(57)【要約】【課題】通信不能なエリアを低減することが可能な無線通信システムを提供する。【解決手段】共通の送信信号から生成された互いに直交するＡ系列及びＢ系列の各信号を別々のアンテナ２４，２５から同じ周波数で送出する複数の基地局装置２０を備える。隣接する２つの基地局装置２０（例えば、基地局装置２０−１と基地局装置２０−２）の間で、両方の基地局装置からＡ系列の信号が到達するエリア４１と、両方の基地局装置からＢ系列の信号が到達するエリア４２とが少なくとも部分的に重複しないように、一方の基地局装置（例えば、基地局装置２０−１）からＡ系列の信号を第１態様で出力すると共にＢ系列の信号を第１態様とは異なる第２態様で出力し、他方の基地局装置（例えば、基地局装置２０−２）からＡ系列の信号を第２態様で出力すると共にＢ系列の信号を第１態様で出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の送信信号から生成された互いに直交する第１系列及び第２系列の各信号を別々のアンテナから同じ周波数で送出する複数の基地局を備えた無線通信システムにおいて、
隣接する２つの基地局間で、両方の基地局から前記第１系列の信号が到達するエリアと、両方の基地局から前記第２系列の信号が到達するエリアとが少なくとも部分的に重複しないように、一方の基地局から前記第１系列の信号を第１態様で出力すると共に前記第２系列の信号を前記第１態様とは異なる第２態様で出力し、他方の基地局から前記第１系列の信号を前記第２態様で出力すると共に前記第２系列の信号を前記第１態様で出力することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記第１態様と前記第２態様の相違は、各信号を別々に送出する２つのアンテナの出力レベルの相違であることを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
前記基地局は、前記２つのアンテナの少なくとも一方の出力レベルを変動させる機能を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記第１態様と前記第２態様の相違は、各信号を別々に送出する２つのアンテナの種別又は高さの相違であることを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、
前記第１系列の信号を前記第１態様で出力すると共に前記第２系列の信号を前記第２態様で出力する基地局と、前記第１系列の信号を前記第２態様で出力すると共に前記第２系列の信号を前記第１態様で出力する基地局とを、所定の経路に沿って交互に配置したことを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
共通の送信信号から生成された互いに直交する第１系列及び第２系列の各信号を別々のアンテナから同じ周波数で送出する複数の基地局により実施される無線通信方法において、
隣接する２つの基地局間で、両方の基地局から前記第１系列の信号が到達するエリアと、両方の基地局から前記第２系列の信号が到達するエリアとが少なくとも部分的に重複しないように、一方の基地局から前記第１系列の信号を第１態様で出力すると共に前記第２系列の信号を前記第１態様とは異なる第２態様で出力し、他方の基地局から前記第１系列の信号を前記第２態様で出力すると共に前記第２系列の信号を前記第１態様で出力することを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムにおける同一波干渉対策技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、同一波干渉除去のための技術として送信ダイバーシチが提案されている。その一つとして、共通の送信信号列から互いに直交する２系列の信号を生成し、それらを時間及び空間に分散して配置することによって、送信ダイバーシチを成し遂げる方法が実用されている。
【０００３】
特に、ＶＨＦ及びＵＨＦといった信号帯域の狭い領域で用いられる技術として、差動時空間ブロック符号（Ｄ−ＳＴＢＣ；Differential Space-Time Block Coding）がある（例えば、特許文献１を参照）。Ｄ−ＳＴＢＣは、共通の送信信号列から、互いに直交する２系列（便宜上、「Ａ系列」及び「Ｂ系列」と呼称）の信号を生成し、それらを各々の直前の送信信号との位相差分をとることにより、時間方向に分散して送信する。このようにして送信された信号は、無線電波の特性に応じ、複数の伝搬経路を辿って移動局のアンテナに加算して入力される。移動局では、Ａ系列及びＢ系列の合成信号から最も尤度の高い信号を抽出することにで、原信号（送信信号）を取り出すことができる。
