(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線リソースの時間スロットに対応する周波数ホッピングパターンにおける周波数チャネルでデータ系列を伝送する基地局または移動局である、前記無線リソースを割り当てる無線通信装置であって、
前記データ系列の伝送で使用される周波数帯の電波を測定し、前記周波数チャネル毎の伝送品質を評価する伝送品質測定部と、
前記無線リソースが、前記基地局の通信範囲であるセルに在圏する移動局に固定的に割り当てられた時間スロットである予約リソース、および前記セルに在圏する移動局に割り当て可能な時間スロットである予備リソースから構成され、前記予約リソースの時間スロットで使用される周波数チャネルの前記伝送品質が閾値以下の移動局に対して、前記伝送品質測定部で評価された前記周波数チャネル毎の前記伝送品質に基づいて、前記予約リソースの時間スロットで使用される周波数チャネルよりも伝送品質が良く、前記予約リソースの時間スロットで使用される周波数チャネルと周波数帯の異なる周波数チャネルの前記予備リソースの時間スロットがある場合には当該予備リソースの時間スロットを割り当てる、または前記予約リソースの時間スロットで使用される周波数チャネルと伝送品質が同じ、かつ、前記予約リソースの時間スロットで使用される周波数チャネルと周波数帯が異なる周波数チャネルの前記予備リソースの時間スロットがある場合には当該予備リソースの時間スロットを優先的に割り当てるリソース割り当て部と、
を備え、
前記移動局は、前記リソース割り当て部によって割り当てられた予備リソースを示す割り当て情報が得られた場合は前記割り当て情報で示される予備リソースの時間スロットを使用し、前記割り当て情報が得られなかった場合は前記予約リソースの時間スロットを使用して、前記データ系列を伝送する、
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記無線通信装置である前記基地局は、前記割り当て情報を前記移動局に通知する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記基地局は、前記伝送品質の情報および前記予約リソースの情報を含む報知情報を前記移動局に通知し、
前記無線通信装置である前記移動局は、前記報知情報を用いて、規定された規則に基づいて使用する無線リソースの割り当てを行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の無線通信装置を複数備える、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
無線リソースの時間スロットに対応する周波数ホッピングパターンにおける周波数チャネルでデータ系列を伝送する基地局または移動局である、前記無線リソースを割り当てる無線通信装置における無線通信方法であって、
伝送品質測定部が、前記データ系列の伝送で使用される周波数帯の電波を測定し、前記周波数チャネル毎の伝送品質を評価する第１のステップと、
リソース割り当て部が、前記無線リソースが、前記基地局の通信範囲であるセルに在圏する移動局に固定的に割り当てられた時間スロットである予約リソース、および前記セルに在圏する移動局に割り当て可能な時間スロットである予備リソースから構成され、前記予約リソースの時間スロットで使用される周波数チャネルの前記伝送品質が閾値以下の移動局に対して、前記伝送品質測定部で評価された前記周波数チャネル毎の前記伝送品質に基づいて、前記予約リソースの時間スロットで使用される周波数チャネルよりも伝送品質が良く、前記予約リソースの時間スロットで使用される周波数チャネルと周波数帯の異なる周波数チャネルの前記予備リソースの時間スロットがある場合には当該予備リソースの時間スロットを割り当てる、または前記予約リソースの時間スロットで使用される周波数チャネルと伝送品質が同じ、かつ、前記予約リソースの時間スロットで使用される周波数チャネルと周波数帯が異なる周波数チャネルの前記予備リソースの時間スロットがある場合には当該予備リソースの時間スロットを優先的に割り当てる第２のステップと、
を含み、
前記移動局は、前記リソース割り当て部によって割り当てられた予備リソースを示す割り当て情報が得られた場合は前記割り当て情報で示される予備リソースの時間スロットを使用し、前記割り当て情報が得られなかった場合は前記予約リソースの時間スロットを使用して、前記データ系列を伝送する、
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項６】
無線リソースの時間スロットに対応する周波数ホッピングパターンにおける周波数チャネルでデータ系列を伝送する基地局または移動局である、前記無線リソースを割り当てる無線通信装置を制御する制御回路であって、
前記データ系列の伝送で使用される周波数帯の電波を測定し、前記周波数チャネル毎の伝送品質を評価、
前記無線リソースが、前記基地局の通信範囲であるセルに在圏する移動局に固定的に割り当てられた時間スロットである予約リソース、および前記セルに在圏する移動局に割り当て可能な時間スロットである予備リソースから構成され、前記予約リソースの時間スロットで使用される周波数チャネルの前記伝送品質が閾値以下の移動局に対して、前記周波数チャネル毎の前記伝送品質に基づいて、前記予約リソースの時間スロットで使用される周波数チャネルよりも伝送品質が良く、前記予約リソースの時間スロットで使用される周波数チャネルと周波数帯の異なる周波数チャネルの前記予備リソースの時間スロットがある場合には当該予備リソースの時間スロットを割り当て、または前記予約リソースの時間スロットで使用される周波数チャネルと伝送品質が同じ、かつ、前記予約リソースの時間スロットで使用される周波数チャネルと周波数帯が異なる周波数チャネルの前記予備リソースの時間スロットがある場合には当該予備リソースの時間スロットを優先的に割り当て、
を前記無線通信装置に実施させ、
前記移動局は、前記制御回路によって割り当てられた予備リソースを示す割り当て情報が得られた場合は前記割り当て情報で示される予備リソースの時間スロットを使用し、前記割り当て情報が得られなかった場合は前記予約リソースの時間スロットを使用して、前記データ系列を伝送する、
ことを特徴とする制御回路。
【請求項７】
請求項５に記載の無線通信方法を無線通信装置に実施させることを特徴とする制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数ホッピング方式で無線通信を行う無線通信装置、無線通信システムおよび無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、列車と線路沿いに設置された無線基地局との間で無線通信を行い、無線通信によって伝送された情報に基づいて、列車の運行制御、速度制御などを行う無線式列車制御システムが注目されている。無線式列車制御システムは、従来の固定閉塞区間による列車運行制御方式と比較して、軌道回路が不要なことから、導入コスト、メンテナンスコストなどの面で有利である。また、無線式列車制御システムは、固定的な区間に囚われない柔軟な閉塞区間を構築できることから、列車の運行密度を上げることが可能となり、運用コストの面からも有利である。【０００３】
