JP2908991B2 - 無線チャネル割当方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無線基地局と移動局と
の間で通信を行う移動通信システムにおける無線チャネ
ル割当方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在普及している携帯電話や自動車電話
のシステムでは、１つの無線基地局がサービスする無線
ゾーンの半径を数ｋｍ程度とし、多数の無線基地局をサ
ービスエリア内に配置することによりサービスを提供す
るセルラシステムがよく知られている。

【０００３】一般に、セルラシステムにおいては、有限
の無線チャネルを有効に利用することを目的として、地
理的に離れた異なる無線基地局で同一の無線チャネルを
使用する所謂無線チャネルの地理的な繰り返し利用が行
われる。同一無線チャネルを使用する無線基地局間相互
の距離をできるだけ小さくすることで、高い周波数利用
効率が得られ、システムに与えられた周波数帯域幅が一
定の条件ではシステム容量をより大きくすることができ
る。

【０００４】一方、無線チャネルの繰り返し距離を小さ
くすると、同一無線チャネルからの干渉妨害や、ＦＤＭ
Ａ方式で無線チャネルの側波帯のパワーの重なりを許容
して無線チャネルを構成するインタリーブ方式における
隣接無線チャネルからの干渉妨害等が発生し、通信品質
が著しく低下するため、無制限に繰り返し距離を小さく
することはできず、これら干渉妨害がある許容値を越え
ないように空間的に十分距離が離れた無線基地局で同一
無線チャネルを繰り返し利用する必要がある。このよう
な条件を満たす無線チャネルの繰り返し利用を実現する
方法として、大別して固定チャネル割当方式とダイナミ
ックチャネル割当方式があり、更にダイナミックチャネ
ル割当には集中制御型ダイナミックチャネル割当方式と
自律分散型ダイナミックチャネル割当方式がある。

【０００５】固定チャネル割当方式は、電波伝播情況お
よびトラヒック分布を実測または理論計算等により求
め、各無線基地局に無線チャネルを固定的に配置する方
式である。一般に、固定配置を決定するための設計には
膨大な労力が必要であり、更に設備の増設等に際しても
再設計が必要など、システム拡張への適合性が低いとい
う欠点がある。また、システム全体として使用可能な無
線チャネルをいくつかの群に分けて各無線基地局に割り
当てるため分割損を生じ、高い周波数利用効率は得られ
ないという欠点がある。

【０００６】一方、ダイナミックチャネル割当方式は、
トラヒックの時間的変動、空間的偏り等に対してある程
度柔軟に無線チャネルを割り当てることが可能であり、
システム全体で使用可能な無線チャネルをどの無線基地
局でも使用可能であるとしたことで大群化効果が得ら
れ、固定チャネル割当方式と比較して周波数利用効率は
向上する。

【０００７】しかしながら、呼損率あるいは干渉妨害の
発生確率を最小限に抑えるためには、一般に、膨大な情
報と複雑な制御が必要となり、集中制御型ダイナミック
チャネル割当方式では、各無線基地局と制御局との間の
信号トラヒックが増大し、また自律分散型ダイナミック
チャネル割当方式では、チャネル割当までの処理が多
く、接続遅延が大きくなるという欠点があり、いかに制
御負荷が少なく、かつ高い周波数利用効率を得ることが
できる無線チャネル割当方式を実現するかが非常に重要
である。

【０００８】自律分散型ダイナミックチャネル割当を比
較的簡単な制御方法で実現するための無線チャネル割当
方式として、過去の割当可否の履歴から各無線チャネル
の割当優先度を計算し、割当優先度の高い無線チャネル
から順に当該無線チャネルの割当可否の判断を行い、割
当可と判断されれば、その無線チャネルを割当て、そう
でなければ、次に割当優先度の高い無線チャネルに移
り、割当可否の判断を行うような無線チャネル割当方法
が提案されている（特開昭６１−２４４１３７号公報お
よび特開昭６２−９１０３３号公報）。

【０００９】例えば、特開昭６１−２４４１３７号公報
に開示されている無線通信方式は、チャネル使用の過去
の履歴により変動的に定まる優先度を各チャネルに与
え、優先度の高いチャネルから順次使用するものであ
り、また特開昭６２−９１０３３号公報に開示されてい
る送信チャネル制御方法は、個々のチャネルに対する送
信成功率を記憶し、送信にあたって前記送信成功率の高
いチャネルから順次使用するとともに送信結果をもって
前記成功率を更新するものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の固定チ
ャネル割当方式は、システム拡張への適合性が低いとと
もに、高い周波数利用効率は得られないという欠点があ
る。

【００１１】また、ダイナミックチャネル割当方式のう
ちの集中制御型ダイナミックチャネル割当方式では、各
無線基地局と制御局との間の信号トラヒックが増大し、
また自律分散型ダイナミックチャネル割当方式では、チ
ャネル割当までの処理が多く、接続遅延が大きくなると
いう欠点がある。

【００１２】更に、上述したように、過去の割当可否の
履歴から各無線チャネルの割当優先度を計算し、その割
当優先度に基づいて無線チャネルの割当を行う従来の自
律分散型ダイナミックチャネル割当方式では、各無線チ
ャネルには１つの優先度しか付与されていないため、無
線チャネルの繰り返し利用は、無線ゾーンを単位とする
繰り返し利用にとどまっており、周波数利用効率は固定
チャネル割当方式と比較して、システム全体として使用
可能な無線チャネルを各無線基地局で使用可能であると
したことによって得られる大群化効果による向上に限ら
れていたという欠点がある。

