JPS63233620A - 移動通信方式 - 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〉 この発明は移動通信方式に関し、さらに詳細にいえば、
地上固定局に接続された地上設置アンテナと、車両等の
移動体に搭載された移動体アンテナとの間において通信
を行なわせるための移動通信方式に関する。

〈従来の技術〉 従来から列車、車両等の移動体の所定位置に移動体アン
テナを搭載して送受信装置、或は受信装置と接続し、所
定位置に地上設置アンテナを設置して地上固定局に配設
された送受信装置、或は送信装置と接続し、移動体と地
上固定局との間における通信を行なうことができるよう
にした移動通信システムが提供されている。

このような移動通信システムの代表的なものとしては自
動車電話システムが挙げられ、このシステムにおいては
、地上設置アンテナを適当なセルを構成して多数設置し
ておくことにより、何れかの地上設置アンテナから放射
される電波を受信可能な範囲に、走行中、或は停止中の
自動車が位置する状態を確保し、地」二設置アンテナか
らの放射電波を移動アンテナにより確実に受信させ、或
は、移動アンテナからの放射電波を地上設置アンテナに
より確実に受信させることができるようにしている。

したがって、地上設置アンテナ群が設置されているかな
り広い範囲にわたって移動体と地上固定局との間でのデ
ータ授受を行なうことができる。

また、最近では、自動車電話システムだけではなく、営
業車両等の現在位置を常時監視し、しかも中央監視局と
営業車両との間におけるデータ授受をも行なわせるよう
にしたナビゲーションシステム、或はロケーションシス
テム等の開発が進められており、これらのシステムにお
いても、上記自動車電話システムと同様にデータ授受を
行なわせることができ、さらに、データ授受に伴なう車
両位置の較正をも行なわせることができる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記従来の移動通信システムにおいては、電波伝播特性
が劣悪である関係上、高速のデータ伝送が非常に困難で
あるという問題がある。

さらに詳細に説明すると、第８図に示すように、地上固
定局（１）に設けられた地上設置アンテナ（２）から広
範囲にわたって電波を放射し、市街地の道路（３）を走
行している車両（４）において上記放射電波を受信する
場合を考えると（尚、（７）は定在波である）市街地に
おいては、道路（３）に近接して多数の建造物（６）が
存在しているのであるから、上記放射電波が何ら反射を
受けることなく、車両（４）に搭載された移動アンテナ
■に導かれる成分のみであることは非常に稀である。即
ち、移動アンテナ（５）に導かれる電波は、建造物（６
）、道路（３）等により反射されたものであるとともに
、最終的には種々の方向から導かれるのであるから、こ
れら種々の経路を通った電波が重畳された状態で受信さ
れることになる。そして、上記重畳現象は、電波の各伝
播経路によって伝播長さが異なることに起因して互の位
相関係が変化することに基いて発生するのであり、各伝
播経路によって和動的、或は差動的に重畳された状態に
なるのであるが、これら伝播経路の長さは車両（４）の
走行に伴なって変化するのであるから、第９図に示すよ
うに、車両（４）の走行に伴なって受信信号強度が大幅
に変動する（第９図においては、最大で３０ｄＢ以上の
レベル変動が観測されている）。

したがって、このように大きなレベル変動が発生する情
況下において高速のデータ伝送を行なうと、全てのデー
タが確実に伝送されるという保障が全くなく、通常は伝
送すべきデータの一部が欠落してしまうことになるので
あるから、データの欠落を発生させない程度の速度での
データ伝送しか行なうことができないことになってしま
う。

また、移動アンテナ（５）に導かれる電波には、車両（
４）の前方向、或は後方向から到来するものが含まれる
ことも多く、この場合には、到来方向に対応してドツプ
ラシフトを受け、受信電波の周波数が増減することにな
る。

したがって、受信波にスペクトルの拡がりを生じてしま
い、スペクトルの拡がりを有している受信波から本来の
周波数の波を抽出することが必要になるのであるから、
高速のデータ伝送を行なうことができなくなる。

