(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
広域セルにおいて車両に搭載された移動局と通信を行う広域セル基地局と、
前記広域セルに含まれる複数の狭域セルにおいて車両に搭載された移動局と通信を行う複数の狭域セル基地局と、
前記広域セル基地局および前記狭域セル基地局と通信を行う統合基地局とを備え、
前記広域セル基地局は車両に搭載された移動局と双方向で通信を行い、前記狭域セル基地局は車両に搭載された移動局に対して一方向で通信を行うようになっており、
前記広域セル基地局と車両に搭載された移動局との間で通信が確立した後に、前記複数の狭域セル基地局からそれぞれの狭域セルに同じ情報が繰り返し送信されることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
広域セルにおいて車両に搭載された移動局と通信を行う広域セル基地局と、
前記広域セルに含まれる複数の狭域セルにおいて車両に搭載された移動局と通信を行う複数の狭域セル基地局と、
前記広域セル基地局および前記狭域セル基地局と通信を行う統合基地局とを備え、
前記広域セル基地局は車両に搭載された移動局と双方向で通信を行い、前記狭域セル基地局は車両に搭載された移動局に対して一方向で通信を行うようになっており、
車両に搭載された移動局から出力された狭域セルへの情報要求を前記広域セル基地局が受信した後に、前記複数の狭域セル基地局からそれぞれの狭域セルに同じ情報が送信されることを特徴とする通信システム。
【請求項３】
前記統合基地局は複数設けられ、それらの統合基地局がネットワークを介してサーバに接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記広域セル基地局および前記複数の狭域セル基地局のそれぞれは、ＯＦＤＭ信号を用いて車両に搭載された移動局と通信を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の通信システム。
【請求項５】
前記広域セル基地局および前記複数の狭域セル基地局のそれぞれは、シングルキャリア信号を用いて車両に搭載された移動局と通信を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の通信システム。
【請求項６】
前記複数の狭域セル基地局から前記広域セル基地局と同じ送信信号が送出されることを特徴とする請求項４または５に記載の通信システム。
【請求項７】
前記広域セル基地局と車両に搭載された移動局の間の通信方式と前記複数の狭域セル基地局のそれぞれと車両に搭載された移動局との間の通信方式が異なっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の通信システム。
【請求項８】
前記車両に搭載された移動局の多元接続の制御に用いる設備を、前記狭域セル基地局を管理する前記統合基地局に配備させ、多元接続の管理を集中的に行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の通信システム。
【請求項９】
前記広域セル基地局および前記狭域セル基地局と前記統合基地局との間は光信号を伝送する光伝送線路を介して通信が行われ、前記前記広域セル基地局および前記狭域セル基地局と車両に搭載された移動局との間は電波で通信が行われることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の通信システム。
【請求項１０】
前記統合基地局からは前記広域セル基地局用の信号と前記狭域セル基地局用の信号により変調された光信号が伝送され、前記広域セル基地局および前記狭域セル基地局は、伝送された光信号におけるそれぞれの基地局用の信号成分に基づいて車両に搭載された移動局に送信信号を送出することを特徴とする請求項９に記載の通信システム。
【請求項１１】
前記狭域セル基地局用の信号は第１の周波数帯の信号であり、前記広域セル基地局用の信号は前記第１の周波数帯と周波数帯が異なる第２の周波数帯の信号であることを特徴とする請求項１０に記載の通信システム。
【請求項１２】
前記狭域セル基地局は、前記第２の周波数帯の信号では発振せず前記第１の周波数帯の信号で発振し、照射される光強度に応じて発振周波数が変化する発振器と、この発振器の出力を送信信号としこの送信信号に従って電波を送出するアンテナとを有し、前記統合基地局から前記光伝送線路を介して供給される光信号が前記発振器に照射されるように構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の通信システム。
【請求項１３】
前記広域セル基地局は、前記統合基地局から前記光伝送線路を介して供給される光信号を電気信号に変換する光−電気変換手段と、変換された電気信号のうち前記第１の周波数帯の信号を遮断し前記第２の周波数帯の信号を通過するフィルタ手段と、このフィルタ手段の出力を送信信号としこの送信信号に従って電波を送出するアンテナとを有することを特徴とする請求項１１に記載の通信システム。
【請求項１４】
前記広域セル基地局と車両に搭載された移動局の間はマイクロ波信号を用いて通信が行われ、前記狭域セル基地局と車両に搭載された移動局の間はミリ波信号を用いて通信が行われることを特徴とする請求項９ないし１３のいずれか１つに記載の通信システム。