【００１３】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、制御負荷が小さく、高い周波
数利用効率を得ることができる自律分散型の無線チャネ
ル割当方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の無線チャネル割当方法は、移動局と無線基
地局との間で通信を行う移動通信システムにおいて、該
無線基地局はシステム全体として使用可能な無線チャネ
ルのうち任意の無線チャネルを１つまたは同時に複数送
受信できる機能と、選択した無線チャネルが使用可能で
あるか否かを測定する機能とを備え、該無線基地局にお
いて無線チャネル毎に付与された割当優先度を参照する
ことによりシステム全体として使用可能な無線チャネル
の中から１つまたは複数の無線チャネルを選択し、割当
優先度の高い無線チャネルから順に、使用可能であるか
どうかの判断を行い、無線チャネルの割当を行う無線チ
ャネル割当方法であって、該無線基地局は、Ｎ個の割当
優先度テーブルを管理することにより、１つの無線チャ
ネルに対してＮ個の割当優先度を付与し、無線チャネル
を割り当てようとする移動局の状態により、移動局をＮ
個のグループに分け、該グループに対応する割当優先度
テーブルに記録された割当優先度に従い無線チャネルを
割り当てることを要旨とする。

【００１５】また、本発明の無線チャネル割当方法は、
上記において、無線チャネルの割当優先度を当該グルー
プにおける当該無線チャネルの過去の使用履歴により適
応的に定めることを要旨とする。

【００１６】また、本発明の無線チャネル割当方法は、
上記において、無線チャネルの割当優先度を当該グルー
プおよび他のグループにおける無線チャネルの過去の使
用履歴により適応的に定めることを要旨とする。

【００１７】本発明の無線チャネル割当方法は、上記に
おいて、無線チャネルの割当に際して、移動局の無線基
地局からの距離をその移動局の状態としてグループ分け
に供することを要旨とする。

【００１８】また、本発明の無線チャネル割当方法は、
上記において、無線チャネルの割当に際して、移動局の
移動する方向をその移動局の状態としてグループ分けに
供することを要旨とする。

【００１９】更に、本発明の無線チャネル割当方法は、
上記において、無線チャネルの割当に際して、移動局の
移動速度をその移動局の状態としてグループ分けに供す
ることを要旨とする。

【００２０】本発明の無線チャネル割当方法は、上記に
おいて、無線チャネルの割当に際して、移動局の無線基
地局からの距離、移動局の移動する方向、および移動局
の移動速度を任意に組み合わせたものをその移動局の状
態としてグループ分けに供することを要旨とする。

【００２１】本発明の無線チャネル割当方法は、上記に
おいて、無線チャネルの割当に際して、前記移動局の状
態を当該移動局自ら、若しくは基地局の少なくとも一方
が測定することを要旨とする。

【００２２】

【作用】本発明の無線チャネル割当方法では、無線基地
局がＮ個の割当優先度テーブルを管理することにより、
１つの無線チャネルに対してＮ個の割当優先度を付与
し、無線チャネルの割当に際し、無線基地局は抽出され
た移動局の特徴に基づいて移動局をＮ個のグループに分
け、該グループに対応する割当優先度テーブルに記録さ
れた割当優先度に従い無線チャネルを割り当てる。

【００２３】また、本発明の無線チャネル割当方法で
は、無線チャネルの割当優先度を当該グループにおける
当該無線チャネルの過去の使用履歴により適応的に定め
る。

【００２４】更に、本発明の無線チャネル割当方法で
は、無線チャネルの割当優先度を当該グループおよび他
のグループにおける無線チャネルの過去の使用履歴によ
り適応的に定める。

【００２５】本発明の無線チャネル割当方法では、無線
チャネルの割当に際して、移動局の無線基地局からの距
離をその移動局の状態として測定する。

【００２６】また、本発明の無線チャネル割当方法で
は、無線チャネルの割当に際して、移動局の移動する方
向をその移動局の状態として測定する。

【００２７】更に、本発明の無線チャネル割当方法で
は、無線チャネルの割当に際して、移動局の移動速度を
その移動局の状態として測定する。

【００２８】本発明の無線チャネル割当方法では、無線
チャネルの割当に際して、移動局の無線基地局からの距
離、移動局の移動する方向、および移動局の移動速度を
任意に組み合わせたものをその移動局の状態として測定
する。

【００２９】本発明の無線チャネル割当方法では、無線
チャネルの割当に際して、適宜移動局自ら、若しくは基
地局、或いは双方が移動局の状態を測定し、この移動局
の状態に応じて、例えば割当優先度に従い無線チャネル
を割り当てる。

【００３０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明の無線チャネル割当方法が適用さ
れる移動通信システムの構成を示すブロック図である。
同図に示す移動通信システムは、複数の無線基地局１
１、および１つまたは複数の無線チャネルを用いて無線
基地局１１と接続し通信を行う複数の移動局１２から構
成される。

【００３１】このように構成される移動通信システム全
体において、Ｍ個の無線チャネルが使用可能であり、こ
の移動通信システム内のｉ番目の無線基地局１１は該Ｍ
個の無線チャネルのうちの任意の無線チャネルにおける
送受信が可能な送受信機をＫｉ個備え、またこの移動通
信システムに接続し通信を行う各移動局１２は該Ｍ個の
無線チャネルのうち任意の無線チャネルでの送受信が可
能な送受信機を備えているものとする。

