(57)【要約】【課題】大地に対して相対的な移動量を減らし、ドップラーシフトの影響を低減することが可能なデジタル無線通信装置を提供する。【解決手段】デジタル無線送信装置２０００は、移動体の進行方向に沿って配列されたリニアアレイアンテナ１０のアンテナ素子を、ドップラーシフトを補償するスイッチング期間の周期で移動体の移動方向とは逆方向に順次切換えるための信号切換え部２０とを備える。信号切換え部２０は、スイッチング期間においては、第１複数個よりも少ない第２複数個のアンテナを同時に選択し、スイッチングの遷移時においては、同時に選択されている第２複数個のアンテナのうちの１つを次に選択されるアンテナに切換える制御を行う。【選択図】図５
2017184031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局のためのデジタル無線通信装置であって、
前記移動局の進行方向に沿って配列された第１複数個のアンテナと、
前記複数のアンテナのうち通信可能とするアンテナを前記移動局の移動方向とは逆方向に順次切換えるためのアンテナ切換え部とを備え、
前記アンテナ切換え部は、
前記複数のアンテナのうち奇数番目のアンテナの切換えを実行するための第１のスイッチング部と、
前記複数のアンテナのうち偶数番目のアンテナの切換えを実行するための第２のスイッチング部と、
前記第１および第２のスイッチング部を制御して、前記移動局の移動によるドップラーシフトを補償するスイッチング期間の周期で、アンテナのスイッチングを実行させる切換制御部とを含み、前記切換制御部は、前記スイッチング期間においては、前記第１複数個よりも少ない第２複数個の前記アンテナを同時に選択し、前記スイッチングの遷移時においては、同時に選択されている前記第２複数個のアンテナのうちの１つを次に選択されるアンテナに切換える制御を行い、
同時に選択された前記第２複数個のアンテナにより受信した信号をデジタル受信信号に変換するための受信手段をさらに備える、デジタル無線通信装置。
【請求項２】
前記移動局は、軌道上を移動する車両であって、
前記第１複数個のアンテナは、前記移動局の外上部に、前記移動局の進行方向に沿って配列される、請求項１記載のデジタル無線通信装置。
【請求項３】
前記切換制御部は、前記第１複数個のアンテナを前記スイッチング期間の周期で順次切換えた後に所定のアンテナへ復帰する切換えが、受信信号のフレーム期間と同期するようにスイッチングの制御を行う、請求項１または２記載のデジタル無線通信装置。
【請求項４】
前記受信手段は、
同時に選択された前記第２複数個のアンテナにより受信した信号をそれぞれデジタル信号に変換するためのアナログデジタル変換手段と、
前記アナログデジタル変換手段からの第２複数個の信号に対して内挿処理を行い、第２複数個の内挿信号を生成するための内挿処理手段とを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のデジタル無線通信装置。
【請求項５】
前記内挿処理手段は、
前記スイッチング期間の先頭においては、当該スイッチング期間への遷移時に選択される前記第２複数個のアンテナからの各信号の重みを１とし、前記スイッチング期間の後端においては、当該スイッチング期間から次のスイッチング期間への遷移時に選択される前記第２複数個のアンテナからの各信号の重みを１となるように、線形の内挿処理を実行する、請求項４記載のデジタル無線通信装置。
【請求項６】
デジタル無線通信を行うためのデジタル無線通信システムであって、
デジタル無線信号を送信する地上局と、
前記デジタル無線信号を受信する移動局とを備え、
前記移動局は、
前記移動局の進行方向に沿って配列された第１複数個のアンテナと、
前記複数のアンテナのうち通信可能とするアンテナを前記移動局の移動方向とは逆方向に順次切換えるためのアンテナ切換え部とを備え、
前記アンテナ切換え部は、
前記複数のアンテナのうち奇数番目のアンテナの切換えを実行するための第１のスイッチング部と、
前記複数のアンテナのうち偶数番目のアンテナの切換えを実行するための第２のスイッチング部と、
前記第１および第２のスイッチング部を制御して、前記移動局の移動によるドップラーシフトを補償するスイッチング期間の周期で、アンテナのスイッチングを実行させる切換制御部とを含み、前記切換制御部は、前記スイッチング期間においては、前記第１複数個よりも少ない第２複数個の前記アンテナを同時に選択し、前記スイッチングの遷移時においては、同時に選択されている前記第２複数個のアンテナのうちの１つを次に選択されるアンテナに切換える制御を行い、
同時に選択された前記第２複数個のアンテナにより受信した信号をデジタル受信信号に変換するための受信手段をさらに備える、デジタル無線システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基地局と移動局との間でデジタル通信を行う移動体のための受信装置の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォンなどの携帯通信端末は、今や生活必需品であり、バスや列車、航空機内などでもこれによる通信量が増加している。
【０００３】
多数の端末が高密度に存在し移動を伴う環境では、各端末が個別に移動体外の基地局と通信を行うより、移動体内に設置された中継機器を経由して通信するほうが周波数利用効率の面からも好ましい。バスや列車などではこの方式による公衆無線ＬＡＮ（Local Area Network）サービスが既に提供されているが、近年の端末数やトラフィック量の増加に伴ってエントランス回線の容量不足が顕在化しつつある。
【０００４】
また、高解像度ビデオ・ストリーミングおよび高速ダウンロードは、高速列車で旅行する間に、ますます期待されるようになり、乗客のための必要なサービスとなりつつある。
【０００５】
新幹線ではＬＣＸ（Leaky Coaxial cable、漏洩同軸ケーブル）がエントランス回線に使用されており、性能向上に向けた研究（たとえば、非特許文献１を参照）も行われているが、２０２０年には通信量が現在の１０倍になるとの予測もあり、それでもなお容量不足が懸念される。新たなエントランス回線の導入を考えた場合、２５６ＱＡＭや１０２４ＱＡＭなどの多値変調やマッシブＭＩＭＯの採用、ミリ波等高い周波数の利用などが想定されるが、従来の参照信号に基づく等化では高速なチャネル変動により性能の劣化が著しいため新たな対策が必要である。
【０００６】
ところで、従来は、高速な移動に伴って発生するドップラーシフトを低減しフェージングの変動速度を低下させるために、特許文献１では、移動体の進行方向に沿って配列された複数のアンテナを用いて基地局から受信された複数の受信信号に基づいて、大地に対して相対的に固定された地点における受信信号を推定し、この推定値を用いて変調パラメータの推定や復調を行う方法が示されている。
【０００７】
