られる。コーダ15
1ではアナログ−ディジタル変換や誤り訂正用の信号が
加えられ、符号化回路152へ送られる。符号化回路1
52では制御部140からの制御信号とタイミングによ
り、ディジタル信号のタイミング等が調整され(フレー
ミング)、制御信号等が加えられたのち、送信ミクサ1
33と変調回路134を含む無線送信回路132へ送ら
れる。そして、まず変調回路134では信号が高周波に
変換され、ついで送信ミクサ133ではシンセサイザ1
21−2の周波数と混合され、規定の周波数になってア
ンテナ部へ送られ、無線基地局30あて送信される。ラ
ンダム信号発生器175は近傍に存在する移動無線機と
発呼が競合した場合の発呼順を決定するためのものであ
る。なお、制御部140にはクロック回路が内蔵されて
おり、時間の測定が可能である。この機能は後述する移
動無線機100の移動速度を測定するのに重要な役割を
はたす。
【0017】図3に無線基地局30が示されている。電
話網10との間の電話回線22に含まれたnチャネルの
通信信号22−1〜22−nは、伝送路とのインタフェ
ースをなす信号処理部31に接続される。そこで電話網
10から送られてきた通信信号22−1〜22−nは、
無線基地局30の信号処理部31へ入力される。信号処
理部31では伝送損失を補償するための増幅器が具備さ
れており、アナログ入力の場合は、いわゆる2線−4線
変換がなされる。即ち、入力信号と出力信号との混合分
離が行われた後、コーダ群51へ送られる。コーダ群5
1にはコーダ51−1,51−2,…,51−nが含ま
れており、それぞれ電話チャネル対応に事前に各コーダ
51と電話網10に含まれた交換機間で発生するエコー
を除去する動作や、アナログ−ディジタル変換を行った
後、誤り符号の訂正用の信号が加えられ、符号化回路5
2−1,52−2,…,52−nを含む符号化回路群5
2へ送られる。符号化回路群52での動作は入力された
信号群をフレーム化する作業が行われる。即ち、それぞ
れ電話チャネル対応に制御信号等が加えられたのち、フ
レーム内に置かれる位置が決定される。上記の処理でフ
レーム化が完了し時間多重された信号は、送信ミクサと
変調回路とを含む無線送信回路32へ送られる。無線送
信回路32では、制御部40からの、システム全体に関
する(フレーム対応等の)制御信号等が加えられたの
ち、規定の周波数に変換されてアンテナ部へ送られ、各
携帯電話機100に宛て送信される。無線基地局30に
はクロック発生器41やタイミング発生回路42を具備
しており、それぞれクロックパルスの発生やタイミング
パルスの発生を行い、制御部36やコーダ群51,符号
化回路群52,デコーダ群38,復号化回路群39等へ
印加される。なお、制御部36にはクロック回路が内蔵
されており、時間の測定が可能である。この機能は後述
する移動無線機100の移動速度を無線基地局側でも測
定可能とするために具備されている。
【0018】さて、移動無線機100から送られて来た
信号は、無線基地局30のアンテナ部で受信され、無線
受信回路35へ入力される。無線受信回路35は携帯電
話機100の無線受信回路135と同様の機能を有して
おり、受信信号の周波数を変換して増幅した後、変調波
が検波される。この出力のうち、システム全体に関する
(フレーム対応等の)制御信号やチャネル対応の制御信
号は制御部36へ送られる。また、チャネル対応の電話
信号や制御信号は復号化回路群39の復号化回路39−
1〜39−nへそれぞれ送られる。復号化回路群39で
は信号のタイミング等が調整されてデコーダ群38へ送
られる。デコーダ群38にはデコーダ38−1〜38−
nが含まれており、そこでは送られてきた信号の中から
誤り訂正等を実行した後、電話信号成分のみを取り出し
て、信号処理部31へ送信する。一方、無線受信回路3
5から制御部36へ送られた制御信号は、各移動無線機
100から送信されてきたものであり、制御部36では
これを読取り、無線基地局30としてとるべき制御作用
はもとより、各移動無線機100へ指示するために使用
される。
【0019】以上は基本的システム構成(我が国で近く
制度化されるディジタル・コードレス電話とほぼ同一の
システムを説明したが、以下移動無線機100の位置登
録,発着呼等のシステム動作に先立ち、本発明によるシ
ステム動作に重要な働きをになう多数の無線基地局によ
るサービスエリアの構成を説明する。一般にパーソナル
通信のように、サービスエリアを全国とするような大き
なシステムにおいては、移動無線機による無線通信をサ
ービスエリアの任意の場所で可能とするため、次の方法
がとられる。すわなち、任意の場所から発着呼される移
動無線機と対向して通信を可能とするため、多数の無線
基地局をサービスエリアの至る所にくまなく配置され
る。ただし、電波伝搬特性の関係から、相隣る無線基地
局のサービスゾーンは若干オーバーラップするのが通常
である。
【0020】図4は多数のピコセルにより構成されるサ
ービスエリアの例を示す。ただし、ピコセルの形状は正
六角形として示しており、例えば住居表示における行政
区分と類似の最小ゾーンである。サービスエリア内には
2個以上のピコセルによるオーバラップはないとして描
かれているが実際にはこれが存在する。各ピコセルの中
心には無線基地局30が設置されており(図示せず)、
自無線基地局のサービスエリア内に存在する移動無線機
100から位置登録(更新)の受付、移動無線機との発
着呼動作の実施及び通話中の移動無線機が隣接するピコ
セルへの又はピコセルからの通話中ゾーン切替えの実施
等を行う機能を有する。更に、複数のピコセルをカバー
することが可能なような大きい無線送信電力を有する無
線基地局300(図示せず)が存在する。この無線基地
局300は次の機能を有する。 高速移動中の移動無線機への着呼のための呼出し信
号の送信 高速移動中の移動無線機との通話路の内、下り(無
線基地局300送信,移動無線機100受信)実施
【0021】(1) 多層サービスゾーン構成 次に、図4のゾーン構成についてさらに説明する。図2
で斜線で覆われた正六角形は1つのピコセルであるが、
このサービスゾーンS(1) は物理的なエリアの最も小さ
いゾーン(極小ゾーン)であり、(最下層)レベル1の
サービスゾーンと呼称する。ピコセルのレベル1のサー
ビスエリアをS(1) 11,S(1) 12,…,S(1) 1I等で表
す(図4では単にS(1) で表している。)また、これよ
り大きなゾーンを順次レベル2,3,…,nとし、各レ
ベルの大きさのサービスエリア、例えばレベル2による
サービスエリアをS(2) 11,S(2) 12,…,S(2) 1J
で表す。ただし、図4のゾーン構成では、レベル2のサ
ービスエリアを単にS(2) で表している。(S(1) をと
りかこむ6個のゾーンをS(1) とでS(2) を構成す
る。)
【0022】上記の記号は文献1と同一である。これら
の記号を用いると和集合(∪),部分集合(⊃)を用い
て表現された下式(1)〜(6)が成立する。レベル1
によるサービスエリアSの表現
【数1】 S=S(1) 11∪S(1) 12∪…∪S(1) 1I ……………(1) レベル2によるサービスエリアSの表現
【数2】 S=S(2) 11∪S(2) 12∪…∪S(2) 1J ……………(2) …………… …………… レベルn−1によるサービスエリアSの表現