【００３２】図２は、図１に示す移動通信システムに使
用されている無線基地局１１の構成、特に無線チャネル
の割当に関係する部分の構成を機能的に示すブロック図
である。同図に示す無線基地局１１においては、Ｋｉ個
の送受信機１，２，・・・Ｋｉが送受信機制御装置１３
に接続され、該送受信機制御装置１３は無線チャネル制
御装置１４に接続されている。また、無線基地局には、
移動局の特徴を抽出するための移動機特徴測定器１５が
設けられ、該移動機特徴測定器１５は該移動機特徴測定
器１５を制御するための移動機特徴測定器制御装置１６
を通して無線チャネル制御装置１４に接続されている。
更に、無線チャネル制御装置１４は呼処理制御装置１７
およびメモリ１８に接続されている。

【００３３】前記無線チャネル制御装置１４は、呼処理
制御装置１７からの要求に応じてメモリ１８上に格納さ
れたデータの読み出し、更新、書き込みを行い、かつそ
の無線基地局で現在使用中の無線チャネルを管理する。
送受信機制御装置１３は送受信機１，２，・・・Ｋｉの
管理を行い、無線チャネル制御装置１４から指定された
無線チャネルの割当可否判断を行う。

【００３４】図３にメモリ１８上に格納するデータの例
を概念的に示す。この例では、無線チャネルの割当に際
し、移動局は、移動局の無線基地局からの距離、移動方
向、移動速度の特徴によりグループ分けされる。メモリ
１８上には、Ｍ個の無線チャネルが当該無線基地局にお
いて使用中か未使用かを示すフラグと、１つの無線チャ
ネルに対するＮ個の割当優先度、および無線チャネルを
割り当てるべき移動局をＮ個のグループに振り分けるた
めの距離、移動方向、移動速度などのしきい値が記録さ
れている。

【００３５】図４は、図１〜図３に示す移動通信システ
ムにおける第１の実施例の無線チャネル割当方法の処理
手順を示すフローチャートである。図４に示すフローチ
ャートを参照して、無線チャネル割当方法の処理手順を
説明する。図４においては、まず呼処理制御装置１７か
らの新たな呼あるいは無線チャネル切り替えに対する無
線チャネルの割当要求があると、無線チャネル制御装置
１４は現在使用中でない無線チャネルが存在するかどう
かのチェックを行う（ステップ１１０）。すべての無線
チャネルが使用中の場合には、その旨を呼処理制御装置
１７に通知し、処理を終了する。

【００３６】一方、ステップ１１０で、使用可能な無線
チャネルが存在する場合には、無線チャネル制御装置１
４は送受信機制御装置１３に対して、現在使用中でない
送受信機１，２，・・・Ｋｉが存在するかどうかの問い
合わせを行う（ステップ１２０）。使用可能な送受信機
が存在しない場合には、送受信機制御装置１３は、無線
チャネル制御装置１４を通じて、その旨を呼処理制御装
置１７に通知し処理を終了する。

【００３７】ステップ１２０で使用可能な送受信機が存
在する場合には、ステップ１３０に進み、無線チャネル
制御装置１４は、移動機特徴測定器制御装置１６に対し
て無線チャネルを割り当てるべき移動局の特徴抽出を指
令し、移動機特徴測定器制御装置１６は移動機特徴測定
器１５に移動局の特徴測定を行わせる。次にステップ１
４０に進み、移動機特徴測定器制御装置１６は、移動機
特徴測定器１５から測定結果を受け取ると、該測定結果
を無線チャネル制御装置１４に通知する。無線チャネル
制御装置１４は通知された測定結果とメモリ１８上に格
納された優先度テーブル番号を決定するためのしきい値
との比較を行い、優先度テーブル番号を決定する。

【００３８】ステップ１５０で無線チャネル制御装置１
４は、メモリ１８上の、ステップ１４０で決定した優先
度テーブル番号の割当優先度を参照して、現在使用中で
ない無線チャネルのうち最も割当優先度の高い無線チャ
ネル番号を選択して、送受信機制御装置１３に通知す
る。ステップ１６０で送受信機制御装置１３は、当該無
線チャネルの使用可否判断を後述のように行い、その結
果を無線チャネル制御装置１４に返送する。

【００３９】無線チャネル制御装置１４は、送受信機制
御装置１３における使用可否判断の結果が使用可であれ
ば、当該優先度テーブル上の当該無線チャネルに対する
割当優先度を増加させ（ステップ１７０）、メモリ上の
値を更新し、当該無線チャネル番号を呼処理制御装置１
７に通知し、当該無線チャネルの使用／未使用フラグを
使用中としてセットして、当該無線チャネルの割当処理
を行う（ステップ１７５）。

【００４０】ステップ１６０における無線チャネルの使
用可否判断の結果が使用不可であった場合は、当該優先
度テーブル上の当該無線チャネルに対する割当優先度を
減少させ（ステップ１８０）、メモリ上の値を更新し、
次に優先度の高い無線チャネルを選択して（ステップ１
９０，２００）、ステップ１６０に戻り、同様の処理を
繰り返す。

【００４１】現在使用中でないすべての無線チャネルに
対する使用可否判断結果が使用不可であった場合、無線
チャネル制御装置１４はその旨処理制御装置に通知し、
処理を終了する（ステップ１９０）。

