(57)【要約】【課題】列車と車上間の無線通信を行うために、応答性のよい無線通信装置を提供する。【解決手段】  無線通信装置３０は、ベースバンド処理回路３２と２台の無線装置３３，３４とアンテナ３５，３６によって構成される。ベースバンド処理回路３２は、誤り検出訂正のための処理（２０１，２０２，２０６，２０７）、ＯＦＤＭ方式のための変復調処理（２０４，２０５，２０９，２１０）および周波数ホッピング方式のためのホッピングパターン発生処理（２１１，２１２）を行う機能を有する。また、無線装置３３，３４は、それぞれ異なるホッピングパターンによって周波数ホッピング処理（２４９）を同期して行う。受信時には、無線装置３３，３４は、誤り検出されなかった方の受信データを選択する（２１３，２１４）機能を有する。【選択図】 図５
2009005037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上と車上とに設置され、地上と車上との間で行う無線通信に用いられる無線通信装置であって、
前記無線通信装置は、２つの無線装置とベースバンド処理回路とで構成され、
前記２つの無線装置は、前記ベースバンド処理回路によって生成された変調信号を、異なるホッピングパターンで同期して地上側と車上側とで送受信し、
前記ベースバンド処理回路は、
一方の前記無線装置が受信した電波から取り出した変調信号に対して復調し、符号誤り訂正を行って第１の復調信号を生成し、前記第１の復調信号に符号誤りが存在していない場合には、当該第１の復調信号を出力すること、
および、前記第１の復調信号に符号誤りが存在している場合には、他方の前記無線装置が受信した電波から取り出した変調信号に対して復調し、符号誤り訂正を行い第２の復調信号を生成し、当該第２の復調信号に符号誤りが存在していない場合には、当該第２の復調信号を出力すること、
を特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
地上と車上とに設置され、地上と車上との間で行う無線通信に用いられる無線通信装置であって、
前記無線通信装置は、２つの無線装置とベースバンド処理回路とで構成され、
前記２つの無線装置は、前記ベースバンド処理回路によって生成された変調信号を、異なるホッピングパターンで同期して地上側と車上側とで送受信し、
前記ベースバンド処理回路は、
それぞれの前記無線装置が受信した電波から取り出した変調信号を復調して、復調信号を生成し、符号誤り検出を行い、
符号誤りが検出されなかった復調信号を出力すること、
を特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
前記ホッピングパターンのホッピングチャネル切り替えは、ＯＦＤＭ方式における１シンボル長であること、
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の無線通信装置が、地上および車上に設置され、地上側の第１の無線通信装置と第２の無線通信装置とは有線ネットワークによって通信可能に接続され、前記車上側の無線通信装置は前記第１の無線通信装置および前記第２の無線通信装置を含む地上側の無線通信装置と無線により通信を行う地上車上間無線通信システムであって、
それぞれの前記無線通信装置は、さらに、受信信号強度を測定可能な機能を有し、
前記第１の無線通信装置は、前記車上側の無線通信装置からの信号の前記受信信号強度が所定値以下になったときに、前記第２の無線通信装置に、前記車上側の無線通信装置からの電波を受信しているか否かを問い合わせる問合せ情報を前記有線ネットワークを介して送信し、
前記第２の無線通信装置は、前記車上側の無線通信装置からの電波を受信している場合には、前記問合せ情報に応答する情報を前記有線ネットワークを介して返信し、
前記第１の無線通信装置は、前記車上側の無線通信装置からの通信履歴と受信情報とを、前記有線ネットワークを介して、応答のあった前記第２の無線通信装置に送信すること、
を特徴とする地上車上間無線通信システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の無線通信装置が、地上および車上に設置され、地上側の第１の無線通信装置と第２の無線通信装置とは有線ネットワークによって通信可能に接続され、前記車上側の無線通信装置は前記第１の無線通信装置および前記第２の無線通信装置を含む地上側の無線通信装置と無線により通信を行う地上車上間無線通信システムであって、
それぞれの前記無線通信装置は、さらに、受信信号強度を測定可能な機能を有し、
前記第２の無線通信装置は、前記車上側の無線通信装置からの信号の前記受信信号強度が所定値以上になったときに、前記第１の無線通信装置に、前記車上側の無線通信装置からの電波を受信しているか否かを問い合わせる問合せ情報を前記有線ネットワークを介して送信し、
前記第１の無線通信装置は、前記車上側の無線通信装置からの電波を受信している場合には、前記車上側の無線通信装置からの通信履歴と受信情報とを、前記有線ネットワークを介して、問合せのあった前記第２の無線通信装置に送信すること、
