無線通信システムおよび無線通信方法
【課題】移動局と複数の基地局との間の信頼性の高い通信を実現する無線通信システムおよび無線通信方法を提供する。
【解決手段】移動局は、第１受信部、第２受信部、両受信部の出力信号を合成する合成部、両受信部の出力信号を選択する選択部、両受信部の出力信号から異なる複数の基地局の基地局識別信号を検出する選択判定部からなり、第１受信部のアンテナは、移動方向に対して第２受信部のアンテナより前方に位置され、上記選択判定部は、上記第１受信部と第２受信部の出力信号からそれぞれ同一の基地局識別信号を検出するか、異なる基地局識別信号を検出するかによって第１受信部、第２受信部の何れの出力を選択するかを変えるように制御する。
【解決手段】移動局は、第１受信部、第２受信部、両受信部の出力信号を合成する合成部、両受信部の出力信号を選択する選択部、両受信部の出力信号から異なる複数の基地局の基地局識別信号を検出する選択判定部からなり、第１受信部のアンテナは、移動方向に対して第２受信部のアンテナより前方に位置され、上記選択判定部は、上記第１受信部と第２受信部の出力信号からそれぞれ同一の基地局識別信号を検出するか、異なる基地局識別信号を検出するかによって第１受信部、第２受信部の何れの出力を選択するかを変えるように制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムおよび無線通信方法に関し、特に、複数の基地局と移動局との通信で使用されるダイバーシチ受信システムを用いる無線通信システムおよび無線通信方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線通信システムにおいては、移動局が複数の基地局ゾーンにまたがって通信を行う場合、各基地局から異なる基地局識別信号を送信し、移動局では、受信した基地局識別信号を基地局指定信号として返送するといった一連のシーケンスを使用することによって、移動局と基地局の接続を行う方式が一般的であった。この方式によれば、次のゾーンが空いている場合は、接続の継続が可能であり、また、移動局が存在するゾーンを占有することができるため、通信効率が良い利点がある。
【０００３】
従来の無線通信システム（例えば、特許文献１参照）の一例を図５に示す。図５において、５０１、５０２は、電波の輻射および受信を行う漏洩同軸ケーブル（以下ＬＣＸケーブルと言う。）で、ＬＣＸケーブル５０１、５０２毎に異なる無線ゾーンを構成する。５０３は、ＬＣＸケーブル５０１に接続され、ＬＣＸケーブル５０１のＬＣＸゾーン（ＬＣＸゾーンＡと言う。）を構成する基地局Ａである。この基地局５０３は、アンテナ共用器５０５、受信機Ｒｘ５０６、送信機Ｔｘ５０７、基地局識別信号発生器５０８をもって無線基地局を構成する。同様に、５０４は、ＬＣＸケーブル５０２に接続され、ＬＣＸケーブル５０２のＬＣＸゾーン（ＬＣＸゾーンＢと言う。）を構成する基地局Ｂである。この基地局５０４は、アンテナ共用器５０９、受信機Ｒｘ５１０、送信機Ｔｘ５１１、基地局識別信号発生器５１２をもって無線基地局を構成する。各基地局５０３、５０４は、異なる基地局識別信号を送信し、移動局５３０は、受信した基地局識別信号を基地局指定信号として返送する。また、各基地局は、制御装置５２０にそれぞれ接続され、移動局５３０から返送された基地局指定信号を制御装置５２０に供給する。制御装置５２０は、基地局指定信号検出器５２１および５２２で検出された基地局指定信号に基づいて、切替器５２３を切り替えて受信する基地局系統を選択する。同様にして切替器５２４は、送信基地局系統を選択する。回線接続装置５２５は、制御装置５２０と電話等の端末５２６、５２７に接続されている。
【０００４】
一方、移動局５３０は、アンテナ５３１でＬＣＸケーブル５０１、５０２からの電波が受信され、共用器５３２を経由して受信機Ｒｘ５３３で復調され、回線接続装置５３６に供給される。また、受信機Ｒｘ５３３からの出力のもう一方は、基地局識別信号検出器５３５に供給され、その結果が回線接続装置５３６に出力される。回線接続装置５３６からの送信出力は、基地局識別信号に応じて、基地局指定信号と合成して送信機Ｔｘ５３４、共用器５３２を経由してアンテナ５３１から送信される。
【０００５】
次に、図５に示すシステムの動作について説明する。図５において、基地局Ａ５０３内の基地局識別信号発生器５０８から発生した信号は、送信機５０７から送信され、共用器５０５を経由して、常時ＬＣＸケーブル５０１から送信される。同様に、基地局Ｂ５０４内の基地局識別信号発生器５１２から発生した信号は、送信機５１１から送信され、共用器５０９を経由して常時ＬＣＸケーブル５０２から送信される。これら識別信号は、ＬＣＸゾーンＡとＬＣＸゾーンＢでは異なるものである。移動局５３０がＬＣＸゾーンＡを通過しているとき、移動局５３０のアンテナ５３１でＬＣＸケーブル５０１からの電波を受信し、共用器５３２、受信機５３３を経由して基地局識別信号検出器５３５で基地局識別信号ＣＣ１が検出される。
【０００６】
移動局５３０が送信する場合は、基地局指定信号としてＬＣＸゾーンＡを指定する信号を付加して送信することにより、ＬＣＸゾーンＡの基地局Ａ５０３と通信回線が接続される。移動局５３０がＬＣＸゾーンＡをはずれて隣接するＬＣＸゾーンＢに入った場合は、移動局５３０のアンテナ５３１でＬＣＸゾーンＢからの電波を受信することになり、基地局識別信号検出器５３５でＬＣＸゾーンＢの基地局Ｂ５０４の識別信号ＣＣ２を検出する。また、送信するときの基地局指定信号は、ＬＣＸゾーンＢを指定することにより、ＬＣＸゾーンＢの基地局Ｂ５０４と通信回線が接続される。上述したように移動局と複数の基地局の異なるゾーン間での通信が順次切替えられ通信がなされるように構成されている。
【０００７】
而して、上述した移動局は、単一のアンテナを有し、ＬＣＸゾーンからの漏洩する電波を受信する場合について説明したが、移動局が移動しながら電波を受信する場合、伝送路の状態によりフェージングあるいはマルテイパス等の影響により受信状態が悪くなる場合がある。このような悪い受信状態を改善する方法としてダイバーシチ受信方式が採用されている。ダイバーシチ受信方式は、複数のアンテナによって得られる受信信号を信号電力に応じて切替えるか、あるいは、重み付け合成して受信する方法であり、特にデジタル移動無線システムでは、端末の移動に伴うフェージングに対する耐性を高める有効な手段である。
【０００８】
図６は、一般的なダイバーシチ受信機の概略構成のブロック図を示す。図６において、アンテナ１０１−１から入力される受信信号は、受信ＲＦ部１０２−１において増幅、周波数変換等の処理が行われ復調部１０３−１に供給される。復調部１０３−１では、デジタル復調が行われ、複素信号であるベースバンド信号として合成部１０４に出力される。なお、アンテナ１０１−１、受信ＲＦ部１０２−１および復調部１０３−１で構成される系を第１受信部と称する。
【０００９】
一方、これと同じように第２受信部が設けられている。第２受信部は、アンテナ１０１−２、受信ＲＦ部１０２−２、復調部１０３−２で構成されている。これら第１受信部と第２受信部の出力は、合成部１０４において合成、例えば、加算演算される。合成の方法は、種々考えられるが、代表的なものとして最大比合成法がある。これは、各々の受信部に含まれる信号のＳ／Ｎ(信号電力対雑音電力比)またはＣ／Ｎ（キャリア電力対雑音電力比）に応じて入力信号に個々に重み付けを行い、合成出力信号のＳ／ＮまたはＣ／Ｎが最大となるように重み付け係数を制御するものである。合成部１０４で最大比合成された出力信号は、復号部１０５で復号され、出力端子１０８から受信信号が出力される。なお、復号部１０５は、例えば、Ｉ−Ｑ座標軸で直交変調されて送られてくる信号を元の信号に復号するもので、これについては良く知られているので詳細な説明は省略する。
【００１０】
このようなダイバーシチ受信方式では、２つのアンテナがある程度離して配置され、受信入力電力の第１受信部と第２受信部間の相関がある程度小さい条件下では、フェージングによるビット誤り率の劣化を効果的に低減できる。
【００１１】
また、以上述べたダイバーシチ受信方式は、通常の空間波伝搬システムだけではなく、列車無線等に用いられる漏洩同軸ケーブルによるシステムでも有効である。図７は、このようなシステムの例である。基地局５０３、５０４は、列車の沿線に配置されており、基地局の送信信号は、列車の線路に沿って敷設された漏洩同軸ケーブルＬＣＸ５０１、５０２に印加される。なお、上記例では、基地局は、２局のみ示しているが、実際は、複数の基地局が沿線に沿って配置されている。この信号は、漏洩同軸ケーブル内を、エネルギーを空間に少しずつ放射しながら伝搬する。これを受ける受信側では、移動体（車両とも言う。）５３０の外側に取り付けられたアンテナ１０１−１、１０１−２がこの放射信号を受信し、車両内部の受信部で復調が行われる。なお、車両内部の受信部は、例えば、図６に示されるような構成となっている。
【００１２】