さらに、これらの問題点を解消するために、移動アンテ
ナの指向性を一方向にのみ高くすることが考えられるが
、受信すべき電波の主な到来方向は車両の走行に伴なっ
て変化するのであるから、非常に限られた場所における
データ授受のみしか行なえないことになるので、側底実
現不可能である。

また、上記と同様の問題は、車両以外の移動体を対象と
する通信システムにおいても発生するのみならず、程度
の多少の差はあるものの、市街地以外の場所においても
同様に発生する。

〈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、
移動体の位置に拘わらず、主な到来方向の電波を高感度
で受信し、高速のデータ伝送を行なうことができる移動
通信方式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、第１の発明の移動通信方
式は、移動体が現在位置を検出する現在位置検出装置を
有しているとともに、複数個の移動アンテナを存してお
り、さらに、移動体の位置に対応する、地上設置アンテ
ナとの間におけるデータ授受条件が最適な移動アンテナ
の位置を示すデータを記憶手段に格納しておいて、上記
現在位置検出手段により検出された現在位置に対応する
データを読出して該当する移動アンテナを選択し、選択
された移動アンテナと地上設置アンテナとの間において
データ授受を行なうものである。

また、第２の発明の移動通信方式は、移動体が現在位置
を検出する現在位置検出装置を有しているとともに、移
動アンテナが複数の方向に高い指向性を有しており、さ
らに、移動体の位置に対応する、地上設置アンテナとの
間におけるデータ授受条件が最適な移動アンテナの指向
性を示すデータを記憶手段に格納しておいて、上記現在
位置検出手段により検出された現在位置に対応するデー
タを読出して、移動アンテナの該当する指向性を選択し
、選択された指向性に基いて、移動アンテナと地上設置
アンテナとの間においてデータ授受を行なうものである
。

また、第３の発明の移動通信方式は、移動体が現在位置
を検出する現在位置検出装置を存しているとともに、移
動アンテナが指向性を変化させ得るものであり、゛さら
に、移動体の位置に対応する、地上設置アンテナとの間
におけるデータ授受条件が最適な移動アンテナの指向性
を示すデータを記憶手段に格納しておいて、上記現在位
置検出手段により検出された現在位置に対応するデータ
を読出して、移動アンテナの指向性を最適指向性に変化
させ、変化させられた指向性に基いて、移動アンテナと
地上設置アンテナとの間においてデータ授受を行なうも
のである。

く作用〉 以上の第１の発明の移動通信方式であれば、地上固定局
に接続された地上設置アンテナと、移動体に搭載された
移動アンテナとの間におけるデータ授受を行なう場合に
おいて、移動体の現在位置を現在位置検出装置により検
出し、検出された移動体の位置に対応させて、記憶手段
の該当箇所に格納されているデータを読出し、読出しデ
ータに基いて定まる移動アンテナを送受信用のアンテナ
として選択することができる。

そして、この状態において地上設置アンテナとの間にお
けるデータ授受条件が他の移動アンテナと比較して最適
になるので、高速データ伝送を高品質で行なうことがで
きる。

また、第２の発明の移動通信方式であれば、地上固定局
に接続された地上設置アンテナと、移動体に搭載された
移動アンテナとの間におけるデータ授受を行なう場合に
おいて、移動体の現在位置を現在位置検出装置により検
出し、検出された移動体の位置に対応させて、記憶手段
の該当箇所に格納されているデータを読、出し、読出し
データに基いて定まる指向性を送受信用の指向性として
選択することができる。

そして、この状態において地上設置アンテナとの間にお
けるデータ授受条件が他の指向性を選択した場合と比較
して最適になるので、高速データ伝送を高品質で行なう
ことができる。

また、第３の発明の移動通信方式であれば、地上固定局
に接続された地上設置アンテナと、移動体に搭載された
移動アンテナとの間におけるデータ授受を行なう場合に
おいて、移動体の現在位置を現在位置検出装置により検
出し、検出された移動体の位置に対応させて、記憶手段
の該当箇所に格納されているデータを読出し、読出しデ
ータに基いて定まる指向性と一致するように送受信用の
指向性を変化させることができる。

