JP2823938B2 - 移動通信システムの無線チャネル制御方式 - Google Patents

移動通信システムの無線チャネル制御方式

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肇 滝田
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Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の属する技術分野 本発明は小ゾーン構成を用いる移動体通信において、
サービス・エリア内の任意の場所から常時移動端末との
発着呼を確保し、通信中の移動端末の通信品質を満足さ
せる通信方法とシステムに関するものであり、より具体
的には、周波数有効利用率,通信品質,無線回線の制御
能力などに優れた通信システムに関するものである。
(2) 従来技術とその問題点 あるサービス・エリア内で何処でも移動して電話の発
信着信が行える携帯電話サービスの要望が高い。日本電
信電話株式会社(NTT)では自動者電話システムの無線
交換網を利用し、小型携帯機を開発して広域の携帯電話
サービスを行っている。
一方、コードレス電話が普及するに従い、コードレス
電話システムを拡張し、第1図に示すごときシステムコ
ードレス電話として限定区域内の構内携帯電話システム
が実現できるようになった。これは250/380MHz帯の周波
数を使用し、制御チャネルを含め89チャネルを有し、空
中線電力10mWの小電力を用いた複信のサービス半径50m
程度の小ゾーン方式(マイクロゾーン方式)のものであ
る。このシステムは第1図に示すように、例えば無線系
制御装置10、固定無線局A〜N、携帯電話機a〜nから
成る。この構成の各要素を簡単に説明する。
* 携帯電話機:無線にて固定無線局にアクセスし、固
定無線局または無線系制御装置に位置登録を自動的に行
う機能を有する。携帯電話機の移動に伴い別の固定無線
局または無線系制御装置に位置登録し位置登録の変更を
行う機能を有する。発着呼動作はサービスエリア内の任
意の場所から可能である。
* 固定無線局(FRS):無線系制御装置からの下り信
号を無線に変換し、携帯電話機に送信することで着信呼
び出し並びに通話が行える。一方、携帯電話機からの上
り無線信号を受信・復調し、有線で無線系制御装置に伝
送することで発信動作並びに発信による通信が行える。
また、位置登録に必要な報知信号を送出する。
* 無線系制御装置(RCE):無線系制御装置は携帯電
話機の所在位置の電波ゾーンをカバーする固定無線局と
その携帯電話機と1対1の関係にある構内交換機PABXの
内線とを発信着信時に接続し通話路を形成する装置であ
る。システムによっては無線系制御装置そのものが交換
機能を有する場合もある。
このように身近に携帯電話システムが実現できるよう
になった。これらシステムは現在まだ全国ネットのサー
ビスが行われていないが、限られたビル内等の限定区域
内で盛んに使用されるようになった。限定区域内で多数
の人が同時に携帯電話を使用し始めると当然のことなが
ら無線トラフィックが増大し、なかなか繋がらないとい
う状況が発生する。これを解決するため固定無線局に複
数の送受信機を組み込むケースが出てきた。
上記の複数の送受信機が組込まれた固定無線局FRSで
は、同時に複数の電波を送出することがある。
このような場合には送信相互変調が発生する。従って
チャネル配置に配慮が必要である。
相互変調とは、送信機や受信機のような非線形特性を
もつ回路に複数の信号が入力されたとき、入力信号周波
数とは異なる第三の周波数の信号を発生させることをい
い、発生した信号を相互変調波と呼ぶ。相互変調波は英
語のIntermodulationを略してIMということもある。
相互変調波のレベルはその原因となっている入力波の
レベルよりも十分低い。しかし、移動通信では基地局受
信レベルが移動機の位置によって大幅に変化するため、
極めて高いレベルの信号から極めて低いレベルの信号ま
で、種々のレベルの信号が受信されている。このため、
高入力レベルの信号によって基地局受信機等で発生した
相互変調波が、他の移動機からの低入力レベル信号の周
波数と一致した場合に妨害を与える。また移動機受信に
