JPH0447722A - 移動通信における無線チャネル割当制御方法 - 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） 本発明は周波数の地理的繰り返し効率を高め得る移動通
信チャネル割当制御方法に関するものである。

（従来の技術） 自動車電話に代表される移動通信においては、一定距離
以上離れた無線ゾーンどうしで同一周波数の無線チャネ
ルを割り当てることにより、周波数を地理的に繰り返し
て使用し、周波数の利用率を向上させるのが一般的であ
る。

陸上移動通信において、基地局と移動機の距離をｒとす
れば、電波の平均受信レベルＬ（ｄＢ）は、Ｌ＝−１０
ｘ　ａ　ｘ　ｌｏｇ（ｒ）　＋　Ａと近似することがで
きる。ａは３または４程度の値であり、Ａはアンテナ利
得や送信電力によって決まる定数である。

第３図は周波数繰り返しを説明する図であって、１と２
は同一周波数を使用する無線ゾーン、Ｒはゾーン半径、
Ｄは繰り返しゾーン間距離である。２からの電波は１に
も達し、１のゾーンにおける干渉波となる。移動機がゾ
ーン端である０点にあるとき自ゾーンの電波（希望波と
いう）が最も低く、干渉波レベルは逆に最も高くなる。

この場合でも希望波と干渉波の差（Ｄ／Ｕという）が一
定値を満足できるように繰り返し距離が決められる。０
点における平均希望波レベルＬ。はＬＤ＝−１０ｘ　ａ
　ｘ　ｌｏｇ（Ｒ）　＋　Ａであり、平均干渉波レベル
ＬＵはＬｕ＝−１０Ｘ　ａ　Ｘ　ｌｏｇ（Ｄ−Ｒ）　＋
　Ａであるから、希望波と干渉波差の所要値をＧ　（ｄ
Ｂ）とすれば、Ｌｏ−Ｌｕ＝Ｇ］、、Ｏｘ　ａ　ｘ　ｌ
ｏｇｆ（Ｄ−Ｒ）／Ｒ）となる。これより、Ｄ（１＋］
ＯＧ／１ｏｌｌ）　×Ｒとなる。すなわち、繰り返しゾ
ーン間距離はゾーン半径の一定値倍である。この一定値
は希望波と干渉波の所要レベル差等から決められる。こ
のことから、半径Ｒのゾーンの中にさらに仮想的な半径
Ｒ’　（Ｒ’＜Ｒ）を考えれば、Ｒｏのゾーンの中にい
る移動機に対してはＤ（１＋１０°／１ｏｌｌ）ＸＲ’
で求めるＤ゛の距離にある半径Ｒの仮想的なゾーンとの
間で周波数の繰り返しが可能となる。Ｄ’＝　（Ｒ’／
Ｒ）　Ｘ　Ｄであり、Ｄよりも小さな値である。これを
第４図に示した。３，４は仮想的な小無線ゾーンである
。このようにゾーンの中に仮想的な小ゾーンを考えて、
小ゾーンどうしではより近い距離で周波数を繰り返して
使用し、周波数効率を高めることをリュースパーティジ
ョンと呼んでいる。リュースパーティジョンでは通常の
繰り返しをするチャネルと仮想的小ゾーンどうしで繰り
返し使用するチャネルとの合計が各ゾーンに割り当てら
れる。

リュースパーティシぢンにおいて、移動機が仮想的な小
ゾーンにいるか否かの判定は従来は基地局における受信
レベルをもとにして判断かなされていた。すなわち移動
機からの電波を基地局で受信してこれが一１０Ｘ　ａ　
Ｘ　ｌｏｇ（Ｒ’）＋Ａより高ければ基地局との距離が
Ｒ°以下であると判断して小ゾーン３用のチャネルを割
り当て、−１０Ｘ　ａ　Ｘｌｏｇ（Ｒｏ）＋Ａより低け
れば基地局との距離がＲ°以」二であると判断して、大
きなゾーン１用のチャネルを割り当てていた。

（発明が解決しようとする課題） しかし、受信レベル−１０Ｘ　ａ　ｘ　ｌｏｇ（Ｒ’）
＋Ａは移動機が種々の場所にいるときの平均受信レベル
であり、移動機を高架道路上やビルの高層窓際で使用し
た時は平均受信レベルよりも高いレベルで受信されるし
、ビルに囲まれた狭い道路やビル内部で使用した時は平
均受信レベルよりも低いレベルで受信される。すなわち
、受信レベルだけでは移動機が基地局からＲｏの距離内
にいるかどうか正確な判定ができない。Ｒ゛距離内にい
るにも拘らず受信レベルが低いためにＲ°以遠と誤った
場合には、周波数利用効率の高いＲ°内チャネルが使え
ないことになるし、逆にＲ゛以遠いるにも拘らず受信レ
ベルが高いためにＲ゛以内誤った場合には、干渉ゾーン
に対して大きな干渉を与えてしまうという欠点があった
。

