(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末局を搭載した移動体の移動経路に沿って複数の基地局が所定の間隔にて配置され、各基地局の通信エリアに進入した端末局が、当該基地局との間にて無線通信を行う無線通信システムであって、
前記各基地局による通信エリアは、一つの端末局が一つの通信エリアに与えられた全周波数帯域を占有してアクセス可能であると共に、当該通信エリア同士がオーバーラップしないよう構成され、
前記一の基地局による通信エリアだけでは端末局へのデータ伝送が完了しない場合は、前記移動体の移動方向に存在する複数の基地局による複数の通信エリアにてデータを分割伝送し、
前記端末局は、
前記分割伝送されるデータを蓄積しておくデータ蓄積手段を備え、
そのデータ蓄積手段に蓄積されたデータに基づいて連続的なデータ使用を実行可能に構成されており、
前記データ蓄積手段のデータ蓄積能力は、前記端末局において前記伝送されたデータが使用される速度Ｒと、前記データを分割伝送する通信エリア間を前記端末局が移動する際の所定の想定速度ｖ及び通信エリア間隔Ｌに基づいて定まるデータ非伝送時間Ｔ（＝Ｌ／ｖ）とを乗算した値（Ｒ×Ｔ）以上であること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１記載の無線通信システムにおいて、
前記想定速度ｖは、無線通信システムを設置する移動経路における移動体の法定速度を基準として定められていること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項１記載の無線通信システムにおいて、
前記想定速度ｖは、無線通信システムを設置する移動経路における移動体の平均走行速度を基準として定められていることを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか記載の無線通信システムにおいて、
前記通信エリアは、一つの端末局が一つの通信エリアに与えられた全周波数帯域を占有してアクセス可能であるという条件を満たしながら、取り得る最大の大きさであること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか記載の無線通信システムにおいて、
前記移動経路上における前記基地局の通信エリアの密度が下記の条件を満たすように設定されていること
を特徴とする無線通信システム。
（条件）…  Ｅ≧ＲaREQ／ＲaSA
但し、Ｅは本システムにおける通信区間の有効率、ＲaREQは端末局においてデータが中断なく使用できるために必要なデータ伝送速度、ＲaSA は基地局から端末局へのデータ伝送速度である。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか記載の無線通信システムにおいて、
前記移動経路は、複数の移動体が並行して移動できるよう複数の区分路にて構成されており、
前記通信エリアの移動経路幅方向の長さは、前記一の区分路の幅に基づいて設定されていること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項７】
請求項６記載の無線通信システムにおいて、
前記複数の区分路は間に何も介在せずに隣接しており、
前記複数の区分路それぞれに対応する通信エリアが移動経路幅方向に隣接しないように相互に位置をずらして通信エリアが形成されていること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
請求項６記載の無線通信システムにおいて、
前記複数の区分路は間に何も介在せずに隣接しており、
前記複数の区分路それぞれに対応する通信エリアが移動経路幅方向に隣接すると共に、当該隣接する通信エリア同士が干渉しないように所定の間隔を空けて通信エリアが形成されていること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか記載の無線通信システムにおいて、
前記基地局は、前記通信エリアを形成するための搬送波を、移動経路を移動する移動体及び移動経路上や周辺の構造物によって遮られないような方向から送信すること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項１０】
請求項９記載の無線通信システムにおいて、
前記基地局は、前記区分路のほぼ真上から前記搬送波を送信すること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか記載の無線通信システムにおいて、
前記基地局は、前記通信エリアを形成するための搬送波を、前記移動経路に沿って基地局アンテナ直下から移動体の進行方向側のみの範囲もしくは進行方向と反対側のみの範囲に送信すること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか記載の無線通信システムにおいて、
前記移動経路上における前記基地局の通信エリアの密度が下記の条件を満たすように設定されていること
を特徴とする無線通信システム。
（条件）…  Ｅ＞１０＾｛−（ＧtSA−ＧtCN）／１０｝
但し、Ｅは本システムにおける通信区間の有効率、ＧtSAは本システムにおける基地局のアンテナ利得、ＧtCNは通信エリアがオーバーラップする連続アクセス方式のシステムにおける基地局のアンテナ利得である。
（なお、上式中の「＾」は「＾」の前の数値を「＾」の後の数値の回数、累乗することを意味する。本明細書の他の部分でも同じである。）
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか記載の無線通信システムにおいて、
前記複数の基地局は、一の制御局と光伝送線路を介して接続されていると共に、当該制御局は外部と有線通信網に接続されており、
下り方向においては、
前記制御局が外部から前記端末局宛の有線用信号を受け取り、その有線用信号を変換してベースバンド信号を生成し、そのベースバンド信号を高周波信号に変換した後に光信号に変調して前記基地局へ伝送し、
当該基地局では、前記制御局から伝送された光信号を電気信号に変換して前記高周波信号を取り出し、その取り出した高周波信号を前記端末局へ送信すること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか記載の無線通信システムにおいて、
前記複数の基地局は、一の制御局と光伝送線路を介して接続されていると共に、当該制御局は外部と有線通信網に接続されており、
下り方向においては、
前記制御局が外部から前記端末局宛の有線用信号を受け取り、その有線用信号を変換してベースバンド信号を生成し、そのベースバンド信号を中間周波信号に変換した後に光信号に変調して前記基地局へ伝送し、
当該基地局では、前記制御局から伝送された光信号を電気信号に変換して前記中間周波信号を取り出し、その取り出した中間周波信号を高周波信号に変換し、その変換した高周波信号を前記端末局へ送信すること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項１５】
請求項１〜１２のいずれか記載の無線通信システムにおいて、
前記複数の基地局は、一の制御局と光伝送線路を介して接続されていると共に、当該制御局は外部と有線通信網に接続されており、
下り方向においては、
前記制御局が外部から前記端末局宛の有線用信号を受け取り、その有線用信号を変換してベースバンド信号を生成し、そのベースバンド信号を光信号に変調して前記基地局へ伝送し、
当該基地局では、前記制御局から伝送された光信号を電気信号に変換して前記ベースバンド信号を取り出し、その取り出したベースバンド信号を高周波信号に変換し、その変換した高周波信号を前記端末局へ送信すること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項１６】
請求項１〜１２のいずれか記載の無線通信システムにおいて、
前記複数の基地局は、一の制御局と光伝送線路を介して接続されていると共に、当該制御局は外部と有線通信網に接続されており、
上り方向においては、
前記基地局が前記端末局から送信された高周波信号を受信し、光信号に変換して前記制御局へ伝送し、
当該制御局では、前記基地局から伝送された光信号から元の高周波信号を取り出し、その取り出した高周波信号を有線用の信号に変換して前記外部の有線通信網に接続すること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項１７】
請求項１〜１２のいずれか記載の無線通信システムにおいて、
前記複数の基地局は、一の制御局と光伝送線路を介して接続されていると共に、当該制御局は外部と有線通信網に接続されており、
上り方向においては、
前記基地局が前記端末局から送信された高周波信号を受信し、受信した高周波信号を中間周波信号に変換し、その中間周波信号を光信号に変換して前記制御局へ伝送し、
当該制御局では、前記基地局から伝送された光信号から元の中間周波信号を取り出し、その取り出した中間周波信号を有線用の信号に変換して前記外部の有線通信網に接続すること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項１８】
請求項１〜１２のいずれか記載の無線通信システムにおいて、
前記複数の基地局は、一の制御局と光伝送線路を介して接続されていると共に、当該制御局は外部と有線通信網に接続されており、
上り方向においては、
前記基地局が前記端末局から送信された高周波信号を受信し、受信した高周波信号をベースバンド信号に変換し、そのベースバンド信号を光信号に変換して前記制御局へ伝送し、
当該制御局では、前記基地局から伝送された光信号から元のベースバンド信号を取り出し、その取り出したベースバンド信号を有線用の信号に変換して前記外部の有線通信網に接続すること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか記載の無線通信システムにおいて、