を特徴とする地上車上間無線通信システム。
【請求項６】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の無線通信装置が、地上および移動体上に設置され、
地上側は複数の地上側の無線通信装置が所定のネットワークによって通信可能に接続され、
移動体側の無線通信装置と複数の地上側の無線通信装置とが無線により通信を行う地上移動体間無線通信システムであって、
それぞれの前記無線通信装置は、さらに、受信信号強度を測定可能な機能を有し、
前記地上側の無線通信装置のうちの前記移動体側の無線通信装置と通信している地上側の無線通信装置は、前記移動体側の無線通信装置からの信号の前記受信信号強度が所定値以下になったときに、他の地上側の無線通信装置に、前記移動体側の無線通信装置からの電波を受信しているか否かを問い合わせる問合せ情報を前記所定のネットワークを介して送信し、
前記問い合わせを受けた他の地上側の無線通信装置は、前記移動体側の無線通信装置からの電波を受信している場合には、前記問合せ情報に応答する情報を前記所定のネットワークを介して前記問い合わせをした地上側の無線通信装置に返信し、
前記返信を受けた地上側の無線通信装置は、前記移動体側の無線通信装置からの通信履歴と受信情報とを、前記所定のネットワークを介して、応答のあった前記他の地上側の無線通信装置に送信すること、
を特徴とする地上移動体間無線通信システム。
【請求項７】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の無線通信装置が、地上および移動体上に設置され、
地上側は複数の地上側の無線通信装置が所定のネットワークによって通信可能に接続され、
移動体側の無線通信装置と複数の地上側の無線通信装置とが無線により通信を行う地上移動体間無線通信システムであって、
それぞれの前記無線通信装置は、さらに、受信信号強度を測定可能な機能を有し、
前記地上側の無線通信装置のうちの前記移動体側の無線通信装置とは通信していない他の地上側の無線通信装置は、前記移動体側の無線通信装置からの信号の前記受信信号強度が所定値以上になったときに、前記地上側の無線通信装置に、前記移動体側の無線通信装置からの電波を受信しているか否かを問い合わせる問合せ情報を前記所定のネットワークを介して送信し、
前記問い合わせを受けた地上側の無線通信装置は、前記移動体側の無線通信装置からの電波を受信している場合には、前記移動体側の無線通信装置からの通信履歴と受信情報とを、前記所定のネットワークを介して、問合せのあった前記他の無線通信装置に送信すること、
を特徴とする地上移動体間無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数ホッピング方式を用いて無線通信を行う無線通信装置、地上車上間無線通信システムおよび地上移動体間無線通信システムに係る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来は、情報センタから駅を介して列車に列車の運行に係る情報などを提供していたが、近年は、無線によって、情報センタから列車に直接伝達できるようになってきている。例えば、列車内の乗客に提供する各種情報、列車制御情報、列車内監視情報、列車内の保守情報を、無線を利用して伝達することが、一部で実施されている。
【０００３】
このような無線技術として、特許文献１には、マルチパスやフェージング等のノイズの影響を排除して安定した無線通信を可能とする列車無線通信システムについて開示されている。また、特許文献２には、ディジタル無線通信装置として、他から来る電波による干渉にともなって生じるバースト誤りの影響を防ぐために、周波数ホッピング方式を用いて、同一フレームを３回以上繰り返し送信し、受信側では多数決判定によって、受信データを選択する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−６０４３４号公報（段落［００１７］〜［００２１］）
【特許文献２】特開平成８−１２５５８３号公報（段落［００１０］〜［００３０］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、マルチパスやフェージング等のノイズの影響を排除できても、列車内で乗客が無線ＬＡＮ（Local Area Network）を使用していたり、無線ＬＡＮの電波が妨害となるような地域を列車が通過するような場合に発生する干渉に対しては、対応できない。この干渉の影響を抑制するために、周波数ホッピング方式が有効であることが知られている。
