(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に覆うセルラー・システムのサービス・セル内の私設無線システムのために、受ける干渉が最も小さい無線通信リンクを決定する方法であって、該私設無線システムおよび該セルラー・システムは前記サービス・セル内で多数の周波数を共用し、
前記一面に覆うセルラー・システムは周波数ホッピングを使用する方法において、
前記私設無線システム内で、前記サービス・セルの同時通報制御チャネル（BCCH）からダウンリンク情報を受信するステップと、
前記ダウンリンク情報から、前記セルラー・システムの前記サービス・セルを囲む複数のセル内で使用されている周波数ホッピング・チャネルセットを決定するステップと、
前記サービス・セルを囲む複数のセル内で使用されている同時通報制御チャネルの搬送波の干渉を測定し、各前記周波数ホッピング・チャネルセットは、自身に関連する干渉測定値により相関付けられるステップと、
前記周波数ホッピング・チャネルセットを多数の周波数ホッピング・リストに分割するステップであって、各前記周波数ホッピング・リストは同じ周波数ホッピングチャネルセットからなるステップと、
前記多数の周波数ホッピング・リストの中で、各前記リストに属する周波数ホッピング・チャネルセットに相関付けられた干渉測定値の最大値が最小である周波数ホッピング・リストを選択するステップと、
前記選択された周波数ホッピング・リストから、前記私設無線システムのための受ける干渉が最も小さい無線通信リンクとして、所定の周波数ホッピング・チャネルを選択するステップと、を含む方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記決定するステップの前に、前記私設無線システム内で、前記セルラー・システムの所定のセルからダウンリンク情報を受信するステップ、をさらに含む方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、前記所定のセルは、該サービス・セルである方法。
【請求項４】
請求項２記載の方法において、前記所定のセルは、前記周囲のセルの１つである方法。
【請求項５】
請求項２記載の方法において、前記決定するステップにおける前記決定は、前記サービス・セルの周波数ホッピング・チャネルを除外する方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、前記決定するステップの前に、前記私設無線システム内で、
前記ダウンリンク情報から、対応する複数の前記周囲のセルのための複数の他の制御チャネルを抽出するステップと、
前記私設無線システム内で、前記複数の他の制御チャネルから複数の周囲のセルのダウンリンク情報を受信するステップと、
前記他の制御チャネルのそれぞれに関連するそれぞれの干渉測定値を測定するステップと、
前記他の制御チャネルからのそれぞれの周囲のセルのダウンリンク情報から、各前記他の制御チャネルに関連するそれぞれの周波数ホッピング・チャネルを抽出して、前記周波数ホッピング・チャネルの組を形成するステップと、をさらに含む方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、前記決定するステップの後に、前記周波数ホッピング・チャネルのそれぞれの干渉測定値に応じた前記組内で前記周波数ホッピング・チャネルを順序づけるステップ、をさらに含む方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法において、前記１組の周波数ホッピング・チャネルの前記決定は、前記私設無線システムの私設無線基地局内で実行される方法。
【請求項９】
請求項１記載の方法において、前記１組の周波数ホッピング・チャネルは、無線接続を介して該私設無線システムにダウンロードされる方法。
【請求項１０】
請求項１記載の方法において、前記決定するステップの中で、前記１組の中の各前記周波数ホッピング・チャネルに関連する該干渉測定値は、関連するそれぞれの周囲のセルの制御チャネルの信号強度を含む方法。
【請求項１１】
請求項１記載の方法において、前記分割するステップの後に、それぞれの関連する干渉測定値に応じた前記周波数ホッピング・リストのそれぞれの中で各前記周波数ホッピング・チャネルを順序づけるステップであって、各前記リストのそれぞれの周波数ホッピング・チャネルは、各前記リストの一端にある最大干渉値を有するステップ、をさらに含む方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法において、前記選択するステップは、各前記順序づけされた周波数ホッピング・リストの前記一端にある前記最高干渉を再調査するステップと、前記私設無線システムのための前記受ける干渉が最も小さい通信リンクとして、該周波数ホッピング・リストの中で該最低の最高干渉を有する該周波数ホッピング・チャネルを選択するステップと、を含む方法。
