JPH0767172A

JPH0767172A - セルラ通信システムにおけるスペクトル容量のダイナミック再割当

Info

Publication number: JPH0767172A
Application number: JP6196283A
Authority: JP
Inventors: John T Knudsen; ジョン・ティー・ヌデセン
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1993-08-02
Filing date: 1994-07-29
Publication date: 1995-03-10
Also published as: RU94028275A; CA2125461A1; EP0637895A3; US5448621A; EP0637895A2

Abstract

(57)【要約】【目的】セル３４間で周波数４４およびタイム・スロ
ット４２のダイナミックな再割当を行うことを特徴とす
るセルラ通信システム１０を提供する。【構成】高いサービス需要のため、特定のセル１１０
がその容量または容量付近にある、あるいは容量または
容量付近にあることが予想されると（１６２）、スペク
トル容量が近傍のセル１１１〜１１６から再割り当てさ
れ、需要の増加に対処する。容量の再割当は、リアルタ
イムなセル負荷データおよび過去の経験に基づく経時的
なセル負荷情報１７５に基づいて行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に、通信システム
に関する。さらに詳しくは、本発明は、通信が行われる
エリアをセルに分割し、限られたスペクトル資源をセル
間でダイナミックに割り当てるシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のセルラ通信システムは、周波数再
利用方式を採用する。一般に、システム・アンテナは離
間した位置で立てられる。各システム・アンテナは、送
信機電力，受信機感度および地理的形状とともに、セル
を定める。セルとは、所定の動作特性を有する加入者ユ
ニットを介して、およびセルのアンテナを介して、通信
が行われる地表上の地理的領域のことである。割り当て
られたスペクトルを効率的に利用するセルラ・システム
では、システム・アンテナはそれぞれのセル間の重複を
最小限に抑え、かつセル間のギャップを低減するように
配置される。

【０００３】従来のセルラ・システムに割り当てられた
スペクトルは、一般には周波数バンドであるいくつかの
離散的な部分に分割される。各セルには、スペクトルの
離散的な部分の１つのみが割り当てられ、各セルは、ス
ペクトルの他の離散的な部分を利用するセルによって好
ましくは、取り囲まれる。セル内の通信は、このセルに
割り当てられたスペクトルの離散的な部分のみを利用
し、他の近傍のセルで起こる通信間の干渉は、このよう
な近傍セルにおける通信はスペクトルの異なる部分を利
用するので、最小限に抑えられる。同一チャネル・セル
(co-channel cell) とは、スペクトルの同じ離散的な部
分を再利用するセルのことである。干渉を最小限に抑え
るため、周波数再利用方式は同一チャネル・セルを所定
の距離を離して配置する。

【０００４】通信システムは、ほとんど常に、割り当て
られた電磁スペクトルを効率的に利用するという目標を
有する。この目標を満たすため、通信システムは干渉の
可能性を制限する。かなり異なる周波数またはタイミン
グ・パラメータを有する信号は干渉せず、お互いに容易
に区別できる。同様に、強い信号は、同様な周波数およ
びタイミング・パラメータを有する比較的弱い信号から
区別できる。しかし、同様なパラメータを有する概して
等しい強さの信号があると、干渉が発生しうる。干渉の
可能性を抑えるため、通信システムは、実質的に同じ周
波数を有する２つの実質的に等しい強さの信号が、シス
テムのカバー・エリア内に同時に存在することを防ぐ制
限を採用する場合が多い。

【０００５】従来のセルラ・システムでは、カバー・エ
リアは、与えられたスペクトルを有効利用するためセル
に分割される。通信信号は、１つのセルの範囲内で送受
信される。従って、送信電力・レベルは、セル内で確実
な受信を確保しつつ、できるだけ低く調整される。隣接
セルの通信間で干渉が発生しないように、隣接セルには
与えられたスペクトルの異なる部分が一般に割り当てら
れる。しかし、互いに隣接しないセルは、同一スペクト
ルを再利用することがある。非隣接セルにおいて行われ
る通信間で、干渉問題が全く生じないように、送信電力
レベルは十分低い。

【０００６】衛星によるセルラ通信システムでは、地球
の全表面を網羅するため十分なセルを設けることができ
る。このようなシステムについては、例えば、本発明の
譲受人に譲渡され、本明細書に参考として含まれる米国
特許第５，１６１，２４８号において説明される。

【０００７】セルラ通信システムは移動性を提供するの
で、すなわち、ユーザはサービス・エリアのどこからで
も発呼および着呼でき、このシステムを利用してセルか
らセルへと制約なく一般に移動できるので、セルラ通信
システムが普及する。しかし、この移動性は、有線方式
の陸上回線システム(wired land-line systems) では生
じない問題を発生することがある。例えば、複数のユー
ザが特定のセルまたはセルの小さなグループにそうとは
知らずに集中して、特定のセルで過渡的な容量過負荷を
発生することがある。

【０００８】個々のセル過負荷の問題に対する１つの解
決方法として、異なる地理的大きさのセルを採用して、
各セルが特定の数のユーザをサポートする方法がある。
一部のセルを小さくすることにより、これまでこれらの
セルにいたユーザは、隣接の、望ましくはあまり負荷が
多くないセルに配置される。セルの大きさを変えること
は、セルの送信機からの電力出力を変えることによっ
て、すなわち小さいセルに対して低い電力出力を与え、
大きいセルに対して高い電力出力を与えることによっ
て、一般に達成される。これは、利用可能なセルでユー
ザを均等に分散することにより、同時に対処できるユー
ザの総数を増加する。残念ながら、セルを小さくまたは
大きくするには制限があり、必要な通信リンク・マージ
ンを提供し、および／または隣接セルとの干渉を避けな
ければならない。

【０００９】個々のセル過負荷に対処する従来の別の方
法は、セル周辺付近のアンテナ重複領域に位置する一部
のユーザまたは見込みユーザ(potential users) を過負
荷セルから隣接の（しかし重複する）あまり負荷が高く
ないセルに一時的に割り当てる。この方法は、ユーザの
一部を隣接セルに分散することにより一時的な解決とな
る。通常の状況では重複領域が存在するので、送信パワ
ーの変更は必要ない。しかし、この結果は、周辺付近の
ユーザは隣接セルに移動されるため、セルの大きさを変
更した場合と部分的に同様である。この方法は、直接隣
接するセルからのアンテナ範囲に重複があるセルの境界
領域においてのみ解決策となり、セルの大きさを変える
方法と同様に、直接隣接するセルが未使用のスペクトル
容量を有する場合にのみ有効である。

【００１０】重複エリアの再割当の問題点は、かなりの
数のユーザが重複エリアに入るためには、隣接セルのア
ンテナ・パターンがかなり重複しなければならないとい
うことである。一般に、このことは各セルの能力および
スペクトル容量にとって不利である。公称セル境界を大
きく越えてアンテナ・パターンを拡大することは、より
大きな送信機電力を必要とし、周波数再利用を困難にす
る。さらに、重複再割当は、ユーザによる呼の最中に必
要なハンドオフ(hand-offs) の数を増加することがあ
る。

