(57)【要約】【課題】  周波数ホッピング方式を用いた無線通信システムにおいて、干渉信号や雑音電力の影響が少ない周波数チャネルを選択したい。【解決手段】  所定の経路上に沿って設置した基地局と、所定の経路上を移動する移動局からなる無線通信システムにおいて、各基地局は第1と第2のホッピングテーブルを持ち、干渉信号の状況に応じて使用するホッピングテーブルを選択する。ホッピングテーブルは、どちらを選択しても隣接基地局との干渉が発生しないように予め周波数チャネルを設定している。これにより、基地局間で周波数チャネルの使用状況などの事前情報を送受信する必要なく、干渉のない最適な周波数チャネルを選択することができる。【選択図】  図1
2009171078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の経路に沿って設置される複数の基地局と、前記所定の経路上を移動する移動局とを備える無線通信システムであって、
前記基地局は、複数のホッピングテーブルを備えるメモリと、前記ホッピングテーブルに基づいて通信チャネルを設定するCPUとを備え、
前記ホッピングテーブルは、複数の位相と複数のホッピングパターンとを備え、前記ホッピングパターンは前記複数の位相に対して異なる周波数チャネルの遷移パターンを有し、
あるホッピングテーブルにおけるホッピングパターンと、他のホッピングテーブルにおけるホッピングパターンとは、同位相において互いに異なる周波数チャネルの遷移パターンを有し、
前記基地局は、
前記移動局との通信に用いるホッピングパターンを設定し、
前記移動局との通信に用いる位相を選択し、
前記あるホッピングテーブルから、前記設定されたホッピングパターンの前記位相に対応する周波数チャネルを通信チャネルに選定し、
前記選定された通信チャネルの伝搬路状態を判定し、
前記伝搬路状態がよい場合には、前記あるホッピングテーブルに基づいて、前記選択された位相に対応する周波数チャネルを前記移動局との通信チャネルに設定し、前記伝搬路状態が良くない場合には、前記他のホッピングテーブルに基づいて、前記設定されたホッピングパターンの前記位相に対応する周波数チャネルを、前記移動局との通信チャネルに設定し、
前記移動局は、
前記設定された通信チャネルで、前記基地局から信号を受信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記あるホッピングパターンの中のある周波数チャネルにおいて通信品質の低下を検知した場合、前記他のホッピングテーブルに切り替えることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記あるホッピングテーブルと、他のホッピングテーブルとは、互いに干渉しないホッピングパターンを有することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記伝搬路状態は、前記基地局と前記移動局との前回通信品質値であることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項５】
伝搬路状態として前回通信品質値を判定するとき、
前記あるホッピングテーブル内の全周波数チャネルにおいて、前記基地局と移動局間の無線通信におけるビット誤り率を記録し、前回のビット誤り率が閾値以下である場合、前記あるホッピングテーブルのホッピングパターンから他のホッピングテーブルのホッピングパターンへ切り替えることを特徴とする請求項４記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記伝搬路状態は、選定した通信チャネルの雑音電力値であることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項７】
伝搬路状態として雑音電力値を判定するとき、
前記あるホッピングテーブル内の全周波数チャネルにおいて、雑音電力値を常に記録し、前記雑音電力地が閾値以上である場合、前記あるホッピングテーブルのホッピングパターンからから前記他のホッピングテーブルのホッピングパターンへ切り替えることを特徴とする請求項６記載の無線通信システム。
【請求項８】
無線通信により信号の送受信を行う基地局において、
メモリに保持された複数のホッピングテーブルを備え、
前記ホッピングテーブルは、複数の位相と複数のホッピングパターンとを備え、前記ホッピングパターンは前記複数の位相に対して異なる周波数チャネルの遷移パターンを有し、
あるホッピングテーブルにおけるホッピングパターンと、他のホッピングテーブルにおけるホッピングパターンとは、同位相において互いに異なる周波数チャネルの遷移パターンを有し、
通信チャネルを設定するに際し、
