(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基地局と、前記第１の基地局に隣接する第２の基地局と、前記第１の基地局と前記第２の基地局の間を移動可能であり、前記第１の基地局および前記第２の基地局と無線通信を行う移動局と、前記第１の基地局および前記第２の基地局と通信接続された中央制御装置とを備えた無線通信システムであって、
前記第１の基地局または前記中央制御装置が、前記第１の基地局と前記移動局との間の距離である第１の距離を計測する第１の距離計測部を備え、
前記第２の基地局または前記中央制御装置が、前記第２の基地局と前記移動局との間の距離である第２の距離を計測する第２の距離計測部を備え、
前記第１の基地局または前記中央制御装置が、前記第１の距離に基づき、前記第１の基地局からの第１の送信波の、前記移動局における位相である第１の位相を算出する第１の位相算出部を備え、
前記第２の基地局または前記中央制御装置が、前記第２の距離に基づき、前記第２の基地局からの第２の送信波の、前記移動局における位相である第２の位相を算出する第２の位相算出部を備え、
前記第２の基地局または前記中央制御装置が、前記第１の位相および前記第２の位相の位相差を算出する位相差算出部を備え、
前記移動局が、前記第２の基地局からの第２の送信波の、前記移動局における受信信号強度を測定する受信信号強度測定部を備え、
前記第２の基地局が、前記第２の送信波の受信信号強度が所定の第１の値以上となり、かつ、前記第２の距離が所定の第１の値以下になったとき、あるいは、前記第２の送信波の受信信号強度が所定の第２の値未満となり、かつ、前記第２の距離が所定の第２の値より大きくなったときに、前記第２の位相と前記第１の位相との位相差に基づき、前記第２の基地局から前記移動局へ送信する第２の送信波の位相を変更する位相変更部を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記中央制御装置は、前記第１の基地局および前記第２の基地局に対してそれぞれ、距離計測指示情報を送信し、
前記第１の基地局および前記第２の基地局は、前記中央制御装置から受信した距離計測指示情報に基づき、前記移動局に対してそれぞれ、距離計測要求情報を送信し、
前記移動局は、前記距離計測要求情報を受信すると、前記第１の基地局および前記第２の基地局に対してそれぞれ、距離計測応答情報を送信し、
前記第１の基地局および前記第２の基地局は、前記移動局から受信した距離計測応答情報に基づき、前記中央制御装置に対してそれぞれ、距離計測終了情報を送信し、
前記第１の基地局および前記第２の基地局は、前記距離計測要求情報を送信してから前記距離計測応答情報を受信するまでに要した時間に基づき、それぞれ、前記第１の距離および前記第２の距離を算出することを特徴とする、請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記距離計測要求情報を送信してから前記距離計測応答情報を受信するまでに要した時間は、前記中央制御装置が距離計測指示情報を送信してから距離計測終了情報を受信するまでの時間に基づき、前記中央制御装置で算出され、前記第１の基地局および前記第２の基地局へ送信されたものであることを特徴とする、請求項２記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記距離計測要求情報を送信してから前記距離計測応答情報を受信するまでに要した時間は、前記第１の基地局および前記第２の基地局で算出されたものであることを特徴とする、請求項２記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記第１の基地局は、前記第１の送信波の位相が固定されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記第２の基地局と、前記第１の基地局を、それぞれ複数備え、前記第２の基地局と前記第１の基地局が交互に直列に配置されていることを特徴とする、請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
第１の基地局と、前記第１の基地局に隣接する第２の基地局と、前記第１の基地局から前記第２の基地局の方へ移動し、前記第１の基地局および前記第２の基地局と無線通信を行う移動局と、前記第１の基地局および前記第２の基地局と通信接続された中央制御装置とを備えた無線通信システムであって、
前記第１の基地局は、前記移動局との間の距離である第１の距離を計測し、該計測した距離に基づき、前記第１の基地局からの第１の送信波の前記移動局における位相である第１の位相を算出して前記中央制御装置へ送信し、
前記第２の基地局は、前記移動局との間の距離である第２の距離を計測し、該計測した距離に基づき、前記第２の基地局からの第２の送信波の前記移動局における位相である第２の位相を算出し、
前記中央制御装置は、前記第１の基地局から受信した前記第１の位相を、前記第２の基地局へ送信し、
前記移動局は、前記第２の基地局からの第２の送信波の受信信号強度を測定して、該測定した受信信号強度情報を前記第２の基地局へ送信し、
前記第２の基地局は、前記移動局から受信した受信信号強度が所定値以上となり、かつ、前記第２の距離が所定値以下になったときに、前記第２の位相と前記中央制御装置から受信した前記第１の位相との位相差に基づき、前記移動局へ送信する送信波の位相を変更することを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局と移動局を無線で接続する無線通信システムに関し、特に、列車無線通信システムにおけるビート干渉を回避するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１に、列車無線システムの１構成例の構成要素を示す。
