(57)【要約】【課題】単一のアンテナを用いて基地局の数を減らすことのできる、移動局と基地局との無線通信システムを提供する。【解決手段】本発明の無線通信システムは、第１の通信局と第２の通信局とを有し、前記第１の通信局は周波数ごとに通信範囲が異なるアンテナを有し、前記アンテナは周波数の異なる複数の信号を送受信し、前記第２の通信局は、前記第２の通信局が前記複数の信号の内の１つ信号の通信範囲に存在するときに、前記第１の通信局と前記１つの信号の周波数で通信する。【選択図】      図１
2016136654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の通信局と第２の通信局とを有し、
前記第１の通信局は周波数ごとに通信範囲が異なるアンテナを有し、前記アンテナは周波数の異なる複数の信号を送受信し、
前記第２の通信局は、前記第２の通信局が前記複数の信号の内の１つ信号の通信範囲に存在するときに、前記第１の通信局と前記１つの信号の周波数で通信する、無線通信システム。
【請求項２】
前記第２の通信局は複数存在し、前記第２の通信局を管理する管理局を有し、
前記管理局は、前記第２の通信局が受信する信号を監視し、前記第２の通信局が前記第１の通信局から送信された前記複数の信号の内の少なくとも１つの信号の通信範囲に少なくとも１つ存在するときに、前記信号の品質の最も良い前記第２の通信局を前記第１の通信局と通信するように指定する、請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記第１の通信局は移動局であり、前記第２の通信局は基地局であり、前記管理局は、前記移動局の移動に伴って前記信号の品質の最も良い前記基地局に切り替える、請求項２記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記第２の通信局は複数存在し、前記第２の通信局は、前記複数の信号の内の少なくとも１つの信号の周波数で信号を送信し、前記第１の通信局は、それぞれの前記第２の通信局が送信し前記第１の通信局が受信した前記信号の中から、信号品質の最も良い前記第２の通信局と通信する、請求項１記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記第１の通信局は移動局であり、前記第２の通信局は基地局であり、前記移動局は、前記移動局の移動に伴って前記信号の品質の最も良い前記基地局に切り替える、請求項４記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記第２の通信局は前記アンテナを有し、前記第２の通信局は、前記第２の通信局が前記複数の信号の内の１つの信号の前記通信範囲に存在するときに、前記１つの信号の周波数で通信するよう前記第２の通信局の前記アンテナの周波数を設定している、請求項１から５の内の１項記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記アンテナは、周波数によって電磁波の入放射方向が異なるアンテナである、請求項１から６の内の１項記載の無線通信システム。
【請求項８】
第１の通信局にて、周波数ごとに通信範囲が異なるアンテナにより、周波数の異なる複数の信号を送受信し、
前記複数の信号の内の１つの信号の前記通信範囲に存在する第２の通信局と前記第１の通信局とで、前記１つの信号の周波数で通信する、無線通信方法。
【請求項９】
前記第２の通信局は複数存在し、前記第２の通信局が受信する前記信号を監視し、前記第２の通信局が前記第１の通信局から送信された前記複数の信号の内の少なくとも１つの信号の前記通信範囲に少なくとも１つ存在するときに、前記信号の品質の最も良い前記第２の通信局と前記第１の通信局とで通信する、請求項８記載の無線通信方法。
【請求項１０】
