JP6637910B2 - Moving cell base station and mobile - Google Patents

Moving cell base station and mobile Download PDF

Info

Publication number
JP6637910B2
JP6637910B2 JP2017002191A JP2017002191A JP6637910B2 JP 6637910 B2 JP6637910 B2 JP 6637910B2 JP 2017002191 A JP2017002191 A JP 2017002191A JP 2017002191 A JP2017002191 A JP 2017002191A JP 6637910 B2 JP6637910 B2 JP 6637910B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
base station
directional antenna
moving
wireless communication
moving cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017002191A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018113554A (en
Inventor
山口 良
山口  良
真行 宮下
真行 宮下
和馬 豊見本
和馬 豊見本
潤一 中島
潤一 中島
吉野 仁
仁 吉野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SoftBank Corp
Original Assignee
SoftBank Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SoftBank Corp filed Critical SoftBank Corp
Priority to JP2017002191A priority Critical patent/JP6637910B2/en
Publication of JP2018113554A publication Critical patent/JP2018113554A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6637910B2 publication Critical patent/JP6637910B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、無線通信装置及びその無線通信装置を備えた移動体に関するものである。   The present invention relates to a wireless communication device and a moving object including the wireless communication device.

従来、移動可能な車両(自動車)などの移動体に搭載される移動通信や放送受信などの無線通信装置の車載アンテナにおいては、スリーブアンテナなどの水平面内無指向性アンテナ(以下「オムニアンテナ」ともいう。)が多用されている(例えば、特許文献1、2参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, in-vehicle antennas for wireless communication devices such as mobile communication and broadcast reception mounted on a movable body such as a movable vehicle (automobile), are omnidirectional antennas in a horizontal plane such as a sleeve antenna (hereinafter referred to as “omni antennas”). (See, for example, Patent Documents 1 and 2).

上記オムニアンテナが多用されている理由は、無線通信装置が搭載された移動体の向きと移動通信や放送受信など電波の受信(送信)の方向とが変化することや、その移動体を中心とした移動通信の電波の到来方向(放射方向)の分布がJakesモデルで近似できるように全方位でほぼ一様になることに起因している。また、同様な理由により、マクロセル基地局のような固定配置の基地局の場合と比較して短い距離で通信品質向上のための空間ダイバーシチが可能となる。このため、移動体に搭載される車載アンテナではオムニアンテナを素子アンテナとして複数設けた空間ダイバーシチ構成が主流である。   The reason that the omni antenna is often used is that the direction of a mobile body equipped with a wireless communication device and the direction of radio wave reception (transmission) such as mobile communication and broadcast reception change, This is because the distribution of the arrival direction (radiation direction) of the radio wave of mobile communication becomes almost uniform in all directions so that it can be approximated by the Jakes model. Further, for the same reason, spatial diversity for improving communication quality can be achieved in a shorter distance as compared with the case of a fixedly arranged base station such as a macrocell base station. For this reason, a space diversity configuration in which a plurality of omni antennas are provided as element antennas in a vehicle-mounted antenna mounted on a moving body is mainly used.

しかしながら、上記従来のオムニアンテナを用いて無線通信装置が搭載された移動体の移動に伴う通信品質向上のためのドップラーダイバーシチを利用しようとすると、無線通信装置を搭載した移動体の移動に伴って発生する無線通信の受信信号におけるドップラー周波数シフトが広がり(例えば、最大ドップラー周波数の2倍に広がり)、無線通信のスループットが低下するおそれがある。   However, when trying to use Doppler diversity for improving the communication quality accompanying the movement of the moving object equipped with the wireless communication device using the conventional omni antenna, the movement of the moving object equipped with the wireless communication device is accompanied by the movement of the moving object equipped with the wireless communication device. The Doppler frequency shift in the generated received signal of the wireless communication is widened (for example, twice as large as the maximum Doppler frequency), and the throughput of the wireless communication may be reduced.

本発明の一態様に係る無線通信装置は、移動体に装着可能な無線通信装置であって、前記移動体が主に移動する主移動方向を基準にして互いに異なる複数の方向に指向性を有する複数の指向性アンテナと、前記移動体の移動時に前記複数の指向性アンテナそれぞれに対応する複数のドップラー周波数シフトを検出する周波数シフト検出部と、前記複数のドップラー周波数シフトの検出結果に基づいて、該ドップラー周波数シフトを補償するように、前記複数の指向性アンテナそれぞれを介した受信信号及び送信信号の少なくとも一方を処理する複数の信号処理部と、を備える。
前記無線通信装置において、前記複数の指向性アンテナは、前記移動体の主移動方向に向いた指向性を有する前方指向性アンテナと、前記移動体の主移動方向とは逆方向に向いた指向性を有する後方指向性アンテナとを含み、前記周波数シフト検出部は、前記移動体の移動時に前記前方指向性アンテナ及び前記後方指向性アンテナそれぞれに対応する2つのドップラー周波数シフトを検出し、前記信号処理部は、前記前方指向性アンテナに対応するドップラー周波数シフトの検出結果に基づいて、該ドップラー周波数シフトを補償するように、前記前方指向性アンテナを介した受信信号及び送信信号の少なくとも一方を処理する前方指向性アンテナ用の信号処理部と、前記後方指向性アンテナに対応するドップラー周波数シフトの検出結果に基づいて、該ドップラー周波数シフトを補償するように、前記後方指向性アンテナを介した受信信号及び送信信号の少なくとも一方を処理する後方指向性アンテナ用の信号処理部とを有してもよい。
また、前記無線通信装置において、前記複数の指向性アンテナは、前記移動体の主移動方向と交差する方向における一方の側方に指向性を有する第1の側方指向性アンテナと、前記移動体の他の側方に指向性を有する第2の側方指向性アンテナとを有し、前記周波数シフト検出部は、前記移動体の移動時に前記第1の側方指向性アンテナ及び前記第2の側方指向性アンテナそれぞれに対応する2つのドップラー周波数シフトを検出し、前記信号処理部は、前記第1の側方指向性アンテナに対応するドップラー周波数シフトの検出結果に基づいて、該ドップラー周波数シフトを補償するように、前記第1の側方指向性アンテナを介した受信信号及び送信信号の少なくとも一方を処理する第1の側方指向性アンテナ用の信号処理部と、前記第2の側方指向性アンテナに対応するドップラー周波数シフトの検出結果に基づいて、該ドップラー周波数シフトを補償するように、前記第2の側方指向性アンテナを介した受信信号及び送信信号の少なくとも一方を処理する第2の側方指向性アンテナ用の信号処理部とを有してもよい。
また、前記無線通信装置において、前記信号処理部は、前記ドップラー周波数シフトの検出結果に基づいて、該ドップラー周波数シフトを補償するように前記受信信号及び前記送信信号の少なくとも一方の周波数を変換するものであってもよい。
また、前記無線通信装置は、移動通信システムの固定配置の基地局との間でバックホール回線の無線通信を行う移動型の基地局、移動通信システムの基地局と無線通信する移動局、又は、放送送信局から送信された放送電波を受信する放送受信装置であってもよい。
また、前記無線通信装置が装着可能な移動体は、乗用車、バス、トラック若しくは自動二輪車を含む自動車、線路上を走行する鉄道車両、航空機又は船舶であってもよい。
A wireless communication device according to one embodiment of the present invention is a wireless communication device that can be mounted on a mobile object, and has directivity in a plurality of different directions with respect to a main movement direction in which the mobile object mainly moves. A plurality of directional antennas, a frequency shift detection unit that detects a plurality of Doppler frequency shifts corresponding to each of the plurality of directional antennas when the mobile body moves, based on a detection result of the plurality of Doppler frequency shifts, A plurality of signal processing units for processing at least one of a reception signal and a transmission signal via each of the plurality of directional antennas so as to compensate for the Doppler frequency shift.
In the wireless communication device, the plurality of directional antennas include a forward directional antenna having directivity directed in a main movement direction of the moving object, and a directivity directed in a direction opposite to the main movement direction of the moving object. The frequency shift detecting unit detects two Doppler frequency shifts corresponding to the front directional antenna and the rear directional antenna when the moving body moves, and performs the signal processing. The unit processes at least one of a reception signal and a transmission signal via the front directional antenna based on a detection result of the Doppler frequency shift corresponding to the front directional antenna so as to compensate for the Doppler frequency shift. A signal processing unit for a forward directional antenna, and a detection result of a Doppler frequency shift corresponding to the backward directional antenna. Zui, as to compensate for the Doppler frequency shift may have a signal processing unit for the rear directional antenna for processing at least one of the received signal and the transmitted signal via the rear directional antenna.
Further, in the wireless communication device, the plurality of directional antennas include a first side directional antenna having directivity on one side in a direction intersecting a main movement direction of the moving body; A second side directional antenna having directivity on the other side, and wherein the frequency shift detection unit is configured to control the first side directional antenna and the second side directional antenna when the moving body moves. Detecting two Doppler frequency shifts corresponding to the respective lateral directional antennas, wherein the signal processing unit performs the Doppler frequency shift based on a detection result of the Doppler frequency shift corresponding to the first lateral directional antenna; And a signal processing unit for a first side directional antenna that processes at least one of a reception signal and a transmission signal via the first side directional antenna so as to compensate for the second side directional antenna. Processing at least one of a reception signal and a transmission signal via the second side directional antenna based on a detection result of the Doppler frequency shift corresponding to the directional antenna so as to compensate for the Doppler frequency shift. A signal processing unit for the second side directional antenna.
In the wireless communication device, the signal processing unit may convert at least one frequency of the reception signal and the transmission signal based on a detection result of the Doppler frequency shift so as to compensate for the Doppler frequency shift. It may be.
Further, the wireless communication apparatus is a mobile base station that performs wireless communication of a backhaul line with a fixedly arranged base station of a mobile communication system, a mobile station that performs wireless communication with a base station of a mobile communication system, or A broadcast receiving device that receives a broadcast wave transmitted from a broadcast transmitting station may be used.
Further, the moving body to which the wireless communication device can be mounted may be a car, including a passenger car, a bus, a truck, or a motorcycle, a railroad vehicle running on a track, an aircraft, or a ship.

本発明の他の態様に係る移動体は、前記無線通信装置のいずれかを備える移動体である。前記移動体は、乗用車、バス、トラック若しくは自動二輪車を含む自動車、線路上を走行する鉄道車両、航空機又は船舶であってもよい。   A moving object according to another aspect of the present invention is a moving object including any of the wireless communication devices. The moving object may be an automobile including a passenger car, a bus, a truck, or a motorcycle, a railroad vehicle running on a track, an aircraft, or a ship.

本発明によれば、無線通信のスループット低下を抑制しつつドップラーダイバーシチを利用して通信品質の向上を図ることができる。   Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to improve communication quality by using Doppler diversity while suppressing a decrease in throughput of wireless communication.