そして、この状態において地上設置アンテナとの間にお
けるデータ授受条件が他の指向性となるように変化させ
られた場合と比較して最適になるので、高速データ伝送
を高品質で行なうことができる。

但し、第１の発明の場合には、車両の構造、アンテナの
取付は位置、車両の位置のずれ等が微妙に影響を与える
関係上、必要なデータベースが大きくなるのであるが、
第２の発明、および第３の発明の場合には、このような
問題がないので、比較的小さいデータベースで高品質の
高速データ伝送を行なわせることができる。

〈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１図は第１の発明の移動通信方式を実施するための移
動局の構成を示す概略図であり、車両（４）の内部に送
受信器（４１）を搭載しでいるとともに、屋根の所定位
置に２個のアンテナ（５）を互に１／２波長以上の所定
距離だけ離した状態で搭載している。そして、上記送受
信器（４１）と２個のアンテナ（Ｓ）との間にアンテナ
切替装置（４２）が接続されている。

第２図は電気的構成を示すブロック図であり、送受信器
（４１）と２個のアンテナ（５）とを、アンテナ切替装
置（４２）により選択的に接続しているとともに、切替
制御装置（４３）により生成された切替信号を上記アン
テナ切替装置（４２）に供給している。また、上記切替
制御装置（４３）は、地図マツチング方式のナビゲータ
装置（４４）から出力される現在位置データに基いて記
憶装置（４５〉から読出されるデータを入力として上記
切替信号を生成するものである。

さらに詳細に説明すると、上記ナビゲータ装置（４４）
は、図示しない方位センサからの出力信号、および車輪
速センサからの出力信号を入力として走行距離データ、
および走行方向データを生成し、両データ、および走行
開始基準位置データに基いて現在位置を検出するもので
あり、各センサが有している誤差の影響を抑制するため
に、地図メモリ（４Ｇ）に格納されている地図データと
の比較をも行なって正確な現在位置の検出を行なうよう
にしている。

また、上記記憶装置（４５）は、車両（４）の走行許容
領域に含まれる位置に対応するアドレスに、何れのアン
テナ（５）を選択すべきかを示す指示データが格納され
ており、上記現在位置データを入力とし・て対応するア
ドレスに格納されている指示データを切替制御装置く４
３）に供給するようにしている。

記憶装置（４５）に格納される上記指示データの生成は
、走行許容領域に含まれる道路（３）に沿って車両（４
）を走行させながら、何れのアンテナ（５）による信号
受信レベルが高いかを判別し、信号受信レベルが高い方
のアンテナ（５）を選択すべきことを示す指示データを
生成することにより行なわれるのであり、生成された指
示データを記憶装置（４５）の上記判別位置に対応する
アドレスに格納すればよい。

上記の移動通信システムにおけるデータ伝送は以下のよ
うにして行なわれる。

尚１、車両（４）は、多数の建造物（６）が付近に存在
する道路（３）を走行しており、しかも、地上固定局（
１）に設けられた地上設置アンテナ（２）から電波が放
射されている状態であると仮定するが、この情況に限定
されるものでではなぐ、建造物（６）の密度がもっと低
い状態等、任意の状態に適用できることは勿論である。

走行許容領域に含まれる道路（３）に沿って車両（４）
が走行している場合には、ナビゲータ装ｆｆ　（４４）
において、初期値に対して、走行距離データ、および走
行方向データに基いて算出される車両位置変化量を加算
することにより、常時車両位置を検出している。尚、こ
の検出された車両位置は、地図メモリ（４Ｂ）に格納さ
れている道路データと照合され、道路上を走行している
状態であれば車両位置検出データをそのままナビゲータ
装置（４４）から出力するが、道路から離れた位置を走
行している状態であれば、例えば、最も蓋然性が高い道
路上に相当するデータを車両位置データとして出力する
。

