JP2013229757A - 周波数割り当て方法およびサーバ - Google Patents

Abstract

【課題】複数の車両から編成される移動する乗り物の各車両に設置された無線中継装置において、無線中継装置同士の干渉、および、無線中継装置と周辺基地局との間の干渉を低減する。
【解決手段】本発明に係る周波数割り当て方法は、複数の車両から編成される列車に設置された前記複数の無線中継装置３００に対する周波数割り当て方法であって、サーバ１００が、各無線中継装置３００のＩＤを取得するステップと、取得したＩＤに基づいて、各無線中継装置３００が、車両編成、および、車両番号を特定するステップと、特定した車両編成、および、車両番号に基づいて、隣接車両に設置された無線中継装置３００が使用するサービス周波数が同一の周波数にならないように、各無線中継装置３００にサービス周波数を割り当てるステップとを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、周波数割り当て方法およびサーバに関するものである。

無線端末が基地局と通信するためには、基地局からの無線電波が届く範囲（サービスエリア）に無線端末が位置する必要がある。しかし、山岳地帯や高層ビル等が建ち並ぶ市街地には障害物が多いため無線電波が届きにくい領域が存在する。このような電波が届かない領域をカバーするため、基地局と無線端末との間の無線電波を中継する無線中継装置が必要となる。

無線中継装置は、ドナーノードとサービスノードとを備える。ドナーノードは基地局と無線通信を行うブロックであり、サービスノードは無線端末と無線通信を行うブロックである。

無線中継装置においては、ドナーノードとサービスノードとの間の干渉が起こり得ることが知られている。その様子を図６を用いて説明する。

図６は、無線中継装置が通常の送受信タイミング（以下、「通常タイミング」と称する）で動作している場合における、ドナーノードとサービスノードの送受信タイミングを示す図である。

図６に示すように、通常タイミングにおいては、基地局と無線中継装置のサービスノードとは送受信タイミングが揃っている。すなわち、第１期間においては、基地局は無線中継装置のドナーノードにダウンリンク（ＤＬ）の無線信号を送信し、無線中継装置のサービスノードは無線端末にダウンリンクの無線信号を送信する。また、第２期間においては、基地局は無線中継装置のドナーノードからアップリンク（ＵＬ）の無線信号を受信し、無線中継装置のサービスノードは無線端末からアップリンクの無線信号を受信する。

したがって、ドナーノードが基地局との無線通信において使用する周波数（以下、「ドナー周波数」と称する）と、サービスノードが無線端末との無線通信において使用する周波数（以下、「サービス周波数」と称する）とが同一の周波数である場合、第１期間においては、基地局からのダウンリンクの無線信号を受信中のドナーノードは、サービスノードが無線端末に送信するダウンリンクの無線信号による干渉を受ける。また、第２期間においては、無線端末からのアップリンクの無線信号を受信中のサービスノードは、ドナーノードが基地局に送信するアップリンクの無線信号による干渉を受ける。

このような、無線中継装置におけるドナーノードとサービスノードとの間の干渉を防ぐためのいくつかの方法が知られている。

一つは、ドナー周波数とサービス周波数とが異なる周波数になるように、ドナー周波数に応じて、サービス周波数には、ドナー周波数と異なる周波数を選択するように制御する方法である（以下、「異周波数中継方式」と称する）。

また、図７に示すような送受信タイミングで無線中継装置を動作させることにより、ドナーノードとサービスノードとの間の干渉を防ぐ方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。当該方法は、サービスノードの送受信タイミングを通常タイミングの場合の送受信タイミングから反転させた送受信タイミング（以下、「反転タイミング」と称する）とする方法である。

このようにサービスノードの送受信タイミングを反転タイミングにすると、ドナー周波数とサービス周波数が同一の周波数であっても、ドナーノードとサービスノードとの間の干渉を防ぐことができる。

特開２０１０−５６７１１号公報

近年、高速データ通信を要求がされるエリアが広まっており、列車のような移動する乗り物の中においても、高速データ通信への要求が高まっている。それに対応するために、列車内に無線中継装置を設置することが考えられるが、これは新たな干渉の問題を引き起こすおそれがある。