【請求項１５】
広域セルにおいて車両に搭載された移動局と通信を行う広域セル基地局と、前記広域セルに含まれる複数の狭域セルにおいて車両に搭載された移動局と通信を行う複数の狭域セル基地局と、前記広域セル基地局および前記狭域セル基地局と通信を行う統合基地局を備えた通信システムに用いられる通信方法であって、
車両に搭載された移動局が前記広域セル内に存在するときに前記広域セル基地局が車両に搭載された移動局と双方向で通信を行い、
前記広域セルに含まれる複数の狭域セルのいずれかに車両に搭載された移動局が存在するときに狭域セル基地局が車両に搭載された移動局と一方向で通信を行い、
前記広域セル基地局および前記狭域セル基地局は、統合基地局との通信に基づいて車両に搭載された移動局とそれぞれの通信を行う通信方法であり、
前記複数の狭域セル基地局は、前記広域セル基地局と車両に搭載された移動局との間で通信が確立した後に、それぞれの狭域セルに同じ情報を繰り返し送信することを特徴とする通信方法。
【請求項１６】
広域セルにおいて車両に搭載された移動局と通信を行う広域セル基地局と、前記広域セルに含まれる複数の狭域セルにおいて車両に搭載された移動局と通信を行う複数の狭域セル基地局と、前記広域セル基地局および前記狭域セル基地局と通信を行う統合基地局を備えた通信システムに用いられる通信方法であって、
車両に搭載された移動局が前記広域セル内に存在するときに前記広域セル基地局が車両に搭載された移動局と双方向で通信を行い、
前記広域セルに含まれる複数の狭域セルのいずれかに車両に搭載された移動局が存在するときに狭域セル基地局が車両に搭載された移動局と一方向で通信を行い、
前記広域セル基地局および前記狭域セル基地局は、統合基地局との通信に基づいて車両に搭載された移動局とそれぞれの通信を行う通信方法であり、
前記複数の狭域セル基地局は、車両に搭載された移動局から出力された狭域セルへの情報要求を前記広域セル基地局が受信した後に、それぞれの狭域セルに同じ情報を送信することを特徴とする通信方法。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載の通信方法に用いられる、車両に搭載される移動局であって、
前記広域セル基地局と双方向で通信を行う第１の通信手段と、
前記狭域セル基地局と一方向で通信を行って前記複数の狭域セル基地局のいずれかから繰り返し送信された情報を受信する第２の通信手段とを備えた移動局。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基地局と移動局との間で通信を行う通信システム、通信方法および移動局に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来、基地局と移動局との間で通信を行う通信システムとして、ＰＤＣに代表されるようなマイクロセルシステムがある。このシステムでは、周波数の有効利用を図るため、周波数を占有する大容量伝送が困難となっている。また、大容量伝送が可能なスポットセルシステムがあるが、このシステムでは、そのサービスエリアが非常に制約されるという問題がある。
【０００３】
本発明は上記問題に鑑みたもので、エリアの制約が少なくかつ大容量伝送を可能とすることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、広域セルにおいて移動局と通信を行う広域セル基地局と、広域セルに含まれる複数の狭域セルにおいて移動局と通信を行う複数の狭域セル基地局と、広域セル基地局および狭域セル基地局と通信を行う統合基地局とを備えた通信システムを特徴とする。
【０００５】
このように広域セルでの移動局との通信および広域セルに含まれる複数の狭域セルのそれぞれでの移動局との通信によって、エリアの制約が少なくかつ大容量の伝送が可能になる。
【０００６】
この場合、請求項２に記載の発明のように、複数の統合基地局がネットワークを介してサーバに接続されていれば、サーバによって複数の統合基地局に対する通信制御を行うことができる。
【０００７】
また、狭域セル基地局で大容量の通信を行うようにした場合には、狭域セルであるが故に通信できる時間が短い。このため、請求項１、２に記載の発明では、広域セル基地局では移動局と双方向で通信を行うが、狭域セル基地局では移動局に対して一方向で通信を行うようにしている。
【０００８】
このように狭域セル基地局が移動局に対して一方向で通信を行うようにした場合には、移動局がいつ狭域セルに進入するか分からないという問題が生じる。この問題を解決するため、請求項１に記載の発明では、広域セル基地局と移動局との間で通信が確立した後に、複数の狭域セル基地局からそれぞれの狭域セルに同じ情報が繰り返し送信される。また、請求項２に記載の発明では、移動局から出力された狭域セルへの情報要求を広域セル基地局が受信した後に、複数の狭域セル基地局からそれぞれの狭域セルに同じ情報が送信される。
【０００９】
広域セル基地局および複数の狭域セル基地局のそれぞれは、請求項４に記載の発明のように、ＯＦＤＭ信号を用いて移動局と通信を行う、あるいは請求項５に記載の発明のように、シングルキャリア信号を用いて移動局と通信を行うようにすることができる。このような通信方式を用いた場合には、請求項６に記載の発明のように、複数の狭域セル基地局から広域セル基地局と同じ送信信号を送出するようにすることができる。