おいても、基地局送信波の高レベル信号によって、その
基地局では使用していない周波数の相互変調波が移動機
内部で発生した場合、移動機はその相互変調波を基地局
送信波と誤認することが問題となる。
いま、f1とf2の信号を非線形回路に入力したとき、発
生する相互変調波の周波数fiは、 fi=|m・f1±n・f2| (m,nは正の整数) となる。m+nを相互変調波の次数という。移動通信で
は、システム帯域幅が無線周波数に比べて小さためm・
f1−n・f2でかつn=m±1のものが問題となる。これ
は例えば80MHz帯の場合、これ以外の場合は相互変調波
は1,600MHz帯,2,400MHz帯などにより、システム帯域外
になることから容易に分かる。更に、発生する相互変調
波は次数が低いほどレベルが高いため、上記の条件を満
たす最低次元である3次相互変調、すなわち2f1−f2
形の相互変調が実際的な問題となる。3次相互変調は上
述の2波入力の場合のほかに、f1,f2,f3の3波が入力し
たときに発生するf1+f2−f3の形のものもあり、この二
つが問題である。
わかりやすい例で示すと、仮に移動通信システムに等
間隔に10波(=チャネル)割り当てられていたとする
と、第3次IMの発生しないチャネル組合せ例は1,2,5,7
の4チャネルだけである。第3のチャネルは2f1−f2
式でf1=チャネル2とf2=チャネル1とでIMを発生させ
てしまう。又、第4チャネルはf1+f2−f3の式でf1=チ
ャネル2,f2=チャネル7,f3=チャネル5でIMが発生す
る。そ他6,8,9,10チャネルも同様に1,2,5,7チャネルの
組合せでIMが生じてしまう。
例えば第2図について説明する。
第2図は近接して3チャネル用として各々3組の送受
信機を備えたFRSが2つあり、4台の携帯機がある。そ
の各々は#1の携帯機はFRS−1とチャネル で接続される。#2の携帯機は同じくFRS−1とチャネ
で接続されている。FRS−1の近傍にある#3の携帯機
はチャネル でFRS−2と接続されている。本システムでは仮に無線
チャネルが10チャネルで等間隔に与えられていたとす
る。このような状態のもとで#4の携帯機がFRS−1の
近くで発呼又は着呼しそうになる。従来であるとFRS−
1は10チャネルの中から空チャネルを検出すると2,4,5,
7,8,9,10チャネルの計7チャネルが空であることを知
る。IMを考慮しないからこの中のどのチャネルを使用し
てもよいので、チャネル2を選択したとする。このチャ
ネル2をFRS−1が電波送出することにより、すでに送
出しているチャネル1の電波とでIM波を3チャネルに送
出することになり、すでに無線回線の設定されているFR
S−2と携帯機#3との3chの通話に妨害を与えてしまう
という問題があったが、従来はこれらを配慮せず電波送
出していたので、既に通話しているチャネルに妨害を与
え、通話品質を低下させていた。
(3)発明の目的 本発明は、これら複数無線ユニットが組込まれた固定
無線局が複数の電波を送出しようとした時、発生するIM
波による妨害を極力回避してIMのない快適な通信を行う
ことのできる移動通信システムの無線チャネル制御方式
を提供するものである。
(4)発明の構成および作用 本発明の第1の実施例は、1つの固定無線局から複数
の電波を送出する時に、発生するIM波のチャネル(以下
Ci)を調べ、このCiを他の局が使用していたときには、
IMによる妨害を与えないように他のチャネルの電波を調
査し、電波を送出するものである。
ここで、複数の電波を送出する固定無線局の1例を第
3図に示す。この例では3つの送受信ユニットがあり、
各々の右手はアンテナ分配器を経てアンテナに接続され
る。左手は網制御部を経て無線系制御装置につながる。
下方は共通制御器に接続され、さらに共通制御器は記憶
ユニットに繋がっている。
この時の処理の流れの1例を第4図に示す。
まず最初に発着あるいは着呼−1があると、固定無線
局の制御部は第1の無線ユニットに対し、C1チャネルを
設定し、そのC1チャネルが空かどうかを受信し、判断す
る。もしそのチャネルが塞がっていたら、別チャネルを
設定し空かどうかを判断する。チャネルが空いていたの
がわかると、そのC1チャネルを記憶するとともに通話−