列車は、通常複数の車両から編成されるが、良好な通信環境を実現するためには、車両毎に無線中継装置を設置することが好ましい。その結果、１編成の列車の中に複数の無線中継装置が設置されることになる。

図８に、列車内に複数の無線中継装置が設置された場合の一例を示す。

列車の各車両内に設置された各無線中継装置が異周波数中継方式を採用していると、各無線中継装置は比較的近い位置に存在するため、同一の基地局と同一のドナー周波数で無線接続することが考えられる。この場合、異周波数中継方式においては、ドナー周波数に応じてサービス周波数を選択するため、列車内の全ての無線中継装置が同一のサービス周波数を選択するような状況が起こり得る。

図８は、列車内に設置された全ての無線中継装置が共通の基地局とドナー周波数ｆ１で無線接続し、同一のサービス周波数ｆ３で無線端末と無線通信する例を示している。この場合、隣接車両に設置された無線中継装置が同一のサービス周波数を使用しているため、隣接車両に設置された無線中継装置間の干渉が発生する。

また、列車の移動に伴い、ドナーノードが接続する基地局も変わっていくが、この際に、ドナー周波数がランダムに変わる。無線中継装置が異周波数中継方式を採用していると、サービス周波数はドナー周波数に応じて切り替わるため、このタイミングでサービスノードと無線端末との無線接続が切断してしまうという問題も発生する。

さらに、列車内に設置された無線中継装置が反転タイミング方式を採用していると、サービスノードの送信タイミングと基地局の受信タイミングとが同一のタイミングになるため、サービス周波数と周辺基地局のドナー周波数が同一の周波数である場合、サービスノードの送信が周辺基地局へ干渉を与える。この場合において、列車内の無線中継装置のサービス周波数が全て同一であると、全ての無線中継装置によるサービスノードの送信電力の総和が大きくなるため、周辺基地局に与える干渉の影響が大きくなるという問題も発生する。

したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、複数の車両から編成される列車の各車両に設置された無線中継装置において、無線中継装置同士の干渉、および、無線中継装置と周辺基地局との間の干渉を低減することができる周波数割り当て方法およびサーバを提供することにある。

上記目的を達成する第１の観点に係る周波数割り当て方法の発明は、
サーバ、基地局、無線端末および複数の無線中継装置を備える無線通信システムにおいて、複数の車両から編成される列車に設置された前記複数の無線中継装置に対する周波数割り当て方法であって、前記サーバが、
前記基地局を介して、前記各無線中継装置のＩＤを取得するステップと、
取得した前記ＩＤに基づいてテーブルを参照し、前記各無線中継装置が設置されている列車の車両編成、および、前記各無縁中継装置が設置されている車両の車両番号を特定するステップと、
前記車両編成、および、前記車両番号に基づいて、隣接車両に設置された無線中継装置が使用するサービス周波数が同一の周波数にならないように、前記各無線中継装置にサービス周波数を割り当てるステップと
を含むことを特徴とする。

第２の観点に係る発明は、第１の観点に係る周波数割り当て方法であって、前記無線中継装置は反転タイミングで動作することを特徴とする。

第３の観点に係る発明は、第１または第２の観点に係る周波数割り当て方法であって、前記サービス周波数を割り当てるステップは、巡回周波数になるように前記各無線中継装置にサービス周波数を割り当てることを特徴とする。

第４の観点に係る発明は、第１〜第４のいずれかの観点に係る周波数割り当て方法であって、前記無線中継装置が使用可能な全てのサービス周波数を前記各無線中継装置に割り当てることを特徴とする。

上述したように本発明の解決手段を方法として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する装置、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

