(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つまたは複数のアンテナのカバーエリアにより基地局のカバーエリアであるセルが構成され、前記アンテナが移動局の走行経路に沿って配置された無線通信システムにおいて、前記基地局からの信号を受信する前記移動局であって、
前記基地局から受信した報知信号に含まれる前記セルを構成するアンテナの数を示すアンテナ数、および前記セルにおいて自移動局がアンテナの通過を検出した回数を示す通過回数に基づいて、自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出する制御部と、
前記アンテナ数および前記通過回数を記憶する記憶部と、
を備えることを特徴とする移動局。
【請求項２】
前記制御部は、前記報知信号から前記アンテナ数を抽出し、抽出した前記アンテナ数を前記記憶部に記憶させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の移動局。
【請求項３】
前記制御部は、自移動局がハンドオーバするごとにハンドオーバ先の基地局から受信した報知信号から前記アンテナ数を抽出し、前記記憶部に記憶された前記アンテナ数を更新する、
ことを特徴とする請求項２に記載の移動局。
【請求項４】
前記制御部は、受信した信号の周波数である受信周波数と、前記アンテナが送信する信号の周波数である発信周波数との差分に基づいて、前記アンテナの通過を検出する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の移動局。
【請求項５】
前記制御部は、受信した信号の受信信号電力レベルの推移に基づいて、前記アンテナの通過を検出する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の移動局。
【請求項６】
前記制御部は、自移動局の走行方向が逆方向に変化したことを検出した場合、前記記憶部に記憶された前記通過回数を更新する、
ことを特徴とする請求項５に記載の移動局。
【請求項７】
前記制御部は、規定された回数分の受信信号電力レベルの平均値である平均受信信号電力レベルを算出し、前記平均受信信号電力レベルの推移に基づいて、自移動局の走行方向が逆方向に変化したことを検出する、
ことを特徴とする請求項６に記載の移動局。
【請求項８】
１つまたは複数のアンテナのカバーエリアにより基地局のカバーエリアであるセルが構成され、前記アンテナが移動局の走行経路に沿って配置された無線通信システムにおいて、請求項１から７のいずれか１つに記載の移動局と通信を行う前記基地局であって、
前記セルを構成するアンテナの数を示すアンテナ数を記憶する記憶部と、
前記アンテナ数の情報を含む報知信号を、前記セルに存在する移動局に送信する制御を行う移動局管理部と、
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか１つに記載の移動局と、
請求項８に記載の基地局と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項１０】
１つまたは複数のアンテナのカバーエリアにより基地局のカバーエリアであるセルが構成され、前記アンテナが移動局の走行経路に沿って配置された無線通信システムにおける通信方法であって、
基地局が、自基地局において前記セルを構成するアンテナの数を示すアンテナ数の情報を含む報知信号を、前記セルに存在する移動局に送信する報知信号送信ステップと、
移動局が、前記基地局から受信した前記報知信号に含まれる前記アンテナ数、および前記セルにおいて自移動局がアンテナの通過を検出した回数を示す通過回数に基づいて、自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出するカバーエリア検出ステップと、
を含むことを特徴とする通信方法。
【請求項１１】
前記カバーエリア検出ステップにおいて、前記移動局は、前記報知信号から前記アンテナ数を抽出し、抽出した前記アンテナ数を記憶する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の通信方法。
【請求項１２】
前記カバーエリア検出ステップにおいて、前記移動局は、ハンドオーバするごとにハンドオーバ先の基地局から受信した報知信号から前記アンテナ数を抽出し、記憶する前記アンテナ数を更新する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の通信方法。
【請求項１３】
前記カバーエリア検出ステップにおいて、前記移動局は、受信した信号の周波数である受信周波数と、前記アンテナが送信する信号の周波数である発信周波数との差分に基づいて、前記アンテナの通過を検出する、
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１つに記載の通信方法。
【請求項１４】
前記カバーエリア検出ステップにおいて、前記移動局は、受信した信号の受信信号電力レベルの推移に基づいて、前記アンテナの通過を検出する、
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１つに記載の通信方法。
【請求項１５】
前記カバーエリア検出ステップにおいて、前記移動局は、走行方向が逆方向に変化したことを検出した場合、前記通過回数を更新する、
ことを特徴とする請求項１４に記載の通信方法。
【請求項１６】
前記カバーエリア検出ステップにおいて、前記移動局は、規定された回数分の受信信号電力レベルの平均値である平均受信信号電力レベルを算出し、前記平均受信信号電力レベルの推移に基づいて、走行方向が逆方向に変化したことを検出する、
ことを特徴とする請求項１５に記載の通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局との間で無線通信を行う移動局、基地局、無線通信システムおよび通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基地局および移動局が無線通信を行う通信システムにおいて基地局が広いエリアをカバーする場合、移動局では、基地局から離れるにつれて受信電力レベルが低下し、無線品質が低下していく問題がある。このような問題に対し、隣接する複数の基地局またはアンテナから同じデータを送信するサイトダイバーシチによって、移動局での無線品質を維持しつつ、基地局ではカバーエリアすなわちセルを拡大することが可能になる。移動局が高速で移動する環境においては、ハンドオーバによる移動局の通信瞬断を抑えるためにセルの拡大が必要となるため、サイトダイバーシチは有効な技術である。【０００３】
移動体が高速で移動する場合、移動局では、複数の基地局またはアンテナのカバーエリアから構成されるセルのオーバラップ区間に存在できる時間が短くなり、素早いハンドオーバが求められる。そのため、移動局は、セルエッジを迅速に検出するため、自局がセル内のどの基地局またはアンテナがカバーするエリア内に存在しているかを把握していることが好ましい。特許文献１には、複局同時送信システムにおいて、各基地局が、異なる値だけキャリア周波数をオフセットして信号を送信し、無線移動局が、受信信号のオフセットを検出して自局が存在するゾーンすなわち基地局のカバーエリアを検出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３２６９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術によれば、無線移動局は、基地局ごとの周波数オフセットを識別する都度、受信周波数の補正が必要となる。そのため、列車無線システムなどの高速移動体に適用する場合、ある基地局の周波数オフセットを識別する前にハンドオーバが発生し、受信周波数の補正が間に合わない可能性がある、という問題があった。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、演算処理を低減しつつ、自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出可能な移動局を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、１つまたは複数のアンテナのカバーエリアにより基地局のカバーエリアであるセルが構成され、アンテナが移動局の走行経路に沿って配置された無線通信システムにおいて、基地局からの信号を受信する移動局である。移動局は、基地局から受信した報知信号に含まれる基地局においてセルを構成するアンテナの数を示すアンテナ数、およびセルにおいて自移動局がアンテナの通過を検出した回数を示す通過回数に基づいて、自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出する制御部を備える。また、移動局は、アンテナ数および通過回数を記憶する記憶部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる移動局は、演算処理を低減しつつ、自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１にかかる無線通信システムの構成例を示す図
