(57)【要約】【課題】ドップラーシフトの影響を低減して通信品質を向上させる。【解決手段】無線装置は間隔をおいて設置される。その無線装置は、アンテナと、通信部と、ドップラーシフトキャンセル部と、を有する。通信部は、移動局が進入するときに検出された進入時刻および移動速度を受け取る。ドップラーシフトキャンセル部は、進入時刻および移動速度に基づいて、アンテナと移動局との間で無線通信が行なわれる信号に対して無線装置の設置位置におけるドップラーシフトの周波数偏移とは逆の周波数偏移を乗算する。【選択図】図１
2018201130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔をおいて設置された無線装置であって、
アンテナと、
移動局が進入するときに検出された進入時刻および移動速度を受け取る通信部と、
前記進入時刻および前記移動速度に基づいて、前記アンテナと前記移動局との間で無線通信が行なわれる信号に対して前記無線装置の設置位置におけるドップラーシフトの周波数偏移とは逆の周波数偏移を乗算するドップラーシフトキャンセル部と、
を有することを特徴とする無線装置。
【請求項２】
前記ドップラーシフトキャンセル部は、
前記移動速度と基準移動速度と基準逆関数とを用いた演算式により、前記無線装置の設置位置における前記ドップラーシフトの周波数偏移の逆関数を算出する逆関数算出部と、
前記移動速度と前記基準移動速度と基準待時間とを用いた演算式により、前記移動局が前記無線装置を通過するタイミングを表す待時間を算出する待時間算出部と、
前記進入時刻から前記待時間が経過したときに、前記逆関数に相当する周波数偏移を前記信号に乗算する乗算部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
【請求項３】
前記ドップラーシフトキャンセル部は、
前記移動速度と前記基準移動速度と基準処理時間とを用いた演算式により処理時間を算出する処理時間算出部、
を更に有し、
前記乗算部は、前記待時間の経過後に前記処理時間が経過するまで、前記逆関数に相当する周波数偏移を前記信号に乗算する、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線装置。
【請求項４】
前記乗算部は、前記処理時間の経過に応じて、前記逆関数に相当し、かつ、値が異なる周波数偏移を前記信号に乗算する、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線装置。
【請求項５】
間隔をおいて設置された複数の無線装置と、
移動局が進入するときに検出された進入時刻および移動速度を含むドップラーシフトキャンセル指示を前記複数の無線装置に送信する無線制御装置と、
を有し、
前記複数の無線装置の各々は、
アンテナと、
前記ドップラーシフトキャンセル指示を受け取る通信部と、
前記ドップラーシフトキャンセル指示の前記進入時刻および前記移動速度に基づいて、前記アンテナと前記移動局との間で無線通信が行なわれる信号に対して前記無線装置の設置位置におけるドップラーシフトの周波数偏移とは逆の周波数偏移を乗算するドップラーシフトキャンセル部と、
を有することを特徴とする無線基地局。
【請求項６】
間隔をおいて設置された複数の無線装置と、
移動局が進入するときの進入時刻および移動速度を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記進入時刻および前記移動速度を含むドップラーシフトキャンセル指示を前記複数の無線装置に送信する無線制御装置と、
を有し、
前記複数の無線装置の各々は、
アンテナと、
前記ドップラーシフトキャンセル指示を受け取る通信部と、
前記ドップラーシフトキャンセル指示の前記進入時刻および前記移動速度に基づいて、前記アンテナと前記移動局との間で無線通信が行なわれる信号に対して前記無線装置の設置位置におけるドップラーシフトの周波数偏移とは逆の周波数偏移を乗算するドップラーシフトキャンセル部と、
を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項７】
間隔をおいて設置された無線装置が、
移動局が進入するときに検出された進入時刻および移動速度を受け取り、
前記進入時刻および前記移動速度に基づいて、自装置のアンテナと前記移動局との間で無線通信が行なわれる信号に対して前記無線装置の設置位置におけるドップラーシフトの周波数偏移とは逆の周波数偏移を乗算する、
処理を有することを特徴とするドップラーシフトキャンセル方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線装置、無線基地局、無線通信システムおよびドップラーシフトキャンセル方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
長区間のトンネル内を新幹線などの車両が高速で走行している場合に、そのトンネル内でも無線通信を可能にする無線通信システムが検討されている。
【０００３】
例えば、トンネル内にアンテナが配置され、無線基地局では、トンネル内を高速走行する移動局向けの信号をアンテナから送信し、移動局は、その信号を受信する。ここで、移動局は、例えば新幹線などの高速走行可能な車両（以下、高速車両と記載する）内で使用される携帯端末である。移動局は、無線基地局向けの信号を送信し、無線基地局では、その信号をアンテナから受信する。
【０００４】
移動局が無線通信を行なっているときに高速車両がトンネル内を高速走行している場合、ドップラー効果により、無線基地局および移動局で受信する周波数に偏移が生じる。いわゆる、ドップラーシフトが生じる。
【０００５】
図１３は、移動局と到来波との関係を示す概略図である。移動局の速度、すなわち、高速車両の移動速度をｖ［ｍ／ｓ］とし、使用するキャリアの周波数で決定される送信波（到来波）の波長をλ［ｍ］とし、移動局とアンテナとの到来角をΦとする。また、無線基地局がアンテナにより移動局からの信号を受信したときにドップラーシフトにより生じる周波数偏移をΔｆ［Ｈｚ］とする。この場合、ドップラーシフトによる周波数偏移Δｆは、以下の式（１）により表すことができる。
Δｆ＝（ｖ／λ）ｃｏｓθ                              ・・・（１）
【０００６】
式（１）は、受信した信号の周波数がΔｆ分シフトすることを表している。式（１）に示すように、ドップラーシフトによる周波数偏移Δｆは移動速度ｖに比例して大きくなる。
【０００７】
また、３ＧＰＰ（3rd  Generation  Partnership  Project）仕様ＴＳ３６．１０４  Ａｎｎｅｘ．Ｂ．３において、High-speed  train  conditionが定義されている。図１４は、３ＧＰＰ仕様におけるHigh-speed  train  conditionを示す図である。トンネル内において移動局が高速走行の状態でアンテナの直下を通過した場合、電波到来波方向の切り替わりによって、ドップラーシフトによる大きな周波数偏移が瞬時に発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２１９５４１号公報
【特許文献２】特開２００９−２３９７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
無線基地局と移動局との間で発生する周波数誤差を補正する方式として、例えば、ＡＦＣ（Auto  Frequency  Control：自動周波数制御）方式が知られている。具体的には、移動局にＡＦＣ方式の機能が搭載され、移動局は、その機能により、無線基地局から送信されるシンボルパターンの周波数誤差から位相回転量を求め、それを基に周波数誤差を補正する。
【００１０】