図１に示すように、列車無線システムは、主に、中央制御装置６０、運行中の列車と無線通信を行う無線機を備えた基地局Ａと基地局Ｂ、基地局Ａや基地局Ｂと無線通信を行う無線機を備え列車に搭載される車上局５０で構成される。中央制御装置６０と基地局Ａ及び基地局Ｂは、例えば光ファイバ６３で通信接続され、ＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy）やEthernet（登録商標）あるいは、８Ｂ１０Ｂのようなデジタル変復調されたデータが伝送される。
基地局Ａと基地局Ｂは、列車の線路に沿って隣接して配置され、同一の周波数を使用し無線通信を行う。中央制御装置６０には、通信卓６１が接続され、操作員からの車上局５０への指令等を、基地局Ａや基地局Ｂを介して、車上局５０へ無線で伝送する。また、列車運行に関する車上局５０からの情報は、基地局Ａや基地局Ｂを介して、無線で中央制御装置６０へ伝送される。
【０００３】
基地局Ａと基地局Ｂの中間には、基地局Ａからの送信波と基地局Ｂからの送信波が干渉し合うビート干渉領域７０が発生する。ビート干渉領域７０については後述する。
【０００４】
図５に、従来の列車無線システムの構成例を示す。
図５の構成例では、基地局１００として、基地局Ａ、基地局Ｂ、基地局Ｃ、基地局Ｄが、線路７１に沿って直列に配置され、各基地局１００間を、線路７１に沿って車上局１５０が移動可能となっている。各基地局１００と中央制御装置は、光ファイバ６３により接続されている。
各基地局１００局内の無線機は、例えば変調方式がΠ／４シフトＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）であり、いずれも中央制御装置からの網同期タイミング１６２によりフレーム同期（例えば１フレームが４０ｍｓ）して、送受信動作を行う。しかしながら、動作クロック（例えば２４、５７６ＭＨｚ）自体は、中央制御装置と各基地局１００で同期は取れていない。この為、基地局１００内の無線機には高安定水晶発振器１２５が搭載されているものの、各基地局１００の無線出力信号の位相までは同期を取ることは出来ない。
【０００５】
したがって、図５に示すように、基地局１００間の中間地点付近では、２つの基地局１００から送信される２つの電波が互いに干渉してしまい受信状態が悪くなるばかりでなく、場所によっては位相が１８０度反転した形で合成され、互いに打ち消し合うことがある。そうすると、車上局１５０がその合成された電波を受信しようとしても、全く受信が出来無い状態に陥る。これをビート干渉と呼び、ビート干渉が発生する領域をビート干渉領域７０と呼ぶ。特に、基地局１００間の中央付近でビート干渉が発生しやすい理由は、二つの基地局１００からの送信波が、いずれも到達し重なるからである。
【０００６】
図６に、従来の基地局無線機の送受信機能ブロック図を示す。
図６の構成において、送信部１１０は、入力部１１、チャネルコーデック部１２、Ｓ／Ｐ（シリアルパラレル）変換部１３、シンボルマッピング部１４、差動符号化部１５、送信出力部１７、送信アンテナ１８から構成され、受信部１３０は、受信アンテナ３１、アナログＲＦ部３２、Ａ／Ｄ(アナログデジタル変換)部３３、直交変調部３４、受信フィルタ３５、遅延検波部３６、符号判定部３７、チャネルデコード部１３８から構成される。もちろん、他にも機能があるが、本発明の説明に必要ないので省略する。
【０００７】
送信部１１０の送信機能を説明する。
中央制御装置からのフレームデータを入力部１１で受信した後、チャネルコーデック部１２では、そのフレームデータを一旦分解し、ベースバンド周波数から基地局無線機の信号処理にあった中間周波数にデータ変換し、インタリーブ処理およびＦＥＣ（Forward Error Correction）処理を行い、後段のＳ／Ｐ変換部１３へ無線フレームを渡す。
Ｓ／Ｐ変換部１３で直列データを並列データに変換し、シンボルマッピング部１４及び差動符号化部１５で、Π／４シフトＱＰＳＫ信号を生成する。つまり、Ｓ／Ｐ変換部１３、シンボルマッピング部１４及び差動符号化部１５で変調部を構成する。
送信出力部１７では、送信波の無線周波数帯域（周波数Ｆ１）にアップコンバージョンを行うとともに、ＡＰＣ（自動送信電力制御）や、カーテシアンループによる歪み補償などを行い、送信送信アンテナ１８から周波数Ｆ１で車上局１５０へ送信する。
【０００８】
受信部１３０の受信機能を説明する。
周波数Ｆ２で車上局１５０からの信号を受信すると、アナログＲＦ部３２により、受信波の周波数を中間周波数帯まで落とし、Ａ／Ｄ部３３にて、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)が制御を行い、ＤＳＰ内部へ、受信データを取り込む。直交変調部３４により、直交検波を行いＩ／Ｑ成分を取り出し、受信フィルタ３５にて希望帯域まで信号周波数を落とし、遅延検波部３６にて、ＩＱマッピングを復調し、符号判定部３７にてＦＥＣ符号の判定を行い、チャネルデコード部１３８でベースバンド周波数へデータ変換を行う。
【０００９】
ベースバンド周波数で処理されるベースバンド部に関連するところは、図５に示した高安定水晶発振器１２５の動作クロックにて動作を行っており、基地局１００外部からの同期クロックとは同期を取っていない。
【００１０】
