JPH10336104A

JPH10336104A - 移動体通信用基地局

Info

Publication number: JPH10336104A
Application number: JP9142365A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Imai; 雅晴今井
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 1998-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】他の基地局の通信に与える干渉を最小にすると
ともに、基地局の出力電力を高出力化することのできる
移動体通信用基地局を実現する。【解決手段】受信機７によって測定される移動局からの
電波の受信レベルに基づいて、当該移動局が一定の強さ
の電界強度で電波を受けるためには、どのくらいの送信
出力電力の電波を出せばよいかを判断して、当該移動局
との通信を行う通信スロットにおける送信機の出力を制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＨＳ(Personal
Handy-phone System) などのＴＤＭＡを用いたマイクロ
セル方式の移動体通信システムにおける、基地局の送信
電力の制御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ＰＨＳ
は、半径数１００ｍの狭いエリアをカバーする基地局を
多数設置することを特徴とする移動通信システムである
が、最近基地局の出力を電波法で許可される範囲内で高
出力化することで、一台の基地局で広範囲をカバーする
ことが求められている。このような高出力タイプの基地
局は、地方の駅やショッピングセンターなどのトラフィ
ックの小さいところでの需要が多い。

【０００３】しかし、基地局の出力電力を高出力化すれ
ば、基地局のカバーエリアを越えて、他の基地局のカバ
ーエリアにまで電波が到達し、当該他の基地局の通信に
干渉を与えるおそれがある。このような干渉が生ずれ
ば、当該他の基地局のカバーエリア内で、移動局から当
該他の基地局への通信におけるフレームエラーレートが
増大し、音声品質やデータ伝送品質を悪化させることに
なる。

【０００４】従来は、干渉を受けた基地局は、移動局と
通信する周波数やタイムスロットを変える等の方法で干
渉回避を行っていたが、このような受動的な回避方法だ
と、通信の輻輳時など基地局から移動局への通信に割り
当てる他のチャンネルがない場合には、通信できず、通
信切断という事態が生じる。そこで、本発明は、他の基
地局の通信に与える干渉を最小にするとともに、基地局
の出力電力を高出力化することのできる移動体通信用基
地局を実現することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の移動体通信用基
地局は、移動局からの電波の受信レベルを測定する受信
レベル測定手段と、受信レベル測定手段によって測定さ
れる移動局からの電波の受信レベルに基づいて、当該移
動局が一定の強さの電界強度で電波を受けるためには、
どのくらいの送信出力電力の電波を出せばよいかを判断
して、当該移動局との通信を行う通信スロットにおける
送信機の出力を制御する出力制御手段とを備えているも
のである（請求項１）。

【０００６】前記の構成によれば、基地局が、移動局の
送信電波の受信レベルから推測して、当該移動局の通信
品質に影響を与えない範囲で、どのくらいの送信出力電
力の電波を出せば十分であるかを判断して、当該移動局
との通信を行う通信スロットにおける送信機の出力を制
御することができる。前記出力制御手段は、電波到達距
離と受信電界強度との相関関係を記録した相関データを
用いて、当該移動体までの距離を推定し、推定された距
離に基づいて、送信出力電力を判断することができる
（請求項２）。

【０００７】すなわち、前記送信出力電力をどこまで低
下させるか決定する際、受信レベルから移動局までの距
離を推定し、その距離にいる移動局が一定の強さの電界
強度で電波を受けるためには、どのくらいの送信出力電
力の電波を出せばよいかを基準とする。前記出力制御手
段は、送信機の出力を制御する周期Ｔを、受けた電波の
フェージングによる変動周期を実測して、当該実測周期
に又はそれよりも長く設定することが好ましい（請求項
３）。

【０００８】移動局からの電波を受信する際に、移動局
は動いているから、電波は通常フェージングによる変動
を受ける。送信機の出力を制御する場合、フェージング
による変動周期よりもひんぱんに制御すれば、かえって
通信品質が悪化するからである。前記出力制御手段は、
送信機の出力を制御する場合の出力のマージンＭを、受
けた電波のフェージングによる変動量を実測して、当該
実測変動量に応じて設定することが好ましい（請求項
４）。

