JP2017212649A - Radio communication system, base station, and radio communication method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線通信システム、基地局、及び無線通信方法に関する。 The present invention relates to a radio communication system, a base station, and a radio communication method.
鉄道や自動車等の車両とともに高速に移動する移動局と、固定局との間の通信に対する需要が増加している。高速に移動する車両は、例えば移動速度が遅く、比較的自由な経路で移動を行う歩行者に比べて移動経路が制限されることが多い。このため、車両とともに移動する移動局と固定局との間の無線通信を行う場合には、電波の指向性を活用して移動経路に沿って通信エリアを形成することにより、信号強度の向上や干渉の抑圧が可能である。 There is an increasing demand for communication between a fixed station and a mobile station that moves at high speed along with a vehicle such as a railroad or an automobile. A vehicle that moves at a high speed, for example, has a low movement speed, and the movement route is often limited as compared to a pedestrian who moves on a relatively free route. For this reason, when performing wireless communication between a mobile station that moves with a vehicle and a fixed station, it is possible to improve signal strength by forming a communication area along the movement path using the directivity of radio waves. Interference suppression is possible.
一般的に、高い周波数の電波ほど指向性を絞りやすく、通信エリアを制限し易いという特徴がある。一方で、高い周波数の電波ほど様々な要因で伝搬減衰を受け、例えば周波数30GHz以上のミリ波帯の電波は降雨等の気象条件によって大きく減衰することが知られている。このため、屋外でミリ波等の高い周波数の電波を用いる場合には、減衰量の変化に対して様々な手法で制御が行われている。 In general, there is a feature that the directivity is easier to narrow down and the communication area is more easily restricted as the radio wave has a higher frequency. On the other hand, it is known that higher frequency radio waves are subjected to propagation attenuation due to various factors, and for example, millimeter wave radio waves having a frequency of 30 GHz or more are greatly attenuated by weather conditions such as rainfall. For this reason, when using radio waves of a high frequency such as millimeter waves outdoors, control is performed by various methods against changes in attenuation.
本技術分野の背景技術として、例えば、特開平11−136184号公報(特許文献1)及び特開2003−318795号公報(特許文献2)がる。特許文献1には、「無線送信基地局からの送信波により所定のサービスエリア20内でサービスを行うように設定された無線サービスシステムにおいて、前記送信波24の受信電界強度を測定する測定手段31と、前記サービスエリア20内の境界線付近に設けられ、前記受信電界強度の情報を前記無線送信基地局21に伝送する通信手段33を有する少なくとも一つの電界強度監視受信装置31と、前記受信電界強度情報の伝送を受けて、前記電界強度監視受信装置31で受信する前記受信電界強度が一定になるように送信波24の出力を制御する制御手段22を有する無線送信基地局21とから成る無線サービスシステム。」と記載されている(要約参照)。 As background art in this technical field, for example, there are JP-A-11-136184 (Patent Document 1) and JP-A-2003-318795 (Patent Document 2). In Patent Document 1, “measurement means 31 for measuring the received electric field strength of the transmission wave 24 in a wireless service system set to perform service in a predetermined service area 20 by a transmission wave from the wireless transmission base station” is disclosed. And at least one field strength monitoring receiver 31 provided near the boundary in the service area 20 and having communication means 33 for transmitting information on the received field strength to the radio transmission base station 21; A radio transmission base station 21 having control means 22 for controlling the output of the transmission wave 24 so that the received electric field intensity received by the electric field intensity monitoring receiver 31 is constant upon receiving the intensity information. Service system "(see summary).
また、特許文献2には、「制御手段106は気象情報獲得手段であるセンサー105から気象情報を受け取る。制御手段106は、気象情報に応じて無線部100(無線送信部102及び無線受信部103)の制御を行う。例えば制御手段106は、気象情報に応じて無線送信部102に含まれるアンプ部111の増幅量を変化させる。あるいは制御手段106は、気象情報に応じて無線受信部103に含まれるデジタル検波部117に具備された波形等化器の動作のON/OFF制御を行う。あるいは制御手段106は、気象情報に応じて無線受信部103に含まれる受信アンテナ113のアンテナ指向性の制御を行う。」と記載されている(要約参照)。
Further, Patent Document 2 states that “the control unit 106 receives weather information from the sensor 105 that is a weather information acquisition unit. The control unit 106 transmits the radio unit 100 (the radio transmission unit 102 and the radio reception unit 103 according to the weather information). For example, the control unit 106 changes the amplification amount of the
特許文献1に記載の技術は、実際に通信を行うための通信機とは別に受信強度を測定する測定手段及び当該測定結果を通知するための通信手段を用意する必要がある。 The technique described in Patent Document 1 needs to prepare a measurement unit for measuring the reception intensity and a communication unit for notifying the measurement result separately from a communication device for actually performing communication.
また、無線通信では反射波等の影響により発生するフェージングによって受信信号強度は大きく変動するため、ある測定箇所における受信電力に基づいて送信電力の制御を行ったとしても、他の地点での受信信号電力が所望の値となるとは限らず、通信エリアを適切に制御することはできない。 Also, in wireless communication, the received signal strength varies greatly due to fading caused by the influence of reflected waves, etc., so even if transmission power control is performed based on the received power at a certain measurement location, the received signal at other points The power is not always a desired value, and the communication area cannot be appropriately controlled.
