JP7648424B2 - Wireless communication method and wireless communication system - Google Patents
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Description
本発明は、無線通信方法に関する。 The present invention relates to a wireless communication method.
鉄道分野において、従来の軌道回路ベースで固定閉塞を実現する信号システムから、地上と車上との間で無線で列車制御情報を双方向に伝送し、移動閉塞を実現する信号システムへのシフトが進んでいる。移動閉塞を実現する信号システムの一例として、CBTC(Communication Based Train Control)を挙げることができる。ベンダにより提供されるCBTCの方式が異なるが、無線としては無線局免許が不要な2.4GHzを使用するものが多い。 In the railway industry, there is a shift away from the conventional track circuit-based signaling system that realizes fixed blocks, to signaling systems that realize moving blocks by transmitting train control information bidirectionally between the ground and on-board via radio. One example of a signaling system that realizes moving blocks is CBTC (Communication Based Train Control). The CBTC methods provided by different vendors vary, but many of them use 2.4 GHz radio, which does not require a radio station license.
2.4GHzは無線LANやBluetooth(登録商標)など様々な無線通信規格で使用され、幅広く普及しているものもあり、CBTCシステムにとって、他の無線通信システムは干渉電波となる。干渉によってCBTCシステムの電波が妨害され、通信が困難になると列車制御の継続が困難となり、列車の非常停止を引き起こすことになるため、軌道回路ベースの信号システムと同等以上の可用性を獲得するため、干渉対策が重要である。 The 2.4 GHz frequency is used by various wireless communication standards such as wireless LAN and Bluetooth (registered trademark), some of which are widely used, and other wireless communication systems can cause interference waves for the CBTC system. If interference disrupts the CBTC system's radio waves and communication becomes difficult, it becomes difficult to continue train control, which can lead to emergency stops of trains. Therefore, in order to achieve availability equal to or greater than that of track circuit-based signaling systems, it is important to take measures against interference.
また、CBTCは線路沿いに基地局を並べて配置し、列車上の無線機は、列車の移動に伴って基地局間をハンドオーバしながら、列車制御に関わる無線通信を継続する。ハンドオーバを実現する一つの方法は、特許文献1(特開2000-229571号公報)に記載されるように、列車のリアルタイム位置に基づきハンドオーバを実施する方法である。これは、特許文献2(特開2009-78734号公報)でも指摘されるように、ハンドオーバを実施する列車位置のデータベース管理が煩雑となるため、特許文献2で示されてるように、基地局から送信される無線信号の電波強度に基づいてハンドオーバを実施する方法も提案されている。
In addition, CBTC places base stations along the tracks, and radios on trains continue wireless communication related to train control while handing over between base stations as the train moves. One method of achieving handover is to perform handover based on the real-time position of the train, as described in Patent Document 1 (JP Patent Publication No. 2000-229571). As pointed out in Patent Document 2 (JP Patent Publication No. 2009-78734), this method involves complicated database management of train positions for which handovers are performed, so a method of performing handovers based on the radio wave strength of radio signals transmitted from base stations has also been proposed, as shown in
CBTC信号に対する干渉対策は、特許文献3(特開2020-191558号公報)に開示されている。特許文献3ではチャネル同期信号であるプリアンブルと、データ部分の両方に対する干渉除去方法が開示されている。前者は、プリアンブル直前の無信号区間で観測された信号を干渉と見なし、それを抑圧するアレイ重みを生成してプリアンブルに対する干渉を除去するもの、後者はデータ部分においてMMSE(Minimum Mean Square Error)の原理に基づき干渉を除去する技術である。
Countermeasures against interference with CBTC signals are disclosed in Patent Document 3 (JP Patent Publication No. 2020-191558).
基地局からの電波受信電力に基づくハンドオーバを実現する列車制御無線システムを、基地局間非同期で実現する場合、無線フレームの同期を確保するための同期信号、すなわち特許文献2が示す認識信号に対する干渉対策が課題である。また、特許文献3が示すアプローチで無線フレーム同期用の同期信号の干渉を除去する場合、同期信号直前の無信号区間の時間位置を正しく受信側で知ることが前提となるが、基地局間非同期では無線フレーム間隔が不定となるため、そのアプローチが困難である。
When implementing a train control radio system that realizes handover based on the radio wave reception power from base stations with asynchronous base stations, the issue is how to deal with interference with the synchronization signal for ensuring synchronization of radio frames, i.e., the recognition signal shown in
以上より、基地局間非同期を前提としたときに、無線フレーム同期用信号に対する干渉対策を実現することが課題である。 Given the above, the challenge is to implement measures to prevent interference with radio frame synchronization signals when base stations are assumed to be asynchronous.
本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、複数の周波数チャネルによって構成される無線通信システムにおける無線通信方法であって、周波数ホッピングを適用しながら1又は複数の端末と前記基地局との間で双方向に情報を伝送する情報伝送スロットと、前記情報伝送スロットの前に基地局と端末との間で同期するための同期チャネルを前記基地局が送信する同期スロットとが設けられており、前記同期スロットは、周波数チャネルの数と同数又は多数の同期チャネルで構成されており、前記同期チャネルの各々は、同期スロット内の異なる時間又は異なる周波数に配置され、前記情報伝送スロットの先頭時間を推定可能な先頭時刻推定情報と、前記情報伝送スロットに使用される周波数を示す周波数チャネル情報を含むことを特徴とする。 A representative example of the invention disclosed in the present application is as follows. That is, a wireless communication method in a wireless communication system configured with multiple frequency channels is provided, which includes an information transmission slot for transmitting information bidirectionally between one or multiple terminals and the base station while applying frequency hopping, and a synchronization slot in which the base station transmits a synchronization channel for synchronizing between the base station and the terminal before the information transmission slot, the synchronization slot is configured with the same number of synchronization channels as the number of frequency channels or a large number of synchronization channels, each of the synchronization channels is arranged at a different time or at a different frequency within the synchronization slot, and includes leading time estimation information that allows estimating the leading time of the information transmission slot, and frequency channel information that indicates the frequency used for the information transmission slot.
本発明の一態様によれば、移動端末が様々な基地局の同期チャネルの電力を観測でき、無線フレーム毎に電波受信電力ベースのハンドオーバを実現できる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明によって明らかにされる。 According to one aspect of the present invention, a mobile terminal can observe the power of the synchronization channels of various base stations, and can realize handover based on radio reception power for each radio frame. Problems, configurations, and effects other than those described above will be made clear by the description of the following embodiment.
図1は、本発明の実施例の無線通信システムを示す図である。 Figure 1 shows a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
本実施例の無線通信システムは、列車と地上との間に、列車14を制御するための高信頼な無線通信路を提供する。本実施例の無線通信システムでは、列車14を制御するための制御情報を地上側列車制御装置12と車上側列車制御装置16との間で交換する。すなわち、制御情報は、基地局13と移動端末15を介した無線通信によって交換される。各列車14は、通信路冗長化のため複数(例えば二つ)の移動端末15を搭載する。また、後述するように基地局13はグループ化されており、グループ内の全ての基地局13は同じ情報を同じタイムスロットで送信する。
The wireless communication system of this embodiment provides a highly reliable wireless communication path between the train and the ground for controlling the
このように、無線伝送路の冗長化によって受信側にて同一内容の情報を受信する場合は、送信時にシーケンス番号を情報に付与し、受信側にて同一シーケンス番号の情報を複数確認した場合に、重複を排除する。 In this way, when identical information is received at the receiving end due to the redundancy of the wireless transmission path, a sequence number is assigned to the information when it is sent, and if the receiving end confirms multiple pieces of information with the same sequence number, duplications are eliminated.
