(57)【要約】【課題】列車無線通信システムにおける妨害電波の影響を受けにくい無線周波数チャネル選択方法の提供。【解決手段】軌道に沿って配置された各基地局が、列車宛の下り電文送信期間に先行するチャネルサーチ期間に、隣接基地局とは異なる周波数チャネルでパイロット信号フレームを送信し、列車に搭載された前方端末と後方端末が、チャネルサーチ期間にパイロット信号フレームの送信周波数チャネルを探索して、受信強度が最大となる第１の周波数チャネルと、受信強度が２番目となる第２の周波数チャネルを検出し、第１、第２の両方の周波数チャネルが検出される基地局境界領域を走行中に、互いに異なる周波数チャネルを選択することによって、異なる基地局経由で下り電文を受信する。【選択図】図１１
2009225135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車の軌道に沿って配置され、それぞれが上位装置と有線回線で通信する複数の無線基地局と、上記軌道上を走行する列車の前方車両に搭載された前方端末と、上記列車の後方車両に搭載された後方端末と、車上回線を介して上記前方端末および後方端末に接続された車上制御装置とからなる列車無線通信システムにおける周波数チャネルの選択方法であって、
上記各無線基地局が、上記上位装置から受信した下り電文の送信期間に先行するチャネルサーチ期間内に、隣接する無線基地局とは異なる周波数チャネルで、複数のパイロット信号フレームを送信し、
上記前方端末と後方端末が、上記チャネルサーチ期間内に無線チャネルの周波数を次々と切替えることによって、上記パイロット信号フレームの送信周波数チャネルを探索し、探索された周波数チャネルのうちで、受信強度が所定閾値以上で最大値となる第１の周波数チャネルと、受信強度が所定閾値以上で２番目となる第２の周波数チャネルを検出し、
上記第１の周波数チャネルが検出されて、上記第２の周波数チャネルが検出されなかった区間では、上記前方端末と後方端末とが、上記第１の周波数チャネルを選択して、上記下り電文を受信し、上記第１の周波数チャネルと第２の周波数チャネルの両方が検出された区間では、上記前方端末と後方端末が、上記第１の周波数チャネルと第２の周波数チャネルの中から、互いに異なる周波数チャネルを選択して、上記下り電文を受信することを特徴とする周波数チャネルの選択方法。
【請求項２】
前記前方端末と後方端末が、前記無線チャネルの各周波数と対応付けて、前記パイロット信号フレームの受信強度を記憶しておき、記憶された受信強度に基づいて、前記第１の周波数チャネルと第２の周波数チャネルとを検出することを特徴とする請求項１に記載の周波数チャネルの選択方法。
【請求項３】
前記前方端末と後方端末が、前記無線チャネルの各周波数と対応付けて、前記パイロット信号フレームの受信強度と、各周波数チャネルにおける平均受信強度とを記憶しておき、記憶された受信強度と平均受信強度に基づいて、前記第１の周波数チャネルと第２の周波数チャネルとを検出することを特徴とする請求項１に記載の無線周波数チャネルの選択方法。
【請求項４】
前記車両が前記第１の周波数チャネルと第２の周波数チャネルの両方が検出される無線基地局境界領域を走行中に、前記第１の周波数チャネルの受信強度と前記第２の周波数チャネルの受信強度との差が所定範囲内となる無線基地局境界を通過する迄は、前記前方端末が前記第２の周波数チャネル、前記後方端末が前記第１の周波数チャネルを選択し、上記無線基地局境界の通過後は、前記前方端末が前記第１の周波数チャネル、前記後方端末が前記第２の周波数チャネルを選択することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の周波数チャネルの選択方法。
【請求項５】
前記前方端末と後方端末とが、前記無線基地局境界に達したことをフラグ値として記憶し、前記無線基地局境界領域内では、上記フラグ値を参照して、前記第１の周波数チャネルと第２の周波数チャネルの中から、それぞれが使用すべき周波数チャネルを選択することを特徴とする請求項４に記載の周波数チャネルの選択方法。
【請求項６】
前記前方端末と後方端末とが、前記無線チャネルの各周波数と対応付けて、前記パイロット信号フレームの受信強度と受信強度変化とを記憶しておき、前記無線基地局境界領域内では、前記第１の周波数チャネルの受信強度変化と前記第２の周波数チャネルの受信強度変化とを参照して、それぞれが使用すべき周波数チャネルを選択することを特徴とする請求項４に記載の周波数チャネルの選択方法。
【請求項７】
前記下り電文の送信期間内に、前記各無線基地局が、宛先の異なる複数の下り電文を送信し、
前記前方端末と後方端末とが、
前記第１の周波数チャネルまたは第２の周波数チャネルで受信した上記複数の下り電文の中から、自列車宛の下り電文を選択して、これを前記車上制御装置に転送すると共に、上記車上制御装置から受信した上り電文を一時的に保持しておき、上記下り電文の受信期間の後に予め定義されている前方端末用の上り電文送信期間および後方端末用の上り電文送信期間内に、前記第１の周波数チャネルまたは前記第２の周波数チャネルで、上記上り電文を送信することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れかに記載の周波数チャネルの選択方法。
【請求項８】
前記各無線基地局が、前記周波数チャネルを前記下り電文の送信期間と前記チャネルサーチ期間とを含む所定のタイムスロット周期で循環的に切替え、
前記前方端末と後方端末とが、前記チャネルサーチ期間に、上記無線基地局における周波数チャネルの切替えに追従して、自端末の周波数チャネルを変更することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れかに記載の周波数チャネルの選択方法。
【請求項９】
軌道上を走行する列車の前方車両または後方車両に搭載され、上記軌道に沿って配置された複数の無線基地局を介して管理装置と通信する車上無線端末であって、
無線チャネルの周波数を切替え可能な無線部と、
上記無線部に接続されたベースバンド信号処理部と、
通信圏内に位置した無線基地局で使用中の周波数チャネルを探索するチャネルサーチ部と、
該車上無線端末が、上記列車の前方車両に搭載された前方端末か、後方車両に搭載された後方端末かの区別を示す配置位置情報を記憶したパラメータメモリとを備え、
上記チャネルサーチ部が、
通信圏内に位置した各無線基地局が下り電文の送信期間に先行して送信するパイロット信号フレームの受信期間内に、上記無線部のチャネル周波数を次々と切替えることによって、上記パイロット信号フレームの送信周波数チャネルを探索し、探索された周波数チャネルのうちで、受信強度が所定閾値以上で最大値となる第１の周波数チャネルと、受信強度が所定閾値以上で２番目となる第２の周波数チャネルを検出するチャネルサーチ手段と、
上記第１の周波数チャネルが検出され、上記第２の周波数チャネルが検出されなかった場合は、上記無線部の無線チャネルを上記第１の周波数チャネルに設定し、上記第１の周波数チャネルと第２の周波数チャネルの両方が検出された場合は、上記パラメータメモリが示す配置位置情報によって決まる所定の選択アルゴリズムで、上記第１の周波数チャネルと上記第２の周波数チャネルの何れかを選択して、上記無線部の無線チャネルを該選択された周波数チャネルに設定するチャネル決定手段とを備え、
上記無線部が、上記下り電文の送信期間に、上記チャネル決定手段によって設定された周波数チャネルで下り電文の無線信号を受信し、下り電文信号を上記ベースバンド信号処理部に出力することを特徴とする車上無線端末。
【請求項１０】
前記チャネルサーチ部が、前記無線部の各チャネル周波数と対応付けて、前記パイロット信号フレームの受信強度を記憶しておき、記憶された受信強度に基づいて、前記第１の周波数チャネルと第２の周波数チャネルとを検出することを特徴とする請求項９に記載の車上無線端末。
【請求項１１】
前記チャネルサーチ部が、前記無線部の各チャネル周波数と対応付けて、前記パイロット信号フレームの受信強度と、各周波数チャネルにおける平均受信強度とを記憶しておき、記憶された受信強度と平均受信強度に基づいて、前記第１の周波数チャネルと第２の周波数チャネルとを検出することを特徴とする請求項９に記載の車上無線端末。
【請求項１２】
前記車両が前記第１の周波数チャネルと第２の周波数チャネルの両方が検出される無線基地局境界領域を走行中に、前記チャネル決定部が、前記第１の周波数チャネルの受信強度と前記第２の周波数チャネルの受信強度との差が所定範囲内となる無線基地局境界の通過後は、選択すべき周波数チャネルを上記無線基地局境界の通過前とは逆にすることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の車上無線端末。
【請求項１３】
前記チャネル決定部が、前記無線基地局境界に達したことをフラグ値として記憶し、前記無線基地局境界領域内では、上記フラグ値を参照して、前記第１の周波数チャネルと第２の周波数チャネルの中から、前記無線部に設定すべき周波数チャネルを選択することを特徴とする請求項１２に記載の車上無線端末。
【請求項１４】
前記チャネルサーチ部が、前記無線部の各チャネル周波数と対応付けて、前記パイロット信号フレームの受信強度と受信強度変化とをテーブル領域に記憶し、
