JP5026124B2 - 移動体無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、漏洩同軸ケーブルを用いた移動体無線通信システムに関するものである。

従来、鉄道線路や道路の両脇に敷設した漏洩同軸ケーブルから漏れる漏洩電波を使用して、鉄道線路や道路上を移動する移動局が無線通信を行う移動体無線通信システムが開示されている。その一例として、下記特許文献１に記載されている移動体無線通信システムの構成例を図１５に示す。図１５に示すように、この移動体無線通信システムは、同一内容の送信信号を送信する基地局１０１−１，１０１−２と、移動体の進行方向の両脇に敷設され基地局１０１−１または１０１−２から送信された送信信号を漏洩電波として送出する漏洩同軸ケーブル１０２−１，１０２−２，１０４−１，１０４−２と、漏洩電波を用いて無線通信を行う移動局１０８と、で構成される。漏洩電波干渉区間１０３は、漏洩同軸ケーブル１０２−１と漏洩同軸ケーブル１０２−２の境界点における漏洩電波干渉区間、漏洩電波干渉区間１０５は、漏洩同軸ケーブル１０４−１と漏洩同軸ケーブル１０４−２の境界点における漏洩電波干渉区間をそれぞれ示している。また、移動局１０８は、漏洩電波を受信する進行方向に対して左右に設置されたアンテナ１０６，１０７を備えている。

図１５の移動局１０８に記載された矢印は移動局１０８の進行方向を示す。漏洩同軸ケーブル１０２−１と１０２−２は、移動体に対して同一の方向（この場合は移動体の進行方向に対して右側）に敷設される。漏洩同軸ケーブル１０４−１と１０４−２は、移動体に対して漏洩同軸ケーブル１０２−１と１０２−２と逆側（この場合は移動体の進行方向に対して左側）に敷設される。また、漏洩同軸ケーブル１０２−１と１０４−１は基地局１０１−１に、漏洩同軸ケーブル１０２−２と１０４−２は基地局１０１−２に、それぞれ接続されている。移動局１０８が、図１５に示した進行方向に進む場合には、移動局１０８は、アンテナ１０６で漏洩同軸ケーブル１０２−１と１０２−２からの漏洩電波を受信し、アンテナ１０７で漏洩同軸ケーブル１０４−１と１０４−２からの漏洩電波を受信する。

そして、漏洩電波干渉区間１０３と漏洩電波干渉区間１０５が、移動体の進行方向において、重ならず離れた位置となるように漏洩同軸ケーブル１０２−１，１０２−２および漏洩同軸ケーブル１０４−１，１０４−２を敷設する。漏洩電波干渉区間１０３と漏洩電波干渉区間１０５では、移動局１０８は漏洩電波を正常に受信することができないが、このように位置をずらして敷設することにより左右両側の漏洩電波が同時に受信できなくなることを防いでいる。移動局１０８は、漏洩電波干渉区間１０３，１０５以外の区間を走行しているときには漏洩同軸ケーブル１０２−１，１０２−２および漏洩同軸ケーブル１０４−１，１０４−２を用いて両側から漏洩電波を受信できる。したがって、移動局１０８は、他の移動局とすれ違うときには、他の移動局に遮られて片側の漏洩電波を受信できないが、漏洩電波干渉区間１０３または漏洩電波干渉区間１０３以外の区間を走行中の場合には、遮られていないもう片側の漏洩電波を受信することができる。たとえば、図１５において移動局１０８の進行方向に対して右側に他の移動局がある場合には、アンテナ１０６による受信はできないが、アンテナ１０７による受信ができ無線通信を行うことができる。

一方、伝送品質を向上や伝送容量を増大のために、無線通信システムでは従来技術として複数の送受信アンテナを用いて送受信を行うＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）方式が用いられている。この方式を下記特許文献１の技術に適用する場合には、たとえば、両側の漏洩同軸ケーブルを複数の送信アンテナとして用いることができる。

特開２００３−１７４３９８号公報

しかしながら、上記従来の漏洩同軸ケーブルを用いた移動体無線通信システムでは、移動局が走行中に他の移動局とすれ違うとき、移動局はすれ違う移動局と反対側にある漏洩同軸ケーブルとの通信を行う。このため、漏洩電波干渉区間で移動局同士がすれ違う場合に、移動局の片側は漏洩同軸ケーブルの漏洩電波干渉区間となり正常に電波が受信できず、もう片側も他の移動局に遮られて漏洩電波を受信できず、結果としていずれの漏洩電波も正常に受信できずに通信の瞬断が起こりうるという問題があった。

また、上記従来の漏洩同軸ケーブルを用いた移動体無線通信システムにＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）方式を採用する場合、移動局同士が走行中にすれ違う場合には、すれ違う移動局と反対側の漏洩同軸ケーブルのみの通信を行うことになる。このため、移動局同士のすれ違いが発生する場合には、ＭＩＭＯ方式を用いた伝送品質の向上ができないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、移動局同士のすれ違いが発生した場合においても、通信の瞬断が発生せず、さらに、伝送品質の向上が可能な移動体無線通信システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、送信信号を生成する基地局と、移動方向に対して左右両側にアンテナを備え、前記送信信号を受信する移動局と、前記移動体の移動経路の両脇にそれぞれ複数本敷設されかつ前記基地局に接続され、前記送信信号を漏洩電波として送信する漏洩同軸ケーブルと、を含み、前記移動局が、前記送信信号として前記漏洩電波を受信することを特徴とする。

