無線ネットワーク装置
【課題】障害のある周波数を素早く発見し、その周波数での通信を回避してBERの低下を防ぐようにした無線ネットワーク装置を提供すること。
【解決手段】複数個Pの無線機は、複数個Q(Q<P)の無線機を含む複数のWindow1、2に分けられる。隣接するWindow1−2間では、メッセージを伝送する無線周波数f1、F2が異なっている。同一Window1(又は2)内では、1つの無線機Aが送信機Tとして動作し、他の無線機B〜Dは受信機として動作する。各Window1、2内の無線通信が終了するたび毎に、隣接するWindow1−2間において、無線機個数Qを保ったまま、Window1で送信機Tとして動作していた無線機Eが、Window2内に入って受信機Rとなるシフト動作を繰り返す。例えば、Window1内で受信機Rとして動作している無線機Bに受信障害が生じたとき、無線周波数f1、f2とは異なる第3の無線周波数f3に切り替えられる。
【解決手段】複数個Pの無線機は、複数個Q(Q<P)の無線機を含む複数のWindow1、2に分けられる。隣接するWindow1−2間では、メッセージを伝送する無線周波数f1、F2が異なっている。同一Window1(又は2)内では、1つの無線機Aが送信機Tとして動作し、他の無線機B〜Dは受信機として動作する。各Window1、2内の無線通信が終了するたび毎に、隣接するWindow1−2間において、無線機個数Qを保ったまま、Window1で送信機Tとして動作していた無線機Eが、Window2内に入って受信機Rとなるシフト動作を繰り返す。例えば、Window1内で受信機Rとして動作している無線機Bに受信障害が生じたとき、無線周波数f1、f2とは異なる第3の無線周波数f3に切り替えられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無線ネットワーク装置に関する。更に詳しくは、列車の位置決定および制御に用いるのに好適な無線ネットワーク装置に係る。
【背景技術】
【0002】
この種の無線ネットワーク装置として、例えば、特許文献1に見られるように、沿線無線機(Wayside Radio Set、以下WRSと称する)と列車無線機(Vehicle Radio Set、以下VRSと称する)との間の距離の計測、沿線無線機と列車無線機との間のメッセージ交換、及び、沿線無線機間でのメッセージの伝播の可能な無線機を持つシステムとし、無線により列車位置を検出する方法が知られている。
【0003】
これは、地上沿線上に設置された無線機と車上に設置された車上無線機との間の距離を無線電波遅延計測手法により測定し、複数の測定結果から列車がどの位置にいるかを判断するものである。このシステムでは、Station Computer (以下、SCと称する)から制御命令を"コマンド"として、沿線や車載の各無線機に伝送し、また各無線機から列車や無線機の状態を"レポート"としてSCに伝送している。
【0004】
このときの伝達方法は、コマンドの場合、SCと有線でつながれた無線機(SRS)から周囲の無線機へ、レポートの場合はその逆に、周囲の無線機からSRSへ向かって、いずれもバケツリレー式に無線による伝送を行う。前者の方向をアウトバウンド方向、後者の方向をインバウンド方向と呼んでいる。無線で送信する情報は、TDMA(Time Division Multiple Access時分割多重接続方式)により時間的に発信と受信を割当て、また隣り合った無線機4台毎に2つの周波数を交互に切り替えるなどの方法を組み合わせている。
【0005】
しかし、各種携帯無線装置の発達に伴う無線環境の悪化などにより、ビット.エラー.レート(Bit Error Rate、以下、BERと称する)が悪化する懸念があり、それにより、想定したCRC(Cyclic Redundancy Check 巡回冗長検査)では防護しきれないデータが受信側に受信される危険が発生する。これを避けるため、障害のある周波数を素早く発見し、
その周波数での通信を回避してBERの悪化を防ぐ方策が必要である。
【特許文献1】特表平7−507752公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の課題は、上述した従来の問題点を解決し、障害のある周波数を素早く発見し、その周波数での通信を回避してBERの悪化を防ぐようにした無線ネットワーク装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決するため、本発明に係る無線ネットワーク装置では、複数個Pの無線機は、複数個Q(Q<P)の無線機を含む複数mのグループに分けられる。隣接するグループ間では、無線周波数が異なっている。同一グループ内では、1つの無線機が送信機として動作し、他の無線機は受信機として動作する。そして、各グループ内の無線通信が終了するたび毎に、隣接するグループの一方のグループ内で送信機として動作していた無線機が、他方のグループ内に入って受信機となるシフト動作を繰り返すことにより、複数個Pの無線機の相互間で順次に無線通信を行われる。
【0008】
この構成は、特許文献1などにも開示されている。本発明の特徴は、上記構成において、あるグループ内で受信機として動作している無線機に受信障害が生じたとき、前記受信障害を生じた前記無線機を含み得るグループでは、受信障害発生時に使用していた無線周波数f1、及び、隣接するグループ内で使用している無線周波数f2とは異なる第3の無線周波数f3に切り替えられる。
【0009】
この構成によれば、障害のある周波数f1の切替えを、障害の発生した無線機とともに、グループを構成する無線機群の判断で行うことができる。また、障害が発生したことを検知した無線機の通信する可能性のある範囲の無線機のみに障害があったことを通知し、その範囲内のみの周波数を変えることによって、局所的な周波数妨害に対して局所的に対処することができるから、中央装置への伝送が不要になるという点で、システムの簡素化及び低コスト化に有効である。
【0010】
したがって、本発明によれば、障害のある周波数を素早く発見し、その周波数での通信を回避してBERの悪化を防ぐことができる。
【0011】
具体的には、前記複数個Pの無線機は、地理的な間隔をおいて、順次に配置されており、前記グループ分けは前記地理的な位置に対応して行われる。無線機の上述した地理的配置によれば、沿線無線機(WRS)と列車無線機(VRS)との間の距離の計測、沿線無線機と列車無線機との間のメッセージ交換、及び、沿線無線機間でのメッセージの伝播の可能な無線機を持つシステムを構成することができる。その具体例は、無線による列車位置検出システムである。
