JP4332292B2

JP4332292B2 - Wireless communication system, base station and terminal station

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Publication number: JP4332292B2
Application number: JP2000325523A
Authority: JP
Inventors: 豊青木; 佐々木　　邦彦; 博司原田; 雅行藤瀬
Original assignee: Denso Corp; National Institute of Information and Communications Technology
Current assignee: Denso Corp; National Institute of Information and Communications Technology
Priority date: 2000-10-25
Filing date: 2000-10-25
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2020-10-25
Also published as: JP2002135189A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば路車間などの、移動体に搭載された端末局と移動体の移動経路に沿って設置された基地局との間においてデータ伝送が可能な無線通信技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高速道路ノンストップ料金収受システム（ＥＴＣ）においては、基地局と端末局との間の無線信号の送受信に際して５．８ＧＨｚ帯の搬送波を用いているが、その搬送波の偏波としては円偏波を採用している。円偏波は、電磁波の進行方向をｘｙｚ直交座標のｚ軸正側とした場合、電場ベクトルのｘ軸成分Ｅｘとｙ軸成分Ｅｙとの位相差がπ／２であるような偏波であり、電場ベクトルＥ＝Ｅｘ＋Ｅｙの先端が円を描くように旋回しながら伝搬する電磁波である。ここで、Ｅｘの位相をψｘ、Ｅｙの位相をψｙとし、位相差δ＝ψｙ−ψｘと定義する。δ＝−π／２となる場合、電場ベクトルＥの先端を観測するとＥの先端は右ねじ方向に旋回するため、この偏波を右円偏波（あるいは右旋円偏波）と呼ぶ。逆に、δ＝π／２となる場合の偏波を左円偏波（あるいは左旋円偏波）と呼ぶ。
【０００３】
高周波の道路上での伝搬は２波モデルが現象とよく一致する。すなわち、図１（ｂ）に示すように、端末局アンテナＡＴｔに到来する搬送波は、直接基地局アンテナＡＴｋから到来する波と、路面に当たって反射する波との２波の干渉波となる。そして、直線偏波を用いた場合には、この２波によって激しい干渉が生じ、これが問題となる。図３（ｂ）には水平偏波（Ｓwave）を用いた場合の２波の干渉度合いの具体例を示したが、激しい干渉が生じていることが分かる。
【０００４】
これに対して円偏波の場合には、理論的には干渉の問題が発生しない。それは、円偏波の性質として反射時の旋回方向の逆転現象が起きるからである。つまり、基地局アンテナから放射された搬送波の偏波が右円偏波であるなら、反射後に左円偏波に旋回方向を変え、逆に、放射された搬送波の偏波が左円偏波であるなら、反射後に右円偏波に旋回方向を変える。右円偏波と左円偏波とは干渉しないため、結果として円偏波を用いた場合には干渉の問題が発生せず、ＥＴＣなどのシステムにこの円偏波がよく用いられているのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この円偏波を送受信する際には、直線偏波を用いる場合に比べて次のような問題が生じる。例えば、円偏波を送受信するアンテナを路車間通信に適した小型のパッチアンテナ（図５参照）で形成することを考えた場合、見かえ上の構造は簡単でもその最適調整は非常に困難であることが経験的に明らかになった。例えば図５（ａ）の場合には、給電プローブの円形パッチ中心に対するなす角を９０°として、それぞれのプローブに９０°の位相差を与えればよいのであるが、その最適調整が難しい。また、給電点を１つにして円偏波を励振する縮退分離法と呼ばれる手法がある。例えば、図５（ｂ）に示すように長辺・短辺の長さをそれぞれａ，ｂとする長方形のパッチアンテナを用いた場合を考えると、それぞれの辺の長さａ，ｂに対応する２つの共振周波数ｆ₁，ｆ₂がある。そこで、この２つの周波数の中央部付近の周波数ｆc でそれぞれの辺の共振がともに生じるように、パッチの対角線上で励振すると円偏波が放射されるのであるが、この辺の長さａ，ｂや給電点の位置の最適調整が難しい。
【０００６】
このように、円偏波を用いる場合には、量産時にその品質を保証することが難しい。特に、将来的に路車間通信の搬送波としてミリ波のような高周波を用いる場合にはアンテナサイズは非常に小さくなり、最適調整の困難さはさらに厳しくなると考えられる。
【０００７】
そこで、円偏波のような最適調整が不要な直線偏波を用いながら、且つ上述した反射波との干渉という問題も解決した無線通信を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１の無線通信システムによれば、基地局から端末局へ無線信号を送る際の搬送波の偏波として垂直偏波を用いると共に、搬送波のビームが移動経路の路面によって反射して端末局へ到達する場合の路面への入射角がブリュースター角近傍となるよう、通信エリアが設定されている。垂直偏波をブリュースター角で路面に入射させた場合には反射率は理論上０になり、また、ブリュースター角近傍で路面に入射させた場合も反射率は０に近くなる。そのため、基地局から送られた無線信号の路面による反射波の影響は少なくなり、直接波と反射波との干渉が少なくなる。
【０００９】
そして、本発明では限られた通信エリアにのみ搬送波を送ればよいので、このように搬送波の路面への入射角をブリュースター角近傍に限定しても実現できる。つまり、移動体通信分野における無線通信技術としてＰＤＣ等のセルラー通信が既に実現されているが、このＰＤＣではサービスエリアを多数のマクロセルに分割し、各セルの中心に無線基地局を設置する方式を採用していたため、反射波の路面への入射角がブリュースター角近傍になるような搬送波ビームを形成するという限定を付けることは不可能であった。それに対して、本発明は、いわゆるスポットセル方式を前提とすることで、この「入射角をブリュースター角近傍に限定する」という技術思想を採用することが可能となったのである。
【００１０】
なお、搬送波の放射範囲を絞ることで限られた通信エリアを形成するのであるが、この通信エリアとしては、例えば請求項６に示すように、各基地局による通信エリアが、同時に複数の端末局が存在し得ない大きさであると共に、通信エリア同士がオーバーラップしないよう構成することが考えられる。このようにすれば、一の通信エリアには同時に複数の端末局が存在することがなく、通信エリア内で時間分割や周波数分割などの多元アクセスを施す必要が無く、一の端末局に対して一の通信エリアに与えられた全帯域と全通信時間を与えることができるため、高速通信が可能となる。また、通信エリア同士がオーバーラップしないため、全ての通信エリアで本システムに与えられた全周波数帯域を使用でき、高速通信が可能となる。
【００１１】
また、この通信エリアに関しては、請求項７に示すように、「同時に複数の端末局が存在し得ない大きさである」という条件を満たしながら、さらに「取り得る最大の大きさ」であることが好ましい。請求項６に示した条件は、通信エリアのサイズの上限を規定しているので、それよりも小さければ「多元接続が不要」といった効果が得られる。但し、高速通信（大容量通信）の実現という目的からは、アンテナ利得が同一であるならば、通信エリアは大きいほどよい。そこで、同時に複数の端末局が存在し得ないという条件を満たしながら、取り得る最大の大きさの通信エリアとして設定すれば、移動体が当該通信エリアに存在する時間が極力長くなる。つまり、上述した一の端末局が全周波数帯域を占有してアクセスできる時間を極力長くすれば、高速通信の実現の面でさらに有利となる。
【００１２】
この「取り得る最大の大きさ」とは、例えば路車間通信を想定すれば、「車１台収容できる」程度のエリアを確保することが考えられる。具体的には車長及び車幅にほぼ近い値である４ｍ×３ｍというようなサイズである。なお、「同時に複数の端末局が存在し得ない」ことが前提条件であるので、車両が所定速度以上でしか移動しない状況が想定されるのであれば、例えば車間距離も加味して、１０ｍ×３ｍといったエリアあるいはそれよりも広いエリアであっても、採用し得る。逆に、渋滞などで車間距離が非常に短くなるような状況が想定される場合には、やはり上述の４ｍ×３ｍ程度を採用すべきである。また、上述の４ｍ×３ｍなどは、移動体の具体例として車両、特に乗用車を想定したものであり、例えば大型車しか走行できない移動経路であれば、よりエリアを大きくできることは当然である。
【００１３】
ところで、反射波の路面への入射角がブリュースター角近傍になるように搬送波の放射範囲を限定すると、例えば路面材質がコンクリートの場合は路面に対して２０度程度になるため、かなり斜めからの放射となる。移動体として車両を考え、搬送波ビームを移動する車両の前方もしくは後方から照射することを考えたた場合、例えば高速道路などにおいて車間距離が十分ある場合はシャドウイングは発生しないが車間距離が詰まると、シャドウイングの問題も生じてくる。このシャドウイングが発生している状態では、垂直偏波の直接波は遮蔽され、また反射波はブリュースター角近傍で反射するので反射率が０に近くなり、垂直波だけ用いていると通信ができなくなる。
【００１４】
その対処として、請求項２に示すように水平偏波も併用することが考えられる。つまり、搬送波の偏波としてさらに水平偏波も用い、垂直偏波及び水平偏波を用いて同じ内容の無線信号を送信する。シャドウイングが発生した場合には、水平偏波の直接波も当然ながら遮蔽されることとなるが、反射波の方は届く可能性がある。そして、この場合は直接波は届かないので両者による干渉の問題も生じない。したがって、全く通信ができなくなる状態を防止し易くなる。もちろん、シャドウイングが発生しない場合には水平偏波の直接波と反射波による干渉は生じているので、垂直偏波を用いて伝送された無線信号の方を採用する。したがって、端末局側の受信アンテナを偏波ダイバーシティアンテナとし、垂直偏波を用いて伝送する無線信号が水平偏波を用いて伝送する無線信号に対して良好に受信できている場合には、その垂直偏波によって受信した無線信号を採用する。この「良好に受信できているか否か」は、例えば受信電力レベルなどで比較すればよい。そして、垂直偏波を用いて伝送する無線信号が水平偏波を用いて伝送する無線信号に対して良好に受信できない場合に限り、水平偏波によって受信した無線信号を採用すればよい。
【００１５】
一方、搬送波ビームを移動体に対してどの方向から放射するかについては、移動体の移動方向に対して前方あるいは後方から（請求項３）、移動体の側方から（請求項４）、移動体の斜め方向から（請求項５）が考えられる。この放射方向を工夫することでシャドウイングの問題を解決することも可能である。つまり、移動体の前方あるいは後方から搬送波を放射する場合には特にシャドウイングの問題を考える必要があるが、請求項４のように移動体の側方から搬送波を放射すると、他の移動体によるシャドウイングが生じないようにすることが容易に実現できる。例えば移動体が車両であり複数車線の道路を想定すると、左右端の車線に対して通信エリアを形成すれば、他車両によるシャドウイングは生じない。そのため、垂直偏波のみを用いた形態での実施がし易くなるのである。また、このように移動体の側方から放射することで、通信エリア内における反射波の路面への入射角が、ブリュースター角近傍になる度合いが相対的に向上すること考えられるため、直接波と反射波との干渉を低減するという観点でも好ましい。
【００１６】
一方、上述の前方あるいは後方からの放射と、側方からの放射の特徴を合わせ持つようにした「斜め方向からの放射」を採用した場合には、次のような効果がある。つまり、前方あるいは後方からの放射の場合には、上述したようにシャドウイングの対策が必要となり、側方からの放射の場合には、路面での反射角をブリュースター角近傍とするために比較的広い路側帯を必要とする。そこで、斜め方向から放射することによって、前方あるいは後方から放射する場合に対してはシャドウイングの問題を低減でき、側方から放射する場合に対しては、より狭い路側帯で良い、というメリットを併有できる。
【００１７】
なお、端末局は基地局からの無線信号を受信するためのアンテナを有することとなるが、その端末局のアンテナを、移動体の外部且つ移動体の最高位置付近に配置すれば（請求項８）、シャドウイングの可能性を比較的小さくできる。一方、端末局のアンテナを移動体の内部に配置することも考えられる（請求項９）。移動体が車両である場合には、車両の有するウインドシールドの、ワイパーによって水滴を排除可能な部分を介して、基地局からの無線信号を受信可能な位置に配置に配置することが考えられる（請求項１０）。例えばダッシュボード上などに配置すれば、フロントウインドシールドを介して無線信号を受信することとなるが、ワイパーによって水滴を排除できる部分を介して無線信号を受信できれば、水滴による信号の減衰を防止できるからである。
【００１８】
なお、以上の説明は無線通信システムとして実現した場合について説明したが、基地局という単位で発明を捉えることもできる。例えば請求項１１に示す基地局は、端末局を搭載した移動体の移動経路に沿って所定の間隔にて配置され、端末局へ無線信号を送る際の搬送波の放射範囲を絞ることで形成した限られた通信エリアに進入した端末局との間で無線通信を行う基地局であって、搬送波の偏波として垂直偏波を用いると共に、搬送波のビームが前記移動経路の路面によって反射して端末局へ到達する場合の路面への入射角がブリュースター角近傍となるよう、通信エリアを設定したものであり、請求項１に示したシステムに好適に用いることができる。同様に、請求項１２〜１７に示す基地局は、請求項２〜７に示したシステムに好適に用いることのできるものである。これら基地局としての効果は、上述したシステムにおける場合と基本的に同様であるので、繰り返さない。
【００１９】
また、請求項１１の基地局とセットで用いる場合の端末局、つまり請求項１のシステムに好適に用いられる端末局としては、請求項１８に示すものが挙げられる。一方、請求項１２の基地局とセットで用いる場合の端末局、つまり請求項２のシステムに好適に用いられる端末局としては、請求項１９に示すものが挙げられる。つまり、この場合には、基地局から前記垂直偏波及び水平偏波を用いた無線信号が送信されるため、垂直偏波を用いて伝送する無線信号が水平偏波を用いて伝送する無線信号に対して良好に受信できている場合には、その垂直偏波によって受信した無線信号を採用し、そうでなければ、水平偏波によって受信した無線信号を採用すればよい。これによって、シャドウイングによって垂直偏波を受信できない場合であっても、水平偏波の反射波によって通信が可能となる。
【００２０】
また、請求項８〜１０のシステムに好適に用いられる端末局としては、請求項２０〜２２に示すものが挙げられる。これらの効果については、上述しているので繰り返さない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された実施例について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施例に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
【００２２】
図１は、上述した発明が適用された路車間通信システムの概略構成を表す説明図である。
図１（ａ）に示すように、本システムは、道路に沿って所定の間隔で配置された基地局Ｋと、道路を走行する車両に搭載された端末局Ｔとから成る。
【００２３】
この内、端末局Ｔは、図１（ｂ）に示すように、車両の上部に設置されたアンテナ（端末局アンテナ）ＡＴｔと、その端末局アンテナＡＴｔを介して無線通信を行う端末局本体１とを備えている。
一方、基地局Ｋは、図１（ａ）に示すように、道路上方に設けられたアンテナ（基地局アンテナ）ＡＴｋと、その基地局アンテナＡＴｋを介して無線送受を行う基地局本体１０とを備えている。この基地局本体１０は、光ファイバを介して制御局Ｓと接続されている。この制御局Ｓと基地局Ｋとの関係については後述する。
【００２４】
そして基地局Ｋは、基地局アンテナＡＴｋから搬送波ビームを放射して所定の通信エリアを形成し、その通信エリア内に進入した端末局Ｔとの間で無線通信を行う。つまり、車両に搭載された端末局Ｔが車両の移動に伴って間欠的に通信エリアに入出し、その通信エリアに滞在中の端末局Ｔが基地局Ｋとの間でデータ通信を行う。ここで、基地局Ｋによる通信エリアについては、次の２つの条件を満たすように設定されている。
【００２５】
［条件▲１▼］…同時に複数の端末局Ｔが存在し得ない大きさである。具体的には、端末局Ｔを搭載した車両が高々一台入れる程度のサイズのエリア（パーソナルエリアと称す。）である。
［条件▲２▼］…通信エリア同士がオーバーラップしないよう構成されている。
【００２６】
このような２条件を満たすように設定された通信エリアにて、端末局Ｔと基地局Ｋとが通信する。これをスポットアクセス方式の通信と呼ぶこととする。このスポットアクセス方式にて通信することで、次のような効果が発揮される。
まず、上述した条件▲１▼によって通信エリア内で時間分割や周波数分割等の多元アクセスを施す必要が無くなる。このため一つの端末局Ｔに対して一つの通信エリアに与えられた全帯域と全通信時間を与えることができ高速通信が可能となる。また、条件▲２▼によって全ての通信エリアが同一の周波数帯域を使用することができ、一つのサービスに与えられた全周波数帯域を全ての通信エリアで使用することができる。このため各ユーザー端末はサービスに与えられた全周波数帯域を使用することができより高速な通信が可能となる。
【００２７】
以上の説明は概念的であったので、通信エリアの大きさや形成方法、搬送波周波数などについてさらに具体的に説明する。
（１）まず、条件▲１▼を満たす通信エリアの具体的な大きさに関して検討する。路車間通信の対象とする車両は大型トラックから普通車、軽自動車まで様々である。しかし通信エリアの大きさが、普通車、軽自動車に対して上記条件▲１▼を満たすならば、それより大きな車両に対しては必ず条件▲１▼は満たされるため、普通車、軽自動車に対して検討する。まず、現実的に存在する車の種類とそのサイズを勘案すると、車両進行方向の長さは４ｍ程度であることが分かり、通信エリアの車両進行方向の長さを４ｍ程度とすると、走行中はもちろん渋滞中でも通信エリア内に２台以上の車両は入らず、同時に複数の端末局Ｔが通信エリア内には存在しないと考えられる。また、車両幅方向の長さは２ｍ程度であることがわかる。しかし車両が必ずしも車線中央を走行するとは限らないことから通信エリアの車両幅方向の長さは幅員程度（３．５ｍ）が望ましいと考える。ただし、隣接車線にまで広がると干渉の原因となることから幅員から両側に1割程度の余裕を持たせて３ｍ程度が望ましいと考える。したがって、通信エリアのサイズを縦（道路の長さ方向）４ｍ×横（道路幅方向）３ｍとする。
【００２８】
なお、ここでいう４ｍ×３．５ｍは、車両上部に取り付けられた端末局アンテナＡＴｔの位置においてそのサイズになるように設定されている。したがって、上述の車サイズ例からすれば、道路上１．５ｍ近辺で上記通信エリアのサイズが確保できるように設定することとなる。
【００２９】
