JP2021022880A - 移動型無線通信ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】海洋上の船舶に無線通信ユニットが搭載されている状況において、船舶が陸地に接近した場合の、陸上の他局通信波との干渉を効果的に回避できる移動型無線通信ユニットを提供する。【解決手段】 移動型無線通信ユニットは、無線基地局部（ひいては、これを搭載した船舶）の現在位置を取得し、その現在位置と地図上の海岸線までの距離を算出するとともに、その他局通信波検出情報の内容解析の解析結果に基づいて、基地局制御部が無線基地局に対し、送信出力レベルを低減させるように構成されている。よって、洋上の船舶に無線通信ユニットが搭載されている状況において、船舶が陸地に接近した場合の、陸上の他局通信波との干渉を効果的に回避できる移動型無線通信ユニットが実現する。【選択図】 図１

Description

この発明は、無線ネットワーク通信を端末装置との間で行なうための無線基地局を含む無線通信ユニットに関するものであり、特に全体が船舶に搭載可能に構成された移動型無線通信ユニットに関する。

３ＧＰＰ仕様に基づく高速通信規格（例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）あるいはＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）の無線通信ネットワークにおいては、無線通信アクセス網を収容するＥＰＣ（Evolved Packet Core）をエリア内に構築することが必須であり、端末装置が接続する無線基地局は該ＥＰＣを介してＩＰパケットの送受信制御を受ける。一方、携帯電話、スマートフォンあるいはタブレットＰＣなどの無線端末装置（以下、単に「端末装置」ともいう）の普及に伴い、海上や過疎地域、あるいは災害等により通信機能が喪失した地域など、ＥＰＣや無線基地局がインフラ的に整備されていない地域（以下、「無線非整備地域」と称する）においても、端末装置を利用したいという要望が高まっている。

こうした要望に応えるべく、例えば特許文献１には、無線基地局とＥＰＣ機能部とを一体化した複合型の無線通信ユニットが提案されている。このような無線通信ユニットを上記のような無線非整備地域に設置することで、該ユニットに含まれる無線基地局部により小規模ながら通信可能エリアが構築され、ユニット内のＥＰＣ機能部が通信制御を行なう形で、前記無線基地局部に接続する複数の端末装置間で無線通信を行なうことが可能となる。

このような無線通信ユニットは船舶や車両などの移動体に搭載することもできる。しかしながら、無線基地局を移動させながら端末装置との間で無線ネットワークを構築しようとした場合、移動先の他局通信波との間で干渉を生じる可能性がある。これを解決するために、特許文献２には、移動基地局とは別に固定設置される管理サーバを設け、該管理サーバ及び衛星通信等を介して無線基地局の移動先の通信状態を公共ネットワークより取得し、他局通信波との間で干渉を生じることが予測される場合には、移動基地局に対し送信出力を低減させる制御を実行させる無線通信システムが提案されている。

特開２０１６− １２８４１号公報 特開２０１０− ２８３６９号公報

しかし、上記の方法では、無線基地局の移動先の通信状態を把握するために、管理サーバを含めた大規模な通信ネットワークの整備が必要となる難点がある。また、公共ネットワークからの情報取得が困難な海洋上の船舶に無線通信ユニットが搭載されている場合には、本質的に採用できない方式であることも問題である。特に無線通信ユニットを搭載した船舶が陸地に接近した場合、陸上側の通信ネットワークとの干渉が問題になることが懸念されるが、上記従来の方法では効果的な解決は望むべくもなかった。

本発明の課題は、海洋上の船舶に無線通信ユニットが搭載されている状況において、船舶が陸地に接近した場合の、陸上の他局通信波との干渉を効果的に回避できる移動型無線通信ユニットを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の移動型無線通信ユニットは、船舶上に設置されて該船舶とともに移動しつつ端末装置による無線接続が可能とされ、端末装置に無線送信波を送信する送信部を備える無線基地局部と、移動無線基地局部に有線接続され該無線基地局部とともに移動可能に構成された基地局制御部とを備えた移動型無線通信ユニットであって、無線基地局部の現在位置を取得する基地局現在位置取得部と、海岸線の情報を含む地図のデータを記憶する地図サーバと、現在位置周辺に存在する海岸線の情報を地図サーバ上で検索する海岸線検索部と、検索された海岸線と現在位置との距離である海岸線距離を算出する距離算出部とを備え、無線基地局には、基地局制御部から受信する設定指示に基づいて送信部の送信出力レベルを可変設定する送信出力設定部が設けられ、基地局制御部には、算出された海岸線距離が予め定められた距離以下となることを必要条件として、送信出力設定部に対し送信部の送信出力レベルを低減させる設定指示を行なう送信出力設定指示部が設けられてなることを特徴とする。

本発明の移動型無線通信ユニットは、無線基地局部（ひいては、これを搭載した船舶）の現在位置を取得し、その現在位置と地図上の海岸線までの距離を算出するとともに、その他局通信波検出情報の内容解析の解析結果に基づいて、基地局制御部が無線基地局に対し送信出力レベルを低減させるように構成されている。よって、洋上の船舶に無線通信ユニットが搭載されている状況において、船舶が陸地に接近した場合に陸上の他局通信波との干渉を効果的に回避できる移動型無線通信ユニットが実現する。

