JPH05284089A - 無線基地局チャネル割当制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車電話や携帯電話等の移動通信システム
に於ける無線基地局チャネル割当制御方式に関し、無線
基地局の指定と無線チャネルの割当てとを最適化して、
無線チャネルの有効利用を図る。 【構成】 無線回線制御局１と、複数の無線基地局２
と、複数の移動局３とを有し、移動局３と無線基地局２
との間の電波伝播状況の測定結果に基づいた三次元構成
のニューラルネットワーク４を構成し、この三次元構成
のニューラルネットワーク４により、移動局３と無線基
地局２と無線チャネルとの最適組合せを同時に決定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車電話や携帯電話
等の移動通信システムに於ける無線基地局チャネル割当
制御方式に関する。移動通信システムに於いては、周波
数の有効利用等の点からマイクロセル構成或いは小ゾー
ン構成（セルラ；ｃｅｌｌｕｌａｒ）と称されるよう
に、無線基地局のサービスエリアを小さくして多数の無
線基地局を設置したシステムが採用されている。このよ
うな移動無線システムに於いても、加入者の増加に従っ
て無線チャネル数の不足が生じることが考えられ、効率
の良い無線チャネルの割当てを実現することが必要とな
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車電話や携帯電話等の移動通信シス
テムは、例えば、図７に示すように、一般加入者が収容
される交換局５０と無線回線制御局５１とが接続され、
この無線回線制御局５１に、前述のような小ゾーンにそ
れぞれ対応して無線基地局（ＢＳ）５２が配置され、そ
れぞれの小ゾーン内に移動した移動局（ＭＳ）５３と無
線基地局５２との間の通信を介して、交換局５０に収容
された一般加入者との間の通信が行われる。

【０００３】移動局５３と無線基地局５２との間は、例
えば、８００ＭＨｚ帯或いは１．５ＧＨｚ帯等が使用さ
れ、移動局５３と各無線基地局５２との間の電波伝播損
失が最小となる無線基地局５２が選択されて、移動局５
３の接続先の無線基地局５２として指定される。そし
て、その無線基地局５２と移動局５３との間の無線チャ
ネルの割当てが行われる。この無線チャネルの割当方式
として、固定割当方式とダイナミック割当方式とが知ら
れている。

【０００４】前者の固定割当方式は、各無線基地局が使
用可能の無線チャネルを予め固定的に設定し、発生した
呼に対しては空き無線チャネルを割当てるものである。
従って、隣接無線基地局に空き無線チャネルが多数存在
していても、自無線基地局のゾーン内に多数の移動局が
通信を行って空き無線チャネルがなくなった場合、その
後の呼は呼損となる。

【０００５】この固定割当方式に対して後者のダイナミ
ック割当方式は、各無線基地局の使用可能の無線チャネ
ルを固定的に設定するものではなく、干渉が生じない無
線チャネルについて、システム内の空き無線チャネルを
自無線基地局のゾーン内の移動局に対して割当てるもの
である。

【０００６】又無線チャネル割当てを最適化の手法を適
用して行う為に、ニューラルネットワーク（ｎｅｕｒａ
ｌ ｎｅｔｗｏｒｋ）を用いる方式も提案されている。
（例えば、「Ｄ．Ｋｕｎｚ“Ｐractical Ｃhannel Ａ
ssignment Ｕsing ＮeuralＮetworks"，Ｐｒｏｃ．４
０ｔｈ，ＩＥＥＥ Ｖｅｈ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｓｏｃ．
Ｃｏｎｆ．，ｐｐ．６５２〜６５５，１９９０，」及び
特開平３−１２４１２９号公報「移動通信のチャネル割
当方式」を参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする問題点】前述のように、従来
例の無線チャネルの割当ては、移動局と無線基地局との
間の電波伝播損失が最小となる無線基地局を移動局の接
続先に指定し、その無線基地局と移動局との間で通信を
行う無線チャネルを、固定割当方式又はダイナミック割
当方式或いはニューラルネットワークを用いて割当てる
ものであった。即ち、移動局の接続先の無線基地局を定
めた後に、無線チャネルの割当てを行うものであった。

【０００８】しかし、小ゾーン構成のように、無線基地
局のサービスエリアが小さいシステムに於いては、建築
物の構造，地理的配置，地形等により電波伝播が大きく
影響を受けることになり、電界強度が距離の巾乗で表さ
れるような単純な状況でないのが一般的であり、移動局
に対して複数の無線基地局が接続可能の状態もしばしば
発生することになる。その場合でも、移動局と無線基地
局との間の電波伝播損失が最小となる無線基地局が選択
指定されることになる。

