JPH0691492B2 - 移動無線通信方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は移動無線通信方式に関し、特に公衆自動車無線
システム等の移動無線通信システムを対象とし、移動局
が移動するシステム全体のサービスエリアを基地局対応
に相互に隣接する複数のサービスエリア（無線ゾーン）
に分割し、互いに相手局からの到来電波の電界レベルが
所定の判断基準を満たす移動局および基地局間に通話回
線を設定し通信を媒介する移動無線通信方式に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の移動無線通信方式は、定められた基準に
基づき分割され相互に隣接する複数のサービスエリア
と、これらサービスエリアを個個に受持ち移動局との間
に無線による通話回線（チャネル）を接続する複数の基
地局と、これら基地局からの移動局との間の通信状況の
通知を受け各基地局を制御する制御局とを有し、互いに
相手局からの到来電波の電界レベルが所定の判断基準を
満たす移動局および基地局間に通話回線を設定し移動局
が移動しながら通信を行えるようにした移動無線通信シ
ステムにおいて、制御局で各基地局の通話回線の使用率
を検出し、ある１つの基地局の使用率が所定の設計値を
超え且つ該１つの基地局に隣接する他の基地局の回線に
空きがある場合には、該１つの基地局の送信電力を変化
した値に設定するための送信電力制御信号を送出する手
段を設けるとともに、各基地局には上記送信電力の制御
信号を受けると自局の送信電力を変化させる手段を設
け、これにより送信電力を変化させた基地局の受持つサ
ービスエリアの範囲を変化させることにより、該移動無
線通信方式を利用するシステム全体としての接続率の向
上を目指した技術「移動無線通信方式」（特開昭57-210
739）が提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の移動無線通信方式は、各基地局対応に通
話回線（チャネル）の使用率を計測し、隣接基地局間で
基地局の送信電力を増減させ、基地局で受持つサービス
エリアの大きさを変化させることにより、トラフィック
の負荷分散を図っているが、弱電界に対し次のような欠
点を生ずる。すなわち、電話トラフィックと自動車交通
量とは正の強い相関を有してその増減が対応するため、
電話トラフィックの増加に対し自動車交通量も増大し、
２地点間の通過所要時間も増大することにより、弱電界
地域での通話チャネル切断確率が増大する。また、トラ
フィック増加基地局の送信電力を減少させることによ
り、弱電界地域が拡大し、通話チャネル切断確率がさら
に増大するという欠点がある。

本発明の目的は上述した欠点を除去し、各基地局の通話
回線（チャネル）使用率，弱電界での通話回線切断率を
計測し、送信電力および通話回線切替（基地局切替）判
定用の受信電界レベル閾値を変化させる手段を備えるこ
とにより、通話サービス率（接続率,1/切断率）の向上
が可能な移動無線通信方式を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は；定められた基準に基づき分割された相互に隣
接する複数のサービスエリアを個個に受持ち移動局との
間に無線による通話回線を接続する複数の基地局と、こ
れら基地局からの前記移動局との間の通信状況の通知を
受け各基地局を制御する制御局とを有し、互いに相手局
からの到来電波の電界レベルが所定の判断基準を満たす
前記移動局および前記基地局間に前記通話回線を設定し
通信を媒介する移動無線通信方式において；前記制御局
に、前記基地局ごとの前記通話回線の使用率および受信
電界レベル劣化による通話の切断率をそれぞれ検出する
手段と、前記使用率および前記切断率の検出結果に基づ
いて前記各基地局の送信電力値および受信電界レベル閾
値を決定しこれらの値を指定する制御信号を対応する基
地局に送出する手段とを備え；前記各基地局に、前記移
動局への送信電波の送信電力を前記制御信号の指定送信
電力値に応じて変化させる手段と、前記移動局からの受
信電波の有効受信を判定するための電界レベル閾値を前
記制御信号の指定受信電界レベル閾値に応じて変化させ
る手段とを備え；前記切断率が第１の所定値を超え前記
使用率が第２の所定値を超えない第１の基地局に対して
はその送信電力および受信電界レベル閾値をそれぞれ増
大させ、前記切断率が前記第１の所定値を超え前記使用
率が前記第２の所定値を超える第２の基地局に対しては
その送信電力および受信電界レベル閾値をそれぞれ増大
させるとともに、前記第２の基地局に隣接し且つ前記通
話回線に空きがある第３の基地局に対してはその送信電
力を増大させる構成である。

