(57)【要約】【課題】  ハンドオーバ処理の制御を簡単化し、通信効率を高め、通信の高信頼性を実現する無線制御局、これを含む無線通信システム、および無線通信方法を提供する。【解決手段】  複数の同じ受信信号のうち受信状況の良い方を選択する手段を有する、少なくとも１つの端末局と、所定の第１の基地局１１８ｉ＋１と端末局との通信開始を検知する手段、端末局にハンドオーバ処理を要求する手段、および端末局のハンドオーバ先の制御局１１６ｎに端末局への送信信号を転送する手段を有し、所定の第１の基地局１１８ｉ＋１を含む第１の基地局群と接続する第１の制御局１１６ｎ−１と、第１の制御局１１６ｎ−１から転送された送信信号を、所定の第２の基地局１２６ｉ−１を介して端末局に送信する手段を有し、所定の第２の基地局１２６ｉ−１を含む第２の基地局群と接続する第２の制御局１１６ｎとを備える。【選択図】      図１６
2007043755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の同じ受信信号のうち受信状況の良い方を選択する手段を有する、少なくとも１つの端末局と、
所定の第１の基地局と端末局との通信開始を検知する手段、前記端末局にハンドオーバ処理を要求する手段、および前記端末局のハンドオーバ先の制御局に前記端末局への送信信号を転送する手段を有し、前記所定の第１の基地局を含む第１の基地局群と接続する第１の制御局と、
該第１の制御局から転送された前記送信信号を、所定の第２の基地局を介して前記端末局に送信する手段を有し、前記所定の第２の基地局を含む第２の基地局群と接続する第２の制御局
とを有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記所定の第１および第２の基地局は、前記第１および第２の制御局の境界に近接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記端末局は、道路を走行する端末局であり、
前記所定の第１および第２の基地局を含む前記第１および第２の基地局群の少なくとも一部は、前記道路の直線部に沿って配置されていることを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記第１の制御局は、
前記端末局の速度を検知する手段と、
前記検知された速度に応じて、前記所定の第１の基地局を前記第１の基地局群に含まれる他の第１の基地局に変更する手段
とを有することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記道路に沿って配置された第１および第２の基地局群は、所定の間隔で配置され、かつ最も近接する第１の基地局と第２の基地局との間隔は、前記所定の間隔よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記第１および第２の制御局は、ハンドオーバ処理を行う場合には、伝送レートの低い変調方式を用いて端末局と送受信することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項７】
第１の制御局に接続された所定の第１の基地局と、道路を走行する端末局との通信開始を検知する工程と、
前記端末局にハンドオーバ処理を要求する工程と、
前記所定の第１の基地局を介して前記端末局に送信する信号を第２の制御局に転送する工程と、
前記第２の制御局に接続された所定の第２の基地局を介して前記信号を前記端末局に送信する工程と、
前記端末局が受信する２つの信号のうち受信状況の良い方を選択する工程
とを少なくとも含むことを特徴とする無線通信方法。
【請求項８】
前記所定の第１および第２の基地局は、前記第１および第２の制御局の境界に近接して配置されていることを特徴とする請求項７に記載の無線通信方法。
【請求項９】
前記第１の制御局は、前記所定の第１の基地局を含む第１の基地局群と接続し、前記第２の制御局は、前記所定の第２の基地局を含む第２の基地局群と接続し、前記所定の第１および第２の基地局を含む第１および第２の基地局群の少なくとも一部は、前記道路の直線部に沿って配置されていることを特徴とする請求項８に記載の無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信サービス等で用いられる無線通信システム、無線通信方法、および無線制御局に係り、特に、無線通信システムにおける、無線端末局が移動しても通信を維持するための技術、すなわちハンドオーバ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１９は、移動交換局に複数の無線基地局が接続された無線通信システムの一例を示す。図１９に示すように、移動通信網２００によってサービスが提供される地域（サービスエリア）は、多数の無線基地局（ＢＳ：Base Station）２０２により、「セル」と呼ばれる無線ゾーン２０４に分割して覆われている。そして、いくつかの無線基地局２０２は、移動交換局（ＭＳＣ：Mobile Services Switching Center）２０６で束ねられ、各移動交換局２０６によって管轄・制御されている。無線端末局（ＭＳ：Mobile Station）２０８は、多数の無線基地局２０２の中のいずれかとの間で無線通信を行い、その移動と共に、通信相手の無線基地局２０２の切り替えを行う。また、ゲートウェイ移動交換局（Ｇ−ＭＳＣ：Gateway-MSC）２１０は、他の固定網２１２と相互接続する際の中継点であり、移動通信網２００は、ゲートウェイ移動交換局２１０を介して、他の固定網２１２と接続されている。
【０００３】
ここで、無線端末局２０８が通信中にセル２０４を横切った場合に、無線基地局２０２との通信を継続させるためには、通信回線の切り替え、つまり無線端末局２０８と接続する無線基地局２０２を変更するハンドオーバ処理が必要となる。図１９に示したシステムにおいては、無線端末局２０８から接続中の無線基地局２０２を介して移動交換局２０６に出力される制御信号（たとえばハンドオーバ用のメッセージ）に基づいてハンドオーバ処理が行われている。
【０００４】
しかしながら、各無線基地局２０２が受け持つセルの半径が小さいと、通信回線を切り替える機会が頻繁となり、大変繁雑な処理が必要となってしまう。特に、路車間通信高度道路交通システム（ＩＴＳ：Intelligent Transport Systems）の一つとして注目を浴びているＡＨＳ（Advanced cruise-assist Highway System）におけるなどの場合、セル半径は高々５０ｍ〜１００ｍ程度と非常に小さく、このため通信回線の切り替えの頻度は非常に高くなってくる。つまり、高速移動する車が一つのセル内に滞在する時間は非常に短く、頻繁にハンドオーバ処理を行わなければならない。このようなＡＨＳに、従来のハンドオーバ技術を適用した場合、通信処理に占めるハンドオーバ処理の割合は非常に大きなものとなってしまう。そして、その結果、通信効率が非常に悪くなってしまうという問題がある。
【０００５】
さらに、ＡＨＳは車の自動走行を支援するシステムであるため、高い信頼性が要求されるシステムであると言える。したがって、ＡＨＳでは、セル間の移動を行う場合の通信継続は必須機能であり、ハンドオーバの失敗は許されない。しかし、従来のハンドオーバ技術では、ハンドオーバ先（移動先）の通信回線の確保は何ら保証されていない。つまり、ハンドオーバ先の通信回線が全て使用されていた場合には、通信中の車はハンドオーバできず、基地局との通信が途切れてしまうという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上述べたように、一つの無線基地局がカバーするエリア（セル）が小さく、車などの高速移動体を対象とした、ＡＨＳなどの無線通信システムにおいては、ハンドオーバ処理の頻度が非常に高くなってくる。したがって、従来のハンドオーバ技術では、通信効率の劣化および通信の低信頼性を招いてしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述の如き従来の問題点を解決するために成されたものであり、その目的は、ハンドオーバ処理の制御を簡単化し、通信効率を高め、通信の高信頼性を実現する無線制御局、これを含む無線通信システム、および無線通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも１つの端末局と、複数のビームパターンを形成する複数の基地局と、その複数の基地局と接続し、端末局ごとに固定のチャネルを割り当てて、かつ基地局のビームパターンを制御することにより、端末局と無線通信する制御局であって、同一のチャネルが割り当てられた異なる端末局と送受信する場合には、そのチャネル間で相互干渉しないようにビームパターンを制御する手段を有する制御局とを具備する無線通信システムであることを第１の特徴とする。
【０００９】
この第１の発明によれば、１つの制御局（無線制御局）が、管轄する複数の基地局（無線基地局）の何れかのビームパターンを制御し、その無線基地局を介して端末局（無線端末局）と直接無線通信する。すなわち、無線端末局に送信される信号は無線制御局内で変調され、無線基地局を介して無線端末局に送信される。一方、無線端末局から送信された信号は、無線基地局を介して受信され、その信号は無線制御局内で復調される。そして、無線制御局はさらに、無線端末局それぞれに固定のチャネル（無線チャネル）を割り当てて、管轄するエリア内では、そのチャネルの変更を原則行わない。つまり、制御局が、送受信信号の変復調および各無線基地局のビームパターンを制御し、かつ管轄する無線基地局間では各無線端末局に固定の無線チャネルを割り当てているので、無線基地局間における無線端末局のハンドオーバ処理を無線制御局が制御可能となり、さらにその制御の容易化を図ることができる。このため、無線端末局のハンドオーバ処理の効率化し、無線基地局と無線端末局との間の通信の信頼性を高めることができる。
【００１０】
本発明の第１の特徴は、特に、無線端末局が高速に移動し、かつ無線端末局の移動方向が限定されるシステムに適用されて場合に非常に有効である。たとえば、従来技術で述べたＡＨＳ（Advanced cruise-assist Highway System）である。この場合、「無線端末局」は、道路を走行する車、あるいはその車に搭載される移動端末局となる。そして、無線基地局は、道路に沿って一定間隔で配置されることになる。無線端末局の移動先（ハンドオーバ先）は、直線部の多い高速道路等では、予測可能であり、その分ハンドオーバ処理の制御が容易となり、それにより通信の信頼性をより一層高めることができる。
【００１１】
本発明の第１の特徴において、無線制御局は、各無線基地局のビームパターンを制御し、同一の無線チャネルの相互干渉を防止することで、異なる無線端末局に同一の無線チャネルを用いて送受信することができる。このため、同一無線チャネルを繰り返し利用することができ、それにより、周波数の有効利用を図ることができる。
【００１２】