また、特許文献2に記載の技術のように受け取った気象情報に基づいて制御する方式は、気象条件と実際の伝搬環境との対応付けとしては降雨時には晴天時よりも減衰量が大きいといった大まかな関係以上の詳細な制御を行うことは実質的には困難である。 In addition, the control method based on the received weather information as in the technique described in Patent Document 2 is roughly equivalent to the fact that the amount of attenuation is greater when it rains than when it is sunny, as the association between the weather conditions and the actual propagation environment. It is practically difficult to perform detailed control beyond the relationship.
本発明の一態様は、上記課題を解決するために、気象条件の変化等によって伝搬環境が変動する場合であっても、実際に通信を行うための通信機以外の測定手段を用意することなく、通信エリアを適切に制御することを目的とする。 In one embodiment of the present invention, in order to solve the above-described problem, even if the propagation environment fluctuates due to a change in weather conditions or the like, it is possible to prepare measurement means other than a communication device for actually performing communication. The purpose is to appropriately control the communication area.
上記課題を解決するため、本発明の一態様は以下の構成を採用する。経路上を移動する移動局と、指向性アンテナを有し、前記経路に沿って配置され、前記移動局と無線通信行う、複数の基地局と、前記複数の基地局と前記移動局との間の伝搬減衰を測定する測定部と、を含む無線通信システムであって、前記複数の基地局それぞれは、前記測定した伝搬減衰が大きいほど、当該基地局の前記指向性アンテナの向きを、当該指向性アンテナの指向性と前記経路とのなす角度が小さくなるよう、変更する、無線通信システム。 In order to solve the above problems, one embodiment of the present invention employs the following configuration. A plurality of base stations that have a directional antenna and that are arranged along the route and perform radio communication with the mobile station; and between the plurality of base stations and the mobile station Each of the plurality of base stations, the greater the measured propagation attenuation, the more the direction of the directional antenna of the base station A wireless communication system that changes so that the angle formed by the directivity of the directional antenna and the path is reduced.
本発明の一態様は、気象条件の変化等によって伝搬環境が変動する場合であっても、実際に通信を行うための通信機以外の測定手段を用意することなく、通信エリアを適切に制御することができる。 One aspect of the present invention is to appropriately control a communication area without preparing measurement means other than a communication device for actually performing communication even when the propagation environment fluctuates due to changes in weather conditions or the like. be able to.
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。なお、以下で説明するブロック図において、各処理ブロックはあくまで例示であり、例えばそれぞれ別個の論理回路として実装されてもよいし、一つのプロセッサ上のソフトウェアとして実装されてもよいし、又は、論理回路及びソフトウェアの組み合わせとして実装されてもよい。また、同一の処理ブロックが複数併存している場合、各処理ブロックは別個に実装されていてもよいし、実装された一つの論理回路又はソフトウェアを時間多重で使用して複数の処理を行ってもよい。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that in the block diagram described below, each processing block is merely an example, and may be implemented as, for example, a separate logic circuit, may be implemented as software on one processor, or may be It may be implemented as a combination of a circuit and software. In addition, when a plurality of the same processing blocks coexist, each processing block may be mounted separately, or a plurality of processes are performed by using one mounted logic circuit or software by time multiplexing. Also good.
また、以下で説明するシーケンス図において、各処理やメッセージの通知はあくまで説明のための例示であり、特に順序性等の必要が無い範囲においては、例えば複数のメッセージの通知や処理を一つにまとめて同時に行ってもよいし、逆にメッセージの通知や処理を複数回行ってもよく、また順序が逆転してもよい。 In the sequence diagram described below, each process and message notification are merely examples for explanation, and in a range where there is no need for ordering, for example, notification and processing of a plurality of messages are combined into one. You may perform collectively and simultaneously, conversely, you may perform message notification and processing several times, and the order may be reversed.