無線式列車制御システムでは、コストの観点から、地車間の無線通信には免許が不要な２．４ＧＨｚ  ＩＳＭ（Industry  Science  Medical）帯が使用されることが多い。ただし、２．４ＧＨｚ  ＩＳＭ帯は、無線ＬＡＮ（Local  Area  Network）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）など他システムにおいて広く使用されている。列車内、沿線建屋内などでこれらの他システムが使用されると、無線式列車制御システムにとって大きな干渉源と成り得る。そのため、無線式列車制御システムでは、安定した通信を行うため、他システムからの干渉対策が必要となる。他システムからの干渉対策の１つに、周波数ホッピング方式による無線通信によって、干渉を積極的に避けるものがある。特許文献１には、各基地局が、互いに使用する周波数チャネルが異なるホッピングパターンを２つ持ち、電波状況に応じてスロット毎に使用する周波数チャネルを２つのホッピングパターンから選択する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７１０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、セル構成をとるセルラーシステムにおいては、他システムからの干渉が無線式列車制御システムに比べて少ないため、セルの端での受信機の受信レベルが受信感度付近となるようにセルの大きさが決定される。したがって、セルの大きさは、送信機の送信電力および受信機の受信感度に大きく依存する。【０００６】
一方、無線式列車制御システムでは、他システムからの干渉が多い中でも通信ができるように、セルの端での受信機の受信レベルが受信感度よりも高いレベルとなるように基地局が配置される。従って、無線式列車制御システムでは、一般のセルラーシステムと比較して、同じ周波数チャネルを使用する、より遠くの基地局からの電波が、干渉として入り込んでくる可能性がある。特に、無線式列車制御システムでは、見通しの良い直線上に基地局が配置されることが多く、地理的な条件によっては遠くに配置された基地局からの電波が大きなレベルで入り込んでくる可能性がある。これは、周波数ホッピングを行うシステムでも同様である。ある基地局では、使用する周波数チャネルにおいて、同じホッピングパターンの基地局からの電波が衝突し、干渉となってしまう。そのため、同じホッピングパターンが割り当てられる基地局同士は、なるべく離れた位置に配置されることが望ましい。【０００７】
特許文献１では、周波数チャネルが１６チャネルで各基地局が異なる２つのホッピングパターンを保持する場合、原理的に最大でも８セル離れた基地局で同じホッピングパターンが割り当てられることになる。これは、１６チャネルの周波数チャネルに対応する１６通りのホッピングパターンのうちの異なる２通りのホッピングパターンを各基地局に割り当てると、最大で１６／２＝８つの基地局に割り当てられるからである。そのため、特許文献１に記載の基地局は、ホッピングパターンを２つ持たない場合と比較して、同じホッピングパターンが割り当てられる基地局との距離が半分になり、電力の大きな干渉源になってしまう、という問題があった。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、周波数ホッピング方式による無線通信を行う場合において、干渉を抑えて無線通信を行うことが可能な無線通信装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、無線リソースの時間スロットに対応する周波数ホッピングパターンにおける周波数チャネルでデータ系列を伝送する基地局または移動局である、無線リソースを割り当てる無線通信装置である。無線通信装置は、データ系列の伝送で使用される周波数帯の電波を測定し、周波数チャネル毎の伝送品質を評価する伝送品質測定部と、無線リソースが、基地局の通信範囲であるセルに在圏する移動局に固定的に割り当てられた時間スロットである予約リソース、およびセルに在圏する移動局に割り当て可能な時間スロットである予備リソースから構成され、予約リソースの時間スロットで使用される周波数チャネルの伝送品質が閾値以下の移動局に対して、伝送品質測定部で評価された周波数チャネル毎の伝送品質に基づいて、予約リソースの時間スロットで使用される周波数チャネルよりも伝送品質が良く、予約リソースの時間スロットで使用される周波数チャネルと周波数帯の異なる周波数チャネルの予備リソースの時間スロットがある場合には当該予備リソースの時間スロットを割り当てる、または前記予約リソースの時間スロットで使用される周波数チャネルと伝送品質が同じ、かつ、前記予約リソースの時間スロットで使用される周波数チャネルと周波数帯が異なる周波数チャネルの前記予備リソースの時間スロットがある場合には当該予備リソースの時間スロットを優先的に割り当てるリソース割り当て部と、を備える。移動局は、リソース割り当て部によって割り当てられた予備リソースを示す割り当て情報が得られた場合は割り当て情報で示される予備リソースの時間スロットを使用し、割り当て情報が得られなかった場合は予約リソースの時間スロットを使用して、データ系列を伝送することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる無線通信装置は、周波数ホッピング方式による無線通信を行う場合において、干渉を抑えて無線通信を行うことができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る無線通信システムの構成例を示す図
【図２】実施の形態１に係る地上局の構成例を示すブロック図
【図３】実施の形態１に係る列車の構成例を示すブロック図
【図４】実施の形態１に係る車上局の構成例を示すブロック図
【図５】実施の形態１に係る車上局と地上局との間で無線通信を行う際に使用されるフレームの構成例を示す図
【図６】実施の形態１に係る各地上局が使用する周波数チャネルと各フレームのスロットとの関係の例を示す図
【図７】実施の形態１に係る地上局の使用リソースを示す図
【図８】実施の形態１に係る電波環境監視装置において階級分けした伝送品質の評価値の例を示す図
【図９】実施の形態１に係る地上局のリソース割り当て部における列車へのリソース割り当ておよび各周波数チャネルの伝送品質の例を示す図
【図１０】実施の形態１に係る地上局のリソース割り当て部のリソース割り当て動作を示すフローチャート
【図１１】実施の形態１に係るフレームの構成例を示す図
【図１２】実施の形態１に係る地上局のリソース割り当て部が予約リソースのスロットの伝送品質の悪い列車に予備リソースのスロットを割り当てた例を示す図
【図１３】実施の形態１に係る地上局が列車の車上局に対して報知情報でスロットの割り当て情報を伝送する際の例を示す図
【図１４】実施の形態１に係る地上局のリソース割り当て部における列車へのリソース割り当ておよび各周波数チャネルの伝送品質の他の例を示す図
【図１５】実施の形態１に係る地上局のリソース割り当て部が予約リソースのスロットの伝送品質の悪い列車に予備リソースのスロットを割り当てた他の例を示す図
【図１６】実施の形態１に係る地上局が列車の車上局に対して報知情報でスロットの割り当て情報を伝送する際の他の例を示す図
【図１７】実施の形態２に係る地上局の構成例を示すブロック図
【図１８】実施の形態２に係る車上局の構成例を示すブロック図
【図１９】実施の形態２に係る地上局が報知情報で車上局に通知する伝送品質情報の例を示す図
【図２０】実施の形態２に係る地上局が報知情報で車上局に通知する予約リソース情報の例を示す図
【図２１】実施の形態２に係る車上局のリソース割り当て部のリソース割り当て動作を示すフローチャート
【図２２】実施の形態２に係る車上局のリソース割り当て部において自列車が使用可能な予備リソースのスロットを抽出した例を示す図
【図２３】実施の形態２に係るリソース割り当て部が予約リソースのスロットの伝送品質の悪い列車に予備リソースのスロットを割り当てた例を示す図
【図２４】実施の形態３に係る車上局の構成例を示すブロック図
【図２５】実施の形態３に係る列車へのリソース割り当ておよび各周波数チャネルの伝送品質の例を示す図
【図２６】実施の形態３に係る車上局のリソース割り当て部のリソース割り当て動作を示すフローチャート