前記複数の基地局と制御局との接続形態はスター型であること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項２０】
請求項１〜１８のいずれか記載の無線通信システムにおいて、
前記複数の基地局と制御局との接続形態はバス型であること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項２１】
請求項２０記載の無線通信システムにおいて、
前記複数の基地局と制御局との間の光伝送は、各基地局によって伝送する光波長を異ならしめることによって分割多重する波長分割多重形式を用いること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれか記載の無線通信システムにおいて、
前記基地局が有するアンテナは、複数のアンテナ素子で構成されるアレーアンテナであること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項２３】
請求項１〜２２のいずれか記載の無線通信システムにおいて、
前記端末局が有するアンテナは、複数のアンテナ素子で構成されるアレーアンテナであること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項２４】
端末局を搭載した移動体の移動経路に沿って複数の基地局が所定の間隔にて配置され、各基地局の通信エリアに進入した端末局との間にて無線通信を行い、前記各基地局による通信エリアは、一つの端末局が一つの通信エリアに与えられた全周波数帯域を占有してアクセス可能であると共に、当該通信エリア同士がオーバーラップしないよう構成され、前記一の基地局による通信エリアだけでは端末局へのデータ伝送が完了しない場合は、前記移動体の移動方向に存在する複数の基地局による複数の通信エリアにてデータを分割伝送し、前記端末局は、前記分割伝送されるデータを蓄積しておくデータ蓄積手段を備え、そのデータ蓄積手段に蓄積されたデータに基づいて連続的なデータ使用を実行可能に構成された無線通信システムに用いられる基地局であって、
さらに、前記移動経路上における前記通信エリアの密度が下記の条件を満たすように設定されていること
を特徴とする基地局。
（条件）…  Ｅ≧ＲaREQ／ＲaSA
但し、Ｅは本システムにおける通信区間の有効率、ＲaREQは端末局においてデータが中断なく使用できるために必要なデータ伝送速度、ＲaSA は基地局から端末局へのデータ伝送速度である。
【請求項２５】
請求項２４記載の基地局において、
前記通信エリアは、一つの端末局が一つの通信エリアに与えられた全周波数帯域を占有してアクセス可能であるという条件を満たしながら、取り得る最大の大きさであること
を特徴とする基地局。
【請求項２６】
請求項２５記載の基地局において、
前記移動経路は、複数の移動体が並行して移動できるよう複数の区分路にて構成されており、
前記通信エリアの移動経路幅方向の長さは、前記一の区分路の幅に基づいて設定されていること
を特徴とする基地局。
【請求項２７】
請求項２６記載の基地局において、
前記複数の区分路は間に何も介在せずに隣接しており、
前記複数の区分路それぞれに対応する通信エリアが移動経路幅方向に隣接しないように相互に位置をずらして通信エリアが形成されていること
を特徴とする基地局。
【請求項２８】
請求項２６記載の基地局において、
前記複数の区分路は間に何も介在せずに隣接しており、
前記複数の区分路それぞれに対応する通信エリアが移動経路幅方向に隣接すると共に、当該隣接する通信エリア同士が干渉しないように所定の間隔を空けて通信エリアが形成されていること
を特徴とする基地局。
【請求項２９】
請求項２６〜２８のいずれか記載の基地局において、
前記通信エリアを形成するための搬送波を、移動経路を移動する移動体及び移動経路上や周辺の構造物によって遮られないような方向から送信すること
を特徴とする基地局。
【請求項３０】
請求項２９記載の基地局において、
前記基地局は、前記区分路のほぼ真上から前記搬送波を送信すること
を特徴とする基地局。
【請求項３１】
請求項２４〜３０のいずれか記載の基地局において、
前記基地局は、前記通信エリアを形成するための搬送波を、前記移動経路に沿って基地局アンテナ直下から移動体の進行方向側のみの範囲もしくは進行方向と反対側のみの範囲に送信すること
を特徴とする基地局。
【請求項３２】
請求項２４〜３１のいずれか記載の基地局において、
前記移動経路上における前記通信エリアの密度が下記の条件を満たすように設定されていること
を特徴とする基地局。
（条件）…  Ｅ＞１０＾｛−（ＧtSA−ＧtCN）／１０｝
但し、Ｅは本システムにおける通信区間の有効率、ＧtSAは本システムにおける基地局のアンテナ利得、ＧtCNは通信エリアがオーバーラップする連続アクセス方式のシステムにおける基地局のアンテナ利得である。
【請求項３３】
請求項２４〜３２のいずれか記載の基地局において、
外部の有線通信網から前記端末局宛の有線用信号を受け取り、その有線用信号を変換してベースバンド信号を生成し、そのベースバンド信号を高周波信号に変換した後に光信号に変調する機能を有する制御局と光伝送線路を介して接続されており、
下り方向においては、
前記制御局から伝送された光信号を電気信号に変換して前記高周波信号を取り出し、その取り出した高周波信号を前記端末局へ送信すること
を特徴とする基地局。
【請求項３４】
請求項２４〜３２のいずれか記載の基地局において、
外部の有線通信網から前記端末局宛の有線用信号を受け取り、その有線用信号を変換してベースバンド信号を生成し、そのベースバンド信号を中間周波信号に変換した後に光信号に変調する機能を有する制御局と光伝送線路を介して接続されており、
下り方向においては、
前記制御局から伝送された光信号を電気信号に変換して前記中間周波信号を取り出し、その取り出した中間周波信号を高周波信号に変換し、その変換した高周波信号を前記端末局へ送信すること
を特徴とする基地局。
【請求項３５】
請求項２４〜３２のいずれか記載の基地局において、
外部の有線通信網から前記端末局宛の有線用信号を受け取り、その有線用信号を変換してベースバンド信号を生成し、そのベースバンド信号を光信号に変調する機能を有する制御局と光伝送線路を介して接続されており、
下り方向においては、
前記制御局から伝送された光信号を電気信号に変換して前記ベースバンド信号を取り出し、その取り出したベースバンド信号を高周波信号に変換し、その変換した高周波信号を前記端末局へ送信すること
を特徴とする基地局。
【請求項３６】
請求項２４〜３２のいずれか記載の基地局において、
外部の有線通信網と接続され、光信号から元の高周波信号を取り出して有線用の信号に変換する機能を有する制御局と光伝送線路を介して接続されており、
上り方向においては、
前記端末局から送信された高周波信号を受信し、光信号に変換して前記制御局へ伝送すること
を特徴とする基地局。
【請求項３７】
請求項２４〜３２のいずれか記載の基地局において、
外部の有線通信網と接続され、光信号から元の中間周波信号を取り出し、その取り出した中間周波信号を有線用の信号に変換する機能を有する制御局と光伝送線路を介して接続されており、
上り方向においては、
前記端末局から送信された高周波信号を受信し、受信した高周波信号を中間周波信号に変換し、その中間周波信号を光信号に変換して前記制御局へ伝送すること
を特徴とする基地局。
【請求項３８】
請求項２４〜３２のいずれか記載の基地局において、
外部の有線通信網と接続され、光信号から元のベースバンド信号を取り出し、その取り出したベースバンド信号を有線用の信号に変換する機能を有する制御局と光伝送線路を介して接続されており、
上り方向においては、
前記端末局から送信された高周波信号を受信し、受信した高周波信号をベースバンド信号に変換し、そのベースバンド信号を光信号に変換して前記制御局へ伝送すること
を特徴とする基地局。
【請求項３９】
端末局を搭載した移動体の移動経路に沿って複数の基地局が所定の間隔にて配置され、各基地局の通信エリアに進入した端末局が当該基地局との間にて無線通信を行い、前記各基地局による通信エリアは、一つの端末局が一つの通信エリアに与えられた全周波数帯域を占有してアクセス可能であると共に、当該通信エリア同士がオーバーラップしないよう構成され、前記一の基地局による通信エリアだけでは端末局へのデータ伝送が完了しない場合は、前記移動体の移動方向に存在する複数の基地局による複数の通信エリアにてデータを分割伝送する無線通信システムに用いられる端末局であって、
前記基地局から分割伝送されるデータを蓄積しておくデータ蓄積手段を備え、
そのデータ蓄積手段に蓄積されたデータに基づいて連続的なデータ使用を実行可能に構成されており、
前記データ蓄積手段のデータ蓄積能力は、自局において前記伝送されたデータを使用する速度Ｒと、前記データが分割伝送される通信エリア間を自局が移動する際の所定の想定速度ｖ及び通信エリア間隔Ｌに基づいて定まるデータ非伝送時間Ｔ（＝Ｌ／ｖ）とを乗算した値（Ｒ×Ｔ）以上であること
を特徴とする端末局。
【請求項４０】
請求項３９記載の端末局において、
前記想定速度ｖは、無線通信システムを設置する移動経路における移動体の法定速度を基準として定められていること
を特徴とする端末局。
【請求項４１】
請求項３９記載の端末局において、