各移動端末15は、独立に基地局13を介して無線制御装置11に対する接続を確立する。無線制御装置11は、移動端末15毎に使用する無線リソースを割り当てる。一方、二つの移動端末15に同じ列車制御情報を伝送するため、無線制御装置11は地上側列車制御装置12に対し、1列車に列車制御情報を伝送するための無線リソースを、列車に搭載された移動端末15の数分だけ指示する。
Each
地上側列車制御装置12は、無線制御装置11から指示された無線リソース情報を、列車制御情報及び重複排除のためのシーケンス番号と共に全基地局13へ伝送する。各基地局13は、各列車14に対する列車制御情報及びシーケンス番号を、地上側列車制御装置12から指示された無線リソースを使用して無線伝送する。
The ground-side
図2は、本実施例の無線フレームの構成例を示す図である。 Figure 2 shows an example of the wireless frame configuration in this embodiment.
無線フレーム(Radio Frame)は、同期スロット101と、1又は複数の情報伝送スロット102で構成され、以後、同じ構成の無線フレームが続いて伝送される。本実施例では、情報伝送スロット102を無線フレーム当たり三つとしている。同期スロット101と情報伝送スロット102は、それぞれ、複数の同期チャネルと時分割情報伝送チャネルを有する。詳細は後述する。 A radio frame is composed of a synchronization slot 101 and one or more information transmission slots 102, and radio frames of the same composition are transmitted successively thereafter. In this embodiment, there are three information transmission slots 102 per radio frame. The synchronization slot 101 and the information transmission slot 102 each have multiple synchronization channels and time-division information transmission channels. Details will be described later.
全ての基地局13が、基地局13から移動端末15の方向の下り伝送、具体的には同期スロット101と情報伝送スロット102のうち、下り方向の情報伝送チャネルを送信する。但し、無線制御装置11がどの移動端末15にも割り当てていない情報伝送チャネルでは、基地局13は何も出力しない。
All base stations 13 transmit downstream transmissions from the base station 13 to the
移動端末15は、ある情報伝送チャネルで基地局13から自身宛の列車制御情報を受信した場合、当該情報伝送チャネルと対になる上り(移動端末15から基地局13の方向)の情報伝送チャネルを使用して、列車制御情報を当該基地局13に送信する。移動端末15が受信した列車制御情報が自宛かを判定するため、基地局13にて、ヘッダ情報として、当該列車制御情報の宛先の移動端末15を示す情報を列車制御情報に付与する。移動端末15は、この情報の確認によって、自宛の列車制御情報のみを取得し、他の列車制御情報を破棄する。
When a
無線制御装置11に接続を要求しておらず、地上側から認識されていない移動端末15は、基地局13が下り伝送に使用する情報伝送チャネル毎の受信電力を観測して、未使用と判定できる下り情報伝送チャネルを特定し、特定された情報伝送チャネルと対になる上り情報伝送チャネルを用いて接続要求を送信する。
A
図3は、本実施例の同期スロットの構成例を示す図である。 Figure 3 shows an example of the configuration of a synchronous slot in this embodiment.
図3にグリッドを示しており、縦方向が周波数チャネル、横方向が同期チャネルの時分割単位である。本実施例では周波数チャネルが8、時分割単位が16としている。 Figure 3 shows a grid, with the vertical direction being the frequency channel and the horizontal direction being the time division unit of the synchronization channel. In this embodiment, there are 8 frequency channels and 16 time division units.
図3において、着色されているグリッドが同期チャネル201である。同期チャネル201は、同期スロット101内に周波数ホッピングのようにまばらに配置される。同期チャネル201は、一つの周波数チャネル内に一つ又は複数配置される。各同期チャネル201が保持する無線制御情報は、当該同期チャネル201から当該無線フレーム内の第一の情報伝送スロット(図2の102-1)の先頭までの時間ギャップを推定可能な情報、及び同期チャネル201で通知すべきデータ(例えば、当該無線フレーム内の各情報伝送スロット102が使用する周波数チャネルの番号)を含む。
In FIG. 3, the colored grids are the
時間ギャップを推定可能な情報は、例えば、時間ギャップを時間(例えばミリ秒)で指定するものや、当該同期チャネルが同期スロット内の時間軸上で何番目の時分割単位に位置するかを示すものがある。後者の場合、当該時分割単位から情報伝送スロット102までの時間ギャップは、時分割単位の時間的長さ(Tsch)を用いて計算可能である。 The information that allows the time gap to be estimated may, for example, specify the time gap in terms of time (e.g., milliseconds) or indicate the time division unit in which the synchronization channel is located on the time axis within the synchronization slot. In the latter case, the time gap from the time division unit to the information transmission slot 102 can be calculated using the time length (Tsch) of the time division unit.
各同期チャネル201は、同期チャネル201の先頭時間を移動端末15側で検出するためのプリアンブル202と、前述した無線制御情報を含む変調信号203と、次の同期チャネル201又は情報伝送スロット102の先頭までの時間ギャップで無信号区間となるガード区間204とを含む。プリアンブル202は、変調信号203の先頭時間を特定できればよいため、例えば無線LANで使用されるものと同じ方式を採用してもよい。
Each
変調信号203の生成方法も様々な方法があるが、一例を示すと、誤り検出のCRC符号の付加、誤り訂正の畳込み符号化、レートマッチング、リピティション、インターリーブ、スクランブルなどの前処理を情報ビット系列に適用し、このビット系列をOFDM-QPSK(Orthogonal Frequency Domain Multiplexing - Quadrature Phase Shift Keying)変調する方法がある。
There are various methods for generating the modulated
同期チャネル201の周波数軸上、及び時間軸上の配置はランダム化されており、近傍の基地局13の間で極力同一周波数チャネルを使用する時分割単位を減らし、かつ同期スロット101内で全ての周波数チャネルに同数の同期チャネル201を配置することが望ましい。図3に示す例では各周波数チャネルに2個の同期チャネル201を配置している。
The placement of the
最もシンプルな実装は、基地局のメモリに同期チャネル配置パタンを記憶して、事前に同期チャネル配置パタンをメモリに書き込んで、基地局13が同期スロットを出力するたびに該メモリに書き込まれた同期チャネル配置パタンを参照する方法である。 The simplest implementation is to store the synchronization channel allocation pattern in the memory of the base station, write the synchronization channel allocation pattern to the memory in advance, and refer to the synchronization channel allocation pattern written in the memory every time the base station 13 outputs a synchronization slot.
なお、ここで、同期スロット101内で全ての周波数チャネルに同数の同期チャネル201を配置する制約を設けることによって、移動端末15側にて基地局13が持つ同期チャネル配置パタンを認識する必要がなくなる。移動端末15では、ある一つの周波数チャネルを同期スロット内で連続観測すれば、図3に示す例では同期スロット内で2回の同期チャネル捕捉機会が得られる。いずれか一方の同期チャネル201が他基地局又は外部からの干渉を受けても、他方の同期チャネル201を捕捉できる。
Here, by imposing a constraint that the same number of
全ての同期チャネル201は、同じ情報、すなわち情報伝送スロット102の先頭位置と各情報伝送スロット102の周波数チャネルを示す情報を有しているため、多数の同期チャネル201の1個を捕捉できれば、以降の情報伝送スロット102を活用して列車制御情報を双方向に伝送できる。
Since all
図4は、本実施例の情報伝送スロット102の構成例を示す図であり、周波数チャネルと時分割情報伝送チャネルのグリッドを示す。 Figure 4 shows an example of the configuration of the information transmission slot 102 in this embodiment, and shows a grid of frequency channels and time-division information transmission channels.
