(57)【要約】  【課題】  本発明の目的は、トラヒックの変動に適応でき、セル数が少なくて済む経済的なセルラ移動通信システムを提供することにある。  【解決手段】  各基地局８０１は、パイロット信号Ｐを増幅するための可変利得電力増幅器１１２と、その利得を制御するための電力制御回路１０７を備えている。この電力制御回路１０７は、各基地局のトラヒックを監視する無線中継局８０３から与えられる制御信号１０６に応じて送信電力利得を制御する。中継局８０３は、トラヒックが集中しているセルの基地局で電力利得を下げ、その周辺セルの基地局で電力利得を上げるように指令し、これによって、トラヒック集中しているセル８００ｄのサイズを縮小する。  【効果】  本発明によれば、場所、時間によるトラヒック変動に応じて基地局の送信電力を制御することにより、セル半径またはセル面積を変えることによって、少数のセルで通信需要に適応できる。【選択図】  図１２
2004343807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基地局からなるセルラ移動通信システムにおいて、互いに隣接する位置関係にある基地局の送信電力を相対的に変化させることによって、各基地局によって形成される各セルの境界をトラヒックの状況に応じて変えるようにしたことを特徴とするセルラ移動通信システム。
【請求項２】
特定のセルで移動局との接続トラヒック量が所定の閾値を超えた時、該特定セルを管轄する基地局と隣接基地局と少なくとも一方でパイロット信号の送信電力を相対的に変化させることによって、上記特定セルのサイズを縮小することを特徴とする請求項１に記載のセルラ移動通信システム。
【請求項３】
前記複数の基地局と接続された中継局で各セルのトラヒックの状態を監視し、上記中継局からの指令に応じて、前記送信電力を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセルラ移動通信システム。
【請求項４】
セルラ移動通信システムを構成する無線基地局において、変調されたパイロット信号を増幅するための可変利得増幅手段と、移動局への送信データを変調するための変調手段と、これらの変調信号を合成して空中に電波として発射するための送信手段と、上記可変利得増幅手段の電力利得を制御するための送信利得制御手段とからなる送信系を具備し、上記送信利得制御手段がトラヒックの状況変化に応じて与えられる制御信号に応答して上記電力利得を制御し、隣接基地局との間のセル境界を変えるようにしたことを特徴とする無線基地局。
【請求項５】
前記送信手段が、それぞれ異なる方向に指向性をもつ複数のアンテナ部材を有し、前記電力利得の制御が上記アンテナ部材対応に行われるようにしたことを特徴とする請求項４に記載の無線基地局。
【請求項６】
前記送信手段によって空中に発射された電波の強度を受信するための補助受信手段と、上記補助受信手段による検出出力を前記送信利得制御手段に帰還するための手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載の無線基地局。
【請求項７】
複数の基地局と、各基地局と接続されたトラヒック監視手段とからなるセルラ移動通信システムにおいて、上記監視手段からの指令に応じて、上記各基地局が基地局識別のためのパイロット信号の送信電力を変更することを特徴とするセルラ移動通信システム。
【請求項８】
前記監視手段が、トラヒックが増加した特定のセルの基地局に対して、パイロット信号の送信電力を上げるよう指令することを特徴とする請求項７に記載のセルラ移動通信システム。
【請求項９】
前記監視手段が、トラヒックが増加した特定のセルに隣接する位置関係にある少なくとも１つのセルを管轄範囲とする基地局に対して、パイロット信号の送信電力を下げるよう指令することを特徴とする請求項７に記載のセルラ移動通信システム。
【請求項１０】
