JP6005325B1 - 無線通信制御装置、無線通信装置および無線通信システム - Google Patents

Abstract

巡回遅延ダイバーシチを用いて移動局へ信号を送信する路側機４を制御する制御装置３であって、移動局において巡回遅延ダイバーシチの効果が得られる遅延時間の範囲を示す情報である通信安定遅延時間、直交周波数分割多重方式による通信の通信パラメータ、および複数のアンテナの設置情報を記憶する記憶部３１と、複数のアンテナの設置情報に基づいて、各アンテナから送信される信号が移動局に到達するまでの有線区間における遅延時間である有線伝搬遅延時間、および無線区間における遅延時間である空間伝搬遅延時間を推定する伝搬遅延推定部３５と、有線伝搬遅延時間、空間伝搬遅延時間、通信パラメータおよび通信安定遅延時間を用いて、路側機４で使用される巡回遅延時間を選択し、路側機４へ出力する巡回遅延時間選択部３６と、を備える。

Description

本発明は、巡回遅延ダイバーシチを用いて無線通信を行う無線通信装置を制御する無線通信制御装置、無線通信装置および無線通信システムに関する。

従来、通信品質を改善する１つの手法として、複数のアンテナ間に意図的に送信時間差を与えて同一情報を送信し、人為的にマルチパスを発生させる送信遅延ダイバーシチ技術がある。送信遅延ダイバーシチ技術の適用は、信号のスペクトルに周波数選択性を与えることと等価であり、誤り訂正符号と組み合わせることで、周波数ダイバーシチによる通信品質の改善効果を得ることができる。

直交周波数分割多重方式であるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）に用いる送信遅延ダイバーシチ技術の１つに巡回遅延ダイバーシチがある。巡回遅延ダイバーシチは、ＯＦＤＭの１つのシンボル内で巡回遅延を与えることで送信遅延ダイバーシチを実現する技術であり、ＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１１ａｃなどの規格で採用されている。巡回遅延ダイバーシチは、例えば２本のアンテナを有する送信機において、一方のアンテナからの送信信号の送信タイミングに対して他方のアンテナからの送信信号の送信タイミングを物理的に遅延させる送信遅延ダイバーシチとは異なる。巡回遅延ダイバーシチでは、巡回シフトの考え方に基づいて、他方のアンテナにおいて、遅延させた後方のサンプル部分をデータフレームの前方へ複製する形で送信信号に対して巡回遅延を与える。これにより、巡回遅延ダイバーシチでは、全アンテナで総合的に見た場合の送信時間を拡張することなく、システム効率を低下させずに送信遅延ダイバーシチを実現できる利点がある。

送信遅延ダイバーシチにおける遅延時間の設定方法についての技術が、特許文献１において開示されている。特許文献１では、ＯＦＤＭに用いる送信遅延ダイバーシチにおいて、遅延時間の下限値をサンプリング周期、上限値をガードインターバル長として送信遅延ダイバーシチの最大有効ブランチ数を設定し、パス間の相関による通信品質の劣化を回避するため送信機の数を最大有効ブランチ数に一致させている。

特許第５１０７７１１号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、巡回遅延ダイバーシチを用いる場合において、複数のアンテナの設置条件によっては巡回遅延ダイバーシチの効果が消失する可能性がある、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、複数のアンテナから同一の情報を配信する無線通信システムにおいて、安定した巡回遅延ダイバーシチ効果を実現可能な無線通信制御装置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、巡回遅延ダイバーシチを用いて移動局へ信号を送信する無線通信装置を制御する無線通信制御装置である。無線通信制御装置は、移動局において巡回遅延ダイバーシチの効果が得られる遅延時間の範囲を示す情報である通信安定遅延時間、直交周波数分割多重方式による通信の通信パラメータ、および複数のアンテナの設置情報を記憶する記憶部を備える。また、無線通信制御装置は、複数のアンテナの設置情報に基づいて、各アンテナから送信される信号が移動局に到達するまでの有線区間における遅延時間である有線伝搬遅延時間、および無線区間における遅延時間である空間伝搬遅延時間を推定する伝搬遅延推定部を備える。また、無線通信制御装置は、有線伝搬遅延時間、空間伝搬遅延時間、通信パラメータおよび通信安定遅延時間を用いて、無線通信装置で使用される巡回遅延時間を選択し、無線通信装置へ出力する巡回遅延時間選択部を備えることを特徴とする。

本発明にかかる無線通信制御装置は、複数のアンテナから同一の情報を配信する無線通信システムにおいて、安定した巡回遅延ダイバーシチ効果を実現できる、という効果を奏する。

実施の形態１にかかる制御装置および路側機を備える無線通信システムにおいて２本のアンテナを備える場合の構成例を示す図 実施の形態１にかかる路側機、ブランチ、および移動局の位置関係の例を示す図 実施の形態１にかかる無線通信システムで用いる巡回遅延ダイバーシチにおける巡回遅延の概念を示す説明図 実施の形態１において、有線および空間の合計の伝搬遅延時間を考慮しないで巡回遅延時間を設定した場合の移動局における巡回遅延無設定アンテナおよび延長型巡回遅延設定アンテナの２本のアンテナからの信号の受信タイミングの例を示す図 実施の形態１にかかる巡回遅延ダイバーシチにおける遅延時間差の絶対値とビット誤り率の関係を示す説明図 実施の形態１にかかる制御装置の動作を示すフローチャート 実施の形態１にかかる路側機の動作を示すフローチャート 実施の形態１にかかる制御装置の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１にかかる制御装置の処理回路をＣＰＵおよびメモリで構成する場合の例を示す図 実施の形態２にかかる制御装置および路側機を備える無線通信システムにおいて４本のアンテナを備える場合の構成例を示す図 実施の形態２にかかる路側機、ブランチ、および移動局の位置関係の例を示す図 実施の形態２にかかる制御装置および路側機を備える無線通信システムにおいて６本のアンテナを備える場合の構成例を示す図 実施の形態３にかかる制御装置および路側機を備える無線通信システムにおいて３本のアンテナを備える構成例を示す図 実施の形態３にかかる制御装置および路側機を備える無線通信システムにおいて３本のアンテナを備える他の構成例を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる無線通信制御装置、無線通信装置および無線通信システム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にかかる制御装置３および路側機４を備える無線通信システム１０において２本のアンテナを備える場合の構成例を示す図である。無線通信システム１０は、制御装置３と、路側機４と、を備える。制御装置３は、巡回遅延ダイバーシチにより信号を送信する路側機４に対して、巡回遅延ダイバーシチにおける巡回遅延時間を制御する無線通信制御装置である。路側機４は、接続する制御装置３の制御によって、複数のアンテナを用いた巡回遅延ダイバーシチにより後述する移動局へ信号を送信する無線通信装置である。実施の形態１では、無線通信システム１０において、巡回遅延無設定アンテナ７１および延長型巡回遅延設定アンテナ７２の２本のアンテナを用いて巡回遅延ダイバーシチにより信号を送信する場合について説明する。

図２は、実施の形態１にかかる路側機４、ブランチ５、および移動局６の位置関係の例を示す図である。制御装置３と接続する路側機４は、巡回遅延無設定アンテナ７１を用いて、路側機４の通信エリアであるセル１の範囲で信号を送信する。また、路側機４は、ブランチ５経由で、路側機４から同軸ケーブルまたは光ケーブルなどによって信号線であるケーブルのケーブル長が延長された延長型巡回遅延設定アンテナ７２を用いて、ブランチ５の通信エリアであるセル２の範囲で信号を送信する。ブランチ５は、延長型巡回遅延設定アンテナ７２が設置された基地局である。ただし、ブランチ５は、延長型巡回遅延設定アンテナ７２を設置しているのみであり、信号を送信する制御は路側機４で行っている。実施の形態２以降で後述するように、ブランチ５では複数のアンテナを設置することも可能である。移動可能な移動局６は、セル１内では巡回遅延無設定アンテナ７１から送信された信号を受信し、セル２内では延長型巡回遅延設定アンテナ７２から送信された信号を受信する。移動局６は、セル１とセル２が重複するセル１およびセル２の境界付近では、巡回遅延無設定アンテナ７１および延長型巡回遅延設定アンテナ７２から送信された信号を受信することができる。

