JPH0759151A - 移動通信システムのチャネル割当て方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 セルラー方式の移動通信システムにおいて、
互いに近い距離にある複数のセルが、同じ通話チャネル
をほぼ同一時間に割当てた場合に発生する干渉妨害を、
避けることが可能なチャネル割当て方式を提供する。 【構成】 無線通話チャネルの使用を開始するタイミン
グに対して、時間軸上で離散的になるように制約を設
け、各基地局にはこのタイミングを示すために１〜ｎを
カウントするクロックを設ける。各基地局に対し、互い
に干渉を与える虞れのある基地局間では異なるタイミン
グになるように、１〜ｎのタイミングの中から一つを選
んで付与する。各基地局では、チャネル割当てを行なう
前に割当てタイミングのクロックの値を読み込み（Ｓ４
００）、このクロック値と付与されたタイミングとを比
較し（Ｓ４０１）、両者が一致する場合にのみチャネル
の割当てを行なう（Ｓ４０２）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セルラー方式の移動通
信システムのダイナミックチャネル割当て方式に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車電話システムのような大容量の移
動通信システムでは、サービスエリアを複数の基地局に
よりカバーし、干渉妨害の発生しない基地局間では同一
周波数チャネルを繰り返し利用することにより、周波数
の有効利用を図っている。この様な方式は、セルラー方
式と呼ばれている。

【０００３】このセルラー方式による、各基地局で使用
するチャネルの割当て方式には、大きく分けて二通りの
方式がある。

【０００４】その一つの方式は、伝搬特性の予測結果か
ら予め干渉妨害が発生しないように各基地局の使用チャ
ネルを固定的に割当てる方式であり、固定チャネル割当
てと呼ばれ現行の自動車電話システムで採用されている
方式である。

【０００５】もう一つの方式は、通信毎に干渉妨害が発
生しないチャネルを選んで使用するダイナミックチャネ
ル割当てと呼ばれる方式である。この方式は、制御方式
や装置構成が複雑になるが、干渉妨害が発生しない限り
どのチャネルも自由に使用できる。このため、固定チャ
ネル割当てに比べて収容可能な加入者が多いという利点
があり、自動車電話システムにおいてもその採用が検討
されている。

【０００６】なお、ダイナミックチャネル割当て方式に
ついては、例えば、プロシーディングス・オブ・アイイ
ーイーイー・ビィヒィーキュラ・テクノロジィ・ソサエ
ティ（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＥＥＥ Ｖｅ
ｈｉｃｕｌａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｏｃｉｅｔ
ｙ），第４２回，ブイテイエス・コンファレンス（ＶＴ
Ｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ），１９９２年，５月，７８
２〜７８５頁にオウトノマス・リュース・パーティショ
ニング・イン・セルラー・システムズ（Ａｕｔｏｎｏｍ
ｏｕｓ Ｒｅｕｓｅ Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ ｉｎ
Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ）の題名で発表さ
れた論文に記載されているように、極めて簡単な制御に
よって周波数利用効率の高いチャネル配置を実現するオ
ウトノマス・リュース・パーティショニング（Ａｕｔｏ
ｎｏｍｏｕｓ Ｒｅｕｓｅ Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎ
ｇ）（以下、ＡＲＰと略称する）方式が提案されてい
る。

【０００７】ＡＲＰ方式では、全てのセルにおいて同一
の選択優先度に従ってチャネルを選択し、上り回線（移
動局→基地局）、および、下り回線（基地局→移動局）
での希望波対干渉波電力比（以下、ＣＩＲと略称する）
が所要値以上となるものから使用する。

【０００８】図６は、このような従来のＡＲＰ方式を適
用した基地局の制御を説明するための流れ図である。使
用するチャネルは、１からｎまでのｎ個のチャネル番号
がある。また、基地局は、定期的に空き通話チャネルの
干渉波レベルＵ_up（ｉ）を受信し記憶している。ただし
ｉは、１からｎまでのチャネルの各番号を示すものとす
る。また、移動局の送信電力（以下、Ｐ_MSと略称す
る）、および、基地局の送信電力（以下、Ｐ_BSと略称す
る）は既知であるとする。

【０００９】移動局より通話要求が発生すると、基地局
は、制御チャネルで受信した発呼要求信号（移動局発呼
の場合）、または、呼び出し応答信号（移動局着呼の場
合）の受信レベルを、上り希望波レベル（Ｄ_up）として
記憶する（ステップ６００）。以下、ステップをＳと略
称し、ステップ６００をＳ６００の様に記す。