【００１１】不規則なセルの負荷に伴う問題は、スペク
トル再利用方式によって解決されない。これは、特定の
セルに対する周波数およびタイム・スロットの割当はシ
ステムの構築時に一般に固定され、呼の負荷の変化に応
じて特定のセルに対する周波数またはタイム・スロット
の割当を変更する方法がないためである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】よって、ダイナミック
な周波数／タイム・スロット割当能力を提供することに
より、従来技術のこの制限を克服するセルラ通信システ
ムが必要とされる。さらに、スペクトル再利用方式を利
用する従来の方法におけるようにセル周辺部だけでな
く、むしろセル全体において個々のセル・スペクトル容
量を変更することが必要とされる。

【００１３】従って、追加ユーザをサポートし、かつ中
断される呼の数を最小限に抑えるため、特定のエリアお
よび特定の時間でセルラ・ネットワークにおける個別セ
ルのスペクトル容量を変更する方法が必要とされる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の利点は、セルラ
通信システムを運用する改善された方法を提供すること
である。通信システムは、複数のセルに分割されたサー
ビス・エリアを有し、各セルはスペクトル容量および、
それに関する通信サービス需要を有する。本方法は、複
数のセルのうち１つのセル内の通信サービス需要を監視
する段階と、セルの所定のサービス容量と通信サービス
需要とを比較する段階とによって構成される。セルが所
定のサービス容量またはその付近にある場合、システム
は、監視段階において判定された通信サービス需要の増
加に応答して、近傍のセルからこのサービス容量または
その付近にあるセルに追加スペクトル容量を割り当て
る。

【００１５】本発明はさらに、好適な実施例において、
セル内の通信サービスの実際の需要の増加に応答して、
セルラ・システムにおけるセルのスペクトル容量を増加
する方法を提供する。セルは、このセルに関する少なく
とも１つのチャネル・トランシーバを有し、本方法は、
セル内の通信サービスの実際の需要を測定する段階と、
セルの所定のサービス容量と通信サービスの実際の需要
とを比較して、このセルが所定のサービス容量またはそ
の付近にあるかどうかを判断する。本方法は、システム
内に格納された経時的なセル情報を利用して、通信サー
ビスの予想需要を求め、追加スペクトル容量が必要かど
うかを予測し、少なくとも１つの近傍セルを識別する。
本方法は、近傍セル内の通信サービス需要と近傍セルの
所定のスペクトル容量とを比較することによって、近傍
セル内の未使用スペクトル容量を求める。本方法は、通
信サービスの予想需要または実際の需要に応答して、近
傍セルに割り当てられたチャネル・セットの少なくとも
１つをオフし、サービス容量またはその付近にあるセル
のチャネル・セットの少なくとも１つをオンすることに
より、未使用スペクトルを近傍セルからそのセルに割り
当てる。

【００１６】本発明はさらに、別の好適な実施例におい
て、セル・アンテナおよびこのアンテナに関するセルに
よって構成されるセルラ通信システムを提供し、セルは
公称スペクトル容量と、それに関する通信サービス需要
とを有する。この通信システムは、加入者ユニットと通
信するアンテナに結合された多重チャネル・トランシー
バと、多重チャネル・トランシーバと電話回線網との間
で結合されたコントローラとによって構成される。コン
トローラは、隣接セルから、サービス容量またはその付
近にあるセルにスペクトル容量を移すことができ、通信
サービス需要が所定のレベルに近づくとセルのスペクト
ル容量を増加できるプロセッサによって好ましくは構成
される。

【００１７】本発明はさらに、別の実施例において、複
数のセルに分割されたサービス・エリアによって構成さ
れるセルラ通信システムを提供し、各セルはいくつかの
隣接する非干渉セルのクラスタ(cluster) の一部であ
る。複数のセルの各セルは、関連する通信サービス需要
を有する。

【００１８】別の好適な実施例では、システムは、複数
のセルに関するフェーズ・アレイ・アンテナと、セル内
に位置する加入者装置と通信する多重チャネル・トラン
シーバ(multi-channel transceiver) とによって構成さ
れる。多重チャネル・トランシーバはフェーズ・アレイ
・アンテナに結合され、所定の周波数バンドにあるＦＤ
ＭＡ／ＴＤＭＡ波形を送受信できる。コントローラが、
さらにスペクトルを必要とするセルにスペクトルをダイ
ナミックに再割り当てできるように、コントローラは、
多重チャネル・トランシーバと電話回線網との間で結合
される。

【００１９】

【実施例】本明細書において、「衛星(satellite) 」と
は天体（例えば地球）を周回する人工の物体または飛行
体を意味すると定義される。「衛星群(constellation)
」とは、天体の一部またはすべての指定された範囲
（例えば、無線通信，写真測量など）を提供するため軌
道に配置された衛星群全体を意味すると定義される。衛
星群は一般に、衛星の複数のリング（または面(plane)
）を有し、各面に等しい数の衛星を配置できるが、こ
れは不可欠ではない。本明細書では、「スペクトル容量
(spectral capacity) 」とは、他の近傍のセルと干渉せ
ずに特定のセルで利用可能な周波数および／またはタイ
ム・スロットの数と定義される。本明細書では、「セ
ル」および「アンテナ・パターン」とは、特定の発生モ
ードに限定されるものではなく、地上または衛星セルラ
通信システムおよび／またはその組合せによって生成さ
れるものを含む。「衛星」という用語は、低軌道( ＬＥ
Ｏ：lowearth orbiting) 衛星を含め、静止衛星および
周回衛星の両方および／またはその組合せを含む。

【００２０】図１は、軌道１４上の周回衛星１２を利用
して、天体（例えば地球）の周りに配置された衛星方式
の通信システム１０の極めて簡略化された図を示す。本
発明は、低軌道，中軌道および静止軌道を有する衛星を
含むシステムに適用できる。さらに、任意の傾斜角度
（例えば、極，赤道または他の軌道パターン）を有する
軌道に適用できる。一例として通信システム１０は、６
つの極軌道１４を利用し、各軌道１４には１１基の衛星
１２があり、全部で６６基の衛星１２がある。しかし、
これは不可欠ではなく、これより多いまたは少ない衛星
や、これより多いまたは少ない軌道も利用できる。本発
明は、多数の衛星が用いられる場合に有利に利用できる
が、１つの衛星の場合でも適用できる。わかりやすいよ
うに、図１は数基の衛星１２しか示さない。

【００２１】例えば、各軌道１４は約７８０ｋｍの高度
で地球を取り囲むが、より高いまたは低い軌道高度も利
用できる。衛星１２の比較的低い軌道により、任意の１
つの衛星からの見通し電磁波(line-of-sight electroma
gnetic) （例えば、無線、光など）送信または任意の１
つの衛星による信号の受信は、任意の瞬間に地球の比較
的小さいエリアを含むが網羅する。

【００２２】図示の例では、衛星１２は約２５，０００
ｋｍ／時で地球に対して移動し、衛星は最大で約９分だ
け地球局に対して見えるようになる。

【００２３】衛星１２は、ある数の無線通信加入者装置
（ＳＵ）２６と、システム制御セグメント（ＳＣＳ）２
８に接続された地球端末（ＥＴ）２４とを含む地球局と
通信する。ＥＴ２４は、公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）ま
たは他の通信設備に対してアクセスするゲートウェイ
（ＧＷ）２２にも接続される。見やすくわかりやすいよ
うに、図１にはそれぞれ１つのＧＷ２２，ＳＣＳ２８お
よびＳＵ２６が示される。ＥＴ２４は、ＳＣＳ２８また
はＧＷ２２と同じ場所に配置してもあるいは離れて配置
してもよい。ＳＣＳ２８に関するＥＴ２４は、衛星１２
の追尾を記述するデータを受信し、制御情報のパケット
を中継し、一方、ＧＷ２２に関するＥＴ２４はデータ・
パケット（例えば、通話中(calls in progress) に関す
る）を中継するのみである。

