特許 7599519 車載無線通信装置及び無線通信方法

(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】

(24)【登録日】2024-12-05

(45)【発行日】2024-12-13

(54)【発明の名称】車載無線通信装置及び無線通信方法

(51)【国際特許分類】

   H04W 72/0457 20230101AFI20241206BHJP

   H04W 4/40 20180101ALI20241206BHJP

   H04W 36/08 20090101ALI20241206BHJP

   H04W 36/18 20090101ALI20241206BHJP

   H04W 76/16 20180101ALI20241206BHJP

【ＦＩ】

H04W72/0457 110

H04W4/40

H04W36/08

H04W36/18

H04W76/16

【請求項の数】 15

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023079865

(22)【出願日】2023-05-15

(65)【公開番号】P2024002913

(43)【公開日】2024-01-11

【審査請求日】2023-06-08

(31)【優先権主張番号】63/354,692

(32)【優先日】2022-06-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】506080739

【氏名又は名称】四零四科技股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｍｏｘａ Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100204490

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 葉子

(72)【発明者】

【氏名】林 達生

(72)【発明者】

【氏名】顏 敬祐

(72)【発明者】

【氏名】魏 宏宇

【審査官】永井 啓司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１８２７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／０２７４５９５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１４６７９５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／２４－ ７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００－９９／００

３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１－４

ＳＡ ＷＧ１－４

ＣＴ ＷＧ１、４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の通信経路を介してデータを送受信するように構成された第１の無線トランシーバ（１１１）と、
第２の通信経路を介してデータを送受信するように構成された第２の無線トランシーバ（１１２）と、
前記第１の無線トランシーバ（１１１）及び前記第２の無線トランシーバ（１１２）に電気的に接続されたプロセッサ（１０４）と、を含み、
前記プロセッサ（１０４）は、少なくとも、
デフォルトの通信手段として、前記第１の無線トランシーバ（１１１）の第１のチャネルサブセットから選択された第１のチャネル上の前記第１の通信経路（４０１）と、前記第２の無線トランシーバ（１１２）の第２のチャネルサブセットから選択された第２のチャネル上の前記第２の通信経路（４０２）と、を含む複数の通信経路（４０１、４０２、４０３）を確立し、前記第１のチャネルサブセットは前記第１の無線トランシーバ（１１１）の第１の複数の利用可能なチャネルの部分集合であり、前記第１のチャネルサブセット中の利用可能なチャネルの数は前記第１の複数の利用可能なチャネル中の利用可能なチャネルの数より少なく、前記第２のチャネルサブセットは前記第２の無線トランシーバ（１１２）の第２の複数の利用可能なチャネルの部分集合であり、前記第２のチャネルサブセット中の利用可能なチャネルの数は前記第２の複数の利用可能なチャネル中の利用可能なチャネルの数より少なく、
前記第１の無線トランシーバ（１１１）を前記デフォルトの通信手段として使用して、第１のデータパケット（４２１）を前記第１の通信経路（４０１、５５１）を介して車両の外部に位置するネットワークに送信し、
前記第２の無線トランシーバ（１１２）を前記デフォルトの通信手段として使用して、前記第１のデータパケット（４２１）の第１の複製データパケット（４２２）を前記第２の通信経路（４０２、５５２）を介して前記ネットワークに送信し、
前記第１の無線トランシーバ（５０１）によって、前記第１のチャネルサブセットから第３のチャネルを選択することによって、第１の期間（５１１）に第１のハンドオーバー（ＨＯ）プロセスを実行し、
前記第１のＨＯの完了に応答して、前記第３のチャネルを通じて、前記第１の通信経路（５５１）を介して第２のデータパケット（５２１）を送信し、前記第２のチャネル上に残る前記第２の通信経路（５５２）を介して前記第２のデータパケット（５２１）の第２の複製データパケット（５２２）を送信するように構成される、
車両上の無線通信装置（１００）。

【請求項2】

前記プロセッサ（１０４）は、さらに、
前記第２の無線トランシーバ（１１２）によって、前記第２のチャネルサブセットから第４のチャネルを選択することによって、前記第１の期間（５１１）とは異なる第２の期間（５１２）に第２のＨＯプロセスを開始し、
前記第２のＨＯの完了に応答して、前記第４のチャネルを通じて、前記第２の通信経路（５５２）を介して第３のデータパケット（５２３）を送信し、前記第３のチャネル上に残る前記第１の通信経路（５５１）を介して前記第３のデータパケット（５２３）の第３の複製データパケット（５２４）を送信する、
ように構成される、請求項１に記載の無線通信装置（１００）。

【請求項3】

前記第１の無線トランシーバ（１１１）は、第１の無線アクセス技術用に構成され、前記第２の無線トランシーバ（１１２）は、第２の無線アクセス技術用に構成される、請求項２に記載の無線通信装置（１００）。

【請求項4】

前記第１の無線トランシーバ（１１１）は、第４世代（４Ｇ）通信技術を介して通信するように構成され、前記第２の無線トランシーバ（１１２）は、第５世代（５Ｇ）通信技術を介して通信するように構成される、請求項３に記載の無線通信装置（１００）。

【請求項5】

前記第１の無線トランシーバ（１１１）の前記第１の通信経路（４０１）は、第１の４Ｇ基地局と通信するための単一接続用に構成され、
前記第２の無線トランシーバ（１１２）の前記第２の通信経路（４０２）は、第２の４Ｇ基地局及び５Ｇ基地局と通信するためのデュアル接続用に構成される、
請求項４に記載の無線通信装置（１００）。

【請求項6】

第３の通信経路を介してデータを送受信するように構成された第３の無線トランシーバ（１１３）、をさらに備え、
前記プロセッサ（１０４）はさらに、
前記第３の無線トランシーバ（１１３）による送信により、前記デフォルトの通信手段として、前記第１のデータパケット（４２１）の別の複製データパケット（４３２）を前記第３の通信経路（４０３）を介して前記ネットワークに送信するように構成される、
請求項２に記載の無線通信装置（１００）。

【請求項7】

前記プロセッサ（１０４）は、さらに、
前記第３の無線トランシーバ（１１３）によって、第３のチャネルサブセットから第５のチャネルを選択することによって、第３の期間（５１３）で第３のＨＯプロセスを開始し、
前記第３のＨＯの完了に応答して、第３の通信経路（５５３）上の前記第５のチャネルを通じて、第４のデータパケットを送信する、
ように構成される、請求項６に記載の無線通信装置（１００）。

【請求項8】

前記第１の期間（５１１）は、前記第２の期間（５１２）と重複しない、請求項７に記載の無線通信装置（１００）。

【請求項9】

前記第２の期間（５１２）は、前記第３の期間（５１３）と部分的に重複する、請求項７に記載の無線通信装置（１００）。

【請求項10】

前記第１のチャネルサブセットから、前記第３のチャネルを選択することは、
前記第１のチャネルサブセットから選択するとき、前記第１のチャネルサブセットを除いて、前記第１の複数の利用可能なチャネルのすべてを制限することを含む、請求項１に記載の無線通信装置（１００）。

【請求項11】

前記第２の複数の利用可能なチャネルは、前記４Ｇ通信技術のすべての利用可能なチャネル及び前記５Ｇ通信技術のすべての利用可能なチャネルを含み、
前記第２のチャネルサブセットから、前記第４のチャネルを選択することは、
前記第２のチャネルサブセットから選択するときに、前記第２のチャネルサブセットを除く前記第２の複数の利用可能なチャネルのすべてを制限し、前記第２のチャネルサブセットは、前記４Ｇ通信技術のすべての利用可能なチャネルのいくつかのチャネルと、前記５Ｇ通信技術のすべての利用可能なチャネルのいくつかのチャネルとを含む、
請求項５に記載の無線通信装置（１００）。

【請求項12】

前記第４のチャネルは前記第２の４Ｇ基地局のチャネルであり、
前記プロセッサ（１０４）は、さらに、
前記第２のチャネルサブセットから、前記デュアル接続用の前記５Ｇ基地局のチャネルを選択するように構成される、
請求項１１に記載の無線通信装置（１００）。

