JPH01122219A - 移動無線通信方法及び無線基地局 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はセルラ形移動無線通信システムのうち、特にビ
ル等の構内での使用に適し、構内内線電話との接続が可
能な移動無線通信方式に関する。

〔従来の技術〕

無線通信の利点を最大限に生かす通信システムとして、
自動車電話方式が実用化されている１本方式の基準概念
は、例えば文献（桑原守二監修。

「自動車電話」、電子通信学会、１９８５年）に詳しい
。

一方、近年自動車電話方式を拡張し、より広いサービス
エリアで無線電話を使用可能とするために、ビル、地下
街、空港等の構内でも同様のサービスを提供する、いわ
ゆる構内移動無線通信システムが検討されている。

上記構内移動無線通信システムは、現在実用化されてい
るコードレス電話とは異なり、ビル構内あるいは事業所
構内程度を１つの通話可能地域とし、その地域内であれ
ばいかなる場所からでも通話可能であり、また通話状態
のまま移動することも差し支えないことが特徴である。

このような無線通信システムの実用化に伴い、将来、構
内の内線電話は全て無線化されることも十分予想される
。そのため、構内移動無線通信システムの移動端末密度
は現行の自動車電話等と比べ、はるかに高くなるものと
思われる。

以上述べた背景から、構内移動無線通信システ゛ムの設
計においては、割り当てられた無線周波数資源を極限ま
で有効利用する技術が求められる。

そのため、電波の到達距離を短くし、同一周波数の再利
用率を高める工夫が必要である。

具体的な構内移動無線システムの構想としては、例えば
文献（佐々木２服部、門馬：　「マルチゾーンコードレ
ス電話の方式構成」、昭和６１年度電子通信学会通信部
門全国大会、８４３８）に示されているように、移動機
（加入者無線機）の送信電力を絞ることで電波到達距離
を数１０メートル程度に制限し、移動機と通信を行なう
無線基地局を、構内全域に数１０メートル程度の間隔で
配置する形態となる。無線チャネルは数１０チャネルが
使用可能であると思われるが、移動機が無線基地局と通
信を行なうに際しては、それらの無線チャネル中から空
きであるチャネルを選んで使用する。いわゆるマルチチ
ャネルアクセス方式が用いられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような移動無線通信に必要な要素技術は、基本的に
は従来の自動車電話方式でのそれと同様である。しかし
、構内通信独特の特性から、自動車電話方式の技術をそ
のまま導入することができない部分も多い。

構内移動無線通信システムが物理的に従来の自動車電話
システムと異なる点の１つは、無線基地局の総数である
。上述の通り、構内移動無線通信システムでは数１０メ
ートルの間隔で無線基地局を設置する必要があり、その
総数は膨大である。

このため、従来の自動車電話方式に見られるように、中
央に設けられた無線制御局で全無線基地局の周波数管理
を一括してコントロールすることは難しくなる。

加えて、構内では建造物の構造や設備の配置の影響によ
り電波の伝搬特性が未知である場合が多く、また既知で
あったとしても室内のレイアウト変更等により、その特
性が大幅に変化することが予想される。そのため、従来
の自動車電話方式に見られるような、固定したセル構造
を設けることは困鑑である。

以上述べた問題点を解決する１つの方法は、適当な間隔
が配置された無線基地局自体が、近傍の無線基地局のチ
ャンネルの使用状態の情報をえてそれぞれ独自に使用す
べき無線チャネルを決定する。自律分散処理概念の導入
である。

自律分散処理方式においては、全無線基地局を統括、管
理する無線制御局は存在せず、従って固定的な無線チャ
ネル配分は行なわれない。そのかわりに、各無線基地局
が独自に無線チャネルを選択して使用するため、必然的
に動的な無線チャネル配分が行なわれる。

自律分散処理方式の１方法としては、例えば文献（昭和
６０年度電気通信技術審議会答申、諮問第１２号、「一
般加入電話網に端末として接続される無線設備に必要な
技術的条件」　（一部答申）、電気通信振興会、昭和６
１年２月２４日）に述べられているような、いわゆるマ
ルチチャネル・コードレス電話方式などが知られている
。この方式は、各々の無線基地局において無線チャネル
を順にモニターし、各チャネルの空塞状態、すなわちそ
のチャネルが空きであるか、あるいは近隣の他の基地局
が使用中であるかをキャリアセンス法により探査し、最
初に発見した空きチャネルを使用するものである。