このように移動局５３０に設置されるアンテナ１０１−１、１０１−２を適切に離して配置すれば、空間波の場合と同様にダイバーシチ受信による効果が期待できる。しかしながらこのダイバーシチ受信システムは、ゾーンＡとゾーンＢの境界において、異なる基地局識別信号を受信する時間が存在する。例えば、図７において、車両５３０が矢印の方向に移動した場合、アンテナ１０１−１、１０１−２に入力される信号は、基地局５０３からの信号から基地局５０４からの信号へと切り替わるが、アンテナ１０１−１とアンテナ１０１−２が進行方向に沿って配置されているために、受信される信号が切り替わるタイミングは、二つのアンテナで異なっている。図８は、この状態を説明するための図であり、横軸は時刻を表している。図８において、時刻Ｔ１では、アンテナ１０１−１の入力信号が切り替わり、時刻Ｔ２では、アンテナ１０１−２の入力信号が切り替わる。従って、時刻Ｔ１より以前は、基地局５０３からの信号がアンテナ１０１−１、１０１−２に適切に受信され、時刻Ｔ２以降は、基地局５０４からの信号がアンテナ１０１−１、１０１−２に適切に受信されるため、ダイバーシチ合成が適切に行われる。時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間は、異なる基地局識別信号の合成となり、受信信号が正常に復調されないという不都合が生じる。なお、一般的にダイバーシチ受信方式の２つのアンテナ間距離は、極めて短く、また、列車の速度が数十Ｋｍ〜数百Ｋｍの速度で走行している場合、この時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間は、ごく短いと考えられるが、この間隔が長くなったり、列車が低速走行するような場合には、何れの基地局からの信号も受信できない時間が長くなるという問題が生じる可能性があり、その対策が望まれている。
【００１３】
【特許文献１】特開２０００−４９６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
移動局が複数の基地局ゾーンにまたがって通信を行う場合、ダイバーシチ受信システムでは、基地局ゾーン境界において異なる基地局識別信号を受信するので、この基地局ゾーン境界が長くなったり、列車が低速走行するような場合には、何れの基地局からの信号も受信できない時間が長くなるという問題が生じる可能性があり、その対策が望まれている。
【００１５】
本発明の目的は、移動局と複数の基地局との間の信頼性の高い通信を実現する無線通信システムおよび無線通信方法を提供することである。
【００１６】
本発明の他の目的は、複数の基地局ゾーンの干渉による受信の影響を低減するダイバーシチ受信システムを用いる無線通信システムおよび無線通信方法を提供することである。
【００１７】
本発明の更に他の目的は、ダイバーシチ受信システムにおいて複数の基地局の識別信号を容易に識別できる無線通信システムおよび無線通信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の無線通信システムは、異なる基地局識別信号を送信する複数の基地局と、上記基地局と無線回線で接続される移動局からなり、上記移動局は、少なくとも第１受信部と、第２受信部と、第１受信部と第２受信部の出力信号を合成する第１合成部と、上記第１受信部と上記第２受信部および上記合成部のそれぞれの出力信号を選択する選択部および上記第１受信部と第２受信部の出力信号から上記複数の基地局の基地局識別信号を検出する選択判定部からなり、上記第１受信部のアンテナは、上記移動局の移動方向に対して上記第２受信部のアンテナより前方に位置され、上記選択判定部は、上記第１受信部と第２受信部の出力信号からそれぞれ同一の上記基地局識別信号を検出した場合、上記第１合成部からの出力信号を選択し、上記第１受信部と第２受信部の出力信号からそれぞれ異なる上記基地局識別信号を検出した場合、上記移動局の前方に位置されたアンテナの上記第１受信部の出力信号を選択するように上記選択部を制御するように構成される。
【００１９】
また、本発明の無線通信システムにおいて、上記第１合成部は、最大比合成法で上記第１受信部と第２受信部の出力信号を合成するように構成される。
【００２０】
また、本発明の無線通信システムにおいて、更に、上記選択判定部は、上記第１受信部と第２受信部のいずれか一方からの上記基地局識別信号を検出した場合および上記第１受信部と第２受信部のいずれからも上記基地局識別信号を検出しない場合、上記第１合成部からの出力信号を選択するように上記選択部を制御するように構成される。
【００２１】
また、本発明の無線通信システムにおいて、更に、上記第１受信部および第２受信部のそれぞれの受信電界強度を検出する比較判定部を具え、上記比較判定部の判定結果に基づいて上記選択部を制御するように構成される。
【００２２】
また、本発明の無線通信システムにおいて、上記選択判定部が上記第１受信部と第２受信部の出力信号からそれぞれ異なる上記基地局識別信号を検出した場合、上記比較判定部の判定結果に基づいて上記選択部を制御するように構成される。
【００２３】
更に、本発明の無線通信システムは、異なる基地局識別信号を送信する複数の基地局と、上記基地局と無線回線で接続される移動局からなり、上記移動局は、第１受信部と第３受信部で構成された第１ペアー受信部と、第２受信部と第４受信部で構成された第２ペアー受信部と、第１受信部と第３受信部の出力信号を合成する第２合成部と、第２受信部と第４受信部の出力信号を合成する第３合成部と、上記第２合成部と上記第３合成部とを合成する第４合成部と、上記第２合成部と上記第３合成部および上記第４合成部のそれぞれの出力信号を選択する選択部および上記第２合成部と上記第３合成部の出力信号から上記複数の基地局の基地局識別信号を検出する選択判定部からなり、上記第１ペアー受信部のアンテナは、上記移動局の移動方向に対して上記第２ペアー受信部のアンテナより前方に位置され、上記選択判定部は、上記第１ペアー受信部と上記第２ペアー受信部の出力信号からそれぞれ同一の上記基地局識別信号を検出した場合、上記第４合成部からの出力信号を選択し、上記第１ペアー受信部と第２ペアー受信部の出力信号からそれぞれ異なる上記基地局識別信号を検出した場合、上記移動局の前方に位置されたアンテナの上記第１ペアー受信部の出力信号を選択するように上記選択部を制御するように構成される。
【００２４】
また、本発明の無線通信システムにおいて、上記第２合成部と上記第３合成部および第４合成部の少なくとも１つは、最大比合成法で合成される。
【００２５】
更にまた、本発明は、異なる基地局識別信号を送信する複数の基地局と、上記基地局と無線回線で接続される移動局から構成され、上記移動局は、少なくとも第１受信部と、第２受信部と、第１受信部と第２受信部の出力信号を合成する第１合成部とから構成された無線通信システムにおける無線通信方法であって、上記第１受信部と第２受信部の出力信号からそれぞれ同一の上記基地局識別信号を検出した場合、上記第１合成部からの出力信号を選択し、上記第１受信部と第２受信部の出力信号からそれぞれ異なる上記基地局識別信号を検出した場合、上記移動局の前方に位置されたアンテナの上記第１受信部の出力信号を選択するように構成される。
【発明の効果】
【００２６】
上述したように移動局が複数の基地局ゾーンにまたがって通信を行う場合であっても、移動局と複数の基地局との間の信頼性の高い通信を実現でき、複数の基地局ゾーンの干渉による受信の影響を低減することができる。また、ダイバーシチ受信システムにおいて複数の基地局の識別信号を容易に識別できる。更に、複数の基地局から構成され、漏洩同軸ケーブルを用いた列車無線システムのダイバーシチ受信システムにおいて、ゾーン境界で異なる基地局からの送信信号を受信した場合でも、合成によるゾーン間干渉を回避し、受信不能区間または受信不能時間を最小限にできるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例の概略構成のブロック図を示す。図１において、１００−１は、第１受信部であり、アンテナ１０１−１、受信ＲＦ部１０２−１および復調部１０３−１から構成されている。１００−２は、第２受信部であり、アンテナ１０１−２、受信ＲＦ部１０２−２および復調部１０３−２から構成されている。１０５−１、１０５−２、１０５−３は、復号部、１０６は、選択判定部、１０７は、選択部である。なお、図６と同じものには同じ符号が付されている。また、図１に示される一実施例は、ダイバーシチ受信部を示すものであり、このダイバーシチ受信部が適用される無線通信システムは、例えば、図５に示す無線通信システムと同じシステムである。そして、このダイバーシチ受信部は、図５に示される移動局５３０の受信部に置換えることができる。即ち、図１の出力端子１０８は、回線接続装置５３６に入力される。従って、ここでの無線通信システムの詳細な説明は省略する。
【００２８】
次に、図１の動作を説明する。まず、ダイバーシチ受信部の第１受信部１００−１では、アンテナ１０１−１に入力される受信信号は、受信ＲＦ部１０２−１において増幅され、周波数変換等の処理が行われ、復調部１０３−１に入力される。復調部１０３−１では、デジタル復調が行われて複素信号であるベースバンド信号として出力される。この出力は、復号部１０５−１と合成部１０４に送られる。復号部１０５−１では、入力されるベースバンド信号から、例えば、Ｉ−Ｑ座標による直交変調された信号に対するシンボル判定を行い、送信時の元の信号に復号され選択部１０７の入力端子Ａに供給される。
