(57)【要約】【課題】本発明は、時間当たりのデータ量の調整ができ、通信中の移動局が隣接する基地局の通信範囲の境界付近に存在する場合において、隣接する基地局の通信に対する影響を低減するとともに、自局の通信に対する影響も低減することを特徴とする。【解決手段】本発明による無線通信システムは、線路上を移動する移動局１と、移動局１に対してそれぞれ異なる通信範囲で無線通信が可能となるように接続された複数の基地局２とを備え、各基地局２の通信範囲で用いられる所定の周波数を時分割した複数のタイムスロットからなる通信フレームが複数の通信チャネルを有し、かつ通信チャネルのタイムスロット位置が、隣接する通信範囲でそれぞれ異なるように任意に設定することが可能であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
線路上を移動する移動局と、
前記移動局に対してそれぞれ異なる通信範囲で無線通信が可能となるように接続された複数の基地局と、
を備える無線通信システムにおいて、
各前記基地局の通信範囲で用いられる所定の周波数を時分割した複数のタイムスロットからなる通信フレームが複数の通信チャネルを有し、かつ前記通信チャネルのタイムスロット位置が、隣接する前記通信範囲でそれぞれ異なるように設定することが可能であることを特徴とする、無線通信システム。
【請求項２】
前記無線通信システムは、前記移動局と前記基地局との前記無線通信を制御する中央局をさらに備え、前記中央局は、前記通信チャネルの前記タイムスロット位置を任意に設定することが可能であることを特徴とする、請求項１に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動局と基地局との間における無線通信に関し、特に、複数の基地局が沿線に設けられた列車の無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の無線通信システムでは、全ての基地局の通信範囲で用いられる周波数が同一であり、その周波数を時分割してスロット化し、各基地局ごとに異なるタイムスロットを割り当てて通信を行うようにしている。従って、移動局が通話エリアを移動した場合でも送信および受信の周波数を切り替える必要がなくなり、周波数切り替えに伴う処理が不要となるため、ハンドオフに要する時間を大幅に短縮して通信の途切れを防ぐことができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２８９５７６号公報（第４−５頁、第１、２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、使用できるタイムスロットが基地局ごとに固定的に限定されて、時間当たりのデータ量が少なくなるため、多くの情報をやり取りするために時間がかかるという問題がある。
【０００５】
本発明は、これらの課題を解決するためになされたもので、時間当たりのデータ量の調整ができ、通信中の移動局が隣接する基地局の通信範囲の境界付近に存在する際に、隣接する基地局の通信に対する影響を低減するとともに、自局の通信に対する影響も低減することを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明による無線通信システムは、線路上を移動する移動局と、移動局に対してそれぞれ異なる通信範囲で無線通信が可能となるように接続された複数の基地局とを備え、各基地局の通信範囲で用いられる所定の周波数を時分割した複数のタイムスロットからなる通信フレームが複数の通信チャネルを有し、かつ通信チャネルのタイムスロット位置が、隣接する通信範囲でそれぞれ異なるように設定することが可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、各基地局の通信範囲で用いられる所定の周波数を時分割した複数のタイムスロットからなる通信フレームが複数の通信チャネルを有し、かつ通信チャネルのタイムスロット位置が、隣接する通信範囲でそれぞれ異なるように設定することが可能であるため、通信中の移動局が隣接する基地局の通信範囲の境界付近に存在する際に、隣接する基地局の通信に対する影響を低減するとともに、自局の通信に対する影響も低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施形態について、図面を用いて以下に説明する。
