受信装置及び受信方法
【課題】通信フレームが検出された時刻と実際の受信時刻との差をできるだけ小さくする
【解決手段】各受信部２は、それぞれ同一の通信フレームを受信する。各遅延部５は、受信部２のそれぞれから入力した通信フレームの位相が一致するように、それぞれの通信フレームを遅延させる。通信フレーム取得部６は、各遅延部５から入力したそれぞれの通信フレームを合成することで１つの通信フレームを取得する。遅延部５と並列に設けられたＴ１計測部８、演算部９、前値比較部１０、１・２系比較部１１及び選択部１２は、協働して、受信部２から入力した通信フレームのフレームパルスを検出した時刻を特定する。
【解決手段】各受信部２は、それぞれ同一の通信フレームを受信する。各遅延部５は、受信部２のそれぞれから入力した通信フレームの位相が一致するように、それぞれの通信フレームを遅延させる。通信フレーム取得部６は、各遅延部５から入力したそれぞれの通信フレームを合成することで１つの通信フレームを取得する。遅延部５と並列に設けられたＴ１計測部８、演算部９、前値比較部１０、１・２系比較部１１及び選択部１２は、協働して、受信部２から入力した通信フレームのフレームパルスを検出した時刻を特定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対向装置から無線送信された通信フレームを受信し、その受信時刻を特定する受信装置及び受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、列車の高速化や無人化運転が進んでいる。こうした背景で列車を制御するには、当該列車の現在の位置に応じて列車の加減速を制御する必要がある。そのため、列車の制御システムは、経時的に変化する列車の位置を正確に特定する必要がある。
【０００３】
特許文献１、２には、線路の沿線に設置された基地局装置と列車に設置された移動局装置との間で無線通信を行い、その下り通信と上り通信との遅延差を用いて列車の位置を特定する方法が開示されている。
【０００４】
以下に、列車の位置を特定する具体的な処理を説明する。
基地局装置及び移動局装置は、それぞれ所定の間隔で通信フレームの送信を行う。
基地局装置は、移動局装置から通信フレームを受信した時刻から、次回移動局装置へ通信フレームを送信する時刻までの時間Ｔ１を算出する。
移動局装置は、前回基地局装置に通信フレームを送信した時刻から、基地局装置から通信フレームを受信した時刻までの時間Ｔ２を算出する。そして、移動局装置は、次回送信する通信フレームに、当該算出した時間Ｔ２を示す情報を格納する。
通信フレームの受信時刻は、基地局装置及び移動局装置が通信フレームのフレームパルスを検出し、その検出時刻を特定することで行う。
【０００５】
次に、基地局装置は、算出した時間Ｔ１と、移動局装置から受信した通信フレームに格納された時間Ｔ２との時間差を算出し、当該時間差を２で除算することで、基地局装置と移動局装置との間の電波伝搬遅延時間である時間Ｔ３を算出する。そして、基地局装置は、当該時間Ｔ３に光速ｃ（２９９７９２４５８ｍ／ｓ）を乗算することで、基地局装置から移動局装置までの距離を算出することができる。
【０００６】
ところで、特許文献１に記載の方法を用いて列車の位置を特定する場合、特定した位置情報に誤りが含まれないよう、基地局装置及び移動局装置が備える受信装置は、複数のアンテナを備え、空間ダイバーシティ処理を行うことで受信した通信フレームのビット誤り率を低減させることが好ましい。
空間ダイバーシティを行う場合、特にそれぞれのアンテナが受信した通信フレームを合成させる最大比合成方式を用いる場合、それぞれの通信フレームを遅延させ、位相を調節する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許２７３８４６４号公報
【特許文献２】特開２００７−３３１６２９号公報
【特許文献３】特開２０００−０３３８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述したように、遅延処理がなされた通信フレームに対して空間ダイバーシティ処理がなされるため、受信装置が当該通信フレームのフレームパルスを検出したとしても、その時刻は、実際にアンテナが通信フレームを受信した時刻に遅延時間を加算した時刻となり、実際の受信時刻に対して大きく誤差が生じることとなる。
上述したように、基地局装置は、基地局装置及び移動局装置の通信フレームの受信時刻を用いて列車の位置を特定する。したがって、基地局装置及び移動局装置が備える受信装置には、通信フレームが検出された時刻と実際の受信時刻との差をできるだけ小さくすることが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、対向装置から無線送信された通信フレームを受信し、その受信時刻を特定する受信装置であって、同一の通信フレームを受信する複数の受信部と、前記受信部のそれぞれから入力した通信フレームの位相が一致するように、前記それぞれの通信フレームを遅延させる遅延部と、前記遅延部から入力したそれぞれの通信フレームを合成することで、または受信レベルが高い方の通信フレームを選択することで、１つの通信フレームを取得する通信フレーム取得部と、前記遅延部と並列に設けられ、前記受信部から前記通信フレームを入力し、当該通信フレームのフレームパルスを検出した時刻を特定する時刻特定部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、対向装置から無線送信された通信フレームを受信し、その受信時刻を特定する受信方法であって、前記受信装置の複数の受信部は、それぞれ同一の通信フレームを受信し、前記受信装置の遅延部は、前記受信部のそれぞれから入力した通信フレームの位相が一致するように、前記それぞれの通信フレームを遅延させ、前記受信装置の通信フレーム取得部は、前記遅延部から入力したそれぞれの通信フレームを合成することで、または受信レベルが高い方の通信フレームを選択することで、１つの通信フレームを取得し、前記遅延部と並列に設けられた前記受信装置の時刻特定部は、前記受信部から前記通信フレームを入力し、当該通信フレームのフレームパルスを検出した時刻を特定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、時刻特定部は、遅延部に並列に設けられている。したがって、時刻特定部は、受信部から入力された通信フレーム、すなわち遅延部による遅延処理がなされる前の通信フレームのフレームパルスを検出することで時刻を特定する。これにより、受信装置は、通信フレームが検出された時刻と実際の受信時刻との差をできるだけ小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による受信装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】通信フレームからデータを抽出する動作を示すフローチャートである。
【図３】通信フレームの受信時刻に基づいて列車の位置を特定する動作を示す第１のフローチャートである。
【図４】通信フレームの受信時刻に基づいて列車の位置を特定する動作を示す第２のフローチャートである。
【図５】時間Ｔ１、時間Ｔ２と電波伝搬時間Ｔ３との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態による受信装置の構成を示す概略ブロック図である。
受信装置は、線路の沿線に設置された基地局装置に備えられ、列車に設置された移動局装置から通信フレームを受信し、当該通信フレームを用いて列車の位置を特定する。
受信装置は、アンテナ１、受信部２、同期部３、遅延制御部４、遅延部５、通信フレーム取得部６、データ抽出部７、Ｔ１計測部８（個別時刻特定部、時間算出部）、演算部９、前値比較部１０、１・２系比較部１１、選択部１２（時刻選択部）を備える。