上述の通り、上記マルチチャネル・コードレス電話方式
は、各基地局が独自に無線チャネルを獲得するものであ
り、極めて簡便ながら合理的であると言える。

ところが上記マルチチャネル・コードレス電話方式では
、各基地局において空きであると認めた無線チャネルを
ランダムに使用するため、周波数の利用効率は必ずしも
高いとは言えず、そのため加入者数が増大するにつれ呼
損率が急増するという欠点があった。

一方、上記問題点を解決する手法として良く知られてい
るものに、文献（ＣＯＸ、ＲＥＵＤＩＮＫ　：“ＡＣｏ
ｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　Ｓｏｍｅ　Ｃｈａｎｎｅｌ　
ＡｓｓｉｇｎｍｅｎｔＳｔｒａｔｅｇｉｅｓ　ｉｎ　Ｌ
ａｒｇｅ−３ｃａｌｅ　ＭｏｂｉｌｅＣｏｍ＋ｏｕｎｉ
ｃａｔｉｏｎｓ　Ｓｙｓｔｅｍｓ”、　ＩＥＥＥ　Ｔｒ
ａｎｓ、、ｖｏＡ　。

Ｃ０Ｍ−２０，Ｎｎ２．Ａｐｒ、１９７２）に公知のＮ
ｅａｒｅｓｔＮｅｉｇｈｂｏｕｒｓ法がある。

Ｎｅａｒｅｓｔ　Ｎｅｉｇｈｂｏｕｒｓ法においては、
第１図に示すように全無線基地局２０１〜２０７を統括
して無線チャネルの割当てを管理する制御局３０１が設
けられている。各無線基地局にはそれぞれ、あらかじめ
定められたＳＮ比以上の品質で加入者無線局と通話を行
なえる「通話エリア」、および各無線基地局の電波が到
達することにより他の無線基地局が同一チャネルを使用
できない「干渉エリア」が存在している。第１図におい
ては通話エリア、干渉エリアの典型的な大小関係が示さ
れており、２１１は無線基地局２０１の通話エリア、２
２１は同無線基地局の干渉エリアを示す。同図の通り１
通常干渉エリアは通話エリアの数倍の大きさを持つ。

制御局３０１は全無線基地局の無線チャネル使用状況を
把握しており、ある第１の無線基地局において新たに無
線チャネルを割り当てる必要が生じた場合、制御局は、
該第１の無線基地局の干渉エリア外に位置する最も近接
した無線基地局が使用中の無線チャネルを該第１の無線
基地局に割り当てる。−例として、第１図において、無
線基地局２０１が制御局３０１から新たに無線チャネル
の割当を受けようとするとき、その干渉エリア２２１の
外側に位置する最も近い無線基地局２０７が現在使用中
である無線チャネルが割り当てられる。このときもし、
基地局２０７がいずれの無線チャネルも使用していなけ
れば、干渉エリア２２１の外側に位置する無線基地局で
なるべく近い基地局が使用中である無線チャネルを選ぶ
。

このような方式に従うと、各無線基地局が使用する無線
チャネルは空間的に干渉エリアがすきまなく詰められる
形となり、周波数の利用効率が向上することが知られて
いる。ところが、上記Ｎｅａｒｅｓｔ　Ｎｅｉｇｈｂｏ
ｕｒｓ法を適用するためには、全無線基地局の状態を把
握する制御局が必要となり。

前述の通り無線基地局数が膨大となる構内移動システム
では実現が難しい。という問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明では、従来、上記ＮｅａｒｅｓｔＮｅｉｇ
ｈｂｏｕｒｓ法で制御局が行なっていた無線チャネルの
管理を各無線基地局が自律的に行なうものとし、次のよ
うな手段によりＮｅａｒｅｓｔ　Ｎｅｉｇｈｂｏｕｒｓ
法に匹敵する高能率な無線チャネル割り当てを可能にし
た。

