JPH1013326A - 無線通信システム、基地局、移動端末及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動端末の消費電力の低減を図ること。 【解決手段】 基地局１と移動端末２との間で通信可能
な通信エリア３が複数のセル４からなり、基地局１が各
セル４に対してビーム５の操作が可能なアンテナ６を有
するものとし、基地局１はアンテナ６のビーム５を各セ
ル４に対して順次操作して移動端末２との間で制御通信
を行うようにしたので、基地局１のアンテナ６の利得を
従来より大きくとることができるようになり、この結果
移動端末２の送信電力を下げることが可能となり、移動
端末２の送信電力を抑えて消費電力の低減を図ることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セルラ方式等の移
動体通信に適用される無線通信システム、基地局、移動
端末及び無線通信方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セルラ方式等の無線通信システムでは、
位置登録エリアと呼ばれる範囲を設定し、移動端末が移
動によって異なる位置登録エリアに移った場合に、位置
登録を行うことによって、移動端末の大まかな位置を把
握している。１つの位置登録エリアは、通常複数のセル
に対応する。ここにいう「セル」とは、１つの基地局が
カバーする通信エリアをいう。

【０００３】位置登録エリア内の移動端末からの送信信
号は、そのエリア内のいずれかの基地局で受信可能であ
る。また、移動端末の位置登録がなされた位置登録エリ
アに対して一斉呼び出しを行えば、着呼端末の検出が可
能となる。

【０００４】ところで、このようなシステムでは、移動
端末の送信電力を抑えて消費電力を低減することが要求
される。そのためには、基地局において利得の高いアン
テナを用いることが考えられる。

【０００５】しかしながら、利得の高いアンテナによっ
てセルを構成するとそのセルの径は小さくなるため、利
得の低いアンテナを用いて構成される無線通信方式のエ
リアと同等のエリアを利得の高いアンテナを用いてカバ
ーするためには、より多数のセルを配置する必要があ
り、そのためより多くの基地局が必要になる。そして、
このことは１つの位置登録エリアに含まれる基地局の数
の増やすことになり、発着呼制御に多大な時間を要する
ことになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたものである。

【０００７】本発明の第１の目的は、移動端末の送信電
力を抑えて消費電力の低減を図ることができるシステム
を提供することにある。

【０００８】本発明の第２の目的は、基地局の数を少な
くすることができるシステムを提供することにある。

【０００９】本発明の第３の目的は、発着呼制御の時間
を短くすることができるシステムを提供することにあ
る。

【００１０】本発明の第４の目的は、移動状態ある移動
端末に対して伝送効率を劣化させることなく無線通信を
実現できるシステムを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明システムは、基地局と移動端末との間で通信
可能な通信エリアが複数のセルからなる。また、基地局
が各セルに対してビームの操作が可能なアンテナを有す
る。そして、基地局は、アンテナのビームを各セルに対
して順次操作して移動端末との間でセル単位の位置登録
または情報通信における通信タイミングを含めた制御通
信を行い、この通信タイミングを基に移動端末との間で
情報通信を行っている。

【００１２】本発明でいう「セル」とは、基地局と一対
一で対応するものではない。すなわち、一つの基地局に
複数のセルが対応している。しかし、例えば２対２０の
ように複数の基地局に複数のセルが対応することも可能
である。

【００１３】アンテナのビームをセルに対して操作する
とは、例えば利得及び指向性の方向を可変できるビーム
アンテナのビームをそのセルに向け、そのセルにおける
移動端末の受信電界強度を所定以上にすることをいう。
指向性の方向には、極座標系における径方向と位相方向
が含まれる。しかし、極座標系における径方向または位
相方向のうちいずれか一方とすることも可能である。利
得の可変は、ビームを極座標系における位相方向に可変
する時に特に必要とされる。ビームを遠くに振ったとき
には移動端末の受信電界強度を所定以上にするためによ
り高い利得が要求され、ビームを近くに振ったときには
受信電界強度を所定以上にするセルの径を所定以上にす
るためにより広いビームすなわちより低い利得が要求さ
れるからである。しかし、利得を固定とすることも可能
である。

【００１４】セル単位の位置登録とは、例えば移動端末
が移動して異なるセルに存在することになる毎に基地局
における移動端末の位置登録を新たなセルに更新してい
くことをいう。また、情報通信における通信タイミング
とは、例えば通話信号をどの時間タイミングで基地局と
移動局との間でやり取りするかをいう。

