JPH0659039B2

JPH0659039B2 - 無線通信方式

Info

Publication number: JPH0659039B2
Application number: JP60085836A
Authority: JP
Inventors: 芳彦赤岩
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1985-04-22
Filing date: 1985-04-22
Publication date: 1994-08-03
Anticipated expiration: 2009-08-03
Also published as: JPS61244137A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は無線通信システムのうち、特に、無線チャンネ
ルにおける干渉が原理的に存在する場合に、干渉の危険
性を減少させることを簡単に行うことができる無線通信
方式に関する。

（従来技術とその問題点）無線通信においては、周波数の利用効率を高めるため
に、同じ周波数をくり返して使用することが一般的に行
われている。この場合、同じ周波数を同時に使用するこ
とになるので、一つの無線チャンネルにおいて、二つ以
上の信号がぶつかり通信を損う、いわゆる干渉が起る危
険性は原理的に避けることができない。そのため特に、
無線機の所在位置が移動する移動無線通信システムで
は、セル方式自動車電話システムのように、複数の通信
ゾーンを設定し、各ゾーン毎に使用する無線チャンネル
をできるだけ干渉が起らないように定めている。このよ
うなシステムの設計法の詳細な文献（伊藤，松坂，「自
動車電話方式の概要」，研究実用化報告，第26巻第７号
（1977年），1821〜1836ページ）に譲るとして、基本的
な考え方は、同じ周波数を利用するゾーンをある定めら
れた距離以上に分離させることにより、干渉の確率をあ
る値以下に保証しようとするものである。ところで、従
来のこのようなシステムは、面的なゾーンおよびチャン
ネル設計を前もって行わなければならないので、電波伝
搬特性などの基礎的なパラメータを精度よく決定する必
要があると同時に、面状に広がったシステムを管理する
ために、システム運用が大がかりになるという欠点があ
る。

ところで、最近の移動無線通信の動向として、携帯電話
あるいは無線溝内電話あるいはデータシステムなどの需
要が高まっているのはよく知られている。これらのシス
テムにおいては、使用できる電力に制限があるために、
通信ゾーンは狭い地域（以後、微笑ゾーンと呼ぶ）にな
ると同時に、システムの建設あるいは運用のコストを引
き下げなければならない。このとき、まず、ゾーンが狭
くなることによって、電波伝搬特性を精度よく決定する
ことが著しく困難になること，したがって干渉の確率を
前もって予測することが困難になることが問題となる。
このことは、ビル内などで、部屋の間仕切り、ロッカー
などの金属設備などの設置状況により、電波伝搬特性が
大きく変化することを考えれば、容易に理解できる。高
層ビルにおいてはゾーンが立体的になるので、さらに問
題が複雑になる。次の問題として、システム内に収容さ
れる無線電話あるいはデータ末端機器の個数が増大する
ことによって、システムの建設、運用が困難になること
が考えられる。これらの問題が予想されるために、従
来、知られている自動車電話システムの基本思想を、そ
のまま、微小ゾーンシステムに導入することはできな
い。

現在、開発が進められているマルチチャンネルのコード
レス電話（川崎，加藤，吉澤，「新しいコードレス電
話」施設，施−36−３，134〜141ページ）は、微小ゾー
ンシステムの一種と考えることができる。このシステム
の基本思想の一つである無線ゾーンおよび無線チャンネ
ルの管理を不要にする方法は、システムの建設，運用コ
ストを低減するのに有効である。しかしながら、このコ
ードレス電話は、屋内での移動のみを考え、移動は一対
一で基地局に登録されているので、自動車電話のよう
に、広範囲には移動できないという制約がある。さら
に、このシステムでは、ゾーン設計を行う代わりに、多
数のチャンネルを用意しておき、通信に先だって空チャ
ンネルの観測を行うと同時に、通信中に干渉を受けるた
びに、別のチャンネルに逃げる方法を採用している。し
かしこの方法では、干渉を十分、防ぐことができない。
すなわち、まず、干渉検出が完全でないことが問題であ
る。次に、干渉が検出できたとしても、別のチャンネル
が空いていることが保証されなければならない。このこ
とは、コードレス電話が多数普及したときに、問題とな
るであろう。

