(57)【要約】【課題】高速移動時のドップラ効果によるキャリア周波数偏差の急激な変動を抑制して、安定した無線通信を実現する。【解決手段】基地局アンテナ１１，１１ａの設置位置は互いに他の基地局アンテナのカバーエリアに含まれている。無線基地局１０は、測定部１２と切替部１３とを有する。測定部１２は、移動局２０と移動局２０の接続先の基地局アンテナ１１との距離を測定する。切替部１３は、移動局２０と基地局アンテナ１１との距離が所定値以下となると、移動局２０の接続先を基地局アンテナ１１ａに切り替える。【選択図】図１
2009239766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各基地局アンテナの設置位置が他の基地局アンテナのカバーエリアに含まれている無線通信システムで用いる無線基地局であって、
移動局と前記移動局の接続先の基地局アンテナとの距離を測定する測定部と、
前記測定部で測定された距離が所定値以下となると前記移動局の接続先を他の基地局アンテナに切り替える切替部と、
を有することを特徴とする無線基地局。
【請求項２】
前記測定部は、前記移動局の移動速度を更に測定し、
前記切替部は、前記移動速度が所定値以上である場合に前記移動局の接続先を他の基地局アンテナに切り替える、
ことを特徴とする請求項１記載の無線基地局。
【請求項３】
前記切替部は、前記移動局が前記切替前の基地局アンテナと切替後の基地局アンテナとを用いたダイバーシティ通信を行うように制御することを特徴とする請求項１記載の無線基地局。
【請求項４】
各基地局アンテナの設置位置が１以上の他の基地局アンテナのカバーエリアに含まれている無線通信システムで用いる無線基地局であって、
移動局と前記移動局の現在の接続先でない接続候補の基地局アンテナとの距離を測定する測定部と、
前記測定部で測定された距離が増加すると前記移動局の接続先を前記接続候補の基地局アンテナに切り替える切替部と、
を有することを特徴とする無線基地局。
【請求項５】
各基地局アンテナの設置位置が他の基地局アンテナのカバーエリアに含まれている無線通信システムで用いる移動局であって、
接続先の基地局アンテナとの距離を測定する測定部と、
前記測定部で測定された距離が所定値以下となると接続先を他の基地局アンテナに切り替える切替部と、
を有することを特徴とする移動局。
【請求項６】
前記測定部は、前記移動局の移動速度を更に測定し、
前記切替部は、前記移動速度が所定値以上である場合に接続先を他の基地局アンテナに切り替える、
ことを特徴とする請求項５記載の移動局。
【請求項７】
前記切替部は、切替前の基地局アンテナと切替後の基地局アンテナとを用いたダイバーシティ通信を行うよう制御することを特徴とする請求項５記載の移動局。
【請求項８】
各基地局アンテナの設置位置が１以上の他の基地局アンテナのカバーエリアに含まれている無線通信システムで用いる移動局であって、
現在の接続先でない接続候補の基地局アンテナとの距離を測定する測定部と、
前記測定部で測定された距離が増加すると接続先を前記接続候補の基地局アンテナに切り替える切替部と、
を有することを特徴とする移動局。
【請求項９】
各基地局アンテナの設置位置が他の基地局アンテナのカバーエリアに含まれている無線通信システムの無線通信方法であって、
移動局と前記移動局の接続先の基地局アンテナとの距離を測定し、
測定された距離が所定値以下となると前記移動局の接続先を他の基地局アンテナに切り替える、
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１０】
各基地局アンテナの設置位置が１以上の他の基地局アンテナのカバーエリアに含まれている無線通信システムの無線通信方法であって、
移動局と前記移動局の現在の接続先でない接続候補の基地局アンテナとの距離を測定し、
測定された距離が増加すると前記移動局の接続先を前記接続候補の基地局アンテナに切り替える、
ことを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は無線基地局、移動局および無線通信方法に関し、特に移動局の移動に伴って接続先の基地局アンテナを切り替える無線基地局、移動局および無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、セルラ方式の移動通信システムが普及し、無線通信によって様々な情報サービスが提供されている。これに伴い、無線通信の更なる高速化・大容量化が求められている。そこで近年では、多数の基地局アンテナを設置して各基地局アンテナがカバーする範囲を小さくし、基地局アンテナへの同時接続数を減らすことで、移動局１つ当たりの使用可能帯域を増やすことが行われている。
【０００３】
このような移動通信システムでは、移動局が高速移動を行うと種々の問題が発生する。例えば、移動局が短時間に多数のセルを通過することになり、ハンドオーバの回数が大きく増加する。このため、ハンドオーバ制御の処理負荷が高くなる。また、ドップラ効果により、受信周波数と本来のキャリア周波数との差（キャリア周波数偏差）が大きくなり、また、移動局の移動方向に応じてキャリア周波数偏差が大きく変動する。このため、無線通信品質が低下する。
【０００４】
この問題に対し、道路に沿ってセルを構成する場合に、全セルの使用周波数を同一にしてハンドオーバ制御の処理負荷を低減する方法が考えられている（例えば、特許文献１参照）。また、移動局の移動速度に応じて変調符号化方式を変更し、ドップラ効果による無線通信品質の低下を軽減する方法が考えられている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−３１１２９０号公報
【特許文献２】特開２００２−００９７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１，２に記載の方法では、依然としてキャリア周波数偏差の急激な変動が発生するという問題がある。すなわち、移動局が基地局アンテナ近傍を通過する場合を考えると、ドップラ効果により、移動局が基地局アンテナに近づいている間は正のキャリア周波数偏差が生じ、基地局アンテナから遠ざかっている間は負のキャリア周波数偏差が生じる。従って、移動局が基地局アンテナ近傍を通過する瞬間に、キャリア周波数偏差が急激に変動する。
【０００６】
この場合、移動局は受信周波数の急激な変動に追従することができず、一時的にチャネル推定に失敗する可能性がある。その結果、無線通信品質が大きく低下し、最悪の場合は通信回線が切断される。
【０００７】
本件はこのような点に鑑みてなされたものであり、ドップラ効果によるキャリア周波数偏差の急激な変動を抑制して、安定した無線通信を実現する無線基地局、移動局および無線通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、各基地局アンテナの設置位置が他の基地局アンテナのカバーエリアに含まれている無線通信システムで用いる無線基地局が提供される。この無線基地局は、測定部と切替部とを有する。測定部は、移動局と移動局の接続先の基地局アンテナとの距離を測定する。切替部は、測定部で測定された距離が所定値以下となると移動局の接続先を他の基地局アンテナに切り替える。
【０００９】
このような無線基地局によれば、測定部により、移動局と移動局の接続先の基地局アンテナとの距離が測定される。そして、切替部により、測定された距離が所定値以下となると移動局の接続先が他の基地局アンテナに切り替えられる。
【００１０】
また、上記課題を解決するために、各基地局アンテナの設置位置が１以上の他の基地局アンテナのカバーエリアに含まれている無線通信システムで用いる無線基地局が提供される。この無線基地局は、測定部と切替部とを有する。測定部は、移動局と移動局の現在の接続先でない接続候補の基地局アンテナとの距離を測定する。切替部は、測定部で測定された距離が増加すると移動局の接続先を接続候補の基地局アンテナに切り替える。
【００１１】
このような無線基地局によれば、測定部により、移動局と移動局の現在の接続先でない接続候補の基地局アンテナとの距離が測定される。そして、切替部により、測定された距離が増加すると移動局の接続先が接続候補の基地局アンテナに切り替えられる。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、各基地局アンテナの設置位置が他の基地局アンテナのカバーエリアに含まれている無線通信システムで用いる移動局が提供される。この移動局は、測定部と切替部とを有する。測定部は、接続先の基地局アンテナとの距離を測定する。切替部は、測定部で測定された距離が所定値以下となると接続先を他の基地局アンテナに切り替える。
【００１３】
このような移動局によれば、測定部により、接続先の基地局アンテナとの距離が測定される。そして、切替部により、測定された距離が所定値以下となると接続先が他の基地局アンテナに切り替えられる。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、各基地局アンテナの設置位置が１以上の他の基地局アンテナのカバーエリアに含まれている無線通信システムで用いる移動局が提供される。この移動局は、測定部と切替部とを有する。測定部は、現在の接続先でない接続候補の基地局アンテナとの距離を測定する。切替部は、測定部で測定された距離が増加すると接続先を接続候補の基地局アンテナに切り替える。
【００１５】