したがって、ナビゲータ装置（４４）からは、常時何れ
かの道路上に対応する車両位置データが出力されること
になる。

そして、車両位置データがアドレスデータとして記憶装
置（４５）に供給されることにより、記憶装置（４５）
の該当するアドレスに格納されている指示データが読出
され、切替制御装置（４３）に供給される。したがって
、切替制御装置（４３）は、上記指示データに対応する
切替信号をアンテナ切替装置（４２）に供給し、車両現
在位置に対応して予め設定されている何れかのアンテナ
（５）と送受信器（４１）とを接続状態とする。

この結果、単一のアンテナ（５）のみにより信号を受信
した場合における受信信号強度が、第９図に示すように
、大幅に変化するにも拘わらず、２個のアンテナ（５）
による受信信号を車両現在位置に対応させて適宜選択す
るようにしているのであるから、全体として受信信号強
度の変化幅が少ない状態でのデータ伝送を行なうことが
できる。さらに詳細に説明すると、上記両アンテナ（５
）の間隔が１／２波長以上に設定されているのであるか
ら、各アンテナ（５）による受信信号強度の間には殆ど
相関がない状態になり、一方のアンテナ（５）による受
信信号強度が小さくなっても、他方のアンテナ（５）に
おいては十分に大きい受信信号強度が得られる。

そして−１図示しない地上設置アンテナの位置、および
建造物の位置等は全く変化せず、走行に伴なって車両（
４）の位置のみが変化するのであるから、上記のように
車両（４）の位置に対応する、受信信号強度が大きいア
ンテナ（５）を選択することにより、全体としての受信
信号強度の安定化を達成することができ、高速データ伝
送を行なう場合における安定性を著しく向上させること
ができる。

尚、上記の説明においてはアンテナ（５）が２個の場合
についてのみ説明したが、アンテナ６）を３個以上取付
けることにより、受信信号強度の安定性を一層向上させ
ることが可能である。但し、アンテナ■の数を増加させ
ると、アンテナ切替装置（４２）、切替制御装置（４３
）等の構成が複雑化するとともに、記憶装置（４５）に
格納されるデータのビット数が増加するので、構成の複
雑化、ビット数の増加を比較的少なくし、かつ受信信号
強度の安定性をかなり高くすることができる数のアンテ
ナ（５）を車両（４）に取付けることが好ましい。

第３図は第２の発明の移動通信方式を実施するための移
動局の構成を示す概略図であり、車両４）の内部に送受
信器（４１）を搭載しているとともに、屋根の所定位置
に１個のアンテナ（５）を搭載している。そして、上記
送受信器（４１）とアンテナ（５）との間に指向性切替
装置（４７）が接続されている。

第４図は上記アンテナ（５）の構成の一例を示す斜視図
であり、接地板（５１）の上面に、互に直交方向に配列
された複数本の棒状反射素子（５２）を立設していると
ともに、棒状反射素子列により形成される空間の中間部
に放射素子（５３）を設けている。尚、上記各放射素子
（５３）は、基板（５４）の表面に一体的に形成されて
いるものであり、基板（５４）により接地板（５１）に
対して所定の位置関係を保持するように取付けられてい
る。したがって、各放射素子（５３）による指向性は、
第５図に示すように、互に９０°ずつずれた方向に高く
なっている。

第６図は電気的構成を示すブロック図であり、送受信器
（４１）と４個の放射素子（５３）とを、指向性切替装
置（４７）により選択的に接続しているとともに、切替
制御装置（４８）により生成された切替信号を上記指向
性切替装置（４７）に供給している。また、上記切替制
御装置（４８）は、地図マツチング方式のナビゲータ装
置（４４）から出力される現在位置データに基いて記憶
装置（４９）から読出されるデータを人力として上記切
替信号を生成するものである。

