特許 6498241 無線通信装置及び移動体

(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】6498241

(24)【登録日】2019年3月22日

(45)【発行日】2019年4月10日

(54)【発明の名称】無線通信装置及び移動体

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/06 20060101AFI20190401BHJP

   H04B 7/08 20060101ALI20190401BHJP

【ＦＩ】

   H04B7/06 040

   H04B7/08 052Z

   H04B7/08 022

【請求項の数】12

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2017-136007(P2017-136007)

(22)【出願日】2017年7月12日

(65)【公開番号】特開2019-21978(P2019-21978A)

(43)【公開日】2019年2月7日

【審査請求日】2018年2月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】501440684

【氏名又は名称】ソフトバンク株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098626

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 壽

(74)【代理人】

【識別番号】100128691

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 弘通

(72)【発明者】

【氏名】山口 良

(72)【発明者】

【氏名】豊見本 和馬

(72)【発明者】

【氏名】宮下 真行

(72)【発明者】

【氏名】吉野 仁

【審査官】 太田 龍一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１５７６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２８２２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５２７０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２３６６５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３４５４２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１１５７５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０４１９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２３５３０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０８７２１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２３７７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２５４２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ７／０２−７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動体に装着可能な無線通信装置であって、
前記移動体が主に移動する主移動方向を基準にして互いに異なる複数の方向に単指向性を有する複数の指向性アンテナと、
前記複数の指向性アンテナを介して送受信される送信信号及び受信信号を処理する無線通信部と、を備え、
前記複数の指向性アンテナは、
前記移動体の主移動方向に向いた単指向性を有する前方指向性アンテナと、
前記移動体の主移動方向とは逆方向に向いた単指向性を有する後方指向性アンテナと、
前記移動体の主移動方向と交差する方向における一方の側方に向いた単指向性を有する第１の側方指向性アンテナと、
前記移動体の他の側方に向いた単指向性を有する第２の側方指向性アンテナと、を有し、
前記無線通信部は、
前記移動体の移動時に前記前方指向性アンテナに対応するドップラー周波数シフトを検出し、その検出結果に基づいて、該ドップラー周波数シフトを補償するように、前記前方指向性アンテナを介した受信信号及び送信信号の少なくとも一方を処理する前方指向性アンテナ用の信号処理部と、
前記移動体の移動時に前記後方指向性アンテナに対応するドップラー周波数シフトを検出し、その検出結果に基づいて、該ドップラー周波数シフトを補償するように、前記後方指向性アンテナを介した受信信号及び送信信号の少なくとも一方を処理する後方指向性アンテナ用の信号処理部と、
前記移動体の移動時に前記第１の側方指向性アンテナに対応するドップラー周波数シフトを検出し、その検出結果に基づいて、該ドップラー周波数シフトを補償するように、前記第１の側方指向性アンテナを介した受信信号及び送信信号の少なくとも一方を処理する第１の側方指向性アンテナ用の信号処理部と、
前記移動体の移動時に前記第２の側方指向性アンテナに対応するドップラー周波数シフトを検出し、その検出結果に基づいて、該ドップラー周波数シフトを補償するように、前記第２の側方指向性アンテナを介した受信信号及び送信信号の少なくとも一方を処理する第２の側方指向性アンテナ用の信号処理部と、を有し、
前記前方指向性アンテナ及び前記後方指向性アンテナの受信信号の強度が、前記第１の側方指向性アンテナ及び前記第２の側方指向性アンテナの受信信号の強度よりも高いとき、前記前方指向性アンテナ及び前記後方指向性アンテナを前記無線通信部に接続し、前記第１の側方指向性アンテナ及び前記第２の側方指向性アンテナの受信信号の強度が前記前方指向性アンテナ及び前記後方指向性アンテナの受信信号の強度よりも高いとき、前記第１の側方指向性アンテナ及び前記第２の側方指向性アンテナを前記無線通信部に接続するように、前記無線通信部に接続するアンテナを切り替えるアンテナ切替部を更に備えることを特徴とする無線通信装置。

【請求項2】

請求項１の無線通信装置において、
前記複数の指向性アンテナは、前記移動体の外面部に設置された薄型形状のアンテナであることを特徴とする無線通信装置。

【請求項3】

請求項１の無線通信装置において、
前記複数の指向性アンテナは、前記移動体の上面部に設置された薄型形状のアンテナであることを特徴とする無線通信装置。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれかの無線通信装置において、
前記複数の指向性アンテナは、前記移動体の同一の高さに設置されることを特徴とする無線通信装置。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれかの無線通信装置において、
前記複数の指向性アンテナは、フィルム型アレーアンテナ又はパッチアンテナのいずれか一方であることを特徴とする無線通信装置。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれかの無線通信装置において、
前記信号処理部は、前記ドップラー周波数シフトの検出結果に基づいて、該ドップラー周波数シフトを補償するように前記受信信号及び前記送信信号の少なくとも一方の周波数を変換することを特徴とする無線通信装置。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれかの無線通信装置において、
移動通信システムの固定配置の基地局との間でバックホール回線の無線通信を行う移動型の基地局であることを特徴とする無線通信装置。

【請求項8】

請求項１乃至６のいずれかの無線通信装置において、
移動通信システムの基地局と無線通信する移動局であることを特徴とする無線通信装置。

【請求項9】

請求項１乃至６のいずれかの無線通信装置において、
放送送信局から送信された放送電波を受信する放送受信装置であることを特徴とする無線通信装置。

【請求項10】

請求項１乃至９のいずれかの無線通信装置において、
前記移動体は、乗用車、バス、トラック若しくは自動二輪車を含む自動車、線路上を走行する鉄道車両、航空機又は船舶であることを特徴とする無線通信装置。

【請求項11】

請求項１乃至９のいずれかの無線通信装置を備える移動体。

【請求項12】

請求項１１の移動体において、
乗用車、バス、トラック若しくは自動二輪車を含む自動車、線路上を走行する鉄道車両、航空機又は船舶であることを特徴とする移動体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線通信装置及びその無線通信装置を備えた移動体に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、移動可能な車両（自動車）などの移動体に搭載される移動通信や放送受信などの無線通信装置の車載アンテナにおいては、スリーブアンテナなどの水平面内無指向性アンテナ（以下「オムニアンテナ」ともいう。）が多用されている（例えば、特許文献１、２参照）。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

上記オムニアンテナが多用されている理由は、無線通信装置が搭載された移動体の向きと移動通信や放送受信など電波の受信（送信）の方向とが変化することや、その移動体を中心とした移動通信の電波の到来方向（放射方向）の分布がＪａｋｅｓモデルで近似できるように全方位でほぼ一様になることに起因している。また、同様な理由により、マクロセル基地局のような固定配置の基地局の場合と比較して短い距離で通信品質向上のための空間ダイバーシチが可能となる。このため、移動体に搭載される車載アンテナではオムニアンテナを素子アンテナとして複数設けた空間ダイバーシチ構成が主流である。