【０００４】
この効果を利用した技術として、隣接する２つの基地局において、一方の基地局からＡ系列の信号を送信し、他方の基地局からＢ系列の信号を送信して、移動局で各々の受信信号の電力を合成させるマクロダイバーシチがある。送信ダイバーシチでない場合は、双方の基地局からの信号が同程度で合成されるエリアでは信号干渉が発生して通信不能となったが、マクロダイバーシチを用いればこのエリアでも通信が可能となる。マクロダイバーシチは、同じ周波数を使用する複数の基地局を所定の経路に沿って配置して線状の通信エリアを構築する無線通信システム（例えば、列車無線システム）で使用されることが多い。更に、全ての基地局がＡ系列の信号及びＢ系列の信号の両方を送信することで、より通信品質を上げる構成をとったシステムもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１３４７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来の技術では、全ての基地局がＡ系列の信号とＢ系列の信号の両方を送信した場合に、確率的にはより通信品質が良くなることが期待される。しかしながら、２つの基地局からのＡ系列の信号同士が互いに同レベルで干渉し、かつＢ系列の信号同士も互いに同レベルで干渉する可能性を厳密には排除できない問題がある。この問題について、図３を参照して説明する。
【０００７】
図３の上部に示す従来の無線通信システムは、中央装置１１０と、基地局装置１２０と、移動局装置１３０とを備えている。基地局装置１２０は、移動局装置１３０（例えば、列車に搭載された端末局）が移動する所定の経路（例えば、線路）に沿った線状の通信エリアをカバーすべく、ある程度の間隔を置いて複数台が配置される。図３では、基地局装置１２０−１〜１２０−３の３台が配置されている。
【０００８】
中央装置１１０は、共通の送信信号を複数の基地局装置１２０に送出する。
基地局装置１２０は、制御部１２１と、第１送信機１２２と、第２送信機１２３と、第１アンテナ１２４と、第２アンテナ１２５とを備える。制御部１２１は、中央装置１１０から受信した送信信号をＡ系列及びＢ系列の各々直交する時空間符号信号に変換し、Ａ系列の信号を第１送信機１２２に出力し、Ｂ系列の信号を第２送信機１２３に出力する。第１送信機１２２は、Ａ系列の信号を所定レベルに増幅し、第１アンテナ１２４より空間へ所定の周波数で送出する。第２送信機１２３は、Ｂ系列の信号を所定レベルに増幅し、第２アンテナ１２５より空間へ所定の周波数で送出する。Ａ系列の信号増幅レベルとＢ系列の信号増幅レベルは同じであり、また、Ａ系列の送信数周波数とＢ系列の送信周波数も同じである。
【０００９】
図３の下部には、各地点におけるＡ系列の信号の受信レベル及びＢ系列の信号の受信レベルを個別に示してある。同図に示すように、従来例に係る無線通信システムでは、移動局装置１３０がどの位置にいても、Ａ系列の信号の受信レベルとＢ系列の信号の受信レベルとが略同じになる。その結果、隣接する２つの基地局装置の中間付近のエリア１４１（両方の基地局装置からの信号が到達するエリア）では、各基地局装置からのＡ系列の信号同士が同レベルで干渉し、Ｂ系列の信号同士も同レベルで干渉する可能性がある。このため、エリア１４１において通信不能となってしまう場合があり得る。
【００１０】
本発明は、上記のような従来の事情に鑑みて為されたものであり、通信不能なエリアを低減することが可能な無線通信システムを提供することを目的とする。
【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、本発明では、無線通信システムを以下のように構成した。
すなわち、本発明に係る無線通信システムは、共通の送信信号から生成された互いに直交する第１系列及び第２系列の各信号を別々のアンテナから同じ周波数で送出する複数の基地局を備え、隣接する２つの基地局間で、両方の基地局から第１系列の信号が到達するエリアと、両方の基地局から第２系列の信号が到達するエリアとが少なくとも部分的に重複しないように、一方の基地局から第１系列の信号を第１態様で出力すると共に第２系列の信号を第１態様とは異なる第２態様で出力し、他方の基地局から第２系列の信号を第２態様で出力すると共に第２系列の信号を第１態様で出力することを特徴とする。
【００１２】
このように、本発明に係る無線通信システムでは、各基地局で第１系列の出力態様と第２系列の信号の出力態様に意図的な相違を与えると共に、隣接する基地局間では出力態様の相違が逆になるよう構成してある。これにより、隣接する基地局間で、第１系列の信号が干渉するエリアと第２系列の信号が干渉するエリアとの重複が低減又は回避されるので、通信不能なエリアの削減を実現できる。また、第１系列の信号と第２系列の信号との合成による送信ダイバーシチ効果を得ることもできるので、通信品質を向上させる効果も期待できる。