この発明によれば、移動体の進行方向の両側に各々複数本の漏洩同軸ケーブルを敷設するようにしたので、移動局同士のすれ違いが発生した場合においても、通信の瞬断が発生せず、さらに、伝送品質の向上が可能となるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる移動体無線通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる移動体無線通信システムの実施の形態１の機能構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の移動体無線通信システムは、送信信号を生成して送出する基地局１−１，１−２と、基地局１−１または１−２に接続され基地局１−１または１−２が送出した送信信号を漏洩電波として送出する漏洩同軸ケーブル２−１〜２−ｎ，３−１〜３−ｎ，４−１〜４−ｎ，５−１〜５−ｎ（ｎは各々の漏洩同軸ケーブルの本数）と、漏洩電波を受信して無線通信を行う移動局８−１〜８−ｋ（ｋは移動局の数）と、で構成される。図１においては、ｋ＝１とし移動局８−１のみを記載している。また、線路９−１，９−２は移動局８−１を含む移動局が走行するための線路であり、列車のための線路のみでなく道路など移動体が走行するための道なども含む。図１の状態では、移動局８−１が線路９−１上を矢印に示した方向に向かって移動している。

漏洩同軸ケーブル２−ｉ（ｉは漏洩同軸ケーブルを識別する番号を表す）と漏洩同軸ケーブル４−ｉ、漏洩同軸ケーブル３−ｉ（ｉは漏洩同軸ケーブルを識別する番号を表す）と漏洩同軸ケーブル５−ｉは、それぞれ線路９−１，９−２と並行した同一線上に敷設される。また、漏洩同軸ケーブル２−１〜２−ｎ，４−１〜４−ｎと漏洩同軸ケーブル３−１〜３−ｎ，５−１〜５−ｎは、線路９−１，９−２をはさんでそれぞれ別の側に敷設される。漏洩電波干渉区間６−１〜６−ｎ，７−１〜７−ｎは漏洩同軸ケーブル間の境界点に生じる電波干渉区間であり、漏洩電波干渉区間６−ｉは漏洩同軸ケーブル２−ｉと漏洩同軸ケーブル４−ｉの境界点に生じる漏洩電波干渉区間、漏洩電波干渉区間７−ｉは漏洩同軸ケーブル３−ｉと漏洩同軸ケーブル５−ｉの境界点に生じる漏洩電波干渉区間である。また、漏洩電波干渉区間６−１〜６−ｎが、線路９−１，９−２を進行中の移動局８−１に対して同じ位置となることを防ぐために、漏洩同軸ケーブル３−１〜３−ｎと５−１〜５−ｎの境界点をずらしている。同様に、漏洩同軸ケーブル２−１〜２−ｎ，４−１〜４−ｎの境界点も、線路９−１，９−２に対して異なる位置となるように設置されている。

移動局８−１は、進行方向に向かって右側にｍ本のアンテナ２１−１〜２１−ｍを、進行方向に向かって左側にｍ本のアンテナ２２−１〜２２−ｍを備えている。漏洩電波３０−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は漏洩同軸ケーブル３−ｉから送出される漏洩電波であり、漏洩電波４０−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は漏洩同軸ケーブル４−ｉから送出される漏洩電波である。

移動局８−１は、進行方向に対して右側にある漏洩同軸ケーブルから送出された漏洩電波をアンテナ２１−１〜２１−ｍで受信し、進行方向に対して左側にある漏洩同軸ケーブルから送出された漏洩電波をアンテナ２２−１〜２２−ｍで受信する。図１に示した進行方向の場合には、漏洩電波４０−１〜４０−ｎをアンテナ２１−１〜２１−ｍで受信し、漏洩電波３０−１〜３０−ｎをアンテナ２２−１〜２２−ｍで受信する。

つづいて、本実施の形態の無線送信動作について説明する。図２は、本実施の形態の基地局１−１の機能構成例を示す図である。図２に示すように、基地局１−１は、送信信号を生成する送信信号生成装置１０と、送信信号生成装置１０で生成された送信信号に送信ダイバーシチ送信処理を行う送信ダイバーシチ送信処理装置１１と、送信ダイバーシチ送信処理された送信信号を漏洩同軸ケーブル２−１〜２−ｎ，３−１〜３−ｎに分配する分配器１２と、で構成される。基地局１−２は、接続する漏洩同軸ケーブル２−１〜２−ｎ，漏洩同軸ケーブル３−１〜３−ｎを、それぞれ漏洩同軸ケーブル４−１〜４−ｎ，漏洩同軸ケーブル５−１〜５−ｎに変更する以外は基地局１−１と同一の構成とする。

基地局１−１では、まず、送信信号生成装置１０が無線送信するための送信信号を生成し、送信ダイバーシチ送信処理装置１１に送出する。つぎに、送信ダイバーシチ送信処理装置１１が送信信号を送信ダイバーシチ送信処理により２ｎ個の送信ダイバーシチ送信処理後の送信信号を生成し、分配器１２に出力する。分配器１２が、生成された送信ダイバーシチ送信処理後の送信信号を漏洩同軸ケーブル２−１〜２−ｎ，３−１〜３−ｎに分配する。そして、漏洩同軸ケーブル２−１〜２−ｎ，３−１〜３−１は分配された送信信号を漏洩電波として送出する。同様に基地局１−２は漏洩同軸ケーブル４−１〜４−ｎ，漏洩同軸ケーブル５−１〜５−ｎに送信信号を分配し、漏洩同軸ケーブル４−１〜４−ｎ，漏洩同軸ケーブル５−１〜５−ｎは分配された送信信号を漏洩電波として送出する。

