JP2013168730A

JP2013168730A - 無線通信システム

Info

Publication number: JP2013168730A
Application number: JP2012029713A
Authority: JP
Inventors: Tsugutoshi Nambu; 貢俊南部
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2013-08-29

Abstract

【課題】列車無線システムなどの無線通信システムにおいて、線路付近に位置検出器を設置することなく、地上制御装置が、適切なタイミングでハンドオーバー先の基地局の無線リソースを割り当てる。
【解決手段】移動局は、ＧＰＳ衛星からの信号に基づき特定された移動体の位置情報を、基地局を介して地上制御装置に送信し、地上制御装置は、受信した移動体の位置情報に基づいて、ハンドオーバー先の基地局の無線チャネルを移動体に備えられた移動局に割り当てるようにする。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数の基地局を介して移動体に搭載された移動局と通信する地上制御装置を有する無線通信システムに関するものである。

従来の列車無線システムなどの無線通信システムでは、移動体に搭載された移動局は、移動体の移動経路に沿って無線通信エリアが得られるように配置された複数の基地局を介して地上制御装置と通信するが、移動体が、複数の基地局の無線通信エリアを跨って移動する場合、移動局は、無線通信品質を維持するために、基地局を切り替える。これをハンドオーバーという。

移動局が不適切なタイミングでハンドオーバーを実施すると、通信の途絶や通信品質の劣化が発生するため、移動体である列車の速度を積算して算出した位置情報を基に、地上制御装置がハンドオーバーを予測し、ハンドオーバー先の基地局の無線チャネルの予約をする方法がある（例えば、特許文献１参照）。

また、列車の位置情報を特定する方法として、線路に沿って分散設置された地上マーカ（位置検出器）が送信する地点情報を、列車に搭載された地点情報受信器が受信する方法がある（例えば、特許文献２参照）。

特許第３４５１５４３号公報（第３−４頁、図１）特許第３９６７８９８号公報（第５−６頁、図１）

ところが、特許文献１は、移動体から通知される位置情報は、列車の速度を積算して算出するものであるため、速度の測定誤差が積算され移動体の位置情報に誤差が発生する。このため、地上制御装置が適切なタイミングで無線チャネルの予約ができなくなるという問題点があった。

また、特許文献２は、移動体から通知される位置情報は、移動体の移動経路である線路付近に設置された位置検出器を用いて特定されるものであるため、線路全体にわたって位置検出器を設置する必要があり、設置する位置検出器の数が膨大になるという問題点があった。また、位置検出器は線路付近に設置されるものであるため、線路付近に設置用のスペースを確保する必要があった。さらに、位置検出器のメンテナンス作業を実施するために、列車の運行を制限したりメンテナンス作業を夜間に実施したりするなど、列車の利用者や線路付近の住民に不便を強いることとなっていた。さらにまた、線路が延伸される場合や、線路が移設される場合は、そのたびに、位置検出器の増設や移設をする必要があり、線路延伸や移設のコストアップの要因となっていた。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、列車無線システムなどの無線通信システムにおいて、線路付近に位置検出器を設置することなく、地上制御装置が、適切なタイミングでハンドオーバー先の基地局の無線リソースを割り当てることを目的とする。

本発明に係る無線通信システムは、移動体に搭載された移動局、前記移動体の移動経路に沿って無線通信エリアが得られるように配置され複数の無線リソースを用いて前記移動局と無線通信する複数の基地局、及び前記基地局を介して前記移動局と通信する地上制御装置を有するものであり、前記移動局は、ＧＰＳ衛星からの信号に基づき前記移動体の位置を特定する移動体位置情報を生成する位置情報部と、前記移動体位置情報を前記基地局に送信するデータ送信部とを備え、前記地上制御装置は、前記基地局を介して前記移動体位置情報を受信する対基地局受信部と、前記移動局と無線通信する基地局を切り替えるハンドオーバー位置を特定するハンドオーバー位置情報及びいずれの前記移動局にいずれの前記基地局のいずれの前記無線リソースが割り当てられているかを示す無線リソース割当状況を記憶する地上側記憶部と、前記対基地局受信部の受信した前記移動体位置情報及び前記地上側記憶部に記憶している前記ハンドオーバー位置情報に基づき前記移動体の位置が前記ハンドオーバー位置から所定の値以下の距離に接近したと判定した場合に、前記移動体が存在する無線通信エリアに隣接する無線通信エリアに対応する前記基地局が有するいずれかの前記無線リソースを前記移動局に割り当てて前記無線リソース割当状況として前記地上側記憶部に記憶させる地上側制御部とを備えたものである。

この発明は、列車無線システムなどの無線通信システムにおいて、ＧＰＳ衛星からの信号を基づき特定した移動体の位置情報に基づいて、ハンドオーバー先の基地局の無線リソースを割り当てるか否かを判定するようにしたので、線路付近に位置検出器を設置することなく、地上制御装置が、適切なタイミングでハンドオーバー先の基地局の無線リソースを割り当てることができるという効果がある。

