JP4709656B2

JP4709656B2 - 移動通信システム

Info

Publication number: JP4709656B2
Application number: JP2006023082A
Authority: JP
Inventors: 裕之中野
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2026-01-31
Also published as: US20070177539A1; US7756076B2; JP2007208471A; EP1814344A1

Description

本発明はセルラー形式の移動通信システムに関し、特に単一周波数でセル内の移動端末と通信を行う移動通信システムに関するものである。

従来のセルラー形式による移動通信システムでは、隣接セルとの電波干渉を避けるために、与えられた周波数帯域をn 等分し、ｎセル毎に同一周波数帯域を繰り返し使用することで，隣接セル間における電波干渉の問題を回避していた。しかしながら、この場合には隣接セル間において同時に使用できる周波数帯域も１／ｎとなり、満足のいく通信速度を得ることができなかった。

この場合、隣接セル間で同一周波数を使用する場合には，中心に位置する基地局近辺では，他局からの電波干渉を受けずに通信が可能となるが，各セルの端に位置する端末については隣接セルとの電波干渉によって満足のいく通信を行うことができない場合が多かった。

そのため、従来においては、ＴＤＭＡ方式を用いるセルラー通信において、空きタイムスロット対応にチャネル割り当てを工夫することで周波数利用効率を高める例があった（特許文献１参照）。

特開平１１−８８９３９号公報

しかしながら、上記の例は、ＴＤＭＡ方式によるタイムスロットの利用に特化したものであり、例えばＦＤＭＡ方式等を含むより一般的なセルラー通信に適用することができないという問題があった。

そこで本発明の目的は、上記問題点に鑑み、セルラー形式の移動通信システムにおいて、各種要因を契機として、システムとしての周波数利用効率を向上させた移動通信システムを提供することにある。

具体的には，与えられた周波数帯域を１／ｎ分割することなく、各移動端末が必要なときにはすべての帯域を使い切ることができるようにし（単一周波数の利用）、更にはそのことによって生ずる周辺との電波干渉の問題をも最小限に留めた移動通信システムを提供することにある。

本発明によれば、セルラー形式の移動通信システムにおいて、セルの中心付近に位置する基地局の主導により自セル内の複数の端末に対してポーリング通信制御を順次行うことにより、単一周波数で前記端末との通信を可能とした移動通信システムが提供される。

前記基地局は、通信開始時に前記端末から端末属性情報を入手して端末属性情報テーブルを作成し、それを元に該基地局に最も近くに位置する端末から順に遠くに位置する端末へと前記ポーリング通信制御を行う。

前記基地局は、前記テーブルを使って自セル内の端末が存在する領域を、前記基地局からの距離順に従って同心円状に３分の１の場所以内にある第１の領域と、それから３分の２の場所以内にある第２の領域と、それからいちばん外側のエッジ以内にある第３の領域の３つに分類し、
隣接する３つのセルの基地局同士は、局間通信により互いに同期して１２０度づつ位相をずらして自セルの中心からエッジに向けて送信電力を上げてゆく。

また、前記基地局は、前記第１の領域と前記第２の領域との境界に第１の閾値を設け、前記第２の領域と前記第３の領域との境界に第２の閾値を設け、
前記第１の領域の開始点、又は前記第１又は第２の閾値を示すポインタを使って、前記隣接する３つのセル間で前記送信電力を上げてゆく通信開始端末の制御を行う。

さらに、前記基地局は、
前記第３の領域内の端末が規定数を超えると、隣接する３つのセルに関して，前記第２の閾値を超える送信電力を使用可能なものを前記第３の領域内の端末が規定数を超えた１つのセルに限定する。

本発明によれば、セルのいちばん外側に位置する端末に関しても、隣接セルの端末との電波干渉を抑えて、与えられた周波数帯域を分割することなく高速で効率よく利用することが可能となる。

図１は、本発明の対象となる隣接する３つのセルにおける端末分布状況の一例を示したものである。なお、図７及び８には、本発明の処理フローの一例を示している。以降の実施例の説明では、本発明の理解の一助とすべく図７及び８に示す本発明の処理フローと対応する箇所については対応ステップ番号を付している。
図１のセル１〜３において、各セル１〜３の中心（セル番号１〜３で示す）には基地局が存在している。また、各セル１〜３は、基地局からの距離に応じて同心円状に３つの領域に分割されている。