（発明の目的）本発明は、上に述べたような従来システムの欠点を除去
し、システムの建設および運用のコストを低減できると
ともに、干渉の確率を下げることが可能となる無線通信
システムを提供することにある。

（発明の構成）本発明は、複数の無線チャンネルのうち、一つまたは複
数のチャンネルを任意に使用できる無線通信システムに
対して、優先度を各チャンネルに与え、優先度をチャン
ネル使用の過去の履歴によって定め、優先度の高いチャ
ンネルから順次使用する機能を付加させることにより、
実現される。

（本発明の概要）本発明は、各ゾーンで使用される各チャンネルに対し
て、それぞれ異なる優先度を付加することにより、各ゾ
ーンに対して、あらかじめ固定的にチャンネルを割り当
てなくとも、干渉の確率を減少できることを基本的な原
理としている。干渉を起す可能性のある二つ以上のゾー
ンの間では、チャンネルの使用優先度が、同一のチャン
ネルに対して、異なるために、干渉の確率が減少するこ
とになる。

（実施例）以下、図面を用いて、本発明の詳細な説明を行う。第１
図は、本発明の実施例を説明するための無線通信システ
ムの概念図である。無線基地局111，121，131，141から
発射される送信搬送波信号のレベルが受信入力最低基準
レベル以上になる範囲が各無線基地局に対するサービス
ゾーン110，120，130，140となる。このサービスゾーン
の形状は、微小ゾーンであるため先に説明した電波伝搬
特性の不規則性により、複雑な形状となる。加入者無線
局112，122は実際には多数存在するものであるが、ここ
では、簡単のために、二つだけを図示している。加入者
無線局はいずれかのゾーン内に位置するかぎり、基地局
と通信を行うことができる。二つ以上のゾーンが重なり
合う場所においては、加入者無線局は、当然、それぞれ
のゾーンを形成する基地局のいずれとも、通信を行うこ
とができる反面、二つのゾーンで同じチャンネルを同時
に使用した場合には、干渉を起すことになる。無線基地
局の配置は、電波伝搬特特を考慮して、ゾーンの重なり
ができるだけ少なくなるように考慮するのが望ましい。
しかし、本発明においては、この配置に対する基準がゆ
るやかになるのが特長である。すなわち、以下に説明す
るように、ゾーンの重なりが大きくても干渉の確率が下
がるのである。

無線基地局および加入者無線局は複数のチャンネルを有
している。ただし、実際に同時に使用するチャンネル数
は一つであっても、二つ以上であってもよい。本発明で
は、あるゾーンにおいて通信を開始する際には、前もっ
て、他のゾーンにおいてこれから使用しようとするチャ
ンネルがすでに使われていないことを確認することを前
提としており、もし、使用されておれば別の空きチャン
ネルを探す。この機能は従来のマルチチャンネルのコー
ドレス電話と同じである。ここで、問題となるのは、空
きチャンネルの検出が不完全であり、実際には、すでに
使用されているチャンネルを空いていると判断してしま
い結果として干渉を起すことである。このような、誤ま
った検出を行う原因としては、加入者無線局が移動して
いることにより、伝搬特性が不規則なために、一時的
に、受信信号のレベルが感度以下に下った場合とか、空
きチャンネル検出の直後から実際の通信までの時間の間
に、他のシステムが通信を開始した場合が考えられる。

本発明では、このような問題を回避するために、各チャ
ンネルに優先度を与え、優先度をチャンネル使用の過去
の履歴によって定め、優先度の高いものから、順次使用
する。第１図に示したゾーン構成に対して、チャンネル
使用の過去の履歴によって定められた優先度の例を、第
２図に示す。ここで、総チャンネル数は10と仮定して
る。各チャンネルにおける棒の高さが優先度に対応して
おり、ここでは、高さの高い方が優先度が高いものとす
る。ゾーン番号１では、チャンネル番号１，２，３が、
ゾーン番号２ではチャンネル番号６，７が、ゾーン番号
３では、チャンネル番号８，９，10が、ゾーン番号４で
は、チャンネル番号１，２が高い優先度を与えられてい
る。チャンネル番号、４，５にはすべてのゾーンに対し
て、同じ優先度が与えられている。従来のマルチチャン
ネルのコードレス電話では、すべてのチャンネルに等し
い優先度を与えていることに相当する。従来のセル方式
自動車電話では、少くとも干渉を起す可能性のあるゾー
ンの間には、共通のチャンネルの使用は許されないの
で、本発明における優先度とは別の考え方である。すな
わち、本発明では、あるチャンネルの優先度が最低であ
っても、これよりも優先度の高いチャンネルがすべて使
用されており、かつ、これから使用しようとするチャン
ネルが空いていることが観測されれば、そのチャンネル
での通信が許されるのである。

