JP2004048308A - 基地局無線通信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】路上に設置される基地局と車両に搭載する移動局間で通信を行う無線通信において、基地局の通信領域が重なり合う程度に接近して配置した場合に、基地局の運用する無線周波数を違えることで互いのの干渉を防止し、基地局を密に配置することが可能な、基地局無線通信装置を提供すること。
【解決手段】本発明の基地局無線通信装置は、受信する無線周波数を選択して移動局からの上り送信を受信する受信手段と、無線周波数を選択して送信する送信手段を備え、前記受信手段にて移動局から他の基地局へのデータ送信時の無線周波数を検出することにより、前記検出された無線周波数をもとに移動局と対向して通信する基地局の送信周波数を判別し、判別した送信無線周波数とは異なる無線周波数にて前記送信手段にて送信することにより、隣接する基地局との干渉を防止することが可能となる。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明の基地局無線通信装置は、受信する無線周波数を選択して移動局からの上り送信を受信する受信手段と、無線周波数を選択して送信する送信手段を備え、前記受信手段にて移動局から他の基地局へのデータ送信時の無線周波数を検出することにより、前記検出された無線周波数をもとに移動局と対向して通信する基地局の送信周波数を判別し、判別した送信無線周波数とは異なる無線周波数にて前記送信手段にて送信することにより、隣接する基地局との干渉を防止することが可能となる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の無線周波数の中の一組の周波数を用いて、基地局と移動局間でデータの送信および受信を無線通信にて行う通信システムに係わる基地局無線通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
安全性の向上、輸送効率の向上、および快適性の向上を目指したサービスを実現するため、道路と車両を一体のシステムとした高度道路交通システム（ＩＴＳ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ）の開発が進められている。このシステムでは、路上に設置する基地局と車両に搭載する移動局との間で行う無線通信等により、これらのサービスを実現しようとしている。この高度道路交通システムにおける通信方式の一例としては、社団法人 電波産業会にて定められた標準規格「有料道路自動料金収受システム標準規格ＡＲＩＢＳＴＤ−Ｔ５５ １．０版」（平成９年１１月２７日策定）等が知られている。
【０００３】
前記通信方式では、基地局から移動局への通信（以下、下り通信）と移動局から基地局への通信（以下、上り通信）に異なる周波数を用い、通信フレームをスロットと呼ばれる固定長の区間に時分割した同期式時分割通信方式であるスロッテドアロハ方式を採用している。また、上り通信用と下り通信用では異なる周波数を用いると同時に、隣接した基地局同士の干渉を防止するため、複数の異なる周波数を用いる。
【０００４】
図２に各周波数の割り当ての一例を示す。周波数ｆ１、ｆ２からｆ７までを下り通信に、周波数ｆ８、ｆ９からｆ１４までを上り通信で使用し、運用に当たっては周波数ｆ１とｆ８をペアで、周波数ｆ２とｆ９をペアで、以降同様に組み合わせて使用する。
つまり、ある基地局の通信圏内では下り通信に周波数ｆ１（以下、下りチャネルＡ）、上り通信に周波数ｆ８（以下、上りチャネルＡ）を用いる（以下、モードＡ）。モードＡで運用する基地局に隣接する他の基地局では、モードＡ以外の周波数例えば下り通信に周波数ｆ７（以下、下りチャネルＧ）、上り通信に周波数ｆ１４（以下、上りチャネルＧ）を用いる（以下、モードＧ）。以降の説明では、周波数ｆ１からｆ７までを、それぞれ下りチャネルＡから下りチャネルＧと呼称する。また周波数ｆ８からｆ１４までを、上りチャネルＡから上りチャネルＧと呼称する。
【０００５】
上記技術による運用の一例を図３に示す。同図において、３０１、３０２は道路上に設置されたガントリ、３０３、３０４はガントリに取り付けられた基地局のアンテナ、３０５はアンテナ３０３の通信領域、３０６はアンテナ３０４の通信領域、３０７、３０８は地上に設置された基地局装置、３０９は車両、３１０は車両に搭載された移動局通信装置である。同図に示すようにアンテナ３０３、３０４を接近して設置する場合、通信領域が重なる領域３１１における互いの干渉を防止するために、異なる無線周波数で運用され、基地局からの下り送信は各々異なる周波数で送信される。また、移動局から基地局への上り通信に用いる周波数も、基地局の運用周波数に対応して異なる周波数が用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術によれば、通信領域が互いに重なり合う程度に接近した基地局では、それぞれ異なる運用周波数に設定する必要がある。例えば、既に運用中の基地局３０７の近傍に、新たに基地局３０８を設置する場合には、既運用中の基地局３０７の運用周波数を調査した上で、新たに設置する基地局３０８には異なる運用周波数を設定する必要がある。新たに設置する基地局３０８にて、既運用中の基地局３０７からの送信を直接受信できる場合には、その運用周波数を特定することが可能である。だが、基地局の通信領域の一部が重なり合う程度に接近している場合には、基地局同士は相手の送信を受信することが出来ない為、近傍の基地局の存在を検知出来ない。そのため、２つの基地局にて同一の周波数を使用する場合があり得る。その際には、通信領域が重なりあった領域３１１では、２つの基地局からの同一無線周波数の送信が干渉するため、領域に侵入した移動局は基地局との通信に障害が発生し得るという問題が生ずる。
【０００７】
本発明の目的は、基地局がその近傍に設置された他の基地局の運用する無線周波数を検出し、それとは異なる運用無線周波数を設定することにより、複数の基地局が接近して配置された場合にも、基地局間の干渉を発生することなく良好な通信の確保を図った基地局無線通信装置を提供することにある。またそれにより、基地局を配置する際に基地局同士が接近した配置を容易にすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、受信する無線周波数を選択して移動局からの上り送信を受信する受信手段と、無線周波数を選択して送信する送信手段を備え、前記受信手段にて移動局から他の基地局へのデータ送信時の無線周波数を検出することにより、前記検出された無線周波数をもとに移動局と対向して通信する基地局の送信周波数を判別し、判別した送信無線周波数とは異なる無線周波数にて前記送信手段にて送信することにより、隣接する基地局との干渉を防止することが可能となる。
【０００９】
さらに本発明は、前記受信手段を複数備えることにより、当該基地局が移動局との通信中であっても、移動局との通信に使用中の受信手段とは別の受信手段を用いて、他の基地局と通信する移動局が送信する無線周波数の検出を行うことにより、より高い頻度で検出を行うことができ、より確実に隣接する基地局との干渉を防止することが可能となる
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図を参照しながら説明する。まず、本発明の基地局通信装置と移動局通信装置が通信するための通信フォーマットについて予め説明する。
スロッテドアロハ方式の通信フレームは、通信スロットと制御スロットに大別され、通信スロットには複数の移動局との交信が可能なように、データ交換を行うためのメッセージデータスロット（ＭＤＳ：Ｍｅｓｓａｇｅ Ｄａｔａ Ｓｌｏｔ）が複数配置される。また制御スロットには、基地局が送信する通信フレームの構成情報、通信スロットの使用状況などを格納するフレームコントロールメッセージスロット（ＦＣＭＳ： Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｓｓａｇｅ Ｓｌｏｔ）と、移動局が基地局に接続要求を送信するためのリンク要求スロット（ＡＣＴＳ：Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ Ｓｌｏｔ）からなる。
【００１１】
図４は路車間の通信のフォーマットを示す図である。同図は路車間の通信を、１フレームを４スロットで構成した場合の例である。同図の構成の場合、スロット１の下りチャネルはフレーム制御スロット（ＦＣＭＳ）に、スロット４の上りチャネルはリンク要求スロット（ＡＣＴＳ）に、スロット２、およびスロット３はデータ交換のための通信スロット（ＭＤＳ）に利用されている。スロット２は基地局からの下り通信に割り当てられており、スロット３は移動局からの上り通信に割り当てられている。
【００１２】