特許文献１には、列車無線通信システムにおいて、上位局から複数の基地局への伝播遅延による位相差の発生を防止するため、上位局から複数の基地局への光回線の長さを同じにするとともに、基地局の原振周波数とフレームタイミングを上位局に合わせることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−１９３２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、列車無線システム等の無線通信システムにおいて、基地局間のビート干渉による受信切断を回避することができる無線通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願発明における無線通信システムの代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
第１の基地局と、前記第１の基地局に隣接する第２の基地局と、前記第１の基地局と前記第２の基地局の間を移動可能であり、前記第１の基地局および前記第２の基地局と無線通信を行う移動局と、前記第１の基地局および前記第２の基地局と通信接続された中央制御装置とを備えた無線通信システムであって、
前記第１の基地局と前記移動局との間の距離である第１の距離を計測する第１の距離計測部と、
前記第２の基地局と前記移動局との間の距離である第２の距離を計測する第２の距離計測部と、
前記第１の距離に基づき、前記第１の基地局からの第１の送信波の、前記移動局における位相である第１の位相を算出する第１の位相算出部と、
前記第２の距離に基づき、前記第２の基地局からの第２の送信波の、前記移動局における位相である第２の位相を算出する第２の位相算出部と、
前記第１の位相および前記第２の位相の位相差を算出する位相差算出部と、
前記第２の基地局からの第２の送信波の、前記移動局における受信信号強度を測定する受信信号強度測定部と、
前記第２の送信波の受信信号強度が所定の第１の値以上となり、かつ、前記第２の距離が所定の第１の値以下になったとき、あるいは、前記第２の送信波の受信信号強度が所定の第２の値未満となり、かつ、前記第２の距離が所定の第２の値より大きくなったときに、前記第２の位相と前記第１の位相との位相差に基づき、前記第２の基地局から前記移動局へ送信する第２の送信波の位相を変更する位相変更部とを備えることを特徴とする無線通信システム。
また、本願発明における無線通信システムの代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
第１の基地局と、前記第１の基地局に隣接する第２の基地局と、前記第１の基地局から前記第２の基地局の方へ移動し、前記第１の基地局および前記第２の基地局と無線通信を行う移動局と、前記第１の基地局および前記第２の基地局と通信接続された中央制御装置とを備えた無線通信システムであって、
前記第１の基地局は、前記移動局との間の距離である第１の距離を計測し、該計測した距離に基づき、前記第１の基地局からの第１の送信波の前記移動局における位相である第１の位相を算出して前記中央制御装置へ送信し、
前記第２の基地局は、前記移動局との間の距離である第２の距離を計測し、該計測した距離に基づき、前記第２の基地局からの第２の送信波の前記移動局における位相である第２の位相を算出し、
前記中央制御装置は、前記第１の基地局から受信した前記第１の位相を、前記第２の基地局へ送信し、
前記移動局は、前記第２の基地局からの第２の送信波の受信信号強度を測定して、該測定した受信信号強度情報を前記第２の基地局へ送信し、
前記第２の基地局は、前記移動局から受信した受信信号強度が所定値以上となり、かつ、前記第２の距離が所定値以下になったときに、前記第２の位相と前記中央制御装置から受信した前記第１の位相との位相差に基づき、前記移動局へ送信する送信波の位相を変更することを特徴とする無線通信システム。
また、本願発明における無線通信システムの代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
第１の基地局と、前記第１の基地局に隣接する第２の基地局と、前記第１の基地局と前記第２の基地局の間を移動可能であり、前記第１の基地局および前記第２の基地局と無線通信を行う移動局と、前記第１の基地局および前記第２の基地局と通信接続された中央制御装置とを備えた無線通信システムであって、
前記第１の基地局と前記移動局との間の距離である第１の距離を計測する第１の距離計測部と、
前記第２の基地局と前記移動局との間の距離である第２の距離を計測する第２の距離計測部と、
前記第１の距離に基づき、前記第１の基地局からの第１の送信波の、前記移動局における位相である第１の位相を算出する第１の位相算出部と、
前記第２の距離に基づき、前記第２の基地局からの第２の送信波の、前記移動局における位相である第２の位相を算出する第２の位相算出部と、
前記第１の位相および前記第２の位相の位相差を算出する位相差算出部と、
前記第２の基地局からの第２の送信波の、前記移動局における受信信号強度を測定する受信信号強度測定部と、
前記第２の送信波の受信信号強度が所定の第１の値以上となり、かつ、前記第２の距離が所定の第１の値以下になったとき、あるいは、前記第２の送信波の受信信号強度が所定の第２の値未満となり、かつ、前記第２の距離が所定の第２の値より大きくなったときに、前記第２の位相と前記第１の位相との位相差に基づき、前記第２の基地局から前記移動局へ送信する第２の送信波の位相を変更する位相変更部とを備えることを特徴とする無線通信システム。
【発明の効果】
【００１４】
上記のように構成すると、基地局間のビート干渉による受信切断を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】列車無線システムの構成要素を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る列車無線システムの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る基地局無線機の送受信機能ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係るシステム動作概念図である。