前記監視手段が、トラヒックが増加した特定のセルの基地局に対して、パイロット信号の送信電力を上げるよう指令し、上記特定のセルに隣接する少なくとも１つのセルを管轄範囲とする基地局に対して、パイロット信号の送信電力を下げるよう指令することを特徴とする請求項７に記載のセルラ移動通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルラ移動通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
セルラ移動通信システムは、移動局の通信可能領域を互いに隣接あるいは部分的に重複する複数のサブ領域（セル）に分割し、セル内に位置する複数の移動局を各セル毎に配置された一つの基地局に多元接続することによって、移動局間の通信、および移動局と固定局との間の通信を可能とするものである。セル内の多数の移動局に一つの基地局を共用させるために、セルラ移動通信システムにおいては、通信回線間の干渉回避技術が重要となるが、このような通信回線間の干渉を回避した通信方式として、従来、例えば
（１）周波数分割多元接続方式（ＦＤＭＡ）
（２）時間分割多元接続方式（ＴＤＭＡ）
（３）符号分割多元接続方式（ＣＤＭＡ）
（４）上記（１）〜（３）を併用したハイブリッド方式
などの方式が提案されている。
【０００３】
ＦＤＭＡ方式では、移動体通信に用いる周波数帯域を複数の帯域に分割しておき、基地局がセル内の複数の移動局に対して、スペクトルが互いに重ならないように使用通信帯域を割当てて相互に通信を行なう。ＴＤＭＡ方式では、複数の移動局が、同一の搬送周波数帯域で時間的に信号が重ならないように送信することによって、基地局との通信を行なう。また、ＣＤＭＡ方式は、各移動局に特定の符号を割り当てておき、送信側が、同一搬送周波数の変調波をこの符号で拡散して送信し、受信側が、自分に割り当てられた符号で同期をとって所望の回線を識別する多元接続方式である。
【０００４】
一般に、空中に発射された電波は、無線局から離れるに従って、概略、距離のべき乗に比例して減衰し、遠方では雑音に埋もれていく。このため、互いに十分に離間したエリアでは、同一周波数の電波を使用して、各エリア毎に独立した通信をすることができる。これが、セルラ移動通信システムで採用されているセル繰り返しの原理である。この場合、多元接続可能な最大接続数はセル面積に依存しないため、セルラ移動通信システムでは、トラヒックの増大に対処する方法の一つとして、各セルの半径を短くする（マイクロセル化）方式が知られている。
【０００５】
尚、セル繰り返しの原理およびセルラ移動通信システムについては、例えば、奥村善久、進士昌明監修、「移動通信の基礎」、ｐ１８８〜ｐ２１７、電子情報通信学会発行、に詳しく記載されてある。
【０００６】
【非特許文献１】「移動通信の基礎」，ｐ１８８〜ｐ２１７、奥村善久、進士昌明監修、電子情報通信学会発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
然るに、上述したセルラ移動通信システムの実用化における問題点の一つは、各セルのトラヒック量が場所と時間によって大きく変化するという点にある。例えば、住宅地域と商業地域では、互いに同一面積をもつエリア（セル）であっても、トラヒックに大きな差がある。また、駅や競技場の周辺などでは、通勤時間帯とそれ以外の時間帯、競技開催時間帯とそれ以外の時間帯（あるいは、競技開催日とそれ以外の日）で、同一地域におけるトラヒック量に大きな差が出てくるある。
【０００８】
然るに、従来のセルラ移動通信システムにおいては、各基地局が管轄するセル半径およびセル面積を全て等しくなるように設計しており、マイクロセル化はトラヒックが最大となる地域を基準にして行われていた。このため、場所や時間によって、実際の需要よりセル数が不足あるいは過剰となる事態の発生が避けられず、基地局数が増えて基盤設備の整備コストの増加や、移動端末の位置登録などのシステム機能の複雑化の問題が発生していた。
【０００９】