【請求項13】

前記第１の無線トランシーバ（１１１）及び前記第２の無線トランシーバ（１１２）は、前記車両の異なる位置に配置され、前記第１の無線トランシーバ（１１１）は、第１の放射パターンの第１のアンテナアレイ（１２１）を含み、前記第２の無線トランシーバ（１１２）は、第２の放射パターンの第２のアンテナアレイ（１２２）を含む、
請求項１に記載の無線通信装置（１００）。

【請求項14】

車両上の無線通信装置（１００）によって実行される無線通信方法であって、
前記無線通信装置（１００）は、第１の通信経路（４０１）を介してデータを送受信するように構成された第１の無線トランシーバ（１１１）と、第２の通信経路（４０２）を介してデータを送受信するように構成された第２の無線トランシーバ（１１２）と、前記第１の無線トランシーバ（１１１）及び前記第２の無線トランシーバ（１１２）に電気的に接続されるプロセッサ（１０４）と、を含み、
前記方法は、
デフォルトの通信手段として、前記第１の無線トランシーバ（１１１）の第１のチャネルサブセットから選択された第１のチャネル上の前記第１の通信経路（４０１）と、前記第２の無線トランシーバ（１１２）の第２のチャネルサブセットから選択された第２のチャネル上の前記第２の通信経路（４０２）と、を含む複数の通信経路（４０１、４０２、４０３）を確立すること（Ｓ２０１）であって、前記第１のチャネルサブセットは前記第１の無線トランシーバ（１１１）の第１の複数の利用可能なチャネルの部分集合であり、前記第１のチャネルサブセット中の利用可能なチャネルの数は前記第１の複数の利用可能なチャネル中の利用可能なチャネルの数より少なく、前記第２のチャネルサブセットは前記第２の無線トランシーバ（１１２）の第２の複数の利用可能なチャネルの部分集合であり、前記第２のチャネルサブセット中の利用可能なチャネルの数は前記第２の複数の利用可能なチャネル中の利用可能なチャネルの数より少ないことと、
前記デフォルトの通信手段として前記第１の無線トランシーバ（１１１）を使用して、第１のデータパケット（４２１）を前記第１の通信経路を介して前記車両の外部に位置するネットワークに送信すること（Ｓ２０２）と、
前記デフォルトの通信手段として前記第２の無線トランシーバ（１１２）を使用して、前記第１のデータパケットの第１の複製データパケット（４２２）を前記第２の通信経路を介して前記ネットワークに送信すること（Ｓ２０３）と、
前記第１の無線トランシーバ（１１１）によって、前記第１のチャネルサブセットから第３のチャネルを選択することによって、第１の期間（５１１）に第１のハンドオーバー（ＨＯ）プロセスを実行すること（Ｓ２０４）と、
第１のＨＯの完了に応答して、前記第３のチャネルを通じて、第１の通信経路（４０１、５５１）を介して第２のデータパケット（４３２）を送信し、前記第２のチャネル上に残る前記第２の通信経路（４０２、５５２）を介して前記第２のデータパケット（４２３）の第２の複製データパケット（４２４）を送信すること（Ｓ２０５）と、
を含む、無線通信方法。

【請求項15】

前記第２の無線トランシーバ（１１２）によって、前記第２のチャネルサブセットから第４のチャネルを選択することによって、前記第１の期間（５１１）とは異なる第２の期間（５１２）に第２のＨＯプロセスを実行することと、
前記第４のチャネルを通じて、第２のＨＯの完了に応答して、前記第２の通信経路（４０２、５５２）を介して第３のデータパケットを送信し、前記第３のチャネル上に残る前記第１の通信経路（４０１、５５１）を介して前記第３のデータパケットの第３の複製データパケットを送信することと、
をさらに含む、請求項１４に記載の無線通信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両上の無線通信装置、及び車両上の無線通信装置によって実行される無線通信方法に関する。

【背景技術】

【0002】

第５世代（５Ｇ）通信技術は、セルラーネットワークの比較的新しい技術である。現在の商用５Ｇネットワークにより、ユーザ機器（ＵＥ）は、第４世代（４Ｇ）通信ネットワークよりも高いデータレートで無線接続を行うことができる。ただし、移動場面での信頼性や遅延ジッタ（ｌａｔｅｎｃｙ ｊｉｔｔｅｒｓ）などの他のパフォーマンスに関しては、現在の商用５Ｇネットワークは、現在の４Ｇ通信ネットワークよりも優れているとは言えない。その結果、ネットワーク事業者は、高い信頼性と低遅延の要件が必要な場面に５Ｇネットワークを展開するかどうかを検討する際に躊躇する可能性がある。

【0003】

このような場面の１つの例として、鉄道環境での列車制御モジュールの開発が挙げられる。列車制御モジュールの場合、列車は固定位置にある１つ又は複数の中央コントローラとの無線データ接続を備えていると想定され、無線データ接続を介して送信されるデータには、非常に高い速度で移動する列車を制御するための重要な制御メッセージが含まれる場合がある。このような場面では、中央コントローラとのデータ接続は時間に敏感であり、待機時間を短くする必要がある。そのような要件を満たすことができなかった場合、安全性に関する懸念が生じる可能性がある。さらに、列車制御モジュールには、低いパケット・ロス率 （パケット損失率、ＰＬＲ）も要求される。ＰＲＬが低くなければ、通信の信頼性がないと見なされる可能性があり、データパケットを再送信する時間が過度のデータ遅延につながる。

【0004】

さまざまな出版物が、現在の商用５Ｇ通信ネットワークの高ＰＬＲ又は過剰なデータ遅延の原因を、綿密な実験とそれに対応する結果とともに示している。基本的に、ハンドオーバー（ＨＯ）と無線リンク障害（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｆａｉｌｕｒｅｓ、ＲＬＦ）は、現在の５Ｇネットワークで高ＰＬＲと過度のデータ遅延の問題を引き起こす２つの最も一般的な要因として特定されている。これらの洞察により、データトラフィックのＨＯとＲＬＦの影響を軽減することで、現在の５Ｇネットワークのパフォーマンスを向上させるために努力することができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

背景技術の段落で説明したように、技術的課題は、特に車両が高速で移動しているときに頻繁にＨＯ を受ける場合に、無線データトラフィックのＨＯとＲＬＦが車両に与える影響に直面することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

したがって、前記技術的課題を解決するために、本発明は、車両上の無線通信装置、及び車両上の無線通信装置によって実行される無線通信方法を対象とする。

【0007】

ある実施形態において、本発明は、車両上の無線通信装置を対象とし、無線通信装置は、第１の通信経路を介してデータを送受信するように構成された第１の無線トランシーバと、第２の通信経路を介してデータを送受信するように構成された第２の無線トランシーバと、第１の無線トランシーバ及び第２の無線トランシーバに電気的に接続されるプロセッサと、を備えるがこれに限られない。プロセッサは、少なくとも、デフォルトの通信手段として、第１の無線トランシーバの第１の複数の利用可能なチャネルの第１のチャネルサブセットから選択された第１のチャネル上の第１の通信経路と、第２の無線トランシーバの第２の複数の利用可能なチャネルの第２のチャネルサブセットから選択された第２のチャネル上の第２の通信経路と、を含む複数の通信経路を確立し、第１の無線トランシーバをデフォルトの通信手段として使用して、第１のデータパケットを第１の通信経路を介して車両の外部に位置するネットワークに送信し、第２の無線トランシーバをデフォルトの通信手段として使用して、第１のデータパケットの第１の複製データパケットを第２の通信経路を介してネットワークに送信し、第１の無線トランシーバによって、第１のチャネルサブセットから第３のチャネルを選択することによって、第１の期間に第１のハンドオーバー（ＨＯ）プロセスを実行し、第１のＨＯの完了に応答して、第３のチャネルを通じて、第１の通信経路を介して第２のデータパケットを送信し、第２のチャネル上に残る第２の通信経路を介して第２のデータパケットの第２の複製データパケットを送信するように構成される。

