JPS63229925A - 移動無線通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は移動無線通信システムに関し、さらに詳細に
いえば、地上設置局に接続されたアンテナを中心とする
所定範囲内において車両等の移動体との間におけるデー
タの授受を行なわせるための移動無線通信システムに関
する。

〈従来の技術〉 従来からタクシ−１貨物集配車両等（以下、移動体と総
称する）と地上固定局との間でデータの授受を行なわせ
るための移動無線通信システムが採用され、移動体に対
する指示、および移動体からの状況報告等を行なわせる
ことにより、効率のよい運行、或は、適確な目的地への
到達を行ない得るようにしている。

具体的には、上記移動体に簡単な構成のモノポールアン
テナを搭載しておき、地上固定局と接続された地上設置
アンテナをビルディング、タワー、高架道路等に取付け
ておき、しかも垂直偏波の電波を送受するシステム構成
が採用されている。そして、地上設置アンテナの放射指
向性をある程度の範囲（例えば、半径数十ｍから数百ｍ
程度の範囲）に所定レベル以上の電波を放射し得るよう
に設定しておくことにより、移動体が上記範囲を移動し
ている間において上記地上固定局からの必要なデータの
送信、或は移動体からの必要なデータの送信を行なうこ
とができるようにしている。

また、自動車電話等も上記移動無線通信システムに含ま
れるのであるが、自動車電話は、タクシ−１貨物収集車
両に対するデータ授受を行なうシステムと比較して著し
く広範囲にわたるデータの授受を行なわせる必要がある
点において異なるのみであり、基本的には同質のシステ
ムである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記の移動無線通信システムにおいては、地上設置アン
テナとモノポールアンテナとの間で無線通信を行なう場
合に、マルチパスによるフェーディング等に起因する伝
送品質の劣化を生じさせる可能性が高く、地上設置アン
テナを中心とする所定範囲内において確実なデータ伝送
を行なわせることができるという保障がないという問題
がある。

さらに詳細に説明すれば、地上設置アンテナの近傍の他
の車両の走行状態、建築物等の配置状態が、時間ととも
に、或は、地上設置アンテナ毎に大幅に変化し、地上設
置アンテナから放射される信号が直接モノポールアンテ
ナにより受信される他に、建物、道路、他の車両等によ
り反射された後、モノポールアンテナにより受信される
ことになり、しかも、上記各経路を通って受信された信
号は、それぞれ振幅、位相が異なるのであるから・和動
的、或は差動的に重畳され、地上設置アンテナからの送
信信号の強度分布とは大幅に異なる強度分布の信号にな
るとともに、地上設置アンテナからの送信信号の位相か
らずれた位相の信号になり、受信側において送信データ
を正確に復元することができるという保障が全くないこ
とになる。

具体的には、第６図に示すように、道路（７１）に近接
させて支柱（７２ａ）により地上設置アンテナ（７２）
を高所に支持しているとともに、車両（７３）の屋根に
モノポールアンテナ（７４）が搭載されている。そして
、上記地上設置アンテナ（７２）は、図中Ｂで示すよう
にある程度高い指向性を存し、垂直下方に近い方向に信
号を送信するように支柱（７２ａ）に取付けられている
。

したがって、地上設置アンテナ（７２）からの信号は、
一部が、図中Ｃ，Ｄに示すように、他の車両（７３）の
屋根、或は路面により反射されてモノポールアンテナ（
７４）に導かれ、他の一部が、図中Ｅに示すように、直
接モノポールアンテナ（７４）に導かれ、残余が、図中
Ｆ、Ｇに示すように、建物（７５）のみにより反射され
、或は、建物（７５）、および路肩（７１ａ）により順
次反射されてモノポールアンテナ（７４）に導かれる。

さらには、上記反射波の他に、散乱波も存在することに
なる。

この結果、同一の地上設置アンテナ（７２）から送信さ
れる単一の信号が１つのモノポールアンテナ（７４）に
より受信される場合であっても、上記のように各経路を
通ってモノポールアンテナ（７４）に導かれる信号同士
が干渉し合って定在波が形成され、或は、上記各経路を
通る信号同士が和動的、差動的に重畳されるので、車両
（７３）の移動に伴なって信号受信レベルが急峻に変動
しく第７図参照）、データ伝送品質を劣化させることに
なる。