なお、受信装置は、アンテナ１、受信部２、同期部３、遅延部５、Ｔ１計測部８、演算部９、前値比較部１０をそれぞれ２つずつ備え、２冗長構成としている。
【００１４】
アンテナ１は、移動局装置から送信された電波を捕捉する。
受信部２は、対応するアンテナ１が捕捉した電波をダウンコンバートすることで、通信フレームを受信する。受信部２は、例えば、バンドパスフィルタ、リミッタ、直交復調器、Ａ／Ｄ変換器、ＦＭ復調器、ローパスフィルタの組み合わせによって実現される。
同期部３は、対応する受信部２から通信フレームを入力し、当該通信フレームと位相を同期させたクロック信号を出力する。これにより、受信装置はフレームを認識することができる。同期部３は、例えばＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路によって実現される。
【００１５】
遅延制御部４は、同期部３から通信フレーム及びクロック信号を入力し、全ての同期部３から通信フレームを入力したときに、各遅延部５に通信フレームを出力させる出力信号を出力する。具体的には、遅延制御部４は、２ビットの記憶回路を備える。当該記憶回路のビットは、一方のビットが１系の同期部３に対応し、他方のビットが２系の同期部３に対応するものである。また、遅延制御部４は、同期部３から通信フレームを入力したとき、当該同期部３に対応するビットを１に書き換える。そして、記憶回路の両方のビットが１となった時に、各遅延部５に出力信号を出力する。
遅延部５は、同期部３から通信フレームを入力し、当該通信フレームを出力せずに記憶する。また、遅延部５は、遅延制御部４から出力信号を入力した時に、記憶していた通信フレームを通信フレーム取得部６に出力する。すなわち、遅延部５は、他の遅延部５が出力する通信フレームと位相が一致するように、それぞれの通信フレームを遅延させる。
【００１６】
通信フレーム取得部６は、各遅延部５から通信フレームを入力し、それぞれの通信フレームを合成することで１つの通信フレームを取得する。通信フレーム取得部６は、例えばビットコンバイナによって実現される。
データ抽出部７は、通信フレーム取得部６から通信フレームを入力し、当該通信フレームから主信号及び時間Ｔ２を抽出する。なお、時間Ｔ２とは、移動局装置が受信装置に通信フレームを送信した時刻から、受信装置から通信フレームを受信した時刻までの時間である。データ抽出部７は、例えばデマルチプレクサによって実現される。
【００１７】
Ｔ１計測部８は、対応する同期部３から通信フレームのフレームパルスを入力し、当該フレームパルスを検出した時刻を特定する。また、Ｔ１計測部８は、基地局装置が備える送信装置が送信する通信フレームのフレームパルスを入力し、当該フレームパルスを検出した時刻（所定の時刻）を特定する。また、Ｔ１計測部８は、同期部３から入力したフレームパルスを検出した時刻と送信装置から入力したフレームパルスを検出した時刻との差を算出することで時間Ｔ１を算出する。なお、時間Ｔ１とは、移動局装置から通信フレームを受信した時刻から、次回移動局装置へ通信フレームを送信する時刻までの時間である。
演算部９は、対応するＴ１計測部８から時間Ｔ１を示す信号を入力し、さらにデータ抽出部７から時間Ｔ２を示す信号を入力する。また、演算部９は、時間Ｔ１と時間Ｔ２とを用いて、列車の位置を算出する。
【００１８】
前値比較部１０は、演算部９から列車の位置情報を示す信号を入力し、当該信号が示す列車の位置情報を一時的に保持する。また、前値比較部１０は、演算部９から入力した信号が示す列車の位置情報と、前回取得した列車の位置情報とを比較し、その差が所定の閾値未満であるか否かを判定する。なお、前値比較部１０が演算部９から入力した信号が示す列車の位置情報と、前回取得した列車の位置情報とを比較する処理は、Ｔ１計測部８が算出した時間Ｔ１と、Ｔ１計測部８が前回算出した時間Ｔ１とを比較する処理と等価である。また、前値比較部１０は、演算部９から入力した列車の位置情報を示す信号、及び比較判定結果を示す信号を出力する。
１・２系比較部１１は、各前値比較部１０から、列車の位置情報を示す信号を入力し、それぞれの列車の位置情報を比較し、その差が所定の閾値未満であるか否かを判定する。
選択部１２は、各前値比較部１０から、列車の位置情報を示す信号を入力する。また、選択部１２は、各前値比較部１０及び１・２系比較部１１から判定結果を示す信号を入力し、当該判定結果に基づいて、各前値比較部１０から入力した列車の位置情報を示す信号のうちの何れか１つを出力するか、または信号を出力しないかを決定する。また、選択部１２は、２ビットの記憶回路を備え、前回いずれの前値比較部１０から入力した信号を選択したかを記憶する。
つまり、Ｔ１計測部８、演算部９、前値比較部１０、１・２系比較部１１及び選択部１２は、協働して（時刻抽出部）、受信部２から入力した通信フレームのフレームパルスを検出した時刻に基づいて、列車の位置を特定する。
【００１９】
受信装置は、上記構成を有することで、以下の処理を実行する。
各受信部２は、それぞれ同一の通信フレームを受信する。各遅延部５は、受信部２のそれぞれから入力した通信フレームの位相が一致するように、それぞれの通信フレームを遅延させる。通信フレーム取得部６は、各遅延部５から入力したそれぞれの通信フレームを合成することで１つの通信フレームを取得する。遅延部５と並列に設けられたＴ１計測部８、演算部９、前値比較部１０、１・２系比較部１１及び選択部１２は、協働して、受信部２から入力した通信フレームのフレームパルスを検出した時刻を特定する。
これにより、受信装置は、通信フレームが検出された時刻と実際の受信時刻との差をできるだけ小さくすることができる。
【００２０】
次に、受信装置の動作を説明する。
アンテナ１が移動局装置から送信された無線信号を捕捉すると、受信部２は、当該無線信号をダウンコンバートし、通信フレームを再現し、当該通信フレームを同期部３に出力する。次に、同期部３は、受信部２から入力した通信フレームからクロック信号を生成し、当該クロック信号と通信フレームとを遅延制御部４及び遅延部５に出力し、通信フレームのフレームパルスをＴ１計測部８に出力する。
【００２１】
以降、受信装置は、通信フレームを受信した後、当該通信フレームからデータを抽出する処理と、当該通信フレームの受信時刻に基づいて列車の位置を特定する処理とを並列に実行する。
まず、受信装置が通信フレームからデータを抽出する動作を説明する。
図２は、通信フレームからデータを抽出する動作を示すフローチャートである。
遅延制御部４は、同期部３から通信フレームとクロック信号とを入力すると、当該同期部３から通信フレームを入力したことを記憶回路に記憶させる（ステップＳ１）。すなわち、遅延制御部４は、記憶回路のビットのうち、通信フレームを入力した同期部３に対応するビットを１に書き換える。このとき、各遅延部５は、同期部３から通信フレームを入力し、当該通信フレームを記憶回路に記憶させる（ステップＳ２）。
【００２２】
次に、遅延制御部４は、全ての同期部３から通信フレームを入力したか否かを判定する（ステップＳ３）。具体的には、遅延制御部４は、記憶回路の両方のビットが１になっているか否かを判定する。
遅延制御部４は、通信フレームを入力していない同期部３があると判定した場合（ステップＳ３：ＮＯ）、すなわち記憶回路の何れかのビットが０である場合、ステップＳ１に戻り、通信フレームの入力を待機する。
他方、遅延制御部４は、全ての同期部３から通信フレームを入力したと判定した場合（ステップＳ３；ＹＥＳ）すなわち記憶回路の両方のビットが１になっている場合、各遅延部５に出力信号を出力する（ステップＳ４）。
【００２３】