【0012】
この場合は、前記無線通信は、前記複数個Pの無線機の地理的な配置順序に従っておこなわれることになる。また、前記無線通信は、前記複数個Pの無線機の配置順序に従ったアウトバウンド方向、及び、それとは逆のインバウンド方向の双方向で行われ、前記アウトバウンド方向の無線通信及び前記インバウンド方向の無線通信は、時間的に交互に実行される。
【0013】
前記無線通信が、アウトバウンド方向、及び、インバウンド方向の双方向で行われる場合、前記第3の無線周波数f3への切り替えは、前記アウトバウンド方向の無線通信に関しては、後続するインバウンド方向の無線通信が行なわれた後の前記アウトバウンド方向の無線通信の際に行なわれる。これにより、第3の無線周波数f3への切り替えを、時間的余裕を持って実行することができる。同様に、前記インバウンド方向の無線通信に関しては、後続するアウトバウンド方向の無線通信が行なわれた後の前記インバウンド方向の無線通信の際に行なわれる。
【0014】
この種の無線ネットワーク装置では、各グループ内の無線通信が終了するたび毎に、隣接するグループ間において、受信機として動作していた無線機の一つが送信機となり,送信機として動作していた無線機が受信機となる無線機のシフトが行われるので、受信障害を生じた無線機を含み得るグループを構成する無線機が変化する。したがって、前記第3の無線周波数f3は、現に受信障害を生じた時にグループを構成していた無線機のみならず、その後の無線機のシフトによって、受信障害を生じた無線機を含むことになったグループ内でも用いられることになる。
【0015】
好ましくは、前記第3の無線周波数f3に変更してからの通信回数をあらかじめ設定しておき、その回数の通信を経過したのち、元の周波数に戻す。
【発明の効果】
【0016】
以上述べたように、本発明によれば、障害のある周波数を素早く発見し、その周波数での通信を回避してBERの悪化を防ぐようにした無線ネットワーク装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
図1は本発明に係る無線ネットワーク装置を、沿線無線機(WRS)と列車無線機(VRS)との間の距離の計測、沿線無線機と列車無線機との間のメッセージ交換、及び、沿線無線機間でのメッセージの伝播の可能な無線機を持つシステムに適用した例を示している。図2は無線機の配列とタイムスロットに対応したWindowの動きを示す図である。図を参照すると、列車1の走行する軌道2に沿って、地上側に複数個P(Pは任意)の無線機A、B、C、D、...が、適当な間隔を置いて順次に配置されている。複数個Pの無線機は、地上側無線通信システムを構成するほか、沿線無線機(WRS)としても機能し、列車無線機(VRS)との間の距離の計測、及び、沿線無線機と列車無線機との間のメッセージ交換としても機能するが、以下の説明では、本発明の主題である地上側無線通信に焦点を合わせて説明する。
【0018】
地上側無線通信は、複数個Pの無線機の地理的な配置順序に従って、順次に行われる。
その手段として、まず、複数個Pの無線機は、複数個Q(Q<P)の無線機を含む複数mのグループ(以下Windowと称する)に分けられる。実施例に示すようなシステムでは、Window分けは地理的な位置に対応して行われる。図1の例では、地理的な位置に対応して、4個の無線機毎に1つのWindowを構成するような区分けが行なわれている。無線通信は、無線機A、B、C、D、...の地理的な配置順序に従って順次に行われるので、各Windowに含まれる4個の無線機の組み合わせは、無線通信の進展に応じて変化する。図1の状態では、まず、無線機A〜DによるWindow2、及び、無線機E〜HによるWindow1の組み合わせを初期の状態とし、この状態から無線通信がスタートする場合を示している。
【0019】
隣接する無線機A〜DによるWindow2と、無線機E〜HによるWindow1との間では、メッセージを伝送する無線周波数が互いに異なっている。即ち、無線機A〜DによるWindow2では無線周波数f1が用いられ、無線機E〜HによるWindow1では、無線周波数f2(f2≠f1)が用いられている。こうすることにより、Window間の混信が回避される。
【0020】
次に、同一Window内では、1つの無線機が送信機として動作し、他の無線機は受信機として動作する。例えば、タイムスロットt11におけるWindow1の初期状態に着目すると、無線機Eが送信機Tとして動作し、他の無線機F〜Hは、無線機Eからの送信を受信する受信機Rとして動作する。また、Window2では、無線機Aが送信機Tとして動作し、他の無線機B〜Dは、無線機Aからの送信を受信する受信機Rとして動作する。このような冗長系を構成することにより、信頼性の高いシステムを構成することができる。
【0021】
そして、タイムスロットt11、t12、t13、...毎に、隣接するWindowの一方のグループ内で送信機として動作していた無線機が、他方のグループ内に入って受信機となるシフト動作を繰り返す。例えば、図1において、タイムスロットt11においてWindow1の送信機Tとして動作していた無線機Eが、タイムスロットt12では、Window2における受信機Rとなる。これをタイムスロット毎に繰り返すことによって、いわばリレー的に、複数個Pの無線機の相互間で順次に無線通信を行われることになる。
【0022】
また、Window1、2の無線周波数f1、f2は、タイムスロットの切換によっても切り替えられる。例えば、図の場合、タイムスロットt11で周波数f2であったWindow1の無線周波数が、タイムスロットt12では、無線周波数f1に切り替えられ、タイムスロットt11で周波数f1であったWindow2の無線周波数が、タイムスロットt12では、無線周波数f2に切り替えられる。他のタイムスロットt13、t14への切換時にも、同様の無線周波数f1、f2の切換が行われる。
【0023】
本発明の特徴は、上記構成において、あるWindow内で受信機Rとして動作している無線機に受信障害が生じたとき、前記受信障害を生じた前記無線機を含み得るWindowでは、受信障害発生時に使用していた無線周波数f1、及び、隣接するWindow内で使用している無線周波数f2とは異なる第3の無線周波数f3に切り替えられる。次に、この点について、図3〜図6を参照して説明する。
【0024】