【０００９】
本発明の実施形態では、特に列車の無線通信システムについて説明する。まず初めに、本発明の前提となる技術について説明する。
【００１０】
図１０は、前提技術における列車の無線通信システムの構成図である。図１０に示すように、線路上を移動する列車に搭載された移動局１（移動局１ａ、移動局１ｂ）と、移動局１と無線通信が可能となるように線路の沿線に設置された基地局２（基地局２ａ、基地局２ｂ、・・・、基地局２ｎ）と、移動局１との通信のために基地局２のアンテナとして設置されたＬＣＸケーブル（Ｌｅａｋｙ  Ｃｏａｘｉａｌ  Ｃａｂｌｅ：漏洩同軸ケーブル）３（ＬＣＸ３ａ、ＬＣＸ３ｂ、・・・、ＬＣＸ３ｎ）と、移動局１および基地局２を制御する中央局４とから構成され、移動局１は各基地局２の通信範囲であるゾーン間（ゾーンａ、ゾーンｂ、・・・、ゾーンｎ）を通過している。
【００１１】
図１１は、従来による移動局１から基地局２に送信するフレームの構成図である。図１１に示すように、各ＣＨ（通信チャネル）には１つまたは複数のタイムスロットが固定的に割り当てられている。つまり、各基地局ごとにフレーム内の異なるタイムスロットが固定的に割り当てられている。このように、各ゾーンにおける移動局１と基地局２との通信には、図１１のフレームが用いられているため、使用できるタイムスロットは限定される。
【００１２】
次に、従来の無線通信システムにおける動作について、図１０および図１１を用いて説明する。
【００１３】
図１０に示すように、移動局１と基地局２との間における通信は、各ゾーンで同一の周波数を用いており、移動局１から基地局２へは周波数ｆ１、基地局２から移動局１へは周波数Ｆ１で通信を行っている。移動局１および基地局２は、ゾーンを識別する信号と移動局１を特定する信号とを双方でやり取りすることによって、移動局１は自局が在線しているゾーンを、基地局２は移動局１の在線を認識している。基地局２は、自局に在線している移動局１に対して使用可能な通信チャネル（通信ＣＨ）の使用許可を与えるか、または移動局１が使用可能な通信チャネルを認識する手段によって使用する通信チャネルを決定し、基地局２に対してデータを送信する。
【００１４】
例えば、ゾーンａにて基地局２ａと通信中の移動局１ａが、ゾーンａと隣接するゾーンｂの境界付近に移動すると、それまで通信を行っていたゾーンａの基地局２ａは、移動局１ａから受信していた識別信号の消失によって移動局１ａが移動したことを検知し、移動局１ａが使用していたタイムスロット１および２を開放する。一方、移動局１ａは、移動先の基地局である基地局２ｂからの信号を受信することによって自局がゾーンｂに進入したことを検知するか、または、基地局２ｂが移動局１ａからの信号を受信することによって移動局１ａが進入したことを検知し、基地局２ｂと移動局１ａとの間でゾーン識別信号と移動局識別信号の授受を開始する。基地局２ｂがゾーンｂに進入してきた移動局１ａに対して在線許可を与えた場合には、使用可能な通信ＣＨの使用許可を移動局１ａに与えるか、または、移動局１ａが使用可能な通信チャネルを認識する手段によって使用する通信チャネルを決定し、移動局１ａは決定した通信チャネルを用いて基地局２ｂに対してデータを送信する。
【００１５】
なお、通信中の移動局が隣接ゾーンに移動する場合には、移動局が使用中の通信チャネルのタイムスロットと、移動先のゾーンにて使用中の通信チャネルのタイムスロットとが重複しないように、移動先のゾーンの基地局がタイムスロットを予め閉塞して使用できないようにするか、または、移動元のゾーンの基地局にてタイムスロットを閉塞して使用できないようにする。
【００１６】
上記の前提技術の無線通信システムは、特許文献１に記載のように、全ての基地局の通信範囲で用いられている周波数が同一であり、各基地局ごとに異なるタイムスロットを割り当てて通信を行うようにしている。従って、移動局がゾーン間を移動した場合でも送受信に用いられる周波数を切り替える必要がなくなるため、ハンドオフに要する時間を大幅に短縮して通信の途切れを防ぐことが可能である。
【００１７】