送信ダイバーシチ送信処理装置１１が行う送信ダイバーシチ送信処理の例としては、たとえば、時空間符号化（ＳＴＢＣ：Space Time Block Coding，ＳＴＴＣ：Space Time trellis Code)，遅延ダイバーシチ，ＰＡＤＭ（Per transmit Antenna Differential Mapping）などがある。このような送信ダイバーシチ処理を行うことにより、伝送品質の改善を図ることができる。

つづいて、本実施の形態の無線受信動作について説明する。図３は、本実施の形態の移動局８−１の機能構成例を示す図である。図３に示すように、移動局８−１は、アンテナ２１−１〜２１−ｍ，２２−１〜２２−ｍと、アンテナ２１−１〜２１−ｍ，２２−１〜２２−ｍで受信した受信信号に送信ダイバーシチ受信処理を行う送信ダイバーシチ受信処理装置２３と、で構成される。図３では、漏洩電波３０−１〜３０−ｎ，４０−１〜４０−ｎを受信している場合を示している。受信信号３１−ｊ（ｊ＝１〜ｍ）は、漏洩電波３０−１〜３０−ｎをアンテナ２２−ｊで受信した信号であり、受信信号４１−ｊ（ｊ＝１〜ｍ）は、漏洩電波４０−１〜４０−ｎをアンテナ２１−ｊで受信した信号である。

移動局８−１において、まず、アンテナ２１−１〜２１−ｍが、進行方向に対して右側の漏洩同軸ケーブルから送出される漏洩電波（この場合は４０−１〜４０−ｎ）を受信し、アンテナ２２−１〜２２−ｍが、進行方向に対して左側の漏洩同軸ケーブルから送出される漏洩電波（この場合は３０−１〜３０−ｎ）を受信する。そして、アンテナ２１−１〜２１−ｍ，アンテナ２２−１〜２２−ｍは、受信した信号を受信信号３１−１〜３１−ｍ，４１−１〜４１−ｍとして送信ダイバーシチ受信処理装置２３に送出する。つぎに、送信ダイバーシチ受信処理装置２３は、受信信号３１−１〜３１−ｍ，４１−１〜４１−ｍに、送信時において送信ダイバーシチ送信処理装置１１で行われた処理に合わせた受信処理を行う。

また、図１の場合は、移動局８−１の進行方向に対して右側が漏洩電波干渉区間６−ｎに位置となっている。この場合には、２−ｎまたは４−ｎからの漏洩電波の受信は正常にできないが、漏洩電波４０−１〜４０−（ｎ−１）および右側から到来する漏洩電波３０−１〜３０−ｎは正常に受信できる。したがって、これらの受信した漏洩電波を用いて送信ダイバーシチ受信処理を行うことができ、漏洩電波干渉区間６−ｎを通過する場合においても伝送品質を向上させることができる。

つづいて、移動局同士がすれ違う場合について説明する。図４は、図１に示した構成例において移動局８−１が、移動局８−２とすれ違う例を示したものである。移動局８−２は、移動局８−１と同様の機能構成であるため機能構成の説明は省略する。移動局８−２は、線路９−２上を移動局８−１と反対方向に進行している。

図４のように、移動局８−１と移動局８−２が進行方向に対して直行する方向に並ぶとき、移動局８−１は、移動局８−２に遮られ進行方向に対して左側から到来する漏洩電波３０−１〜３０−ｎを受信できない。しかし、右側から到来する漏洩電波４０−１〜４０−（ｎ−１）を受信することができ、これらをアンテナ２１−１〜２１−ｍで受信して送信ダイバーシチ受信処理を行うことにより通信を継続できる。同様に、移動局８−２は、移動局８−１に遮られ進行方向に対して左側から到来する漏洩電波（この例の場合は４０−１〜４０−ｎ）を受信できないが、右側から到来する漏洩電波（この例の場合は３０−１〜３０−ｎ）を受信することができ、通信を継続することができる。

なお、本実施の形態では、基地局１−１，１−２に接続される漏洩同軸ケーブルの本数を両側にｎ本ずつとし、移動局８−１，８−２の左右のアンテナをｍ本ずつとしているが、ｎは２以上、ｍは１以上であればどのような数値でもよい。

また、基地局１−１，１−２において、送信ダイバーシチ送信処理を行わずに、送信信号生成装置１０で生成した送信信号を、分配器１２が漏洩同軸ケーブル２−１〜２−ｎ，３−１〜３−ｎに送出するようにしてもよい。この場合、漏洩同軸ケーブル２−１〜２−ｎ，３−１〜３−ｎはすべて同じ送信信号を漏洩電波として送出することとなる。

以上のように、本実施の形態では移動局８−１の進行方向の左右両側に各々複数の漏洩同軸ケーブルを敷設し、基地局１−１，１−２で送信ダイバーシチ処理を行うようにした。このため、移動局８−１が、漏洩電波干渉区間６−ｎの位置において他の移動局８−２とすれ違うときにも通信を継続でき、さらに、通信性能を向上させることができる。