【００１５】制御通信には、セル単位の位置登録や情報
通信における通信タイミングの他に例えば発着呼のため
の通信がある。

【００１６】ここで、基地局と複数の移動端末から構成
され、基地局と移動端末との間で無線通信を行い、移動
端末の送信電力を抑える従来の無線通信方式では、基地
局のアンテナ利得を上げなければならない。利得の高い
アンテナによってセルを構成すると、そのセルの径は小
さくなる。従って、利得の低いアンテナを用いて構成さ
れる無線通信方式のエリアと同等のエリアを利得の高い
アンテナを用いてカバーするためには、より多くのセル
を配置する必要がある。

【００１７】ところで、端末着呼時における端末呼び出
しは、一般的には位置登録エリアと呼ばれる領域に対し
て一斉呼び出しを行う。つまり、一斉呼び出しを行うエ
リアが位置登録エリアである。移動端末が異なる位置登
録エリアに移動した場合に位置登録を行う。基地局は、
この移動端末からの位置登録によって大まかな位置を把
握する。

【００１８】移動端末の送信電力を抑える無線通信方式
では、移動端末の送受信時には基地局のアンテナの指向
性の方向が、移動端末の存在するセルに設定されなけれ
ばならない。従って、基地局は、位置登録によって得る
移動端末の位置よりも細かな位置を知らなければならな
い。つまり、このような無線通信方式では、セルの径が
小さく、移動端末の移動に対応するためためには、移動
端末の位置検出を頻繁に行なわなくてはならない。

【００１９】しかしながら、移動端末の位置検出を頻繁
に行うと、位置検出のために要する移動端末の送信回数
が増え、移動端末の消費電力の面で不利になる。一方、
位置検出を抑えると移動端末の位置が不明となり、通信
時の遅延時間が長くなってしまう。

【００２０】また、位置検出のために要する信号は、基
地局と移動端末との間でなされる情報信号以外の制御信
号であり、この位置検出のために要する信号が増えれ
ば、伝送効率は劣化する。つまり、端末の送信電力を抑
える無線通信方式では、セルの径が小さいために、セル
間の端末の移動が頻繁に起こり、移動する端末に対して
如何に伝送効率を下げることなく端末位置を把握するか
ということが問題となる。さらに、端末の送信電力を抑
える無線通信方式では、移動端末の送信時には、基地局
アンテナの指向性の方向が、移動端末の存在するセルに
設定されなければならないため、如何にして端末発呼遅
延時間を長くすることなく基地局が発呼端末を発見する
かということが問題となる。

【００２１】そこで、本発明では、基地局と移動端末と
の間で通信可能な通信エリアが複数のセルからなり、基
地局が各セルに対してビームの操作が可能なアンテナを
有するものとし、基地局はアンテナのビームを各セルに
対して順次操作して移動端末との間で制御通信を行うよ
うにしたことを特徴とするものである。

【００２２】すなわち、各セルは基地局のアンテナのビ
ームが順次操作されるため、任意の位置に存在する移動
端末は、基地局のアンテナのビームが一定時間内には移
動端末の存在するセルに設定されるため、無線通信自体
が可能となる。

【００２３】また、セルの径が小さいために移動端末が
頻繁にセルを移動することが発生するが、定期的なビー
ム操作時に着呼端末の識別子をすべてのセルにおいて伝
送できるため、一般的な無線通信システムにおける位置
登録エリアに対する一斉呼び出しと同等のことが実現で
きる。

【００２４】さらに、セルへのアンテナビームの順次操
作によって、発呼端末の存在検出とその発呼端末の位置
検出が可能となるため、移動端末の位置検出に要する通
信回数を低減することができ、移動する端末に対しても
伝送効率を劣化させることなく無線通信を実現できる。
また、基地局からの信号を受信することで、移動端末は
アンテナの指向性が自端末の方向にあることを知ること
が可能となる。

【００２５】請求項２記載の発明の基地局は、複数のセ
ルからなる通信エリア内の移動端末との間で通信が可能
な基地局であって、前記各セルに対してビームの操作が
可能なアンテナと、第１の期間内に前記アンテナのビー
ムを前記各セルに対して順次操作し、第２の期間内に前
記アンテナのビームを特定のセルに操作し、または前記
各セルに対して順次操作するアンテナ操作手段と、前記
第１の期間内に前記移動端末との間で順次セル単位の位
置登録及び情報通信における通信タイミングを含めた制
御通信を行い、第２の期間内に前記通信タイミングを基
に前記移動端末との間で情報通信を行う通信手段とを具
備する。