1に移行する。
次に、第2又は第3の発呼あるいは着呼−2がある
と、固定無線局の制御部は第2の無線ユニットを指定す
る。制御部は第2の無線ユニットに対し、チャネルを設
定する。このチャネルが塞がっていた時さらに他のチャ
ネルを設定し、空かどうかを判定する。以降このチャネ
ルを2番目の予定チャネルC2として扱う。ここで、今ま
で第1の無線ユニットが送出しているチャネルC1と、第
2の無線ユニットが使用を予定したC2チャネルを同時に
送出した場合のIMの発生するチャネルCiを算出する。こ
のCiチャネルは許容された全チャネル内に複数発生する
のが通例であり、その全てについて空を確認する。
もしこの複数のCiの1つでも使用中であると、前記設
定したC2の波を出すことにより妨害を与えることになる
ので、このC2チャネル電波は送出できない。従って、C2
チャネルを設定しなおし、空かどうか判断したあとC1
とのIM波Ciチャネを計算し、Ci全てが空である場合に
は、C2チャネルを予定から実行チャネルに変更し、チャ
ネル設定を行う。固定無線局の記憶ユニットはこのC2
ャネルを記憶する。この記憶は第3の無線機が指定さ
れ、第3のチャネルC3が予定された時のIMの計算を使用
するためである。
もし、予定のC2チャネルによるCiチャネルを全て調べ
て1つでも塞がっていたときには、話中音を出して無旋
回線設定を中止すればよい。これにより、他の無線局に
妨害を与えることがなくなる。
本発明の第2の実施例のフローを第5図に示す。第5
図では第4図と同様に第1のC1チャネルを設定したあ
と、第2のチャネル(今回はCE)を設定する方法が異な
る。第1のC1チャネルが設定されたあと、第2のチャネ
ルを設定しようとした時、全無線チャネルの使用有無を
調べてみる。この調べた状態を記憶ユニットの調査ファ
イルに記憶する。この記憶したチャネルのうち空チャネ
ルだけを選び出し、すでに送出しているC1チャネルとこ
の空チャネルとで、次に送出する第2の無線チャネルCE
とこのCE,C1とで作るIMチャネルが調べた空チャネルに
おさまるかどうかを調べる。これは計算に算出してもよ
いが、予め計算したテーブルを持ち、このテーブルを参
照して判断してもよい。
このようにして、送出可能なチャネルCEがみつかれ
ば、チャネル設定を行い、通話−2に移行する。このチ
ャネルCEは、第3の無線回線を設定する時にIMを計算す
るために使用中であることを記憶ユニットに記憶する。
第3の無旋回線を設定する場合も同様である。
本発明の第3の実施例のフローを第6図に示す。本実
施例では、固定無線局から送出されるIM波のレベルは、
ハードウェアの性能によって異なるが、基本波に比べて
数十デシベル低いので、送出されたIM波は遠方に到達し
ない。従って、当該固定無線局が受信した移動機の信号
が弱ければ、当該固定無線局から遠い位置にあり、IM波
は遠方で通信している他の移動機には妨害を与えない。
そのため計算上IMを発生させるCiチャネルを受信してみ
てそのチャネルの信号があるレベル以下であれば妨害を
与えないので使用可能と判断し、以下の処理を進めてい
くものである。この方法は使用可能チャネルが広がるの
で無旋回線ビジーの状態を減少せしめる。
IMについて考察するとき、第1表のように予めIMの発
生しないテーブルを保有していれば、その度毎に計算し
なくてすむので、このテーブルを第3図の記憶ユニット
に収納しておくとよい。
本発明の第4の実施例を説明する。固定無線局の第1
の無線ユニット1がチャネル1で、無線ユニット2がチ
ャネル2で通話している。第3の無線ユニットはまだ無
線回線を設定していないので、その受信機はチャネルを
種々切替え刻々とチャネル使用状況をデータとして記憶
ユニットに送り込んでいる。ここで、このチャネルの使
用状況をみるための受信機は第3の無線ユニットの受信
機でなく、専用のサーチ用受信機を設けてもよい。固定
無線局は無線ユニット1,2がそれぞれ1チャネル2チャ
ネルの電波送出を行うと、第3チャネルにIM波を発生さ
せている。サーチ用受信機で第3チャネルの電波が強く
なっていたとき、この移動機は本固定無線局に接近して
きたことを意味し、1,2チャネルからの妨害を受けるこ
とになる。そこで共通制御器は現在無線回線設定中の相