【００２９】
一方、上記第１受信部１００−１と同様に、ダイバーシチ受信部の第２受信部１００−２では、アンテナ１０１−２に入力される受信信号は、受信ＲＦ部１０２−２において増幅され、周波数変換等の処理が行われ、復調部１０３−２に入力される。復調部１０３−２では、デジタル復調が行われて複素信号であるベースバンド信号として出力される。この出力は、復号部１０５−２と合成部１０４に送られる。復号部１０５−２では、入力されるベースバンド信号から、例えば、Ｉ−Ｑ座標による直交変調された信号に対するシンボル判定を行い、送信時の元の信号に復号され選択部１０７の入力端子Ｂに供給される。
【００３０】
復調部１０３−１及び復調部１０３−２の出力は、合成部１０４において、加算演算等の合成が行われる。合成の方法は、種々考えられるが、例えば、最大比合成法がある。これは、各々の受信部に含まれる信号のＳ／Ｎ(信号電力対雑音電力比)またはＣ／Ｎ（キャリア電力対雑音電力比）に応じて入力信号に個々に重み付けを行い、合成出力信号のＳ／ＮまたはＣ／Ｎが最大となるように重み付け係数を制御するものである。即ち、第１受信部の受信信号が第２受信部の受信信号よりも小さく、雑音がより多く含まれている場合には、第１受信部の重み付け係数を小さく、第２受信部の重み付け係数を大きくとり、この係数を乗じた上で加算を行う。例えば、第２受信部の重み付け係数を“１”とし、第１受信部の重み付け係数を“１／１００”に設定するような重み付けを行う。このようにする理由は、小さい受信信号の第１受信部の出力Ｐ１をより小さく（Ｐ１／１００）し、大きい受信信号の第２の受信部の出力Ｐ２をそのまま（Ｐ２）出力して合成する。この方が、演算のビット幅を小さくできる利点がある。
【００３１】
合成部１０４の出力は、復号部１０５−３に供給される。復号部１０５−３では、上述と同様に入力されるベースバンド信号に対するシンボル判定を行い、対応する符号に変換して選択部１０７の入力端子Ｃに供給される。また、復号部１０５−１および１０５−２の出力は、選択判定部１０６にも供給される。
【００３２】
選択判定部１０６は、例えば、図５に示される基地局識別信号発生器５０８から発生した信号または基地局識別信号発生器５１２から発生した信号を復号部１０５−１、１０５−２からの出力信号から検出し、検出された基地局識別信号の内容に従って選択部１０７を制御し、入力端子Ａ、Ｂ、Ｃのいずれかを選択し、出力端子１０８に出力する。
【００３３】
選択判定部１０６の動作について表１および図９を用いて説明する。表１は、選択判定部１０６の動作を説明するためのものである。
【００３４】
【表１】
【００３５】
表１において、検出の内容は、選択判定部１０６で検出される基地局識別信号の検出内容を示し、選択判定部の選択内容は、選択判定部１０６により制御される選択部１０７の制御の内容を示している。また、図９において、横軸は、距離を、縦軸は、ＬＣＸケーブルから漏洩される電波の電界強度Ｅを示している。また、９０１は、ＬＣＸケーブル５０１からの漏洩電波の電界強度曲線、９０２は、ＬＣＸケーブル５０２からの漏洩電波の電界強度曲線を示している。Ｌは、ＬＣＸケーブルの間隙を示し、約１ｍから数ｍの長さである。また、アンテナの配置は、図７に示すように、車両５３０のアンテナ１０１−１がアンテナ１０１−２よりも進行方向前方に配置され、アンテナ１０１−１とアンテナ１０１−２との間隔は、約１ｍ〜２ｍ程度である。また、基地局５０３の識別信号（識別情報とも言う。）をＣＣ１、これより進行方向前方にある基地局５０４の識別信号（識別情報とも言う。）をＣＣ２とした場合、第１受信部１００−１と第２受信部１００−２で受信された識別情報が同一の場合（表１の選択種別Ａに該当する。）、即ち、基地局識別信号ＣＣ１またはＣＣ２のいずれかであれば、選択判定部１０６は、入力端子Ｃを選択する。その結果、合成部１０５−３の出力であるダイバーシチ合成による出力が選択される。これは、図８において、車両５３０の位置が時刻Ｔ１より前の時間、あるいは時刻Ｔ２より後の時間の状態にあると判断することによるものである。図９では、アンテナ１０１−１とアンテナ１０１−２の両方がゾーンＡ内にあるか、ゾーンＢ内にあるかのいずれかである。
【００３６】
一方、第１受信部１００−１と第２受信部１００−２で受信された識別情報が異なる場合（表１の選択種別Ｂに該当する。）、即ち、第１受信部１００−１のアンテナ１０１−１がゾーンＢの領域に入り、第２受信部１００−２のアンテナ１０１−２がゾーンＡの領域に位置する場合、第１受信部１００−１が識別情報ＣＣ２を受信し、第２受信部１００−２は、識別情報ＣＣ１を受信することとなる。この場合は、選択判定部１０６は、入力端子Ａ、即ち、第１受信部１００−１、復号部１０５−１からの出力信号を選択する。これは、進行方向前のアンテナの信号を受信することで、進行方向の先の情報を早く入手できる特徴がある。
【００３７】
更に、上述した選択条件の他に、伝送路のフェージングあるいはマルチパスによる受信電界の変動があり、これによっても各アンテナの受信状態が影響される。従って、本発明者らは、各種実験の結果、選択判定部１０６の選択条件を次のように設定し、信頼性の高いダイバーシチ受信システムを用いる無線通信システムを実現した。即ち、第１受信部１００−１が識別情報ＣＣ１を受信し、第２受信部１００−２が識別情報ＣＣ２を受信を受信する場合（表１の選択種別Ｂに該当する。）、車両５３０は、ゾーン境界にあることが確かであり、車両５３０は、まもなく完全に基地局５０４のゾーンＢに入ることが予想される。従って、選択判定部１０６は、選択部１０７の入力端子Ａを選択するように制御する。
【００３８】
また、第１受信部１００−１および第２受信部１００−２のどちらか一方のみからの識別情報しか検出されない場合（表１の選択種別Ｃに該当する。）、検出できない方の基地局からの受信電界が著しく低下していると考えられるので、選択判定部１０６は、選択部１０７の入力端子Ｃを選択するように制御し、最大比合成信号を活かすようにする。
【００３９】
また、第１受信部１００−１および第２受信部１００−２のどちらからも識別情報が受信できない場合（表１の選択種別Ｄに該当する。）、第１受信部１００−１および第２受信部１００−２の両方とも受信電界が低下していると考えられるので、選択判定部１０６は、選択部１０７の入力端子Ｃを選択するように制御し、最大比合成信号を活かすようにする。
【００４０】
以上のように選択判定部１０６は、第１受信部１００−１および第２受信部１００−２から検出される既知局識別情報の内容により選択部１０７を制御し、常に最良の受信状態で受信できる無線通信システムを実現することができる。
【００４１】
本発明の他の一実施例を図２および図３を用いて説明する。図２は、列車無線システムを説明するための図であるが、基地局、制御装置等については、図５と同じであるので、詳細な説明は省略する。図２において、２０１−１、２０１−２は、鉄道の軌道を示し、車両５３０が軌道２０１−１上を矢印の方向に走行している。ＬＣＸ５０１−１、ＬＣＸ５０１−２、ＬＣＸ５０２−１、ＬＣＸ５０２−２は、軌道２０１−１、２０１−２の両側に配置されたＬＣＸケーブルを示し、Ｌ１、Ｌ２は、ＬＣＸケーブルの間隙を示す。なお、ＬＣＸ５０１−１、ＬＣＸ５０１−２は、同一の基地局５０３に接続され、同一の基地局識別信号ＣＣ１を有している。また、ＬＣＸ５０２−１、ＬＣＸ５０２−２は、同一の基地局５０４に接続され、同一の基地局識別信号ＣＣ２を有している。１０１−１、１０１−２、１０１−３、１０１−４は、車両５３０に設けられたアンテナを示し、２０２は、受信装置を示している。この受信装置の詳細は、図３に示される。
【００４２】
次に、図３の受信装置２０２について説明する。図３において、１００−３は、第３受信部を構成し、この第３受信部は、アンテナ１０１−３、受信ＲＦ部１０２−３および復調部１０３−３から構成されている。また、１００−４は、第４受信部を構成し、この第４受信部は、アンテナ１０１−４、受信ＲＦ部１０２−４および復調部１０３−４から構成されている。１０４−１、１０４−２、１０４−３は、合成部、１０５−４、１０５−５、１０５−６は、復号部、３０１は、選択判定部、３０２は、選択部を示す。なお、図１と同じものには同じ符号が付されている。
【００４３】
図３から明らかなように、車両５３０の前方に位置されるアンテナ１０１−１と１０１−３は、ペアーの受信部、即ち、第１受信部と第３受信部がペアーを構成し、それぞれの出力が合成部１０４−１で、例えば、最大比合成され、その出力が復号部１０５−４および合成部１０４−３に供給される。なお、第１受信部と第３受信部を第１ペアー受信部と称する。また、車両５３０の後方に位置されるアンテナ１０１−２と１０１−４は、ペアーの受信部、即ち、第２受信部と第４受信部がペアーを構成し、それぞれの出力が合成部１０４−２で、例えば、最大比合成され、その出力が復合部１０５−５および合成部１０４−３に供給される。なお、第２受信部と第４受信部を第２ペアー受信部と称する。合成部１０４−３では、第１ペアー受信部および第２ペアー受信部からの出力を合成、例えば、最大比合成し、復号部１０５−６に出力する。そして、復号部１０５−４で復号された信号は、選択部３０２の入力端子Ａに供給され、復号部１０５−５で復号された信号は、選択部３０２の入力端子Ｂに供給され、復号部１０５−６で復号された信号は、選択部３０２の入力端子Ｃに供給される。