本発明の第２の特徴は、上記の第１の特徴で述べた無線制御局に係り、複数のビームパターンを形成する複数の基地局と接続し、その基地局それぞれに設けられた、複数のアンテナ素子から成るアンテナを制御することにより、端末局と無線通信する無線制御局であって、基地局それぞれのアンテナを制御するアンテナ制御部と、端末局と送受信される信号を変復調する少なくとも１つの変復調部と、を有する無線制御局であることである。
【００１３】
この第２の発明によれば、無線制御局は、各無線基地局のアンテナを制御し、各無線基地局を介して無線端末局を直接無線通信することが可能となる。ここで、「複数のアンテナ素子から成るアンテナ」とは、複数のアンテナ素子が配置されたアダプティブアレーアンテナやスマートアンテナ等のことを示しており、複数のビームパターンを形成し、移動する無線端末局を追跡して走査することができる。より具体的には、送受信に利用する各無線基地局のアンテナ素子の重み付けを設定することで、最適なビームパターンを形成することができる。
【００１４】
上記の第１の特徴で述べたように、異なる無線端末局に同一の無線チャネルを用いて送受信する場合には、この重み付けによって、ビームパターンの相互干渉が防止される。
【００１５】
本発明の第３の特徴も、上記の第１の特徴で述べた無線制御局に係り、道路に沿って配置された複数の基地局と接続し、その複数の基地局を制御することにより、道路を走行する少なくとも１つの端末局と無線通信する無線制御局であって、同一の速度または同一の車線の端末局ごとに同一のチャネルを割り当てる手段と、前記端末局の速度および車線の少なくとも一方を検知する手段と、端末局の速度または車線が変化した場合には、変化後の速度または車線に基づいて、割り当てチャネルを変更する手段と、を有する無線制御局であることである。
【００１６】
この第３の発明は、具体的には、上記の第１の特徴で述べた、各無線端末局に割り当てられる無線チャネルの設定例に係るものである。ここで、「同一の速度」、「同一の車線」は、全くの同一であることを要求するものではなく、実質的に同一であれば足りる。具体的には、道路を走行する無線端末局（車）間で追い越し、追い抜き等、同一無線チャネル間で相互干渉が起こらない範囲であれば良いことを意味している。
【００１７】
この第３の発明によれば、同じ移動速度、車線を持つ無線端末局ごとに、同一の無線チャネルを割り当てることで、相互干渉を招くことなく、同一無線チャネルを繰り返し利用することができる。このため、周波数利用効率が向上し、制御局は、より多くのチャネル数を確保することができる。
【００１８】
本発明の第４の特徴は、道路に沿って配置された複数の基地局と接続し、その複数の基地局を制御することにより、道路を走行する少なくとも１つの端末局と無線通信する無線制御局であって、隣接する無線制御局との境界が、道路の直線部上に配置されている無線制御局であることである。ここで、「隣接する無線制御局との境界」とは、各無線制御局が制御する無線基地局の管轄エリアが集まって構成された各無線制御局のカバーエリア同士の境界を示している。
【００１９】
この第４の発明によれば、無線制御局間における無線端末局のハンドオーバ先（移動先）が特定され、無線端末局のハンドオーバ処理の制御を容易化できる。
【００２０】
本発明の第５の特徴は、複数の同じ受信信号のうち受信状況の良い方を選択する手段を有する、少なくとも１つの端末局と、所定の第１の基地局と端末局との通信開始を検知する手段、その端末局にハンドオーバ処理を要求する手段、およびハンドオーバ先の制御局にその端末局への送信信号を転送する手段を有し、所定の第１の基地局を含む第１の基地局群と接続する第１の制御局と、その第１の制御局から転送された送信信号を、所定の第２の基地局を介して端末局に送信する手段を有し、所定の第２の基地局を含む第２の基地局群と接続する第２の制御局とを有する無線通信システムであることである。
【００２１】
この第５の発明によれば、無線制御局間における無線端末局のハンドオーバ処理の効率化を図ることができる。すなわち、無線制御局間のハンドオーバにおいて、ハンドオーバ元である第１の無線制御局は、無線端末局と所定の第１の無線基地局との通信開始を検知すると、無線端末局にハンドオーバ処理を要求し、無線端末局側でハンドオーバ処理の準備を開始する。第１の無線制御局はさらに所定の第１の無線基地局を介して無線端末局に送信する信号を、無線端末局のハンドオーバ先である第２の無線制御局に転送する。そして、第２の制御局は、転送された信号を無線端末局に送信する。このため、無線端末局には同一の信号が第１および第２の無線制御局の両方から送信されることになる。無線端末局は、この２つの信号の受信状況を比較し、その移動と共に第２の無線制御局からの信号の受信状況の方が良くなった時点で、第１の無線制御局からの信号の受信を中止し、ハンドオーバ処理を終了する。したがって、無線端末局の第１の無線制御局から第２の無線制御局への通信切り替えをスムーズに行うことができ、このためハンドオーバ処理の制御を容易にすることができる。
【００２２】
本発明の第６の特徴は、第１の制御局に接続された所定の第１の基地局と、道路を走行する端末局との通信開始を検知する工程と、その端末局にハンドオーバ処理を要求する工程と、所定の第１の基地局を介してその端末局に送信する信号を第２の制御局に転送する工程と、第２の制御局に接続された所定の第２の基地局を介してその信号を端末局に送信する工程と、端末局が受信する２つの信号のうち受信状況の良い方を選択する工程とを少なくとも含む無線通信方法であることである。
【００２３】
この第６の発明は、上記の第５の特徴に述べた無線通信システムが実現する無線通信方法に係るものであり、上記の第５の特徴と同じ効果を有している。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ハンドオーバ処理の制御を容易化し、通信の信頼性を向上させる無線通信システムを提供できる。
【００２５】
本発明によれば、ハンドオーバ処理の制御を容易化し、通信の効率化を図る無線通信システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。
【００２７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係る無線通信システムでは、各基地局が担当するエリア（セル）が複数集まって、移動通信網のサービスエリア全体を構成している。図１では、説明の簡単化のため、１つの制御局が管轄する基地局を３つとして説明する。
【００２８】
図１の本発明の第１の実施の形態に係る無線通信システムでは、無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ，１０ｎ＋１が担当するエリア（以下、「基地局エリア」と呼ぶ）１２ｎ−１，１２ｎ，１２ｎ＋１がサービスエリアの一部を分割して覆っている。各無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ，１０ｎ＋１は、複数のビームパターンを形成可能なアンテナ１４ｎ−１，１４ｎ，１４ｎ＋１をそれぞれ有している。
【００２９】
そして、各基地局エリア１２ｎ−１，１２ｎ，１２ｎ＋１は、そのアンテナ１４ｎ−１，１４ｎ，１４ｎ＋１のビームパターンが形成する複数のエリア（以下、「ビームエリア」と呼ぶ）１６−１，１６−２，……，１６−ｍで構成されている。各無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ，１０ｎ＋１は、それぞれのアンテナ１４ｎ−１，１４ｎ，１４ｎ＋１を介して基地局エリア１２ｎ−１，１２ｎ，１２ｎ＋１内の無線端末局１８（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）と無線通信を行う。
【００３０】
図１９の無線通信システムと同様、無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ，１０ｎ＋１は、１つの無線制御局２０で束ねられているが、本発明においては、各無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ，１０ｎ＋１が、無線端末局１８から受信する信号を復調する復調部、および無線端末局１８に送信する信号を変調する変調部を共に有していない点が、図１９の従来の構成と異なっている。つまり、図１の本発明の第１の実施の形態に係る無線通信システムにおいては、各無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ，１０ｎ＋１は、受信時の復調および送信時の変調（変復調）を行わず、変調された受信信号を無線制御局２０に伝送し、また無線制御局２０で変調された信号を無線端末局１８に送信するだけである。そして、本発明では、この変復調は、無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ，１０ｎ＋１を管轄する無線制御局２０によって行う点に特徴がある。
【００３１】
すなわち、本発明の第１の実施の形態では、受信系（無線端末局１８から無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ，１０ｎ＋１へ）の場合であれば、無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ，１０ｎ＋１が、その基地局エリア１２ｎ−１，１２ｎ，１２ｎ＋１内の無線端末局１８から変調された信号を受信すると、その信号をそのまま無線制御局２０に伝送する。そして、変復調部２２を有する無線制御局２０が、その変調された信号を復調する。一方、送信系（無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ，１０ｎ＋１から移動端末１８へ）の場合には、無線制御局２０の変復調部２２であらかじめ信号を変調し、その変調された信号を無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ，１０ｎ＋１を介して無線端末局１８に送信する。
【００３２】
ここで、通常、無線制御局２０と無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ，１０ｎ＋１との間は有線回線を介して接続されている。たとえば光ケーブルにより無線信号を伝送するＲｏＦ（Radio on Fiber）伝送等が挙げられる。そして、無線制御局２０と無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ，１０ｎ＋１との間には、各種の情報信号だけでなく、無線制御局２０が無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ，１０ｎ＋１を制御するための制御信号等も伝送される。また、無線制御局２０はネットワーク２４を介して他の無線制御局２６と接続されている。なお、当然ではあるが、他の無線制御局２６にも複数の無線基地局（図示しない）が接続されている。
【００３３】