この通信フレームを使って基地局との通信を行う移動局は、自局に割当てられた通信スロットの位置を判別するために、基地局が送信する通信フレームとの同期が必要になる。このためフレーム制御スロットのフレーム制御信号ＦＣＭＣ（Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｓｓａｇｅ Ｃｈａｎｎｅｌ）には他のスロットに配置されるデータ交換のためのＭＤＣ（Ｍｅｓｓａｇｅ Ｄａｔａ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＭＤＣの受信確認の為のＡＣＫＣ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ Ｃｈａｎｎｅｌ）、接続要求の為のＡＣＴＣ（Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ Ｃｈａｎｎｅｌ）とは異なる同期信号パターンを多重し、通信フレームの時間基準としてフレーム制御スロットの位置が識別できるようにしている。また、フレーム制御信号ＦＣＭＣには、基地局が運用する無線チャネル、ＦＣＭＳの後に続くスロットの数、移動局への上りあるいは下りスロットの割り当てなどの通信フレーム構成情報が多重されている。移動局は受信したＦＣＭＣにて、自局へのスロットの割り付けを判別し、そのスロットでの送受信を行う。また、移動局は基地局が送信するＦＣＭＣの送信周波数からそれに対応した無線周波数にて送信を行う。なお、ＦＣＭＣはスロットの期間の基準信号でもあり、移動局との通信を行わない場合でも、常時周期的に送信される。
【００１３】
図５は図４に示したＦＣＭＣ、ＭＤＣ等の詳細を示す図である。同図において５０１はプリアンブル（ＰＲ）、５０２はＦＣＭやＭＤＣそれぞれに固有の同期検出用ビットパタンであるユニークワード（ＵＷ）、５０３はＦＣＭＣまたはＭＤＣで送信される情報、５０４はエラー検出の為のコード（ＣＲＣ）である。
【００１４】
基地局および移動局はユニークワード５０２を検出することによって、データ受信を検知し、エラー検出コードにより受信したデータの誤りを検出することが出来る。
【００１５】
上記した無線通信フォーマットに準じた場合を例にとって、本発明の一実施例による基地局通信装置の例を図１に示し、以下説明する。本実施例は、基地局が運用を開始するに先立って他の基地局と通信中の移動局からの上り送信を受信することにより、移動局の送信無線周波数から対抗する基地局の送信無線周波数を検出するものである。移動局からの送信を受信するにあたっては、基地局での受信チャネルを周期的に切り替えながら待機し、その間に移動局からの受信があるか否かを検出する。既に述べたように、基地局からの下り送信と移動局からの上り送信は決められた組み合わせの無線周波数を用いる為、移動局の送信する無線周波数を検出することにより、対向する基地局の送信周波数を知ることが可能である。
【００１６】
同図において１０１、１０２はアンテナ、１０３は無線受信部、１０４は受信した信号の復調部、１０５は復調された信号を入力しユニークワードを検出し送信情報を取出し通信制御部に送るデータ受信手段、１０６は受信レベルをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、１０７、１０８は発振器、１０９、１１０は発振器を制御する周波数制御部、１１１は通信制御部からの送信データにユニークワードやエラー検出コードを付加して送信するデータ送信手段、１１２は送信データを変調する変調部、１１３は無線送信部、１１４は通信の制御を行なう通信制御手段である。
【００１７】
周波数制御部１０９は発振器１０７の発振周波数を制御することによってい、受信部１０３の受信周波数チャネルを切り替える。また周波数制御部１１０は発振器１０８の発振周波数を制御し、送信部１１３の送信周波数チャネルを切り替える。移動局からの無線信号はアンテナ１０１で受信され、受信部１０３で所望のチャネルの信号が取り出される。さらに、復調部１０４でデジタルデータに変換され、データ受信手段１０５により送信情報が取出され、受信データとして信号処理部１１４に入力される。データ受信手段では１０５では、入力したデータのユニークワードや検出した時刻から、受信したデータがどの移動局が送信したＭＤＣかＡＣＫＣかを判断して、その種別を取出した送信情報と伴に通信制御手段に送信する。またデータの受信動作と同時に、Ａ／Ｄ変換器１０６にて受信した信号の電界強度が計測され、通信制御手段１１４に入力される。一方、送信データはデータ送信手段１１１にてユニークワードなどのヘッダ情報とエラー検出コード等のフッダー情報を付加した後に、変調部１１２で変調され、送信部１１３から送信チャネルの無線周波数で送信される。通信制御手段１１４には、受信チャネル毎に移動局からの受信を計数するためのカウンタを備え、運用周波数の設定時に移動局からの受信回数を記録する。
【００１８】
次に図６を用いて、図１の移動局通信装置における受信部１０３の構成を説明する。図６は本発明の一実施例による基地局通信装置の無線受信部の構成図である。同図において６０１、６０４はバンドパスフィルタ、６０２、６０５は増幅器、６０３は周波数変換器、６０６は受信レベル検出手段である。ここでバンドパスフィルタ６０１は無線周波数ｆ８からｆ１４までを選択する広帯域なフィルタである。また、バンドパスフィルタ６０４はｆ８からｆ１４のうちいずれか一つの無線周波数のみを選択する狭帯域なフィルタである。受信レベル検出手段６０６は検波器あるいはＲＳＳＩ回路などであり、受信した無線入力強度に応じたレベル信号を出力する。
【００１９】
基地局から送信された信号を移動局通信装置が受信する場合、アンテナで受信された信号はバンドパスフィルタ６０１で周波数ｆ１からｆ７の範囲以外の妨害波をカットし、増幅器６０２で増幅された後、周波数変換器６０３で中間周波数に変換される。変換された信号はバンドパスフィルタ６０４でｆ１からｆ７の７つのうち一つの周波数成分のみが取り出され、増幅器６０５で増幅された後、復調部部に送られる。外部に設けた発振器から周波数変換器６０３に入力する周波数を変更することによって、バンドパスフィルタ６０４を通過する無線周波数を変更することができ、それによって受信するチャネルを選択する。つまり、外部の発振器から周波数変換器６０３に入力する周波数を変更することによって、上りチャネルＡから上りチャネルＧを選択して受信出来る。なお、バンドパスフィルタ６０１は無線周波数ｆ１からｆ７以外の周波数成分をあらかじめ削除し、それによって妨害波の影響を低減する目的のために設けるものであり、運用される状況によってはあえて設けなくとも動作に支障は無い。
【００２０】
次に図７を用いて、図１の基地局通信装置における通信制御手段１１４の運用無線周波数設定動作について説明する。図７は本発明の一実施例による移動局通信装置の動作のフローチャートである。まず設定動作に先立って、周波数制御部１０９の制御により、受信するチャネルを初期値に設定する。運用無線周波数の設定動作中は送信は行わない（処理７０１）。設定するチャネルはチャネルＡからＧまでのうち最も優先して検出したいチャネルに設定する。チャネル毎に優先順位の無い場合には特にどのチャネルに設定しても良いが、本実施例では一例としてチャネルＡに設定を行った場合について以下説明を行う。更に、受信チャネル毎の受信回数の記録値を初期化する（処理７０２）。次に、受信チャネルを下りチャネルＡに設定した状態で受信手段１０５にてデータの受信を待機する、それと同時にＡ／Ｄ変換器１０６にて予め規定された以上の受信レベルがあるか否かを一定期間待機する。データ受信手段１０５では図５に示すユニークワード５０２の検出およびエラー検出コード５０４による検査により移動局からの送信を検出する。待機期間中に、データ受信手段１０５にて移動局からのデータを検する、あるいはＡ／Ｄ変換器１０６から規定値以上の受信レベルの入力を得ることにより移動局からの上り送信を検出した場合には、待機動作を終了し処理７０４へ処理を継続する。検出が無かった場合には、処理７０５へ分岐する（処理７０３）。処理７０４では、現在設定中の受信チャンネル毎に受信を検出した回数を加算し記録する。
【００２１】
次に、移動局からの送信の待機を開始した後、現在設定の受信チャネルでの待機時間が予め規定された時間経過したか否かを判定し、未経過の場合には処理７０３に戻り前記の動作を繰り返す。規定時間を経過していた場合には、処理７０６に継続する（処理７０５）。規定時間経過後は、受信チャネルの設定回数が予め規定回数に達したか否かを判定し、規定回数に達しない場合には、処理７０７に分岐する。規定回数に達した場合には、処理７０８に継続する。前記規定回数はチャネルＡからチャネルＧまでの全７チャネルを複数回繰り返し受信する回数に設定されている（処理７０６）。処理７０７では受信チャネルを次のチャネルに切り替え、処理７０３以降の処理を繰り返す。設定チャネルが一巡した後は、元に戻って初期の設定値を設定する。処理７０８に継続した場合には、処理７０４にて記録した受信回数の値より、受信の無かったチャネルでは基地局が運用を行ってはいないと判断し、受信が無かったあるいは受信回数が最も少ないチャネルを選択し、選択したチャネルに送受信チャネルを設定する（処理７０８）。以上で運用するチャネルの設定を終了する。以後は設定したチャネルにてＦＣＭの送信を開始し、移動局からの接続要求を待機する。