【０００９】従来、基地局からの送信出力電力に予め一
定のマージンを持たせることが通例であるが、現実に
は、時間帯等の条件によってフェージングは大きく変動
するので、効率的なシステムを構築するためには、移動
体との通信時における受信レベルのフェージングによる
変動に応じたマージンを設定すべきだからである。ま
た、前記出力制御手段は、通話開始時においては、時刻
ごとのフェージングによる変動周期の過去の統計データ
に基づいて送信機の出力を制御する周期Ｔを設定するこ
とが好ましい（請求項５）。さらに、前記出力制御手段
は、通話開始時においては、時刻ごとのフェージングに
よる変動量の過去の統計データに基づいて送信機の出力
のマージンＭを設定することが好ましい（請求項６）。

【００１０】通話開始時においては、前記フェージング
周期やフェージングの深さのデータは十分蓄積されてい
ないので、統計データを用いて推定するようにしたので
ある。前記出力制御手段は、送信出力電力の変化率を１
ｄＢ／sec 以下に制限することが好ましい（請求項
７）。送信電力の急激な増大を防止するためである。

【００１１】前記出力制御手段は、過去所定時間の受信
電界強度の時系列データから、受信電界強度を推定する
こととしてもよい（請求項８；図４(b) 参照）。一時的
にノイズが入ったために受信電界強度が変動することが
あるが、このような変動を抑えることとすれば、送信出
力電力の急激な変動を避けることができるからである。

【００１２】前記出力制御手段は、移動局が不感地帯に
存在すると判定した場合、送信出力電力を不感地帯侵入
前の値に設定することが好ましい（請求項９；図５(c)
参照）。移動局が不感地帯に存在する場合は、受信電界
強度が非常に小さくなるが、このときに送信電力を増大
させると、送信電力が過大になるからである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、ＴＤＭ
Ａを用いたマイクロセル方式（１．９ＧＨｚ帯）の送信
タイミング及び受信タイミングを示す図である。送信タ
イミング及び受信タイミングは、それぞれ制御スロット
及び複数の通信スロット（図１の場合は３つの通信スロ
ット）ｆ₁,ｆ₂,ｆ₃で構成される（ｆは周波数を示
す）。

【００１４】図２は、本発明に係る移動体通信用基地局
の構成を示すブロック図である。移動体通信用基地局１
は、ダイバーシチ用アンテナ２，３と、アンテナ２，３
を送信用又は受信用に切り替えるアンテナ切替部４と、
送信機５と、TDMA制御部６と、基地局制御部１０と、受
信機７とを備えている。前記受信機７は、移動局からの
電波の受信レベルを測定し出力する「受信レベル測定手
段」としての機能を備えている。

【００１５】前記基地局制御部１０は、ハンドオーバー
や、発呼、着呼等基地局全体の制御を行い、TDMA制御部
６は、タイミングや通信データ内容の制御を行ってい
る。また、基地局制御部１０は、「電波到達距離と電界
強度との相関関係のデータ」を持っていて、この「電波
到達距離と電界強度との相関関係のデータ」を用いて、
移動局までの距離を推定し、この距離のデータを受信電
界データ処理部８に渡す。

【００１６】移動体通信用基地局１は、さらに、受信機
７において測定される移動局からの電波の受信レベルに
基づいて移動体までの距離を推定する受信電界データ処
理部８と、受信電界データ処理部８により推定された距
離に基づいて送信機の出力を制御する駆動部９とを備え
ている。受信電界データ処理部８は、移動体通信用基地
局１と移動局との通信が確保される前は、移動局からの
制御スロットの受信電界強度を常にモニターしておき、
また移動体通信用基地局１と移動局との通信が確保され
ると、使用している移動局からの通信スロットの受信電
界強度をモニターし、その数値を基地局制御部１０に伝
える。さらに、その距離にいる移動局が通信品質を確保
できる範囲で一定の強さの電界強度で電波を受けるため
には、どのくらいの送信出力電力の電波を出せばよいか
を判断し、実際には、それに何らかのマージンＭを上乗
せした送信出力電力を判断する。この判断は周期Ｔごと
に行う。