【００２６】請求項３記載の発明の移動端末は、複数の
セルからなる通信エリアを有する基地局との間で通信が
可能な移動端末であって、前記基地局から前記セルを特
定する識別子信号及び情報通信における通信タイミング
を示す信号を受信する手段と、前記受信した通信タイミ
ングを示す信号に基づくタイミングで前記基地局との間
で情報通信を行う手段とを具備し、さらに請求項４記載
の発明の端末は、前記受信した識別子がそれまでのセル
の識別子と異なるとき、前記基地局に対してセル単位で
区別される位置登録信号を送信する手段を具備する。

【００２７】識別子とは、例えばＩＤのことである。

【００２８】請求項２−４記載の基地局及び移動端末
は、例えば請求項１記載の無線通信システムに適用可能
である。

【００２９】請求項５記載の発明方法は、基地局のアン
テナのビームを複数のセルに対して順次操作して基地局
と移動端末との間で制御通信を行い、この制御通信を基
に上記のビームが移動端末に向いたタイミングで基地局
と移動端末との間で情報通信を行うものである。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を脱明する。

【００３１】図１は本発明に係る無線通信システムの概
略を説明するための図である。

【００３２】図１において、１は基地局であり、２は移
動端末である。この基地局１は、通信エリア３内におい
て移動端末２との間で通信可能である。また、通信エリ
ア３は複数のセル４、４…からなり、基地局１は各セル
４に対してビーム５の操作が可能なアンテナ６を有す
る。

【００３３】図２に本発明に係るセルの配置例を示す。

【００３４】図２では、通信エリア３を基地局１から例
えば最長距離 100ｍ、60度の角度の範囲としている。そ
して、基地局１のアンテナ６のビーム５、すなわちアン
テナ６の指向性の方向及び利得を変化させて、通信エリ
ア３のすべてにおいて受信電界強度が所定値以上となる
ようにセルを配置している。ここでは通信エリア３は例
えば２０１個のセルによって構成されている。また、通
信エリア３内のすべてのセル４において受信電界強度を
所定値以上とするため、基地局１より遠いセル４に対す
るアンテナ利得は高く設定されている。一方、基地局１
に近いセル４では、基地局１との距離が近いことから、
遠いセルに比べて伝搬損が小さいため、アンテナ利得は
小さく設定されている。なお、各セルにはユニークな番
号（４₁〜４_n ）が振られており、１〜ｎは後述するセ
ルスキャン時に基地局１から移動端末２に対して送られ
る信号に付加されるセルの番号と一致している。

【００３５】図３は、基地局１と移動端末２間における
送受信信号のフレームの構成を示す図である。

【００３６】図３に示すように、１フレームは、制御通
信を行う期間としてのセルスキャン期間７及び通信タイ
ミング割り当て期間８と、情報通信を行う期間としての
情報通信期間９とから構成される。

【００３７】セルスキャン期間７では、基地局１と移動
端末２間の位置登録や端末発呼の検出、端末着呼の通知
のために、各セルに対するアンテナビームに順次操作す
なわちセルのスキャンが行われる。セルスキャン期間７
は、呼接続遅延、通信遅延の許容値から定まる。遅延時
間の短縮はセルのスキャンの間隔を短くすることで実現
できるが、これは伝送効率とのトレードオフとなる。セ
ルスキャン期間７が固定であり、定期的にスキャンが行
われれば、移動端末２は、スキャン時のみ信号を受信す
ることが可能となり、より受信期間の短い間欠受信が可
能となる。従って、このことは移動端末２の低消費電力
化に貢献する。

【００３８】発呼端末はセルのスキャン時に端末発呼要
求を基地局１に伝達する。基地局１は、どのセルにアン
テナのビームを向けているかを知っているので、発呼端
末の位置を知ることができる。移動端末２は、エリア内
の任意のセル（位置）に存在しており、かつ、移動によ
ってセルを移るが、スキャンを行うことで位置を把握す
ることができる。端末発呼要求を受信した基地局１は、
通信タイミング割り当て期間８において発呼端末に対し
て通信タイミングを割り当てる。そして、情報通信期間
９において、通信タイミングを基に発呼要求端末あるい
は着呼端末と基地局１間で情報通信が行われる。例え
ば、通信タイミング割り当て期間８において、基地局１
は、発呼のあった移動端末２に対して情報通信期間９に
おけるＡの期間を通信タイミングとして割り当てると、
Ａの期間基地局１のアンテナ６のビームを発呼のあった
移動端末２が存在するセルに向ける。そして、移動端末
２と基地局１間で情報通信が行われる。