周波数ホッピング方式は、擬似ランダムに発生させたホッピングパターンによって、無線の搬送波周波数を、ホッピングさせて、他の電波による干渉を抑制することができる。しかし、特許文献２のように、同一フレームを３回以上繰り返し送信する方式では、応答性が低下するといった問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は前記した従来技術の問題点に鑑みて、周波数ホッピング方式を使用した応答性のよい無線通信装置および無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、無線通信装置は、２台の無線装置によって構成され、送信側では、２台の無線装置は異なるホッピングパターンによって同じ情報を送信し、受信側では、符号誤りのない方の情報を選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、応答性のよい無線通信装置および無線通信システムを提供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】
次に、本発明を実施するための最良の形態（以降、「実施形態」と称す）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００９】
（実施形態）
本発明の実施形態に係る列車（移動体）の地上車上間無線通信システム１の構成について図１を用いて説明する。図１は、列車の地上車上間無線通信システム１の構成を示す図である。
なお、本発明における列車とは、電車やディーゼル車などの鉄道列車に限らず、モノレール車両、トロリー電車、タイヤ電車などである。
【００１０】
列車の地上車上間無線通信システム１は、図１に示すように、列車自動運転装置１０、通信ケーブル２０、地上のアクセスポイントに設置される無線通信装置３０，４０、列車６０に搭載される無線通信装置５０によって構成される。列車自動運転装置１０と地上のアクセスポイントに設置される無線通信装置３０，４０とは、通信ケーブル２０によって通信可能に接続される。地上に設置された無線通信装置３０，４０と、列車６０に搭載された無線通信装置５０とは、無線によって通信が行われる。
なお、符号６１は、レールを示している。また、図１には、地上の無線通信装置３０，４０を２台と、列車の無線通信装置５０を１台とを示しているが、地上の無線通信装置を３台以上、あるいは無線通信装置を搭載した列車を２本以上、であっても構わない。
【００１１】
列車自動運転装置１０は、列車が停止信号（停止位置）を越えて進行しようとした場合、あるいは、指示された速度を超過した場合に、運転手に警告情報を出力したり、自動的に速度を停止、あるいは、信号現示（信号機の赤青黄の組み合わせによって、進行、停止、警戒、注意、減速などを指示する表示）に従わせるように制御信号を送出する。
そして、列車自動運転装置１０は、通信ケーブル２０を介して、無線通信装置３０，４０に対して、列車の運転制御に係る信号を送信する。
【００１２】
無線通信装置３０，４０，５０は、同じハードウェア構成になっていて、それぞれ、ベースバンド処理回路３２，４２，５２、無線装置３３，３４，４３，４４，５３，５４、およびアンテナ３５，３６，４５，４６，５５，５６を備える。
なお、無線通信装置３０，４０は、それぞれ、インタフェース処理回路３１，４１を介して通信ケーブル２０に接続され、列車自動運転装置１０から送信される信号を、無線通信装置５０に伝達する。
また、無線通信装置３０，４０は、列車自動運転装置１０以外に通信ケーブル２０に接続され、図示されていない、列車内の乗客に各種情報を提供する情報提供装置、列車内監視情報を収集する監視情報収集装置あるいは列車内の保守情報を収集する保守情報収集装置と、列車６０に搭載されている無線通信装置５０との情報伝達を中継する機能を有している。
【００１３】
インタフェース処理回路３１，４１は、無線通信装置３０，４０が、通信ケーブル２０を介して入出力する信号の中継を行う。
また、インタフェース処理回路５１は、無線通信装置５０と、図示されていない、列車内の列車位置検出装置、列車制御装置、保守データ収集装置、乗客提供情報制御装置などとの間の信号の入出力を中継する。
【００１４】
ベースバンド処理回路３２，４２，５２は、無線通信装置３０，４０，５０内の回路の同期や制御を行う機能を有し、信号の変復調を行う。そして、インタフェース処理回路３１，４１，５１を介して取得した送信データに、誤り検出訂正のための処理を施して、変調信号を生成する機能と、アンテナ３５，３６，４５，４６，５５，５６によって受信した信号を復調して、誤り検出訂正処理を行って受信データを生成する機能と、を有する。
本発明の実施形態では、変調方式として、フェージングに強いＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing；直交周波数分割多重）方式を用いる。
また、周波数ホッピングのためのホッピングパターンを生成する機能を有する。ホッピングパターンは、擬似ランダムに生成される。
【００１５】
無線装置３３，３４，４３，４４，５３，５４は、無線通信装置３０，４０，５０ごとに、同じ構成と同じ機能を有している。そして、ひとつのベースバンド処理回路に対して２台の無線装置が備えられている。ただし、ベースバンド回路３２，４２，５２から供給されるホッピングパターンは、無線装置ごとに異なる。