また、各経路を通ってモノポールアンテナ（７４）に導
かれる信号同士は、伝播経路長、および受信タイミング
（信号が送信されてからモノポールアンテナ（７４）に
より受信されるまでの所要時間）が互に相違するのであ
るから、受信信号毎の位相関係が相違することになり、
総合的な受信信号が送倍信号から大幅に相違し、データ
伝送品質を劣化させることになる。

そして、上記の問題は、自動車電話の如く比較的広い通
信領域をカバーする移動無線通信システムのみならず、
半径数十ｍから数百ｍ程度の比較的狭い通信領域をカバ
ーする移動無線通信システム（マイクロセル通信システ
ム）であっても、都市中央部のように、ビルディング、
高架軌道、道路等が密集した地域において顕著になるの
である。

このような問題を解消させるために、地上設置アンテナ
を円偏波のダウンワードビームアンテナとし、かつ車載
アンテナを同一回転方向の円偏波のアップワードビーム
アンテナとすることにより、反射波、散乱波等の受信を
防Ｉ卜することが考えられるが、隣合う地上設置アンテ
ナとの間において直接入射される電波を排除することが
全くできないことになるという開閉までも解消させるこ
とはできない。さらに詳細に説明すると、−の地上設置
アンテナとの間で授受されるべきデータと、隣合う他の
地上設置アンテナとの１間で授受されるべきデータとは
互に異なるのが一般的であるにも拘わらず、−の地上設
置アンテナとの間で授受されるべきデータがそのまま隣
合う他の地上設置アンテナとの間で授受されることにな
り、データ伝送品質が低下してしまうのである。

また、−斉放送などで隣合う地上設置アンテナが同一デ
ータを送信する場合には、マルチパスの問題が生じ、や
はりデータ伝送品質が低下することになる。

〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
比較的狭い通信領域でのデータ授受を行なう場合におけ
るマルチパス、フェーディング等の影響を排除するとと
もに、隣合う他の地上設置アンテナとの間でのデータ授
受を排除して伝送品質を向上させることができる移動無
線通信システムを提供することを目的としている。

く問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための、この発明の移動無線通信
システムは、移動体に搭載されたアンテナが、何れの回
転方向の円偏波をも選択的に送受可能なアップワードビ
ームアンテナであり、地上固定局に接続されたアンテナ
が円偏波ダウンワードビームアンテナであり、かつ隣合
うダウンワードビームアンテナの円偏波の回転方向が互
に逆に設定されているものである。

但し、上記地上固定局に接続されたアンテナとしては、
道路の対向車線をそれぞれ個別に通信対象領域とするも
のであるとともに、一方向の車線に対する円偏波と、反
対方向の車線に対する円偏波との回転方向が互に逆に設
定されているものであってもよい。

また、上記移動体に搭載されたアンテナとしては、何れ
の回転方向の円偏波をも送受可能なアップワードビーム
アンテナであるとともに、受信レベルが大きい円偏波に
より、地上固定局に接続されたアンテナとの間における
無線通信を行なうものであることが好ましい。

く作用〉 以上の移動無線通信システムであれば、移動体と地上固
定局との間においてデータの授受を行なう場合において
、移動体に搭載されたアンテナが、何れの回転方向の円
偏波をも選択的に送受可能なアップワードビームアンテ
ナであり、地上固定局に接続されたアンテナが円偏波ダ
ウンワードビームアンテナであるから、移動体に搭載さ
れたアンテナにおいては、建物、路面、路膚、他の車両
の屋根等で反射されて水平方向、或は下方から導かれる
信号を受信せず、上方から導かれる信号のみを受信する
ことになる。そして、地上固定局に接続されたアンテナ
から送信される信号が円偏波であるとともに、移動体に
搭載されたアンテナが受信し得る信号が何れかの選択さ
れた回転方向の円偏波であるから、建物等により反射さ
れた結果上方から導かれる信号を受信せず、全く反射さ
れることなく上方から導かれる信号のみを受信する。

また、隣合うダウンワードビームアンテナの円偏波の回
転方向が互に逆に設定されているのであるから、隣合う
他のダウンワードビームアンテナからの直接波の受信を
防止することとができる。

したがって、地上固定局に接続された何れか−のアンテ
ナから送信されて直接導かれる信号のみを移動体に搭載
したアンテナにより受信し、伝送品質を高く維持するこ
とができる。