実施の形態２．
図５は、本発明にかかる移動体無線通信システムの実施の形態２の機能構成例を示す図である。図５に示すように、本実施の形態の移動体無線通信システムは、実施の形態１の移動体無線通信システムの基地局１−１，１−２をそれぞれ基地局１ａ−１，１ａ−２に替え、移動局８−１を移動局８ａ−１に替えているが、それ以外の構成は実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の機能のものは、同一の符号を付して説明を省略する。また、漏洩電波４０ａ−１〜４０ａ−ｎは、本実施の形態において漏洩同軸ケーブル４−１〜４−ｎから送出される漏洩電波であり、漏洩電波３０ａ−１〜３０ａ−ｎは、本実施の形態において漏洩同軸ケーブル３−１〜３−ｎから送出される漏洩電波である。

つづいて、本実施の形態の無線送信動作について説明する。図６は、本実施の形態の基地局１ａ−１の機能構成例を示す図である。図６に示すように、基地局１ａ−１は、実施の形態１の基地局１−１の送信ダイバーシチ送信処理装置１１を、空間分割多重処理を行う送信信号多重化処理装置１３に替えているが、それ以外は基地局１−１と同様である。実施の形態１と同様の機能のものは、同一の符号を付して説明を省略する。基地局１ａ−２は、接続する漏洩同軸ケーブル２−１〜２−ｎ，漏洩同軸ケーブル３−１〜３−ｎを、それぞれ漏洩同軸ケーブル４−１〜４−ｎ，漏洩同軸ケーブル５−１〜５−ｎに変更する以外は基地局１ａ−１と同一の構成とする。

基地局１ａ−１では、まず、送信信号生成装置１０が無線送信するための送信信号を生成し、送信信号多重化処理装置１３に送出する。つぎに、送信信号多重化処理装置１３が送信信号を空間分割多重処理して２ｎ個の空間分割多重処理後の送信信号を生成して分配器１２に出力する。分配器１２は、空間分割多重処理後の送信信号を漏洩同軸ケーブル２−１〜２−ｎ，３−１〜３−ｎに分配する。そして、漏洩同軸ケーブル２−１〜２−ｎ，３−１〜３−ｎは分配された送信信号を漏洩電波として送出する。同様に基地局１ａ−２は漏洩同軸ケーブル４−１〜４−ｎ，漏洩同軸ケーブル５−１〜５−ｎに送信信号を分配し、漏洩同軸ケーブル４−１〜４−ｎ，漏洩同軸ケーブル５−１〜５−ｎは分配された送信信号を漏洩電波として送出する。

つづいて、本実施の形態の無線受信動作について説明する。図７は、本実施の形態の移動局８ａ−１の機能構成例を示す図である。図７に示すように、移動局８ａ−１は、実施の形態１の移動局８−１の送信ダイバーシチ受信処理装置２３を受信信号分離処理装置２４に替える以外は、実施の形態１の移動局８−１と同様である。実施の形態１と同様の機能のものは、同一の符号を付して説明を省略する。図７では、漏洩電波３０ａ−１〜３０ａ−ｎ，４０ａ−１〜４０ａ−ｎを受信している場合を示している。受信信号３１ａ−ｊ（ｊ＝１〜ｍ）は、漏洩電波３０ａ−１〜３０ａ−ｎをアンテナ２２−ｊで受信した信号であり、受信信号４１ａ−ｊ（ｊ＝１〜ｍ）は、漏洩電波４０ａ−１〜４０ａ−ｎをアンテナ２１−ｊで受信した信号である。

移動局８ａ−１において、まず、アンテナ２１−１〜２１−ｍが、進行方向に対して右側の漏洩同軸ケーブルから送出される漏洩電波（この場合は４０ａ−１〜４０ａ−ｎ）を受信し、アンテナ２２−１〜２２−ｍが、進行方向に対して左側の漏洩同軸ケーブルから送出される漏洩電波（この場合は３０ａ−１〜３０ａ−ｎ）を受信する。そして、アンテナ２１−１〜２１−ｍ，アンテナ２２−１〜２２−ｍは、受信した信号を受信信号３１ａ−１〜３１ａ−ｍ，４１−１ａ〜４１ａ−ｍとして受信信号分離処理装置２４に送出する。つぎに、受信信号分離処理装置２４は、受信信号３１ａ−１〜３１ａ−ｍ，４１ａ−１〜４１ａ−ｍに、送信信号多重化処理装置１３で行われた処理に合わせた受信信号分離処理を行う。受信信号分離処理の信号分離方法としては、たとえば、ＭＩＭＯ空間分割多重の受信信号分離で行われる、最尤系列推定，空間フィルタリングなどがある。

つづいて、本実施の形態において移動局同士がすれ違う場合について説明する。図８は、図５に示した構成例において移動局８ａ−１が、移動局８ａ−２とすれ違う例を示したものである。移動局８ａ−２は、移動局８ａ−１と同様の機能構成であるため機能構成の説明は省略する。移動局８ａ−２は、線路９−２上を移動局８ａ−１と反対方向に進行している。

図８のように、漏洩電波干渉区間６−ｎの位置において移動局８ａ−１と移動局８ａ−２が進行方向に対して直行する方向に並ぶとき、移動局８ａ−１は、移動局８ａ−２に遮られ進行方向に対して左側から到来する漏洩電波３０ａ−１〜３０ａ−ｎを受信できない。しかし、右側から到来する漏洩電波４０ａ−１〜４０ａ−（ｎ−１）を受信することができ、これらをアンテナ２１−１〜２１−ｍで受信して受信信号分離処理を行うことにより通信を継続できる。同様に、移動局８ａ−２は、移動局８ａ−１に遮られ進行方向に対して左側から到来する漏洩電波（この例の場合は４０ａ−１〜４０ａ−ｎ）を受信できないが、右側から到来する漏洩電波（この例の場合は３０ａ−１〜３０ａ−ｎ）を受信することができ、通信を継続することができる。