【図５】従来の列車無線システムの構成を示す図である。
【図６】従来の基地局無線機の送受信機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態の一例である列車無線システムについて、図２を参照しながら説明する。図２は、本実施形態に係る列車無線システムの構成を示す図である。本実施形態では、移動局は車上局として構成される。なお、本実施形態の列車無線システムの構成要素は、図１に示す構成要素と同様である。本実施形態では、基地局がセル状に配置されるのではなく、複数の基地局が直列に、例えば線路に沿って配置されることを前提としている。
【００１７】
図２に示す列車無線システムの構成は、基本的には、図５と同じであるが、異なる部分の構成を以下に説明する。図２において、図５と同じ機能については、同じ符号を付し説明を省力する。
中央制御装置６０から、網同期クロックタイミング６２を各基地局１（基地局Ａ、基地局Ｃ）及び各基地局２（基地局Ｂ、基地局Ｄ）へ分配しており、各基地局１及び各基地局２は、網同期クロックタイミング６２と完全同期している。
各基地局Ａ〜Ｄは、それぞれ遅延回路２５を備えて遅延調整機能を有しており、各基地局Ａ〜Ｄと中央制御装置６０間の光ファイバ６３による遅延路差をなくすよう構成されている。すなわち、各基地局Ａ〜Ｄから車上局５０への送信信号の送信タイミングは、位相を含め同じになっている。
本実施形態では、基地局２（基地局Ｂ、基地局Ｄ）の無線機の送信部に移相機能を実装しており、基地局１（基地局Ａ、基地局Ｃ）の無線機の送信部には移相機能を実装していない。このように、基地局の配置は、従来の列車無線システムにおける基地局配置と異なり、位相固定型の基地局１と移相型の基地局２を交互に配置している。移相機能については詳細に後述する。
【００１８】
車上局５０は、基地局１や基地局２と無線送受信を行うための無線機を備え、該無線機は、基地局１や基地局２から受信した電波の受信信号強度を測定する受信信号強度測定部を備える。
【００１９】
次に、本実施形態に係る基地局無線機の送受信機能を説明する。図３は、本実施形態に係る基地局２（基地局Ｂ、基地局Ｄ）の無線機の送受信機能ブロック図である。図３において、図６と同じ機能については、同じ符号を付し説明を省力する。
本実施形態では、図６の送信部１１０と比べ、基地局２の送信部１０Ｂにおいて、移相器１６、距離算出部１９、位相算出部２０、位相差算出部２１、移相器イネーブル部２２を追加している。
なお、基地局１（基地局Ａ、基地局Ｃ）の送信部１０Ａは、図示を省略するが、図６の送信部１１０と比べ、距離算出部１９、位相算出部２０が追加され、移相器１６と位相差算出部２１と移相器イネーブル部２２が追加されていない構成である。
【００２０】
基地局２の距離算出部１９は、中央制御装置６０からデジタル伝送されるフレームデータから、基地局２と車上局５０間で無線信号が伝送される時間である、基地局-車上局間の信号伝播に要する時間Ｔｂを取り込み、該時間Ｔｂと無線伝播速度Ｖから、基地局２と車上局５０間の距離Ｄｂを算出する。Ｄｂ＝Ｖ×Ｔｂにより算出できる。
詳しく説明すると、中央制御装置６０からの距離計測指示信号１Ｂを受信すると、基地局２は車上局５０へ距離計測要求信号２Ｂを送信し、距離計測要求信号２Ｂを受信した車上局５０は、基地局２へ距離計測応答信号３Ｂを送信する。距離計測応答信号３Ｂを受信した基地局２は、中央制御装置６０へ距離計測終了信号４Ｂを送信する。中央制御装置６０は、距離計測指示信号１Ｂを送信してから距離計測終了信号４Ｂを受信するまでの時間を計測し、これに基づき、基地局-車上局間の信号伝播に要する時間Ｔｂを算出する。
【００２１】
同様にして、基地局１の距離算出部１９は、中央制御装置６０からデジタル伝送されるフレームデータから、基地局１と車上局５０間で無線信号が伝送される時間である、基地局-車上局間の信号伝播に要する時間Ｔａを取り込み、該時間Ｔａと無線伝播速度Ｖから、基地局１と車上局５０間の距離Ｄａを算出する。Ｄａ＝Ｖ×Ｔａにより算出できる。
詳しく説明すると、中央制御装置６０からの距離計測指示信号１Ａを受信すると、基地局１は車上局５０へ距離計測要求信号２Ａを送信し、距離計測要求信号２Ａを受信した車上局５０は、基地局１へ距離計測応答信号３Ａを送信する。距離計測応答信号３Ａを受信した基地局１は、中央制御装置６０へ距離計測終了信号４Ａを送信する。中央制御装置６０は、距離計測指示信号１Ａを送信してから距離計測終了信号４Ａを受信するまでの時間を計測し、これに基づき、基地局-車上局間の信号伝播に要する時間Ｔａを算出する。
【００２２】
基地局２の位相算出部２０は、基地局２の送信周波数Ｆ１と距離算出部１９で算出した距離Ｄｂに基づき、該基地局２からの送信波の送信時点における位相を基準（ゼロ）としたときに、車上局５０で受信された時点における位相θｂを算出する。
【００２３】
同様にして、基地局１の位相算出部２０は、基地局１の送信周波数Ｆ１と距離算出部１９で算出した距離Ｄａに基づき、該基地局１からの送信波の送信時点における位相を基準（ゼロ）としたときに、車上局５０で受信された時点における位相θａを算出し、中央制御装置６０へ送信する。
【００２４】
基地局２の位相差算出部２１は、基地局１からの送信波の位相θａと基地局２からの送信波の位相θｂの位相差θを算出し、移相器１６に入力する。なお、基地局１からの送信波の位相θａは、中央制御装置６０から基地局２へ送信されたものである。