【図２７】実施の形態３に係るフレームにおいて予約リソースのスロットの伝送品質の悪い列車が予備リソースのスロットを割り当てて、または周波数チャネルを変更して使用する例を示す図
【図２８】地上局または車上局が備える処理回路が専用のハードウェアで構成される場合の例を示す図
【図２９】地上局または車上局が備える処理回路がプロセッサを備える制御回路で構成される場合の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態に係る無線通信装置、無線通信システムおよび無線通信方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システム１０の構成例を示す図である。無線通信システム１０は、地上局１Ａ，１Ｂ，１Ｃと、列車３と、列車運行管理装置４と、有線ネットワーク５と、電波環境監視装置７と、を備える。
【００１４】
地上局１Ａ〜１Ｃは、列車３と無線通信を実現するために線路６の沿線に設置された基地局である。また、地上局１Ａ〜１Ｃは、無線通信装置である。地上局１Ａ〜１Ｃは、線路６の沿線において、例えば、数十ｍから数百ｍの間隔で設置される。地上局１Ａ〜１Ｃを区別しない場合、地上局１と称することがある。なお、地上局１には、図１に示すアンテナ１０１が含まれる。列車３は、線路６を走行する。また、列車３は、車上局２を備える。車上局２は、列車３に搭載され、地上局１との間で無線通信を行う移動局である。また、車上局２は、無線通信装置である。説明の便宜上、データ系列を伝送する主体を列車３として説明する場合は、列車３が移動局となる。なお、車上局２には、図１に示すアンテナ２０１が含まれる。
【００１５】
列車運行管理装置４は、有線ネットワーク５に接続され、管轄範囲内の列車３の運行管理を行う。図１では列車３が１つのみ示されているが一例であり、無線通信システム１０は、複数の列車３の運行管理を行うことが可能である。有線ネットワーク５は、地上局１、列車運行管理装置４、および電波環境監視装置７が接続された有線のネットワークである。電波環境監視装置７は、地上局１および車上局２で測定された電波環境を収集し、データベース化する。
【００１６】
無線通信システム１０では、地上に設置された複数の地上局１と、列車３に搭載された車上局２とが、時間スロット毎に使用する周波数チャネルを切り替える周波数ホッピング方式の無線通信を行う。無線通信システム１０において、地上局１および車上局２は、無線リソースの時間スロットに対応する周波数ホッピングパターンにおける周波数チャネルでデータ系列を伝送する。以降の説明において、時間スロットのことを単にスロットと称することがある。無線通信システム１０では、地上局１または車上局２のうち少なくとも一方が、無線リソースを割り当てる。実施の形態１では、地上局１が、地上局１および車上局２に無線リソースを割り当てる。
【００１７】
地上局１の構成について説明する。図２は、実施の形態１に係る地上局１の構成例を示すブロック図である。地上局１は、アンテナ１０１と、ＲＦ（Radio  Frequency）部１０２と、変復調部１０３と、地上制御部１０４と、伝送品質測定部１０５と、伝送品質保持部１０６と、リソース割り当て部１０７と、を備える。
【００１８】
アンテナ１０１は、送信時には無線信号を空中に放射し、空中を伝搬してきた無線信号を受信する。ＲＦ部１０２は、送信時にはデジタルで変調された信号をアナログ信号に変換し、キャリア周波数に周波数変換してアンテナ１０１に出力し、受信時にはアンテナ１０１で受信されたアナログ信号をベースバンドに周波数変換し、デジタル信号に変換する。変復調部１０３は、送信時には送信データ系列に対して符号化、変調処理などを行い、受信時には受信信号に対して復調、復号処理などを行う。地上制御部１０４は、送信時には有線ネットワーク５から取得したデータ系列の送信制御を行い、受信時には受信データ系列を有線ネットワーク５に出力する制御を行う制御局である。地上制御部１０４は、データ系列を送信する場合、リソース割り当て部１０７で割り当てられた無線リソース、すなわちスロットおよび周波数チャネルを用いて、データ系列を送信する制御を行う。以降の説明において、無線リソースを単にリソースと称することがある。
【００１９】
伝送品質測定部１０５は、運用中に地上局１が使用する周波数帯、すなわちデータ系列の伝送で使用される周波数帯の電波を測定し、希望波の信号電力値、妨害波などの干渉電力値に基づいて地上局１の伝送品質を評価する。伝送品質保持部１０６は、伝送品質測定部１０５で測定された電力値、電波環境監視装置７で収集されたデータ系列などの伝送品質の情報を保持する。リソース割り当て部１０７は、地上制御部１０４からのリソース要求、伝送品質保持部１０６が保持する周波数チャネル毎の伝送品質の情報に基づいて、伝送するデータ系列に対するリソースの割り当てを行う。リソース割り当て部１０７におけるリソース割り当ての詳細については後述する。
【００２０】
列車３の構成について説明する。図３は、実施の形態１に係る列車３の構成例を示すブロック図である。列車３は、車上局２と、車上制御装置３０１と、位置検出装置３０２と、を備える。車上制御装置３０１は、車上局２で受信されたデータ系列に基づいて列車３の停止、速度変更などの制御を行う。位置検出装置３０２は、列車３の位置を検出し、列車運行管理装置４に伝送するための位置情報を車上局２に出力する。
【００２１】
車上局２の構成について説明する。図４は、実施の形態１に係る車上局２の構成例を示すブロック図である。車上局２は、アンテナ２０１と、ＲＦ部２０２と、変復調部２０３と、車上制御部２０４と、伝送品質測定部２０５と、を備える。アンテナ２０１、ＲＦ部２０２、変復調部２０３、および伝送品質測定部２０５は、各々、地上局１が備えるアンテナ１０１、ＲＦ部１０２、変復調部１０３、および伝送品質測定部１０５と同様の構成である。車上制御部２０４は、送信時には位置検出装置３０２からの位置情報を基に送信データ系列を生成して変復調部２０３に出力し、受信時には変復調部２０３から出力された復調データを車上制御装置３０１に出力する制御局である。
【００２２】
つづいて、無線通信システム１０において、列車運行管理装置４が列車３の運行を管理する動作について説明する。線路６を走行する列車３に搭載された車上局２は、線路６沿いに設置された地上局１Ａ〜１Ｃとの間で無線通信にて情報の送受信を行う。図５は、実施の形態１に係る車上局２と地上局１Ａ〜１Ｃとの間で無線通信を行う際に使用されるフレームの構成例を示す図である。図５において、各フレームは、固定時間長のスロットから構成される。フレームの先頭スロットは、報知情報が格納されたスロットである。報知情報には、地上局１からセル内の全ての列車３に対して伝達すべき情報が含まれる。伝達すべき情報とは、例えば、フレームのホッピングパターンを生成するために必要な情報、フレーム番号、セル番号、スロットの割り当て情報などである。図５に示すフレームにおいて報知情報が格納されたスロットの後には、地上局１からセル内の個々の列車３に対して、停止限界位置などの情報を伝送するためのスロットが地上局１で収容すなわち接続可能な列車３の台数分並ぶ。図５に示すフレームにおいて地上局１から列車３への情報を伝送するためのスロットの後には、各列車３から地上局１に対して、各列車３の位置情報を伝送するためのスロットが地上局１で収容すなわち接続可能な列車３の台数分並ぶ。
【００２３】
車上局２は、フレーム先頭にある報知情報を受信すると、自局が搭載された列車３が割り当てられたスロットおよびホッピングパターンを把握する。ここで、報知情報スロット自体の周波数チャネルは、前のフレームの報知情報におけるホッピングパターン情報から生成するようにしてもよいし、ホッピングパターン情報自体を次のフレームのための情報と定義してもよい。なお、ホッピングパターンについては、報知情報に含めるのではなく、車上局２が地上局１に接続する際、地上局１が車上局２にホッピングパターンの情報を伝達するようにしてもよいし、あらかじめ地上局１毎に決められたホッピングパターンを車上局２で保持するように構成してもよい。また、割り当て情報は、例えば、監視カメラの映像の伝送など、非定常で発生する情報を伝送するために動的に割り当てる際に使用される。列車制御情報などの定常的な情報の伝送については、車上局２が地上局１に接続したときに固定のスロットが割り当てられることを想定する。