【数3】 S=S(n-1) 1 ∪S(n-1) 2 ∪…∪S(n-1) m …………(3) なお、レベルnによるサービスエリアSの表現は
【数4】 S=S(n) 1 ……………(4) である。また、
【数5】 S(2) 11⊃S(1) 11,S(1) 12,…,S(1) 1P …………(5) S(2) 11=S(1) 11∪S(1) 12∪…∪S(1) 1P …………(6) 等が成立する。
【0023】(1)式ないし(6)式の意味は次の通り
である。 サービスエリアSは各レベルのサブサービスエリア
の和で表現される。 上位のサービスエリアはそれより下位のサブサービ
スエリアの和で表現される。 例えば、(5)式におけるレベル2によるサブサービス
エリアS(2) 11は、レベル1によるサブサービスエリア
(1) 1I,S(1) 12,…,S(1) 1Pの和(論理和)とし
て表現される。なお、サービスゾーンS(1) の周辺を囲
む境界線をB1 で表している。同様に、サービスエリア
(2) の周辺を囲む境界線をB2 、サービスエリアS
(3) の周辺を囲む境界線をB3 で表している。
【0024】(2) 多層ゾーン構成における無線基地
局の識別情報(ID)付与法 すでに大規模ビル内で与えるID付与法に関しては、文
献〔1〕に示されたものがあるが、屋外におけるID付
与法は示されていないから、以下、(1)で説明した多
層サービスゾーン構成を可能とする無線基地局30(も
しくは300)の識別情報(ID)付与法を説明する。
【0025】図5は無線基地局に与える識別情報の一例
を示しており、(a)は無線基地局30に対し、(b)
は無線基地局300に対し与える一例である。まず、無
線基地局30に対して与える識別情報(ID)付与法を
説明する。図5(a)で右から最下位(1位)のサブI
DP2位のサブID,…,n位のサブIDをそれぞれ示
す。各無線基地局30の最下位(1位)のサブIDには
それぞれ独自のIDを付与することとし、それより上位
のサブIDの付与法は次の通りである。IDを各レベル
対応のサブIDに分け、それぞれ(1)〜(6)式に対
応した付与法は次のようになる。上位(例えば2位)の
サブサービスエリアに含まれる無線基地局30の有する
下位(例えば1位)のサブIDは別々であっても、2位
のサブIDは同一となる。実際の図4のサービスゾーン
では六角形ゾーンとして7個のピコセルがあるが、これ
らには2位、もしくはこれ以上のサブIDには同一のI
Dを与える。
【0026】これは合理的なID付与法であろう。なぜ
ならば、レベル1によるサブサービスエリアS(1) 11
(1) 12,…,S(1) 1Pはレベル2のサブサービスエリ
アS(2) 11に含まれているからである。別の表現をすれ
ば以下のようになる。即ち、サービスエリアを多数のピ
コセルでくまなく覆う作業は、1個のピコセルと言う小
さな升を用いて回数を多くして細かく行うことに相当す
る。一方、同一サービスエリアを複数のピコセルを単位
に用いて〔この場合、複数のピコセル(無線基地局3
0)の有する1位のサブIDは、別々であっても、あま
り意味がなく、2位のサブIDは同一〕、1つの無線ゾ
ーン(ピコセルよりも大きなゾーン、以下マイクロゾー
ンと称する)をくまなく覆う作業は、大きな升を用いて
行うことである。
【0027】以上は無線基地局30に対する識別情報
(ID)付与法であったが、次に無線基地局300の識
別情報(ID)付与法を説明する。無線基地局300の
サービスエリアは無線基地局30に比較して大きいか
ら、1つの無線基地局300でカバーされるサービスエ
リアが基本となる。この基本となる大きさが(1)で説
明した3位のサブサービスエリアに等しければ、無線基
地局300に与えるIDは3位のサブIDが最下位とな
る。即ち、同一サービスエリアを多数の無線基地局30
0を単位に用いてくまなく覆う作業は、大きな升を用い
て行うことを示している。図5はこの場合のID付与の
一例である。
【0028】次に、ゲートウエー無線基地局のID付与
法について説明する。(1)〜(2)で説明したゾーン
構成例は理想的な場合であり、実際のシステム構築では
隣接ゾーン間のオーバラップが存在し、これが問題とあ
る。即ち、オーバラップがあると、例えばレベル2のサ
ブサービスエリアS(2) 11に含まれているはずのレベル
1のサブサービスエリア群S(1) 11,S(1) 12,…,S
(1) 1Pは必ずしも含まれていなかったり、含まれていて
も同時に隣接するレベル2のサブサービスエリアS(2)
21に含まれていたりすることになる。このような場合に
は位置登録等のシステム動作が不安定になる。これを防
止するには次のようにすればよい。上記のような問題が
発生するのはレベル2のサブサービスエリアのゾーン周
辺であり、この付近にあるレベル1のサブサービスエリ
ア群S(1) 1x,S(1) 1y等にはゲートウエイ無線基地局
として、他と異なるIDを付与すればよい。そして、こ
れらゲートウエイ無線基地局によるサブサービスエリア
をレベル2のゲートウエイサブサービスエリアと称して
独立させ、レベル3の通常のサブサービスエリアと同格
のID付与と位置ずければ上記の問題は解決される。
【0029】図4の例で説明すると以下のようになる。
第3位のサービスエリア境界であるb3で示されるエリ
ア近傍に存在する無線基地局30をゲートウエー無線基
地局として、下記のような別のID付与を行う。
【0030】
【表1】
【0031】即ち、2位以下のIDは任意で良いが3位
のIDはb3境界内の無線基地局30のID(一般)と
は異なるIDを付与して、3位のゲートウエー無線基地
局であることを識別可能なようにする。尚、4位以上の
IDは当然、全て同一となる。また、上記の3位のゲー
トウエー無線基地局の3位のIDは7個単位に同一のI
Dを付与することになる。それは、図4で明らかなよう
に、サービスエリアの境界b3では他の7個のサブサー
ビスエリアが存在するからである。上記のID付与法に
より、各サブサービスのレベル3のゲートウエー無線基
地局30として、他のサブサービスのレベル3内にある
無線基地局30との位置関係が認識可能となる。第4位
以上のサービスエリア境界近傍に存在する無線基地局3
0も上記と同様である。
【0032】(3) 多層(重)ゾーン構成におけるシ
ステム動作例 上記(1)(2)で説明した多層ゾーン構成を、その単
位となるゾーンの大きさの異なる複数のゾーンで同一の
サービスエリアをくまなく覆った場合、多重ゾーン構成
と称することにする。この結果、システムのゾーン構成
としては、1層1重,多層1重,1層多重及び多層多重
の4種類のゾーン構成が存在することとなるが、この
内、本特許に深く関係するのは多層1重と多層多重の2
種類である。
【0033】ゾーンの多層構成については、すでに
(2)で詳述したから、以下多重構成について説明す
る。さて、(2)で大きさの異なる升でサービスエリア
をくまなく覆う説明をした。多重ゾーン構成とは、これ
らの大きさの異なる升を複数用意するためにハードウエ
ア実装をして、同一のサービスエリアをこれらの升でく
まなく覆ったゾーン構成をとるシステムと言うことがで
きる。例えば、上記の大きさの異なる升を2個使用した
