JP2005101933A

JP2005101933A - 移動局位置管理システムの基地局

Info

Publication number: JP2005101933A
Application number: JP2003333442A
Authority: JP
Inventors: Shinishi Ishikawa; 真衣子石川; Kinichi Higure; 欽一日暮; Masayuki Kanazawa; 昌幸金澤
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2003-09-25
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2005-04-14

Abstract

【課題】車載局から受信する位置情報に基づいて自動利得制御器の初期値を設定することにより、可変増幅器の利得制御の高速化を実現する。
【解決手段】ポーリング毎に車載局２１、２２、２３から無線送信された位置情報を受信する基地局２０において、車載局―基地局間距離計算部１２が、無線受信した車載局の位置情報に基づいて、当該車載局と基地局２０との間の距離に応じて自動利得制御部４８の初期設定値を算出して利得テーブル１１を更新保持させ、無線受信した信号を所定レベルに増幅する可変増幅器４５の自動利得制御部４８による利得制御に当該利得テーブル１１に保持した初期設定値を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載無線通信機や携帯無線通信機等の移動局の位置を管理するシステムに関し、特に、当該システムを構成する基地局の自動利得制御（ＡＧＣ：Automatic Gain Control）に関する。

衛星を利用して位置測定を行うＧＰＳ（Global Positioning System）機能は、種々な分野で実用に供されている。その一例として、車載局（自動車に搭載された無線通信機）と基地局と間で無線通信を行うタクシー等の自動配車システムにおいては、各車載局に内蔵されたＧＰＳ機能からその車輌の位置情報を基地局に通報する位置管理システムが実用化されている。
この車載局位置管理システムでは、例えば、基地局から全ての車載局へポーリング信号を送信し、全ての車載局の位置情報を一定時間間隔で得る全車ポーリング方式が採用されている。

図３には車載局位置管理システムの概要を示してあり、同図は１つの基地局２０と３つの車載局２１、２２、２３との関係を例示している。
基地局２０と車載局２１との間の距離をｄ1、基地局２０と車載局２２との間の距離をｄ2、基地局２０と車載局２３との間の距離をｄ3とし、基地局２０における車載局２１からの受信電力をＰ1、車載局２２からの受信電力をＰ2、車載局２３からの受信電力をＰ3として、距離ｄ1、ｄ2、ｄ3にｄ1＜ｄ3＜ｄ2の関係があるとすると、受信信号は基地局と車載局との間の距離によってそれぞれ異なり、距離に比例して減衰が大きくなるので、受信電力Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3にはＰ1＞Ｐ3＞Ｐ2の関係が成り立つ。
したがって、基地局２０は各車載局からの信号を無線受信する際には、各車両から異なった受信電力で受信することになる。

図４には、ポーリング時の基地局と各車載局との送信信号及び受信電力を例示してあり、図中の（ａ）は基地局における送信信号、（ｂ）は各車載局における送信信号、（ｃ）は基地局における受信電力である。
なお、図示の例では、１つの基地局あたり７０台の車載局をカバーしているシステムとし、車載局にはそれぞれ連続した番号が割り振られ、若い順に車載局１、車載局２、…、車載局７０とする。また、送受信の最小単位であるフレームは４０ｍｓであり、ポーリング間隔を３秒として、基地局からのポーリング信号を受信した後に車載局１が自己のＧＰＳ位置情報を無線送信するまでの間隔を６０ｍｓとし、これに続いて車載局２、車載局３、…、車載局７０が４０ｍｓ間隔で順次自己のＧＰＳ位置情報を無線送信する。

次に、各車載局における信号の送信タイミングについて説明する。図４（ａ）に示すように、基地局から送信されるポーリング信号３１は常に３秒間隔で送信され、各車載局において受信される。
ポーリング信号３１を受信した各車載局は、割り振られている番号の若い順に各局の位置情報を含んだ信号を送信する。このとき、各車載局から基地局への送信開始時間は各車載局に割り振られている番号によって予め設定されているので、各車載局はポーリング信号３１を受信した後、設定されている各々の送信開始時間に基づいて基地局への無線送信を行う。

すなわち、各車載局の送信処理は独立しており、図４（ｂ）に示すように、車載局１の送信開始時間は基地局からのポーリング信号３１を受信した６０ｍｓ後であり、更に、車載局２の送信開始時間は車載局１の位置情報を含んだ信号３２の送信後であるので、基地局からのポーリング信号３１を受信してから１００ｍｓ後となる。同様に、車載局３の送信開始時間は車載局１の位置情報を含んだ信号３２と車載局２の位置情報を含んだ信号３３の送信後であるので、基地局からのポーリング信号３１を受信してから１４０ｍｓ後となる。
したがって、１回目のポーリングで車載局１、２、・・・７０が位置情報を順次送信し、基地局では車載局１、車載局２、…車載局７０から各々送信されたバースト信号を連続して受信する。そして、このときの基地局における受信電力は、基地局と各車載局との距離によってそれぞれ異なるので、図４（ｃ）に示すように車載局１の受信電力３５、車載局２の受信電力３６、車載局３の受信電力３７は不均一となる。