【００１７】以下、移動体通信用基地局１について、そ
の動作をさらに詳細に説明する。なお、以下の動作を行
う機能は、基地局制御部１０においてソフトウェアによ
り実現してもよく、受信電界データ処理部８のＩＣに組
み込んで実現してもよい。以下の動作を行う機能が請求
項に記載した「出力制御手段」の機能に相当する。受信
機７は、図１に示す受信タイミングの各スロットごとに
受信電界強度Ｅを測定する。測定周期は、５msecであ
る。この受信電界強度Ｅのデータを時系列にグラフ化す
ると、図３(a) のようになる。図３(a) に示されるよう
に、受信電界強度Ｅには細かい変動の他に、ＡやＢに示
す大きな変動が含まれている。この大きな変動の原因は
フェージングによるものである。ＰＨＳにおいて、フェ
ージングの周期は通常０．１sec 、電界強度の落ち込み
ΔＥは１０ｄＢ以上のものが生じる。

【００１８】次に、受信電界データ処理部８では、受信
機７から受け取った受信電界強度Ｅのデータを積分し、
ノイズ等の小変動を取り除く。積分定数としては０．１
secから１０sec 程度が適当である。この処理の結果を
図３(b) に示す。なお、積分以外に、例えば受信電界強
度Ｅのデータをディジタル化して重み付け平均化した
り、移動平均をとるような処理でもよい。以下、このよ
うな処理を総称して「平滑化」という。

【００１９】さらに、受信電界データ処理部８では、フ
ェージングの影響Ａ，Ｂという異常な変動による送信出
力の無用な増大を防止するため、図３(c) に示すように
電界強度の変動のリミッタをかける。すなわち、ある時
点とその後の時点のデータを比較し、この時のデータの
差が１sec 当たりに換算して所定の数値（例えば１ｄＢ
／sec ）以上であれば、所定の数値に抑えてしまう。具
体的には、ある時刻Ｔ ₁における受信電界強度Ｅの積分
値がａｄＢ、その後の時刻Ｔ₂（例えば１０秒後）にお
ける積分値が（ａ−１２）ｄＢであったとする。このと
き、単位時間当たりの変動率は、１．２ｄＢ／sec であ
るが、これをリミッタにより１．０ｄＢ／sec に抑えて
しまうことにより、時刻Ｔ₂での受信電界強度Ｅの変動
分を（ａ−１０）ｄＢとする。

【００２０】このようにして、フェージングの影響が除
去された図３(c) に示すような受信電界強度Ｅの変動デ
ータを得ることができる。次に、受信電界データ処理部
８は、リミッタをかけた受信電界強度Ｅの変動データに
基づいて、基地局制御部１０に、受信電界強度Ｅに対応
した、相手方移動局までの距離を問い合わせる。基地局
制御部１０は、前述した「電波到達距離と電界強度との
相関関係のデータ」と受信電界強度Ｅを基にして、相手
方移動局までの距離を求め、受信電界データ処理部８に
提供する。

【００２１】受信電界データ処理部８は、距離に基づき
送信すべき出力レベルを決定して駆動部９に指示を出し
相手方移動局との距離に応じた出力レベルで送信させ
る。なお、以上の実施形態では、基地局制御部１０は、
受信電界データ処理部８に距離の情報を提供したが、送
信すべき出力レベルを直接提供してもよい。また、「電
波到達距離と電界強度との相関関係のデータ」は、基地
局制御部１０が持っていたが、受信電界データ処理部８
が持っていてもよい。さらに距離を求める演算機能やそ
のためのデータも、受信電界データ処理部８が持ってい
てもよい。

【００２２】さらに、リミッタをかけるのは、送信機５
であってもよい。すなわち、制御対象データとしては図
３の(b) までのデータを使用し、駆動部９において、受
信電界データ処理部８から１ｄＢ／sec の変更指示が出
たときに、出力変化を１ｄＢ／sec に抑える。次に、周
期Ｔ及びマージンＭの決定の具体的方法について説明す
る。

【００２３】図３(a) のデータが図３(c) のデータの最
下限より所定値（例えば１０ｄＢ）以上低い状態が所定
時間（例えば０．１sec ）以上続いたときに、１カウン
トし、所定時間（通常は１０秒〜３分の中から選ばれる
時間。例えば１分）の中で何カウントされたかにより、
フェージングの周期を求める。周期Ｔは、短期的な電界
強度の変動（フェエージング）の影響を回避するため、
基本的には、前記フェージング周期と同じか、それより
も長い時間に決定される。