逆に、移動体に搭載したアンテナから信号を送信する場
合にも、移動体に搭載したアンテナから送信されて下方
から直接導かれる信号のみを地上固定局に接続された何
れか−のアンテナにより受信し、伝送品質を高く維持す
ることができる。

そして、上記地上固定局に接続されたアンテナが、道路
の対向車線をそれぞれ個別に通信対象領域とするもので
あるとともに、一方向の車線に対する円偏波と、反対方
向の車線に対する円偏波との回転方向が互に逆に設定さ
れているものである場合には、同一の道路上を走行して
いる車両であっても、走行方向が異なる場合に、各車両
の走行方向に対応させて、何れかの地上固定局に接続さ
れたアンテナとの間のみにおける信号授受を行なうこと
ができる。

また、上記移動体に搭載されたアンテナが、何れの回転
方向の円偏波をも送受可能なアップワードビームアンテ
ナであるとともに、受信レベルが大きい円偏波により、
地上固定局に接続されたアンテナとの間における無線通
信を行なうものである場合には、全体として受信レベル
を高く維持することができる状態での信号授受を行ない
、伝送品質を高く維持することができる。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第５図は移動無線通信システムの概略を示す図であり、
市街地における適用例を示している。

車両（３）が走行する道路（１）に対してかなり密集し
た状態でビルディング（５）が建築されている。そして
、ビルディング（５）から離れた所定箇所に、支柱（２
ａ）により地上設置アンテナ（２）が支持されていると
ともに、何れかのビルディング（５）の上部所定位置に
も地上設置アンテナ（２′）が取付けられている。

さらに、上記車両（３）は、屋根に車載アンテナ（４）
を搭載している。

さらに詳細に説明すると、上記地上設置アンテナ（２′
）は図示しない地上固定局と接続されており、地上固定
局が供給されたデータに対応する変調が施された電波を
、所定の回転方向の円偏波として放射するものであり、
しかも、放射指向性が、はぼ下向きに最も強い放射電界
強度となるように設定されている。また、上記車載アン
テナ（４）は、図示しない受信器と接続されており、何
れの回転方向の円偏波であっても受信するものであり、
しかも、放射指向性が、はぼ上向きに最も強い放射電界
強度となるように設定されている。

第１図はこの発明の移動無線通信システムの一実施例を
示す要部概略図であり、車両（３）が走行する道路（１
）に沿って２個の地上設置アンテナ（２）（２’）が設
けられているとともに、両地上設置アンテナ（２）（２
’）の間を車両（３）が走行している状態を示している
。そして、上記地上設置アンテナ（２）は右、或は左回
りに回転する円偏波を放射するものであり、上記地上設
置アンテナ（２′）は、上記地上設置アンテナ（２）と
逆回りに回転する円偏波を放射するものであり、上記車
両（３）に搭載された車載アンテナ（４）は、何れの方
向に回転する円偏波であっても受信可能なものであるが
、同時に受信するのではなく、選択的に何れかの円偏波
のみを受信するようにしている。

第２図は車載側装置の構成の一例を示すブロック図であ
り、回転方向が互に逆方向に設定された１対の円偏波ア
ップワードビームアンテナ（４１）（４２）と送受信器
（４５）との間をそれぞれスイッチ回路（４３）　（４
４）を介して接続しているとともに、スイッチ回路（４
３）　（４４）を互に逆の状態になるように制御する制
御装置（４Ｂ）を有している。

尚、上記制御装置（４Ｇ）は、例えば、車両（３）の現
在位置に対応して何れかのスイッチ回路を導通状態にす
べきことを指示する制御信号を出力するものである。

したがって、スイッチ回路（４３）（４４）の状態を切
替えることにより、右回りの円偏波、或は左回りの円偏
波を選択的に受信し、或は送信することができる。

上記の移動無線通信システムによるデータ伝送動作は次
のとおりである。

上記地上設置アンテナ（２）のほぼ直下を走行している
車両（３）に搭載された車載アンテナ（４）に対しては
、地上設置アンテナ（２）から放射される電波がそのま
ま導かれる（第５図中Ａ参照）のみならず、ビルディン
グ（５）により反射させられてから導かれる（図中Ｂ参
照）とともに、他の地上設置アンテナ（２′）から放射
される電波がそのまま導かれる（図中Ｃ参照）。但し、
車載アンテナ（４）が、地上設置アンテナ（２）による
円偏波の回転方向と同一の回転方向の円偏波を受信でき
る状態に設定されているものと仮定するが、逆の回転方
向の円偏波を受信できる状態に設定されている場合であ
っても、地上設置アンテナ（２）（２’）を逆転させる
ことにより、同様な受信機能を発揮することができる。