本発明の実施の形態１に係る列車無線システムの構成を示すシステム構成図である。本発明の実施の形態１に係る地上制御装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係る移動局の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係る地上制御装置の処理の流れを示すフロー図である。本発明の実施の形態２に係る列車無線システムの構成を示すシステム構成図である。本発明の実施の形態２に係る地上制御装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態２に係る移動局の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態２に係る地上制御装置の処理の流れを示すフロー図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における列車無線システムの構成を示した図である。図１の列車無線システムにおいて、地上制御装置１０１は、複数の基地局１０２、及び移動体としての列車１０３に搭載された移動局２００と共に無線通信ネットワークを構成しており、地上制御装置１０１は、複数の基地局１０２を介して、移動局２００と無線通信を行う。

列車１０３は、移動局２００、列車１０３の速度、加速度、及び移動方向の情報を取得する加速度センサー２０１、送信アンテナ２０２、受信アンテナ２０３、及びＧＰＳ衛星からの信号を受信するＧＰＳアンテナ２０４を有する。

図２は、本発明の実施の形態１における地上制御装置１０１の構成を示した図である。図２において、地上制御装置１０１は、基地局１０２から列車１０３の位置情報を受信する対基地局受信部１１１、各列車１０３の現在及び過去の位置情報と各列車１０３の移動局２００に接続される端末（図示せず）の端末間の相対的な優先度を示す端末情報と各列車１０３の移動局２００に接続される端末が各基地局１０２の有する無線チャネル（無線リソース）のいずれを使用しているかを示すチャネル使用状況（無線リソース割当状況）と全ての基地局１０２間のハンドオーバー地点とを格納するデータベース１１２（地上側記憶部）、データベース１１２の格納情報を更新するデータベース更新部１１３、列車１０３とハンドオーバー地点との間の距離が所定の値以下に近づいているか否かを判定するハンドオーバー判定部１１４、列車１０３が位置している無線通信エリアに隣接する無線通信エリアに対応するハンドオーバー先の基地局１０２の無線チャネルの割当を行うチャネル制御部１１５、並びにチャネル制御部１１５による無線チャネルの割当結果を示すチャネル割当情報（無線リソース情報）を含むハンドオーバー情報を基地局１０２へ送出する対基地局送信部１１６を有する。（ハンドオーバー判定部１１４とチャネル制御部１１５とは、地上側制御部を形成する。）

図３は、本発明の実施の形態１における移動局２００の構成を示した図である。図３において、移動局２００は、加速度センサー２０１及びＧＰＳアンテナ２０４からの情報を受信して列車１０３の位置情報を生成する位置情報部２１１、地上制御装置１０１から基地局１０２を介して送信されたハンドオーバー情報を受信するデータ受信部２１２、列車１０３の位置情報を送出すると共に受信したハンドオーバー情報を送出する車上装置制御部２１３、列車１０３の位置情報を基地局１０２を介して地上制御装置１０１へ送信するデータ送信部２１４、並びに車上装置制御部２１３が送出したハンドオーバー情報に基づき無線通信の設定を行うハンドオーバー制御部２１５を有する。（車上装置制御部２１３とハンドオーバー制御部２１５とは、移動側制御部を形成する。）

次に動作について説明する。移動局２００において、位置情報部２１１は、ＧＰＳアンテナ２０４により受信されたＧＰＳ衛星からの信号に基づき、列車１０３ａの位置を算出し、列車１０３ａの位置を特定する位置情報を生成する。ここで、位置情報部２１１は、緯度及び経度による地理座標系により列車１０３ａの位置を算出後、列車１０３ａの移動経路である線路上に位置するように、列車１０３ａの位置情報を補正してもよい。列車１０３ａの位置情報を、列車１０３ａの移動経路上に位置するように補正することにより、列車１０３ａの位置情報の精度が向上するという利点がある。

位置情報部２１１は、ＧＰＳ衛星からの信号に基づき生成した列車１０３ａの位置情報を移動側記憶部（図示せず）に記憶させるようにしておき、ＧＰＳ衛星からの信号を受信できない場合は、移動側記憶部に記憶している直近に生成した列車１０３ａの位置情報、並びに加速度センサー２０１から取得した列車１０３ａの速度、加速度、及び進行方向に基づき、列車１０３ａの位置を推定することにより、列車１０３ａの位置情報を生成する。これにより、列車１０３ａがトンネル内に存在する場合又は悪天候の場合など、一時的にＧＰＳ衛星からの信号を受信できない場合においても、位置情報部２１１が、列車１０３ａの位置情報を生成できる。ここで、位置情報部２１１は、列車１０３ａの位置を推定後、列車１０３ａの移動経路である線路上に位置するように、列車１０３ａの位置情報を補正してもよい。列車１０３ａの位置情報を、列車１０３ａの移動経路上に位置するように補正することにより、列車１０３ａの位置情報の精度が向上するという利点がある。

位置情報部２１１は、生成した列車１０３ａの位置情報を、車上装置制御部２１３へ送出する。車上装置制御部２１３は、位置情報部２１１から送出された列車１０３ａの位置情報を、データ送信部２１４へ送出する。データ送信部２１４は、車上装置制御部２１３から送出された列車１０３ａの位置情報を、送信アンテナ２０２を介して、基地局１０２ａへ送出する（図１の３０１）。基地局１０２ａは、データ送信部２１４から送出された列車１０３ａの位置情報を、地上制御装置１０１へ送出する（図１の３０２）。