各情報伝送スロット102は、周波数ホッピングにより異なる周波数チャネルに配置される。無線フレーム内の情報伝送スロット102が使用する周波数チャネルは、図3で述べた同期チャネル201を参照して特定される。
Each information transmission slot 102 is placed on a different frequency channel by frequency hopping. The frequency channel used by the information transmission slot 102 in the radio frame is identified by referring to the
各情報伝送スロット102は、複数(例えば10個)の情報伝送チャネル301で構成される。情報伝送チャネルは、下り通信と上り通信を一対として、無線制御装置11によって各移動端末15に割り当てられる。
Each information transmission slot 102 is composed of multiple (e.g., 10) information transmission channels 301. The information transmission channels are assigned to each
本実施例では、下り情報伝送チャネル301-1から301-5、上り情報伝送チャネル301-6から301-10がある。これらを各移動端末15に一対で割り当てるため、例えば、下り情報伝送チャネル301-1と上り情報伝送チャネル301-6とが同一の移動端末15に割り当てられる。
In this embodiment, there are downstream information transmission channels 301-1 to 301-5 and upstream information transmission channels 301-6 to 301-10. These are assigned to each
各同期チャネル201の構成は、上りと下りとで共通であり、無線信号の受信側となる移動端末15又は基地局13が変調信号303の先頭時刻を特定するためのプリアンブル302、列車制御情報及び付随するシーケンス番号等を伝送する変調信号303、次の情報伝送チャネルまでの時間ギャップで無信号区間であるガード区間304を含む。
The configuration of each
プリアンブル302と変調信号303については、図3において前述した方法が実施可能である。
For the
図5は、本実施例の情報伝送チャネルの割り当ての例を示す図である。 Figure 5 shows an example of the allocation of information transmission channels in this embodiment.
三つの情報伝送スロット102が、周波数チャネルと情報伝送チャネルのグリッド上に配置される。各情報伝送スロット102は、10個の情報伝送チャネルを有する。10個情報伝送チャネルのうち、前半5個が下り情報伝送チャネルであり、後半5個が上り情報伝送チャネルである。 Three information transmission slots 102 are arranged on a grid of frequency channels and information transmission channels. Each information transmission slot 102 has 10 information transmission channels. Of the 10 information transmission channels, the first five are downstream information transmission channels and the last five are upstream information transmission channels.
ある移動端末15に対して、情報伝送スロット102内の2番目の情報伝送チャネルと7番目の情報伝送チャネルが、それぞれ下りと上りに割り当てられる。その他の情報伝送チャネルは、いずれの移動端末15にも割り当てられていない空きチャネルである。
For a given
基地局13から当該移動端末15には、三つの情報伝送スロット102を用いて3回情報伝送チャネルを送信する機会があるが、これら全ての送信機会で同一の列車制御情報を伝送する。受信側である移動端末15は、これら三つの同一情報を有する無線信号の個別復号、又は受信順に逐次合成した復号によって列車制御情報を抽出する。同様に、移動端末15から基地局13へも、同一の列車制御情報を3回送信し、受信側の基地局13において個別復号、又は逐次合成した復号によって列車制御情報を抽出する。
The base station 13 has three opportunities to transmit information transmission channels to the
図6は、本実施例のランダムアクセス方法の例を示す図である。図6は、図5と同様に周波数チャネルと情報伝送チャネルのグリッドを示し、三つの移動端末15に対してそれぞれ一対の情報伝送チャネル、合計三対の情報伝送チャネルに無線リソースが割り当てられている状況を示す。
Figure 6 is a diagram showing an example of the random access method of this embodiment. Like Figure 5, Figure 6 shows a grid of frequency channels and information transmission channels, and shows a situation in which radio resources are assigned to three pairs of information transmission channels, a pair of information transmission channels for each of three
地上側から未認識の移動端末15に無線通信リソースが割り当てられていないため、まず、地上側に移動端末15を認識させるための接続要求を送信する必要がある。移動端末15は、下り用の情報伝送チャネルの電力を観測し、観測される電力が低く(例えば閾値判定)、移動端末15に割り当てられていないと判定される下り情報伝送チャネルを記憶しておき、未割当の下り情報伝送チャネルの対となる上り情報伝送チャネルを接続要求用の無線リソースとする。複数の上り情報伝送チャネルが候補となる場合は、例えば一様ランダムによる選択や、下り情報伝送チャネルの受信電力を比較して選択するとよい。
Since no wireless communication resources are allocated to a
ここで選択された上り情報伝送チャネルを使用して、当該移動端末15から基地局13に向けて接続要求を伝送する。仮に、無線フレーム内の第一情報伝送スロット内の下り情報伝送チャネルによって接続要求を伝送する上り情報伝送チャネルを決定した場合、第一情報伝送スロット102から三つの情報伝送スロット102に跨って、複数回同一の内容の接続要求313を送信してもよい。接続要求用の上り情報伝送チャネルの決定に時間を要する場合、第二情報伝送スロット102又は第三情報伝送スロット102から接続要求を送信してもよい。
The
図7は、本実施例の地上側装置群の構成例を示す図である。 Figure 7 shows an example of the configuration of the ground side device group in this embodiment.