図２は、図１の無線制御局２０および無線基地局１０ｎ−１，１０ｎの具体的構成例を示すブロック図である。この例では、送信系（無線基地局１０ｎ−１，１０ｎから無線端末局１８へ）の場合を示している。ただし、図２では、説明の簡単化のため、基本的な構成のみが示されており、周波数変換部等は省略されている。図２に示すように、無線制御局２０は、送信信号を変調する変調部２８と、無線基地局１０ｎ−１，１０ｎのアンテナ１４ｎ−１，１４ｎを制御するアンテナ制御部３０と、変調部２８で変調された送信信号を電気信号から光信号に変換するＥ／Ｏ変換部３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ）と、を備えている。図２では、一つの変調部２８で無線基地局１０ｎ−１および１０ｎの両方に伝送される送信信号を変調しているが、変調部２８の数はこれに限るものではない。たとえば、管轄する無線基地局ごとに専用の変調部を設けた構成であっても良い。
【００３４】
一方、無線基地局１０ｎ−１は、無線制御局２０から伝送された送信信号を再び光信号から電気信号に変換するＯ／Ｅ変換部３４（３４ａ，３４ｂ）と、送信信号を電波として放射するアンテナ素子３６（３６ａ，３６ｂ）と、を備えている。同様に、無線基地局１０ｎは、無線制御局２０から伝送された送信信号を再び光信号から電気信号に変換するＯ／Ｅ変換部３８（３８ａ，３８ｂ）と、送信信号を電波として放射するアンテナ素子４０（４０ａ，４０ｂ）と、を備えている。アンテナ素子３６および４０は、図１のアンテナ１４ｎ−１および１４ｎを構成する複数のアンテナ素子の一部であり、ここでは送信用のものに相当する。
【００３５】
そして、無線制御局２０と無線基地局１０ｎ−１，１０ｎとは光ファイバ４２（４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ）を介して接続されている。
【００３６】
次に、送信系の場合における、図１の無線制御局２０および無線基地局１０ｎ−１，１０ｎの動作について図２を参照して説明する。まず、無線制御局２０の変調部２８は送信信号を変調し、周波数変換部（図しない）、アンテナ制御部３０などを介して、Ｅ／Ｏ変換部３２に出力する。Ｅ／Ｏ変換部３２は、送信信号を光周波数領域に変換し、それぞれに接続された光ファイバ４２（４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ）を介して、無線基地局１０ｎ−１，１０ｎに伝送する。そして、無線基地局１０ｎ−１，１０ｎは、伝送された送信信号をＯ／Ｅ変換部３４，３８により再び電気信号に変換し、増幅などを行った後、アンテナ素子３６，４０を用いて電波として放射する。
【００３７】
ここで、無線制御局２０内のアンテナ制御部３０は、次のようにして無線基地局１０ｎ−１，１０ｎのアンテナ素子３６，４０を制御する。すなわち、アンテナ制御部３０は、アンテナ素子３６，４０に設定する最適な重み（ウェイト）を選択することで、無線端末局１８に対するビームパターンを最適なものとする機能を有している。具体的な制御手法としては、たとえばアンテナ素子３６，４０の励振振幅、励振位相の設定が挙げられる。そして、アンテナ制御局３０は、アンテナ素子３６，４０を制御することで、移動する無線端末局１８に対して常にビームが向くように、そのビームを走査する。
【００３８】
たとえば図１において、無線端末局１８が、無線端末局１８ａの位置から無線端末局１８ｂの位置を経由して無線端末局１８ｃの位置に移動する場合には、次のような制御が行われる。まず、無線端末局１８が無線端末局１８ａの位置からから１８ｂの位置に移動する間は、無線基地局１０ｎ−１のアンテナ素子３６のみを利用する。そして、無線端末局１８の移動と共に、ビームエリア１６をビームエリア１６−１からビームエリア１６−ｍに順次変化させ、常に無線端末局１８にビームが向くようにする。
【００３９】
無線端末局１８が無線端末局１８ｂの位置から無線基地局１０ｎの基地局エリア１２ｎ内に入ろうとすると、アンテナ制御部３０は、制御対象を無線基地局１０ｎ−１のアンテナ素子３６から無線基地局１０ｎのアンテナ素子４０に変更する。そして、上記と同様に、アンテナ素子４０を制御し、無線端末局１８に対して最適なビームパターンを形成する。さらに、無線端末局１８が無線端末局１８ｃの位置に移動し、無線基地局１０ｎ＋１の基地局エリア１２ｎ＋１内に進入する場合には、アンテナ制御部３０は、制御対象を無線基地局１０ｎのアンテナ素子４０から無線基地局１０ｎ＋１のアンテナ素子（図示しない）に変更し、同様な制御を行う。このようにして、アンテナ制御部３０が各無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ，１０ｎ＋１のアンテナ素子３６，４０等を制御することで、各無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ，１０ｎ＋１は、移動する無線端末局１８に対して常に最適なビームパターンを形成することができ、それにより無線端末局１８との良好な無線通信が可能となる。
【００４０】
図３は、受信系（無線端末局１８から無線基地局１０ｎ−１，１０ｎへ）の場合における、図１の無線制御局２０および無線基地局１０ｎ−１，１０ｎの具体的構成例を示すブロック図である。受信系の場合にも、図２に示した送信系の場合と同様の構成で同様な機能を実現することができる。ただし、信号の流れが逆になるので、受信系では、図２に示した送信系の場合において、無線制御局２０内の変調部２８を、復調部４４に、Ｅ／Ｏ変換部３２を、Ｏ／Ｅ変換部４８に、アンテナ制御部３０を、構成の異なるアンテナ制御部４６に、それぞれ置換えられている。また、無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ内のＯ／Ｅ変換部３４，３８も、Ｅ／Ｏ変換部５０，５４に置換えられている。
【００４１】
ここで、図３の無線制御局２０内のアンテナ制御部４６には、具体的には、無線基地局１０ｎ−１，１０ｎの受信用のアンテナ素子５２，５６それぞれで受信された信号の受信強度や信号波形等を測定する受信信号測定部６０が設けられている。そして、この測定部６０の測定結果に基づいて、アンテナ制御部４６は、アンテナ素子が形成するビームパターンの最適化を図ることができる。たとえば、測定部６０の測定結果から受信強度の大きなアンテナ素子５２，５６のみを選択することで、最強の信号のみを受信し、不要な電波（干渉信号）を受信しないようにすることができる。また、各アンテナ素子５２，５６の重みを設定することにより、除去したい干渉波が到来する方向に、ビームパターンのヌル点（零点）を形成しても良い。干渉波の方向にヌル点を向けることで、その干渉波の受信を除去できるからである。あるいは、所望の信号の方向に最大利得のビームが向くようにアンテナ素子５２，５６を動作させても良い。
【００４２】
なお、本発明の第１の実施の形態においては、無線制御局２０に接続される無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ，１０ｎ＋１の数や各無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ，１０ｎ＋１に設置されるアンテナ素子数などは図１乃至図３に示した構成に限られるものではない。また、送信系と受信系を別々に説明したが、無線制御局２０および無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ，１０ｎ＋１が送信系と受信系の両方の構成を備えたものであってももちろん構わない。この場合、分波器やサーキュレータ、スイッチ等を利用すれば、各無線基地局のアンテナ素子３６，４０，５２，５６については送信系と受信系で共用化することも可能である。また、変調部２８と復調部４４を合わせて１つの変復調部としてももちろん構わない。
【００４３】
さて、本発明の第１の実施の形態は、いわゆる移動通信システムの中でも、特に、高度道路交通システム（以下、「ＩＴＳ」と略す）における路車間通信を対象とするものである。ここで、路車間通信の特徴について説明する。車（無線端末局）は通常、道路上を走行するため、車の移動方向は何らかの制限を受ける。
【００４４】
高速道路であれば、インターチェンジやサービスエリア等を除けば、車は一直線に走行するのみで右左折をしない。したがって、ＩＴＳを対象とする無線基地局は、道路に沿って一例につながって配置される。このことは、無線通信におけるハンドオーバ技術の観点から見ると、各無線基地局のハンドオーバ先が限定されているものと見なすことができる。たとえば図１において、無線端末局１８が無線端末局１８ａの位置から無線端末局１８ｂの位置を通過して無線端末局１８ｃの位置に移動する場合を考えてみる。つまり、基地局エリア１２ｎ−１、基地局エリア１２ｎ、基地局エリア１２ｎ＋１、…の順に通過するように無線端末局１８が移動する。また、前述したように、基地局エリア１２ｎ−１では、ビームエリア１６−１、ビームエリア１６−２、ビームエリア１６−３、…、ビームエリア１６−ｍの順に走査される。このような基地局エリア１６が直列に（一列に）連なっている無線システムに、本発明を適用すれば、ハンドオーバ先が、上記のように限定されているため、ハンドオーバの制御が大幅に簡単化される。それにより、信頼性の高い無線通信システムを提供できる利点がある。
【００４５】
以下、ＩＴＳに適用される、本発明の第１の実施の形態の動作について図１を参照して説明する。本発明の第１の実施の形態において、無線制御局２０は、たとえば無線基地局１０ｎ−１の基地局エリア１２ｎ−１内の無線端末局（ここでは、「車」である）１８に対し、ある特定の無線チャネルを割り当てる。この無線チャネルは、無線端末局１８が基地局エリア１２ｎ−１内にいる間は、その無線端末局１８のみが利用できる。一般に、多元接続（Multiple Access）の実現方法として、時分割多元接続（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ：Frequency Division Multiple Access）、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ：Code Division Multiple Access）、が挙げられる。
【００４６】
たとえばＴＤＭＡの場合には、上記の無線チャネルはタイムスロットに相当する。またＦＤＭＡの場合には周波数帯域に相当し、ＣＤＭＡの場合にはＰＮ（Pseudo Noise）符号（拡散符号）に相当する。
【００４７】
無線端末局１８は、割り当てられた無線チャネルを使って信号を送信する。送信された信号は、もちろん無線基地局１０ｎ−１が受信するわけであるが、その信号を受信するのは、常に無線基地局１０ｎ−１だけに限られるわけではない。たとえば、無線基地局１０ｎ−１に隣接する無線基地局１０ｎも受信することが可能である。
【００４８】
仮に、無線基地局１０ｎ−１の基地局エリア１２ｎ−１内の無線端末局１８からの情報信号を無線基地局１０ｎ−１および１０ｎの両方が受信したとする。この場合、無線基地局１０ｎ−１および１０ｎそれぞれが受信した同一の信号が、無線制御局２０に伝送されることになる。そして、無線制御局２０は、伝送された２つの信号から、無線端末局１８が存在する基地局エリアを判定することができる。基地局エリアの判定は、たとえば次の手順で実行される。
