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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 Patent Document 2.

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). Patent Document 3 discloses a method of eliminating interference with both the preamble, which is a channel synchronization signal, and the data portion. The former regards the signal observed in the no-signal section immediately before the preamble as interference, and generates array weights to suppress it to eliminate interference with the preamble, while the latter is a technology that eliminates interference in the data portion based on the principle of MMSE (Minimum Mean Square Error).

特開2000-229571号公報JP 2000-229571 A 特開2009-78734号公報JP 2009-78734 A 特開2020-191558号公報JP 2020-191558 A

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 Patent Document 2. In addition, when removing interference with the synchronization signal for radio frame synchronization using the approach shown in Patent Document 3, it is assumed that the receiving side correctly knows the time position of the signal-free section immediately before the synchronization signal, but this approach is difficult when base stations are asynchronous because the radio frame interval is indefinite.

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.

本発明の実施例の無線通信システムを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a wireless communication system according to an embodiment of the present invention. 本実施例の無線フレームの構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of a wireless frame according to the present embodiment. 本実施例の同期スロットの構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of a synchronous slot according to the present embodiment. 本実施例の情報伝送スロットの構成例を示す図である。2 is a diagram illustrating an example of the configuration of an information transmission slot according to the present embodiment. FIG. 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。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of allocation of information transmission channels in this embodiment. 本実施例のランダムアクセス方法の例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a random access method according to the present embodiment. 本実施例の地上側装置群の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of a ground side device group according to the present embodiment. 本実施例の車上側装置群の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of a vehicle on-board device group according to the present embodiment. 本実施例の無線リソース管理テーブルの構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of a radio resource management table according to the embodiment; 本実施例の基地局グループ管理テーブル構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of a base station group management table according to the embodiment; 本実施例の移動端末の初期接続シーケンスの例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an initial connection sequence of a mobile terminal according to the present embodiment. 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。FIG. 4 is a diagram showing an example of a sequence of bidirectional transmission of train control information in the present 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 train 14. In the wireless communication system of this embodiment, control information for controlling the train 14 is exchanged between the ground train control device 12 and the onboard train control device 16. That is, the control information is exchanged by wireless communication via the base station 13 and the mobile terminal 15. Each train 14 is equipped with multiple (e.g., two) mobile terminals 15 for communication path redundancy. In addition, as described below, the base stations 13 are grouped, and all base stations 13 in a group transmit the same information in the same time slot.

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 mobile terminal 15 independently establishes a connection to the radio control device 11 via the base station 13. The radio control device 11 allocates radio resources to be used for each mobile terminal 15. On the other hand, in order to transmit the same train control information to two mobile terminals 15, the radio control device 11 instructs the ground-side train control device 12 on the number of radio resources for transmitting train control information to one train, equal to the number of mobile terminals 15 installed on the train.

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 train control device 12 transmits the radio resource information instructed by the radio control device 11 to all base stations 13 together with train control information and a sequence number for eliminating duplicates. Each base station 13 wirelessly transmits the train control information and sequence number for each train 14 using the radio resources instructed by the ground-side train control device 12.

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 mobile terminal 15, specifically, the downstream information transmission channels of the synchronization slots 101 and the information transmission slots 102. However, the base station 13 does not output anything on information transmission channels that the radio control device 11 has not assigned to any mobile terminal 15.

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 mobile terminal 15 receives train control information addressed to itself from a base station 13 over a certain information transmission channel, it transmits the train control information to the base station 13 using the upstream information transmission channel (from the mobile terminal 15 to the base station 13) that is paired with the relevant information transmission channel. To determine whether the train control information received by the mobile terminal 15 is addressed to itself, the base station 13 adds information indicating the mobile terminal 15 that is the destination of the train control information to the train control information as header information. By checking this information, the mobile terminal 15 obtains only the train control information addressed to itself and discards other train control information.

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 mobile terminal 15 that has not requested a connection from the radio control device 11 and is not recognized by the ground side observes the received power for each information transmission channel used by the base station 13 for downstream transmission, identifies a downstream information transmission channel that can be determined to be unused, and transmits a connection request using an upstream information transmission channel that is paired with the identified information transmission channel.