なお、列車１０３ａの位置情報は、所定の駅からの距離など列車１０３ａの移動経路に基づく１次元の座標系により列車１０３ａの位置を示すようにしてもよい。列車１０３ａの移動経路に基づく１次元の座標系により列車１０３ａの位置を示すようにするには、例えば、移動側記憶部（図示せず）に、緯度及び経度により特定される位置を、所定の間隔で保持させるようにすることにより、列車１０３ａの移動経路を記憶させておき、所定の間隔で保持する列車１０３ａの移動経路上の位置のうち、ＧＰＳ衛星からの信号に基づく列車１０３ａの位置の算出結果と最も近接する列車１０３ａの移動経路上の位置を検索することが考えられる。列車１０３ａの移動経路に基づく１次元の座標系により列車１０３ａの位置を示すようにすると、線路の線形が直線でない場合でも、地上制御装置１０１がハンドオーバー地点に近づいているか否か（後述）を誤って判定する可能性が下がるという利点がある。この場合、データベース１１２に格納されるハンドオーバー地点は、列車１０３ａの移動経路に基づく１次元の座標系により特定されている必要がある。

地上制御装置１０１において、対基地局受信部１１１は、基地局１０２ａから送出された列車１０３ａの位置情報を受信し、データベース更新部１１３へ送出する。データベース更新部１１３は、データベース１１２に格納されている列車１０３ａの現在の位置情報を用いて、データベース１１２に格納されている列車１０３ａの過去の位置情報を更新すると共に、対基地局受信部１１１から送出された列車１０３ａの位置情報を用いて、データベース１１２の列車１０３ａに格納されている現在の位置情報を更新する。

ハンドオーバー判定部１１４は、データベース１１２に格納されているチャネル使用状況を参照し、列車１０３ａの移動局２００に接続される端末に基地局１０２ａの無線チャネルが割り当てられている場合、データベース１１２に格納されている列車１０３ａの現在の位置情報と列車１０３ａの過去の位置情報とハンドオーバー地点とを周期的に比較し、列車１０３ａとハンドオーバー地点との間の距離が所定の値以下に近づいているか否かを判定し、列車１０３ａとハンドオーバー地点との間の距離が所定の値以下に近づいていると判定した場合、チャネル制御部１１５に、当該の端末にハンドオーバー先の基地局１０２ｂの無線チャネルを割り当てるよう無線チャネル割当要求（無線リソース割当要求）を、送出する。

なお、ハンドオーバー判定部１１４は、列車１０３ａの移動方向と列車１０３ａの現在の位置情報とハンドオーバー地点とを周期的に比較し、列車１０３ａとハンドオーバー地点との間の距離が所定の値以下に近づいているか否かを判定するようにしてもよい。この場合、列車１０３ａの移動方向は、地上制御装置１０１が列車運行情報に基づき決定してもよいし、移動局２００により列車１０３ａの位置情報と共に送信されるようにしてもよい。

さらに、基地局１０２ａから送出された列車１０３ａの位置情報が、緯度及び経度による地理座標系により列車１０３ａの位置を示すものである場合は、ハンドオーバー判定部１１４は、列車１０３ａの移動経路に基づく１次元の座標系により列車１０３ａの位置を示すように、列車１０３ａの位置情報の座標系を、変換するようにしてもよい。この場合、データベース１１２に格納されるハンドオーバー地点は、列車１０３ａの移動経路に基づく１次元の座標系により特定されている必要がある。一方、列車１０３ａの位置情報の座標系を、緯度及び経度による地理座標系から変換しない場合は、データベース１１２に格納されるハンドオーバー地点は、緯度及び経度による地理座標系により特定されている必要がある。

無線チャネル割当要求を受信したチャネル制御部１１５の動作について、図４を用いて説明する。ハンドオーバー判定部１１４により通知された無線チャネル割当要求を受信したチャネル制御部１１５は、ハンドオーバー先の基地局１０２ｂのチャネル使用状況を、データベース１１２から読み出す（Ｓ４０１）。チャネル制御部１１５は、データベース１１２から読み出したハンドオーバー先の基地局１０２ｂのチャネル使用状況に基づき、基地局１０２ｂに空きチャネルがあるかどうか判断する（Ｓ４０２）。基地局１０２ｂに空きチャネルがある場合、チャネル制御部１１５は、基地局１０２ｂの空きチャネルを、列車１０３ａの移動局２００に接続される端末に割り当て（Ｓ４０３）、該無線チャネルが移動局２００に接続される端末に割り当てられたことを示すチャネル割当情報と基地局１０２ａから基地局１０２ｂへハンドオーバーする地点を示すハンドオーバー地点情報とを含むハンドオーバー情報を作成する（Ｓ４０４）。基地局１０２ｂに空きチャネルがない場合、チャネル制御部１１５は、データベース１１２のハンドオーバー先の基地局１０２ｂのチャネル使用状況と端末情報とから、無線チャネルを割り当てようとする端末と比較して、優先度の低い端末が使用しているチャネルを検索し（Ｓ４０５）、優先度の低い端末が使用しているチャネルを、列車１０３ａの移動局２００に接続される端末に割り当て（Ｓ４０６）、該無線チャネルが移動局２００に接続される端末に割り当てられたことを示すチャネル割当情報と基地局１０２ａから基地局１０２ｂへハンドオーバーする地点を示すハンドオーバー地点情報とを含むハンドオーバー情報を作成する（Ｓ４０７）。チャネル制御部１１５は、Ｓ４０４又はＳ４０７で作成した、ハンドオーバー情報を、対基地局送信部１１６に送信すると共に（Ｓ４０８）、ハンドオーバー情報に含まれるチャネル割当情報を、データベース更新部１１３へ送信する（Ｓ４０９）。