前記第２の通信局は複数存在し、前記第２の通信局から前記複数の信号の内の少なくとも１つの信号の周波数で信号を送信し、それぞれの前記第２の通信局が送信し前記第１の通信局が受信した前記信号の中から、信号品質の最も良い前記第２の通信局と前記第１の通信局とで通信する、請求項８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、基地局と移動局との間の無線通信システムに関し、特に、列車やバス、自動車等の移動体と基地局との間で無線通信を行うシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体と基地局とが通信する移動体通信システムには、携帯電話のみならず、列車やバス、自動車等の車両が離れたところにある基地局と無線通信を行うものがある。通信する情報は、車両の乗員乗客のデータ通信だけでなく車両の運行に関係するものもあり、安全運航のためにも、通信が途絶することなく常に維持される必要がある。
【０００３】
例えば列車無線は、線路に沿って基地局を配置し、列車に搭載した通信局（以下、移動局と呼ぶ）と通信を行って列車の運行を制御する。この際、通信の安定性を確保するため、移動局は複数の基地局と同時に同じ信号を送受信し、最も通信品質の良い信号の基地局と通信を行う。これにより、幾つかの基地局との通信が途絶しても、通信状態が維持されている基地局があれば通信を維持することができる。
【０００４】
特許文献１、特許文献２では、列車の前後または左右に移動局を搭載し、それぞれが地上の基地局と通信を行う技術が開示されている。そして、それぞれの通信の混信を避けるため、互いに干渉しない別の周波数を用いている。また、特許文献３では、路車間通信システムでの通信安定性を高めるために、偏波特性の異なる複数のアンテナを車に搭載し、各々のアンテナが検出した受信レベルに基づいてダイバーシティ通信を行うシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５５５１１４５号公報
【特許文献２】特許第５２０１８８０号公報
【特許文献３】特開平１１−２７４９９４号公報
【特許文献４】特許第４６０２５８５号公報
【特許文献５】特開２００７−８１８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、移動局の位置は移動して行き、移動局と基地局との間での電磁波の到達距離は有限であるため、通信を維持するためには多数の基地局を移動体の移動範囲に分布して配置する必要がある。基地局を増やすと基地局の製造コスト、設置コスト、維持管理コストが増加するため、コスト削減のためには、通信安定性を損なわない範囲で基地局の数を減らすことが重要である。
【０００７】
基地局の数を減らすためには、移動局のアンテナの発する電磁波の到達距離を長くし、かつ、電磁波の広がり角度を大きくすることが有効である。しかしながら、アンテナの発する電磁波の強度を一定とした場合、エネルギー保存則から、電磁波の到達距離と広がり角度とは反比例の関係にある。すなわち、電磁波の到達距離を長くしようとすると電磁波の広がり角度は小さくなり、逆に、電磁波の広がり角度を大きくしようとすると電磁波の到達距離は短くなる。移動局のアンテナの前記の特性と基地局の配置との関係を、図７Ａと図７Ｂ、および、図８Ａと図８Ｂを用いて説明する。
【０００８】
図７Ａと図７Ｂは、移動局が電磁波の到達距離は長く広がり角度は小さいアンテナを用いた時の、基地局の配置を示す図である。また、図８Ａと図８Ｂは、移動局が電磁波の到達距離は短く広がり角度は大きいアンテナを用いた時の、基地局の配置を示す図である。列車やバスなどの移動体に移動局１０１を搭載し、その軌道上に基地局１０２を設置する。ここでは冗長性を確保するために、移動局は常に２つの基地局１０２との通信を可能とすることを要件とする。この場合、アンテナの発する電磁波の到達範囲、すなわち通信範囲１０３の中に基地局１０２が常に２つ入るように基地局１０２を配置して行く。
【０００９】
図７Ａの直線区間の場合、電磁波の到達距離が長いため、基地局１０２の間隔を長くすることができ、基地局１０２の数を減らすことができる。しかしながら、図７Ｂの曲線区間の場合、電磁波の広がり角度が小さいため、基地局１０２を密に配置しなければならず、基地局１０２の数が増えてしまう。一方、図８Ａの直線区間の場合、電磁波の到達距離が短いため、基地局１０２の間隔を短くしなければならず、基地局１０２の数が増えてしまう。しかしながら、図８Ｂの曲線区間の場合、電磁波の広がり角度が大きいため、基地局１０２の間隔を長くすることができ、基地局１０２の数を減らすことができる。
