(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局が該基地局のエリア内に在圏する移動体無線端末との間で無線通信する移動体通信システムにおいて、
前記基地局のエリアの外に在圏することを検出する第１の検出手段と、該第１の検出手段により該基地局のエリアの外に位置することを検出したときに、そのエリアの外に位置することを示すダウンリンクの信号を他の移動体無線端末へ送信する第１の送信手段を有する第１の移動体無線端末と、
前記基地局のエリア内と前記第１の移動体無線端末のエリアのそれぞれに在圏しており、前記第１の移動体無線端末から送信されたダウンリンクの信号を受信検出する第２の検出手段と、該第２の検出手段により前記ダウンリンクの信号を受信検出したときに、パイロットチャネルに付加される電力制御信号を所定値に変更したアップリンクの信号を前記基地局へ送信する第２の送信手段を有する第２の移動体無線端末と、
前記第２の移動体無線端末からの前記アップリンクの信号を受信して、受信信号中の前記電力制御信号に応じた送信電力で信号を前記第１及び第２の移動体無線端末へ送信する基地局と
を有することを特徴とする移動体通信システム。
【請求項２】
前記第２の送信手段は、前記基地局からの信号の受信品質を示す値を実際に測定した値よりも所定値だけ悪い値に変更したときの前記電力制御信号を前記パイロットチャネルに付加して生成した前記アップリンクの信号を記基地局へ送信する手段であり、前記基地局は、前記第２の移動体無線端末からの前記アップリンクの信号を受信して、受信信号中の前記電力制御信号に従った送信電力で信号を前記第１及び第２の移動体無線端末へ送信することを特徴とする請求項１又は２記載の移動体通信システム。
【請求項３】
前記第１の検出手段は、前記基地局からの信号を受信できないときに前記基地局のエリアの外に在圏することを検出する手段であり、前記第２の送信手段における前記基地局からの信号の受信品質を示す値は、ＳＩＲの値であることを特徴とする請求項１又は２記載の移動体通信システム。
【請求項４】
基地局のエリア内に在圏するときに、前記基地局からの信号を受信して受信品質を測定し、その測定結果に基づいてパイロットチャネルに電力制御信号を付加して前記基地局へ送信し、該基地局の送信電力を該電力制御信号に基づいて制御すると共に、該基地局との間で無線通信する移動体無線端末において、
前記基地局のエリアの外に在圏することを検出する第１の検出手段と、
該第１の検出手段により該基地局のエリアの外に位置することを検出したときに、そのエリアの外に位置することを示すダウンリンクの信号を他の移動体無線端末へ送信する第１の送信手段と、
他の移動体無線端末から送信されたダウンリンクの信号を受信検出する第２の検出手段と、
該第２の検出手段により前記エリアの外に位置することを示すダウンリンクの信号を受信検出したときに、前記パイロットチャネルに付加される前記電力制御信号を所定値に変更したアップリンクの信号を前記基地局へ送信する第２の送信手段と
を有することを特徴とする移動体無線端末。
【請求項５】
前記第２の送信手段は、前記基地局からの信号の受信品質を示す値を実際に測定した値よりも所定値だけ悪い値に変更したときの前記電力制御信号を前記パイロットチャネルに付加して生成した前記アップリンクの信号を記基地局へ送信する手段であることを特徴とする請求項４記載の移動体無線端末。
【請求項６】
前記第１の検出手段は、前記基地局からの信号を受信できないときに前記基地局のエリアの外に在圏することを検出する手段であり、前記第２の送信手段における前記基地局からの信号の受信品質を示す値は、ＳＩＲの値であることを特徴とする請求項４又は５記載の移動体無線端末。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は移動体通信システム及び移動体無線端末に係り、特に携帯電話機等の移動体無線端末との間で無線通信する基地局の電力制御を制御する移動体通信システム及びそれに用いる移動体無線端末に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ここ数年で簡易型携帯電話（ＰＨＳ）や携帯電話は、日本の人口の約１／２が所有する時代となっている。このようなＰＨＳや携帯電話などの移動体無線端末は、基地局のエリア内で基地局と無線通信すると共に、基地局に接続された公衆網を介して相手端末と通信する。この移動体無線端末と基地局などからなる移動体通信システムでは、基地局のエリアの拡大が望まれている。基地局のエリア拡大のためには、送信電力を増加させるか、移動体無線端末のアンテナ精度の向上が考えられる。
【０００３】
