(57)【要約】【課題】  指向性を有するアンテナを有する車両局が通信する地上局を切り替える際に、周波数を切替える場合よりも通信不可期間を短くする。【解決手段】  複数の地上局２と通信する車両局１は、指向性を有する車両アンテナ部３の受信信号を先通信地上局の送信拡散符号で逆拡散する第１逆拡散部１９Ａ、２０Ａと、後通信地上局の送信拡散符号で逆拡散する第２逆拡散部１９Ｂ、２０Ｂと、符号相関値に基づき先通信地上局が送信する信号の受信適否を判断する通信適否判断部２１と、先通信地上局の受信拡散符号で送信信号を拡散する第１拡散部９、１０を有し、通信適否判断部２１が受信不適と判断する場合に、後通信地上局の送信拡散符号で第１逆拡散部１９Ａ、２０Ａが逆拡散し、後通信地上局の次に通信する地上局の送信拡散符号で第２逆拡散部１９Ｂ、２０Ｂが逆拡散し、後通信地上局の受信拡散符号で第１拡散部９、１０が拡散するように拡散符号を変更する。【選択図】  図４
2020136950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道上を走行する鉄道車両に搭載された無線通信装置である車両局と、
前記軌道に沿って設けられた、前記車両局と通信する無線通信装置である複数の地上局とを備えた無線通信システムであって、
複数の前記地上局のそれぞれは、
地上送信周波数の地上送信信号を送信し、前記車両局が送信する車両送信周波数の車両送信信号を受信する、指向性を有する地上アンテナ部と、
隣接する前記地上局とは異なるように決められた地上送信符号で拡散前の前記地上送信信号を拡散して前記地上送信信号を生成する地上拡散部と、
前記地上アンテナ部が受信する前記車両送信信号を隣接する前記地上局とは異なるように決められた車両送信符号で逆拡散する地上逆拡散部とを有し、
前記車両局は、
前記地上送信信号を受信し、前記車両送信信号を送信する、指向性を有する車両アンテナ部と、
前記車両アンテナ部が受信する前記地上送信信号を分割した一方の前記地上送信信号である第１地上送信信号と、分割した他方の前記地上送信信号である第２地上送信信号を生成する受信信号分割部と、
前記第１地上送信信号を決められた第１地上送信符号で逆拡散して第１逆拡散地上送信信号を生成する第１車両逆拡散部と、
前記第２地上送信信号を前記第１地上送信符号とは異なるように決められた第２地上送信符号で逆拡散して第２逆拡散地上送信信号を生成する第２車両逆拡散部と、
前記第１車両逆拡散部での符号相関値と前記第２車両逆拡散部での符号相関値とに基づき、前記第１地上送信符号および前記第２地上送信符号のいずれかの先に使用されている拡散符号である先使用符号で逆拡散される、前記第１逆拡散地上送信信号または前記第２逆拡散地上送信信号のいずれかである先使用符号逆拡散地上送信信号の受信適否を判断する通信適否判断部と、
前記先使用符号が前記地上送信符号であるように決められた前記地上局である先通信地上局に決められた前記車両送信符号と同じに決められた第１車両送信符号で拡散前車両送信信号を拡散して前記車両送信信号を生成する第１車両拡散部と、
前記先使用符号逆拡散地上送信信号が受信不適であると前記通信適否判断部が判断する場合に、前記第１地上送信符号および前記第２地上送信符号のいずれかの、前記先使用符号とは異なる方である後使用符号が前記地上送信符号であるように決められた前記地上局である後通信地上局と前記鉄道車両の移動方向から決められる前記地上局である通信予定地上局に決められた前記地上送信符号と同じに、前記第１地上送信符号または前記第２地上送信符号のいずれか一方を決め、かつ前記後使用符号と同じに前記第１地上送信符号または前記第２地上送信符号のいずれか他方を決め、かつ前記後通信地上局に決められた前記車両送信符号と同じに前記第１車両送信符号を決める、拡散符号決定部とを有する、無線通信システム。
【請求項２】
前記車両局は、
前記拡散前車両送信信号を分割した一方の前記拡散前車両送信信号である第１拡散前車両送信信号と、分割した他方の前記拡散前車両送信信号である第２拡散前車両送信信号を生成する送信信号分割部と、
前記第１車両送信符号とは異なるように決められた第２車両送信符号で前記第２拡散前車両送信信号を拡散した前記車両送信信号である第２車両送信信号を生成する第２車両拡散部と、
前記第１車両拡散部が前記第１車両送信符号で前記第１拡散前車両送信信号を拡散した前記車両送信信号である第１車両送信信号と前記第２車両送信信号を多重して前記車両送信信号を生成する送信信号多重部とをさらに有し、
前記拡散符号決定部は、前記後通信地上局に決められた前記車両送信符号と同じ拡散符号を前記第１車両送信符号および前記第２車両送信符号のいずれか一方に決め、かつ前記通信予定地上局に決められた前記車両送信符号と同じ拡散符号を前記第１車両送信符号および前記第２車両送信符号のいずれか他方に決める、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記車両局および複数の前記地上局のそれぞれは、時刻同期した時計を有し、
前記車両局は、
前記第１車両逆拡散部において前記第１地上送信信号に含まれる前記地上局から送信された送信時刻が分かる信号である時刻信号を前記第１地上送信符号で逆拡散するタイミング、および前記第２車両逆拡散部において前記第２地上送信信号に含まれる前記時刻信号を前記第２地上送信符号で逆拡散するタイミングのいずれか少なくとも一方に基づき、前記地上送信信号が前記地上局から送信されて前記車両局で受信されるまでの時間である到達時間を計測する到達時間計算部と、
前記到達時間から前記車両局の前記軌道上での位置を計算する車両局位置計算部とをさらに有する、請求項１または請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記通信適否判断部は、前記第１車両逆拡散部および前記第２車両逆拡散部のいずれかの前記先使用符号を使用する方の符号相関値が、他方の符号相関値以下である場合に、前記先使用符号逆拡散地上送信信号が受信不適であると判断する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記車両局は、走行計画に基づき移動する前記鉄道車両の位置に応じて決まる前記車両局と通信できる前記地上局の前記地上送信符号を特定する情報である地上送信符号情報および前記車両送信符号を特定する情報である車両送信符号情報の組の列を記憶する拡散符号情報記憶部をさらに有し、
前記拡散符号決定部は、前記拡散符号情報記憶部を参照して、前記通信予定地上局に決められた前記地上送信符号を求め、前記後通信地上局に決められた前記車両送信符号を求める、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記車両局は、走行計画に基づき移動する前記鉄道車両の位置に応じて決まる前記車両局と通信できる前記地上局の前記地上送信符号を特定する情報である地上送信符号情報および前記車両送信符号を特定する情報である車両送信符号情報の組の列を記憶する拡散符号情報記憶部をさらに有し、
前記拡散符号決定部は、前記拡散符号情報記憶部を参照して、前記通信予定地上局に決められた前記地上送信符号および前記車両送信符号を求める、請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記拡散符号決定部が、前記第１地上送信符号または前記第２地上送信符号のいずれか一方が常に前記先使用符号になるように、前記第１地上送信符号および前記第２地上送信符号を決める、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記拡散符号決定部が、前記第１地上送信符号または前記第２地上送信符号が交互に前記先使用符号になるように、前記第１地上送信符号および前記第２地上送信符号を決める、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記拡散符号決定部が、前記第１地上送信符号または前記第２地上送信符号のいずれか一方が常に前記先使用符号になるように、前記第１地上送信符号および前記第２地上送信符号を決め、かつ前記第１車両送信符号または前記第２車両送信符号のいずれか一方が常に前記先通信地上局に決められた前記車両送信符号と同じになるように、前記第１車両送信符号および前記第２車両送信符号を決める、請求項２または請求項６に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記拡散符号決定部が、前記第１地上送信符号または前記第２地上送信符号が交互に前記先使用符号になるように、前記第１地上送信符号および前記第２地上送信符号を決め、かつ前記第１車両送信符号または前記第２車両送信符号のいずれか一方が常に前記先通信地上局に決められた前記車両送信符号と同じになるように、前記第１車両送信符号および前記第２車両送信符号を決める、請求項２または請求項６に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記車両局は、前記第１車両逆拡散部での符号相関値と前記第２車両逆拡散部での符号相関値とに基づき、前記第１車両逆拡散部または前記第２車両逆拡散部いずれか符号相関値がよい方で逆拡散された前記第１逆拡散地上送信信号または前記第２逆拡散地上送信信号のいずれかを選択して出力する地上送信信号選択部をさらに有する、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
軌道上を走行する鉄道車両に搭載され、前記軌道に沿って設けられた無線通信装置である複数の地上局と通信する無線通信装置であって、
指向性を有する地上アンテナ部により前記地上局が送信する地上送信周波数の隣接する前記地上局とは異なるように決められた拡散符号である前記地上局の地上送信符号で拡散された地上送信信号を受信し、車両送信周波数の車両送信信号を送信する、指向性を有する車両アンテナ部と、
前記車両アンテナ部が受信する前記地上送信信号を分割した一方の前記地上送信信号である第１地上送信信号と、分割した他方の前記地上送信信号である第２地上送信信号を生成する受信信号分割部と、
前記第１地上送信信号を決められた第１地上送信符号で逆拡散して第１逆拡散地上送信信号を生成する第１車両逆拡散部と、
前記第２地上送信信号を前記第１地上送信符号とは異なるように決められた第２地上送信符号で逆拡散して第２逆拡散地上送信信号を生成する第２車両逆拡散部と、
前記第１車両逆拡散部での符号相関値と前記第２車両逆拡散部での符号相関値とに基づき、前記第１地上送信符号および前記第２地上送信符号のいずれかの先に使用されている拡散符号である先使用符号で逆拡散される、前記第１逆拡散地上送信信号または前記第２逆拡散地上送信信号のいずれかである先使用符号逆拡散地上送信信号の受信適否を判断する通信適否判断部と、
前記先使用符号が前記地上送信符号であるように決められた前記地上局である先通信地上局が受信する前記車両送信信号を逆拡散する隣接する前記地上局とは異なるように決められた拡散符号である車両送信符号と同じに決められた第１車両送信符号で拡散前車両送信信号を拡散して前記車両送信信号を生成する第１車両拡散部と、
前記先使用符号逆拡散地上送信信号が受信不適であると前記通信適否判断部が判断する場合に、前記第１地上送信符号および前記第２地上送信符号のいずれかの、前記先使用符号とは異なる方である後使用符号が前記地上送信符号であるように決められた前記地上局である後通信地上局と前記鉄道車両の移動方向から決められる前記地上局である通信予定地上局に決められた前記地上送信符号と同じに、前記第１地上送信符号または前記第２地上送信符号のいずれか一方を決め、かつ前記後使用符号と同じに前記第１地上送信符号または前記第２地上送信符号のいずれか他方を決め、かつ前記後通信地上局に決められた前記車両送信符号と同じに前記第１車両送信符号を決める、拡散符号決定部とを有する、無線通信装置。
【請求項１３】
前記拡散前車両送信信号を分割した一方の前記拡散前車両送信信号である第１拡散前車両送信信号と、分割した他方の前記拡散前車両送信信号である第２拡散前車両送信信号を生成する送信信号分割部と、