【００１０】
以上のように、電磁波の到達距離の長いアンテナを用いた場合は直線区間での基地局１０２の数を減らすことができ、電磁波の広がり角度の大きいアンテナを用いた場合は曲線区間での基地局１０２の数を減らすことができる。しかしながら、単一のアンテナで電磁波の到達距離を長くしかつ広がり角度を大きくすることはできないので、直線区間と曲線区間の両方で基地局の数を減らすことはできない。
【００１１】
この問題は、電磁波の到達距離の長いアンテナと電磁波の広がり角度の大きいアンテナの両方を搭載すれば解決できるが、複数のアンテナを搭載することは重量、アンテナの搭載場所、コストの面から課題がある。特許文献３のシステムでは、偏波特性の異なる複数のアンテナを搭載するため、複数のアンテナの搭載場所、重量、コストがやはり課題となっている。
【００１２】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、単一のアンテナを用いて基地局の数を減らすことのできる、移動局と基地局との無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による無線通信システムは、第１の通信局と第２の通信局とを有し、前記第１の通信局は周波数ごとに通信範囲が異なるアンテナを有し、前記アンテナは周波数の異なる複数の信号を送受信し、前記第２の通信局は、前記第２の通信局が前記複数の信号の内の１つ信号の通信範囲に存在するときに、前記第１の通信局と前記１つの信号の周波数で通信する。
【００１４】
本発明による無線通信方法は、第１の通信局にて、周波数ごとに通信範囲が異なるアンテナにより、周波数の異なる複数の信号を送受信し、前記複数の信号の内の１つの信号の前記通信範囲に存在する第２の通信局と前記第１の通信局とで、前記１つの信号の周波数で通信する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、単一のアンテナを用いて基地局の数を減らすことのできる、移動局と基地局との無線通信システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。
【図２Ａ】本発明の第２の実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の第２の実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。
【図２Ｃ】本発明の第２の実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の無線通信システムのアンテナの機能を説明する図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の無線通信システムのアンテナの特性を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の無線通信システムの基地局のアンテナの例を説明する図である。
【図６Ａ】本発明の第３の実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。
【図６Ｂ】本発明の第３の実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。
【図６Ｃ】本発明の第３の実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。
【図７Ａ】アンテナの発する電磁波の到達距離と広がり角度による基地局の配置を説明する図である。
【図７Ｂ】アンテナの発する電磁波の到達距離と広がり角度による基地局の配置を説明する図である。
【図８Ａ】アンテナの発する電磁波の到達距離と広がり角度による基地局の配置を説明する図である。
【図８Ｂ】アンテナの発する電磁波の到達距離と広がり角度による基地局の配置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。本実施形態の無線通信システム１は、第１の通信局２と第２の通信局４とを有する。さらに、第１の通信局２は周波数ごとに通信範囲５、５’が異なるアンテナ３を有し、アンテナ３は周波数の異なる複数の信号を送受信する。さらに、第２の通信局４は、第２の通信局４が前記複数の信号の内の１つ信号の通信範囲５に存在するときに、第１の通信局２と前記１つの信号の周波数で通信する。