【００２５】
移相器イネーブル部２２は、基地局２の受信部３０から、車上局５０からのＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication：受信信号強度）情報を取得して、該ＲＳＳＩが所定の閾値を超えているか否かの閾値範囲判定を行い、且つ、基地局２と車上局５０間の距離Ｄｂにより、車上局５０がビート干渉領域７０に接近しているか否かを判定し、両方の条件を満たせば、移相器１６をイネーブルとする機能を有する。
詳しくは、車上局５０から受信した、基地局２からの送信波の車上局５０における受信信号強度が所定の第１の値以上となり、かつ、距離Ｄｂが所定の第１の値以下になったとき、あるいは、車上局５０から受信した、基地局２からの送信波の車上局５０における受信信号強度が所定の第２の値未満となり、かつ、距離Ｄｂが所定の第２の値より大きくなったときに、移相器１６をイネーブルとするイネーブル信号を出力する。前記受信信号強度の所定の第１の値と第２の値は、同じ値であってもよい。
【００２６】
移相器１６は、変調部の構成要素である差動符号化部１５の後段であって、送信出力部１７の前段に配置される。移相器１６の位置は、差動符号化部１５の後段であればよく、送信出力部１７の内部に配置することも可能である。移相器１６は、前段の差動符号化部１５から来るＩＱマッピング信号に対して、移相機能がイネーブルになった場合に、つまり、移相器イネーブル部２２からのイネーブル信号が入力された場合に、上記位相差θが解消されるように（位相差θがゼロとなるように）、基地局２の送信部１０Ｂから出力する送信信号の位相を、例えば上記位相差θ分ほど移相させる機能を持つ。
【００２７】
例えば、車上局５０で受信される基地局１からの送信信号は、Ｅ＊（ｃｏｓ（θａ）＋ｊ＊ｓｉｎ（θａ））で表すことができ、基地局２からの送信信号は、Ｅ＊ｓｉｎ（θａ＋θ）＋Ｆ＊ｓｉｎ（θａ＋θ）で表すことができる。ここで、θａ＋θ＝θｂである。移相器１６は、基地局１からの送信信号と基地局２からの送信信号の位相差θがゼロとなるように、基地局２からの送信信号の位相を移相させる。
なお、上記位相差θは算出値であり実際の位相差とは食い違うこともありうる。したがって、上述の移相動作において、基地局２の無線機は、車上局５０からのＲＳＳＩ情報が良い値になるように、上記位相差θが解消される方向に移相させ、車上局５０からのＲＳＳＩ情報が最も良い値となったときに、移相器１６の移相を停止させることが好ましい。
【００２８】
次に、本実施形態のシステム動作を、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態のシステム動作概念図であり、図２において、基地局Ａと基地局Ｂ間に車上局Ｍが存在する場合である。基地局Ａは、上述した位相固定型の基地局１であり、基地局Ｂは、上述した移相型の基地局２である。
基地局Ａと基地局Ｂは、共に車上局Ｍに対して常時送信しており、送信周波数はＦ１、受信周波数はＦ２の無線機を搭載している基地局である。車上局Ｍは、受信周波数Ｆ１、送信周波数Ｆ２の無線機を搭載している。
【００２９】
まず、中央制御装置６０から、基地局Ａに対し距離計測指示信号１Ａが送信され、基地局Ｂに対し距離計測指示信号１Ｂが送信され、距離計測指示信号１Ａを受信した基地局Ａは、車上局Ｍに対し距離計測要求信号（距離計測ＲＥＱ）２Ａを送信する（ステップＳ１ａ）。同様に、距離計測指示信号１Ｂを受信した基地局Ｂは、車上局Ｍに対し距離計測要求信号（距離計測ＲＥＱ）２Ｂを送信する（ステップＳ１ｂ）。
【００３０】
距離計測要求信号２Ａを受信した車上局Ｍは、基地局Ａに対し、距離計測応答信号（距離計測ＲＳＰ）３Ａを送信し（ステップＳ２ａ）、基地局Ｂに対し、距離計測応答信号（距離計測ＲＳＰ）３Ｂを送信する（ステップＳ２ｂ）。車上局Ｍから距離計測応答信号３Ａ、３Ｂを受信した基地局Ａと基地局Ｂは、それぞれ、中央制御装置６０に対し、距離計測終了信号４Ａ、４Ｂを送信する。
距離計測終了信号４Ａを受信した中央制御装置６０は、基地局Ａに対し距離計測指示信号１Ａを送信した時刻と、基地局Ａから距離計測終了信号４Ａを受信した時刻の差に基づいて、基地局Ａ‐車上局Ｍ間の信号伝播に要する時間Ｔａを算出し、基地局Ａに送信し通知する。
同様に、中央制御装置６０は、基地局Ｂに対し距離計測指示信号１Ｂを送信した時刻と、基地局Ｂから距離計測終了信号４Ｂを受信した時刻の差に基づいて、基地局Ｂ‐車上局Ｍ間の信号伝播に要する時間Ｔｂを算出し、基地局Ｂに送信し通知する。
【００３１】
基地局Ａは、中央制御装置６０から受信した時間Ｔａと、大気中での無線伝播速度Ｖに基づき、基地局Ａ‐車上局Ｍ間の距離Ｄａを算出する（ステップＳ３ａ）。同様に、基地局Ｂは、中央制御装置６０から受信した時間Ｔｂと、大気中での無線伝播速度Ｖに基づき、基地局Ｂ‐車上局Ｍ間の距離Ｄｂを算出する（ステップＳ３ｂ）。
【００３２】
次に、基地局Ａは、車上局Ｍにおいて基地局Ａからの送信波の位相がどのように見えるかを推測する為に、車上局Ｍにおける基地局Ａからの送信波の位相θaを算出し（ステップＳ４ａ）、中央制御装置６０へ送信する。このとき、位相θaを算出する為に、基地局Ａの送信周波数Ｆ１と基地局Ａ‐車上局Ｍ間の距離Ｄａを用いる。
【００３３】
同様に、基地局Ｂは、車上局Ｍにおいて基地局Ｂからの送信波の位相がどのように見えるかを推測する為に、車上局Ｍにおける基地局Ｂからの送信波の位相θｂを算出する（ステップＳ４ｂ）。このとき、位相θｂを算出する為に、基地局Ｂの送信周波数Ｆ１と基地局Ｂ‐車上局Ｍ間の距離Ｄｂを用いる。
中央制御装置６０は、基地局Ａから受信した位相θaを基地局Ｂへ送信する。
【００３４】
