JPH05110499A

JPH05110499A - 移動通信方式

Info

Publication number: JPH05110499A
Application number: JP3265030A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Matsumoto; 松本正
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1991-10-14
Filing date: 1991-10-14
Publication date: 1993-04-30

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】同一周波数を周期的に繰り返し使用するセル
ラ移動通信方式において、周波数利用効率を向上させ
る。【構成】周波数ホッピング方式の移動通信方式で、周
波数ホッピングを行うときに、無線ゾーン１の中心領域
３では隣接するセルと同一周波数の同時使用を認めるホ
ッピングパターンで通信を行う。一方、無線ゾーンの周
辺領域４では、隣接するセルとは同一の周波数の使用を
禁止するホッピングパターンで通信を行う。両領域間を
移動するときあるいは無線ゾーン間を移動するときはホ
ッピングパターンを切り替えて通信を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サービスエリアが複数
の無線ゾーンで形成され、同一周波数を繰り返し使用す
るセルラ移動通信方式に関する。本発明は特に、低速で
無線キャリア周波数をホッピングする周波数ホッピング
方式での各無線ゾーンでのホッピングパターンの割り当
て方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】サービスエリアを複数の無線ゾーンで形
成するセルラ移動通信方式では、同一周波数を地理的に
離れた複数の無線ゾーンで繰り返し利用することによ
り、周波数利用効率（スペクトラムの場所的利用効率）
の向上を図っている。この場合、同一周波数の繰り返し
距離Ｄは、モデム（変復調装置）の耐干渉性能から定ま
り、所要希望波耐干渉電力比をΛとすると、

【０００３】

【数１】で与えられる。ただし、Ｒはゾーン半径、αは伝搬定数
である。一方、繰り返しゾーン数Ｎ（クラスタサイズ）
はゾーン構成の幾何学的な制約から離散的な整数値しか
とらず、最小の値は３となる。なお、このことは、文献
進士昌明編移動通信丸善 1989 に詳しい。

【０００４】ところで、ダイバーシティ受信が、上述の
所要Λの低減に有効であることが知られている。ダイバ
ーシティ受信と類似の原理で所要Λを低減できる方法と
して、誤り訂正符号化をモデムと一体的に用いるチャネ
ル符号化が知られているが、チャネル符号化では無線チ
ャネルで生ずる誤りをランダム化するための時間インタ
ーリーブが必要である。もちろん誤り訂正符号の訂正能
力を大きくすれば、より小さい所要Λで所定の伝送品質
が達成できるが、ランダム化に要する遅延時間が大きく
なり、音声通信のように遅延が許されないものには適用
できない欠点がある。

【０００５】そこで、誤りのランダム化のためのインタ
ーリーブ効果を内蔵した周波数ホッピングと、誤り訂正
符号化を組み合わせる方式が遅延時間を大きくさせずに
所要Λを改善できる方式として有効になる。この符号化
ホッピング方式について説明する。これは一つのゾーン
に割り当てられた複数の周波数間を時分割で周波数切替
を行いながら移動局と基地局間で通信を行うものであ
る。このとき伝送する信号について誤り訂正符号を用い
て冗長化を行う。なお、符号化周波数ホッピング方式に
ついては、J.G.Roakis, "Digital Communications" McG
raw-Hill 1983 に詳しい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、繰り返しゾー
ン数の最小値は３で制限されるため、符号化周波数ホッ
ピングモデムによって所要Λを低減しても、周波数利用
効率は繰り返しゾーン数３に相当する値よりも改善でき
ない問題があった。この欠点は同一形状の無線ゾーンで
サービスエリアを覆う従来方式のゾーン設計法に由来し
ている。

【０００７】本発明の目的は、従来のゾーン設計の欠点
を改善し、符号化周波数ホッピングモデムによる所要Λ
低減効果が周波数利用効率の向上に結びつくようなゾー
ン構成法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、サービスエリ
アが複数の無線ゾーンで形成される移動通信方式であ
り、各無線ゾーンの移動局と基地局とが少なくとも１シ
ンボルを単位として無線キャリア周波数を順次切り替え
て通信を行う周波数ホッピング通信方式の移動通信方式
において、各無線ゾーンは、基地局に近い中心領域と、
それ以外の周辺領域とに分割され、上記中心領域では、
隣接無線ゾーンと同一時間に同一周波数への周波数ホッ
ピングを許容するホッピングパターンで通信を行い、上
記周辺領域では、隣接無線ゾーンと同一時間に同一周波
数への周波数ホッピングを許容しないホッピングパター
ンで通信を行うことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明では、周波数利用効率が繰り返しゾーン
数３に相当する値より改善できないという従来の技術の
欠点を解決するために、無線ゾーン内を基地局に近い領
域（以下中心領域という。）とそれ以外の隣接無線ゾー
ンに近い領域（以下周辺領域という。）とに分割に、そ
れぞれに別のホッピッグパターンに与える。そして、中
心領域では隣接無線ゾーン間で、同一時間に同一周波数
へのホップを許容するホッピングパターンを各ゾーンの
通信チャネルに付与する。したがってこの中心領域で
は、サービスエリア内の全ての無線ゾーンで同一周波数
を占有する。このとき、符号化周波数ホッピングモデム
の適用によって所要Λが低減されるから、隣接ゾーンで
同一周波数を用いても所要Λを得る領域の大きさが存在
する。一方、周辺領域では隣接無線ゾーン間で同一時間
に同一周波数へホップしないように、ホッピングパター
ンを通信チャネルへ付与し、このホッピングパターンが
占有する周波数は、同一時間には次隣接またはそれより
遠い無線ゾーンで占有するように周波数を配置する。移
動局がゾーン間あるいはゾーン内の中心領域と周辺領域
の間を移動する場合は、各領域に割り当てられたホッピ
ングパターンを切り替えながら通信を継続する。

