特許 5710266 移動無線通信システム、移動通信装置およびその周波数制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5710266

(24)【登録日】2015年3月13日

(45)【発行日】2015年4月30日

(54)【発明の名称】移動無線通信システム、移動通信装置およびその周波数制御方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/16 20060101AFI20150409BHJP

   H04B 1/7087 20110101ALI20150409BHJP

【ＦＩ】

   H04B1/16 R

   H04B1/7087

【請求項の数】14

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2010-537693(P2010-537693)

(86)(22)【出願日】2009年11月11日

(86)【国際出願番号】JP2009006028

(87)【国際公開番号】WO2010055655

(87)【国際公開日】20100520

【審査請求日】2012年10月3日

(31)【優先権主張番号】特願2008-289062(P2008-289062)

(32)【優先日】2008年11月11日

(33)【優先権主張国】JP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】314008976

【氏名又は名称】レノボ・イノベーションズ・リミテッド（香港）

(74)【代理人】

【識別番号】100084250

【弁理士】

【氏名又は名称】丸山 隆夫

(72)【発明者】

【氏名】大賀 敬之

【審査官】 原田 聖子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２１９５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２８９４８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２１４２４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ １／１６

Ｈ０４Ｂ １／７０８７

Ｈ０４Ｂ １／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動局と静止した基地局とを含む移動無線通信システムであって、
前記基地局は高周波信号を前記移動局に送信し、
前記移動局は、外部から供給され、前記基地局からの電波の到来方向に沿った前記移動局の相対速度を算出するために必要な、前記移動局および前記基地局の位置情報と前記移動局の移動経路に沿った速度情報と、前記基地局からの電波の到来方向を変化させる電波反射体の位置情報とを含む当該移動局の移動環境情報に基づいて前記基地局から受信した高周波信号の連続的な周波数変化を予測し、当該予測結果に基づいてローカル信号の周波数を制御する、ことを特徴とする移動無線通信システム。

【請求項2】

前記移動局は、前記基地局を通過するタイミングで通過直前の受信高周波信号周波数から通過直後の受信高周波信号周波数への周波数変化を予測して前記ローカル信号の周波数を追従制御することを特徴とする請求項１に記載の移動無線通信システム。

【請求項3】

前記基地局が前記移動環境情報を前記移動局に提供することを特徴とする請求項１又は２に記載の移動無線通信システム。

【請求項4】

前記移動局を搭載した移動体を更に有し、前記移動体が前記移動局に前記移動環境情報を提供することを特徴とする請求項１又は２に記載の移動無線通信システム。

【請求項5】

静止した少なくとも１つの基地局を含む移動無線通信システムにおける移動通信装置であって、
基地局との間で無線通信を行うための送受信手段と、
外部から供給され、前記基地局からの電波の到来方向に沿った当該移動通信装置の相対速度を算出するために必要な、当該移動通信装置および前記基地局の位置情報と当該移動通信装置の移動経路に沿った速度情報と、前記基地局からの電波の到来方向を変化させる電波反射体の位置情報と、を含む移動環境情報に基づいて前記基地局から受信した高周波信号の連続的な周波数変化を予測し、当該予測結果に基づいて前記送受信手段のローカル信号の周波数を制御する制御手段と、を有することを特徴とする移動通信装置。

【請求項6】

前記制御手段は、前記基地局を通過するタイミングで通過直前の受信高周波信号周波数から通過直後の受信高周波信号周波数への周波数変化を予測して前記ローカル信号の周波数を追従制御することを特徴とする請求項５に記載の移動通信装置。

【請求項7】

前記基地局から前記移動環境情報を受信することを特徴とする請求項５又は６に記載の移動通信装置。

【請求項8】

前記移動無線通信システムは当該移動通信装置と通信可能な移動体を更に有し、当該移動通信装置が前記移動体に搭載されている場合、前記移動体から前記移動環境情報を取得することを特徴とする請求項５又は６に記載の移動通信装置。

【請求項9】

静止した基地局と無線通信を行う移動通信装置の周波数制御方法であって、
基地局から高周波信号を送受信手段で受信し、
制御手段が外部から供給され、前記基地局からの電波の到来方向に沿った当該移動通信装置の相対速度を算出するために必要な、当該移動通信装置および前記基地局の位置情報と当該移動通信装置の移動経路に沿った速度情報と、前記基地局からの電波の到来方向を変化させる電波反射体の位置情報とを含む移動環境情報に基づいて前記基地局から受信した高周波信号の連続的な周波数変化を予測し、前記予測結果に基づいて前記送受信手段のローカル信号の周波数を制御する、ことを特徴とする周波数制御方法。

【請求項10】

前記制御手段が、前記基地局を通過するタイミングで通過直前の受信高周波信号周波数から通過直後の受信高周波信号周波数への周波数変化を予測して前記ローカル信号の周波数を追従制御することを特徴とする請求項９に記載の周波数制御方法。

【請求項11】

前記基地局から前記移動環境情報を取得することを特徴とする請求項９又は１０に記載の周波数制御方法。

【請求項12】

当該移動通信装置は移動体に搭載され、前記移動体から前記移動環境情報を取得することを特徴とする請求項９又は１０に記載の周波数制御方法。

【請求項13】

静止した少なくとも１つの基地局を含む移動無線通信システムにおける移動通信装置の制御プロセッサに周波数制御処理を実行させるプログラムであって、
基地局から高周波信号を送受信手段で受信し、
外部から供給され、前記基地局からの電波の到来方向に沿った当該移動通信装置の相対速度を算出するために必要な、当該移動通信装置および前記基地局の位置情報と当該移動通信装置の移動経路に沿った速度情報と、前記基地局からの電波の到来方向を変化させる電波反射体の位置情報とを含む移動環境情報に基づいて前記基地局から受信した高周波信号の連続的な周波数変化を予測し、
前記予測結果に基づいて前記送受信手段のローカル信号の周波数を制御する、ように前記制御プロセッサに処理させることを特徴とするプログラム。

【請求項14】

前記基地局を通過するタイミングで通過直前の受信高周波信号周波数から通過直後の受信高周波信号周波数への周波数変化を予測して前記ローカル信号の周波数を追従制御するように前記制御プロセッサに処理させることを特徴とする請求項１３に記載のプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は移動無線通信システムに係り、詳しくは、固定設置された基地局に対して相対的に高速度で移動する移動通信装置およびその周波数制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）方式の携帯電話システムに代表される移動通信システムでは、移動局が移動することによる電波環境の変化を常に考慮する必要がある。特に反射波の影響や移動局の移動速度に依存したドップラー効果による周波数誤差の発生は避けることができない。移動局での受信周波数が、移動により静止時の受信周波数、つまり基地局での送信周波数に対してずれると、データを正しく復調できなくなる。そこで、移動局には、基地局側の基準周波数を推定して周波数誤差を補正するフィードバック機構が設けられている。