図3は本発明に係る無線ネットワーク装置を列車位置検出システムに適用した例を示し、図4は無線機の配列とタイムスロットに対応したWindowの動きを示す図である。図3、図4に図示するように、受信機Rとして動作している無線機Dに、タイムスロットt11において、受信障害が生じた場合、無線通信が終了するタイムスロットt14までは、タイムスロット毎に無線周波数f1、f2の切換を行う。
【0025】
そして、受信障害が生じている無線機Dが送信機となって無線周波数f2による通信を行なうタイムスロットt14において、無線周波数f2を使用して、無線機Dに受信障害が生じている旨を、無線機E〜Hに伝える。
【0026】
タイムスロットt14における無線通信が終了した後、図5及び図6に図示するように、タイムスロットt21において、無線機E〜Hの組についてはWindow3における無線通信が開始され、無線機A〜Dの組についてはWindow4における無線通信が開始される。この無線機A〜Dの組について、Window4における無線通信が開始されるタイムスロットt21において、受信障害発生時に使用していた無線周波数f1、及び、隣接するWindow内で使用している無線周波数f2とは異なる第3の無線周波数f3に切り替えられる。
【0027】
Window4において、タイムスロットt21の後のタイムスロットt22は、無線周波数f2による無線通信を行なうタイミングであり、無線周波数f2については、無線機Dは、特に障害は生じていないのであるから、無線周波数f2をそのまま用いて無線通信を行なう。タイムスロットt23は、無線周波数f1による無線通信を行なうタイミングであるから、第3の無線周波数f3に切り替えられる。
【0028】
タイムスロットt24は、無線周波数f2による無線通信を行なうタイミングであり、無線周波数f2については、無線機Dは、特に障害は生じていないのであるから、無線周波数f2をそのまま用いて無線通信を行なう。
【0029】
また、障害が発生した無線機Dと通信する可能性のある範囲の無線機(図3の場合は無線機A〜G)のみに、障害があったことを通知し、その範囲内のみの周波数を変えることによって、局所的な周波数妨害に対して局所的に対処することができる。これにより、中央装置への伝送が不要になり、システムの簡素化及び低コスト化が実現される。
【0030】
したがって、本発明によれば、障害のある周波数を素早く発見し、その周波数での通信を回避してBERの悪化を防ぐことができる。
【0031】
実際的な列車位置検出システムにおいては、無線通信は、複数個Pの無線機の配置順序に従ったアウトバウンド方向、及び、それとは逆のインバウンド方向の双方向で行われる。アウトバウンド方向の無線通信及び前記インバウンド方向の無線通信は、時間的に交互に実行される。次に、その実施例について、図7〜図12を参照して説明する。図7は無線機の配列と、インバウンド方向及びアウトバウンド方向毎のWindowの動きを示す図、図8は受信障害を生じた場合の周波数切換を説明する図、図9〜図12は動作を説明するフローチャートである。以下の動作説明の解釈において、図9〜図12を参照されたい。ここではインバウンド方向を、無線機A→Hの方向、アウトバウンド方向を無線機H→無線機Aの方向とする。
【0032】
まず、図7において、インバウンド方向だけに注目した場合、既に説明したように、タイムスロットt31では無線機Aが送信機T、無線機B〜Dが受信機Rとして動作し、タイムスロットt33になると無線機Bが送信機T、無線機C〜Eが受信機Rというように、送受信の役割が移動して行く。見方を変えると、ある1つの無線機は、同じWindow(m+1)またはWindow(m)において、受信(1回目)→受信(2回目)→受信(3回目)→送信という順で動作を行い、Windowが切り替わるたびにこの一連の動作を繰り返す。
【0033】
アウトバウンド方向の場合にも、方向が変わるだけで、タイムスロットt32、t34の到来毎に、同様の動作をする。即ち、同じWindow(n+1)またはWindow(n)において、受信(1回目)→受信(2回目)→受信(3回目)→送信という順で動作を行い、Windowが切り替わるたびにこの一連の動作を繰り返す。
【0034】
また、インバウンド方向とアウトバウンド方向とは、タイムスロットt31〜t35を交互に使用しており、例えば、図7で無線機Eに着目すると、インバウンド方向送信→アウトバウンド方向受信(1回目)→インバウンド方向受信(1回目)→アウトバウンド方向受信(2回目)→インバウンド方向受信(2回目)→アウトバウンド方向受信(3回目)→インバウンド方向受信(3回目)→アウトバウンド方向送信→インバウンド方向送信〉というような動作の流れをしている。なお、インバウンド方向とアウトバウンド方向はそれぞれ独立して送受信のサイクルを行っているため、必ずしもインバウンド方向送信の次のアウトバウンド方向が受信(1回目)となるわけではない。
【0035】
次に、図7に図示するように、タイムスロットt31のWindow(m+1)において、無線機Dで、インバウンド方向の受信が正しく行われなかったとする。この障害は、タイムスロットt32におけるアウトバウンド方向のWindow(n)において検知される。タイムスロットt32は、無線周波数f5による無線通信を行なうタイミングであり、無線周波数f5については、無線機Dは、特に障害は生じていないのであるから、無線周波数f5をそのまま用いて無線通信を行なう。そして、無線周波数f5を用いて、自己(無線機D)が無線周波数f1で受信に失敗した旨を、無線機C,B,Aに伝える。
【0036】
次に、図8に図示するように、インバウンド方向送信のWindow(m+2)、及び、アウトバウンド方向のWindow(n−2)の後に来る最初の送信を行う順番、即ち、タイムスロットt41のWindow(m+3)において、受信障害発生時に使用していた無線周波数f1、f2とは異なる第3の無線周波数f3に切り替えられる。この第3の周波数f3は、障害を生じた周波数f1とも、周波数f2とも異なるため、支障なく送信できる。また、アウトバウンド方向については、インバウンド方向とは異なる周波数f4、f5を使用するため、支障は起こらない。第3の周波数f3に切り替えるという情報は、メッセージの中、例えばメッセージヘッダなどに、障害が検出された周波数f1と自分(即ち無線機D)のIDを格納して送信する。周波数とIDはあらかじめコード化しておいてもよい。
【0037】
無線機Dが、受信機Rとして正常受信できないかどうかは、次のような基準によって判断することができる。
(a)固定である無線機間の距離測定値が期待値と大きく異なる場合。