【００２４】
車上局２は、位置検出装置３０２から一定周期で出力される位置情報を、自局が搭載された列車３が割り当てられたスロットで地上局１に伝送する。位置検出装置３０２における列車３の位置の検出方法としては、例えば、ＧＰＳ（Global  Positioning  System）を用いる方法、地上子から車上子へ伝送された起点位置情報と車軸の回転速度を計測する速度発電機から得られる移動距離とを用いて算出する方法などがある。
【００２５】
各列車３から送られた位置情報は、地上局１および有線ネットワーク５を経由して列車運行管理装置４に集約される。列車運行管理装置４は、各列車３の位置情報に基づいて、先行する列車と衝突せずに安全に停止できる限界の位置である停止限界位置の算出を各列車３に対して行う。列車運行管理装置４は、算出した停止限界位置を、当該列車３を収容している地上局１に対して有線ネットワーク５を介して出力する。
【００２６】
地上局１は、自局が収容している列車３に対して、各列車３に割り当てたスロットにて停止限界位置を伝送する。停止限界位置を受け取った列車３では、車上制御装置３０１が、停止限界位置で必ず停止できるように運行速度の算出を行い、算出した運行速度に従って列車３の速度制御を行う。
【００２７】
無線通信システム１０では、以上の位置情報および停止限界位置のやりとりを、地上の列車運行管理装置４と列車３との間で数百ｍｓ程度の一定周期で行うことにより、停止限界位置がこの周期で更新され、列車３の運行が可能となる。なんらかの異常によって停止限界位置の更新が途絶えた場合、列車３は、速度制御を行って停止する。また、列車３が移動して隣接する地上局１のセルに近付くと、車上局２は、通信を行う地上局１を切り替えるハンドオーバ処理を行う。地上局１と車上局２との間を伝送する情報は列車制御に関わる情報に限定する必要はなく、例えば、監視カメラの映像、自動運転に関する情報、音声情報などを伝送してもよい。図５では、ｎ編成の列車３にそれぞれスロットを割り当てる例を示しているが、例えば、セル内に１編成の列車３しか在圏すなわち在線していない場合、１編成の列車３に全てのスロットを割り当てるように動的に変更してもよい。
【００２８】
つぎに、地上局１と車上局２との間で図５に示すフレームを無線伝送する際の周波数チャネルの切り替え制御について説明する。図６は、実施の形態１に係る各地上局１が使用する周波数チャネルと各フレームのスロットとの関係の例を示す図である。図６において、横軸は時間を示し、縦軸は周波数チャネルを示す。図６では、一例として、周波数チャネル数を３とし、フレーム内のスロット数を５としている。また、図６では、説明を容易にするため、図５で示した報知情報のスロットおよび列車→地上のスロットは省略し、全て地上→列車のスロットとしている。図６においてＡ，Ｂ，Ｃは、それぞれ、地上局１Ａ，１Ｂ，１Ｃに対応した使用周波数チャネルを示している。実施の形態１において、無線通信システム１０は周波数ホッピングを適用しており、地上局１Ａ〜１Ｃは、スロット毎に使用する周波数チャネルを変更する。各地上局１が使用する周波数チャネルを同じスロットでは異なるように配置することにより、各地上局１のセル間で干渉とならないようにしている。従って、ある地上局１が、特定の周波数チャネルの伝送品質が良くないからといって、あらかじめ決められたホッピングパターンに基づく周波数チャネルとは異なる周波数チャネルを使用すると、他の地上局１のセルへの干渉となってしまい伝送品質を低下させてしまう可能性がある。
【００２９】
図７は、実施の形態１に係る地上局１Ａの使用リソースを示す図である。図７に示す地上局１Ａの使用リソースは、図６に示す地上局１Ａ〜１Ｃの使用リソースから地上局１Ａの使用リソース分を抜き出したものである。実施の形態１において、地上局１Ａは、図７においてＡの記載があるリソースだけを使用して、伝送するデータ系列に対してリソース割り当てを行う。
【００３０】
実施の形態１において、リソース割り当て部１０７は、電波環境を基にした伝送品質に応じて使用するリソースを変更する。地上局１の伝送品質測定部１０５および車上局２の伝送品質測定部２０５は、運用中に常に電波環境の測定を行う。伝送品質測定部１０５および伝送品質測定部２０５は、受信した希望信号の電力を信号電力値として測定し、何も通信が行われていない期間の受信電波の電力を干渉電力値として測定する。地上局１は、伝送品質測定部１０５で測定したデータを、有線ネットワーク５を介して電波環境監視装置７に伝送し、電波環境監視装置７に集約する。車上局２は、伝送品質測定部２０５で測定したデータを、地上局１および有線ネットワーク５を介して電波環境監視装置７に伝送し、電波環境監視装置７に集約する。電波環境監視装置７は、測定データを平均化して伝送品質の評価を行う。電波環境監視装置７は、例えば、地上局１毎、周波数チャネル毎に、信号電力対干渉電力比を算出し、信号電力対干渉電力比の値に応じた階級分けを行う。
【００３１】
図８は、実施の形態１に係る電波環境監視装置７において階級分けした伝送品質の評価値の例を示す図である。図８に示す伝送品質の評価値は、地上局１毎、周波数チャネル毎に０，１，２，３の４段階で階級分けした例を示している。図８では、伝送誤り率が１０−３以下の場合は評価値３を、伝送誤り率が１０−３を超えて１０−２以下の場合は評価値２を、伝送誤り率が１０−２を超えて１０−１以下の場合は評価値１を、伝送誤り率が１０−１を超える場合は評価値０を対応させている。図８の例では、評価値３が、干渉が少なくて最も伝送品質が良く、評価値２が、干渉が中程度で伝送品質が評価値３の次に良く、評価値１が、干渉が中程度で伝送品質が評価値２の次に良く、評価値０が、干渉が多くて最も伝送品質が悪いものとする。電波環境監視装置７は、信号電力対干渉電力比ではなく、干渉電力の強さだけで伝送品質を評価してもよい。
【００３２】
また、電波環境監視装置７は、測定データを平均化する場合、一定期間毎の測定データを用いて平均化してもよいし、忘却係数を使用して直近の測定データの影響が大きくなるように平均化してもよい。また、電波環境監視装置７は、評価値の階級数を４つよりもっと細かく分類してもよいし、地上局１毎ではなく、より細かいエリア毎に伝送品質を評価してもよい。さらに、電波環境監視装置７は、地上局１で測定されたデータと車上局２で測定されたデータとを分けて伝送品質を評価してもよい。電波環境監視装置７は、算出した伝送品質の評価値を一定周期で地上局１に配信する。地上局１では、伝送品質保持部１０６が、伝送品質の情報として、配信された伝送品質の評価値を保持する。リソース割り当て部１０７は、リソース割り当ての際、伝送品質保持部１０６に保持されている伝送品質の評価値を参照する。なお、地上局１では、伝送品質測定部１０５で測定した信号電力および干渉電力のデータを、伝送品質保持部１０６で保持するようにしてもよい。
【００３３】
図９は、実施の形態１に係る地上局１Ａのリソース割り当て部１０７における列車３へのリソース割り当ておよび各周波数チャネルの伝送品質の例を示す図である。図９は、地上局１Ａのセルに２台の列車３が在圏すなわち在線しているときのリソースの割り当ての例を示したものである。図９では、各フレームのスロット０に列車（１）が割り当てられ、スロット１に列車（２）が割り当てられている様子を示している。各列車３は、ハンドオーバして地上局１と接続した際に図９に示すような割り当て情報が地上局１から通知され、送信すべきスロット番号を把握することができる。図９では、さらに、周波数チャネル毎の電波環境の様子も示している。図９は、周波数チャネル０は、評価値０の環境、すなわち干渉電力が強くて伝送品質が悪い様子を示し、周波数チャネル１，２は、評価値３の環境、すなわち干渉電力が弱くて伝送品質が良い様子を示している。