【0008】

ある実施形態において、本発明は、車両上の無線通信装置によって実行される無線通信方法を対象とし、前記方法は、デフォルトの通信手段として、第１の無線トランシーバの第１の複数の利用可能なチャネルの第１のチャネルサブセットから選択された第１のチャネル上の第１の通信経路と、第２の無線トランシーバの第２の複数の利用可能なチャネルの第２のチャネルサブセットから選択された第２のチャネル上の第２の通信経路と、を含む複数の通信経路を確立することと、第１の無線トランシーバをデフォルトの通信手段として使用して、第１のデータパケットを第１の通信経路を介して車両の外部に位置するネットワークに送信することと、第２の無線トランシーバをデフォルトの通信手段として使用して、第１のデータパケットの第１の複製データパケットを第２の通信経路を介してネットワークに送信することと、第１の無線トランシーバによって、第１のチャネルサブセットから第３のチャネルを選択することによって、第１の期間に第１のハンドオーバー（ＨＯ）プロセスを実行することと、第１のＨＯの完了に応答して、第３のチャネルを通じて、第１の通信経路を介して第２のデータパケットを送信し、第２のチャネルに残る第２の通信経路を介して第２のデータパケットの第２の複製データパケットを送信することと、を含むが、これに限られない。

【発明の効果】

【0009】

本発明に記載の技術を適用することにより、車両上の無線通信装置は、特に車両が高速で移動中に頻繁にＨＯを受ける場合に、無線データトラフィックのＨＯ及びＲＬＦの車両への影響を低減することができる。

【0010】

本発明の前記特徴及び利点を理解できるようにするために、図面を伴い例示的な実施形態を以下で詳細に説明する。前述の一般的な説明と以下の詳細な説明の両方が例示的であり、特許請求する開示のさらなる説明を提供することを意図していることを理解されたい。

【0011】

ただし、この概要は、本発明の態様及び実施形態のすべてを含むわけではなく、したがって、いかなる方法による制限又は限定も意味しないことを理解されたい。また、本発明は、当業者にとって自明な改変及び変更を含む。

【図面の簡単な説明】

【0012】

添付の図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含まれており、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。図面は、本発明の実施形態を示し、説明とともに、本発明の原理を説明するのに役立つ。

【0013】

【図1】本発明の例示的な実施形態の１つによる無線通信装置のハードウェアブロック図を示す。

【図2】本発明の例示的な実施形態の１つによる車両上の無線通信装置によって実行される無線通信方法を示すフローチャートである。

【図3】本発明の例示的な実施形態の１つによる無線通信装置の展開場面を示す。

【図4】本発明の例示的な実施形態の１つによる無線通信装置の動作の一例を示す。

【図5】本発明の例示的な実施形態の１つによる無線通信装置のハンドオーバー場面を示す。

【図6】は、本発明の例示的な実施形態の１つによる環境ごとの最適な設定を決定するために実行メトリクスを計測する例を示すフローチャートである。

【図7】本発明の例示的な実施形態の１つによるデータ接続ためのプロセスを示すフローチャートである。

【図8】本発明の例示的な実施形態の１つによるシステム全体のパケットの全体的損失を示す。

【図9】本発明の例示的な実施形態の１つによるシステム全体のパケットの全体的遅延を示す。

【図10】本発明の例示的な実施形態の１つによるシステム全体の全体的切断間隔を示す。

【図11】本発明の例示的な実施形態の１つによる４つの異なる設定を有するヒートマップにおける遅延性能を示す。

【図12】本発明の例示的な実施形態の１つによる最良の構成の例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の例示的な実施形態を詳細に参照し、その例を添付の図面に示す。可能な限り、同一又は類似の構成要素を参照するために、同一の符号が図面及び説明で使用される。

【0015】

前掲のように、現在の５Ｇネットワークの下での高ＰＬＲと過度のデータ遅延に関連する課題を解決するために、本発明は、車両上の無線通信装置、及び車両上の無線通信装置によって実行される無線通信方法を提供する。この装置及び方法は、マルチパス伝送及び帯域ロック技術を含む技術を利用する。マルチパス伝送は、ユーザが複数のパスを同時に使用する接続でネットワークに接続できる技術である。例えば、ユーザが移動中の列車や移動中の車内でインターネットを使用している場合、ユーザは、複数の無線インターフェイスを含む端末装置（携帯電話、ラップトップ、ＰＤＡなど）を使用してインターネットに接続する。それは、複数の無線インターフェイスを備えているか、無線通信装置が提供する複数の無線インターフェイスに接続可能であり、複数の無線インターフェイスのそれぞれが独自のデータ経路を確立する。複数のデータパスの各データパスに対して、伝送の信頼性を高めるために、デフォルトで複製データパケットが各データパスを介して伝送される。「デフォルトで」という用語は、無線通信装置が１つの基地局からの信号にのみロックできる場合や、どの基地局からの信号にもまったくロックすることができず、他のすべての基地局の信号は無線通信装置が接続するには弱すぎる場合など、そうすることが不可能でない限り、無線通信装置が常に ２つ以上のデータパスを介して複製データパケットを送信しようとすることを意味する。

【0016】

帯域ロックの技術は、無線通信装置の複数の無線インターフェイスのそれぞれ、又はユーザの端末装置の複数の無線インターフェイスのそれぞれが、所定の周波数帯域のサブセットにのみ接続し、基地局によって提供される残りの利用可能な周波数帯域に接続することは禁止するように、無線通信装置又はユーザによって設定を適用することを含む。帯域ロックの技術を実行することによって、考慮すべき基地局の候補チャネルの数を減らして、不必要なＨＯプロセスの実行を回避することができる。前記技術は、高速で移動する新幹線内にユーザが位置し、無線通信装置又はユーザの端末装置が非常に頻繁にハンドオーバーを受ける場合に特に有用である。このように、マルチパス伝送と帯域ロックの技術を実行することにより、異なる無線インターフェイス間のハンドオーバー期間の重複を最小化することにより、異常なパフォーマンスを回避又は最小化することができる。

【0017】

本発明の概念は、４Ｇ及び５Ｇ通信プロトコル又は基地局に関して説明されているが、本発明が、４Ｇ及び５Ｇ通信システムには限定されず、それを超えて拡張され得ることは、当業者には明らかである。

【0018】

前記概念を実施するために、本発明は無線通信装置を提供し、無線通信装置のハードウェアブロック図を図１に示す。図１に示すように、無線通信装置１００は、複数の無線トランシーバ１１１、１１２…１１Ｎに電気的に接続された制御ノード１０１を含み、複数の無線トランシーバは、それぞれはアンテナモジュール１２１、１２２…１２Ｎのうちの１つにそれぞれ接続されるが、これに限定されない。アンテナモジュール１２１、１２２…１２Ｎは、それぞれは単一のアンテナ又はアンテナアレイであっても良い。また、アンテナモジュール１２１、１２２…１２Ｎは、それぞれ異なる共振周波数を有していても良い。さらに、アンテナモジュール１２１、１２２…１２Ｎは、それぞれは異なるアンテナ構成を有していても良い。例えば、第１のアンテナモジュール１２１は、無指向性放射パターンを有し、４Ｇ基地局と通信するように調整される。例えば、第２のアンテナモジュール１２２は、アンテナの少なくとも１つが無指向性放射パターンを有し、４Ｇ基地局と通信し、残りのアンテナが指向性放射パターンを形成し、５Ｇ基地局との通信を行なっても良い。例えば、第Ｎのアンテナモジュール１２Ｎは、無指向性放射パターンを有するアンテナの少なくとも１つを有するアンテナアレイであって良く、４Ｇ基地局と通信し、他のアンテナの少なくとも１つは無指向性放射パターンを形成し、５Ｇ基地局との通信を行う。しかしながら、本発明は、前記アンテナ構成に限定されない。