本発明の目的は移動機、基地局の距離を正しく判定して
リュースパーティジョンの効果を高めるとともに、干渉
を軽減し得るチャネル割当制御方法を提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明の特徴は、サービスエ
リア内に第１の無線ゾーン対応に基地局を複数ケ設け、
第１の一定距離以上離れた複数の基地局に同一周波数の
チャネルを割り当てるとともに、第１の距離よりは短い
第２の一定距離だけ離れた複数の基地局に上記第１の無
線ゾーンより小さな第２の無線ゾーンを対象として上記
周波数とは異なる同一周波数のチャネルをさらに割り当
てる移動通信方式において、各基地局は、第１の無線ゾ
ーンを対象とする第１のアンテナと、第１のアンテナの
垂直面内指向性より下方を向く垂直面内指向性を有し第
２の無線ゾーンを対象とする第２のアンテナとを有し、
移動機からの電波の両アンテナでの受信レベルの大小関
係に応じてその移動機との間の通信に使用するアンテナ
を選択する移動通信における無線チャネル割当制御方法
にある。

（作用） 本発明は、基地局のアンテナに、基地局の近傍にいる移
動機からの電波は強く受信するがゾーン端など基地局か
ら比較的遠い距離にある移動機からの電波は弱く受信す
るいわゆるビームチルトアンテナを併用し、通常の繰り
返しのチャネルは通常のアンテナを使用して送受信を行
い、仮想的小ゾーンどうしのより近い距離で繰り返すチ
ャネルにはビームチルトアンテナを使用して送受信を行
い、移動機からの電波がビームチルトアンテナで強く受
信される場合、またはビームチルトアンテナの受信レベ
ルが通常のアンテナの受信レベルよりも一定値以上高い
場合には、仮想的小ゾーンの繰り返しチャネルを使用す
る。

従来の技術では１つのアンテナだけを用い、このアンテ
ナでの受信レベルの大小だけで移動機の位置を推定して
いたのに対して、本発明ではビームチルトアンテナを併
用してこのアンテナでの受信レベルを移動機位置の判定
に利用する点が異なる。

（実施例） 第１図は本発明の詳細な説明するための基地局装置構成
例であって、５〜９は基地局と交換局（図示せず）との
間の通話用回線、ｌＯは制御装置、１１〜１５は無線送
受信機、１６．１７はアンテナ共用装置、１８はビーム
チルトアンテナであり、１９は通常のアンテナである。

第２図は基地局のアンテナ指向特性とそれによるゾーン
の形状を説明するための図であって、２２は基地局、２
０はアンテナ１９の指向性パターン、２３はアンテナ１
９によって構成されるゾーン、２１はアンテナ１８の指
向性パターン、２４はアンテナ１８によって構成される
ゾーンである。なお、ゾーン２３は第４図のゾーン１に
相当し、ゾーン２４は第４図の３に相当する。

送受信器１１〜１２はアンテナ共用装置１６によってア
ンテナ１８に接続されており、このアンテナは２１のよ
うに通常のゾーン１のゾーン端よりも下向きの水平面内
指向特性を持ついわゆるビームチルトアンテナである。

従って送受信器１１．１２の電波が届く範囲すなわちゾ
ーン半径は第４図の３のように１よりも小さくなってい
る。これは、例えば真相、進士共監「移動通信の基礎」
　（昭和６１年１０月１日、社団法人電子通信学会発行
）第２５３ページ〜第２５４ページに詳しい。

送受信機１３〜１５はアンテナ共用装置１７によってア
ンテナ１９に接続されており、アンテナ１９は２０に示
すように水平方向に垂直面内指向性を有するアンテナで
あるから、電波は遠くまで届きそのゾーンは第４図の１
である。

アンテナ１８の垂直面内指向性を下方に向ける方法は、
アンテナそのものを機械的に下方に傾ける方法または、
アンテナが垂直方向多段アレーから構成される場合には
各素子への給電位相を調節して電気的な合成指向特性が
下方を向くようにする方法等がある。

基地局装置がこのように構成されているから、移動機が
ゾーン３内にいる場合にはアンテナ１８での受信レベル
が一定値以上の強さになるし、移動機がゾーン３の外で
ゾーンｌの中にいる場合にはアンテナ１８では一定値以
上のレベルでは受信できないが、アンテナ１９では一定
値以上のレベルで受信できることになる。また移動機が
ゾーン３内にいる時にはアンテナ１９でも強いレベルで
受信できるがこのレベルはアンテナ１８での受信レベル
よりも低（なっている。なぜならば、ゾーン３のエリア
は基地局２２から近いため指向特性が水平方向を向いて
いるアンテナ１９から見ると主ビーム方向から相当離れ
た角度のところにあり、従って指向性がかなり減衰して
いるのに対して、アンテナ１８から見ると指向性が下方
を向いている分だけ主ビーム方向に近い角度にあり、従
って指向性の減衰量が小さいからである。逆に、ゾーン
３の外ではアンテナ１８による受信レベルはゾーン３か
ら遠くなるほど急激に低下する。この理由はアンテナ１
８の垂直面内指向性が下方を向いており、従って移動機
がゾーン３の端から遠くなれば、距離による減衰量の増
加に加えて、アンテナの主ビーム方向から外れてい（た
めの減衰量の増加が加わるためである。