遅延部５は、遅延制御部４から出力信号を入力すると、記憶回路に記憶していた通信フレームを通信フレーム取得部６に出力する（ステップＳ５）。これにより、遅延部５は、他の遅延部５が出力する通信フレームと位相が一致するように、それぞれの通信フレームを遅延させることができる。
通信フレーム取得部６は、各遅延部５から通信フレームを入力すると、各通信フレームのうち信号対雑音比が高い方の通信フレームに重みづけをし、合成後の信号対雑音比が最大となるように各通信フレームを合成する（ステップＳ６）。そして、データ抽出部７は、通信フレームが合成した通信フレームを入力し、当該通信フレームから主信号及び時間Ｔ２を抽出する（ステップＳ７）。
【００２４】
このように、本実施形態による受信装置は、２冗長構成をなす受信部２から入力したそれぞれの通信フレームを、位相を合わせた後に合成することで、通信フレームの信号対雑音比を高くすることができる。これにより、受信装置が抽出するデータの信頼性を高めることができる。
【００２５】
次に、受信装置が通信フレームの受信時刻に基づいて列車の位置を特定する動作を説明する。
図３は、通信フレームの受信時刻に基づいて列車の位置を特定する動作を示す第１のフローチャートである。
図４は、通信フレームの受信時刻に基づいて列車の位置を特定する動作を示す第２のフローチャートである。
Ｔ１計測部８は、同期部３から通信フレームのフレームパルスを入力すると、当該フレームパルスの入力を検出し、検出した時刻からの経過時間の計測を開始する（ステップＳ１１）。経過時間の計測は、例えばクロック数を計数することで行うと良い。これにより、Ｔ１計測部８は、対応する同期部３から通信フレームのフレームパルスを入力し、当該フレームパルスを検出した時刻を特定することとなる。次に、Ｔ１計測部８は、送信装置から通信フレームのフレームパルスの入力を待機し、送信装置からのフレームパルスを検出したか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００２６】
Ｔ１計測部８は、送信装置からのフレームパルスを検出できなかった場合、経過時間の計測を継続する。他方、Ｔ１計測部８は、送信装置からのフレームパルスを検出した場合、経過時間の計測を終了し（ステップＳ１３）、当該経過時間である時間Ｔ１を示す信号を演算部９に出力する。これにより、Ｔ１計測部８は、送信装置からのフレームパルスを検出した時刻を特定し、同期部３からのフレームパルスを検出した時刻と送信装置からのフレームパルスを検出した時刻との差である時間Ｔ１を算出することができる。
【００２７】
図５は、時間Ｔ１、時間Ｔ２と電波伝搬時間Ｔ３との関係を示す図である。
次に、演算部９は、対応するＴ１計測部８から入力した信号から時間Ｔ１を再現し、予めデータ抽出部７から入力していた信号から時間Ｔ２を再現する。次に、演算部９は、時間Ｔ２が時間Ｔ１より大きいか否かを判定する（ステップＳ１４）。
演算部９は、時間Ｔ２が時間Ｔ１より大きいと判定した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、時間Ｔ１と時間Ｔ２との間の時間差を２で除算して得られる値を、電波伝搬時間Ｔ３として算出する（ステップＳ１５）。
【００２８】
時間Ｔ２が時間Ｔ１より大きい場合、時間Ｔ２は、図５（Ａ）に示すように、移動局装置が送信した通信フレームを送信した時刻から、送信装置が当該通信フレームを受信した後に送信した通信フレームを移動局装置が受信した時刻までの時間を示すこととなる。
したがって、時間Ｔ１と時間Ｔ２との間の時間差は、移動局装置と基地局装置との間を電波が往復する時間となる。つまり、時間Ｔ１と時間Ｔ２との間の時間差を２で除算することで、移動局装置と基地局装置との間の電波伝搬時間Ｔ３を算出することができる。
【００２９】
他方、演算部９は、時間Ｔ２が時間Ｔ１以下であると判定した場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、時間Ｔ１と時間Ｔ２との間の時間差にマルチフレーム長Ｔｍ（移動局装置による通信フレームの送信間隔）を加算し、当該値を２で除算して得られる値を、電波伝搬時間Ｔ３として算出する（ステップＳ１６）。
【００３０】
時間Ｔ２が時間Ｔ１以下である場合、時間Ｔ２は、図５（Ｂ）に示すように、移動局装置が送信した通信フレームを送信した時刻から、送信装置が当該通信フレームを受信する前に送信した通信フレームを移動局装置が受信した時刻までの時間を示すこととなる。
したがって、時間Ｔ２が時間Ｔ１より大きい場合と同様の方法で電波伝搬時間を算出するには、送信装置が当該通信フレームを受信する前に送信した通信フレームを移動局装置が受信した時刻を用いて、送信装置が当該通信フレームを受信した後に送信した通信フレームを移動局装置が受信した時刻を推定する必要がある。そのため、送信装置が当該通信フレームを受信する前に送信した通信フレームを移動局装置が受信した時刻に、移動局装置による通信フレームの送信間隔を加算することで、送信装置が当該通信フレームを受信した後に送信した通信フレームを移動局装置が受信した時刻を推定することができる。
したがって、時間Ｔ１と時間Ｔ２との間の時間差にマルチフレーム長Ｔｍを加算した時間は、移動局装置と基地局装置との間を電波が往復する時間となる。つまり、時間Ｔ１と時間Ｔ２との間の時間差にマルチフレーム長Ｔｍ（移動局装置による通信フレームの送信間隔）を加算し、当該値を２で除算することで、移動局装置と基地局装置との間の電波伝搬時間Ｔ３を算出することができる。
【００３１】
演算部９は、ステップＳ１５またはステップＳ１６で電波伝搬時間Ｔ３を算出すると、当該時間Ｔ３に光速度を乗算することで、基地局装置と移動局装置との間の距離を算出する（ステップＳ１７）。これにより、演算部９は、列車の位置（キロ程）を算出することができる。演算部９は、列車の位置情報を示す信号を前値比較部１０に出力する。
次に、前値比較部１０は、演算部９から列車の位置情報を示す信号を入力し、当該信号が示す列車の位置情報と記憶回路が記憶する列車の位置情報とを比較し、その差が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。なお、記憶回路が記憶する列車の位置情報は、後述するステップＳ２１によって記憶された前回算出された列車の位置情報である。
前値比較部１０は、今回算出した列車の位置情報と前回算出した列車の位置情報との差が所定の閾値未満であると判定した場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、演算部９から入力した列車の位置情報を示す信号に、当該データが有効であることを示すフラグ（比較判定結果）を付加して選択部１２に出力する（ステップＳ１９）。
他方、前値比較部１０は、今回算出した列車の位置情報と前回算出した列車の位置情報との差が所定の閾値以上であると判定した場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、演算部９から入力した列車の位置情報を示す信号に、当該データが無効であることを示すフラグを付加して選択部１２に出力する（ステップＳ２０）。
【００３２】
前値比較部１０は、ステップＳ１９、ステップＳ２０で、演算部９から入力した列車の位置情報を示す信号とフラグとを出力すると、当該列車の位置情報を記憶回路に記憶させる（ステップＳ２１）。このとき、既に記憶回路に記憶されている前回の列車の位置情報は削除される。
【００３３】
１・２系比較部１１は、各前値比較部１０から、列車の位置情報を示す信号を入力し、それぞれの列車の位置情報を比較し、その差が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。１・２系比較部１１は、列車の位置の差が所定の閾値未満であると判定した場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、各前値比較部１０から入力した信号が有効であることを示す比較結果信号を出力する（ステップＳ２２）。他方、１・２系比較部１１は、列車の位置の差が所定の閾値以上であると判定した場合（ステップＳ２１：ＮＯ）、各前値比較部１０から入力した信号が無効であることを示す比較結果信号を出力する（ステップＳ２３）。