【０００９】従って、固定割当方式の場合には、空き無
線チャネルが無くなって呼損率が高くなる欠点が生じ
る。又ダイナミック割当方式の場合は、全ゾーンを対象
に無線チャネルの割当てを行うと、順次各ゾーンを探索
することから、処理時間が長くなり、通常は隣接ゾーン
又はそれを含む少数のゾーンを対象として無線チャネル
の割当てを行うことになる。その場合でも、移動局の接
続先の無線基地局が決まってから、無線チャネルの割当
てを行うことになり、干渉量が許容できる無線チャネル
の割当てが困難となる場合が生じ、呼損率が高くなる欠
点がある。又ニューラルネットワークを用いて無線チャ
ネルの割当てを行う場合に於いても、移動局の接続先の
無線基地局が決まってから、二次元構成のニューラルネ
ットワークにより、無線チャネルの割当てを行うもので
あるから、同様な問題が生じる。本発明は、移動局と無
線基地局との組合せと、無線チャネルの割当てとを同時
的に処理して、無線チャネルの有効利用を図ることを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の無線基地局チャ
ネル割当制御方式は、図１を参照して説明すると、無線
回線制御局１によって制御される複数の無線基地局２
と、複数の移動局３とを有し、各移動局３は、指定され
た接続先の無線基地局２と割当てられた無線チャネルを
用いて通信を行う移動通信システムに於いて、移動局３
と無線基地局２との間の電波伝播状況の測定結果に基づ
いて、その移動局３の接続先の無線基地局２の指定と、
無線チャネルの割当てとを同時に決定処理するものであ
る。

【００１１】又移動局３と無線基地局２との間の電波伝
播状況の測定結果に基づいてニューラルネットワーク４
を構成し、このニューラルネットワーク４により移動局
３の接続先の無線基地局２の指定と、無線チャネルの割
当てとを同時に決定処理するものである。

【００１２】又ニューラルネットワーク４は、発呼に対
する無線チャネルの割当てよりも、通信中の既存の呼に
優先的に無線チャネルの割当てを行う構成を有する。

【００１３】又ニューラルネットワーク４は、通信中の
既存の呼に対する接続先の無線基地局２と割当てられる
無線チャネルとを維持できるように、新たな発呼に対す
る接続先の無線基地局２の指定及び無線チャネルの割当
てよりも優先させる構成を有する。

【００１４】

【作用】各移動局３と各無線基地局２との間に於ける電
波伝播状況の測定結果を基に、電波伝播損失が最小とな
る移動局と無線基地局との組合せに決定することなく、
例えば、干渉量が許容値以下となる無線チャネルと無線
基地局との組合せを選択し、無線基地局の指定と無線チ
ャネルの割当てとを同時的に行うものである。

【００１５】ニューラルネットワーク４は、無線基地局
２と移動局３と無線チャネルとの組合せを表現する三次
元構成とし、移動局３に対する接続可能の複数の無線基
地局２と、割当可能の無線チャネルとについて、他の移
動局３を含めて、最も多数の無線チャネルを利用できる
ように、無線基地局２の指定と無線チャネルの割当てと
を同時に処理する。

【００１６】又ニューラルネットワーク４により無線チ
ャネルの割当てを最適化する為に、通信中の呼を含めて
発呼に対する無線基地局２の指定と無線チャネルの割当
てとを行うと、通信中の呼に対して無線チャネルの割当
てができない場合が生じる。そこで、既存の呼に対して
は優先度を高くし、無線基地局２の再指定と無線チャネ
ルの再割当てが行われても、呼が強制的に切断されない
ようにする。

【００１７】又通信中の既存の呼に対しては、その接続
先の無線基地局２と無線チャネルとを再指定，再割当て
が頻繁に生じないように、他の発呼に対する無線基地局
２の指定と無線チャネルの割当てよりも、優先度を高く
するものである。

【００１８】

【実施例】図２は本発明の実施例の説明図であり、無線
回線制御局１１と、複数の無線基地局１２−１〜１２−
ｍと、複数の移動局１３−１〜１３−ｎとを有し、無線
回線制御局１１は、ニューラルネットワーク１４と無線
回線制御部１５と伝播損失情報集約部１６と干渉量計算
部１７とニューロン間結合荷重生成部１８との機能を備
えた場合を示す。

【００１９】移動局からの発呼又は移動局への着呼によ
り、無線基地局と移動局との間の電波伝播状況の測定が
行われる。即ち、各無線基地局１２−１〜１２−ｍは、
移動局１３−１〜１３−ｎからの受信電界強度の測定結
果を無線回線制御局１１に転送する。無線回線制御局１
１では、伝送損失情報集約部１６に於いて移動局と無線
基地局とのそれぞれの間の電波伝播状況の測定結果の情
報を収集し、干渉量計算部１７に於いて割当てるべき無
線チャネル間の干渉量を計算し、ニューロン間結合荷重
生成部１８に於いてニューロン間の結合荷重を生成し、
ニューラルネットワーク１４を制御することにより、ニ
ューラルネットワーク１４の出力による無線基地局の指
定と無線チャネルの割当てとの情報を、無線回線制御部
１５から指定された無線基地局へ送出する。即ち、無線
基地局の指定と無線チャネルの割当てとを同時に決定す
る。この指定された無線基地局から移動局へ、割当てら
れた無線チャネルが通知され、この無線基地局と移動局
と無線チャネルとの組合せにより通信が行われる。

