(57)【要約】【課題】列車検知通信システムにおける伝送効率の向上、通信品質の向上を目的とする。【解決手段】信号送信装置１では、Ｓ／Ｐ変換器１０２により送信データを所定ビット長の符号語に区分し、符号変換器１０３により符号語ごとに固定長の第１拡散符号に変換する。また、符号発生器１０５が、第１拡散符号と同期して、符号長が第１の符号長よりも長い第２拡散符号を巡回させ、レベル調整器１０６により所定の電力差をつけて、合成器１０７においてこれらの信号を合成し、生成された送信信号をレールＲａへ送出する。列車検知装置２では、受信信号から第２拡散符号を検出し、その同期タイミングに基づいて第１拡散符号を抽出し、抽出された第１拡散符号を送信データに変換する。【選択図】          図２
2004284480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レール上の送信点へ送信信号を送出する信号送信装置と、レール上の受信点から上記送信信号を受信し、列車の在線を検知する列車検知装置と、列車上で上記送信信号を受信する列車通信装置とを備えた列車検知通信システムにおいて、
上記信号送信装置が、送信データを所定ビット長の符号語に区分し、符号語ごとに第１拡散符号に変換し、拡散符号列を生成する符号変換手段と、第２拡散符号を巡回させ、第１拡散符号と同期した巡回拡散符号を生成する符号発生手段と、拡散符号列及び巡回拡散符号を合成して送信信号を生成する信号合成手段とを有し、
上記列車検知装置が、受信信号から第２拡散符号を検出する符号検出手段と、第２拡散符号の検出タイミングに基づいて第１拡散符号を抽出する符号抽出手段と、抽出された第１拡散符号を送信データに変換するデータ変換手段を有することを特徴とする列車検知通信システム。
【請求項２】
上記第２拡散符号は、第１拡散符号よりも周期の長い拡散符号からなり、
上記信号合成手段は、巡回拡散符号よりも電力の大きな拡散符号列を巡回拡散符号と合成することを特徴とする請求項１に記載の列車検知通信システム。
【請求項３】
上記第２拡散符号が、送信点及び受信点が配置された軌道区間ごとに予め定められた拡散符号からなることを特徴とする請求項１に記載の列車検知通信システム。
【請求項４】
上記符号変換手段が、送信データを符号語に区分する際、最後の符号語中の空きビットに次の送信データの一部を割り当てることを特徴とする請求項１に記載の列車検知通信システム。
【請求項５】
上記信号合成手段が、符号変換手段及び符号発生手段の出力を直交合成して送信信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の列車検知通信システム。
【請求項６】
上記列車検知装置が、直交検波手段を有し、
上記符号抽出手段が、第２拡散符号の受信位相に基づいて、受信信号を移相回転させて第１拡散符号を抽出することを特徴とする請求項５に記載の列車検知通信システム。
【請求項７】
上記列車通信装置が、受信信号から第２拡散符号を検出する符号検出手段と、第２拡散符号の検出タイミングに基づいて第１拡散符号を抽出する符号抽出手段と、抽出された第１拡散符号を送信データに変換するデータ変換手段を有することを特徴とする請求項１に記載の列車検知通信システム。
【請求項８】
上記信号合成手段が、符号変換手段及び符号発生手段の出力を直交変調して送信信号を生成し、
上記列車通信装置が、直交検波手段を有し、
上記列車通信装置の符号抽出手段が、第２拡散符号の受信位相に基づいて、受信信号を移相回転させて第１拡散符号を抽出することを特徴とする請求項７に記載の列車検知通信システム。
【請求項９】
レール上の送信点から送出された送信信号をレール上の受信点で受信して列車の在線を検知するとともに、上記送信信号を列車上で受信する列車検知通信方法において、
送信データを所定ビット長の符号語に区分し、符号語ごとに第１拡散符号に変換し、拡散符号列を生成する符号変換ステップと、
第１拡散符号に同期して第２拡散符号を巡回させ、巡回拡散符号を生成する符号発生ステップと、
拡散符号列及び巡回拡散符号を合成して送信信号を生成する信号合成ステップと、
受信点における受信信号から第２拡散符号を検出する符号検出ステップと、
第２拡散符号の検出タイミングに基づいて第１拡散符号を抽出する符号抽出ステップと、
抽出された第１拡散符号を送信データに変換するデータ変換ステップとを有することを特徴とする列車検知通信方法。
【請求項１０】
列車上における受信信号から第２拡散符号を検出する第２の符号検出ステップと、
第２拡散符号の検出タイミングに基づいて第１拡散符号を抽出する第２の符号抽出ステップと、
抽出された第１拡散符号を送信データに変換する第２のデータ変換手段を有することを特徴とする請求項９に記載の列車検知通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、列車検知通信システム及び列車検知通信方法に係り、更に詳しくは、レール上で信号伝送を行うことにより、列車を検知するとともに、列車への信号伝送を行う列車検知通信システムの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
在線検知システムを用いれば、所定の区間内に列車が存在することを検知することができる。列車が走行するレールを所定の軌道区間に区切り、各軌道区間の一端に送信点を設け、多端に受信点を設けることにより、軌道区間の両端点間でレールを介して信号を伝送する軌道回路が形成される。このとき、隣接する軌道区間は、互いに絶縁される場合と、絶縁されることなく単に信号の送受信点が各軌道区間ごとに配置される場合とがある。レール上を列車が走行している場合、列車の車軸によって２本のレールが短絡されるため、列車が存在している軌道区間では、受信点における信号レベルが低下する。在線検知システムは、この信号レベルの変化に基づいて、軌道区間内における列車の在線検出を行っている。
【０００３】
また、列車通信システムを用いれば、軌道区間内を走行している列車に対し、制御情報を伝送することができる。レール上の送信点から制御信号を送出し、この制御信号を列車に取り付けられたアンテナで受信することにより、走行中の列車に対し、レールを介して制御情報を伝達することができる。この種の列車通信システムは、自動列車制御（ＡＴＣ：Ａｕｔｏ  Ｔｒａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）などに利用されている。
【０００４】
この様な列車検知システム、列車通信システムにおいて、耐ノイズ特性を向上させるため、スペクトル拡散通信方式を導入したシステムが従来から提案されている。例えば、特許文献１には、スペクトル拡散通信方式を採用した列車通信システムが開示され、特許文献２には、スペクトル拡散通信方式を採用した列車検知通信システムが開示されている。
【０００５】
スペクトル拡散方式を導入した列車検知システムの場合、送信側では、拡散符号を用いて生成されたスペクトル拡散符号をレール上の送信点から送出している。受信側では、レール上の受信点で受信されたスペクトル拡散符号に対し、送信側と同じ拡散符号を用いて逆拡散を行うことにより、軌道区間を流れる信号レベルを検出し、列車の在線判定を行っている。なお、拡散符号は、予め送信側から受信側へ伝送される。
【０００６】