(b)スペクトラム拡散復調に使用される相関しきい値が設定範囲を超えている場合。
(c)CRCでエラーが検出された場合。
(d)誤り訂正符号でエラーが検出された場合。
【0038】
アウトバウンド方向でも同じで、受信機Rとして動作している無線機に受信障害が生じたとき、受信障害を生じた無線機を含み得るWindowでは、受信障害発生時に使用していた無線周波数f4、及び、隣接するWindow内で使用している無線周波数f5とは異なる第3の無線周波数f6に切り替えられる。
【0039】
障害発生時に切り替える周波数f3、f6は、各無線機のROMなどの記憶素子に保持しておくか、SC等の地上装置から送信するメッセージに組み込んで、全ての無線機に対して通知する。
【0040】
また、障害検出情報を受信した無線機は、自分から見てどの位置の無線機がどの周波数で障害を検出したかを、内部テーブルとして保持しておく。このとき、障害を検出した無線機が自分と同じWindow内に入るケースがある場合にのみ、この障害検出情報を保持するようにする。
【0041】
更に、障害検出情報を受信した無線機は、情報を保持する条件に合致する場合にのみ、自分の送信するメッセージに障害検出情報をあらためて入れて送信する。このとき、受信したメッセージと同じ方向、即ちアウトバウンド方向で受信した場合はアウトバウンド方向で送信するメッセージにのみ障害検出情報を入れる。インバウンド方向で受信した場合もインバウンド方向で送信するメッセージにのみ、障害検出情報を入れる。条件に合致しない場合、障害検出情報は入れずに送信する。これにより、障害に対処する無線機の範囲を必要最小限に抑えることができる。
【0042】
最も上流側の無線機(無線機A)が、変更した周波数で送信を行うタイミングは、障害を検出したWindowの2つあとのWindowに必ずなるので、障害検出情報を受信している他の無線機は、そのWindowでの受信の際には、周波数を障害発生時用に変更する。送信する際には、送信する相手の無線機に障害を検出した無線機が含まれる場合と、自分自身が障害を検出した無線機である場合に、周波数を障害発生時用に変更する。
【0043】
そして、変更した周波数で送信する回数をあらかじめ決めておき、その回数を経過したら、その次からは元の周波数に戻して送信を行うようにして自動復帰させる。これについては、全ての無線機に共通の仕様としておけば、変更してからの回数をチェックするだけで、事前通知を行わなくても周波数を元に戻して通信を行うことが可能である。障害が継続する場合には上記動作を繰り返す。アウトバウンド方向で障害が検出された場合についても、同様である
以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】本発明に係る無線ネットワーク装置を、沿線無線機(WRS)と列車無線機(VRS)との間の距離の計測、沿線無線機と列車無線機との間のメッセージ交換、及び、沿線無線機間でのメッセージの伝播の可能な無線機を持つシステムに適用した例を示す図である。
【図2】無線機の配列とタイムスロットに対応したWindowの動きを示す図である。
【図3】本発明に係る無線ネットワーク装置を列車位置検出システムに適用した例を示す図である。
【図4】無線機の配列とタイムスロットに対応したWindowの動きを示す図である。
【図5】無線機に障害を生じた場合の周波数切換を説明する図である。
【図6】無線機の配列とタイムスロットに対応したWindowの構成において、無線機に障害を生じた場合の周波数切換を説明する図である。
【図7】無線機の配列と、インバウンド方向及びアウトバウンド方向毎のWindowの動きを示す図である。
【図8】受信障害を生じた場合の周波数切換を説明する図である。
【図9】動作を説明するフローチャートである。
【図10】動作を説明するフローチャートである。
【図11】動作を説明するフローチャートである。
【図12】動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【0045】
A〜H 無線機
【技術分野】
【0001】
本発明は、無線ネットワーク装置に関する。更に詳しくは、列車の位置決定および制御に用いるのに好適な無線ネットワーク装置に係る。
【背景技術】
【0002】
この種の無線ネットワーク装置として、例えば、特許文献1に見られるように、沿線無線機(Wayside Radio Set、以下WRSと称する)と列車無線機(Vehicle Radio Set、以下VRSと称する)との間の距離の計測、沿線無線機と列車無線機との間のメッセージ交換、及び、沿線無線機間でのメッセージの伝播の可能な無線機を持つシステムとし、無線により列車位置を検出する方法が知られている。
【0003】
これは、地上沿線上に設置された無線機と車上に設置された車上無線機との間の距離を無線電波遅延計測手法により測定し、複数の測定結果から列車がどの位置にいるかを判断するものである。このシステムでは、Station Computer (以下、SCと称する)から制御命令を"コマンド"として、沿線や車載の各無線機に伝送し、また各無線機から列車や無線機の状態を"レポート"としてSCに伝送している。
【0004】
このときの伝達方法は、コマンドの場合、SCと有線でつながれた無線機(SRS)から周囲の無線機へ、レポートの場合はその逆に、周囲の無線機からSRSへ向かって、いずれもバケツリレー式に無線による伝送を行う。前者の方向をアウトバウンド方向、後者の方向をインバウンド方向と呼んでいる。無線で送信する情報は、TDMA(Time Division Multiple Access時分割多重接続方式)により時間的に発信と受信を割当て、また隣り合った無線機4台毎に2つの周波数を交互に切り替えるなどの方法を組み合わせている。
【0005】
しかし、各種携帯無線装置の発達に伴う無線環境の悪化などにより、ビット.エラー.レート(Bit Error Rate、以下、BERと称する)が悪化する懸念があり、それにより、想定したCRC(Cyclic Redundancy Check 巡回冗長検査)では防護しきれないデータが受信側に受信される危険が発生する。これを避けるため、障害のある周波数を素早く発見し、
その周波数での通信を回避してBERの悪化を防ぐ方策が必要である。
