JP2001268625A

JP2001268625A - 無線通信システム、基地局及び端末局

Info

Publication number: JP2001268625A
Application number: JP2000072387A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Aoki; 豊青木; Minoru Okada; 実岡田; Hiroshi Harada; 博司原田; Masayuki Fujise; 雅行藤瀬
Original assignee: Communications Research Laboratory; Denso Corp
Current assignee: Communications Research Laboratory; Denso Corp
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2000-03-15
Publication date: 2001-09-28
Anticipated expiration: 2020-03-15
Also published as: US20020002045A1; US6909893B2; JP3760079B2

Abstract

(57)【要約】【課題】大容量の路車間通信の実現に有効であり、セル
ラー通信などに対してデータ伝送速度を大きくでき、基
地局の設置密度も低くできる技術を提供する。【解決手段】基地局Ｋの通信エリアが次の２つの条件を
満たすように設定されている。条件…同時に複数の端
末局Ｔが存在し得ない大きさである。条件…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。条
件より、通信エリア内で時間分割等の多元アクセスを
施す必要が無くなり、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。条件により、全ての通
信エリアが同一の周波数帯域を使用でき、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。

Description

【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 Cellula
r）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（登録商標）（Personal Handy-phone Syste
m）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１
５（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：ＴＤＭ
Ａ）。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、同時に複数の
端末局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ため、
一の通信エリアには同時に複数の端末局が存在すること
がない。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るため、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。

【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、「同時に複
数の端末局が存在し得ない大きさである」という条件を
上述したが、請求項２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、同時に複数の端末局が存在
し得ない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、「同時に複数の端末局が存在し得な
い」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】一方、大容量伝送を実現するにあたって
は、請求項３に示すように、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ことが考えられ
る。

【００１１】そして、このように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側で蓄積
するためのデータ蓄積手段を備えるとよいが、その場合
のデータ蓄積能力は、請求項４に示すようにすることが
考えられる。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、通信エリアの移動経路幅方向の長さを、一
の移動体が移動するために設定されている経路幅に基づ
いて設定する（請求項６）。その際、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７）。
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３．５
ｍ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９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１１）。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、移動経路を移動する移動体に
搭載された端末局によって受信された搬送波の周波数が
当該移動体の移動を原因とするドップラー現象によって
不連続に変化しない範囲に送信することが好ましい（請
求項１２）。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、同時
に複数の端末局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１３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１４〜２２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２３，２
４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２５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所
定の間隔にて配置され、自局の通信エリアに進入した端
末局との間で無線通信を行う基地局であって、通信エリ
アは、同時に複数の端末局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
成された基地局とする。同様に、請求項２６，２７に記
載の基地局は、請求項２，３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り、請求項２８〜４２に記
載の基地局は、請求項５〜２２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４３に示すように、請求項４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、基地局からの搬送波の送信に関して
は種々説明したが、このような搬送波を適切に受信でき
るようにするという観点での端末局側の工夫としては、
請求項４４に示すようにすることが考えられる。つま
り、基地局からは、移動体の移動経路のほぼ真上から通
信エリアを形成するための搬送波が送信されることを前
提とすれば、端末局が基地局との通信を行うためのアン
テナを、移動体の上部に搭載するのである。このように
すれば、好適な通信が実現できる。

【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］…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］…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
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。［車種］［全長(m)］［全幅(m)］［全高(m)］普通車Ａ４．９１．８１．５普通車Ｂ４．８１．８１．５軽自動車３．４１．５１．４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３．５
ｍ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Ａ
Ｔｋ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Ａ
Ｔｔ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ＧtS
A［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，ＢＰＳ
Ｋ，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ＢＥ
Ｒ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Ｂ
ＥＲ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Ｃ
ＮＲSA［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［ｄＢ
ｍ］、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［ｄＢ
ｍ］、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】

