(57)【要約】【課題】本発明は、基地局と通信を行う端末局において一つのチャネルであっても通信回線を冗長化することで通信が途絶えることなく安定して継続できるようにすることを目的とする。【解決手段】本発明の無線通信システムは、無線基地局と、複数の無線機を有する端末局とからなり、前記端末局の前記複数の無線機は、前記無線基地局に対して送信する情報を差動時空間ブロック符号化器で符号化後に送信し、前記無線基地局は、前記端末局から送信された信号を受信部で受信し、受信した信号を差動時空間ブロック復号部で復号す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】
無線基地局と、複数の無線機を有する端末局とからなる無線通信システムであって、
前記端末局の前記複数の無線機は、前記無線基地局に対して送信する情報を差動時空間ブロック符号化器で符号化後に送信し、
前記無線基地局は、前記端末局から送信された信号を受信部で受信し、受信した信号を差動時空間ブロック復号部で復号することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
無線基地局と、複数の無線機を有する端末局とからなる無線通信システムの端末局であって、
前記複数の無線機は、アンテナと、無線部と、差動時空間ブロック符号化器と、変復調部とを有し、
前記複数の無線機は、前記差動時空間ブロック符号化器で符号化後のそれぞれ異なる系列の信号を送信することを特徴とする端末局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムに関し、特に無線基地局と複数の無線機を搭載した端末局とが通信を行う無線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から無線回線を冗長化する技術があり、例えば列車制御システムにおいて、列車の車上制御装置と地上制御装置間に異なるチャネルを使用した複数の無線通信路を用いてデータ通信路を冗長化する技術がある（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−６７３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば特許文献１のように、複数の異なるチャネルを用いて複数の無線通信路（回線）を冗長化する場合には、列車と基地局（アクセスポイント）の無線機をそのチャネル数分用意するか、あるいは、各チャネルに動的に切り替える必要がある。また、例えば他システムとの干渉や、システム規模が小さいなどの理由により、複数のチャネルを使用できない場合があり、そのような場合には、上述した特許文献１に記載された技術では、冗長化を実現することができない。
【０００５】
本発明は、上述した課題に鑑み、基地局と通信を行う端末局において一つのチャネルであっても通信回線を冗長化することで通信が途絶えることなく安定して継続できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の無線通信システムは、無線基地局と、複数の無線機を有する端末局とからなり、前記端末局の前記複数の無線機は、前記無線基地局に対して送信する情報を差動時空間ブロック符号化器で符号化後に送信し、前記無線基地局は、前記端末局から送信された信号を受信部で受信し、受信した信号を差動時空間ブロック復号部で復号することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の無線通信システムの端末局は、無線基地局と、複数の無線機を有する端末局とからなる無線通信システムの端末局であって、前記複数の無線機は、アンテナと、無線部と、差動時空間ブロック符号化器と、変復調部とを有し、前記複数の無線機は、前記差動時空間ブロック符号化器で符号化後のそれぞれ異なる系列の信号を送信することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、端末局における無線機の一つが故障しても通信が途絶えることなく安定した通信を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明が適用される無線通信システムの全体構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施例である端末局を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明の一実施例である無線基地局の受信系を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明が適用される無線通信システムの全体構成を示す図である。