スペクトル拡散方式を導入した列車通信システムの場合、送信側では、列車への伝送情報について拡散符号を用いた拡散処理を行い、生成されたスペクトル拡散符号をレール上の送信点から送出している。列車側では、列車に取り付けられたアンテナで受信されたスペクトル拡散符号に対し、送信側と同じ拡散符号を用いて逆拡散を行うことにより、元の情報を復元して列車制御に利用している。
【０００７】
特許文献１では、各伝送情報ごとに異なる符号を用いて拡散処理を行い、生成された拡散符号を多重化してレールへ送出することにより、伝送情報量を増大させている。また、特許文献２では、全ての伝送情報に対し異なる拡散符号を予め対応づけておき、送信側では伝送したい情報に対応する拡散符号を拡散符号群から選択してレールに送信している。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２２００５３号
【０００９】
【特許文献２】
特許第３１１８０６９号
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１において伝送情報量を増大させようとすれば、多重化数を増やすか、あるいは、拡散符号の符号レートを上げる必要がある。しかしながら、それぞれの場合について、以下のような問題があり、伝送情報量を増大させることは容易ではなかった。
【００１１】
多重化信号の送信電力は、多重化された信号数の比例する。例えば、１０本の信号を多重化した場合、送信電力は１０倍になる。送信電力が大きくなると、信号はレール上をより遠くまで伝搬するため、隣接する軌道区間が絶縁されていない無絶縁軌道回路の場合、他の軌道区間に妨害を与えるという問題がある。特に、既存設備と併用する場合に問題となる。逆に、送信電力を多重化前と同じレベルに抑えた場合、多重化された各信号ごとの電力レベルは小さくなる。例えば、１０多重では１信号当たりの電力は１／１０となる。そのため、Ｓ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）が劣化し、通信品質が低下するという問題が生ずる。
【００１２】
また、符号レートを上げた場合、拡散後の信号帯域幅も広がる。ところが、伝送線路は、列車用の２本のレールであり、信号伝送が可能な帯域幅は限られている。このため、符号レートを上げることによって伝送情報量を上げるには限界がある。例えば、２０ｋＨｚまでしか伝送できないレールもある。
【００１３】
一方、特許文献２において伝送情報量を増大させようとすれば、拡散符号の種類を増やすか、あるいは、拡散符号の符号レートを上げる必要がある。符号レートを上げる問題については上述した通りである。また、拡散符号の種類を増やす場合には次のような問題があり、伝送情報量を増大させることは容易ではなかった。
【００１４】
受信側では、受信信号がどの拡散符号を用いて生成された拡散符号であるのかを検出する必要がある。受信信号と拡散符号の照合はマッチドフィルタを用いて行われる。受信信号を全ての拡散符号と照合するために、各拡散符号ごとのマッチドフィルタが設けられ、１つの受信信号に対し、１つのマッチドフィルタのみが反応すれば、拡散符号が特定できる。ところが、各拡散符号の相互相関が大きいと、所望のマッチドフィルタ以外のマッチドフィルタが受信信号に反応し、誤った制御信号を復調してしまう。このため、相互相関特性の低い符号系列を使用する必要がある。
【００１５】
ところが、拡散符号の相互相関が小さく、かつ、マッチドフィルタを用いて容易に受信符号を検出できる符号系列は非常に少ない。例えば、系列数の比較的多いＧＯＬＤ系列を用いた場合、系列数を多くすると相互相関が悪くなり、マッチドフィルタで別のＧＯＬＤ系列と誤認識するという問題がある。
【００１６】
また、相互相関を低く抑えるために直交系列を用いた場合、同期点以外のタイミングでの相互相関と自己相関特性が共に悪くなる。自己相関特性が悪いと、受信した拡散符号について同期を取ることができず、マッチドフィルタがいつ反応するのかが不明となる。また、同期点以外での相互相関が悪いと、同期点以外のタイミングにおいてもマッチドフィルタが間違った出力を出すという問題が生ずる。
【００１７】
さらに、特許文献２では、伝送情報としての制御信号に拡散符号が１対１に対応しているため、制御をきめ細かくしたい場合、制御信号が増大し、多くの拡散符号が必要となる。例えば、１６通りの速度制御を行う場合であれば、１６種類の拡散符号が必要である。そこに、２通りの別の制御信号を追加したい場合、全ての組合わせは２×１６＝３２となり、３２種類の拡散符号が必要となる。つまり、特許文献２では、伝送情報の種類に応じて、拡散符号が必要になるという問題がある。
【００１８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、伝送効率を向上させることができる列車検知通信システム及び列車検知通信方法を提供することを目的とする。特に、送信信号の総電力を増大させることなく、あるいは、通信品質を低下させることなく、伝送効率を向上させた列車検知通信システム及び列車検知通信方法を提供することを目的とする。
【００１９】
また、本発明は、通信品質を向上させることができる列車検知通信システム及び列車検知通信方法を提供することを目的とする。特に、送信信号の総電力又はピーク電圧を増大させることなく、通信品質を向上させた列車検知通信システム及び列車検知通信方法を提供することを目的とする。
【００２０】
さらに、本発明は、伝送誤り率を向上させることができる列車検知通信システム及び列車検知通信方法を提供することを目的とする。特に、受信信号の同期を容易に補足することができ、かつ、伝送誤り率を向上させた列車検知通信システム及び列車検知通信方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明による列車検知通信システムは、レール上の送信点へ送信信号を送出する信号送信装置と、レール上の受信点から上記送信信号を受信し、列車の在線を検知する列車検知装置と、列車上で上記送信信号を受信する列車通信装置とを備えた列車検知通信システムに関し、以下のように構成される。
【００２２】
信号送信装置が、送信データを所定ビット長の符号語に区分し、符号語ごとに第１拡散符号に変換し、拡散符号列を生成する符号変換手段と、第２拡散符号を巡回させ、第１拡散符号と同期した巡回拡散符号を生成する符号発生手段と、拡散符号列及び巡回拡散符号を合成して送信信号を生成する信号合成手段とを有する。また、列車検知装置が、受信信号から第２拡散符号を検出する符号検出手段と、第２拡散符号の検出タイミングに基づいて第１拡散符号を抽出する符号抽出手段と、抽出された第１拡散符号を送信データに変換するデータ変換手段を有する。
【００２３】
この様な構成により、送信データを所定ビット長ごとに符号変換することができ、第１拡散符号の種類を抑制することができる。このため、第１拡散符号の符号長を抑制し、伝送効率を向上させることができる。一般に、使用する拡散符号の種類が増大すれば、符号長の長い拡散符号を使用しなければならないため、１符号語あたりの伝送時間が長くなり、伝送効率が低下する。これに対し、例えば、符号語のビット長を送信データ（制御信号）のビット長よりも短くすれば、必要とされる第１拡散符号の種類を減少させ、その符号長を短くして伝送効率を向上させることができる。
【００２４】