本実施形態では、移相機能を持っている移相型の基地局は、基地局Ｂであるので、基地局Ｂは、中央制御装置６０から位相θaを受信し、車上局Ｍにおける基地局Ａからの送信波の位相θaと基地局Ｂからの送信波の位相θｂとの位相差θを算出する（ステップＳ５ｂ）。
【００３５】
また、基地局Ｂは車上局Ｍから、基地局Ｂからの送信波の車上局Ｍにおける受信信号強度であるＲＳＳＩ情報を受信し（ステップＳ６ｂ）、所定の高／低閾値に基づき、車上局Ｍからの該ＲＳＳＩの下降又は上昇を監視する。なお、基地局Ａは車上局Ｍから、基地局Ａからの送信波の車上局Ｍにおける受信信号強度であるＲＳＳＩ情報を受信している（ステップＳ６ａ）が、これは、基地局Ｂが受信機などの故障により、ＲＳＳＩ情報を取得できなくなった場合に、基地局Ａ側のＲＳＳＩ情報を中央制御装置側へ送り、その情報を元に、補正して基地局ＢでのＲＳＳＩ情報を作り出す為である。
【００３６】
例えば、車上局Ｍが基地局Ｂから基地局Ａに向けて移動中の場合は、基地局Ｂは、車上局ＭからのＲＳＳＩの下降を監視し、ＲＳＳＩが所定の第１の閾値よりも低下し、かつ、基地局Ｂ‐車上局Ｍ間の距離Ｄｂが、基地局Ａと基地局Ｂの間の中央付近を指し示したときに、つまり、距離Ｄｂが所定の第１の値より大きくなったときに、移相機能をイネーブルにし、位相差θが解消するように、基地局Ｂからの送信波の位相を変更する。
【００３７】
また、車上局Ｍが基地局Ａから基地局Ｂに向けて移動中の場合は、基地局Ｂは、車上局ＭからのＲＳＳＩの上昇を監視し、ＲＳＳＩが所定の第２の閾値以上に上昇し、かつ、基地局Ｂ‐車上局Ｍ間の距離Ｄｂが、基地局Ａと基地局Ｂの間の中央付近を指し示したときに、つまり、距離Ｄｂが所定の第２の値以下になったときに、移相機能をイネーブルにし、位相差θが解消するように、基地局Ｂからの送信波の位相を変更する。
前記ＲＳＳＩの第１の閾値と第２の閾値は異なる値としている。その理由は、閾値を異なる値としてヒステリシスを組んで移相器を動作させるかさせないかを判断するためである。また、前記距離Ｄｂの第２の値は、第１の値よりも大きく設定される。
【００３８】
このように、基地局Ｂからの送信波の位相を変更することにより、基地局Ａと基地局Ｂからの送信波が干渉するビート干渉を回避することができる。
【００３９】
なお、上述した基地局と車上局間の距離計測動作は、車上局Ｍが基地局Ａと基地局Ｂの間の中央付近に近づくまでは、車上局Ｍが基地局Ａと基地局Ｂの間の中央付近に近づいた後よりも少ない頻度で繰り返し行うようにすると、基地局の消費電力を低減するうえで好ましい。
また、上述したＲＳＳＩの所定の閾値との比較動作は、車上局Ｍが基地局Ａと基地局Ｂの間の中央付近に近づいた後に行うようにすると、基地局の消費電力を低減するうえで好ましい。
また、上述した位相θaや位相θｂの算出動作や、位相差θの算出動作は、ＲＳＳＩが所定の閾値を超えており、かつ、車上局がビート干渉領域に接近して基地局と車上局間の距離が所定の値を超えているときのみ、つまり、基地局からの送信波の位相を変更する移相動作を行うときにのみ行うようにすると、基地局の消費電力を低減するうえで好ましい。
【００４０】
本実施形態によれば、少なくとも次の効果を得ることができる。
（１）列車無線システムにおいて基地局間のビート干渉による受信切断を回避することができ、特に、緊急の列車停車時や低速運転時において長時間の受信切断を回避することが可能となる。
（２）車上局ＭからのＲＳＳＩが所定の閾値よりも上昇又は下降し、かつ、基地局Ｂ‐車上局Ｍ間の距離Ｄｂが基地局Ａと基地局Ｂの間の中央付近を指し示したときに、基地局Ｂからの送信波の位相を変更するようにしたので、車上局ＭからのＲＳＳＩが所定の閾値よりも上昇又は下降したときか、又は、基地局Ｂ‐車上局Ｍ間の距離Ｄｂが、基地局Ａと基地局Ｂの間の中央付近を指し示したときのいずれか一方により、基地局Ｂからの送信波の位相を変更するよりも、確実に基地局間のビート干渉による受信切断を回避することができる。
（３）位相固定型の基地局と移相型の基地局を交互に配置したので、移相型の基地局のみを配置した場合に比べ、設備費用を抑えることができる。
【００４１】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
前記実施形態では、基地局と車上局との間の距離を、基地局と車上局との間の信号の送受信時刻の差により計測したが、位置精度が向上すればＧＰＳ（Global Positioning System）により距離を計測してもよく、あるいは、線路沿いに設置した位置標識等により距離を計測してもよい。
前記実施形態では、基地局と車上局との間の距離（Ｄａ、Ｄｂ）や、基地局からの送信波の車上局における位相（θａ、θｂ）や、基地局からの送信波の車上局における位相差（θａとθｂの差）を各基地局で算出したが、中央制御装置６０で計測し、基地局へ送信するようにしてもよい。
前記実施形態では、基地局と車上局との間の信号の送受信時刻の差を、中央制御装置６０で計測したが、各基地局で計測してもよい。
【００４２】
前記実施形態では、車上局ＭからのＲＳＳＩが所定の閾値よりも上昇又は下降し、かつ、基地局Ｂ‐車上局Ｍ間の距離Ｄｂが、基地局Ａと基地局Ｂの間の中央付近を指し示したときに、基地局Ｂからの送信波の位相を変更するようにしたが、本発明を適用するシステムの状況によっては、車上局ＭからのＲＳＳＩが所定の閾値よりも上昇又は下降したときか、又は、基地局Ｂ‐車上局Ｍ間の距離Ｄｂが、基地局Ａと基地局Ｂの間の中央付近を指し示したときのいずれか一方により、基地局Ｂからの送信波の位相を変更するようにすることも可能である。
前記実施形態では、位相固定型の基地局と移相型の基地局を交互に配置したが、全ての基地局を移相型で構成してもよい。
前記実施形態では、基地局と中央制御装置を有線接続したが、無線接続してもよい。