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 synchronization channels 201. The synchronization channels 201 are sparsely arranged within the synchronization slot 101, as in frequency hopping. One or more synchronization channels 201 are arranged within one frequency channel. The radio control information held by each synchronization channel 201 includes information that allows estimation of the time gap from the synchronization channel 201 to the beginning of the first information transmission slot (102-1 in FIG. 2) within the radio frame, and data to be notified by the synchronization channel 201 (for example, the number of the frequency channel used by each information transmission slot 102 within the radio frame).

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 synchronization channel 201 includes a preamble 202 for detecting the start time of the synchronization channel 201 on the mobile terminal 15 side, a modulated signal 203 including the radio control information described above, and a guard interval 204 that is a time gap with no signal until the start of the next synchronization channel 201 or information transmission slot 102. Since it is sufficient for the preamble 202 to be able to identify the start time of the modulated signal 203, it may adopt the same method as that used in wireless LAN, for example.

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 signal 203, but one example is a method in which preprocessing such as adding a CRC code for error detection, convolutional coding for error correction, rate matching, repetition, interleaving, and scrambling is applied to the information bit sequence, and then this bit sequence is modulated using OFDM-QPSK (Orthogonal Frequency Domain Multiplexing - Quadrature Phase Shift Keying).

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 synchronization channels 201 on the frequency axis and on the time axis is randomized, and it is desirable to reduce the time division units that use the same frequency channel between nearby base stations 13 as much as possible, and to place the same number of synchronization channels 201 on all frequency channels within the synchronization slot 101. In the example shown in Figure 3, two synchronization channels 201 are placed on each frequency channel.

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 synchronization channels 201 be placed on all frequency channels within the synchronization slot 101, the mobile terminal 15 does not need to recognize the synchronization channel placement pattern of the base station 13. In the mobile terminal 15, if a certain frequency channel is continuously observed within the synchronization slot, in the example shown in FIG. 3, two opportunities to capture the synchronization channel within the synchronization slot are obtained. Even if one of the synchronization channels 201 is subjected to interference from another base station or from outside, the other synchronization channel 201 can be captured.

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 synchronization channels 201 have the same information, namely the start position of the information transmission slot 102 and information indicating the frequency channel of each information transmission slot 102, if one of the many synchronization channels 201 can be captured, train control information can be transmitted in both directions using the subsequent information transmission slots 102.

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 synchronization channel 201 described in FIG. 3.

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 mobile terminal 15 by the radio control device 11 as a pair for downstream communication and upstream communication.

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 mobile terminal 15 in pairs, so for example, downstream information transmission channel 301-1 and upstream information transmission channel 301-6 are assigned to the same mobile terminal 15.

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 synchronization channel 201 is the same for both uplink and downlink, and includes a preamble 302 that allows the mobile terminal 15 or base station 13 receiving the radio signal to identify the start time of the modulated signal 303, the modulated signal 303 that transmits train control information and associated sequence numbers, etc., and a guard section 304 that is a time gap until the next information transmission channel and is a non-signal section.

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 preamble 302 and the modulated signal 303, the method described above in FIG. 3 can be implemented.

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 mobile terminal 15, the second and seventh information transmission channels in the information transmission slot 102 are assigned to the downstream and upstream, respectively. The other information transmission channels are free channels that are not assigned to any mobile terminal 15.

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 mobile terminal 15 using three information transmission slots 102, and the same train control information is transmitted on all of these transmission opportunities. The receiving mobile terminal 15 extracts the train control information by individually decoding the radio signals containing the three pieces of the same information, or by decoding them in the order they are received and then sequentially combined. Similarly, the same train control information is transmitted three times from the mobile terminal 15 to the base station 13, and the receiving base station 13 extracts the train control information by individually decoding the signals, or by decoding them in the order they are received and then sequentially combined.

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 mobile terminals 15.

