JP7330112B2 - 無線通信システム及び基地局 - Google Patents

Description

本開示は、無線通信システム、基地局及び上位装置に関する。

従来から、基地局が、列車に搭載されている移動局と無線を用いて通信を行う無線通信システムが使用されている。
無線通信システムでは、移動局と、基地局との間の無線通信にＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｂｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）通信方式が採用されている。

また、基地局間における同一周波数の相互干渉を避けるため、複数の通信エリアの相互関係では、ＴＤＭＡ通信方式でなく、周波数分割通信方式が採用されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６－１５９７８４号公報

従来の無線通信システムでは、複数の通信エリア間は周波数分割通信方式が採用されており、周波数の繰り返し数が最低でも３波分の周波数が必要となる。このため、特許文献１のように、ＴＤＭＡ通信方式を用いることにより、全通信エリアで同一周波数を用いて周波数利用効率向上を図ることができる。

しかしながら、この方法では、ある通信エリアで無線伝送中に隣接エリアで同一の通信スロットを用いて別のデータを無線伝送すると、互いに干渉してデータが潰されるため、隣接する通信エリアとの干渉エリアでは同時には通信することができない。このため、従来の無線通信システムに比べて周波数の利用効率は向上するが、通信帯域の利用効率が低くなるという問題がある。

そこで、本開示の１又は複数の態様は、隣接する通信エリアとの間で電波の干渉の影響を受けずに、移動局が基地局と通信できるようにすることを目的とする。

本開示の一態様に係る無線通信システムは、軌道に沿って一方向に移動する移動局と、前記軌道に沿って配置され、前記移動局と通信を行う複数の基地局と、を備える無線通信システムであって、前記移動局は、前記移動局の位置を特定する位置特定部と、前記特定された位置を示す位置情報を無線で送信する移動無線通信部と、を備え、前記複数の基地局に含まれる第１の基地局は、前記位置情報を無線で受信する基地無線通信部と、前記位置情報で示される位置により、前記第１の基地局が前記移動局と通信を行うことのできる第１の通信エリア内の予め定められた第１の位置を前記移動局が通過したか否かを判断し、前記移動局が前記第１の位置を通過した場合に、前記基地無線通信部の送信出力を、第１のレベルから前記第１のレベルよりも低い第２のレベルに低下させることで、前記第１の基地局からの送信信号が前記移動局に届かなくなるようにする送信出力制御部と、を備えることを特徴とする。

本開示の一態様に係る基地局は、軌道に沿って一方向に移動する移動局と通信を行う基地局であって、前記移動局から、前記移動局の位置を示す位置情報を無線で受信する基地無線通信部と、前記位置情報で示される位置により、前記基地局が前記移動局と通信を行うことのできる通信エリア内の予め定められた位置を前記移動局が通過したか否かを判断し、前記移動局が前記位置を通過した場合に、前記基地無線通信部の送信出力を、第１のレベルから前記第１のレベルよりも低い第２のレベルに低下させることで、前記基地局からの送信信号が前記移動局に届かなくなるようにする送信出力制御部と、を備えることを特徴とする。

本開示の一又は複数の態様によれば、隣接する通信エリアとの間において電波の干渉の影響を生じずに、移動局が基地局と通信を行うことができる。

実施の形態１に係る無線通信システムの構成を概略的に示すブロック図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態１に係る無線通信システムの配置及び通信スロットを説明するための概略図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、ハードウェア構成例を示すブロック図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態１において移動局が進行する際の第１の動作を説明するための概略図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態１において移動局が進行する際の第２の動作を説明するための概略図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態１において移動局が進行する際の第３の動作を説明するための概略図である。 実施の形態２に係る無線通信システムの構成を概略的に示すブロック図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態２に係る無線通信システムの配置及び通信スロットを説明するための概略図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る無線通信システム１００の構成を概略的に示すブロック図である。
無線通信システム１００は、移動局１１０と、複数の基地局１３０と、上位装置１５０とを備える。

図２（Ａ）及び（Ｂ）は、無線通信システム１００の配置及び通信スロットを説明するための概略図である。
図２（Ａ）に示されている基地局１３０Ａ、基地局１３０Ｂ及び基地局１３０Ｃの各々は、図１に示されている基地局１３０と同様に構成されている。

図２（Ａ）に示されているように、移動局１１０は、位置情報を取得しながら軌道１０１に沿って一方向に移動する。例えば、移動局１１０は、軌道１０１上を走行する列車に搭載されている。
基地局１３０Ａ～１３０Ｃの各々は、軌道１０１に沿って、配置されている。具体的には、基地局１３０Ａ～１３０Ｃの各々は、通信エリアが軌道１０１を含むように、軌道１０１の周辺に点在し、ＴＤＭＡ通信方式により移動局１１０と無線通信を行う。
上位装置１５０は、基地局１３０Ａ～１３０Ｃを制御し、移動局１１０の位置を示す位置情報を元に移動局１１０の移動を制御する。

図２（Ｂ）に示されているように、実施の形態１におけるＴＤＭＡ通信方式では、１電文フレームあたりの送信間隔を１秒とする。また、通信スロット数は、通信スロットＳ１及び通信スロットＳ２の２スロットとする。さらに、移動局１１０と、基地局１３０Ａ～１３０Ｃの各々とは、同じ周波数を使用して無線通信を行う。例えば、移動局１１０が使用する送信周波数はｆ１、基地局１３０Ａ～１３０Ｃの各々が使用する送信周波数はｆ２とする。

図２（Ａ）に示されている境界点Ｐ０１及び境界点Ｐ０２は、基地局１３０Ａが通常の送信出力である通常出力にて電文を送信する際に移動局１１０が受信可能となる通信エリアである通常通信エリアＡ０１の、軌道１０１における限界位置を示す。このため、移動局１１０は、境界点Ｐ０１及び境界点Ｐ０２の範囲内において、通常の送信出力において、基地局１３０Ａからの送信電文を受信することができる。