前記想定速度ｖは、無線通信システムを設置する移動経路における移動体の平均走行速度を基準として定められていることを特徴とする端末局。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば路車間などの移動体に搭載された端末局と移動体の移動経路に沿って設置された基地局との間において大容量のデータ伝送が可能な無線通信技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信分野における無線通信技術としてＰＤＣ等のセルラー通信が既に実現されている。この技術を検討する。ＰＤＣ（Personal Digital Cellular） ではサービスエリアを多数のセルと呼ぶ広い無線ゾーン（マクロセル、半径で０．５〜２０ｋｍ）に分割し、各セルの中心に無線基地局（ＢＳ）を設置する（図１５（ａ）参照）。マクロセルであるため、基地局の数がＰＨＳ（Personal Handy-phone System）のマイクロセル（半径で０．１〜０．５ｋｍ）に対して少なくて済み、インフラコストが有利である。また各セルは隣接セルと重なる部分を持つ連続方式の通信システムである。このことによって端末局（移動局）は途切れることなく通信することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、各セルが隣接セルと重なる部分を持つため、混信を防止するには、隣接セルと搬送周波数を変える必要が生じる。このためサービス（ＰＤＣ）に与えられた全周波数領域（８１０〜８２６ＭＨｚ，１４２９〜１４５３ＭＨｚ）を分割して各セルに割り当てる必要がある。具体的には７分割（図１５（ａ）中にはｆ1〜ｆ7で示す）している。このことによって、ユーザ１台あたりが使用できる帯域が全帯域に対して小さくなり、伝送できるデータ速度が制限されるという問題が生じる。
【０００４】
さらに、１つのセルを相対的に広域としたことによって、セル内に複数のユーザ端末が存在する状況への対応として多元接続としている。このため、図１５（ｂ）に示すように、アクセス時間を分割して各ユーザに割り当てる必要がある（時間分割多重：ＴＤＭＡ）。このことによって、平均データ伝送速度が低下するという問題もある。
【０００５】
このように、セルラー方式を路車間通信に適用するとユーザ１台あたりが使用できる帯域、通信時間が少なくなり、大容量通信の実現は困難である。
そこで、大容量の路車間通信の実現に有効な新規な通信システムであって、セルラー通信などの通信方式に対してデータ伝送速度を大きくでき、また基地局の設置密度も低くできる技術を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の無線通信システムにおける基地局の通信エリアは、一つの端末局が一つの通信エリアに与えられた全周波数帯域を占有してアクセス可能な大きさであると共に、通信エリア同士がオーバーラップしないよう構成されている。したがって、通信エリア内で時間分割や周波数分割などの多元アクセスを施す必要が無く、一の端末局に対して一の通信エリアに与えられた全帯域と全通信時間を与えることができ、また、全ての通信エリアで本システムに与えられた全周波数帯域を使用でき、高速通信が可能となる。
【０００７】
上述した従来技術のセルラー方式の場合と具体的な数値で比較してみる。上述した具体例では、１つのセル（通信エリア）にはシステムに与えられた全周波数帯域を７分割しており、さらに、１つのセル内に存在するｎの端末局に対応するため時間分割などによってアクセス時間をｎ分割している。したがって、一の端末局が使用できる分量は、実質的に全周波数帯域の１／（７ｎ）となり、ｎ＝１０でも１／７０という小さな値となってしまう。したがって、本発明のように、一の端末局が全周波数帯域を占有してアクセスできることが非常に有利であることが判る。なお、通信エリアが相対的に小さいことから、基地局の設置密度に関して不利になるのではないかという疑問があるが、このように一の端末局が全周波数帯域を占有してアクセスできるようにしたことから、一の通信エリアに端末局が居る間に大容量のデータを通信することができる。したがって、結果として通信エリア同士をある程度離間させても問題なく、基地局の設置密度の低減にも寄与することとなる。
【０００８】
なお、通信エリアに関しては、「一つの端末局が一つの通信エリアに与えられた全周波数帯域を占有してアクセス可能な大きさである」という条件を上述したが、請求項４に示すように、この条件を満たしながら、取り得る最大の大きさであることが好ましい。請求項１に示した条件は、通信エリアのサイズの上限を規定しているので、それよりも小さければ上述した「多元接続が不要」といった効果が得られる。但し、高速通信（大容量通信）の実現という目的からは、通信エリアは大きいほどよい。そこで、一つの端末局が一つの通信エリアに与えられた全周波数帯域を占有してアクセス可能という条件を満たしながら、取り得る最大の大きさの通信エリアとして設定すれば、移動体が当該通信エリアに存在する時間が極力長くなる。つまり、上述した一の端末局が全周波数帯域を占有してアクセスできる時間を極力長くすれば、高速通信の実現の面でさらに有利となる。
【０００９】
この「取り得る最大の大きさ」とは、例えば路車間通信を想定すれば、「車１台収容できる」程度のエリアを確保することが考えられる。具体的には車長及び車幅にほぼ近い値である４ｍ×３ｍというようなサイズである。なお、「一つの端末局が一つの通信エリアに与えられた全周波数帯域を占有してアクセス可能である」ことが前提条件であるので、車両が所定速度以上でしか移動しない状況が想定されるのであれば、例えば車間距離も加味して、１０ｍ×３ｍといったエリアあるいはそれよりも広いエリアであっても、採用し得る。逆に、渋滞などで車間距離が非常に短くなるような状況が想定される場合には、やはり上述の４ｍ×３ｍ程度を採用すべきである。また、上述の４ｍ×３ｍなどは、移動体の具体例として車両、特に乗用車を想定したものであり、例えば大型車しか走行できない移動経路であれば、よりエリアを大きくできることは当然である。
【００１０】
また、本発明の無線通信システムでは、大容量伝送を実現するため、一の基地局による通信エリアだけでは端末局へのデータ伝送が完了しない場合は、移動体の移動方向に存在する複数の基地局による複数の通信エリアにてデータを分割伝送する。
【００１１】
そして、このようにデータを分割伝送することに対応し、その分割伝送されるデータを端末局側で蓄積するためのデータ蓄積手段を備えるのであるが、その場合のデータ蓄積能力は、次に示すようにする。つまり、端末局において伝送されたデータが使用される速度Ｒと、データを分割伝送する通信エリア間を端末局が移動する際の所定の想定速度ｖ及び通信エリア間隔Ｌに基づいて定まるデータ非伝送時間Ｔ（＝Ｌ／ｖ）とを乗算した値（Ｒ×Ｔ）以上とするのである。
【００１２】
データが複数の通信エリアにて分割伝送される場合には、その通信エリアがスポット的に存在するため、データが伝送されない区間（時間）が生じる。したがって、そのデータ非伝送区間（時間）において端末局にてデータを使用するのに十分なデータ蓄積能力が端末局側にあれば、間欠的なデータ伝送によっても連続的なデータ使用ができる。その十分なデータ蓄積能力としては、上述のように、最低限Ｒ×Ｔだけあればよい。なお、このデータ非伝送時間Ｔを決める上で用いた想定速度ｖは、例えば移動体として道路を走行する車両を考えるならば、その道路の法定速度を基準として定めたり、あるいは実際に平均走行速度を調べるなどして定めることができる。
【００１３】
一方、このように端末局側に十分なデータ蓄積能力があっても、基地局側から適切な量のデータが伝送されないと、間欠的なデータ伝送によっても連続的なデータ使用ができなくなる。したがって、移動経路上における基地局の通信エリアの密度を請求項５に示すような条件で設定すればよい。この条件に関しては後で詳しく説明する。
【００１４】
また、基地局の通信エリアのサイズ及び配置に関しては、次のような観点からの工夫が考えられる。
例えば、移動経路が、複数の移動体が並行して移動できるよう複数の区分路にて構成されていれば、通信エリアの移動経路幅方向の長さを、一の区分路の幅に基づいて設定する（請求項６）。移動体として乗用車を考えた場合、現在の一般的な車幅は２ｍ弱である。しかし、道路の１車線の幅員は３．５ｍ程度あることが多く、その場合、車線内の中央を車両が走行するとも限らない。そこで、車線内のどこを走行しても通信できるように、通信エリアを経路幅（ここでは１車線の幅員）に基づいて設定することが好ましいと考えられる。
【００１５】
なお、「複数の区分路がある場合」とは、上下１車線以上ずつ存在する場合も該当するし、上下一方のみで２車線以上存在する場合も該当する。そして、このように複数の区分路がある場合であって、それら複数の区分路は間に何も介在せずに隣接する場合には、請求項８のようにして通信エリア同士の干渉を防止することが考えられる。つまり、複数の区分路それぞれに対応する通信エリアが移動経路幅方向に隣接しないように相互に位置をずらして通信エリアを形成するのである。このようにすれば、例えば一の通信エリアに存在する移動体によって搬送波が散乱したとしても、他の通信エリアに与える影響がない、あるいは少ないと考えられ、例えば車線幅一杯の３．５ｍであってもよく、その場合、車線内のどこを走行しても通信できるという点で有利になる。なお、「相互に位置をずらす」とは、例えば千鳥状に配置することなどを指すが、必ずしも「千鳥状」に限定されることはない。
【００１６】
一方、複数の区分路は間に何も介在せずに隣接している場合には、請求項８に示すようにして通信エリア同士の干渉を防止することが考えられる。つまり、複数の区分路それぞれに対応する通信エリアが移動経路幅方向に隣接すると共に、当該隣接する通信エリア同士が干渉しないように所定の間隔を空けて通信エリアを形成するのである。例えば車線幅が３．５ｍである場合に、通信エリア同士が干渉しないように所定の間隔を空け、例えば移動経路幅方向の長さを３ｍとすることが考えられる。
【００１７】
また、通信エリアを形成するための搬送波をどの方向から送信するかについては、次のような工夫が考えられる。まず、概念的に言えば、移動経路を移動する移動体及び移動経路上や周辺の構造物によって遮られないような方向から送信すればよいと言える。例えば移動経路幅方向に関して考えると、複数車線ある場合に別の車線を走行する車両によって搬送波が遮られる（いわゆるシャドウイング）と、適切な通信ができない。そこで、基地局が、通信エリアを形成するための搬送波を、他の区分路を移動する移動体によって遮られないような方向から送信することでこの問題は解決できる。また、移動経路方向に関して考えれば同じ区分路を移動する移動体によって遮られないようにすることも必要である。さらに、移動体だけでなく、移動経路上や周辺に設置されている標識などの構造物であっても遮られる可能性はあるため、これらによっても遮られないようにすることが必要である。具体的には、移動経路幅方向に関し、区分路のほぼ真上から搬送波を送信することが考えられる（請求項１０）。もちろん、移動経路幅方向に関して区分路からずれた方向から送信してもよいが、その場合に上述の「遮られないような方向」とするためには、「上方から送信する」若しくは区分路のほぼ真上から搬送波を送信する」というのが現実的である。