【0004】

しかしながら、上記従来のオムニアンテナを用いて無線通信装置が搭載された移動体の移動に伴う通信品質向上のためのドップラーダイバーシチを利用しようとすると、無線通信装置を搭載した移動体の移動に伴って発生する無線通信の受信信号におけるドップラー周波数シフトが広がり（例えば、最大ドップラー周波数の２倍に広がり）、無線通信のスループットが低下するおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様に係る無線通信装置は、移動体に装着可能な無線通信装置であって、前記移動体が主に移動する主移動方向を基準にして互いに異なる複数の方向に指向性を有する複数の指向性アンテナと、前記移動体の移動時に前記複数の指向性アンテナそれぞれに対応する複数のドップラー周波数シフトを検出する周波数シフト検出部と、前記複数のドップラー周波数シフトの検出結果に基づいて、該ドップラー周波数シフトを補償するように、前記複数の指向性アンテナそれぞれを介した受信信号及び送信信号の少なくとも一方を処理する複数の信号処理部と、を備え、前記複数の指向性アンテナは、前記移動体の外面部に設置された薄型形状のアンテナである。
本発明の他の態様に係る無線通信装置は、移動体に装着可能な無線通信装置であって、前記移動体が主に移動する主移動方向を基準にして互いに異なる複数の方向に指向性を有する複数の指向性アンテナと、前記移動体の移動時に前記複数の指向性アンテナそれぞれに対応する複数のドップラー周波数シフトを検出する周波数シフト検出部と、前記複数のドップラー周波数シフトの検出結果に基づいて、該ドップラー周波数シフトを補償するように、前記複数の指向性アンテナそれぞれを介した受信信号及び送信信号の少なくとも一方を処理する複数の信号処理部と、を備え、前記複数の指向性アンテナは、前記移動体の屋根の上面部に設置された薄型形状のアンテナである。
前記無線通信装置において、前記複数の指向性アンテナは、前記移動体の同一の高さに設置されてもよい。
また、前記無線通信装置において、前記複数の指向性アンテナは、フィルム型アレーアンテナ又はパッチアンテナのいずれか一方であってもよい。
また、前記無線通信装置において、前記複数の指向性アンテナは、前記移動体の主移動方向に向いた指向性を有する前方指向性アンテナと、前記移動体の主移動方向とは逆方向に向いた指向性を有する後方指向性アンテナと、前記移動体の主移動方向と交差する方向における一方の側方に指向性を有する第１の側方指向性アンテナと、前記移動体の他の側方に指向性を有する第２の側方指向性アンテナと、を有してもよい。
また、前記無線通信装置において、受信強度が最も高い基地局装置を選択するように、前記前方指向性アンテナ及び前記後方指向性アンテナ、又は、前記第１の側方指向性アンテナ及び前記第２の側方指向性アンテナのうちいずれか一方のビームに切り替える切替手段を更に備え、前記周波数シフト検出部は、前記移動体の移動時に、前記前方指向性アンテナ及び前記後方指向性アンテナ、又は、前記第１の側方指向性アンテナ及び前記第２の側方指向性アンテナのうち前記切替手段でビームが切り替えられたいずれか一方に対応する２つのドップラー周波数シフトを検出し、前記信号処理部は、前記前方指向性アンテナに対応するドップラー周波数シフトの検出結果に基づいて、該ドップラー周波数シフトを補償するように、前記前方指向性アンテナを介した受信信号及び送信信号の少なくとも一方を処理する前方指向性アンテナ用の信号処理部と、前記後方指向性アンテナに対応するドップラー周波数シフトの検出結果に基づいて、該ドップラー周波数シフトを補償するように、前記後方指向性アンテナを介した受信信号及び送信信号の少なくとも一方を処理する後方指向性アンテナ用の信号処理部と、前記第１の側方指向性アンテナに対応するドップラー周波数シフトの検出結果に基づいて、該ドップラー周波数シフトを補償するように、前記第１の側方指向性アンテナを介した受信信号及び送信信号の少なくとも一方を処理する第１の側方指向性アンテナ用の信号処理部と、前記第２の側方指向性アンテナに対応するドップラー周波数シフトの検出結果に基づいて、該ドップラー周波数シフトを補償するように、前記第２の側方指向性アンテナを介した受信信号及び送信信号の少なくとも一方を処理する第２の側方指向性アンテナ用の信号処理部と、を有してもよい。
また、前記無線通信装置において、前記信号処理部は、前記ドップラー周波数シフトの検出結果に基づいて、該ドップラー周波数シフトを補償するように前記受信信号及び前記送信信号の少なくとも一方の周波数を変換してもよい。
また、前記無線通信装置において、移動通信システムの固定配置の基地局との間でバックホール回線の無線通信を行う移動型の基地局であってもよい。
また、前記無線通信装置において、移動通信システムの基地局と無線通信する移動局であってもよい。
また、前記無線通信装置において、放送送信局から送信された放送電波を受信する放送受信装置であってもよい。
また、前記無線通信装置において、前記移動体は、乗用車、バス、トラック若しくは自動二輪車を含む自動車、線路上を走行する鉄道車両、航空機又は船舶であってもよい。

【0006】

本発明の他の態様に係る移動体は、前記無線通信装置のいずれかを備える移動体である。前記移動体は、乗用車、バス、トラック若しくは自動二輪車を含む自動車、線路上を走行する鉄道車両、航空機又は船舶であってもよい。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、無線通信のスループット低下を抑制しつつドップラーダイバーシチを利用して通信品質の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係る移動体（自動車）に組み込まれた無線通信装置（移動型の基地局）を含む通信システムの一例を示す説明図。

【図2】本発明の実施形態に係る通信システムの他の例を示す説明図。

【図3】本発明の実施形態に係る通信システムの更に他の例を示す説明図。

【図4】本実施形態に係るムービングセル基地局の基地局装置の一構成例を示すブロック図。

【図5】本実施形態に係るムービングセル基地局の基地局装置の他の構成例を示すブロック図。

【図6】本実施形態に係るムービングセル基地局の基地局装置の更に他の構成例を示すブロック図。

【図7】（ａ）は比較例に係る移動中の自動車に組み込まれた無線通信装置に到来している固定基地局からの電波の分布（到来波分布）を模式的に示した説明図。（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、同無線通信装置が組み込まれた自動車の停止中及び移動中にオムニアンテナによって受信される受信信号の周波数分布の一例を示す説明図。

【図8】（ａ）は本実施形態に係る移動中の自動車に組み込まれたムービングセル基地局に到来している固定基地局からの電波の分布（到来波分布）を模式的に示した説明図。（ｂ）は同ムービングセル基地局の移動中に前方指向性アンテナ及び後方指向性アンテナによって受信される受信信号の周波数分布の一例を示す説明図。

【図9】本実施形態に係るドップラーダイバーシチ機能を有するムービングセル基地局の基地局装置における第１無線通信部の一構成例を示すブロック図。

【図10】本実施形態に係るムービングセル基地局の基地局装置における第２無線通信部の一構成例を示すブロック図。

【図11】（ａ）は他の実施形態に係る移動中の自動車に組み込まれたムービングセル基地局に到来している固定基地局からの電波の分布（到来波分布）を模式的に示した説明図。（ｂ）は同ムービングセル基地局の移動中に側方指向性アンテナによって受信される受信信号の周波数分布の一例を示す説明図。

【図12】（ａ）は更に他の実施形態に係る移動中の自動車に組み込まれたムービングセル基地局に到来している固定基地局からの電波の分布（到来波分布）を模式的に示した説明図。（ｂ）は同ムービングセル基地局の移動中に前方指向性アンテナ、後方指向性アンテナ及び側方指向性アンテナによって受信される受信信号の周波数分布の一例を示す説明図。

【図13】図１２の実施形態に係る移動中の自動車に組み込まれたムービングセル基地局の基地局装置の一構成例を示すブロック図。

【図14】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図１２の実施形態に係るムービングセル基地局が組み込まれた自動車におけるアンテナの一配置例を示す側面図及び斜視図。

【図15】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図１２の実施形態に係るムービングセル基地局が組み込まれた自動車におけるアンテナの他の配置例を示す側面図及び斜視図。

【図16】（ａ）は図１２の実施形態に係るムービングセル基地局が組み込まれた自動車におけるアンテナの更に他の配置例を示す斜視図。（ｂ）は同自動車のフロントガラスに配置したアンテナの拡大図。

【図17】フィルム型アレーアンテナの一例を示す説明図。

【図18】図１２の実施形態に係る移動中の自動車に組み込まれたムービングセル基地局の基地局装置の他の構成例を示すブロック図。

【図19】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図１８の移動中の自動車に組み込まれたムービングセル基地局の基地局装置で形成される指向性ビームの説明図。

【図20】更に他の実施形態に係る移動体（自動車）に組み込まれた無線通信装置（移動局）を含む通信システムの一例を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１〜３はそれぞれ、本発明の一実施形態に係る移動体に組み込まれた無線通信装置（移動型の基地局）を含む通信システムの一例を示す説明図である。本実施形態のシステムは、セルラー方式の移動通信網１０に接続された固定基地局２０と、移動体である自動車（乗用車、トラック、バスなど）４０に搭載される無線通信装置としての移動型の基地局（以下「ムービングセル基地局」という。）３０と、ムービングセル基地局３０を管理する管理装置６０とを備える。なお、本実施形態では、移動体が自動車４０である場合について説明するが、本実施形態における移動体は、自動車のほか、線路上を走行する鉄道車両、航空機又は船舶であってもよい。また、図１の通信システムは、固定基地局２０がマクロセル基地局の例であるが、固定基地局２０はスモールセル基地局などであってもよい。管理装置６０は、単一のサーバなどのコンピュータ装置で構成してもよいし、複数のサーバなどのコンピュータ装置が互いに連携して処理するように構成してもよい。