【請求項１３】
請求項１記載の方法において、前記セルラー・システムは、周波数ホッピング通信および非周波数ホッピング通信の双方を使用する方法。
【請求項１４】
請求項１記載の方法において、前記所定の周波数ホッピング・チャネルは、前記私設無線システムが、前記一面に覆うセルラー・システムの前記サービス・セル内で周波数ホッピングを実行できる多数の周波数を含む方法。
【請求項１５】
一面に覆うセルラー・システムのサービス・セル内に私設無線システムを有する通信システムにおいて、該私設無線システムおよび該セルラー・システムは前記サービス・セル内で多数の周波数を共用し、前記一面に覆うセルラー・システムは周波数ホッピングを使用し、受ける干渉が最も小さい通信リンクを割り当てる前記私設無線システム内の回路であって、
前記私設無線システム内で、前記サービス・セルの制御チャネルからダウンリンク情報を受信する手段と、
前記ダウンリンク情報から、前記サービス・セル内の前記私設無線システムによって使用するための周波数ホッピング・チャネルセットを決定する決定手段と、
前記サービス・セルを囲む複数のセル内で使用されている同時通報制御チャネルの搬送波の干渉を測定し、各前記周波数ホッピング・チャネルセットは、自身に関連する干渉測定値により相関付けられる手段と、
前記周波数ホッピング・チャネルセットを多数の周波数ホッピング・リストに分割する手段であって、各前記周波数ホッピング・リストは同じ周波数ホッピングチャネルセットからなる手段と、
前記多数の周波数ホッピング・リストの中で、各前記リストに属する周波数ホッピング・チャネルセットに相関付けられた干渉測定値の最大値が最小である周波数ホッピング・リストを選択する手段と、
前記選択された周波数ホッピング・リストから、前記私設無線システムのための受ける干渉が最も小さい無線通信リンクとして、所定の周波数ホッピング・チャネルを選択する手段と、を含む回路。
【発明の詳細な説明】
優先権に関する陳述
この正式特許出願は、以下に示す前の暫定米国特許出願に基づき、優先権を主張する。ここでこの特許出願に言及することによりこの特許出願の開示内容を本願に組み入れることにする。
タイトル：周波数ホッピング・セルラー環境におけるＨＢＳ  ＡＦＡ動作
発明者：Jacobus C. Haartsen  シリアル番号：第60/042,113号
出願日：1997年４月３日
発明の背景
関連出願
本発明は、本願の出願人および譲受人により１９９６年４月２８日に出願された米国特許出願、シリアル番号第08/704,846号、タイトル「セルラー端末と電話基地局との間の通信に対してセルラー通信チャネルを自律的に割り当てる方法とシステム」の一部継続であり、同一出願人および譲受人により１９９７年４月２４日に出願された米国特許出願、シリアル番号第08/847,524号、タイトル「私設無線システムの中で周波数ホッピング情報チャネルを自律的に割り当てる方法およびシステム」の一部継続である。
発明の分野
本発明は、一般に、局地的な住宅地区または商業地区の室内をカバーすることが普通である私設無線通信システムに関する。詳細には、本発明は、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communication）やＤ−ＡＭＰＳ（Digital Advanced Mobile Telephone Service）のような既存のディジタル・セルラー方式の時分割多元接続（ＴＤＭＡ）規格と互換性のあるエア・インターフェース（air-interface）を使用する無線通信システムに関する。より詳細には、本発明は、電波スペクトルを共用する未調整の無線通信システム間、とくに部分的に重なり合うマクロ・セルラー・ネットワークと周波数を共用する公衆マイクロ・システム／ピコ・システム間または周波数ホッピングを利用する私設ピコ・システム間の周波数自動割り当てと、それを実現する方法と通信システムとに関する。
発明の背景と目的