【0003】

一例として、特許文献１に開示されたＣＤＭＡ方式携帯電話装置における自動周波数制御系について簡単に説明する。

【0004】

図１は一般的なＣＤＭＡ方式携帯電話装置における送受信部の一例を示す概略的ブロック図である。携帯電話装置には、装置全体の動作タイミングの基準となる基準クロックを生成する電圧制御型の基準クロック生成回路１０が設けられている。基準クロック生成回路１０により生成された基準クロックを基準周波数として、ＰＬＬ(Phase-Locked Loop)回路１１は受信ローカル信号および送信ローカル信号を生成し、それぞれ無線受信部１２および無線送信部１３へ出力する。

【0005】

無線受信部１２は受信ローカル信号を用いて受信高周波信号に対してダウンコンバートおよび準同期検波を行い、受信デジタルベースバンド信号としてフィンガ回路１４へ出力する。フィンガ回路１４はフィンガごとの受信デジタルベースバンド信号の復調信号をＲＡＫＥ回路１５へ、パイロットデータを周波数オフセット推定回路１６へそれぞれ出力し、ＲＡＫＥ回路１５は周波数オフセット推定回路１６からの周波数オフセット量を用いて受信データを生成する。

【0006】

周波数オフセット推定回路１６は、フィンガごとのパイロットデータに基づいて受信周波数のオフセットを算出し、ＲＡＫＥ回路１５へ出力すると共に、それらを合成した周波数オフセット量をアキュムレータ回路１７へ出力する。アキュムレータ回路１７は合成した周波数オフセット量の累積値を制御電圧データとして基準クロック生成回路１０へ出力する。このようにして基準クロック生成回路１０から出力される基準クロック周波数は周波数オフセット推定により自動制御され、受信周波数の変動を補正することができる。こうして補正された基準クロックに従ってダウンコンバート用および直交復調用のローカル信号が生成され無線受信部１２へ出力される。同様に、補正された基準クロックに従ってアップコンバート用および直交変調用のローカル信号が生成され無線送信部１３へ出力される。なお、送信データはチャネルコーデック１８により所定方式でエンコードされ無線送信部１３へ出力される。

【0007】

なお、移動局の基準クロックを基地局からの下り信号周波数に追従させる構成としたのは、基地局内蔵の基準クロック生成回路の方が移動局内蔵の基準クロック生成回路に比べて温度変化や振動に対して安定しているためであり、これによりシステム全体の周波数安定度の向上が図られている。

【0008】

また、特許文献２には、周波数補正範囲が大きくなっても正確な補正が可能となるように、上述した自動周波数制御とは別にドップラーシフト演算手段を設けたシステムが開示されている。このシステムでは、移動局がＧＰＳ(Global Positioning System)受信機を利用して移動速度や位置を測定し、ドップラー効果による周波数シフト分を計算することで電圧制御発振器を制御しローカル周波数を調整する構成を有する（特許文献２の図２、図３を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００１−１５７２６３号公報

【特許文献2】特開２００１−１１９３３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、一般にフィードバック系は誤差を有している。特に受信高周波信号の周波数の時間的変化が急速になる程、上述した周波数オフセット推定による周波数変化への追従性も劣化し誤差も大きくなる。以下、移動局が基地局を高速で通り過ぎる場合のドップラー効果を一例として説明する。

【0011】

まず、基地局が発信する下り信号の周波数をｆｏ［Ｈｚ］とし、その基地局から見て移動局が角度θの方向に速度ｖ［ｍ/ｓ］で移動している場合を考える。この場合、移動局で観測される基地局から到達する電磁波の周波数ｆｄ［Ｈｚ］は一般に次式で表される。

【0012】

【数1】

【0013】

ここで、ｃは光速［ｍ／ｓ］を表す。移動局が基地局へ向かってくる場合をθ＝０°とすれば、このときの観測される周波数ｆｄは、式（１）にθ＝０°を代入して次式（２）で表される。

【0014】

【数2】

ここで、ｖ＜＜ｃであれば、

【0015】

【数3】

と近似することができる。従って、式（２）は次式（３）のように近似することができる。

【0016】

【数4】

【0017】

すなわち、移動局が基地局に向かって速度ｖ［ｍ/ｓ］で近づいている場合、ドップラー効果によって移動局が観測する基地局からの下り信号周波数ｆｄ［Ｈｚ］は、式（３）で与えられる。言い換えれば、ｆｏは移動局が静止時に観測する基地局からの下り信号周波数であるから、移動局が基地局に高速で接近する場合には移動局が観測する基地局下り信号周波数ｆｄは、静止時の下り信号周波数ｆｏに対し周波数比でｖ／ｃだけ増加（上方偏移）する。この結果、上述したように、移動局内部の基準クロック周波数も同じ周波数比ｖ／ｃだけ追従変化する。

【0018】

次に、移動局が基地局近傍を通り過ぎ、速度ｖ［ｍ/ｓ］で基地局から遠ざかる場合、ドップラー効果によって移動局が観測する下り信号周波数ｆｄ’［Ｈｚ］は、式（１）にθ＝１８０°を代入し同様の近似を適用することで次式（４）により表される。
ｆｄ’＝（１−ｖ／ｃ）ｆｏ ・・・（４）

【0019】

すなわち、移動局が基地局に高速で遠ざかる場合には移動局が観測する基地局下り信号周波数ｆｄ’は、静止時の下り信号周波数ｆｏに対し周波数比でｖ／ｃだけ減少（下方偏移）する。したがって、移動局が基地局を高速に通過する際、ドップラー効果による周波数ずれは上方偏移から下方偏移に急激に変化する。このとき、移動局で観測される周波数変化量Δｆｄは、式（５）で与えられる。
Δｆｄ＝ｆｄ’−ｆｄ＝−（２・ｖ・ｆｏ）／ｃ ・・・（５）

【0020】

このような周波数の変化は移動局が高速なるほど大きくなり、それに追従しようとするフィードバック系の誤差も大きくなる。基準クロックの誤差が大きくなると受信信号の誤り率も増加し、信号伝送スループットの低下や通信品質の低下を招き、最悪の場合は接続断が発生する。

【0021】

このような受信周波数の急激変化に追従できるように周波数オフセット推定回路を一段と高速化することも可能である。しかしながら、回路の高速化は消費電力や発熱量の増加およびコスト増を招くので望ましい解決法とはいえない。

【0022】

また、特許文献２では、ＧＰＳ受信機を利用して移動局の移動速度や位置を測定しドップラーシフト分を計算することでローカル信号を補正する方法を採用している。しかしながら、このドップラーシフト分は刻々と変化する移動局の現在位置および速度を測定して計算し、その計算結果を電圧制御型発振器の発振周波数に反映させるものであり、周波数オフセット推定と同様のフィードバック制御である。また、特許文献２では、移動局が基地局に接近する場合あるいは遠ざかる場合しか考慮されていない。このために、ＧＰＳを利用して単純にドップラーシフト分を計算し電圧制御型発振器をフィードバック制御するという構成では、上述した式（３）に示すような移動局が基地局の近くを高速で通過する際の周波数の急激な変化に追従できない。

【0023】

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、受信周波数が急激に変化する場合でも内部の基準周波数を追従させることができる移動通信装置およびその周波数制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0024】

