(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末局を搭載した移動体の移動経路に沿って配置され、限られた通信エリアを有する複数の基地局と、該基地局の通信エリアに進入した端末局との間で無線通信を行い、さらに、前記基地局と前記端末局との間でのデータ伝送が、前記一の基地局による通信エリアだけでは完了しない場合は、前記移動体の移動方向に存在する複数の基地局による複数の通信エリアにてデータを分割伝送する無線通信システムであって、
複数のパケット長のパケットを予め形成しておき、前記移動体の移動速度を検出し、その検出した移動速度に応じた適切なパケット長のパケットを選択し、そのパケットにてデータ伝送を行うこと
を特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１記載の無線通信システムにおいて、
前記パケットは１以上のフレームで構成されており、１パケットを構成するフレーム数を変えることによって前記パケット長を可変にしたこと
を特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の無線通信システムにおいて、
前記パケットは１以上のフレームで構成されており、そのフレームの長さを変えることによって前記パケット長を可変にしたこと
を特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか記載の無線通信システムにおいて、
前記各基地局による通信エリアは、同時に複数の前記端末局が存在し得ない大きさであると共に、当該通信エリア同士がオーバーラップしないよう構成されていること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項４記載の無線通信システムにおいて、
前記通信エリアは、同時に複数の前記端末局が存在し得ない大きさであるという条件を満たしながら、取り得る最大の大きさであること
を特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば路車間などの、移動体に搭載された端末局と移動体の移動経路に沿って設置された基地局との間においてデータ伝送が可能な無線通信技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信分野における無線通信技術としてＰＤＣ等のセルラー通信が既に実現されている。ＰＤＣではサービスエリアを多数のマクロセルに分割し、各セルの中心に無線基地局を設置する。このマクロセルは、各セルが隣接セルと重なる部分を持つため、混信を防止するには隣接セルと搬送周波数を変える必要が生じる。このためサービス（ＰＤＣ）に与えられた全周波数領域を分割して各セルに割り当てる必要があり、ユーザ１台あたりが使用できる帯域が全帯域に対して小さくなり、伝送できるデータ速度が制限されるという問題が生じる。さらに、１つのセルを相対的に広域としたことによって、セル内に複数のユーザ端末が存在する状況への対応として多元接続としているため、アクセス時間を分割して各ユーザに割り当てる必要がある（時間分割多重：ＴＤＭＡ）。このことによって、平均データ伝送速度が低下するという問題もある。
【０００３】
このように、セルラー方式を路車間通信に適用するとユーザ１台あたりが使用できる帯域、通信時間が少なくなり、大容量通信の実現は困難であった。そのため、本願発明者らは特願２０００−７２３８７号において、大容量の路車間通信の実現に有効な新規な通信システムであって、セルラー通信などの通信方式に対してデータ伝送速度を大きくでき、また基地局の設置密度も低くできる技術を提案した。その中で、大容量伝送を実現するにあたり、一の基地局による通信エリアだけでは端末局へのデータ伝送が完了しない場合、移動体の移動方向に存在する複数の基地局による複数の通信エリアにてデータを分割伝送することも提案した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このデータの分割伝送に関して本願発明者はさらに研究を進め、より効率的な分割伝送を実現するためには、端末局が搭載されている移動体の移動速度に着目すべきであると考えた。つまり、移動体が例えば車両であるとすると、渋滞時と平常時とでは移動速度が大きく変化し、通信エリア内の滞在時間が大きく変化してしまう。このとき、各通信エリアにて伝送するパケットの長さを固定にしておくと、通信エリア内の滞在時間に対してパケット長が長すぎたり短すぎたりする可能性が出てくる。つまり、渋滞時に走行する速度に基づく滞在時間を基準としたパケット長に固定した場合には、平常走行時の滞在時間が相対的に短いため、そのパケット長のデータ伝送が完了しなくなるため、このような設定は採用できない。したがって、車両が平常時に走行する速度に基づいて得た滞在時間内にデータ伝送が完了するようなパケット長に固定しておく必要があるが、渋滞時には滞在時間が長いため、そのパケット長のデータ伝送が完了しても時間的に余裕があり、その時間が無駄になってしまう。また、平常時といっても、車両の走行速度には差があるため、パケット長を固定にするのであれば、取り得る最高車速を基準にせざるを得ない。そのため、その最高車速よりも低速で走行する場合には、上述したようにパケット長のデータ伝送が完了しても時間的に余裕があり、その時間が無駄になってしまうこととなる。
【０００５】
なお、このような移動体の速度によって生じる時間の無駄という問題は、通信エリア同士が重複していないいわゆるスポットアクセス方式の無線通信システムに限って生じるものではなく、通信エリアがオーバーラップしているシステムであってもデータを分割伝送する場合には、同様に生じる。また、基地局から端末局へのデータ伝送に限らず、逆に端末局から基地局へデータ伝送する際、分割伝送するのであれば、やはり同様の問題が生じる。
【０００６】
そこで、基地局の通信エリア内に端末局が存在する時間に応じた効率的なデータ伝送を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１の無線通信システムは、基地局と端末局との間でのデータ伝送が、一の基地局による通信エリアだけでは完了しない場合は、複数の基地局による複数の通信エリアにてデータを分割伝送するのであるが、その際、複数のパケット長のパケットを予め形成しておき、移動体の移動速度を検出し、その検出した移動速度に応じた適切なパケット長のパケットを選択し、そのパケットにてデータ伝送を行う。移動体の移動速度が判れば、端末局が基地局の通信エリア内に存在する時間を推定することができる。そして、その存在時間に基づけば、データ伝送が可能な時間が判り、そのデータ伝送時間を最大限利用可能なパケット長にすることもできるため、効率的なデータ伝送を実現できることとなる。
【０００９】