ここ数十年の間に、移動電話に関する施設がかなり増加したことが知られている。ＡＭＰＳ、ＮＭＴ（Nordic Mobile Telephone）およびＴＡＣＳ（Total Access Communication System）のようなアナログ規格が徐々に始動した後、最近の移動電話は、ＧＳＭ、Ｄ−ＡＭＰＳなどの先進的ディジタル規格を使用した製品をともなう消費者マーケットで、全く日常的になっている。形が小さくなり電池の寿命が長くなるなど移動電話の機能の開発に加えて、ネットワークの側も大きく進歩しているが、隣接セル間の同一チャネル干渉を回避する周波数再利用方式においても大きな進展がなされている。階層セル構造によって高密度のセル再利用計画が補完されるようになり、この中ではマクロ・セル（macrocell）は全区域（high tiers：高層）をカバーし、マイクロ・セルは街路など比較的小さな区域（middle tiers：中間層）をカバーし、ピコ・セル（pico cell）は数室の広さに等しい非常に狭い区域（low tiers：低層）をカバーする。階層セル構造に大切なことは、設備された（マクロ局からピコ局までを含む）全基地局が、同じ公衆地上移動電話網（ＰＬＭＮ）の一部だということである。
異なる無線リンク間の同一チャネル干渉を回避するために、構造的チャネル割り当て方式が利用される。すなわち、電波スペクトルを最大限に活用するため、それぞれの層内で利用されている周波数を再利用して、異なる層に異なる組の周波数が割り当てられる。公衆電話システムは、電波スペクトルのうち、通常１ＧＨｚおよび２ＧＨｚの範囲の認可された部分で運用されるのが普通である。電波スペクトルは、異なる事業者に割り当てられる２つ以上の帯域に分割される。１つの帯域には多数の無線チャネルが含まれ、各チャネルは異なる無線搬送周波数の中心にある。限定された域内では、多数の移動ユーザに異なる無線チャネルを割り当てることによって、これらのユーザにサービスを提供することができる。この方式は、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）と呼ばれ、アナログ式移動電話システムのすべてで使用されている。たとえば、ＦＤＭＡ／時分割多元接続（ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ）や拡散符号、たとえば、ＦＤＭＡ／符号分割多元接続（ＦＤＭＡ／ＣＤＭＡ）など、さらに進んだディジタル・システムでは、各無線チャネルは、タイムスロットの形をしたいくつかのサブチャネルを含む。各サブチャネルは異なるユーザにサービスを提供することができる。しかし、割り当てられた帯域は限定されているのであるから、この考え方では限られた数のユーザだけがサービスを受けることができる。この制限を解決するために周波数の再利用が導入された。すなわち、相互干渉（cross-interference）（同一チャネル干渉）の発生を最小にするように異なる地理的位置で同じ無線周波数を再利用する。移動局とそのサービス基地局との間の伝搬損失が、この移動局と、干渉するる基地局との間の伝搬損失よりずっと小さい場合、移動受信器の搬送波対干渉波比率（Ｃ／Ｉ）は、許容可能なリンク品質に対して十分である。
したがって、前述の同一チャネル干渉を回避するために、同一地理的区域をカバーする無線システムが異なる周波数を使用しなければならないことは理解されるはずである。階層セル構造の場合、これは、異なる組の周波数を異なる層に割り当てることによって達成される。各層の内部では、電波スペクトルを最大限に活用するために周波数の再利用が適用される。
再利用の考え方を展開することは、ネットワーク事業者側が努力して計画することが必要なことは明らかである。ネットワーク事業者は、前に説明した相互干渉が最小になるように周波数を地理的に計画しなければならない。高層レベル（マクロ・セル）の場合、これは管理できるが、階層のレベルを下がると、予測不能な伝搬条件のため、計画は非常に難しい問題になる。その上、部分的に重なり合うセルラー通信環境で周波数を共用する前述の米国特許第5,428,668号および第5,526,402号に説明されているような私設無線システムということになると、最低層で周波数を割り当てる場合に事業者が直接制御できることはまったく無い。
したがって、最低層の無線システム（公衆または私設のピコ・システム）が、セルラー電波スペクトルのどの周波数が低層のユーザの域内で再利用されうるのかを自律的に決定する自律的チャネル割り当て方法を提案しているのである。普通、これらの低層システムは、部分的に重なり合う（計画された）高層システムの周波数使用状態を「学習」するため、異なる搬送波の測定を定期的に実行する。この情報を使用すると、高層システムによって近隣で使用されておらず、低層システムによって再利用されうる周波数を選択できるため、高層システムと低層システムとの間の同一チャネル干渉が最小になる。このような自律的周波数割り当て方法は、本願の出願人による上述の同時係属特許出願、１９９６年４月２８日に出願された米国特許出願、シリアル番号第08/704,846号、タイトル「セルラー端末と電話基地局との間にセルラー通信を自律的に割り当てる方法とシステム」、および１９９７年４月２４日に出願された米国特許出願、シリアル番号、第08/847,524号、タイトル「私設無線システムの中で周波数ホッピング情報チャネルを自律的に割り当てる方法およびシステム」の中で説明されているが、ここでこれらの特許出願に言及することによりこれらの特許出願の開示内容を本願に組み入れることにする。