対基地局送信部１１６は、ハンドオーバー情報を、基地局１０２ａ及び基地局１０２ｂへ送信する（図１の３０３及び３０４）。データベース更新部１１３は、チャネル制御部１１５から送信されたチャネル割当情報に基づき、データベース１１２に格納されている基地局１０２ｂのチャネル使用状況を更新する。

基地局１０２ｂは、対基地局送信部１１６から送信されたハンドオーバー情報に含まれるチャネル割当情報に基づき、空きチャネル又は優先度の低い端末が使用しているチャネルを、移動局２００のハンドオーバー用に確保する。基地局１０２ａは、対基地局送信部１１６から送信されたハンドオーバー情報を、移動局２００へ送信する（図１の３０５）。なお、対基地局送信部１１６は、ハンドオーバー情報ではなく、ハンドオーバー情報に含まれるチャネル割当情報を、基地局１０２ｂへ送信するようにし、基地局１０２ｂは、対基地局送信部１１６から送信されたチャネル割当情報に基づき、空きチャネル又は優先度の低い端末が使用しているチャネルを、移動局２００のハンドオーバー用に確保するようにしてもよい。

移動局２００において、データ受信部２１２は、基地局１０２ａから送信されたハンドオーバー情報を、受信用アンテナ２０３を介して受信し、車上装置制御部２１３へ送信する。車上装置制御部２１３は、位置情報部２１１がＧＰＳ衛星からの信号に基づき生成した列車１０３ａの位置情報及び受信したハンドオーバー情報に含まれるハンドオーバー地点情報に基づき、列車１０３ａがハンドオーバー地点に到達したと判定した場合に、受信したハンドオーバー情報に含まれるチャネル割当情報をハンドオーバー制御部２１５に送信する。ハンドオーバー制御部２１５は、車上装置制御部２１３から送信されたチャネル割当情報に基づき、移動局２００に接続される端末の介する基地局を基地局１０２ａから基地局１０２ｂに切り替えるよう無線通信の設定を変更する。

無線通信の設定を変更したハンドオーバー制御部２１５は、ハンドオーバー完了通知を、車上装置制御部２１３へ送出する。車上装置制御部２１３は、ハンドオーバー制御部２１５から送出されたハンドオーバー完了通知を、データ送信部２１４へ送出する。データ送信部２１４は、車上装置制御部２１３から送出されたハンドオーバー完了通知を、送信アンテナ２０２を介して、基地局１０２ｂへ送信する（図１の３０６）。基地局１０２ｂは、データ送信部２１４から送信されたハンドオーバー完了通知を、地上制御装置１０１へ送信する（図１の３０７）。

地上制御装置１０１において、対基地局受信部１１１は、基地局１０２ｂから送信されたハンドオーバー完了通知を受信し、データベース更新部１１３へ送出する。データベース更新部１１３は、対基地局受信部１１１から送出されたハンドオーバー完了通知に基づき、移動局２００に割り当てられていた基地局１０２ａの無線リソースを開放するように、データベース１１２に格納されている基地局１０２ａのチャネル使用状況を更新する。

このように、本実施の形態１では、ＧＰＳ衛星からの信号に基づき特定された列車１０３ａの位置情報に基づいて、地上制御装置１０１が、ハンドオーバー先の基地局１０２ｂの無線チャネルを列車１０３ａの移動局２００に割り当てるようにしたので、線路付近に位置検出器を設置することなく、地上制御装置１０１が、適切なタイミングでハンドオーバー先の基地局１０２ｂの無線リソースを移動局２００に割り当てることができるという効果がある。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２における列車無線システムの構成を示した図である。図１と同じ符号のものは同様の機能を有するので、説明を繰り返さない。図５の列車無線システムにおいて、地上制御装置１０４は、複数の基地局１０２、及び列車１０３に搭載された移動局２０５と共に無線通信ネットワークを構成しており、地上制御装置１０４は、複数の基地局１０２を介して、移動局２０５と無線通信を行う。

図６は、本発明の実施の形態２における地上制御装置１０４の構成を示した図である。図２と同じ符号のものは同様の機能を有するので、説明を繰り返さない。図６において、地上制御装置１０４は、基地局１０２を介して列車１０３から無線チャネル割当要求（無線リソース割当要求）を受信する対基地局受信部１１７、各列車１０３の移動局２０５に接続される端末（図示せず）の端末間の相対的な優先度を示す端末情報と、各列車１０３の移動局２０５に接続される端末が各基地局１０２の有する無線チャネル（無線リソース）のいずれを使用しているかを示すチャネル使用状況（無線リソース割当状況）とを格納するデータベース１１８（地上側記憶部）、データベース１１８の格納情報を更新するデータベース更新部１１９、ハンドオーバー先の基地局１０２の無線チャネルの割当を行うチャネル制御部１２０（地上側制御部）、並びにチャネル制御部１２０による無線チャネルの割当結果を示すチャネル割当情報（無線リソース情報）を基地局１０２へ送出する対基地局送信部１１６を有する。

