CN102957445A - 无线通信装置及使用了该装置的列车控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线通信装置及使用了该装置的列车控制系统，无线通信装置及使用了该装置的列车控制系统的特征在于具有：记录无线信号的数据记录部；判断该无线信号的接收错误的错误判断部；记录至少包括通信时刻的错误信息的错误信息记录部；和输出该无线信号及该错误信息的数据输出部，在该错误判断部将该无线信号的接收判断为错误时，该数据记录部记录该无线信号，该错误信息记录部记录该错误信息，该数据输出部输出该无线信号及该错误信息。因此，可提供输出用于判断所产生的通信错误是否是因噪声或干扰等外在要因产生的信息的方式。

Description

无线通信装置及使用了该装置的列车控制系统

技术领域

本发明涉及无线通信装置及使用了该装置的列车控制系统。

背景技术

作为本技术领域的背景技术，具有日本特开2007-124215号公报(专利文献1)。在该公报中，虽然没有明示通信装置为无线，但是却记载了下述内容：监视网络上的通信，分析要监视的帧，与会话信息建立对应关系之后进行输出。此外，具有WO2007/049547(专利文献2)。在该公报中，目的在于判断在随机的时刻从不同的无线电台到来的干扰信号。为了达成该目的，作为用于保存包含在接收信号中的干扰信号的特征量的方法而记载为具备下述步骤：求出接收信号的特征量的特征量计算步骤；判断在接收信号中包含期望信号的可能性，且在判断为不可能在接收信号中包含期望信号的情况下判断为接收信号是干扰信号的接收信号判断步骤；在接收信号判断步骤中判断为不可能在接收信号中包含期望信号的情况下，将接收信号的特征量作为干扰信号特征量来保存的干扰信号特征量保存步骤。

专利文献1：日本特开2007-124215号公报

专利文献2：WO2007/049547

在所述专利文献1中，记载了监视网络上的通信的方式。然而，虽然在专利文献1中记载了监视网络上的通信，并分析要监视的帧，与会话信息建立对应关系之后进行输出这样的内容，但是并没有记载对信号数据进行数字采样并记录这样的内容，不能获得用于判断是否因噪声或干扰等外在要因而产生了错误的信息。

在所述专利文献2中，记载了保存干扰信号的特征量的方式。然而，在专利文献2中，由于仅保存干扰信号的特征量，并不记录信号数据本身，因此不能获得用于判断是否因噪声或干扰等外在要因而产生了错误的信息。

发明内容

因此，本发明提供一种输出用于判断所产生的通信错误是否是因噪声或干扰等外在要因而产生的信息的方式。

为了解决上述技术问题，例如采用技术方案所记载的构成。

本申请包括多个解决上述技术问题的单元，举一例的话，是一种无线通信装置，其特征在于，具备：数据记录部，其记录所接收到的无线信号；错误判断部，其判断无线信号的接收错误；错误信息记录部，其记录包括通信时刻在内的错误信息；和数据输出部，其输出无线信号及所述错误信息，在错误判断部将所述无线信号的接收判断为错误时，数据记录部记录无线信号，错误信息记录部记录错误信息，数据输出部输出无线信号及错误信息。

发明效果

根据本发明，在产生了无线通信错误时，能够获得用于判断该错误要因是否是因噪声或干扰等的外在要因而产生的信息。

通过以下的实施方式的说明，可明确上述以外的技术问题、结构及效果。

附图说明

图1是无线通信装置的构成图的例子。

图2是说明无线通信装置的处理的流程图的例子。

图3是存储无线信号的表格的例子。

图4是存储错误信息的表格的例子。

图5是数据输出部的无线信号及错误信息显示的例子。

图6是无线通信装置的构成图的例子。

图7是说明无线通信装置的处理的流程图的例子。

图8是无线信号的数据包格式的例子。

图9是错误日志及错误信息表格的例子。

图10是无线信号及错误信息显示的例子。

图11是列车控制系统的构成图的例子。

图12是说明列车控制系统的处理的流程图的例子。

图13是无线信号及错误信息显示的例子。

符号说明：

101 接收处理部

102 错误判断部

103、610 数据记录部

104、613 错误信息记录部

105 数据输出部

106 接收数据

107 无线信号

108 错误信息

201～210、701～722、1201～1211 流程图中的各处理

301 无线信号数据存储表格

401 错误信息存储表格

501 无线信号数据显示

502 错误信息显示

601 天线

602 RF部

603 ADC(模拟数字转换器)

604 同步处理部

605 解调处理部

606 解码处理部

607 纠错部

608 CRC检查部

609 数据包检测部

611 时刻记录部

612 干扰次数计数器

614 错误日志生成部

615 外部接口

801 MAC头部信息

802 数据信息

803 里德所罗门码(Reed-solomon codes)