上に特定された特許出願中に説明されている手法を使用して実行された干渉波の測定の信頼性は、測定が実行されるチャネルの使用頻度によって決まることは理解できるはずである。そのチャネルが同時通報情報を転送する場合は、そのチャネルには一定の信号があるので、確実な干渉波の測定が実行されうる。しかし、情報チャネルの場合、とくにＦＤＭＡ／ＴＤＭＡの場合、信号は当然バーストになりうる。このようなシステムの最悪のシナリオは、情報チャネルが周波数ホッピングされている場合である。当業者には理解できるように、トラヒック量が小さい場合、周波数のバースト信号は低デューティ・サイクルなので、測定の信頼性はますます低下する。
したがって、本発明の目的は、部分的に重なり合うとともに周波数ホッピングを適用している高層無線システムに、最小の干渉を与える低層無線システムで使用するため、１組の周波数を自律的に引き出すシステムと方法とを提供することである。このシステムと方法は、高層システムの計画が立て直されると低層システムが自動的に新しい条件に適合し、高層システムの動作に支障のない周波数を選択するという意味で望ましい適合型である。
発明の要約
本発明は、部分的に重なり合う高層セルラー無線システムと周波数を共用して、周波数ホッピングを使用する高層システムに最小の干渉を与える低層無線通信システムにおいて、１組の周波数を自動的に選択するシステムと方法とを有利に提供する。本発明は、高層無線基地局によって同時通報制御チャネル（ＢＣＣＨ）で送信される同時通報情報を利用するが、この同時通報情報には、周囲のセルのＢＣＣＨ搬送周波数だけでなく、周波数ホッピング情報チャネルに対して考慮されているセルで使用される周波数に関する情報も含まれる。高層ユーザおよび低層ユーザによって同じようにダウンリンクで受信されうるこの同時通報情報を使用すると、低層システムは、高層システムの周波数計画を引き出すことができる。この計画情報に加えて、低層システムは、周囲のセルのＢＣＣＨの信号強度を測定することができる。低層システムは、計画情報と一緒にそれらの周波数の地理的使用頻度の図を作成することができ、それに続いて、部分的に重なり合う高層システムに最小の干渉を与える低層での使用のために１組の周波数を引き出すことができる。この技術の利点は、周波数ホッピングされておらず、一定の送信電力を有し、（バーストではない）連続信号を有するＢＣＣＨ搬送波の測定だけを必ず実行すればよいことである。
本発明およびその範囲のより完全な理解は、以下に要約されている添付の図面、本発明の現時点での好適実施例の詳細な説明および添付の請求の範囲から得ることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、セルラー・ネットワーク内のマイクロ基地局送受信器システムおよびピコ基地局送受信器システムの双方を示す階層セル構造の模式図である。
図２は、広域セルラー・ネットワークの１／３再利用パターンの模式図である。
図３は、広域セルラー・ネットワークの４／１２再利用パターンの模式図である。
図４は、再利用パターン候補の一般的な表を示す。
図５は、図４の再利用パターン候補の順序づけされた表を示す。
図６は、図４，５の再利用可能周波数候補が分割された複数の表をさらに示す。
図７は、図４〜６の周波数候補の選択メカニズムを示す。
現時点で好適な代表的実施例の詳細な説明
本発明の好適実施例を示す添付の図面を参照して、以下本発明を詳細に説明する。しかし、この発明は多数の異なる形式で実現されうるので、ここに説明する実施例に限定されるものと解釈すべきではなく、むしろこれらの実施例は、この開示が完全に理解されて、当業者に本発明の範囲を完全に伝えるように提供されているのである。
今日の公衆セルラー・ネットワークは、電波スペクトルを最適に使用するため、周波数の再利用を展開している。周波数の再利用は、１つのセルで使用される周波数が隣接セルでは使用されないが、ある距離だけ離れたセルだけで再利用されることを保証する。考慮されているセルの搬送波対干渉波比率が、そのセル内で起こる無線動作を許容するのに十分な大きさであるように、干渉信号が受ける伝搬損失が十分に大きいことが望ましい。周波数の再利用は、限定された電波スペクトルの量だけで広大な地理的区域をカバーする能力を提供する。最近の公衆セルラー・ネットワークは、周波数の再利用だけでなく、上で考察したようなセル階層を取り入れている。高層には全区域をカバーするマクロ基地局があり、中間層には街路や商店街など比較的小さい区域をカバーするマイクロ基地局があり、最低層には数室の大きさをした非常に狭い区域をカバーするピコ基地局および私的住宅（ホーム）基地局がある。図１はこの階層セルの考え方を示す。