次に、上記システムの基地局における受信処理を、従来の基地局の受信機部分の構成を示す図５を参照して詳しく説明する。
車載局から無線送信された位置情報を含む信号は、基地局において、受信アンテナ４０で受信されて高周波部回路４１に入力され、高周波部回路４１で増幅され更に中間周波数に周波数変換され、Ａ／Ｄ変換器４２に入力されてアナログ信号からデジタル信号へ変換され、復調処理部４３へ入力されて復調処理が施され、再生された位置情報が車両位置管理部４４に入力される。

ここで、高周波部回路４１にはその出力電力を一定レベルとするために可変増幅器４５が設けられており、可変増幅器４５の利得が制御されている。
すなわち、可変増幅器４５の出力を所定の電力レベルとするために、高周波部回路４１に設けられているＲＳＳＩ回路４６で受信した信号の電界強度を表すＲＳＳＩ信号を求め、Ａ／Ｄ変換器４７を介して自動利得制御器（ＡＧＣ）４８へ入力し、この値に基づいて可変増幅器４５の利得を計算し、Ｄ／Ａ変換器４９を介して制御電圧を出力して可変増幅器４５の利得を設定する。
自動利得制御器４８は逐次検出される受信電界強度に応じて可変増幅器４５の利得を自動調整するが、動作の初期においては、自動利得制御器４８は一般に可変増幅器４５の利得が最大値となるような初期値に設定されており、その後、受信電界強度が入力される度に可変増幅器４５の利得調整を行う。

上記のように、各車載局からの送信信号を受信する毎に、可変増幅器４５の利得を最大値に初期化して受信処理を行うと、この自動利得制御器４８の初期値と受信電界強度とのレベル差が大きい場合には、可変増幅器４５の出力電力を所定電力レベルに収束させるまで時間がかかってしまうという課題があった。
また、実際のシステム構成に目を向けると、車載局から送信される信号には必要な情報以外の割り当て数が少ないため、限られた時間の中で可変増幅器４５の利得制御の高速処理が求められる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、移動局から受信する位置情報に基づいて自動利得制御の初期値を設定することにより、可変増幅器の利得制御の高速化を実現することにある。

本発明は、移動局から無線送信された位置情報を受信する移動局位置管理システムの基地局であり、無線受信した信号を所定レベルに増幅する可変増幅器と、無線受信した信号のレベルに応じて可変増幅器の利得を調整する自動利得制御部と、自動利得制御部による利得調整の初期設定値を保持するテーブルと、無線受信した移動局の位置情報に基づいて、当該移動局と基地局との間の距離に応じて自動利得制御部の初期設定値を算出してテーブルを更新する計算部と、を備え、テーブルに更新保持される初期設定値を用いて自動利得制御部を動作させることを特徴とする。
したがって、自動利得調整部による可変増幅器の利得制御において、初期設定値として先に得られた移動局との距離に応じた設定値を用いることにより、可変増幅器の初期出力と受信電界強度とのレベル差を抑えることができ、可変増幅器４５の出力電力を所定電力レベルに迅速に収束させることができる。

より具体的には、例えば、上記のように全車ポーリング方式を採用した車両の位置情報を無線で基地局に通知する車両位置管理システムとして、受信信号の受信電力を可変増幅器により所定のレベルにする自動利得制御器を具備する基地局において、受信した位置情報に基づいて各車載局に対する可変増幅器の設定値のテーブルを作成し、可変増幅器の初期値に当該テーブルに格納した値を読み出して設定し、ポーリングの度に当該テーブルを更新する。
したがって、ポーリング時に各車載局から送信される位置情報をもとに可変増幅器の初期値を設定することで、可変増幅器の利得制御の高速化（収束時間の短縮）することができる。

ここで、本発明は、１台以上の移動局をカバーする基地局に適用することができるが、複数台の移動局をカバーする場合には、各移動局からの位置情報の受信タイミングに基づいて当該移動局を特定するとともに当該位置情報に基づいた距離に応じて初期設定値を算出し、各移動局毎の初期設定値をテーブルに更新保持させ、次のポーリング時に、各移動局からの位置情報の受信タイミングに基づいて当該移動局に該当する初期設定値をテーブルから読み出して、可変増幅器の初期の利得制御に用いるようにするのが好ましい。
なお、本発明は、このように各移動局毎の初期設定値をテーブルに更新保持させる外に、自動利得制御の精度は劣るが、ポーリング毎に代表的な初期設定値（例えば、平均値）を距離に応じて算出してテーブルに更新保持させ、次のポーリング時に、この初期設定値をテーブルから読み出して可変増幅器の初期の利得制御に用いるようにすることも可能である。また、本発明は、ポーリング方式で移動局から位置情報を取得する方法に限定されず、要は、移動局から位置情報が基地局へ随時無線送信されるシステム構成であればよい。