【００１３】
ここで、各基地局で第１系列の信号の出力態様と第２系列の信号の出力態様に意図的な相違を与える仕組みは、種々の構成により実現することができる。
一例として、第１系列の信号を送出するアンテナの出力レベルと第２系列の信号を送出するアンテナの出力レベルを相違させることで実現できる。すなわち、一方のアンテナの出力を他方のアンテナの出力より減電力又は増電力とすることで実現できる。この場合、各基地局が、２つのアンテナの少なくとも一方の出力レベルを変動させる機能を有する構成としてもよい。
また、別の例として、第１系列の信号を送出するアンテナの種別と第２系列の信号を送出するアンテナの種別を相違させることで実現できる。
また、更に別の例として、第１系列の信号を送出するアンテナの高さと第２系列の信号を送出するアンテナの高さを相違させることで実現できる。
【００１４】
なお、第１系列の信号を第１態様で出力すると共に第２系列の信号を第２態様で出力する基地局と、第１系列の信号を第２態様で出力すると共に第２系列の信号を第１態様で出力する基地局とを、所定の経路に沿って交互に配置することで、その経路に沿った線状の通信エリアを有する無線通信システムでも効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、通信不能なエリアを低減することが可能な無線通信システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る無線通信システムの変形例を示す図である。
【図３】従来例に係る無線通信システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施形態に係る無線通信システムについて、図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの構成例を示してある。図１の上部に示す無線通信システムは、中央装置１０と、基地局装置２０と、移動局装置３０とを備えている。基地局装置２０は、移動局装置３０（例えば、列車に搭載された端末局）が移動する所定の経路（例えば、線路）に沿った線状の通信エリアをカバーすべく、ある程度の間隔を置いて複数台が配置される。図１では、基地局装置２０−１〜２０−３の３台が配置されている。
【００１８】
中央装置１０は、共通の送信信号を複数の基地局装置２０に送出する。
基地局装置２０は、制御部２１と、第１送信機２２と、第２送信機２３と、第１アンテナ２４と、第２アンテナ２５と、減衰器２６とを備える。制御部２１は、中央装置１０から受信した送信信号をＡ系列及びＢ系列の各々直交する時空間符号信号に変換し、Ａ系列の信号を第１送信機２２に出力し、Ｂ系列の信号を第２送信機２３に出力する。第１送信機２２は、Ａ系列の信号を所定レベルに増幅し、第１アンテナ２４より空間へ所定の周波数で送出する。第２送信機２３は、Ｂ系列の信号を所定レベルに増幅し、第２アンテナ２５より空間へ所定の周波数で送出する。Ａ系列の信号増幅レベルとＢ系列の信号増幅レベルは同じであり、また、Ａ系列の送信数周波数とＢ系列の送信周波数も同じである。
【００１９】
減衰器２６は、Ａ系列又はＢ系列の信号が入力され、信号の電力レベルを減衰させて出力する。減衰器２６は、Ａ系列側の第１送信機２２と第１アンテナ２４の間、または、Ｂ系列側の第２送信機２３と第２アンテナ２５の間のいずれかに挿入される。Ａ系列側に減衰器２６を有する基地局装置２０と、Ｂ系列側に減衰器２６を有する基地局装置２０とは、所定の経路に沿って交互に配置される。
【００２０】
図１では、左側の基地局装置２０−１にはＡ系列側に減衰器２６が挿入され、中央の基地局装置２０−２にはＢ系列側に減衰器２６が挿入され、右側の基地局装置２０−３にはＡ系列側に減衰器２６が挿入されている。したがって、基地局装置２０−１ではＡ系列の信号がＢ系列の信号に比べて減電力となり、基地局装置２０−２ではＢ系列の信号がＡ系列の信号に比べて減電力となり、基地局装置２０−３ではＡ系列の信号がＢ系列の信号に比べて減電力となる。
【００２１】
図１の下部には、各地点におけるＡ系列の信号の受信レベル及びＢ系列の信号の受信レベルを個別に示してある。以下では、基地局装置２０−１と、これに隣接する基地局装置２０−２とに着目して説明する。
基地局装置２０−１においては、Ｂ系列の信号は第２アンテナ２５より送出され、所定エリアをカバーする。また、Ａ系列の信号は第１アンテナ２４より送出されるが、その手前の減衰器２６により弱められて送出される。このため、基地局装置２０−１のＡ系列の信号がカバーするエリアは、Ｂ系列の信号がカバーするエリアより狭くなる。