また、基地局が自局に在線している移動局に対して使用可能な通信チャネルの使用許可を与えるか、または移動局が使用可能な通信チャネルを認識する手段によって使用する通信チャネルを決定して基地局に対してデータを送信するため、使用できるタイムスロットが基地局ごとに固定的に限定されず、時間当たりのデータ量を調整することが可能となった。
【００１８】
しかし、基地局と通信中の移動局が隣接する基地局の通信範囲の境界付近に存在する場合において、移動局からのオーバリーチによって、隣接する基地局にて通信中の移動局の通信品質に影響を与えるなどの問題があった。そのため、オーバリーチを回避するためには、隣接する基地局の通信範囲の境界付近では通信を中断する必要があった。
【００１９】
また、周波数を時分割したタイムスロットからなる通信フレームにおいて、各基地局の通信範囲での在線管理の制御情報などを共通に使用するタイムスロットがある場合には、制御情報を基地局にて正常に受信することができないなどの問題があった。
【００２０】
本発明は、これらの問題を解決するためのものであり、以下にその解決策を詳細に説明する。
【００２１】
〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１による無線通信システムの構成図である。図１に示すように、本実施形態１による無線通信システムは、線路上を移動する移動局１（移動局１ａ、移動局１ｂ、移動局１ｃ、・・・、移動局１ｎ）と、移動局１に対してそれぞれ異なる通信範囲で無線通信が可能となるように接続された基地局２（基地局２ａ、基地局２ｂ、基地局２ｃ、・・・、基地局２ｎ）と、移動局１との通信のために基地局２のアンテナとして設置されたＬＣＸケーブル３（ＬＣＸ３ａ、ＬＣＸ３ｂ、ＬＣＸ３ｃ、・・・、ＬＣＸ３ｎ）と、移動局１と基地局２との無線通信を制御する中央局４とから構成され、移動局１は各基地局２の通信範囲であるゾーン（ゾーンａ、ゾーンｂ、ゾーンｃ、・・・、ゾーンｎ）を通過している。
【００２２】
図１に示すように、移動局１と基地局２との間における通信は、各ゾーンで同一の周波数を用いており、移動局１から基地局２へは周波数ｆ１、基地局２から移動局１へは周波数Ｆ１で通信を行っている。また、通信時に使用するフレーム（通信フレーム）は、隣接する各ゾーン（各基地局）で異なっている。
【００２３】
図２は、本発明の実施形態１による移動局１のブロック図である。図２に示すように、移動局１は、基地局２から送信された無線データを受信する受信機２１と、移動局１から基地局２に無線データを送信する送信機２２と、受信機２１にて受信したデータを処理する受信データ処理部２３と、送信機２２から送信するデータを処理する送信データ処理部２４と、移動局１の制御を行う制御部２５と、移動局１の在線する位置を検出する位置検出部２６と、後述する図６に示すようなゾーンごとに使用するフレームを規定したテーブルを保持して送信するデータフレームの制御を行うフレーム制御部２７とから構成される。
【００２４】
図３は、本発明の実施形態１による基地局２のブロック図である。図３に示すように、基地局２は、移動局１からＬＣＸ３を経由して無線データを受信する受信機３１と、基地局２からＬＣＸ３を経由して移動局１に無線データを送信する送信機３２と、受信機３１にて受信したデータを処理する受信データ処理部３３と、送信機３２から送信するデータを処理する送信データ処理部３４と、在線する移動局１の管理や基地局２の制御を行う制御部３５と、後述する図６に示すようなゾーンごとに使用するフレームを規定したテーブルを保持して受信するデータフレームの制御を行うフレーム制御部３６とから構成される。
【００２５】
図４は、本発明の実施形態１による中央局４のブロック図である。図４に示すように、中央局４は、基地局２から送信されたデータを受信して処理を行なう受信データ処理部４１と、基地局２に送信するデータを処理する送信データ処理部４２と、無線通信システム全体における移動局１の管理、基地局２の管理、データの制御などを行う制御部４３とから構成される。
【００２６】
次に、本実施形態１による無線通信システムの動作について説明する。例えば、移動局１のフレーム制御部２７および基地局２のフレーム制御部３６のそれぞれが、図５に示すフレームおよび図６に示すテーブルを使用する場合を想定して説明する。
【００２７】