〔作用〕

本発明の移動無線通信方式は、定められた基準によって
分割された相互に隣接する複数のサービスエリアを個個
に受持ち移動局との通信を行う複数の基地局と、これら
基地局を制御する制御局とを有している。本発明の移動
無線通信方式の動作原理を、第５図，第６図を用いて説
明する。

第５図は、本発明における送信電力および受信電界レベ
ル閾値の変化に対するサービスエリアの変化の一例を示
す説明図である。本例においては、動作原理を分かりや
すく説明するために構成を簡単化し、基地局から移動局
に対する送信電波の送信電力は２レベル（Ｐ大＞Ｐ
小），基地局における移動局からの受信電波の受信電界
レベル閾値は３レベル（TH大＞TH中＞TH小）から成るも
のとする（第６図に示す例も同様）。第５図において、
サービスエリア101〜107のそれぞれに対応する基地局１
〜７の送信電力が同一値Ｐ小，受信電界レベル閾値が同
一値TH小の場合、サービスエリア101〜107の各サービス
範囲は実線で示すようになるものとする。このとき、例
えば、サービスエリア101の基地局１の受信電界レベル
閾値をTH小のままにし、送信電力をＰ大に増大すると、
サービスエリア101は破線101bのように拡大する。ここ
で受信電界サービス閾値をTH中（＞TH小）に増大する
と、サービスエリア101の領域を実線に戻すことがで
き、さらに受信電界レベル閾値をTH大（＞TH中）に増大
すると、サービスエリア101の領域を一点鎖線101c内に
縮小させることが可能となる。

以上により、通話トラフィックすなわち回線使用率が設
計値（例えば70％）を超えず、弱電界による通話切断率
が設計値（例えば20％）を超える場合は、該当基地局、
例えば基地局１の送信電力をＰ小からＰ大に増大し、受
信電界レベル閾値をTH小からTH中に増大することによ
り、サービスエリア101の領域を変化させずに、エリア
境界近辺にいる移動局（移動機）181等に対する弱電界
による切断率を改善することが可能となる。

第６図は、弱電界による切断率と回線使用率がともに設
計値を超えるサービスエリアの通話サービス率改善方法
を示す説明図である。第６図において、符号110〜119は
サービスエリアである。サービスエリア110の切断率，
回線使用率が各の設計値（20％,70％）より高く、サー
ビスエリア110の隣接サービスエリアすなわちサービス
エリア111〜116の内、回線に余裕があるのはサービスエ
リア111のみであるとする。このとき、サービスエリア1
10,111に対応する基地局10,11の送信電力のみを小から
大すなわちＰ小からＰ大に増大し、サービスエリア112
〜116に対応する他の基地局12〜16の送信電力をＰ小の
ままとする。また、サービスエリア110の基地局10の受
信電界レベル閾値のみをTH中またはTH大に増大し、他の
基地局11〜16の受信電界レベル閾値はTH小のままとす
る。

以上の処理により、サービスエリア110の領域が縮小す
るとともにサービスエリア111の領域が拡大し、従来、
基地局10に接続されていた移動局（移動機）182が基地
局11と接続されようになり、サービスエリア110内から
の発呼量が減少するとにより回線接続率が向上する。ま
た、基地局10の送信電力を増大することによりサービス
エリア110の弱電界地域が減少し、弱電界による切断率
を低減させることが可能となる。