【図２】実施の形態１にかかる移動局の構成例を示すブロック図
【図３】実施の形態１にかかる基地局の構成例を示すブロック図
【図４】実施の形態１にかかる基地局において報知信号を送信する処理を示すフローチャート
【図５】実施の形態１にかかる移動局においてアンテナ数の情報を取得する処理を示すフローチャート
【図６】実施の形態１にかかる移動局が、接続している基地局のセルにおいてアンテナの通過を検出する処理を示すフローチャート
【図７】実施の形態１にかかる移動局の記憶部が記憶している、接続している基地局が使用する周波数が周波数ｆ１のときのアンテナ数および通過回数の関係を示すテーブルの例を示す図
【図８】実施の形態１にかかる移動局の記憶部が記憶している、接続している基地局が使用する周波数が周波数ｆ２のときのアンテナ数および通過回数の関係を示すテーブルの例を示す図
【図９】実施の形態１にかかる移動局において自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出する処理を示すフローチャート
【図１０】実施の形態１にかかる移動局が備える処理回路をプロセッサおよびメモリを用いて構成する場合の例を示す図
【図１１】実施の形態１にかかる移動局が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の例を示す図
【図１２】実施の形態２にかかる無線通信システムの構成例を示す図
【図１３】実施の形態２にかかる無線通信システムのアンテナの指向性および移動局における各アンテナからの信号の受信信号電力レベルの強度を示す図
【図１４】実施の形態２にかかる無線通信システムにおいて移動局の移動に伴うアンテナからの信号の受信信号電力レベルの強度の推移を示す図
【図１５】実施の形態２にかかる移動局が、接続している基地局のセルにおいてアンテナの通過を検出する処理を示すフローチャート
【図１６】実施の形態３にかかる無線通信システムの構成例を示す図
【図１７】実施の形態３にかかる移動局において走行方向の変化を検出する処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態にかかる移動局、基地局、無線通信システムおよび通信方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる無線通信システム３００の構成例を示す図である。無線通信システム３００は、基地局１００，１１０と、基地局１００と接続するアンテナ１０１，１０２と、基地局１１０と接続するアンテナ１１１，１１２と、移動局２１０，２２０，２３０と、を備える。本実施の形態では、一例として、無線通信システム３００は列車無線システムとし、移動局２１０〜２３０は列車とする。移動局２１０〜２３０は、実際には列車に搭載された通信装置によって、基地局１００，１１０と通信を行う。アンテナ１０１，１０２，１１１，１１２は、列車である移動局２１０〜２３０の走行経路であるレールに沿って配置されているものとする。
【００１２】
基地局１００は、２つのアンテナ１０１，１０２のカバーエリアから構成されるセル１０３をカバーエリアとする。基地局１００は、アンテナ１０１，１０２から同一周波数で同一内容の信号を送信する。基地局１００は、周波数ｆ１でアンテナ１０１，１０２から信号を送信する。実施の形態１ではアンテナ１０１，１０２は無指向性アンテナとする。
【００１３】
基地局１１０は、２つのアンテナ１１１，１１２のカバーエリアから構成されるセル１１３をカバーエリアとする。基地局１１０は、アンテナ１１１，１１２から同一周波数で同一内容の信号を送信する。基地局１１０は、周波数ｆ２でアンテナ１１１，１１２から信号を送信する。実施の形態１ではアンテナ１１１，１１２は無指向性アンテナとする。
【００１４】
無線通信システム３００は、図１の例では２つの基地局１００，１１０を備えているが、３つ以上の基地局を備えていてもよい。例えば、無線通信システム３００において、基地局１１０の右側に基地局１２０，１３０が設置されている場合、基地局１１０の右隣の基地局１２０は周波数ｆ１で信号を送信し、基地局１２０の右隣の基地局１３０は周波数ｆ２で信号を送信し、複数の基地局が交互に異なる周波数で信号を送信するものとする。なお、無線通信システム３００では、複数の基地局において、２つの周波数を繰り返して交互に使用する場合に限定せず、１つの周波数のみを使用してもよいし、３つ以上の周波数を繰り返して使用してもよい。
【００１５】
図１において、移動局２１０，２２０は図１の左方向を順方向として走行し、移動局２３０は図１の右方向を順方向として走行する。なお、移動局２３０はセル１０３の端に存在し、セル１０３からセル１１３へハンドオーバする方向に走行している。以降、移動局２１０〜２３０を総称する場合、移動局群２００と称する。
【００１６】
移動局２１０〜２３０の構成について説明する。図２は、実施の形態１にかかる移動局２１０の構成例を示すブロック図である。移動局２１０〜２３０は同一構成のため、移動局２１０を例にして構成を説明する。移動局２１０は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）部２０１と、ベースバンド部２０２と、移動管理部２０３と、メイン処理部２０４と、電源２０６と、記憶部２０７と、アンテナ２０８と、を備える。なお、移動管理部２０３およびメイン処理部２０４によって制御部２０５を構成する。
【００１７】
ＲＦ部２０１は、ベースバンド部２０２からのベースバンド信号の変調、および、アンテナ２０８で受信された信号のベースバンド信号への復調などを行う。ＲＦ部２０１は、例えば、汎用のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）で実現される。
【００１８】
ベースバンド部２０２は、送信する信号の変調およびＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換、および、ＲＦ部２０１で復調されたベースバンド信号のＤ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ）変換および復調など、ＯＳＩ（Ｏｐｅｎ  ＳＹＳＴＥＭＳ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）参照モデルのレイヤ２，３に相当する処理を行う。ベースバンド部２０２は、例えば、汎用のＩＣで実現される。
【００１９】
移動管理部２０３は、自移動局の移動を管理する機能部であり、例えば、自移動局が存在する基地局またはアンテナのカバーエリアを管理する。
【００２０】
メイン処理部２０４は、自移動局の移動管理を除くアプリケーション処理を行う機能部であり、本実施の形態において特徴的な処理である後述するアンテナ通過の検知を行う。
【００２１】
電源２０６は、移動局２１０の各部に電力を供給する。
【００２２】
記憶部２０７は、メイン処理部２０４の制御により、自移動局と接続する基地局から取得した同一信号を送信してセルを構成するアンテナの数の情報を示すアンテナ数Ｃａｎｔ、および、自移動局がセルで通過したアンテナの数の情報を示す通過回数Ｃｐａｓｓなどを記憶する。
【００２３】
アンテナ２０８は、基地局１００，１１０との間で信号を送受信する。なお、図２では、移動局２１０は、アンテナ２０８を１つのみ備えているが、例えば、全ての周波数を１つのアンテナ２０８で送受信してもよいし、１つの周波数のみを送受信するアンテナ２０８を複数備えていてもよい。