以下、本発明の実施例の無線通信システムの構成を、図面を用いて説明する。図1は、無線通信システムの構成例を示すブロック図である。無線通信システムは1又は複数の制御局110を有する。無線通信システムが複数の制御局110を有する場合、各制御局110は制御局間インタフェース111(以下、単にインタフェース111とも呼ぶ。)にて接続される。
Hereinafter, the configuration of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a wireless communication system. The wireless communication system has one or
無線通信システムは、さらに制御局110毎に基地局制御局間インタフェース121(以下、単にインタフェース121とも呼ぶ。)にて接続される複数の基地局120を有する。基地局120は経路140上を移動する1以上の移動局130との間で無線にて通信を行う。なお、基地局120と移動局130は、例えば、ミリ波を用いて無線通信を行うが、任意の周波数を用いて無線通信を行ってもよい。
The wireless communication system further includes a plurality of
複数の基地局120は、例えば、経路140に沿って配置されている。また、複数の基地局120は、例えば、経路140上に連続した通信エリアを形成するように、即ち経路140上の任意の場所において移動局130が少なくとも1つの基地局120と通信可能なように、配置されている。
The plurality of
制御局110は、例えば、プロセッサ(CPU)、メモリ、補助記憶装置、通信インタフェース、及び入出力インタフェースによって構成される計算機である。制御局110は、各基地局120に対して当該基地局120の動作のために必要となるパラメータ等を、インタフェース121を経由して出力する。制御局110はまた、基地局120からインタフェース121を経由して通信状況等の入力を受ける。制御局110はまた、インタフェース111を経由して互いに制御情報の入出力を受ける。
The
制御局110はまた、移動局130に対して送信する送信データを、インタフェース121を経由して基地局120に対して入力する。制御局110はまた、インタフェース121を経由して基地局120が移動局130から受信した受信データの入力を受ける。
The
基地局120は、信号処理機能と、無線信号を送受信する指向性アンテナと、を有する。なお、本実施例において基地局120が有する指向性アンテナを単にアンテナとも呼ぶ。基地局120では、信号処理機能によって無線通信を行うために必要な制御信号を作成し、アンテナから無線信号を送信する。基地局120ではまた、制御局110からインタフェース121を経由して入力された送信データを信号処理機能にて無線信号に変換し、アンテナから無線信号を送信する。
The
基地局120はまた、移動局130が送信した無線信号を受信し、信号処理機能によって受信データ信号に変換した後にインタフェース121を経由して制御局110に対して出力する。基地局120はまた、制御局110からインタフェース121を経由して動作に必要となるパラメータ等の入力を受ける。基地局120はまた、伝搬環境や通信状態等を示す情報を、インタフェース121を経由して制御局110に対して出力する。
The
移動局130は、信号処理機能と、無線信号を送受信するアンテナと、を有し、経路140上を移動する。移動局130は、基地局120が送信した無線信号を、アンテナを通じて受信し、信号処理機能にて受信処理を行う。移動局130はまた、信号処理機能にて作成した無線信号を、アンテナを通じて送信する。例えば、鉄道線路が経路140の一例であり、このとき移動局130は例えば列車に搭載されている。
The
ここで、制御局110から各基地局120に対して出力されるパラメータには、例えば基地局120における指向性アンテナの指向性を制御するための情報を含む。また、基地局120から制御局110に対して出力される伝搬環境を示す情報は、例えば移動局130が送信した無線信号の基地局120における受信電力値や信号対雑音電力比といった無線品質を示す情報含む。なお、各基地局120が制御局110の機能を有してもよい。即ち各基地局120が、自身が有する指向性アンテナの指向性を制御してもよい。このとき、無線通信システムは制御局110を含まなくてもよい。
Here, the parameters output from the
なお、図1の構成における基地局120はベースバンドの信号処理等を行う基地局センタユニットと、無線周波数の信号処理と無線信号の送受信等とを行う基地局リモートユニットとに分割することも可能である。図2は、この場合における無線通信システムの構成例を示すブロック図である。 1 can be divided into a base station center unit that performs baseband signal processing and the like, and a base station remote unit that performs radio frequency signal processing and transmission / reception of radio signals. It is. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the wireless communication system in this case.
図1と異なる点を説明する。図2に示す構成例では、無線通信システムは、制御局110毎に基地局制御局間インタフェース121(以下、単にインタフェース121とも呼ぶ。)にて接続される1又は複数の基地局センタユニット122を有する。無線通信システムは、基地局センタユニット122毎に基地局内におけるインタフェース123で接続される1又は複数の基地局リモートユニット124を有する。基地局リモートユニット124は経路140上を移動する移動局130との間で無線にて通信を行う。
Differences from FIG. 1 will be described. In the configuration example illustrated in FIG. 2, the wireless communication system includes one or a plurality of base
図2の無線通信システムの各構成の動作は、図1の無線通信システムの基地局120の信号処理機能が分割され、インタフェース123にて結合される基地局センタユニット122及び基地局リモートユニット124が分割された処信号処理機能を有する点を除き同一である。具体的には、例えば、ベースバンドの信号処理を基地局センタユニット122が行い、無線周波数の信号処理を基地局リモートユニット124で行う。なお、別の処理分割が行われてもよい。
The operation of each component of the wireless communication system of FIG. 2 is performed by dividing the signal processing function of the