【００１０】
また、広域セル基地局と移動局の間の通信方式と複数の狭域セル基地局のそれぞれと移動局との間の通信方式とが同じである必要はなく、請求項７に記載の発明のように、両通信方式が異なっていてもよい。
【００１１】
また、請求項８に記載の発明のように、移動局の多元接続の制御に用いる設備を、狭域セル基地局を管理する前記統合基地局に配備させ、多元接続の管理を集中的に行うようにしてもよい。
【００１２】
また、請求項９に記載の発明のように、広域セル基地局および狭域セル基地局と統合基地局との間は光信号を伝送する光伝送線路を介して通信が行われ、広域セル基地局および狭域セル基地局と移動局との間は電波で通信が行われるようにすることもできる。つまり、光電波融合技術を用いて通信を行うシステムとすることができる。
【００１３】
この場合、請求項１０に記載の発明のように、統合基地局からは広域セル基地局用の信号と狭域セル基地局用の信号により変調された光信号が伝送され、広域セル基地局および狭域セル基地局は、伝送された光信号におけるそれぞれの基地局用の信号成分に基づいて移動局に送信信号を送出するようにすれば、統合基地局からの光伝送線路を簡易化することができる。
【００１４】
狭域セル基地局用の信号およびは広域セル基地局用の信号は、請求項１１に記載の発明のように、それぞれ周波数帯が異なる第１、第２の周波数帯の信号とすることができる。
【００１５】
このようにすることによって、狭域セル基地局を、請求項１２に記載の発明のように、第２の周波数帯の信号では発振せず第１の周波数帯の信号で発振し、照射される光強度に応じて発振周波数が変化する発振器と、この発振器の出力を送信信号としこの送信信号に従って電波を送出するアンテナとを有し、統合基地局から光伝送線路を介して供給される光信号が発振器に照射されるように構成することができる。この発明によれば、高価な光−電気変換素子を用いることなく、光強度に応じて発振周波数が変化する発振器とアンテナとにより狭域セル基地局を構成することができるため、狭域セル基地局の小型化、低コスト化を図ることができる。
【００１６】
また、広域セル基地局においては、請求項１３に記載の発明のように、統合基地局から光伝送線路を介して供給される光信号を電気信号に変換する光−電気変換手段と、変換された電気信号のうち第１の周波数帯の信号を遮断し第２の周波数帯の信号を通過するフィルタ手段と、このフィルタ手段の出力を送信信号としこの送信信号に従って電波を送出するアンテナとを有して構成すれば、基地局用の信号に基づいて移動局に送信信号を送出することができる。
【００１７】
なお、請求項１４に記載の発明のように、広域セル基地局と移動局の間はマイクロ波信号を用いて通信を行い、狭域セル基地局と移動局の間はミリ波信号を用いて通信を行うようにすれば、ミリ波信号によって狭域セルにおける高速伝送が可能となり、またマイクロ波信号によって広域での通信エリアを確保することができる。
【００１８】
請求項１５および１６に記載の発明では、上記した通信システムに用いられる通信方法を特徴とし、請求項１７に記載の発明では、上記した通信方法に用いられる移動局を特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態における路車間通信システムを図面を参照して説明する。
【００２０】
図１に、その基本的な概念図を示す。路車間通信を行うゾーンは、いくつかの大きなセル（以下、大セルという）に分かれている。それぞれの大セルは、携帯電話、ＰＨＳで用いられるいわゆるセルラー系の広域のマイクロセル（広域セル）Ｍと、ＤＳＲＣ(Dedicated Short-Range Communication)で用いられる狭域のスポットセル（狭域セル）ＳＰから構成され、マイクロセルＭ内に複数（この実施形態では３つであるが、３つより多くてもよい）のスポットセルＳＰが含まれている。マイクロセルＭでは、通信エリアが広いのでいろいろなところで通信できるが、セル内に多くの移動局が存在する場合があり、また遠くにいる移動局とも通信を行うため、大容量の通信を行うことができない。例えば、半径１ｋｍのセルの中で１００Ｍｂｐｓ以上で通信を行う場合には、全ての移動局と十分な通信を行うことはできない。これに対し、スポットセルＳＰは、狭域のものであるためスポットセルＳＰ内に存在する移動局は少なく、大容量の通信を行うのに適している。しかし、通信エリアが狭いため、移動局と通信できる時間は短い。そこで、この実施形態では、マイクロセルＭ内での通信と、マイクロセルＭに含まれる複数のスポットセルＳＰでの通信とを統合させて、移動局と通信を行うようにしている。
【００２１】
具体的には、例えば１つのデータをマイクロセルＭ、スポットセルＳＰで分割して送信する、あるいは音声と映像のように小容量と大容量のデータを送信する場合にマイクロセルＭでは小容量のデータ（音声データ）、スポットセルＳＰでは大容量のデータ（映像データ）を送信することができる。また、複数のパケットを送信する場合に、パケット数をマイクロセルＭとスポットセルＳＰで分割して送信することもできる。このようにマイクロセルＭと複数のスポットセルＳＰの共存によって、通信不能領域がなくなるとともに、複数のスポットセルＳＰにおける大容量伝送の効果により全体としてのスループットを向上させることができる。