しかしながら、ＡＦＣ方式では、シンボルパターンの誤差を監視することで周波数誤差を補正しているが、シンボルパターンはフェージング変動やレベル劣化により少なからず周波数誤差が生じる。そのため、周波数誤差を検出する時間（以下、周期と記載する）や周波数誤差の判定に用いる閾値は、瞬時の周波数偏移に追従し過ぎないように、ある程度大きな値が設定される。すなわち、ＡＦＣ方式では、長い周期においてシンボルパターンの誤差を監視することで周波数誤差を補正するため、瞬時の周波数偏移に対応するものではない。
【００１１】
無線基地局と移動局との間でドップラーシフトによる周波数偏移が生じている場合、無線基地局と移動局との間の通信品質が著しく劣化することになり、スループットが低下する。また、通信品質が劣化することにより、最悪の場合には、無線基地局と移動局との間で行われている無線通信が切断されてしまう。
【００１２】
本願に開示の技術は、ドップラーシフトの影響を低減して通信品質を向上させる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
１つの態様では、無線装置は間隔をおいて設置される。その無線装置は、アンテナと、通信部と、ドップラーシフトキャンセル部と、を有する。通信部は、移動局が進入するときに検出された進入時刻および移動速度を受け取る。ドップラーシフトキャンセル部は、進入時刻および移動速度に基づいて、アンテナと移動局との間で無線通信が行なわれる信号に対して無線装置の設置位置におけるドップラーシフトの周波数偏移とは逆の周波数偏移を乗算する。
【発明の効果】
【００１４】
１つの側面では、周波数偏移の影響を低減して通信品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施例に係る無線通信システムの構成を示す概略図である。
【図２】図２は、実施例に係る無線通信システムの無線制御装置（ＲＥＣ）の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施例に係る無線通信システムの無線装置（ＲＥ）の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、実施例に係る無線通信システムの無線装置（ＲＥ）のＲＦ処理回路の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、実施例に係る無線通信システムの無線装置（ＲＥ）のＲＦ処理回路のメモリに格納されている情報を示す図である。
【図６】図６は、実施例に係る無線通信システムの動作を説明するためのイメージ図である。
【図７】図７は、実施例に係る無線通信システムの動作を説明するためのイメージ図である。
【図８】図８は、実施例に係る無線通信システムのセンサ部の動作を示すフローチャートである。
【図９】図９は、実施例に係る無線通信システムの無線制御装置（ＲＥＣ）の動作を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、実施例に係る無線通信システムの無線装置（ＲＥ）の動作を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、実施例に係る無線通信システムの無線制御装置（ＲＥＣ）のハードウェア構成を示す図である。
【図１２】図１２は、実施例に係る無線通信システムの無線装置（ＲＥ）のハードウェア構成を示す図である。
【図１３】図１３は、移動局と到来波との関係を示す概略図である。
【図１４】図１４は、３ＧＰＰ仕様におけるHigh-speed  train  conditionを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本願の開示する無線装置、無線基地局、無線通信システムおよびドップラーシフトキャンセル方法の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例により本発明が限定されるものではない。
【００１７】
［システム構成］
図１は、実施例に係る無線通信システムの構成を示す概略図である。無線通信システムは、無線基地局１と、移動局６とを有する。移動局６は、例えば新幹線などの高速走行可能な車両（以下、高速車両と記載する）内で使用される携帯端末である。
【００１８】
無線基地局１は、無線制御装置（ＲＥＣ：Radio  Equipment  Controller）２と、ＣＰＲＩ（Common  Public  Radio  Interface）分配合成器３と、複数の無線装置（ＲＥ：Radio  Equipment）４−１〜４−Ｎとを有する。
【００１９】
複数のＲＥ４−１〜４−Ｎは、トンネル７内で移動局６の進行方向に間隔をおいて配置されている。複数のＲＥ４−１〜４−Ｎは、それぞれ、複数のアンテナ５−１〜５−Ｎを有する。複数のＲＥ４−１〜４−ＮはＣＰＲＩ分配合成器３を介してＲＥＣ２に接続されている。
【００２０】
無線基地局１において、ＲＥＣ２は、トンネル７内を高速走行する移動局６向けの信号をＣＰＲＩ分配合成器３に送信する。ＣＰＲＩ分配合成器３は、ＲＥＣ２から送信された信号を受信し、受信した信号を分配して複数のＲＥ４−１〜４−Ｎに出力する。複数のＲＥ４−１〜４−Ｎは、ＣＰＲＩ分配合成器３により分配された信号を、それぞれ複数のアンテナ５−１〜５−Ｎから移動局６に送信する。移動局６は、トンネル７内を高速走行しながら、複数のアンテナ５−１〜５−Ｎからの信号を順次に受信する。
【００２１】
また、移動局６は、無線基地局１向けの信号を送信する。無線基地局１において、複数のＲＥ４−１〜４−Ｎは、それぞれ、トンネル７内を高速走行する移動局６から送信された信号を複数のアンテナ５−１〜５−Ｎにより受信する。そして、複数のＲＥ４−１〜４−Ｎは、受信した信号をＣＰＲＩ分配合成器３に送信する。ＣＰＲＩ分配合成器３は、複数のＲＥ４−１〜４−Ｎから送信された信号を受信する。そして、ＣＰＲＩ分配合成器３は、受信した信号を合成してＲＥＣ２に送信する。ＲＥＣ２は、ＣＰＲＩ分配合成器３により合成された信号を受信する。
【００２２】
無線通信システムは、更に、センサ部８を有する。センサ部８は、トンネル７の入口前に設けられている。センサ部８は、１つまたは複数のセンサＩＣにより構成され、センサ部８としては、赤外線やレーザを用いた方式が挙げられる。
【００２３】
センサ部８は、トンネル７に進入する物体を検出する。ここで、センサ部８は、例えば鳥と高速車両とを区別するために、物体を検出したときの進入時刻と、高速車両の運行情報により高速車両がトンネル７に進入する予定の時刻とを比較する。比較の結果、一致しない場合、センサ部８は、トンネル７に進入する高速車両を検出していない。一方、比較の結果、一致した場合、トンネル７に進入する物体は高速車両であり、センサ部８は、トンネル７に進入する高速車両を検出したことになる。この場合、センサ部８は、高速車両の移動速度、すなわち、移動局６の移動速度を、例えばレーザを用いて測定（検出）する。そして、センサ部８は、検出した進入時刻と移動速度とをセンサ情報として無線基地局１に送信する。
【００２４】
無線基地局１において、ＲＥＣ２は、センサ部８から送信されたセンサ情報（進入時刻、移動速度）を受信する。そして、ＲＥＣ２は、受信したセンサ情報をドップラーシフトキャンセル指示として、ＣＰＲＩ分配合成器３を介して複数のＲＥ４−１〜４−Ｎに送信する。
【００２５】
次に、複数のＲＥ４−１〜４−Ｎは、ＲＥＣ２からＣＰＲＩ分配合成器３を介して送信されたドップラーシフトキャンセル指示（進入時刻、移動速度）を受信する。この場合、複数のＲＥ４−１〜４−Ｎは、それぞれ、ドップラーシフトキャンセル指示の進入時刻および移動速度に基づいて、ドップラーシフトキャンセル処理を実行する。ドップラーシフトキャンセル処理は、複数のＲＥ４−１〜４−Ｎの設置位置において複数のアンテナ５−１〜５−Ｎと移動局６との間で発生するドップラーシフトをキャンセルする処理である。