地上装置群は、無線制御装置11と、地上側列車制御装置12と、基地局13とを有する。
The ground equipment group includes a
無線制御装置11は、地上側列車制御装置12及び基地局13とのメッセージの伝送、生成及び解析を行うメッセージ処理部403と、メッセージ処理部403が接続要求を認識した移動端末15を認証する認証部401と、移動端末15に割り当てるリソースの追加及び削除を行うリソース管理部402とを有する。無線制御装置11は、無線リソース管理テーブル1000(図9参照)及び基地局グループ管理テーブル1010(図10参照)を管理する。無線制御装置11は、CPUやストレージが搭載された計算機で構成される。
The
リソース管理部402は、移動端末15への無線リソースの割り当て、及び削除を行う。詳細は後述するが、ある程度まとまった数(例えば10)の基地局をグループ化して、リソースを管理する。例えば、鉄道路線の始点側を基地局グループ0、上り線の列車が進行する方向に順次グループ1、グループ2のように定義するとよい。この場合、下り線の列車に関しては基地局グループ番号が大きい区間から小さい区間に移動する。
The
リソース割り当ての基本的な考え方は、列車の現在地をカバーする基地局グループと、列車の進行方向側をカバーする隣接基地局グループを移動端末15に割り当てる。現エリアの基地局グループに対して通常は線路の二つの延伸方向の隣接基地局グループの候補があり、これは列車制御側で管理している当該列車が上りか下りかの属性情報を参照することで、いずれの隣接基地局グループを移動端末15に割り当てるかを決定できる。
The basic idea behind resource allocation is to assign to the
この考え方に基づくと、既に列車が通り過ぎた区間をカバーする基地局グループの無線リソースの開放が必要となる。どのタイミングで無線リソースを開放するかの実現方法はいくつかあるが、一つの方法としては地上側列車制御装置12にて、通過済み区間の基地局グループの上り情報伝送チャネルが一定時間(例えば5秒間)全く受信に成功しなくなった場合、当該区間を列車が通過済みと判定して無線リソースを開放するとよい。そして、この開放をトリガに、次の区間をカバーする無線リソースを確保するとよい。
Based on this concept, it is necessary to release the radio resources of the base station group that covers the section that the train has already passed. There are several ways to determine when to release the radio resources, but one method is for the ground-side
また、移動端末15からの接続要求も無線リソース確保のトリガとなる。接続要求はいずれかの基地局グループの空き無線リソースを使用して上り伝送されるため、当該基地局グループの無線リソースと、当該移動端末を有する列車の進行方向に応じて隣接の基地局グループの無線リソースを確保する。
A connection request from a
以上のように無線リソースの割り当てを追加又は削除した場合、その最新状態を地上側列車制御装置12に通知する。これは、地上側列車制御装置12が下り列車制御情報をどの無線リソースで送信するかの付加情報を生成し、前述した無線リソース開放に向けて本来どの基地局グループから上り列車制御情報が到来すべきかの情報を認識させるためである。
When radio resource allocation is added or deleted as described above, the latest status is notified to the ground-side
認証部401による認証は様々な方法が考えられるが、列車制御に関わる認証のため人身物損事故を回避する観点で、部外者によるなりすましは避ける必要がある。部外者による持ち出しが困難な列車搭載の移動端末15のデバイス認証と、デバイス認証結果を列車運行計画と照合して、妥当性を評価可能な列車運行管理者による二段階認証、又はそれ以上多数の認証要素を利用するとよい。
There are various possible methods for authentication by the
地上側列車制御装置12は、無線制御装置11が無線リソースを確保した各列車との間で、列車制御情報を双方向で伝送する。また、地上側列車制御装置12は、無線制御装置11との連携によって、下り列車制御情報をどの無線リソースで伝送するかの付加情報を生成し、基地局が同情報に基づいて無線信号を送信できるようにして、及び基地局13を介して受信される上り列車制御情報が継続して割り当て済みリソースで受信できているか否かを監視し、一定時間以上の受信失敗が連続した場合に無線リソースを開放する。
The ground-side
基地局13は、無線制御装置11及び地上側列車制御装置12との間でメッセージをやり取りするメッセージ処理部501と、同期スロット内の同期チャネル配置、及び各列車に対する下り列車制御情報をどの無線リソースで伝送するかを無線信号処理部503に指示する、及び無線信号処理部503にて受信した上り列車制御情報がどの列車のものかをメッセージ処理部501に通知するチャネル配置部502と、同期スロット及び情報伝送スロットの各チャネルの無線信号を送受信する無線信号処理部503で構成される。
The base station 13 is composed of a
メッセージ処理部501は、無線制御装置11及び地上側列車制御装置12から入力された情報に基づいて、当該基地局13で送信すべき情報を抽出し、無線の各情報伝送チャネルで伝送可能な単位で情報を分割し、無線信号処理部503にセットする。また、メッセージ処理部501は、無線信号処理部503にて受信に成功した情報伝送チャネルの情報を送信先、すなわち無線制御装置11又は地上側列車制御装置12の送信先ごとに情報を結合し、それぞれの宛先に送信元基地局13の識別子と、各情報に送信元の移動端末15の識別子とをヘッダとした情報を付加して伝送する。
The
当該基地局で送信すべき下りの情報を抽出する方法は、受信情報の付加情報(例えば、ヘッダに含まれる情報)である使用する無線リソースが当該基地局のものか否か、より具体的にはどの基地局グループで伝送するかという情報を参照し、基地局13自身が所属している基地局グループの情報を基地局13に予め記録した上で、基地局グループが一致した情報のみを抽出するとよい。このために、無線制御装置11及び地上側列車制御装置12から伝送される情報のヘッダに、各情報の伝送に使用される基地局グループ及び情報伝送チャネルの情報を含める必要がある。これらの情報は前述した通り、無線制御装置11及び地上側列車制御装置12の間で共有されている。
The method for extracting downstream information to be transmitted by the base station in question is to refer to additional information (e.g., information included in the header) of the received information, which indicates whether the radio resources to be used belong to the base station in question, or more specifically, which base station group the information will be transmitted from, and to record in advance in the base station 13 the information of the base station group to which the base station 13 itself belongs, and then extract only information for which the base station group matches. For this reason, the header of the information transmitted from the
上りの情報の宛先を無線制御装置11とするか地上側列車制御装置12とするかは、移動端末15からの情報が接続要求か上り列車制御情報かの判定に基づく。これは、無線レイヤにおいて情報伝送チャネルで伝送される情報のヘッダに、接続要求か列車制御情報かを区別可能なフィールドを設け、移動端末15が当該情報を付与することによって基地局13において区別が可能となる。また、同ヘッダには列車の識別子を含む移動端末15の識別子も付与するとよい。
Whether the destination of the upstream information is the
チャネル配置部502は、同期チャネル201をメモリに予め書き込んだ値に基づいて無線信号処理部503に指示する。また、チャネル配置部502は、メッセージ処理部501が解析した情報に基づいて、下り無線のどの無線リソースで情報を伝送するかを無線信号処理部503に指示する。また、チャネル配置部502は、無線信号処理部503が上り無線伝送で受信した情報を送信した移動端末15を示す情報をメッセージ処理部501に通知する。
The
チャネル配置部502は、同期チャネル201の配置方法に関する情報と、地上側列車制御装置12によって指示され、移動端末15毎が使用する無線伝送チャネルの番号を管理しているため、それらの情報に基づいて前述した機能を実現できる。
The
無線信号処理部503は、情報ビット系列への誤り検出符号付与、誤り訂正符号付与、レートマッチング、リピティション、インターリーブ、スクランブル、変調、時間周波数チャネル配置を行う送信機として機能する。また、無線信号処理部503は、受信した無線信号に含まれるプリアンブル202によって、各情報伝送チャネルのタイミングを同期し、特許文献3で開示されるようなデータ信号部分に対する干渉除去処理、復調、デスクランブル、デインターリーブ、リピティション合成、誤り訂正、誤り検出などの処理を行い、抽出したビット系列と誤り検出結果(OK又はNG)をメッセージ処理部501から参照可能とする受信機として機能する。
The wireless
図8は、本実施例の車上側装置群の構成例を示す図である。 Figure 8 shows an example of the configuration of the on-board device group in this embodiment.
