WO2015059980A1

WO2015059980A1 - 移動局、基地局、無線通信システムおよび通信方法

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Publication number: WO2015059980A1
Application number: PCT/JP2014/070938
Authority: WO
Inventors: 薫塚本
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2014-08-07
Publication date: 2015-04-30
Also published as: JPWO2015059980A1; US20160242098A1; EP3062553B1; EP3062553A4; JP6104398B2; CN105684510A; US9743335B2; EP3062553A1; CN105684510B

Abstract

　基地局と通信を行う移動局であって、自局と基地局との距離を算出する距離算出部２５と、基地局から受信した受信信号の受信電力を測定する受信電力測定部２３と、距離に対応する受信電力の理論値と、受信電力測定部２３により測定された受信電力とに基づいて伝送路品質を判定し、判定した伝送路品質に基づいて通信パラメータを選択する降雨状態判定部２４と、通信パラメータを用いて基地局へ送信する送信信号を生成する変調部２２と、を備える。

Description

移動局、基地局、無線通信システムおよび通信方法

　本発明は、移動局、基地局、無線通信システムおよび通信方法に関する。

　無線通信システムでは、伝送路の特性が変化する。伝送路の特性の変化の要因としては、移動局の移動および降雨の影響が考えられる。特に、マイクロ波およびミリ波といった高い周波数帯の電波は、降雨による減衰量が大きい。そのため、高い周波数帯の電波を使用した屋外無線通信では、降雨時に通信距離を確保することが困難となる。

　この問題に対応するために、特許文献１には、受信電力によって変調方式を変更する無線通信システムが開示されている。具体的には、測定した受信電力と使用中の変調方式で必要な受信電力（所要受信電力）とを比較し、測定した受信電力の方が所要受信電力より一定値以上大きければ、変調方式を、使用中の変調方式より変調多値数が多い方式に変更する。また、測定した受信電力の方が所要受信電力より一定値以上小さければ、変調方式を、使用中の変調方式より変調多値数が少ない方式に変更する。通常、変調多値数の少ない変調方式ほど所要受信電力は小さくなる。このため、降雨により受信電力が低下した場合は、所要受信電力の小さい、すなわち、変調多値数の少ない変調方式に切り替えることで、降雨時の通信距離を拡大している。

特許第５１９５９２０号公報

　しかしながら、特許文献１では、固定局で構成される無線通信システムを前提としている。特許文献１に記載の方式を、移動局を含む無線通信システムに適用した場合には、次のような問題が発生する。移動局の移動によって発生するフェージング変動により受信電力が低下すると、変調方式を変調多値数の少ない方式に変更する。このとき、フェージングによる受信電力の低下時間が、変調方式を変更する制御時間（制御遅延）より短い場合、フェージングによる受信電力の低下が生じていない（受信電力の低下している期間は終了した）にもかかわらず変調方式を変調多値数の少ない方式に変更することになり、伝送速度が低下してしまう可能性がある。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、伝送路の状態が劣化した場合にも通信距離を確保することができる移動局、基地局、無線通信システムおよび通信方法を得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、基地局と通信を行う移動局であって、自局と前記基地局との距離を算出する距離算出部と、前記基地局から受信した受信信号の受信電力を測定する受信電力測定部と、前記距離に対応する受信電力の理論値と、前記受信電力測定部により測定された受信電力とに基づいて伝送路品質を判定し、判定した前記伝送路品質に基づいて通信パラメータを選択する伝送路状態判定部と、前記伝送路状態判定部により選択された通信パラメータを用いて前記基地局へ送信する送信信号を生成する送信処理部と、を備えることを特徴とする。

　本発明にかかる移動局、基地局、無線通信システムおよび通信方法は、伝送速度の低下を抑制しつつ伝送路の状態が劣化した場合にも通信距離を確保することができるという効果を奏する。

図１は、本発明にかかる無線通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。図２は、実施の形態１における移動局の構成例を示す図である。図３は、実施の形態１における通信パラメータ決定手順の一例を示すフローチャートである。図４は、実施の形態２の移動局の構成例を示す図である。図５は、実施の形態３の無線通信システムの構成例を示す図である。

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

実施の形態１．
　図１は、本発明にかかる無線通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の無線通信システムは、指向性アンテナ１３ａを有する基地局１１ａと、指向性アンテナ１３ｂを有する基地局１１ｂと、指向性アンテナ１３ｃを有する移動局１２と、を備える。基地局および移動局の数は、図１の例に限定されない。移動局１２は、例えば、自動車や列車等の車両に搭載されるが、移動局１２が移動を行う手段は車両に限定されない。

　図１の晴天時通信エリア１４は、晴天時において、本実施の形態の無線通信システムで規定されている最大伝送速度を実現可能な通信パラメータを設定した際に、基地局１１ａと通信可能なエリアを示す。説明の簡単化のため、晴天時通信エリア１４は、基地局１１ａと基地局１１ｂとの距離に等しいとするが、晴天時通信エリア１４は基地局１１ａと基地局１１ｂとの距離に等しくなくてもよい。また、最大降雨時通信エリア１５は、本実施の形態の無線通信システムで許容されている最大雨量での降雨時に、上述した最大伝送速度を実現可能な通信パラメータを設定した際に、基地局１１ａと通信可能なエリアを示す。電波は降雨により減衰するため、最大降雨時通信エリア１５は晴天時通信エリア１４と比較して小さくなる。本実施の形態の無線通信システムで許容されている最大雨量とは、移動局と基地局が通信を行う環境として想定される最大の雨量を示す。図１には、図示していないが、基地局１１ｂにも基地局１１ａと同様に最大降雨時通信エリア１５と晴天時通信エリア１４が存在する。

