JP2921036B2

JP2921036B2 - 移動通信システムの無線チャネル制御方式

Info

Publication number: JP2921036B2
Application number: JP13725990A
Authority: JP
Inventors: 肇滝田; 貞男伊藤; 一英岡村; 文康早川
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Iwasaki Tsushinki KK
Current assignee: Iwasaki Tsushinki KK; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1990-05-29
Filing date: 1990-05-29
Publication date: 1999-07-19
Anticipated expiration: 2014-07-19
Also published as: JPH0432322A

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）では自動車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
数を利用し、制御チャネルを含め89チャネルを有し、空
中線電力10mWの小電力を用いた復信のサービス半径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装置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。

以下複数組を具備している固定無線局について説明す
る。この固定無線局を複数化固定無線局、略して複数化
FRSと称する。高密度トラヒックエリアに対処可能な固
定無線局では、その固定無線局の管理するサービスゾー
ンにゾーン単位の位置登録という概念を導入する。この
概念の導入によりゾーンの区別は、制御上複数化された
FRSの場合、その中の任意の代表するFRSをマスタFRS
（他のFRSをスレーブ）と称すると、このマスタFRSの有
する自己識別情報（SID）により区別する。但し上記の
マスタ，スレーブの関係は定常的ではなく時々刻々と変
化する。即ちマスタFRSがある携帯電話と通信を始める
と、スレーブの状態にあったFRSがマスタに変更され
る。

例えば、ある複数化FRSに４組の送受信機FRS₁（電源
オンされた時通常これがマスタFRSとなる），FRS₂，FRS
₃およびFRS₄が具備されており、そのそれぞれの自己識
別情報をSIDa,SIDb,SIDcおよびSIDdとすると、この複数
化FRSを代表する自己識別情報はその時間ではマスタFRS
である状態のFRS₁の自己識別情報であるSIDaで与えられ
ることになる。しかも、たとえマスタFRSが通話にはい
った場合で他のスレーブFRSがマスタに変更された場合
でも、一度登録されたSIDZ（SIDa）は不変である。

一般的にいうならば、複数化FRSのサービスゾーンの
自己識別情報は、複数化FRSの所有しているマスタFRSの
有する自己識別情報をSIDZで表すと、これによる位置登
録制御は、SIDZ単位で行い、RCE内部の位置登録管理
は、SIDZ単位で行うことになる。但し、マスタFRSが携
帯電話機と通信状態になった場合、スレーブFRSをマス
タFRSへ移行させる方法は若手番号順等管理の方法で可
能である。

以下第４図を用いて上記の動作が具体的に実行可能な
ことを説明する。

第４図は複数化FRSの構成図で、左方にはｎ個の無線
基地局ユニット1,2,‥‥,nが設置されており、これらと
右方の本体ユニットの間は図示の如くバスラインおよび
信号線で接続されている。本体ユニットは左方の複数の
無線基地局を共通に制御する機能を有しており“コモン
RAM回路（CRAM）”とそのアクセス権を決定する“CRAM
アクセス権判定回路”、及びユニットの制御権について
チェーン接続するためのチェーン制御回路で構成されて
いる。

以下第４図の構成のそれぞれについて説明する。

まず、CRAMについて説明する。CRAMは、実装されるユ
ニットで共有されるデータセーブ用で、データには主に
位置登録情報，着信情報等がある。ハードウェア構成上
特筆される事は、このCRAMは単なる記憶回路であり、一
般の制御回路のごとくCPUとか、信号送信回路等複雑な
機能は一切含まれていない点である。従って等価的に受
動回路と見なし得るので障害も少なく経済的である。

次に、CRAMアクセス権判定回路はユニットからCRAMア
クセス権判定回路にアクセス要求を出し、それに対する
CRAMアクセス権判定回路から要求ユニットへのアクセス
許可を出すハンドシェイク方式を採用している。また、
複数のユニットからほぼ同時にアクセス要求が上がって
来た場合は、アクセス権判定回路により指定される１ユ
ニットのみがアクセス回路となる。

また、チェーン制御回路は、呼（発着信，位置登録制
御を含む）が生起した場合、待機状態にある複数のユニ
ットの内１ユニットのみをこれに応答させる選択制御を
行う。

そして実装されている各ユニットに優先順位を設け、
また、各ユニットから出力されるユニットの状態（待機
中／通話中）を示す状態信号を入力し、その中で待機状
態にあるユニットの内１ユニットを選択し、呼に対する
応答権を与える。

また、実装されている全てのユニットが通話状態にあ
る時もやはり、その中で優先順位の高いユニットを選択
するようにする等の機能を有している。

第１表に例として3chFRSのユニット選択方法を示す。
もし実装されていないユニットがあればこの状態は見掛
け上通話状態とすることにより第１表に準じた対応が可
能となる。

以上説明したCRAMアクセス権判定回路やチェーン制御
回路のハードウェア構成についてもCRAM回路と同様単純
なロジックスイッチ回路とほぼ同一の受動回路とみなし
得る構成であり障害も少なく経済的である。

