JPH0779508B2

JPH0779508B2 - セルラー電話システムのための改善されたマイクロセルシステム

Info

Publication number: JPH0779508B2
Application number: JP2515857A
Authority: JP
Inventors: ウィリアムチェンイェーリー
Original assignee: PAKUTERU CORP
Current assignee: PAKUTERU CORP
Priority date: 1989-11-07
Filing date: 1990-10-18
Publication date: 1995-08-23
Anticipated expiration: 2010-08-23
Also published as: JPH04507177A; EP0502019A1; WO1991007043A1; EP0502019A4

Description

【発明の詳細な説明】本件出願は、1990年６月５日にセルラー電話システムの
名称で特許された米国特許第4,932,049の一部継続出願
である。

本発明は、それぞれ割り当てられた複数の組の送信周波
数を有する複数の隣接したセルに、セルとセルとの間を
移動する移動電話との連続通信を維持するためのハンド
オフ手段が設けられたタイプのセルラー電話システムに
関する。特に、本発明は、システム容量を増大させるに
もかかわらず干渉を防止するようなセルラー電話システ
ムのための改善されたマイクロセル形態に関する。

発明の背景セルとセルの間を通る通路を移動する移動ユニットのよ
うな代表的なセルラー電話システムにおいて、ハンドオ
フが発生する。そのハンドオフ動作は、ハンドオフ命令
を受ける移動電話切り換え局（MTSO）により制御され
る。代表的には、移動電話から受信された信号が、移動
電話がセル境界にあることを表す予め設定された信号の
強さよりも小さくなったときにハンドオフコマンドが発
生される。

セルラー電話システムの各セルは、異なる割り当てられ
た送信周波数で動作する。移動電話がセルとセルとの間
を通過するにつれて、ハンドオフ信号は、セルに、移動
電話が通り過ぎつつあるセルにより送信されていた周波
数と異なる周波数で送信を始める状態になっていること
を命令する。移動電話が次の隣接したセルを通るとき同
様な手順が続行される。割り当てられた周波数の組が隣
接セルについて異なり、そのような組み合わせは、セル
が干渉問題が起きない程十分に相互に遠く離れている場
合を除き、繰り返されない。

代表的には、移動電話ユニットは、制御ユニット、トラ
ンシーバ及びアンテナシステムを包含する。各セルサイ
トは、代表的には、制御ユニット、ラジオキャビネッ
ト、電源設備、データ端末およびアンテナを包含する。
MTSOはセルサイトのすべてについて調整を行い、適当な
処理および切り換え手段を包含する。MTSOは標準のハー
ドワイヤード電話システムのための電話会社ゾーン局と
の中継も行う。MSTOと種々のセルサイトとの間の通信リ
ンクは、代表的には、マイクロ波、Ｔキャリヤ、又は光
ファイバであって、セルサイトとMTSOとの間の音声と制
御データの双方を通信する。

車に乗っているユーザが移動ユニットの受信機を付勢す
ると、受信機がセルに割り当てられた総チャンネルの中
から指定された複数のセットアップチャンネルを走査す
る。代表的には、全部で416個のチャンネルのうち、21
個がセットアップチャンネルである。残りのチャンネル
は通信チャンネルである。受信機が最強のセットアップ
チャンネルを選択すると、ある時間だけオンにロックす
る。各サイトには異なるセットアップチャンネルが割り
当てられる。従って、最強のセットアップチャンネルへ
のロックは通常最も近いセルサイトを選択することを意
味する。このセルフロケーション機構は、アイドル段階
において使用され、ユーザから独立したものである。そ
れは、セルサイトにおける送信にかかる移動ユニットを
探索するための負荷を排除するので大きな利点がある。
セルフロケーション機構の不利な点は、アイドル移動ユ
ニットのロケーション情報は各セルサイトには全く現れ
ないことである。従って、標準の非移動体すなわちラン
ドラインから移動ユニットへのコールがあると、ページ
ング処理はより長い。大部分のコールが移動ユニットに
おいて起きるので、セルフロケーション機構の使用は容
認される。ある遅延（例えば、１分）の後、セルフロケ
ーション手順が繰り返される。

移動ユニットからコールを行うためには、ユーザはコー
ルされた番号を移動ユニットの最初のレジスタに入れて
その番号が正しいかどうかを検査して“送信”ボタンを
押す。サービスの要求が、上述したセルフロケーション
機構により得られた選択されたセットアップ機構を通し
て送られる。セルサイトが、それを受信し、指向性セル
サイトにおいて音声チャンネルが使用するのに最良な指
向性アンテナを選択する。同時にセルサイトが高速デー
タリンクを介して要求をMTSOに送信する。MTSOは、コー
ルのための適当な音声チャンネルを選択し、セルサイト
は最良の指向性アンテナを通してそれに作用して移動ユ
ニットをリンクする。MTSOは電話会社のゾーン局を通し
てワイヤラインパーティも接続する。