前記チャネル決定部が、前記無線基地局境界領域内で、上記テーブル領域に記憶された前記第１の周波数チャネルの受信強度変化と第２の周波数チャネルの受信強度変化とを参照して、前記無線部に設定すべき周波数チャネルを選択することを特徴とする請求項１２に記載の車上無線端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車無線通信システムにおける周波数チャネル選択方法および車上無線端末に関し、更に詳しくは、列車の軌道に沿って配置された複数の無線基地局のうち、隣接する無線基地局が、互いに異なった周波数チャネルを使用して、走行中の列車の車上無線端末と通信するようにした列車無線通信システムにおける周波数チャネルの選択方法および車上無線端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、近距離無線通信システムとして２．４ＧＨｚ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。２．４ＧＨｚ帯の無線通信システムには、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇや、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｚｉｇｂｅｅなど、多くの無線通信規格がある。
【０００３】
２．４ＧＨｚ帯の無線通信システムは、世界的に免許不要の周波数帯となっているため、一般ユーザにとって利用し易い無線通信システムとなっている。また、無線ＬＡＮに代表される無線システムの急速な普及に伴って、２．４ＧＨｚ帯無線通信システムで必要となる各種の無線機器や無線部品の低コスト化が進んでいるため、開発費が少なくて済む２．４ＧＨｚ帯の無線通信システムは、様々な分野に応用される。例えば、２．４ＧＨｚ帯無線通信システムを利用した鉄道制御システムとして、ＣＢＴＣ（Communication Based Train Control）システムがある。
【０００４】
しかしながら、無線ＬＡＮは、パソコン間通信のように、本来的には準静的なデータ通信環境を想定して設計されたシステムとなっている。そのため、例えば、無線通信品質が劣化した時、端末が使用中の周波数チャネルを新たな周波数チャネルに切り替えようとすると、チャネルサーチに時間を要し、周波数チャネルを瞬時に切替えることができないという問題がある。従って、列車の車上端末のように高速移動する無線端末と、地上に配置された無線基地局とが通信する列車無線通信システムに無線ＬＡＮ技術を適用した場合、無線端末側での基地局の高速切替えが容易でない。
【０００５】
これに対して、公衆セルラ移動通信網は、多数のユーザ端末を収容でき、端末の高速移動にも対応できる高速のハンドオーバ処理を可能にしたシステム設計となっている。セルラシステムでは、端末ハンドオーバをスムーズに行うために、各基地局が、複数の移動端末に共通チャネルとして使用される特定の周波数チャネルで定期的に制御信号を送信し、各移動端末が、この共通チャネルをモニターして、現在通信中の基地局から新たな基地局へのハンドオーバを実現している。具体的に言うと、各移動端末が、現在通信中の基地局から送信されている共通チャネルの信号受信強度と、ハンドオーバ先の候補となる他の基地局から送信されている共通チャネルの信号受信強度とを比較し、候補基地局の方が安定した通信品質をもつと判断した場合に、現在通信中の基地局から候補基地局へのハンドオーバ処理を実行する。
【０００６】
一方、列車無線通信システムとしては、例えば、特開２００４−５６６９７号公報（特許文献１）で、列車の前方車両と後方車両にそれぞれ送受信機を搭載しておき、２つの送受信機の受信状態を比較し、受信状態が良好な送受信機の受信信号を選択することによって、位置ダイバーシチ効果を得るようにした列車無線通信システムが提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−５６６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
セルラシステムは、基地局間で移動端末を高速にハンドオーバできるが、周波数帯の使用に免許を必要としており、ネットワークの運用コストも高い。これに対して、免許不要の２．４ＧＨｚ帯無線通信システムは、定められた帯域内で周波数チャネルを自由に利用することが前提となっているため、セルラシステムのように、予め共通チャネルに指定された特定の周波数チャネルを使用して、基地局から移動端末に定常的に制御信号を送信することができない。
【０００９】
従って、隣接基地局が異なった周波数チャネルを使用する列車無線通信システムに２．４ＧＨｚ帯無線通信技術を適用する場合は、車上端末が、共通チャネルを利用することなく、通信圏内に位置した無線基地局の周波数チャネルを高速に検出し、無線チャネルを次々と切替えながら、列車が通過する新たな無線基地局との通信を可能とする無線通信技術が要求される。
【００１０】
特許文献１に開示された列車無線通信システムは、前方車両に搭載された送受信機と、後方車両に搭載された送受信機のうち、受信状態が良好な送受信機の受信信号を選択することによって、位置ダイバーシチ効果を得ている。しかしながら、特許文献１は、各送受信機が、列車の軌道に沿って敷設された誘導線／ＬＣＸケーブルから信号を受信することを前提としており、車上無線端末が、軌道に沿って配置された無線基地局を経由して管理装置と通信する場合の特殊な問題については意識していない。
【００１１】
例えば、車上無線端末が、列車の軌道に沿って配置された無線基地局を経由して、指令センタに配置された管理装置と通信する列車無線通信システムでは、車上無線端末は、隣接する２つの無線基地局の境界領域で、現在通信中の無線基地局Ａから送信された信号Ｓａの他に、ハンドオーバ先となる新たな無線基地局Ｂから送信された信号Ｓｂを受信できる。車上無線端末が受信する信号Ｓａの強度は、列車が無線基地局Ａから遠ざかるに従って低下しているため、信号ＳａとＳｂの受信強度が一致する無線基地局Ａ、Ｂの境界付近では、信号Ｓａ、Ｓｂの強度が弱く、妨害電波の影響を受けやすい状態となっている。
【００１２】
従って、車上無線端末にとっては、隣接する２つの無線基地局の境界付近を列車が通過するとき、妨害電波の影響を回避可能な無線基地局の選択手段が必要となる。
本発明の目的は、妨害電波の影響を受けにくい列車無線通信システム、無線周波数チャネル選択方法および車上無線端末を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明による周波数チャネルの選択方法は、
列車の軌道に沿って配置され、それぞれが上位装置と有線回線で通信する複数の無線基地局と、上記軌道上を走行する列車の前方車両に搭載された前方端末と、上記列車の後方車両に搭載された後方端末と、車上回線を介して上記前方端末および後方端末に接続された車上制御装置とからなる列車無線通信システムにおいて、
上記各無線基地局が、上記上位装置から受信した下り電文の送信期間に先行するチャネルサーチ期間内に、隣接する無線基地局とは異なる周波数チャネルで、複数のパイロット信号フレームを送信し、
上記前方端末と後方端末が、上記チャネルサーチ期間内に無線チャネルの周波数を次々と切替えることによって、上記パイロット信号フレームの送信周波数チャネルを探索し、探索された周波数チャネルのうちで、受信強度が所定閾値以上で最大値となる第１の周波数チャネルと、受信強度が所定閾値以上で２番目となる第２の周波数チャネルを検出し、
上記第１の周波数チャネルが検出されて、上記第２の周波数チャネルが検出されなかった区間では、上記前方端末と後方端末とが、上記第１の周波数チャネルを選択して、上記下り電文を受信し、上記第１の周波数チャネルと第２の周波数チャネルの両方が検出された区間では、上記前方端末と後方端末が、上記第１、第２の周波数チャネルの中から、互いに異なる周波数チャネルを選択して、上記下り電文を受信することを特徴とする。
【００１４】
更に詳述すると、本発明では、車両が上記第１、第２の周波数チャネルの両方が検出される無線基地局境界領域を走行中に、上記第１の周波数チャネルの受信強度と第２の周波数チャネルの受信強度との差が所定範囲内となる無線基地局境界を通過する迄は、上記前方端末が第２の周波数チャネル、上記後方端末が第１の周波数チャネルを選択し、上記無線基地局境界の通過後は、上記前方端末が第１の周波数チャネル、上記後方端末が第２の周波数チャネルを選択する。
【００１５】
例えば、前方端末と後方端末は、無線基地局境界に達したことをフラグ値として記憶し、車両が上記無線基地局境界領域を走行中は、上記フラグ値を参照することによって、上記第１、第２の周波数チャネルの中から、それぞれが使用すべき周波数チャネルを選択できる。他の方法として、前方端末と後方端末とが、例えば、無線チャネルの各周波数と対応付けて、パイロット信号フレームの受信強度と受信強度変化とを記憶しておき、上記無線基地局境界領域内では、上記第１の周波数チャネルの受信強度変化と第２の周波数チャネルの受信強度変化とを参照することによって、それぞれが使用すべき周波数チャネルを選択することができる。
【００１６】
また、列車の前方車両または後方車両に搭載される本発明の車上無線端末は、