まず本発明においては、各無線基地局において、それぞ
れの無線基地局の干渉エリア内に位置するすべての近隣
無線基地局との間で、自局における無線チャネルの使用
状況、ならびに各無線チャネル〜の空塞状態をモニター
した結果（以下「内部情報」と略記）を有線回線もしく
は無線回線にて互いにやりとりする機構を設けた。

これにより、各無線基地局は加入者無線局との通話を始
めるために新たに無線チャネルを獲得する必要が生じた
ときは、互いにやりとりされた上記内部情報を基にして
、自局の干渉エリア内に位置する近隣の無線基地局が、
他の無線基地局からの干渉により使用できない状態にあ
る無線チャネルの番号を知る。次に該無線基地局は上記
近隣無線基地局が使用できない状態にある無線チャネル
をモニターし、該無線チャネルが自局において使用可能
であるかどうかを調べ、その結果もし使用可能であれば
該無線チャネルから優先的に使用するものとした。但し
、通話エリアとは各無線基地局が加入者無線局と予め定
められたＳ／Ｎ比で信号を通信し得る範囲、干渉エリア
とは通話エリア外に電源が到達するため、他の無線基地
局が同一のチャネルを使用できない範囲を表す。

〔作用〕

上記手段に基づき無線チャネルの割り当てを行なえば、
次に述べる理由により周波数の利用効率を高めることが
可能となる。

まず、第２図において、２０１〜２０３は無線基地局、
２１１および２１３はそれぞれ無線基地局２０１，２０
３の通話エリア、２２１および２２３はそれぞれ無線基
地局２０１，２０３の干渉エリア、４０１，４０２は加
入者無線局である。

通話に使用する無線チャネルは全ての無線基地局が使用
可能なチャネルが数十波程度用意されている。

ここで同図において、今、無線基地局２０１が加入無線
局４０２と通信を始めるために、新たに無線チャネルを
獲得する必要が生じたものとする。

このとき、無線基地局２０１からやや離れた無線基地局
２０３において、既に第１番目の無線チャネルを使用し
て加入者無線局４０１との間で通信が行われていたもの
とする。

このとき、同図に示されているごとく、干渉エリア２２
３の内側に位置する無線基地局２０２では、無線基地局
２０３からの干渉を受けてあり、第１番目の無線チャネ
ルを使用することはできない、一方、該無線基地局２０
２は無線基地局２０１の干渉エリア内にも位置しており
、そのため、もし無線基地局２０１が第１番目の無線チ
ャネル以外のチャネル、例えば第２番目の無線チャネル
を使用したものとすれば、無線基地局２０２においては
、第１番目のチャネル、第２番目のチャネルがいずれも
使用不能となる。

ところが、ここで無線基地局２０１において、仮に無線
基地局２０２の状態を知ることができ、２０２が他から
の干渉により使用できない状態にある無線チャネルの番
号を知ることができれば、該無線基地局２０１は、２０
２が使用不能であり、かつ２０１自身は使用可能である
無線チャネルを探して使用することにより、近隣無線基
地居である２０２が使用不能になる無線チャネルの数を
増すことなく、新たに無線チャネルを獲得することが可
能となる。第２図の例に従えば、無線基地局２０２は第
１番目の無線チャネルが使用不能の状態にあるため、そ
の事実を知った無線基地局２０１は第１番目の無線チャ
ネルを優先的に使用することになる。そのため無線基地
局２０２においては。

第１番目の無線チャネルのみが使用不能になるだけであ
り、結果的に無線チャネルをランダムに選ぶ方式に比べ
、周波数の利用効率を高めることができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら本発明の一実施例を詳細に説
明する。

第３図は本発明に係る移動無線通信システムの概念図で
ある。同図において２０１〜２０８は無線基地局、８０
１は無線回線交換機、８０２は構内電話交換機、８０７
は公衆網に接続するための局線である。本実施例におい
ては第３図のごとく、および建造物の各部屋毎に無線基
地局が配置さ九でいる。各無線基地局は第４図に示す通
り接続されており、無線回線交換機８０１を中心とした
スター状に通話信号線で接続されている。無線回線交換
機８０１は加入者無線局の移動に応じて相対する無線基
地局を切替えて接続するものであり構内電話交換機８０
２がディジタル制御方式である場合は該構内電話交換機
内にソフトウェアとして収容する事も可能である。構内
電話交換機８０２には上記無線回線交換機以外に従来の
有線式内線電話８０３〜８０６も接続される。