なお、路側機４とブランチ５とを光ケーブルで接続する場合、光ケーブルによる延長区間の路側機４側には電気信号を光信号に変換する電気光信号変換器、ブランチ５側には光信号を電気信号に変換する光電気信号変換器を備えるものとする。また、路側機４とブランチ５とを光ケーブルで接続する場合、途中で光信号の強度を増幅する光中継機能を備える構成にしてもよい。

図２に示す位置に移動局６がある場合に、セル１において巡回遅延無設定アンテナ７１から移動局６までの空間伝搬距離を距離Ｒ₁、巡回遅延無設定アンテナ７１から信号が送信されて距離Ｒ₁において移動局６で信号を受信するまでの無線区間における信号の遅延時間である空間伝搬遅延時間をΔＴ_B1と仮定する。また、セル２において延長型巡回遅延設定アンテナ７２から移動局６までの空間伝搬距離を距離Ｒ₂、延長型巡回遅延設定アンテナ７２から信号が送信されて距離Ｒ₂において移動局６で信号を受信するまでの無線区間における信号の遅延時間である空間伝搬遅延時間をΔＴ_B2と仮定する。

また、路側機４からブランチ５までの長距離のケーブル伝送を行うことで、巡回遅延無設定アンテナ７１から送信される信号に対して延長型巡回遅延設定アンテナ７２から送信される信号で発生する有線区間における遅延時間である有線伝搬遅延時間をΔＴ_Aと仮定する。路側機４の巡回遅延無設定アンテナ７１における有線伝搬遅延時間は極めて小さいものと仮定して、ここでは有線伝搬遅延時間をゼロに設定する。なお、図２では、距離Ｒ₁は厳密には巡回遅延無設定アンテナ７１と移動局６との間を示していないが、便宜上、路側機４の中心と移動局６の中心との間の距離を距離Ｒ₁とする。同様に、ブランチ５の中心と移動局６の中心との間の距離を距離Ｒ₂とする。

ここで、各装置の動作について説明を行う前に、無線通信システム１０の構成を図１および図２に示すような構成にすることについて説明する。また、図１および図２に示す無線通信システム１０で用いる巡回遅延ダイバーシチにおける遅延時間差とビット誤り率の関係について説明する。

路側機などの基地局から同一の情報を広域に配信する無線通信システムの例として、ＩＴＳ（Intelligent Transportation System）における路車間通信システムがある。安全運転支援の実現を目的として規格化が行われているＩＥＥＥ８０２．１１ｐでは、数百ｍから１ｋｍ程度のエリアで路車間通信が可能とされている。なお、実施の形態１では、無線通信システム１０として、路車間通信システムを例にして説明するが、列車無線を用いた指令−乗務員間の通話システムなどにも適用可能である。列車無線を用いた通話システムでは、図１および図２に示す路側機４は列車無線基地局となる。

基地局である路側機から同一の情報を広域に配信する無線通信システムに巡回遅延ダイバーシチを適用する場合、巡回遅延ダイバーシチの機能を備えた複数の路側機を設置する案が考えられる。しかしながら、安易に路側機を増設するとコストが増大し、設置工事も大規模になる。そこで、図１および図２に示すように、延長型巡回遅延設定アンテナ７２について、同軸ケーブルまたは光ケーブルなどでケーブル長を延長することにより、路側機４の巡回遅延無設定アンテナ７１と離れた位置に、巡回遅延無設定アンテナ７１と同一情報を配信可能な延長型巡回遅延設定アンテナ７２を増設する方法がある。

図１および図２の例では、路側機４と接続する２本のアンテナのうち１本、ここでは延長型巡回遅延設定アンテナ７２までのケーブルを同軸ケーブルまたは光ケーブルなどでブランチ５まで延長する。これにより、無線通信システム１０では、ブランチ５に設置された延長型巡回遅延設定アンテナ７２から信号を送信することにより、セル１と通信エリアが隣接し、セル１と同一情報を配信可能なセル２を形成することができる。無線通信システム１０では、各セルの中心付近における巡回遅延ダイバーシチの効果は弱まるものの、各セルからの送信タイミングが異なることから、セル境界において、同一信号が同一タイミングにおいて逆位相で打ち消し合う現象、すなわちビート干渉の発生を回避できるという利点がある。このように、無線通信システム１０では、図１および図２に示す構成にすることで、１つの路側機４の設置でよいことからコストの増大を抑えつつ、巡回遅延ダイバーシチの効果を得ることができるという利点がある。

延長型巡回遅延設定アンテナ７２における長距離のケーブル延長を伴い、かつ巡回遅延ダイバーシチを適用する無線通信システム１０では、制御装置３で設定される巡回遅延ダイバーシチの巡回遅延時間の他、有線伝搬遅延時間ΔＴ_A、および空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2を無視することができなくなる。

巡回遅延ダイバーシチによる通信品質の改善効果は、路側機４の巡回遅延無設定アンテナ７１およびブランチ５の延長型巡回遅延設定アンテナ７２の各アンテナからの信号が移動局６で受信される際の遅延時間の差分である遅延時間差により決定される。特に、移動局６で観測される各アンテナからの遅延時間差がゼロに近づくと、巡回遅延ダイバーシチの効果が弱まる。そのため、制御装置３において、路側機４の巡回遅延無設定アンテナ７１における空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1、ブランチ５の延長型巡回遅延設定アンテナ７２における有線伝搬遅延時間ΔＴ_Aおよび空間伝搬遅延時間ΔＴ_B2を考慮するとともに、巡回遅延ダイバーシチの巡回遅延が有する特徴を考慮した巡回遅延時間の設定が行われることが望ましい。

巡回遅延について説明するために、巡回遅延無設定アンテナ７１と延長型巡回遅延設定アンテナ７２との間で巡回遅延ダイバーシチを行う場合を前提とした巡回遅延の概念図を図３に示す。図３は、実施の形態１にかかる無線通信システム１０で用いる巡回遅延ダイバーシチにおける巡回遅延の概念を示す説明図である。ここでは、１つのＯＦＤＭシンボルにおける巡回周期を６４サンプルと仮定する。巡回遅延ダイバーシチは、巡回シフトの考え方に基づいて、遅延させた後方のサンプル部分をデータフレームの前方へ複製する形で、送信する信号に対して巡回遅延を与える仕組みである。そのため、巡回遅延ダイバーシチでは、巡回周期、すなわちＦＦＴ（Fast Fourier Transform）周期で巡回遅延時間が一巡するという特徴がある。巡回遅延時間が一巡すると、移動局６で見た場合、巡回遅延無設定アンテナ７１から送信される信号と、延長型巡回遅延設定アンテナ７２から送信される巡回遅延が与えられた信号が同一のタイミングで受信されるように見え、巡回遅延ダイバーシチの効果が得られなくなる。

特に、一方のアンテナまでの距離を長距離のケーブルで延長するシステムにおいては、有線および空間の合計の伝搬遅延時間が比較的大きな値となることが予想され、有線および空間の伝搬遅延時間と巡回遅延ダイバーシチの巡回遅延時間との合計値が遅延時間を一巡する可能性が高くなる。そのため、路側機４の巡回遅延無設定アンテナ７１およびブランチ５の延長型巡回遅延設定アンテナ７２の設置条件を考慮すると、設定される巡回遅延時間によっては、巡回遅延ダイバーシチによる通信品質の改善効果が消失してしまう可能性がある。

図４は、実施の形態１において、有線および空間の合計の伝搬遅延時間を考慮しないで巡回遅延時間を設定した場合の移動局６における巡回遅延無設定アンテナ７１および延長型巡回遅延設定アンテナ７２の２本のアンテナからの信号の受信タイミングの例を示す図である。図３と同様、１つのＯＦＤＭシンボルにおける巡回周期を６４サンプルと仮定する。１サンプルの時間長は、例えば、ＯＦＤＭのサンプリングレートが１０ＭＨｚの場合には１００ｎｓｅｃ、ＯＦＤＭのサンプリングレートが４０ＭＨｚの場合には２５ｎｓｅｃに相当する。