同様に、境界点Ｐ０３及び境界点Ｐ０４は、基地局１３０Ｂが通常出力にて電文を送信する際に移動局１１０が受信可能となる通信エリアである通常通信エリアＡ０２の、軌道１０１における限界位置を示す。境界点Ｐ０５及び境界点Ｐ０６は、基地局１３０Ｃが通常出力にて電文を送信する際に移動局１１０が受信可能となる通信エリアである通常通信エリアＡ０３の、軌道１０１における限界位置を示す。
干渉エリアＡ１１及び干渉エリアＡ１２は、基地局１３０Ａ～１３０Ｃが通常出力を行っている際に、干渉が発生し、移動局１１０とは通信できないエリアである。

境界点Ｐ２１及び境界点Ｐ２４は、基地局１３０Ｂの送信出力が通常出力で、かつ、隣接する基地局１３０Ａ及び基地局１３０Ｃの送信出力が通常出力よりも低い省出力の場合に、移動局１１０が受信可能となる通信エリアである拡大通信エリアＡ２２の、軌道１０１における限界位置を示す。

同様に、境界点Ｐ２２は、基地局１３０Ａの送信出力が通常出力で、かつ、隣接する基地局１３０Ｂの送信出力が省出力の場合に、移動局１１０が受信可能となる通信エリアである拡大通信エリアＡ２２の、軌道１０１における限界位置を示す。境界点Ｐ２３は、基地局１３０Ｃの送信出力が通常出力で、かつ、隣接する基地局１３０Ｂの送信出力が省出力の場合に、移動局１１０が受信可能となる通信エリアである拡大通信エリアＡ２３の、軌道１０１における限界位置を示す。

なお、図２（Ｂ）に示されているように、実施の形態１では、１電文フレームあたりの送信間隔は１秒であるが、実施の形態１はこのような例限定されない。１電文フレームあたりの送信間隔は、１秒でなくてもよい。また、実施の形態１では、２つの通信スロットが用いられているが、実施の形態１は、このような例に限定されない。３つ以上の通信スロットが用いられてもよい。
さらに、移動局１１０の数及び基地局１３０の数も、図示された数に限定されない。

図１に戻り、移動局１１０は、移動無線通信部１１１と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信部１１２と、移動電文処理部１１３と、移動制御部１１４とを備える。
移動無線通信部１１１は、基地局１３０Ａ～１３０Ｃの各々と、周波数ｆ１を用いて無線で送信を行い、周波数ｆ２を用いて無線で受信を行う。
例えば、移動無線通信部１１１は、移動電文処理部１１３からの位置情報電文を、基地局１３０に無線で送信する。また、移動無線通信部１１１は、基地局１３０からの移動制御電文を無線で受信し、その移動制御電文を移動電文処理部１１３に与える。

ＧＰＳ受信部１１２は、ＧＰＳ衛星からの電波であるＧＰＳ電波を受信して、移動局１１０の位置を特定する位置特定部である。そして、ＧＰＳ受信部１１２は、特定された位置を示す位置情報を移動電文処理部１１３に与える。

移動電文処理部１１３は、ＧＰＳ受信部１１２からの位置情報と、移動局１１０の進行方向を示す進行方向情報と、その位置情報を送信する際に基地局１３０との通信で使用する通信スロットである使用スロットを示す使用スロット情報とを含む位置情報電文を生成する。移動電文処理部１１３は、生成された位置情報電文を移動無線通信部１１１に与える。なお、使用スロット情報は、基地局１３０との通信で使用している通信スロットを示すともいえる。
また、移動電文処理部１１３は、基地局１３０からの移動制御電文に従い、図２（Ａ）に示されている干渉エリアＡ１１、Ａ１２への進出可否を特定する。そして、移動電文処理部１１３は、特定された進出可否を移動制御部１１４に通知する。

移動制御部１１４は、移動局１１０の移動を制御する。
例えば、移動制御部１１４は、移動電文処理部１１３からの通知に従って、移動局１１０を干渉エリアＡ１１との境界点Ｐ０２又は干渉エリアＡ１２との境界点Ｐ０４の手前で停止させ、又は、移動局１１０を干渉エリアＡ１１又は干渉エリアＡ１２を通過させる。

以上に記載された移動電文処理部１１３及び移動制御部１１４の一部又は全部は、例えば、図３（Ａ）に示されているように、メモリ１０と、メモリ１０に格納されているプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ１１とにより構成することができる。このようなプログラムは、ネットワークを通じて提供されてもよく、また、記録媒体に記録されて提供されてもよい。即ち、このようなプログラムは、例えば、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。

また、移動電文処理部１１３及び移動制御部１１４の一部又は全部は、例えば、図３（Ｂ）に示されているように、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）又はＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の処理回路１２で構成することもできる。
以上のように、移動電文処理部１１３及び移動制御部１１４は、処理回路網により実現することができる。

基地局１３０は、基地境界点ＤＢ（Ｄａｔａ Ｂａｓｅ）１３１と、送信出力制御部１３２と、基地電文処理部１３３と、基地無線通信部１３４と、基地通信部１３５とを備える。
基地境界点ＤＢ１３１は、基地局１３０の通信エリアに関連する境界点の位置を示す境界点位置情報を記憶する基地記憶部である。

図２（Ａ）の例であれば、基地局１３０Ａの基地境界点ＤＢ１３１は、少なくとも、第１の位置としての境界点Ｐ２１及び第２の位置としての境界点Ｐ０３の位置を示す位置情報である基地境界点情報を記憶する。
基地局１３０Ｂの基地境界点ＤＢ１３１は、少なくとも、第１の位置としての境界点Ｐ２３及び第２の位置としての境界点Ｐ０５の位置を示す位置情報を記憶する。