本発明の移動型無線通信ユニットの使用概念を示す模式図。 図１の移動型無線通信ユニットの構成の概略を示すブロック図。 図２の電気的構成の詳細を示すブロック図。 無線基地局部の電気的構成の詳細を示すブロック図。 ＩＰパケットの概念図。 ３ＧＰＰのコントロールプレーンのプロトコルスタックを概念的に示す図。 ３ＧＰＰのユーザプレーンのプロトコルスタックを概念的に示す図。 ３ＧＰＰの下りリンクのチャネルマッピングを概念的に示す図。 同じく上りリンクのチャネルマッピングを概念的に示す図。 周波数バンドチャネル、及びリソースブロックの関係を示す概念図。 海岸線探索エリアの概念を説明する図。 現在位置から海岸線までの距離を算出する概念の一例を示す説明図。 出力設定テーブルの概念図。 送信出力を段階的に変更する例を示す図。 本発明の移動型無線通信ユニットにおける送信出力制御の一例を示す通信処理フロー図。

以下、本発明を実施するための形態を添付の図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の移動型無線通信ユニットの使用概念の一例を示す模式図である。移動型無線通信ユニット（以下、単に「無線通信ユニット」ともいう）１は３ＧＰＰで規定された方式（本実施形態では、ＬＴＥとするが、ＷｉＭＡＸなど他の方式であってもよい）の通信プロトコルスタックに従い、ＵＥ（端末装置）５との間で無線通信を行なうものとして構成されている。

無線通信ユニット１は、移動体である大型船舶ＷＳに設置されており、ＵＥ（端末装置）５が接続可能となるセル５０を形成する。また、大型船舶ＷＳ（例えば漁業母船、タンカーなど）の周囲では小船舶ＦＢ（例えば、漁船、タグボートなど）が操業をおこなっており、セル５０内の小船舶ＦＢの乗員がＵＥ５を携行している。それらＵＥ５は、無線通信ユニット１に対し無線ベアラ５７により無線接続されている。

なお、ＵＥ５は大型船舶ＷＳの乗員が携行するものであってもよい。また、無線通信ユニット１の設置先は船舶以外の移動体（車両など）であってもよいし、例えば陸上の所望の設置先に固定配置してもよい。そして、図１では、無線通信ユニット１を搭載した大型船舶ＷＳが海岸線ＣＬに向けて接近し、陸上側の基地局５００が発する他局送信波のセル２５０と干渉を生じつつある状態が示されている。

図２は、無線通信ユニット１の機能ブロック構成を示すものである。無線通信ユニット１は、ＵＥ（端末装置）５が無線ベアラ５７を介して接続可能な無線基地局部（ｅＮｏｄｅＢ（evolved NodeB）４と、無線基地局部４に有線接続され、該無線基地局部４に対する上位ネットワーク制御部として機能するＥＰＣ（Evolved Packet Core）機能部３（基地局制御部）とを有する。

ＥＰＣ機能部３は、コントロールプレーン側のゲートウェイとなるＭＭＥ（Mobility Management Entity）２、ユーザプレーン側のゲートウェイとなるＳ−ＧＷ（Serving Gateway）６、ＥＰＣ機能部３（基地局制御部）、及び該ＥＰＣ機能部３の上流側ネットワーク要素、ここでは、ルータ８との結節点に位置し、上流側ネットワーク要素側（つまり、上流ユニット側）に向けたＩＰアドレス管理を行なうＰ−ＧＷ（PDN (Packet Data Network) Gateway）７を有する。そして、ルータ８には地図サーバ９、距離解析部１０及び送信出力設定指示部１１が接続されている。

また、無線基地局部４には複数のＵＥ５が無線ベアラ５７を介して無線接続される。コントロールプレーン側において無線基地局部（ｅＮｏｄｅＢ）４は、Ｓ１−ＭＭＥインターフェースを介してＭＭＥ２に接続される。また、ユーザプレーン側において無線基地局部４は、Ｓ１−Ｕインターフェースを介してＳ−ＧＷ６に接続される。また、Ｓ−ＧＷ６はＳ５インターフェースを介してＰ−ＧＷ７と接続される。

図３は、無線通信ユニット１の電気的構成を示すブロック図である。基地局制御部２０はマイコンハードウェアを主体に構成されており、ＣＰＵ３０１、プログラム実行領域となるＲＡＭ３０２、マスクＲＯＭ３０３（恒久的に書換えが不要なマイコンハードウェア周辺制御用等のファームウェアを格納している；以下、同様）及びそれらを相互に接続するバス３０６等からなる。

また、バス３０６にはフラッシュメモリ３０５が接続され、ここにＥＰＣ機能部３の機能実現用のＬＴＥプロトコルスタックを含む通信ファームウェア３０５ａと、前記ＬＴＥプロトコルスタックをプラットフォームとして、図２のＭＭＥ２、Ｓ−ＧＷ６及びＰ−ＧＷ７の各機能を仮想的に実現するＭＭＥエンティティ３０５ｂ、Ｓ−ＧＷエンティティ３０５ｃ及びＰーＧＷエンティティ３０５ｄの各プログラムがインストールされている。