【００１０】次に、Ｐ_MSからＤ_upを引いた値を、基地局
−移動局間の伝搬損（以下、Ｌと略称する）とする（Ｓ
６０１）。

【００１１】上り回線と下り回線には可逆性が成立ち、
伝搬損Ｌは同一と考えられるから、Ｐ_BSからＬを引くこ
とにより移動局における下り希望波レベル（Ｄ_down）を
求めることができる（Ｓ６０２）。

【００１２】ここで、通話チャネルを識別するチャネル
番号ｉを１に設定して（Ｓ６０３）、Ｄ_upから通話チャ
ネル１の上り干渉波レベルＤ_up（１）を引いた値、即ち
上り希望波対干渉波電力比と所要値（以下、ＣＩＲｔｈ
と略称する）とを比較する（Ｓ６０４）。

【００１３】この比較結果において、上り希望波対干渉
波電力比がＣＩＲｔｈ以上の場合には、基地局は移動局
に通話チャネル１の下り干渉波レベルＵ_down（１）の測
定を指示し、結果を移動局から受け取る（Ｓ６０５）。

【００１４】そして、Ｄ_downからＵ_down（１）を引いた
値、即ち下り希望波対干渉波電力比とＣＩＲｔｈとを比
較する（Ｓ６０６）。

【００１５】その比較結果が、下り希望波対干渉波電力
比もＣＩＲｔｈ以上であれば、通話チャネル１を通話要
求に対して割当てる（Ｓ６０７）。

【００１６】しかし、この比較結果において、通話チャ
ネル１の上り希望波対干渉波電力比、または、下り希望
波対干渉波電力比がＣＩＲｔｈ未満の場合には、チャネ
ル番号ｉに１を加え、次のチャネル２を選択し（Ｓ６０
９）、以下同様にＳ６０４〜Ｓ６０６に処理を繰返すこ
とにより、干渉条件の判定を行なう。

【００１７】最後の通話チャネルｎに対して判定を行な
ったが（Ｓ６０８）、使用可能な通話チャネルが見つか
らなかった場合には、呼損となる（Ｓ６１０）。

【００１８】このようにすると、優先度の高いチャネ
ル、すなわち、チャネル番号が１または１に近いチャネ
ルほど、干渉波レベルが大きくなり、希望波レベルが大
きな基地局近傍の移動局に割当てられるようになる。一
方、優先度の低いチャネルほど、干渉波レベルが小さい
ため、希望波レベルが小さいセル境界に近い移動局に割
当てられるようになる。

【００１９】図７（Ａ）〜（Ｄ）は、図６で示した方式
を適用したときのそれぞれのチャネル４〜チャネル１に
ついての、基地局と移動局との関係を示す説明図であ
る。

【００２０】基地局３Ａ〜３Ｅは、それぞれそのサービ
スエリアであるセル５Ａから５Ｅを持ち、チャネル１
は、チャネル１〜４の内、最も優先度の高いチャネルで
ある。たとえば、図７（Ｄ）に示されているように、セ
ル５Ａ内にある移動局は、基地局３Ａから半径Ｒ１内で
ある移動局存在領域４Ａ内に存在するときに割当てられ
る。そのとき、基地局３Ａに隣接する基地局３Ｂでも、
基地局３Ｂから半径Ｒ１内である移動局存在領域４Ｂ内
の移動局と、基地局３Ｂとの間の通信に対して同一チャ
ネルを割当て、同時に使用することができる。

【００２１】また、図７（Ｃ）に示すように、セル５Ａ
内に位置する移動局は、基地局３Ａから半径がＲ１以上
でＲ２までの移動局存在領域４Ａ内に存在するとき、２
番目の優先順位であるチャネル２が、移動局に割当てら
れる。このとき、チャネル２は、たとえばセル５Ｃを持
ち、基地局３Ｃ（基地局３Ａに対して基地局３Ｂよりも
遠距離にある基地局）でも、基地局３Ｃから半径Ｒ１以
上でＲ２までの移動局存在領域４Ｃ内に存在する移動局
と、基地局３Ｃとの間の通信に対しても同一のチャネル
２が同時に割当てられ、使用することができる。