【００２６】
ドップラーシフトキャンセル処理において、複数のＲＥ４−１〜４−Ｎは、それぞれ、進入時刻および移動速度に基づいて、移動局６に送信する信号に複数のＲＥ４−１〜４−Ｎの設置位置のドップラーシフトの周波数偏移とは逆の周波数偏移を乗算する。そして、複数のＲＥ４−１〜４−Ｎは、ドップラーシフトの周波数偏移とは逆の周波数偏移が乗算された信号を移動局６に送信する。
【００２７】
また、ドップラーシフトキャンセル処理において、複数のＲＥ４−１〜４−Ｎは、それぞれ、進入時刻および移動速度に基づいて、移動局６から受信した信号に複数のＲＥ４−１〜４−Ｎの設置位置のドップラーシフトの周波数偏移とは逆の周波数偏移を乗算する。そして、複数のＲＥ４−１〜４−Ｎは、ドップラーシフトの周波数偏移とは逆の周波数偏移が乗算された信号を、ＣＰＲＩ分配合成器３を介してＲＥＣ２に送信する。
【００２８】
ここで、トンネル７内で高速車両（移動局６）が複数のＲＥ４−１〜４−Ｎを通過する通過タイミングは、複数のＲＥ４−１〜４−Ｎの設置位置により異なる。このため、進入時刻から通過タイミングまでの時間は待時間に相当する。したがって、待時間においても、複数のＲＥ４−１〜４−Ｎの設置位置により異なり、複数のＲＥ４−１〜４−Ｎ毎に設定される。待時間は、例えばタイマによりカウントされる。これにより、複数のＲＥ４−１〜４−Ｎは、進入時刻から待時間が経過したときに、自装置の設置位置においてドップラーシフトキャンセル処理を実行することができる。
【００２９】
また、複数のＲＥ４−１〜４−Ｎは、ドップラーシフトキャンセル処理を処理時間が経過するまで実行する。ここで、処理時間においても、複数のＲＥ４−１〜４−Ｎの設置位置により異なり、複数のＲＥ４−１〜４−Ｎ毎に設定される。処理時間は、例えばタイマによりカウントされる。これにより、複数のＲＥ４−１〜４−Ｎは、待時間の経過後に処理時間が経過するまで、自装置の設置位置においてドップラーシフトキャンセル処理を実行することができる。
【００３０】
なお、複数のＲＥ４−１〜４−Ｎは、上記処理時間をタイマがカウントしたときにドップラーシフトキャンセル処理を終了しているが、高速車両が過ぎ去ったことをトンネル７の出口に設けられたセンサが検知したときにドップラーシフトキャンセル処理を終了してもよい。
【００３１】
ドップラーシフトキャンセル処理の詳細については、後述の［ドップラーシフトキャンセル処理の原理］にて説明する。
【００３２】
［無線制御装置（ＲＥＣ）の構成］
図２は、実施例に係る無線通信システムの無線制御装置（ＲＥＣ）２の構成を示すブロック図である。まず、ＲＥＣ２の構成について図２を参照して説明する。
【００３３】
ＲＥＣ２は、回線終端部２０と、ベースバンド信号処理部２１と、制御部２２と、インタフェース部２３と、センサ情報受信部２４とを有する。
【００３４】
回線終端部２０は、コアネットワークから送信された下りデータを受信し、受信した下りデータを下りベースバンド信号としてベースバンド信号処理部２１に出力する。また、回線終端部２０は、ベースバンド信号処理部２１から出力された上りベースバンド信号を上りデータとして受信し、受信した上りデータをコアネットワークに送信する。
【００３５】
ベースバンド信号処理部２１は、回線終端部２０から出力された下りベースバンド信号を受信し、受信した下りベースバンド信号に対して変調処理を行ない、インタフェース部２３に出力する。また、ベースバンド信号処理部２１は、インタフェース部２３から出力された上りベースバンド信号を受信し、受信した上りベースバンド信号に対して復調処理を行ない、回線終端部２０に出力する。
【００３６】
インタフェース部２３は、ＣＰＲＩ分配合成器３から光ケーブルを介して送信された信号を受信し、受信した信号をＲＥＣ２内で扱う信号形式に変換してベースバンド信号処理部２１に出力する。また、インタフェース部２３は、ベースバンド信号処理部２１から出力された信号を受信し、受信した信号をＣＰＲＩ分配合成器３内で扱う信号形式に変換して、光ケーブルを介してＣＰＲＩ分配合成器３に送信する。また、インタフェース部２３は、制御部２２から出力されたドップラーシフトキャンセル指示を受信し、受信したドップラーシフトキャンセル指示をＣＰＲＩ分配合成器３内で扱う信号形式に変換して、光ケーブルを介してＣＰＲＩ分配合成器３に送信する。
【００３７】
センサ情報受信部２４は、センサ部８から送信されたセンサ情報（進入時刻、移動速度）を受信する。この場合、センサ情報受信部２４は、センサ部８がトンネル７に進入する高速車両（移動局６）を検出したことを認識する。センサ情報受信部２４は、受信したセンサ情報を制御部２２に通知する。
【００３８】
制御部２２は、ＲＥＣ２全体の制御を行う。また、制御部２２は、センサ情報受信部２４から通知されたセンサ情報（進入時刻、移動速度）をドップラーシフトキャンセル指示として、インタフェース部２３に出力する。
【００３９】
［無線装置（ＲＥ）の構成］
図３は、実施例に係る無線通信システムの無線装置（ＲＥ）４−１〜４−Ｎの構成を示すブロック図である。
【００４０】
ＲＥ４−１〜４−Ｎは、インタフェース部４０と、ＲＦ（Radio  Frequency）処理回路４１とを有する。
【００４１】
インタフェース部４０は、ＣＰＲＩ分配合成器３から光ケーブルを介して送信された信号を受信し、受信した信号をＲＥ４−１〜４−Ｎ内で扱う信号形式に変換してＲＦ処理回路４１に出力する。また、インタフェース部４０は、ＲＦ処理回路４１から出力された信号を受信し、受信した信号をＣＰＲＩ分配合成器３内で扱う信号形式に変換して、光ケーブルを介してＣＰＲＩ分配合成器３に送信する。
【００４２】
図４は、実施例に係る無線通信システムの無線装置（ＲＥ）４−ＪのＲＦ処理回路４１の構成を示すブロック図である。ここで、複数のＲＥ４−１〜４−Ｎの各々をＲＥ４−Ｊ（Ｊは１≦Ｊ≦Ｎを満たす整数）と記載する。同様に、複数のアンテナ５−１〜５−Ｎの各々をアンテナ５−Ｊと記載する。
【００４３】
ＲＦ処理回路４１は、ドップラーシフトキャンセル部５０と、送信部６０と、搬送波信号発生器７０と、受信部８０とを有する。
【００４４】
ドップラーシフトキャンセル部５０は、乗算器５１と、下りドップラーシフト算出部５２と、上りドップラーシフト算出部５３と、乗算器５４と、メモリ５５とを有する。
【００４５】
下りドップラーシフト算出部５２は、インタフェース部４０から出力されたドップラーシフトキャンセル指示（進入時刻、移動速度）を受信し、受信したドップラーシフトキャンセル指示に基づいて、ドップラーシフトキャンセル処理を実行する。この場合、下りドップラーシフト算出部５２は、ドップラーシフトキャンセル指示の進入時刻および移動速度に基づいて、ＲＥ４−Ｊの設置位置におけるドップラーシフトの周波数偏移とは逆の周波数偏移を算出する。
【００４６】
乗算器５１は、インタフェース部４０から出力された下りベースバンド信号（下りＩ／Ｑ信号）を受信する。また、乗算器５１は、下りドップラーシフト算出部５２から出力されたドップラーシフトの周波数偏移とは逆の周波数偏移を受信する。そして、乗算器５１は、下りＩ／Ｑ信号に対して、ドップラーシフトの周波数偏移とは逆の周波数偏移を乗算する。乗算器５１は、ドップラーシフトの周波数偏移とは逆の周波数偏移が乗算された下りＩ／Ｑ信号を送信部６０に出力する。
【００４７】
上りドップラーシフト算出部５３は、インタフェース部４０から出力されたドップラーシフトキャンセル指示（進入時刻、移動速度）を受信し、受信したドップラーシフトキャンセル指示に基づいて、ドップラーシフトキャンセル処理を実行する。この場合、上りドップラーシフト算出部５３は、ドップラーシフトキャンセル指示の進入時刻および移動速度に基づいて、ＲＥ４−Ｊの設置位置におけるドップラーシフトの周波数偏移とは逆の周波数偏移を算出する。
【００４８】