車上側装置群は、移動端末15と、車上側列車制御装置16とを有する。本実施例では2台の移動端末15を1列車に搭載し、列車制御情報伝送の冗長度を確保している。
The onboard equipment group includes a
移動端末15は、基地局13の無線信号処理部503と同様に動作する無線信号処理部601と、干渉が少ない周波数チャネルの監視及び初期接続時に空き情報伝送チャネルを探索するためのチャネル監視部603と、チャネル監視部603の監視結果に基づいて、同期チャネル201を連続的に観測する周波数チャネルを選択し、初期接続送信時の情報伝送チャネルを選択し、下り列車制御情報を受信した下り情報伝送チャネルと対になる上り伝送チャネルを特定して無線信号処理部601に通知するチャネル選択部602と、車上側列車制御装置16との間でメッセージをやり取りするメッセージ処理部604とを有する。
The
無線信号処理部601は、基地局側の無線信号処理部503と同様であるが、チャネルの受信電力レベルを観測する機能が追加される。チャネル受信電力監視機能は、下り情報伝送チャネル毎の受信電力と、無線フレーム間の無信号区間を活用した各周波数チャネルの受信電力と、同期チャネル201毎の受信タイミング及び受信電力を観測する。
The radio
受信電力レベルの観測は、一つ目は接続要求を伝送する上り情報伝送チャネルを選択する目的、二つ目は無線フレーム毎に観測する周波数チャネルを選択する目的、三つめは最も強く受信できる同期チャネル201を選択する目的である。無線信号処理部601は、測定結果のみをチャネル監視部603に報告する。チャネル監視部603は、以上の測定結果を管理する記憶領域である。
The purpose of observing the received power level is, first, to select an uplink information transmission channel for transmitting a connection request, second, to select a frequency channel to observe for each radio frame, and third, to select the
チャネル選択部602は、チャネル監視部603の記録に基づいて、初期接続を送信する周波数チャネルと情報伝送チャネルを選択し、無線フレーム毎に同期チャネル201を連続観測する周波数チャネルを選択し、列車制御情報に関する下り情報伝送チャネルと対になる上り情報伝送チャネルを選択し、選択結果を無線信号処理部601に通知する。
The
一つ目の上り情報チャネルの選択は、同期チャネル201を捕捉済みで後続の情報伝送スロット102が伝送される周波数を把握し、下り情報伝送チャネルのうち受信電力が低いものを閾値と比較して判定する。受信電力が閾値より小さい下り情報伝送チャネルは空いており、対となる上り情報伝送チャネルも空いている判定して、当該上り情報伝送チャネルを初期接続伝送用のチャネルとして選択する。
The first uplink information channel is selected by capturing the
二つ目の観測する無線チャネルの選択は、無線フレーム間の無信号区間において全周波数チャネルの受信電力を測定し、受信電力が低い周波数チャネルが干渉が少なく、同期チャネル201の捕捉確率が高いと推定し、同期チャネル201を検出するために観測する周波数チャネルとして選択する。
The second selection of the wireless channel to be observed is performed by measuring the received power of all frequency channels during the signal-free intervals between wireless frames, estimating that frequency channels with low received power have less interference and a higher probability of capturing the
三つ目の同期チャネル201の選択は、定常の列車制御情報の双方向伝送に関して、暗黙的に無線フレーム毎の基地局13の選択を含んでいる。移動端末15は、同期スロットの期間は周波数チャネルを固定して継続的に同期チャネル201を探索するが、この測定方法では複数の同期チャネル201の捕捉が可能であり、かつ、捕捉された複数の同期チャネル201のそれぞれが異なる基地局13から送信された可能性がある。チャネル選択部602が、受信電力が最も大きい同期チャネル201を基準として、一つの同期チャネル201を選択するが、その選択によって上り情報伝送チャネルの送信先の基地局が変わる場合がある。なお、選択した基地局によって上り列車制御情報を伝送する周波数チャネルが異なるが、時間方向の上り情報伝送チャネルは、下り情報伝送チャネルの位置に基づいて決定する。下り情報伝送チャネルの位置も基地局によって異なる可能性があるが、下り情報チャネルの位置を観測してから上り情報伝送チャネルの位置を決定するため、無線フレーム毎に基地局13が変わっても継続して列車制御情報の双方向伝送が可能である。
The third selection of the
ここで、下り列車制御情報が自身宛ててあるかどうかを判定するため、基地局13にて当該情報を伝送する際、ヘッダ情報として宛先の移動端末15を示す識別子を付与する。
To determine whether the downlink train control information is addressed to the base station 13, the base station 13 assigns an identifier indicating the destination
メッセージ処理部604は、下りで受信した列車制御情報を車上側列車制御装置16に伝送する。また、メッセージ処理部604は、車上側列車制御装置16が生成した列車制御情報を受信して、無線信号処理部601に設定する。また、メッセージ処理部604は、地上側との接続が確立されているかを管理し、確立されていない場合は初期接続メッセージを無線信号処理部601に設定する。
The
このため、無線信号で伝送する情報が列車制御情報か初期接続かを区別するヘッダ情報が付与される。このことは図7の説明で述べたとおりである。 For this reason, header information is added to distinguish whether the information transmitted by the radio signal is train control information or initial connection information. This is as explained in the explanation of Figure 7.
車上側列車制御装置16は、メッセージ処理部701と列車制御部702を有する。列車制御部702は、地上側列車制御装置12との間で列車制御情報を双方向に伝送し、地上側からの列車制御情報に基づいて、実際に列車を制御する。
The onboard
メッセージ処理部701は、移動端末15が受信した下りの列車制御情報を受信して、列車制御部702に転送し、列車制御部702が生成した上りの列車制御情報を全ての移動端末15に転送する。
The
下り無線信号について、列車制御情報が複数の移動端末15を経由して受信されるため、同一の情報についてはシーケンス番号に基づいて重複排除を行う。このため、地上側列車制御装置12は、列車制御情報にシーケンス番号を付与する。
For downstream radio signals, train control information is received via multiple
上り無線送信について、列車制御情報が複数の移動端末15を経由して伝送されるため、地上側列車制御装置12が重複排除を行うためシーケンス番号を各列車制御情報にヘッダ情報として付与する。
For upstream radio transmissions, since train control information is transmitted via multiple
図9は、本実施例の無線リソース管理テーブル1000の構成例を示す図である。 Figure 9 shows an example of the configuration of the radio resource management table 1000 in this embodiment.
無線リソース管理テーブル1000は、無線制御装置11によって管理され、基地局グループ1001、情報伝送チャネル1002及び移動端末識別子1003を含み、各基地局グループ1001の何番目の情報伝送チャネル1002が、どの列車の移動端末15に割り当てられているかを示す。Vacantは移動端末15が割り当てられていない無線リソースであることを示す。
The radio resource management table 1000 is managed by the
移動端末15への無線リソース割り当ての追加及び削除は、図7で詳細を説明しているので、ここでは省略する。
The addition and deletion of radio resource allocations to
図10は、本実施例の基地局グループ管理テーブル1010構成例を示す図である。 Figure 10 shows an example of the configuration of the base station group management table 1010 in this embodiment.
基地局グループ管理テーブル1010は、列車の運行管理者によって手動で設定され、無線制御装置11によって管理される情報で、各基地局が所属している基地局グループを示す。基地局13自身が、属している基地局グループを知る必要があることは、図7の説明で既述した通りである。具体的には、基地局グループ管理テーブル1000と整合するように基地局の識別子と基地局グループの識別子1004を静的に各基地局13に割り当てる。また、基地局13が起動して、無線制御装置11と接続を確立する際に、基地局識別子及び基地局グループ識別子を問い合わせるメッセージシーケンスを定義し、この問い合わせに応じて移動端末15の基地局グループを各基地局13に認識させる動的な割り当て方法を採用してもよい。
The base station group management table 1010 is information manually set by the train operation manager and managed by the
図11は、本実施例の移動端末15の初期接続シーケンスの例を示す図である。図11には、基地局13として、接続要求の送信先となるターゲットの基地局13-1と、その近傍の基地局13-2を示す。
Figure 11 is a diagram showing an example of an initial connection sequence for a
まず、両方の基地局13-1、13-2から同期スロットを送信する(S2001)。移動端末15は、図8で既述したように周波数チャネルを選択し、同期チャネル201をサーチする(S2002)。その結果、ターゲット基地局13-1の情報伝送スロット102の周波数が判明する。
First, both base stations 13-1 and 13-2 transmit synchronization slots (S2001). The
両方の基地局13-1、13-2は、その後、各基地局の周波数ホッピングパタンに従って、異なる三つの周波数で情報伝送スロット102を3回送信する(S2003-1~S2003-3)。移動端末15は同期チャネル201で特定したターゲット基地局13-1の情報伝送スロット102の周波数チャネルを切り替えながら、1回目の情報伝送スロット内の下り情報伝送チャネルのうち、図8の説明で述べた方法で、空きチャネルを特定する(S2004)。
Both base stations 13-1 and 13-2 then transmit the information transmission slot 102 three times at three different frequencies according to the frequency hopping pattern of each base station (S2003-1 to S2003-3). The
下り情報伝送チャネルの空きチャネルが見つかった場合、見つかった空きチャネルと対になる上り情報伝送チャネルで接続要求を送信する。なお、周波数を切り替えながら三つの情報伝送スロットで接続要求を3回送信するとよい(S2005)。 If an available downstream information transmission channel is found, a connection request is sent on the upstream information transmission channel that is paired with the found available channel. It is advisable to send the connection request three times in three information transmission slots while switching the frequency (S2005).