【００２２】以下同様に、チャネル４が最も優先度が低
いチャネルである場合、移動局存在領域４Ａが、セル５
Ａの最外周付近である基地局３Ａからの半径Ｒ４付近で
あるときに、図７（Ａ）に示されるように、最も優先度
の低いチャネル４がセル５Ａ内の移動局に割当てられ
る。このときには、基地局３Ａから遠く離れて設置され
た基地局３Ｅについても、この基地局３Ｅのセル５Ｅの
最外周付近に存在する移動局があれば、このような移動
局と基地局３Ｅとの間の通信にもチャネル４が使用され
ることになる。

【００２３】このように同一の優先順序に従うだけで、
自動的に通話チャネル毎に基地局−移動局間の距離が同
程度に揃い、各通話チャネルは図７に示すように基地局
−移動局間の距離（Ｒ１〜Ｒ４）に応じた必要最小限の
再利用距離（Ｄ１〜Ｄ４）で割当てられるようになる。
この結果、固定チャネル割当てと比較して、平均再利用
距離が小さくなるため、より多くの加入者を収容できる
ようになる。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】上述したＡＲＰ方式の
従来の移動通信システムのチャネル割当て方式では、各
基地局が独立に各チャネルの上りおよび下りの希望波対
干渉波電力比の判定を行ない、その結果に基づいてチャ
ネル割当ての制御を行なっている。この場合、測定する
のはこれから自局において使用するチャネルの希望波対
干渉波電力比であり、同一チャネルを既に使用している
他局の希望波対干渉波電力比に与える影響については一
切関知しない。従って、チャネルの使用開始によって他
局の希望波対干渉波電力比を劣化させる場合も有り得る
が、所要値ＣＩＲｔｈをある程度大きな値に設定するこ
とで、他局の希望波対干渉波電力比を劣化させる頻度を
実用上無視できる程度まで下げることが可能である。

【００２５】しかし、以下のような場合には、干渉が発
生する虞れがある。例えば、図７（Ａ）の基地局３Ａと
基地局３Ｂのように隣り合う基地局のそれぞれのセル５
Ａとセル５Ｂの最外周付近の移動局存在領域４Ａに存在
する移動局において、ほぼ同一時間に通信要求が発生し
た場合を考える。この場合、基地局３Ａ，基地局３Ｂと
も同一の優先順序に従って、最も優先度の高いチャネル
１から選択を行ない、上りおよび下りの希望波対干渉波
電力比が所要値ＣＩＲｔｈとなるチャネルを割当てる制
御を行なう。セル５Ａ，セル５Ｂともに、たとえば最も
優先度の低いチャネル４において、干渉波レベルが十分
小さく、上りおよび下りの希望波対干渉波電力比が所要
値ＣＩＲｔｈ以上になったとすると、基地局３Ａ，基地
局３Ｂはそれぞれの移動局に対し、最も優先度の低いチ
ャネル４を割当て通信を開始させる。ところがそれぞれ
の移動局が、ほぼ同一時間に通信を開始すると、互いに
干渉を及ぼし合い通信を行なうことができないことが十
分予想される。

【００２６】このように、互いに近い距離にある複数の
セルにおいて、ほぼ同一時間に通信要求が発生すると、
干渉波レベルが小さい同じ通話チャネルを使用可能と判
断して割当てを行ない、互いに干渉を及ぼし合うという
問題がある。

【００２７】本発明の目的は、このような問題を解決し
た互いに近い距離にある複数のセルにおいて、同じ通話
チャネルをほぼ同一時間に割当てた場合に発生する干渉
妨害を退けることが可能な移動通信システムのチャネル
割当て方式を提供することにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明の移動通信システ
ムのチャネル割当て方式は、サービスエリアに複数の基
地局を配置し、基地局と移動局との間で無線通信を行な
う移動通信システムにおいて、基地局と移動局とに対し
て使用する無線通話チャネルを割当てるチャネル割当て
方式であって、前記無線通話チャネルの使用開始を離散
的なタイミングで行ない、互いに干渉を与える虞れのあ
る基地局間では、異なるタイミングで無線通話チャネル
を使用開始することを特徴とする。

【００２９】

【作用】お互いに干渉を及ぼし合う虞れのある複数の基
地局が、同じ時間に同じチャネルの使用を開始すること
による干渉は、干渉波レベルの測定精度を上げても、ま
た所要値ＣＩＲｔｈを大きな値に設定しても避けること
はできない。

【００３０】このため本発明では、お互いに干渉を及ぼ
し合う虞れのある複数の基地局が、同じ時間に同じチャ
ネルの使用を開始することがないように、チャネルを使
用開始できるタイミングを時間軸上で離散化し、各基地
局は自局に与えられた特定のタイミングにおいてのみチ
ャネルを使用開始できるようにする。