前記第１車両送信符号とは異なるように決められた第２車両送信符号で前記第２拡散前車両送信信号を拡散した前記車両送信信号である第２車両送信信号を生成する第２車両拡散部と、
前記第１車両拡散部が前記第１拡散前車両送信信号を前記第１車両送信符号で拡散して生成された前記車両送信信号である第１車両送信信号と前記第２車両送信信号を多重して前記車両送信信号を生成する送信信号多重部とをさらに備え、
前記拡散符号決定部は、前記後通信地上局に決められた前記車両送信符号と同じ拡散符号を前記第１車両送信符号および前記第２車両送信符号のいずれか一方に決め、かつ前記通信予定地上局に決められた前記車両送信符号と同じ拡散符号を前記第１車両送信符号および前記第２車両送信符号のいずれか他方に決める、請求項１２に記載の無線通信装置。
【請求項１４】
複数の前記地上局と時刻同期した時計と、
前記第１車両逆拡散部において前記第１地上送信信号に含まれる前記地上局から送信された送信時刻が分かる信号である時刻信号を前記第１地上送信符号で逆拡散するタイミング、および前記第２車両逆拡散部において前記第２地上送信信号に含まれる前記時刻信号を前記第２地上送信符号で逆拡散するタイミングのいずれか少なくとも一方に基づき、前記地上送信信号が前記地上局から送信されて前記車両局で受信されるまでの時間である到達時間を計測する到達時間計算部と、
前記到達時間から前記車両局の前記軌道上での位置を計算する車両局位置計算部とをさらに備えた、請求項１２または請求項１３に記載の無線通信装置。
【請求項１５】
前記通信適否判断部は、前記第１車両逆拡散部および前記第２車両逆拡散部のいずれかの前記先使用符号を使用する方の符号相関値が、他方の符号相関値以下である場合に、前記先使用符号逆拡散地上送信信号が受信不適であると判断する、請求項１２から請求項１４のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項１６】
走行計画に基づき移動する前記鉄道車両の位置に応じて決まる前記車両局と通信できる前記地上局の前記地上送信符号を特定する情報である地上送信符号情報および前記車両送信符号を特定する情報である車両送信符号情報の組の列を記憶する拡散符号情報記憶部をさらに備え、
前記拡散符号決定部は、前記拡散符号情報記憶部を参照して、前記通信予定地上局に決められた前記地上送信符号を求め、前記後通信地上局に決められた前記車両送信符号を求める、請求項１２に記載の無線通信システム。
【請求項１７】
走行計画に基づき移動する前記鉄道車両の位置に応じて決まる前記車両局と通信できる前記地上局の前記地上送信符号を特定する情報である地上送信符号情報および前記車両送信符号を特定する情報である車両送信符号情報の組の列を記憶する拡散符号情報記憶部をさらに備え、
前記拡散符号決定部は、前記拡散符号情報記憶部を参照して、前記通信予定地上局に決められた前記地上送信符号および前記車両送信符号を求める、請求項１３に記載の無線通信システム。
【請求項１８】
前記拡散符号決定部が、前記第１地上送信符号または前記第２地上送信符号のいずれか一方が常に前記先使用符号になるように、前記第１地上送信符号および前記第２地上送信符号を決める、請求項１２から請求項１６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項１９】
前記拡散符号決定部が、前記第１地上送信符号または前記第２地上送信符号が交互に前記先使用符号になるように、前記第１地上送信符号および前記第２地上送信符号を決める、請求項１２から請求項１６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項２０】
前記拡散符号決定部が、前記第１地上送信符号または前記第２地上送信符号のいずれか一方が常に前記先使用符号になるように、前記第１地上送信符号および前記第２地上送信符号を決め、かつ前記第１車両送信符号または前記第２車両送信符号のいずれか一方が常に前記先通信地上局に決められた前記車両送信符号と同じになるように、前記第１車両送信符号および前記第２車両送信符号を決める、請求項１３または請求項１７に記載の無線通信装置。
【請求項２１】
前記拡散符号決定部が、前記第１地上送信符号または前記第２地上送信符号が交互に前記先使用符号になるように、前記第１地上送信符号および前記第２地上送信符号を決め、かつ前記第１車両送信符号または前記第２車両送信符号のいずれか一方が常に前記先通信地上局に決められた前記車両送信符号と同じになるように、前記第１車両送信符号および前記第２車両送信符号を決める、請求項１３または請求項１７に記載の無線通信装置。
【請求項２２】
前記第１車両逆拡散部での符号相関値と前記第２車両逆拡散部での符号相関値とに基づき、前記第１車両逆拡散部または前記第２車両逆拡散部いずれか符号相関値がよい方で逆拡散された前記第１逆拡散地上送信信号または前記第２逆拡散地上送信信号のいずれかを選択して出力する地上送信信号選択部をさらに備えた、請求項１２から請求項２１のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄道車両が走行する軌道に沿って設けられた複数の地上局と鉄道車両に搭載されて地上局と無線通信する無線通信装置である車両局とを有する無線通信システムおよび鉄道車両に搭載される無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両と地上間の通信を構築する手段としてはＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）を用いた方法（例えば、特許文献１参照）やミリ波帯の無線通信を用いた方法（例えば、特許文献２参照）がある。しかし、ＬＣＸは使用可能な周波数帯域が限られているため、高速通信を行うのが困難であるという課題がある。
【０００３】
高速通信が可能なミリ波帯を用いた無線通信においては、鉄道車両が走行する軌道の沿線に設置する地上側の無線通信装置（地上局）の設置間隔を広げて、地上局の数を少なくしたいというニーズがある。地上局の設置間隔を広げるためには、鉄道車両に搭載された無線通信装置（車両局）が、地上局の設置間隔以上の長い距離で地上局と通信できる必要がある。このため、車両局の通信可能距離を長くするため、送信電力を大きくする、ビームの指向方向を変化させる等の方法がある。しかし、いずれの方法も車両局の装置サイズや機器費の増加につながるため好ましくない。また、ビーム幅を細くすることで、送信電力を大きくすること無しに通信可能距離を長くする方法も考えられる。しかし、ミリ波帯の電波は指向性が強いため、ビーム幅を細くすると車両局と地上局の距離が近くなった場合に、電波が受信できない不感区間が発生するという課題がある。
【０００４】
不感区間が発生しないように、軌道上のどの区間に車両局が存在する場合でも、車両局と通信できる少なくとも１個の地上局が存在するように、地上局が設置される。より具体的に言うと、ある地上局（地上局Ａ）に車両局が接近して、地上局Ａが車両局のアンテナの覆域外になり車両局が地上局Ａと通信不能になる区間（区間Ａ）では、地上局Ａよりも鉄道車両の進行方向の前方に存在する地上局（地上局Ｂ）と車両局とは通信可能である。また、区間Ａの進行方向の手前側には、車両局が地上局Ａおよび地上局Ｂの両方と通信可能な区間（区間Ｂ）が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−８０７８２
【特許文献２】特開２０１７−２０００８５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
車両局が複数の地上局と周波数を切り替えて通信する場合には、周波数の切り替えに時間を要するので、通信できない期間が発生する。車両局が地上局と通信できない期間（通信不可期間）が存在しないか、周波数を切替える場合よりも通信不可期間を短くできる通信方式が望まれている。
この発明は、移動する車両局が通信相手である地上局を切り替えて複数の地上局と通信する場合に、通信不可期間を従来よりも短くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る無線通信システムは、軌道上を走行する鉄道車両に搭載された無線通信装置である車両局と、軌道に沿って設けられた、車両局と通信する無線通信装置である複数の地上局とを備える。
複数の地上局のそれぞれは、地上送信周波数の地上送信信号を送信し、車両局が送信する車両送信周波数の車両送信信号を受信する、指向性を有する地上アンテナ部と、隣接する地上局とは異なるように決められた地上送信符号で拡散前の地上送信信号を拡散して地上送信信号を生成する地上拡散部と、地上アンテナ部が受信する車両送信信号を隣接する地上局とは異なるように決められた車両送信符号で逆拡散する地上逆拡散部とを有する。
車両局は、地上送信信号を受信し、車両送信信号を送信する、指向性を有する車両アンテナ部と、車両アンテナ部が受信する地上送信信号を分割した一方の地上送信信号である第１地上送信信号と、分割した他方の地上送信信号である第２地上送信信号を生成する受信信号分割部と、第１地上送信信号を決められた第１地上送信符号で逆拡散して第１逆拡散地上送信信号を生成する第１車両逆拡散部と、第２地上送信信号を第１地上送信符号とは異なるように決められた第２地上送信符号で逆拡散して第２逆拡散地上送信信号を生成する第２車両逆拡散部と、第１車両逆拡散部での符号相関値と第２車両逆拡散部での符号相関値とに基づき、第１地上送信符号および第２地上送信符号のいずれかの先に使用されている拡散符号である先使用符号で逆拡散される、第１逆拡散地上送信信号または第２逆拡散地上送信信号のいずれかである先使用符号逆拡散地上送信信号の受信適否を判断する通信適否判断部と、先使用符号が地上送信符号であるように決められた地上局である先通信地上局に決められた車両送信符号と同じに決められた第１車両送信符号で拡散前車両送信信号を拡散して車両送信信号を生成する第１車両拡散部と、先使用符号逆拡散地上送信信号が受信不適であると通信適否判断部が判断する場合に、第１地上送信符号および第２地上送信符号のいずれかの、先使用符号とは異なる方である後使用符号が地上送信符号であるように決められた地上局である後通信地上局と鉄道車両の移動方向から決められる地上局である通信予定地上局に決められた地上送信符号と同じに、第１地上送信符号または第２地上送信符号のいずれか一方を決め、かつ後使用符号と同じに第１地上送信符号または第２地上送信符号のいずれか他方を決め、かつ後通信地上局に決められた車両送信符号と同じに第１車両送信符号を決める、拡散符号決定部とを有する。
【０００８】
この発明に係る無線通信装置は、軌道上を走行する鉄道車両に搭載され、前記軌道に沿って設けられた無線通信装置である複数の地上局と通信する。