【００２４】
移動局２１０において、制御部２０５は、基地局１００，１１０から受信した報知信号に含まれるアンテナ数Ｃａｎｔ、および通過回数Ｃｐａｓｓに基づいて、自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出する。
【００２５】
基地局１００，１１０の構成について説明する。図３は、実施の形態１にかかる基地局１００の構成例を示すブロック図である。基地局１００，１１０は同一構成のため、基地局１００を例にして構成を説明する。基地局１００は、ＩＤＵ（Ｉｎ  Ｄｏｏｒ  Ｕｎｉｔ）１０４と、移動局管理部１０５と、電源１０６と、記憶部１０７と、を備える。
【００２６】
ＩＤＵ１０４は、自基地局と接続している移動局に送信する無線信号を光信号に変換し、光ケーブル１０８およびＯＤＵ（Ｏｕｔ  Ｄｏｏｒ  Ｕｎｉｔ）１０９経由でアンテナ１０１，１０２に出力する。
【００２７】
移動局管理部１０５は、自基地局と接続している移動局の管理を行い、データを送信する際の宛先判断などを行う。
【００２８】
電源１０６は、基地局１００の各部に電力を供給する。
【００２９】
記憶部１０７は、自基地局のセル１０３を構成するアンテナ１０１，１０２の本数の情報を示すアンテナ数Ｃａｎｔの情報を記憶している。記憶部１０７は、具体的にアンテナ数Ｃａｎｔとして「２」を記憶している。なお、図１に示す無線通信システム３００の例では、基地局１１０の記憶部１０７が記憶しているアンテナ数Ｃａｎｔも「２」となる。
【００３０】
光ケーブル１０８は、ＩＤＵ１０４とＯＤＵ１０９とを接続する通信線である。ＯＤＵ１０９は、光ケーブル１０８を介してＩＤＵ１０４から受信した光信号を無線信号に変換し、アンテナ１０１およびアンテナ１０２へそれぞれ転送する。図１では、実際には基地局１００とアンテナ１０１，１０２との間、および基地局１１０とアンテナ１１１，１１２との間にはＯＤＵ１０９が配置されているが、ＯＤＵ１０９の記載は省略している。なお、図３では光ケーブル１０８およびＯＤＵ１０９は基地局１００の外部の構成としているが、光ケーブル１０８およびＯＤＵ１０９を含めて基地局１００として扱ってもよい。
【００３１】
基地局１００は、自基地局と接続している移動局に対して、アンテナ１０１，１０２を介して周波数ｆ１で報知する報知信号に、アンテナ数Ｃａｎｔを含めて送信する。同様に、基地局１１０は、自基地局と接続している移動局に対して、アンテナ１１１，１１２を介して周波数ｆ２で報知する報知信号に、アンテナ数Ｃａｎｔを含めて送信する。
【００３２】
つづいて、移動局２１０〜２３０において、接続する基地局のセルにおいてアンテナの通過を検出する処理について説明する。まず、移動局２１０〜２３０がアンテナ数Ｃａｎｔの情報を取得するまでの処理について説明する。
【００３３】
基地局１００では、移動局管理部１０５が、記憶部１０７からアンテナ数Ｃａｎｔを取得する。移動局管理部１０５は、ＩＤＵ１０４、光ケーブル１０８、およびＯＤＵ１０９を経由して、アンテナ１０１，１０２から、アンテナ数Ｃａｎｔを含む報知信号を、セル１０３内で自基地局と接続している移動局に送信する。また、基地局１１０では、移動局管理部１０５が、記憶部１０７からアンテナ数Ｃａｎｔを取得する。移動局管理部１０５は、ＩＤＵ１０４、光ケーブル１０８、およびＯＤＵ１０９を経由して、アンテナ１１１，１１２から、アンテナ数Ｃａｎｔを含む報知信号を、セル１１３内で自基地局と接続している移動局に送信する。
【００３４】
移動局２１０〜２３０は、自移動局が存在するセルの基地局との接続を確立することで報知信号を受信し、ベースバンド部２０２で受信した報知信号の受信処理をすることで報知信号に含まれるアンテナ数Ｃａｎｔを取得する。これにより、移動局２１０〜２３０は、自移動局が接続する基地局に接続されるアンテナの数、すなわち、自移動局が存在するセルのアンテナの数を示すアンテナ数Ｃａｎｔを取得する。移動局２１０〜２３０において、メイン処理部２０４は、取得したアンテナ数Ｃａｎｔを記憶部２０７に記憶させる。
【００３５】
具体的に、基地局１００，１１０は、例えば、報知信号のフレームフォーマットにおいて決められた領域に格納されるビット列により、アンテナ数Ｃａｎｔの情報を含めて報知信号を送信する。移動局２１０〜２３０は、報知信号のフレームフォーマットにおいて決められた領域に格納されるビット列の情報を解析することで、アンテナ数Ｃａｎｔを取得する。移動局２１０〜２３０は、接続する基地局が変わるまで、すなわち、ハンドオーバにより異なる周波数での送受信を開始するまで、アンテナ数Ｃａｎｔを更新せずに記憶する。
【００３６】
なお、移動局２１０〜２３０では、基地局１００，１１０からの信号を受信する場合、詳細には、基地局１００，１１０と接続するアンテナから送信された信号を受信することになる。具体的に、移動局２１０〜２３０は、基地局１００からの信号は、アンテナ１０１，１０２から送信された信号を受信することになる。同様に、移動局２１０〜２３０は、基地局１１０からの信号は、アンテナ１１１，１１２から送信された信号を受信することになる。以降の説明において、移動局２１０〜２３０が信号を受信する場合、便宜的に基地局１００，１１０からの信号を受信すると記載し、アンテナから送信された信号を受信したとは記載しない場合がある。
【００３７】
図４は、実施の形態１にかかる基地局１００において報知信号を送信する処理を示すフローチャートである。基地局１００，１１０の動作は同様のため、基地局１００を例にして説明する。基地局１００では、移動局管理部１０５が、記憶部１０７からアンテナ数Ｃａｎｔを読み出す（ステップＳ１）。移動局管理部１０５は、アンテナ数Ｃａｎｔを含む報知信号を生成し（ステップＳ２）、ＩＤＵ１０４、光ケーブル１０８、およびＯＤＵ１０９を経由して、アンテナ１０１，１０２から報知信号を送信する（ステップＳ３）。
【００３８】
図５は、実施の形態１にかかる移動局２１０においてアンテナ数Ｃａｎｔの情報を取得する処理を示すフローチャートである。移動局２１０〜２３０の動作は同様のため、移動局２１０を例にして説明する。移動局２１０では、アンテナ２０８、ＲＦ部２０１、およびベースバンド部２０２経由で、メイン処理部２０４が、基地局１００からの報知信号を受信する（ステップＳ１１）。メイン処理部２０４は、報知信号からアンテナ数Ｃａｎｔの情報を抽出し（ステップＳ１２）、アンテナ数Ｃａｎｔを記憶部２０７に記憶させる（ステップＳ１３）。メイン処理部２０４は、自移動局がハンドオーバするごとにハンドオーバ先の基地局から受信した報知信号からアンテナ数を抽出し、記憶部２０７に記憶されたアンテナ数Ｃａｎｔを更新するものとする。
【００３９】
つぎに、移動局２１０〜２３０が、接続する基地局のセルにおいてアンテナの通過を検出する処理について説明する。
【００４０】
移動局２１０〜２３０は、自移動局が存在するセルにおけるアンテナの通過回数Ｃｐａｓｓの情報を、記憶部２０７に記憶している。通過回数Ｃｐａｓｓの初期値は「０」である。移動局２１０〜２３０は、ハンドオーバの完了に伴い通過回数Ｃｐａｓｓを初期値の「０」に設定し、ハンドオーバ先のセルでアンテナを通過する度に通過回数Ｃｐａｓｓを１ずつカウントアップする。
【００４１】
本実施の形態における移動局２１０〜２３０の特徴として、移動局２１０〜２３０は、ドップラシフトを利用して、すなわち、アンテナ２０８で受信する基地局１００，１１０からの信号の周波数の変化を検出することでセルにおいてアンテナの通過を検出し、通過回数Ｃｐａｓｓを１カウントアップする。ドップラシフトは、移動局２１０〜２３０において、発信源、図１の例ではアンテナ１０１，１０２，１１１，１１２に近づくときに受信する信号の周波数である受信周波数が、発信源が送信する信号の周波数である発信周波数よりも高くなり、発信源から遠ざかるときに受信する信号の受信周波数が発信周波数よりも低くなる現象である。移動局２１０〜２３０では、このドップラシフトの現象を利用し、受信周波数と発信周波数との大小関係が逆転する点を検出することで、発信源であるアンテナの通過を検出する。
【００４２】