【0019】

複数の無線トランシーバ１１１、１１２…１１Ｎは、それぞれは１つ又は複数の統合された送信機及び受信機を有しても良く、あるいは代わりに１つ又は複数のセットの独立した送信機及び受信機を有しても良い。さらに、複数の無線トランシーバ１１１、１１２…１１Ｎの各受信機は、受信した無線周波数（ＲＦ）信号又はマイクロ波信号をベースバンド周波数にダウンコンバートできるハードウェア回路であり、複数の無線トランシーバ１１１、１１２…１１Ｎの各送信機は、受信したベースバンド信号を無線周波数又はマイクロ波周波数にアップコンバートできるハードウェア回路である。ハードウェア回路は現在よく知られているため、開示が不明瞭になることを避けるために、正確な回路は提供されない。代わりに、複数の無線トランシーバ１１１、１１２…１１Ｎは、アップコンバート又はダウンコンバート機能なしで、車両の異なる部分に配置されたリピータとして機能するだけでも良い。複数の無線トランシーバ１１１、１１２…１１Ｎは、それぞれはファイバ、無線、又は有線接続を介して制御ノード１０１に接続することができる。

【0020】

例えば、第１の無線トランシーバ１１１を列車客車の前部に配置し、第２の無線トランシーバ１１２を列車客車の車両の中央又は側面に配置し、第３の無線トランシーバ１１３を車両客車の端に配置しても良い。さらに、無線トランシーバ１１１、１１２…１１Ｎの受信及び送信能力を最大化するために、アンテナモジュール１２１、１２２…１２Ｎを、それぞれ異なる方向に向けることができる。例えば、第１のアンテナモジュール１２１は列車客車の前部に面し、第２のアンテナモジュール１２２は列車客車の側面に面し、第Ｎのアンテナモジュール１２Ｎは列車客車の端部に面することができる、などである。

【0021】

制御ノード１０１は、各複数の無線トランシーバ１１１、１１２…１１Ｎに電気的に接続され、それを制御するプロセッサ１０４と、任意の表示パネル１０３と、任意の記憶装置１０２と、を有する。例えば、プロセッサ１０４は、第１の無線トランシーバ１１１を制御して第１の通信経路でデータを送受信し、第２の無線トランシーバ１１２を制御して第２の通信経路でデータを送受信することができる。プロセッサ１０４は、通常、デフォルトで、第１の無線トランシーバ１１１の第１の複数の利用可能なチャネルの第１のチャネルサブセットから選択された第１のチャネル上の第１の通信経路と、第２の無線トランシーバ１１２の第２の複数の利用可能なチャネル１１２の第２のチャネルサブセットから選択された第２のチャネル上の第２の通信経路と、を含む複数の通信経路を確立しようと試みる。

【0022】

プロセッサ１０４がデータパケットを送信すると仮定すると、プロセッサ１０４は、送信されるデータパケットをＮ個のパケットに複製し、その後、複数の無線トランシーバ１１１、１１２…１１Ｎのそれぞれによってデフォルトの動作方法として送信される。第１のチャネルサブセット及び第２のチャネルサブセットは、さらに詳細に説明される帯域ロック技術に従って予め決定される。ハンドオーバーを実行するとき、第１の無線トランシーバ１１１は第１のチャネルサブセットに制限され、第２の無線トランシーバ１１２は第２のチャネルサブセットに制限される。

【0023】

さらに、プロセッサ１０４は、第１のチャネルサブセットから新しいチャネルを選択することによって、第１の期間（例えば、５１１）に第１のハンドオーバー（ＨＯ）プロセスを開始するように第１の無線トランシーバ１１１を制御し、第１のＨＯを完了した後、新しいチャネルを通じて、第１の通信経路を介して第２のデータパケットを送信し、第２のチャネルに残る第２の通信経路を介して第２のデータパケットの第２の複製データパケットを送信することができる。同様に、プロセッサ１０４は、第２のチャネルサブセットから別の新しいチャネルを選択することによって、第１の期間（例えば５１１）とは異なる第２の期間（例えば５１２）に第２のＨＯプロセスを開始するように第２の無線トランシーバ１１２を制御し、第２のＨＯを完了した後、別の新しいチャネルを通じて、第２の通信経路を介して第３のデータパケットを送信し、第３のチャネルに残る第１の通信経路を介して第３のデータパケットの第３の複製データパケットを送信することができる。

【0024】

プロセッサ１０４は、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）ユニット、グラフィックスプログラミングユニット（ＧＰＵ）、特注の集積回路（ＩＣ）などであって良い。

【0025】

第１のチャネルサブセット、第２のチャネルサブセット、…、チャネルの第Ｎのサブセットは、それぞれ、第１の無線トランシーバ１１１、第２の無線トランシーバ１１２、…、及び第Ｎの無線トランシーバに対応し、記憶装置１０２に格納することができる。チャネルのサブセットのそれぞれは、対応する各無線トランシーバの設定情報として格納することができる。ユーザは、表示パネル１０３上のユーザインターフェイスを使用して設定情報を変更することができる。

【0026】

複数の無線トランシーバ１１１、１１２…１１Ｎのそれぞれに対応するチャネルのサブセットのそれぞれが、位置に依存し得ることは注目に値する。例えば、車両が第１の場所から第２の場所に移動したとき、第１のチャネルサブセットのコンテンツ（例えば、チャネル、周波数など）は、それに応じて変化し得る。チャネルが無線トランシーバで使用可能であるが、チャネルのサブセット内にない場合、そのチャネルは選択することができない。例えば、第１無線トランシーバが、利用可能なチャネルのセットを有する４Ｇ基地局と通信するように構成されていると仮定すると、利用可能なチャネルのセットのサブセット（つまり、第１のチャネルサブセット）のみが、ＨＯプロセス中に選択可能であり、残りのチャネルは禁止される。チャネルの第１、第２、…、第Ｎのサブセットは、異なる無線トランシーバ間のハンドオーバー期間の重複を最小化する、複数の通信経路のパケット損失率を最小化する、複数の通信経路の遅延を最小化するなど、１つ又は複数の基準に基づいて事前に決定することができる。全体として、チャネルの所定のサブセットを含む設定情報は、無線トランシーバがＨＯプロセスを開始及び／又は終了する良い機会を有することができるように構成される。

【0027】

図２は、本発明の例示的な実施形態の１つによる車両上の無線通信装置によって実行される無線通信方法を示すフローチャートである。ステップＳ２０１において、無線通信装置（例えば、１００）は、デフォルトの通信手段として、第１の無線トランシーバの第１の複数の利用可能なチャネルの第１のチャネルサブセットから選択された第１の通信経路と、第２の無線トランシーバの第２の複数の利用可能なチャネルの第２のチャネルサブセットから選択された第２のチャネル上の第２の通信経路と、を含む複数の通信経路を確立することができる。ステップＳ２０２において、無線通信装置（例えば、１００）は、第１の無線トランシーバをデフォルトの通信手段として使用して、第１のデータパケットを第１の通信経路を介して車両の外部に位置するネットワークに送信することができる。ステップＳ２０３において、無線通信装置（例えば、１００）は、デフォルトの通信手段として第２の無線トランシーバを使用して、第１のデータパケットの第１の複製データパケットを第２の通信経路上のネットワークに送信することができる。ステップＳ２０４において、無線通信装置（例えば、１００）は、第１の無線トランシーバを介して、第１のチャネルサブセットから第３のチャネルを選択することによって、第１の期間に第１のＨＯプロセスを開始することができる。ステップＳ２０５において、無線通信装置（例えば、１００）は、第３のチャネルを通じて、第１のＨＯを完了した後、第１の通信経路を介して第２のデータパケットを送信し、第２のチャネルに残る第２の通信経路を介して第２のデータパケットの第２の複製データパケットを送信することができる。同様に、無線通信装置（例えば、１００）は、第２の無線トランシーバによって、第２のチャネルサブセットから第４のチャネルを選択することによって、第１の期間とは異なる第２の期間に第２のＨＯプロセスをさらに開始し、第４のチャネルを通じて、第２のＨＯの完了に応答して第２の通信経路を介して第３のデータパケットを送信し、第３のチャネルに残る第１の通信経路を介して第３のデータパケットの第３の複製データパケットを送信することができる。