前記ホッピングテーブルに基づいて無線通信に用いるホッピングパターンを設定し、
無線通信に用いる位相を選択し、
前記あるホッピングテーブルから、前記設定されたホッピングパターンの前記位相に対応する周波数チャネルを通信チャネルに選定し、
前記選定された通信チャネルの伝搬路状態を判定し、
前記伝搬路状態がよい場合には、前記あるホッピングテーブルに基づいて、前記選択された位相に対応する周波数チャネルを前記移動局との通信チャネルに設定し、前記伝搬路状態が良くない場合には、前記他のホッピングテーブルに基づいて、前記設定されたホッピングパターンの前記位相に対応する周波数チャネルを、前記移動局との通信チャネルに設定することを特徴とする基地局。
【請求項９】
前記基地局が設定するホッピングパターンと、隣接する他の基地局が設定するホッピングパターンとは、互いに異なることを特徴とする請求項８記載の基地局。
【請求項１０】
前記あるホッピングテーブルと、他のホッピングテーブルとは、互いに干渉しないホッピングパターンであることを特徴とする請求項８記載の基地局。
【請求項１１】
無線通信により信号の送受信を行う複数の基地局における周波数チャネル選択方法であって、
複数の位相と、前記複数の位相に対して異なる周波数チャネルの遷移パターンを有する複数のホッピングパターンとを備え、同位相において互いに異なる周波数チャネルの遷移パターンを有する複数のホッピングテーブルに基づき、
前記移動局との通信に用いるホッピングパターンを設定し、
前記移動局との通信に用いる位相を選択し、
前記あるホッピングテーブルから、前記設定されたホッピングパターンの前記位相に対応する周波数チャネルを通信チャネルに選定し、
前記選定された通信チャネルの伝搬路状態を判定し、
前記伝搬路状態がよい場合には、前記あるホッピングテーブルに基づいて、前記選択された位相に対応する周波数チャネルを前記移動局との通信チャネルに設定し、前記伝搬路状態が良くない場合には、前記他のホッピングテーブルに基づいて、前記設定されたホッピングパターンの前記位相に対応する周波数チャネルを、前記移動局との通信チャネルに設定することを特徴とする周波数チャネル選択方法。
【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おいて移動局と基地局が高品質な無線通信を行うために、干渉信号や雑音電力の影響が少ない周波数チャネルを選択する方法、それを用いた無線通信システム及び基地局に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、近距離無線通信システムとして2.4G帯の無線周波数を利用した無線システムの利用が拡大している。これらの無線通信システムには、無線通信方式の規格としてIEEE802.11b/gやBluetooth、Zigbeeなどといった多数の規格が存在し、利用されている。これらの無線通信規格は、全て2.4G帯の無線周波数を利用する前提で設計されており、他システムと無線周波数資源を共用するための技術が盛り込まれている。
【０００３】
IEEE802.11b/gでは無線信号を送信するまえにキャリアセンスという電界強度の測定を行い、電界強度が十分小さく、自システムや他システムの無線信号が存在しないことを確認してから無線信号の送信を行う。このことにより、同じ周波数を時間分割して共用できることになる。またBluetoothでは、2.4G帯の無線周波数を複数の周波数チャネルに分割し、高速に周波数チャネルを変更しながら無線通信を行う。この技術はFH（Frequency  Hopping）と呼ばれ、ある周波数チャネルで他システムとの信号干渉が発生しても、別の周波数チャネルへ移って通信することで安定した通信を確保する。
【０００４】
また2.4G帯の無線通信システムが世界的に免許不要で利用しやすい周波数帯であり、また無線機器や部品の流通量の多さから価格が低下し、開発費を低くできることから、様々な分野へ2.4G帯無線通信システムを適用する事例が増えている。その一つとして、鉄道の閉そく制御を、無線通信システムを利用して行うCBTC（Communication  Based  Train  Control）システムがある。
【０００５】
【特許文献１】特開平11-177530
【特許文献２】特開平11-177531
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
2.4G帯無線通信システムの適用分野が拡大するに従って、もともとパーソナルコンピュータ間のデータ通信などを目的として設計された無線規格では、新たな適用分野の要求に対応できない場合がある。例えばCBTCでは高信頼性に対する要求が高く、IEEE802.11b/g等の規格で規定されている従来の干渉低減技術に加え、より干渉が少ない周波数チャネル選択を行う技術などが必要になる。そのような技術として、周波数ホッピング方式がある。周波数ホッピング方式では、予め決められた周波数の切替順序に沿って周波数チャネルを切替ながら通信する。そのため、ある周波数帯域に干渉信号が存在している場合は干渉が発生してしまう。
