WO2018047235A1 - 移動局、基地局、無線通信システムおよび通信方法 - Google Patents

移動局、基地局、無線通信システムおよび通信方法 Download PDF

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WO2018047235A1
WO2018047235A1 PCT/JP2016/076190 JP2016076190W WO2018047235A1 WO 2018047235 A1 WO2018047235 A1 WO 2018047235A1 JP 2016076190 W JP2016076190 W JP 2016076190W WO 2018047235 A1 WO2018047235 A1 WO 2018047235A1
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WO
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mobile station
antennas
antenna
base station
frequency
Prior art date
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PCT/JP2016/076190
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English (en)
French (fr)
Inventor
和良 辻
木下　裕介
啓二郎 武
正夫 大賀
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management

Definitions

  • the present invention relates to a mobile station, a base station, a wireless communication system, and a communication method that perform wireless communication with a base station.
  • the mobile station when a base station covers a wide area in a communication system in which the base station and the mobile station perform radio communication, the mobile station has a problem that the received power level decreases as the distance from the base station decreases, and the radio quality decreases. is there.
  • the coverage area that is, the cell
  • site diversity that transmits the same data from a plurality of adjacent base stations or antennas.
  • the mobile station When the mobile body moves at high speed, the mobile station requires a quick handover because the time that can exist in the overlapping section of a cell composed of a plurality of base stations or antenna coverage areas is shortened. For this reason, in order to quickly detect a cell edge, the mobile station preferably knows which base station or antenna in the cell covers the area covered by the antenna.
  • each base station transmits a signal by offsetting the carrier frequency by a different value, and the wireless mobile station detects its own offset by detecting the offset of the received signal.
  • a technique for detecting a zone or a coverage area of a base station is disclosed.
  • the radio mobile station needs to correct the reception frequency every time the frequency offset for each base station is identified. Therefore, when applied to a high-speed moving body such as a train radio system, there is a problem that a handover occurs before identifying a frequency offset of a certain base station, and the correction of the reception frequency may not be in time.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a mobile station that can detect the coverage area of the antenna in which the mobile station exists while reducing the arithmetic processing.
  • the present invention comprises a cell serving as a coverage area of a base station by a coverage area of one or a plurality of antennas, and the antenna is along a travel route of the mobile station.
  • a mobile station that receives a signal from a base station. The mobile station is based on the number of antennas indicating the number of antennas constituting the cell in the base station included in the broadcast signal received from the base station, and the number of passes indicating the number of times the mobile station has detected the passage of the antenna in the cell.
  • the mobile station includes a storage unit that stores the number of antennas and the number of passages.
  • the mobile station according to the present invention has an effect that the coverage area of the antenna where the mobile station is present can be detected while reducing the arithmetic processing.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a mobile station according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a base station according to the first embodiment.
  • the flowchart which shows the process which transmits an alerting
  • FIG. The flowchart which shows the process which acquires the information of the number of antennas in the mobile station concerning Embodiment 1.
  • FIG. 1 The figure which shows the example in the case of comprising the processing circuit with which the mobile station concerning Embodiment 1 is provided with exclusive hardware.
  • FIG. 2 The figure which shows the directivity of the antenna of the radio
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a wireless communication system 300 according to the first embodiment of the present invention.
  • the radio communication system 300 includes base stations 100 and 110, antennas 101 and 102 connected to the base station 100, antennas 111 and 112 connected to the base station 110, and mobile stations 210, 220, and 230.
  • radio communication system 300 is a train radio system, and mobile stations 210 to 230 are trains.
  • the mobile stations 210 to 230 actually communicate with the base stations 100 and 110 by a communication device mounted on the train.
  • the antennas 101, 102, 111, and 112 are assumed to be disposed along rails that are travel routes of the mobile stations 210 to 230 that are trains.
  • the base station 100 sets a cell 103 constituted by the cover areas of the two antennas 101 and 102 as the cover area.
  • Base station 100 transmits signals of the same content from antennas 101 and 102 at the same frequency.
  • Base station 100 transmits signals from antennas 101 and 102 at frequency f1.
  • antennas 101 and 102 are omnidirectional antennas.
  • the base station 110 sets a cell 113 configured by the cover areas of the two antennas 111 and 112 as a cover area.
  • Base station 110 transmits signals of the same content from antennas 111 and 112 at the same frequency.
  • Base station 110 transmits signals from antennas 111 and 112 at frequency f2.
  • the antennas 111 and 112 are omnidirectional antennas.
  • the wireless communication system 300 includes two base stations 100 and 110 in the example of FIG. 1, but may include three or more base stations.
  • the base stations 120 and 130 when the base stations 120 and 130 are installed on the right side of the base station 110, the base station 120 on the right side of the base station 110 transmits a signal at the frequency f1, and the right side of the base station 120
  • the adjacent base station 130 transmits a signal at the frequency f2, and a plurality of base stations alternately transmit signals at different frequencies.
  • a plurality of base stations are not limited to using two frequencies repeatedly and alternately, but only one frequency may be used, or three or more frequencies may be repeated. May be used.
  • the mobile stations 210 and 220 travel with the left direction in FIG. 1 as the forward direction, and the mobile station 230 travels with the right direction in FIG. 1 as the forward direction.
  • the mobile station 230 exists at the end of the cell 103 and is traveling in the direction of handover from the cell 103 to the cell 113.
  • the mobile stations 210 to 230 are collectively referred to as a mobile station group 200.
  • FIG. 2 is a block diagram of a configuration example of the mobile station 210 according to the first embodiment. Since the mobile stations 210 to 230 have the same configuration, the configuration will be described using the mobile station 210 as an example.
  • the mobile station 210 includes an RF (Radio Frequency) unit 201, a baseband unit 202, a mobility management unit 203, a main processing unit 204, a power source 206, a storage unit 207, and an antenna 208.
  • the movement management unit 203 and the main processing unit 204 constitute a control unit 205.
  • the RF unit 201 modulates the baseband signal from the baseband unit 202 and demodulates the signal received by the antenna 208 into the baseband signal.
  • the RF unit 201 is realized by, for example, a general-purpose IC (Integrated Circuit).
  • the baseband unit 202 performs OSI (Modulation and A / D (Analog / Digital) conversion of a signal to be transmitted and D / A (Digital / Analog) conversion and demodulation of the baseband signal demodulated by the RF unit 201). Processing corresponding to layers 2 and 3 of the Open System Interconnection) reference model is performed.
  • the baseband unit 202 is realized by a general-purpose IC, for example.
  • the mobility management unit 203 is a functional unit that manages the movement of the own mobile station, and manages, for example, the base station or the antenna coverage area where the own mobile station exists.
  • the main processing unit 204 is a functional unit that performs application processing excluding mobility management of the own mobile station, and performs detection of antenna passage, which will be described later, which is characteristic processing in the present embodiment.
  • the power source 206 supplies power to each part of the mobile station 210.
  • the storage unit 207 transmits the same signal acquired from the base station connected to the mobile station under the control of the main processing unit 204, and indicates the number of antennas Cant indicating the number of antennas constituting the cell, and the mobile station Stores the number of passes Cpass indicating the number of antennas that have passed through the cell.
  • the antenna 208 transmits and receives signals to and from the base stations 100 and 110.
  • the mobile station 210 includes only one antenna 208. However, for example, all the frequencies may be transmitted / received by one antenna 208, or the antenna 208 that transmits / receives only one frequency is provided. A plurality may be provided.
  • the control unit 205 detects the coverage area of the antenna in which the mobile station exists based on the number of antennas Cant and the number of passages Cpass included in the broadcast signal received from the base stations 100 and 110.
  • FIG. 3 is a block diagram of a configuration example of the base station 100 according to the first embodiment. Since the base stations 100 and 110 have the same configuration, the configuration will be described using the base station 100 as an example.
  • the base station 100 includes an IDU (In Door Unit) 104, a mobile station management unit 105, a power source 106, and a storage unit 107.
  • IDU In Door Unit
  • the IDU 104 converts a radio signal transmitted to a mobile station connected to the base station into an optical signal, and outputs the optical signal to the antennas 101 and 102 via the optical cable 108 and an ODU (Out Door Unit) 109.
  • the mobile station management unit 105 manages mobile stations connected to its own base station, and performs destination determination when transmitting data.
  • the power source 106 supplies power to each unit of the base station 100.
  • the storage unit 107 stores information on the number of antennas Cant indicating information on the number of antennas 101 and 102 constituting the cell 103 of the base station. Specifically, the storage unit 107 stores “2” as the number of antennas Cant. In the example of the wireless communication system 300 illustrated in FIG. 1, the number of antennas Cant stored in the storage unit 107 of the base station 110 is also “2”.
  • the optical cable 108 is a communication line that connects the IDU 104 and the ODU 109.
  • the ODU 109 converts the optical signal received from the IDU 104 via the optical cable 108 into a radio signal, and transfers it to the antenna 101 and the antenna 102, respectively.
  • the ODU 109 is actually arranged between the base station 100 and the antennas 101 and 102, and between the base station 110 and the antennas 111 and 112, but the description of the ODU 109 is omitted.
  • the optical cable 108 and the ODU 109 are configured outside the base station 100, but the optical cable 108 and the ODU 109 may be handled as the base station 100.
  • the base station 100 transmits, to the mobile station connected to the base station, a broadcast signal broadcast at the frequency f1 via the antennas 101 and 102, including the number of antennas Cant.
  • the base station 110 transmits to the mobile station connected to the base station, a broadcast signal broadcast at the frequency f2 via the antennas 111 and 112, including the number of antennas Cant.
  • the mobile station management unit 105 acquires the number of antennas Cant from the storage unit 107.
  • the mobile station management unit 105 transmits a broadcast signal including the number of antennas Cant from the antennas 101 and 102 to the mobile station connected to the base station in the cell 103 via the IDU 104, the optical cable 108, and the ODU 109.
  • the mobile station management unit 105 acquires the number of antennas Cant from the storage unit 107.
  • the mobile station management unit 105 transmits a broadcast signal including the number of antennas Cant from the antennas 111 and 112 to the mobile station connected to the base station in the cell 113 via the IDU 104, the optical cable 108, and the ODU 109. To do.
  • the mobile stations 210 to 230 receive the notification signal by establishing a connection with the base station of the cell in which the mobile station is present, and perform the reception processing of the notification signal received by the baseband unit 202 to generate the notification signal.
  • the number of antennas Cant included is acquired. Thereby, the mobile stations 210 to 230 obtain the number of antennas Cant indicating the number of antennas connected to the base station to which the mobile station itself is connected, that is, the number of antennas of the cell in which the mobile station is present.
  • the main processing unit 204 causes the storage unit 207 to store the acquired number of antennas Cant.
  • the base stations 100 and 110 transmit a broadcast signal including information on the number of antennas Cant, for example, using a bit string stored in an area determined in the frame format of the broadcast signal.
  • the mobile stations 210 to 230 obtain the number of antennas Cant by analyzing the information of the bit string stored in the area determined in the frame format of the broadcast signal.
  • the mobile stations 210 to 230 store the number of antennas Cant without updating until the connected base station changes, that is, until transmission / reception at a different frequency is started by handover.
  • mobile stations 210 to 230 When receiving signals from base stations 100 and 110, mobile stations 210 to 230 receive signals transmitted from antennas connected to base stations 100 and 110 in detail. Specifically, the mobile stations 210 to 230 receive signals transmitted from the antennas 101 and 102 as signals from the base station 100. Similarly, the mobile stations 210 to 230 receive signals transmitted from the antennas 111 and 112 as signals from the base station 110. In the following description, when the mobile stations 210 to 230 receive signals, it will be described as receiving signals from the base stations 100 and 110 for convenience, and may not be described as receiving signals transmitted from antennas. .
  • FIG. 4 is a flowchart of a process of transmitting a notification signal in the base station 100 according to the first embodiment. Since the operations of the base stations 100 and 110 are the same, the base station 100 will be described as an example.
  • the mobile station management unit 105 reads the number of antennas Cant from the storage unit 107 (step S1).
  • the mobile station management unit 105 generates a notification signal including the number of antennas Cant (step S2), and transmits the notification signal from the antennas 101 and 102 via the IDU 104, the optical cable 108, and the ODU 109 (step S3).
  • FIG. 5 is a flowchart of a process of acquiring information on the number of antennas Cant in the mobile station 210 according to the first embodiment. Since the operations of the mobile stations 210 to 230 are the same, the mobile station 210 will be described as an example.
  • the main processing unit 204 receives the notification signal from the base station 100 via the antenna 208, the RF unit 201, and the baseband unit 202 (step S11).
  • the main processing unit 204 extracts information on the number of antennas Cant from the notification signal (step S12), and stores the number of antennas Cant in the storage unit 207 (step S13).
  • the main processing unit 204 extracts the number of antennas from the broadcast signal received from the handover destination base station each time the mobile station performs handover, and updates the number of antennas Cant stored in the storage unit 207.
  • the mobile stations 210 to 230 store, in the storage unit 207, information on the number of times the antenna passes Cpass in the cell in which the mobile station exists.
  • the initial value of the number of passes Cpass is “0”.