乗算器５４は、受信部８０から出力された上りベースバンド信号（上りＩ／Ｑ信号）を受信する。また、乗算器５４は、上りドップラーシフト算出部５３から出力されたドップラーシフトの周波数偏移とは逆の周波数偏移を受信する。そして、乗算器５４は、上りＩ／Ｑ信号に対して、ドップラーシフトの周波数偏移とは逆の周波数偏移を乗算する。乗算器５４は、ドップラーシフトの周波数偏移とは逆の周波数偏移が乗算された上りＩ／Ｑ信号をインタフェース部４０に出力する。
【００４９】
メモリ５５に格納されている情報については、後述の［ドップラーシフトキャンセル処理の原理］にて説明する。
【００５０】
搬送波信号発生器７０は、搬送波信号を発生して、送信部６０および受信部８０に出力する。
【００５１】
送信部６０は、Ｄ／Ａ（Digital/Analog）変換器６１と、乗算器６２とを有する。
【００５２】
Ｄ／Ａ変換器６１は、ドップラーシフトキャンセル部５０の乗算器５１から出力された下りＩ／Ｑ信号であるデジタル信号をアナログ信号に変換して、乗算器６２に出力する。
【００５３】
乗算器６２は、Ｄ／Ａ変換器６１から出力されたアナログ信号に、搬送波信号発生器７０から出力された搬送波信号を乗算することにより、無線周波数にアップコンバートし、アンテナ５−Ｊを介して移動局６に送信する。
【００５４】
受信部８０は、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換器８１と、乗算器８２とを有する。
【００５５】
乗算器８２は、移動局６からアンテナ５−Ｊを介して送信されたアナログ信号を受信する。そして、乗算器８２は、受信したアナログ信号に、搬送波信号発生器７０から出力された搬送波信号を乗算することにより、ベースバンド周波数にダウンコンバートし、Ａ／Ｄ変換器８１に出力する。
【００５６】
Ａ／Ｄ変換器８１は、乗算器８２から出力されたアナログ信号をデジタル信号である上りＩ／Ｑ信号に変換して、ドップラーシフトキャンセル部５０の乗算器５４に出力する。
【００５７】
［ドップラーシフトキャンセル処理の原理］
ここで、ドップラーシフトキャンセル部５０が実行するドップラーシフトキャンセル処理の原理について、以下に具体例を用いて説明する。
【００５８】
まず、下り信号の場合、すなわち、信号がＲＥＣ２からＲＥ４−Ｊを介して移動局６に送信される場合について説明する。
【００５９】
ＲＥＣ２からＲＥ４−Ｊに送信される信号（下りＩ／Ｑ信号）を、処理時間ｔの関数で表した場合、ＴＸＲＥＣ（ｔ）とする。また、ＲＥ４−Ｊから移動局６に送信される信号（無線信号）を、処理時間ｔの関数で表した場合、ＴＸＲＥ（ｔ）とする。また、ＲＥ４−Ｊから移動局６までの無線区間に信号を送信するための搬送波を、処理時間ｔの関数で表した場合、ｆＤＬ（ｔ）とする。この場合、信号ＴＸＲＥ（ｔ）は以下の式（２）により表される。
ＴＸＲＥ（ｔ）＝ＴＸＲＥＣ（ｔ）×ｆＤＬ（ｔ）              ・・・（２）
【００６０】
伝送路上で発生するドップラーシフトの周波数偏移を、処理時間ｔの関数で表した場合、ＤＦＤ（ｔ）とする。また、移動局６が受信する信号を、処理時間ｔの関数で表した場合、ＲＸＵＥ（ｔ）とする。この場合、信号ＲＸＵＥ（ｔ）は以下の式（３）により表され、周波数偏移ＤＦＤ（ｔ）により無線品質が劣化する。
ＲＸＵＥ（ｔ）＝ＴＸＲＥ（ｔ）×ＤＦＤ（ｔ）              ・・・（３）
【００６１】
そこで、本実施例では、ＲＥ４−Ｊから移動局６に送信される前の信号ＴＸＲＥＣ（ｔ）に、周波数偏移ＤＦＤ（ｔ）の逆関数ＤＦＤ−１（ｔ）に相当する周波数偏移を乗算する。この場合、信号ＲＸＵＥ（ｔ）は以下の式（４）により表され、ドップラーシフトがキャンセルされる。
ＲＸＵＥ（ｔ）＝（ＴＸＲＥＣ（ｔ）×ＤＦＤ−１（ｔ））×ｆＤＬ（ｔ）×ＤＦＤ（ｔ）
＝ＴＸＲＥＣ（ｔ）×ｆＤＬ（ｔ）
＝ＴＸＲＥ（ｔ）                            ・・・（４）
【００６２】
次に、上り信号の場合、すなわち、信号が移動局６からＲＥ４−Ｊを介してＲＥＣ２に送信される場合について説明する。
【００６３】
移動局６で処理される信号（上りＩ／Ｑ信号）を、処理時間ｔの関数で表した場合、ＴＸＵＥ（ｔ）とする。また、移動局６からＲＥ４−Ｊに送信される信号（無線信号）を、処理時間ｔの関数で表した場合、ＴＸＵＥＲＦ（ｔ）とする。また、移動局６からＲＥ４−Ｊまでの無線区間に信号を送信するための搬送波を、処理時間ｔの関数で表した場合、ｆＵＬ（ｔ）とする。この場合、信号ＴＸＵＥＲＦ（ｔ）は以下の式（５）により表される。
ＴＸＵＥＲＦ（ｔ）＝ＴＸＵＥ（ｔ）×ｆＵＬ（ｔ）            ・・・（５）
【００６４】
伝送路上で発生するドップラーシフトの周波数偏移を、処理時間ｔの関数で表した場合、ＤＦＵ（ｔ）とする。また、ＲＥ４−Ｊが受信する信号を、処理時間ｔの関数で表した場合、ＲＸＲＥ（ｔ）とする。この場合、信号ＲＸＲＥ（ｔ）は以下の式（６）により表される。
ＲＸＲＥ（ｔ）＝ＴＸＵＥＲＦ（ｔ）×ＤＦＵ（ｔ）            ・・・（６）
【００６５】
ＲＥ４−Ｊが受信する信号に搬送波を乗算し、ＲＥＣ２が受信する信号（上りＩ／Ｑ信号）を、処理時間ｔの関数で表した場合、ＲＸＲＥＣ（ｔ）とする。この場合、信号ＲＸＲＥＣ（ｔ）は以下の式（７）により表され、搬送波ｆＵＬ（ｔ）は乗算によりキャンセルされるが、周波数偏移ＤＦＵ（ｔ）により無線品質が劣化する。
ＲＸＲＥＣ（ｔ）＝ＲＸＲＥ（ｔ）×ｆＵＬ（ｔ）
＝ＴＸＵＥＲＦ（ｔ）×ＤＦＵ（ｔ）×ｆＵＬ（ｔ）
＝ＴＸＵＥ（ｔ）×ｆＵＬ（ｔ）×ＤＦＵ（ｔ）×ｆＵＬ（ｔ）
＝ＴＸＵＥ（ｔ）×ＤＦＵ（ｔ）              ・・・（７）
【００６６】
そこで、本実施例では、ＲＥ４−ＪからＲＥＣ２に送信される前の信号ＲＸＲＥ（ｔ）に、周波数偏移ＤＦＵ（ｔ）の逆関数ＤＦＵ−１（ｔ）に相当する周波数偏移を乗算する。信号ＲＸＲＥＣ（ｔ）は以下の式（８）により表され、ドップラーシフトがキャンセルされる。
ＲＸＲＥＣ（ｔ）＝（ＲＸＲＥ（ｔ）×ｆＵＬ（ｔ））×ＤＦＵ−１（ｔ）
＝（ＴＸＵＥＲＦ（ｔ）×ＤＦＵ（ｔ）×ｆＵＬ（ｔ））×ＤＦＵ−１（ｔ）
＝ＴＸＵＥ（ｔ）×ｆＵＬ（ｔ）×ＤＦＵ（ｔ）×ｆＵＬ（ｔ）×ＤＦＵ−１（ｔ）
＝ＴＸＵＥ（ｔ）                                ・・・（８）
【００６７】
図５は、実施例に係る無線通信システムの無線装置（ＲＥ）４−ＪのＲＦ処理回路４１のメモリ５５に格納されている情報を示す図である。
【００６８】
メモリ５５には、基準移動速度ｖｓｔｄ［ｍ／ｓ］、および、基準ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦｓｔｄ−１（ｔ）が格納されている。
【００６９】
基準移動速度ｖｓｔｄは、ドップラーシフトキャンセル部５０がドップラーシフトキャンセル処理を実行する上で、後述の補正係数αを決定するときに用いられる基準の移動速度である。
【００７０】
基準ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦｓｔｄ−１（ｔ）は、上述の逆関数ＤＦＤ−１（ｔ）、ＤＦＵ−１（ｔ）に相当する。基準ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦｓｔｄ−１（ｔ）は、ドップラーシフトキャンセル部５０がドップラーシフトキャンセル処理を実行するときに用いられる基準の逆関数であり、事前に設定される。例えば、移動局６が基準移動速度ｖｓｔｄで走行したときに、ＲＥ４−Ｊの設置位置におけるドップラーシフトの周波数偏移が事前に測定される。そして、測定された周波数偏移の逆関数ＤＦＤ−１（ｔ）、ＤＦＵ−１（ｔ）は、基準ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦｓｔｄ−１（ｔ）としてメモリ５５に格納される。
【００７１】