なお、本実施の形態では、２ｎ個に空間分割多重を行うことにより、伝送容量を向上させている。この場合、移動局８ａ−１と移動局８ａ−２がすれ違うときに、受信できない送信信号が発生する（遮られる側の漏洩電波に割り当てられた送信信号）可能性があるが、すれ違う間のすべての信号が欠落するわけではないため、通信内容の種類によっては通信の継続が可能である。また、漏洩電波干渉区間６−１〜６−ｎ，７−１〜７−ｎのいずれかに位置する場合にも受信できない送信信号が発生する可能性があるが、この場合は信号のごく一部であり、通信の継続が可能である。送信信号の受信の欠落の防止を重視する場合には、２ｎ個に空間分割多重するかわりに、ｎ個に空間分割多重し、たとえば、漏洩同軸ケーブル２−１と漏洩同軸ケーブル３−１など両側に敷設された１対で同一の信号を送出するようにすればよい。この場合、伝送レートは、２ｎ個に空間分割多重する場合の半分となるが、従来の単一漏洩同軸ケーブルの場合に比べると伝送容量は向上する。

なお、本実施の形態では、基地局１ａ−１，１ａ−２に接続される漏洩同軸ケーブルの本数を両側にｎ本ずつとし、移動局８ａ−１，８ａ−２の左右のアンテナをｍ本ずつとしているが、ｎは２以上、ｍは１以上であればどのような数値でもよい。

以上のように、本実施の形態では移動局８ａ−１の進行方向の左右両側に各々複数の漏洩同軸ケーブルを敷設するようにし、基地局１ａ−１，１ａ−２において空間分割多重処理を行うようにした。このため、移動局８ａ−１が、漏洩電波干渉区間６−ｎの位置において他の移動局８ａ−２とすれ違うときにも通信を継続でき、さらに、伝送容量を増大させることができる。

実施の形態３．
図９は、本発明にかかる移動体無線通信システムの実施の形態３の機能構成例を示す図である。図９に示すように、本実施の形態の移動体無線通信システムは、実施の形態１の移動体無線通信システムの基地局１−１，１−２をそれぞれ基地局１ｂ−１，１ｂ−２に替え、移動局８−１を移動局８ｂ−１に替えているが、それ以外の構成は実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の機能のものは、同一の符号を付して説明を省略する。また、漏洩電波４０ｂ−１〜４０ｂ−ｎは、本実施の形態において漏洩同軸ケーブル４−１〜４−ｎから送出される漏洩電波であり、漏洩電波３０ｂ−１〜３０ｂ−ｎは、本実施の形態において漏洩同軸ケーブル３−１〜３−ｎから送出される漏洩電波である。

実施の形態１では送信ダイバーシチによる伝送品質の向上，実施の形態２では空間分割多重による伝送容量の増大を行ったが、本実施の形態では送信ダイバーシチと空間分割多重の両方を基地局１ｂ−１で行う。送信ダイバーシチと空間分割多重の両方を行うために、本実施の形態では漏洩同軸ケーブルをグループ化する。同一グループ内の漏洩同軸ケーブルには同一の送信信号を送信ダイバーシチ処理した信号を出力し、グループ単位に空間分割多重処理を行う（グループの数に空間分割多重する）。

図９の例では、隣接する２本ずつ漏洩同軸ケーブルのペアを１グループとしている。たとえば、基地局１ｂ−１に接続されている２−１と２−２が１つのグループとなり、同様に、２−３と２−４，・・・，２−（ｎ−１）と２−ｎ，と順に隣接する２つの漏洩同軸ケーブルがそれぞれグループ化される。漏洩同軸ケーブル３−１〜３−ｎ，４−１〜４−ｎ，５−１〜５−ｎについても同様に隣接する２本ずつを１つのグループとする。なお、この例では、漏洩同軸ケーブルをグループ化する本数（１つのグループを構成する本数）を２本にしたが、これにかぎらず２本以上であれば何本単位でグループ化してもよい。

つづいて、本実施の形態の無線送信動作について説明する。図１０は、本実施の形態の基地局１ｂ−１の機能構成例を示す図である。図１０に示すように、基地局１ｂ−１は、実施の形態１の基地局１−１の送信ダイバーシチ送信処理装置１１に替えて、送信ダイバーシチ処理を行う送信ダイバーシチ送信処理装置１１ａと空間分割多重処理を行う送信信号多重化処理装置１３ａを備えるが、それ以外は基地局１−１と同様である。実施の形態１と同様の機能のものは、同一の符号を付して説明を省略する。基地局１ｂ−２は、接続する漏洩同軸ケーブル２−１〜２−ｎ，漏洩同軸ケーブル３−１〜３−ｎを、それぞれ漏洩同軸ケーブル４−１〜４−ｎ，漏洩同軸ケーブル５−１〜５−ｎに変更する以外は基地局１ｂ−１と同一の構成とする。