指向性を有する地上アンテナ部により地上局が送信する地上送信周波数の隣接する地上局とは異なるように決められた地上局の拡散符号である地上送信符号で拡散された地上送信信号を受信し、車両送信周波数の車両送信信号を送信する、指向性を有する車両アンテナ部と、車両アンテナ部が受信する地上送信信号を分割した一方の地上送信信号である第１地上送信信号と、分割した他方の地上送信信号である第２地上送信信号を生成する受信信号分割部と、第１地上送信信号を決められた第１地上送信符号で逆拡散して第１逆拡散地上送信信号を生成する第１車両逆拡散部と、第２地上送信信号を第１地上送信符号とは異なるように決められた第２地上送信符号で逆拡散して第２逆拡散地上送信信号を生成する第２車両逆拡散部と、第１車両逆拡散部での符号相関値と第２車両逆拡散部での符号相関値とに基づき、第１地上送信符号および第２地上送信符号のいずれかの先に使用されている拡散符号である先使用符号で逆拡散される、第１逆拡散地上送信信号または第２逆拡散地上送信信号のいずれかである先使用符号逆拡散地上送信信号の受信適否を判断する通信適否判断部と、先使用符号が地上送信符号であるように決められた地上局である先通信地上局が受信する車両送信信号を逆拡散する隣接する地上局とは異なるように決められた拡散符号である車両送信符号と同じに決められた第１車両送信符号で拡散前車両送信信号を拡散して車両送信信号を生成する第１車両拡散部と、先使用符号逆拡散地上送信信号が受信不適であると通信適否判断部が判断する場合に、第１地上送信符号および第２地上送信符号のいずれかの、先使用符号とは異なる方である後使用符号が地上送信符号であるように決められた地上局である後通信地上局と鉄道車両の移動方向から決められる地上局である通信予定地上局に決められた地上送信符号と同じに、第１地上送信符号または第２地上送信符号のいずれか一方を決め、かつ後使用符号と同じに第１地上送信符号または第２地上送信符号のいずれか他方を決め、かつ後通信地上局に決められた車両送信符号と同じに第１車両送信符号を決める、拡散符号決定部とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、移動する車両局が通信相手である地上局を切り替えて複数の地上局と通信する場合に、周波数を切替える場合よりも通信不可期間を短くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る無線通信システムにおいて車両局と地上局の配置の一例を説明する図である。
【図２】図１に示す状態から車両局が移動した状態を示す図である。
【図３】図２に示す状態から車両局が移動した状態を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る無線通信システムにおいて車両局の構成を説明するブロック図である。
【図５】実施の形態１に係る無線通信システムにおいて地上局の構成を説明するブロック図である。
【図６】実施の形態１に係る無線通信システムを構成する車両局が有する拡散符号情報記憶部に記憶される拡散符号情報の例を説明する図である。
【図７】実施の形態１に係る無線通信システムにおいて車両局の位置により車両局が使用する拡散符号が変化する例を説明する図である。
【図８】実施の形態１に係る無線通信システムにおいて車両局から地上局へ送信する動作を説明するフローチャートである。
【図９】実施の形態１に係る無線通信システムにおいて地上局から車両局へ送信する動作を説明するフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態２に係る無線通信システムにおいて車両局の構成を説明するブロック図である。
【図１１】実施の形態２に係る無線通信システムにおいて車両局の位置により車両局が使用する拡散符号が変化する例を説明する図である。
【図１２】実施の形態２に係る無線通信システムにおいて車両局から地上局へ送信する動作を説明するフローチャートである。
【図１３】実施の形態２に係る無線通信システムにおいて地上局から車両局へ送信する動作を説明するフローチャートである。
【図１４】この発明の実施の形態３に係る無線通信システムにおいて車両局の構成を説明するブロック図である。
【図１５】実施の形態３に係る無線通信システムにおいて地上局の構成を説明するブロック図である。
【図１６】実施の形態３に係る無線通信システムにおいて車両局が有する車両局位置データ記憶部が記憶する到達時間位置データの例を示す図である。
【図１７】実施の形態３に係る無線通信システムにおいて車両局から地上局へ送信する動作を説明するフローチャートである。
【図１８】実施の形態３に係る無線通信システムにおいて地上局から車両局へ送信する動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る無線通信システムの構成を、図１から図７を参照して説明する。図１は、この発明を適用する車両局と地上局の配置の一例を説明する図である。図２および図３は、図１の状態から車両局が移動した状態を示す図である。図４は、この発明の実施の形態１に係る無線通信システムにおいて車両局の構成を説明するブロック図である。図５は、実施の形態１に係る無線通信システムにおいて地上局の構成を説明するブロック図である。図６は、実施の形態１に係る無線通信システムを構成する車両局が有する拡散符号情報記憶部に記憶される拡散符号情報の例を説明する図である。図７は、実施の形態１に係る無線通信システムにおいて車両局の位置により車両局が使用する拡散符号が変化する例を説明する図である。
【００１２】
無線通信システム１００は、鉄道車両５０に搭載された無線通信装置１（車両局と呼ぶ）と、鉄道車両５０が走行する軌道５１に沿って地上に設けられた複数の無線通信装置２ｊ（地上局と呼ぶ）から構成される。車両局１と地上局２は互いに通信する。地上局２ｊは、軌道５１に沿ってｊ番目に設置された無線通信装置である。ここで、特定のものを意図しない場合は、地上局２と表記する。鉄道車両５０が走行する軌道５１が敷設されている区間に対して、地上局２の総数（ＮＭＡＸ）と、各地上局２の設置位置は決まっている。地上局２は、ルータ６１を介して地上通信ネットワーク６０に接続している。
【００１３】
地上局２は、車両局１が軌道５１上のどの位置にあっても少なくとも１個の地上局２と通信できるように設置される。車両局１が１個の地上局２とだけ通信できる軌道５１の区間が存在する場合には、その区間に隣接する軌道５１の区間は２個以上の地上局２と通信できる区間である。
【００１４】
車両局１は、指向性を有する車両アンテナ部３を有する。車両局１は、車両アンテナ部３により、地上局２へ電波を送信し、地上局２が送信する電波を受信する。地上局２は、指向性を有する地上アンテナ部４を有する。地上局２は、地上アンテナ部４により、車両局１へ電波を送信し、車両局１が送信する電波を受信する。図１では、鉄道車両５０は１両だけ書いているが、実際には複数両が連結している場合の方が多い。図１において、鉄道車両５０の進行方向を矢印５２で示す。図１では、車両アンテナ部３は、鉄道車両５０の進行方向の前方にだけ図示している。鉄道車両５０は両方向に移動できるので、実際には、１編成の鉄道車両５０の両端にそれぞれ１個の車両アンテナ部３が設けられている。地上局２も、鉄道車両５０の移動方向に応じて、軌道５１を上り方向に移動する鉄道車両５０および下り方向に移動する鉄道車両５０と通信するための２系列が存在する。図１では、鉄道車両５０の進行方向５１の前方の車両アンテナ部３と、前方の車両アンテナ部３と通信するために使用される地上アンテナ部４だけを図示している。
【００１５】
軌道５１には、他の編成の鉄道車両５０が走行している。鉄道車両５０の編成数だけ、車両局１が存在する。ここでは、１編成の鉄道車両５０に搭載された車両局１について説明する。
【００１６】
車両局１の車両アンテナ部３の覆域８１は、略円錐状である。車両アンテナ部３が放射する電波の放射方向に垂直な平面での覆域８１の断面の径は、車両アンテナ部３に近い部分では小さく、遠い部分では大きい。覆域８１は、車両アンテナ部３の通信可能距離まで存在する。ここでは、軌道５１が直線の部分であり、電波の放射方向は軌道５１が延在する方向と平行であるとする。図１は、上から鉄道車両５０および地上局２を見た模式図である。地上アンテナ部４は、軌道５１に沿って２ｍ程度以上は離れて設置される。車両アンテナ部３と地上アンテナ部４の距離が近いと、覆域８１が軌道５１に対して直交する方向の幅が小さく、覆域８１に地上アンテナ部４が含まれない。図１に示すように、車両局１の前方で最も近くに存在する地上局２ｊは、覆域８１の幅が小さいため、覆域８１の外部に存在する。２番目に近く存在する地上局２ｊ＋１は、覆域８１の内部に存在する。３番目に近く存在する地上局２ｊ＋２は、通信可能距離よりも遠いため、覆域８１の外部に存在する。
【００１７】
地上局２ｊ、２ｊ＋１、２ｊ＋２の地上アンテナ部４の覆域８２ｊ、８２ｊ＋１、８２ｊ＋２も、車両アンテナ部３の覆域８１と同様な形状である。なお、覆域８２ｊ、８２ｊ＋１、８２ｊ＋２は、覆域８１とは反対方向を向く。図１に示すように、車両局１は、覆域８２ｊ＋１の内部に存在し、覆域８２ｊ、８２ｊ＋２の外部に存在する。
図１に示す車両局１の位置では、車両局１は地上局２ｊ＋１と通信可能である。
【００１８】
図２および図３を参照して、車両局１が移動することにより、車両局１と通信可能な地上局２がどのように変化するかを説明する。図２は、図１に示す状態から車両局１が移動し、地上局２ｊ＋２が覆域８１の内部に入り、かつ車両局１が８２ｊ＋２の内部に入る状態である。図２に示す車両局１の位置では、車両局１は地上局２ｊ＋１、２ｊ＋２と通信可能である。図２に示す状態からさらに地上局１が移動すると、図３に示す状態になる。図３では、地上局２ｊ＋１が覆域８１の外部に出て、かつ車両局１が覆域８２ｊ＋１の外部に出る状態である。図３に示す車両局１の位置では、車両局１は地上局２ｊ＋２と通信可能である。
【００１９】
すべての車両局１は、周波数ＦＭＶの電波を送信する。すべての地上局２は、周波数ＦＧＲの電波を送信する。周波数ＦＭＶを車両送信周波数と呼ぶ。周波数ＦＧＲを地上送信周波数と呼ぶ。周波数ＦＭＶおよび周波数ＦＧＲは、ミリ波帯の周波数である。車両局１が送信する信号を、車両送信信号と呼ぶ。地上局２が送信する信号を、地上送信信号と呼ぶ。車両局１が受信する受信信号は、地上送信信号である。地上局２が受信する受信信号は、車両送信信号である。
【００２０】
図４を参照して、車両局１の構成を説明する。車両アンテナ部３は、サーキュレータ５を介して送信増幅器６および受信増幅器７と接続する。サーキュレータ５は、送信増幅器６が増幅した車両送信信号を車両アンテナ部３に出力する。サーキュレータ５は、車両アンテナ部３からの地上送信信号を受信増幅器７に出力する。
【００２１】
送信側の機器として、車両局１は、デジタル変調部８、ＰＮ符号発生器９、乗算器１０、搬送波発振器１１、乗算器１２を有する。無線通信装置である車両局１は、車両局１に送信データを与え、車両局１が受信して復調した受信データを受け取る親装置９０と接続する。デジタル変調部８は、親装置９０から入力される送信データを変調して車両送信信号を生成する。ＰＮ符号発生器９は、例えば１と−１がランダムに見えるように発生する系列である疑似雑音（Pseudo Noise、ＰＮ符号と呼ぶ）を発生させる。ＰＮ符号発生器９は、パラメータ（拡散符号情報と呼ぶ）を設定でき、異なる拡散符号情報を設定することで異なるＰＮ符号を発生できる。拡散符号情報は、ＰＮ符号発生器が発生するＰＮ符号を特定する情報である。
【００２２】
乗算器１０は、デジタル変調部８が出力する拡散前の車両送信信号（拡散前車両送信信号）と、ＰＮ符号発生器９が出力するＰＮ符号を乗算する。乗算器１０は、送信信号をＰＮ符号（拡散符号）で拡散する拡散器である。搬送波発振器１１は、送信される電波の周波数ＦＭＶの信号である搬送波を発生させる。乗算器１２は、搬送波発振器１１が出力する搬送波と、乗算器１０が出力する拡散された送信信号を乗算する。乗算器１２が出力する送信信号が、送信増幅器６に入力される。
【００２３】
ＰＮ符号発生器９が発生するＰＮ符号は、拡散前の車両送信信号を拡散するために使用される拡散符号である。ＰＮ符号発生器９が発生するＰＮ符号を、第１車両拡散符号と呼ぶ。ＰＮ符号発生器９および乗算器１０は、第１車両送信符号で拡散前の車両送信信号を拡散して車両送信信号を生成する第１車両拡散部である。
【００２４】
受信側の機器として、車両局１は、局部発振器１３、乗算器１４、帯域通過フィルタ１５、ＡＤ変換器１６、分割器１７、ＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂ、乗算器１９Ａ、１９Ｂ、符号相関計算部２０Ａ、２０Ｂ、相関比較部２１、拡散符号情報設定部２２、拡散符号情報記憶部２３、積分器２４、デジタル復調部２５を有する。ＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂも、拡散符号情報を設定でき、異なる拡散符号情報を設定することで異なるＰＮ符号を発生できる。
【００２５】