【００３１】こうすることで、お互いに干渉を及ぼし合
う虞れのある基地局の間では、チャネルを使用開始する
タイミングにずれが必ず生じるため、干渉波レベルを必
ず測定することが可能であり、所要値ＣＩＲｔｈをある
程度大きな値に設定することにより干渉の発生を避ける
ことができる。

【００３２】

【実施例】次に、本発明の移動通信システムのチャネル
割当て方式の実施例について、図面を参照して説明す
る。

【００３３】図１は、本発明のチャネル割当て方式が用
いられる移動通信システムの構成例を示す説明図であ
る。この移動通信システムは、交換局３００と、交換局
３００に接続された基地局３Ａ，３Ｂと、その他の図示
されていない複数の基地局と、移動局６Ａ，６Ｂと、そ
の他の図示されていない複数の移動局とから構成され、
セル５Ａとセル５Ｂには、基地局３Ａと基地局３Ｂとが
それぞれ設けられている。また図１において、Ｄ_up，Ｕ
_up，Ｄ_down，Ｕ_downは、それぞれ、基地局３Ａにおける
上り希望波レベル、基地局３Ａにおける上り干渉波レベ
ル、移動局６Ａにおける下り希望波レベル、移動局６Ａ
における下り干渉波レベルを示している。

【００３４】基地局３Ａのセル５Ａに在圏する移動局６
Ａに通話要求が発生し、ダイナミックチャネル割当てを
行なう場合には、基地局３Ａにおける上り希望波対干渉
波電力比（Ｄ_up−Ｕ_up）、および、移動局６Ａにおける
下り希望波対干渉波電力比（Ｄ_down−Ｕ_down）が、所要
値ＣＩＲｔｈ以上となる通話チャネルを選んで使用する
必要がある。

【００３５】図２は、本発明のチャネル割当て方式にお
いて用いられる時分割多重された通話チャネルと、各基
地局においてカウントされるチャネル割当てのタイミン
グを決定するクロックｔとの関係を示す説明図である。
図２において、３つの通話チャネルは、それぞれ同一キ
ャリア周波数上に時分割多重された複数のスロット１，
２，３から構成されている。なお、フレームは、スロッ
トの繰返し単位である。各基地局においては、フレーム
と同一の周期でカウントされるクロックｔが用意されて
いる。クロックｔは、その値が１，２，３を繰返すよう
に設定されている。各基地局の持つクロックは、互いに
同期している。

【００３６】図３は、本発明のチャネル割当て方式にお
いて用いられるチャネル割当てのタイミングを決定する
クロックの固有値ｔ＿ｇｉｖｅｎの各基地局への付与の
方法を示す説明図である。各六角形が一つのセルを表し
ており、各セルの中心には基地局が設定されているもの
とする。固有値ｔ＿ｇｉｖｅｎの値の同一の基地局が隣
り合わないように、各基地局に固有値ｔ＿ｇｉｖｅｎ
（１，２，３）が付与されている。

【００３７】図４は、本発明のチャネル割当て方式を適
用した基地局の制御を説明するための流れ図である。基
地局（例えば図１中の基地局３Ａ）は、自セル内で移動
局より発生した通話要求に対して、図６に示したような
制御を実施することにより、割当て可能なチャネルを選
択する。まず、移動局に対してチャネル割当ての指示を
行なう前に、割当てタイミングを決定するクロックｔの
値を読み込む（Ｓ４００）。次に、読み込んだクロック
ｔの値と、予め付与されているクロックの固有値ｔ＿ｇ
ｉｖｅｎの値を比較する（Ｓ４０１）。クロックｔの値
と、固有値ｔ＿ｇｉｖｅｎとが一致する場合は、その基
地局においてチャネルの使用開始が許可されているタイ
ミングであることを示しており、基地局は直ちに移動局
に対してチャネル割当ての指示を行ない通信を開始する
（Ｓ４０２）。クロックｔの値と、固有値ｔ＿ｇｉｖｅ
ｎとが異なる場合は、その基地局においてチャネルの使
用開始が禁止されているタイミングであることを示して
おり、基地局はクロックの値が更新されるまでチャネル
の割当てを保留する（Ｓ４０３）。