【００４２】上述した無線チャネル割当方法中のステッ
プ１５０，１６０の処理における無線チャネル割当可否
の判断の方法としては、様々な方法が考えられるが、例
えば、使用していない送受信機の１つを当該無線チャネ
ルに設定し、受信し、その受信レベル、つまり干渉波レ
ベルが予め定められたしきい値以下であれば割当可と判
断する方法、相手移動局に対しても当該無線チャネルに
仮設定する通知を行ってその無線チャネルで送信させ、
これを無線基地局で受信し、当該無線チャネルにおける
希望波と干渉波の電力比を測定し、これがあるしきい値
以上であれば割当可とする方法、また無線基地局におけ
る判断結果とともに相手移動局に対して当該無線チャネ
ルに仮設定する通知を行って移動局においても干渉波レ
ベルあるいは希望波と干渉波の電力比を測定してあらか
じめ定められたしきい値と比較した結果を用いる方法な
どがある。

【００４３】このとき用いる干渉波レベルしきい値およ
び希望波と干渉波の電力比のしきい値は全グループにわ
たり同一のしきい値でもよいし、各グループに別々のし
きい値を用いてもよい。例えば、希望波と干渉波の電力
比は、移動速度の遅い移動局は通信状態の変動が小さい
と考えられるので、所要値に対するマージンを小さくと
り、逆に移動速度の速い移動局の場合は、所要値に対す
るマージンを大きくとるといった方法が考えられる。干
渉波レベルについても同様に、所要の通信品質を満足す
るように、無線基地局の近傍の移動局に対する干渉波レ
ベルしきい値を大きく、セル端の移動局に対する干渉波
レベルしきい値を小さく設定することが考えられる。

【００４４】図２および図４では、無線チャネルの割当
に際し、無線基地局が移動局の状態を測定する場合の例
について示した。移動局の状態の測定は移動局が行うよ
うに構成することもできる。この場合には、例えば発着
呼時に無線基地局からの指令により移動局が自局の状態
を測定し無線基地局に報告する方法や、発着呼時あるい
はアイドル時に移動局が自律的に自局の状態を測定し無
線基地局へ報告する方法が考えられる。いずれの場合で
も、本発明の適用が可能で、同様の効果が得られる。

【００４５】上述の制御フローでは、割当優先度を当該
グループにおける割当可否判断の結果から定める方法に
ついて説明したが、当該グループおよび他グループの割
当可否判断の結果から割当優先度を定める方法も考えら
れる。例えば、割当可否判断の結果が可であった場合
に、当該グループの当該無線チャネルに対する割当優先
度を上げ、同時に他グループの当該無線チャネルに対す
る割当優先度を下げるという操作を行うことにより、割
当優先度の収束時間の短縮を図ることができる。上記の
処理を実行することにより、無線基地局内において、移
動局の特徴により自動的に無線チャネルが使い分けら
れ、なおかつ無線基地局間の無線チャネルの使い分けも
自動的に行われ、周波数利用効率および通信品質の高い
無線チャネル割当方法が簡単な制御で実現できる。

【００４６】無線基地局毎およびグループ毎の割当優先
度の例について計算機シミュレーションの結果を基に説
明する。図５に示すように隣接した２つの無線基地局が
あり、無線チャネルの数は全体で５チャネルとする。優
先度テーブルの数、すなわちグループの数は３個とし、
移動局の特徴として、無線基地局からの距離のみを測定
してグループ分けを行った。移動局の無線基地局からの
距離は、移動局の送信する電波の無線基地局における受
信レベルを測定することにより推定した。また、呼の生
起はポアソン分布に従うとし、無線ゾーン内に一様に分
布する。２つの無線ゾーンにおける印加呼量は等しいと
した。割当可否の判断方法は上下リンクの希望波と干渉
波の比がしきい値以上なら割当可とした。干渉波として
は、同一チャネル干渉のみを考慮した。

【００４７】図６にシミュレーション開始から十分に時
間が経過した後の両無線基地局における割当優先度を示
す。図６（ａ）は優先度テーブル＃１の割当優先度で、
無線基地局に近い移動局に対して用いる割当優先度、図
６（ｂ）は無線基地局からの距離が中程度の移動局に対
して用いる割当優先度、図６（ｃ）は無線基地局から距
離が遠い移動局に対して用いる割当優先度である。各割
当優先度のグラフにおいて、縦軸の値が大きいほど、優
先度が高いことを示している。

【００４８】図６（ａ）では、どちらの基地局において
も、チャネル０番が最も割当優先度が高くなっている。
無線基地局からの距離が近い移動局に対しては、隣接し
た無線ゾーンで同一の無線チャネルを共に高い優先度で
使用していることがわかる。図６（ｂ）および図６
（ｃ）では、無線基地局１と無線基地局２で、割当優先
度の高い無線チャネルが異なっている。例えば、図６
（ｃ）では、無線基地局１においては無線チャネル２番
が、無線基地局２においては無線チャネル４番が最も割
当優先度が高くなっている。互いに他無線ゾーンからの
干渉妨害の発生を避けて、別々の無線チャネルを使用し
ていることがわかる。

【００４９】更に、同一無線基地局内においても、他の
グループとの無線チャネルの使い分けが自動的になされ
ていることがわかる。例えば、図６（ａ）の無線基地局
１でチャネル０番の割当優先度が高く、図６（ｂ）およ
び図６（ｃ）の無線基地局１のチャネル０番の割当優先
度は低い値となっており、また、図６（ｂ）の無線基地
局でチャネル３番の割当優先度が高く、図６（ａ）およ
び図６（ｃ）の無線基地局１のチャネル３番の割当優先
度は低い値となっている。