基地局センタユニット122と基地局リモートユニット124との間のインタフェース123を経由する送信信号及び受信信号は、例えばCPRI(Common Public Radio Interface)のようなベースバンドのデジタル信号であってもよいし、AD変換後の送信信号やDA変換前の受信信号をベースバンド、中間周波数、又は無線周波数の信号としてアナログ伝送してもよい。
The transmission signal and the reception signal that pass through the
図3は、図1の基地局120の構成例を示すブロック図である。基地局120は、例えば、演算部460、メモリ470、RF部450、及びネットワークインタフェース部410を含む。演算部460は、CPUや論理回路等からなり、メモリ470に格納されたプログラムを実行し、またメモリ470に格納された情報を利用し、通信を行うための信号処理を実行する。メモリ470は、不揮発性の記憶素子であるROM及び揮発性の記憶素子であるRAMを含む。ROMは、不変のプログラム(例えば、BIOS)などを格納する。RAMは、DRAM(Dynamic Random Access Memory)のような高速かつ揮発性の記憶素子であり、演算部460が実行する信号処理の実行時に使用されるデータを一時的に格納する。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the
演算部460は、例えば、コントローラ400、制御チャネル部(Control Channel)420、1以上のユーザチャネル部(User Channel)430、及びチャネルモデム部(Channel Modem)440を含む。
The
例えば、演算部460は、メモリ470にロードされたコントローラプログラムに従って動作することで、コントローラ400として機能し、メモリ470にロードされた制御チャネルプログラムに従って動作することで、制御チャネル部420として機能する。演算部460に含まれる他の部についても同様である。なお、演算部460に含まれる各部の機能の一部又は全部は、例えば、図示しないDSP、又は論理回路等によって実現されてもよい。
For example, the
コントローラ400は、基地局120の各部から情報を収集し、また基地局内の各部にパラメータ設定等を行うことによって、基地局120全体の動作を制御する。制御チャネル部420は、コントローラ400からの指示に従って、基地局120と移動局130との間で無線通信するために必要な制御信号を生成し、符号化等処理を行って送信制御チャネル信号としてチャネルモデム部440に出力する。また、制御チャネル部420は、コントローラ400からの指示に従って、チャネルモデム部440から入力された受信制御チャネル信号を復号し、復号結果をコントローラ400に通知する。
The
ユーザチャネル部430は、コントローラ400からの指示に従って、ネットワークインタフェース部410から受け取った、通信データを含む送信ユーザ情報、を符号化し、送信ユーザチャネル信号としてチャネルモデム部440に出力する。
The
また、ユーザチャネル部430は、コントローラ400からの指示に従って、チャネルモデム部440から入力された受信ユーザチャネル信号を復号し、復号結果として得られた受信ユーザ情報をネットワークインタフェース部410に出力する。なお、同時に通信する移動局毎、又は同時に通信するチャネル数毎に独立したユーザチャネル部430を設けてもよいし、同時に通信する移動局数又は同時に通信するチャネル数より少ないユーザチャネル部430を設け、ユーザチャネル部430が時多重処理を行ってもよい。
Further, the
チャネルモデム部440は、コントローラ400からの指示に従って、制御チャネル部420から入力された送信制御チャネル信号及びユーザチャネル部430から入力された送信ユーザチャネル信号それぞれを通信リソースに割り当てて多重化し、デジタル変調処理を行う。
The
また、チャネルモデム部440は、デジタル変調処理がなされた信号に必要に応じてプリコーディング処理を行って、送信アンテナ毎に対応するベースバンド送信信号としてRF部450に出力する。通信リソースとは、例えばリソースブロックと称される単位であり、通信に用いる時間範囲、周波数範囲、符号、アンテナ、及びプリコーディングベクトル等である。
Further,
また、チャネルモデム部440は、受信アンテナ毎に対応する復元ベースバンド受信信号がRF部450から入力され、コントローラ400からの指示に従って、復元ベースバンド受信信号に対して復調処理を行い、チャネル毎に分割して、受信制御チャネル信号を制御チャネル部420に出力し、受信ユーザチャネル信号をユーザチャネル部430に出力する。
Also, the
ネットワークインタフェース部410は、ネットワークインタフェースを含み、基地局120を経由して移動局130に送信する情報を入力として受け取り、送信ユーザ情報としてユーザチャネル部430に出力する。また、ネットワークインタフェース部410は、基地局に対する制御メッセージを制御局からの入力として受け取り、コントローラ400に出力する。また、ネットワークインタフェース部410は、基地局120が移動局130から受信した受信ユーザ情報をユーザチャネル部430から入力として受け取り、制御局110に出力する。さらに、ネットワークインタフェース部410は、制御局110に対する制御メッセージをコントローラ400から入力として受け取り、制御局110に出力する。
The
RF部450は、指向性アンテナ及び増幅器を含み、コントローラ400からの指示に従って、チャネルモデム部440から入力されたベースバンド送信信号を無線周波数の信号に変換し、指向性アンテナを通じて無線信号として送信する。無線周波数の信号は、マイクロ波帯の信号であってもよいし、ミリ波帯の信号であってもよいし、他の周波数の信号であってもよい。
The
RF部450はまた、コントローラ400からの指示に従って指向性アンテナを通じて受信した無線信号をベースバンドデジタル信号に変換し、チャネルモデム部440へ出力する。RF部450はまた、コントローラ400からの指示に従って、指向性アンテナの指向性を制御する。アンテナの指向性制御は、例えば回転台等を用いて物理的に指向性アンテナ全体や一部の移動ないしは回転させてもよいし、複数の指向性アンテナ間の信号位相差を調整することによって指向性を制御してもよい。
The
なお、基地局リモートユニット124は、RF部450の指向性アンテナを含む一部、又はRF部450によって構成される。基地局センタユニット122は、図3の基地局120の構成のうち、基地局リモートユニット124に含まれない構成を含む。また、移動局130のハードウェア構成は、例えば、基地局120のハードウェア構成と同様である。
The base station
図4は、無線通信システムにおける指向性制御処理の一例を示すシーケンス図である。図4及び後述する図5においては、図1の無線通信システムにおける処理の例を説明するが、図2の無線通信システムにおける処理についても同様である。 FIG. 4 is a sequence diagram illustrating an example of directivity control processing in the wireless communication system. In FIG. 4 and FIG. 5 described later, an example of processing in the wireless communication system in FIG. 1 will be described, but the same applies to processing in the wireless communication system in FIG.
