(57)【要約】【課題】走行車両との通信が、周囲の地形や交通状況に影響を受けない車載局と通信する移動通信システムの提供および低コスト化を実現する。【解決手段】移動通信システムは、車裁局８と無線通信する基地局１に、一つのアンテナ５と一つの無線機部４を一組にした無線ブロック部３を複数接続した信号処理部２を収容し、車裁局８からの電波を前記複数の無線ブロック部３で受信し受信性能を向上させると共に、車裁局８への送信には１つの無線ブロック部３だけを選択することにより干渉を防ぎ、安定な通信を提供するとともに、複数の無線ブロック部３が信号処理部２を共用する構成とすることにより、コストを削減する。【選択図】　図１
2004080588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と、道路を走行する車両に搭載された車載局との間で無線通信を行う移動通信システムにおいて、
前記基地局とネットワークを介して接続される統括基地局と、
前記基地局に設けられ、前記車載局を挟んだ異なる位置に設置されるアンテナと無線機を組にした複数の無線ブロック部と、この複数の無線ブロック部に接続される信号処理部とを有し、
前記複数の無線ブロック部は、同時に前記車載局からの電波を受信し、
前記信号処理部は、前記複数の無線ブロック部が受信した信号を処理して前記統括基地局に送信するとともに、前記複数の無線ブロック部の一つを選択して統括基地局からの信号を前記車載局に送信することを特徴とする移動通信システム。
【請求項２】
前記信号処理部は、前記複数の無線ブロック部における前記車載局からの受信した電波の信号品質を比較し、
前記複数の無線ブロック部の内、前記受信した電波の信号品質のうち、最も良いと判断される一つの無線ブロック部を選択して前記車載局への送信に用いることを特徴とする請求項１記載の移動通信システム。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記複数の無線ブロック部における前記車載局からの電波の受信強度を比較し、
前記複数の無線ブロック部の内、受信強度が最も高い無線ブロック部を選択することを特徴とする請求項２記載の移動通信システム。
【請求項４】
前記信号処理部は、前記複数の無線ブロック部における前記車載局からの電波の信号の誤り率をそれぞれ比較し、
前記複数の無線ブロック部の内、誤り率が最も低い無線ブロック部を選択していることを特徴とする請求項２記載の移動通信システム。
【請求項５】
前記複数の無線ブロック部は、それぞれに設定された時間タイミングに従い、順次、前記信号処理部からのデータを前記車載局に対して送信することを特徴とする請求項１記載の移動通信システム。
【請求項６】
前記複数の無線ブロック部は、それぞれに設定された一定の周期の送信タイミングに従い、順次、前記信号処理部からのデータを前記車載局に対して送信することを特徴とする請求項１記載の移動通信システム。
【請求項７】
前記車載局と通信している前記基地局は、前記複数の無線ブロック部における前記車載局からの受信信号をダイバシティ処理することを特徴とする請求項１記載の移動通信システム。
【請求項８】
第１の前記基地局に収容されている前記複数の無線ブロック部のうち、少なくとも一つが、第２の前記基地局の無線ブロック部を構成していることを特徴とする請求項１記載の移動通信システム。
【請求項９】
道路を走行する車両に搭載された車載局と、前記車載局を挟んだ異なる位置に設置されるアンテナと無線機を組にした複数の無線ブロック部、および前記複数の無線ブロックに接続される信号処理部とを有する複数の基地局との間で無線通信を行う移動通信システムの通信方法であって、前記車載局からの電波を前記基地局の複数の無線ブロックによって同時に受信し、
前記複数の無線ブロックが受信した信号を当該基地局の前記信号処理部によって処理して、ネットワークを介して接続される前記統括基地局に送信し、
前記統括基地局からの信号を当該基地局の前記信号処理部によって選択された１つの無線ブロック部を用いて前記車載局へ送信する
ことを特徴とする移動通信システムの通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路を走行する車両に搭載された車載局との間でマイクロ波もしくはミリ波等の無線通信を行う移動通信システムおよび移動通信システムの通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の車載局との間で無線により無線通信を行う移動通信システムの構成の１例を示すブロック図である。以下、図５を用いて従来の車載局と通信する移動通信システムの構成と動作について説明する。
【０００３】