しかし、ＣＤＭＡ（ｃｏｄｅ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｃｃｅｓｓ）方式の移動体通信システムでは、周波数資源の有効利用の面から単一の周波数を使用しているため、大きな電力で送信してしまうと、それが隣接する基地局のエリアに対して干渉波ともなってしまう。そのため、基地局からの指令に基づき移動体無線端末の送信電力を制御することはＣＤＭＡ方式にとって必要不可欠なものである。
【０００４】
また、ワイドバンドのＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ）方式では、基地局と移動体無線端末との距離が近い場合には送信電力を小さくし、基地局と移動体無線端末との距離が遠い場合には送信電力を大きくするように、例えば７０〜８０段階で電力制御を行うことが求められており、このような場合に制御電力の調整時間をできるだけ短くするため、送信機の送信電力を制御する電力制御回路を２つに分け、それら２つの電力制御回路への個別の制御電圧の組み合わせによって送信電力を制御する方法が従来提案されている（特開２０００−３３２６２０号公報）。
【０００５】
一方、移動体無線端末のアンテナ精度の向上としては、例えば、特開平８−１８６４３２号公報（発明の名称「アンテナ及び通信用携帯端末機」）による方法が従来より知られている。この従来の方法では、複数の誘電体が積層された誘電体層を有し、この誘電体層の一つの層間に送信及び又は受信用の主アンテナ素子が挟まれ、他の一つの層間にダイバーシティ受信用のアンテナ素子が挟まれているアンテナを用いることで、スペースを削減すると共にアンテナ精度を向上している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の基地局の送信電力制御方法や特開２０００−３３２６２０号公報記載の従来の送信電力制御方法では、基地局のエリア内にある移動体無線端末に対する通話品質は保証されているが、エリア外にある移動体無線端末に対しては通話品質は保証されない。
【０００７】
更に、特開平８−１８６４３２号公報には、アンテナの受信感度を高くして、通話品質を保証しようとしているが、この方法ではそのアンテナを備えた移動体無線端末が基地局のエリアの外にある場合には、通信できないために所期の効果を発揮できない。
【０００８】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、基地局のエリアの外でも通話品質を保証して移動体無線端末の利用効率を高め得る移動体通信システム及び移動体無線端末を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、移動体無線端末に簡単な回路を追加するだけで広域のエリアでの移動体通信を可能にし得る移動体通信システム及び移動体無線端末を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の第１の移動体無線通信システムは、基地局が基地局のエリア内に在圏する移動体無線端末との間で無線通信する移動体通信システムにおいて、基地局のエリアの外に在圏することを検出する第１の検出手段と、第１の検出手段により基地局のエリアの外に位置することを検出したときに、そのエリアの外に位置することを示すダウンリンクの信号を他の移動体無線端末へ送信する第１の送信手段を有する第１の移動体無線端末と、基地局のエリア内と第１の移動体無線端末のエリアのそれぞれに在圏しており、第１の移動体無線端末から送信されたダウンリンクの信号を受信検出する第２の検出手段と、第２の検出手段によりダウンリンクの信号を受信検出したときに、パイロットチャネルに付加される電力制御信号を所定値に変更したアップリンクの信号を基地局へ送信する第２の送信手段を有する第２の移動体無線端末と、第２の移動体無線端末からのアップリンクの信号を受信して、受信信号中の電力制御信号に応じた送信電力で信号を第１及び第２の移動体無線端末へ送信する基地局とを有する構成としたものである。
【００１１】
この発明では、第１の移動体無線端末が、基地局と無線通信したいが基地局のエリアの外に位置するときには、基地局のエリア内に在圏し、かつ、第１の移動体無線端末のエリア内にも在圏する第２の移動体無線端末に対して、基地局のエリア外に位置することを示すダウンリンク信号を送信することにより、第２の移動体無線端末が電力制御信号を所定値に変更したアップリンクの信号を基地局へ送信して、基地局の送信電力を電力制御信号に応じた送信電力に制御するようにしたため、基地局のエリアを第１の移動体無線端末を含むように拡大することができる。
【００１２】