さらに、フラッシュメモリ３０５には、前述のルータ８の機能を仮想的に実現する仮想ルータエンティティ３０５ｅ、無線基地局部４に対して送信出力を設定するための出力設定テーブル３０５ｆ（後述）、距離解析部１０の機能を仮想的に実現する距離解析部エンティティ３０５ｇ、地図サーバ９の機能を仮想的に実現する地図サーバエンティティ３０５ｈ及び送信出力設定指示部１１の機能を仮想的に実現する送信出力設定指示部エンティティ３０５ｉも格納されている。地図サーバエンティティ３０５ｈは海岸線の情報を含む地図のデータを記憶する。距離解析部エンティティ３０５ｇは、現在位置周辺に存在する海岸線の情報を地図サーバ上で検索する海岸線検索部と、検索された海岸線と現在位置との距離である海岸線距離を算出する距離算出部との機能を担う。

また、バス３０６には通信インターフェース３０４が接続されている。なお、上記の構成では、図２のＭＭＥ２、Ｓ−ＧＷ６、Ｐ−ＧＷ７が他の機能ブロック８〜１０とともにコンピュータハードウェア上での仮想機能ブロックとして構成しているが、各々独立したハードウェアロジックにより構成してもよい。

無線基地局部４はマイコンハードウェアを主体に構成されており、ＣＰＵ４０１、プログラム実行領域となるＲＡＭ４０２、マスクＲＯＭ４０３及びそれらを相互に接続するバス４０６等からなる。バス４０６にはフラッシュメモリ４０５が接続され、ここに無線基地局用のＬＴＥプロトコルスタックを含む通信ファームウェア４０５ａが格納されている。また、バス４０６には無線ベアラの構築によりＵＥと無線接続するための無線通信部４１２と、通信インターフェース４０４とが接続されている。通信インターフェース４０４は基地局制御部２０の通信インターフェース３０４と有線の通信バス３１により接続されている。そして、フラッシュメモリ４０５には、無線通信部４１２に対し送信出力設定を行なう送信制御ファームウェア４０５ｂが格納されている。また、バス４０６には、無線基地局部４の現在位置の情報を取得するための受信アンテナ４１４を備えた周知のＧＰＳ４１３が接続されている。

次に、無線通信ユニット１は、着脱式の二次電池モジュール２１（例えば、リチウムイオン二次電池モジュールやニッケル水素二次電池モジュールなど）と、無線基地局部４及び基地局制御部２０の各回路ブロックと、二次電池モジュール２１からの入力電圧を各回路ブロックの駆動電圧に変換して出力する電源回路部２２とが可搬型筐体２３に一体的に組付けられた構造を有する。これにより、無線通信ユニット１は、二次電池モジュール２１から駆動電源電圧を自律的に調達でき、商用交流などの外部電源電圧が使用不能な設置場所（例えば海上など）においても問題なく使用可能である。可搬型筐体２３は金属ないし強化型樹脂製の箱型である。

放電により二次電池モジュール２１の出力電圧が下がった場合は、可搬型筐体２３から二次電池モジュール２１を取り外し、例えば図示しない商用交流電源や自家発電装置に接続された専用の充電器に装着して充電することが可能である。また、電源回路部２２は、上記商用交流や移動体に設けられた集中電源部などの外部電源電圧も受電できるようになっており、上記駆動電源電圧に変換出力が可能である。さらに、当該外部電源電圧により二次電池モジュール２１の充電を実行できるように構成することもできる。例えば電源回路部２２が商用交流等から受電している状態で、停電により該受電が途絶えた場合は二次電池モジュール２１からの受電に切り替えることで、無線通信ユニット１の動作が継続可能となるように構成することもできる。

図４は、無線基地局部４の無線通信部４１２の電気的構成の一例を示すブロック図である。無線通信部４１２は、図３のマイコンハードウェアのバス４０６との間でデジタル信号の入出力を行なうためのインターフェース部１０１と、該インターフェース部１０１のフロントエンド側に設けられた受信側ブロック１０２及び送信側ブロック１０３と、送受信アンテナ１０５と、マイコンハードウェア側からの送受信切替信号を受けて、該送受信アンテナ１０５に対し受信側ブロック１０２及び送信側ブロック１０３を択一的に切替接続するアンテナスイッチ１０４とを備える。

受信側ブロック１０２及び送信側ブロック１０３は、適応変調を実施するための複数の変復調方式、例えばＱＰＳＫ（Quadrature Phase shift Keying）、１６ＱＡＭ（１６Quadrature Amplitude Modulation）あるいは６４ＱＡＭ（１６Quadrature Amplitude Modulation）に対応するものであるが、回路構成自体は周知であるため、ここではＱＰＳＫの変復調回路として構成したもので代表させて説明する。