【0028】

提供される装置及び方法は、少なくとも、パケット損失率の低減、通信の信頼性の向上、システムのスループットの向上、パケット配信遅延が最小閾値を超える可能性の低減、データの再送信の回数の低減を含む利点を達成する。

【0029】

各無線トランシーバは、４Ｇ、５Ｇ、６Ｇなどの３ＧＰＰセルラ無線通信規格のうちの少なくとも１つをサポートすることができる。各無線トランシーバは、同一又は異なる無線アクセス技術をサポートすることができる。さらに、各無線トランシーバは、チャネル又は周波数の異なるサブセットから選択するように構成することができる。例えば、第１の無線トランシーバは、周波数ｆ１及びｆ２を含む周波数の第１のサブセットから選択するように構成することができ、第２の無線トランシーバは、周波数ｆ３及びｆ４を含む周波数の第２のサブセットから選択するように構成することができる。あるいは、第１の無線トランシーバは、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、及びｆ４を含む周波数の第１のサブセットから選択するように構成することができ、第２の無線トランシーバは、周波数ｆ１を含む周波数の第２のサブセットから選択するように構成することができる。本発明は、どの無線トランシーバも周波数の特定のサブセットに限定されない。

【0030】

複数の無線トランシーバのうち、２つの無線トランシーバのうちの１つを、例えば、ロングタームエボリューション（Ｌｏｎｇ－Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ 、ＬＴＥ）／５Ｇデュアルモード（例えば、非スタンドアロン５Ｇ無線又はスタンドアロンデュアルモードＬＴＥ／５Ｇ無線）用に構成することができる。複数の無線トランシーバのうちの１つの無線トランシーバは、例えば、ＬＴＥ又は４Ｇのみを使用するように構成することができる。複数の無線トランシーバのうち、例えば、スタンドアロンの５Ｇのみを使用するように１つの無線トランシーバを構成することができる。複数の無線トランシーバのうち、例えば、２つの無線トランシーバの１つをＬＴＥ又は４Ｇ のみを使用するように構成し、もう一方の無線トランシーバを４Ｇ／ＬＴＥ及び５Ｇ機能の両方を使用するように構成することができる。

【0031】

複数の無線トランシーバのうち、１つの無線トランシーバを電気通信事業者にサービスを供するように構成し、別の無線トランシーバを別の電気通信事業者にサービスを供するように構成することができる。さらに、図２で説明した方法は、ユーザによる自動車、オートバイ、又は列車での無線通信を含むさまざまな場面に適用することができる。同様に、図２に記載の方法は、操縦者なしで列車又は車両を制御するオペレータによっても使用され得る。各無線トランシーバの設定情報は、ポリシー、学習段階の測定結果、過去のデータ通信統計の測定結果などに基づいて事前に決定された構成の一部であって良い。本発明では、デフォルトで複数の通信経路があり、各通信経路は無線トランシーバによって行われる。複数の通信経路は、２つ以上のユーザ データグラムプロトコル（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、ＵＤＰ）セッション、２つ以上の伝送制御プロトコル（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、ＴＣＰ）セッション、２つ以上のＱＵＩＣセッション、又は固定のＵＤＰ／ＴＣＰ／ＱＵＩＣ プロトコルを使用した２つ以上のセッションなどであって良い。

【0032】

本発明の概念をさらに明確にするために、本発明は、図３から５に示される例を提供し、これらの図に対応する発明の詳細な説明における説明を利用して、説明する。

【0033】

無線通信装置の展開場面が図３に示されている。図３の例では、無線通信装置（例えば、１００）は、列車３０１内に配置されて良い。列車３０１がより速く移動する結果として、基地局３０２の間で頻繁なＨＯプロセスが実行され得る。頻繁なＨＯイベントは、高速で移動する列車 ３０１ が、ある基地局のカバレッジ範囲から別の基地局のカバレッジ範囲に移動する結果である。複数の無線トランシーバ（すなわち、無線１、無線２、…、無線Ｎ）３０３は、列車３０１の異なるセクションに配置することができ、制御ノード３０４（例えば、１０１）に接続される。複数のトランシーバ３０３のそれぞれが列車３０１の客車の異なるセクションに配置されることに加えて、各アンテナは異なる構成で、異なる方向を向くように構成することができる。例えば、トランシーバ３０３の無線１は無指向性アンテナを有していても良く、トランシーバ３０３の無線２は列車３０１の前方を指すように構成された指向性パターンを有するアンテナアレイを有していても良く、トランシーバ３０３の無線３は列車３０１の後部を指すように構成された指向性パターンを有するアンテナアレイを有していても良く、トランシーバ３０３の無線４は列車３０１の一側を指すように構成された指向性パターンを有するアンテナアレイなどを有していても良い。全体として、１つ又は複数のアンテナを無指向性放射パターンを有するように構成し、１つ又は複数のアンテナが指向性放射パターンを有するように構成することができる。指向性放射パターンを有するように構成されたアンテナの中で、各アンテナは異なる方向を指すように構成することができる。あるいは、アンテナの少なくとも１つが異なる方向をカバーするために空間的に走査するように構成することができる。

【0034】

図４は、本発明の例示的な実施形態の１つによる無線通信装置の動作の一例を示す。図４の例では、クライアント４１１は、車両（例えば、３０１）内に位置すると想定され、携帯電話、ラップトップ、ＰＤＡなどの自分自身の端末装置を介してサーバ４１２（例えば、インターネット）と通信したいと考えているユーザである。マルチパス伝送の及び帯域ロックの技術を適用することによって、クライアント４１１は、図４に「サブフロー」として示される複数の通信経路４０１、４０２、４０３を確立する。Ｎが２より大きい整数であるＮ個の通信経路があると仮定すると、サブフロー１、サブフロー２、…、サブフローＮなどがある。各サブフローは、異なるハードウェアインターフェイスに接続される。インターフェイスは、クライアント４１１自身の装置のトランシーバ、又は無線通信装置１００の複数の無線トランシーバ（例えば、１１１、１１２…１１Ｎ）のうちの１つである。したがって、サブフロー１はインターフェイス１を介して通信され、サブフロー２はインターフェイス２を介して通信され、…、サブフローＮはインターフェイスＮを介して通信される。

【0035】

データパケット（例えば、パケット１、パケット２、パケット３など）がサーバ４１２に送信される場合、データパケットは複製又は冗長データパケットとして複製され、すべてのサブフローに送信される。したがって、図５に示すように、サブフロー１上のパケット１、パケット２、及びパケット３がインターフェイス１を介してサーバ４１２に送信されると、同一のパケット１、パケット２、及びパケット３も、インターフェイス２を介してサブフロー２を介して送信され、インターフェイスＮを介してパケットＮが送信されるなどである。したがって、通信のデフォルトの方法として、本発明は、複数の通信経路を確立することが不可能でない限り、少なくとも１つの複製又は冗長パケットを送信することによって、少なくとも２つの異なる通信経路を有することを常に求める。

【0036】

さらに、各インターフェイスは、設定情報（設定１、設定２、…、設定Ｎ）によって構成されても良く、したがって、インターフェイスは設定１によって構成されても良く、インターフェイス２は設定２によって構成されても良く、…、インターフェイスＮは設定Ｎによって構成されても良い。各設定情報は、ＨＯプロセス中に基地局によって提供される周波数又はチャネルのより小さなサブセットにホップするように各インターフェイスを制限する。例えば、インターフェイス１がｅＮＢ １に接続されているときに、インターフェイス１がｅＮＢ ＸへのＨＯを実行している場合、ここで、ＸはｅＮＢ識別子（ＩＤ）であり、ｅＮＢ Ｘは、通常、ｅＮＢ Ｘに接続されたユーザにＭチャネルを提供する。Ｍは、通常、２より大きい整数であり、設定１の設定情報は、将来 ｅＮＢ Ｘに接続するときにインターフェイス１をＭチャネル未満に制限する。他の設定情報（設定２、…、設定Ｎ）も、設定１と同じ方法でそれぞれのインターフェイスを制限する。設定情報は、不適切なチャネル又は周波数への不必要なハンドオーバープロセスの開始を回避することによって、サブフローがより安定に維持されることを保証するように、制限として予め決定される。つまり、不適切なチャネルと周波数は、ＨＯ プロセスを実行する際に考慮すべき可能性から事前に選別される。