図１の無線通信システムは、無線回線を介して、無線基地局（以下、基地局という）と端末局（例えば列車）に搭載した少なくとも２つの無線機（車上局）とが音声及びデータ通信を行うシステムである。
【００１１】
図１の無線通信システムは、中央卓１０１と中央装置１０２、基地局１０３、１０４、１０５及び無線機（車上局）１０６ａ，１０６ｂを搭載した端末局（ここでは列車）１０６で構成される。
中央装置１０２と基地局１０３，１０４，１０５は例えば光ファイバのような有線回線で接続し、基地局１０３，１０４，１０５と無線機１０６ａ，１０６ｂは無線回線でそれぞれ接続され、中央卓１０１と無線機１０６ａ，１０６ｂの間で通話やデータ通信を行うシステムである。
１０７，１１１，１１２はアンテナ共用器である。
【００１２】
中央装置１０２は、列車１０６の軌道１２０に沿って設置された基地局１０３〜１０５と接続され、さらに中央卓１０１とも接続されている。
軌道１２０上を走行する列車１０６は、車両前方に無線機１０６ａが搭載され、車両後方に無線機１０６ｂが搭載されている。
なお、データ通信を行う際は、図１の構成品以外にも車上の無線機は車両設備と接続され、それら車両設備の故障状態等を地上の監視端末等に通知・表示することも可能である。
基地局と無線機（車上局）間の無線の空中線は、トンネル区間以外の区間は八木アンテナ等を使用したアンテナ１０８，１１３〜１１６であり、トンネル１１０区間はＬＣＸ（Ｌｅａｋｙ  ＣｏａＸｉａｌ  ｃａｂｌｅ）１０９を使用し、トンネル１１０区間においても安定した無線回線品質を確保できる。
【００１３】
上述の無線通信システムにおいて、車上局側の冗長性を確保するための一例として、無線機１０６ａ，１０６ｂは、列車１０６の車両の前後に搭載し、列車乗務員は進行方向側の移動局１０６ａ及び端末１０６ｄを使用し、後方側の無線機１０６ｂ及び端末１０６ｅは待機状態とする。さらに進行方向側の無線機１０６ａが故障したことが検出されると、後方側の無線機１０６ｂは前方側の端末１０６ｄと接続されている車両前後引き通し線１０６ｃを介して動作し、後方側の無線機１０６ｂを経由して基地局１０３〜１０５と無線通信が行われる。
【００１４】
次に端末局の構成及び動作について図２を用いて説明する。
図２は本発明の一実施例である端末局を説明するためのブロック図である。
列車１０６の前後に搭載されているアンテナ３０９ａ，３０９ｂを送信ダイバーシチに使用する。即ち、前方の無線機３００ａと後方の無線機３００ｂを常に動作させて送信ダイバーシチを構成する。
【００１５】
３００ａ、３００ｂは無線機であり、列車１０６の前後にそれぞれ設置され、前方無線機３００ａと後方無線機３００ｂは車両前後の引き通し線３００ｃで接続されている。
３０１ａ、３０１ｂは、車上局端末であり、列車乗務員が使用する操作端末である。
３０２ａ、３０２ｂは端末インタフェース（Ｉ／Ｆ）部で、車上局端末３０１ａ，３０１ｂとのインタフェースである。
【００１６】
先ず、進行方向側の前方の無線機３００ａについて説明する。
列車乗務員は車上局端末３０１ａを使用して通話を行う。車上局端末３０１ａからの送話音声は端末インタフェース（Ｉ／Ｆ）部３０２ａでＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換される。機器の正常／故障に関わらず、端末インタフェース（Ｉ／Ｆ）部３０２ａの出力は無線機インタフェース（Ｉ／Ｆ）部３０３ａと後方無線インタフェース（Ｉ／Ｆ）３０８ａへ出力される。
先頭車両では無線機インタフェース（Ｉ／Ｆ）部３０３ａで無線フレームを生成した後、変復調部３０４ａでπ／４シフトＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）のシンボルに変換され、ＤＳＴＢＣ符号部３０５ａへ入力される。ＤＳＴＢＣ符号部３０５ａは２種の出力系列（ここではＡ系列とＢ系列）を生成するが、そのうちＡ系列を出力し、無線部３０６ａで無線周波数に変調された後、共用器３０７ａを経由して、アンテナ３０９ａより送信される。
