JPH0697870A - 移動通信システムにおけるセル繰り返し数決定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】特に移動データ通信を行う移動通信システムに
適したセル繰り返し数決定方法を提供することにある。 【構成】同一周波数を複数のセルで繰り返して使用する
移動通信システムにおいて、セル繰り返し数対最大スル
ープット特性を解明し（Ｓ１）、かつシステムが有する
周波数チャネル数を設定して（Ｓ２）、１チャネル当た
りのスループットと１セルに割り当てられるチャネル数
とを乗じて得られる１セル当たりの最大伝送可能容量を
求め（Ｓ３）、この最大伝送可能容量が最大となるよう
にセル繰り返し数を決定する（Ｓ４）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動通信システムに係
り、特に移動データ通信に適したセル繰り返し数決定方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】移動通信システムにおいては、セルラー
方式が一般に用いられている。これは広い地域をセルと
呼ばれる多数のゾーンによって分割し、各セル毎に基地
局を設けて周波数の有効利用を図る方式である。この方
式では、電波の干渉妨害が相互に発生しないセル間で同
一周波数のチャネルを使用することにより、所要周波数
帯域を低減させている。すなわち、同一周波数を複数の
セルで繰り返して使用している。この同一周波数を繰り
返し使用する数をセル繰り返し数という。

【０００３】従来の移動通信システムでは音声伝送が主
体であり、そのため上記のセル繰り返し数は伝送品質に
基づいて決定されていた。具体的には、電波伝搬の場所
的変動特性を考慮し、セル全体で所要の伝送品質を得る
ことができる面積的割合（以後、場所率と称する）を規
定する。言い換えると、伝送品質の場所的劣化率を許容
している（劣化率＝１００％−場所率）。

【０００４】この詳細については「移動通信の基礎」電
子情報通信学会編９章に記載されているが、以下にその
概要を述べる。

【０００５】従来の技術に基づくセル繰り返し数決定手
順について、図２に示すセル繰り返し数決定フローを参
照して説明する。

【０００６】まず、所要伝送品質をビット誤り率（ＢＥ
Ｒ）として設定する（Ｓ１１）。

【０００７】次に、希望波対干渉波電力比（ＣＩＲ）に
対するＢＥＲ特性を用いて、所要伝送品質を満足する所
要ＣＩＲを決定する（Ｓ１２）。一方、セル全体の所要
劣化率を決定する（Ｓ１３）。セル設計は干渉の最も激
しい場所に着目して設計すべきであり、当然着目点はセ
ルの周辺部となる。そこで、Ｓ１３で設定されたセル全
体許容劣化率とセル周辺許容劣化率との対応を用いて、
セル全体許容劣化率からセル周辺許容劣化率を決定する
（Ｓ１４）。そして、ＣＩＲマージン（時間平均ＣＩＲ
／所要ＣＩＲ）対セル周辺劣化率特性を用いて、Ｓ１２
で決定された所要ＣＩＲとＳ１４で決定されたセル周辺
劣化率から、セル周辺における所要時間平均ＣＩＲを決
定する（Ｓ１５）。最後に、電波伝搬特性に基づき、所
要時間平均ＣＩＲから、セル繰り返し距離を求め、さら
にこのセル繰り返し距離とセル半径からセル繰り返し数
を決定する（Ｓ１６）。

【０００８】尚、上記のセル繰り返し数決定の過程にお
いて用いたＢＥＲ対ＣＩＲ特性、セル全体許容劣化率と
セル周辺許容劣化率との対応およびＣＩＲマージン対セ
ル周辺劣化率特性は、既に理論的、実験的に明らかにさ
れている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のセル繰
り返し数決定手順においては、伝送品質に基づいてセル
繰り返し数を決定している。こうして決定されるセル繰
り返し数は、現行の自動車電話システムにおいては
「９」となる。

【００１０】一方、移動通信システムでデータ通信を行
う、いわゆる移動データ通信におけるセル繰り返し数
は、通話の場合と異なり、伝送品質とともに伝送容量が
重要な要因となる。しかし、上述した従来のセル繰り返
し数決定方法は、伝送容量を考慮した方法ではないた
め、移動データ通信におけるセル繰り返し数の決定方法
に適していないという欠点があった。

【００１１】本発明の目的は、移動データ通信に適した
セル繰り返し数決定方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は上記の
課題を解決するため、従来の伝送品質に基づいたセル繰
り返し数決定方法の決定要因および決定過程とは異な
り、１セル当たりの伝送可能容量に基づいてセル繰り返
し数を決定することを骨子とする。

【００１３】すなわち、本発明に係るセル繰り返し数決
定方法では、１チャネル当たりのスループットと、１セ
ルに割り当てられるチャネル数とを乗じて得られる１セ
ル当たりの最大伝送可能容量が最大となるようにセル繰
り返し数を決定することを特徴とする。