【００４９】
（ａ）２つの信号の受信電界強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）を測定する。
【００５０】
（ｂ）測定された２つのＲＳＳＩの大きさを比較する。
【００５１】
（ｃ）比較結果から、ＲＳＳＩの最も大きい無線基地局の基地局エリアに無線端末局１８が存在すると判定する。
【００５２】
無線制御局２０は、無線端末局１８に対して送信すべき情報がある場合には、無線端末局１８が存在すると判定された無線基地局（たとえば、無線基地局１０ｎ−１）を介して、信号を送信すれば良い。そして、無線制御局２０は、無線端末局１８からの信号の送信がある度に上記の判定を行うが、無線端末局１８が別の無線基地局（たとえば、無線基地局１０ｎ）の基地局エリア１２ｎ内に存在すると判定されるまでは、無線基地局１０ｎ−１を介して信号を送信することになる。
【００５３】
また、無線制御局２０は、無線端末局１８が送信する信号により、受信時における、無線基地局の最適なビームパターンを選択することができる。（１）たとえば図３で示した構成であれば、アンテナ制御部４６内の受信信号測定部６０により、無線基地局１０ｎ−１，１０ｎの受信強度や信号波形等を測定できる。各アンテナ素子５２，５６の受信強度をモニターし、最も受信強度の大きなアンテナ素子５２，５６を選べば、その無線基地局の最適なビームパターンを選択できる。また、（２）各アンテナ素子の受信信号により最適な重み付けを設定するアダプティブアレイを構成し、最適なビームパターンを選択しても良い。無線端末局１８にビームを向けたり、干渉波の抑圧を行うことで、所望のビームパターンを選択可能となる。あるいは（３）外部センサなどにより無線端末局１８の位置を認識し、無線端末局１８に対して最適なビームを向けることで、最適なビームパターンを選択しても良い。
【００５４】
無線制御局２０は、上記の方法により選択された受信ビームパターンとその対象となった無線端末局１８の識別情報とを関連付けてビームパターン情報を生成し、所定の記憶装置に格納する。そして、信号を無線端末局１８に送信する場合には、その無線端末局１８のビームパターン情報を参照することで、最適な送信ビームパターンを形成できる。なお、無線基地局２０と無線端末局１８との間の伝送方式がＴＤＤ（Time Division Duplex）方式で、かつ固定のスロット割当をする場合は、受信スロットで用いたビームパターンをそのまま送信ビームパターンとして利用できるので、ビームパターン情報を保持する必要はなくなる。
【００５５】
上述したように、本発明の第１の実施の形態では、無線端末局１８からの信号により、無線端末局１８が存在する無線基地局を判定している。したがって、この実施の形態では、無線端末局１８が存在する無線基地局ついてのみ最適な受信ビームパターンを選択すれば十分である。無線制御局２０は、送信時には、該当する無線基地局に最適な送信ビームパターン形成し、信頼性の高い無線通信を実現する。その手順は、たとえば次の手順で実行される。図４は、送信時における最適なビームパターンを形成する際の手順を示すフローチャートである。図４に示すように、まず最初、無線制御局２０は、無線端末局１８の送信信号を受信した全無線基地局のＲＳＳＩを測定する（ステップＳ１０１）。次に、無線制御局２０は、測定したＲＳＳＩの中から最大のものを選択する。つまり、無線端末局１８が存在する無線基地局を判定する（ステップＳ１０２）。選択された最大ＲＳＳＩの無線基地局の最適受信ビームパターンを選択する（ステップＳ１０３）。無線端末局１８に対して送信すべき情報がない場合には（ステップＳ１０４ＮＯ）、再びステップＳ１０１に戻り、無線端末局１８の送信信号を受信する全無線基地局のＲＳＳＩを測定する。
【００５６】
一方、無線端末局１８に対して送信すべき情報がある場合には（ステップＳ１０４ＹＥＳ）、ステップＳ１０３で選択された最適受信ビームパターンおよびその対象となった無線端末局１８の識別情報をビームパターン情報として保持する（ステップＳ１０５）。そして、ステップＳ１０５で保持されたビームパターン情報に基づいて、今度は無線端末局１８に対する送信ビームパターンを、その無線基地局に形成した後（ステップＳ１０６）、無線端末局１８に情報信号を送信する（ステップＳ１０７）。
【００５７】
上記したように、本発明の第１の実施の形態は、ＩＴＳ路車間通信を対象としている。このＩＴＳ路間通信では、無線端末局１８の移動先（ハンドオーバ先）は限定される。したがって、実際には、図４に示した手順のように、無線端末局１８の送信信号を受けた無線基地局すべてのＲＳＳＩを測定すること（図４のステップＳ１０１）は不要となる。つまり、無線端末局１８の移動先は予測されるので、一度最大ＲＳＳＩを選択し、無線端末局１８の位置を特定した後は、現在無線端末局１８が存在する無線基地局と、その移動先に対応する無線基地局（隣接する無線基地局）だけを、ＲＳＳＩ測定対象とすれば良いことになる。図５は、この場合の手順を示すフローチャートである。図５に示すように、最初、無線制御局２０は、無線端末局１８の送信信号を受信した全無線基地局のＲＳＳＩを測定する（ステップＳ２０１）。次に、無線制御局２０は、測定したＲＳＳＩの中から最大のものを選択し、無線端末局１８が存在する無線基地局を特定する（ステップＳ２０２）。選択された最大ＲＳＳＩの無線基地局の最適受信ビームパターンを選択する（ステップＳ２０３）。無線端末局１８に対して送信すべき情報がない場合には（ステップＳ２０４ＮＯ）、今度は、ステップＳ２０２で特定された無線基地局とそれに隣接する無線基地局に対して、無線端末局１８の送信信号のＲＳＳＩを測定する（ステップＳ２０５）。そして、ステップＳ２０２に戻る。
【００５８】
一方、無線端末局１８に対して送信すべき情報がある場合には（ステップＳ２０４ＹＥＳ）、ステップＳ２０３で選択された最適受信ビームパターンおよびその対象となった無線端末局１８の識別情報をビームパターン情報として保持する（ステップＳ２０６）。そして、ステップＳ２０６で保持されたビームパターン情報に基づいて、今度は無線端末局１８に対する送信ビームパターンを、その無線基地局に形成した後（ステップＳ２０７）、無線端末局１８に情報信号を送信する（ステップＳ２０８）。この場合には、無線制御局２０の処理負担を減らすことができ、それにより全体の処理時間の短縮化できる
さらに、本発明の第１の実施の形態においては、周波数の有効利用のため、同一の無線制御局のエリア内で、複数の無線端末局に同一の無線チャネルを割り当てる。このため、各無線基地局で送受信される情報が互いに干渉を及ぼさないようにする必要がある。以下では、図１で、無線基地局１０ｎ−１の基地局エリア１２ｎ−１に存在する無線端末局１８ａおよび無線基地局１０ｎ＋１の基地局エリア１２ｎ＋１に存在する無線端末局１８ｃに同じ無線チャネルを割り当てる場合について説明する。図６に、上記の場合における、図１の無線制御局２０および無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ＋１の具体的構成例を示すブロック図を示す。
【００５９】
なお、図６は、図２と同様に、送信系の場合を示している。また、説明の簡単化のため、基本的な構成のみが示されており、周波数変換部等は省略されている。
【００６０】
図６に示すように、無線制御局２０は、信号を変調する変調部６２（６２ａ，６２ｂ）と、無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ＋１のアンテナ１４ｎ−１，１４ｎ＋１を制御するアンテナ制御部６４と、変調部６２で変調された信号を電気信号から光信号に変換するＥ／Ｏ変換部６６（６６ａ，６６ｂ，６６ｃ，６６ｄ）と、を備えている。ここで、変調部６２ａおよび６２ｂは、周波数共用の場合（同じ周波数を利用する場合）には、同一の無線チャネルで動作する。
【００６１】
一方、無線基地局１０ｎ−１は、無線制御局２０から伝送された送信信号を再び光信号から電気信号に変換するＯ／Ｅ変換部６８（６８ａ，６８ｂ）と、送信信号を電波として放射するアンテナ素子７０（７０ａ，７０ｂ）と、を備えている。無線基地局１０ｎ＋１は、無線制御局２０から伝送された送信信号を再び光信号から電気信号に変換するＯ／Ｅ変換部７２（７２ａ，７２ｂ）と、送信信号を電波として放射するアンテナ素子７４（７４ａ，７４ｂ）と、を備えている。
【００６２】
アンテナ素子７０および７４は、図１のアンテナ１４ｎ−１および１４ｎ＋１を構成する複数のアンテナ素子の一部であり、ここでは送信用のものに相当する。
【００６３】
そして、無線制御局２０と無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ＋１とは光ファイバ７６（７６ａ，７６ｂ，７６ｃ，７６ｄ）を介して接続されている。
【００６４】
次に、図１の無線制御局２０および無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ＋１の動作について図６を参照して説明する。変調部６２は送信信号を変調し、アンテナ制御部６４に出力する。アンテナ制御部６４は、その送信信号の送信に利用されるアンテナ素子７０，７４を選択する。さらに、選択したアンテナ素子７０，７４に対応する送信信号に所定の重み付けを行う。この重み付けによって、アンテナ素子７０が形成するビームパターンとアンテナ素子７４が形成するビームパターンとの相互干渉が回避されることになる。
【００６５】
たとえば、変調部６２ａからの送信信号に対しては、無線基地局１０ｎ−１のアンテナ素子７０が選択され、その送信信号に所定の重み付けが行われる。アンテナ制御部６４で重み付けられた送信信号は、Ｅ／Ｏ変換部６６ａおよび６６ｂ、光ファイバ７６ａおよび７６ｂ、Ｏ／Ｅ変換部６８を介して、アンテナ素子７０より放射される。同様に、変調部６２ｂからの送信信号に対しては、無線基地局１０ｎ＋１のアンテナ素子７４が選択され、所定の重み付けされた送信信号がアンテナ素子７４より放射される。各アンテナ素子７０，７４の重み付けにより、アンテナ素子７０のビームパターンとアンテナ素子７４のビームパターンは相互干渉することはない。このため、無線基地局１０ｎ−１と無線基地局１０ｎ＋１において同一の無線チャネルを共用しても通信回線上何ら問題はない。
【００６６】
図７に、図６のアンテナ制御部６４の具体的構成のブロック図を示す。図７に示すように、アンテナ制御部６４は、変調部６２からの送信信号を分配する分配器７８（７８ａ，７８ｂ）と、送信信号に所定の重み付けを行う重み付け器８０（８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ）と、送信に利用するアンテナ素子７０，７４を選択するマトリクススイッチ８２（８２ａ，８２ｂ）と、分配された送信信号を合成する合成器８４（８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８４ｄ）と、を備えている。変調部６２からの送信信号は、先ず分配器７８により、各無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ＋１が送信の際に用いるアンテナ素子数に対応した数に分配される。