【００２４】ＳＵ２６は、地球の表面または地球上空の
どこにでも配置できる。ＳＵ２６は、衛星１２にデータ
を送信し、衛星からデータを受信できる通信装置である
ことが好ましい。例えば、ＳＵ２６は、衛星１２と通信
するように適応されたハンドヘルドの携帯セルラ電話で
もよい。一般に、ＳＵ２６は、通信システム１０に対し
て制御機能を行う必要がない。

【００２５】ＳＵ２８は、システム通信ノード（例え
ば、ＧＷ２２，ＥＴ２４および衛星１２）の調子(healt
h)健全性および状態を監視し、望ましくは通信システム
１０の動作を管理する。

【００２６】１つまたはそれ以上のＥＴ２４は、ＳＣＳ
２８と衛星１２との間の主要な通信インタフェースを提
供する。ＥＴ２４は、アンテナおよびＲＦトランシーバ
を含み、好ましくは衛星１２の衛星群に対して遠隔測
定，追尾および制御機能を行う。

【００２７】ＧＷ２２は、衛星１２とともに呼処理機能
を行うことができ、あるいはＧＷ２２は専ら通信システ
ム１０内で呼処理および呼処理容量の割当を行うことが
できる。ＰＳＴＮなどのさまざまな地上方式の通信シス
テムは、ＧＷ２２を介して通信システム１０にアクセス
する。

【００２８】６６基の衛星１２の衛星群の例では、少な
くとも１つの衛星１２は、常に地表上の各点の視界に入
る（すなわち、地表の完全な網羅が得られる）。理論的
には、任意の衛星１２は、衛星１２の衛星群を介してデ
ータを中継することにより、常にＳＵ２６またはＥＴ２
４と直接的または間接的に通信する。従って、通信シス
テム１０は、任意の２つのＳＵ２６間，ＳＣＳ２８とＧ
Ｗ２２との間，任意の２つのＧＷ２２間またはＳＵ２６
とＧＷ２２との間で、衛星１２の衛星群を介してデータ
を中継することにより、通信路を確立できる。

【００２９】本発明は、地球の完全な網羅が達成されな
い（つまり、衛星群によって提供される通信範囲に
「穴」がある）衛星群にも適用でき、地球の一部の複数
の網羅が行われる（つまり、２つ以上の衛星が地表上の
ある点の視界に入る）衛星群にも適用できる。

【００３０】図２は、アンテナ１２によって実現される
セルラ・アンテナ・パターンの一般的な配置図を示す。
各衛星１２は、指向性アンテナのアレイ（図示せず）を
含む。各アレイは、複数の別々のアンテナ・パターンを
衛星１２からのさまざまな角度で地表上に投影する。図
２は、衛星１２が地表に総合的に形成するセル３４のパ
ターンの図を示す。図２において二重線で囲まれたアン
テナ圏(footprint) ３６は、１つの衛星１２のアンテナ
・アレイによって生成されるアンテナ・パターンによっ
て生じる。アンテナ圏３６外のセル３４は、別の衛星１
２からのアンテナ・アレイによって生成される。

【００３１】衛星１２によって用いられるスペクトルが
分割されるチャネル・セットの厳密な数は、本発明にと
って重要でない。図２は、本発明、およびスペクトルを
７つの別々のチャネル・セットに分割することに基づく
セル３４に対するチャネル・セットの一例としての割当
を示す。図２は、「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」，「Ｄ」，
「Ｅ」，「Ｆ」および「Ｇ」によって、７つの別々のチ
ャネル・セットを表す。例えば１２など、異なる数のチ
ャネル・セットも利用でき、また、異なる数を用いる場
合、セル３４に対するチャネル・セットの割当は、図２
に示す割当パターンとは異なることを当業者には理解さ
れたい。同様に、各チャネル・セットは１つのチャネル
または任意の数の直交チャネルを含むことを当業者には
理解されたい。図２に示すように、セル３４に対するチ
ャネル・セットの割当により、限られたスペクトルを地
理的に離れたセル３４で再利用できる。つまり、非直交
チャネル・セットが用いられるセル３４は互いに離れて
おり、かつ重複しないので、非直交チャネル・セット
は、干渉せずに同時に通信を行う。さらに、各加入者ユ
ニット３０は、任意の別々のチャネル・セットと動作す
ることができ、特定の加入者ユニット３０によって特定
の時間で利用される特定のチャネル・セットは、ネット
ワーク１２によって制御される。

【００３２】周波数分割多重化（ＦＤＭ）または周波数
分割多元接続（ＦＤＭＡ）システムでは、周波数の指定
されたサブバンドは通信資源（すなわち、利用のために
割り当てられた制限された電磁スペクトル）から割り当
てられる。ＦＤＭ／ＦＤＭＡセルラ通信システムでは、
各セルは隣接セルまたは近傍のセルと干渉しないよう
に、これらの周波数のグループの１つに割り当てられ
る。例えば、図２の７周波数再利用方式では、周波数割
当は、前述のように「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」，「Ｄ」，
「Ｅ」，「Ｆ」および「Ｇ」と記された７つの別々のチ
ャネル・セットに固定される。セルの７周波数再利用方
式は、同一周波数割当を有するセル（すなわち同一チャ
ネル・セル）を異なる周波数割当の少なくとも２つのセ
ルで分離することにより、これらのセル間の干渉を防ぐ
のに役立つが、１つのセルのみで同一チャネル・セルを
分離させることがより望ましい。

【００３３】セルラ通信システムは、特定のユーザのメ
ッセージ情報が送信／受信される周期的に反復するタイ
ム・スロットを有する時分割多重化（ＴＤＭ）または時
分割多元接続（ＴＤＭＡ）方式も利用する。ユーザは、
マスタ・クロックによって同期されるマスタ・コントロ
ーラによって制御される特定のタイム・スロットに割り
当てられる。図２において、「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」，
「Ｄ」，「Ｅ」，「Ｆ」および「Ｇ」と記された別々の
チャネル・セット毎に１つのタイム・スロットを割り当
てることができる。各セルのユーザは割り当てられたタ
イム・スロットの間でのみ情報を送受信できるので、各
セルは干渉せずに同一周波数チャネルまたはチャネル・
セットを利用できる。各タイム・スロットは、１つのメ
ッセージ・パケット（すなわち、１つのメッセージ・タ
イム・スロット）を含むことができ、あるいは複数のメ
ッセージ・パケット（すなわち、それぞれが１つのメッ
セージを含む複数のサブ・タイム・スロット）を含むこ
とができる。

【００３４】ＦＤＭＡおよびＴＤＭＡの組合せを利用す
ることが望ましい。例えば、ネットワークについて同一
周波数チャネルまたはチャネル・セットを利用し、異な
るセルに異なるタイム・スロットを割り当てる代わり
に、セル間で周波数を循環し、セルごとに同一または異
なるタイム・スロットを割り当てることができる。ＦＤ
ＭＡおよびＴＤＭＡでは、一般に一部の周波数またはタ
イム・スロットは、アクセス信号および／または制御用
に確保され、従来の通話および／またはユーザ・データ
転送用として普通は利用できない。本発明の好適な実施
例のＦＤＭＡ／ＴＤＭＡを組合せたシステムの一部のチ
ャネルおよび／またはタイム・スロットも、同じ目的の
ために確保されることが望ましい。ＦＤＭＡおよびＴＤ
ＭＡ通信方法およびその組合せは、当業者に周知であ
る。