【００１４】ここで、スループットとは伝送成功信号の
伝送時間の合計の、全時間に対する割合であり、他セル
からの干渉による信号伝送の失敗を考慮して決定される
ものとする。一方、最大伝送可能容量は、このスループ
ットを最大スループットに設定して求めるか、あるいは
所定のトラヒックを印加したときに得られるスループッ
トに設定して求める。

【００１５】

【実施例】（第１の実施例）本実施例は、１チャネル当
たりの最大スループットから最大伝送可能容量を求め、
これが最大となるようにセル繰り返し数を決定する方法
である。以下、本実施例におけるセル繰り返し数決定の
手順を図１に示すセル繰り返し数決定フローを参照して
説明する。

【００１６】（１）まず、移動局→基地局および基地局
→移動局の無線回線（以後、それぞれ上り回線および下
り回線と称する）の１チャネルについて、セル繰り返し
数対最大スループット特性を明らかにする（Ｓ１）。上
り／下り回線は、図３に示すように他セルからの干渉を
受ける。上り回線はランダムアクセスであり、自セル内
の信号衝突とともに、他セル内の移動局から送出された
干渉波との信号衝突が発生し得る。下り回線は各セルで
常に送出されているため、常時干渉波の影響を受けてい
る。上り／下り回線の各々におけるセル繰り返し数対最
大スループット特性の解明法を以下に示す。

【００１７】(a) 上り回線については、印加トラヒック
の増大と共に回線使用率が増加することと信号衝突が増
加することとのトレードオフにより、スループットはあ
る印加トラヒックで最大となる。そこで、まず上り回線
１チャネル当たりの印加トラヒック対スループット特性
を調べる。印加トラヒック対スループット特性は、干渉
の影響とともに、一般的な都市における電波伝搬特性、
使用するランダムアクセス方式、データ通信の通信パラ
メータ（再送回数上限、再送遅延、データ長等）を考慮
する必要があるが、シミュレーションにより明らかにす
ることが可能である。

【００１８】図４に、セル繰り返し数「７」の場合の印
加トラヒック対スループット特性のシミュレーション結
果を示す。図中における実線は傾向を表している。使用
したランダムアクセス方法はＩＣＭＡ方式、再送上限回
数は４回、再送遅延は０〜２秒の一様分布、データ長２
０スロット（１スロット＝０．０２秒）である。同図か
ら、セル繰り返し数「７」における最大スループットは
０．３５であることが分かる。

【００１９】(b) 下り回線の最大スループットは、回線
使用率が１００％のとき、干渉波によりどの程度伝送不
完了となるかで決まり、シミュレーションにより求める
ことができる。

【００２０】以上のようにして、上り／下り回線１チャ
ネル当たりの最大スループットを各セル繰り返し数につ
いて求める。図５に、セル繰り返し数対最大スループッ
ト特性のシミュレーション結果を示す。図中における実
線は傾向を表している。

【００２１】（２）一方、システムの有するチャネル数
を設定する（Ｓ２）。

【００２２】（３）次に、各セル繰り返し数上り／下り
回線それぞれについて、セル繰り返し数対１セル当たり
の最大伝送可能容量特性を求める（Ｓ３）。Ｓ２で設定
せれたシステム全体で有するチャネル数をＦｓ、セル繰
り返し数をＮとすれば、１セル当たりに割り当てられる
チャネル数Ｆｃ(N) は、 Ｆｃ(N) ＝Ｆｓ／Ｎ となる。Ｓ１で求めたＮセル繰り返しにおける最大スル
ープットをＳｍａｘ(N)とすると、Ｎセル繰り返しにお
ける１セル当たりの最大伝送可能容量Ｔ(N) は、次式と
なる。

【００２３】Ｔ(N) ＝Ｓｍａｘ(N) ×Ｆｃ(N) 但し、このＴ(N) の値は、１チャネルが全時間信号伝送
に使用され、全ての信号が伝送成功した場合の伝送容量
で正規化した値を示す。こうして求めた各セル繰り返し
数における上り／下り回線の１セル当たりの最大伝送可
能容量を図６に示す。図中における実線は傾向を表して
いる。

【００２４】（４）最後に、Ｓ１〜Ｓ３の処理で求めら
れた１セル当たりの最大伝送可能容量に基づき、上り／
下り回線の双方を考慮して、最適なセル繰り返し数を求
める（Ｓ４）。上り回線の伝送情報量と下り回線の伝送
情報量が等しい場合、１セル当たりの最大伝送可能容量
は図６に示した上り／下り回線の最大伝送可能容量のう
ち、小さい方の値に制限される。よってセル繰り返し数
は、この小さい方の値が最大となるように決定する。図
６では、セル繰り返し数は「３」となる。