そして、供給されるホッピングパターンに基づいて、変調信号をホッピングして電波に変換して送出する機能や、受信した電波から元の変調信号を抽出する機能が備えられている。
【００１６】
ここで、無線通信装置３０を例として、２台の無線装置３３，３４を備えた効果について、詳しく説明する。
２台の無線装置３３，３４は、同じ変調信号（同じ送信する情報）に対して、ホッピング処理を実行する。しかし、ホッピングパターンが互いに異なっており、同時に同じホッピングチャネルで送信されることはない。そこで、両者が互いに干渉することはなく、また、他の電波によって干渉が発生したとしても、どちらかのチャネルによって干渉が回避される可能性が高くなる。また、同じ変調信号がそれぞれの無線装置３３，３４から同時に送信されるため、応答性が損なわれることはない。
すなわち、同じ変調信号に対して、２台の無線装置で同時に異なるホッピングチャネルによって通信するため、たとえ１台の無線装置の通信周波数が他の電波の通信周波数と干渉しても、残りの１台の無線装置の通信周波数が、前記した他の電波の通信周波数と干渉する確率は低く抑えられ、再送を行わずに済むので、応答性を損なわないようにすることが可能となる。
【００１７】
次に、無線通信装置３０，４０，５０は、同じハードウェア構成と機能を有しているので、無線通信装置３０を例として、機能について図２を用いて説明する。図２は、無線通信装置３０を機能展開して示した図である。
【００１８】
無線通信装置３０は、図２に示すように、ベースバンド処理回路３２、無線装置３３，３４およびアンテナ３５，３６によって構成される。
【００１９】
ベースバンド処理回路３２は、送信時に使用する、誤り検出符号化部２０１、誤り訂正符号化部２０２、インタリーバ部２０３、変調部２０４およびＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部２０５と、受信時に使用する、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部２１０、復調部２０９、デインタリーバ部２０８、誤り訂正復号化部２０７および誤り検出復号化部２０６と、送受信時に使用する、アクセス制御部２００とホッピングパターン発生器２１１，２１２との機能を有する。なお、送受信するデータを一時的に記憶しておくバッファメモリや、信号の流れを切り替えるスイッチは図２に示していない。
【００２０】
誤り検出符号化部２０１は、送信するデータに誤り検出のための符号を付加する処理を行う。
誤り訂正符号化部２０２は、誤り検出のための符号が付加された信号にさらに、誤り訂正が可能な符号を付加する処理を行う。
インタリーバ部２０３は、バースト的な誤りの発生に対応できるように、時間軸方向にデータを分散させる処理を行う。
変調部２０４は、所定の変調処理（例えば、２ビット変調するＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、４ビット変調する１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、６ビット変調する６４ＱＡＭなど）を行う。なお、本発明の実施形態では、ＯＦＤＭ方式を使用する。
ＩＦＦＴ部２０５は、変調部２０４で生成された変調信号を、ＯＦＤＭにおけるＩ信号（同相位相チャネル信号）とＱ信号（直角位相チャネル信号）に変換する。
【００２１】
ＦＦＴ部２１０は、無線装置３３，３４の出力信号であるＩ信号とＱ信号とをＯＦＤＭ信号に変換する。
復調部２０９は、ＦＦＴ部２１０の出力であるＯＦＤＭ信号を復調する。
デインタリーバ部２０８は、インタリーバ部２０３とは逆の操作を行って、時間軸方向のデータの並びを元に戻す。
誤り訂正復号化部２０７は、誤り訂正の処理を行って、付加されている符号を除去する。
誤り検出復号化部２０６は、誤り検出の処理を行って、付加されている符号を除去する。
【００２２】
アクセス制御部２００は、演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、このＣＰＵが演算処理に用いる記憶部とを備える。記憶部は、ＲＡＭ（Random Access Memory）などによって実現される。そして、記憶部に格納されたアプリケーションブログラムがＲＡＭに展開されて、ＣＰＵがそれを実行することによって、種々の処理を具現化する。
そして、アクセス制御部２００は、ベースバンド処理回路３２を構成する、誤り検出符号化部２０１、誤り訂正符号化部２０２、インタリーバ部２０３、変調部２０４、ＩＦＦＴ部２０５、ＦＦＴ部２１０、復調部２０９、デインタリーバ部２０８、誤り訂正復号化部２０７、誤り検出復号化部２０６およびホッピングパターン発生器２１１，２１２のタイミング制御を司る。また、アクセス制御部２００は、インタフェース処理回路３１（図１参照）から受信したデータを、誤り検出符号化器２０１に出力する。さらに、アクセス制御部２００は、誤り検出復号化部２０６によって誤りがあると判定された場合には、誤り検出復号化部２０６から誤り検知情報を受信し、復調処理の流れを切り替えるために、切替指示情報を出力して、スイッチを制御する。