【００３９】図４にセルスキャン期間７の詳細を示す。

【００４０】図４に示すように、セルスキャン期間７
は、例えばｎ個（ｎ＝セルの個数、図２の例でいうと２
０１個）のビーム期間１０₁ 〜１０_n から構成される。
基地局１は、各ビーム期間１０₁ 〜１０_n において基地
局１のアンテナ６のビームを各セル４₁ 〜４_n の方向に
設定する（図２参照）。例えばビーム期間１０₁ におい
てはアンテナ６のビームをセル４₁ の方向に設定し、ビ
ーム期間１０₂ においてはアンテナ６のビームをセル４
₂ の方向に設定し、ビーム期間１０₃ においてはアンテ
ナ６のビームをセル４₃ の方向に設定している。また、
各ビーム期間１０₁ 〜１０_n は、基地局１が移動端末２
に対して制御信号を送信する送信期間Ｔｘと基地局１が
移動端末２から制御信号を受信する受信期間Ｒｘとから
なる。

【００４１】そして、まず基地局１は、セルスキャン時
のビーム期間１０₁ においてアンテナ６のビームをセル
４₁ の方向に設定し、その送信期間Ｔｘにおいてセル４
₁ の移動端末２に対する制御信号の送信を行う。セル４
₁ に存在する移動端末２は、基地局１からの制御信号を
受信すると、その受信期間Ｒｘにおいて基地局１に対し
て制御信号の送信を行う。以下、順次各セルに対して同
様の動作を行う。

【００４２】移動端末の送信電力を抑える無線通信方式
では、基地局のアンテナのビームの方向が、移動端末の
存在位置に設定されていないと、移動端末からの送信が
基地局に伝達されない。本発明によれば、移動端末２
は、基地局１からの送信信号を受信した際の受信電界強
度が閾値以上（もしくは受信感度以上）であれば、基地
局１のアンテナ６のビームの方向が移動端末２の存在位
置に設定されていると判断する。これによって、移動端
末２の送信電力を抑えても基地局１との無線通信が可能
となる。また、セルスキャン期間７を一定期間毎に定期
的に設けるようにすれば、移動端末２は常に基地局１か
らの信号を監視している必要はない。さらに、上記のセ
ルスキャンは、通信エリア３内のすべてのセル４に対し
て行われるので、移動端末２が通信エリア３内の任意の
位置に存在していても基地局１との無線通信が可能とな
る。

【００４３】図５に送信期間Ｔｘにおいて基地局１から
移動端末２に送信される制御信号の形式を示す。

【００４４】図５に示すように、基地局１から送信され
る制御信号１１には、セルスキャンを示すＩＤ１２、セ
ルの番号１３、基地局のＩＤ１４、着呼端末のＩＤ１
５，１５…、その他の情報１６が含まれる。これらの情
報によって、移動端末２は、基地局１から送信される情
報の種類、セルおよび基地局の番号を知ることができ
る。また、基地局１が移動端末２の詳細な位置を把握し
ていないため、着呼端末のＩＤ１５は、セルスキャン時
のすべてのセルに対して伝送する。つまり、制御信号が
図５に示すような信号形式とすることで一斉呼び出しと
同等の効果を得ることができる。ＩＤ１５が一致する着
呼端末は、基地局１からの制御信号を受信した際の受信
電界強度が閾値以上の時に、基地局１に対して送信を行
う。これにより基地局１は、移動端末２の位置を把握す
る。なお、セルスキャン時に基地局１から伝送される信
号にＩＤが含まれる着呼端末は、セルスキャン後の通信
タイミング割り当て期間８においてチャネルの割り当て
信号の受信を行う。