ランドラインパーティが移動ユニットの番号をダイヤル
すると、電話会社のローカル局が、コールされた番号が
移動ユニットであることを認識して、そのコールをMTSO
に送信する。MTSOはページングメッセージを移動ユニッ
ト番号と適当なサーチアルゴリズムに基づいて、あるセ
ルサイトに送信する。各セルサイトはページをそれ自身
のセットアップチャンネルを通して送信する。移動ユニ
ットは、それ自身の識別を強いセットアップチャンネル
を通して認識し、そこにロックしてセルサイトに応答す
る。移動ユニットは割り当てられた音声チャンネルに切
り換えてユーザ警報を発生するような命令も送信する。

移動ユニットのユーザが送信機をオフにすると、特定の
信号（信号発生トーン）がセルサイトに送られ、双方で
音声チャンネルを解放する。移動ユニットが最強のセッ
トアップチャンネルを通してページの監視を再開する。

コール中は、二つのチャンネルが音声チャンネル上にあ
る。移動ユニットが特定のセルサイトの有効区域から出
ると、受信状態が弱くなる。現在のセルサイトは、音声
チャンネル上の適当な信号、例えば100msのバーストを
介してハンドオフを要求する。システムが、コールを中
断することなく又はユーザに警報を発することなく、コ
ールを新しいセルサイトの新しい周波数チャンネルに切
り換える。ユーザが通信を行っている限りコールが続行
される。ユーザはハンドオフの発生に気付くことはな
い。

ある特定の領域におけるコールトラフィックが増大する
とき、ある特定のセルによってカバーされる領域を減少
させることにより、容量を増大させることができる。例
えば、あるセルを、そのセルの半分の半径を有する４つ
のより小さなセルに分割するならば、トラフィックは、
４倍に増大する。当然のことながら、セルが小さくなれ
ばなるほど、所定の容量のセルラー電話システムにおい
て必要とされるハンドオフはより多くなる。

適切な環境においては、セルサイズを減少させることは
効果のあることであるが、ある特定の問題が生じうる。
セルサイズが、例えば、１マイルより短い半径まで減少
させられるときには、非常にしばしば、信号強度有効到
達範囲が非常に不規則になってしまう。これは、ビルデ
ィングやその他の構造物によって引き起こされ、したが
って、移動ユニットの場所によって大きく変わってくる
ものとなってしまう。信号干渉に関連した他の問題も生
ずる。あるセルラー電話システムにおいては、有効到達
範囲を改善する試みにて、小さな単一セルにおいていく
つかの周波数セットを使用しているが、こうすると、隣
接セルにおいて同じ周波数または隣接周波数を使用する
ことができなくなる。したがって、システムの全容量が
減少してしまう。何故ならば、あるシステムにおいて利
用できるチャンネルの数は、使用される異なる周波数セ
ットの数の逆数に比例しているからである。

1990年６月５日に特許された米国特許第4,932,049号
と、これを基礎にした一部係属出願第432,511号におい
ては、セルラー電話システムを、アンテナセット形態に
よって信号有効視聴範囲の輪郭をより一様なものとし
て、干渉レベルを低下させるようなものとして記述して
いる。これらの出願では、信号の伝播をセル境界内の複
数のゾーンあるいはセクタの実質的に１つに限定するよ
うに配列されまた形成された複数のアンテナセットを含
むようなセルを組み入れ、セルラー電話システムを記述
している。これらのゾーンあるいはセクタは実質的にセ
ルの領域より小さい領域である。（セルに対して割り当
てられた転送周波数セットの）いづれか１つの周波数に
おける転送はゾーンあるいはセクタに制限され、ここで
はそのような１つの周波数が割り当てられた移動電話か
ら最も強い信号が受信されることになる。

発明の概要本発明は、このようなセル形態によって生じた各々の周
波数に対する効果的な放射半径を減少させた点につき重
要な利点を有し、これにより干渉レベルを低下させるも
のである。この転送で発生する所定の移動装置に対する
周波数は、移動装置がそのセルにいる間は変化しないた
め、また伝播半径が効果的に低下されるため、完全に異
なった周波数の再利用パターンを得ることが可能とな
る。