  • the mobile stations 210 to 230 set the number of passages Cpass to the initial value “0” upon completion of the handover, and increment the number of passages Cpass by 1 each time the antenna passes through the handover destination cell.
  • mobile stations 210 to 230 detect a change in frequency of signals from base stations 100 and 110 received by antenna 208 using Doppler shift.
  • the Doppler shift is a frequency of a signal transmitted by the transmission source, which is a reception frequency that is a frequency of a signal received when approaching the transmission source, in the example of FIG. This is a phenomenon in which the reception frequency of the signal received when the frequency is higher than the transmission frequency is lower than the transmission frequency.
  • the mobile stations 210 to 230 detect the point where the magnitude relationship between the reception frequency and the transmission frequency is reversed, thereby detecting the passage of the antenna serving as the transmission source.
  • a signal from the base station received by the antenna 208 is sent to the main processing unit 204 via the RF unit 201 and the baseband unit 202.
  • the main processing unit 204 acquires information on the reception frequency of the received signal from the baseband unit 202 every time, and observes and updates the effective values of the maximum frequency and the minimum frequency of the reception frequency. To do.
  • the main processing unit 204 performs the observation of the highest frequency and the lowest frequency for a certain time, for example, until the own mobile station passes through ten antennas.
  • the main processing unit 204 calculates an intermediate frequency from the highest frequency and the lowest frequency held last after the end of observation, and sets the calculated intermediate frequency as a transmission frequency.
  • the main processing unit 204 detects that the reception frequency of the signal received from the base station, specifically the antenna connected to the base station, has changed from a frequency higher than the transmission frequency to a lower frequency with reference to the transmission frequency. Then, the passage of the antenna is detected.
  • FIG. 6 is a flowchart showing processing in which the mobile stations 210 to 230 according to the first embodiment detect the passage of the antenna in the cell of the connected base station.
  • the main processing unit 204 receives a signal from the base station via the antenna 208, the RF unit 201, and the baseband unit 202 (step S21).
  • the main processing unit 204 calculates and stores the difference between the reception frequency and the transmission frequency (step S22). In calculating the difference between the reception frequency and the transmission frequency, the main processing unit 204 may subtract the transmission frequency from the reception frequency, or may subtract the reception frequency from the transmission frequency.
  • the main processing unit 204 may store a difference value, which is a calculated difference value, in the storage unit 207 or may be stored in a memory in the main processing unit 204 (not shown).
  • the main processing unit 204 calculates the difference between the reception frequency and the transmission frequency every time a signal is received from the base station.
  • the main processing unit 204 compares the code of the calculated difference value with the code of the previously calculated difference value stored in the internal or storage unit 207, and the code of the difference value calculated this time is the code of the difference value calculated previously. It is determined whether or not (step S23). Specifically, the main processing unit 204, when the sign of the difference value calculated last time is positive and the sign of the difference value calculated this time is positive, or when the sign of the difference value calculated last time is negative and the difference value calculated this time If the sign is negative, it is determined that the sign is the same. On the other hand, when the sign of the difference value calculated last time is positive and the sign of the difference value calculated this time is negative, or the sign of the difference value calculated this time is negative and the sign of the difference value calculated last time is negative. If it is positive, it is determined that the signs are different.
  • step S23: No If the compared two difference values have different signs (step S23: No), the main processing unit 204 counts the number of passages Cpass by one, assuming that the passage of the antenna is detected in the cell of the connected base station. Up (step S24). The main processing unit 204 stores the updated passage number Cpass in the storage unit 207 and updates the information on the passage number Cpass in the storage unit 207 (step S25). On the other hand, when the signs of the two difference values compared are the same (step S23: Yes), the main processing unit 204 assumes that the passage of the antenna is not detected in the cell of the connected base station, and the steps S24 and S25. The process ends without performing the process.
  • the main processing unit 204 detects the passage of the antenna based on the difference between the reception frequency that is the frequency of the received signal and the transmission frequency that is the frequency of the signal transmitted from the antenna.
  • the mobile stations 210 to 230 detect the passage of the antenna in the cell of the connected base station based on the change in the frequency due to the Doppler shift, and count up the number of passes Cpass. It is possible to grasp the number of times the antenna passes in the cell.
  • the timing at which mobile stations 210-230 determine that the antenna has passed through the antenna is the time at which mobile stations 210-230 pass through the point where each antenna is installed in radio communication system 300 shown in FIG. Not when.
  • the timing at which the mobile stations 210 to 230 determine that the antennas have passed is that the reception frequencies of signals from the antennas are lower than the transmission frequencies after passing through the points where the antennas are installed in the mobile stations 210 to 230. It's time.
  • FIG. 7 shows the relationship between the number of antennas Cant and the number of passages Cpass when the frequency used by the connected base station is stored in the storage unit 207 of the mobile stations 210 to 230 according to the first embodiment. It is a figure which shows the example of the table 500 which shows.
  • FIG. 8 shows the number of antennas Cant and the number of passages Cpass when the frequency used by the connected base station is stored in the storage unit 207 of the mobile stations 210 to 230 according to the first embodiment.
  • the mobility management unit 203 manages the frequency of the coverage area of the antenna where the mobile station exists based on the tables 500 and 501 which are databases stored in the storage unit 207.
  • the tables 500 and 501 used when the mobile stations 210 to 230 manage the frequency of the cover area are examples, and are not limited to the contents shown in FIGS.
  • the mobile stations 210 to 230 refer to the table 500 in FIG. 7 when the frequency used in the existing cell is the frequency f1, and use the table 501 in FIG. 8 when the frequency used in the existing cell is the frequency f2. refer.
  • the mobility management unit 203 uses the table 500 shown in FIG. 7 to detect the antenna coverage area where the mobile station exists. .
  • the mobile station 210 exists in the cell 103 of the base station 100, passes through the antenna 102, and exists in the coverage area of the antenna 101.
  • the frequency used by the base station 100 is the frequency f1.
  • the movement management unit 203 refers to the number of antennas Cant and the number of passes Cpass stored in the storage unit 207. Since the number of antennas Cant in the cell 103 is “2”, the mobility management unit 203 refers to the row in which the number of antennas Cant is “2” in the table 500. In addition, since the mobility management unit 203 passes through the antenna in the cell 103 once, specifically, through the antenna 102, the table 500 refers to the column in which the number of passes Cpass is “1”.
  • the mobility management unit 203 refers to the second row and the second column of the table 500, and it can be seen that the current use frequency is the frequency f1. Also, the movement management unit 203 refers to the second row and the third column of the table 500 when the number of times of passage Cpass increases by one when it passes through the antenna, more specifically, the antenna 101 once again, to “2”. As a result, the mobility management unit 203 can detect that the mobile station exists in the coverage area of the last antenna in the cell 103 because the use frequency changes to the frequency f2.
  • the mobility management unit 203 can recognize that the cell 103 exists in the cover area of the last antenna 101 that transmits a signal at the currently received frequency f1. As a simpler example, since the number of antennas Cant is “2” and the number of passages Cpass is “1”, the mobility management unit 203 passes the first of the two antennas constituting the cell 103. It can be seen that it can be detected that it is present in the cover area of the second antenna.
  • the mobility management unit 203 of the mobile station 210 exists in the cell of the frequency f1, for example, at the time of handover or reconnection after link disconnection, without receiving a broadcast signal from the base station,
  • the frequency selection can be performed immediately. That is, the mobility management unit 203 of the mobile station 210 can easily determine that the frequency f1 should be selected.
  • the mobile station 220 exists in the cell 113 of the base station 110 and exists in the coverage area of the antenna 112.
  • the frequency used by the base station 110 is the frequency f2.
  • the movement management unit 203 refers to the number of antennas Cant and the number of passes Cpass stored in the storage unit 207.
  • the mobility management unit 203 refers to the row in which the number of antennas Cant is “2” in the table 501 because the number of antennas Cant is “2” in the cell 113.
  • the mobility management unit 203 since the mobility management unit 203 has never passed through the antenna in the cell 113, the mobility management unit 203 refers to a column in the table 501 where the number of passes Cpass is “0”.
  • the mobility management unit 203 refers to the second row and first column of the table 501 and finds that the current use frequency is the frequency f2. Further, when passing through the antenna 112, the movement management unit 203 increases the number of passes Cpass by one to “1”, and refers to the second row and second column of the table 501. As a result, since the use frequency does not change, the mobility management unit 203 can detect that its own mobile station exists in the coverage area of the first antenna in the cell 103. In addition, the mobility management unit 203 can detect that the current mobile station exists in the coverage area of the antenna other than the last antenna in the current cell.
  • the mobility management unit 203 can recognize that the cell 113 is present in the cover area of the first antenna 112 that transmits a signal at the currently received frequency f2. As a simpler example, since the number of antennas Cant is “2” and the number of passages Cpass is “0”, the mobility management unit 203 may not pass any one of the two antennas constituting the cell 113. Obviously, it can be detected that the first antenna is present in the cover area.
  • the mobility management unit 203 of the mobile station 220 Since the mobility management unit 203 of the mobile station 220 knows that it exists in the cell of the frequency f2, the table 501 is stored without receiving a broadcast signal from the base station, for example, at the time of reconnection after link disconnection. By referring to the frequency, it is possible to execute frequency selection immediately. That is, the mobility management unit 203 of the mobile station 220 can determine by simple processing that the frequency f2 should be selected.
  • the mobile station 230 exists at the end of the cell 103 of the base station 100 and exists within the coverage area of the antenna 102.
  • the frequency used by the base station 100 is the frequency f1.
  • the movement management unit 203 refers to the number of antennas Cant and the number of passes Cpass stored in the storage unit 207. Since the number of antennas Cant in the cell 103 is “2”, the mobility management unit 203 refers to the row in which the number of antennas Cant is “2” in the table 500. In addition, since the mobility management unit 203 passes through the antenna in the cell 103 once, specifically, through the antenna 101, the table 500 refers to the column in which the number of passes Cpass is “1”.
  • the mobility management unit 203 refers to the second row and second column of the table 500, and it can be seen that the current use frequency is the frequency f1. Further, when the movement management unit 203 passes through the antenna once more, specifically, the antenna 102 again, the number of passes Cpass increases by one to “2” and refers to the second row and third column of the table 500. As a result, the mobility management unit 203 can detect that the mobile station exists in the coverage area of the last antenna in the cell 103 because the use frequency changes to the frequency f2.
  • the mobility management unit 203 gradually increases the received signal strength from the base station 110, but referring to the second row and third column of the table 500, the cell 113 of the frequency f2 next. It can be seen that it is only necessary to invade. For this reason, the mobility management unit 203 detects that the mobile station is present in the coverage area of the last antenna in the cell 103, and the received signal strength from the base station 110, for example, exceeds the prescribed strength. A handover is performed at the determined timing to enter the cell 113.
  • the mobile station 230 starts communication at the frequency f2 by receiving the broadcast signal transmitted from the antenna 111 constituting the cell 113, and changes the table to be referenced from the table 500 to the table 501.
  • the mobile station 230 receives the broadcast signal from the base station 110 from the antenna 111, it has not yet passed through the antenna 111, so the mobility management unit 203 starts reference from the second row and first column of the table 501.
  • the mobility management unit 203 of the mobile station 230 can grasp the frequency f1 of the existing cell 103 by using the table 500, reconnection occurs when the own mobile station exists at the cell boundary. Even in this case, it is possible to select the frequency of the cell to be connected without performing processing such as cell search. Further, since the mobile station 230 does not compare the received signal power level such as the broadcast signal, a cell having a high received signal power level that does not need to be connected is not erroneously selected.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a process of detecting the coverage area of the antenna in which the mobile station exists in the mobile stations 210 to 230 according to the first embodiment.
  • the mobility management unit 203 refers to the number of antennas Cant stored in the storage unit 207 (step S31), and refers to the number of passes Cpass stored in the storage unit 207 (step S32).
  • the movement management unit 203 refers to the corresponding part of the table indicating the relationship between the number of antennas Cant and the number of passages Cpass (step S33).
  • the mobility management unit 203 among the tables indicating the relationship between the number of antennas Cant and the number of passages Cpass stored in the storage unit 207, corresponds to the number of antennas Cant corresponding to the frequency table used in the current cell. And reference is made to the portion of the number of passes Cpass.
  • the movement management unit 203 checks whether or not the frequency obtained by referring to the table when the number of passes Cpass is counted up by one is different from the current frequency obtained by referring to the table (step S34). .
  • the mobility management unit 203 detects that its own mobile station exists in the coverage area of the last antenna of the current cell (step S35).
  • the mobility management unit 203 detects that its own mobile station exists in the coverage area of the antenna other than the last antenna of the current cell (step S36).
  • the radio communication system 300 is described as a train radio system and the mobile stations 210 to 230 are described as trains, this is merely an example, and the present invention is not limited to this.
  • the mobile stations 210 to 230 may be automobiles, and the antennas 101, 102, 111, and 112 may be applied to a communication system in which the mobile stations 210 to 230 are arranged along a road on which the mobile stations 210 to 230 travel.
  • the base stations 100 and 110 configure the cover area of the base station by the cover areas of the two antennas.
  • the base stations 100 and 110 are configured using one or three or more antennas. You may comprise the coverage area of a base station. The same applies to the following embodiments.
