JPH0847036A - 無線通信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【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。 【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すること
により、実現される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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。

【０００２】

【従来の技術】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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】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。

【０００４】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構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、微小ゾーン
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。

【０００５】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。

【０００６】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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】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。

【０００８】

【実施例】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。

【０００９】以下、図面を用いて、本発明の詳細な説明
を行う。図１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１１１，１２
１，１３１，１４１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１１０，１２０，１３
０，１４０となる。このサービスゾーンの形状は、微小
ゾーンであるために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１１２，１
２２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、電波伝搬特性を考慮して、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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】図１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、図２に示す。ここで、総チャンネル数は１０と仮定
している。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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】図１と図２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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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１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。

【００１９】例えば、図１、図２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のゾーンで優先度が高いチャンネ
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
のくり返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。

【００２０】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。

【００２１】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、干渉を受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，１０
９−１１６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。

【００２２】本発明における無線送受信機の実施例を図
３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は後で説明する図５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、ビ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、３１
１は送信回路、３０５はアンテナ３０４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、および周波数変調
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。

【００２３】制御回路３０２は、例えば図４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。

【００２４】マイクロプロセッサ４０４の動作を図５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３０
３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断されるとそのチ
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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】

【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】

【図１】本発明の無線通信システムを説明するための模
式図である。

【図２】本発明におけるチャンネルの優先度を説明する
ための図である。

【図３】本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図４】制御回路の構成例を示すブロック図である。

【図５】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。

【符号の説明】

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 ３０４ アンテナ ３０６ 受信回路 ３０７ 復調回路 ３１０ 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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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し、優先度に上限あるいは下限
   を持たせたことを特徴とする無線通信方式。