そして、特許文献２では、移動体の速度と受信信号のシンボル同期信号より、シンボルタイミングにおける位置からの移動体の移動距離を推定する移動距離推定部と、直線状に配置されたアンテナ列の各アンテナからの受信信号、および移動距離推定部の出力を入力として、アンテナ列からの受信信号を内挿処理して移動体の移動距離に対応した地点の補償受信信号を推定する内挿演算部と、補償受信信号よりシンボル同期信号を生成するシンボル同期推定部と、補償受信信号を復調するディジタル復調部とを備えたフェージング補償装置について開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１５２１０５号公報
【特許文献２】特開２００２−５１０９５号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】大橋章範他, 三菱電機技報, pp.595, Nov. 2012
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、受信機側では、一般に、受信機自動周波数制御(ＡＦＣ：Auto Frequency Control)回路により、送信機と受信機の間の周波数オフセットを補うことができるが、移動体での通信では、各々が異なるドップラー周波数を有しているマルチパスがあるので、ＡＦＣ回路ではドップラー広がりにより異なるドップラーシフトを伴った信号の和となる受信信号の周波数オフセットを正確には補うことができない。
【００１１】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、大地に対して相対的な移動量を減らし、ドップラーシフトの影響を低減することが可能なデジタル無線通信装置およびデジタル無線通信システムを提供することである。
【００１２】
この発明の他の目的は、大地に対して相対的な移動量を減らす場合に、その処理に伴うノイズを低減することが可能なデジタル無線通信装置およびデジタル無線通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明のある局面に従うと、移動局のためのデジタル無線通信であって、移動局の進行方向に沿って配列された第１複数個のアンテナと、複数のアンテナのうち通信可能とするアンテナを移動局の移動方向とは逆方向に順次切換えるためのアンテナ切換え部とを備え、アンテナ切換え部は、複数のアンテナのうち奇数番目のアンテナの切換えを実行するための第１のスイッチング部と、複数のアンテナのうち偶数番目のアンテナの切換えを実行するための第２のスイッチング部と、第１および第２のスイッチング部を制御して、移動局の移動によるドップラーシフトを補償するスイッチング期間の周期で、アンテナのスイッチングを実行させる切換制御部とを含み、切換制御部は、スイッチング期間においては、第１複数個よりも少ない第２複数個のアンテナを同時に選択し、スイッチングの遷移時においては、同時に選択されている第２複数個のアンテナのうちの１つを次に選択されるアンテナに切換える制御を行い、同時に選択された第２複数個のアンテナにより受信した信号をデジタル受信信号に変換するための受信手段をさらに備える。
【００１４】
好ましくは、移動局は、軌道上を移動する車両であって、第１複数個のアンテナは、移動局の外上部に、移動局の進行方向に沿って配列される。
【００１５】
好ましくは、切換制御部は、第１複数個のアンテナをスイッチング期間の周期で順次切換えた後に所定のアンテナへ復帰する切換えが、受信信号のフレーム期間と同期するようにスイッチングの制御を行う。
【００１６】
好ましくは、受信手段は、同時に選択された第２複数個のアンテナにより受信した信号をそれぞれデジタル信号に変換するためのアナログデジタル変換手段と、アナログデジタル変換手段からの第２複数個の信号に対して内挿処理を行い、第２複数個の内挿信号を生成するための内挿処理手段とを含む。
【００１７】
好ましくは、内挿処理手段は、スイッチング期間の先頭においては、当該スイッチング期間への遷移時に選択される第２複数個のアンテナからの各信号の重みを１とし、スイッチング期間の後端においては、当該スイッチング期間から次のスイッチング期間への遷移時に選択される第２複数個のアンテナからの各信号の重みを１となるように、線形の内挿処理を実行する。
【００１８】
この発明の他の局面に従うと、デジタル無線通信を行うためのデジタル無線通信システムであって、デジタル無線信号を送信する地上局と、デジタル無線信号を受信する移動局とを備え、移動局は、移動局の進行方向に沿って配列された第１複数個のアンテナと、複数のアンテナのうち通信可能とするアンテナを移動局の移動方向とは逆方向に順次切換えるためのアンテナ切換え部とを備え、アンテナ切換え部は、複数のアンテナのうち奇数番目のアンテナの切換えを実行するための第１のスイッチング部と、複数のアンテナのうち偶数番目のアンテナの切換えを実行するための第２のスイッチング部と、第１および第２のスイッチング部を制御して、移動局の移動によるドップラーシフトを補償するスイッチング期間の周期で、アンテナのスイッチングを実行させる切換制御部とを含み、切換制御部は、スイッチング期間においては、第１複数個よりも少ない第２複数個のアンテナを同時に選択し、スイッチングの遷移時においては、同時に選択されている第２複数個のアンテナのうちの１つを次に選択されるアンテナに切換える制御を行い、同時に選択された第２複数個のアンテナにより受信した信号をデジタル受信信号に変換するための受信手段をさらに備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のデジタル無線通信装置およびデジタル無線通信システムによれば、移動局の進行方向に沿って配列させた複数のアンテナで構成されるリニアアレーアンテナを用いて、移動局の移動と逆方向に使用するアンテナを順次切換えることで、ドップラーシフトの影響を低減することが可能である。
【００２０】
この発明のデジタル無線通信装置およびデジタル無線通信システムによれば、移動局の進行方向に沿って配列させた複数のアンテナで構成されるリニアアレーアンテナのスイッチングノイズを低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態のデジタル無線通信システム１０００の構成を説明するための図である。
【図２】列車２０１０が移動する場合のアンテナの切換えの概略を説明するための概念図である。
【図３】連続切換型アレイアンテナの動作を説明するための動作ダイヤグラムである。
【図４】複数のアンテナ素子により受信する従来方式と、本実施の形態の連続切換型アレイアンテナとを比較する概念図である。
【図５】実施の形態のデジタル無線送受信装置２０００の構成を説明するための機能ブロック図である。
【図６】リニアアンテナアレイ１０を切換えるための比較例の構成および動作シーケンスを説明するための図である。
【図７】図６（ｂ）に示したシーケンスにおける、各ＲＦスイッチの分担を説明するための図である。