具体的に、移動局２１０〜２３０では、アンテナ２０８で受信した基地局からの信号、詳細には基地局と接続するアンテナからの信号はＲＦ部２０１およびベースバンド部２０２経由でメイン処理部２０４に送信される。移動局２１０〜２３０において、メイン処理部２０４は、受信した信号の受信周波数の情報を都度ベースバンド部２０２から取得しており、受信周波数の最高周波数および最低周波数の有効値をそれぞれ観測して更新する。メイン処理部２０４は、最高周波数および最低周波数の観測について、一定時間、例えば、自移動局が１０個のアンテナを通過するまでの間行う。メイン処理部２０４は、観測終了後、最後に保持している最高周波数および最低周波数から中間の周波数を算出し、算出した中間の周波数を発信周波数とする。メイン処理部２０４は、発信周波数を基準にして、基地局、詳細には基地局と接続するアンテナから受信した信号の受信周波数が、発信周波数より高い周波数から低い周波数に変わったことを検出することで、アンテナの通過を検出する。
【００４３】
図６は、実施の形態１にかかる移動局２１０〜２３０が、接続している基地局のセルにおいてアンテナの通過を検出する処理を示すフローチャートである。移動局２１０〜２３０では、アンテナ２０８、ＲＦ部２０１、およびベースバンド部２０２を介して、メイン処理部２０４が基地局からの信号を受信する（ステップＳ２１）。
【００４４】
メイン処理部２０４は、受信周波数と発信周波数との差分を計算して記憶する（ステップＳ２２）。メイン処理部２０４は、受信周波数と発信周波数との差分の計算では、受信周波数から発信周波数を減算してもよいし、発信周波数から受信周波数を減算してもよい。メイン処理部２０４は、算出した差分の値である差分値を記憶部２０７に記憶してもよいし、図示しないメイン処理部２０４内のメモリに記憶してもよい。メイン処理部２０４は、基地局から信号を受信する度に、受信周波数と発信周波数との差分を計算する。
【００４５】
メイン処理部２０４は、算出した差分値の符号と内部または記憶部２０７で記憶している前回算出した差分値の符号とを比較し、今回算出した差分値の符号が前回算出した差分値の符号と同じか否かを判断する（ステップＳ２３）。メイン処理部２０４は、具体的に、前回算出した差分値の符号が正で今回算出した差分値の符号が正の場合、または、前回算出した差分値の符号が負で今回算出した差分値の符号が負の場合、符号が同じと判断する。一方、メイン処理部２０４は、前回算出した差分値の符号が正で今回算出した差分値の符号が負の場合、または、前回算出した差分値の符号が負で今回算出した差分値の符号が正の場合、符号が異なると判断する。
【００４６】
メイン処理部２０４は、比較した２つの差分値の符号が異なっている場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）、接続している基地局のセルにおいてアンテナの通過を検知したとして、通過回数Ｃｐａｓｓを１つカウントアップする（ステップＳ２４）。メイン処理部２０４は、更新した通過回数Ｃｐａｓｓを記憶部２０７に記憶させ、記憶部２０７の通過回数Ｃｐａｓｓの情報を更新する（ステップＳ２５）。一方、メイン処理部２０４は、比較した２つの差分値の符号が同じ場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、接続している基地局のセルにおいてアンテナの通過を検知していないとして、ステップＳ２４およびステップＳ２５の処理をせず終了する。
【００４７】
このように、メイン処理部２０４は、受信した信号の周波数である受信周波数と、アンテナから送信されたときの信号の周波数である発信周波数との差分に基づいて、アンテナの通過を検出する。以上の処理により、移動局２１０〜２３０は、ドップラシフトによる周波数の変化に基づいて、接続している基地局のセルにおいてアンテナの通過を検出し、通過回数Ｃｐａｓｓをカウントアップしていくことで、セルにおいてアンテナの通過回数を把握することができる。なお、本実施の形態において、移動局２１０〜２３０がアンテナを通過したと判断するタイミングは、図１に示す無線通信システム３００において、移動局２１０〜２３０が各アンテナの設置されている地点を通過したときではない。移動局２１０〜２３０がアンテナを通過したと判断するタイミングは、移動局２１０〜２３０において、各アンテナが設置されている地点を通過後、アンテナからの信号の受信周波数が発信周波数よりも小さくなったタイミングとなる。
【００４８】
つぎに、移動局２１０〜２３０が、自移動局が接続している基地局のセルにおいて、自移動局が存在するアンテナのカバーエリアの管理方法について説明する。
【００４９】
図７は、実施の形態１にかかる移動局２１０〜２３０の記憶部２０７が記憶している、接続している基地局が使用する周波数が周波数ｆ１のときのアンテナ数Ｃａｎｔおよび通過回数Ｃｐａｓｓの関係を示すテーブル５００の例を示す図である。また、図８は、実施の形態１にかかる移動局２１０〜２３０の記憶部２０７が記憶している、接続している基地局が使用する周波数が周波数ｆ２のときのアンテナ数Ｃａｎｔおよび通過回数Ｃｐａｓｓの関係を示すテーブル５０１の例を示す図である。移動管理部２０３は、記憶部２０７が記憶しているデータベースであるテーブル５００，５０１に基づいて、自移動局が存在するアンテナのカバーエリアの周波数を管理している。なお、移動局２１０〜２３０がカバーエリアの周波数を管理する際に使用するテーブル５００，５０１は一例であり、図７および図８に示す内容に限定されるものではない。
【００５０】
図７および図８に示すテーブル５００，５０１は、アンテナ数Ｃａｎｔおよび通過回数Ｃｐａｓｓに対応する周波数を示すものである。移動局２１０〜２３０は、存在するセルで使用される周波数が周波数ｆ１の場合は図７のテーブル５００を参照し、存在するセルで使用される周波数が周波数ｆ２の場合は図８のテーブル５０１を参照する。
【００５１】
具体的に、図１に示す無線通信システム３００の移動局２１０において、移動管理部２０３が、図７に示すテーブル５００を用いて自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出する方法について説明する。
【００５２】
図１に示すように、移動局２１０は基地局１００のセル１０３に存在しており、アンテナ１０２を通過し、アンテナ１０１のカバーエリア内に存在している。基地局１００の使用周波数は周波数ｆ１である。移動管理部２０３は、記憶部２０７に記憶されているアンテナ数Ｃａｎｔおよび通過回数Ｃｐａｓｓを参照する。移動管理部２０３は、セル１０３においてアンテナ数Ｃａｎｔは「２」であるから、テーブル５００において、アンテナ数Ｃａｎｔが「２」の行を参照する。また、移動管理部２０３は、セル１０３内のアンテナを１度、具体的にはアンテナ１０２を通過しているため、テーブル５００において、通過回数Ｃｐａｓｓが「１」の列を参照する。
【００５３】
移動局２１０において、移動管理部２０３は、テーブル５００の２行２列目を参照し、現在の使用周波数が周波数ｆ１であることが分かる。また、移動管理部２０３は、もう一度アンテナ、具体的にはアンテナ１０１を通過した場合には、通過回数Ｃｐａｓｓが１つ増えて「２」となり、テーブル５００の２行３列目を参照する。その結果、移動管理部２０３は、使用周波数が周波数ｆ２に変わることから、自移動局がセル１０３内の最後のアンテナのカバーエリアに存在していることを検出できる。
【００５４】
すなわち、移動管理部２０３は、セル１０３において、現在受信している周波数ｆ１で信号を送信する最後のアンテナ１０１のカバーエリアに存在していると認識できる。より簡単な例として、アンテナ数Ｃａｎｔが「２」で通過回数Ｃｐａｓｓが「１」であることから、移動管理部２０３は、セル１０３を構成する２つのアンテナのうち１つ目を通過していることが分かり、２つ目のアンテナのカバーエリアに存在していることを検出できる。
【００５５】
移動局２１０の移動管理部２０３は、周波数ｆ１のセルに存在していることが分かるため、例えば、ハンドオーバ時またはリンク切断後の再接続時などにおいて、基地局から報知信号を受信することなく、テーブル５００を参照することで即座に周波数選択を実行することができる。すなわち、移動局２１０の移動管理部２０３は、周波数ｆ１を選択すればよいと容易に判断できる。
【００５６】
つぎに、移動局２２０において、移動管理部２０３が、図８に示すテーブル５０１を用いて自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出する方法について説明する。