【００２０】このような移動通信システムに於いて、無
線基地局１２−１〜１２−ｍに、１〜Ｎ_B の番号を割当
て、同様に、無線チャネルに１〜Ｎ_C を割当て、移動局
１３−１〜１３−ｎに１〜Ｎ_M の番号を割当てる。そし
て、各移動局１３−１〜１３−ｎは、電波伝播条件さえ
許せば、何れの無線基地局１２−１〜１２−ｍとも接続
でき、且つ何れの無線チャネルも割当可能であるとする
と、総て可能の組合せを表現する為には、図２に於ける
ニューラルネットワーク１４は、図３に示すような三次
元構成とする必要がある。このような三次元構成のニュ
ーラルネットワーク１４は、二次元構成の例えばホップ
フィールド（Ｈopfield ）型のニューラルネットワーク
を基に容易に実現することができる。

【００２１】図３に於いて、ＢＳは無線基地局、ＭＳは
移動局、ＣＨは無線チャネルを示し、ニューラルネット
ワークの最終状態に於いて、 Ｖ_mbc ＝１のとき、ＭＳ＝ｍをＢＳ＝ｂに接続し、ＣＨ＝ｃを割当てる。 Ｖ_mbc ＝０のとき、ＭＳ＝ｍをＢＳ＝ｂに接続しない、或いはＣＨ＝ｃを割当 てない。 …（１） と解釈する。但し、 Ｖ_mbc ＝ｇ（ｕ_mbc ） …（２） であり、 ｕ_mbc ；ＭＳ＝ｍ，ＢＳ＝ｂ，ＣＨ＝ｃに対応するニューロンの内部状態 …（３） を示す。

【００２２】三次元構成のニューラルネットワーク１４
について、無線基地局ＢＳを固定とし、例えば、ＢＳ＝
ｂとしたＭＳ−ＣＨ平面を図４に示す。この平面に於け
る発火ニューロンは、ＢＳ＝ｂに接続される移動局ＭＳ
及びそれに割当てられる無線チャネルＣＨを表す。

【００２３】又無線チャネルＣＨを固定し、例えば、Ｃ
Ｈ＝ｃとしたＭＳ−ＢＳ平面を図５に示す。この平面に
於ける発火ニューロンは、無線チャネルＣＨ＝ｃを同時
に使用する移動局ＭＳと無線基地局ＢＳとの組を表す。
従って、この平面内のニューロン間は、同一無線チャネ
ルの干渉を反映した結果を持つことになる。

【００２４】又移動局ＭＳを固定し、例えば、ＭＳ＝ｍ
としたＢＳ−ＣＨ平面を図６に示す。この平面に於ける
発火ニューロンは、移動局ＭＳ＝ｍに接続される無線基
地局ＢＳ及びそれに割当てられる無線チャネルＣＨを表
す。従って、発火ニューロンは１個でなければならな
い。この場合、発火ニューロンがなければ、この移動局
ＭＳは強制切断或いは呼損を意味することになり、又２
個以上の発火ニューロンが存在すると、この解は意味が
ないことになる。

【００２５】ニューラルネットワーク１４の大きさは、
移動通信システム内の無線チャネルを使用する移動局Ｍ
Ｓの数Ｎ_M が時々刻々に変化する為、この数Ｎ_M に比例
して変化する。時刻ｔに於ける移動局ＭＳの数Ｎ_M をＮ
_M （ｔ）とすると、時刻ｔに於けるニューロン数Ｎ
_u （ｔ）は、 Ｎ_u （ｔ）＝Ｎ_M （ｔ）Ｎ_B Ｎ_C …（４） となる。ハードウェアによりニューラルネットワーク１
４を構成する場合、この（４）式のＮ_u （ｔ）の最大数
に合わせて構築しておくことが望ましい。

【００２６】前述のように、通話中又は発呼の移動局Ｍ
Ｓの最大値をＮ_M 、無線基地局ＢＳの最大値をＮ_B 、無
線チャネルＣＨの最大値をＮ_C とし、ニューロンの発火
状態を、 ０≦ｖ（ＭＳ＝ｍ，ＢＳ＝ｂ，ＣＨ＝ｃ）≦１ …（５） で表し、 ｖ（ｍ，ｂ，ｃ）＝１ …（６） の時、ＭＳ＝ｍをＢＳ＝ｂに接続して、ＣＨ＝ｃを割当
てるものとする。

【００２７】ニューラルネットワーク１４に与えられる
条件としては、 （ａ）．移動局ＭＳへ割当てられる無線チャネル数及び
無線基地局数＝１。 これは、図６のＢＳ−ＣＨ平面内の発火ニューロン数が
丁度１個になること、発火したニューロンのＢＳ座標が
ＭＳ＝ｍの接続先の無線基地局を表し、ＣＨ座標が割当
てられる無線チャネルを表す。 （ｂ）．移動局ＭＳは電波伝播損失の小さい無線基地局
ＢＳへの接続を希望。 これは、図６のＢＳ−ＣＨ平面内のニューロンの中、そ
の移動局ＭＳにとって電波伝播損失が小さい無線基地局
ＢＳを表すニューロンを発火し易くする。