図７は、本発明の実施の形態２における移動局２０５の構成を示した図である。図３と同じ符号のものは同様の機能を有するので、説明を繰り返さない。図７において、移動局２０５は、加速度センサー２０１及びＧＰＳアンテナ２０４からの情報を受信して列車１０３の位置情報を生成する位置情報部２１１、地上制御装置１０４から基地局１０２を介して送信されたチャネル割当情報を受信するデータ受信部２１２、無線チャネル割当要求を送出すると共に受信したチャネル割当情報を送出する車上装置制御部２１６、車上装置制御部２１６の送出したチャネル割当情報に基づき無線通信の設定を行うハンドオーバー制御部２１５、各列車１０３の現在及び過去の位置情報と全ての基地局１０２間のハンドオーバー地点とを格納する移動局データベース２１７（移動側記憶部）、移動局データベース２１７の格納情報を更新する移動局データベース更新部２１８、列車１０３とハンドオーバー地点との間の距離が所定の値以下に近づいているか否かを判定するハンドオーバー判定部２１９、並びに無線チャネル割当要求を基地局１０２を介して地上制御装置１０４へ送信するデータ送信部２２０を有する。（車上装置制御部２１６とハンドオーバー制御部２１５とハンドオーバー判定部２１９とは、移動側制御部を形成する。）

次に動作について説明する。移動局２０５において、位置情報部２１１は、ＧＰＳ衛星からの信号に基づき生成した列車１０３ａの位置情報を、移動局データベース更新部２１８へ送出する。移動局データベース更新部２１８は、移動局データベース２１７に格納されている列車１０３ａの現在の位置情報を用いて、移動局データベース２１７に格納されている列車１０３ａの過去の位置情報を更新すると共に、位置情報部２１１から送出された列車１０３ａの位置情報を用いて、移動局データベース２１７に格納されている列車１０３ａの現在の位置情報を更新する。

なお、列車１０３ａの位置情報は、実施の形態１と同様に、所定の駅からの距離など列車１０３ａの移動経路に基づく１次元の座標系により列車１０３ａの位置を示すようにしてもよいし、緯度及び経度による地理座標系により列車１０３ａの位置を示すようにしてもよい。列車１０３ａの移動経路に基づく１次元の座標系により列車１０３ａの位置を示すようにするには、例えば、移動局データベース２１７に、緯度及び経度により特定される位置を、所定の間隔で保持させるようにすることにより、列車１０３ａの移動経路を記憶させておき、所定の間隔で保持する列車１０３ａの移動経路上の位置のうち、ＧＰＳ衛星からの信号に基づく列車１０３ａの位置の算出結果と最も近接する列車１０３ａの移動経路上の位置を検索することが考えられる。列車１０３ａの移動経路に基づく１次元の座標系により列車１０３ａの位置を示すようにすると、線路の線形が直線でない場合でも、ハンドオーバー判定部２１９がハンドオーバー地点に近づいているか否か（後述）を誤って判定する可能性が下がるという利点がある。この場合、移動局データベース２１７に格納されるハンドオーバー地点は、列車１０３ａの移動経路に基づく１次元の座標系により特定されている必要がある。

ハンドオーバー判定部２１９は、移動局データベース２１７に格納されている列車１０３ａの現在の位置情報と列車１０３ａの過去の位置情報とハンドオーバー地点とを周期的に比較し、列車１０３ａとハンドオーバー地点との間の距離が所定の値以下に近づいているか否かを判定し、列車１０３ａとハンドオーバー地点との間の距離が所定の値以下に近づいていると判定した場合、車上装置制御部２１６に、当該の端末にハンドオーバー先の基地局１０２ｂの無線チャネルを割り当てるよう無線チャネル割当要求（無線リソース割当要求）を、送出する。

なお、ハンドオーバー判定部２１９は、列車１０３ａの現在の位置情報と列車１０３ａの移動方向とハンドオーバー地点とを周期的に比較し、列車１０３ａとハンドオーバー地点との間の距離が所定の値以下に近づいているか否かを判定するようにしてもよい。この場合、列車１０３ａの移動方向は、ハンドオーバー判定部１１４が列車運行情報に基づき決定してもよいし、加速度センサー２０１から取得した列車１０３ａの進行方向から決定するようにしてもよい。

さらに、移動局データベース２１７に格納されている列車１０３ａの位置情報が、緯度及び経度による地理座標系により列車１０３ａの位置を示すものである場合は、ハンドオーバー判定部２１９は、列車１０３ａの移動経路に基づく１次元の座標系により列車１０３ａの位置を示すように、列車１０３ａの位置情報の座標系を、変換するようにしてもよい。この場合、移動局データベース２１７に格納されるハンドオーバー地点は、列車１０３ａの移動経路に基づく１次元の座標系により特定されている必要がある。一方、列車１０３ａの位置情報の座標系を、緯度及び経度による地理座標系から変換しない場合は、移動局データベース２１７に格納されるハンドオーバー地点は、緯度及び経度による地理座標系により特定されている必要がある。

車上装置制御部２１６は、受信した無線チャネル割当要求を、データ送信部２２０へ送出する。データ送信部２２０は、車上装置制御部２１６から送出された無線チャネル割当要求を、送信アンテナ２０２を介して、基地局１０２ａへ送出する（図５の３０８）。基地局１０２ａは、データ送信部２２０から送出された無線チャネル割当要求を、地上制御装置１０４へ送出する（図５の３０９）。