本発明は複数の一連のセルを備え、これらのセルは複数
のクラスタに配列されており、クラスタ内の個々のセル
は、異なるようにして割り当てられた転送周波数セット
を有している。個々の転送周波数はセル内の所定の移動
電話に対して、そのセル内のこれら所定の移動電話の全
ての位置に対して割り当て可能とされている。周波数ハ
ンドオフ手段は、セルからセルへと移動する移動電話と
の連続的な通信を保持ために設けられている。個々のセ
ルには、そのセルの境界内の複数のゾーンの１つに実質
的に信号の伝搬を限定するようにして配列され且つ形成
されたアンテナが設けられている。これらのゾーンは実
質的にセルよりも小さい領域である。所定の移動電話装
置に割り当てられた周波数は、装置がゾーンからゾーン
へ移動するときまでは変化しない。特定のセルに対して
割り当てられた転送周波数セットのいづれか１つの周波
数における転送は、そのような周波数が割り当てられた
移動電話から最も強い信号が受信されるような領域に制
限される。セルクラスタは、周波数再利用パターンを３
とし、セル半径に対する同一チャンネル分離距離の比が
４より小さくなるよう構成されている。

図面の簡単な説明第１図は本発明のシステムによるマイクロセル形態の一
実施例を示す略ブロック図。

第２図は本発明の一実施例による電子回路を示す略ブロ
ック図。

第３図は本発明の他の実施例を示した略図であり、この
実施例においてセルは３つの別々のアンテナセットを有
している。

第４図は本発明の一実施例のスレーブサブサイトの１つ
と関連した電子回路のブロック図。

第５図は従来技術におけるセルラー電話システムセル形
態を示す図。

第６図は各々が３つのゾーンに分割されているようなセ
ルを有するセル形態を示した本発明の実施例を示す図。

第７図は本発明により３つの周波数再利用パターンを利
用したセル形態を示す図。

発明の詳細な説明第１図は、本発明に従って構成されたセル１を概略的に
示している。セル１の外側境界は、実線の円11によって
示されている。円として示しているが、これらセルは、
セル設計において、しばしば、六角形として表される。
しかしながら、実際には、地勢やビルディングおよびそ
の他の構造物のために、セル１の実際の境界は、不規則
な形状をとりうる。とにかく、実線円11は、移動電話ユ
ニットが図示したセルの支配下から隣接セルの支配下へ
と通過していく軌跡を表そうとしたものである。

３つの別々のアンテナセット13、15および17がセル11内
に配置されている。アンテナセット13、15および17は、
それぞれ、スレーブサブセット10、16および18に配置さ
れている。そのセル領域内の特定の諸条件によっては、
その他の数のアンテナセットを使用すると有用なことも
あり、第１図において３つのセットを使用しているの
は、単に例示のためだけである。各アンテナセットは、
それぞれ、送信アンテナ13a、15aおよび17aを含んでい
る。また、各アンテナセットは、それぞれ、２つの受信
アンテナ13bおよび13c、15bおよび15c、および17bおよ
び17cを含んでいる。各サブサイトに受信アンテナを二
重に設けたのは、信号を組み合わせることによって、信
号のフェージングを減少させるためのダイバーシチ使用
のためである。さらに、アンテナセット13は、以下に説
明するように、制御信号を送信するための制御チャンネ
ル送信アンテナ13dと、制御信号を受信するための二重
制御チャンネル受信アンテナ13eおよび13fとを含んでい
る。アンテナサブサイト14は、マスターサブサイトと称
され、アンテナサブサイト10、16および18は、スレーブ
サブサイトと称される。第１図に示した特定の実施例で
は、アンテナセット13は、マスターサブサイト14に配置
されているが、このアンテナセット13は、特定の環境に
よっては、セル１内の所望の他の場所に配置されてもよ
いものである。あるセルにおけるサブサイトの位置およ
びサブサイトの数は、「IEEE Transactions of Vehicul
ar Technology,1988年２月」に発表されたリー有効到達
範囲予想モデルによって決定されうる。

各アンテナセットは、信号を送信及び受信するための独
自の主勢力ゾーンを有する。したがって、サブサイト14
と並存するスレーブサブサイト10にあるアンテナセット
13は、破線13zで示されるゾーンを有する。同様に、ス
レーブサブサイト16にあるアンテナセット15は破線15z
で示す勢力ゾーンを有し、スレーブサブサイト18にある
アンテナセット17は破線17zで示す勢力ゾーンを有す
る。第１図から一定の領域でゾーンが重なりあっている
ことが分かる。勢力ゾーン（すなわち、信号の伝達及び
受信ゾーン）が実質的にセル１の境界線内に限定される
ようにアンテナセットに対し指向性が与えられている。
この指向性は、たとえば、各アンテナセットやサブサイ
トに配設される符号化手段19として示されるような適当
な手段で与えられる。指向性手段19は、所望の指向性及
び適用範囲を与える独立のアンテナまたは他の適当な装
置のためのリフレクタとすることができる。しかし、制
御チャンネルアンテナ13d、13e及び13fはより大きな勢
力ゾーンを有するように設けられている。これは１点鎖
線21で示されており、サークル11で示されるセル１の限
界とほぼ一致するところまで延びている。