【００２３】
ホッピングパターン発生器２１１，２１２は、互いに異なるホッピングパターンを生成する。その生成方法の一例は、発生した乱数に対応付けたホッピングチャネルを、乱数の大きさに沿って並べ替えることによって実現される。なお、この方法に限られるものではない。
ただし、生成された複数のホッピングパターンに対して、同じタイミングの時に、同じホッピングチャネルを使わないものを選択しておく必要がある。そして、このようにして生成されたホッピングパターンを、記憶部（不図示）に記憶しておくと、処理の遅延が生じなくてよい。
【００２４】
アンテナ３５，３６は、無線装置３３，３４によって生成されたホッピング周波数の信号を電波として送出し、また、他の無線装置から受信した電波を電気信号に変換して、無線装置３３，３４に出力する。
【００２５】
ここで、ホッピングチャネルと経過時間の関係について、図３、図４を用いて説明する（適宜図１参照）。図３は、本発明の実施形態に係る同期ホッピングによる干渉抑制を示す図である。図４は、非同期ホッピングによる干渉発生を示す図である。
【００２６】
図３において、縦軸はホッピングチャネルの周波数、横軸は経過時間を示す。図３に示すように、無線装置３３と無線装置３４とは、ホッピングチャネルが同期して切り替えられている場合には、ホッピングチャネル同士は干渉することはない。しかし、図４に示すように、無線装置３３と無線装置３４とにおいて、ホッピングチャネルが非同期で切り替えられている場合には、相互のホッピングチャネルが干渉し、その発生頻度が高いと、通信応答性が悪くなるという問題が起きる。
そこで、本発明の実施形態においては、無線装置３３と無線装置３４が同期をとる構成とした。
【００２７】
次に、図２に戻って、無線装置３３の構成について説明する。なお、無線装置３３と３４とは、同じ構成を有するので、無線装置３４についての説明は省略する。
無線装置３３は、送信時に使用する、ＤＡ（Digital-Analog）変換器２３０，２３１、ＬＰＦ（Low Pass Filter）２３２，２３３、混合部２３４および送信増幅器２３８と、受信時に使用する、受信増幅器２４７、分離部２４３、ＬＰＦ２４１，２４２及びＡＤ（Analog-Digital）変換器２３９、２４０と、送受信時に使用する、発信器２４９によって構成される。なお、送受信するデータを一時的に記憶しておくバッファメモリや、信号の流れを変更するスイッチは不図示とした。
【００２８】
ＤＡ変換器２３０，２３１は、ベースバンド処理回路３２のＩＦＦＴ部２０５によって生成されたディジタル信号を、アナログ信号に変換する。
ＬＰＦ２３２，２３３は、高周波ノイズを抑制する。
混合部２３４は、ＬＰＦ２３２，２３３から出力されるベースバンドのアナログ信号を、発信器２４９が出力するホッピング周波数と混合（アップコンバード）する。
送信増幅器２３８は、混合部２３４の出力信号をアンテナ３５に供給するために、インピーダンスの整合と出力調整を行う。
【００２９】
受信増幅器２４７は、アンテナ３５から入力してくる電気信号の出力調整を行う。
分離部２４３は、受信増幅器２４７によって出力された電気信号から、ホッピング周波数を分離（ダウンコンバート）し、ベースバンドのアナログ信号を取り出す。
ＬＰＦ２４１，２４２は、高調波ノイズを抑制する。
ＡＤ変換器２３９、２４０は、ベースバンド処理回路３２においてディジタル信号処理が可能なように、アナログ信号をディジタル信号に変換する。
【００３０】
発信器２４９は、ホッピングパターン発生器２１１から送信されてくるホッピングチャネルに対応する周波数の信号を出力する。これが、ホッピング周波数となる。
【００３１】
次に、無線通信装置３０の処理の流れについて、図５を用いて説明する。図５は、無線通信装置３０の処理の流れを示す図である。
なお、無線通信装置３０は、無線通信装置４０，５０と同じ構成と機能を有し、処理の流れも同じである。したがって、無線通信装置４０，５０についての説明は省略する。
【００３２】
無線通信装置３０は、変復調の処理を行う１台のベースバンド処理回路３２と、異なるホッピングパターンの無線通信信号を送受信する２台の無線装置３３，３４と、アンテナ３５，３６によって構成される。ベースバンド処理回路３２は、インタフェース回路３１（図１参照）を介して、通信ケーブル２０に接続されている列車自動運転装置１０や他の無線通信装置４０などと、情報の送受信を行う。また、本発明の実施形態において、無線通信装置３０は、フェージングに強いＯＦＤＭ方式を用いる。
【００３３】