【００２２】
さらに図８に、具体的な例を用いて上記した運用無線周波数選の設定動作の一例を示す。図８は本発明の一実施例による基地局通信装置の運用周波数の設定動作の一例を示す図である。同図において８０１は他の基地局との通信における移動局の上り送信を示し、８０２、８０３は移動局が送信するＭＤＣ信号である。８０４は基地局の通信制御手段１１４が周波数制御部１０９に設定する受信チャネル設定信号、８０５は図１に示す無線受信部１０３から出力される受信レベル、８０６は制御手段１１４が処理７０３にて移動局からの送信有無の判別に用いるしきい値、８０７は移動局からの上り受信発生時の受信レベルを示す信号、８０８は図１に示すデータ受信手段１０５から出力されるデータ受信の有ったことを示す信号、８０９は移動局からの上り受信発生時のデータ受信を示す信号である。同図は、移動局からの送信無線チャネルが上りチャンネルＣ（無線周波数ｆ１０）の場合、すなわち下りチャネルＣにて送信中の他の基地局と通信中であった場合の例を示すものである。
【００２３】
基地局では受信待機する無線周波数の初期値としてチャネルＡに設定し（処理７０１）、受信待機する（処理７０３）。設定したチャネルＡにて所定の期間受信を待機し（処理７０５）、受信チャネルを次のチャネルＢに切り替える（処理７０７）。同様にチャネル切り替えを繰り返し、チャネルＣにて受信を待機した際に、移動局の送信ＭＤＣ信号８０３を受信する。ＭＤＣ信号の受信により、受信レベルが上昇ししきい値８０６を超える受信レベル信号８０７が出力される。同時に、データ受信手段１０５にて移動局からの上り送信データを受信する。受信レベルの検出およびデータ受信により、移動局からの送信を検出し、チャネルＣにおける受信回数を加算し記録する（処理７０４）。同様に受信チャネルの切り替えを繰り返し、規定の回数切り替えを行った後、受信の無かったチャネルに設定する。図８の例では、受信チャネルＣの場合にのみ受信があったため、近傍にチャネルＣにて送信中の他の基地局があることが検出出来たため、チャネルＣ以外の例えばチャネルＡに送受信チャネルを設定し、運用周波数の設定を終了する（処理７０８）。
【００２４】
以上説明したごとく本実施例によれば、受信するチャネルを切り替えながら移動局のデータの受信することにより、近傍の他の基地局の運用する無線周波数を検出し、その無線周波数とは異なる運用無線周波数を設定することにより、複数の基地局が接近して配置された場合にも、基地局間の干渉を発生することなく良好な通信が可能となる。
【００２５】
次に本発明の第二の実施例を図９および図１０を用いて説明する。前記した図７の実施例では、運用開始以前に他の基地局の運用周波数を検出するが、検出期間中に他の基地局にて移動局との通信が無かった場合には、正しく検出できない場合があり得る。そこで、本実施例では当該基地局が運用を開始した後も移動局との通信を行わない期間には、他の基地局の運用する無線周波数の検出を行うことにより検出を行う頻度を高め、より精度の高い検出を行うものである。
【００２６】
次に図９を用いて上記動作を実現するための、図１の基地局通信装置における通信制御手段１１４の運用無線周波数設定動作について説明する。図９は本発明の第二の実施例による移動局通信装置の動作のフローチャートである。なお、移動局との通信中である場合にはその通信が完了後に本設定動作を行うものであり、基地局が通信を行っておらず移動局からの接続要求を待機中に後述の設定動作を行うものである。まず設定動作に先立って、周波数制御部１０９の制御により、受信するチャネルを初期値に設定する。（処理９０１）。設定するチャネルはチャネルＡからＧまでのうち最も優先して検出したいチャネルに設定する。チャネル毎に優先順位の無い場合にはどのチャネルに設定しても良いが、本実施例では一例としてチャネルＡに設定を行った場合について以下説明を行う。更に、受信チャネル毎の受信回数の記録値を初期化する（処理９０２）。
【００２７】
次に、受信チャネルを下りチャネルＡに設定した状態で受信手段１０５にてデータの受信を待機する、それと同時にＡ／Ｄ変換器１０６にて予め規定された以上の受信レベルがあるか否かを一定期間待機する。待機期間中に、データ受信手段１０５にて移動局からのデータを検する、あるいはＡ／Ｄ変換器１０６から規定値以上の受信レベルの入力を得ることにより移動局からの上り送信を検出した場合には、待機動作を終了し処理９０４へ処理を継続する。検出が無かった場合には、処理９０５へ分岐する（処理９０３）。処理９０４では、現在設定中の受信チャンネル毎に受信を検出した回数を加算し記録する。次に、現在のスロットの割付がリンク要求スロットの期間中か否かを判定し、リンク要求スロットの期間中であれば処理９０６へ分岐、それ以外の通信スロット等の期間であれば処理９０９に継続する。処理９０６へ分岐した場合には、受信チャネルを送信チャネルと同一のチャネルに設定する。つまり送信チャネルが下りチャネルＣに設定の場合には、受信を上りチャネルＣに設定する。さらにリンク要求スロットの期間中、移動局からの接続要求信号ＡＣＴＣの受信を待機する（処理９０７）。待機中に移動局からの接続要求を受信した場合には本設定動作を中断し以降移動局との通信を行う。移動局との通信終了後は再度本設定動作を開始する。
【００２８】
また、接続要求の受信が無かった場合には、処理９０９へ分岐し本設定動作を継続する（処理９０８）。処理９０９では、通信フレームが終了し次のフレームに更新されたか否かを判定し、フレームの更新が無かった場合には処理９０３に戻り以降の処理を繰り返す。通信フレームが更新された場合には、処理９０４における受信チャネル毎の受信回数の記録値の更新があったか否かを判定し（処理９１０）、更新が無かった場合には受信チャネルを次のチャネルに切り替え、９０３以降の処理を繰り返す。設定チャネルが一巡した後は、元に戻って初期の設定値を設定する（処理９１１）。受信回数の記録値の更新があった場合には、受信回数の値より、受信の無かったチャネルでは基地局が運用を行ってはいないと判断し、受信が無かったあるいは受信回数が最も少ないチャネルを選択し、選択したチャネルに送受信チャネルを設定し、更に処理９０３以降の処理を繰り返す（処理９１２）。以後は設定したチャネルにて基地局の運用を行う。すなわち設定周波数にてＦＣＭの送信を開始し、移動局からの接続要求に応じて通信を行う。
【００２９】
さらに図１０に、具体的な例を用いて上記した運用無線周波数選の設定動作の一例を示す。図１０は本発明の第二の実施例による基地局通信装置の運用周波数の設定動作の一例を示す図である。同図において１００１は他の基地局との通信における移動局の上り送信を示し、１００２から１００６は移動局が送信するＭＤＣ信号である。１００７は基地局が指定する通信フレームのスロット割付を示し、１００８から１０１３はリンク要求スロットＡＣＴＳである。１０１４は基地局の通信制御手段１１４が周波数制御部１１０に設定する送信チャネル設定信号、１０１５は基地局の通信制御手段１１４が周波数制御部１０９に設定する受信チャネル設定信号、１０１６は図１に示す無線受信部１０３から出力される受信レベル、１０１７は制御手段１１４が処理９０３にて移動局からの送信有無の判別に用いるしきい値、１０１８は移動局からの上り受信発生時の受信レベルを示す信号、１０１９は図１に示すデータ受信手段１０５から出力されるデータ受信を示す信号、１０２０は移動局からの上り受信発生時のデータ受信を示す信号である。同図は、基地局が当初チャネルＣにて運用中に、移動局がチャネルＣにて運用中の他の基地局と通信中であった場合の例を示すものである。
【００３０】
基地局では受信待機する無線周波数の初期値としてチャネルＡに設定し（処理９０１）、受信待機する（処理９０３）。ただしリンク要求スロット期間１００８から１０１３の期間中は、移動局からの接続要求信号ＡＣＴＣを受信する必要があるため、受信チャネルを運用中のチャネルＣに設定する（処理９０６）。通信フレーム毎に受信チャネルを切り替え（処理９１１）、チャネルＣにて受信を待機した際に、移動局の送信するＭＤＣ信号１００４が受信される。ＭＤＣ信号の受信により、受信レベルが上昇ししきい値１０１７を超える受信レベル信号１０１８が出力される。同時に、データ受信手段１０５にて移動局からの上り送信データを受信する。受信レベルの検出およびデータ受信により、移動局からの送信を検出し、チャネルＣにおける受信回数を加算し記録する（処理９０４）。チャネルＣにて受信回数が更新されたため、次のフレームにていまだ受信の無かったチャネル、例えばチャネルＤに送受信チャネルを設定する（処理９１２）。更にフレーム毎に受信チャネルを切り替え、検出動作を継続する。
【００３１】
以上説明したごとく本実施例によれば、運用を開始した以後も、受信するチャネルを切り替えながら移動局送信する他の基地局との通信を受信することにより、より高い頻度で近傍の他の基地局の運用する無線周波数を検出し、その無線周波数とは異なる運用無線周波数を設定することにより、複数の基地局が接近して配置された場合にも、基地局間の干渉を発生することなく良好な通信が可能となる。またリンク要求スロット期間中は、検出動作を中断し、移動局からの接続要求を待機する為、運用にも支障が無い。