【００４４】
選択判定部３０１は、復号部１０５−４および１０５−５から出力される信号から基地局識別信号ＣＣ１およびＣＣ２を検出し、その内容に従って選択部３０２を制御する。この動作は、表２で示す通りである。なお、前述したようにアンテナ１０１−１および１０１−３は、車両５３０の進行方向に対して車両のほぼ同じ位置の左右に取り付けられているので、同じ基地局識別信号（識別情報とも言う。）が受信される。同様の理由でアンテナ１０１−２および１０１−４も同じ基地局識別信号（識別情報とも言う。）を受信する。
【００４５】
【表２】
【００４６】
表２において、検出の内容は、選択判定部３０１で検出される基地局識別情報の検出内容を示し、選択判定部の選択内容は、選択判定部３０１により制御される選択部３０２の制御の内容を示している。なお、表２に示す検出の内容は、表１で説明した内容と同じであるので詳細な説明は省略する。図２および図４で説明したように基地局からの信号を軌道の両側に敷設されたＬＣＸケーブルからの漏洩電波をペアーの受信部で受信し、最大比合成で信号を検出するので、図１に示すアンテナが１本の場合より伝送路で発生するフェージングやマルテイパスの影響を少なくすることができる。
【００４７】
図４は、本発明の更に他の一実施例の概略構成を示すブロック図である。図４において、４０１は、比較判定部、４０２は、比較電圧設定端子である。なお、図１と同じものには同じ符号が付されている。比較判定部４０１には、受信ＲＦ部１０２−１、１０２−２からのＲＳＳＩ(Received Signal Strength Indicator:受信電界)信号が供給される。このＲＳＳＩ信号は、受信電界の強度を示すもので、例えば、ＲＦ（Radio Frequency）増幅器のゲインコントロール信号を用いることができる。そして、この比較判定部４０１では、比較電圧設定端子４０２で所定の電圧Ｖｔｈが設定されている。
【００４８】
この比較判定部の動作を説明すると、例えば、表１において、選択種別Ｂあるいは選択種別Ｃが選択判定部１０６で判定されるような場合、即ち、第１と第２の受信部が異なる識別信号を検出する場合は、入力端子Ａが選択され、どちらか一方の識別信号を検出する場合は、入力端子Ｃを選択する。しかしながら図４に示す実施例では、受信ＲＦ部１０２−１、１０２−２からの受信電界の強度信号が比較判定部４０１に供給されており、その電界強度が比較電圧設定端子４０２で設定されている所定の電圧Ｖｔｈより高い場合、検出される信号は、十分なレベルにあることが判断される。従って、この場合には、比較判定部４０１の判定結果を優先し、十分な電界強度を有する基地局信号を選択する。即ち、選択部１０７の入力端子ＡまたはＢを選択するように動作する。このように構成すると受信ＲＦ部１０２−１、１０２−２からの受信電界の強度を直接検出し、いずれの基地局からの受信信号が最適かどうかを判断できるので、更にシステムの信頼性が向上する利点がある。
【００４９】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、２個の受信部あるいは２個のペアー増幅部に限られるものではなく、複数のアンテナを持つ増幅部にも適応できることは言うまでもない。また、上記実施例では、軌道上を移動する移動局について説明したが、軌道上ではなく、道路等を走行する移動体に適応することもできることは言うまでもない。また、図２に示す車両等に搭載する場合は、ペアーを構成する増幅部で構成する方が構成が簡単であるが、特にこれに限定されるものではない。
【００５０】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された無線通信システムおよび無線通信方法に限定されるものではなく、上記以外の無線通信システムおよび無線通信方法に広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施例の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の他の一実施例を説明するための図である。
【図３】図２に示す本発明の一実施例の受信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の更に他の一実施例の概略構成を示すブロック図である。
【図５】従来の無線通信システムの一例の概略構成を示すブロック図である。
【図６】従来のダイバーシテイ受信部の一例の概略構成を示すブロック図である。
【図７】従来の移動通信システムを説明するための図である。
【図８】図７の動作を説明するための図である。
【図９】本発明を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５２】
１００：受信部、１０１、５３１：アンテナ、１０２：受信ＲＦ部、１０３：復調部、１０４：合成部、１０５：復号部、１０６、３０１：選択判定部、１０７、３０２：選択部、１０８：出力端子、２０１：鉄道の軌道、２０２：受信装置、４０１：比較判定部、４０２：比較電圧設定端子、５０１、５０２：ＬＣＸケーブル、５０３、５０４：基地局、５０５、５０９、５３２：アンテナ共用器、５０６、５１０、５３３：受信機、５０７、５１１、５３４：送信機、５０８、５１２：基地局識別信号発生器、５２０：制御装置、５２１、５２２、５３５：基地局指定信号検出器、５２３、５２４：切替器、５２５、５３６：回線接続装置、５２６、５２７：電話等の端末、５３０：移動局（車両）、９０１、９０２：電界強度曲線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムおよび無線通信方法に関し、特に、複数の基地局と移動局との通信で使用されるダイバーシチ受信システムを用いる無線通信システムおよび無線通信方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線通信システムにおいては、移動局が複数の基地局ゾーンにまたがって通信を行う場合、各基地局から異なる基地局識別信号を送信し、移動局では、受信した基地局識別信号を基地局指定信号として返送するといった一連のシーケンスを使用することによって、移動局と基地局の接続を行う方式が一般的であった。この方式によれば、次のゾーンが空いている場合は、接続の継続が可能であり、また、移動局が存在するゾーンを占有することができるため、通信効率が良い利点がある。
【０００３】
従来の無線通信システム（例えば、特許文献１参照）の一例を図５に示す。図５において、５０１、５０２は、電波の輻射および受信を行う漏洩同軸ケーブル（以下ＬＣＸケーブルと言う。）で、ＬＣＸケーブル５０１、５０２毎に異なる無線ゾーンを構成する。５０３は、ＬＣＸケーブル５０１に接続され、ＬＣＸケーブル５０１のＬＣＸゾーン（ＬＣＸゾーンＡと言う。）を構成する基地局Ａである。この基地局５０３は、アンテナ共用器５０５、受信機Ｒｘ５０６、送信機Ｔｘ５０７、基地局識別信号発生器５０８をもって無線基地局を構成する。同様に、５０４は、ＬＣＸケーブル５０２に接続され、ＬＣＸケーブル５０２のＬＣＸゾーン（ＬＣＸゾーンＢと言う。）を構成する基地局Ｂである。この基地局５０４は、アンテナ共用器５０９、受信機Ｒｘ５１０、送信機Ｔｘ５１１、基地局識別信号発生器５１２をもって無線基地局を構成する。各基地局５０３、５０４は、異なる基地局識別信号を送信し、移動局５３０は、受信した基地局識別信号を基地局指定信号として返送する。また、各基地局は、制御装置５２０にそれぞれ接続され、移動局５３０から返送された基地局指定信号を制御装置５２０に供給する。制御装置５２０は、基地局指定信号検出器５２１および５２２で検出された基地局指定信号に基づいて、切替器５２３を切り替えて受信する基地局系統を選択する。同様にして切替器５２４は、送信基地局系統を選択する。回線接続装置５２５は、制御装置５２０と電話等の端末５２６、５２７に接続されている。
【０００４】
一方、移動局５３０は、アンテナ５３１でＬＣＸケーブル５０１、５０２からの電波が受信され、共用器５３２を経由して受信機Ｒｘ５３３で復調され、回線接続装置５３６に供給される。また、受信機Ｒｘ５３３からの出力のもう一方は、基地局識別信号検出器５３５に供給され、その結果が回線接続装置５３６に出力される。回線接続装置５３６からの送信出力は、基地局識別信号に応じて、基地局指定信号と合成して送信機Ｔｘ５３４、共用器５３２を経由してアンテナ５３１から送信される。
【０００５】
次に、図５に示すシステムの動作について説明する。図５において、基地局Ａ５０３内の基地局識別信号発生器５０８から発生した信号は、送信機５０７から送信され、共用器５０５を経由して、常時ＬＣＸケーブル５０１から送信される。同様に、基地局Ｂ５０４内の基地局識別信号発生器５１２から発生した信号は、送信機５１１から送信され、共用器５０９を経由して常時ＬＣＸケーブル５０２から送信される。これら識別信号は、ＬＣＸゾーンＡとＬＣＸゾーンＢでは異なるものである。移動局５３０がＬＣＸゾーンＡを通過しているとき、移動局５３０のアンテナ５３１でＬＣＸケーブル５０１からの電波を受信し、共用器５３２、受信機５３３を経由して基地局識別信号検出器５３５で基地局識別信号ＣＣ１が検出される。