【００３８】このようにすれば、互いに隣接し合う基地
局間でチャネル割当てのタイミングを、少なくとも１フ
レーム以上ずらすことができるため、干渉波レベルの測
定の時間を設けることができる。しかし移動通信では、
信号レベルがフェージングの影響を受け激しく変動する
ため、干渉波レベルを正しく測定するためには１フレー
ムの時間では少ない場合がある。この場合には、次のよ
うにすることで、干渉波レベルの測定のための時間を長
く取ることができる。

【００３９】図５は、本発明のチャネル割当て方式にお
いて用いられる時分割多重された通話チャネルと、各基
地局においてカウントされるチャネル割当てのタイミン
グを決定するクロックｔとの関係の別の例を示す説明図
である。図５においては、フレーム周期の３倍の周期で
カウントされるクロックｔが用意されている。このよう
にすれば、最低３フレーム分の時間を干渉波レベルの測
定に利用することができる。

【００４０】フェージングがある環境では、干渉波レベ
ルを正しく測定するためにはある程度長い時間に渡って
受信レベルを平均する必要があるが、この時間は０．５
秒程度あれば十分であり、接続時間を遅延させる影響は
ほとんど無視できる。

【００４１】以上の説明では、チャネルを使用開始でき
るタイミングを３つに分け、各基地局に付与したが、こ
れはどのような分け方をしても構わない。一般にタイミ
ングの分割数を大きくするほど、干渉の発生頻度を抑え
ることができるが、干渉波レベル測定の接続時間は増加
する。

【００４２】また、全ての通話チャネルに対して、使用
開始できるタイミングを３つに分けたが、チャネル毎に
繰返し距離が大きく異なるＡＲＰ方式では、優先度の高
いチャネルでは使用開始できるタイミングが３つに分け
られ、優先度の低いチャネルでは使用開始できるタイン
グが７つに分けられているというような構成も可能であ
る。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の移動通信
システムのチャネル割り当て方式によれば、互いに近い
距離にある複数のセルにおいて、同じ通話チャネルをほ
ぼ同一時間に割当てた場合に発生する干渉妨害を避ける
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の移動通信システムのチャネル割当て方
式の対象となる、移動通信システムの一例を示す図であ
る。

【図２】チャネル割当てのタイミングを決定するクロッ
クｔの一例を示す説明図である。

【図３】チャネル割当てのタイミングを決定するクロッ
クの固有値ｔ＿ｇｉｖｅｎの、各基地局への付与の一例
を示す説明図である。

【図４】本発明の移動通信システムのチャネル割当て方
式の動作例を示す流れ図である。

【図５】チャネル割り当てのタイミングを決定するクロ
ックｔの別の適用の一例を示す図である。

【図６】従来の移動通信システムのチャネル割当て方式
の一例を示す流れ図である。

【図７】従来のチャネル割り当て方式のチャネル番号と
移動局と基地局の関係を示す説明図である。

【符号の説明】

３Ａ，３Ｂ 基地局 ５Ａ，５Ｂ セル ６Ａ，６Ｂ 移動局 ３００ 交換局

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サービスエリアに複数の基地局を配置し、
   基地局と移動局との間で無線通信を行なう移動通信シス
   テムにおいて、基地局と移動局とに対して使用する無線
   通話チャネルを割当てるチャネル割当て方式であって、 前記無線通話チャネルの使用開始を離散的なタイミング
   で行ない、互いに干渉を与える虞れのある基地局間で
   は、異なるタイミングで無線通話チャネルを使用開始す
   ることを特徴とする移動通信システムのチャネル割当て
   方式。
2. 【請求項２】チャネルが時分割多重された通信チャネル
   の場合に、各基地局では、スロットの繰り返し単位であ
   るフレームと同一または２倍以上の周期でカウントされ
   るクロックを用意し、各基地局にチャネル割当てのタイ
   ミングを決定するクロックの固有値を付与し、各基地局
   は、移動局より通信要求が発生すると、クロックの値を
   読み込み、読み込んだクロックの値と、予め付与されて
   いるクロックの固有値の値を比較し、クロックの値と固
   有値の値とが一致する場合は、基地局は直ちに移動局に
   対してチャネル割当ての指示を行ない通信を開始するこ
   とを特徴とする請求項１記載の移動通信システムのチャ
   ネル割当て方式。
3. 【請求項３】前記各基地局への前記クロックの固有値の
   付与は、固有値の同一の基地局が隣り合わないように行
   なうことを特徴とする請求項２記載の移動通信システム
   のチャネル割当て方式。