無線チャネルの周波数を切替え可能な無線部と、上記無線部に接続されたベースバンド信号処理部と、通信圏内に位置した無線基地局で使用中の周波数チャネルを探索するチャネルサーチ部と、該車上無線端末が、上記列車の前方車両に搭載された前方端末か、後方車両に搭載された後方端末かの区別を示す配置位置情報を記憶したパラメータメモリとを備え、
上記チャネルサーチ部が、
通信圏内に位置した各無線基地局が下り電文の送信期間に先行して送信するパイロット信号フレームの受信期間内に、上記無線部のチャネル周波数を次々と切替えることによって、上記パイロット信号フレームの送信周波数チャネルを探索し、探索された周波数チャネルのうちで、受信強度が所定閾値以上で最大値となる第１の周波数チャネルと、受信強度が所定閾値以上で２番目となる第２の周波数チャネルとを検出するチャネルサーチ手段と、
上記第１の周波数チャネルが検出され、上記第２の周波数チャネルが検出されなかった場合は、上記無線部の無線チャネルを上記第１の周波数チャネルに設定し、上記第１の周波数チャネルと第２の周波数チャネルの両方が検出された場合は、上記パラメータメモリが示す配置位置情報によって決まる所定の選択アルゴリズムで、上記第１の周波数チャネルと上記第２の周波数チャネルの何れかを選択して、上記無線部の無線チャネルを該選択された周波数チャネルに設定するチャネル決定手段とを備え、
上記無線部が、上記下り電文の送信期間に、上記チャネル決定手段によって設定された周波数チャネルで下り電文の無線信号を受信し、下り電文信号を上記ベースバンド信号処理部に出力することを特徴とする。
【００１７】
上記チャネルサーチ部は、例えば、上記無線部の各チャネル周波数と対応付けて、パイロット信号フレームの受信強度を記憶しておき、記憶された受信強度に基づいて、上述した第１、第２の周波数チャネルを検出する。但し、上記チャネルサーチ部が、上記無線部の各チャネル周波数と対応付けて、パイロット信号フレームの受信強度と、各周波数チャネルにおける平均受信強度とを記憶しておき、記憶された受信強度と平均受信強度に基づいて、上述した第１、第２の周波数チャネルを検出するようにしてもよい。
【００１８】
上記チャネル決定部は、車両が前記第１の周波数チャネルと第２の周波数チャネルの両方が検出される無線基地局境界領域を走行中に、上記第１の周波数チャネルの受信強度と第２の周波数チャネルの受信強度との差が所定範囲内となる無線基地局境界の通過後は、選択すべき周波数チャネルを上記無線基地局境界の通過前とは逆にする。
【００１９】
本発明の１実施例では、上記チャネル決定部が、例えば、上記無線基地局境界に達したことをフラグ値として記憶しておき、無線基地局境界領域内では、上記フラグ値を参照して、上記第１の周波数チャネルと第２の周波数チャネルの中から、上記無線部に設定すべき周波数チャネルを選択する。本発明の他の実施例では、上記チャネルサーチ部が、無線部の各チャネル周波数と対応付けて、パイロット信号フレームの受信強度と受信強度変化とをテーブル領域に記憶しておき、上記チャネル決定部が、上記無線基地局境界領域内で、上記テーブル領域に記憶された第１の周波数チャネルの受信強度変化と上記第２の周波数チャネルの受信強度変化とを参照して、上記無線部に設定すべき周波数チャネルを選択する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、隣接する２つの無線基地局の境界領域を走行中に、列車の前方車両に搭載された前方端末と、後方車両に搭載された後方端末とが、パイロット信号フレームが受信されるチャネルサーチ期間内に、互いに異なった基地局と通信できるように周波数チャネルを選択しているため、何れか一方の周波数チャネルで、例えば、妨害波の影響で下り電文を正常受信できなかった場合でも、他方の周波数チャネルで下り電文を正常受信できる確率が高くなる。
【００２１】
また、列車が無線基地局の境界領域を走行中に、前方端末を無線基地局境界を通過する前に次の基地局と通信させ、後方端末は、無線基地局境界を通過後も、しばらくの間は従前の基地局と通信させることによって、妨害波の影響回避区間を長く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】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明が適用されるＣＢＴＣ（Communication Based Train Control）無線通信システムの全体構成を示す。
【００２３】
１０（１０ａ、１０ｂ）は、所定区間の列車４０の運行情報を管理することによって、列車の安全運転を確保する管理装置であり、区間内に設置された複数のアクセスポイントマスタ（以下、ＡＰマスタという）１２（１２ａ、１２ｂ、・・・）と回線１００で接続され、破線で示すように、ゲートウェイ（ＧＷ）１１を介して、他の区間の管理装置１１ｂと接続されている。
【００２４】
各ＡＰマスタ１２は、列車の軌道４１に沿って設置された複数の無線基地局（以下、ＡＰという）３０（３０ａ、３０ｂ、・・・）と回線１０１で接続され、これらのＡＰと管理装置１０との間で、上り／下り電文（通信メッセージ）を中継する中継装置として機能する。各ＡＰ３０は、ＡＰマスタ１２から受信した下り電文を無線で送信し、列車４０から無線で受信した上り電文をＡＰマスタ１２に転送する。
【００２５】
軌道４１上を走行する各列車４０は、前方車両と後方車両に車上無線端末（以下、ステーション：ＳＴＡという）５０ａ、５０ｂが搭載されている。前方車両は、先頭車両でも２両目の車両でもよく、後方車両は、最終車両でもその前の車両でもよい。これらのＳＴＡ５０ａ、５０ｂは、列車内の通信回線５２を介して、前方車両に搭載された車上制御装置：ＡＴＰＳ（Automatic Train Protection System）に接続されている。ＡＴＰＳは、管理装置１０から与えられた指令を表示するための表示装置を備えており、表示装置の他に、例えば、運転員に警報を知らせるための警報出力装置や、列車の現在位置を測定するためのＧＰＳを備えている。
【００２６】
列車に搭載されたＳＴＡ５０ａ、５０ｂは、通信圏内に位置したＡＰ３０（３０ａ、３０ｂ、・・・）と無線で通信し、管理装置１０から送信された下り電文をＡＰ３０経由で受信して、ＡＴＰＳ５１に転送すると共に、ＡＴＰＳ５１が生成した上り電文を無線でＡＰ３０に送信する。
【００２７】
ＡＴＰＳ５１は、ＳＴＡ５０ａ、５０ｂで受信した下り電文から、管理装置１０が送信したメッセージを抽出し、受信メッセージの表示や、受信メッセージが示す制御命令に応答した制御動作を行う。ＡＴＰＳ５１は、ＧＰＳで検出された列車の位置などのステータス情報と、列車の識別情報を含む上り電文を生成し、後述するように、生成された上り電文を所定のタイミングでＳＴＡ５０ａ、５０ｂから送信する。本実施例では、列車４０の前方車両に１台、後方車両に１台のＳＴＡが搭載された場合について説明するが、ダイバーシチ効果を高めるために、同一列車に３台以上のＳＴＡを搭載しもよい。
【００２８】
図２は、図１に示したＣＢＴＣ無線通信システムにおける通信シーケンスの１実施例を示す。
管理装置１０ａは、所定の周期で下り電文を生成し、ＡＰマスタ１２ａに送信する（ＳＱ０１）。管理装置１０ａがＡＰマスタ１２ａに送信する下り電文には、図３で詳述するように、宛先列車ＩＤの異なる複数列車分の制御メッセージ、例えば、６４列車分の制御メッセージと、各ＡＰ宛の周波数設定信号が含まれている。ＡＰマスタ１２ａは、管理装置１０ａから下り電文を受信すると、これを支配下にあるＡＰ３０ａ、ＡＰ３０ｂ、・・・に中継する（ＳＱ０２）。
【００２９】
ＡＰ３０ａとＡＰ３０ｂは、ＡＰマスタ１２ａから下り電文を受信すると、タイムスロットＴＳ１とＴＳ２で、各列車宛の同一制御メッセージの送信を繰り返し（ＳＱ１４ａとＳＱ１４ｂ、ＳＱ２４ａとＳＱ２４ｂ）、各タイムスロットでＳＴＡ５０ａ、ＳＴＡ５０ｂから受信した上り電文をＡＰマスタ１２ａに転送する（ＳＱ０３、ＳＱ０４）。ＡＰマスタ１２ａは、ＡＰ３０ａ、ＡＰ３０ｂから受信した上り電文から、正常受信された電文を選択して（ＳＱ０５）、管理装置１０ａに送信する（ＳＱ０６）。
【００３０】
詳述すると、ＡＰ３０ａとＡＰ３０ｂは、ＡＰマスタ１２ａから下り電文を受信すると、受信した下り電文に含まれる周波数設定信号に応じて、無線部にタイムスロットＴＳ１で使用する周波数チャネルを設定する（ＳＱ１１ａ、ＳＱ１１ｂ）。無線チャネルの周波数は、例えば、予め用意された周波数ホッピングテーブルを参照して選択される。
【００３１】
ここで、ＡＰ３０ａが使用する周波数チャネルＣＨａと、ＡＰ３０ａに隣接するＡＰ３０ｂが使用する周波数チャネルＣＨｂは、それぞれの送受信信号が互いに干渉しないように、異なった周波数にしておく必要がある。本実施例では、ＡＰ３０ａ、ＡＰ３０ｂが参照する周波数ホッピングテーブルに、ホッピングパターンの異なる複数種類の周波数パターンを予め記憶しておき、各ＡＰが、自分のＩＤと対応する周波数パターンで、周波数チャネルを選択できるようにしておく。図２に示した例では、ＡＰ３０ａはチャネル番号「ＣＨ０４」、ＡＰ３０ｂはチャネル番号「ＣＨ０９」の周波数チャネルを使用している。
【００３２】
周波数チャネルを設定したＡＰ３０ａとＡＰ３０ｂは、それぞれの周波数チャネルで、チャネルサーチ期間ＵＷ１内に、周波数チャネル検出用のパイロット信号フレームの送信を繰り返し（ＳＱ１２ａ、ＳＱ１２ｂ）、次のフレーム同期期間ＵＷ２内に、フレーム同期用のパイロット信号を送信し（ＳＱ１３ａ、ＳＱ１３ｂ）、その後で、受信下り電文が示す複数列車分の制御メッセージを順次に送信する（ＳＱ１４ａ、ＳＱ１４ｂ）。本実施例では、制御メッセージが、異なる宛先列車ＩＤをもつ６４個の無線下りパケットとして送信される。