【００３２】
次に本発明の第三の実施例を図１１および図１２を用いて説明する。本実施例では、基地局が運用を開始し移動局からの上り通信を受信した際に、基地局がその移動局に対して上り通信の割り付けを行っていない場合には、移動局が他の基地局と通信を行っていると判断する。すなわち同一無線周波数で運用中の基地局が近傍に存在すると判断し、基地局の運用する無線周波数を他の周波数に設定するものである。
【００３３】
次に図１１を用いて、上記動作を実現するための図１の基地局通信装置における通信制御手段１１４の運用周波数設定動作について説明する。図１１は本発明の第三の実施例による移動局通信装置の動作のフローチャートである。なお、当該基地局が移動局との通信中である場合にはその通信が完了後に本設定動作を行うものであり、基地局が移動局からの接続要求を待機中に後述の設定動作を行うものである。
【００３４】
まず設定動作に先立って、受信チャネル毎の受信回数の記録値を初期化する（処理１１０１）。次に、受信手段１０５にてデータの受信を待機する、それと同時にＡ／Ｄ変換器１０６にて予め規定された以上の受信レベルがあるか否かを待機する。データ受信手段１０５にて移動局からのデータを検するか、あるいはＡ／Ｄ変換器１０６から規定値以上の受信レベルの入力を得ることにより移動局からの上り送信を検出した場合には、待機動作を終了し処理１１０３へ処理を継続する。検出が無かった場合には、待機動作を継続する（処理１１０２）。処理１１０３では基地局自身が移動局に対して上り通信スロットの割り付けを行った否かを判定し、スロットの割り付けを行っていない場合には処理１１０４に分岐し、移動局が他の基地局との通信を行っていると判断して以降の処理にて運用無線周波数を変更処理を行う。
【００３５】
また基地局が移動局に対して上り通信スロットの割付を行っていた場合には、自基地局への送信であるため運用周波数の変更は行わず処理１１０２に戻って再度受信を待機する（処理１１０３）。処理１１０４では現在設定中の受信チャンネル毎の受信検出回数を加算し記録する。更に、それまでのチャネル毎の受信回数の値より、受信の無かったチャネルでは基地局が運用を行ってはいないと判断し、受信が無かったあるいは受信回数が最も少ないチャネルを選択し、次の通信フレームより選択したチャネルに送受信チャネルを設定し、処理１１０２に継続する（処理１１０５）。送受信チャネルの設定後は、新たな設定にて以降の運用を継続し移動局とは設定後の無線周波数にて通信を行う。
【００３６】
さらに図１２に、具体的な例を用いて上記した運用無線周波数選の設定動作の一例を示す。図１２は本発明の第三の実施例による基地局通信装置の運用周波数の設定動作の一例を示す図である。同図において１２０１は他の基地局との通信における移動局の上り送信を示し、１２０２は移動局が上り送信するＭＤＣ信号である。１２０３は基地局が指定する通信フレームのスロット割付を示す。１２０４は基地局の通信制御手段１１４が周波数制御部１１０に設定する下り送信チャネル設定信号、１２０５は基地局の通信制御手段１１４が周波数制御部１０９に設定する上り受信チャネル設定信号、１２０６は図１に示す無線受信部１０３から出力される受信レベル、１２０７は制御手段１１４が処理１１０２にて移動局からの送信有無の判別に用いるしきい値、１２０８は移動局からの上り受信発生時の受信レベルを示す信号、１２０９は図１に示すデータ受信手段１０５から出力されるデータ受信を示す信号、１２１０は移動局からの上り受信発生時のデータ受信を示す信号である。同図は、基地局が当初チャネルＣにて運用中に、移動局がチャネルＣにて運用中の他の基地局と通信を行った場合の例を示すものである。
【００３７】
基地局では当初の運用無線周波数の初期値としてチャネルＣに設定し、移動局からの接続要求を待機中に、移動局の送信するＭＤＣ信号１２０２が受信される。ＭＤＣ信号の受信により、受信レベルが上昇ししきい値１２０７を超える受信レベル信号１２０８が出力される。同時に、データ受信手段１０５にて移動局からの上り送信データを受信する。受信レベルの検出およびデータ受信により、移動局からの送信を検出する（処理１１０２）。更に、受信時に移動局に対して上り通信するロットの割り付けを行っていない事を確認する（処理１１０３）。次にチャネルＣにおける受信回数を加算し記録する（処理１１０４）。受信回数の更新後、次のフレームにていまだ受信の無かったチャネル、例えばチャネルＤに送受信チャネルを設定する（処理１１０５）。
【００３８】
以上説明したごとく本実施例によれば、基地局が運用を開始した以降も、基地局が上り通信スロットの割り付けを行っていない移動局から受信することで、同一無線周波数で運用中の基地局が近傍に存在する事を検出し、基地局の運用する無線周波数を他の周波数に設定する事により、複数の基地局が接近して配置された場合にも、基地局間の干渉を発生することなく良好な通信が可能となる。
【００３９】
次に、本発明の第四の実施例を図１３を用いて説明する。図１３は本発明の第四の実施例による基地局通信装置の構成例を示す。同図において１３０１、１３０２は受信する周波数を選択して受信する選択受信手段である。その他図１に示したものと同一の動作をするものについては同一の符号を付してある。前記選択受信手段では周波数制御部１０９からの指示により発振器１０７の発振周波数を制御することにより受信部１０３の受信周波数を切り替える。さらに復調部１０４にてデジタルデータに変換し、データ受信手段１０５により送信情報が受信される。図１３に示した実施例では、チャネル選択受信手段を２系統備える点で、図１の実施例とは異なる。また本実施例では発振器１０７の出力を、選択受信手段１３０２の無線受信部１０３と、無線送信部１１３の両方供給することにより、送受信周波数を同時に制御する。
【００４０】
本実施例では、移動局と自局との通信には選択受信手段１３０２を用い、移動局が他の基地局との通信時の上り送信のを受信するために、選択受信手段１３０１を用いる。選択受信手段を２系統備えることにより、自局が移動局との通信中であっても、他の基地局と通信中の移動局からの送信を受信し、近傍の基地局の運用周波数の検出を行うことが出来る。近傍の基地局の運用周波数の検出および運用周波数の設定は既に説明した図７および図８の検出動作と同様に動作する。
【００４１】
上記した実施例では選択受信手段を複数備えることにより、自基地局が移動局と通信中であっても、同一無線周波数で運用中の基地局が近傍に存在する事を検出し、基地局の運用する無線周波数を他の周波数に設定する事により、複数の基地局が接近して配置された場合にも、基地局間の干渉を発生することなく良好な通信が可能となる。また本実施例では選択受信手段を２系統備えたが、より多くの選択受信手段を備え検出を行うことでより確実な検出動作が可能となることは明らかである。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、近傍の基地局と通信中の移動局からの送信を受信し、移動局が送信する無線周波数よりその基地局の運用周波数を特定し、自基地局の運用する無線周波数を先に特定した無線周波数とは異なる周波数に設定する事により、複数の基地局が接近して配置された場合にも、基地局間の干渉を発生することなく良好な通信が可能な基地局通信装置を提供でき、それにより基地局を接近して配置することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基地局通信装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】無線通信で用いる無線周波数を示す図である。
【図３】無線通信の運用例を示す図である。
【図４】通信フレームの一例を示す図である。
【図５】データのフォーマットの一例を示す図である。
【図６】本発明の一実施例による基地局通信装置の無線受信部の構成図である。
【図７】本発明の一実施例による移動局通信装置の動作のフローチャートである。
【図８】本発明の一実施例による基地局通信装置の運用周波数の設定動作の一例を示す図である。
【図９】本発明の第二の実施例による移動局通信装置の動作のフローチャートである。
【図１０】本発明の第二の実施例による基地局通信装置の運用周波数の設定動作の一例を示す図である。
【図１１】本発明の第三の実施例による移動局通信装置の動作のフローチャートである。
【図１２】本発明の第三の実施例による基地局通信装置の運用周波数の設定動作の一例を示す図である。
【図１３】本発明の第四の実施例による基地局通信装置の例を示す構成図
【符号の説明】
１０１、１０２…アンテナ、
１０３…無線受信部、
１０４…信号復調部、
１０５…データ受信手段、
１０６…Ａ／Ｄ変換器、
１０７、１０８…発振器、
１０９、１１０…周波数制御部、
１１４…通信制御手段、
６０２、６０５…増幅器、
６０３…周波数変換器、
６０１、６０４…バンドパスフィルタ、
６０６…受信レベル検出手段。