【００５０】一般に、無線基地局からの距離が遠く、無
線ゾーンの端に位置する移動局の場合、希望波の受信レ
ベルは上下リンクとも低いため、このような移動局に対
して割り当てる無線チャネルは、通話品質の劣化を防ぐ
ために周辺の無線基地局あるいは移動局からの干渉波レ
ベルが低く抑えられるようにある程度大きな距離で繰り
返し利用する必要がある。反対に、無線基地局との距離
が近い移動局の場合、ある程度の希望波受信レベルが確
保されるので、無線ゾーン端に位置する移動局と比べて
繰り返し距離の小さな無線チャネルを使用しても通信品
質が劣化することがない。

【００５１】従って、無線基地局と移動局との間の距離
に応じて繰り返し距離の大きな無線チャネルと、繰り返
し距離の小さな無線チャネルを使い分けることで周波数
利用効率の向上が可能である。本発明の無線チャネル割
当方法では、無線基地局内と無線基地局間相互で無線チ
ャネルの移動局の特徴による使い分けが基地局の自律分
散制御により自動的になされるので、周波数利用効率お
よび通信品質の高い無線チャネル割当方法が簡単な制御
で実現できる。

【００５２】本発明の効果を定量的に確認するために行
った計算機シミュレーションとその結果について説明す
る。本シミュレーションでは、無線ゾーンは６角形のオ
ムニセルとし、サービスエリアは６１個の無線ゾーンで
構成される。呼の発生はポアソン分布に従い、無線ゾー
ン内に空間的に一様に発生する。呼の保留時間は平均１
２０秒の指数分布に従うとする。また、各無線ゾーン内
の呼の習性は同一であるとする。発呼または着呼しよう
とする移動局は、予め無線基地局から送信電力一定で送
信されるとまり木チャネル（制御チャネル）の受信電力
を測定することにより、無線ゾーンの選択を行っている
ものとする。また、システム全体で使用可能な無線チャ
ネルの数は３５チャネルとし、干渉としては同一チャネ
ル干渉のみを考えた。優先度テーブルの数すなわちグル
ープの数は７個とし、移動局の特徴として、無線基地局
からの距離のみを測定してグループ分けを行った。移動
局の無線基地局からの距離は、移動局の送信する電波の
無線基地局における受信レベルを測定することにより推
定した。割当可否の判断方法は上下リンクの希望波と干
渉波の比がしきい値以上なら割当可とした。

【００５３】図７、図８に上記計算機シミュレーション
の結果を示す。収容呼量を、呼損率３％における１無線
ゾーンあたりの印加呼量として定義する。図７は呼損率
を示している。横軸は印加呼量であり、従来の単一の割
当優先度を用いた無線チャネル割当方法の収容呼量で規
格化されている。また、図８は１つの呼に対して割当を
行うのに要した割当可否判断の回数を示しており、従来
方式の収容呼量における値で規格化されている。横軸は
呼損率である。

【００５４】この計算機シミュレーションの結果から本
発明の無線チャネル割当方法によれば、従来の単一の割
当優先度を用いた無線チャネル割当方法と比較して、収
容呼量は約２５％向上し、また収容呼量において１つの
呼への無線チャネルの割当に要した割当可否判断の回数
は約１０％低減し、大幅に改善されることが確認され
た。

【００５５】上記の計算機シミュレーション結果から、
本発明によれば、従来の単一の割当優先度を用いた無線
チャネル割当方法と比較して、収容呼量を大幅に増大さ
せ、制御負荷を十分小さく抑えることが可能であり、制
御負荷が小さく、かつ高い周波数利用効率を得ることが
できる無線チャネル割当方法が実現できる。

【００５６】上記計算機シミュレーションは移動局の無
線基地局からの距離を移動機特徴として抽出したが、移
動局の移動速度および移動方向を移動機特徴として抽出
した場合にも全く同様の簡単な操作で、同様の効果を得
ることができる。移動局の移動方向や移動速度を考慮せ
ずに無線チャネルを割り当てる方式においては、移動局
が高速で移動する場合、移動局が無線ゾーンを移動する
頻度が高くなり、移行先の無線ゾーンで無線チャネルが
割り当てられないために発生する強制切断の発生率が高
くなり、また無線チャネルを切り替えるための制御負荷
が無線基地局側、移動局側共に大きくなってしまう。

【００５７】また、高速で移動する移動局が存在するた
めに、干渉条件が時間的に大きく変動し、高速で移動す
る移動局と低速で移動する移動局ともに、干渉妨害の発
生確率が高くなる。従って、移動速度が異なる移動局が
サービスエリア内に混在する場合、移動局の移動速度、
移動方向により使用する無線チャネルを使い分けること
が必要である。

【００５８】本発明の無線チャネル割当方法では、移動
局の移動方向および移動速度により移動局をグループ分
けし、グループに対応する割当優先度を用いて無線チャ
ネルの割当を行うので、無線基地局と移動局との距離を
抽出した場合と同様にチャネルの使い分けが自動的に行
われ、制御負荷および周波数利用効率の低下を最小限に
抑えることが可能である。

