周波数再利用

サービスする空間をセルと呼ばれる小ゾーンに分けて、セルごと に周波数を割り当てる方式をセルラー方式と呼ぶ。各セルラーの中 心には一つの基地局が配置される。隣接するセルラー同士は、周波数 干渉を防止するために違う周波数を使用する。しかし距離が離れた セルでは、パスロスによる影響により、再度同じ周波数を使用するこ とができる。これを周波数再利用と呼ぶ。再利用回数が多ければユー ザ収容数を増やすことができる。

図 2.2-10 に周波数再利用の例を示す。クラスタ 1 のセル1 とクラ スタ 2 のセル 1 では空間距離 d だけ離れている。このときの自由空 間損失は次式で与えられる。

4

 

 



 



 d

L

ここで、λは信号の波長

発呼 終話

呼の保留時間

時刻 ch-1

ch-n

ch-3 ch-2

ユーザ１

・・・

ユーザ5

ユーザ4

ユーザ2 ユーザ3

26

図 2.2-10 地上システム 周波数再利用の例

更に伝搬路に遮蔽物がある場合の損失は大きくなる。cost231-Hata モデルでは損失は次式で与えられる[6]。

𝐿 = 46.3 + 33.9 log 𝑓 − 13.82 log ℎ_𝐵 − 𝑎(ℎ_𝑅, 𝑓)

+ [44.9 − 6.55 log ℎ_𝐵] log 𝑑 + 𝐶・・・（式7）

ここで

Lは損失[dB]

f は周波数 単位は[MHz]

hBは地上局アンテナの高さ[m]

d は距離[km]

hRは端末の地上からの高さ[m]

a(hR)は秦モデルアーバンエリアの端末高さ修正項で以下により与 えられる。

セル1 セル3

セル2

セル4

セル5 セル6 セル7

d

クラスタ1

クラスタ2

27

𝑎(ℎ_𝑅, 𝑓) = (1.1 log 𝑓 − 0.7)ℎ_𝑅 − (1.56 log 𝑓 − 0.8)・・・（式8）

C は街区の修正項で中等度の市街地では 0dB,大都市では 3dB とす る。

伝搬損失により、他のクラスタからの信号が十分低下するように セルの大きさとクラスタ構成を設定することによりクラスタの数だ け周波数を再利用したことになる。

クラスタ構成にした場合、システムに割り当てられた帯域幅を Wsys、 チャネルの帯域を fch、クラスタ構成のセル数を L とすると、セルに 割り当てられるチャネル数 Nは、

𝑁 = 𝑊

𝑓

･ _𝐿 ・・・（式 ₉ ）

で与えられる。

衛星システムの場合は、衛星ビームのアンテナ利得特性がアンテ ナボア サイ ト方 向から の離 角に よっ て 干渉 量が 算出 される 。 図

2.2-11 に衛星システムの周波数再利用のための隣接ビーム干渉量の

イメージを示す。クラスタ Aの衛星ビーム 1 とクラスタ Bの衛星ビ ーム 1 で同じ周波数を使用している別クラスタの同じ衛星ビーム番 号である。クラスタ Aの衛星ビームのクラスタ B方向へのアンテナ 利得は、アンテナボアサイト方向からの離角分だけ低下する。希望波 に対する干渉波の電力比が十分小さければ、クラスタ A とクラスタ B で周波数再利用可能となる。回線計算の結果では、干渉側のアンテ ナパターンのサイドローブ極大値を結ぶ包絡線が、被干渉アンテナ ビーム端(EOC: Edge of Coverage)で30dB以上あれば、干渉信号の寄 与はほぼ無くなる。

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図 2.2-11衛星システム 周波数再利用のための隣接ビームの干渉量