【0010】

図１の通信システムにおいて、ムービングセル基地局３０は、自動車４０の少なくとも外側の周辺エリアおよび自動車４０の車内をカバーする移動型のセル（以下「ムービングセル」という。）３０Ａを形成し、そのムービングセル３０Ａ内に位置する移動局としてのユーザ装置５０と、固定基地局２０、固定基地局２０がエリアカバーするセル２０Ａに在圏するユーザ装置又は他の移動体に設置された他の基地局との間の通信を中継する。ムービングセル３０Ａは、自動車４０の外側の周辺エリアと、自動車４０の内側エリアとを含んでもよい。ムービングセル３０Ａのセル径は例えば１００ｍであり、２０ｍ以下〜５０ｍ以下であってもよい。

【0011】

ムービングセル基地局３０は、基地局装置３００と、固定基地局２０又は他の移動体に設置された他のムービングセル基地局３０との間で無線通信を行うための複数の第１アンテナ３１１、３１２と、基地局装置３００が形成するムービングセル３０Ａにおいて移動通信の一般ユーザが使用するユーザ装置５０と無線通信を行う第２アンテナ３１５とを備える。第１アンテナ３１１，３１２及び第２アンテナ３１５は、自動車４０の本体、例えばフロントグリル、ボディ背面部、バンパー部、屋根の平面部分、他の用途のアンテナが組み込まれた屋根後部のシャークアンテナ部、又はピラー部分に設けられている。第１アンテナ３１１，３１２及び第２アンテナ３１５は、共用のアンテナでもよい。

【0012】

第１アンテナ３１１，３１２は、自動車４０が主に移動する主移動方向を基準にして互いに異なる複数の方向に単指向性を有する複数の指向性アンテナである。図示の例において、複数の第１アンテナ３１１，３１２のうち、一方の第１アンテナ３１１は、自動車４０の主移動方向である前方向Ｆに向いた指向性を有する前方指向性アンテナであり、他方の第１アンテナ３１２は、自動車４０の主移動方向とは逆方向である後方向Ｂに向いた指向性を有する後方指向性アンテナである。第１アンテナ３１１，３１２はそれぞれ、例えばパッチアンテナやマイクロストリップアンテナ等の平面アンテナで構成してもよい。

【0013】

また、第１アンテナ３１１、３１２は、複数のアンテナエレメントを用いたビームフォーミング機能を有してもよい。また、本実施形態では、第２アンテナ３１５としてオムニアンテナを用いているが、第２アンテナ３１５は、第１アンテナと同様に前方指向性アンテナと後方指向性アンテナとで構成してもよい。この場合、第２アンテナ３１５は、アンテナビームの数及び方向を制御可能なビームフォーミング機能を有するものであってもよい。

【0014】

図１において、基地局装置３００は例えば自動車４０のトランクの中、ダッシュボードの内部、シートの下側などに設置される。基地局装置３００は、自装置内に電源（バッテリー）を備えてもよいが、自動車４０側のバッテリーから電力の供給を受けてもよい。自動車４０側のバッテリーから電力の供給を受ける場合、バッテリーから基地局装置３００への電力の供給は、バッテリーへの充電が停止される自動車４０の駆動停止（ＯＦＦ）から所定時間（例えば１時間）が経過したときに自動停止されるようにしてもよい。

【0015】

また、図１の通信システムにおいて、ムービングセル基地局３０は、固定基地局２０の無線中継局として機能するリピーター機能を有するものであってもよい。また、ムービングセル基地局３０は、他の基地局と識別可能な基地局識別情報（セルＩＤ）が割り当てられ、固定基地局２０を介して移動通信網１０のバックホール回線に接続することができる機能を有してもよい。

【0016】

図２は、自動車４０に搭載されたムービングセル基地局３０が、衛星局（人工衛星）２０を介して地上と通信を行う固定基地局としての衛星基地局２２と、ユーザ装置５０との通信を中継する通信システムの構成例である。

【0017】

また、図３は、自動車４０に搭載されたムービングセル基地局３０が、係留気球２３に設けた係留気球中継局（無線中継局）２４を介して地上と通信を行う固定基地局２５と、ユーザ装置５０との通信を中継する通信システムの構成例である。

【0018】

図４〜図６はそれぞれ、本実施形態に係るムービングセル基地局３０の基地局装置３００の構成例を示すブロック図である。
図４において、ムービングセル基地局３０の基地局装置３００は、自動車４０に設置可能に構成され、第１アンテナ３１１，３１２を介して固定基地局２０又は他の移動体に設置された他の基地局装置との間で無線通信を行う第１無線通信部３０２と、第２アンテナ３１５を介してユーザ装置５０との間で無線通信を行う第２無線通信部３０４と、中継制御部３０６とを備える。中継制御部３０６は、自動車４０の少なくとも外側の周辺エリアにムービングセル３０Ａを形成し、ムービングセル３０Ａ内に位置するユーザ装置５０と固定基地局２０又は他の移動体に設置された他の基地局装置との間の通信を中継するように、第１無線通信部３０２及び第２無線通信部３０４を制御する。

【0019】

基地局装置３００は、自装置内に電源（バッテリー）を備えてもよいが、図５に示すように自動車４０側のバッテリー４１から電力の供給を受けてもよい。この場合、バッテリー４１から自基地局装置への電力の供給は、バッテリー４１の充電残容量が所定容量以下にならないように、バッテリー４１への充電が停止される自動車４０のキーＯＦＦ（駆動停止）から所定時間（例えば１時間）が経過したときに自動停止するように制御してもよい。この自動停止するまでの時間は、バッテリー４１の充電残容量などに基づいて設定してもよい。

【0020】

ムービングセル基地局３０において、固定基地局２０との間の無線通信に用いる周波数帯と、ユーザ装置５０との間の無線通信に用いる周波数帯とは互いに異なってもよい。例えば、固定基地局２０との間の無線通信に用いる周波数帯として、第５世代の移動通信システムで用いられる２８ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯又は４．２ＧＨｚ帯を用い、ユーザ装置５０との間の無線通信に用いる周波数帯として２．６ＧＨｚ帯、７００ＭＨｚ帯又は２ＧＨｚ帯を用いてもよい。このように互いに異なる周波数帯を用いることにより、ムービングセル基地局３０は、固定基地局２０との無線通信とユーザ装置５０との無線通信との間の干渉を回避しながら各無線通信を確実に行うことができる。

【0021】

また、ムービングセル基地局３０の基地局装置３００は、第１無線通信部３０２の固定基地局２０に対する送信電力及び受信感度がユーザ装置５０の固定基地局２０に対する送信電力及び受信感度よりも高くなるように構成してもよい。この場合、ユーザ装置５０が通信可能な固定基地局２０のセル２０Ａのセル境界のエリアやその近傍の圏外エリアにおいて、ムービングセル基地局３０は、固定基地局２０との間でより高い通信品質で通信することができ、そのエリアにムービングセル３０Ａを形成することができる。従って、固定基地局２０のセル２０Ａにおいて局所的なトラフィックのオフロードを確実に行うことができるともに、固定基地局２０の数を増やすことなく移動通信のエリアを実質的に拡張できる。また、ムービングセル基地局３０は、複数の固定基地局２０と同時に接続し、複数の回線を設定し、ムービングセル基地局３０と固定基地局２０の間の回線の容量を大きくしてもよい(複数固定基地局サイトによる回線アグリゲーションによる固定基地局群とムービングセル基地局との間の回線容量の増大)。

【0022】

また、固定基地局２０からの電波強度が弱い登山道や登山口の駐車場においても、その登山道を走行している自動車４０や登山口の駐車場に駐車している自動車４０に搭載されているムービングセル基地局３０により、その自動車４０の周辺にムービングセル３０Ａを形成できる。従って、登山道沿いにいるユーザや登山口の駐車場及びその周辺にいるユーザは、ムービングセル基地局３０を介して移動通信サービスを利用することができる。

【0023】

中継制御部３０６は、基地局装置３００が無線中継局（リピーター）として機能するように制御するものであってもよい。また、中継制御部３０６は、他の基地局と識別可能な基地局識別情報（セルＩＤ）が割り当てられ、固定基地局２０を介して移動通信網１０のバックホール回線に接続するように制御するものであってもよい。

【0024】

また、中継制御部３０６は、次のように固定基地局２０に対する自局３０の移動に伴う第１ハンドオーバ処理と、自局３０とユーザ装置５０との間の相対移動に伴う第２ハンドオーバ処理とを同時並列処理可能に構成してもよい。例えば、中継制御部３０６は、複数の固定基地局２０のセル２０Ａをまたがって自局３０が移動するときに自局３０による移動通信網１０との接続を継続するハンドオーバー処理を行い、自局３０に対してユーザ装置５０が相対的に移動するときにユーザ装置５０による移動通信網１０との接続を継続するハンドオーバー処理を行うように制御してもよい。このようなダブルハンドオーバ処理により、自局３０の移動に伴ってムービングセル３０Ａが形成される場合でも、ムービングセル３０Ａに在圏するユーザ装置５０の移動通信網１０への接続が切断されるのを回避できる。