送信出力制御部１３２は、基地無線通信部１３４から与えられる位置情報で示される移動局１１０の位置と、基地無線通信部１３４から与えられる進行方向情報で示される移動局１１０の進行方向と、境界点位置情報で示される境界点の位置とに基づいて、基地無線通信部１３４の送信出力を制御する。

例えば、送信出力制御部１３２は、基地無線通信部１３４から与えられる位置情報で示される移動局１１０の位置により、基地局１３０が移動局１１０と通信を行うことのできる通信エリアである第１の通信エリア内の予め定められた位置を、移動局１１０が通過したか否かを判断する。そして、送信出力制御部１３２は、移動局１１０がその予め定められた位置を通過した場合に、基地無線通信部１３４の送信出力を、第１のレベルである通常出力から、その第１のレベルよりも低い第２のレベルである省出力に低下させる。

なお、その予め定められた位置は、第１の位置ともいい、移動局１１０の進行方向において隣に配置されている別の基地局から第１のレベルで出力された無線信号が届く範囲内に設定される。
例えば、図２（Ａ）で示されている例では、基地局１３０Ａにとって、第１の通信エリアは、通常通信エリアＡ０１であり、第１の位置は、境界点Ｐ２１である。

また、送信出力制御部１３２は、基地無線通信部１３４から与えられる位置情報で示される移動局１１０の位置により、移動局１１０の進行方向において隣に配置されている別の基地局１３０が移動局１１０と通信を行うことのできる通信エリアである第２の通信エリア内の予め定められた第２の位置を移動局１１０が通過したか否かを判断し、移動局１１０がその第２の位置を通過した場合に、基地無線通信部１３４の送信出力を第１のレベルである通常出力に戻す。
例えば、図２（Ａ）で示されている例では、基地局１３０Ａにとって、別の基地局１３０は、基地局１３０Ｂであり、第２の通信エリアは、通常通信エリアＡ０２であり、第２の位置は、境界点Ｐ０３である。

基地電文処理部１３３は、基地無線通信部１３４で受信された位置情報電文を、基地通信部１３５に与えることで、上位装置１５０へ転送する。
また、基地電文処理部１３３は、基地無線通信部１３４で受信された位置情報電文から位置情報及び進行方向情報を抽出し、その位置情報及び進行方向情報を送信出力制御部１３２に与える。

さらに、基地電文処理部１３３は、基地通信部１３５で受信された移動制御電文を、基地無線通信部１３４に与えることで、移動局１１０へ転送する。

基地無線通信部１３４は、移動局１１０と、周波数ｆ２を用いて無線で送信を行い、周波数ｆ１を用いて無線で受信を行う。
例えば、基地無線通信部１３４は、基地電文処理部１３３からの移動制御電文を、移動局１１０に無線で送信する。
また、基地無線通信部１３４は、移動局１１００からの位置情報電文を無線で受信し、その移動制御電文を基地電文処理部１３３に与える。

基地通信部１３５は、上位装置１５０と通信を行う。ここでは、例えば、基地通信部１３５は、有線で上位装置１５０と通信を行うが、無線で通信を行ってもよい。
例えば、基地通信部１３５は、基地電文処理部１３３からの位置情報電文を、上位装置１５０送信する。
また、基地通信部１３５は、上位装置１５０からの移動制御電文を受信し、その移動制御電文を基地電文処理部１３３に与える。

以上に記載された送信出力制御部１３２及び基地電文処理部１３３の一部又は全部は、例えば、図３（Ａ）に示されているように、メモリ１０と、メモリ１０に格納されているプログラムを実行するプロセッサ１１とにより構成することができる。このようなプログラムは、ネットワークを通じて提供されてもよく、また、記録媒体に記録されて提供されてもよい。即ち、このようなプログラムは、例えば、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。
また、送信出力制御部１３２及び基地電文処理部１３３の一部又は全部は、例えば、図３（Ｂ）に示されているように、処理回路１２で構成することもできる。
以上のように、送信出力制御部１３２及び基地電文処理部１３３は、処理回路網により実現することができる。

上位装置１５０は、上位境界点ＤＢ１５１と、移動制御判断部１５２と、上位電文処理部１５３、使用スロット管理部１５４と、上位通信部１５５とを備える。
上位境界点ＤＢ１５１は、接続されている全ての基地局１３０の通信エリアに関連する全境界点の位置を示す位置情報である上位境界点位置情報を記憶する。
図２（Ａ）に示されている例では、上位境界点ＤＢ１５１は、境界点Ｐ０１、境界点Ｐ２１、境界点Ｐ０２、境界点Ｐ０３、境界点Ｐ２２、境界点Ｐ２３、境界点Ｐ０４、境界点Ｐ０５、境界点Ｐ２４及び境界点Ｐ０６の位置を示す位置情報を記憶する上位記憶部である。

移動制御判断部１５２は、上位通信部１５５から与えられる位置情報電文から抽出された位置情報で示される移動局１１０の位置、その位置情報電文から抽出された進行方向情報で示される移動局１１０の進行方向、上位境界点ＤＢ１５１に記憶されている上位境界点位置情報で示される境界点の位置、使用スロット管理部１５４で管理されている通信スロットの使用状況である通信スロット使用状況に基づいて、移動局１１０の干渉エリアへの進出可否を判断する。そして、移動制御判断部１５２は、その判断結果に基づいて、移動局１１０を制御するための移動制御情報を上位電文処理部１５３に与える。ここでは、移動制御情報は、干渉エリアへの進出の可否を示す。また、移動制御情報では、通信スロット毎に指示の内容が示されていてもよい。