システムでは、移動無線機100にアクセス可能な送信
電力の異なる無線基地局が常時2局又はそれ以上あるこ
とを意味する。この場合の2局は、無線基地局30と無
線基地局300である。従って、その無線チャネルが複
数(この場合は2)種類存在することになる。ただし、
移動無線機100から見て自移動無線機がアクセス可能
な種類の異なる無線基地局が常時2局又はそれ以上あ
り、従って、その無線チャネルが複数(この場合は2)
種類存在することを必ずしも意味するものではない。そ
れは移動無線機100の送信可能な電力レベルが常に複
数種類存在するとは限らないからである。特に、前述の
パーソナル通信端末では送信可能な電力レベルは10m
W程度に制限されており、上記の条件を削除できない。
実際のシステムでは、多層ゾーン構成を取るためには、
レベル1のピコセルほどではないとしても、レベル2以
上の高位の無線ゾーンも多数必要であり、そのための無
線基地局、すなわち無線基地局300等送信電力レベル
が大きな無線基地局もそれに見合う数が必要になること
は当然であり、この点システムコストに十分留意する必
要がある。
【0034】以下、多層多重ゾーン構成をとったシステ
ムの動作を説明する。 (4.1) 多層1重ゾーン構成を用いたシステム構築
とシステム動作例 多層で1重ゾーン構成であるから、すでに説明した通り
無線基地局からの送信電力は1種類である。この場合無
線基地局は図1の無線基地局30で表される。従って、
システム構築は図1で無線基地局300が存在しない構
成となる。以下、位置登録,発着呼,通話中ゾーン切替
え等のシステム動作を説明する。
【0035】(4.1.1) 位置登録(更新)動作 まず、移動無線機100の位置登録動作について図6を
参照して説明する。移動無線機100の電源スイッチが
オンの状態になると、最寄りの無線基地局30から送信
されている制御信号(報知信号で無線基地局の識別情
報、IDを含む)の受信を始める(S1 )。この結果、
移動無線機100で以前に電源スイッチをオフにしたと
き同一内容の報知信号を受信した場合には(S2 )、移
動無線機100は以前に位置登録した場所から変化なし
(場所の移動なし)と判断として、そのままの状態で無
線基地局100からの制御信号を継続受信する状態に移
行する。しかしながら、もしも移動無線機100で以前
に電源スイッチをオフにしたときと内容が異なったおれ
ば、移動無線機100は以前に位置登録した場所から移
動したと判断して(S3 )、無線基地局30からの報知
信号を記憶すると共に、位置登録要求信号を無線基地局
30あてに送信する(S4 )。この移動無線機100か
らの位置登録要求信号は無線基地局30で受信され、無
線基地局30で記憶されると共に(S5 )、無線制御局
20へ転送される(S6 )。この信号を受信した無線制
御局20では、自記憶回路MEM40(図1参照)に記
憶すると共に(S7 )、位置登録が完了したことを無線
基地局30へ報知する(S8 )。無線基地局30ではこ
れを確認し、移動無線機100あて位置登録が完了した
ことを知らせる(S9 )。この信号を移動無線機100
が受信すると位置登録動作は全て完了したことになる
(S10)。その後は無線基地局100からの制御信号を
継続受信する状態に移行する。
【0036】次に、位置登録動作を完了した移動無線機
100が移動した場合、無線基地局30のサービスゾー
ンから離れ、隣の無線基地局30のサービスゾーンへ移
動することになる。すると、無線基地局30から送られ
る報知信号の内容は以前と異なっているから、改めて位
置登録を実施(更新)する必要を生じる。この位置登録
の更新が前回実施した時より時間的にある値以上大きけ
れば、システム的な問題はないが、移動無線機100が
自動車内に搭載された場合のように高速で移動する場合
には、位置登録の更新が極めて頻繁に行われ、すでに説
明したように問題が発生する。そこで、この問題の解決
のために、移動無線機100の位置登録(更新)動作の
ルールをその移動速度と対応させると、以下説明するよ
うに位置登録(更新)のための制御信号のトラフィック
が減少し、効率のよいシステム動作が可能となる。
【0037】すでに説明したように、パーソナル通信で
最も問題になるのは移動無線機100の現在位置の登録
(更新)である。移動無線機100の送信電力は10m
V程度と小電力であり、対向して通信する無線基地局3
0のサービスゾーンの大きさも半径100〜200m程
度のピコセルとなる。従って、移動無線機100への着
呼を常時可能とするには、ピコセル単位の位置の登録
(更新)が必要になる。
【0038】以上の問題を解決するには、移動無線機1
00の移動速度と位置登録情報の更新ルールとをリンク
させ、その移動速度が増加するに従い、位置登録ゾーン
の大きさを変更すれば良い。これは、すでに説明した多
層ゾーン構成法を適用すれば良い。以下図4のゾーン構
成の場合を説明する。
【0039】(a) 移動無線機100が静止、もしく
はほとんど停止の場合にはレベル2以上のゾーンエリア
の変更(図4でゾーン境界b1 を越えた場合)があれば
位置登録の変更を行う。位置登録(更新)要求信号には
次の内容,が含まれている。 移動無線機100のID 自移動無線機100が受信した無線基地局30のI
D なお、電源オンの場合には必ず位置登録を行うことは当
然である。
【0040】(b) 移動無線機100の移動速度が歩
行程度の場合にはレベル3以上のゾーンエリアの変更が
あれば位置登録の変更を行う。(図4でゾーン境界b2
を越えた場合)
【0041】(c) 移動無線機100の移動速度が自
転車の移動速度程度の場合にはレベル4以上のゾーンエ
リアの変更があれば位置登録の変更を行う。(図4でゾ
ーン境界b3 を越えた場合)
【0042】(d) 移動無線機100の移動速度が自
動車の移動速度程度の場合にはレベル5以上のゾーンエ
リアの変更があれば位置登録の変更を行う。
【0043】以上の動作を図7により説明する。移動無
線機100,無線基地局30及び無線制御局20が動作
開始状態にあるとする。移動無線機100では最寄りの
無線基地局30から送信されている報知信号(その内容
は無線基地局30のIDを含める等、それぞれ無線基地
局30で異なる)を継続して受信しており(S2 )、こ
の報知信号の内容が変化すると、移動無線機100では
移動により隣接の無線基地局30へ移行したと判断して
(S3 )、位置登録の変更を行うか否かを判断する。こ
の場合、前回の報知信号の内容変化からの経過時間を測
定する。この結果、システムで定める経過時間以上であ
れば(S11)、上記のルールに従って、移動無線機10
0から位置登録(更新)要求信号を最寄りの無線基地局
30へ送信する。ただし、上記(a)(b)(c)の場
合には移動無線機30の移動速度(大きさ,方向)情報
を加えて送信する(S6 )。もしも、システムで定める
経過時間以内であれば位置登録の変更(更新)のための
信号は送信せず次の報知信号の内容変化まで延期する
(S11)。前者の場合、この位置登録の変更のための信
号を受信した最寄りの無線基地局30では信号の中身を
検査し、移動無線機100がすでに位置登録されている
か否かを検査する(S5a)。その結果、未登録であるこ
とが分かると、その後の動作は、図6のステップS5