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 mobile terminal 15 that has not been recognized by the ground side, it is first necessary to transmit a connection request to have the mobile terminal 15 recognized by the ground side. The mobile terminal 15 observes the power of the downstream information transmission channel, stores the downstream information transmission channel that is determined to have a low observed power (e.g., threshold judgment) and is not assigned to the mobile terminal 15, and sets the upstream information transmission channel that is paired with the unassigned downstream information transmission channel as the wireless resource for the connection request. When multiple upstream information transmission channels are candidates, it is advisable to select one by uniform random selection, for example, or by comparing the received power of the downstream information transmission channels.

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 mobile terminal 15 transmits a connection request to the base station 13 using the uplink information transmission channel selected here. If the uplink information transmission channel for transmitting the connection request is determined by the downlink information transmission channel in the first information transmission slot in the radio frame, the connection request 313 with the same contents may be transmitted multiple times across three information transmission slots 102 from the first information transmission slot 102. If it takes time to determine the uplink information transmission channel for the connection request, the connection request may be transmitted from the second information transmission slot 102 or the third information transmission slot 102.

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 radio control device 11, a ground-side train control device 12, and a base station 13.

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 radio control device 11 has a message processing unit 403 that transmits, generates, and analyzes messages between the ground-side train control device 12 and the base station 13, an authentication unit 401 that authenticates a mobile terminal 15 whose connection request has been recognized by the message processing unit 403, and a resource management unit 402 that adds and deletes resources to be allocated to the mobile terminal 15. The radio control device 11 manages a radio resource management table 1000 (see FIG. 9) and a base station group management table 1010 (see FIG. 10). The radio control device 11 is composed of a computer equipped with a CPU and storage.

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 resource management unit 402 allocates and deletes radio resources to the mobile terminal 15. As will be described in detail later, a certain number of base stations (for example, 10) are grouped together to manage resources. For example, the starting point of the railway line may be defined as base station group 0, and the direction in which the up line train travels may be defined as group 1, group 2, and so on. In this case, for trains on the down line, they move from sections with larger base station group numbers to sections with smaller base station group numbers.

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 mobile terminal 15 the base station group that covers the train's current location and the adjacent base station group that covers the direction in which the train is traveling. For each base station group in the current area, there are usually candidates for adjacent base station groups in the two directions in which the track extends, and the train control side can determine which adjacent base station group to assign to the mobile terminal 15 by referring to attribute information on whether the train is traveling up or down, which is managed by the train control side.

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 train control device 12 to determine that the train has passed through that section and release the radio resources when the upstream information transmission channel of the base station group for the section that has already been passed is completely unreceived for a certain period of time (e.g., 5 seconds). This release can then be used as a trigger to secure the radio resources that cover the next section.

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 mobile terminal 15 also triggers the reservation of radio resources. A connection request is transmitted upstream using free radio resources from one of the base station groups, so radio resources from that base station group and radio resources from an adjacent base station group are reserved depending on the direction of travel of the train carrying the mobile terminal.

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 train control device 12. This is to allow the ground-side train control device 12 to generate additional information on which radio resource to use to transmit downlink train control information, and to recognize information on which base station group the uplink train control information should originally arrive from in order to release the radio resources mentioned above.

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 authentication unit 401, but since this authentication is related to train control, it is necessary to avoid impersonation by outsiders in order to avoid accidents resulting in personal injury or property damage. It is advisable to use two-step authentication, which involves device authentication of the mobile terminal 15 mounted on the train, which is difficult for outsiders to take away, and a train operations manager who can compare the device authentication results with the train operation plan and evaluate their validity, or to use more authentication elements.

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 train control device 12 transmits train control information in both directions between each train for which the radio control device 11 has secured radio resources. In addition, the ground-side train control device 12 cooperates with the radio control device 11 to generate additional information on which radio resources to use to transmit the downlink train control information, enabling the base station to transmit radio signals based on this information, and monitors whether the uplink train control information received via the base station 13 can be continuously received using the allocated resources, and releases the radio resources if reception fails for a certain period of time or more.

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 message processing unit 501 that exchanges messages between the radio control unit 11 and the ground-side train control unit 12, a channel allocation unit 502 that instructs the radio signal processing unit 503 on the synchronization channel allocation within the synchronization slot and which radio resource to use to transmit downlink train control information for each train, and notifies the message processing unit 501 of which train the uplink train control information received by the radio signal processing unit 503 belongs to, and a radio signal processing unit 503 that transmits and receives radio signals on each channel of the synchronization slot and information transmission slot.