また、通信エリアの形状（ここでは断面形状を意味する）に関しては、略楕円形状が形成し易いが、通信対象が車両であるため、長方形状にすると次の利点が得られる。つまり、端末局アンテナＡＴｔが縦方向の４ｍ分に存在する時間が、車両の車線内の走行位置に関係なく同じだけ確保できることとなる。したがって、図１（ａ）での概念説明では略楕円形状となっているが、実際には略長方形状の断面となるようなビームを放射することが望ましい。
【００３０】
なお、通信エリアの横幅３ｍというのは、隣接車線における通信エリアとの干渉を考慮したものであるが、複数車線があるといっても、それら複数車線間に何も介在せずに単に隣接する場合と、分離帯のようなものがあり車線同士が直接的には接していない場合もあるため、それらの違いを考慮してもよい。また、複数車線が直接隣接している場合であっても、通信エリア同士が道路幅方向に隣接しないように相互に位置をずらせば、例えば一の通信エリアに存在する移動体によって搬送波が散乱したとしても、他の通信エリアに与える影響がないか、あるいは少ないと考えられ、車線幅一杯の３．５ｍであってもよい。これらについては本願出願人による特願２０００−７２３８７号において詳しく記載したので、必要ならばそちらを参照されたい。
【００３１】
（２）次に、搬送波周波数について考える。一般に、搬送波周波数を高くするとビームの指向性が高くなり絞りやすい。従って上記のようなパーソナル通信エリアを形成する場合は搬送波周波数は高いほうが望ましい。また、条件▲２▼を満たすようにする場合、周波数がマイクロ波程度に低いと、路面、車両による回折、散乱で干渉が生じると考える。そこで指向性が十分高く、かつ大気中での減衰が大きいミリ波を用いることが望ましい。
【００３２】
（３）続いて、アンテナ位置及び搬送波ビームの形成方向について検討する。従来技術の問題点として挙げたように、円偏波を用いた搬送波の場合には、送受信アンテナの量産時にその品質を保証することが難しい。特に、ミリ波のような高周波を用いる場合にはアンテナサイズが非常に小さくなり、最適調整の困難さはさらに厳しくなると考えられる。そこで、本実施例では、このような量産性に劣る円偏波ではなく調整の容易な直線偏波を用いることにする。但し、直線偏波の場合には、円偏波では問題にならなかった反射波との干渉という問題がある。そこで次のようにしてこの問題を解決する。
【００３３】
基地局アンテナＡＴｋから放射される搬送波ビームは、端末局Ｔを搭載した車両が高々一台入れる程度のサイズのパーソナルエリアになるよう絞られているとは言え、それなりの広がりを持ったビームである。そのため、図１（ｂ）に示すように、基地局アンテナＡＴｋから搬送波ビームが放射された場合、端末局アンテナＡＴｔに直接到来する「直接波」と、路面に反射したのちに端末局アンテナＡＴｔに直接到来する「反射波」とが存在する。
【００３４】
本実施例では直線偏波の内の垂直偏波を用いる。つまり、直接波で言えば、電波ベクトルＥＶ₁が入射面に対して平行（図１（ｂ）では紙面に平行）であり、磁場ベクトルＨＶ₁が入射面に対して垂直（図１（ｂ）では紙面の裏側方向に垂直）となり、それらによって直接波の進行方向であるポインティングベクトルＰＶ₁が定まる。同様に、反射波についても、電波ベクトルＥＶ₂及び磁場ベクトルＨＶ₂によって反射波の進行方向であるポインティングベクトルＰＶ₂が定まる。
【００３５】
ここで、反射波の路面に対する入射角θに関して検討する。基地局アンテナＡＴｋの高さｈ₁ ＝１０ｍ、端末局アンテナＡＴｔの高さｈ₂ ＝１．５ｍとすると、車両が移動することによってそれらアンテナ間距離が変化するが、そのアンテナ間距離に応じて反射波の路面への入射角θも変化する。その様子を図２（ａ）に示した。なお、入射角θは、路面の法線に対して反射波がなす角である。
【００３６】
垂直偏波に特徴的な性質として、反射係数が小さくなる特定の角度として、ブリュースター（Brewster）角が存在することが挙げられる。路面への入射角θが、２つの媒質の屈折率（この場合は空気の屈折率ｎ₁道路を構成する材質の屈折率ｎ₂）を用いてtan^-1 （ｎ₂／ｎ₁）となる場合、その角度をブリュースター角と呼ぶ。空気の屈折率ｎ₁の実部は１、虚部は０である。そして、道路を構成する材質の屈折率ｎ₂の実部を２．６、虚部を０とした場合に、垂直偏波の路面による反射係数がどのように変化するかを図２（ｂ）に示した。この図からも分かるように、入射角θが７０度付近で反射係数が０になっていることが分かる。この反射係数が０になる入射角がブリュースター角である。さらに、図３（ａ）には、反射係数の変化と、端末局１側での受信電力の状態を対応して示した。受信電力の変動の大きさが直接波と反射波の干渉の程度を示すこととなるが、反射係数が０の場合に干渉が生じておらず、良好な受信状態が得られていることが分かる。なお、参考のために、同様の条件で水平偏波を用いた場合の干渉の程度を図３（ｂ）に示した。水平偏波の場合には反射係数が０になることはなく、全般的に干渉度合いが激しいことが分かる。
【００３７】
このような点を考慮して、本実施例では、基地局アンテナＡＴｋから放射された搬送波ビームが路面によって反射して端末局アンテナＡＴｔへ到達する場合の路面への入射角θがブリュースター（Brewster）角近傍となるよう、通信エリアを設定した。具体的には、基地局アンテナＡＴｋの高さｈ₁ 及び端末局アンテナＡＴｔの高さｈ₂ を考慮しながら、上述の条件を満たすように搬送波ビームの放射方向を設定する。例えば、搬送波の主ビーム（直接波）の放射方向がブリュースター角になるようにする。このようにすれば、ビームの端部においてもブリュースター角近傍になるからである。もちろん、ビームの端部の放射方向がブリュースター角になるようにすることも可能である。
【００３８】
なお、路面が平坦である場合には、反射波の路面への入射角がブリュースター角となる状態は特定の反射ポイントでしか生じない。それに対して通信エリアはある程度の広さを持っており、特定の反射ポイント以外で反射した場合にはブリュースター角から外れることとなる。しかし、図３（ａ）からも分かるように、ブリュースター角近傍であっても反射係数は非常に小さな値になっており、干渉度合いも小さくなっている。したがって、本実施例で想定している４ｍ程度の範囲であれば、全体的に干渉度合いの小さく、良好な通信が実現できる。
【００３９】
そして、このようなことができるのも、上記（１）で説明したように、通信エリアとしてパーソナルエリアを前提としているからである。つまり、限られた通信エリアにのみ搬送波ビームを放射できればよいため、反射波の路面への入射角がブリュースター角近傍に限定されるよう搬送波ビームの方向を設定しても、何ら問題なく実現できるのである。
【００４０】
なお、通信エリアに端末局アンテナＡＴｔが入った場合において、搬送波ビームの反射波の路面への入射角がブリュースター角近傍であればよいので、この条件が成立すれば、基本的にはその放射方向はどこからでもよい。つまり、図１にでは、道路幅方向に関しては車線の中央付近に端末局アンテナＡＴｔが位置している。そのため、搬送波ビームは車両前方の斜め上方から放射されるようになっている。逆に、車両後方の斜め上方から放射されるようにしてもよい。
【００４１】
また、図４（ａ）に示すように、道路幅方向に見た場合にも進行方向斜め前方から搬送波ビームが放射されるようにしてもよい。つまり、図４（ａ）の場合には、車両前方の左斜め上方から搬送波ビームが放射される。もちろん、車両前方の右斜め上方からでもよいし、車両後方の左右いずれかの斜め上方からであってもよい。さらには、図４（ｂ）に示すように、道路幅方向、つまり車両側方の斜め上方から搬送波ビームが放射されるようにしてもよい。
【００４２】
そして、このように車両側方から放射する場合には、基地局アンテナＡＴｋの下方を車両が走行しないので、基地局アンテナＡＴｋの高さを低くしても良い。つまり、図１（ｂ）に例示した基地局アンテナＡＴｋの高さｈ₁ ＝１０ｍ、端末局アンテナＡＴｔの高さｈ₂ ＝１．５ｍであったが、例えば図４（ｃ）に示すように、基地局アンテナＡＴｋの高さｈ₁ を例えば４〜５ｍ程度に低くしても特に問題ない。このようにすれば、アンテナ間距離は短くなる。
【００４３】
（４）また本システムは、スポットアクセス通信方式でありながら、セルラー方式のような連続アクセス方式よりも高速通信（大容量通信）を実現できるようにすることもできる。通信エリアの間隔を短くすれば当然ながら連続アクセス方式よりも高速通信できるのであるが、基地局Ｋの設置密度を高くすればインフラコストが高くなる。したがって、通信エリアの間隔がどの程度まで大きくなっても連続アクセス方式に対して有利であるかを数値計算によって検証することで、連続アクセス方式よりも高速通信（大容量通信）が可能な通信エリアの間隔を知ることができる。この検証については、特願２０００−７２３８７号において詳細に記載したので繰り返さないが、ある現実的な条件を設定して計算を実行した結果、スポットアクセス方式は連続アクセス方式に対して５０倍の伝送速度を持つことが判った。しかしスポットアクセス方式には連続アクセス方式には無い通信不可能区間が存在するため、上述した先願においては、通信可能区間（即ち通信エリア）の長さに対する通信不可能区間の長さによって変化する平均伝送を計算し、スポットアクセス方式が連続アクセス方式に対して高い伝送速度を維持できる条件を導いた。その結果、端末局アンテナＡＴｔが通信エリア内に滞在している時間のうち、回線オン・オフ等の制御に要する時間を考慮し、所望のデータ伝送に使用できる時間を５割とした場合、基地局間隔を１０〜２０［ｍ］とし、基地局アンテナ−端末局アンテナ間距離を１０ｍ程度としなければ、スポットアクセス方式と同等の余裕がないと考え、インフラコストの観点からもスポットアクセス方式が連続アクセス方式に対して優れていると考える。
【００４４】
ところで、本システムは、上述したように、端末局Ｔが車両の移動に伴って間欠的に通信エリアに入出し、その通信エリアに滞在中に基地局Ｋとの間でデータ通信を行う。このようなスポットアクセス方式の通信の場合には、やりとりすべきデータが一つの通信エリア滞在時間内では伝送不可能な程度に大きいことも想定される。その場合には、複数の基地局Ｋから分割伝送すればよい。そして、このようなデータの分割伝送を前提とする場合には、上述したように、連続アクセス方式に対する優位性を持てる通信エリア密度を確保しながら極力通信エリア間を大きくすることに加え、以下に示す光電波融合技術を導入することがインフラコスト削減に寄与すると考える。この光電波融合技術は基地局Ｋを「電波の噴出し口」とし、複数の基地局Ｋの制御を１台の制御局Ｓが受け持つためコスト的に有利である。光電波融合技術には代表的な３つのパターンとして▲１▼高周波信号を光伝送、▲２▼中間周波信号を光伝送、▲３▼ベースバンド信号を光伝送がある。そして、上り・下りを同じパターンで実現してもよいし、異なるパターンで実現してもよい。▲１▼〜▲３▼のパターンに対応する概略構成及び上り・下り方向の流れの概略については、本願出願人による特願２０００−７２３８７号において記載したので、必要ならば、そちらを参照されたい。
【００４５】
［その他］
（１）上記実施例においては、ブリュースター角において反射係数が０になるという垂直偏波固有の特徴を生かすために、搬送波として垂直偏波を用いることとした。但し、ブリュースター角近傍に放射範囲を限定すると、上述の具体例ではθが７０度程度、路面を基準とすれば２０度程度になるため、かなり低い位置から放射されることととなる。例えば高速道路などにおいて車間距離が十分ある場合は他の車両によるシャドウイングは発生しないが、車間距離が詰まるとシャドウイングの問題も生じてくる。このシャドウイングが発生している状態では、垂直偏波の直接波は遮蔽され、また反射波はブリュースター角近傍で反射するので反射率が０に近くなり、垂直波だけ用いていると通信ができなくなる。
【００４６】
そこで、搬送波の偏波として垂直偏波及び水平偏波を用い、両偏波を用いて同じ内容の無線信号を送信することが考えられる。シャドウイングが発生している場合は水平偏波の直接波も当然ながら遮蔽されるが、その反射波は届く可能性がある。そして、この場合は水平偏波の直接波は届かないので両者による干渉の問題も生じない。もちろん、シャドウイングが発生しない場合には水平偏波の直接波と反射波による干渉は生じているので、垂直偏波を採用する。したがって、端末局アンテナＡＴｔをダイバーシティアンテナとし、端末局本体１は、垂直偏波を受信できる場合はそちらを採用し、垂直偏波が受信できない場合に限り水平偏波を採用する構成とすればよい。
【００４７】
（２）また、搬送波ビームを車両に対してどの方向から放射するかを工夫することでシャドウイングの問題を解決することもできる。つまり、図４（ａ）を参照して説明したように、道路幅方向に見て進行方向斜め前方から搬送波ビームを放射すれば、他車両によるシャドウイングが生じる可能性が低くなる。さらに、図４（ｂ）を参照して説明したように、道路幅方向、つまり車両側方の斜め上方から搬送波ビームを放射すれば、より可能性が低くなる。但し、その場合には、車両が走行している車線を基地局アンテナＡＴｋに最も近い車線とすることが前提である。その場合は、基地局アンテナＡＴｋと端末局アンテナＡＴｔとの間に他の車両が存在しないと考えられるからである。そして、この手法を採用すれば、上述した水平偏波の併用は不要である。
【００４８】
なお、「斜め方向からの放射」は、前方あるいは後方からの放射と、側方からの放射の特徴を合わせ持つため、次の点で有利である。つまり、前方あるいは後方からの放射の場合には、上述したようにシャドウイングの対策が必要となる。一方、側方からの放射の場合には、路面での反射角をブリュースター角近傍とするために比較的広い路側帯を必要とする。そこで、斜め方向から放射することによって、前方あるいは後方から放射する場合に対してはシャドウイングの問題を低減でき、側方から放射する場合に対しては、より狭い路側帯で良い、というメリットを併有できる。
【００４９】
ところで、道路幅方向に放射してしまうと、搬送波ビームが車両の前後方向に対して対称に形成されてしまい、変調方式としてＰＳＫを用いている場合はドップラーシフトによる悪影響が生じる。つまり、端末局アンテナＡＴｔが基地局アンテナＡＴｋの真横を通過する前後で搬送周波数が不連続に変化する。したがって、車両側方から放射するといっても、道路幅方向に放射するのではなく、斜め前方あるいは後方から放射することが好ましい。但し、これはＰＳＫ変調方式を採用した場合であり、ドップラーシフトによる悪影響を比較的受けにくいＡＳＫ、ＦＳＫ等の変調方式を採用した場合には、道路幅方向に放射してもよい。
【００５０】
また、このように道路幅方向へ放射することは、次の点でも有利に働く。つまり、道路の長さ方向に放射する場合に比べて、通信エリア内における反射波の路面への入射角がブリュースター角近傍になる度合いが、相対的に向上すると考えられる。なぜならば、道路の長さ方向からビームを放射した場合（図１（ｂ））、入射面における基地局アンテナＡＴｋと端末局アンテナＡＴｔとの位置関係が、車両の進行によって変化する。このため、路面からの反射波の入射角がブリュースター角近傍で変化する。しかし、側方から放射した場合（図４（ｂ））、車両の進行による入射面における基地局アンテナＡＴｋと端末局アンテナＡＴｔとの位置関係の変化が、図１（ｂ）の場合に対して小さい。このため反射波の入射角がブリュースター角近傍で保持される。そのため、直接波と反射波との干渉をより低減できる。
【００５１】
（３）上記実施例では、端末局アンテナＡＴｔを、車両の上部に設置した。これは、車両の外部且つ車両の最高位置付近に配置するという思想であり、このようにすれば、シャドウイングの可能性を比較的小さくできる。一方、端末局アンテナＡＴｔを車両内部に配置してもよい。その場合は、例えばダッシュボード上などに配置することが考えられる。この際、ウインドシールドの、ワイパーによって水滴を排除可能な部分を介して、基地局Ｋからの無線信号を受信可能な位置に配置に配置することが好ましい。このようにすれば、ウインドシールドを介して無線信号を受信することとなるが、ワイパーによって水滴を排除できる部分を介して無線信号を受信できるため、水滴による信号の減衰を防止できるからである。
【００５２】
（４）上記実施例では、無線通信システムの一例として路車間通信システムを挙げ、移動体の例として車両、移動経路の例として道路を想定して説明した。しかし、車両以外の移動体であっても、車両に対する道路や車線と同じような役割を果たすものが存在すれば、同様に本発明システムへの適用は可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は実施例の路車間通信システムの概要説明図、（ｂ）は搬送波の放射方向などの説明図である。
【図２】（ａ）はアンテナ間距離と反射波の路面に対する入射角の関係を示す説明図であり、（ｂ）は垂直偏波の路面への入射角と反射係数の関係を示す説明図である。
【図３】（ａ）は垂直偏波を用いた場合のアンテナ間距離と受信電力及び反射係数の関係を示す説明図であり、（ｂ）は水平偏波を用いた場合のアンテナ間距離と受信電力及び反射係数の関係を示す説明図である。
【図４】搬送波ビームの放射方向のバリエーションの説明図である。
【図５】円偏波の励振手法の説明図である。
【符号の説明】
Ｋ…基地局
Ｓ…制御局
Ｔ…端末局
ＡＴｋ…基地局アンテナ
ＡＴｔ…端末局アンテナ
１…端末局本体
１０…基地局本体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radio communication technology capable of data transmission between a terminal station mounted on a moving body and a base station installed along a moving path of the moving body, for example, between roads and vehicles.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a highway non-stop toll collection system (ETC), a 5.8 GHz band carrier wave is used for transmission and reception of radio signals between a base station and a terminal station. Adopting waves. Circular polarization is a polarization in which the phase difference between the x-axis component Ex and the y-axis component Ey of the electric field vector is π / 2 when the traveling direction of the electromagnetic wave is the z-axis positive side of the xyz orthogonal coordinates. , The electric field vector E = Ex + Ey is an electromagnetic wave propagating while turning so as to draw a circle. Here, the phase of Ex is ψx, the phase of Ey is ψy, and the phase difference δ = ψy−ψx is defined. When δ = −π / 2, when the tip of the electric field vector E is observed, the tip of E turns in the right-handed direction, so this polarization is called right-handed circular polarization (or right-handed circular polarization). Conversely, the polarization when δ = π / 2 is referred to as left circular polarization (or left circular polarization).