本発明では上記の原理を用い、通話サービス率の大幅な
向上が可能な移動無線通信方式を提供するものである。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック構成図であ
る。制御局160は、図示していない公衆網の自動車電話
回線（チャネル）62を複数の基地局１〜ｎの基地局別回
線（チャネル）63-1〜63-nに振り分け図示していない移
動局（移動機）の通話を制御する回線制御部61と、各基
地局１〜ｎにおける移動局との通話中の無線回線（通話
チャネル）の受信レベル監視を制御し回線制御部61にチ
ャネル切替，切断の判定情報を供給する受信レベル監視
部60と、受信レベル監視部60および回線制御部61からの
情報に基づき単位時間あたりの弱電界により通話が正常
に終了しなかった割合である切断率を検出する弱電界切
断率検出部65と、回線制御部61からの情報に基づき単位
時間あたりの通話チャネル占有率である回線使用率を検
出する回線使用率検出部66と、弱電界切断率検出部65お
よび回線使用率検出部66の検出結果に基づいて各基地局
１〜ｎの送信電力値および受信電界レベル閾値を決定し
これらの値を指定する制御信号を制御信号線64-1〜64-n
を通して対応する基地局１〜ｎにそれぞれ送出する送信
電力・受信レベル閾値設定部67とを備えている。

各基地局１〜ｎは同一構成（基地局１のみ内部構成を図
示）であり、基地局別回線63-1〜63-nに対応して送受共
用部141を介して移動局との間に無線回線を接続し電波
信号の送受信を行う送信部142および受信部144と、制御
局160の送信電力・受信レベル閾値設定部67からの制御
信号に応じて送信部142の送信電波の送信電力を変化さ
せる送信電力制御部143と、同様に送信電力・受信レベ
ル閾値設定部67からの制御信号に応じて受信部144の受
信電波の有効受信（チャネル切替の必要性）を判定する
ための電界レベル閾値を変化させるとともに、その閾値
に従って受信電波の受信レベルを監視し劣化を検出する
と受信レベル監視部60に通知する受信レベル監視制御部
145と、図示していないがこれらを制御する制御部とを
備えている。これら基地局１〜ｎと制御局160との間を
接続する基地局別回線63-1〜63-nおよび制御信号線64-1
〜64-nは適切な周知の時分割通信技術を用いることによ
り基地局対応に単一の伝送路とすることができる。

なお、各基地局１〜ｎの送受共用部141,送信部142,受信
部144および図示していない制御部の基本的な機能，構
成は適切な従来技術で実現可能なので、これらの詳細な
説明は省略する。また、移動局についても同様なので説
明を省略する。

次に動作を説明する。まず始めに、第１図とともに、移
動局（移動機）が通話中の基地局の処理フローを示す第
２図、制御局の処理フローを示す第３図、および移動局
（移動機）の移動先の基地局の処理フローを示す第４図
を参照して、移動機の移動に伴う通常時の通話チャネル
（サービスエリア）切替えについて説明する。なお、各
基地局１〜ｎのサービスエリアの構成や送信電力および
受信電界レベル閾値の設定可能値は第５図，第６図に示
した例と同じものとし、送信電力の初期値はＰ小に、受
信電界レベル閾値の初期値はTH小に設定されているもの
とする。

各基地局１〜ｎは、図示していない制御部内に移動機タ
イマ・タイムアウト監視手段、受信レベル監視制御部14
5内に受信レベル監視手段，受信レベル判定手段，およ
び受信レベル劣化通知手段を有し、それぞれ第２図のス
テップ201〜204に対応した処理を行う。なお、第２図〜
第４図中の結合子１〜３はそれぞれの処理フロー間の結
合関係を示す記号である。

各基地局１〜ｎでは、自サービスエリア内で通話中の移
動機ごとの監視用タイマのタイムアウト検出後（ステッ
プ201）、受信レベル監視手段を用い通話チャネル上の
移動機からの受信電波の受信レベルを監視し（ステップ
202）、受信レベル判定手段によりこの受信レベルが制
御局160から指定された受信電界レベル閾値THi（基地局
ｉ（＝１〜ｎ）の受信電界レベル閾値（TH小,TH中,TH
大））以下であるかを判定し（ステップ203）、受信レ
ベルが指定閾値より大の場合は、移動機は引き続き同一
サービスエリア内に存在するものと見なし再度ステップ
201のタイマ監視処理を行う。一方、受信レベルが指定
閾値以下の場合は、移動機がサービスエリアの境界に接
近しているものと見なして受信レベルの劣化を制御局16
0に通知する（ステップ204）。なお、受信レベル監視の
タイミングを指示する移動機タイマ・タイムアウト監視
手段のタイマ値は、そのサービスエリアの大きさ（例え
ば第６図のサービスエリア110の如く、TH小,TH中,TH大
といった複数の受信電界レベル閾値に応じた領域）や移
動機の移動速度を考慮してあらかじめ設定され、通常の
場合、例えば200ms程度である。また、この設定値は制
御局160から変更可能である。第２図のステップ204は第
３図のステップ301に結合する。