【図８】リニアアンテナアレイ１０を切換えるための、本実施の形態の切換えスイッチ２００．１および２００．２の構成および動作シーケンスを説明するための図である。
【図９】図６に示した比較例と、図８に示した本実施の形態の構成のシーケンスにおいて、スイッチングノイズの発生の状況を比較する図である。
【図１０】切換え制御部２００．３の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】内挿処理の前処理課程を説明するための概念図である。
【図１２】内挿処理を行う対象のパケット構造およびフレーム構造について説明するための概念図である。
【図１３】内挿処理部３０８の処理を説明するための概念図である。
【図１４】信号Ｓ１およびＳ２と内挿信号との関係のシミュレーション結果を時間軸（サンプル数）に沿って示す図である。
【図１５】内挿信号ｙの実部と虚部のシミュレーション結果を、時間軸（サンプル数）に沿って示す図である。
【図１６】ベースバンドＷｉＭＡＸトランシーバー・ブロック・ダイヤグラムを示す図である。
【図１７】無線方式のパラメータを示す図である。
【図１８】ビットエラーレート（ＢＥＲ）パフォーマンスのシミュレーション結果である。
【図１９】本実施の形態の第１の変形例のリニアアンテナアレイ１０を切換えるための、切換えスイッチの構成および動作シーケンスを説明するための図である。
【図２０】本実施の形態の第２の変形例のリニアアンテナアレイ１０を切換えるための切換えスイッチの構成および動作シーケンスを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態の無線通信システムについて、図に従って説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素および処理工程は、同一または相当するものであり、必要でない場合は、その説明は繰り返さない。
【００２３】
なお、以下では、無線通信において一方が、地上に固定された基地局であり、他方が移動体上で動作する装置（移動局）であるものとして説明する。
【００２４】
（無線通信システムの概要）
図１は、実施の形態のデジタル無線通信システム１０００の構成を説明するための図である。
【００２５】
以下では、移動体の例として、軌道上を移動する列車を例にとることにする。
【００２６】
ここで、列車としては、たとえば、日本の新幹線のようなものでもよいし、あるいは、リニアモーターカーのようなものでもよい。また、ほぼ一定の速度で、直線的な移動をおこなう移動体であれば、飛行体や自動車あるいは船舶のようなものであってもよい。
【００２７】
本実施の形態では、列車２０１０は、１次元的な移動を行うことに着目し、多素子アンテナを設置し受信する素子を順次切換えることで、移動によるドップラーシフトを低減する。
【００２８】
この技術では、図１に示すように列車の進行方向に沿って多数のアンテナ素子１０．１〜１０．ｎを直線状に並べたリニアアレーアンテナ１０を使用する。
【００２９】
地上局５００からは列車に対して所定の無線規格（たとえば、ＷｉＭＡＸ：Worldwide Interoperability for Microwave Access）の無線信号が送信され、リニアアレイアンテナ１０のうちの受信状態となるアンテナ素子１０．ｉ（１≦ｉ≦ｎ）は、信号切換え部２０により切り替えられる。
【００３０】
リニアアレイアンテナ１０、信号切換え部２０およびデジタル信号処理部５０は、車載中継局として機能する。
【００３１】
デジタル信号処理部５０からの受信信号は、車載アクセスポイント６０を介して、所定の通信規格の無線信号（たとえば、無線ＬＡＮ信号）に変換され、端末５１０．１〜５１０．ｍに送信される。
【００３２】
図２は、列車２０１０が移動する場合のアンテナの切換えの概略を説明するための概念図である。
【００３３】
図において、列車２０１０は、左から右方向に進行するものとする。リニアアレーアンテナ１０は、列車２０１０の進行方向とは、逆方向に、アンテナ素子１０．１〜１０．ｎを順次切換えていくものとする。
【００３４】
また、図２においては、アンテナ素子１０．１〜１０．ｎを、アンテナ素子Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，…として表記している。
【００３５】
時刻ｔ１において、たとえば、先頭のアンテナＡ１のあった位置に、時刻ｔ２においては、２番目のアンテナＡ２が位置するものとする。
【００３６】
本実施の形態では、時刻ｔ１〜ｔ２の期間（移動体の速度が一定とするときの、スイッチング周期Ｔｓ）においては、アンテナＡ１およびアンテナＡ２の双方を活性（アクティブ）としている。そして、時刻ｔ１〜ｔ２の期間では、後に説明するように、アンテナＡ１およびアンテナＡ２のそれぞれの受信信号に重み付け処理を行うことで、内挿した信号を受信信号として、復調処理および復号処理を実行する。
【００３７】
さらに、次のスイッチング周期の期間では、アンテナＡ２およびアンテナＡ３の双方を活性（アクティブ）として同様の処理を行うということを、順次、選択されるアンテナを１つずつ切換えながら実行する。
【００３８】
一定の期間後には、後ろ側のアンテナから、先頭のアンテナ（または、先頭側のアンテナであれば、必ずしもアンテナＡ１に限定されるものではない）に、切換える処理を実行する。このような切換えのタイミングについては、後ほど、さらに詳しく説明する。
【００３９】
以下では、
（連続切換型アレイアンテナ）
以下では、リニアアレーアンテナ１０を、上記のように順次切換えながら動作させるアンテナシステムを「連続切換型アレイアンテナ」と呼ぶことにする。
【００４０】
図３は、連続切換型アレイアンテナの動作を説明するための動作ダイヤグラムである。
アンテナアレイは、列車の屋根に設置され、進行方向に沿って整列したアンテナ素子を有する。
【００４１】
図３において、最初に、第１のアンテナ素子Ａ１からの信号が、時刻ｔ1aで受信信号として使用される。
【００４２】
時刻ｔ2aでは、第１のアンテナ素子Ａ１が以前にあったのと同じ位置にちょうどきた際に、第２のアンテナ素子Ａ２からの信号が受信信号として使用される。
【００４３】
連続切換型アレイアンテナでは、列車速度に関連する切換えタイミングの制御によって、地面に対して相対的に定位置にあることになる受信点が維持されることとなり、その結果、フェージング効果を低減することになる。
【００４４】
列車の移動速度は、速度ｖであり、アンテナ素子の個数がｎ個、アンテナ素子の間隔が距離ｄであるものとすると、スイッチング周期Ｔsおよびスイッチング周波数ｆsは、以下の式の通りとなる。
【００４５】
【数１】
2017184031.tif 000003
このような移動体の運動の影響をキャンセルする期間は、アレイの長さおよびアンテナ素子の数により決定される。
【００４６】