【００６７】
ここでは、各無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ＋１はそれぞれ２つのアンテナ素子７０，７４を有しているので、送信信号は２分配されることになる。分配された送信信号はそれぞれ重み付け器８０によって所定の重み付けがなされ、マトリクススイッチ８２に出力される。マトリクススイッチ８２は、アンテナ素子７０，７４それぞれに対応した複数の出力ポートを有し、送信に利用するアンテナ素子７０，７４を選択してそのアンテナ素子７０，７４に対応する合成器８４に送信信号を出力する。合成器８４は、対応するアンテナ素子７０，７４に出力される、マトリクススイッチ８２ａおよび８２ｂの両方からの信号を合成する。そして、合成器８４の出力信号がそれぞれに対応するアンテナ素子７０，７４に出力されることになる。なお、図７では、１つのアンテナ素子７０，７４が、２つの変調部６２ａおよび６２ｂからの送信信号で共用されるため、合成器８４が必要となる。１つのアンテナ素子７０，７４が複数の変調部６２からの送信信号で共用されない場合には合成器の代わりにスイッチを用いても良い。
【００６８】
このような構成により、アンテナ制御部６４は、所定のアンテナ素子７０，７４を選択し、選択されたアンテナ素子７０，７４に所定の重み付けを行うことができる。このため、アンテナ素子７０が形成するビームパターンとアンテナ素子７４が形成するビームパターンとの相互干渉が回避され、同一の無線チャネルを利用することが可能となる。すなわち、一つの無線制御局２０のカバーするエリア内で同一チャネルを繰り返し利用できるため、限られた周波数資源を有効活用する意味で非常に有効である。
【００６９】
図６において、送信信号がディジタル信号であれば、図７の構成とは異なり、アンテナ制御部６４の構成の大部分をソフトウェアで実現することも可能である。たとえば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いて実現できる。この場合、ソフトウェアの書き換えにより容易に構成や制御を変えることができ、システムのバージョンアップや変更に対する柔軟性が大きい利点がある。ただし、この場合、アンテナ制御部６４からの信号をＤ／Ａ変換器等によりディジタル信号からアナログ信号へ変換する必要がある。
【００７０】
上記のように、同一の無線制御局のエリア内で、複数の無線端末局に同一の無線チャネルを割り当てた場合、無線制御局は異なる無線端末局からの送信信号を同一チャネルで受信してしまうことがある。この場合に、各無線端末局に対する適切な無線基地局を１つを選択する方法として、次の２つの方法が挙げられる。
【００７１】
（１）各無線端末局に対し、予め候補となる無線基地局を選択しておき、その中からＲＳＳＩの最も大きな無線基地局を選択する方法。
【００７２】
（２）各無線基地局の受信信号それぞれを復調し、そのパケットの宛先アドレス、送信元アドレス等の情報を利用し、それらが同一のパケットであるかを判定する方法。
【００７３】
同一のパケットであると判定された場合、受信した無線基地局の中から最大ＲＳＳＩの無線基地局を適切な無線基地局として選択すれば良い。また、これにより無線端末局が同一無線制御局内を移動する間は、ハンドオーバ要求等のメッセージの送受信なしに、無線基地局の切り替えが可能となる。また、無線制御局が管轄するすべての無線基地局に対し、同一の無線チャネルを割り当てているため、これら無線基地局間のハンドオーバを行った時に、ハンドオーバ先における帯域不足等による呼の切断が生じない。このため、シームレスな通信が可能となる。
【００７４】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、無線基地局間のビーム制御およびハンドオーバ制御を無線制御局で行うことができる。さらに、無線基地局間のハンドオーバ先が一意に決まり、簡単な制御により無線基地局間のハンドオーバを実現できる。
【００７５】
なお、本発明の第１の実施の形態は、双方向通信に適用したものであるが、たとえばアップリンクのみの通信にも本発明は適用できる。その場合、無線制御局は受信手段しか持たないため、変調部等は不要になる。また、チャネル割当もアップリンクのチャネルのみを割り当てればよい。
【００７６】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態では、本発明の第１の実施の形態における、無線チャネルの設定例を、５つの例を用いて説明する。
【００７７】
（第１の無線チャネル設定例）
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る第１の無線チャネル設定例を説明するための図である。図８では、説明の簡単化のため、１つの制御局が管轄する基地局を５つとして説明する。また、一つの制御局内で利用可能な無線チャネルの数を３つとする。
【００７８】
図８に示す無線通信システムでは、無線制御局８６が、５つの無線基地局８８（８８ａ，８８ｂ，８８ｃ，８８ｄ，８８ｅ）を管轄し、それぞれの制御を行っている。そして、この５つの無線基地局８８は道路９０（９０ａ，９０ｂ）に沿ってほぼｒ間隔ごとに設置されている。各無線基地局８８は、アンテナ９２（９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄ，９２ｅ）を有しており、アンテナ９２のビームパターンにより構成される基地局エリア（図示しない）内の無線端末局９４（９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄ，９４ｅ）と、所定の無線チャネルを用いて無線通信を行う。ここで、各アンテナ９２は、１つ以上のビームパターンを持つアンテナ、またはビームパターン形状が可変であるアンテナであり、たとえば複数のアンテナ素子によるアレーアンテナで構成すれば良い。
【００７９】
第１の無線チャネル設定例は、次の手順で実行される。
【００８０】
（ａ）無線制御局８６が、各無線基地局８８を介して、道路９０上を移動する無線端末局９４の速度を感知する。この無線端末局９４の速度を検知する方法としては、無線基地局８８のセンサ（電波センサ、光センサなど）により検知する方法、無線端末局９４が搭載された移動体自身がスピードメータにより速度を測定し、この情報を無線基地局８８へ伝達する方法などが考えられる。
【００８１】
（ｂ）感知された無線端末局９４の速度に基づいて、無線端末局９４の速度をグループ化する。このグループ化は、無線制御局８６が利用可能な無線チャネル数に応じて実行される。図８では、無線端末局９４ａ，９４ｂ，９４ｅが速度ｖ１（＝８０ｋｍ／ｈ）、無線端末局９４ｃが速度ｖ２（＝１００ｋｍ／ｈ）、無線端末局９４ｄが速度ｖ３（＝１２０ｋｍ／ｈ）で道路９０上を同一方向に移動している。このため、たとえばグループ化は、速度ｖ１のグループ１、速度ｖ２のグループ２、速度ｖ３のグループ３のように設定される。
【００８２】
（ｃ）設定されたグループそれぞれに無線チャネルの割り当てを行う。図９に、その割り当ての例を示す。図９では、グループ１（速度ｖ１）にチャネルＣｈ１，グループ２（速度ｖ２）にチャネルｃｈ２，グループ３（速度ｖ３）にチャネルｃｈ３がそれぞれ割り当てられている。
【００８３】
この第１の無線チャネル設定例では、同一速度を有する無線端末局９４ごとにグループ化し、各グループごとに異なる無線チャネルを割り当てることで、同一チャネルを用いたビームパターンが交わる（互いに干渉する）ことを防止している。具体的には、図８において、同一速度（同一平均速度）ｖ１の無線端末局９４ａ，９４ｂおよび９４ｅ間で追い抜き、または追い越しは起こらない。このため、図９に示すように、この無線端末局９４ａ，９４ｂおよび９４ｅに同一の無線チャネルｃｈ１を割り当てて、同一無線チャネルｃｈ１間干渉を防止することで、無線チャネルｃｈ１を繰り返し利用することを可能としている。
【００８４】
すなわち、この第１の無線チャネル設定例によれば、周波数の利用効率を向上させ、より多くの無線チャネルを確保することができる。また、車間距離を短くした車群走行であるプラトーン走行にも有効である。
【００８５】
（第２の無線チャネル設定例）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る第２の無線チャネル設定例を説明する。図１０に、この第２の設定例を説明するための図を示す。なお、図８および９と同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。
【００８６】
上記の第１の無線チャネル設定例でのグループ化は、無線端末局の移動速度に基づいて行ったが、この第２の無線チャネル設定例では、無線端末局の走行車線に基づいてグループ化を実行するものである。なお、図１０では、同一車線を走行する無線端末局は、同一速度を有しているものとする。
【００８７】
第２の無線チャネル設定例は、次の手順で実行される。
【００８８】
（ａ）無線制御局８６が、各無線基地局８８を介して、無線端末局９８の走行車線を感知する。この無線端末局９８の走行車線を検知する方法としては、無線基地局８８のセンサ（電波センサ、光センサなど）により検知する方法、無線端末局９８が搭載された移動体自身に備えられた車載センサなどにより、移動体自身の位置を測定し、この情報を無線基地局８８へ伝達する方法などが考えられる。
【００８９】
（ｂ）感知された無線端末局９８の走行車線に基づいて、無線端末局９８の走行車線をグループ化する。このグループ化は、無線制御局８６が利用可能な無線チャネル数に応じて実行される。図１０に示すように、無線端末局９８ａおよび９８ｂが車線９６ａ、無線端末局９８ｃおよび９８ｄが車線９６ｂ、無線端末局９８ｅが車線９６ｃで、同一方向に移動している。このため、たとえばグループ化は、車線９６ａのグループ１、車線９６ｂのグループ２、車線９６ｃのグループ３ように設定される。
【００９０】
（ｃ）設定されたグループそれぞれに無線チャネルの割り当てを行う。図１１に、その割り当ての例を示す。図１１では、グループ１（車線９６ａ）にチャネルＣｈ４，グループ２（車線９６ｂ）にチャネルｃｈ５，グループ３（車線９６ｃ）にチャネルｃｈ６がそれぞれ割り当てられている。
【００９１】
この第２の無線チャネル設定例では、同一車線を走行する無線端末局９８ごとにグループ化し、各グループごとに異なる無線チャネルを割り当てる。それにより同一チャネルを用いたビームパターンが交わる（互いに干渉する）ことを防止する。具体的には、図１１に示すように、異なる車線９６上を走行する無線端末局９８間では、追い抜き、または追い越しは起こらない。このため、同一車線を走行する無線端末局９８ごとに同一の無線チャネルを割り当てて、同一無線チャネル間の干渉を防止することで、同一無線チャネルを繰り返し利用することを可能としている。
【００９２】