　移動局１２は、基地局１１ａと基地局１１ｂとの間を、基地局１１ｂの方向へ移動しているとする。移動局１２が備える指向性アンテナ１３ｃは基地局１１ａの方向に向けて設置されている。基地局１１ａが備える指向性アンテナ１３ａ及び基地局１１ｂが備える指向性アンテナ１３ｂは、移動局１２の移動方向に向けて、すなわち、指向性アンテナ１３ａは基地局１１ｂの方向、指向性アンテナ１３ｂは基地局１１ａと反対方向に設置されている。したがって、移動局１２が基地局１１ａと基地局１１ｂとの間に存在する場合は、移動局１２は基地局１１ａと無線信号の送受を行い、移動局１２が基地局１１ｂを通過すると、移動局１２は基地局１１ｂと無線信号の送受を行う。すなわち、移動局１２は、基地局１１ａから基地局１１ｂの間に位置する期間は基地局１１ａと通信を行い、基地局１１ｂの通信エリアに進入すると、基地局１１ｂと通信を行う。基地局１１ａから基地局１１ｂへのハンドオーバ方法についてはどのような方法を用いてもよい。また、移動局１２は、基地局１１ａと基地局１１ｂとの間の同一走路を複数回走行することが可能である。

　なお、ここでは、図１に示すように、指向性アンテナ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの指向方向が固定されている例について説明するが、指向方向は固定されていなくてもよく、移動方向に依存して変更できるように構成されていてもよい。

　図２は、本実施の形態における移動局１２の構成例を示す図である。図２に示すように、アンテナ部２１、変調部２２（送信処理部）、受信電力測定部２３、降雨状態判定部２４（伝送路状態判定部）、距離算出部２５および復調部２６（受信処理部）を備える。基地局１１ａ、基地局１１ｂの構成は、移動局１２の構成と同等である。アンテナ部２１は、移動局１２においては指向性アンテナ１３ｃに相当し、基地局１１ａにおいては指向性アンテナ１３ａに相当し、基地局１１ｂにおいては指向性アンテナ１３ｂに相当する。

　移動局１２は、アンテナ部２１により対向装置である基地局（基地局１１ａまたは基地局１１ｂ）と無線信号の送受信を行う。受信電力測定部２３は、アンテナ部２１で受信した受信信号の受信電力を測定する。距離算出部２５は、移動局１２の現在位置と対向装置である基地局の位置とに基づいて移動局１２と基地局との距離を算出する。移動局１２の現在位置は、図示しないＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）受信機を備えることにより取得してもよいし、移動局１２が車両に搭載される場合には車両の車輪の回転数に基づいて算出してもよい。また、移動局１２が搭載される車両が列車である場合には、線路上に設置された地上子より移動局１２の現在位置を取得してもよい。また、基地局の位置は、移動局１２が、対向装置である基地局または他の装置から通信により取得するようにしてもよいし、あらかじめ移動局１２に設定されていてもよい。また、無線測距により、基地局と移動局１２との間の距離を算出するようにしてもよい。また、ここでは、移動局１２は定められた走行路を走行することを前提としているため、走行路上の基準位置からの距離により基地局の位置を定めるようにしてもよい。降雨状態判定部２４は、受信電力測定部２３で測定された受信電力と、距離算出部２５で算出された移動局１２と基地局間の距離とに対応する理論値に基づいて降雨状態を判定し、判定結果に基づいて通信パラメータを決定する。通信パラメータとしては、例えば、変調方式、符号化率、信号帯域幅、送信電力等が含まれる。変調部２２は、降雨状態判定部２４によって決定された通信パラメータを用いて送信する情報の変調を行い、すなわち通信パラメータを用いて送信信号を生成し、送信信号（変調信号）をアンテナ部２１へ出力する。変調部２２は、誤り訂正符号化等の符号化処理を実施してもよい。

　移動局１２の復調部２６は、基地局から受信した信号を復調する。受信信号が符号化されている場合には、復調部２６は、復号も実施する。

　なお、対向装置である基地局は、後述するように移動局１２と同様に降雨状態の判定を行う。移動局１２と対向装置である基地局は、個別に降雨状態の判定を行うものの、これらの判定結果は一致する可能性が高い。したがって、降雨状態判定部２４は、決定された通信パラメータを復調部２６にも設定し、対向装置である基地局から受信した受信信号の復調においても、変調部２２と同様の通信パラメータを使用する。

　または、送信処理（変調等）については、自装置である移動局１２が決定した通信パラメータを用い、受信処理（復調等）については、対向装置である基地局から通知された通信パラメータを用いるようにしてもよい。この場合、変調部２２は、降雨状態判定部２４により決定された通信パラメータをアンテナ部２１経由で対向装置である基地局へ送信する。なお、決定した通信パラメータを送信する際には、該通信パラメータをあらかじめ定めた固定の変調方式など降雨状態によらず固定の通信パラメータを用いて送信する。または、通信パラメータの替わりに降雨状態の判定結果を対向装置へ送信するようにしてもよい。対向装置である基地局も、決定した通信パラメータを移動局１２へ送信する。移動局１２の復調部２６は、通信パラメータを含む受信信号のうち、まず通信パラメータを所定の復調方式にて復調し、続いて、通信パラメータ以外の受信信号を、受信した通信パラメータを用いて復調を行う。対向装置から通信パラメータではなく降雨状態の判定結果を受信した場合は、降雨状態の判定結果に対応する通信パラメータを選択して設定する。

　対向装置である基地局は、移動局１２と同様に降雨状態を判定して通信パラメータを決定する。そして、基地局は、決定した通信パラメータを用いて変調を行い、変調信号を送信する。なお、基地局では、距離算出部２５が移動局１２と基地局との距離を算出する際に、移動局１２の現在位置と自身の現在位置とを用いるが、移動局１２の現在位置は、移動局１２から取得してもよい。すなわち、移動局１２が、現在位置を無線信号として送信し、基地局がこの無線信号を受信することにより取得してもよい。または、基地局は、複数の基地局を制御する図示しない制御局から、移動局１２の現在位置を通知されるようにしてもよい。また、基地局の現在位置については基地局にあらかじめ設定されてもよいし、基地局が、複数の基地局を制御する図示しない制御局から通知されてもよい。上述したように、基地局の変調部２２は、降雨状態判定部２４により決定された通信パラメータを移動局１２へ送信するようにしてもよい。

　基地局の復調部２６は、降雨状態判定部２４により決定された通信パラメータを用いて移動局１２からアンテナ部２１経由で受信した受信信号の復調を行う。なお、上述のように、対向装置から通知された通信パラメータを用いて復調を行ってもよい。