[0003]
Propagation on high-frequency roads is in good agreement with the two-wave model. That is, as shown in FIG. 1B, the carrier wave that arrives at the terminal station antenna ATt is an interference wave of two waves, a wave that directly arrives from the base station antenna ATk and a wave that reflects on the road surface. When linearly polarized waves are used, intense interference occurs due to these two waves, which becomes a problem. FIG. 3B shows a specific example of the degree of interference of two waves when horizontal polarization (Swave) is used, but it can be seen that intense interference occurs.
[0004]
On the other hand, the problem of interference does not occur in the case of circular polarization. This is because the reversal phenomenon of the turning direction during reflection occurs as a property of circular polarization. In other words, if the polarization of the carrier wave radiated from the base station antenna is right circular polarization, the direction of rotation is changed to the left circular polarization after reflection, and conversely, the polarization of the radiated carrier wave is left circular polarization. If there is, change the turning direction to right circular polarization after reflection. Since the right and left circular polarizations do not interfere with each other, there is no interference problem when using circular polarization, and this circular polarization is often used in systems such as ETC. is there.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when transmitting and receiving this circularly polarized wave, the following problems arise compared to the case of using linearly polarized wave. For example, when it is considered to form an antenna that transmits and receives circularly polarized waves with a small patch antenna (see FIG. 5) suitable for road-to-vehicle communication, it is very difficult to optimally adjust the structure even if it is simple. It became clear from experience. For example, in the case of FIG. 5A, the angle formed with respect to the center of the circular patch of the feeding probe may be 90 °, and a phase difference of 90 ° may be given to each probe. However, the optimum adjustment is difficult. In addition, there is a method called a degenerate separation method in which a single feed point is used to excite circularly polarized waves. For example, when a rectangular patch antenna having long and short sides of a and b as shown in FIG. 5B is used, it corresponds to the lengths a and b of each side. Two resonance frequencies f ₁ , F ₂ There is. Therefore, circularly polarized waves are radiated when excited on the diagonal of the patch so that both sides resonate at a frequency fc near the center of the two frequencies. It is difficult to optimally adjust the position of the feeding point.
[0006]
Thus, when using circularly polarized waves, it is difficult to guarantee the quality during mass production. In particular, when a high frequency wave such as a millimeter wave is used as a carrier wave for road-to-vehicle communication in the future, the antenna size will be very small, and the difficulty of optimal adjustment will be even more severe.
[0007]
Accordingly, it is an object of the present invention to realize wireless communication that uses linearly polarized waves that do not require optimal adjustment such as circularly polarized waves and that solves the above-described problem of interference with reflected waves.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the wireless communication system of claim 1 made to achieve the above object, the vertical polarization is used as the polarization of the carrier wave when the radio signal is transmitted from the base station to the terminal station, and the beam of the carrier wave is a moving path. The communication area is set so that the incident angle to the road surface when reflected by the road surface and reaching the terminal station is in the vicinity of the Brewster angle. When vertically polarized light is incident on the road surface at the Brewster angle, the reflectivity is theoretically 0. Also, when the vertical polarization is incident on the road surface near the Brewster angle, the reflectivity is close to 0. Therefore, the influence of the reflected wave by the road surface of the radio signal transmitted from the base station is reduced, and the interference between the direct wave and the reflected wave is reduced.
[0009]
In the present invention, the carrier wave only needs to be sent to a limited communication area, and thus can be realized even when the incident angle of the carrier wave on the road surface is limited to the vicinity of the Brewster angle. In other words, cellular communication such as PDC has already been realized as a wireless communication technique in the mobile communication field. In this PDC, however, a service area is divided into a number of macro cells, and a wireless base station is installed at the center of each cell. Since it was adopted, it was impossible to limit the formation of a carrier beam so that the incident angle of the reflected wave on the road surface was close to the Brewster angle. On the other hand, the present invention can adopt the technical idea that “the incident angle is limited to the vicinity of the Brewster angle” by assuming a so-called spot cell system.
[0010]
In addition, a limited communication area is formed by narrowing down the radiation range of the carrier wave. As this communication area, for example, as shown in claim 6, a communication area by each base station can be simultaneously connected to a plurality of terminal stations. It is considered that the communication area does not overlap with each other. In this way, a single communication area does not have multiple terminal stations at the same time, and there is no need to perform multiple access such as time division or frequency division within the communication area. Since the entire bandwidth and the total communication time given to one communication area can be given, high-speed communication is possible. Further, since the communication areas do not overlap each other, the entire frequency band given to the present system can be used in all communication areas, and high-speed communication is possible.
[0011]
In addition, as shown in claim 7, this communication area must satisfy the condition that “a plurality of terminal stations cannot exist at the same time” and be “the maximum size that can be taken”. Is preferred. Since the condition described in claim 6 defines the upper limit of the size of the communication area, if it is smaller than that, the effect of “no need for multiple access” can be obtained. However, for the purpose of realizing high-speed communication (large capacity communication), the larger the communication area, the better the antenna gain is the same. Therefore, if the maximum possible communication area is set while satisfying the condition that a plurality of terminal stations cannot exist at the same time, the time during which the mobile object exists in the communication area becomes as long as possible. In other words, if the time during which one terminal station mentioned above can occupy the entire frequency band is made as long as possible, it is further advantageous in terms of realizing high-speed communication.
[0012]
With regard to this “maximum size that can be taken”, for example, assuming road-to-vehicle communication, it is conceivable to secure an area of “capacity of one car”. Specifically, it is a size such as 4 m × 3 m, which is a value approximately close to the vehicle length and the vehicle width. In addition, since it is a precondition that “a plurality of terminal stations cannot exist simultaneously”, if a situation where the vehicle moves only at a predetermined speed or higher is assumed, for example, 10 m × Even an area such as 3 m or a larger area can be adopted. On the contrary, when the situation where the inter-vehicle distance becomes very short due to traffic jams or the like, the above-mentioned 4 m × 3 m should be adopted. The above 4 m × 3 m and the like are assumed to be a vehicle, particularly a passenger car, as a specific example of the moving body. For example, if the moving route can travel only a large vehicle, the area can naturally be increased.
[0013]