送信側ブロック１０３は、インターフェース部１０１から入力されるシリアル送信データ信号の波形をシリアル／パラレル変換部２２０により２チャネル（Ｉｃｈ／Ｑｃｈ）のパラレルビット信号に分離し、各々Ｄ／Ａ変換部２１７，２１９及びローパスフィルタ２１６，２１８を介してアナログベースバンド信号に変換する。各チャネルのアナログベースバンド信号は乗算器２１５，２１３にて、電圧制御発信回路ＶＣＯと位相同期ループ回路ＰＬＬとからなる発信回路２１２からの正弦波搬送波（一方が移相器２１４により９０°進角される）により直交周波数変調波とされ、デュプレクサ２２１にて混合され、さらにパワーアンプ２１１で増幅された後、バンドパスフィルタ２１０、出力調整用のアッテネータ２０９、アンテナスイッチ１０４及びアンテナ１０５を経て送信波として出力される。アッテネータ２０９は本実施形態では周知のステップアッテネータとして構成され、マイコンハードウェア側からの送信出力切替信号により、希望周波数帯域での通過インピーダンス値を段階的に切り替えることが可能である。

受信側ブロック１０２は、アンテナ１０５が受信する受信波を、バンドパスフィルタ１１０を通過させた後低雑音アンプ１１１にて増幅し、さらに乗算器１１３，１１５にて、発信回路１１２からの正弦波復調信号（一方が移相器１１４により９０°進角される）によりＩｃｈ及びＱｃｈのベースバンド信号に復調する。これらのベースバンド信号はさらにローパスフィルタ１１６，１１８及びＡ／Ｄ変換器１１７，１１９によりパラレルビット信号に変換され、さらにパラレル／シリアル変換部１２０によりシリアル受信データ信号としてインターフェース部１０１に入力される。

図３のＥＰＣ機能部３に組み込まれている出力設定テーブル３０５ｆは、無線基地局部４の送信側ブロック１０３が送出する送信波の出力設定値を、図１における現在位置から海岸線ＣＬまでの距離ｄの値毎に記憶している。距離解析部エンティティ３０５ｇ（距離解析部）は、検索された海岸線と現在位置との距離である海岸線距離を算出する。送信出力設定指示部エンティティ３０５ｉは送信出力設定指示部の機能を実現するものであり、図１３に示すように、海岸線距離ｄが第一閾距離ｄ１未満の場合は送信出力をフルパワーＰＦに選択し、海岸線距離ｄが第一閾距離ｄ１を超えている場合はそれよりも低い出力設定Ｐ３，Ｐ２，Ｐ１（ＰＦ＞Ｐ３＞Ｐ２＞Ｐ１）を選択して、無線基地局部４に送信波出力の設定値として送信する。上記のように送信出力低減制御を実行することで、自局の送信波が他局の通信を妨害する懸念を効果的に軽減できる。

また、海岸線距離ｄが予め定められた閾距離ｄｃよりも小さい場合には、送信出力をゼロすなわち停波に選択する。海岸線距離ｄが特に小さくなった場合に停波を行なうことで、海岸線ＣＬに近い陸上の他局の通信波と干渉する懸念は完全に解消される。図１３の出力設定テーブル３０５ｆにおいては、海岸線距離ｄが小さくなるほど、送信部の送信出力レベルを段階的に低減させる設定指示を行なうようにしている（ここでは、ｄ２≧ｄ＞ｄ１のときはＰ３、ｄ３≧ｄ＞ｄ２のときはＰ２、ｄｃ≧ｄ＞ｄ３のときはＰ１）。この様子を図１３に図示している。海岸線距離ｄが小さくなるほど、移動中の無線通信ユニット１は図１の陸上側基地局（他局）５００のセル（通信エリア）２５０に接近し、無線通信ユニット１の送信波が他局の通信波と干渉するおそれが高まっていることを意味する。よって、上記のように、海岸線距離ｄに応じて送信部の送信出力レベルを低減させることで、無線通信ユニット１に接続する端末装置５との通信品質の低下を最小限にとどめつつ、他局の通信波との干渉防止も図ることができる。なお、図１３に一点鎖線で示すように、海岸線距離ｄに応じて送信部の送信出力レベルを連続的に低減させることもできる。この場合は、図４において、アッテネータ２０９として通過インピーダンスを無段階に変更可能な可変アッテネータを採用するか、又はパワーアンプ２１１のゲインを変更可能に構成しておくとよい。

次に、図５は、ＵＥ５と無線通信ユニット１との間のデータ伝送に使用するＩＰパケットの構造を示す模式図である。ＩＰパケット３００はＩＰヘッダ３０１とペイロード３０２とからなり、ＩＰヘッダ３０１にはＰＤＵ識別番号、データの送信元ＩＰアドレス３０１ａ、送信先ＩＰアドレス３０１ｂなどが書き込まれる。図６及び図７は、ＬＴＥシステムにおける無線プロトコルスタックを示し、図６はユーザプレーンのプロトコルスタックを、図７はコントロールプレーンのプロトコルスタックを示している。該無線プロトコルスタックは、ＯＳＩ参照モデルのレイヤ１〜レイヤ３に区分されており、レイヤ１はＰＨＹ（物理）層である。レイヤ２は、ＭＡＣ（Medium Access Control：メディアアクセス制御）層、ＲＬＣ（Radio Link Control：無線リンク制御）層、及びＰＤＣＰ（Packet Data Convergence Protocol：パケットデータ暗号化）層を含む。レイヤ３は、ＲＲＣ（Radio Resource Control：無線リソース制御）層及びＮＡＳ（Non-Access Stratum：非アクセス）層を含む。