また、第１拡散符号に同期して第２拡散符号を巡回させ、第１拡散符号からなる拡散符号列と合成している。このため、列車検知装置では、第２拡散符号への同期をとれば、第１拡散符号に対し同期をとる必要がない。つまり、第１拡散符号は、その自己相関特性が問題とされず、第１拡散符号として、例えば、理論上の相互相関特性がゼロである直交符号を使用することができる。従って、受信信号への同期を容易に補足することができるだけでなく、大きなＳ／Ｎを確保することができるので、ノイズ耐性を向上させ、伝送誤り率を低減することができる。
【００２５】
また、本発明による列車検知通信システムは、第２拡散符号が、第１拡散符号よりも周期の長い拡散符号からなり、信号合成手段は、巡回拡散符号よりも電力の大きな拡散符号列を巡回拡散符号と合成するように構成される。第２拡散符号の周期が第１拡散符号よりも長い場合、拡散符号列に比べ、巡回拡散符号の電力を低減することができる。従って、送信信号の総電力に対する拡散符号列の電力の割合を大きくすることができる。すなわち、送信電力を増大させることなく、Ｓ／Ｎを向上させることができる。
【００２６】
また、本発明による列車検知通信システムは、第２拡散符号が、送信点及び受信点が配置された軌道区間ごとに予め定められた拡散符号からなる。この様な構成により、列車検知装置において、第２拡散符号に基づき、軌道区間ごとの送信データを識別することができる。
【００２７】
また、本発明による列車検知通信システムは、符号変換手段が、送信データを符号語に区分する際、最後の符号語中の空きビットに次の送信データの一部を割り当てるように構成される。この様な構成により、異なる送信データの一部を組み合わせて、第１拡散符号に変換することができ、伝送効率を向上させることができる。
【００２８】
また、本発明による列車検知通信システムは、信号合成手段が、符号変換手段及び符号発生手段の出力を直交合成して送信信号を生成するように構成される。この様な構成により、拡散符号列及び巡回拡散符号の搬送波位相を直交させ、送信信号のピーク電圧を低減することができる。このため、ピーク電圧を増大させることなく、拡散符号列の電力を増大させ、Ｓ／Ｎを向上させることができる。
【００２９】
また、本発明による列車検知通信システムは、上記列車検知装置が、直交検波手段を有し、符号抽出手段が、第２拡散符号の受信位相に基づいて、受信信号を移相回転させて第１拡散符号を抽出する様に構成される。直交検波により複素数としての受信信号が得られ、第２拡散符号が実部（又は虚部）となるように位相を回転させれば、その虚部（又は実部）として、第２拡散符号が除去された受信信号が得られる。従って、逆拡散処理における誤りを低減し、伝送誤り率を低減することができる。
【００３０】
また、本発明による列車検知通信システムは、列車通信装置が、受信信号から第２拡散符号を検出する符号検出手段と、第２拡散符号の検出タイミングに基づいて第１拡散符号を抽出する符号抽出手段と、抽出された第１拡散符号を送信データに変換するデータ変換手段を有する。この様な構成により、列車通信装置においても、列車検知装置の場合と同様の作用効果が得られる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による列車検知通信システムの一構成例を示したブロック図である。この列車検知通信システムは、信号送信装置１、列車検知装置２及び列車通信装置３により構成される。信号送信装置１及び列車検知装置２は、固定的に設置されている。列車通信装置３は、レールＲａ上を走行する列車Ｔｒに搭載されている。
【００３２】
レールＲａは軌道区間に区分されており、図１は、１つの軌道区間が示されている。隣接する軌道区間は、互いに無絶縁、有絶縁のいずれであってもよい。各軌道区間内には、信号送信装置１が接続された送信点Ｐ１と、列車検知装置２が接続された受信点Ｐ２とが、互いに離れた位置に設けられている。信号送信装置１から送信信号は、送信点Ｐ１からレールＲａへ送出され、受信点Ｐ２で列車検知装置２により受信される。
【００３３】
なお、送信信号はレールＲａの右方向及び左方向の両方に伝搬する。図１では、送信点Ｐ１の右方向のみに受信点Ｐ２が配置された例が示されているが、左右両方向に受信点Ｐ２を設置することもできる。その場合には、１台の信号送信装置１と２台の列車検知装置２によって、２つの軌道区間をカバーすることができる。
【００３４】
列車検知装置２は、この受信信号に基づいて、軌道区間内における列車Ｔｒの在線を検知するとともに、当該システムの故障診断を行っている。また、列車通信装置３は、レールを介して当該送信信号を受信している。この受信信号は、例えばＡＴＣの制御信号として利用される。各装置１〜３の構成及び動作について以下に説明する。
【００３５】
＜信号送信装置＞
図２は、図１の信号送信装置１の一構成例を示したブロック図である。この信号送信装置１は、データ生成器１０１と、シリアル／パラレル変換器（Ｓ／Ｐ変換器）１０２と、符号変換器１０３と、第１拡散符号記憶部１０４と、符号発生器１０５と、レベル調整器１０６と、合成器１０７と、送信器１０８とにより構成される。
【００３６】
データ生成器１０１は、送信データを生成している。この送信データは、列車検知装置２又は列車通信装置３へ伝送されるデータであり、シリアルデータとして連続的に生成される。このシリアルデータは、レールＲａを用いない通常の通信回線を介して列車検知装置２へ出力される。また、シリアル／パラレル変換器１０２へ順次に入力され、パラレルデータに変換される。このシリアル／パラレル変換器１０２は、入力信号を予め定められたビット単位で区切り、所定ビット長のパラレルデータを順次に出力している。
【００３７】
符号変換器１０３は、このパラレルデータをＰＮ（Ｐｓｅｕｄｏ  Ｎｏｉｓｅ）信号である第１拡散符号に変換している。この符号変換は、第１拡散符号記憶部１０４に格納された第１拡散符号のいずれかを選択することにより行われる。第１拡散符号記憶部１０４には、複数の第１拡散符号からなる拡散符号群が予め格納されている。これらの第１拡散符号は、いずれも同一の符号長を有し、それぞれがパラレルデータに１対１に対応づけられている。従って、符号語としてのパラレルデータに基づいて、いずれか１つの第１拡散符号を選択することができる。
【００３８】
例えば、パラレルデータが４ビット長の場合、４ビットのデータは０から１５までの数値からなる。このため、第１拡散符号記憶部１０４に予め１６種類の第１拡散符号を格納しておき、各第１拡散符号に番号０から１５まで割り付けておけば、入力されたパラレルデータを第１拡散符号に対応づけることができる。符号変換器１０３は、この様にして入力されたパラレルデータを第１拡散符号に順次に変換して拡散符号列を生成し、合成器１０７へ出力する。
【００３９】
符号発生器１０５は、予め定められたＰＮ信号である第２拡散符号を巡回的に発生させている。この第２拡散符号は、第１拡散符号記憶部１０４に格納されている拡散符号とは別の符号であるが、符号変換器１０３から出力される第１拡散符号と、符号発生器１０５から出力される第２拡散符号は、同期がとれているものとする。
【００４０】
ここで、同期がとれているとは、第１及び第２拡散符号のスタートビットが一致していることを意味する。拡散符号のスタートビットとは、第１拡散符号の場合、第１拡散符号記憶部１０４に格納された各第１拡散符号の先頭を意味する。一方、巡回的に発生される第２拡散符号のスタートビットとは、スタートビットとして受信側（列車検知装置２又は列車通信装置３）と予め申し合わせてあるビットタイミングである。例えば、メモリ上に予め記憶させた第２拡散符号の最初のビットから順に読み出し、最後まで読み出すと上記最初のビットに戻るという方法で、巡回的に拡散符号を生成する場合であれば、メモリ上の最初のビットがスタートビットとなる。受信側でも同じデータを予め記憶していれば、スタートビットを申し合わせたことになる。