例えば、本発明を装置として実現させた第５の観点に係るサーバの発明は、
サーバ、基地局、無線端末および複数の無線中継装置を備える無線通信システムにおいて、複数の車両から編成される列車に設置された前記複数の無線中継装置に対し、前記各無線中継装置が前記無線端末と無線通信を行うためのサービス周波数を割り当てるサーバであって、
前記基地局と通信を行う通信部と、
前記基地局および前記通信部を介して、前記各無線中継装置のＩＤを取得する制御部と、
前記各無線中継装置のＩＤに対し、前記各無線中継装置が設置されている列車の車両編成、および、前記各無縁中継装置が設置されている車両の車両番号を関連づけるテーブルを格納する記憶部とを備え、
前記制御部は、
取得した前記ＩＤに基づいて前記テーブルを参照し、前記各無線中継装置が設置されている列車の車両編成、および、前記各無縁中継装置が設置されている車両の車両番号を特定し、
前記車両編成、および、前記車両番号に基づいて、隣接車両に設置された無線中継装置が使用するサービス周波数が同一の周波数にならないように、前記各無線中継装置にサービス周波数を割り当てることを特徴とする。

本発明によれば、複数の車両から編成される列車の各車両に設置された無線中継装置において、無線中継装置同士の干渉、および、無線中継装置と周辺基地局との間の干渉を低減することができる周波数割り当て方法およびサーバを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る無線通信システムの概略図である。 本発明の一実施形態に係るサーバの概略構成を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る無線中継装置の概略構成を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係るサーバが無線中継装置にサービス周波数を割り当てる処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る周波数割り当て方法により、無線中継装置にサービス周波数が割り当てられた様子を示す図である。 通常タイミングの送受信タイミングを示す図である。 反転タイミングの送受信タイミングを示す図である。 無線中継装置に同一のサービス周波数が割り当てられた様子を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの概略図である。無線通信システムは、サーバ１００、基地局２００、無線中継装置３００および無線端末４００から構成される。ここでは、簡略化のため、基地局２００、無線中継装置３００および無線端末４００を１台ずつの構成として示したが、通常は、基地局２００、無線中継装置３００および無線端末４００は、それぞれ複数台から構成される。

図２は、本発明の一実施形態に係るサーバ１００の概略構成を示す機能ブロック図である。サーバ１００は、通信部１１０、制御部１２０および記憶部１３０を備える。

通信部１１０は、基地局２００を介して、無線中継装置３００から無線中継装置３００のＩＤを受け取る。通信部１１０は、基地局２００を介して、無線中継装置３００に設定するべきサービス周波数を送信する。

制御部１２０は、通信部１１０をはじめとしてサーバ１００の全体を制御する。制御部１２０は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成したりすることもできる。

制御部１２０は、基地局２００および通信部１１０を介して、制御信号に含まれる無線中継装置３００のＩＤを取得する。制御部１２０は、受け取った無線中継装置３００のＩＤに基づいて、記憶部１３０から、当該無線中継装置３００が設置されている列車の車両編成、および、当該無線中継装置３００が設置されている車両の車両番号の情報を取得する。ここで、車両編成とは、列車が何両で構成されているかの情報であり、６両編成であるとか１０両編成であるとかというような情報である。

制御部１２０は、記憶部１３０から取得した、無線中継装置３００が設置されている列車の車両編成、および、無線中継装置３００が設置されている車両の車両番号の情報に基づいて、各無線中継装置３００に割り当てるサービス周波数を決定する。この際、制御部１２０は、干渉を防ぐために、隣接車両に設置された無線中継装置３００は異なるサービス周波数を使用するようにサービス周波数を割り当てる。

制御部１２０は、使用できるサービス周波数が巡回するように、車両内に設置された無線中継装置３００にサービス周波数を割り当てることができる。例えば、列車が１０両編成であり使用できるサービス周波数がｆ１、ｆ２およびｆ３の場合は、先頭車両から、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ１のようにサービス周波数を割り当てることができる。また、例えば、列車が１０両編成であり使用できるサービス周波数がｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４およびｆ５の場合は、先頭車両から、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５のようにサービス周波数を割り当てることができる。以後、このようにサービス周波数を割り当てることを、「巡回周波数になるようにサービス周波数を割り当てる」と記載する。

このように、制御部１２０が巡回周波数になるように各無線中継装置３００にサービス周波数を割り当てることによって各無線中継装置３００に割り当てられるサービス周波数を平準化することができる。これにより、特定のサービス周波数における送信電力が増大することを防ぎ、列車内に設置された無線中継装置３００から周辺基地局への干渉の影響を低減することができる。