各層の役割は以下の通りである。
・ＰＨＹ層：符号化・復号、変調・復調、アンテナマッピング・デマッピング、及びリソースマッピング・デマッピングを行なう。ＵＥ５及び中継無線通信部９のＰＨＹ層と無線基地局部（ｅＮｏｄｅＢ）４のＰＨＹ層との間では、物理チャネルを介してデータ及び制御信号が伝送される。
・ＭＡＣ層：データの優先制御、ＨＡＲＱによる再送制御処理、及びランダムアクセス手順等を行なう。ＵＥ５のＭＡＣ層と無線基地局部４のＭＡＣ層との間では、トランスポートチャネルを介してデータ及び制御信号が伝送される。無線基地局部４のＭＡＣ層は、上下リンクのトランスポートフォーマット（トランスポートブロックサイズ、変調・符号化方式（ＭＣＳ））及びＵＥ５への割当リソースブロックを決定するスケジューラを含む。

・ＲＬＣ層：ＭＡＣ層及びＰＨＹ層の機能を利用してデータを受信側のＲＬＣ層に伝送する。ＵＥ５のＲＬＣ層と無線基地局部４のＲＬＣ層との間では、論理チャネルを介してデータ及び制御信号が伝送される。
・ＰＤＣＰ層：ＰＤＵのヘッダ圧縮・伸張、及び暗号化・復号化を行なう。
・ＲＲＣ層：制御信号を取り扱う制御プレーンでのみ定義される。ＵＥ５のＲＲＣ層と無線基地局部４のＲＲＣ層との間では、各種設定のためのメッセージ（ＲＲＣメッセージ）が伝送される。ＲＲＣ層は、無線ベアラの確立、再確立及び解放に応じて、論理チャネル、トランスポートチャネル及び物理チャネルを制御する。ＵＥ５のＲＲＣと無線基地局部４のＲＲＣとの間に接続（ＲＲＣ接続）がある場合、ＵＥ５はＲＲＣコネクティッドモードとなり、そうでない場合はＲＲＣアイドルモードとなる。

以上の層はコントロールプレーン及びユーザプレーンの双方にて使用される。一方、コントロールプレーンのみ、ＵＥ５及びＭＭＥ２には、ＲＲＣ層よりさらに上位にセッション管理及びモビリティ管理等を行なうＮＡＳ層が設けられる。また、無線基地局部４のＥＰＣ機能部３側とのユーザデータ伝送インターフェースには、ＧＴＰ−Ｕ（GPRS（General Packet Radio Service）Tunneling Protocol for User Plane）層が設けられている。ＧＴＰ−Ｕ層は、接続先のＵＥ５の識別や、使用する無線ベアラの識別を行なうためのものである。

次に、図８は、ＬＴＥシステムにおける下りリンクのチャネルマッピングを示す。ここでは、論理チャネル（Downlink Logical Channel）、トランスポートチャネル（Downlink Transport Channel）及び物理チャネル（Downlink Physical Channel）相互間のマッピング関係を示している。以下、順に説明する。
・ＤＴＣＨ（Dedicated Traffic Channel：専用トラフィックチャネル）は、データの送信のための個別論理チャネルである。ＤＴＣＨは、トランスポートチャネルであるＤＬＳＣＨ（Downlink Shared Channel：下りシェアドチャネル）にマッピングされる。
・ＤＣＣＨ（Dedicated Control Channel：専用制御チャネル）：ＵＥ５とネットワークとの間の個別制御情報を送信するための論理チャネルである。ＤＣＣＨは、ＵＥ５が無線基地局部４とＲＲＣ接続を有する場合に用いられる。ＤＣＣＨは、ＤＬＳＣＨにマッピングされる。
・ＣＣＣＨ（Common Control Channel：共通制御チャネル）：ＵＥ５及び中継無線通信部９と無線基地局部４との間の送信制御情報のための論理チャネルである。ＣＣＣＨは、ＵＥ５が無線基地局部４との間でＲＲＣ接続を有していない場合に用いられる。ＣＣＣＨは、ＤＬＳＣＨにマッピングされる。

・ＢＣＣＨ（Broadcast Control Channel：放送制御チャネル）：システム情報配信のための論理チャネルである。ＢＣＣＨは、トランスポートチャネルであるＢＣＨ（Broadcast Channel、放送チャネル）又はＤＬＳＣＨにマッピングされる。
・ＰＣＣＨ（Paging Control Channel：ページング制御チャネル）：ページング情報、及びシステム情報変更を通知するための論理チャネルである。ＰＣＣＨは、トランスポートチャネルであるＰＣＨ（Paging Channel：ページングチャネル）にマッピングされる。

また、トランスポートチャネルと物理チャネルとの間のマッピング関係は以下の通りである。
・ＤＬＳＣＨ及びＰＣＨ：ＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel：物理下りシェアドチャネル）にマッピングされる。ＤＬＳＣＨは、ＨＡＲＱ、リンクアダプテーション、及び動的リソース割当をサポートする。
・ＢＣＨ：ＰＢＣＨ（Physical Broadcast Channel：物理ブロードキャストチャネル）にマッピングされる。