【００５７】
図１に示すように、移動局２２０は基地局１１０のセル１１３に存在しており、アンテナ１１２のカバーエリア内に存在している。基地局１１０の使用周波数は周波数ｆ２である。移動管理部２０３は、記憶部２０７に記憶されているアンテナ数Ｃａｎｔおよび通過回数Ｃｐａｓｓを参照する。移動管理部２０３は、セル１１３においてアンテナ数Ｃａｎｔは「２」であるから、テーブル５０１において、アンテナ数Ｃａｎｔが「２」の行を参照する。また、移動管理部２０３は、セル１１３内のアンテナを１度も通過していないため、テーブル５０１において、通過回数Ｃｐａｓｓが「０」の列を参照する。
【００５８】
移動局２２０において、移動管理部２０３は、テーブル５０１の２行１列目を参照し、現在の使用周波数が周波数ｆ２であることが分かる。また、移動管理部２０３は、アンテナ１１２を通過すると、通過回数Ｃｐａｓｓが１つ増えて「１」となり、テーブル５０１の２行２列目を参照する。その結果、移動管理部２０３は、使用周波数が変わらないことから、自移動局がセル１０３内の最初のアンテナのカバーエリアに存在していることを検出できる。また、移動管理部２０３は、現在のセルにおいて、自移動局が最後のアンテナ以外のアンテナのカバーエリアに存在していることを検出できる。
【００５９】
すなわち、移動管理部２０３は、セル１１３において、現在受信している周波数ｆ２で信号を送信する最初のアンテナ１１２のカバーエリアに存在していると認識できる。より簡単な例として、アンテナ数Ｃａｎｔが「２」で通過回数Ｃｐａｓｓが「０」であることから、移動管理部２０３は、セル１１３を構成する２つのアンテナのうち１つも通過していないことが分かり、１つ目のアンテナのカバーエリアに存在していることを検出できる。
【００６０】
移動局２２０の移動管理部２０３は、周波数ｆ２のセルに存在していることが分かるため、例えば、リンク切断後の再接続時などにおいて、基地局から報知信号を受信することなく、テーブル５０１を参照することで即座に周波数選択を実行することができる。すなわち、移動局２２０の移動管理部２０３は、周波数ｆ２を選択すればよいと簡易な処理で判断できる。
【００６１】
つぎに、移動局２３０において、移動管理部２０３が、図７に示すテーブル５００を用いて自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出する方法について説明する。
【００６２】
図１に示すように、移動局２３０は基地局１００のセル１０３の端に存在しており、アンテナ１０２のカバーエリア内に存在している。基地局１００の使用周波数は周波数ｆ１である。移動管理部２０３は、記憶部２０７に記憶されているアンテナ数Ｃａｎｔおよび通過回数Ｃｐａｓｓを参照する。移動管理部２０３は、セル１０３においてアンテナ数Ｃａｎｔは「２」であるから、テーブル５００において、アンテナ数Ｃａｎｔが「２」の行を参照する。また、移動管理部２０３は、セル１０３内のアンテナを１度、具体的にはアンテナ１０１を通過しているため、テーブル５００において、通過回数Ｃｐａｓｓが「１」の列を参照する。
【００６３】
移動局２３０において、移動管理部２０３は、テーブル５００の２行２列目を参照し、現在の使用周波数が周波数ｆ１であることが分かる。また、移動管理部２０３は、もう一度アンテナ、具体的にはアンテナ１０２を通過した場合には、通過回数Ｃｐａｓｓが１つ増えて「２」となり、テーブル５００の２行３列目を参照する。その結果、移動管理部２０３は、使用周波数が周波数ｆ２に変わることから、自移動局がセル１０３内の最後のアンテナのカバーエリアに存在していることを検出できる。
【００６４】
ここで、移動局２３０において、移動管理部２０３は、基地局１１０からの受信信号強度が徐々に強くなるが、テーブル５００の２行３列目を参照することで、次に周波数ｆ２のセル１１３に侵入すればよいことが分かる。そのため、移動管理部２０３は、自移動局がセル１０３内の最後のアンテナのカバーエリアに存在していることを検出し、例えば、基地局１１０からの受信信号強度が規定された強度以上になったタイミングでハンドオーバを行い、セル１１３へ侵入する。
【００６５】
その後、移動局２３０では、セル１１３を構成するアンテナ１１１から送信される報知信号を受信することで周波数ｆ２での通信を開始し、参照するテーブルをテーブル５００からテーブル５０１に変更する。移動局２３０ではアンテナ１１１から基地局１１０の報知信号を受信するときにはまだアンテナ１１１を通過していないため、移動管理部２０３は、テーブル５０１の２行１列目から参照を開始する。
【００６６】
このように、移動局２３０の移動管理部２０３は、テーブル５００を利用することで存在するセル１０３の周波数ｆ１を把握できるため、自移動局がセル境界に存在しているときに再接続が発生した場合でも、セルサーチなどの処理をせずに接続するセルの周波数を選択することができる。また、移動局２３０では、報知信号などの受信信号電力レベルの比較を行わないため、接続する必要のない受信信号電力レベルの高いセルを誤って選択することもない。
【００６７】
図９は、実施の形態１にかかる移動局２１０〜２３０において自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出する処理を示すフローチャートである。移動局２１０〜２３０において、移動管理部２０３は、記憶部２０７に記憶されているアンテナ数Ｃａｎｔを参照し（ステップＳ３１）、記憶部２０７に記憶されている通過回数Ｃｐａｓｓを参照する（ステップＳ３２）。移動管理部２０３は、アンテナ数Ｃａｎｔおよび通過回数Ｃｐａｓｓに基づいて、アンテナ数Ｃａｎｔおよび通過回数Ｃｐａｓｓの関係を示すテーブルの該当部分を参照する（ステップＳ３３）。具体的に、移動管理部２０３は、記憶部２０７に記憶されているアンテナ数Ｃａｎｔおよび通過回数Ｃｐａｓｓの関係を示すテーブルのうち、現在のセルで使用されている周波数のテーブルの該当するアンテナ数Ｃａｎｔおよび通過回数Ｃｐａｓｓの部分を参照する。
【００６８】
移動管理部２０３は、通過回数Ｃｐａｓｓを１つカウントアップしたときにテーブルを参照して得られる周波数が、テーブルを参照して得られた現在の周波数と異なるか否かを確認する（ステップＳ３４）。現在の周波数と異なる場合（ステップＳ３４：Ｙｅｓ）、移動管理部２０３は、自移動局が現在のセルの最後のアンテナのカバーエリアに存在していることを検出する（ステップＳ３５）。一方、現在の周波数と同じ場合（ステップＳ３４：Ｎｏ）、移動管理部２０３は、自移動局が現在のセルの最後のアンテナ以外のアンテナのカバーエリアに存在していることを検出する（ステップＳ３６）。
【００６９】
なお、無線通信システム３００は列車無線システムとし、移動局２１０〜２３０は列車として説明したが、一例であり、これに限定されるものではない。例えば、移動局２１０〜２３０は自動車とし、アンテナ１０１，１０２，１１１，１１２は移動局２１０〜２３０が走行する道路に沿って配置されるような通信システムにも適用可能である。また、無線通信システム３００において、基地局１００，１１０は２つのアンテナのカバーエリアによって自基地局のカバーエリアを構成しているが、一例であり、１つまたは３つ以上のアンテナを用いて自基地局のカバーエリアを構成してもよい。以降の実施の形態においても同様とする。
【００７０】
つづいて、移動局２１０のハードウェア構成について説明する。移動局２１０〜２３０は同様の構成のため、移動局２１０を例にして説明する。移動局２１０において、ＲＦ部２０１およびベースバンド部２０２は、前述のように専用のＩＣなどにより実現される。電源２０６は、バッテリー、または図１において図示しない架線から電力の供給を受けて各構成で使用される電力に変換して出力する電源回路などにより実現される。記憶部２０７は、メモリにより実現される。アンテナ２０８は、アンテナ素子により実現される。移動管理部２０３およびメイン処理部２０４、すなわち制御部２０５は、処理回路により実現される。すなわち、移動局２１０は、アンテナ数Ｃａｎｔを取得し、基地局から受信した信号からアンテナの通過を検出して通過回数Ｃｐａｓｓをカウントし、アンテナ数Ｃａｎｔおよび通過回数Ｃｐａｓｓを用いて自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出するための処理回路を備える。処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよい。