各制御局110は、まず、当該制御局110に接続されている各基地局120に対し通信を行うためのパラメータ設定を通知する(S310)。ここで、ステップS310におけるパラメータ設定は、各基地局120のアンテナの所定の指向性制御情報を含む。アンテナの指向性制御情報は、アンテナの角度を示す情報を含む。各基地局120は、アンテナの角度を、受信した指向性制御情報が示す角度に設定する。
Each
次いで、各基地局120は各移動局130に対して下り信号を送信する(S430)。下り信号は、送信電力固定の参照信号、及び当該基地局120における送信電力の情報の少なくとも一方を含んでもよい。
Next, each
各移動局130は各基地局120から送信された下り信号の受信電力を測定し、測定された受信電力に対応する受信品質値を作成する(S330)。ここで、受信品質値は、受信電力値そのものでもよいし、信号対雑音電力値のような受信電力と相関をもつ別の指標であってもよい。受信品質値は、伝搬環境を示す情報の一例である。また、受信電力値は、伝搬環境における伝搬減衰を示す値の一例であり、受信電力値が大きいほど伝搬減衰が小さく、良好な伝搬環境を示す。
Each
また、受信品質値は値そのものであってもよいし、値を量子化したインデックス値であってもよい。また、受信品質値は一度の測定で得られた値から直接作成してもよいし、複数の測定結果を平均化して得られた値から作成してもよい。また、受信品質値は一つの基地局120が送信した下り信号210のみから作成されてもよいし、複数の基地局120が送信した下り信号210からそれぞれ作成されてもよい。
The reception quality value may be the value itself or an index value obtained by quantizing the value. The reception quality value may be created directly from a value obtained by one measurement, or may be created from a value obtained by averaging a plurality of measurement results. Further, the reception quality value may be created only from the downlink signal 210 transmitted from one
次いで各移動局130は、各基地局120に対して上り信号を送信する(S340)。ステップS340の上り信号は、ステップS330の受信電力測定処理において作成された受信品質値を含む。
Next, each
各基地局120は、各移動局130が送信した上り信号から受信品質値を抽出し、受信品質値に従う測定集約値を作成する(S350)。なお、ステップS350において、基地局120は、複数の受信品質値に対して平滑化処理を行って測定集約値を作成してもよいし、受信品質値それぞれを測定集約値としてもよい。ついで各基地局120は測定集約値として、当該基地局に接続されている制御局110に対して報告する(S360)。
Each
各制御局110は、報告された測定集約値に基づいて、当該制御局110に接続されている各基地局120からの送信信号の各移動局130への到達状況に対応する指向性制御評価値を作成する(S370)。指向性制御評価値の作成方法の詳細は後述する。
Each
次いで各制御局110は、ステップS370で作成した指向性制御評価値、及び各基地局120に対してステップS310で通知した基地局120のアンテナの指向性制御情報に基づいて、基地局120毎のアンテナの指向性制御情報を作成する(S380)。指向性制御情報の作成方法の詳細は後述する。
Next, each
次いで各制御局110は、当該制御局に接続されている各基地局120に対して制御判定処理330において作成したアンテナの指向性制御情報を含むパラメータ設定を通知する(S390)。各基地局120は、アンテナの角度を、受信した指向性制御情報が示す角度に設定する。
Next, each
以上のシーケンスにより、各基地局120のアンテナ指向性は移動局130における信号受信状況に応じて制御される。また、ステップS390の後に、ステップS320〜ステップS390の一連の処理が繰り返されてもよい。
With the above sequence, the antenna directivity of each
図5は、無線通信システムにおける指向性制御方法の別の一例を示すシーケンス図である。図4の処理との相違点を説明する。図5の例は、移動局130ではなく、基地局120が受信電力測定処理を行う点において、図4の例と異なる。
FIG. 5 is a sequence diagram illustrating another example of the directivity control method in the wireless communication system. Differences from the processing of FIG. 4 will be described. The example of FIG. 5 differs from the example of FIG. 4 in that not the
ステップS320に続いて、各移動局130は、各基地局120に対して上り信号220を送信する(S410)。ステップS410の上り信号は、例えば、送信電力固定の参照信号、及び移動局130における送信電力の情報の少なくとも一方を含んでもよい。
Subsequent to step S320, each
各基地局120は、各移動局130が送信した上り信号の受信電力を測定し、受信品質値を作成する(S420)。ステップS420において作成される受信品質値は、例えば、ステップS350において作成される受信品質値と同様である。
Each
次いで基地局120は、ステップS310において、受信電力測定処理305にて作成された受信品質値を集約する。ステップS310以降の処理は図4の処理と同様である。
Next, in step S310, the
以下、ステップS370において制御局110が、基地局120から通知された測定集約値230に基づき、各基地局120からの経路140上の電波の到達範囲が広い程(伝搬減衰が小さいほど)大きく、狭い程(伝搬減衰が大きいほど)小さい値である指向性制御評価値を作成する処理の例を説明する。
Hereinafter, based on the measurement aggregate value 230 notified from the
図4に例示した指向性制御処理が実行される場合、制御局110は、例えば、以下の(a)〜(e)の値のうち1つ以上の値を、大小関係を保存したまま合成することにより、指向性制御評価値を作成する。また、図5に例示した指向性制御処理が実行される場合、制御局110は、例えば、以下の(f)〜(g)の値のうち1つ以上の値を、大小関係を保存したまま合成することにより、指向性制御評価値を、作成する。
When the directivity control process illustrated in FIG. 4 is executed, the
大小関係を保存したまま合成するとは、単純な加算をすること、及び所定の正の係数を乗じた後に加算することを含む。なお、例えば、指向性制御評価値の作成方法、即ち以下の(a)〜(g)のうち合成対象の値及び合成方法、は予め定められている。 Combining with the magnitude relationship preserved includes simple addition and addition after multiplication by a predetermined positive coefficient. Note that, for example, a method for creating a directivity control evaluation value, that is, a value to be combined and a combining method among the following (a) to (g), are determined in advance.