本発明による移動無線通信システムは、移動局と静止した基地局とを含む移動無線通信システムであって、前記基地局は高周波信号を前記移動局に送信し、前記移動局は、外部から供給され、前記基地局からの電波の到来方向に沿った前記移動局の相対速度を算出するために必要な、前記移動局および前記基地局の位置情報と前記移動局の移動経路に沿った速度情報と、前記基地局からの電波の到来方向を変化させる電波反射体の位置情報とを含む当該移動局の移動環境情報に基づいて前記基地局から受信した高周波信号の連続的な周波数変化を予測し、当該予測結果に基づいてローカル信号の周波数を制御する、ことを特徴とする。

【0025】

本発明による移動通信装置は、静止した少なくとも１つの基地局を含む移動無線通信システムにおける移動通信装置であって、基地局との間で無線通信を行うための送受信手段と、外部から供給され、前記基地局からの電波の到来方向に沿った当該移動通信装置の相対速度を算出するために必要な、当該移動通信装置および前記基地局の位置情報と当該移動通信装置の移動経路に沿った速度情報と、前記基地局からの電波の到来方向を変化させる電波反射体の位置情報と、を含む移動環境情報に基づいて前記基地局から受信した高周波信号の連続的な周波数変化を予測し、当該予測結果に基づいて前記送受信手段のローカル信号の周波数を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

【0026】

本発明による周波数制御方法は、静止した基地局と無線通信を行う移動通信装置の周波数制御方法であって、基地局から高周波信号を送受信手段で受信し、制御手段が外部から供給され、前記基地局からの電波の到来方向に沿った当該移動通信装置の相対速度を算出するために必要な、当該移動通信装置および前記基地局の位置情報と当該移動通信装置の移動経路に沿った速度情報と、前記基地局からの電波の到来方向を変化させる電波反射体の位置情報とを含む移動環境情報に基づいて前記基地局から受信した高周波信号の連続的な周波数変化を予測し、前記予測結果に基づいて前記送受信手段のローカル信号の周波数を制御する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0027】

本発明により、受信周波数が急激に変化する場合でも移動通信装置の内部の基準周波数を追従させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】一般的なＣＤＭＡ方式携帯電話装置における送受信部の一例を示す概略的ブロック図である。

【図2】本発明の第１実施形態による移動通信装置（移動局）を含む移動無線通信システムの概略的構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の第１実施形態における移動局と基地局との間の相対速度を算出するための説明図である。

【図4】本発明の第１実施例による移動通信装置における送受信部の概略的な機能構成を示すブロック図である。

【図5】本発明の第１実施例による移動通信装置における送受信部の詳細な機能構成を示すブロック図である。

【図6】図５に示す移動通信装置における情報処理部の詳細な機能構成をブロック図である。

【図7】基地局・移動局間の移動経路方向距離ｘに対する周波数シフト率ｆｒの変化を表すグラフである。

【図8】本発明の第２実施形態による移動通信装置（移動局）を含む移動無線通信システムのブロック図である。

【図9】本発明の第２実施形態における移動局および基地局の第１配置例での移動局と基地局との間の伝播経路上の相対速度を算出するための説明図である。

【図10】本発明の第２実施形態における移動局および基地局の第２配置例での移動局と基地局との間の伝播経路上の相対速度を算出するための説明図である。

【図11】本発明の第２実施例による移動通信装置における送受信部の詳細な機能構成を示すブロック図である。

【図12】本発明の第３実施形態による移動通信装置（移動局）を含む移動無線通信システムのブロック図である。

【図13】図１２に示す移動通信装置における情報処理部の詳細な機能構成をブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

本発明によれば、外部から移動環境情報を取得し、それに基づいて来るべき周波数変化を推定することでローカル信号周波数の予測制御を行う。移動環境情報は基地局から提供されるか（図２、図８）、あるいは移動通信装置を搭載した車両から提供される（図１２）。以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

【0030】

１．第１実施形態
まず、図２および図３を参照してシステムの全体構成について概説する。本実施形態による移動無線通信システムは、図２に示すように、移動通信装置５４（以下、移動局５４という。）と、地上に設置固定されて静止した基地局５５とから概略構成されているものとする。移動局５４は携帯電話端末などの移動通信機器であり、アンテナ５１、送受信部（ＴＲＸ）５２および情報処理部５３を備える。

【0031】

基地局５５は、移動局５４の移動環境情報（ｘ,ｄ,ｕ）を下り高周波信号（無線信号）により移動局５４へ送信する。移動環境情報（ｘ,ｄ,ｕ）は、移動局５４が基地局５５に対する相対速度ｖを取得するために必要な位置情報および速度情報である。図３を参照して移動環境情報（ｘ,ｄ,ｕ）の具体例を説明する。

【0032】

図３において、移動局５４が移動経路５８を速度ｕで移動し、その移動経路５８から距離ｄだけ離れて基地局５５が設置されているものとする。この場合、移動環境情報（ｘ,ｄ,ｕ）のｘは移動経路５８に沿った現時点での距離であり、ｄは基地局５５から移動経路５８上の最寄り地点Ｆまでの距離であり、ｕは移動経路５８上の移動局の現時点での速度である。

【0033】

移動局５４が鉄道上の列車で移動している場合には、ｘは現在の列車位置から線路端に固定設置された基地局５５の最寄りの線路上の地点Ｆまでの距離、ｄは基地局５５から線路上の地点Ｆまでの距離、ｕは列車の走行速度となる。通常、鉄道には鉄道運行システムが存在しており、列車の移動情報を把握している。したがって、基地局５５が鉄道運行システムから移動局５４を搭載した列車の移動情報を取得し、その移動情報を移動局５４の移動環境情報（ｘ,ｄ,ｕ）として移動局５４へ送信することができる。

【0034】

移動局５４が道路を車両で移動している場合には、ｘは現在の車両位置から道路脇に固定設置された基地局５５の最寄りの道路上の地点Ｆまでの距離、ｄは基地局５５から道路上の地点Ｆまでの距離、ｕは車両の走行速度となる。道路には走行車両監視システムが存在しており、走行中の車両認識やその速度検出を行っている。したがって、基地局５５が走行車両監視システムから移動局５４を搭載した車両の移動情報を取得し、その移動情報を移動局５４の移動環境情報（ｘ,ｄ,ｕ）として移動局５４へ送信することができる。

【0035】

移動局５４の送受信部５２は、基地局５５からの下り高周波信号をアンテナ５１を通して受信すると、後述する受信ローカル信号を用いて復調し移動環境情報（ｘ,ｄ,ｕ）を含む受信データＲＤＡを情報処理部５３へ出力する。情報処理部５３は受信データＲＤＡから移動環境情報（ｘ,ｄ,ｕ）を抽出し、抽出した移動環境情報（ｘ,ｄ,ｕ）に基づいて基地局・移動局間の相対速度ｖを算出する。この相対速度ｖを用いて、後述するように、情報処理部５３は受信高周波信号の現在周波数だけでなく、来るべき周波数変化をも推定して周波数制御データＦＣＤを生成し、適時、送受信部５２へ出力する。

【0036】

送受信部５２では、周波数制御データＦＣＤに対応した制御信号を用いて周波数オフセット推定機能フィードバック系によるローカル信号の周波数を変化させる。周波数制御データＦＣＤは来るべき周波数変化も推定しているので、移動局５４の基準クロックは基地局５５からの下り高周波信号の周波数が急激に変化しても、その変化に十分追従することが可能となる。

