JP2001102995A - Ｇｐｓを用いた移動無線空中線制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最適な送信出力と空中線方向で電波を送出す
ることにより、省電力で安定した通信及び他地域局への
干渉を抑える。 【解決手段】 移動局装置１は位置検出装置２と接続さ
れて最新の位置情報を常に記憶している。空中線方向・
送信出力制御装置６は、事前に電波伝播実験を実施して
取得した上り下りの受信電界強度やＢＥＲのデータか
ら、その位置での最適な空中線方向と送信出力をデータ
ベースとして持っている。移動局装置１が通信を行うた
めに発信または受信するときに位置情報を同時に基地局
９へ送信する。基地局９では、基地局装置５に接続され
た空中線方向・送信出力制御装置６で受信した位置情報
を基に移動局４がどの位置に所在しているかを算出し、
その位置での最適な送信出力で、最適な方向へ向けて指
向性のある基地局送信用空中線７にて送信を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動無線空中線制
御システムに関し、詳しくは、自動車電話等の移動無線
システムにおいて、車両の位置情報を移動局から送信し
たものを基地局側で受信し、事前に電波伝播実験で取得
したその位置に最適な送信方向と送信出力を決定して、
その方向に対し指向性のある空中線で送信することによ
り省電力で安定した通信が行え、また隣接地域に対して
干渉を及ぼす影響も少なくなることから周波数を有効に
利用することができるＧＰＳ（Ｇｌｏｖａｌ Ｐｏｓｉ
ｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いた移動無線空中
線制御システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】第１の従来例としてあげられる特開平５
−２０６９１８号公報に開示された移動無線通信方式
は、全方位に信号の電波を発射すると共に着信信号の電
波を取り込むことにより通信回線を形成する無線通信装
置をもつ移動無線通信方式において、前記無線通信装置
が、狭指向性の送信アンテナと、一対の受信用アンテナ
とを有し、前記通信回線が形成されたとき両端末がそれ
ぞれ所定のパイロット信号の電波を前記狭指向性の送信
アンテナから発射すると共に、相手装置が発射したパイ
ロット信号の電波を対をなす受信用アンテナで受信して
電波の到来方向を認識し、前記狭指向性の送信アンテナ
の電波発射方向を、通信継続中、前記パイロット信号の
電波の到来方向に調整維持する基本構成を有し、その一
つの具体化構成は、信号を発信するときに、前記狭指向
性の送信アンテナから所定の起動信号の電波を発射する
と共に、この送信アンテナを駆動して全方位に回動さ
せ、この結果この起動信号の電波を受信した着信側では
この受信電波の到来方向を認識しこの方向に前記送信ア
ンテナを設定して所定の応答信号の電波を発射し、次い
でこの応答信号の電波を受信した発信側でこの受信電波
の到来方向を認識し、この方向に前記送信アンテナを設
定して前記通信回線を形成することを特徴としている。

【０００３】第２の従来例としてあげられる特開平９−
２３３５６４号公報に開示された遠隔操作用アンテナ制
御システムは、移動局とこの移動局を遠隔操縦する基地
局との間で、広帯域データ伝送を行うための遠隔操縦用
アンテナ制御システムであって、前記移動局には、この
移動局の位置を測定する第１の位置測定手段と、この第
１の位置測定手段で測定された位置情報を前記基地局へ
送信する位置情報送信手段と、前記基地局からの広帯域
データを受信する第１の指向性アンテナと、この第１の
指向性アンテナで受信した広帯域データに基づきこの広
帯域データの到来方向を追尾する第１のアンテナ制御手
段とを有し、前記基地局には、前記移動局より送信され
た前記移動局の位置情報を受信する位置情報受信手段
と、前記広帯域データを送信するための第２の指向性ア
ンテナと、前記移動局より得られた位置情報に基づき前
記第２の指向性アンテナを前記移動局の方向に向ける第
２のアンテナ制御手段とを有することを特徴としたもの
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、叙上の
第１及び第２の従来技術には、次に示すような課題があ
った。