また、上記の目的を達成するため、本発明の第２の移動体通信システムは、第２の送信手段を、基地局からの信号の受信品質を示す値を実際に測定した値よりも所定値だけ悪い値に変更したときの電力制御信号をパイロットチャネルに付加して生成したアップリンクの信号を記基地局へ送信する手段とし、基地局は、第２の移動体無線端末からのアップリンクの信号を受信して、受信信号中の電力制御信号に従った送信電力で信号を第１及び第２の移動体無線端末へ送信することを特徴とする。
【００１３】
この発明では、第２の移動体無線端末が受信品質を示す値を実際に測定した値よりも所定値だけ悪い値としたため、基地局はそれまでのエリアよりも拡大したエリアで送受信するように制御される。
【００１４】
ここで、第１の移動体無線端末の第１の検出手段は、基地局からの信号を受信できないときに基地局のエリアの外に在圏することを検出する手段であり、第２の移動体無線端末の第２の送信手段における基地局からの信号の受信品質を示す値は、ＳＩＲの値であるようにしてもよい。
【００１５】
また、上記の目的を達成するため、本発明の移動体無線端末は、基地局のエリア内に在圏するときに、基地局からの信号を受信して受信品質を測定し、その測定結果に基づいてパイロットチャネルに電力制御信号を付加して基地局へ送信し、基地局の送信電力を電力制御信号に基づいて制御すると共に、基地局との間で無線通信する移動体無線端末において、基地局のエリアの外に在圏することを検出する第１の検出手段と、第１の検出手段により基地局のエリアの外に位置することを検出したときに、そのエリアの外に位置することを示すダウンリンクの信号を他の移動体無線端末へ送信する第１の送信手段と、他の移動体無線端末から送信されたダウンリンクの信号を受信検出する第２の検出手段と、第２の検出手段によりエリアの外に位置することを示すダウンリンクの信号を受信検出したときに、パイロットチャネルに付加される電力制御信号を所定値に変更したアップリンクの信号を基地局へ送信する第２の送信手段とを有する構成としたものである。
【００１６】
この発明では、基地局と無線通信したいが基地局のエリアの外に位置するときには、基地局のエリア内に在圏し、かつ、自端末のエリア内にも在圏する別の移動体無線端末に対して、基地局のエリア外に位置することを示すダウンリンク信号を送信することにより、その別の移動体無線端末が電力制御信号を所定値に変更したアップリンクの信号を基地局へ送信し、基地局の送信電力を電力制御信号に応じた送信電力に制御するようにしたため、基地局のエリアを拡大することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になる移動体通信システムの一実施の形態のシステム構成図を示す。同図において、基地局１はエリアＡに在圏している移動体無線端末（以下、単に端末という）２との間で正常に送受信を行う。すなわち、エリアＡは、基地局１が通話品質を保証するエリアである。端末３はエリアＡの外に位置しているため、基地局１との間では直接に無線通信ができない。
【００１８】
しかし、端末３は端末２が送受信品質を保証しているエリアＢ内に在圏している。この場合、本実施の形態では、後述する方法で、基地局１の通話品質保証エリアをＡから端末３が在圏するエリアＣまで拡大することで、端末３が基地局１との間で送受信を行えるようにしたものである。
【００１９】
図２は本発明になる移動体無線端末の一実施の形態のブロック図を示す。図１に示す端末２及び３はそれぞれ同一構成で、図２に示す構成とされている。図２において、送受信アンテナ１１は、フィルタ（Ｆｉｌ）１２に接続されている。フィルタ１２は受信用フィルタ及び送信用フィルタからなり、受信用フィルタの出力端は受信部１５に接続され、送信用フィルタの入力端は送信部２１に接続されている。
【００２０】
電圧制御発振器（ＶＣＯ）１３は、アップリンク用局部発振周波数を発生する発振器、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１４は、ダウンリンク用局部発振周波数を発生する発振器である。ＤＳ−ＣＤＭＡ方式では、アップリンクとダウンリンクとで周波数が１９０ＭＨｚの差分があり、また、本実施の形態の移動体無線端末２及び３は、端末側と基地局側の両方との間で無線送受信を行うため、２つのＶＣＯ１３及び１４が設けられている。
【００２１】
復調部１６は受信信号の復調を行う。復号化部１７は、復調部１６からの復調信号の復号化を行う。電力制御信号生成部１８は、復号化部１７からの復号化信号に基づき、自端末の通信品質保証エリア内に他の端末が在圏しているか否かを判断し、その判断結果に応じた電力制御信号を生成する。符号化部１９は、電力制御信号を送信電力制御に用いられている信号電力／雑音電力（干渉電力）の比（ＳＩＲ）の制御信号として盛り込んだ符号化を行う。変調部２０は符号化部１９からの符号化信号を所定の変調方式で変調を行う。送信部２１は、変調された信号を、ＶＣＯ１３又は１４からの局部発振周波数に基づき、アップリンク又はダウンリンクの送信周波数の送信信号に変換する。