地上制御装置１０４において、対基地局受信部１１７は、基地局１０２ａから送出された無線チャネル割当要求を受信し、チャネル制御部１２０へ送出する。

無線チャネル割当要求を受信したチャネル制御部１２０の動作について、図８を用いて説明する。対基地局受信部１１７の送出した無線チャネル割当要求を受信したチャネル制御部１２０は、ハンドオーバー先の基地局１０２ｂのチャネル使用状況を、データベース１１８から読み出す（Ｓ８０１）。チャネル制御部１２０は、データベース１１８から読み出したハンドオーバー先の基地局１０２ｂのチャネル使用状況に基づき、基地局１０２ｂに空きチャネルがあるかどうか判断する（Ｓ８０２）。基地局１０２ｂに空きチャネルがある場合、チャネル制御部１２０は、基地局１０２ｂの空きチャネルを、列車１０３ａの移動局２００に接続される端末に割り当て（Ｓ８０３）、該無線チャネルが移動局２００に接続される端末に割り当てられたことを示すチャネル割当情報を作成する（Ｓ８０４）。基地局１０２ｂに空きチャネルがない場合、チャネル制御部１２０は、データベース１１８のハンドオーバー先の基地局１０２ｂのチャネル使用状況と端末情報とから、無線チャネルを割り当てようとする端末と比較して、優先度の低い端末が使用しているチャネルを検索し（Ｓ８０５）、優先度の低い端末が使用しているチャネルを、列車１０３ａの移動局２００に接続される端末に割り当て（Ｓ８０６）、該無線チャネルが移動局２００に接続される端末に割り当てられたことを示すチャネル割当情報を作成する（Ｓ８０７）。チャネル制御部１２０は、Ｓ８０４又はＳ８０７で作成したチャネル割当情報を、対基地局送信部１１６に送出すると共に（Ｓ８０８）、Ｓ８０４又はＳ８０７で作成したチャネル割当情報を、データベース更新部１１３へ送出する（Ｓ８０９）。

対基地局送信部１１６は、チャネル割当情報を、基地局１０２ａ及び基地局１０２ｂへ送信する（図５の３１０及び３１１）。データベース更新部１１９は、チャネル制御部１２０から送出されたチャネル割当情報に基づき、データベース１１８のチャネル使用状況を更新する。

基地局１０２ｂは、対基地局送信部１１６から送信されたチャネル割当情報に基づき、空きチャネル又は優先度の低い端末が使用しているチャネルを、移動局２０５のハンドオーバー用に確保する。基地局１０２ａは、対基地局送信部１１６から送信されたチャネル割当情報を、移動局２０５へ送信する（図５の３１２）。

移動局２０５において、データ受信部２１２は、基地局１０２ａから送信されたチャネル割当情報を、受信用アンテナ２０３を介して受信し、車上装置制御部２１６へ送出する。車上装置制御部２１６は、位置情報部２１１がＧＰＳ衛星からの信号に基づき生成した列車１０３ａの位置情報及び移動局データベース２１７の格納するハンドオーバー地点に基づき、列車１０３ａがハンドオーバー地点に到達したと判定した場合に、チャネル割当情報をハンドオーバー制御部２１５に送出する。ハンドオーバー制御部２１５は、車上装置制御部２１６から送出されたチャネル割当情報に基づき、移動局２０５に接続される端末の介する基地局を基地局１０２ａから基地局１０２ｂに切り替えるよう無線通信の設定を変更する。

無線通信の設定を変更したハンドオーバー制御部２１５は、ハンドオーバー完了通知を、車上装置制御部２１６へ送出する。車上装置制御部２１６は、ハンドオーバー制御部２１５から送出されたハンドオーバー完了通知を、データ送信部２２０へ送出する。データ送信部２２０は、車上装置制御部２１６から送出されたハンドオーバー完了通知を、送信アンテナ２０２を介して、基地局１０２ｂへ送信する（図５の３１３）。基地局１０２ｂは、データ送信部２２０から送信されたハンドオーバー完了通知を、地上制御装置１０４へ送信する（図５の３１４）。

地上制御装置１０４において、対基地局受信部１１７は、基地局１０２ｂから送信されたハンドオーバー完了通知を受信し、データベース更新部１１９へ送出する。データベース更新部１１９は、対基地局受信部１１７から送出されたハンドオーバー完了通知に基づき、移動局２０５に割り当てられていた基地局１０２ａの無線リソースを開放するように、データベース１１８に格納されている基地局１０２ａのチャネル使用状況を更新する。

このように、本実施の形態２では、移動局２０５が、列車１０３ａとハンドオーバー地点との間の距離が所定の値以下に近づいていると判定した場合に、無線チャネル割当要求を送出するようにしたので、実施の形態１の効果に加え、無線チャネルの割り当て要否を判定する負荷が、地上制御装置１０４から各移動局２０５に分散されるという効果がある。

１０１、１０４地上制御装置
１０２基地局
１０３列車
１１１、１１７対基地局受信部
１１２、１１８データベース
１１３、１１９データベース更新部
１１４、２１９ハンドオーバー判定部
１１５、１２０チャネル制御部
１１６対基地局送信部
２００、２０５移動局
２０１加速度センサー
２０４ＧＰＳアンテナ
２１１位置情報部
２１２データ受信部
２１３、２１６車上装置制御部
２１４、２２０データ送信部
２１５ハンドオーバー制御部
２１７移動局データベース
２１８移動局データベース更新部
３０１、３０２位置情報
３０３、３０４、３０５ハンドオーバー情報
３０８、３０９無線チャネル割当要求
３１０、３１１、３１２チャネル割当情報