路側機４の巡回遅延無設定アンテナ７１から送信される信号は、移動局６の受信時すなわち受信タイミングにおいて、空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1として２サンプル分の伝搬遅延時間が付加されると仮定する。一方、ブランチ５の延長型巡回遅延設定アンテナ７２から送信される信号は、制御装置３内部で予め５２サンプルの巡回遅延時間が付加されており、移動局６の受信時すなわち受信タイミングにおいて、有線伝搬遅延時間ΔＴ_Aおよび空間伝搬遅延時間ΔＴ_B2の合計として１４サンプル分の伝搬遅延時間が付加されると仮定する。このとき、移動局６では、ブランチ５の延長型巡回遅延設定アンテナ７２からの信号は、受信時において５２＋１４＝６６サンプル分だけ遅延しているように見える。巡回周期が６４サンプルであることを考慮すると、移動局６では、実質的には６６−６４＝２サンプル分しか遅延していないように見える。路側機４の巡回遅延無設定アンテナ７１からの信号も２サンプル分の遅延であることから、移動局６では、両方のアンテナからの信号の遅延時間が同じ、すなわち遅延時間差がゼロのように見えてしまう。この場合、移動局６では、巡回遅延ダイバーシチの効果が消失し、巡回遅延ダイバーシチの効果を得ることができない。

図４のＧＩ（Guard Interval）に示すように、一般的にＧＩ部分には、データの後ろの部分から規定された複数のサンプルがコピーされて付加される。そのため、移動局６では、巡回遅延無設定アンテナ７１から送信される信号の復調範囲において、巡回遅延無設定アンテナ７１から送信される信号とサンプル番号が一致する信号を延長型巡回遅延設定アンテナ７２からも受信する可能性がある。この場合、移動局６では、巡回遅延無設定アンテナ７１および延長型巡回遅延設定アンテナ７２から受信した信号は、同一信号の重ね合わせとして見えることになる。

図５は、実施の形態１にかかる巡回遅延ダイバーシチにおける遅延時間差の絶対値とビット誤り率の関係を示す説明図である。図５において、横軸は移動局６において巡回遅延無設定アンテナ７１および延長型巡回遅延設定アンテナ７２から信号を受信したときに各アンテナで発生する遅延時間の差分である遅延時間差の絶対値を示す。また、図５において、縦軸はビット誤り率を示し、値が小さいほど通信品質が良好であることを表している。

図５において横軸が０の場合は、移動局６で巡回遅延無設定アンテナ７１および延長型巡回遅延設定アンテナ７２からの信号を同一タイミング、図４の例ではサンプル番号が一致するタイミングで受信することを表し、巡回遅延ダイバーシチの効果を得ることができない。巡回遅延ダイバーシチの効果は、遅延時間差の絶対値を徐々に増加させるにつれて大きくなり、遅延時間差の絶対値が通信品質安定領域になるときの境界の情報を示す通信安定遅延時間であるτ_rになった時点で最大の効果が得られる。この通信安定遅延時間τ_rの値は、路側機４と移動局６との間の伝搬路およびブランチ５と移動局６との間の伝搬路のフェージングモデル、または使用する誤り訂正符号の種類などにより決定され、事前に無線通信システム１０の管理者などがシミュレーション評価を行うことで通信安定遅延時間τ_rの値を把握することが可能である。

また、巡回遅延の特徴により、遅延時間差の絶対値が巡回周期であるＮ、前述の例では６４サンプルに近づくにつれて、巡回遅延ダイバーシチの効果は得られなくなる。具体的に、遅延時間差の絶対値が（Ｎ−τ_r）から効果が薄れ始め、Ｎになった時点で消失する。

すなわち、遅延時間差の絶対値が０〜τ_rの領域および（Ｎ−τ_r）〜Ｎの領域は、移動局６において巡回遅延ダイバーシチの効果が十分に得られない通信品質不安定領域と解釈することができる。一方、遅延時間差の絶対値が０〜τ_rの領域と（Ｎ−τ_r）〜Ｎの領域との間に位置するτ_r〜（Ｎ−τ_r）の領域は、移動局６において巡回遅延ダイバーシチの効果が最大限に得られる通信品質安定領域と解釈することができる。すなわち、無線通信システム１０では、遅延時間差の絶対値がτ_r〜（Ｎ−τ_r）の領域において、安定した通信品質を得ることができる。

ここで、図２において、移動局６は各セル内を移動することから、空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2は、移動局６の位置により異なる値をとる。しかしながら、制御装置３では、各セルで想定されるセル半径などの情報を用いることで、距離Ｒ₁，Ｒ₂の取り得る値の範囲を推定することができる。制御装置３では、推定した距離Ｒ₁，Ｒ₂の取り得る値に対して電波の伝搬速度（＝３．０×１０⁸ｍ／ｓｅｃ）を除算することで、空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2の取り得る値の範囲を推定することができる。

また、巡回遅延ダイバーシチの巡回遅延時間は、後述するように、セル２の延長型巡回遅延設定アンテナ７２から送信される信号に付加される。延長型巡回遅延設定アンテナ７２から送信される信号に付加される巡回遅延ダイバーシチの巡回遅延時間をτと仮定する。τは巡回遅延時間であることから、巡回周期をＮサンプルとした場合、０〜（Ｎ−１）の範囲の整数値で設定される。１サンプルの時間長をＴ_sampと仮定すると、巡回遅延時間の時間長を「τ×Ｔ_samp」に換算することができる。

ここで、巡回遅延無設定アンテナ７１から送信される信号が移動局６で受信されるときの信号の遅延時間をＴ_ANT1、延長型巡回遅延設定アンテナ７２から送信される信号が移動局６で受信されるときの信号の遅延時間をＴ_ANT2とすると、各々以下の式（１）、（２）のように計算することができる。なお、これらの式においては、説明を簡略化するために、移動局６の移動経路が直線で、かつ路側機４は移動経路沿いに直線上に設置されており、さらに全てのアンテナの高さが同一であるものと仮定している。

Ｔ_ANT1＝ΔＴ_B1 …（１）
Ｔ_ANT2＝τ×Ｔ_samp＋ΔＴ_A＋ΔＴ_B2 …（２）

従って、図５の横軸に示す遅延時間差の絶対値は、以下の式（３）のように計算することができる。

｜Ｔ_ANT1−Ｔ_ANT2｜＝｜ΔＴ_B1−（τ×Ｔ_samp＋ΔＴ_A＋ΔＴ_B2）｜ …（３）

制御装置３は、想定する移動局６の移動範囲の中で取り得る空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2の各組み合わせにおいて、式（３）の計算結果が図５で示した通信品質安定領域に収まるように巡回遅延時間τの値を選択する。

制御装置３は、例えば、Ｎ＝６４の場合、ある空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2の組み合わせでは式（３）の計算結果が図５で示す通信品質安定領域に収まる巡回遅延時間τの値として２０〜４０の範囲を選択する。また、制御装置３は、別の空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2の組み合わせでは式（３）の計算結果が図５で示す通信品質安定領域に収まる巡回遅延時間τの値として３０〜５０の範囲を選択する。この場合、制御装置３は、想定する移動局６の移動範囲の中で取り得る空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2の各組み合わせにおいて、式（３）の計算結果が図５で示した通信品質安定領域に収まるように巡回遅延時間τの値として３０〜４０の範囲を選択する。このように、制御装置３は、想定する移動局６の移動範囲の中で取り得る空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2の各組み合わせにおいて、共通する範囲を巡回遅延時間τの値として選択する。制御装置３は、空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2の組み合わせの数が３つ以上になる場合も同様に、各空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2の各組み合わせにおいて、共通する範囲を巡回遅延時間τの値として選択する。

これにより、無線通信システム１０では、移動局６において、各セルの通信エリアで巡回遅延ダイバーシチの効果を最大限に得ることができる。

つづいて、図１および図２に示す無線通信システム１０を構成する制御装置３および路側機４において、移動局６で巡回遅延ダイバーシチの効果が最大限に得られるようにするための動作について説明する。