【００２２】
次に、本実施の形態の動作について、図１及び図２と図３のフローチャートを併せ参照して説明する。まず、図１において、基地局１を介しての移動通信を要求する端末３が基地局１のエリアＡ内に在圏するかどうか判定する（図３のステップＳ１）。すなわち、図２に示した構成の端末３は、送受信アンテナ１１にて受信した信号をフィルタ１２内の受信用フィルタを通して受信部１５に供給して、ＶＣＯ１４からのダウンリンク用局部発振周波数信号に基づきダウンリンクの受信信号を得、その受信信号を復調部１６で復調した後、復号化部１７で復号化する。復号化信号が得られるときには、基地局からの信号を受信できているので、本発明の処理は行われず、通話可能と判断し（図３のステップＳ２）、処理を終了する。
【００２３】
ここでは、端末３は図１に示すように、基地局１のエリアＡの外に位置するため、基地局１から送信されている信号は受信されず、よって復号化部１７から復号化信号は得られない。この場合、端末３は、続いて送受信アンテナ１１にて受信した信号をフィルタ１２内の受信用フィルタを通して受信部１５に供給して、ＶＣＯ１４からのダウンリンク用局部発振周波数信号に基づきダウンリンクの受信信号を得、その受信信号を復調部１６で復調した後、復号化部１７で復号化して、復号化信号が得られるかどうか判定する（図３のステップＳ３）。
【００２４】
ここで、復号化信号が得られない時には別の端末からの信号も受信できていないので、端末３は基地局１のエリアＡにも別の端末のエリアにも在圏しておらず、通話が不可であると判断して（図３のステップＳ４）処理を終了する。ここでは、図１に示すように端末３が端末２のエリアＢ内に在圏することから端末２からのダウンリンクの信号が受信される。なお、ダウンリンクの信号が基地局１からのものか、他の端末２からのものかは、所定の識別情報により識別可能である。
【００２５】
すると、端末３は内部の電力制御信号生成部１８により、基地局１のエリアＡの外にいることを示す電力制御信号（情報列）を生成する。この電力制御信号は符号化部１９で符号化され、更に変調部２０で変調された後、送信部２１に供給され、ここでＶＣＯ１４からのダウンリンク用局部発振周波数信号に基づきダウンリンクの送信信号（ＣＤＭＡ波）を得る。このダウンリンクの送信信号は、フィルタ１２内の送信用フィルタを通して送受信アンテナ１１から端末２へ送信される（図３のステップＳ５）。
【００２６】
これにより、図２の構成の端末２は、端末３からのダウンリンクの送信信号（ＣＤＭＡ波）をその送受信アンテナ１１で受信して受信部１５に供給し、ＶＣＯ１４からのダウンリンク用局部発振周波数信号に基づきダウンリンクの受信信号を得、その受信信号を復調部１６で復調した後、復号化部１７により復号化する。この復号化信号には端末３からの基地局１のエリアＡの外にいることを示す電力制御信号が含まれているので、この電力制御信号に基づき、端末２は送信元の端末３がエリアＡの外で、かつ、エリアＢ内に位置することを認識し、その認識に基づく情報を通常、送信電力制御に用いられているＳＩＲのパイロットチャネルに付加して符号化部１９において符号化した後、変調部２０で変調して送信部２１に供給する。
【００２７】
このとき端末２が付加する上記の認識に基づく情報は、端末２が基地局１との間で通常行っている送信電力制御の際に測定した実際のＳＩＲの値よりも、所定値だけ悪い値であるとしたときの電力制御信号であり、それを上記のＳＩＲのパイロットチャネルに付加する。端末２の送信部２１は、ＶＣＯ１３からのアップリンク用局部発振周波数信号に基づきアップリンクの送信信号（ＣＤＭＡ波）を得る。このアップリンクの送信信号は、フィルタ１２内の送信用フィルタを通して送受信アンテナ１１から基地局１へ送信される（図３のステップＳ６）。
【００２８】
基地局１は端末２から送信されたアップリンクの周波数の送信信号を受信し、受信した信号中のパイロットチャネルの電力制御信号を抽出し、その電力制御信号に応じた送信電力に可変して、その送信電力でダウンリンクの周波数の信号をエリアＡ内の端末２へ送信する。ここで、基地局１が受信する電力制御信号は、端末２におけるＳＩＲの値が上述したように実際の測定値よりも悪い値であるとしたときの信号であるので、基地局１は送信電力をそれ以前よりも大とする（図３のステップＳ７）。その結果、基地局１が端末と通信可能なエリアは図１のエリアＡよりも大なるエリアに変更される。
【００２９】