【００２８】（ｃ）．同一無線チャネルは干渉条件を満
たすならば割当可能。 図５のＭＳ−ＢＳ平面内の発火ニューロンは、ＣＨ＝ｃ
を同時に使用する移動局ＭＳと無線基地局ＢＳとの組を
表す。これらの組の総てが同時に、アップリンクとダウ
ンリンクとの両方の干渉条件を満たしている必要があ
る。若し、干渉条件を満たすならば、発火するニューロ
ンの数は多い程良いことになる。 （ｄ）．無線基地局ＢＳに接続される移動局ＭＳの数は
無線装置数を超えない。 図４のＭＳ−ＣＨ平面内の発火ニューロン数は、ＢＳ＝
ｂに接続される移動局ＭＳの数に等しく、無線装置数を
超えることができない。

【００２９】（ｅ）．発呼移動局ＭＳよりも話中の移動
無線局ＭＳを優先する無線チャネル割当。 話中の移動局ＭＳには、発呼移動局ＭＳよりも優先して
無線チャネルを割当てる。話中の移動局ＭＳ＝ｍの図６
のＢＳ−ＣＨ平面内のニューロンは、発呼移動局ＭＳ＝
ｍ´のＢＳ−ＣＨ平面内のニューロンより発火し易い。 （ｆ）．話中の（ｍ，ｂ，ｃ）の組合せは、なるべく維
持する。 話中の無線チャネルの切替えや接続先の無線基地局ＢＳ
の切替えは最小とすることが好ましい。話中の（ｍ，
ｂ，ｃ）の組合せを表すニューロンを発火し易くする。 （ｇ）．無線チャネルの割当総数＝Ｎ_M 。 発火するニューロンの総数は丁度移動局ＭＳの数Ｎ_M に
等しい。

【００３０】次に、ニューラルネットワーク１４のエネ
ルギ関数について説明する。一次元配列のニューラルネ
ットワークのエネルギ関数の一般形は、

【数１】 ここで、Ｖ_i はｉ番目のニューロンの状態（出力）であ
り、 Ｖ_i ＝ｇ（ｕ_i ） …（８） 又Ｉ_i はｉ番目のニューロンへの外部入力を示し、又ニ
ューロン間の結合荷重Ｔ_ijは添字に関して対称であり、 Ｔ_ij＝Ｔ_ji …（９） となる。

【００３１】三次元構成のニューラルネットワークのエ
ネルギ関数の一般形は、各次元の添字をｘ，ｙ，ｚ（自
然数の離散値）として、

【数２】 となる。ここで、Ｖ_x1y1z1は、（ｘ，ｙ，ｚ）＝（ｘ
１，ｙ１，ｚ１）に位置するニューロンの状態で、 Ｖ_x1y1z1＝ｇ（ｕ_x1y1z1） …（１１） 又Ｉ_x1y1z1は、（ｘ，ｙ，ｚ）＝（ｘ１，ｙ１，ｚ１）
に位置するニューロンへの外部入力を示し、又結合荷重
Ｔ_{(x1,y1,z1)(x2,y2,z2)}は対称で、 Ｔ_{(x1,y1,z1)(x2,y2,z2)}＝Ｔ_{(x2,y2,z2)(x1,y1,z1)} …（１２） となる。前述の（１０）〜（１２）式は、ニューロンを
指定するのに、三つの座標が必要な点を除けば、（７）
〜（９）式と同じ形をしている。

【００３２】前述の（ａ）〜（ｇ）の条件を定式化する
と、最初の（ａ）の各移動局ＭＳへの割当無線チャネル
数と無線基地局数とを１とする条件は次のようになる。

【数３】 は、移動局ＭＳ＝ｍが無線チャネルＣＨ＝ｃにより無線
基地局ＢＳ＝ｂ１と接続されるか全く接続されない時だ
け０となる。ここで、δ_ijはクロネッカー（Ｋronecke
r）のδ記号である。これは、総ての移動局ＭＳに対し
て成立する為には、

【数４】 となる。

【００３３】（ｂ）の移動局ＭＳが電波伝播損失の小さ
い無線基地局ＢＳへの接続希望の条件は、次のようにな
る。総てのＭＳ−ＢＳ平面に於いて、特定の移動局ＭＳ
に対して、 ａ（ｍ，ｂ）＝〔ＭＳ＝ｍとＢＳ＝ｂとの間の電波伝播損失〕 …（１５） とすると、

【数５】 は、ａ（ｍ，ｂ）が最小となる無線基地局ＢＳに対応す
るニューロンが発火した時最小となる。これが総ての移
動局ＭＳに対して成立しなければならないから、（１
７）式に示すものとなる。又無線チャネルＣＨによら
ず、総ての無線チャネルＣＨに対して設立しなければな
らないから、（１８）式に示すものとなる。