本発明の一実施形態に係る移動体(自動車)に組み込まれた無線通信装置(移動型の基地局)を含む通信システムの一例を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an example of a communication system including a wireless communication device (mobile base station) incorporated in a mobile object (automobile) according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る通信システムの他の例を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating another example of the communication system according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る通信システムの更に他の例を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing still another example of the communication system according to the embodiment of the present invention. 本実施形態に係るムービングセル基地局の基地局装置の一構成例を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a base station device of a moving cell base station according to the embodiment. 本実施形態に係るムービングセル基地局の基地局装置の他の構成例を示すブロック図。FIG. 9 is a block diagram showing another configuration example of the base station device of the moving cell base station according to the present embodiment. 本実施形態に係るムービングセル基地局の基地局装置の更に他の構成例を示すブロック図。FIG. 9 is a block diagram showing still another example of the configuration of the base station device of the moving cell base station according to the embodiment. (a)は比較例に係る移動中の自動車に組み込まれた無線通信装置に到来している固定基地局からの電波の分布(到来波分布)を模式的に示した説明図。(b)及び(c)はそれぞれ、同無線通信装置が組み込まれた自動車の停止中及び移動中にオムニアンテナによって受信される受信信号の周波数分布の一例を示す説明図。(A) is an explanatory view schematically showing a distribution (arriving wave distribution) of radio waves from a fixed base station arriving at a wireless communication device incorporated in a moving automobile according to a comparative example. (B) and (c) are explanatory diagrams each showing an example of a frequency distribution of a reception signal received by an omni antenna while the automobile incorporating the wireless communication device is stopped and moving. (a)は本実施形態に係る移動中の自動車に組み込まれたムービングセル基地局に到来している固定基地局からの電波の分布(到来波分布)を模式的に示した説明図。(b)は同ムービングセル基地局の移動中に前方指向性アンテナ及び後方指向性アンテナによって受信される受信信号の周波数分布の一例を示す説明図。FIG. 3A is an explanatory diagram schematically showing a distribution (arriving wave distribution) of radio waves from a fixed base station arriving at a moving cell base station incorporated in a moving automobile according to the present embodiment. (B) is an explanatory view showing an example of a frequency distribution of a received signal received by a forward directional antenna and a backward directional antenna while the moving cell base station is moving. 本実施形態に係るドップラーダイバーシチ機能を有するムービングセル基地局の基地局装置における第1無線通信部の一構成例を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a first wireless communication unit in a base station device of a moving cell base station having a Doppler diversity function according to the embodiment. 本実施形態に係るムービングセル基地局の基地局装置における第2無線通信部の一構成例を示すブロック図。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of a second wireless communication unit in the base station device of the moving cell base station according to the embodiment. (a)は他の実施形態に係る移動中の自動車に組み込まれたムービングセル基地局に到来している固定基地局からの電波の分布(到来波分布)を模式的に示した説明図。(b)は同ムービングセル基地局の移動中に側方指向性アンテナによって受信される受信信号の周波数分布の一例を示す説明図。(A) is an explanatory view schematically showing a distribution (arriving wave distribution) of radio waves from a fixed base station arriving at a moving cell base station incorporated in a moving automobile according to another embodiment. (B) is an explanatory view showing an example of a frequency distribution of a received signal received by the side directional antenna while the moving cell base station is moving. (a)は更に他の実施形態に係る移動中の自動車に組み込まれたムービングセル基地局に到来している固定基地局からの電波の分布(到来波分布)を模式的に示した説明図。(b)は同ムービングセル基地局の移動中に前方指向性アンテナ、後方指向性アンテナ及び側方指向性アンテナによって受信される受信信号の周波数分布の一例を示す説明図。(A) is an explanatory view schematically showing a distribution (arriving wave distribution) of radio waves from a fixed base station arriving at a moving cell base station incorporated in a moving automobile according to still another embodiment. (B) is an explanatory view showing an example of a frequency distribution of a received signal received by a forward directional antenna, a backward directional antenna, and a side directional antenna while the moving cell base station is moving. 更に他の実施形態に係る移動体(自動車)に組み込まれた無線通信装置(移動局)を含む通信システムの一例を示す説明図。FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of a communication system including a wireless communication device (mobile station) incorporated in a mobile object (car) according to still another embodiment.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1〜3はそれぞれ、本発明の一実施形態に係る移動体に組み込まれた無線通信装置(移動型の基地局)を含む通信システムの一例を示す説明図である。本実施形態の通信システムは、セルラー方式の移動通信網10に接続された固定基地局20と、移動体である自動車(乗用車、トラック、バスなど)40に搭載される無線通信装置としての移動型の基地局(以下「ムービングセル基地局」という。)30と、ムービングセル基地局30を管理する管理装置60とを備える。なお、本実施形態では、移動体が自動車40である場合について説明するが、本実施形態における移動体は、自動車のほか、線路上を走行する鉄道車両、航空機又は船舶であってもよい。また、図1の通信システムは、固定基地局20がマクロセル基地局の例であるが、固定基地局20はスモールセル基地局などであってもよい。管理装置60は、単一のサーバなどのコンピュータ装置で構成してもよいし、複数のサーバなどのコンピュータ装置が互いに連携して処理するように構成してもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 3 are explanatory diagrams each showing an example of a communication system including a wireless communication device (mobile base station) incorporated in a mobile object according to an embodiment of the present invention. The communication system according to the present embodiment includes a fixed base station 20 connected to a cellular mobile communication network 10 and a mobile type as a wireless communication device mounted on an automobile (passenger car, truck, bus, etc.) 40 as a mobile body. (Hereinafter referred to as “moving cell base station”) 30 and a management device 60 that manages the moving cell base station 30. In the present embodiment, the case where the moving body is the automobile 40 will be described. However, the moving body in the present embodiment may be a railway vehicle, an aircraft, or a ship traveling on a track, in addition to the automobile. Also, in the communication system of FIG. 1, the fixed base station 20 is an example of a macro cell base station, but the fixed base station 20 may be a small cell base station or the like. The management device 60 may be configured by a computer device such as a single server, or may be configured so that computer devices such as a plurality of servers perform processing in cooperation with each other.

図1の通信システムにおいて、ムービングセル基地局30は、自動車40の少なくとも外側の周辺エリアおよび自動車40の車内をカバーする移動型のセル(以下「ムービングセル」という。)30Aを形成し、そのムービングセル30A内に位置する移動局としてのユーザ装置50と、固定基地局20、固定基地局20がエリアカバーするエリア20Aに在圏するユーザ装置又は他の移動体に設置された他の基地局との間の通信を中継する。ムービングセル30Aは、自動車40の外側の周辺エリアと、自動車40の内側エリアとを含んでもよい。ムービングセル30Aのセル径は例えば100mであり、20m以下〜50m以下であってもよい。   In the communication system of FIG. 1, the moving cell base station 30 forms a mobile cell (hereinafter, referred to as a “moving cell”) 30A that covers at least an outer peripheral area of the automobile 40 and the inside of the automobile 40, and the moving cell 30A. A user apparatus 50 as a mobile station located in the cell 30A, a fixed base station 20, a user apparatus located in an area 20A covered by the fixed base station 20, or another base station installed in another mobile body. Relays communications between The moving cell 30 </ b> A may include a peripheral area outside the automobile 40 and an inside area of the automobile 40. The cell diameter of the moving cell 30A is, for example, 100 m, and may be 20 m or less to 50 m or less.

ムービングセル基地局30は、基地局装置300と、固定基地局20又は他の移動体に設置された他のムービングセル基地局30との間で無線通信を行うための複数の第1アンテナ311、312と、基地局装置300が形成するムービングセル30Aにおいて移動通信の一般ユーザが使用するユーザ装置50と無線通信を行う第2アンテナ315とを備える。第1アンテナ311,312及び第2アンテナ315は、自動車40の本体、例えばフロントグリル、ボディ背面部、バンパー部、屋根の平面部分、他の用途のアンテナが組み込まれた屋根後部のシャークアンテナ部、又はピラー部分に設けられている。第1アンテナ311,312及び第2アンテナ315は、共用のアンテナでもよい。   The moving cell base station 30 includes a plurality of first antennas 311 for performing wireless communication between the base station device 300 and the fixed base station 20 or another moving cell base station 30 installed in another mobile body. 312, and a second antenna 315 that performs wireless communication with a user device 50 used by a general user of mobile communication in a moving cell 30A formed by the base station device 300. The first antennas 311 and 312 and the second antenna 315 are a main body of the automobile 40, for example, a front grille, a body rear portion, a bumper portion, a flat portion of a roof, a shark antenna portion at a rear portion of a roof in which antennas for other applications are incorporated, Or it is provided in the pillar portion. The first antennas 311 and 312 and the second antenna 315 may be shared antennas.

第1アンテナ311,312は、自動車40が主に移動する主移動方向を基準にして互いに異なる複数の方向に単指向性を有する複数の指向性アンテナである。図示の例において、複数の第1アンテナ311,312のうち、一方の第1アンテナ311は、自動車40の主移動方向である前方向Fに向いた指向性を有する前方指向性アンテナであり、他方の第1アンテナ312は、自動車40の主移動方向とは逆方向である後方向Bに向いた指向性を有する後方指向性アンテナである。第1アンテナ311,312はそれぞれ、例えばパッチアンテナやマイクロストリップアンテナ等の平面アンテナで構成してもよい。   The first antennas 311 and 312 are a plurality of directional antennas having unidirectionality in a plurality of directions different from each other based on a main movement direction in which the automobile 40 mainly moves. In the illustrated example, one of the plurality of first antennas 311 and 312 is a front directional antenna having a directivity directed to the front direction F which is the main movement direction of the automobile 40, and the other. The first antenna 312 is a backward directional antenna having a directivity directed in a rearward direction B which is opposite to the main moving direction of the automobile 40. Each of the first antennas 311 and 312 may be configured by a planar antenna such as a patch antenna or a microstrip antenna.

また、第1アンテナ311、312は、複数のアンテナエレメントを用いたビームフォーミング機能を有してもよい。また、本実施形態では、第2アンテナ315としてオムニアンテナを用いているが、第2アンテナ315は、第1アンテナと同様に前方指向性アンテナと後方指向性アンテナとで構成してもよい。この場合、第2アンテナ315は、アンテナビームの数及び方向を制御可能なビームフォーミング機能を有するものであってもよい。   Further, the first antennas 311 and 312 may have a beam forming function using a plurality of antenna elements. Further, in the present embodiment, an omni antenna is used as the second antenna 315, but the second antenna 315 may be composed of a front directional antenna and a rear directional antenna, like the first antenna. In this case, the second antenna 315 may have a beam forming function capable of controlling the number and direction of the antenna beams.

図1において、基地局装置300は例えば自動車40のトランクの中、ダッシュボードの内部、シートの下側などに設置される。基地局装置300は、自装置内に電源(バッテリー)を備えてもよいが、自動車40側のバッテリーから電力の供給を受けてもよい。自動車40側のバッテリーから電力の供給を受ける場合、バッテリーから基地局装置300への電力の供給は、バッテリーへの充電が停止される自動車40の駆動停止(OFF)から所定時間(例えば1時間)が経過したときに自動停止されるようにしてもよい。   In FIG. 1, a base station device 300 is installed, for example, in a trunk of an automobile 40, inside a dashboard, below a seat, or the like. The base station apparatus 300 may include a power supply (battery) in its own apparatus, or may receive power supply from a battery on the automobile 40 side. When power is supplied from the battery on the side of the vehicle 40, the supply of power from the battery to the base station device 300 is performed for a predetermined time (for example, one hour) from the driving stop (OFF) of the vehicle 40 in which charging of the battery is stopped. May be automatically stopped when elapses.

また、図1の通信システムにおいて、ムービングセル基地局30は、固定基地局20の無線中継局として機能するリピーター機能を有するものであってもよい。また、ムービングセル基地局30は、他の基地局と識別可能な基地局識別情報(セルID)が割り当てられ、固定基地局20を介して移動通信網10のバックホール回線に接続することができる機能を有してもよい。   In the communication system of FIG. 1, the moving cell base station 30 may have a repeater function that functions as a wireless relay station of the fixed base station 20. The moving cell base station 30 is assigned base station identification information (cell ID) that can be identified from other base stations, and can be connected to the backhaul line of the mobile communication network 10 via the fixed base station 20. It may have a function.

図2は、自動車40に搭載されたムービングセル基地局30が、衛星局(人工衛星)20を介して地上と通信を行う固定基地局としての衛星基地局22と、ユーザ装置50との通信を中継する通信システムの構成例である。   FIG. 2 shows that a moving cell base station 30 mounted on an automobile 40 performs communication between a user equipment 50 and a satellite base station 22 as a fixed base station that communicates with the ground via a satellite station (artificial satellite) 20. 3 is a configuration example of a communication system for relaying.