本発明の目的は、場所や時間によるトラヒック量の変動に対処できるセルラ移動通信システムおよび無線基地局を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、従来システムに比較して少数の基地局で広範囲のサービスエリアをカバーでき、各セル内でのトラヒック量の変動に適合できるセルラ移動通信システムおよび無線基地局を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明のセルラ移動通信システムでは、互いに隣接する位置関係にある基地局間でパイロット信号の送信電力を相対的に変化させることによって、基地局を中心として形成される各セルの境界をトラヒックの状況に応じて変えるようにしたことを特徴とする。例えば、或るセルにおいて移動局（移動端末）の台数が増加し、多元接続容量が満杯、あるいはそれに近いトラヒック状態となった時、上記セルの面積を縮小する方向に、当該セルの基地局と隣接基地局との間でパイロット信号送信電力を相対的に変化させることによってセル境界位置を変える。これによって、上記基地局が管轄範囲とする移動局のうち、セルの周辺に位置した移動局が等価的に隣接基地局の管轄下に移動し、負荷調整がなされる。
【００１２】
本発明のセルラ移動通信システムを構成する各基地局は、具体的には、変調されたパイロット信号を増幅するための可変利得増幅手段と、送信データを変調するための変調手段と、これらの変調信号を合成して空中に電波として発射するための送信手段と、上記可変利得増幅手段の利得を制御するための送信利得制御手段とを具備し、上記送信利得制御手段が、トラヒックの状況変化に応じて与えられる制御信号に応答して上記パイロット信号の送信電力を制御するようにしている。なお、上記パイロット信号の送信利得制御指令は、例えば、複数の基地局をネットワークに接続するための中継局から各基地局に指令する。
【００１３】
セルの境界は、隣接する位置関係にある２つの基地局から発射されたパイロット信号の受信電界強度によって決まり、移動局は、例えば基地局Ａからの受信信号が基地局Ｂからの受信信号より強い間は、基地局Ａを介して他の端末と通信し、信号強度の関係が逆転すると基地局Ｂを介して他の端末と通信する。従って、本発明のように、隣接する基地局間でパイロット信号の送信電力を相対的に変化させることによりセルの境界位置をシフトし、トラヒックが過密状態にある特定のセルが管轄すべき移動局を周辺セルの基地局に分散することによって、負荷を基地局の能力に適合させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、場所あるいは時間によって変動するトラヒック量に応じて、基地局から発射するパイロット信号の送信電力を制御することにより、セルサイズを変更することができ、これにより、同一通信規模を従来より少ないセル数でカバーすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１〜図３は、本発明におけるセル境界に制御方法を示す図である。
【００１６】
図１は、本発明のセルラ移動通信システムを構成する２つの基地局Ａ２００と基地局Ｂ２０１との間の通常状態におけるセル境界を示す図である。
【００１７】
横軸２０２は基地局と移動局との間の距離、縦軸２０３は移動局で受信するパイロット信号の受信電界強度を示し、ＲＸａ２０４は基地局Ａ２００から発射されたパイロット信号の受信電界強度特性、ＲＸｂ２０５は基地局Ｂ２０１から発射されたパイロット信号の受信電界強度特性を示す。
【００１８】
平常状態では、基地局Ａ２００と基地局Ｂ２０１から発射されるパイロット信号の送信電力は等しく設定され、地点ａにおける基地局Ａからのパイロット信号の受信電界強度と、地点ｂにおける基地局Ｂからのパイロット信号の受信電界強度とが等しい値Ｐとなっている。
【００１９】