図１を参照すると、全体として参照番号１０で示され、たとえば、セルラー・ネットワークを形成するいくつかの従来のセル１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ等に分割されている広域無線通信システムの一部が示されている。移動体通信サービスセンタ（ＭＳＣ）１４は、簡略化のため、無線塔で示された各種の基地局送受信器システム（ＢＴＳ）１６との連絡を通じ、望ましくは各種ＢＴＳ１６の動作を調整する基地局制御装置（ＢＳＣ）を介して、システム１０における通信を管理し、セル１２の中に電波によるサービスエリアを提供する。考察したように、このネットワーク階層の高層では、「マクロ」ＢＴＳ１６がセル１２、たとえば、セル１２Ａによって表される地域をカバーする。
図１に示すように、ＢＳＣ１８は、望ましくはマイクロ基地局制御装置（ＭＢＳＣ）２２を介して、全体として参照番号２０で示す「マイクロ」基地局送受信器システム（ＭＢＴＳ）とともに、ＢＴＳ１６に接触している。注意したように、ネットワーク階層の中間層にあるこれらのＭＢＴＳ２０は一面に覆うセル１２の複数の部分をカバーする。たとえば、ＭＢＴＳ２０Ａはセル１２Ａの個別の一部分をカバーし、ＭＴＳ２０Ｂは、他の隣接セルの一部とセル１２Ａの一部にまたがっている。
最低層には、全体として参照番号２４で示され、システム１０を一面に覆うセルラー構成をより細かに分割する各種の「ピコ」送受信器局（ＰＢＴＳ）がある。図１に示すように、個々のＰＢＴＳ２４は、セル１２内の非常に狭い区域をカバーするので、若干大きいＭＢＴＳ２０と同様、相互に重なり合っていてもよい。ＭＢＴＳ２０とは異なり、ＰＢＴＳ２４はＢＳＣ１８と有線接続されていないので、セル１２内の動作と協調がとられていない。各種のＭＢＴＳ２０は（前述のＭＢＳＣ２２を介して）ＢＳＣ１８に接続されているように示されているが、ＰＢＴＳ２４のように、ＢＳＣ１８と関係なく動作できることは勿論理解されるはずである。勿論、（独立などのマイクロ・システム２０とも同様）ピコ・システム２４がより高い層と協調してチャネルを選択し同一チャネル干渉を回避しなければ、同一チャネル干渉は発生する。
図１のセル１２Ｂの中に移動局（ＭＳ）２６が示されている。ＭＳ２６はＢＴＳ１６の１つと無線通信を実行中であることが示されている。ＭＳ２６はセルラー・ネットワーク１０、たとえば、システム１０の他のＭＳ２６またはＭＢＳＣ２２を経由するマイクロ・システム２０内のユーザと交信するため移動体加入者２０によって使用される自動車電話や携帯電話器のような物理的装置である。ピコ・システム２４は、示されていない従来の公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）を介して他のユーザと連絡できることが望ましい。
普通、異なる層には、層間の干渉を防止するため異なる組の周波数が割り当てられる。たとえば、３つの公衆層、すなわち、前に説明したマクロ層、マイクロ層およびピコ層の場合、相互に分離している３組の周波数が異なる層に割り当てられるのが普通である。特定の層内では、周波数は、最小の同一チャネル干渉が生じるように地理的に再利用されることが望ましい。しかし、周波数の再利用の考え方は、ネットワーク事業者によって実行されなければならない多数の周波数計画を必要とする。しかし、注意したように、階層セル構造で下方に移る場合、より低い層における予測不能な伝搬経路のため計画作業は非常に難しくなる。したがって、より低い層で自動的に作動する周波数割り当て方式が関心事となっている。何故ならば、この周波数割り当て方式は、ネットワークを計画する重責から事業者を解放してくれるからである。しかし、これらの周波数割り当て方式は、変化する環境条件に自動的に適合する適合型でなければならない。その上、自律的方式は私的な居住に関する問題のように、事業者が直接制御できない無線システムにおいては必須である。さらに、同一チャネル干渉が最小のより低い層内でより高い層からの周波数を再利用することができる局地的条件の場合には、その地域における容量が増加する。
低層システムにおける適合型周波数割り当て方式は、より高い層のシステムが使用中なのはどの搬送波であるかを推定するため、電波スペクトル内の搬送波で実行される測定を利用しなければならない。ある搬送波の定期的な受信信号強度表示（Received-Signal-Strength Indication：ＲＳＳＩ）の測定値は、この搬送波を利用するシステムの活動状況とそのシステムの近さを示す。低層基地局によって実行されるアップリンクの測定値と、低層基地局および／または低層移動局のいずれかによって実行されるダウンリンクの測定値とは、本願の出願人による前述の同時係属特許出願に説明されているように、高層システムによるそれらの搬送波の局地的使用を明らかにする。