制御局160は、受信レベル監視部60内に受信レベル監視
指示手段、回線制御部61内に受信レベル測定結果収集手
段，受信レベル上位２基地局検出手段，最高受信レベル
基地局判定手段，送信電力判定手段，受信レベル判定手
段，空きチャネル選択手段，空きチャネル通知手段，お
よび移動機用タイマ値通知手段を有しており、それぞれ
第３図のステップ301〜310に対応した処理を行う。

制御局160では、送信電力・受信レベル閾値設定部67は
基地局１〜ｎごとに指定した送信電力の大小値および受
信電界レベル閾値情報を記憶している。受信レベル監視
部60は、いずれかの基地局から受信レベル劣化の通知を
受けると受信レベル監視指示手段により受信レベルの劣
化を通知した基地局およびその隣接基地局に対し受信電
界レベルの監視を指示する（ステップ301）。回線制御
部61は、受信レベル測定結果収集手段により通知基地局
および隣接基地局の受信電界レベルの測定結果を収集し
（ステップ302）、受信レベル上位２基地局検出手段に
よりその測定結果を検索して受信レベルが最上位および
次位の上位２基地局を選択する（ステップ303）。次
に、受信レベル最高の基地局が通知基地局であるか否か
を判定し（ステップ304）、受信レベル最高の基地局が
通知基地局でない場合は移動機が通知局のサービスエリ
アから他のサービスエリアに移動したと見なして受信レ
ベルが最高の基地局（隣接基地局）を移動先基地局とし
その空きチャネルを選択して（ステップ307）、この移
動先基地局に選択した空きチャネル番号を通知する（ス
テップ309）。受信レベル最高の基地局が通知基地局で
ある場合は、回線制御部61は通知基地局の送信電力の大
小を判定し（ステップ305）、通知基地局の送信電力が
小（Ｐ小）の場合は、移動機が通知基地局のサービスエ
リア内の弱電界部分から移動無線通信システム全体のサ
ービスエリア外へ移動中と見なし、通知基地局と移動機
との間の通話チャネルの変更は行わず可能な限り通信を
継続させ、基地局からの次の通知を待つ。また、受信レ
ベル最高の基地局が通知基地局であり、かつ、通知基地
局の送信電力が大の場合は、さらに、受信レベルが２番
目に高い基地局（隣接基地局）の受信レベルを受信レベ
ル閾値TH小と比較する（ステップ306）。受信レベルが
閾値TH小より大きい場合は、回線制御部61は移動機が既
に隣接基地局のサービスエリアに移動したものと見な
し、その移動先基地局の空きチャネルを選択し（ステッ
プ308）、当該基地局に空きチャネル番号を通知する
（ステップ309）。他方、受信レベルが閾値TH小以下の
場合は、回線制御部61は移動機が未だ通知基地局サービ
スエリア内のエリア境界近辺に存在するものと見なし、
隣接基地局のサービスエリアへの移動を早期に検出する
ために移動機からの受信電波の受信レベルの監視周期を
変更（短縮）する場合はその移動機用タイマ値を通知基
地局に連絡し（ステップ310）、基地局からの次の通知
を待つ。なお、移動機に対する受信レベルの監視周期を
変更する必要がない場合はステップ310の処理は行わな
くともよい。第３図のステップ309は第４図のステップ4
01、ステップ310は第２図のステップ201とそれぞれ結合
する。