つまり、各演算部９が算出した列車の位置情報がそれぞれ異なる場合、何れかの演算部９の算出結果が誤っていることが分かる。このとき、何れの演算部９の算出結果が誤っているかを判断することはできないため、１・２系比較部１１は、そのような場合にいずれの算出結果も無効とすることで、誤った計算結果を出力することを防ぐことができる。
【００３４】
選択部１２は、各前値比較部１０から列車の位置情報を示す信号を入力し、１・２系比較部１１から比較結果信号を入力する。次に、選択部１２は、１・２系比較部１１から入力した比較結果信号が有効を示すか否かを判定する（ステップＳ２４）。
選択部１２は、１・２系比較部１１から入力した比較結果信号が無効を示すと判定した場合（ステップＳ２４：ＮＯ）、列車の位置を算出できなかったことを示す信号を出力する（ステップＳ２５）。
【００３５】
他方、選択部１２は、１・２系比較部１１から入力した比較結果信号が有効を示すと判定した場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、２ビットの記憶回路の何れのビットが１を示すかを判定し、当該ビットに対応する前値比較部１０（前回選択した前値比較部１０）から入力した信号に付加されたフラグを読み出す。そして、選択部１２は、当該フラグが有効を示すか否かを判定する（ステップＳ２６）。
選択部１２は、フラグが有効を示すと判定した場合（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、前回選択した前値比較部１０から入力した列車の位置情報を示す信号を出力する（ステップＳ２７）。
【００３６】
他方、選択部１２は、フラグが無効を示すと判定した場合（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、他方の前値比較部１０（前回選択しなかった前値比較部１０）から入力した信号に付加されたフラグを読み出す。そして、選択部１２は、当該フラグが有効を示すか否かを判定する（ステップＳ２８）。
選択部１２は、フラグが有効を示すと判定した場合（ステップＳ２８：ＹＥＳ）、前回選択しなかった前値比較部１０から入力した列車の位置情報を示す信号を出力し（ステップＳ２９）、２ビットの記憶回路の、前回選択した前値比較部１０に対応するビットを０にし、前回選択しなかった前値比較部１０に対応するビットを１にする。
他方、選択部１２は、フラグが無効を示すと判定した場合（ステップＳ２８：ＮＯ）、列車の位置を算出できなかったことを示す信号を出力する（ステップＳ２５）。
【００３７】
このように、本実施形態による受信装置は、２冗長構成をなす受信部２から入力したそれぞれの通信フレームの位相を合わせずに、それぞれの通信フレームのフレームパルスを入力した時刻を特定し、当該時刻（当該時刻を用いて算出した列車の位置）を選択部１２にて比較する。これにより、受信装置は、列車の位置をより正確に算出することができる。
【００３８】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、本実施形態による受信装置は、基地局装置に備えられる場合を説明したが、これに限られず、移動局装置に備えられていても良い。但しこの場合、受信装置は、Ｔ１計測部８の代わりに時間Ｔ２を計測するＴ２計測部を備え、列車の位置を算出する必要が無いため、演算部９を備えない構成となる。なお、前値比較部１０及び１・２系比較部１１は、前回と今回の列車の位置情報を比較する代わりに前回と今回の時間Ｔ２を比較することとなる。
【００３９】
また、本実施形態では、通信フレーム取得部６が、各遅延部５から通信フレームを入力し、それぞれの通信フレームを合成することで１つの通信フレームを取得する場合を説明したが、これに限られない。例えば、通信フレーム取得部６は、各遅延部５から通信フレームを入力し、受信レベルが高い方の通信フレームを選択することで、１つの通信フレームを取得する構成であっても良い。
【００４０】
また、本実施形態では、前値比較部１０及び１・２系比較部１１が、前回と今回の列車の位置情報を比較することで、当該情報が有効であるか否かを判定する場合を示したが、これに限られない。例えば、前値比較部１０及び１・２系比較部１１は、Ｔ１計測部８が計測した時間Ｔ１を比較することで情報の有効性を判定しても良いし、演算部９が算出した電波伝搬時間Ｔ３を比較することで情報の有効性を判定しても良い。
【００４１】
また、本実施形態では、アンテナ１、受信部２、同期部３、遅延部５、Ｔ１計測部８、演算部９、前値比較部１０をそれぞれ２つずつ備え、２冗長構成とする場合を説明したが、これに限られず、それぞれを３つ以上備えた冗長構成としても良い。
【符号の説明】
【００４２】
１…アンテナ ２…受信部 ３…同期部 ４…遅延制御部 ５…遅延部 ６…通信フレーム取得部 ７…データ抽出部 ８…Ｔ１計測部 ９…演算部 １０…前値比較部 １１…１・２系比較部 １２…選択部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対向装置から無線送信された通信フレームを受信し、その受信時刻を特定する受信装置及び受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、列車の高速化や無人化運転が進んでいる。こうした背景で列車を制御するには、当該列車の現在の位置に応じて列車の加減速を制御する必要がある。そのため、列車の制御システムは、経時的に変化する列車の位置を正確に特定する必要がある。
【０００３】
特許文献１、２には、線路の沿線に設置された基地局装置と列車に設置された移動局装置との間で無線通信を行い、その下り通信と上り通信との遅延差を用いて列車の位置を特定する方法が開示されている。
【０００４】
以下に、列車の位置を特定する具体的な処理を説明する。
基地局装置及び移動局装置は、それぞれ所定の間隔で通信フレームの送信を行う。
基地局装置は、移動局装置から通信フレームを受信した時刻から、次回移動局装置へ通信フレームを送信する時刻までの時間Ｔ１を算出する。
移動局装置は、前回基地局装置に通信フレームを送信した時刻から、基地局装置から通信フレームを受信した時刻までの時間Ｔ２を算出する。そして、移動局装置は、次回送信する通信フレームに、当該算出した時間Ｔ２を示す情報を格納する。
通信フレームの受信時刻は、基地局装置及び移動局装置が通信フレームのフレームパルスを検出し、その検出時刻を特定することで行う。
【０００５】
次に、基地局装置は、算出した時間Ｔ１と、移動局装置から受信した通信フレームに格納された時間Ｔ２との時間差を算出し、当該時間差を２で除算することで、基地局装置と移動局装置との間の電波伝搬遅延時間である時間Ｔ３を算出する。そして、基地局装置は、当該時間Ｔ３に光速ｃ（２９９７９２４５８ｍ／ｓ）を乗算することで、基地局装置から移動局装置までの距離を算出することができる。
【０００６】
ところで、特許文献１に記載の方法を用いて列車の位置を特定する場合、特定した位置情報に誤りが含まれないよう、基地局装置及び移動局装置が備える受信装置は、複数のアンテナを備え、空間ダイバーシティ処理を行うことで受信した通信フレームのビット誤り率を低減させることが好ましい。
空間ダイバーシティを行う場合、特にそれぞれのアンテナが受信した通信フレームを合成させる最大比合成方式を用いる場合、それぞれの通信フレームを遅延させ、位相を調節する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許２７３８４６４号公報