まず、送信処理について説明する。ベースバンド処理回路３２のアクセス制御部２００が、インタフェース回路３１から、データを受信する。誤り検出符号化部２０１は、そのデータに、誤り検出のための符号を付加する。そして、誤り訂正符号化部２０２は、通信途上で生じるデータ誤りを復調時に訂正可能なように誤り訂正のための処理を行う。次に、インタリーバ部２０３は、バースト的な誤り発生に対処できるように、時間軸方向にデータを分散して並べ替える。そして、変調部２０４は、所定の変調処理（例えば、２ビット変調するＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、４ビット変調する１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、６ビット変調する６４ＱＡＭなど）を行う。次に、ＩＦＦＴ部２０５は、変調部２０４で生成された変調信号を、ＯＦＤＭ方式におけるＩ信号とＱ信号とに変換する。そして、無線装置３３，３４に出力する。
【００３４】
一方、ホッピングパターン発生器２１１，２１２は、無線装置３３，３４の発振器２４９に対して、ホッピングすべきチャネル（周波数）を指示する。このホッピングパターンは、同期して切り替えられ、無線装置３３，３４の間では相互に異なるように決められている。なお、予め記憶部（不図示）にホッピングパターンを記憶しておけば、処理が簡単になる。
【００３５】
次に、無線装置３３と無線装置３４とは、同じ構成と機能を有し、処理の流れも同じであるので、無線装置３３について説明する。
無線装置３３では、ベースバンド処理回路３２のＩＦＦＴ部２０５から出力されるディジタル信号のＩ信号とＱ信号とは、ＤＡ変換器２３０，２３１によって、アナログ信号に変換される。そして、ＬＰＦ２３２，２３３によって、高調波ノイズが抑制される。次に、混合部２３４では、ミキサ２３５，２３６が、発信器２４９から出力されるホッピング周波数を用いて、それぞれＩ信号とＱ信号とをアップコンバートし、そのアップコンバートされた信号が、合波器２３７によって合成される。そして、送信増幅器２３８によって、合成された信号の出力レベルが調整される。スイッチ２４８は、送信と受信とを切り替えるためのものである。そして、アンテナ３５から、電波が送出される。
【００３６】
繰り返しになるが、無線装置３３と無線装置３４とは、同じ構成を有している。しかし、無線装置３３は、ホッピングパターン発生器１１１からホッピングチャネルを取得する。一方、無線装置３４は、ホッピングパターン発生器１１２からホッピングチャネルを取得していて、無線装置３３の取得するホッピングパターンとは異なっている。さらに、ホッピング周期は、同期していて、無線装置３３のホッピングチャネルと無線装置３４のホッピングチャネルとは、同じになることはない。
【００３７】
なお、ホッピングパターンのホッピングチャネルの切り替えは、ＯＦＤＭ処理における１シンボル長で送信データを通信可能なように行われる。すなわち、Ｎシンボル長の送信データは、Ｎ回のホッピングによって、送信することになる。したがって、同じ送信データを複数回送信する方式に比べて、通信時間を短縮する（応答性をよくする）ことが可能である。
【００３８】
次に、受信処理について説明する。アンテナ３５によって受信された電波は、電気信号に変換される。その電気信号は、受信増幅器２４７によって出力調整されて、分離部２４３に入力される。そして、分離部２４３に入力された信号は、分波器２４６によって、アナログ信号のＩ信号とＱ信号とに分解される。次に、発振器２４９から出力されるホッピング周波数を用いて、ミキサ２４４，２４５は、Ｉ信号とＱ信号とをダウンコンバートして、ベースバンドのＩ信号とＱ信号とに変換する。そして、ＬＰＦ２４１，２４２によって、回路の高周波ノイズを抑制し、ＡＤ変換器２３９，２４０によって、ディジタルのＩ信号とＱ信号とが生成される。これらのディジタルのＩ信号とＱ信号とは、ベースバンド処理回路３２のバッファメモリ２１５、２１７に一旦記憶される。
なお、無線装置３４においても無線装置３３と同様の処理が実行されて、ディジタルのＩ信号とＱ信号とが生成され、バッファアメモリ２１６，２１８に一旦記憶される。
【００３９】
図５に示すように、スイッチ２１３，２１４が、無線装置３３から出力されるディジタルのＩ信号とＱ信号を記憶したバッファメモリ２１５，２１７を選択するようになっているとする。そうすると、ディジタルのＩ信号とＱ信号は、ＦＦＴ部２１０に入力され、フーリエ変換されて、ＯＦＤＭ方式の変調波に変換される。そして、復調器２０９によって、復調処理が行われる。次に、デインタリーバ部２０８は、時間軸に沿ってデータの並びを元に戻す。そして、誤り訂正復号化部２０７が、誤り訂正を行って、誤り検出復号化部２０６が誤り検出を実施する。
【００４０】
誤り検出復号化部２０６によって、誤りが検出されなければ、アクセス制御部２００を介して、誤り検出復号化部２０６の出力が、インタフェース回路３１を経由して、通信ケーブル２０に送出される。
【００４１】
一方、誤りが検出された場合には、誤り検出復号化部２０６が、誤り検出信号（誤りを検出したことを通知する信号）をアクセス制御部２００に送信する。そして、アクセス制御部２００は、スイッチ２１３，２１４を、無線装置３４から出力されたディジタルのＩ信号とＱ信号と記憶したバッファメモリ２１６，２１８を選択するように切り替える。