局部発振器１３、乗算器１４、帯域通過フィルタ１５、ＡＤ変換器１６は、車両アンテナ部３が受信した受信信号をＩＦ周波数に変換し、かつデジタル化した受信信号を生成する。車両アンテナ部３が受信する受信信号は、地上局２の地上アンテナ部４が送信する地上送信信号である。ＩＦ周波数は、電波の周波数であるＲＦ周波数を低減した周波数である。ＩＦ周波数を中間周波数とも呼ぶ。ＩＦ周波数を使用することで、非常に高い周波数のＲＦ周波数の電波もＩＦ周波数に低減させて処理できるようになる。分割器１７は、受信信号を２分割する。
【００２６】
ＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂ、乗算器１９Ａ、１９Ｂは、分割器１７で２分割された受信信号を、それぞれ異なる拡散符号で逆拡散する。符号相関計算部２０Ａ、２０Ｂ、相関比較部２１、拡散符号情報設定部２２、拡散符号情報記憶部２３は、復調に使用する受信信号が、受信品質がよい方になるように、ＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂで使用する拡散符号を変更する。積分器２４、デジタル復調部２５は、通信品質がよい方の逆拡散された受信信号を復調する。
【００２７】
局部発振器１３は、受信増幅器７が増幅したＲＦ周波数帯域の周波数ＦＧＲの受信信号をＩＦ周波数に低減するためのローカル信号を発振する。乗算器１４は、局部発振器１３が出力するローカル信号と受信増幅器７が増幅した受信信号を乗算する。乗算器１４の出力が、帯域通過フィルタ１５に入力される。帯域通過フィルタ１５は、ＩＦ周波数を含む周波数帯域の信号を通過させる。ＡＤ変換器１６は、帯域通過フィルタ１５が出力するアナログの受信信号を、決められた時間の刻み幅で決められた精度でデジタル信号に変換する。分割器１７は、ＡＤ変換器１６が出力するデジタル信号を２分割する。分割器１７が出力する一方のデジタル信号をＡ系列の受信信号、もう一方の受信信号をＢ系列の受信信号と呼ぶ。この実施の形態１の車両局１では、Ａ系列の受信信号が復調に使用される。
【００２８】
分割器１７は、地上局２が送信し車両アンテナ部３が受信する受信信号を分割する受信信号分割部である。Ａ系列の受信信号が、受信信号分割部で分割された一方の信号である第１地上送信信号である。Ｂ系列の受信信号が、受信信号分割部で分割された他方の信号である第２地上送信信号である。
【００２９】
ＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂ、乗算器１９Ａ、１９Ｂは、Ａ系列およびＢ系列の受信信号をそれぞれ逆拡散する。符号相関計算部２０Ａ、２０Ｂ、相関比較部２１は、Ａ系列およびＢ系列の受信信号を逆拡散する際の符号相関値を計算し比較する。拡散符号情報設定部２２は、Ａ系列の受信信号が復調に使用できるように、符号相関値がよい方の拡散符号情報をＰＮ符号発生器１８Ａに設定する。拡散符号情報記憶部２３は、拡散符号情報を記憶する。積分器２４、デジタル復調部２５は、Ａ系列の逆拡散された受信信号を復調する。
【００３０】
Ａ系列の受信信号は、乗算器１９Ａに入力される。乗算器１９Ａは、ＰＮ符号発生器１８Ａが生成するＡ系列のＰＮ符号とＡ系列の受信信号を乗算する。乗算器１９Ａが出力するＡ系列のＰＮ符号で逆拡散された受信信号は、符号相関計算部２０Ａで符号相関値（γＡ）が計算される。符号相関計算部２０Ａは、入力される受信信号をそのまま出力する。積分器２４は、符号相関計算部２０Ａが出力する受信信号を積分する。デジタル復調部２５は、積分器２４が積分した受信信号を復調する。
【００３１】
Ｂ系列の受信信号は、乗算器１９Ｂに入力される。乗算器１９Ｂは、ＰＮ符号発生器１８Ｂが生成するＢ系列のＰＮ符号とＢ系列の受信信号を乗算する。乗算器１９Ｂが出力するＢ系列のＰＮ符号で逆拡散された受信信号は、符号相関計算部２０Ｂで符号相関値（γＢ）が計算される。
【００３２】
符号相関計算部２０Ａ、２０Ｂでは、例えば特開２００６−１０８９８７に記載された相関器と同様な方法で符号相関値を計算する。別の方法で符号相関値を計算してもよい。符号相関値は、符号多重化通信方式において各符号での通信品質を評価できるものであれば、どのような方法で計算してもよい。
【００３３】
ＰＮ符号発生器１８Ａが生成するＡ系列のＰＮ符号は、ＰＮ符号発生器１８Ａに設定されている拡散符号情報により決まる。Ａ系列のＰＮ符号は、第１地上送信信号を逆拡散する決められた第１地上送信符号である。ＰＮ符号発生器１８Ａおよび乗算器１９Ａが、第１地上送信信号を決められた第１地上送信符号で逆拡散して第１逆拡散地上送信信号を生成する第１車両逆拡散部である。乗算器１９Ａが出力するＡ系列のＰＮ符号で逆拡散された受信信号が、第１逆拡散地上送信信号である。
【００３４】
ＰＮ符号発生器１８Ｂが生成するＢ系列のＰＮ符号は、ＰＮ符号発生器１８Ｂに設定されている拡散符号情報により決まる。Ｂ系列のＰＮ符号は、第２地上送信信号を逆拡散する決められた第２地上送信符号である。ＰＮ符号発生器１８Ｂおよび乗算器１９Ｂが、第２地上送信信号を決められた第２地上送信符号で逆拡散して第２逆拡散地上送信信号を生成する第２車両逆拡散部である。乗算器１９Ｂが出力するＢ系列のＰＮ符号で逆拡散された受信信号が、第２逆拡散地上送信信号である。
【００３５】
相関比較部２１は、符号相関計算部２０Ａ、２０Ｂが出力する符号相関値（γＡ、γＢ）を比較する。Ｂ系列のＰＮ符号で逆拡散された受信信号の符号相関値（γＢ）が、Ａ系列のＰＮ符号で逆拡散された受信信号の符号相関値（γＡ）以上であること（γＢ≧γＡ）を相関比較部２１が検出する場合は、Ｂ系列のＰＮ符号で拡散されている受信信号の方の通信品質が良いことを意味する。相関比較部２１は、Ｂ系列のＰＮ符号で逆拡散された受信信号の符号相関値がＡ系列の符号相関値以上であること（γＢ≧γＡ）を、拡散符号情報設定部２２に通知する。なお、γＢがγＡ以上である条件は、γＡがγＢ以下であることを意味する。
【００３６】
相関比較部２１からの通知を受けると、拡散符号情報設定部２２は、ＰＮ符号発生器９およびＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂに設定された拡散符号情報を変更する。具体的には、ＰＮ符号発生器１８Ｂが発生しているＰＮ符号をＰＮ符号発生器１８Ａが発生し、ＰＮ符号発生器９およびＰＮ符号発生器１８Ｂが新たなＰＮ符号を発生するように、ＰＮ符号発生器９およびＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂに設定された拡散符号情報を変更する。ＰＮ符号発生器９およびＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂに設定する拡散符号情報は、拡散符号情報設定部２２が拡散符号情報記憶部２３を参照して決める。
【００３７】
拡散符号情報記憶部２３には、鉄道車両５０の走行計画に応じて、車両局１が順に通信する地上局２で使用する拡散符号情報を記憶している。拡散符号情報記憶部２３には、地上送信符号情報と車両送信符号情報の組である符号情報組を記憶する。地上送信符号情報は、地上送信信号を拡散する拡散符号を特定する拡散符号情報である。車両送信符号情報は、車両送信信号を拡散する拡散符号を特定する拡散符号情報である。拡散符号情報記憶部２３に記憶される拡散符号情報については、後で説明する。
【００３８】
図５を参照して、地上局２の構成を説明する。地上アンテナ部４は、サーキュレータ３１を介して送信増幅器３２および受信増幅器３３と接続する。サーキュレータ３１は、送信増幅器３２が増幅した送信信号を地上アンテナ部４に出力する。サーキュレータ３１は、地上アンテナ部４からの受信信号を受信増幅器３３に出力する。
【００３９】
無線通信装置である地上局２は、地上通信ネットワーク６０に接続している。地上通信ネットワーク６０には、複数の地上局２を制御する制御装置９１も接続している。制御装置９１は、車両局１に送信する送信データを複数の地上局２に与える。車両局１が送信する車両送信信号を複数の地上局２のそれぞれが受信し、受信信号（車両送信信号）を復調して受信データを生成する。制御装置９１には、複数の地上局２が生成する受信データが入力される。
【００４０】
送信側の機器として、地上局２は、デジタル変調部３４、ＰＮ符号発生器３５、乗算器３６、搬送波発振器３７、乗算器３８を有する。デジタル変調部３４は、地上通信ネットワーク６０から受信する送信データを変調して地上送信信号を生成する。ＰＮ符号発生器３５は、ＰＮ符号（拡散符号）を発生させる。乗算器３６は、デジタル変調部３４が出力する地上送信信号を拡散する。搬送波発振器３７、乗算器３８は、拡散されたＩＦ周波数の地上送信信号をＲＦ周波数に変換する。ＲＦ周波数の地上送信信号は、送信増幅器３２に入力される。送信増幅器３２で増幅された車両送信信号は、車両アンテナ部３から送信される。
【００４１】
ＰＮ符号発生器３５は、地上局２に対して割り振られたＰＮ符号を発生させる。ＰＮ符号発生器３５は、拡散符号情報を設定でき、拡散符号情報を変更することで異なるＰＮ符号を発生できる。そのため、各地上局２のＰＮ符号発生器３５は、それぞれ指定されたＰＮ符号を発生できる。
【００４２】
乗算器３６は、デジタル変調部３４が出力する送信信号と、ＰＮ符号発生器３５が出力するＰＮ符号を乗算する。乗算器３６は、送信信号をＰＮ符号で拡散する拡散器である。搬送波発振器３７は、送信される電波の周波数ＦＧＲの信号である搬送波を発生させる。乗算器３８は、搬送波発振器３７が出力する搬送波と、乗算器３６が出力する拡散された送信信号を乗算する。乗算器３８が出力する送信信号が、送信増幅器３２に入力される。
【００４３】
受信側の機器として、地上局２は、局部発振器３９、乗算器４０、帯域通過フィルタ４１、ＡＤ変換器４２、ＰＮ符号発生器４３、乗算器４４、積分器４５、デジタル復調部４６を有する。ＰＮ符号発生器４３も、拡散符号情報を設定でき、拡散符号情報を変更することで異なるＰＮ符号を発生できる。
【００４４】
局部発振器３９、乗算器４０、帯域通過フィルタ４１、ＡＤ変換器４２は、地上受信アンテナ部４が受信する受信信号をＩＦ周波数に変換しデジタル化した受信信号を生成する。地上受信アンテナ部４が受信する受信信号は、車両アンテナ部３が送信する車両送信信号である。
【００４５】
ＰＮ符号発生器４３、乗算器４４は、その地上局２に決められた拡散符号で車両送信信号を逆拡散する。積分器４５、デジタル復調部４６は、逆拡散された車両送信信号を復調する。
【００４６】
局部発振器３９は、受信増幅器３３が増幅したＲＦ周波数帯域の周波数ＦＭＶの受信信号をＩＦ周波数に低減するためのローカル信号を発振する。乗算器４０は、局部発振器３９が出力するローカル信号と受信増幅器３３が増幅した受信信号を乗算する。乗算器４０の出力が、帯域通過フィルタ４１に入力される。帯域通過フィルタ４１は、ＩＦ周波数を含む周波数帯域の信号を通過させる。ＡＤ変換器４２は、帯域通過フィルタ４１が出力するアナログの受信信号を、決められた時間の刻み幅で決められた精度でデジタル信号に変換する。乗算器４４は、ＰＮ符号発生器４３が生成するＰＮ符号とＡＤ変換器４２が出力する受信信号を乗算する。積分器４５は、乗算器４３が出力する受信信号を積分する。デジタル復調部４５は、積分器４６が積分した受信信号を復調する。デジタル復調部４５が復調した受信データは、地上通信ネットワーク６０を介して制御装置９１に送信される。
【００４７】
地上局２で地上送信信号を拡散する際に使用する拡散符号を、地上送信符号と呼ぶ。地上局２が有するＰＮ符号発生器３５および乗算器３６は、地上送信符号で拡散前の地上送信信号を拡散して地上送信信号を生成する地上拡散部を構成する。拡散前の地上送信信号を拡散前地上送信信号と呼ぶ。
【００４８】
地上局２で車両送信信号を逆拡散する際に使用する拡散符号を、車両送信符号と呼ぶ。地上局２が有するＰＮ符号発生器４３および乗算器４４は、車両送信符号で車両送信信号を逆拡散して逆拡散後の車両送信信号を生成する地上逆拡散部を構成する。逆拡散後の車両送信信号を逆拡散車両送信信号と呼ぶ。
【００４９】
車両局１が有する拡散符号情報記憶部２３の説明に戻る。拡散符号情報記憶部２３に記憶される拡散符号情報を説明するために、以下の変数を定義する。