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の無線周波数の中の一組の周波数を用いて、基地局と移動局間でデータの送信および受信を無線通信にて行う通信システムに係わる基地局無線通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
安全性の向上、輸送効率の向上、および快適性の向上を目指したサービスを実現するため、道路と車両を一体のシステムとした高度道路交通システム（ＩＴＳ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ）の開発が進められている。このシステムでは、路上に設置する基地局と車両に搭載する移動局との間で行う無線通信等により、これらのサービスを実現しようとしている。この高度道路交通システムにおける通信方式の一例としては、社団法人 電波産業会にて定められた標準規格「有料道路自動料金収受システム標準規格ＡＲＩＢＳＴＤ−Ｔ５５ １．０版」（平成９年１１月２７日策定）等が知られている。
【０００３】
前記通信方式では、基地局から移動局への通信（以下、下り通信）と移動局から基地局への通信（以下、上り通信）に異なる周波数を用い、通信フレームをスロットと呼ばれる固定長の区間に時分割した同期式時分割通信方式であるスロッテドアロハ方式を採用している。また、上り通信用と下り通信用では異なる周波数を用いると同時に、隣接した基地局同士の干渉を防止するため、複数の異なる周波数を用いる。
【０００４】
図２に各周波数の割り当ての一例を示す。周波数ｆ１、ｆ２からｆ７までを下り通信に、周波数ｆ８、ｆ９からｆ１４までを上り通信で使用し、運用に当たっては周波数ｆ１とｆ８をペアで、周波数ｆ２とｆ９をペアで、以降同様に組み合わせて使用する。
つまり、ある基地局の通信圏内では下り通信に周波数ｆ１（以下、下りチャネルＡ）、上り通信に周波数ｆ８（以下、上りチャネルＡ）を用いる（以下、モードＡ）。モードＡで運用する基地局に隣接する他の基地局では、モードＡ以外の周波数例えば下り通信に周波数ｆ７（以下、下りチャネルＧ）、上り通信に周波数ｆ１４（以下、上りチャネルＧ）を用いる（以下、モードＧ）。以降の説明では、周波数ｆ１からｆ７までを、それぞれ下りチャネルＡから下りチャネルＧと呼称する。また周波数ｆ８からｆ１４までを、上りチャネルＡから上りチャネルＧと呼称する。
【０００５】
上記技術による運用の一例を図３に示す。同図において、３０１、３０２は道路上に設置されたガントリ、３０３、３０４はガントリに取り付けられた基地局のアンテナ、３０５はアンテナ３０３の通信領域、３０６はアンテナ３０４の通信領域、３０７、３０８は地上に設置された基地局装置、３０９は車両、３１０は車両に搭載された移動局通信装置である。同図に示すようにアンテナ３０３、３０４を接近して設置する場合、通信領域が重なる領域３１１における互いの干渉を防止するために、異なる無線周波数で運用され、基地局からの下り送信は各々異なる周波数で送信される。また、移動局から基地局への上り通信に用いる周波数も、基地局の運用周波数に対応して異なる周波数が用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術によれば、通信領域が互いに重なり合う程度に接近した基地局では、それぞれ異なる運用周波数に設定する必要がある。例えば、既に運用中の基地局３０７の近傍に、新たに基地局３０８を設置する場合には、既運用中の基地局３０７の運用周波数を調査した上で、新たに設置する基地局３０８には異なる運用周波数を設定する必要がある。新たに設置する基地局３０８にて、既運用中の基地局３０７からの送信を直接受信できる場合には、その運用周波数を特定することが可能である。だが、基地局の通信領域の一部が重なり合う程度に接近している場合には、基地局同士は相手の送信を受信することが出来ない為、近傍の基地局の存在を検知出来ない。そのため、２つの基地局にて同一の周波数を使用する場合があり得る。その際には、通信領域が重なりあった領域３１１では、２つの基地局からの同一無線周波数の送信が干渉するため、領域に侵入した移動局は基地局との通信に障害が発生し得るという問題が生ずる。
【０００７】
本発明の目的は、基地局がその近傍に設置された他の基地局の運用する無線周波数を検出し、それとは異なる運用無線周波数を設定することにより、複数の基地局が接近して配置された場合にも、基地局間の干渉を発生することなく良好な通信の確保を図った基地局無線通信装置を提供することにある。またそれにより、基地局を配置する際に基地局同士が接近した配置を容易にすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、受信する無線周波数を選択して移動局からの上り送信を受信する受信手段と、無線周波数を選択して送信する送信手段を備え、前記受信手段にて移動局から他の基地局へのデータ送信時の無線周波数を検出することにより、前記検出された無線周波数をもとに移動局と対向して通信する基地局の送信周波数を判別し、判別した送信無線周波数とは異なる無線周波数にて前記送信手段にて送信することにより、隣接する基地局との干渉を防止することが可能となる。
【０００９】
さらに本発明は、前記受信手段を複数備えることにより、当該基地局が移動局との通信中であっても、移動局との通信に使用中の受信手段とは別の受信手段を用いて、他の基地局と通信する移動局が送信する無線周波数の検出を行うことにより、より高い頻度で検出を行うことができ、より確実に隣接する基地局との干渉を防止することが可能となる
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図を参照しながら説明する。まず、本発明の基地局通信装置と移動局通信装置が通信するための通信フォーマットについて予め説明する。
スロッテドアロハ方式の通信フレームは、通信スロットと制御スロットに大別され、通信スロットには複数の移動局との交信が可能なように、データ交換を行うためのメッセージデータスロット（ＭＤＳ：Ｍｅｓｓａｇｅ Ｄａｔａ Ｓｌｏｔ）が複数配置される。また制御スロットには、基地局が送信する通信フレームの構成情報、通信スロットの使用状況などを格納するフレームコントロールメッセージスロット（ＦＣＭＳ： Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｓｓａｇｅ Ｓｌｏｔ）と、移動局が基地局に接続要求を送信するためのリンク要求スロット（ＡＣＴＳ：Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ Ｓｌｏｔ）からなる。
【００１１】
図４は路車間の通信のフォーマットを示す図である。同図は路車間の通信を、１フレームを４スロットで構成した場合の例である。同図の構成の場合、スロット１の下りチャネルはフレーム制御スロット（ＦＣＭＳ）に、スロット４の上りチャネルはリンク要求スロット（ＡＣＴＳ）に、スロット２、およびスロット３はデータ交換のための通信スロット（ＭＤＳ）に利用されている。スロット２は基地局からの下り通信に割り当てられており、スロット３は移動局からの上り通信に割り当てられている。
【００１２】
この通信フレームを使って基地局との通信を行う移動局は、自局に割当てられた通信スロットの位置を判別するために、基地局が送信する通信フレームとの同期が必要になる。このためフレーム制御スロットのフレーム制御信号ＦＣＭＣ（Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｓｓａｇｅ Ｃｈａｎｎｅｌ）には他のスロットに配置されるデータ交換のためのＭＤＣ（Ｍｅｓｓａｇｅ Ｄａｔａ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＭＤＣの受信確認の為のＡＣＫＣ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ Ｃｈａｎｎｅｌ）、接続要求の為のＡＣＴＣ（Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ Ｃｈａｎｎｅｌ）とは異なる同期信号パターンを多重し、通信フレームの時間基準としてフレーム制御スロットの位置が識別できるようにしている。また、フレーム制御信号ＦＣＭＣには、基地局が運用する無線チャネル、ＦＣＭＳの後に続くスロットの数、移動局への上りあるいは下りスロットの割り当てなどの通信フレーム構成情報が多重されている。移動局は受信したＦＣＭＣにて、自局へのスロットの割り付けを判別し、そのスロットでの送受信を行う。また、移動局は基地局が送信するＦＣＭＣの送信周波数からそれに対応した無線周波数にて送信を行う。なお、ＦＣＭＣはスロットの期間の基準信号でもあり、移動局との通信を行わない場合でも、常時周期的に送信される。
【００１３】
図５は図４に示したＦＣＭＣ、ＭＤＣ等の詳細を示す図である。同図において５０１はプリアンブル（ＰＲ）、５０２はＦＣＭやＭＤＣそれぞれに固有の同期検出用ビットパタンであるユニークワード（ＵＷ）、５０３はＦＣＭＣまたはＭＤＣで送信される情報、５０４はエラー検出の為のコード（ＣＲＣ）である。