ここで、ＤＳＴＢＣ符号部３０５ａにおける符号化処理は、例えば本出願人が出願した特開２０１２−１３４７２９号公報に記載された技術などを使用してもよい。
【００１７】
一方、後方車両では、端末インタフェース（Ｉ／Ｆ）３０２ａからの送話音声が後方無線機インタフェース（Ｉ／Ｆ）部３０８ａと前方無線機インタフェース（Ｉ／Ｆ）３０８ｂを経由して無線機インタフェース（Ｉ／Ｆ）部３０３ｂへ入力される。
無線機インタフェース（Ｉ／Ｆ）部３０３ｂで無線フレームを生成した後、変復調部３０４ｂでπ／４シフトＱＰＳＫのシンボルに変換され、ＤＳＴＢＣ符号部３０５ｂへ入力される。ＤＳＴＢＣ符号部３０５ｂは２種の出力系列を生成するが、そのうち前方無線機３００ａのＤＳＴＢＣ符号部３０５ａから出力されるＡ系列とは異なるＢ系列を出力し、無線部３０６ｂで無線周波数に変調された後、共用器３０７ｂを経由して、アンテナ３０９ｂより送信される。
これにより車上送信ダイバーシチが構成される。つまり、両無線機３００ａ、３００ｂが正常時には、ＤＳＴＢＣ符号化部３０５ａ、３０５ｂでそれぞれ符号化された別系列のデータが両無線機３００ａ、３００ｂから送信され送信ダイバーシチが実施される。
図２は先頭号車側よりＡ系列を後方号車側よりＢ系列を出力するときの例であり、前後共同じ系列でない限り逆であっても良い。
以上のことから結果的に前後のアンテナから同じ通信チャネルで電波が送信されるが、それらはＤＳＴＢＣ符号化された直交系列であり、同一波干渉を引き起こすことはない。
【００１８】
次に、先頭号車の無線機３００ａが送信出力低下等の故障した場合の動作について説明する。
無線機３００ａが故障したため、先頭号車からのアンテナ出力は停止するが、後方の無線機３００ｂは先頭号車の無線機３００ａの状態に関係なく、Ｂ系列を送信しつづける。
このため、車上端末３０１ａからの送話音声は途切れることなく送信アンテナ３０９ｂより送信される。
【００１９】
次に、基地局側の受信系について図３を用いて説明する。
図３は、本発明の一実施例である無線基地局の受信系を説明するためのブロック図である。
図３には、本発明の一実施例に係るＤＳＴＢＣ方式により無線通信を行う受信装置に設けられる受信機（ＤＳＴＢＣ受信機）の構成例を示してある。
本例のＤＳＴＢＣ受信機は、受信用のアンテナ４０１、受信部４０２、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器４０３、直交検波部４０４、ローパスフィルタ（ＬＰＦ：Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）４０５、ルートロールオフフィルタ４０６、ダウンサンプル器４０７、第１のＤＳＴＢＣ復号部４０８、復号判定部４０９を備えている。
【００２０】
アンテナ４０１は、送信側から無線により送信されたＤＳＴＢＣ変調波の信号を受信する。
受信部４０２は、アンテナ４０１により受信された信号について、受信周波数の信号から所望の中間周波数（ＩＦ：Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）の信号へ変換する。
Ａ／Ｄ変換器４０３は、受信部４０２により得られた信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換する。以降の処理はデジタル信号処理となる。
【００２１】
直交検波部４０４は、Ａ／Ｄ変換器４０３により得られたデジタル信号（ＩＦの受信データ）をベースバンドへ周波数変換し、同相値（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）Ｉと、直交値（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）Ｑの成分として出力する。
ＬＰＦ４０５は、直交検波部４０４により得られて出力された信号について、ＩＦに対するイメージ成分を除去する。
ルートロールオフフィルタ４０６は、ＬＰＦ４０５により得られた信号をフィルタリングする。
【００２２】
ダウンサンプル器４０７は、ルートロールオフフィルタ４０６により得られた信号について、ダウンサンプル（間引き）処理を行う。具体的には、Ａ／Ｄ変換器４０３のサンプリング周波数と伝送シンボルレートの周波数との関係に基づいて、（オーバサンプル数）＝（サンプリング周波数）／（伝送シンボルレート）＝Ｍに対して、１／Ｍの間引き処理を行う。