このような移動局によれば、測定部により、現在の接続先でない接続候補の基地局アンテナとの距離が測定される。そして、切替部により、測定された距離が増加すると接続先が接続候補の基地局アンテナに切り替えられる。
【００１６】
また上記課題を解決するために、上記無線基地局および移動局と同様の処理を実行する無線通信方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
上記無線基地局、移動局および無線通信方法によれば、ドップラ効果によるキャリア周波数偏差の急激な変動を抑制して、安定した無線通信を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態の概要を示す図である。図１に示す無線通信システムは、無線基地局１０、基地局アンテナ１１，１１ａおよび移動局２０を有する。無線基地局１０は、基地局アンテナ１１，１１ａと接続されている。基地局アンテナ１１の設置位置は、基地局アンテナ１１ａのカバーエリアに含まれている。同様に、基地局アンテナ１１ａの設置位置は、基地局アンテナ１１のカバーエリアに含まれている。移動局２０は、基地局アンテナ１１または基地局アンテナ１１ａに接続して無線通信を行うことができる。
【００１９】
ここで、移動局２０は、現在は基地局アンテナ１１のカバーエリア内に位置し、基地局アンテナ１１に接続して無線通信を行っているとする。また、移動局２０は、基地局アンテナ１１および基地局アンテナ１１ａに近づく方向に、高速（所定の閾値以上の速度）で移動しているとする。この状況で、無線基地局１０は、移動局２０の接続先の基地局アンテナの切替制御を行う。
【００２０】
無線基地局１０は、測定部１２および切替部１３を有する。測定部１２は、移動局２０と移動局２０の接続先である基地局アンテナ１１との距離を継続的に測定する。例えば、測定部１２は、複数の基地局アンテナそれぞれが受信する移動局２０からの無線信号に基づいて距離を測定する。切替部１３は、測定部１２で測定される距離を監視し、移動局２０が基地局アンテナ１１に十分に近づくと（距離が所定の閾値以下になると）、移動局２０の接続先を基地局アンテナ１１から基地局アンテナ１１ａに切り替える制御を行う。
【００２１】
このような無線通信システムによれば、測定部１２により、移動局２０と移動局２０の現在の接続先の基地局アンテナ１１との距離が継続的に測定される。そして、切替部１３により、測定される距離が所定距離以下に減少すると、移動局２０の接続先を基地局アンテナ１１から基地局アンテナ１１ａに切り替える制御が行われる。
【００２２】
これにより、移動局２０が基地局アンテナ１１近傍を通過する前（基地局アンテナ１１から遠ざかり始める前）に、接続先が基地局アンテナ１１ａに切り替えられる。従って、移動局２０は近づく方向にある基地局アンテナのみと無線通信を行うことになり、基地局アンテナ１１近傍を高速に通過する際に発生するキャリア周波数偏差の急激な変動を回避して、安定した無線通信を実現することができる。
【００２３】
なお、上記では無線基地局１０が基地局アンテナ１１，１１ａに接続されているものとしたが、基地局アンテナ１１，１１ａの位置にそれぞれ無線基地局を設置してもよい。この場合、測定部１２および切替部１３の処理機能は、基地局アンテナ１１の位置に設置する無線基地局（切替前の無線基地局）で実現してもよいし、基地局アンテナ１１ａの位置に設置する無線基地局（切替後の無線基地局）で実現してもよい。また、移動局２０で測定部１２および切替部１３の処理機能を実現してもよい。
【００２４】
また、上記では移動局２０は近づく方向にある基地局アンテナのみと無線通信を行うようにしたが、逆に、遠ざかる方向にある基地局アンテナのみと無線通信を行うようにしてもよい。この場合、測定部１２は、移動局２０と移動局２０の次の接続候補である基地局アンテナ１１ａとの距離を継続的に測定する。切替部１３は、移動局２０が基地局アンテナ１１ａから遠ざかり始めると（距離が増加し始めると）、移動局２０の接続先を基地局アンテナ１１から基地局アンテナ１１ａに切り替える制御を行う。このような制御方法によっても、上記と同様の効果が得られる。
【００２５】
［第１の実施の形態］
図２は、第１の実施の形態のシステム構成を示す図である。第１の実施の形態に係る無線通信システムは、移動局が無線基地局と通信を行う移動通信システムである。この無線通信システムは、無線基地局１００，１００ａ，１００ｂおよび移動局２００を有する。
【００２６】
無線基地局１００，１００ａ，１００ｂは、自局のカバーエリア内に存在する移動局と無線通信を行う無線通信装置である。なお、図示していないが、無線基地局１００，１００ａ，１００ｂは互いに有線または無線で接続されており、双方向に通信が可能である。移動局２００は、無線基地局１００，１００ａ，１００ｂの１つに接続して無線通信を行う無線端末装置である。移動局２００は、例えば、携帯電話機である。
【００２７】
ここで、無線基地局１００，１００ａ，１００ｂの設置位置は、少なくとも１つの他の無線基地局のカバーエリアに含まれている。具体的には、無線基地局１００は、無線基地局１００ａのカバーエリア内に位置する。無線基地局１００ａは、無線基地局１００，１００ｂのカバーエリア内に位置する。無線基地局１００ｂは、無線基地局１００ａのカバーエリア内に位置する。
【００２８】
図３は、第１の実施の形態の無線基地局を示す図である。無線基地局１００は、送受信アンテナ１１０、受信部１２０、切替制御部１３０および送信部１４０を有する。なお、無線基地局１００ａ，１００ｂも、無線基地局１００と同様の構成によって実現できる。
【００２９】
送受信アンテナ１１０は、送信・受信兼用の無線アンテナである。送受信アンテナ１１０は、移動局２００から受信した無線信号を受信部１２０に出力する。また、送受信アンテナ１１０は、送信部１４０から取得した送信信号を無線送信する。
【００３０】
受信部１２０は、送受信アンテナ１１０から取得した受信信号を復調・復号して、受信信号に含まれるユーザデータおよび制御情報を抽出する。そして、受信部１２０は、抽出したユーザデータを転送処理などのために内部に取り込む。また、抽出した制御情報を切替制御部１３０に出力する。
【００３１】
切替制御部１３０は、受信部１２０から取得した制御情報に基づいて、無線基地局の切替（ハンドオーバ）を制御する。そして、切替制御部１３０は、無線基地局の切替制御に関する制御情報の生成および送信を送信部１４０に指示する。
【００３２】
送信部１４０は、切替制御部１３０からの指示に基づいて移動局２００宛ての制御情報を生成する。また、無線基地局１００の設置位置を示す報知情報を生成する。そして、送信部１４０は、移動局２００宛てのユーザデータ、移動局２００宛ての制御情報および報知情報を変調・符号化して、送信信号を生成する。その後、送信部１４０は、生成した送信信号を送受信アンテナ１１０に出力する。
【００３３】
図４は、第１の実施の形態の移動局を示す図である。移動局２００は、送受信アンテナ２１０、受信部２２０、移動速度測定部２３０、速度比較部２３５、ＧＰＳアンテナ２４０、ＧＰＳレシーバ２５０、位置測定部２６０、位置関係計算部２６５、切替制御部２７０および送信部２８０を有する。
【００３４】
送受信アンテナ２１０は、送信・受信兼用の無線アンテナである。送受信アンテナ２１０は、無線基地局１００，１００ａ，１００ｂから受信した無線信号を受信部２２０に出力する。また、送受信アンテナ２１０は、送信部２８０から取得した送信信号を無線送信する。
【００３５】
受信部２２０は、送受信アンテナ２１０から取得した受信信号を復調・復号して、受信信号に含まれる自局宛てのユーザデータ、自局宛ての制御情報および報知情報を抽出する。そして、受信部２２０は、抽出したユーザデータをデータ種別に応じた再生処理を行うために内部に取り込む。また、抽出した制御情報を切替制御部２７０に出力し、抽出した報知情報を位置関係計算部２６５に出力する。更に、受信部２２０は、受信信号の周波数を移動速度測定部２３０に通知する。
【００３６】
移動速度測定部２３０は、受信部２２０から通知される受信信号の周波数と本来のキャリア周波数とのずれ（キャリア周波数偏差）を測定する。そして、移動速度測定部２３０は、キャリア周波数偏差から移動局２００の現在の移動速度を推定し、推定した移動速度を速度比較部２３５に通知する。
【００３７】
速度比較部２３５は、移動速度測定部２３０から通知される現在の移動速度と所定の閾値とを比較し、現在の移動速度が閾値以上である場合には、その旨を切替制御部２７０に通知する。
【００３８】
ＧＰＳアンテナ２４０は、ＧＰＳ信号を受信する受信アンテナである。ＧＰＳアンテナ２４０は、複数のＧＰＳ衛星それぞれから受信したＧＰＳ信号をＧＰＳレシーバ２５０に出力する。
【００３９】
ＧＰＳレシーバ２５０は、ＧＰＳアンテナ２４０にて受信した信号から複数のＧＰＳ衛星との距離情報を求める。そして、ＧＰＳレシーバ２５０は、複数のＧＰＳ衛星それぞれの距離情報を位置測定部２６０に出力する。
【００４０】
位置測定部２６０は、ＧＰＳレシーバ２５０から取得した複数のＧＰＳ衛星それぞれの距離情報を用いて、移動局２００の現在位置を求める。そして、位置測定部２６０は、求めた現在位置を位置関係計算部２６５に通知する。
【００４１】
位置関係計算部２６５は、受信部２２０から取得する報知情報で示される各無線基地局の位置と、位置測定部２６０から通知される移動局２００の現在位置とに基づいて、移動局２００と現在の接続先の無線基地局との距離を計算する。そして、位置関係計算部２６５は、計算した距離を切替制御部２７０に通知する。
【００４２】