【数６】

【００３４】（ｃ）の同一無線チャネルＣＨは干渉条件
を満たすならば割当可能の条件は、次のようになる。或
る無線チャネルＣＨ＝ｃのＭＳ−ＢＳ平面内のニューロ
ンは、無線チャネルＣＨ＝ｃを用いる移動局ＭＳ及び無
線基地局ＢＳを表している。そこで、（ＭＳ＝ｍ１，Ｂ
Ｓ＝ｂ１）の組と、（ＭＳ＝ｍ２，ＢＳ＝ｂ２）の組と
の間の干渉を考えると、移動局ｍ１への干渉は、無線基
地局ｂ２からもたらされ、その大きさは、ａ（ｍ１，ｂ
２）が小さい程大きくなる。又、無線基地局ｂ２への干
渉は、移動局ｍ１からもたらされ、その大きさはａ（ｍ
１，ｂ２）が小さい程大きくなる。同様に、移動局ｍ２
と無線基地局ｂ１とも互いに干渉し合う関係となり、そ
の大きさは、ａ（ｍ２，ｂ１）が小さい程大きくなる。

【００３５】従って、ニューロン（ｍ１，ｂ１，ｃ）と
ニューロン（ｍ２，ｂ２，ｃ）とは排他的関係（抑制的
結合関係）にあり、関係の強さはａ（ｍ１，ｂ２），ａ
（ｍ２，ｂ１）が共に小さい程強いことになる。これを
表す一つの量として、 −ａ（ｍ１，ｂ２）ａ（ｍ２，ｂ１）Ｖ_m1b1c Ｖ_m2b2c （１−δ_m1m2δ_b1b2） …（１９） を考える。ａ（ｍ，ｂ）について、 ａ（ｍ，ｂ）≧０ …（２０） の時、（１９）式で表す量は、大きなａ（ｍ１，ｂ
２），ａ（ｍ２，ｂ１）を持つＶ_m1b1c ，Ｖ_m2b2c が発
火する時に小さくなり、小さいａ（ｍ１，ｂ２），ａ
（ｍ２，ｂ１）を持つ二つのニューロンが発火すると大
きくなる。

【００３６】（ｍ１，ｂ１）への総ての干渉を加え合わ
せて、（２１）式が総ての（ｍ１，ｂ１）に対して成立
しなければならないから、（２２）式で表される。

【数７】 （１９），（２０）式は、（ｍ１，ｂ１）の組合せのダ
ウンリンクとアップリンクとの干渉を相乗的にニューラ
ルネットワークに取り入れているが、それらを相加的に
取り入れることもできる。即ち、（２３）式に示すもの
となる。

【００３７】（２２）式或いは（２３）式は、何れの無
線チャネルＣＨについても成立しなければならないか
ら、それぞれ（２４）式或いは（２５）式に示すものと
なる。なお、前述の（２４）式及び（２５）式には、Ｃ
ＩＲ（希望波対干渉波電力比；Ｃarrier-to-Ｉnterfere
nce power Ｒatio）が閾値以上の条件は入れていない
が、この条件を入れることもできる。

【００３８】（ｄ）の無線基地局ＢＳに同時に収容でき
る移動局ＭＳの数と無線装置の数と等しくする条件につ
いて、各無線基地局ＢＳが備えている無線装置数をＮ_R
とすると、ＢＳ＝ｂのＭＳ−ＣＨ平面内の発火ニューロ
ンの総数はＮ_R を超えてはならない。即ち、（２６）式
に示す関係となり、従って、（２７）式に示すものとな
る。この（２７）式が何れの無線基地局ＢＳに於いても
成立しなければならないから、（２９）式で表される。

【数８】

【００３９】（ｅ）の無線チャネル割当ての総数＝Ｎ_M
の条件について、ニューラルネットワーク全体の発火ニ
ューロンの総数は、移動局ＭＳの総数Ｎ_M に等しくなけ
ればならない。

【数９】 ここで、ｍは理想的には、ｍ＝Ｎ_M であるが、この
ｍは全ニューロンへの励起性の外部入力に関係し、ニ
ューラルネットワーク全体の発火状態を制御する為、
ｍ＝Ｎ_M の条件にはこだわらない。なお、ｍは、巡
回セールスマン問題（ＴＳＰ；Ｔraveling−Ｓalesman
−Ｐroblem）に於ける都市数に相当する。（このＴＳＰ
に関しては、例えば、「Ｊ．Ｊ．Ｈopfield and Ｄ．
Ｗ．Ｔank““Ｎeural"Ｃomputation of Ｄecisions in
Ｏptimization Ｐroblems ”Ｂｉｏｌ．Ｃｙｂｅｒ
ｎ．５２，ｐｐ．１４１〜１５２，１９８５」を参
照）。

【００４０】（ｆ）の話中の移動局に優先的に無線チャ
ネルを割当てる条件について、移動局ＭＳの状態を表す
変数α（ＭＳ）を導入して、次の（３１）式とし、

【数１０】 α（ｍ）＝１に対応するＢＳ−ＣＨ平面のニューロンが
発火した方が、α（ｍ）＝０に対応するＢＳ−ＣＨ平面
のニューロンが発火するよりも小さくなる量として（３
２）式を用いる。