【０００７】
そのような問題に対して、特許文献１、特許文献２では以下のことが開示されている。該特許では、周波数ホッピング方式において2種類のホッピングテーブルを持ち、通信品質に基づき、どちらのテーブルを使用するかの情報をやりとりする。その結果、干渉が少ないほうのホッピングテーブルを使用することで、干渉を低減する。しかしこのような技術の問題点として、送信側と受信側の通信チャネルを合わせるために、テーブルの使用情報を予めやりとりする必要があるということがある。
【０００８】
このとき、周波数チャネルの使用情報のやりとりに失敗してしまうと、チャネルを合わせることができなくなり、その通信シーケンスはやり直しとなるため、リアルタイム性や高信頼通信を求められるシステムには適用できないという問題があった。特に、決められたタイミングに高信頼な通信を行う（定時性と呼ばれる）必要のあるCBTCシステムにおいては、システムの定時性、高信頼に対する要求が高いことから、事前に情報をやり取りする方法では問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
無線通信により信号の送受信を行う複数の基地局を備える無線通信システムにおいて、周波数チャネル選択するに際し、複数の位相と、前記複数の位相に対して異なる周波数チャネルの遷移パターンを有する複数のホッピングパターンとを備え、同位相において互いに異なる周波数チャネルの遷移パターンを有する複数のホッピングテーブルに基づき、前記移動局との通信に用いるホッピングパターンを設定し、前記移動局との通信に用いる位相を選択し、前記あるホッピングテーブルから、前記設定されたホッピングパターンの前記位相に対応する周波数チャネルを通信チャネルに選定し、前記選定された通信チャネルの伝搬路状態を判定し、前記伝搬路状態がよい場合には、前記あるホッピングテーブルに基づいて、前記選択された位相に対応する周波数チャネルを前記移動局との通信チャネルに設定し、前記伝搬路状態が良くない場合には、前記他のホッピングテーブルに基づいて、前記設定されたホッピングパターンの前記位相に対応する周波数チャネルを、前記移動局との通信チャネルに設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基地局が予め干渉の少ないホッピングテーブルを備えているので、このホッピングテーブルに基づき適切な周波数チャネルを選択することが可能となり、基地局同士が使用周波数チャネル等の事前情報をやり取りしなくても、周波数チャネルを設定でき、干渉の少ない通信を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を適用した列車無線システムについて、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
＜実施例１＞
本発明における第一の実施例を以下に説明する。図4は無線通信システム全体のセル構成を示している。システムは軌道400に沿って設置される。軌道400沿いにはAccessPoint（AP）401、403、405が順番に設置され、各APのセル（電波到達範囲）402、404、406が半分ずつ重なるように、AP間の距離をとっている。車両409は軌道400上を走行しながら、各APと無線通信を行う。
【００１３】
各AP401、403、405は、第1ホッピングテーブル410、411、412と、第2ホッピングテーブル413、414、415を持ち、AP401にはホッピングパターンA、AP403にはホッピングパターンB、AP405にはホッピングパターンCが設定されている。各ホッピングパターンは、任意の位相において、隣接するAPと干渉しないように設定されている。
【００１４】
また、AP401、403、405は通信品質に応じて第1及び第２ホッピングテーブルのどちらかを使用する。このとき、第１及び第２ホッピングテーブルのどちらを選択しても、隣接するAPと同一の周波数チャネルを使用し、周波数干渉が発生しないように設定されている。具体的な設定方法については、図9を用いて後述する。
【００１５】
図5にシステム全体の構成図を示す。システム全体を統括するのは論理部501であり、車両409と通信を行い、運行情報を管理することで車両の安全を確保するための制御を行う。論理部はコンピュータ上で動作するソフトウェアにて構成される。論理部501はゲートウェイ（GW）502を介して論理部502と接続される。これにより、路線長が長くなった場合でもシステムを連結することで対応できる。