基地局１ｂ−１では、まず、送信信号生成装置１０が無線送信するための送信信号を生成し、送信ダイバーシチ送信処理装置１１ａに送出する。つぎに、送信ダイバーシチ送信処理装置１１ａが送信信号に送信ダイバーシチ送信処理を行い、１つの送信信号に対してＬ個（Ｌ：グループ化の本数）の送信ダイバーシチ処理信号を送信信号多重化処理装置１３ａへ出力する。送信信号多重化処理装置１３ａは、送信信号生成装置１０から生成される異なる２ｎ／Ｌ個の信号を多重化する。そして、送信信号多重化処理装置１３ａは、１個の信号に対し送信ダイバーシチ処理されたＬ個の信号を１つのグループに割り当て、さらに、グループ内の漏洩同軸ケーブルごとにＬ個の送信ダイバーシチ処理後の送信信号を割り当てて、割当て後の信号を分配器１２に出力する。すなわち２ｎ／Ｌ個の送信信号が、２−１〜２−ｎ，３−１〜３−ｎに分配されることになる。分配器１２は、割当て後の信号を漏洩同軸ケーブル２−１〜２−ｎ，３−１〜３−ｎに分配する。そして、漏洩同軸ケーブル２−１〜２−ｎ，３−１〜３−ｎは分配された送信信号を漏洩電波として送出する。同様に基地局１ｂ−２は漏洩同軸ケーブル４−１〜４−ｎ，漏洩同軸ケーブル５−１〜５−ｎに送信信号を分配し、漏洩同軸ケーブル４−１〜４−ｎ，漏洩同軸ケーブル５−１〜５−ｎは分配された送信信号を漏洩電波として送出する。

送信ダイバーシチ送信処理装置１１ａの送信ダイバーシチ送信処理方法は、グループ内を１つの送信ダイバーシチ送信処理単位とする以外は、実施の形態１の送信ダイバーシチ送信処理装置１１の処理と同様である。送信信号多重化処理装置１３ａの空間分割多重処理は、グループ単位で空間分割を行う以外は、実施の形態２の送信信号多重化処理装置１３の空間分割多重処理と同様である。

つづいて、本実施の形態の無線受信動作について説明する。図１１は、本実施の形態の移動局８ｂ−１の機能構成例を示す図である。図１１に示すように、移動局８ｂ−１は、実施の形態１の移動局８−１の送信ダイバーシチ受信処理装置２３に替えて、受信信号分離処理装置２４ａと送信ダイバーシチ受信処理装置２３ａを備えているが、それ以外は実施の形態１の移動局１と同様である。実施の形態１と同様の機能のものは、同一の符号を付して説明を省略する。図１１では、漏洩電波３０ｂ−１〜３０ｂ−ｎ，４０ｂ−１〜４０ｂ−ｎを受信している場合を示している。受信信号３１ｂ−ｊ（ｊ＝１〜ｍ）は、漏洩電波３０ｂ−１〜３０ｂ−ｎをアンテナ２２−ｊで受信した信号であり、受信信号４１ｂ−ｊ（ｊ＝１〜ｍ）は、漏洩電波４０ｂ−１〜４０ｂ−ｎをアンテナ２１−ｊで受信した信号である。

移動局８ｂ−１において、まず、アンテナ２１−１〜２１−ｍが、進行方向に対して右側の漏洩同軸ケーブルから送出される漏洩電波（この場合は４０ｂ−１〜４０ｂ−ｎ）を受信し、アンテナ２２−１〜２２−ｍが、進行方向に対して左側の漏洩同軸ケーブルから送出される漏洩電波（この場合は３０ｂ−１〜３０ｂ−ｎ）を受信する。そして、アンテナ２１−１〜２１−ｍ，アンテナ２２−１〜２２−ｍは、受信した信号を受信信号３１ｂ−１〜３１ｂ−ｍ，４１ｂ−１〜４１ｂ−ｍとして受信信号分離処理装置２４ａに送出する。つぎに、受信信号分離処理装置２４ａは、受信信号３１ｂ−１〜３１ｂ−ｍ，４１ｂ−１〜４１ｂ−ｍに、送信信号多重化処理装置１３ａで行われた処理に応じた受信信号分離処理を行い、送信ダイバーシチ受信処理装置２３ａに送出する。受信信号分離処理の信号分離方法としては、たとえば、ＭＩＭＯ空間分割多重の受信信号分離で行われる、最尤系列推定，空間フィルタリングなどがある。

つぎに、送信ダイバーシチ受信処理装置２３ａは、受信信号分離処理された受信信号に対して、送信ダイバーシチ送信処理装置１１ａが行った送信処理に応じた送信ダイバーシチ受信処理を行う。

つづいて、本実施の形態において移動局同士がすれ違う場合について説明する。図１２は、図９に示した構成例において移動局８ｂ−１が、移動局８ｂ−２とすれ違う例を示したものである。移動局８ｂ−２は、移動局８ｂ−１と同様の機能構成であるため機能構成の説明は省略する。移動局８ｂ−２は、線路９−２上を移動局８ｂ−１と反対方向に進行している。

図１２のように、漏洩電波干渉区間６−ｎの位置において移動局８ｂ−１と移動局８ｂ−２が進行方向に対して直行する方向に並ぶとき、移動局８ｂ−１は、移動局８ｂ−２に遮られ進行方向に対して左側から到来する漏洩電波３０ｂ−１〜３０ｂ−ｎを受信できない。しかし、右側から到来する漏洩電波４０ｂ−１〜４０ｂ−（ｎ−１）を受信することができ、これらをアンテナ２１−１〜２１−ｍで受信して受信信号分離処理を行い、送信ダイバーシチ受信処理を行うことにより通信を継続できる。同様に、移動局８ｂ−２は、移動局８ｂ−１に遮られ進行方向に対して左側から到来する漏洩電波（この例の場合は４０ｂ−１〜４０ｂ−ｎ）を受信できないが、右側から到来する漏洩電波（この例の場合は３０ｂ−１〜３０ｂ−ｎ）を受信することができ、通信を継続することができる。