第２図は、本発明の実施例に係る電子装置の概略ブロッ
クダイヤグラムである。３つのスレーブサブサイト10、
16、18は、マスターサブサイト14に接続されており、こ
れによって制御される。本例では、スレーブサブサイト
10は３つのケーブル43、51及び59を介してマスターサブ
サイト14に接続されている。スレーブサブサイト16は、
３つのケーブル23、25及び27を介してマスターサブサイ
ト14に接続されている。スレーブサブサイト18は、３つ
のケーブル29、31及び33を介してマスターサブサイト14
に接続されている。特に、ケーブル34は、コンバータ82
に接続されており、ケーブル29は、コンバータ83に接続
されており、ケーブル23はコンバータ84に接続されてお
り、ケーブル51は、コンバータ85に接続されており、ケ
ーブル31は、コンバータ86に接続されており、ケーブル
25はコンバータ87に接続されており、ケーブル59はコン
バータ88に接続されており、ケーブル33は、コンバータ
89に接続されており、ケーブル27は、コンバータ90に接
続されている。一般に、ケーブル43、23及び29は、送信
用アンテナ信号を送り一方、ケーブル51、59、25、27、
31及び33は、受信用アンテナ信号を送る。コンバータは
スレーブサブサイトとマスターサブサイトの間で使用さ
れる通信の形式により、周波数においてアップ変調、及
びダウン変調をおこなうことができる。本例では、スレ
ーブサブサイトとマスターサブサイトの間の通信はケー
ブルによって行われるものとして描かれている。このよ
うなケーブルがたとえば、T1キャリアケーブル、光ファ
イバ、等を含むことができることは、当業者に明らかで
ある。たとえば、スレーブサブサイトとマスターサブサ
イトの間のコンバータ対コンバータ動作は（１）800MHz
からマイクロ波まで変調し、つぎに800MHzまで落とすこ
とにより、（２）800MHzから光波まで変調し、つぎに、
800MHzまで落とすことにより、（３）800MHzから14MHz
基準バンドまで落とす変調を行い、つぎに800MHzまで上
げる変調を行うことによってできる。

スレーブサブサイトはそれぞれスレーブサブサイト10に
対する信号処理アンサンブル35のような要素を備える。
簡略化しているために第２図には、そのようなアンサン
ブルは図示されていないけれども、ほぼ同一の信号処理
アンサンブルがスレーブサブサイト16、18に設けられて
いることを理解されたい。信号処理アンサンブル35は、
アンテナ13aとケーブル出力43の間に配設されるフィル
タ37、増幅器39及びコンバータ41を備えている。同様
に、フィルタ45、増幅器47及びコンバータ49がアンテナ
13bと出力ケーブル51の間に設けられ、フィルタ53、増
幅器55及びコンバータ57がアンテナ13cと出力ケーブル5
9の間に設けられている。フィルタ、増幅器及びコンバ
ータは必要に応じて信号をフィルター処理し、増幅し、
変調するようになっており、上記の目的のためであるか
ぎり任意の形式とすることができる。

マスターサブサイト14において、全てのケーブル接続2
3、25、27、29、31、33、43、51及び59はコンバータ82
−90を介してゾーン変換スイッチすなわちゾースイッチ
61に接続されている。また、出力ケーブル25、31及び51
はそれぞれ接続端子65、67及び69を介して走査レシーバ
63に接続されている。マスターサブサイト14の走査レシ
ーバ63は当該セルに割り当てられた特定のセットに振付
られた全てのサブサイト10、16、18及び全ての周波数チ
ャンネルを走査する。走査レシーバ63はつぎに、各周波
数チャンネルに対する全てのサブサイトのなかで最も強
い信号レベルを選びだす。ゾーン交換装置すなわちゾー
ンスイッチ61は所望のサブサイトにそれぞれの周波数に
対する送信信号をリンクし、古い送信装置を切る。受信
信号はまた同じ新たなサブサイトに切り替えられる。

サブサイトアンテナと異なり、制御チャンネル信号アン
テナは全体セルをカバーし、当業者に公知の方法でコー
ルをセットアップするのに用いられる。携帯電話システ
ムと同様に一般にそのような処置についての詳細がモー
ビル携帯電話電信システム、著者ウイリアムC.V.リー
（William C.V.Lee），マグローヒル（McGraw−Hil
l）、1989年に記載されている。