【００１６】
論理部501は、複数台のAPマスタ504、505と有線接続される。APマスタは、複数台のAP506、507、508、509と接続するための中継機としての機能を持つ。APは、軌道400に沿って設置され、車両409に搭載された無線機Station（STA）511、512と無線通信する。車両409は、先頭車両と後方車両に1台ずつSTAを搭載し、各STAはATP513と接続する。ATPは、位置情報や車両固有の情報などの車両情報を持ち、論理部501からの制御命令を受信し実行したり、車両情報を論理部へ伝達する機能を持つ。
【００１７】
図６にAP及びSTAとして機能する無線機のブロック図を示す。無線機600はMAC（Media Access Control）処理部601、BB（Baseband）処理部602、Ａ/Ｄ603、Ｄ／Ａ604、RF（Radio Frequenｃy）処理部605、アンテナ606から構成される。MAC処理部601は、通信タイミングや周波数チャネル制御、データ処理を行う。BB処理部602は、変復調処理や信号処理を行う。RF処理部605は、信号を高周波信号へ変換する。アンテナ606は、高周波信号を空中へ放電する機能を持つ。
【００１８】
本実施例におけるホッピングテーブルの処理はMAC処理部601が行う。MAC処理部601は、CPU607と、メモリ608と、CPU607及びメモリ608を接続するデータバス609から構成される。APにおいて、第1及び第2ホッピングテーブルはメモリ608上に格納され、ホッピングテーブルの切替、及びテーブル内の周波数チャネル選択はCPU607が行う。なお、STAはホッピングテーブルを持たない。
【００１９】
図7にシステムのタイムチャートを示す。システムは制御周期を持ち、論理部が下り電文を送信し、上り電文を受信するまでを1制御周期とする。論理部が送信した下り電文はAPマスタを経由し、各APへ到達する。下り電文には、システムが制御する車両64編成分の制御情報が格納されている。各APは64編成分の電文を順番に無線送信する。
【００２０】
STAは、64編成分の下り電文を受信し、自身宛ての下り電文のみを識別し、それ以外は廃棄する。STAは、下り電文を受信後に上り電文をAPへ無線送信するが、上り電文の送信タイミングがス64スロットに区切られており、自身が割当てられた送信スロットを用いて上り電文を送信する。上りの送信スロットは前方STAと後方STAで分かれており、それぞれが自身に割当てられた送信スロットを用いて無線送信する。
【００２１】
次にチャネルを変更し、再度下り上りの送受信を行う。このようにチャネルを変えて同じデータを再送することで、データ送信の成功確率が向上し、システム信頼性を向上させることができる。STAからの上り電文を受信したAPは、APマスタを経由して論理部へ上り電文を送信する。論理部は上り電文を送信し、上り電文に含まれている車両情報を取得し、次の制御情報を計算する。これを数十〜数百ミリ秒の周期で繰り返すことで、列車の制御を行う。
【００２２】
図8は、図7で説明した上り下り電文の詳細なフレームフォーマットを示している。1：スーパーフレーム（制御周期）では、前半と後半で、異なる周波数チャネルを用い、同じデータを2回送受信する。こうすることで、データの誤り率を低減させることができる。
【００２３】
２：電文送受信スロットでは、1回の送受信フレームを示している。UW1は固定パターンで、STAのチャネルサーチに用いる。UW2も固定パターンで、通信タイミングを確定するのに用いる。下り電文は、APからSTAへ送信する通信スロットで、64編成分の送信時間を持つ。上り電文は、STAからAPへ送信する通信スロットで、前方と後方の2回あり、それぞれ64編成文の送信時間を持つ。
【００２４】
3：UW1では、UW1のフォーマットを示している。プリアンブルは、信号検出するための固定パターンであり、その後に擬似ランダムパターンが続く。これは、STAがチャネルをサーチするのに用いる。
【００２５】
4：UW2では、UW2のフォーマットを示している。プリアンブルの後に、UW1とは異なる擬似ランダムパターンを用いる。これは、その後に続く下り上り電文の送受信タイミングを決めるための基準となるタイミングを決めるために用いられる。
【００２６】
5：下り電文（AP）、上り電文（STA前方）、上り電文（STA後方）では、下り上り電文のフォーマットを示している。プリアンブルのあとに、アドレスや受信電力値の情報を格納するMACヘッダ、論理部及びATPが制御を行うための情報を格納した電文80Byte、CRC符号、RS(Read Solomon)符号が続く。
【００２７】