【特許文献1】特表平7−507752公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の課題は、上述した従来の問題点を解決し、障害のある周波数を素早く発見し、その周波数での通信を回避してBERの悪化を防ぐようにした無線ネットワーク装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決するため、本発明に係る無線ネットワーク装置では、複数個Pの無線機は、複数個Q(Q<P)の無線機を含む複数mのグループに分けられる。隣接するグループ間では、無線周波数が異なっている。同一グループ内では、1つの無線機が送信機として動作し、他の無線機は受信機として動作する。そして、各グループ内の無線通信が終了するたび毎に、隣接するグループの一方のグループ内で送信機として動作していた無線機が、他方のグループ内に入って受信機となるシフト動作を繰り返すことにより、複数個Pの無線機の相互間で順次に無線通信を行われる。
【0008】
この構成は、特許文献1などにも開示されている。本発明の特徴は、上記構成において、あるグループ内で受信機として動作している無線機に受信障害が生じたとき、前記受信障害を生じた前記無線機を含み得るグループでは、受信障害発生時に使用していた無線周波数f1、及び、隣接するグループ内で使用している無線周波数f2とは異なる第3の無線周波数f3に切り替えられる。
【0009】
この構成によれば、障害のある周波数f1の切替えを、障害の発生した無線機とともに、グループを構成する無線機群の判断で行うことができる。また、障害が発生したことを検知した無線機の通信する可能性のある範囲の無線機のみに障害があったことを通知し、その範囲内のみの周波数を変えることによって、局所的な周波数妨害に対して局所的に対処することができるから、中央装置への伝送が不要になるという点で、システムの簡素化及び低コスト化に有効である。
【0010】
したがって、本発明によれば、障害のある周波数を素早く発見し、その周波数での通信を回避してBERの悪化を防ぐことができる。
【0011】
具体的には、前記複数個Pの無線機は、地理的な間隔をおいて、順次に配置されており、前記グループ分けは前記地理的な位置に対応して行われる。無線機の上述した地理的配置によれば、沿線無線機(WRS)と列車無線機(VRS)との間の距離の計測、沿線無線機と列車無線機との間のメッセージ交換、及び、沿線無線機間でのメッセージの伝播の可能な無線機を持つシステムを構成することができる。その具体例は、無線による列車位置検出システムである。
【0012】
この場合は、前記無線通信は、前記複数個Pの無線機の地理的な配置順序に従っておこなわれることになる。また、前記無線通信は、前記複数個Pの無線機の配置順序に従ったアウトバウンド方向、及び、それとは逆のインバウンド方向の双方向で行われ、前記アウトバウンド方向の無線通信及び前記インバウンド方向の無線通信は、時間的に交互に実行される。
【0013】
前記無線通信が、アウトバウンド方向、及び、インバウンド方向の双方向で行われる場合、前記第3の無線周波数f3への切り替えは、前記アウトバウンド方向の無線通信に関しては、後続するインバウンド方向の無線通信が行なわれた後の前記アウトバウンド方向の無線通信の際に行なわれる。これにより、第3の無線周波数f3への切り替えを、時間的余裕を持って実行することができる。同様に、前記インバウンド方向の無線通信に関しては、後続するアウトバウンド方向の無線通信が行なわれた後の前記インバウンド方向の無線通信の際に行なわれる。
【0014】
この種の無線ネットワーク装置では、各グループ内の無線通信が終了するたび毎に、隣接するグループ間において、受信機として動作していた無線機の一つが送信機となり,送信機として動作していた無線機が受信機となる無線機のシフトが行われるので、受信障害を生じた無線機を含み得るグループを構成する無線機が変化する。したがって、前記第3の無線周波数f3は、現に受信障害を生じた時にグループを構成していた無線機のみならず、その後の無線機のシフトによって、受信障害を生じた無線機を含むことになったグループ内でも用いられることになる。
【0015】
好ましくは、前記第3の無線周波数f3に変更してからの通信回数をあらかじめ設定しておき、その回数の通信を経過したのち、元の周波数に戻す。
【発明の効果】
【0016】
以上述べたように、本発明によれば、障害のある周波数を素早く発見し、その周波数での通信を回避してBERの悪化を防ぐようにした無線ネットワーク装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
図1は本発明に係る無線ネットワーク装置を、沿線無線機(WRS)と列車無線機(VRS)との間の距離の計測、沿線無線機と列車無線機との間のメッセージ交換、及び、沿線無線機間でのメッセージの伝播の可能な無線機を持つシステムに適用した例を示している。図2は無線機の配列とタイムスロットに対応したWindowの動きを示す図である。図を参照すると、列車1の走行する軌道2に沿って、地上側に複数個P(Pは任意)の無線機A、B、C、D、...が、適当な間隔を置いて順次に配置されている。複数個Pの無線機は、地上側無線通信システムを構成するほか、沿線無線機(WRS)としても機能し、列車無線機(VRS)との間の距離の計測、及び、沿線無線機と列車無線機との間のメッセージ交換としても機能するが、以下の説明では、本発明の主題である地上側無線通信に焦点を合わせて説明する。
【0018】
地上側無線通信は、複数個Pの無線機の地理的な配置順序に従って、順次に行われる。
その手段として、まず、複数個Pの無線機は、複数個Q(Q<P)の無線機を含む複数mのグループ(以下Windowと称する)に分けられる。実施例に示すようなシステムでは、Window分けは地理的な位置に対応して行われる。図1の例では、地理的な位置に対応して、4個の無線機毎に1つのWindowを構成するような区分けが行なわれている。無線通信は、無線機A、B、C、D、...の地理的な配置順序に従って順次に行われるので、各Windowに含まれる4個の無線機の組み合わせは、無線通信の進展に応じて変化する。図1の状態では、まず、無線機A〜DによるWindow2、及び、無線機E〜HによるWindow1の組み合わせを初期の状態とし、この状態から無線通信がスタートする場合を示している。
【0019】
隣接する無線機A〜DによるWindow2と、無線機E〜HによるWindow1との間では、メッセージを伝送する無線周波数が互いに異なっている。即ち、無線機A〜DによるWindow2では無線周波数f1が用いられ、無線機E〜HによるWindow1では、無線周波数f2(f2≠f1)が用いられている。こうすることにより、Window間の混信が回避される。