基地局13は、常時全ての上り情報伝送チャネルの復号を試みており、移動端末15に割り当てられていない上り情報伝送チャネルで復号に成功した情報のヘッダを観測し、観測されたヘッダが接続要求であれば無線制御装置11に接続要求を転送する(S2006)。
The base station 13 always attempts to decode all uplink information transmission channels, observes the headers of information that has been successfully decoded on uplink information transmission channels that are not assigned to the
無線制御装置11は、移動端末15の認証に成功した場合、当該移動端末15に無線通信リソースを割り当てる。すなわち、無線リソース管理テーブル1000(図9)を更新する。無線リソース管理テーブル1000を更新した後、無線リソース割り当て状況を地上側列車制御装置12との間で共有する(S2007)。
If the authentication of the
その後、無線制御装置11は、接続要求に対する応答を、当該移動端末15に割り当てた基地局グループ全体に伝送し(S2008)、新たに割り当てられた下り情報伝送チャネルで各基地局13から当該移動端末15に接続要求の応答を返送する(S2003-4)。
Then, the
移動端末15は、接続要求応答を受信すると、未接続から地上側との接続確立済に接続管理状態を変更し(S2009)、以降は列車制御情報を双方向に伝送する。
When the
図12は、本実施例の列車制御情報の双方向伝送のシーケンスの例を示す図である。このシーケンスは、無線フレームの長さと同じ周期で動作する。 Figure 12 shows an example of a sequence for bidirectional transmission of train control information in this embodiment. This sequence operates with a period equal to the length of the radio frame.
地上側列車制御装置12は、下り列車制御情報を、宛先移動端末に割り当てられた無線リソースに示される基地局グループ全体に送信する(S3001)。車上側列車制御装置16は、上り列車制御情報を移動端末15に送信する(S3003)。
The ground-side
各基地局13は、同期スロットを移動端末15に送信する(S3002)。移動端末15は、無線フレーム毎に同期チャネル201をサーチし、いずれか一つの同期チャネル201に基づいて基地局13及び情報伝送スロット102の周波数を選択する(S3004)。
Each base station 13 transmits a synchronization slot to the mobile terminal 15 (S3002). The mobile terminal 15 searches for
この動作は無線フレーム毎に実施され、観測された同期チャネル201によって移動端末15が当該無線フレーム内で双方向に通信する基地局13は変化し得る。一方、下りの列車制御情報は、複数の基地局13から伝送されているため、移動端末15は無線フレーム毎に基地局を切り替えるハンドオーバを実施しても、列車制御情報の双方向伝送を維持できる。
This operation is performed for each radio frame, and the base station 13 with which the
その後、三つの異なる周波数で情報伝送スロットが3回双方向伝送される(S3005、S3006)。 Then, the information transmission slot is transmitted bidirectionally three times at three different frequencies (S3005, S3006).
移動端末15は、下り情報伝送チャネルを受信及び復号し(S3007)、受信した列車制御情報を車上側列車制御装置16に転送する(S3009)。基地局13-1は、上り情報伝送チャネルを受信及び復号し(S3008)、受信した列車制御情報を地上側列車制御情報に転送する(S3010)。
The
移動端末15及び基地局13は、以上のシーケンスを無線フレーム毎に繰り返す。なお、基地局13は、S3001の地上側列車制御装置12から列車制御情報の到着をトリガとして無線信号を生成する。移動端末15は、基地局13の無線信号タイミングに同期して上り無線信号を送信する。このため、無線フレーム間隔は必ずしも一定とならないが、無線フレーム内の各チャネルの間隔は一定であることが保証される。
The
以上に説明したように、本発明の実施例の無線通信方法では、周波数ホッピングを適用しながら1又は複数の端末と前記基地局との間で双方向に情報を伝送する情報伝送スロット102と、情報伝送スロット102の前に基地局13と移動端末15との間で同期するための同期チャネル201を基地局13が送信する同期スロット101とが設けられており、同期スロット101は、周波数チャネルの数と同数又は多数の同期チャネル201で構成されており、同期チャネル201の各々は、同期スロット101内の異なる時間又は異なる周波数に配置され、情報伝送スロット102の先頭時間を推定可能な先頭時刻推定情報と、情報伝送スロット102に使用される周波数を示す周波数チャネル情報を含むので、無線フレーム同期用の同期チャネル201が時間及び周波数のダイバーシチにより干渉が大きい同期チャネルと小さい同期チャネルを得ることが可能となり、移動端末15が干渉の小さい無線フレーム同期用の同期チャネルを捕捉できる。また、基地局13間で同期チャネル201の時間・周波数配置を変えて伝送するので、移動端末15が様々な基地局13の同期チャネル201の電力を観測でき、無線フレーム毎に電波受信電力ベースのハンドオーバを実現できる。
As described above, in the wireless communication method of an embodiment of the present invention, an information transmission slot 102 is provided for transmitting information in both directions between one or more terminals and the base station while applying frequency hopping, and a synchronization slot 101 is provided in which the base station 13 transmits a
また、周波数チャネルに対応する一つ以上の同期チャネル201が、同期スロット101内に配置されており、移動端末15が同期スロット101内のどの周波数チャネルを連続観測しても、少なくとも1回は同期チャネル201を捕捉可能に配置したので、移動端末15が無線フレーム同期中に特定の周波数チャネルを観測し続けることで、様々な基地局13が送信する同期チャネル201を観測でき、無線フレーム毎に電波受信電力ベースのハンドオーバを実現できる。また、移動端末15が観測する周波数チャネルを干渉が少ない周波数チャネルとすることで、干渉の影響を低減できる。
In addition, one or
また、同期チャネル201は、移動端末15が同期チャネルを捕捉するためのプリアンブル202と、同期チャネル201で伝送される情報を含む変調信号203であるペイロード部とを含み、同期チャネル201で伝送される情報は、先頭時刻推定情報及び周波数チャネル情報を含むので、移動端末15がどの基地局13のどの同期チャネル201を捕捉しても、後続の情報伝送スロット102の先頭時間と周波数チャネルを認識でき、無線フレーム毎に電力ベースのハンドオーバを実行しても、継続して列車制御情報を双方向に伝送できる。
In addition, the
また、情報伝送スロット102は、時分割の双方向の1又は複数の情報伝送チャネル301のセットを含み、情報伝送チャネル301は、移動端末15又は基地局13が情報伝送チャネルを捕捉するためのプリアンブル302と、移動端末15と基地局13との間で伝送される情報を含む変調信号303であるペイロード部を含むので、列車制御情報を双方向に伝送できる。
In addition, the information transmission slot 102 includes a set of one or more time-division bidirectional information transmission channels 301, and the information transmission channel 301 includes a
また、移動端末15は、基地局13と接続が確立していない場合、基地局13から移動端末15の方向への伝送に使用される情報伝送チャネル301の各々の使用有無を観測し、未使用の情報伝送チャネルの一つ選択し、選択された情報伝送チャネル301と対になり、移動端末15から基地局13への方向の伝送に使用される情報伝送チャネル301において接続を要求し、基地局13は、接続要求が送信された情報伝送チャネル301と対になる、基地局13から移動端末15への方向への伝送に使用される情報伝送チャネル301で、接続要求に対する応答を送信するので、列車が任意のタイミングで当該無線ネットワークに接続することができる。また、接続を確立するための専用チャネルが不要であり、列車制御情報を伝送可能な無線リソースが増加する。
In addition, when the
また、一つの同期スロット101と、当該同期スロット101に後続する1又は複数の情報伝送スロット301とによって無線フレームを構成し、複数の無線フレームにおいて、同期スロット101と情報伝送スロット102との間の時間間隔は同一であり、情報伝送スロット102は、情報伝送スロット102毎に周波数ホッピングが適用され、無線フレーム内の各々の該情報伝送スロット102が使用する周波数チャネルは、同一の無線フレーム内の同期スロット101にて、基地局13から移動端末15に報知されるので、同期チャネルに情報伝送スロットとの時間的位置関係と周波数チャネルに関する最低限の情報を持たせれば、無線フレーム毎に基地局13が変化しても列車制御情報を継続して双方向に伝送できる。
In addition, a radio frame is composed of one synchronization slot 101 and one or more information transmission slots 301 following the synchronization slot 101, and in multiple radio frames, the time interval between the synchronization slot 101 and the information transmission slot 102 is the same, frequency hopping is applied to the information transmission slot 102 for each information transmission slot 102, and the frequency channel used by each information transmission slot 102 in the radio frame is notified from the base station 13 to the