【００２２】
このような路車間通信において、マイクロセルＭではマイクロセル基地局（広域セル基地局）１０と車両に搭載された移動局とが通信を行い、スポットセルＳＰではスポットセル基地局（狭域セル基地局）２０と移動局とが通信を行う。この場合、スポットセルＳＰは、例えばスポットセル基地局２０のアンテナの真下に形成される。なお、スポットセルＳＰはマイクロセルＭに含まれているので、スポットセルＳＰ内でもマイクロセル基地局１０は移動局と通信を行うことができる。
【００２３】
マイクロセル基地局１０とスポットセル基地局２０は、統合基地局３０に接続されている。移動局からマイクロセル基地局１０に送信された信号は統合基地局３０に伝えられ、移動局に送信する情報は統合基地局３０からマイクロセル基地局１０および／またはスポットセル基地局２０に伝えられる。
【００２４】
それぞれの大セルの統合基地局３０は、ネットワークで構成された専用バックボーン４０に接続されている。この専用バックボーン４０には、サーバ５０が接続されるととともに、外部ネットワーク（例えばインターネット）６０とも接続されている。このサーバ５０は、路車間通信の制御機能を有する他、移動局からの要求（リクエスト）に対するコンテンツ情報などの記憶機能を有しており、１台に限らず複数台で構成されていてもよい。
【００２５】
移動局からの制御情報（後述するＩＤ等の要求、情報要求、ＡＣＫなどの情報）は、マイクロセル基地局１０から統合基地局３０を介しさらに専用バックボーン４０を通してサーバ５０に伝えられる。また、移動局に送信する情報（この情報の中にはインターネット等から得られる情報も含む）は、サーバ５０から専用バックボーン４０を通しさらに統合基地局３０からマイクロセル基地局１０および／またはスポットセル基地局２０を介して、対象とする移動局に送信される。
【００２６】
図２、図３に、移動局がこの路車間通信ゾーンに進入したことをサーバ５０に通知するための構成を示す。図２の場合には、路車間通信ゾーンの入口にゾーン先頭通信機７０が設けられている。ゾーン先頭通信機７０は、移動局と通信を行ってどの移動局が路車間通信ゾーンに入ってきたかを検知し、専用バックボーン４０を介してサーバ５０に通知する。図３の場合には、移動局においてＧＰＳ等の位置検出装置から移動局の現在地を検出し、携帯電話等の無線通信手段を用い携帯電話の基地局８０に移動局の現在地等を通知する。サーバ５０は、携帯電話の基地局８０から専用バックボーン４０を介して移動局の現在地等を受け、どの移動局が路車間通信ゾーンに進入したかを判定する。このようにすれば、サーバ５０は、どの移動局が路車間通信ゾーンに進入したかを知ることができ、路車間通信ゾーン内においてその移動局と適正に通信を行うことができる。
【００２７】
図４に、移動局とマイクロセル基地局１０および／またはスポットセル基地局２０との通信の一例を示す。この実施形態において、マイクロセルＭでは、移動局から基地局に送信するアップリンクと、基地局から移動局に送信するダウンリンクの両方を行い、スポットセルＳＰではダウンリンクのみを行うようになっている。なお、マイクロセル基地局１０に送信されたアップリンクの情報は、統合基地局３０から専用バックボーン４０を介してサーバ５０に伝えられ、サーバ５０から移動局に送信する情報は、専用バックボーン４０、統合基地局３０を介してマイクロセル基地局１０および／またはスポットセル基地局２０から移動局に送信される。以下、統合基地局３０、専用バックボーン４０、サーバ５０での信号の流れを省略して、移動局とマイクロセル基地局１０および／またはスポットセル基地局２０との通信についてのみ説明する。
【００２８】
まず、移動局がマイクロセルＭに進入したことを感知（例えば電波の電界強度により感知）すると、移動局からＩＤもしくはＩＰ（インターネットプロトコル）の要求がマイクロセル基地局１０に送信される。マイクロセル基地局１０からはその要求に対するＩＤもしくはＩＰの付与が移動局に送信される。そして、移動局からＡＣＫｍがマイクロセル基地局１０に送信される。この後、移動局から情報要求がマイクロセル基地局１０に送信されると、マイクロセル基地局１０からはそれに対する情報が送信され、移動局からＡＣＫｍがマイクロセル基地局１０に送信される。また、移動局に送信すべき情報がある場合には、適宜マイクロセル基地局１０から情報が移動局に送信され、その情報の送信に対して移動局からＡＣＫｍがマイクロセル基地局１０に送信される。このようにして移動局とマイクロセル基地局１０との間で通信が行われる。
【００２９】
また、図４に示す通信方式の場合には、移動局がいつスポットセルＳＰに進入するか分からないため、マイクロセル基地局１０がＩＤもしくはＩＰの付与に対するＡＣＫｍを受信し、マイクロセル基地局１０と移動局との間で通信が確立してから所定時間（Ｔｄｓ）が経過した後に、スポットセル基地局２０から情報がスポットセルＳＰに繰り返し送出される。移動局がスポットセルＳＰに進入し、移動局がスポットセル基地局２０から送信された情報を受信すると、それに対するＡＣＫｓｐをマイクロセル基地局１０に送信する。これによってサーバ５０は移動局がスポットセルＳＰに進入したことを知ることができる。
【００３０】