この状態では、基地局Ａ２００が管轄するセルと基地局Ｂ２０１が管轄するセルとの境界は、上記２つの基地局から発射されたパイロット信号の受信電界強度が等しくなる地点ｃとなる。この場合、これら２つの基地局間を対象とする限り、基地局Ａ２００を中心として形成されるセルの半径：Ｒ２１０と、基地局Ｂ２０１を中心として形成されるセルの半径：Ｒ２１１は等しい半径Ｒとなる。セルラ移動通信において、移動局は複数の基地局からのパイロット信号を受信でいるようになっており、或る基地局Ｙからの受信電界強度が、それ迄接続していた基地局Ｘからの受信電界強度よりも強くなった時（セルの境界位置に達した時）、接続する基地局をＸからＹに切り替える。
【００２０】
図２は、本発明のセルラ移動通信システムにおけるマイクロセル化のためのセル境界制御の第１の実施例を示す。
【００２１】
ここでは、基地局Ｂ２０１のセルが、トラヒック増加に伴うマイクロ化の対象セルとなった場合であり、隣接する基地局Ａ２００から発射するパイロット信号の送信電力を増強して、地点ａにおける受信電界強度をＰからＰ’に上げ、パイロット信号の受信電界強度特性ＲＸａを２０４から３００に変化させている。
【００２２】
２つの基地局Ａ、Ｂからのパイロット信号の受信電界強度ＲＸａとＲＸｂは、地点ｃ’で等しくなるため、基地局Ａ２００のセルの半径がＸ３０３に拡がり、基地局Ｂ２０１のセルの半径が２ＲーＸ３０４に縮小（マイクロセル化）される。従って、それ迄基地局Ｂのセル内に存在していた移動局のうち、地点ｃとｃ’との間の領域にいた移動局は、上記セル境界の変化に伴って、基地局Ａのセル内に移動したことになり、基地局Ｂのセル内でのトラヒックは緩和される。
【００２３】
図３は、本発明におけるマイクロセル化のためのセル境界制御の第２の実施例を示す。
【００２４】
ここでも、基地局Ｂ２０１のセルがマイクロ化の対象セルとなっているが、本実施例では、上記第１の実施例とは逆に、基地局Ｂ２０１から発射するパイロット信号の送信電力を通常状態の送信電力よりも弱めることにより、地点ｂにおける受信電界強度をＰからＰ”に下げ、上記パイロット信号の受信電界強度特性ＲＸｂを２０５から４００に変化させている。これによって、基地局Ｂ２０１からのパイロット信号の受信電界強度特性ＲＸｂが基地局Ａ２００の受信電界強度特性ＲＸａとが地点ｃ”で等しくなり、第１実施例と同様に、基地局Ａ２００のセルの半径がＸ４０３に拡がり、基地局Ｂ２０１のセルの半径が２ＲーＸ４０４に縮小（マイクロセル化）される。
【００２５】
本発明におけるセルのマイクロセル化は、上述した第１の実施例と第２の実施例とを組み合わせた方式（第３の実施例）として、マイクロ化の対象となるセルの基地局Ｂ２０１側でパイロット信号の送信電力を通常状態よりも弱め、隣接セルの基地局Ｂ２０１側でパイロット信号の送信電力を通常状態よりも強くするようにしてもよい。
【００２６】
図４は、本発明によるセルラ移動通信システムにおいて、各基地局のパイロット信号の送信電力が通常状態（通常モード）にある時のセルの構成を示す。この状態では、隣接する各セル８００（８００ａ〜８００ｇ）の半径または面積は基本的には同一となっている。
【００２７】
図５は、送信電力制御によって１つのセルをマイクロ化した状態（縮退モード）にある時のセルの構成を示す。この例では、セル８００ｄがマイクロ化され、それに伴って、隣接する周辺のセル８００ａ〜８００ｃ、８００ｅ〜８００ｇがマクロ化されている。このように１つのセル８００ｄをマイクロ化することによって、それ迄セル８００ｄの基地局に接続中、あるいは接続を試みていたセル周辺領域の移動局が、周辺セルにハンドオーバされ、セル８００ｄにおけるトラヒックが緩和される。この場合、各基地局当たりの最大多元接続数は不変であるから、マイクロ化されたセル８００ａでは等価的に単位面積当たりの許容接続数が増加し、例えば通勤時間帯にある駅周辺のように、トラヒック量が一時的に密集した地域において、移動局との通信を正常に処理することが可能となる。
【００２８】
図６は、本発明の特殊な適用例として、幹線道路（あるいは高速道路）１１０３の沿道におけるセルラ移動通信システムのセルの構成を示す。図において、１１０１ａ〜１１０１ｅ、……は幹線道路１１０３上のセルであり、１１００ａ〜１１１００ｅ、……、１１０２ａ〜１１０２ｅ、……はそれぞれ幹線道路１１０３の近傍に位置したセルを示す。図示したセル構造は、各基地局が平常モードで動作中で、それぞれのセル半径またはセル面積が同一となっている状態を示している。