下の動作と同一になる。すなわち、自局の記憶回路に記
憶すると共に、無線制御局20に信号を送り、移動無線
機30が自無線基地局30に位置登録したことを報告す
る。この信号を受信した無線制御局20では自局の記憶
回路を検索し、移動無線機100の記憶情報を更新する
と共に、無線基地局100に対し、位置登録の変更が完
了したむねを報告する。この信号を受信した無線基地局
30ではこれを確認した後、移動無線機100に対し、
位置登録の変更が完了したむねを報告する。移動無線機
100ではこれを確認するとこれで一連の位置登録動作
を完了する。
【0044】(4.1.2) 移動無線機100からの
発呼動作 移動無線機100から発呼信号が送信されると、これを
受信した周辺の無線基地局30ではこの信号を受信して
IDを検査すると共に、無線制御局20にこの情報を通
知する。無線制御局20ではこの情報を検査する。この
検査には次の動作が含まれており、これらを参考に総合
的に判断して移動無線機100と対向して通信する無線
基地局30を決定する。無線制御局20ですでに記憶さ
れている情報とは、次の,である。 移動無線機100の移動速度(方向,大きさ) 各無線基地局30やその周辺の無線基地局30の通
話トラフィック状況 それ以下の動作は移動無線機100への着呼動作を示す
図8の流れの図において、移動無線機100が無線基地
局30から呼出信号を受信し、これに対する応答信号を
送信した時点(すなわちステップS28)以後の動作にほ
ぼ同一である。
【0045】(4.1.3) 移動無線機100への着
呼動作 無線制御局20の管理するサービスエリア内の移動無線
機100あての着呼が入来すると、無線制御局20では
記憶回路を検索して着呼先の移動無線機100の位置登
録情報を検索する。この検索の結果次の情報が含まれて
おり、これらを参考に総合的に判断して移動無線機10
0へ呼出信号を送信すべきサービスエリアの範囲を決定
し、これを満たす無線基地局30より、呼出信号を送信
する。無線制御局20ですでに記憶されている情報は、
次の,,である。 移動無線機100の移動速度(方向,大きさ) 各無線基地局30やその周辺の無線基地局30の通
話トラフィック状況 移動無線機100の移動速度に見合う位置登録エリ
ア(その内に含まれている無線基地局30のID)
【0046】以下、移動無線機100への着呼動作を図
8により説明する。移動無線機100,無線基地局30
及び無線制御局20が動作開始状態にあるとする。無線
制御局20へ電話網10から移動無線機100あての呼
出信号が入来したとする(S21)。無線制御局20では
自局の記憶回路を検索し、移動無線機100の現在位置
を調査する(S22)。その結果、移動無線機100は現
在高速移動中であり広域の位置登録エリアに在圏してい
るかいないかを判断する(S23)。そこで、無線制御局
20ではその判断結果に従って広域の位置登録エリア又
は狭域エリアに存在する全ての無線基地局30を検索し
(S24,S24a )、これらの全ての無線基地局群30
に、移動無線機100へ着呼信号を送信するよう要請す
る(S25)。この要請を受けた無線基地局群30では、
移動無線機100へ着呼信号を送信する(S26)。一
方、移動無線機100では着呼信号を受信待機状態にあ
り、最寄りの無線基地局30からの着呼信号を良好に受
信した場合(S27)、応答信号を無線基地局30あて送
信する(S28)。この信号を受信した(S29)無線基地
局30では、移動無線機100に対し、無線チャネルの
選択のための指定信号を、また、無線制御局20に対し
ては通話路の設定要求を、それぞれ要求する(S30,S
31)。移動無線機100では、指定チャネルで待機する
(S32)。上記の結果(S33)、無線制御局20と移動
無線機100との間には無線基地局30を介して通話路
が設定され(S33,S34,S35,S36)、通話が開始さ
れる(S37)。通話が終了すると(S38)、移動無線機
100より終話信号が無線基地局30あて送信され(S
39)、さらに無線制御局20へ転送される(S40)。こ
の結果、通話路が開放される(S41)。
【0047】(4.1.4) 通話中ゾーン切替動作 自動車等高速で走行中の移動体の中から、移動無線機3
0が通話状態となった場合、すでに説明したように、ピ
コセルの移動に伴う無線チャネルを切替る必要がある。
即ちある無線基地局30で使用している無線チャネルは
隣接する無線基地局30では使用できないから新しい無
線チャネルに変更する必要がある。これを通話中ゾーン
切替と言うが、動作は公知であるので説明は省略する。
【0048】(4.2) 多層多重ゾーン構成を用いた
システム構築とシステム動作例 多層で多重ゾーン構成の場合には、無線基地局からの送
信電力(報知信号等の制御用及び通話用)は多種類とな
る。従って、システム構築は図1で無線基地局30,3
00等が存在する構成となる。以下、位置登録,発着
呼,通話中ゾーン切り替え等のシステム動作を説明す
る。
【0049】(4.2.1) 位置登録(更新)動作 システム内の全ての無線基地局30,300からは報知
信号が送信されているものとする。これらの信号を受信
した移動無線機100では自移動無線機100の移動速
度に応じた位置登録(更新)要求信号を送信することに
なる。即ち、移動無線機100の移動速度に応じて次の
動作を行う。
【0050】(a) 移動無線機100が静止、もしく
はほとんど停止の場合にはレベル2以上のゾーンエリア
の変更(図4でゾーン境界b1 を越えた場合)があれば
位置登録の変更を行う。この場合位置登録(更新)要求
信号には次の信号,が含まれている。 移動無線機100のID 自移動無線機100が受信した無線基地局30,3
00のID なお、電源オンの場合は必ず位置登録を行うことは当然
である。
【0051】(b) 移動無線機100の移動速度が歩
行程度の場合にはレベル3以上のゾーンエリアの変更が
あれば位置登録の変更を行う。(図4でゾーン境界b2
を越えた場合)ただし、無線基地局300のサービスゾ
ーンがゾーン境界b2 と同一の場合には、移動無線機1
00は当然この報知信号を受信しているはずであり、無
線基地局300の報知信号が変化しない限り位置登録の
変更は行わないことになる。無線基地局300のサービ
スゾーンが他の位のゾーン境界bn でも同様である。
【0052】(c) 移動無線機100の移動速度が自
転車の移動速度程度の場合にはレベル4以上のゾーンエ
リアの変更があれば位置登録の変更を行う。(図4でゾ
ーン境界b3 を越えた場合)
【0053】(d) 移動無線機100の移動速度が自
動車の移動速度程度の場合にはレベル5以上のゾーンエ
リアの変更があれば位置登録の変更を行う。
【0054】以上の動作を図9により説明する。移動無
線機100,無線基地局30,無線基地局300及び無
線制御局20が動作開始状態にあるとする。移動無線機
100では最寄りの無線基地局30及び無線基地局30
0から送信されている(S51)報知信号(その内容は無
線基地局30,300毎に異なる)を継続して受信して
おり(S52)、この報知信号の内、特に無線基地局30
の内容が変化したことが検知されると(S53)、移動無
線機100では移動により隣接の無線基地局30へ移行
したと判断して、位置登録の変更を行うか否かを判断す