【００３４】
地上局１Ａのリソース割り当て部１０７がリソースを割り当てる動作を、フローチャートを用いて説明する。図１０は、実施の形態１に係る地上局１Ａのリソース割り当て部１０７のリソース割り当て動作を示すフローチャートである。リソース割り当て部１０７は、地上制御部１０４からの指示に従ってリソースを割り当てる動作を開始する。
【００３５】
まず、リソース割り当て部１０７は、予約リソースの中で伝送品質の悪いスロットを使用する列車３を抽出する（ステップＳ１）。リソース割り当て部１０７は、例えば、伝送品質が閾値以下のスロットは伝送品質が悪いスロットと判定する。閾値は、例えば、図８に示す伝送品質の評価値２である。この場合、リソース割り当て部１０７は、最も伝送品質の良い評価値３のスロットは伝送品質が良いと判定し、最も伝送品質の良い評価値３のスロット以外のスロット、すなわち評価値２以下のスロットは全て伝送品質が悪いと判定する。
【００３６】
ここで、各フレームのスロットの構成について説明する。図１１は、実施の形態１に係るフレームの構成例を示す図である。図１１に示すフレーム＃２は、図９に示すフレームからフレーム＃２を抜き出したものである。ここでは、地上局１Ａに在圏すなわち在線している列車３が２台である。図１１は、５つのスロットからなるフレーム＃２において、先頭から２つのスロット０，１が２台の列車３の分の予約リソースとして割り当てられ、残りの３つのスロット２〜４が予備リソースとして割り当てられている様子を示している。すなわち、各フレームの無線リソースは、地上局１の通信範囲であるセルに在圏する列車３に固定的に割り当てられた時間スロットである予約リソース、およびセルに在圏する列車３に割り当て可能な時間スロットである予備リソースから構成される。リソース割り当て部１０７は、予約リソースのうち、スロット０に割り当てられている列車（１）の伝送品質が悪いため、列車（１）を抽出する。ステップＳ１で抽出された列車３の数をＭで表すと、図１１の例ではＭ＝１となる。
【００３７】
リソース割り当て部１０７は、ステップＳ１で抽出した列車３を、伝送品質の悪い順に並び替える（ステップＳ２）。リソース割り当て部１０７は、図１１の例では、伝送品質の悪い列車３は列車（１）だけであるので、特に処理は行われない。リソース割り当て部１０７は、予備リソースのスロットを、伝送品質の良い順に並び替える（ステップＳ３）。リソース割り当て部１０７は、図１１の例では、スロット２，３，４が予備リソースであり、図７と照らし合わせて、スロット２，４が評価値３、スロット３が評価値０であるため、スロット２，４，３の順に並び替える。予備リソースのスロットの数をＮで表すと、図１１の例ではＮ＝３となる。リソース割り当て部１０７は、ステップＳ１で抽出した列車３の数Ｍを示すパラメータｉをｉ＝０に初期化し、予備リソースのスロット数Ｎを示すパラメータｊをｊ＝０に初期化する（ステップＳ４）。
【００３８】
リソース割り当て部１０７は、抽出した列車３の数Ｍを示すパラメータｉがｉ＜Ｍか否かを判定する（ステップＳ５）。ステップＳ５は、リソース割り当て部１０７が、抽出した全ての列車３に対する予備リソースのスロットの割り当てが完了したか否かを判定するための動作である。リソース割り当て部１０７は、ｉ＜Ｍの場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、予備リソースのスロット数Ｎを示すパラメータｊがｊ＜Ｎか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６は、リソース割り当て部１０７が、予備リソースの全てのスロットの割り当てが完了したか否かを判定するための動作である。リソース割り当て部１０７は、ｊ＜Ｎの場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、予備リソースのスロットｃｊの伝送品質が列車ｘｉに割り当てられている予約リソースのスロットの伝送品質以下か否かを判定する（ステップＳ７）。
【００３９】
リソース割り当て部１０７は、予備リソースのスロットｃｊの伝送品質が列車ｘｉに割り当てられている予約リソースのスロットの伝送品質より良い場合（ステップＳ７：Ｎｏ）、列車ｘｉに予備リソースのスロットｃｊを割り当てる（ステップＳ８）。リソース割り当て部１０７は、パラメータｉ，ｊをそれぞれインクリメント、すなわちｉ＝ｉ＋１およびｊ＝ｊ＋１にする（ステップＳ９）。リソース割り当て部１０７は、ステップＳ５の動作に戻る。リソース割り当て部１０７は、予備リソースのスロットｃｊの伝送品質が列車ｘｉに割り当てられている予約リソースのスロットの伝送品質以下の場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、パラメータｉをインクリメント、すなわちｉ＝ｉ＋１にする（ステップＳ１０）。リソース割り当て部１０７は、ステップＳ５の動作に戻る。
【００４０】
リソース割り当て部１０７は、ｉ≧Ｍの場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、抽出した全ての列車３に対する予備リソースのスロットの割り当てが完了したとして動作を終了する。また、リソース割り当て部１０７は、ｊ≧Ｎの場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、予備リソースの全てのスロットの割り当てが完了したとして動作を終了する。このように、リソース割り当て部１０７は、予約リソースの時間スロットで使用される周波数チャネルの伝送品質が閾値以下の列車３の車上局２に対して、予備リソースの時間スロットのうち周波数チャネルの伝送品質を向上させる時間スロットを割り当てる。
【００４１】
リソース割り当て部１０７は、図１０に示すフローチャートの動作を行うことによって、ステップＳ２で並び替えた伝送品質の悪い列車３の順に、ステップＳ３で並び替えた伝送品質の良いスロットを順番に割り当てることができる。図１２は、実施の形態１に係る地上局１のリソース割り当て部１０７が予約リソースのスロットの伝送品質の悪い列車３に予備リソースのスロットを割り当てた例を示す図である。具体的には、リソース割り当て部１０７は、図１０に示すフローチャートの動作を行うことによって、図１１において予約リソースのスロット０に割り当てられていた列車（１）を、予備リソースのスロット２に割り当てる。図１２に示すように、リソース割り当て部１０７は、列車（１），（２）ともに伝送品質の良い周波数チャネルに割り当てることができる。
【００４２】
図１３は、実施の形態１に係る地上局１が列車３の車上局２に対して報知情報でスロットの割り当て情報を伝送する際の例を示す図である。図１３に示すスロットの割り当て情報は、スロット２に列車（１）が割り当てられていることを示している。すなわち、図１３に示すスロットの割り当て情報は、予備リソースの割り当て情報ともいえる。無線リソースを割り当てる地上局１は、図１３に示すスロットの割り当て情報などの無線リソースの割り当て情報を列車３に通知する。列車（１）は、図１３に示すスロットの割り当て情報を含む報知情報を受信できた場合、フレーム＃２においてスロット２を使用して地上局１に対してデータ系列の送信を行う。一方、列車（１）は、図１３に示すスロットの割り当て情報を含む報知情報を受信できなかった場合、元々予約されていたスロット０を使用して地上局１に対してデータ系列の送信を行う。すなわち、列車３は、予備リソースの割り当て情報が得られた場合は予備リソースの時間スロットを使用し、予備リソースの割り当て情報が得られなかった場合は予約リソースの時間スロットを使用して、データ系列を伝送する。