各無線基地局は通話信号線により無線回線交換機に接続
される他、制御信号線７０１〜７０５を介して互いに近
隣の無線基地局と接続されている。

該制御信号線は上記各無線基地局間で無線チャネルの使
用状況その他の情報を互いに授受するためのものであり
、その動作については後で詳しく述べる。

第５図は各無線基地局の内部構造を示すブロック線図で
ある。同図において５０１は送信機、５０２は受信機、
５０３は合・分波器、５ｏ４は周波数シンセサイザ、５
０５はマイクロコンビュ−タ・ユニット、５０６はメモ
リー、５０７はアンテナ、５０８は制御信号線接続端子
、５０９は通話信号線接続端子である。

第５図では簡単化のため、１ケの無線基地局内に１組の
送・受信機が内蔵された例を示しているが、一般には複
数組の送・受信機を設けて構成しても良い。その場合は
マイクロコンピュータ・ユニット５０５は複数組の送受
信機を制御する。この形態の無線基地局の一実施例を第
６図に示す。

次に本実施例の動作を詳細に説明する。各無線基地局２
０１〜２０６は、加入者無線局と通信を行っていない状
態においては無線チャネルを順に検索し、どの無線チャ
ネルが使用可能であるか。

あるいはどの無線チャネルが使用不可能であるかを調査
する０本システムに割当てられる無線チャネル数を数１
０チャネル程度と仮定すると、上記無線チャネルの調査
は次に示す手順により行なう。

まず、マイクロコンピュータ・ユニット５０５はあらか
じめ定められた順序に従って無線チャネルの検査順序を
定め、該検索順序に従って周波数シンセサイザ５０４を
該無線チャネルの周波数にセットする。これにより受信
機５０２は該無線チャネルの受信状態に入る。マイクロ
コンピュータ・ユニット５０５は受信機５０２の出力を
監視し、該無線チャネルの信号強度を読み取り、メモリ
ー５０６に記憶する。その際、受信された信号強度に応
じて、該無線チャネルが他からの干渉により使用不能で
あるか、干渉はあるものの一応使用可能であるか、もし
くは他からの信号が観測されず、空きであるかを信号強
度のしきい値により判別し、その結果をメモリー５０６
に記憶する。この記憶リストの例を第７図（ａ）に示す
、また上記検索手順の流れ図を第８図に示す、上記検索
手順は該無線基地局が加入者無線局と通信を行っていな
い間は常に継続して行なわれる。

また第６図に示すごとく、無線基地局内に複数の送受信
機を有する場合は、加入者無線局と通信を１行っていな
い全ての受信機を並行して動作させる事により、より短
時間で無線チャネルの空塞状態を把握する事ができる。

次にマイクロコンピュータ・ユニット５０５は、あらか
じめ定められた一定時間ごとに、または上記空塞状態が
変化するつど、第７図（ａ）に例として示した自局にお
ける無線チャネルの観測結果（内部情報）を制御信号線
７０１〜７０５を通じて近隣の無線基地局に配送し、同
時に近隣無線基地局が送出する内部情報を受信、メモリ
ー５０６内に記憶する。従ってメモリー５０６内には自
局が観測した無線チャネルの空塞状況と、近隣基地局が
観測した空塞状況とが記憶される。この−例を第７図（
ｂ）に示す。

第７図（ｂ）の例では無線基地局２０１のメモリー内容
の例を示している。この場合、各無線基地局の配置を第
４図の通り仮定しており、無線基地局２０２〜２０４が
無線基地局２０１の近隣局として登録されている。それ
以外の基地局については距離が十分遠く、無線チャネル
の割当てに関して互いに影響をおよぼさないものとする
。