例えば、移動制御判断部１５２は、位置情報で示される移動局１１０の位置により、移動局１１０が第１の位置に接近しているか否かを判断する。そして、移動制御判断部１５２は、移動局１１０がその第１の位置に接近している場合に、使用スロット管理部１５４で管理されている使用スロット使用状況から、複数の基地局１３０の内、移動局１１０が通信を行っている基地局１３０に対して、移動局１１０の進行方向において隣接する別の基地局１３０の通信スロットが空いていないときには、移動局１１０によるその第１の位置の通過を許可しない移動制御情報を生成する。さらに、移動制御判断部１５２は、その移動制御情報を、上位通信部１５５に、移動局１１０が通信を行っている基地局１３０に送信させる。

ここで、移動局１１０が図２（Ａ）に示されている位置にいる場合、移動制御判断部１５２は、移動局１１０が第１の位置である境界点Ｐ２１に接近しているか否かを判断する。例えば、移動制御判断部１５２は、境界点Ｐ２１が移動局１１０の進行方向にあり、かつ、境界点Ｐ２１から予め定められた範囲に移動局１１０が存在している場合に、移動局１１０が境界点Ｐ２１に接近していると判断する。

上位電文処理部１５３は、移動制御判断部１５２からの移動制御情報を含む移動制御電文を生成する。そして、上位電文処理部１５３は、生成された移動制御電文を上位通信部１５５に与える。
また、上位電文処理部１５３は、上位通信部１５５で受信された位置情報電文から位置情報及び進行方向情報を抽出し、その位置情報及び進行方向情報を移動制御判断部１５２に与える。
さらに、上位電文処理部１５３は、上位通信部１５５で受信された位置情報電文から使用スロット情報を抽出し、その使用スロット情報を使用スロット管理部１５４に与える。

使用スロット管理部１５４は、接続されている全ての基地局１３０における全ての通信スロットの各々が使用されているか否かを、通信スロットの使用状況である通信スロット使用状況として管理する。例えば、使用スロット管理部１５４は、上位電文処理部１５３から与えられる使用スロット情報により、通信スロット使用状況を管理する。なお、使用スロット管理部１５４は、予め定められた期間、使用スロット情報により、使用されていることが知らされない通信スロットについては、空きの通信スロットとすることができる。

上位通信部１５５は、基地局１３０からの位置情報電文を受信し、その位置情報電文を、上位電文処理部１５３に与える。
また、上位通信部１５５は、上位電文処理部１５３からの移動制御電文を基地局１３０に送信する。

以上に記載された移動制御判断部１５２、上位電文処理部１５３及び使用スロット管理部１５４の一部又は全部は、例えば、図３（Ａ）に示されているように、メモリ１０と、メモリ１０に格納されているプログラムを実行するプロセッサ１１とにより構成することができる。このようなプログラムは、ネットワークを通じて提供されてもよく、また、記録媒体に記録されて提供されてもよい。即ち、このようなプログラムは、例えば、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。
また、移動制御判断部１５２、上位電文処理部１５３及び使用スロット管理部１５４の一部又は全部は、例えば、図３（Ｂ）に示されているように、処理回路１２で構成することもできる。
以上のように、移動制御判断部１５２、上位電文処理部１５３及び使用スロット管理部１５４は、処理回路網により実現することができる。

次に、実施の形態１に係る無線通信システム１００の動作を説明する。
ここでは、移動局１１０が、基地局１３０Ａから基地局１３０Ｂへ移動する動作について、図２（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、境界点Ｐ２１の手前までの動作を説明し、図４（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、境界点Ｐ２１から境界点Ｐ０３の手前までの動作を説明し、図５（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、境界点Ｐ０３を通過後の動作を説明する。
なお、図２～図５では、移動局１１０は、通信スロットＳ２を使用して通信を行うものとする。

まず、図２（Ａ）において、移動局１１０では、ＧＰＳ受信部１１２が、受信されたＧＰＳ電波から移動局１１０の位置を特定し、特定された位置を示す位置情報を生成する。移動電文処理部１１３は、ＧＰＳ受信部１１２から位置情報を取得して、その位置情報と、列車の進行方向を示す進行方向情報と、移動局１１０と通信を行なう通信スロット（ここでは、通信スロットＳ２）を示す使用スロット情報とを含む位置情報電文を生成する。移動無線通信部１１１は、移動電文処理部１１３から位置情報電文を取得して、その位置情報電文を通信スロットＳ２で送信する。

基地局１３０Ａでは、基地無線通信部１３４が移動局１１０からの位置情報電文を受信する。基地電文処理部１３３は、基地無線通信部１３４から位置情報電文を取得し、その位置情報電文を基地通信部１３５に与えることで、その位置情報電文を上位装置１５０へ転送する。また、基地電文処理部１３３は、その位置情報電文に含まれている位置情報及び進行方向情報を抽出し、その位置情報及び進行方向情報を送信出力制御部１３２に与える。

送信出力制御部１３２は、基地電文処理部１３３からの位置情報及び進行方向情報で示される移動局１１０の位置及び進行方向と、基地境界点ＤＢ１３１に記憶されている境界点Ｐ２１の位置とを比較し、移動局１１０がまだ境界点Ｐ２１を通過していないと判断する。この場合、送信出力制御部１３２は、基地無線通信部１３４の送信出力として、通常出力を選択し、基地無線通信部１３４の出力設定を通常出力に設定する。

上位装置１５０では、上位通信部１５５が基地局１３０からの位置情報電文を受信する。上位電文処理部１５３は、上位通信部１５５から位置情報電文を取得し、その位置情報電文に含まれている位置情報及び進行方向情報を抽出し、その位置情報及び進行方向情報を移動制御判断部１５２に与える。さらに、上位電文処理部１５３は、その位置情報電文に含まれている使用スロット情報を抽出し、その使用スロット情報を使用スロット管理部１５４に与える。なお、使用スロット管理部１５４は、他の基地局１３０からも、その基地局１３０が使用している通信スロットを示す使用スロット情報を取得することで、全ての基地局１３０の通信スロットの使用状況を管理することができる。