本発明によると、移動局から受信した位置情報に基づいて移動利得制御される可変増幅器の初期設定値を決定するようにしたため、可変増幅器の出力電力を所定の電力レベルに迅速に収束させることができ、基地局における高品質な受信処理を実現することができる。
また、複数の移動局に対して各々の初期設定値を決定して利用する場合には、各移動局に対する収束時間のばらつきを均一化することができ、基地局エリアにおける安定した通信を実現することができる。

本発明を一実施形態に基づいて具体的に説明する。
図１には本実施形態に係る基地局の受信機部分の構成を示し、図２にはその利得テーブルの構成を示してある。
本実施形態は、図３に示すようなシステム構成で図４に示すようなポーリング方式を採用したものであり、当該システムにおける基地局２０の構成を図１及び図２に示すような構成として以下に説明するような受信処理を実現するものである。
なお、本発明の特徴部分を明確化するため、既に説明した同様な部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。

図１に示すように本実施形態に係る基地局２０は、図５に示した従来の基地局とほぼ同様な構成であるが、自動利得制御器（ＡＧＣ）４８に対する利得制御の初期設定値を保持する利得テーブル１１と、移動局である車載局２１、２２、２３と基地局２０との間の距離に応じた利得制御の初期設定値を算出してテーブル１１に更新保持させる車載局―基地局間距離計算部（以下、計算部と記す。）１２とを備えている。
また、本実施形態に係る自動利得制御器４８は、ポーリング毎に可変増幅器４５に対して行う自動利得制御において、テーブル１１に保持されている各車載局に対応する初期設定値を用いて各車載局毎の利得制御を開始し、その後にＲＳＳＩ回路４６から得られる受信電界強度（ＲＳＳＩ信号）に応じた利得制御を行う。

基地局２０は、図４に示すタイミングでポーリングを繰り返し送信し、各車載局２１、２２、２３から一定期間（４０ｍｓ）の位置情報を含む信号を受信する。各車載局からの受信信号は、ＲＳＳＩ回路４６で受信電界強度が検出される一方、可変増幅器４５で増幅されて復調処理部４３で位置情報に復調される。
この各車載局から受信する位置情報は計算部１２に入力され、計算部１２は、位置情報による車載局と自己（基地局２０）との間の距離に応じて、各車載局毎の自動利得制御に用いる初期設定値を算出して利得テーブル１１に更新保持させる。すなわち、図２に示すように、利得テーブル１１には、車載局毎の初期設定値が保持され、これら初期設定値はポーリング毎に更新される。すなわち、ポーリング時は、直前のポーリング時に計算した利得テーブル１１の利得値（初期設定値）で可変増幅器４５の利得制御が開始される。
なお、計算部１２には距離と受信電力変化との関係特性データが設定されており、計算部１２は、当該関係特性データに基づいて、車載局との距離に応じて当該車載局からの受信信号に対して可変増幅器４５の出力電力が所定レベルとなるような初期設定値を算出する。

そして、基地局２０では、ポーリング信号を送信した後に、各車載局の若い番号から順番に位置情報が送信されてくるので、各車両から信号を受信するタイミングに合わせて、各車載局に対応する初期設定値を利得テーブル１１から読み出して、自動利得制御器４８が当該車載局からの受信信号に対する自動利得制御を開始し、当該車載局からの受信信号の受信電界強度に基づく自動利得制御を行う。すなわち、各車載局からの受信信号に対して、前回のポーリング時に得られた所期設定値に基づいて自動利得制御を開始する処理を行うことにより、自動利得制御の開始初期における受信電界強度と可変増幅器４５の利得との大幅なずれを抑えて、可変増幅器４５から迅速に所定レベルの安定した出力を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る基地局の要部構成を示す図である。本発明の一実施形態に係る利得テーブルの構成を示す図である。移動局位置管理システムの一例を示す図である。ポーリング方式の一例を説明する図である。従来の基地局の要部構成を示す図である。

符号の説明

１１：利得テーブル、１２：車載局―基地局間距離計算部、
２０：基地局、２１、２２、２３：車載局、
４６：ＲＳＳＩ回路、４８：自動利得制御部（ＡＧＣ）、

Claims

移動局から無線送信された位置情報を受信する移動局位置管理システムの基地局において、
無線受信した信号を所定レベルに増幅する可変増幅器と、
無線受信した信号のレベルに応じて可変増幅器の利得を調整する自動利得制御部と、
自動利得制御部による利得調整の初期設定値を保持するテーブルと、
無線受信した移動局の位置情報に基づいて、当該移動局と基地局との間の距離に応じて自動利得制御部の初期設定値を算出してテーブルを更新する計算部と、
を備え、テーブルに更新保持される初期設定値を用いて自動利得制御部を動作させることを特徴とする移動局位置管理システムの基地局。