切替制御部２７０は、受信部２２０から取得する制御情報と位置関係計算部２６５から通知される距離とに基づいて、無線基地局の切替制御を行う。具体的には、切替制御部２７０は、速度比較部２３５から移動速度が閾値以上である旨の通知がない場合、受信部２２０から取得する制御情報に基づいて、通常の切替制御を行う。一方、速度比較部２３５から移動速度が閾値以上である旨の通知があると、位置関係計算部２６５から通知される距離に基づいて、キャリア周波数偏差の急激な変動を回避するように切替制御を行う。
【００４３】
そして、切替制御部２７０は、無線基地局の切り替えを決定すると、切替制御に関する制御情報の生成および送信を送信部２８０に指示する。また、切替制御部２７０は、接続先の変更に応じて受信部２２０の受信処理を制御する。
【００４４】
送信部２８０は、切替制御部２７０からの指示に基づいて無線基地局１００，１００ａ，１００ｂに対する制御情報を生成する。そして、送信部２８０は、ユーザデータおよび制御情報を変調・符号化して、送信信号を生成する。その後、送信部２８０は、生成した送信信号を送受信アンテナ２１０に出力する。
【００４５】
次に、以上のような構成を備える無線通信システムにおいて実行される処理の詳細を説明する。
図５は、第１の実施の形態のタイミング制御の手順を示すフローチャートである。この処理は移動局２００で実行されるものである。以下、図５に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
【００４６】
［ステップＳ１１］移動速度測定部２３０は、受信信号のキャリア周波数偏差に基づいて、移動局２００の現在の移動速度を測定する。
［ステップＳ１２］速度比較部２３５は、ステップＳ１１で測定された移動速度が、所定の閾値以上であるか判断する。移動速度が閾値以上の場合、処理がステップＳ１３に進められる。移動速度が閾値未満の場合、処理がステップＳ１８に進められる。
【００４７】
［ステップＳ１３］位置測定部２６０は、ＧＰＳ信号に基づいて、移動局２００の現在位置を測定する。
［ステップＳ１４］位置関係計算部２６５は、ステップＳ１３で測定された移動局２００の現在位置と、受信した報知情報が示す接続先の無線基地局の位置とから、両者の距離を計算する。
【００４８】
［ステップＳ１５］切替制御部２７０は、ステップＳ１４で計算された距離を監視し、前回計算されたものと比較する。そして、切替制御部２７０は、距離が減少しているか、すなわち、移動局２００が接続先の無線基地局に近づいているか判断する。近づいている場合、処理がステップＳ１６に進められる。遠ざかっている場合、処理がステップＳ１８に進められる。
【００４９】
［ステップＳ１６］切替制御部２７０は、ステップＳ１４で計算された最新の距離が所定の閾値以下であるか判断する。距離が閾値以下の場合、処理がステップＳ１７に進められる。距離が閾値より大きい場合、処理がステップＳ１３に進められる。
【００５０】
［ステップＳ１７］切替制御部２７０は、即時に他の無線基地局への接続の切り替えを行う。なお、切替先の無線基地局は、各無線基地局からの無線信号の受信強度などに基づいて判断する。
【００５１】
［ステップＳ１８］切替制御部２７０は、通常の切替制御処理を実行する。例えば、接続先の無線基地局からの無線信号の受信強度が、他の無線基地局からの無線信号の受信強度より小さくなったときに、接続の切り替えを行う。
【００５２】
このようにして、移動局２００は、高速移動中のとき、接続先の無線基地局との距離を継続的に測定する。そして、移動局２００は、接続先の無線基地局と所定の距離まで近づくと、その無線基地局を通過する前（遠ざかり始める前）に、接続先を他の無線基地局に切り替える。一方、移動局２００は、低速移動中のとき、通常の方法で切替制御を行う。
【００５３】
図６は、第１の実施の形態のハンドオーバ処理の流れを示すシーケンス図である。ここでは、移動局２００が無線基地局１００から無線基地局１００ａに接続先を切り替える場合を想定している。以下、図６に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
【００５４】
［ステップＳ２１］無線基地局１００は、自局の位置を含む報知情報を継続して無線送信する。
［ステップＳ２２］無線基地局１００ａは、無線基地局１００と同様に、自局の位置を含む報知情報を継続的に無線送信する。
【００５５】
［ステップＳ２３］移動局２００は、図５に示した処理を実行する。そして、移動局２００は、接続先を無線基地局１００から無線基地局１００ａに切り替えることを決定すると、無線基地局１００に対して切替要求を示す制御情報を送信する。
【００５６】
［ステップＳ２４］移動局２００は、ステップＳ２３と同様に、無線基地局１００ａに対して切替要求を示す制御情報を送信する。
［ステップＳ２５］無線基地局１００は、移動局２００からの切替要求に応答して、移動局２００の接続先を変更するための準備処理を行う。そして、無線基地局１００は、移動局２００に対して、切替準備が完了した旨の切替通知を示す制御情報を送信する。
【００５７】
［ステップＳ２６］無線基地局１００ａは、無線基地局１００と同様に、移動局２００からの切替要求に応答して、移動局２００の接続先を変更するための準備処理を行う。そして、無線基地局１００ａは、移動局２００に対して、切替準備が完了した旨の切替通知を示す制御情報を送信する。
【００５８】
このようにして、移動局２００は、無線基地局１００，１００ａが継続的に報知している報知情報を受信する。移動局２００は、移動速度、現在位置および無線基地局１００との距離を測定し、接続先の切り替え（ハンドオーバ）が必要か判断する。切り替えが必要と判断すると、移動局２００は、切替前の無線基地局１００と切替後の無線基地局１００ａとに切替要求を送信する。無線基地局１００，１００ａは、切替準備が完了すると、移動局２００に切替通知を送信する。
【００５９】
図７は、第１の実施の形態のキャリア周波数変動を示す図である。ここでは、移動局２００が、無線基地局１００、無線基地局１００ａ、無線基地局１００ｂの順にそれぞれの近傍を通過しながら、無線通信を継続して行う場合を考える。
【００６０】
移動局２００が高速移動していない場合、通常の切替制御が行われる。すなわち、移動局２００は、無線基地局１００との接続を維持したまま無線基地局１００の近傍を通過する。このとき、移動局２００が無線基地局１００を通過する前は、正のキャリア周波数偏差が生じ、無線基地局１００を通過した後は、負のキャリア周波数偏差が生じる。その後、移動局２００は、無線基地局１００ａからの無線信号の受信強度が無線基地局１００からの無線信号の受信強度より大きくなると、無線基地局１００ａに接続を切り替える。
【００６１】
同様にして、移動局２００は、無線基地局１００ａとの接続を維持したまま無線基地局１００ａの近傍を通過する。このとき、移動局２００が無線基地局１００ａを通過する前は、正のキャリア周波数偏差が生じ、無線基地局１００ａを通過した後は、負のキャリア周波数偏差が生じる。その後、移動局２００は、無線基地局１００ｂからの無線信号の受信強度が無線基地局１００ａからの無線信号の受信強度より大きくなると、無線基地局１００ｂに接続を切り替える。
【００６２】
一方、移動局２００が高速移動している場合、各無線基地局の近傍を通過前に切替処理が実行される。すなわち、移動局２００は、無線基地局１００に所定距離まで近づくと、無線基地局１００の近傍を通過する前に無線基地局１００ａに接続を切り替える。無線基地局１００の設置位置は無線基地局１００ａのカバーエリアに含まれているため、通過前に切替処理を実行することは可能である。そして、移動局２００は、無線基地局１００ａと接続している状態で無線基地局１００の近傍を通過する。従って、移動局２００が無線基地局１００の近傍を通過する前後で、共に正のキャリア周波数偏差（Δｆ）が生じる。
【００６３】
同様にして、移動局２００は、無線基地局１００ａに所定距離まで近づくと、無線基地局１００ａの近傍を通過する前に無線基地局１００ｂに接続を切り替える。無線基地局１００ａの設置位置は無線基地局１００ｂのカバーエリアに含まれているため、通過前に切替処理を実行することは可能である。そして、移動局２００は、無線基地局１００ｂと接続している状態で無線基地局１００ａの近傍を通過する。従って、移動局２００が無線基地局１００ａの近傍を通過する前後で、共に正のキャリア周波数偏差（Δｆ）が生じる。
【００６４】
以上説明した第１の実施の形態に係る無線通信システムを用いることで、高速移動中の場合は、移動局２００は近づく方向にある無線基地局のみと通信を行い、遠ざかる方向にある無線基地局とは通信を行わないようになる。従って、無線基地局１００，１００ａ，１００ｂと移動局２００とが送受信する無線信号には、常に正のキャリア周波数偏差が生じることになる。この結果、移動局２００が無線基地局１００，１００ａ，１００ｂの近傍を高速で通過することによるキャリア周波数偏差の急激な変動が回避され、より安定した無線通信が実現される。
【００６５】
なお、前述の移動速度測定部２３０は、移動局２００が受信する無線信号のキャリア周波数偏差に基づいて移動速度を測定することとしたが、移動局２００の現在位置の変化率に基づいて移動速度を測定するようにしてもよい。また、前述の位置測定部２６０は、ＧＰＳ信号に基づいて現在位置を測定することとしたが、ＡＦＬＴ（Advanced Forward Link Trilateration）方式で現在位置を推定してもよい。すなわち、複数の無線基地局それぞれから受信する同期信号に基づいて現在位置を推定するようにしてもよい。また、キャリア周波数偏差に基づいて接続先の無線基地局に近づいているか判断してもよい。