【００４５】図６に通信タイミング割り当て期間８にお
けるチャネルの割り当て信号の一例を示す。

【００４６】図６に示すように、チャネルの割り当て信
号１７には、チャネルの割り当て信号を示すＩＤ１８、
セルの番号１９、基地局のＩＤ２０、チャネルの割り当
て対象の移動端末のＩＤ２１、通信タイミングに関する
情報２２、その他の情報２３が含まれる。移動端末２
は、通信タイミングに関する情報２２によって、情報通
信期間９におけるどのタイミングで基地局１との間で通
信をすべきかを知ることができる。

【００４７】次に、受信期間Ｒｘにおいて移動端末２か
ら基地局１に送信される制御信号の形式の一例を図７を
用いて説明する。

【００４８】移動端末の送信電力を抑える無線通信方式
では、基地局１のアンテナ６のビームの方向が移動端末
の存在するセルに設定されていなければならない。本発
明では、発呼端末は定期的に行なわれるセルスキャンに
おいて、発呼要求を伝達する。発呼要求端末は、セルス
キャン時に基地局１からの信号を受信した際の受信電界
強度が閾値以上であれば、基地局１へ図７に示す制御信
号２４を伝送する。発呼端末から送信される制御信号２
４には、発呼要求を示すＩＤ２５、端末のＩＤ２６、そ
の他の情報２７が含まれる。移動端末２から送信される
この制御信号によって、基地局１は、移動端末２のＩ
Ｄ、移動端末２の位置を把握する。発呼要求を行った移
動端末２は、セルスキャン後のチャネルの割り当て信号
１７の受信を行う。

【００４９】次に、セルスキャン時に着呼端末から送信
される制御信号の形式の一例を図８を用いて説明する。
端末着呼は、一般的には一斉呼び出しによって移動端末
に伝達される。移動端末の送信電力を抑える無線通信方
式では、基地局のアンテナのビームの方向が移動端末の
存在するセルに設定されていなければならない。本発明
では、着呼端末は定期的に行なわれるセルスキャンにお
いて伝達される。基地局１から送信される制御信号１１
には、着呼端末のＩＤ１５が含まれる。移動端末２が、
基地局１からの制御信号１１を受信し、その信号に自端
末のＩＤが含まれていれば、セルスキャン時に、移動端
末２から基地局１ヘ図８に示す制御信号２８を伝送す
る。着呼端末から基地局１に送信される制御信号２８に
は、着呼応答を示すＩＤ２９、着呼端末のＩＤ３０、そ
の他の情報３１が含まれる。移動端末２から送信される
この制御信号２８によって、基地局１は移動端末の位置
を把握する。着呼端末は、セルスキャン後のチャネルの
割り当て信号１７の受信を行う。

【００５０】次に、セルスキャン時にセルを移動した際
に、移動端末２から基地局１に送信される制御信号の形
式の一例を図９を用いて説明する。

【００５１】移動端末２は基地局１から送られる図５の
制御信号１１によって自端末がどのセルに存在するかを
知ることができる。そして、移動端末２は、この位置情
報（セルＩＤ）を保存しておき、それ以降に送られてく
る制御信号１１のセルＩＤと比較して保存しているセル
ＩＤと異なるときには、図９に示す制御信号３２を基地
局１に送信する。この制御信号３２には、位置登録であ
ることを示すＩＤ３３、当該端末のＩＤ３４、その他の
情報３５が含まれる。基地局１は、この制御信号によっ
て移動端末２の位置を知ることができ、セル毎の位置登
録を行う。

【００５２】図１０は基地局１の構成を示すブロック図
である。

【００５３】同図に示すように、基地局１は、データの
変復調を行う変復調回路３６の他に、アンテナシステム
３７及びこれらを制御する制御回路３８を備える。アン
テナシステム３７は、アンテナ６と、制御回路３８の制
御の基でこのアンテナ６のビームの方向を変化させる、
すなわちアンテナ６の指向性の方向及び利得を変化させ
るビーム可変回路３９とを有する。

【００５４】図１１に上記アンテナシステム３７におけ
るアンテナ６の一例を示す。

【００５５】図１１に示すように、アンテナ６は、誘電
体基板４０上に例えば矩形のパッチ４１を縦横に配置し
て構成される。各パッチ４１には、各給電部４２より給
電が行われる。そして、ビーム可変回路３９は、各給電
部４２に印加される信号の振幅や位相を変化させてビー
ムの可変を行う。例えば、このようなアンテナのビーム
を変化する技術は、「1996年電子情報通信学会総合大会
Ｂ−１０７平面マルチビームアレーアンテナを用いた20
ＧＨｚ帯12セクタアンテナ」に詳しく開示されている。