さらに無線基地局ユニットには、方式上１個のFRSと
しての全ての制御機能や送受信機能と第４図に示すFRS
本体内のチェーン制御回路に対して自己の状態を出力す
る機能を備えている。この状態の出力は、待機状態／通
話状態の２値である。

以上複合化FRSのハードウェア構成を説明したが、携
帯電話機と固定無線局間で行う発信又は着信の制御に関
しては、複数化FRSにおいても通常の固定無線局におけ
るのと同様固定無線局の自己識別情報（SID）単位で可
能である。

上記の複数化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f_iは、 f_i＝|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いため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の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の
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。その他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。

この計算の組合せはチャネルがほぼ満杯のような最悪
の場合には２f₁−f₂の式を計算するに10チャネルの中か
ら２チャネルを選び出して計算するため90の組合せが、
又、f₁＋f₂−f₃の式を計算する組合せは360通りあり、
前記と合わせて450回の計算が必要である。さらにこの
計算結果が必要とするチャネルに妨害を与えるか否かの
判定を行う必要があるので、多少の計算時間が必要であ
る。

チャネル数がこの程度であれば計算量はそれほどでも
ないが、現在我国に割当てられたコードレス電話チャネ
ルのように89波あると、この計算は35万回程度必要であ
り、さらにこれら結果の１つ１つに判定を行うので、処
理時間に時間がかかってしまい実用性に乏しい。

（３）発明の目的本発明は、これら複数無線ユニットの組み込まれた固
定無線局が動作した時に生じる相互変調（IM）を避ける
ために予め計算したテーブルを準備しておき、このテー
ブル内のIMを生じない無線チャネルグループを相互に指
定しあうことにより、円滑に無線接続を行い、IM妨害の
ない快適な通信を行な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しようとするものであ
る。

（４）発明の構成および作用例えば第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１で接続される。＃２の携帯機は同じくFRS−
１とチャネル６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３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FRS−２と携帯機−３との3chの通
話に妨害を与えてしまう。

IM妨害を与えないようにするためFRS−１は、４チャ
ネルについては、５チャネルについては、７チャネルに
ついてはとそれぞれ計算し、障害を与えないことを確認
してからチャネルを決め、さらに空きを確認してから通
信相手の無線局（この場合は携帯局）に通知するのであ
るが、計算に時間がかかってしまうという欠点があっ
た。この例と逆に、空チャネルを確認したのち、この空
チャネルに電波送出した時3chに妨害を与えないかどう
か計算するような場合には、この計算している時間中に
他の局に使用されてしまうという不具合もあった。この
IMを避けるためにはIMの発生しないチャネルグループを
予め計算しテーブルにしておくとよい。

全10チャネルのうちIMが生ぜずできるだけチャネル数
を多く取れるチャネルの組合せ例は次の第２表の通りで
ある。

第２図の例において、1,3,6チャネルが使用中であ
り、このチャネルの組に対しさらに１波使えないかを計
算済みの表２で検索すると、チャネルグループｉがこれ
に相当し、７チャネルが使えることがわかる。こうした
処理方法により、短時間にチャネル決定が行なえるの
で、接続時間を大幅に短縮することができた。

又、他の観点からするとFRSが携帯機に対し空チャネ
ルを指定した時、携帯機がそのチャネルを確認した時た
またまFRS−１では検知されなかったが、携帯機側で使
用中が検知された時、携帯機はFRS−１に対し再度空チ
ャネル指定も依頼することになるため、同じく接続のた
めに時間がかかってしまうという問題があった。これは
FRS−１が携帯機に対しIMを生じせしめない無線チャネ
ルグループを指定することにより、携帯機はこのいくつ
かある無線チャネルの空チャネルをチェックすることに
より、仮に１つが塞がっていても他を探すことができる
ので、FRS−１に対し再送要求をしなくてもよいので短
時間で無線回線が設定できるようになった。又、他の利
点は、FRSが送出するデータは無線チャネルグループだ
けなので、データ量が少なくてすみ、短時間で伝送可能
であること、ならびにデータ長が短いので伝送中のノイ
ズ等による妨害を受けにくいなどの利点がある。

上の例で説明したように、10波中IMの生じないチャネ
ル数の最大組合せ４チャネルについて述べたが、最大組
合せでない３チャネルの組合せはより多くのグループ数
がとれるので表に追加しておくとよい。例えば1,2,4チ
ャネル、7,9,10チャネルなどのグループである。第３表
にこの例を示す。

上の例に示したごとく全チャネル数が10波と少ない場
合は効果が少ないように思えるが、コードレス電話チャ
ネルのごとく89チャネルもあると、その効果は絶大であ
る。例えば、89チャネルの場合IM妨害の発生しないチャ
ネル数は12である。

本実施例のハード構成は第４図の従来例で示したもの
と基本的には変わりがない。但し、第４図に示す本体ユ
ニット内のCRAM回路に、空チャネル情報，無線ユニット
別使用中チャネル情報，近接携帯機番号および信号強
度、IMを生じないCHグループテーブル、現在使用可能な
CHグループのテーブルを持つのが異なる。又、CRAMアク
セス権判定回路で前記判定処理等を行う。