【００１８】
一方、移動経路における移動体の進行方向に関しては、区分路の有無に関係なく、また上述のシャドウイング回避以外にも、移動経路に沿って基地局アンテナ直下から移動体の進行方向側のみの範囲もしくは進行方向と反対側のみの範囲に送信することが好ましい（請求項１１）。具体的には、次のような点に留意すればよい。例えば通信アンテナ直下から移動体の進行方向に関して前後対称にビームを形成すると、ドップラー現象により車両がアンテナ直下を通過する前後で搬送波周波数が不連続に変化する（図３（ａ）参照）。従って、アンテナ直下から前後いずれか一方にのみ搬送波のビームを形成すれば、ドップラー現象による不具合は生じない（図３（ｂ）参照）。
【００１９】
ところで、請求項１でも示したように、本無線通信システムにおける基地局の通信エリアは、一つの端末局が一つの通信エリアに与えられた全周波数帯域を占有してアクセス可能な大きさであると共に、通信エリア同士がオーバーラップしないよう構成されていることを前提とするが、その通信エリア同士が離間しているほど、基地局の設置頻度が少なくて済む。但し、離れすぎると、平均的な通信速度が低下し、全体としての大容量・高速通信が実現できなくなる。そこで、従来の連続方式よりも高効率のデータ伝送ができる隣接通信エリア間の最大値を得るためには、移動経路上における基地局の通信エリアの密度が請求項１２に示す条件を満たす範囲での最大値を設定すればよい。この条件に関しても後で詳しく説明する。
【００２０】
一方、本システムを実現する上では、インフラコスト低減の観点からも、請求項１３〜２１に示す構成を採用するとよい。この構成では、基地局を「電波の噴出し口」とし、複数の基地局の制御を１台の制御局が受け持っており、各基地局に局部発振器やミキサを設ける必要がない。つまり、ミリ波デバイスを最小限に抑えることができるため、基地局の構成が非常に簡素なものとなり、基地局を小型に構成できる。これらの詳細については後述する。
【００２１】
また、基地局側が有するアンテナ、あるいは端末局が有するアンテナに関しては、請求項２２，２３に示すように、複数のアンテナ素子で構成されるアレーアンテナを採用することも考えられる。一般的なアンテナは指向性を制御することが困難であったため、例えば基地局の形成する通信エリアは固定されていた。これに対して、アレーアンテナは複数のアンテナ素子で構成されるため、搬送波ビームの指向性を制御することができる。そのため、通信エリアを移動する端末局の位置に合わせて移動させたり、単一のアレーアンテナで複数の通信エリアを形成できたり、電力密度を制御できたり、通信エリアの形状自体を制御でき、それぞれに対応する効果が得られる。これらの詳細については後述する。
【００２２】
なお、以上の説明は無線通信システムとして実現した場合について説明したが、基地局という単位で発明を捉えることもできる。例えば請求項２４に示すように、端末局を搭載した移動体の移動経路に沿って複数の基地局が所定の間隔にて配置され、各基地局の通信エリアに進入した端末局との間にて無線通信を行い、前記各基地局による通信エリアは、一つの端末局が一つの通信エリアに与えられた全周波数帯域を占有してアクセス可能であると共に、当該通信エリア同士がオーバーラップしないよう構成され、前記一の基地局による通信エリアだけでは端末局へのデータ伝送が完了しない場合は、前記移動体の移動方向に存在する複数の基地局による複数の通信エリアにてデータを分割伝送し、前記端末局は、前記分割伝送されるデータを蓄積しておくデータ蓄積手段を備え、そのデータ蓄積手段に蓄積されたデータに基づいて連続的なデータ使用を実行可能に構成された無線通信システムに用いられる基地局であって、さらに、前記移動経路上における前記通信エリアの密度が下記の条件を満たすように設定された基地局とする。この基地局は、請求項５に示したシステムに好適に用いることのできるものである。同様に、請求項２６〜３８に記載の基地局は、請求項６〜２１に示したシステムに好適に用いることのできるものである。これらの基地局としての効果は、上述したシステムにおける場合と基本的に同様であるので、繰り返さない。
【００２３】
一方、端末局という単位で発明を捉えた場合には、請求項３９に示すように、請求項１のシステムに対応するものが考えられる。つまり、間欠的なデータ伝送によっても連続的なデータ使用ができるような十分なデータ蓄積能力を端末局側が備えるのである。この場合の効果も上記システムとしての効果説明において既に述べているので繰り返さない。
【００２４】
一方、請求項４０，４１に示す基地局は、請求項２，３のシステムに対応するものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された実施例について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施例に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
【００２６】
図１は、上述した発明が適用された路車間通信システムの概略構成を表す説明図である。
図１（ａ）に示すように、本システムは、道路に沿って所定の間隔で配置された基地局Ｋと、道路を走行する車両に搭載された端末局Ｔとから成る。
【００２７】
この内、端末局Ｔは、車両の上部に設置されたアンテナ（端末局アンテナ）ＡＴｔと、その端末局アンテナＡＴｔを介して無線通信を行う端末局本体１とを備えている。
一方、基地局Ｋは、道路上方に設けられたアンテナ（基地局アンテナ）ＡＴｋと、その基地局アンテナＡＴｋを介して無線送受を行う基地局本体１０とを備えている。なお、基地局アンテナＡＴｋの位置に関しての詳細は後述する。
【００２８】
また、基地局本体１０は、光ファイバを介して制御局Ｓと接続されている。この制御局Ｓと基地局Ｋとの関係についても後述する。
基地局Ｋは、基地局アンテナＡＴｋから搬送波ビームを放射して所定の通信エリアを形成し、その通信エリア内に進入した端末局Ｔとの間で無線通信を行う。つまり、車両に搭載された端末局Ｔが車両の移動に伴って間欠的に通信エリアに入出し、その通信エリアに滞在中の端末局Ｔが基地局Ｋとの間でデータ通信を行う。ここで、基地局Ｋによる通信エリアについては、次の２つの条件を満たすように設定されている。
【００２９】
［条件▲１▼］…同時に複数の端末局Ｔが存在し得ない大きさである。具体的には、端末局Ｔを搭載した車両が高々一台入れる程度のサイズのエリア（パーソナルエリアと称す。）である。
［条件▲２▼］…通信エリア同士がオーバーラップしないよう構成されている。
【００３０】
このような２条件を満たすように設定された通信エリアにて、端末局Ｔと基地局Ｋとが通信する。これをスポットアクセス方式の通信と呼ぶこととする。このスポットアクセス方式にて通信することで、次のような効果が発揮される。
まず、上述した条件▲１▼によって通信エリア内で時間分割や周波数分割等の多元アクセスを施す必要が無くなる。このため一つの端末局Ｔに対して一つの通信エリアに与えられた全帯域と全通信時間を与えることができ高速通信が可能となる。また、条件▲２▼によって全ての通信エリアが同一の周波数帯域を使用することができ、一つのサービスに与えられた全周波数帯域を全ての通信エリアで使用することができる。このため各ユーザー端末はサービスに与えられた全周波数帯域を使用することができより高速な通信が可能となる。
【００３１】
以上の説明は概念的であったので、通信エリアの大きさや形成方法、搬送波周波数などについてさらに具体的に説明する。
（１）まず、条件▲１▼を満たす通信エリアの具体的な大きさに関して検討する。路車間通信の対象とする車両は大型トラックから普通車、軽自動車まで様々である。しかし通信エリアの大きさが、普通車、軽自動車に対して上記条件▲１▼を満たすならば、それより大きな車両に対しては必ず条件▲１▼は満たされるため、普通車、軽自動車に対して検討する。まず、車とそのサイズの一例を以下に示す。
0003760079.tif 000002
これらから車両進行方向の長さは４ｍ程度であることが分かり、通信エリアの車両進行方向の長さを４ｍ程度とすると、走行中はもちろん渋滞中でも通信エリア内に２台以上の車両は入らず、同時に複数の端末局Ｔが通信エリア内には存在しないと考えられる。また、車両幅方向の長さは２ｍ程度であることがわかる。しかし車両が必ずしも車線中央を走行するとは限らないことから通信エリアの車両幅方向の長さは幅員程度（３．５ｍ）が望ましいと考える。ただし、隣接車線にまで広がると干渉の原因となることから幅員から両側に1割程度の余裕を持たせて３ｍ程度が望ましいと考える。したがって、通信エリアのサイズを縦（道路の長さ方向）４ｍ×横（道路幅方向）３ｍとする。
【００３２】
なお、ここでいう４ｍ×３．５ｍは、図１（ｂ）に示すように、車両上部に取り付けられた端末局アンテナＡＴｔの位置においてそのサイズになるように設定されている。したがって、上述の車サイズ例からすれば、道路上１．４ｍ〜１．５ｍで上記通信エリアのサイズが確保できるように設定することとなる。
【００３３】
また、通信エリアの形状（ここでは断面形状を意味する）に関しては、略楕円形状が形成し易いが、通信対象が車両であるため、長方形状にすると次の利点が得られる。つまり、端末局アンテナＡＴｔが縦方向の４ｍ分に存在する時間が、車両の車線内の走行位置に関係なく同じだけ確保できることとなる。したがって、図１（ａ）での概念説明では略楕円形状となっているが、実際には略長方形状の断面となるようなビームを照射することが望ましい。