次に、図９は、ＬＴＥシステムにおける上りリンクのチャネルマッピングを示す。図８と同様に、論理チャネル（Downlink Logical Channel）、トランスポートチャネル（Downlink Transport Channel）及び物理チャネル（Downlink Physical Channel）相互間のマッピング関係を示している。以下、順に説明する。

・ＣＣＣＨ（Common Control Channel：共通制御チャネル）：ＵＥ５とＥＰＣ機能部３との間の制御情報を送信するために使用される論理チャネルであり、ＥＰＣ機能部３と無線リソース制御（ＲＲＣ：Radio Resource Control）接続を有していないＵＥ５によって使用される。
・ＤＣＣＨ（Dedicated Control Channel：専用制御チャネル）：１対１（point-to-point）の双方向の論理チャネルであり、ＵＥ５とＥＰＣ機能部３と間で個別の制御情報を送信するために利用するチャネルである。専用制御チャネルＤＣＣＨは、ＲＲＣ接続を有しているＵＥ５によって使用される。
・ＤＴＣＨ（Dedicated Traffic Channel：専用トラフィックチャネル）：１対１の双方向論理チャネルであり、特定のＵＥ又は中継無線通信部専用のチャネルであって、ユーザ情報の転送のために利用される。

・ＵＬＳＣＨ（Uplink Shared Channel：上りリンク共用チャネル）：ＨＡＲＱ）、動的適応無線リンク制御、間欠送信（ＤＴＸ：Discontinuous Transmission）がサポートされるトランスポートチャネルである。
・ＲＡＣＨ（Random Access Channel：ランダムアクセスチャネル）：制限された制御情報が送信されるトランスポートチャネルである。

・ＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel：物理上りリンク制御チャネル）：下りリンクデータに対する応答情報（ＡＣＫ(Acknowledge)/ＮＡＣＫ(Negative acknowledge)）、下りリンクの無線品質情報、および、上りリンクデータの送信要求（スケジューリングリクエスト：Scheduling Request：ＳＲ）を無線基地局部４に通知するために使用される物理チャネルである。
・ＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel：物理上りリンク共用チャネル）：上りリンクデータを送信するために使用される物理チャネルである。
・ＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel：物理ランダムアクセスチャネル）：主にＵＥ５から無線基地局部４への送信タイミング情報（送信タイミングコマンド）を取得するためのランダムアクセスプリアンブル送信に使用される物理チャネルである。ランダムアクセスプリアンブル送信はランダムアクセス手順の中で行なわれる。

図９に示すように、上りリンクでは、次のようにトランスポートチャネルと物理チャネルのマッピングが行われる。上りリンク共用チャネルＵＬＳＣＨは、物理上りリンク共用チャネルＰＵＳＣＨにマッピングされる。ランダムアクセスチャネルＲＡＣＨは、物理ランダムアクセスチャネルＰＲＡＣＨにマッピングされる。物理上りリンク制御チャネルＰＵＣＣＨは、物理チャネル単独で使用される。また、共通制御チャネルＣＣＣＨ、専用制御チャネルＤＣＣＨ、専用トラフィックチャネルＤＴＣＨは、上りリンク共用チャネルＵＬＳＣＨにマッピングされる。

次に、ＬＴＥシステムの下りリンクにおいては、ＵＥ５は無線基地局部４に対してＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing、直交周波数分割多重）アクセス（ＯＦＤＭＡ）により無線接続する。ＯＦＤＭＡ方式は、周波数分割多重と時間分割多重とを複合させた二次元の多重化アクセス方式として特徴づけられる。具体的には、直交する周波数軸と時間軸のサブキャリアを分割してＵＥ５に割り振り、各サブキャリアの信号がゼロ（０点）になるように、周波数軸上で直交するサブキャリアを分割する。サブキャリアを分割して周波数軸上に割り当てることにより、あるサブキャリアがフェージングの影響を受けても影響のない別のサブキャリアを選択することができるので、ユーザは無線環境に応じてより良好なサブキャリアを使用でき、無線品質を維持できる利点が生ずる。

そして、ＯＦＤＭＡ方式においては、周波数軸と時間軸とが張る仮想平面上で定義されるリソースブロック(Resource Block：以下、ＲＢともいう）が無線リソースとして採用される。ＲＢは図１０に示すように、上記平面を１８０ｋＨｚ／０．５ｍｓｅｃでマトリックスに区切ったブロックとして定義され、各ブロックは周波数軸上では１５ｋＨｚ間隔で隣接する１２個のサブキャリアを、時間軸上ではフレームの１スロット分（７シンボル）を含む。このＲＢは時間軸上で隣接する２つ（１ｍｓｅｃ）を１組としてＵＥ５に割り当てられる。他方、ＬＴＥシステムの上りリンクにおいても、ＳＣ−ＦＤＭ（Single Career Frequency-Division Multiplexing）アクセス（ＳＣ−ＦＤＭＡ）が採用される点を除き、同様の概念のリソースブロックが無線リソースとして用いられる。ＯＦＤＭＡでは１つのリソースブロックが周波数軸上で１２のサブキャリア（帯域幅：１５ｋＨｚ)に分割されるのに対し、ＳＣ−ＦＤＭＡはサブキャリアへの分割がなされないシングルキャリア方式である。