【００１８】
無線通信システム１の無線通信方法は、第１の通信局２にて、周波数ごとに通信範囲５、５’が異なるアンテナ３により、周波数の異なる複数の信号を送受信する。さらに、前記複数の信号の内の１つの信号の通信範囲５に存在する第２の通信局４と第１の通信局２とで、前記１つの信号の周波数で通信する。
【００１９】
本実施形態によれば、単一のアンテナを用いて基地局の数を減らすことのできる、移動局と基地局との無線通信システムを提供することができる。
（第２の実施形態）
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃは、本発明の第２の実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。本実施形態の無線通信システム１０は、列車などの移動体に搭載された移動局１１と、移動体の軌道１５に配置された複数の基地局を有する。基地局として本実施形態では、基地局１２、基地局１２ａ、基地局１２ｂ、基地局１２ｃとしているが、これには限定されない。さらに、基地局と無線回線または有線回線で接続して基地局を管理する、管理局１４を有する。
【００２０】
移動局１１は、周波数によって異なる方向に電磁波を放射することで通信範囲を変えるアンテナ（図示せず）を有する。アンテナの詳細は後述する。通信範囲は、アンテナが放射する電磁波の到達する範囲をいう。ここでは説明を簡略化するために、周波数ｆＡのときには通信範囲１３Ａとし、周波数ｆＢのときには通信範囲１３Ｂとするアンテナであるとするが、これには限定されない。移動局１１は、前記アンテナに周波数の異なる複数の信号を多重化し、周波数ごとに異なる方向に信号を送信する。さらに、前記複数の信号は同一の情報を有している。
【００２１】
基地局は、移動局１１との通信を同時に２か所以上の基地局で行うことができるよう配置されている。これにより、通信に冗長性を持たせ、通信の安定性を向上させることができる。さらに基地局は、移動局１１と通信するために、周波数ｆＡと周波数ｆＢの両方を帯域内とするアンテナを有する。
【００２２】
管理局１４は、全ての基地局と無線回線または有線回線で接続し、基地局を監視し制御している。各基地局は、移動局１１から送信され基地局が受信した前記同じ情報を有する信号を、管理局１４に送信する。管理局１４は、これらの信号を受信し、最も品質の良い信号を選択し、最も品質の良い信号を受信した基地局を移動局１１との通信相手として指定する。よって、このとき指定された基地局と移動局１１との通信は、最も品質の良い信号の周波数で行われることになる。ここで、信号の品質は、例えば、信号のシグナルレベルとノイズレベルとの比により定量化して評価することができる。さらに、管理局１４は、移動局１１の移動に伴って最も品質の良い信号を受信する基地局が替わると、最も品質の良い信号を受信した新たな基地を移動局１１との新たな通信相手として更新する。
【００２３】
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃにより、本実施形態の無線通信システム１０の動作を説明する。
【００２４】
図２Ａの位置に移動局１１がいる時には、周波数ｆＡの通信範囲１３Ａの範囲内に基地局１２と基地局１２ａとが存在する。基地局１２と基地局１２ａは、各々、移動局１１から周波数ｆＡの信号を受信すると、受信した周波数ｆＡの信号を管理局１４に送信する。管理局１４は、基地局１２と基地局１２ａから送信された周波数ｆＡの信号それぞれの信号の品質を評価し、最も品質の良い信号を受信した基地局を移動局１１との通信相手として指定する。このとき、例えば基地局１２が指定されたとすると、移動局１１と基地局１２との間で周波数ｆＡの信号での通信が行われるようになる。
【００２５】