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 message processing unit 501 extracts information to be transmitted by the base station 13 based on information input from the radio control device 11 and the ground-side train control device 12, divides the information into units that can be transmitted by each radio information transmission channel, and sets them in the radio signal processing unit 503. The message processing unit 501 also combines information from information transmission channels that have been successfully received by the radio signal processing unit 503 for each destination, i.e., the destination of the radio control device 11 or the ground-side train control device 12, and transmits the information to each destination by adding information with the identifier of the transmitting base station 13 and the identifier of the transmitting mobile terminal 15 as a header to each piece of information.

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 radio control device 11 and the ground-side train control device 12 must include information on the base station group and information transmission channel used to transmit each piece of information. As described above, this information is shared between the radio control device 11 and the ground-side train control device 12.

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 radio control device 11 or the ground-side train control device 12 is based on a judgment of whether the information from the mobile terminal 15 is a connection request or upstream train control information. This is achieved by providing a field in the header of the information transmitted over the information transmission channel in the radio layer that can distinguish between a connection request and train control information, and the mobile terminal 15 adding this information makes it possible for the base station 13 to make the distinction. It is also advisable to add an identifier for the mobile terminal 15, which includes a train identifier, to the header.

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 channel allocation unit 502 instructs the wireless signal processing unit 503 on the synchronization channel 201 based on a value previously written in memory. The channel allocation unit 502 also instructs the wireless signal processing unit 503 on which wireless resource of the downlink wireless should be used to transmit information based on the information analyzed by the message processing unit 501. The channel allocation unit 502 also notifies the message processing unit 501 of information indicating the mobile terminal 15 that transmitted the information received by the wireless signal processing unit 503 in the uplink wireless transmission.

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 channel arrangement unit 502 manages information regarding the arrangement method of the synchronization channel 201 and the numbers of the radio transmission channels used by each mobile terminal 15 as instructed by the ground-side train control device 12, and can realize the above-mentioned functions based on that information.

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 signal processing unit 503 functions as a transmitter that performs error detection code assignment, error correction code assignment, rate matching, repetition, interleaving, scrambling, modulation, and time-frequency channel allocation for the information bit sequence. The wireless signal processing unit 503 also functions as a receiver that synchronizes the timing of each information transmission channel using the preamble 202 included in the received wireless signal, performs interference removal processing, demodulation, descrambling, deinterleaving, repetition synthesis, error correction, error detection, and other processing for the data signal portion as disclosed in Patent Document 3, and allows the message processing unit 501 to refer to the extracted bit sequence and error detection result (OK or NG).

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 mobile terminal 15 and an onboard train control device 16. In this embodiment, two mobile terminals 15 are installed on one train to ensure redundancy in the transmission of train control information.

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 mobile terminal 15 has a radio signal processing unit 601 that operates in the same manner as the radio signal processing unit 503 of the base station 13, a channel monitoring unit 603 for monitoring frequency channels with less interference and searching for available information transmission channels at the time of initial connection, a channel selection unit 602 that selects a frequency channel for continuously observing the synchronization channel 201 based on the monitoring results of the channel monitoring unit 603, selects an information transmission channel at the time of initial connection transmission, identifies an uplink transmission channel that is paired with the downlink information transmission channel that received the downlink train control information, and notifies the radio signal processing unit 601 of this, and a message processing unit 604 that exchanges messages with the onboard train control device 16.

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 signal processing unit 601 is similar to the radio signal processing unit 503 on the base station side, but has the added function of observing the channel reception power level. The channel reception power monitoring function observes the reception power of each downlink information transmission channel, the reception power of each frequency channel utilizing the signal-free intervals between radio frames, and the reception timing and reception power of each synchronization channel 201.

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 synchronization channel 201 that can be received most strongly. The radio signal processing unit 601 reports only the measurement results to the channel monitoring unit 603. The channel monitoring unit 603 is a storage area that manages the above measurement results.