(a)ステップS330において各移動局130が測定した受信電力が一定値以上である基地局120の数が大きいほど大きい値。
(b)ステップS330において各移動局130が測定した基地局120の受信電力値のうち、最大の受信電力値が大きいほど大きな値。
(c)ステップS330において各移動局130がN以上の基地局120からの受信電力を測定可能であった場合(Nは2以上の自然数)、N番目に受信電力が大きな基地局の受信電力値が大きいほど小さな値。
(d)ステップS340において、各移動局130からの上り信号によって基地局120に報告された受信電力値のうち、当該基地局120(自基地局)以外の基地局120からの下り信号受信電力値について、受信電力値が大きいほど大きな値。なお、上り信号に自基地局以外の複数の基地局120の下り信号受信電力値が含まれる場合、例えば、当該複数の下り受信信号電力値の合計値又は最大値が、(d)における自基地局以外の基地局120からの下り信号受信電力値として用いられる。
(e)ステップS340において、各移動局130からの上り信号によって基地局120に報告された受信電力値であって、一定値以上の受信電力値、を測定した基地局数が大きいほど大きい値。
(A) The value increases as the number of
(B) Among the received power values of the
(C) When each
(D) Out of the received power values reported to the
(E) The received power value reported to the
(f)ステップS420における受信電力測定処理にて測定された受信電力値が大きいほど大きい値。
(g)ステップS420における受信電力測定処理にて基地局120が測定した受信電力値のうち、当該基地局120(自基地局)宛ではない信号の信号受信電力値が大きいほど大きい値。
(F) The larger the received power value measured in the received power measurement process in step S420, the larger the value.
(G) Of the received power values measured by the
制御局110は、ステップS330の制御判定処理において、ステップS320の評価地作成処理で作成した指向性制御評価値から、基地局120にて適用中のアンテナ指向性制御情報に対する増分を導出する。ここで、アンテナ指向性制御情報は値が大きい程基地局120におけるアンテナの指向性中心と経路140との間のなす角度が大きく、値が小さいほど角度が小さいことを意味する値を示す。
In the control determination process in step S330, the
経路140が直線である場合、アンテナの指向性中心と経路140とのなす角度とは、アンテナの指向性中心が示すベクトルと、経路140が示す一方の方向ベクトルと、のなす角度、及びアンテナの指向性中心が示すベクトルと、当該方向ベクトルと逆方向の方向ベクトルと、のなす角度のうち小さい角度である。
When the
経路140が直線でない場合、アンテナの指向性中心と経路140とのなす角度とは、アンテナの指向性中心が示すベクトルと、アンテナと経路140とを最短距離で結んだ経路140上の点における経路140の接線が示す一方の方向ベクトルと、のなす角度、及びアンテナの指向性中心が示すベクトルと、当該方向ベクトルと逆方向の方向ベクトルと、のなす角度のうち小さい角度である。
When the
図6は、ステップS330の制御判定処理において、指向性制御評価値から指向性制御情報の増分を導出するための変換関数を示すグラフの例である。 FIG. 6 is an example of a graph showing a conversion function for deriving an increment of directivity control information from the directivity control evaluation value in the control determination process of step S330.
変換関数は、指向性制御評価値が大きければ正の、指向性制御評価値が小さければ負の値をとるような広義単調増加関数であることが望ましい。変換関数は、例えばグラフaのように単純な比例関係でもよいし、グラフbのように閾値と指向性制御評価値との大小比較によって特定の値を選択するステップ関数であってもよいし、グラフaとグラフbの性質を組み合わせたグラフcのような関数であってもよい。なお、制御判定処理に用いられる変換関数は、例えば、予め1つ定められている。 The conversion function is preferably a broad-sense monotonically increasing function that takes a positive value when the directivity control evaluation value is large and takes a negative value when the directivity control evaluation value is small. The conversion function may be a simple proportional relationship such as graph a, for example, or may be a step function that selects a specific value by comparing the threshold value with the directivity control evaluation value as graph b, A function such as a graph c combining the properties of the graph a and the graph b may be used. For example, one conversion function used for the control determination process is determined in advance.
制御局110は、ステップS330の制御判定処理において、上記のとおり変換関数と嗜好性制御評価値とを用いて指向性制御情報の増分を導出し、これに各基地局120にて適用中のアンテナ指向性制御情報を加算した結果を、各基地局120における新たなアンテナ指向性制御情報として作成する。
In the control determination process in step S330, the
大小関係を保存して上述の(a)〜(g)に含まれる1つ以上の値を合成した値を変換関数に代入した値を、指向性制御情報の増分とすることは、アンテナの指向性中心と経路140とのなす角度を小さくすること、即ち基地局120と移動局130との間の伝搬減衰が大きいほど指向性アンテナの指向性を経路140と平行に近づけること、を意味する。また、上述の合成対象に(b)及び(c)が含まれることは、最大の受信電力値とN番目の受信電力値の差が小さいほど、アンテナの指向性中心と経路とのなす角度を大きくすることを意味する。
Saving the magnitude relation and substituting a value obtained by synthesizing one or more values included in (a) to (g) into the conversion function as an increment of the directivity control information means that the antenna directivity This means that the angle formed by the center of the sexuality and the
なお制御局110は、加算結果が所定の最大値よりも大きい場合には加算結果の代わりに当該最大値を選択し、加算結果が所定の最小値よりも小さい場合には加算結果の代わりに当該最小値を選択するクリップ処理を行ってもよい。
The
また、制御局110は、制御判定処理において、以上の指向性制御評価値以外の要素に基づいてアンテナ指向性制御情報を補正してもよい。制御局110は、例えば、一定時間範囲内に基地局120と通信を行う移動局130の数が多いほどアンテナ指向性制御情報を大きく、当該数が少ないほどアンテナ指向性制御情報を小さくするような補正を行うことにより、移動局130の密度が大きく通信間の干渉が発生する可能性が高い場合には通信エリアを狭くし、干渉が発生する可能性が低い場合には通信エリアを広くすることでき、ひいては通信の安定性を向上させることが可能である。
Further, the
以上により、本実施例の無線通信システムは、基地局120と移動局130との間の距離減衰が小さく通信可能な範囲が広いほど、基地局120のアンテナ指向性中心と経路140とが成す角度が大きくなるようにアンテナ指向性を制御し、基地局120と移動局130との通信可能な範囲が狭まるように制御する。
As described above, in the wireless communication system according to the present embodiment, the angle formed between the center of the antenna directivity of the
また逆に、本実施例の無線通信システムは、基地局120と移動局130との間の距離減衰が大きく通信可能な範囲が狭いほど、基地局120のアンテナ指向性中心と経路140とが成す角度が小さくなるようにアンテナ指向性を制御し、基地局120と移動局130との通信可能な範囲が広がるように制御する。
Conversely, in the wireless communication system according to the present embodiment, the distance between the
これにより、気象条件の変化等によって伝搬環境が変動する場合であっても、実際に通信を行うための通信機以外の測定手段を用意する必要なく、通信エリアを適切に制御することが可能となる。具体的には、経路140上における電波の干渉を抑制しつつ、電波が経路140を網羅することが可能となる。このことは、特に気象条件による伝搬減衰の変動が大きな周波数30GHz以上のミリ波において特に顕著に効果が生じる。