【００２５】上り回線の伝送情報量と下り回線の伝送情
報量が等しくなく、ある比率で与えられる場合、つまり
上り回線の伝送情報量／下り回線の伝送情報量＝Ｒの関
係がある場合にも、一方の回線の最大伝送可能容量値を
補正して上記と同様にセル繰り返し数を決定する。すな
わち、図６において、下り回線の最大伝送可能容量をＲ
を乗じた値に補正して、補正グラフを作成する。図７
に、Ｒ＝０．７の場合の補正グラフを示す。なお、上り
回線の最大伝送可能容量を１／Ｒを乗じた値に補正する
ことで補正グラフを作成してもよい。

【００２６】最適なセル繰り返し数は、補正グラフの上
り／下り回線の最大伝送可能容量のうち、小さい方の値
が最大となるように決定する。図７では、セル繰り返し
数は「４」が最適となる。これにより上り／下り回線の
伝送情報量が異なっても、等しい場合と同様に最適セル
繰り返し数を決定することができる。

【００２７】本実施例では、シミュレーションにおいて
特定の条件を仮定してスループット特性を明らかにし、
最適なセル繰り返し数を決定した。しかし、実際にはシ
ステムに応じたシミュレーション条件を用いて検討する
ことが望まれる。

【００２８】このように本実施例では、セル繰り返し数
を伝送可能容量に基づいて決定した結果、最適セル繰り
返し数は「３」となる。これより現在の自動車電話で用
いているセル繰り返し数「９」では、移動データ通信に
おいては周波数利用の冗長度が大きいことが分かる。す
なわち、本発明は特に移動データ通信において周波数利
用効率上、冗長度の小さい高効率のセル設計を行うこと
ができる。

【００２９】（第２の実施例）本実施例は、所定のトラ
ヒックにおいて伝送可能容量を最大にするように、すな
わちスループットを所定のトラヒックを印加したときに
得られるスループットに設定して最大伝送可能容量を求
め、これに基づいてセル繰り返し数を決定する方法であ
る。

【００３０】この場合、まず各セル繰り返し数の上り／
下り回線について、個々に所定のトラヒックにおける１
チャネル当たりのスループットを求める。スループット
は、第１の実施例と同様にシミュレーションで求めるこ
とができる。この結果を用いて所定のトラヒックにおけ
る１チャネル当たりのスループット対セル繰り返し数特
性を明らかにする。図８に、所定のトラヒックを０．４
とした場合のスループット対セル繰り返し数特性のシミ
ュレーション結果を示す。シミュレーション条件は、第
１の実施例におけるＳ１で説明したのと同様である。

【００３１】以降の処理は、第１の実施例におけるＳ２
以降の処理と同様である。但し、本実施例では上記で求
めた各セル繰り返し数におけるスループット値を第１の
実施例のＳ３におけるＳｍａｘ(N) と置き換えて処理す
る。すなわち、図４を図８と置き換えて処理すればよ
い。

【００３２】本実施例においても、第１の実施例と同様
の効果が得られることは明らかである。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればセ
ル繰り返し数を伝送可能容量に基づいて決定することに
より、特に移動データ通信において周波数利用効率上、
冗長度の小さい高効率のセル設計を行うことができると
いう効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるセル繰り返し決
定フローを示す図

【図２】従来のセル繰り返し数決定フローを示す図

【図３】上り／下り回線における他セルからの干渉を表
す図

【図４】第１の実施例で用いる印加トラヒック対スルー
プット特性のシミュレーション結果を示す図

【図５】第１の実施例で用いるセル繰り返し数対最大ス
ループット特性のシミュレーション結果を示す図

【図６】第１の実施例で用いるセル繰り返し数対１セル
当たりの最大伝送可能容量特性のシミュレーション結果
を示す図

【図７】第１の実施例で用いるセル繰り返し数対１セル
当たりの最大伝送可能容量特性のシミュレーション結果
の補正グラフを示す図

【図８】本発明の第２の実施例で用いるセル繰り返し数
対所定のトラヒックにおけるスループット特性のシミュ
レーション結果を示す図

【符号の説明】

Ｓ１…セル繰り返し数対最大スループット解明ステップ Ｓ２…システムが有する周波数チャネル設定ステップ Ｓ３…セル繰り返し数対１セル当たりの最大伝送可能容
量特性解明ステップ Ｓ４…最適セル繰り返し数決定ステップ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のセルを有し、同一周波数を複数のセ
   ルで繰り返して使用する移動通信システムにおいて、 １チャネル当たりのスループットと、１セルに割り当て
   られるチャネル数とを乗じて得られる１セル当たりの最
   大伝送可能容量が最大となるようにセル繰り返し数を決
   定することを特徴とする移動通信システムにおけるセル
   繰り返し数決定方法。
2. 【請求項２】前記最大伝送可能容量は、前記スループッ
   トを最大スループットに設定して求められることを特徴
   とする請求項１に記載の移動通信システムにおけるセル
   繰り返し数決定方法。
3. 【請求項３】前記最大伝送可能容量は、前記スループッ
   トを所定のトラヒックを印加したときに得られるスルー
   プットに設定して求められることを特徴とする請求項１
   に記載の移動通信システムにおけるセル繰り返し数決定
   方法。