走査受信機63は適当なコネクタ71を介してゾーンスイッ
チ61に出力制御信号を送る。ゾーンスイッチ61は各サブ
サイト間で切り換えを行えるものであれば、どのような
構造でもよく、この切り換えはサブサイトで受信した信
号の強度（この強度は走査受信機63により決定される）
に応じて行われる。マスターサブサイト14はキャリア周
波数モジュール73,75,77を有している。モジュール73は
送信機に割り当てられており、モジュール75,77は受信
機に割り当てられている。各モジュールは割り当てたセ
ットのキャリア周波数を特定のセルに与える。例えば、
395個のボイスチャンネルの一部と21個の制御チャンネ
ルの一つが各セルに割り当てられる。

モジュール75,77で受信された、アンテナから送られて
きた信号は結合され、コントローラ79に送られる。コン
トローラ79は送信機モジュール73に信号を送る。また、
コントローラ79はどのケーブルをつないで、受信したボ
イス信号をMTSOに送るかを決定する。コントローラ79は
適当な接続手段によりMTSOと接続されている。さらに、
コントローラ79は、三つの制御アンテナ13d,13e,13fで
信号を送信したり、受信したりするトランシーバー81と
接続している。

コントローラ79はMTSOにより要求されたチャンネルの信
号強度を測定する。最初のコールが特定のセルにある場
合、あるいは、最初のコールがコントローラ79を介して
その特定のセルに送られる場合、コントローラ79はMTSO
により割り当てられた特定の周波数でそのコールに送信
を開始する。割り当てられた周波数は、コントローラ79
により決定された最もノイズレベルの低い周波数であ
る。コールの間に、全てのアンテナセットから受信した
信号強度が所定のレベルを下回った場合には、コントロ
ーラ79はMTSOからのハンドオフ工程を開始する。

作動時には、割り当てられた周波数f₁でセル内部におい
て動作している移動ユニットがそのセル内部において移
動する。そのセル内部の全てのサブサイトは信号レベル
を受信するが、移動ユニットからのボイス信号を受信す
るとは限らない。受信した信号レベルが最も強いサブサ
イトのみが移動ユニットに信号を送受信し、コールを開
始する。移動ユニットが他のサブサイトが最も強い信号
を受信するように移動する場合には、本システムは送信
機をより弱いサブサイトにおいてスイッチオフし、最も
強い信号を受信しているサブサイトにおいて送信機をス
イッチオンする。２方向性受信機アンテナもコールを受
信するように適切なサブサイトにスイッチされる。しか
しながら、周波数は変化せず、f₁のままである。このた
め、通常の意味でのハンドオフは起こらず、MTSOも関与
しない。このような、新たなハンドオフ負荷はMTSOスイ
ッチ装置には付加されない。全てのサブサイトにより受
信された、移動ユニットからの信号強度が所定のレベル
以下になった場合には、マスターサブサイトからMTSOへ
のハンドオフが必要となる。

本発明に係るセルによって得られる利点は、各セルにお
いて単一のアンテナサイトしか用いられていないセルに
比べて、カバーの一様性を大幅に改良できることであ
る。これは小さなセル、すなわち、１マイル以下の半径
のセルについては特に有益である。各サブサイトにより
カバーされる有効放射領域を小さくすることによって、
各周波数に対する有効放射半径が小さくなるので、結果
的に干渉レベルの低下がもたらされる。これらは全て、
ハンドオフの必要なく、セルそれ自体の内部で行われ
る。セル内で活動しているサブサイトは信号レベルに従
って一方から他方にスイッチするが、送信が行われてい
る周波数はセル内部で変化しない。これは比較的簡単且
つ経済的な方法で行われ、これによりセルサイズを半径
500〜1000フィートにまで小さくすることができる。

第３図は本発明の他の実施例を表す。この実施例では、
第１図の場合と同様、セルは３つの別々のアンテナセッ
ト113,115,117を有している。セルの外周は実線の円111
で示される。第１図の実施例において述べたように、セ
ルは実際には形状が歪んでいることもある。実線111
は、移動電話ユニットが図示したセルの影響下から隣接
のセルの影響下に移行するときの境界を表す。

この実施例では、アンテナセット113はマスターサブサ
イト114に位置しており、アンテナセット115,117は各々
サブサイト116,118に位置している。マスターサブサイ
ト114はスレーブサブサイトの所望の何れか一つにも位
置することが可能である。アンテナセットの数はいくつ
でもよく、第３図における３個は例示的なものにすぎな
い。

