(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の移動体通信装置と送受信を行う基地局において、
前記移動体通信装置の位置の情報及び速度ベクトルの情報並びに前記移動体通信装置が前記基地局からの電波を受信した時のアンテナの向き、基地局名及び受信結果を、前記移動体通信装置から受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した、受信場所、その場所でのアンテナの向き、その際の受信結果のデータを格納した受信状況データベースと、
前記移動体通信装置の位置の情報及び速度ベクトルの情報に基づいて、前記受信状況データベースを参照して、前記移動体通信装置に、該装置の周辺基地局に関する情報及び移動体通信装置の進行に伴い向けるべきアンテナの向きに関する情報を送信する送信手段とを有することを特徴とする基地局。
【請求項２】
請求項１に記載された基地局と送受信を行う移動体通信装置において、
当該移動体通信装置の位置の情報及び速度ベクトルの情報並びに当該移動体通信装置が前記基地局からの電波を受信した時のアンテナの向き、基地局名及び受信結果を前記基地局に送信する送信手段と、
前記基地局から送信された前記装置の周辺の基地局に関する情報及び移動体通信装置の進行に伴い向けるべきアンテナの向きに関する情報を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した前記アンテナの向きに関する情報と、前記位置の情報及び前記速度ベクトルの情報とから今後の電波伝搬状況の変化を予測する予測手段と、
前記予測手段の出力に基づいて、アンテナの指向性を制御する手段とを有することを特徴とする移動体通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信装置及び基地局に係り、特に、移動体通信装置の進行状況に応じて、移動体通信装置のアンテナの向きの制御を行う移動体通信装置及び基地局に関する。
【０００２】
なお、基地局は放送局を含み、移動体通信装置は移動しながら放送を受信する受信機を含む。
【０００３】
【従来の技術】
複数の無線基地局がそれぞれサービスエリアをカバーしている無線通信システムにおいて、移動体通信装置が複数の基地局のサービスエリアを通過する場合、通信する基地局を切り換えて、ハンドオーバーが行われる。
【０００４】
このハンドオーバーの際、例えば、移動体通信装置は、基地局からの電波の状況(受信レベル、遅延プロファイルなど)に基づいて、最適な基地局の選択を行う。これにより、移動体通信装置は、移動しながら通信を継続することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
移動体通信（放送を含む）の場合、建物による遮蔽や反射などにより、複数の基地局からの電波が非常に複雑に伝搬する。
【０００６】
図８を用いて説明する。
【０００７】
図８は、基地局１１、１２、１３、建物２１、２２、車（自動車）３０、車３０に搭載されている移動体通信装置３００及び道路４０から構成されている。
【０００８】
移動体通信装置３００は、アンテナ３０１を有する。アンテナ３０１は、指向性を有していてもよい。なお、指向性の制御は、物理的又は電子的に行われる。
【０００９】
いま、道路４０を車３０が、右から左方向に進行しているとする。このとき、道路４０における電波の伝搬の状況をみると、基地局１３からの電波は、図８の道路４０上の（Ａ）ゾーン、（Ｂ）ゾーン及び（Ｃ）ゾーンには、直接、届かない。
【００１０】
一方、基地局１１、１２について見ると、（Ｃ）ゾーンでは、基地局１１からの直接波は届かず、基地局１２からの直接波が届く。また、（Ｂ）ゾーンでは、基地局１１からの直接波と基地局１２からの直接波が届く。また、（Ａ）のゾーンでは、基地局１１からの直接波が届き、基地局１２からの直接波が届かない。
【００１１】
図８では、三つの基地局及び二つの建物を例示したが、実際には、多くの基地局及び多くの建物が関係している。更に、都市では、建物の反射も無視できず、道路４０における、基地局からの電波の伝搬の状況は、複雑な様相を示している。
【００１２】
このような状況下において、従来のように、電波を受信し、その電波の受信状況だけを利用して、基地局の切換えを行っているのでは、基地局選択のために受信回路が大きくなったり、受信のアルゴリズムが複雑になるなど、受信機側の負担が大きくなる問題点があった。
【００１３】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、移動体通信装置において、電波到来方向の予測処理を行って、アンテナの指向性を制御し、受信機側の負担を大きくすることなく基地局からの電波を最適な状態で受信することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。
【００１７】