【００４３】
なお、本発明は、本発明に係る処理を実行するシステムとしてだけでなく、装置、方法として、或いは、このような装置、方法やシステムを実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして把握することができる。
【００４４】
本明細書の記載事項には、少なくとも次の発明が含まれる。
第１の発明は、
第１の基地局と、前記第１の基地局に隣接する第２の基地局と、前記第１の基地局と前記第２の基地局の間を移動可能であり、前記第１の基地局および前記第２の基地局と無線通信を行う移動局と、前記第１の基地局および前記第２の基地局と通信接続された中央制御装置とを備えた無線通信システムであって、
前記第１の基地局は、前記移動局との間の距離である第１の距離を計測し、該計測した距離に基づき、前記第１の基地局からの第１の送信波の前記移動局における位相である第１の位相を算出して前記中央制御装置へ送信し、
前記第２の基地局は、前記移動局との間の距離である第２の距離を計測し、該計測した距離に基づき、前記第２の基地局からの第２の送信波の前記移動局における位相である第２の位相を算出し、
前記中央制御装置は、前記第１の基地局から受信した前記第１の位相を、前記第２の基地局へ送信し、
前記移動局は、前記第２の基地局からの第２の送信波の受信信号強度を測定して、該測定した受信信号強度情報を前記第２の基地局へ送信し、
前記第２の基地局は、前記移動局から受信した受信信号強度が所定の第１の値以上となり、かつ、前記第２の距離が所定の第１の値以下になったとき、あるいは、前記移動局から受信した受信信号強度が所定の第２の値未満となり、かつ、前記第２の距離が所定の第２の値より大きくなったときに、前記第２の位相と前記中央制御装置から受信した前記第１の位相との位相差に基づき、前記移動局へ送信する送信波の位相を変更することを特徴とする無線通信システム。
なお、前記受信信号強度の所定の第１の値と第２の値は、同じ値であってもよい。
【００４５】
第２の発明は、第１の発明の無線通信システムであって、
前記中央制御装置は、前記第１の基地局および前記第２の基地局に対してそれぞれ、距離計測指示情報を送信し、
前記第１の基地局および前記第２の基地局は、前記中央制御装置から受信した距離計測指示情報に基づき、前記移動局に対してそれぞれ、距離計測要求情報を送信し、
前記移動局は、前記距離計測要求情報を受信すると、前記第１の基地局および前記第２の基地局に対してそれぞれ、距離計測応答情報を送信し、
前記第１の基地局および前記第２の基地局は、前記移動局から受信した距離計測応答情報に基づき、前記中央制御装置に対してそれぞれ、距離計測終了情報を送信し、
前記第１の基地局および前記第２の基地局は、前記距離計測要求情報を送信してから前記距離計測応答情報を受信するまでに要した時間に基づき、それぞれ、前記第１の距離および前記第２の距離を算出することを特徴とする無線通信システム。
【００４６】
第３の発明は、第２の発明の無線通信システムであって、
前記距離計測要求情報を送信してから前記距離計測応答情報を受信するまでに要した時間は、前記中央制御装置が距離計測指示情報を送信してから距離計測終了情報を受信するまでの時間に基づき、前記中央制御装置で算出され、前記第１の基地局および前記第２の基地局へ送信されたものであることを特徴とする無線通信システム。
【００４７】
第４の発明は、第２の発明の無線通信システムであって、
前記距離計測要求情報を送信してから前記距離計測応答情報を受信するまでに要した時間は、前記第１の基地局および前記第２の基地局で算出されたものであることを特徴とする無線通信システム。
【００４８】
第５の発明は、第１の発明ないし第４の発明の無線通信システムであって、
前記第２の基地局は、前記移動局へ送信する送信波の位相を変更する位相変更機能を備え、前記第１の基地局は、前記移動局へ送信する送信波の位相が固定されていることを特徴とする無線通信システム。
【００４９】
第６の発明は、第１の発明ないし第５の発明の無線通信システムであって、
前記位相変更機能を備える第２の基地局と、前記移動局へ送信する送信波の位相が固定されている第１の基地局を、それぞれ複数備え、前記第２の基地局と前記第１の基地局が交互に直列に配置されていることを特徴とする無線通信システム。
【００５０】
第７の発明は、第１の発明ないし第６の発明の無線通信システムであって、
前記移動局は、列車に搭載された車上局であり、前記第２の基地局と前記第１の基地局が、列車の線路沿いに配置されていることを特徴とする無線通信システム。
【００５１】
第８の発明は、
第１の基地局と、前記第１の基地局に隣接する第２の基地局と、前記第１の基地局から前記第２の基地局の方へ移動し、前記第１の基地局および前記第２の基地局と無線通信を行う移動局と、前記第１の基地局および前記第２の基地局と通信接続された中央制御装置とを備えた無線通信システムであって、
前記第１の基地局は、前記移動局との間の距離である第１の距離を計測し、該計測した距離に基づき、前記第１の基地局からの第１の送信波の前記移動局における位相である第１の位相を算出して前記中央制御装置へ送信し、
前記第２の基地局は、前記移動局との間の距離である第２の距離を計測し、該計測した距離に基づき、前記第２の基地局からの第２の送信波の前記移動局における位相である第２の位相を算出し、
前記中央制御装置は、前記第１の基地局から受信した前記第１の位相を、前記第２の基地局へ送信し、
前記移動局は、前記第２の基地局からの第２の送信波の受信信号強度を測定して、該測定した受信信号強度情報を前記第２の基地局へ送信し、