As a result, even if the propagation environment fluctuates due to changes in weather conditions, etc., it is possible to appropriately control the communication area without having to prepare a measuring means other than a communication device for actually communicating. Become. Specifically, the radio wave can cover the
また、例えば、直接波をメインに用いる無線通信を想定する。直接波は距離減衰が緩やかであるため、経路上のある地点においていずれかの基地局と通信が可能である限界まで各基地局の送信波の出力を弱めても、当該地点において複数の基地局からの電波が干渉してしまう可能性がある。一方、本実施例の無線通信システムは、指向性アンテナの向きを制御することにより、基地局それぞれの送信波について、経路140上における距離減衰を大きくすることができる。つまり、本実施例の無線通信システムは、直接波をメインに用いる無線通信において、特に、通信エリアを適切に制御することができる。
Further, for example, wireless communication using a direct wave as a main is assumed. Since the direct wave has a slow distance attenuation, even if the transmission wave output of each base station is weakened to the limit where communication with any base station is possible at a certain point on the route, a plurality of base stations There is a possibility that radio waves from will interfere. On the other hand, the radio communication system of the present embodiment can increase the distance attenuation on the
なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を有するものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications and equivalent configurations within the scope of the appended claims. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and the present invention is not necessarily limited to those having all the configurations described. A part of the configuration of one embodiment may be replaced with the configuration of another embodiment. Moreover, you may add the structure of another Example to the structure of a certain Example. In addition, for a part of the configuration of each embodiment, another configuration may be added, deleted, or replaced.
また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。 In addition, each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized in hardware by designing a part or all of them, for example, with an integrated circuit, and the processor realizes each function. It may be realized by software by interpreting and executing the program to be executed.
各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記憶装置、又は、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に格納することができる。 Information such as programs, tables, and files that realize each function can be stored in a storage device such as a memory, a hard disk, and an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, and a DVD.
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。 Further, the control lines and the information lines are those that are considered necessary for the explanation, and not all the control lines and the information lines that are necessary for the mounting are shown. In practice, it can be considered that almost all the components are connected to each other.
110 制御局、120 基地局、122 基地局CU、124 基地局RU、130 移動局、400 コントローラ、410 ネットワークインタフェース、420 制御チャネル部、430 ユーザチャネル部、440 チャネルモデム部、450 RF部、460 演算部、470 メモリ 110 control station, 120 base station, 122 base station CU, 124 base station RU, 130 mobile station, 400 controller, 410 network interface, 420 control channel unit, 430 user channel unit, 440 channel modem unit, 450 RF unit, 460 operation Part, 470 memory
Claims (12)
指向性アンテナを有し、前記経路に沿って配置され、前記移動局と無線通信行う、複数の基地局と、
前記複数の基地局と前記移動局との間の電波の伝搬減衰を測定する測定部と、を含む無線通信システムであって、
前記複数の基地局それぞれは、前記測定した伝搬減衰が大きいほど、当該基地局の指向性アンテナの向きを、当該指向性アンテナの指向性中心と前記経路とのなす角度が小さくなるよう、変更する、無線通信システム。 A mobile station moving on the route,
A plurality of base stations having directional antennas, arranged along the path, and performing radio communication with the mobile station;
A wireless communication system including a measurement unit that measures propagation attenuation of radio waves between the plurality of base stations and the mobile station,
Each of the plurality of base stations changes the direction of the directional antenna of the base station so that the angle formed by the directional center of the directional antenna and the path becomes smaller as the measured propagation attenuation increases. Wireless communication system.
前記測定部は、前記複数の基地局それぞれと前記移動局との間の受信信号強度を測定し、
前記複数の基地局それぞれは、前記測定した受信信号強度のうち、最大の受信信号強度が強いほど、当該基地局の指向性アンテナの向きを、当該指向性アンテナの指向性中心と前記経路とのなす角度が大きくなるよう、変更する、無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 1,
The measurement unit measures received signal strength between each of the plurality of base stations and the mobile station,
Each of the plurality of base stations determines the direction of the directional antenna of the base station between the directional center of the directional antenna and the path as the maximum received signal strength of the measured received signal strength is stronger. A wireless communication system that changes so that the angle formed becomes large.