請求項１に記載された発明は、複数の移動体通信装置（移動しながら放送を受信する受信機を含む）と送受信を行う基地局（放送局を含む）において、前記移動体通信装置の位置の情報及び速度ベクトルの情報並びに前記移動体通信装置が前記基地局からの電波を受信した時のアンテナの向き、基地局名及び受信結果を、前記移動体通信装置から受信する受信手段（例えば、図７におけるデータ受信部４２）と、前記受信手段で受信した、受信場所、その場所でのアンテナの向き、その際の受信結果のデータを格納した受信状況データベース（例えば、図１における受信状況データベース４６）と、前記移動体通信装置の位置の情報及び速度ベクトルの情報に基づいて、前記受信状況データベースを参照して、前記移動体通信装置に、周辺基地局に関する情報及び移動体通信装置の進行に伴い向けるべきアンテナの向きに関する情報を送信する送信手段（例えば、図７におけるデータ送信部４１）とを有することを特徴とする。
【００１８】
請求項１は、基地局（放送局）を規定したものである。
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された基地局（放送局を含む）と送受信を行う移動体通信装置（移動しながら放送を受信する受信機を含む）において、当該移動体通信装置の位置の情報及び速度ベクトルの情報並びに当該移動体通信装置が前記基地局からの電波を受信した時のアンテナの向き、基地局名及び受信結果を前記基地局に送信する送信手段（例えば、図６におけるデータ送信部３４）と、前記基地局から送信された前記装置の周辺の基地局に関する情報及び移動体通信装置の進行に伴い向けるべきアンテナの向きに関する情報を受信する受信手段（例えば、図６におけるデータ収集部３１）と、前記受信手段で受信した前記アンテナの向きに関する情報と、前記位置の情報及び前記速度ベクトルの情報とから今後の電波伝搬状況の変化を予測する予測手段（例えば、図６における予測処理部３２）と、前記予測手段の出力に基づいて、アンテナの指向性を制御する手段（例えば、図６におけるアンテナ指向性制御部３３）とを有することを特徴とする。
請求項２は、移動体通信装置（受信機）を規定したものである。
【００１９】
請求項１又は２記載の発明によれば、移動体通信装置において、電波到来方向の予測処理を行って、アンテナの指向性を制御し、受信機側の負担を大きくすることなく基地局からの電波を最適な状態で受信することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明は、移動体通信装置（受信機も含む）の位置情報と速度ベクトル、基地局（放送局も含む）から送られる情報(基地局の位置情報・受信地点付近でのアンテナの向きに関する情報等)をもとに、移動体通信装置の移動に伴う今後の電波伝搬状況の変化を予測し、アンテナの向きを制御することにより、移動体通信装置側の負担を大きくすることなく信頼性の高い通信・放送システムの構築が可能とする発明である。
【００２１】
本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【００２２】
図１は、本発明のアルゴリズムとデータの流れを示す図である。図８に示されているように、三つの基地局１１、１２、１３の場合を例にして説明する。
【００２３】
なお、以下の図１から図７における説明では、移動体通信装置を単に「受信機」として説明する。
【００２４】
まず、受信機のアルゴリズムを説明する。受信機は自らの位置情報と速度ベクトル(移動の向きと移動速度)をリアルタイムで求める（Ｓ１）。また、カーナビゲーション用データ(地図データや目的地、途中の経路のデータ)がある場合には、移動方向を予測するために、このデータ３６を利用する（Ｓ２）。
【００２５】
基地局１１からは、無線により、受信地点(受信機の場所)付近の基地局の位置情報、及び受信地点付近における受信可能なアンテナ方向と、そのとき受信される基地局名が配信される（Ｓ３）。なお受信可能なアンテナ方向は、基地局１１から受信機への直接波に関するものだけでなく、建物などによる反射波や、他の基地局からの電波についても、その場所で良好に受信可能と予想される到来波については全て配信される。受信機では以上のデータを収集し（Ｓ１１）、これらのデータを基に今後の受信機の位置、進行方向、進行に伴う電波の到来方向の変化について予測処理を行う（Ｓ１２）。
【００２６】
この予測処理の結果を用いてアンテナ指向性制御を行い（Ｓ１３）、基地局からの電波を良好な状態で受信する。
【００２７】
さらに、受信機の位置情報と速度ベクトル、受信機が基地局の電波を受信した時のアンテナの向き、受信結果(基地局名、受信電界レベル(絶対レベル、Ｃ／Ｎ)、誤り率等)、予想される受信機の進路情報を基地局１１に送る（Ｓ４、Ｓ１４）。
【００２８】
受信機では、以上の処理を繰り返す。
【００２９】
次に基地局１１のアルゴリズムを説明する。
【００３０】