【００４１】
なお、第２拡散符号の周期は、第１拡散符号の周期と同一又は整数倍（２倍以上）であるものとする。つまり、両者のチップレートが同一であれば、第２拡散符号の符号長は、第１拡散符号の符号長と同一又は整数倍（２倍以上）になっている。このため、第２拡散符号の符号長を第１拡散符号の整数倍にした場合、両者の同期がとれているとは、全ての第２拡散符号のスタートビットが、いずれかの第１拡散符号のスタートビットのタイミングと一致していることを意味する。
【００４２】
符号発生器１０５で生成された巡回拡散符号は、レベル調整器１０６を介して合成器１０７に入力される。このレベル調整器１０６は、合成器１０７に入力される拡散符号列及び巡回拡散符号に所定の電力差を設けるために、巡回拡散符号の信号レベルを予め定められた値に調整している。この電力差については更に後述する。
【００４３】
合成器１０７は、レベル調整後の巡回拡散符号と拡散符号列とを合成し、合成信号を出力している。この合成処理は、加算合成であってもよいが、直交合成である方が望ましい。すなわち、合成器１０７として直交変調合成器を採用し、位相が９０°異なる搬送波を用いて、レベル調整後の巡回拡散符号と拡散符号列を変調することが望ましい。
【００４４】
直交合成を行う場合と、直交でない合成を行う場合を比較すれば、合成信号のピーク電圧に差が生じ、直交合成の方がピーク電圧がより低くできる。この種の列車検知通信システムでは、送信信号のピーク電圧の上限が規定されるため、直交合成を採用すれば、送信信号のピーク電力を増大させることなく、１信号当たりの電力を増大させることができ、通信品質を向上させることができる。従って、合成器１０７において、加算合成を行うよりも直交合成を行う方が望ましい。
【００４５】
送信器１０８は、合成器１０７からの出力信号をレールＲａ上に送出するための適切な電力レベルに増幅し、インピーダンス整合を取った後、送信信号を送信点Ｐ１へ送信する。レールＲａへの物理的な接続は通常のマッチングトランスを介してレールＲａの両端に信号線が接続される。
【００４６】
＜列車検知装置＞
図３は、図１の列車検知装置２の一構成例を示したブロック図である。この列車検知装置２は、受信器２０１と、第２拡散符号検出器２０２と、第１拡散符号抽出器２０３と、データ変換器２０４と、パラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ変換器）２０５と、比較器２０６と、レベル判定器２０７とにより構成される。
【００４７】
信号送信装置１から送信点Ｐ１へ送出され、レールＲａを伝搬し、受信点Ｐ２に達した信号は受信器２０１により受信される。受信器２０１は、レールとインピーダンス整合を取り、レールを流れる信号を効率良く受信するととともに、信号レベルを増幅する。更に、周波数変換により搬送波を除去し、ベースバンド信号に変換する。この過程は通常のデジタル変調信号からデジタル信号を取り出す過程と同様である。受信器２０１の出力は、第２拡散符号検出器２０２及び第１拡散符号抽出器２０３に供給される。
【００４８】
第２拡散符号検出器２０２は、受信信号中の第２拡散符号を検出し、同期パルスを第１拡散符号抽出器２０３へ出力している。また、同期点における相関値をレベル判定器２０７へ出力している。この第２拡散符号検出器２０２は、受信信号の第２拡散符号に対する相関を求める相関器、例えば、デジタルマッチドフィルタを用いて構成される。
【００４９】
デジタルマッチドフィルタ内の参照符号レジスタには、予め第２拡散符号が格納されている。受信信号を受信符号レジスタへ順次に入力していくと、参照符号と受信符号が一致した場合にのみ、デジタルマッチドフィルタは鋭いパルスを発生する。この鋭いパルスを整形して、同期パルスとして第１拡散符号抽出器２０３へ出力する。また、この鋭いパルスのレベルを同期点の相関値レベルとして、レベル判定器２０７に出力する。
【００５０】
レベル判定器２０７は、第２拡散符号検出器２０２から出力される相関値レベルを所定の判定レベル（閾値）と比較し、相関値レベルの判定を行っている。列車Ｔｒが軌道区間内に入り、両側のレールを車輪で短絡すると、送信点Ｐ１から受信点Ｐ２への信号の伝達レベルが低下し、受信信号レベルが低下する。このため、受信信号を構成している第２拡散符号のレベルも低下し、第２拡散符号検出器２０２の出力レベルが低下する。このレベル低下をレベル判定器２０７において判別する。例えば、列車Ｔｒが在線している場合と在線していない場合のそれぞれの第２拡散符号検出器２０２の出力レベルの中間の値が判定レベルとして予め決定される。
【００５１】
第１拡散符号抽出器２０３は、第２拡散符号検出器２０２から同期パルスが出力されるタイミングに基づいて第１拡散符号の抽出を行っている。この符号抽出は、同期パルスの出力タイミングを先頭とする第２拡散符号の１周期分の受信信号に含まれている第１拡散符号を切り出す処理である。抽出された第１拡散符号は、データ変換器２０４へ出力される。
【００５２】
第１拡散符号と第２拡散符号の符号長が異なる場合、第２拡散符号検出器２０２から同期パルスが出力されるごとに複数の第１拡散符号が抽出される。例えば、第１拡散符号長が第２拡散符号長のｎ倍（ｎは２以上の整数）であれば、第１拡散符号抽出器２０３は、１つの同期パルスの出力により、第１拡散符号長ごとの切り出しを繰り返し、ｎ個の第１拡散符号をデータ変換器２０４へ順次に供給する。
【００５３】
ここでは、第１拡散符号長と第２拡散符号長が、列車検知通信システムごとに予め決定され、信号送信装置１、列車検知装置２及び列車通信装置３それぞれに予め与えられているものとする。なお、列車検知通信システムの動作中に、第１拡散符号長と第２拡散符号長を動的に変更させる場合には、別途、各装置１〜３に第１拡散符号長と第２拡散符号長を変更する手段を設ければよい。
【００５４】
データ変換器２０４は、抽出された第１拡散符号を元の送信データ（パラレルデータ）に変換している。すなわち、抽出された拡散符号を符号変換器１０３における第１拡散符号のいずれかに分類し、更に、分類された第１拡散符号が１対１に対応づけられたパラレルデータへ変換する。この分類処理は、抽出された拡散符号を、符号変換器１０３の選択肢である全ての第１拡散符号と照合し、どの拡散符号に一致するのかを判別することにより行われる。
【００５５】
データ変換器２０４は、例えば、符号変換器１０３において選択可能な第１拡散符号ごとのデジタルマッチドフィルタにより構成することができる。各デジタルマッチドフィルタは、対応する第１拡散符号が参照レジスタに予めセットされ、第１拡散符号抽出器２０３において抽出された拡散符号が入力レジスタへ順次にセットされる。同じ抽出符号が全デジタルマッチドフィルタにセットされると、抽出された拡散符号と、参照レジスタの拡散符号とが一致するデジタルマッチドフィルタのみがパルスを発生する。このため、抽出された拡散符号が、どの第１拡散符号であったのかが判別でき、符号変換器１０３において、その第１拡散符号が割り当てられた番号としてパラレルデータが得られる。
【００５６】