By the way, if the radiation range of the carrier wave is limited so that the incident angle of the reflected wave on the road surface is close to the Brewster angle, for example, when the road surface material is concrete, it becomes about 20 degrees with respect to the road surface. It becomes radiation. When considering a vehicle as a moving object and irradiating a carrier beam from the front or rear of a moving vehicle, for example, if there is a sufficient inter-vehicle distance on an expressway, shadowing does not occur, but the inter-vehicle distance is clogged The shadowing problem also arises. When this shadowing occurs, the direct wave of vertical polarization is shielded, and the reflected wave is reflected near the Brewster angle, so the reflectivity is close to 0. become unable.
[0014]
As a countermeasure, it is conceivable to use a horizontally polarized wave as shown in claim 2. That is, horizontal polarization is also used as the polarization of the carrier wave, and wireless signals having the same content are transmitted using vertical polarization and horizontal polarization. When shadowing occurs, the horizontally polarized direct wave is naturally shielded, but the reflected wave may reach. In this case, since the direct wave does not reach, the problem of interference between the two does not occur. Therefore, it becomes easy to prevent a state where communication cannot be performed at all. Of course, when shadowing does not occur, there is interference between the directly polarized wave and the reflected wave of the horizontally polarized wave, so the radio signal transmitted using the vertically polarized wave is employed. Therefore, if the receiving antenna on the terminal station side is a polarization diversity antenna and a radio signal transmitted using vertical polarization is received well with respect to a radio signal transmitted using horizontal polarization, A radio signal received by vertical polarization is adopted. What is necessary is just to compare this "whether it can be received favorably", for example by a received power level. Then, only when a radio signal transmitted using vertical polarization cannot be satisfactorily received with respect to a radio signal transmitted using horizontal polarization, a radio signal received using horizontal polarization may be employed.
[0015]
On the other hand, from which direction the carrier beam is radiated with respect to the moving body, the moving body moves from the front or the rear (Claim 3) and from the side of the moving body (Claim 4). (Claim 5) can be considered from the oblique direction of the body. It is also possible to solve the shadowing problem by devising this radiation direction. That is, it is necessary to consider the problem of shadowing particularly when the carrier wave is emitted from the front or rear of the mobile body. However, if the carrier wave is emitted from the side of the mobile body as in claim 4, it is caused by another mobile body. It can be easily realized that shadowing does not occur. For example, assuming that the moving body is a vehicle and a road having a plurality of lanes, shadowing by other vehicles does not occur if a communication area is formed for the left and right lanes. Therefore, it becomes easy to implement in a form using only vertical polarization. In addition, by radiating from the side of the moving body in this way, it is considered that the incident angle of the reflected wave in the communication area to the road surface is relatively improved, so that the direct wave This is also preferable from the viewpoint of reducing interference between the reflected wave and the reflected wave.
[0016]
On the other hand, when “radiation from an oblique direction”, which has the characteristics of the above-mentioned radiation from the front or rear and the radiation from the side, is employed, the following effects are obtained. In other words, in the case of radiation from the front or rear, it is necessary to take countermeasures for shadowing as described above, and in the case of radiation from the side, the reflection angle on the road surface is set to be close to the Brewster angle. A wide roadside belt is required. Therefore, by radiating from an oblique direction, the problem of shadowing can be reduced when radiating from the front or the rear, and a narrower roadside band is sufficient for radiating from the side. Can be used together.
[0017]
The terminal station has an antenna for receiving a radio signal from the base station. If the antenna of the terminal station is arranged outside the mobile body and near the highest position of the mobile body (claim 8). ), The possibility of shadowing can be made relatively small. On the other hand, it is also conceivable to arrange the antenna of the terminal station inside the mobile body (claim 9). When the moving body is a vehicle, it may be arranged in a position where a radio signal from the base station can be received through a portion of the windshield of the vehicle through which a water droplet can be removed by a wiper ( Claim 10). For example, if it is placed on the dashboard or the like, a radio signal is received through the front windshield. However, if the radio signal can be received through a portion where water droplets can be removed by the wiper, signal attenuation due to water droplets can be prevented. Because.
[0018]
In addition, although the above description demonstrated the case where it implement | achieved as a radio | wireless communications system, invention can also be caught by the unit of a base station. For example, the base station described in claim 11 is formed at a predetermined interval along the moving path of the mobile body equipped with the terminal station, and is formed by narrowing the radiation range of the carrier wave when sending a radio signal to the terminal station A base station that performs wireless communication with a terminal station that has entered a limited communication area, and uses a vertically polarized wave as a polarized wave of a carrier wave, and a carrier beam reflected by the road surface of the moving path The communication area is set so that the incident angle on the road surface when reaching the station is in the vicinity of the Brewster angle, and can be suitably used in the system according to claim 1. Similarly, the base station shown in claims 12 to 17 can be suitably used in the system shown in claims 2 to 7. Since these base station effects are basically the same as in the above-described system, they will not be repeated.
[0019]
Further, as a terminal station used in combination with the base station of claim 11, that is, a terminal station suitably used for the system of claim 1, there is the one shown in claim 18. On the other hand, as a terminal station used in combination with the base station of claim 12, that is, a terminal station suitably used for the system of claim 2, there is the one shown in claim 19. That is, in this case, since a radio signal using the vertical polarization and the horizontal polarization is transmitted from the base station, a radio signal transmitted using the vertical polarization is a radio signal transmitted using the horizontal polarization. If the radio signal is received well, the radio signal received by the vertically polarized wave is used. Otherwise, the radio signal received by the horizontally polarized wave may be used. As a result, even when vertical polarization cannot be received by shadowing, communication is possible using a horizontally polarized reflected wave.
[0020]
Moreover, as a terminal station used suitably for the system of Claims 8-10, what is shown to Claims 20-22 is mentioned. Since these effects have been described above, they will not be repeated.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings. Needless to say, the embodiments of the present invention are not limited to the following examples, and can take various forms as long as they belong to the technical scope of the present invention.
[0022]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a road-vehicle communication system to which the above-described invention is applied.
As shown in FIG. 1A, the present system includes base stations K arranged at predetermined intervals along a road and terminal stations T mounted on a vehicle traveling on the road.
[0023]
Among these, the terminal station T, as shown in FIG. 1 (b), an antenna (terminal station antenna) ATt installed at the top of the vehicle, and a terminal station body 1 that performs wireless communication via the terminal station antenna ATt. And.
On the other hand, as shown in FIG. 1A, the base station K includes an antenna (base station antenna) ATk provided above the road and a base station body 10 that performs radio transmission / reception via the base station antenna ATk. I have. The base station main body 10 is connected to the control station S via an optical fiber. The relationship between the control station S and the base station K will be described later.