【０００６】
移動局５３０が送信する場合は、基地局指定信号としてＬＣＸゾーンＡを指定する信号を付加して送信することにより、ＬＣＸゾーンＡの基地局Ａ５０３と通信回線が接続される。移動局５３０がＬＣＸゾーンＡをはずれて隣接するＬＣＸゾーンＢに入った場合は、移動局５３０のアンテナ５３１でＬＣＸゾーンＢからの電波を受信することになり、基地局識別信号検出器５３５でＬＣＸゾーンＢの基地局Ｂ５０４の識別信号ＣＣ２を検出する。また、送信するときの基地局指定信号は、ＬＣＸゾーンＢを指定することにより、ＬＣＸゾーンＢの基地局Ｂ５０４と通信回線が接続される。上述したように移動局と複数の基地局の異なるゾーン間での通信が順次切替えられ通信がなされるように構成されている。
【０００７】
而して、上述した移動局は、単一のアンテナを有し、ＬＣＸゾーンからの漏洩する電波を受信する場合について説明したが、移動局が移動しながら電波を受信する場合、伝送路の状態によりフェージングあるいはマルテイパス等の影響により受信状態が悪くなる場合がある。このような悪い受信状態を改善する方法としてダイバーシチ受信方式が採用されている。ダイバーシチ受信方式は、複数のアンテナによって得られる受信信号を信号電力に応じて切替えるか、あるいは、重み付け合成して受信する方法であり、特にデジタル移動無線システムでは、端末の移動に伴うフェージングに対する耐性を高める有効な手段である。
【０００８】
図６は、一般的なダイバーシチ受信機の概略構成のブロック図を示す。図６において、アンテナ１０１−１から入力される受信信号は、受信ＲＦ部１０２−１において増幅、周波数変換等の処理が行われ復調部１０３−１に供給される。復調部１０３−１では、デジタル復調が行われ、複素信号であるベースバンド信号として合成部１０４に出力される。なお、アンテナ１０１−１、受信ＲＦ部１０２−１および復調部１０３−１で構成される系を第１受信部と称する。
【０００９】
一方、これと同じように第２受信部が設けられている。第２受信部は、アンテナ１０１−２、受信ＲＦ部１０２−２、復調部１０３−２で構成されている。これら第１受信部と第２受信部の出力は、合成部１０４において合成、例えば、加算演算される。合成の方法は、種々考えられるが、代表的なものとして最大比合成法がある。これは、各々の受信部に含まれる信号のＳ／Ｎ(信号電力対雑音電力比)またはＣ／Ｎ（キャリア電力対雑音電力比）に応じて入力信号に個々に重み付けを行い、合成出力信号のＳ／ＮまたはＣ／Ｎが最大となるように重み付け係数を制御するものである。合成部１０４で最大比合成された出力信号は、復号部１０５で復号され、出力端子１０８から受信信号が出力される。なお、復号部１０５は、例えば、Ｉ−Ｑ座標軸で直交変調されて送られてくる信号を元の信号に復号するもので、これについては良く知られているので詳細な説明は省略する。
【００１０】
このようなダイバーシチ受信方式では、２つのアンテナがある程度離して配置され、受信入力電力の第１受信部と第２受信部間の相関がある程度小さい条件下では、フェージングによるビット誤り率の劣化を効果的に低減できる。
【００１１】
また、以上述べたダイバーシチ受信方式は、通常の空間波伝搬システムだけではなく、列車無線等に用いられる漏洩同軸ケーブルによるシステムでも有効である。図７は、このようなシステムの例である。基地局５０３、５０４は、列車の沿線に配置されており、基地局の送信信号は、列車の線路に沿って敷設された漏洩同軸ケーブルＬＣＸ５０１、５０２に印加される。なお、上記例では、基地局は、２局のみ示しているが、実際は、複数の基地局が沿線に沿って配置されている。この信号は、漏洩同軸ケーブル内を、エネルギーを空間に少しずつ放射しながら伝搬する。これを受ける受信側では、移動体（車両とも言う。）５３０の外側に取り付けられたアンテナ１０１−１、１０１−２がこの放射信号を受信し、車両内部の受信部で復調が行われる。なお、車両内部の受信部は、例えば、図６に示されるような構成となっている。
【００１２】
このように移動局５３０に設置されるアンテナ１０１−１、１０１−２を適切に離して配置すれば、空間波の場合と同様にダイバーシチ受信による効果が期待できる。しかしながらこのダイバーシチ受信システムは、ゾーンＡとゾーンＢの境界において、異なる基地局識別信号を受信する時間が存在する。例えば、図７において、車両５３０が矢印の方向に移動した場合、アンテナ１０１−１、１０１−２に入力される信号は、基地局５０３からの信号から基地局５０４からの信号へと切り替わるが、アンテナ１０１−１とアンテナ１０１−２が進行方向に沿って配置されているために、受信される信号が切り替わるタイミングは、二つのアンテナで異なっている。図８は、この状態を説明するための図であり、横軸は時刻を表している。図８において、時刻Ｔ１では、アンテナ１０１−１の入力信号が切り替わり、時刻Ｔ２では、アンテナ１０１−２の入力信号が切り替わる。従って、時刻Ｔ１より以前は、基地局５０３からの信号がアンテナ１０１−１、１０１−２に適切に受信され、時刻Ｔ２以降は、基地局５０４からの信号がアンテナ１０１−１、１０１−２に適切に受信されるため、ダイバーシチ合成が適切に行われる。時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間は、異なる基地局識別信号の合成となり、受信信号が正常に復調されないという不都合が生じる。なお、一般的にダイバーシチ受信方式の２つのアンテナ間距離は、極めて短く、また、列車の速度が数十Ｋｍ〜数百Ｋｍの速度で走行している場合、この時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間は、ごく短いと考えられるが、この間隔が長くなったり、列車が低速走行するような場合には、何れの基地局からの信号も受信できない時間が長くなるという問題が生じる可能性があり、その対策が望まれている。
【００１３】
【特許文献１】特開２０００−４９６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
移動局が複数の基地局ゾーンにまたがって通信を行う場合、ダイバーシチ受信システムでは、基地局ゾーン境界において異なる基地局識別信号を受信するので、この基地局ゾーン境界が長くなったり、列車が低速走行するような場合には、何れの基地局からの信号も受信できない時間が長くなるという問題が生じる可能性があり、その対策が望まれている。
【００１５】
本発明の目的は、移動局と複数の基地局との間の信頼性の高い通信を実現する無線通信システムおよび無線通信方法を提供することである。
【００１６】
本発明の他の目的は、複数の基地局ゾーンの干渉による受信の影響を低減するダイバーシチ受信システムを用いる無線通信システムおよび無線通信方法を提供することである。
【００１７】
本発明の更に他の目的は、ダイバーシチ受信システムにおいて複数の基地局の識別信号を容易に識別できる無線通信システムおよび無線通信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の無線通信システムは、異なる基地局識別信号を送信する複数の基地局と、上記基地局と無線回線で接続される移動局からなり、上記移動局は、少なくとも第１受信部と、第２受信部と、第１受信部と第２受信部の出力信号を合成する第１合成部と、上記第１受信部と上記第２受信部および上記合成部のそれぞれの出力信号を選択する選択部および上記第１受信部と第２受信部の出力信号から上記複数の基地局の基地局識別信号を検出する選択判定部からなり、上記第１受信部のアンテナは、上記移動局の移動方向に対して上記第２受信部のアンテナより前方に位置され、上記選択判定部は、上記第１受信部と第２受信部の出力信号からそれぞれ同一の上記基地局識別信号を検出した場合、上記第１合成部からの出力信号を選択し、上記第１受信部と第２受信部の出力信号からそれぞれ異なる上記基地局識別信号を検出した場合、上記移動局の前方に位置されたアンテナの上記第１受信部の出力信号を選択するように上記選択部を制御するように構成される。
【００１９】
また、本発明の無線通信システムにおいて、上記第１合成部は、最大比合成法で上記第１受信部と第２受信部の出力信号を合成するように構成される。
【００２０】
また、本発明の無線通信システムにおいて、更に、上記選択判定部は、上記第１受信部と第２受信部のいずれか一方からの上記基地局識別信号を検出した場合および上記第１受信部と第２受信部のいずれからも上記基地局識別信号を検出しない場合、上記第１合成部からの出力信号を選択するように上記選択部を制御するように構成される。
【００２１】
また、本発明の無線通信システムにおいて、更に、上記第１受信部および第２受信部のそれぞれの受信電界強度を検出する比較判定部を具え、上記比較判定部の判定結果に基づいて上記選択部を制御するように構成される。
【００２２】
また、本発明の無線通信システムにおいて、上記選択判定部が上記第１受信部と第２受信部の出力信号からそれぞれ異なる上記基地局識別信号を検出した場合、上記比較判定部の判定結果に基づいて上記選択部を制御するように構成される。