次に、図２Ｂの位置に移動局１１がいる時には、周波数ｆＡの通信範囲１３Ａの範囲内に基地局１２ａが存在し、周波数ｆＢの通信範囲１３Ｂの範囲内に基地局１２ｂが存在する。基地局１２ａと基地局１２ｂは、各々、移動局１１から周波数ｆＡと周波数ｆＢの信号を受信すると、受信した周波数ｆＡと周波数ｆＢの信号を管理局１４に送信する。管理局１４は、基地局１２ａと基地局１２ｂから送信された周波数ｆＡと周波数ｆＢの信号それぞれの信号の品質を評価し、最も品質の良い信号を受信した基地局を移動局１１との通信相手として指定する。このとき、例えば基地局１２ａが指定されたとすると、移動局１１と基地局１２ａとの間で周波数ｆＡの信号での通信が行われるようになる。
【００２６】
次に、図２Ｃの位置に移動局１１がいる時には、周波数ｆＡの通信範囲１３Ａの範囲内に基地局１２ｂが存在し、周波数ｆＢの通信範囲１３Ｂの範囲内に基地局１２ｃが存在する。基地局１２ｂと基地局１２ｃは、各々、移動局１１から周波数ｆＡと周波数ｆＢの信号を受信すると、受信した周波数ｆＡと周波数ｆＢの信号を管理局１４に送信する。管理局１４は、基地局１２ｂと基地局１２ｃから送信された周波数ｆＡと周波数ｆＢの信号それぞれの信号の品質を評価し、最も品質の良い信号を受信した基地局を移動局１１との通信相手として指定する。このとき、例えば基地局１２ｃが指定されたとすると、移動局１１と基地局１２ｃとの間で周波数ｆＢの信号での通信が行われるようになる。
【００２７】
図３は、無線通信システム１０の移動局１１に搭載されるアンテナの機能を説明する図である。アンテナ３１は、入出力ポート３３から信号を入力すると外部に電磁波３２を放射する。電磁波３２は、アンテナ３１から放射される電磁波の方向を模式的に示している。アンテナ３１は、周波数によって電磁波の放射方向を変える。図３では、放射される電磁波のアンテナに対して垂直方向からの角度θは、周波数帯ｆＡ、ｆＢ、ｆＣとなるに従って大きくなりアンテナの垂直方向から離れて行く。ここでは一例として、周波数帯ｆＡ、ｆＢ、ｆＣの電磁波が異なる方向に放射される様子を示しているが、これには限定されない。
【００２８】
図４は、無線通信システム１０の移動局１１に搭載されるアンテナの特性を説明する図である。特性線４１は、アンテナ３１から放射される各周波数の電磁波が、最大強度となる放射方向を示す。特性線４２は、最大強度となる放射方向よりも正の角度の方向において強度が−３ｄＢとなる放射方向を、特性線４３は、負の角度の方向で−３ｄＢとなる放射方向を、それぞれ示す。特性線４２と特性線４３の差が放射された電磁波の強度の半値幅であり、基地局がこの範囲内にあれば移動局１１との通信が可能である。ここで、周波数帯域を一定幅毎に区切り、その周波数帯すべての周波数で半値幅に入る角度を放射方向とすると、周波数帯ｆＡ、ｆＢ、ｆＣの電磁波の放射方向はそれぞれθＡ、θＢ、θＣとなる。電磁波の放射と同様に、アンテナ３１は、θＡ、θＢ、θＣの方向からそれぞれ周波数帯ｆＡ、ｆＢ、ｆＣの電磁波を入射させることによって、受信することができる。
【００２９】
以上のような特性を実現するアンテナ３１としては、特許文献４に開示された誘電体漏れ波アンテナや、特許文献５に開示されたメタマテリアル右手左手複合伝送線路型漏れ波アンテナを用いることができる。
【００３０】
無線通信システム１０の移動局１１に搭載するアンテナ３１は、個々の周波数帯での指向性を高くすることで、電磁波の到達距離を長くして通信範囲を遠方まで拡大することができる。さらに、周波数帯ごとに指向性の方向を変えているので、複数の周波数帯を多重化することで全体として電磁波の広がり角度を大きくすることができる。以上により、直線区間と曲線区間の双方で基地局の間隔を広げることができ、基地局の数を減らすことができる。
【００３１】
図５は、無線通信システム１０の基地局のアンテナの例を説明する図である。基地局のアンテナには、通信に使用する周波数ｆＡと周波数ｆＢのすべてを帯域内とするアンテナを用いることができる。この場合、図５の基地局１２ｃのアンテナの通信範囲１６に示すように、電磁波の到達距離と広がり角度とを調節したアンテナを用いることができる。または、図５の基地局１２ｂのアンテナの通信範囲１７Ａと通信範囲１７Ｂに示すように、指向性が鋭いアンテナを電磁波の放射方向を変えて複数設置することもできる。このときさらに、指向性が鋭いアンテナを、周波数ごとに放射方向を変えて複数設置することもできる。この場合は、移動局１１のアンテナに対応させて、通信範囲１７Ａを周波数ｆＡ用、通信範囲１７Ｂを周波数ｆＢ用とすることができる。