上述したように、各通信エリアにて伝送するパケット長を、例えば移動体としての車両が平常時に走行する速度に基づいて得た滞在時間内にデータ伝送が完了するような長さに固定しておくと、渋滞時には滞在時間が長いため、そのパケット長のデータ伝送が完了しても時間的に余裕があり、その時間が無駄になってしまう。また、平常時であっても車両の走行速度には差があり、パケット長を固定にするのであれば、取り得る最高車速を基準にせざるを得ないため、その最高車速よりも低速で走行する場合には、やはりデータ伝送が完了しても時間的に余裕があり、その時間が無駄になってしまう。これに対して本発明のように、移動速度に基づいてパケット長自体を可変にすることで、上述した時間の無駄を極力無くすことができ、効率的なデータ伝送を実現できることとなる。
【００１０】
そして、検出した移動速度に応じた「適切なパケット長」のパケットをどのようにして得るかについて、請求項１の無線通信システムにおいては、複数のパケット長のパケットを予め形成しておき、移動速度に応じた適切なパケット長のパケットを選択する手法を採用している。
【００１１】
このように、予めいくつかのパターンのパケット長のパケットを準備しておくため、処理時間は短くなる。つまり、適切なパケット長が算出できたら、それに対応するものを選択するだけでよいからである。
【００１２】
なお、パケット長を可変にする手法としては、１パケットを構成するフレーム数を変えて実現してもよいし、フレームの長さを変えて実現してもよい。もちろん、フレーム長を変えると共に１パケットを構成するフレーム数も変えることで全体としてパケット長を可変にしてもよい（請求項２，３参照）。
【００１３】
このような基地局と端末局との間でのデータの分割伝送を行う無線通信システムとしては、種々のものが考えられるが、例えば請求項４に示すように、各基地局による通信エリアが、同時に複数の端末局が存在し得ない大きさであると共に、通信エリア同士がオーバーラップしないよう構成されているシステムの場合には特に有効であると考えられる。このような無線通信システムであれば、一の通信エリアには同時に複数の端末局が存在することがなく、通信エリア内で時間分割や周波数分割などの多元アクセスを施す必要が無く、一の端末局に対して一の通信エリアに与えられた全帯域と全通信時間を与えることができるため、高速通信が可能となる。また、通信エリア同士がオーバーラップしないため、全ての通信エリアで本システムに与えられた全周波数帯域を使用でき、高速通信が可能となる。そして、一の通信エリアには同時に複数の端末局が存在しないため、ある端末局がある通信エリア内にてデータ伝送が可能な時間を把握し、その時間内で伝送できる最大のデータ量となるパケット長にすることによる「効率的なデータ伝送」という効果がより一層顕在化する。
【００１４】
なお、通信エリアに関しては、「同時に複数の端末局が存在し得ない大きさである」という条件を上述したが、請求項５に示すように、この条件を満たしながら、取り得る最大の大きさであることが好ましい。請求項４に示した条件は、通信エリアのサイズの上限を規定しているので、それよりも小さければ上述した「多元接続が不要」といった効果が得られる。但し、高速通信（大容量通信）の実現という目的からは、アンテナ利得が同一であるならば、通信エリアは大きいほどよい。そこで、同時に複数の端末局が存在し得ないという条件を満たしながら、取り得る最大の大きさの通信エリアとして設定すれば、移動体が当該通信エリアに存在する時間が極力長くなる。つまり、上述した一の端末局が全周波数帯域を占有してアクセスできる時間を極力長くすれば、高速通信の実現の面でさらに有利となる。
【００１５】
この「取り得る最大の大きさ」とは、例えば路車間通信を想定すれば、「車１台収容できる」程度のエリアを確保することが考えられる。具体的には車長及び車幅にほぼ近い値である４ｍ×３ｍというようなサイズである。なお、「同時に複数の端末局が存在し得ない」ことが前提条件であるので、車両が所定速度以上でしか移動しない状況が想定されるのであれば、例えば車間距離も加味して、１０ｍ×３ｍといったエリアあるいはそれよりも広いエリアであっても、採用し得る。逆に、渋滞などで車間距離が非常に短くなるような状況が想定される場合には、やはり上述の４ｍ×３ｍ程度を採用すべきである。また、上述の４ｍ×３ｍなどは、移動体の具体例として車両、特に乗用車を想定したものであり、例えば大型車しか走行できない移動経路であれば、よりエリアを大きくできることは当然である。
【００１６】
ところで、移動体の移動速度の検出に関しては、どのような手法を用いて検出してもよい。例えば、移動体が車両であれば、その車両が搭載している車速センサやＧＰＳを用いた車速検出装置にて検出することもできる。但し、基地局から端末局へデータを分割伝送することを前提とした場合には、下記に示す無線通信システムを用いた検出手法１〜５のいずれかに記載された手法を用いて移動体の移動速度を基地局が把握することができ、一方、端末局から基地局へデータを分割伝送することを前提とした場合には、検出手法１又は２に記載された検出方法を用いて端末局が移動体の移動速度を把握することができる。これらの検出手法については、後でさらに詳しく説明するが、無線通信システム自体が元々備えている基地局と端末局との無線通信機能を利用して行えるため、移動速度の検出のためだけに特別な構成を準備しなくてよく好ましい。つまり、移動速度が精度よく検出できていれば、上述した最適なパケット長をより精度よく算出できるからである。
【００１７】
それでは次に、基地局と端末局との無線通信を利用することで、端末局の搭載された移動体の移動速度を精度よく検出する検出手法について説明する。
検出手法１では、基地局と端末局との間で予め規定しておいた基準周波数の無線信号を基地局から端末局へ送信する。この基準周波数は当該システムに与えられた周波数帯域内であれば任意である。そして端末局は、基地局から送信された無線信号を受信し、その受信した無線信号の周波数を解析する。この周波数は端末局が搭載されている移動体と基地局との相対速度によって、上述した基準周波数からドップラーシフトしている。そのため、この受信した無線信号の周波数と基準周波数との差（すなわち周波数のドップラーシフト量）に基づけば、移動体の移動速度を精度良く検出できる。そして、端末局がこの検出した移動体の移動速度を基地局に通知することで、基地局は移動体の移動速度を把握することができる。
【００１８】
また、検出手法２では、基地局と端末局との間で予め規定しておいた基準ビットレート及び基準周波数の無線信号を基地局から端末局へ送信する。そして端末局は、基地局から送信された無線信号を受信し、その受信した無線信号のビットレートを解析する。このビットレートは端末局が搭載されている移動体と基地局との相対速度によって、上述した基準ビットレートからドップラーシフトしている。そのため、この受信した無線信号のビットレートと基準ビットレートとの差（ビットレートのドップラーシフト量）に基づけば、移動体の移動速度を精度良く検出できる。そして、端末局がこの検出した移動体の移動速度を基地局に通知することで、基地局は移動体の移動速度を把握することができる。
【００１９】
もちろん、これら検出手法１，２の場合には端末局においても移動速度を検出できているので、端末局から基地局へデータを分割伝送することを前提とし、端末局が移動体の移動速度を把握する場合に利用できる。