【００３５】また、通信資源（すなわち、制限された電
磁スペクトル）は、当技術分野で符号分割多重化（ＣＤ
Ｍ）または符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）として知られ
る、ＦＤＭＡおよびＴＤＭＡのハイブリッド結合を利用
して分割できる。ＣＤＭＡは、指定された数の直交また
は近直交拡散スペクトル・コード(nearly orthogonalsp
read spectrum) のセットが割り当てられ、それぞれが
全チャネル帯域幅を利用するスペクトル拡散技術であ
る。２つの一般的なスペクトル拡散技術として、直接シ
ーケンス(direct-sequence) および周波数ホッピング(f
requency hopping) がある。これらの通信技術は、当技
術分野で周知である。

【００３６】通信資源を割り当てる他の技術には、スペ
ース・ダイバーシチ（ＳＤ:Space Diversity）および偏
波ダイバーシチ（ＰＤ:Polarization Diversity ）が含
まれる。ＳＤシステムでは、異なる方向に向けることに
より無線信号を分割するため、スポット・ビーム・アン
テナを利用できる。これにより、同一周波数バンドの再
利用も可能になる。ＰＤ通信システムでは、信号を分割
するため、直交偏波を利用して、同一周波数バンドの再
利用も可能である。これらの通信技術も当技術分野で周
知である。

【００３７】特定の通信技術（すなわち、通信資源を割
り当てる方法）は、本発明にとって重要ではないが、上
記の通信技術の任意の１つまたはその組合せを本発明で
利用できることを当業者には理解されたい。

【００３８】図３は、固定時間増分についてセル周波数
およびタイム・スロット割当を含むＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ
を結合したスペクトル容量割当テーブル４０を示す。個
々のセル４１は、セル番号Ｃ１〜ＣＮによって表され、
ここでＮはシステムにおけるセルの総数である。個々の
周波数割当４２は、周波数Ｆ１〜ＦＱによって表され、
ここでＱは使用される周波数割当の総数である。個々の
タイム・スロット４３は、タイム・スロットＴ１〜ＴＭ
によって表され、ここでＭは利用可能なタイム・スロッ
トの総数を表す。テーブル４０の例では、周波数割当の
数Ｑは、わかりやすいように７が選ばれる。簡単にする
ため、アクセス信号および／または制御用に用いられる
チャネルおよび／またはタイム・スロットは、テーブル
４０において無視される。

【００３９】Ｎセルは、ｎセル・クラスタと呼ばれるｎ
個の非干渉セルの約Ｎ／ｎサブグループまたはクラスタ
によって構成されるとみなすことができる。すなわち、
ｎセル・クラスタ内の周波数および／またはタイム・ス
ロットは、相互に排他的であり、隣接のｎセル・クラス
タと干渉しないように配置される。係数ｎは、セル「反
復パターン(repeat pattern)」ともいう。

【００４０】クラスタ・セルＣ１〜Ｃｎは、前述の
「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」，「Ｄ」，「Ｅ」，「Ｆ」およ
び「Ｇ」と記された非干渉セルと同様である。図２の周
波数再利用方式の例では、クラスタ・サイズ（ｎ）は７
である。クラスタ・サイズの選択は説明の便宜上にすぎ
ず、制限するものではない。ｎより大きな値または小さ
な値も、所望の特定のシステム構成に応じて利用でき
る。利用可能な周波数および／またはタイム・スロット
の総数が、技術的または規制的条件によって固定される
場合、各ｎセル・クラスタの容量を固定することによっ
て、ｎを大きくする（再利用が少なくなる）と、セル間
の干渉問題も低減するが、全システム容量も低下する。
一方、ｎを小さくすると、全システム容量は増加する
（再利用が多くなり、クラスタが多くなる）が、セル間
の干渉の可能性も増加する。

【００４１】説明の便宜上、テーブル４０は、Ｑ＝７お
よびＭ＝１０の場合について示される。セル間の干渉が
ないという条件で、任意の数の周波数およびタイム・ス
ロットが利用できることを当業者には理解されたい。Ｑ
＝７の場合、セルはｎ＝７とするｎセル・クラスタの集
合として便宜的に表される。

【００４２】本明細書で用いられる省略符号Ｆ１〜Ｆ
Ｑ，Ｆ１〜Ｆ７，Ｆｋ，Ｆｎ，Ｆｚは、利用可能なスペ
クトルの量およびシステムの必要性に応じて、（ｉ）単
一周波数、すなわち、単一チャネル、および（ｉｉ）周
波数のバンド、すなわち、一般にグループとして割り当
てられる多重チャネル（多重サブ周波数）を表す。同様
に、本明細書で用いられる省略符号Ｔ１〜ＴＭ，Ｔｘ等
は、システム能力および必要条件に応じて、個別タイム
・スロットおよびタイム・スロットのグループ（すなわ
ち、多重サブタイム・スロット）を表す。

【００４３】テーブル４０は、縦（ｙ）軸にさまざまな
セル４１（すなわち、特定のアンテナ範囲位置:particu
lar antenna coverage locations）と、横（ｘ）軸にさ
まざまなタイム・スロット４３（すなわち、特定の時間
期間:particular time durations）を示す。従って、テ
ーブル４０は、各項目が特定のセルＣｙの特定のタイム
・スロットＴｘに割り当てられた特定の周波数（また
は、周波数のグループ）を特定するｘ−ｙ行列、または
グリッドを示す。例えば、セルＣｙ＝Ｃ５のタイム・ス
ロットＴｘ＝Ｔ４には、周波数（または周波数グルー
プ）Ｆｚ＝Ｆ２が割り当てられる。周波数Ｆ１〜Ｆ７
は、テーブル４０において特定の方法で割り当てられて
示されるが、これは説明の便宜上にすぎず、制限するも
のではない。好適な実施例では、本発明のシステムは時
分割多元接続（ＴＤＭＡ）および周波数分割多元接続
（ＦＤＭＡ）の両方を採用する。

【００４４】ＦＤＭＡとＴＤＭＡとその組合せとの間の
相違点は、まずこれらを個別に検討することによって容
易に理解される。例えば、一般にＦＤＭＡは、１つのタ
イム・スロット（例えば、Ｔ１）のみを有することに相
当する。隣接セル（例えば、Ｃ１〜Ｃ７）は、テーブル
４０のＴ１列によって示されるように、それぞれが異な
る周波数またはサブ周波数グループ（例えば、Ｆ１〜Ｆ
７）を利用することによって、干渉せずに動作する。セ
ル当たりの同時呼出の数は、セル当たりの周波数チャネ
ルの利用可能な数Ｑによって決定される。