【００４３】
図９とは伝送品質が異なる場合についてさらに説明する。図１４は、実施の形態１に係る地上局１Ａのリソース割り当て部１０７における列車３へのリソース割り当ておよび各周波数チャネルの伝送品質の他の例を示す図である。図１４は、図９と比較すると、列車（１），（２）の各フレームでのスロットへの割り当ては同様であるが、周波数チャネル１の伝送品質が評価値１で図９よりも悪化している。
【００４４】
図１４のフレーム＃３を例にして、リソース割り当て部１０７の動作を、図１０のフローチャートを用いて説明する。まず、リソース割り当て部１０７は、予約リソースの中で伝送品質の悪い列車を抽出する（ステップＳ１）。リソース割り当て部１０７は、図１４の例では、伝送品質の悪い列車（１），（２）を抽出する。ここでは、抽出した列車３の数Ｍ＝２となる。リソース割り当て部１０７は、ステップＳ１で抽出した列車３を、伝送品質の悪い順に並び替える（ステップＳ２）。リソース割り当て部１０７は、図１４の例では、列車（２），（１）の順番に並び替える。リソース割り当て部１０７は、予備リソースの各スロットを、伝送品質の良い順に並び替える（ステップＳ３）。リソース割り当て部１０７は、図１４の例では、スロット２，３，４の順に並び替える。ここでは、予備リソースのスロット数Ｎ＝３となる。
【００４５】
リソース割り当て部１０７は、ステップＳ５からステップＳ１０までの１回目のループで、列車（２）をスロット２に割り当てる。リソース割り当て部１０７は、ステップＳ５からステップＳ１０までの２回目のループで、列車（１）のスロット３への割り当てを検討するが、ステップＳ７で予備リソースのスロットｃｊの伝送品質が列車ｘｉに割り当てられている予約リソースのスロットの伝送品質以下のため（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、新たな割り当てを行わず、ステップＳ１０に移行する。リソース割り当て部１０７は、ｉ≧Ｍのため（ステップＳ５：Ｎｏ）、抽出した全ての列車３に対する予備リソースのスロットの割り当てが完了したとして動作を終了する。
【００４６】
図１５は、実施の形態１に係る地上局１のリソース割り当て部１０７が予約リソースのスロットの伝送品質の悪い列車３に予備リソースのスロットを割り当てた他の例を示す図である。具体的には、リソース割り当て部１０７は、図１０に示すフローチャートの動作を行うことによって、図１４において予約リソースのスロット１に割り当てられていた列車（２）を、予備リソースのスロット２に割り当てる。図１５に示すように、リソース割り当て部１０７は、図１４と比較して、列車（２）を伝送品質の良い周波数チャネルに割り当てることができる。
【００４７】
図１６は、実施の形態１に係る地上局１が列車３の車上局２に対して報知情報でスロットの割り当て情報を伝送する際の他の例を示す図である。図１６に示すスロットの割り当て情報は、スロット２に列車（２）が割り当てられていることを示している。列車（２）は、図１６に示すスロットの割り当て情報を含む報知情報を受信できた場合、フレーム＃３においてスロット２を使用して地上局１に対してデータ系列の送信を行う。一方、列車（２）は、図１６に示すスロットの割り当て情報を含む報知情報を受信できなかった場合、元々予約されていたスロット１を使用して地上局１に対してデータ系列の送信を行う。
【００４８】
以上説明したように、実施の形態１によれば、地上局１は、あらかじめ決められた周波数ホッピングパターンは変えずに各フレームの無線リソースを予約リソースおよび予備リソースに分け、予約リソースで伝送品質の悪いスロットに割り当てられている列車３を、予備リソースのスロットの中で伝送品質の良好なスロットに優先的に割り当てることとした。これにより、無線通信システム１０は、ある地上局１または車上局２の信号が他のセルに対する干渉となってしまうことなく、また、車上局２同士のデータ送信が衝突することなく、より高品質で安定した無線伝送が可能となる。車上局２は、地上局１から予備リソースの再割り当て情報が得られなかった場合でも、元の予約リソースを使用することで、無線伝送を継続することができる。
【００４９】
実施の形態２．
実施の形態１では、地上局１が無線リソースの割り当てを行っていた。実施の形態２では、車上局が無線リソースの割り当てを行う。実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００５０】
図１７は、実施の形態２に係る地上局１ａの構成例を示すブロック図である。地上局１ａは、図２に示す実施の形態１の地上局１に対して、リソース割り当て部１０７をリソース割り当て部１０７ａに置き換えたものである。リソース割り当て部１０７ａは、図１０に示すフローチャートのような処理は行わず、単に予約リソースに従って各車上局に無線リソースを割り当てる。
【００５１】
図１８は、実施の形態２に係る車上局２ａの構成例を示すブロック図である。車上局２ａは、図４に示す実施の形態１の車上局２に対して、伝送品質保持部２０６およびリソース割り当て部２０７を追加したものである。伝送品質保持部２０６およびリソース割り当て部２０７は、図２に示す実施の形態１の地上局１の伝送品質保持部１０６およびリソース割り当て部１０７と同様の機能を有する。
【００５２】
実施の形態２では、地上局１ａは、伝送品質情報および予約リソース情報を報知情報に含めて車上局２ａに通知する。車上局２ａは、地上局１ａから取得した情報を用いて、無線リソースの割り当てを行う。図１９は、実施の形態２に係る地上局１ａが報知情報で車上局２ａに通知する伝送品質情報の例を示す図である。図１９は、電波環境が図１４のときの周波数チャネル毎の評価値を示したものである。車上局２ａは、地上局１ａから取得した伝送品質情報を、伝送品質保持部２０６に保持させる。リソース割り当て部２０７は、伝送品質保持部２０６に保持されている伝送品質情報を参照し、無線リソースの割り当てを行う。図２０は、実施の形態２に係る地上局１ａが報知情報で車上局２ａに通知する予約リソース情報の例を示す図である。図２０は、地上局１ａに２台の列車３が接続し、予約リソース数が２であることを示している。地上局１ａは、伝送品質情報および予約リソース情報を含む報知情報を列車３に通知する。実施の形態２では、列車３の車上局２ａが、報知情報を用いて、規定された規則に基づいて、自局すなわち車上局２ａで使用する無線リソースを割り当てる。地上局１ａは、自局すなわち地上局１ａに無線リソースを割り当てる。
【００５３】
車上局２ａのリソース割り当て部２０７がリソースを割り当てる動作を、フローチャートを用いて説明する。図２１は、実施の形態２に係る車上局２ａのリソース割り当て部２０７のリソース割り当て動作を示すフローチャートである。リソース割り当て部２０７は、車上制御部２０４からの指示に従ってリソースを割り当てる動作を開始する。
【００５４】
まず、リソース割り当て部２０７は、図２０に示す予約リソース情報から予約リソース数を把握し、図１９に示す伝送品質情報に基づいて、予約リソースのスロットの中で伝送品質の悪いスロットを使用する列車３を抽出する（ステップＳ２１）。リソース割り当て部２０７における伝送品質の判定方法は、実施の形態１のリソース割り当て部１０７における伝送品質の判定方法と同様とする。リソース割り当て部２０７は、図１４に示すフレーム＃３の場合、列車（１），（２）はともに伝送品質は評価値１以下のため伝送品質は悪いと判断する。リソース割り当て部２０７は、列車（１），（２）を抽出する。
【００５５】