一方、検出手法３，４では、端末局から送信された無線信号を基地局が受信し、その受信した無線信号に基づいて、検出手法１，２と同様に移動速度を検出する。すなわち、検出手法３では、端末局が基準周波数の無線信号を基地局へ送信し、基地局は、端末局から受信した無線信号より解析した周波数と基準周波数との差に基づいて移動体の移動速度を検出する。また、検出手法４では、端末局が基準ビットレート及び所定周波数の無線信号を基地局へ送信し、基地局は、端末局から受信した無線信号より解析したビットレートと基準ビットレートとの差に基づいて移動体の移動速度を検出する。
【００２０】
なお、検出手法１，３のように周波数の差に基づいて移動速度を検出する手法は、検出手法２，４のようにビットレートの差に基づく場合よりは処理負荷が少ない。しかし、発振器の周波数の広がりを考慮する必要があるため、周波数差（ドップラーシフト量）を正確に把握するのが相対的に困難である。これに対して、検出手法２，４のようにビットレートの差に基づく場合は周波数の広がりの影響を考慮しなくてすむため、検出精度は相対的に高くなる。
【００２１】
また、検出手法１，２の場合には、基地局と端末局との間で通信が往復しないと基地局にて移動速度を検出できなかったが、検出手法３，４の場合は、端末局から基地局へ送信するだけで基地局にて移動速度を検出できる。しかし、検出手法１，２の場合の端末局は基本的には待ち状態でよく、基地局からの送信をトリガとして返信すればよかったのに対して、検出手法３，４の場合の端末局は、無線信号を常時送信しているか、あるいは基地局が存在する手前で何らかのトリガで無線信号の送信を開始しないといけない。これらの手法では、端末局から主体的に送信する必要があるからである。
【００２２】
ところで、検出手法１〜４では、基準周波数が基地局と端末局との間で予め規定されており、実際に基地局あるいは端末局から送信される無線信号の周波数が基準周波数通りであればよいが、実際には各々の発振周波数に誤差があることも多い。その場合は、誤差によって移動速度の検出精度が低下することとなる。これに対して検出手法５であれば、そのような誤差を考慮しなくてもよい。つまり、検出手法５では、基地局から基準周波数の無変調の無線信号を端末局へ送信し、端末局は、その送信された基準周波数の無線信号を受信したら、その受信した無線信号に所定の変調を施して基地局に送信する。そして基地局は、端末局へ送信した無変調の無線信号の周波数と、端末局から送信されてきた変調後の無線信号の周波数との差に基づいて移動体の移動速度を検出するのである。この場合に基地局が受信する無線信号は、元は自分が送信したものであるため、移動体の相対速度が０であれば、その周波数は完全に一致することとなる。したがって、検出手法１〜４のように「基準周波数であるとして」実際に送信する周波数と規定上の基準周波数との誤差自体が発生する余地がないのである。
【００２３】
また、このようにして移動速度を検出した場合には、その移動速度となっている移動体を基地局が識別できることが好ましい。そこで、その識別を容易にするため、端末局が、移動体の移動速度と共に自局を示す端末局ＩＤを基地局に通知する手法を採用してもよい。なお、この場合には基地局からの信号に基づかずに移動体の移動速度を検出するので、その検出した移動速度と端末局ＩＤとを上り回線にて基地局に通知すればよい。
【００２４】
また、検出手法３又は４の無線通信システムを前提とした場合には、端末局が、基準周波数の無線信号を自局を示す端末局ＩＤを表す情報信号を用いて所定の変調方式で変調してから基地局へ送信し、基地局は、受信した無線信号を復調して端末局ＩＤを表す情報信号を得る手法を採用してもよい。さらに、検出手法５を前提とした場合には、端末局が、基地局から受信した無変調の無線信号を、自局を示す端末局ＩＤを表す情報信号を用いて所定の変調方式で変調してから、基地局へ送信し、基地局は、受信した無線信号を復調して端末局ＩＤを表す情報信号を得る手法を採用してもよい。このように端末局ＩＤも基地局が把握することで、その端末局を搭載している移動体の移動速度（すなわち端末局の移動速度）を個別に把握できるため、上述したように、その移動速度に応じた適切なパケット長でのデータ通信が可能となる。
【００２５】
なお、このような検出手法においても、各基地局による通信エリアが、同時に複数の端末局が存在し得ない大きさであると共に、通信エリア同士がオーバーラップしないよう構成することや、さらに通信エリアに関して、「同時に複数の端末局が存在し得ない大きさ」という条件を満たしながら、取り得る最大の大きさであることが好ましい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された実施例について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施例に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
【００２９】
図１は、上述した発明が適用された路車間通信システムの概略構成を表す説明図である。
図１（ａ）に示すように、本システムは、道路に沿って所定の間隔で配置された基地局Ｋと、道路を走行する車両に搭載された端末局Ｔとから成る。
【００３０】
この内、端末局Ｔは、車両の上部に設置されたアンテナ（端末局アンテナ）ＡＴｔと、その端末局アンテナＡＴｔを介して無線通信を行う端末局本体１とを備えている。
一方、基地局Ｋは、道路上方に設けられたアンテナ（基地局アンテナ）ＡＴｋと、その基地局アンテナＡＴｋを介して無線送受を行う基地局本体１０とを備えている。なお、基地局アンテナＡＴｋの位置に関しての詳細は後述する。
【００３１】
また、基地局本体１０は、光ファイバを介して制御局Ｓと接続されている。この制御局Ｓと基地局Ｋとの関係についても後述する。
基地局Ｋは、基地局アンテナＡＴｋから搬送波ビームを放射して所定の通信エリアを形成し、その通信エリア内に進入した端末局Ｔとの間で無線通信を行う。つまり、車両に搭載された端末局Ｔが車両の移動に伴って間欠的に通信エリアに入出し、その通信エリアに滞在中の端末局Ｔが基地局Ｋとの間でデータ通信を行う。ここで、基地局Ｋによる通信エリアについては、次の２つの条件を満たすように設定されている。
【００３２】
［条件▲１▼］…同時に複数の端末局Ｔが存在し得ない大きさである。具体的には、端末局Ｔを搭載した車両が高々一台入れる程度のサイズのエリア（パーソナルエリアと称す。）である。
［条件▲２▼］…通信エリア同士がオーバーラップしないよう構成されている。
【００３３】
このような２条件を満たすように設定された通信エリアにて、端末局Ｔと基地局Ｋとが通信する。これをスポットアクセス方式の通信と呼ぶこととする。このスポットアクセス方式にて通信することで、次のような効果が発揮される。
まず、上述した条件▲１▼によって通信エリア内で時間分割や周波数分割等の多元アクセスを施す必要が無くなる。このため一つの端末局Ｔに対して一つの通信エリアに与えられた全帯域と全通信時間を与えることができ高速通信が可能となる。また、条件▲２▼によって全ての通信エリアが同一の周波数帯域を使用することができ、一つのサービスに与えられた全周波数帯域を全ての通信エリアで使用することができる。このため各ユーザー端末はサービスに与えられた全周波数帯域を使用することができより高速な通信が可能となる。
【００３４】
以上の説明は概念的であったので、通信エリアの大きさや形成方法、搬送波周波数などについてさらに具体的に説明する。