前記第２の基地局は、前記移動局から受信した受信信号強度が所定値以上となり、かつ、前記第２の距離が所定値以下になったときに、前記第２の位相と前記中央制御装置から受信した前記第１の位相との位相差に基づき、前記移動局へ送信する送信波の位相を変更することを特徴とする無線通信システム。
【００５２】
第９の発明は、
第１の基地局と、前記第１の基地局に隣接する第２の基地局と、前記第１の基地局から前記第２の基地局の方へ移動し、前記第１の基地局および前記第２の基地局と無線通信を行う移動局と、前記第１の基地局および前記第２の基地局と有線通信を行う中央制御装置とを備えた無線通信システムで用いられる第２の基地局であって、
前記移動局との間の距離を計測し、該計測した距離に基づき、前記第２の基地局からの送信波の前記移動局における位相である第２の位相を算出し、
前記中央制御装置から、前記第１の基地局からの送信波の前記移動局における位相である第１の位相を受信し、
前記移動局から、前記第２の基地局からの送信波の前記移動局における受信信号強度を受信し、
前記移動局から受信した受信信号強度が所定値以上となり、前記移動局との間の距離が所定値以下になったときに、前記第２の位相と前記第１の位相との位相差に基づき、前記移動局へ送信する送信波の位相を変更することを特徴とする基地局。
【００５３】
第１０の発明は、
第１の基地局と、前記第１の基地局に隣接する第２の基地局と、前記第１の基地局と前記第２の基地局の間を移動可能であり、前記第１の基地局および前記第２の基地局と無線通信を行う移動局と、前記第１の基地局および前記第２の基地局と通信接続された中央制御装置とを備えた無線通信システム又は無線通信方法であって、
前記第１の基地局と前記移動局との間の距離である第１の距離、および前記第２の基地局と前記移動局との間の距離である第２の距離を計測する距離計測ステップと、
前記計測した距離に基づき、前記第１の基地局からの第１の送信波の前記移動局における位相である第１の位相、および前記第２の基地局からの第２の送信波の前記移動局における位相である第２の位相を算出する位相算出ステップと、
前記第１の位相および前記第２の位相の位相差を算出する位相差算出ステップと、
前記第２の基地局からの第２の送信波の前記移動局における受信信号強度を測定する受信信号強度測定ステップと、
前記第２の基地局が、前記移動局から受信した受信信号強度が所定の第１の値以上となり、かつ、前記第２の距離が所定の第１の値以下になったとき、あるいは、前記移動局から受信した受信信号強度が所定の第２の値未満となり、かつ、前記第２の距離が所定の第２の値より大きくなったときに、前記第２の位相と前記中央制御装置から受信した前記第１の位相との位相差に基づき、前記移動局へ送信する送信波の位相を変更する位相変更ステップとを備えることを特徴とする無線通信システム又は無線通信方法。
なお、前記受信信号強度の所定の第１の値と第２の値は、同じ値であってもよい。
【００５４】
第１１の発明は、
第１の基地局と、前記第１の基地局に隣接する第２の基地局と、前記第１の基地局と前記第２の基地局の間を移動可能であり、前記第１の基地局および前記第２の基地局と無線通信を行う移動局と、前記第１の基地局および前記第２の基地局と通信接続された中央制御装置とを備えた無線通信システムであって、
前記第１の基地局と前記移動局との間の距離である第１の距離を計測する第１の距離計測部と、
前記第２の基地局と前記移動局との間の距離である第２の距離を計測する第２の距離計測部と、
前記第１の距離に基づき、前記第１の基地局からの第１の送信波の、前記移動局における位相である第１の位相を算出する第１の位相算出部と、
前記第２の距離に基づき、前記第２の基地局からの第２の送信波の、前記移動局における位相である第２の位相を算出する第２の位相算出部と、
前記第１の位相および前記第２の位相の位相差を算出する位相差算出部と、
前記第２の基地局からの第２の送信波の、前記移動局における受信信号強度を測定する受信信号強度測定部と、
前記第２の送信波の受信信号強度が所定の第１の値以上となり、かつ、前記第２の距離が所定の第１の値以下になったとき、あるいは、前記第２の送信波の受信信号強度が所定の第２の値未満となり、かつ、前記第２の距離が所定の第２の値より大きくなったときに、前記第２の位相と前記第１の位相との位相差に基づき、前記第２の基地局から前記移動局へ送信する第２の送信波の位相を変更する位相変更部とを備えることを特徴とする無線通信システム。
なお、前記受信信号強度の所定の第１の値と第２の値は、同じ値であってもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１・・基地局、２・・基地局、１０・・送信部、１１・・入力部、１２・・チャネルコーデック部、１３・・Ｓ／Ｐ変換部、１４・・シンボルマッピング部、１５・・差動符号化部、１６・・移相器、１７・・送信出力部、１８・・送信アンテナ、１９・・距離算出部、２０・・位相算出部、２１・・位相差算出部、２２・・移相器イネーブル部、２５・・遅延回路、３０・・受信部、３１・・受信アンテナ、３２・・アナログＲＦ部、３３・・Ａ／Ｄ部、３４・・直交変調部、３５・・受信フィルタ、３６・・遅延検波部、３７・・符号判定部、３８・・チャネルデコード部、５０・・車上局、６０・・中央制御装置、６１・・通信卓、６２・・網クロックタイミング送出部、６３・・光ファイバ、７０・・ビート干渉領域、７１・・線路、１１０・・送信部、１２５・・高安定水晶発振器回路、１３０・・受信部、１３８・・チャネルデコード部、１６２・・網タイミング送出部。
【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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