【0037】

図５は、図４の例のＨＯプロセスを示す。インターフェイス１は、ｅＮＢ １と通信する無線トランシーバであると仮定される。信号が弱いためにサブフロー１を維持できなくなった場合、ＨＯプロセスが開始される。インターフェイス１は、候補基地局を探すときに設定１を参照する。候補基地局は、例えば、最高信号強度又は信号完全性を有する互換性のある基地局に基づいて決定することができる。また、候補基地局は設定情報に応じて限定されても良い。したがって、インターフェイス１が新幹線内にあると仮定すると、図５に示されるｅＮＢ１’が、設定１内の唯一の候補基地局であり、ＨＯプロセス中の選択のためにインターフェイス１が利用できる利用可能なチャネル又は周波数の数も制限する。

【0038】

さらに、インターフェイス２は４Ｇ基地局であるｅＮＢ２と５Ｇ基地局であるｇＮＢ２とＬＴＥ／５Ｇデュアルコネクティビティ（ＤＣ）で接続されているものと仮定し、インターフェイス２は、不可能でない限り、ＨＯイベント中に別の４Ｇ及び５Ｇ基地局のセットに接続することによって、ＤＣ下での動作継続を試みてもよい。サブフロー２がＤＣ接続を維持できない場合、インターフェイス２は５Ｇ基地局又は４Ｇ基地局のみに接続を試みても良い。同様に、インターフェイス３は、４Ｇ基地局であるｅＮＢ３と５Ｇ基地局であるｇＮＢ３とがＤＣモードで接続されているものとし、インターフェイス３は、ＨＯイベント中に別の４Ｇ及び５Ｇ基地局のセットに接続することにより、ＤＣでの動作を継続しようと試みても良い。

【0039】

なお、サブフローのＨＯイベントは、設計上（つまり、帯域ロックの目的の達成に関連する設定情報を慎重に選択することによって）、異なる期間に発生する可能性が高いことに言及しておく価値がある。例えば、図４に示すように、インターフェイス１のＨＯプロセスは、ｔ１で開始され、ｔ１’で完了するため、第１の期間５１１中に実行される。インターフェイス１のＨＯプロセスの後、以前に第１の通信経路 ５５１を介してｅＮＢ１に送信されたパケット５２１は代わりにｅＮＢ１’に送信されるが、パケット５２１の複製されたパケット５２２は、この特定の例ではインターフェイス２のＨＯプロセスがまだ開始されていないため、チャネルを変更することなく、第２の通信経路５５２を介してｅＮＢ２及び／又はｇＮＢ２に送信される。また、パケット５２１の複製されたパケットは、チャネルを変更することなく、第３の通信経路５５３を介してｅＮＢ３及び／又はｇＮＢ３に送信される。インターフェイス２のＨＯプロセスはｔ２で開始され、ｔ２’で完了するため、第２の期間５１２中に実行される。インターフェイス ２のＨＯプロセスの後、以前にｅＮＢ２及び／又はｇＮＢ２に送信されたパケット５２３は、代わりに第２の通信経路 ５５２を介してｅＮＢ２’及び／又はｇＮＢ２’に送信され、パケット５２３の複製されたパケット５２４は、第１の通信経路 ５５１を介してｅＮＢ１’に送信され、パケット５２３の複製パケットは第３の通信経路 ５５３を介してｅＮＢ３及びｇＮＢ３に送信される。インターフェイス３のＨＯプロセスは、ｔ３で開始され、ｔ３’で完了するため、第２の期間５１３中に実行される。インターフェイス３のＨＯプロセスの動作原理は、インターフェイス １及び２のＨＯプロセスと同様である。基本的に、ｅＮＢ３及び／又はｇＮＢ３からｅＮＢ３’及び／又はｇＮＢ３’にハンドオーバーした後、複製されたパケットが第１の通信経路５５１及び第２の通信経路５５２を介して送信される。設定情報は、ＨＯ期間が重複しないように事前に構成されることが理想的である。つまり、少なくとも１つのサブフローが維持されるので、第１の期間５１１、第２の期間５１２、及び第３の期間５１３が重複しないことを確実にする試みによって、ＲＬＦの影響を減少することができる。しかし、実際には、ＨＯ期間の重複を常に回避できるとは限らないが、各インターフェイスの設定情報を事前に設定して、ＨＯ 期間の重複を最小化することで、ＲＬＦの影響を軽減することができる。設定情報の事前構成については、以降の開示でさらに詳しく説明する。

【0040】

背景技術の段落で説明したように、ＨＯ又はＲＬＦの影響をより好ましく軽減するために、インターフェイスは、データトラフィックがある場合は可能な限り異なるｅＮＢ又はｇＮＢに接続する必要がある。異なるｅＮＢ 又はｇＮＢに接続されている場合、インターフェイスはＨＯ関連の間隔が重複しない可能性が高くなる。ＨＯ は異常パフィーマンスに大きく関係するため、マルチパス伝送の手法と帯域ロックの技術で、異なるインターフェイスを重複しないように構成することにより、異常パフィーマンスを回避又は最小化することができる。

【0041】

次に、本発明は、帯域ロックの技術を実行するための無線通信装置の構成を決定するためのプロセスを説明する。帯域ロック設定について、クライアント４１１のインターフェイスが使用可能な帯域の範囲を有する基地局を介してサーバ４１２に接続するように制限する。例えば、インターフェイス１が帯域ロック設定「テレコムＡ、ＬＴＥバンド：｛１，２８｝、ＮＲバンド：｛ｎ７８｝」を有するように設定されていると仮定すると、インターフェイス１は、バンド１又はバンド２８を使用してテレコムＡのｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）のみに接続するか、プライマリ サービングセルとしてｇＮＢのバンドｎ７８に接続に接続する。インターフェイス１は、通常、５Ｇ接続が利用できない場合を除き、５Ｇ接続を求める。このような状況下では、インターフェイス１はｅＮＢへの接続によって４Ｇ接続を有することになる。同じことが他のインターフェイスにも当てはまり得る。

【0042】

【数1】

【0043】

無線通信装置全体として考えられる設定は数多くあり、最適な設定は、環境や場所によって異なる可能性がある。さらに、複数の通信経路の最適な設定は、単一の経路で最高のパフォーマンスを発揮する設定とは異なる可能性がある。したがって、本発明は、環境における最良の設定を見つけるプロセスを提案する。なお、最適な設定を見つけるには、さまざまな手法がある。提供されたプロセスは専ら例として提供されたものであり、本発明は必ずしもそのようなプロセスに限定されない。提案されたプロセスには、実験前段階、実験中段階、及び実験後段階の３つの段階が含まれる。最適な設定を見つけるために、いくつかの実験を行うことができる。本開示の過程においては、実験を行う際にクライアントとして異なる装置（例：４１１）を使用することで、実験を簡素化し、加速することができる。全体のプロセスを図６に示す。

【0044】

実験前段階では、いくつかのパラメータが定義され、帯域ロック設定に関連するすべての構成が、図６のステップＳ６０１に説明されるようにリストされる。ステップＳ６０２では、すべての実験のインターフェイスの構成が取得される。以下の例は、簡潔にするために提供される。最終的な設定情報が２つのサブフローを含み、両方のサブフローが同じテレコムＡを使用すると仮定する。テレコムＡの利用可能な帯域が“ＬＴＥ帯域：｛ｂ１，ｂ３，ｂ２８｝，ＮＲ帯域：｛ｎ７８｝，”であると仮定すると、１つのインターフェイスに対して （２^３－１）×２＝１４の異なる可能な構成が存在する（表１を参照）。２つのサブフローに異なる設定が必要であると仮定すると、システムのインターフェイスにはＣ（１４，２）＝９１の可能な構成が存在する。