この下りの電文には通番が含まれており、この通番によってホッピングテーブル内の位相を決定することで、使用する周波数チャネルを決定する。下り電文は全てのAPへブロードキャストされるため、全てのAPは同じ通番を受け取る。このとき、各APに設定されているホッピングテーブルは、同位相においてホッピングパターンが異なるものとされているので、同位相において隣接するAPと干渉しないように設定されており、この同じ通番を元に各APが周波数チャネルを決定することで、隣接AP同士の干渉が発生しないようになっている。
【００２８】
6：STAのフレーム同期では、STAがチャネルサーチするための、フレーム同期タイミングを示している。チャネルを切り替えて、UW1のパターンをサーチすることを繰り返す。これにより、STAはAP側のチャネルに関する事前情報無しで、通信するための周波数チャネルを探すことができる。
【００２９】
図11は、STA側の処理フローチャートを示している。STAは、電源投入後（1100）、周波数チャネルの初期値を設定する（1101）。次に、チャネルサーチの動作を開始し、APからの下り電文の受信待ちを行う。具体的には、フレームフォーマットのUW1の固定パターンを受信できたかどうかを判定する（1102）。
【００３０】
図7のフレームフォーマットの時間タイミングに合わせて、UW1を検出できないときは、チャネルを変更し、再度UW1検出を行う（1107）。UW1が検出できるまでこれを繰り返す。
【００３１】
UW1が検出できたら、UW2の検出を行う（1103）。UW2が検出できない場合は、1107に戻って周波数チャネルを変更し、最初からやり直す。UW2が検出できたら、下り上り電文を送受信するための基準となる基準タイミングを算出する。その基準タイミングを元に、データパケットを受信する（1104）。
【００３２】
データパケットのMACヘッダを見て、あて先アドレスが自分宛てかどうかを判定する（1105）。
【００３３】
自分宛てでない場合は、送受信スロット時間切れの判定を行う（1106）。スロット時間が終了する場合は1107に戻り、周波数チャネルを変更してUW1の検出から再開する。スロット時間がまだ残っている場合は、1104にて再度データパケットの受信を行う。
【００３４】
受信したデータパケットが自分宛てであると判定できたら、そのデータパケットをATPへ送信する（1108）。ATPは受け取ったデータパケットを解析し、論理部が出した列車運行のための制御命令を実行する。
【００３５】
次に、ATPは車両の位置情報などの車両情報をSTAにセットする(1109)。
【００３６】
STAは、自身のID番号から、上り電文を送信するスロット時間を計算する（1110）。
【００３７】
スロット時間が来たら、車両情報を上り電文として送信する(1111)。
【００３８】
以上で、制御周期の一連の処理が終了し、これを繰り返すことで、車両は論理部からの制御命令を受け取って実行し、また最新の車両情報を論理部へ返すという処理を行う。
【００３９】
図9は、システムが使用する周波数ホッピングテーブルを示している。無線機が16チャネルを設定可能である場合、ホッピングパターンは16の位相を持ち、16種のホッピングパターンＡ〜Ｐを設定することができる。
【００４０】
実施例1では、第１ホッピングテーブルを作製するにあたり、まず、設定可能な周波数チャネル１６種に対応する位相１６種について、位相ごとに異なるパターンを備えるホッピングパターンＡを設定する。次に、ホッピングパターンＡの位相を1つずらし、ホッピングパターンＢを設定する。次に、ホッピングパターンＡの位相を２つずらし、ホッピングパターンＣを設定する。次に、ホッピングパターンＡの位相を３つずらし、ホッピングパターンＤを設定する。
【００４１】
このように、1つのホッピングパターン（即ちホッピングパターンＡ）を決定し、そのホッピングパターンの位相を一つずつずらしていくことで、同位相におけるホッピングパターンＡ〜Ｐの各々が同じではない、即ち、同位相におけるホッピングパターンＡ〜Ｐが全て異なるホッピングテーブルを作製できる。その結果、ホッピングパターンＡ〜Ｐは、同位相であれば必ず異なる周波数チャネルとなるため、システム内のチャネル干渉を防ぐことができる。
【００４２】
なお、第１のホッピングテーブルは、n個の周波数チャネルを設定可能な無線機において、図２に示すものであってもよい。この場合、n個の周波数チャネルの設定順序を定めたホッピングパターンA1-1..A1-nとして作成し、作成したホッピングパターンのすべての位相において、重複する周波数チャネルが存在しないような新たなホッピングパターンA2-1...A2-nを作成し、m個のホッピングパターンAm-1...Am-nを作成し、全体で1つのホッピングテーブルとし、軌道上にx台(x>m)の基地局(AP1-APx)が設置された無線システムにおいて、m個のホッピングパターンを順番に基地局へ設定し、m台毎にテーブル内のホッピングパターンが繰り返した設定としてもよい。