しかし、このような測定値は、搬送波が連続して使用され電力が制御されていない場合に最も信頼できる。高層システムが周波数ホッピング（ＦＨ）を使用している場合、１つの搬送波の中の周波数が繰り返し使用されるので、測定値を解釈することが難しくなる。周波数ホッピングは、たとえば、標準的ＧＳＭシステムで指定されている。周波数ホッピングを使用すると、より低いＣ／Ｉでの動作が可能になるが、このことは容量が増加することになる。その上、再利用を計画する労苦を緩和することができる。何故ならば、セクタ化が実施されていれば、全基地局１６のサイトは同じ組の周波数を再利用できるからである。３セクタ・システムにおいては、各無線サイトは（セルとも呼ばれる）３つの異なるセクタ、たとえば、図２の（黒い六角形で示されている）それぞれのＢＴＳ１６は、それぞれの周囲のセルＡ、ＢおよびＣ内の通信を管理する。したがって、図２に示す１／３セクタ化された再利用システムにおいては、高層の１組の周波数は３組、すなわち、Ａ、ＢおよびＣの組に分割される。たとえば、Ａ１、Ａ２、．．．Ａ９のように、同一方向のセクタは同じ組の周波数を再利用する。このように、３：１セクタ再利用が存在する。さらに、あらゆるサイトは組Ａ、Ｂ、Ｃのすべてを再利用するので、１：１サイト再利用が存在することになる。しかし、同時通報制御チャネル（ＢＣＣＨ）の場合、周波数／チャネルがホッピングしていない（このことはＢＣＣＨをサーチ中の移動局２６を妨害する）ので、このシナリオを適用できないことが理解されるはずである。したがって、システム１０は、図３に示すように、大きな再利用率（reuse factor）、普通、４／１２再利用パターン（４サイト、１２セクタの再利用）を必要とするが、この中では、４つの別々の組の周波数、すなわち、（Ａ、Ｂ、Ｃ）（Ｄ、Ｅ、Ｆ）（Ｇ、Ｈ、Ｉ）（Ｊ、Ｋ、Ｌ）が使用される。
セルラー技術でよく理解されているように、ＢＣＣＨは、移動する移動局２６の基準として機能すること、どのセル１２がキャンプオンするかを移動局に表示することなど、セルラー動作の主要な役割を果たすとともに、該当するセルのセルラー・パラメータ（cellular parameters）に関連する一般的情報を提供する。とくにＧＳＭシステムでは、ＢＣＣＨは、周囲のセル内のＢＣＣＨ搬送波の無線周波数チャネル絶対番号（Absolute Radio Frequency Channel Number：ＡＲＦＣＮ）と、周波数ホッピング情報チャネルがホッピングする６４個までの無線周波数すなわち搬送波を含むことができるセル・チャネル記述書（Cell Channel Description）すなわちセル割り当て（Cell Allocation：ＣＡ）リストとを含むＢＣＣＨ割り当て（BCCH Allocation：ＢＡ）リストを同時通報する。ＧＳＭシステムでは、周波数ホッピングが適用されている場合、ＣＡリストだけが送信されることが理解されるはずである。
一面に覆うセルラー・システム１０からのこのダウンリンク情報は、どの周波数が再利用できて、高層システムとの間の干渉が最小なのかを推定するため、マイクロ・システム２０およびピコ・システム２４のような低層システムによって有利に使用されうる。このダウンリンク情報は、たとえば、ＭＢＴＳ２０やＰＢＴＳ２４など、どちらかの低層基地局によって収集されてもよいし、それぞれの基地局１６が、たとえば、ＭＢＴＳ２０Ｂの権限内で（図１に示す）個人用移動電話器２８などの低層移動局に命令してこの情報を収集してもよい。このように、前述のＢＡリストを使用する低層システムは、隣接セル１２のＢＣＣＨに同調することができ、つぎにこの隣接セル１２は、自身のＢＣＣＨで自身のＢＡリストおよびＣＡリストを同時通報する。低層システムは、隣接するＢＡリストおよびＣＡリストを一緒にすることによって周囲のセル１２でどの搬送波が使用され、これらのセル１２の情報チャネル（ＴＣＨ）のためにどの搬送周波数が使用されるかの状況を得ることができる。低層システムは、確認されたＢＣＣＨ搬送波の測定を実行することによって所定のサービス・セル（serving cell）の周囲の各セル１２、たとえば、セル１２Ａからどの程度の干渉が予想されうるかを決定することができる。セル１２Ａに関連するＣＡリストにこの情報を結合すると、低層化されたシステム、たとえば、このシステム内のピコ・システム２４は、低層の通信のために局地的に再利用するのに適しているのはどの周波数かを決定することができる。