制御部１２０は、割り当てたサービス周波数の情報を、通知部１１０および基地局２００を介して、各無線中継装置３００に通知する。

記憶部１３０は、無線中継装置３００のＩＤに、無線中継装置３００が設置されている列車の車両編成、および、無線中継装置３００が設置されている車両の車両番号を関連づけたテーブルを格納する。

図３は、本発明の一実施形態に係る無線中継装置３００の概略構成を示す機能ブロック図である。無線中継装置３００は、ドナーノード３１０とサービスノード３２０とを備える。

ドナーノード３１０は、基地局側通信部３１２と基地局側制御部３１４とを備える。

基地局側通信部３１２は、アンテナを介して基地局２００と無線通信を行う。ダウンリンクデータについては、基地局側通信部３１２は、基地局２００から無線信号を受信し、ダウンコンバートしてベースバンド信号に変換してから端末側通信部３２２に出力する。また、アップリンクデータについては、基地局側通信部３１２は、端末側通信部３２２からベースバンド信号として受け取り、アップコンバートして無線信号に変換してから基地局２００へ送信する。

基地局側制御部３１４は、基地局側通信部３１２をはじめとしてドナーノード３１０の全体を制御する。基地局側制御部３１４は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成したりすることもできる。

サービスノード３２０は、端末側通信部３２２、端末側制御部３２４および記憶部３２６を備える。

端末側通信部３２２は、ダウンリンクデータについては、基地局側通信部３１２からダウンリンクデータをベースバンド信号として受け取り、アップコンバートして無線信号に変換して無線端末４００に送信する。

端末側通信部３２２は、アップリンクデータについては、無線端末４００からアップリンクデータを無線信号として受信し、ダウンコンバートしてベースバンド信号に変換して基地局側通信部３１２に出力する。

端末側制御部３２４は、端末側通信部３２２をはじめとしてサービスノード３２０の全体を制御する。端末側制御部３２４は、ＣＰＵ等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ）によって構成したりすることもできる。なお、本実施形態においては、ドナーノード３１０が基地局側制御部３１４を備え、サービスノード３２０が端末側制御部３２４を備えるというように、ドナーノード３１０およびサービスノード３２０の各々が制御部を備える構成として説明したが、本発明は、この構成に限定されるわけではない。例えば、ドナーノード３１０とサービスノード３２０とを１つの制御部で制御する構成とすることもできる。

端末側制御部３２４は、ドナー周波数とサービス周波数が同一の周波数になっても、ドナーノード３１０とサービスノード３２０との間の干渉が発生することを防ぐため、反転タイミングで無線端末４００と無線通信を行うように端末側制御部３２４を制御する。

端末側制御部３２４は、電源投入時など、ドナーノード３１０が基地局２００と無線接続を開始する際に、基地局２００に送信する制御信号に無線中継装置３００のＩＤを含めて、無線中継装置３００のＩＤをサーバ１００に通知する。

端末側制御部３２４は、電源投入時などにサーバ１００から割り当てられたサービス周波数の情報を受け取ると、当該サービス周波数を用いて無線端末４００との無線接続を開始するように制御し、次回の電源投入時などに、新たなサービス周波数が割り当てられるまでは、サービス周波数を変更することなく固定のサービス周波数で無線端末４００との無線接続を維持する。

記憶部３２６は、無線中継装置３００に固有のＩＤを格納する。

図４のフローチャートを参照しながら、サーバ１００が、列車の各車両内に設置された無線中継装置３００にサービス周波数を割り当てる処理を示す。図４に示すフローチャートの処理は、例えば、無線中継装置３００の電源投入時などのような所定のタイミングにおいて実行される。

無線中継装置３００の電源の投入などにより、列車の各車両に設置された無線中継装置３００のドナーノード３１０は、基地局２００と無線接続を開始する（ステップＳ１０１）。