図１に示すように、制御装置３は、記憶部３１と、伝搬遅延推定部３５と、巡回遅延時間選択部３６と、を備える。また、記憶部３１は、通信安定遅延時間記憶部３２と、通信パラメータ記憶部３３と、アンテナ設置情報記憶部３４と、を備える。

通信安定遅延時間記憶部３２は、事前にシミュレーション評価などを行うことで求められた、移動局６において巡回遅延ダイバーシチの効果が得られる図５に示す通信品質安定領域に対応する遅延時間の範囲を示す情報である通信安定遅延時間τ_rを記憶する。

通信パラメータ記憶部３３は、無線通信システム１０で用いるＯＦＤＭによる通信の通信パラメータを記憶する。通信パラメータ記憶部３３は、具体的に、巡回周期であるＮ、送信される信号に挿入されるガードインターバル長、ＯＦＤＭシンボル内のサンプルのサンプリングレートなどの通信パラメータの情報を記憶する。

アンテナ設置情報記憶部３４は、巡回遅延無設定アンテナ７１および延長型巡回遅延設定アンテナ７２の各アンテナについての設置情報を記憶する。アンテナ設置情報記憶部３４は、各アンテナについての設置情報として、具体的に、巡回遅延無設定アンテナ７１と延長型巡回遅延設定アンテナ７２との間のアンテナ設置間隔、各アンテナの高さ、路側機４からブランチ５への長距離ケーブルの長さ、各セルで想定されるセル半径、巡回遅延無設定アンテナ７１および延長型巡回遅延設定アンテナ７２が設置された道路形状についての情報、例えば、直線か曲線かの情報、曲線の場合には曲率半径などの情報を記憶する。アンテナ設置情報記憶部３４は、路側機４において巡回遅延ダイバーシチによる信号の送信で使用される全てのアンテナの設置情報を記憶する。以降の実施の形態についても同様とする。

伝搬遅延推定部３５は、アンテナ設置情報記憶部３４が記憶する情報を用いて、有線伝搬遅延時間ΔＴ_A、空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2の値を推定する。このとき、移動局６は各セル内を移動することから、空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2は、移動局６の位置により異なる値をとる。しかしながら、伝搬遅延推定部３５は、各セルで想定されるセル半径などの情報を用いることで、距離Ｒ₁，Ｒ₂の取り得る値の範囲を推定することができる。伝搬遅延推定部３５は、推定した距離Ｒ₁，Ｒ₂の取り得る値に対して電波の伝搬速度を除算することで、空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2の取り得る値の範囲を推定できることから、想定される移動範囲の中で空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2の値の組み合わせを推定する。また、伝搬遅延推定部３５は、移動局６の位置が複数想定される場合、想定される各位置において空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2を推定する。

巡回遅延時間選択部３６は、通信安定遅延時間記憶部３２が記憶する通信安定遅延時間τ_r、通信パラメータ記憶部３３が記憶する巡回周期Ｎなどの通信パラメータ、および伝搬遅延推定部３５において推定された有線伝搬遅延時間ΔＴ_A、空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2の値を用いて、式（１）〜（３）の計算を行う。そして、巡回遅延時間選択部３６は、式（３）の計算結果、すなわち遅延時間差の絶対値が図５で示した通信品質安定領域の範囲に収まるように、巡回遅延ダイバーシチの巡回遅延時間τを選択する。巡回遅延時間選択部３６において遅延時間差の絶対値が通信品質安定領域の範囲に収まるように巡回遅延ダイバーシチの巡回遅延時間τを選択することで、無線通信システム１０では、安定した通信品質を得ることができる。巡回遅延時間選択部３６は、選択した巡回遅延時間τを路側機４へ出力する。なお、巡回遅延時間選択部３６は、移動局６は各セル内を移動することから、想定される移動範囲の中で空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2の値の組み合わせを変えた場合においても式（１）〜（３）の計算を行い、式（３）の計算結果が図５で示した通信品質安定領域の範囲に収まるように、巡回遅延時間τの値を選択するものとする。巡回遅延時間選択部３６は、伝搬遅延推定部３５において推定された複数の位置における空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2を用いて、各位置において安定した通信品質が得られるように巡回遅延時間τの値を選択する。

図１に示すように、路側機４は、送信信号生成部４１と、巡回遅延時間付加部４２と、を備える。路側機４は、巡回遅延無設定アンテナ７１および延長型巡回遅延設定アンテナ７２から各セル内へ信号を送信する。

送信信号生成部４１は、送信データをＯＦＤＭ変調することにより各セル内の移動局６へ送信する信号を生成する。送信信号生成部４１は、生成した信号を、巡回遅延無設定アンテナ７１および巡回遅延時間付加部４２へ出力する。なお、図１では、路側機４において、送信信号生成部４１で生成されて出力された１つの信号を分岐して、分岐後の一方の信号を巡回遅延無設定アンテナ７１へ出力し、分岐後の他方の信号を巡回遅延時間付加部４２へ出力しているが、これに限定するものではない。送信信号生成部４１は、同一の信号を２つ生成し、一方の信号を巡回遅延無設定アンテナ７１へ出力し、他方の信号を巡回遅延時間付加部４２へ出力してもよい。以降の実施の形態についても同様とする。

巡回遅延時間付加部４２は、送信信号生成部４１より入力された信号に対して、巡回遅延時間選択部３６より入力された巡回遅延時間τを付加、すなわち巡回遅延時間τによる巡回遅延を与える。巡回遅延時間付加部４２は、巡回遅延時間τの付加において、具体的には、巡回シフトの考え方に基づいて、巡回遅延時間τの遅延時間分だけ遅延させた後方のサンプル部分をデータフレームの前方へ複製する形で、送信する信号に対して巡回遅延時間τを付加する。巡回遅延時間付加部４２は、巡回遅延時間τを付加後の信号を延長型巡回遅延設定アンテナ７２へ出力する。

なお、路側機４では、送信信号生成部４１から巡回遅延無設定アンテナ７１への信号、および、巡回遅延時間付加部４２から延長型巡回遅延設定アンテナ７２への信号に対して、実際にはディジタル−アナログ変換処理、ＲＦ（Radio Frequency）周波数への周波数変換処理、増幅処理などのアナログ処理を行った後に出力しているが、一般的な処理のため記載を省略する。

そして、路側機４は、送信信号生成部４１から出力された信号を、巡回遅延無設定アンテナ７１からセル１内の移動局６へ送信する。また、路側機４は、ブランチ５経由で、巡回遅延時間τが付加されて巡回遅延時間付加部４２から出力された信号を、延長型巡回遅延設定アンテナ７２からセル２内の移動局６へ送信する。

路側機４から各セル内へ信号を送信するまでの制御装置３および路側機４の動作を、フローチャートを用いて説明する。図６は、実施の形態１にかかる制御装置３の動作を示すフローチャートである。まず、制御装置３の伝搬遅延推定部３５は、アンテナ設置情報記憶部３４において記憶されている路側機４からブランチ５へ接続している長距離ケーブルの長さの情報を用いて、有線伝搬遅延時間ΔＴ_Aを推定する（ステップＳ１）。また、伝搬遅延推定部３５は、アンテナ設置情報記憶部３４において記憶されている巡回遅延無設定アンテナ７１と延長型巡回遅延設定アンテナ７２との間のアンテナ設置間隔、各セルで想定するセル半径、道路形状についての情報などの情報を用いて、空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2を推定する（ステップＳ２）。

つぎに、巡回遅延時間選択部３６は、通信安定遅延時間記憶部３２において記憶されている通信安定遅延時間τ_r、通信パラメータ記憶部３３において記憶されている巡回周期Ｎなどの通信パラメータ、および伝搬遅延推定部３５において推定された有線伝搬遅延時間ΔＴ_A、空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2の値を用いて、式（１）、（２）より移動局６で受信される各アンテナからの信号の遅延時間Ｔ_ANT1，Ｔ_ANT2を算出する（ステップＳ３）。巡回遅延時間選択部３６は、算出した遅延時間Ｔ_ANT1，Ｔ_ANT2を用いて、式（３）より移動局６における各アンテナからの信号の遅延時間の遅延時間差の絶対値を算出する（ステップＳ４）。そして、巡回遅延時間選択部３６は、算出した遅延時間差の絶対値に基づいて、巡回遅延ダイバーシチの巡回遅延時間τを選択する（ステップＳ５）。