【００４５】ＴＤＭＡは、１つの周波数（例えば、Ｆ
１）のみまたは多数の周波数（例えば、Ｆ１〜Ｆ７）を
有することに相当する。隣接セルは、例えばテーブル４
０の対角方向の項目によって示されるように、異なるタ
イム・スロット（例えば、Ｔ１〜ＴＭ）中に干渉せずに
動作する。連続的ではなく、短いバースト中に、すなわ
ち個別のタイム・スロット中に転送できるように、転送
される情報（例えば、音声および／またはデータ）が標
本化および／または圧縮されるので、ＴＤＭＡは可能で
ある。例えば、１つの通話からの１０秒の音声部分が１
秒のタイム・スロットで標本化・圧縮・転送されると、
９つの他の通話は残りの９つの１秒のタイム・スロット
中に標本化・圧縮・転送され、各１０個の元の音声部分
はそれぞれの受信機で復元される。従って、ＴＤＭＡで
は、セル当たりの同時呼出の数は、利用可能なタイム・
スロットの数Ｍによって決定される。

【００４６】ＦＤＭＡおよびＴＤＭＡの両方が提供され
る場合、セル当たりで処理できる同時呼出の数は、利用
可能な周波数の数と、利用可能なタイム・スロットの数
との積によって与えられる。しかし、ＦＤＭＡおよびＴ
ＤＭＡの両方が利用可能でも、前述のように不規則な需
要によって局部的なセル過負荷が生じることがある。し
かし、ＴＤＭＡおよびＦＤＭＡを同時に利用することに
より、スペクトル容量の再割り当てについて大きな柔軟
性が提供される。

【００４７】例えば、図３に示すように、セルＣ１の公
称スペクトル容量は（Ｑ）×（Ｍ）であり、ここでＱは
Ｃ１がその一部であるｎセル・クラスタの各セルで利用
可能なサブ周波数を含む周波数の数であり、Ｍは利用可
能なタイム・スロットの数である。ｎセル・クラスタ中
の他のすべてのセルも、この利用可能なスペクトル容量
を有する。従って、均一な負荷を想定すると、ｎセル・
クラスタにおける全スペクトル容量は、（ｎ）×（Ｑ）
×（Ｍ）であり、システムの全スペクトル容量は、
（Ｎ）×（Ｑ）×（Ｍ）である。

【００４８】本発明の利点は、ｎセル・クラスタの全ス
ペクトル容量のさまざまな量を特定のセルに割り当てる
ことができることであり、他の近傍または隣接セルに
は、そうすることが望ましい場合に、低減されたサービ
スが提供されるか、あるいはサービスが提供されない。
このことは、セルＣｋについて図３で示されており、こ
こですべての利用可能な周波数Ｆｋ＝Ｆ１〜ＦＱは、各
タイム・スロットＴ１〜ＴＭにおいて利用可能である。
従って、条件を満たせば、セルのスペクトル容量は、
（Ｑ）×（Ｍ）の公称または平均値から、（ｎ）×
（Ｑ）×（Ｍ）の最大値まで増加できる。よって、仮に
ｎ＝７（例えば、図２参照），Ｑ＝７０（例えば、それ
ぞれが１０個のサブ周波数を有する７つの周波数バンド
Ｆ１〜Ｆ７），かつＭ＝１０である場合、セルＣ１の公
称スペクトル容量は（Ｑ）×（Ｍ）＝７００同時呼出と
なる。しかし、ｎセル・クラスタにおける他のセルから
の未使用スペクトル容量を再割り当てすることにより、
これは最大（ｎ）×（Ｑ）×（Ｍ）＝４９００同時呼出
まで増加できる。

【００４９】特定のセルに移すことのできるスペクトル
容量は、隣接クラスタにおけるセルに対する位置に依存
する。よって、隣接または近傍のセルとの干渉があり得
るため、すべてのタイム・スロットにおいてすべてのク
ラスタ周波数を利用できないことがある。

【００５０】上記の説明およびテーブル４０は、利用可
能な周波数を行列の入力として、タイム・スロットおよ
びセルのｘ−ｙ行列について説明した。これは説明の便
宜上にすぎず、限定するものでないことを当業者には理
解されたい。同じ情報は、利用可能なタイム・スロット
を行列の入力として、周波数およびセルのｘ−ｙ行列と
して同様に表すことができる。

【００５１】図４は、本発明の好適な実施例に適したセ
ルラ通信システムについて、地表に形成されたセルラ・
パターン５２の一部の地理的配置図を示す。通信サービ
ス・エリアは複数のセルに分割され、各セル５４は限定
され、望ましくは六角形によって示される連続的な地理
的エリアを網羅する。セル５４は六角形として示される
が、これは単なる例にすぎない。個々のセルは、個々の
アンテナによって形成されるか、望ましくは特定のセル
のグループを選択的にアクセスする多くのセルを網羅す
る単一位相アレイ・アンテナ(single phase array ante
nna)によって形成できる。このようなアンテナおよびア
ンテナ・システムは、地上または地表付近に配置した
り、静止衛星および低軌道衛星１２（図１）を含む衛星
に配置してもよい。理解しやすいように、ｎ＝７として
非干渉セルのｎセル・クラスタ５５，５７を強調する。
セル５２全体は、地上におけるセルラ・システムの場合
には、地球の制限された領域を網羅でき、また衛星にお
けるセルラ・システムの場合には、実質的に地球全体を
網羅できる。セル・パターン５４およびセル・エリア５
２は、特定の地理的位置に固定される必要はなく、周回
衛星を利用する通信の場合のように、地表に対して移動
してもよい。

【００５２】図５は、衛星１２によって提供される無線
通信局のブロック図を示す。好ましくは、環境１０（図
１参照）内のすべての衛星１２は、図５のブロック図に
よって実質的に説明される。衛星１２は、クロスリンク
・トランシーバ(cross-linktransceiver)７２および関
連アンテナ７４を有する。トランシーバ７２およびアン
テナ７４は、他の近傍の衛星１２に対するクロス・リン
クをサポートする。地球リンク・トランシーバ(earth-l
ink transceiver)７６および関連アンテナ７８は、地球
端末２４（図１）と通信するため地球リンクをサポート
する。さらに、加入者ユニット・トランシーバ８０およ
び関連アンテナ８２は、加入者ユニット２６（図１）を
サポートする。好ましくは、各衛星１２は最大１０００
またはそれ以上の加入者ユニット（図１）のリンクを同
時にサポートできる。もちろん、アンテナ７４，７８，
８２は単一の多重指向性アンテナとして、あるいは別々
のアンテナの集合として構成できることを当業者には理
解されたい。加入者ユニット・アンテナは、多くのセル
３４（図１）を同時にアクセスできる位相アレイ・アン
テナであることが望ましい。

【００５３】コントローラ８４は、各トランシーバ７
２，７６，８０ならびにメモリ８６およびタイマ８８に
結合する。コントローラ８４は、１つまたはそれ以上の
プロセッサを利用して構築できる。コントローラ８４
は、タイマ８８を利用して現在の日付および時間を維持
する。メモリ８６は、コントローラ８４に対する命令と
して機能するデータを格納し、コントローラ８４によっ
て実行されると、衛星１２に以下で説明する手順を実行
させる。さらに、メモリ８６は、衛星１２の動作によっ
て処理される変数，テーブルおよびデータベースを含
む。