各基地局１〜ｎはまた、図示していない制御部内に空き
チャネル番号通知手段を有しており、制御局160により
移動機の移動先として空きチャネル番号を通知された基
地局はその空きチャネル番号を移動機に通知し通話チャ
ネルの切替えを行なう（ステップ401）。

なお、制御局160の回線制御部61は、通話中の移動機の
受信レベル劣化を通知した基地局およびそれに隣接する
基地局のすべての基地局において当該移動機に対する受
信レベルが指定された閾値以下（弱電界）の状態が所定
時間（例えば２秒）以上継続した場合、チャネル切替え
を行っても通話を継続させることが不可能と判断し当該
移動機の通話回線を切断する。このように、回線接続さ
れた通話のうち弱電界により正常に終了しなかった通話
の割合を弱電界による切断率と称する。

次に、制御局160における弱電界による切断率（以下、
切断率と略記する）および回線使用率（以下、使用率と
略記する）の検出結果に対応した処理動作を説明する。

制御局160は基地局１〜ｎ対応に、受信レベル監視部60
により通話中の移動機ごとの受信レベルを監視し、回線
制御部61から必要データを受けつつ弱電界切断率検出部
65により切断率を、また回線使用率検出部66によって使
用率を検出し、これら弱電界切断率検出部65および回線
使用率検出部66の出力を利用して送信電力・受信レベル
閾値設定部67で送信電力および受信レベル閾値を調整し
システム全体の通話サービス率が最大となるようにす
る。以下にその調整内容を説明する。

（１）切断率および使用率がともに各の設計値を超える
場合 〔作用〕欄で説明したように、第６図に示すサービスエ
リア110の基地局10において、切断率がその設計値（例
えば20％）を超え、かつ回線使用率もその設計値（例え
ば70％）を超えたとする。この場合、基地局10の送信電
力をＰ大に増大させ、受信電界レベル閾値をTH中（また
はTH大）に増大させる。それとともに、サービスエリア
110の隣接サービスエリア111〜116の基地局11〜16の使
用率をチェックし、回線に余裕がある（使用率が設計値
以下の）すべての基地局（第６図の例では基地局11の
み）の送信電力をＰ大に増大させる（受信電界レベル閾
値はそのまま）。これによりサービスエリア110におい
ては、その領域の縮小により通話トラフィックが減少し
て回線接続率が向上するとともに、送信電力の増大によ
り弱電界地域が縮小し切断率が低減する。なお、サービ
スエリア110のトラフィック減少分は回線に余裕があり
領域を拡大した隣接サービスエリアで処理されトラフィ
ックの負荷分散が行われる。

（２）切断率が設計値を超え、回線使用率は設計値以下
の場合 〔作用〕欄で説明したように、第５図に示すサービスエ
リア101の基地局１において、切断率はその設計値を超
えたが、使用率はその設計値以下のままとする。この場
合、基地局１の送信電力をＰ大に増大させ、受信電界レ
ベル閾値をTH中に増大させる。サービスエリア101の隣
接サービスエリア102〜107の基地局２〜７の送信電力お
よび受信電界レベル閾値はそのままとする。これにより
サービスエリア101においては、その領域を変化させる
ことなく切断率が低減する。

（３）切断率は設計値以下で、回線使用率が設計値を超
える場合 従来技術（前述の特開昭57-210739参照）と同様に、使
用率が設計値を超える基地局においては送信電力を減少
し、隣接基地局のうち使用率が低い基地局の送信電力を
増加させる。なお、各基地局の受信電界レベル閾値はそ
のままとする。これにより、通話トラフィックの負荷分
散が図れる。

（４）切断率および使用率がともに設計値以下の場合 特に処理せず、従前の値を維持する。

以上説明したように各基地局の使用率および切断率をと
もに計測し、それらの値の組合わせに応じて移動機に対
する送信電力と通話チャネル（サービスエリア）切替判
定用受信電界レベル閾値とを変化させることにより、各
サービスエリアの通話トラフィックの負荷分散を図りな
がら弱電界地域を縮小すことができ、通話サービス率を
向上させることができる。