【００２９】
図７は、幹線道路１１０３上のセル１１０１ａ〜１１０１ｅ、……を一様にマイクロ化した状態のセルの構成を示す。ここで、幹線道路１１０３上のセル１１０１ａ〜１１０１ｅ、……を、交通量あるいは移動局の渋滞の程度に応じて、局所的にマイクロセル化すれば、通信需要の密度が高い領域にマイクロセルを位置させることができ、通信需要に容易に対処することが可能となる。
【００３０】
図８は、本発明を適用するセルラ移動通信システムの基本的な構成の１例を示す。
【００３１】
８００（８００ａ〜８００ｃ、……）は、それぞれ基地局８０１（８０１ａ〜８０１ｃ、……）が管轄するセルを示し、８０３は、これらの基地局とネットワーク８０４とを接続するための中継局を示す。上記中継局８０３は、例えば、交換機であり、各基地局８０１と中継局とは、有線または無線の伝送路８０２（８０２ａ〜８０２ｃ、……）によって結合されている。
【００３２】
図９〜図１１は、中継局８０３が管理するトラヒック管理テーブルの１例を示す。上記管理テーブルは、各セル毎に、その基地局と接続中の移動局の数（「同時接続数」）と送信モード制御信号（「制御信号」）の状態とを記憶しており、中継局の制御手段であるマイクロプロセッサは、上記管理テーブルの情報に基づいて、マイクロセル化の対象となる基地局および／または隣接セルの基地局にたいして、送信電力の変更を指示するモード制御信号を与える。
【００３３】
図９に示したトラヒック管理テーブルでは、セル８００ｂのトラヒックが最大多元接続数（例えば「１０」）に近づき、セル８０１ｂ、８０２ｂのトラヒックが十分に少ない状態を示している。
【００３４】
中継局８０３は、各基地局８０１が管轄するセル８００のトラヒックを監視し、トラヒックが所定の閾値（例えば、「９」）以上となったセルをマイクロセル化の対象とする。この例では、セル８００ａが対象セルとなり、中継局は、このセルを管轄している基地局８０１ａに対して、パイロット信号の送信電力増幅利得をΔデシベル（ｄＢ）小さくすることを指令する制御信号「ーΔ」を送る。
【００３５】
セル境界の急激な変化を避け、システム動作を比較的安定に推移させるために、上記「Δ」の値は、例えば１〜２ｄＢ程度の小さな値に設定することが望ましい。この例では、トラヒックが低いセル８００ｂ、８００ｃを管轄する基地局８０１ｂ、８０１ｃに対しては、パイロット信号の電力増幅利得を現状維持する第２実施例に相当する制御方式が採用されている。なお、現状を維持する基地局に対しては、他の基地局に利得変更を指示するときに現状維持を指令してもよいし、その局で利得変更の必要が生ずるまで制御信号を全く与えないようにしてもよい。
【００３６】
図１０は、トラヒック管理テーブルで第１実施例に相当する制御方式を行う例を示す。
【００３７】
中継局８０３は、マイクロセル化の対象となるセル８００ａと隣接するマクロ化セル８００ｂ、８００ｃを管轄する基地局８０１ｂ、８０１ｃに対して、パイロット信号の電力増幅利得を大きくすることを指令する制御信号「＋Δ」を送る。セル８００ａを管轄する基地局８０１ａでは、パイロット信号の電力増幅利得を現状維持する。どのセルがマクロ化の対象となるかの判断は、例えば、上記トラヒック管理テーブルとは別に用意されるセルの位置関係を示すためのセル構成情報テーブルを参照して行う。
【００３８】
図１１は、トラヒック管理テーブルで第３の実施例に相当する制御方式を行う例を示す。
【００３９】
中継局８０３は、マイクロセル化の対象となるセル８００ａを管轄する基地局８０１ａに対して、パイロット信号の電力増幅利得を小さくすることを指示する制御信号「ーΔ」を送り、マクロ化の対象となるセル８００ｂ、８００ｃを管轄する基地局８０１ｂ、８０１ｃに対して、パイロット信号の電力増幅利得を大きくすることを指示する制御信号「＋Δ」を送る。