移動制御判断部１５２は、上位電文処理部１５３からの位置情報及び進行方向情報で示される移動局１１０の位置及び進行方向と、基地境界点ＤＢ１３１に記憶されている境界点Ｐ２１の位置とにより、移動局１１０が境界点Ｐ２１を通過していないと判断する。この場合、移動制御判断部１５２は、次回の移動制御電文の送信先を、基地局１３０Ａと判断する。

また、使用スロット管理部１５４は、上位電文処理部１５３から与えられる使用スロット情報により、基地局１３０Ａ～１３０Ｃの通信スロットの使用状況を管理する。

移動制御判断部１５２は、使用スロット管理部１５４に問い合わせることにより、移動局１１０を収容している基地局１３０Ａに隣接し、移動局１１０の進行方向に存在する基地局１３０Ｂの通信スロットの使用状況を確認する。ここでは、図２（Ｂ）に示されているように、基地局１３０Ｂの通信スロットＳ２が空いているため、移動制御判断部１５２は、移動局１１０が境界点Ｐ２１を通過可能と判断する。そして、移動制御判断部１５２は、その判断結果に基づいて、境界点Ｐ２１を通過可とする移動制御情報を生成して、その移動制御情報を上位電文処理部１５３に与える。上位電文処理部１５３は、その移動制御情報を含む移動制御電文を生成し、その移動制御電文を上位通信部１５５に与える。上位通信部１５５は、その移動制御電文を基地局１３０Ａへ送信する。

基地局１３０Ａでは、基地通信部１３５が上位装置１５０からの移動制御電文を受信し、その移動制御電文を基地電文処理部１３３に与える。基地電文処理部１３３は、その移動制御電文を基地無線通信部１３４に与えて、移動局１１０に送信させることで、転送を行う。

移動局１１０では、移動無線通信部１１１が、基地局１３０Ａからの移動制御電文を受信し、その移動制御電文を移動電文処理部１１３に与える。移動電文処理部１１３は、その移動制御電文に含まれている移動制御情報を抽出して、その移動制御情報を移動制御部１１４に与える。移動制御情報では、境界点Ｐ２１の通過が許可されているため、移動制御部１１４は、移動制御情報に従って、列車の進行を継続し、移動局１１０の進行も継続される。

移動局１１０が境界点Ｐ２１を通過するまでは、以上で説明された動作が繰り返される。
なお、図２（Ａ）においては、基地局１３０Ａを第１の基地局、基地局１３０Ｂを第２の基地局ともいう。

次に、図４（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、移動局１１０が境界点Ｐ２１を通過する際の動作を説明する。
上述のように、移動局１１０は、位置情報電文を通信スロットＳ２で送信する。
基地局１３０Ａでは、その位置情報電文を基地無線通信部１３４が受信し、基地電文処理部１３３は、位置情報及び進行方向情報を抽出し、その位置情報及び進行方向情報を送信出力制御部１３２に与える。

送信出力制御部１３２は、基地電文処理部１３３からの位置情報及び進行方向情報で示される移動局１１０の位置及び進行方向と、基地境界点ＤＢ１３１に記憶されている境界点Ｐ２１の位置とを比較し、移動局１１０が境界点Ｐ２１を通過したと判断する。この場合、送信出力制御部１３２は、基地無線通信部１３４の送信出力として、省出力を選択し、基地無線通信部１３４の出力設定を省出力に切り替える。これにより、図４（Ａ）に示されているように、基地局１３０Ａからの送信電文は移動局１１０へは届かなくなるが、基地局１３０Ｂからの送信電文は移動局１１０へ届くようになる。

また、移動局１１０から送信された位置情報電文は、上述のように、基地局１３０Ａから上位装置１５０に転送される。
上位装置１５０では、上位通信部１５５が基地局１３０Ａからの位置情報電文を受信し、上位電文処理部１５３は、その位置情報電文に含まれている位置情報及び進行方向情報を抽出し、その位置情報及び進行方向情報を移動制御判断部１５２に与える。また、上位電文処理部１５３は、その位置情報電文に含まれている使用スロット情報を使用スロット管理部１５４に与える。

移動制御判断部１５２は、その位置情報及び進行方向情報で示される移動局１１０の位置及び進行方向と、基地境界点ＤＢ１３１に記憶されている境界点Ｐ２１及び境界点Ｐ２３の位置とにより、移動局１１０が境界点Ｐ２１を通過したと判断する。この場合、移動制御判断部１５２は、次回の移動制御電文の送信先を、基地局１３０Ｂと判断するとともに、移動局１１０の通過を判断すべき次の境界点が境界点Ｐ２３であると判断する。

また、移動制御判断部１５２は、使用スロット管理部１５４に問い合わせることにより、移動局１１０を収容する基地局１３０Ｂに隣接し、移動局１１０の進行方向に存在する基地局１３０Ｃの通信スロットの使用状況を確認する。ここでは、図４（Ｂ）に示されているように、基地局１３０Ｃの通信スロットＳ２が空いているため、移動制御判断部１５２は、移動局１１０が境界点Ｐ２３を通過可能と判断する。

そして、移動制御判断部１５２は、その判断結果に基づいて、境界点Ｐ２３を通過可とする移動制御情報を生成して、その移動制御情報を上位電文処理部１５３に与える。上位電文処理部１５３は、その移動制御情報を含む移動制御電文を生成し、その移動制御電文を上位通信部１５５に与える。上位通信部１５５は、その移動制御電文を基地局１３０Ｂへ送信する。上述と同様に、基地局１３０Ｂは、その移動制御電文を移動局１１０に転送し、移動局１１０は、その移動制御電文に含まれている移動制御情報に従って、進行を継続する。