【0037】

２．第１実施例
以下、本発明の第１実施例による移動通信装置として、ＣＤＭＡ方式の移動通信端末を取りあげ、その送受信部５２および情報処理部５３について説明する。

【0038】

２．１）送受信部
図４に概略的に示すように、本実施例による移動通信端末は、図１に示す移動通信端末と比較して、電圧データ変換回路５６と加算器５７とが付加された構成を有する。従って、図１に示す回路と同機能を有するブロックには同一の参照番号を付している。以下、全体的な構成について説明する。

【0039】

基準クロック生成回路１０は装置全体の動作タイミングの基準となる基準クロックを生成し、たとえば温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ：Temperature-compensated crystal oscillator)を用いた電圧制御発振器である。基準クロック生成回路１０により生成された基準クロックを基準周波数として、ＰＬＬ(Phase-Locked Loop)回路１１は必要なローカル信号を生成し無線受信部１２および無線送信部１３へ出力する。

【0040】

無線受信部１２はダウンコンバート用および直交復調用のローカル信号を用いて受信高周波信号に対してダウンコンバートおよび直交復調を行い、受信デジタルベースバンド信号をフィンガ回路１４へ出力する。フィンガ回路１４はフィンガごとの受信デジタルベースバンド信号の復調信号をＲＡＫＥ回路１５へ、パイロットデータを周波数オフセット推定回路１６へそれぞれ出力し、ＲＡＫＥ回路１５は周波数オフセット推定回路１６からの周波数オフセット量を用い、復調信号を重み付け合成して受信データＲＤＡを生成し情報処理部５３へ出力する。

【0041】

周波数オフセット推定回路１６は、フィンガごとのパイロットデータに基づいて受信周波数のオフセットを推定し、ＲＡＫＥ回路１５へ出力すると共に、それらを合成した周波数オフセット量をアキュムレータ回路１７へ出力する。アキュムレータ回路１７は合成した周波数オフセット量の累積値を制御電圧データとして加算器５７を介して基準クロック生成回路１０の制御端子へ出力する。

【0042】

電圧データ変換回路５６は、情報処理部５３から入力した周波数制御データＦＣＤを対応する制御電圧データＦＣＶに変換し、加算器５７へ出力する。加算器５７は、アキュムレータ回路１７から入力した周波数オフセット推定による制御電圧データと電圧データ変換回路５６から入力した周波数制御データに対応した制御電圧データＦＣＶとを加算し、その加算結果を周波数制御電圧データとして基準クロック生成回路１０の制御端子へ出力する。

【0043】

このようにして基準クロック生成回路１０から出力される基準クロック周波数は周波数オフセット推定による自動制御だけでなく、情報処理部５３により推定された周波数変化の予測制御も加わっている。したがって、移動局が基地局の前を高速通過する際の受信周波数の急激な変化に対しても追従することが可能となる。こうして制御された基準クロックに従ってダウンコンバート用および直交復調用のローカル信号が生成され無線受信部１２へ出力される。同様に、制御された基準クロックに従ってアップコンバート用および直交変調用のローカル信号が生成され無線送信部１３へ出力される。なお、送信データはチャネルコーデック１８により所定方式でエンコードされ無線送信部１３へ出力される。以下、図５を参照しながら、送受信部５２のより詳細な構成について説明する。

【0044】

図５において、上記移動局５４の受信回路部は、ローノイズアンプ２７と、帯域フィルタ２８と、ＰＬＬ回路２９と、直交復調器３０と、自動利得制御（ＡＧＣ）アンプ３１と、帯域フィルタ３２と、Ａ／Ｄ変換器３３と、基準クロック生成回路３４と、遅延プロファイル検索回路３５と、フィンガ回路３６と、タイミング生成回路３７と、周波数オフセット推定回路３８と、ＲＡＫＥ回路３９と、アキュムレータ回路４０と、周波数−電圧データ変換回路５６と、加算器５７とから概略構成されている。また、送信回路部は、受信回路部と共用の基準クロック生成回路３４と、チャンネルコーデック４１と、Ｄ/Ａ変換器４２と、帯域フィルタ４３と、ＰＬＬ回路４４と、直交変調器４５と、ＡＧＣアンプ４６と、帯域フィルタ４７と、電力増幅器４８とから概略構成されている。

【0045】

移動局内蔵の基準クロック生成回路３４は加算器５７による加算結果である制御電圧データを制御端子で入力し、その制御電圧データに基づいて基準クロックを生成して受信回路部側のＰＬＬ回路２９と送信回路部側のＰＬＬ回路４４とに出力すると共に、タイミング生成回路３７にも供給する。受信回路部側のＰＬＬ回路２９は、入力される基準クロックに基づいてローカル信号を生成し直交復調器３０に出力する。一方、送信回路部側のＰＬＬ回路４４は、入力される基準クロックに基づいてローカル信号を生成し直交変調器４５に出力する。

【0046】

アンテナ２５で受信された基地局からの下り高周波信号は、デュープレクサ２６にて所要所定の周波数帯域の信号が選択されて受信高周波信号として受信回路部に導かれる。受信高周波信号は、まず、ローノイズアンプ２７にて増幅され、さらに、帯域フィルタ２８にて帯域制限された後、直交復調器３０に入力される。直交復調器３０は、入力される受信高周波信号をＰＬＬ回路２９から与えられるローカル信号により準同期検波して受信アナログベースバンド信号を生成する。受信アナログベースバンド信号は、ＡＧＣアンプ３１にてレベル制御され、帯域フィルタ３２にて帯域制限された後、Ａ／Ｄ変換器３３に入力される。Ａ／Ｄ変換器３３は、受信アナログベースバンド信号を受信デジタルベースバンド信号に変換する。受信デジタルベースバンド信号は、遅延プロファイル検索回路３５とフィンガ回路３６とに入力される。ここで、受信デジタルベースバンド信号は、基地局の基準クロックに同期して生成されたパイロットデータが重畳されており、移動局はそこから基地局の基準クロックを推定することが可能である。これは受信デジタルベースバンド信号に基地局の基準クロックが重畳されていることと等価である。

【0047】

また、遅延プロファイル検索回路３５は、タイミング生成回路３７が生成するフレームタイミング信号と、入力される受信デジタルベースバンド信号とに基づいて、フレームタイミング時間補正量を生成して、タイミング生成回路３７に出力する。タイミング生成回路３７は、装置内の基準クロック生成回路３４が生成する基準クロックに基づいて、まず、理想フレームタイミング信号を生成し、次に、生成された理想フレームタイミング信号に、入力されるフレームタイミング時間補正量を加算して、理想フレームタイミング信号を補正する。補正されたフレームタイミング信号は、遅延プロファイル検索回路３５とフィンガ回路３６とに入力される。