【００３３】
ＳＴＡ５０ａとＳＴＡ５０ｂは、タイムスロットＴＳ１におけるチャネルサーチ用期間ＵＷ１（ＳＱ１２ａ、ＳＱ１２ｂ）に、無線機のチャネル周波数を切替えながら、パイロット信号の送信元で使用している周波数チャネルを探索し、受信強度が所定の閾値を超えた周波数チャネルの中から、後述する選択アルゴリズムによって、無線部で使用すべき周波数チャネルを決定する。
【００３４】
ＳＴＡ５０ａとＳＴＡ５０ｂは、無線部で使用すべき周波数チャネルが決定すると、この周波数チャネルで、フレーム同期期間ＵＷ２内に送信されたパイロット信号フレームを受信して、フレーム同期を確立し、その後で、ＡＰからの無線下りパケットの受信と、ＡＰへの無線上りパケットの送信を行う。無線下りパケットのヘッダ部には、宛先列車ＩＤの他に、該宛先列車ＩＤをもつ列車が無線上りパケットの送信に使用すべき送信スロット時間Ｔｓを指定する制御情報が含まれている。
【００３５】
ＳＴＡ５０ａ、ＳＴＡ５０ｂは、無線下りパケットの送信期間中に、受信信号を復調／復号処理し、ヘッダ部に自列車ＩＤと同じ宛先列車ＩＤを含むパケットを受信すると、これをＡＴＰＳ５１に転送する（ＳＱ１５ａ、ＳＱ１５ｂ）。ＡＴＰＳ５１は、ＳＴＡ５０ａ、ＳＴＡ５０ｂから受信したパケットをＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）符号によってエラーチェックし、正常に受信されたパケットを選択する（ＳＱ１６）。
【００３６】
但し、受信パケットのＣＲＣ符号チェックをＳＴＡ５０ａ、ＳＴＡ５０ｂ側で行って、ＳＴＡ５０ａ、ＳＴＡ５０ｂが、正常受信されたパケットのみを選択的にＡＴＰＳ５１に転送するようにしてもよい。また、ＳＴＡ５０ａ、ＳＴＡ５０ｂが、復調前のデータをＡＴＰＳ５１に転送し、ＡＴＰＳ５１側で、例えば、ＳＴＡ５０ａ、ＳＴＡ５０ｂからの受信データを最大比合成処理で足し合わせた後、復調／復号処理と、ＣＲＣ符号によるエラーチェックを行うようにしてもよい。この場合、受信パケットの宛先列車ＩＤの判定は、ＡＴＰＳ５１側で行うことになる。
【００３７】
下りパケットを受信処理したＡＴＰＳ５１は、管理装置１０ａに送信すべき上り電文（パケット）を生成し、ＳＴＡ５０ａとＳＴＡ５０ｂに転送する（ＳＱ１７）。ＳＴＡ５０ａ、ＳＴＡ５０ｂは、ＡＴＰＳ５１から受信した上り電文を互いに異なったタイミングでＡＰに送信する。
すなわち、前方車両に搭載されたＳＴＡ５０ａは、前方ＳＴＡ送信許可時間Ｔａ内の特定サブスロットで、上り電文を無線上りパケットとして送信する（ＳＱ１８ａ）。後方車両に搭載されたＳＴＡ５０ｂは、Ｔａとは重複しない後方ＳＴＡ送信許可時間Ｔｂ内の特定サブスロットで、上り電文を無線上りパケットとして送信する（ＳＱ１８ｂ）。これらの特定サブスロットは、送信スロット時間Ｔｓによって決まる。ＳＴＡ５０ａとＳＴＡ５０ｂから送信された無線上りパケットは、ＡＰ３０ａ、ＡＰ３０ｂで受信され、ＡＰマスタ１２ａに転送される（ＳＱ０３）。
【００３８】
上述したように、本実施例では、ＡＰ３０ａとＡＰ３０ｂが、チャネルサーチ期間ＵＷ１（（ＳＱ１２ａ、ＳＱ１２ｂ）とフレーム同期期間ＵＷ２（ＳＱ１３ａ、ＳＱ１３ｂ）で、パイロット信号フレームを送信した後、６４列車分の制御メッセージを予め決められたフレームフォーマットで送信している。これらの制御メッセージの送信期間（下り電文スロット）は既知となっているため、ＳＴＡ５０ａとＳＴＡ５０ｂは、フレーム同期用のパイロット信号ＵＷ２の受信時刻を基準にして、無線下りパケットの送信期間（ＳＱ１４ａ、ＳＱ１４ｂ）の終了時刻Ｔｅを予測できる。
【００３９】
従って、前方ＳＴＡ５０ａは、終了時刻Ｔｅに一定のオフセット値Δｔａを加えた時点を送信許可時間Ｔａの開始時刻として、無線上りパケットの送信サブスロットを決定できる。一方、後方ＳＴＡ５０ｂは、前方ＳＴＡの送信許可時間Ｔａとは重ならないように、時刻Ｔｅに一定のオフセット値Δｔｂ（Δｔｂ＞Δｔａ）を加えた時点を送信許可時間Ｔｂの開始時刻として、無線上りパケットの送信サブスロットを決定できる。
【００４０】
２回目の電文送受信スロットＴＳ２では、ＡＰ３０ａとＡＰ３０ｂは、各自の周波数ホッピングテーブルに従って、無線チャネルを電文送受信スロットＴＳ１で設定した周波数チャネルとは異なる周波数チャネルに設定する。図２の例では、ＡＰ３０ａはチャネル番号「ＣＨ０８」、ＡＰ３０ｂはチャネル番号「ＣＨ１３」の周波数チャネルを設定し（ＳＱ２１ａ、ＳＱ２１ｂ）、所定期間ＵＷ１にわたって周波数チャネルサーチ用のパイロット信号の送信を繰り返し（ＳＱ２２ａ、ＳＱ２２ｂ）、フレーム同期期間ＵＷ２用のパイロット信号を送信（ＳＱ２３ａ、ＳＱ２３ｂ）した後、スロットＴＳ１で既に送信済みとなっている複数列車分の制御メッセージを順次に送信する（ＳＱ１４ａ、ＳＱ１４ｂ）。
【００４１】
ＳＴＡ５０ａ、ＳＴＡ５０ｂは、タイムスロットＴＳ１と同様に、チャネルサーチ期間ＵＷ１内に、新たな周波数チャネルを探索し、期間ＵＷ２内にフレーム同期をとった後、自列車宛の無線下りパケットを受信して、受信パケットをＡＴＰＳ５１に転送する（ＳＱ２５ａ、ＳＱ２５ｂ）。
【００４２】
ＡＴＰＳ５１では、ＳＴＡ５０ａ、ＳＴＡ５０ｂから受信した下りパケットのうち、正常に受信された下りパケットを選択し（ＳＱ２６）、上り電文を生成して、ＳＴＡ５０ａとＳＴＡ５０ｂに転送する（ＳＱ１７）。タイムストッロＴＳ１と同様、前方ＳＴＡ５０ａは、送信許可時間Ｔａ内に設定された送信サブスロットで、上り電文を無線上りパケットとして送信し（ＳＱ２８ａ）、後方ＳＴＡ５０ｂは、送信許可時間Ｔａとは重複しない送信許可時間Ｔｂ内に設定された送信サブスロットで、上り電文を無線上りパケットとして送信する（ＳＱ２８ｂ）。ＡＰ３０ａとＡＰ３０ｂは、ＳＴＡ５０ａ、ＳＴＡ５０ｂから送信された無線上りパケットを受信し、ＣＲＣチェック結果が良好なものを選択して、ＡＰマスタ１２ａに転送する（ＳＱ０４）。
【００４３】
ＡＰマスタ１２ａは、タイムスロットＴＳ１でＡＰ３０ａ、ＡＰ３０ｂから受信した上り電文と、タイムスロットＴＳ２でＡＰ３０ａ、ＡＰ３０ｂから受信した上り電文のうち、正常に受信された上り電文を選択して（ＳＱ０５）、上り電文として管理装置１０に送信する（ＳＱ０６）。
【００４４】
ここでは、ＳＱ０３、ＳＱ０４で示すように、ＡＰ３０ａとＡＰ３０ｂが、タイムスロットＴＳ１とＴＳ２のそれぞれで、上り電文をＡＰマスタ１２ａに送信しているが、ＡＰ３０ａとＡＰ３０ｂが、タイムスロットＴＳ１で受信した上り電文を記憶しておき、タイムスロットＴＳ２で上り電文を受信した時点で、２つの上り電文の中から、ＣＲＣチェック結果が良好な１つの上り電文を選択して、ＡＰマスタ１２ａに送信するようにしてもよい。
【００４５】
また、図２の実施例では、ＡＰ３０ａとＡＰ３０ｂが、タイムスロットＴＳ１とＴＳ２で周波数チャネルを切り替えて、同一の下り電文を２度送りしているが、同一下り電文の送信回数は一回にしてもよいし、タイムスロットＴＳの数を増加することによって、同一下り電文の送信回数を３回以上にしてもよい。但し、管理装置１０ａが、ＡＰマスタへの下り電文の送信と、ＡＰマスタから受信した上り電文の処理を所定周期Ｔで行う必要がある場合は、ＡＰマスタから管理装置１０ａへの上り電文の送信が周期Ｔ内で完了するように、タイムスロットＴＳの個数と各タイムスロット内での通信シーケンスを設計する必要がある。
【００４６】
図３は、本実施例で無線区間に適用されるメッセージのフレームフォーマットを示す。
【００４７】
管理装置１０は、例えば、図３（Ａ）に示すように、フレーム間にガードタイム２１（２１−１、２１−２、・・・）をもつ５００ｍｓｅｃ周期のスーパーフレーム２０（２０−１、２０−２、・・・）に従って、車上のＡＴＰＳ５１とメッセージを交換する。ガードタイム２１の長さは、管理装置１０で必要とする送受信メッセージの処理時間によって決まる。
【００４８】
本実施例では、各スーパーフレーム２０は、図３（Ｂ）に示すように、Ｎ個（ここでは、Ｎ＝２）の電文送受信スロット（タイムスロットＴＳ１、ＴＳ２）からなる。各ＡＰ３０は、図２で説明したように、スーパーフレーム２０のタイムスロット毎に周波数チャネルを切り替えて、車上無線端末ＳＴＡ５０と通信する。
【００４９】
電文送受信スロットＴＳ１、ＴＳ２は、図３（Ｃ）に示すように、チャネルサーチ用の第１ユニークワード（ＵＷ１）期間２２と、フレーム同期用の第２ユニークワード（ＵＷ２）期間２３と、下り電文スロット２４と、前方ＳＴＡ用の上り電文スロット２５、後方ＳＴＡ用の上り電文スロット２６に分割されている。
【００５０】
第１ユニークワード（ＵＷ１）期間２２は、ＳＴＡ５０がＡＰ３０の周波数チャネルを探索するために必要とするパイロット信号フレームの送信期間となる。本実施例では、ＵＷ１期間２２が、図３（Ｄ）に示すように、複数の単位期間２２−ｉ（ＵＷ１−１〜ＵＷ１−ｍ）からなり、各ＡＰ５０は、上記単位期間毎に、図３（Ｅ）に示すパイロット信号フレーム２２０を送信する。
【００５１】