また、図3は、自動車40に搭載されたムービングセル基地局30が、係留気球23に設けた係留気球中継局(無線中継局)24を介して地上と通信を行う固定基地局25と、ユーザ装置50との通信を中継する通信システムの構成例である。   Also, FIG. 3 shows that a moving cell base station 30 mounted on an automobile 40 has a fixed base station 25 that communicates with the ground via a mooring balloon relay station (wireless relay station) 24 provided at a mooring balloon 23, 2 is a configuration example of a communication system that relays communication with a device 50.

図4〜図6はそれぞれ、本実施形態に係るムービングセル基地局30の基地局装置300の構成例を示すブロック図である。
図4において、ムービングセル基地局30の基地局装置300は、自動車40に設置可能に構成され、第1アンテナ311,312を介して固定基地局20又は他の移動体に設置された他の基地局装置との間で無線通信を行う第1無線通信部302と、第2アンテナ315を介してユーザ装置50との間で無線通信を行う第2無線通信部304と、中継制御部306とを備える。中継制御部306は、自動車40の少なくとも外側の周辺エリアにムービングセル30Aを形成し、ムービングセル30A内に位置するユーザ装置50と固定基地局20又は他の移動体に設置された他の基地局装置との間の通信を中継するように、第1無線通信部302及び第2無線通信部304を制御する。
4 to 6 are block diagrams each illustrating a configuration example of the base station device 300 of the moving cell base station 30 according to the present embodiment.
In FIG. 4, base station apparatus 300 of moving cell base station 30 is configured to be installable in automobile 40, and is installed in fixed base station 20 or another base installed in another mobile body via first antennas 311 and 312. A first wireless communication unit 302 that performs wireless communication with the station device, a second wireless communication unit 304 that performs wireless communication with the user device 50 via the second antenna 315, and a relay control unit 306. Prepare. The relay control unit 306 forms the moving cell 30A at least in a peripheral area outside the automobile 40, and the user apparatus 50 located in the moving cell 30A and the fixed base station 20 or another base station installed in another mobile body. The first wireless communication unit 302 and the second wireless communication unit 304 are controlled so as to relay communication with the device.

基地局装置300は、自装置内に電源(バッテリー)を備えてもよいが、図5に示すように自動車40側のバッテリー41から電力の供給を受けてもよい。この場合、バッテリー41から自基地局装置への電力の供給は、バッテリー41の充電残容量が所定容量以下にならないように、バッテリー41への充電が停止される自動車40のキーOFF(駆動停止)から所定時間(例えば1時間)が経過したときに自動停止するように制御してもよい。この自動停止するまでの時間は、バッテリー41の充電残容量などに基づいて設定してもよい。   The base station apparatus 300 may include a power supply (battery) in its own apparatus, or may receive power supply from the battery 41 of the automobile 40 as shown in FIG. In this case, the power supply from the battery 41 to the own base station apparatus is performed by the key OFF (stop of driving) of the automobile 40 in which the charging of the battery 41 is stopped so that the remaining charge capacity of the battery 41 does not fall below the predetermined capacity. May be controlled so as to automatically stop when a predetermined time (for example, one hour) has elapsed from the start. The time until the automatic stop may be set based on the remaining charge of the battery 41 or the like.

ムービングセル基地局30において、固定基地局20との間の無線通信に用いる周波数帯と、ユーザ装置50との間の無線通信に用いる周波数帯とは互いに異なってもよい。例えば、固定基地局20との間の無線通信に用いる周波数帯として、第5世代の移動通信システムで用いられる28GHz帯、5GHz帯又は4.2GHz帯を用い、ユーザ装置50との間の無線通信に用いる周波数帯として2.6GHz帯、700MHz帯又は2GHz帯を用いてもよい。このように互いに異なる周波数帯を用いることにより、ムービングセル基地局30は、固定基地局20との無線通信とユーザ装置50との無線通信との間の干渉を回避しながら各無線通信を確実に行うことができる。   In the moving cell base station 30, the frequency band used for wireless communication with the fixed base station 20 and the frequency band used for wireless communication with the user device 50 may be different from each other. For example, as a frequency band used for wireless communication with the fixed base station 20, a 28 GHz band, a 5 GHz band, or a 4.2 GHz band used in the fifth generation mobile communication system is used, and the wireless communication with the user apparatus 50 is performed. A 2.6 GHz band, a 700 MHz band, or a 2 GHz band may be used as a frequency band used for the above. By using different frequency bands as described above, the moving cell base station 30 reliably performs each wireless communication while avoiding interference between the wireless communication with the fixed base station 20 and the wireless communication with the user device 50. It can be carried out.

また、ムービングセル基地局30の基地局装置300は、第1無線通信部302の固定基地局20に対する送信電力及び受信感度がユーザ装置50の固定基地局20に対する送信電力及び受信感度よりも高くなるように構成してもよい。この場合、ユーザ装置50が通信可能な固定基地局20のセル20Aのセル境界のエリアやその近傍の圏外エリアにおいて、ムービングセル基地局30は、固定基地局20との間でより高い通信品質で通信することができ、そのエリアにムービングセル30Aを形成することができる。従って、固定基地局20のセル20Aにおいて局所的なトラフィックのオフロードを確実に行うことができるともに、固定基地局20の数を増やすことなく移動通信のエリアを実質的に拡張できる。また、ムービングセル基地局30は、複数の固定基地局20と同時に接続し、複数の回線を設定し、ムービングセル基地局30と固定基地局20の間の回線の容量を大きくしてもよい(複数固定基地局サイトによる回線アグリゲーションによる固定基地局群とムービングセル基地局との間の回線容量の増大)。   In the base station apparatus 300 of the moving cell base station 30, the transmission power and the reception sensitivity of the first wireless communication unit 302 to the fixed base station 20 are higher than the transmission power and the reception sensitivity of the user apparatus 50 to the fixed base station 20. It may be configured as follows. In this case, in the cell boundary area of the cell 20A of the fixed base station 20 with which the user apparatus 50 can communicate and the out-of-service area near the cell boundary, the moving cell base station 30 has higher communication quality with the fixed base station 20. Communication is possible, and a moving cell 30A can be formed in the area. Accordingly, local offload of traffic can be reliably performed in the cell 20A of the fixed base station 20, and the area of mobile communication can be substantially expanded without increasing the number of fixed base stations 20. Also, the moving cell base station 30 may be connected simultaneously with the plurality of fixed base stations 20, set a plurality of lines, and increase the capacity of the line between the moving cell base station 30 and the fixed base station 20 ( Line capacity increase between a fixed base station group and a moving cell base station due to line aggregation by a plurality of fixed base station sites).

また、固定基地局20からの電波強度が弱い登山道や登山口の駐車場においても、その登山道を走行している自動車40や登山口の駐車場に駐車している自動車40に搭載されているムービングセル基地局30により、その自動車40の周辺にムービングセル30Aを形成できる。従って、登山道沿いにいるユーザや登山口の駐車場及びその周辺にいるユーザは、ムービングセル基地局30を介して移動通信サービスを利用することができる。   Further, even in a mountain road or a parking lot at a mountain entrance where the radio wave intensity from the fixed base station 20 is weak, the vehicle is mounted on the automobile 40 running on the mountain path or the automobile 40 parked in the mountain entrance parking lot. The moving cell base station 30 can form a moving cell 30 </ b> A around the vehicle 40. Therefore, a user along a mountain trail or a user at a parking lot at a mountain entrance or in the vicinity thereof can use the mobile communication service via the moving cell base station 30.

中継制御部306は、基地局装置300が無線中継局(リピーター)として機能するように制御するものであってもよい。また、中継制御部306は、他の基地局と識別可能な基地局識別情報(セルID)が割り当てられ、固定基地局20を介して移動通信網10のバックホール回線に接続するように制御するものであってもよい。   Relay control section 306 may control base station apparatus 300 to function as a wireless relay station (repeater). Further, the relay control unit 306 is assigned base station identification information (cell ID) that can be identified from other base stations, and performs control to connect to the backhaul line of the mobile communication network 10 via the fixed base station 20. It may be something.

また、中継制御部306は、次のように固定基地局20に対する自局30の移動に伴う第1ハンドオーバ処理と、自局30とユーザ装置50との間の相対移動に伴う第2ハンドオーバ処理とを同時並列処理可能に構成してもよい。例えば、中継制御部306は、複数の固定基地局20のセル20Aをまたがって自局30が移動するときに自局30による移動通信網10との接続を継続するハンドオーバー処理を行い、自局30に対してユーザ装置50が相対的に移動するときにユーザ装置50による移動通信網10との接続を継続するハンドオーバー処理を行うように制御してもよい。このようなダブルハンドオーバ処理により、自局30の移動に伴ってムービングセル30Aが形成される場合でも、ムービングセル30Aに在圏するユーザ装置50の移動通信網10への接続が切断されるのを回避できる。   Further, the relay control unit 306 performs a first handover process accompanying the movement of the own station 30 with respect to the fixed base station 20 and a second handover process accompanying the relative movement between the own station 30 and the user device 50 as follows. May be configured to allow simultaneous parallel processing. For example, the relay control unit 306 performs a handover process of continuing the connection with the mobile communication network 10 by the own station 30 when the own station 30 moves across the cells 20A of the plurality of fixed base stations 20. When the user device 50 relatively moves with respect to 30, the control may be performed such that a handover process for continuing the connection with the mobile communication network 10 by the user device 50 is performed. By such a double handover process, even when the moving cell 30A is formed as the own station 30 moves, the connection of the user apparatus 50 located in the moving cell 30A to the mobile communication network 10 is cut off. Can be avoided.

また、中継制御部306は、自局30によるムービングセル形成のON/OFF又はムービングセル形成時の送信電力を制御してもよい。この制御は、例えば、自局30の位置情報、自局30の姿勢情報、自局30の移動速度、自局30の周辺に位置する自動車40に設けられた他の基地局装置で形成される周辺セルの状況及び外部からの制御情報の少なくとも一つに基づいて行ってもよい。例えば、中継制御部306は、移動通信網10を介して管理装置60から受信した制御情報に基づいて、ムービングセル形成のON/OFF又はムービングセル形成時の送信電力を制御してもよい。ここで、自局30の位置情報、自局30の姿勢情報、自局30の移動速度などは、自局30の基地局装置300や自動車40の本体に設けられたGPS受信装置や方位センサの出力に基づいて判断したり、自局30の位置登録情報に基づいて判断したりすることができる。   Further, relay control section 306 may control ON / OFF of moving cell formation by own station 30 or transmission power at the time of moving cell formation. This control is formed by, for example, the position information of the own station 30, the attitude information of the own station 30, the moving speed of the own station 30, and another base station device provided in the automobile 40 located around the own station 30. This may be performed based on at least one of the situation of the neighboring cells and control information from the outside. For example, the relay control unit 306 may control the ON / OFF of the moving cell formation or the transmission power at the time of the moving cell formation based on the control information received from the management device 60 via the mobile communication network 10. Here, the position information of the own station 30, the attitude information of the own station 30, the moving speed of the own station 30, and the like are determined by the GPS receiver and the azimuth sensor provided in the base station device 300 of the own station 30 and the main body of the automobile 40. The determination can be made based on the output or based on the location registration information of the own station 30.