ここで、間引き処理では、シンボル点を抜き出すことが行われ、例えば、１シンボル時間でＩＱのアイパターンが最も開口するサンプルポイントを選択して、それ以外のポイントについては破棄する。
【００２３】
ＤＳＴＢＣ復号部４０８は、ダウンサンプル器４０７により得られた信号について、（式１）で表される演算を２シンボル時間に１回行う。これにより、送信側で行われた差動符号化とＳＴＢＣ符号化の両方が解かれる。
【数１】
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【００２４】
ここで、ｗ（シンボルに対する番号）は、１シンボル時間毎に変化する０から始まる時系列番号であり、フレームの先頭でゼロ（０）にクリアされる。本例では、ｗは、ダウンサンプル器４０７の出力を規定点（基準）とする。また、本例では、（式１）は、ｗが奇数値であるときに演算される。フレームの先頭であるｗ＝１のときの演算結果ｈｘ０、ｈｘ１については不定であり保障されない。
また、ｒｗは、シンボル時間ｗにおけるダウンサンプル器４０７からの出力ＩＱの値により、ｒｗ＝Ｉ＋ｊＱ（ｊは虚数単位）で表される複素数である。
また、＊は、共役複素数を表す演算子である。
また、ｈｘｗ−１とｈｘｗは、ＤＳＴＢＣ復号部４０８からの出力信号であり、例えば無線機３００ａ，３００ｂにおける図示していないシンボルマッピング部からの出力ｘｗ−１とｘｗの推定値であり複素数である。
【００２５】
復号判定部４０９は、ＤＳＴＢＣ復号部４０８により得られたｈｘｗの信号復号の結果により、ビットデータ（送信側から送信されたビットデータを推定したもの）を復元して復元ビット４１０として出力する。
復元ビット４１０は中央装置１０２に伝送される。
【００２６】
以上のように、本発明の一実施形態の無線通信システムによれば、端末局（列車）の車上無線機を車両前後（または車両が複数の場合は先頭と最後尾の前後車両）に配置し、ＤＳＴＢＣ符号化方式にて符号化した異なる系列のデータをそれぞれ送信するので、一つのチャネルのみを使用しながら、無線機の一方が故障しても通信が途絶えることなく安定した通信を継続することができる。
また、付加的な効果として、前後車両の送信アンテナを常に使用すれば、車両長より短いトンネル（例えば、１車両２０ｍで１０両編成の車両であれば２００ｍ以下）においては、２本のアンテンが同時に遮蔽されることがないため、ＬＣＸを敷設する必要がなくなる。
【００２７】
以上本発明について詳細に説明したが、本発明は、上述した実施形態に記載された列車無線通信システムに限定されるものではなく、列車以外の端末局を有する無線通信システムに広く適用することができることは言うまでもない。
また、上述した実施形態では、複数の無線機３００ａ、３００ｂがそれぞれＤＳＴＢＣ符号部３０５ａ、３０５ｂを備えた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、変復調部３０４ａ、３０４ｂ及びＤＳＴＢＣ符号部３０５ａ、３０５ｂをそれぞれ一つだけ備えて無線機３００ａ、３００ｂが共用するように構成してもよい。これにより、装置コスト低減、省電力化、省スペース化を実現できる。
なお、上述した実施形態では、複数の無線機３００ａ、３００ｂは正常であれば両方が稼働状態になる場合を例に挙げて説明したが、複数の無線機３００ａ、３００ｂを主装置と予備装置に分け、通常は主装置のみ稼働し、主装置に異常が発生した場合にだけ予備装置を稼働するように構成してもよい。この場合であっても、一つのチャネルを用いて二重化構成を実現することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１０１：中央卓、１０２：中央装置、１０３〜１０５：基地局、１０６：端末局（列車）、１０６ａ，１０６ｂ：無線機、１０６ｄ，１０６ｅ：端末、１０６ｃ：車両前後引き通し線、１０７，１１１，１１２：共用器、１０８，１１３〜１１５：アンテナ、１０９：ＬＣＸ、１１０：トンネル、１２０：軌道。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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