すべてのチャンネルに等しい優先度が与えられているこ
とに相等する従来のマルチチャンネルコードレス電話に
比べて、本発明のシステムの方が干渉の確率が減少す
る。その理由は、チャンネルの優先度が干渉を起す可能
性のあるゾーンに対しては、異ならせて割り当てている
ために、干渉を起す可能性のあるゾーンの間で同じチャ
ンネルを使用する確率が下がり、空きチャンネル検出あ
るいは干渉検出に依存しなくとも、もともと干渉の確率
が低くなるからである。

第１図と第２図に示した例において、ゾーン番号１，４
において、双方とも、チャンネル番号１，２の優先度が
高いのは、ゾーンの重なりが少く、干渉の可能性が低い
からである。このように、干渉および周波数有効利用の
点で本発明は、従来のセル方式自動車電話システムに近
い効果が得られる。

本発明の特長を従来のセル方式自動車電話システムに対
比して、示せば、第１に、干渉を考慮したゾーン設計
（チャンネル割り当て）がはるかに容易になることであ
る。その理由は、全くゾーン設計を行わないマルチチャ
ンネルコードレス電話の場合と同じように、空きチャン
ネル検出を行うために、仮に、干渉を起す可能性が高い
チャンネルを二つ以上のゾーンに割り当てたとしても、
実際の通信では、干渉をほぼさけることができるからで
ある。通話中の干渉に対しては、従来の例のように空い
ているチャンネルに逃げることが考えられる。第２の特
長として、本発明では、基本的には各ゾーンでは、すべ
てのチャンネルを選択できるので、仮に発生する呼量が
増加した場合には優先度が低いチャンネルであっても、
他のゾーンでそのチャンネルを使用していなければ、使
用することができることにより、チャンネル使用効率が
高まることが上げられる。

チャンネル使用の優先度は、各ゾーンのチャンネル使用
の過去の履歴により決定されるが、その方法を以下に説
明する。まず、第１に考えられる方法は、通信を行うた
びに、そこで使用したチャンネルの優先度を上げること
である。このような動作をさせることにより、もし、仮
に、最初に各チャンネルの優先度が同じであったとして
も、あるゾーン（ここでは仮に番号ｉのゾーンとしよ
う）であるチャンネル（ここでは、仮に番号ｊのチャン
ネルとしよう）が一回使われると、次には、そのチャン
ネルの優先度が高くなっているので、次にはそのチャン
ネルが優先的に使用され以後優先度はますます高まるこ
とになる。ところで、今、考えている番号ｉのゾーンと
干渉を起す可能性のある番号ｈのゾーンでは、通信に先
だって行う空チャンネル観測において、番号ｉのゾーン
で番号ｊのチャンネルが優先的に使用されているので、
番号ｊのチャンネルが空であることを観測する確率は低
くなり、そのチャンネルの優先度が高くなることはな
く、それ以外のチャンネルの優先度が高くなる。また、
今、考えている番号ｉのゾーンとは近い距離にあるもの
の、干渉を起す可能性が無い番号ｌのゾーンにおいて
は、番号ｉのゾーンで優先度の高いｊ番目のチャンネル
が同様に優先度が高くなる。例えば、第１図，第２図の
場合では、番号１のゾーンで、仮に、番号１，２のチャ
ンネルの優先度が高くなると、これと隣接する、番号２
あるいは３のゾーンでは、番号１，２のチャンネル以外
のチャンネル優先度が高くなる。番号１とは干渉を起す
可能性がなく、番号２，３のゾーンとは干渉を起す可能
性がある番号４のゾーンでは、番号，２，３のゾーンで
優先度の高いチャンネル（番号４〜10）は避けられるの
で、結局、残りの番号１，２，３のチャンネルの優先度
が高まることになる。このような動作で、チャンネルの
優先度が決定されていくので、干渉の確率が最低になる
と同時に、周波数のくり変えし使用が自動的になされる
ことになり、ほぼ、最適なチャンネル割り当てが達成で
きることになる。