（１）まず、条件▲１▼を満たす通信エリアの具体的な大きさに関して検討する。路車間通信の対象とする車両は大型トラックから普通車、軽自動車まで様々である。しかし通信エリアの大きさが、普通車、軽自動車に対して上記条件▲１▼を満たすならば、それより大きな車両に対しては必ず条件▲１▼は満たされるため、普通車、軽自動車に対して検討する。まず、現実的に存在する車の種類とそのサイズを勘案すると、車両進行方向の長さは４ｍ程度であることが分かり、通信エリアの車両進行方向の長さを４ｍ程度とすると、走行中はもちろん渋滞中でも通信エリア内に２台以上の車両は入らず、同時に複数の端末局Ｔが通信エリア内には存在しないと考えられる。また、車両幅方向の長さは２ｍ程度であることがわかる。しかし車両が必ずしも車線中央を走行するとは限らないことから通信エリアの車両幅方向の長さは幅員程度（３．５ｍ）が望ましいと考える。ただし、隣接車線にまで広がると干渉の原因となることから幅員から両側に1割程度の余裕を持たせて３ｍ程度が望ましいと考える。したがって、通信エリアのサイズを縦（道路の長さ方向）４ｍ×横（道路幅方向）３ｍとする。
【００３５】
なお、ここでいう４ｍ×３．５ｍは、図１（ｂ）に示すように、車両上部に取り付けられた端末局アンテナＡＴｔの位置においてそのサイズになるように設定されている。したがって、上述の車サイズ例からすれば、道路上１．４ｍ〜１．５ｍで上記通信エリアのサイズが確保できるように設定することとなる。
【００３６】
また、通信エリアの形状（ここでは断面形状を意味する）に関しては、略楕円形状が形成し易いが、通信対象が車両であるため、長方形状にすると次の利点が得られる。つまり、端末局アンテナＡＴｔが縦方向の４ｍ分に存在する時間が、車両の車線内の走行位置に関係なく同じだけ確保できることとなる。したがって、図１（ａ）での概念説明では略楕円形状となっているが、実際には略長方形状の断面となるようなビームを照射することが望ましい。
【００３７】
なお、通信エリアの横幅３ｍというのは、隣接車線における通信エリアとの干渉を考慮したものであるが、複数車線があるといっても、それら複数車線間に何も介在せずに単に隣接する場合と、分離帯のようなものがあり車線同士が直接的には接していない場合もあるため、それらの違いを考慮してもよい。また、複数車線が直接隣接している場合であっても、通信エリア同士が道路幅方向に隣接しないように相互に位置をずらせば、例えば一の通信エリアに存在する移動体によって搬送波が散乱したとしても、他の通信エリアに与える影響がないか、あるいは少ないと考えられ、車線幅一杯の３．５ｍであってもよい。これらについては特願２０００−７２３８７号において詳しく記載したので、必要ならばそちらを参照されたい。
【００３８】
（２）次に、搬送波周波数について考える。一般に、搬送波周波数を高くするとビームの指向性が高くなり絞りやすい。従って上記のようなパーソナル通信エリアを形成する場合は搬送波周波数は高いほうが望ましい。また、条件▲２▼を満たすようにする場合、周波数がマイクロ波程度に低いと、路面、車両による回折、散乱で干渉が生じると考える。そこで指向性が十分高く、かつ大気中での減衰が大きいミリ波を用いることが望ましい。
【００３９】
（３）続いて、アンテナ位置に関し幅員方向と車両進行方向に場合分けして検討する。まず幅員方向に関して検討する。搬送波としてミリ波を用いる場合、直進性が高くなるために、自車近傍の（例えば隣のレーンを走行中の）大型車両、あるいは標識などによって搬送波が遮蔽（シャドウイング）されることがある。これを回避するため、道路幅方向に関しては、車両上部に取り付けられた端末局アンテナＡＴｔに対して、ほぼ真上から搬送波ビームを放射することが望ましい（図１（ｂ）参照）。
【００４０】
また、車両進行方向についても同様に車両直上から放射することが望ましいが、基地局アンテナＡＴｋ直下から道路上の車両の前後方向に対称にビームを形成すると、図２（ａ）に示すように、ドップラー現象により、車両の移動に伴って端末局アンテナＡＴｔが基地局アンテナＡＴｋ直下を通過する前後で搬送波周波数が不連続に変化する（ｆ0＋Δｆ→ｆ0−Δｆ）。
【００４１】
従って、本実施例では、図２（ｂ）に示すように、基地局アンテナＡＴｋ直下から後側（車両の進行方向とは反対側）にのみビームを形成させている。もちろん、基地局アンテナＡＴｋ直下から前側（車両の進行方向側）にのみビームを形成させてもよい。なお、ビームの高さに関しては、本実施例では一応１０ｍ程度にしているが、これは、適用状況に応じて適宜変更すればよい。
【００４２】
（４）また本システムは、スポットアクセス通信方式でありながら、セルラー方式のような連続アクセス方式よりも高速通信（大容量通信）を実現できるようにする。通信エリアの間隔を短くすれば当然ながら連続アクセス方式よりも高速通信できるのであるが、基地局Ｋの設置密度を高くすればインフラコストが高くなる。したがって、通信エリアの間隔がどの程度まで大きくなっても連続アクセス方式に対して有利であるかを数値計算によって検証することで、連続アクセス方式よりも高速通信（大容量通信）が可能な通信エリアの間隔を知ることができる。この検証については、特願２０００−７２３８７号において詳細に記載したので繰り返さないが、ある現実的な条件を設定して計算を実行した結果、スポットアクセス方式は連続アクセス方式に対して５０倍の伝送速度を持つことが判った。しかしスポットアクセス方式には連続アクセス方式には無い通信不可能区間が存在する（図２（ｃ）参照）。したがって、さらに上述した先願においては、通信可能区間（即ち通信エリア）の長さに対する通信不可能区間の長さによって変化する平均伝送を計算し、スポットアクセス方式が連続アクセス方式に対して高い伝送速度を維持できる条件を導いた。その結果、端末局アンテナＡＴｔが通信エリア内に滞在している時間のうち、回線オン・オフ等の制御に要する時間を考慮し、所望のデータ伝送に使用できる時間を５割とした場合、基地局間隔を１０〜２０［ｍ］とし、基地局アンテナ−端末局アンテナ間距離を１０ｍ程度としなければ、スポットアクセス方式と同等の余裕がないと考え、インフラコストの観点からもスポットアクセス方式が連続アクセス方式に対して優れていると考える。
【００４３】
ところで、本システムは、上述したように、端末局Ｔが車両の移動に伴って間欠的に通信エリアに入出し、その通信エリアに滞在中に基地局Ｋとの間でデータ通信を行う。このようなスポットアクセス方式の通信の場合には、やりとりすべきデータが一つの通信エリア滞在時間内では伝送不可能な程度に大きいことも想定される。その場合には、複数の基地局Ｋから分割伝送すればよい（図１（ａ）参照）。
【００４４】
分割伝送の際には、制御局Ｓにおいて情報を分割して無線パケット化する。図１（ａ）の例で言えば、通信エリアａ，ｂ，ｃ向けに３分割し、それぞれを基地局Ｋに伝送する。そして、各基地局Ｋにおいて、端末局Ｔが通信エリアに入った時点で伝送する。端末局Ｋでは無線復調して伝送された無線パケットを取り出し、再加工して元の情報を取り出す。その後、分割データを結合して端末局Ｔ側でのアプリケーション処理に用いたりする。なお、以上は下り方向の処理であったが、上り方向に関しても同様である。つまり、端末局Ｔからデータをアップロードする際、そのデータを分割し、複数の通信エリアにおいて順番に基地局Ｋ側に伝送する。基地局Ｋはその分割伝送されたデータを制御局Ｓへ送り、制御局Ｓにおいてそれらを結合してデータを復元する。