【００５９】また、無線チャネルとしては、ＦＤＭＡシ
ステムにおいては無線周波数、ＴＤＭＡシステムでは無
線周波数とタイムスロット、ＣＤＭＡシステムでは拡散
コードあるいは周波数ホッピングパターンの繰り返し利
用が考えられるが、本発明は、無線周波数、タイムスロ
ット、拡散コードなどのいずれの方法により無線チャネ
ルが構成されている場合においても、干渉レベルあるい
は希望波対干渉波の電力比等の測定により無線チャネル
割当可否の判断を行うことにより、本発明の方法が適用
可能で、同様の効果が得られる。

【００６０】次に、第２の実施例について説明する。前
述した第１の実施例では、自グループ内の割当結果を基
に割当優先度を決定する方法を示した。第２の実施例で
は、無線チャネルの割当優先度を当該グループおよび他
のグループにおける無線チャネルの過去の使用履歴によ
り適応的に定めるための具体的な方法を示す。この第２
の実施例で示す方法は、各グループの無線チャネルの割
当優先度の更新方法のみが第１の実施例の方法と異なっ
ている。

【００６１】まず、図１を参照するに、この第２の実施
例は、第１の実施例と同様に、システム全体でＭ個の無
線チャネルが使用可能であり、この移動通信システム内
のｉ番目の無線基地局１１は該Ｍ個の無線チャネルのう
ちの任意の無線チャネルにおける送受信が可能な送受信
機をＫｉ個備え、またこの移動通信システムに接続し通
信を行う各移動局１２は該Ｍ個の無線チャネルのうち任
意の無線チャネルでの送受信が可能な送受信機を備えて
いるものとする。

【００６２】図９および図１０は、図１〜３に示す移動
通信システムにおける第２の実施例の無線チャネル割当
方法の処理手順を示すフローチャートである。以下、図
９および図１０に示すフローチャートを参照して、第２
の実施例の無線チャネル割当方法の処理手順について説
明する。図９においては、まず呼処理制御装置１７から
の新たな呼あるいは無線チャネル切替えに対する無線チ
ャネルの割当要求があると、無線チャネル制御装置１４
は現在使用中でない無線チャネルが存在するかどうかの
チェックを行う（ステップ３１０）。すべての無線チャ
ネルが使用中の場合には、その旨を呼処理制御装置１７
に通知し、処理を終了する。

【００６３】一方、ステップ３１０で、使用可能な無線
チャネルが存在する場合には、無線チャネル制御装置１
４は送受信機制御装置１３に対して、現在使用中でない
送受信機１，２，・・・，Ｋｉが存在するかどうかの問
い合わせを行う（ステップ３２０）。使用可能な送受信
機が存在しない場合には、送受信機制御装置１３は、無
線チャネル制御装置１４を通じて、その旨を呼処理制御
装置１７に通知し処理を終了する。

【００６４】ステップ３２０で使用可能な送受信機が存
在する場合には、ステップ３３０に進み、無線チャネル
制御装置１４は、移動機特徴測定器制御装置１６に対し
て無線チャネルを割り当てるべき移動局の特徴抽出を指
令し、移動機特徴測定器制御装置１６は移動機特徴測定
器１５に移動局の特徴測定を行わせる。次にステップ３
４０に進み、移動機特徴測定器制御装置１６は、移動機
特徴測定器１５から測定結果を受け取ると、該測定結果
を無線チャネル制御装置１４に通知する。無線チャネル
制御装置１４は通知された測定結果とメモリ１８上に格
納された優先度テーブル番号を決定するためのしきい値
との比較を行い、優先度テーブル番号を決定する。

【００６５】ステップ３５０で無線チャネル制御装置１
４は、ステップ３４０で決定した優先度テーブル番号に
基づき、メモリ１８上の割当優先度を参照して、現在使
用中でない無線チャネルのうち最も割当優先度の高い無
線チャネル番号を選択して、送受信機制御装置１３に通
知する。ステップ３６０で送受信機制御装置１３は、当
該無線チャネルの使用可否判断を第１の実施例で述べた
方法と同様の方法により行い、その結果を無線チャネル
制御装置１４に返送する。

【００６６】無線チャネル制御装置１４は、送受信機制
御装置１３における使用可否判断の結果が使用可であっ
た場合、図１０に示すメモリ１８上に格納された割当優
先度の更新を行う（ステップ３７０）。また、図１１
は、この場合の割当優先度の更新方法を説明するために
用いる割当優先度テーブルの概念図であり、横軸方向に
グループ番号、縦軸方向にチャネル番号を示している。
また、図９の処理手順を示すフローチャートにおいて、
決定されたグループ番号をＧ、使用可と判断された無線
チャネルの番号をＣＨとして説明する。

【００６７】ステップ３７１；グループ番号がＧ未満の
グループにおいて、チャネル番号がＣＨ未満のすべての
チャネルについて割当優先度を上げる。対象となる無線
チャネルは図１１におけるＩの範囲の無線チャネルであ
る。 ステップ３７３；グループ番号がＧより大きいグループ
において、チャネル番号がＣＨ以下のすべてのチャネル
について割当優先度を下げる。対象となる無線チャネル
は図１１におけるＩＩの範囲の無線チャネルである。 ステップ３７５；グループ番号をＧ未満のグループにお
いて、チャネル番号がＣＨ以上のすべてのチャネルにつ
いて割当優先度を下げる。対象となる無線チャネルは図
１１におけるＩＩＩの範囲の無線チャネルである。 ステップ３７７；グループ番号がＧより大きいグループ
において、チャネル番号がＣＨより大きいすべてのチャ
ネルについて割当優先度を上げる。対象となる無線チャ
ネルは、図１１におけるＩＶの範囲の無線チャネルであ
る。 ステップ３７９；グループＧのチャネルＣＨの割当優先
度を上げる。