【００５４】加入者ユニット・トランシーバ８０は、コ
ントローラ８４の指示に応じて、特定の選択可能なタイ
ム・スロット中にすべての異なる選択可能な周波数で送
受信可能な多重チャネルＦＤＭＡ／ＴＤＭＡトランシー
バであることが望ましい。加入者ユニット・トランシー
バ８０は、十分な数のチャネルを有する多重チャネル無
線装置を含み、信号アクセス，制御ならびにユーザ音声
および／またはデータ用の所望の数の送信および受信周
波数を提供する。コントローラ８４は、周波数およびタ
イム・スロットの割当，セル間のハンドオフ，他のオー
バヘッド，管理，制御機能を行うことができる。加入者
ユニット・トランシーバ８０は、すべての周波数および
タイム・スロット割当を処理する能力を有することによ
り、各加入者ユニット・トランシーバ８０が、必要に応
じて、すべての周波数チャネル・セットの全スペクトル
容量を利用できるように、任意の周波数チャネル・セッ
トで送受信できることが望ましい。

【００５５】図６は、本発明による制御局（例えば、図
１のＳＣＳ２８）の一部分６３および地上局（例えば、
図１のＥＴ２４）の一部分６８の概略図である。一部分
６３は、リンク６１を介して関連格納媒体６２（例え
ば、ランダム・アクセス・メモリすなわちＲＡＭ，他の
半導体または磁気リードライト・メモリ装置，光ディス
ク，磁気テープ，フロッピー・ディスク，ハード・ディ
スクなど）に結合されたプロセッサ６０を含む。一部分
６８は、リンク６９を介してトランシーバ６８に結合さ
れたアンテナ７０を含む。トランシーバ６８は、リンク
６４，６６をそれぞれ介してプロセッサ６０に結合され
た送信機６５および受信機６７によって構成される。プ
ロセッサ６０は、望ましくは、例えば、図７で例示され
関連する文章で説明される手順を実行し、さらに他の適
切なタスクを実行し、このような手順の結果を格納媒体
６２に格納する。送信機６５および／または受信機６７
は、例えば、図７で例示する手順について説明するよう
に、算出された視程時間(visibility time) 間隔期間に
基づいて衛星にメッセージを送信および／または衛星か
らメッセージを受信する。

【００５６】従来のセルラ無線ユニットおよびシステム
については、例えば米国特許第４，７８３，７７９号，
第４，１４４，４１２号および第５，０９７，４９９号
において説明され、衛星通信システムについては、例え
ば米国特許第４，７２２，０８３号および第４，８１
９，２２７号において説明される。これらの特許は、本
明細書に参考として含まれる。加入者ユニット・アンテ
ナ８２（図５），加入者ユニット・トランシーバ８０
（図５），制御局２８（図１）および地球局２４（図
１）は、これらの機能を実行し、少なくとも従来の地上
または衛星セルラ通信システムを切り換える方法の機器
を含み、さらに以下でさらに詳しく説明する追加機能お
よび機器を含む。

【００５７】プロセッサ６０は、一般に、ユーザ・アク
セス，メッセージ送受信、チャネル設定，無線同調(rad
io tuning)，周波数およびタイム・スロット割当、なら
びにコントローラ８４（図５）によって管理または提供
されない他のセルラ無線通信および制御機能を制御，管
理すべく動作する。プロセッサ６０および／またはコン
トローラ８４（図５）は、セル使用量の変化に応答し
て、格納媒体６２およびメモリ８６からの情報を利用
し、セル周波数およびタイム・スロット割当を再割り当
てするための手順を実行することが望ましい。セル周波
数およびタイム・スロットの応答的な再割当の結果、シ
ステムのスペクトル容量のダイナミックな再割当が得ら
れる。

【００５８】図５を参照して、コントローラ８４は、Ｓ
Ｕ２６による現在および待機中のサービス要求の数を測
定することによって各セル５４の需要を測定し、現在サ
ービス中のＳＵ２６の数を測定することによって負荷を
測定することが望ましい。コントローラ８４および／ま
たはプロセッサ６０は、所定の間隔で各セル５４の需要
傾向を算出することが望ましい。処理ユニット８４は、
現在の負荷および需要情報を、メモリ８６内のセル・ス
ペクトル容量情報と比較して、どれだけ未使用のスペク
トル容量が残っているかを判断する。

【００５９】コントローラ８４および／またはプロセッ
サ６０は、現在のセル負荷，需要および需要傾向を経時
的なセル需要と比較することも望ましい。コントローラ
８４および／またはプロセッサ６０は、各セルについ
て、現在割り当てられるスペクトル容量が近い将来の需
要にとって十分であるかどうか、および、スペクトル容
量を追加または削除する必要があるかどうかも判断す
る。この予測は、需要傾向，経時的データおよび／また
はその組合せに基づいて行われることが好ましい。仮
に、スペクトル容量の変化が指示された場合、コントロ
ーラ８４および／またはプロセッサ６０は、加入者ユニ
ット・トランシーバ８０（図５）と通信するセルの周波
数および／またはタイム・スロットの割当を再度行う。
容量の再割当により、セルのカバー・エリアに変化はな
い。むしろ、各加入者ユニット・トランシーバ８０（図
５）において活性な周波数および／またはタイム・スロ
ットの数が変えられる。ＳＣＳ２８は、セル間の干渉が
ないように、各周波数およびタイム・スロット割当を管
理することが望ましい。一般に、干渉を防ぐため、隣接
セルは同一タイム・スロットで同一周波数を利用できな
い。さらに、同一スロットで同一周波数を利用する任意
の２つのセルの間に少なくとも１つのセルがなければな
らない。

【００６０】セルにおける負荷を増加することが望まし
い場合、ＳＣＳ２８は、隣接または近傍のセルから余分
なスペクトル容量の報告があるかどうかを調べる。隣接
または近傍のセルが余分なスペクトル容量を有する場
合、ＳＣＳ２８は隣接または近傍のセルに割り当てられ
た周波数および／またはタイム・スロットの優先使用を
要求する。次に、ＳＣＳ２８はこれらの周波数および／
またはタイム・スロットを必要とするセルに割り当て、
これらの周波数および／またはタイム・スロットが供与
セル(donating cell) に戻されるまで、隣接または近傍
のセルによる使用を阻止する。例えば、図４を参照し
て、仮にセル１０６内での通信サービスに対する需要が
増加したため、セル１０６のスペクトル容量を増加する
ことが望ましい場合、ＳＣＳ２８は、セル１１３，１１
４に存在する余分なスペクトル容量がセル１０６に再割
り当てできるかどうか判断できる。

【００６１】媒体６２内の経時情報は、時間，曜日，
月，暦日，休日または他の特別な行事などによってセル
負荷がどのように変化するかという実際の経験に一般
に、基づく。経時情報は、プロセッサ６０またはコント
ローラ８４によって生成でき、メモリ８６に保存するこ
ともできる。

【００６２】仮にシステム管理者が望めば、コントロー
ラおよび／またはプロセッサ６０は、新たな経験が蓄積
されるにつれて、装置９０内の経時データを更新でき
る。ほとんどの過渡的なセル過負荷状態は反復的、すな
わち、同様な曜日および／または月の同じ時間に発生し
やすいので、セル負荷の変化を予測するため経時データ
を利用することは、セル負荷の変化を予測し、あまり利
用されないセルからスペクトル容量を移すことによって
対処できるように、スペクトル容量を管理する上で大い
に役立つ。