【００３４】
通信エリアの横幅３ｍというのは、隣接車線における通信エリアとの干渉を考慮したものであるが、複数車線があるといっても、それら複数車線間に何も介在せずに単に隣接する場合と、分離帯のようなものがあり車線同士が直接的には接していない場合もある。図２（ａ）に示すように、複数車線が直接隣接している場合であって、通信エリア同士が道路幅方向に隣合うように形成される場合には、上述したように両通信エリア間の干渉防止のために道路幅３．５ｍ一杯ではなく、余裕を持たせた３ｍ程度が好ましい。
【００３５】
但し、複数車線が直接隣接している場合であっても、図２（ｂ）に示すように、通信エリア同士が道路幅方向に隣接しないように相互に位置をずらせば、例えば一の通信エリアに存在する移動体によって搬送波が散乱したとしても、他の通信エリアに与える影響がないか、あるいは少ないと考えられ、車線幅一杯の３．５ｍであってもよい。なお、図２（ｂ）では通信エリアを千鳥状に配置しているが、道路幅方向に位置がずれていれば、必ずしも「千鳥状」でなくてもよい。
【００３６】
一方、図２（ｃ）に示すように、複数車線間に分離帯があって車線同士が直接的には接していない場合には、当然ながら、道路幅一杯の３．５ｍという横幅の通信エリアにしても問題がない。
（２）次に、搬送波周波数について考える。一般に、搬送波周波数を高くするとビームの指向性が高くなり絞りやすい。従って上記のようなパーソナル通信エリアを形成する場合は搬送波周波数は高いほうが望ましい。また、条件▲２▼を満たすようにする場合、周波数がマイクロ波程度に低いと、路面、車両による回折、散乱で干渉が生じると考える。そこで指向性が十分高く、かつ大気中での減衰が大きいミリ波を用いることが望ましい。
【００３７】
（３）続いて、アンテナ位置に関し幅員方向と車両進行方向に場合分けして検討する。まず幅員方向に関して検討する。搬送波としてミリ波を用いる場合、直進性が高くなるために、自車近傍の（例えば隣のレーンを走行中の）大型車両、あるいは標識などによって搬送波が遮蔽（シャドウイング）されることがある。これを回避するため、道路幅方向に関しては、車両上部に取り付けられた端末局アンテナＡＴｔに対して、ほぼ真上から搬送波ビームを放射することが望ましい（図１（ｂ）参照）。
【００３８】
また、車両進行方向についても同様に車両直上から放射することが望ましいが、基地局アンテナＡＴｋ直下から道路上の車両の前後方向に対称にビームを形成すると、図３（ａ）に示すように、ドップラー現象により、車両の移動に伴って端末局アンテナＡＴｔが基地局アンテナＡＴｋ直下を通過する前後で搬送波周波数が不連続に変化する（ｆ0＋Δｆ→ｆ0−Δｆ）。
【００３９】
従って、本実施例では、図３（ｂ）に示すように、基地局アンテナＡＴｋ直下から後側（車両の進行方向とは反対側）にのみビームを形成させている。もちろん、基地局アンテナＡＴｋ直下から前側（車両の進行方向側）にのみビームを形成させてもよい。なお、ビームの高さに関しては、本実施例では一応１０ｍ程度にしているが、これは、適用状況に応じて適宜変更すればよい。
【００４０】
また、従来技術としてセルラー方式に代表される連続アクセス方式を説明したが、その連続アクセス方式において必要となるビーム形状は、例えば図１５（ｃ）に示すようなものとなる。平べったい円錐状のビームがオーバーラップするように形成されることとなる。
【００４１】
（４）また本システムは、スポットアクセス通信方式でありながら、従来のセルラー方式のような連続アクセス方式よりも高速通信（大容量通信）を実現することを目的としている。通信エリアの間隔を短くすれば当然ながら連続アクセス方式よりも高速通信できるのであるが、基地局Ｋの設置密度を高くすればインフラコストが高くなる。したがって、通信エリアの間隔がどの程度まで大きくなっても連続アクセス方式に対して有利であるかを数値計算によって検証する。
【００４２】
（４−１）基地局アンテナＡＴｋの利得
通信エリアとしては、図１（ｂ）及び図３（ｂ）に示すようなビーム形状のものを用いる。端末局側アンテナＡＴｔの位置におけるビーム断面は縦４ｍ×横３ｍの長方形状であるとする。この場合の基地局アンテナ利得ＧtSA［ｄＢ］ は下式にて求めることができる。
ＧtSA＝１０log10（４πｄ2／Ａ）
ここで、ｄ［ｍ］は伝搬距離、Ａ［ｍ2］ は端末局アンテナＡＴｔの高さにおける通信エリア面積である。ｄ＝１０ｍ、Ａ＝４ｍ×３ｍ＝１２ｍ2 を代入すると、本システムの基地局アンテナ利得を２０ｄＢと見積もることができる。これに対して連続アクセス方式のシステムにおける基地局のアンテナ利得ＧtCN は、図１５（ｃ）にも示すように半平面に放射することから、その際の放射面積Ａ＝１／２×４πｄ2 を上式に代入して、３ｄＢと見積もることができる。
【００４３】
（４−２）スポットアクセス方式の高速通信特性
基地局からデータを送信し、車載器で受け取る場合についてスポットアクセス方式の連続アクセス方式に対する高速通信特性を数値計算した。
一般に、データ伝送速度が増加すると、それに応じて必要な帯域幅が増加することが知られている。なお、図５ではＦＳＫ，ＱＰＳＫ，1024ＱＡＭの３つの変調方式による両者の関係を示した。また、帯域が増加すると雑音帯域幅が増加することによって受信雑音が増加し、受信波のＣＮＲ（Carrier to Noise power Ratio）が劣化する。受信波のＣＮＲと平均ＢＥＲは１対１の対応関係にあり、ＣＮＲの劣化によって平均ＢＥＲは悪化する。この点は後述する。従ってシステムで要求される平均ＢＥＲに対してＣＮＲが一意に決まり（所要ＣＮＲ）、他の回線条件（放射電力、伝搬損失、アンテナ利得等）を一定条件とすれば、どの程度の帯域幅まで電力余裕があるかで高速通信特性が評価できる。
【００４４】
そこでまず、各変調方式（ＦＳＫ，ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ，16ＱＡＭ，64ＱＡＭ，256ＱＡＭ の６つ）によるＣＮＲと平均ＢＥＲとの関係を計算する。平均ＢＥＲが小さい場合はＣＮＲと平均ＢＥＲとは図６（ａ）に示す関係にある。なお、図６（ａ）の平均ＢＥＲの式中に用いたＫ0 はＣＮＲの真値の平方根である。図６（ａ）に示す演算を実行すると図６（ｂ）のような結果が得られた。これによるとＣＮＲ劣化によって平均ＢＥＲは増加し、例えばシステムにおいて要求されるＢＥＲが１×１０-6の場合はＦＳＫ，ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫでは１４ｄＢのＣＮＲが必要であることが分かる。
【００４５】
次に、上述した高速通信特性を計算する。電力余裕をＭ［ｄＢ］、伝搬の結果得られるＣＮＲをＣＮＲSA［ｄＢ］、そしてシステムで要求されるＣＮＲをＣＮＲ0［ｄＢ］ とすると、下記の関係がある。
Ｍ＝ＣＮＲSA−ＣＮＲ0
ここでＣＮＲSA［ｄＢ］は、伝搬電力をＰrSA［ｄＢｍ］ 、雑音電力をＮ［ｄＢｍ］として次のように表すことができる。
ＣＮＲSA＝ＰrSA−Ｎ
このＰrSA［ｄＢｍ］は、基地局放射電力をＰt［ｄＢｍ］、基地局アンテナＡＴｋの利得をＧtSA［ｄＢ］、端末局アンテナＡＴｔの利得をＧr［ｄＢ］、伝搬利得をＧprop［ｄＢ］として、次のように表すことができる。
ＰrSA＝Ｐt＋ＧtSA＋Ｇr＋Ｇprop
また、Ｇprop［ｄＢ］は、伝搬距離をｄ［ｍ］、搬送波周波数をｆ［Ｈｚ］、光速をｃ［ｍ／ｓｅｃ］として、次のように表すことができる。
Ｇprop＝−２０log10（４πｄｆ／ｃ）
最後に雑音電力Ｎ［ｄＢｍ］は、ボルツマン定数をｋB［Ｊ／Ｋ］ 、端末局側受信機の温度をＴ［Ｋ］、帯域幅をＢwSA［Ｈｚ］、受信機雑音指数をＮF［ｄＢ］として、次のように表すことができる。
Ｎ＝１０log10（ｋB・Ｔ・ＢwSA・１０3）＋ＮF
以上の関係から、スポットアクセス方式である本システムの場合の回線電力余裕Ｍと可能な帯域幅ＢwSA の関係が次のように導かれる。
【００４６】
【数１】
0003760079.tif 000003
【００４７】
一方、従来技術として示した連続アクセス方式に関しても同様に、回線電力余裕Ｍと帯域幅ＢwCN の関係が次のように導かれる。
【００４８】
【数２】
0003760079.tif 000004
【００４９】
ここで、スポットアクセス方式で得られる伝送速度をＲaSA、連続アクセス方式で得られる伝送速度をＲaCNとし、各々のアクセス方式において得られる伝送速度の比ＲRateを、ＲRate＝ＲaSA／ＲaCNと定義すると、以下の関係が得られる。
ＲRate＝ＲaSA／ＲaCN＝ＢwSA／ＢwCN
以上の関係から、伝送速度の比ＲRateが、スポットアクセス方式の場合の基地局アンテナ利得ＧtSAと、連続アクセス方式の場合の基地局アンテナ利得ＧtCNを用いて次のように表される。
【００５０】
【数３】
0003760079.tif 000005
【００５１】
次に、通信区間の有効率Ｅは、有効区間の長さＬon［ｍ］と非有効区間の長さＬoff［ｍ］ を用いて次のように表される。
Ｅ＝Ｌon／（Ｌon＋Ｌoff）
この区間有効率Ｅを用いると、スポットアクセス方式における平均データ伝送速度の連続アクセス方式でのデータ伝送速度に対する比Ｒave.Rateは、次のように表される。
Ｒave.Rate＝ＲRate・Ｅ
ここで、スポットアクセス方式の平均データ伝送速度が連続アクセス方式のデータ伝送速度に勝っている条件は、Ｒave.Rate＞１である。したがって、次のように展開できる。
Ｒave.Rate＝ＲRate・Ｅ＞１
→   Ｅ＞１／ＲRate
→   Ｅ＞１０＾｛−（ＧtSA−ＧtCN）／１０｝
すなわち、通信区間の有効率Ｅが（与えられた基地局アンテナ利得において）この式を満たすような通信エリア密度にすることによって、スポットアクセス方式において連続アクセス方式よりも高い平均データ伝送速度を得ることができることとなる。
【００５２】