時刻ｔnaにおいて、一旦、現在選択されているアンテナ素子が、たとえば、最後尾のアンテナ素子に到達すると、時刻ｔ(n+1)aにおいて、先頭のアンテナ素子が再び選択される。
【００４７】
同様にして、時刻ｔ2naにおいて、一旦、現在選択されているアンテナ素子が、たとえば、最後尾のアンテナ素子に到達すると、同様の切換えを繰り返すことになる。
【００４８】
アンテナ素子の他のスイッチング周期と比較すると、上記のような最後尾のアンテナ素子から先頭のアンテナ素子への切換えは、通信チャネルに比較的急な変化となり得るものの、これは通信チャネルの等化を行う区切りであるフレームの遷移と同時になるように、フレーム周期と同期するように調整することでその影響は軽減できる。
【００４９】
なお、上記の記載では、「先頭のアンテナ素子」とは、複数のアンテナ素子が配列されたリニアアレイアンテナ１０のうちの先頭側のアンテナであればよく、必ずしも物理的に第１番目アンテナであることには限定されない。また、「最後尾のアンテナ」についても、リニアアレイアンテナ１０のうちの後尾側のアンテナであって、切換えを行うべきタイミングで選択されている後ろ側のアンテナ素子であればよく、必ずしも物理的に第ｎ番目（最後の）アンテナであることには限定されない。
【００５０】
図４は、複数のアンテナ素子により受信する従来方式と、本実施の形態の連続切換型アレイアンテナとを比較する概念図である。
【００５１】
図４（ａ）に示すように、従来方式では、単一のアンテナ素子が、各サンプリングの時点で、遅延した異なる位相のマルチパス信号を受信することとなり、各パスは、それぞれ異なるドップラーシフトを有することになる。
【００５２】
したがって、従来方式では、位相の変化を評価することはできるものの、チャネル状態情報（ＣＳＩ）データサンプル間の間隔が広がり、マルチパスの数が増加するとともに、評価の精度は低下する。
【００５３】
これに対して、図４（ｂ）に示すように、本実施の形態の連続切換型アレイアンテナでは、選択された要素は、それらのそれぞれが同じアース位置を有し、その位置に一致したアンテナ素子があるのとほとんど等価なチャネル利得および位相を有することになる。
【００５４】
したがって、ドップラー広がりと高速フェージングは低減されることになる。
【００５５】
アンテナ素子間の距離は、相互カップリングと切換え雑音の間のトレードオフで決まる。
【００５６】
カップリングは、アンテナ素子間の間隔を広げることで縮小されるが、より大きな信号位相の遷移が生じることになり、ノイズは増加する。そこで、たとえば、アンテナ素子間隔は、たとえば、送受信される電波の波長をλとするとき、ｄ＝λ／２とすることが、望ましい。
【００５７】
図５は、実施の形態のデジタル無線送受信装置２０００の構成を説明するための機能ブロック図である。
【００５８】
なお、上述したように、デジタル無線送受信装置２０００は、移動体に設置され、地上局（たとえば基地局）から送信されてくる信号を受信するものとする。
【００５９】
なお、以下の説明では、デジタル無線送受信装置２０００の無線方式は、ＷｉＭＡＸ方式であるものとして説明するが、デジタル無線送受信装置２０００の無線方式としては、これに限定されるものではなく、より一般的に、デジタル無線通信方式に適用可能なものである。
【００６０】
図５を参照して、デジタル無線送受信装置２０００は、一方方向に整列されたリニアアレイアンテナ１０を備える。リニアアレイアンテナには、ｎ本（ｎ＝２ｍ：ｍは自然数）のアンテナが含まれるものとして、各アンテナを区別する必要がある場合は、上述のとおり、アンテナ１０．１〜１０．ｎと記載する。
【００６１】
デジタル無線送受信装置２０００は、さらに、アンテナ１０．１〜１０．ｎのうちから、受信状態となるアンテナを順次選択して切り替えるための信号切換え部２０と、列車２０１０の移動速度を検知するための車両移動速度検知部２２と、信号切換え部２０からの信号に対して信号処理を行うためのデジタル信号処理部５０とを含む。
【００６２】
信号切換え部２０は、アンテナ１０．１〜１０．ｎのうちの奇数番目のアンテナ１０．１〜１０．２ｍ−１の切換えを行う切換えスイッチ２００．１と、アンテナ１０．１〜１０．ｎのうちの偶数番目のアンテナ１０．２〜１０．２ｍの切換えを行う切換えスイッチ２００．２と、切換えスイッチ２００．１および２００．２の切換え動作を、車両移動速度検知部２２で検知された移動速度ｖに応じた周波数で制御する切換え制御部２００．３とを含む。
【００６３】
なお、以下では、アンテナ１０を奇数番目と偶数番目の２つのグループに分けるものとして説明するが、分割するグループの数（グループ分割数）は、これよりも多くてもよい。その場合は、そのグループ分割数に応じて、切換えスイッチが設けられればよく、受信および送信の系統も複数個設けられる構成としてもよい。
【００６４】
なお、本実施の形態では、一例として、切換えスイッチ２００．１および２００．２により、同時に連続して配置される２本のアンテナが選択されるものとして説明する。
【００６５】
切換え制御部２００．３が、切換えスイッチ２００．１および２００．２を切換えるスイッチング周波数fs(Hz)は、以下の式で計算される。
【００６６】
【数２】
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ここで、v(m/s)がアレーアンテナ移動の速度で、d(m)がアンテナ素子間の間隔である。
【００６７】
デジタル信号処理部５０は、時分割（ＴＤＤ：Time Division Duplex）で受信処理と送信処理とを切り替え受信経路と送信経路とを切り換えるためのモード切換え部２４と、受信モード時の動作において、アンテナ１０．１〜１０．ｎによる受信信号が信号切換え部２０の切換えスイッチ２００．１および２００．２を経由した信号に対して、受信処理を実行する受信部３０を含む。
【００６８】
受信部３０は、アンテナ１０．１〜１０．ｎによる受信信号が信号切換え部２０の切換えスイッチ２００．１および２００．２を経由した信号に対して、それぞれ、高周波信号処理をするためのＲＦ部３０２．１および３０２．２と、ＲＦ部３０２．１および３０２．２からの信号に対して、それぞれアナログデジタル変換を実行するためのＡ／Ｄ変換部３０４．１および３０４．２と、Ａ／Ｄ変換部３０４．１および３０４．２からの信号に対して、受信機側での自動周波数制御（ＡＦＣ: Automatic Frequency Controller）を行うためのタイミング再生処理部３０６と、タイミング再生処理部３０６により送受信間の周波数偏差を除去などが行われた信号に対して、後に説明するような内挿処理を実行するための内挿処理部３０８と、内挿処理された信号に対して高速フーリエ変換処理（ＦＦＴ処理）を行って周波数領域の信号に変換するＦＦＴ処理部３１０とを備え、復調部３１２が、復調処理した信号に、復号・誤り訂正部３１４が、復号処理および誤り訂正処理を実行して、受信信号を出力する。
【００６９】