【０００５】第１の課題は、従来の技術では基地局空中
線を回転させて受信入力の高い方向（飛来電波方向）を
測定して移動局の方向を算出する方法があるが、この方
法では、移動局からの電波はマルチパスによって必ず移
動局の所在する方向からの受信入力が高いとは限らな
い。よって、従来の方法では、基地局から見た移動局の
方向の誤差は大きいと考えられる。

【０００６】また、同様に基地局の受信電界強度から、
移動局への送信出力を変化させる技術があるが、フェー
ジング等の影響で常に最適な送信出力を送信していると
は限らないと考えられる。

【０００７】さらにまた、叙上の第２の従来技術は、移
動局の位置情報を基地局側に送信して、基地局の指向性
アンテナで移動局の位置する方向に対して送信するもの
で不要な方向に送出することはないが不必要な送信電力
を送信していると考えられる。

【０００８】本発明は従来の上記実情に鑑み、従来の技
術に内在する上記諸欠点を解消する為になされたもので
あり、従って本発明の目的は、ＧＰＳを用いて移動局の
位置を算出するためにほぼ正確な移動局の位置が基地局
側で把握することができ、その移動局の位置に対して事
前に電波伝播実験で取得してデータベースとして持って
いる最適な送信出力と空中線方向で電波を送出すること
により、省電力で安定した通信及び他地域局への干渉を
押さえることを可能とした新規な移動無線空中線制御シ
ステムを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本発明に係るＧＰＳを用いた移動無線空中線制御シ
ステムは、移動局用空中線及び後記位置検出装置に接続
され該位置検出装置により検出された移動局の最新の位
置情報を常に記憶している移動局装置と、移動局の位置
を検出する位置検出装置とを有する移動局と、基地局送
信用空中線及び基地局受信用空中線に接続された基地局
装置と、移動局の任意の位置での最適な送信出力及び最
適方向を記憶するデータベースを有し前記基地局受信用
空中線及び前記基地局装置を通して前記移動局から送信
された位置情報により前記データベースを検索して所定
の空中線方向信号及び送信出力を発生する空中線方向・
送信出力制御装置とを有する基地局とを備えて構成され
る。

【００１０】前記データベースの内容は、事前に電波伝
播実験を実施して取得した上り下りの受信電界強度やＢ
ＥＲのデータから決定された前記移動局のその位置での
最適な空中線方向と送信出力であることを特徴としてい
る。

【００１１】前記移動局の位置検出装置は、ＧＰＳ衛星
からの情報を受信するＧＰＳ受信機と、位置データの精
度を向上させるための前記移動局が搭載されている車両
の情報を加える車速センサ及び方位センサと、該車速、
方位センサ及び前記ＧＰＳ受信機の位置情報の処理を行
う位置データ処理装置とを有している。

【００１２】前記基地局の前記空中線方向・送信出力制
御装置は、前記基地局装置から位置データを受信する位
置データ受信装置と、該位置データ受信装置より受信し
た位置データをアドレスとして前記データベースより最
適な空中線方向信号を読み出して前記基地局装置に供給
すると共に最適な送信出力を読み出して後記空中線方向
制御装置に供給する前記データベースを含む空中線方向
・送信出力記憶装置と、該空中線方向・送信出力記憶装
置から供給された送信出力に基づいて前記基地局送信用
空中線を回転させる空中線回転器を制御する空中線方向
制御装置とを有している。

【００１３】また、前記基地局送信用空中線を複数個備
え、前記基地局の前記空中線方向・送信出力制御装置
は、前記基地局装置から位置データを受信する位置デー
タ受信装置と、該位置データ受信装置より受信した位置
データをアドレスとして前記データベースより最適な空
中線方向信号を読み出して前記基地局装置に供給すると
共に最適な送信出力を読み出して後記空中線方向制御装
置に供給する前記データベースを含む空中線方向・送信
出力記憶装置と、該空中線方向・送信出力記憶装置から
供給された送信出力に基づいて前記複数個の基地局送信
用空中線の一つを選択する空中線選択器を制御する空中
線方向制御装置とを有している。

【００１４】

【作用】図１において、移動局４の移動局装置１は位置
検出装置２と接続されて最新の位置情報を常に記憶して
いる。

【００１５】また、基地局９の空中線方向・送信出力制
御装置６は、事前に電波伝播実験を実施して取得した上
り下りの受信電界強度やＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ
Ｒａｔｅ ビット誤り率）のデータから、その位置での
最適な空中線方向と送信出力をデータベースとして持っ
ている。