【００４５】
このようなデータの分割伝送を考えた場合、一つの無線パケットの大きさは、一つの通信エリアで伝達が完了する程度に小さくする必要がある。しかし、端末局Ｔは車両に搭載されているため、渋滞時と平常時とでは車両の移動速度が大きく変化し、基地局Ｋの通信エリア内の滞在時間が大きく変化してしまう。このとき、各通信エリアにて伝送するパケットの長さを、渋滞時に走行する速度に基づく滞在時間を基準として設定すると、平常走行時の滞在時間が相対的に短いため、そのパケット長のデータ伝送が完了しなくなるため、このような設定は採用できない。一方、車両が平常時に走行する速度に基づいて得た滞在時間内にデータ伝送が完了するようなパケット長に固定しておくと、渋滞時には滞在時間が長いため、そのパケット長のデータ伝送が完了しても時間的に余裕があり、その時間が無駄になってしまう。また、平常時といっても、車両の走行速度には差があるため、パケット長を固定にするのであれば、取り得る最高車速を基準にせざるを得ないため、その最高車速よりも低速で走行する場合にやはり時間が無駄が生じることとなる。このような問題を解決するためには、車両の移動速度を検出し、端末局Ｔが通信エリア内に滞在する時間、さらに詳しく言えば、端末局アンテナＡＴｔが通信エリア内のデータ伝送のために有効な区間（図２（ｃ）参照）内に滞在する時間を検出し、その時間内に収まるような極力長いパケット長とすることが好ましい。
【００４６】
そこで、本実施例では、車両の移動速度を検出し、その移動速度に適したパケット長のパケットを伝送するようにした。車両の移動速度の検出手法については後述することとし、パケットについて説明する。
伝送すべき元情報のビット列（図３（ａ）参照）を予め無線フレームに分割しておく（図３（ｂ）参照）。この無線フレームは、図３（ｃ）のようにするのが一般的である。つまり、先頭部分にフレームの先頭であることを示す特定のビットパターンを持つ先頭フラグを形成する。その先頭フラグの次に送信元アドレス情報・宛先アドレス情報・フレームの制御情報などを含んだヘッダーを形成する。ヘッダーの次には伝送すべきデータ部を形成し。その次に誤り制御の情報を形成する。そして最後に、フレームの末尾であることを示す特定のビットパターンを持つ末尾フラグを形成する。このフレームは所定の長さで構成される。
【００４７】
そして、各エリア向けのパケットはこのフレームをいくつ含むかでパケット長を変えることができる。つまり、図４（ａ）に示すように、まず車両速度を認識し（Ｓ１０）、その認識した車両速度に基づいてデータ伝送を行うエリア滞在時間を算出し、その滞在時間に応じて伝送可能な長さのパケット長を算出する（Ｓ２０）。そして、そのパケット長となるようなフレーム数を算出し、そのフレーム数分のフレームにてパケットを形成する（Ｓ３０）。その後、このようにして形成したパケットを伝送する（Ｓ４０）。
【００４８】
この一連の処理は各エリアについて実行される。つまり、図２（ｃ）に示すように、通信エリアの中央部分がデータ伝送のために有効な部分であるため、それ以前のエリア滞在時間中に図４（ａ）のＳ１０〜Ｓ３０を実行する。そのため、各エリアに進入した時点での車両速度が異なれば、各エリアにて伝送するパケット長も異なり、例えば図３（ｄ）に示すように、エリアａ向けのパケットについてはパケット長Ｌａ、エリアｂ向けのパケットについてはパケット長Ｌｂ、エリアｃ向けのパケットについてはパケット長Ｌｃというように個別に算出される。そのため、例えばパケット長Ｌａと算出されたエリアａ向けについてはフレーム数Ｆａのパケットを形成し、パケット長Ｌｂと算出されたエリアｂ向けについてはフレーム数Ｆｂのパケットを形成し、パケット長Ｌｃと算出されたエリアｃ向けについてはフレーム数Ｆｃのパケットを形成する。
【００４９】
なお、図４（ａ）に示す処理の場合には、パケット長をリアルタイムで形成したが、複数のパケット長のパケットを予め形成しておき、移動速度に応じた適切なパケット長のパケットを選択してもよい。この方法を図４（ｂ）を参照して説明する。
【００５０】
まず、パケット中に含むフレーム数を変えることで複数通りのパケット長のパケットを形成しておく（Ｓ１１０）。例えば含むフレーム数が１０，２０，３０，４０，５０個の５種類のパケットを形成しておく、といったことである。そしてその形成したパケットを記憶媒体へ格納しておく（Ｓ１２０）。このような準備ができてから、車両速度を認識し（Ｓ１３０）、その認識した車両速度に基づいてデータ伝送を行うエリア滞在時間を算出し、その滞在時間に応じて伝送可能な長さのパケット長を算出する（Ｓ１４０）。そして、Ｓ１２０で記憶媒体へ格納したパケットの中から該当するパケットを選択して取り出す（Ｓ１５０）。この「該当するパケット」とは、Ｓ１４０にて算出したパケット長以下、且つ最も長いパケットである。例えば上述した５種類のパケット長のパケットが格納されており、算出されたパケット長が４９であれば、パケット長４０のパケットを選択することとなる。その後、取り出したパケットを伝送する（Ｓ１６０）。
【００５１】
このように図４（ａ），（ｂ）に２方法を示したが、図４（ｂ）に示す手法の場合、予めいくつかのパターンを準備しておくためメモリ量が相対的に多くなってしまうが、車両速度を認識してからデータ送信開始までの時間は短くなる。つまり、適切なパケット長が算出できたら（Ｓ１４０）、それに対応するものを選択する（Ｓ１５０）だけでよいからである。一方、図４（ａ）に示す手法の場合には、処理時間は図４（ｂ）の手法に比べて長くなるが、メモリ量は相対的に低減され、また適切なパケット長を「１フレーム単位」で形成することができる。つまり、図４（ｂ）の手法では、Ｓ１５０の説明に関して具体例を挙げたように、Ｓ１４０にて算出したパケット長が４９であった場合には、上述した５種類のパケット長の中から選択するとパケット長４０のパケットを選択することとなるが、図４（ａ）の手法ではリアルタイムで形成するため、４９フレームで構成される最適なパケット長のパケットを構成することができる。つまり、効率的なデータ伝送という観点からは図４（ａ）の手法が好ましいと言える。
【００５２】
さて、次に車両の移動速度（車両速度）の検出手法について説明する。
車両速度は例えば車両が備える車速センサやＧＰＳなどを用いて検出することは可能であるので、これについては第６の検出手法として後述するが、第１〜第５の検出手法として、一般的にこの第６の検出手法よりも検出精度が高いと考えられる手法を説明する。特に本実施例のシステムにおける通信エリアは相対的に狭小で滞在時間が短いため、通信可能な時間を精度よく検出すれば、その通信可能時間中に伝送可能な最大のパケット長を設定することもできる。そして、この車両速度の検出を、本システム自体が元々備えている基地局Ｋと端末局Ｔとの無線通信機能を利用して行うため、あえて車両速度の検出のためだけに特別な構成を準備しなくてよい。
【００５３】
それでは、車速センサやＧＰＳなどを用いない場合の車両速度の検出手法を５種類説明する。
［第１の検出手法］