【0048】

フィンガ回路３６は、マルチパスで受信される受信デジタルベースバンド信号を個々のシングルパス成分に分離するための複数のフィンガから構成され、入力される補正済みフレームタイミング信号に基づいて、フィンガ毎に受信デジタルベースバンド信号を復調してＲＡＫＥ回路３９に出力する。また、フィンガ回路３６は、フィンガ毎の受信デジタルベースバンド信号に含まれるパイロットデータをフィンガ毎に周波数オフセット推定回路３８に出力する。周波数オフセット推定回路３８は、フィンガ毎に入力されるパイロットデータ（基地局の基準クロックに同期している）に基づいて、フィンガ毎の周波数オフセット量を算出して、ＲＡＫＥ回路３９に出力すると共に、フィンガ毎の周波数オフセット量を重み付け合成して、合成周波数オフセット量をアキュムレータ回路４０に出力する。上記ＲＡＫＥ回路３９は、入力されるフィンガ毎の周波数オフセット量に基づいて、各フィンガから出力される復調信号を重み付け合成して、受信データＲＤＡを生成する。これにより、フェ−ジングを軽減された受信データＲＤＡが得られる。

【0049】

アキュムレータ回路４０は、入力された合成周波数オフセット量（周波数シフト量）と現在の出力値とを加算して、この加算結果を加算器５７に出力する。また、周波数−電圧データ変換回路５６は、情報処理部５３から取り込まれる周波数制御データＦＣＤを対応する周波数制御電圧データＦＣＶに変換して、加算器５７に出力する。また、加算器５７は、入力されるアキュムレータ回路４０の出力値と、周波数制御電圧データＦＣＶとを加算して、加算結果を基準クロック生成回路３４に出力する。基準クロック生成回路３４は加算器５７の加算結果である制御電圧データを周波数制御端子で入力し、その制御電圧データに基づいて基準クロックを生成する。つまり、移動局５４の基準クロックを基地局５５の基準クロックに追従させたことと等価である。こうして基準クロック生成回路３４は、基地局５５の基準クロックに追従した基準クロックを受信回路部のＰＬＬ回路２９、送信回路部のＰＬＬ回路４４およびタイミング生成回路３７へそれぞれ出力する。

【0050】

２．２）情報処理部
次に、図６を参照して、移動局５４を構成する情報処理部５３の構成について詳細に説明する。本実施例における情報処理部５３は、図６に示すように、入力回路５３ａと、出力回路５３ｂと、記憶部５３ｃと、演算部５３ｄと、計時回路５３ｅと、インタフェース回路５３ｆと、装置各部を制御する制御部（ＣＰＵ）５３ｇとから概略構成されている。

【0051】

情報処理部５３の制御部５３ｇは、送受信部５２のＲＡＫＥ回路３９から出力された受信データＲＤＡを入力回路５３ａにて入力し、記憶部５３ｃに一時記憶する。制御部５３ｇは受信データＲＤＡを一般の受信情報と移動環境情報（ｘ,ｄ,ｕ）とに変換し、一般の受信情報をインタフェース回路５３ｆを介して出力する。また、制御部５３ｇは、インタフェース回路５３ｆを介して一般の送信情報を入力すると、送信データＴＤＡを生成して出力回路５３ｂから送受信部５２に出力する。

【0052】

さらに、情報処理部５３では、制御部５３ｇの制御により、演算部５３ｄが移動環境情報（ｘ,ｄ,ｕ）に基づいて、ドップラー効果による周波数シフトに関する予測演算を実行する。制御部５３ｇは計時設定値を計時回路５３ｅに設定して起動し、演算部５３ｄにより得られた周波数制御データＦＣＤを計時回路５３ｅからの計時情報に基づいて、適時、出力回路５３ｂから送受信部５２に出力する。

【0053】

なお、上記制御部５３ｇおよび演算部５３ｄは、ＣＰＵ等のプログラム制御プロセッサ上でプログラムを実行することにより同等の機能を実現することも可能である。
２．３）動作

【0054】

次に、図５を参照して、移動局５４の送受信部５２における周波数制御に関連する動作について説明する。

【0055】

基準クロック生成回路３４は基準クロックを生成し、受信回路部側のＰＬＬ回路２９と送信回路部側のＰＬＬ回路４４とに供給する。ＰＬＬ回路２９、４４は、入力される基準クロックに基づいてローカル信号を生成する。受信回路部側のＰＬＬ回路２９は、生成したローカル信号を直交復調器３０に出力し、一方、送信回路部側のＰＬＬ回路４４は、生成したローカル信号を直交変調器４５に出力する。

【0056】

基地局５５から受信した移動環境情報（ｘ,ｄ,ｕ）を含む受信データＲＤＡは情報処理部５３へ出力される。上述したように、フィンガ回路３６では、各々のフィンガが受信デジタルベースバンド信号に含まれるパイロットデータを生成し、周波数オフセット推定回路３８に出力する。周波数オフセット推定回路３８は各フィンガから入力されるパイロットデータを基にフィンガ毎の周波数オフセット量を算出し、フィンガ毎の周波数オフセット量を重み付け合成して合成周波数オフセット量をアキュムレータ回路４０に出力する。

【0057】

アキュムレータ回路４０は、入力された合成周波数オフセット量（周波数シフト量）と現在の出力値とを加算して、この加算結果を加算器５７に出力する。また、周波数−電圧データ変換回路５６は、情報処理部５３から与えられる予測制御データである周波数制御データＦＣＤを、所定の変換式あるいは所定の変換テーブルを用いて、対応する周波数制御電圧データＦＣＶに変換し加算器５７に出力する。また、加算器５７は、入力されるアキュムレータ回路４０の出力値と、周波数制御電圧データＦＣＶとを加算して、加算結果を基準クロック生成回路３４に出力する。基準クロック生成回路３４は加算器５７の加算結果に基づいて、基準クロックを生成し、受信回路部のＰＬＬ回路２９と、送信回路部のＰＬＬ回路４４と、タイミング生成回路３７とに出力する。

【0058】

２．４）周波数変化の予測
次に、図３、図６および図７を参照しながら、移動局５４の情報処理部５３における周波数制御データＦＣＤの生成動作について説明する。まず、情報処理部５３の制御部５３ｇは、受信データＲＤＡから抽出された移動環境情報（ｘ,ｄ,ｕ）から、基地局・移動局間の相対速度ｖ［ｍ/ｓ］を求める。基地局・移動局間の相対速度ｖ［ｍ/ｓ］は、基地局・移動局間の移動経路方向距離ｘ［ｍ］、基地局・移動経路間距離ｄ［ｍ］、移動経路上の移動局速度ｕ［ｍ/ｓ］を変数とする式（６）により求められる。