手局の電波の強さを見る。例えば1チャネルの相手局の
信号が強いと仮定すれば、すぐ近くで通話していること
を意味する。従って、チャネル1の送信出力を下げても
通話は可能であるからチャネル1の送信出力を低減す
る。低減量は電波到来距離とのかねあいだが、1/10〜1/
100程度を選択できるようにする。これにともない3チ
ャネルへのIM波も減少する。すなわち、妨害の度合が減
少する。第2チャネルの送信出力を減少しても同様であ
る。第8図にこの時のフローを示す。
(5)発明の効果 以上説明したように、本発明によれば複数の無線ユニ
ットを持つ固定無線局から送出されるIM波にる妨害を回
避することが可能となり、妨害のない快適な通信を行う
ことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示すブロック図、第2図は複
数の無線ユニットを持つ固定無線局FRSが同時に電波発
射した時に生じるIM妨害を説明するための略図、第3図
は複数の無線ユニットを持つ固定無線局の主要部を示す
ブロック図、第4図は電波送出時IM妨害を与えるチャネ
ルをチェックし塞がっていたら他の送出チャネルを探す
方法を説明するための動作フロー図、第5図は第4図で
1波ずつ処理していくのに対し空チャネル情報を一括に
とり込み処理していく方法を説明するためのフロー図、
第6図はIM妨害を与えるチャネルの無線局の電界レベル
を判断し弱い場合にはIM妨害なしと判断して電波送出を
行う方法を説明するための動作フロー図、第7図はIMチ
ャネルの信号が強力な場合妨害を与えないように送信電
力を低減せしめる処理動作を説明するための動作フロー
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早川 文康 東京都中央区入船1丁目4番10号 東京 電力株式会社システム研究所内 (56)参考文献 特開 昭64−86635(JP,A) 実開 昭60−64650(JP,U) 特公 昭51−4361(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04B 7/24 - 7/26 H04Q 7/00 - 7/38

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のゾーンをそれぞれ予め定めた数の無
    線チャネルを用いてカバーしてサービスエリアを構成す
    る各固定無線局と、 前記サービス・エリア内に存在して前記固定無線局と前
    記無線チャネルのうちの一つを割当て無線チャネルとし
    て用いて交信することのできる複数の携帯電話機と、 前記各固定無線局と一般の電話網とを接続し前記携帯電
    話機および該携帯電話機と良好に交信可能な少なくとも
    1つの前記固定無線局の識別情報を登録し前記登録した
    固定無線局を介して前記携帯電話機に発着呼させるため
    の無線制御装置とを備え、 一つの前記固定無線局に複数組の送受信機が設置された
    移動体通信システムにおいて、 前記各固定無線局は、空きチャネル有無の調査の結果空
    きチャネルであるがその空きチャネルに電波を送信しよ
    うとしたときに該空きチャネルにもし電波を送出すれば
    同一固定無線局の他の送信機が既に使用中の他のチャネ
    ルとの電波で第三次送信相互変調が発生することになる
    チャネルでの信号がその調査時における電波の電界強度
    が予め定めたレベル以下の低電界強度であったときに
    は、前記割当て無線チャネルを設定することを特徴とす
    る移動通信システムの無線チャネル制御方式。
  2. 【請求項2】当該固定無線局が複数の電波を送出した場
    合にその送出電波により発生するIMチャネルに既に使用
    中の電波が存在し該電波の電界強度が予め定めたレベル
    を越えると判断されたときには、前記送出電波の出力レ
    ベルを該送出電波による通話を維持する範囲で低減せし
    めることを特徴とする請求項(1)に記載の移動通信シ
    ステムの無線チャネル制御方式。
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