この検出手法を図５を参照して説明する。図５（ａ）に例示するように、基地局アンテナＡＴｋからは、端末局Ｔとの間で予め規定しておいた基準周波数の無線信号が連続的に送信されている。この無線信号を制御信号と称す。車両に搭載された端末局Ｔは、図５（ｂ）に示すように、この制御信号を端末局アンテナＡＴｔによって受信し、周波数解析装置１１にて受信した制御信号の周波数を解析する。この解析された周波数は車両と基地局Ｋとの相対速度により、基地局アンテナＡＴｋから送信した制御信号の周波数からドップラーシフトしている。そのため、移動体速度演算装置１２では、この周波数のドップラーシフト量に基づいて移動体速度（車両速度）を演算する。
【００５４】
一方、ＩＤ情報記憶媒体１３には、自局を示す端末局ＩＤを表す情報信号（ＩＤ情報）が記憶されており、移動体速度演算装置１２にて演算された移動体速度とＩＤ情報記憶媒体１３から読み出されたＩＤ情報はインターフェース１４を介して上り用装置へ送られる。
【００５５】
この上り用装置は、インターフェース１４を介して入力された移動体速度及びＩＤ情報に基づいて所定の変調信号を生成する変調装置１５と、中間周波数帯のローカル信号を生成する局部発振器１７と、変調装置１５からの変調信号と局部発振器１７からのローカル信号とを混合してローカル信号を変調信号にて変調してなる中間周波帯の信号（ＩＦ信号）を生成するミキサ１６と、ミキサ１６からのＩＦ信号の所定周波数成分をカットするバンドパスフィルタ１８と、無線周波数帯の第２ローカル信号を生成する局部発振器２０と、バンドパスフィルタ１８から出力されたＩＦ信号に局部発振器２０からの第２ローカル信号を混合してアップコンバートすることにより無線周波数帯の送信信号（ＲＦ信号）を生成するミキサ１９と、ミキサ１９からのＲＦ信号の所定周波数成分をカットするバンドパスフィルタ２１と、バンドパスフィルタ２１から出力された送信信号を増幅する増幅器２２と、増幅器２２にて増幅された送信信号を電波に変換して送出する送信アンテナ２３とを備えている。この上り用装置は予め決められた上り回線で基地局Ｋ側へ無線信号を送信するが、ＰＤＣ等の既存の他の通信媒体を介して信号送信してもよいし、基地局Ｋの通信エリアで使用できる周波数帯域の一部を上り用の帯域として割り当て、同じ路車間通信装置を用いて信号送信してもよい。その場合には、送信アンテナ２３は端末局アンテナＡＴｔと兼用することも可能である。
【００５６】
基地局Ｋでは、このように端末局Ｔから送信された無線信号を復調して移動体速度とＩＤ情報を認識することができ、上述したように速度に応じたパケット長でのパケット伝送が可能となる。
［第２の検出手法］
第２の検出手法では、基地局Ｋと端末局Ｔとの間で予め規定しておいた基準ビットレート及び基準周波数の無線信号を基地局Ｋから送信する。そして端末局Ｔは、基地局Ｋから送信された無線信号を受信し、その受信した無線信号のビットレートを解析する。つまり、図５（ｂ）の構成において、周波数解析装置１１をビットレート解析装置に変更し、この部分でビットレートを解析する。このビットレートは、車両と基地局Ｋとの相対速度により、基地局アンテナＡＴｋから送信した制御信号の周波数からドップラーシフトしている。そのため、移動体速度演算装置１２では、このビットレートのドップラーシフト量に基づいて移動体速度（車両速度）を演算する。後の動作は第１の検出方法と同じである。
【００５７】
第１の検出手法の場合は周波数のドップラーシフト量に基づくため、周波数の広がりを考慮する必要があり、周波数差（ドップラーシフト量）を正確に把握するのが相対的に困難である。これに対して、第２の検出手法のようにビットレートのドップラーシフト量に基けば、周波数の広がりの影響を考慮しなくてすむため、検出精度は相対的に高くなる。
【００５８】
［第３の検出手法］
第３の検出手法は、第１（あるいは第２）の検出手法とは逆に、端末局Ｔから送信された無線信号を基地局Ｋが受信し、その受信した無線信号に基づいて移動体速度を検出する手法である。
【００５９】
この検出手法を図６を参照して説明する。図６（ａ）に例示するように、端末局アンテナＡＴｔからは、基地局Ｋとの間で予め規定しておいた基準周波数の無線信号が連続的に送信されている。また、この信号は自局を示す端末局ＩＤを表す情報信号（ＩＤ情報）を用い所定の変調方式で変調されている。この無線信号を制御信号と称す。基地局Ｋは、図６（ｂ）に示すように、この制御信号を基地局アンテナＡＴｋによって受信し、周波数解析装置３１にて受信した制御信号の周波数を解析する。この解析された周波数は車両と基地局Ｋとの相対速度により、端末局アンテナＡＴｔから送信した制御信号の周波数からドップラーシフトしている。そのため、移動体速度演算装置３２では、この周波数のドップラーシフト量に基づいて移動体速度（車両速度）を演算する。この移動体速度はＣＰＵ３３へ送られる。
【００６０】
一方、受信した制御信号は増幅器３５を介してダウンコンバータ３６へ送られ、局部発振器３７にて生成された無線周波数帯のローカル信号を用いて中間周波帯の信号（ＩＦ信号）が取り出される。そして、ダウンコンバータ３９へ送られ、局部発振器４０にて生成された中間周波数帯のローカル信号を用いてベースバンド信号が取り出され、復調装置４２へ送られる。復調装置４２ではベースバンド信号を復調してＩＤ情報を取り出し、インターフェース４３を介してＣＰＵ３３へ送る。
【００６１】
基地局Ｋでは、このように端末局Ｔから送信された制御信号に基づいて移動体速度とＩＤ情報を認識することができる。
［第４の検出手法］
請求項４の無線通信システムでは、端末局が基準ビットレート及び所定周波数の無線信号を基地局へ送信し、基地局は、端末局から受信した無線信号より解析したビットレートと基準ビットレートとの差に基づいて移動体の移動速度を検出する。
【００６２】
第４の検出手法では、基地局Ｋと端末局Ｔとの間で予め規定しておいた基準ビットレート及び基準周波数の無線信号を端末局Ｔから送信する。そして基地局ＫＴは、端末局Ｔから送信された無線信号を受信し、その受信した無線信号のビットレートを解析する。つまり、図６（ｂ）の構成において、周波数解析装置３１をビットレート解析装置に変更し、この部分でビットレートを解析する。ＩＤ情報の取り出しも含め、後の動作は第３の検出方法と同じである。また、ビットレートに基づく移動体速度の検出精度が周波数に基づく場合よりも相対的に高くなる点は第２の検出手法の場合と同様である。
【００６３】
また、上述の第１あるいは第２の検出方法の場合には、基地局Ｋと端末局Ｔとの間で通信が往復しないと基地局Ｋにて移動速度を検出できなかったが、第３あるいは第４の検出方法の場合は、端末局Ｔから基地局Ｋへ無線信号を送信するだけで基地局にて移動速度を検出できる。
【００６４】
［第５の検出手法］
この検出手法を図７を参照して説明する。図７（ａ）に例示するように、基地局アンテナＡＴｋからは、端末局Ｔとの間で予め規定しておいた基準周波数の無線信号が連続的に送信されている。但しこの無線信号は「無変調」である。この無線信号を制御信号と称す。車両に搭載された端末局Ｔは、図７（ｂ）に示すように、この制御信号は端末局アンテナＡＴｔによって受信され、サーキュレータ５１及び増幅器５２を介して変調器５２へ送られる。一方、ＩＤ情報記憶媒体５６には、自局を示す端末局ＩＤを表す情報信号（ＩＤ情報）が記憶されており、ここから読み出されたＩＤ情報はインターフェース５５を介して変調器５２へ送られる。そして変調器５２では、受信した制御信号、すなわち無変調の信号をこのＩＤ情報を用い所定の変調方式で変調する。変調器５２にて変調された制御信号が増幅器５４にて増幅された後、サーキュレータ５１及び端末局アンテナＡＴｔを介して基地局Ｋ側へ送信される。