804 CRC码

901 错误日志表格

902 错误信息表格

1001 无线通信装置

1002、1303 数据线

1003 数据分析/显示装置

1101、1302 逻辑部

1102 有线网络

1103 网关

1104 中继器

1105 AP(接入点、地面站)

1106 列车

1107 STA(站点、车载站)

1108 线路

1301 显示装置

具体实施方式

以下，利用附图说明多个实施例。

(实施例1)

在实施例1中，说明进行无线信号和错误信息的输出的无线通信装置的例子。

图1是实施例1中的无线通信装置的构成图的例子。无线通信装置由接收处理部101、错误判断部102、数据记录部103、错误信息记录部104、数据输出部105构成。接收处理部101对接收到的电波进行数字采样，作为无线信号107而输出给数据记录部103。此外，对接收到的电波进行解调处理，作为接收数据106而输出给错误判断部102。错误判断部102作为输入而接受接收数据106，进行接收数据106的错误判断处理。此外，错误判断部102将错误判断处理的结果作为错误信息108而输出给错误信息记录部104。数据记录部103作为输入而接受无线信号107，并记录在存储器等记录介质中。错误信息记录部104作为输入而接受错误信息108，并记录在存储器等记录介质中。数据输出部105作为输入而接受无线信号107及错误信息108，并显示到显示装置等。

图2是说明无线通信装置的处理的流程图的例子。无线通信装置在接通电源之后，开始无线信号的接收待机(201)。接收处理部101通过感知接收功率的增大等，从而检测无线信号107(202)。在接收处理部101无法检测出无线信号107的情况下，继续保持接收待机(201)。在接收处理部101检测出无线信号107的情况下，数据记录部103开始该无线信号107的记录(203)。接收处理部101进行该无线信号107的解调处理及解码处理(204)。接收处理结束后，错误判断部102进行错误判断处理(205)。在错误判断结果为正常时，数据记录部103废弃已记录的无线信号107(206)。在错误判断结果为非正常时，错误判断部102判断为接收错误(207)。之后，错误信息记录部104保存由错误判断部102输出的错误信息108(208)。之后，数据记录部103保存无线信号107(209)。之后，数据输出部105从数据记录部103接受无线信号107，从错误信息记录部104接受错误信息108，将这些信无线信号107和错误信息108建立对应关系之后输出给显示装置或外部接口等(210)。

图3是存储无线信号107的表格的例子。无线信号数据存储表格301存储对无线信号进行了数字采样后的数据。纵轴取频率，横轴取时间，在值一栏中存储功率值。在无线信号数据存储表格301中示出了将任意的频带宽度离散化为m步幅时的例子。同样地，示出将任意的时间宽度离散化为n步幅时的例子。功率值中存储了被量化后的数字值。通过该表格，能够记录在频率轴和时间轴上被数字采样过的无线信号107。

图4是存储错误信息108的表格的例子。错误信息存储表格401至少存储n个通信时刻及错误信息。通信时刻作为一例，而存储了接收处理部101进行过接收处理的时刻。错误信息108作为一例，而存储了接收数据106的比特误码数。

图5是数据输出部105的无线信号107及错误信息108的显示例子。无线信号数据显示501是无线信号107的显示例子。纵轴取频率，横轴取时间，利用显示颜色的浓度来表现接收功率的大小。在无线信号数据显示501中，频带宽度窄的信号表示期望的无线信号，频带宽度宽的信号表示非期望的干扰信号。即，无线信号数据显示501表示干扰信号碰撞期望的无线信号的情形。错误信息显示502是错误信息108的显示例子。表示与在错误信息显示502中示出的通信时刻接收到的无线信号107相关的错误信息108。

通过以上说明的构成，能够获得接收错误时的无线信号及错误信息的输出。此外，能够使错误信息和成为该接收错误的无线信号建立对应关系并获得。由此，能够获得用于判断接收错误的原因是否是因干扰信号引起的数据。

(实施例2)

在实施例2中，说明除了进行无线信号及错误信息的输出之外，还进行无线信号与错误信息的对应关系、和干扰信号的接收次数的输出的无线通信装置的例子。

图6是实施例2中的无线通信装置的构成图的例子。无线通信装置由天线601、RF部602、ADC603、同步处理部604、解调处理部605、解码处理部606、纠错部607、CRC检查部608(对应于实施例1的错误判断部102)、数据包检测部609、数据记录部610、时刻记录部611、干扰次数计数器612、错误信息记录部613、错误日志生成部614、外部接口615构成。在此，无线通信装置将天线601、RF部602、ADC603、同步处理部604、解调处理部605、解码处理部606、纠错部607对应于实施例1中的接收处理部101，将CRC检查部608对应于实施例1的错误判断部102。