各アンテナが１個の送信アンテナと２個の受信アンテナ
を有している第１図の実施例とは異なり、各アンテナセ
ット113,115,117は複数のアンテナサブセットを有して
おり、各サブセットは、第３図の実施例では、各サブサ
イトにおいて３個のサブセットを形成している。各アン
テナサブセットは各々送信アンテナ113a、113a′、113
a″と、115a、115a′、115a″と、117a、117a′、117
a″を有している。各アンテナセットもまた二つの受信
アンテナ113b、113b′、113b″、113c、113c′、113
c″、115b、115b′、115b″、115c、115c′、115c″、1
17b、117b′、117b″、117c、117c′、117c″を各々有
している。各サブセットにおいて受信アンテナを二つ用
いるのは、信号を組み合わせることによる信号のフェー
ジングを減少させるためである。サブサイトの位置、セ
ル内でのサブサイトの数、各サブサイトでのアンテナサ
ブセットの数は、1988年２月に発行された「IEEE Tran
sactions on Vehicular Technology」のリーの範囲
予測（Lee coverage prediction）に基づいて決定す
ることができる。

セル111は、適当なコントローラ（図示せず）に信号を
送信及び受信する第１図のアンテナセット13で説明した
ように、制御信号を送信及び受信するためのアンテナセ
ット（図示せず）を含む。第１図の場合と同じように、
かかる制御チャンネルアンテナは、鎖線121で示すよう
に、セル111の限界とほぼ同じ範囲の影響ゾーンを有す
るように形成されている。

第１図の実施例と同様に、各アンテナセットは、信号の
送信及び受信のための主影響ゾーンを有する。しかし、
第１図の実施例と違って、第３図の実施例の各アンテナ
セットは、その主影響ゾーンが実質上分離した複数のセ
クターに再分割されている。従って、サブサイト114に
関係する影響ゾーンは、３つのセクター113x、113y、11
3zで構成されている。セクター113xは、アンテナのサブ
セット113a、113b、113cによって作動させられる。セク
ター113yは、アンテナのサブセット113a″、113b″、11
3c″によって作動させられ、セクター113zは、アンテナ
のサブセット113a′、113b′、113c′によって作動させ
られる。第３図の他のサブサイト116及び118は、サブサ
イト114のそれらと同じような符号のセクターによって
構成されている。

第３図から、アンテナのサブサイトはセル111の周縁部
から内側にずらして配置され且つセクター同士はある区
域で重なっていることが明らかである。アンテナのサブ
セットには、そのサブセットに関係するセクターすなわ
ち信号の送信及び受信のゾーンがその特定のサブサイト
による作動ゾーンの境界の中に実質上あるように制限さ
れる指向性が与えられる。更に、第１図の場合と同様
に、それらのセクターは、実質上セル111の境界中に制
限される。各アンテナセットすなわちサブサイトに配置
された記号（シンボル）手段119で示すような適当な手
段によって指向性が与えられる。第３図に示すように、
指向性手段119は、各セクターを120度の部分に分割する
各サブサイトで反射器を構成している。しかし、無指向
性アンテナを含む、所望の指向性と範囲を与える他の任
意の装置も、本発明の精神及び範囲内で用い得ることを
理解されたい。勿論、各アンテナサブサイトで送信され
た信号の強度も、所望のセクターをカバーするように適
当に調整し得る。

第４図は、第３図のスレーブサブサイト117の１つに関
係する電子回路のブロック図である。第４図に示された
スレーブサブサイト117は、第２図のスレーブサブサイ
ト18と実質上同じように、本発明のシステムに接続され
る。この点を明確にするため、第４図には、リード29、
31、33が指示されている。リード（ケーブル）29は送信
器アンテナ信号を搬送しており、他のリード（ケーブ
ル）31、33は受信機アンテナ信号を搬送する。マスター
サブサイトの場合には、第４図に示す素子の外に、第２
図で説明した他の素子が組み入れられることを理解され
たい。

アンテナセットの３つのサブセットは、第３図と同じ符
号で指示されている。各アンテナサブセットは、複数の
セクターサブサイト134、135、136の１つに接続されて
いる。各セクターサブサイトは、コンバータ以外の第２
図の信号処理部35と実質上同じ信号処理部を有する。こ
の点が、スレーブサブサイト136の説明のための第５図
に示されている。フィルタ181と増幅器191がアンテナ11
7a″とケーブル143との間に接続され、フィルタ182と増
幅器192がアンテナ117b″とケーブル151との間に接続さ
れ、更に、フィルタ183と増幅器193がアンテナ117c″と
ケーブル159との間に接続されている。第４図に戻っ
て、適当なケーブル接続部123、125、127、129、131、1
33、143、151、159が、各セクターサブサイトと３×３
ポートのセクタースイッチ161との間を接続している。
更に、ケーブル125、131及び151を経由した受信機信号
がそれぞれ接続165、167及び169を介して走査受信機163
に接続されている。走査受信機163は出力信号を適当な
接続部171を介してセクタースイッチ161に送っている。
セクタースイッチ161は、セクターサブサイト134、135
及び136の間で、走査受信機163によって定められたサブ
サイトで受信中の信号強度に依存してスイッチングする
適当な任意の構成にできる。