【0059】

【数5】

【0060】

ここで、基地局５５が周波数ｆｏ［Ｈｚ］で下り高周波信号を送信していて、移動局５４が速度ｖ［ｍ／ｓ］で基地局５５へ近づいていると仮定する。このとき、光速をｃ［ｍ／ｓ］とすると、ドップラー効果によって移動局５４が観測する基地局５５からの下り高周波信号の周波数ｆｄ［Ｈｚ］は、既に述べたように式（３）で与えられる。
ｆｄ＝（１＋ｖ／ｃ）ｆｏ ・・・（３）
この見かけ上の下り高周波信号の周波数ｆｄが算出されると、ドップラー効果による周波数シフトｆｓは次式（７）で与えられ、周波数シフト率ｆｒは式（８）で与えられる。
ｆｓ＝ｆｄ−ｆｏ＝（ｖ／ｃ）ｆｏ ・・・（７）
ｆｒ＝（ｆｄ−ｆｏ）／ｆｏ＝（ｖ／ｃ） ・・・（８）
さらに、移動局５４が基地局５５の近傍を通過し、近づく動きから遠ざかる動きに転じたとき（すなわち、受信高周波信号の搬送波周波数が急激に変化したとき）に観測される周波数ｆｄ’は、既に述べたように、式（４）で求められ、来るべき周波数急変時の周波数変化量Δｆｄは式（５）により予測することができる。
ｆｄ’＝（１−ｖ／ｃ）ｆｏ ・・・（４）
Δｆｄ＝ｆｄ’−ｆｄ＝−（２・ｖ・ｆｏ）／ｃ ・・・（５）

【0061】

参考までに、図７は、基地局・移動局間の移動経路方向距離ｘに対する周波数シフト率ｆｒの変化を表すグラフである。具体的には、移動経路５８上の移動局速度ｕが時速３００ｋｍのときに、移動局５４の基地局からの移動経路方向距離ｘ［ｍ］に対する周波数シフト率ｆｒ（ｐｐｍ）の変化を、基地局・移動経路間距離ｄ［ｍ］をパラメータとして、示している。

【0062】

情報処理部５３の演算部５３ｄは、上記演算式を用いて現在の受信高周波周波数がどのように変化するかを推定して、演算した結果を周波数制御データＦＣＤとして制御部５３ｇへ返し、制御部５３ｇは周波数制御データＦＣＤを適切な時刻に、送受信部５２に出力する。制御部５３ｇは、演算部５３ｄにより推定された、周波数制御データＦＣＤに対応する周波数制御データＦＣＤを出力すべき時刻を計時設定値として計時回路５３ｅに設定し、当該設定時刻に到達すると、演算部５３ｄにより得られた周波数制御データＦＣＤを出力回路５３ｂを通して送受信部５２へ出力する。これにより、周波数が急変する期間に急変中、急変後の周波数へ追従するように周波数制御電圧データＦＣＶを加算器５７へ出力することができる。

【0063】

上記周波数シフトｆｓの演算は、移動局５４が基地局５５近傍を通過する以前に行うことができる。それゆえ、移動局５４の情報処理部５３は、移動局５４が基地局５５近傍を通過した直後に観測されるであろう受信高周波信号周波数ｆｄや周波数シフトｆｓを、基地局５５近傍を通過する前に、予測することができる。

【0064】

移動局５４の送受信部５２では、ＰＬＬ回路２９（図５参照）が出力するローカル信号の周波数は、受信高周波信号の搬送波周波数に等しいことが望ましい。情報処理部５３は、上記演算により、移動局５４が基地局近傍を通過した直後に観測されると予測された受信高周波信号の周波数に対応した周波数制御データＦＣＤを事前に生成する。そして移動局５４が実際に基地局近傍を通過する時に、情報処理部５３は周波数制御データＦＣＤを送受信部５２の周波数−電圧データ変換回路５６へ出力し、周波数−電圧データ変換回路５６は周波数制御データＦＣＤを周波数制御電圧データＦＣＶに変換して加算器５７へ出力する。

【0065】

ここで周波数制御データＦＣＤ及び周波数制御電圧データＦＣＶは、予測されたドップラー効果による周波数変化量（周波数シフト差分）Δｆｄに対応している。基準クロック生成回路３４は加算器５７の加算出力を制御電圧として入力することで基準クロックを生成するので、その発振周波数には移動局５４が基地局近傍を通過する際（通過した直後）のドップラー効果を受けた受信高周波信号周波数が反映される。したがって、基準クロックの発振周波数を基準とするＰＬＬ回路２９のローカル信号周波数にもドップラー効果を受けた受信高周波信号周波数が反映される。

【0066】

２．５）効果
以上述べたように、本実施例によれば、ドップラー効果による周波数変化の速度が大きい環境においても、ＰＬＬ回路２９が出力するローカル信号の周波数は、ドップラー効果の影響を受けた受信高周波信号の搬送波周波数に等しくなるように円滑に追随制御されることができる。これにより、周波数オフセット推定機能を構成するフィードバック系の誤差を小さくでき、信号誤り率や信号接続の切断確率を低下させることができる。それゆえ、移動局が基地局の近傍を通過し、近づく動きから遠ざかる動きに転じたとき（すなわち、受信高周波信号の搬送波周波数が急激に変化したとき）でも、信号伝送スループットや通信品質の低下を回避できる。

【0067】

さらに、本実施例による移動局５４は、予め提供された移動環境情報に基づいて、基地局近傍を通過する際（通過する直後）のドップラー効果による周波数シフトに対して予測制御を行うことができる。したがって、移動局５４の送受信部５２は周波数オフセット推定回路３８の高速化に頼らずに、ローカル信号の周波数を受信高周波信号の搬送波周波数に正確に追随させることができる。それゆえ、複雑高価な高速回路構成を必要とせず、低廉簡素な低速回路構成で周波数オフセット推定機能を実現することができ、低い消費電力での回路動作が可能となり、さらに、発熱量を抑えることもできる。
３．第２実施形態

【0068】

本発明の第２実施形態では、電波反射体がドップラー効果に及ぼす影響が考慮される。以下、本発明の第２実施形態による移動無線通信システムについて、図８〜図１０を参照しながら説明する。

【0069】

３．１）構成
第２実施形態によるシステムが、上述の第１実施形態と異なるところは、第１実施形態の移動環境情報（ｘ,ｄ,ｕ）の中に、さらに、移動経路５８から電波反射体の反射面までの距離（以下、簡単に、移動経路・電波反射体間距離ともいう）ｗに関する情報を付加するようにした点である。すなわち、この第２実施形態では、図９および図１０に示すように、移動経路５８近傍に電波反射体５９ａ又は５９ｂが存在する場合を考慮して、移動環境情報（ｘ,ｄ,ｕ,ｗ）が用いられている。電波反射体（反射面）５９ａ、５９ｂの存在、これに伴う移動経路・電波反射体間距離ｗの導入以外の点では、第１実施形態で述べたと概略同一であるので、図８〜図１０では、図２および図３の場合と同一の符号を付してその説明を省略又は簡略化する。また、移動局５４の送受信部５２の回路構成も図５に示す構成と同様であるから、適宜、図５の回路も参照しながら説明する。

【0070】

移動局５４が鉄道上の列車で移動をしている場合には、移動経路・電波反射体間距離ｗは、例えば、鉄道トンネル内では線路とトンネル内壁（電波反射面）との距離に相当し、また、遮音壁の立設地域では線路と遮音壁（電波反射面）との距離に相当する。これらの線路・電波反射面間の距離情報は、鉄道管理情報として既知の情報であるので、これらの取得に関する詳細な説明は省略する。