【００６６】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。前述の第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。第２の実施の形態に係る無線通信システムは、移動局が近づく方向にある無線基地局と通信するのではなく、逆に、遠ざかる方向にある無線基地局と通信するようにしたものである。
【００６７】
第２の実施の形態に係る無線通信システムのシステム構成は、図２に示した第１の実施の形態に係る無線通信システムと同様である。また、第２の実施の形態の無線基地局および移動局は、図３，４に示した第１の実施の形態の無線基地局および移動局と同様の構成によって実現できる。ただし、第２の実施の形態では、移動局２００の位置測定部２６０および切替制御部２７０の機能が異なる。以下では、第１の実施の形態と同様の符号を用いて、第２の実施の形態の処理内容の詳細を説明する。
【００６８】
図８は、第２の実施の形態のタイミング制御の手順を示すフローチャートである。この処理は移動局２００で実行されるものである。以下、図８に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
【００６９】
［ステップＳ３１］移動速度測定部２３０は、受信信号のキャリア周波数偏差に基づいて、移動局２００の現在の移動速度を測定する。
［ステップＳ３２］速度比較部２３５は、ステップＳ３１で測定された移動速度が、所定の閾値以上であるか判断する。移動速度が閾値以上の場合、処理がステップＳ３３に進められる。移動速度が閾値未満の場合、処理がステップＳ３８に進められる。
【００７０】
［ステップＳ３３］切替制御部２７０は、無線基地局１００，１００ａ，１００ｂのうち、切替先の無線基地局の候補を少なくとも１つ選択する。なお、切替先の候補は、例えば、各無線基地局からの無線信号の受信強度に基づいて判断することができる。
【００７１】
［ステップＳ３４］位置測定部２６０は、ＧＰＳ信号に基づいて、移動局２００の現在位置を測定する。
［ステップＳ３５］位置関係計算部２６５は、ステップＳ３４で測定された移動局２００の現在位置と、受信した報知情報が示すステップＳ３３で選択された無線基地局の位置とから、両者の距離を計算する。
【００７２】
［ステップＳ３６］切替制御部２７０は、ステップＳ３５で計算された距離を監視し、距離が減少から増加に転じたか、すなわち、移動局２００がステップＳ３３で選択された無線基地局から遠ざかり始めたか判断する。遠ざかり始めた場合、処理がステップＳ３７に進められる。近づいている場合、処理がステップＳ３４に進められる。
【００７３】
［ステップＳ３７］切替制御部２７０は、ステップＳ３３で選択された無線基地局への接続の切り替えを行う。なお、切り替えは、キャリア周波数偏差の変動が収束するのを待つため、遠ざかり始めた後すぐに行うのではなく、所定距離または所定時間経過後に行う方が好ましい。
【００７４】
［ステップＳ３８］切替制御部２７０は、通常の切替制御処理を実行する。例えば、接続先の無線基地局からの無線信号の受信強度が、他の無線基地局からの無線信号の受信強度より小さくなったときに、接続の切り替えを行う。
【００７５】
このようにして、移動局２００は、高速移動中のとき、次に接続する無線基地局の候補との距離を継続的に測定する。そして、移動局２００は、接続候補の無線基地局を通過した後（遠ざかり始めてから）に、接続先をその無線基地局に切り替える。一方、移動局２００は、低速移動中のとき、通常の方法で切替制御を行う。
【００７６】
図９は、第２の実施の形態のキャリア周波数変動を示す図である。ここでは、移動局２００が、無線基地局１００、無線基地局１００ａ、無線基地局１００ｂの順にそれぞれの近傍を高速で通過しながら、無線通信を継続して行う場合を考える。
【００７７】
移動局２００は、無線基地局１００の近傍を通過した後に無線基地局１００に接続する。この結果、無線基地局１００と移動局２００とが送受信する無線信号には、負のキャリア周波数偏差（−Δｆ）が生じる。移動局２００は、無線基地局１００ａの近傍を通過する前までは、無線基地局１００との接続を維持する。
【００７８】
同様にして、移動局２００は、無線基地局１００ａの近傍を通過した後に無線基地局１００ａに接続する。無線基地局１００ａの設置位置は無線基地局１００のカバーエリアに含まれているため、通過後に切替処理を実行することは可能である。この結果、移動局２００が無線基地局１００ａの近傍を通過する前後で、共に負のキャリア周波数偏差（−Δｆ）が生じる。移動局２００は、無線基地局１００ｂの近傍を通過する前までは、無線基地局１００ａとの接続を維持する。
【００７９】
以上説明した第２の実施の形態に係る無線通信システムを用いることで、高速移動中の場合は、移動局２００は遠ざかる方向にある無線基地局のみと通信を行い、近づく方向にある無線基地局とは通信を行わないようになる。従って、無線基地局１００，１００ａ，１００ｂと移動局２００とが送受信する無線信号には、常に負のキャリア周波数偏差が生じることになる。この結果、移動局２００が無線基地局１００，１００ａ，１００ｂの近傍を高速で通過することによるキャリア周波数偏差の急激な変動が回避され、より安定した無線通信が実現される。
【００８０】
なお、第１の実施の形態で述べたように、キャリア周波数偏差に基づいて移動速度を測定する代わりに、移動局２００の現在位置の変化率に基づいて移動速度を測定するようにしてもよい。また、ＧＰＳ信号に基づいて現在位置を測定する代わりに、ＡＦＬＴ方式で現在位置を推定してもよい。また、キャリア周波数偏差に基づいて遠ざかり始めたかを判断してもよい。
【００８１】
［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。前述の第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。第３の実施の形態に係る無線通信システムは、移動局ではなく、無線基地局が接続の切替制御を行うようにしたものである。
【００８２】
第３の実施の形態に係る無線通信システムのシステム構成は、図２に示した第１の実施の形態に係る無線通信システムと同様である。ただし、第３の実施の形態では、移動局２００は切替制御を行わず、無線基地局１００，１００ａ，１００ｂが切替制御を行う。以下、第１の実施の形態の無線基地局１００，１００ａおよび移動局２００に相当する無線基地局３００，３００ａおよび移動局４００の構成を説明する。
【００８３】
図１０は、第３の実施の形態の無線基地局を示す図である。無線基地局３００は、送受信アンテナ３１０、受信部３２０、移動速度測定部３３０、速度比較部３３５、位置測定部３４０、位置関係計算部３４５、切替制御部３５０および送信部３６０を有する。なお、無線基地局３００ａも、無線基地局３００と同様の構成によって実現できる。
【００８４】
送受信アンテナ３１０は、送信・受信兼用の無線アンテナである。送受信アンテナ３１０は、移動局４００から受信する無線信号を受信部３２０に出力する。また、送受信アンテナ３１０は、送信部３６０から取得する送信信号を無線送信する。
【００８５】
受信部３２０は、送受信アンテナ３１０から取得した受信信号を復調・復号して、受信信号に含まれるユーザデータおよび制御情報を抽出する。そして、受信部３２０は、抽出したユーザデータを転送処理などのために内部に取り込む。また、抽出した制御情報を切替制御部３５０に出力する。更に、受信部３２０は、受信信号の周波数を移動速度測定部３３０に通知する。また、受信信号から所定のパイロット信号（既知信号）を抽出して、位置測定部３４０に出力する。
【００８６】
移動速度測定部３３０は、受信部３２０から通知される受信信号の周波数と本来のキャリア周波数とのずれ（キャリア周波数偏差）を測定する。そして、移動速度測定部３３０は、キャリア周波数偏差から移動局４００の現在の移動速度を推定し、推定した移動速度を速度比較部３３５に通知する。
【００８７】
速度比較部３３５は、移動速度測定部３３０から通知される現在の移動局４００の移動速度と所定の閾値とを比較し、現在の移動速度が閾値以上である場合には、その旨を切替制御部３５０に通知する。
【００８８】
位置測定部３４０は、受信部３２０から取得するパイロット信号に基づいて、移動局４００との通信状況（伝送遅延時間など）を測定する。無線基地局３００が移動局４００の接続先でないとき、位置測定部３４０は、通信状況を示す情報を移動局４００の接続先の無線基地局に送信する。一方、無線基地局３００が移動局４００の接続先であるとき、位置測定部３４０は、他の無線基地局から通信状況を示す情報を取得する。そして、自局の通信状況と他の無線基地局の通信状況とから移動局４００の現在位置を推定し、現在位置を位置関係計算部３４５に通知する。
【００８９】
位置関係計算部３４５は、自局の位置と位置測定部３４０から通知される移動局４００の現在位置とに基づいて、移動局４００との距離を計算する。そして、位置関係計算部３４５は、計算した距離を切替制御部３５０に通知する。
【００９０】