天线601放大到来的无线信号的功率并发送给RF部602。RF部602对作为高频带电信号的无线信号的频率进行降频变换，而变换为低频带的信号(基带信号)。由ADC603将基带信号进行数字采样并变换为数字数据的无线信号107输出。同步处理部604进行无线信号107的频率及相位的修正。解调处理部605对修正后的无线信号107进行解调处理，输出编码后的接收数据106。解码处理部606对编码后的接收数据106进行解码处理，输出由相当于源信息的比特串构成的接收数据106。纠错部607对由比特串构成的接收数据106进行纠错处理，输出纠错后的接收数据106。CRC检查部608对纠错后的接收数据106进行CRC错误检测处理，输出错误检测结果(错误信息)，而且还输出接收数据106。数据包检测部609进行判断由同步处理部604修正后的无线信号107是否为期望的无线信号的处理。数据记录部610将无线信号107记录到存储器等记录介质。时刻记录部611记录无线信号107的接收时刻。干扰次数计数器612记录由数据包检测部609无法检测出期望的无线信号107的次数。错误信息记录部613记录解码处理部606、纠错部607、CRC检查部608各自的处理结果。错误日志生成部614接受在数据记录部610中记录的无线信号107、在时刻记录部611中记录的接收时刻、在干扰次数计数器612中记录的数据包检测部609无法检测出期望的无线信号107的次数、以及在错误信息记录部613中记录的上述各自的处理结果、的各种信息，生成对各信息建立了对应关系的错误日志。外部接口615接受CRC检查部608的错误检测结果及接收数据106、错误日志生成部614生成的错误日志，输出给包括数据分析/显示装置1003等数据输出部在内的外部装置。

图7是说明实施例2中的无线通信装置的处理的流程图的例子。无线通信装置在接通电源之后，开始无线信号的接收待机(701)。同步处理部604通过感知接收功率的增大等，从而检测无线信号107(702)。在同步处理部604无法检测无线信号107的情况下，继续保持接收待机(701)。在同步处理部604检测出无线信号107的情况下，数据记录部610开始该无线信号107的记录(703)。并且，时刻记录部611保存接收时刻的值(704)。数据包检测部609对无线信号107进行被称作前同步信号(preamble)的已有模式信号的检测(705)。在无法检测前同步信号的情况下，判断为干扰信号(711)。在将无线信号107判断为干扰信号的情况下，干扰次数计数器612使干扰次数的计数增加+1(712)。此外，数据记录部610将已记录的无线信号107作为干扰信号而保存到存储器等记录介质(713)。此外，时刻记录部611将已记录的接收时刻作为干扰信号的接收时刻而保存到存储器等记录介质。之后，返回开始接收待机状态(701)。

在数据包检测部609检测出前同步信号的情况下，解调处理部605进行解调处理(706)。解调处理结束之后，解码处理部606进行解码处理(707)。解码处理结束之后，纠错部607进行纠错的处理(723)。在纠错结束之后，CRC检查部608进行CRC检查处理(708)。在CRC检查结果正常时，数据记录部610废弃已记录的无线信号107(709)。CRC检查部608向外部接口615输出正常的接收数据106。之后，返回开始接收待机状态(701)，一个接收处理得以完成。

在CRC检查部608的CRC检查结果不正常时，CRC检查部608判断为接收错误(715)。之后，错误信息记录部613保存解码处理部606、纠错部607、CRC检查部608分别输出的错误信息108。之后，错误日志生成部614使错误信息108和无线信号建立对应关系(716)，进而使接收时刻和无线信号建立对应关系(717)，进而使干扰次数和无线信号建立对应关系(718)。进一步，错误日志生成部614判断接收时刻与干扰时刻之差是否在预先设定的阈值以下(719)。关于判断的结果，若在阈值以下，则判断已记录的干扰信号是与判断的CRC检查错误相关联的信号，使干扰信号及干扰时刻与无线信号建立对应关系(720)。进而，错误日志生成部614将到此为止建立了对应关关系的数据作为日志来生成(721)，并输出给外部接口615。