【００５６】制御回路３８は、上記のアンテナ６のビー
ムの制御を行うと共に、変復調回路３６における送受信
の制御を行う。図１２にその制御フローを示す。

【００５７】上述したように本発明に係る無線通信方式
では、移動端末２の位置をセルのスキャンによって検出
する（ステップ１２０１、１２０２）。セルのスキャン
は、図３に示したようなタイミングで行なわれる。すな
わち、まず基地局１は、アンテナ６の指向性と利得を変
化させ、ビ−ムをセル番号４₁ に対応する方向に設定す
ると共に、基地局１から図４におけるビーム期間１０₁
のＴｘのタイミングで図５に示す形式の信号を送信す
る。この信号を受信した発呼端末、着呼端末、位置登録
端末は、図７〜９の形式の信号を図４におけるビーム期
間１０₁ のＲｘののタイミングで送出する。これによっ
て、移動端末２の位置を把握する。基地局１は、さらに
アンテナ６のビ−ムを次のセル番号に対応する方向に設
定して、以下同様に繰り返す。

【００５８】セルのスキャンが終了すると、基地局１
は、接続要求端末が存在するセル番号を認識できる。接
続要求端末に対しては通信タイミング割り当てを行う
（ステップ１２０３〜１２０６）。通信タイミング割り
当ては、まずアンテナ６のビ−ムを端末Ａが存在するセ
ルに対応する方向に設定し（ステップ１２０３）、その
後に通信タイミングを通知する（ステップ１２０４）。
以下、端末Ｂ，Ｃ…に対して同様に通知を行う（ステッ
プ１２０５〜１２０６）。

【００５９】通信タイミングの割り当てが終了すると、
図４における情報通信期間９での特定端末通信に移る
（ステップ１２０７〜１２０９）。特定端末通信では、
アンテナのビ−ムを端末Ａが存在するセル番号に対応す
る方向に設定し（ステップ１２０７）、その後にＡとの
通信を行う（ステップ１２０８）。端末Ｂに対して通知
した通信タイミングには、Ａとの通信を終了し、アンテ
ナのビ−ムを端末Ｂが存在するセル番号に対応する方向
に設定し（ステップ１２０９）、Ｂとの通信を開始する
（ステップ１２１０）。基地局１は、セルスキャンタイ
ミングになると、再び図１２に図示した制御フロ−を行
う。

【００６０】次に、移動端末２の一例を図１３に基づき
説明する。

【００６１】移動端末２は、送受信アンテナ５１、デュ
ープレクサ５２、パワーアンプ５３、変調器５４、復調
器５５、ベースバンド回路５６、制御回路５７から構成
される。本発明に係る無線通信方式では、移動端末２
は、基地局１からの信号の受信によって基地局１のアン
テナ６のビームが移動端末２が存在する位置にあること
を知ることを特徴としており、送信と受信のタイミング
は、時分割されている。

【００６２】アンテナ５１によって受信した信号は、デ
ュープレクサ５２によって復調器５５に入力される。復
調器５５の出力はベースバンド回路５６に入力され、誤
り検出、誤り訂正が行われ、ビット列に変換される。送
信時には、ベースバンド回路５６において誤り訂正符号
化が行われ、変調器５４に入力されて変調が施される。
変調器５４の出力は、パワーアンプ５３に入力され、所
望の電力まで増幅されてデュープレクサ５２を通って、
アンテナ５１より放射される。

【００６３】制御回路５７は、パワーアンプ５３、変調
器５４、復調器５５のＯＮ／ＯＦＦを行うことで、低消
費電力化を図る。つまり、セルのスキャン期間のみ回路
を動作させる。また、ベースバンド回路５６部で得られ
た制御信号によって端末全体の制御を行う。

【００６４】図１４にこの制御回路５７の制御フローを
示す。

【００６５】移動端末２は、セルスキャンタイミングの
前に（送受信部のスタ−トアップ時間）送受信部を動作
させ（ステップ１４０１）、基地局１からの信号が受信
可能な体制を整える。基地局１が定期的にセルスキャン
を行うと、端末は、セルスキャン時のみ送受信部を動作
させることが可能であり、このことは、低消費電力化に
貢献する。