【００６３】コントローラ８４およびメモリ８６は衛星
１２内に含まれるように示されているが、これは不可欠
ではない。コントローラの機能は、ＳＣＳ２８によって
地上で行うこともできる。さらに、プロセッサ６０およ
び媒体６２はＳＣＳ２８内に含まれることが好ましい
が、これは不可欠ではない。中央処理装置(central pro
cessor) の機能およびメモリの機能は、システムの他の
場所に分散させても集中させてもよい。例えば、マスタ
制御局を利用して、前述の監視および管理機能の一部ま
たはすべてをそこに集中させてもよい。あるいは、これ
らの監視および／または管理機能は、階層ネットワーク
内のシステムのさまざまなレベルの間に分散する。各レ
ベルが対下位レベル（すなわち、従属側）の容量割当を
監視・管理し、協調データおよび対同等レベルの容量割
当を上位レベル（すなわち、管理側）から求めることが
できる。

【００６４】とりわけ、媒体６２および／またはメモリ
８６は、少なくともテーブル４０（図４）の縮小版を収
容することが望ましい。これらの縮小テーブルは、衛星
１２によって管理されるセルについて関連情報を含み、
各テーブルはセルについて所定の時間間隔における経時
的な周波数およびタイム・スロット割当を表す。クロ
ックおよびカレンダーに調整された経時的な周波数およ
びタイム・スロットの利用可能割当がある場合、衛星１
２および／またはＳＣＳ２８は、実際の需要および需要
傾向を監視しないときに、需要の経時的な時間，日間，
週間および／または月間変化に合わせてセル・スペクト
ル容量を変更できる。経時データを需要傾向に合わせる
手順は、セル負荷を絶えず監視せずに改良されたサービ
スを提供するのに十分である。しかしながら、経時的な
傾向に基づく予測精度の点検として機能し、経時的傾向
を絶えず更新できるので、リアル・タイムなセル負荷の
監視が好ましい。

【００６５】さらに、媒体６２は、高人口密度エリアの
ようにユーザ・サービスの需要が一般に高い特定のセル
に対して、追加スペクトルの所定の割当を行うために容
量割当テーブルまたは割当を含むことができる。例え
ば、海岸地域に高人口密度のエリアがあり、中央の砂漠
または奥地には比較的低人口密度のエリアがあるオース
トラリアでは、低人口密度地域から高人口密度地域に容
量をあらかじめ割り当てることができる。別の例とし
て、米国の東海岸地域沿いに、大西洋に面した高人口密
度地域があり、ここではセルラ通信サービスに対する需
要が低い。衛星通信システムは、大洋に投影されたセル
から陸上のエリアに投影されたセルに容量を割り当てる
ことができる。

【００６６】本発明の好適な実施例では、セルラ・シス
テム１０は各セルのスペクトル容量および使用量を通常
業務として監視する。図７は、処理ユニット８４によっ
て本発明の一実施例において用いられる手順１６０のフ
ローチャートを示す。手順１６０は、セルについて周波
数およびタイム・スロットの割当を決定するためＳＣＳ
２８または衛星１２のいずれかによって行われる好適な
処理である。手順１６０は、システム内の各セルについ
て連続的に実施されることが望ましい。「連続的」とい
う用語は、各セルに対する並列的かつ順次的な処理の両
方を含む。

【００６７】タスク１６１は、セルにおける使用量を、
そのセルに利用可能な資源と比較する。セル容量情報１
７１は、媒体６２またはメモリ８６などのいくつかの位
置の１つから取り出される。セル使用量情報１７０は、
容量情報１７１とともに、判定１６２においてプロセッ
サ６０によって用いられる。仮にセル使用量がセルの現
在利用可能な容量に接近しない場合、容量決定プロセス
１６０は、セル容量に近づくまでセル使用量を監視し続
ける。

【００６８】仮に使用量がセルの容量に接近するか到達
すると、容量決定プロセスは、タスク１６３において追
加スペクトル容量が必要かどうか決定する。タスク１６
３は、セルの容量およびサービス需要を調べる。サービ
ス需要情報は、例えば、使用中の容量および要求された
が設定されない呼の数，中断された呼の数，および／ま
たはこのような要因の変化率を調べることにより得られ
る。次にタスク１６３は、サービス需要に対処するため
必要な追加スペクトル容量を算出する。タスク１６３は
予測需要情報１７５を利用し、算出結果を修正すること
も望ましい。予測需要情報は、経時的なセル需要情報を
調べることによって得られる。予測需要情報は、容量過
負荷が例外的であるか、あるいは通常の通信トラヒック
の時間の推移であるかどうかについての指標として用い
られる。例えば、夏時間(daylight saving time)への移
行により、媒体６２中の経時データのテーブルは実際の
需要に対してシフトされる。

【００６９】タスク１６４は、容量にあるまたは容量付
近のセルを識別し、その近傍のセルを特定する。近傍の
セルが特定されると、各近傍セルの使用量および容量が
得られ、タスク１６４は、容量にあるセルに供与する利
用可能な資源をどの近傍セルが有するかを判断する。最
も利用可能な容量を有する近傍のセルを最初に特定し
て、その余分な容量を実際のまたは予定の需要過負荷と
なるセルに供与することが望ましい。好適な実施例で
は、この判定は、被供与側セルの経時的需要情報と、実
際のリアルタイム負荷データとに基づいて行われること
が望ましい。次の望ましい被供与側セルが判定され、す
べてのセルが利用可能資源の順序で特定されるまでプロ
セスは反復する。別の好適な実施例では、周囲のセルが
最初に特定される。

【００７０】セルが特定されると、タスク１６５は近傍
のセルに関する情報を利用して、実際に容量にあるかそ
のように予想されるセルにどの周波数およびタイム・ス
ロットを再割り当てできるかを判断する。供与側セルの
容量は、供与側セルが容量または容量付近になるまで低
減されないことが望ましい。容量再割当は、周囲のセル
との周波数またはタイム・スロットの干渉を発生しては
ならない。例えば（図４を参照して）、仮にセル１００
が過負荷状態にあり、セル１０３がセル１０３の周波数
またはサブ周波数の一部またはすべてでセル１０３のタ
イム・スロットの一部またはすべてをセル１００に供与
できると判断された場合、それぞれのタイム・スロット
において再割り当てされる周波数がセル１００を取り囲
む任意のセル（つまり、セル１０１〜１０６）と干渉し
ない限り、スペクトル資源の再割当は許可される。この
場合、被供与セル１００が、７周波数再利用方式の一部
である７セル・クラスタ５７の中央に配置されたセルで
あり、再割り当てされた周波数およびタイム・スロット
は、被供与セルが周辺セルの１つであるとき、周辺セル
と一般に干渉しない。

【００７１】被供与セルが中央のセルでない場合、再割
当か許可されるために、周辺セルは、隣接セル間の干渉
を低減または排除するために、供与された周波数／タイ
ム・スロットを使用することが禁止される。例えば、ク
ラスタ５７のセル１０６が追加スペクトル容量を必要と
し、クラスタ５５のセル１１４が好適な供与セルの１つ
である場合、周辺セル１００，１０１，１１３，１１
４，１２２，１０５は供与される周波数／タイム・スロ
ットを使用することが禁止される。仮に例えば、セル１
０６が獲得することを希望する周波数／タイム・スロッ
トと干渉する周波数／タイム・スロットをセル１００が
前に獲得した場合、セル１０６はセル１１４から特定の
周波数／タイム・スロットを獲得することが禁止され
る。この場合、セル１０６は干渉する可能性がある周波
数／タイム・スロットを獲得することが禁止される。タ
スク１６５は、セルの必要を満たす十分な周波数および
タイム・スロットが特定されるまで、あるいは利用でき
る周波数またはタイム・スロットがなくなるまで、反復
されることが望ましい。