なお、基地局１３０Ａは、移動局１１０の位置情報電文を継続して受信できるので、送信出力制御部１３２は、移動局１１０が境界点Ｐ０３を通過するまで通信スロットＳ２の送信出力を省出力とする。これにより、移動局１１０は、基地局１３０Ｂの送信電文を通信スロットＳ２で受信することが可能となり、上位装置１５０が基地局１３０Ｂへ送信した移動制御電文を受信し無線通信を継続することができる。
なお、図４（Ａ）においても、基地局１３０Ａを第１の基地局、基地局１３０Ｂを第２の基地局ともいう。

次に、図５（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、移動局１１０が境界点Ｐ０３を通過する際の動作を説明する。
上述のように、移動局１１０は、位置情報電文を通信スロットＳ２で送信する。
基地局１３０Ａでは、その位置情報電文を基地無線通信部１３４が受信し、基地電文処理部１３３は、位置情報及び進行方向情報を抽出し、その位置情報及び進行方向情報を送信出力制御部１３２に与える。

送信出力制御部１３２は、基地電文処理部１３３からの位置情報及び進行方向情報で示される移動局１１０の位置及び進行方向と、基地境界点ＤＢ１３１に記憶されている境界点Ｐ０３の位置とを比較し、移動局１１０が境界点Ｐ０３を通過したと判断する。この場合、送信出力制御部１３２は、基地無線通信部１３４の送信出力として、通常出力を選択し、基地無線通信部１３４の出力設定を通常出力に切り替える。これにより、基地局１３０Ａ及び基地局１３０Ｂの通信範囲は、通常通信エリアＡ０１及び通常通信エリアＡ０２に戻るが、移動局１１０は、境界点Ｐ０３を通過しているため、基地局１３０Ｂと継続して無線通信可能である。
なお、図５（Ａ）においても、基地局１３０Ａを第１の基地局、基地局１３０Ｂを第２の基地局ともいう。

以上のように、実施の形態１では、移動局１１０は、基地局１３０Ａの通信エリアから基地局１３０Ｂの通信エリアに、同じ周波数ｆ１で同じ通信スロットＳ２を用いたまま移動することができる。

次に、実施の形態１に係る無線通信システム１００において、移動局１１０が次に移行する隣接基地局１３０の通信スロットが空いていないため、移動局１１０を停止させる動作について、図６（Ａ）及び（Ｂ）を用いて説明する。

図６（Ａ）及び（Ｂ）では、基地局１３０Ｂと通信している移動局１１０Ａが、隣接基地局１３０Ｃに空き通信スロットが存在しないため、基地局１３０Ｂの境界点Ｐ２３の手前で停止する動作を説明する。
なお、図６（Ａ）に示されている、移動局１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃの各々は、図１に示されている移動局１１０と同様に構成されている。

上述と同様に、移動局１１０Ａは、位置情報電文を通信スロットＳ２で送信し、基地局１３０Ｂは、その位置情報電文を上位装置１５０に転送する。
上位装置１５０では、上位通信部１５５が基地局１３０Ｂからの位置情報電文を受信し、上位電文処理部１５３は、その位置情報電文に含まれている位置情報及び進行方向情報を抽出し、その位置情報及び進行方向情報を移動制御判断部１５２に与える。また、上位電文処理部１５３はその位置情報電文に含まれている使用スロット情報を使用スロット管理部１５４に与える。

移動制御判断部１５２は、その位置情報及び進行方向情報で示される移動局１１０Ａの位置及び進行方向と、基地境界点ＤＢ１３１に記憶されている境界点Ｐ２３の位置とにより、移動局１１０Ａが境界点Ｐ２３の近辺に位置している、言い換えると、移動局１１０が境界点Ｐ２３に接近していると判断する。

また、移動制御判断部１５２は、使用スロット管理部１５４に問い合わせることにより、移動局１１０Ａを収容する基地局１３０Ｂに隣接し、移動局１１０Ａの進行方向に存在する基地局１３０Ｃの通信スロットの使用状況を確認する。ここでは、図６（Ｂ）に示されているように、基地局１３０Ｃの通信スロットＳ１、Ｓ２が空いていないため、移動制御判断部１５２は、移動局１１０Ａが境界点Ｐ２３を通過不可と判断する。

そして、移動制御判断部１５２は、その判断結果に基づいて、境界点Ｐ２３を通過不可とする移動制御情報を生成して、その移動制御情報を上位電文処理部１５３に与える。上位電文処理部１５３は、その移動制御情報を含む移動制御電文を生成し、その移動制御電文を上位通信部１５５に与える。上位通信部１５５は、その移動制御電文を基地局１３０Ｂへ送信する。

基地局１３０Ｂでは、基地通信部１３５が上位装置１５０からの移動制御電文を受信し、その移動制御電文を基地電文処理部１３３に与える。基地電文処理部１３３は、その移動制御電文を基地無線通信部１３４に与えて、移動局１１０Ａに送信させることで、転送を行う。

移動局１１０Ａでは、移動無線通信部１１１が、基地局１３０Ｂからの移動制御電文を受信し、その移動制御電文を移動電文処理部１１３に与える。移動電文処理部１１３は、その移動制御電文に含まれている移動制御情報を抽出して、その移動制御情報を移動制御部１１４に与える。移動制御情報では、境界点Ｐ２３の通過が許可されていないため、移動制御部１１４は、移動制御情報に従って、境界点Ｐ２３の手前で、列車の進行を停止し、移動局１１０の進行も停止される。

上位装置１５０は、移動局１１０Ｂ又は移動局１１０Ｃの何れかが、基地局１３０Ｃの圏外となり、基地局１３０Ｃのいずれかの通信スロットが空くまでは、移動局１１０Ａへの移動制御情報には境界点Ｐ２３の通過を不可のままとし、移動局１１０を停止させたままとする。
なお、図６（Ａ）においては、基地局１３０Ｂを第１の基地局、基地局１３０Ｃを第２の基地局ともいう。また、境界点Ｐ２３を第１の位置ともいう。