前記測定部は、前記複数の基地局それぞれと前記移動局との間の受信信号強度を測定し、
前記複数の基地局それぞれは、前記測定した受信信号強度に含まれる最大の受信信号強度と、前記測定した受信信号強度に含まれる前記最大の受信強度以外の第1受信信号強度と、の差が小さいほど、当該基地局の指向性アンテナの向きを、当該指向性アンテナの指向性中心と前記経路とのなす角度が大きくなるよう、変更する、無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 1,
The measurement unit measures received signal strength between each of the plurality of base stations and the mobile station,
Each of the plurality of base stations has a difference between a maximum received signal strength included in the measured received signal strength and a first received signal strength other than the maximum received strength included in the measured received signal strength. A wireless communication system that changes the direction of the directional antenna of the base station so that the angle formed by the directional center of the directional antenna and the path becomes larger as the value is smaller.
前記測定部は、前記複数の基地局それぞれと前記移動局との間の受信信号強度を測定し、
前記複数の基地局それぞれは、前記測定した受信信号強度が所定値以上である基地局の数が多いほど、当該基地局の指向性アンテナの向きを、当該指向性アンテナの指向性中心と前記経路とのなす角度が大きくなるよう、変更する、無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 1,
The measurement unit measures received signal strength between each of the plurality of base stations and the mobile station,
For each of the plurality of base stations, the more the number of base stations whose measured received signal strength is equal to or greater than a predetermined value, the more the direction of the directional antenna of the base station, the directional center of the directional antenna and the path The wireless communication system is changed so that the angle formed between and becomes larger.
前記移動局は、ミリ波を用いて前記複数の基地局と無線通信を行う、無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 1,
The wireless communication system in which the mobile station performs wireless communication with the plurality of base stations using millimeter waves.
前記経路は鉄道線路であり、
前記複数の基地局は、前記経路上において連続した通信エリアを形成する、無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 1,
The route is a railroad track,
The wireless communication system, wherein the plurality of base stations form a continuous communication area on the route.
前記移動局は、1以上の他の基地局と無線通信を行い、
前記基地局は、
前記基地局と前記1以上の他の基地局からなる複数の基地局と、前期移動局と、の間の伝搬減衰を取得し、
前記取得した伝搬減衰が大きいほど、前記指向性アンテナの向きを、前記指向性アンテナの指向性中心と前記経路とのなす角度が小さくなるよう、変更する、基地局。 A base station that performs radio communication with a mobile station that moves on a path, is arranged along the path, and has a directional antenna,
The mobile station performs wireless communication with one or more other base stations,
The base station
Obtaining a propagation attenuation between a plurality of base stations consisting of the base station and the one or more other base stations, and a mobile station in the previous period;
The base station that changes the direction of the directional antenna so that the angle formed by the directional center of the directional antenna and the path becomes smaller as the acquired propagation attenuation is larger.
前記複数の基地局それぞれと前記移動局との間の受信信号強度を取得し、
前記取得した受信信号強度のうち、最大の受信信号強度が強いほど、前記指向性アンテナの向きを、前記指向性アンテナの指向性中心と前記経路とのなす角度が大きくなるよう、変更する、基地局。 The base station according to claim 7, wherein
Obtaining received signal strength between each of the plurality of base stations and the mobile station;
Of the acquired received signal strengths, the stronger the maximum received signal strength is, the more the direction of the directional antenna is changed so that the angle formed by the directional center of the directional antenna and the route becomes larger. Bureau.
前記複数の基地局それぞれと前記移動局との間の受信信号強度を取得し、
前記取得した受信信号強度に含まれる最大の受信信号強度と、前記取得した受信信号強度に含まれる前記最大の受信強度以外の第1受信信号強度と、の差が小さいほど、前記指向性アンテナの向きを、前記指向性アンテナの指向性中心と前記経路とのなす角度が大きくなるよう、変更する、基地局。 The base station according to claim 7, wherein
Obtaining received signal strength between each of the plurality of base stations and the mobile station;
The smaller the difference between the maximum received signal strength included in the acquired received signal strength and the first received signal strength other than the maximum received strength included in the acquired received signal strength, the more the directional antenna A base station that changes a direction so that an angle formed by a directional center of the directional antenna and the route is increased.
前記複数の基地局それぞれと前記移動局との間の受信信号強度を取得し、
前記取得した受信信号強度が所定値以上である基地局の数が多いほど、前記指向性アンテナの向きを、前記指向性アンテナの指向性中心と前記経路とのなす角度が小さくなるよう、変更する、基地局。 The base station according to claim 7, wherein
Obtaining received signal strength between each of the plurality of base stations and the mobile station;
The more the number of base stations whose acquired received signal strength is equal to or greater than a predetermined value, the more the direction of the directional antenna is changed so that the angle formed by the directional center of the directional antenna and the path becomes smaller. ,base station.
ミリ波を用いて前記移動局と無線通信を行う、基地局。 The base station according to claim 7, wherein
A base station that performs wireless communication with the mobile station using millimeter waves.
前記移動局は、1以上の他の基地局と無線通信を行い、
前記方法は、前記基地局が、
前記基地局と前記1以上の他の基地局からなる複数の基地局と、前期移動局と、の間の伝搬減衰を取得し、
前記取得した伝搬減衰が大きいほど、前記指向性アンテナの向きを、前記指向性アンテナの指向性中心と前記経路とのなす角度が小さくなるよう、変更する、方法。 A method in which a base station having a directional antenna performs radio communication with a mobile station moving on a route,
The mobile station performs wireless communication with one or more other base stations,
In the method, the base station
Obtaining a propagation attenuation between a plurality of base stations consisting of the base station and the one or more other base stations, and a mobile station in the previous period;
The method of changing the direction of the directional antenna so that the angle formed by the directional center of the directional antenna and the path becomes smaller as the acquired propagation attenuation is larger.
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