【特許文献２】特開２００７−３３１６２９号公報
【特許文献３】特開２０００−０３３８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述したように、遅延処理がなされた通信フレームに対して空間ダイバーシティ処理がなされるため、受信装置が当該通信フレームのフレームパルスを検出したとしても、その時刻は、実際にアンテナが通信フレームを受信した時刻に遅延時間を加算した時刻となり、実際の受信時刻に対して大きく誤差が生じることとなる。
上述したように、基地局装置は、基地局装置及び移動局装置の通信フレームの受信時刻を用いて列車の位置を特定する。したがって、基地局装置及び移動局装置が備える受信装置には、通信フレームが検出された時刻と実際の受信時刻との差をできるだけ小さくすることが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、対向装置から無線送信された通信フレームを受信し、その受信時刻を特定する受信装置であって、同一の通信フレームを受信する複数の受信部と、前記受信部のそれぞれから入力した通信フレームの位相が一致するように、前記それぞれの通信フレームを遅延させる遅延部と、前記遅延部から入力したそれぞれの通信フレームを合成することで、または受信レベルが高い方の通信フレームを選択することで、１つの通信フレームを取得する通信フレーム取得部と、前記遅延部と並列に設けられ、前記受信部から前記通信フレームを入力し、当該通信フレームのフレームパルスを検出した時刻を特定する時刻特定部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、対向装置から無線送信された通信フレームを受信し、その受信時刻を特定する受信方法であって、前記受信装置の複数の受信部は、それぞれ同一の通信フレームを受信し、前記受信装置の遅延部は、前記受信部のそれぞれから入力した通信フレームの位相が一致するように、前記それぞれの通信フレームを遅延させ、前記受信装置の通信フレーム取得部は、前記遅延部から入力したそれぞれの通信フレームを合成することで、または受信レベルが高い方の通信フレームを選択することで、１つの通信フレームを取得し、前記遅延部と並列に設けられた前記受信装置の時刻特定部は、前記受信部から前記通信フレームを入力し、当該通信フレームのフレームパルスを検出した時刻を特定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、時刻特定部は、遅延部に並列に設けられている。したがって、時刻特定部は、受信部から入力された通信フレーム、すなわち遅延部による遅延処理がなされる前の通信フレームのフレームパルスを検出することで時刻を特定する。これにより、受信装置は、通信フレームが検出された時刻と実際の受信時刻との差をできるだけ小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による受信装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】通信フレームからデータを抽出する動作を示すフローチャートである。
【図３】通信フレームの受信時刻に基づいて列車の位置を特定する動作を示す第１のフローチャートである。
【図４】通信フレームの受信時刻に基づいて列車の位置を特定する動作を示す第２のフローチャートである。
【図５】時間Ｔ１、時間Ｔ２と電波伝搬時間Ｔ３との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態による受信装置の構成を示す概略ブロック図である。
受信装置は、線路の沿線に設置された基地局装置に備えられ、列車に設置された移動局装置から通信フレームを受信し、当該通信フレームを用いて列車の位置を特定する。
受信装置は、アンテナ１、受信部２、同期部３、遅延制御部４、遅延部５、通信フレーム取得部６、データ抽出部７、Ｔ１計測部８（個別時刻特定部、時間算出部）、演算部９、前値比較部１０、１・２系比較部１１、選択部１２（時刻選択部）を備える。
なお、受信装置は、アンテナ１、受信部２、同期部３、遅延部５、Ｔ１計測部８、演算部９、前値比較部１０をそれぞれ２つずつ備え、２冗長構成としている。
【００１４】
アンテナ１は、移動局装置から送信された電波を捕捉する。
受信部２は、対応するアンテナ１が捕捉した電波をダウンコンバートすることで、通信フレームを受信する。受信部２は、例えば、バンドパスフィルタ、リミッタ、直交復調器、Ａ／Ｄ変換器、ＦＭ復調器、ローパスフィルタの組み合わせによって実現される。
同期部３は、対応する受信部２から通信フレームを入力し、当該通信フレームと位相を同期させたクロック信号を出力する。これにより、受信装置はフレームを認識することができる。同期部３は、例えばＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路によって実現される。
【００１５】
遅延制御部４は、同期部３から通信フレーム及びクロック信号を入力し、全ての同期部３から通信フレームを入力したときに、各遅延部５に通信フレームを出力させる出力信号を出力する。具体的には、遅延制御部４は、２ビットの記憶回路を備える。当該記憶回路のビットは、一方のビットが１系の同期部３に対応し、他方のビットが２系の同期部３に対応するものである。また、遅延制御部４は、同期部３から通信フレームを入力したとき、当該同期部３に対応するビットを１に書き換える。そして、記憶回路の両方のビットが１となった時に、各遅延部５に出力信号を出力する。
遅延部５は、同期部３から通信フレームを入力し、当該通信フレームを出力せずに記憶する。また、遅延部５は、遅延制御部４から出力信号を入力した時に、記憶していた通信フレームを通信フレーム取得部６に出力する。すなわち、遅延部５は、他の遅延部５が出力する通信フレームと位相が一致するように、それぞれの通信フレームを遅延させる。
【００１６】
通信フレーム取得部６は、各遅延部５から通信フレームを入力し、それぞれの通信フレームを合成することで１つの通信フレームを取得する。通信フレーム取得部６は、例えばビットコンバイナによって実現される。
データ抽出部７は、通信フレーム取得部６から通信フレームを入力し、当該通信フレームから主信号及び時間Ｔ２を抽出する。なお、時間Ｔ２とは、移動局装置が受信装置に通信フレームを送信した時刻から、受信装置から通信フレームを受信した時刻までの時間である。データ抽出部７は、例えばデマルチプレクサによって実現される。
【００１７】
Ｔ１計測部８は、対応する同期部３から通信フレームのフレームパルスを入力し、当該フレームパルスを検出した時刻を特定する。また、Ｔ１計測部８は、基地局装置が備える送信装置が送信する通信フレームのフレームパルスを入力し、当該フレームパルスを検出した時刻（所定の時刻）を特定する。また、Ｔ１計測部８は、同期部３から入力したフレームパルスを検出した時刻と送信装置から入力したフレームパルスを検出した時刻との差を算出することで時間Ｔ１を算出する。なお、時間Ｔ１とは、移動局装置から通信フレームを受信した時刻から、次回移動局装置へ通信フレームを送信する時刻までの時間である。
演算部９は、対応するＴ１計測部８から時間Ｔ１を示す信号を入力し、さらにデータ抽出部７から時間Ｔ２を示す信号を入力する。また、演算部９は、時間Ｔ１と時間Ｔ２とを用いて、列車の位置を算出する。
【００１８】