【0020】
次に、同一Window内では、1つの無線機が送信機として動作し、他の無線機は受信機として動作する。例えば、タイムスロットt11におけるWindow1の初期状態に着目すると、無線機Eが送信機Tとして動作し、他の無線機F〜Hは、無線機Eからの送信を受信する受信機Rとして動作する。また、Window2では、無線機Aが送信機Tとして動作し、他の無線機B〜Dは、無線機Aからの送信を受信する受信機Rとして動作する。このような冗長系を構成することにより、信頼性の高いシステムを構成することができる。
【0021】
そして、タイムスロットt11、t12、t13、...毎に、隣接するWindowの一方のグループ内で送信機として動作していた無線機が、他方のグループ内に入って受信機となるシフト動作を繰り返す。例えば、図1において、タイムスロットt11においてWindow1の送信機Tとして動作していた無線機Eが、タイムスロットt12では、Window2における受信機Rとなる。これをタイムスロット毎に繰り返すことによって、いわばリレー的に、複数個Pの無線機の相互間で順次に無線通信を行われることになる。
【0022】
また、Window1、2の無線周波数f1、f2は、タイムスロットの切換によっても切り替えられる。例えば、図の場合、タイムスロットt11で周波数f2であったWindow1の無線周波数が、タイムスロットt12では、無線周波数f1に切り替えられ、タイムスロットt11で周波数f1であったWindow2の無線周波数が、タイムスロットt12では、無線周波数f2に切り替えられる。他のタイムスロットt13、t14への切換時にも、同様の無線周波数f1、f2の切換が行われる。
【0023】
本発明の特徴は、上記構成において、あるWindow内で受信機Rとして動作している無線機に受信障害が生じたとき、前記受信障害を生じた前記無線機を含み得るWindowでは、受信障害発生時に使用していた無線周波数f1、及び、隣接するWindow内で使用している無線周波数f2とは異なる第3の無線周波数f3に切り替えられる。次に、この点について、図3〜図6を参照して説明する。
【0024】
図3は本発明に係る無線ネットワーク装置を列車位置検出システムに適用した例を示し、図4は無線機の配列とタイムスロットに対応したWindowの動きを示す図である。図3、図4に図示するように、受信機Rとして動作している無線機Dに、タイムスロットt11において、受信障害が生じた場合、無線通信が終了するタイムスロットt14までは、タイムスロット毎に無線周波数f1、f2の切換を行う。
【0025】
そして、受信障害が生じている無線機Dが送信機となって無線周波数f2による通信を行なうタイムスロットt14において、無線周波数f2を使用して、無線機Dに受信障害が生じている旨を、無線機E〜Hに伝える。
【0026】
タイムスロットt14における無線通信が終了した後、図5及び図6に図示するように、タイムスロットt21において、無線機E〜Hの組についてはWindow3における無線通信が開始され、無線機A〜Dの組についてはWindow4における無線通信が開始される。この無線機A〜Dの組について、Window4における無線通信が開始されるタイムスロットt21において、受信障害発生時に使用していた無線周波数f1、及び、隣接するWindow内で使用している無線周波数f2とは異なる第3の無線周波数f3に切り替えられる。
【0027】
Window4において、タイムスロットt21の後のタイムスロットt22は、無線周波数f2による無線通信を行なうタイミングであり、無線周波数f2については、無線機Dは、特に障害は生じていないのであるから、無線周波数f2をそのまま用いて無線通信を行なう。タイムスロットt23は、無線周波数f1による無線通信を行なうタイミングであるから、第3の無線周波数f3に切り替えられる。
【0028】
タイムスロットt24は、無線周波数f2による無線通信を行なうタイミングであり、無線周波数f2については、無線機Dは、特に障害は生じていないのであるから、無線周波数f2をそのまま用いて無線通信を行なう。
【0029】
また、障害が発生した無線機Dと通信する可能性のある範囲の無線機(図3の場合は無線機A〜G)のみに、障害があったことを通知し、その範囲内のみの周波数を変えることによって、局所的な周波数妨害に対して局所的に対処することができる。これにより、中央装置への伝送が不要になり、システムの簡素化及び低コスト化が実現される。
【0030】
したがって、本発明によれば、障害のある周波数を素早く発見し、その周波数での通信を回避してBERの悪化を防ぐことができる。
【0031】
実際的な列車位置検出システムにおいては、無線通信は、複数個Pの無線機の配置順序に従ったアウトバウンド方向、及び、それとは逆のインバウンド方向の双方向で行われる。アウトバウンド方向の無線通信及び前記インバウンド方向の無線通信は、時間的に交互に実行される。次に、その実施例について、図7〜図12を参照して説明する。図7は無線機の配列と、インバウンド方向及びアウトバウンド方向毎のWindowの動きを示す図、図8は受信障害を生じた場合の周波数切換を説明する図、図9〜図12は動作を説明するフローチャートである。以下の動作説明の解釈において、図9〜図12を参照されたい。ここではインバウンド方向を、無線機A→Hの方向、アウトバウンド方向を無線機H→無線機Aの方向とする。
【0032】
まず、図7において、インバウンド方向だけに注目した場合、既に説明したように、タイムスロットt31では無線機Aが送信機T、無線機B〜Dが受信機Rとして動作し、タイムスロットt33になると無線機Bが送信機T、無線機C〜Eが受信機Rというように、送受信の役割が移動して行く。見方を変えると、ある1つの無線機は、同じWindow(m+1)またはWindow(m)において、受信(1回目)→受信(2回目)→受信(3回目)→送信という順で動作を行い、Windowが切り替わるたびにこの一連の動作を繰り返す。
【0033】
アウトバウンド方向の場合にも、方向が変わるだけで、タイムスロットt32、t34の到来毎に、同様の動作をする。即ち、同じWindow(n+1)またはWindow(n)において、受信(1回目)→受信(2回目)→受信(3回目)→送信という順で動作を行い、Windowが切り替わるたびにこの一連の動作を繰り返す。
【0034】