すなわち、この第２の無線チャネル設定例によっても、周波数の利用効率を向上させ、より多くの無線チャネルを確保することができる。また、車間距離を短くした車群走行であるプラトーン走行にも有効である。
【００９３】
また、この第２の無線チャネル設定例では、異なる２つの車線の距離が、各々で利用される無線チャネルが干渉しなくなる距離だけ離れている場合には、さらに同一無線チャネルの再利用が可能となる。たとえば図１１では、車線９６ａと車線９６ｃとが一車線（車線９６ｂ）の幅だけ空間的に離れている。したがって、チャネルｃｈ４とチャネルｃｈ６を同一チャネルとすれば、無線チャネル数を３から２に減ずることができる。それにより、さらに周波数利用効率を向上させることができる。
【００９４】
（第３の無線チャネル設定例）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る第３の無線チャネル設定例を説明する。図１２に、この第３の無線チャネル設定例を説明するための図を示す。なお、図８および９と同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。
【００９５】
この第３の設定例は、上記の第１および第２の設定例において、無線端末局の速度が変化した場合に適用するものである。ここでは、利用可能な無線チャネル数を２つとし、グループ化は無線端末局の異なる２つの移動速度ごとに実行されているものとする。
【００９６】
図１２において、最初、無線端末局１００ａは車線１０２ａを走行し、無線端末局１００ｂは車線１０２ｂをそれぞれ走行し、共に同一速度ｖ１（＝８０ｋｍ／ｈ）で走行している。無線端末局１００の移動速度に基づいてグループ化を行い、たとえば、速度ｖ１のグループ１、速度ｖ２（＝１００ｋｍ／ｈ）のグループ２のように設定する。そして、グループ１（無線端末局１００ａおよび１００ｂ）にチャネルｃｈ１、グループ２にチャネルｃｈ２を割り当てる。
【００９７】
その後、無線端末局１００ｂが加速し、ｖ２まで速度を上げると、無線端末局１００ｂは無線端末局１００ａを追い抜くこととなり、チャネルＣｈ１の相互干渉が起こり得る。したがって、この場合には、無線端末局１００ｂに割り当てるのチャネルをｃｈ１からｃｈ２に変更する。
【００９８】
このように、第３の無線チャネル設定例によれば、同一チャネルを利用している無線端末局が干渉を起してしまう状況を事前に防ぐことが可能となる。つまり、チャネルを変更したことにより、図１２に示すように、アンテナ９２のビームパターンが交わることがないので同一チャネル間干渉を防ぐことができる、また、逆に減速した場合も同様にチャネルを変更し、同一チャネル間干渉を防ぐことができる。
【００９９】
（第４の無線チャネル設定例）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る第４の無線チャネル設定例を説明する。図１３に、この第４の無線チャネル設定例を説明するための図を示す。なお、図８および９と同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。
【０１００】
この第４の設定例は、上記の第１および第２の設定例において、無線端末局の走行車線が変化した場合に適用するものである。ここでは、利用可能な無線チャネル数を２つとし、グループ化は無線端末局の異なる２つの走行車線ごとに実行されているものとする。
【０１０１】
図１３において、最初、無線端末局１０４ａが車線１０６ｂを、速度ｖ１（＝８０ｋｍ／ｈ）で走行している。また、無線端末局１０４ａの後方には、無線端末局１０４ｂが速度ｖ２（＝１００ｋｍ／ｈ）で、同じ車線１０６ｂを走行している。無線端末局１０４の走行車線に基づいてグループ化し、たとえば、走行車線１０６ａのグループ１、走行車線１０６ｂのグループ２（無線端末局１０４ａおよび１０４ｂ）のように設定する。そして、グループ１にチャネルｃｈ１、グループ２にチャネルｃｈ２を割り当てる。
【０１０２】
その後、無線端末局１０４ｂが無線端末局１０４ａに接近し、無線端末局１０４ａが無線端末局１０４ｂに道を譲る場合、無線端末局１０４ａの車線変更が必要となる。この場合、無線制御局８６は、車線１０６ａに車線変更した無線端末局１０４ａに割り当てるチャネルをｃｈ２からｃｈ１に変更する制御を行う。
【０１０３】
このように、第４の無線チャネル設定例によれば、同一チャネルを割り当てた無線端末局間での追い抜き、追い越しを防ぎ、図１３に示すように、アンテナ９２のビームパターンが交わることを防止できる。このため、同一チャネル間干渉を防ぐことができ、広範囲で同一チャネルの利用ができるので、周波数利用効率が向上する。
【０１０４】
（第５の無線チャネル設定例）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る第５の無線チャネル設定例を説明する。図１４に、この第５の無線チャネル設定例を説明するための図を示す。この第５の設定例は、上記の第１乃至第４の設定例において、無線端末局の移動速度および位置情報（たとえば走行車線）を、無線制御局により検知する例を示すものである。なお、図８および９と同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。
【０１０５】
図１４において、無線端末局１０８は、その移動速度を、速度メータ、ジャイロ、ＧＰＳ、磁気センサー等を使って認識する。また、その位置情報を、ジャイロ、ＧＰＳ、磁気センサー、ＣＣＤカメラ等を使って認識する。そして、無線端末局１０８は、チャネルｃｈ１を使って速度情報および位置情報を送信情報ａとして無線基地局９２を介して無線制御局８６に送信する。
【０１０６】
一方、無線端末局１０８は、チャネルｃｈ１を使って受信情報ｂを無線基地局９２を介して受信し、無線制御局８６からの道路交通情報を取得する。
【０１０７】
このように、この第５の無線チャネル設定例では、無線制御局８６は、無線基地局９２を介して、無線端末局１０８の移動速度、位置情報を検知でき、チャネルの割り当てを容易に行うことができる。
【０１０８】
（第６の無線チャネル設定例）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る第６の無線チャネル設定例を説明する。図１５に、この第６の無線チャネル設定例を説明するための図を示す。この第６の設定例は、上記の第５の設定例において、複数の無線端末局が異なる移動速度を有している例に適用されるものである。なお、図８および９と同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。
【０１０９】
図１５において、複数の無線端末局１１２ａ、１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄおよび１１２ｅが同一の速度ｖ１（比較的遅い速度）で、車線１１４ａ上を走行している。また、無線端末局１１２ｆが速度ｖ２（比較的速い速度）で、車線１１４ｂ上を走行している。具体的には、車線１１４ａでは、事故の発生、インターチェンジ付近等により、交通渋滞が起こっており、無線端末局１１２ａ、１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄおよび１１２ｅの速度が遅くなっている。一方、車線１１４ｂでは交通渋滞は起こっておらず、無線端末局１１２ｆは順調に移動し、その速度は速いものとなっている。
【０１１０】
渋滞のない車線１１４ｂにおいては、無線端末局１１２ｆの移動速度が速いため、無線基地局８８間のハンドオーバ処理の頻度は高くなる。一方、渋滞した車線１１４ａにおいては、車間距離が短くなり、１つの無線基地局８８が担当する無線端末局１１２の数は増えるが、ハンドオーバ処理の頻度は低くなる。また、無線基地局８８が与える道路交通情報と無線端末局１１２が与える速度情報、位置情報の変化は緩やかなものとなる。このため、無線端末局１１２が止まったり渋滞した場合には、移動速度が速い場合よりも、無線基地局８８との通信を行う時間的な間隔を広げることができる。これにより、さらに同一チャネルの再利用が可能となり、周波数利用効率を向上させることができる。
【０１１１】
また、本発明の第１および第２の実施の形態では、無線制御局８６が無線端末局１１２のハンドオーバ処理を制御するためには、各無線基地局８８のアンテナ９２により形成されるビームパターンを無線端末局１１２に追随するようにしなければならない。そのためには、無線基地局８８と無線端末局１１２との間で、随時何らかの無線信号の送受信が必要となる。ここで、この送受信は、１つビームが形成するビームエリア内で、少なくとも一度行う必要がある。なぜなら、本発明の第１の実施の形態で述べたように、無線制御局８６は、無線端末局１１２の送信信号を受信することで、最適な送信ビームパターンを選択するからである。したがって、無線端末局１１２は、送信すべき情報がない場合であっても、何らかの送信信号を無線基地局８８を介して、無線制御局８６に送信しなければならない。そして、その送信周期は、無線端末局１１２の移動速度に応じて設定される。
【０１１２】
より具体的には、無線端末局１１２が高速に移動する場合、ビームパターンの切り替えの頻度が高くなるため、送信周期を短くすれば良い。逆に、低速に移動する場合には切り替え頻度が低くなるため、送信周期を長くすれば良い。これにより、外部センサ等を用いることなく、無線制御局８６は、最適な送信ビームパターンを形成し、管轄エリア内の無線端末局１１２のハンドオーバ処理を制御できる。
【０１１３】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。上記の第１および第２の実施の形態においては、１つの無線制御局が管轄するエリア内での、無線基地局間のハンドオーバ処理の例であったが、この第３の実施の形態は、異なる２つの無線制御局間のハンドオーバ処理の例である。図１６は、本発明の第３の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。本発明の第３の実施の形態に係る無線通信システムでは、上記の第１の実施の形態と同様、各基地局が担当するエリア（セル）が複数集まって、移動通信網のサービスエリア全体を構成している。また、図１６でも、説明の簡単化のため、１つの制御局が管轄する基地局を３つとして説明する。
【０１１４】
図１６の本発明の第３の実施の形態に係る無線通信システムでは、無線制御局１１６ｎ−１は、３つの無線基地局１１８ｉ−１，１１８ｉ、１１８ｉ＋１と接続し、各々を制御している。各無線基地局１１８は、複数のビームパターンを形成し、無線端末局（図示しない）と無線通信可能なアンテナ１２０ｉ−１，１２０ｉ，１２０ｉ＋１をそれぞれ有している。各無線基地局１１８は、それぞれのアンテナ１２０のビームパターンの制御によって、担当する基地局エリア１２２ｉ−１，１２２ｉ，１２２ｉ＋１内の無線端末局との無線通信を行う。つまり、無線制御局１１６ｎ−１は、複数の基地局エリア１２２で構成されるエリア１２４ｎ−１全体を管轄している。
【０１１５】