【００２３】
更に、本発明の無線通信システムは、異なる基地局識別信号を送信する複数の基地局と、上記基地局と無線回線で接続される移動局からなり、上記移動局は、第１受信部と第３受信部で構成された第１ペアー受信部と、第２受信部と第４受信部で構成された第２ペアー受信部と、第１受信部と第３受信部の出力信号を合成する第２合成部と、第２受信部と第４受信部の出力信号を合成する第３合成部と、上記第２合成部と上記第３合成部とを合成する第４合成部と、上記第２合成部と上記第３合成部および上記第４合成部のそれぞれの出力信号を選択する選択部および上記第２合成部と上記第３合成部の出力信号から上記複数の基地局の基地局識別信号を検出する選択判定部からなり、上記第１ペアー受信部のアンテナは、上記移動局の移動方向に対して上記第２ペアー受信部のアンテナより前方に位置され、上記選択判定部は、上記第１ペアー受信部と上記第２ペアー受信部の出力信号からそれぞれ同一の上記基地局識別信号を検出した場合、上記第４合成部からの出力信号を選択し、上記第１ペアー受信部と第２ペアー受信部の出力信号からそれぞれ異なる上記基地局識別信号を検出した場合、上記移動局の前方に位置されたアンテナの上記第１ペアー受信部の出力信号を選択するように上記選択部を制御するように構成される。
【００２４】
また、本発明の無線通信システムにおいて、上記第２合成部と上記第３合成部および第４合成部の少なくとも１つは、最大比合成法で合成される。
【００２５】
更にまた、本発明は、異なる基地局識別信号を送信する複数の基地局と、上記基地局と無線回線で接続される移動局から構成され、上記移動局は、少なくとも第１受信部と、第２受信部と、第１受信部と第２受信部の出力信号を合成する第１合成部とから構成された無線通信システムにおける無線通信方法であって、上記第１受信部と第２受信部の出力信号からそれぞれ同一の上記基地局識別信号を検出した場合、上記第１合成部からの出力信号を選択し、上記第１受信部と第２受信部の出力信号からそれぞれ異なる上記基地局識別信号を検出した場合、上記移動局の前方に位置されたアンテナの上記第１受信部の出力信号を選択するように構成される。
【発明の効果】
【００２６】
上述したように移動局が複数の基地局ゾーンにまたがって通信を行う場合であっても、移動局と複数の基地局との間の信頼性の高い通信を実現でき、複数の基地局ゾーンの干渉による受信の影響を低減することができる。また、ダイバーシチ受信システムにおいて複数の基地局の識別信号を容易に識別できる。更に、複数の基地局から構成され、漏洩同軸ケーブルを用いた列車無線システムのダイバーシチ受信システムにおいて、ゾーン境界で異なる基地局からの送信信号を受信した場合でも、合成によるゾーン間干渉を回避し、受信不能区間または受信不能時間を最小限にできるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例の概略構成のブロック図を示す。図１において、１００−１は、第１受信部であり、アンテナ１０１−１、受信ＲＦ部１０２−１および復調部１０３−１から構成されている。１００−２は、第２受信部であり、アンテナ１０１−２、受信ＲＦ部１０２−２および復調部１０３−２から構成されている。１０５−１、１０５−２、１０５−３は、復号部、１０６は、選択判定部、１０７は、選択部である。なお、図６と同じものには同じ符号が付されている。また、図１に示される一実施例は、ダイバーシチ受信部を示すものであり、このダイバーシチ受信部が適用される無線通信システムは、例えば、図５に示す無線通信システムと同じシステムである。そして、このダイバーシチ受信部は、図５に示される移動局５３０の受信部に置換えることができる。即ち、図１の出力端子１０８は、回線接続装置５３６に入力される。従って、ここでの無線通信システムの詳細な説明は省略する。
【００２８】
次に、図１の動作を説明する。まず、ダイバーシチ受信部の第１受信部１００−１では、アンテナ１０１−１に入力される受信信号は、受信ＲＦ部１０２−１において増幅され、周波数変換等の処理が行われ、復調部１０３−１に入力される。復調部１０３−１では、デジタル復調が行われて複素信号であるベースバンド信号として出力される。この出力は、復号部１０５−１と合成部１０４に送られる。復号部１０５−１では、入力されるベースバンド信号から、例えば、Ｉ−Ｑ座標による直交変調された信号に対するシンボル判定を行い、送信時の元の信号に復号され選択部１０７の入力端子Ａに供給される。
【００２９】
一方、上記第１受信部１００−１と同様に、ダイバーシチ受信部の第２受信部１００−２では、アンテナ１０１−２に入力される受信信号は、受信ＲＦ部１０２−２において増幅され、周波数変換等の処理が行われ、復調部１０３−２に入力される。復調部１０３−２では、デジタル復調が行われて複素信号であるベースバンド信号として出力される。この出力は、復号部１０５−２と合成部１０４に送られる。復号部１０５−２では、入力されるベースバンド信号から、例えば、Ｉ−Ｑ座標による直交変調された信号に対するシンボル判定を行い、送信時の元の信号に復号され選択部１０７の入力端子Ｂに供給される。
【００３０】
復調部１０３−１及び復調部１０３−２の出力は、合成部１０４において、加算演算等の合成が行われる。合成の方法は、種々考えられるが、例えば、最大比合成法がある。これは、各々の受信部に含まれる信号のＳ／Ｎ(信号電力対雑音電力比)またはＣ／Ｎ（キャリア電力対雑音電力比）に応じて入力信号に個々に重み付けを行い、合成出力信号のＳ／ＮまたはＣ／Ｎが最大となるように重み付け係数を制御するものである。即ち、第１受信部の受信信号が第２受信部の受信信号よりも小さく、雑音がより多く含まれている場合には、第１受信部の重み付け係数を小さく、第２受信部の重み付け係数を大きくとり、この係数を乗じた上で加算を行う。例えば、第２受信部の重み付け係数を“１”とし、第１受信部の重み付け係数を“１／１００”に設定するような重み付けを行う。このようにする理由は、小さい受信信号の第１受信部の出力Ｐ１をより小さく（Ｐ１／１００）し、大きい受信信号の第２の受信部の出力Ｐ２をそのまま（Ｐ２）出力して合成する。この方が、演算のビット幅を小さくできる利点がある。
【００３１】
合成部１０４の出力は、復号部１０５−３に供給される。復号部１０５−３では、上述と同様に入力されるベースバンド信号に対するシンボル判定を行い、対応する符号に変換して選択部１０７の入力端子Ｃに供給される。また、復号部１０５−１および１０５−２の出力は、選択判定部１０６にも供給される。
【００３２】
選択判定部１０６は、例えば、図５に示される基地局識別信号発生器５０８から発生した信号または基地局識別信号発生器５１２から発生した信号を復号部１０５−１、１０５−２からの出力信号から検出し、検出された基地局識別信号の内容に従って選択部１０７を制御し、入力端子Ａ、Ｂ、Ｃのいずれかを選択し、出力端子１０８に出力する。
【００３３】
選択判定部１０６の動作について表１および図９を用いて説明する。表１は、選択判定部１０６の動作を説明するためのものである。
【００３４】
【表１】
【００３５】
表１において、検出の内容は、選択判定部１０６で検出される基地局識別信号の検出内容を示し、選択判定部の選択内容は、選択判定部１０６により制御される選択部１０７の制御の内容を示している。また、図９において、横軸は、距離を、縦軸は、ＬＣＸケーブルから漏洩される電波の電界強度Ｅを示している。また、９０１は、ＬＣＸケーブル５０１からの漏洩電波の電界強度曲線、９０２は、ＬＣＸケーブル５０２からの漏洩電波の電界強度曲線を示している。Ｌは、ＬＣＸケーブルの間隙を示し、約１ｍから数ｍの長さである。また、アンテナの配置は、図７に示すように、車両５３０のアンテナ１０１−１がアンテナ１０１−２よりも進行方向前方に配置され、アンテナ１０１−１とアンテナ１０１−２との間隔は、約１ｍ〜２ｍ程度である。また、基地局５０３の識別信号（識別情報とも言う。）をＣＣ１、これより進行方向前方にある基地局５０４の識別信号（識別情報とも言う。）をＣＣ２とした場合、第１受信部１００−１と第２受信部１００−２で受信された識別情報が同一の場合（表１の選択種別Ａに該当する。）、即ち、基地局識別信号ＣＣ１またはＣＣ２のいずれかであれば、選択判定部１０６は、入力端子Ｃを選択する。その結果、合成部１０５−３の出力であるダイバーシチ合成による出力が選択される。これは、図８において、車両５３０の位置が時刻Ｔ１より前の時間、あるいは時刻Ｔ２より後の時間の状態にあると判断することによるものである。図９では、アンテナ１０１−１とアンテナ１０１−２の両方がゾーンＡ内にあるか、ゾーンＢ内にあるかのいずれかである。
【００３６】
一方、第１受信部１００−１と第２受信部１００−２で受信された識別情報が異なる場合（表１の選択種別Ｂに該当する。）、即ち、第１受信部１００−１のアンテナ１０１−１がゾーンＢの領域に入り、第２受信部１００−２のアンテナ１０１−２がゾーンＡの領域に位置する場合、第１受信部１００−１が識別情報ＣＣ２を受信し、第２受信部１００−２は、識別情報ＣＣ１を受信することとなる。この場合は、選択判定部１０６は、入力端子Ａ、即ち、第１受信部１００−１、復号部１０５−１からの出力信号を選択する。これは、進行方向前のアンテナの信号を受信することで、進行方向の先の情報を早く入手できる特徴がある。