ここで、具体的な数値で比較をしてみる。まず計算諸元を説明する。放射電力を１０ｄＢｍとする。基地局アンテナ利得は、上記（４−１）で述べた計算によりスポットアクセス方式で２０ｄＢ、連続アクセス方式で３ｄＢとする。伝搬距離はアンテナ直下の場合を想定し１０ｍ、周波数は３７ＧＨｚ、変調方式はＦＳＫ，ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫとした。要求される平均ＢＥＲを仮に有線系のEtherNetで要求される１×１０-6とするとこの場合に変調方式ＦＳＫ，ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫで要求されるＣＮＲは図５により１４ｄＢとなる。受信機の雑音指数はミリ波の場合であるため１０ｄＢ、受信機温度は室温の３００Ｋとした。以上の諸元を図７（ａ）にまとめた。
【００５３】
そして、計算を実行した結果を図７（ｂ）に示す。連続アクセス方式では帯域７０ＭＨｚあたりで電力余裕がゼロになるのに対してスポットアクセス方式では２００ＭＨｚでも１６ｄＢである。同じ１６ｄＢの値は連続アクセス方式では４ＭＨｚでしか得ることができず、スポットアクセス方式は連続アクセス方式に対して５０倍の伝送速度を持つと考えられる。
【００５４】
（５）本システムにおける基地局配置
上記（４）により、ある現実的な条件において、本システムのスポットアクセス方式が従来の連続アクセス方式に対して５０倍の伝送速度を持つことが明らかになった。しかしスポットアクセス方式には連続アクセス方式には無い通信不可能区間が存在する（図８（ａ）参照）。したがって、ここでは、通信可能区間（即ち通信エリア）の長さに対する通信不可能区間の長さによって変化する平均伝送を計算し、スポットアクセス方式が連続アクセス方式に対して高い伝送速度を維持できる条件を導く。
【００５５】
計算に先立ち仮定を説明する。端末局アンテナＡＴｔが通信エリア内に滞在している時間のうち、回線オン・オフ等の制御に要する時間を考慮し、所望のデータ伝送に使用できる時間を５割とする。したがって、上述した通信エリアの縦方向（車両が進行する方向と一致）の長さ４ｍのうち有効長（所望のデータ伝送に使用できる長さ）を５割の２ｍとする。また、車両速度は一定であるとし、通信エリアの［有効長,非有効長］と［通信時間,オフ時間］とは線形に１対１対応すると仮定する。また電力余裕を１６ｄＢとする。このときスポットアクセス方式では帯域２００ＭＨｚをとれるが、連続アクセス方式では４ＭＨｚである。この帯域は変調方式としてＦＳＫを用いた場合、それぞれ１００Ｍｂｐｓ、２Ｍｂｐｓの伝送速度が得られる（図５参照）。
【００５６】
平均データ伝送速度を以下のように条件設定する。
Ｅ＝Ｌon／（Ｌon＋Ｌoff）
Ｒav＝Ｒ・Ｅ
ここでＲav［ｂｐｓ］は平均データ伝送速度、Ｒ［ｂｐｓ］は有効区間でのデータ伝送速度、Ｅを区間有効率、Ｌon［ｍ］は有効区間の長さ、Ｌoff［ｍ］ は非有効区間の長さである。
【００５７】
以上の仮定に基づくスポットアクセス方式の平均データ伝送速度を図８（ｂ）に示す。
この結果、区間有効率が２％以上で連続アクセス方式のデータ伝送速度２Ｍｂｐｓを上回ることができることが分かる。区間有効率２％で上記仮定に基づいて通信エリアを配置すると１００ｍごとに通信エリアを配置するだけで連続アクセス方式を上回る通信速度を得ることができることが分かる。
【００５８】
さらに連続アクセス方式に用いた２Ｍｂｐｓという値は、伝搬距離、即ち基地局アンテナ−車載器アンテナ間距離が１０ｍの場合に得られる値である。連続アクセス方式で通信エリア配置を１００ｍごととすると伝搬距離の最大値は５０ｍとなり、上記（５）で述べた式に基づいて電力余裕は低下する。図８（ｃ）には、連続アクセス方式において帯域幅４ＭＨｚの場合の伝搬距離による電力余裕の変化を示した。従って、基地局間隔を１０〜２０［ｍ］とし、基地局アンテナ−端末局アンテナ間距離を１０ｍ程度としなければ、スポットアクセス方式と同等の余裕がないと考え、インフラコストの観点からもスポットアクセス方式が連続アクセス方式に対して優れていると考える。
【００５９】
（６）また、本システムは、上述したように、端末局Ｔが車両の移動に伴って間欠的に通信エリアに入出し、その通信エリアに滞在中に基地局Ｋとの間でデータ通信を行う。このようなスポットアクセス方式の通信の場合には、やりとりすべきデータが一つの通信エリア滞在時間内では伝送不可能な程度に大きいことも想定される。その場合には、複数の基地局Ｋから分割伝送すればよい（図４（ａ）参照）。
【００６０】
分割伝送の際には、制御局Ｓにおいて情報を分割して無線パケット化する。一つの無線パケットの大きさは、一つの通信エリアで伝達が完了する程度に小さくする。図４（ａ）の例で言えば、通信エリアａ，ｂ，ｃ向けに３分割し、それぞれを基地局Ｋに伝送する。そして、各基地局Ｋにおいて、端末局Ｔが通信エリアに入った時点で伝送する。端末局Ｋでは無線復調して伝送された無線パケットを取り出し、再加工して元の情報を取り出す。その後、分割データを結合して端末局Ｔ側でのアプリケーション処理に用いたりする。なお、以上は下り方向の処理であったが、上り方向に関しても同様である。つまり、端末局Ｔからデータをアップロードする際、そのデータを分割し、複数の通信エリアにおいて順番に基地局Ｋ側に伝送する。基地局Ｋはその分割伝送されたデータを制御局Ｓへ送り、制御局Ｓにおいてそれらを結合してデータを復元する。
【００６１】
このように複数の基地局Ｋから端末局Ｔへデータを分割して伝送することを考えると、一の通信エリア滞在中のデータ伝送速度を高くすることができることを前提とすれば、端末局Ｔ側において十分大きなバッファメモリを装備しておくことにより、間欠的なデータ伝送によっても端末局Ｔ側において連続的なデータの使用ができる。つまり、例えばインターネットで配信されているストリームビデオ、ストリームラジオ等の動画を視聴することができる。また、ある程度の遅延を許容できるならばリアルタイム映像、音声をダウンロード、アップロードすることができる。例えば、現在地上波ＴＶにおける生放送も数秒遅延のある「リアルタイム」放送である。この遅延は不適切な表現をジャミングすることに使用されているが、この意味でのリアルタイムなデータ使用も可能となる。
【００６２】
そこで、基地局Ｋから端末局Ｔへ間欠的にデータが伝送されても端末局Ｔにおけるアプリケーションでのデータ使用に中断が生じないような端末局Ｔ側が準備すべき「十分な」バッファメモリ量と、通信エリアの密度について、それぞれ検討する。
【００６３】
（６−１）「十分な」バッファメモリ量に関して
データを分割伝送する場合には、その分割伝送されるデータを端末局Ｔ側で蓄積するためのデータ蓄積手段（データ記憶媒体）を備える必要があるが、そのような間欠的なデータ伝送によっても連続的なデータ使用をできるようにするためのデータ蓄積能力（バッファメモリ量）は、次のように設定する（図４（ｂ）参照）。
【００６４】
端末局Ｔにおいて伝送されたデータが使用される速度をＲとし、データを分割伝送する通信エリア間を端末局Ｔが移動する際の所定の想定速度をｖとする。通信エリア間隔がＬであるとすると、データが伝送されない時間（非伝送時間）ＴはＬ／ｖとなる。したがって、ＲとＴを乗算した値（＝Ｒ×Ｔ）以上のデータ蓄積能力があれば、非伝送時間分の端末局Ｔでのデータ使用に何ら不都合が生じない。もちろん、データ蓄積能力は大きければよいが、コストなどの関係から、最低限この量があれば、上述したデータの連続使用が可能となる、という意味である。なお、想定速度ｖは、ここでは端末局Ｔが車両に搭載されており、その車両が道路を走行することを前提としているので、道路の法定速度を基準として定めたり、あるいは実際に平均走行速度を調べるなどして定めればよい。例えば、通信エリアの間隔が１００ｍであるとすると、１００ｋｍ／ｓの場合には非伝送時間ｔは３．６秒、３０ｋｍ／ｓの場合には非伝送時間ｔは１２秒となる。
【００６５】
（６−２）通信エリアの密度に関して
上述のように端末局Ｔ側に十分なデータ蓄積能力があっても、基地局Ｋ側から適切な量のデータが伝送されないと、間欠的なデータ伝送によっても連続的なデータ使用ができなくなる。その条件を検討する。
【００６６】
前提条件として、端末局Ｔを搭載している車両の走行速度は一定とする。走行速度が一定であるとすると、スポットアクセス方式では通信の有効区間と非有効区間が周期的に繰り返されることとなる。したがって、データ使用に中断が生じないようにするには、１周期において端末局Ｔが基地局Ｋから得られるデータ量が、端末局Ｔにおいて使用されるデータ量以上であればよい。そのような有効区間率を求める。
【００６７】
まず、上記（５）で用いた有効区間長Ｌon［ｍ］とは非有効区間長Ｌoff［ｍ］ とから、１周期に車両が走行する長さＬ［ｍ］は、以下のように表される。
Ｌ＝Ｌon＋Ｌoff
そして、このＬと車両速度ｖ［ｍ／ｓｅｃ］とから周期Ｔ［ｓｅｃ］は、以下のように表される。
Ｔ＝Ｌ／ｖ＝（Ｌon＋Ｌoff）／ｖ
端末局Ｔにおけるアプリケーションで中断無くデータ使用ができるために必要なデータ伝送速度をＲaREQ［ｂｐｓ］とする。このとき１周期中において必要となるデータ量ｂREQ［ｂｉｔｓ］ は、以下のようになる。
ｂREQ＝ＲaREQ・Ｔ＝ＲaREQ（Ｌon＋Ｌoff）／ｖ
次に、１周期で得られるデータ量ｂOb［ｂｉｔｓ］ を求める。有効区間におけるデータ伝送速度をＲaSA ［ｂｐｓ］、１周期中での有効期間滞在時間をＴON［ｓｅｃ］とすると、以下のように表される。
ｂOb＝ＲaSA・ＴON＝ＲaSA（Ｌon／ｖ）
以上のことから、１周期において、得られるデータ量が使用されるデータ量以上となる条件は、以下のように表される。
ｂOb ≧ｂREQ
→      ＲaSA（Ｌon／ｖ）≧ＲaREQ（Ｌon＋Ｌoff）／ｖ
→  Ｌon／（Ｌon＋Ｌoff）≧ＲaREQ／ＲaSA
この最後の式の左辺は区間有効率Ｅの定義であるため、最終的に次のような条件を導くことができる。
Ｅ≧ＲaREQ／ＲaSA