　次に、本実施の形態の降雨状態に基づく通信パラメータの決定方法（パラメータ選択処理）について説明する。図３は、降雨状態判定部２４における通信パラメータ決定手順の一例を示すフローチャートである。移動局１２、基地局１１ａ，１１ｂは、装置間の距離を算出するための情報（移動局１２の位置、基地局の位置）を取得する手順は異なるが、これ以外は同様の処理を実施する。降雨状態判定部２４は、晴天時に用いる通信パラメータである晴天用通信パラメータ（第１のパラメータ）と降雨時（晴天時より伝送路の品質の悪い場合）に用いる通信パラメータである降雨用通信パラメータ（第２のパラメータ）とをあらかじめ保持している。晴天用通信パラメータは、ここでは、最大伝送速度を実現するための変調方式、符号化率等を規定する通信パラメータとする。降雨用通信パラメータは、晴天用通信パラメータより伝送速度は遅く、晴天用通信パラメータより通信可能な距離を大きくできるパラメータとする。一例として、降雨用通信パラメータは、晴天用通信パラメータと比較して、変調多値数の少ない変調方式である、符号化率が小さい、送信電力が大きい、信号帯域幅が小さい、のうちの１つ以上の条件を満たすような通信パラメータとする。なお、ここでは、晴天用通信パラメータは、最大伝送速度を実現するための通信パラメータとしたが、晴天用通信パラメータはこれに限定されず、降雨用通信パラメータを用いた通信より晴天用通信パラメータを用いた通信の方が、伝送速度が高くなるような通信パラメータであればよい。

　距離算出部２５は、自装置と通信相手である対向装置との間の距離（装置間距離）を算出する（ステップＳ１）。移動局１２においては、自装置の位置と対向する基地局（例えば、図１に示すように基地局１１ａと基地局１１ｂとの間に位置する場合は、基地局１１ａ）との間の距離を算出する。基地局においては、自装置の位置と対向する移動局１２との間の距離を算出する。

　受信電力測定部２３は、対向装置から受信した受信信号の受信電力を測定する（ステップＳ２）。降雨状態判定部２４は、距離算出部２５で算出された装置間距離に基づいて受信電力の理論値を求める（ステップＳ３）。ここでは、降雨状態判定部２４は、あらかじめ保持している理論値テーブルを参照して装置間距離に対応する受信電力の理論値を求めるとする。理論値テーブルは、装置間距離と受信電力の理論値とが対応づけられたテーブルである。例えば、装置間距離ごとの自由空間伝搬損失をあらかじめ計算しておき、理論値テーブルを作成しておいてもよいし、対向装置である移動局１２または他の移動局が過去に同一走路を走行した際の受信電力の履歴を用いて理論値テーブルを作成しておいてもよい。すなわち、理論値は、過去に同一走路を走行したときの基地局との間の距離の測定値と受信電力との対応に基づいて算出されてもよい。また、前記受信電力の理論値テーブルの値を、受信電力測定部２３で測定された現在の受信電力を基に更新してもよい。また、受信電力の理論値テーブルは、計算または履歴を用いて求めた理論値に対して、マージンを加えたものとしてもよい。なお、ここでは、テーブルを用いて理論値を求めるようにしたが、テーブルを用いずに計算式に従った演算を行うことにより受信電力の理論値を算出してもよい。

　降雨状態判定部２４は、測定した受信電力Ｐｒが受信電力の理論値Ｐｔより大きいか否かを判定する（ステップＳ４）。測定した受信電力Ｐｒが受信電力の理論値Ｐｔより大きい場合（ステップＳ４　Ｙｅｓ）、降雨なしと判定して通信パラメータとして晴天用通信パラメータを選択し（ステップＳ５）、パラメータ選択処理を終了する。測定した受信電力Ｐｒが受信電力の理論値Ｐｔ以下である場合（ステップＳ４　Ｎｏ）、降雨ありと判定して、通信パラメータとして降雨用通信パラメータを選択し（ステップＳ６）、パラメータ選択処理を終了する。降雨状態判定部２４は、選択した通信パラメータを変調部２２へ通知する。

　なお、上述のステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３と、ステップＳ４以降の処理は異なる頻度で実施してもよい。例えば、ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３は、ステップＳ４以降の処理より高頻度に実施し、ステップＳ４の判定では、ＰｒとＰｔの複数の組についてそれぞれ比較を実施し、比較結果の多数決により降雨の有無を判定するようにしてもよい。

　また、ＰｒとＰｔの１回の比較で移動局１２の現在位置が異なるＮ（Ｎは正の整数）回の比較結果が連続してＰｒ＞Ｐｔであれば降雨なし、Ｐｒ≦Ｐｔであれば降雨ありと判定してもよい。

　このように、伝送路の品質が晴天時に比べて劣化している降雨時のみ伝送速度は低くなるものの伝送距離を大きくとれる通信パラメータを使用することで、降雨時の通信エリアを確保しつつ、晴天時の伝送速度低下を抑圧することができる。また、ある地点における測定した受信電力とその地点における装置間距離に応じた理論値とを比較する構成とすることで、受信電力を平均化する必要性がなく、移動速度によらない降雨判定が可能となる。