【００１４】
基地局および移動局はユニークワード５０２を検出することによって、データ受信を検知し、エラー検出コードにより受信したデータの誤りを検出することが出来る。
【００１５】
上記した無線通信フォーマットに準じた場合を例にとって、本発明の一実施例による基地局通信装置の例を図１に示し、以下説明する。本実施例は、基地局が運用を開始するに先立って他の基地局と通信中の移動局からの上り送信を受信することにより、移動局の送信無線周波数から対抗する基地局の送信無線周波数を検出するものである。移動局からの送信を受信するにあたっては、基地局での受信チャネルを周期的に切り替えながら待機し、その間に移動局からの受信があるか否かを検出する。既に述べたように、基地局からの下り送信と移動局からの上り送信は決められた組み合わせの無線周波数を用いる為、移動局の送信する無線周波数を検出することにより、対向する基地局の送信周波数を知ることが可能である。
【００１６】
同図において１０１、１０２はアンテナ、１０３は無線受信部、１０４は受信した信号の復調部、１０５は復調された信号を入力しユニークワードを検出し送信情報を取出し通信制御部に送るデータ受信手段、１０６は受信レベルをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、１０７、１０８は発振器、１０９、１１０は発振器を制御する周波数制御部、１１１は通信制御部からの送信データにユニークワードやエラー検出コードを付加して送信するデータ送信手段、１１２は送信データを変調する変調部、１１３は無線送信部、１１４は通信の制御を行なう通信制御手段である。
【００１７】
周波数制御部１０９は発振器１０７の発振周波数を制御することによってい、受信部１０３の受信周波数チャネルを切り替える。また周波数制御部１１０は発振器１０８の発振周波数を制御し、送信部１１３の送信周波数チャネルを切り替える。移動局からの無線信号はアンテナ１０１で受信され、受信部１０３で所望のチャネルの信号が取り出される。さらに、復調部１０４でデジタルデータに変換され、データ受信手段１０５により送信情報が取出され、受信データとして信号処理部１１４に入力される。データ受信手段では１０５では、入力したデータのユニークワードや検出した時刻から、受信したデータがどの移動局が送信したＭＤＣかＡＣＫＣかを判断して、その種別を取出した送信情報と伴に通信制御手段に送信する。またデータの受信動作と同時に、Ａ／Ｄ変換器１０６にて受信した信号の電界強度が計測され、通信制御手段１１４に入力される。一方、送信データはデータ送信手段１１１にてユニークワードなどのヘッダ情報とエラー検出コード等のフッダー情報を付加した後に、変調部１１２で変調され、送信部１１３から送信チャネルの無線周波数で送信される。通信制御手段１１４には、受信チャネル毎に移動局からの受信を計数するためのカウンタを備え、運用周波数の設定時に移動局からの受信回数を記録する。
【００１８】
次に図６を用いて、図１の移動局通信装置における受信部１０３の構成を説明する。図６は本発明の一実施例による基地局通信装置の無線受信部の構成図である。同図において６０１、６０４はバンドパスフィルタ、６０２、６０５は増幅器、６０３は周波数変換器、６０６は受信レベル検出手段である。ここでバンドパスフィルタ６０１は無線周波数ｆ８からｆ１４までを選択する広帯域なフィルタである。また、バンドパスフィルタ６０４はｆ８からｆ１４のうちいずれか一つの無線周波数のみを選択する狭帯域なフィルタである。受信レベル検出手段６０６は検波器あるいはＲＳＳＩ回路などであり、受信した無線入力強度に応じたレベル信号を出力する。
【００１９】
基地局から送信された信号を移動局通信装置が受信する場合、アンテナで受信された信号はバンドパスフィルタ６０１で周波数ｆ１からｆ７の範囲以外の妨害波をカットし、増幅器６０２で増幅された後、周波数変換器６０３で中間周波数に変換される。変換された信号はバンドパスフィルタ６０４でｆ１からｆ７の７つのうち一つの周波数成分のみが取り出され、増幅器６０５で増幅された後、復調部部に送られる。外部に設けた発振器から周波数変換器６０３に入力する周波数を変更することによって、バンドパスフィルタ６０４を通過する無線周波数を変更することができ、それによって受信するチャネルを選択する。つまり、外部の発振器から周波数変換器６０３に入力する周波数を変更することによって、上りチャネルＡから上りチャネルＧを選択して受信出来る。なお、バンドパスフィルタ６０１は無線周波数ｆ１からｆ７以外の周波数成分をあらかじめ削除し、それによって妨害波の影響を低減する目的のために設けるものであり、運用される状況によってはあえて設けなくとも動作に支障は無い。
【００２０】
次に図７を用いて、図１の基地局通信装置における通信制御手段１１４の運用無線周波数設定動作について説明する。図７は本発明の一実施例による移動局通信装置の動作のフローチャートである。まず設定動作に先立って、周波数制御部１０９の制御により、受信するチャネルを初期値に設定する。運用無線周波数の設定動作中は送信は行わない（処理７０１）。設定するチャネルはチャネルＡからＧまでのうち最も優先して検出したいチャネルに設定する。チャネル毎に優先順位の無い場合には特にどのチャネルに設定しても良いが、本実施例では一例としてチャネルＡに設定を行った場合について以下説明を行う。更に、受信チャネル毎の受信回数の記録値を初期化する（処理７０２）。次に、受信チャネルを下りチャネルＡに設定した状態で受信手段１０５にてデータの受信を待機する、それと同時にＡ／Ｄ変換器１０６にて予め規定された以上の受信レベルがあるか否かを一定期間待機する。データ受信手段１０５では図５に示すユニークワード５０２の検出およびエラー検出コード５０４による検査により移動局からの送信を検出する。待機期間中に、データ受信手段１０５にて移動局からのデータを検する、あるいはＡ／Ｄ変換器１０６から規定値以上の受信レベルの入力を得ることにより移動局からの上り送信を検出した場合には、待機動作を終了し処理７０４へ処理を継続する。検出が無かった場合には、処理７０５へ分岐する（処理７０３）。処理７０４では、現在設定中の受信チャンネル毎に受信を検出した回数を加算し記録する。
【００２１】
次に、移動局からの送信の待機を開始した後、現在設定の受信チャネルでの待機時間が予め規定された時間経過したか否かを判定し、未経過の場合には処理７０３に戻り前記の動作を繰り返す。規定時間を経過していた場合には、処理７０６に継続する（処理７０５）。規定時間経過後は、受信チャネルの設定回数が予め規定回数に達したか否かを判定し、規定回数に達しない場合には、処理７０７に分岐する。規定回数に達した場合には、処理７０８に継続する。前記規定回数はチャネルＡからチャネルＧまでの全７チャネルを複数回繰り返し受信する回数に設定されている（処理７０６）。処理７０７では受信チャネルを次のチャネルに切り替え、処理７０３以降の処理を繰り返す。設定チャネルが一巡した後は、元に戻って初期の設定値を設定する。処理７０８に継続した場合には、処理７０４にて記録した受信回数の値より、受信の無かったチャネルでは基地局が運用を行ってはいないと判断し、受信が無かったあるいは受信回数が最も少ないチャネルを選択し、選択したチャネルに送受信チャネルを設定する（処理７０８）。以上で運用するチャネルの設定を終了する。以後は設定したチャネルにてＦＣＭの送信を開始し、移動局からの接続要求を待機する。
【００２２】
さらに図８に、具体的な例を用いて上記した運用無線周波数選の設定動作の一例を示す。図８は本発明の一実施例による基地局通信装置の運用周波数の設定動作の一例を示す図である。同図において８０１は他の基地局との通信における移動局の上り送信を示し、８０２、８０３は移動局が送信するＭＤＣ信号である。８０４は基地局の通信制御手段１１４が周波数制御部１０９に設定する受信チャネル設定信号、８０５は図１に示す無線受信部１０３から出力される受信レベル、８０６は制御手段１１４が処理７０３にて移動局からの送信有無の判別に用いるしきい値、８０７は移動局からの上り受信発生時の受信レベルを示す信号、８０８は図１に示すデータ受信手段１０５から出力されるデータ受信の有ったことを示す信号、８０９は移動局からの上り受信発生時のデータ受信を示す信号である。同図は、移動局からの送信無線チャネルが上りチャンネルＣ（無線周波数ｆ１０）の場合、すなわち下りチャネルＣにて送信中の他の基地局と通信中であった場合の例を示すものである。
【００２３】
基地局では受信待機する無線周波数の初期値としてチャネルＡに設定し（処理７０１）、受信待機する（処理７０３）。設定したチャネルＡにて所定の期間受信を待機し（処理７０５）、受信チャネルを次のチャネルＢに切り替える（処理７０７）。同様にチャネル切り替えを繰り返し、チャネルＣにて受信を待機した際に、移動局の送信ＭＤＣ信号８０３を受信する。ＭＤＣ信号の受信により、受信レベルが上昇ししきい値８０６を超える受信レベル信号８０７が出力される。同時に、データ受信手段１０５にて移動局からの上り送信データを受信する。受信レベルの検出およびデータ受信により、移動局からの送信を検出し、チャネルＣにおける受信回数を加算し記録する（処理７０４）。同様に受信チャネルの切り替えを繰り返し、規定の回数切り替えを行った後、受信の無かったチャネルに設定する。図８の例では、受信チャネルＣの場合にのみ受信があったため、近傍にチャネルＣにて送信中の他の基地局があることが検出出来たため、チャネルＣ以外の例えばチャネルＡに送受信チャネルを設定し、運用周波数の設定を終了する（処理７０８）。