る。この場合、前回の報知信号の内容変化からの経過時
間を測定する(S54)。この結果、システムで定める経
過時間以上であれば、上記のルールに従って、移動無線
機100から位置登録(更新)要求信号を最寄りの無線
基地局30へ送信する(S55)。ただし、上記(a)
(b)(c)であることが検知された場合には(S56
57)、移動無線機30の移動速度(大きさ,方向)情
報を加えて送信する。もしも、システムで定める経過時
間以内であれば位置登録の変更(更新)のための信号は
送信せず次の報知信号の内容変化まで延期する。前者の
場合、この位置登録の変更のための信号を受信した最寄
りの無線基地局30では信号の中身を検査し、移動無線
機100が既に位置登録されているか否かを検査する
(S58a )。その結果、登録されておれば動作は終了す
るが、未登録であることが分かると、自局の記憶回路に
記憶する共に、無線制御局20に信号を送り、移動無線
機30が自無線基地局30に位置登録したことを報告す
る(S59)。この信号を受信した無線制御局20では自
局の記憶回路を検索し、移動無線機100の記憶情報を
更新すると共に(S60)、無線基地局30に対し、位置
登録の変更が完了したむねを報告する(S61)。この信
号を受信した無線基地局30ではこれを確認した後、移
動無線機100に対し、位置登録の変更が完了したむね
を報告する(S62)。移動無線機100ではこれを確認
するとこれで一連の位置登録動作は完了する(S63)。
なお、上記の動作のうち、無線基地局300から送信さ
れている報知信号を受信し(S56)、その内容が変化し
た場合には(S57)、前回の報知信号の内容変化からの
経過時間の以下に関わらず、移動無線機100では位置
登録(更新)要求信号を最寄りの無線基地局30へ送信
する(S55)。この位置登録の変更のための信号を受信
した最寄りの無線基地局30では、上記と同様の動作を
行い、無線制御局20へ報告する。無線制御局20の動
作も上記と同様である。
【0055】(4.2.2) 移動無線機30からの発
呼動作 移動無線機30から発呼信号が送信されると、これを受
信した周辺の無線基地局30ではこの信号を受信してI
Dを検査すると共に、無線制御局20にこの情報を通知
する。無線制御局20ではこの情報を検査すると共に、
移動無線機100と対向して通信する無線基地局を
(a)無線基地局30で行わせるか、或いは、(b)無
線基地局300で行わせるかを決定する。ただし、
(b)の場合でも移動無線機100より送信される信号
の受信は最寄りの無線基地局30で行わせる。さて、上
記(a)又は(b)の決定は次の情報,,を参考
にする。 移動無線機100の移動速度 無線基地局30やその周辺の無線基地局30の通話
トラフィック状況 無線基地局300の通話トラフィック状況
【0056】なお、(a)の場合には、移動無線機10
0との交信に使用する無線基地局は無線基地局30であ
るから、信号の伝達経路は次のようになる。 下り(無線基地局送信,移動無線機受信)信号…無線制
御局20→無線基地局30→移動無線機100 上り(移動無線機送信,無線基地局受信)信号…移動無
線機100→無線基地局30→無線制御局20 これに対して、(b)の場合は 下り(無線基地局送信,移動無線機受信)信号…無線制
御局20→無線基地局300→移動無線機100→移動
無線機100 上り(移動無線機送信,無線基地局受信)信号…移動無
線機100→無線基地局30→無線制御局20 上記の信号の伝達経路を見れば明らかなように、移動無
線機30が高速で移動中の場合には(b)の無線基地局
300で行わせる方法が技術的に容易であり、また、回
線品質も安定で、優れていると推定される。
【0057】なお、無線基地局30で、移動無線機10
0からの発呼信号を受け付けた後の動作は移動無線機1
00への着呼動作を示す図10の流れの図に示し通りで
あり、移動無線機100が無線基地局30もしくは30
0から呼出信号を受信し(S83)、これに対する応答信
号を送信した時点(S84)以後の動作にほぼ同一であ
る。
【0058】(4.2.3) 移動無線機100への着
呼動作 移動無線機100への着呼動作を図10,図11により
説明する。移動無線機100,無線基地局30,無線基
地局300及び無線制御局20が動作開始状態にあると
する。このとき、無線制御局20に配下の移動無線機1
00あて着呼入来すると(S71)、無線制御局20では
自局の記憶回路を検索し、移動無線機100の現在位置
を調査する(S72)。その結果、移動無線機100は現
在高速移動中であり広域の位置登録エリアに在圏してい
ることを認識する(S73)。そこで無線制御局20は次
の記憶情報〜を参考にして、総合的に判断して移動
無線機100へ呼出信号を送信すべきサービスエリアの
範囲を決定し(S74,S75)、これを満たす無線基地局
30もしくは無線基地局300より、呼出信号を送信す
る(S76,S77;S120 ,S121 )。 移動無線機100の移動速度(方向,大きさ) 各無線基地局30やその周辺の無線基地局30の通
話トラフィック状況 移動無線機100の移動速度に見合う位置登録エリ
ア(その内に含まれている無線基地局30のID) 無線基地局300やその周辺の無線基地局300の
制御及び通話トラフィック状況
【0059】もしも、移動無線機100の移動速度が小
さく移動速度に見合う位置登録エリアが狭い場合や、ト
ラフィック状況によっては無線基地局300を使用せ
ず、複数の無線基地局30を用いて呼出信号を送信する
(S76,S77)。また、移動無線機100の移動速度が
大きく移動速度に見合う位置登録エリアが広い場合には
無線基地局300を使用して呼出信号を送信する(S
120 ,S121 )。また、最寄りの無線基地局へ信号受信
を要請する(S123 ,S124 )。前者の場合、広域の位
置登録エリアに存在する全ての無線基地局30を検索
し、これらの全ての無線基地局群30に、移動無線機1
00へ呼出信号を送信するように要請する(S76)。上
記の要請を受けた無線基地局群30では、移動無線機1
00へ呼出信号を送信する(S77)。後者の場合、広域
の位置登録エリアをカバー可能な無線基地局300を使
用して呼出信号を送信する(S120 ,S121 )。一方、
移動無線機100では無線基地局30、ないし無線基地
局300から送られる呼出信号を受信待機状態にあり、
この呼出信号を良好に受信した場合(S83,S122 )、
応答信号を最寄りの無線基地局30あて送信する
(S84,S125)。この信号を受信(S86,S126 )し
た無線基地局30では、移動無線機100へ送信無線チ
ャネル指定信号を送信し(S88,S127 )、移動無線機
100に指定チャネルで待機して信号受信させた後(S
89,S128 )、無線制御局20に対して、自無線基地局
30が移動無線機100の応答信号を受信したこと、ど
の種類の無線基地局を使用するかを問い合わせる
(S92,S129 )。これに対して、無線制御局20で
は、上記〜の総合的に検討したのち、移動無線機1
00と対向して、通信する無線基地局30または300
を次の2つのケースのいずれかに決定する(S94,S
130 )。
【0060】(a) 無線基地局30を送受信に使用す