ここで、ＲＦ部３０２．１および３０２．２の行う処理としては、低雑音増幅おおび周波数変換（ダウンコンバート）の処理である。ＷｉＭＡＸ方式では、たとえば、復号処理および誤り訂正処理には、デインターリーブ処理、ヴィタビ復号処理、リードソロモン符号デコード処理、デスクランブル処理等が含まれる。
【００７０】
一方、デジタル信号処理部５０は、送信モード時の動作において、モード切換え部２４および切換えスイッチ２００．１および２００．２を経由して、アンテナ１０．１〜１０．２による送信信号を与える送信部４０を含む。
【００７１】
送信部４０は、送信信号を符号化する符号化処理部４０２と、符号化した信号を変調する変調部４０４と、変調した信号に逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理を行い、周波数領域の信号を時間領域の信号に変換するＩＦＦＴ処理部４０８と、ＩＦＦＴ処理後の信号に対して、ビームフォーミング処理やアンテナ素子のばらつきを補償するための重み付け処理を実行するための重み付け処理部４１０と、重み付け処理後の信号に、それぞれ、デジタルアナログ変換を実行するためのＤ／Ａ変換部４１２．１および４１２．２と、Ｄ／Ａ変換部４１２．１および４１２．２から順次与えられる信号に対して、高周波信号処理を実行するためのＲＦ部４１４．１および４１４．２とを備え、ＲＦ部４０４．１および４０４．２の出力は、モード切換え部２４を経由して、信号切換え部２０に与えられる。
【００７２】
ここで、切換えスイッチ２００．１および２００．２の切換え処理については、後に、さらに詳しく説明する。
（ドップラーシフト）
ドップラーシフトは、送信機と受信機の相対運動による受信信号周波数の変化である。
周波数シフトｆd（ｔ）は、以下の式により表される。
【００７３】
【数３】
2017184031.tif 000005
ここで、ｆ0は、中心搬送周波数であり、vは列車の速度であり、cは光速であり、そして、θtは、軌道側の送信機から受信機アレイへの入射角である。
【００７４】
この式は、列車が線路に沿って移動するとともに、ある範囲の周波数でドップラー周波数が生成されることを示し、最大周波数は、θt＝９０°で発生する。
【００７５】
上述したような受信機自動周波数制御(ＡＦＣ)回路により、単一の一定の周波数シフトを容易に補正することができるものの、ドップラーシフトは、直交周波数分割多重化(ＯＦＤＭ)シンボル間で常に変化することになり、したがって、受信されるパケットの先頭部分おけるチャネル状態情報（CSI）プリアンブルを使用するようなチャネル推定と補償は、高速に移動中の場合は不適当である。
【００７６】
そこで、上述のようなリニアアンテナアレイ１０のアンテナ切換えによるシフトの最小化は、最良のソリューションである。
（アンテナアレイの構成と動作）
リニアアンテナアレイ１０は、たとえば、アンテナ素子間隔λ／２であって、８本のモノポールアンテナ素子から成るものとして、以下、受信動作を例にとって説明する。
【００７７】
たとえば、４×１ＲＦスイッチにより信号切換え部２０を構成する場合を想定してみる。
【００７８】
図６は、リニアアンテナアレイ１０を切換えるための比較例の構成および動作シーケンスを説明するための図である。
【００７９】
図６（ａ）は、８本のアンテナ素子１０．１〜１０．８を順次切換え、後に説明するような受信時の内挿処理を行うことを前提とし、同時に、２つのアンテナ素子を選択するような切換えを実現する構成を示す図である。
【００８０】
図６（ａ）の比較例では、２つの隣接したアンテナ素子をサンプリングするために４つの４×１ＲＦスイッチが設けられ、各ＲＦスイッチは、切換え制御部２００．３からの制御信号ＣＴＲＬにより制御される。
【００８１】
受信した信号は、内挿処理部３０８内の記憶部３０８２に一旦格納された後、後に説明するような内挿処理が実行される。
【００８２】
図６（ａ）の構成であれば、図６（ｂ）に示すように、内挿処理を行うチャンネル１（ＣＨ１）とチャンネル２（ＣＨ２）に対して、スイッチング周期ごとに、同時に選択された２つのアンテナについて、同時に順次切換えを行うことになる。
【００８３】
すなわち、チャンネル１では、アンテナがその番号で｛１，２，３，４，５，６，７，８，…｝の順序で、順次切換えられ、チャンネル２では、アンテナがその番号で｛２，３，４，５，６，７，８，１，…｝の順序で、順次切換えられる。
【００８４】
図７は、図６（ｂ）に示したシーケンスにおける、各ＲＦスイッチの分担を説明するための図である。
【００８５】
図７に示すように、チャンネル１では、８本のアンテナについて、前半の｛１，２，３，４｝の切換えに１つのＲＦスイッチＳＷ１が割り当てられ、後半の｛５，６，７，８｝の切換えに１つのＲＦスイッチＳＷ２が割り当てられる。
【００８６】
図８は、リニアアンテナアレイ１０を切換えるための、本実施の形態の切換えスイッチ２００．１および２００．２の構成および動作シーケンスを説明するための図である。
【００８７】
図８（ａ）は、８本のアンテナ素子１０．１〜１０．８（図中では、単に、１，２，…，８で表す）を順次切換え、後に説明するような受信時の内挿処理を行うことを前提とし、同時に２つのアンテナ素子を選択するような切換えを実現する構成を示す図である。
【００８８】
図８（ａ）の構成では、２つの隣接したアンテナ素子をサンプリングするために２つの４×１ＲＦスイッチが設けられ、各ＲＦスイッチは、切換え制御部２００．３からの制御信号ＣＴＲＬ１および信号ＣＴＲＬ２により制御される。
【００８９】
受信した信号は、内挿処理部３０８内の記憶部３０８２に一旦格納された後、後に説明するような内挿処理が実行される。
【００９０】
図８（ａ）の構成であれば、図８（ｂ）に示すように、内挿処理を行うチャンネル１（ＣＨ１）とチャンネル２（ＣＨ２）に対して、スイッチング周期ごとに、同時に選択されている２つのアンテナのうちの１つのアンテナを順次交互に切換えることで、図８（ｂ）のようなシーケンスで切換えを行うことができる。
【００９１】
このとき、１つのチャネルだけについてみると、アンテナの切換えの周期は、２×Ｔsとなり、図６（ｂ）の場合に比べて、切換えの頻度を抑制でき、スイッチングノイズを低減できる。
【００９２】
すなわち、チャンネル１では、アンテナがその番号で奇数番目のアンテナについて｛１，３，３，５，５，７，７，１，…｝の順序で、順次切換えられ、チャンネル２では、アンテナがその番号で偶数番目のアンテナについて｛２，２，４，４，６，６，８，８，…｝の順序で、順次切換えられる。
【００９３】
図９は、図６に示した比較例と、図８に示した本実施の形態の構成のシーケンスにおいて、スイッチングノイズの発生の状況を比較する図である。
【００９４】
図９（ａ）に示すように比較例では、スイッチング周期Ｔsごとに、チャンネル１およびチャンネル２の双方でスイッチングが行われるのに対して、図９（ｂ）において示すように、本実施の形態の構成では、１つのチャンネルにおいて、スイッチングの頻度は、図９（ａ）の場合よりも、半分になることになる。