従って、本発明は、セルに対して割り当てられたセット
中の各周波数での信号強度に対して２つの弁別レベルを
与える。信号強度の弁別は各アンテナサブサイトで生
じ、そのサブサイトでのアンテナのどのサブサイトが作
動するかを決定する。同時に、どのサブサイトが作動す
るかを決定するためのサブサイト間での弁別もある。従
って、最大強度の信号を受信中のセルのセクターだけ
が、移動ユニットへ信号を送信及び受信し、通話を形成
する。移動ユニットが、送信中以外の特定のセクターで
の受信信号強度が最大になるように移動すると、本発明
のシステムは、弱い側のセクターに関係する送信器をオ
フにし且つ最大強度信号レベルを受信しているセクター
に関係する送信器をオンにするように、動作する。その
特定のセクターに関係する２つのダイバーシティ受信機
アンテナが、また、通話を受信するようにスイッチされ
る。いくつかの状態においては、各セクターでの受信機
は必ずしもオフにしなくてよい。しかし、その周波数
は、移動ユニットのセル全体にわたって同じにされる。
従って、ハンドオフが従来のようには生じないし、MTSO
も含まれない。また、前記のセルの再分割の結果、MTSO
スイッチング装置にはハンドオフ負荷も加わらない。

第５図は、従来のシステムのセルの配置を示している。
セルの配置は、周波数の再利用パターンに特徴がある。
ここで、この周波数の再利用パターンは、特定の領域に
おけるＫセルのクラスタであり、各セルが特定の周波数
のセットを使用している。第５図に示すシステムにおい
ては、７つの周波数チャンネルのセット（Ｋ＝７）の周
波数の再利用パターンが用いられている。チャンネルの
各セットは、セル内の一つのセル・サイトから全セルに
渡って作動する。１から７の周波数チャンネルのセット
が、第５図のパターンにより示されるように構成され、
干渉を最小限とするために、同一チャンネルと呼ばれる
同一の周波数のセットを用いたセル間の最大の分離を行
う。これらの同一チャンネルのセルは、第５図において
同一の番号により示されている。同一チャンネルの分離
距離は、同一番号を有するセルの中心からの距離であ
る。

政府の規則により、セルラーのボイス・チャンネルに対
して周波数域が割り当てられている。現在米国において
は、セルラー電話システムに対して21の制御チャンネル
と395のボイス・チャンネルが割り当てられている。セ
ル半径（第５図においてＲで示される）により分割され
た同一チャンネルの分離距離（第５図においてＤで示さ
れる）は4.6である。これは必要とされる18dBという搬
送対雑音比に基づいて同一チャンネル間の干渉を防ぐ。
D/Rが4.6であるならば、全域を共有するＫセルのクラス
タである周波数の再利用パターンＫは、７に等しくなる
ことが理解される。この詳細については、W.C.Y.Lee,Mo
bile Cellular Telecommunications Systems,pp.50−5
9,McGraw−Hill（1989）に記載されている。

上記の記載より、チャンネル容量Ｍが以下の式により計
算することができる。

Ｍ＝Bt/（BcK）但し、Btはセルラーのボイス・チャンネルに対して割り
当てられた全周波数域、Bcはチャンネルのバンド幅、Ｋ
は上記式を用いた周波数の再利用パターンである。

割り当てられた11.85の周波数域Bt及び30KHzのチャンネ
ルのバンド幅Bcに対しては、Ｋ＝７の周波数の再利用パ
ターンは、各セル当たりＭ＝56のチャンネルを提供す
る。

移動ユニットが伝送半径R1を有する、すなわち移動ユニ
ットが移動しているゾーンの端から距離R1に伝送可能で
あるとした場合には、同一チャンネルゾーンは、4.6×R
1に等しい距離だけ分離されなければならない。

本発明のシステムの実施例によれば、各セルは、複数の
ゾーン若しくはセクタに分割され、このゾーン若しくは
セクタにおいて、ゾーン若しくはセクタの伝送パワー
は、それら自身のみをカバーする。セル自身内では、ハ
ンドオフは、発生しない。このようにしてセル内を移動
する移動ユニットは、それがセル内にいる間は周波数チ
ャンネルを変化させることはないが、アンテナのセット
のゾーン若しくはセクタの範囲に従ってセル内のアンテ
ナのセットを異なるものに切り換える。