【００４２】
そして、バッファメモリ２１６，２１８から取り込んだＩ信号とＱ信号とは、ＦＦＴ部２１０、復調部２０９、デインタリーバ部２０８、誤り訂正復号化部２０７および誤り検出復号化部２０６によって、処理が行われる。そして、誤りが検出なければ、アクセス制御部２００を介して、誤り検出復号化部２０６の出力が、インタフェース回路３１を経由して、通信ケーブル２０に送出される。
ただし、バッファメモリ２１６，２１８から取り込んだＩ信号とＱ信号にも、誤りが検出された場合には、送信側に対して再送を要求する。
【００４３】
無線装置３３と無線装置３４とは、異なるホッピングパターンのホッピング周波数によって信号を送受信しているため、どちらかの無線装置によって、誤りのない信号を送受信することが可能になる。すなわち、一方の無線装置３３の通信周波数が他の電波の無線周波数と干渉しても、他方の無線装置３４の通信周波数が他の電波の無線周波数と干渉する確率を低くすることが可能である。したがって、再送などにともなう時間的な遅れを低減し、干渉が起きやすい環境における応答性を高めることが可能である。
【００４４】
（変形例）
前記した本発明の実施形態の変形例について、図６を用いて説明する。図６は、変形例における無線通信装置３０’の処理の流れを示す図である。なお、図５と同じ構成については同じ符号を付し、同じ機能と同じ処理の流れは、説明を省略する。
なお、本発明の実施形態において前記した復調処理（符号２０６〜符号２１０）では、ひとつの処理回路を設けることによって、無線装置３３，３４から入力してきた信号のうち、一方の信号について処理した結果を受けて、他方の信号について処理が実行されていた。
一方、この変形例では、無線装置３３，３４から入力してきた信号は、別々の処理回路によって復調処理されて、受信データにまで復調された後に、どちらの受信データを出力するかが判定される。
【００４５】
図６に示すように、無線装置３３から入力してきたディジタルのＩ信号とＱ信号は、復調処理（符号２０６〜符号２１０）され、バッファメモリ２２６に記憶される。そして、符号検出復号化部２０６は、誤りを検出したときには、誤り検出信号をアクセス制御部２００’に送信する。
一方、無線装置３４から入力してきたディジタルのＩ信号とＱ信号は、復調処理（符号２０６〜符号２１０）と同じ機能を有する、ＦＦＴ部２２４、復調部２２３、デインタリーバ部２２２、誤り訂正復号化部２２１および誤り検出復号化部２２０によって構成される処理回路によって受信データに復調される。その受信データは、バッファメモリ２２７に記憶される。また、誤り検出復号化部２２０は、誤りを検出したときには、誤り検出信号をアクセス制御部２００’に送信する。
そして、アクセス制御部２００’は、誤りが検出されなかった方（誤り検出信号を受信しなかった方）のバッファメモリ２２６，２２７の信号を選択するように、スイッチ２２５を切り替えて、誤りのない受信データを、インタフェース回路３１を経由して、通信ケーブル２０に送出する。
ただし、誤り検出復号化部２０６，２２０の両方において、誤りが検出された場合には、送信側に対して再送を要求する。
【００４６】
この変形例においても、無線装置３３と無線装置３４とは、異なるホッピングパターンのホッピング周波数によって信号を送受信しているため、どちらかの無線装置によって、誤りのない信号を送受信することが可能になる。すなわち、一方の無線装置３３の通信周波数が他の電波の無線周波数と干渉しても、他方の無線装置３４の通信周波数が他の電波の無線周波数と干渉する確率を低くすることが可能である。したがって、再送などにともなう時間的な遅れを低減し、干渉が起きやすい環境における応答性を高めることが可能である。
【００４７】
（通信ゾーンの切り替え）
ここで、通信ゾーン７０と通信ゾーン８０の切り替えについて、図１を用いて説明する（適宜図５参照）。
通信ゾーンを切り替える方法としては、二つの方法について説明する。
【００４８】
（通信ゾーン切替方法１）
通信ゾーン７０を走行している列車６０に搭載されている無線通信装置５０（移動体側の無線通信装置）が、無線通信装置３０（地上側の無線通信装置）と通信を行っているものとする。
無線通信装置３０は、受信増幅器２４７において、受信信号強度を測定する機能を有しているものとする。すなわち、受信増幅器２４７は、アンテナ３５によって受信された電波から変換された電気信号のレベルを調節する機能を有しており、受信増幅器２４７から受信信号強度を出力させることは容易である。なお、測定された受信信号強度は、ベースバンド処理回路３２のアクセス制御部２００に送信され、アクセス制御部２００によって通信ゾーン切替の判定処理に用いられる。
【００４９】