【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】

【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】

【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ＦＳ
Ｋ，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１００Ｍｂｐ
ｓ、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［ｂｐ
ｓ］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２Ｍｂｐ
ｓ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［ｂｐ
ｓ］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 ［ｂ
ｐｓ］、１周期中での有効期間滞在時間をＴON［ｓｅ
ｃ］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Ｒ
aREQ［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（Ｒ
ＳＵ）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２
２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］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】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】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】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］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】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
高周波信号を光伝送、中間周波信号を光伝送、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、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、〜
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】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。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。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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡田実愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者原田博司神奈川県横須賀市光の丘３番４号郵政省通信総合研究所横須賀無線通信研究センター内 (72)発明者藤瀬雅行神奈川県横須賀市光の丘３番４号郵政省通信総合研究所横須賀無線通信研究センター内Ｆターム(参考） 5K067 AA11 BB21 BB43 CC08 DD57 EE02 EE10 EE37 EE57 EE71 GG02 KK01 KK15

Claims

【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、同時に複数の端末局
が存在し得ない大きさであると共に、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ていることを特
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、前記通信エリアは、同時に複数の端末局が存在し得ない
大きさ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３】請求項１又は２記載の無線通信システムに
おいて、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
タを分割伝送することを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】請求項３記載の無線通信システムにおい
て、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ており、当該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５】請求項４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、ＲaR
EQ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、前記基地局の通信エリアの移動経路幅方向の長さは、一
の移動体が移動するために設定されている経路幅に基づ
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１〜６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８】請求項７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９】請求項７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１０】請求項７〜９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１１】請求項１０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、前記移動経路を移動する移動体に搭載された端末局
によって受信された搬送波の周波数が当該移動体の移動
を原因とするドップラー現象によって不連続に変化しな
い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、ＧtS
A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１４】請求項１〜１３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１５】請求項１〜１３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１６】請求項１〜１３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１７】請求項１〜１３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１８】請求項１〜１３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１９】請求項１〜１３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２０】請求項１〜１９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２１】請求項１〜１９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２２】請求項２１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２３，２４は従属クレームと
しました。
【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２４】請求項１〜２３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２５】端末局を搭載した移動体の移動経路に沿
って所定の間隔にて配置され、自局の通信エリアに進入
した端末局との間で無線通信を行う基地局であって、前記通信エリアは、同時に複数の端末局が存在し得ない
大きさであると共に、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てい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、前記通信エリアは、同時に複数の端末局が存在し得ない
大きさ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２７】請求項２５又は２６記載の基地局におい
て、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
タを分割伝送することを特徴とする基地局。
【請求項２８】請求項２７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、ＲaR
EQ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２９】請求項２５〜２８のいずれか記載の基地
局において、前記基地局の通信エリアの移動経路幅方向の長さは、一
の移動体が移動するために設定されている経路幅に基づ
いて設定されていることを特徴とする基地局。
【請求項３０】請求項２５〜２９のいずれか記載の基地
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３１】請求項３０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３２】請求項３０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３３】請求項３０〜３２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３４】請求項３３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３５】請求項２５〜３４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、前記移動経路を移動する移動体に搭載された端末局
によって受信された搬送波の周波数が当該移動体の移動
を原因とするドップラー現象によって不連続に変化しな
い範囲に送信することを特徴とする基地局。
【請求項３６】請求項２５〜３５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、ＧtS
A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３７】請求項２５〜３６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３８】請求項２５〜３６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３９】請求項２５〜３６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４０】請求項２５〜３６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４１】請求項２５〜３６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４２】請求項２５〜３６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４３】移動体に搭載されており、当該移動体の移動経路に沿って所定の間隔にて配置され
た複数の基地局との間にて無線通信を行い、所定のデー
タを前記複数の基地局から分割して受信可能な端末局で
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ており、当該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４４】移動体に搭載されており、当該移動体の移動経路に沿って所定の間隔にて配置さ
れ、前記移動体の移動経路のほぼ真上から通信エリアを
形成するための搬送波を送信する基地局との間にて無線
通信を行う端末局であって、前記端末局が前記基地局との通信を行うためのアンテナ
は、前記移動体の上部に搭載されていることを特徴とす
る端末局。