【００４３】
次に、第2ホッピングテーブルを作成するにあたり、第1ホッピングテーブルの位相を３つずらしたチャネルを設定する。つまり、第1ホッピングテーブル作製時にホッピングパターンＡに基づいてホッピングパターンＢ〜Ｐを設定する際に位相をずらす方法と、第２ホッピングテーブル作製時に第１のホッピングテーブルで既に定められたホッピングパターンＡ〜Ｐに基づいて位相をずらす方法とを、互いに異なるずらし方とする。
【００４４】
なお、第２のホッピングテーブルは、図３に示すものであってもよい。この場合、APiに設定された第１ホッピングテーブル内のパターンに対して、すべての位相において重複チャネルが存在せず、また隣接基地局(APi-1,APi+1)へ割当てられるホッピングパターンともすべての位相において重複チャネルが存在しないようなホッピングパターンB1-1...B1-nを作成し、同じ条件を満たすm個のホッピングパターンBm-1...Bm-nを作成し、全体で1つのホッピングテーブルとし、軌道上にx台(x>m)の基地局(AP1-APx)が設置された無線システムにおいて、m個のホッピングパターンを順番に基地局へ設定し、m台毎にテーブル内のホッピングパターンが繰り返した設定としてもよい。
【００４５】
このように、第１ホッピングテーブルと第２ホッピングテーブルとが、ある位相において異なるホッピングパターンを持つものとされているので、各APは、周辺APのチャネル使用に関する事前知識がなくとも、干渉が発生しない優良なチャネルを選択することができる。
【００４６】
図10は、実施例１におけるAP処理のフローチャートを示している。フローチャートの全ての処理はＡＰのCPU607によって実行され、ホッピングテーブルはメモリ608に保持される。APは、電源投入後（1000）、第1ホッピングテーブルと第2ホッピングテーブルを作製して保持する（1001）。次に、ＡＰで使用するホッピングパターンを設定する（1002）。
【００４７】
これは、システムの管理者が予め使用するホッピングパターンを設定しておく方法、もしくはAPが自分の位置情報などを利用し、使用するホッピングパターンを自律的に決定する方法でも良い。第１及び第２ホッピングテーブルの具体的な作成手順の一例を以下に説明する。第１及び第２ホッピングテーブルは、システム内の全てのＡＰで共通のものとする。第１及び第２ホッピングテーブルは、予めメモリ内に記録しておく。ただし、各ＡＰで使用するホッピングパターンＡ〜Ｐは、それぞれ異なるホッピングパターンを設定する。
【００４８】
設定方法としては、ＡＰマスタ(504)が、各ＡＰ(506)(507)(508)(509)に設定すべきホッピングパターンを保持しており、各ＡＰへ設ホッピングパターンを通知するものである。例えば、ＡＰ(506)へはホッピングパターンＡ、ＡＰ(507)へはホッピングパターンＢ、ＡＰ(508)へはホッピングパターンＣ、ＡＰ(509)へはホッピングパターンＤを設定するものとし、ＡＰマスタ(504)が起動後、それぞれのＡＰへホッピングパターンを通知する。各ＡＰは、通知されたホッピングパターンにしたがって自身の設定を行う。
【００４９】
次に、ホッピングパターンの初期位相に設定された周波数チャネルを設定する（1003）。
【００５０】
このように、APが起動後、APマスタからの下り電文の受信待ちに入る（1004）。
【００５１】
APは、APマスタからの下り電文が動作のトリガーであり、下り電文が来ない限りはずっと待ち状態を維持する。下り電文がAPマスタより送信されたら、APは下り電文を受信し、一連の処理を開始する（1005）。
【００５２】
下り電文には論理部が付加した通番が含まれており、この通番を用いて、数1に示す計算式にて、ホッピングパターンの位相を計算する（1006）。
【００５３】
（数 1）
Pm  =  （（R×N）+m） mod  A    （ｍ=0,1, …R-1）
但し、Pm：  位相（0〜A-1）
R：  1回の制御周期内の電文送受信スロット数
ｍ：  現在の送受信スロット番号
A：  ホッピングパターンの全ch数
N：  電文の通し番号。
【００５４】
このように位相を計算した後、その位相値に対応する周波数チャネルを、第１ホッピングテーブルから選定する（1007）。
【００５５】
次に、CPU607が選定した周波数チャネルの通信品質を調べる（1008）。
【００５６】
通信品質（誤り率）が閾値以下である場合は、第1ホッピングテーブルの周波数チャネルを継続して使用する（1009）。
【００５７】