無線通信装置３０は、受信信号強度が所定値以下になったときに、両隣の通信ゾーンを形成しているそれぞれの無線通信装置（他の地上側の無線通信装置）に無線通信装置５０からの電波を受信しているか否かに関する問合せ情報を通信ケーブル２０を介して送信する。そして、例えば、列車６０が通信ゾーン７０と通信ゾーン８０の重なっているエリアを通過していれば、無線通信装置４０は無線通信装置５０と通信可能となるため、無線通信装置３０は、無線通信装置４０から問合せ情報に対する応答を受信する。次に、無線通信装置４０と無線通信装置５０とが通信可能なように、無線通信装置３０は、それまでの通信履歴を、通信ケーブル２０を介して、無線通信装置４０に送信する。そして、無線通信装置３０は、無線通信装置５０との通信を止める。
なお、無線通信装置３０，４０，５０は同じ機能を有した構成となっているものとする。また、通信ゾーン７０，８０のエリアの幅は、列車６０の運転間隔より短くて、無線通信装置４０が、無線通信装置５０以外と通信することはないものとする。
【００５０】
（通信ゾーン切替方法２）
前記した通信ゾーン切替方法１とは別の通信ゾーン切替方法２について、図１を用いて説明する。
通信ゾーン７０を走行している列車６０に搭載されている無線通信装置５０（移動体側の無線通信装置）が、無線通信装置３０（地上側の無線通信装置）と通信を行っているものとする。無線通信装置５０が通信ゾーン７０と通信ゾーン８０とが重複しているエリアに移動したときに、無線通信装置５０は、無線通信装置４０との通信が可能になる。ただし、通信ゾーン７０，８０のエリアの幅は、列車６０の運転間隔より短く、あるいは、１つの通信ゾーン７０，８０に、複数の列車６０が同時に存在しないような運転制御がなされており、無線通信装置４０が、無線通信装置５０以外と通信することはないものとする。
【００５１】
この際、無線通信装置５０は、無線通信装置３０と無線通信装置４０との両方から電波を受信することになる。受信時においては、無線通信装置３０，４０から送信される電波を少しずれた時間で受信することになる。これは、あたかも、マルチパスによる干渉と同様の現象であり、ＯＦＤＭ通信におけるガードインターバルを設けることによって、対処することが可能となる。
すなわち、ＩＦＦＴ部２０５によって変換された信号（シンボル）と次の信号（シンボル）との間に、ガードインターバル区間の信号を付加する。そうすると、ガードインターバルが付加されているため、間接波が遅延して直接波に重畳しても、前後の信号（シンボル）が混ざり合うことがなく、正しく復調することが可能となる。
【００５２】
次に、無線通信装置４０（他の地上側の無線通信装置）において受信信号強度が所定値以上になったときに、無線通信装置４０が、両隣の通信ゾーンを形成しているそれぞれの無線通信装置に無線通信装置５０からの電波を受信しているか否かに関する問合せ情報を通信ケーブル２０を介して送信する。そして、列車６０が通信ゾーン７０と通信ゾーン８０の重なっているエリアを通過しているので、無線通信装置４０は、無線通信装置３０から、問合せ情報に対する応答と、それまでの通信履歴を、通信ケーブル２０を介して、受信する。そして、無線通信装置３０は、無線通信装置６０との通信を止める。
【００５３】
前記した通信ゾーン切替方法１，２によって、列車６０が移動しながら通信を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】列車の地上車上間無線通信システムの構成を示す図である。
【図２】無線通信装置を機能展開して示した図である。
【図３】本発明の実施形態に係る同期ホッピングによる干渉抑制を示す図である。
【図４】非同期ホッピングによる干渉発生を示す図である。
【図５】無線通信装置の処理の流れを示す図である。
【図６】変形例における無線通信装置の処理の流れを示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１        列車の地上車上間無線通信システム
１０      列車自動運転装置
２０      通信ケーブル
３０，３０’，４０，５０  無線通信装置
３１，４１，５１  インタフェース回路
３２，３２’，４２，５２  ベースバンド処理回路
３３，３４，４３，４４，５３，５４  無線装置
３５，３６，４５，４６，５５，５６  アンテナ
６０      列車
６１      レール
７０、８０  通信ゾーン
１００    処理部
１１０    入出力部
１２０    記憶部
２００，２００’  アクセス制御部
２０１    誤り検出符号化部
２０２    誤り訂正符号化部
２０３    インタリーバ部
２０４    変調部
２０５    ＩＦＦＴ部
２０６，２２０    誤り検出復号化部
２０７，２２１    誤り訂正復号化部
２０８，２２２    デインタリーバ部
２０９，２２３    復調部
２１０，２２４    ＦＦＴ部
２１２，２１２    ホッピンパターン発生器
２３４    混合部
２４３    分離部
２４９    発振器
【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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