【0025】

また、中継制御部３０６は、自局３０によるムービングセル形成のＯＮ／ＯＦＦ又はムービングセル形成時の送信電力を制御してもよい。この制御は、例えば、自局３０の位置情報、自局３０の姿勢情報、自局３０の移動速度、自局３０の周辺に位置する自動車４０に設けられた他の基地局装置で形成される周辺セルの状況及び外部からの制御情報の少なくとも一つに基づいて行ってもよい。例えば、中継制御部３０６は、移動通信網１０を介して管理装置６０から受信した制御情報に基づいて、ムービングセル形成のＯＮ／ＯＦＦ又はムービングセル形成時の送信電力を制御してもよい。ここで、自局３０の位置情報、自局３０の姿勢情報、自局３０の移動速度などは、自局３０の基地局装置３００や自動車４０の本体に設けられたＧＰＳ受信装置や方位センサの出力に基づいて判断したり、自局３０の位置登録情報に基づいて判断したりすることができる。

【0026】

また、本実施形態に通信システムにおいて、固定基地局２０の配置などに基づいて、自動車４０の移動経路（例えば道路）上に、ユーザ装置５０との無線通信で用いる周波数として同一周波数が隣り合わないように複数のゾーンを設定しておいてもよい。各ゾーンのサイズは、例えば複数のムービングセルが互いに重複しないように配置可能な程度のサイズに設定される。また、各ゾーンの長さは例えば５０ｍ〜１ｋｍである。そして、このような複数のゾーンが設定された状態で、中継制御部３０６は、複数のゾーンごとに、自局３０が位置するゾーンに設定されている周波数を用いてユーザ装置５０と無線通信を行うように制御してもよい。例えば、中継制御部３０６は、上記複数のゾーンのいずれかのゾーン内に自動車４０に入ったときに、自動車４０が入ったゾーンに設定されている所定の周波数を用いてユーザ装置５０と無線通信を行うように制御する。このようにゾーンごとに所定の周波数を用いてユーザ装置５０と無線通信を行うことにより、各ゾーンを準静的なセルとみなすことができ、ユーザ装置５０によるハンドオーバー処理の頻度を低減して負担を抑制できる。

【0027】

また、ムービングセル基地局３０の第２アンテナ３７０にビームフォーミング機能を持たせ、中継制御部３０６は、第２アンテナ３７０で形成されるビームの方向及び数の少なくとも一方を制御してもよい。このビームの方向などの制御は、例えば、自局３０の位置情報、自局３０の姿勢情報、自局３０の移動速度、自局３０の周辺に位置する自動車などの移動体に設けられた他の基地局装置で形成される周辺セルの状況及び外部からの制御情報の少なくとも一つに基づいて行うことができる。ここで、自局３０の位置情報、自局３０の姿勢情報、自局３０の移動速度などは、自局３０の基地局装置３００や自動車４０の本体に設けられたＧＰＳ受信装置や方位センサの出力に基づいて判断したり、自局３０の位置登録情報に基づいて判断したりすることができる。特に、中継制御部３０６は、駐車場などで自局３０と周辺の他の自動車に搭載された他のムービングセル基地局との間で連携して互いに異なる方向にビームを形成することにより、自局３０と他のムービングセル基地局とで一つのセルを形成するように制御してもよい。この複数のムービングセル基地局による連携制御は、例えば、ムービングセル基地局を管理する管理装置６０から移動通信網１０を介して受信した制御情報に基づいて行うことができる。この制御情報は、例えば各ムービングセル基地局の位置情報や姿勢情報に基づいて決定される。

【0028】

また、図６に示すように、基地局装置３００は、ユーザ装置５０、固定基地局２０又は周辺の移動体の基地局装置との間で送受信するデータを処理するデータ処理部３１０を備え、データ処理部３１０を各種用途に用いて、ムービングセル基地局３０を移動可能なローカルデータセンターとして機能させてもよい。

【0029】

例えば、データ処理部３１０は、ユーザ装置５０、固定基地局２０若しくは周辺の自動車などの移動体の基地局装置に提供する提供情報、自局３０を備える自動車４０が位置するエリアに関するエリア情報のデータ、そのエリアの地図情報のデータ、エリアのナビゲーション用データ、エリアでの自動車４０の移動体の自動運転用データ、自動車４０で撮影された静止画又は動画の画像データ、周辺の自動車等の移動体で撮影された静止画又は動画の画像データ、周辺の自動車等の移動体に設けられた基地局装置で撮影された静止画又は動画の画像データ、及び自局３０に接続しているユーザ装置５０で撮影された静止画又は動画の画像データの少なくとも一つのデータを生成、記憶部３０８へ保存又は記憶部３０８から読み出してもよい。この場合、中継制御部３０６は、ユーザ装置５０、固定基地局２０若しくは周辺の移動体の基地局装置からの要求に応じて又は自律的に前記少なくとも一つのデータを、ユーザ装置５０、固定基地局２０若しくは周辺の自動車などの移動体の基地局装置との間で送信又は受信するように制御する。

【0030】

このように構成されたデータ処理部３１０及び中継制御部３０６を有することにより、ムービングセル基地局３０は、例えば、移動通信網１０側のサーバからダウンロードしたエリア情報をムービングセル３０Ａに在圏するユーザ装置５０に送信したり、ユーザ装置５０や自動車４０本体が独自に取得したエリア情報を受信して自局３０内に保存したり移動通信網１０側のサーバへアップロードしたりしてもよい。また、ムービングセル基地局３０は、移動通信網１０側のサーバからダウンロードした周辺のエリアの詳しいナビゲーション用データや自動運転用データを、ムービングセル３０Ａに在圏するユーザ装置５０として機能する自動車４０本体のナビゲーションシステムや自動運転システムに送信してもよい。また、ムービングセル基地局３０は、ユーザ装置５０や自動車４０本体が独自に取得したナビゲーション用データや自動運転用データのための周辺道路などの情報を受信して自局３０内に保存したり、その受信した情報に基づいてナビゲーション用データや自動運転用データを生成したり、前記受信した情報または前記生成したナビゲーション用データや自動運転用データを移動通信網１０側のサーバへアップロードしたりしてもよい。

【0031】

また、前記データは、自局３０を備えた自動車４０の移動を介して運搬される運搬対象のデータ（例えば、緊急性を要しないインターネットなどで購入した大容量の書籍や映画のデータ）であってもよい。この場合、データ処理部３１０は、ユーザ装置５０、固定基地局２０若しくは周辺の自動車などの移動体の基地局装置との間で送受信する運搬対象のデータの記憶部３０８に対する保存及び読み出しを行う。また、中継制御部３０６は、ユーザ装置５０、固定基地局２０若しくは周辺の移動体の基地局装置からの要求に応じて又は自律的に運搬対象のデータを、ユーザ装置５０、固定基地局２０若しくは周辺の移動体の基地局装置から受信し、自局３０を備える自動車４０が所定の位置まで移動した後、ユーザ装置５０、固定基地局２０若しくは周辺の移動体の基地局装置からの要求に応じて又は自律的に、運搬対象のデータをユーザ装置５０、固定基地局２０若しくは周辺の移動体の基地局装置に送信するように制御する。以上の制御により、移動通信網１０を介さずに例えば緊急性を有しない大容量の書籍や映画のデータを所定の運搬先に運搬することができるため、移動通信網１０の負荷を抑制することができる。

【0032】

なお、上記データの運搬は、ムービングセル基地局３０を搭載した一台の自動車４０で行ってもよいし、ムービングセル基地局３０を搭載した複数の自動車４０が連携して順次運搬を転送しながら行うようにしてもよい。複数の自動車４０間のデータの転送は、複数の自動車４０それぞれに搭載されたムービングセル基地局３０間の直接通信で行ってもよいし、固定基地局２０を介した通信で行ってもよい。

【0033】

また、図４〜図６のムービングセル基地局３０の基地局装置３００において、第１無線通信部３０２は固定基地局２０と対をなす端末装置（制御装置及びデータ変復調装置を含む）で構成し、第２無線通信部３０４は、固定基地局２０の基地局装置と同様な基地局装置で構成してもよい。