そこで、ドップラーシフトキャンセル部５０は、移動速度ｖと基準移動速度ｖｓｔｄと基準ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦｓｔｄ−１（ｔ）とを用いた式（９）、（１０）により、ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦａｄｊｕｓｔ−１（ｔ）を算出する。ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦａｄｊｕｓｔ−１（ｔ）は、移動局６が移動速度ｖで走行したときのＲＥ４−Ｊの設置位置におけるドップラーシフトの周波数偏移の逆関数である。
ＤＦａｄｊｕｓｔ−１（ｔ）＝α×ＤＦｓｔｄ−１（ｔ）            ・・・（９）
α＝ｖ／ｖｓｔｄ                                        ・・・（１０）
【００７２】
ここで、αは補正係数である。前述の式（１）に示すように、ドップラーシフトによる周波数偏移は、移動速度ｖ［ｍ／ｓ］により比例して大きくなる。そのため、補正係数αを決定するときに用いられる基準移動速度ｖｓｔｄ［ｍ／ｓ］が、基準ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦｓｔｄ−１（ｔ）と共に、メモリ５５に格納されている。
【００７３】
更に、メモリ５５には、基準開始待ちタイマ満了値ＷＴｓｔｄが格納されている。
【００７４】
基準開始待ちタイマ満了値ＷＴｓｔｄは、ドップラーシフトキャンセル部５０がドップラーシフトキャンセル処理を実行するときに用いられる基準の待時間であり、事前に設定される。例えば、移動局６が基準移動速度ｖｓｔｄで走行したときに、ＲＥ４−Ｊの設置位置における待時間が事前に測定される。そして、測定された待時間は、基準開始待ちタイマ満了値ＷＴｓｔｄとしてメモリ５５に格納される。
【００７５】
そこで、ドップラーシフトキャンセル部５０は、移動速度ｖと基準移動速度ｖｓｔｄと基準開始待ちタイマ満了値ＷＴｓｔｄとを用いた式（１０）、（１１）により、開始待ちタイマ満了値ＷＴａｄｊｕｓｔを算出する。開始待ちタイマ満了値ＷＴａｄｊｕｓｔは、移動局６が移動速度ｖで走行したときのＲＥ４−Ｊの設置位置における待時間である。
ＷＴａｄｊｕｓｔ＝（１／α）×ＷＴｓｔｄ                    ・・・（１１）
【００７６】
そして、ドップラーシフトキャンセル部５０は、進入時刻から開始待ちタイマ満了値ＷＴａｄｊｕｓｔが経過したときに、ドップラーシフトキャンセル処理を開始する。例えば、ドップラーシフトキャンセル処理において、ドップラーシフトキャンセル部５０は、ＲＥ４−Ｊから移動局６に送信される前の信号に、ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦａｄｊｕｓｔ−１（ｔ）に相当する周波数偏移を乗算する。また、ドップラーシフトキャンセル部５０は、ＲＥ４−ＪからＲＥＣ２に送信される前の信号に、ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦａｄｊｕｓｔ−１（ｔ）に相当する周波数偏移を乗算する。
【００７７】
更に、メモリ５５には、基準キャンセル処理実施タイマ満了値ＰＴｓｔｄが格納されている。
【００７８】
基準キャンセル処理実施タイマ満了値ＰＴｓｔｄは、ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦａｄｊｕｓｔ−１（ｔ）および基準ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦｓｔｄ−１（ｔ）の処理時間ｔに相当する。基準キャンセル処理実施タイマ満了値ＰＴｓｔｄは、ドップラーシフトキャンセル部５０がドップラーシフトキャンセル処理を実行するときに用いられる基準の処理時間であり、事前に設定される。例えば、移動局６が基準移動速度ｖｓｔｄで走行したときに、ＲＥ４−Ｊの設置位置における処理時間が事前に測定される。そして、測定された処理時間は、基準キャンセル処理実施タイマ満了値ＰＴｓｔｄとしてメモリ５５に格納される。
【００７９】
そこで、ドップラーシフトキャンセル部５０は、移動速度ｖと基準移動速度ｖｓｔｄと基準キャンセル処理実施タイマ満了値ＰＴｓｔｄとを用いた式（１０）、（１２）により、キャンセル処理実施タイマ満了値ＰＴａｄｊｕｓｔを算出する。キャンセル処理実施タイマ満了値ＰＴａｄｊｕｓｔは、移動局６が移動速度ｖで走行したときのＲＥ４−Ｊの設置位置における処理時間である。
ＰＴａｄｊｕｓｔ＝（１／α）×ＰＴｓｔｄ                    ・・・（１２）
【００８０】
そして、ドップラーシフトキャンセル部５０は、キャンセル処理実施タイマ満了値ＰＴａｄｊｕｓｔが経過するまで、上記ドップラーシフトキャンセル処理を行なう。
【００８１】
なお、メモリ５５には、１つの基準移動速度ｖｓｔｄ、基準ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦｓｔｄ−１（ｔ）、基準開始待ちタイマ満了値ＷＴｓｔｄ、基準キャンセル処理実施タイマ満了値ＰＴｓｔｄが格納されているが、これに限定されない。例えば、複数のパターンの移動速度ｖに対応して、それぞれ、複数のドップラーシフトキャンセルパターンＤＦａｄｊｕｓｔ−１（ｔ）、複数の開始待ちタイマ満了値ＷＴａｄｊｕｓｔ、複数のキャンセル処理実施タイマ満了値ＰＴａｄｊｕｓｔがメモリ５５に格納されてもよい。
【００８２】
本実施例では、上述のように、ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦａｄｊｕｓｔ−１（ｔ）および基準ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦｓｔｄ−１（ｔ）を、処理時間ｔの関数で表している。その理由として、ドップラーシフトにより発生する周波数偏移は、移動局６の位置に応じて異なるからである。
【００８３】
例えば、ドップラーシフトにより発生する周波数偏移は、移動局６がアンテナ５−Ｊに近づいている場合と、移動局６がアンテナ５−Ｊから遠ざかる場合とでは異なる。そのため、ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦａｄｊｕｓｔ−１（ｔ）および基準ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦｓｔｄ−１（ｔ）の値は、一定値ではなく、処理時間ｔの経過に応じて変化させている。すなわち、ＲＥ４−Ｊは、処理時間ｔ（キャンセル処理実施タイマ満了値ＰＴａｄｊｕｓｔ）の経過に応じて、ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦａｄｊｕｓｔ−１（ｔ）に相当し、かつ、値が異なる周波数偏移を信号に乗算する。これについて、図６および図７を用いて説明する。
【００８４】
図６および図７は、実施例に係る無線通信システムの動作を説明するためのイメージ図である。ここでは、下り信号の場合、すなわち、信号がＲＥＣ２からＲＥ４−Ｊを介して移動局６に送信される場合について説明する。
【００８５】
図６に示すように、例えば、移動局６が高速走行でアンテナ５−１とアンテナ５−２との間を通過するときに、ＲＥ４−１、４−２がそれぞれアンテナ５−１、５−２から送信した信号を移動局６が受信した場合に、ドップラーシフトが発生する。この場合、アンテナ５−１、５−２から送信される信号に対して、それぞれ、移動局６への到来角Φ１、Φ２が異なる。このため、アンテナ５−１、５−２から送信される信号に対して、発生するドップラーシフトは異なる。
【００８６】