各単位期間に送信されるパイロット信号フレーム２２０は、ガードタイム２２１に続く物理層プリアンブル信号２２２と、３個の４バイト擬似ランダム符号（ＰＮ信号）２２３〜２２５と、２バイトのシーケンス番号ｉ（ｉ＝１〜ｍ）２２６とからなっている。物理層プリアンブル信号２２２は、受信側で物理層信号の検出と自動利得制御（ＡＧＣ：Auto Gain Control）のために必要となる。
【００５２】
ＵＷ１期間２２に設けられる単位期間２２−ｉの個数、すなわち、パイロット信号フレーム２２０の繰り返し送信回数の値ｍは、例えば、ｍ＝１２０に設定される。但し、ＵＷ１期間２２の長さは、ＳＴＡ５０側で必要とする周波数チャネルの探索所要時間によって決まるため、パイロット信号フレーム２２０の送信回数ｍもＵＷ１期間の長さによって可変となる。また、単位期間２２−ｉ内に送信されるＰＮ信号の個数、ＰＮ信号の長さ、シーケンス番号のバイト長も、図示した値とは異なっていてもよい。
【００５３】
列車４０が、図１のＡＰ３０ｂ付近を走行中は、ＳＴＡ５０ａとＳＴＡ５０ｂは、ＡＰ３０ｂが使用している周波数チャネルでパイロット信号を検出するが、列車４０が、図１のＡＰ３０ａとＡＰ３０ｂの境界に接近すると、各ＳＴＡ５０は、ＡＰ３０ｂが使用している周波数チャネル以外に、ＡＰ３０ａが使用している周波数チャネルでもパイロット信号を検出できる。そこで、各ＳＴＡ５０は、ＵＷ１期間２２に、無線機のチャネル周波数を切り替えながらパイロット信号フレームの受信強度をチェックし、或る周波数チャネルでパイロット信号フレームを検出すると、パイロット信号の受信電力と周波数チャネルの番号を候補チャネル情報として記憶した後、パイロット信号を受信可能な他の周波数チャネルを探索する。
【００５４】
周波数チャネル探索の結果、複数の候補チャネルが検出された場合、各ＳＴＡ５０は、後述するチャネル選択アルゴリズムに従って、候補チャネルの中の１つを選択し、無線機の周波数をこの周波数チャネルに合わせる。各ＳＴＡ５０は、選択された周波数チャネルで受信されるＵＷ１期間内のパイロット信号フレーム２２０が示すシーケンス番号２２６の値に基づいて、ＵＷ１期間２２に続く第２ユニークワード（ＵＷ２）期間２３の開始タイミングを予測し、ＵＷ２期間に受信されるパイロット信号フレームによって、下り電文スロット２４の送信パケットを受信するためのフレーム同期を確立する。
【００５５】
第２ユニークワード（ＵＷ２）期間２３に送信されるパイロット信号フレーム２３０は、図３（Ｆ）に示すように、無信号のガードタイム２３１に続く物理層プリアンブル信号２３２と、１６バイトの２つのＰＮ信号２３３、２３４とからなっている。
【００５６】
下り電文スロット２４では、図２で説明したように、複数列車分の無線下りパケットが送信される。本実施例では、下り電文スロット２４が、一定時間幅の６４個のサブスロットに分割され、サブスロット毎に異なる宛先をもつ６４列車分の無線下りパケットが順次に送信される。
【００５７】
各サブスロットでは、図３（Ｇ）に示すように、無信号のガードタイム２４１に続く物理層プリアンブル信号２４２と、４バイトのヘッダ情報部２４３と１００バイトのメッセージ部２４４からなる下りパケットとを含むフレーム２４０が送信される。下りパケットのヘッダ情報部２４３は、列車ＩＤと、前述した送信スロット時間Ｔｓを示す情報を含んでいる。
【００５８】
各ＳＴＡ５０は、ヘッダ情報部２４３が示す列車ＩＤによって、受信パケットが自局宛のものか否かを判定し、自局宛の受信パケットのメッセージ部２４４から下り電文を抽出して、これをＡＴＰＳ５１に転送する。また、各ＳＴＡ５０は、ヘッダ情報部２４３が示す送信スロット時間Ｔｓの指定情報から、上り電文を送信するためのサブスロットを決定する。
【００５９】
図３（Ｃ）に示した前方ＳＴＡ用の上り電文スロット２５と、後方ＳＴＡ用の上り電文スロット２６も、上述した下り電文スロット２４と同様、一定時間幅の６４個のサブスロットに分割され、各サブスロットにおいて、図３（Ｇ）と同様のフレームフォーマットで、無線上りパケットが送信される。下り電文で指定される送信スロット時間Ｔｓは、上り電文スロット２５、２６含まれる６４サブスロットのうち、ＳＴＡ５０ａとＳＴＡ５０ｂが上り電文の送信に使用可能なサブスロットの番号を示している。
【００６０】
図４は、無線基地局：ＡＰ３０（３０ａ、３０ｂ）のブロック構成図を示す。
ＡＰ３０は、アンテナ３０１に接続された無線部３０２と、無線部３０２に接続されたベースバンド信号処理部３０３と、ベースバンド信号処理部３０３に接続された制御部３０４と、制御部３０４に接続された回線インタフェース３２０とからなる。ＡＰ３０は、回線インタフェース３２０を介してＡＰマスタ１２ａと通信し、アンテナ３０１で送受信される無線信号によって、車上無線端末ＳＴＡ５０と通信する。
【００６１】
制御部３０４は、ベースバンド信号処理部３０３に接続されたデータ送受信部３１１と、データ送受信部３１１に接続されたプロトコル処理部３１２と、プロトコル処理部３１２に接続された主制御部３１３および周波数ホッピングテーブル３１４と、主制御部３１３に接続されたメモリ３１５とからなる。回線インタフェース３０５は、主制御部３１３に接続されている。
【００６２】
上記制御部３０４は、例えば、主制御部３１３に相当するプロセッサと、メモリ上に定義されたデータ記憶領域およびソフトウェアで構成でき、図示したデータ送受信部３１１とプロトコル処理部３１２は、プロセッサ（主制御部３１３）が実行するプログラムに置き換えることができる。
【００６３】
周波数ホッピングテーブル３１４には、基地局ＩＤ別の複数の周波数ホッピングパターンが記憶されている。また、メモリ３１５には、例えば、ウォッチドッグタイマを用いてＡＰの状態を監視する状態監視タスク３１６と、主制御部３１６が実行する各種のアプリケーションプログラムが用意されている。主制御部３１３は、状態監視タスク３１６から異常を通知されると、ＡＰ３０を再起動する。
【００６４】
ＡＰマスタ１２ａから回線１０１に送信された下り電文（複数列車分の下りパケット）は、回線インタフェース３０５を介して主制御部３１３に入力され、主制御部３１３からプロトコル処理部３１２に供給される。
プロトコル処理部３１２は、周波数ホッピングテーブル３１４に記憶された自局のＩＤと対応する周波数ホッピングパターンと、管理装置１０ａから指定された周波数設定信号に従って、電文送受信スロット（ＴＳ１、ＴＳ２）毎に周波数チャネルＣＨｉを決定し、無線部３０２の周波数チャネルを切り替える。また、プロトコル処理部３１２は、主制御部３１３から受信した下り電文（複数列車分の下りパケット）をデータ送受信部３１１に出力する。
【００６５】
データ送受信部３１１は、図３（Ｂ）、（Ｃ）に示したフォーマットに従って、ＵＷ１期間２２の複数のパイロット信号フレーム２２０と、ＵＷ２期間２３のパイロット信号フレーム２３０とを生成し、これらのパイロット信号フレームをベースバンド信号処理部３０３に出力した後、下り電文スロット２４の期間内に、プロトコル処理部３１２から受信済みの複数列車分の下りパケットをベースバンド信号処理部３０３に出力する。この時、データ送受信部３１１は、各下りパケットの先頭に、図３（Ｇ）に示した物理層プリアンブル２４２を付加し、各下りパケットの末尾に図３（Ｇ）では省略された誤り訂正符号、例えば、ＣＲＣ符号とリードソロモン符号を付加する。
【００６６】
ベースバンド信号処理部３０３は、データ送受信部３１１から受信した各送信フレームを符号化処理、変調処理した後、無線部３０２に出力する。送信フレームの符号処理には、例えば、ビダビ符号化が適用され、変調処理には、例えば、直交周波数分割多重ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）が適用される。
【００６７】
無線部３０２は、ベースバンド信号処理部３０３から入力された送信フレームをディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換した後、所定の電力レベルに増幅し、プロトコル処理部３１２が設定した周波数チャネルの下り無線信号として、アンテナ３０１から送信する。
【００６８】
一方、車上端末ＳＴＡ５０から送信された上り無線信号は、アンテナ３０１から無線部３０２に入力され、プロトコル処理部３１２が設定した特定周波数チャネルの信号がＡ／Ｄ変換されて、ベースバンド信号処理部３０３に出力される。ベースバンド信号処理部３０３は、無線部３０２から入力された受信信号を復調処理、復号化処理し、上り受信フレームとしてデータ送受信部３１１に出力する。
【００６９】
データ送受信部３１１は、ベースバンド信号処理部３０３から入力された上り受信フレームのエラー判定と誤り訂正をした後、上り電文としてプロトコル処理部３１２に出力する。データ送受信部３１１から出力された上り電文は、プロトコル処理部３１２から主制御部３１３に転送され、主制御部３１３から、回線インタフェース３０５を介してＡＰマスタ１２ａに送信される。
【００７０】
図５に、車上無線端末ＳＴＡ５０（５０ａ、５０ｂ）の構成図を示す。
ＳＴＡ５０は、アンテナ５０１に接続された無線部５０２と、無線部５０２に接続されたベースバンド処理部５０３と、ベースバンド信号処理部５０３に接続された制御部５０４と、制御部５０４に接続された回線インタフェース５０５とからなる。ＳＴＡ５０は、回線インタフェース５０５を介してＡＴＰＳ５１と通信し、アンテナ５０１で送受信される無線信号によって、通信圏内に位置したＡＰ３０と通信する。
【００７１】