【００４１】（ｇ）の話中の（ｍ，ｂ，ｃ）の組合せを
優先的に維持する条件について、α（ｍ）＝１の移動局
ＭＳが接続されている無線基地局ＢＳを表す変数β（Ｍ
Ｓ）を導入して、次の（３３）式とし、又（ｍ，ｂ）が
使用している無線チャネルＣＨを表す変数γ（ＭＳ）を
導入して、次の（３４）式とする。

【数１１】

【００４２】α（ｍ）＝１に対応するＢＳ−ＣＨ平面の
ニューロンのうち（ｍ，ｂ，ｃ）が発火した方が、他の
ニューロン（ｍ，ＢＳ≠ｂ，ＣＨ≠ｃ）が発火するより
も小さくなる量として、次の（３５）式が考えられる。

【数１２】 （３５）式は、α（ｍ）＝１となる移動局ＭＳのみに適
用されるから、移動局ＭＳ全体についての制約として
は、前記（３６）式に示すものとなる。ここで、α
（ｍ）は（３１）式で定義されている。

【００４３】前述の（ａ）〜（ｇ）の制約条件に、それ
ぞれの条件の重み付けをする係数を導入し、各条件を総
合したエネルギ関数ε₁ は、

【数１３】 となる。

【００４４】このエネルギ関数ε₁ は、同一無線チャネ
ルの干渉についてアップリンクとダウンリンクとに対す
る干渉条件を相乗的に取り入れた（２４）式を基にした
ものであり、相加的に取り入れた（２５）式を基にした
場合のエネルギ関数ε₂ は、（３７）式の第３項のみが
相違する（３８）式となる。なお、（３８）式は、第３
項以外は省略形式で表している。

【数１４】

【００４５】次に、図２に於けるニューロン間結合荷重
生成部１８によるニューロン間の結合荷重の生成及び外
部入力について説明する。なお、無線基地局ＢＳの無線
装置数による収容可能の移動局ＭＳ数の制限を示す（３
７），（３８）式の第７項を省略した場合を示す。（３
７）式のエネルギ関数ε₁ と（１０）式のエネルギ関数
εとを等しいと見る為に、（１０）式の添字をｍ，ｂ，
ｃとすると、

【数１５】 となる。又エネルギ関数ε₁ と（３９）式との対応を判
り易くする為に（３７）式の各項を次のように変形す
る。

【数１６】

【００４６】（４０），（４１），（４２）式及び（３
７）式の第７項を除いたものを、前記（３９）式と等し
いとして、結合荷重Ｔ¹ _{(m1,b1,c1)(m2,b2,c2)}及び外部
入力Ｉ¹ _mbc は、

【数１７】 と表すことができる。

【００４７】又（３８）式の第７項を除いたものと、
（３９）式のエネルギ関数εとを等しいとし、（４
０），（４１）式を参照して、結合荷重Ｔ²
_{(m1,b1,c1)(m2,b2,c2)}及び外部入力Ｉ² _mbc は、

【数１８】 と表すことができる。

【００４８】又移動局ＭＳを何れの無線基地局ＢＳに接
続するか、又何れの無線チャネルＣＨを割当てるかを決
めるのは、各移動局ＭＳと各無線基地局ＢＳとの組合せ
に於ける電波伝播状況の測定結果の情報に基づいて行わ
れるものであり、移動局ＭＳ同士間及び無線基地局ＢＳ
同士間の干渉については、移動通信システムが、ＴＤＭ
Ａ方式で、同期系を構成している場合は考慮する必要は
ない。又総ての移動局ＭＳと無線基地局ＢＳとの組合せ
について、その電波伝播経路に於ける電波伝播状況、具
体的には、電波伝播損失が判っているものとして、同一
無線チャネル干渉を考える。

【００４９】電波伝播損失は、原理的には、 （Ａ）距離変動（距離をｒとすると、ｒ^-hの関係に近似
されｈ＝３〜４；長区間中央値変動） （Ｂ）ログ・ノーマル変動（短区間中央値変動） （Ｃ）瞬時変動（レイリー変動） の三つの重ね合わせで表現されるが、受信電界強度の測
定方法によっては（Ｃ）或いは（Ｂ）と（Ｃ）とは平均
化される。

【００５０】同一の無線チャネルＣＨを使用する移動局
ＭＳと無線基地局ＢＳとの二組について、（１５）式に
示すように、移動局ＭＳ＝ｍと無線基地局ＢＳ＝ｂとの
間の電波伝播損失を表す係数をｋ（ｍ，ｂ）で表すと、
０＜ｋ（ｍ，ｂ）＜１、即ち、移動局ＭＳ＝ｍと無線基
地局ＢＳ＝ｂとの間でＡ（ｍ，ｂ）ｄＢ（≧０）の減衰
が生じるとすれば、 ｋ（ｍ，ｂ）＝１０^-A(m,b)/10 …（４７） となる。式（１５）のａ（ｍ，ｂ）では、電波伝播損失
の小さい時、ａ（ｍ，ｂ）は小さい値としていたから、
ｋ（ｍ，ｂ）とａ（ｍ，ｂ）とは、例えば、ａ（ｍ，
ｂ）＝１／ｋ（ｍ，ｂ）或いはａ（ｍ，ｂ）＝１−ｋ
（ｍ，ｂ）という関係にある量となる。