以上かられかるように、ビームチルトアンテナで受信し
た場合には移動機がゾーン３内にいるが否かの判定が正
確になるし、またビームチルトアンテナ１８での受信レ
ベルとビームチルトでないアンテナ１９での受信レベル
を比較すればより正確な移動機位置の判定が可能になる
。

本発明の第１の実施例では、移動機からのアンテナ１８
での電波の受信レベルが一定値以上あればこの移動機と
の通信にはアンテナ１８とそこに接続されている送受信
機１１．１２のいずれかを使い、アンテナ１８での受信
レベルが一定値に満たない場合にはアンテナ１９と送受
信機１３〜１５のいずれかを使用する。また第２の実施
例では、移動機からの電波の受信レベルをアンテナ１８
と１９について比較し、１８の受信カ月９の受信レベル
より一定値以上高ければアンテナ】８ど送受信機１１．
１２のうちのいずれかを使用し、逆に１８の受信レベル
カ月９の受信レベルより一定値以上高くなれば、アンテ
ナ１９と送受信機１３〜１５のいずれかを使用する。

制御装置１０は電波の受信レベルの大小判定やこの結果
に基づく使用送受信機の選定などの制御を行う。

以上の説明ではアンテナ１９はビームチルトアンテナで
ない一般のアンテナで説明したが、１９はビームチルト
アンテナを使用することも可能であり、この場合はチル
ト角を１８よりも小さな値にすればよい。

またアンテナ１８と１９は同一基地局に設置する場合に
ついて説明したが、ゾーンの大きさから見てほぼ同一地
点とみなし得る程度に離れていても効果は同じである。

すなわち、離れて設置されたアンテナが作るゾーンがほ
ぼ同一であればよい。

アンテナ１８と１９の利得についても同一利得の場合を
想定して説明したが、次に説明するように必ずしも同一
利得である必要はない。即ちアンテナ１９の作るゾーン
は１８のそれより太きいがら、移動機の電波受信レベル
も低下する。このためアンテナ１９の利得を１８の利得
よりも太き（すれば、アンテナ１９を使用する移動機の
受信レベルを高めることができ、好都合である。この場
合は、アンテナ１８での受信レベルに利得差を加えた仮
想受信レベルをこれまでの説明におけるアンテナ１８で
の受信レベルと考えればよい。

（発明の効果） 以上説明したように、移動機の位置を正確に判定し、基
地局と移動機間の距離が一定値以下である場合には通常
より近い距離にあるゾーンで繰り返し使用しているチャ
ネルを割り当てることができるから、リュースパーティ
ジョンの効果を高めることができるし、リュースパーテ
ィジョン適用時の干渉増大を抑圧することができる。ま
たビームチルトアンテナの垂直面内指向性が下向きであ
るため遠方への電波の放射レベルを低（抑えることがで
きる結果、仮想的な小ゾーンどうしの繰り返し距離自体
も短縮することができ、この点からも周波数利用率を高
めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は本発明の詳細な説明するための基地局
装置の構成例及びアンテナ指向特性とゾーンを説明する
ための図、 第３図は一般的な周波数繰り返しを説明するための図、 第４図はリュースパーティジョンを説明するための図で
ある。 １．２・・・無線ゾーン、 ３．４・・・仮想的な小無線ゾーン、 ５〜９・・・交換局との間の通信回線、１０・・・制御
装置、　　　　　１１〜１５・・・送受信機、１６、１
７・・・アンテナ共用装置、 １８、１９・・・アンテナ、　　　２２・・・基地局、
２０、２１・・・アンテナの垂直面内指向特性、２３・
・・無線ゾーン、 ２４・・・仮想的な小無線ゾーン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 サービスエリア内に第１の無線ゾーン対応に基地局を複
   数ケ設け、第１の一定距離以上離れた複数の基地局に同
   一周波数のチャネルを割り当てるとともに、第１の距離
   よりは短い第２の一定距離だけ離れた複数の基地局に上
   記第１の無線ゾーンより小さな第２の無線ゾーンを対象
   として上記周波数とは異なる同一周波数のチャネルをさ
   らに割り当てる移動通信方式において、 各基地局は、第１の無線ゾーンを対象とする第１のアン
   テナと、第１のアンテナの垂直面内指向性より下方を向
   く垂直面内指向性を有し第２の無線ゾーンを対象とする
   第２のアンテナとを有し、移動機からの電波の両アンテ
   ナでの受信レベルの大小関係に応じてその移動機との間
   の通信に使用するアンテナを選択することを特徴とする
   移動通信における無線チャネル割当制御方法。