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 channel selection unit 602 selects a frequency channel and an information transmission channel for transmitting the initial connection based on the records of the channel monitoring unit 603, selects a frequency channel for continuously observing the synchronization channel 201 for each radio frame, selects an uplink information transmission channel that pairs with a downlink information transmission channel related to train control information, and notifies the radio signal processing unit 601 of the selection result.

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 synchronization channel 201 and determining the frequency at which the subsequent information transmission slot 102 is transmitted, and comparing the received power of the downlink information transmission channel with a threshold value. A downlink information transmission channel with a received power lower than the threshold value is free, and the paired uplink information transmission channel is also determined to be free, and the uplink information transmission channel is selected as the channel for initial connection transmission.

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 synchronization channel 201, and selecting them as the frequency channels to be observed in order to detect the synchronization channel 201.

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 synchronization channel 201 implicitly includes the selection of the base station 13 for each radio frame with respect to the bidirectional transmission of stationary train control information. The mobile terminal 15 continuously searches for the synchronization channel 201 by fixing the frequency channel during the synchronization slot period, but this measurement method makes it possible to capture multiple synchronization channels 201, and each of the captured multiple synchronization channels 201 may have been transmitted from a different base station 13. The channel selection unit 602 selects one synchronization channel 201 based on the synchronization channel 201 with the highest received power, but the base station to which the uplink information transmission channel is transmitted may change depending on the selection. Note that the frequency channel for transmitting the uplink train control information differs depending on the selected base station, but the uplink information transmission channel in the time direction is determined based on the position of the downlink information transmission channel. The position of the downlink information transmission channel may also differ depending on the base station, but since the position of the uplink information transmission channel is determined after observing the position of the downlink information channel, bidirectional transmission of train control information can be continued even if the base station 13 changes for each radio frame.

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 mobile terminal 15 as header information when transmitting the information.

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 message processing unit 604 transmits train control information received on the downlink to the onboard train control device 16. The message processing unit 604 also receives train control information generated by the onboard train control device 16 and sets it in the radio signal processing unit 601. The message processing unit 604 also manages whether a connection with the ground side has been established, and if not, sets an initial connection message to the radio signal processing unit 601.

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 train control device 16 has a message processing unit 701 and a train control unit 702. The train control unit 702 transmits train control information bidirectionally between the onboard train control device 12 and the ground-side train control device 12, and actually controls the train based on the train control information from the ground side.

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 message processing unit 701 receives downbound train control information received by the mobile terminal 15 and transfers it to the train control unit 702, which then transfers the upbound train control information generated by the train control unit 702 to all mobile terminals 15.

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 mobile terminals 15, so duplicates of identical information are eliminated based on sequence numbers. For this reason, the ground-side train control device 12 assigns sequence numbers to the train control information.

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 mobile terminals 15, the ground-side train control device 12 assigns a sequence number to each piece of train control information as header information to eliminate duplicates.

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 radio control device 11, and includes base station groups 1001, information transmission channels 1002, and mobile terminal identifiers 1003, and indicates which information transmission channel 1002 in each base station group 1001 is assigned to which mobile terminal 15 of which train. Vacant indicates that the mobile terminal 15 is not assigned to a radio resource.

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 mobile terminal 15 is explained in detail in Figure 7, so it will not be repeated here.

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 radio control device 11, and indicates the base station group to which each base station belongs. As already mentioned in the explanation of Figure 7, the base station 13 itself needs to know the base station group to which it belongs. Specifically, a base station identifier and a base station group identifier 1004 are statically assigned to each base station 13 so as to be consistent with the base station group management table 1000. Also, a dynamic assignment method may be adopted in which a message sequence is defined to inquire about the base station identifier and base station group identifier when the base station 13 starts up and establishes a connection with the radio control device 11, and each base station 13 recognizes the base station group of the mobile terminal 15 in response to this inquiry.

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 mobile terminal 15 in this embodiment. Figure 11 shows the base stations 13 as a target base station 13-1 to which a connection request is sent, and its neighboring base station 13-2.