また、本実施形態に通信システムにおいて、固定基地局20の配置などに基づいて、自動車40の移動経路(例えば道路)上に、ユーザ端末50との無線通信で用いる周波数として同一周波数が隣り合わないように複数のゾーンを設定しておいてもよい。各ゾーンのサイズは、例えば複数のムービングセルが互いに重複しないように配置可能な程度のサイズに設定される。また、各ゾーンの長さは例えば50m〜1kmである。そして、このような複数のゾーンが設定された状態で、中継制御部306は、複数のゾーンごとに、自局30が位置するゾーンに設定されている周波数を用いてユーザ装置50と無線通信を行うように制御してもよい。例えば、中継制御部306は、上記複数のゾーンのいずれかのゾーン内に自動車40に入ったときに、自動車40が入ったゾーンに設定されている所定の周波数を用いてユーザ装置50と無線通信を行うように制御する。このようにゾーンごとに所定の周波数を用いてユーザ装置50と無線通信を行うことにより、各ゾーンを準静的なセルとみなすことができ、ユーザ端末50によるハンドオーバー処理の頻度を低減して負担を抑制できる。   Further, in the communication system according to the present embodiment, the same frequency as the frequency used in the wireless communication with the user terminal 50 is not adjacent to the moving route (for example, the road) of the automobile 40 based on the arrangement of the fixed base station 20 and the like. A plurality of zones may be set as described above. The size of each zone is set to a size such that a plurality of moving cells can be arranged so as not to overlap each other. The length of each zone is, for example, 50 m to 1 km. Then, in a state where the plurality of zones are set, the relay control unit 306 performs wireless communication with the user device 50 using the frequency set in the zone where the own station 30 is located for each of the plurality of zones. It may be controlled so as to perform. For example, when the relay control unit 306 enters the vehicle 40 in any one of the plurality of zones, the relay control unit 306 wirelessly communicates with the user device 50 using a predetermined frequency set in the zone where the vehicle 40 has entered. Is controlled to be performed. By performing wireless communication with the user device 50 using a predetermined frequency for each zone in this manner, each zone can be regarded as a quasi-static cell, and the frequency of handover processing by the user terminal 50 is reduced. The burden can be reduced.

また、ムービングセル基地局30の第2アンテナ370にビームフォーミング機能を持たせ、中継制御部306は、第2アンテナ370で形成されるビームの方向及び数の少なくとも一方を制御してもよい。このビームの方向などの制御は、例えば、自局30の位置情報、自局30の姿勢情報、自局30の移動速度、自局30の周辺に位置する自動車などの移動体に設けられた他の基地局装置で形成される周辺セルの状況及び外部からの制御情報の少なくとも一つに基づいて行うことができる。ここで、自局30の位置情報、自局30の姿勢情報、自局30の移動速度などは、自局30の基地局装置300や自動車40の本体に設けられたGPS受信装置や方位センサの出力に基づいて判断したり、自局30の位置登録情報に基づいて判断したりすることができる。特に、中継制御部306は、駐車場などで自局30と周辺の他の自動車に搭載された他のムービングセル基地局との間で連携して互いに異なる方向にビームを形成することにより、自局30と他のムービングセル基地局とで一つのセルを形成するように制御してもよい。この複数のムービングセル基地局による連携制御は、例えば、ムービングセル基地局を管理する管理装置60から移動通信網10を介して受信した制御情報に基づいて行うことができる。この制御情報は、例えば各ムービングセル基地局の位置情報や姿勢情報に基づいて決定される。   Further, the second antenna 370 of the moving cell base station 30 may have a beam forming function, and the relay control unit 306 may control at least one of the direction and the number of beams formed by the second antenna 370. The control of the direction of the beam and the like is performed, for example, on the location information of the own station 30, the attitude information of the own station 30, the moving speed of the own station 30, and other information provided on a moving body such as an automobile located around the own station 30. And the control information from outside from the surrounding cells formed by the base station device. Here, the position information of the own station 30, the attitude information of the own station 30, the moving speed of the own station 30, and the like are determined by the GPS receiver and the azimuth sensor provided in the base station device 300 of the own station 30 and the main body of the automobile 40. The determination can be made based on the output or based on the location registration information of the own station 30. In particular, the relay control unit 306 forms beams in mutually different directions in cooperation with the own station 30 and other moving cell base stations mounted on other nearby vehicles in a parking lot or the like, thereby forming the own station. Control may be performed so that the station 30 and another moving cell base station form one cell. The cooperation control by the plurality of moving cell base stations can be performed, for example, based on control information received via the mobile communication network 10 from the management device 60 that manages the moving cell base stations. The control information is determined based on, for example, position information and attitude information of each moving cell base station.

また、図6に示すように、基地局装置300は、ユーザ装置50、固定基地局20又は周辺の移動体の基地局装置との間で送受信するデータを処理するデータ処理部310を備え、データ処理部310を各種用途に用いて、ムービングセル基地局30を移動可能なローカルデータセンターとして機能させてもよい。   As shown in FIG. 6, the base station apparatus 300 includes a data processing unit 310 that processes data transmitted / received to / from the user apparatus 50, the fixed base station 20, or a base station of a nearby mobile unit. The processing unit 310 may be used for various purposes to cause the moving cell base station 30 to function as a movable local data center.

例えば、データ処理部310は、ユーザ装置50、固定基地局20若しくは周辺の自動車などの移動体の基地局装置に提供する提供情報、自局30を備える自動車40が位置するエリアに関するエリア情報のデータ、そのエリアの地図情報のデータ、エリアのナビゲーション用データ、エリアでの自動車40の移動体の自動運転用データ、自動車40で撮影された静止画又は動画の画像データ、周辺の自動車等の移動体で撮影された静止画又は動画の画像データ、周辺の自動車等の移動体に設けられた基地局装置で撮影された静止画又は動画の画像データ、及び自局30に接続しているユーザ装置50で撮影された静止画又は動画の画像データの少なくとも一つのデータを生成、記憶部308へ保存又は記憶部308から読み出してもよい。この場合、中継制御部306は、ユーザ装置50、固定基地局20若しくは周辺の移動体の基地局装置からの要求に応じて又は自律的に前記少なくとも一つのデータを、ユーザ装置50、固定基地局20若しくは周辺の自動車などの移動体の基地局装置との間で送信又は受信するように制御する。   For example, the data processing unit 310 provides information to be provided to the user device 50, the fixed base station 20, or a mobile base station device such as a nearby vehicle, and data of area information relating to an area where the vehicle 40 including the own station 30 is located. , Map information data of the area, data for navigation of the area, data for automatic driving of a moving object of the automobile 40 in the area, image data of a still image or a moving image taken by the automobile 40, and a moving object such as a nearby automobile. Image data of a still image or a moving image photographed in the above, image data of a still image or a moving image photographed by a base station device provided in a moving body such as a nearby automobile, and the user device 50 connected to the own station 30 May be generated and stored in the storage unit 308 or read from the storage unit 308. In this case, the relay control unit 306 transmits the at least one data in response to a request from the user device 50, the fixed base station 20, or a base station device of a nearby mobile unit or autonomously, Control is performed so as to transmit or receive data to or from a mobile base station device such as 20 or a nearby automobile.

このように構成されたデータ処理部310及び中継制御部306を有することにより、ムービングセル基地局30は、例えば、移動通信網10側のサーバからダウンロードしたエリア情報をムービングセル30Aに在圏するユーザ装置50に送信したり、ユーザ装置50や自動車40本体が独自に取得したエリア情報を受信して自局30内に保存したり移動通信網10側のサーバへアップロードしたりしてもよい。また、ムービングセル基地局30は、移動通信網10側のサーバからダウンロードした周辺のエリアの詳しいナビゲーション用データや自動運転用データを、ムービングセル30Aに在圏するユーザ装置50として機能する自動車40本体のナビゲーションシステムや自動運転システムに送信してもよい。また、ムービングセル基地局30は、ユーザ装置50や自動車40本体が独自に取得したナビゲーション用データや自動運転用データのための周辺道路などの情報を受信して自局30内に保存したり、その受信した情報に基づいてナビゲーション用データや自動運転用データを生成したり、前記受信した情報または前記生成したナビゲーション用データや自動運転用データを移動通信網10側のサーバへアップロードしたりしてもよい。   By having the data processing unit 310 and the relay control unit 306 configured as described above, the moving cell base station 30 can transmit area information downloaded from a server on the mobile communication network 10 side to a user who is located in the moving cell 30A. The area information may be transmitted to the device 50, or may be received by the user device 50 or the vehicle 40 itself and stored in the own station 30 or uploaded to a server on the mobile communication network 10 side. The moving cell base station 30 transmits detailed navigation data and automatic driving data of the peripheral area downloaded from the server on the mobile communication network 10 side to the automobile 40 functioning as the user device 50 located in the moving cell 30A. May be transmitted to the navigation system or the automatic driving system. In addition, the moving cell base station 30 receives information such as a peripheral road for data for navigation and data for automatic driving that the user device 50 or the body of the automobile 40 independently acquires, and stores the information in the own station 30, It generates navigation data or automatic driving data based on the received information or uploads the received information or the generated navigation data or automatic driving data to a server on the mobile communication network 10 side. Is also good.

また、前記データは、自局30を備えた自動車40の移動を介して運搬される運搬対象のデータ(例えば、緊急性を要しないインターネットなどで購入した大容量の書籍や映画のデータ)であってもよい。この場合、データ処理部310は、ユーザ装置50、固定基地局20若しくは周辺の自動車などの移動体の基地局装置との間で送受信する運搬対象のデータの記憶部308に対する保存及び読み出しを行う。また、中継制御部306は、ユーザ装置50、固定基地局20若しくは周辺の移動体の基地局装置からの要求に応じて又は自律的に運搬対象のデータを、ユーザ装置50、固定基地局20若しくは周辺の移動体の基地局装置から受信し、自局30を備える自動車40が所定の位置まで移動した後、ユーザ装置50、固定基地局20若しくは周辺の移動体の基地局装置からの要求に応じて又は自律的に、運搬対象のデータをユーザ装置50、固定基地局20若しくは周辺の移動体の基地局装置に送信するように制御する。以上の制御により、移動体通信網10を介さずに例えば緊急性を有しない大容量の書籍や映画のデータを所定の運搬先に運搬することができるため、移動体通信網10の負荷を抑制することができる。   Further, the data is data to be transported via the movement of the automobile 40 equipped with the own station 30 (for example, data of large volumes of books and movies purchased on the Internet or the like that does not require urgency). You may. In this case, the data processing unit 310 stores and reads the data to be transported between the user device 50, the fixed base station 20, and a mobile base station device such as a nearby automobile in the storage unit 308. In addition, the relay control unit 306 transmits the data to be transported in response to a request from the user device 50, the fixed base station 20, or a base station device of a nearby mobile or autonomously, to the user device 50, the fixed base station 20, In response to a request from the user device 50, the fixed base station 20, or a base station of a nearby mobile unit, after the vehicle 40 including the own station 30 has received from the base station of the nearby mobile unit and has moved to a predetermined position. Or autonomously, the data to be transported is controlled to be transmitted to the user device 50, the fixed base station 20, or the base station device of a nearby mobile body. According to the above control, for example, large volumes of non-urgent book or movie data can be transported to a predetermined destination without passing through the mobile communication network 10, so that the load on the mobile communication network 10 is suppressed. can do.

なお、上記データの運搬は、ムービングセル基地局30を搭載した一台の自動車40で行ってもよいし、ムービングセル基地局30を搭載した複数の自動車40が連携して順次運搬を転送しながら行うようにしてもよい。複数の自動車40間のデータの転送は、複数の自動車40それぞれに搭載されたムービングセル基地局30間の直接通信で行ってもよいし、固定基地局20を介した通信で行ってもよい。   The transportation of the data may be performed by one automobile 40 equipped with the moving cell base station 30 or a plurality of automobiles 40 equipped with the moving cell base station 30 may sequentially transfer the transportation in cooperation with each other. It may be performed. The data transfer between the plurality of vehicles 40 may be performed by direct communication between the moving cell base stations 30 mounted on each of the plurality of vehicles 40 or may be performed by communication via the fixed base station 20.