図７は、実施の形態１にかかる路側機４の動作を示すフローチャートである。まず、路側機４の送信信号生成部４１は、送信データをＯＦＤＭ変調して各セル内へ送信する信号を生成する（ステップＳ１１）。路側機４では、送信信号生成部４１から出力された信号に対してアナログ処理を行い、巡回遅延無設定アンテナ７１経由でセル１へ信号を送信する（ステップＳ１２）。

路側機４では、巡回遅延時間付加部４２が、送信信号生成部４１から出力された信号に対して、制御装置３の巡回遅延時間選択部３６において選択された巡回遅延ダイバーシチの巡回遅延時間τを付加する（ステップＳ１３）。路側機４では、巡回遅延時間τが付加された信号に対してアナログ処理を行い、ブランチ５に設置された延長型巡回遅延設定アンテナ７２経由でセル２へ信号を送信する（ステップＳ１４）。

つづいて、制御装置３のハードウェア構成について説明する。制御装置３において、記憶部３１、すなわち、通信安定遅延時間記憶部３２、通信パラメータ記憶部３３、およびアンテナ設置情報記憶部３４はメモリにより実現される。伝搬遅延推定部３５および巡回遅延時間選択部３６の各機能は、処理回路により実現される。すなわち、制御装置３は、有線伝搬遅延時間ΔＴ_Aおよび空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2を推定し、移動局６における各アンテナから受信される信号の遅延時間Ｔ_ANT1，Ｔ_ANT2および遅延時間の遅延時間差の絶対値を算出し、巡回遅延ダイバーシチの巡回遅延時間τを選択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ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリであってもよい。

図８は、実施の形態１にかかる制御装置３の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である。処理回路が専用のハードウェアである場合、図８に示す処理回路９１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。伝搬遅延推定部３５および巡回遅延時間選択部３６の各部の機能各々を処理回路９１で実現してもよいし、各部の機能をまとめて処理回路９１で実現してもよい。

図９は、実施の形態１にかかる制御装置３の処理回路をＣＰＵおよびメモリで構成する場合の例を示す図である。処理回路がＣＰＵ９２およびメモリ９３で構成される場合、伝搬遅延推定部３５および巡回遅延時間選択部３６の機能は、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９３に格納される。処理回路では、メモリ９３に記憶されたプログラムをＣＰＵ９２が読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、制御装置３は、処理回路により実行されるときに、有線伝搬遅延時間ΔＴ_Aを推定するステップ、空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2を推定するステップ、移動局６における各アンテナから受信される信号の遅延時間Ｔ_ANT1，Ｔ_ANT2を算出するステップ、遅延時間の遅延時間差の絶対値を算出するステップ、巡回遅延ダイバーシチの巡回遅延時間τを選択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９３を備える。また、これらのプログラムは、伝搬遅延推定部３５および巡回遅延時間選択部３６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、ＣＰＵ９２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、プロセッサ、またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）などであってもよい。また、メモリ９３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。なお、記憶部３１、すなわち、通信安定遅延時間記憶部３２、通信パラメータ記憶部３３、およびアンテナ設置情報記憶部３４を実現するメモリを、メモリ９３としてもよい。

なお、伝搬遅延推定部３５および巡回遅延時間選択部３６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。例えば、伝搬遅延推定部３５については専用のハードウェアとしての処理回路９１でその機能を実現し、巡回遅延時間選択部３６についてはＣＰＵ９２がメモリ９３に格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することが可能である。

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、制御装置３の構成について説明したが、路側機４の構成についても同様である。路側機４において、送信信号生成部４１および巡回遅延時間付加部４２については、図８および図９に示す構成により実現される。

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１０において、制御装置３では、路側機４からブランチ５への間の長距離のケーブル延長による有線伝搬遅延時間、および路側機４およびブランチ５の各アンテナから移動局６への伝搬における空間伝搬遅延時間が大きくなる場合、各伝搬遅延時間の値を推定し、さらに巡回遅延ダイバーシチの巡回遅延が有する特徴を考慮して巡回遅延時間を設定することとした。これにより、無線通信システム１０では、路側機４において巡回遅延ダイバーシチを行うための２本のアンテナのうち、１本のアンテナについて同軸ケーブルまたは光ケーブルなどで長距離の延長を行うことにより隣接するセル２を形成する場合においても、安定した巡回遅延ダイバーシチ効果を得ることができる。

なお、本実施の形態では、説明を簡略化するため、式（１）〜（３）において移動局６の移動経路が直線、かつ路側機４は移動経路沿いに直線上に設置され、さらに全てのアンテナの高さが同一であるものと仮定したが、各アンテナの設置条件によっては、その設置条件に合わせる形で式（１）〜（３）に変更を加えてもよい。また、有線伝搬遅延時間、空間伝搬遅延時間の算出にあたり、距離差が小さい部分については近似を行って説明したが、近似は行わずに厳密に遅延時間として考慮する形であってもよい。

実施の形態２．
図１０は、実施の形態２にかかる制御装置３および路側機４を備える無線通信システム１０において４本のアンテナを備える場合の構成例を示す図である。制御装置３および路側機４の構成は、図１に示す実施の形態１と同様である。実施の形態２では、無線通信システム１０において、巡回遅延無設定アンテナ８１、延長型巡回遅延無設定アンテナ８２、巡回遅延設定アンテナ８３、および延長型巡回遅延設定アンテナ８４の４本のアンテナを用いて巡回遅延ダイバーシチにより信号を送信する場合について説明する。

図１１は、実施の形態２にかかる路側機４、ブランチ５、および移動局６の位置関係の例を示す図である。制御装置３と接続する路側機４は、巡回遅延無設定アンテナ８１および巡回遅延設定アンテナ８３を用いて、路側機４の通信エリアであるセル１の範囲で信号を送信する。また、路側機４は、ブランチ５経由で、路側機４から同軸ケーブルまたは光ケーブルなどによってケーブル長が延長された延長型巡回遅延無設定アンテナ８２および延長型巡回遅延設定アンテナ８４を用いて、ブランチ５の通信エリアであるセル２の範囲で信号を送信する。移動局６は、セル１内では巡回遅延無設定アンテナ８１および巡回遅延設定アンテナ８３から送信された信号を受信し、セル２内では延長型巡回遅延無設定アンテナ８２および延長型巡回遅延設定アンテナ８４から送信された信号を受信する。移動局６は、セル１とセル２が重複するセル１およびセル２の境界付近では、巡回遅延無設定アンテナ８１、延長型巡回遅延無設定アンテナ８２、巡回遅延設定アンテナ８３、および延長型巡回遅延設定アンテナ８４から送信された信号を受信することができる。

図１１に示す位置に移動局６がある場合に、セル１において巡回遅延無設定アンテナ８１および巡回遅延設定アンテナ８３から移動局６までの空間伝搬距離を距離Ｒ₁、巡回遅延無設定アンテナ８１および巡回遅延設定アンテナ８３から信号が送信されて距離Ｒ₁において移動局６で信号を受信するまでの無線区間における信号の遅延時間である空間伝搬遅延時間をΔＴ_B1と仮定する。また、セル２において延長型巡回遅延無設定アンテナ８２および延長型巡回遅延設定アンテナ８４から移動局６までの空間伝搬距離を距離Ｒ₂、延長型巡回遅延無設定アンテナ８２および延長型巡回遅延設定アンテナ８４から信号が送信されて距離Ｒ₂において移動局６で信号を受信するまでの無線区間における信号の遅延時間である空間伝搬遅延時間をΔＴ_B2と仮定する。