Ｐmax：拡散符号情報記憶部２３に記憶できる符号情報組の最大数。
ＮＰ：実際に拡散符号情報記憶部２３に記憶している符号情報組の数。
Ｒｊ：拡散符号情報記憶部２３に記憶している地上送信符号情報。j＝1,2,…,NP
Ｓｊ：拡散符号情報記憶部２３に記憶している車両送信符号情報。j＝1,2,…,NP
【００５０】
Ｒｊには、車両局１がｊ番目に通信する地上局２ｊが送信する際に使用するＰＮ符号を発生する拡散符号情報すなわち地上送信符号情報が設定される。Ｓｊには、地上局２ｊが受信する際に使用するＰＮ符号を発生する拡散符号情報すなわち車両送信符号情報が設定される。
【００５１】
図６を参照して、拡散符号情報記憶部２３に記憶させる拡散符号情報を説明する。図６は、実施の形態１に係る無線通信システムを構成する車両局が有する拡散符号情報記憶部に記憶される拡散符号情報の例を説明する図である。図６(Ａ)に、地上局２の配置と地上局２に設定している拡散符号情報を示す。図６(Ｂ)に、拡散符号情報記憶部２３に設定されている拡散符号情報を示す。拡散符号情報記憶部２３は、車両局１の進行方向の前方に存在する地上局２の地上送信符号情報と車両送信符号情報の組の列を記憶する。なお、列とは、データを決められた順番に並べたものである。
【００５２】
図６は、５個の地上局２が存在する場合である。人間に分かりやすいように、拡散符号情報記憶部２３には、地上局２の局名を記憶させる。なお、地上局２の局名は、処理には使用しない。図６（Ａ）において送信で示す拡散符号情報が地上送信符号情報(Ｒj)であり、受信が車両送信符号情報(Ｓj)である。地上局２ごとに地上送信符号情報(Ｒj)および車両送信符号情報(Ｓj)が異なるように設定している。隣接しない複数の地上局２において、地上送信符号情報および車両送信符号情報のいずれか少なくとも一方が同じでもよい。隣接する地上局２では、地上送信符号情報を異なるように設定し、かつ車両送信符号情報を異なるように設定すればよい。
【００５３】
地上局２で使用する拡散符号、すなわち地上送信符号および車両送信符号は、隣接する地上局２では異なるように決める。隣接する地上局２ｊ、２ｊ＋１で地上送信符号を異ならせることで、車両局１は、地上局２ｊ、２ｊ＋１が送信する地上送信信号を区別できる。また、隣接する地上局２ｊ、２ｊ＋１で車両送信符号を異ならせることで、地上局２ｊ、２ｊ＋１へ送信する送信信号を区別して車両局１が送信できる。地上局２ｊ、２ｊ＋１はそれぞれ、車両局１が自分へ向けて送信した車両送信信号だけを選択して受信できる。
【００５４】
送信側のＰＮ符号発生器９および受信側のＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂに設定される拡散符号情報を説明するために、以下の変数を定義する。
ＶＳ：ＰＮ符号発生器９に設定されている拡散符号情報。
ＶＲＡ：ＰＮ符号発生器１８Ａに設定されている拡散符号情報。
ＶＲＢ：ＰＮ符号発生器１８Ｂに設定されている拡散符号情報。
【００５５】
図７を参照して、車両局１が有するＰＮ符号発生器９とＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂに設定される拡散符号情報の設定例を説明する。図７は、車両局の位置により車両局が使用する拡散符号が変化する例を説明する図である。図７は、ｊ＝２とする場合である。以下の説明は、ｊ＝２でない場合でも一般的に成立する。図７（Ａ）に、地上局２２、２３、２４の地上アンテナ部４の覆域８２２、８２３、８２４を示す。なお、覆域８２２、８２３、８２４の幅が狭いため、車両局１の車両アンテナ部３が覆域８２２、８２３、８２４の外部に存在する部分にはハッチングを付けている。図７（Ｂ）に、固定局２が送信する地上送信信号が車両局１で受信され逆拡散される際の符号相関値が、車両局１の位置により変化する様子を示す。地上局２２が送信する地上送信信号に対する符号相関値γ２を細い実線で示す。地上局２３についての符号相関値γ３を太い実線で示す。地上局２４についての符号相関値γ４を細い一点鎖線で示す。横軸は、軌道５１上での車両アンテナ部３の位置である車両局位置を表す。車両アンテナ部３が覆域８２２、８２３、８２４の内部に存在する場合は、符号相関値γ２、γ３、γ４は許容下限値γ０以上である。車両アンテナ部３が覆域８２２、８２３、８２４の外部に存在する場合は、符号相関値γ２、γ３、γ４は急激に低下する。
【００５６】
図７（Ｃ）に、図７（Ｂ）に示すＰ１の位置に車両アンテナ部３が存在する場合に、車両局１に設定されている拡散符号情報を示す。図７（Ｃ）が、拡散符号情報設定部２２が相関比較部２１から通知を受ける前の状態を表す。図７（Ｄ）に、図７（Ｂ）に示すＰ２の位置に車両アンテナ部３が存在する場合に、車両局１に設定されている拡散符号情報を示す。図７（Ｄ）が、相関比較部２１から通知を受けた拡散符号情報設定部２２が拡散符号情報を変更した後の状態を表す。
【００５７】
車両局１が図７（Ｂ）に示すＰ１の位置に車両アンテナ部３が存在する場合には、以下および図７（Ｃ）に示すように車両局１の拡散符号情報が設定されている。
ＶＳ＝Ｓ２＝ＹＹＪ０６
ＶＲＡ＝Ｒ２＝ＸＪＸ０７
ＶＲＢ＝Ｒ３＝ＸＪＸ０９
【００５８】
図７（Ｃ）に示す状態では、ＰＮ符号発生器９が発生するＰＮ符号は、地上局２２の地上送信符号と同じである。ＰＮ符号発生器１８Ａが発生するＰＮ符号は、地上局２２の車両送信符号と同じである。ＰＮ符号発生器１８Ｂが発生するＰＮ符号は、地上局２３の車両送信符号と同じである。
【００５９】
上記の拡散符号情報の設定は、車両局１が地上局２２と通信し、かつ地上局２３が送信する地上送信信号を受信しながら、地上局２２が送信する地上送信信号の受信適否を確認中である状況である。受信適否とは、地上局２２が送信する地上送信信号を復調に使用するのに適しているかどうかである。地上局２２が、車両局１と先に通信をしている先通信地上局である。地上局２３が、地上局２２よりも後に車両局１と通信する後通信地上局である。
【００６０】
Ｐ２の位置に車両局１が移動して、相関比較部２１から通知を受けると、拡散符号情報設定部２２は、以下のように拡散符号情報を設定する。通知とは、地上局２ｊが送信する地上送信信号が受信不適であるとの通知である。図７（Ｄ）に、設定後の車両局１の拡散符号情報を示す。
ＶＳ＝Ｓ３＝ＹＹＪ０３
ＶＲＡ＝Ｒ３＝ＸＪＸ０９
ＶＲＢ＝Ｒ４＝ＸＪＸ５５
【００６１】
図７（Ｄ）に示す状態になるように、ＰＮ符号発生器１８Ａには、ＰＮ符号発生器１８Ｂに設定されていた拡散符号情報を設定する。ＰＮ符号発生器１８Ｂには、新たな拡散符号情報を設定する。このように拡散符号情報を設定することで、車両局１が地上局２３と通信を開始し、次に通信する地上局２４が送信する地上送信信号を受信して、新たな先通信地上局である地上局２３が送信する地上送信信号の受信適否を確認することになる。地上局２４が、地上局２３の後で車両局１が通信することになる通信予定地上局である。通信予定地上局は、鉄道車両５０に移動方向の側で後通信地上局に隣接する地上局２である。通信予定地上局は、後通信地上局と鉄道車両５０の移動方向から決まる。なお、車両局１において拡散符号情報の変更後は、地上局２４は後通信地上局になる。
【００６２】
図７から分かるように、ＰＮ符号発生器１８Ａが発生する拡散符号は、ＰＮ符号発生器１８Ｂが発生する拡散符号よりも先に使用されている。つまり、ＰＮ符号発生器１８Ａが発生する拡散符号である第１地上送信符号は、ＰＮ符号発生器１８Ｂが発生する拡散符号である第２地上送信符号よりも先に使用されている拡散符号である。第１地上送信符号および第２地上送信符号のいずれか先に使用されている拡散符号を、先使用符号と呼ぶ。第１地上送信符号および第２地上送信符号のいずれかの先使用符号とは異なる方を、後使用符号と呼ぶ。車両局１では、先使用符号は、常にＰＮ符号発生器１８Ａが発生する拡散符号である。後使用符号は、常にＰＮ符号発生器１８Ｂが発生する拡散符号である。ＰＮ符号発生器１８Ａおよび乗算器１９Ａは、先使用符号で逆拡散された地上送信信号である先使用符号逆拡散地上送信信号を生成する。
【００６３】
図７に示す例では、先使用符号は地上局２２に決められた地上送信符号である。後使用符号は、地上局２３に決められた地上送信符号である。逆に言うと、地上局２２は、先使用符号が地上送信符号であるように決められた地上局である先通信地上局である。地上局２３は、後使用符号が地上送信符号であるように決められた地上局である後通信地上局である。
【００６４】
相関比較部２１は、第１車両逆拡散部での符号相関値と第２車両逆拡散部での符号相関値とに基づき、乗算器１９Ａが出力する第１逆拡散地上送信信号すなわち先使用符号逆拡散地上送信信号の受信適否を判断する通信適否判断部である。相関比較部２１は、第１車両逆拡散部および第２車両逆拡散部のいずれかの先使用符号を使用する方の符号相関値が、他方の符号相関値以下である場合に、先使用符号逆拡散地上送信信号が受信不適であると判断する。先使用符号逆拡散地上送信信号が受信不適であると判断する場合は、ＰＮ符号発生器９およびＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂが発生するＰＮ符号を変更することになる。
【００６５】
受信不適とは、受信する上で最適ではないという意味である。地上局２ｊからの地上送信信号の受信品質が十分によい状態であっても、地上局２ｊ＋１からの地上送信信号の受信品質の方がよい場合には、地上局２ｊが送信する地上送信信号は受信不適になる。また、受信品質は地上局２ｊからの地上送信信号の方がよくても、車両局１の移動に応じて通信できる時間が地上局２ｊ＋１よりも短い場合に受信不適と判断してもよい。
【００６６】
他の方法で、先使用符号逆拡散地上送信信号の受信適否を判断してもよい。例えば、先使用符号を使用する方の符号相関値が予め決められた閾値未満に低下した場合を、受信不適と判断してもよい。先使用符号を使用しない方の符号相関値の差が予め決められた閾値以上である場合を、受信不適と判断してもよい。先使用符号を使用しない方の符号相関値が、先使用符号を使用する方の符号相関値に決められた閾値を加算した値以上である場合を、受信不適と判断してもよい。加算する閾値は負でもよい。
【００６７】
拡散符号情報設定部２２は、乗算器１９Ａが出力する第１逆拡散地上送信信号（先使用符号逆拡散地上送信信号）が受信不適と相関比較部２１（通信適否判断部）が判断する場合に、ＰＮ符号発生器１８Ｂが発生するＰＮ符号（第２地上送信符号）を地上局２ｊ＋２に決められた地上送信符号と同じに決め、かつＰＮ符号発生器１８Ａが発生するＰＮ符号（第１地上送信符号）を地上局２ｊ＋１に決められた地上送信符号と同じに決め、かつＰＮ符号発生器９が発生するＰＮ符号（第１車両送信符号）を地上局２ｊ＋１に決められた車両送信符号と同じに決める拡散符号決定部である。拡散符号情報設定部２２は、拡散符号情報記憶部を参照して、地上局２ｊ＋２に決められた地上送信符号を求め、地上局２ｊ＋１に決められた車両送信符号を求める。
【００６８】
図８および図９を参照して、動作を説明する。図８は、実施の形態１に係る無線通信システムにおいて車両局から地上局へ送信する動作を説明するフローチャートである。図９は、地上局から車両局へ送信する動作を説明するフローチャートである。まず、図８から説明する。ステップＳ０１で、車両局１の拡散符号情報記憶部２３に拡散符号情報を記憶させる。
【００６９】
ステップＳ０２で、鉄道車両５０の位置に応じて送信のＰＮ符号発生器９、受信のＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂに、以下のように拡散符号情報を初期設定する。
ＶＳ＝Ｓｊ０
ＶＲＡ＝Ｒｊ０
ＶＲＢ＝Ｒｊ０＋１
ｊｓ＝ｊｒ＝ｊ０