また、図4〜図6のムービングセル基地局30の基地局装置300において、第1無線通信部302は固定基地局20と対をなす端末装置(制御装置及びデータ変復調装置を含む)で構成し、第2無線通信部304は、固定基地局20の基地局装置と同様な基地局装置で構成してもよい。   In the base station device 300 of the moving cell base station 30 shown in FIGS. 4 to 6, the first wireless communication unit 302 is configured by a terminal device (including a control device and a data modulation / demodulation device) paired with the fixed base station 20. , The second wireless communication unit 304 may be configured with a base station device similar to the base station device of the fixed base station 20.

次に、上記構成の通信システムにおける自動車40に搭載したムービングセル基地局30のドップラーダイバーシチ機能について説明する。   Next, the Doppler diversity function of the moving cell base station 30 mounted on the automobile 40 in the communication system having the above configuration will be described.

図7(a)は比較例に係る移動中の自動車40に組み込まれた無線通信装置に到来している固定基地局からの電波の分布(到来波分布)を模式的に示した説明図である。また、図7(b)及び(c)はそれぞれ、同無線通信装置が組み込まれた自動車の停止中及び移動中にオムニアンテナ(オムニアンテナ)319によって受信される受信信号の周波数分布の一例を示す説明図である。図7(a)中の破線に示す円900は、固定基地局から送信された電波が自動車40の無線通信装置に到達する無線伝搬を古典的な移動通信伝搬理論のJakesモデルで近似するときの散乱リングである。また、散乱リング900上に分布している黒丸909は、自動車40の無線通信装置のオムニアンテナ319で受信される電波を発している散乱点である。オムニアンテナ319は、水平面内において当該アンテナを中心とした円形の無指向特性319Aを有しているため、散乱リング900上のすべての散乱点909から到来する電波を受信する。しかも、散乱リング900上の全方位の各散乱点909から到来する電波の強度はほぼ一様になる。このJakesモデルに近似できる到来波分布のように全方位から到来する電波の強度がほぼ一様になる現象は、電波を反射・散乱するビル等の建物が多い市街地だけでなく郊外でも確認されている。   FIG. 7A is an explanatory diagram schematically showing a distribution (arriving wave distribution) of a radio wave from a fixed base station arriving at a wireless communication device incorporated in a moving automobile 40 according to a comparative example. . FIGS. 7B and 7C show examples of the frequency distribution of a reception signal received by an omni antenna (omni antenna) 319 while the vehicle incorporating the wireless communication device is stopped and moving, respectively. FIG. A circle 900 shown by a dashed line in FIG. 7A represents a radio wave transmitted from a fixed base station which reaches the radio communication device of the automobile 40 when the radio propagation is approximated by the Jakes model of classical mobile communication propagation theory. It is a scattering ring. A black circle 909 distributed on the scattering ring 900 is a scattering point that emits a radio wave received by the omni antenna 319 of the wireless communication device of the automobile 40. Since the omni antenna 319 has a circular omnidirectional characteristic 319A centered on the antenna in a horizontal plane, the omni antenna 319 receives radio waves arriving from all the scattering points 909 on the scattering ring 900. In addition, the intensity of radio waves arriving from each scattered point 909 in all directions on the scattering ring 900 becomes almost uniform. The phenomenon that the intensity of radio waves arriving from all directions becomes almost uniform like the arriving wave distribution that can be approximated to the Jakes model has been confirmed not only in urban areas where there are many buildings such as buildings that reflect and scatter radio waves, but also in suburbs. I have.

従来、自動車電話などの車載アンテナにおいては、スリーブアンテナなどのオムニアンテナが多用されている。これは、無線通信装置が搭載された自動車などの移動体を中心とした到来波分布が前述のようにJakesモデルに基づく全方向からほぼ一様となることに起因している。また、同様な理由により、マクロセル基地局のような固定配置の基地局の場合と比較して短い距離で通信品質向上のための空間ダイバーシチが可能となる。このため、従来の自動車などの移動体に搭載される車載アンテナではオムニアンテナを素子アンテナとして複数設けた空間ダイバーシチ構成が主流である。しかしながら、次に示すように、オムニアンテナを用いると、ドップラー効果による周波数のシフト(以下、「ドップラー周波数シフト」という。)による周波数の広がりΔfが最大ドップラー周波数シフトfの2倍となり、無線通信のスループットが低下したり、受信回路及び受信信号の演算が複雑になったりするおそれがあるという課題がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, omni antennas such as sleeve antennas are frequently used in in-vehicle antennas such as car phones. This is due to the fact that the arrival wave distribution around a moving object such as an automobile equipped with a wireless communication device is substantially uniform from all directions based on the Jakes model as described above. Further, for the same reason, spatial diversity for improving communication quality can be achieved in a shorter distance as compared with the case of a fixedly arranged base station such as a macrocell base station. For this reason, a space diversity configuration in which a plurality of omni antennas are provided as element antennas is mainly used in a conventional in-vehicle antenna mounted on a moving body such as an automobile. However, as shown below, when the omni-antenna is used, the frequency spread Δf D due to the frequency shift due to the Doppler effect (hereinafter referred to as “Doppler frequency shift”) is twice the maximum Doppler frequency shift f D , and There are problems that the communication throughput may be reduced and that the operation of the receiving circuit and the received signal may be complicated.

例えば、自動車40が停止しているときは、固定基地局から送信された電波が各散乱点909を介してオムニアンテナ319に到達して受信された受信信号910の周波数は、図7(b)に示すように固定基地局から送信された電波の中心周波数fになる。また、自動車40が前方向Fに移動している移動中は、図7(c)に示すように、ドップラー効果により、自動車40の移動方向である前方向Fに位置する散乱点から自動車40に向かう電波の受信信号の周波数は+fだけシフトし、自動車40の移動方向とは逆方向である後方向に位置する散乱点から自動車40に向かう電波の受信信号の周波数は−fだけシフトする。その結果、オムニアンテナ319で受信される受信信号919のドップラー周波数シフトによる周波数fの広がりΔfが最大ドップラー周波数シフトfの2倍(2f)となる。 For example, when the automobile 40 is stopped, the frequency of the received signal 910 that is received when the radio wave transmitted from the fixed base station reaches the omni antenna 319 via each scattering point 909 is as shown in FIG. becomes the center frequency f C of the radio wave transmitted from the fixed base station as shown in. Further, during the movement of the vehicle 40 moving in the forward direction F, as shown in FIG. 7C, the vehicle 40 moves from the scattering point located in the forward direction F, which is the moving direction of the vehicle 40, to the vehicle 40 due to the Doppler effect. frequency of the received signal of a radio wave toward the + f D only shifted, the frequency of the radio wave of the received signal toward the motor vehicle 40 from the scattering point located in the rear direction to the moving direction of the automobile 40 is a reverse direction shifted by -f D . As a result, the spread Δf D of the frequency f C due to the Doppler frequency shift of the received signal 919 received by the omni antenna 319 becomes twice (2f D ) the maximum Doppler frequency shift f D.

また、上記Jakesモデルの散乱リング900上の各散乱点909における散乱は互いに異なる散乱プロセスであるために、複数の散乱点909で散乱された電波を個別に受信するブランチ(個別受信系)間相関は極めて低い。   Since the scattering at each scattering point 909 on the scattering ring 900 of the Jakes model is a different scattering process, the correlation between branches (individual receiving systems) that individually receive the radio waves scattered at the plurality of scattering points 909. Is extremely low.

そこで、本実施形態では、上記課題を解決するために、上記Jakesモデルの散乱リング900上の各散乱点909における散乱は互いに異なる散乱プロセスである点に着目し、互いに異なる複数の散乱点で散乱された電波のドップラー周波数シフトごとに単指向性アンテナを割り当てた複数の個別受信系(以下「ダイバーシチブランチ」という。)を持つ構成にすることにより、ドップラー周波数シフトによる周波数fの広がりΔfによるスループットの低下を抑制しつつ、回路規模が小さく効果的なダイバーシチ効果を得ている。特に、本実施形態では、各ダイバーシチブランチで受信する受信信号のドップラー周波数シフトが、固定基地局から送信された電波の中心周波数fから一方向(プラス方向又はマイナス方向)にシフトしたドップラー周波数シフトになるように各ダイバーシチブランチを構成しているので、ダイバーシチ効果に加えて、受信信号の復調処理が容易であり、受信回路規模が小さく高い復調性能が得られるという効果も得られる。 Therefore, in the present embodiment, in order to solve the above-described problem, attention is paid to the fact that the scattering at each scattering point 909 on the scattering ring 900 of the Jakes model is a different scattering process, and the scattering at a plurality of different scattering points is different. With a configuration having a plurality of individual receiving systems (hereinafter, referred to as “diversity branches”) to which a unidirectional antenna is assigned for each Doppler frequency shift of the extracted radio wave, the spread Δf D of the frequency f C due to the Doppler frequency shift is obtained. A circuit size is small and an effective diversity effect is obtained while suppressing a decrease in throughput. In particular, in the present embodiment, the Doppler frequency shift of the received signal received in each diversity branch is shifted from the center frequency f C of the radio wave transmitted from the fixed base station in one direction (plus or minus direction). Therefore, in addition to the diversity effect, the demodulation processing of the received signal is easy, and the effect that the receiving circuit scale is small and high demodulation performance can be obtained is obtained.

図8(a)は本実施形態に係る移動中の自動車に組み込まれたムービングセル基地局30に到来している固定基地局20からの電波の分布(到来波分布)を模式的に示した説明図である。また、図8(b)は同ムービングセル基地局30の移動中に前方指向性アンテナ311及び後方指向性アンテナ312によって受信される受信信号の911、912の周波数分布の一例を示す説明図である。   FIG. 8A is a diagram schematically illustrating a distribution (arriving wave distribution) of radio waves from the fixed base station 20 arriving at the moving cell base station 30 incorporated in the moving vehicle according to the present embodiment. FIG. FIG. 8B is an explanatory diagram showing an example of the frequency distribution of the reception signals 911 and 912 received by the forward directional antenna 311 and the backward directional antenna 312 while the moving cell base station 30 is moving. .

図8の実施形態において、前述のJakesモデルによると、前進するムービングセル基地局30を搭載した自動車40の前方向Fから到来する到来波の受信信号は、ドップラー効果により周波数が高い方にシフトする。逆に自動車40の後方向から到来する到来波の受信信号は、ドップラー効果により周波数が低い方にシフトする。これらの前方向及び後方向からの到来波それぞれを専用に受信する空間フィルタである単指向性アンテナ311,312を自動車40の前後にそれぞれ設置してダイバーシチブランチとしている。各ダイバーシチブランチで受信される到来波のドップラー周波数シフトfによる周波数広がりΔfは、図8(b)に示すように前述の比較例に比べると狭いため、受信信号の復調処理が容易であり、受信回路規模が小さく高い復調性能が得られ、受信特性が改善する。 In the embodiment of FIG. 8, according to the Jakes model described above, the received signal of the arriving wave arriving from the forward direction F of the automobile 40 equipped with the moving cell base station 30 moving forward shifts to a higher frequency due to the Doppler effect. . Conversely, the received signal of the incoming wave arriving from the rear of the vehicle 40 shifts to a lower frequency due to the Doppler effect. Unidirectional antennas 311 and 312, which are spatial filters for exclusively receiving each of the incoming waves from the front and rear directions, are installed before and after the vehicle 40 to form a diversity branch. Since the frequency spread Δf D of the arriving wave received by each diversity branch due to the Doppler frequency shift f D is narrower than that of the comparative example as shown in FIG. 8B, demodulation of the received signal is easy. Thus, high demodulation performance is obtained with a small receiving circuit scale, and the receiving characteristics are improved.