パラレル／シリアル変換器２０５は、データ変換器２０４から出力されるパラレルデータを順次にシリアルデータに変換することにより、連続的なシリアルデータを生成し、比較器２０６へ出力している。この変換処理は、信号送信装置１のシリアル／パラレル変換器１０２における変換処理と逆の処理であり、元のシリアルデータが復元される。
【００５７】
比較器２０６は、信号送信装置１においてデータ生成器１０１により生成されたシリアルデータと、パラレル／シリアル変換器２０５から出力されるシリアルデータを比較し、その一致、不一致を判定している。列車Ｔｒが軌道区間内に在線していない場合、データ生成器１０１で生成されたデータが、パラレル／シリアル変換器２０５から出力されるため、これらが一致することを比較器２０６において確認することができる。
【００５８】
上述した通り、列車Ｔｒが軌道区間内に在線しているか否かはレベル判定器２０７により検知される。このため、列車Ｔｒが軌道区間内に在線していない場合に、比較器２０６において一致と判定されると、機器が正常に動いていることを確認することができ、レベル判定器２０７により判定結果の信頼性を向上させることができる。
【００５９】
また、列車Ｔｒの在線により信号レベルが低下すると、比較器２０６において不一致と判定される。このため、比較器２０６において一致を確認できないことから列車Ｔｒが在線していると判定することもできる。但し、レベル判定器２０７が非在線と判定している場合に、比較器２０６が一致と判定しない場合には、機器の故障と判断される。
【００６０】
＜拡散符号＞
ここで、第１拡散符号及び第２拡散符号について説明する。第１拡散符号は送信データに対応する拡散符号であり、第２拡散符号は軌道区間に対応する拡散符号である。第２拡散符号検出器２０２は、第２拡散符号を検出することにより、受信信号との同期をとっている。このため、第２拡散符号として自己相関特性の良好な符号が用いられる。これに対し、第１拡散符号は、第２拡散符号と同期がとれていることから、その自己相関特性は問題とされず、相互相関の良好な拡散符号群が用いられる。
【００６１】
第２拡散符号検出器２０２において同期点を精度よく検出するためには、第２拡散符号として、自己相関の低い拡散符号が必要とされる。例えば、符号位相差がゼロの相関値が最も大きく、その他の符号位相では相関値が符号位相差がゼロの相関値の半分以下程度に抑えられる自己相関特性を有する符号が用いられる。この様な性質をもつ符号として、直交ＧＯＬＤ系列や直交Ｍ系列がある。これらの系列はアダマール系列符号の整数倍の符号長を持つ符号系列が存在するので、この装置には適している。
【００６２】
データ変換器２０４において精度よく符号判別を行うためには、第１拡散符号として、相互相関がゼロのタイミングを持つ直交符号を用いるのが望ましい。この様な特徴を持つ直交符号として、例えば、ウォルッシュ−アダマール系列符号がある。この様な符号を第１拡散符号に用いた場合、データ変換器２０４において、相互相関がゼロとなるタイミングで符号判別を行えるように、第１拡散符号抽出器２０３における第１拡散符号の抽出タイミング、つまり、第２拡散符号検出器２０２からの同期タイミングを調整する必要がある。
【００６３】
第１拡散符号と第２拡散符号の同期がとれていれば、列車検知装置２において、第２拡散符号への同期タイミングに基づいて第１拡散符号を抽出することによって、データ変換器２０４において、相互相関がゼロとなるタイミングで符号判別を行うことができる。
【００６４】
また、第２拡散符号検出器２０２における同期補足性能は、第２拡散符号の符号長が長くなるに従って向上する。このため、第２拡散符号の符号長を長くすることによって、受信側における同期補足性能を低下させることなく、その電力を小さくすることができる。例えば、第２拡散符号の符号長を４倍にしたとすれば、その電力を１／４にしても、同じ同期補足性能を維持することができる。
【００６５】
このため、第２拡散符号長を長くすることにより、レベル調整器１０６が、合成器１０７において合成される巡回拡散符号と拡散符号列について電力差を設けて、送信信号の総電力に占める拡散符号列の電力の割合を大きくすることができる。従って、送信電力を増大させることなく、Ｓ／Ｎを向上させることができる。なお、少なくとも第２拡散符号長を第１拡散符号長よりも長くすることにより、２つの送信データを多重化した場合の各送信データ当たりの電力に比べて、拡散符号列（送信データ）の電力を大きくすることができる。
【００６６】
＜第２拡散符号検出器２０２＞
図４は、図３の第２拡散符号検出器２０２の一構成例を示したブロック図である。この第２拡散符号検出器２０２は、相関器５０１と、パルス発生器５０２と、レベル検出器５０３とにより構成される。
【００６７】
相関器５０１は、受信器２０１から入力される受信信号について、入力された予め与えられた第２拡散符号との相関値を求めている。この相関器５０１は、入力レジスタ５０４と、相関演算器５０５と、参照レジスタ５０６により構成されるデジタルマッチドフィルタである。入力レジスタ５０４は、受信信号が順次に入力されるシフトレジスタであり、１ビットが入力されるごとに、全データが１ビットずつ右へシフトする。一方、参照レジスタ５０６には、５０７が先頭ビット、５０８が最終ビットとなる様に右から左の順に第２拡散符号が予め格納されている。ここでは、第２拡散符号長が１６ビットの場合が示されている。
【００６８】
相関演算器５０５は、入力レジスタ５０４に受信信号が入力されるごとに、入力レジスタ５０４及び参照レジスタ５０６の相関値を演算により求め、レベル検出器５０３及びパルス発生器５０２へ出力している。先に説明したような自己相関特性を持つ符号を第２拡散符号に使用すれば、シフトレジスタの一番右端に先頭ビットが到達したタイミングのみにおいて、相関演算器５０５から高い相関値が出力される。
【００６９】
パルス発生器５０２は、この相関値について閾値判定を行って、相関値が閾値を越えた場合にのみパルス波を発生させ、同期パルスとして第１拡散符号抽出器２０３へ出力する。この閾値は最大の相関値の５０％程度の値に予め設定される。レベル検出器５０３も、上記相関値について同様の閾値判定を行って、閾値を越えた相関値を相関値レベルとしてレベル判定器２０７へ出力する。ただし、第２拡散符号の周期以上にわたって相関値が閾値を超えない場合には、その周期内における最大の相関値を相関値レベルとして出力する。
【００７０】
なお、同期パルスの発生タイミングと、後述する第１拡散符号抽出器２０３における相関演算器５０５による相関値演算との間に、タイムラグがある場合には、このタイムラグがキャンセルされるように、第２拡散符号検出器２０２の参照レジスタ５０６に格納される第２拡散符号の配列順序を適宜調節すればよい。具体的には、第２拡散符号をローテートシフトさせて格納すれば、シフト量に対応するタイムラグをキャンセルすることができる。
【００７１】
＜第１拡散符号抽出器２０３＞
図５は、図３の第１拡散符号抽出器２０３の一構成例を示したブロック図である。この第１拡散符号抽出器２０３は、シフトレジスタ５１１と、符号抽出メモリ５１２〜５１５と、切替スイッチ５１６により構成される。
【００７２】
シフトレジスタ５１１は、受信器２０１から受信信号が順次に入力されるシフトレジスタであり、１ビットが入力されるごとに、全データが１ビットずつ下へシフトする。符号抽出メモリ５１２〜５１５は、第２拡散符号検出器２０２から同期パルスに基づいて、シフトレジスタ５１１内の受信信号から第１の拡散符号を切り出し、それぞれを一時記憶する記憶手段である。