このように、チャンネルの優先度を、チャンネル使用の
実績により、変動的に定める方法は、各ゾーンにおいて
発生する呼量に差があっても、干渉を起すゾーンの間
で、呼量の大小に応じて、優先度の高いチャンネルの数
が分配されることになる。さらに、呼量の変化がゾーン
間に起っても、それに適応して、チャンネルの再分配が
起る。

チャンネル使用の実績により、チャンネルの優先度を定
める方法は、あるゾーンでは特定のチャンネルの優先度
が選択的に成長すれば、どのような方法でもよい。例え
ば、チャンネルの使用に先だって空チャンネルかどうか
を観測したとき、空いておれば、優先度を上げ、すでに
使用されておれば、下げることも考えられる。また、あ
るチャンネルを使用して通信している途中で、他のゾー
ンからの干渉を受けることなく通信を終了すれば、優先
度を増加し、干渉を憂ければ逆に優先度を減少させるこ
とも考えられる。このとき、干渉検出の方法はどのよう
な方法でもよく、例えば、論文，（小園，坂本，「移動
通信における同一チャンネル干渉量の測定」，電子通信
学会論文誌，ｖｏｌ．Ｊ68−Ｂ，109−116ページ，1985
年１月）に記載されている方法が考えられる。優先度の
表現方法としては、例えば、カウンタを設けて、カウン
タの内容で表現できる。このとき、優先度は無限に高
く、あるいは低くなるので、優先度を表示する数字に上
限および下限を設定することが設計上は当然に必要とさ
れる。

本発明における無線送受信機の実施例を第３図に示す。
入出力端子301より送信要求信号が入力されると、制御
回路302は後で説明する第５図に示すフローチャートに
従って、使用チャンネルを設定し、周波数シンセサイザ
303によって定まる周波数で、送信および受信を行う。
もし、使用できるチャンネルが無ければ、ヒジー信号が
入出力端子301に出力される。ここで、309は送信信号入
力端子、310は変調器、311は送信回路、305はアンテナ3
04を送受信で共用するためのデュープレクサである。変
調器310は変調を行うと同時に、制御回路302より出力さ
れる送信可能信号を受けたときのみ、送信波を送出す
る。送信回路311は送信周波数が周波数シンセサイザ303
の出力信号で定まり、その他、通常の増幅、および周波
数変換などの操作を含む。アンテナ304より、入力され
る受信信号はデュープレクサ305より受信回路306に入力
される。ここで、受信回路は受信周波数が周波数シンセ
サイザ303の出力信号で定まり、その他、通常の増幅、
周波数変換、帯域制限などの操作を含む。受信回路306
の出力信号である中間周波信号は二分岐され、一方は復
調回路307に入力されて、復調された受信信号が出力端
子308に得られる。受信回路306の他方の出力信号は、制
御回路に入力される。以上、説明したように、制御回路
の動作を除けば、本発明における無線送受信機の構成は
通常のものと何ら変わるところはない。

制御回路302は、例えば第４図に示した回路によって実
現できる。受信回路306の出力信号は入力端子401に入力
され、受信レベル検出回路402で受信レベルを表わす信
号に変換され、アナログディジタル変換回路403を通し
て、マイクロプロセッサ404に取り込まれる。