【0045】

【表1】

【0046】

実験では、別の装置を別のクライアントとして使用して実験を行うことができる。例えば、装置は、ＵＳＢ 経由で携帯電話に接続するラップトップであって良い。携帯電話は、ＵＳＢテザリングを適用して無線ネットワークをラップトップに共有し、ラップトップのインターフェイスとして機能することができる。そのような装置は、設置される無線通信装置の数以上のインターフェイスを有する必要があり、装置が有するインターフェイスが多ければ多いほど好ましい。

【0047】

装置に８つのインターフェイス （ｎ＝８） があると仮定すると、１つの実験でＣ（８，２）＝２８の構成結果を同時に取得することができる。２つのインターフェイスの結果を組み合わせると、２つのインターフェイスが使用する構成の全体的な結果を得ることができる。実験後段階についてさらに説明する。前述の説明では、最終的な無線通信装置の設定情報について考えられるすべての構成をテストするには、約６回の実験（ｋ＝６）が必要となる。第ｊの実験では、インターフェイスC_j={S_j1, S_j2,...,S_jn} （この例では ｎ＝８） の構成が存在する。異なる実験のためのインターフェイスの構成を以下に示す。

【0048】

実験１：（Ｓ＿ｊｉ は、第ｊの実験の第ｉのインターフェイスの設定を示す）

【0049】

【表2】

【0050】

実施例２：

【0051】

【表3】

【0052】

実施例３：

【0053】

【表4】

【0054】

実施例４：

【0055】

【表5】

【0056】

実施例５：

【0057】

【表6】

【0058】

実施例６：

【0059】

【表7】

【0060】

実験の回数を減らすために、この段階で実行できる方法が２つ存在する。テスト装置のインターフェイスの数をできるだけ多く設定する。最終システムに必要な構成の数を減らす。以上の例から、帯域ロック設定にはＮＲ ｎ７８が必要であるという新しい制約がある場合、１つのインターフェイスで可能な構成の数は（２^３－１）×（２－１）＝７に減少する。前記新しい制約を使用すると、可能なすべての構成をテストするために実験を １ 回行うだけで済む。すべての実験のインターフェイスの構成が完了すると、実験中段階が開始され、実験前段階の構成を使用して実験が行われる。

【0061】

ステップＳ６０２ですべての異なる実験のためのインターフェイスの構成を取得した後、すべての実験を反復するためにループをセットアップすることができる。ステップＳ６０３では、構成Ｃ_ｉを使用する。このステップでは、Ｃ_ｉ（ｉ ＝実験インデックス） がテスト 装置のインターフェイスの設定として選択される。各インターフェイスについて、そのテレコムが設定され、構成Ｃ_ｉに従って帯域ロック設定を有する。ステップＳ６０４では、マルチパスデータ接続が実施される。このステップでは、各サブフローのパフォーマンスをテストするために、テスト装置にアップリンク（ＵＬ）（クライアント４１１からサーバ４１２へ）とダウンリンク（ＤＬ）（サーバ４１２からクライアント４１１へ）の両方のデータ接続が必要である。データ接続のプロセスを図７に示す。図７は、ＵＬ方向とＤＬ方向の両方に適している。

【0062】

実験中段階の残りのプロセスは、パケットがシーケンス番号と順番に番号を有する定期的なパケット送信を行うことを目的とする。特定の移動環境での構成のパフォーマンスが検出されるため、パケットは定期的に送信され、各期間は固定される。さらに、パケット損失率などのメトリックが最終損失関数のパラメータとして使用されるため、パケットを生成するときにシーケンス番号をペイロードに挿入することができる。

【0063】

実験中段階のプロセスは、ソケットプログラミング（ｓｏｃｋｅｔ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ）を使用して実行することができる。このプロセスは、配置された無線通信装置が使用するプロトコルと、実験後段階で使用されるパフォーマンスメトリックに応じて、ＵＤＰ又はＴＣＰの両方をトラフィック プロトコルとして使用することができる。ＵＤＰとＴＣＰのパフォーマンスメトリックは異なる。パフォーマンスメトリックには、ＵＤＰの遅延時間（一方向遅延時間、往復遅延時間（Ｒｏｕｎｄ－Ｔｒｉｐ－Ｔｉｍｅ，ＲＴＴ））及びパケット損失率、ＴＣＰのスループット、ＲＴＴ及び再送信率が含まれるが、これらに限定されない。実験が行われているため、テスト用のデータ接続がある場合、クライアント装置で追加の測定を行うことができる。例えば、オープンソースツールのモバイルインサイト（Ｍｏｂｉｌｅ Ｉｎｓｉｇｈｔ）を使用して、クライアント装置と基地局間の下位層の制御メッセージを収集することができる。追加測定のパフォーマンスメトリックの例としては、ＨＯの数、ＲＬＦの数、切断間隔の長さなどを含む。

【0064】

実験後段階は、実験中段階でデータ収集が完了した後に開始することができる。実験後段階は、主にオフライン分析を実行することによって実施される。ただし、システムがまだオンラインである間に、実験後段階が実行されても良い。この段階では、各無線インターフェイスが選択される。無線通信装置にはクライアント装置用のインターフェイスがｍ個あり、試験装置にはクライアント装置用のインターフェイスがｎ個あるものと仮定する。テスト装置により、さまざまな設定を有するインターフェイスのパフォーマンスに関するデータを収集することができる。１つの実験から最終的なシステムのＣ（ｎ，ｍ）の異なる設定についてデータが収集されたと仮定する。上記の例から、ｍは２に相当するため、選択を反復するには２層のｆｏｒループ（ｆｏｒ‐ｌｏｏｐｓ）のみが必要である。一方、ｍが２より大きい場合は、選択されたインターフェイスのすべての可能なセットを生成するために、より高い数の層のｆｏｒループ又は再帰関数が必要である可能性がある。

【0065】

次に、損失関数が定義され（例えば、Ｓ６０５）、インターフェイスのパフォーマンスが結合される（例えば、Ｓ６０６）。損失関数は、ユーザが柔軟に定義でき、１つ又は複数のパフォーマンスメトリックで構成することができる。損失関数は、パフォーマンスメトリックの加重和、又はパフォーマンスメトリックの非線形関数であって良い。パフォーマンスが向上するほど、損失関数の値を低くする必要がある。

【0066】

損失関数の例：

【数2】

【0067】

損失関数が定義された後、インターフェイスのパフォーマンスが結合される。パフォーマンスメトリックが異なれば、インターフェイスの相互パフォーマンス（ｍｕｔｕａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）の算出式も異なる。最小のパケット損失率と最小の遅延を有する最適な構成を見つけるために、次の例でパケット損失と遅延が決定される。

【0068】

遅延は、一方向遅延時間、往復遅延時間（ＲＴＴ）として定義することができる。パケットを複製又は冗長化するマルチパス技術を採用しているため、システム内でシーケンス番号が同一のパケットは、最もパフォーマンスの良いパケットのみ有効である。つまり、同一のシーケンス番号を有するパケットの場合、それらのマルチパス遅延は、選択したインターフェイスからの遅延の最小値となる。

【数3】

式中、I₁，．．．，I_ｍは、最終ステップで言及された選択されたインターフェイスである。Ｄｅｌａｙ_ｉ（ｓ）は、インターフェイスｉからのシーケンス番号ｓのパケットの遅延である。すべてのシーケンス番号のマルチパス遅延の平均は、パフォーマンスメトリックとして使用することができる。また、「停止確率」もパフォーマンスメトリックとして使用することができる。ここでは、閾値δを設定することができ、遅延が閾値を超えるパケットの比率を算出することができる。

【0069】

パケット損失率に関して、システム内の同一シーケンス番号を有するパケットの場合、そのうちの １ つが受信機によって正常に受信された場合、パケットは正常に受信されたと標記される。式は次のように定義することができる。