制御部５０４は、ベースバンド信号処理部５０３に接続されたデータ送受信部５１１、チャネルサーチ部５１２およびフレーム同期部５１３と、これらのユニット５１１〜５１３に接続されたプロトコル処理部５１４と、プロトコル処理部５１４に接続された主制御部５１５と、チャネルサーチ部５１２に接続されたチャネル選択情報テーブル５１６と、主制御部３１３に接続されたメモリ５１７と、ＳＴＡ５０が前方ＳＴＡか後方ＳＴＡかを示すＳＴＡ配置位置情報を記憶したパラメータメモリ５２０とからなる。回線インタフェース５０５は、主制御部５１５に接続されている。
【００７２】
ベースバンド信号処理部５０３は、図４に示したＡＰ３０のベースバンド信号処理部３０３と同様の機能を備えている。また、チャネル選択情報テーブル５１６には、チャネルサーチ部５１２によって、例えば、図９に示すように、無線部３０２に設定可能な周波数チャネル（チャネルＩＤ）５１６１と対応付けて、パイロット信号の受信強度を示す情報が記憶される。
【００７３】
上記制御部５０４も、主制御部５１５に相当するプロセッサと、メモリ上に定義されたデータ記憶領域およびソフトウェアで構成でき、図５に示したデータ送受信部５１１、チャネルサーチ部５１２、フレーム同期部５１３、プロトコル処理部５１４は、プロセッサが実行するプログラムに置き換えることができる。メモリ５１７には、ＳＴＡの状態を監視する状態監視タスク５１８と、主制御部５１５が実行する各種のアプリケーションプログラムが用意されている。
【００７４】
プロトコル処理部５１４は、電文送受信スロット（ＴＳ１、ＴＳ２）毎に、チャネルサーチ部５１２、フレーム同期部５１３、データ送受信部５１１を制御し、図３（Ｃ）に示したＵＷ１期間２２における周波数チャネルの探索と、ＵＷ２期間２３におけるフレーム同期と、下り電文スロット２４における下りパケットの受信処理を実行する。
【００７５】
すなわち、プロトコル処理部５１４は、先ず、制御信号Ｓ２によってチャネルサーチ部５１２を起動し、チャネルサーチ部５１２にパイロット信号フレームの送信周波数チャネルを探索させる。
制御信号Ｓ２で起動されたチャネルサーチ部５１２は、チャネル選択情報テーブル５１６が示す周波数チャネル５１６１の順に、パイロット信号を受信するための周波数チャネルを選択し、制御信号Ｓ１によって、無線部５０２の受信周波数（周波数チャネル）を切り替え、周波数チャネルＣＨｉ毎に、ベースバンド信号処理部５０３から出力されるパイロット信号の受信強度Ｐ（ｉ）をチャネル選択情報テーブル５１６に記憶する。パイロット信号の受信強度Ｐ（ｉ）としては、例えば、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Identifier）の値が適用される。受信強度Ｐ（ｉ）は、瞬時値でもよいし、或る期間の平均値であってもよい。
【００７６】
チャネルサーチ部５１２は、チャネル選択情報テーブル５１６が示す全ての周波数チャネルで、パイロット信号の受信強度チェックが終了すると、後述する周波数チャネル選択アルゴリズムに従って、ＳＴＡ５０で使用すべき周波数チャネルＣＨｊを決定する。選択される周波数チャネルＣＨｊは、パラメータメモリ５２０が示すＳＴＡの配置位置情報によって異なる。チャネルサーチ部５１２は、無線部５０１の周波数チャネルをＣＨｊに維持した後、制御信号Ｓ５１２によって、プロトコル処理部５１４にパイロット信号フレームのシーケンス番号を通知する。チャネルサーチに失敗した場合は、制御信号Ｓ５１２によってエラーが通知される。
【００７７】
プロトコル処理部５１４は、制御信号Ｓ５１２によって、パイロット信号フレームのシーケンス番号の通知を受けると、通知されたシーケンス番号から、ＵＷ１期間に続くＵＷ２期間の開始タイミングを特定し、ＵＷ２期間の開始タイミングで制御信号Ｓ３を出力して、フレーム同期部５１３を起動する。制御信号Ｓ３によって起動されたフレーム同期部５１３は、ベースバンド信号処理部５０３から出力されるＵＷ２期間のパイロット信号に基づいてフレーム同期をとり、データ送受信の基準タイミング信号Ｓ５１３を生成して、データ送受信部５１１とプロトコル処理部５１４に出力する。
【００７８】
プロトコル処理部５１４は、上記基準タイミング信号Ｓ５１３に基づいて、下り電文スロット２４の開始タイミングを決定と終了タイミングを決定し、データ送受信部５１１に制御信号Ｓ４を出力する。
データ送受信部５１１は、下り電文スロット２４の受信期間に、ベースバンド信号処理部５０３から出力される下りパケットから物理層プリアンブル２４２を除去し、エラー判定と誤り訂正をした後、ヘッダ情報部２４３とメッセージ部２４４とで構成される下りパケットをプロトコル処理部５１４に出力する。
【００７９】
プロトコル処理部５１４は、下り電文スロット２４の受信期間にデータ送受信部５１１から出力される複数列車分の下りパケットの中から、ヘッダ情報部２４３に自列車ＩＤと一致する宛先列車ＩＤを含むパケットを選択し、ヘッダ情報が示す送信スロット時間Ｔｓを記憶した後、この下りパケットを主制御部５１５に転送する。上記下りパケットは、主制御部５１５によって回線インタフェース５０５に出力され、回線５２を介してＡＴＰＳ５１に転送される。
【００８０】
プロトコル処理部５１４は、管理装置１０ａが下りパケットで指定した送信スロット時間Ｔｓと、パラメータメモリ５２０が示すＳＴＡ配置位置情報に基づいて、自ＳＴＡが前方ＳＴＡの場合は、前方ＳＴＡ上リ電文スロット２５を構成する複数のサブスロットの中から、自ＳＴＡで使用すべき特定の送信スロットＴＳｘを選択し、自ＳＴＡが後方ＳＴＡの場合は、後方ＳＴＡ上リ電文スロット２６を構成する複数のサブスロットの中から、自ＳＴＡが使用すべき特定の送信スロットＴＳｘを選択して、主制御部５１５から上りパケットが受信されるのを待つ。
【００８１】
ＡＴＰＳ５１は、管理装置１０ａからの下りパケットを受信すると、管理装置宛の上りパケットを生成して、回線５２に出力する。上記上りパケットは、回線インタフェース５０５で受信され、主制御部５１５を介してプロトコル処理部５１４に転送される。プロトコル処理部５１４は、主制御部５１５から上りパケットを受信すると、これを一時的に保持しておき、上り電文スロット２５または２６内で選択された特定の送信スロットＴＳｘのタイミングで、上りパケットをデータ送受信部５１１に出力する。
【００８２】
データ送受信部５１１は、上記上りパケットの先頭に物理層プリアンブルを付加し、末尾にＣＲＣ符号とリードソロモン符号を付加した後、上り電文としてベースバンド信号処理部５０３に出力する。ベースバンド信号処理部５０３は、データ送受信部５１１から出力された上り電文を符号化し、変調処理した後、送信フレームとして無線部５０２に出力する。無線部５０２は、ベースバンド信号処理部５０３から入力された送信フレームをＤ／Ａ変換した後、所定の電力レベルに増幅して、アンテナ５０１から送信する。
【００８３】
次に、図６、図７を参照して、各車上無線端末ＳＴＡ５０が実行する本発明の周波数チャネルの選択アルゴリズムについて説明する。
図６は、基地局ＡＰ３０ｂから送信されるパイロット信号の強度ＰＷ（ｂ）と、基地局ＡＰ３０ａから送信されるパイロット信号の強度ＰＷ（ａ）の位置的変化を模式的に示している。信号強度ＰＷ（ａ）、ＰＷ（ｂ）は、それぞれＡＰ３０ａ、ＡＰ３０ｂの設置ポイントで最大となり、設置ポイントから離れるのに従がって低下する。
【００８４】
列車が、矢印で示すように、ＡＰ３０ｂの通信圏内からＡＰ３０ａの通信圏内に向かって進行すると、車上の前方ＳＴＡ５０ａと後方ＳＴＡ５０ｂは、ＡＰ３０ｂと通信しながらポイントＡに達する。各ＳＴＡは、ポイントＡを通過すると、閾値ＴＨ１以上の受信強度で、ＡＰ３０ａのパイロット信号とＡＰ３０ｂのパイロット信号を受信でき、ポイントＣを通過した後は、ＡＰ３０ａのパイロット信号のみを受信する。
【００８５】
本発明の特徴は、前方車両がポイントＡに達したとき、前方ＳＴＡ５０ａの周波数チャネルをＡＰ３０ａの周波数チャネル変化に追従させることによって、ＡＰ３０ｂとＡＰ３０ａとの境界領域となるポイントＡ−Ｃの間を列車が通過中は、前方ＳＴＡ５０ａがＡＰ３０ａと通信し、後方ＳＴＡ５０ｂがＡＰ３０ｂと通信するようにしたことにある。
【００８６】
図７（Ａ）は、列車４０が進行中に観測されるＡＰ３０ｂからのパイロット信号の強度ＰＷ（ｂ）と周波数チャネルの変化を示している。前述したように、ＡＰ３０ｂは、管理装置１０ａからの指示に従がって、周波数ホッピングテーブルが示す特定のホッピングパターンで、周期的に周波数チャネルを切り替えている。ここでは、ＡＰ３０ｂが、「ＣＨ０９、ＣＨ１３、ＣＨ０１、ＣＨ０５」のホッピングパターンで、周波数チャネルを周期的に切り替えている。
【００８７】
図７（Ａ）に符号１１０で示した区間は、進行中の列車４０で観測される周波数チャネルの１周期分の変化区間を示している。この区間は、符号１１１で示すように、ＣＨ０９での通信区間、ＣＨ１３での通信区間、ＣＨ０１での通信区間、ＣＨ０５での通信区間からなり、ＳＴＡ５０が受信するパイロット信号の周波数チャネルが、時間Ｔ（ｔ１）、Ｔ（ｔ２）、Ｔ（ｔ３）、Ｔ（ｔ４）で切り替ることを意味している。
【００８８】