道路を走行中の車両と地上に設置された基地局との間で、無線通信を行う移動通信システムは、複数の基地局１０１（＃ａ〜＃ｎ）が路側に設置され、道路を走行する車に搭載された車載局８との間で各種の情報交信が行なわれる。そして、この基地局１０１は、ネットワーク６を介して統括基地局１０３と接続されている。
【０００４】
これにより交通情報の送受信、各種サービス情報の送受信などが車載局８と地上のホストコンピュータ等との間で行なわれる。
【０００５】
基地局１０１（＃ａ〜＃ｎ）それぞれは、移動通信で送受信されるデータや信号の処理、ならびに基地局１０１の動作を制御する信号処理部２０１と、この信号処理部２０１との間のデータで変復調された電波を送受信する無線機部２０４および、アンテナ２０５から構成されている。
【０００６】
無線機部２０４は、アンテナ２０５が受信した車載局８からの電波を所定の周波数に変換した信号と電波の受信強度等のモニタ信号を信号処理部２０１に送る。
【０００７】
信号処理部２０１は、この信号を復調し、所定のフォーマットに構成したデータを生成して、電波の受信強度等のモニタ信号と併せてネットワーク６を介して、統括基地局１０３に送信する。また統括基地局１０３は、直接又はネットワークなどを介して上位のホストコンピュータ等に接続されている。
【０００８】
また同時に信号処理部２０１は、統括基地局１０３からネットワーク６を介して基地局１０１に送信されるデータ信号と、基地局１０１を制御する制御信号等を受信して、車載局８に送信するデータ信号を抜出し所定の変調を行う。
【０００９】
そして、無線機部２０４は、信号処理部２０１で変調された送信データ信号を周波数変換してアンテナ２０５から車載局８へ電波を送信する。
【００１０】
これらの基地局１０１（＃ａ〜＃ｎ）それぞれは、通信可能な領域（セル）の覆域を持ち、車両に搭載された車載局８との連続的な通信が可能になる様に道路の路側に設置されている。
【００１１】
これらの基地局１０１（＃ａ〜＃ｎ）は、統括基地局１０３へネットワーク６を経由して接続されており、走行する車両が順次セル間を移動するのに対応して、車載局８（例えば＃ａ）の通信相手となる基地局１０１の一局が順次切替わるよう、統括基地局１０３が基地局１０１（＃ａ〜＃ｎ）に対してハンドオーバー制御を行っている。
【００１２】
このハンドオーバー制御は、車載局８が基地局１０１（＃ａ〜＃ｎ）それぞれの覆域の間を順次移動する間も通信を継続できる様に動作するものである。
【００１３】
即ち、統括基地局１０３は、車両の追跡・捕捉が可能な所定の時間間隔毎に前述の基地局１０１（＃ａ〜＃ｎ）が車載局から受信した電波の信号品質、例えば受信強度を監視したデータの比較によって通信に適した基地局１０１（＃ａ〜＃ｎ）の一局を選択し、通信を指示する制御信号を基地局１０１（例えば＃ａ）に送信する。
【００１４】
その詳細は省略するが，ハンドオーバー処理は、車載局８と基地局１０１との間の電波伝播状態に大きく影響される。
【００１５】
図６は、従来の車載局と通信する移動通信システムにおいてシャドウイングによって通信品質が影響を受ける状況をハンドオーバー処理を例に説明する概念図である。ここでは、基地局１０１（＃ａ、＃ｂ）が路側に設置され、その内の基地局１０１（＃ａ）が車載局８と通信している状態を示している。
【００１６】
通常は、車載局８の走行に合わせて、車載局８と通信する基地局１０１（＃ａ）から（＃ｂ）へハンドオーバー（手渡しのように引き継ぐ）される。
【００１７】
ところが、例えば基地局１０１（＃ａ）と通信中の車載局８との間に大型車９が侵入して、車載局８と基地局１０１（＃ａ）との間の通信を遮断するように走行すると通信が途絶するのみならず、再び車載局８と基地局１０１（＃ａ）とを接続して、次にハンドオーバー処理をするか、もしくは車載局８がハンドオーバー先の基地局１０１（例えば＃ｂ）との間でいきなり無線接続をする変則的なハンドオーバーとなる。
【００１８】
このような場合、車載局８と基地局との間の無線接続が遮断されるとハンドオーバー処理を正しく行なえない問題がある。また、遮断時間が長くなると強制切断され再接続を行なわなければならない問題がある。また、通常のハンドオーバー処理であっても、アンテナの覆域が変わる度に頻繁に実施しなければならならず、走行中の車載局８との通信やハンドオーバーは、地形や周囲の車両などによる電波伝播に大きく影響されることを改善しなければならない問題がある。
【００１９】
以上に加えて、車載局８が交差点等で右左折する場合には、車載局８が右折または左折した先の基地局１０１（例えば＃Ｎ）にハンドオーバーすることになるが、その基地局１０１（＃Ｎ）とは急に無線接続（ハンドオーバー）を行うことになり、接続までの処理が煩雑となり通信品質が劣化する問題がある。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の車載局と通信を行う移動通信システムでは、シャドウイングや交差点等での右左折により通信品質の劣化が発生しやすいこと、また走行中の車両に搭載された車載局との通信は、地形や周囲の車両などによる電波伝播に大きく影響される問題があった。