また、路側機４からブランチ５までの長距離のケーブル伝送を行うことで、巡回遅延無設定アンテナ８１から送信される信号に対して延長型巡回遅延無設定アンテナ８２から送信される信号で発生する有線区間における遅延時間である有線伝搬遅延時間をΔＴ_A1と仮定する。また、路側機４からブランチ５までの長距離のケーブル伝送を行うことで、巡回遅延設定アンテナ８３から送信される信号に対して、延長型巡回遅延設定アンテナ８４から送信される信号で発生する有線区間における遅延時間である有線伝搬遅延時間をΔＴ_A2と仮定する。路側機４の巡回遅延無設定アンテナ８１および巡回遅延設定アンテナ８３における有線伝搬遅延時間は極めて小さいものと仮定して、ここでは有線伝搬遅延時間をゼロに設定する。なお、図１１では、距離Ｒ₁は厳密には巡回遅延無設定アンテナ８１および巡回遅延設定アンテナ８３と移動局６との間を示していないが、便宜上、路側機４の中心と移動局６の中心との間の距離を距離Ｒ₁とする。同様に、ブランチ５の中心と移動局６の中心との間の距離を距離Ｒ₂とする。

セル１における路側機４の巡回遅延無設定アンテナ８１および巡回遅延設定アンテナ８３の各アンテナと移動局６との間の距離は厳密には異なるため、空間伝搬距離および空間伝搬遅延時間もアンテナ毎に異なるが、ここでは説明の簡略化のため各アンテナで同一と仮定する。同様に、セル２におけるブランチ５の延長型巡回遅延無設定アンテナ８２および延長型巡回遅延設定アンテナ８４の各アンテナと移動局６との間の距離は厳密には異なるため、空間伝搬距離および空間伝搬遅延時間もアンテナ毎に異なるが、ここでは説明の簡略化のため各アンテナで同一と仮定する。

実施の形態１と同様、図１１において、移動局６は各セル内を移動することから、空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2は、移動局６の位置により異なる値をとる。しかしながら、制御装置３では、各セルで想定されるセル半径などの情報を用いることで、距離Ｒ₁，Ｒ₂の取り得る値の範囲を推定することができる。制御装置３では、推定した距離Ｒ₁，Ｒ₂の取り得る値に対して電波の伝搬速度を除算することで、空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2の取り得る値の範囲を推定することができる。

また、巡回遅延ダイバーシチの巡回遅延時間は、後述するように、セル１の巡回遅延設定アンテナ８３およびセル２の延長型巡回遅延設定アンテナ８４から送信される信号に付加される。巡回遅延設定アンテナ８３および延長型巡回遅延設定アンテナ８４から送信される信号に付加される巡回遅延ダイバーシチの巡回遅延時間をτと仮定する。τは巡回遅延時間であることから、巡回周期をＮサンプルとした場合、０〜（Ｎ−１）の範囲の整数値で設定される。１サンプルの時間長をＴ_sampと仮定すると、巡回遅延時間の時間長を「τ×Ｔ_samp」に換算することができる。

ここで、巡回遅延無設定アンテナ８１から送信される信号が移動局６で受信されるときの信号の遅延時間をＴ_ANT11、巡回遅延設定アンテナ８３から送信される信号が移動局６で受信されるときの信号の遅延時間をＴ_ANT12、延長型巡回遅延無設定アンテナ８２から送信される信号が移動局６で受信されるときの信号の遅延時間をＴ_ANT21、延長型巡回遅延設定アンテナ８４から送信される信号が移動局６で受信されるときの信号の遅延時間をＴ_ANT22とすると、各々以下の式（４）〜（７）のように計算することができる。なお、これらの式においては、説明を簡略化するために、移動局６の移動経路が直線で、かつ路側機４は移動経路沿いに直線上に設置されており、さらに全てのアンテナの高さが同一であるものと仮定している。

Ｔ_ANT11＝ΔＴ_B1 …（４）
Ｔ_ANT12＝τ×Ｔ_samp＋ΔＴ_B1 …（５）
Ｔ_ANT21＝ΔＴ_A1＋ΔＴ_B2 …（６）
Ｔ_ANT22＝τ×Ｔ_samp＋ΔＴ_A2＋ΔＴ_B2 …（７）

従って、図５で横軸に示す遅延時間差の絶対値は、以下の式（８）〜（１３）のように計算することができる。

｜Ｔ_ANT11−Ｔ_ANT12｜＝｜ΔＴ_B1−（τ×Ｔ_samp＋ΔＴ_B1）｜＝τ×Ｔ_samp …（８）
｜Ｔ_ANT11−Ｔ_ANT21｜＝｜ΔＴ_B1−（ΔＴ_A1＋ΔＴ_B2）｜ …（９）
｜Ｔ_ANT11−Ｔ_ANT22｜＝｜ΔＴ_B1−（τ×Ｔ_samp＋ΔＴ_A2＋ΔＴ_B2）｜ …（１０）
｜Ｔ_ANT12−Ｔ_ANT21｜＝｜τ×Ｔ_samp＋ΔＴ_B1−（ΔＴ_A1＋ΔＴ_B2）｜ …（１１）
｜Ｔ_ANT12−Ｔ_ANT22｜＝｜τ×Ｔ_samp＋ΔＴ_B1−（τ×Ｔ_samp＋ΔＴ_A2＋ΔＴ_B2）｜＝｜ΔＴ_B1−（ΔＴ_A2＋ΔＴ_B2）｜ …（１２）
｜Ｔ_ANT21−Ｔ_AN22｜＝｜ΔＴ_A1＋ΔＴ_B2−（τ×Ｔ_samp＋ΔＴ_A2＋ΔＴ_B2）｜＝｜ΔＴ_A1−（τ×Ｔ_samp＋ΔＴ_A2）｜ …（１３）

制御装置３は、想定する移動局６の移動範囲の中で取り得る空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2の各組み合わせにおいて、式（８）〜（１３）の計算結果が図５で示した通信品質安定領域に収まるように巡回遅延時間τの値を選択する。これにより、無線通信システム１０では、移動局６において、各セルの通信エリアで巡回遅延ダイバーシチの効果を最大限に得ることができる。

つづいて、図１０および図１１に示す無線通信システム１０を構成する制御装置３および路側機４において、移動局６で巡回遅延ダイバーシチの効果が最大限に得られるようにするための動作について説明する。実施の形態１と異なる部分について説明する。

制御装置３において、アンテナ設置情報記憶部３４は、巡回遅延無設定アンテナ８１、延長型巡回遅延無設定アンテナ８２、巡回遅延設定アンテナ８３、および延長型巡回遅延設定アンテナ８４の各アンテナについての設置情報を記憶する。アンテナ設置情報記憶部３４は、具体的に、巡回遅延無設定アンテナ８１と延長型巡回遅延無設定アンテナ８２との間のアンテナ設置間隔、巡回遅延設定アンテナ８３と延長型巡回遅延設定アンテナ８４との間のアンテナ設置間隔、各アンテナの高さ、路側機４からブランチ５への各長距離ケーブルの長さ、各セルで想定されるセル半径、道路形状についての情報、例えば、直線か曲線かの情報、曲線の場合には曲率半径などの情報を記憶する。

伝搬遅延推定部３５は、アンテナ設置情報記憶部３４が記憶する情報を用いて、有線伝搬遅延時間ΔＴ_A1，ΔＴ_A2、空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2の値を推定する。このとき、移動局６は各セル内を移動することから、空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2は、移動局６の位置により異なる値をとる。しかしながら、伝搬遅延推定部３５は、各セルで想定されるセル半径などの情報を用いることで、距離Ｒ₁，Ｒ₂の取り得る値の範囲を推定することができる。伝搬遅延推定部３５は、推定した距離Ｒ₁，Ｒ₂の取り得る値に対して電波の伝搬速度を除算することで、空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2の取り得る値の範囲を推定できることから、想定される移動範囲の中で空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2の値の組み合わせを推定する。