Claims

移動体に搭載された移動局、前記移動体の移動経路に沿って無線通信エリアが得られるように配置され複数の無線リソースを用いて前記移動局と無線通信する複数の基地局、及び前記基地局を介して前記移動局と通信する地上制御装置を有する無線通信システムにおいて、
前記移動局は、
ＧＰＳ衛星からの信号に基づき前記移動体の位置を特定する移動体位置情報を生成する位置情報部と、
前記移動体位置情報を前記基地局に送信するデータ送信部とを備え、
前記地上制御装置は、
前記基地局を介して前記移動体位置情報を受信する対基地局受信部と、
前記移動局と無線通信する基地局を切り替えるハンドオーバー位置を特定するハンドオーバー位置情報及びいずれの前記移動局にいずれの前記基地局のいずれの前記無線リソースが割り当てられているかを示す無線リソース割当状況を記憶する地上側記憶部と、
前記対基地局受信部の受信した前記移動体位置情報及び前記地上側記憶部に記憶している前記ハンドオーバー位置情報に基づき前記移動体の位置が前記ハンドオーバー位置から所定の値以下の距離に接近したと判定した場合に、前記移動体が存在する無線通信エリアに隣接する無線通信エリアに対応する前記基地局が有するいずれかの前記無線リソースを前記移動局に割り当てて前記無線リソース割当状況として前記地上側記憶部に記憶させる地上側制御部とを備えたことを特徴とする無線通信システム。
前記地上制御装置は、
所定の情報を前記基地局に送信する対基地局送信部をさらに備え、
前記移動局は、
無線通信の設定を行う移動側制御部と、
前記基地局を介して前記対基地局送信部の送信する前記所定の情報を受信するデータ受信部とをさらに備え、
前記地上側制御部は、
前記移動局に割り当てた前記無線リソースを示す無線リソース情報及び前記地上側記憶部に記憶している前記ハンドオーバー位置情報を含むハンドオーバー情報を生成し、
前記地上制御装置の前記対基地局送信部は、
前記ハンドオーバー情報を前記基地局に送信し、
前記移動局の前記データ受信部は、
前記基地局を介して前記ハンドオーバー情報を受信し、
前記移動側制御部は、
前記位置情報部の生成する前記移動体位置情報及び前記データ受信部の受信した前記ハンドオーバー位置情報に基づき前記移動体の位置が前記ハンドオーバー位置に到達したと判定した場合に、前記無線リソース情報に基づき無線通信の設定を行うことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
前記地上側制御部は、
前記対基地局受信部の受信した前記移動体位置情報を前記地上側記憶部に記憶させておき、
前記対基地局受信部の受信した前記移動体位置情報及び前記地上側記憶部に記憶している過去の前記移動体位置情報並びに前記地上側記憶部に記憶している前記ハンドオーバー位置情報に基づき前記移動体の位置が前記ハンドオーバー位置から所定の値以下の距離に接近したか否かを判定することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の無線通信システム。
前記地上側制御部は、
前記移動体の移動方向、前記対基地局受信部の受信した前記移動体位置情報、及び前記地上側記憶部に記憶している前記ハンドオーバー位置情報に基づき前記移動体の位置が前記ハンドオーバー位置から所定の値以下の距離に接近したか否かを判定することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の無線通信システム。
前記移動体の前記移動方向は、
前記地上側記憶部に記憶されていることを特徴とする請求項４記載の無線通信システム。
前記移動体の前記移動方向は、
前記移動局の前記データ送信部より前記基地局に送信され、
前記地上制御装置の前記対基地局受信部により受信されたことを特徴とする請求項４記載の無線通信システム。
前記移動局は端末が接続され、
前記無線リソースは前記端末に割り当てられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の無線通信システム。
前記地上制御装置の前記地上側記憶部は、
前記移動局に接続される前記端末の相対的な優先度を示す端末情報をさらに記憶し、
前記地上側制御部は、
前記地上側記憶部に記憶している前記無線リソース割当状況及び前記端末情報に基づき前記移動体が存在する無線通信エリアに隣接する無線通信エリアに対応する基地局が有するいずれかの無線リソースのうち空いている前記無線リソース又は優先度が低い前記端末に割り当てられている前記無線リソースを前記移動局に接続される前記端末に割り当てることを特徴とする請求項７記載の無線通信システム。
前記位置情報部は、
緯度及び経度による地理座標系により前記移動体の位置を特定する前記移動体位置情報を生成し、
前記地上側制御部は、
前記移動体位置情報を、緯度及び経度による地理座標系から前記移動体の前記移動経路に基づく１次元の座標系に変換することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の無線通信システム。
前記位置情報部は、
前記移動体の前記移動経路に基づく１次元の座標系により前記移動体の位置を特定する前記移動体位置情報を生成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の無線通信システム。
前記移動体は、
前記移動体の速度、加速度、及び移動方向を取得する加速度センサーをさらに備え、
前記移動局は、
前記移動体位置情報を記憶する移動側記憶部をさらに備え、
前記位置情報部は、