【００４０】
図１２は、上述したセル境界の制御機能を備えた本発明による基地局の構成の１例を示す。
【００４１】
（Ａ）は送信回路系の構成図であり、複数チャンネル分の信号からなる多重化データ１００は、分離装置１１１によって制御信号１０６と各移動局に対応するチャンネル毎の送信データ１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、…に分離される。各移動局に対応する送信データは、それぞれ変調器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、…により信号１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、…に変調される。パイロット信号Ｐは、変調器１０１ｘにより信号１０２ｘに変調された後、増幅器１１２で信号１１２ｘに増幅される。変調されたパイロット信号１１２ｘと各移動局毎の送信データ信号１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、…は、加算回路１０３によって一つの信号１０４に合成される。加算回路１０３で合成された信号１０４は、増幅器１０５により信号１０９に増幅された後、アンテナ１１０を介して空中に発射される。ここで、送信データ変調器１０１ｘ、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、…に用いる変調方式としては、ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡなどの何れであってもよく、本発明では特に限定されない。また、これらの送信データ変調器１０１を、各チャネル毎に電力利得を制御できる構成とし、例えば、移動局からの受信信号の強度（基地局との距離）に応じた送信出力を得られるようにしてもよい。
【００４２】
分離装置１１１で多重化データから分離された制御信号１０６は、電力制御回路１０７に与えられる。上記電力制御回路１０７は、入力された制御信号に応じて、上記パイロット信号を増幅するための増幅器１１２の電力増幅利得を決定する利得制御信号１０８を発生する。増幅器１１２は、上記利得制御信号１０８によって決まる利得で、変調パイロット信号１０２ｘを電力増幅する。上記制御信号１０６は、図８に示した中継局８０３から与えられる。ただし、図２で示したように、トラヒックが増加したセルの基地局が送信電力を上げる制御方式を採用する場合、各基地局にトラヒック量の監視手段を設けておき、自局の判断でマイクロセル化とその解除を実行するようにしてもよい。
【００４３】
（Ｂ）は、受信回路系の構成を示す。アンテナ５００で受信された無線信号５０１は、入力増幅器５０２に入力され、復調器５０４ａ、５０４ｂ、５０４ｃ、…が正常に動作するレベル範囲の信号５０３に増幅される。増幅された信号５０３は、各移動局に対応した復調器５０４ａ、５０４ｂ、５０４ｃ、…によって、それぞれ復調信号５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃ、…に変換される。これらの復調された信号５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃ、…は、多重化装置５０６により多重化され、多重化データ５０７として中継局８０３へ有線または無線により伝送される。これによって、各移動と中継局８０３との間の通信が行われ、中継局と他の基地局またはネットワークを介して、他の移動局または固定局にとの通話が可能となる。
【００４４】
図１３は、セル境界の制御機能を備えた基地局の送信部の第２の実施例を示す構成図であり、図１２で示した実施例と共通する回路要素には同一の符号を付してある。
【００４５】