一例がこの動作をよく表している。ＢＣＣＨが４／１２再利用パターンをもっている図２の場合と同様、前に説明した１／３セクタ化再利用ＦＨ高層システムに対して最悪のシナリオが想定される。セル１２は、セクタを示す文字とサイトを表す数字とで表されている。たとえば、セルＢ３はサイト（ＢＴＳ１６）３のＢセクタを表している。セルＡ５（この表記はどの位置に対しても等しく適用可能である）に位置する低層システム３０の場合、Ａ５がサービス・セルである。ＢＣＣＨ（Ａ５）で示すＡ５の同時通報チャネルは、セルＡ５のＢＡリストを同時通報するが、このリストには、少なくとも周囲のセル、Ｂ２、Ｂ４、Ｃ４、Ｂ５、Ｃ５、Ｃ８、あるいはもっと多くのセルが含まれる。
セルＡ５に対するＢＡリストの選択は、地理的距離に基づくだけでなく地上の条件にも基づいていることは勿論理解されるはずである。たとえば、セルＡ５、Ａ８の間に大きな障害物が存在すると、Ｃ８がセルＡ５のＢＡリストに含まれないことは確実であろう。反対に、サイト１、すなわち、Ａ１、Ｂ１およびＣ１からセルＡ５までの伝搬損失が小さいと、ＢＣＣＨ（Ｂ１）がセルＡ５に対するＢＡリストに含まれるであろう。
事業者によるＢＡリストの選択は、高層システムに対する彼らの計画戦略の一部であるとともに、局地的条件によって決定される。一般に周囲のセルは含まれるが、必ずしもすべての隣接セルが含まれるわけではなく、隣接セルだけが含まれるということでもない。つぎにセルＡ５の低層システムが、たとえば、セルＣ８のＢＣＣＨ、すなわち、ＢＣＣＨ（Ｃ８）に同調すると、そこで同時通報されるＢＡリストは、少なくともセル、Ｂ４、Ａ５、Ｂ５、Ａ８、Ｂ８およびＡ９のＢＣＣＨ搬送波を含む。同様なリストは、そのＢＣＣＨがサービス・セルＡ５のＢＡリストにリストされている他の周囲のセルから得ることができる。原則として、低層システムはつぎに周囲のセルのＢＡリストに示されたＢＣＣＨに同調することもできるが、これらのＢＣＣＨはサービス・セルのＢＡリスト内のＢＣＣＨとは違っている。たとえば、システム３０のような低層システムは、サービス・セルＡ５のＢＣＣＨの代わりに、ＢＣＣＨ（Ｂ８）に同調して、そこのＢＡリストを注意深く調べることもできる。
しかし、４／１２ＢＣＣＨ再利用のため、ＢＣＣＨ（Ｂ８）に使用される搬送波は、図３の対応するセル１２を参照すると、さらに示されているように、ＢＣＣＨ（Ｂ１）の搬送波と同じであることが理解されるはずである。しかし、ＢＣＣＨは、ＢＣＣＨで送信される一意の基地局識別符号（base identification code）により区別されうるが、米国では、この基地局識別符号は色符号と呼ばれている。ＧＳＭプロトコルでは、ＢＣＣＨは、移動局２６が同じＢＣＣＨ搬送波を使用する基地局１６の間を区別できるようにする基地局識別符号（Base Station Identity Code：ＢＳＩＣ）を含む。たとえば、ＢＣＣＨ（Ｂ８）がＢＣＣＨ（Ｂ１）よりかなり弱い場合、低層システムによりＢＳＩＣを使用することによって、考慮されている搬送波における信号は、セルＢ８ではなくセルＢ１に属していると見なされうる。
サービス中のＡ５のＢＣＣＨと周囲のセルのＢＣＣＨとに同調する場合、低層システム３０は、ＢＡリストのほかにＣＡリストを引き出すこともできる。これらのリストは、異なるセル１２の情報チャネル（ＴＣＨ）のために使用される周波数を含む。たとえば、図２に示す１／３再利用方式に最大負荷がかかっていると想定すると、ここでＣＡ＿Ａによって示されている全ＡセルのＣＡリストは同じであり、同様に、ＣＡ＿Ｂで示される全ＢセルのＣＡリストは同じであり、ＣＡ＿Ｃで示される全ＣセルのＣＡリストは同じである。障害物によって発生するシャドー・フェージング（shadow fading）を無視すると、干渉については、セルＡ５の低層システム３０は、セルＡ５、Ｂ２およびＣ４に対処しなければならないだけであろう。一例として、システム運用者はＡＲＦＣＮ＝１〜９によって示される９つの周波数を使用すると想定されたい。そうすると、たとえば、セルＡのＣＡリストは｛１，４，７｝として与えられ、セルＢに対しては｛２，５，８｝、セルＣに対しては｛３，６，９｝が与えられる。つぎに低層システム３０は、周囲のセルのＢＣＣＨのＲＳＳＩを測定し、図４に示すように、これらのＲＳＳＩのリスト３２を生成する。これらのＲＳＳＩのｄＢｍの値は、とくに伝搬距離、アンテナ・パターンと方向、アンテナの高さ、ＢＣＣＨの過渡電力、シャドー・フェージング（障害物）および、当業者には理解されているその他の要因によって決まる。図４の値は実施例にすぎないことは勿論理解されるはずである。それにも関わらず、これらの測定値は非常に正確であると考えることができる。何故ならば、ＢＣＣＨ搬送波はホッピングしておらず、電力制御はなされておらず、搬送波の信号は一定であり、空き時間はダミーバーストで埋められているからである。この測定したリスト３２が逐次順序づけされ、特定の測定されたＢＣＣＨに対応するＣＡリストが集められると、図５に示すように、リスト３２の順序づけされたリスト３４が作成される。最強のＢＣＣＨ、すなわち、−５０ｄＢｍのＲＳＳＩ値と、関連する｛１，４，７｝のＣＡリストとを有するＢＣＣＨ（Ａ５）が最上部におかれることが望ましい。