  • the mobile station 210 Since the mobile stations 210 to 230 have the same configuration, the mobile station 210 will be described as an example.
  • the RF unit 201 and the baseband unit 202 are realized by a dedicated IC or the like as described above.
  • the power source 206 is realized by a battery or a power circuit that receives power supplied from an overhead line (not shown in FIG. 1), converts the power into power used in each component, and outputs the power.
  • the storage unit 207 is realized by a memory.
  • the antenna 208 is realized by an antenna element.
  • the movement management unit 203 and the main processing unit 204, that is, the control unit 205 are realized by a processing circuit.
  • the mobile station 210 obtains the number of antennas Cant, detects the passage of the antenna from the signal received from the base station, counts the number of times of passage Cpass, and the mobile station 210 exists using the number of antennas Cant and the number of times of passage Cpass. And a processing circuit for detecting the antenna coverage area.
  • the processing circuit may be dedicated hardware, or a processor and a memory that execute a program stored in the memory.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example in which the processing circuit 80 included in the mobile station 210 according to the first embodiment is configured using a CPU and a memory.
  • the processing circuit 80 includes a processor 81 that executes a program stored in the memory 82, a memory 82 that stores information such as a program executed by the processor 81, an input interface 83 to which data and the like are input from other configurations, and others
  • the output interface 84 for outputting data or the like to the configuration is provided, and each is connected by a system bus 85.
  • each function of the processing circuit included in the mobile station 210 is realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. Software or firmware is described as a program and stored in the memory 82.
  • the processor 81 reads out and executes the program stored in the memory 82, thereby realizing each function. That is, when the mobile management unit 203 and the main processing unit 204 are executed by the processing circuit 80, the mobile station 210 detects the number of antennas Cant, detects the passage of the antenna from the signal received from the base station, and passes through.
  • the processor 81 may be a processing device, an arithmetic device, a microprocessor, a microcomputer, a CPU (Central Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), or the like.
  • the memory 82 is, for example, a nonvolatile or volatile semiconductor memory such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable ROM), EEPROM (Electrically EPROM), Magnetic disks, flexible disks, optical disks, compact disks, mini disks, DVDs (Digital Versatile Discs), etc. are applicable.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example in which the processing circuit 80 included in the mobile station 210 according to the first embodiment is configured with dedicated hardware.
  • the processing circuit 86 shown in FIG. 11 includes, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and an FPGA. (Field Programmable Gate Array) or a combination of these.
  • Each function of the mobile station 210 may be realized by the processing circuit 86 for each function, or each function may be realized by the processing circuit 86 collectively.
  • each function of the mobile station 210 may be realized by dedicated hardware, and a part may be realized by software or firmware.
  • the processing circuit can realize the above-described functions by dedicated hardware, software, firmware, or a combination thereof.
  • the configuration of the mobile stations 210 to 230 has been described, the configuration of the base stations 100 and 110 is the same. That is, of the base stations 100 and 110, the mobile station management unit 105 can be realized by a processing circuit as shown in FIGS.
  • mobile stations 210 to 230 detect passage of antennas that constitute cells of base stations 100 and 110 based on changes in the frequency of received signals. In addition, by managing the number of times the antenna passes, it is possible to easily detect the antenna coverage area of the own mobile station in the cell. In addition, the mobile stations 210 to 230 can determine which cell should be connected to, that is, which frequency should be connected with reference to a table internally managed. The mobile stations 210 to 230 do not need to detect a frequency offset as in the prior art, and do not need GPS (Global Positioning System) position information, etc., and based on information broadcast from the base station or antenna, It is possible to detect the cover area.
  • GPS Global Positioning System
  • the mobile stations 210 to 230 can detect the cover area where the mobile station is present by simple processing while reducing the arithmetic processing compared to the conventional one. Further, the mobile stations 210 to 230 can realize quick cell selection, that is, frequency selection that does not require processing such as measurement and comparison of the frequency of the received signal. This is an effective means that can shorten the time required to select an appropriate base station, particularly when quick reconnection is required in a system in which an emergency signal or the like is transmitted.
  • the notification signal in the wireless communication system 300 since only the notification signal in the wireless communication system 300 is used, even when the system configuration such as the number of antennas Cant changes, only the number of antennas Cant stored on the base stations 100 and 110 side needs to be changed. .
  • the case where the system configuration is changed is, for example, a case where an antenna is added. Since the mobile stations 210 to 230 do not need to be changed, the maintenance load can be reduced.
  • the radio communication system 300 is not limited to the one shown in FIG. 1, and can be applied to, for example, a multi-station simultaneous transmission system in which a plurality of base stations constitute one large cell.
  • the frequency does not need to be a system that repeats two frequencies, and it does not depend on how many of the components shown in FIG.
  • the mobile stations 210 to 230 calculate the transmission frequency of the base station from the highest frequency and the lowest frequency of the signals observed in the past, the method of grasping the transmission frequency is not limited to this.
  • the deviation from the transmission frequency can be reduced by a method such as using a highly accurate transmitter, so that the transmission frequency can be grasped without observing the maximum frequency and the minimum frequency. is there.
  • a train radio system has been described as an example of the radio communication system 300, it is obvious that the mobile stations 210 to 230 need not be trains. Further, it is obvious that the antenna passage detection method based on the frequency change shown in the first embodiment can be applied not only to the wireless communication system 300 illustrated in FIG. 1 of the first embodiment.
  • Embodiment 2 FIG. In Embodiment 2, base stations 100 and 110 use directional antennas. A different part from Embodiment 1 is demonstrated.
  • FIG. 12 is a diagram of a configuration example of the wireless communication system 300a according to the second embodiment.
  • the wireless communication system 300a includes base stations 100 and 110, antennas 101a and 102a connected to the base station 100, antennas 111a and 112a connected to the base station 110, and mobile stations 210 to 230.
  • radio communication system 300a is a train radio system, and mobile stations 210 to 230 are trains.
  • the antennas 101a, 102a, 111a, and 112a are assumed to be arranged along rails that are travel routes of the mobile stations 210 to 230 that are trains.
  • the base station 100 uses a cell 103a configured from the cover areas of the two antennas 101a and 102a as the cover area.
  • the base station 100 transmits signals having the same content at the same frequency from the antennas 101a and 102a.
  • Base station 100 transmits signals from antennas 101a and 102a at frequency f1.
  • the antennas 101a and 102a are directional antennas.
  • the base station 110 sets a cell 113a configured by the cover areas of the two antennas 111a and 112a as a cover area.
  • the base station 110 transmits signals having the same content at the same frequency from the antennas 111a and 112a.
  • the base station 110 transmits signals from the antennas 111a and 112a at the frequency f2.
  • the antennas 111a and 112a are directional antennas.
  • the configurations of mobile stations 210 to 230 and base stations 100 and 110 are the same as those in the first embodiment.
  • the base station 100 is connected to the antennas 101a and 102a via the ODU 109 not shown in FIG.
  • the base station 110 is connected to the antennas 111a and 112a via the ODU 109 not shown in FIG.
  • Base stations 100 and 110 are different from those in the first embodiment in the antennas to be connected.
  • the mobile stations 210 to 230 detect the passage of the antenna based on the change in the reception frequency of the signals from the base stations 100 and 110.
  • mobile stations 210 to 230 detect passage of an antenna based on fluctuations in received signal power levels of signals received from base stations.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the directivities of the antennas 101a, 102a, 111a, and 112a of the wireless communication system 300a according to the second embodiment and the received signal power level strength of signals from the respective antennas in the mobile stations 210 to 230.
  • the antennas 101a, 102a, 111a, and 112a are antennas having directivity on the right side in FIG. That is, the cover areas of the antennas 101a, 102a, 111a, and 112a are on the right side of the installation position of each antenna in FIG. In mobile stations 210 to 230, on the right side of each antenna, the strength of the received signal power level increases as the distance from each antenna increases.
  • the mobile stations 210 to 230 cannot receive a signal from the nearest antenna on the left side of each antenna even if they are close to each antenna, and receive a signal from a distant antenna on the left side of the mobile station. As a result, the intensity of the received signal power level is reduced.
  • FIG. 14 is a diagram showing the transition of the received signal power level strength of the signals from the antennas 101a and 102a accompanying the movement of the mobile station 210 in the wireless communication system 300a according to the second embodiment.
  • the mobile station 210 is moving from the right side to the left side.
  • the distance to the antenna 102a becomes shorter with movement, that is, with the passage of time while the mobile station 210 exists in the cover area of the antenna 102a, so that the received signal power level gradually increases.
  • the mobile station 210 passes through the antenna 102a, the mobile station 210 moves out of the cover area of the antenna 102a and exists in the cover area of the adjacent antenna 101a.
  • the received signal power level is greatly reduced in the mobile station 210.
  • the mobile station 210 detects the passage of the antenna when the absolute value of the fluctuation of the received signal power level at this time exceeds a predetermined threshold value.
  • the mobile station 210 moves, that is, with the passage of time while it is in the coverage area of the antenna 101a. Since the distance to the antenna 101a becomes longer, the received signal power level gradually decreases.
  • the mobile station 210 passes the antenna 102a, the mobile station 210 enters the cover area of the antenna 102a and exists in the cover area of the antenna 102a. At this time, since the distance between the mobile station 210 and the antenna 102a is short, the received signal power level rapidly increases in the mobile station 210.
  • the mobile station 210 detects the passage of the antenna when the absolute value of the fluctuation of the received signal power level at this time exceeds a predetermined threshold value.
  • a process in which the mobile stations 210 to 230 detect the passage of the antenna in the cell of the connected base station will be described.
  • a signal from a base station received by antenna 208 is transmitted to main processing section 204 via RF section 201 and baseband section 202.
  • the main processing unit 204 acquires information on the received signal power level of the received signal from the baseband unit 202 each time, and stores information on the received signal power level. Further, the main processing unit 204 calculates and stores an average received signal power level that is an average value of the received signal power levels of the latest several times for the received signal power level of the received signal.
  • the main processing unit 204 compares the average received signal power level stored internally or in the storage unit 207 with the latest received signal power level.
  • the main processing unit 204 detects the fluctuation of the received signal power level when the absolute value of the difference between the average received signal power level and the latest received signal power level exceeds a predetermined threshold, thereby passing the antenna Is detected.
  • FIG. 15 is a flowchart showing processing in which the mobile stations 210 to 230 according to the second embodiment detect the passage of the antenna in the cell of the connected base station.
  • the main processing unit 204 receives a signal from the base station via the antenna 208, the RF unit 201, and the baseband unit 202 (step S41).
  • the main processing unit 204 calculates and stores the difference between the latest received signal power level received this time and the calculated average received signal power level (step S42). Note that the main processing unit 204 may subtract the average received signal power level from the latest received signal power level or calculate the average received signal power level in calculating the difference between the latest received signal power level and the average received signal power level. The latest received signal power level may be subtracted from the power level.
  • the main processing unit 204 may store a difference value, which is a calculated difference value, in the storage unit 207 or may be stored in a memory in the main processing unit 204 (not shown). The main processing unit 204 calculates a difference between the latest received signal power level and the average received signal power level every time a signal is received from the base station.
  • the main processing unit 204 determines whether or not the absolute value of the calculated difference value is greater than or equal to a predetermined threshold value (step S43). When the absolute value of the calculated difference value is equal to or greater than the threshold (step S43: Yes), the main processing unit 204 counts up the number of times of passage Cpass by assuming that the antenna has passed in the connected base station cell. (Step S44). The main processing unit 204 stores the updated passage number Cpass in the storage unit 207 and updates the information on the passage number Cpass in the storage unit 207 (step S45). Further, as shown in FIG. 14, the main processing unit 204 clears the average received signal power level that has been calculated and stored because the received signal power level differs greatly before and after the passage of the antenna is detected (step S120). S46). In this case, the main processing unit 204 may temporarily store the latest received signal power level this time as the average received signal power level for the next processing.
  • step S43 the main processing unit 204 assumes that the antenna has not been detected in the cell of the connected base station, The average received signal power level is calculated using the received signal power level, and the stored average received signal power level is updated (step S47).
  • the main processing unit 204 detects the passage of the antenna based on the transition of the received signal power level of the received signal.
  • the mobile stations 210 to 230 detect the passage of the antenna in the cell of the connected base station based on the change in the received signal power level, and count up the number of passes Cpass. It is possible to grasp the number of times the antenna passes in the cell.
  • the timing at which mobile stations 210 to 230 determine that they have passed through the antenna is different from that in Embodiment 1, and in mobile communication system 300a shown in FIG. It is when it passes through the installed point.
  • the method for managing the coverage area of the antenna in which the mobile station exists is the same as in the first embodiment.
  • mobile stations 210 to 230 detect the passage of antennas constituting the cells of base stations 100 and 110 based on fluctuations in received signal power levels. In addition, by managing the number of times the antenna passes, it is possible to easily detect the antenna coverage area of the cell in which the mobile station is present. Thereby, mobile stations 210 to 230 can obtain the same effects as in the first embodiment.
  • the main processing unit 204 may detect the passage of the antenna only when it detects a change in the sign of the reception frequency and detects a change in the received signal power level.
  • the passing of the antenna may be detected when only one of the change of the frequency sign or the fluctuation of the received signal power level is detected.