以上説明したように、実施の形態１によれば、移動局１１０が基地局１３０の通信エリアから退出し、隣接基地局１３０に進出する際に、基地局１３０は、送信出力を下げている。また、移動局１１０が進行する隣接基地局１３０に空き通信スロットが存在しない場合は、基地局１３０は、移動局１１０が省出力時の通信エリアの境界点から先には進行しないようにしている。このため、全基地局１３０で同一周波数が用いられても、移動局１１０は、隣接基地局１３０と混信無く、かつ、隣接基地局１３０に存在する移動局１１０とも混信無く無線通信を継続することが可能となる。さらに、無線通信システム１００における周波数使用効率が向上する。

また、移動局が隣接基地局に移動する際に送信周波数を切り替える方式の場合には、送信周波数の切り替えに伴い、通信に瞬断が発生したが、実施の形態１によれば、全基地局１３０が同一周波数を使用するため、そのような瞬断が発生しない。

実施の形態２．
実施の形態１では、全基地局１３０にて、空き通信スロットでは全て通常出力で送信が行われている。この場合、移動局１１０が、図２（Ａ）に示されている干渉エリアＡ１１、Ａ１２から起動すると、電波干渉により、何れの基地局１３０の空き通信スロットからの無線信号を受信できず、無線通信システム１００に進入できなくなる。実施の形態２は、以上のような状況にも対応する。

図７は、実施の形態２に係る無線通信システム２００の構成を概略的に示すブロック図である。
無線通信システム２００は、移動局１１０と、複数の基地局２３０と、上位装置１５０とを備える。
実施の形態２に係る無線通信システム２００の移動局１１０及び上位装置１５０は、実施の形態１に係る無線通信システム１００の移動局１１０及び上位装置１５０と同様である。

基地局１３０は、基地境界点ＤＢ１３１と、送信出力制御部２３２と、基地電文処理部１３３と、基地無線通信部１３４と、基地通信部１３５と、出力パターン判断部２３６とを備える。

出力パターン判断部２３６は、基地無線通信部１３４の通信スロットの内、使用されていない空き通信スロットの送信出力を通常出力とする通常出力パターンと、その使用されていない空き通信スロットの送信出力を通常出力及び省出力の間で交互に切り替える切替出力パターンとの何れを送信出力パターンとして採用するかを判断する。

ここで、通常出力パターンは、第１のパターンともいい、送信出力を一定とするパターンである。
また、切替出力パターンは、第２のパターンともいい、送信出力を、第１のレベルと、第１のレベルよりも低い第２のレベルとの間で交互に切り替えるパターンである。

例えば、出力パターン判断部２３６は、基地局２３０毎に割り振られている識別子を用いて、通常出力パターンとするか、切替出力パターンとするかを判断してもよい。具体的には、軌道上に配置されている複数の基地局２３０に、移動局１１０が走行する順番、言い換えると、移動局１１０が進む方向において順番となるように、連番となる識別子が割り当てられている場合、奇数の番号であれば、通常出力パターンが選択され、偶数の番号であれば、切替パターンが選択されるようにしてもよい。また、例えば、上位装置１５０により、通常出力パターンとするか、切替パターンとするかが予め定められていてもよい。
そして、出力パターン判断部２３６は、採用する送信出力パターンを送信出力制御部２３２に通知する。

送信出力制御部２３２は、実施の形態１と同様の処理を行うほか、出力パターン判断部２３６から通知に従って、基地無線通信部１３４を制御することで、移動局１１０と通信を行っていない通信スロットの送信出力パターンを、出力パターン判断部２３６で採用された送信出力パターンとなるようにする。

以上に記載された出力パターン判断部２３６の一部又は全部も、例えば、図３（Ａ）に示されているように、メモリ１０と、メモリ１０に格納されているプログラムを実行するプロセッサ１１とにより構成することができる。このようなプログラムは、ネットワークを通じて提供されてもよく、また、記録媒体に記録されて提供されてもよい。即ち、このようなプログラムは、例えば、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。
また、出力パターン判断部２３６の一部又は全部は、例えば、図３（Ｂ）に示されているように、処理回路１２で構成することもできる。
以上のように、出力パターン判断部２３６は、処理回路網により実現することができる。

例えば、図２（Ａ）において、仮に移動局１１０が、干渉エリアＡ１１又は干渉エリアＡ１２から起動する場合、実施の形態１では、電波干渉により、基地局１３０Ａ～１３０Ｃのいずれの通信スロットでも、移動局１１０からの送信電文を受信することができない。
一方、実施の形態２では、図８を用いて説明するように、このような場合でも、移動局１１０は、複数の基地局２３０Ａ～２３０Ｃの何れか通信を行うことができる。

図８（Ａ）及び（Ｂ）は、無線通信システム２００の配置及び通信スロットを説明するための概略図である。
図８（Ａ）に示されている基地局２３０Ａ～２３０Ｃの各々は、図７に示されている基地局２３０と同様に構成されている。

図８（Ａ）では、基地局２３０Ａ及び基地局２３０Ｃは、通常出力パターンとなっており、基地局２３０Ｂは、切替出力パターンとなっている。
言い換えると、実施の形態２に係る無線通信システム２００では、軌道１０１に沿って、通常出力パターンの基地局２３０と、切替出力パターンの基地局２３０とが、交互に配置される。

このような場合、基地局２３０Ａ及び基地局２３０Ｃの基地無線通信部１３４は、出力パターン判断部２３６で採用された通常出力パターンに従って、空き通信スロットにおいて、通常出力で無線を送信する。

一方、基地局２３０Ｂの基地無線通信部１３４は、出力パターン判断部２３６で採用された切替通常出力パターンに従って、空き通信スロットにおいて、通常出力の無線と、省出力の無線とを交互に送信する。具体的には、基地無線通信部１３４は、予め定められた期間で、通常出力と、省出力とを交互に切り替える。