リソース割り当て部２０７は、抽出した列車３に自列車が含まれているか否かを判定する（ステップＳ２２）。リソース割り当て部２０７は、抽出した列車３に自列車が含まれない場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、予約リソースをそのまま使用し（ステップＳ２８）、処理を終了する。リソース割り当て部２０７は、抽出した列車３に自列車が含まれる場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２１で抽出した列車３を、伝送品質の悪い順に並び替える（ステップＳ２３）。リソース割り当て部２０７は、列車（１）が使用する周波数チャネル１の伝送品質は評価値１、列車（２）が使用する周波数チャネル０の伝送品質は評価値０のため、列車（２），（１）の順番に並び替える。リソース割り当て部２０７は、自列車の順番を把握する（ステップＳ２４）。図１４に示すフレーム＃３の場合、列車（１）のリソース割り当て部２０７は２番目すなわちｋ＝１であり、列車（２）のリソース割り当て部２０７は１番目すなわちｋ＝０であることを把握する。
【００５６】
リソース割り当て部２０７は、予備リソースのスロットのうち自列車が使用可能な予備リソースのスロットを抽出する。さらに、リソース割り当て部２０７は、抽出した使用可能な予備リソースのスロットの中で伝送品質が最も良いスロットｃ０を抽出する（ステップＳ２５）。ここで、自列車が使用可能な予備リソースのスロットとは、各列車３が、互いに同じ予備リソースのスロットを使用しないように、あらかじめ決められた規則に従ってステップＳ２１で抽出した列車数で予備リソースのスロットを分割したもののうち、ステップＳ２４で把握した自列車の順番に対応するものである。リソース割り当て部２０７は、例えば、予備リソースを、（１）式に従って分割する。
【００５７】
ｒｋ，ｐ＝Ｍ×ｐ＋ｋ  （ｐ＝０，１，２，…  ｒｋ，ｐは予備リソース数−１以下）…（１）
【００５８】
ここで、ＭはステップＳ２１で抽出した伝送品質の悪い列車数であり、ｋはステップＳ２３で伝送品質の悪い順に並び替えたときの順番を示す。図２２は、実施の形態２に係る車上局２ａのリソース割り当て部２０７において自列車が使用可能な予備リソースのスロットを抽出した例を示す図である。図１４に示すフレーム＃３の例では、図２２に示すように、予備リソースのスロット２，３，４のうち、ｋ＝０である列車（２）がスロット２，４を使用可能となり、ｋ＝１である列車（１）がスロット３を使用可能となる。リソース割り当て部２０７は、抽出した自列車が使用可能な予備リソースのスロットから、さらに、伝送品質が最も良いスロットｃ０を抽出する。図２２に示すフレーム＃３の例では、列車（２）のリソース割り当て部２０７は、スロットｃ０としてスロット２を抽出する。列車（１）のリソース割り当て部２０７は、スロットｃ０としてスロット３を抽出する。
【００５９】
リソース割り当て部２０７は、抽出した予備リソースのスロットｃ０の伝送品質が自列車に割り当てられている予約リソースのスロットの伝送品質以下か否かを判定する（ステップＳ２６）。リソース割り当て部２０７は、抽出した予備リソースのスロットｃ０の伝送品質が自列車に割り当てられている予約リソースのスロットの伝送品質より良い場合（ステップＳ２６：Ｎｏ）、抽出した予備リソースのスロットｃ０を自列車に割り当てて使用する（ステップＳ２７）。リソース割り当て部２０７は、抽出した予備リソースのスロットｃ０の伝送品質が自列車に割り当てられている予約リソースのスロットの伝送品質以下の場合（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、自列車に割り当てられている予約リソースのスロットを使用する（ステップＳ２８）。
【００６０】
図２３は、実施の形態２に係るリソース割り当て部２０７が予約リソースのスロットの伝送品質の悪い列車３に予備リソースのスロットを割り当てた例を示す図である。具体的には、図２２の例において、列車（２）のリソース割り当て部２０７は、抽出した予備リソースのスロット２の伝送品質が予約リソースのスロット１の伝送品質よりも良いため、予備リソースのスロット２を割り当てて使用することを選択する。列車（１）のリソース割り当て部２０７は、抽出した予備リソースのスロット３の伝送品質が予約リソースのスロット１の伝送品質と同じであるため、予約リソースのスロット０を使用することを選択する。なお、各列車３は、地上局１ａから報知情報を受信できず、図１９に示す伝送品質情報および図２０に示す予約リソース情報を得ることができなかった場合、図２１のフローチャートの動作をせず、元の予約リソースのスロットを使用して伝送を行う。
【００６１】
以上説明したように、実施の形態２によれば、各車上局２ａが、無線リソースの割り当てを行うこととした。これにより、地上局１で一括して行う場合と比較して、無線リソースの割り当て処理における負荷を分散することができる。また、図１３に示すスロットの割り当て情報と、図１９に示す伝送品質情報および図２０に示す予約リソース情報とを比較した場合、無線リソースのスロット数が多い場合には、地上局１が報知情報で伝送する情報量を少なくすることができる。さらに、また、各列車３が、予備リソースのスロットをあらかじめ決められたルールに従って配分するため、他の列車３のデータ送信と衝突することなく、伝送品質の良い周波数チャネルを使用して送信することが可能となり、より高品質で安定した無線伝送が可能となる。
【００６２】
実施の形態３．
実施の形態３では、伝送品質の評価に幅がある場合、伝送品質の変化への対応を強化した場合などについて説明する。ここでは、実施の形態２を例にして説明するが、実施の形態１にも適用可能である。
【００６３】
図２４は、実施の形態３に係る車上局２ｂの構成例を示すブロック図である。車上局２ｂは、図１８に示す実施の形態２の車上局２ａに対して、リソース割り当て部２０７をリソース割り当て部２０７ｂに置き換えたものである。リソース割り当て部２０７ｂの詳細な動作については後述する。
【００６４】
図２５は、実施の形態３に係る列車３へのリソース割り当ておよび各周波数チャネルの伝送品質の例を示す図である。図２５に示すフレームの例では、周波数チャネル１，２が評価値０で伝送品質が悪く、周波数チャネル０が評価値３で伝送品質が良いことを示している。図２５に示すフレーム＃１を例にして、車上局２ｂのリソース割り当て部２０７ｂがリソースを割り当てる動作を、フローチャートを用いて説明する。図２６は、実施の形態３に係る車上局２ｂのリソース割り当て部２０７ｂのリソース割り当て動作を示すフローチャートである。リソース割り当て部２０７ｂは、車上制御部２０４からの指示に従ってリソースを割り当てる動作を開始する。
【００６５】
図２６に示すフローチャートにおいてステップＳ２１からステップＳ２７までの動作は、図２１に示す実施の形態２のフローチャートのステップＳ２１からステップＳ２７までの動作と同様である。図２５に示すフレーム＃１の例では、リソース割り当て部２０７ｂは、ステップＳ２１において、列車（１），（２）を抽出し、ステップＳ２３において、列車（１），（２）の順番に並び替える。ステップＳ２５において、列車（１）のリソース割り当て部２０７ｂは、予備リソースのスロットのうち自列車が使用可能な予備リソースのスロットとしてスロット２，４を抽出し、さらに伝送品質が最も良いスロットｃ０としてスロット２を抽出する。ステップＳ２５において、列車（２）のリソース割り当て部２０７ｂは、予備リソースのスロットのうち自列車が使用可能な予備リソースのスロットとしてスロット３を抽出し、さらに伝送品質が最も良いスロットｃ０としてスロット３を抽出する。
【００６６】
列車（１）のリソース割り当て部２０７ｂは、抽出した予備リソースのスロット２の伝送品質が自列車に割り当てられている予約リソースのスロット０の伝送品質より良いため（ステップＳ２６：Ｎｏ）、抽出した予備リソースのスロット２を自列車に割り当てて使用する（ステップＳ２７）。
【００６７】