この実施例では、送信用アンテナ１１０の近傍に、受信用の補助アンテナ６００を設置し、補助アンテナ６００で受信した信号６０１を増幅器６０２で増幅し、増幅された信号６０３を電界強度測定器６０４に入力している。電界強度測定器６０４では、例えばエンベロープ検波等の時間平均を求めることによって、受信電界強度信号６０５を得、これを電力制御回路１０７に入力している。
【００４６】
本実施例の構成によれば、補助アンテナ６００で受信された実際の送信電力に比例した信号を電力制御回路１０７に帰還し、利得制御信号１０８を補正することにより、アンテナ１１０から空中に発射されるパイロット信号の送信電力制御を一層正確に行なうことが可能となる。
【００４７】
ここで、送信アンテナ１１０と補助アンテナ６００との間の距離６０６を標準化して、各基地局で同一になるようにしておくと、電界強度測定器６０４および／または電力制御回路１０７を各基地局毎に特殊化する必要がなくなる。何らかの事情により、送信アンテナ１１０と補助アンテナ６００との距離６０６を標準値に設定できない場合は、電界強度測定器６０４または電力制御回路１０７において調整を施し、標準的なアンテナ間距離と対応する帰還が作用するように修正すればよい。
【００４８】
図１４は、本発明の実施にあたって基地局に採用できる指向性を持つ送信アンテナの構成図を示す。この例では、送信アンテナが、それぞれ特定方向に指向性を持つ複数のセクタアンテナ７００、７０１、７０２、…から構成され、各セクタアンテナが、それぞれ特定のセクタａ７０３、セクタｂ７０４、セクタｃ７０５での通信を分担する。このような複数のセクタアンテナを採用した場合、前述したパイロット信号の送信電力利得制御を各セクタ毎に独立して行なうことによって、セクタ毎にセルサイズの拡張または縮小が可能となる。
【００４９】
次に、図１５を参照して、チャネルデータに関する基地局と移動局の送信電力制御について説明する。ここでは、変調方式としてＣＤＭＡを用いた場合の実施例を示す。また、説明を単純化して理解を容易にするために、ここでは、セルラ移動通信システムが基地局Ａ２００、基地局Ｂ２０１の２つのセルで構成され、基地局Ｂの位置ｂからの距離がＲ／６、Ｒ／２、５Ｒ／６の地点ｅ、ｆ、ｇで、それぞれ「Ｎ」本のトラヒック１３０４、１３０５、１３０６が生じている場合をモデルとする。
【００５０】
各、基地局のパイロット信号の送信電力が通常状態（通常モード）にある時、上記２つの基地局が管轄するセルの境界は、基地局Ａの位置ａと基地局Ｂの位置ｂから等距離Ｒの地点ｃ（左側の破線位置）に形成される。今、パイロット信号の送信電力利得制御により、セル境界が上記通常モードにおける位置ｃから、基地局Ｂ方向に距離Ｒ／３だけ寄った地点ｄ（右側の破線位置）に移動した場合を想定する。
【００５１】
先ず、移動局の送信電力について説明すると、この例において、基地局Ａと基地局Ｂに対応する周波数の再利用率ＦA、ＦBは、電波が距離の２乗に比例して減衰すると仮定したとき、それぞれ数１、数２で与えられる。
【００５２】
【数１】
2004343807.tif 000003
【００５３】
【数２】
2004343807.tif 000004
【００５４】
ここで、σＡ、σＢは、それぞれ基地局Ａのセルと基地局Ｂのセル内における移動局からの受信電力を示す。各移動局が位置に応じた送信電力制御を行うことにより、σＡ、σＢがセル内での移動局の位置に関係なく一定であると仮定すると、周波数利用効率を最大にするための条件は、各セルの周波数再利用率ＦA、ＦBをトラヒックの量に比例させることである。この条件を数３に示す。
【００５５】
【数３】
2004343807.tif 000005
【００５６】
数３の条件の下で、数１、数２をσＢ／σＡについて解くと、
σＢ／σＡ＝１１．２４
となる。これより、基地局Ａと基地局Ｂに対応する周波数再利用率ＦA、ＦBを求めると、それぞれ「０．４３」、「０．８５」になる。
【００５７】
セル境界が地点ｃに位置する通常モード状態においては、基地局Ａのセル内には移動局がなく、基地局Ｂのセル内では最大の通信状態にあるため、周波数再利用率ＦA、ＦBは、それぞれ「０」、「１」となる。ここで、周波数再利用率が「１」のときの最大多元接続数を２．３５Ｎとすると、通常モード状態においては、基地局Ａのセル内にいる全移動局の２２パーセント（（３Ｎー２．３５Ｎ）／３Ｎ×１００）に相当するトラヒックは通話不能となる。