すなわち、端末局Ｔでのアプリケーションにおいて中断無くデータ使用ができるために必要なデータ伝送速度ＲaREQ［ｂｐｓ］が与えられて、有効区間におけるデータ伝送速度ＲaSA ［ｂｐｓ］が決まっているならば、上記式を満たすような通信エリア密度となるように基地局を配置すればよい。例えば、データ伝送速度ＲaREQが１Ｍ［ｂｐｓ］でデータ伝送速度ＲaSA が１０Ｍ［ｂｐｓ］であれば、有効区間率Ｅを０．１以上にすることで、端末局Ｔでのアプリケーションにおいて中断無くデータ使用ができることとなる。
【００６８】
（７）以上のことより、次のような考察ができる。
通常のセルラー通信は人を対象とする。人は地上において２次元的に移動を行うためパーソナル通信エリアでサービスエリアをカバーするためにはパーソナル通信エリアを２次元に均等に配置し、かつ人の動きを予測してデータを伝送する通信エリアを決める必要がある。人は基本的にまっすぐ進むものではなく、他の人をよけるため、あるいは気まぐれで進路を不規則に変化させる。従って通信エリアの予測は困難である。しかし車両は道路上を進むものであり、車両の位置、速度を路側装置（ＲＳＵ）が把握していれば伝送に使用する通信エリアを予測することは可能と考える。したがって、スポットアクセス通信方式である本システムは、路車間通信に有利である。
【００６９】
このような有利な点がある一方、本システムは、パーソナル通信エリアを多数配置することで通常のセルラー方式を用いる場合に対してインフラコストが大きくなる可能性がある。したがって、上述したように、連続アクセス方式に対する優位性を持てる通信エリア密度を確保しながら極力通信エリア間を大きくすることに加え、以下に示す光電波融合技術を導入することがインフラコスト削減に寄与すると考える。この光電波融合技術は基地局Ｋを「電波の噴出し口」とし、複数の基地局Ｋの制御を１台の制御局Ｓが受け持つためコスト的に有利である。その構成を図９を参照して説明する。
【００７０】
制御局Ｓは、基地局Ｋと外部通信網との間のインタフェースを行うものである。そのため制御局Ｓは、図９に示すように、外部通信網に接続され、基地局Ｋ宛の下り信号を抽出するインターフェース２１と、インターフェース２１にて抽出された下り信号に基づいて所定の変調信号を生成する変調器２２と、中間周波数帯のローカル信号を生成する局部発振器２７と、変調器２２からの変調信号と局部発振器２７からのローカル信号とを混合してローカル信号を変調信号にて変調してなる中間周波帯の信号（ＩＦ信号）を生成するミキサ２３と、無線周波数帯の第２ローカル信号を生成する局部発振器２８と、ミキサ２３にて生成されたＩＦ信号に局部発振器２８からの第２ローカル信号を混合してアップコンバートすることにより無線周波数帯の送信信号（ＲＦ信号）を生成するミキサ２４と、この送信信号に従ってレーザ素子などの光源２６で発生させた光を強度変調する電気−光変換（Ｅ／Ｏ）素子２５とを備えており、光増幅器２６にて増幅された光信号を「光伝送路」としての光ファイバ３０を介して基地局Ｋに供給できるように構成されている。
【００７１】
一方、基地局Ｋは、光ファイバ３０を介して供給された光信号を電気信号に変換して、送信信号を復元する光−電気変換（Ｏ／Ｅ）素子１２と、Ｏ／Ｅ素子１２により復元された送信信号を増幅する増幅器１３と、増幅器１３にて増幅された送信信号を電波に変換して送出する送信アンテナＡＴｋとを備えている。
【００７２】
本構成のシステムにおいては、制御局Ｓでは、下り信号を重畳したＩＦ信号を生成し、第２ローカル信号を混合してアップコンバートすることにより無線周波数帯の送信信号（ＲＦ信号）を生成し、この送信信号によって強度変調された光信号を生成している。一方、基地局Ｋでは、光信号から電気信号に変換することにより送信信号を復元し、この復元された送信信号を、増幅器１３にて増幅後、そのまま送信アンテナＡＴｋから送出する。
【００７３】
なお、上り信号に対しては、この逆の動作を行う。簡単に説明すると、基地局Ｋが端末局Ｔから送信された高周波信号を受信し、光信号に変換して制御局Ｓへ伝送する。そして制御局Ｓでは、基地局Ｋから伝送された光信号から元の高周波信号を取り出し、その取り出した高周波信号を外部通信網用の信号に変換する。
【００７４】
また、図９では、一の制御局Ｓに対して一の基地局Ｋしか接続していないが、図１に示すように、一の制御局Ｓに対して複数の基地局Ｋが接続されている。したがって、この場合には、変調器２２、２つの局部発振器２７，２８、２つのミキサ２３，２４、Ｅ／Ｏ素子２５及び光源２６を、複数組準備する。なお、この内、２つの局部発振器２７，２８及び光源２６については、分配器を用いることで複数組準備しなくても済む。さらに、複数の基地局Ｋに対して放送形式での信号伝送を前提とした場合には、上述した各要素は１組あればよく、光ファイバ３０を分岐させることによって実現できる。
【００７５】
このように構成することによって、各基地局Ｋに局部発振器やミキサを設ける必要がなく、ミリ波デバイスを最小限に抑えることができるため、基地局Ｋの構成が非常に簡素なものとなり、基地局Ｋを小型に構成できる。
以上種々の観点から本実施例の路車間通信システムについて説明したが、基地局Ｋの通信エリアは、同時に複数の端末局Ｔが存在し得ない大きさであると共に、通信エリア同士がオーバーラップしないよう構成されているという特徴を持つ。一の通信エリアには同時に複数の端末局Ｔが存在することがないため、通信エリア内で時間分割や周波数分割などの多元アクセスを施す必要が無く、一の端末局Ｔに対して一の通信エリアに与えられた全帯域と全通信時間を与えることができ、高速通信が可能となる。また、通信エリア同士がオーバーラップしないため、全ての通信エリアで本システムに与えられた全周波数帯域を使用でき、高速通信が可能となる。したがって、セルラー通信などの通信方式に対してデータ伝送速度を大きくでき、また基地局Ｋの設置密度も低くできる。
【００７６】
［その他］
（１）上記実施例では、道路幅方向に関する基地局Ｋのアンテナ位置を、車両上部に取り付けられた端末局アンテナＡＴｔに対してほぼ真上から搬送波ビームを放射できるように設定した（図１（ｂ）参照）。これは、基地局Ｋからの搬送波ビームが自車近傍の（例えば隣のレーンを走行中の）大型車両、あるいは標識などによってシャドウイングされることを回避するためである。しかし、このようなシャドウイングが回避されるのであれば、次のようにしても良い。例えば、図１０（ａ）に示すように、基地局アンテナＡＴｋを路側に近づけ、車両に対して斜め上方からビームを形成する。このようにしても問題はない。また、路側から離れた車線に対しても、図１０（ｂ）のようにすることができる。つまり、基地局アンテナＡＴｋの位置を相対的に高くし、ビーム方向が斜めになったとしても、路側に近い車線を走行する大型車両によってもシャドウイングされないようにすればよい。もちろん、図１（ｂ）のように真上からビームを形成すれば、アンテナ高さが低くて済み、アンテナを取り付けるための支柱も低くて済むという利点はある。
【００７７】
（２）また、アンテナに関しては、図１１（ａ）に例示するようなアレーアンテナ５０を採用しても良い。このアレーアンテナ５０は、複数のアンテナ素子５０ａが配列されて構成されている。一般的なアンテナは指向性を制御することが困難であったため、例えば基地局Ｋの形成する通信エリアは固定されてしまう。これに対して、アレーアンテナ５０は複数のアンテナ素子５０ａで構成されるため、搬送波ビームの指向性を制御することができる。そのため、以下に示すような効果を発揮できる。
【００７８】
［アレーアンテナ５０を基地局Ｋに設置した場合の効果］
▲１▼アレーアンテナ５０を介して基地局Ｋから端末局Ｔに送信する場合、図１１（ｂ）に示すように、通信エリアを移動する端末局Ｔの位置に合わせて移動させることができる。そのため、狭いビーム照射範囲を保ち、且つ高い電力密度を保ったまま（つまり高速通信エリアを確保したまま）、一般的なアンテナを用いた場合に対して一つの通信エリア内で長い通信時間を確保することができる。
【００７９】
また、端末局Ｔから基地局Ｋに送信する場合を考えると、図１１（ｂ）に示すものと同様の考え方で、受信方向を端末局Ｔの位置に合わせて変化させることができるので、やはり一つの通信エリア内で長い通信時間を確保することができる。さらに、このようにすれば、狭い通信エリアでよいため、基地局Ｋにとっては不要な方向から到来する電波を受信しなくて済み、通信品質を高くできるという効果もある。
【００８０】
▲２▼一般的なアンテナの場合は複数のアンテナを配置しなければ、複数車線あるいは同一車線における複数の場所に通信エリアを形成することができなかった。それに対して、アレーアンテナ５０を用いた場合には、図１１（ｃ）に示すように、同一車線において例えばエリアＡ，Ｂ，Ｃという３つの通信エリアを同時に形成したり、図１１（ｄ）に示すように、複数車線において例えばエリアＡ，Ｂ，Ｃという３つの通信エリアを同時に形成することができる。
【００８１】
▲３▼また、所要の通信速度に応じた最適な電力密度で通信エリアを形成することができる。つまり、図１２（ａ）に例示するように、高い通信速度を要求するユーザ（端末局Ｔ）に対しては高い電力密度で通信エリアを形成し、低い通信速度を要求するユーザ（端末局Ｔ）に対しては低い電力密度で通信エリアを形成することができる。このようにすれば、端末局Ｔにおける受信電力不足や、基地局Ｋからの過剰な電力放射を防止することができる。
【００８２】
▲４▼アレーアンテナ５０であれば、通信エリアの形状自体を制御できる。つまり、図１２（ｂ）に示すように、同じアレーアンテナ５０を用いながら、時には広い通信エリアを形成したり、時には狭い通信エリアを形成したりすることが可能となる。そのため、例えば他の端末局Ｔが進行方向に存在しない状況であれば、広い（つまり進行方向に長い）通信エリアを形成して、長い通信時間を確保することもできる。
【００８３】
［アレーアンテナ５０を端末局Ｔに設置した場合の効果］
▲１▼アレーアンテナ５０を介して端末局Ｔから基地局Ｋへ送信する場合には、図１２（ｃ）に示すように、通信方向を移動する端末局Ｔから見た基地局側のアンテナの相対位置に合わせて変化させることができるので、一つの通信エリア内で長い通信時間を確保することができる。さらに、このようにすれば、狭い通信エリアでよいため、端末局Ｔにとっては不要な方向から到来する電波を受信しなくて済み、通信品質を高くできるという効果もある。