なお、図8の例では、固定基地局20からの電波を受信する場合について示しているが、アンテナ311、312は送受信の相関性があるため、固定基地局20へ電波を送信する場合についても同様の効果がある。   Although the example of FIG. 8 illustrates a case where a radio wave from the fixed base station 20 is received, the antennas 311 and 312 have a correlation between transmission and reception, so that a case where a radio wave is transmitted to the fixed base station 20 is also illustrated. There is a similar effect.

図9は、本実施形態に係るドップラーダイバーシチ機能を有するムービングセル基地局30の基地局装置300における第1無線通信部302の一構成例を示すブロック図である。
図9において、第1無線通信部302は、前方指向性アンテナ311に接続された第1の高周波信号処理部320Aと、後方指向性アンテナ312にされた第2の高周波信号処理部320Bと、ベースバンド処理部326とを備えている。第1の高周波信号処理部320A及び第2の高周波信号処理部320Bはそれぞれ、送受共用器(DUP:Duplexer)321A,Bと、受信電力増幅器322A,Bと、周波数シフト検出部323A,Bと、送信電力増幅器324A,Bと、周波数変換部325A,Bとを備える。
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration example of the first wireless communication unit 302 in the base station device 300 of the moving cell base station 30 having the Doppler diversity function according to the present embodiment.
9, a first wireless communication unit 302 includes a first high-frequency signal processing unit 320A connected to a forward directional antenna 311, a second high-frequency signal processing unit 320B connected to a backward directional antenna 312, and a base. And a band processing unit 326. The first high-frequency signal processing unit 320A and the second high-frequency signal processing unit 320B respectively include a duplexer (DUP: Duplexer) 321A, B, a reception power amplifier 322A, B, a frequency shift detection unit 323A, B, It includes transmission power amplifiers 324A and 324B and frequency converters 325A and 325B.

周波数シフト検出部323A,Bはそれぞれ、自動車40の移動時に前方指向性アンテナ311及び後方指向性アンテナ312に対応するドップラー周波数シフトfを検出する。このドップラー周波数シフトfの検出は、固定基地局20から受信したセル参照信号の受信結果に基づいて行ってもよい。 Frequency shift detection unit 323A, B, respectively, for detecting a Doppler frequency shift f D corresponding to the front directional antenna 311 and the rear directional antenna 312 during movement of the motor vehicle 40. The detection of the Doppler frequency shift f D may be performed based on the reception result of the cell reference signals received from the fixed base station 20.

また、周波数変換部325A,Bはそれぞれ、ドップラー周波数シフトfの検出結果に基づいて、そのドップラー周波数シフトfを補償するように、前方指向性アンテナ311及び後方指向性アンテナ312それぞれを介した受信信号及び送信信号を処理する信号処理部として機能する。例えば、周波数変換部325A,Bはそれぞれ、前記ドップラー周波数シフトfの検出結果に基づいて、そのドップラー周波数シフトfを補償するように受信信号及び送信信号の周波数を変換する。 Further, each of the frequency conversion section 325A, B on the basis of the detection result of the Doppler frequency shift f D, so as to compensate for the Doppler frequency shift f D, through the respective front directional antenna 311 and the rear directional antenna 312 It functions as a signal processing unit that processes the reception signal and the transmission signal. For example, the frequency converting unit 325A, respectively of B, based on the detection result of the Doppler frequency shift f D, converts the frequency of the received signal and the transmitted signal so as to compensate for the Doppler frequency shift f D.

本例において、周波数変換部325Aは、ドップラー周波数シフトfの検出結果に基づいて、前方指向性アンテナ311で受信され受信電力増幅器322Aで増幅された受信信号の周波数f(=f+f)を元の周波数fにシフト変換し、更に、高周波の周波数fのアナログの受信信号を、所定の中間周波数のデジタルの受信信号Rに変換してベースバンド処理部326に出力する。また、周波数変換部325Aは、ベースバンド処理部326から受けた中間周波数のデジタルの送信信号Tを高周波の周波数fのアナログの送信信号に変換し、更に、ドップラー周波数シフトfの検出結果に基づいて、送信信号の周波数fを周波数f(=f−f)にシフト変換して送信電力増幅器324Aに出力する。 In this example, the frequency converting unit 325A on the basis of the detection result of the Doppler frequency shift f D, the frequency f R (= f C + f D of the received signal amplified by the received reception power amplifier 322A in the front directional antenna 311 ) Is shifted to the original frequency f C, and the received analog signal of the high frequency f C is further converted to a digital received signal R of a predetermined intermediate frequency and output to the baseband processing unit 326. The frequency conversion unit 325A converts the digital transmission signal T of the intermediate frequency received from the baseband processor 326 into an analog transmission signal of the high frequency of f C, further, the detection result of the Doppler frequency shift f D Based on this, the frequency of the transmission signal f C is shifted and converted into a frequency f T (= f C −f D ) and output to the transmission power amplifier 324A.

また、本例において、周波数変換部325Bは、ドップラー周波数シフトfの検出結果に基づいて、後方指向性アンテナ312で受信され受信電力増幅器322Bで増幅された受信信号の周波数f(=f−f)を元の周波数fにシフト変換し、更に、高周波の周波数fのアナログの受信信号を、所定の中間周波数のデジタルの受信信号Rに変換してベースバンド処理部326に出力する。また、周波数変換部325Bは、ベースバンド処理部326から受けた中間周波数のデジタルの送信信号Tを高周波の周波数fのアナログの送信信号に変換し、更に、ドップラー周波数シフトfの検出結果に基づいて、送信信号の周波数fを周波数f(=f+f)にシフト変換して送信電力増幅器324Bに出力する。 Further, in the present embodiment, the frequency conversion section 325B based on the detection result of the Doppler frequency shift f D, the frequency f R (= f C of the received signal amplified by the received reception power amplifier 322B at the rear directional antenna 312 −f D ) to the original frequency f C , and further converts an analog reception signal of the high frequency f C into a digital reception signal R of a predetermined intermediate frequency, and outputs it to the baseband processing unit 326. I do. The frequency converting unit 325B converts the digital transmission signal T of the intermediate frequency received from the baseband processor 326 into an analog transmission signal of the high frequency of f C, further, the detection result of the Doppler frequency shift f D Based on this, the frequency of the transmission signal f C is shifted and converted to the frequency f T (= f C + f D ) and output to the transmission power amplifier 324B.

なお、上記ドップラー周波数シフトfの検出結果に基づく周波数変換は、受信信号及び送信信号のいずれか一方について行ってもよい。 The frequency conversion based on the detection result of the Doppler frequency shift f D can be performed on either the received signal and the transmitted signal.

ベースバンド処理部326は、第1の高周波信号処理部320A及び第2の高周波信号処理部320Bから受信したデジタルの受信信号Rから受信対象のデータを生成したり、送信対象御データから第1の高周波信号処理部320A及び第2の高周波信号処理部320Bに送信するデジタルの送信信号Tを生成したりするための各種処理を行う。例えば、ベースバンド処理部326は、直並列変換部(S/P)、並直列変換部(P/S)、デジタル変調部、デジタル復調部等を備える。また、直交周波数分割多重方式(OFDM:Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)で送受信する場合は、ベースバンド処理部326は、更に、ガード期間(GI)除去部、デジタルフーリエ変換(DFT)部、ガード期間(GI)挿入部、デジタル逆フーリエ変換(IDFT)部などを備える。ここで、ベースバンド処理部326における変調方式及び復調方式は特定のものに限定されない。   The baseband processing unit 326 generates reception target data from the digital reception signal R received from the first high-frequency signal processing unit 320A and the second high-frequency signal processing unit 320B, or generates the first data from the transmission target control data. Various processes for generating a digital transmission signal T to be transmitted to the high-frequency signal processing unit 320A and the second high-frequency signal processing unit 320B are performed. For example, the baseband processing unit 326 includes a serial / parallel conversion unit (S / P), a parallel / serial conversion unit (P / S), a digital modulation unit, a digital demodulation unit, and the like. In the case of transmitting and receiving by Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), the baseband processing unit 326 further includes a guard period (GI) removing unit, a digital Fourier transform (DFT) unit, and a guard period ( GI) insertion section, digital inverse Fourier transform (IDFT) section, and the like. Here, the modulation method and the demodulation method in the baseband processing unit 326 are not limited to specific ones.

また、第1無線通信部302による伝送方式はマルチキャリア伝送方式でもよいし、シングルキャリア伝送方式でもよい。   Further, the transmission method by the first wireless communication unit 302 may be a multi-carrier transmission method or a single-carrier transmission method.

図10は、本実施形態に係るドップラーダイバーシチ機能を有するムービングセル基地局30の基地局装置300における第2無線通信部304の一構成例を示すブロック図である。
図10において、第2無線通信部304は、第2アンテナ315に接続された高周波信号処理部340とベースバンド処理部346とを備えている。高周波信号処理部340は、DUP(Duplexer:送受共用器)341と、受信電力増幅器342と、送信電力増幅器344と、周波数変換部345を備える。
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration example of the second wireless communication unit 304 in the base station device 300 of the moving cell base station 30 having the Doppler diversity function according to the present embodiment.
10, the second wireless communication unit 304 includes a high-frequency signal processing unit 340 and a baseband processing unit 346 connected to the second antenna 315. The high-frequency signal processing unit 340 includes a DUP (Duplexer: duplexer) 341, a reception power amplifier 342, a transmission power amplifier 344, and a frequency conversion unit 345.

なお、図10の第2無線通信部304の例では、ドップラー周波数シフトfを検出する周波数シフト検出部を備えていないが、第2アンテナ315として前方指向性アンテナ及び後方指向性アンテナを備え、前述の第1無線通信部302と同様に各アンテナに対応させてドップラー周波数シフトfを検出する周波数シフト検出部と周波数変換部を備え、ドップラー周波数シフトfを補償するように、前方指向性アンテナ及び後方指向性アンテナそれぞれを介した受信信号及び送信信号を処理してもよい。 In the example of the second radio communication unit 304 in FIG. 10, but it does not include a frequency shift detector for detecting a Doppler frequency shift f D, provided with a front directional antenna and the rear directional antenna as a second antenna 315, Like the above-described first wireless communication unit 302, a frequency shift detecting unit and a frequency converting unit for detecting a Doppler frequency shift f D corresponding to each antenna are provided, and forward directivity is compensated for the Doppler frequency shift f D. The received signal and the transmitted signal via the antenna and the backward directional antenna may be processed.

以上、本実施形態によれば、自動車に搭載したムービングセル基地局30において、低価格化を図ることができるとともに、無線通信のスループット低下を抑制しつつドップラーダイバーシチを利用して通信品質を向上させることができる。   As described above, according to the present embodiment, in the moving cell base station 30 mounted on the vehicle, the price can be reduced, and the communication quality is improved by using the Doppler diversity while suppressing the decrease in the wireless communication throughput. be able to.

図11(a)は他の実施形態に係る移動中の自動車40に組み込まれたムービングセル基地局30に到来している固定基地局からの電波の分布(到来波分布)を模式的に示した説明図である。また、図11(b)は同ムービングセル基地局30の移動中に側方指向性アンテナ313、314によって受信される受信信号の周波数分布の一例を示す説明図である。   FIG. 11A schematically shows a distribution (arriving wave distribution) of radio waves from a fixed base station arriving at a moving cell base station 30 incorporated in a moving automobile 40 according to another embodiment. FIG. FIG. 11B is an explanatory diagram showing an example of a frequency distribution of a reception signal received by the side directional antennas 313 and 314 while the moving cell base station 30 is moving.