【００７１】
図１０は、実施の形態１にかかる移動局２１０が備える処理回路８０をＣＰＵおよびメモリを用いて構成する場合の例を示す図である。処理回路８０は、メモリ８２に格納されたプログラムを実行するプロセッサ８１、プロセッサ８１が実行するプログラムなどの情報を記憶するメモリ８２、他の構成からデータなどが入力される入力インタフェース８３、および、他の構成へデータなどを出力する出力インタフェース８４を備え、各々がシステムバス８５で接続されている。処理回路８０が図１０のように構成される場合、移動局２１０が備える処理回路の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ８２に格納される。処理回路８０では、メモリ８２に記憶されたプログラムをプロセッサ８１が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、移動局２１０は、移動管理部２０３およびメイン処理部２０４が処理回路８０により実行されるときに、アンテナ数Ｃａｎｔを取得するステップ、基地局から受信した信号からアンテナの通過を検出して通過回数Ｃｐａｓｓをカウントするステップ、アンテナ数Ｃａｎｔおよび通過回数Ｃｐａｓｓを用いて自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出するステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ８２を備える。また、これらのプログラムは、移動局２１０の手順および方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
【００７２】
ここで、プロセッサ８１は、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、またはＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）などであってもよい。また、メモリ８２とは、例えば、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically  ＥＰＲＯＭ）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）などが該当する。
【００７３】
図１１は、実施の形態１にかかる移動局２１０が備える処理回路８０を専用のハードウェアで構成する場合の例を示す図である。処理回路８０が専用のハードウェアである場合、図１１に示す処理回路８６は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。移動局２１０の各機能を機能別に処理回路８６で実現してもよいし、各機能をまとめて処理回路８６で実現してもよい。
【００７４】
なお、移動局２１０の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
【００７５】
なお、移動局２１０〜２３０の構成について説明したが、基地局１００，１１０の構成も同様となる。すなわち、基地局１００，１１０のうち、移動局管理部１０５については、図１０および図１１に示すような処理回路により実現することができる。
【００７６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、無線通信システム３００において、移動局２１０〜２３０は、受信信号の周波数の変化により基地局１００，１１０のセルを構成するアンテナの通過を検出し、かつアンテナの通過回数を管理することで、自移動局がセル内の何番目のアンテナのカバーエリアに存在するかを簡易に検出することができる。また、移動局２１０〜２３０は、どのセルと接続すべきか、すなわちどの周波数で接続すべきであるかを内部で管理するテーブルを参照して判断することができる。移動局２１０〜２３０は、従来のように周波数オフセットの検出を必要とせず、また、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）の位置情報なども必要とせず、基地局またはアンテナから報知される情報に基づいて、カバーエリアの検出を実現可能とする。これにより、移動局２１０〜２３０は、従来と比較して演算処理を低減しつつ簡易な処理によって、自移動局が存在するカバーエリアを検出できる。また、移動局２１０〜２３０は、受信信号の周波数の測定および比較などの処理を必要としない迅速なセル選択すなわち周波数選択を実現することが可能となる。これは、特に、緊急信号などが送信されるシステムにおいて迅速な再接続が求められる際に、適切な基地局を選択するために要する時間を短縮できる有効な手段である。
【００７７】
また、無線通信システム３００内の報知信号のみを利用するため、アンテナ数Ｃａｎｔなどのシステム構成に変更が生じた場合でも、基地局１００，１１０側で記憶しているアンテナ数Ｃａｎｔのみ変更すればよい。システム構成に変更が生じた場合とは、例えば、アンテナを増設した場合などである。移動局２１０〜２３０については、変更処理をする必要が無いため、メンテナンス負荷を低減することができる。
【００７８】
なお、無線通信システム３００は図１に示したものに限定せず、例えば、複数の基地局で１つの大きなセルを構成する複局同時送信システムにも適用可能である。また、周波数も２周波数を繰り返すシステムである必要はなく、移動局２１０〜２３０が図２に示す各構成要素を幾つ備えているかにも依存しない。さらに、移動局２１０〜２３０では、基地局の発信周波数を過去に観測した信号の最高周波数および最低周波数から算出しているが、発信周波数を把握する方法はこれに限定されるものではない。例えば、移動局２１０〜２３０では、精度の高い発信機を利用するなどの方法により発信周波数からの偏移を小さくできるため、最高周波数および最低周波数の観測なしに発信周波数を把握することが可能である。また、無線通信システム３００として列車無線システムを例にして説明したが、移動局２１０〜２３０は列車でなくてもよいことは明らかである。また、実施の形態１で示した周波数の変化に基づくアンテナ通過検出方法については、実施の形態１の図１で例示した無線通信システム３００に限らず適用できることは明らかである。
【００７９】
実施の形態２．
実施の形態２では、基地局１００，１１０は指向性アンテナを使用する。実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００８０】
図１２は、実施の形態２にかかる無線通信システム３００ａの構成例を示す図である。無線通信システム３００ａは、基地局１００，１１０と、基地局１００と接続するアンテナ１０１ａ，１０２ａと、基地局１１０と接続するアンテナ１１１ａ，１１２ａと、移動局２１０〜２３０と、を備える。本実施の形態では、一例として、無線通信システム３００ａは列車無線システムとし、移動局２１０〜２３０は列車とする。アンテナ１０１ａ，１０２ａ，１１１ａ，１１２ａは、列車である移動局２１０〜２３０の走行経路であるレールに沿って配置されているものとする。
【００８１】
基地局１００は、２つのアンテナ１０１ａ，１０２ａのカバーエリアから構成されるセル１０３ａをカバーエリアとする。基地局１００は、アンテナ１０１ａ，１０２ａから同一周波数で同一内容の信号を送信する。基地局１００は、周波数ｆ１でアンテナ１０１ａ，１０２ａから信号を送信する。実施の形態２ではアンテナ１０１ａ，１０２ａは指向性アンテナとする。
【００８２】
基地局１１０は、２つのアンテナ１１１ａ，１１２ａのカバーエリアから構成されるセル１１３ａをカバーエリアとする。基地局１１０は、アンテナ１１１ａ，１１２ａから同一周波数で同一内容の信号を送信する。基地局１１０は、周波数ｆ２でアンテナ１１１ａ，１１２ａから信号を送信する。実施の形態２ではアンテナ１１１ａ，１１２ａは指向性アンテナとする。
【００８３】
移動局２１０〜２３０および基地局１００，１１０の構成は、実施の形態１と同様である。ただし、基地局１００は、図１２において図示しないＯＤＵ１０９を介してアンテナ１０１ａ，１０２ａと接続する。また、基地局１１０は、図１２において図示しないＯＤＵ１０９を介してアンテナ１１１ａ，１１２ａと接続する。基地局１００，１１０は、実施の形態１とは接続するアンテナが異なっている。