【００３２】
以上は、移動局１１が、周波数によって通信範囲が異なるアンテナから周波数の異なる複数の信号を送信し、基地局がその信号を受信する場合を説明した。これとは逆に、それぞれの基地局が、前記アンテナを備えた移動局１１に対して、前記アンテナが受信できる周波数の内の少なくとも１つの周波数で信号を送信し、移動局１１が、基地局からの信号を受信して信号品質の最も良い基地局を選択して通信するようにすることもできる。すなわち、この場合の通信無線システム１０では、移動局１１が管理局１４の有する機能を備えることになる。そして、移動局１１は、移動局１１の移動に伴って信号の品質の最も良い基地局に動的に切り替えを行う。
【００３３】
以上のように、本実施形態によれば、単一のアンテナを用いて基地局の数を減らすことのできる、移動局と基地局との無線通信システムを提供することができる。
（第３の実施形態）
図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃは、本発明の第３の実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。本実施形態の無線通信システム６０は、列車などの移動体に搭載された移動局６１と、移動体の軌道６５に配置された複数の基地局を有する。
【００３４】
移動局６１は、周波数に対応した異なる方向に電磁波を放射することにより通信範囲を変えるアンテナ（図示せず）を有する。ここでは周波数ｆＡのときには通信範囲６３Ａとし、周波数ｆＢのときには通信範囲６３Ｂとするアンテナとする。基地局として本実施形態では、基地局６２、基地局６２ａ、基地局６２ｂ、基地局６２ｃとしているが、これには限定されない。さらに、基地局と無線回線または有線回線で接続して基地局を管理する、管理局６４を有する。
【００３５】
本実施形態の無線通信システム６０の特徴は、基地局に、移動局６１と同様の、周波数によって電磁波の放射方向の異なるアンテナ３１を用いる点である。無線通信システム６０では、基地局６２ａ、基地局６２ｂ、基地局６２ｃにアンテナ３１を用いている。無線通信システム６０のその他の構成は、第２の実施形態の無線通信システム１０と同じである。
【００３６】
基地局６２ａ、基地局６２ｂ、基地局６２ｃは、各々、周波数ｆＡのときには通信範囲６６Ａ、通信範囲６７Ａ、通信範囲６８Ａとし、周波数ｆＢのときには通信範囲６６Ｂ、通信範囲６７Ｂ、通信範囲６８Ｂとするアンテナを備えているとする。また、基地局６２は、第２の実施形態と同様に、周波数ｆＡとｆＢで通信することができるアンテナを備えているとする。すなわち、各基地局のアンテナは、移動局のアンテナが対応している複数の周波数の内の１つ以上の周波数に対応している。
【００３７】
図６Ａの位置に移動局６１がいる時には、通信範囲６３Ａの範囲内に、基地局６２と、通信範囲６６Ａでの基地局６２ａとが存在する。基地局６２と基地局６２ａは、各々、移動局６１から周波数ｆＡの信号を受信すると、受信した周波数ｆＡの信号を管理局６４に送信する。管理局６４は、基地局６２と基地局６２ａから送信された周波数ｆＡのそれぞれの信号の品質を評価し、最も品質の良い信号を受信した基地局を移動局６１との通信相手として指定する。このとき、例えば基地局６２が指定されたとすると、移動局６１と基地局６２との間で周波数ｆＡの信号での通信が行われるようになる。
【００３８】
次に、図６Ｂの位置に移動局６１がいる時には、通信範囲６３Ａの範囲内に通信範囲６６Ａでの基地局６２ａが、通信範囲６３Ｂの範囲内に通信範囲６７Ｂでの基地局６２ｂが、存在する。基地局６２ａと基地局６２ｂは、各々、移動局６１から周波数ｆＡと周波数ｆＢの信号を受信すると、受信した周波数ｆＡと周波数ｆＢの信号を管理局６４に送信する。管理局６４は、基地局６２ａと基地局６２ｂから送信された周波数ｆＡと周波数ｆＢのそれぞれの信号の品質を評価し、最も品質の良い信号を受信した基地局を移動局６１との通信相手として指定する。このとき、例えば基地局６２ａが指定されたとすると、移動局６１と基地局６２ａとの間で周波数ｆＡの信号での通信が行われるようになる。