図１において、ゾーンａに在線する移動局１ａは、基地局２ａから送信されたゾーンａを識別する信号を受信すると、移動局１ａのフレーム制御部２７によって図６に示すフレームテーブルに基づいてフレームＡにて基地局２ａへデータを送信する。一方、ゾーンｂに在線する移動局１ｂは、基地局２ｂから送信されたゾーンｂを識別する信号を受信すると、移動局２ｂのフレーム制御部２７によって図６に示すフレームテーブルに基づいてフレームＢにて基地局２ｂへデータを送信する。
【００２８】
図５は、本発明の実施形態１による移動局１から基地局２に送信するフレームの構成図である。図５に示すように、移動局１から基地局２に送信するフレームとして、フレームＡとフレームＢとがある。例えば、図１に示すように、ゾーンａではフレームＡを、ゾーンｂではフレームＢを使用しており、隣接するゾーンでは異なるフレームを使用している。フレームは時分割したタイムスロットを有しており、各タイムスロットは通信チャネルごとに割り当てられている。本実施形態では、使用できるスロットが従来のように基地局では限定されず、通信チャネルの使用または未使用によって設定することができる。すなわち、各基地局２の通信範囲（ゾーン）で用いられる所定の周波数を時分割した複数のタイムスロットからなるフレームは、複数の通信チャネルを有し、かつ通信チャネルのタイムスロット位置が、隣接する通信範囲でそれぞれ異なるように設定することが可能である。なお、各ゾーンに対する通信チャネルの割り当ては、前述の前提技術と同様の方法で行っているものとする。
【００２９】
図６は、本発明の実施形態１による移動局１および基地局２にて保持されるフレームテーブルを示す図であり、基地局１のフレーム制御部２７および基地局２のフレーム制御部３６に保持されている。図６に示すように、例えば、ゾーンａではフレームＡを、ゾーンｂではフレームＢを対応させることによって、隣接するゾーンでは異なるフレームを用いるように設定されている。
【００３０】
図５に示すように、ＣＨ１は、フレームＡではスロット１および２に設定され、フレームＢではスロット３および４に設定されている。このように設定することによって、移動局１ａがゾーンｂとの境界に接近して移動局１ａの送信波が基地局２ｂに到達する（オーバリーチ）場合であっても、移動局１ａおよび移動局１ｂの各々が使用しているフレームおよびタイムスロットが異なるため、移動局１ａの通信が移動局１ｂの通信に干渉することが回避され、自局の通信に対する影響も低減される。
【００３１】
また、移動局１ａは、ゾーンｂを識別する信号を基地局２ｂから受信する、すなわちゾーンｂに移動すると、フレームＢにて送信する。このとき、移動した移動局１ａから移動元のゾーンａへのオーバリーチが生じる場合があるが、ゾーンｂとゾーンａとで用いられるフレームおよびタイムスロットが異なるため、ゾーンａに在線する移動局１ａへの通信の干渉を回避することができる。
【００３２】
以上のことから、隣接するゾーンで使用されるフレームがそれぞれ異なり、かつ、フレームに割り当てられる通信チャネルのタイムスロット位置が隣接ゾーンでそれぞれ異なるように任意に設定することが可能であるため、通信中の移動局が隣接する基地局の通信範囲の境界付近に存在する場合において、隣接する基地局の通信に対する影響を低減するとともに、自局の通信に対する影響も低減することが可能となる。
【００３３】
なお、本発明の実施形態１では、２種類のフレームを用いて通信を行ったが、隣接するゾーンのフレームが同一にならなければ複数のフレームを用いて通信を行っても同様の効果を奏する。また、図５に示す予約ＣＨとは、予約済ＣＨのことであり、隣接ゾーンにて使用されているため、オーバリーチの影響を受けないように予め使用できないようにするものである。
【００３４】
〈実施形態２〉
本発明の実施形態２では、移動局１と基地局２との無線通信を制御する中央局４が、通信チャネルのタイムスロット位置を任意に設定することが可能であることを特徴としている。その他の構成は実施形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００３５】
図７は、本発明の実施形態２による中央局４のブロック図である。図７に示すように、本実施形態２の中央局４は、移動局１および基地局２が保持するフレームテーブルを管理および制御するフレーム管理部４４を備えている。その他の構成および動作は、実施形態１と同様である。