以下、本発明の無線通信ユニット１において送信ブロック１０３からの送信波の出力設定を行なう際の通信手順を、図１４の通信フロー図を用いて説明する。図１４の処理は、無線基地局部４、送信出力設定指示部１１、距離解析部１０及び地図サーバ９との間で繰り返し実行される。

Ｔ１０１では、送信出力設定指示部１１が無線基地局部４からＧＰＳにより測位された現在位置を取得し、Ｔ１０２でこれを距離解析部１０に送り、海岸線距離ｄの演算を要求する。距離解析部１０はこれを受け、Ｔ１０３で地図サーバ９に、演算に必要な海岸線ベクトルの情報を要求する。地図サーバ９はこれを受け、Ｔ１０４で海岸線ベクトルの情報を距離解析部１０に送信する。距離解析部１０はＴ１０５で該海岸線ベクトルの情報を用いて海岸線距離ｄを算出する。

海岸線の情報は地図サーバ９上にて、海岸線の外形形状を規定する複数の海岸線ベクトルの集合として記憶されている。距離解析部１０は海岸線距離ｄを、現在位置と複数の海岸線ベクトルとの距離に基づいて算出する。海岸線は曲線形状であるが、これをベクトル（線分）の集合とみなすことで、現在位置から海岸線までの距離ｄを線分までの距離に置き換えて演算でき、数学的な演算処理の簡略化を図ることができる。具体的には、図１２に示すように、地図データに含まれる海岸線の情報は、海岸線を示す曲線を規定する形状規定点Ｊ０，Ｊ１，Ｊ２，・・・を順次連結する海岸線ベクトルの集合として記述されている。

この場合、現在位置から各海岸線ベクトルまでの距離ｄは、どの海岸線ベクトルを選択するかに応じて異なる値となる。この場合、複数の海岸線ベクトルまでの距離の平均値として海岸線距離ｄを算出することもできるが、現在位置から検索された海岸線までの最短距離を海岸線距離として用いることで、海岸線距離を一義的に算出・決定する処理はより簡略化されるとともに、陸上の他局通信波との干渉の可能性を、最短距離を用いて判断することで、該干渉が生ずるリスクはより低減される。

多数の海岸線ベクトルの中から、海岸線距離ｄとして採用するのに適正なものを見出すアルゴリズムは、例えば以下のような手法を用いることで大幅に簡略化することができる。まず、図１２に示すように、現在位置に対して該現在位置と一定の位置関係有するとともに予め定められた形状および大きさの海岸線探索エリアＳＡを地図上に設定する（海岸線探索エリア設定部）。そして、複数の海岸線ベクトルのうち該海岸線探索エリアＳＡ内に存在するものを探索する。これにより、適正な海岸線ベクトルを見出す問題は、地図上にて海岸線探索エリアＳＡと海岸線図形との重なりを見出す処理に単純化できる。そして、距離解析部１０は海岸線距離ｄを、現在位置と海岸線探索エリア内に存在する複数の海岸線ベクトルの少なくとも１つとの距離に基づいて算出することができる。

この場合、例えば海岸線探索エリアＳＡ内に存在する複数の海岸線ベクトルの２以上のものの平均値を海岸線距離ｄとして算出することも可能である。一方、前述のごとく現在位置との最短距離を海岸線距離ｄとして採用したい場合は、現在位置と海岸線探索エリアＳＡ内に存在する複数の海岸線ベクトルのうち現在位置に最も近いものとの距離を海岸線距離ｄとして算出する方法が合理的である。すなわち、多数の海岸線ベクトルのうち、海岸線探索エリアＳＡ内に存在するものについてのみ現在位置との距離演算を行なえばよく、最短距離を見出す演算負荷を大幅に軽減することができる。

図１１に示す海岸線探索エリアＳＡは縦横の寸法が一定の長方形状に設定されており、現在位置は例えば該長方形の幾何学的な重心位置に定められているが、その形状は長方形に限らず、例えば円形であってもよい。そして、本実施形態では、距離解析部１０（海岸線検索部）は、現在位置の移動に伴い海岸線探索エリアＳＡの設定位置を更新するとともに、移動後の海岸線探索エリアＳＡのうち移動前の海岸線探索エリアＳＡ’に属する部分を除いた領域ＤＡに存在する海岸線ベクトルを探索するようにしている。これにより、海岸線距離ｄを特定するための海岸線を、無線通信ユニット１を搭載した船舶ＷＳの航行方向前方（すなわち、船舶ＷＳの接近先）に検出される海岸線に限定することが可能となり、送信波出力の低減を行なうか否かの判断をより的確に行うことができる。

図１５に戻り、送信出力設定指示部１１は、Ｔ１０６にて距離解析部１０から海岸線距離ｄを取得し、Ｔ１０７にて出力設定テーブル３０５ｆ（図１２）を参照して、海岸線距離ｄに対応する出力値を検索し選択する。Ｔ１０８では、選択した出力値を無線基地局部４に送信する。無線基地局部４ではこれを受け、図４のアッテネータ２０９のインピーダンス設定値を受信した出力設定値に対応する値に設定し、送信出力設定指示部１１に設定完了の応答を返す。かくして無線基地局部４では、上記設定された出力にて送信ブロック１０３は送信を開始する（停波設定の場合は停波となる）。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、あくまで例示であって、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、無線基地局部４の出力強度低減にかかる段階数は図１４に示すものに限らず、これよりもさらに多くてもよいし、逆に段階数を減ずること、例えば２段階（一例として停波とフルパワー）とすることも可能である。