【００２１】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、走行車両の周囲の地形や交通状況に影響されることなく安定な通信を確保することができ、低コスト化を図った移動通信システムおよび移動通信システムの通信方法を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の移動通信システムは、複数の基地局と、道路を走行する車両に搭載された車載局との間で無線通信を行う移動通信システムにおいて、前記基地局とネットワークを介して接続される統括基地局と、前記基地局に設けられ、前記車載局を挟んだ異なる位置に設置されるアンテナと無線機を組にした複数の無線ブロック部と、この複数の無線ブロック部に接続される信号処理部とを有し、前記複数の無線ブロック部は、同時に前記車載局からの電波を受信し、前記信号処理部は、前記複数の無線ブロック部が受信した信号を処理して前記統括基地局に送信するとともに、前記複数の無線ブロック部の一つを選択して統括基地局からの信号を前記車載局に送信することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の移動通信システムの通信方法は、道路を走行する車両に搭載された車載局と、路側に設置され前記車載局を挟んだ異なる位置に設置されるアンテナと無線機を組にした複数の無線ブロック部、および前記複数の無線ブロックに接続される信号処理部とを有する複数の基地局との間で無線通信を行う移動通信システムの通信方法であって、前記車載局からの電波を前記基地局の複数の無線ブロックによって同時に受信し、前記複数の無線ブロックが受信した信号を当該基地局の前記信号処理部によって処理して、ネットワークを介して接続される前記統括基地局に送信し、前記統括基地局からの信号を当該基地局の前記信号処理部によって選択された１つの無線ブロック部を用いて前記車載局へ送信することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２５】
図１は、本発明の移動通信システムに係わる実施の形態の構成を示すブロック図である。
【００２６】
本発明の移動通信システムは、ここでは車載局と通信する移動通信システムを想定するもので、複数の無線ブロック部３を有する複数の基地局１（＃Ａ〜＃Ｎ）、ネットワーク６、統括基地局７および車載局８から構成される。以下、図１を用いて、移動通信システムの構成と機能を説明する。
【００２７】
道路を走行中の車両に搭載された車載局８と地上施設との間で無線通信を行う移動通信システムは、複数の基地局１（＃Ａ〜＃Ｎ）が車載局を挟んで両側の路側に設置されるかもしくは、車載局を挟んで路側と中央分離帯に設置され、ネットワーク６を介して統括基地局７に接続されている。そして統括基地局７は、複数の基地局１（＃Ａ〜＃Ｎ）との間でデータを送受信し、またそれら複数のハンドオーバー制御を行う。
【００２８】
基地局１（＃Ａ〜＃Ｎ）のそれぞれは、車載局８との通信で送受信されるデータや信号を処理、および基地局１の動作を制御する信号処理部２と、無線機部４とアンテナ５を一組にした複数の無線ブロック部３（＃ｌ〜＃ｍ）から構成されている。
【００２９】
即ち、本発明における基地局１は、一つの信号処理部２に、複数の無線ブロック部３（＃１〜＃ｍ）が接続される構成となっており、その一つ毎の無線ブロック部３（即ちそれぞれのアンテナ５）の設置場所と覆域は、例えば右側路側および左側路側に設けられ、車線上を走行する全ての車両との間で無線通信が行なえるように構成されている。
【００３０】
そして、各無線ブロック部３（＃１〜＃ｍ）が、一台の信号処理部２に通信ケーブルもしくは光ファイバケーブル等によって接続され、更に基地局１（＃Ａ〜＃Ｎ）は、ネットワーク６を介して統括基地局７に接続されている。
【００３１】
以下の説明では、基地局１（例えば＃Ａ）が２つの無線ブロック部３（＃１，＃２）で構成される場合の動作を説明するが、更にその無線ブロック部３の数が増えても基地局１の動作は同様である。
【００３２】
基地局１（＃Ａ）の無線ブロック部３（＃１および＃２）のそれぞれは、車載局８からの電波をアンテナ５で受信し、その信号を無線機部４で周波数変換を行い信号処理部２に送信する。また同時に、車載局８からの電波の受信強度データを信号処理部２に送信する。
【００３３】