ｊ０は、鉄道車両５０の位置に応じて決まる拡散符号情報記憶部２３を参照する番号の初期値である。車両局１からの送信と地上局からの送信で独立に、送信単位でＰＮ符号を切り替えられるように、ｊｓとｊｒを使用する。ｊｓは、ＰＮ符号発生器９に設定する拡散符号情報を取得するために拡散符号情報記憶部２３を参照する番号である。ｊｒは、ＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂに設定する拡散符号情報を取得するために拡散符号情報記憶部２３を参照する番号である。ｊｓとｊｒは、別々のタイミングで１ずつ増加する。
【００７０】
地上局２ｊｓの車両送信拡散符号が、ＰＮ符号発生器９に設定される。地上局２ｊｒ、２ｊｒ＋１の地上送信拡散符号が、ＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂにそれぞれ設定される。つまり、以下のように設定する。
ＶＳ＝Ｓｊｓ
ＶＲＡ＝Ｒｊｒ
ＶＲＢ＝Ｒｊｒ＋１
【００７１】
図８を参照して、車両局１から送信する側の処理を説明する。ステップＳ０３〜Ｓ０８は、車両局１で実行される。ステップＳ０３で、親装置９０から受信した送信データをデジタル変調部８で変調して車両送信信号を生成する。ステップＳ０４で、ＰＮ符号発生器９で発生するＰＮ符号により、車両送信信号を拡散する。ステップＳ０５で、車両送信信号を車両アンテナ部３から送信する。ステップＳ０６で、送信単位ごとの送信が完了したかチェックする。送信単位の送信が完了している場合（Ｓ０６でＹＥＳ）は、ステップＳ０７で、ＰＮ符号発生器９の拡散符号情報（ＶＳ）を変更する必要があるかチェックする。ここで、送信側の拡散符号を変更する必要があるかどうかを、変数ＮＤで表現する。ＮＤ＝１が必要ありで、ＮＤ＝０で必要なしとする。変更する必要がある場合（Ｓ０７でＹＥＳ）は、ステップＳ０８で、ＶＳ＝Ｓｊｓ＋１、ｊｓ＝ｊｓ＋１、ＮＤ＝０と設定する。Ｓ０８の実行後、Ｓ０６でＮＯの場合、Ｓ０７でＮＯの場合は、Ｓ０９に進む。
【００７２】
ステップＳ０９〜Ｓ１１は、地上局２ｊｓで実行される。ステップＳ０９で、車両局１が送信する車両送信信号を地上アンテナ部４が受信する。ステップＳ１０で、受信した車両送信信号を地上局２ｊｓに割り当てられた拡散符号で逆拡散する。ステップＳ１１で、逆拡散した車両送信信号を復調して、受信データを生成する。生成した受信データを、地上通信ネットワーク６０を介して制御装置９１に送信する。ステップＳ１１の実行後は、Ｓ０３に戻る。なお、車両局１での処理であるＳ０３〜Ｓ０８と、地上局２ｊｓでの処理であるＳ０９〜Ｓ１１は、並行して実行される。
【００７３】
図９を参照して、車両局１で受信する側の処理を説明する。Ｓ０１、Ｓ０２は、図８と同じである。地上局２から送信するステップＳ２１〜Ｓ２９は、車両局１から送信するステップＳ０３〜Ｓ１１と同時に並行して実行する。ステップＳ２１〜Ｓ２３は、地上局２ｊｒ、２ｊｒ＋１で実行される。ステップＳ２４以降が、車両局１で実行される処理である。
【００７４】
ステップＳ２１で、地上局２ｊｒ、２ｊｒ＋１で制御装置９１から受信した車両局１への送信データを変調して地上送信信号を生成する。ステップＳ２２で、ＰＮ符号発生器３５が発生する拡散符号で地上送信信号を拡散する。ステップＳ２３で、拡散した地上送信信号を車両局１へ向けて地上アンテナ部４から送信する。
【００７５】
ステップＳ２４で、車両局１で、車両アンテナ部３が地上送信信号を受信する。ステップＳ２５で、車両局１で、Ａ系列の受信信号をＰＮ符号発生器１８Ａが発生する拡散符号（ＶＲＡ）で逆拡散し、Ｂ系列の受信信号をＰＮ符号発生器１８Ｂが発生する拡散符号（ＶＲＢ）で逆拡散する。ステップＳ２６で、符号相関計算部２０Ａ、２０Ｂが、それぞれＡ系列およびＢ系列の受信信号の符号相関値（γＡ、γＢ）を計算する。ステップＳ２７で、逆拡散されたＡ系列の受信信号をデジタル復調部２５が復調して、受信データを生成する。受信データを、親装置９０に送信する。
【００７６】
ステップＳ２８で、地上局２ｊｒが送信する送信単位ごとの受信が完了しているかチェックする。完了している場合（Ｓ２７でＹＥＳ）は、ステップＳ２９で、相関比較部２１がＡ系列およびＢ系列の受信信号の符号相関値（γＡ、γＢ）を比較する（γＢ≧γＡ  ？）。Ｂ系列の受信信号の符号相関値の方がよい場合（Ｓ２９でＹＥＳ）は、ステップＳ３０で、ＶＲＡ＝Ｒｊｒ＋１、ＶＲＢ＝Ｒｊｒ＋２、ｊｒ＝ｊｒ＋１、ＮＤ＝１と設定する。Ｓ３０の実行後とＡ系列の符号相関値の方がよい場合（Ｓ２９でＮＯ）は、Ｓ２１に戻る。
【００７７】
車両局１と地上局２は、同じ周波数で異なる拡散符号を使用する符号多重により通信する。車両局１は異なる地上局２と通信するためには、周波数を変更することは不要である。ＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂが異なるＰＮ符号を発生するように、拡散符号情報を変更するだけで、車両局１は異なる地上局２と通信できる。拡散符号情報の変更に要する時間は、周波数を変更する際に要する時間よりも格段に小さくできる。つまり、通信が途絶する時間である通信不可時間が無いか、非常に短くなる。符号の切替は、送受信するデータの送信単位ごと、すなわち通信データの切れ目で実施する。そのため、拡散符号の変更により通信データが欠損することはない。
【００７８】
車両局１が移動して、通信している地上局２ｊが車両アンテナ部３の覆域８１から外れる場合には、覆域８１の内部に存在する別の地上局２ｊ＋１と通信できる。通信を途絶させることなく通信可能な地上局２との間で、車両局１は通信を継続できる。車両局１が通信相手である地上局２を切り替えて複数の地上局２と通信する場合に、通信不可期間が存在しないか、周波数を切替える場合よりも通信不可期間を短くできる。
【００７９】
車両局１から送信する車両送信周波数ＦＭＶと、地上局２から送信する地上送信周波数ＦＧＲという２個の周波数だけを使用するので周波数の利用効率がよい。なお、複数の車両局１が存在する場合も、すべての車両局１で車両送信周波数ＦＭＶおよび地上送信周波数ＦＧＲを使用する。
【００８０】
ＰＮ符号発生器１８Ａが先使用符号を発生する期間と、ＰＮ符号発生器１８Ｂが先使用符号を発生する期間の両方が、存在するようにしてもよい。その場合には、先使用符号逆拡散地上送信信号は、第１地上送信符号および第２地上送信符号のいずれかになる。相関比較部（通信適否判断部）は、先使用符号逆拡散地上送信信号の受信適否を判断する。そして、拡散符号情報設定部（拡散符号決定部）は、先使用符号逆拡散地上送信信号が受信不適と相関比較部が判断する場合に、第１地上送信符号および第２地上送信符号のいずれか一方を地上局２ｊ＋２に決められた地上送信符号と同じに決め、かつ第１地上送信符号および第２地上送信符号のいずれか他方を地上局２ｊ＋１に決められた地上送信符号と同じに決め、かつ第１車両送信符号を地上局２ｊ＋１に決められた車両送信符号と同じに決める。
【００８１】
ＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂが交互に先使用符号を発生してもよい。ＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂのどちらが先使用符号を発生するかを、ランダムに決めてもよい。また、ＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂのいずれか一方が常に先使用符号を発生するようにしてもよい。
【００８２】
車両局が２つの地上局への車両送信信号を符号多重して送信するようにしてもよい。
以上のことは、他の実施の形態にもあてはまる。
【００８３】
実施の形態２．
実施の形態２は、車両局が送信する際に２つの拡散符号で拡散した送信信号を多重して送信するように、実施の形態１を変更した場合である。図１０は、この発明の実施の形態２に係る無線通信システムにおいて車両局の構成を説明するブロック図である。地上局２の構成は、実施の形態１の場合と同じである。図１０について、実施の形態１の場合の図４と異なる点を説明する。
【００８４】
無線通信システム１００Ａで使用される車両局１Ａは、Ａ系列とＢ系列のＰＮ符号発生器９Ａ、９Ｂおよび乗算器１０Ａ、１０Ｂ、分割器２６、多重器２７、選択器２８を追加している。相関比較部２１Ａと拡散符号情報設定部２２Ａを、変更している。
【００８５】
分割器２６は、デジタル変調部８が出力する拡散前の車両送信信号を２分割する。分割器２６が分割した一方（Ａ系列）の車両送信信号である第１拡散前車両送信信号と、分割した他方（Ｂ系列）の車両送信信号である第２拡散前車両送信信号を生成する送信信号分割部である。
【００８６】
ＰＮ符号発生器９Ａ、９Ｂは、設定されている拡散符号情報で決まるＰＮ符号をそれぞれ発生させる。ＰＮ符号発生器９Ａ、９Ｂは、異なるＰＮ符号を発生する。
【００８７】
乗算器１０Ａは、分割器２６で分割されたＡ系列の拡散前の車両送信信号（第１拡散前車両送信信号）と、ＰＮ符号発生器９Ａが発生するＰＮ符号（第１車両送信符号）を乗算する。ＰＮ符号発生器９Ａおよび乗算器１０Ａは、第１車両送信符号で第１拡散前車両送信信号を拡散した車両送信信号である第１車両送信信号を生成する第１車両拡散部を構成する。
【００８８】
乗算器１０Ｂは、分割器２６で分割されたＢ系列の拡散前の車両送信信号（第２拡散前車両送信信号）と、ＰＮ符号発生器９Ｂが発生するＰＮ符号（第２車両送信符号）を乗算する。ＰＮ符号発生器９Ｂおよび乗算器１０Ｂは、第２車両送信符号で第２拡散前車両送信信号を拡散した車両送信信号である第２車両送信信号を生成する第２車両拡散部を構成する。
【００８９】
多重器２７は、乗算器１０Ａで拡散されたＡ系列の車両送信信号と、乗算器１０Ｂで拡散されたＢ系列の車両送信信号とを多重する。多重器２７が出力する送信信号は、サーキュレータ５に入力される。多重器２７は、第１車両送信信号と第２車両送信信号を多重して車両送信信号を生成する送信信号多重部である。
【００９０】
選択器２８は、乗算器１３Ａ、１３Ｂで逆拡散された受信信号の一方を選択して出力する。選択器２８が出力する受信信号は、積分器２４に入力される。選択器２８は、第１車両拡散部または第２車両拡散部のいずれか符号相関値がよい方で逆拡散された受信信号（地上送信信号）、すなわち乗算器１３Ａで逆拡散されたＡ系列の受信信号（第１地上送信信号）または乗算器１３Ｂで逆拡散されたＢ系列の受信信号（第２地上送信信号）のいずれか一方を選択して出力する地上送信信号選択部である。
【００９１】
拡散符号情報設定部２２Ａは、送信側のＰＮ符号発生器９Ａ、９Ｂおよび受信側のＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂに拡散符号情報を設定する。拡散符号情報設定部２２Ａの動作を説明するために、以下の変数を追加で定義する。
ＶＳＡ：ＰＮ符号発生器９Ａに設定されている拡散符号情報
ＶＳＢ：ＰＮ符号発生器９Ｂに設定されている拡散符号情報
ＵＭＲ：選択器２８が選択する系列。受信側の主系列と呼ぶ。主系列は先通信地上局と通信する系列である。ＡまたはＢが設定される。
ＵＭＳ：送信側の主系列である。ＡまたはＢが設定される。受信側と送信側で主系列を変更するタイミングを異ならせることができる。
【００９２】
図１１を参照して、車両局１Ａが有するＰＮ符号発生器９Ａ、９ＢとＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂに拡散符号情報を設定する例を説明する。図１１は、実施の形態２に係る無線通信システムにおいて車両局の位置により車両局が使用する拡散符号が変化する例を説明する図である。図１１（Ａ）は、図７（Ａ）と同じであり地上局２２、２３、２４の地上アンテナ部４の覆域８２２、８２３、８２４を示す。図１１（Ｂ）は、図７（Ｂ）と同じであり、固定局２が送信する地上送信信号が車両局１Ａで受信され逆拡散される際の符号相関値が車両局１Ａの位置により変化する様子を示す。図１１（Ｃ）に、図１１（Ａ）に示すＰ１の位置に車両局１Ａが存在する場合に、車両局１Ａに設定されている拡散符号情報を示す。図１１（Ｃ）が、拡散符号情報設定部２２Ａが相関比較部２１Ａから通知を受ける前の状態を表す。図１１（Ｄ）に、図１１（Ａ）に示すＰ２の位置に車両局１Ａが存在する場合に、車両局１Ａに設定されている拡散符号情報を示す。図１１（Ｄ）が、相関比較部２１Ａから通知を受けた拡散符号情報設定部２２Ａが拡散符号情報を変更した後の状態を表す。