また、移動局がスポットセルＳＰを通過したときには、スポットセル基地局２０からの情報の送信に対するＡＣＫｓｐがマイクロセル基地局１０に送信されないため、サーバ５０は、移動局がそのスポットセルＳＰを通過したと判定し、以後、スポットセル基地局２０からその移動局に対する情報の送信を止めるようにする。なお、移動局がそのスポットセルＳＰを通過した後も情報の送信を継続するようにしてもよい。
【００３１】
図５に、他の通信方式を示す。この通信方式では、移動局がスポットセルＳＰに進入したことを感知（例えば電波の電界強度により感知）すると、移動局からスポットでの情報要求がマイクロセル基地局１０に送信される。この情報要求によってサーバ５０は移動局がスポットセルＳＰに進入したことを知り、この後、スポットセル基地局２０から情報を移動局に送信させる。その他は、図４に示す通信方式と同じである。
【００３２】
次に、移動局とマイクロセル基地局１０および／またはスポットセル基地局２０との間の通信方式について説明する。図６に示す例では、ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式を用いて通信を行うものを示している。この例では、複数のスポットセル基地局２０のうちの１つをマイクロセル基地局１０と同じＲＦ周波数で伝送するようにしている。図では、左側の大セルにおいて、マイクロセル基地局１０のＲＦ周波数ｆ１と３つのスポットセル基地局２０のＲＦ周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３のうちの１つを同じにし、右側の大セルにおいてはマイクロセル基地局１０のＲＦ周波数ｆ２と３つのスポットセル基地局２０のＲＦ周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３のうちの１つを同じにしている。なお、同じ信号を伝送する場合、両信号を同期させて送信するか、あるいは予め定めた遅延差を持たせて送信する。また、同じ信号に限らず、マイクロセルＭとスポットセルＳＰで異なる信号を送信するようにしてもよい。
【００３３】
また、図７に示すように、マイクロセル基地局１０のＲＦ周波数と３つのスポットセル基地局２０のＲＦ周波数がいずれも異なるが、スポットセル基地局２０のＩＦ周波数においてマイクロセル基地局１０のＲＦ周波数といずれか１つが同じになるようにしてもよい。図では、左側の大セルにおいて、マイクロセル基地局１０のＲＦ周波数ｆ１と３つのスポットセル基地局２０のＩＦ周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３（ＲＦ周波数はｆａ、ｆｂ、ｆｃ）のうちの１つを同じにし、右側の大セルにおいてはマイクロセル基地局１０のＲＦ周波数ｆ２と３つのスポットセル基地局２０のＩＦ周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３（ＲＦ周波数はｆａ、ｆｂ、ｆｃ）のうちの１つを同じにしている。
【００３４】
また、スポットセル基地局が使用する周波数はすべて同一であってもよい。
【００３５】
また、ＯＦＤＭ信号を用いた通信でなく、ＳＳ（スペクトル拡散）信号などのシングルキャリア信号を用いた通信としてもよい。図８に、その一例を示す。この例では、図６と同じく、複数のスポットセル基地局２０のうちの１つをマイクロセル基地局１０と同じＲＦ周波数で伝送するようにしている。また、図９に示すように、図７と同じく、マイクロセル基地局１０のＲＦ周波数と３つのスポットセル基地局２０のいずれか１つのＩＦ周波数が同じになるようにしてもよい。
【００３６】
図６〜図９に示すように、マイクロセル基地局１０のＲＦ周波数と１つのスポットセル基地局２０のＲＦ周波数（もしくはＩＦ周波数）を同じにすることによって、それぞれを全く異なる周波数で設定した場合に比べ、装置の共用化、すなわちマイクロセル基地局１０、スポットセル基地局２０、および移動局に設置されるＲＦ／ＩＦ回路等を同じ構成とすることができ、同じ装置の流用ができるため、装置の簡易化を図ることができる。
【００３７】
また、マイクロセルＭ、スポットセルＳＰにおいて同じ通信方式を用いるものに限らず、図１０に示すように、全く異なる２つの通信方式をそれぞれに使用するようにしてもよい。この場合、マイクロセルＭ、スポットセルＳＰにおいて異なる周波数帯を使用する必要がある。
【００３８】
なお、上記した図６〜図１０に示す例において、スポットセルＳＰのそれぞれには、３つのスポット基地局２０から同じ信号が送信されるか、それぞれ異なる信号が送信される。
【００３９】
図１１、図１２に、統合基地局３０からのデータ経路を示す。統合基地局３０は、専用バックボーン４０からデータを受けて、送信情報をマイクロセル基地局１０、スポットセル基地局２０にそれぞれ送信する。図１１に示す例では、スポットセルＳＰから同じ信号を送信する場合を示し、図１２に示す例では、スポットセル基地局２０からそれぞれ異なる信号を示す場合を示している。
【００４０】
図１３に、統合基地局３０の構成の一例を示す。統合基地局３０は、制御部３１、ＩＰルーティング部３２、およびデータ振り分け部３３を有する。制御部３１は、ＩＰルーティング部３２およびデータ振り分け部３３を制御する。ＩＰルーティング部３２では、専用バックボーン４０から送信されたデータにより、対象とする大セル内に、対象とする移動局が存在する場合のみそのデータをデータ振り分け部３３に送出する。そして、データ振り分け部３３からマイクロセル基地局１０、３つのスポットセル基地局２０にそれぞれデータが送信される。以下、マイクロセル基地局１０に送信されるデータをＡ、３つのスポットセル基地局２０に送信されるデータをそれぞれＢ、Ｃ、Ｄとする。