【００１６】移動局装置１が通信を行うために発信また
は受信するときに位置情報を同時に基地局９の基地局受
信用空中線８へ送信する。基地局９では、基地局装置５
に接続された空中線方向・送信出力制御装置６で受信し
た位置情報を基に移動局４がどの位置に所在しているか
を算出し、その位置での最適な送信出力で、最適な方向
へ向けて指向性のある基地局送信用空中線７にて送信を
行う。

【００１７】また、移動局装置１は通信を行っている
間、ある一定周期で位置情報を送信して基地局送信用空
中線７の方向を修正していくことにより、常に最適な送
信出力と方向へ向ける。

【００１８】このようにして、常に基地局送信用空中線
７を移動局４の方向に向けながら且つ最適な送信出力で
送信するので、無指向性の空中線と比較すると少ない送
信電力で安定した通信が可能になる。また、必要のない
エリアに対して送信することはないので他地域への干渉
も少なくなる。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明をその好ましい一実
施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２０】図１は、本発明による一実施の形態を示す
ブロック構成図である。

【００２１】［実施の形態の構成］図１を参照するに、
そこには本発明による一実施の形態としてのシステム概
要構成が示されており、移動局４と基地局９で構成され
ていて、移動局４と基地局９が対向にて通信が行われ
る。

【００２２】［実施例］図２は、本発明による一実施の
形態における移動局４の一実施例を示すブロック構成図
である。

【００２３】図２を参照するに、移動局４は、移動局装
置１と、位置検出装置２と移動局用空中線３とを有して
いる。移動局装置１は、基地局９の基地局装置５と通信
を行うための装置であり、移動局用空中線３はその通信
を高率よく行うものである。位置検出装置２は、位置デ
ータを基地局９へ送出するための装置であり、ＧＰＳ衛
星からの情報を受信するＧＰＳ受信機１０、位置データ
の精度を向上させるための移動局４が取り付けられてい
る車両の情報を加える車速センサ１１および方位センサ
１２並びにそれらの各要素１０〜１２の位置情報の処理
を行う位置データ処理装置１３から構成されている。

【００２４】図３は、本発明による一実施の形態におけ
る基地局９の第１の実施例を示すブロック構成図であ
る。

【００２５】図３を参照するに、基地局９は、基地局装
置５と、空中線方向・送信出力制御装置６と、基地局送
信用空中線７と、基地局受信用空中線８と、空中線回転
器１４とを有している。基地局装置５は、移動局４の移
動局装置１と通信を行う装置である。空中線回転器１４
は、基地局送信用空中線７を空中線方向・送信出力制御
装置６から指示された方向に回転させるものである。

【００２６】空中線方向・送信出力制御装置６として、
基地局装置５から位置データを受信する位置データ受信
装置１５、この位置データ受信装置１５により受信した
位置データから、最適な空中線方向と送信出力を記憶し
ていてそのデータを基地局５および空中線方向制御装置
１７へ出力する最適空中線方向・送信出力記憶装置１
６、算出された方向に基地局送信用空中線７を向けるた
めに空中線回転器１４の制御を行う空中線方向制御装置
１７で構成されている。

【００２７】基地局９の空中線方向・送信出力記憶装置
１６は、事前に伝播実験で取得したデータからその位置
での最適な送信出力を基地局側でデータベースとして持
ち、移動局の所在している位置に対して必要な送信出力
のみを送信することにされており、このことは本発明の
大きな特徴の一つである。

【００２８】即ち、空中線方向・送信出力記憶装置１６
には事前に該当する移動局が所在する地域において電波
伝播実験により取得されたその位置に最適な送信方向と
送信出力がデータベースとして格納されている。このデ
ータベースは、その地域の環境、気象状態、山、建築物
等の存在、不存在により基地局からの距離が同じでも大
部異なるものと予想されるので、このデータベースの内
容はその適用される地域によって異なるものとなる。