また、基地局13及び移動端末15は、無線フレーム内の複数の情報伝送スロット301で同一の情報を送信し、受信側の移動端末15及び基地局13は、受信スロットを選択し、選択された受信スロットの無線信号を合成するので、列車制御情報の伝送信頼度を向上できる。
In addition, the base station 13 and mobile terminal 15 transmit the same information in multiple information transmission slots 301 within the radio frame, and the receiving
また、移動端末15は、無線フレーム毎に同期チャネル201を捕捉し、捕捉した同期チャネルで指示された周波数チャネルで情報を伝送するので、無線フレーム毎に移動端末15が通信相手となる基地局を変更することが可能となり、常に電波電力状態が良い基地局13と通信できる。
In addition, the
また、地理的に近傍の複数の基地局13は、同一グループに属するようにグループ化されており、移動端末15に同一情報を送信する基地局13は、同一グループに属しており、移動端末15は、同一グループに属する一つの基地局13に情報を伝送するので、基地局グループを跨る場合に同一の情報伝送用の時分割チャネルにおいて別々の情報を伝送できるため、無線システム全体の情報伝送容量を拡大できる。
In addition, multiple base stations 13 that are geographically close to each other are grouped so that they belong to the same group, and base stations 13 that transmit the same information to a
また、移動端末15が情報伝送中の基地局13のグループと、移動端末15の進行方向で地理的に隣接する基地局13のグループにおいて、当該移動端末15と通信可能な無線通信リソースを確保するので、移動端末15が基地局グループの電波カバレッジ境界をまたいだ移動先で情報伝送用のチャネルが確保済みであることから、移動端末15の移動に伴う安定した通信を確保しつつ、線システムの情報伝送容量を拡大できる。
In addition, wireless communication resources are secured for communication with the
なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various modified examples and equivalent configurations within the spirit of the appended claims. For example, the above-described embodiments have been described in detail to clearly explain the present invention, and the present invention is not necessarily limited to having all of the configurations described. Furthermore, part of the configuration of one embodiment may be replaced with the configuration of another embodiment. Furthermore, the configuration of another embodiment may be added to the configuration of one embodiment. Furthermore, part of the configuration of each embodiment may be added, deleted, or replaced with other configurations.
また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。 Furthermore, each of the configurations, functions, processing units, processing means, etc. described above may be realized in part or in whole in hardware, for example by designing them as integrated circuits, or may be realized in software by a processor interpreting and executing a program that realizes each function.
各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記憶装置、又は、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に格納することができる。 Information such as programs, tables, and files that realize each function can be stored in a storage device such as a memory, hard disk, or SSD (Solid State Drive), or in a recording medium such as an IC card, SD card, or DVD.
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。 In addition, the control lines and information lines shown are those considered necessary for explanation, and do not necessarily represent all control lines and information lines necessary for implementation. In reality, it is safe to assume that almost all components are interconnected.
11…無線制御装置
12…地上側列車制御装置
13…基地局
14…列車
15…移動端末
16…車上側列車制御装置
101…同期スロット
102…情報伝送スロット
201…同期チャネル
202…プリアンブル(同期チャネル)
203…変調信号(同期チャネル)
204…ガード区間
301…情報伝送チャネル
302…プリアンブル(情報伝送チャネル)
303…変調信号(情報伝送チャネル)
304…ガード区間
401…認証部
402…リソース管理部
403…メッセージ処理部
501…メッセージ処理部
502…チャネル配置部
503…無線信号処理部
601…無線信号処理部
602…チャネル選択部
603…チャネル監視部
604…メッセージ処理部
701…メッセージ処理部
702…列車制御部
11...
203...modulation signal (synchronization channel)
204...guard interval 301...
303...modulation signal (information transmission channel)
304...
Claims (12)
周波数ホッピングを適用しながら移動端末と基地局との間で双方向に情報を伝送する情報伝送スロットと、前記情報伝送スロットの前に前記基地局と前記移動端末との間で同期するための同期チャネルを前記基地局が送信する同期スロットとが設けられており、
前記同期スロットは、周波数チャネルの数と同数又は多数の同期チャネルで構成されており、
前記同期チャネルの各々は、同期スロット内の異なる時間又は異なる周波数に配置され、前記情報伝送スロットの先頭時間を推定可能な先頭時刻推定情報と、前記情報伝送スロットに使用される周波数を示す周波数チャネル情報を含むことを特徴とする無線通信方法。 A wireless communication method in a wireless communication system configured with a plurality of frequency channels,
An information transmission slot for transmitting information bidirectionally between a mobile terminal and a base station while applying frequency hopping, and a synchronization slot for transmitting a synchronization channel by the base station for synchronizing between the base station and the mobile terminal before the information transmission slot are provided;
The synchronization slot is composed of a number of synchronization channels equal to or greater than the number of frequency channels,
A wireless communication method, characterized in that each of the synchronization channels is arranged at a different time or frequency within a synchronization slot, and includes start time estimation information that enables estimation of the start time of the information transmission slot, and frequency channel information that indicates the frequency used for the information transmission slot.
前記周波数チャネルに対応する一つ以上の前記同期チャネルが、前記同期スロット内に配置されており、
前記移動端末が前記同期スロット内のどの周波数チャネルを連続観測しても、少なくとも1回は前記同期チャネルを捕捉可能に配置することを特徴とする無線通信方法。 2. The wireless communication method according to claim 1,
One or more of the synchronization channels corresponding to the frequency channels are arranged in the synchronization slot;
A wireless communication method, characterized in that the synchronization channel is arranged so that the mobile terminal can capture the synchronization channel at least once even if the mobile terminal continuously observes any frequency channel within the synchronization slot.