前値比較部１０は、演算部９から列車の位置情報を示す信号を入力し、当該信号が示す列車の位置情報を一時的に保持する。また、前値比較部１０は、演算部９から入力した信号が示す列車の位置情報と、前回取得した列車の位置情報とを比較し、その差が所定の閾値未満であるか否かを判定する。なお、前値比較部１０が演算部９から入力した信号が示す列車の位置情報と、前回取得した列車の位置情報とを比較する処理は、Ｔ１計測部８が算出した時間Ｔ１と、Ｔ１計測部８が前回算出した時間Ｔ１とを比較する処理と等価である。また、前値比較部１０は、演算部９から入力した列車の位置情報を示す信号、及び比較判定結果を示す信号を出力する。
１・２系比較部１１は、各前値比較部１０から、列車の位置情報を示す信号を入力し、それぞれの列車の位置情報を比較し、その差が所定の閾値未満であるか否かを判定する。
選択部１２は、各前値比較部１０から、列車の位置情報を示す信号を入力する。また、選択部１２は、各前値比較部１０及び１・２系比較部１１から判定結果を示す信号を入力し、当該判定結果に基づいて、各前値比較部１０から入力した列車の位置情報を示す信号のうちの何れか１つを出力するか、または信号を出力しないかを決定する。また、選択部１２は、２ビットの記憶回路を備え、前回いずれの前値比較部１０から入力した信号を選択したかを記憶する。
つまり、Ｔ１計測部８、演算部９、前値比較部１０、１・２系比較部１１及び選択部１２は、協働して（時刻抽出部）、受信部２から入力した通信フレームのフレームパルスを検出した時刻に基づいて、列車の位置を特定する。
【００１９】
受信装置は、上記構成を有することで、以下の処理を実行する。
各受信部２は、それぞれ同一の通信フレームを受信する。各遅延部５は、受信部２のそれぞれから入力した通信フレームの位相が一致するように、それぞれの通信フレームを遅延させる。通信フレーム取得部６は、各遅延部５から入力したそれぞれの通信フレームを合成することで１つの通信フレームを取得する。遅延部５と並列に設けられたＴ１計測部８、演算部９、前値比較部１０、１・２系比較部１１及び選択部１２は、協働して、受信部２から入力した通信フレームのフレームパルスを検出した時刻を特定する。
これにより、受信装置は、通信フレームが検出された時刻と実際の受信時刻との差をできるだけ小さくすることができる。
【００２０】
次に、受信装置の動作を説明する。
アンテナ１が移動局装置から送信された無線信号を捕捉すると、受信部２は、当該無線信号をダウンコンバートし、通信フレームを再現し、当該通信フレームを同期部３に出力する。次に、同期部３は、受信部２から入力した通信フレームからクロック信号を生成し、当該クロック信号と通信フレームとを遅延制御部４及び遅延部５に出力し、通信フレームのフレームパルスをＴ１計測部８に出力する。
【００２１】
以降、受信装置は、通信フレームを受信した後、当該通信フレームからデータを抽出する処理と、当該通信フレームの受信時刻に基づいて列車の位置を特定する処理とを並列に実行する。
まず、受信装置が通信フレームからデータを抽出する動作を説明する。
図２は、通信フレームからデータを抽出する動作を示すフローチャートである。
遅延制御部４は、同期部３から通信フレームとクロック信号とを入力すると、当該同期部３から通信フレームを入力したことを記憶回路に記憶させる（ステップＳ１）。すなわち、遅延制御部４は、記憶回路のビットのうち、通信フレームを入力した同期部３に対応するビットを１に書き換える。このとき、各遅延部５は、同期部３から通信フレームを入力し、当該通信フレームを記憶回路に記憶させる（ステップＳ２）。
【００２２】
次に、遅延制御部４は、全ての同期部３から通信フレームを入力したか否かを判定する（ステップＳ３）。具体的には、遅延制御部４は、記憶回路の両方のビットが１になっているか否かを判定する。
遅延制御部４は、通信フレームを入力していない同期部３があると判定した場合（ステップＳ３：ＮＯ）、すなわち記憶回路の何れかのビットが０である場合、ステップＳ１に戻り、通信フレームの入力を待機する。
他方、遅延制御部４は、全ての同期部３から通信フレームを入力したと判定した場合（ステップＳ３；ＹＥＳ）すなわち記憶回路の両方のビットが１になっている場合、各遅延部５に出力信号を出力する（ステップＳ４）。
【００２３】
遅延部５は、遅延制御部４から出力信号を入力すると、記憶回路に記憶していた通信フレームを通信フレーム取得部６に出力する（ステップＳ５）。これにより、遅延部５は、他の遅延部５が出力する通信フレームと位相が一致するように、それぞれの通信フレームを遅延させることができる。
通信フレーム取得部６は、各遅延部５から通信フレームを入力すると、各通信フレームのうち信号対雑音比が高い方の通信フレームに重みづけをし、合成後の信号対雑音比が最大となるように各通信フレームを合成する（ステップＳ６）。そして、データ抽出部７は、通信フレームが合成した通信フレームを入力し、当該通信フレームから主信号及び時間Ｔ２を抽出する（ステップＳ７）。
【００２４】
このように、本実施形態による受信装置は、２冗長構成をなす受信部２から入力したそれぞれの通信フレームを、位相を合わせた後に合成することで、通信フレームの信号対雑音比を高くすることができる。これにより、受信装置が抽出するデータの信頼性を高めることができる。
【００２５】
次に、受信装置が通信フレームの受信時刻に基づいて列車の位置を特定する動作を説明する。
図３は、通信フレームの受信時刻に基づいて列車の位置を特定する動作を示す第１のフローチャートである。
図４は、通信フレームの受信時刻に基づいて列車の位置を特定する動作を示す第２のフローチャートである。
Ｔ１計測部８は、同期部３から通信フレームのフレームパルスを入力すると、当該フレームパルスの入力を検出し、検出した時刻からの経過時間の計測を開始する（ステップＳ１１）。経過時間の計測は、例えばクロック数を計数することで行うと良い。これにより、Ｔ１計測部８は、対応する同期部３から通信フレームのフレームパルスを入力し、当該フレームパルスを検出した時刻を特定することとなる。次に、Ｔ１計測部８は、送信装置から通信フレームのフレームパルスの入力を待機し、送信装置からのフレームパルスを検出したか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００２６】
Ｔ１計測部８は、送信装置からのフレームパルスを検出できなかった場合、経過時間の計測を継続する。他方、Ｔ１計測部８は、送信装置からのフレームパルスを検出した場合、経過時間の計測を終了し（ステップＳ１３）、当該経過時間である時間Ｔ１を示す信号を演算部９に出力する。これにより、Ｔ１計測部８は、送信装置からのフレームパルスを検出した時刻を特定し、同期部３からのフレームパルスを検出した時刻と送信装置からのフレームパルスを検出した時刻との差である時間Ｔ１を算出することができる。
【００２７】
図５は、時間Ｔ１、時間Ｔ２と電波伝搬時間Ｔ３との関係を示す図である。
次に、演算部９は、対応するＴ１計測部８から入力した信号から時間Ｔ１を再現し、予めデータ抽出部７から入力していた信号から時間Ｔ２を再現する。次に、演算部９は、時間Ｔ２が時間Ｔ１より大きいか否かを判定する（ステップＳ１４）。
演算部９は、時間Ｔ２が時間Ｔ１より大きいと判定した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、時間Ｔ１と時間Ｔ２との間の時間差を２で除算して得られる値を、電波伝搬時間Ｔ３として算出する（ステップＳ１５）。
【００２８】
時間Ｔ２が時間Ｔ１より大きい場合、時間Ｔ２は、図５（Ａ）に示すように、移動局装置が送信した通信フレームを送信した時刻から、送信装置が当該通信フレームを受信した後に送信した通信フレームを移動局装置が受信した時刻までの時間を示すこととなる。
したがって、時間Ｔ１と時間Ｔ２との間の時間差は、移動局装置と基地局装置との間を電波が往復する時間となる。つまり、時間Ｔ１と時間Ｔ２との間の時間差を２で除算することで、移動局装置と基地局装置との間の電波伝搬時間Ｔ３を算出することができる。
【００２９】