【００５１】電波伝播損失は、電波の伝播方向によらな
いものとする。即ち、ａ（ｍ，ｂ）＝ａ（ｂ，ｍ）と表
される。そして、移動局ＭＳと無線基地局ＢＳとの送信
電力が共にＰ₀ 〔Ｗ〕であるとすると、移動局ｍ１に於
けるＤ／Ｕ（希望波対干渉波電力）は、ｄ_m1＝Ｐ₀ ｋ
（ｍ１，ｂ１），ｕ_m1＝Ｐ₀ ｋ（ｍ１，ｂ２）であるか
ら、 （ｄ／ｕ）_m1＝〔ｋ（ｍ１，ｂ１）〕／〔ｋ（ｍ１，ｂ２）〕 …（４８） となる。又、無線基地局ｂ１に於けるＤ／Ｕは、ｄ_b1＝
Ｐ₀ ｋ（ｍ１，ｂ１），ｕ_b1＝Ｐ₀ ｋ（ｍ２，ｂ１）で
あるから、 （ｄ／ｕ）_b1＝〔ｋ（ｍ１，ｂ１）〕／〔ｋ（ｍ２，ｂ１）〕 …（４９） となる。

【００５２】又移動局ｍ２に於けるＤ／Ｕは、ｄ_m2＝Ｐ
₀ ｋ（ｍ２，ｂ２），ｕ_m2＝Ｐ₀ ｋ（ｍ２，ｂ１）であ
るから、 （ｄ／ｕ）_m2＝〔ｋ（ｍ２，ｂ２）〕／〔ｋ（ｍ２，ｂ１）〕 …（５０） となる。又、無線基地局ｂ２に於けるＤ／Ｕは、ｄ_b2＝
Ｐ₀ ｋ（ｍ２，ｂ２），ｕ_b2＝Ｐ₀ ｋ（ｍ１，ｂ２）で
あるから、 （ｄ／ｕ）_b2＝〔ｋ（ｍ２，ｂ２）〕／〔ｋ（ｍ１，ｂ２）〕 …（５１） となる。

【００５３】又移動局ＭＳ＝ｍ１と無線基地局ＢＳ＝ｂ
１との組が使用中或いは割当候補の無線チャネルＣＨ＝
ｃと、同じ無線チャネルを使用中の他の移動局と無線基
地局との組からの干渉を受けることになる。その為、そ
の無線チャネルＣＨ＝ｃを使用中か否かを表す変数δ_c
（ｍ，ｂ）を導入する。即ち、 δ_c （ｍ，ｂ）＝１， ＣＨ＝ｃを使用中 ＝０， ＣＨ＝ｃを使用していない。 …（５２） これを用いて移動局ＭＳ＝ｍ１に於けるＤ／Ｕを表す
と、（５３），（５４）式とから（５５）式が得られ
る。なお、Ｎ_M は移動通信システム内の移動局ＭＳの
数、Ｎ_B は無線基地局ＢＳの数を示す。

【数１９】

【００５４】同様にして、無線基地局ＢＳ＝ｂ１に於け
るＤ／Ｕは、

【数２０】 となる。

【００５５】無線チャネルＣＨ＝ｃが割当可能である為
には、（ｍ１，ｂ１）のアップリンク及びダウンリンク
に於いて、 （ｄ／ｕ）_b1及び（ｄ／ｕ）_m1＞（ＣＩＲのチャネル割当閾値）…（５９） となっていること、又（ｍ１，ｂ１）が無線チャネルＣ
Ｈ＝ｃの使用を継続する為には、 （ｄ／ｕ）_b1及び（ｄ／ｕ）_m1＞（ＣＩＲの所要ＢＥＲ） …（６０） となっていなければならない。なお、ＢＥＲは、ビット
誤り率である。

【００５６】図２の伝播損失情報集約部１６に於ける電
波伝播損失の情報の収集は、次のようにして行われる。
即ち、移動局ＭＳは、通話中及び発呼前に、自局周辺の
無線基地局ＢＳの制御チャネルの受信電界強度を測定す
る。そのうちの基準値以上のもの或いは最大のものから
一定局数分（例えば、８局或いは１６局）を、無線基地
局ＢＳを介して無線回線制御局１１へ報告する。これ
を、 ｋ（ｍ，ｂ），ｂ∈Ｂ_m ^* …（６１） とする。但し、Ｂ_m ^* は移動局ＭＳ＝ｍが受信電界強度
をシステム（無線回線制御局１１）へ報告した無線基地
局ＢＳからなる集合を意味する。