【００８４】
▲２▼基地局Ｋ側に設置した場合と同様に、この場合も、所要の通信速度に応じた最適な電力密度で通信エリアを形成することができ、基地局Ｋにおける受信電力不足や、端末局Ｔからの過剰な電力放射を防止することができる。
（３）図９において光電波融合技術の一例を説明したが、光電波融合技術には代表的な３つのパターンとして▲１▼高周波信号を光伝送、▲２▼中間周波信号を光伝送、▲３▼ベースバンド信号を光伝送がある。そして、上り・下りを同じパターンで実現してもよいし、異なるパターンで実現してもよい。図９においては、▲１▼のパターンを想定したものであったが、ここでは、その場合も含めて、▲１▼〜▲３▼のパターンに対応する概略構成及び上り・下り方向の流れの概略を整理して説明することとする。
【００８５】
▲１▼高周波信号の光伝送の場合
この場合は、図１３（ａ）に示す構成が考えられる。図中ＬＤはレーザ光源、ＭＯＤは光を電気信号で強度変調する光変調器、ＰＤは強度変調された光信号から電気信号を取り出すフォトダイオードなどの光−電気（Ｏ／Ｅ）変換器である。この構成に於ける信号の流れを説明する。
【００８６】
まず、下り方向については、外部通信網から伝送された有線信号は制御局Ｓ内のインターフェース部で無線伝送用のデータ処理を施した後に無線変調してベースバンド信号を生成する。このベースバンド信号を中間周波数（例えば１ＧＨｚ）にアップコンバートした後に、高周波（例えば３７ＧＨｚ，６０ＧＨｚ）にアップコンバートする。そして、光源から発生された光を、その高周波信号で光変調器を用いて強度変調を施し、その変調された光信号を光ファイバーを介して基地局Ｋへ向けて伝送する。基地局Ｋでは、制御局Ｓから伝送された光信号をＯ／Ｅ変換器で光信号から高周波信号を取り出し、その取り出した高周波信号を高周波増幅器で増幅した後に、アンテナを介して空中に放射して端末局へ伝送する。
【００８７】
一方、  上り方向については、端末局から放射された高周波信号をアンテナを介して受信した基地局Ｋは、光変調器を用いて光を強度変調し、光ファイバーを介して制御局Ｓへ伝送する。制御局Ｓでは、Ｏ／Ｅ変換器で光信号から高周波信号を取り出し、高周波から中間周波を介してベースバンド信号にダウンコンバートする。このベースバンド信号をインタフェース部で無線復調・データ変換して有線信号を取り出し、外部通信網に接続する。
【００８８】
この構成の場合の特徴としては、基地局Ｋの構成が非常に簡素化されることである。
▲２▼中間周波信号の光伝送の場合
この場合は、図１３（ｂ）に示す構成が考えられる。
【００８９】
まず、下り方向については、外部通信網から伝送された有線信号は制御局Ｓ内のインターフェース部で無線伝送用のデータ処理を施した後に無線変調してベースバンド信号を生成する。このベースバンド信号を中間周波数にアップコンバートする。そして、光源から発生された光を、その中間周波信号で光変調器を用いて強度変調を施し、その変調された光信号を光ファイバーを介して基地局Ｋへ向けて伝送する。基地局Ｋでは、制御局Ｓから伝送された光信号をＯ／Ｅ変換器で光信号から中間周波信号を取り出し、高周波信号にアップコンバートした後、高周波増幅器で増幅し、アンテナを介して空中に放射して端末局へ伝送する。
【００９０】
一方、  上り方向については、端末局から放射された高周波信号をアンテナを介して受信した基地局Ｋは、その受信した高周波信号を中間周波信号にダウンコンバートし、この中間周波信号で光変調器を用いて光を強度変調し、光ファイバーを介して制御局Ｓへ伝送する。制御局Ｓでは、Ｏ／Ｅ変換器で光信号から中間周波信号を取り出し、ベースバンド信号にダウンコンバートする。このベースバンド信号をインタフェース部で無線復調・データ変換して有線信号を取り出し、外部通信網に接続する。
【００９１】
この構成の場合は、光変調器の高周波動作特性が中間周波数程度で可能なため、より廉価なものを採用でき、全体のコストダウンにつながる。
▲３▼ベースバンド信号の光伝送の場合
この場合は、図１４（ａ）に示す構成が考えられる。
【００９２】
まず、下り方向については、外部通信網から伝送された有線信号は制御局Ｓ内のインターフェース部で無線伝送用のデータ処理を施した後に無線変調してベースバンド信号を生成する。そして、光源から発生された光を、そのベースバンド信号で光変調器を用いて強度変調を施し、その変調された光信号を光ファイバーを介して基地局Ｋへ向けて伝送する。基地局Ｋでは、制御局Ｓから伝送された光信号をＯ／Ｅ変換器で光信号からベースバンド信号を取り出し、中間周波を介して高周波にアップコンバートした後、高周波増幅器で増幅し、アンテナを介して空中に放射して端末局へ伝送する。
【００９３】
一方、  上り方向については、端末局から放射された高周波信号をアンテナを介して受信した基地局Ｋは、その受信した高周波信号を中間周波を介してベースバンド信号にダウンコンバートし、このベースバンド信号で光変調器を用いて光を強度変調し、光ファイバーを介して制御局Ｓへ伝送する。制御局Ｓでは、Ｏ／Ｅ変換器で光信号からベースバンド信号を取り出し、インタフェース部で無線復調・データ変換して有線信号を取り出し、外部通信網に接続する。
【００９４】
この構成の場合は、光変調器の高周波動作特性がベースバンド信号程度で可能なため、より廉価なものを採用でき、全体のコストダウンにつながる。また、変調機能付きのＬＤを用いると光変調器なしでも実現可能となる。その場合の構成を図１４（ｂ）に示す。
【００９５】
（４）上述した実施例においては、図１４（ｃ）に示すように、ネットワーク構成として複数の基地局Ｋと制御局Ｓとの接続形態を、制御局Ｓを中心とする「ツリー型」とした。しかし、これに限らず、図１４（ｄ）に示すように、各基地局をシリアルに接続した「バス型」を用いてもよい。このバス型の場合には、各基地局Ｋには上述した光電波融合技術を用い、且つ各基地局Ｋに無線を伝送する光キャリアは各基地局Ｋに応じて光波長を異ならしめる波長分割多重（ＷＤＭ）を用いることで構成できる。ツリー型の場合には、全ての基地局Ｋに伝送する光の波長は同一で済むが、敷設する光ファイバーの系統が増加し、インフラコストが相対的に高くなる可能性がある。これに対してバス型の場合には光ファイバーは１系統で済む。
【００９６】
（５）上記実施例では、無線通信システムの一例として路車間通信システムを挙げ、移動体の例として車両、移動経路の例として道路、区分路の例として車線を想定して説明した。しかし、車両以外の移動体であっても、車両に対する道路や車線と同じような役割を果たすものが存在すれば、同様に本発明システムへの適用は可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は実施例の路車間通信システムの概要説明図、（ｂ）は通信エリアの説明図である。
【図２】  複数車線に対する通信エリアの配置及びサイズの説明図である。
【図３】  車両進行方向についての通信エリアの形成に関する説明図である。
【図４】  データの分割伝送に関する基地局側及び端末局側の工夫の説明図である。
【図５】  データ伝送速度と必要な帯域幅との関係を示す説明図である。
【図６】  各変調方式における平均ＢＥＲとＣＮＲとの関係を示す説明図である。
【図７】  スポットアクセス方式と連続アクセス方式との対比を示す説明図である。
【図８】  （ａ）はスポットアクセス方式における通信の有効区間と非有効区間の説明図であり、（ｂ）はスポットアクセス方式の平均データ伝送速度の説明図であり、（ｃ）は連続アクセス方式において帯域幅４ＭＨｚの場合の伝搬距離による電力余裕の変化を示す説明図である。
【図９】  光電波融合技術を採用した場合の制御局及び基地局の内部構成を示すブロック図である。
【図１０】  基地局から放射するビームの形成手法の別実施例を示す説明図である。
【図１１】  アレーアンテナを用いた場合の用法及び効果などの説明図である。
【図１２】  アレーアンテナを用いた場合の用法及び効果などの説明図である。
【図１３】  光電波融合技術に関し、（ａ）は高周波信号を光伝送する場合の構成図、（ｂ）は中間周波信号を光伝送する場合の構成図である。
【図１４】  光電波融合技術に関し、（ａ），（ｂ）はベースバンド信号を光伝送する場合の構成図、（ｃ），（ｄ）は制御局と基地局との接続形態を例示する説明図である。
【図１５】  従来技術としての連続アクセス方式の説明図である。
【符号の説明】
Ｋ…基地局            Ｓ…制御局            Ｔ…端末局
ＡＴｋ…基地局アンテナ          ＡＴｔ…端末局アンテナ
１…端末局本体                  １０…基地局本体
１２…Ｏ／Ｅ素子
１３…増幅器                      ２１…インターフェース
２２…変調器                ２３，２４…ミキサ
２５…Ｅ／Ｏ素子                  ２６…光源
２７，２８…局部発振器            ３０…光ファイバ
【図１】
0003760079.tif 000006
【図２】
0003760079.tif 000007
【図３】
0003760079.tif 000008
【図４】
0003760079.tif 000009
【図５】
0003760079.tif 000010
【図６】
0003760079.tif 000011
【図７】
0003760079.tif 000012
【図８】
0003760079.tif 000013
【図９】
0003760079.tif 000014
【図１０】
0003760079.tif 000015
【図１１】
0003760079.tif 000016
【図１２】
0003760079.tif 000017
【図１３】
0003760079.tif 000018
【図１４】
0003760079.tif 000019
【図１５】
0003760079.tif 000020