[0024]
The base station K then radiates a carrier beam from the base station antenna ATk to form a predetermined communication area, and performs wireless communication with the terminal station T that has entered the communication area. That is, the terminal station T mounted on the vehicle intermittently enters and exits the communication area as the vehicle moves, and the terminal station T staying in the communication area performs data communication with the base station K. Here, the communication area by the base station K is set so as to satisfy the following two conditions.
[0025]
[Condition (1)]... Is such that a plurality of terminal stations T cannot exist at the same time. Specifically, it is an area (referred to as a personal area) that is large enough to accommodate at least one vehicle equipped with the terminal station T.
[Condition (2)]... The communication areas are configured not to overlap each other.
[0026]
The terminal station T and the base station K communicate in a communication area set to satisfy these two conditions. This is called spot access communication. By communicating with this spot access method, the following effects are exhibited.
First, the above condition (1) eliminates the need for multiple access such as time division and frequency division within the communication area. For this reason, the entire bandwidth and the total communication time given to one communication area can be given to one terminal station T, and high-speed communication is possible. Also, according to the condition (2), all communication areas can use the same frequency band, and all frequency bands given to one service can be used in all communication areas. For this reason, each user terminal can use the entire frequency band given to the service, and higher-speed communication is possible.
[0027]
Since the above description is conceptual, the communication area size, formation method, carrier frequency, and the like will be described more specifically.
(1) First, the specific size of the communication area that satisfies the condition (1) is examined. The vehicles targeted for road-to-vehicle communication vary from large trucks to ordinary cars and light cars. However, if the size of the communication area satisfies the condition (1) for ordinary cars and light cars, the condition (1) is always satisfied for larger vehicles. Consider it. First, considering the types and sizes of vehicles that actually exist, it can be seen that the length in the vehicle traveling direction is about 4 m, and the length of the communication area in the vehicle traveling direction is about 4 m. Of course, it is considered that two or more vehicles do not enter the communication area even in a traffic jam, and a plurality of terminal stations T do not exist in the communication area at the same time. Moreover, it turns out that the length of a vehicle width direction is about 2 m. However, since the vehicle does not necessarily travel in the center of the lane, it is desirable that the length of the communication area in the vehicle width direction is about the width (3.5 m). However, if it spreads to the adjacent lane, it will cause interference, so we think that about 3m is desirable with a margin of about 10% on both sides from the width. Therefore, the size of the communication area is 4 m in the vertical direction (the road length direction) and 3 m in the horizontal direction (the road width direction).
[0028]
In addition, 4m x 3.5m here is set so that it may become the size in the position of the terminal station antenna ATt attached to the vehicle upper part. Therefore, according to the vehicle size example described above, the size of the communication area is set to be secured around 1.5 m on the road.
[0029]
Moreover, regarding the shape of the communication area (which means a cross-sectional shape here), a substantially elliptical shape can be easily formed. However, since the communication target is a vehicle, the following advantages can be obtained when the communication area is rectangular. In other words, the same amount of time that the terminal station antenna ATt exists for 4 m in the vertical direction can be secured regardless of the traveling position in the lane of the vehicle. Therefore, although it is substantially elliptical in the conceptual description in FIG. 1A, it is actually desirable to emit a beam having a substantially rectangular cross section.
[0030]
Note that the width of the communication area of 3 m is in consideration of interference with the communication area in adjacent lanes, but even if there are multiple lanes, they are simply adjacent without any intervening between the multiple lanes. In some cases, there may be a separation zone, and the lanes may not be in direct contact with each other. Also, even when multiple lanes are directly adjacent, if the communication areas are shifted from each other so that the communication areas are not adjacent to each other in the road width direction, the carrier wave is scattered by, for example, a mobile object existing in one communication area. However, it is considered that there is no or little influence on other communication areas, and the lane width may be 3.5 m. Since these were described in detail in Japanese Patent Application No. 2000-72387 by the applicant of the present application, refer to that if necessary.
[0031]
(2) Next, consider the carrier frequency. Generally, when the carrier frequency is increased, the directivity of the beam is increased and it is easy to stop. Therefore, when forming the personal communication area as described above, it is desirable that the carrier frequency is high. Further, when the condition (2) is satisfied, it is considered that interference occurs due to diffraction and scattering by the road surface and the vehicle if the frequency is as low as a microwave. Therefore, it is desirable to use millimeter waves that have sufficiently high directivity and large attenuation in the atmosphere.
[0032]
(3) Next, the antenna position and the direction of formation of the carrier beam are examined. As mentioned as a problem of the prior art, in the case of a carrier wave using circularly polarized waves, it is difficult to guarantee the quality of the transmission / reception antenna during mass production. In particular, when a high frequency such as a millimeter wave is used, the antenna size becomes very small, and it is considered that the difficulty of optimal adjustment becomes more severe. Therefore, in this embodiment, linear polarization that is easy to adjust is used instead of circular polarization that is inferior in mass productivity. However, in the case of linearly polarized waves, there is a problem of interference with reflected waves, which was not a problem with circularly polarized waves. Therefore, this problem is solved as follows.
[0033]
Although the carrier beam radiated from the base station antenna ATk is narrowed down to a personal area of a size that can accommodate at most one vehicle equipped with the terminal station T, it is a beam with a certain extent. . Therefore, as shown in FIG. 1 (b), when a carrier beam is radiated from the base station antenna ATk, a “direct wave” that directly arrives at the terminal station antenna ATt, and after being reflected on the road surface, There is a “reflected wave” that arrives directly.
[0034]
In this embodiment, vertical polarization of linear polarization is used. In other words, in terms of direct waves, the radio wave vector EV ₁ Is parallel to the incident surface (in FIG. 1B, parallel to the paper surface) and the magnetic field vector HV ₁ Is perpendicular to the incident surface (in FIG. 1 (b), perpendicular to the direction of the back side of the paper surface), and thereby the pointing vector PV which is the direct wave traveling direction. ₁ Is determined. Similarly, for the reflected wave, the radio wave vector EV ₂ And magnetic field vector HV ₂ Is a pointing vector PV which is the traveling direction of the reflected wave ₂ Is determined.
[0035]
Here, the incident angle θ of the reflected wave with respect to the road surface will be examined. Base station antenna ATk height h ₁ = 10 m, terminal station antenna ATt height h ₂ = 1.5 m, the distance between the antennas changes as the vehicle moves, but the incident angle θ of the reflected wave on the road surface also changes according to the distance between the antennas. This is shown in FIG. The incident angle θ is an angle formed by the reflected wave with respect to the normal line of the road surface.
[0036]