  • the main processing unit 204 may adaptively switch between the two antenna passage determination criteria. Further, it is obvious that the antenna passing detection method based on the variation of the received signal power level shown in the second embodiment can be applied not only to the radio communication system 300a illustrated in FIG. 12 of the second embodiment.
  • Embodiment 3 The radio communication system 300a according to the second embodiment detects an antenna passing when the mobile stations 210 to 230 travel in one direction.
  • an antenna passage detection method when the mobile station 230 travels in the reverse direction from the middle in the cell 103a formed by the base station 100 will be described.
  • the mobile station 230 resets the number of passes Cpass when the traveling direction is reversed, and realizes an appropriate count of the number of times the antenna passes even when traveling in the reverse direction.
  • FIG. 16 is a diagram of a configuration example of the wireless communication system 300a according to the third embodiment.
  • FIG. 16 is obtained by extracting the base station 100, the antennas 101a and 102a, and the mobile station 230 from FIG.
  • FIG. 16 shows a state in which the mobile station 230 changes the traveling direction to the left direction 401 in the reverse direction after traveling in the right direction 400.
  • the mobile station 230 exists in the cover area of the antenna 102a in the cell 103a.
  • the mobile station 230 After traveling in the right direction 400, the mobile station 230 starts traveling in the reverse direction, that is, the left direction 401. In this case, since the mobile station 230 moves closer to the antenna 102a every moment, the received signal power level increases as time elapses according to the transition of the received signal power level shown in FIG. .
  • the main processing unit 204 of the mobile station 230 stores a plurality of values of the average received signal power level in the past, the transition of the average received signal power level has changed from falling to rising. It can be detected that the traveling direction of the station has changed to the opposite direction. For example, the main processing unit 204 calculates an average received signal power level that is an average value of the received signal power levels for a specified number of times, and based on the transition of the average received signal power level, the traveling direction of the mobile station is determined. Detects change in the reverse direction.
  • the method for calculating the average received signal power level in main processing section 204 may be the same as in the second embodiment.
  • the main processing unit 204 When the main processing unit 204 detects that the traveling direction of the mobile station has changed in the reverse direction, the main processing unit 204 resets the information on the number of passes Cpass stored in the storage unit 207 according to the following equation (1): A new passage count Cpass is set and written in the storage unit 207 to be updated.
  • the number of times of passage Cpass ′ is determined by the mobile station in the row indicating the number of corresponding antennas Cant in the table 500 shown in FIG. 7 or the table 501 shown in FIG. It shows the number of antennas in a cell in which the antenna constituting the existing cover area is transmitting the same frequency.
  • the antenna 102a is the first antenna constituting the cell 103a.
  • the mobile station 230 actually has never passed through the antenna constituting the cell 103a.
  • FIG. 17 is a flowchart of a process for detecting a change in the traveling direction in the mobile station 230 according to the third embodiment.
  • the mobility management unit 203 calculates the average received signal power level (step S51).
  • the process of calculating the average received signal power level in the movement management unit 203 may be the same as the process of step S46 or step S47 in the flowchart of FIG. 15 of the second embodiment.
  • the mobility management unit 203 compares the latest average received signal power level with the past average received signal power level (step S52). If the transition of the latest average received signal power level changes with respect to the past average received signal power level (step S53: Yes), the mobility management unit 203 determines that the traveling direction of the mobile station has changed in the reverse direction. Determination is made (step S54). In this case, the movement management unit 203 updates the number of passes Cpass according to the equation (1) as described above (step S55), stores the updated number of passes Cpass in the storage unit 207, and sets the number of passes Cpass in the storage unit 207. Information is updated (step S56).
  • step S53 if the transition of the latest average received signal power level has not changed with respect to the past average received signal power level (step S53: No), the mobility management unit 203 has the same traveling direction of the mobile station. That is, it is determined that the direction has not changed in the reverse direction (step S57). The movement management unit 203 ends without performing the processing of step S55 and step S56.
  • mobile station 230 detects a trend change in the average received signal power level, so that the traveling direction of the mobile station is reverse. It is possible to easily detect that the change has occurred. Thereby, the mobile station 230 can appropriately update the number of passages Cpass. Although the mobile station 230 has been described, the mobile station 210 and 220 can perform the same operation.
  • the wireless communication system 300a that simultaneously realizes the detection method of the change in the traveling direction of the mobile station shown in the third embodiment and the antenna passage detection method shown in the second embodiment can be constructed. It is obvious that the present invention is not limited to the wireless communication system 300a illustrated in FIG.
  • the configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

Abstract

１つまたは複数のアンテナのカバーエリアにより基地局のカバーエリアであるセルが構成され、アンテナが移動局の走行経路に沿って配置された無線通信システムにおいて、基地局からの信号を受信する移動局（２１０）であって、基地局から受信した報知信号に含まれる基地局においてセルを構成するアンテナの数を示すアンテナ数、およびセルにおいて自移動局がアンテナの通過を検出した回数を示す通過回数に基づいて、自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出する制御部（２０５）と、アンテナ数および通過回数を記憶する記憶部（２０７）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、基地局との間で無線通信を行う移動局、基地局、無線通信システムおよび通信方法に関する。
　従来、基地局および移動局が無線通信を行う通信システムにおいて基地局が広いエリアをカバーする場合、移動局では、基地局から離れるにつれて受信電力レベルが低下し、無線品質が低下していく問題がある。このような問題に対し、隣接する複数の基地局またはアンテナから同じデータを送信するサイトダイバーシチによって、移動局での無線品質を維持しつつ、基地局ではカバーエリアすなわちセルを拡大することが可能になる。移動局が高速で移動する環境においては、ハンドオーバによる移動局の通信瞬断を抑えるためにセルの拡大が必要となるため、サイトダイバーシチは有効な技術である。