移動局６が高速走行でアンテナ５−１とアンテナ５−２との間を通過するときに、ＲＥ４−１がアンテナ５−１から送信した信号を移動局６が受信した場合に発生するドップラーシフトによる周波数偏移を、Δｆ１とする。また、移動局６が高速走行でアンテナ５−１とアンテナ５−２との間を通過するときに、ＲＥ４−２がアンテナ５−２から送信した信号を移動局６が受信した場合に発生するドップラーシフトによる周波数偏移を、Δｆ２とする。
【００８７】
そこで、実施例に係る無線通信システムでは、図７に示すように、ＲＥ４−１、４−２は、それぞれアンテナ５−１、５−２から信号を送信する際に、信号の搬送波周波数ｆに対して異なる周波数偏移（−Δｆ１）、（−Δｆ２）を与える。この場合、ＲＥ４−１がアンテナ５−１から信号を送信するときの送信周波数は（ｆ−Δｆ１）となり、ＲＥ４−２がアンテナ５−２から信号を送信するときの送信周波数は（ｆ−Δｆ２）となる。
【００８８】
その後、アンテナ５−１、５−２から送信された信号を移動局６が受信した場合、送信周波数（ｆ−Δｆ１）、（ｆ−Δｆ２）にそれぞれドップラーシフトによる周波数偏移Δｆ１、Δｆ２が加算されるが、移動局６が信号を受信したときの周波数はｆとなる。これにより、実施例に係る無線通信システムでは、ＲＥ４−１、４−２がそれぞれアンテナ５−１、５−２から送信した信号を移動局６が受信した場合に、アンテナ５−１、５−２のどちらからの信号であってもドップラーシフトがキャンセルされる。
【００８９】
このように、実施例に係る無線通信システムでは、移動局６の位置に応じて、ＲＥ４−１〜４−Ｎが送信する信号に対して異なる周波数偏移が与えられることで、移動局６が信号を受信するときには常にドップラーシフトがキャンセルされている状態になる。
【００９０】
なお、図６および図７では、下り信号の場合について説明したが、上り信号の場合、すなわち、信号が移動局６からＲＥ４−Ｊを介してＲＥＣ２に送信される場合でも同様の原理となる。
【００９１】
［無線通信システムの動作例］
次に、実施例に係る無線通信システムの動作について説明する。
【００９２】
図８は、実施例に係る無線通信システムのセンサ部８の動作を示すフローチャートである。
【００９３】
センサ部８は、トンネル７に進入する物体を検出する。ここで、センサ部８は、鳥と高速車両とを区別するために、物体を検出したときの進入時刻と、高速車両の運行情報により高速車両がトンネル７に進入する予定の時刻とを比較する。
【００９４】
比較の結果、一致しない場合、センサ部８は、トンネル７に進入する高速車両を検出していない（ステップＳ１０１：Ｎｏ）。
【００９５】
一方、比較の結果、一致した場合、トンネル７に進入する物体は高速車両であり、センサ部８は、トンネル７に進入する高速車両を検出したことになる（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）。この場合、センサ部８は、高速車両の移動速度、すなわち、移動局６の移動速度を測定（検出）する（ステップＳ１０２）。センサ部８は、移動局６を検出したときの進入時刻と移動速度とをセンサ情報として無線基地局１のＲＥＣ２に送信する（ステップＳ１０３）。
【００９６】
図９は、実施例に係る無線通信システムの無線制御装置（ＲＥＣ）２の動作を示すフローチャートである。
【００９７】
ＲＥＣ２は、センサ部８からのセンサ情報（進入時刻、移動速度）を受信していない（ステップＳ２０１：Ｎｏ）。この場合、高速車両がトンネル７に進入していない。
【００９８】
一方、ＲＥＣ２は、センサ部８から送信されたセンサ情報（進入時刻、移動速度）を受信する（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）。この場合、ＲＥＣ２は、受信したセンサ情報をドップラーシフトキャンセル指示として、ＣＰＲＩ分配合成器３を介して複数のＲＥ４−１〜４−Ｎに送信する（ステップＳ２０２）。
【００９９】
図１０は、実施例に係る無線通信システムの無線装置（ＲＥ）４−Jの動作を示すフローチャートである。なお、後述の開始待ちタイマおよびキャンセル処理実施タイマは、初期化されている。
【０１００】
ＲＥ４−Ｊは、ＲＥＣ２からＣＰＲＩ分配合成器３を介して送信されたドップラーシフトキャンセル指示（進入時刻、移動速度）を受信していない（ステップＳ３０１：Ｎｏ）。この場合、高速車両がトンネル７に進入していない。ここで、ＲＥ４−Ｊは、ＲＥＣ２からＣＰＲＩ分配合成器３を介して送信されたドップラーシフトキャンセル指示を受信する（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）。この場合、ＲＥ４−Ｊは、ドップラーシフトキャンセル指示の進入時刻および移動速度に基づいて、ドップラーシフトキャンセル処理を実行する。
【０１０１】
ドップラーシフトキャンセル処理において、まず、ＲＥ４−Ｊは、移動速度ｖおよび基準移動速度ｖｓｔｄから補正係数αを算出する（ステップＳ３０２）。すなわち、ＲＥ４−Ｊは、移動速度ｖと基準移動速度ｖｓｔｄとを用いた演算式である式（１０）により、補正係数αを算出する。
【０１０２】
次に、ＲＥ４−Ｊは、補正係数αと基準ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦｓｔｄ−１（ｔ）からドップラーシフトキャンセルパターンＤＦａｄｊｕｓｔ−１（ｔ）を算出する（ステップＳ３０３）。すなわち、ＲＥ４−Ｊは、補正係数αと基準ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦｓｔｄ−１（ｔ）とを用いた演算式である式（９）により、ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦａｄｊｕｓｔ−１（ｔ）を算出する。
【０１０３】
次に、ＲＥ４−Ｊは、補正係数αと基準開始待ちタイマ満了値ＷＴｓｔｄから開始待ちタイマ満了値ＷＴａｄｊｕｓｔを算出する（ステップＳ３０４）。すなわち、ＲＥ４−Ｊは、補正係数αと基準開始待ちタイマ満了値ＷＴｓｔｄとを用いた演算式である式（１１）により、開始待ちタイマ満了値ＷＴａｄｊｕｓｔを算出する。
【０１０４】
次に、ＲＥ４−Ｊは、補正係数αと基準キャンセル処理実施タイマ満了値ＰＴｓｔｄからキャンセル処理実施タイマ満了値ＰＴａｄｊｕｓｔを算出する（ステップＳ３０５）。すなわち、ＲＥ４−Ｊは、補正係数αと基準キャンセル処理実施タイマ満了値ＰＴｓｔｄとを用いた演算式である式（１２）により、キャンセル処理実施タイマ満了値ＰＴａｄｊｕｓｔを算出する。
【０１０５】
次に、ＲＥ４−Ｊは、開始待ちタイマを起動する（ステップＳ３０６）。すなわち、ＲＥ４−Ｊは、進入時刻からカウントを開始する。
【０１０６】
ここで、開始待ちタイマが満了していない（ステップＳ３０７：Ｎｏ）。すなわち、開始待ちタイマ満了値ＷＴａｄｊｕｓｔが経過していない。この場合、高速車両、すなわち、移動局６がアンテナ５−Ｊに近づいていない。
【０１０７】
一方、開始待ちタイマが満了する（ステップＳ３０７：Ｙｅｓ）。すなわち、進入時刻から開始待ちタイマ満了値ＷＴａｄｊｕｓｔが経過する。この場合、高速車両、すなわち、移動局６がアンテナ５−Ｊを通過するタイミングである。
【０１０８】
開始待ちタイマ満了値ＷＴａｄｊｕｓｔが経過した場合、ＲＥ４−Ｊは、キャンセル処理実施タイマを起動する（ステップＳ３０８）。すなわち、ＲＥ４−Ｊは、開始待ちタイマ満了値ＷＴａｄｊｕｓｔが経過した時刻からカウントを開始する。
【０１０９】
このとき、ＲＥ４−Ｊは、ドップラーシフトキャンセル処理を実行する（ステップＳ３０９）。ドップラーシフトキャンセル処理において、ＲＥ４−Ｊは、ＲＥ４−Ｊから移動局６に送信される前の信号に、ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦａｄｊｕｓｔ−１（ｔ）に相当する周波数偏移を乗算する。また、ドップラーシフトキャンセル部５０は、ＲＥ４−ＪからＲＥＣ２に送信される前の信号に、ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦａｄｊｕｓｔ−１（ｔ）に相当する周波数偏移を乗算する。