そして、上記各装置の構成は上記実施例の装置とほぼ同
一の構成であるが、指向性切替装置（４７）が４個の放
射素子（５３）に対する切替えを行なう関係上、切替回
路が増加させられている点、記憶装置（４９）における
データのビット数が増加させられている点、および切替
制御装置（４８）から出力される切替信号の種類が４種
類に増加させられている点が異なっている。

したがって、この実施例の場合には、４個の放射素子（
５３）の何れを送受信器（４１）と接続するかを制御す
ることによってアンテナ（５）としての指向性を切替え
ることができる。即ち、車両（４）の現在位置に対応す
る最適の指向性を選択することにより、全体としての受
信信号強度の安定化を達成することができ、高速データ
伝送を行なう場合における安定性を著しく向上させるこ
とができる。

第７図は第３の発明の移動通信方式を実施するための移
動局の電気的構成を示すブロック図であり、送受信器（
４工）と４個の放射索子（５３）とを、指向性調整装置
（３１）により選択的に接続しているとともに、方向制
御装置（３２）により生成された制御信号を上記指向性
調整装置（３１）に供給している。

また、上記方向制御装置（３２）は、地図マツチング方
式のナビゲータ装置（４４）から出力される現在位置デ
ータに基いて記憶装置（４９）から読出されるデータを
入力として上記制御信号を生成するものである。尚、上
記各放射素子（５３）の取付けは、上記第４図と同様で
あり、各放射素子（５３）への給電レベルを変化させる
ことにより、アンテナ全体としての指向性を連続的に変
化させることができる。

そして、上記各装置の構成は上記実施例の装置とほぼ同
一の構成であるが、指向性調整装置（３１）が４個の放
射素子（５３）に対する給電レベルの連続的変化を行な
わせる関係上、切替回路に代えてレベル調整回路が設け
られている点、記憶装置（４９）におけるデータのビッ
ト数が増加させられている点、および方向制御装置（３
２）から出力される制御信号が連続的に変化させられる
点が異なっている。

したがって、この実施例の場合には、４個の放射素子（
５３）に対する給電レベルを調整することによってアン
テナ全体としての指向性を連続的に変化させることがで
きる。即ち、車両（４）の現在位置に対応する最適の指
向性をきめ細かく調整することにより、全体としての受
信信号強度の安定化を達成することができ、高速データ
伝送を行なう場合における安定性を著しく向上させるこ
とができる。

上記前れの実施例においても、記憶装置（４５）（４９
）には、一度道路を走行することにより、最適通信条件
（アンテナの種別、指向性の種別等）を検出して、検出
データを格納しておけばよい。

この点について、予め上記動作を行なわせておくことな
く、車両の各時点における最適受信ビームを選択して信
号受信を行なわせることが考えられるが、全ての時点に
おいて最適受信ビームを判別して選択する動作が必要と
なり、処理が著しく繁雑化するという問題を有している
のみならず、車両側から信号を送信する場合には、受信
の場合と同様の対処を行なうことができず、処理がさら
に複雑化するという問題があるので、実用化が殆ど不可
能になってしまう。後者の処理についてさらに説明する
と、地上設置アンテナから同一周波数で信号を送出し、
アンテナ（５）により受信して受信信号強度に基いてア
ンテナの種別、或は指向性のうち最適なものを選択する
と同時にアンテナ（５）から必要な信号の送出を行なう
ことが必要であり、しかもこの処理を各時点毎に行なわ
なければならないことになるのである。

したがって、上記各実施例に示すように、予め各地点に
対応させてアンテナ、或は、指向性を選択し、または指
向性を連続的に変化させるべきデータを格納しておくこ
とにより、処理の簡素化を達成することができるのであ
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
、例えば道路の所定位置にアンテナを設置して、このア
ンテナから放射される電波に基いて車両位置の構成を行
なう路側ビーコン方式を併用して車両位置の検出を正確
に行なわせることが可能である他、種々の構成のアンテ
ナを使用することが可能であり、さらに、車両以外の移
動体、例えば列車等に対する通信システムに適用するこ
とが可能である他、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〉 以上のように第１の発明は、移動体の位置に対応して使
用されるアンテナを選択するようにしているので、常に
高いレベルでの信号受信を行なわせることができ、高速
のデータ伝送を行なわせることができるという特をの効
果を奏する。