なお、この場合にも、実施の形態２と同様に、移動局８ｂ−１と移動局８ｂ−２がすれ違うときには受信信号に欠損が生じる可能性があるが、欠損の防止を重視する場合には、２ｎ／Ｌ個に空間分割多重するかわりに、ｎ／Ｌ個に空間分割多重し、たとえば、漏洩同軸ケーブル２−１と漏洩同軸ケーブル３−１など両側に敷設された１対で同一の信号を送出するようにすればよい。

なお、本実施の形態では、隣接する漏洩同軸ケーブルをグループ化することとしたが、これにかぎらず、どのようなグループ化を行ってもよい。図１３に別のグループ化を行う例を示す。グループ化の対象が異なる以外は図９の構成と同様である。図１３の例では、漏洩同軸ケーブル２−１と３−１をグループ化し、以下、同様に２−ｉと３−ｉをグループ化し、４−ｉと５−ｉをグループ化する。すなわち、線路９−１，９−２の片側の漏洩同軸ケーブルともう一方の側に敷設される漏洩同軸ケーブルで１つのグループとする。

そして、図９の場合と同様に、同一グループ内の漏洩同軸ケーブルには同一の送信信号を送信ダイバーシチ処理した信号を出力し、グループ単位に空間分割多重処理を行う。この例では、移動局８ｂ−１と移動局８ｂ−２がすれ違うときに、片側の漏洩電波が受信できなくても受信信号に欠損は無い。

なお、本実施の形態では、基地局１ｂ−１，１ｂ−２に接続される漏洩同軸ケーブルの本数を両側にｎ本ずつとし、移動局８ｂ−１，８ｂ−２の左右のアンテナをｍ本ずつとしているが、ｎは２以上、ｍは１以上であればどのような数値でもよい。

以上のように、本実施の形態では、移動局８ｂ−１の進行方向の左右両側に各々複数の漏洩同軸ケーブルを敷設するようにし、基地局１ｂ−１，１ｂ−２において送信ダイバーシチ処理と空間分割多重処理を行うようにした。このため、移動局８ｂ−１が、漏洩電波干渉区間６−ｎの位置において他の移動局８ｂ−２とすれ違うときにも通信を継続でき、さらに、伝送品質の向上と伝送容量を増大が可能となる。

実施の形態４．
図１４は、本発明にかかる移動体無線通信システムの実施の形態４の機能構成例を示す図である。図１４に示すように、本実施の形態の移動体無線通信システムは、実施の形態１の移動体無線通信システムの漏洩同軸ケーブル２−１〜２−ｎ，３−１〜３−ｎ，４−１〜４−ｎ，５−１〜５−ｎを漏洩同軸ケーブル２ａ−１〜２ａ−ｎ，３ａ−１〜３ａ−ｎ，４ａ−１〜４ａ−ｎ，５ａ−１〜５ａ−ｎに替えているが、それ以外は実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の機能のものは、同一の符号を付して説明を省略する。また、漏洩電波４０−１〜４０−ｎは、本実施の形態において漏洩同軸ケーブル４ａ−１〜４ａ−ｎから送出される漏洩電波であり、漏洩電波３０−１〜３０−ｎは、本実施の形態において漏洩同軸ケーブル３ａ−１〜３ａ−ｎから送出される漏洩電波である。

本実施の形態では、同一線上に敷設される漏洩同軸ケーブル２ａ−ｉと漏洩同軸ケーブル４ａ−ｉの終端区間をオーバーラップさせる。また、漏洩同軸ケーブル３ａ−ｉと漏洩同軸ケーブル５ａ−ｉの終端区間をオーバーラップさせる。同様に、漏洩同軸ケーブルの終端区間では漏洩電波の電界強度が弱まるが、このように、終端区間をオーバーラップさせることにより、放射される漏洩電波の電界強度の低下を防ぐことができる。本実施の形態の送信動作および受信動作は実施の形態１と同様である。

なお、本実施の形態では、実施の形態１の基地局１−１，１−２と移動局８−１，８−２を備えることとしたが、これらに替えて、実施の形態２の基地局１ａ−１，１ａ−２と移動局８ａ−１，８ａ−２を用いてもよい。この場合、送信動作および受信動作は実施の形態２と同様である。また、同様に、実施の形態３の１ｂ−１，１ｂ−２と移動局８ｂ−１，８ｂ−２を用いてもよい。この場合、送信動作および受信動作は実施の形態３と同様である。

以上のように、本実施の形態では、移動局８−１の進行方向の左右両側に各々複数の漏洩同軸ケーブルを敷設して、漏洩同軸ケーブル終端区間をオーバーラップさせ、基地局１−１，１−２で送信ダイバーシチ処理を行うようにした。このため、漏洩電波干渉区間が存在せず、移動局８−１が他の移動局とすれ違うときにも通信が継続できる。また、移動局８−１が、オーバーラップ区間を走行するときには実施の形態１に比べてさらに通信性能を向上させることができる。