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 mobile terminal 15 selects a frequency channel as described in FIG. 8 and searches for the synchronization channel 201 (S2002). As a result, the frequency of the information transmission slot 102 of the target base station 13-1 is determined.

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 mobile terminal 15 switches the frequency channel of the information transmission slot 102 of the target base station 13-1 identified by the synchronization channel 201, and identifies an available channel among the downlink information transmission channels in the first information transmission slot by the method described in the explanation of Figure 8 (S2004).

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 mobile terminal 15, and if the observed header is a connection request, transfers the connection request to the radio control device 11 (S2006).

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 mobile terminal 15 is successful, the radio control device 11 allocates radio communication resources to the mobile terminal 15. That is, it updates the radio resource management table 1000 (FIG. 9). After updating the radio resource management table 1000, it shares the radio resource allocation status with the ground-side train control device 12 (S2007).

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 radio control device 11 transmits a response to the connection request to the entire base station group assigned to the mobile terminal 15 (S2008), and each base station 13 returns a response to the connection request to the mobile terminal 15 on the newly assigned downlink information transmission channel (S2003-4).

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 mobile terminal 15 receives the connection request response, it changes the connection management state from not connected to a connection established with the ground side (S2009), and thereafter transmits train control information in both directions.

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 train control device 12 transmits the down train control information to the entire base station group indicated in the radio resources assigned to the destination mobile terminal (S3001). The on-board train control device 16 transmits the up train control information to the mobile terminal 15 (S3003).

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 synchronization channels 201 for each radio frame and selects the frequency of the base station 13 and the information transmission slot 102 based on one of the synchronization channels 201 (S3004).

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 mobile terminal 15 communicates bidirectionally within that radio frame may change depending on the observed synchronization channel 201. On the other hand, since downstream train control information is transmitted from multiple base stations 13, the mobile terminal 15 can maintain bidirectional transmission of train control information even if it performs handover to switch base stations for each radio frame.

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 mobile terminal 15 receives and decodes the downlink information transmission channel (S3007) and transfers the received train control information to the onboard train control device 16 (S3009). The base station 13-1 receives and decodes the uplink information transmission channel (S3008) and transfers the received train control information to the ground-side train control device (S3010).

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 mobile terminal 15 and base station 13 repeat the above sequence for each radio frame. The base station 13 generates a radio signal triggered by the arrival of train control information from the ground-side train control device 12 in S3001. The mobile terminal 15 transmits an upstream radio signal in synchronization with the radio signal timing of the base station 13. For this reason, although the radio frame interval is not necessarily constant, it is guaranteed that the interval between each channel within the radio frame is constant.

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 synchronization channel 201 for synchronization between the base station 13 and the mobile terminal 15 before the information transmission slot 102, and the synchronization slot 101 is composed of a number of synchronization channels 201 equal to the number of frequency channels or a large number of synchronization channels 201, and each of the synchronization channels 201 is arranged at a different time or at a different frequency within the synchronization slot 101, and includes leading time estimation information that allows the leading time of the information transmission slot 102 to be estimated, and frequency channel information indicating the frequency used for the information transmission slot 102. Therefore, the synchronization channel 201 for wireless frame synchronization can obtain a synchronization channel with high interference and a synchronization channel with low interference by time and frequency diversity, and the mobile terminal 15 can capture the synchronization channel for wireless frame synchronization with low interference. In addition, because the synchronization channel 201 is transmitted by changing the time and frequency arrangement between base stations 13, the mobile terminal 15 can observe the power of the synchronization channel 201 of various base stations 13, and handover based on radio reception power can be realized for each radio frame.

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 more synchronization channels 201 corresponding to the frequency channels are arranged in the synchronization slot 101, and are arranged so that the synchronization channel 201 can be captured at least once regardless of which frequency channel the mobile terminal 15 continuously observes in the synchronization slot 101. Therefore, by the mobile terminal 15 continuing to observe a specific frequency channel during radio frame synchronization, it is possible to observe the synchronization channels 201 transmitted by various base stations 13, and handover based on radio wave reception power can be realized for each radio frame. In addition, the effect of interference can be reduced by selecting a frequency channel with less interference as the frequency channel observed by the mobile terminal 15.