【００２２】
基地局装置２０−２においては、Ａ系列の信号は第１アンテナ２４より送出され、所定エリアをカバーする。また、Ｂ系列の信号は第２アンテナ２５より送出されるが、その手前の減衰器２６により弱められて送出される。このため、基地局装置２０−２のＢ系列の信号がカバーするエリアは、Ａ系列の信号がカバーするエリアより狭くなる。
【００２３】
この結果、基地局装置２０−１からのＡ系列の信号と基地局装置２０−２からのＡ系列の信号との両方が到達するエリア４１は、これら基地局の中間よりやや基地局装置２０−１側の位置となる。また、基地局装置２０−１からのＢ系列の信号と基地局装置２０−２からのＢ系列の信号との両方が到達するエリア４２は、これら基地局の中間よりやや基地局装置２０−２側の位置となる。
【００２４】
したがって、基地局装置２０−１と基地局装置２０−２の間のエリアを移動する移動局装置３０は、基地局装置２０−１の近傍エリアでは、基地局装置２０−１から送出されたＡ系列の信号とＢ系列の信号との合成により送信ダイバーシチ効果が得られる。また、エリア４１では、基地局装置２０−１からのＡ系列の信号と基地局装置２０−２からのＡ系列の信号との干渉によりＡ系列の信号は失われる可能性があるが、基地局装置２０−１からのＢ系列の信号を受信できるため、送信信号を復調できる。また、エリア４１とエリア４２の間では、基地局装置２０−１からのＢ系列の信号と基地局装置２０−２からのＡ系列の信号との合成により送信ダイバーシチ効果が得られる。また、エリア４２では、基地局装置２０−１からのＢ系列の信号と基地局装置２０−２からのＢ系列の信号との干渉によりＢ系列の信号は失われる可能性があるが、基地局装置２０−２からのＡ系列の信号を受信できるため、送信信号を復調できる。また、基地局装置２０−２の近傍エリアでは、基地局装置２０−２から送出されたＡ系列の信号とＢ系列の信号との合成により送信ダイバーシチ効果が得られる。
【００２５】
このように、Ａ系列の信号の干渉領域とＢ系列の信号の干渉領域を意図的にずらすことで、基地局間のどの位置においても信号の受信を正常に行える効果が見込まれる。なお、本例では、Ａ系列の信号の干渉領域とＢ系列の信号の干渉領域が全く重なり合わないように構成しているが、一部が重なり合わないように構成するだけでも、通信不能なエリアを削減する効果を得ることができる。
【００２６】
また、本例では、Ａ系列側の第送信機２２とＢ系列側の第２送信機２３が同じ電力レベルに信号増幅を行った後に、片方の信号を減衰器２６により減衰させているが、これら送信機２２，２３の一方が他方よりも電力レベルの増幅量を小さくする（或いは大きくする）構成によっても、第１アンテナ２４からのＡ系列の信号の出力レベルと第２アンテナ２５からの系列のＢ信号の出力レベルを相違させることが可能である。つまり、第１アンテナ２４又は第２アンテナ２５の少なくとも一方の出力レベルを変動させればよい。
【００２７】
ここで、各基地局装置２０の特定の系統（Ａ系列側又はＢ系列側）に挿入される減衰器２６は、減衰量が固定であってもよいし、減衰量が可変であってもよい。減衰器２６による減衰量を可変にすること、すなわち、Ａ系列又はＢ系列の一方の信号の出力レベルを可変にすることは、所定の経路に沿って移動局装置３０が移動するシステム（例えば、列車無線システム）において特に有効である。
【００２８】
Ａ系列又はＢ系列の一方の信号の出力レベルを可変にする効果について説明する。Ａ系列の信号の干渉領域とＢ系列の信号の干渉領域とをずらす対策だけでは、どうしても特定の狭いポイントで信号の受信レベルの落ち込みが発生することがある。列車無線システムでは、通常はこのようなポイントは列車が一瞬で通り抜けてしまうので特に問題はない。しかしながら、何らかの理由により列車が干渉領域内で停車し、しかも速やかに運行を再開できない場合に問題となりかねない。
【００２９】
そこで、例えば、減衰器２６の減衰量を時間の経過に伴って緩やかに変動させる。これにより、図１の例であれば、エリア４１，４２がゆっくりとした時間で左右にずれることになる。その結果、移動局装置３０が特定のポイントで停止した場合に、一時的に通信できなくても少し待つことで通信できるようになり、通信を再開することができる。この手法は、減衰器２６の挿入がない系統を各々の基地局装置２０が有する構成において特に有効である。
【００３０】
減衰器２６による減衰の変更量や変更タイミングは、予め定められた変更規則に従って常時行ってもよい。この場合、減衰器２６による減衰の変更は、各々の基地局装置２０が個別に実行してもよく、中央装置１０による制御に従って実行してもよい。また、減衰器２６による減衰の変更は、手動により（例えば、列車の運転手などの指示により）、任意のタイミングで任意の変更量で行ってもよい。