【0034】

次に、上記構成の通信システムにおける自動車４０に搭載したムービングセル基地局３０のドップラーダイバーシチ機能について説明する。

【0035】

図７（ａ）は比較例に係る移動中の自動車４０に組み込まれた無線通信装置に到来している固定基地局からの電波の分布（到来波分布）を模式的に示した説明図である。また図７（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、同無線通信装置が組み込まれた自動車の停止中及び移動中にオムニアンテナ（オムニアンテナ）３１９によって受信される受信信号の周波数分布の一例を示す説明図である。図７（ａ）中の破線に示す円９００は、固定基地局から送信された電波が自動車４０の無線通信装置に到達する無線伝搬を古典的な移動通信伝搬理論のＪａｋｅｓモデルで近似するときの散乱リングである。また、散乱リング９００上に分布している黒丸９０９は、自動車４０の無線通信装置のオムニアンテナ３１９で受信される電波を発している散乱点である。オムニアンテナ３１９は、水平面内において当該アンテナを中心とした円形の無指向特性３１９Ａを有しているため、散乱リング９００上のすべての散乱点９０９から到来する電波を受信する。しかも、散乱リング９００上の全方位の各散乱点９０９から到来する電波の強度はほぼ一様になる。このＪａｋｅｓモデルに近似できる到来波分布のように全方位から到来する電波の強度がほぼ一様になる現象は、電波を反射・散乱するビル等の建物が多い市街地だけでなく郊外でも確認されている。

【0036】

従来、自動車電話などの車載アンテナにおいては、スリーブアンテナなどのオムニアンテナが多用されている。これは、無線通信装置が搭載された自動車などの移動体を中心とした到来波分布が前述のようにＪａｋｅｓモデルに基づく全方向からほぼ一様となることに起因している。また、同様な理由により、マクロセル基地局のような固定配置の基地局の場合と比較して短い距離で通信品質向上のための空間ダイバーシチが可能となる。このため、従来の自動車などの移動体に搭載される車載アンテナではオムニアンテナを素子アンテナとして複数設けた空間ダイバーシチ構成が主流である。しかしながら、次に示すように、オムニアンテナを用いると、ドップラー効果による周波数のシフト（以下、「ドップラー周波数シフト」という。）による周波数の広がりΔｆＤが最大ドップラー周波数シフトｆＤの２倍となり、無線通信のスループットが低下したり、受信回路及び受信信号の演算が複雑になったりするおそれがあるという課題がある。

【0037】

例えば、自動車４０が停止しているときは、固定基地局から送信された電波が各散乱点９０９を介してオムニアンテナ３１９に到達して受信された受信信号９１０の周波数は、図７（ｂ）に示すように固定基地局から送信された電波の中心周波数ｆＣになる。また、自動車４０が前方向Ｆに移動している移動中は、図７（ｃ）に示すように、ドップラー効果により、自動車４０の移動方向である前方向Ｆに位置する散乱点から自動車４０に向かう電波の受信信号の周波数は＋ｆＤだけシフトし、自動車４０の移動方向とは逆方向である後方向に位置する散乱点から自動車４０に向かう電波の受信信号の周波数は−ｆＤだけシフトする。その結果、オムニアンテナ３１９で受信される受信信号９１９のドップラー周波数シフトによる周波数ｆＣの広がりΔｆＤが最大ドップラー周波数シフトｆＤの２倍（２ｆＤ）となる。

【0038】

また、上記Ｊａｋｅｓモデルの散乱リング９００上の各散乱点９０９における散乱は互いに異なる散乱プロセスであるために、複数の散乱点９０９で散乱された電波を個別に受信する。

【0039】

そこで、本実施形態では、上記課題を解決するために、上記Ｊａｋｅｓモデルの散乱リング９００上の各散乱点９０９における散乱は互いに異なる散乱プロセスである点に着目し、互いに異なる複数の散乱点で散乱された電波のドップラー周波数シフトごとに単指向性アンテナを割り当てた複数の個別受信系（以下「ダイバーシチブランチ」という。）を持つ構成にすることにより、ドップラー周波数シフトによる周波数ｆＣの広がりΔｆＤによるスループットの低下を抑制しつつ、回路規模が小さく効果的なダイバーシチ効果を得ている。特に、本実施形態では、各ダイバーシチブランチで受信する受信信号のドップラー周波数シフトが、固定基地局から送信された電波の中心周波数ｆＣから一方向（プラス方向又はマイナス方向）にシフトしたドップラー周波数シフトになるように各ダイバーシチブランチを構成しているので、ダイバーシチ効果に加えて、受信信号の復調処理が容易であり、受信回路規模が小さく高い復調性能が得られるという効果も得られる。

【0040】

図８（ａ）は本実施形態に係る移動中の自動車に組み込まれたムービングセル基地局３０に到来している固定基地局２０からの電波の分布（到来波分布）を模式的に示した説明図である。また、図８（ｂ）は同ムービングセル基地局３０の移動中に前方指向性アンテナ３１１及び後方指向性アンテナ３１２によって受信される受信信号の９１１、９１２の周波数分布の一例を示す説明図である。

【0041】

図８の実施形態において、前述のＪａｋｅｓモデルによると、前進するムービングセル基地局３０を搭載した自動車４０の前方向Ｆから到来する到来波の受信信号は、ドップラー効果により周波数が高い方にシフトする。逆に自動車４０の後方向から到来する到来波の受信信号は、ドップラー効果により周波数が低い方にシフトする。これらの前方向及び後方向からの到来波それぞれを専用に受信する空間フィルタである単指向性アンテナ３１１，３１２を自動車４０の前後にそれぞれ設置してダイバーシチブランチとしている。各ダイバーシチブランチで受信される到来波のドップラー周波数シフトｆＤによる周波数広がりΔｆＤは、図８（ｂ）に示すように前述の比較例に比べると狭いため、受信信号の復調処理が容易であり、受信回路規模が小さく高い復調性能が得られ、受信特性が改善する。

【0042】

なお、図８の例では、固定基地局２０からの電波を受信する場合について示しているが、アンテナ３１１、３１２は送受信の相関性があるため、固定基地局２０へ電波を送信する場合についても同様の効果がある。

【0043】

図９は、本実施形態に係るドップラーダイバーシチ機能を有するムービングセル基地局３０の基地局装置３００における第１無線通信部３０２の一構成例を示すブロック図である。
図９において、第１無線通信部３０２は、前方指向性アンテナ３１１に接続された第１の高周波信号処理部３２０Ａと、後方指向性アンテナ３１２にされた第２の高周波信号処理部３２０Ｂと、ベースバンド処理部３２６とを備えている。第１の高周波信号処理部３２０Ａ及び第２の高周波信号処理部３２０Ｂはそれぞれ、送受共用器（ＤＵＰ：Duplexer）３２１Ａ，Ｂと、受信電力増幅器３２２Ａ，Ｂと、周波数シフト検出部３２３Ａ，Ｂと、送信電力増幅器３２４Ａ，Ｂと、周波数変換部３２５Ａ，Ｂとを備える。

【0044】

周波数シフト検出部３２３Ａ，Ｂはそれぞれ、自動車４０の移動時に前方指向性アンテナ３１１及び後方指向性アンテナ３１２に対応するドップラー周波数シフトｆＤを検出する。このドップラー周波数シフトｆＤの検出は、固定基地局２０から受信したセル参照信号の受信結果に基づいて行ってもよい。

【0045】

また、周波数変換部３２５Ａ，Ｂはそれぞれ、ドップラー周波数シフトｆＤの検出結果に基づいて、そのドップラー周波数シフトｆＤを補償するように、前方指向性アンテナ３１１及び後方指向性アンテナ３１２それぞれを介した受信信号及び送信信号を処理する信号処理部として機能する。例えば、周波数変換部３２５Ａ，Ｂはそれぞれ、前記ドップラー周波数シフトｆＤの検出結果に基づいて、そのドップラー周波数シフトｆＤを補償するように受信信号及び送信信号の周波数を変換する。

【0046】

本例において、周波数変換部３２５Ａは、ドップラー周波数シフトｆＤの検出結果に基づいて、前方指向性アンテナ３１１で受信され受信電力増幅器３２２Ａで増幅された受信信号の周波数ｆＲ（＝ｆＣ＋ｆＤ）を元の周波数ｆＣにシフト変換し、更に、高周波の周波数ｆＣのアナログの受信信号を、所定の中間周波数のデジタルの受信信号Ｒに変換してベースバンド処理部３２６に出力する。また、周波数変換部３２５Ａは、ベースバンド処理部３２６から受けた中間周波数のデジタルの送信信号Ｔを高周波の周波数ｆＣのアナログの送信信号に変換し、更に、ドップラー周波数シフトｆＤの検出結果に基づいて、送信信号の周波数ｆＣを周波数ｆＴ（＝ｆＣ−ｆＤ）にシフト変換して送信電力増幅器３２４Ａに出力する。