【００３７】
更に、上述した選択条件の他に、伝送路のフェージングあるいはマルチパスによる受信電界の変動があり、これによっても各アンテナの受信状態が影響される。従って、本発明者らは、各種実験の結果、選択判定部１０６の選択条件を次のように設定し、信頼性の高いダイバーシチ受信システムを用いる無線通信システムを実現した。即ち、第１受信部１００−１が識別情報ＣＣ１を受信し、第２受信部１００−２が識別情報ＣＣ２を受信を受信する場合（表１の選択種別Ｂに該当する。）、車両５３０は、ゾーン境界にあることが確かであり、車両５３０は、まもなく完全に基地局５０４のゾーンＢに入ることが予想される。従って、選択判定部１０６は、選択部１０７の入力端子Ａを選択するように制御する。
【００３８】
また、第１受信部１００−１および第２受信部１００−２のどちらか一方のみからの識別情報しか検出されない場合（表１の選択種別Ｃに該当する。）、検出できない方の基地局からの受信電界が著しく低下していると考えられるので、選択判定部１０６は、選択部１０７の入力端子Ｃを選択するように制御し、最大比合成信号を活かすようにする。
【００３９】
また、第１受信部１００−１および第２受信部１００−２のどちらからも識別情報が受信できない場合（表１の選択種別Ｄに該当する。）、第１受信部１００−１および第２受信部１００−２の両方とも受信電界が低下していると考えられるので、選択判定部１０６は、選択部１０７の入力端子Ｃを選択するように制御し、最大比合成信号を活かすようにする。
【００４０】
以上のように選択判定部１０６は、第１受信部１００−１および第２受信部１００−２から検出される既知局識別情報の内容により選択部１０７を制御し、常に最良の受信状態で受信できる無線通信システムを実現することができる。
【００４１】
本発明の他の一実施例を図２および図３を用いて説明する。図２は、列車無線システムを説明するための図であるが、基地局、制御装置等については、図５と同じであるので、詳細な説明は省略する。図２において、２０１−１、２０１−２は、鉄道の軌道を示し、車両５３０が軌道２０１−１上を矢印の方向に走行している。ＬＣＸ５０１−１、ＬＣＸ５０１−２、ＬＣＸ５０２−１、ＬＣＸ５０２−２は、軌道２０１−１、２０１−２の両側に配置されたＬＣＸケーブルを示し、Ｌ１、Ｌ２は、ＬＣＸケーブルの間隙を示す。なお、ＬＣＸ５０１−１、ＬＣＸ５０１−２は、同一の基地局５０３に接続され、同一の基地局識別信号ＣＣ１を有している。また、ＬＣＸ５０２−１、ＬＣＸ５０２−２は、同一の基地局５０４に接続され、同一の基地局識別信号ＣＣ２を有している。１０１−１、１０１−２、１０１−３、１０１−４は、車両５３０に設けられたアンテナを示し、２０２は、受信装置を示している。この受信装置の詳細は、図３に示される。
【００４２】
次に、図３の受信装置２０２について説明する。図３において、１００−３は、第３受信部を構成し、この第３受信部は、アンテナ１０１−３、受信ＲＦ部１０２−３および復調部１０３−３から構成されている。また、１００−４は、第４受信部を構成し、この第４受信部は、アンテナ１０１−４、受信ＲＦ部１０２−４および復調部１０３−４から構成されている。１０４−１、１０４−２、１０４−３は、合成部、１０５−４、１０５−５、１０５−６は、復号部、３０１は、選択判定部、３０２は、選択部を示す。なお、図１と同じものには同じ符号が付されている。
【００４３】
図３から明らかなように、車両５３０の前方に位置されるアンテナ１０１−１と１０１−３は、ペアーの受信部、即ち、第１受信部と第３受信部がペアーを構成し、それぞれの出力が合成部１０４−１で、例えば、最大比合成され、その出力が復号部１０５−４および合成部１０４−３に供給される。なお、第１受信部と第３受信部を第１ペアー受信部と称する。また、車両５３０の後方に位置されるアンテナ１０１−２と１０１−４は、ペアーの受信部、即ち、第２受信部と第４受信部がペアーを構成し、それぞれの出力が合成部１０４−２で、例えば、最大比合成され、その出力が復合部１０５−５および合成部１０４−３に供給される。なお、第２受信部と第４受信部を第２ペアー受信部と称する。合成部１０４−３では、第１ペアー受信部および第２ペアー受信部からの出力を合成、例えば、最大比合成し、復号部１０５−６に出力する。そして、復号部１０５−４で復号された信号は、選択部３０２の入力端子Ａに供給され、復号部１０５−５で復号された信号は、選択部３０２の入力端子Ｂに供給され、復号部１０５−６で復号された信号は、選択部３０２の入力端子Ｃに供給される。
【００４４】
選択判定部３０１は、復号部１０５−４および１０５−５から出力される信号から基地局識別信号ＣＣ１およびＣＣ２を検出し、その内容に従って選択部３０２を制御する。この動作は、表２で示す通りである。なお、前述したようにアンテナ１０１−１および１０１−３は、車両５３０の進行方向に対して車両のほぼ同じ位置の左右に取り付けられているので、同じ基地局識別信号（識別情報とも言う。）が受信される。同様の理由でアンテナ１０１−２および１０１−４も同じ基地局識別信号（識別情報とも言う。）を受信する。
【００４５】
【表２】
【００４６】
表２において、検出の内容は、選択判定部３０１で検出される基地局識別情報の検出内容を示し、選択判定部の選択内容は、選択判定部３０１により制御される選択部３０２の制御の内容を示している。なお、表２に示す検出の内容は、表１で説明した内容と同じであるので詳細な説明は省略する。図２および図４で説明したように基地局からの信号を軌道の両側に敷設されたＬＣＸケーブルからの漏洩電波をペアーの受信部で受信し、最大比合成で信号を検出するので、図１に示すアンテナが１本の場合より伝送路で発生するフェージングやマルテイパスの影響を少なくすることができる。
【００４７】
図４は、本発明の更に他の一実施例の概略構成を示すブロック図である。図４において、４０１は、比較判定部、４０２は、比較電圧設定端子である。なお、図１と同じものには同じ符号が付されている。比較判定部４０１には、受信ＲＦ部１０２−１、１０２−２からのＲＳＳＩ(Received Signal Strength Indicator:受信電界)信号が供給される。このＲＳＳＩ信号は、受信電界の強度を示すもので、例えば、ＲＦ（Radio Frequency）増幅器のゲインコントロール信号を用いることができる。そして、この比較判定部４０１では、比較電圧設定端子４０２で所定の電圧Ｖｔｈが設定されている。
【００４８】
この比較判定部の動作を説明すると、例えば、表１において、選択種別Ｂあるいは選択種別Ｃが選択判定部１０６で判定されるような場合、即ち、第１と第２の受信部が異なる識別信号を検出する場合は、入力端子Ａが選択され、どちらか一方の識別信号を検出する場合は、入力端子Ｃを選択する。しかしながら図４に示す実施例では、受信ＲＦ部１０２−１、１０２−２からの受信電界の強度信号が比較判定部４０１に供給されており、その電界強度が比較電圧設定端子４０２で設定されている所定の電圧Ｖｔｈより高い場合、検出される信号は、十分なレベルにあることが判断される。従って、この場合には、比較判定部４０１の判定結果を優先し、十分な電界強度を有する基地局信号を選択する。即ち、選択部１０７の入力端子ＡまたはＢを選択するように動作する。このように構成すると受信ＲＦ部１０２−１、１０２−２からの受信電界の強度を直接検出し、いずれの基地局からの受信信号が最適かどうかを判断できるので、更にシステムの信頼性が向上する利点がある。
【００４９】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、２個の受信部あるいは２個のペアー増幅部に限られるものではなく、複数のアンテナを持つ増幅部にも適応できることは言うまでもない。また、上記実施例では、軌道上を移動する移動局について説明したが、軌道上ではなく、道路等を走行する移動体に適応することもできることは言うまでもない。また、図２に示す車両等に搭載する場合は、ペアーを構成する増幅部で構成する方が構成が簡単であるが、特にこれに限定されるものではない。
【００５０】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された無線通信システムおよび無線通信方法に限定されるものではなく、上記以外の無線通信システムおよび無線通信方法に広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施例の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の他の一実施例を説明するための図である。
【図３】図２に示す本発明の一実施例の受信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の更に他の一実施例の概略構成を示すブロック図である。
【図５】従来の無線通信システムの一例の概略構成を示すブロック図である。
【図６】従来のダイバーシテイ受信部の一例の概略構成を示すブロック図である。
【図７】従来の移動通信システムを説明するための図である。
【図８】図７の動作を説明するための図である。