【００５７】受信電界強度を報告しなかった無線基地局
ＢＳ＝ｂ´については、電波伝播損失が大きく、（ｍ，
ｂ´）の組合せは通信不可能と見做すものである。即
ち、

【数２１】 とする。これは、無線基地局ＢＳ＝ｂ´からは、移動局
ＭＳ＝ｍへ或いはその逆の方向には干渉がないとするこ
とに等しい。

【００５８】前述の（６１），（６２）式のｋ（ｍ，
ｂ）を、ｍ＝１〜Ｎ_M の総ての移動局ＭＳについて時々
刻々測定し、例えば、ａ（ｍ，ｂ）＝１−ｋ（ｍ，ｂ）
としてａ（ｍ，ｂ）を求め、編集することにより、マト
リクスとして、 Ａ＝〔Ａ_mb〕，Ａ_mb＝ａ（ｍ，ｂ），ｍ＝１〜Ｎ_M ，ｂ＝１〜Ｎ_B …（６３） を得ることができる。

【００５９】前述のように、図１又は図２に於けるニュ
ーラルネットワーク４，１４は、移動局ＭＳ−無線基地
局ＢＳ−無線チャネルＣＨの三次元構成を有するもの
で、電波伝播状況を反映させることにより、受信電界強
度，干渉条件等を満たしながら、最適な移動局ＭＳと無
線基地局ＢＳとの組合せと同時に無線チャネルＣＨの割
当てを行うことができる。又本発明は、前述の実施例に
のみ限定されるものではなく、各種の省略した条件等を
加味してニューロン間の結合荷重やニューラルネットワ
ークへの入力等を制御することができるものである。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、移動局
３と無線基地局２との間の電波伝播状況の測定結果に基
づいて、移動局３の接続先の無線基地局２の指定と、無
線チャネルの割当てとを同時に決定処理するものである
から、移動局と無線基地局との組を先に決定してから、
無線チャネルの割当てを行う従来例に比較して、最適状
態に最も近い状態の移動局と無線基地局と無線チャネル
との組合せを実現することができるから、無線チャネル
の有効利用を図ることができる利点がある。

【００６１】又ニューラルネットワーク４を、移動局３
と無線基地局２と無線チャネルとの三次元構成とし、電
波伝播状況を受信電界強度等の測定結果により反映させ
ることにより、移動局３と無線基地局２との組と無線チ
ャネルの割当てとを同時に、且つ最適化して決定するこ
とができる。

【００６２】又通信中の既存の呼を優先させて無線チャ
ネルの割当てを行うように、ニューラルネットワーク４
を構成することにより、話中の移動局が強制切断される
ことを防止することができる。又通信中の既存の呼につ
いての接続先の無線基地局２と無線チャネルとの組を維
持できるように優先度を高くすることにより、話中の移
動局の接続替えが頻繁に生じることを防止し、接続替え
に伴う呼損の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の実施例の説明図である。

【図３】本発明の実施例のニューラルネットワークの説
明図である。

【図４】ＭＳ−ＣＨ平面の説明図である。

【図５】ＭＳ−ＢＳ平面の説明図である。

【図６】ＢＳ−ＣＨ平面の説明図である。

【図７】移動通信システムの説明図である。

【符号の説明】

１ 無線回線制御局 ２ 無線基地局 ３ 移動局 ４ ニューラルネットワーク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無線回線制御局（１）によって制御され
   る複数の無線基地局（２）と、複数の移動局（３）とを
   有し、各移動局（３）は、指定された接続先の無線基地
   局（２）と割当てられた無線チャネルを用いて通信を行
   う移動通信システムに於いて、 前記移動局（３）と前記無線基地局（２）との間の電波
   伝播状況の測定結果に基づいて、該移動局（３）の接続
   先の無線基地局（２）の指定と、前記無線チャネルの割
   当てとを同時に決定処理することを特徴とする無線基地
   局チャネル割当制御方式。
2. 【請求項２】 前記移動局（３）と前記無線基地局
   （２）との間の電波伝播状況の測定結果に基づいてニュ
   ーラルネットワーク（４）を構成し、該ニューラルネッ
   トワーク（４）により前記移動局（３）の接続先の無線
   基地局（２）の指定と、無線チャネルの割当てとを同時
   に決定処理することを特徴とする請求項１記載の無線基
   地局チャネル割当制御方式。
3. 【請求項３】 前記ニューラルネットワーク（４）は、
   発呼に対する無線チャネルの割当てよりも、通信中の既
   存の呼に優先的に無線チャネルの割当てを行う構成を有
   することを特徴とする請求項２記載の無線基地局チャネ
   ル割当制御方式。
4. 【請求項４】 前記ニューラルネットワーク（４）は、
   通信中の既存の呼に対する接続先の無線基地局（２）と
   割当てられた無線チャネルとを維持できるように、発呼
   に対する接続先の無線基地局（２）の指定及び無線チャ
   ネルの割当てよりも優先させる構成を有することを特徴
   とする請求項２記載の無線基地局チャネル割当制御方
   式。