【００６８】上述した５つのステップに基づき、得られ
た割当優先度によりメモリ１８上の値を更新し、当該無
線チャネル番号を呼処理制御装置１７に通知し、当該無
線チャネルの使用／未使用フラグを使用中としてセット
して、当該無線チャネルの割当処理を行う。このとき、
上記の５つのステップは、この順番の通りに実行する必
要はなく、互いに前後するように実行しても、その結果
得られる割当優先度は等しい。

【００６９】さらに図９のフローチャートに戻り、無線
チャネルの使用可否判断の結果が使用不可であった場合
は、当該優先度テーブル上の当該無線チャネルに対する
割当優先度を減少させ（ステップ３９０）、メモリ１８
上の値を更新し、次に割当優先度の高い無線チャネルを
選択して同様の処理を繰り返す（ステップ４００，４１
０）。現在使用中でないすべての無線チャネルに対する
使用可否判断結果が使用不可であった場合、無線チャネ
ル制御装置１４はその旨呼処理制御装置１７に通知し、
処理を終了する（ステップ４００）。

【００７０】第１の実施例で述べたように、このときに
用いる干渉波レベルしきい値および希望波と干渉波の電
力比のしきい値は全グループにわたり同一のしきい値で
もよいし、各グループに別々のしきい値を用いても良
い。

【００７１】また、第２の実施例では、無線チャネルの
割当に際し、無線基地局が移動局の状態を測定する場合
の例について示したが、第１の実施例で述べたように、
移動局の状態の測定は移動局が行うように構成すること
もできる。

【００７２】上記の処理を実行することにより、無線基
地局内において、移動局の特徴により自動的に無線チャ
ネルが使い分けられ、なおかつ無線基地局間の無線チャ
ネルの使い分けも自動的に行われる。さらに、無線チャ
ネルの割当優先度を当該グループおよび他のグループに
おける無線チャネルの過去の使用履歴に基づいて適応的
に定めたことにより、無線基地局内のチャネルの使い分
けがより明確になり、第１の実施例よりもさらに周波数
利用効率の高い無線チャネル割当方法が簡単な制御で実
現できる。

【００７３】本発明の第２の実施例の方法の効果を定量
的に確認するために行った計算機シミュレーションとそ
の結果について説明する。本シミュレーションでは、無
線ゾーンは６角形のオムニセルとし、サービスエリアは
６１個の無線ゾーンで構成され、呼の発生はポアソン分
布に従い、無線ゾーン内に空間的に一様に発生するもの
とし、さらに呼の保留時間は平均１２０秒の指数分布に
従うものとする。また、各無線ゾーン内の呼の習性は同
一であるとする。発呼または着呼しようとする移動局
は、予め無線基地局から送信電力一定で送信されるとま
り木チャネル（制御チャネル）の受信電力を測定するこ
とにより、無線ゾーンの選択を行っているものとする。
また、システム全体で使用可能な無線チャネルの数は７
０チャネルとし、干渉としては、同一チャネル干渉のみ
を考慮した。優先度テーブルの数、すなわちグループの
数は３０個とし、移動局の無線基地局からの距離は、移
動局の送信する電波の無線基地局における受信レベルを
測定することにより推定した。割当可否の判断方法は上
下リンクの希望波と干渉波の比がしきい値以上なら割当
可とした。

【００７４】図７に上記計算機シミュレーションの結果
を示す。図７は呼損率特性を示している。横軸は１無線
ゾーンあたりの印加呼量であり、従来の単一の割当優先
度を用いた無線チャネル割当方法の収容呼量で規格化さ
れている。収容呼量を、呼損率３％における１無線ゾー
ンあたりの印加呼量として定義する。

【００７５】この計算機シミュレーションの結果から本
発明に係る第２の実施例の無線チャネル割当方法によれ
ば、従来の単一の割当優先度を用いた無線チャネル割当
方法と比較して、収容呼量は約６０％向上し、また、本
発明に係る第１の実施例の無線チャネル割当方法と比較
して、約２８％向上していることが確認された。

【００７６】上記の計算機シミュレーションの結果か
ら、第２の実施例の方法によれば、従来の単一の割当優
先度を用いた無線チャネル割当方法と比較して、収容呼
量を大幅に増大させることが可能であり、高い周波数利
用効率を得ることができる無線チャネル割当方法が簡単
な制御で実現可能である。

【００７７】また、上記計算機シミュレーションでは、
移動局の無線基地局からの距離を移動機特徴として抽出
したが、第１の実施例の方法と同様に、移動局の移動速
度および移動方向を移動機特徴として抽出した場合にも
全く同様の簡単な操作で、同様の効果を得ることができ
る。