【図９】本発明を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５２】
１００：受信部、１０１、５３１：アンテナ、１０２：受信ＲＦ部、１０３：復調部、１０４：合成部、１０５：復号部、１０６、３０１：選択判定部、１０７、３０２：選択部、１０８：出力端子、２０１：鉄道の軌道、２０２：受信装置、４０１：比較判定部、４０２：比較電圧設定端子、５０１、５０２：ＬＣＸケーブル、５０３、５０４：基地局、５０５、５０９、５３２：アンテナ共用器、５０６、５１０、５３３：受信機、５０７、５１１、５３４：送信機、５０８、５１２：基地局識別信号発生器、５２０：制御装置、５２１、５２２、５３５：基地局指定信号検出器、５２３、５２４：切替器、５２５、５３６：回線接続装置、５２６、５２７：電話等の端末、５３０：移動局（車両）、９０１、９０２：電界強度曲線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる基地局識別信号を送信する複数の基地局と、上記基地局と無線回線で接続される移動局からなり、上記移動局は、少なくとも第１受信部と、第２受信部と、第１受信部と第２受信部の出力信号を合成する第１合成部と、上記第１受信部と上記第２受信部および上記合成部のそれぞれの出力信号を選択する選択部および上記第１受信部と第２受信部の出力信号から上記複数の基地局の基地局識別信号を検出する選択判定部からなり、上記第１受信部のアンテナは、上記移動局の移動方向に対して上記第２受信部のアンテナより前方に位置され、上記選択判定部は、上記第１受信部と第２受信部の出力信号からそれぞれ同一の上記基地局識別信号を検出した場合、上記第１合成部からの出力信号を選択し、上記第１受信部と第２受信部の出力信号からそれぞれ異なる上記基地局識別信号を検出した場合、上記移動局の前方に位置されたアンテナの上記第１受信部の出力信号を選択するように上記選択部を制御す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、更に、上記選択判定部は、上記第１受信部と第２受信部のいずれか一方からの上記基地局識別信号を検出した場合および上記第１受信部と第２受信部のいずれからも上記基地局識別信号を検出しない場合、上記第１合成部からの出力信号を選択するように上記選択部を制御す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、更に、上記第１受信部および第２受信部のそれぞれの受信電界強度を検出する比較判定部を具え、上記比較判定部の判定結果に基づいて上記選択部を制御することを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
異なる基地局識別信号を送信する複数の基地局と、上記基地局と無線回線で接続される移動局からなり、上記移動局は、第１受信部と第３受信部で構成された第１ペアー受信部と、第２受信部と第４受信部で構成された第２ペアー受信部と、第１受信部と第３受信部の出力信号を合成する第２合成部と、第２受信部と第４受信部の出力信号を合成する第３合成部と、上記第２合成部と上記第３合成部とを合成する第４合成部と、上記第２合成部と上記第３合成部および上記第４合成部のそれぞれの出力信号を選択する選択部および上記第２合成部と上記第３合成部の出力信号から上記複数の基地局の基地局識別信号を検出する選択判定部からなり、上記第１ペアー受信部のアンテナは、上記移動局の移動方向に対して上記第２ペアー受信部のアンテナより前方に位置され、上記選択判定部は、上記第１ペアー受信部と上記第２ペアー受信部の出力信号からそれぞれ同一の上記基地局識別信号を検出した場合、上記第４合成部からの出力信号を選択し、上記第１ペアー受信部と第２ペアー受信部の出力信号からそれぞれ異なる上記基地局識別信号を検出した場合、上記移動局の前方に位置されたアンテナの上記第１ペアー受信部の出力信号を選択するように上記選択部を制御することを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
異なる基地局識別信号を送信する複数の基地局と、上記基地局と無線回線で接続される移動局から構成され、上記移動局は、少なくとも第１受信部と、第２受信部と、第１受信部と第２受信部の出力信号を合成する第１合成部とから構成された無線通信システムにおける無線通信方法は、上記第１受信部と第２受信部の出力信号からそれぞれ同一の上記基地局識別信号を検出した場合、上記第１合成部からの出力信号を選択し、上記第１受信部と第２受信部の出力信号からそれぞれ異なる上記基地局識別信号を検出した場合、上記移動局の前方に位置されたアンテナの上記第１受信部の出力信号を選択することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１】
異なる基地局識別信号を送信する複数の基地局と、上記基地局と無線回線で接続される移動局からなり、上記移動局は、少なくとも第１受信部と、第２受信部と、第１受信部と第２受信部の出力信号を合成する第１合成部と、上記第１受信部と上記第２受信部および上記合成部のそれぞれの出力信号を選択する選択部および上記第１受信部と第２受信部の出力信号から上記複数の基地局の基地局識別信号を検出する選択判定部からなり、上記第１受信部のアンテナは、上記移動局の移動方向に対して上記第２受信部のアンテナより前方に位置され、上記選択判定部は、上記第１受信部と第２受信部の出力信号からそれぞれ同一の上記基地局識別信号を検出した場合、上記第１合成部からの出力信号を選択し、上記第１受信部と第２受信部の出力信号からそれぞれ異なる上記基地局識別信号を検出した場合、上記移動局の前方に位置されたアンテナの上記第１受信部の出力信号を選択するように上記選択部を制御す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、更に、上記選択判定部は、上記第１受信部と第２受信部のいずれか一方からの上記基地局識別信号を検出した場合および上記第１受信部と第２受信部のいずれからも上記基地局識別信号を検出しない場合、上記第１合成部からの出力信号を選択するように上記選択部を制御す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、更に、上記第１受信部および第２受信部のそれぞれの受信電界強度を検出する比較判定部を具え、上記比較判定部の判定結果に基づいて上記選択部を制御することを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
異なる基地局識別信号を送信する複数の基地局と、上記基地局と無線回線で接続される移動局からなり、上記移動局は、第１受信部と第３受信部で構成された第１ペアー受信部と、第２受信部と第４受信部で構成された第２ペアー受信部と、第１受信部と第３受信部の出力信号を合成する第２合成部と、第２受信部と第４受信部の出力信号を合成する第３合成部と、上記第２合成部と上記第３合成部とを合成する第４合成部と、上記第２合成部と上記第３合成部および上記第４合成部のそれぞれの出力信号を選択する選択部および上記第２合成部と上記第３合成部の出力信号から上記複数の基地局の基地局識別信号を検出する選択判定部からなり、上記第１ペアー受信部のアンテナは、上記移動局の移動方向に対して上記第２ペアー受信部のアンテナより前方に位置され、上記選択判定部は、上記第１ペアー受信部と上記第２ペアー受信部の出力信号からそれぞれ同一の上記基地局識別信号を検出した場合、上記第４合成部からの出力信号を選択し、上記第１ペアー受信部と第２ペアー受信部の出力信号からそれぞれ異なる上記基地局識別信号を検出した場合、上記移動局の前方に位置されたアンテナの上記第１ペアー受信部の出力信号を選択するように上記選択部を制御することを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
異なる基地局識別信号を送信する複数の基地局と、上記基地局と無線回線で接続される移動局から構成され、上記移動局は、少なくとも第１受信部と、第２受信部と、第１受信部と第２受信部の出力信号を合成する第１合成部とから構成された無線通信システムにおける無線通信方法は、上記第１受信部と第２受信部の出力信号からそれぞれ同一の上記基地局識別信号を検出した場合、上記第１合成部からの出力信号を選択し、上記第１受信部と第２受信部の出力信号からそれぞれ異なる上記基地局識別信号を検出した場合、上記移動局の前方に位置されたアンテナの上記第１受信部の出力信号を選択することを特徴とする無線通信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−４３５８９（Ｐ２００７−４３５８９Ａ）
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２７４３２（Ｐ２００５−２２７４３２）
【出願日】平成１７年８月５日（２００５．８．５）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月５日（２００５．８．５）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]