図２は、図１の１つのセルをより具体的に示したものであり、本例では基地局に最も近い第１の領域に端末Ａ〜Ｃが存在しており、次の第２の領域には端末Ｄ〜Ｈが存在しており、セルの最も外側（基地局から最も遠い領域であり且つ隣接セルからは最も近く電波干渉を受けやすい領域）の第３の領域には端末Ｉ〜Ｊが存在している。

図３には、各セルにおける基地局からの距離に応じて各端末へのアクセス順番がアクセス経過時間を軸に示してある。すなわち、図２の例で示せば、基地局に最も近い端末Ａから最も遠い端末Ｊのポーリング順番で、基地局から各端末Ａ〜Ｊに順次アクセスされる。この場合には、同一セル内の各端末Ａ〜Ｊが同時に動作することはなくなる。その結果、同一セル内では各端末が互いに干渉することなく同一周波数帯域を全て利用して高速に通信することが可能となる。

なお、基地局は、通信開始時に自セル配下の全端末Ａ〜Ｊに対して，各端末の属性を知るべく制御用のブロードキャスト・パケットを送信する（Ｓ０１）。それに対して，各端末Ａ〜Ｊは自身のポーリング時に応答内容を返信する。具体的な応答内容は、１）端末名称，２）受信電力値、３）遅延時間、及び４）受信方向等である。なお、他の情報（後述するコネクション断情報等）を含めることができる。基地局は、この応答内容を自身のテーブルに保持する（Ｓ０２）。そして、常に基地局側が主導権を持ち、ダウンリンクフレームの送信契機を作るのも、アップリンクフレームの送信要求有無を尋ねるのも基地局が行う。従って、同一セル内において同時刻に基地局と通信を行っている端末はただ１つでとなり、その結果、単一の周波数帯域を全て利用した高速通信が可能となる。

図４には、前述したテーブルの一例を示している。
本例では、端末からの応答内容としてノード名、受信電力、遅延時間、方向の例を示している。ここでは、自セル内の端末Ａ〜Ｊ（図２参照）と、隣接する２つのセル内の端末Ｋ〜Ｐ及び端末Ｑ〜Ｖ（図示せず）の例をそれぞれ示している。なお、隣接する２つのセル内の端末情報Ｋ〜Ｐ及びＱ〜Ｖは、基地局間通信等によって互いに通知し合うことによって取得することが可能である。

また図４には、太線矢印のポインタを示しており、前述した各セル内における第１の領域、第２の領域及び第３の領域のそれぞれぞれの開始点を示している（Ｓ０３）。本例では、第１の領域と第２の領域の境界点における第１の受信電力閾値は−８３ｄＢｍであり、第２の領域と第３の領域の境界点における第２の受信電力閾値は−８８ｄＢｍである。

従って、本例の場合、自セル内では第１の領域の最も近い端末Ａからポーリングが開始され、隣接する他のセルでは第２の領域の最も近い端末Ｎからポーリングが開始され、そして隣接する別のセルでは第３の領域の最も近い端末Ｕからポーリングが開始されることになる（Ｓ０３）。このように、隣接するセル同士で互いに同期をとりながら、互いに異なる領域、第１の領域、第２の領域及び第３の領域、のポーリングを開始することができる。

図５には、隣接する３つのセルの送信電力制御の一例（その１）を示している。また、図６には、隣接する３つのセルの送信電力制御の別の例（その２）を示している。
図５において、周期１は例えば自セル（図４の端末Ａ〜Ｊ参照）の基地局による送信電力制御の一例を、周期２は他のセル（図４の端末Ｋ〜Ｐ参照）の基地局による送信電力制御の一例を、周期３は別の他セル（図４の端末Ｑ〜Ｖ参照）の基地局による送信電力制御の一例を、それぞれ示している。