【００４１】
データ振り分け部３３によるデータの振り分けは、図１４に示すように行われる。図１４（ａ）に示す方法では、１つのデータに対しＷ１％をデータＡとしてマイクロセル基地局１０に送信し、Ｘ１％をデータＢ、Ｃ、Ｄとしてスポットセル基地局２０に同じデータとして送信する。この方法の場合には、図１１に示すように統合基地局３０から３つのスポットセル基地局２０に同じデータを送信するように構成される。
【００４２】
図１４（ｂ）に示す方法では、１つのデータに対しＷ％をデータＡとしてマイクロセル基地局１０に送信し、Ｘ％をデータＢとしてスポットセル基地局２０に送信し、Ｙ％をデータＣとしてスポットセル基地局２０に送信し、Ｚ％をデータＤとしてスポットセル基地局２０に送信する。この方法の場合には、図１２に示すように統合基地局３０から３つのスポットセル基地局２０にそれぞれ異なる信号を送信するように構成される。
【００４３】
図１４（ｃ）、図１４（ｄ）に示す方法では、ＯＦＤＭ信号、ＳＳ信号を用いた通信の場合において、マイクロセル基地局１０と同じデータをスポットセル基地局２０からも送信する。図１４（ｃ）に示す方法では、図１４（ａ）と同じく、３つのスポットセル基地局２０に同じデータを送信するものであるが、それぞれのデータにマイクロセル基地局１０から送信するデータＡと同じデータが付加される。図１４（ｄ）に示す方法では、図１４（ｂ）と同じく、３つのスポットセル基地局２０にそれぞれ異なるデータを送信するものであるが、それぞれのデータにマイクロセル基地局１０から送信するデータＡと同じデータが付加される。
【００４４】
図１５に、マイクロセル基地局１０、スポットセル基地局２０、および移動局における無線装置の部分的な構成を示す。図１５（ａ）は、マイクロセル基地局１０における無線装置の構成を示しており、この無線装置は、アンテナ１１、ＲＦ／ＩＦ回路１２、変復調器１３、無線アクセス制御部１４、およびネットワークインターフェース１５を有している。図１５（ｂ）は、スポットセル基地局２０における無線装置の構成を示しており、この無線装置は、アンテナ２１、ＲＦ／ＩＦ回路２２、復調器２３、無線アクセス制御部２４、およびネットワークインターフェース２５を有している。これらの無線装置の構成自体は従来と同様のものである。
【００４５】
図１５（ｃ）は、移動局９０における無線装置の構成を示しており、この無線装置は、アンテナ９１、ＲＦ／ＩＦ回路９２、変復調器９３、アンテナ９４、ＲＦ／ＩＦ回路９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、復調器９６ａ、９６ｂ、９６ｃ、無線アクセス制御部９７、ネットワークインターフェース９８、およびメモリ９９を有している。この図１５（ｃ）に示す例では、図６〜図９に示すように、３つのスポットセル基地局２０のＲＦ周波数が異なるものに対応した構成となっている。
【００４６】
ここで、マイクロセル基地局１０から送信された信号は、アンテナ９１で受信され、ＲＦ／ＩＦ回路９２でＩＦ信号にダウンコンバートされ、変復調器９３で復調される。復調されたデータは、無線アクセス制御部９７、ネットワークインターフェース９８を介してメモリ９９に記憶される。また、送信データは、変復調器９３に送られて変調され、ＲＦ／ＩＦ回路９２でＲＦ信号にアップコンバートされ、アンテナ９１から送信される。
【００４７】
また、スポットセル基地局２０から送信された信号は、アンテナ９４で受信され、ＲＦ／ＩＦ回路９５ａ、９５ｂ、９５ｃでそれぞれダウンコンバートされ、復調器９６ａ、９６ｂ、９６ｃでそれぞれ復調される。いずれかの復調器で適正に復調されたデータは、無線アクセス制御部９７、ネットワークインターフェース９８を介してメモリ９９に記憶される。無線アクセス制御部９７は、上記した受信処理、送信処理を行うための各部を制御する。
【００４８】
このように移動局９０では、マイクロセル基地局１０に対して送受信を行う送受信部（第１の通信手段）９２、９３とスポットセル基地局２０から送信された信号を受信する受信部（第２の通信手段）９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９６ａ、９６ｂ、９６ｃとを備えることにより、マイクロセルＭでの送受信、スポットセルＳＰでの受信を適正に行うことができる。なお、図１０に示すように、３つのスポットセル基地局２０のＲＦ周波数が同じである場合には、ＲＦ／ＩＦ回路９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、復調器９６ａ、９６ｂ、９６ｃをそれぞれ１つで構成するようにすればよい。
（第２実施形態）