【数4】

式中、I₁，．．．，I_ｍは選択されたインターフェイスである。 Ｌｏｓｓ_ｉ（ｓ）は、インターフェイスからのシーケンス番号 を有するパケットが受信機で受信されたかどうかを示す。その値は、パケットが消失した場合は１であり、パケットが消失していない場合は０である。したがって、パケット損失率（受信されなかった一意のパケット数／送信された一意のパケットの合計数）は、パフォーマンスメトリックとして使用することができる。

【0070】

上記の概念をよりよく説明するために、図８は、システム全体のパケットの全体的損失を示し、図９は、システム全体のパケットの全体的遅延を示す。図８に示すように、設定１で構成されたサブフロー１でパケット１が消失し、設定２で構成されたサブフロー２でパケット１を受信した場合、パケット１を受信したとみなす。また、設定１で構成されたサブフロー１でパケット２を受信し、設定２で構成されたサブフロー２でパケット２を消失した場合、パケット２を受信したとみなす。設定１で構成されたサブフロー１と設定２で構成されたサブフロー２の両方で消失したパケット３は、パケット３が消失したとみなす。

【0071】

図９に示すように、設定１で構成されるサブフロー１のパケット１の遅延は５０ミリ秒であり、設定２で構成されるサブフロー２のパケット１の遅延は８０ミリ秒であり、パケット１の全体的な遅延はすべてのサブフローの中で最も短い５０ミリ秒であり、設定２で構成されたサブフロー２のパケット１の遅延は３０ミリ秒であり、パケット２の全体的な遅延は３０ミリ秒である。

【0072】

次に、異常又は切断間隔の決定は、次のように定義される。

【数5】

式中、I₁，．．．，I_ｍ は選択されたインターフェイスである。 ＡｂｎｏｒｍａｌＩｎｔｅｒｖａｌｓ_ｉ は、インターフェイス ｉ からの異常間隔を示す。 ＡｂｎｏｒｍａｌＩｎｔｅｒｖａｌｓ_ｉとは、t_１＜t_２＜t_３＜t_４ の場合、[t_１，t_２]，[t_３，t_４]などの数学的時間間隔の和集合であって良い。
図 ６は、切断間隔のマルチパスパフォーマンスを視覚的に示す。

【0073】

図１０は、システム全体に影響を与える相互に切断された区間の概念を示している。図１０に示すように、実線は正常接続間隔であり、点線は任意のＨＯイベント中に発生する可能性がある異常切断間隔である。サブフロー１において、図１０の例における切断間隔は、サブフロー２の切断間隔の少し前に発生する。相互切断間隔 Ｍ＿ＤＳ は、サブフロー１の切断間隔とサブフロー２の切断間隔の間の重複である。

【0074】

本発明のマルチパス伝送の技術及び帯域ロックの技術の下では、相互に切断間隔１００３の長さ（すなわち、すべてのサブフローが中断された期間）はシステム性能に影響を与えるが、単一のサブフローの切断間隔は、マルチパス伝送の技術によるデータパケットの冗長性により安全に保護される。その理由は、マルチパス伝送の技術では、その時点で正常なインターフェイスが少なくとも１つあれば、その瞬間の全体的なパフォーマンスは依然として正常であるからである。つまり、すべてのサブフローが同時に切断された場合にのみ、マルチパス全体が切断される。したがって、マルチパスのパフォーマンスは、次のようにさらに説明することができる。

【0075】

配置される最終的な無線通信装置のインターフェイスに最適な設定を選択するために、最小の損失関数値を有する設定を選択することによって、最良の相互性能を有する設定が実験で選択される。説明を簡単にするため、最終的な無線通信装置のサブフロー数を２とすると、図１１のようなヒートマップを使用して、損失関数値を視覚化することができる。実際には、追加のヒートマップを描画して、さまざまな設定の組み合わせのパフォーマンスメトリックを視覚化することができる。図１１に示すように、ｘ軸がサブフロー１に使用される設定を表し、ｙ軸がサブフロー２に使用される設定を表し、設定の総数がサブフロー１とサブフロー２の両方について実験されたと仮定すると、１つの設定の組み合わせが選択される。図１１の例では、サブフロー１の設定１と、サブフロー２の設定３が、最良の待機時間性能を有する最良のペアリング１１０１として決定されたことが示されている。

【0076】

図６を参照すると、すべてのサブフローに対する最良の設定の組み合わせが決定された後、ステップＳ６０７において、そのような組み合わせは、展開される無線通信システムにおいて実施され得る。図１２は、図１１の最良のペアの組み合わせの実施を示す。そのため、サブフロー１は設定１で構成され、サブフロー ２ は設定３で構成される。

【0077】

以上の説明を考慮すると、本発明は、無線通信装置が頻繁にハンドオーバーを受ける可能性がある車両で使用するのに適している。本発明は、車両の外部に位置する基地局との無線通信を実現しながら、複数の無線トランシーバのハンドオーバープロセス間でのＨＯ期間の重複を減らすことによって、ハンドオーバーの失敗とそれに関連するデータパケット損失の問題を軽減することができる。

【0078】

本発明で開示された実施形態の詳細な説明で使用される構成要素、行為、又は指示は、そのように明示的に記載されていない限り、本発明にとって絶対的に重要又は不可欠であると解釈されるべきではない。また、本明細書で使用される不定冠詞「ａ」及び「ａｎ」のそれぞれは、複数の項目を含むことができる。１つの項目のみが意図されている場合、用語「ａ ｓｉｎｇｌｅ」又は類似の言語が使用される。さらに、本明細書で使用される複数のアイテム及び／又はアイテムの複数のカテゴリの列挙の後に続く「いずれか」という用語は、「のいずれか」、「の任意の組み合わせ」、「の任意の倍数」、及び／又は「複数のアイテム及び／又はアイテムのカテゴリの任意の組み合わせ」を含み、個別に、または他のアイテム及び／又はアイテムの他のカテゴリと組み合わせて解釈されることを意図している。さらに、本明細書で使用される「セット」という用語は、ゼロを含む任意の数のアイテムを含むことを意図している。さらに、本明細書で使用される「数」という用語は、ゼロを含む任意の数を含むことを意図している。

【0079】

本発明の範囲又は精神から逸脱することなく、開示された実施形態の構造に対して様々な修正及び変形を行うことができることは当業者にとって明らかである。上記を考慮して、本発明は、以下の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内にある限り、本発明の修正及び変形を包含することが意図されている。

【産業上の利用可能性】

【0080】

本発明は、車両上のユーザに無線通信を提供するために車両上に配置することができる無線通信装置及び無線通信方法を提供する。

【符号の説明】

【0081】

１００ 無線通信装置
１０１ 制御ノード
１０２ 記憶装置
１０３ ディスプレイ
１０４ プロセッサ
１１１ 第１の無線トランシーバ
１１２ 第２の無線トランシーバ
１１Ｎ 第Ｎ の無線トランシーバ
１２１ 第１のアンテナモジュール
１２２ 第２のアンテナモジュール
１２Ｎ 第Ｎのアンテナモジュール
Ｓ２０１ 方法ステップ
Ｓ２０２ 方法ステップ
Ｓ２０３ 方法ステップ
Ｓ２０４ 方法ステップ
Ｓ２０５ 方法ステップ
３０１ 列車
３０２ 基地局
３０３ 無線トランシーバ
３０４ 制御ノード
４０１ 第１の通信経路
４０２ 第２の通信経路
４０３ 第３の通信経路
４１１ クライアント装置
４１２ サーバ
４２１ 第１のデータパケット
４２２ 第１のデータパケットの複製
４２３第１のデータパケットの別の複製
５０１ 第１の通信経路
５０２ 第２の通信経路
５０３ 第３の通信経路
５１１ 第１のハンドオーバー期間
５１２ 第２のハンドオーバー期間
５１３ 第３のハンドオーバー期間
Ｓ６０１～Ｓ６０７ 方法ステップｓ
１００１ 第１のサブフロー
１００２ 第２のサブフロー
１００３第１のサブフロー １００１と第２のサブフロー １００２の重複
１１０１ 最適なペアリング設定

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】