る場合(図10) 下り(無線基地局送信,移動無線機受信)信号…無線制
御局20→無線基地局30→移動無線機100 上り(移動無線機送信,無線基地局受信)信号…移動無
線機100→無線基地局30→無線制御局20
【0061】(b) 無線基地局300を送信に、無線
基地局30を受信に使用する場合(図11) 下り(無線基地局送信,移動無線機受信)信号…無線制
御局20→無線基地局300→移動無線機100 上り(移動無線機送信,無線基地局受信)信号…移動無
線機100→無線基地局30→無線制御局20
【0062】まず、(a)の場合には、無線基地局30
にこの旨連絡する(S96)。これを受けて、無線基地局
30では、移動無線機100に対し、呼出信号を送信す
る(S97)。移動無線機100では、この信号を受信し
て、受話器をあげる(S98)。この結果、発呼者と着信
者の通話路が設定され通話が開始される(S99)。通話
が終了すると、受話器がおろされる(S100 )。する
と、移動無線機100から終話信号が無線基地局30あ
て送信される(S101 )。この信号を受信した無線基地
局30では移動無線機100あての送信を停止すると共
に、終話信号を無線制御局20あて転送する(S
102 )。無線制御局20ではこの信号を受信して、無線
区間の通話路を開放すると共に、一般電話網に対し終話
信号を送信する(S103 )。
【0063】次に、(a)の場合を図11を用いて説明
する。図10のステップ75で無線基地局300が使用
可能な場合、無線制御局20では無線基地局300に対
し呼出信号の送信を要請する(S120 )。この要請を受
けて無線基地局300では、移動無線機100に対し呼
出信号と受信無線チャネル指定信号を送信する(S
121 )。これらの信号を受信した移動無線機100では
指定された受信無線チャネルに設定し(S122 )、これ
が完了すると応答信号を最寄りの無線基地局30あて送
信する(S125 )。一方、無線制御局20では最寄りの
無線基地局30へ移動無線機100からの応答信号を受
信するように要請する(S123 )。この要請を受けた無
線基地局30では信号受信待機状態にはいる(S
124 )。このとき、移動無線機100から応答信号を受
信(S126 )した無線基地局30では、移動無線機10
0へ送信無線チャネル指定信号を送信する(S127 )。
この信号を受けた移動無線機100では指示された送信
無線チャネルで待機状態にはいる(S128 )。また、上
記の無線基地局30では無線制御局20に対し、通話路
設定要求信号を送信する(S129 )。無線制御局20で
はこれに応じて通話路を設定すると共に(S130 )、無
線基地局300に対し送信通話路を設定するよう要求す
る(S131 )。無線基地局300ではこの信号を受信
し、送信通話路の設定を完了する(S132 )。次に、無
線制御局20では、呼出信号を無線基地局300あて送
信する(S133 )。これを受信した無線基地局300で
は、これを、移動無線機100あて転送する(S
134 )。移動無線機100では、この信号を受信して、
受話器をあげる(S135 )。この結果、発呼者と着信者
の通話路が設定され通話が開始される(S136 )。通話
が終了すると、受話器がおろされる(S137 )。する
と、移動無線機100から終話信号が無線基地局30あ
て送信される(S138 )。この信号を受信した無線基地
局30では移動無線機100あての送信を停止すると共
に、終話信号を無線制御局20あて転送す(S139 )。
無線制御局20ではこの信号を受信して、電話網に対し
ては終話信号の送信、無線基地局300に対しては、通
話路の開放を要求する(S140 )。無線制御局20から
の信号を受信した無線基地局300では、通話路を開放
する(S141 )。一方、無線制御局20も通話路を開放
する(S141 )。
【0064】以上説明した本発明によるシステム動作例
では、位置登録の最小ゾーンをピコセル1個、すなわち
レベル1のゾーンとしたが、これは必ずしも常にこのよ
うにとる必要はない。ピコセルの大きさや、システムに
収容される移動体の速度、加入者総数に対する速度分布
等により、位置登録の最小ゾーンを複数のピコセルに設
定しても良い。これは、すでに説明した多層ゾーン構成
で表現すれば、位置登録の最小ゾーンをレベル2もしく
はそれ以上のレベルにすることに他ならない。上記のよ
うな場合に適するシステムとしては、無線基地局30の
送信電力が10mWより一層小さいか、もしくは、高層
ビル街等で電波伝搬特性が悪くピコセルのサービスゾー
ンが半径50m以下の場合や、システムに収容される移
動無線機100の過半数が自動車等の高速移動体に搭載
されている場合に適することになる。
【0065】(5)移動無線機の位置登録に対し仮想多
重網を設定したシステムの動作 (5.1) 多重網を設定したシステムの移動無線機の
位置登録に対する問題点 (4)においては、無線基地局に付与する識別情報に行
政区分と類似の多段区分を与え、位置登録した移動無線
機100の現在位置は、その登録した無線基地局の有す
る識別情報で無線制御局20へ登録した。また、前記移
動無線機100の移動に伴う位置登録の更新の際には、
この移動無線機の移動速度に対応した位置登録区域を設
定し、速度が大きいほど前記多段区分の上位の位置登録
ゾーンまで同一の位置登録ゾーンとする方法を説明し
た。
【0066】確かに、この方法を実行すると高速で移動
する移動無線機に対してはシステム動作が円滑になる
が、ただし次のような場合は位置登録動作が若干複雑に
なる。それは、行政区分と類似の多段区分を与えた無線
基地局30の内、区分境界にある無線基地局に移動無線
機100が存在する場合である。位置登録の更新動作の
複雑性は高位の行政区分の境界にある無線基地局30に
登録した場合に特に複雑になる。この場合、移動無線機
がその境界を越えただけで、ピコセルを僅か1個越えた
だけであるのに、位置登録のエリアとしては多数高位の
エリア境界を一度に越えたことになるからである。上記
の問題を解決するには、以下説明するように移動無線機
の位置登録に対し登録を受け付けた無線基地局30の有
する識別情報を仮想的に変更し、移動無線機の位置登録
が常に図4で示す多重網の局所的中心であるS(1) で行
われたようにすればよい。
【0067】(5.2) 第一位のサブサービスエリア
を管理する無線基地局に対する仮想識別情報の付与法 上記の位置登録のジャンブを除去するには、以下説明す
るような第一位のサブサービスエリアを管理する無線基
地局に対して本来有している識別情報とは別に位置登録
要求をしてきた移動無線機に対し、それぞれ最適の仮想
識別情報を付与すればよい。最適の仮想識別情報の意味
を一言で説明すれば、移動無線機が最初に位置登録をし
たサービスエリアから隣接するサービスエリアに移動し
ても、高位のサブサービスエリア境界を越えないように
すれば良いのである。
【0068】上記の課題を具体的に実現する方法を図1
2で説明する。図12は本発明を適用する移動通信シス
テムの第一位のサブサービスエリアを示しており、サブ
サービスエリアが多数のピコセル(図では正6角形)で
覆われている状態を示している。多数のピコセルの中心
には無線基地局30(最小の送信電力を有する)が設置