【００７３】
ここでは、第１拡散符号長が４ビット、第２拡散符号長が１６ビットの場合が示されており、各符号抽出メモリ５１２〜５１５がそれぞれ４ビット、シフトレジスタ５１１が１６ビットからなる。また、第２拡散符号長は第１拡散符号長の４倍であり、第２拡散符号の１周期から４個の第１拡散符号が切り出されることから、４個の符号抽出メモリ５１２〜５１５が設けられている。
【００７４】
第１拡散符号及び第２拡散符号は同期がとれているため、第２拡散符号の先頭ビットと、第１拡散符号の先頭ビットは一致している。また、同期パルスが入力された時点で、シフトレジスタ５１１には、第２拡散符号の１周期分が先頭ビットから順に格納されている。このため、同期パルスに基づいて、シフトレジスタ５１１に格納されているデータを先頭ビットから順に第１拡散符号長ごとに切り出せば、４個の第１拡散符号を抽出することができる。この様にして抽出された４個の第１拡散符号が、それぞれ符号抽出メモリ５１２〜５１５に格納される。
【００７５】
切替スイッチ５１６は、符号抽出メモリ５１２〜５１５を順に読み取り、抽出された第１拡散符号として順次にデータ変換器２０４へ出力する。
【００７６】
第１拡散符号には、相互相関の低い、若しくは、理論的にゼロとなる符号が用いられる。例えば、ウォルッシュ−アダマール系列が用いられる。このような系列は、自己相関特性が必ずしも良くないため、同期点以外でも高い相関値を持っている。このため、同期をとらずに受信信号を順次にデータ変換器２０４へ入力したとすれば、非同期点において別の第１拡散符号であると誤認識され、誤変換されるという問題が生じる。しかしながら、この列車検知装置２では、第２拡散符号の同期パルスに基づいて同期をとることにより、第１拡散符号の自己相関特性が悪いことによる影響を排除している。この結果、第１拡散符号の良好な相互相関特性により、データ変換器２０４における誤変換を低減することができ、伝送誤りを減らして通信品質を向上させることができる。
【００７７】
＜列車通信装置＞
図６は、図１の列車通信装置３の一構成例を示したブロック図である。この列車通信装置３は、受信アンテナ３０１と、復調器３０２と、第２拡散符号検出器３０３と、レベル判定器３０４と、第１拡散符号検出器３０５と、データ変換器３０６と、パラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ変換器）３０７により構成される。
【００７８】
レールＲａに流れる信号は、列車Ｔｒに取り付けられた受信アンテナ３０１で受信される。受信アンテナ３０１で受信された受信信号は、復調器３０２で復調される。復調器３０２における処理は、通常のデジタル変調信号からデジタル信号を取り出す処理と同様である。復調器３０２の出力は、第２拡散符号検出器３０３及び第１拡散符号抽出器３０５に供給される。
【００７９】
第２拡散符号検出器３０３、レベル判定器３０４、第１拡散符号抽出器３０５、データ変換器３０６、パラレル／シリアル変換器３０７は、列車検知装置２の対応する構成部分と同様に接続され、同様の動作を行っている。このため、レベル判定器３０４から相関レベルの判定結果が出力され、パラレル／シリアル変換器３０７からシリアルデータが出力される。この様にして、信号送信装置１のデータ生成器１０１において生成されたシリアルデータが、列車Ｔｒ上の列車通信装置３において得られ、このシリアルデータを用いて列車Ｔｒの制御が行われる。
【００８０】
本実施の形態によれば、信号送信装置１において、シリアル／パラレル変換器１０２が、送信データを所定ビット長ごとに区分して符号語に変換し、符号変換器１０３が、各符号語を第１の拡散符号に変換している。このため、送信データの種類が増大したとしても、第１拡散符号の種類が増大しない。つまり、第１拡散符号の符号長を短くすることができるとともに、第１拡散符号として相互相関の良好な符号を用いることができる。従って、伝送効率を向上させることができる。
【００８１】
また、本実施の形態によれば、信号送信装置１において、符号変換器１０３が、第１拡散符号に同期して第２拡散符号を巡回させ、合成器１０７が、この巡回拡散符号と、第１拡散符号からなる拡散符号列とを合成している。このため、列車検知装置２及び列車通信装置３において、第２拡散符号への同期をとれば、第１拡散符号に対し同期をとる必要がない。
【００８２】
つまり、第１拡散符号は、その自己相関特性が問題とされず、第１拡散符号として相互相関特性の良好な符号を使用することができる。このため、受信側において受信信号への同期を容易に補足することができるとともに、大きなＳ／Ｎを確保することができる。従って、ノイズ耐性を向上させ、伝送誤り率を低減することができる。
【００８３】
また、本実施の形態によれば、第２拡散符号を第１拡散符号よりも周期の長い拡散符号とし、信号送信装置１において、レベル調整器１０６が巡回拡散符号の電力を調整し、合成器１０７が、巡回拡散符号に比べて電力の大きな拡散符号列を巡回拡散符号と合成している。このため、送信信号の総電力に対する拡散符号列の電力の割合を大きくし、送信電力を増大させることなく、Ｓ／Ｎを向上させることができる。
【００８４】
また、本実施の形態によれば、合成器１０７が、巡回拡散符号と、拡散符号列とを直交変調して送信信号を生成している。このため、ピーク電圧を増大させることなく、拡散符号列の電力を増大させ、Ｓ／Ｎを向上させることができる。
【００８５】
実施の形態２．
本実施の形態では、信号送信装置１の符号変換器１０３において、第１拡散符号を選択する際、送信データのフレーム構成とは独立して第１拡散符号を選択させる動作について説明する。このような処理を行うことにより、送信データのフレーム間にギャップによる遅延を発生させず、高速なデータ伝送を行うことができる。
【００８６】
図７は、本発明の実施の形態２による処理について説明するための図である。図中の（ａ）には、シリアル／パラレル変換器１０２における動作の一例が示され、（ｂ）には第１拡散符号記憶部１０４に格納されているデータの一例が示されている。
【００８７】
各ビットデータ６０１〜６１２は、送信データとしてのシリアルデータの構成要素であり、複数のビットデータからなるフレームに区分されている。例えば、所定ビットごとにフレームに区分され、１フレームが１つの制御信号に対応している。ここでは、ビットデータ６０１を先頭ビット、ビットデータ６１０を最終ビットとして、ビットデータ６０１〜６１０により１フレームを構成しているものとする。また、ビットデータ６１１，６１２，…は次のフレームを構成しているものとする。
【００８８】
符号語６２１〜６２３は、シリアル／パラレル変換器１０２により得られるパラレルデータ、符号番号６３０〜６３２は、第１拡散符号に割り当てられた番号であり、それぞれ第１拡散符号６４０〜６４２に予め対応づけられている。なお、図７の（ｂ）では、３本の第１拡散符号６４０〜６４２のみを示し、その他は省略している。先の２進数４ビットの例では、１６本の第１拡散符号が必要となる。
【００８９】
データ生成器１０１により生成されたデータビット６０１〜６１２は、シリアル／パラレル変換器１０２において、例えば、４ビット単位に区切られ、４ビットの符号語６２１〜６２３に変換される。データビット６０１〜６１２が、２進数であれば、符号語６２１〜６２３は１６通りのビット列の組合わせが存在し、２進数の４ビットを０から１５までの数値として読むことができる。