なお、Ａ系列又はＢ系列の一方の信号の出力レベルを可変する仕組みは、減衰器２６以外で各系列の信号の出力レベルを調整する構成に適用しても構わない。また、Ａ系列又はＢ系列の両方の信号の出力レベルを可変としてもよい。
【００３１】
なお、上記の例では、Ａ系列又はＢ系列の少なくとも一方の信号の出力レベルを調整することで、各系列の信号の出力態様を意図的に相違させているが、各系列の信号の出力態様に相違を与える仕組みは他の構成により実現することもできる。例えば、Ａ系列の信号を送出する第１アンテナ２４の種別とＢ系列の信号を送出する第２アンテナ２４の種別とを相違させる構成としてもよい。アンテナの種別の相違によってアンテナの指向性や配置パターンが変化し、その結果、移動局装置３０における各信号の受信レベルの相違（干渉領域の変化）が生じる。また、図２に変形例を示すように、第１アンテナ２４の高さと第２アンテナ２４の高さとを相違させる構成としてもよい。このような構成によっても、移動局装置３０における各信号の受信レベルの相違（干渉領域の変化）がもたらされる。もちろん、各系列の信号の出力態様に相違を与え得る上記構成の幾つかを組み合わせることも可能である。
【００３２】
以上説明したように、本例の無線通信システムは、共通の送信信号から生成された互いに直交するＡ系列及びＢ系列の各信号を別々のアンテナ２４，２５から同じ周波数で送出する複数の基地局装置２０を備えている。そして、隣接する２つの基地局装置２０（例えば、基地局装置２０−１と基地局装置２０−２）の間で、両方の基地局装置からＡ系列の信号が到達するエリア４１と、両方の基地局装置からＢ系列の信号が到達するエリア４２とが少なくとも部分的に重複しないように、一方の基地局装置（例えば、基地局装置２０−１）からＡ系列の信号を第１態様で出力すると共にＢ系列の信号を第１態様とは異なる第２態様で出力し、他方の基地局装置（例えば、基地局装置２０−２）からＡ系列の信号を第２態様で出力すると共にＢ系列の信号を第１態様で出力する構成となっている。
【００３３】
このような構成によれば、隣接する基地局間で、Ａ系列の信号が干渉するエリアとＢ系列の信号が干渉するエリアとの重複を低減又は回避することができるので、通信不能なエリアの削減を実現することが可能となる。しかも、Ａ系列の信号とＢ系列の信号との合成が可能なエリアでは送信ダイバーシチ効果も得られるので、通信品質を向上させることも可能となる。
【００３４】
以上、本発明について実施例に基づいて詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された無線通信システムに限定されるものではなく、上記以外の無線通信システムにも広く適用できることは言うまでもない。例えば、上記の説明は、Ｄ−ＳＴＢＣ方式の無線通信システムを想定したものであるが、ＳＴＢＣ方式などの他の方式の無線通信システムにも適用することが可能である。また、本発明に係る無線通信システムは、一例として、列車無線システムに適用すると効果的であるが、所定の経路を移動する移動局（例えば、高速道路を走行する自動車）と通信する他の無線通信システムでも当然に有効である。また、本発明は、移動局の移動が想定される経路に沿った線状の通信エリアを確保する無線通信システムに限定されず、２つの基地局間における同一波干渉対策技術として利用することが可能である。
【００３５】
また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法や方式、そのような方法や方式を実現するためのプログラム、そのプログラムを記憶する記憶媒体などとして提供することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、共通の送信信号から生成された互いに直交する第１系列及び第２系列の各信号を別々のアンテナから同じ周波数で送出する複数の基地局を備えた種々の無線通信システムに利用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０，１１０：中央装置、  ２０，１２０：基地局装置、  ３０，１３０：移動局装置、  ２１，１２１：制御部、  ２２，１２２：Ａ系列側の送信機、  ２３，１２３：Ｂ系列側の送信機、  ２４，１２４：Ａ系列側のアンテナ、  ２５，１２５：Ｂ系列側のアンテナ、  ２６：減衰器
【図１】
2020113911.tif 000003
【図２】
2020113911.tif 000004
【図３】
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