第６図は本発明のシステムの実施例を示すもので、各セ
ルが、例えば、３つのゾーンに分割されている。セル20
0は太い実線で示され、３つのゾーン201,202,203を取り
囲んでいる。これらのゾーン201−203は、６角形の形状
で示されているが、これらのゾーンは、非常に不規則な
ものでもよく、また上述したような特定の環境に依存す
るものでもよく、いかなる形状でもよく、さらにいかな
る数のゾーンでもよい。２つの同一チャンネルのゾーン
間の分離距離Dzは、同一チャンネルの干渉減少を表して
おり、一方Dcは、２つの同一チャンネルのセル間の分離
を表している。各ゾーンにおける伝送されるパワーの範
囲が、各セル内でカバーされる範囲より小さいため、ゾ
ーン間の距離を、実質的により小さくすることができ
る。同一チャンネルのゾーン間の干渉を防止するため
に、ゾーン半径Rzに対するゾーン距離Dzは、4.6に等し
くなければならない。しかしながら、同一チャンネルの
ゾーンが4.6に等しくなるように要求されるだけである
ため、同一チャンネルのセルの分離は、比Dc/Rcが3.45
に等しくなるようなものとなることができる。このよう
にして、破線210は、Dc＝3.45×Rcの半径を有する円を
表している。本発明の実施例においては、ほぼ３に等し
い十分な分離の比Dc/Rcを有する円が、作動可能とな
る。これは、破線の円220として示されている。さら
に、干渉無の円が実線230で示されており、この円は、
太い実線で示された全てのクラスタ241,242,243,244,24
5,246を実質的に含まないゾーンとして構成される。

D_C/R_C比の新たな値とすることができるため、全体的に
異なるセル形態とすることができる。この新たなセル形
態が第７図に示されている。同一チャンネルセルの分離
は第６図のセル形態ではかなり小さいため、周波数再利
用パターンでのセット数は減少される。このセット数は
D/Rを３に、Ｋを３に設定することにより達成され得
る。上で与えられた周波数チャンネル容量の式を用いれ
ば、第３図に示された従来のシステムに対する56に比
べ、セル当たり131チャンネルのＭとなる。第４図のシ
ステムのチャンネル容量はこれにより、第５図に示され
たシステム容量において2.33というファクタだけ増大す
る。

3Rに等しい同一チャンネルの分離であるＤと、従来技術
（W.C.Y.Lee Mobil Celluar Telecommunications Syste
ms,McGraw−Hill（1989）参照）で知られる干渉減少を
計算するための式を用いることにより、第５図のシステ
ム上の第７図のシステムにおいて搬送対干渉比が１〜2d
Bの間で改善される。更に、本発明のシステムにおいて
は、移動ユニットの伝送パワーを第５図のシステムの場
合に比べて減少させることが可能であるため、これによ
り干渉レベルは更に改善される。

それ故、本発明のシステムは、一般の従来技術によるシ
ステムにおいて、チャンネル容量を実質的に増大させ且
つ干渉レベルを実質的に減少させるものとなっているこ
とは明かである。以上の記述及び添付図面により、本明
細書に示され且つ記述された発明に様々な変形を加え得
ることは、当業者にとって明かてあろうが、これらの変
形は以下の請求項の範囲内にあると考えている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 7605−5ＫＨ０４Ｂ 7/26 １０８Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のクラスタに構成された複数の一連の
セルと、但し、前記クラスタの各セルは複数の送信周波
数の１つの割り当てセットを有し、それらの送信周波数
の各々は前記セル内の前記所定の移動電話の全ての位置
について前記セル内の所定の移動電話に割り当て可能と
されており、セルからセルへ移動する移動電話との連続した通信を、
移動電話が新たなセル中へ移動したときに対応する割り
当セットからの周波数を移動先のセルにぞれぞれ割り当
てることによって保持するような周波数ハンドオフ手段
と、但し、前記セルはそれぞれ複数のアンテナ手段を有
しており、これらのアンテナ手段は各々信号の伝播を前
記セルの境界内の複数の領域のうちの実質的に１つに制
限するよう構成されており、これらの領域はその各々は
前記セルの領域よりも実質的に小さいが、集合的には前
記セルの全ての領域を占有するものであり、前記セルの全ての領域に対する送信周波数の所定の割り
当てセットのいずれか１つの周波数において、前記アン
テナ手段によってそのような１つの周波数が割り当てら
れた移動電話から最強の信号が受信されているような領
域を除いて、前記アンテナ手段によって送信を終了させ
る手段と、を備え、周波数再利用パターンを３とし、セル半径に対する同一
チャンネル分離距離の比を４より小さくなるようにして
前記クラスタを構成したことを特徴とするシステム。
【請求項２】請求項１記載のセルラー電話システムにお
いて、アンテナの前記セットの各々は複数のサブセット
を備え、該サブセットの各々が前記アンテナセットに関
連するゾーン内の実質的に別々のセクタに働くシステ
ム。