また、インバウンド方向とアウトバウンド方向とは、タイムスロットt31〜t35を交互に使用しており、例えば、図7で無線機Eに着目すると、インバウンド方向送信→アウトバウンド方向受信(1回目)→インバウンド方向受信(1回目)→アウトバウンド方向受信(2回目)→インバウンド方向受信(2回目)→アウトバウンド方向受信(3回目)→インバウンド方向受信(3回目)→アウトバウンド方向送信→インバウンド方向送信〉というような動作の流れをしている。なお、インバウンド方向とアウトバウンド方向はそれぞれ独立して送受信のサイクルを行っているため、必ずしもインバウンド方向送信の次のアウトバウンド方向が受信(1回目)となるわけではない。
【0035】
次に、図7に図示するように、タイムスロットt31のWindow(m+1)において、無線機Dで、インバウンド方向の受信が正しく行われなかったとする。この障害は、タイムスロットt32におけるアウトバウンド方向のWindow(n)において検知される。タイムスロットt32は、無線周波数f5による無線通信を行なうタイミングであり、無線周波数f5については、無線機Dは、特に障害は生じていないのであるから、無線周波数f5をそのまま用いて無線通信を行なう。そして、無線周波数f5を用いて、自己(無線機D)が無線周波数f1で受信に失敗した旨を、無線機C,B,Aに伝える。
【0036】
次に、図8に図示するように、インバウンド方向送信のWindow(m+2)、及び、アウトバウンド方向のWindow(n−2)の後に来る最初の送信を行う順番、即ち、タイムスロットt41のWindow(m+3)において、受信障害発生時に使用していた無線周波数f1、f2とは異なる第3の無線周波数f3に切り替えられる。この第3の周波数f3は、障害を生じた周波数f1とも、周波数f2とも異なるため、支障なく送信できる。また、アウトバウンド方向については、インバウンド方向とは異なる周波数f4、f5を使用するため、支障は起こらない。第3の周波数f3に切り替えるという情報は、メッセージの中、例えばメッセージヘッダなどに、障害が検出された周波数f1と自分(即ち無線機D)のIDを格納して送信する。周波数とIDはあらかじめコード化しておいてもよい。
【0037】
無線機Dが、受信機Rとして正常受信できないかどうかは、次のような基準によって判断することができる。
(a)固定である無線機間の距離測定値が期待値と大きく異なる場合。
(b)スペクトラム拡散復調に使用される相関しきい値が設定範囲を超えている場合。
(c)CRCでエラーが検出された場合。
(d)誤り訂正符号でエラーが検出された場合。
【0038】
アウトバウンド方向でも同じで、受信機Rとして動作している無線機に受信障害が生じたとき、受信障害を生じた無線機を含み得るWindowでは、受信障害発生時に使用していた無線周波数f4、及び、隣接するWindow内で使用している無線周波数f5とは異なる第3の無線周波数f6に切り替えられる。
【0039】
障害発生時に切り替える周波数f3、f6は、各無線機のROMなどの記憶素子に保持しておくか、SC等の地上装置から送信するメッセージに組み込んで、全ての無線機に対して通知する。
【0040】
また、障害検出情報を受信した無線機は、自分から見てどの位置の無線機がどの周波数で障害を検出したかを、内部テーブルとして保持しておく。このとき、障害を検出した無線機が自分と同じWindow内に入るケースがある場合にのみ、この障害検出情報を保持するようにする。
【0041】
更に、障害検出情報を受信した無線機は、情報を保持する条件に合致する場合にのみ、自分の送信するメッセージに障害検出情報をあらためて入れて送信する。このとき、受信したメッセージと同じ方向、即ちアウトバウンド方向で受信した場合はアウトバウンド方向で送信するメッセージにのみ障害検出情報を入れる。インバウンド方向で受信した場合もインバウンド方向で送信するメッセージにのみ、障害検出情報を入れる。条件に合致しない場合、障害検出情報は入れずに送信する。これにより、障害に対処する無線機の範囲を必要最小限に抑えることができる。
【0042】
最も上流側の無線機(無線機A)が、変更した周波数で送信を行うタイミングは、障害を検出したWindowの2つあとのWindowに必ずなるので、障害検出情報を受信している他の無線機は、そのWindowでの受信の際には、周波数を障害発生時用に変更する。送信する際には、送信する相手の無線機に障害を検出した無線機が含まれる場合と、自分自身が障害を検出した無線機である場合に、周波数を障害発生時用に変更する。
【0043】
そして、変更した周波数で送信する回数をあらかじめ決めておき、その回数を経過したら、その次からは元の周波数に戻して送信を行うようにして自動復帰させる。これについては、全ての無線機に共通の仕様としておけば、変更してからの回数をチェックするだけで、事前通知を行わなくても周波数を元に戻して通信を行うことが可能である。障害が継続する場合には上記動作を繰り返す。アウトバウンド方向で障害が検出された場合についても、同様である
以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】本発明に係る無線ネットワーク装置を、沿線無線機(WRS)と列車無線機(VRS)との間の距離の計測、沿線無線機と列車無線機との間のメッセージ交換、及び、沿線無線機間でのメッセージの伝播の可能な無線機を持つシステムに適用した例を示す図である。
【図2】無線機の配列とタイムスロットに対応したWindowの動きを示す図である。
【図3】本発明に係る無線ネットワーク装置を列車位置検出システムに適用した例を示す図である。
【図4】無線機の配列とタイムスロットに対応したWindowの動きを示す図である。
【図5】無線機に障害を生じた場合の周波数切換を説明する図である。
【図6】無線機の配列とタイムスロットに対応したWindowの構成において、無線機に障害を生じた場合の周波数切換を説明する図である。
【図7】無線機の配列と、インバウンド方向及びアウトバウンド方向毎のWindowの動きを示す図である。
【図8】受信障害を生じた場合の周波数切換を説明する図である。
【図9】動作を説明するフローチャートである。
【図10】動作を説明するフローチャートである。
【図11】動作を説明するフローチャートである。
【図12】動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【0045】
A〜H 無線機
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数個Pの無線機を含み、前記無線機の相互間で順次に無線通信を行う無線ネットワーク装置であって、