巡回遅延時間選択部３６は、通信安定遅延時間記憶部３２が記憶する通信安定遅延時間τ_r、通信パラメータ記憶部３３が記憶する巡回周期Ｎなどの通信パラメータ、および伝搬遅延推定部３５において推定された有線伝搬遅延時間ΔＴ_A1，ΔＴ_A2、空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2の値を用いて、式（４）〜（１３）の計算を行う。そして、巡回遅延時間選択部３６は、式（８）〜（１３）の計算結果、すなわち遅延時間差の絶対値が図５で示した通信品質安定領域の範囲に収まるように、巡回遅延ダイバーシチの巡回遅延時間τを選択する。なお、移動局６は各セル内を移動することから、想定される移動範囲の中で空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2の値の組み合わせを変えた場合においても式（４）〜（１３）の計算を行い、式（８）〜（１３）の計算結果が図５で示した通信品質安定領域の範囲に収まるように、巡回遅延時間τの値を選択するものとする。

路側機４における送信信号生成部４１および巡回遅延時間付加部４２の動作は実施の形態１と同様である。なお、路側機４では、送信信号生成部４１から巡回遅延無設定アンテナ８１および延長型巡回遅延無設定アンテナ８２への信号、および、巡回遅延時間付加部４２から巡回遅延設定アンテナ８３および延長型巡回遅延設定アンテナ８４への信号に対して、実際にはディジタル−アナログ変換処理、ＲＦ（Radio Frequency）周波数への周波数変換処理、増幅処理などのアナログ処理を行った後に出力しているが、一般的な処理のため記載を省略する。

そして、路側機４は、送信信号生成部４１から出力された信号を、巡回遅延無設定アンテナ８１からセル１内の移動局６へ送信し、巡回遅延時間τが付加されて巡回遅延時間付加部４２から出力された信号を、巡回遅延設定アンテナ８３からセル１内の移動局６へ送信する。また、路側機４は、ブランチ５経由で、送信信号生成部４１から出力された信号を、延長型巡回遅延無設定アンテナ８２からセル２内の移動局６へ送信し、巡回遅延時間τが付加されて巡回遅延時間付加部４２から出力された信号を、延長型巡回遅延設定アンテナ８４からセル２内の移動局６へ送信する。

路側機４から移動局６へ信号を送信するまでの制御装置３および路側機４の動作は、実施の形態１で説明したフローチャートと同様である。実施の形態２では、制御装置３の伝搬遅延推定部３５は、図６のステップＳ１において、アンテナ設置情報記憶部３４において記憶されている路側機４からブランチ５へ接続している長距離ケーブルの長さの情報を用いて、有線伝搬遅延時間ΔＴ_A1，ΔＴ_A2を推定する。また、巡回遅延時間選択部３６は、図６のステップＳ３において、通信安定遅延時間記憶部３２において記憶されている通信安定遅延時間τ_r、通信パラメータ記憶部３３において記憶されている巡回周期Ｎなどの通信パラメータ、および伝搬遅延推定部３５において推定された有線伝搬遅延時間ΔＴ_A1，ΔＴ_A2、空間伝搬遅延時間ΔＴ_B1，ΔＴ_B2の値を用いて、式（４）〜（７）より移動局６で受信される各アンテナからの信号の遅延時間Ｔ_ANT11，Ｔ_ANT12，Ｔ_ANT21，Ｔ_ANT22を算出する。また、巡回遅延時間選択部３６は、図６のステップＳ４において、算出した遅延時間Ｔ_ANT11，Ｔ_ANT12，Ｔ_ANT21，Ｔ_ANT22を用いて、式（８）〜（１３）より移動局６における各アンテナからの信号の遅延時間の遅延時間差の絶対値を算出する。

また、実施の形態２では、図７のステップＳ１２において、路側機４は、送信信号生成部４１から出力された信号に対してアナログ処理を行い、巡回遅延無設定アンテナ８１経由でセル１へ信号を送信する。路側機４は、送信信号生成部４１から出力された信号に対してアナログ処理を行い、ブランチ５に設置された延長型巡回遅延無設定アンテナ８２経由でセル２へ信号を送信する。また、図７のステップＳ１４において、路側機４は、巡回遅延時間τが付加された信号に対してアナログ処理を行い、巡回遅延設定アンテナ８３経由でセル１へ信号を送信する。路側機４は、巡回遅延時間τが付加された信号に対してアナログ処理を行い、ブランチ５に設置された延長型巡回遅延設定アンテナ８４経由でセル２へ信号を送信する。

なお、式（８）〜（１３）における遅延時間差の絶対値の計算式において、巡回遅延時間τを含まないアンテナの組み合わせがある。具体的には、巡回遅延無設定アンテナ８１および延長型巡回遅延無設定アンテナ８２における遅延時間差の絶対値の計算の式（９）、および、巡回遅延設定アンテナ８３および延長型巡回遅延設定アンテナ８４における遅延時間差の絶対値の計算の式（１２）である。式（９）はいずれのアンテナにも巡回遅延時間τが付加されない場合、式（１２）はいずれのアンテナにも巡回遅延時間τが付加される場合を示している。このようなアンテナの組み合わせについては、有線伝搬遅延時間および空間伝搬遅延時間を用いて、すなわち、両アンテナのアンテナ設置間隔または長距離伝送に使用するケーブルの長さなどのアンテナ設置方法を調節することにより、両アンテナ間において適切な遅延時間差になるように調節するようにしてもよい。

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１０において、制御装置３では、路側機４からブランチ５への間の長距離のケーブル延長による有線伝搬遅延時間、および路側機４およびブランチ５の各アンテナから移動局６への伝搬における空間伝搬遅延時間が大きく、かつ路側機４およびブランチ５において複数のアンテナを備える場合、各伝搬遅延時間の値を推定し、さらに巡回遅延ダイバーシチの巡回遅延が有する特徴を考慮して巡回遅延時間を設定することとした。これにより、無線通信システム１０では、路側機４およびブランチ５において複数のアンテナを備える場合においても、実施の形態１と同様に、安定した巡回遅延ダイバーシチ効果を得ることができる。

なお、本実施の形態では、説明を簡略化するため、式（４）〜（１３）において移動局６の移動経路が直線、かつ路側機４はその移動経路沿いに直線上に設置され、さらに全てのアンテナの高さが同一であるものと仮定したが、各アンテナの設置条件によっては、その設置条件に合わせる形で式（４）〜（１３）に変更を加えてもよい。また、有線伝搬遅延時間、空間伝搬遅延時間の算出にあたり、距離差が小さい部分については近似を行って説明したが、近似は行わずに厳密に遅延時間として考慮する形であってもよい。

また、本実施の形態では、説明を簡略化するために、路側機４のアンテナ数を２本とし、各アンテナへの信号線を分岐してブランチ５までケーブルで延長し、ブランチ５から２本のアンテナを用いてセル１に隣接するセル２を形成する場合について説明した。しかしながら、さらに、路側機４において各アンテナへの信号線を３つ以上に分岐して２以上のブランチ５を用いて複数のセルを形成するようにしてもよい。図１２は、実施の形態２にかかる制御装置３および路側機４を備える無線通信システム１０において６本のアンテナを備える場合の構成例を示す図である。無線通信システム１０では、例えば、延長型巡回遅延無設定アンテナの信号線を分岐して２本の延長型巡回遅延無設定アンテナ８２ａ，８２ｂを備え、延長型巡回遅延設定アンテナの信号を分岐して２本の延長型巡回遅延設定アンテナ８４ａ，８４ｂを備えることで、巡回遅延無設定アンテナ８１および巡回遅延設定アンテナ８３と合わせて合計６本のアンテナにすることができる。巡回遅延時間選択部３６では、６本のうち２本のアンテナの組み合わせ、すなわち合計１５通りのアンテナの組み合わせについて、式（４）〜（１３）と同様の方法により遅延時間および遅延時間差の絶対値を算出し、各計算結果を用いて各アンテナに適切な巡回遅延時間τを設定することができる。

実施の形態３．
実施の形態２では、実施の形態１に対して、路側機４の送信信号生成部４１および巡回遅延時間付加部４２からの信号を各々分岐して各々２本のアンテナ、すなわち合計４本のアンテナを用いて信号を送信していた。路側機４では、送信信号生成部４１または巡回遅延時間付加部４２の一方からの信号のみを分岐して合計３本のアンテナを用いて信号を送信するようにしてもよい。