A characteristic characteristic of vertical polarization is that a Brewster angle exists as a specific angle at which the reflection coefficient becomes small. The incident angle θ to the road surface is the refractive index of the two media (in this case, the refractive index n of air ₁ Refractive index n of the material constituting the road ₂ ) Using tan ^-1 (N ₂ / N ₁ ), This angle is called the Brewster angle. Refractive index n of air ₁ The real part is 1 and the imaginary part is 0. The refractive index n of the material constituting the road ₂ FIG. 2B shows how the reflection coefficient of the vertically polarized road surface changes when the real part is 2.6 and the imaginary part is 0. As can be seen from this figure, the reflection coefficient is 0 when the incident angle θ is around 70 degrees. The incident angle at which this reflection coefficient becomes 0 is the Brewster angle. Further, FIG. 3A shows the change of the reflection coefficient and the state of received power on the terminal station 1 side in correspondence with each other. Although the magnitude of fluctuation in the received power indicates the degree of interference between the direct wave and the reflected wave, it can be seen that when the reflection coefficient is 0, no interference occurs and a good reception state is obtained. . For reference, FIG. 3B shows the degree of interference when horizontal polarization is used under the same conditions. In the case of horizontal polarization, the reflection coefficient does not become zero, and it can be seen that the degree of interference is generally high.
[0037]
Considering such points, in this embodiment, the incident angle θ to the road surface when the carrier beam radiated from the base station antenna ATk is reflected by the road surface and reaches the terminal station antenna ATt is set to be Brewster (Brewster). ) The communication area was set to be near the corner. Specifically, the height h of the base station antenna ATk ₁ And the height h of the terminal station antenna ATt ₂ In consideration of the above, the radiation direction of the carrier beam is set so as to satisfy the above-described conditions. For example, the radiation direction of the main beam (direct wave) of the carrier wave is set to the Brewster angle. By doing so, the end of the beam is also near the Brewster angle. Of course, it is also possible to make the radiation direction of the end of the beam be a Brewster angle.
[0038]
When the road surface is flat, a state where the incident angle of the reflected wave to the road surface becomes the Brewster angle occurs only at a specific reflection point. On the other hand, the communication area has a certain size, and when reflected from other than a specific reflection point, the communication area deviates from the Brewster angle. However, as can be seen from FIG. 3A, the reflection coefficient is very small even in the vicinity of the Brewster angle, and the degree of interference is also small. Therefore, if the range is about 4 m assumed in the present embodiment, the overall degree of interference is small and good communication can be realized.
[0039]
The reason why this is possible is that, as described in (1) above, a personal area is assumed as the communication area. In other words, since it is only necessary to radiate the carrier beam only in a limited communication area, even if the direction of the carrier beam is set so that the incident angle of the reflected wave on the road surface is limited to the vicinity of the Brewster angle, it can be realized without any problem. It is.
[0040]
Note that when the terminal station antenna ATt enters the communication area, the incident angle of the reflected wave of the carrier beam on the road surface may be in the vicinity of the Brewster angle. The direction can be from anywhere. That is, in FIG. 1, the terminal station antenna ATt is located near the center of the lane in the road width direction. Therefore, the carrier beam is radiated from diagonally above the front of the vehicle. Conversely, it may be radiated from diagonally above the rear of the vehicle.
[0041]
Further, as shown in FIG. 4A, the carrier beam may be radiated diagonally forward in the traveling direction even when viewed in the road width direction. That is, in the case of FIG. 4A, the carrier beam is radiated from the diagonally upper left front of the vehicle. Of course, it may be from the diagonally upper right of the front of the vehicle, or may be from diagonally upward of either the left or right of the rear of the vehicle. Furthermore, as shown in FIG. 4B, the carrier beam may be radiated from the road width direction, that is, from obliquely above the vehicle side.
[0042]
When radiating from the side of the vehicle in this way, the vehicle does not travel below the base station antenna ATk, so the height of the base station antenna ATk may be lowered. That is, the height h of the base station antenna ATk illustrated in FIG. ₁ = 10 m, terminal station antenna ATt height h ₂ = 1.5 m, for example, as shown in FIG. 4C, the height h of the base station antenna ATk ₁ For example, there is no problem even if the thickness is lowered to about 4 to 5 m. In this way, the distance between the antennas is shortened.
[0043]
(4) In addition, this system can realize high-speed communication (large-capacity communication) as compared with the continuous access method such as the cellular method although it is a spot access communication method. If the interval between the communication areas is shortened, it is naturally possible to perform higher-speed communication than the continuous access method, but if the installation density of the base stations K is increased, the infrastructure cost is increased. Therefore, a communication area that enables high-speed communication (large-capacity communication) compared to the continuous access method by verifying by numerical calculation whether it is advantageous over the continuous access method no matter how large the communication area interval is Can know the interval. Since this verification was described in detail in Japanese Patent Application No. 2000-72387, it will not be repeated. However, as a result of executing calculation under certain realistic conditions, the spot access method has a transmission 50 times higher than the continuous access method. It turns out to have speed. However, since the spot access method has a non-communicable section that does not exist in the continuous access method, in the above-mentioned prior application, the length varies depending on the length of the non-communication section relative to the length of the communicable section (that is, the communication area). The average transmission was calculated, and the conditions under which the spot access method could maintain a higher transmission rate than the continuous access method were derived. As a result, in consideration of the time required for line on / off control among the time during which the terminal station antenna ATt stays in the communication area, the time that can be used for desired data transmission is 50%. If the station interval is set to 10 to 20 [m] and the distance between the base station antenna and the terminal station antenna is not set to about 10 m, it is considered that there is no margin equivalent to the spot access method, and the spot access method is continuous from the viewpoint of infrastructure cost. We think that it is superior to access method.
[0044]
By the way, as described above, in the present system, the terminal station T intermittently enters and exits the communication area as the vehicle moves, and performs data communication with the base station K while staying in the communication area. In the case of such spot access communication, it is assumed that the data to be exchanged is so large that it cannot be transmitted within one communication area stay time. In that case, split transmission from a plurality of base stations K is sufficient. And when assuming such divided transmission of data, as described above, in addition to enlarging between communication areas as much as possible while ensuring a communication area density that has an advantage over the continuous access method, We think that introducing the radio wave fusion technology shown will contribute to reducing infrastructure costs. This optical and radio wave fusion technology is advantageous in terms of cost because the base station K is used as a “radio wave outlet” and a plurality of base stations K are controlled by a single control station S. There are (1) optical transmission of a high-frequency signal, (2) optical transmission of an intermediate frequency signal, and (3) optical transmission of a baseband signal as three typical patterns in the optical wave fusion technology. Then, uplink and downlink may be realized with the same pattern, or may be realized with different patterns. The outline structure corresponding to the patterns of (1) to (3) and the outline of the flow in the up / down direction are described in Japanese Patent Application No. 2000-72387 by the applicant of the present application, so please refer to that if necessary. .