動作詳細の一例については第３図のフローチャートに
従う。接続装置に着信があった例について述べる。

接続装置の無線ユニットの１つは常に受信状態にあ
り、予め定めた数の無線チャネルを受信している。この
受信で空チャネル番号ECをCRAMに記憶しておく。これと
同時に強力に受信できる携帯局の使用するチャネルSCを
記憶する。これは強力に受信できる携帯機は自FRSと接
続されているものを除き他のFRSに接続され、その接続
されたFRSから遠い位置にあるのでFRSからの電波は弱い
のが一般的である。このチャネルにIM波を出すと妨害を
与えることになるので、このチャネルはIM波を出さない
ように配慮しなくてはならないからである。逆に電波の
弱い携帯機は遠い位置にいると判断され妨害を与える恐
れがないので配慮はしない。

次に自FRSのいくつかの無線ユニットが使用している
チャネルUCを収納する。これら収納したSCとUCと受信し
た空チャネルECと情報を予め記憶しておいたIMなしチャ
ネルグループ表に照らしあわせ満足する組合せのグルー
プを記憶する。

次に発着要求があるかを調べる。要求がなければ前記
動作を繰り返し、チャネル情報を新しい情報に書き替え
る。

ここで着信があると接続装置は指定の携帯電話番号と
着信情報と、予め選定されたCHグループを制御チャネル
で送出する。この着信情報を受信した携帯電話は受信し
たCHグループから自己の持つ「IMを生じないCHグループ
表」からCH番号をひろい出し、チャネル設定して空チャ
ネルをチェックする。もし塞がっていたら表のグループ
内のチャネルを引出し、チャネルを再設定して空チャネ
ルをチェックする。空が確認できると制御チャネルで着
信応答とともに確認した空チャネルを指定する。接続装
置はこれを受信し、CH変更する。携帯機も同じくCH変更
する。ここで接続装置は呼び出し音を送出し（図示せ
ず）、これに携帯機の操作者が応答して通話に入る。

このような一連のフローの中でチャネルの使用率が高
くIMを生じないチャネルグループが見出せない場合に
は、樹戦回線が塞がっている旨の話中音を出すか、この
際やむなくIM発生を無視するかは機器設計の方針に関す
ることであるので、適宜選択すればよい。

第３図では着信の例について述べたが、携帯機から接
続装置に発呼要求した時も同様に処理される。

（５）発明の効果以上詳細に説明したごとく、複数の無線ユニットを有
する固定無線局から送出されるIM信号は他の通信に妨害
を与えるが、本発明の趣旨にのっとりこれが容易に回避
することができることがわかった。このため相互に妨害
を与えず、快適な通信を行うことができるようになっ
た。

また、IMの計算は単純ではあるが組合わせ数が非常に
多いので計算するチャネル数の多い場合は多大な時間を
要し、回路接続に時間が必要であったが、本発明で示す
如く、予め計算済みの表を相互の無線局で持ち合えば、
無線CHグループ情報だけを伝達すればよいので、伝送ミ
スもなく短時間接続が可能となる。又、グループで送ら
れるので、グループの中の１つのチャネルが話中であっ
ても問い合わせすることなくグループ内の他のチャネル
を使用すればよいので、一層の空チャネル検出の時間が
短縮される利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシステム構成図、第２
図は本発明の実施を説明するための固定無線局と携帯機
の使用するチャネルを示す図、第３図は本発明の一実施
例を示す無線接続のためのフローを示す接続装置と携帯
機との関係図、第４図は従来例ならびに本発明を実施す
るための一例を示すハード構成図である。

フロントページの続き (72)発明者岡村一英東京都中央区入船１丁目４番10号東京電力株式会社システム研究所内 (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)参考文献特開平２−249326（ＪＰ，Ａ) 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

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】予め定めた数の無線チャネルを用いて複数
のゾーンを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、
そのそれぞれの該送受信機の一組が識別情報と発着呼に
かかわる制御および通話用の無線機としての機能を有し
ている場合一定の法則に従い一つの送受信機をマスタと
し、他の複数の送受信機の組をスレーブとし、前記マス
タの送受信機は前記携帯電話機の発着信に必要な情報の
交信を可能とする動作を行う移動体通信システムにおい
て、前記固定無線局と前記携帯電話機の各無線機は、前記無
線チャネルの予め定めた数に従って定められる相互に第
三次送信相互変調を生ぜしめぬチャネルグループのテー
ブルを持ち、接続要求された無線局は、空きチャネルの
調査の結果前記第三次送信相互変調を生ぜしめぬチャネ
ルグループの中から最適なグループを選び出し、接続要
求元の無線局に伝え、該情報を受け取った無線局は、該
グループの中から検索された空きチャネルを前記接続要
求先の無線局に伝えて該空きチャネルに前記割当て無線
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。