　以上説明したパラメータ選択処理は、例えば、一定時間ごとに定期的に実施するようにしてもよいし、移動局１２および基地局の位置に応じてパラメータ選択処理を実施する区間と実施しない区間を定めておいてもよい。例えば、図１の最大降雨時通信エリア１５は、最大降雨時でも最大伝送速度で通信可能なエリアであるから、降雨時であっても最大伝送速度に対応する通信パラメータを用いて通信を行うことができる。したがって、移動局１２が最大降雨時通信エリア１５に在圏している間は、降雨状態判定部２４は上述のパラメータ選択処理は実施せずに晴天用通信パラメータを選択し、最大降雨時通信エリア１５外では降雨状態に基づくパラメータ選択処理を実施する運用としてもよい。なお、最大降雨時通信エリア１５は図示しない制御局から基地局および移動局１２に通知しておくまたは基地局および移動局１２に設定しておくとする。この場合に、最大降雨時通信エリア１５外で用いる通信パラメータの選択を最大降雨時通信エリア１５内で実施しておき、選択したパラメータの設定（変調部２２への設定）は最大降雨時通信エリア１５内から最大降雨時通信エリア１５外へ出るタイミング、すなわち最大降雨時通信エリア１５端で実施するようにすると、天候に応じた速やかな切替が実施できる。なお、最大降雨時通信エリア１５内で実施したパラメータ選択において、晴天用通信パラメータが選択された場合には実質的には通信パラメータの切替を実施しなくてもよい。なお、このパラメータ選択処理は、移動局１２が最大降雨時通信エリア１５内の任意の１地点で行うことができる。または、移動局１２が最大降雨時通信エリア１５内を通過中の複数の受信電力の測定結果および理論値を用いて多数決判定により降雨の有無を判定し、この判定結果に基づいて最大降雨時通信エリア１５外で用いる通信パラメータを選択してもよい。

　このように、移動局が特定のエリアに存在する場合に降雨判定を行う構成とすることで、受信電力の理論値テーブルのサイズを小さくすることができる。特に、移動局１２が最大降雨時通信エリア１５内で、一度パラメータ選択処理を実施し、その後は同一の基地局と移動局１２が通信している間は、同じ通信パラメータを使用するようにすると、考慮する装置間距離が限定されるため、理論値テーブルのサイズを小さくすることができる。また、パラメータ切替位置を、基地局と移動局１２と間の距離により規定することで、フェージングの影響を除外したパラメータ切替が可能となる。なお、ここでは、降雨判定を行う特定のエリアを最大降雨時通信エリア１５とする例を説明したが、降雨判定を行う特定のエリアは最大降雨時通信エリア１５に限定されない。例えば、降雨判定を行う特定のエリアを最大降雨時通信エリア１５内のさらに一部のエリア（最大降雨時通信エリア１５外となる境目の付近）としてもよいし、最大降雨時通信エリア１５の内外にわたる一定区間としてもよい。

　なお、移動局１２が最大降雨時通信エリア１５内でのみ上記のパラメータ選択処理を実施する場合においても、一旦、パラメータ選択処理を実施した後に、移動局１２が最大降雨時通信エリア１５外で緊急停止などで停止した場合、再度パラメータ選択処理を実施してもよい。移動局１２が停止しているか否かの判断はどのような方法で判断してもよいが、例えば、距離算出部２５で算出される移動局と基地局間の距離が一定時間以上同じ値となる場合に、移動局１２が停止したと判断することができる。

　このように、移動局１２が停止中に降雨判定を行って通信パラメータを変更可能な構成とすることで、緊急時などに移動局が停止した後に天候が変化した場合においても、最適な通信パラメータを使用することができる。

　また、降雨状態判定部２４では、降雨の有無の判定だけでなく、降雨量を推定するようにし、降雨量に対応した３つ以上の通信パラメータを使用するようにしてもよい。一例として、Ａ＞Ｂである閾値を用意し、Ｐｒ＞Ｐｔであれば降雨なし、Ａ＜Ｐｒ≦Ｐｔであれば小雨、Ｂ＜Ｐｒ≦Ａ＜Ｐｔであれば中程度の雨、Ｂ≧Ｐｒであれば大雨と判定する。そして、降雨なし、小雨、中程度の雨、大雨にそれぞれ対応する４つの通信パラメータとして、降雨量が多いほど、伝送速度は低いものの通信距離を大きくとれるパラメータとして保持しておき、降雨量に応じて通信パラメータを決定する。

　また、通信パラメータを晴天用通信パラメータから降雨用通信パラメータに切り替えるパラメータ切り替え位置を、降雨量により変更してもよい。例えば、降雨量が少ない方が通信距離は大きくなるため、晴天用通信パラメータを用いて通信を行っている場合に、上述の降雨の判定結果により降雨ありと判定された場合、降雨量が少ない場合は降雨量が多い場合と比較して、降雨用通信パラメータに切り替える位置を基地局１１ｂ寄りにすることができる。例えば、上述の推定により推定された降雨量が大雨である場合の降雨用通信パラメータへの切り替え位置を第１の位置とすると、推定された降雨量が中程度の雨であった場合は、第１の位置より基地局１１ｂ寄りの第２の位置を降雨用通信パラメータへの切り替え位置とする。

　また、降雨量によっては、段階的に通信パラメータを変更するようにしてもよい。例えば、大雨と判定された場合に、移動局１２が最大降雨時通信エリア１５に存在している間は晴天用通信パラメータを使用し、その後、使用するパラメータを段階的に、小雨用通信パラメータ、中雨用通信パラメータ、大雨用通信パラメータと変更してもよい。

　このように、降雨量に応じた通信パラメータを使用することで、通信エリアと伝送速度の確保を両立することができる。また、移動局１２がトンネル内に存在する場合、降雨状態判定部２４は、常に晴天用通信パラメータを選択するようにしてもよい。移動局１２がトンネル内に存在するか否かの情報は、トンネル内の区間を示す情報を移動局１２が基地局等から取得してもよいし、移動局１２にあらかじめ設定しておくようにしてもよい。移動局が降雨のないトンネル内に存在する場合は常に晴天用通信パラメータを使用する構成とすることで、トンネル内で誤って降雨状態と判定する可能性を除去することができる。これにより、トンネル内では常に最大伝送速度での通信が可能となる。