マイクロプロセッサ404の動作を第５図のフローチャー
トにより説明する。基地局の無線送受信機は待機中に送
信要求信号を受けると最大の優先度を有するチャンネル
を検定する。その後、受信周波数が該当チャンネルの周
波数になるように周波数シンセサイザ303を制御し、受
信レベル検出回路402の出力信号を観測する。受信レベ
ル信号がある定められた基準値以下か否かで、そのチャ
ンネルが空であるか否かを判定する。もし、そのチャン
ネルが空であると判定されるとそのチャンネルの優先度
をある定められた値だけ増加させたのち、そのチャンネ
ルで送信および受信を行う。通信が終了すると待機状態
にもどる。上で述べたチャンネルが空であるか否かの判
定において、もし、そのチャンネルが空でないと判定さ
れると、そのチャンネルの優先度をある定められた値だ
け減少させる。続いて、そのチャンネルがこの無線送受
信機で使用可能なチャンネルのうち最後のものかどうか
判定する。もし、このチャンネルが最後のチャンネルで
はない、すなわち、まだ使用可能なチャンネルが残って
いるものと判断されると、今まで検定を行ったチャンネ
ルを次の空チャンネル検定の対象から除外したもののう
ちで、最大の優先度のチャンネルの検定を行う。以下、
同様の動作を空チャンネルが見つかるまで行う。もし、
最後のチャンネルまで空チャンネルが見つからなけれ
ば、ビジー信号を出力したのち、待機状態にもどる。

この例では、優先度をチャンネル使用に先だって、その
チャンネルが空か否かによって変動的に定める場合につ
いて述べたが、その他の方法でも、マイクロプロセッサ
と周波数シンセサイザの組み合わせで容易に実現でき
る。ただし、マイクロプロセッサを使用しないで、同様
な動作を、ディジタル回路でも実現できるのは当然であ
る。本発明の実施例では、チャンネル設定を基地局の無
線送受信機で行ったが、加入者無線局で行ってもよい。
さらに、本発明の実施例では基地局と加入者無線局との
区別を行ったが、本発明の動作原理からして、その区別
は何ら必要となるものではない。

（発明の効果）以上、本発明においては、チャンネルの優先度をチャン
ネル使用の履歴から決定することにより、ほぼ最適なチ
ャンネル分割が自動的に生成されるため、ゾーンおよび
チャンネルの設計と運用が簡単になると同時に、干渉の
起こる確率が減少するという効果がある。本発明の無線
チャンネルは、周波数軸で分けたチャンネルであって
も、あるいは時間軸で分けたチャンネルなどでもよく実
現上で特定の種類に限定されることはない。また、各ゾ
ーンで使用される変調方法なども、無線チャンネルの使
用あるいは干渉が観測できるものであれば、どのような
方法でもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の無線通信システムを説明するための模
式図、第２図は、本発明におけるチャンネルの優先度を
説明するための図、第３図は本発明の一実施例を示すブ
ロック図、第４図は制御回路の構成例を示すブロック
図、第５図は制御回路の動作を表わすフローチャートを
示す図である。図において、110、120、130、140……サービスゾーン、
111、121、131、141……無線基地局、112、122……加入
者無線局、302……制御回路、303……シンセサイザ、30
4……アンテナ、306……受信回路、307……復調回路、3
10……変調器、311……送信回路、402……受信レベル検
出回路、403……アナログディジタル変換器、404……マ
イクロプロセッサ、である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基地局とこれと交信を行う加入者無線局か
らなり、複数の無線チャンネルのうち、一つまたは複数
の任意のチャンネルを使用することができ、かつ、使用
しようとするチャンネルが空チャンネルであることを確
認してから通信を開始する機能を有する無線通信システ
ムであって、優先度を各チャンネルに与え、優先度をチ
ャンネル使用の過去の履歴によって定め、優先度の高い
チャンネルから順次使用することを特徴とする無線通信
方式。
【請求項２】チャンネルを使用するたびに、そのチャン
ネルの優先度を相対的に増加させる特許請求の範囲第
（１）項記載の無線通信方式。
【請求項３】チャンネル使用に先だってそのチャンネル
が空チャンネルであるかどうかを観測したとき、もし空
チャンネルであればそのチャンネルの優先度を増加さ
せ、空チャンネルでなければ、そのチャンネルの優先度
を減少させる特許請求範囲第（１）項記載の無線通信方
式。
【請求項４】あるチャンネルを使用中に他の信号からの
干渉を受けなかったならば、そのチャンネルの優先度を
増加させ、干渉を受ければそのチャンネルの優先度を減
少させる特許請求範囲第（１）項記載の無線通信方式。
【請求項５】優先度に上限あるいは下限を持たせた特許
請求範囲第（１）項記載の無線通信方式。