信号処理部２は、無線機部４からの信号を所定のデータ形式に復調し、そのデータ信号と無線ブロック部３（＃１および＃２）からの受信強度データを更にネットワーク６を介して統括基地局７に送信する。
【００３４】
また、信号処理部２は、統括基地局７から基地局１（＃Ａ）に転送されてきた車載局８へ送信するデータを変調し、無線ブロック部３（＃１または＃２）に対して出力する。
【００３５】
無線ブロック部３（＃１および＃２）は、その信号を周波数変換し、アンテナ５から電波を送信し車載局８と通信を行うが、この際、無線ブロック部３（＃１および＃２）から同時に電波が送信すると相互干渉が起きるので、この相互干渉対策を図る必要がある。そこで、例えば無線ブロック部３（＃１または＃２）のいずれかのアンテナ５からのみ送信を行うようにする。
【００３６】
即ち、信号処理部２は、無線ブロック部３（＃１および＃２）からの受信強度データを比較し、受信強度が強い方の無線ブロック部３（ここでは例えば＃１）からの信号を復調したデータをネットワークを介して統括基地局７に送信する。
【００３７】
そして信号処理部２は、受信強度が強い方の無線ブロック部３（＃１）を、電波送信用として選択して、統括基地局７から基地局１に送信された車載局８へ送信するデータを変調し無線ブロック部３（＃１）に出力する。
【００３８】
無線ブロック部３（＃１）は、その信号を所定の周波数に変換し、アンテナ５から電波を送信して車載局８へ通信を行う。
【００３９】
このようにすると、複数の無線ブロック部３（＃ｌおよび＃２）が一つの基地局１に存在しても、送信する無線ブロック部３（＃ｌまたは＃２）が受信強度に応じて一つが選択されるため、電波干渉を防止することができる。
【００４０】
なお信号処理部２では、無線ブロック部３（＃１および＃２）からの受信強度データを比較すると共に、ダイバシティ処理を行って、受信信号の信号品質を改善する処理をしても良い。例えば、両方の無線ブロック３（＃１および＃２）の受信信号の受信強度を平均化してベースバンド信号に復調し、受信強度の変動差を小さくする。
【００４１】
そして、信号処理部２は、統括基地局７から基地局１（＃Ａ）に転送された車載局８へ送信するデータを、受信強度が強い方の無線ブロック（上記例では＃１）に送信する。
【００４２】
上記の例では、信号品質の評価パラメータに受信強度を用いて比較し、受信強度の強い無線ブロック部３（上記例では＃１）を送信する選択方法を示したが、信号品質は、このほか、システム運用上適当なパラメータ（例えば信号誤り率）を比較する手段を用いて評価し、その結果（例えば誤り率が最も低い）を基に送信に使用する無線ブロック部３（例えば＃１）を選択しても良い。
【００４３】
また、無線ブロック部を選択するのに誤り率を比較する手段を用いる場合は、信号処理部２は、無線ブロック３（＃１および＃２）からの信号を一定のタイミングで監視・比較する。そして、信号処理部２は、誤り率が小さい無線ブロック３（例えば有るときは＃１、その次のタイミングでは＃２）からのベースバンド信号を取出し、誤り率変動が最も小さく安定したデータをネットワーク６を介して統括基地局７に出力させるダイバシティ処理を行っても良い。
【００４４】
この様に、複数の無線ブロック部３を収容する基地局１は、信号処理部１がそれぞれからの無線ブロック部３（＃１〜＃ｍ）の受信強度を比較し、その中で最も受信強度の強い無線ブロック部３（上記例では＃１）を選択するか、もしくは誤り率を比較し誤り率が最も低い無線ブロック部３（＃１）を用いて送信すること等によって地形や交通状況により発生する電波伝播の変動に対しても安定な通信を可能にしている。
【００４５】
一方、無線ブロック部３の一つを選択する方法として、複数ある無線ブロック部３（＃１および＃２）の送信タイミングを複数の送信機の同時送信による干渉が起きないように設定し、無線ブロック部３（＃１および＃２）をその送信タイミングに従って切替えて送信する方法がある。
【００４６】
車載局８では仮に一つの無線ブロック部３（＃１）との見通し通信が他の車両で遮蔽されても、他方の無線ブロック部３（＃２）は車両が遮蔽されないよう設置されているから、無線ブロック部３（＃２）との通信が可能である。従って、基地局１との通信は常に継続できる。
【００４７】
この方法は、受信強度を用いる方法に比べて基地局１が車載局８からの受信した信号の品質を比較しなくて済むので通信制御が容易である。
【００４８】
本発明による移動通信システムでは、先に説明したように、一つの基地局１内に収容される複数の無線ブロック部３（＃１〜＃ｍ）から最適な通信条件（最も良いと判断される信号品質）が得られる無線ブロック部３（例えば＃１）を自らの判断で選択する方法か、タイミングをとって無線ブロック部３（＃１〜＃ｍ）を周期的に切替えて車載局８と通信する方法により、車載局８の周囲の車両混雑や地形などの電波伝播の影響を避けるようにしている。