次に、光電波融合技術を用いて路車間通信を行う実施形態について説明する。この実施形態においても、図１６に示すように、それぞれの大セルにおいて、マイクロセル基地局１０と複数（この実施形態においても３つであるが、３つより多くてもよい）のスポットセル基地局２０とが配置され、マイクロセルＭ内に複数のスポットセルＳＰが含まれている。但し、この実施形態では、マイクロセルＭ内ではマイクロ波を用いて通信を行い、スポットセルＳＰ内ではミリ波により通信を行うこととしている。これは、ミリ波帯域はマイクロ波帯域の１００倍の帯域を持つため、スポットセル基地局２０から十分な帯域を生かした高速伝送が可能となるが、ミリ波は直進性が高くかつ空気中での伝送損失が大きいため広域での通信回線構築は困難であり、またマイクロ波はミリ波に対して直進性が高くなくかつ空気中での伝送損失が少ないために広域での通信エリアが確保できることによる。
【００４９】
以下、この実施形態について、第１実施形態と相違する部分を中心にして説明する。
【００５０】
図１７に、この実施形態における、統合基地局３０と、マイクロセル基地局１０と、スポットセル基地局２０（３つのスポットセル基地局２０のうちの１つを図に示す）と、移動局の構成を示す。
【００５１】
統合基地局３０は、インターフェース３０１と、ローパスフィルタ３０２と、レーザダイオード（ＬＤ）３０３と、変調器３０４と、ＲＦ部３０５と、フォトダイオード３０６とを有する。
【００５２】
インターフェース３０１では、専用バックボーン４０を介してサーバ５０から送信されたデータにより、スポットセル基地局２０に送信するに必要な形式（誤り訂正符号化、無線フレーム形成など）に加工したディジタル信号（ベースバンド信号）とマイクロセル基地局１０に送信するに必要な形式（誤り訂正符号化、無線フレーム形成など）に加工したディジタル信号を生成する。マイクロセル基地局１０に送信するためのディジタル信号は、ＲＦ部３０５でアナログ信号に変換され、アップコンバートされて高周波信号（例えば５ＧＨｚ帯の無線信号）として出力される。
【００５３】
インターフェース３０１から出力されたディジタル信号は、ローパスフィルタ３０２で高周波成分が遮断され、上記した高周波信号と干渉しない帯域に制限される。ローパスフィルタ３０２から出力されたディジタル信号は、レーザダイオード３０３に入力される。レーザダイオード３０３では、入力されたディジタル信号により強度変調した光強度変調信号が生成される。この光強度変調信号は、さらに変調器３０４において、ＲＦ部３０５から出力された高周波信号により変調される。従って、変調器３０４から出力される光信号は、スポットセル基地局用の信号（ローパスフィルタ３０２を介した第１の周波数帯のベースバンド信号）とマイクロセル基地局用の信号（ＲＦ部３０５から出力された第２の周波数帯の高周波信号）により変調された光信号となる。
【００５４】
変調器３０４から出力された光信号は、光伝送線路をなす光ファイバ（途中に光増幅器が介在されていてもよい）Ｆ１によって伝送され、光分配器によってスポットセル基地局２０およびマイクロセル基地局１０に分配される。なお、図示されない他のスポットセル基地局２０にも同様に光信号が分配される。
【００５５】
スポットセル基地局２０は、光制御型のミリ波信号発振器（ＬＣＯ：Light Controlled Oscillator）２０１と、増幅器２０２と、アンテナ２０３とを備えている。ＬＣＯ２０１は、無線周波数帯で発振する発振器で、照射される光強度に応じて発振周波数が変化する性質を持ち、照射された光信号の変調周波数が上記した高周波信号の領域（数〜数十ＧＨｚ）の場合には発振周波数が変化しないが、変調周波数がベースバンド領域（〜数百ＭＨｚ）の場合には発振周波数がそれに追従して変化する。そして、ＬＣＯ２０１は、統合基地局３０から送信された光信号により制御され、ベースバンド領域の信号のマークとスペースに反応してミリ波発振周波数を偏移させ周波数偏移変調（ＦＳＫ）したミリ波信号（例えば、３７ＧＨｚ帯の信号）を発生する。このミリ波ＦＳＫ信号は、増幅器２０２で増幅され、アンテナ２０３から放射される。
【００５６】
また、マイクロセル基地局１０は、光−電気変換手段をなすフォトダイオード（ＰＤ）１０１と、フィルタ手段をなすハイパスフィルタ１０２と、増幅器１０３、１０６と、アンテナ１０４、１０５と、変調器１０７と、レーザダイオード（ＬＤ）１０８とを備えている。統合基地局３０から送信された光信号は、フォトダイオード１０１に入力される。フォトダイオード１０１は、ベースバンド信号から高周波信号までの全ての信号を電気信号に変換し、ハイパスフィルタ１０２は、そのうち高周波信号のみを通過させる。ハイパスフィルタ１０２から出力された高周波信号は増幅器１０３で増幅され、アンテナ１０４から放射される。
【００５７】
車両に搭載された移動局９０は、アンテナ９０１、９０４、９０９と、増幅器９０２、９０５、９０８と、ミリ波ＲＦ部９０３と、マイクロ波ＲＦ部９０６と、インターフェース９０７とを備えている。
【００５８】
スポットセル基地局２０から送信されたミリ波ＦＳＫ信号は、アンテナ９０１で受信され、増幅器９０２で増幅され、ミリ波ＲＦ部９０３に入力される。ミリ波ＲＦ部９０３では、ミリ波の発振器を用いることなくディスクリ検波等の非同期検波を行い、復調処理を行ってディジタルの復調信号を出力する。
【００５９】
また、マイクロセル基地局１０から送信された高周波信号は、アンテナ９０４で受信され、増幅器９０５で増幅され、マイクロ波ＲＦ部９０６に入力される。マイクロ波ＲＦ部９０６では、高周波発振器を用いて同期検波を行い、復調処理を行ってディジタルの復調信号を出力する。高周波発振器は、アップリンク送信用にも用いられる。