【００２４】なお、ＰＨＳでは、移動局は、歩行する人
が持つことを想定しているので、フェージングの周期
は、高々１０Ｈｚ程度である。また、図３(a) のデータ
が図３(c) のデータの最下限より所定値（例えば１０ｄ
Ｂ）以上低い状態が所定時間（例えば０．１sec ）以上
続いたときの数値を求めることにより、フェージングの
深さを求める。前記マージンＭは、通信品質の劣化を避
けるため、基本的には、フェージングの深さと同じか、
それよりもやや大きな値に決定される。

【００２５】なお、通話を開始する当初は、所定時間分
の受信電界強度の実測値が収集されていない可能性があ
る。この場合は、フェージング周期やフェージングの深
さは、実際の受信レベルの変動から判断するのでなく、
過去に当該時刻の通信時に得た受信レベルに基づいて統
計データとして蓄積しておき、通話を開始する当初は、
当該統計データを用いて周期ＴやマージンＭを決定する
ようにしてもよい。

【００２６】このように判断された送信出力電力が、許
可された上限（例えば５００ｍＷ）を越えるものであれ
ば、送信出力電力をその上限値に抑える。また、判断さ
れた送信出力電力が、一定の下限（例えば２０ｍＷ）を
下回るものであれば、送信出力電力をその下限値に抑え
る。この程度まで低下させれば、他の基地局１へ与える
影響は十分無視でき、また、送信出力電力をあまり低く
すれば、移動体との通信品質が低下するおそれもあるか
らである。

【００２７】さらに高度な制御を行うために、基地局制
御部１０又は受信電界データ処理部８に、次のような機
能を持たせてもよい。図４は、移動局が基地局からだん
だん離れていく場合の受信電界強度Ｅの変動の様子を示
したグラフである。図４(a) のＣの部分の盛り上がり
は、フェージング等の影響によるものである。このよう
な場合が想定されることから、平滑化後の受信電界強度
の変動を時系列に記憶し、過去所定時間の（１０秒から
３分程度）の時系列データから、受信電界強度の変動率
を最尤推定法等により算定し、その変動率から次に送信
すべき送信出力を推定するようにしてもよい。要する
に、平滑化された図３(b) のデータを、もっと長い時定
数で再度平滑化するのである。

【００２８】また、移動局が不感地帯に入った場合を想
定する。図５(a) に示すように受信電界強度の減少ｈが
１０ｄＢ以上あり、その減少した状態が続くことを考え
る。平滑化後の受信電界強度は図５(b) のようになり、
これに基づいて今まで述べてきた出力電力の制御を行う
と、図５(c) に破線で示したように送信出力を上げるこ
とになる。これでは、送信出力が過大になるので、図５
(c) に実線で示したように、図５(a) に示した不感地帯
侵入の状態が所定時間Ｔ₃（１０秒から３分程度）続く
と、電界強度減少前の受信電界強度Ｅ₁に応じた送信出
力になるように制御する。これにより、移動局が不感地
帯から出てきたときに、適正な出力で通信できるように
なる。なお、不感地帯侵入の判定は、受信データのフレ
ームエラーレートと受信レベルに基づき行う。

【００２９】また、受信電界強度が小さい状態が長時間
（３分から１０分）続くようであれば、遠く離れたと認
識して通常の出力制御に戻す。駆動部９は、送信機５に
対して、通信相手の移動局に割り当てた当該通信スロッ
トの出力電力を当該電力にするように制御することによ
り、移動局が動いている場合、当該移動速度に応じて、
移動局が早く移動しているときはそれに追従することが
でき、移動局がゆっくり移動しているときにもそれに追
従することもできる。

【００３０】なお、制御スロットに使用するチャンネル
での出力電力は制御しないで一定に保つ。この理由は、
カバーエリアの確保と他の基地局との同期確保のためで
ある。本発明に係る移動体通信用基地局では、通常１台
の基地局で、３台以上の移動局と同時に通信可能である
が、移動局の位置は全く相関がないために、各移動局に
割り当てた通信スロットｆ₁,ｆ₂,ｆ₃ごとに前記送信出
力電力の制御を行うことはもちろんである。