【００９５】
これにより、上述のとおり、スイッチングノイズが低減される。
【００９６】
図１０は、切換え制御部２００．３の動作を説明するためのフローチャートである。
【００９７】
図１０を参照して、処理が開始されると（Ｓ１００）、切換え制御部２００．３は、初期的に選択されるアンテナＡ１とアンテナＡ２を、それぞれ、チャンネル１およびチャンネル２に対応して活性化する（Ｓ１０２）。
【００９８】
続いて、切換え制御部２００．３は、チャンネルを表す変数ｃを１に設定し、タイムスロットを表す変数Ｔを２に設定する。さらに、チャネルの総数をＮＣで表すとき、タイムスロットＴにおいてチャンネルｃについて活性化されるアンテナの番号を表す変数Ｋ（ｃ，Ｔ）を、ｃ＝１〜ＮＣについて、Ｋ（ｃ，Ｔ）＝ｃに初期化する（Ｓ１０４）。
【００９９】
切換え制御部２００．３は、次に、以下の関係が成り立つかを判断する。
【０１００】
【数４】
2017184031.tif 000006
ここで、ｍｏｄ（Ｘ，Ｙ）とは、ＸをＹで割ったときの余りを示すものとする。
【０１０１】
上記式（１）が成り立てば（Ｓ１０６でＹ）、続いて、切換え制御部２００．３は、以下の式（２）により、変数Ｋ（ｃ，Ｔ）を算出する（Ｓ１０８）。
【０１０２】
【数５】
2017184031.tif 000007
続いて、切換え制御部２００．３は、チャネルｃについて、タイムスロット（Ｔ−１）からタイムスロットＴとなる時点で、変数Ｋ（ｃ，Ｔ−１）で表されるアンテナから、変数Ｋ（ｃ，Ｔ）へ表されるアンテナへの切換えを、切換えスイッチ２００．１および２００．２に対して指示するように設定する（Ｓ１１０）。
【０１０３】
なお、ここで、Ｋ（ｃ，Ｔ）＝０は、アンテナＡ８に対応するものとして扱うこととする。
【０１０４】
一方、切換え制御部２００．３は、上記式（１）が成り立たないときは（Ｓ１０６でＮ）、以下の式（３）により、変数Ｋ（ｃ，Ｔ）を更新する（Ｓ１１２）。すなわち、この場合、チャンネルｃについては、タイムスロット（Ｔ−１）とタイムスロットＴとで、同一のアンテナが選択されることになるので、スイッチングは行われない。
【０１０５】
【数６】
2017184031.tif 000008
切換え制御部２００．３は、対象となるチャンネルを表す変数ｃが、チャンネル総数ＮＣ以上であるかを判断し、ｃがＮＣ未満であれば（Ｓ１２０でＮ）、変数ｃの値を１だけインクリメントして（Ｓ１２２）、処理をステップＳ１０６にもどす。
【０１０６】
一方、切換え制御部２００．３は、対象となるチャンネルを表す変数ｃが、チャンネル総数ＮＣ以上であるかを判断し、ｃがＮＣ以上であれば（Ｓ１２０でＹ）、処理の終了が指示されていなときは（Ｓ１３０でＮ）、変数Ｔを１だけインクリメントし、ｃを１に再設定して、処理をステップＳ１０６にもどす。
【０１０７】
ステップＳ１３０で、処理の終了が指示されていれば、切換え制御部２００．３は、アンテナの切換え処理を終了する（Ｓ１４０）
図１１は、内挿処理の前処理課程を説明するための概念図である。
【０１０８】
図８に示したように、切換えスイッチ２００．１および２００．２によりそれぞれ選択されたチャンネル１およびチャンネル２からの信号は、一旦、内挿処理部３０８内の記憶部３０８２に格納される。その記憶処理の課程で、内挿処理部３０８では、図１１に示すような記憶データの入れ替えの処理が実行される。
【０１０９】
すなわち、図１１（ａ）に示されるように、チャンネル１およびチャンネル２で受信される信号は、対応する記憶領域に順次格納されていく。
【０１１０】
同一の周期（タイムスロット）で格納された信号の値は、それぞれのチャネルに対応する記憶領域において、選択されるアンテナの番号が単調に変化するのに対応するように、入れ替えが行われる。
【０１１１】
たとえば、Ｔ＝２においては、チャンネル１の側の記憶領域にアンテナＡ３からの信号が格納され、チャンネル２の側の記憶領域にアンテナＡ２からの信号が格納される。ここで、チャンネル１側の記憶領域とチャンネル２側の記憶領域に格納された信号の値を入れ代える。
【０１１２】
図１１（ｂ）に示すように、このような入れ替えにより、チャンネル１の側の記憶領域には、Ｔ＝１，２に対応して、アンテナ１，２の信号が順次格納され、チャンネル２の側の記憶領域には、Ｔ＝１，２に対応して、アンテナ２，３の信号が順次格納される。
【０１１３】
以下、同様にして入れ替えを実行することにより、タイムスロットＴ＝１，２，３，４，５，６，７，８，…に応じて、チャンネル１の側の記憶領域には、アンテナの番号として｛１，２，３，４，５，６，７，８，…｝の信号が順次格納され、チャンネル２の側の記憶領域には、アンテナの番号として｛２，３，４，５，６，７，８，１，…｝の信号が順次格納される。
【０１１４】
このようにして形成された信号ベクトルｓ１と信号ベクトルｓ２とを用いることで、各時刻において、以下に説明するような内挿処理を実行することができる。
【０１１５】
以下、具体的な内挿処理について説明するにあたり、ＯＦＤＭの伝送方式を例にとり、さらに詳しく説明する。
【０１１６】
図１２は、内挿処理を行う対象のパケット構造およびフレーム構造について説明するための概念図である。
【０１１７】
図１２は、最初の２つのフレームの構成を示す。
【０１１８】
最初の２つのＯＦＤＭシンボルは、タイミングリカバリに使用される既知のプリアンブルから成る。
【０１１９】
ここでは、３番目のプリアンブル・シンボル（フレームＦでのＨF）が挿入され、チャネル状態情報（ＣＳＩ）の推定に使用される。
【０１２０】
以後の（Ｍ−３）個のシンボルはＯＦＤＭデータシンボルであり、最終のヌルシンボルがフレームの終了を示すために挿入されるものとする。
【０１２１】
なお、図１２に示すフレーム構造は、あくまで例示であって、このような構成に限定されるものではない。
（スイッチングおよびアンテナ素子間の補間）
図１３は、内挿処理部３０８の処理を説明するための概念図である。
【０１２２】
上述したとおり、各アンテナ素子が選択され、他の要素と同じアース点を有するようにすることで、ドップラー広がりが低減される。
【０１２３】
図１３（ａ）は、時刻ｔ１と時刻ｔ２におけるアンテナの対地位置を説明する概念図である。
【０１２４】
時刻ｔ１において、アンテナ素子Ａ１がある対地位置に、時刻ｔ２において、アンテナ素子Ａ２が移動してきたものとする。
【０１２５】
図１３（ｂ）は、アンテナ素子からの信号に対して、内挿処理において使用する重み係数を説明するための図である。
【０１２６】
たとえば、時刻ｔ１〜ｔ２（タイムスロット１）においては、アンテナ素子Ａ１とアンテナ素子Ａ２とが選択されている。
【０１２７】
これまでに説明したように、隣接した２のアンテナ素子が、同時にサンプリングされ、各アンテナ・スイッチング周期の最初および終わりにおいて、アース点に相当する側のアンテナについて有効に信号を検知可能となるように重み付けする。
【０１２８】