また、第２の発明は、移動体の位置に対応してアンテナ
の指向性を選択するようにしているので、常に高いレベ
ルでの信号受信を行なわせることができ、高速のデータ
伝送を行なわせることができるという特有の効果を奏す
る。

さらに、第３の発明は、移動体の位置に対応してアンテ
ナの指向性を連続的に変化させるようにしているので、
常に、第１の発明、および第２の発明の何れよりも高い
レベルでの信号受信を行なわせることができ、高速のデ
ータ伝送を行なわせ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図は第１の発明の移動通信方式を実施するための移
動局の構成を示す概略図、 第２図は電気的構成を示すブロック図、第３図は第２の
発明の移動通信方式を実施するための移動局の構成を示
す概略図、 第４図はアンテナの構成の一例を示す斜視図、第５図は
第４図の構成のアンテナの指向性を示す図、 第６図は電気的構成を示すブロック図、第７図は第３の
発明の移動通信方式を実施するための移動局の電気的構
成を示すブロック図、第８図は移動通信システムの概略
を説明する図、第９図は信号伝播経路を説明する概略図
。 （１）・・・地上固定局、（２）・・・地上設置アンテ
ナ、（４）・・・車両、（５）・・・アンテナ、（３１
）・・・指向性調整装置、（３２）・・・方向制御装置
、（４２）・・・アンテナ切替装置、 （４３）　（４８）・・・切替制御装置、（４４）・・
・ナビゲータ装置、（４５）　（４９）・・・記憶装置
、（４７）・・・指向性切替装置第１図 第２図 第６図 第７図 第８図 第９図 −ＩＣ，Ｑ−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、地上固定局に接続された地上設置アン テナと、移動体に搭載された移動体アン テナとの間における通信を行なう移動通 信方式において、移動体が現在位置を検 出する現在位置検出装置を有していると ともに、複数個の移動体アンテナを有し ており、さらに、移動体の位置に対応す る、地上設置アンテナとの間における通 信条件が最適な移動体アンテナの位置を 示すデータを記憶手段に格納しておいて、 上記現在位置検出手段により検出された 現在位置に対応するデータを読出して該 当する移動体アンテナを選択し、選択さ れた移動体アンテナと地上設置アンテナ との間において通信を行なうことを特徴 とする移動通信方式。 ２、地上固定局に接続された地上設置アン テナと、移動体に搭載された移動体アン テナとの間における通信を行なう移動通 信方式において、移動体が現在位置を検 出する現在位置検出装置を有していると ともに、移動体アンテナが複数の方向に 高い指向性を有しており、さらに、移動 体の位置に対応する、地上設置アンテナ との間における通信条件が最適な移動体 アンテナの指向性を示すデータを記憶手 段に格納しておいて、上記現在位置検出 手段により検出された現在位置に対応す るデータを読出して、移動体アンテナの 該当する指向性を選択し、選択された指 向性に基いて、移動アンテナと地上設置 アンテナとの間において通信を行なうこ とを特徴とする移動通信方式。 ３、地上固定局に接続された地上設置アン テナと、移動体に搭載された移動体アン テナとの間における通信を行なう移動通 信方式において、移動体が現在位置を検 出する現在位置検出装置を有していると ともに、移動体アンテナが指向性を変化 させ得るものであり、さらに、移動体の 位置に対応する、地上設置アンテナとの 間における通信条件が最適な移動体アン テナの指向性を示すデータを記憶手段に 格納しておいて、上記現在位置検出手段 により検出された現在位置に対応するデ ータを読出して、移動体アンテナの指向 性を最適指向性に変化させ、変化させら れた指向性に基いて、移動アンテナと地 上設置アンテナとの間において通信を行 なうことを特徴とする移動通信方式。