上記の場合において、第５図中Ｂで示すように、上記ビ
ルディング（５）により１回だけ反射されてから導かれ
る電波はかなり電界強度が強いとともに、はぼ真上から
導かれるのであるが、反射により円偏波の回転方向が逆
転しているので、車載アンテナ（４）により受信される
ことは全くない。また、特に図示していないが、ビルデ
ィング（５）により反射される回数が増加すると、電界
強度が低下するのみならず、車載アンテナ（４）への入
射方向が水平方向に近くなるのであるから、実際に車載
アンテナ（４）により受信される信号強度は著しく低下
し、無視し得る程度のレベルになってしまう。さらに、
第１図に示すように、上記地上設置アンテナ（２）に隣
合う他の地上設置アンテナ（２′）からそのまま導かれ
る電波は、上記地上設置アンテナ（２）から放射される
円偏波と回転方向が逆の円偏波であるから、車載アンテ
ナ（４）により受信されることは全くない。

したがって、十分な信号強度を有する状態で受信される
のは、車載アンテナ（４）の選択された円偏波の方向と
同一の回転方向の円偏波であって、しかも、はぼ真上か
ら放射され、かつビルディング（５）による反射を全く
受けていない電波のみとなり、マルチパス、フェーディ
ングの影響をほぼ完全に排除した状態でのデータ伝送を
行ない、伝送品質を高く維持することができる。

尚、回転方向が逆の円偏波（地上設置アンテナ（２′）
から放射される円偏波）が建造物（５）により反射され
ると、地上設置アンテナ（２）からの円偏波と同一回転
方向の円偏波になるが、地上設置アンテナ（２）（２’
）と車載アンテナ（４）との間の見通し通信を行なうシ
ステムにおいては、上記反射波はかなり水平方向に近い
角度で車載アンテナ（４）に入射することになり、著し
く受信信号レベルを低下させることができるのであるか
ら、伝送すべき本来の信号に対する影響を簡単に排除す
ることができる。

第３図は互に対向する車線（３１）（３２）が並行して
いる地域における適用例を示す概略図であり、両車線（
３１）（３２）を挾んで互にほぼ対向する位置に地上設
置アンテナ（２）（２’）、および地上設置アンテナ（
２１）　（２１’）を設けている。そして、同じ側に配
置された地上設置アンテナ同士が互に逆の回転方向の円
偏波を放射するとともに、対向する地上設置アンテナ同
士についても互に逆の回転方向の円偏波を放射するよう
にしている。さらに、上記地上設置アンテナ（２）（２
’）は一方の車線（３１）のみをカバーしており、上記
地上設置アンテナ（２１）　（２１’）は他方の車線（
３２）のみをカバーしている。

第４図は第３図の実施例に最適な車載側装置の構成の一
例を示すブロック図であり、回転方向が互に逆方向に設
定された１対の円偏波アップワードビームアンテナ（４
１）（４２）と送受信器（４５）との間をそれぞれスイ
ッチ回路（４３）（４４）を介して接続しているととも
に、スイッチ回路（４３）（４４）を互に逆の状態にな
るように制御する制御装置（４８）を有している。そし
て、゛上記各円偏波アップワードビームアンテナ（４１
）（４２）とスイッチ回路（４３）　（４４）との間に
分岐回線（４７）　（４ｇ）を設け、分岐回線（４７）
（４ｇ）からの信号をコンパレータ（４９）に供給し、
コンパレータ（４９）からの出力信号を上記制御装置（
４６）に供給している。

尚、上記制御装置（４６）は、コンパレータ（４９）か
らの出力信号、即ち、分岐回線からの信号のレベルの高
低に対応して、信号レベルが高い側のスイッチ回路を導
通状態にすべきことを指示する制御信号を出力するもの
である。

上記の移動無線通信システムによるデータ伝送動作は次
のとおりである。

尚、以下においては、車線（３１）を走行している車両
（３）に搭載された車載アンテナ（４）のみについて説
明するが、他方の車線（３２）を走行する車両（３）に
ついても同様である。