【００９０】
符号語６２１〜６２３で示される数値は、符号番号６３０〜６３２のいずれかに対応し、符号番号６３０〜６３２は、第１拡散符号６４０〜６４２にそれぞれ対応づけられている。このため、符号変換器１０３は、各符号語６２１〜６２３ごとに第１拡散符号６４０〜６４２のいずれか１つを選択することができる。
【００９１】
ここで、データビット６０９，６１０の取り扱いについて説明する。データビット６１０はフレームの終了ビットであり、送信データはここで一度区切られる。ところが、図７の場合のように４ビット単位で区切った場合、データビット６０９，６１０だけでは、４ビットの符号語を構成させるのに２ビット足りない。
【００９２】
符号語として完成させる一つの方法としては、予め定められた固定データで残りを埋める方法がある。この場合、次フレームの先頭ビットであるデータビット６１１は４ビット区切りの先頭となる。このため、符号語の区切りとフレームの区切りが一致するのでフレームの区切りが受信側で見つけ易いという利点がある。しかし、符号語を構成するビット数が大きい場合、固定データで埋める量が大きくなり無駄が生じる。
【００９３】
これに対し、シリアルデータを符号語に区分する際、データビット６０９、６１０に引き続いて、次フレームのデータビット６１１，６１２を用いれば、隣接フレームにわたるビットデータにより１つの符号語を構成することができる。この場合、固定データで埋める場合に比べて、データの伝送効率を向上させることができる。また、先頭フラグと呼ばれるフレームの先頭を示すデータビット列をフレーム間に配置すれば、符号語の先頭とフレームの先頭とを一致させなくとも、フレームの先頭を見つけることができる。
【００９４】
本実施の形態によれば、送信データを符号語に区分する際、最後の符号語中の空きビットに次の送信データの一部を割り当てている。このため、異なる送信データの一部を組み合わせて、第１拡散符号に変換することができ、伝送効率を向上させることができる。
【００９５】
実施の形態３．
実施の形態１では、受信側において直交検波を行っていない場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、受信側において直交検波を行う場合について説明する。
【００９６】
直交検波を用いない復調方法には、例えば、遅延検波やコスタスループがある。これらの方法は一般的な通信の復調に用いられるものであり、搬送波で変調された受信信号を入力すると、搬送波が除去され、元のデータが復調される仕組みである。実施の形態１の受信器２０１、復調器３０２は、この復調方法を用いた場合の例である。
【００９７】
直交検波を採用した場合、搬送波で変調された受信信号を入力すると、搬送波が除去されるが、実部データと虚部データの２つの信号が出力される。すなわち、直交検波を用いない復調方法では復調されたデータの振幅成分のみが出力されるのに対し、直交検波では、実部データと虚部データの２つの信号が出力される。実部データと虚部データの二乗和の平方根が振幅成分に相当し、（虚部データ）／（実部データ）のアークタンジェント（逆正接）が位相成分に相当する。
【００９８】
図８は、直交検波器を内蔵した受信器７００の一構成例を示したブロック図である。この受信器７００は、マッチングトランス７０１と、増幅器７０２と、発振器７０３と、９０°移相器７０４と、乗算器７０５及び７０６と、合成器７０７により構成される。
【００９９】
マッチングトランス７０１の入力側は、レールＲａの受信点Ｐ２に接続され、レールＲａからの入力信号は、マッチングトランス７０１でインピーダンス変換された後、増幅器７０２で信号レベルが増幅され、乗算器７０５及び７０６に入力される。
【０１００】
発振器７０３は受信信号の搬送波と同じ周波数の信号を出力するローカル発振器であり、発振器７０３の出力信号は、乗算器７０５へ出力されるとともに、９０°移相器７０４を介して乗算器７０６へ出力される。乗算器７０５及び７０６は、ともに２つの入力信号の乗算により得られた低域側の周波数成分を出力している。
【０１０１】
９０°移相器７０４は信号位相を９０°回転させるため、乗算器７０５及び７０６には、同一周波数の搬送波が９０°の位相差を有して入力される。つまり、乗算器７０５が同相成分、乗算器７０６が直交成分を出力する。同相成分を実部成分、直交成分を虚部成分とすると、先に説明した方法で、振幅成分と位相成分が得られる。
【０１０２】
乗算器７０５の出力である実部成分と、乗算器７０６の出力である虚部成分は合成器７０７に入力される。合成器７０７は２つの成分を複素数として取り扱えるように、２つの信号を１つの単位としてまとめる。この処理は、例えて言えば、１つの大きな箱の中に２つの箱を用意し、それぞれに実部成分と虚部成分を格納する処理である。この場合、大きな箱を取り扱えば（１つの信号として取り扱えば）、それには実部成分と虚部成分の両方が含まれており、複素成分と見なせる。この箱は、マイクロコンピュータ内ではメモリとして扱っても良い。デジタル回路では２つのレジスタまたは信号線を用意し概念的に複素データと見なして取り扱ってもよい。複素データを取り扱う方法は多様に存在するため、その他さまざまな手段を講じても本質的な動作は変わらない。
【０１０３】
ここで、実部データをｘ（ｔ）、虚部データをｙ（ｔ）、ｉを虚数単位とすると、複素データｚ（ｔ）は、数学的に式（１）で示される。
【数１】
2004284480.tif 000003
【０１０４】
Ａ（ｔ），θ（ｔ）を次のように定義すれば、式（１）は式（２）に変形することができる。
【数２】
2004284480.tif 000004
【０１０５】
式（２）にオイラーの公式ｅｘｐ（ｉ・θ（ｔ））＝ｃｏｓ（θ（ｔ））＋ｉ・ｓｉｎ（θ（ｔ））を代入すれば、次のようになり、式（１）と式（２）は等しいことがわかる。
【数３】
2004284480.tif 000005
【０１０６】
受信信号の振幅Ａ（ｔ）は受信レベルＥと第２拡散符号Ｐｆｉｘ（ｔ）と第１拡散符号Ｐｄａｔａ（ｔ）を使って式（３）で表される。この式（３）では、第２拡散符号Ｐｆｉｘ（ｔ）と、第１拡散符号Ｐｄａｔａ（ｔ）とは直交させているため、第１拡散符号Ｐｄａｔａ（ｔ）には虚数単位ｉが掛けられている。
【数４】
2004284480.tif 000006
【０１０７】
図９は、実施の形態３による列車検知通信システムの要部の一構成例を示したブロック図であり、図１の列車検知装置３の他の構成例が示されている。この列車検知装置３は、受信器７００と、相関器７１１と、位相検出器７１２と、パルス発生器７１３と、位相回転器７１４と、虚部抽出器７１５と、レベル検出器７１６とを備えている。
【０１０８】
また、第１拡散符号抽出器２０３と、データ変換器２０４と、パラレル／シリアル変換器２０５と、比較器２０６と、レベル判定器２０７も備えているが、これらは図３（実施の形態１）の場合と同様である。また、相関器７１１、パルス発生器７１３及びレベル検出器７１６が、図３における第２拡散符号検出器２０２に相当する。なお、信号送信装置１の合成器１０７では直交合成が行われているものとする。
【０１０９】
受信器７００は、図８に示した直交検波を行う受信器であり、受信信号として複素信号を出力している。この複素信号は、相関器７１１及び位相回転器７１４に入力される。相関器７１１は、複素信号同士の相関演算を行う相関器であり、複素信号と第２拡散符号との相関演算を行い、相関値として複素数データを出力している。なお、参照レジスタに予め格納される第２拡散符号の虚数成分はゼロでよい。