１ 移動型無線通信ユニット
ＷＳ 大型船舶
２ ＭＭＥ
３ ＥＰＣ機能部
４ 無線基地局
９ 地図サーバ
１０ 距離解析部
１１ 送信出力設定指示部
２０ 基地局制御部
３０１ ＣＰＵ
３０２ ＲＡＭ
３０３ マスクＲＯＭ
３０４Ａ 上流側通信インターフェース
３０４Ｂ 下流側通信インターフェース
３０５ フラッシュメモリ
３０５ａ 通信ファームウェア
３０５ｂ ＭＭＥエンティティ
３０５ｃ Ｓ−ＧＷエンティティ
３０５ｄ Ｐ−ＧＷエンティティ
３０５ｅ 仮想ルータエンティティ
３０５ｆ 出力設定テーブル
３０５ｇ 距離解析部エンティティ
３０５ｈ 地図サーバエンティティ
３０５ｉ 送信出力設定指示部エンティティ
３０６ バス
２１ 二次電池モジュール
２２ 電源回路部
２３ 可搬型筐体
３０，３１ 通信バス
４ 無線基地局部（ｅＮｏｄｅＢ）
４０１ ＣＰＵ
４０２ ＲＡＭ
４０３ マスクＲＯＭ
４０４ 通信インターフェース
４０５ フラッシュメモリ
４０５ａ 通信ファームウェア
４０５ｂ 送信制御ファームウェア
４０６ バス
４１２ 無線通信部
４１３ ＧＰＳ（現在位置取得部）
５ ＵＥ（端末装置）
６ Ｓ−ＧＷ
７ Ｐ−ＧＷ
８ ルータ
５０ 通信エリア
５７ 無線ベアラ

Claims (8)

1. 船舶上に設置されて該船舶とともに移動しつつ端末装置による無線接続が可能とされ、前記端末装置に無線送信波を送信する送信部を備える無線基地局部と、前記移動無線基地局部に有線接続され該無線基地局部とともに移動可能に構成された基地局制御部とを備えた移動型無線通信ユニットであって、
   前記無線基地局部の現在位置を取得する基地局現在位置取得部と、
   海岸線の情報を含む地図のデータを記憶する地図サーバと、
   前記現在位置周辺に存在する海岸線の情報を前記地図サーバ上で検索する海岸線検索部と、
   検索された前記海岸線と前記現在位置との距離である海岸線距離を算出する距離算出部とを備え、
   前記無線基地局には、前記基地局制御部から受信する設定指示に基づいて前記送信部の送信出力レベルを可変設定する送信出力設定部が設けられ、
   前記基地局制御部には、算出された前記海岸線距離が予め定められた距離以下となることを必要条件として、前記送信出力設定部に対し前記送信部の送信出力レベルを低減させる設定指示を行なう送信出力設定指示部が設けられてなることを特徴とする移動型無線通信ユニット。
2. 前記距離解析部は、前記現在位置から検索された前記海岸線までの最短距離を前記海岸線距離として算出するものである請求項１記載の移動型無線通信ユニット。
3. 前記海岸線の情報が前記地図サーバ上にて前記海岸線の外形形状を規定する複数の海岸線ベクトルの集合として記憶され、前記距離解析部は前記海岸線距離を、前記現在位置と前記複数の海岸線ベクトルとの距離に基づいて算出するものである請求項１又は請求項２に記載の移動型無線通信ユニット。
4. 前記海岸線検索部は、前記現在位置に対して該現在位置と一定の位置関係有するとともに予め定められた形状および大きさの海岸線探索エリアを前記地図上に設定する海岸線探索エリア設定部を有し、前記複数の海岸線ベクトルのうち該海岸線探索エリア内に存在するものを探索するものであり、
   前記距離解析部は前記海岸線距離を、前記現在位置と前記海岸線探索エリア内に存在する複数の海岸線ベクトルの少なくとも１つとの距離に基づいて算出するものである請求項３記載の移動型無線通信ユニット。
5. 前記距離解析部は、前記現在位置と前記海岸線探索エリア内に存在する複数の海岸線ベクトルのうち前記現在位置に最も近いものとの距離を前記海岸線距離として算出するものである請求項４記載の移動型無線通信ユニット。
6. 前記海岸線検索部は、前記現在位置の移動に伴い前記海岸線探索エリアの設定位置を更新するとともに、移動後の海岸線探索エリアのうち移動前の海岸線探索エリアに属する部分を除いた領域に存在する海岸線ベクトルを探索するものである請求項４又は請求項５に記載の移動型無線通信ユニット。
7. 前記送信出力設定指示部は、算出された前記海岸線距離が小さくなるほど、前記送信部の送信出力レベルを段階的又は連続的に低減させる設定指示を行なう請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の移動型無線通信ユニット。
8. 前記送信出力設定指示部は、算出された前記海岸線距離が予め定められた閾距離よりも小さい場合に、前記送信部に対し停波の設定指示を行なう請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の移動型無線通信ユニット。

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