基地局２３０Ａ～２３０Ｃが、以上のように配置されている場合において、例えば、移動局１１０が、干渉エリアＡ１２で起動する際には、基地局２３０Ｂが省出力である期間に、移動局１１０は、基地局２３０Ｃの空き通信スロットで通信を開始することができる。

また、移動局１１０が通常通信エリアＡ０３に存在する場合には、基地局２３０Ｂが通常出力又は省出力である期間に、移動局１１０は、基地局２３０Ｃの空き通信スロットで通信を開始することができる。
さらに、移動局１１０が通常通信エリアＡ０２に存在する場合には、基地局２３０Ｂが通常出力又は省出力である期間に、移動局１１０は、基地局２３０Ｂの空き通信スロットで通信を開始することができる。

なお、図８（Ａ）においては、基地局２３０Ｂを第１の基地局ともいい、基地局２３０Ａ又は基地局２３０Ｃを第２の基地局ともいう。

以上のように、実施の形態２によれば、空き通信スロットで通常出力固定で送信を行う基地局２３０と、空き通信スロットで通常出力と省出力とを交互に繰り返して送信を行う基地局２３０とを交互に配置することで、移動局１１０が干渉エリアに存在する場合でも、空き通信スロットで通常出力固定で送信を行う基地局２３０の空き通信スロットで通信を開始することができる。このため、移動局１１０は、軌道１０１の何れの位置からでも何れかの基地局２３０と通信を開始することができる。

１００，２００ 無線通信システム、 １１０ 移動局、 １１１ 移動無線通信部、 １１２ ＧＰＳ受信部、 １１３ 移動電文処理部、 １１４ 移動制御部、 １３０，２３０ 基地局、 １３１ 基地境界点ＤＢ、 １３２，２３２ 送信出力制御部、 １３３ 基地電文処理部、 １３４ 基地無線通信部、 １３５ 基地通信部、 ２３６ 出力パターン判断部、 １５０ 上位装置、 １５１ 上位境界点ＤＢ、 １５２ 移動制御判断部、 １５３ 上位電文処理部、 １５４ 使用スロット管理部、 １５５ 上位通信部。

Claims (5)

1. 軌道に沿って一方向に移動する移動局と、前記軌道に沿って配置され、前記移動局と通信を行う複数の基地局と、を備える無線通信システムであって、
   前記移動局は、
   前記移動局の位置を特定する位置特定部と、
   前記特定された位置を示す位置情報を無線で送信する移動無線通信部と、を備え、
   前記複数の基地局に含まれる第１の基地局は、
   前記位置情報を無線で受信する基地無線通信部と、
   前記位置情報で示される位置により、前記第１の基地局が前記移動局と通信を行うことのできる第１の通信エリア内の予め定められた第１の位置を前記移動局が通過したか否かを判断し、前記移動局が前記第１の位置を通過した場合に、前記基地無線通信部の送信出力を、第１のレベルから前記第１のレベルよりも低い第２のレベルに低下させることで、前記第１の基地局からの送信信号が前記移動局に届かなくなるようにする送信出力制御部と、を備えること
   を特徴とする無線通信システム。
2. 前記第１の位置は、前記複数の基地局の内、前記第１の基地局の前記一方向において隣接する第２の基地局から前記第１のレベルで出力された無線信号が届く範囲内であること
   を特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記送信出力制御部は、前記位置情報で示される位置により、前記複数の基地局の内、前記第１の基地局の前記一方向において隣接する第２の基地局が前記移動局と通信を行うことのできる第２の通信エリア内の予め定められた第２の位置を前記移動局が通過したか否かを判断し、前記移動局が前記第２の位置を通過した場合に、前記送信出力を前記第１のレベルに戻すこと
   を特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
4. 前記複数の基地局の各々と通信を行う上位装置をさらに備え、
   前記第１の基地局は、
   前記基地無線通信部で受信された前記位置情報を、前記上位装置に送信する基地通信部をさらに備え、
   前記上位装置は、
   前記複数の基地局の各々から、前記複数の基地局の各々が無線通信を行なっている通信スロットを示す使用スロット情報を受信するとともに、前記第１の基地局から前記位置情報を受信する上位通信部と、
   前記使用スロット情報に基づいて、前記複数の基地局の各々における前記通信スロットの使用状況を管理する使用スロット管理部と、
   前記上位通信部で受信された前記位置情報で示される位置により、前記移動局が前記第１の位置に接近しているか否かを判断し、前記移動局が前記第１の位置に接近している場合に、前記使用スロット管理部で管理されている前記使用状況から、前記複数の基地局の内、前記第１の基地局の前記一方向において隣接する第２の基地局の前記通信スロットが空いていないときには、前記移動局による前記第１の位置の通過を許可しない移動制御情報を生成し、前記上位通信部に前記移動制御情報を前記第１の基地局に送信させる移動制御判断部と、を備え、
   前記基地通信部は、前記移動制御情報を受信し、
   前記基地無線通信部は、前記基地通信部で受信された前記移動制御情報を前記移動局に送信し、
   前記移動無線通信部は、前記第１の基地局から前記移動制御情報を受信し、
   前記移動局は、前記移動無線通信部で受信された前記移動制御情報に従って、前記第１の位置の手前で前記移動局の移動を停止させる移動制御部をさらに備えること
   を特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
5. 軌道に沿って一方向に移動する移動局と通信を行う基地局であって、
   前記移動局から、前記移動局の位置を示す位置情報を無線で受信する基地無線通信部と、
   前記位置情報で示される位置により、前記基地局が前記移動局と通信を行うことのできる通信エリア内の予め定められた位置を前記移動局が通過したか否かを判断し、前記移動局が前記位置を通過した場合に、前記基地無線通信部の送信出力を、第１のレベルから前記第１のレベルよりも低い第２のレベルに低下させることで、前記基地局からの送信信号が前記移動局に届かなくなるようにする送信出力制御部と、を備えること
   を特徴とする基地局。

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