【0071】

また、移動局５４が道路を車両で移動している場合には、移動経路・電波反射体間距離ｗは、例えば道路トンネル内では車両の通行区分帯とトンネル内壁（電波反射面）との距離に相当し、また、遮音壁の立設地域では、車両の通行区分帯と遮音壁（電波反射面）との距離に相当する。これらの移動経路・電波反射面間の距離情報は、交通管理情報や道路管理情報として既知の情報であるので、これらの取得に関する詳細な説明は省略する。

【0072】

３．２）動作
次に、図８〜図１０を参照して、この実施形態の移動局５４で実行されるドップラー効果に起因する周波数変動に対する追従動作について説明する。

【0073】

本実施形態による移動局５４では、基地局５５から移動環境情報（ｘ,ｄ,ｕ,ｗ）を含む下り高周波信号を受信すると、上述したように復調器３０で復調処理された後、ＲＡＫＥ回路３９から情報処理部５３へ受信データＲＤＡが出力される。情報処理部５３は受信データＲＤＡから移動環境情報（ｘ,ｄ,ｕ,ｗ）を抽出し、基地局・移動局間の移動経路方向距離ｘ、基地局・移動経路間距離ｄ、移動経路上の移動局速度ｕ、さらに移動経路５８近傍に電波反射体（反射面）５９ａ又は５９ｂが在るときは、移動経路・電波反射体間距離ｗを認識する。情報処理部５３は、電波反射体が移動局５４の移動経路５８に対して、基地局５５と反対側に存在しているか（図９の電波反射体５９ａ）、同じ側に存在しているか（図１０の電波反射体５９ｂ）も認識する。

【0074】

情報処理部５３は、受信データＲＤＡから抽出された移動環境情報（ｘ,ｄ,ｕ,ｗ）から、基地局・移動局間の伝播経路に沿った相対速度ｖ［ｍ/ｓ］を求める。基地局・移動局間の伝播経路上の相対速度ｖ［ｍ/ｓ］は、基地局・移動局間の移動経路方向距離ｘ［ｍ］、基地局・移動経路間距離ｄ［ｍ］、移動経路上の移動局速度ｕ［ｍ/ｓ］、及び移動経路・電波反射体間距離ｗ［ｍ］を変数とする下記の式（９）又は式（１０）から求められる。

【0075】

情報処理部５３は、図９に示すように、電波反射体５９ａが移動経路５８に沿って、かつ、移動経路５８に対して基地局５５と反対側に存在すると認識したときは、式（９）を用いて、基地局・移動局間の伝播経路上の相対速度ｖ［ｍ/ｓ］を算出する。

【0076】

【数6】

【0077】

一方、情報処理部５３は、図１０に示すように、電波反射体５９ｂが移動経路５８に沿って、かつ、移動経路５８に対して基地局５５と同じ側に存在すると認識したときは、式（１０）を用いて、基地局・移動局間の伝播経路上の相対速度ｖ［ｍ/ｓ］を算出する。

【0078】

【数7】

【0079】

基地局・移動局間の伝播経路上の相対速度ｖ［ｍ/ｓ］が算出されると、移動局５４が観測する基地局５５からの下り高周波信号周波数ｆｄが式（３）から、ドップラー効果による周波数シフトｆｓが式（７）から、周波数シフト率ｆｒが式（８）からそれぞれ導かれる。さらに、移動局５４が基地局５５の近傍を通過し、近づく動きから遠ざかる動きに転じたとき（すなわち、受信高周波信号の搬送波周波数が急激に変化したとき）に観測される（遠ざかる）周波数ｆｄ’、及び周波数変化量（来るべき周波数変化量）Δｆｄについては、式（４）および（５）から予測できる。

【0080】

このように、本実施形態によれば、移動局５４の情報処理部５３は電波反射体を考慮した周波数制御データＦＣＤを生成して適切な時刻に送受信部５２に出力することができる。

【0081】

なお、情報処理部５３は、ＣＰＵ等のプログラム制御プロセッサ上でプログラムを実行することにより同等の機能を実現することも可能である。

【0082】

４．第３実施形態
４．１）構成
上述した第１実施形態および第２実施形態では、図５に示すように、基準クロック生成回路３４の周波数制御端子とアキュムレータ回路１７の出力との間に加算器５７を設け、予測された周波数変化量に対応する周波数制御電圧データＦＣＶを加算する構成を採用している。

【0083】

これに対して、本発明の第３実施形態では、予測された周波数変化量に対応する周波数制御データＦＣＤをＰＬＬ回路を直接制御する信号に変換し、受信側ローカル信号を生成するＰＬＬ回路へ出力する。

【0084】

具体的には、図５における電圧データ変換回路５６、加算器５７および受信回路側のＰＬＬ回路２９による周波数制御機能、すなわち移動局５４が基地局近傍を通過する際の周波数制御が図１１におけるＰＬＬ制御回路６１およびＰＬＬ回路６２による実現されている。その他の構成は図５の場合と同様であるから、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略化する。

【0085】

本実施形態による移動局の送受信部６０では、図１１に示すように、基準クロック生成回路３４にて生成される基準クロックは、受信回路側のＰＬＬ回路６２と送信回路側のＰＬＬ回路４４とに出力される。ＰＬＬ回路６２は基準クロックに基づいてローカル信号を生成し直交復調器３０に出力する。また、情報処理部からの周波数制御データＦＣＤはＰＬＬ制御回路６１によりＰＬＬ制御データＰＣＤに変換されＰＬＬ回路６２へ出力される。

【0086】

４．２）動作
次に、図１１を参照して本実施形態の送受信部６０の動作について説明する。情報処理部から入力した周波数制御データＦＣＤは、ＰＬＬ制御回路６１にてＰＬＬ制御データＰＣＤに変換され、受信回路側のＰＬＬ回路６２へ入力される。ＰＬＬ回路６２はＰＬＬ制御データＰＣＤに基づいて直交復調器３０へ出力すべきローカル信号の周波数を決定する。すなわち、ＰＬＬ回路６２を構成する分周器の分周数がＰＬＬ制御データＰＣＤの値に依存するように構成することで出力されるローカル信号の周波数を決定することができる。したがって、送受信部６０は第１実施形態で述べた送受信部５２（図５）と同様の周波数捕捉・周波数追従機能を実現できる。

【0087】

また、ＰＬＬ回路６２の周波数を制御する手段として、ＰＬＬ制御データＰＣＤを図示せぬＤ／Ａ変換器にてアナログ電圧に変換し、このアナログ電圧値を図示せぬ加算器を用いてＰＬＬ回路中の電圧制御発振器（ＶＣＯ）の制御電圧に加算するようにしても、上記と同様の機能を実現できる。

【0088】

５．第４実施形態
上記第１〜第３実施形態では、基地局から移動環境情報が提供されているが、本発明はこれに限定されるものではない。次に述べるように、移動局を搭載する車両から移動環境情報を取得することも可能である。

【0089】

図１２に示すように、本実施形態による移動無線通信システムでは、移動局６３を搭載する列車や車両等の移動体６４に移動環境情報提供部６５が設けられている。すなわち、この実施形態では、受信高周波信号としての基地局６６からの下り高周波信号には移動環境情報が含まれておらず、代わりに、移動局６３は、移動体６４が備える移動環境情報提供部６５から当該移動局６３の移動環境情報（ｘ,ｄ,ｕ）又は（ｘ,ｄ,ｕ,ｗ）の提供を受ける構成となっている。