【００９３】
車両局１Ａが地上局２２、２３と通信しながら、地上局２２が送信する地上送信信号の受信適否を確認中である場合に、以下および図１１（Ｃ）に示すように拡散符号情報が設定されているとする。
ＶＳＡ＝Ｓ２＝ＹＹＪ０６
ＶＳＢ＝Ｓ３＝ＹＹＪ０３
ＶＲＡ＝Ｒ２＝ＸＪＸ０７
ＶＲＢ＝Ｒ３＝ＸＪＸ０９
ＵＭＲ＝ＵＭＳ＝Ａ
【００９４】
図１１（Ｃ）に示す状態では、ＰＮ符号発生器９Ａが発生するＰＮ符号は、地上局２２の地上送信符号と同じである。ＰＮ符号発生器９Ｂが発生するＰＮ符号は、地上局２３の地上送信符号と同じである。ＰＮ符号発生器１８Ａが発生するＰＮ符号は、地上局２２の車両送信符号と同じである。ＰＮ符号発生器１８Ｂが発生するＰＮ符号は、地上局２３の車両送信符号と同じである。
【００９５】
上記の拡散符号情報の設定は、車両局１Ａが地上局２２、２３と通信しながら、地上局２２が送信する地上送信信号の受信適否を確認中である状況である。地上局２２が、車両局１Ａと先に通信をしている先通信地上局である。地上局２３が、地上局２ｊよりも後に車両局１と通信する後通信地上局である。
【００９６】
拡散符号情報設定部２２Ａは、相関比較部２１Ａから通知を受けると、以下および図１１（Ｄ）に示すように拡散符号情報を設定する。通知とは、地上局２２が送信する地上送信信号が受信不適であるとの通知である。なお、後で説明するが、ＵＭＲを変更するタイミングと、ＵＭＳを変更するタイミングは、異なる。図１１（Ｄ）に変更後の車両局１Ａの拡散符号情報を示す。
ＶＳＡ＝Ｓ４＝ＹＹＪ４８
ＶＳＢ＝Ｓ３＝ＹＹＪ０３
ＶＲＡ＝Ｒ４＝ＸＪＸ５５
ＶＲＢ＝Ｒ４＝ＸＪＸ０９
ＵＭＲ＝ＵＭＳ＝Ｂ
【００９７】
図１１から分かるように、地上局２２が送信する地上送信信号が受信不適である場合は、ＰＮ符号発生器１８Ａには、地上局２４の車両送信符号情報を設定する。ＰＮ符号発生器９Ａには、地上局２４の地上送信符号情報を設定する。受信側および送信側の主系列を、Ｂ系列に変更する。主系列は、変更後の先通信地上局である地上局２３と通信する系列である。拡散符号情報設定部２２Ａは、主系列がＡ系列とＢ系列が交互になるように拡散符号情報を設定する。
【００９８】
このように拡散符号情報を設定することで、車両局１Ａが地上局２ｊ＋１と通信を継続し、通信予定地上局である地上局２ｊ＋２と通信を開始し、地上局２ｊ＋１が送信する地上送信信号の受信適否を確認することになる。
【００９９】
この実施の形態２のように拡散符号情報を設定すると、他の系列の拡散符号情報を変更する際に、継続して通信に使用する系列の拡散符号情報が変更されない。そのため、実施の形態１の場合よりも僅かだが、拡散符号を切替える際の処理量を少なくできる。
【０１００】
相関比較部２１Ａは、通信中の系列を表す変数ＵＭＲを参照して、通信中の系列の変更適否を判断する。具体的には、以下のように判断する。
ＵＭＲ＝Ａの場合    γＢ≧γＡ 
ＵＭＲ＝Ｂの場合    γＡ≧γＢ
【０１０１】
相関比較部２１Ａは、第１車両逆拡散部での符号相関値（γＡ）と第２車両逆拡散部での符号相関値（γＢ）とに基づき、先使用符号逆拡散地上送信信号の受信適否を判断する通信適否判断部である。相関比較部２１Ａは、第１車両逆拡散部および第２車両逆拡散部のいずれかの先使用符号を使用する方の符号相関値が、他方の符号相関値以下である場合に、先使用符号逆拡散地上送信信号が受信不適であると判断する。
【０１０２】
拡散符号情報設定部２２Ａは、第１地上送信符号および第２地上送信符号のいずれかである先使用符号逆拡散地上送信信号が受信不適と相関比較部２１Ａ（通信適否判断部）が判断する場合に、第１地上送信符号および第２地上送信符号のいずれか一方を地上局２ｊ＋２に決められた地上送信符号と同じに決め、かつ第１地上送信符号および第２地上送信符号のいずれか他方を地上局２ｊ＋１に決められた地上送信符号と同じに決め、かつ第１車両送信符号および第２車両送信符号のいずれか一方を地上局２ｊ＋２に決められた車両送信符号と同じに決め、かつ第１車両送信符号および第２車両送信符号のいずれか他方を地上局２ｊ＋１に決められた車両送信符号と同じに決める。拡散符号情報設定部２２Ａは、拡散符号情報記憶部を参照して、地上局２ｊ＋２、２ｊ＋２に決められた地上送信符号および車両送信符号を求める。
【０１０３】
図１２および図１３を参照して、動作を説明する。図１２は、実施の形態２に係る無線通信システムにおいて車両局から地上局へ送信する動作を説明するフローチャートである。図１３は、地上局から車両局へ送信する動作を説明するフローチャートである。図１２および図１３について、実施の形態１の場合の図８および図９とは異なる点を説明する。
【０１０４】
まず、車両局１Ａから送信する図１２について説明する。ステップＳ０２Ａで、鉄道車両５０の位置に応じて送信のＰＮ符号発生器９Ａ、９Ｂ、受信のＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂに、以下のように拡散符号情報を初期設定する。
ＶＳＡ＝Ｓｊ０
ＶＳＢ＝Ｓｊ０＋１
ＶＲＡ＝Ｒｊ０
ＶＲＢ＝Ｒｊ０＋１
ｊｓ＝ｊｒ＝ｊ０
【０１０５】
ステップＳ０３Ａで、送信データをデジタル変調部８で変調して車両送信信号を生成する。生成した車両送信信号を分割器２６で２分割する。ステップＳ０４Ａで、ＰＮ符号発生器９Ａが生成するＰＮ符号でＡ系列の車両送信信号を拡散し、ＰＮ符号発生器９Ｂが生成するＰＮ符号でＢ系列の車両送信信号を拡散する。拡散されたＡ系列およびＢ系列の車両送信信号は、多重器２６で多重化されて、サーキュレータ５に入力される。ステップＳ０５Ａで、多重化された車両送信信号を車両アンテナ３から送信する。
【０１０６】
ステップＳ０７Ａで、ＰＮ符号発生器９Ａ、９Ｂで発生するＰＮ符号を変更するため拡散符号情報（ＶＳＡ、ＶＳＢ）を変更する必要があるか（ＮＤ＝１？）チェックする。変更する必要がある場合（Ｓ０７ＡでＹＥＳ）は、ステップＳ０８Ａ１で、送信側で主系列がＡ系列かどうかチェックする（ＵＭＳ＝Ａ？）。図８でのステップＳ０８を、ステップＳ０８Ａ１からステップＳ０８Ａ４に分けている。
【０１０７】
主系列がＡ系列である場合（Ｓ０８Ａ１でＹＥＳ）は、ステップＳ０８Ａ２で、以下のように送信側の拡散符号情報を設定する。なお、ＶＳＢ＝Ｓｊｓ＋１と設定されている。
ＶＳＡ＝Ｓｊｓ＋２、ＵＭＳ＝Ｂ
主系列がＡ系列でない場合（Ｓ０８Ａ１でＮＯ）は、ステップＳ０８Ａ３で、以下のように送信側の拡散符号情報を設定する。なお、ＶＳＡ＝Ｓｊｓ＋１と設定されている。
ＶＳＢ＝Ｓｊｓ＋２、ＵＭＳ＝Ａ
Ｓ０８Ａ２またはＳ０８Ａ３の実行後は、ステップＳ０８Ａ４で、以下のように設定する。
ｊｓ＝ｊｓ＋１、ＮＤ＝０
【０１０８】
ＰＮ符号を変更する必要がない場合（Ｓ０７ＡでＮＯ）、Ｓ０８Ａ４を実行後は、ステップＳ０９Ａへ進む。
【０１０９】
ステップＳ０９Ａ〜Ｓ１１Ａは、地上局２ｊｓだけでなく、地上局２ｊｓ＋１でも実行される。地上局２ｊｓ、２ｊｓ＋１はどちらも、地上ネットワーク６０を介して受信データを制御装置９１に送信する。制御装置９１は、地上局２ｊｓ、２ｊｓ＋１が受信するデータのどちらか通信品質がよい方を使用する。地上局２が受信データの品質をチェックし、品質が決められた閾値未満の場合は、受信データを制御装置９１に送信しないようにしてもよい。
【０１１０】
地上局２から送信する場合の図１３について説明する。Ｓ２１〜Ｓ２６までは、図９の場合と同じである。ステップＳ２７Ａで、選択器２８が選択する系列（受信側の主系列、Ａ系列またはＢ系列）の受信信号が積分器２４およびデジタル復調部２５に入力される。デジタル復調部２５は、主系列の受信信号を復調して、受信信号を生成する。
【０１１１】
選択器２８では、受信側で主系列がＡ系列かどうか（ＵＭＲ＝Ａ？）で、以下のようにＡ系列またはＢ系列のどちらを選択する。
受信側で主系列がＡ系列（ＵＭＲ＝Ａ）である場合は、乗算器１３Ａの出力を選択。
受信側で主系列がＡ系列（ＵＭＲ＝Ａ）でない場合は、乗算器１３Ｂの出力を選択。
【０１１２】
図９における車両局１でのＳ２９の処理を、車両局１Ａでは、図１３に示すように、Ｓ２９Ａ１〜Ｓ２９Ａ３の３ステップに分けて処理する。ステップＳ２９Ａ１では、受信側で主系列がＡ系列かどうかチェックする。
主系列がＡ系列である場合（Ｓ２９Ａ１でＹＥＳ）は、ステップＳ２９Ａ２で、Ｂ系列の受信信号の符号相関値（γＢ）がＡ系列の受信信号の符号相関値（γＡ）以上であるかどうか（γＢ≧γＡ？）を、相関比較部２１Ａが比較する。
主系列がＡ系列でない場合（Ｓ２９Ａ１でＮＯ）は、ステップＳ２９Ａ３で、Ａ系列の受信信号の符号相関値（γＡ）がＢ系列の受信信号の符号相関値（γＢ）以上であるかどうか（γＡ≧γＢ？）を、相関比較部２１Ａが比較する。
Ｓ２９Ａ１〜Ｓ２９Ａ３では、主系列でない系列の受信信号の符号相関値が、主系列である系列の受信信号の符号相関値以上であるかどうかをチェックする。
【０１１３】
主系列でない系列の受信信号の符号相関値が、主系列である系列の受信信号の符号相関値以上である場合（Ｓ２９Ａ２またはＳ２９Ａ３でＹＥＳ）は、主系列でない系列を主系列に変更する。
主系列でないＢ系列の符号相関値（γＢ）がＡ系列の符号相関値（γＡ）以上である場合（Ｓ２９Ａ２でＹＥＳ）は、ステップＳ３０Ａ１で、以下のように送信側の拡散符号情報を設定する。なお、ＶＲＢ＝Ｒｊｒ＋１と設定されている。
ＶＲＡ＝Ｒｊｒ＋２、ＵＭＲ＝Ｂ
主系列でないＡ系列の符号相関値（γＡ）がＢ系列の符号相関値（γＢ）以上である場合（Ｓ２９Ａ３でＹＥＳ）は、ステップＳ３０Ａ２で、以下のように送信側の拡散符号情報を設定する。なお、ＶＲＡ＝Ｒｊｒ＋１と設定されている。
ＶＲＢ＝Ｒｊｒ＋２、ＵＭＲ＝Ａ
Ｓ３０Ａ１またはＳ３０Ａ２の実行後はステップＳ３０Ａ３で以下のように設定する。
ｊｒ＝ｊｒ＋１、ＮＤ＝１
【０１１４】
Ｓ３０Ａ３の実行後、および主系列の符号相関値の方がよい場合（Ｓ２９Ａ２またはＳ２９Ａ３でＮＯ）は、Ｓ２１へ戻る。
【０１１５】
車両局１Ａと地上局２は、同じ周波数で異なる拡散符号を使用する符号多重により通信する。車両局１Ａは異なる地上局２と通信するためには、周波数を変更することは不要である。ＰＮ符号発生器９Ａ、９ＢおよびＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂが異なるＰＮ符号を発生するように、拡散符号情報を変更するだけで、車両局１Ａは異なる地上局２と通信できる。拡散符号情報の変更に要する時間は、周波数を変更する際に要する時間よりも格段に小さくできる。つまり、通信が途絶する時間が無いか、非常に短くなる。符号の切替は、送受信するデータの送信単位ごと、すなわち通信データの切れ目で実施する。そのため、拡散符号の変更により通信データが欠損することはない。
【０１１６】
車両局１Ａが移動して、通信している地上局２ｊが車両アンテナ部３の覆域８１から外れる場合には、覆域８１の内部に存在する別の地上局２ｊ＋１と通信できる。通信を途絶させることなく通信可能な地上局２との間で、車両局１Ａは通信を継続できる。車両局１が通信相手である地上局２を切り替えて複数の地上局２と通信する場合に、通信不可期間が存在しないか、周波数を切替える場合よりも通信不可期間を短くできる。
【０１１７】
車両局１Ａでは、車両局１とは異なり、地上局２ｊだけでなく地上局２ｊ＋１にも車両送信信号を送信する。そのため、何らかの理由により、車両局１Ａが送信する車両送信信号を地上局２ｊが受信できない場合でも、地上局２ｊ＋１が受信でき制御装置９１との間の通信を継続できる。
【０１１８】
実施の形態３．
実施の形態３は、地上局からの信号が車両局に到達する時間である到達時間に基づき、車両局の位置を計測するように、実施の形態２を変更した場合である。到達時間を計測できるように、車両局および複数の地上局のそれぞれが同期した時計を有する。図１４は、この発明の実施の形態３に係る無線通信システムにおいて車両局の構成を説明するブロック図である。図１５は、実施の形態３に係る無線通信システムにおいて地上局の構成を説明するブロック図である。実施の形態１あるいは他の実施の形態を、車両局の位置を計測するように変更してもよい。