【００６５】
基地局Ｋでは、端末局Ｔへ送信した無変調の無線信号の周波数と、端末局Ｔから送信されてきた変調後の無線信号の周波数とのドップラーシフト量に基づいて移動体速度（車両速度）を演算する。この周波数解析や移動体速度演算については、図６（ｂ）に示した第３の検出方法の場合と同様の構成にて実現できる。
【００６６】
上述した第１〜第４の検出方法では、基準周波数が基地局と端末局との間で予め規定されており、実際に基地局Ｋあるいは端末局Ｔから送信される無線信号の周波数が基準周波数通りであればよいが、実際には誤差が含まれることも多い。その場合は、誤差によって移動速度の検出精度が低下することとなる。これに対して第５の検出方法の場合には、基地局Ｋが受信する無線信号は、元は自分が送信したものであるため、移動体の相対速度が０であれば、その周波数は完全に一致することとなる。したがって、第１〜第４の検出方法における「基準周波数であるとして」実際に送信する周波数と規定上の基準周波数との誤差自体が発生する余地がない。
【００６７】
それでは、次に車速センサやＧＰＳを用いた場合の車両速度の検出手法を説明する。
［第６の検出手法］
図８に示すように、車両に搭載された車速センサやＧＰＳを用いた車速検出装置６２にて検出した移動体速度とＩＤ情報記憶媒体６３から読み出されたＩＤ情報はインターフェース６４を介して上り用装置へ送られる。そして、基地局Ｔとの間で予め規定しておいた周波数・変調方式の無線信号にて基地局Ｋ側へ送信する。この上り用装置は、図５（ｂ）に示した上述の第１の検出手法における構成と同じであり、変調装置６５と、２つの局部発振器６７，７０と、ミキサ６６，６９と、バンドパスフィルタ６８，７１と、増幅器７２と、送信アンテナ７３とを備えている。基地局Ｋでは、このように端末局Ｔから送信された無線信号を復調して移動体速度及びＩＤ情報を得て、上述のパケット長算出などを行う。
なお、このように複数の基地局Ｋから端末局Ｔへデータを分割して伝送することを考えた場合、一の通信エリア滞在中のデータ伝送速度を高くすることができることを前提とすれば、端末局Ｔ側において十分大きなバッファメモリを装備しておくことにより、間欠的なデータ伝送によっても端末局Ｔ側において連続的なデータの使用ができる。つまり、例えばインターネットで配信されているストリームビデオ、ストリームラジオ等の動画を視聴することができる。また、ある程度の遅延を許容できるならばリアルタイム映像、音声をダウンロード、アップロードすることができる。例えば、現在地上波ＴＶにおける生放送も数秒遅延のある「リアルタイム」放送である。この遅延は不適切な表現をジャミングすることに使用されているが、この意味でのリアルタイムなデータ使用も可能となる。
【００６８】
そこで、基地局Ｋから端末局Ｔへ間欠的にデータが伝送されても端末局Ｔにおけるアプリケーションでのデータ使用に中断が生じないような端末局Ｔ側が準備すべき「十分な」バッファメモリ量と、通信エリアの密度を採用することが望ましい。これらについての検討は、特願２０００−７２３８７号にて詳細に記載しているのでここでは繰り返さない。
【００６９】
また、このようなデータの分割伝送を前提とする場合には、上述したように、連続アクセス方式に対する優位性を持てる通信エリア密度を確保しながら極力通信エリア間を大きくすることに加え、以下に示す光電波融合技術を導入することがインフラコスト削減に寄与すると考える。この光電波融合技術は基地局Ｋを「電波の噴出し口」とし、複数の基地局Ｋの制御を１台の制御局Ｓが受け持つためコスト的に有利である。
【００７０】
光電波融合技術には代表的な３つのパターンとして▲１▼高周波信号を光伝送、▲２▼中間周波信号を光伝送、▲３▼ベースバンド信号を光伝送がある。そして、上り・下りを同じパターンで実現してもよいし、異なるパターンで実現してもよい。▲１▼〜▲３▼のパターンに対応する概略構成及び上り・下り方向の流れの概略を整理して説明することとする。
【００７１】
▲１▼高周波信号の光伝送の場合
この場合は、図９（ａ）に示す構成が考えられる。図中ＬＤはレーザ光源、ＭＯＤは光を電気信号で強度変調する光変調器、ＰＤは強度変調された光信号から電気信号を取り出すフォトダイオードなどの光−電気（Ｏ／Ｅ）変換器である。この構成に於ける信号の流れを説明する。
【００７２】
まず、下り方向については、外部通信網から伝送された有線信号は制御局Ｓ内のインターフェース部で無線伝送用のデータ処理を施した後に無線変調してベースバンド信号を生成する。このベースバンド信号を中間周波数（例えば１ＧＨｚ）にアップコンバートした後に、高周波（例えば３７ＧＨｚ，６０ＧＨｚ）にアップコンバートする。そして、光源から発生された光を、その高周波信号で光変調器を用いて強度変調を施し、その変調された光信号を光ファイバーを介して基地局Ｋへ向けて伝送する。基地局Ｋでは、制御局Ｓから伝送された光信号をＯ／Ｅ変換器で光信号から高周波信号を取り出し、その取り出した高周波信号を高周波増幅器で増幅した後に、アンテナを介して空中に放射して端末局へ伝送する。
【００７３】
一方、上り方向については、端末局から放射された高周波信号をアンテナを介して受信した基地局Ｋは、光変調器を用いて光を強度変調し、光ファイバーを介して制御局Ｓへ伝送する。制御局Ｓでは、Ｏ／Ｅ変換器で光信号から高周波信号を取り出し、高周波から中間周波を介してベースバンド信号にダウンコンバートする。このベースバンド信号をインターフェース部で無線復調・データ変換して有線信号を取り出し、外部通信網に接続する。
【００７４】
この構成の場合の特徴としては、基地局Ｋの構成が非常に簡素化されることである。
▲２▼中間周波信号の光伝送の場合
この場合は、図９（ｂ）に示す構成が考えられる。
【００７５】
まず、下り方向については、外部通信網から伝送された有線信号は制御局Ｓ内のインターフェース部で無線伝送用のデータ処理を施した後に無線変調してベースバンド信号を生成する。このベースバンド信号を中間周波数にアップコンバートする。そして、光源から発生された光を、その中間周波信号で光変調器を用いて強度変調を施し、その変調された光信号を光ファイバーを介して基地局Ｋへ向けて伝送する。基地局Ｋでは、制御局Ｓから伝送された光信号をＯ／Ｅ変換器で光信号から中間周波信号を取り出し、高周波信号にアップコンバートした後、高周波増幅器で増幅し、アンテナを介して空中に放射して端末局へ伝送する。
【００７６】
一方、上り方向については、端末局から放射された高周波信号をアンテナを介して受信した基地局Ｋは、その受信した高周波信号を中間周波信号にダウンコンバートし、この中間周波信号で光変調器を用いて光を強度変調し、光ファイバーを介して制御局Ｓへ伝送する。制御局Ｓでは、Ｏ／Ｅ変換器で光信号から中間周波信号を取り出し、ベースバンド信号にダウンコンバートする。このベースバンド信号をインターフェース部で無線復調・データ変換して有線信号を取り出し、外部通信網に接続する。