切替制御部３５０は、無線基地局３００が移動局４００の接続先であるとき、受信部３２０から取得する制御情報と位置関係計算部３４５から通知される距離とに基づいて、移動局４００の接続先の切替制御を行う。具体的には、切替制御部３５０は、速度比較部３３５から移動速度が閾値以上である旨の通知がない場合、受信部３２０から取得する制御情報に基づいて、通常の切替制御を行う。一方、速度比較部３３５から移動速度が閾値以上である旨の通知があると、位置関係計算部３４５から通知される距離に基づいて、キャリア周波数偏差の急激な変動を回避するように切替制御を行う。
【００９１】
そして、切替制御部３５０は、移動局４００の接続先の切り替えを決定すると、切替先となる無線基地局にその旨を通知すると共に、切替制御に関する移動局４００宛ての制御情報の生成および送信を送信部３６０に指示する。また、切替制御部３５０は、移動局４００の接続先の変更に応じて受信部３２０の受信処理を制御する。
【００９２】
一方、切替制御部３５０は、無線基地局３００が移動局４００の現在の接続先でないときに、他の無線基地局から移動局４００の接続先の切り替えの通知があると、自局が新たな接続先になるための制御を行う。そして、切替制御部３５０は、切替制御に関する移動局４００宛ての制御情報の生成および送信を送信部３６０に指示する。また、切替制御部３５０は、移動局４００の接続先の変更に応じて受信部３２０の受信処理を制御する。
【００９３】
送信部３６０は、切替制御部３５０からの指示に基づいて移動局４００宛ての制御情報を生成する。そして、送信部３６０は、移動局４００宛てのユーザデータおよび制御情報を変調・符号化して、送信信号を生成する。その後、送信部３６０は、生成した送信信号を送受信アンテナ３１０に出力する。
【００９４】
図１１は、第３の実施の形態の移動局を示す図である。移動局４００は、送受信アンテナ４１０、受信部４２０、切替制御部４３０および送信部４４０を有する。
送受信アンテナ４１０は、送信・受信兼用の無線アンテナである。送受信アンテナ４１０は、無線基地局３００，３００ａから受信した無線信号を受信部４２０に出力する。また、送受信アンテナ４１０は、送信部４４０から取得する送信信号を無線送信する。
【００９５】
受信部４２０は、送受信アンテナ４１０から取得した受信信号を復調・復号して、受信信号に含まれる自局宛てのユーザデータおよび制御情報を抽出する。そして、受信部４２０は、抽出したユーザデータをデータ種別に応じた再生処理を行うために内部に取り込む。また、抽出した制御情報を切替制御部４３０に出力する。
【００９６】
切替制御部４３０は、受信部４２０から取得する制御情報に基づいて、無線基地局の切替を制御する。そして、切替制御部４３０は、無線基地局の切替制御に関する制御情報の生成および送信を送信部４４０に指示する。
【００９７】
送信部４４０は、切替制御部４３０からの指示に基づいて無線基地局３００，３００ａに対する制御情報を生成する。そして、送信部４４０は、ユーザデータおよび制御情報を変調・符号化して、送信信号を生成する。その後、送信部４４０は、生成した送信信号を送受信アンテナ４１０に出力する。
【００９８】
次に、以上のような構成を備える無線通信システムにおいて実行される処理の詳細を説明する。無線基地局３００の切替制御部３５０で実行される切替制御の手順は、図５に示した第１の実施の形態のものと同様である。以下、無線基地局３００，３００ａと移動局４００との間のメッセージ流れを説明する。
【００９９】
図１２は、第３の実施の形態のハンドオーバ処理の流れを示すシーケンス図である。ここでは、移動局４００が無線基地局３００から無線基地局３００ａに接続先を切り替える場合を想定している。以下、図１２に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
【０１００】
［ステップＳ４１］移動局４００は、無線基地局３００に対して所定のパイロット信号を間欠的に無線送信する。
［ステップＳ４２］移動局４００は、ステップＳ４１と同様に、無線基地局３００ａに対して所定のパイロット信号を間欠的に無線送信する。
【０１０１】
［ステップＳ４３］無線基地局３００ａは、移動局４００から受信したパイロット信号に基づいて、移動局４００との通信状況（伝送遅延時間など）を測定する。そして、無線基地局３００ａは、無線基地局３００に通信状況を示す情報を送信する。
【０１０２】
［ステップＳ４４］無線基地局３００は、移動局４００から受信したパイロット信号および無線基地局３００ａから取得した情報に基づいて、移動局４００の現在位置を推定する。そして、無線基地局３００は、図５に示したものと同様の処理を実行する。その後、接続先を無線基地局３００から無線基地局３００ａに切り替えることを決定すると、無線基地局３００ａに対して切替準備を開始する旨の切替通知を示す制御情報を送信する。
【０１０３】
［ステップＳ４５］無線基地局３００は、移動局４００に対して、次の接続先である無線基地局３００ａの情報を制御情報として送信する。
［ステップＳ４６］無線基地局３００は、移動局４００の接続先を変更するための準備処理を行う。そして、無線基地局３００は、移動局４００に対して、切替準備が完了した旨の切替通知を示す制御情報を送信する。
【０１０４】
［ステップＳ４７］無線基地局３００ａは、無線基地局３００と同様に、移動局４００の接続先を変更するための準備処理を行う。そして、無線基地局３００ａは、移動局４００に対して、切替準備が完了した旨の切替通知を示す制御情報を送信する。
【０１０５】
このようにして、移動局４００は、無線基地局３００，３００ａに対して間欠的にパイロット信号を送信する。現在の移動局４００の接続先である無線基地局３００は、移動局４００の移動速度、現在位置および移動局４００との距離を測定し、接続先の切り替えが必要か判断する。切り替えが必要と判断すると、無線基地局３００は、無線基地局３００ａに切替通知を送信すると共に、移動局４００に無線基地局３００ａの情報を送信する。そして、無線基地局３００，３００ａは、切替準備が完了すると、移動局４００に切替通知を送信する。
【０１０６】
以上説明した第３の実施の形態に係る無線通信システムを用いることで、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。すなわち、高速移動中の場合は、移動局４００は近づく方向にある無線基地局のみと通信を行い、遠ざかる方向にある無線基地局とは通信を行わないようになる。従って、無線基地局３００，３００ａと移動局４００とが送受信する無線信号には、常に正のキャリア周波数偏差が生じることになる。この結果、移動局４００が無線基地局３００，３００ａの近傍を高速で通過することによるキャリア周波数偏差の急激な変動が回避され、より安定した無線通信が実現される。
【０１０７】
なお、前述の移動速度測定部３３０は、無線基地局３００が受信する無線信号のキャリア周波数偏差に基づいて移動速度を測定することとしたが、移動局４００の現在位置の変化率に基づいて移動速度を測定するようにしてもよい。また、前述の位置測定部３４０は、複数の無線基地局それぞれが受信するパイロット信号を用いて現在位置を推定することとしたが、移動局４００がＧＰＳ機能を備えている場合、移動局４００で測定された現在位置の情報を制御情報として取得してもよい。また、第２の実施の形態で述べたように、移動局４００が近づく方向にある無線基地局と通信するのではなく、遠ざかる方向にある無線基地局と通信するように変形することもできる。
【０１０８】
［第４の実施の形態］
次に、第４の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。前述の第３の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。
【０１０９】
図１３は、第４の実施の形態のシステム構成を示す図である。第４の実施の形態に係る無線通信システムは、高速道路や鉄道路線の沿線に無線基地局を設置した場合のように、移動局が高速移動する際の移動ルートを予め特定できる場合を想定したものである。この無線通信システムは、移動局４００および無線基地局５００，５００ａ，５００ｂ，５００ｃを有する。移動局４００は、第３の実施の形態で述べたものである。
【０１１０】
無線基地局５００，５００ａ，５００ｂ，５００ｃは、移動局４００が自局のカバーエリア内に存在する間、移動局４００と無線通信が可能な無線通信装置である。無線基地局５００，５００ａ，５００ｂ，５００ｃは、高速道路の沿線に設置されている。なお、高速道路を走行する自動車に乗車した人が移動局４００を携帯している場合、移動局４００の移動ルートは「上り」および「下り」の２通りに限定される。
【０１１１】
ここで、無線基地局５００，５００ａ，５００ｂ，５００ｃの設置位置は、少なくとも１つの他の無線基地局のカバーエリアに含まれている。具体的には、無線基地局５００は、無線基地局５００ａ，５００ｂのカバーエリア内に位置する。無線基地局５００ａは、無線基地局５００，５００ｂのカバーエリア内に位置する。無線基地局５００ｂは、無線基地局５００，５００ａ，５００ｃのカバーエリア内に位置する。無線基地局５００ｃは、無線基地局５００ｂのカバーエリア内に位置する。
【０１１２】
図１４は、第４の実施の形態の無線基地局を示す図である。無線基地局５００は、送受信アンテナ５１０、受信部５２０、移動速度測定部５３０、速度比較部５３５、位置測定部５４０、位置関係計算部５４５、切替制御部５５０、送信部５６０およびＨＯ定義記憶部５７０を有する。なお、無線基地局５００ａ，５００ｂ，５００ｃも、無線基地局５００と同様の構成によって実現できる。
【０１１３】