【００８４】
実施の形態１では、移動局２１０〜２３０は、基地局１００，１１０からの信号の受信周波数の変化に基づいてアンテナの通過を検出していた。これに対して、実施の形態２では、移動局２１０〜２３０は、基地局から受信した信号の受信信号電力レベルの変動に基づいてアンテナの通過を検出する。
【００８５】
図１３は、実施の形態２にかかる無線通信システム３００ａのアンテナ１０１ａ，１０２ａ，１１１ａ，１１２ａの指向性および移動局２１０〜２３０における各アンテナからの信号の受信信号電力レベルの強度を示す図である。アンテナ１０１ａ，１０２ａ，１１１ａ，１１２ａは、図１３において右側に指向性を有するアンテナである。すなわち、アンテナ１０１ａ，１０２ａ，１１１ａ，１１２ａのカバーエリアは、図１３において各アンテナの設置位置よりも右側の範囲となる。移動局２１０〜２３０は、各アンテナの右側では、各アンテナに近い程受信信号電力レベルの強度は大きくなる。一方、移動局２１０〜２３０は、各アンテナの左側では、各アンテナの近くにいても直近のアンテナから信号を受信することができず、自移動局の左側にある遠方のアンテナからの信号を受信することになり、受信信号電力レベルの強度は小さくなる。
【００８６】
図１４は、実施の形態２にかかる無線通信システム３００ａにおいて移動局２１０の移動に伴うアンテナ１０１ａ，１０２ａからの信号の受信信号電力レベルの強度の推移を示す図である。移動局２１０は、図１４に示すように、右側から左側の方向に移動しているものとする。移動局２１０では、アンテナ１０２ａのカバーエリアに存在している間は移動すなわち時間経過に伴いアンテナ１０２ａとの距離が短くなっていくため、徐々に受信信号電力レベルが上昇していく。移動局２１０は、アンテナ１０２ａを通過するとアンテナ１０２ａのカバーエリアから外れ、隣接するアンテナ１０１ａのカバーエリアに存在することになる。このとき、移動局２１０とアンテナ１０１ａとの距離が離れているため、移動局２１０では、受信信号電力レベルが大きく落ち込むことになる。移動局２１０は、このときの受信信号電力レベルの変動の絶対値が予め規定された閾値を上回る場合に、アンテナの通過を検出する。
【００８７】
なお、上記の例とは反対に、図１４において移動局２１０が左側から右側の方向に移動する場合、移動局２１０では、アンテナ１０１ａのカバーエリアに存在している間は移動すなわち時間経過に伴いアンテナ１０１ａとの距離が長くなっていくため、徐々に受信信号電力レベルが下降していく。移動局２１０は、アンテナ１０２ａを通過するとアンテナ１０２ａのカバーエリアに入り、アンテナ１０２ａのカバーエリアに存在することになる。このとき、移動局２１０とアンテナ１０２ａとの距離は近いため、移動局２１０では、受信信号電力レベルが急激に上昇することになる。移動局２１０は、このときの受信信号電力レベルの変動の絶対値が予め規定された閾値を上回る場合に、アンテナの通過を検出する。
【００８８】
具体的に、移動局２１０〜２３０が、接続する基地局のセルにおいてアンテナの通過を検出する処理について説明する。実施の形態２において、移動局２１０〜２３０では、アンテナ２０８で受信した基地局からの信号はＲＦ部２０１およびベースバンド部２０２経由でメイン処理部２０４に送信される。メイン処理部２０４は、受信した信号の受信信号電力レベルの情報を都度ベースバンド部２０２から取得しており、受信信号電力レベルの情報を記憶する。また、メイン処理部２０４は、受信した信号の受信信号電力レベルについて、直近の過去数回分の受信信号電力レベルの平均値である平均受信信号電力レベルを計算して記憶している。メイン処理部２０４は、内部または記憶部２０７で記憶している平均受信信号電力レベルと最新の受信信号電力レベルとを比較する。メイン処理部２０４は、平均受信信号電力レベルと最新の受信信号電力レベルとの差分の絶対値が予め規定された閾値を上回った場合に受信信号電力レベルの変動を検出することで、アンテナの通過を検出する。
【００８９】
図１５は、実施の形態２にかかる移動局２１０〜２３０が、接続している基地局のセルにおいてアンテナの通過を検出する処理を示すフローチャートである。移動局２１０〜２３０では、アンテナ２０８、ＲＦ部２０１、およびベースバンド部２０２を介して、メイン処理部２０４が基地局からの信号を受信する（ステップＳ４１）。
【００９０】
メイン処理部２０４は、今回受信した最新の受信信号電力レベルと、算出済みの平均受信信号電力レベルとの差分を計算し記憶する（ステップＳ４２）。なお、メイン処理部２０４は、最新の受信信号電力レベルと平均受信信号電力レベルとの差分の計算では、最新の受信信号電力レベルから平均受信信号電力レベルを減算してもよいし、平均受信信号電力レベルから最新の受信信号電力レベルを減算してもよい。メイン処理部２０４は、算出した差分の値である差分値を記憶部２０７に記憶してもよいし、図示しないメイン処理部２０４内のメモリに記憶してもよい。メイン処理部２０４は、基地局から信号を受信する度に、最新の受信信号電力レベルと平均受信信号電力レベルとの差分を計算する。
【００９１】
メイン処理部２０４は、算出した差分値の絶対値が予め規定された閾値以上か否かを判断する（ステップＳ４３）。メイン処理部２０４は、算出した差分値の絶対値が閾値以上の場合（ステップＳ４３：Ｙｅｓ）、接続している基地局のセルにおいてアンテナの通過を検知したとして、通過回数Ｃｐａｓｓを１つカウントアップする（ステップＳ４４）。メイン処理部２０４は、更新した通過回数Ｃｐａｓｓを記憶部２０７に記憶させ、記憶部２０７の通過回数Ｃｐａｓｓの情報を更新する（ステップＳ４５）。また、メイン処理部２０４は、図１４に示すようにアンテナ通過を検知したときの前後で受信信号電力レベルが大きく異なることから、算出して記憶していた平均受信信号電力レベルをクリアする（ステップＳ４６）。この場合、メイン処理部２０４は、次回の処理のため、今回の最新の受信信号電力レベルを暫定的に平均受信信号電力レベルとして記憶しておいてもよい。
【００９２】
一方、メイン処理部２０４は、算出した差分値の絶対値が閾値未満の場合（ステップＳ４３：Ｎｏ）、接続している基地局のセルにおいてアンテナの通過を検知していないとして、今回の最新の受信信号電力レベルを用いて平均受信信号電力レベルを算出し、記憶している平均受信信号電力レベルを更新する（ステップＳ４７）。
【００９３】
このように、メイン処理部２０４は、受信した信号の受信信号電力レベルの推移に基づいて、アンテナの通過を検出する。以上の処理により、移動局２１０〜２３０は、受信信号電力レベルの変化に基づいて、接続している基地局のセルにおいてアンテナの通過を検出し、通過回数Ｃｐａｓｓをカウントアップしていくことで、セル内のアンテナの通過回数を把握することができる。なお、本実施の形態において、移動局２１０〜２３０がアンテナを通過したと判断するタイミングは、実施の形態１と異なり、図１２に示す無線通信システム３００ａにおいて、移動局２１０〜２３０が各アンテナの設置されている地点を通過したときである。
【００９４】
なお、移動局２１０〜２３０において、自移動局が接続している基地局のセルにおいて、自移動局が存在するアンテナのカバーエリアの管理方法については、実施の形態１と同様である。
【００９５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、無線通信システム３００ａにおいて、移動局２１０〜２３０は、受信信号電力レベルの変動により基地局１００，１１０のセルを構成するアンテナの通過を検出し、かつアンテナの通過回数を管理することで、自移動局がセルの何番目のアンテナのカバーエリアに存在するかを簡易に検出することができる。これにより、移動局２１０〜２３０は、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００９６】