【００２９】ここで、基地局送信用空中線７は必ず指向
性を持った空中線を使用される。基地局送信用空中線７
は、方向の修正を時間的に短い間隔で行うのであれば指
向性が鋭いものを使用するとよいが、あまり短い間隔で
行わないのであれば車両が移動した時に方向がずれてし
まうために位置データの取り込み間隔で指向性の鋭さが
決められる。

【００３０】［実施の形態の動作］次に、本発明による
一実施の形態の動作について説明する。

【００３１】移動局４の位置検出装置２における位置デ
ータ処理装置１３は、ＧＰＳ受信装置１０から位置情
報、車速センサ１１から車の走行スピード、方位センサ
１２から車が走行している方位データを受信して、常に
移動局４の位置データを算出している。

【００３２】移動局４の移動局装置１は、通信を行うた
めに発信または受信するときに、位置データ処理装置１
３から受信した位置データを付加して通信を行う。ま
た、通信を行っている間は、移動局４の位置データを定
期的にある一定間隔で基地局９に送信する。

【００３３】移動局４から移動局用空中線３を介して送
信された位置データは基地局受信用空中線８にて受信さ
れ、基地局装置５及び位置データ受信装置１５を経由し
て最適空中線方向・送信出力記憶装置１６へ送出され
る。最適空中線方向・送信出力記憶装置１６には、事前
に電波伝播実験を実施して取得した上り下りの受信電界
強度やＢＥＲのデータから、その位置での最適な空中線
方向と送信出力をデータベースとして持っている。

【００３４】最適空中線方向・送信出力記憶装置１６
は、位置データ受信装置１５より供給される移動局の位
置データをアドレスとしてデータベースを検索し、デー
タベースとして持っている最適な送信出力データを基地
局装置５へ、最適な空中線方向データを空中線方向制御
装置１７に送出する。最適な送信出力データを受信した
基地局装置５は、そのデータの送信出力にて送信を行
う。また、空中線方向のデータを受信した空中線方向制
御装置１７は、基地局送信用空中線７がその方向に向く
ように空中線回転器１４を回転させて制御を行う。

【００３５】通信が行われている間、移動局４から定期
的にある一定間隔で位置データが送信されてくるので、
その度に方向と送信出力を変更更新していく。

【００３６】［他の実施例］次に、本発明による実施の
形態の他の実施例について図面を参照しながら説明す
る。

【００３７】図４は、本発明の他の実施例を示すブロッ
ク構成図であり、図３に示された基地局の変形例であ
る。

【００３８】図４を参照するに、本発明の他の実施例と
して、その基本的構成は図３に示された一実施例と同様
で上記の通りであるが、基地局送信用空中線７の指向性
の向け方について図４に示すように構成してもよい。本
図４において、基地局送信用空中線７として指向性のあ
る空中線を複数基設置する。このとき、空中線の数量が
多ければ多いほど効率はよいが、図４では２基とした。
本他の実施例においては、基地局送信用空中線７を回転
させるのではなく、あらかじめ設置して固定されている
基地局送信用空中線７−ａ、７−ｂを使用する。空中線
制御装置６で算出された移動局４の方向に最も近い基地
局送信用空中線７−ａか基地局送信用空中線７−ｂのど
ちらか一方の空中線に切り替えて使用し送信を行う。

【００３９】即ち、本他の実施例においては、図３の空
中線回転器１４が空中線選択器となり、空中線方向制御
装置１７によりこの空中線に接続されている基地局送信
用空中線７−ａ、７−ｂのいずれか一方が選択されるこ
とになる。

【００４０】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成され、作用する
ものであり、本発明によれば、以下に記載するような効
果が得られる。

【００４１】第１の効果は、事前に行う電波伝播実験で
取得するデータを活用して、常に移動局４に対して最適
な方向に対して送信しているので基地局９と移動局４の
通信において通信品質が向上する。

【００４２】第２の効果は、事前に行う電波伝播実験で
取得するデータを活用して最適な送信出力で送信するの
で、最大一定出力を送信する場合と比較して送信電力を
低くすることが可能となり、省電力化することができ
る。

【００４３】第３の効果は、指向性のある空中線を使用
して必要な方向に且つ必要な送信電力で電波が送信され
るために、不要な方向に電波が送出されないのみなら
ず、必要な方向であっても最適（最小）な電波の送出出
力レベルしか送出されないので、他地域などの同一また
は近傍の周波数を使用しているエリアへの干渉が少なく
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施の形態を示すブロック構成
図である。