　移動体が高速で移動する場合、移動局では、複数の基地局またはアンテナのカバーエリアから構成されるセルのオーバラップ区間に存在できる時間が短くなり、素早いハンドオーバが求められる。そのため、移動局は、セルエッジを迅速に検出するため、自局がセル内のどの基地局またはアンテナがカバーするエリア内に存在しているかを把握していることが好ましい。特許文献１には、複局同時送信システムにおいて、各基地局が、異なる値だけキャリア周波数をオフセットして信号を送信し、無線移動局が、受信信号のオフセットを検出して自局が存在するゾーンすなわち基地局のカバーエリアを検出する技術が開示されている。
特開２００１－３２６９５９号公報
　しかしながら、上記従来の技術によれば、無線移動局は、基地局ごとの周波数オフセットを識別する都度、受信周波数の補正が必要となる。そのため、列車無線システムなどの高速移動体に適用する場合、ある基地局の周波数オフセットを識別する前にハンドオーバが発生し、受信周波数の補正が間に合わない可能性がある、という問題があった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、演算処理を低減しつつ、自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出可能な移動局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、１つまたは複数のアンテナのカバーエリアにより基地局のカバーエリアであるセルが構成され、アンテナが移動局の走行経路に沿って配置された無線通信システムにおいて、基地局からの信号を受信する移動局である。移動局は、基地局から受信した報知信号に含まれる基地局においてセルを構成するアンテナの数を示すアンテナ数、およびセルにおいて自移動局がアンテナの通過を検出した回数を示す通過回数に基づいて、自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出する制御部を備える。また、移動局は、アンテナ数および通過回数を記憶する記憶部を備えることを特徴とする。
　本発明にかかる移動局は、演算処理を低減しつつ、自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出できる、という効果を奏する。
実施の形態１にかかる無線通信システムの構成例を示す図 実施の形態１にかかる移動局の構成例を示すブロック図 実施の形態１にかかる基地局の構成例を示すブロック図 実施の形態１にかかる基地局において報知信号を送信する処理を示すフローチャート 実施の形態１にかかる移動局においてアンテナ数の情報を取得する処理を示すフローチャート 実施の形態１にかかる移動局が、接続している基地局のセルにおいてアンテナの通過を検出する処理を示すフローチャート 実施の形態１にかかる移動局の記憶部が記憶している、接続している基地局が使用する周波数が周波数ｆ１のときのアンテナ数および通過回数の関係を示すテーブルの例を示す図 実施の形態１にかかる移動局の記憶部が記憶している、接続している基地局が使用する周波数が周波数ｆ２のときのアンテナ数および通過回数の関係を示すテーブルの例を示す図 実施の形態１にかかる移動局において自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出する処理を示すフローチャート 実施の形態１にかかる移動局が備える処理回路をプロセッサおよびメモリを用いて構成する場合の例を示す図 実施の形態１にかかる移動局が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の例を示す図 実施の形態２にかかる無線通信システムの構成例を示す図 実施の形態２にかかる無線通信システムのアンテナの指向性および移動局における各アンテナからの信号の受信信号電力レベルの強度を示す図 実施の形態２にかかる無線通信システムにおいて移動局の移動に伴うアンテナからの信号の受信信号電力レベルの強度の推移を示す図 実施の形態２にかかる移動局が、接続している基地局のセルにおいてアンテナの通過を検出する処理を示すフローチャート 実施の形態３にかかる無線通信システムの構成例を示す図 実施の形態３にかかる移動局において走行方向の変化を検出する処理を示すフローチャート
　以下に、本発明の実施の形態にかかる移動局、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、本発明の実施の形態１にかかる無線通信システム３００の構成例を示す図である。無線通信システム３００は、基地局１００，１１０と、基地局１００と接続するアンテナ１０１，１０２と、基地局１１０と接続するアンテナ１１１，１１２と、移動局２１０，２２０，２３０と、を備える。本実施の形態では、一例として、無線通信システム３００は列車無線システムとし、移動局２１０～２３０は列車とする。移動局２１０～２３０は、実際には列車に搭載された通信装置によって、基地局１００，１１０と通信を行う。アンテナ１０１，１０２，１１１，１１２は、列車である移動局２１０～２３０の走行経路であるレールに沿って配置されているものとする。
　基地局１００は、２つのアンテナ１０１，１０２のカバーエリアから構成されるセル１０３をカバーエリアとする。基地局１００は、アンテナ１０１，１０２から同一周波数で同一内容の信号を送信する。基地局１００は、周波数ｆ１でアンテナ１０１，１０２から信号を送信する。実施の形態１ではアンテナ１０１，１０２は無指向性アンテナとする。
　基地局１１０は、２つのアンテナ１１１，１１２のカバーエリアから構成されるセル１１３をカバーエリアとする。基地局１１０は、アンテナ１１１，１１２から同一周波数で同一内容の信号を送信する。基地局１１０は、周波数ｆ２でアンテナ１１１，１１２から信号を送信する。実施の形態１ではアンテナ１１１，１１２は無指向性アンテナとする。
　無線通信システム３００は、図１の例では２つの基地局１００，１１０を備えているが、３つ以上の基地局を備えていてもよい。例えば、無線通信システム３００において、基地局１１０の右側に基地局１２０，１３０が設置されている場合、基地局１１０の右隣の基地局１２０は周波数ｆ１で信号を送信し、基地局１２０の右隣の基地局１３０は周波数ｆ２で信号を送信し、複数の基地局が交互に異なる周波数で信号を送信するものとする。なお、無線通信システム３００では、複数の基地局において、２つの周波数を繰り返して交互に使用する場合に限定せず、１つの周波数のみを使用してもよいし、３つ以上の周波数を繰り返して使用してもよい。
　図１において、移動局２１０，２２０は図１の左方向を順方向として走行し、移動局２３０は図１の右方向を順方向として走行する。なお、移動局２３０はセル１０３の端に存在し、セル１０３からセル１１３へハンドオーバする方向に走行している。以降、移動局２１０～２３０を総称する場合、移動局群２００と称する。
　移動局２１０～２３０の構成について説明する。図２は、実施の形態１にかかる移動局２１０の構成例を示すブロック図である。移動局２１０～２３０は同一構成のため、移動局２１０を例にして構成を説明する。移動局２１０は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）部２０１と、ベースバンド部２０２と、移動管理部２０３と、メイン処理部２０４と、電源２０６と、記憶部２０７と、アンテナ２０８と、を備える。なお、移動管理部２０３およびメイン処理部２０４によって制御部２０５を構成する。
　ＲＦ部２０１は、ベースバンド部２０２からのベースバンド信号の変調、および、アンテナ２０８で受信された信号のベースバンド信号への復調などを行う。ＲＦ部２０１は、例えば、汎用のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）で実現される。
　ベースバンド部２０２は、送信する信号の変調およびＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換、および、ＲＦ部２０１で復調されたベースバンド信号のＤ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ）変換および復調など、ＯＳＩ（Ｏｐｅｎ　ＳＹＳＴＥＭＳ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）参照モデルのレイヤ２，３に相当する処理を行う。ベースバンド部２０２は、例えば、汎用のＩＣで実現される。
　移動管理部２０３は、自移動局の移動を管理する機能部であり、例えば、自移動局が存在する基地局またはアンテナのカバーエリアを管理する。
　メイン処理部２０４は、自移動局の移動管理を除くアプリケーション処理を行う機能部であり、本実施の形態において特徴的な処理である後述するアンテナ通過の検知を行う。
　電源２０６は、移動局２１０の各部に電力を供給する。
　記憶部２０７は、メイン処理部２０４の制御により、自移動局と接続する基地局から取得した同一信号を送信してセルを構成するアンテナの数の情報を示すアンテナ数Ｃａｎｔ、および、自移動局がセルで通過したアンテナの数の情報を示す通過回数Ｃｐａｓｓなどを記憶する。
　アンテナ２０８は、基地局１００，１１０との間で信号を送受信する。なお、図２では、移動局２１０は、アンテナ２０８を１つのみ備えているが、例えば、全ての周波数を１つのアンテナ２０８で送受信してもよいし、１つの周波数のみを送受信するアンテナ２０８を複数備えていてもよい。
　移動局２１０において、制御部２０５は、基地局１００，１１０から受信した報知信号に含まれるアンテナ数Ｃａｎｔ、および通過回数Ｃｐａｓｓに基づいて、自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出する。
　基地局１００，１１０の構成について説明する。図３は、実施の形態１にかかる基地局１００の構成例を示すブロック図である。基地局１００，１１０は同一構成のため、基地局１００を例にして構成を説明する。基地局１００は、ＩＤＵ（Ｉｎ　Ｄｏｏｒ　Ｕｎｉｔ）１０４と、移動局管理部１０５と、電源１０６と、記憶部１０７と、を備える。
　ＩＤＵ１０４は、自基地局と接続している移動局に送信する無線信号を光信号に変換し、光ケーブル１０８およびＯＤＵ（Ｏｕｔ　Ｄｏｏｒ　Ｕｎｉｔ）１０９経由でアンテナ１０１，１０２に出力する。
　移動局管理部１０５は、自基地局と接続している移動局の管理を行い、データを送信する際の宛先判断などを行う。
　電源１０６は、基地局１００の各部に電力を供給する。
　記憶部１０７は、自基地局のセル１０３を構成するアンテナ１０１，１０２の本数の情報を示すアンテナ数Ｃａｎｔの情報を記憶している。記憶部１０７は、具体的にアンテナ数Ｃａｎｔとして「２」を記憶している。なお、図１に示す無線通信システム３００の例では、基地局１１０の記憶部１０７が記憶しているアンテナ数Ｃａｎｔも「２」となる。
　光ケーブル１０８は、ＩＤＵ１０４とＯＤＵ１０９とを接続する通信線である。ＯＤＵ１０９は、光ケーブル１０８を介してＩＤＵ１０４から受信した光信号を無線信号に変換し、アンテナ１０１およびアンテナ１０２へそれぞれ転送する。図１では、実際には基地局１００とアンテナ１０１，１０２との間、および基地局１１０とアンテナ１１１，１１２との間にはＯＤＵ１０９が配置されているが、ＯＤＵ１０９の記載は省略している。なお、図３では光ケーブル１０８およびＯＤＵ１０９は基地局１００の外部の構成としているが、光ケーブル１０８およびＯＤＵ１０９を含めて基地局１００として扱ってもよい。
　基地局１００は、自基地局と接続している移動局に対して、アンテナ１０１，１０２を介して周波数ｆ１で報知する報知信号に、アンテナ数Ｃａｎｔを含めて送信する。同様に、基地局１１０は、自基地局と接続している移動局に対して、アンテナ１１１，１１２を介して周波数ｆ２で報知する報知信号に、アンテナ数Ｃａｎｔを含めて送信する。
　つづいて、移動局２１０～２３０において、接続する基地局のセルにおいてアンテナの通過を検出する処理について説明する。まず、移動局２１０～２３０がアンテナ数Ｃａｎｔの情報を取得するまでの処理について説明する。
　基地局１００では、移動局管理部１０５が、記憶部１０７からアンテナ数Ｃａｎｔを取得する。移動局管理部１０５は、ＩＤＵ１０４、光ケーブル１０８、およびＯＤＵ１０９を経由して、アンテナ１０１，１０２から、アンテナ数Ｃａｎｔを含む報知信号を、セル１０３内で自基地局と接続している移動局に送信する。また、基地局１１０では、移動局管理部１０５が、記憶部１０７からアンテナ数Ｃａｎｔを取得する。移動局管理部１０５は、ＩＤＵ１０４、光ケーブル１０８、およびＯＤＵ１０９を経由して、アンテナ１１１，１１２から、アンテナ数Ｃａｎｔを含む報知信号を、セル１１３内で自基地局と接続している移動局に送信する。
　移動局２１０～２３０は、自移動局が存在するセルの基地局との接続を確立することで報知信号を受信し、ベースバンド部２０２で受信した報知信号の受信処理をすることで報知信号に含まれるアンテナ数Ｃａｎｔを取得する。これにより、移動局２１０～２３０は、自移動局が接続する基地局に接続されるアンテナの数、すなわち、自移動局が存在するセルのアンテナの数を示すアンテナ数Ｃａｎｔを取得する。移動局２１０～２３０において、メイン処理部２０４は、取得したアンテナ数Ｃａｎｔを記憶部２０７に記憶させる。
　具体的に、基地局１００，１１０は、例えば、報知信号のフレームフォーマットにおいて決められた領域に格納されるビット列により、アンテナ数Ｃａｎｔの情報を含めて報知信号を送信する。移動局２１０～２３０は、報知信号のフレームフォーマットにおいて決められた領域に格納されるビット列の情報を解析することで、アンテナ数Ｃａｎｔを取得する。移動局２１０～２３０は、接続する基地局が変わるまで、すなわち、ハンドオーバにより異なる周波数での送受信を開始するまで、アンテナ数Ｃａｎｔを更新せずに記憶する。
　なお、移動局２１０～２３０では、基地局１００，１１０からの信号を受信する場合、詳細には、基地局１００，１１０と接続するアンテナから送信された信号を受信することになる。具体的に、移動局２１０～２３０は、基地局１００からの信号は、アンテナ１０１，１０２から送信された信号を受信することになる。同様に、移動局２１０～２３０は、基地局１１０からの信号は、アンテナ１１１，１１２から送信された信号を受信することになる。以降の説明において、移動局２１０～２３０が信号を受信する場合、便宜的に基地局１００，１１０からの信号を受信すると記載し、アンテナから送信された信号を受信したとは記載しない場合がある。
　図４は、実施の形態１にかかる基地局１００において報知信号を送信する処理を示すフローチャートである。基地局１００，１１０の動作は同様のため、基地局１００を例にして説明する。基地局１００では、移動局管理部１０５が、記憶部１０７からアンテナ数Ｃａｎｔを読み出す（ステップＳ１）。移動局管理部１０５は、アンテナ数Ｃａｎｔを含む報知信号を生成し（ステップＳ２）、ＩＤＵ１０４、光ケーブル１０８、およびＯＤＵ１０９を経由して、アンテナ１０１，１０２から報知信号を送信する（ステップＳ３）。
　図５は、実施の形態１にかかる移動局２１０においてアンテナ数Ｃａｎｔの情報を取得する処理を示すフローチャートである。移動局２１０～２３０の動作は同様のため、移動局２１０を例にして説明する。移動局２１０では、アンテナ２０８、ＲＦ部２０１、およびベースバンド部２０２経由で、メイン処理部２０４が、基地局１００からの報知信号を受信する（ステップＳ１１）。メイン処理部２０４は、報知信号からアンテナ数Ｃａｎｔの情報を抽出し（ステップＳ１２）、アンテナ数Ｃａｎｔを記憶部２０７に記憶させる（ステップＳ１３）。メイン処理部２０４は、自移動局がハンドオーバするごとにハンドオーバ先の基地局から受信した報知信号からアンテナ数を抽出し、記憶部２０７に記憶されたアンテナ数Ｃａｎｔを更新するものとする。
　つぎに、移動局２１０～２３０が、接続する基地局のセルにおいてアンテナの通過を検出する処理について説明する。