なお、実施の形態２で示した受信信号電力レベルの変動に基づくアンテナ通過検出方法と実施の形態１で示した周波数の変化に基づくアンテナ通過検出方法を同時に実現する無線通信システムを構築することも可能である。この場合、移動局２１０〜２３０において、メイン処理部２０４は、受信周波数の符号の変化を検出し、かつ受信信号電力レベルの変動を検出したときのみアンテナの通過を検出したとしてもよいし、受信周波数の符号の変化または受信信号電力レベルの変動のいずれか一方のみ検出したときにアンテナの通過を検出したとしてもよい。また、メイン処理部２０４は、２つのアンテナ通過判定基準を適応的に切り替えるでもよい。また、実施の形態２で示した受信信号電力レベルの変動に基づくアンテナ通過検出方法については、実施の形態２の図１２で例示した無線通信システム３００ａに限らず適用できることは明らかである。
【００９７】
実施の形態３．
実施の形態２の無線通信システム３００ａは、移動局２１０〜２３０が一方の方向に走行する場合のアンテナ通過を検出するものであった。実施の形態３では、基地局１００が構成するセル１０３ａにおいて、移動局２３０が途中から逆方向に走行する場合のアンテナ通過検出方法について説明する。実施の形態３では、具体的に、移動局２３０は、走行方向が逆方向になった場合に通過回数Ｃｐａｓｓをリセットし、逆方向走行時においてもアンテナ通過回数の適正なカウントを実現する。
【００９８】
図１６は、実施の形態３にかかる無線通信システム３００ａの構成例を示す図である。無線通信システム３００ａの構成は実施の形態２と同様であるが、図１６は、図１２から基地局１００、アンテナ１０１ａ，１０２ａ、および移動局２３０の部分を抜き出したものである。図１６では、移動局２３０が、右方向４００に向かって走行後、逆方向の左方向４０１に進行方向を変えたときの状態を示すものである。
【００９９】
移動局２３０は、セル１０３ａ内のアンテナ１０２ａのカバーエリアに存在している。移動局２３０は、実施の形態２に記載のアンテナ通過検出方法により、アンテナ数Ｃａｎｔ＝２および通過回数Ｃｐａｓｓ＝１を検出し、存在するセル１０３ａ内の最後のアンテナ１０２ａのカバーエリアに存在することを検知している。図７に示すテーブルで示すと、２行２列の部分に該当する。移動局２３０は、アンテナ１０２ａから刻一刻と距離が離れるため、図１３に示す受信信号電力レベルの推移に従うと、時間経過につれて受信信号電力レベルが低下していくことになる。
【０１００】
ここで、移動局２３０は、右方向４００に走行した後、逆方向すなわち左方向４０１へ走行を開始する。この場合、移動局２３０は、刻一刻とアンテナ１０２ａに近くづくように移動するため、図１３に示す受信信号電力レベルの推移に従うと、時間経過につれて受信信号電力レベルが上昇していくことになる。
【０１０１】
このとき、移動局２３０のメイン処理部２０４は、過去の平均受信信号電力レベルの値を複数個記憶している場合、平均受信信号電力レベルの推移が下降から上昇に変化したことから、自移動局の進行方向が逆方向に変わったことを検出することができる。メイン処理部２０４は、例えば、規定された回数分の受信信号電力レベルの平均値である平均受信信号電力レベルを算出し、平均受信信号電力レベルの推移に基づいて、自移動局の走行方向が逆方向に変化したことを検出する。なお、メイン処理部２０４における平均受信信号電力レベルの算出方法は実施の形態２と同様でよい。
【０１０２】
メイン処理部２０４は、自移動局の走行方向が逆方向に変化したことを検出した場合、記憶部２０７に記憶している通過回数Ｃｐａｓｓの情報を、つぎの式（１）に従いリセットして、新たな通過回数Ｃｐａｓｓとして設定し、記憶部２０７に書き込んで更新する。
【０１０３】
Ｃｐａｓｓ＝Ｃａｎｔ−Ｃｐａｓｓ’  …（１）
【０１０４】
ここで、通過回数Ｃｐａｓｓ’は、移動管理部２０３が参照している図７に示すテーブル５００または図８に示すテーブル５０１において、該当するアンテナ数Ｃａｎｔの数を示す行の中で自移動局が存在するカバーエリアを構成するアンテナが同じ周波数を送信しているセル内のアンテナの中の何番目かを示すものである。
【０１０５】
例えば、図１６に示す無線通信システム３００ａの場合、移動管理部２０３は、移動局２３０が存在するセル１０３ａの周波数は周波数ｆ１であるから、テーブル５００のＣａｎｔが２の行において、周波数ｆ１で信号を送信するアンテナが２つあることが分かる。進行方向が右方向４００の移動局２３０の移動管理部２０３では、自移動局は２番目のアンテナ１０２ａのカバーエリアに存在していることから通過回数Ｃｐａｓｓ’＝２となるが、実際にアンテナ通過をカウントした通過回数Ｃｐａｓｓ＝１の値とは異なる。
【０１０６】
具体的に、図１６に示す無線通信システム３００ａにおいて、移動局２３０が右方向４００に走行していたときのアンテナに関する情報はアンテナ数Ｃａｎｔ＝２、通過回数Ｃｐａｓｓ＝１である。しかしながら、移動局２３０が走行方向を変更して左方向４０１へ走行を開始したことを検出すると、移動管理部２０３は、アンテナに関する情報について、アンテナ数Ｃａｎｔ＝２は更新せず、式（１）に従って通過回数Ｃｐａｓｓ＝２−２＝０に更新する。これは、移動局２３０が、左方向４０１の走行になったことでセル１０３ａを構成するアンテナを一度も通過していない状態になったことを意味している。進行方向が左方向４０１の場合、アンテナ１０２ａは、セル１０３ａを構成する最初のアンテナとなる。図１６に示すように、実際に移動局２３０は、セル１０３ａを構成するアンテナを１度も通過していない。
【０１０７】
図１７は、実施の形態３にかかる移動局２３０において走行方向の変化を検出する処理を示すフローチャートである。移動管理部２０３は、平均受信信号電力レベルを算出する（ステップＳ５１）。移動管理部２０３において平均受信信号電力レベルを算出する処理は、実施の形態２の図１５でフローチャートにおいて、ステップＳ４６またはステップＳ４７の処理と同じ処理でよい。
【０１０８】
移動管理部２０３は、最新の平均受信信号電力レベルと、過去の平均受信信号電力レベルとを比較する（ステップＳ５２）。移動管理部２０３は、過去の平均受信信号電力レベルに対して、最新の平均受信信号電力レベルの推移が変化した場合（ステップＳ５３：Ｙｅｓ）、自移動局の走行方向が逆方向に変化したと判定する（ステップＳ５４）。この場合、移動管理部２０３は、前述のように式（１）に従って通過回数Ｃｐａｓｓを更新し（ステップＳ５５）、更新した通過回数Ｃｐａｓｓを記憶部２０７に記憶させ、記憶部２０７の通過回数Ｃｐａｓｓの情報を更新する（ステップＳ５６）。
【０１０９】
一方、移動管理部２０３は、過去の平均受信信号電力レベルに対して、最新の平均受信信号電力レベルの推移が変化していない場合（ステップＳ５３：Ｎｏ）、自移動局の走行方向は同じ、すなわち逆方向に変化していないと判定する（ステップＳ５７）。移動管理部２０３は、ステップＳ５５およびステップＳ５６の処理をせず終了する。
【０１１０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、無線通信システム３００ａにおいて、移動局２３０は、平均受信信号電力レベルの推移の傾向変化を検出することで、自移動局の走行方向が逆方向に変化したことを簡易に検出することができる。これにより、移動局２３０は、通過回数Ｃｐａｓｓを適切に更新することができる。なお、移動局２３０について説明したが、移動局２１０，２２０についても同様の動作を行うことが可能である。
【０１１１】
また、実施の形態３で示した移動局の走行方向の変化の検出方法と実施の形態２で示したアンテナ通過検出方法とを同時に実現する無線通信システム３００ａを構築できることは言うまでもなく、実施の形態３の図１６で例示した無線通信システム３００ａに限らず適用できることは明らかである。
【０１１２】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１１３】
１００，１１０  基地局、１０１，１０１ａ，１０２，１０２ａ，１１１，１１１ａ，１１２，１１２ａ，２０８  アンテナ、１０３，１０３ａ，１１３，１１３ａ  セル、１０４  ＩＤＵ、１０５  移動局管理部、１０６，２０６  電源、１０７，２０７  記憶部、１０８  光ケーブル、１０９  ＯＤＵ、２１０，２２０，２３０  移動局、２０１  ＲＦ部、２０２  ベースバンド部、２０３  移動管理部、２０４  メイン処理部、２０５  制御部、３００，３００ａ  無線通信システム。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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