【０１１０】
ここで、キャンセル処理実施タイマが満了していない（ステップＳ３１０：Ｎｏ）。すなわち、キャンセル処理実施タイマ満了値ＰＴａｄｊｕｓｔが経過していない。この場合、高速車両、すなわち、移動局６がアンテナ５−Ｊを通過しているタイミングである。
【０１１１】
一方、キャンセル処理実施タイマが満了する（ステップＳ３１０：Ｙｅｓ）。すなわち、開始待ちタイマ満了値ＷＴａｄｊｕｓｔからキャンセル処理実施タイマ満了値ＰＴａｄｊｕｓｔが経過する。この場合、高速車両、すなわち、移動局６がアンテナ５−Ｊを通り去ったタイミングである。
【０１１２】
キャンセル処理実施タイマ満了値ＰＴａｄｊｕｓｔが経過した場合、ＲＥ４−Ｊは、ドップラーシフトキャンセル処理を終了する（ステップＳ３１２）。このとき、ＲＥ４−Ｊは、信号に乗算していた周波数偏移を０［Ｈｚ］に戻し、開始待ちタイマおよびキャンセル処理実施タイマを初期化する。
【０１１３】
［実施例の効果］
以上の説明により、実施例に係る無線通信システムは、複数の無線装置（ＲＥ４−１〜４−Ｎ）と、検出部（センサ部８）と、無線制御装置（ＲＥＣ２）と、を有する。ＲＥ４−１〜４−Ｎは、トンネル７内に間隔をおいて設置されている。センサ部８は、トンネル７内に移動局６が進入するときの進入時刻および移動速度ｖを検出する。ＲＥＣ２は、センサ部８により検出された進入時刻および移動速度ｖを含むドップラーシフトキャンセル指示をＲＥ４−１〜４−Ｎに送信する。各ＲＥ４−Ｊ（１≦Ｊ≦Ｎ）は、アンテナ５−Ｊと、通信部（インタフェース部４０）と、ドップラーシフトキャンセル部５０と、を有する。ここで、アンテナ５−Ｊと移動局６との間において、信号により無線通信が行なわれる。上記信号は、ＲＥ４−Ｊがアンテナ５−Ｊから移動局６に送信する信号や、ＲＥ４−Ｊが移動局６から送信された信号をアンテナ５−Ｊにより受信する信号である。インタフェース部４０は、ドップラーシフトキャンセル指示を受け取る。ドップラーシフトキャンセル部５０は、ドップラーシフトキャンセル指示の進入時刻および移動速度ｖに基づいて、ＲＥ４−Ｊの設置位置におけるドップラーシフトの周波数偏移とは逆の周波数偏移を上記信号に乗算する。
【０１１４】
このように、実施例に係る無線通信システムによれば、ＲＥ４−Ｊは、進入時刻および移動速度ｖに基づいて、ＲＥ４−Ｊの設置位置におけるドップラーシフトの周波数偏移とは逆の周波数偏移を上記信号に乗算する。このため、実施例に係る無線通信システムでは、無線基地局と移動局との間で発生する周波数誤差を補正するＡＦＣ（Auto  Frequency  Control：自動周波数制御）方式とは異なり、瞬時の周波数偏移に対して即座に追従することができる。また、実施例に係る無線通信システムでは、瞬時の周波数偏移に対して即座に追従することでドップラーシフトをキャンセルするため、無線基地局と移動局との間の通信品質が劣化することがなく、通信品質が向上する。
【０１１５】
ここで、実施例に係る無線通信システムでは、ドップラーシフトキャンセル部５０は、逆関数算出部（５２、５３）と、待時間算出部（５２、５３）と、乗算部（５１、５４）と、を有する。逆関数算出部は、下りドップラーシフト算出部５２および上りドップラーシフト算出部５３に相当する。同様に、待時間算出部は、下りドップラーシフト算出部５２および上りドップラーシフト算出部５３に相当する。また、乗算部は、乗算部５１、５４に相当する。逆関数算出部は、移動速度ｖと基準移動速度ｖｓｔｄと基準逆関数とを用いた演算式により、ＲＥ４−Ｊの設置位置におけるドップラーシフトの周波数偏移の逆関数を算出する。基準逆関数は、基準ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦｓｔｄ−１（ｔ）に相当し、逆関数は、ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦａｄｊｕｓｔ−１（ｔ）に相当する。待時間算出部は、移動速度ｖと基準移動速度ｖｓｔｄと基準待時間ＷＴｓｔｄとを用いた演算式により、移動局６がＲＥ４−Ｊを通過するタイミングを表す待時間ＷＴａｄｊｕｓｔを算出する。基準待時間は、基準開始待ちタイマ満了値ＷＴｓｔｄに相当し、待時間は、開始待ちタイマ満了値ＷＴａｄｊｕｓｔに相当する。乗算部は、進入時刻から待時間（開始待ちタイマ満了値ＷＴａｄｊｕｓｔ）が経過したときに、上記逆関数（ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦａｄｊｕｓｔ−１（ｔ））に相当する周波数偏移を上記信号に乗算する。
【０１１６】
このように、実施例に係る無線通信システムによれば、ＲＥ４−Ｊは、進入時刻から待時間が経過したときに、上記逆関数に相当する周波数偏移を上記信号に乗算するドップラーシフトキャンセル処理を実行する。ここで、トンネル７内で高速車両（移動局６）がＲＥ４−Ｊを通過する通過タイミングは、ＲＥ４−Ｊの設置位置により異なる。このため、進入時刻から通過タイミングまでの時間は待時間に相当する。したがって、待時間においても、ＲＥ４−Ｊの設置位置により異なり、ＲＥ４−Ｊ毎に設定される。待時間は、例えばタイマ（開始待ちタイマ）がカウントすることにより実現する。これにより、ＲＥ４−Ｊは、進入時刻から待時間が経過したときに、自装置の設置位置においてドップラーシフトキャンセル処理を実行することができる。
【０１１７】
また、実施例に係る無線通信システムでは、ドップラーシフトキャンセル部５０は、更に、処理時間算出部を有する。処理時間算出部は、下りドップラーシフト算出部５２および上りドップラーシフト算出部５３に相当する。処理時間算出部は、移動速度ｖと基準移動速度ｖｓｔｄと基準処理時間とを用いた演算式により処理時間を算出する。基準処理時間は、基準キャンセル処理実施タイマ満了値ＰＴｓｔｄに相当し、処理時間は、キャンセル処理実施タイマ満了値ＰＴａｄｊｕｓｔに相当する。乗算部は、待時間（開始待ちタイマ満了値ＷＴａｄｊｕｓｔ）の経過後に処理時間（キャンセル処理実施タイマ満了値ＰＴａｄｊｕｓｔ）が経過するまで、上記逆関数（ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦａｄｊｕｓｔ−１（ｔ））に相当する周波数偏移を信号に乗算する。
【０１１８】
このように、実施例に係る無線通信システムによれば、ＲＥ４−Ｊは、待時間の経過後に処理時間が経過するまで、上記逆関数に相当する周波数偏移を信号に乗算するドップラーシフトキャンセル処理を実行する。ここで、処理時間においても、ＲＥ４−Ｊの設置位置により異なり、ＲＥ４−Ｊ毎に設定される。処理時間は、例えばタイマ（キャンセル処理実施タイマ）がカウントすることにより実現する。これにより、ＲＥ４−Ｊは、待時間の経過後に処理時間が経過するまで、自装置の設置位置においてドップラーシフトキャンセル処理を実行することができる。
【０１１９】
また、実施例に係る無線通信システムでは、乗算部は、処理時間（キャンセル処理実施タイマ満了値ＰＴａｄｊｕｓｔ）の経過に応じて、逆関数（ドップラーシフトキャンセルパターンＤＦａｄｊｕｓｔ−１（ｔ））に相当し、かつ、値が異なる周波数偏移を信号に乗算する。
【０１２０】
このように、実施例に係る無線通信システムによれば、ＲＥ４−Ｊは、ドップラーシフトキャンセル処理を実行する際に、処理時間の経過に応じて、上記逆関数に相当し、かつ、値が異なる周波数偏移を信号に乗算する。例えば、ドップラーシフトにより発生する周波数偏移は、移動局６がアンテナ５−Ｊに近づいている場合と、移動局６がアンテナ５−Ｊから遠ざかる場合とでは異なる。そのため、上記逆関数の値は、一定値ではなく、処理時間ｔの経過に応じて変化させている。このように、実施例に係る無線通信システムでは、移動局６の位置に応じて、ＲＥ４−１〜４−Ｎが送信する信号に対して異なる周波数偏移が与えられることで、移動局６が信号を受信するときには常にドップラーシフトがキャンセルされている状態になる。