サーバ１００の制御部１２０は、基地局２００および通信部１１０を介して、制御信号に含まれる各無線中継装置３００のＩＤを取得する（ステップＳ１０２）。制御部１２０は、記憶部１３０に格納されるテーブルを参照して、無線中継装置３００が設置されている列車の車両編成、および、各無線中継装置３００が設置されている車両の車両番号を特定する（ステップＳ１０３）。

制御部１２０は、無線中継装置３００が設置されている列車の車両編成、および、各無線中継装置３００が設置されている車両の車両番号の情報に基づいて、各無線中継装置３００に割り当てるサービス周波数を決定する（ステップＳ１０４）。

制御部１２０は、決定したサービス周波数を、通信部１１０および基地局２００を介して、各無線中継装置３００に通知する（ステップＳ１０５）。

このように、本実施形態によれば、複数の車両から編成される列車の各車両に設置された無線中継装置において、無線中継装置同士の干渉、および、無線中継装置と基地局との間の干渉を低減することができる周波数割り当て方法およびサーバを提供することができる。

また、本実施形態によれば、サービス周波数が固定であるため、ドナー周波数が切り替わってもそれに応じてサービス周波数が変わることがなく、サービスノードと無線端末との間の無線通信を維持することができる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

また、本実施形態においては、移動する乗り物が列車である場合を例に挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、複数の車両から編成される乗り物であれば、列車に限らず、同様に本発明を適用することができる。

１００ サーバ
１１０ 通信部
１２０ 制御部
１３０ 記憶部
２００ 基地局
３００ 無線中継装置
３１０ ドナーノード
３１２ 基地局側通信部
３１４ 基地局側制御部
３２０ サービスノード
３２２ 端末側通信部
３２４ 端末側制御部
３２６ 記憶部
４００ 無線端末

Claims (5)

1. サーバ、基地局、無線端末および複数の無線中継装置を備える無線通信システムにおいて、複数の車両から編成される列車に設置された前記複数の無線中継装置に対する周波数割り当て方法であって、前記サーバが、
   前記基地局を介して、前記各無線中継装置のＩＤを取得するステップと、
   取得した前記ＩＤに基づいてテーブルを参照し、前記各無線中継装置が設置されている列車の車両編成、および、前記各無縁中継装置が設置されている車両の車両番号を特定するステップと、
   前記車両編成、および、前記車両番号に基づいて、隣接車両に設置された無線中継装置が使用するサービス周波数が同一の周波数にならないように、前記各無線中継装置にサービス周波数を割り当てるステップと
   を含むことを特徴とする周波数割り当て方法。
2. 請求項１に記載の周波数割り当て方法であって、前記無線中継装置は反転タイミングで動作することを特徴とする周波数割り当て方法。
3. 請求項１または２に記載の周波数割り当て方法であって、前記サービス周波数を割り当てるステップは、巡回周波数になるように前記各無線中継装置にサービス周波数を割り当てることを特徴とする周波数割り当て方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の周波数割り当て方法であって、前記無線中継装置が使用可能な全てのサービス周波数を前記各無線中継装置に割り当てることを特徴とする周波数割り当て方法。
5. サーバ、基地局、無線端末および複数の無線中継装置を備える無線通信システムにおいて、複数の車両から編成される列車に設置された前記複数の無線中継装置に対し、前記各無線中継装置が前記無線端末と無線通信を行うためのサービス周波数を割り当てるサーバであって、
   前記基地局と通信を行う通信部と、
   前記基地局および前記通信部を介して、前記各無線中継装置のＩＤを取得する制御部と、
   前記各無線中継装置のＩＤに対し、前記各無線中継装置が設置されている列車の車両編成、および、前記各無縁中継装置が設置されている車両の車両番号を関連づけるテーブルを格納する記憶部とを備え、
   前記制御部は、
   取得した前記ＩＤに基づいて前記テーブルを参照し、前記各無線中継装置が設置されている列車の車両編成、および、前記各無縁中継装置が設置されている車両の車両番号を特定し、
   前記車両編成、および、前記車両番号に基づいて、隣接車両に設置された無線中継装置が使用するサービス周波数が同一の周波数にならないように、前記各無線中継装置にサービス周波数を割り当てることを特徴とするサーバ。
   
   

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