【００６６】発呼端末、着呼端末、位置登録端末は、セ
ルスキャン時に基地局１からのセルスキャン信号を受信
すると（ステップ１４０２）、基地局１に対して送信を
行う。 すなわち、移動端末２が発呼要求する場合には
（ステップ１４０３）、図７に示す形式の発呼要求信号
を送出し（ステップ１４０４）、通信タイミング割り当
て信号の受信に移る（ステップ１４０５）。なお、移動
端末２が、セルスキャン期間内であれば、基地局１から
のセルスキャン信号を再受信し、基地局１に対して要求
信号を再送信するようにすると、通信状態が良好なセル
に登録させることも可能である。

【００６７】基地局１からの図５に示した制御信号１１
に含まれる着呼端末ＩＤ１５が、自ＩＤと一致する移動
端末２は（ステップ１４０６）、図８に示す形式の着呼
応答信号を送出し（ステップ１４０７）、通信タイミン
グ割り当て信号の受信に移る（ステップ１４０５）。こ
の場合も、移動端末２が、セルスキャン期間内であれ
ば、基地局１からのセルスキャン信号を再受信し、基地
局１に対して再送信するようにすることにより、通信状
態が良好なセルに登録させることが可能となる。通信タ
イミング割り当て信号を受信した移動端末２は、その後
基地局１との間で情報通信を行う（ステップ１４０８）
一方、移動端末２が先に受信した基地局ＩＤと異なる場
合には（ステップ１４０９）、移動端末２は位置登録エ
リアの更新を行う必要があると判断し、図９に示す位置
登録信号を送出する（ステップ１４１０）。そして、通
信タイミング割り当て信号を受信しない移動端末２は、
次のセルスキャンタイミングまで送受信部を休止させる
（ステップ１４１１）。

【００６８】上述した実施の形態は本発明の一例を示し
たにもので、本発明はその技術思想の範囲内で様々に変
形して実施をすることが可能である。

【００６９】例えば、図３の情報通信期間において各移
動端末（図３のＡ、Ｂ、Ｃ）に対して連続的にチャネル
を割り当てているが、図１５に示すようにスロット毎に
チャネルを割り当てることも可能である。例えば、情報
通信期間を等間隔のスロットに分け、これらをＡＢＣＡ
ＢＣＡＢＣ…の順に順次割り当てるようにすることが可
能である。これは、セルスキャンにおいて、端末発呼の
基地局への通知及び端末着呼の端末への通知が行われる
ため、移動端末がセルスキャン後の通信タイミングの割
り当て信号の受信が可能となるためである。

【００７０】また、図４では、セルのスキャンは、エリ
ア内の全てのセルに対して連続的に行なわれているが、
図１６に示すように、全てのセルに対するスキャンを一
回のセルスキャン時に一回で行わず、分割して行うよう
にしてもよい。セルスキャン時は、回線が制御信号に占
有されるため、セルのスキャンを分割することによっ
て、通信時の待ち時間を低減することができる。

【００７１】さらに、通信タイミングの割り当ては、基
地局から移動端末に対する応答信号を兼ねているが、こ
れは必ずしもセルのスキャン後に設ける必要はない。例
えばセルのスキャン後に所定の期間置いて通信タイミン
グの割り当てを行うようにしてもよいし、セルのスキャ
ンの期間内で通信タイミングの割り当てを行うようにし
てもよい。

【００７２】また、図１７に示すように、ある特定のセ
ルのスキャン回数が他のセルのスキャン回数と異なって
いても構わない。セルの大きさは、アンテナの指向性と
アンテナの利得、アンテナの設置条件で異なる。径が小
さいセルでは、移動端末が当該セル外へ移動する確率が
高くなる、したがって、そのようなセルについてのみス
キャン回数を増やすことは、有効である。