【０１２１】
［他の実施例］
実施例で図示した各部の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。
【０１２２】
さらに、各装置で行われる各種処理は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）（またはＭＰＵ（Micro  Processing  Unit）、ＭＣＵ（Micro  Controller  Unit）等のマイクロ・コンピュータ）上で、その全部または任意の一部を実行するようにしてもよい。また、各種処理は、ＣＰＵ（またはＭＰＵ、ＭＣＵ等のマイクロ・コンピュータ）で解析実行するプログラム上、またはワイヤードロジックによるハードウェア上で、その全部または任意の一部を実行するようにしてもよい。
【０１２３】
実施例における無線制御装置（ＲＥＣ）２は、例えば、次のようなハードウェア構成により実現することができる。
【０１２４】
図１１は、実施例に係る無線通信システムの無線制御装置（ＲＥＣ）２のハードウェア構成を示す図である。ＲＥＣ２は、プロセッサ２００、２１０、２２０、２３０、２４０と、メモリ２１１、２２１とを有する。
【０１２５】
図２の回線終端部２０は、例えば、プロセッサ２００によって実現される。プロセッサ２００の一例としては、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）等が挙げられる。
【０１２６】
図２のベースバンド信号処理部２１は、例えば、プロセッサ２１０によって実現される。プロセッサ２１０の一例としては、ＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）等が挙げられる。そして、図２のベースバンド信号処理部２１で行われる各処理は、不揮発性記憶媒体などのメモリに格納されたプログラムをプロセッサで実行することによって実現されてもよい。すなわち、図２のベースバンド信号処理部２１によって実行される各処理に対応するプログラムがメモリ２１１に記録され、各プログラムがプロセッサ２１０で実行されてもよい。また、メモリ２１１の一例としては、ＳＤＲＡＭ（Synchronous  Dynamic  Random  Access  Memory）等のＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ等が挙げられる。
【０１２７】
図２の制御部２２は、例えば、プロセッサ２２０によって実現される。プロセッサ２２０の一例としては、ＣＰＵ、ＭＰＵ等が挙げられる。そして、図２の制御部２２で行われる各処理は、不揮発性記憶媒体などのメモリに格納されたプログラムをプロセッサで実行することによって実現されてもよい。すなわち、図２の制御部２２によって実行される各処理に対応するプログラムがメモリ２２１に記録され、各プログラムがプロセッサ２２０で実行されてもよい。また、メモリ２２１の一例としては、ＳＤＲＡＭ（Synchronous  Dynamic  Random  Access  Memory）等のＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ等が挙げられる。
【０１２８】
図２のインタフェース部２３は、例えば、プロセッサ２３０によって実現される。プロセッサ２３０の一例としては、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等が挙げられる。
【０１２９】
図２のセンサ情報受信部２４は、例えば、プロセッサ２４０によって実現される。プロセッサ２４０の一例としては、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等が挙げられる。
【０１３０】
実施例における無線装置（ＲＥ）４−Ｊは、例えば、次のようなハードウェア構成により実現することができる。
【０１３１】
図１２は、実施例に係る無線通信システムの無線装置（ＲＥ）４−Ｊのハードウェア構成を示す図である。ＲＥ４−Ｊは、プロセッサ４００、５００と、メモリ５５０と、Ｄ／ＡコンバータＩＣ６１０と、周波数コンバータ（ミキサー）６２０と、Ａ／ＤコンバータＩＣ８１０と、周波数コンバータ（ミキサー）８２０とを有する。
【０１３２】
図３および図４のインタフェース部４０は、例えば、プロセッサ４００によって実現される。プロセッサ４００の一例としては、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等が挙げられる。
【０１３３】
図４のＲＦ処理回路４１のドップラーシフトキャンセル部５０の各構成要素は、例えば、プロセッサ５００によって実現される。ドップラーシフトキャンセル部５０の各構成要素としては、乗算器５１、下りドップラーシフト算出部５２、上りドップラーシフト算出部５３、乗算器５４、開始待ちタイマ、キャンセル処理実施タイマが挙げられる。プロセッサ５００の一例としては、ＤＳＰ等が挙げられる。そして、図４のドップラーシフトキャンセル部５０で行われる各処理は、不揮発性記憶媒体などのメモリに格納されたプログラムをプロセッサで実行することによって実現されてもよい。すなわち、図４のドップラーシフトキャンセル部５０によって実行される各処理に対応するプログラムがメモリ５５０に記録され、各プログラムがプロセッサ５００で実行されてもよい。また、メモリ５５０の一例としては、ＳＤＲＡＭ等のＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等が挙げられる。
【０１３４】
図４の送信部６０のＤ／Ａ変換器６１、乗算器６２は、それぞれ、例えば、Ｄ／ＡコンバータＩＣ６１０、周波数コンバータ６２０によって実現される。
【０１３５】
図４の搬送波信号発生器７０は、例えば、水晶振動子７００によって実現される。
【０１３６】
図４の受信部８０のＡ／Ｄ変換器８１、乗算器８２は、それぞれ、例えば、Ａ／ＤコンバータＩＣ８１０、周波数コンバータ８２０によって実現される。
【０１３７】
なお、ここでは、各装置で行われる各種処理が１つのプロセッサによって実行されるものとしたが、これに限定されるものではなく、複数のプロセッサによって実行されてもよい。
【符号の説明】
【０１３８】
１  無線基地局
２  無線制御装置（ＲＥＣ）
３  ＣＰＲＩ分配合成器
４−１〜４−Ｎ  無線装置（ＲＥ）
５−１〜５−Ｎ  アンテナ
６  移動局
７  トンネル
８  センサ部
２０  回線終端部
２１  ベースバンド信号処理部
２２  制御部
２３  インタフェース部
２４  センサ情報受信部
４０  インタフェース部
４１  ＲＦ処理回路
５０  ドップラーシフトキャンセル部
５１  乗算器
５２  下りドップラーシフト算出部
５３  上りドップラーシフト算出部
５４  乗算器
５５  メモリ
６０  送信部
６１  Ｄ／Ａ変換器
６２  乗算器
７０  搬送波信号発生器
８０  受信部
８１  Ａ／Ｄ変換器
８２  乗算器
２００  プロセッサ
２１０  プロセッサ
２１１  メモリ
２２０  プロセッサ
２２１  メモリ
２３０  プロセッサ
２４０  プロセッサ
４００  プロセッサ
５００  プロセッサ
５５０  メモリ
６１０  Ｄ／ＡコンバータＩＣ
６２０  周波数コンバータ
７００  水晶振動子
８１０  Ａ／ＤコンバータＩＣ
８２０  周波数コンバータ
【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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