車両（３）の走行に伴なって、地上設置アンテナ（２）
が車載アンテナ（４）に最も近い状態と、地上設置アン
テナ（２′）が車載アンテナ（４）に最も近い状態とが
交互に出現する。

即ち、最も高い強度で受信できる円偏波の回転方向が交
互に変化するのである。

したがって、車載アンテナ（４）が受信可能な円偏波を
切替える必要が生じるのであるが、上記実施例において
は、分岐回線（４７）　（４８）、およびコンパレータ
（４９）により何れの円偏波アップワードビームアンテ
ナによる受信信号レベルが高いかを識別し、制御装置（
４Ｇ）によりスイッチ回路（４３）　（４４）を切替え
ることにより、自動的に受信可能な円偏波の回転方向を
変化させることができるのであるから、反対車線（３２
）に対する地上設置アンテナ、同一車線（３１）に対す
る隣の地上設置アンテナの影響を排除して、高品質のデ
ータ伝送を行なわせることができる。

尚、第３図中、符号（２２）は上り／下り両車線におい
て同一データを送信する場合の地上設置アンテナの対象
通信領域を示したものであり、図示のように地上設置ア
ンテナ（２２）から上り／下りの両車線に同一偏波方向
で送信しても、車両（３）の車載アンテナ（４）が、受
信信号レベルに対応して受信用偏波方向が切り換えられ
るため、受信電界分布がほぼ均等になるように地上設置
アンテナ（２２）の指向性を設定しておけば、上り／下
りの両車線において、いずれも良好なデータ伝送品質で
通信を行なうことができる。

尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えば車載アンテナ（４）を送信側とし、地上設置ア
ンテナ（２）（２’）を受信側とすることが可能である
他、双方共に送受信兼用とすることが可能であり、その
他、この発明の要旨を変更しない範囲内において種々の
設計変更を施すことが可能である。

〈発明の効果〉 以上のようにこの発明は、地上固定局に接続されたアン
テナを円偏波ダウンワードビームアンテナとし、移動体
に搭載されたアンテナを何れの回転方向の円偏波をも選
択的に送受し得るアップワードビームアンテナとし、さ
らに隣合う円偏波ダウンワードビームアンテナ同士の回
転方向を逆に設定しているので、所望の円偏波ダウンワ
ードビームアンテナからの直接波のみを送受することが
でき、伝送品質を高く維持することができるという特有
の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の移動無線通信システムの一実施例を
示す要部概略図、 第２図は車載側装置の構成の一例を示すブロック図、 第３図は互に対向する車線が並行している地域における
適用例を示す概略図、 第４図は第３図の実施例に最適な車載側装置の構成の一
例を示すブロック図、 第５図は移動無線通信システムの概略を示す図、第６図
は従来例を示す概略図、 第７図は従来例による受信信号強度分布を示す図。 （２）　（２’＞　（２１）（２１’）・・・地上設置
アンテナ、（３）・・・車両、（４）・・・車載アンテ
ナ、 （４１）（４２）・・・円偏波ダウンワードビームアン
テナ、（４３）　（４４）・・・スイッチ回路、（４Ｇ
）・・・制御装置、（４７）（４Ｂ）・・・分岐回線、
（４９）・・・コンパレータ特許出願人　　住友電気工
業株式会社 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、移動体と地上固定局との間においてデ ータの授受を行なう移動無線通信システ ムにおいて、移動体に搭載されたアンテ ナが、何れの回転方向の円偏波をも選択 的に送受可能なアップワードビームアン テナであり、地上固定局に接続されたア ンテナが円偏波ダウンワードビームアン テナであり、かつ隣合うダウンワードビ ームアンテナの円偏波の回転方向が互に 逆に設定されていることを特徴とする移 動無線通信システム。 ２、地上固定局に接続されたアンテナが、 道路の対向車線をそれぞれ個別に通信対 象領域とするものであるとともに、一方 向の車線に対する円偏波と、反対方向の 車線に対する円偏波との回転方向が互に 逆に設定されているものである上記特許 請求の範囲第１項記載の移動無線通信シ ステム。 ３、移動体に搭載されたアンテナが、何れ の回転方向の円偏波をも送受可能なアッ プワードビームアンテナであるとともに、 受信レベルが大きい円偏波により、地上 固定局に接続されたアンテナとの間にお ける無線通信を行なうものである上記特 許請求の範囲第１項記載の移動無線通信 システム。