【００５８】
然るに、本発明による基地局の送信電力制御を行って、セル境界を地点ｄに移動した場合、基地局ＡにＮ本（２．３５Ｎ×０．４３）のトラヒック１３０６が接続され、基地局Ｂに合計２Ｎ本（２．３５Ｎ×０．８５）のトラヒック１３０４と１３０５が接続されるため、合計３Ｎ本の全てのトラヒックが接続可能となる。
【００５９】
次に、基地局のチャンネルデータに対する送信電力制御について説明する。
【００６０】
周波数利用効率を最大にするための条件は、各移動局での信号対雑音比を一定にすることである。基地局Ｂからトラヒック１３０４に対する送信電力を「１」、基地局Ｂからトラヒック１３０５に対する送信電力を「ａ」、基地局Ａからトラヒック１３０６に対する送信電力を「ｂ」とした場合、周波数利用効率を最大にするための条件は数４で示される。
【００６１】
【数４】
2004343807.tif 000006
【００６２】
上記式を変数ａ、ｂ、γについて解くと、
ａ＝１．１６６、  ｂ＝３．５５１、  γ＝０．４５５
となる。γは、移動局におけるスペクトル逆拡散前の信号対雑音比を示し、セル境界が地点ｃに位置する通常モード状態におけるスペクトル逆拡散前の信号対雑音比は０．３３３である。信号対雑音比は、最大多元接続数に比例するため、この場合は、本発明の適用により、最大多元接続数が約３７パーセント（０．４５５÷０．３３３ー１）×１００増大したことになる。
【００６３】
多元接続方式として、上記ＣＤＭＡに代えてＦＤＭＡまたはＴＤＭＡを用いた場合は、基地局および移動局から発射される電波の送信電力を、基地局および移動局が所望の通信品質を確保でき、且つ同一周波数を繰り返すセルにおいて基地局と移動局とが所望の通信品質を確保できる送信電力に選べばよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明のセルラ移動通信システムにおける基地局の送信が通常モード状態にある時のセル境界を説明するための図。
【図２】本発明におけるセル境界制御の第１の実施例を説明するための図。
【図３】本発明におけるセル境界制御の第２の実施例を説明するための図。
【図４】本発明のセルラ移動通信システムの通常モード時のセル構成を示す図。
【図５】本発明のセルラ移動通信システムでセル境界を変更した状態でのセル構成を示す図。
【図６】セルラ移動通信システムにおけるセル構成の他の例を示す図。
【図７】図６のセル構成において本発明を適用した場合のセルの変化を示す図。
【図８】本発明のセルラ移動通信システムの構成の１例を示す図。
【図９】セル境界制御の第１の実施例と対応するトラヒック管理テーブルの内容を示す図。
【図１０】セル境界制御の第２の実施例と対応するトラヒック管理テーブルの内容を示す図。
【図１１】セル境界制御の第３の実施例と対応するトラヒック管理テーブルの内容を示す図。
【図１２】本発明の通信システムを構成する基地局の構成の１例を示す図。
【図１３】本発明の通信システムを構成する基地局の送信部の他の構成例を示す図。
【図１４】本発明で採用できるセクタアンテナの構成を示す図。
【図１５】本発明のセルラ移動通信システムにＣＤＭＡを適用した場合の動作を説明するための図。
【符号の説明】
【００６５】
１００…多重化データ、１０１…変調器、１０３…加算器、１０５、１１２…増幅器、１０７電力制御回路、１１０…送信アンテナ、５００…受信アンテナ、５０２…増幅器、５０４…復調器、５０７…多重化データ、６００…補助アンテナ、６０２…増幅器、６０４…電界強度測定器、７００…セグメントアンテナ、８０３…無線中継局
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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