【0090】

移動局６３は、図１２に示すように、基地局６６との間で無線通信を行うためのアンテナ６７と、送受信部６８と、情報処理部６９とを備え、移動体６４に搭載されて線路あるいは道路等の移動経路上を移動する。移動環境情報提供部６５は、移動体６４の移動環境情報（ｘ,ｄ,ｕ）又は（ｘ,ｄ,ｕ,ｗ）を有し、あるいは移動体６４の走行管理システムなどから移動環境情報を取得し、移動局６３の情報処理部６９に出力する。移動局６３の情報処理部６９は、入力された移動環境情報（ｘ,ｄ,ｕ）又は（ｘ,ｄ,ｕ,ｗ）に基づいて、既に述べたように周波数制御データＦＣＤを生成し送受信部６８へ出力する。この構成では、移動体６４（移動環境情報提供部６５）の位置情報ｘおよび速度情報ｕが移動局６３の位置情報ｘおよび速度情報ｕであると考えることができる。

【0091】

次に、図１３を参照して、移動局６３を構成する情報処理部６９について詳細に説明する。本実施形態による移動局６３の情報処理部６９は、入力回路６９ａと、出力回路６９ｂと、記憶部６９ｃと、演算部６９ｄと、計時回路６９ｅと、インタフェース回路６９ｆと、装置各部を制御する制御部（ＣＰＵ）６９ｇとから概略構成されている。

【0092】

情報処理部６９の制御部６９ｇは、送受信部６８から受信データＲＤＡを入力回路６９ａで入力し、記憶部６９ｃに一時記憶する。さらに制御部６９ｇは、受信データＲＤＡを一般の受信情報に変換した後、得られた受信情報をインタフェース回路６９ｆを介して出力する。また、制御部６９ｇは、インタフェース回路６９ｆを介して一般の送信情報を入力すると、送信データＴＤＡを生成して出力回路６９ｂから送受信部６８へ出力する。

【0093】

さらに、移動環境情報提供部６５からインタフェース回路６９ｆを介して移動環境情報（ｘ,ｄ,ｕ）又は（ｘ,ｄ,ｕ,ｗ）を入力すると、制御部６９ｇは、既に述べたように、移動環境情報に基づいてドップラー効果による周波数シフトに関する予測演算を実行し、周波数制御データ（制御情報）ＦＣＤを生成する。その際、制御部６９ｇは、計時設定値を計時回路６９ｅに設定することで、周波数制御データＦＣＤを計時回路６９ｅからの計時情報に従って、適時、出力回路６９ｂから送受信部６８へ出力する。

【0094】

移動局６３が鉄道上の列車で移動する場合の動作について説明する。鉄道の運行管理システムは、一般に個々の列車の位置情報や速度情報を有しているが、ここでは線路沿いに配置された基地局６６の位置情報も有する。本実施形態では、鉄道の運行管理システムが必要に応じてトンネルや遮音壁等の電波反射体の位置情報も有することができる。上記運行管理システムは、速度情報や各種対象物の位置情報等に基づいて列車（図１２の移動体６４）の移動環境情報（ｘ,ｄ,ｕ）又は（ｘ,ｄ,ｕ,ｗ）を生成し、対応する列車（移動体６４）に伝達する。列車（移動体６４）は運行管理システムから移動環境情報を受けると、移動環境情報提供部６５に一時記憶する。移動環境情報提供部６５は、一時記憶された移動環境情報を列車に搭載された移動局６３の情報処理部６９へ送信する。移動局６３の情報処理部６９は、提供された移動環境情報に基づいて周波数制御データＦＣＤを生成し移動局６３の送受信部６８へ出力する。このようにして第１実施形態（図５、図６）で述べたと略同様の周波数変化予測およびそれによる周波数制御機能を実現することができる。

【0095】

移動局６３が道路上を車両で移動する場合の動作について説明する。一般に、カーナビゲーションシステムは個々の車両の位置情報や速度情報を有しているが、ここでは道路沿いに配置された基地局６６の位置情報も有する。本実施形態では、カーナビゲーションシステムが必要に応じてトンネルや遮音壁等の電波反射体の位置情報を有することもできる。上記カーナビゲーションシステムは、速度情報や各種対象物の位置情報等に基づいて、車両（図１２の移動体６４）の移動環境情報（ｘ,ｄ,ｕ）又は（ｘ,ｄ,ｕ,ｗ）を生成し、対応する車両（移動体６４）に送信する。車両（移動体６４）は、カーナビゲーションシステムから受信した移動環境情報は移動環境情報提供部６５に一時記憶される。移動環境情報提供部６５は、一時記憶された移動環境情報を（車両搭載）移動局６３の情報処理部６９へ送信する。移動局６３の情報処理部６９は、提供された移動環境情報に基づいて、周波数制御データＦＣＤを生成し移動局６３の送受信部６８へ出力する。このようにして第１実施形態（図５、図６）で述べたと略同様の周波数変化予測およびそれによる周波数制御機能を実現することができる。

【0096】

なお、上記制御部６９ｇおよび演算部６９ｄは、ＣＰＵ等のプログラム制御プロセッサ上でプログラムを実行することにより同等の機能を実現することも可能である。

【0097】

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上記実施形態では、周波数−電圧データ変換回路５６が、周波数制御データＦＣＤを変換式を用いて周波数制御電圧データＦＣＶに変換する場合について述べたが、これに代えて、変換テーブルを用いて、周波数制御データＦＣＤを周波数制御電圧データＦＣＶに変換するにしても良い。また、移動経路は直線路に限らず、曲線路又は勾配のある坂道にも拡張適用できる。また、移動環境情報には、位置情報に代えて、あるいは付加して、方位情報を含めるようにしても良い。

【産業上の利用可能性】

【0098】

本発明による移動無線通信システムおよび移動通信装置は、携帯電話装置のみならず広く携帯通信端末に適用できるし、また、自動車電話、自動車無線、列車に設置された固定電話等にも適用できる。

【符号の説明】

【0099】

１０ 基準クロック生成回路
１１ ＰＬＬ回路
１２ 無線受信部
１３ 無線送信部
１４ フィンガ回路
１５ ＲＡＫＥ回路
１６ 周波数オフセット推定回路
１７ アキュムレータ回路
１８ チャネルコーデック
１０ 基準クロック生成回路
１１ ＰＬＬ回路
２９、４４ ＰＬＬ回路
３４ 基準クロック生成回路
３６ フィンガ回路
３８ 周波数オフセット推定回路
３９ ＲＡＫＥ回路
４０ アキュムレータ回路
５１ アンテナ
５２ 送受信部
５３ 情報処理部
５４ 移動局（移動通信装置）
５５ 基地局
５６ 周波数−電圧データ変換回路
５７ 加算器
５８ 移動経路
５９ａ、５９ｂ 電波反射体
６１ ＰＬＬ制御回路
６２ ＰＬＬ回路
６３ 移動局（移動通信装置）
６４ 移動体
６５ 移動環境情報提供部
６６ 基地局
６７ アンテナ
６８ 送受信部
６９ 情報処理部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】