【００１０】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

【００１１】図１は本発明の一実施例の無線ゾーン配置
を示すもので、各無線ゾーン１は蜂の巣形に配置されて
いるものとする。各無線ゾーン１は無線基地局２によっ
てそれぞれ形成される。本発明の特徴する点は、無線ゾ
ーン１の基地局に近い中心領域３と、隣接無線ゾーンに
近い斜線で示す周辺領域４とで、周波数ホッピングパタ
ーンが異なり、中心領域３では、隣接無線ゾーンと同一
時間に同一周波数へのホッピングを許容するホッピング
パターンが使用され、周辺領域４では、隣接無線ゾーン
と同一時間に同一周波数へホッピングしないホッピング
パターンが使用されることにある。

【００１２】以下ホッピングの様子を図に示して本実施
例の動作を説明する。図２は横軸に周波数ｆを配置し、
縦軸に時間軸ｔを配置して伝送信号の１シンボルあるい
は複数シンボルごとに周波数ホッピングをしていく様子
を模式的に示すものである。ここで、ｆ_c1,ｆ_c2,ｆ
_c3,・・・は、各無線ゾーンの中心領域で使用される周
波数を示し、ｆ_h1,ｆ_h2,ｆ_h3,・・・は、ある無線ゾ
ーンｈの周辺領域でホッピングが許容される周波数を示
し、ｆ_k1,ｆ_k2,ｆ_k3,・・・はこの無線ゾーンｈに隣
接する無線ゾーンｋの周辺領域でホッピングが許容され
る周波数を示している。

【００１３】まず、移動局Ｍ₁が無線ゾーンｈの中心領
域３に所在していて、基地局と通信を行っているとす
る。この場合、移動局Ｍ₁の周波数ホッピングパターン
は、各無線ゾーンに共通に使用される周波数ｆ_c1〜ｆ_cn
間でホッピングを行うものである。次に移動局Ｍ₂が同
一の無線ゾーンｈの周辺領域４に所在していたとする。
このとき移動局Ｍ₂に対する周波数ホッピングは、各無
線ゾーンの中心領域で共通に使用される周波数ｆ_c1〜ｆ
_cnへのホッピングは許容しないホッピングパターンとな
る。同様に移動局Ｍ₃が隣接する無線ゾーンｋの周辺領
域４に所在していたとする。この場合も同様に各無線ゾ
ーンの中心領域で共通に使用される周波数ｆ_c1〜ｆ_cnへ
のホッピングは許容しないホッピングパターンである。
ところで、この移動局Ｍ₃が無線ゾーンｋの中心領域３
に移動したときには、本実施例では、この図２のｆ_c3で
二重丸で示したように各無線ゾーンでの同一時間に同一
周波数へのホッピングを許容するので、周波数ｆ_c1〜ｆ
_cn間でホッピングするホッピングパターンでチャネル割
り当てが行われる。

【００１４】そしてこのように、移動局が無線ゾーンの
中心領域から周辺領域あるいは周辺領域から中心領域へ
移動したときにホッピングパターンが切り替えられ、さ
らに移動局がゾーン間を移動したときも同様にホッピン
グパターンが切り替えられて通信が行われる。

【００１５】この周波数ホッピングを行う構成を図３に
示す。図３は移動局および基地局に設けられる周波数ホ
ッピング通信のための構成を示すブロック図である。す
なわち、例えば、送信側を移動局、受信側を基地局とす
る。送信側は、エンコーダ３１、周波数シンサセイザ３
２、ＰＮ発生器３３を備える。一方受信側は、復調器３
５、デコーダ３６、同期回路３７、ＰＮ発生器３８、周
波数シンセサイザ３９を備える。移動局は送信情報列が
エンコーダ３１に入力されて符号化され、符号化された
情報はこのエンコーダ３１から周波数シンセサイザ３２
に入力される。設定された周波数ホッピングパターンに
よりホッピングする周波数パターンを与えるＰＮ発生器
３３からの低速のｍビットのＰＮ符号により周波数シン
セサイザ３２は送信情報の１シンボルあるいは複数シン
ボルごとに周波数ホッピングを行ってチャネル３４を介
して基地局へ信号伝送を行う。基地局では復調器３５で
無線信号を復調し、その復調信号はデコーダ３６に与え
られてデコードされ出力信号となる。またその復調信号
は同期回路３７に与えられ、その同期出力によりＰＮ発
生器３８で送信側に同期したＰＮ符号を発生する。この
ＰＮ符号により周波数シンセサイザ３９は送信側と同じ
タイミングで基準信号を与え復調器３５に与える。