[0045]
[Others]
(1) In the above embodiment, in order to take advantage of the characteristic of vertical polarization that the reflection coefficient is 0 at the Brewster angle, vertical polarization is used as a carrier wave. However, when the radiation range is limited to the vicinity of the Brewster angle, θ is about 70 degrees in the above-described specific example, and about 20 degrees when the road surface is used as a reference, so that the radiation is emitted from a considerably low position. For example, when there is a sufficient inter-vehicle distance on an expressway or the like, shadowing by other vehicles does not occur. However, when the inter-vehicle distance is reduced, a shadowing problem also occurs. When this shadowing occurs, the direct wave of vertical polarization is shielded, and the reflected wave is reflected near the Brewster angle, so the reflectivity is close to 0. become unable.
[0046]
Therefore, it is conceivable to use a vertically polarized wave and a horizontally polarized wave as the polarization of the carrier wave and transmit radio signals having the same content using both polarized waves. When shadowing occurs, the direct wave of horizontally polarized waves is naturally shielded, but the reflected wave may reach. In this case, since the direct wave of the horizontally polarized wave does not reach, the problem of interference between the two does not occur. Of course, when shadowing does not occur, interference due to the direct wave and the reflected wave of the horizontally polarized wave is generated, so the vertically polarized wave is adopted. Therefore, the terminal station antenna ATt may be a diversity antenna, and the terminal station main body 1 may be configured to adopt the vertical polarization when it can receive the vertical polarization, and adopt the horizontal polarization only when the vertical polarization cannot be received. .
[0047]
(2) The problem of shadowing can also be solved by devising from which direction the carrier beam is radiated with respect to the vehicle. That is, as described with reference to FIG. 4A, if the carrier beam is radiated obliquely forward in the traveling direction when viewed in the road width direction, the possibility of shadowing by other vehicles is reduced. Furthermore, as described with reference to FIG. 4B, if the carrier beam is radiated from the road width direction, that is, obliquely above the vehicle side, the possibility becomes lower. In this case, however, it is assumed that the lane in which the vehicle is traveling is the lane closest to the base station antenna ATk. In this case, it is considered that there is no other vehicle between the base station antenna ATk and the terminal station antenna ATt. If this method is adopted, the combined use of the horizontal polarization described above is unnecessary.
[0048]
Note that “radiation from an oblique direction” is advantageous in the following points because it has the characteristics of radiation from the front or rear and radiation from the side. That is, in the case of radiation from the front or rear, it is necessary to take countermeasures for shadowing as described above. On the other hand, in the case of radiation from the side, a relatively wide roadside band is required to make the reflection angle on the road surface near the Brewster angle. Therefore, by radiating from an oblique direction, the problem of shadowing can be reduced when radiating from the front or the rear, and a narrower roadside band is sufficient for radiating from the side. Can be used together.
[0049]
By the way, if it radiates | emits in the road width direction, a carrier wave beam will be formed symmetrically with respect to the front-back direction of a vehicle, and when PSK is used as a modulation system, the bad influence by a Doppler shift will arise. That is, the carrier frequency changes discontinuously before and after the terminal station antenna ATt passes right next to the base station antenna ATk. Therefore, even if radiating from the side of the vehicle, it is preferable not to radiate in the road width direction but to radiate from diagonally forward or backward. However, this is a case where the PSK modulation method is adopted, and when a modulation method such as ASK, FSK, etc., which is relatively not easily affected by the Doppler shift, is adopted, radiation may be performed in the road width direction.
[0050]
Moreover, radiating in the road width direction in this way works advantageously also in the following points. In other words, it is considered that the degree of the incident angle of the reflected wave on the road surface in the communication area near the Brewster angle is relatively improved as compared with the case of radiating in the length direction of the road. This is because, when a beam is radiated from the length direction of the road (FIG. 1B), the positional relationship between the base station antenna ATk and the terminal station antenna ATt on the incident surface changes with the progress of the vehicle. For this reason, the incident angle of the reflected wave from the road surface changes in the vicinity of the Brewster angle. However, when radiating from the side (FIG. 4 (b)), the change in the positional relationship between the base station antenna ATk and the terminal station antenna ATt on the incident surface due to the traveling of the vehicle is different from the case of FIG. 1 (b). small. Therefore, the incident angle of the reflected wave is maintained near the Brewster angle. Therefore, interference between the direct wave and the reflected wave can be further reduced.
[0051]
(3) In the above embodiment, the terminal station antenna ATt is installed at the top of the vehicle. This is the idea of disposing outside the vehicle and in the vicinity of the highest position of the vehicle. In this way, the possibility of shadowing can be made relatively small. On the other hand, the terminal station antenna ATt may be arranged inside the vehicle. In that case, for example, it may be arranged on a dashboard. At this time, it is preferable that the windshield is disposed at a position where a radio signal from the base station K can be received through a portion of the windshield where water droplets can be removed by the wiper. By doing so, the wireless signal is received through the windshield, but the wireless signal can be received through the portion where the water droplet can be removed by the wiper, and therefore, attenuation of the signal due to the water droplet can be prevented.
[0052]
(4) In the above embodiment, a road-to-vehicle communication system is given as an example of a wireless communication system, and a vehicle is assumed as an example of a moving body, and a road is assumed as an example of a movement route. However, even if it is a moving body other than a vehicle, if there exists a thing which plays the role similar to the road and lane with respect to a vehicle, it can apply to this invention system similarly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a schematic explanatory diagram of a road-to-vehicle communication system according to an embodiment, and FIG. 1B is an explanatory diagram of a carrier wave radiation direction and the like.
2A is an explanatory diagram showing the relationship between the distance between antennas and the incident angle of the reflected wave with respect to the road surface, and FIG. 2B is an explanatory diagram showing the relationship between the incident angle on the road surface of vertical polarization and the reflection coefficient. It is.
3A is an explanatory diagram showing the relationship between the distance between antennas when vertical polarization is used and the received power and reflection coefficient, and FIG. 3B is the distance between antennas when horizontal polarization is used; It is explanatory drawing which shows the relationship between received power and a reflection coefficient.
FIG. 4 is an explanatory diagram of variations in the radiation direction of a carrier beam.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a method of exciting circularly polarized waves.
[Explanation of symbols]
K ... Base station
S ... Control station
T ... Terminal station
ATk: Base station antenna
ATt ... Terminal station antenna
1. Terminal body
10 ... Base station