　以上の説明では、伝送路の品質劣化の要因が降雨である例を説明した。本実施の形態のパラメータ選択方法は、降雨の有無に限定されず降雪等の他の気象条件や、障害物等の気象条件以外の要因による伝送路の品質の劣化にも適用可能である。すなわち、ステップＳ４では、測定された受信電力と理論値との比較により、降雨に限らず、伝送路が理想的な状態に比べて劣化しているか否かを判定することができる。したがって、例えば最大伝送速度を実現するための通信パラメータを第１のパラメータとし、第１のパラメータを設定した場合より、伝送速度は低いが通信可能な距離が長くなる通信パラメータを第２のパラメータとする。そして、Ｐｒ＞Ｐｔであれば、伝送路の劣化なしと判断して第１のパラメータを選択し、Ｐｒ≦Ｐｔであれば、伝送路の劣化ありと判断して第２のパラメータを選択する。また、例えば、Ａ＞Ｂである閾値を用意し、Ｐｒ＞Ｐｔであれば劣化なしとして第１のパラメータを選択し、Ａ＜Ｐｒ≦Ｐｔであれば劣化が小であると判断して第２のパラメータを選択し、Ｂ＜Ｐｒ≦Ａ＜Ｐｔであれば劣化が中程度であると判断して第３のパラメータを選択し、Ｂ≧Ｐｒであれば劣化が大であるとして第４のパラメータを選択するというように、３段階以上で劣化を判断してもよい。第１のパラメータ～第４のパラメータは、伝送路の劣化が大きいほど、通信可能な距離が長くなるようなパラメータを設定しておく。

　以上のように、本実施の形態では、受信電力の測定値と、対向装置間との距離に基づいて算出した受信電力の理論値との比較結果に基づいて伝送路の劣化状態を判定し、判定結果に基づいて通信パラメータを選択するようにした。このため、装置間の距離が変化する場合にも、伝送路の品質が劣化した場合にも、伝送速度の低下を抑制して通信距離を確保することができる。

　また、以上の例では基地局および移動局が指向性アンテナを備える例について説明したが、基地局、移動局のうちの１つ以上が無指向性アンテナを備えていてもよい。

実施の形態２．
　図４は、本発明にかかる移動局４２の実施の形態２の構成例を示す図である。本実施の形態の無線通信システムの構成は、移動局１２を移動局４２に替え、基地局１１ａ，１１ｂをそれぞれ基地局４１ａ，４１ｂにそれぞれ替える以外は、図１の無線通信システムと同様である。基地局４１ａおよび４１ｂの構成は移動局４２と同様である。以下、実施の形態１と異なる部分について説明する。

　図４に示すように、本実施の形態の移動局４２は、実施の形態１の移動局１２を、降雨状態判定部２４を降雨状態判定部３１に、復調部２６を復調部３２にそれぞれ置き換えたものである。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。

　実施の形態１では、移動局および基地局が、それぞれ独立に、自身の降雨判定結果に基づいて使用するパラメータを決定する方法について説明した。本実施の形態では移動局４２と基地局（基地局４１ａまたは基地局４１ｂ）の双方における降雨判定結果に基づいて、使用するパラメータを決定する方法について説明する。

　復調部３２は、アンテナ部２１で受信した受信信号を復調し、復調データに含まれる、対向装置である基地局で判定された降雨状態判定結果または対向装置である基地局が使用している通信パラメータを示す情報を、降雨状態判定部３１へ出力する。降雨状態判定結果、通信パラメータを示す情報は、いずれも基地局における降雨状態（伝送路の品質）の判定結果を示す情報である。なお、ここでは、基地局が、降雨状態判定結果または通信パラメータを通知する例を説明するが、基地局が、降雨状態判定結果または通信パラメータを変更する場合に、変更することを示す信号を送信するようにしてもよい。

　降雨状態判定部３１は、実施の形態１の降雨状態判定部２４と同様に、受信電力測定部２３で測定された受信電力と、距離算出部２５で算出された移動局と基地局間の距離とに基づいて降雨状態を判定する。降雨状態判定部３１は、さらに、復調部３２から入力される対向装置である基地局で判定された降雨状態判定結果と、自身で判定した降雨状態とを比較し、降雨量が多い方を現在の降雨量として選択する。そして、降雨状態判定部３１は、選択した降雨量に応じた通信パラメータを変調部２２および復調部３２で使用する通信パラメータとして選択して設定する。

　対向装置から降雨状態判定結果ではなく、対向装置である基地局が使用している通信パラメータを示す情報を受信した場合には、降雨状態判定部３１は、復調部３２から入力される対向装置が使用している通信パラメータ情報と、自身で判定した降雨状態に対応する通信パラメータを比較する。そして、降雨状態判定部３１は、より通信距離を大きくとれる通信パラメータを変調部２２および復調部３２で使用する通信パラメータとして選択して設定する。

　基地局４１ａ，４１ｂにおいても、移動局４２と同様に、降雨状態判定部３１は、さらに、復調部３２から入力される対向装置である移動局４２で判定された降雨状態判定結果と、自身で判定した降雨状態とを比較し、降雨量が多い方を現在の降雨量として選択する。そして、降雨状態判定部３１は、選択した降雨量に応じた通信パラメータを変調部２２および復調部３２で使用する通信パラメータとして選択して設定する。

　このように、移動局４２と基地局とで降雨状態判定結果が異なった場合に、降雨量の多い方の判定結果を選択する、すなわち、通信距離を大きくとれる方の通信パラメータを選択することで、移動局４２または基地局にて降雨状態を誤判定した場合においても通信距離を確保することができる。

　また、降雨状態に基づくパラメータ選択処理を、実施の形態１で述べたように、移動局４２が最大降雨時通信エリア１５内となる区間で限定して実施してもよい。この場合に、移動局４２が、一度通信パラメータを決定した後に、移動局４２が、さらに一定距離以上移動後、対向装置（基地局）から通知される降雨判定結果（または通信パラメータを示す情報）が変更になった場合、移動局４２が使用する通信パラメータを対向装置から通知された降雨判定結果（または基地局が使用している通信パラメータを示す情報）と、自身で判定した降雨状態とに基づいて上記のように通信パラメータを再度選択するようにしてもよい。すなわち、例えば、移動局４２が、降雨無しと判定した後、移動局４２が、さらに一定距離以上移動後、対向装置（基地局）から通知される降雨判定結果が降雨有りであった場合、通信パラメータを、対向装置（基地局）から受信した降雨判定結果に対応する通信パラメータに変更する。