【００１６】この構成は上述の J.G.Roakis の文献に記
載された構成であり、本実施例では、この周波数ホッピ
ングパターンを与えるＰＮ発生器３３および３８の発生
する周波数ホッピングのパターンが同一無線ゾーン内で
可変であって中心領域と周辺領域とで異なり、中心領域
では隣接ゾーン間で同一時間に同一周波数へのホッピン
グを許容するパターンであり、周辺領域では、隣接ゾー
ン間では同一時間に同一周波数へのホッピングを許容し
ないパターンであるように制御されるところに特徴があ
る。

【００１７】本発明による周波数利用効率の向上につい
て検討する。上述のように、本発明によれば繰り返しゾ
ーン数３に相当する繰り返し距離よりも近い隣接ゾーン
の中心領域では同一周波数を用いるから、符号化周波数
ホッピングモデムによる所要Λの低減に伴って周波数利
用効率を向上できる。

【００１８】これを周波数利用効率の向上分をゾーン内
のチャネル数で評価してみる。いま、図４（ａ）に示す
ように全帯域をＢ、中心領域（図４（ｂ）の半径Ｒ₁の
円形領域）の通信に割り当てるチャネルの帯域をＢ１、
周辺領域（図４（ｂ）の半径Ｒの円形の全領域から半径
Ｒ１の円形領域を除いたドーナツ状の領域）に割り当て
るチャネルの帯域をＢ２とする。１チャネル当たりの帯
域幅をＷとすると、各領域にはそれぞれＢ１／Ｗおよび
Ｂ２／Ｗのチャネル数が割り当てられるが、周辺領域で
用いる周波数は３ゾーン繰り返しを行うものとする。す
るとこの周辺領域のチャネル数は各無線ゾーン当たりＢ
２／３Ｗとなる。無線ゾーン内でトラヒックが一様に分
布すると仮定すると、

【００１９】

【数２】但し、Ｂ１＋Ｂ２＝Ｂ（３）を満たさなければならない。これらより、各無線ゾーン
の全チャネル数Ｎ＝Ｂ１／Ｗ＋Ｂ２／３Ｗを求めると、

【００２０】

【数３】となる。一方、繰り返しゾーン数３の従来の周波数配置
で符号化を行わない場合には１チャネル当たりの帯域幅
はｒＷになるから（ｒは符号化率）、各無線ゾーンの全
チャネル数Ｎ₀は、Ｎ₀＝Ｂ／３ｒＷ（５）となり、Ｎ／Ｎ₀≧ｋのときチャネル数はｋ倍に増大す
ることになる。さらに、所要Λと繰り返し距離の関係か
ら

【００２１】

【数４】となるから、式（６）を式（４）に代入して、

【００２２】

【数５】となり、これより所要Λは

【００２３】

【数６】となる。

【００２４】つぎに数値例で比較する。伝搬定数α＝４
とし、符号化率ｒ＝７／８の符号を用いて１．５倍のチ
ャネル数を達成するための符号化周波数ホッピングモデ
ムが要求する所要Λは、式（７）より約７．４ｄＢとな
る。換言すれば、符号化周波数ホッピングモデムによっ
て、Λ＝７．４ｄＢで誤り訂正符号の復号後の誤り率が
所定の値以下にできれば、周波数利用効率の３ゾーン繰
り返しの場合と比較して１．５倍にできることとなる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は従来の技
術に比べてその周波数利用効率を顕著に向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例のゾーン構成法を説明する図。

【図２】本発明実施例での周波数ホッピングを説明する
模式図。

【図３】周波数ホッピングを行うための構成を示すブロ
ック図。

【図４】本発明を評価するための説明図。

【符号の説明】

１無線ゾーン２無線基地局３中心領域４周辺領域５周波数スペクトラム３１エンコーダ３２３９周波数シンセサイザ３３３８ＰＮ発生器３４チャネル３５復調器３６デコーダ３７同期回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】サービスエリアが複数の無線ゾーンで形
成される移動通信方式であり、各無線ゾーンの移動局と基地局とが少なくとも１シンボ
ルを単位として無線キャリア周波数を順次切り替えて通
信を行う周波数ホッピング通信方式の移動通信方式にお
いて、各無線ゾーンは、基地局に近い中心領域と、それ以外の
周辺領域とに分割され、上記中心領域では、隣接無線ゾーンと同一時間に同一周
波数への周波数ホッピングを許容するホッピングパター
ンで通信を行い、上記周辺領域では、隣接無線ゾーンと同一時間に同一周
波数への周波数ホッピングを許容しないホッピングパタ
ーンで通信を行うことを特徴とする移動通信方式。