図７（Ｂ）は、ＡＰ３０ａとＡＰ３０ｂの境界領域における周波数チャネルの変化を示している。前方車両がポイントＡの直後の区間１１３を通過中は、前方ＳＴＡ５０ａは、チャネルサーチの結果、周波数チャネルＣＨ０９、ＣＨ１３、ＣＨ０１、ＣＨ０５の順で、基地局ＡＰ３０ｂからのパイロット信号を検知し、周波数チャネルＣＨ０４、ＣＨ０８、ＣＨ１２、ＣＨ１６の順で、基地局ＡＰ３０ａからのパイロット信号を検知する。
【００８９】
本発明では、前方ＳＴＡ５０ａには、ポイントＡの直前区間１１２迄は、周波数チャネルをＣＨ０９、ＣＨ１３、ＣＨ０１、ＣＨ０５の順で循環的に切替えながら基地局ＡＰ３０ｂと通信し、ポイントＡを通過した後は、周波数チャネルをＣＨ０４、ＣＨ０８、ＣＨ１２、ＣＨ１６の順で循環的に切替えながら基地局ＡＰ３０ａと通信するように、周波数チャネルを選択させる。一方、後方ＳＴＡ３０ｂには、受信強度ＰＷ（ｂ）が閾値ＴＨ１より低下するポイントＣ迄は、周波数チャネルをＣＨ０９、ＣＨ１３、ＣＨ０１、ＣＨ０５の順で循環的に切替えながら基地局ＡＰ３０ｂと通信し、ポイントＣを通過すると、ＣＨ０４、ＣＨ０８、ＣＨ１２、ＣＨ１６の順で循環的に切替えながら基地局ＡＰ３０ａと通信するように、周波数チャネルを選択させる。
【００９０】
このように、ＡＰの境界領域を通過中に、前方ＳＴＡ５０ａと後方ＳＴＡ５０ｂとが互いに異なったＡＰと通信するようにしておくと、受信強度が低下している境界領域内で、例えば、ＡＰ３０ｂで使用している何れかの周波数チャネルと同一周波数をもつ障害電波が発生した場合でも、既にＡＰ３０ａの周波数チャネルを追従している前方ＳＴＡ側で、障害電波の影響を回避できるため、ＡＴＰＳ５１と管理装置１０ａとが正常に通信することが可能となる。
【００９１】
図８は、チャネルサーチ部５１２が実行するチャネルサーチ５００の第１実施例を示すフローチャートである。
チャネルサーチ部５１２は、図９に示したチャネル選択情報テーブル５１６に記憶された周波数チャネル５１６１から周波数チャネルＣＨ（ｉ）を選択するためのパラメータｉの値を初期化（５０１）した後、無線部５０２の周波数チャネルをＣＨ（ｉ）に切り換えて（５０２）、パイロット信号の受信強度Ｐ（ｉ）をチャネル選択情報テーブル５１６の第ｉエントリに記憶する（５０３）。ここでは、チャネル選択情報テーブル５１６に、周波数ＣＨ００〜ＣＨ１５の１６チャネルが登録されており、チャネルサーチ部５１２は、最終的には、周波数チャネルＣＨ００〜ＣＨ１５のうちの何れかを選択して、無線部３０２で使用する周波数チャネルをＡＰの周波数チャネルに合わせることになる。
【００９２】
チャネルサーチ部５１２は、第ｉ周波数チャネルＣＨ（ｉ）でパイロット信号の受信強度チェックが終了すると、パラメータｉの値をインクリメントし（５０４）、パラメータｉとチャネル選択情報テーブル５１６のエントリ数Ｎとを比較する（５０５）。もし、ｉ＞Ｎとなった場合は、チャネルサーチ部５１２は、チャネル選択５１０を実行する。ｉがＮ以下の場合、チャネルサーチ部５１２は、チャネルサーチ時間が予め指定された制限時間Ｔｍａｘ以内か否かを判定して（５０６）、制限時間を越えていなければ、ステップ５０２以降の処理を繰り返し、チャネルサーチ時間が制限時間Ｔｍａｘを越えた場合は、チャネル選択５１０を実行する。制限時間Ｔｍａｘは、チャネル選択５１０以降の処理時間を保証するために設定されている。
【００９３】
チャネル選択５１０では、チャネルサーチ部５１２は、図１０に示すように、チャネル選択情報テーブル５１６から受信強度Ｐ（ｉ）を読み出すためのパラメータｉの値と、検出されたＡＰの個数をカウントするためのパラメータｎの値を初期値０に設定し、パイロット信号受信強度の最大値を示すパラメータＰｍａｘ、受信強度が最大となる周波数チャネルを示すパラメータＣＨｍａｘ、２番目の受信強度を示すパラメータＰｓｅｃ、受信強度が２番目となる周波数チャネルを示すパラメータＣＨｓｅｃの値を初期化する（５１１）。
【００９４】
チャネルサーチ部５１２は、次に、チャネル選択情報テーブル５１６に記憶された受信強度Ｐ（ｉ）を閾値ＴＨ１と比較し（５１２）、Ｐ（ｉ）がＴＨ１以下であれば、パラメータｉの値をインクリメントし（５１９）、ｉ＞Ｎでなければ、ステップ５１２を実行する。もし、ｉ＞Ｎの場合は、チャネルサーチ部５１２は、ＡＰ個数ｎの値を判定し（５２１）、ｎが０でなければ、図１１に示す使用チャネル決定５３０を実行し、ｎ＝０の場合は、エラーフラグを「１」に設定して（５２２）、チャネル選択を終了する。
【００９５】
Ｐ（ｉ）がＴＨ１を超えていた場合、チャネルサーチ部５１２は、Ｐ（ｉ）をＰｍａｘと比較し（５１３）、Ｐ（ｉ）＞Ｐｍａｘの場合は、従前のＰｍａｘとＣＨｍａｘの値をそれぞれＰｓｅｃ、ＣＨｓｅｃとして記憶し（５１４）、Ｐ（ｉ）とＣＨ（ｉ）の値をそれぞれ新たなＰｍａｘ、ＣＨｍａｘとして記憶し（５１５）、ＡＰ個数を示すｎの値をインクリメント（５１８）した後、ｉの値をインクリメントする（５１９）。
【００９６】
ステップ５１３で、もし、Ｐ（ｉ）がＰｍａｘを超えていなければ、チャネルサーチ部５１２は、Ｐ（ｉ）とＰｓｅｃとを比較し（５１６）、Ｐ（ｉ）がＰｓｅｃを超えていなければ、ステップ５１８を実行し、Ｐ（ｉ）がＰｓｅｃを超えていた場合、Ｐ（ｉ）とＣＨ（ｉ）の値をそれぞれ新たなＰｓｅｃ、ＣＨｓｅｃとして記憶して（５１７）、ステップ５１８を実行する。
【００９７】
以上の動作によって、ＳＴＡ５０を搭載した車両が、図７（Ｂ）に示したＡＰ３０ａとＡＰ３０ｂの境界付近（Ａ−Ｃ間）を進行中は、閾値ＴＨ１以上の受信強度をもつＣＨｍａｘとＣＨｓｅｃとが検出される。また、ＡＰ３０ｂとＡＰ３０ａのうち、一方が通信圏外、他方が通信圏内となる領域を車両が進行中は、ＳＴＡ５０は、閾値ＴＨ１以上の受信強度をもつＣＨｍａｘのみを検出する。もし、ＣＨｓｅｃが検出されたとすれば、ＣＨｓｅｃでノイズ信号が受信されたことを意味している。
【００９８】
使用チャネル決定５３０では、チャネルサーチ部５１２は、図１１に示すように、ＡＰ個数ｎが１か否かを判定し（５３１）、ｎ＝１の場合は、図７（Ｂ）にポイントＢで示すＡＰ境界をＳＴＡ５０が超えたか否か示すフラグＦＬＡＧを「０」に設定し（５３２）、周波数チャネルとしてＣＨｍａｘを選択する（５４１）。ＦＬＡＧは、ＳＴＡ５０が、図６に示したポイントＢ−Ｃ間を進行中は「１」、それ以外の領域では「０」となる。
【００９９】
ｎ＝１でなければ、チャネルサーチ部５１２は、パラメータメモリ５２０を参照して、ＳＴＡ５０が前方ＳＴＡか後方ＳＴＡかを判定する（５３３）。ＳＴＡ５０が前方ＳＴＡの場合、チャネルサーチ部５１２は、ＦＬＡＧの値を判定し（５３４）、ＦＬＡＧ＝１の場合、すなわち、前方ＳＴＡが図７（Ｂ）のポイントＢ−Ｃ間を進行中は、周波数チャネルとしてＣＨｍａｘを選択する（５４１）。もし、ＦＬＡＧ＝０の場合、チャネルサーチ部５１２は、ＰｍａｘとＰｓｅｃの差が、閾値ΔＨ０よりも小さいか否かを判定する（５３５）。
【０１００】
Ｐｍａｘ−Ｐｓｅｃ＜ΔＨ０でなければ、前方ＳＴＡが、図７（Ｂ）に示したポイントＢよりも手前を進行中であることを意味している。この場合、チャネルサーチ部５１２は、周波数チャネルとしてＣＨｓｅｃを選択する（５３７）。Ｐｍａｘ−Ｐｓｅｃ＜ΔＨ０は、前方ＳＴＡが、図７（Ｂ）にポイントＢで示したＡＰ境界を通過中であることを意味している。この場合、チャネルサーチ部５１２は、ＦＬＡＧを「１」に設定して（６３６）、周波数チャネルとしてＣＨｓｅｃを選択する（５３７）。一旦ＦＬＡＧが「１」になると、前方ＳＴＡは、ステップ５４１でＣＨｍａｘを選択するため、結果的に、前方ＳＴＡは、図７（Ｂ）のポイントＡを通過した後は、進行方向に位置したＡＰ３０ａのＰＷ（ａ）に追従して、ＡＰ３０ａの周波数チャネルで通信することになる。
【０１０１】
ＳＴＡ５０が後方ＳＴＡの場合、チャネルサーチ部５１２は、ＦＬＡＧの値を判定し（５３８）、ＦＬＡＧ＝１の場合、すなわち、後方ＳＴＡが図７（Ｂ）のポイントＢ−Ｃ間を進行中は、周波数チャネルとしてＣＨｓｅｃを選択する（５３７）。もし、ＦＬＡＧ＝０の場合、チャネルサーチ部５１２は、ＰｍａｘとＰｓｅｃの差が、閾値ΔＨ０よりも小さいか否かを判定し（５３９）、Ｐｍａｘ−Ｐｓｅｃ＜ΔＨ０でなければ、周波数チャネルとしてＣＨｍａｘを選択し（５４１）、Ｐｍａｘ−Ｐｓｅｃ＜ΔＨ０の場合は、ＦＬＡＧを「１」に設定（５４０）してから、周波数チャネルとしてＣＨｍａｘを選択する（５４１）。
すなわち、後方ＳＴＡ３０ｂは、ＦＬＡＧ＝０の間は、Ｐｍａｘに追従し、ＦＬＡＧ＝１の間は、Ｐｓｅｃに追従して周波数チャネルを選択するため、結果的に、後方ＳＴＡ３０ｂは、図７（Ｂ）のポイントＣまではＡＰ３０ｂと通信し、その後はＡＰ３０ａと通信することになる。
【０１０２】
図１０に戻って、チャネルサーチ部５１２は、ＳＴＡ５０（前方ＳＴＡ５０ａまたは後方ＳＴＡ５０ｂ）で使用すべき周波数チャネルを決定すると（５３０）、無線部５０２を上記周波数チャネルに設定して（５２３）、チャネル選択５１０を終了する。チャネルサーチ部５１２は、図８のステップ５９７で、エラーフラグをチェックし、チャネルサーチエラーが発生していた場合、プロトコル処理部５１４にエラーを通知し（５０８）、サーチエラーがなければ、ＵＷ１期間２２ｄでその後に受信されたパイロット信号フレームからシーケンス番号２２６を抽出して、プロトコル処理部５１４に通知する（５０９）。
【０１０３】
次に、図１２〜図１４を参照して、チャネルサーチ部５１２が実行するチャネルサーチの第２実施例について説明する。