図１３は、実施の形態３にかかる制御装置３および路側機４を備える無線通信システム１０において３本のアンテナを備える構成例を示す図である。制御装置３および路側機４の構成は、図１に示す実施の形態１と同様である。図１３では、巡回遅延時間付加部４２からの信号を分岐しており、無線通信システム１０において、巡回遅延無設定アンテナ１０１、巡回遅延設定アンテナ１０２、および延長型巡回遅延設定アンテナ１０３の３本のアンテナを用いて巡回遅延ダイバーシチにより信号を送信する場合の例を示している。

図１３において、路側機４が、送信信号生成部４１から巡回遅延無設定アンテナ１０１経由でセル１へ信号を送信する動作は、実施の形態１において送信信号生成部４１から巡回遅延無設定アンテナ７１経由でセル１へ信号を送信する動作と同じである。また、路側機４が、巡回遅延時間付加部４２から巡回遅延設定アンテナ１０２経由でセル１へ信号を送信する動作および延長型巡回遅延設定アンテナ１０３経由でセル２へ信号を送信する動作は、実施の形態２において巡回遅延時間付加部４２から巡回遅延設定アンテナ８３経由でセル１へ信号を送信する動作および延長型巡回遅延設定アンテナ８４経由でセル２へ信号を送信する動作と同じである。

図１４は、実施の形態３にかかる制御装置３および路側機４を備える無線通信システム１０において３本のアンテナを備える他の構成例を示す図である。制御装置３および路側機４の構成は、図１に示す実施の形態１と同様である。図１４では、送信信号生成部４１からの信号を分岐しており、無線通信システム１０において、巡回遅延無設定アンテナ１１１、延長型巡回遅延無設定アンテナ１１２、および延長型巡回遅延設定アンテナ１１３の３本のアンテナを用いて巡回遅延ダイバーシチにより信号を送信する場合の例を示している。

図１４において、路側機４が、送信信号生成部４１から巡回遅延無設定アンテナ１１１経由でセル１へ信号を送信する動作および延長型巡回遅延無設定アンテナ１１２経由でセル２へ信号を送信する動作は、実施の形態２において送信信号生成部４１から巡回遅延無設定アンテナ８１経由でセル１へ信号を送信する動作および延長型巡回遅延無設定アンテナ８２経由でセル２へ信号を送信する動作と同じである。また、路側機４が、巡回遅延時間付加部４２から延長型巡回遅延設定アンテナ１１３経由でセル２へ信号を送信する動作は、実施の形態１において巡回遅延時間付加部４２から延長型巡回遅延設定アンテナ７２経由でセル２へ信号を送信する動作と同じである。

制御装置３の巡回遅延時間選択部３６では、図１３に示す構成または図１４に示す構成において、式（４）〜（７）のうち該当する式を用いて遅延時間を算出し、式（８）〜（１３）のうち該当する式を用いて遅延時間差の絶対値を算出する。

このように、無線通信システム１０では、路側機４において送信信号生成部４１または巡回遅延時間付加部４２のいずれか一方からの信号のみを分岐した場合においても、実施の形態１および２と同様に、安定した巡回遅延ダイバーシチ効果を得ることができる。

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。

１，２ セル、３ 制御装置、４ 路側機、５ ブランチ、６ 移動局、１０ 無線通信システム、３１ 記憶部、３２ 通信安定遅延時間記憶部、３３ 通信パラメータ記憶部、３４ アンテナ設置情報記憶部、３５ 伝搬遅延推定部、３６ 巡回遅延時間選択部、４１ 送信信号生成部、４２ 巡回遅延時間付加部、７１，８１，１０１，１１１ 巡回遅延無設定アンテナ、７２，８４，８４ａ，８４ｂ，１０３，１１３ 延長型巡回遅延設定アンテナ、８２，８２ａ，８２ｂ，１１２ 延長型巡回遅延無設定アンテナ、８３，１０２ 巡回遅延設定アンテナ。

Claims (9)

1. 巡回周期で巡回遅延時間が一巡する特徴がある巡回遅延ダイバーシチを用いて移動局へ信号を送信する無線通信装置を制御する無線通信制御装置であって、
   前記移動局において前記巡回遅延ダイバーシチの効果が得られる遅延時間の範囲を示す情報である通信安定遅延時間、直交周波数分割多重方式による通信の通信パラメータ、および複数のアンテナの設置情報を記憶する記憶部と、
   前記複数のアンテナの設置情報に基づいて、各アンテナから送信される信号が前記移動局に到達するまでの有線区間における遅延時間である有線伝搬遅延時間、および無線区間における遅延時間である空間伝搬遅延時間を推定する伝搬遅延推定部と、
   前記有線伝搬遅延時間、前記空間伝搬遅延時間、前記通信パラメータおよび前記通信安定遅延時間を用いて、前記無線通信装置で使用される巡回遅延時間を選択し、前記無線通信装置へ出力する巡回遅延時間選択部と、
   を備えることを特徴とする無線通信制御装置。
2. 前記記憶部は、前記無線通信装置において前記巡回遅延ダイバーシチによる信号の送信で使用される全てのアンテナの設置情報を記憶する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信制御装置。
3. 前記伝搬遅延推定部は、前記移動局の位置が複数想定される場合、想定される各位置において前記空間伝搬遅延時間を推定し、
   前記巡回遅延時間選択部は、前記伝搬遅延推定部において推定された複数の位置における前記空間伝搬遅延時間を用いて、各位置において安定した通信品質が得られる前記巡回遅延時間を選択する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信制御装置。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の無線通信制御装置と接続する無線通信装置であって、
   移動局へ送信する信号を生成する送信信号生成部と、
   前記送信信号生成部で生成された前記信号に対して、前記無線通信制御装置より入力された巡回遅延時間を付加する巡回遅延時間付加部と、
   を備えることを特徴とする無線通信装置。
5. 前記送信信号生成部において生成された１つの信号を分岐して得られた２つの信号、または前記送信信号生成部において生成された２つの信号のうち、一方の信号を１つのアンテナから前記移動局へ送信し、他方の信号を前記巡回遅延時間付加部へ入力し、
   前記巡回遅延時間付加部は、前記他方の信号に対して前記巡回遅延時間を付加し、
   前記巡回遅延時間が付加された前記他方の信号を１つのアンテナから前記移動局へ送信することを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
6. 前記送信信号生成部において生成された１つの信号を分岐して得られた２つの信号、または前記送信信号生成部において生成された２つの信号のうち、一方の信号を１つのアンテナから前記移動局へ送信し、他方の信号を前記巡回遅延時間付加部へ入力し、
   前記巡回遅延時間付加部は、前記他方の信号に対して前記巡回遅延時間を付加し、
   前記巡回遅延時間が付加された信号を分岐し、分岐後の各信号を複数のアンテナから前記移動局へ送信することを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
7. 前記送信信号生成部において生成された１つの信号を分岐して得られた２つの信号、または前記送信信号生成部において生成された２つの信号のうち、一方の信号を分岐し、分岐後の各信号を複数のアンテナから前記移動局へ送信し、他方の信号を前記巡回遅延時間付加部へ入力し、
   前記巡回遅延時間付加部は、前記他方の信号に対して前記巡回遅延時間を付加し、
   前記巡回遅延時間が付加された前記他方の信号を１つのアンテナから前記移動局へ送信することを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
8. 前記送信信号生成部において生成された１つの信号を分岐して得られた２つの信号、または前記送信信号生成部において生成された２つの信号のうち、一方の信号を分岐し、分岐後の各信号を複数のアンテナから前記移動局へ送信し、他方の信号を前記巡回遅延時間付加部へ入力し、
   前記巡回遅延時間付加部は、前記他方の信号に対して前記巡回遅延時間を付加し、
   前記巡回遅延時間が付加された信号を分岐し、分岐後の各信号を複数のアンテナから前記移動局へ送信することを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
9. 請求項１から３のいずれか１つに記載の無線通信制御装置と、
   請求項４から８のいずれか１つに記載の無線通信装置と、
   を備えることを特徴とする無線通信システム。

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