【0047】

また、本例において、周波数変換部３２５Ｂは、ドップラー周波数シフトｆＤの検出結果に基づいて、後方指向性アンテナ３１２で受信され受信電力増幅器３２２Ｂで増幅された受信信号の周波数ｆＲ（＝ｆＣ−ｆＤ）を元の周波数ｆＣにシフト変換し、更に、高周波の周波数ｆＣのアナログの受信信号を、所定の中間周波数のデジタルの受信信号Ｒに変換してベースバンド処理部３２６に出力する。また、周波数変換部３２５Ｂは、ベースバンド処理部３２６から受けた中間周波数のデジタルの送信信号Ｔを高周波の周波数ｆＣのアナログの送信信号に変換し、更に、ドップラー周波数シフトｆＤの検出結果に基づいて、送信信号の周波数ｆＣを周波数ｆＴ（＝ｆＣ＋ｆＤ）にシフト変換して送信電力増幅器３２４Ｂに出力する。

【0048】

なお、上記ドップラー周波数シフトｆＤの検出結果に基づく周波数変換は、受信信号及び送信信号のいずれか一方について行ってもよい。

【0049】

ベースバンド処理部３２６は、第１の高周波信号処理部３２０Ａ及び第２の高周波信号処理部３２０Ｂから受信したデジタルの受信信号Ｒから受信対象のデータを生成したり、送信対象御データから第１の高周波信号処理部３２０Ａ及び第２の高周波信号処理部３２０Ｂに送信するデジタルの送信信号Ｔを生成したりするための各種処理を行う。例えば、ベースバンド処理部３２６は、直並列変換部（Ｓ／Ｐ）、並直列変換部（Ｐ／Ｓ）、デジタル変調部、デジタル復調部等を備える。また、直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency-Division Multiplexing）で送受信する場合は、ベースバンド処理部３２６は、更に、ガード期間（ＧＩ）除去部、デジタルフーリエ変換（ＤＦＴ）部、ガード期間（ＧＩ）挿入部、デジタル逆フーリエ変換（ＩＤＦＴ）部などを備える。ここで、ベースバンド処理部３２６における変調方式及び復調方式は特定のものに限定されない。

【0050】

また、第１無線通信部３０２による伝送方式はマルチキャリア伝送方式でもよいし、シングルキャリア伝送方式でもよい。

【0051】

図１０は、本実施形態に係るドップラーダイバーシチ機能を有するムービングセル基地局３０の基地局装置３００における第２無線通信部３０４の一構成例を示すブロック図である。
図１０において、第２無線通信部３０４は、第２アンテナ３１５に接続された高周波信号処理部３４０とベースバンド処理部３４６とを備えている。高周波信号処理部３４０は、ＤＵＰ（Duplexer：送受共用器）３４１と、受信電力増幅器３４２と、送信電力増幅器３４４と、周波数変換部３４５を備える。

【0052】

なお、図１０の第２無線通信部３０４の例では、ドップラー周波数シフトｆＤを検出する周波数シフト検出部を備えていないが、第２アンテナ３１５として前方指向性アンテナ及び後方指向性アンテナを備え、前述の第１無線通信部３０２と同様に各アンテナに対応させてドップラー周波数シフトｆＤを検出する周波数シフト検出部と周波数変換部を備え、ドップラー周波数シフトｆＤを補償するように、前方指向性アンテナ及び後方指向性アンテナそれぞれを介した受信信号及び送信信号を処理してもよい。

【0053】

以上、本実施形態によれば、自動車に搭載したムービングセル基地局３０において、低価格化を図ることができるとともに、無線通信のスループット低下を抑制しつつドップラーダイバーシチを利用して通信品質を向上させることができる。

【0054】

図１１（ａ）は他の実施形態に係る移動中の自動車４０に組み込まれたムービングセル基地局３０に到来している固定基地局からの電波の分布（到来波分布）を模式的に示した説明図である。また、図１１（ｂ）は同ムービングセル基地局３０の移動中に側方指向性アンテナ３１３、３１４によって受信される受信信号の周波数分布の一例を示す説明図である。

【0055】

図１１の実施形態において、前述のようにＪａｋｅｓモデルによると、前進するムービングセル基地局３０を搭載した自動車４０の前方向Ｆから到来する到来波の受信信号は、ドップラー効果により周波数が高い方にシフトする。逆に自動車４０の後方向から到来する到来波の受信信号は、ドップラー効果により周波数が低い方にシフトする。本実施形態では、これらの前方向及び後方向と交差する左右方向からの到来波それぞれを専用に受信する空間フィルタである単指向性の側方指向性アンテナ３１３，３１４を自動車４０にそれぞれ設置してダイバーシチブランチとしている。各ダイバーシチブランチで受信される到来波のドップラー周波数シフトｆＤによる周波数広がりΔｆＤは、図１１（ｂ）に示すように前述の比較例に比べると狭いため、受信信号の復調処理が容易であり、受信回路規模が小さく高い復調性能が得られ、受信特性が改善する。ここで、自動車の走行方向Ｆに対して右側の側方指向性アンテナ３１３が第１の側方指向性アンテナに相当し、左側の側方指向性アンテナ３１４が第２の側方指向性アンテナに相当する。

【0056】

なお、図１１の例では、固定基地局２０からの電波を受信する場合について示しているが、アンテナ３１３、３１４は送受信の相関性があるため、固定基地局２０へ電波を送信する場合についても同様の効果がある。

【0057】

図１２（ａ）は更に他の実施形態に係る移動中の自動車４０に組み込まれたムービングセル基地局３０に到来している固定基地局からの電波の分布（到来波分布）を模式的に示した説明図である。また、図１２（ｂ）は同ムービングセル基地局３０の移動中に前方指向性アンテナ３１１、後方指向性アンテナ３１２及び側方指向性アンテナ３１３，３１４によって受信される受信信号の周波数分布の一例を示す説明図である。

【0058】

図１２の実施形態では、前方向、後方向及び左右方向からの到来波それぞれを専用に受信する空間フィルタである単指向性アンテナ３１３，３１４を自動車４０にそれぞれ設置してダイバーシチブランチとしている。各ダイバーシチブランチで受信される到来波のドップラー周波数シフトｆＤによる周波数広がりΔｆＤは、図１２（ｂ）に示すように前述の比較例に比べると狭いため、受信信号の復調処理が容易であり、受信回路規模が小さく高い復調性能が得られ、受信特性が改善する。

【0059】

なお、図１２の例では、固定基地局２０からの電波を受信する場合について示しているが、アンテナ３１３、３１４は送受信の相関性があるため、固定基地局２０へ電波を送信する場合についても同様の効果がある。

【0060】

図１３は、図１２の実施形態に係る移動中の自動車４０に組み込まれたムービングセル基地局３０の基地局装置３００の一構成例を示すブロック図である。なお、図１３において、図４〜６を用いて説明した基地局装置３００と同様の構成については、適宜説明を省略する。

【0061】

図１３において、基地局装置３００の第１無線通信部３０２には、前方指向性アンテナ３１１、後方指向性アンテナ３１２、右側方指向性アンテナ３１３及び左側方指向性アンテナ３１４の４本の指向性アンテナが接続されている。また、第１無線通信部３０２は、前方指向性アンテナ３１１に接続された第１の高周波信号処理部３２０Ａと、後方指向性アンテナ３１２に接続された第２の高周波信号処理部３２０Ｂとに加え、右側方指向性アンテナ３１３に接続された第３の高周波信号処理部と、左側方指向性アンテナ３１４に接続された第４の高周波信号処理部とを備える（図９参照）。