【００３６】
図８は、本発明の実施形態２による移動局１および基地局２にて保持されるフレームテーブルを示す図である。図８に示すように、フレームテーブルは、フレーム種別識別子とフレームとが対応付けられている。移動局１のフレーム制御部２７および基地局２のフレーム制御部３６のそれぞれには、図８に示すようなフレームテーブルが保持されている。
【００３７】
フレーム管理部４４は、基地局２のフレーム制御部３６が保持する図８に示すフレームテーブルのフレーム種別識別子を各基地局に対して個別に通知することによって、移動局１から基地局２に送信するフレームを指定する。各基地局２は、中央局４から指定されたフレーム種別識別子によって、自局のゾーン内に在線する移動局から送信されてくるフレームのタイムスロットと通信チャネルとの割り当てを決定する。移動局１は、各ゾーンごとに各基地局２からフレーム種別識別子を受信し、同じフレーム種別識別子に対応したフレームを用いて基地局２にデータを送信する。
【００３８】
また、移動局１は、図９に示すようなフレームテーブルを予め保持し、在線するゾーンに対応するフレーム種別識別子を用いてもよい。
【００３９】
図９は、本発明の実施形態２による移動局１にて保持されるフレームテーブルを示す図である。図９に示すように、フレームテーブルには、各ゾーンに対応するフレーム種別識別子が対応付けられており、移動局１のフレーム制御部２７に保持されている。ゾーンａにおいて、基地局２ａは、図８のフレームテーブルに基づいて、中央局４からフレーム種別識別子１で指定されたフレームＡにて移動局１からデータを受信する。一方、移動局１ａは、図９のフレームテーブルに基づいて、フレーム種別識別子１で指定されたフレームＡにてデータを送信する。
【００４０】
以上のことから、中央局４は、基地局２のゾーンごとに通信チャネルのタイムスロット位置を任意に設定することが可能であるため、通信の干渉を軽減したい通信チャネルの割り当ての自由度を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態１による無線通信システムの構成図である。
【図２】本発明の実施形態１による移動局のブロック図である。
【図３】本発明の実施形態１による基地局のブロック図である。
【図４】本発明の実施形態１による中央局のブロック図である。
【図５】本発明の実施形態１による移動局から基地局に送信するフレームの構成図である。
【図６】本発明の実施形態１による移動局および基地局にて保持されるフレームテーブルを示す図である。
【図７】本発明の実施形態２による中央局のブロック図である。
【図８】本発明の実施形態２による移動局および基地局にて保持されるフレームテーブルを示す図である。
【図９】本発明の実施形態２による移動局にて保持されるフレームテーブルを示す図である。
【図１０】従来による無線通信システムの構成図である。
【図１１】従来による移動局から基地局に送信するフレームの構成図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  移動局、２  基地局、３  ＬＣＸケーブル、４  中央局、２１  受信機、２２  送信機、２３  受信データ処理部、２４  送信データ処理部、２５  制御部、２６  位置検出部、２７  フレーム制御部、３１  受信機、３２  送信機、３３  受信データ処理部、３４  送信データ処理部、３５  制御部、３６  フレーム制御部、４１  受信データ処理部、４２  受信データ処理部、４３  制御部、４４  フレーム管理部。
【図１】
2010041355.tif 000003
【図２】
2010041355.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010041355.tif 000009
【図８】
2010041355.tif 000010
【図９】
2010041355.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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