スイッチングが行われる遷移と遷移の間で、移動体の移動によるドップラーシフトは、タイムスロットにおける補間を使用して低減することができる。
【０１２９】
直線補間ウェイト｛０．０≦ｗ1(d)，ｗ2(d)≦１．０｝が、サンプリング時点ｔｄでのアース相当位置のアンテナ素子間の距離の比にしたがって、受信サンプルに適用される。
【０１３０】
スイッチング周期において、ウェイトは以下のとおりである：
【０１３１】
【数７】
2017184031.tif 000009
ここで、ｄがスイッチング周期内での最初の時点からのサンプル・オフセット（フレーム内の先頭からの位置）である場合、Ｄは、図１３に示されるようなアンテナ素子のスイッチング周期についてのサンプル数である。
【０１３２】
一例として、タイムスロット（時刻ｔ１〜ｔ２）の期間において、最初の時点では、ウェイトｗ1(d)は、アース点がアンテナ素子Ａ１の位置にあることになって最大となり、反対にウェイトｗ2(d)は、この時点で、アース点が、アンテナ素子Ａ２から最も遠いので、最小である。
【０１３３】
２つのウェイトの和は、任意のｄについて、ｗ1(d)＋ｗ2(d)＝１である。
【０１３４】
２つの信号ベクトルｓ１およびｓ２は、以下のように組み合わされる：
【０１３５】
【数８】
2017184031.tif 000010
ここで、αnおよびβnは、アンテナ素子の間隔およびアンテナ素子ｎにおけるアンテナ指向性に依存する複素較正変数である。
【０１３６】
その後のタイムスロットでも、同様である。
【０１３７】
連続波（ＣＷ）特性およびシミュレータ実験についての観察を通じて、最適化されたパフォーマンスは、「βnの位相がαnの位相よりも９０°だけ進んでいる」との条件で得られることが分かった。
【０１３８】
したがって、例えば、（αnおよびβn）に対する適切な値は、（１，ｊ）あるいは、（ｊ，−１）である。
【０１３９】
図１４は、信号Ｓ１およびＳ２と内挿信号との関係のシミュレーション結果を時間軸（サンプル数）に沿って示す図である。
【０１４０】
内挿信号ｓ（ｄ）は、この値を式（５）に適用することにより得られる複素チャンネル信号に帰着する。
【０１４１】
図１４においては、一点鎖線が、信号Ｓ１の絶対値を、粗い点線が、信号Ｓ２の絶対値をそれぞれ示す。
【０１４２】
細かい点線が、（αn,βn）＝（１，１）の場合の内挿信号ｙ（＝ｓ（ｄ））を、実線が、（αn,βn）＝（ｊ，−１）の場合の内挿信号ｙ（＝ｓ（ｄ））を示す。
【０１４３】
図１５は、内挿信号ｙの実部と虚部のシミュレーション結果を、時間軸（サンプル数）に沿って示す図である。
【０１４４】
図１５（ａ）に示すように、（αn,βn）＝（１，１）では、一定速度で移動体が運動しているにもかかわらず、内挿信号の虚部および実部とも大きく変動している。
【０１４５】
これに対して、（αn,βn）＝（ｊ，−１）では、内挿信号の虚部および実部とも時間経過に対して、ゆっくりとした変動であり、適切な内挿信号が生成されていることがわかる。
（ＷｉＭＡＸシミュレーション）
以下では、本実施の形態の連続切換え型アレイアンテナを移動体と地上の基地局との間で、ＷｉＭＡＸ方式で通信した場合のシミュレーション結果について説明する。
【０１４６】
図１６は、シミュレーションのためのベースバンドＷｉＭＡＸトランシーバー・ブロック・ダイヤグラムを示す図である。
【０１４７】
トランシーバー・ブロックの構成はIEEE 802.16-2004に基づき、5MHzの帯域幅で256ポイントのFFT(FFT)を使用する無線ＭＡＮ（Wireless Metropolitan Area Network）のＯＦＤＭ標準となるように設定された。
【０１４８】
図１７は、このような無線方式のパラメータを示す図である。
【０１４９】
送信機では、入力データは同じ２進値が長いシーケンスとして続くことの発生を除去するために最初にスクランブルをかけられる。
【０１５０】
次に、ブロック・データについてリード・ソロモン（RS）符号化（N=40コードワード，K=36データシンボル）を使用し、次に、受信機でエラー訂正を可能にするためにブロック畳み込み符号（割合=3/4）と連結されてエンコードされる。
【０１５１】
インタリーバはフェージング対策として全帯域幅にわたってビットを分配する。
【０１５２】
その後、周波数領域データは変調され、IFFT処理および最大のマルチパス遅延が加算されたのよりも長いサイクリックプレフィックス（ＣＰ）を使用して時間領域信号に変換された。
【０１５３】
複素周波数領域のシンボルから成る付加的なOFDMシンボルが、３番目のシンボル位置に挿入され、フレームの最初においてチャネルを評価するために使用された。
【０１５４】
受信機では、フレームの開始は、既知のプリアンブル・シーケンスを使用して、相互相関ピークを見つけることによって見つけられ、タイミング再生処理が実行される。
【０１５５】
その後、送信機の逆のオペレーションが計算される。
【０１５６】
サイクリックプレフィックスを削除した後に、FFT演算により、周波数領域データが回復される。I-Qシンボルは復調され、デインターリーブされる。ビタビデコーダは、誤り訂正を行い、さらに、リードソロモンデコーダによって誤り訂正され、デスクランブルされる。
（シミュレーション結果）
実験データは、a)チャネル補間を備えたスイッチングされないアンテナを備えた、あるいは、b)サンプル補間を備えたスイッチングされるアンテナを備えた、180km/hおよび360km/hの2つの仮想速度に対して収集された。
【０１５７】
アンテナスイッチ・トランジションが生じたデータシンボルはBER計算から除外された。
後尾のアンテナから先頭のアンテナへの復帰のタイミングが２つのシンボル間の境界と同期するようにスイッチングレートを最適化することができるので、これは実用システムでは、問題にならない。
【０１５８】
図１８は、ビットエラーレート（ＢＥＲ）パフォーマンスのシミュレーション結果である。
【０１５９】
連続切換え型アレイアンテナの構成を適用する場合には、360km/hで移動する際に、BERが5E-3で、1.7dBだけ、ＷｉＭＡＸシステムの性能が改善されることを示す。
【０１６０】
以上説明したように、本実施の形態の構成によれば、スイッチングノイズを低減しつつ、ドップラーシフトの影響を低減することも可能である。
【０１６１】
（実施の形態１の変形例）
図１９は、本実施の形態の第１の変形例のリニアアンテナアレイ１０を切換えるための切換えスイッチの構成および動作シーケンスを説明するための図である。
【０１６２】
図１９の構成は、図８の構成と対比される。
【０１６３】
図８の構成と異なるのは、アンテナ素子の本数が１６本となっていることと、これに応じて、切換えスイッチが４つの４×１ＲＦスイッチＳＷ１〜ＳＷ４で構成されることである。一方、チャンネル数は、２であって、図８の場合と同様である。
【０１６４】