【００７８】また、無線チャネルとしては、ＦＤＭＡシ
ステムにおいては、無線周波数、ＴＤＭＡシステムでは
無線周波数とタイムスロット、ＣＤＭＡシステムでは拡
散コードあるいは周波数ホッピングパタンの繰り返し利
用が考えられるが、第１の実施例の方法と同様に第２の
実施例の方法は、無線周波数、タイムスロット、拡散コ
ード、周波数ホッピングパタンなどのいずれの方法によ
り無線チャネルが構成されている場合においても、干渉
レベルあるいは希望波対干渉波の電力比等の測定により
無線チャネル割当可否の判断を行うことにより、適用が
可能で、同様の効果が得られる。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
無線基地局がＮ個の割当優先度テーブルを管理すること
により、１つの無線チャネルに対してＮ個の割当優先度
を付与し、無線チャネルの割当に際し、無線基地局は移
動局の状態を測定することにより移動機特徴を抽出し、
その結果に基づいて移動局をＮ個のグループに分け、該
グループに対応する割当優先度テーブルに記録された割
当優先度に従い無線チャネルを割り当てることにより、
過去の割当可否の履歴から各無線チャネルの割当優先度
を計算し、その割当優先度に基づいて、無線チャネルの
割当を行う従来の自律分散型ダイナミックチャネル割当
方式と比較して、周波数利用効率を大幅に増大させ、制
御負荷を十分小さく抑えることが可能で、制御負荷が小
さく、かつ高い周波数利用効率を得ることができる無線
チャネル割当方法が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無線チャネル割当方法が適用される移
動通信システムの構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示す移動通信システムに使用されている
無線基地局の構成、特に無線チャネルの割当に関係する
部分の構成を機能的に示すブロック図である。

【図３】図２に示す無線基地局に使用されているメモリ
上に格納されるデータの概念図である。

【図４】図１乃至図３に示す移動通信システムにおける
無線チャネル割当方法の処理手順を示すフローチャート
である。

【図５】割当優先度の学習効果を示すために行った計算
機シミュレーションモデルを説明する図である。

【図６】割当優先度の学習結果の例を説明する図であ
る。

【図７】第１の実施例及び第２の実施例の効果を確認す
るために行った計算機シミュレーションの結果を示す呼
損率特性図である。

【図８】本発明の効果を確認するために行った計算機シ
ミュレーションの結果を示す図である。

【図９】本発明に係る第２の実施例の無線チャネル割当
方法の処理手順を示すフローチャートである。

【図１０】本発明に係る第２の実施例の無線チャネル割
当方法の処理手順を示すフローチャートである。

【図１１】割当優先度の更新方法を説明するために用い
る割当優先度テーブルの概念図である。

【符号の説明】

１，２，…，Ｋｉ 送受信機 １１ 無線基地局 １２ 移動局 １３ 送受信機制御装置 １４ 無線チャネル制御装置 １５ 移動機特徴測定器 １６ 移動機特徴測定器制御装置 １７ 呼処理制御装置 １８ メモリ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04B 7/24 - 7/26 H04Q 7/00 - 7/38

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動局と無線基地局との間で通信を行う
   移動通信システムにおいて、該無線基地局はシステム全
   体として使用可能な無線チャネルのうち任意の無線チャ
   ネルを１つまたは同時に複数送受信できる機能と、選択
   した無線チャネルが使用可能であるか否かを測定する機
   能とを備え、該無線基地局において無線チャネル毎に付
   与された割当優先度を参照することによりシステム全体
   として使用可能な無線チャネルの中から１つまたは複数
   の無線チャネルを選択し、割当優先度の高い無線チャネ
   ルから順に、使用可能であるかどうかの判断を行い、無
   線チャネルの割当を行う無線チャネル割当方法であっ
   て、 該無線基地局は、Ｎ個の割当優先度テーブルを管理する
   ことにより、１つの無線チャネルに対してＮ個の割当優
   先度を付与し、 無線チャネルを割り当てようとする移動局の状態によ
   り、移動局をＮ個のグループに分け、該グループに対応
   する割当優先度テーブルに記録された割当優先度に従い
   無線チャネルを割り当てることを特徴とする無線チャネ
   ル割当方法。
2. 【請求項２】 無線チャネルの割当優先度を当該グルー
   プにおける当該無線チャネルの過去の使用履歴により適
   応的に定めることを特徴とする請求項１記載の無線チャ
   ネル割当方法。
3. 【請求項３】 無線チャネルの割当優先度を当該グルー
   プおよび他のグループにおける無線チャネルの過去の使
   用履歴により適応的に定めることを特徴とする請求項１
   記載の無線チャネル割当方法。
4. 【請求項４】 無線チャネルの割当に際して、移動局の
   無線基地局からの距離をその移動局の状態としてグルー
   プ分けに供することを特徴とする請求項１、請求項２ま
   たは請求項３記載の無線チャネル割当方法。
5. 【請求項５】 無線チャネルの割当に際して、移動局の
   移動する方向をその移動局の状態としてグループ分けに
   供することを特徴とする請求項１、請求項２または請求
   項３記載の無線チャネル割当方法。
6. 【請求項６】 無線チャネルの割当に際して、移動局の
   移動速度をその移動局の状態としてグループ分けに供す
   ることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３
   記載の無線チャネル割当方法。
7. 【請求項７】 無線チャネルの割当に際して、移動局の
   無線基地局からの距離、移動局の移動する方向、および
   移動局の移動速度を任意に組み合わせたものをその移動
   局の状態としてグループ分けに供することを特徴とする
   請求項１、請求項２または請求項３記載の無線チャネル
   割当方法。
8. 【請求項８】 無線チャネルの割当に際して、前記移動
   局の状態を当該移動局自ら、若しくは基地局の少なくと
   も一方が測定することを特徴とする請求項１、請求項２
   または請求項３記載の無線チャネル割当方法。