以上のように、本発明にかかる移動体無線通信システムは、漏洩同軸ケーブルを用いた移動体無線通信システムに有用であり、特に、線路または道路などに沿って敷設された漏洩同軸ケーブルを用いた移動体無線通信システムに適している。

実施の形態１の移動体無線通信システムの機能構成例を示す図である。 実施の形態１の基地局の機能構成例を示す図である。 実施の形態１の移動局の機能構成例を示す図である。 実施の形態１において移動局がすれ違う例を示す図である。 実施の形態２の移動体無線通信システムの機能構成例を示す図である。 実施の形態２の基地局の機能構成例を示す図である。 実施の形態２の移動局の機能構成例を示す図である。 実施の形態２において移動局がすれ違う例を示す図である。 実施の形態３の移動体無線通信システムの機能構成例を示す図である。 実施の形態３の基地局の機能構成例を示す図である。 実施の形態３の移動局の機能構成例を示す図である。 実施の形態３において移動局がすれ違う例を示す図である。 実施の形態３の別のグループ化の例を示す図である。 実施の形態４の移動体無線通信システムの機能構成例を示す図である。 従来の移動体無線通信システムの構成例示す図である。

符号の説明

１−１，１−２，１ａ−１，１ａ−２，１ｂ−１，１ｂ−２ 基地局
２−１〜２−ｎ，３−１〜３−ｎ，４−１〜４−ｎ，５−１〜５−ｎ 漏洩同軸ケーブル
６−１〜６−ｎ，７−１〜７−ｎ 漏洩電波干渉区間
８−１，８−２，８ａ−１，８ａ−２，８ｂ−１，８ｂ−２ 移動局
９−１，９−２ 線路
１０ 送信信号生成装置
１１，１１ａ 送信ダイバーシチ送信処理装置
１２ 分配器
１３，１３ａ 送信信号多重化処理装置
２１−１〜２１−ｍ，２２−１〜２２−ｍ アンテナ
２３，２３ａ 送信ダイバーシチ受信処理装置
２４，２４ａ 受信信号分離処理装置
３０−１〜３０−ｎ，４０−１〜４０−ｎ，３０ａ−１〜３０ａ−ｎ，４０ａ−１〜４０ａ−ｎ，３０ｂ−１〜３０ｂ−ｎ，４０ｂ−１〜４０ｂ−ｎ 漏洩電波
３１−１〜３１−ｍ，４１−１〜４１−ｍ，３１ａ−１〜３１ａ−ｍ，４１ａ−１〜４１ａ−ｍ，３１ｂ−１〜３１ｂ−ｍ，４１ｂ−１〜４１ｂ−ｍ 受信信号

Claims (8)

1. 送信信号を生成する基地局と、
   移動方向に対して左右両側にアンテナを備え、前記送信信号を受信する移動局と、
   前記移動局の移動経路と並列に前記移動経路の左右両側にそれぞれ複数本敷設され、かつ前記基地局に接続され、前記送信信号を漏洩電波として送信する漏洩同軸ケーブルと、
   を含み、
   前記移動局が、前記送信信号として前記漏洩電波を受信することを特徴とする移動体無線通信システム。
2. 前記漏洩同軸ケーブルは、隣接する他の基地局に接続される漏洩同軸ケーブルの延長線上に敷設され、さらに、前記隣接する他の基地局に接続される漏洩同軸ケーブルとの境界が前記移動経路の伸張方向に対して重ならない位置となるように敷設されることを特徴とする請求項１に記載の移動体無線通信システム。
3. 前記漏洩同軸ケーブルは、隣接する他の基地局に接続される漏洩同軸ケーブルとたがいに終端から所定の長さ分オーバーラップするように敷設されることを特徴とする請求項１に記載の移動体無線通信システム。
4. 前記基地局の送信信号の生成処理を、送信ダイバーシチの送信処理とし、
   前記移動局は、前記漏洩電波を用いて送信ダイバーシチの受信処理を行うことを特徴とする請求項１、２または３に記載の移動体無線通信システム。
5. 前記基地局の送信信号の生成処理を、空間分割多重処理とし、
   前記移動局は、前記漏洩電波を用いて信号分離処理を行うことを特徴とする請求項１、２または３に記載の移動体無線通信システム。
6. 前記基地局の送信信号の生成処理を、送信ダイバーシチの送信処理および空間分割多重処理とし、
   前記移動局は、前記漏洩電波を用いて信号分離処理および送信ダイバーシチの受信処理を行うことを特徴とする請求項１、２または３に記載の移動体無線通信システム。
7. 同一の前記基地局に接続された隣接する２つ以上の漏洩同軸ケーブルを１つのグループとし、
   前記送信信号の生成処理として、前記グループを送信ダイバーシチの送信処理単位とし、前記グループ内の漏洩電波を用いて１つの送信信号に対する送信ダイバーシチを形成し、グループ間で空間多重分割処理を行うことを特徴とする請求項６に記載の移動体無線通信システム。
8. 同一の前記基地局に接続された前記移動経路に対して異なる側に敷設された漏洩同軸ケーブルを含む２つ以上の漏洩同軸ケーブルを１つのグループとし、
   前記送信信号の生成処理として、前記グループを送信ダイバーシチの送信処理単位とし、前記グループ内の漏洩電波を用いて１つの送信信号に対する送信ダイバーシチを形成し、グループ間で空間多重分割処理を行うことを特徴とする請求項６に記載の移動体無線通信システム。

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