【００２４】
以上説明したごとく本実施例によれば、受信するチャネルを切り替えながら移動局のデータの受信することにより、近傍の他の基地局の運用する無線周波数を検出し、その無線周波数とは異なる運用無線周波数を設定することにより、複数の基地局が接近して配置された場合にも、基地局間の干渉を発生することなく良好な通信が可能となる。
【００２５】
次に本発明の第二の実施例を図９および図１０を用いて説明する。前記した図７の実施例では、運用開始以前に他の基地局の運用周波数を検出するが、検出期間中に他の基地局にて移動局との通信が無かった場合には、正しく検出できない場合があり得る。そこで、本実施例では当該基地局が運用を開始した後も移動局との通信を行わない期間には、他の基地局の運用する無線周波数の検出を行うことにより検出を行う頻度を高め、より精度の高い検出を行うものである。
【００２６】
次に図９を用いて上記動作を実現するための、図１の基地局通信装置における通信制御手段１１４の運用無線周波数設定動作について説明する。図９は本発明の第二の実施例による移動局通信装置の動作のフローチャートである。なお、移動局との通信中である場合にはその通信が完了後に本設定動作を行うものであり、基地局が通信を行っておらず移動局からの接続要求を待機中に後述の設定動作を行うものである。まず設定動作に先立って、周波数制御部１０９の制御により、受信するチャネルを初期値に設定する。（処理９０１）。設定するチャネルはチャネルＡからＧまでのうち最も優先して検出したいチャネルに設定する。チャネル毎に優先順位の無い場合にはどのチャネルに設定しても良いが、本実施例では一例としてチャネルＡに設定を行った場合について以下説明を行う。更に、受信チャネル毎の受信回数の記録値を初期化する（処理９０２）。
【００２７】
次に、受信チャネルを下りチャネルＡに設定した状態で受信手段１０５にてデータの受信を待機する、それと同時にＡ／Ｄ変換器１０６にて予め規定された以上の受信レベルがあるか否かを一定期間待機する。待機期間中に、データ受信手段１０５にて移動局からのデータを検する、あるいはＡ／Ｄ変換器１０６から規定値以上の受信レベルの入力を得ることにより移動局からの上り送信を検出した場合には、待機動作を終了し処理９０４へ処理を継続する。検出が無かった場合には、処理９０５へ分岐する（処理９０３）。処理９０４では、現在設定中の受信チャンネル毎に受信を検出した回数を加算し記録する。次に、現在のスロットの割付がリンク要求スロットの期間中か否かを判定し、リンク要求スロットの期間中であれば処理９０６へ分岐、それ以外の通信スロット等の期間であれば処理９０９に継続する。処理９０６へ分岐した場合には、受信チャネルを送信チャネルと同一のチャネルに設定する。つまり送信チャネルが下りチャネルＣに設定の場合には、受信を上りチャネルＣに設定する。さらにリンク要求スロットの期間中、移動局からの接続要求信号ＡＣＴＣの受信を待機する（処理９０７）。待機中に移動局からの接続要求を受信した場合には本設定動作を中断し以降移動局との通信を行う。移動局との通信終了後は再度本設定動作を開始する。
【００２８】
また、接続要求の受信が無かった場合には、処理９０９へ分岐し本設定動作を継続する（処理９０８）。処理９０９では、通信フレームが終了し次のフレームに更新されたか否かを判定し、フレームの更新が無かった場合には処理９０３に戻り以降の処理を繰り返す。通信フレームが更新された場合には、処理９０４における受信チャネル毎の受信回数の記録値の更新があったか否かを判定し（処理９１０）、更新が無かった場合には受信チャネルを次のチャネルに切り替え、９０３以降の処理を繰り返す。設定チャネルが一巡した後は、元に戻って初期の設定値を設定する（処理９１１）。受信回数の記録値の更新があった場合には、受信回数の値より、受信の無かったチャネルでは基地局が運用を行ってはいないと判断し、受信が無かったあるいは受信回数が最も少ないチャネルを選択し、選択したチャネルに送受信チャネルを設定し、更に処理９０３以降の処理を繰り返す（処理９１２）。以後は設定したチャネルにて基地局の運用を行う。すなわち設定周波数にてＦＣＭの送信を開始し、移動局からの接続要求に応じて通信を行う。
【００２９】
さらに図１０に、具体的な例を用いて上記した運用無線周波数選の設定動作の一例を示す。図１０は本発明の第二の実施例による基地局通信装置の運用周波数の設定動作の一例を示す図である。同図において１００１は他の基地局との通信における移動局の上り送信を示し、１００２から１００６は移動局が送信するＭＤＣ信号である。１００７は基地局が指定する通信フレームのスロット割付を示し、１００８から１０１３はリンク要求スロットＡＣＴＳである。１０１４は基地局の通信制御手段１１４が周波数制御部１１０に設定する送信チャネル設定信号、１０１５は基地局の通信制御手段１１４が周波数制御部１０９に設定する受信チャネル設定信号、１０１６は図１に示す無線受信部１０３から出力される受信レベル、１０１７は制御手段１１４が処理９０３にて移動局からの送信有無の判別に用いるしきい値、１０１８は移動局からの上り受信発生時の受信レベルを示す信号、１０１９は図１に示すデータ受信手段１０５から出力されるデータ受信を示す信号、１０２０は移動局からの上り受信発生時のデータ受信を示す信号である。同図は、基地局が当初チャネルＣにて運用中に、移動局がチャネルＣにて運用中の他の基地局と通信中であった場合の例を示すものである。
【００３０】
基地局では受信待機する無線周波数の初期値としてチャネルＡに設定し（処理９０１）、受信待機する（処理９０３）。ただしリンク要求スロット期間１００８から１０１３の期間中は、移動局からの接続要求信号ＡＣＴＣを受信する必要があるため、受信チャネルを運用中のチャネルＣに設定する（処理９０６）。通信フレーム毎に受信チャネルを切り替え（処理９１１）、チャネルＣにて受信を待機した際に、移動局の送信するＭＤＣ信号１００４が受信される。ＭＤＣ信号の受信により、受信レベルが上昇ししきい値１０１７を超える受信レベル信号１０１８が出力される。同時に、データ受信手段１０５にて移動局からの上り送信データを受信する。受信レベルの検出およびデータ受信により、移動局からの送信を検出し、チャネルＣにおける受信回数を加算し記録する（処理９０４）。チャネルＣにて受信回数が更新されたため、次のフレームにていまだ受信の無かったチャネル、例えばチャネルＤに送受信チャネルを設定する（処理９１２）。更にフレーム毎に受信チャネルを切り替え、検出動作を継続する。
【００３１】
以上説明したごとく本実施例によれば、運用を開始した以後も、受信するチャネルを切り替えながら移動局送信する他の基地局との通信を受信することにより、より高い頻度で近傍の他の基地局の運用する無線周波数を検出し、その無線周波数とは異なる運用無線周波数を設定することにより、複数の基地局が接近して配置された場合にも、基地局間の干渉を発生することなく良好な通信が可能となる。またリンク要求スロット期間中は、検出動作を中断し、移動局からの接続要求を待機する為、運用にも支障が無い。
【００３２】
次に本発明の第三の実施例を図１１および図１２を用いて説明する。本実施例では、基地局が運用を開始し移動局からの上り通信を受信した際に、基地局がその移動局に対して上り通信の割り付けを行っていない場合には、移動局が他の基地局と通信を行っていると判断する。すなわち同一無線周波数で運用中の基地局が近傍に存在すると判断し、基地局の運用する無線周波数を他の周波数に設定するものである。
【００３３】
次に図１１を用いて、上記動作を実現するための図１の基地局通信装置における通信制御手段１１４の運用周波数設定動作について説明する。図１１は本発明の第三の実施例による移動局通信装置の動作のフローチャートである。なお、当該基地局が移動局との通信中である場合にはその通信が完了後に本設定動作を行うものであり、基地局が移動局からの接続要求を待機中に後述の設定動作を行うものである。
【００３４】
まず設定動作に先立って、受信チャネル毎の受信回数の記録値を初期化する（処理１１０１）。次に、受信手段１０５にてデータの受信を待機する、それと同時にＡ／Ｄ変換器１０６にて予め規定された以上の受信レベルがあるか否かを待機する。データ受信手段１０５にて移動局からのデータを検するか、あるいはＡ／Ｄ変換器１０６から規定値以上の受信レベルの入力を得ることにより移動局からの上り送信を検出した場合には、待機動作を終了し処理１１０３へ処理を継続する。検出が無かった場合には、待機動作を継続する（処理１１０２）。処理１１０３では基地局自身が移動局に対して上り通信スロットの割り付けを行った否かを判定し、スロットの割り付けを行っていない場合には処理１１０４に分岐し、移動局が他の基地局との通信を行っていると判断して以降の処理にて運用無線周波数を変更処理を行う。