【０１１９】
図１４および図１５について、実施の形態２の場合の図１０および図１１と異なる点をそれぞれ説明する。無線通信システム１０Ｂを構成する車両局１Ｂは、時計２９、到達時間計算部３０Ａ、３０Ｂ、車両局位置計算部７１、車両局位置データ記憶部７２、時刻信号除去部７３Ａ、７３Ｂも有する。地上局２Ｂは、時計２９と時刻が同期されている時計４７、時刻信号生成部４８を有する。車両局１Ｂが有する時計２９と地上局２Ｂが時計４７の時刻を同期させる方法は、従来技術であり、ここでは説明しない。
【０１２０】
地上局２Ｂが有する時刻信号生成部４８は、到達時間を計測するための時刻信号を、決められた周期（例えば１秒）で生成する。そして、時刻信号生成部４８は、デジタル変調部３４が送信する送信信号に時刻信号を決められた周期で挿入する。時刻信号は、地上局２Ｂから送信される送信信号の一部として、拡散されて送信される。時刻信号が地上局２Ｂから送信される時刻は予め決まっており、車両局１Ｂでは時刻信号が地上局２Ｂをから送信された時刻が分かる。決められた時刻に送信される時刻信号でなくても、地上局から送信された時刻が車両局で分かる信号であれば、時刻信号としてどのような信号を送受信してもよい。
【０１２１】
車両局１Ｂが有する到達時間計算部３０Ａ、３０Ｂは、時刻信号の到達時間を計算する。車両局位置計算部７１は、到達時間計算部３０Ａ、３０Ｂから入力される到達時間から車両局１の位置を計算する。車両局位置データ記憶部７２は、各地上局２Ｂからの到達時間と車両局１Ｂの位置を対応付けるデータを記憶する。車両局位置計算部７１は、車両局位置データ記憶部７２を参照して車両局１の位置を計算する。時刻信号除去部７３Ａ、７３Ｂは、受信信号から時刻信号を除去する。時刻信号が除去された受信信号が、積分器２４に入力される。
【０１２２】
到達時間計算部３０Ａは、ＰＮ符号発生器１８Ａが生成するＰＮ符号の決められた位置（例えば、先頭）が、乗算器１９Ａにおいて受信信号に含まれる拡散された時刻信号に対して乗算されるタイミングでの時計２９の時刻を計測する。計測した時刻は、時刻信号の車両局１Ｂでの受信時刻になる。時刻信号が地上局２から送信される時刻（送信時刻）は決まっており、到達時間計算部３０Ａは、時刻信号の受信時刻と送信時刻との差分を到達時間τＡとして計測する。
【０１２３】
到達時間計算部３０Ｂは、到達時間計算部３０Ａと同様に動作する。到達時間計算部３０Ｂは、ＰＮ符号発生器１８Ｂが生成するＰＮ符号の決められた位置（例えば、先頭）が、乗算器１９Ｂにおいて受信信号に含まれる拡散された時刻信号に対して乗算されるタイミングでの時計２９の時刻（時刻信号の受信時刻）を計測する。到達時間計算部３０Ｂは、時刻信号の受信時刻と送信時刻との差分を到達時間τＢとして計測する。
【０１２４】
車両局位置計算部７１は、到達時間計算部３０Ａ、３０Ｂから入力される到達時間（τＡ、τＢ）から車両局１の位置である車両局位置を計算する。車両局位置計算部７１には、符号相関計算部２０Ａ、２０Ｂが計算される符号相関値（γＡ、γＢ）も入力される。車両局位置計算部７１は、γＡ≧γＢである場合には、ＰＮ符号発生器１８Ａに設定されている拡散符号情報および到達時間τＡで車両局位置データ記憶部７２を参照して、車両局１Ｂの位置を計算する。γＡ＜γＢである場合には、車両局位置計算部７１は、ＰＮ符号発生器１８Ｂに設定されている拡散符号情報および到達時間τＢで車両局位置データ記憶部７２を参照して、車両局１Ｂの位置を計算する。
【０１２５】
車両局位置データ記憶部７２は、拡散符号情報と到達時間の組に対して、車両局の位置を対応付けた到達時間位置対応データを記憶する。車両局位置データ記憶部７２が記憶する到達時間位置データの例を、図１６に示す。図１６（Ａ）に、軌道５１を区分した区間の例に対する車両局位置Ｘと到達時間τの例を示す。区間は、地上アンテナ部４の位置により軌道５１を区分する。図１６（Ｂ）に、車両局位置データ記憶部７２に記憶される到達時間位置データの例を示す。図１６（Ａ）では、地上局２Ｂを表す四角の中に、地上送信符号情報を示す。車両局位置Ｘの後に関連する到達時間τを括弧で囲んで示す。
【０１２６】
車両局位置データ記憶部７２は、拡散符号情報ごとに複数の到達時間に対して、軌道５１を区分した区間と区間内での位置（例えば、区間の基準点からの距離）を記憶する。図１６では、区間の基準点は図における区間の右端とする。拡散符号情報ごとに到達時間が例えば大きい順に到達時間位置データを並べて記憶する。拡散符号情報により、地上局２Ｂを識別する。一般に地上アンテナ部４の覆域８２ｊは複数の区間に存在するので、拡散符号情報に対して複数の区間内での位置を記憶しておく。車両局位置データ記憶部７２では、区間の境界およびその近傍での到達時間に対しては、両側の区間についての到達時間位置対応データを記憶する。
【０１２７】
車両局位置計算部７１が到達時間τから車両局１の位置を計算する方法を説明する。なお、τは、τＡ、τＢの中で符号相関値γＡ、γＢが大きい方の系列で計算した到達時間である。車両局位置データ記憶部７２に記憶された到達時間をτjとし、τjに対する位置をｘｊで表す。車両局位置計算部７１は、τj＜τ＜τj+1に対して、以下のように位置ｘを計算する。ここでは、τj＜τ＜τj+1に対する区間は同じとして、区間は書いていない。
ｘ＝((τ−τj)*ｘｊ+1＋(τj+1−τj)*ｘｊ)／(τj+1−τj)
【０１２８】
図１７および図１８を参照して、動作を説明する。図１７は、実施の形態３に係る無線通信システムにおいて車両局から地上局へ送信する動作を説明するフローチャートである。図１８は、地上局から車両局へ送信する動作を説明するフローチャートである。図１７および図１８について、実施の形態２の場合の図１２および図１３とは異なる点を説明する。
【０１２９】
ステップＳ０１Ｂで、車両局位置データ記憶部７２に到達時間位置対応データを記憶させる処理も実施する。車両局１Ｂから送信する場合の図１７では、Ｓ０３以降の処理は、図１２と同じである。
【０１３０】
地上局２Ｂから送信する場合の図１８では、ステップＳ３１、Ｓ３２を追加し、ステップＳ２５Ｂ、Ｓ２７Ｂを変更している。Ｓ３１は、Ｓ２１のＳ２２の間に追加している。Ｓ３２は、Ｓ２７ＢとＳ２８の間に追加している。Ｓ３１では、Ｓ２１で生成した地上送信信号に周期的に時刻信号を挿入する。Ｓ２５Ｂでは、逆拡散のタイミングから到達時間（τＡ、τＢ）を計算する。Ｓ２７Ｂでは、逆拡散された地上送信信号から時刻信号を除去し、時刻信号を除去した地上送信信号を復調する。Ｓ３２では、到達時間（τＡ、τＢ）から車両局１Ｂの位置を計算する。
【０１３１】
車両局１Ｂでは、地上局２の時計４７と時刻同期した時計２９、到達時間計算部３０Ａ、３０Ｂ、車両局位置計算部７１、車両局位置データ記憶部７２を有するので、車両局１Ｂの位置を計測できる。
【０１３２】
到達時間計算部３０Ａ、３０Ｂが、ＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂで時刻信号を逆拡散するタイミングから時刻信号が地上局２Ｂから送信されて車両局１Ｂで受信されるまでの時間である到達時間をそれぞれ計測する。１個の到達時間計算部が、ＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂで時刻信号を逆拡散するタイミングが入力されて時刻信号の到達時間を計測するようにしてもよい。到達時間計算部は、ＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂのどちらか一方で時刻信号を逆拡散するタイミングから到達時間を計測するものでもよい。到達時間計算部は、ＰＮ符号発生器１８Ａ、１８Ｂの少なくとも一方で時刻信号を逆拡散するタイミングから到達時間を計測するものであればよい。
【０１３３】
車両局位置計算部は、２個の到達時間を使用して車両局位置を計測してもよい。車両局位置計算部で、どの到達時間を使用して車両局位置を計測するかを判断せず、どちらか一方または両方の到達時間を使用して車両局位置を計測するかを外部から車両局位置計算部に入力するようにしてもよい。
【０１３４】
車両局から時刻信号を送信し、地上局で時刻信号の到達時間を計測し、地上局または制御装置で車両局の位置を計測してもよい。
【０１３５】
本発明はその発明の精神の範囲内において各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の変形や省略が可能である。
【符号の説明】
【０１３６】
１００、１００Ａ、１００Ｂ  無線通信システム
１、１Ａ、１Ｂ  無線通信装置（車両局）
２、２１、２２、２３、２４、２５、２ｊ、２ｊ＋１、２ｊ＋２  無線通信装置（地上局）
２Ｂ、２Ｂ１、２Ｂ２、２Ｂ３、２Ｂ３、２Ｂ４、２Ｂ５、２Ｂｊ、２Ｂｊ＋１、２Ｂｊ＋２  無線通信装置（地上局）
３  車両アンテナ部
４  地上アンテナ部
５  サーキュレータ
６  送信増幅器
７  受信増幅器
８  デジタル変調部
９、９Ａ  ＰＮ符号発生器（第１車両拡散部）
９Ｂ  ＰＮ符号発生器（第２車両拡散部）
１０、１０Ａ  乗算器（第１車両拡散部）
１０Ｂ  乗算器（第２車両拡散部）
１１  搬送波発振器
１２  乗算器
１３  局部発振器
１４  乗算器
１５  帯域通過フィルタ
１６  ＡＤ変換器
１７  分割器（受信信号分割部）
１８Ａ  ＰＮ符号発生器（第１車両逆拡散部）
１８Ｂ  ＰＮ符号発生器（第２車両逆拡散部）
１９Ａ  乗算器（第１車両逆拡散部）
１９Ｂ  乗算器（第２車両逆拡散部）
２０Ａ、２０Ｂ  符号相関計算部
２１  相関比較部（通信適否判断部）
２２、２２Ａ  拡散符号情報設定部（拡散符号決定部）
２３  拡散符号情報記憶部
２４  積分器
２５  デジタル復調部
２６  分割器
２７  多重器
２８  選択器
２９  時計
３０Ａ、３０Ｂ  到達時間計算部
７１  車両局位置計算部
７２  車両局位置データ記憶部
７３Ａ、７３Ｂ  時刻信号除去部
３１  サーキュレータ
３２  送信増幅器
３３  受信増幅器
３４  デジタル変調部
３５  ＰＮ符号発生器（地上拡散部）
３６  乗算器（地上拡散部）
３７  搬送波発振器
３８  乗算器
３９  局部発振器
４０  乗算器
４１  帯域通過フィルタ
４２  ＡＤ変換器
４３  ＰＮ符号発生器（地上逆拡散部）
４４  乗算器（地上逆拡散部）
４５  積分器
４６  デジタル復調部
４７  時計
４８  時刻信号生成部
５０  鉄道車両
５１  軌道
５２  鉄道車両の進行方向を表す矢印
８１  車両アンテナ部３の覆域
８２  地上局２の地上アンテナ部４の覆域
８２ｊ  地上局２ｊの地上アンテナ部４の覆域
８２ｊ＋１  地上局２ｊ＋１の地上アンテナ部４の覆域
８２ｊ＋２  地上局２ｊ＋２の地上アンテナ部４の覆域
６０  地上通信ネットワーク
９０  親装置
９１  制御装置
【図１】
2020136950.tif 000003
【図２】
2020136950.tif 000004
【図３】
2020136950.tif 000005
【図４】
2020136950.tif 000006
【図５】
2020136950.tif 000007
【図６】
2020136950.tif 000008
【図７】
2020136950.tif 000009
【図８】
2020136950.tif 000010
【図９】
2020136950.tif 000011
【図１０】
2020136950.tif 000012
【図１１】
2020136950.tif 000013
【図１２】
2020136950.tif 000014
【図１３】
2020136950.tif 000015
【図１４】
2020136950.tif 000016
【図１５】
2020136950.tif 000017
【図１６】
2020136950.tif 000018
【図１７】
2020136950.tif 000019
【図１８】
2020136950.tif 000020