図１９（ａ）の構成では、図１９（ｂ）に示すように、内挿処理を行うチャンネル１（ＣＨ１）とチャンネル２（ＣＨ２）に対して、スイッチング周期ごとに、同時に選択されている２つのアンテナのうちの１つのアンテナを順次交互に切換える。
【０１６５】
このとき、１つのチャネルだけについてみると、アンテナの切換えの周期は、２×Ｔsとなる。
【０１６６】
すなわち、チャンネル１では、アンテナがその番号で奇数番目のアンテナについて｛１，３，３，５，５，７，７，９，９，１１，１１，１３，１３，１５，１５，１，…｝の順序で、順次切換えられ、チャンネル２では、アンテナがその番号で偶数番目のアンテナについて｛２，２，４，４，６，６，８，８，１０，１０，１２，１２，１４，１４，１６，１６，２，…｝の順序で、順次切換えられる。
図２０は、本実施の形態の第２の変形例のリニアアンテナアレイ１０を切換えるための切換えスイッチの構成および動作シーケンスを説明するための図である。
【０１６７】
図２０の構成も、図８の構成と対比される。
【０１６８】
図８の構成と異なるのは、アンテナ素子の本数が１６本となっていることと、これに応じて、切換えスイッチが４つの４×１ＲＦスイッチＳＷ１〜ＳＷ４で構成されること、ならびに、チャンネル数は、４となっていることである。
【０１６９】
図２０（ａ）の構成では、図２０（ｂ）に示すように、内挿処理を行うチャンネル１（ＣＨ１）〜チャンネル４（ＣＨ４）に対して、スイッチング周期ごとに、同時に選択されている４つのアンテナのうちの１つのアンテナを順次交互に切換える。
【０１７０】
このとき、１つのチャネルだけについてみると、アンテナの切換えの周期は、４×Ｔsとなる。
【０１７１】
すなわち、チャンネル１では、アンテナがその番号で奇数番目のアンテナについて｛１，５，５，５，５，９，９，９，９，１３，１３，１３，１３，１，１，１，…｝の順序で、順次切換えられ、チャンネル２では、アンテナがその番号で偶数番目のアンテナについて｛２，２，６，６，６，６，１０，１０，１０，１０，１４，１４，１４，１４，２，２，２，…｝の順序で、順次切換えられ、チャンネル３では、アンテナがその番号で奇数番目のアンテナについて｛３，３，３，７，７，７，７，１１，１１，１１，１１，１５，１５，１５，１５，３，３，３，…｝の順序で、順次切換えられ、チャンネル４では、アンテナがその番号で偶数番目のアンテナについて｛４，４，４，４，８，８，８，８，１２，１２，１２，１２，１６，１６，１６，１６，４，４，４，…｝の順序で、順次切換えられる。
【０１７２】
したがって、ＳＷ１とＳＷ３とを合わせて奇数番のアンテナの切換えを行うスイッチ回路とみなし、ＳＷ２とＳＷ４とを合わせて偶数番のアンテナの切換えを行うスイッチ回路とみなせば、４つのチャンネルについて、スイッチングの遷移時においては、同時に選択されている４個のアンテナのうちの１つを次に選択されるアンテナに切換える制御を行っていることになる。
【０１７３】
また、同時に選択されている４個のアンテナのうちの１つを次に選択されるアンテナに切換える制御を行っているので、スイッチングノイズを低減できる
アンテナの本数や、チャンネルの個数を増加させた場合でも、同様である。
【０１７４】
なお、たとえば、最初のタイムスロットから次のタイムスロットへ遷移する際には、大地を基準に考えると、活性化されるアンテナは、アンテナ番号について｛１，２，３，４｝から｛２，３，４，５｝へと変化するわけであるので、（１，２）（２，３）（３，４）（４，５）のそれぞれの組について、図１３において説明したような内挿処理が実行されることになる。以後のタイムスロットについても同様である。
【０１７５】
以上のような構成でも、実施の形態と同様に、スイッチングノイズを低減しつつ、ドップラーシフトの影響を低減することも可能である。
【０１７６】
なお、以上の説明では、無線通信の一方側は、電車やバスのような移動体上で動作する無線通信装置であるものとして説明した。これは、一方が移動体であることにより、上述したように、移動に伴うチャネル変動やドップラーシフトを軽減する必要があるためである。ただし、本実施の形態の技術では、移動局とは、このような場合に限定されるものではない。たとえば、ミリ波などの波長の短い電波では、ノートＰＣなどを１次元的に移動させる（例えば、机の上で滑らす）時にも効果がある。したがって、このように、移動が可能な無線通信装置を総称して、移動局と呼び、本実施の形態の技術は、このような移動局に対して適用することが可能である。
【０１７７】
今回開示された実施の形態は、本発明を具体的に実施するための構成の例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲および均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１７８】
１０  リニアアレイアンテナ、１０．１〜１０．２ｎ  アンテナ素子、２０  信号切換え部、２２  車両移動速度検知部、２４  モード切換え部、３０  受信部、４０  送信部、５０  デジタル信号処理部、６０  車載アクセスポイント、３０２．１〜３０２．２  ＲＦ部、３０４．１〜３０４．２  Ａ／Ｄ変換部、３０６  タイミング再生処理部、３０８  内挿処理部、３１０  ＦＦＴ処理部、３１２  復調部、３１２  復号・誤り訂正部、４０２  符号化処理部、４０４  変調部、４０８  ＩＦＦＴ処理部、４１０  重み付け処理部、４１２．１〜４１２．２  Ｄ／Ａ変換部、４１４．１〜４１４．２  ＲＦ部、５００  地上局、５１０．１〜５１０．ｍ  端末、１０００  デジタル無線通信システム、２０００  デジタル無線送受信装置、２０１０  列車。
【図１】
2017184031.tif 000011
【図２】
2017184031.tif 000012
【図３】
2017184031.tif 000013
【図４】
2017184031.tif 000014
【図５】
2017184031.tif 000015
【図６】
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【図７】
2017184031.tif 000017
【図８】
2017184031.tif 000018
【図９】
2017184031.tif 000019
【図１０】
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【図１１】
2017184031.tif 000021
【図１２】
2017184031.tif 000022
【図１３】
2017184031.tif 000023
【図１４】
2017184031.tif 000024
【図１５】
2017184031.tif 000025
【図１６】
2017184031.tif 000026
【図１７】
2017184031.tif 000027
【図１８】
2017184031.tif 000028
【図１９】
2017184031.tif 000029
【図２０】
2017184031.tif 000030