図11の実施形態において、前述のようにJakesモデルによると、前進するムービングセル基地局30を搭載した自動車40の前方向Fから到来する到来波の受信信号は、ドップラー効果により周波数が高い方にシフトする。逆に自動車40の後方向から到来する到来波の受信信号は、ドップラー効果により周波数が低い方にシフトする。本実施形態では、これらの前方向及び後方向と交差する左右方向からの到来波それぞれを専用に受信する空間フィルタである単指向性の側方指向性アンテナ313,314を自動車40にそれぞれ設置してダイバーシチブランチとしている。各ダイバーシチブランチで受信される到来波のドップラー周波数シフトfによる周波数広がりΔfは、図11(b)に示すように前述の比較例に比べると狭いため、受信信号の復調処理が容易であり、受信回路規模が小さく高い復調性能が得られ、受信特性が改善する。 In the embodiment of FIG. 11, as described above, according to the Jakes model, the received signal of the arriving wave arriving from the front direction F of the automobile 40 equipped with the moving cell base station 30 moving forward has a higher frequency due to the Doppler effect. shift. Conversely, the received signal of the incoming wave arriving from the rear of the vehicle 40 shifts to a lower frequency due to the Doppler effect. In the present embodiment, unidirectional side directional antennas 313 and 314, which are spatial filters for exclusively receiving incoming waves from the left and right directions intersecting these forward and backward directions, respectively, are installed in the automobile 40. Diversity branch. Since the frequency spread Δf D of the arriving wave received by each diversity branch due to the Doppler frequency shift f D is narrower than that of the comparative example as shown in FIG. 11B, demodulation of the received signal is easy. Thus, high demodulation performance is obtained with a small receiving circuit scale, and the receiving characteristics are improved.

なお、図11の例では、固定基地局20からの電波を受信する場合について示しているが、アンテナ313、314は送受信の相関性があるため、固定基地局20へ電波を送信する場合についても同様の効果がある。   Although the example of FIG. 11 illustrates a case where radio waves from the fixed base station 20 are received, the antennas 313 and 314 have a correlation between transmission and reception, and therefore, a case where radio waves are transmitted to the fixed base station 20 is also illustrated. There is a similar effect.

図12(a)は更に他の実施形態に係る移動中の自動車40に組み込まれたムービングセル基地局30に到来している固定基地局からの電波の分布(到来波分布)を模式的に示した説明図である。また、図12(b)は同ムービングセル基地局30の移動中に前方指向性アンテナ311、後方指向性アンテナ312及び側方指向性アンテナ313,314によって受信される受信信号の周波数分布の一例を示す説明図である。   FIG. 12A schematically shows a distribution (arriving wave distribution) of radio waves from a fixed base station arriving at a moving cell base station 30 incorporated in a moving automobile 40 according to still another embodiment. FIG. FIG. 12B shows an example of a frequency distribution of a reception signal received by the front directional antenna 311, the rear directional antenna 312, and the side directional antennas 313 and 314 while the moving cell base station 30 is moving. FIG.

図12の実施形態では、前方向、後方向及び左右方向からの到来波それぞれを専用に受信する空間フィルタである単指向性アンテナ313,314を自動車40にそれぞれ設置してダイバーシチブランチとしている。各ダイバーシチブランチで受信される到来波のドップラー周波数シフトfによる周波数広がりΔfは、図12(b)に示すように前述の比較例に比べると狭いため、受信信号の復調処理が容易であり、受信回路規模が小さく高い復調性能が得られ、受信特性が改善する。 In the embodiment shown in FIG. 12, unidirectional antennas 313 and 314, which are spatial filters for exclusively receiving incoming waves from the forward direction, the backward direction, and the left and right directions, respectively, are installed in the automobile 40 to form a diversity branch. Since the frequency spread Δf D of the arriving wave received by each diversity branch due to the Doppler frequency shift f D is narrower than that of the comparative example as shown in FIG. 12B, demodulation of the received signal is easy. Thus, high demodulation performance is obtained with a small receiving circuit scale, and the receiving characteristics are improved.

なお、図12の例では、固定基地局20からの電波を受信する場合について示しているが、アンテナ313、314は送受信の相関性があるため、固定基地局20へ電波を送信する場合についても同様の効果がある。   Although the example of FIG. 12 illustrates a case where a radio wave from the fixed base station 20 is received, the antennas 313 and 314 have a correlation between transmission and reception. There is a similar effect.

以上の実施形態では、自動車40に組み込まれた無線通信装置がムービングセル基地局30である場合について説明したが、自動車40に組み込まれる無線通信装置はムービングセル基地局30以外の装置であってもよい。例えば、本発明は、図13に示すように、自動車40に組み込まれた無線通信装置が、自動車40に対して固定配置されたアンテナ511、512とユーザ装置本体500とを有するユーザ装置(移動局)50である場合について同様に適用することができ、同様な効果が得られるものである。   In the above embodiment, the case where the wireless communication device incorporated in the automobile 40 is the moving cell base station 30 has been described, but the wireless communication device incorporated in the automobile 40 may be a device other than the moving cell base station 30. Good. For example, according to the present invention, as shown in FIG. 13, a wireless communication device incorporated in an automobile 40 has a user apparatus (mobile station) having antennas 511 and 512 and a user apparatus main body 500 fixedly arranged with respect to the automobile 40. The same can be applied to the case of 50), and a similar effect can be obtained.

また、本発明は、自動車40に組み込まれた無線通信装置が、自動車40に対して固定配置された放送受信アンテナと受信装置本体とを有する、放送送信局から送信された放送電波を受信する放送受信装置である場合について同様に適用することができ、同様な効果が得られるものである。   Further, the present invention provides a broadcast system for receiving a broadcast wave transmitted from a broadcast transmitting station, wherein the wireless communication device incorporated in the vehicle has a broadcast receiving antenna fixed to the vehicle and a receiving device main body. The same can be applied to the case of a receiving device, and a similar effect can be obtained.

また、本明細書で説明された処理工程並びに通信システム、無線通信装置、基地局装置及びユーザ装置(移動局装置、ユーザ端末装置、移動機)の構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。例えば、本実施形態の無線通信装置(基地局装置)における処理は、後述のハードウェアに所定のプログラムが読み込まれて実行されたり、後述のハードウェアに予め組み込まれた所定のプログラムが実行されたりすることにより、実現される。   Further, the processing steps described in this specification and the components of the communication system, the wireless communication device, the base station device, and the user device (mobile station device, user terminal device, mobile device) can be implemented by various means. it can. For example, these steps and components may be implemented in hardware, firmware, software, or a combination thereof. For example, the processing in the wireless communication device (base station device) according to the present embodiment is executed by reading a predetermined program into hardware described below, or executing a predetermined program pre-installed in hardware described later. This is achieved by doing

ハードウェア実装については、実体(例えば、各種無線通信装置、Node B、端末、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置)において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、1つ又は複数の、特定用途向けIC(ASIC)、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)、デジタル信号処理装置(DSPD)、プログラマブル・ロジック・デバイス(PLD)、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。   Regarding hardware implementation, means such as a processing unit used for realizing the above steps and components in an entity (for example, various wireless communication devices, Node B, terminal, hard disk drive device, or optical disk drive device) include: One or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processors (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs), processors , A controller, microcontroller, microprocessor, electronic device, other electronic unit designed to perform the functions described herein, a computer, or a combination thereof.

また、ファームウェア及び/又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム(例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード)で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び/又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ/プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び/又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び/又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリーメモリ(ROM)、不揮発性ランダムアクセスメモリ(NVRAM)、プログラマブルリードオンリーメモリ(PROM)、電気的消去可能PROM(EEPROM)、FLASHメモリ、フロッピー(登録商標)ディスク、コンパクトディスク(CD)、デジタルバーサタイルディスク(DVD)、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、1又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。   Also, with respect to firmware and / or software implementation, any means such as a processing unit that may be used to implement the above components may include programs (eg, procedures, functions, modules, instructions, etc.) that perform the functions described herein. , Etc.). In general, any computer / processor-readable medium that explicitly embodies firmware and / or software code will be implemented by means of a processing unit or the like used to implement the above steps and components described herein. May be used to implement. For example, firmware and / or software code may be stored in a memory, for example, in a control device, and executed by a computer or a processor. The memory may be implemented inside a computer or a processor, or may be implemented outside a processor. The firmware and / or software code includes, for example, a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), a nonvolatile random access memory (NVRAM), a programmable read only memory (PROM), and an electrically erasable PROM (EEPROM). ), A FLASH memory, a floppy disk, a compact disk (CD), a digital versatile disk (DVD), a magnetic or optical data storage device, etc. Good. The code may be executed by one or more computers or processors, and may cause the computers or processors to perform the functional aspects described herein.

また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。   Also, descriptions of the embodiments disclosed herein are provided to enable one of ordinary skill in the art to make or use the present disclosure. Various modifications to the present disclosure will be readily apparent to those skilled in the art, and the general principles defined herein may be applied to other variations without departing from the spirit or scope of the present disclosure. Therefore, the present disclosure is not limited to the examples and designs described herein, but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

10 移動通信網
20 固定基地局(マクロセル基地局)
20A 固定基地局のセル(マクロセル)
21 衛星局(人工衛星)
22 固定基地局(衛星地球局)
23 係留気球
24 係留気球中継局
25 固定基地局
30 ムービングセル基地局(移動型の基地局)
30A ムービングセル
40 自動車
41 バッテリー
50 ユーザ装置(移動局)
60 管理装置
300 基地局装置
302 第1無線通信部
304 第2無線通信部
306 中継制御部
308 記憶部
310 データ処理部
311 第1アンテナ(前方指向性アンテナ)
312 第1アンテナ(後方指向性アンテナ)
313 第1アンテナ(右側方指向性アンテナ)
314 第1アンテナ(左側方指向性アンテナ)
315 第2アンテナ
320A,B 第1及び第2の高周波信号処理部
321A,B 送受共用器(DUP)
322A,B 受信電力増幅器
323A,B 周波数シフト検出部
324A,B 送信電力増幅器
325A,B 周波数変換部
326 ベースバンド処理部
10 mobile communication network 20 fixed base station (macro cell base station)
20A Fixed base station cell (macro cell)
21 satellite stations (artificial satellites)
22 Fixed base station (satellite earth station)
23 Moored Balloon 24 Moored Balloon Relay Station 25 Fixed Base Station 30 Moving Cell Base Station (Mobile Base Station)
30A Moving cell 40 Automobile 41 Battery 50 User equipment (mobile station)
Reference Signs List 60 management device 300 base station device 302 first wireless communication unit 304 second wireless communication unit 306 relay control unit 308 storage unit 310 data processing unit 311 first antenna (forward directional antenna)
312 1st antenna (backward directional antenna)
313 First antenna (right-directional antenna)
314 1st antenna (left side directional antenna)
315 Second antenna 320A, B First and second high-frequency signal processing units 321A, B Duplexer (DUP)
322A, B Receive power amplifier 323A, B Frequency shift detector 324A, B Transmit power amplifier 325A, B Frequency converter 326 Baseband processor

特開2008−079246号公報JP 2008-079246 A 特開平8−107379号公報JP-A-8-107379

Claims (8)