【００３９】
次に、図６Ｃの位置に移動局６１がいる時には、通信範囲６３Ａの範囲内に通信範囲６７Ａでの基地局６２ｂが、通信範囲６３Ｂの範囲内に通信範囲６８Ｂでの基地局６２ｃが、存在する。基地局６２ｂと基地局６２ｃは、各々、移動局６１から周波数ｆＡと周波数ｆＢの信号を受信すると、受信した周波数ｆＡと周波数ｆＢの信号を管理局６４に送信する。管理局６４は、基地局６２ｂと基地局６２ｃから送信された周波数ｆＡと周波数ｆＢのそれぞれの信号の品質を評価し、最も品質の良い信号を受信した基地局を移動局６１との通信相手として指定する。このとき、例えば基地局６２ｃが指定されたとすると、移動局６１と基地局６２ｃとの間で周波数ｆＢの信号での通信が行われるようになる。
【００４０】
以上は、移動局６１が周波数によって通信範囲が異なるアンテナから周波数の異なる複数の信号を送信し、基地局がその信号を受信し、管理局６４が、基地局が受信した信号の中から信号品質の最も良い基地局を移動局６１と通信するよう指定する場合を説明した。これに対して、それぞれの基地局が、移動局６１に対して移動局６１のアンテナが受信できる周波数の内の少なくとも１つの周波数で信号を送信し、移動局６１が、基地局からの信号を受信して信号品質の最も良い基地局を選択して通信するようにすることもできる。すなわち、この場合の通信無線システム６０は、移動局６１が管理局６４の有する機能を備えることになる。そして、移動局６１は、移動局６１の移動に伴って、信号の品質の最も良い基地局に動的に切り替えを行う。
【００４１】
以上のように、基地局にも指向性の高い電磁波を周波数帯によって異なる方向に放射するアンテナを用いることにより、電磁波の到達距離を長くして通信範囲を遠方まで拡大することができる。さらに、周波数帯ごとに放射方向を変えているので、複数の周波数帯を多重化することで全体として電磁波の広がり角度を大きくすることができる。以上により、直線区間と曲線区間の双方で基地局の間隔を広げることができ、基地局の数を減らすことができる。
【００４２】
以上のように、本実施形態によれば、単一のアンテナを用いて基地局の数を減らすことのできる、移動局と基地局との無線通信システムを提供することができる。
【００４３】
本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものである。
【００４４】
また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
【００４５】
付記
（付記１）
第１の通信局と第２の通信局とを有し、前記第１の通信局は周波数ごとに通信範囲が異なるアンテナを有し、前記アンテナは周波数の異なる複数の信号を送受信し、前記第２の通信局は、前記第２の通信局が前記複数の信号の内の１つ信号の通信範囲に存在するときに、前記第１の通信局と前記１つの信号の周波数で通信する、無線通信システム。
（付記２）
前記第２の通信局は複数存在し、前記第２の通信局を管理する管理局を有し、前記管理局は、前記第２の通信局が受信する信号を監視し、前記第２の通信局が前記第１の通信局から送信された前記複数の信号の内の少なくとも１つの信号の通信範囲に少なくとも１つ存在するときに、前記信号の品質の最も良い前記第２の通信局を前記第１の通信局と通信するように指定する、
付記１記載の無線通信システム。
（付記３）
前記第１の通信局は移動局であり、前記第２の通信局は基地局であり、前記管理局は、前記移動局の移動に伴って前記信号の品質の最も良い前記基地局に切り替える、付記２記載の無線通信システム。
（付記４）
前記第２の通信局は複数存在し、前記第２の通信局は、前記複数の信号の内の少なくとも１つの信号の周波数で信号を送信し、前記第１の通信局は、それぞれの前記第２の通信局が送信し前記第１の通信局が受信した前記信号の中から、信号品質の最も良い前記第２の通信局と通信する、付記１記載の無線通信システム。
（付記５）
前記第１の通信局は移動局であり、前記第２の通信局は基地局であり、前記移動局は、前記移動局の移動に伴って前記信号の品質の最も良い前記基地局に切り替える、付記４記載の無線通信システム。
（付記６）