列車（２）のリソース割り当て部２０７ｂは、抽出した予備リソースのスロット３の伝送品質が自列車に割り当てられている予約リソースのスロット１の伝送品質と同じため（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、ステップＳ３１の判定を行う。具体的には、列車（２）のリソース割り当て部２０７ｂは、抽出した予備リソースのスロットｃ０および予約リソースのスロットは、伝送品質が同じ、かつ、使用周波数チャネルが異なるか否かを判定する（ステップＳ３１）。ステップＳ３１は、抽出した予備リソースのスロットｃ０の伝送品質が予約リソースのスロットの伝送品質と同一の場合、リソース割り当て部２０７ｂは、過去の使用リソースと照らし合わせて、直近で使用した周波数チャネルと異なる周波数チャネルを積極的に使用する選択を行うことを意図したものである。
【００６８】
列車（２）のリソース割り当て部２０７ｂは、抽出した予備リソースのスロット３および予約リソースのスロット１は、伝送品質が同じ、かつ、使用周波数チャネルが異なるため（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、抽出した予備リソースのスロット３を自列車に割り当てて使用する（ステップＳ２７）。なお、列車（２）のリソース割り当て部２０７ｂは、抽出した予備リソースのスロットｃ０および予約リソースのスロットは、伝送品質が同じ、かつ、使用周波数チャネルが異なる、の条件のうち少なくとも一方を満たさない場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）、自列車に割り当てられている予約リソースのスロットを使用する（ステップＳ２８）。
【００６９】
図２７は、実施の形態３に係るフレームにおいて予約リソースのスロットの伝送品質の悪い列車３が予備リソースのスロットを割り当てて、または周波数チャネルを変更して使用する例を示す図である。具体的には、図２５の例において、列車（１）のリソース割り当て部２０７ｂは、抽出した予備リソースのスロット２の伝送品質が予約リソースのスロット０の伝送品質よりも良いため、予備リソースのスロット２を割り当てて使用することを選択する。列車（２）のリソース割り当て部２０７ｂは、抽出した予備リソースのスロット３の伝送品質が予約リソースのスロット１の伝送品質と同じであるが、スロット３の周波数チャネルがスロット１の周波数チャネルと異なるため、予約リソースのスロット３を使用することを選択する。このように、リソース割り当て部２０７ｂは、予備リソースの時間スロットの伝送品質が予約リソースの時間スロットの伝送品質と同一の場合、予約リソースの時間スロットで使用される周波数チャネルと異なる周波数チャネルを使用する予備リソースの時間スロットを優先的に割り当てる。
【００７０】
以上説明したように、実施の形態３によれば、車上局２ｂは、予備リソースのスロットの伝送品質と予約リソースのスロットの伝送品質が同一の場合、過去の使用リソースと照らし合わせて、過去と異なる周波数チャネルを積極的に使用することとした。これにより、車上局２ｂは、同じ評価値に分類させる伝送品質の中で差がある場合、また、報知情報で伝送した伝送品質から変化があった場合において周波数ダイバーシチ効果が得られ、より高品質で安定した無線伝送が可能となる。
【００７１】
ここで、実施の形態１で説明した地上局１および車上局２、実施の形態２で説明した地上局１ａおよび車上局２ａ、実施の形態３で説明した車上局２ｂのハードウェア構成について説明する。地上局１，１ａは同様の構成のため地上局１を例にして説明し、車上局２，２ａ，２ｂは同様の構成のため車上局２ａを例にして説明する。地上局１のアンテナ１０１および車上局２ａのアンテナ２０１は、アンテナ素子である。地上局１のＲＦ部１０２および車上局２ａのＲＦ部２０２は、周波数変換などを行うアナログ回路、アナログデジタルコンバータ、デジタルアナログコンバータなどで構成される。地上局１において、変復調部１０３、地上制御部１０４、伝送品質測定部１０５、伝送品質保持部１０６、およびリソース割り当て部１０７は処理回路により実現される。車上局２ａにおいて、変復調部２０３、車上制御部２０４、伝送品質測定部２０５、伝送品質保持部２０６、およびリソース割り当て部２０７は処理回路により実現される。
【００７２】
処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリとメモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサとを備える制御回路であってもよい。プロセッサは、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）などであってもよい。メモリとは、例えば、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically  Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disk）などが該当する。
【００７３】
図２８は、地上局１または車上局２ａが備える処理回路が専用のハードウェアで構成される場合の例を示す図である。処理回路が専用のハードウェアで実現される場合、処理回路は、図２８に示す処理回路９００である。処理回路９００は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）、またはこれらを組み合わせたものである。
【００７４】
図２９は、地上局１または車上局２ａが備える処理回路がプロセッサを備える制御回路で構成される場合の例を示す図である。処理回路がプロセッサを備える制御回路で構成される場合、制御回路は、例えば図２９に示す制御回路９０１である。制御回路９０１は、プロセッサ９０２と、メモリ９０３と、を備える。地上局１または車上局２ａが備える処理回路は、プロセッサ９０２がメモリ９０３に記憶された各構成要素に対応するプログラムを読み出して実行することにより実現される。また、メモリ９０３は、プロセッサ９０２が実施する各処理における一時メモリとしても使用される。
【００７５】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１，１Ａ〜１Ｃ，１ａ  地上局、２，２ａ，２ｂ  車上局、３  列車、４  列車運行管理装置、５  有線ネットワーク、６  線路、７  電波環境監視装置、１０  無線通信システム、１０１，２０１  アンテナ、１０２，２０２  ＲＦ部、１０３，２０３  変復調部、１０４  地上制御部、１０５，２０５  伝送品質測定部、１０６，２０６  伝送品質保持部、１０７，１０７ａ，２０７，２０７ｂ  リソース割り当て部、２０４  車上制御部、３０１  車上制御装置、３０２  位置検出装置。
【要約】
無線リソースの時間スロットに対応する周波数ホッピングパターンにおける周波数チャネルでデータ系列を伝送する基地局または移動局である、無線リソースを割り当てる無線通信装置であって、データ系列の伝送で使用される周波数帯の電波を測定し、伝送品質を評価する伝送品質測定部（１０５）と、無線リソースが予約リソースおよび予備リソースから構成され、予約リソースの時間スロットで使用される周波数チャネルの伝送品質が閾値以下の移動局に対して、予備リソースの時間スロットのうち周波数チャネルの伝送品質を向上させる時間スロットを割り当てるリソース割り当て部（１０７）と、を備え、移動局は、予備リソースの割り当て情報が得られた場合は予備リソースの時間スロットを使用し、予備リソースの割り当て情報が得られなかった場合は予約リソースの時間スロットを使用して、データ系列を伝送する。【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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