送受信アンテナ５１０、受信部５２０、移動速度測定部５３０、速度比較部５３５、位置測定部５４０、位置関係計算部５４５および送信部５６０の機能は、図１０に示した第３の実施の形態の無線基地局３００における送受信アンテナ３１０、受信部３２０、移動速度測定部３３０、速度比較部３３５、位置測定部３４０、位置関係計算部３４５および送信部３６０と同様である。
【０１１４】
切替制御部５５０は、受信部５２０から取得する制御情報と位置関係計算部５４５から通知される距離とに基づいて、移動局４００の接続先の切替制御を行う。具体的には、切替制御部５５０は、速度比較部５３５から移動速度が閾値以上である旨の通知がない場合、受信部５２０から取得する制御情報に基づいて、通常の切替制御を行う。一方、速度比較部５３５から移動速度が閾値以上である旨の通知があると、位置関係計算部５４５から通知される距離に基づいて、第３の実施の形態で述べた切替制御を行う。
【０１１５】
ここで、後者の場合、切替制御部５５０は、移動局４００が高速道路上を移動していると判断する。そして、切替制御部５５０は、切替先とする無線基地局を、受信部５２０から取得する制御情報に基づいて決定するのではなく、ＨＯ定義記憶部５７０に記憶されたハンドオーバ定義情報を参照して決定する。
【０１１６】
ＨＯ定義記憶部５７０には、無線基地局の切替パターンを定義したハンドオーバ定義情報が格納されている。ハンドオーバ定義情報では、移動局４００が高速道路の上り車線上を移動している場合と下り車線上を移動している場合の２通りについて、切替パターンが定義されている。ＨＯ定義記憶部５７０に格納されたハンドオーバ定義情報は、切替制御部５５０によって適宜読み出される。
【０１１７】
図１５は、ハンドオーバ定義テーブルのデータ構造を示す図である。図１５に示すハンドオーバ定義テーブル５７１は、ＨＯ定義記憶部５７０に格納されている。ハンドオーバ定義テーブル５７１には、移動方向を示す項目と切替順序を示す項目とが設けられている。各項目の横方向に並べられた情報同士が互いに関連付けられている。
【０１１８】
移動方向を示す項目には、移動局４００の移動ルートを示す文字列が設定される。切替順序を示す項目には、移動局４００が移動方向の項目で示される移動ルートを辿っている場合に最適な無線基地局の切替順序を示す文字列が設定される。図１５の例では、移動局４００が高速道路の上り車線を移動している場合は、無線基地局５００、無線基地局５００ｂ、無線基地局５００ｃの順に接続先を切り替えるのが最適と定義されている。また、移動局４００が高速道路の下り車線を移動している場合は、無線基地局５００ｃ、無線基地局５００ｂ、無線基地局５００の順に接続先を切り替えるのが最適と定義されている。
【０１１９】
以上説明した第４の実施の形態に係る無線通信システムを用いることで、第３の実施の形態と同様の効果が得られる。更に、第４の実施の形態に係る無線通信システムを用いることで、移動局４００が高速移動しているときでも、接続先として最適な無線基地局を確実かつ迅速に決定することができる。すなわち、接続の切替回数を抑制して、効率的な無線通信を実現することができる。
【０１２０】
なお、第１の実施の形態で述べたように、無線基地局５００，５００ａ，５００ｂ，５００ｃが切替制御を行うのではなく、移動局４００が切替制御を行うように変形することもできる。この場合、無線基地局５００，５００ａ，５００ｂ，５００ｃは、ハンドオーバ定義テーブル５７１を保持し、移動局４００が図１３に示すサービス提供エリアに進入したときに、ハンドオーバ定義テーブル５７１の情報を移動局４００に送信することも考えられる。これにより、切替順序の設定・変更を柔軟に行うことができる。
【０１２１】
［第５の実施の形態］
次に、第５の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。前述の第３の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。
【０１２２】
図１６は、第５の実施の形態のシステム構成を示す図である。第５の実施の形態に係る無線通信システムは、無線基地局が複数のアンテナを備えており、移動局が同時に複数のアンテナに接続してダイバーシティ通信を行えるようにしたものである。この無線通信システムは、移動局４００、無線基地局６００およびアンテナ６１１，６１２，６１３を有する。移動局４００は、第３の実施の形態で述べたものである。
【０１２３】
無線基地局６００は、アンテナ６１１，６１２，６１３を用いてマルチアンテナ通信を行う。すなわち、無線基地局６００は、アンテナ６１１，６１２，６１３それぞれから並列に受信信号を取得すると共に、アンテナ６１１，６１２，６１３それぞれに対して並列に送信信号を出力することができる。また、無線基地局６００は、移動局４００が接続するアンテナの切り替えを制御する。
【０１２４】
アンテナ６１１，６１２，６１３は、それぞれのカバーエリア内に存在する移動局と無線信号の送受信を行う。ここで、アンテナ６１１，６１２，６１３の設置位置は、少なくとも１つの他のアンテナのカバーエリアに含まれている。具体的には、アンテナ６１１は、アンテナ６１２のカバーエリア内に位置する。アンテナ６１２は、アンテナ６１１，６１３のカバーエリア内に位置する。アンテナ６１３は、アンテナ６１２のカバーエリア内に位置する。
【０１２５】
第５の実施の形態の無線基地局６００の構成は、基本的には図１０に示した第３の実施の形態の無線基地局３００と同様である。ただし、第５の実施の形態では、アンテナ６１１，６１２，６１３それぞれについて個別に、無線信号の受信処理および送信処理が行われる。
【０１２６】
図１７は、第５の実施の形態のタイミング制御の手順を示すフローチャートである。ここでは、移動局４００が２つのアンテナに同時に接続する場合を考える。以下、図１７に示す処理をステップ番号に沿って説明する。なお、移動局４００が先に接続したアンテナを第１アンテナ、後に接続したアンテナを第２アンテナと呼ぶことにする。
【０１２７】
［ステップＳ５１］無線基地局６００は、移動局４００からの受信信号のキャリア周波数偏差に基づいて、移動局４００の現在の移動速度を測定する。
［ステップＳ５２］無線基地局６００は、ステップＳ５１で測定された移動速度が、所定の閾値以上であるか判断する。移動速度が閾値以上の場合、処理がステップＳ５３に進められる。移動速度が閾値未満の場合、処理がステップＳ６０に進められる。
【０１２８】
［ステップＳ５３］無線基地局６００は、アンテナ６１１，６１２，６１３それぞれで受信される移動局４００からのパイロット信号に基づいて、移動局４００の現在位置を測定する。
【０１２９】
［ステップＳ５４］無線基地局６００は、ステップＳ５３で測定された移動局４００の現在位置と第２アンテナとの距離を計算する。
［ステップＳ５５］無線基地局６００は、ステップＳ５４で計算された距離を監視し、前回計算されたものと比較する。そして、無線基地局６００は、距離が減少しているか、すなわち、移動局４００が第２アンテナに近づいているか判断する。近づいている場合、処理がステップＳ５６に進められる。遠ざかっている場合、処理がステップＳ６０に進められる。
【０１３０】
［ステップＳ５６］無線基地局６００は、ステップＳ５４で計算された最新の距離が所定の閾値以下であるか判断する。距離が閾値以下の場合、処理がステップＳ５７に進められる。距離が閾値より大きい場合、処理がステップＳ５３に進められる。
【０１３１】
［ステップＳ５７］無線基地局６００は、即時に第２アンテナから他のアンテナ（第３アンテナ）への接続の切り替えを行う。このとき、第１アンテナの接続は維持する。
［ステップＳ５８］無線基地局６００は、移動局４００と第２アンテナとの距離が減少から増加に転じたか、すなわち、移動局４００が第２アンテナから遠ざかり始めたか判断する。遠ざかり始めた場合、処理がステップＳ５９に進められる。近づいている場合、遠ざかり始めるまでステップＳ５８の処理が繰り返される。
【０１３２】
［ステップＳ５９］無線基地局６００は、第１アンテナから第２アンテナへの接続の切り替えを行う。このとき、第３アンテナの接続は維持する。
［ステップＳ６０］無線基地局６００は、通常の切替制御処理を実行する。例えば、第１アンテナからの無線信号の受信強度が、他のアンテナからの無線信号の受信強度より小さくなったときに、接続の切り替えを行う。
【０１３３】
このようにして、無線基地局６００は、高速移動中のとき、接続先のアンテナとの距離を継続的に測定する。そして、移動局４００は、接続先のアンテナと所定の距離まで近づくと、そのアンテナを通過する前（遠ざかり始める前）に、接続先を他のアンテナに切り替える。その後、切替前のアンテナを通過すると（遠ざかり始めると）、そのアンテナに再接続してダイバーシティ通信を行う。
【０１３４】
図１８は、第５の実施の形態のキャリア周波数変動を示す図である。ここでは、移動局４００が、アンテナ６１１、アンテナ６１２、アンテナ６１３の順にそれぞれの近傍を高速で通過しながら、無線通信を継続して行う場合を考える。
【０１３５】
まず、移動局４００は、アンテナ６１１に所定距離まで近づくと、アンテナ６１１の近傍を通過する前にアンテナ６１２に接続を切り替える。そして、移動局４００は、アンテナ６１２と接続している状態でアンテナ６１１の近傍を通過する。従って、移動局４００がアンテナ６１１の近傍を通過時、正のキャリア周波数偏差（Δｆ）が生じる。
【０１３６】
次に、移動局４００は、アンテナ６１１の近傍を通過後、アンテナ６１２との接続を維持したままアンテナ６１１に再接続し、ダイバーシティ通信を開始する。このとき、アンテナ６１１との通信には負のキャリア周波数偏差（−Δｆ）が生じ、アンテナ６１２との通信には正のキャリア周波数偏差（Δｆ）が生じる。