　移動局２１０～２３０は、自移動局が存在するセルにおけるアンテナの通過回数Ｃｐａｓｓの情報を、記憶部２０７に記憶している。通過回数Ｃｐａｓｓの初期値は「０」である。移動局２１０～２３０は、ハンドオーバの完了に伴い通過回数Ｃｐａｓｓを初期値の「０」に設定し、ハンドオーバ先のセルでアンテナを通過する度に通過回数Ｃｐａｓｓを１ずつカウントアップする。
　本実施の形態における移動局２１０～２３０の特徴として、移動局２１０～２３０は、ドップラシフトを利用して、すなわち、アンテナ２０８で受信する基地局１００，１１０からの信号の周波数の変化を検出することでセルにおいてアンテナの通過を検出し、通過回数Ｃｐａｓｓを１カウントアップする。ドップラシフトは、移動局２１０～２３０において、発信源、図１の例ではアンテナ１０１，１０２，１１１，１１２に近づくときに受信する信号の周波数である受信周波数が、発信源が送信する信号の周波数である発信周波数よりも高くなり、発信源から遠ざかるときに受信する信号の受信周波数が発信周波数よりも低くなる現象である。移動局２１０～２３０では、このドップラシフトの現象を利用し、受信周波数と発信周波数との大小関係が逆転する点を検出することで、発信源であるアンテナの通過を検出する。
　具体的に、移動局２１０～２３０では、アンテナ２０８で受信した基地局からの信号、詳細には基地局と接続するアンテナからの信号はＲＦ部２０１およびベースバンド部２０２経由でメイン処理部２０４に送信される。移動局２１０～２３０において、メイン処理部２０４は、受信した信号の受信周波数の情報を都度ベースバンド部２０２から取得しており、受信周波数の最高周波数および最低周波数の有効値をそれぞれ観測して更新する。メイン処理部２０４は、最高周波数および最低周波数の観測について、一定時間、例えば、自移動局が１０個のアンテナを通過するまでの間行う。メイン処理部２０４は、観測終了後、最後に保持している最高周波数および最低周波数から中間の周波数を算出し、算出した中間の周波数を発信周波数とする。メイン処理部２０４は、発信周波数を基準にして、基地局、詳細には基地局と接続するアンテナから受信した信号の受信周波数が、発信周波数より高い周波数から低い周波数に変わったことを検出することで、アンテナの通過を検出する。
　図６は、実施の形態１にかかる移動局２１０～２３０が、接続している基地局のセルにおいてアンテナの通過を検出する処理を示すフローチャートである。移動局２１０～２３０では、アンテナ２０８、ＲＦ部２０１、およびベースバンド部２０２を介して、メイン処理部２０４が基地局からの信号を受信する（ステップＳ２１）。
　メイン処理部２０４は、受信周波数と発信周波数との差分を計算して記憶する（ステップＳ２２）。メイン処理部２０４は、受信周波数と発信周波数との差分の計算では、受信周波数から発信周波数を減算してもよいし、発信周波数から受信周波数を減算してもよい。メイン処理部２０４は、算出した差分の値である差分値を記憶部２０７に記憶してもよいし、図示しないメイン処理部２０４内のメモリに記憶してもよい。メイン処理部２０４は、基地局から信号を受信する度に、受信周波数と発信周波数との差分を計算する。
　メイン処理部２０４は、算出した差分値の符号と内部または記憶部２０７で記憶している前回算出した差分値の符号とを比較し、今回算出した差分値の符号が前回算出した差分値の符号と同じか否かを判断する（ステップＳ２３）。メイン処理部２０４は、具体的に、前回算出した差分値の符号が正で今回算出した差分値の符号が正の場合、または、前回算出した差分値の符号が負で今回算出した差分値の符号が負の場合、符号が同じと判断する。一方、メイン処理部２０４は、前回算出した差分値の符号が正で今回算出した差分値の符号が負の場合、または、前回算出した差分値の符号が負で今回算出した差分値の符号が正の場合、符号が異なると判断する。
　メイン処理部２０４は、比較した２つの差分値の符号が異なっている場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）、接続している基地局のセルにおいてアンテナの通過を検知したとして、通過回数Ｃｐａｓｓを１つカウントアップする（ステップＳ２４）。メイン処理部２０４は、更新した通過回数Ｃｐａｓｓを記憶部２０７に記憶させ、記憶部２０７の通過回数Ｃｐａｓｓの情報を更新する（ステップＳ２５）。一方、メイン処理部２０４は、比較した２つの差分値の符号が同じ場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、接続している基地局のセルにおいてアンテナの通過を検知していないとして、ステップＳ２４およびステップＳ２５の処理をせず終了する。
　このように、メイン処理部２０４は、受信した信号の周波数である受信周波数と、アンテナから送信されたときの信号の周波数である発信周波数との差分に基づいて、アンテナの通過を検出する。以上の処理により、移動局２１０～２３０は、ドップラシフトによる周波数の変化に基づいて、接続している基地局のセルにおいてアンテナの通過を検出し、通過回数Ｃｐａｓｓをカウントアップしていくことで、セルにおいてアンテナの通過回数を把握することができる。なお、本実施の形態において、移動局２１０～２３０がアンテナを通過したと判断するタイミングは、図１に示す無線通信システム３００において、移動局２１０～２３０が各アンテナの設置されている地点を通過したときではない。移動局２１０～２３０がアンテナを通過したと判断するタイミングは、移動局２１０～２３０において、各アンテナが設置されている地点を通過後、アンテナからの信号の受信周波数が発信周波数よりも小さくなったタイミングとなる。
　つぎに、移動局２１０～２３０が、自移動局が接続している基地局のセルにおいて、自移動局が存在するアンテナのカバーエリアの管理方法について説明する。
　図７は、実施の形態１にかかる移動局２１０～２３０の記憶部２０７が記憶している、接続している基地局が使用する周波数が周波数ｆ１のときのアンテナ数Ｃａｎｔおよび通過回数Ｃｐａｓｓの関係を示すテーブル５００の例を示す図である。また、図８は、実施の形態１にかかる移動局２１０～２３０の記憶部２０７が記憶している、接続している基地局が使用する周波数が周波数ｆ２のときのアンテナ数Ｃａｎｔおよび通過回数Ｃｐａｓｓの関係を示すテーブル５０１の例を示す図である。移動管理部２０３は、記憶部２０７が記憶しているデータベースであるテーブル５００，５０１に基づいて、自移動局が存在するアンテナのカバーエリアの周波数を管理している。なお、移動局２１０～２３０がカバーエリアの周波数を管理する際に使用するテーブル５００，５０１は一例であり、図７および図８に示す内容に限定されるものではない。
　図７および図８に示すテーブル５００，５０１は、アンテナ数Ｃａｎｔおよび通過回数Ｃｐａｓｓに対応する周波数を示すものである。移動局２１０～２３０は、存在するセルで使用される周波数が周波数ｆ１の場合は図７のテーブル５００を参照し、存在するセルで使用される周波数が周波数ｆ２の場合は図８のテーブル５０１を参照する。
　具体的に、図１に示す無線通信システム３００の移動局２１０において、移動管理部２０３が、図７に示すテーブル５００を用いて自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出する方法について説明する。
　図１に示すように、移動局２１０は基地局１００のセル１０３に存在しており、アンテナ１０２を通過し、アンテナ１０１のカバーエリア内に存在している。基地局１００の使用周波数は周波数ｆ１である。移動管理部２０３は、記憶部２０７に記憶されているアンテナ数Ｃａｎｔおよび通過回数Ｃｐａｓｓを参照する。移動管理部２０３は、セル１０３においてアンテナ数Ｃａｎｔは「２」であるから、テーブル５００において、アンテナ数Ｃａｎｔが「２」の行を参照する。また、移動管理部２０３は、セル１０３内のアンテナを１度、具体的にはアンテナ１０２を通過しているため、テーブル５００において、通過回数Ｃｐａｓｓが「１」の列を参照する。
　移動局２１０において、移動管理部２０３は、テーブル５００の２行２列目を参照し、現在の使用周波数が周波数ｆ１であることが分かる。また、移動管理部２０３は、もう一度アンテナ、具体的にはアンテナ１０１を通過した場合には、通過回数Ｃｐａｓｓが１つ増えて「２」となり、テーブル５００の２行３列目を参照する。その結果、移動管理部２０３は、使用周波数が周波数ｆ２に変わることから、自移動局がセル１０３内の最後のアンテナのカバーエリアに存在していることを検出できる。
　すなわち、移動管理部２０３は、セル１０３において、現在受信している周波数ｆ１で信号を送信する最後のアンテナ１０１のカバーエリアに存在していると認識できる。より簡単な例として、アンテナ数Ｃａｎｔが「２」で通過回数Ｃｐａｓｓが「１」であることから、移動管理部２０３は、セル１０３を構成する２つのアンテナのうち１つ目を通過していることが分かり、２つ目のアンテナのカバーエリアに存在していることを検出できる。
　移動局２１０の移動管理部２０３は、周波数ｆ１のセルに存在していることが分かるため、例えば、ハンドオーバ時またはリンク切断後の再接続時などにおいて、基地局から報知信号を受信することなく、テーブル５００を参照することで即座に周波数選択を実行することができる。すなわち、移動局２１０の移動管理部２０３は、周波数ｆ１を選択すればよいと容易に判断できる。
　つぎに、移動局２２０において、移動管理部２０３が、図８に示すテーブル５０１を用いて自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出する方法について説明する。
　図１に示すように、移動局２２０は基地局１１０のセル１１３に存在しており、アンテナ１１２のカバーエリア内に存在している。基地局１１０の使用周波数は周波数ｆ２である。移動管理部２０３は、記憶部２０７に記憶されているアンテナ数Ｃａｎｔおよび通過回数Ｃｐａｓｓを参照する。移動管理部２０３は、セル１１３においてアンテナ数Ｃａｎｔは「２」であるから、テーブル５０１において、アンテナ数Ｃａｎｔが「２」の行を参照する。また、移動管理部２０３は、セル１１３内のアンテナを１度も通過していないため、テーブル５０１において、通過回数Ｃｐａｓｓが「０」の列を参照する。
　移動局２２０において、移動管理部２０３は、テーブル５０１の２行１列目を参照し、現在の使用周波数が周波数ｆ２であることが分かる。また、移動管理部２０３は、アンテナ１１２を通過すると、通過回数Ｃｐａｓｓが１つ増えて「１」となり、テーブル５０１の２行２列目を参照する。その結果、移動管理部２０３は、使用周波数が変わらないことから、自移動局がセル１０３内の最初のアンテナのカバーエリアに存在していることを検出できる。また、移動管理部２０３は、現在のセルにおいて、自移動局が最後のアンテナ以外のアンテナのカバーエリアに存在していることを検出できる。
　すなわち、移動管理部２０３は、セル１１３において、現在受信している周波数ｆ２で信号を送信する最初のアンテナ１１２のカバーエリアに存在していると認識できる。より簡単な例として、アンテナ数Ｃａｎｔが「２」で通過回数Ｃｐａｓｓが「０」であることから、移動管理部２０３は、セル１１３を構成する２つのアンテナのうち１つも通過していないことが分かり、１つ目のアンテナのカバーエリアに存在していることを検出できる。
　移動局２２０の移動管理部２０３は、周波数ｆ２のセルに存在していることが分かるため、例えば、リンク切断後の再接続時などにおいて、基地局から報知信号を受信することなく、テーブル５０１を参照することで即座に周波数選択を実行することができる。すなわち、移動局２２０の移動管理部２０３は、周波数ｆ２を選択すればよいと簡易な処理で判断できる。
　つぎに、移動局２３０において、移動管理部２０３が、図７に示すテーブル５００を用いて自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出する方法について説明する。
　図１に示すように、移動局２３０は基地局１００のセル１０３の端に存在しており、アンテナ１０２のカバーエリア内に存在している。基地局１００の使用周波数は周波数ｆ１である。移動管理部２０３は、記憶部２０７に記憶されているアンテナ数Ｃａｎｔおよび通過回数Ｃｐａｓｓを参照する。移動管理部２０３は、セル１０３においてアンテナ数Ｃａｎｔは「２」であるから、テーブル５００において、アンテナ数Ｃａｎｔが「２」の行を参照する。また、移動管理部２０３は、セル１０３内のアンテナを１度、具体的にはアンテナ１０１を通過しているため、テーブル５００において、通過回数Ｃｐａｓｓが「１」の列を参照する。
　移動局２３０において、移動管理部２０３は、テーブル５００の２行２列目を参照し、現在の使用周波数が周波数ｆ１であることが分かる。また、移動管理部２０３は、もう一度アンテナ、具体的にはアンテナ１０２を通過した場合には、通過回数Ｃｐａｓｓが１つ増えて「２」となり、テーブル５００の２行３列目を参照する。その結果、移動管理部２０３は、使用周波数が周波数ｆ２に変わることから、自移動局がセル１０３内の最後のアンテナのカバーエリアに存在していることを検出できる。
　ここで、移動局２３０において、移動管理部２０３は、基地局１１０からの受信信号強度が徐々に強くなるが、テーブル５００の２行３列目を参照することで、次に周波数ｆ２のセル１１３に侵入すればよいことが分かる。そのため、移動管理部２０３は、自移動局がセル１０３内の最後のアンテナのカバーエリアに存在していることを検出し、例えば、基地局１１０からの受信信号強度が規定された強度以上になったタイミングでハンドオーバを行い、セル１１３へ侵入する。
　その後、移動局２３０では、セル１１３を構成するアンテナ１１１から送信される報知信号を受信することで周波数ｆ２での通信を開始し、参照するテーブルをテーブル５００からテーブル５０１に変更する。移動局２３０ではアンテナ１１１から基地局１１０の報知信号を受信するときにはまだアンテナ１１１を通過していないため、移動管理部２０３は、テーブル５０１の２行１列目から参照を開始する。
　このように、移動局２３０の移動管理部２０３は、テーブル５００を利用することで存在するセル１０３の周波数ｆ１を把握できるため、自移動局がセル境界に存在しているときに再接続が発生した場合でも、セルサーチなどの処理をせずに接続するセルの周波数を選択することができる。また、移動局２３０では、報知信号などの受信信号電力レベルの比較を行わないため、接続する必要のない受信信号電力レベルの高いセルを誤って選択することもない。
　図９は、実施の形態１にかかる移動局２１０～２３０において自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出する処理を示すフローチャートである。移動局２１０～２３０において、移動管理部２０３は、記憶部２０７に記憶されているアンテナ数Ｃａｎｔを参照し（ステップＳ３１）、記憶部２０７に記憶されている通過回数Ｃｐａｓｓを参照する（ステップＳ３２）。移動管理部２０３は、アンテナ数Ｃａｎｔおよび通過回数Ｃｐａｓｓに基づいて、アンテナ数Ｃａｎｔおよび通過回数Ｃｐａｓｓの関係を示すテーブルの該当部分を参照する（ステップＳ３３）。具体的に、移動管理部２０３は、記憶部２０７に記憶されているアンテナ数Ｃａｎｔおよび通過回数Ｃｐａｓｓの関係を示すテーブルのうち、現在のセルで使用されている周波数のテーブルの該当するアンテナ数Ｃａｎｔおよび通過回数Ｃｐａｓｓの部分を参照する。
　移動管理部２０３は、通過回数Ｃｐａｓｓを１つカウントアップしたときにテーブルを参照して得られる周波数が、テーブルを参照して得られた現在の周波数と異なるか否かを確認する（ステップＳ３４）。現在の周波数と異なる場合（ステップＳ３４：Ｙｅｓ）、移動管理部２０３は、自移動局が現在のセルの最後のアンテナのカバーエリアに存在していることを検出する（ステップＳ３５）。一方、現在の周波数と同じ場合（ステップＳ３４：Ｎｏ）、移動管理部２０３は、自移動局が現在のセルの最後のアンテナ以外のアンテナのカバーエリアに存在していることを検出する（ステップＳ３６）。