されており(図示せず)、各正6角形のサブサービスエ
リアに居る移動無線機100と交信可能とする。なお、
第二位以上のサブサービスエリアの構成は図4に示すも
のと同一とする。これら多数の無線基地局30の有する
識別情報を座標で表す事にする。この場合斜交座標で表
現するのが適しているから、図12のようにx軸とy軸
とが交わる時の交差角が60度の斜交差座標を使用す
る。各正6角形の中心は次の座標点を有するようにす
る。 x軸上の無線基地局…… (−5,0), (−4, 0), (−
3,0) …… (−1,0), (0,0), (1,0), …… y軸上の無線基地局……(0,−5), (0,−4),
(0,−3) …… (0,−1), (0,0), (0,1),…
… 任意のxy面上の無線基地局30の座標………(m,
n)
【0069】すなわち、無線基地局30の有する識別情
報は一般に(m,n)で表される事になる。次に、図4
に示される第一位のサブサービスエリアS(1) の識別情
報が無線基地局30の有する識別情報と一致する(m,
n)で表されたとする。この場合、移動無線機100が
隣接サブサービスエリアに移動しても、第二のサブサー
ビスエリアは同一であるから、位置登録のジャンプは発
生しない。ここで、第一位のサブサービスエリアS(1)
の隣接する次のようなサブサービスエリアではどうなる
かを検討する。この場合、位置登録のジャンプが発生す
るであろう。これらのサブサービスエリアの識別情報は
次の6つである。 S(1) 1X(m−1,n+1)、S(1) 1Y(m,n+
1)、S(1) 1Z(m−1,n)、S(1) 1U(m+1,
n)、S(1) 1V(m,n−1)、S(1) 1W(m+1,n
−1)
【0070】以下、サブサービスエリアS(1) 1X(m−
1,n+1)を例にとり説明する。このサービスエリア
には識別情報(m−1,n+1)を有する無線基地局3
0が存在し、移動無線機100より位置登録要求を受け
ることになる。この場合、無線基地局30では移動無線
機100に対し、自己の識別情報が(m−1,n+1)
であるのに関わらず、移動無線機100に対し、自己の
識別情報が仮想的に(m,n)であり、システムをこの
仮想的識別情報に従って行うように指示する。この連絡
と同時に、無線制御局20に対し、移動無線機100か
ら位置登録要求を受けたので、移動無線機100に対
し、自己の識別情報を仮想的に(m,n)と定めこの仮
想的識別情報に従ってシステム動作を行うように指示し
たことを通知する。
【0071】この連絡を受けた無線制御局20では、す
でに説明したような位置登録処理を実行するが、動作の
流れは図6に示されたものと比較して、次の点以外は全
く同一である。すなわち、移動無線機100の位置登録
が無線基地局30の識別情報(m+1,n+1)ではな
く、仮想的に(m,n)である事と、識別情報(m+
1,n+1)を有する無線基地局30以外の無線基地局
30の識別情報が次の仮想的識別情報を有するものとし
て処理する点である。例えば次の識別情報を有する無線
基地局30群 (m−2,n+1)、(m−1,n+1) (m−2,n)、(m,n)、(m−1,n−1)、
(m,n−1)はそれぞれ次のようになる。(m−1,
n+2)、(m,n+2)、(m−1,n+1)、(m
+1,n+1)、(m,n)、(m+1,n) この識別情報の変換は数値的にみれば、mの代わりにm
−1を、nの代わりにn−1を代入したことになる。以
上説明したような無線基地局30に仮想的識別情報を付
与することにより、位置登録のジャンプの発生を除去す
ることが可能となる。なお、以上の識別情報の仮想化
は、(5.4)で説明するように、必ずしもシステム全
部の無線基地局30に対して行う必要はなく、移動無線
機100の位置登録をした周辺の例えば第三位までのサ
ブサービスエリアに存在する無線基地局30に対して行
うだけで十分である。
【0072】(5.3) 第一位のサブサービスエリア
の大きさと仮想識別情報付与の必要性 以上説明したシステム例では、少なくとも移動無線機1
00の位置登録をした周辺の例えば第三位までのサブサ
ービスエリアに存在する無線基地局30に対し、すべて
の無線基地局30(最小の送信電力を有する)に仮想的
識別情報を付与する場合であったが、これはサービスエ
リアの大きさによっては必ずしも必要ではない。以下そ
の場合を説明する。図4においては、各位のサブサービ
スエリアの大きさは第一位のサブサービスエリアの大き
さで比較して、次のような場合であった(ケース1と称
する)。 1位のサブサービスエリア……………1個 2位のサブサービスエリア……………7個 3位のサブサービスエリア…………49個 4位のサブサービスエリア………343個 ………………………………………………… これに対し、次のようなシステムの場合の仮想識別情報
付与を説明する(ケース2と称する)。 1位のサブサービスエリア………………1個 2位のサブサービスエリア……………49個 3位のサブサービスエリア………2401個 4位のサブサービスエリア……16807個 ケース2のシステムにおいては、ケース1と異なりすべ
ての無線基地局30(最小の送信電力を有する)に仮想
的識別情報を付与することは必ずしも必要ではない。な
ぜならば、2位のサブサービスエリアの中には49個の
1位のサブサービスエリアが存在し、これらは必ずしも
2位のサブサービスエリアの境界線(図4のB3 )に接
しているわけではないからである。すなわち、2位のサ
ブサービスエリアの境界線(図4のB3 )に接している
1位のサブサービスエリアの数は24個であり、残りの
25個は内部に存在しているからである。従って、仮想
的識別情報を付与する必要のある無線基地局30は24
局であり、他の25局無線基地局30は固定された識別
情報を移動無線機100に与えても、位置登録のジャン
プの発生はないことになる。
【0073】(5.4) 第二位以上のサブサービスエ
リアに対する仮想識別情報の付与 以上説明した仮想的識別情報の付与は最小の送信電力を
有する無線基地局30に対してであった。では、第二位
のサブサービスエリアをサービスエリアとすることので
きる第二位以上の無線基地局300に対する仮想識別情
報の付与について説明する。基本的には第一位の無線基
地局30に対するのと同様な方法で仮想識別情報の付与
を行ってもシステム上特に問題はない。ただし、その効
果は(5.2)〜(5.3)で説明した第一位の無線基
地局30に対して付与したときほどの大きな効果は期待
できない。それは次の理由からである。 サブサービスエリアの大きさが第一位に比較して大
きく、移動体の速度が相対的に減少した事になり、位置
登録のトラヒック量、ひいては位置登録のジャンプが減
少する。 仮想識別情報の付与の効果を大きくするには、仮想
識別情報を付与した無線基地局300が実際に存在する
ためのハードウエアを具備しなければならず、システム
コストが上昇する。
【0074】(5.5) 移動無線機に与えた仮想識別
情報を正規の識別情報に変更する方法 (5.2)で説明した仮想的識別情報の付与法は移動無
線機30の電源スイッチオンの時、第二位以上のサブサ
ービスエリアの境界付近である場合であった。その後移
動無線機30が電源スイッチオンの状態を保持しつつサ
ービスエリア内を移動した場合、その移動先のすべての