基地局１のエリアが大に拡張された後、端末３は今度はその拡張されたエリア内に在圏するかどうか、基地局１からのダウンリンクの周波数の信号を受信できるかどうかにより判定する（図３のステップＳ１）。端末３がダウンリンクの周波数を受信できなければ、再び上述した図３のステップＳ３、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７の制御が行われ、基地局１からは更にエリアを拡大した大なる送信電力でダウンリンクの信号が送信される。
【００３０】
以下、上記と同様の動作が、図３のステップＳ１で端末３が基地局１のエリア内であると判定されるまで繰り返される。この結果、端末３は図１に示すように、基地局１のエリアＣに入るようにされる。つまり、基地局１の送信電力が、端末３との無線通信が可能となるまで増加され、基地局１のエリアは図１にＣで示すエリアまで拡大される。基地局１のエリアがエリアＣにまで拡大されると、端末３と基地局１の無線通信が可能となり（図３のステップＳ２）、処理を終了する。
【００３１】
このように、本実施の形態によれば、端末３が基地局１のエリアＡ内に在圏していなくても、基地局１のエリアＡ内に在圏し、かつ、端末３との通信可能なエリアＢ内に在圏する端末２を介在させて、基地局１の送信電力を基地局１のエリアが端末３を含むまで大に制御するようにしたため、基地局１が通話品質を保証しているエリアＡの外に位置する端末３との間の通信ができる。従って、本実施の形態によれば、アンテナの受信感度を高くしなくても基地局１と端末３との通信ができる。
【００３２】
更に、本実施の形態によれば、基地局１は従来と同じ構成でよく、移動体無線端末２及び３の構成を若干変更するだけで実現できるため、移動体通信システムのコストアップを最小限に止めることができる。また、ＰＤＣ方式やＣＤＭＡ方式などの移動体通信システムでは、フレームフォーマットが同じであれば、メーカや事業者によらず、本発明を適用できる。
【００３３】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えばＷ−ＣＤＭＡ  ＴＤＤ方式のようなアップリンク周波数とダウンリンク周波数とが同一周波数の移動体通信システムでも本発明を適用することができる。また、本発明は移動体無線端末のみの構成の変更で実現できるため、既存の移動体通信システムにも適用可能である。また、上記の実施の形態では、端末２が基地局１へ送信する信号に含まれる電力制御信号は、ＳＩＲの値に基づくように説明したが、受信品質を示す信号はＳＩＲの値に限定されるものではなく、例えば受信信号の誤り率など他の信号も用い得る。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基地局と無線通信したいが基地局のエリアの外に位置する移動体無線端末が、基地局のエリア内に在圏し、かつ、その移動体無線端末のエリア内にも在圏する別の移動体無線端末に対して、基地局のエリア外に位置することを示すダウンリンク信号を送信することにより、別の移動体無線端末が電力制御信号を所定値に変更したアップリンクの信号を基地局へ送信して、基地局の送信電力を電力制御信号に応じた送信電力に制御することで、基地局のエリアを通信要求元の移動体無線端末を含むように拡大するようにしたため、基地局が通話品質を保証している当初のエリアの外に位置する移動無線端末との間の通信が、移動無線端末のアンテナの受信感度を高くしなくてもできる。
【００３５】
また、本発明によれば、基地局は従来と同じ構成でよく、移動体無線端末の構成を若干変更するだけで実現できるため、移動体通信システムのコストアップを最小限に止めて、広域なエリアにおいて通話品質を保証することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明システムの一実施の形態のシステム構成図である。
【図２】本発明の移動体無線端末の一実施の形態のブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態の動作説明用フローチャートである。
【符号の説明】
１  基地局
２、３  移動体無線端末
１１  送受信アンテナ
１２  フィルタ
１３  アップリンク用電圧制御発振器（ＶＣＯ）
１４  ダウンリンク用電圧制御発振器（ＶＣＯ）
１５  受信部
１６  復調部
１７  復号化部
１８  電力制御信号生成部
１９  符号化部
２０  変調部
２１  送信部
Ａ、Ｃ  基地局のエリア
Ｂ  端末のエリア
【図１】
0003622725.tif 000002
【図２】
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【図３】
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