図５の順序づけされたリスト３４は、図６に示すように、遭遇した特定のＣＡリストに従って、それぞれのサブリスト３６Ａ、３６Ｂおよび３６Ｃにさらに分割される。サブリスト３６Ａは、たとえば、１つだけのＣＡリスト、すなわち、サービス・セルＡ５で使用されるＦＨ周波数｛１，４，７｝のＣＡリストを含む。しかし、ＣＡリストの周波数｛２，５，８｝を含むサブリスト３６Ｂには４つの要素、すなわち、セルＢ２、Ｂ１、Ｂ４およびＢ５に対応する要素がある。同様に残りの周波数｛３，６，９｝を含むサブリスト３６Ｃには、セルＣ４、Ｃ８およびＣ５に対応する３つの要素がある。
本発明の好適実施例における方法およびシステムは、最も小さい最大値があるリストを選択する。図６の周波数の組｛３，６，９｝がそのリストである。何故ならば、この中にＲＳＳＩの最低値−６５ｄＢｍがあるからである。このようにサービス・セルＡ５で使用するため、ＢＣＣＨ（Ｃ４）、すなわち、ＣＡ＿Ｃつまり｛３，６，９｝のＣＡリストがセルＡ５の低層システム３０によって引き出されている。
つぎに図７を参照すると、本発明のシステムおよび方法を実現する好適メカニズムが詳細に示されている。考察したように、一面に覆うセルラー・システム１０からのダウンリンク情報は、マイクロ・システム２０またはピコ・システム２４、またはそれらに接続される移動端末によって受信される。システム１０の運用者に割り当てられ、全体として参照番号３８で示されているスペクトルの一部、たとえば、システム情報タイプ１は、サービス・セル、すなわち、図２のセルＡ５で使用できる周波数のような情報を含む。全体として参照番号４０で示されている前に説明したシステム情報は、フィールド、すなわち、６４個までの無線周波（ＲＦ）の周波数を含むセル・チャネル記述書すなわちセル割り当て（ＣＡ）を含む。呼の設定（call setup）中に、このような図１の移動電話加入者（mobile subscriber）端末２６を含むシステム１０は、所望のチャネルのタイプ、すなわち、周波数ホッピングか非ＦＨかをＭＳ２６に連絡する。とくにセルラー・システム１０のＭＳ２６は、自身に送信され、前に説明したＣＡフィールドの中で発見されるＩＭＭ・ＡＳＳＩＧＮメッセージでチャネルのタイプを知るが、このメッセージは、ホッピングを望んでいるか否かだけでなく、（ホップ・シーケンス番号（Hop Sequence Number）すなわちＨＳＮを介して）どんなホッピング・シーケンスを使用するのか、さらには、ＣＡ情報４０の移動体割り当て（Mobile Allocation）フィールドで発見され全体として参照番号４２で示されているシーケンス中のどんな位相オフセット（移動体割り当てインデックス・オフセット（Mobile Allocation Index Offset）すなわちＭＡＩＯ）を使用するかについてＭＳ２６に連絡する。この結果生じるサブセット４２は、ＣＡリストの（６４個までの）全周波数またはそれ以下の周波数を含むことができる。
つぎに引き出された周波数リストは、本願の出願人により１９９６年４月２８日に出願された上述の米国特許出願、シリアル番号第08/704,846号、タイトル「セルラー端末と電話基地局との間の通信に対してセルラー通信チャネルを自律的に割り当てる方法とシステム」で説明されているように、単一通信チャネルを選択する従来の適合型チャネル割り当てリストで低層システム３０によって使用されうるか、本願の出願人により１９９７年４月２４日に出願された米国特許出願、シリアル番号第08/847,524号、タイトル「私設無線システムの中で周波数ホッピング情報チャネルを自律的に割り当てる方法およびシステム」で説明されているように無作為に周波数ホッピングするために使用されうる。
この方法は、異なるＢＡリストおよびＣＡリストが発見されるけれども、Ａ５以外のセル１２に位置する低層システム３０のその他の再利用率による使用に対して同等に機能することは勿論であることが理解されるはずである。本発明のシステムおよび方法は、ルーティンが定期的に実行される限り適合型である。したがって、高層システム３０の計画が立て直されると、ＢＡリストおよびＣＡリストが変更し、対応して低層システムがそれらに適合する。
前述の説明は本発明を実現する好適実施例に対するものであり、本発明の範囲は必ずしもこの説明によって限定されるべきではない。本発明の範囲は以下の請求の範囲によって定義される。
【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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