【００４９】
従って、一つの基地局１がカバーする通信範囲（即ち覆域）が従来の車載局と通信する移動通信システムに比べて広く連続的になる。
【００５０】
また、複数の無線ブロック部３（＃１〜＃ｍ）を一つの信号処理部２で共用した構成となるので、装置コストの削減される。
【００５１】
図２は、本発明の移動通信システムにおいて、無線ブロック部３（＃１および＃２）を道路の路側と中央分離帯に設置したもので、この図２を用いて、シャドウイングの影響の軽減について説明する。
【００５２】
図２において、基地局１（＃Ａ）は、二つの無線ブロック部３（＃１、＃２）を備え、無線ブロック部３（＃１）は歩道側、（＃２）は中央分離帯側に設置され、ここでは無線ブロック部３（＃１）が車載局８と通信しているとする。
【００５３】
この時、車載局８と無線ブロック部３（＃１）のアンテナ５との通信が、同じ道路を走行する大型車９の侵入により遮蔽されると、車載局８は通信が不可能となる。
【００５４】
そこで、本発明では、車載局８と通信が確保できる中央分離帯側に設置された無線ブロック部３（＃２）を交互に切替えて送信しているため、無線ブロック部３（＃２）により通信を継続できる。
【００５５】
図３は、本発明を交差点に設置される基地局に適用した場合の構成を示し、この図３におけるハンドオーバー処理について説明する。
【００５６】
図３において、車載局８は図の上方向に向かって走行しているとする。また、基地局１（＃Ｂ）は信号処理部２と、車載局８の直進方向に無線ブロック部３（＃４）、左折先に無線ブロック部３（＃５）、右折先に無線ブロック部３（＃６）と、３つの無線ブロック部３によって構成されている。
【００５７】
そして各無線ブロック部３（＃４〜＃６）のアンテナによってカバーされる覆域はＣ４、Ｃ５、Ｃ６で示す範囲である。
【００５８】
本発明では、車載局８が右折または左折しても、基地局１（＃Ｂ）の各無線ブロック部３（＃４〜＃６）がタイミングをとり、周期的に切替えて送信することにより、右折または左折直後も基地局１（＃Ｂ）との通信が継続され、右折または左折直後もその先の基地局１（＃Ｎ）に対してスムーズにハンドオーバーが実施される利点がある。
【００５９】
図３では、無線ブロック部３（＃４、＃５、＃６）は、基地局１（＃Ｂ）に含まれる構成としたが、更にこれらの無線ブロック部３のいずれかを、他の基地局１の構成として共用するようにしても良い。
【００６０】
図４では、無線ブロック部３（＃４、＃５、＃６）は、基地局１（＃Ｂ）に、無線ブロック部３（＃５、＃６、＃７）は基地局１（＃Ｃ）に接続され、無線ブロック部３（＃５と＃６）を二つの基地局１（＃Ｂと＃Ｃ）で共用している例でありこのようにすると、統括基地局７のハンドオーバー処理が容易になる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の移動通信システムによれば、以上述べたように　基地局の無線ブロック部を複数とすることで、複数の無線ブロック部を順次切替えて送信、あるいは複数の無線ブロック部で受信することでシャドウイングの影響を軽減し連続した通信を可能とし、安定な車載局との無線通信を確保できる。
【００６２】
また、複数の無線ブロック部で一つの信号処理部を共用しているので、車載局と通信する移動通信システムの制御の容易化および低コスト化をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の移動通信システムに係わる実施の形態の構成の一例を示すブロック図。
【図２】本発明の移動通信システムにおいて、基地局を道路沿いに設置した動作の一例を説明する図。
【図３】本発明の移動通信システムにおいて、基地局を交差点に設置した動作の一例を説明する図。
【図４】無線ブロック部を複数の基地局で共用した本発明の移動通信システムを交差点に設置した一例を示すブロック図。
【図５】従来の移動通信システムの構成の一例を示すブロック図。
【図６】従来の移動通信システムにおけるシャドウイングが通信品質に与える影響の一例を説明する図。
【符号の説明】
１　基地局
２　信号処理部
３　無線ブロック部
４　無線機部
５　アンテナ
６　ネットワーク
７　統括基地局
８　車載局
９　大型車
【図１】
2004080588.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004080588.tif 000005
【図４】
2004080588.tif 000006
【図５】
2004080588.tif 000007
【図６】
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