次に、各無線基地局が上記情報を基に無線チャネルの割
当てを行う動作を説明する。各無線基地局は、加入者無
線局から発呼要求を受けつける等、加入者無線局との通
信を開始するために新たに無線チャネルを獲得する必要
が生じると、まずマイクロコンピュータ・ユニット５０
５がメモリー５０６に記憶されている自局の内部情報お
よび近隣無線基地局の内部情報を参照する１次に該情報
のリストの中から自局においては使用可能であり、なお
かつ近隣無線基地局では使用不能となっていは無線チャ
ネルを探す、もし該条件に合致する無線チャネルが複数
存在する場合は、最も多数の近隣無線基地局において使
用不能であり、かつ自局では使用可能である無線チャネ
ルを選択する。第７図（ｂ）に記載された例においては
、チャネル番号５の無線チャネルは２つの近隣無線基地
局で使用不能であり、なおかつ自局では使用可能である
ため、チャネル番号５が選択される。

上記手続きに従い、無線チャネルを獲得した各無線基地
局は、周波波シンセサイザ５０４を該無線チャネルの周
波数にセットし、加入者無線局との通信を開始する。ま
た同時に制御信号線７０１〜７０５を通じて近隣無線基
地局に対し、該無線チャネルを獲得し、使用を開始した
事を宣言する。

該宣言はパケット形式のディジタル信号により構成され
、少なくとも自局の識別番号および使用を開始した無線
チャネルの番号を含む。

一方、該宣言を受信した近隣無線基地局は、該宣言中に
記載された無線チャネルをモニターし。

該無線チャネルの受信信号強度を観測して内部情報を更
新する。そのため、上記の新たに無線チャネルを獲得し
た無線基地局は、無線チャネル使用開始後、一定時間を
経たのち、近隣無線基地局の内部情報を収集すれば、自
局の発射する電波が影響をおよぼす近隣無線基地局の範
囲を知ることができる。すなわち、自局の干渉エリア内
に入る近隣無線基地局を動的に特定することができる。

そのため、本システムが設置されたのち、電波の伝搬状
況が変化し、各無線基地局の干渉エリアの大きさ、形状
が変化することがあっても、無線基地局自身が自律的に
干渉エリアの形状を認識できるシステムとなる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、全無線基地局を統
括する無線回線制御局を設けることなく。

公知のＮｅａｒｅｓｔ　Ｎｅｉｇｈｂｏｕｒｓ法に匹敵
する高能率な無線チャネルの割当てが、各無線基地局の
自律的な分散処理により実現可能となる。

そのため、例えば構内移動通信システムなど、無線基地
局の総数が膨大となって、無線チャネルの割当て・管理
を無線回線制御局において一括処理することが難しい場
合において顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は通話エリアと干渉エリアの大小関係を示す概念
図、第２図は本発明の原理を示す概念図、第３図は本発
明の適用場所を示す一実施例、第４図は本発明の構成を
示す一実施例、第５図は無線基地局の構成を示すブロッ
ク線図、第６図は複数の送受信機を内蔵した無線基地局
の構成を示すブロック線図、第７図は無線基地局の内部
情報の例、第８図は無線基地局の動作を示す流れ図であ
る。 ２０１〜２０７・・・無線基地局、３０１・・・制御局
、４０１〜４０２・・・加入者無線局、８０１・・・無
線回線交換機、８０２・・・構内電話交換機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、通信可能な地域内で、間隔を置いて配置された複数
   の無線基地局と、該地域内で使用する移動可能な複数の
   加入者無線局とからなり、両者の通信のために割り当て
   られた複数の無線チャネルのうち、任意のチャネルを使
   用して無線基地局と加入者無線局が通信を行ない、場所
   的に離れていて互いに干渉を生じる恐れがない複数の無
   線基地局で同一の無線チャネルを再利用し、かつ通信に
   使用する無線チャネルの選択は各基地局が無線チャネル
   の空塞状態を自律的に判断して決定する無線通信システ
   ムにおいて、 加入者無線局との通信を始めるために、新たに無線チャ
   ネルを獲得しようとする第１の無線基地局は、該無線基
   地局が電波を発射することによつて干渉を及ぼす可能性
   のある範囲内に位置する１または複数の第２の無線基地
   局の状態をあらかじめ知り、該第２の無線基地局が他の
   第３の無線基地局からの干渉により使用できない無線チ
   ャネルのうち、該第１の無線基地局では干渉の程度が十
   分低く、または干渉がなく、使用可能な状態にあるチャ
   ネルを優先して使用することを特徴とする移動無線通信
   方式。