【００３１】本発明は、前記の実施形態に限定されるも
のではなく、発明の範囲内で種々の変更を施すことが可
能である。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明の移動体通信用基地
局によれば、基地局が、移動局の送信電波の受信レベル
から推測して、当該移動局の通信品質に影響を与えない
範囲で、どのくらいの送信出力電力の電波を出せば十分
であるかを判断して、当該移動局との通信を行う通信ス
ロットにおける送信機の出力を制御することができるの
で、基地局送信電力を低減することができ、周辺の他の
基地局へのチャンネル間の干渉を防ぐことができる。こ
のために、他の基地局へ干渉を与えることを未然に抑え
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＴＤＭＡを用いたマイクロセル方式の送信タイ
ミング及び受信タイミングを示す図である。

【図２】本発明に係る移動体通信用基地局の構成を示す
ブロック図である。

【図３】受信電界強度のグラフであり、(a) は受信電界
強度Ｅの生データ、(b) は平滑化後のデータ、(c) はリ
ミッタ操作後のデータを示す。

【図４】移動局が基地局からだんだん離れていく場合の
受信電界強度Ｅの変動の様子を示したグラフであり、
(a) は受信電界強度Ｅの生データ、(b) は平滑化後のデ
ータを示す。

【図５】移動局が不感地帯に入った場合の受信電界強度
Ｅの変動の様子を示したグラフであり、(a) は受信電界
強度Ｅの生データ、(b) は平滑化後のデータ、(c) は出
力電力の制御を行った場合の送信出力のグラフである。

【符号の説明】

１移動体通信用基地局２，３ダイバーシチ用アンテナ４アンテナ切替部５送信機６ TDMA制御部７受信機８受信電界データ処理部９駆動部１０基地局制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＴＤＭＡを用いたマイクロセル方式の移動
体通信システムに使用される移動体通信用基地局であっ
て、移動局からの電波の受信レベルを測定する受信レベル測
定手段と、受信レベル測定手段によって測定される移動局からの電
波の受信レベルに基づいて、当該移動局が一定の強さの
電界強度で電波を受けるためには、どのくらいの送信出
力電力の電波を出せばよいかを判断して、当該移動局と
の通信を行う通信スロットにおける送信機の出力を制御
する出力制御手段とを備えていることを特徴とする移動
体通信用基地局。
【請求項２】出力制御手段は、電波到達距離と受信電界
強度との相関関係を記録した相関データを用いて、当該
移動体までの距離を推定し、推定された距離に基づい
て、送信出力電力を判断することを特徴とする請求項１
記載の移動体通信用基地局。
【請求項３】出力制御手段は、送信機の出力を制御する
周期Ｔを、受けた電波のフェージングによる変動周期を
実測して、当該実測周期に又はそれよりも長く設定する
ことを特徴とする請求項１記載の移動体通信用基地局。
【請求項４】出力制御手段は、送信機の出力を制御する
場合の出力のマージンＭを、受けた電波のフェージング
による変動量を実測して、当該実測変動量に応じて設定
することを特徴とする請求項１記載の移動体通信用基地
局。
【請求項５】出力制御手段は、送信機の出力を制御する
周期Ｔを設定するに際して、通話開始時においては、時
刻ごとのフェージングによる変動周期の過去の統計デー
タに基づいて送信機の出力を制御する周期Ｔを設定する
ことを特徴とする請求項３記載の移動体通信用基地局。
【請求項６】出力制御手段は、送信機の出力を制御する
場合の出力のマージンＭを設定するに際して、通話開始
時においては、時刻ごとのフェージングによる変動量の
過去の統計データに基づいて送信機の出力のマージンＭ
を設定することを特徴とする請求項４記載の移動体通信
用基地局。
【請求項７】出力制御手段は、送信出力電力の変化率を
１ｄＢ／sec 以下に制限することを特徴とする請求項１
記載の移動体通信用基地局。
【請求項８】出力制御手段は、過去所定時間の受信電界
強度の時系列データから、受信電界強度を推定すること
を特徴とする請求項１記載の移動体通信用基地局。
【請求項９】出力制御手段は、移動局が不感地帯に存在
すると判定した場合、送信出力電力を不感地帯侵入前の
値に設定することを特徴とする請求項１記載の移動体通
信用基地局。