同様に、無線制御局１１６ｎは、３つの無線基地局１２６ｉ−１，１２６ｉ、１２６ｉ＋１と接続し、各々を制御している。各無線基地局１２６は、複数のビームパターンを形成し、無線端末局（図示しない）と無線通信可能なアンテナ１２８ｉ−１，１２８ｉ，１２８ｉ＋１をそれぞれ有している。各無線基地局１２６は、それぞれのアンテナ１２８のビームパターンの制御によって、担当する基地局エリア１３０ｉ−１，１３０ｉ，１３０ｉ＋１内の無線端末局との無線通信を行う。つまり、無線制御局１１６ｎは、複数の基地局エリア１３０で構成されるエリア１２４ｎ全体を管轄している。
【０１１６】
なお、図示はしないが、無線制御局１１６ｎ＋１においても、同様に、３つの無線基地局が接続され、エリア１２４ｎ＋１全体を管轄している。また、無線制御局１１６ｎ−１，１１６ｎ，１１６ｎ＋１はネットワーク１３２を介して互いに接続されている。
【０１１７】
本発明の第３の実施の形態は、上記の第１および第２の実施の形態と同様、特に、高度道路交通システム（ＩＴＳ）における路車間通信を対象とするものである。そして、図１６に例示するように、無線端末局が走行する直線道路１３４には、入線用道路１３６や出線用道路１３８、インターチェンジ１４０などが接続されており、各無線制御局１１６に接続された無線基地局１１８は、これらを全てカバーする必要がある。
【０１１８】
この第３の実施の形態の特徴は、各無線制御局１１６のカバーエリアの境界を直線道路上に配置した点にある。たとえば図１６の場合では、無線制御局１１６ｎ−１のカバーエリア１２４ｎ−１と無線制御局１１６ｎのカバーエリア１２４ｎとの境界Ａ−Ａ’を直線道路１３４上に配置している。このように配置することで、最も煩雑になる無線制御局１１６間のハンドオーバ処理の制御を簡単化することができる。
【０１１９】
すなわち、この境界Ａ−Ａ’を直線道路１３４上に配置することにより、無線端末局の移動先となる無線基地局１１８の基地局エリア１２２，１３０は一意に決めることができる。このため、ハンドオーバ先の無線基地局１１８，１２６が特定され、ハンドオーバ処理の制御が簡単化できる。通常、無線制御局１１６間のハンドオーバ処理は、通信回線の確立をもう一度最初から行わなければならない場合が多く、このような場合にはハンドオーバに時間がかかり、長い間通信が途絶えてしまうことも考えられる。路車間通信では、将来的に移動体の自動運転なども視野に入れており、もし、ハンドオーバに時間がかかるようであると致命的な問題になる可能性もある。本発明の第３の実施の形態によれば、直線道路１３４上に無線制御局１１６のカバーエリア１２４の境界を配置することで、このような問題を解決し、通信の信頼性、さらには安全性を向上させる意味で効果は大きい。
【０１２０】
なお、本発明の第１および第２の実施の形態によれば、１つの無線制御局１１６に管轄される複数の無線基地局１１８，１２６内のビームパターン制御は容易で、この無線基地局１１８，１２６間でのハンドオーバは比較的容易かつ高い信頼性で行うことができる。したがって、入出線用道路１３６，１３８やインターチェンジ１４０などは、１つの無線制御局１１６により制御（接続）されている無線基地局１１８，１２６のエリアによってカバーできるように、各無線基地局１１８，１２６を配置することで、無線通信システム全体でさらに信頼性の高い通信を実現することができる。
【０１２１】
以上説明したように、本発明の第３の実施の形態によれば、無線制御局間における無線端末局のハンドオーバ先（移動先）が特定され、無線端末局のハンドオーバ処理の制御を容易化できる。
【０１２２】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。この第４の実施の形態は、上記の第３の実施の形態において、無線制御局間におけるハンドオーバ処理の具体的な制御例を示すものである。図１７は、本発明の第４の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。本発明の第４の実施の形態に係る無線通信システムでは、上記の第１乃至第３の実施の形態と同様、各基地局が担当するエリア（セル）が複数集まって、移動通信網のサービスエリア全体を構成している。
【０１２３】
図１７の本発明の第４の実施の形態に係る無線通信システムでは、第１の無線制御局１４２は、Ｎ個の無線基地局ＢＳ（Ｇ１，１）、ＢＳ（Ｇ１，２）、ＢＳ（Ｇ１，３）、…、ＢＳ（Ｇ１，Ｎ−２）、ＢＳ（Ｇ１，Ｎ−１）、ＢＳ（Ｇ１，Ｎ）と接続し、各々を制御している。そして、第１の無線制御局１４２は、Ｎ個の無線基地局ＢＳ（Ｇ１，１）〜ＢＳ（Ｇ１，Ｎ）からなる第１の無線基地局群Ｇ１を用いて、道路１４４上の一部にＩＴＳサービスを提供している。また、同様に、第２の無線制御局１４６は、Ｍ個の無線基地局ＢＳ（Ｇ２，１）、ＢＳ（Ｇ２，２）、ＢＳ（Ｇ２，３）、…、ＢＳ（Ｇ２，Ｍ−２）、ＢＳ（Ｇ２，Ｍ−１）、ＢＳ（Ｇ２，Ｍ）と接続し、各々を制御している。そして、第２の無線制御局１４６は、Ｍ個の無線基地局ＢＳ（Ｇ２，１）〜ＢＳ（Ｇ２，Ｍ）からなる第２の無線基地局群Ｇ２を用いて、道路１４４上の他の一部にＩＴＳサービスを提供している。第１の無線制御局１４２と第２の無線制御局１４６は、ネットワーク１４８を通じて、無線端末局１５０との通信呼の受け渡しが可能である。なお、図１７では、無線端末局１５０が、道路１４４上を、第１の無線基地局群Ｇ１から第２の無線基地局群Ｇ２の方向に向かって移動しているものとする。
【０１２４】
第１および第２の無線制御局１４２，１４６は、それぞれが管轄する第１および第２の無線基地局群Ｇ１，Ｇ２のうちの何れの無線基地局が無線端末局１５０と交信しているかを逐次監視する機能を有している。さらに、上記の第１および第２の実施の形態と同様、それぞれが管轄する無線基地局群内の基地局間のハンドオーバ処理を制御している。
【０１２５】
次に、本発明の第４の実施の形態の動作について図１８を参照して説明する。図１８は、本発明の第４の実施の形態に係るハンドオーバ処理の手順を示すフローチャートである。図１８に示すように、無線端末局１５０の移動に伴い、ハンドオーバ処理開始の起点となる無線基地局ＢＳ（Ｇ１，Ｋｃ）（Ｋｃ≦Ｎ）と無線端末局１５０との交信開始が、第１の無線制御局１４２により検知される（ステップＳ３０１）。ここで、無線基地局ＢＳ（Ｇ１，Ｋｃ）は、第１の無線制御局１４２が制御する無線基地局群Ｇ１と第２の無線制御局が制御する無線基地局群Ｇ２との境界（以下、「制御境界」と記す）に近接する、無線基地局群Ｇ１内の無線基地局である。より具体的には、図１７の場合には、制御境界に最も近い無線基地局ＢＳ（Ｇ１，Ｎ）、あるいは無線基地局ＢＳ（Ｇ１，Ｎ）に隣接する無線基地局ＢＳ（Ｇ１，Ｎ−１）やＢＳ（Ｇ１，Ｎ−２）といった、制御境界近傍の無線基地局（Ｇ１，Ｋ）（Ｋ＜１）に相当する。
【０１２６】
次に、無線端末局１５０と無線基地局ＢＳ（Ｇ１，Ｋｃ）との交信開始が検知されると、第１の無線制御局１４２は、無線端末局１５０に対しハンドオーバ処理動作の開始を要求する制御信号（ハンドオーバ要求信号）を、無線基地局ＢＳ（Ｇ１，Ｋｃ）を介して送信する（ステップＳ３０２）。
【０１２７】
次に、第１の無線制御局１４２は、無線基地局ＢＳ（Ｇ１，Ｋｃ）から無線端末局１５０に送信されている情報を、ネットワーク１４８を介して第２の無線制御局１４６に転送する（ステップＳ３０３）。
【０１２８】
次に、第２の無線制御局１４６は、転送された情報を含む信号を、制御境界に近接する無線基地局ＢＳ（Ｇ２，Ｌｃ）（Ｌｃ≧１）を介して、無線端末局１５０に送信する。この送信は、第１の無線制御局１４２から第２の無線制御局１４６に対する指示に基づいて行われる（ステップＳ３０４）。ここで、無線基地局ＢＳ（Ｇ２，Ｌｃ）は、制御境界に近接する、無線基地局群Ｇ２内の無線基地局である。より具体的には、図１７の場合には、制御境界に最も近い無線基地局ＢＳ（Ｇ２，１）、あるいは無線基地局ＢＳ（Ｇ２，１）に隣接する無線基地局ＢＳ（Ｇ２，２）やＢＳ（Ｇ２，３）といった、制御境界近傍の無線基地局（Ｇ１，Ｌ）（Ｌ＞１）に相当する。
【０１２９】
次に、ハンドオーバ処理を開始した無線端末局１５０は、無線基地局群Ｇ１および無線基地局群Ｇ２の両方から送信される、同一の情報を含む２つの信号の受信を開始する（ステップＳ３０５）。
【０１３０】
次に、２つの信号を受信する無線端末局１５０は、一定の周期で、それらの受信状況を比較する。そして、無線基地局群Ｇ１（ハンドオーバ元）からの信号の受信状況の方が良好である限り、その比較を継続する（ステップＳ３０６）。
【０１３１】
そして、無線端末局１５０の移動と共に、無線基地局群Ｇ２（ハンドオーバ先）からの信号の受信状況が良好になった時点で、無線基地局群Ｇ１からの信号の受信を中止し、ハンドオーバ処理を終了する（ステップＳ３０７）。なお、無線端末局１５０が無線基地局群Ｇ１からの信号の受信を中止した後の具体的な処理としては、次のような２つのものが考えられる。
【０１３２】
（１）無線端末局１５０は、無線基地局群Ｇ１からの信号の受信を中止するとともに、無線基地局群Ｇ２を介してその中止処理をした旨を第２の無線制御局１４６に通知する。第２の無線制御局１４６は、その旨を第１の無線制御局１４２に通知し、その通知を受けた第１の無線制御局１４２は無線端末局１５０に対する送信を中止する。この第１の処理は、渋滞などで無線端末局１５０の移動速度が非常に遅く、無線端末局１５０から無線基地局群Ｇ１への信号の受信強度の変動が明らかでない場合に、誤って第１の無線制御局１４２が無線基地局群Ｇ１からの送信を中止するといった誤動作を防ぐ効果がある。
【０１３３】
（２）第１の無線制御局１４２は、無線端末局１５０から無線制御局群Ｇ１への送信信号の受信強度を検出し、十分な品質を得られなくなった時点で、送信を中止する。そして、無線端末局１５０への送受信制御を第２の無線制御局１４６に委譲する。この第２の処理によれば、上記（１）の第１の処理と比べて、無線制御局間の信号やその他の制御信号を減らすことができる。
【０１３４】
一般に、ＴＤＭＡ移動通信においては、受信電界強度などの受信品質の比較を複数スロットで行い、これまで通信していた無線基地局との受信品質が、他の無線基地局との受信品質に比較して劣るようになったことを検出してハンドオーバを行っている。この場合、受信品質の判断から、実際に無線制御局間のハンドオーバ制御のためのやり取りが行われてハンドオーバが完了するまでに要する時間は非常に長くなってしまう。このため、高速で移動する無線端末局でも品質劣化を起こさずにハンドオーバするためには、制御境界に近接する２つの基地局エリア同士で非常に大きなオーバーラップ領域を確保する必要があった。
【０１３５】
これに対し、有料道路のように分岐がなく、ある一定方向に向かって無線端末局が移動する場合、制御境界等の無線制御局間のハンドオーバが生じる位置範囲はあらかじめ予測することができる。本発明の第４の実施の形態の特徴は、この予測可能なハンドオーバが生じる位置範囲において、あらかじめ送るべき情報を隣接する無線制御局間で共有し、同時に同一の無線端末局に対して送信する点にある。この特徴により、ＴＤＭＡ移動通信におけるハンドオーバのような、受信電界強度などの受信品質の比較のみに頼る方法に比べ、高速道路のように非常に移動速度が速い場合でも、無線制御局間のオーバーラップ領域を少なくすることが可能となる。また、通信が途絶える確率を大幅に抑えることができるとともに、制御時間が短縮されるという利点が生じる。