　なお、無線通信システム３００は列車無線システムとし、移動局２１０～２３０は列車として説明したが、一例であり、これに限定されるものではない。例えば、移動局２１０～２３０は自動車とし、アンテナ１０１，１０２，１１１，１１２は移動局２１０～２３０が走行する道路に沿って配置されるような通信システムにも適用可能である。また、無線通信システム３００において、基地局１００，１１０は２つのアンテナのカバーエリアによって自基地局のカバーエリアを構成しているが、一例であり、１つまたは３つ以上のアンテナを用いて自基地局のカバーエリアを構成してもよい。以降の実施の形態においても同様とする。
　つづいて、移動局２１０のハードウェア構成について説明する。移動局２１０～２３０は同様の構成のため、移動局２１０を例にして説明する。移動局２１０において、ＲＦ部２０１およびベースバンド部２０２は、前述のように専用のＩＣなどにより実現される。電源２０６は、バッテリー、または図１において図示しない架線から電力の供給を受けて各構成で使用される電力に変換して出力する電源回路などにより実現される。記憶部２０７は、メモリにより実現される。アンテナ２０８は、アンテナ素子により実現される。移動管理部２０３およびメイン処理部２０４、すなわち制御部２０５は、処理回路により実現される。すなわち、移動局２１０は、アンテナ数Ｃａｎｔを取得し、基地局から受信した信号からアンテナの通過を検出して通過回数Ｃｐａｓｓをカウントし、アンテナ数Ｃａｎｔおよび通過回数Ｃｐａｓｓを用いて自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出するための処理回路を備える。処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよい。
　図１０は、実施の形態１にかかる移動局２１０が備える処理回路８０をＣＰＵおよびメモリを用いて構成する場合の例を示す図である。処理回路８０は、メモリ８２に格納されたプログラムを実行するプロセッサ８１、プロセッサ８１が実行するプログラムなどの情報を記憶するメモリ８２、他の構成からデータなどが入力される入力インタフェース８３、および、他の構成へデータなどを出力する出力インタフェース８４を備え、各々がシステムバス８５で接続されている。処理回路８０が図１０のように構成される場合、移動局２１０が備える処理回路の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ８２に格納される。処理回路８０では、メモリ８２に記憶されたプログラムをプロセッサ８１が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、移動局２１０は、移動管理部２０３およびメイン処理部２０４が処理回路８０により実行されるときに、アンテナ数Ｃａｎｔを取得するステップ、基地局から受信した信号からアンテナの通過を検出して通過回数Ｃｐａｓｓをカウントするステップ、アンテナ数Ｃａｎｔおよび通過回数Ｃｐａｓｓを用いて自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出するステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ８２を備える。また、これらのプログラムは、移動局２１０の手順および方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
　ここで、プロセッサ８１は、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、またはＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）などであってもよい。また、メモリ８２とは、例えば、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically　ＥＰＲＯＭ）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Digital　Versatile　Disc）などが該当する。
　図１１は、実施の形態１にかかる移動局２１０が備える処理回路８０を専用のハードウェアで構成する場合の例を示す図である。処理回路８０が専用のハードウェアである場合、図１１に示す処理回路８６は、例えば、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）、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。移動局２１０の各機能を機能別に処理回路８６で実現してもよいし、各機能をまとめて処理回路８６で実現してもよい。
　なお、移動局２１０の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
　なお、移動局２１０～２３０の構成について説明したが、基地局１００，１１０の構成も同様となる。すなわち、基地局１００，１１０のうち、移動局管理部１０５については、図１０および図１１に示すような処理回路により実現することができる。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、無線通信システム３００において、移動局２１０～２３０は、受信信号の周波数の変化により基地局１００，１１０のセルを構成するアンテナの通過を検出し、かつアンテナの通過回数を管理することで、自移動局がセル内の何番目のアンテナのカバーエリアに存在するかを簡易に検出することができる。また、移動局２１０～２３０は、どのセルと接続すべきか、すなわちどの周波数で接続すべきであるかを内部で管理するテーブルを参照して判断することができる。移動局２１０～２３０は、従来のように周波数オフセットの検出を必要とせず、また、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）の位置情報なども必要とせず、基地局またはアンテナから報知される情報に基づいて、カバーエリアの検出を実現可能とする。これにより、移動局２１０～２３０は、従来と比較して演算処理を低減しつつ簡易な処理によって、自移動局が存在するカバーエリアを検出できる。また、移動局２１０～２３０は、受信信号の周波数の測定および比較などの処理を必要としない迅速なセル選択すなわち周波数選択を実現することが可能となる。これは、特に、緊急信号などが送信されるシステムにおいて迅速な再接続が求められる際に、適切な基地局を選択するために要する時間を短縮できる有効な手段である。
　また、無線通信システム３００内の報知信号のみを利用するため、アンテナ数Ｃａｎｔなどのシステム構成に変更が生じた場合でも、基地局１００，１１０側で記憶しているアンテナ数Ｃａｎｔのみ変更すればよい。システム構成に変更が生じた場合とは、例えば、アンテナを増設した場合などである。移動局２１０～２３０については、変更処理をする必要が無いため、メンテナンス負荷を低減することができる。
　なお、無線通信システム３００は図１に示したものに限定せず、例えば、複数の基地局で１つの大きなセルを構成する複局同時送信システムにも適用可能である。また、周波数も２周波数を繰り返すシステムである必要はなく、移動局２１０～２３０が図２に示す各構成要素を幾つ備えているかにも依存しない。さらに、移動局２１０～２３０では、基地局の発信周波数を過去に観測した信号の最高周波数および最低周波数から算出しているが、発信周波数を把握する方法はこれに限定されるものではない。例えば、移動局２１０～２３０では、精度の高い発信機を利用するなどの方法により発信周波数からの偏移を小さくできるため、最高周波数および最低周波数の観測なしに発信周波数を把握することが可能である。また、無線通信システム３００として列車無線システムを例にして説明したが、移動局２１０～２３０は列車でなくてもよいことは明らかである。また、実施の形態１で示した周波数の変化に基づくアンテナ通過検出方法については、実施の形態１の図１で例示した無線通信システム３００に限らず適用できることは明らかである。
実施の形態２．
　実施の形態２では、基地局１００，１１０は指向性アンテナを使用する。実施の形態１と異なる部分について説明する。
　図１２は、実施の形態２にかかる無線通信システム３００ａの構成例を示す図である。無線通信システム３００ａは、基地局１００，１１０と、基地局１００と接続するアンテナ１０１ａ，１０２ａと、基地局１１０と接続するアンテナ１１１ａ，１１２ａと、移動局２１０～２３０と、を備える。本実施の形態では、一例として、無線通信システム３００ａは列車無線システムとし、移動局２１０～２３０は列車とする。アンテナ１０１ａ，１０２ａ，１１１ａ，１１２ａは、列車である移動局２１０～２３０の走行経路であるレールに沿って配置されているものとする。
　基地局１００は、２つのアンテナ１０１ａ，１０２ａのカバーエリアから構成されるセル１０３ａをカバーエリアとする。基地局１００は、アンテナ１０１ａ，１０２ａから同一周波数で同一内容の信号を送信する。基地局１００は、周波数ｆ１でアンテナ１０１ａ，１０２ａから信号を送信する。実施の形態２ではアンテナ１０１ａ，１０２ａは指向性アンテナとする。
　基地局１１０は、２つのアンテナ１１１ａ，１１２ａのカバーエリアから構成されるセル１１３ａをカバーエリアとする。基地局１１０は、アンテナ１１１ａ，１１２ａから同一周波数で同一内容の信号を送信する。基地局１１０は、周波数ｆ２でアンテナ１１１ａ，１１２ａから信号を送信する。実施の形態２ではアンテナ１１１ａ，１１２ａは指向性アンテナとする。
　移動局２１０～２３０および基地局１００，１１０の構成は、実施の形態１と同様である。ただし、基地局１００は、図１２において図示しないＯＤＵ１０９を介してアンテナ１０１ａ，１０２ａと接続する。また、基地局１１０は、図１２において図示しないＯＤＵ１０９を介してアンテナ１１１ａ，１１２ａと接続する。基地局１００，１１０は、実施の形態１とは接続するアンテナが異なっている。
　実施の形態１では、移動局２１０～２３０は、基地局１００，１１０からの信号の受信周波数の変化に基づいてアンテナの通過を検出していた。これに対して、実施の形態２では、移動局２１０～２３０は、基地局から受信した信号の受信信号電力レベルの変動に基づいてアンテナの通過を検出する。
　図１３は、実施の形態２にかかる無線通信システム３００ａのアンテナ１０１ａ，１０２ａ，１１１ａ，１１２ａの指向性および移動局２１０～２３０における各アンテナからの信号の受信信号電力レベルの強度を示す図である。アンテナ１０１ａ，１０２ａ，１１１ａ，１１２ａは、図１３において右側に指向性を有するアンテナである。すなわち、アンテナ１０１ａ，１０２ａ，１１１ａ，１１２ａのカバーエリアは、図１３において各アンテナの設置位置よりも右側の範囲となる。移動局２１０～２３０は、各アンテナの右側では、各アンテナに近い程受信信号電力レベルの強度は大きくなる。一方、移動局２１０～２３０は、各アンテナの左側では、各アンテナの近くにいても直近のアンテナから信号を受信することができず、自移動局の左側にある遠方のアンテナからの信号を受信することになり、受信信号電力レベルの強度は小さくなる。
　図１４は、実施の形態２にかかる無線通信システム３００ａにおいて移動局２１０の移動に伴うアンテナ１０１ａ，１０２ａからの信号の受信信号電力レベルの強度の推移を示す図である。移動局２１０は、図１４に示すように、右側から左側の方向に移動しているものとする。移動局２１０では、アンテナ１０２ａのカバーエリアに存在している間は移動すなわち時間経過に伴いアンテナ１０２ａとの距離が短くなっていくため、徐々に受信信号電力レベルが上昇していく。移動局２１０は、アンテナ１０２ａを通過するとアンテナ１０２ａのカバーエリアから外れ、隣接するアンテナ１０１ａのカバーエリアに存在することになる。このとき、移動局２１０とアンテナ１０１ａとの距離が離れているため、移動局２１０では、受信信号電力レベルが大きく落ち込むことになる。移動局２１０は、このときの受信信号電力レベルの変動の絶対値が予め規定された閾値を上回る場合に、アンテナの通過を検出する。
　なお、上記の例とは反対に、図１４において移動局２１０が左側から右側の方向に移動する場合、移動局２１０では、アンテナ１０１ａのカバーエリアに存在している間は移動すなわち時間経過に伴いアンテナ１０１ａとの距離が長くなっていくため、徐々に受信信号電力レベルが下降していく。移動局２１０は、アンテナ１０２ａを通過するとアンテナ１０２ａのカバーエリアに入り、アンテナ１０２ａのカバーエリアに存在することになる。このとき、移動局２１０とアンテナ１０２ａとの距離は近いため、移動局２１０では、受信信号電力レベルが急激に上昇することになる。移動局２１０は、このときの受信信号電力レベルの変動の絶対値が予め規定された閾値を上回る場合に、アンテナの通過を検出する。
　具体的に、移動局２１０～２３０が、接続する基地局のセルにおいてアンテナの通過を検出する処理について説明する。実施の形態２において、移動局２１０～２３０では、アンテナ２０８で受信した基地局からの信号はＲＦ部２０１およびベースバンド部２０２経由でメイン処理部２０４に送信される。メイン処理部２０４は、受信した信号の受信信号電力レベルの情報を都度ベースバンド部２０２から取得しており、受信信号電力レベルの情報を記憶する。また、メイン処理部２０４は、受信した信号の受信信号電力レベルについて、直近の過去数回分の受信信号電力レベルの平均値である平均受信信号電力レベルを計算して記憶している。メイン処理部２０４は、内部または記憶部２０７で記憶している平均受信信号電力レベルと最新の受信信号電力レベルとを比較する。メイン処理部２０４は、平均受信信号電力レベルと最新の受信信号電力レベルとの差分の絶対値が予め規定された閾値を上回った場合に受信信号電力レベルの変動を検出することで、アンテナの通過を検出する。
　図１５は、実施の形態２にかかる移動局２１０～２３０が、接続している基地局のセルにおいてアンテナの通過を検出する処理を示すフローチャートである。移動局２１０～２３０では、アンテナ２０８、ＲＦ部２０１、およびベースバンド部２０２を介して、メイン処理部２０４が基地局からの信号を受信する（ステップＳ４１）。
　メイン処理部２０４は、今回受信した最新の受信信号電力レベルと、算出済みの平均受信信号電力レベルとの差分を計算し記憶する（ステップＳ４２）。なお、メイン処理部２０４は、最新の受信信号電力レベルと平均受信信号電力レベルとの差分の計算では、最新の受信信号電力レベルから平均受信信号電力レベルを減算してもよいし、平均受信信号電力レベルから最新の受信信号電力レベルを減算してもよい。メイン処理部２０４は、算出した差分の値である差分値を記憶部２０７に記憶してもよいし、図示しないメイン処理部２０４内のメモリに記憶してもよい。メイン処理部２０４は、基地局から信号を受信する度に、最新の受信信号電力レベルと平均受信信号電力レベルとの差分を計算する。
　メイン処理部２０４は、算出した差分値の絶対値が予め規定された閾値以上か否かを判断する（ステップＳ４３）。メイン処理部２０４は、算出した差分値の絶対値が閾値以上の場合（ステップＳ４３：Ｙｅｓ）、接続している基地局のセルにおいてアンテナの通過を検知したとして、通過回数Ｃｐａｓｓを１つカウントアップする（ステップＳ４４）。メイン処理部２０４は、更新した通過回数Ｃｐａｓｓを記憶部２０７に記憶させ、記憶部２０７の通過回数Ｃｐａｓｓの情報を更新する（ステップＳ４５）。また、メイン処理部２０４は、図１４に示すようにアンテナ通過を検知したときの前後で受信信号電力レベルが大きく異なることから、算出して記憶していた平均受信信号電力レベルをクリアする（ステップＳ４６）。この場合、メイン処理部２０４は、次回の処理のため、今回の最新の受信信号電力レベルを暫定的に平均受信信号電力レベルとして記憶しておいてもよい。