移動体に搭載され移動型のセルを形成するムービングセル基地局であって、
移動通信システムの固定基地局との間で第1周波数の無線通信を行う第1無線通信部と、
ユーザ装置との間で前記第1周波数とは異なる第2周波数の無線通信を行う第2無線通信部と、
前記移動体の少なくとも外側の周辺エリアにムービングセルを形成し、前記ムービングセル内に位置するユーザ装置と前記固定基地局との間の通信を中継するように、前記第1無線通信部及び前記第2無線通信部を制御する中継制御部と、を備え、
前記第1無線通信部及び前記第2無線通信部はそれぞれ、
前記移動体が主に移動する主移動方向を基準にして互いに異なる複数の方向に指向性を有する複数の指向性アンテナと、
前記移動体の移動時に前記複数の指向性アンテナそれぞれに対応する複数のドップラー周波数シフトを検出する周波数シフト検出部と、
前記複数のドップラー周波数シフトの検出結果に基づいて、該ドップラー周波数シフトを補償するように、前記複数の指向性アンテナそれぞれを介した受信信号及び送信信号を処理する複数の信号処理部と、を備え
前記複数の指向性アンテナは、前記移動体の主移動方向に向いた指向性を有する前方指向性アンテナと、前記移動体の主移動方向とは逆方向に向いた指向性を有する後方指向性アンテナと、前記移動体の主移動方向と交差する方向における一方の側方に向いた単指向性を有する第1の側方指向性アンテナと、前記移動体の他の側方に向いた単指向性を有する第2の側方指向性アンテナと、を含み、
前記周波数シフト検出部は、前記移動体の移動時に前記前方指向性アンテナ、前記後方指向性アンテナ、前記第1の側方指向性アンテナ及び前記第2の側方指向性アンテナのそれぞれに対応する4つのドップラー周波数シフトを検出し、
前記信号処理部は、
前記前方指向性アンテナに対応するドップラー周波数シフトの検出結果に基づいて、該ドップラー周波数シフトを補償するように、前記前方指向性アンテナを介した受信信号及び送信信号を処理する前方指向性アンテナ用の信号処理部と、
前記後方指向性アンテナに対応するドップラー周波数シフトの検出結果に基づいて、該ドップラー周波数シフトを補償するように、前記後方指向性アンテナを介した受信信号及び送信信号を処理する後方指向性アンテナ用の信号処理部と
記第1の側方指向性アンテナに対応するドップラー周波数シフトの検出結果に基づいて、該ドップラー周波数シフトを補償するように、前記第1の側方指向性アンテナを介した受信信号及び送信信号を処理する第1の側方指向性アンテナ用の信号処理部と、
前記第2の側方指向性アンテナに対応するドップラー周波数シフトの検出結果に基づいて、該ドップラー周波数シフトを補償するように、前記第2の側方指向性アンテナを介した受信信号及び送信信号を処理する第2の側方指向性アンテナ用の信号処理部と、を有することを特徴とするムービングセル基地局。
A moving cell base station that is mounted on a moving body and forms a mobile cell,
A first wireless communication unit that performs wireless communication of a first frequency with a fixed base station of a mobile communication system
A second wireless communication unit that performs wireless communication with a user device at a second frequency different from the first frequency;
A moving cell is formed in a peripheral area at least outside the moving object, and the first wireless communication unit and the second radio communication unit are configured to relay communication between a user apparatus located in the moving cell and the fixed base station. A relay control unit that controls the wireless communication unit;
The first wireless communication unit and the second wireless communication unit each
A plurality of directional antennas having unidirectionality in a plurality of directions different from each other with reference to a main moving direction in which the moving body mainly moves,
A frequency shift detection unit that detects a plurality of Doppler frequency shifts corresponding to each of the plurality of directional antennas when the moving body moves,
Based on the detection results of the plurality of Doppler frequency shifts, to compensate for the Doppler frequency shift, comprising a plurality of signal processing unit that processes a received signal and a transmission signal via each of the plurality of directional antennas, ,
Said plurality of directional antennas, the rear has a front directional antenna with unidirectional oriented in the main direction of movement of the moving body, the unidirectional to the main movement direction of the movable body facing the opposite direction oriented A directional antenna, a first lateral directional antenna having unidirectional directivity to one side in a direction intersecting the main moving direction of the moving body, and a monolateral antenna facing the other side of the moving body. A second side directional antenna having directivity; and
The frequency shift detection unit, corresponding to each of said front directional antenna during movement of the moving body, before Symbol rear directional antenna, said first side directional antenna and the second lateral directional antenna Detect four Doppler frequency shifts,
The signal processing unit,
On the basis of the detection result of the Doppler frequency shift corresponding to the forward directional antenna, so as to compensate for the Doppler frequency shift, for the forward directional antenna for processing the reception signal and the transmission signal via the forward directional antenna A signal processing unit;
Based on the detection result of the Doppler frequency shift corresponding to the backward directional antenna, to compensate for the Doppler frequency shift, for the backward directional antenna for processing the reception signal and the transmission signal through the backward directional antenna A signal processing unit ;
Before SL based on the detection result of the corresponding Doppler frequency shift in the first side directional antenna, the Doppler frequency shift to compensate the received signal through the first side directional antenna and the transmission signal A signal processing unit for a first lateral directional antenna that processes
Based on the detection result of the Doppler frequency shift corresponding to the second lateral directional antenna, the reception signal and the transmission signal via the second lateral directional antenna are compensated for the Doppler frequency shift. A signal processing unit for processing a second lateral directional antenna for processing.
請求項のムービングセル基地局において、
前記信号処理部は、前記ドップラー周波数シフトの検出結果に基づいて、該ドップラー周波数シフトを補償するように前記受信信号及び前記送信信号の周波数を変換することを特徴とするムービングセル基地局。
In the moving cell base station of claim 1 ,
The moving cell base station, wherein the signal processing unit converts frequencies of the reception signal and the transmission signal so as to compensate for the Doppler frequency shift based on a detection result of the Doppler frequency shift.
請求項1又は2のムービングセル基地局において、
前記第1無線通信部の前記固定基地局に対する送信電力及び受信感度は、前記ユーザ装置の前記固定基地局に対する送信電力及び受信感度よりも高いことを特徴とするムービングセル基地局。
In the moving cell base station according to claim 1 or 2 ,
The moving cell base station, wherein transmission power and reception sensitivity of the first wireless communication unit to the fixed base station are higher than transmission power and reception sensitivity of the user apparatus to the fixed base station.
請求項1乃至のいずれかのムービングセル基地局において、
前記固定基地局に対する自局の移動に伴う第1ハンドオーバ処理と、自局と前記ユーザ装置との間の相対移動に伴う第2ハンドオーバ処理とを行うことを特徴とするムービングセル基地局。
In the moving cell base station according to any one of claims 1 to 3 ,
A moving cell base station, comprising: a first handover process associated with a movement of the own station with respect to the fixed base station; and a second handover process associated with a relative movement between the own station and the user apparatus.
請求項1乃至のいずれかのムービングセル基地局において、
前記第1無線通信部及び前記第2無線通信部それぞれの複数の指向性アンテナはビームフォーミング機能を有することを特徴とするムービングセル基地局。
In the moving cell base station according to any one of claims 1 to 4 ,
A moving cell base station, wherein the plurality of directional antennas of each of the first wireless communication unit and the second wireless communication unit have a beamforming function.
請求項1乃至のいずれかのムービングセル基地局において、
前記移動体は、乗用車、バス、トラック若しくは自動二輪車を含む自動車、線路上を走行する鉄道車両、航空機又は船舶であることを特徴とするムービングセル基地局。
In the moving cell base station according to any one of claims 1 to 5 ,
The moving cell base station, wherein the moving object is a car including a passenger car, a bus, a truck, or a motorcycle, a railcar running on a track, an aircraft, or a ship.
請求項1乃至のいずれかのムービングセル基地局を備える移動体。 Mobile comprise any of the moving cell base station of claims 1 to 5. 請求項の移動体において、
乗用車、バス、トラック若しくは自動二輪車を含む自動車、線路上を走行する鉄道車両、航空機又は船舶であることを特徴とする移動体。
The mobile object according to claim 7 ,
A moving object, which is a car including a passenger car, a bus, a truck, or a motorcycle, a railroad vehicle running on a track, an aircraft, or a ship.
JP2017002191A 2017-01-10 2017-01-10 Moving cell base station and mobile Active JP6637910B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017002191A JP6637910B2 (en) 2017-01-10 2017-01-10 Moving cell base station and mobile

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017002191A JP6637910B2 (en) 2017-01-10 2017-01-10 Moving cell base station and mobile

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018113554A JP2018113554A (en) 2018-07-19
JP6637910B2 true JP6637910B2 (en) 2020-01-29

Family

ID=62911426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017002191A Active JP6637910B2 (en) 2017-01-10 2017-01-10 Moving cell base station and mobile

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6637910B2 (en)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03190331A (en) * 1989-12-19 1991-08-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Data receiver
JPH09284251A (en) * 1996-04-10 1997-10-31 Jisedai Digital Television Hoso Syst Kenkyusho:Kk Receiver
JP2005236678A (en) * 2004-02-19 2005-09-02 Toyota Motor Corp Receiver for mobile object
JP4652846B2 (en) * 2004-03-11 2011-03-16 パナソニック株式会社 Communication terminal device and communication relay method
JP4234667B2 (en) * 2004-11-30 2009-03-04 株式会社東芝 OFDM receiver for mobile
JP4761845B2 (en) * 2005-06-10 2011-08-31 パナソニック株式会社 Mobile radio transmission method, radio transmission apparatus and radio transmission system
JP5647699B2 (en) * 2013-01-23 2015-01-07 ソフトバンクモバイル株式会社 Base station system, mobile base station, server apparatus, mobile base station control method, update method, and computer program
JP6371391B2 (en) * 2013-07-30 2018-08-08 ソニー株式会社 Method for requesting activation of repeater function and user equipment
JP5750523B1 (en) * 2014-02-17 2015-07-22 ソフトバンクモバイル株式会社 Control device, relay device, communication system, program, and control method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018113554A (en) 2018-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6498241B2 (en) Wireless communication apparatus and moving body
EP3699885B1 (en) Method for predicting channel load
JP6644660B2 (en) Base station device, base station, mobile unit, management device, and communication system
US11472405B2 (en) Method and apparatus related to intra-lane position data indicative of a lateral distance to a lane reference point
US11700514B2 (en) Method for a wireless communication from a first transportation vehicle to a road infrastructure station and apparatus for use in a transportation vehicle and adapted transportation vehicle
KR101687818B1 (en) Vehicle, communicating method thereof and wireless communication apparatus therein
US9386624B2 (en) Systems and methods of facilitating portable device communications
US20130322330A1 (en) Communication apparatus and method for group moving object in communication system
JP6637910B2 (en) Moving cell base station and mobile
CN115380546A (en) Vehicle request for sensor data with sensor data filtering conditions
JP6563969B2 (en) Communications system
WO2017007025A1 (en) In-vehicle antenna and in-vehicle communication device
WO2020035985A1 (en) Data transmitting device, and data transmitting method
JP2019009530A (en) Radio communication device, base station device, mobile station device, mobile body, and communication system
US8018888B1 (en) Mobile WLAN repeater system
JP7143886B2 (en) Base station, communication system, communication method, and communication control program
US11383724B2 (en) Method, apparatus and computer program for transferring an execution of a function for a vehicle between a backend entity and the vehicle, method, apparatus and computer program for a vehicle and method, apparatus and computer program for a backend entity
JP2018148283A (en) Base station, management device, and communication system
KR102035842B1 (en) WAVE device and method for receiving GPS thereof based on DSRC
JP6541631B2 (en) Communication system, management apparatus, communication service providing method and charging method
KR102656900B1 (en) Method for preventing signal interference of vehicle supporting c-v2x communication and wave communication and vehicle-mounted device performing method
US20230113523A1 (en) Methods for user equipment for improving position information, apparatus, vehicle and computer program
JP5743726B2 (en) Radio wave emission source detection sensor and lane identification determination method
US20220230545A1 (en) Traffic communication system, roadside device, server, and traffic communication method
JP2008252491A (en) Broadcast wave reception system and software radio

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180119

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190201

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190314

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190830

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191018

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191206

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191223

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6637910

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250