Claims

A base station that is arranged along a moving path of a mobile unit equipped with a terminal station and forms a limited communication area by narrowing a radiation range of a carrier wave when transmitting a radio signal to the terminal station, and a base station A wireless communication system that performs wireless communication with a terminal station that has entered a communication area,
While using vertically polarized waves as the polarization of the carrier wave, the incident angle on the road surface when the beam of the carrier wave is reflected by the road surface of the moving path and reaches the terminal station is close to the Brewster angle, The communication area is set,
The wireless communication system, wherein the terminal station is capable of receiving a wireless signal using the vertically polarized wave.

The wireless communication system according to claim 1, wherein
The base station also uses horizontal polarization as the polarization of the carrier wave, transmits the same radio signal using the vertical polarization and horizontal polarization,
The terminal station can receive both the radio signal using the vertical polarization and the radio signal using the horizontal polarization, and the radio signal transmitted using the vertical polarization uses the horizontal polarization. If the radio signal transmitted in a good manner is received, the radio signal received by the vertical polarization is adopted, and the radio signal transmitted using the vertical polarization uses the horizontal polarization. A radio communication system characterized by adopting a radio signal received by the horizontal polarization only when radio signals to be transmitted cannot be satisfactorily received.

The wireless communication system according to claim 1, wherein
The radio communication system, wherein the base station radiates the carrier beam from the front or the rear with respect to the moving direction of the mobile body.

The wireless communication system according to claim 1, wherein
The base station radiates the carrier beam from the side with respect to the moving direction of the mobile body.

The wireless communication system according to claim 1, wherein
The base station radiates the carrier beam from an oblique direction with respect to the moving direction of the moving body.

In the radio | wireless communications system in any one of Claims 1-5,
A plurality of base stations are arranged at predetermined intervals along the movement path, and the communication area by each base station is a size that a plurality of the terminal stations cannot exist at the same time, and the communication area A wireless communication system, characterized in that they are configured not to overlap each other.

The wireless communication system according to claim 6, wherein
The wireless communication system, wherein the communication area is a maximum size that can be taken while satisfying a condition that a plurality of terminal stations cannot exist simultaneously.

In the radio | wireless communications system in any one of Claims 1-7,
The wireless communication system according to claim 1, wherein the antenna of the terminal station is arranged outside the mobile body and near the highest position of the mobile body.

In the radio | wireless communications system in any one of Claims 1-7,
The radio communication system according to claim 1, wherein an antenna of the terminal station is arranged inside the mobile body.

The wireless communication system according to claim 9, wherein
The moving body is a vehicle equipped with a windshield and a wiper for removing water droplets attached to the windshield surface,
The antenna of the terminal station is arranged at a position where a radio signal from the base station can be received through a portion of the windshield where water droplets can be removed by the wiper. Communications system.

A terminal that has been placed in a limited communication area formed by narrowing a radiation range of a carrier wave when transmitting a radio signal to the terminal station, which is arranged at a predetermined interval along a moving path of a mobile body equipped with the terminal station A base station that performs wireless communication with a station,
While using vertically polarized waves as the polarization of the carrier wave, the incident angle on the road surface when the beam of the carrier wave is reflected by the road surface of the moving path and reaches the terminal station is close to the Brewster angle, A base station in which the communication area is set.

The base station according to claim 11,
A base station that further uses horizontal polarization as the polarization of the carrier wave and transmits a radio signal having the same content using the vertical polarization and horizontal polarization.

The base station according to claim 11,
A base station that radiates the carrier beam from the front or rear in the moving direction of the mobile body.

The base station according to claim 11,
The base station radiates the carrier beam from the side with respect to the moving direction of the moving body.

The base station according to claim 11,
A base station that radiates the carrier beam from an oblique direction with respect to a moving direction of the moving body.

In the base station in any one of Claims 11-15,
The base station is characterized in that the communication area has a size such that a plurality of terminal stations cannot exist at the same time, and the communication areas do not overlap each other.

The base station according to claim 16, wherein
The base station is characterized in that the communication area is a maximum size that can be taken while satisfying a condition that a plurality of terminal stations cannot exist simultaneously.

A terminal station that is mounted on a mobile body and performs wireless communication with the base station according to claim 11,
A terminal station capable of receiving a radio signal transmitted from the base station and using the vertical polarization.

A terminal station that is mounted on a mobile body and performs wireless communication with the base station according to claim 12,
A radio signal capable of receiving both a radio signal using the vertical polarization and a radio signal using the horizontal polarization, and transmitting a radio signal transmitted using the vertical polarization using the horizontal polarization If the radio signal received using the vertical polarization is adopted, the radio signal transmitted using the vertical polarization is changed to the radio signal transmitted using the horizontal polarization. On the other hand, a terminal station that adopts a radio signal received by the horizontally polarized wave only when it cannot be received well.

The wireless communication system according to claim 18 or 19,
The terminal station, wherein an antenna for receiving a radio signal from the base station is arranged outside the mobile body and near the highest position of the mobile body.

The wireless communication system according to claim 18 or 19,
A terminal station, wherein an antenna for receiving a radio signal from the base station is arranged inside the mobile body.

The terminal station according to claim 21,
The mobile body on which the terminal station is mounted is a vehicle including a windshield and a wiper that eliminates water droplets attached to the surface of the windshield,
An antenna for receiving a radio signal from the base station is arranged at a position where the radio signal from the base station can be received via a portion of the windshield where water droplets can be removed by the wiper. A terminal station characterized by being.