通信品質（誤り率）が閾値以上である場合は、第2ホッピングテーブルから、設定したホッピングパターンの同じ位相値に該当する周波数チャネルを、通信チャネルに設定する(1010)。
【００５８】
通信チャネルを設定した後は、無線下りパケットを送信する（1011）。
【００５９】
次にSTAから上り電文が送信されてくるのを待ち、上り電文を受信する（1012）。
【００６０】
次に、受信した上り電文をAPマスタへ送信し、今回の制御周期で使用した周波数チャネルに関して、上り下りの通信品質を記録する。この記録した値を、次回の通信でホッピングテーブルを選択する際に用いる（1013）。
【００６１】
上述の一連の処理を終了すると、APマスタからの下り電文受信待ちに戻る（1004）。以上を繰り返し、列車の運行制御を行う。
【００６２】
以上説明したように、第１のホッピングテーブル及び第２のホッピングテーブルが、隣接AP同士で任意の位相において干渉が発生しないように設定されているので、全てのAPは隣接するAPとの干渉を起さずに、外来ノイズに起因する干渉を回避することが可能となり、通信品質が向上する。さらに、ホッピングテーブルの変更を近隣APが使用している周波数チャネル情報を取得せずに決定できるため、テーブル変更に伴う情報のやり取りが不要であり、システム全体の通信量を削減でき、また情報授受の失敗による周波数選択ミスもなくなるため、結果として外来ノイズからの影響に強いシステムが実現可能となる。
【００６３】
このように、選定した周波数チャネルの通信品質により、ホッピングテーブルに含まれるホッピングパターン全体を変更することなく、特定のチャネルに関するホッピングパターンを、予め設定された第1のホッピングテーブルと第2ホッピングテーブルとに基づいて使い分けるので、周辺APの周波数チャネル使用状況や、論理部などの地上装置との情報のやり取りを必要とせずに、干渉を発生させずに通信可能な周波数チャネルを選択することができる。事前の情報のやり取りが不要であるということは、その事前通信が失敗した場合の復旧処理が不要となるため、システムの信頼性が大きく向上するということを意味する。
【００６４】
＜第２の実施例＞
実施例１と実施例２との相違点は、実施例1では通信を行った結果得られた通信品質に基づいてホッピングテーブルの選択を行っているのに対し、実施例2では、制御周期内の雑音電力をモニターする時間を設け、この雑音電力モニターの結果に基づいてホッピングテーブルの選択を行う。
【００６５】
図12は、実施例２のタイムチャートを示している。下り電文を受けたAPは、雑音電力のモニターを行い、ホッピングテーブルを選択し、位相を計算して、通信チャネルを決定し、その通信チャネルをSTAへ通知する。通知には予め定めたパイロットチャネルを使用する。
【００６６】
図１３に、実施例2におけるAP側のフローチャートを示す。フローチャートの全ての処理は、CPU607上で動作するソフトウェアにて実行される。
【００６７】
APは、電源投入後（1300）、で第1ホッピングテーブルと第2ホッピングテーブルを作製、保持する（1301）。
【００６８】
次に、ＡＰで使用するホッピングパターンを設定する（1302）。これはシステムの管理者が予め使用するホッピングパターンを設定しておく方法や、もしくはAPが自分の位置情報などを利用し、使用するホッピングパターンを自律的に決定する方法でも良い。
【００６９】
ホッピングパターンの初期位相に設定された周波数チャネルを設定する（1303）。
【００７０】
そうして起動時の初期設定が終了すると、APマスタからの下り電文の受信待ちに入る（1304）。APはAPマスタからの下り電文が動作のトリガーであり、下り電文が来ない限りはずっと待ち状態を維持する。
【００７１】
そうして下り電文がAPマスタより送信されたら、APは下り電文を受信し、一連の処理を開始する（1305）。
【００７２】
APは、一定時間雑音電力のモニターを行う（1306）。これは、全ての周波数チャネルもしくは一部の周波数チャネルについて、電界強度を測定する(1306)。
【００７３】
次に、測定した電界強度を記録する。次に、下り電文の通し番号から位相値を計算し、第1ホッピングテーブルの対応する周波数チャネルを選定する(1307)。
【００７４】
次に、選定したチャネルの雑音電力値が閾値以下であるかを判定する（1308）。閾値以下である場合は、該当チャネルの電波環境が良好であるとみなし、そのまま第1ホッピングテーブルを使用する(1309)。閾値以上である場合は、該当チャネルの電波環境が不良であるとみなし、第2ホッピングテーブルを使用する（1310）。
【００７５】
こうしていずれかのホッピングテーブルを用いて設定された周波数チャネルを、STAへ通知する（1311）。通知には予め決められたパイロットチャネルを用いるか、もしくは前回通信に用いた周波数チャネルを用いても良い。