　このように、移動局４２が最大降雨時通信エリア１５外を移動中に、基地局が使用する通信パラメータに応じて移動局４２の通信パラメータを変更可能な構成とすることで、該基地局が図示しない他の移動局との間のパラメータ選択処理で用いた降雨状態の判定結果を、最大降雨時通信エリア１５外を移動中の移動局４２に反映することができる。すなわち、最大降雨時通信エリア１５内に図示しない他の移動局が存在し、基地局が該他の移動局との間で降雨状態に基づくパラメータ選択処理を実施した場合に、移動局４２との間のパラメータ選択処理を実施した時点とは降雨状態が変化していたとする。この場合に、基地局が該他の移動局との間で実施したパラメータ選択処理で用いた降雨状態の判定結果を、移動局４２に通知することで、移動局４２についても降雨状態の変化を反映することができる。以上述べた以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１と同様である。

　以上のように、本実施の形態では、降雨状態判定部３１は、復調部３２から入力される対向装置である基地局で判定された降雨状態判定結果と、自身で判定した降雨状態とを比較し、降雨量が多い方を現在の降雨量として選択するようにした。このため、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、降雨状態を誤判定した場合においても確実に通信距離を確保することができる。

実施の形態３．
　図５は、本発明にかかる無線通信システムの実施の形態３の構成例を示す図である。図５に示すように、本実施の形態の無線通信システムは、移動局１２の指向性アンテナ１３ｃの指向方向が異なり、移動方向と同一方向に設定されている以外は、実施の形態１の無線通信システムと同様である。移動局１２、基地局１１ａ，１１ｂの構成は実施の形態１と同様である。以下、実施の形態１と異なる部分について説明する。また、ここでは、実施の形態１の移動局１２の構成を例に説明するが、実施の形態２の移動局４２の指向性アンテナ１３ｃの指向方向が移動方向と同一方向に設定されている場合にも同様に本実施の形態の動作を適用できる。

　実施の形態１および２では移動局（移動局１２または移動局４２）が備える指向性アンテナが移動方向とは反対方向に設置されている無線通信システムについて説明したが、本実施の形態では移動局が備える指向性アンテナが移動方向と同一方向に設置されている。

　図５に示すように、本無線通信システムにおける移動局１２は、基地局１１ａと基地局１１ｂとの間を基地局１１ａの方向に移動する。実施の形態１では、移動局１２がハンドオーバ後に在圏するエリアはハンドオーバ先基地局の最大降雨時通信エリア１５であるのに対し、本実施の形態では、移動局１２がハンドオーバ後に在圏するエリアはハンドオーバ先基地局の最大降雨時通信エリア１５外となる。

　本実施の形態では、パラメータ選択処理を、移動局１２が最大降雨時通信エリア１５に在圏している期間に限定して実施する場合、選択した通信パラメータを実施するタイミングをハンドオーバ後とする。すなわち、例えば、次のような動作を実施する。移動局１２が基地局１１ｂと通信中に基地局１１ｂの図示しない最大降雨時通信エリア１５（図５の基地局１１ｂを基点とし、移動局１２の移動方向と反対側のエリア）で、実施の形態１または実施の形態２で述べたパラメータ選択処理を実施したとする。移動局１２は、選択した通信パラメータを、基地局１１ｂから基地局１１ａへのハンドオーバの後に、変調部２２および復調部２６に設定し、この通信パラメータを基地局１１ａへ通知する。移動局１２のハンドオーバ後の対向装置である基地局１１ａでは、移動局１２から通知された通信パラメータ（または降雨状態の判定結果）を復調して降雨状態判定部２４へ渡し、降雨状態判定部２４はこの通信パラメータ（または降雨状態に対応する通信パラメータ）を変調部２２および復調部２６に設定する。また、なお、移動局１２から基地局１１ａへの通信パラメータの通知は、直接基地局１１ａへ通知するのではなく、複数の基地局を制御する図示しない制御局を経由して通知されるようにしてもよい。

　その後、基地局１１ａおよび移動局１２の降雨状態判定部２４は、移動局１２が最大降雨時通信エリア１５に進入すると、降雨状態にかかわらず、晴天用通信パラメータを使用するよう、変調部２２および復調部２６に通知する。

　また、パラメータ選択処理を、移動局１２が最大降雨時通信エリア１５に在圏している期間に限定して実施する場合、移動局１２の対向装置である基地局は、自身の最大降雨時通信エリア１５以外の通信エリアに在圏する移動局１２とは異なる図示しない第１の移動局に対して、自身の最大降雨時通信エリア１５に在圏する第２の移動局である移動局１２との通信に基づいて判定した降雨状態に応じた通信パラメータを使用するようにしてもよい。

　また、パラメータ選択処理を、移動局１２が最大降雨時通信エリア１５に在圏している期間に限定して実施する場合、移動局１２およびハンドオーバ先基地局（図５の基地局１１ａ）は、移動局１２のハンドオーバ前の基地局（図５の基地局１１ｂ）の最大降雨時通信エリアに在圏する図示しない他の移動局における降雨判定結果により、最大降雨時通信エリア１５に在圏しない移動局１２が使用する通信パラメータを変更するようにしてもよい。このとき、上述の図示しない他の移動局と該移動局の対向装置である基地局（図５の基地局１１ｂ）における降雨判定結果または降雨判定結果に応じて決定される通信パラメータは、図示しない制御局を経由して、移動局１２の対向装置である基地局（図５の基地局１１ａ）に通知される。移動局１２は、ハンドオーバ後に、最大降雨時通信エリア１５外を移動中に、対向装置である基地局（図５の基地局１１ａ）から通知される、降雨判定結果または通信パラメータが変更となった場合、使用する通信パラメータを対向装置である基地局から通知される降雨判定結果または通信パラメータに応じて変更する。

　以上のように、本実施の形態では、移動局１２の対向装置である基地局とは異なる基地局との通信において判定された降雨状態に基づく通信パラメータを、対向装置である基地局との通信に用いるようにした。このため、パラメータ選択処理を行う区間を限定する場合に、移動局の指向性アンテナを移動局の移動方向と同一方向に設置した場合でも、実施の形態１または実施の形態２と同様の効果を奏することができる。

　以上のように、本発明にかかる移動局、基地局、無線通信システムおよび通信方法は、移動局を含む無線通信システムに有用であり、特に、屋外に設置される無線通信システムに適している。