前記第２の通信局は前記アンテナを有し、前記第２の通信局は、前記第２の通信局が前記複数の信号の内の１つの信号の前記通信範囲に存在するときに、前記１つの信号の周波数で通信するよう前記第２の通信局の前記アンテナの周波数を設定している、付記１から５の内の１項記載の無線通信システム。
（付記７）
前記アンテナは、周波数によって電磁波の入放射方向が異なるアンテナである、付記１から６の内の１項記載の無線通信システム。
（付記８）
前記アンテナは単一のアンテナである、付記１から７の内の１項記載の無線通信システム。
（付記９）
前記複数の信号は、それぞれが同一の情報を有している、付記１から８の内の１項記載の無線通信システム。
（付記１０）
第１の通信局にて、周波数ごとに通信範囲が異なるアンテナにより、周波数の異なる複数の信号を送受信し、
前記複数の信号の内の１つの信号の前記通信範囲に存在する第２の通信局と前記第１の通信局とで、前記１つの信号の周波数で通信する、無線通信方法。
（付記１１）
前記第２の通信局は複数存在し、前記第２の通信局が受信する前記信号を監視し、前記第２の通信局が前記第１の通信局から送信された前記複数の信号の内の少なくとも１つの信号の前記通信範囲に少なくとも１つ存在するときに、前記信号の品質の最も良い前記第２の通信局と前記第１の通信局とで通信する、付記１０記載の無線通信方法。
（付記１２）
前記第２の通信局は複数存在し、前記第２の通信局から前記複数の信号の内の少なくとも１つの信号の周波数で信号を送信し、それぞれの前記第２の通信局が送信し前記第１の通信局が受信した前記信号の中から、信号品質の最も良い前記第２の通信局と前記第１の通信局とで通信する、付記１０記載の無線通信方法。
（付記１３）
前記第１の通信局は移動局であり、前記第２の通信局は基地局であり、前記移動局の移動に伴って、前記信号の品質の最も良い前記基地局に切り替えて通信する、付記１１または１３記載の無線通信方法。
（付記１４）
前記第２の通信局に前記アンテナを設け、前記複数の信号の内の１つの信号の前記通信範囲に前記第２の通信局が存在するときに、前記１つの信号の周波数で通信するよう前記第２の通信局の前記アンテナの周波数を設定している、付記１０から１３の内の１項記載の無線通信方法。
（付記１５）
前記アンテナは、周波数によって電磁波の入放射方向が異なるアンテナである、付記１０から１４の内の１項記載の無線通信方法。
（付記１６）
前記アンテナは単一のアンテナである、付記１０から１５の内の１項記載の無線通信方法。
（付記１７）
前記複数の信号は、それぞれが同一の情報を有している、付記１０から１６の内の１項記載の無線通信方法。
【符号の説明】
【００４６】
１、１０、６０    無線通信システム
２    第１の通信局
３    アンテナ
４    第２の通信局
５、５’    通信範囲
１１、６１    移動局
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、６２、６２ａ、６２ｂ、６２ｃ    基地局
１３Ａ、１３Ｂ、６３Ａ、６３Ｂ、６６Ａ、６６Ｂ、６７Ａ、６７Ｂ、６８Ａ、６８Ｂ    通信範囲
１４、６４    管理局
１５、６５    軌道
３１    アンテナ
３２    電磁波
３３    入出力ポート
４１、４２、４３    特性線
１０１    移動局
１０２    基地局
１０３    通信範囲
【図１】
2016136654.tif 000003
【図２Ａ】
2016136654.tif 000004
【図２Ｂ】
2016136654.tif 000005
【図２Ｃ】
2016136654.tif 000006
【図３】
2016136654.tif 000007
【図４】
2016136654.tif 000008
【図５】
2016136654.tif 000009
【図６Ａ】
2016136654.tif 000010
【図６Ｂ】
2016136654.tif 000011
【図６Ｃ】
2016136654.tif 000012
【図７Ａ】
2016136654.tif 000013
【図７Ｂ】
2016136654.tif 000014
【図８Ａ】
2016136654.tif 000015
【図８Ｂ】
2016136654.tif 000016