【００６０】
ミリ波ＲＦ部９０３、マイクロ波ＲＦ部９０６から出力されたディジタル信号は、インターフェース９０７を介して内部のメモリ等に記憶される。
【００６１】
また、移動局９０から送信する信号は、インターフェース９０７からマイクロ波ＲＦ部９０６に送られる。そして、このマイクロ波ＲＦ部９０６で、誤り訂正符号化、無線フレーム形成、無線変調、アップコンバートにより無線信号（例えば５ＧＨｚ帯）に加工され、増幅器９０８で増幅されてアンテナ９０９から放射される。
【００６２】
移動局９０から送信された信号は、マイクロセル基地局１０において、アンテナ１０５で受信され、増幅器１０６で増幅される。この増幅された信号により、変調器１０７において、レーザダイオード１０８からの光の強度が変調され、光強度変調信号が生成される。この光強度変調信号は、光ファイバ（途中に光増幅器が介在されていてもよい）Ｆ２によって統合基地局３０に伝送される。この伝送された光強度変調信号は、統合基地局３０において、フォトダイオード３０６で電気信号に変換され、ＲＦ部３０５で復調されてディジタルの復調信号として出力される。このディジタルの復調信号は、インターフェース３０１を介してサーバ５０に送られる。
【００６３】
上記した実施形態によれば、マイクロセルＭにおいてマイクロ波を用いた双方向通信によって広域での情報伝送が可能になり、また大容量の情報については移動局がスポットセルＳＰに入ったときにミリ波ＦＳＫ通信によってバースト的に瞬時に移動局に送信することができる。この場合、そのような大容量の情報について移動局がスポットセルＳＰ外に存在するときにマイクロ波を用いた通信によってサポート的に移動局に送信するようにしてもよい。
【００６４】
また、この実施形態のようにミリ波を用いた通信の場合、従来であればスポットセル基地局２０において局部発振器（ミリ波の発振器）とミキサを設ける必要があるが、上記した実施形態によれば、ＬＣＯ２０１（照射される光強度変化に直接応答する発振器）を用いることにより局部発振器、ミキサを不要にすることができ、スポットセル基地局２０の構成を簡易にすることができる。
【００６５】
なお、統合基地局３０の構成としては、図１８、図１９に示すようにすることもできる。図１８に示す例においては、ローパスフィルタ３０２から出力されたディジタル信号とＲＦ部３０５から出力された高周波信号とをミキサ３０７で混合し、その混合した信号により、変調器３０４において、レーザダイオード３０３からの光の強度を変調する。図１９に示す例では、ローパスフィルタ３０２から出力されたディジタル信号とＲＦ部３０５から出力された高周波信号とをミキサ３０７で混合し、その混合した信号でレーザダイオード３０３の光強度を変調する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における路車間通信システムを示す図である。
【図２】移動局が路車間通信ゾーンに進入したことをサーバ５０に通知するための１つの例を示す図である。
【図３】移動局が路車間通信ゾーンに進入したことをサーバ５０に通知するための他の例を示す図である。
【図４】移動局とマイクロセル基地局１０および／またはスポットセル基地局２０との通信の１つの例を示す図である。
【図５】移動局とマイクロセル基地局１０および／またはスポットセル基地局２０との通信の他の例を示す図である。
【図６】移動局とマイクロセル基地局１０および／またはスポットセル基地局２０との間の通信方式の１つの例を示す図である。
【図７】図６に示す通信方式の変形例を示す図である。
【図８】移動局とマイクロセル基地局１０および／またはスポットセル基地局２０との間の通信方式の他の例を示す図である。
【図９】図８に示す通信方式の変形例を示す図である。
【図１０】移動局とマイクロセル基地局１０および／またはスポットセル基地局２０との間の通信方式のさらに他の例を示す図である。
【図１１】統合基地局３０からのデータ経路の１つの例を示す図である。
【図１２】統合基地局３０からのデータ経路の他の例を示す図である。
【図１３】統合基地局３０の構成を示す図である。
【図１４】データ振り分け部３３によるデータの振り分けを説明するための図である。
【図１５】マイクロセル基地局１０、スポットセル基地局２０、および移動局における無線装置の部分的な構成を示す図である。
【図１６】本発明の第２実施形態における路車間通信システムを示す図である。
【図１７】本発明の第２実施形態における、統合基地局３０と、マイクロセル基地局１０と、スポットセル基地局２０と、移動局の構成を示す図である。
【図１８】図１７の構成に対する変形例を示す図である。
【図１９】図１７の構成に対する他の変形例を示す図である。
【符号の説明】
Ｍ…マイクロセル、ＳＰ…スポットセル、１０…マイクロセル基地局、
２０…スポットセル基地局、３０…統合基地局、４０…専用バックボーン、
５０…サーバ、６０…インターネット、７０…ゾーン先頭通信機、
８０…携帯電話の基地局、９０…移動局。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【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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