　１１ａ，１１ｂ　基地局、１２　移動局、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ　指向性アンテナ、２１　アンテナ部、２２　変調部、２３　受信電力測定部、２４，３１　降雨状態判定部、２５　距離算出部、２６，３２　復調部。

Claims

　基地局と通信を行う移動局であって、
　自局と前記基地局との距離を算出する距離算出部と、
　前記基地局から受信した受信信号の受信電力を測定する受信電力測定部と、
　前記距離に対応する受信電力の理論値と、前記受信電力測定部により測定された受信電力とに基づいて伝送路品質を判定し、判定した前記伝送路品質に基づいて通信パラメータを選択する伝送路状態判定部と、
　前記伝送路状態判定部により選択された通信パラメータを用いて前記基地局へ送信する送信信号を生成する送信処理部と、
　を備えることを特徴とする移動局。
　前記伝送路状態判定部は、前記通信パラメータの候補として、第１のパラメータと前記第１のパラメータを用いた通信より通信距離を長くすることが可能な通信を実施するためのパラメータである第２のパラメータとを保持し、前記伝送路品質として降雨の有無を判定し、降雨が無いと判定した場合には前記通信パラメータとして前記第１のパラメータを選択し、降雨が有ると判定した場合には前記通信パラメータとして前記第２のパラメータを選択することを特徴とする請求項１に記載の移動局。
　前記伝送路状態判定部は、想定される最大の降雨量の降雨が生じた場合に前記基地局と通信可能なエリアである最大降雨時通信エリア内では、前記伝送路品質によらずに前記通信パラメータとして前記第１のパラメータを選択することを特徴とする請求項２に記載の移動局。
　前記伝送路状態判定部を動作させる区間と動作させない区間を定めることを特徴とする請求項２または３に記載の移動局。
　前記伝送路状態判定部を動作させる区間は、前記最大降雨時通信エリアであることを特徴とする請求項４に記載の移動局。
　前記最大降雨時通信エリア内から前記最大降雨時通信エリア外へ移動する場合、前記伝送路状態判定部は、前記第１のパラメータから前記伝送路品質に基づいて選択した前記通信パラメータへの切替を、前記最大降雨時通信エリア端で実施することを特徴とする請求項５に記載の移動局。
　前記基地局として、第１の基地局および第２の基地局を含み、前記移動局が、前記第１の基地局から前記第２の基地局へハンドオーバするとし、前記第２の基地局へハンドオーバした時点で前記第２の基地局の前記最大降雨時通信エリア外に位置する場合に、
　前記伝送路状態判定部は、前記第１の基地局の前記最大降雨時通信エリア内で実施した前記伝送路品質の判定により降雨有りと判定された場合、前記第２の基地局へハンドオーバすると前記第２のパラメータを前記送信処理部へ設定し、前記第２の基地局の前記最大降雨時通信エリア内へ進入すると前記第１のパラメータを前記送信処理部へ設定することを特徴とする請求項５に記載の移動局。
　前記最大降雨時通信エリア外を一定距離以上移動した後、自局が使用している通信パラメータと異なる通信パラメータを前記基地局が使用していることを示す第１の信号を受信した場合、または前記基地局から通信パラメータを変更する旨を通知する第２の信号を受信した場合、前記基地局から受信した前記第１の信号または前記第２の信号に基づいて、自局が使用する通信パラメータを前記基地局が使用する通信パラメータと同一となるよう変更することを特徴とする請求項５から７のいずれか１つに記載の移動局。
　前記最大降雨時通信エリア外で自局が一定時間以上停止した場合、前記伝送路品質の判定を実施することを特徴とする請求項５から８のいずれか１つに記載の移動局。
　前記伝送路状態判定部は、降雨有りと判定した場合、前記距離に対応する受信電力の理論値と、前記受信電力測定部により測定された受信電力とに基づいて降雨量を推定し、推定した前記降雨量に応じて、前記第１のパラメータから前記第２のパラメータへ切替える位置または前記第２のパラメータから前記第１のパラメータへ切替える位置を決定することを特徴とする請求項４、５または７に記載の移動局。
　前記伝送路状態判定部は、前記第２のパラメータを降雨量の段階ごとに保持し、判定した前記降雨量に対応する前記第２のパラメータを前記通信パラメータとして選択することを特徴とする請求項１０に記載の移動局。
　前記伝送路状態判定部は、降雨量に応じて段階的にパラメータを変更させることを特徴とする請求項１１に記載の移動局。
　トンネル内を移動中は、前記伝送路品質の判定を実施せず、前記第１のパラメータを選択することを特徴とする請求項２から１２のいずれか１つに記載の移動局。
　前記基地局から前記基地局において前記移動局との間の伝送路品質を判定した結果を示す情報を受信し、
　前記伝送路状態判定部は、受信した情報が示す伝送路品質と、自身が判定した前記伝送路品質とのうち品質の悪い伝送路品質を選択し、選択した伝送路品質に基づいて前記通信パラメータを選択することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１つに記載の移動局。
　前記基地局からの受信信号に対して前記伝送路状態判定部により選択された前記通信パラメータを用いて受信処理を実施する受信処理部、
　を備えることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１つに記載の移動局。
　前記通信パラメータは、変調方式、符号化率、信号帯域幅、送信電力のうち１つ以上を含むことを特徴とする請求項１から１５のいずれか１つに記載の移動局。
　前記理論値は、自由空間伝搬損失に基づいて算出される受信電力であることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１つに記載の移動局。
　前記移動局は、走路上を移動し、
　前記理論値は、晴天時において、過去に前記走路を走行したときの前記基地局との間の距離の測定値と受信電力との対応に基づいて算出されることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１つに記載の移動局。
　移動局と通信を行う基地局であって、
　自局と前記移動局との距離を算出する距離算出部と、
　前記移動局から受信した受信信号の受信電力を測定する受信電力測定部と、