【０１３６】
本発明の第４の実施の形態において、無線基地局群Ｇ１およびＧ２の両方から同一情報を含む信号を送信する場合の無線チャネルの設定については、次のようなことが考えられる。まず、複局同時通信（たとえば、「移動通信の基礎」（奥村．進士編、電子情報通信学会、１９８６年、Ｐ．１８０）に記されている）を用いる場合には、基本的には同一周波数で送信し、わずかな周波数オフセットによりダイバーシチ効果を得ることが考えられる。この場合は、他に通信スロットを新たに割り当てる必要がなく、周波数利用効率の向上と制御の簡略化という効果が得られる。また、第１および第２の無線制御局１４２，１４６同士でＴＤＭスロット同期が確保できる場合には、同一スロットで送信することも考えられる。その他、ＴＤＭの場合は別のＴＤＭスロットを用い、受信側では複数のＴＤＭスロットを受信することが考えられる。また、ＣＤＭの場合は別の拡散符号を用い、受信側では複数の符号に対する逆拡散を行うことが考えられる。
【０１３７】
また、上記の第２の実施の形態で述べたように、第１無線制御局１４２は、無線端末局１５０の速度情報を取得する機能を持つことができる。したがって、本発明の第４の実施の形態では、第１無線制御局１４２は、無線端末局１５０の移動速度に応じて、無線基地局群Ｇ１の中から無線基地局ＢＳ（Ｇ１，Ｋｃ）の位置を適切に選択し、ハンドオーバ処理の信頼性を向上させ、消費電力を低減することができる。
【０１３８】
すなわち、無線端末局１５０の速度が速い場合には、無線基地局ＢＳ（Ｇ１，Ｋｃ）を、第１および第２の無線制御局１４２，１４６の制御境界から離れる方向に移動させる。それにより、無線端末局１５０が、制御境界に達するまでの時間を長くすることができる。このため、その時間内でハンドオーバ制御を完全に終了することが可能となり、ハンドオーバ未終了の無線端末局１５０が隣接する無線基地局群Ｇ２の領域に入ってしまうことを防止することができる。
【０１３９】
逆に、たとえば、無線端末局（車）１５０の渋滞が起こっており、速度が非常に低いあるいは止まっているような状況では、無線基地局ＢＳ（Ｇ１，Ｋｃ）を、制御境界に近づく方向に移動させれば良い。なぜなら、無線端末局１５０の速度が遅い場合、あまり無線基地局ＢＳ（Ｇ１，Ｋｃ）が制御境界から離れていると、ハンドオーバ制御に必要な時間よりも早く制御が開始されてしまい、まだ無線端末局１５０が無線基地局群Ｇ２の領域に達しないのに、ハンドオーバのための送信信号が無線基地局群Ｇ２側から無駄に送信されることになるからである。また、無線端末局１５０においても、ハンドオーバのための複数の基地局の受信動作が無駄に行われることになり消費電力の増加が生じてしまう。特に、渋滞、インターチェンジ付近等の場合、１つの無線基地局が管轄する無線端末局１５０の数が非常に多くなっているので、トラヒック密度がハンドオーバに関する通信によりさらに大きくなってしまう。このため、輻輳が発生しやすくなったりパケットの廃棄率が大きくなり、通信状況を悪化させてしまう。
【０１４０】
本発明第４の実施の形態では、道路１４４の直線部分では、無線基地局群Ｇ１およびＧ２の各無線基地局は、道路１４４に沿って一定間隔ｒで配置されている。ここで、制御境界に最も近い、無線基地局ＢＳ（Ｇ１，Ｎ）と無線基地局ＢＳ（Ｇ２，１）との間隔ｒ’をより短くすることで、各無線基地局に同様のアンテナや送信電力を用いた場合でも、無線基地局ＢＳ（Ｇ１，Ｎ）の基地局エリアと無線基地局ＢＳ（Ｇ２，１）の基地局エリアとがオーバーラップする範囲が広くなり、無線端末局１５０がハンドオーバに要する時間内にインフラ側との通信が途絶える確率を減少させることができるという効果が得られる。
【０１４１】
また、本発明の第４の実施の形態に係る第１および第２の無線制御局１４２，１４６の送受信時に、伝送レートの異なる複数の変調方式を許容した場合には、上記のハンドオーバ動作における送受信の際には伝送レートの低い変調方式を選択すれば良い。それにより、伝送レートが高い場合と比べて、無線基地局群Ｇ２に属する無線基地局と無線端末局１５０との通信に必要な精度のビット同期を早く得ることができ、ハンドオーバ動作にかかる時間を短縮する効果を得ることができる。
【０１４２】
なお、伝送レートの異なる複数の変調方式としては、たとえば、同じ信号点遷移を持つがボーレートのみが異なる場合、同じボーレートで信号点遷移が異なる場合（たとえばＱＰＳＫと１６ＱＡＭ）、ボーレートと信号点遷移の両方を変える場合、が考えられる。
【０１４３】
また、複数の変調方式としては、１０２４ＱＡＭと２５６ＱＡＭと１６ＱＡＭとＱＰＳＫ、ないしはそのうちの少なくとも２つを用いた組み合わせ、１０２４ＱＡＭ−ＯＦＤＭと２５６ＱＡＭ−ＯＦＤＭと１６ＱＡＭ−ＯＦＤＭとＱＰＳＫ−ＯＦＤＭ、ないしはそのうちの少なくとも２つを用いた組み合わせ、１６ＰＳＫと８ＰＳＫとＱＰＳＫとＢＰＳＫ、ないしはそのうちの少なくとも２つを用いた組み合わせ、などが考えられる。上記の組合せは、いずれも、単一の変調回路や単一の復調回路で変調や復調が可能であり、送信機あるいは受信機を容易に構成できる利点がある。また、ＩＴＳ分野で比較的よく使われるＦＳＫとＱＰＳＫという組合せも、該分野における既存の送受信回路を流用できる利点があると考えられる。
【０１４４】
なお、上述したようにハンドオーバ時に複局同時送信を行う場合、互いの干渉を防ぎ、可能な限りダイバーシチゲインを得るためには、ボーレートが低いほうが好ましいという利点がある。
【０１４５】
以上説明したように、本発明の第４の実施の形態によれば、無線端末局の第１の無線制御局から第２の無線制御局への通信切り替えをスムーズに行うことができ、このためハンドオーバ処理の制御を容易にすることができる。さらに、無線制御局間における無線端末局のハンドオーバ処理の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。
【図２】送信系の場合における、図１の無線制御局２０および無線基地局１０ｎ−１，１０ｎの具体的構成例を示すブロック図である。
【図３】受信系の場合における、図１の無線制御局２０および無線基地局１０ｎ−１，１０ｎの具体的構成例を示すブロック図である。
【図４】送信時における最適なビームパターンを形成する際の手順を示すフローチャートである。
【図５】送信時における最適なビームパターンを形成する際の他の手順を示すフローチャートである。
【図６】送信系の場合における、図１の無線制御局２０および無線基地局１０ｎ−１，１０ｎ＋１の具体的構成例を示すブロック図である。
【図７】図６のアンテナ制御部６４の具体的構成のブロック図を示す。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る第１の無線チャネル設定例を説明するための図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る第１の無線チャネル設定例を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る第２の無線チャネル設定例を説明するための図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る第２の無線チャネル設定例を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る第３の無線チャネル設定例を説明するための図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る第４の無線チャネル設定例を説明するための図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る第５の無線チャネル設定例を説明するための図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る第６の無線チャネル設定例を説明するための図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。
【図１７】本発明の第４の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。
【図１８】本発明の第４の実施の形態に係るハンドオーバ処理の手順を示すフローチャートである。
【図１９】移動交換局に複数の無線基地局が接続された従来の無線通信システムの一例を示す。
【符号の説明】
【０１４７】
１０，８８，１１８，１２６  無線基地局
１２，１２２，１３０  基地局エリア
１４，９２，１２０，１２８  アンテナ
１６  ビームエリア
１８，９４，９８，１００，１０４，１０８，１１２，１５０  無線端末局（車）
２０，２６，８６，１１６  無線制御局
２２  変復調部
２４，１３２，１４８  ネットワーク
２８，６２  変調部
３０，４６，６４  アンテナ制御部
３２，３８，５０，５４，６６  Ｅ／Ｏ変換部
３４，４８，６８，７２  Ｏ／Ｅ変換部
３６，４０，５２，５６，７０，７４  アンテナ素子
４２，５８，７６  光ファイバ
４４  復調部
６０  受信信号測定部
７８  分配器
８０  重み付け器
８２  マトリクススイッチ
８４  合成器
９０，９６，１０２，１０６，１１０，１１４，１４４  道路（車線）
１２４  カバーエリア
１３４  直線道路
１３６  入線用道路
１３８  出線用道路
１４０  インターチェンジ
１４２  第１の無線制御局
１４６  第２の無線制御局
２００  移動網
２０２  無線基地局（ＢＳ：Base Station）
２０４  セル
２０６  移動交換局（ＭＳＣ：Mobile Services Switching Center）
２０８  無線端末局（ＭＳ：Mobile Station）
２１０  ゲートウェイ移動交換局（Ｇ−ＭＳＣ：Gateway-MSC）
２１２  固定網
【図１】
2007043755.tif 000003
【図２】
2007043755.tif 000004
【図３】
2007043755.tif 000005
【図４】
2007043755.tif 000006
【図５】
2007043755.tif 000007
【図６】
2007043755.tif 000008
【図７】
2007043755.tif 000009
【図８】
2007043755.tif 000010
【図９】
2007043755.tif 000011
【図１０】
2007043755.tif 000012
【図１１】
2007043755.tif 000013
【図１２】
2007043755.tif 000014
【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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【図１８】
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【図１９】
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