なお本実施例においては、基地局における送信電波の送
信電力は２レベル、受信電波の受信電界レベル閾値は３
レベルの構成としたが、これらに限定されることはな
く、それぞれもっと多くのレベル構成としても本発明を
適用することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の移動無線通信方式は、相互
に隣接する複数のサービスエリアを個個に受持つ複数の
基地局を制御する制御局に、基地局ごとの移動局との通
話回線の使用率および受信電界レベル劣化による通話の
切断率を検出する手段と、それらの検出結果に基づいて
各基地局の送信電力値および受信電界レベル閾値を決定
し制御信号として送出する手段とを備え、各基地局に、
その制御信号の指定値に応じて移動局への送信電波の送
信電力を変化させる手段と、移動局からの受信電波の有
効受信を判定するための電界レベル閾値を変化させる手
段とを備え、切断率が所定値を超え使用率が所定値を超
えない第１の基地局に対してはその送信電力および受信
電界レベル閾値をそれぞれ増大させ、切断率および使用
率が各の所定値を超える第２の基地局に対してはその送
信電力および受信電界レベル閾値をそれぞれ増大させる
とともに、第２の基地局に隣接し且つ通話回線に空きが
ある第３の基地局に対してはその送信電力を増大させる
ことにより、各サービスエリアの通話トラフィック負荷
分担を調整しながら弱電界地域を縮小することができる
ので、従来の使用率のみの計測により送信電力を変化さ
せる方式に比較して受信電界レベル劣化による切断率を
低減させ通話サービス率を著しく向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック構成図、第２
図は移動機が通話中の基地局の処理内容を示すフローチ
ャート、第３図は制御局の処理内容を示すフローチャー
ト、第４図は移動先基地局の処理内容を示すフローチャ
ート、第５図は本発明における送信電力および受信電界
レベル閾値の変化に対するサービスエリアの変化を説明
するための図、第６図は弱電界による切断率と回線使用
率がともに設計値を超えるサービスエリアの通話サービ
ス率改善方法を説明するための図である。 １〜7,10〜16,n……基地局、60……受信レベル監視部、
61……回線制御部、62……自動車電話回線、63-1〜63-n
……基地局別回線、65……弱電界切断率検出部、66……
回線使用率検出部、67……送信電力・受信レベル閾値設
定部、101〜107,110〜119……サービスエリア、142……
送信部、144……受信部、143……送信電力制御部、145
……受信レベル監視制御部、160……制御局、181,182…
…移動局（移動機）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】定められた基準に基づき分割された相互に
   隣接する複数のサービスエリアを個個に受持ち移動局と
   の間に無線による通話回線を接続する複数の基地局と、
   これら基地局からの前記移動局との間の通信状況の通知
   を受け各基地局を制御する制御局とを有し、互いに相手
   局からの到来電波の電界レベルが所定の判断基準を満た
   す前記移動局および前記基地局間に前記通話回線を設定
   し通信を媒介する移動無線通信方式において、 前記制御局に、前記基地局ごとの前記通話回線の使用率
   および受信電界レベル劣化による通話の切断率をそれぞ
   れ検出する手段と、前記使用率および前記切断率の検出
   結果に基づいて前記各基地局の送信電力値および受信電
   界レベル閾値を決定しこれらの値を指定する制御信号を
   対応する基地局に送出する手段とを備え、 前記各基地局に、前記移動局への送信電波の送信電力を
   前記制御信号の指定送信電力値に応じて変化させる手段
   と、前記移動局からの受信電波の有効受信を判定するた
   めの電界レベル閾値を前記制御信号の指定受信電界レベ
   ル閾値に応じて変化させる手段とを備え、 前記切断率が第１の所定値を超え前記使用率が第２の所
   定値を超えない第１の基地局に対してはその送信電力お
   よび受信電界レベル閾値をそれぞれ増大させ、前記切断
   率が前記第１の所定値を超え前記使用率が前記第２の所
   定値を超える第２の基地局に対してはその送信電力およ
   び受信電界レベル閾値をそれぞれ増大させるとともに、
   前記第２の基地局に隣接し且つ前記通話回線に空きがあ
   る第３の基地局に対してはその送信電力を増大させるこ
   とを特徴とする移動無線通信方式。