前記同期チャネルは、前記移動端末が同期チャネルを捕捉するためのプリアンブルと、前記同期チャネルで伝送される情報を含む変調信号であるペイロード部とを含み、
前記同期チャネルで伝送される情報は、前記先頭時刻推定情報及び前記周波数チャネル情報を含むことを特徴とする無線通信方法。 2. The wireless communication method according to claim 1,
The synchronization channel includes a preamble for the mobile terminal to capture the synchronization channel, and a payload portion which is a modulated signal including information to be transmitted on the synchronization channel;
A wireless communication method, characterized in that the information transmitted on the synchronization channel includes the leading time estimation information and the frequency channel information.
前記情報伝送スロットは、時分割の双方向の1又は複数の情報伝送チャネルのセットを含み、
前記情報伝送チャネルは、前記移動端末又は前記基地局が情報伝送チャネルを捕捉するためのプリアンブルと、前記移動端末と前記基地局との間で伝送される情報を含む変調信号であるペイロード部を含むことを特徴とする無線通信方法。 2. The wireless communication method according to claim 1,
The information transmission slot comprises a set of one or more time-division bidirectional information transmission channels;
A wireless communication method, characterized in that the information transmission channel includes a preamble for the mobile terminal or the base station to capture the information transmission channel, and a payload portion which is a modulated signal including information transmitted between the mobile terminal and the base station.
前記移動端末は、
前記基地局と接続が確立していない場合、前記基地局から前記移動端末の方向への伝送に使用される情報伝送チャネルの各々の使用有無を観測し、
未使用の情報伝送チャネルの一つ選択し、
前記選択された情報伝送チャネルと対になり、前記移動端末から前記基地局への方向の伝送に使用される情報伝送チャネルにおいて接続を要求し、
前記基地局は、接続要求が送信された情報伝送チャネルと対になる、前記基地局から前記移動端末への方向への伝送に使用される情報伝送チャネルで、前記接続要求に対する応答を送信することを特徴とする無線通信方法。 5. The wireless communication method according to claim 4,
The mobile terminal,
If a connection with the base station is not established, monitoring whether each of the information transmission channels used for transmission from the base station to the mobile terminal is in use;
Selecting one of the unused information transmission channels;
requesting a connection on an information transmission channel paired with the selected information transmission channel and used for transmission in a direction from the mobile terminal to the base station;
A wireless communication method, characterized in that the base station transmits a response to the connection request on an information transmission channel that is paired with the information transmission channel on which the connection request was transmitted and is used for transmission from the base station to the mobile terminal.
一つの前記同期スロットと、当該同期スロットに後続する1又は複数の情報伝送スロットとによって無線フレームを構成し、
複数の前記無線フレームにおいて、前記同期スロットと前記情報伝送スロットとの間の時間間隔は同一であり、
前記情報伝送スロットは、前記情報伝送スロット毎に周波数ホッピングが適用され、
前記無線フレーム内の各々の該情報伝送スロットが使用する周波数チャネルは、同一の無線フレーム内の前記同期スロットにて、前記基地局から前記移動端末に報知されることを特徴とする無線通信方法。 2. The wireless communication method according to claim 1,
A radio frame is formed by one of the synchronization slots and one or more information transmission slots following the synchronization slot,
In the plurality of radio frames, the time interval between the synchronization slot and the information transmission slot is the same;
The information transmission slots are subjected to frequency hopping for each of the information transmission slots;
A wireless communication method, characterized in that the frequency channel used by each of the information transmission slots in the wireless frame is notified from the base station to the mobile terminal in the synchronization slot in the same wireless frame.
前記基地局及び前記移動端末は、前記無線フレーム内の複数の前記情報伝送スロットで同一の情報を送信し、
受信側の前記移動端末及び前記基地局は、受信スロットを選択し、選択された受信スロットの無線信号を合成することを特徴とする無線通信方法。 7. The wireless communication method according to claim 6,
The base station and the mobile terminal transmit the same information in a plurality of the information transmission slots in the radio frame;
A wireless communication method, characterized in that the mobile terminal and the base station on the receiving side select a receiving slot and combine radio signals of the selected receiving slot.
前記移動端末は、
前記無線フレーム毎に前記同期チャネルを捕捉し、
前記捕捉した同期チャネルで指示された周波数チャネルで情報を伝送することを特徴とする無線通信方法。 7. The wireless communication method according to claim 6,
The mobile terminal,
capturing the synchronization channel for each of the radio frames;
A wireless communication method comprising: transmitting information on a frequency channel designated by the acquired synchronization channel.
地理的に近傍の複数の前記基地局は、同一グループに属するようにグループ化されており、
前記移動端末に同一情報を送信する基地局は、同一グループに属しており、
前記移動端末は、前記同一グループに属する一つの基地局に情報を伝送することを特徴とする無線通信方法。 2. The wireless communication method according to claim 1,
A plurality of the base stations that are geographically close to each other are grouped so as to belong to the same group,
base stations transmitting the same information to the mobile terminal belong to the same group;
A wireless communication method, comprising the steps of: transmitting information from the mobile terminal to one base station belonging to the same group;
前記移動端末が情報伝送中の基地局のグループと、前記移動端末の進行方向で地理的に隣接する基地局のグループにおいて、当該移動端末と通信可能な無線通信リソースを確保することを特徴とする無線通信方法。 10. The wireless communication method according to claim 9,
A wireless communication method characterized by reserving wireless communication resources available for communication with the mobile terminal in a group of base stations to which the mobile terminal is transmitting information and in a group of base stations that are geographically adjacent in the direction of travel of the mobile terminal.
周波数ホッピングを適用しながら1又は複数の端末と基地局との間で双方向に情報を伝送する情報伝送スロットと、前記情報伝送スロットの前に前記基地局と端末との間で同期するための同期チャネルを前記基地局が送信する同期スロットとが設けられており、
前記同期スロットは、周波数チャネルの数と同数又は多数の同期チャネルで構成されており、
前記同期チャネルの各々は、同期スロット内の異なる時間又は異なる周波数に配置され、前記情報伝送スロットの先頭時間を推定可能な先頭時刻推定情報と、前記情報伝送スロットに使用される周波数を示す周波数チャネル情報を含むことを特徴とする無線通信システム。 A wireless communication system configured with a plurality of frequency channels,
An information transmission slot for transmitting information bidirectionally between one or more terminals and a base station while applying frequency hopping, and a synchronization slot for transmitting a synchronization channel by the base station for synchronizing between the base station and the terminal before the information transmission slot are provided;
The synchronization slot is composed of a number of synchronization channels equal to or greater than the number of frequency channels,
A wireless communication system characterized in that each of the synchronization channels is arranged at a different time or frequency within a synchronization slot, and includes start time estimation information that enables estimation of the start time of the information transmission slot, and frequency channel information that indicates the frequency used for the information transmission slot.
前記周波数チャネルに対応する一つ以上の前記同期チャネルが、前記同期スロット内に配置されており、
前記端末が前記同期スロット内のどの周波数チャネルを連続観測しても、少なくとも1回は前記同期チャネルを捕捉する機会が与えられることを特徴とする無線通信システム。 12. The wireless communication system according to claim 11,
One or more of the synchronization channels corresponding to the frequency channels are arranged in the synchronization slot;
A wireless communication system according to claim 1, wherein said terminal is given at least one opportunity to capture said synchronization channel even if said terminal continuously observes any frequency channel within said synchronization slot.
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