【図２】移動局の一実施例を示すブロック構成図であ
る。

【図３】基地局の一実施例を示すブロック構成図であ
る。

【図４】基地局の他の実施例を示すブロック構成図であ
る。

【符号の説明】

１…移動局装置 ２…位置検出装置 ３…移動局用空中線 ４…移動局 ５…基地局装置 ６…空中線方向・送信出力制御装置 ７、７−ａ、７−ｂ…基地局送信用空中線 ８…基地局受信用空中線 ９…基地局 １０…ＧＰＳ受信機 １１…車速センサ １２…方位センサ １３…位置データ処理装置 １４…空中線回転器 １５…位置データ受信装置 １６…空中線方向・送信出力記憶装置 １７…空中線方向制御装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動局用空中線及び後記位置検出装置に
   接続され該位置検出装置により検出された移動局の最新
   の位置情報を常に記憶している移動局装置と、移動局の
   位置を検出する位置検出装置とを有する移動局と、基地
   局送信用空中線及び基地局受信用空中線に接続された基
   地局装置と、移動局の任意の位置での最適な送信出力及
   び最適方向を記憶するデータベースを有し前記基地局受
   信用空中線及び前記基地局装置を通して前記移動局から
   送信された位置情報により前記データベースを検索して
   所定の空中線方向信号及び送信出力を発生する空中線方
   向・送信出力制御装置とを有する基地局とを具備するこ
   とを特徴としたＧＰＳを用いた移動無線空中線制御シス
   テム。
2. 【請求項２】 前記データベースの内容は、事前に電波
   伝播実験を実施して取得した上り下りの受信電界強度や
   ＢＥＲのデータから決定された前記移動局のその位置で
   の最適な空中線方向と送信出力であることを更に特徴と
   する請求項１に記載のＧＰＳを用いた移動無線空中線制
   御システム。
3. 【請求項３】 前記移動局の位置検出装置は、ＧＰＳ衛
   星からの情報を受信するＧＰＳ受信機と、位置データの
   精度を向上させるための前記移動局が搭載されている車
   両の情報を加える車速センサ及び方位センサと、該車
   速、方位センサ及び前記ＧＰＳ受信機の位置情報の処理
   を行う位置データ処理装置とを有することを更に特徴と
   する請求項１または２のいずれか一項に記載のＧＰＳを
   用いた移動無線空中線制御システム。
4. 【請求項４】 前記基地局の前記空中線方向・送信出力
   制御装置は、前記基地局装置から位置データを受信する
   位置データ受信装置と、該位置データ受信装置より受信
   した位置データをアドレスとして前記データベースより
   最適な空中線方向信号を読み出して前記基地局装置に供
   給すると共に最適な送信出力を読み出して後記空中線方
   向制御装置に供給する前記データベースを含む空中線方
   向・送信出力記憶装置と、該空中線方向・送信出力記憶
   装置から供給された送信出力に基づいて前記基地局送信
   用空中線を回転させる空中線回転器を制御する空中線方
   向制御装置とを有することを更に特徴とする請求項１〜
   ３のいずれか一項に記載のＧＰＳを用いた移動無線空中
   線制御システム。
5. 【請求項５】 前記基地局送信用空中線を複数個備え、
   前記基地局の前記空中線方向・送信出力制御装置は、前
   記基地局装置から位置データを受信する位置データ受信
   装置と、該位置データ受信装置より受信した位置データ
   をアドレスとして前記データベースより最適な空中線方
   向信号を読み出して前記基地局装置に供給すると共に最
   適な送信出力を読み出して後記空中線方向制御装置に供
   給する前記データベースを含む空中線方向・送信出力記
   憶装置と、該空中線方向・送信出力記憶装置から供給さ
   れた送信出力に基づいて前記複数個の基地局送信用空中
   線の一つを選択する空中線選択器を制御する空中線方向
   制御装置とを有することを更に特徴とする請求項１〜３
   のいずれか一項に記載のＧＰＳを用いた移動無線空中線
   制御システム。