基地局１１は、受信機に対して、受信地点付近の基地局(基地局１１を含む)に関する位置情報、受信地点付近で受信可能な到来波に関するアンテナの向きと、そのとき受信される基地局名(到来波が複数個存在する場合には、その全てについて)を送信する（Ｓ２１）。
【００３１】
次に、受信機から受信機の位置情報、速度ベクトル、アンテナの向き、受信結果、予想される受信機の進路情報を受信し（Ｓ２２）、これらのデータから受信状況データベース４６を更新する（Ｓ２３）。受信状況データベース４６は、受信場所、その場所でのアンテナの向き、その際の受信結果、受信日時が蓄積される。
【００３２】
次に、その受信機の位置情報、速度ベクトル、予想される進路をもとに、基地局位置データベース４５と受信状況データベース４６からデータを取り出す（Ｓ２４）。
【００３３】
基地局１１では以上の処理を繰り返す。
【００３４】
また、基地局１１は、周辺の基地局(ここでは、基地局１２及び基地局１３)と受信状況データベース４６の情報を、無線又は有線により相互に交換し、データの更新を行う。
【００３５】
なお、上記説明では、受信機が一台の場合の例について説明したが、本件発明は、サービスエリア内に複数の受信機がある場合には、基地局１１はそれぞれの受信機との間で上記の処理を行う。
【００３６】
図２〜図５は、受信機が移動している場合の、アンテナの向きを変化させる仕組みを説明する図である。
【００３７】
２つの基地局、基地局１１及び基地局１２があり、道路４０上を進行する車３０(車は電波の不感状態によって地域分けした（Ａ）ゾーンから（Ｂ）ゾーン、（Ｃ）ゾーンへ進む)で受信する。その際、建物２１、２２が一部の区間で電波を遮蔽するので、指向性アンテナを用いて、連続的に基地局からの電波を受信するためには、アンテナ指向性を変化させる必要がある。
【００３８】
図２では、(Ａ) ゾーンで基地局１１が受信可能であり、基地局１１から受信機に対して、受信機周辺に位置する基地局１１,１２の位置情報、及び、これから予想される車の進路の中で、電波の受信する状態(方向、個数)が変わる地域ごとにアンテナの向けるべき方向が通知される。
【００３９】
図３では、基地局１１から送られた情報を基に、車が(Ｂ) ゾーン内に入った時、次の(Ｃ)ゾーンでは今まで受信していた基地局１１からの電波が受信できなくなることが予想されるため、(Ｂ) ゾーンに入った時、基地局１２からの電波を受信できるように事前にアンテナ指向性の予測処理を行って、アンテナの指向性を変化させる。
【００４０】
図４では、予測処理によりアンテナの指向性を変え、基地局１２からの電波の受信に切り替えたあと、受信機からは、受信場所、車の速度ベクトル、電波を受信しているアンテナの向き、受信結果、及び車の目的地・経路情報が基地局１２に対して送信される。これらのデータを受信した基地局１２は、自らの受信状況データベースを更新し、さらに、基地局間でこのデータを共有することで、その後この地域を通過する車に対して、アンテナ指向性の予測処理に用いるためのデータとして利用できるようにする。
【００４１】
図５では、図２と同じように、車周辺の基地局の位置情報並びに現在及びこれから通過するであろう(Ｃ) ゾーン、(Ｄ) ゾーンにおける向けるべきアンテナの指向性方向の情報が基地局１２から受信機に対して送信されている。
【００４２】
本発明では、これらの図２〜図５に示すようなデータの交換を繰り返し行うことで、受信機側の負担を軽減しながら、良好な受信状態を確保する。
【００４３】
なお、予測処理は、建物などの遮蔽により生じる基地局からの電波の不感に対処するよう、電波不感地域に車が移動する前に受信する基地局を換える目的でアンテナ指向性の方向を変化させる予測処理と、車の移動に伴って、基地局の位置と車の位置、及び速度ベクトルから計算を行い、連続的に基地局にアンテナの指向性を向ける予測処理の２つを含む。
【００４４】
なお、上記説明では、受信機が単一の指向性を持つアンテナの場合の例について説明したが、本件発明は複数の指向性を持つアンテナで受信する場合も同様に、基地局からの情報を基に複数の到来波に対して受信ビームを向け、どの受信ビームを使うかを受信機が決めることで、電波を良好に受信することができる。
【００４５】
図６に受信機（移動体通信装置）の主な機能ブロックの例を示す。
【００４６】
図６では、受信機は、データ収集部３１、予測処理部３２、アンテナ指向性制御部３３及びデータ送信部３４から構成されている。
【００４７】
データ収集部３１は、受信機における受信機位置情報と速度ベクトル情報を収集し、基地局から受信地点付近の基地局の位置情報、受信地点付近における受信可能なアンテナ方向と、そのとき受信される基地局名等のデータを収集する。
【００４８】
予測処理部３２は、データ収集部３１で収集したデータに基づいて、今後の進路方向の電波伝搬状況の変化を予測する。
【００４９】
アンテナ指向性制御部３３は、予測処理部３２の予測に基づいて、アンテナの指向性を制御する。