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 synchronization channel 201 includes a preamble 202 for the mobile terminal 15 to capture the synchronization channel, and a payload portion which is a modulated signal 203 including information transmitted on the synchronization channel 201. The information transmitted on the synchronization channel 201 includes start time estimation information and frequency channel information. Therefore, no matter which synchronization channel 201 of which base station 13 the mobile terminal 15 captures, it can recognize the start time and frequency channel of the subsequent information transmission slot 102, and train control information can be continuously transmitted in both directions even if a power-based handover is performed for each radio frame.

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 preamble 302 for the mobile terminal 15 or base station 13 to capture the information transmission channel, and a payload portion which is a modulated signal 303 including information transmitted between the mobile terminal 15 and the base station 13, so that train control information can be transmitted in both directions.

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 mobile terminal 15 has not established a connection with the base station 13, it observes whether each of the information transmission channels 301 used for transmission from the base station 13 to the mobile terminal 15 is in use, selects one of the unused information transmission channels, and requests a connection on the information transmission channel 301 that is paired with the selected information transmission channel 301 and is used for transmission from the mobile terminal 15 to the base station 13. The base station 13 transmits a response to the connection request on the information transmission channel 301 that is paired with the information transmission channel 301 to which the connection request was transmitted and is used for transmission from the base station 13 to the mobile terminal 15, so that the train can connect to the wireless network at any time. In addition, a dedicated channel for establishing a connection is not required, and the wireless resources available for transmitting train control information are increased.

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 mobile terminal 15 in the synchronization slot 101 in the same radio frame. Therefore, if the synchronization channel is provided with minimum information regarding the time positional relationship with the information transmission slot and the frequency channel, train control information can be continuously transmitted in both directions even if the base station 13 changes for each radio frame.

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 mobile terminal 15 and base station 13 select a receiving slot and combine the radio signals of the selected receiving slots, thereby improving the transmission reliability of train control information.

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 mobile terminal 15 captures the synchronization channel 201 for each radio frame and transmits information on the frequency channel specified by the captured synchronization channel, so that the mobile terminal 15 can change the base station with which it communicates for each radio frame, and can always communicate with the base station 13 with the best radio power conditions.

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 mobile terminal 15 belong to the same group. Since a mobile terminal 15 transmits information to one base station 13 that belongs to the same group, different information can be transmitted on the same time-division channel for information transmission when spanning base station groups, thereby expanding the information transmission capacity of the entire wireless system.

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 mobile terminal 15 in the group of base stations 13 to which the mobile terminal 15 is transmitting information and in the group of base stations 13 that are geographically adjacent in the direction of travel of the mobile terminal 15. This means that a channel for transmitting information is already secured at the destination of the mobile terminal 15, which crosses the radio coverage boundary of the base station group, and therefore the information transmission capacity of the wired system can be expanded while ensuring stable communication as the mobile terminal 15 moves.

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... Radio control device 12... Ground-side train control device 13... Base station 14... Train 15... Mobile terminal 16... On-board train control device 101... Synchronization slot 102... Information transmission slot 201... Synchronization channel 202... Preamble (synchronization channel)
203...modulation signal (synchronization channel)
204...guard interval 301...information transmission channel 302...preamble (information transmission channel)
303...modulation signal (information transmission channel)
304...guard section 401...authentication unit 402...resource management unit 403...message processing unit 501...message processing unit 502...channel arrangement unit 503...radio signal processing unit 601...radio signal processing unit 602...channel selection unit 603...channel monitoring unit 604...message processing unit 701...message processing unit 702...train control unit

Claims (12)

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.
請求項1に記載の無線通信方法であって、
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.
請求項1に記載の無線通信方法であって、
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.
請求項1に記載の無線通信方法であって、
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.
請求項4に記載の無線通信方法であって、
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.
請求項1に記載の無線通信方法であって、
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.
請求項6に記載の無線通信方法であって、
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.
請求項6に記載の無線通信方法であって、
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.
請求項1に記載の無線通信方法であって、
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;
請求項9に記載の無線通信方法であって、
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.
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.
請求項11に記載の無線通信システムであって、
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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