複数個Pの無線機は、複数個Q(Q<P)の無線機を含む複数のグループに分けられ、隣接するグループ間では、無線周波数が異なっており、
同一グループ内では、1つの無線機が送信機として動作し、他の無線機は受信機として動作し、
各グループ内の無線通信が終了するたび毎に、隣接するグループ間において、無線機の個数Qを保ったまま、一方のグループ内で送信機として動作していた無線機が、他方のグループ内に入って受信機となるシフト動作を繰り返すことにより、複数個Pの無線機の相互間で順次に無線通信を行われ、
あるグループ内で受信機として動作している無線機に受信障害が生じたとき、前記受信障害を生じた前記無線機を含み得るグループでは、受信障害発生時に使用していた無線周波数f1、及び、隣接するグループ内で使用している無線周波数f2とは異なる第3の無線周波数f3に切り替えられる、
無線ネットワーク装置。
【請求項2】
請求項1に記載された無線ネットワーク装置であって、前記複数個Pの無線機は、地理的な間隔をおいて、順次に配置されており、前記グループ分けは前記地理的な位置に対応して行われる、無線ネットワーク装置。
【請求項3】
請求項2に記載された無線ネットワーク装置であって、前記無線通信は、前記複数個Pの無線機の地理的な配置順序に従っておこなれる前記無線ネットワーク装置。
【請求項4】
請求項3に記載された無線ネットワーク装置であって、
前記無線通信は、前記複数個Pの無線機の配置順序に従ったアウトバウンド方向、及び、それとは逆のインバウンド方向の双方向で行われ、
前記アウトバウンド方向の無線通信及び前記インバウンド方向の無線通信は、時間的に交互に実行される、
前記無線ネットワーク装置。
【請求項5】
請求項4に記載された無線ネットワーク装置であって、前記第3の無線周波数f3への切り替えは、前記アウトバウンド方向の無線通信に関しては、後続するインバウンド方向の無線通信が行なわれた後の前記アウトバウンド方向の無線通信の際に行なわれ、前記インバウンド方向の無線通信に関しては、後続するアウトバウンド方向の無線通信が行なわれた後の前記インバウンド方向の無線通信の際に行なわれる、
前記無線ネットワーク装置。
【請求項6】
請求項1乃至5の何れかに記載された無線ネットワーク装置であって、前記第3の無線周波数f3への切り替えは、受信障害を生じた無線機を含むことのあるグループ内で行われる、無線ネットワーク装置。
【請求項7】
請求項1乃至6の何れかに記載された無線ネットワーク装置であって、前記第3の無線周波数f3に変更してからの通信回数をあらかじめ設定しておき、その回数の通信を経過したのち、元の周波数に戻す、無線ネットワーク装置。
【請求項1】
複数個Pの無線機を含み、前記無線機の相互間で順次に無線通信を行う無線ネットワーク装置であって、
複数個Pの無線機は、複数個Q(Q<P)の無線機を含む複数のグループに分けられ、隣接するグループ間では、無線周波数が異なっており、
同一グループ内では、1つの無線機が送信機として動作し、他の無線機は受信機として動作し、
各グループ内の無線通信が終了するたび毎に、隣接するグループ間において、無線機の個数Qを保ったまま、一方のグループ内で送信機として動作していた無線機が、他方のグループ内に入って受信機となるシフト動作を繰り返すことにより、複数個Pの無線機の相互間で順次に無線通信を行われ、
あるグループ内で受信機として動作している無線機に受信障害が生じたとき、前記受信障害を生じた前記無線機を含み得るグループでは、受信障害発生時に使用していた無線周波数f1、及び、隣接するグループ内で使用している無線周波数f2とは異なる第3の無線周波数f3に切り替えられる、
無線ネットワーク装置。
【請求項2】
請求項1に記載された無線ネットワーク装置であって、前記複数個Pの無線機は、地理的な間隔をおいて、順次に配置されており、前記グループ分けは前記地理的な位置に対応して行われる、無線ネットワーク装置。
【請求項3】
請求項2に記載された無線ネットワーク装置であって、前記無線通信は、前記複数個Pの無線機の地理的な配置順序に従っておこなれる前記無線ネットワーク装置。
【請求項4】
請求項3に記載された無線ネットワーク装置であって、
前記無線通信は、前記複数個Pの無線機の配置順序に従ったアウトバウンド方向、及び、それとは逆のインバウンド方向の双方向で行われ、
前記アウトバウンド方向の無線通信及び前記インバウンド方向の無線通信は、時間的に交互に実行される、
前記無線ネットワーク装置。
【請求項5】
請求項4に記載された無線ネットワーク装置であって、前記第3の無線周波数f3への切り替えは、前記アウトバウンド方向の無線通信に関しては、後続するインバウンド方向の無線通信が行なわれた後の前記アウトバウンド方向の無線通信の際に行なわれ、前記インバウンド方向の無線通信に関しては、後続するアウトバウンド方向の無線通信が行なわれた後の前記インバウンド方向の無線通信の際に行なわれる、
前記無線ネットワーク装置。
【請求項6】
請求項1乃至5の何れかに記載された無線ネットワーク装置であって、前記第3の無線周波数f3への切り替えは、受信障害を生じた無線機を含むことのあるグループ内で行われる、無線ネットワーク装置。
【請求項7】
請求項1乃至6の何れかに記載された無線ネットワーク装置であって、前記第3の無線周波数f3に変更してからの通信回数をあらかじめ設定しておき、その回数の通信を経過したのち、元の周波数に戻す、無線ネットワーク装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2007−124507(P2007−124507A)
【公開日】平成19年5月17日(2007.5.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−316753(P2005−316753)
【出願日】平成17年10月31日(2005.10.31)
【出願人】(000004651)日本信号株式会社 (720)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成19年5月17日(2007.5.17)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年10月31日(2005.10.31)
【出願人】(000004651)日本信号株式会社 (720)
【Fターム(参考)】
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