【００７７】
この構成の場合は、光変調器の高周波動作特性が中間周波数程度で可能なため、より廉価なものを採用でき、全体のコストダウンにつながる。
▲３▼ベースバンド信号の光伝送の場合
この場合は、図１０（ａ）に示す構成が考えられる。
【００７８】
まず、下り方向については、外部通信網から伝送された有線信号は制御局Ｓ内のインターフェース部で無線伝送用のデータ処理を施した後に無線変調してベースバンド信号を生成する。そして、光源から発生された光を、そのベースバンド信号で光変調器を用いて強度変調を施し、その変調された光信号を光ファイバーを介して基地局Ｋへ向けて伝送する。基地局Ｋでは、制御局Ｓから伝送された光信号をＯ／Ｅ変換器で光信号からベースバンド信号を取り出し、中間周波を介して高周波にアップコンバートした後、高周波増幅器で増幅し、アンテナを介して空中に放射して端末局へ伝送する。
【００７９】
一方、上り方向については、端末局から放射された高周波信号をアンテナを介して受信した基地局Ｋは、その受信した高周波信号を中間周波を介してベースバンド信号にダウンコンバートし、このベースバンド信号で光変調器を用いて光を強度変調し、光ファイバーを介して制御局Ｓへ伝送する。制御局Ｓでは、Ｏ／Ｅ変換器で光信号からベースバンド信号を取り出し、インターフェース部で無線復調・データ変換して有線信号を取り出し、外部通信網に接続する。
【００８０】
この構成の場合は、光変調器の高周波動作特性がベースバンド信号程度で可能なため、より廉価なものを採用でき、全体のコストダウンにつながる。また、変調機能付きのＬＤを用いると光変調器なしでも実現可能となる。その場合の構成を図１０（ｂ）に示す。
【００８１】
このように、複数の基地局Ｋを制御局Ｓにて一括管理できるため、データの分割伝送を前提とする場合には、よりその効果が顕在化する。
［その他］
（１）上記実施例においては、パケット長を変えるために、そのパケット中に含めるフレーム数を変えることで実現したが、フレームの長さを変えて実現してもよい。もちろん、フレーム長を変えると共に（１パケットを構成する）フレーム数も変えることで全体としてパケット長を変えてもよい。
【００８２】
（２）また、上記実施例においては、通信エリアの中央部分がデータ伝送のために有効な部分であるため、それ以前のエリア滞在時間中に基地局Ｋと端末局Ｔとの間で無線信号のやりとりを行って車両速度を検出した。つまり、各通信エリア毎に車両速度を検出することで、通信エリア毎に車両速度が変化しても、その車両速度に適したパケット長にてデータ伝送ができることとなった。但し、例えば基地局アンテナＡＴｋがある程度近距離にまとまって設置される「データ通信ソーン」のようなものを考え、そのゾーン内にて集中的にデータ通信を行う場合を想定すると、そのゾーン内での車両速度を一定と考えても問題ない状況も考えられる。その場合は、最初の通信エリア内にて検出した車両速度がその後の通信エリアでも継続すると考え、２つ目以降の通信エリアでは車両速度の検出を省略することもできる。
【００８３】
（３）上記実施例においては、図１０（ｃ）に示すように、ネットワーク構成として複数の基地局Ｋと制御局Ｓとの接続形態を、制御局Ｓを中心とする「ツリー型」とした。しかし、これに限らず、図１０（ｄ）に示すように、各基地局をシリアルに接続した「バス型」を用いてもよい。このバス型の場合には、各基地局Ｋには上述した光電波融合技術を用い、且つ各基地局Ｋに無線を伝送する光キャリアは各基地局Ｋに応じて光波長を異ならしめる波長分割多重（ＷＤＭ）を用いることで構成できる。ツリー型の場合には、全ての基地局Ｋに伝送する光の波長は同一で済むが、敷設する光ファイバーの系統が増加し、インフラコストが相対的に高くなる可能性がある。これに対してバス型の場合には光ファイバーは１系統で済む。
【００８４】
（４）上記実施例では、無線通信システムの一例として路車間通信システムを挙げ、移動体の例として車両、移動経路の例として道路、区分路の例として車線を想定して説明した。しかし、車両以外の移動体であっても、車両に対する道路や車線と同じような役割を果たすものが存在すれば、同様に本発明システムへの適用は可能である。
【００８５】
また、上記実施例ではいわゆるスポットアクセス方式のシステムを前提として考えたが、それ以外の方式のシステムでも同様の考え方を適用することは可能である。
（５）上記実施例では、基地局Ｋと端末局Ｔとの間で適切なデータの分割伝送のため車両速度を検出したが、検出した車両速度の使用目的はこれに限定しなくてもよい。例えば車両速度を検出して、トラフィック情報として交通センタなどに出力してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は実施例の路車間通信システムの概要説明図、（ｂ）は通信エリアの説明図である。
【図２】  （ａ）及び（ｂ）は車両進行方向についての通信エリアの形成に関する説明図、（ｃ）はスポットアクセス方式における通信の有効区間と非有効区間の説明図である。
【図３】  データを分割伝送する際、各通信エリアに応じたパケット長のパケットを形成する点の説明図である。
【図４】  車両速度に応じたパケットを伝送する処理を示すフローチャートである。
【図５】  移動体速度（車両速度）の第１の検出方法の説明図である。
【図６】  移動体速度（車両速度）の第３の検出方法の説明図である。
【図７】  移動体速度（車両速度）の第５の検出方法の説明図である。
【図８】  移動体速度（車両速度）の第６の検出方法の説明図である。
【図９】  光電波融合技術に関し、（ａ）は高周波信号を光伝送する場合の構成図、（ｂ）は中間周波信号を光伝送する場合の構成図である。
【図１０】  光電波融合技術に関し、（ａ），（ｂ）はベースバンド信号を光伝送する場合の構成図、（ｃ），（ｄ）は制御局と基地局との接続形態を例示する説明図である。
【符号の説明】
Ｋ…基地局
Ｓ…制御局
Ｔ…端末局
ＡＴｋ…基地局アンテナ
ＡＴｔ…端末局アンテナ
１…端末局本体
１０…基地局本体
１１，３１…周波数解析装置
１２，３２…移動体速度演算装置
１３，５６，６３…ＩＤ情報記憶媒体
１４，４３，５５，６４…インターフェース
１５，６５…変調装置
１６，１９，３６，３９，６６，６９…ミキサ
１７，２０，３７，４０，６７，７０…局部発振器
１８，２１，６８，７１…バンドパスフィルタ
２２，３５，５２，５４，７２…増幅器
２３，７３…送信アンテナ
３３…ＣＰＵ
３６，３９…ダウンコンバータ
４２…復調装置
５１…サーキュレータ
５３…変調器
６２…車速検出装置
【図１】
0004419274.tif 000002
【図２】
0004419274.tif 000003
【図３】
0004419274.tif 000004
【図４】
0004419274.tif 000005
【図５】
0004419274.tif 000006
【図６】
0004419274.tif 000007
【図７】
0004419274.tif 000008
【図８】
0004419274.tif 000009
【図９】
0004419274.tif 000010
【図１０】
0004419274.tif 000011