【0062】

図１４（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図１２の実施形態に係るムービングセル基地局３０が組み込まれた自動車（トラック）４０におけるアンテナ３１１〜３１４の一配置例を示す側面図及び斜視図である。
図１４（ａ）及び（ｂ）において、自動車（トラック）４０のコンテナの外面部である前面４３、後面４４及び左側面４６にはそれぞれ、薄型形状の前方指向性アンテナ３１１、後方指向性アンテナ３１２、側方指向性アンテナ３１４が設置されている。また、コンテナの右側面４５には、薄型の側方指向性アンテナ３１３が設置されている。これらの前方指向性アンテナ３１１、後方指向性アンテナ３１２及び側方指向性アンテナ３１３，３１４の高さは、ほぼ同じ高さとなるように設置されている。このように配置したアンテナ３１１〜３１４は主平面に垂直な指向性を有しており、図１４（ｂ）に示すように自動車４０の周囲の前方、後方、右側方及び左側方にそれぞれ、ほぼ同じ高さの指向性のビーム３１１Ａ，３１２Ａ，３１３Ａ，３１４Ａが形成される。また、自動車（トラック）４０のコンテナの外面に配置したアンテナ３１１〜３１４は薄型形状であるため、自動車４０のデザインや車幅及び車長への影響が小さい。

【0063】

自動車４０に配置する指向性アンテナ３１１〜３１４は例えばパッチアンテナであってもよい。パッチアンテナは、誘電体を両側から金属板で挟み込んだ薄型形状の構造を有し、主平面に垂直な方向に指向性を有する高利得なアンテナであり、ドップラーダイバーシチに適する。

【0064】

図１５（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図１２の実施形態に係るムービングセル基地局３０が組み込まれた自動車４０におけるアンテナ３１１〜３１４の他の配置例を示す側面図及び斜視図である。
図１５（ａ）及び（ｂ）の配置例では、自動車（トラック）４０のコンテナ屋根のルーフトップなどの上面４２に前方指向性アンテナ３１１、後方指向性アンテナ３１２、右側方指向性アンテナ３１３及び左側方指向性アンテナ３１４が配置されている。このようにコンテナ屋根のルーフトップの上面４２にアンテナ３１１〜３１４を配置することにより、各指向性アンテナの高さを合わせやすい。また、このように配置したアンテナ３１１〜３１４は端面から側方方向（横方向、水平方向）に向かう指向性を有しており、図１５（ｂ）に示すように自動車４０の前方、後方、右側方及び左側方にそれぞれ同じ高さの指向性のビーム３１１Ａ，３１２Ａ，３１３Ａ，３１４Ａが形成される。また、アンテナ３１１〜３１４は薄型形状であるため、自動車４０のデザインや車高への影響が小さい。

【0065】

図１６（ａ）は図１２の実施形態に係るムービングセル基地局３０が組み込まれた自動車４０におけるアンテナ３１１〜３１４の更に他の配置例を示す斜視図であり、図１６（ｂ）は自動車４０のフロントガラスに配置したアンテナ３１６の拡大図である。

【0066】

図１６（ａ）において、自動車４０の周囲の外面部である前面４３のフロントガラスにはフィルム型アレーアンテナからなる前面アンテナ３１６が貼られ、左側面４６の左窓ガラスにはフィルム型アレーアンテナからなる左側面アンテナ３１９が貼られている。また、自動車４０の後面のリアガラス及び右窓ガラスそれぞれに、フィルム型アレーアンテナからなる後面アンテナ３１７及び右側面アンテナ３１８が貼られている。

【0067】

アンテナ３１６〜３１９に用いられるフィルム型アレーアンテナは、２つの側端面それぞれから側方方向（横方向、水平方向）に向かう指向性を有する。従って、図１６（ａ）に示すように、前面アンテナ３１６及び後面アンテナ３１７により、自動車４０の主移動方向（前方）Ｆを基準にして右側方及び左側方それぞれに指向性ビーム３１６Ａ，３１７Ａが形成され、右側面アンテナ３１８及び左側面アンテナ３１９により、自動車４０の前方及び後方それぞれに指向性ビーム３１８Ａ，３１９Ａが形成される。

【0068】

また、アンテナ３１６〜３１９に用いられるフィルム型アレーアンテナは透明に形成されているため、車のデザインへの影響が小さく車のデザインを保つことができる。また、フィルム型アレーアンテナからなるアンテナ３１６〜３１９の設置高さは、ほぼ同じ高さとなるように貼り付けられている。また、フィルム型アレーアンテナは狭ビームアンテナであるため、ドップラーダイバーシチに用いる車載用アンテナとして適する。

【0069】

また、図１６（ｂ）に示すように自動車４０の前方Ｆのフロントガラスの右側にフィルム型アレーアンテナからなる前面アンテナ３１６が貼られているが、上述したようにフィルム型アレーアンテナは透明であるため、ドライバーの視界を妨げない。なお、フィルム型アレーアンテナの前面アンテナ３１６を貼る位置は自動車４０の走行方向Ｆに対してフロントガラスの右側に限らず、フロントガラスの左側、上方又は下方の任意の位置であってもよい。

【0070】

図１７は、図１６のアンテナ３１６〜３１９として用いることができるフィルム型アレーアンテナ３３０の一例を示す説明図である。図１７において、フィルム型アレーアンテナ３３０は面上に互いに平行に一列に並べて配置された複数のアンテナ素子３３１で構成され、隣り合うアンテナ素子３３１の間隔はそれぞれλ／２（λ：アンテナで送受信する無線電波の波長）となっている。例えば、無線電波の周波数が２８［ＧＨｚ］の場合、λ＝１［ｃｍ］で、各アンテナ素子３３１の間隔は５［ｍｍ］である。

【0071】

なお、フィルム型アレーアンテナ３３０の各アンテナ素子３３１は平衡給電型のアンテナであってもよい。例えば、各アンテナ素子３３１はダイポールアンテナでもよいしループアンテナであってもよい。

【0072】

図１８は、図１２の実施形態に係る移動中の自動車に組み込まれたムービングセル基地局の基地局装置の他の構成例を示すブロック図である。図１８の構成例のムービングセル基地局の基地局装置は、アンテナの受信強度に基づいて前後方向の指向性アンテナで形成されるビームと、左右方向の指向性アンテナで形成されるビームとをスイッチで切り替えるように構成されている。

【0073】

図１８において、基地局装置３００には、切替手段としてのアンテナ切替部３０９が設けられている。前方指向性アンテナ３１１、後方指向性アンテナ３１２、右側方指向性アンテナ３１３及び左側方指向性アンテナ３１４は、アンテナ切替部３０９を介して第１無線通信部３０２と接続されている。アンテナ切替部３０９は、アンテナの受信強度に基づいて、前方指向性アンテナ３１１及び後方指向性アンテナ３１２、又は、側方指向性アンテナ３１３，３１４のうちいずれか一方を第１無線通信部３０２に接続するようにスイッチを切り替えるようになっている。これにより、単指向性アンテナを用い、前後方向の指向性アンテナで形成されるビームと、左右方向の指向性アンテナで形成されるビームとをスイッチで切り替えることによって、最も受信強度が高い基地局を選択することができる。

【0074】

図１８の構成例では、右側方指向性アンテナ３１３はアンテナ切替部３０９を介して第１の高周波信号処理部３２０Ａの送受共用器３２１Ａに接続され、左側方指向性アンテナ３１４はアンテナ切替部３０９を介して第２の高周波信号処理部３２０Ｂの送受共用器３２１Ｂに接続されている（図９参照）。なお、第１無線通信部３０２は、前方指向性アンテナ３１１に接続された第１の高周波信号処理部３２０Ａと、後方指向性アンテナ３１２に接続された第２の高周波信号処理部３２０Ｂとに加え、右側方指向性アンテナ３１３に接続された第３の高周波信号処理部と、左側方指向性アンテナ３１４に接続された第４の高周波信号処理部とを備えてもよい。

【0075】

上記アンテナ切替部３０９は、前方指向性アンテナ３１１、後方指向性アンテナ３１２及び側方指向性アンテナ３１３，３１４で受信した信号を第１無線通信部３０２に送信する。その信号を受信した第１無線通信部３０２では、図９を用いて説明した処理を行い、受信信号Ｒを中継制御部３０６に送信する。中継制御部３０６は受信信号Ｒをデータ処理部３１０に送信する。データ処理部３１０では、前方指向性アンテナ３１１及び後方指向性アンテナ３１２で受信された信号の受信信号Ｒと、側方指向性アンテナ３１３，３１４で受信された信号の受信信号Ｒとを比較する。

【0076】

データ処理部３１０は、側方指向性アンテナ３１３，３１４の受信信号Ｒの強度に比べて、前方指向性アンテナ３１１及び後方指向性アンテナ３１２の受信信号Ｒの強度が高い場合、前方指向性アンテナ３１１及び後方指向性アンテナ３１２を第１無線通信部３０２に接続するように切り替える制御信号をアンテナ切替部３０９に送信する。この制御信号に基づいて、アンテナ切替部３０９は、前方指向性アンテナ３１１及び後方指向性アンテナ３１２を第１無線通信部３０２に接続するように切り替える。これにより、前方指向性アンテナ３１１及び後方指向性アンテナ３１２で自動車４０の走行方向Ｆに対して前後にビームが形成されるように切り替えられ、最も受信強度が高い基地局を選択することができる。