　前記距離に対応する受信電力の理論値と、前記受信電力測定部により測定された受信電力とに基づいて伝送路品質を判定し、判定した前記伝送路品質に基づいて通信パラメータを選択する伝送路状態判定部と、
　前記伝送路状態判定部により選択された通信パラメータを用いて前記移動局へ送信する送信信号を生成する送信処理部と、
　を備えることを特徴とする基地局。
　前記伝送路状態判定部は、前記通信パラメータの候補として、第１のパラメータと前記第１のパラメータを用いた通信より通信距離を長くすることが可能な通信を実施するためのパラメータである第２のパラメータとを保持し、前記伝送路品質として降雨の有無を判定し、降雨が無いと判定した場合には前記通信パラメータとして前記第１のパラメータを選択し、降雨が有ると判定した場合には前記通信パラメータとして前記第２のパラメータを選択することを特徴とする請求項１９に記載の基地局。
　前記伝送路状態判定部は、想定される最大の降雨量の降雨が生じた際に通信可能なエリアである最大降雨時通信エリア内に前記移動局が位置する場合には、前記伝送路品質によらずに前記通信パラメータとして前記第１のパラメータを選択することを特徴とする請求項２０に記載の基地局。
　前記伝送路状態判定部を動作させる区間と動作させない区間を定めることを特徴とする請求項２０または２１に記載の基地局。
　前記伝送路状態判定部を動作させる区間は、前記最大降雨時通信エリアであることを特徴とする請求項２２に記載の基地局。
　前記移動局が前記最大降雨時通信エリア内から前記最大降雨時通信エリア外へ移動する場合、前記伝送路状態判定部は、前記第１のパラメータから前記伝送路品質に基づいて選択した前記通信パラメータへの切替を、前記移動局が前記最大降雨時通信エリア端に位置するときに実施することを特徴とする請求項２３に記載の基地局。
　前記移動局として第１の移動局と第２の移動局を含み、前記第１の移動局が自局の前記最大降雨時通信エリア外に位置し、前記第２の移動局が自局の前記最大降雨時通信エリア内に位置する場合、前記第２の移動局から受信した受信信号を用いて前記伝送路状態判定部が判定した伝送路品質の判定結果に基づいて前記第１の移動局との通信で用いる前記通信パラメータを選択することを特徴とする請求項２３または２４に記載の基地局。
　前記移動局が他の基地局から自局へハンドオーバするとし、自局へハンドオーバした時点で前記移動局が前記最大降雨時通信エリア外に位置する場合に、
　前記伝送路状態判定部は、前記移動局から通知された前記移動局において使用する通信パラメータを示す情報に基づいて自局の通信パラメータを決定することを特徴とする請求項２３に記載の基地局。
　前記移動局として第１の移動局と第２の移動局を含み、前記第１の移動局が自局の前記最大降雨時通信エリア内に位置し、前記第２の移動局が自局の前記最大降雨時通信エリア外に位置する場合、前記第１の移動局から受信した受信信号を用いて前記伝送路状態判定部が判定した伝送路品質の判定結果に基づいて前記第２の移動局との通信で用いる前記通信パラメータを選択することを特徴とする請求項２３、２４または２６に記載の基地局。
　自局と通信中の前記移動局が前記最大降雨時通信エリア外で一定時間以上停止した場合、前記伝送路品質の判定を実施することを特徴とする請求項２３から２７のいずれか１つに記載の基地局。
　前記伝送路状態判定部は、降雨有りと判定した場合、前記距離に対応する受信電力の理論値と、前記受信電力測定部により測定された受信電力とに基づいて降雨量を推定し、推定した前記降雨量に応じて、前記第１のパラメータから前記第２のパラメータへ切替える位置または前記第２のパラメータから前記第１のパラメータへ切替える位置を決定することを特徴とする請求項２２または２３に記載の基地局。
　前記伝送路状態判定部は、前記第２のパラメータを降雨量の段階ごとに保持し、判定した前記降雨量に対応する前記第２のパラメータを前記通信パラメータとして選択することを特徴とする請求項２９に記載の基地局。
　前記伝送路状態判定部は、降雨量に応じて段階的にパラメータを変更させることを特徴とする請求項３０に記載の基地局。
　前記移動局がトンネル内を移動中は、前記伝送路品質の判定を実施せず、前記第１のパラメータを選択することを特徴とする請求項２０から３１のいずれか１つに記載の基地局。
　前記移動局から前記移動局において前記基地局との間の伝送路品質を判定した結果を示す情報を受信し、
　前記伝送路状態判定部は、受信した情報が示す伝送路品質と、自身が判定した前記伝送路品質とのうち品質の悪い伝送路品質を選択し、選択した伝送路品質に基づいて前記通信パラメータを選択することを特徴とする請求項１９から３２のいずれか１つに記載の基地局。
　前記移動局からの受信信号に対して前記伝送路状態判定部により選択された前記通信パラメータを用いて受信処理を実施する受信処理部、
　を備えることを特徴とする請求項１９から３３のいずれか１つに記載の基地局。
　前記通信パラメータは、変調方式、符号化率、信号帯域幅、送信電力のうち１つ以上を含むことを特徴とする請求項１９から３４のいずれか１つに記載の基地局。
　前記理論値は、自由空間伝搬損失から算出される受信電力であることを特徴とする請求項１９から３５のいずれか１つに記載の基地局。
　前記移動局は、走路上を移動し、
　前記理論値は、晴天時において、過去に前記移動局または他の移動局が前記走路を走行したときの前記移動局または他の移動局との間の距離の測定値と前記移動局または他の移動局から受信した受信信号の受信電力との対応に基づいて算出されることを特徴とする請求項１９から３５のいずれか１つに記載の基地局。
　請求項１に記載の移動局と、
　請求項１９に記載の基地局と、
　を備えることを特徴とする無線通信システム。
　基地局と通信を行う移動局における通信方法であって、
　前記移動局と前記基地局との距離を算出する距離算出ステップと、
　前記基地局から受信した受信信号の受信電力を測定する受信電力測定ステップと、
　前記距離に対応する受信電力の理論値と、前記受信電力測定ステップで測定された受信電力とに基づいて伝送路品質を判定し、判定した前記伝送路品質に基づいて通信パラメータを選択する伝送路状態判定ステップと、
　前記伝送路状態判定ステップで選択された通信パラメータを用いて前記基地局へ送信する送信信号を生成する送信処理ステップと、
　を含むことを特徴とする通信方法。