前記位置情報部の生成した前記移動体位置情報を前記移動側記憶部に記憶させておき、
前記ＧＰＳ衛星からの信号を取得できない場合に、前記移動側記憶部に記憶している直近の前記移動体位置情報、並びに前記加速度センサーの取得した前記移動体の速度、加速度、及び進行方向に基づき前記移動体位置情報を生成することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の無線通信システム。
移動体に搭載された移動局、前記移動体の移動経路に沿って無線通信エリアが得られるように配置され複数の無線リソースを用いて前記移動局と無線通信する複数の基地局、及び前記基地局を介して前記移動局と通信する地上制御装置を有する無線通信システムにおいて、
前記移動局は、
ＧＰＳ衛星からの信号に基づき前記移動体の位置を特定する移動体位置情報を生成する位置情報部と、
前記移動局と無線通信する基地局を切り替えるハンドオーバー位置を特定するハンドオーバー位置情報を記憶する移動側記憶部と、
前記位置情報部の生成した移動体位置情報及び前記移動側記憶部に記憶している前記ハンドオーバー位置情報に基づき前記移動体の位置が前記ハンドオーバー位置から所定の値以下の距離に接近したと判定した場合に、前記移動体が存在する無線通信エリアに隣接する無線通信エリアに対応する前記基地局が有するいずれかの前記無線リソースを前記移動局に割り当てるよう無線リソース割当要求を送出する移動側制御部と、
前記無線リソース割当要求を前記基地局に送信するデータ送信部とを備え、
前記地上制御装置は、
前記基地局を介して前記無線リソース割当要求を受信する対基地局受信部と、
いずれの前記移動局にいずれの前記基地局のいずれの前記無線リソースが割り当てられているかを示す無線リソース割当状況を記憶する地上側記憶部と、
前記対基地局受信部が前記無線リソース割当要求を受信した場合に、前記移動体が存在する無線通信エリアに隣接する無線通信エリアに対応する前記基地局が有するいずれかの無線リソースを前記移動局に割り当てて前記無線リソース割当状況として前記地上側記憶部に記憶させる地上側制御部とを備えたことを特徴とする無線通信システム。
前記地上制御装置は、
所定の情報を前記基地局に送信する対基地局送信部をさらに備え、
前記移動局は、
前記基地局を介して前記所定の情報を受信するデータ受信部とをさらに備え、
前記地上制御装置の前記対基地局送信部は、
前記地上側制御部が前記移動局に割り当てた前記無線リソースを示す無線リソース情報を前記基地局に送信し、
前記移動局の前記データ受信部は、
前記基地局を介して前記無線リソース情報を受信し、
前記移動側制御部は、
前記位置情報部の生成する前記移動体位置情報及び前記移動側記憶部に記憶している前記ハンドオーバー位置情報に基づき前記移動体の位置が前記ハンドオーバー位置に到達したと判定した場合に、前記無線リソース情報に基づき無線通信の設定を行うことを特徴とする請求項１２記載の無線通信システム。
前記移動側制御部は、
前記位置情報部の生成した前記移動体位置情報を前記移動側記憶部に記憶させておき、
前記位置情報部の生成した前記移動体位置情報及び前記移動側記憶部に記憶している過去の前記移動体位置情報並びに前記移動側記憶部に記憶している前記ハンドオーバー位置情報に基づき前記移動体の位置が前記ハンドオーバー位置から所定の値以下の距離に接近したか否かを判定することを特徴とする請求項１２又は１３のいずれかに記載の無線通信システム。
前記移動側制御部は、
前記移動体の移動方向、前記位置情報部の生成した前記移動体位置情報、及び前記移動側記憶部に記憶している前記ハンドオーバー位置情報に基づき前記移動体の位置が前記ハンドオーバー位置から所定の値以下の距離に接近したか否かを判定することを特徴とする請求項１２又は１３のいずれかに記載の無線通信システム。
前記移動体の前記移動方向は、
前記移動側記憶部に記憶されていることを特徴とする請求項１５記載の無線通信システム。
前記移動局は端末が接続され、
前記無線リソースは前記端末に割り当てられることを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれか１項に記載の無線通信システム。
前記地上制御装置の前記地上側記憶部は、
前記移動局に接続される前記端末の相対的な優先度を示す端末情報をさらに記憶し、
前記地上側制御部は、
前記地上側記憶部に記憶している前記無線リソース割当状況及び前記端末情報に基づき前記移動体が存在する無線通信エリアに隣接する無線通信エリアに対応する基地局が有するいずれかの無線リソースのうち空いている前記無線リソース又は優先度が低い前記端末に割り当てられている前記無線リソースを前記移動局に接続される前記端末に割り当てることを特徴とする請求項１７記載の無線通信システム。
前記位置情報部は、
前記移動体の前記移動経路に基づく１次元の座標系により前記移動体の位置を特定する前記移動体位置情報を生成することを特徴とする請求項１２乃至１８のいずれか１項に記載の無線通信システム。
前記移動体は、
前記移動体の速度、加速度、及び移動方向を取得する加速度センサーをさらに備え、
前記位置情報部は、
前記位置情報部の生成した前記移動体位置情報を前記移動側記憶部に記憶させておき、
前記ＧＰＳ衛星からの信号を取得できない場合に、前記移動側記憶部に記憶している直近の前記移動体位置情報、並びに前記加速度センサーの取得した前記移動体の速度、加速度、及び進行方向に基づき前記移動体位置情報を生成することを特徴とする請求項１２乃至１９のいずれか１項に記載の無線通信システム。