【０１３７】
同様に、移動局４００は、アンテナ６１２に所定距離まで近づくと、アンテナ６１２の近傍を通過する前にアンテナ６１２からアンテナ６１３に接続を切り替える。このとき、アンテナ６１１との接続は維持する。そして、移動局４００は、アンテナ６１１，６１３と接続している状態でアンテナ６１２の近傍を通過する。従って、移動局４００がアンテナ６１２の近傍を通過時、アンテナ６１１との通信には負のキャリア周波数偏差（−Δｆ）が生じ、アンテナ６１３との通信には正のキャリア周波数偏差（Δｆ）が生じる。
【０１３８】
次に、移動局４００は、アンテナ６１２の近傍を通過後、アンテナ６１３の接続を維持したまま、アンテナ６１１からアンテナ６１２に接続を切り替えてダイバーシティ通信を行う。このとき、アンテナ６１２との通信には負のキャリア周波数偏差（−Δｆ）が生じ、アンテナ６１３との通信には正のキャリア周波数偏差（Δｆ）が生じる。
【０１３９】
以上説明した第５の実施の形態に係る無線通信システムを用いることで、移動局４００がアンテナ６１１，６１２，６１３の近傍を高速で通過することによるキャリア周波数偏差の急激な変動を回避しつつ、ダイバーシティ通信を行うことができる。従って、より安定した高品質な無線通信が実現される。また、アンテナ６１１，６１２，６１３についての接続切替を無線基地局６００が一括して行うため、無線基地局間の通信が不要であり、切替制御時のシステム負荷が軽減される。
【０１４０】
なお、第１の実施の形態で述べたように、無線基地局６００が切替制御を行うのではなく、移動局４００が切替制御を行うように変形することもできる。また、第３の実施の形態で述べたように、キャリア周波数偏差に基づいて移動速度を測定する代わりに、移動局４００の現在位置の変化率に基づいて移動速度を測定するようにしてもよい。また、移動局４００がＧＰＳ機能を備えている場合、パイロット信号に基づいて現在位置を推定する代わりに、移動局４００で測定された現在位置の情報を制御情報として取得してもよい。また、キャリア周波数偏差に基づいて移動局が近づいているか遠ざかっているかの判断をしてもよい。
【０１４１】
［第６の実施の形態］
次に、第６の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。前述の第３の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。
【０１４２】
図１９は、第６の実施の形態のシステム構成を示す図である。第６の実施の形態に係る無線通信システムは、無線基地局が指向性アンテナを用いてカバーエリアを形成するようにしたものである。この無線通信システムは、移動局４００および無線基地局７００，７００ａ，７００ｂを有する。移動局４００は、第３の実施の形態で述べたものである。
【０１４３】
無線基地局７００，７００ａ，７００ｂは、自局のカバーエリア内に存在する移動局と無線通信を行う無線通信装置である。無線基地局７００，７００ａ，７００ｂは、それぞれ指向性アンテナを備えており、特定の方向に強い電波を放射している。ここで、無線基地局７００は、無線基地局７００ａのカバーエリア内に位置している。無線基地局７００ａは、無線基地局７００ｂのカバーエリア内に位置している。
【０１４４】
図２０は、第６の実施の形態のキャリア周波数変動を示す図である。ここでは、移動局４００が、無線基地局７００、無線基地局７００ａ、無線基地局７００ｂの順にそれぞれの近傍を高速で通過しながら、無線通信を継続して行う場合を考える。
【０１４５】
移動局４００は、無線基地局７００に所定距離まで近づくと、無線基地局７００の近傍を通過する前に無線基地局７００ａに接続を切り替える。無線基地局７００の設置位置は無線基地局７００ａのカバーエリアに含まれているため、通過前に切替処理を実行することは可能である。そして、移動局４００は、無線基地局７００ａと接続している状態で無線基地局７００の近傍を通過する。従って、移動局４００が無線基地局７００の近傍を通過する前後で、共に正のキャリア周波数偏差（Δｆ）が生じる。
【０１４６】
同様にして、移動局４００は、無線基地局７００ａに所定距離まで近づくと、無線基地局７００ａの近傍を通過する前に無線基地局７００ｂに接続を切り替える。無線基地局７００ａの設置位置は無線基地局７００ｂのカバーエリアに含まれているため、通過前に切替処理を実行することは可能である。そして、移動局４００は、無線基地局７００ｂと接続している状態で無線基地局７００ａの近傍を通過する。従って、移動局４００が無線基地局７００ａの近傍を通過する前後で、共に正のキャリア周波数偏差（Δｆ）が生じる。
【０１４７】
このように、移動局４００が無線基地局７００、無線基地局７００ａ、無線基地局７００ｂの順にそれぞれの近傍を通過する場合、近づく方向にある無線基地局のみと通信を行うことになる。一方、移動局４００が上記と逆方向、すなわち、無線基地局７００ｂ、無線基地局７００ａ、無線基地局７００の順にそれぞれの近傍を高速で通過する場合、遠ざかる方向にある無線基地局のみと通信を行うようにする。この場合、第２の実施の形態で述べたような切替制御が実行される。
【０１４８】
以上説明した第６の実施の形態に係る無線通信システムを用いることで、移動局４００は近づく方向にある無線基地局のみと通信を行うか、または、遠ざかる方向にある無線基地局のみと通信を行うことになる。従って、移動局４００が無線基地局７００，７００ａ，７００ｂの近傍を高速で通過することによるキャリア周波数偏差の急激な変動が回避され、より安定した無線通信が実現される。特に、移動局４００が高速道路や鉄道路線に沿って移動する場合など、移動局４００の移動方向が限られている場合に有効である。
【０１４９】
なお、第１の実施の形態で述べたように、無線基地局７００，７００ａ，７００ｂが切替制御を行うのではなく、移動局４００が切替制御を行うように変形することもできる。
［第７の実施の形態］
次に、第７の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。前述の第４〜６の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。
【０１５０】
図２１は、第７の実施の形態のシステム構成を示す図である。第７の実施の形態に係る無線通信システムは、無線基地局が複数の指向性アンテナを用いて、複数のカバーエリアを形成するようにしたものである。この無線通信システムは、移動局４００、無線基地局８００およびアンテナ８１１，８１２，８１３を有する。移動局４００は、第３の実施の形態で述べたものである。
【０１５１】
無線基地局８００は、アンテナ８１１，８１２，８１３を用いてマルチアンテナ通信を行う。すなわち、無線基地局８００は、アンテナ８１１，８１２，８１３それぞれから並列に受信信号を取得すると共に、アンテナ８１１，８１２，８１３それぞれに対して並列に送信信号を出力することができる。また、無線基地局８００は、移動局４００が接続するアンテナの切り替えを制御する。
【０１５２】
アンテナ８１１，８１２，８１３は、それぞれのカバーエリア内に存在する移動局と無線信号の送受信を行う。アンテナ８１１，８１２，８１３は、鉄道路線の沿線に設置されている。アンテナ８１１，８１２，８１３は、指向性アンテナであり、特定の方向に強い電波を放射している。アンテナ８１１は、アンテナ８１２のカバーエリア内に位置する。アンテナ８１２は、アンテナ８１３のカバーエリア内に位置する。
【０１５３】
ここで、列車に乗車した人が移動局４００を携帯している場合、移動局４００の移動ルートは「上り」および「下り」の２通りに限定される。無線基地局８００は、第４の実施の形態で述べたように、移動局４００が上り路線を移動する場合と下り路線を移動する場合の２通りについて、アンテナの切替パターンを定義した情報を保持しておく。そして、無線基地局８００は、切替制御時にはこの情報に基づいて切替先のアンテナを決定する。
【０１５４】
図２２は、第７の実施の形態のキャリア周波数変動を示す図である。ここでは、移動局４００が、アンテナ８１１、アンテナ８１２、アンテナ８１３の順にそれぞれの近傍を高速で通過しながら、無線通信を継続して行う場合を考える。
【０１５５】
移動局４００は、アンテナ８１１に所定距離まで近づくと、アンテナ８１１の近傍を通過する前にアンテナ８１２に接続を切り替える。アンテナ８１１の設置位置はアンテナ８１２のカバーエリアに含まれているため、通過前に切替処理を実行することは可能である。そして、移動局４００は、アンテナ８１２と接続している状態でアンテナ８１１の近傍を通過する。従って、移動局４００がアンテナ８１１の近傍を通過する前後で、共に正のキャリア周波数偏差（Δｆ）が生じる。
【０１５６】
同様にして、移動局４００は、アンテナ８１２に所定距離まで近づくと、アンテナ８１２の近傍を通過する前にアンテナ８１３に接続を切り替える。アンテナ８１２の設置位置はアンテナ８１３のカバーエリアに含まれているため、通過前に切替処理を実行することは可能である。そして、移動局４００は、アンテナ８１３と接続している状態でアンテナ８１２の近傍を通過する。従って、移動局４００がアンテナ８１２の近傍を通過する前後で、共に正のキャリア周波数偏差（Δｆ）が生じる。
【０１５７】