第２実施例では、図１２に示すように、チャネル選択情報テーブル５１６に、周波数チャネルＣＨ（ｉ）５１６１と対応付けて、パイロット信号の受信強度Ｐ（ｉ）５１６２と、平均強度Ｐａｖｅ（ｉ）５１６３と、強度変化ΔＰ（ｉ）５１６４を記憶しておき、Ｐａｖｅ（ｉ）とΔＰ（ｉ）を利用して、図７（Ｂ）に示した境界領域Ａ−Ｃにおける周波数チャネルの選択を行う。
【０１０４】
図１３は、チャネルサーチ部５１２が実行する第２実施例のチャネルサーチ６００のフローチャートを示す。
チャネルサーチ部５１２は、図８のステップ５０１〜５０６と同様の手順で、チャネル選択情報テーブル５１６に記憶された各周波数チャネル５１６１で、パイロット信号の受信強度Ｐ（ｉ）を検出し、チャネル選択情報テーブル５１６に記憶する（６１０）。全ての周波数チャネルで、パイロット信号の受信強度Ｐ（ｉ）を検出と記憶が終了すると、チャネルサーチ部５１２は、チャネル毎の平均強度Ｐａｖｅ（ｉ）と強度変化ΔＰ（ｉ）を計算して、チャネル選択情報テーブル５１６の５１６３、５１６４の値を更新する（６２０）。平均強度Ｐａｖｅ（ｉ）の値は、受信強度Ｐ（ｉ）の或る期間内の単純平均でもよいし、移動平均であってもよい。
【０１０５】
本実施例では、例えば、図７（Ｂ）に示したＡＰ３０ｂの通信圏内で、先方ＳＴＡ５０がＡＰ３０ｂに接近中は、チャネル選択情報テーブル５１６の周波数チャネルＣＨ０９、ＣＨ１３、ＣＨ０１、ＣＨ０５と対応するエントリにおいて、受信強度５１６２と平均強度５１６３が漸増し、強度変化５１６４がプラスの値を示す。ＡＰ３０ｂの通信圏内で、先方ＳＴＡ５０がＡＰ３０ｂから遠ざかると、受信強度５１６２と平均強度５１６３が漸減し、強度変化５１６４の値がマイナスを示す。その他の周波数チャネルのエントリでは、受信強度５１６２、平均強度５１６３、強度変化５１６４が略ゼロとなっている。
【０１０６】
先方ＳＴＡ５０がＡＰ３０ｂとＡＰ３０ａとの境界領域Ａ−Ｃを通過中は、周波数チャネルＣＨ０９、ＣＨ１３、ＣＨ０１、ＣＨ０５における受信強度５１６２と平均強度５１６３が更に低下し、新たに、ＡＰ３０ａの周波数チャネルＣＨ０４、ＣＨ０８、ＣＨ１２、ＣＨ１６と対応するエントリにおいて、受信強度５１６２と平均強度５１６３が漸増し、強度変化５１６４がプラスの値を示す。
【０１０７】
先方ＳＴＡ５０が、ＡＰ３０ｂの通信圏外を脱すると、ＡＰ３０ｂの周波数チャネルＣＨ０９、ＣＨ１３、ＣＨ０１、ＣＨ０５と対応するエントリでは、受信強度５１６２が略ゼロとなるため、平均強度５１６３が更に減少し、遂には、平均強度５１６３と強度変化５１６４がゼロとなる。
【０１０８】
チャネル選択情報テーブル５１６上で、周波数チャネル毎の平均強度Ｐａｖｅ（ｉ）と強度変化ΔＰ（ｉ）の更新を終えたチャネルサーチ部５１２は、図１０に示したチャネル選択のステップ５１１〜５２０と同様の手順で、チャネル選択情報テーブル５１６から、Ｐｍａｘ、ＣＨｍａｘ、Ｐｓｅｃ、ＣＨｓｅｃを検出する（６３０）。
【０１０９】
但し、本実施例では、チャネル選択情報テーブル５１６に、周波数チャネル毎の平均強度５１６３が記憶されているため、受信強度Ｐ（ｉ）の代わりに平均強度Ｐａｖｅ（ｉ）の値を適用して、Ｐｍａｘ、ＣＨｍａｘ、Ｐｓｅｃ、ＣＨｓｅｃを検出するようにしてもよい。例えば、チャネル選択情報テーブル５１６から、受信強度Ｐ（ｉ）の値が閾値ＴＨ１を超えるエントリを選択し、これらのエントリが示す平均強度Ｐａｖｅ（ｉ）を比較することによって、Ｐｍａｘ、ＣＨｍａｘ、Ｐｓｅｃ、ＣＨｓｅｃを検出する。
【０１１０】
本実施例では、チャネル選択情報テーブル５１６に、周波数チャネル毎の強度変化ΔＰ（ｉ）の値が記憶されているため、強度変化ΔＰ（ｉ）の値を利用して、前方ＳＴＡ５０ａと後方ＳＴＡ５０ｂで使用すべき周波数チャネルを決定できる。すなわち、図１３の使用チャネル決定６４０では、チャネルサーチ部５１２は、図１４に示すように、ＡＰ個数ｎが１か否かを判定し（６４１）、ｎ＝１の場合は、周波数チャネルとしてＣＨｍａｘを選択する（６４８）。
【０１１１】
ｎ＝１でなければ、チャネルサーチ部５１２は、ＳＴＡ５０が前方ＳＴＡか後方ＳＴＡかを判定する（６４２）。ＳＴＡ５０が前方ＳＴＡ５０ａの場合、チャネルサーチ部５１２は、ＣＨｓｅｃの強度変化ΔＰ（ｉ）の値をチェックし（６４３）、ΔＰ（ｉ）がプラス値であれば、ＣＨｓｅｃを選択し（６４４）、ΔＰ（ｉ）がマイナス値であれば、ＣＨｍａｘを選択する（６４５）。これによって、前方ＳＴＡ５０ａは、図７（Ｂ）のＡ−Ｃ区間を進行中にＰＷ（ａ）に追従して、ＡＰ３０ａの周波数チャネルを選択することができる。
【０１１２】
一方、ＳＴＡ５０が後方ＳＴＡ５０ｂの場合、チャネルサーチ部５１２は、ＣＨｍａｘの強度変化ΔＰ（ｉ）の値をチェックし（６４６）、ΔＰ（ｉ）がプラス値であれば、ＣＨｓｅｃを選択し（６４７）、ΔＰ（ｉ）がマイナス値であれば、ＣＨｍａｘを選択する（６４８）。これによって、後方ＳＴＡ５０ｂは、図７（Ｂ）のＡ−Ｃ区間を進行中にＰＷ（ｂ）に追従して、ＡＰ３０ｂの周波数チャネルを選択することができる。
【０１１３】
チャネルサーチ部５１２は、上述したように、強度変化ΔＰ（ｉ）の値を利用して、ＳＴＡ５０で使用すべき周波数チャネルを決定（６４０）すると、無線部５０２の送受信周波数を上記周波数チャネルに設定し（６５０）、ＵＷ１期間２２ｄでその後に受信されたパイロット信号フレームからシーケンス番号２２６を抽出して、プロトコル処理部５１４に通知する（６５１）。
【０１１４】
上述した第１、第２の実施例では、前方ＳＴＡ５０ａが、ＡＰ３０ａとＡＰ３０ｂの境界（図６のポイントＢ）を通過する前に、接続先をＡＰ３０ｂからＡＰ３０ａに切替えている。一方、後方ＳＴＡ５０ｂは、ＡＰ３０ａとＡＰ３０ｂの境界を通過した後も、しばらくの間は、ＡＰ３０ｂとの接続を維持している。従って、本実施例によれば、各ＳＴＡが常にＣＨｍａｘを選択する周波数チャネル選択方法に比較して、前方ＳＴＡ５０ａと後方ＳＴＡ５０ｂとが異なったＡＰ経由で管理装置と通信する期間を延長できるため、受信強度が低下して妨害波の影響を受け易くなっている基地局間の境界領域において、妨害波による通信障害を回避することが可能となる。
【０１１５】
以上の実施例では、チャネルサーチ部５１２が、受信強度が固定の閾値ＴＨ１以上となるチャネル周波数の中から、ＣＨｍａｘとＣＨｓｅｃを選択したが、ＣＨｓｅｃを可変閾値ＴＨ２を適用して選択するようにしてもよい。可変閾値ＴＨ２としては、例えば、最終的にＰｍａｘとして検出された受信強度の値から固定値ΔＰを引いた値、あるいはＰｍａｘに１より小さい係数値を乗算して得られた値を採用できる。
【０１１６】
また、上述した実施例では、前方ＳＴＡと後方ＳＴＡが、互いに独立して自端末で使用すべき周波数チャネルを選択しているが、例えば、前方ＳＴＡで選択した周波数チャネルを車上回線５２を介して後方ＳＴＡに通知し、基地局間の境界領域では、後方ＳＴＡに、前方ＳＴＡとは異なった周波数チャネルを選択させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明が適用されるＣＢＴＣ無線通信システムの全体構成を示す図。
【図２】図１に示したＣＢＴＣ無線通信システムにおける通信シーケンスの１例を示す図。
【図３】図１に示したＣＢＴＣ無線通信システムの無線区間に適用されるメッセージのフレームフォーマットの１例を示す図。
【図４】無線基地局（ＡＰ）の１実施例を示すブロック構成図。
【図５】車上無線端末（ＳＴＡ）の１実施例を示すブロック構成図。
【図６】ＳＴＡから送信されるパイロット信号の強度変化を説明するための図。
【図７】列車が進行中に観測されるパイロット信号の強度と周波数チャネルの変化（図Ａ）と、基地局境界領域における周波数チャネルの変化（図Ｂ）を説明するための図。
【図８】チャネルサーチ部５１２によるチャネルサーチの第１実施例を示すフローチャート。
【図９】チャネル選択情報テーブル５１６の１実施例を示す図。
【図１０】図８に示したチャネル選択５１０の詳細フローチャート。
【図１１】図１０に示した使用チャネルの決定５３０の詳細フローチャート。
【図１２】チャネル選択情報テーブル５１６の他の実施例を示す図。
【図１３】チャネルサーチ部５１２によるチャネルサーチの第２実施例を示すフローチャート。
【図１４】図１３に示した使用チャネルの決定６３０の詳細フローチャート。
【符号の説明】
【０１１８】
１０：管理装置、１２：ＡＰマスタ、３０：無線基地局（ＡＰ）、４０：列車、
５０ａ：前方無線端末（ＳＴＡ）、５０ｂ：後方無線端末（ＳＴＡ）、５１：車上制御装置（ＡＴＰＳ）、３０１：アンテナ、３０２：無線部、３０３：ベースバンド信号処理部、３０４：制御部、３０５：回線インタフェース、３１１：データ送受信部、
３１２：プロトコル処理部、３１３：主制御部、３１４：周波数ホッピングテーブル、
３１６：状態監視タスク、３１７：アプリケーション、
５０１：アンテナ、５０２：無線部、５０３：ベースバンド信号処理部、５０４：制御部、５０５：回線インタフェース、５１１：データ送受信部、５１２：チャネルサーチ部、５１３：フレーム同期部、５１４：プロトコル処理部、５１５：主制御部、
５１６：チャネル選択情報テーブル、３１８：状態監視タスク、５１９：アプリケーション、５２０：パラメータメモリ。
【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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