【０１１０】
ここで、複素数の相関値が、どのような意味を有するのかを説明する。相関器７１１では、予め設定された第２拡散符号Ｐｆｉｘ（ｔ）と受信信号の複素データｚ（ｔ）との相関演算を行う。出力の相関値をＺｃとすると、相関演算は式（４）で表される。
【数５】
2004284480.tif 000007
【０１１１】
この相関値Ｚｃは、受信信号の複素データに含まれる第２拡散符号と、相関器７１１に予め設定された第２拡散符号とが一致したことを表している。式（４）を展開すると次のようにしなる。
【数６】
2004284480.tif 000008
【０１１２】
ここでは、θ（ｔ）は相関演算の範囲ではほとんど変化しないと仮定して位相θという定数で扱っている。また、第２拡散符号Ｐｆｉｘ（ｔ）と第１拡散符号Ｐｄａｔａ（ｔ）は、次式の性質を有する符号を用いているため、先の式変形が成り立っている。すなわち、Ｐｆｉｘ（ｔ）の自己相関が低く、Ｐｆｉｘ（ｔ）及びＰｄａｔａ（ｔ）の相関も低いことが前提となっている。
【数７】
2004284480.tif 000009
【０１１３】
相関値の出力も複素データであり、装置内では２つのデータで扱われるため、相関値の実部をｘｃ、虚部をｙｃで表すと、相関値ｚｃは式（５）で表すことができる。
【数８】
2004284480.tif 000010
【０１１４】
従って、受信レベルＥと位相θはそれぞれ式（６）、式（７）で表される。
【数９】
2004284480.tif 000011
【０１１５】
位相検出器７１２は、閾値を越えた相関値の位相を式（７）を用いて求めている。閾値判定は式（６）の値が予め設定された閾値を超えたか否かを判定することによって行われる。この場合の閾値は同期点での相関値の５０％程度の値に設定すればよい。
【０１１６】
パルス発生器７１３は、式（６）の値に基づいて閾値判定を行って、閾値を超えれば同期パルスを発生する。レベル検出器７１６は式（６）の値に基づいて閾値判定し、閾値を超えている場合には、その値を出力する。また、シフトレジスタの１周期にわたって閾値を越えない場合は、１周期内の最大値を出力する。
【０１１７】
さて、受信信号の複素データは、式（２）、式（３）より、次のように表される。
【数１０】
2004284480.tif 000012
【０１１８】
位相回転器７１４では位相検出器７１２で得られた位相θを用いて、式（９）の演算を行う。
【数１１】
2004284480.tif 000013
【０１１９】
虚部抽出器７１５では、位相回転器７１４の出力する複素信号の虚部を抽出する。抽出された虚部は式（１０）のように表される。
【数１２】
2004284480.tif 000014
【０１２０】
式（１０）より、虚部抽出器７１５において、第２拡散符号Ｐｆｉｘ（ｔ）が除去されていることが分かる。虚部抽出器７１５は第１拡散符号抽出器２０３に入力され、その後は実施の形態１の場合と同様にして処理が行われる。
【０１２１】
本実施の形態によれば、信号送信装置１において合成器１０７が第１拡散符号と第２拡散符号を直交合成し、列車検知装置２において受信器７００が直交検波を行っている。このため、列車検知装置２において、受信信号の位相を回転させ、実部及び虚部の一方を第２拡散符号、他方を第１拡散符号とすることにより、受信信号から第２拡散符号を除去することができる。従って、データ変換器２０４は、第２拡散符号除去後の受信信号についてデータ変換を行なうことができる。すなわち、第２拡散符号による相互相関の影響を受けることなく、より精度の高いデータ変換が可能となり、ノイズ環境の大きい場所においても、高い品質で在線検知が可能となる。
【０１２２】
なお、本実施の形態では、列車検知装置２の場合について説明したが、列車通信装置３において同様の構成を採用すれば、同様の作用効果を得ることができる。すなわち、直交検波を行って第２拡散符号を除去することにより、高精度のデータ変換を行なうことができる。
【０１２３】
【発明の効果】
本発明によれば、伝送効率を向上させた列車検知通信システム及び列車検知通信方法を提供することができる。特に、送信信号の総電力を増大させることなく、あるいは、通信品質を低下させることなく、伝送効率を向上させた列車検知通信システム及び列車検知通信方法を提供することができる。
【０１２４】
また、本発明によれば、通信品質を向上させた列車検知通信システム及び列車検知通信方法を提供することができる。特に、送信信号の総電力又はピーク電圧を増大させることなく、通信品質を向上させた列車検知通信システム及び列車検知通信方法を提供することができる。
【０１２５】
さらに、本発明は、伝送誤り率を向上させた列車検知通信システム及び列車検知通信方法を提供することができる。特に、受信信号の同期を容易に補足することができ、かつ、伝送誤り率を向上させた列車検知通信システム及び列車検知通信方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による列車検知通信システムの一構成例を示したブロック図である。
【図２】図１の信号送信装置１の一構成例を示したブロック図である。
【図３】図１の列車検知装置２の一構成例を示したブロック図である。
【図４】図３の第２拡散符号検出器２０２の一構成例を示したブロック図である。
【図５】図３の第１拡散符号抽出器２０３の一構成例を示したブロック図である。
【図６】図１の列車通信装置３の一構成例を示したブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態２による処理について説明するための図である。
【図８】直交検波器を内蔵した受信器７００の一構成例を示したブロック図である。
【図９】実施の形態３による列車検知通信システムの要部の一構成例を示したブロック図である。
【符号の説明】
１  信号送信装置、２  列車検知装置、３  列車通信装置、
１０１  データ生成器、１０２  シリアル／パラレル変換器、
１０３  符号変換器、１０４  第１拡散符号記憶部、１０５  符号発生器、
１０６  レベル調整器、１０７  合成器、１０８  送信器、２０１  受信器、
２０２  第２拡散符号検出器、２０３  第１拡散符号抽出器、
２０４  データ変換器、２０５  パラレル／シリアル変換器、
２０６  比較器、２０７  レベル判定器、３０１  受信アンテナ、
３０２  復調器、３０３  第２拡散符号検出器、３０４  レベル判定器、
３０５  第１拡散符号検出器、３０６  データ変換器、
３０７  パラレル／シリアル変換器、５０１  相関器、５０２  パルス発生器、
５０３  レベル検出器、５０４  入力レジスタ、５０５  相関演算器、
５０６  参照レジスタ、５１１  シフトレジスタ、５１６  切替スイッチ、
７００  受信器、７０１  マッチングトランス、７０２  増幅器、
７０３  発振器、７０４  ９０°移相器、７０５，７０６  乗算器、
７０７  合成器、７１１  相関器、７１２  位相検出器、
７１３  パルス発生器、７１４  位相回転器、７１５  虚部抽出器、
７１６  レベル検出器、Ｐ１  送信点、Ｐ２  受信点、Ｒａ  レール
【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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