【００７３】また、アンテナの形態は、図１１の示した
ものの他に、ビームを可変できるアンテナであれば、面
状、線状等を問わずどのようなものであってもよい。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、基地
局と移動端末との間で通信可能な通信エリアが複数のセ
ルからなり、基地局が各セルに対してビームの操作が可
能なアンテナを有するものとし、基地局はアンテナのビ
ームを各セルに対して順次操作して移動端末との間で制
御通信を行うようにしたので、基地局のアンテナの利得
を従来より大きくとることができるようになり、この結
果移動端末の送信電力を下げることが可能となり、加え
てより間欠的な受信も可能となり、これにより移動端末
の消費電力の低減を図ることができる。また、セルを細
かく分割してもセル毎に基地局を設ける必要がなくなる
ので、基地局の数を少なくすることができる。さらに、
ビーム操作時に着呼端末の識別子をすべてのセルにおい
て伝送できるため、一般的な無線通信システムにおける
位置登録エリアに対する一斉呼び出しと同等のことが実
現でき、発着呼制御の時間を短くすることができる。ま
た、セルへのアンテナビームの順次操作によって、発呼
端末の存在検出とその発呼端末の位置検出が可能となる
ため、移動端末の位置検出に要する通信回数を低減する
ことができ、移動する端末に対しても伝送効率を劣化さ
せることなく無線通信を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る無線通信システムの概略を説明す
るための図である。

【図２】本発明に係るセルの配置例を示す図である。

【図３】本発明に係る無線通信方式のフレームの構成を
示した図である。

【図４】本発明に係るセルスキャン時のフレーム構成を
示した図である。

【図５】本発明に係るセルスキャン時に基地局から送信
される信号の形式を示した図である。

【図６】本発明に係る通信タイミング割り当て期間に基
地局から送信される信号の形式を示した図である。

【図７】本発明に係るセルスキャン時に発呼端末から送
信される信号の形式を示した図である。

【図８】本発明に係るセルスキャン時に着呼端末から送
信される信号の形式を示した図である。

【図９】本発明に係るセルスキャン時に移動端末から送
信される位置登録信号の形式を示した図である。

【図１０】本発明に係る基地局の構成を示した図であ
る。

【図１１】本発明に係る基地局アンテナの構成を示した
図である。

【図１２】本発明に係る基地局の制御フローを示した図
である。

【図１３】本発明に係る移動端末の構成を示した図であ
る。

【図１４】本発明に係る移動端末の制御フローを示した
図である。

【図１５】本発明に係るフレームの他の例を示した図で
ある。

【図１６】本発明に係るフレームの他の例を示した図で
ある。

【図１７】本発明に係るフレームの他の例を示した図で
ある。

【符号の説明】

１ 基地局 ２ 移動端末 ３ 通信エリア ４ セル ５ ビーム ６ 基地局アンテナ

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０４Ｂ 7/26 １１０Ａ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基地局と移動端末との間で通信可能な通
   信エリアが複数のセルからなり、 前記基地局が、前記各セルに対してビームの操作が可能
   なアンテナを有し、前記アンテナのビームを前記各セル
   に対して順次操作して前記移動端末との間でセル単位の
   位置登録または情報通信における通信タイミングを含め
   た制御通信を行い、前記通信タイミングを基に前記移動
   端末との間で情報通信を行うことを特徴とする無線通信
   システム。
2. 【請求項２】 複数のセルからなる通信エリア内の移動
   端末との間で通信が可能な基地局であって、 前記各セルに対してビームの操作が可能なアンテナと、 第１の期間内に前記アンテナのビームを前記各セルに対
   して順次操作し、第２の期間内に前記アンテナのビーム
   を特定のセルに操作し、または前記各セルに対して順次
   操作するアンテナ操作手段と、 前記第１の期間内に前記移動端末との間で順次セル単位
   の位置登録または情報通信における通信タイミングを含
   めた制御通信を行い、第２の期間内に前記通信タイミン
   グを基に前記移動端末との間で情報通信を行う通信手段
   とを具備することを特徴とする基地局。
3. 【請求項３】 複数のセルからなる通信エリアを有する
   基地局との間で通信が可能な移動端末であって、 前記基地局から前記セルを特定する識別子信号及び情報
   通信における通信タイミングを示す信号を受信する手段
   と、 前記受信した通信タイミングを示す信号に基づくタイミ
   ングで前記基地局との間で情報通信を行う手段とを具備
   することを特徴とする移動端末。
4. 【請求項４】 請求項３記載の移動端末であって、 前記受信した識別子がそれまでのセルの識別子と異なる
   とき、前記基地局に対してセル単位で区別される位置登
   録信号を送信する手段をさらに具備することを特徴とす
   る移動端末。
5. 【請求項５】 基地局のアンテナのビームを複数のセル
   に対して順次操作して基地局と移動端末との間で制御通
   信を行い、 この制御通信を基に上記のビームが移動端末に向いたタ
   イミングで基地局と移動端末との間で情報通信を行うこ
   とを特徴とする無線通信方法。