基地局は、各セルの中心から距離の順番で並べた端末群（端末Ａ〜Ｊ、端末Ｋ〜Ｐ又は端末Ｑ〜Ｖ）について中心からエッジへ向けて送信電力を上げてゆくが、その際に隣接する三つのセルに関して，全周囲３６０度を３等分した１２０度毎に位相をずらして対応する端末群と通信する（Ｓ０４）。これにより、図５の斜線部に示すように、隣接する３つのセル間においてある瞬間に送信電力が最大となるのは、常に１つのセルに限られるため、隣接セル間での電波干渉の問題が低減される（Ｓ０５〜０９）。さらに、図６の例では、斜線部に示すように自セル内の第２の受信電力閾値以下となる端末と通信を行うセルは周期１のセルに限られており、他の周期２及び３の隣接セル間同士で電波干渉の問題は低減される。

すなわち、図６は、セルエッジに複数の端末が集中（規定数以上）している場合を想定しており、ここでは隣接する３つのセルのうち１つのセルの基地局だけが一番外側に位置する端末との通信を行い，他の２つのセルの各基地局は、それぞれのセルの中で第２の受信電力閾値以上となる端末とのみ通信が可能となる通信形態を提供する（Ｓ１０及び１２）。具体的には、図６に示すように、３つの隣接するセルに関して，ある１つのセル（図６の周期１）だけが第２の受信電力閾値以下となる端末と通信を行っている時には、その他の２つの隣接セルでは、それぞれのセル内で第２の受信電力閾値以上となる端末と通信を行う（図６の周期２及び３）。これにより、隣接するセル間の電波干渉の問題が一層低減される。

なお、セルエッジ付近に存在する端末が規定数以下の場合（図５のその１）には、隣接する３つのセル毎に通常の動作を繰り返す（Ｓ１０及び１１）。

以上説明したように、本発明によれば、セルのいちばん外側に位置する端末に関しても、隣接セルの端末との電波干渉を抑えてて、与えられた周波数帯域を分割することなく高速で効率よく利用することが可能となる。

隣接する３つのセルにおける端末分布状況の一例を示した図である。１つのセルの端末分布状況をより具体的に示した図である。図２のセルにおいて基地局からの距離に応じた各端末へのアクセス順番をアクセス経過時間を軸に示した図である。隣接する３つの基地局に保持される端末属性情報テーブルの一例を示した図である。隣接する３つのセルの送信電力制御の一例（その１）を示した図である。隣接する３つのセルの送信電力制御の一例（その２）を示した図である。本発明の処理フローの一例（１）を示した図である。本発明の処理フローの一例（２）を示した図である。

符号の説明

１〜３隣接セル
Ａ〜Ｊ、Ｋ〜Ｐ、Ｑ〜Ｖ隣接セル内の端末

Claims

セルラー形式の移動通信システムにおいて、セルの中心付近に位置する基地局の主導により自セル内の複数の端末に対してポーリング通信制御を順次行うことにより、単一周波数で前記端末との通信を可能とし、
前記基地局は、該基地局からの距離順に従って同心円状に３分の１の場所以内にある第１の領域と、それから３分の２の場所以内にある第２の領域と、それからいちばん外側のエッジ以内にある第３の領域の３つに分類し、
隣接する３つのセルの基地局同士は、局間通信により互いに同期して１２０度ずつ位相をずらして互いに異なる領域、前記第１の領域、第２の領域及び第３の領域のポーリングを開始し、かつ自セルの中心からエッジに向けて送信電力を上げてゆくことを特徴とする移動通信システム。
前記基地局は、通信開始時に前記端末から端末属性情報を入手して端末属性情報テーブルを作成し、該端末属性情報テーブルを使って自セル内の端末が存在する領域を、前記の第１、第２及び第３の領域の３つに分類することを特徴とする請求項１記載の移動通信システム。
前記基地局は、前記第１の領域と前記第２の領域との境界に第１の受信電力閾値を設け、前記第２の領域と前記第３の領域との境界に第２の受信電力閾値を設け、
前記第１の領域の開始点、又は前記第１又は第２の閾値を示すポインタを使って、前記隣接する３つのセル間で前記送信電力を上げてゆく開始端末の制御を行うことを特徴とする請求項２記載の移動通信システム。
前記基地局は、
前記第３の領域内の端末が規定数を超えると、隣接する３つのセルに関して，前記第３の領域内の端末と通信を行うセルを前記第３の領域内の端末が規定数を超えた１つのセルに限定することを特徴とする請求項３記載の移動通信システム。