他方、演算部９は、時間Ｔ２が時間Ｔ１以下であると判定した場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、時間Ｔ１と時間Ｔ２との間の時間差にマルチフレーム長Ｔｍ（移動局装置による通信フレームの送信間隔）を加算し、当該値を２で除算して得られる値を、電波伝搬時間Ｔ３として算出する（ステップＳ１６）。
【００３０】
時間Ｔ２が時間Ｔ１以下である場合、時間Ｔ２は、図５（Ｂ）に示すように、移動局装置が送信した通信フレームを送信した時刻から、送信装置が当該通信フレームを受信する前に送信した通信フレームを移動局装置が受信した時刻までの時間を示すこととなる。
したがって、時間Ｔ２が時間Ｔ１より大きい場合と同様の方法で電波伝搬時間を算出するには、送信装置が当該通信フレームを受信する前に送信した通信フレームを移動局装置が受信した時刻を用いて、送信装置が当該通信フレームを受信した後に送信した通信フレームを移動局装置が受信した時刻を推定する必要がある。そのため、送信装置が当該通信フレームを受信する前に送信した通信フレームを移動局装置が受信した時刻に、移動局装置による通信フレームの送信間隔を加算することで、送信装置が当該通信フレームを受信した後に送信した通信フレームを移動局装置が受信した時刻を推定することができる。
したがって、時間Ｔ１と時間Ｔ２との間の時間差にマルチフレーム長Ｔｍを加算した時間は、移動局装置と基地局装置との間を電波が往復する時間となる。つまり、時間Ｔ１と時間Ｔ２との間の時間差にマルチフレーム長Ｔｍ（移動局装置による通信フレームの送信間隔）を加算し、当該値を２で除算することで、移動局装置と基地局装置との間の電波伝搬時間Ｔ３を算出することができる。
【００３１】
演算部９は、ステップＳ１５またはステップＳ１６で電波伝搬時間Ｔ３を算出すると、当該時間Ｔ３に光速度を乗算することで、基地局装置と移動局装置との間の距離を算出する（ステップＳ１７）。これにより、演算部９は、列車の位置（キロ程）を算出することができる。演算部９は、列車の位置情報を示す信号を前値比較部１０に出力する。
次に、前値比較部１０は、演算部９から列車の位置情報を示す信号を入力し、当該信号が示す列車の位置情報と記憶回路が記憶する列車の位置情報とを比較し、その差が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。なお、記憶回路が記憶する列車の位置情報は、後述するステップＳ２１によって記憶された前回算出された列車の位置情報である。
前値比較部１０は、今回算出した列車の位置情報と前回算出した列車の位置情報との差が所定の閾値未満であると判定した場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、演算部９から入力した列車の位置情報を示す信号に、当該データが有効であることを示すフラグ（比較判定結果）を付加して選択部１２に出力する（ステップＳ１９）。
他方、前値比較部１０は、今回算出した列車の位置情報と前回算出した列車の位置情報との差が所定の閾値以上であると判定した場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、演算部９から入力した列車の位置情報を示す信号に、当該データが無効であることを示すフラグを付加して選択部１２に出力する（ステップＳ２０）。
【００３２】
前値比較部１０は、ステップＳ１９、ステップＳ２０で、演算部９から入力した列車の位置情報を示す信号とフラグとを出力すると、当該列車の位置情報を記憶回路に記憶させる（ステップＳ２１）。このとき、既に記憶回路に記憶されている前回の列車の位置情報は削除される。
【００３３】
１・２系比較部１１は、各前値比較部１０から、列車の位置情報を示す信号を入力し、それぞれの列車の位置情報を比較し、その差が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。１・２系比較部１１は、列車の位置の差が所定の閾値未満であると判定した場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、各前値比較部１０から入力した信号が有効であることを示す比較結果信号を出力する（ステップＳ２２）。他方、１・２系比較部１１は、列車の位置の差が所定の閾値以上であると判定した場合（ステップＳ２１：ＮＯ）、各前値比較部１０から入力した信号が無効であることを示す比較結果信号を出力する（ステップＳ２３）。
つまり、各演算部９が算出した列車の位置情報がそれぞれ異なる場合、何れかの演算部９の算出結果が誤っていることが分かる。このとき、何れの演算部９の算出結果が誤っているかを判断することはできないため、１・２系比較部１１は、そのような場合にいずれの算出結果も無効とすることで、誤った計算結果を出力することを防ぐことができる。
【００３４】
選択部１２は、各前値比較部１０から列車の位置情報を示す信号を入力し、１・２系比較部１１から比較結果信号を入力する。次に、選択部１２は、１・２系比較部１１から入力した比較結果信号が有効を示すか否かを判定する（ステップＳ２４）。
選択部１２は、１・２系比較部１１から入力した比較結果信号が無効を示すと判定した場合（ステップＳ２４：ＮＯ）、列車の位置を算出できなかったことを示す信号を出力する（ステップＳ２５）。
【００３５】
他方、選択部１２は、１・２系比較部１１から入力した比較結果信号が有効を示すと判定した場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、２ビットの記憶回路の何れのビットが１を示すかを判定し、当該ビットに対応する前値比較部１０（前回選択した前値比較部１０）から入力した信号に付加されたフラグを読み出す。そして、選択部１２は、当該フラグが有効を示すか否かを判定する（ステップＳ２６）。
選択部１２は、フラグが有効を示すと判定した場合（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、前回選択した前値比較部１０から入力した列車の位置情報を示す信号を出力する（ステップＳ２７）。
【００３６】
他方、選択部１２は、フラグが無効を示すと判定した場合（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、他方の前値比較部１０（前回選択しなかった前値比較部１０）から入力した信号に付加されたフラグを読み出す。そして、選択部１２は、当該フラグが有効を示すか否かを判定する（ステップＳ２８）。
選択部１２は、フラグが有効を示すと判定した場合（ステップＳ２８：ＹＥＳ）、前回選択しなかった前値比較部１０から入力した列車の位置情報を示す信号を出力し（ステップＳ２９）、２ビットの記憶回路の、前回選択した前値比較部１０に対応するビットを０にし、前回選択しなかった前値比較部１０に対応するビットを１にする。
他方、選択部１２は、フラグが無効を示すと判定した場合（ステップＳ２８：ＮＯ）、列車の位置を算出できなかったことを示す信号を出力する（ステップＳ２５）。
【００３７】
このように、本実施形態による受信装置は、２冗長構成をなす受信部２から入力したそれぞれの通信フレームの位相を合わせずに、それぞれの通信フレームのフレームパルスを入力した時刻を特定し、当該時刻（当該時刻を用いて算出した列車の位置）を選択部１２にて比較する。これにより、受信装置は、列車の位置をより正確に算出することができる。
【００３８】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、本実施形態による受信装置は、基地局装置に備えられる場合を説明したが、これに限られず、移動局装置に備えられていても良い。但しこの場合、受信装置は、Ｔ１計測部８の代わりに時間Ｔ２を計測するＴ２計測部を備え、列車の位置を算出する必要が無いため、演算部９を備えない構成となる。なお、前値比較部１０及び１・２系比較部１１は、前回と今回の列車の位置情報を比較する代わりに前回と今回の時間Ｔ２を比較することとなる。