サービスエリア内にある無線基地局30で上記の仮想識
別情報を付与する必要があるか否かを説明する。結論か
ら言って、上記の必要性は必ずしも必要ではなく、ある
サービスエリアへ移行したとき、今までの仮想識別情報
付与を取り止め、無線基地局30が本来有する識別情報
を付与して差し支えない。以下図4により説明する。図
4において、仮想識別情報を付与されている移動無線機
30が第一位のサブサービスエリアS(1) 1XからのS
(1) へ移動してきたとする。この場合、次にS(1) から
隣接する他のサブサービスエリアへ移動しても位置登録
のジャンプは発生しない。そこで、無線基地局30では
移動無線機100に対し、今までの無線基地局30の仮
想識別情報付与を取り止め、無線基地局30が本来有す
る識別情報を付与する旨を連絡すると共に、無線制御局
20に対し、同様の報告を行えばよい。
【0075】(5.6) 仮想識別情報を使用した時の
移動無線機の移動速度に対する位置登録エリアの設定 以上説明した無線基地局の有する識別情報に対して、仮
想識別情報を使用した時の移動無線機の移動速度に対す
る位置登録エリアの大きさの設定であるが、これはすで
に説明した方法によるのと全く同一の方法で行えばよ
い。
【0076】
【発明の効果】以上の説明から明らかなようにパーソナ
ル通信時代を迎え、一人一人が1個のパーソナル通信端
末を携帯し、何時でも、どこででも、誰とでも通話が可
能とするための最大の問題は、常時行う必要のある位置
登録の効率的実行と、通話の連続性である。パーソナル
通信端末の具備すべき条件で最も問題になるのはその送
信電力が10mW程度と小電力であり、対向して通信す
る無線基地局30のサービスゾーンの大きさも半径10
0〜200m程度のピコセルとなることである。従っ
て、公知の方法ではパーソナル通信端末を自動車内に持
ち込んで通話をすることは極めて困難ないし、不経済で
あったが、本発明を適用することで容易かつ経済的に可
能となった。従って、本発明の効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシステム構成を示す図である。
【図2】本発明に用いる移動無線機の回路構成を示す図
である。
【図3】本発明に用いる無線基地局の回路構成を示す図
である。
【図4】本発明のシステムに使用される小ゾーン構成の
一例を示す図である。
【図5】本発明のシステムに使用される無線基地局に付
与される識別情報の一例を示す図である。
【図6】本発明のシステムに使用される位置登録動作の
一例の流れの図である。
【図7】本発明のシステムに使用される位置登録動作の
一例の流れの図である。
【図8】本発明のシステムに使用される着呼動作の一例
の流れの図である。
【図9】本発明のシステムに使用される位置登録動作の
別の例の流れの図である。
【図10】本発明のシステムに使用れる着呼動作の別の
例の流れの図である。
【図11】本発明のシステムに使用れる着呼動作の別の
例の流れの図である。
【図12】本発明のシステムに使用される小ゾーン構成
の他の1例を示す図である。
【符号の説明】
10 電話網 20 無線制御局 30,300 無線基地局 31 信号処理部 32 無線送信回路 35 無線受信回路 36 制御部 38 デコーダ部 39 復号化回路群 40 メモリ 41 クロック発生部 42 タイミング発生部 51 コーダ群 52 符号化回路群 100,100−1〜100〜n 移動無線機 101 電話機部 120 基準水晶発振器 121−1,121−2 シンセサイザ 132 無線送信回路 133 送信ミクサ 134 変調回路 135 無線受信回路 136 受信ミクサ 137 検波回路 138 デコーダ 139 復号化回路 140 制御部 151 コーダ 152 符号化回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のゾーンをそれぞれカバーエリアと
    するように配置された複数の無線基地局と、 該複数の無線基地局と交信することができるように前記
    複数のゾーンに配置された複数の携帯電話機と、 前記複数の無線基地局を一般の電話網に接続するように
    配置され、前記携帯電話機の識別情報および前記複数の
    無線基地局のうち該携帯電話機と良好な通信状態で交信
    可能な少なくとも一つの無線基地局の識別情報を登録
    し、該登録した無線基地局を介して当該登録した携帯電
    話機との間に発呼と着呼を行わしめる機能を有する無線
    制御局とを備えた移動体通信システムにおいて、 前記複数のゾーンのおのおのは少なくとも最小ゾーンに
    相当するセルを少なくとも一つ含む第1のゾーンと該セ
    ルの複数個のグループである第2のゾーンとにより形成
    され、 前記複数の無線基地局は該第1のゾーンをカバーエリア
    とする小送信電力の複数の第1の無線基地局と該第2の
    ゾーンをカバーエリアとする比較的大送信電力の複数の
    第2の無線基地局を少なくとも含む多層構成で配置さ
    れ、 前記識別情報の登録は前記複数の第1の無線基地局と前
    記複数の第2の無線基地局のうちの少なくとも一つに対
    して行われ、該登録の際に前記携帯電話機が前記第1の
    ゾーン又は前記第2のゾーンの境界に近接するセルに位
    置しているときには、前記携帯電話機が前記位置登録を
    したゾーンがカバーエリアの中心部となる仮想多段区分
    が与えられる位置登録となるように構成された携帯電話
    機位置検索機能付移動体通信システム。
  2. 【請求項2】 前記位置登録の更新の際に、該携帯電話
    機の移動速度に対応した位置登録区域を設定し、速度が
    大きいほど前記多段区分の上位の位置登録ゾーンまで同
    一の位置登録ゾーンとするように構成されていることを
    特徴とする請求項1に記載の携帯電話機位置検索機能付
    移動体通信システム。
  3. 【請求項3】 前記携帯電話機の発着呼の際に、前記識
    別情報を登録した該携帯電話機の移動速度が予め定めた
    値より小なるときは前記第1の無線基地局が送信局とな
    りまた速度が予め定めた値より大なるときは前記第2の
    無線基地局が送信局となるように構成されたことを特徴
    とする請求項1に記載の携帯電話機位置検索機能付移動
    体通信システム。
JP5146788A 1993-05-27 1993-05-27 携帯電話機位置検索機能付移動体通信システム Pending JPH06339173A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011160415A (ja) * 2010-01-29 2011-08-18 Pantech Co Ltd ページングエリアの管理方法および装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011160415A (ja) * 2010-01-29 2011-08-18 Pantech Co Ltd ページングエリアの管理方法および装置

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