【００７６】
次に、設定した周波数チャネルを用いてSTAへ下り電文を送信する（1312）。
【００７７】
次に、STAからの上り電文を受信し、1314にて受信した上り電文をAPマスタへ送信する。
【００７８】
以上で1つの制御周期における処理が終了し、1304の受信待ち状態へ戻る（1313）。これを繰り返すことで、列車の運行制御を行う。
【００７９】
図14は、実施例2におけるSTA側の処理フローチャートを示している。STAは、電源投入後（1400）、APからのチャネル情報通知を受信するために、パイロットチャネルを設定する（1401）。次に、APからのチャネル通知を待つ（1402）。チャネル通知を受信したら、通知されたチャネルを設定する（1403）。そして、下り電文を受信する（1404）。受信した下り電文をATPへ送信し(1405)、ATPからの車両情報をセットする(1406)。そして自身のIDから送信スロット番号を計算し(1407)、スロット時間に上り電文を送信する(1408)。
【００８０】
以上の処理で、1つの制御周期におけるSTAの処理を終了する。以上の処理を繰り返すことで、列車の運行制御を行う。
【００８１】
＜実施例３＞
図15は第3の実施例におけるシステムの全体構成を示している。工場の生産や物流ラインにおいて、ベルトコンベアなどのライン1501上を荷物1502が流れ、荷物1502にはSTA無線機1503が取り付けられている。ライン沿いにはAP無線機1504、1505、1506が設置されていて、それぞれ周波数チャネルF1、F2、F3が設定されている。また作業員1507が別の連絡用無線機1508を周波数チャネルF4を用いて使用しているような状況について説明する。
【００８２】
各APは第1及び第2のホッピングテーブルの中ら周波数チャネルを選択し、実施例１と2で述べた方法によって、干渉信号となるF4の信号を使用せずに、良好な通信状態を保つことができる。また、そのために各APが事前情報の送受信を行う必要がないため、チャネルの判定にかかる時間が短くてすむということと、APを入れ替えたり、増減させたりする場合にも、単純にAPを新たに設置もしくは撤去するだけで、作業が完了するという利点がある。このように、列車の軌道以外にも、ある物体が所定の経路上を進み、その物体と経路沿いの地上装置が無線通信するようなシステムであれば、本特許におけるホッピングテーブルの作成、設定方法が適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】システム構成図。
【図２】第1ホッピングテーブル。
【図３】第2ホッピングテーブル。
【図４】実施例１  セル構成。
【図５】実施例１  システム全体構成図。
【図６】実施例１  無線機構成図。
【図７】実施例１  タイムチャート。
【図８】実施例１  フレームフォーマット。
【図９】実施例１  ホッピングテーブル。
【図１０】実施例１  APフローチャート。
【図１１】実施例１  STAローチャート。
【図１２】実施例２  タイムチャート。
【図１３】実施例２  APフローチャート。
【図１４】実施例２  STAフローチャート。
【図１５】実施例３  システム全体構成図。
【符号の説明】
【００８４】
101:所定の経路、102:移動局、103:104:105:106:107:基地局、108:109:110:第1ホッピングテーブル、111:112:113:第2ホッピングテーブル、201:第1ホッピングテーブル、30１:第2ホッピングテーブル、400:軌道、401:AP、402:セル、403: AP、404: セル、405: AP、406: セル、409:車両、410:411:412:第1ホッピングテーブル、413:414:415:第2ホッピングテーブル、501:論理部、502:ゲートウェイ、503:論理部、504:APマスタ、505:APマスタ、506:AP、507: AP、 508: AP、 509: AP、511:STA、512:STA、513:ATP、600：無線機、601：MAC（Media Access Control）処理部、602：BB（Baseband）処理部、603：Ａ／Ｄ、604：Ｄ／Ａ、605：RF（Radio Frequenｃy）処理部、606：アンテナ、607：CPU、608：メモリ、1501:ベルトコンベア、1502:荷物、1503:STA、1504:AP、1505:AP、1506:AP、1507:作業員、1508:通話無線機。
【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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