【００７２】再割り当てすべきすべての周波数およびタ
イム・スロットは、単一のセルまたは多数のセル、ある
いはすべての利用可能なセルから得ることができる。再
割当は経時的なセル使用データを考慮して、再割当の数
を最小限に抑えることが望ましい。例えば、しばらくし
て現在の容量以上に追加容量を必要とするセルから、ス
ペクトル容量を取ることは望ましくない。経時的データ
格納装置９０に格納された経時的なセル使用の情報は、
この情報を提供する。

【００７３】タスク１６６は、再割り当てする利用可能
な十分なスペクトル容量があるかどうかを判断し、この
再割当が実際の需要または予想需要を満たすかどうか判
断する。需要を満たす十分な周波数およびタイム・スロ
ットがない場合、タスク１６８は、システム過負荷が発
生するか発生する可能性があることを、コントローラに
結合されたオンラインのシステム管理者（図示せず）に
通知する。

【００７４】一旦、すべての必要な周波数およびタイム
・スロットが特定されると、タスク１６７はタスク１６
５から特定された周波数およびタイム・スロット情報を
格納して、セル周波数／タイム・スロット割当を更新す
る。次にタスク１６９は、必要な周波数／タイム・スロ
ットを、容量にあるまたは容量付近のセルに割り当て
る。

【００７５】本発明は、位置および時間の関数として、
セルラ通信システムのセルのスペクトル容量をリアルタ
イムまたはほぼリアルタイムでダイナミックに変更でき
る手段および方法を提供する。小規模セルラ通信ネット
ワーク用について本発明の方法および装置を説明してき
たが、これは説明の便宜上にすぎず、制限するものでは
ない。衛星方式のセルラ通信システムの場合、多くの衛
星のさまざまなアンテナのアンテナ・パターンの総数
は、ユーザの必要に応じて地球の全表面を網羅すること
ができる。

【００７６】特定の例および特定の実施例について本発
明を説明したが、本明細書の説明に基づいて多くの変更
および変形が当業者に明白である。

【００７７】さらに、セルのスペクトル容量の増加は、
従来のＦＤＭＡおよびＴＤＭＡ方式の場合のようにセル
周辺部だけではなく、セル全体で有効である。セル・サ
イズの変更（例えば、送信機電力を変えることにより）
に固有の干渉問題および／またはセルの重複領域におけ
るユーザの再割当に伴うハンドオフの問題は防がれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】衛星方式の通信システムの極めて簡略化した図
である。

【図２】図１の通信システムの衛星によって地表に形成
されたセルラ・パターンの一部の配置図である。

【図３】固定時間増分についてセル周波数およびタイム
・スロット割当を含む一般的な周波数分割多元接続（Ｆ
ＤＭＡ）／時分割多元接続（ＴＤＭＡ）割当テーブルで
ある。

【図４】本発明の好適な実施例に適した衛星方式の通信
システムについて地表に形成されたセルラ・パターンの
一部の配置図である。

【図５】本発明の好適な実施例で用いるのに適した衛星
無線通信局の簡略ブロック図である。

【図６】本発明の好適な実施例で用いるのに適したシス
テム制御局および地球端末の簡略ブロック図である。

【図７】個別セルの周波数およびタイム・スロット割当
のためのスペクトル容量判定手順のフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１０衛星通信システム１２衛星１４軌道２２ゲートウェイ（ＧＷ）２４地球端末（ＥＴ）２６無線通信加入者ユニット（ＳＵ）２８システム制御セグメント（ＳＣＳ）３４セル３６アンテナ圏４０ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡの組合せスペクトル容量割当
テーブル４１セル４２周波数割当４３タイム・スロット５２セルラ・パターン５４セル５５，５７ｎセル・クラスタ６０プロセッサ６１，６４，６６，６９リンク６２格納媒体６３制御局の一部分６５送信機６７受信機６８トランシーバ７０アンテナ７２クロスリンク・トランシーバ７４，７８，８２アンテナ７６地球リンク・トランシーバ８０加入者ユニット・トランシーバ８４コントローラ８６メモリ８８タイマ１００〜１０６，１１０〜１１６，１２２セル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のセル（３４）に分割されたサービ
ス・エリアを有するセルラ通信システム（１０）を運用
する方法において、前記複数のセルは各々スペクトル容
量およびそれに関する通信サービス需要を有するセルで
あって：前記複数のセルの任意のセル（３４）内の前る
複数のセルス需要を監視する段階（１６１）；前記セル
（３４）の所定のサービス容量を、前記通信サービス需
要と比較して、前記セル（３４）が前記所定のサービス
容量またはその付近にあるかどうかを判定する段階；お
よび前記監視する段階で判定された前記通信サービス需
要に応答して、前記複数のセルの近傍のセルから前記セ
ル（３４）にスペクトル容量を割り当てる段階；から構
成されることを特徴とする方法。
【請求項２】複数のセル（３４）を有するセルラ通信
システム（１０）において、前記複数のセル（３４）は
各々それに関する通信サービス需要を有するセルであっ
て：前記複数のセル（３４）の一部に関する加入者アン
テナ（８２）；多重チャネル・トランシーバ（８０）
は、前記加入者アンテナ（８２）に結合され、直交チャ
ネル・セットを送受信可能な前記多重チャネル・トラン
シーバ；前記多重チャネル・トランシーバ（８０）に接
続されたプロセッサ（８４）；格納媒体（８６）は、前
記プロセッサ（８４）に接続され、前記プロセッサ（８
４）および前記格納媒体（８６）は：前記複数のセル
（３４）内の第１セルの前記通信サービス需要を測定
し；前記第１セル（１１０）の前記所定のサービス容量
を、前記通信サービス需要と比較して、前記第１セル
（１１０）が前記所定のサービス容量またはその付近に
あるかどうかの判定；第２チャネル・セットを有する第
２セル（１１１）による前記第１チャネルに直交する前
記第２チャネル・セットの識別；前記第２セル内の通信
サービス需要を前記第２セルの前記所定のスペクトル容
量と比較することによって、前記第２セル内の未使用ス
ペクトル容量の判定；および前記第２セルにおける前記
第２チャネル・セットの一部をオフし、前記第１セルに
おける前記第２チャネル・セットの一部をオンすること
により、前記未使用スペクトル容量を前記第２セルから
前記第１セルへの割り当て；を行う前記プロセッサ（８
４）および前記格納媒体（８６）；によって構成される
ことを特徴とするセル通信システム。
【請求項３】複数のセル（３４）および前記複数のセ
ルの各セル（３４）に関する通信サービス需要を有する
セルラ通信システム（１０）であって：前記複数のセル
（３４）の一部に関する加入者アンテナ（８２）；多重
チャネル・トランシーバは前記加入者アンテナに結合さ
れ、前記複数のセル内から直交チャネル・セットを送受
信できる多重チャネル・トランシーバ（８０）；前記多
重チャネル・トランシーバ（８０）に接続されたプロセ
ッサ（８４）；格納媒体（８６）は、前記プロセッサ
（８４）に接続され、前記複数のセルの少なくとも１つ
のセル（３４）から、所定の高い通信サービス需要を有
するセルに前記直交チャネル・セットをあらかじめ割り
当てる格納媒体（８６）；によって構成されることを特
徴とするセルラ通信システム。