このように、移動局４００がアンテナ８１１、アンテナ８１２、アンテナ８１３の順にそれぞれの近傍を通過する場合、近づく方向にあるアンテナのみと通信を行うことになる。一方、移動局４００が上記と逆方向、すなわち、アンテナ８１３、アンテナ８１２、アンテナ８１１の順にそれぞれの近傍を高速で通過する場合、遠ざかる方向にあるアンテナのみと通信を行うようにする。この場合、第２の実施の形態で述べたような切替制御が実行される。
【０１５８】
以上説明した第７の実施の形態に係る無線通信システムを用いることで、移動局４００は近づく方向にあるアンテナのみと通信を行うか、または、遠ざかる方向にあるアンテナのみと通信を行うことになる。従って、移動局４００がアンテナ８１１，８１２，８１３の近傍を高速で通過することによるキャリア周波数偏差の急激な変動が回避され、より安定した無線通信が実現される。
【０１５９】
また、予めアンテナの切替パターンを適切に定義しておくことで、高速移動時にも、接続先として最適なアンテナを確実かつ迅速に決定することができる。すなわち、接続の切替回数を抑制して、効率的な無線通信を実現することができる。また、アンテナ８１１，８１２，８１３についての接続切替を無線基地局８００が一括して行うため、無線基地局間の通信が不要であり、切替制御時のシステム負荷が軽減される。
【０１６０】
なお、列車に無線通信装置（移動局）を搭載し、無線基地局８００が列車に搭載された移動局と無線通信を行うようにすることもできる。この場合、列車に搭載された移動局が代表して、列車の現在位置を無線基地局８００に通知することが考えられる。また、第１の実施の形態で述べたように、無線基地局８００が切替制御を行うのではなく、移動局４００が切替制御を行うように変形することもできる。この場合、無線基地局８００は、移動局４００が図２１に示すサービス提供エリアに進入したときに、アンテナの切替パターンを定義した情報を移動局４００に送信することが考えられる。
【０１６１】
以上の第１〜７の実施の形態を含む実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
各基地局アンテナの設置位置が他の基地局アンテナのカバーエリアに含まれている無線通信システムで用いる無線基地局であって、
移動局と前記移動局の接続先の基地局アンテナとの距離を測定する測定部と、
前記測定部で測定された距離が所定値以下となると前記移動局の接続先を他の基地局アンテナに切り替える切替部と、
を有することを特徴とする無線基地局。
【０１６２】
（付記２）
前記測定部は、前記移動局の移動速度を更に測定し、
前記切替部は、前記移動速度が所定値以上である場合に前記移動局の接続先を他の基地局アンテナに切り替える、
ことを特徴とする付記１記載の無線基地局。
【０１６３】
（付記３）
前記測定部は、前記移動局から受信した信号のキャリア周波数偏差に基づいて前記移動速度を測定することを特徴とする付記２記載の無線基地局。
【０１６４】
（付記４）
前記測定部は、前記移動局の現在位置を求め、求めた現在位置の変化に基づいて前記移動速度を測定することを特徴とする付記２記載の無線基地局。
【０１６５】
（付記５）
前記測定部は、複数の基地局アンテナそれぞれが受信した前記移動局からの信号を取得して前記移動局の現在位置を求め、求めた現在位置に基づいて前記距離を測定することを特徴とする付記１記載の無線基地局。
【０１６６】
（付記６）
前記切替部は、移動方向と切替先とする基地局アンテナとの対応付けを行い、前記移動局の現在の移動方向に応じた基地局アンテナに切り替えることを特徴とする付記１記載の無線基地局。
【０１６７】
（付記７）
前記切替部は、前記移動局が前記切替前の基地局アンテナと切替後の基地局アンテナとを用いたダイバーシティ通信を行うように制御することを特徴とする付記１記載の無線基地局。
【０１６８】
（付記８）
各基地局アンテナの設置位置が１以上の他の基地局アンテナのカバーエリアに含まれている無線通信システムで用いる無線基地局であって、
移動局と前記移動局の現在の接続先でない接続候補の基地局アンテナとの距離を測定する測定部と、
前記測定部で測定された距離が増加すると前記移動局の接続先を前記接続候補の基地局アンテナに切り替える切替部と、
を有することを特徴とする無線基地局。
【０１６９】
（付記９）
各基地局アンテナの設置位置が他の基地局アンテナのカバーエリアに含まれている無線通信システムで用いる移動局であって、
接続先の基地局アンテナとの距離を測定する測定部と、
前記測定部で測定された距離が所定値以下となると接続先を他の基地局アンテナに切り替える切替部と、
を有することを特徴とする移動局。
【０１７０】
（付記１０）
前記測定部は、前記移動局の移動速度を更に測定し、
前記切替部は、前記移動速度が所定値以上である場合に接続先を他の基地局アンテナに切り替える、
ことを特徴とする付記９記載の移動局。
【０１７１】
（付記１１）
前記測定部は、接続先の基地局アンテナから受信した信号のキャリア周波数偏差に基づいて前記移動速度を測定することを特徴とする付記１０記載の移動局。
【０１７２】
（付記１２）
前記測定部は、現在位置を求め、求めた現在位置の変化に基づいて前記移動速度を測定することを特徴とする付記１０記載の移動局。
【０１７３】
（付記１３）
前記測定部は、複数の基地局アンテナそれぞれから受信した既知信号に基づいて現在位置を求め、求めた現在位置に基づいて前記距離を測定することを特徴とする付記９記載の移動局。
【０１７４】
（付記１４）
前記測定部は、ＧＰＳにより現在位置を求め、求めた現在位置に基づいて前記距離を測定することを特徴とする付記９記載の移動局。
【０１７５】
（付記１５）
前記切替部は、切替前の基地局アンテナと切替後の基地局アンテナとを用いたダイバーシティ通信を行うよう制御することを特徴とする付記９記載の移動局。
【０１７６】
（付記１６）
各基地局アンテナの設置位置が１以上の他の基地局アンテナのカバーエリアに含まれている無線通信システムで用いる移動局であって、
現在の接続先でない接続候補の基地局アンテナとの距離を測定する測定部と、
前記測定部で測定された距離が増加すると接続先を前記接続候補の基地局アンテナに切り替える切替部と、
を有することを特徴とする移動局。
【０１７７】
（付記１７）
各基地局アンテナの設置位置が他の基地局アンテナのカバーエリアに含まれている無線通信システムの無線通信方法であって、
移動局と前記移動局の接続先の基地局アンテナとの距離を測定し、
測定された距離が所定値以下となると前記移動局の接続先を他の基地局アンテナに切り替える、
ことを特徴とする無線通信方法。
【０１７８】
（付記１８）
各基地局アンテナの設置位置が１以上の他の基地局アンテナのカバーエリアに含まれている無線通信システムの無線通信方法であって、
移動局と前記移動局の現在の接続先でない接続候補の基地局アンテナとの距離を測定し、
測定された距離が増加すると前記移動局の接続先を前記接続候補の基地局アンテナに切り替える、
ことを特徴とする無線通信方法。
【図面の簡単な説明】
【０１７９】
【図１】本実施の形態の概要を示す図である。
【図２】第１の実施の形態のシステム構成を示す図である。
【図３】第１の実施の形態の無線基地局を示す図である。
【図４】第１の実施の形態の移動局を示す図である。
【図５】第１の実施の形態のタイミング制御の手順を示すフローチャートである。
【図６】第１の実施の形態のハンドオーバ処理の流れを示すシーケンス図である。
【図７】第１の実施の形態のキャリア周波数変動を示す図である。
【図８】第２の実施の形態のタイミング制御の手順を示すフローチャートである。
【図９】第２の実施の形態のキャリア周波数変動を示す図である。
【図１０】第３の実施の形態の無線基地局を示す図である。
【図１１】第３の実施の形態の移動局を示す図である。
【図１２】第３の実施の形態のハンドオーバ処理の流れを示すシーケンス図である。
【図１３】第４の実施の形態のシステム構成を示す図である。
【図１４】第４の実施の形態の無線基地局を示す図である。
【図１５】ハンドオーバ定義テーブルのデータ構造を示す図である。
【図１６】第５の実施の形態のシステム構成を示す図である。
【図１７】第５の実施の形態のタイミング制御の手順を示すフローチャートである。
【図１８】第５の実施の形態のキャリア周波数変動を示す図である。
【図１９】第６の実施の形態のシステム構成を示す図である。
【図２０】第６の実施の形態のキャリア周波数変動を示す図である。
【図２１】第７の実施の形態のシステム構成を示す図である。
【図２２】第７の実施の形態のキャリア周波数変動を示す図である。
【符号の説明】
【０１８０】
１０  無線基地局
１１，１１ａ  基地局アンテナ
１２  測定部
１３  切替部
２０  移動局
【図１】
2009239766.tif 000003
【図２】
2009239766.tif 000004
【図３】
2009239766.tif 000005
【図４】
2009239766.tif 000006
【図５】
2009239766.tif 000007
【図６】
2009239766.tif 000008
【図７】
2009239766.tif 000009
【図８】
2009239766.tif 000010
【図９】
2009239766.tif 000011
【図１０】
2009239766.tif 000012
【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】
2009239766.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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