【0077】

一方、データ処理部３１０は、前方指向性アンテナ３１１及び後方指向性アンテナ３１２の受信信号Ｒに比べて側方指向性アンテナ３１３，３１４の受信信号Ｒの強度が高い場合、側方指向性アンテナ３１３，３１４を第１無線通信部３０２に接続するように切り替える制御信号をアンテナ切替部３０９に送信する。この制御信号に基づいて、アンテナ切替部３０９は、側方指向性アンテナ３１３，３１４を第１無線通信部３０２に接続するように切り替える。これにより、側方指向性アンテナ３１３，３１４で自動車４０の走行方向Ｆに対して左右にビームが形成されるように切り替えられ、最も受信強度が高い基地局を選択することができる。

【0078】

なお、データ処理部３１０は、アンテナ切替部３０９が接続しているアンテナの受信信号Ｒの受信強度が所定の閾値を下回ったときに、他方のアンテナのビームに切り替えるような制御信号をアンテナ切替部３０９に送信してもよい。例えば、データ処理部３１０は、アンテナ切替部３０９が接続している前方指向性アンテナ３１１及び後方指向性アンテナ３１２の受信信号Ｒの受信強度が所定の閾値を下回ったときに、側方指向性アンテナ３１３，３１４のビームに切り替えるような制御信号をアンテナ切替部３０９に送信する。

【0079】

図１９（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図１８の移動中の自動車に組み込まれたムービングセル基地局の基地局装置で形成される指向性ビームの説明図である。図１９の例は、ムービングセル基地局の基地局装置のアンテナは自動車４０の屋根（ルーフトップ）の上面４２に配置されている例である。図１９（ａ）は、前方指向性アンテナ３１１及び後方指向性アンテナ３１２が第１無線通信部３０２に接続されてビームを形成する場合の図である。また、図１９（ｂ）は側方指向性アンテナ３１３，３１４が第１無線通信部３０２に接続されてビームを形成する場合の図である。

【0080】

車載用アンテナには、高さ制限のある駐車場に駐車するためや、車のデザインを維持するために、低姿勢アンテナが求められる。また、指向性ダイバーシチを適用するために、ＦＢ比（Front Back ratio）の高い狭ビームアンテナが求められる。一方で、ビームが基地局の存在しない方向に向いていると、受信強度が劣化するおそれがある。このため、薄型の単指向性アンテナを用いて、ビームをスイッチで切り替えることによって、最も受信強度が高い基地局を選択することが望ましい。薄型の単指向性アンテナとしては、例えば、プリント型八木宇田アンテナや、テーパースロットアンテナなどを用いることができる。

【0081】

図１９（ａ）において、自動車４０のルーフトップの上面４２には、前方指向性アンテナ３１１及び後方指向性アンテナ３１２、並びに、側方指向性アンテナ３１３，３１４が設置されている。そして、アンテナ切替部３０９は、側方指向性アンテナ３１３，３１４に比べて前方指向性アンテナ３１１及び後方指向性アンテナ３１２の受信強度が高い場合、前方指向性アンテナ３１１及び後方指向性アンテナ３１２を第１無線通信部３０２に接続するように内部のスイッチを切り替える。これにより、自動車４０の走行方向Ｆに対して前方と後方にそれぞれビーム３１１Ａ、３１２Ａが形成される。

【0082】

一方、図１９（ｂ）において、アンテナ切替部３０９は、前方指向性アンテナ３１１及び後方指向性アンテナ３１２に比べて側方指向性アンテナ３１３，３１４の受信強度が高い場合、側方指向性アンテナ３１３，３１４が第１無線通信部３０２に接続するように内部のスイッチを切り替える。これにより、自動車４０の走行方向Ｆに対して右側と左側にそれぞれビーム３１３Ａ、３１４Ａが形成される。

【0083】

上述したように、アンテナ切替部３０９のスイッチで前方指向性アンテナ３１１及び後方指向性アンテナ３１２を第１無線通信部３０２に接続することにより、自動車４０の走行方向Ｆに対して前方と後方にそれぞれビーム３１１Ａ、３１２Ａが形成される。一方、アンテナ切替部３０９のスイッチで側方指向性アンテナ３１３，３１４を第１無線通信部３０２に接続することにより、自動車４０の走行方向Ｆに対して右側と左側にそれぞれビーム３１３Ａ、３１４Ａが形成される。このように薄型の単指向性アンテナを用いて、ビームをスイッチで切り替えることによって最も受信強度が高い基地局を選択することができる。

【0084】

また、ムービングセル基地局の基地局装置３００で受信できる基地局が一つの場合には、前方指向性アンテナ３１１及び後方指向性アンテナ３１２、又は、側方指向性アンテナ３１３，３１４のうちいずれか一方にビームをスイッチで切り替えることによって、受信強度が高い方の指向性アンテナを選択して用いることができる。

【0085】

以上の実施形態では、自動車４０に組み込まれた無線通信装置がムービングセル基地局３０である場合について説明したが、自動車４０に組み込まれる無線通信装置はムービングセル基地局３０以外の装置であってもよい。例えば、本発明は、図２０に示すように、自動車４０に組み込まれた無線通信装置が、自動車４０に対して固定配置されたアンテナ５１１、５１２とユーザ装置本体５００とを有するユーザ装置（移動局）５０である場合について同様に適用することができ、同様な効果が得られるものである。

【0086】

また、本発明は、自動車４０に組み込まれた無線通信装置が、自動車４０に対して固定配置された放送受信アンテナと受信装置本体とを有する、放送送信局から送信された放送電波を受信する放送受信装置である場合について同様に適用することができ、同様な効果が得られるものである。

【0087】

また、本明細書で説明された処理工程並びに通信システム、無線通信装置、基地局装置及びユーザ装置（移動局装置、ユーザ端末装置、移動機）の構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。例えば、本実施形態の無線通信装置（基地局装置）における処理は、後述のハードウェアに所定のプログラムが読み込まれて実行されたり、後述のハードウェアに予め組み込まれた所定のプログラムが実行されたりすることにより、実現される。

【0088】

ハードウェア実装については、実体（例えば、各種無線通信装置、ＮｏｄｅＢ、端末、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置）において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、１つ又は複数の、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。

【0089】

また、ファームウェア及び／又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム（例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード）で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び／又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ／プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＦＬＡＳＨメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、１又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。

【0090】

また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。

【符号の説明】

【0091】

１０ 移動通信網
２０ 固定基地局（マクロセル基地局）
２０Ａ 固定基地局のセル（マクロセル）
２１ 衛星局（人工衛星）
２２ 固定基地局（衛星地球局）
２３ 係留気球
２４ 係留気球中継局
２５ 固定基地局
３０ ムービングセル基地局（移動型の基地局）
３０Ａ ムービングセル
４０ 自動車
４１ バッテリー
５０ ユーザ装置（移動局）
６０ 管理装置
３００ 基地局装置
３０２ 第１無線通信部
３０４ 第２無線通信部
３０６ 中継制御部
３０８ 記憶部
３０９ アンテナ切替部
３１０ データ処理部
３１１ 第１アンテナ（前方指向性アンテナ）
３１２ 第１アンテナ（後方指向性アンテナ）
３１３ 第１アンテナ（右側方指向性アンテナ）
３１４ 第１アンテナ（左側方指向性アンテナ）
３１５ 第２アンテナ
３１６ 第１アンテナ（前面アンテナ）
３１７ 第１アンテナ（後面アンテナ）
３１８ 第１アンテナ（右側面アンテナ）
３１９ 第１アンテナ（左側面アンテナ）
３２０Ａ，Ｂ 第１及び第２の高周波信号処理部
３２１Ａ，Ｂ 送受共用器（ＤＵＰ）
３２２Ａ，Ｂ 受信電力増幅器
３２３Ａ，Ｂ 周波数シフト検出部
３２４Ａ，Ｂ 送信電力増幅器
３２５Ａ，Ｂ 周波数変換部
３２６ ベースバンド処理部
３３０ フィルム型アレーアンテナ
３３１ アンテナ素子

【先行技術文献】

【特許文献】

【0092】

【特許文献1】特開２００８−０７９２４６号公報

【特許文献2】特開平８−１０７３７９号公報

【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】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】