　一方、メイン処理部２０４は、算出した差分値の絶対値が閾値未満の場合（ステップＳ４３：Ｎｏ）、接続している基地局のセルにおいてアンテナの通過を検知していないとして、今回の最新の受信信号電力レベルを用いて平均受信信号電力レベルを算出し、記憶している平均受信信号電力レベルを更新する（ステップＳ４７）。
　このように、メイン処理部２０４は、受信した信号の受信信号電力レベルの推移に基づいて、アンテナの通過を検出する。以上の処理により、移動局２１０～２３０は、受信信号電力レベルの変化に基づいて、接続している基地局のセルにおいてアンテナの通過を検出し、通過回数Ｃｐａｓｓをカウントアップしていくことで、セル内のアンテナの通過回数を把握することができる。なお、本実施の形態において、移動局２１０～２３０がアンテナを通過したと判断するタイミングは、実施の形態１と異なり、図１２に示す無線通信システム３００ａにおいて、移動局２１０～２３０が各アンテナの設置されている地点を通過したときである。
　なお、移動局２１０～２３０において、自移動局が接続している基地局のセルにおいて、自移動局が存在するアンテナのカバーエリアの管理方法については、実施の形態１と同様である。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、無線通信システム３００ａにおいて、移動局２１０～２３０は、受信信号電力レベルの変動により基地局１００，１１０のセルを構成するアンテナの通過を検出し、かつアンテナの通過回数を管理することで、自移動局がセルの何番目のアンテナのカバーエリアに存在するかを簡易に検出することができる。これにより、移動局２１０～２３０は、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
　なお、実施の形態２で示した受信信号電力レベルの変動に基づくアンテナ通過検出方法と実施の形態１で示した周波数の変化に基づくアンテナ通過検出方法を同時に実現する無線通信システムを構築することも可能である。この場合、移動局２１０～２３０において、メイン処理部２０４は、受信周波数の符号の変化を検出し、かつ受信信号電力レベルの変動を検出したときのみアンテナの通過を検出したとしてもよいし、受信周波数の符号の変化または受信信号電力レベルの変動のいずれか一方のみ検出したときにアンテナの通過を検出したとしてもよい。また、メイン処理部２０４は、２つのアンテナ通過判定基準を適応的に切り替えるでもよい。また、実施の形態２で示した受信信号電力レベルの変動に基づくアンテナ通過検出方法については、実施の形態２の図１２で例示した無線通信システム３００ａに限らず適用できることは明らかである。
実施の形態３．
　実施の形態２の無線通信システム３００ａは、移動局２１０～２３０が一方の方向に走行する場合のアンテナ通過を検出するものであった。実施の形態３では、基地局１００が構成するセル１０３ａにおいて、移動局２３０が途中から逆方向に走行する場合のアンテナ通過検出方法について説明する。実施の形態３では、具体的に、移動局２３０は、走行方向が逆方向になった場合に通過回数Ｃｐａｓｓをリセットし、逆方向走行時においてもアンテナ通過回数の適正なカウントを実現する。
　図１６は、実施の形態３にかかる無線通信システム３００ａの構成例を示す図である。無線通信システム３００ａの構成は実施の形態２と同様であるが、図１６は、図１２から基地局１００、アンテナ１０１ａ，１０２ａ、および移動局２３０の部分を抜き出したものである。図１６では、移動局２３０が、右方向４００に向かって走行後、逆方向の左方向４０１に進行方向を変えたときの状態を示すものである。
　移動局２３０は、セル１０３ａ内のアンテナ１０２ａのカバーエリアに存在している。移動局２３０は、実施の形態２に記載のアンテナ通過検出方法により、アンテナ数Ｃａｎｔ＝２および通過回数Ｃｐａｓｓ＝１を検出し、存在するセル１０３ａ内の最後のアンテナ１０２ａのカバーエリアに存在することを検知している。図７に示すテーブルで示すと、２行２列の部分に該当する。移動局２３０は、アンテナ１０２ａから刻一刻と距離が離れるため、図１３に示す受信信号電力レベルの推移に従うと、時間経過につれて受信信号電力レベルが低下していくことになる。
　ここで、移動局２３０は、右方向４００に走行した後、逆方向すなわち左方向４０１へ走行を開始する。この場合、移動局２３０は、刻一刻とアンテナ１０２ａに近くづくように移動するため、図１３に示す受信信号電力レベルの推移に従うと、時間経過につれて受信信号電力レベルが上昇していくことになる。
　このとき、移動局２３０のメイン処理部２０４は、過去の平均受信信号電力レベルの値を複数個記憶している場合、平均受信信号電力レベルの推移が下降から上昇に変化したことから、自移動局の進行方向が逆方向に変わったことを検出することができる。メイン処理部２０４は、例えば、規定された回数分の受信信号電力レベルの平均値である平均受信信号電力レベルを算出し、平均受信信号電力レベルの推移に基づいて、自移動局の走行方向が逆方向に変化したことを検出する。なお、メイン処理部２０４における平均受信信号電力レベルの算出方法は実施の形態２と同様でよい。
　メイン処理部２０４は、自移動局の走行方向が逆方向に変化したことを検出した場合、記憶部２０７に記憶している通過回数Ｃｐａｓｓの情報を、つぎの式（１）に従いリセットして、新たな通過回数Ｃｐａｓｓとして設定し、記憶部２０７に書き込んで更新する。
　Ｃｐａｓｓ＝Ｃａｎｔ－Ｃｐａｓｓ’　…（１）
　ここで、通過回数Ｃｐａｓｓ’は、移動管理部２０３が参照している図７に示すテーブル５００または図８に示すテーブル５０１において、該当するアンテナ数Ｃａｎｔの数を示す行の中で自移動局が存在するカバーエリアを構成するアンテナが同じ周波数を送信しているセル内のアンテナの中の何番目かを示すものである。
　例えば、図１６に示す無線通信システム３００ａの場合、移動管理部２０３は、移動局２３０が存在するセル１０３ａの周波数は周波数ｆ１であるから、テーブル５００のＣａｎｔが２の行において、周波数ｆ１で信号を送信するアンテナが２つあることが分かる。進行方向が右方向４００の移動局２３０の移動管理部２０３では、自移動局は２番目のアンテナ１０２ａのカバーエリアに存在していることから通過回数Ｃｐａｓｓ’＝２となるが、実際にアンテナ通過をカウントした通過回数Ｃｐａｓｓ＝１の値とは異なる。
　具体的に、図１６に示す無線通信システム３００ａにおいて、移動局２３０が右方向４００に走行していたときのアンテナに関する情報はアンテナ数Ｃａｎｔ＝２、通過回数Ｃｐａｓｓ＝１である。しかしながら、移動局２３０が走行方向を変更して左方向４０１へ走行を開始したことを検出すると、移動管理部２０３は、アンテナに関する情報について、アンテナ数Ｃａｎｔ＝２は更新せず、式（１）に従って通過回数Ｃｐａｓｓ＝２－２＝０に更新する。これは、移動局２３０が、左方向４０１の走行になったことでセル１０３ａを構成するアンテナを一度も通過していない状態になったことを意味している。進行方向が左方向４０１の場合、アンテナ１０２ａは、セル１０３ａを構成する最初のアンテナとなる。図１６に示すように、実際に移動局２３０は、セル１０３ａを構成するアンテナを１度も通過していない。
　図１７は、実施の形態３にかかる移動局２３０において走行方向の変化を検出する処理を示すフローチャートである。移動管理部２０３は、平均受信信号電力レベルを算出する（ステップＳ５１）。移動管理部２０３において平均受信信号電力レベルを算出する処理は、実施の形態２の図１５でフローチャートにおいて、ステップＳ４６またはステップＳ４７の処理と同じ処理でよい。
　移動管理部２０３は、最新の平均受信信号電力レベルと、過去の平均受信信号電力レベルとを比較する（ステップＳ５２）。移動管理部２０３は、過去の平均受信信号電力レベルに対して、最新の平均受信信号電力レベルの推移が変化した場合（ステップＳ５３：Ｙｅｓ）、自移動局の走行方向が逆方向に変化したと判定する（ステップＳ５４）。この場合、移動管理部２０３は、前述のように式（１）に従って通過回数Ｃｐａｓｓを更新し（ステップＳ５５）、更新した通過回数Ｃｐａｓｓを記憶部２０７に記憶させ、記憶部２０７の通過回数Ｃｐａｓｓの情報を更新する（ステップＳ５６）。
　一方、移動管理部２０３は、過去の平均受信信号電力レベルに対して、最新の平均受信信号電力レベルの推移が変化していない場合（ステップＳ５３：Ｎｏ）、自移動局の走行方向は同じ、すなわち逆方向に変化していないと判定する（ステップＳ５７）。移動管理部２０３は、ステップＳ５５およびステップＳ５６の処理をせず終了する。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、無線通信システム３００ａにおいて、移動局２３０は、平均受信信号電力レベルの推移の傾向変化を検出することで、自移動局の走行方向が逆方向に変化したことを簡易に検出することができる。これにより、移動局２３０は、通過回数Ｃｐａｓｓを適切に更新することができる。なお、移動局２３０について説明したが、移動局２１０，２２０についても同様の動作を行うことが可能である。
　また、実施の形態３で示した移動局の走行方向の変化の検出方法と実施の形態２で示したアンテナ通過検出方法とを同時に実現する無線通信システム３００ａを構築できることは言うまでもなく、実施の形態３の図１６で例示した無線通信システム３００ａに限らず適用できることは明らかである。
　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１００，１１０　基地局、１０１，１０１ａ，１０２，１０２ａ，１１１，１１１ａ，１１２，１１２ａ，２０８　アンテナ、１０３，１０３ａ，１１３，１１３ａ　セル、１０４　ＩＤＵ、１０５　移動局管理部、１０６，２０６　電源、１０７，２０７　記憶部、１０８　光ケーブル、１０９　ＯＤＵ、２１０，２２０，２３０　移動局、２０１　ＲＦ部、２０２　ベースバンド部、２０３　移動管理部、２０４　メイン処理部、２０５　制御部、３００，３００ａ　無線通信システム。

Claims (16)

  1. 　１つまたは複数のアンテナのカバーエリアにより基地局のカバーエリアであるセルが構成され、前記アンテナが移動局の走行経路に沿って配置された無線通信システムにおいて、前記基地局からの信号を受信する前記移動局であって、
    　前記基地局から受信した報知信号に含まれる前記セルを構成するアンテナの数を示すアンテナ数、および前記セルにおいて自移動局がアンテナの通過を検出した回数を示す通過回数に基づいて、自移動局が存在するアンテナのカバーエリアを検出する制御部と、
    　前記アンテナ数および前記通過回数を記憶する記憶部と、
    　を備えることを特徴とする移動局。
  2. 　前記制御部は、前記報知信号から前記アンテナ数を抽出し、抽出した前記アンテナ数を前記記憶部に記憶させる、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の移動局。
  3. 　前記制御部は、自移動局がハンドオーバするごとにハンドオーバ先の基地局から受信した報知信号から前記アンテナ数を抽出し、前記記憶部に記憶された前記アンテナ数を更新する、
    　ことを特徴とする請求項２に記載の移動局。
  4. 　前記制御部は、受信した信号の周波数である受信周波数と、前記アンテナが送信する信号の周波数である発信周波数との差分に基づいて、前記アンテナの通過を検出する、
    　ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の移動局。
  5. 　前記制御部は、受信した信号の受信信号電力レベルの推移に基づいて、前記アンテナの通過を検出する、
    　ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の移動局。
  6. 　前記制御部は、自移動局の走行方向が逆方向に変化したことを検出した場合、前記記憶部に記憶された前記通過回数を更新する、
    　ことを特徴とする請求項５に記載の移動局。
  7. 　前記制御部は、規定された回数分の受信信号電力レベルの平均値である平均受信信号電力レベルを算出し、前記平均受信信号電力レベルの推移に基づいて、自移動局の走行方向が逆方向に変化したことを検出する、
    　ことを特徴とする請求項６に記載の移動局。
  8. 　１つまたは複数のアンテナのカバーエリアにより基地局のカバーエリアであるセルが構成され、前記アンテナが移動局の走行経路に沿って配置された無線通信システムにおいて、請求項１から７のいずれか１つに記載の移動局と通信を行う前記基地局であって、
    　前記セルを構成するアンテナの数を示すアンテナ数を記憶する記憶部と、
    　前記アンテナ数の情報を含む報知信号を、前記セルに存在する移動局に送信する制御を行う移動局管理部と、
    　を備えることを特徴とする基地局。
  9. 　請求項１から７のいずれか１つに記載の移動局と、
    　請求項８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。
  10. 　１つまたは複数のアンテナのカバーエリアにより基地局のカバーエリアであるセルが構成され、前記アンテナが移動局の走行経路に沿って配置された無線通信システムにおける通信方法であって、
    　基地局が、自基地局において前記セルを構成するアンテナの数を示すアンテナ数の情報を含む報知信号を、前記セルに存在する移動局に送信する報知信号送信ステップと、
    　移動局が、前記基地局から受信した前記報知信号に含まれる前記アンテナ数、および前記セルにおいて自移動局がアンテナの通過を検出した回数を示す通過回数に基づいて、存在するアンテナのカバーエリアを検出するカバーエリア検出ステップと、
    　を含むことを特徴とする通信方法。
  11. 　前記カバーエリア検出ステップにおいて、前記移動局は、前記報知信号から前記アンテナ数を抽出し、抽出した前記アンテナ数を記憶する、
    　ことを特徴とする請求項１０に記載の通信方法。
  12. 　前記カバーエリア検出ステップにおいて、前記移動局は、ハンドオーバするごとにハンドオーバ先の基地局から受信した報知信号から前記アンテナ数を抽出し、記憶する前記アンテナ数を更新する、
    　ことを特徴とする請求項１１に記載の通信方法。
  13. 　前記カバーエリア検出ステップにおいて、前記移動局は、受信した信号の周波数である受信周波数と、前記アンテナが送信する信号の周波数である発信周波数との差分に基づいて、前記アンテナの通過を検出する、
    　ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１つに記載の通信方法。
  14. 　前記カバーエリア検出ステップにおいて、前記移動局は、受信した信号の受信信号電力レベルの推移に基づいて、前記アンテナの通過を検出する、
    　ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１つに記載の通信方法。
  15. 　前記カバーエリア検出ステップにおいて、前記移動局は、走行方向が逆方向に変化したことを検出した場合、前記通過回数を更新する、
    　ことを特徴とする請求項１４に記載の通信方法。
  16. 　前記カバーエリア検出ステップにおいて、前記移動局は、規定された回数分の受信信号電力レベルの平均値である平均受信信号電力レベルを算出し、前記平均受信信号電力レベルの推移に基づいて、走行方向が逆方向に変化したことを検出する、
    　ことを特徴とする請求項１５に記載の通信方法。
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