【００５０】
データ送信部３４は、受信機の位置情報と速度ベクトル、受信機が基地局の電波を受信した時のアンテナの向き、受信結果(基地局名、受信電界レベル(絶対レベル、Ｃ／Ｎ)、誤り率等)、予想される受信機の進路情報を基地局に送る。
【００５１】
次に、図７に基地局の主な機能ブロックの例を示す。
【００５２】
図７では、基地局は、データ送信部４１、データ受信部４２、データ更新部４３及びデータ収集部４４から構成されている。
【００５３】
データ送信部４１は、受信機（移動体通信装置）の現在地点における周辺基地局の位置情報、及び受信地点付近における受信可能なアンテナ方向と、そのとき受信される基地局名等を送信する。
【００５４】
データ受信部４２は、受信機が送信する受信機の位置情報と速度ベクトル、受信機が基地局の電波を受信した時のアンテナの向き、受信結果(基地局名、受信電界レベル(絶対レベル、Ｃ／Ｎ)、誤り率等)、予想される受信機の進路情報等を受信する。
【００５５】
データ更新部４３は、受信機が基地局の電波を受信した時のアンテナの向き、受信結果(基地局名、受信電界レベル(絶対レベル、Ｃ／Ｎ)、誤り率等)等の情報に基づいて、受信状況データベースのデータの更新を行う。
【００５６】
データ収集部４４は、受信機の位置情報、速度ベクトル、予想される進路をもとに、基地局位置データベース４５と受信状況データベース４６からデータを取り出す。
【００５７】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、次に述べる種々の効果を奏することができる。
【００５８】
本発明では、基地局（放送局を含む）の位置情報と、移動体通信装置（受信機を含む）周辺における受信に適したアンテナ指向性データが、基地局から配信される。このデータに基づいて受信機側で予側処理を行うので、建物による電波の遮蔽などがあっても、最適な基地局からの電波を良好な状態で受信することができる。
【００５９】
本発明における移動体通信装置では未知の方向からの到来波を推定するための複雑なアルゴリズムを必要としないため、移動体通信装置の構成がより簡単になる。
【００６０】
本発明では、伝搬状況のデータを移動体通信装置からの情報により更新していくので、その場所で受信した移動体通信装置が多いほど、信頼性の高い伝搬データを移動体通信装置に提供することができる。
【００６１】
本発明では、基地局に伝搬データや受信機の利用状況が蓄積されるので、これを利用することで最適な基地局の設計に役立てることができる。
【００６２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基地局及び受信機（移動体通信装置）におけるアルゴリズムとデータの流れを示す図である。
【図２】受信機に対して、基地局１１から各基地局の位置情報と、これから通過する地域(Ａ)(Ｂ)(Ｃ)において良好な電波受信が可能なアンテナ指向性の向きの情報を送信している状態を示した図である
【図３】基地局１１の電波不感地域(Ｃ)に入る前に、受信機（移動体通信装置）側の予測処理によりアンテナ指向性を変化させて基地局１２からの電波の受信に切り替えた様子を示した図である。
【図４】受信場所、車の速度ベクトル、アンテナの指向性方向、受信結果、目的地・経路情報を、電波を受信している基地局１２に対して送信している様子を示した図である。
【図５】基地局１２から受信機（移動体通信装置）に対し、周辺の各基地局の位置情報と、現在及びこれから通ると予想される地域(Ｃ)、(Ｄ)における、向けるべきアンテナの方向を送信している様子を示した図である。
【図６】受信機（移動体通信装置）の主な機能ブロックの例を説明するための図である。
【図７】基地局の主な機能ブロックの例を説明するための図である。
【図８】三つの基地局と二つの建物とによる道路上での直接波の伝搬状況を説明するための図である。
【符号の説明】
１１、１２、１３    基地局
２１、２２    建物
３０    車（自動車）
３１    データ収集部
３２    予測処理部
３３    アンテナ指向性制御部
３４    データ送信部
３５、３６    移動体通信装置のデータベース
４０    道路
４１    データ送信部
４２    データ受信部
４３    データ更新部
４４    データ収集部
４５    基地局位置データベース
４６    受信状況データベース
３００    移動体通信装置
３０１    アンテナ
【図１】
0004132643.tif 000002
【図２】
0004132643.tif 000003
【図３】
0004132643.tif 000004
【図４】
0004132643.tif 000005
【図５】
0004132643.tif 000006
【図６】
0004132643.tif 000007
【図７】
0004132643.tif 000008
【図８】
0004132643.tif 000009