【００３５】
また基地局が移動局に対して上り通信スロットの割付を行っていた場合には、自基地局への送信であるため運用周波数の変更は行わず処理１１０２に戻って再度受信を待機する（処理１１０３）。処理１１０４では現在設定中の受信チャンネル毎の受信検出回数を加算し記録する。更に、それまでのチャネル毎の受信回数の値より、受信の無かったチャネルでは基地局が運用を行ってはいないと判断し、受信が無かったあるいは受信回数が最も少ないチャネルを選択し、次の通信フレームより選択したチャネルに送受信チャネルを設定し、処理１１０２に継続する（処理１１０５）。送受信チャネルの設定後は、新たな設定にて以降の運用を継続し移動局とは設定後の無線周波数にて通信を行う。
【００３６】
さらに図１２に、具体的な例を用いて上記した運用無線周波数選の設定動作の一例を示す。図１２は本発明の第三の実施例による基地局通信装置の運用周波数の設定動作の一例を示す図である。同図において１２０１は他の基地局との通信における移動局の上り送信を示し、１２０２は移動局が上り送信するＭＤＣ信号である。１２０３は基地局が指定する通信フレームのスロット割付を示す。１２０４は基地局の通信制御手段１１４が周波数制御部１１０に設定する下り送信チャネル設定信号、１２０５は基地局の通信制御手段１１４が周波数制御部１０９に設定する上り受信チャネル設定信号、１２０６は図１に示す無線受信部１０３から出力される受信レベル、１２０７は制御手段１１４が処理１１０２にて移動局からの送信有無の判別に用いるしきい値、１２０８は移動局からの上り受信発生時の受信レベルを示す信号、１２０９は図１に示すデータ受信手段１０５から出力されるデータ受信を示す信号、１２１０は移動局からの上り受信発生時のデータ受信を示す信号である。同図は、基地局が当初チャネルＣにて運用中に、移動局がチャネルＣにて運用中の他の基地局と通信を行った場合の例を示すものである。
【００３７】
基地局では当初の運用無線周波数の初期値としてチャネルＣに設定し、移動局からの接続要求を待機中に、移動局の送信するＭＤＣ信号１２０２が受信される。ＭＤＣ信号の受信により、受信レベルが上昇ししきい値１２０７を超える受信レベル信号１２０８が出力される。同時に、データ受信手段１０５にて移動局からの上り送信データを受信する。受信レベルの検出およびデータ受信により、移動局からの送信を検出する（処理１１０２）。更に、受信時に移動局に対して上り通信するロットの割り付けを行っていない事を確認する（処理１１０３）。次にチャネルＣにおける受信回数を加算し記録する（処理１１０４）。受信回数の更新後、次のフレームにていまだ受信の無かったチャネル、例えばチャネルＤに送受信チャネルを設定する（処理１１０５）。
【００３８】
以上説明したごとく本実施例によれば、基地局が運用を開始した以降も、基地局が上り通信スロットの割り付けを行っていない移動局から受信することで、同一無線周波数で運用中の基地局が近傍に存在する事を検出し、基地局の運用する無線周波数を他の周波数に設定する事により、複数の基地局が接近して配置された場合にも、基地局間の干渉を発生することなく良好な通信が可能となる。
【００３９】
次に、本発明の第四の実施例を図１３を用いて説明する。図１３は本発明の第四の実施例による基地局通信装置の構成例を示す。同図において１３０１、１３０２は受信する周波数を選択して受信する選択受信手段である。その他図１に示したものと同一の動作をするものについては同一の符号を付してある。前記選択受信手段では周波数制御部１０９からの指示により発振器１０７の発振周波数を制御することにより受信部１０３の受信周波数を切り替える。さらに復調部１０４にてデジタルデータに変換し、データ受信手段１０５により送信情報が受信される。図１３に示した実施例では、チャネル選択受信手段を２系統備える点で、図１の実施例とは異なる。また本実施例では発振器１０７の出力を、選択受信手段１３０２の無線受信部１０３と、無線送信部１１３の両方供給することにより、送受信周波数を同時に制御する。
【００４０】
本実施例では、移動局と自局との通信には選択受信手段１３０２を用い、移動局が他の基地局との通信時の上り送信のを受信するために、選択受信手段１３０１を用いる。選択受信手段を２系統備えることにより、自局が移動局との通信中であっても、他の基地局と通信中の移動局からの送信を受信し、近傍の基地局の運用周波数の検出を行うことが出来る。近傍の基地局の運用周波数の検出および運用周波数の設定は既に説明した図７および図８の検出動作と同様に動作する。
【００４１】
上記した実施例では選択受信手段を複数備えることにより、自基地局が移動局と通信中であっても、同一無線周波数で運用中の基地局が近傍に存在する事を検出し、基地局の運用する無線周波数を他の周波数に設定する事により、複数の基地局が接近して配置された場合にも、基地局間の干渉を発生することなく良好な通信が可能となる。また本実施例では選択受信手段を２系統備えたが、より多くの選択受信手段を備え検出を行うことでより確実な検出動作が可能となることは明らかである。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、近傍の基地局と通信中の移動局からの送信を受信し、移動局が送信する無線周波数よりその基地局の運用周波数を特定し、自基地局の運用する無線周波数を先に特定した無線周波数とは異なる周波数に設定する事により、複数の基地局が接近して配置された場合にも、基地局間の干渉を発生することなく良好な通信が可能な基地局通信装置を提供でき、それにより基地局を接近して配置することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基地局通信装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】無線通信で用いる無線周波数を示す図である。
【図３】無線通信の運用例を示す図である。
【図４】通信フレームの一例を示す図である。
【図５】データのフォーマットの一例を示す図である。
【図６】本発明の一実施例による基地局通信装置の無線受信部の構成図である。
【図７】本発明の一実施例による移動局通信装置の動作のフローチャートである。
【図８】本発明の一実施例による基地局通信装置の運用周波数の設定動作の一例を示す図である。
【図９】本発明の第二の実施例による移動局通信装置の動作のフローチャートである。
【図１０】本発明の第二の実施例による基地局通信装置の運用周波数の設定動作の一例を示す図である。
【図１１】本発明の第三の実施例による移動局通信装置の動作のフローチャートである。
【図１２】本発明の第三の実施例による基地局通信装置の運用周波数の設定動作の一例を示す図である。
【図１３】本発明の第四の実施例による基地局通信装置の例を示す構成図
【符号の説明】
１０１、１０２…アンテナ、
１０３…無線受信部、
１０４…信号復調部、
１０５…データ受信手段、
１０６…Ａ／Ｄ変換器、
１０７、１０８…発振器、
１０９、１１０…周波数制御部、
１１４…通信制御手段、
６０２、６０５…増幅器、
６０３…周波数変換器、
６０１、６０４…バンドパスフィルタ、
６０６…受信レベル検出手段。
Claims (3)
- 基地局と移動局間データの送信および受信を無線通信にて行い、前記無線通信用の複数の無線周波数の中の一組の無線周波数を用いて基地局から移動局への下り通信および移動局から基地局への上り通信を行う通信方式を用いる基地局の無線通信装置において、
受信する無線周波数を選択して移動局からの上り通信を受信する受信手段と、無線周波数を選択して送信する送信手段を備え、
前記受信手段にて移動局から他の基地局へのデータ送信時の無線周波数を検出することにより、前記検出された無線周波数をもとに移動局と対向して通信する基地局の送信周波数を判別し、判別した送信無線周波数とは異なる無線周波数にて前記送信手段にて送信することを特徴とする基地局無線通信装置。 - 前記受信手段を複数備え、当該基地局が移動局との通信中であっても、移動局との通信使用中の受信手段とは別の受信手段を用いて、他の基地局と通信する移動局が送信する無線周波数の検出を行うことを特徴とする請求項１に記載の基地局無線装置。
- 前記受信手段において、受信レベル検出手段を備え、予め設定した規定値以上の受信レベルを検出した際の受信無線周波数を、移動局の送信する無線周波数として検出することを特徴とする請求項１に記載の基地局無線通信装置。
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| JP2002202056A JP2004048308A (ja) | 2002-07-11 | 2002-07-11 | 基地局無線通信装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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