【００３９】
また、本実施形態では、通信フレーム取得部６が、各遅延部５から通信フレームを入力し、それぞれの通信フレームを合成することで１つの通信フレームを取得する場合を説明したが、これに限られない。例えば、通信フレーム取得部６は、各遅延部５から通信フレームを入力し、受信レベルが高い方の通信フレームを選択することで、１つの通信フレームを取得する構成であっても良い。
【００４０】
また、本実施形態では、前値比較部１０及び１・２系比較部１１が、前回と今回の列車の位置情報を比較することで、当該情報が有効であるか否かを判定する場合を示したが、これに限られない。例えば、前値比較部１０及び１・２系比較部１１は、Ｔ１計測部８が計測した時間Ｔ１を比較することで情報の有効性を判定しても良いし、演算部９が算出した電波伝搬時間Ｔ３を比較することで情報の有効性を判定しても良い。
【００４１】
また、本実施形態では、アンテナ１、受信部２、同期部３、遅延部５、Ｔ１計測部８、演算部９、前値比較部１０をそれぞれ２つずつ備え、２冗長構成とする場合を説明したが、これに限られず、それぞれを３つ以上備えた冗長構成としても良い。
【符号の説明】
【００４２】
１…アンテナ ２…受信部 ３…同期部 ４…遅延制御部 ５…遅延部 ６…通信フレーム取得部 ７…データ抽出部 ８…Ｔ１計測部 ９…演算部 １０…前値比較部 １１…１・２系比較部 １２…選択部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向装置から無線送信された通信フレームを受信し、その受信時刻を特定する受信装置であって、
同一の通信フレームを受信する複数の受信部と、
前記受信部のそれぞれから入力した通信フレームの位相が一致するように、前記それぞれの通信フレームを遅延させる遅延部と、
前記遅延部から入力したそれぞれの通信フレームを合成することで、または受信レベルが高い方の通信フレームを選択することで、１つの通信フレームを取得する通信フレーム取得部と、
前記遅延部と並列に設けられ、前記受信部から前記通信フレームを入力し、当該通信フレームのフレームパルスを検出した時刻を特定する時刻特定部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項２】
前記時刻特定部は、
前記受信部のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記受信部から前記通信フレームを入力し、当該通信フレームのフレームパルスを検出した時刻を特定する個別時刻特定部と、
前記個別時刻特定部のそれぞれが特定した時刻のうち１つまたは０を選択する時刻選択部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
前記個別時刻特定部のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記個別時刻特定部が特定した時刻と所定の時刻との間の時間を算出する時間算出部と、
前記通信フレームの受信毎に前記時間算出部が算出した時間を順次取得し、前回算出した時間と今回算出した時間との時間差が所定の閾値以上であるか否かを判定する前値比較部と
を備え、
前記時刻選択部は、前記前値比較部によって時間差が所定の閾値以上であると判定された時間差に対応する時刻を選択しない
ことを特徴とする請求項２に記載の受信装置。
【請求項４】
対向装置から無線送信された通信フレームを受信し、その受信時刻を特定する受信方法であって、
受信装置の複数の受信部は、それぞれ同一の通信フレームを受信し、
前記受信装置の遅延部は、前記受信部のそれぞれから入力した通信フレームの位相が一致するように、前記それぞれの通信フレームを遅延させ、
前記受信装置の通信フレーム取得部は、前記遅延部から入力したそれぞれの通信フレームを合成することで、または受信レベルが高い方の通信フレームを選択することで、１つの通信フレームを取得し、
前記遅延部と並列に設けられた前記受信装置の時刻特定部は、前記受信部から前記通信フレームを入力し、当該通信フレームのフレームパルスを検出した時刻を特定する
ことを特徴とする受信方法。
【請求項１】
対向装置から無線送信された通信フレームを受信し、その受信時刻を特定する受信装置であって、
同一の通信フレームを受信する複数の受信部と、
前記受信部のそれぞれから入力した通信フレームの位相が一致するように、前記それぞれの通信フレームを遅延させる遅延部と、
前記遅延部から入力したそれぞれの通信フレームを合成することで、または受信レベルが高い方の通信フレームを選択することで、１つの通信フレームを取得する通信フレーム取得部と、
前記遅延部と並列に設けられ、前記受信部から前記通信フレームを入力し、当該通信フレームのフレームパルスを検出した時刻を特定する時刻特定部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項２】
前記時刻特定部は、
前記受信部のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記受信部から前記通信フレームを入力し、当該通信フレームのフレームパルスを検出した時刻を特定する個別時刻特定部と、
前記個別時刻特定部のそれぞれが特定した時刻のうち１つまたは０を選択する時刻選択部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
前記個別時刻特定部のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記個別時刻特定部が特定した時刻と所定の時刻との間の時間を算出する時間算出部と、
前記通信フレームの受信毎に前記時間算出部が算出した時間を順次取得し、前回算出した時間と今回算出した時間との時間差が所定の閾値以上であるか否かを判定する前値比較部と
を備え、
前記時刻選択部は、前記前値比較部によって時間差が所定の閾値以上であると判定された時間差に対応する時刻を選択しない
ことを特徴とする請求項２に記載の受信装置。
【請求項４】
対向装置から無線送信された通信フレームを受信し、その受信時刻を特定する受信方法であって、
受信装置の複数の受信部は、それぞれ同一の通信フレームを受信し、
前記受信装置の遅延部は、前記受信部のそれぞれから入力した通信フレームの位相が一致するように、前記それぞれの通信フレームを遅延させ、
前記受信装置の通信フレーム取得部は、前記遅延部から入力したそれぞれの通信フレームを合成することで、または受信レベルが高い方の通信フレームを選択することで、１つの通信フレームを取得し、
前記遅延部と並列に設けられた前記受信装置の時刻特定部は、前記受信部から前記通信フレームを入力し、当該通信フレームのフレームパルスを検出した時刻を特定する
ことを特徴とする受信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−８０１７２（Ｐ２０１２−８０１７２Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２０８１８（Ｐ２０１０−２２０８１８）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【出願人】（３０３０１３７６３）ＮＥＣエンジニアリング株式会社 (651)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【出願人】（３０３０１３７６３）ＮＥＣエンジニアリング株式会社 (651)
【Ｆターム（参考）】
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