图8是无线信号的数据包格式的例子。数据包格式由MAC头部信息801、数据信息802、里德所罗门码803、CRC码804构成。MAC头部信息801存储了目的地地址的信息和数据包长度等信息。数据信息802存储了在应用中利用的各种信息。作为例子，可列举在列车控制系统中使用的列车控制信息等。里德所罗门码803是纠错部607进行里德所罗门纠错时所需的比特串。里德所罗门码803是通过进行里德所罗门编码的处理而生成的。另外，不一定需要是里德所罗门纠错处理，也可以使用利用了分组码的纠错。CRC码804是CRC检查部608进行CRC检查时所需的比特串。

图9是错误日志及错误信息表格的例子。错误日志表格901作为信息而具有序号、通信时刻、错误信息、无线信号、干扰次数、干扰信号。序号表示日志数据的个数。通信时刻表示产生了成为日志对象的通信的时刻。错误信息具有由错误信息表格902所表示的信息。无线信号成为对接收到的电波进行了数字采样的数据。干扰次数表示数据包检测失败的次数。干扰信号成为对数据包检测失败时的无线信号进行了数字采样的数据。错误信息表格902具有序号、接收处理结果、维特比订正比特数、里德所罗门校验位(syndrome)、CRC检查结果、订正后比特串，表示与通信错误的内容相关的信息。序号表示错误信息的个数。接收处理结果表示在各接收处理步骤702至708中处理进行到哪个步骤。维特比订正比特数表示解码处理部606作为解码处理而进行维特比纠错时所订正的比特数。里德所罗门校验位表示在纠错部607进行了里德所罗门纠错处理时输出的校验位值。CRC检查结果表示CRC检查部608进行的CRC检查的结果。订正后比特数串表示在纠错部607的处理结果中得到的比特串的信息。

图10是无线信号及错误信息显示的例子。构成为无线通信装置1001和数据分析/显示装置1003经由数据线1002进行连接。无线通信装置1001输出的无线信号及错误信息经由数据线1002而被发送至数据分析/显示装置1003。数据分析/显示装置1003显示接受到的无线信号及错误信息。

通过以上说明的构成，能够获得接收错误时的无线信号及错误信息的输出。此外，能够使错误信息和成为该接收错误的无线信号建立对应关系并获得。进而，能够得到干扰次数、根据维特比纠错处理和里德所罗门纠错处理计数的错误比特数、以及订正处理的有无等详细信息。由此，能够获得用于判断接收错误的原因是否是因外在要因的干扰信号引起的更详细的数据。

(实施例3)

在实施例3中，说明通过使用由实施例2所示的无线通信装置，从而显示无线信号及错误信息，能够获得与成为系统停止原因的通信错误相关的信息的列车控制系统的例子。

图11是列车控制系统的构成图的例子。列车控制系统由逻辑部1101、有线网络1102、网关1103、中继器1104、AP(接入点)1105、列车1106、STA(站点)1107、线路1108构成。逻辑部1101例如是由计算机或控制基板实现的数字处理装置。逻辑部1101向列车1106发送控制信息，并接收来自车辆的位置信息。有线网络1102是通过光通信电缆或以太网(注册商标)等金属通信电缆实现的。连接逻辑部1101与中继器1104之间。并且，连接中继器1104与AP1105之间。网关1103进行连接多个有线网络1102彼此的处理。逻辑部1101发送的列车控制信息经由有线网络1102及中继器1104而到达AP1105。AP1105将列车控制信息作为无线信号来发送。AP1105是通过实施例1或2所示的地面侧的无线通信装置实现的。列车1106在线路1108上行驶的同时，与AP1105进行无线通信。列车1106搭载STA1107。STA1107是通过实施例1或2所示的车载侧无线通信装置实现的。STA1107接收由AP1105发送出的列车控制信息。STA1107基于接收到的列车控制信息，控制列车1106。STA1107向AP1105发送列车1106的位置信息。AP1105接收到的位置信息经由有线网络1102及中继器1104被逻辑部1101接收。逻辑部1101基于接收到的位置信息，生成下一个列车控制信息并进行发送。通过反复进行该处理周期来控制列车。

图12是说明列车控制系统的处理的流程图的例子。列车控制系统在接通电源之后，开始作为系统的运转(1201)。若系统开始运转，则逻辑部1101以固定周期发送作为列车控制信息的下行电文(1202)。之后，逻辑部1101呈从STA1107发送的上行信号的接收待机状态(1203)。下行电文是作为无线信号从AP1105发送的。接收了下行电文的STA1107发送上行电文。逻辑部1101判断是否正常接收了上行电文(1204)。若正常接收了上行电文，则逻辑部1101直接转移到下一个下行电文的发送处理(1202)。在无法正常接收上行电文的情况下，逻辑部1101接收由AP1105发送出的错误日志(1205)。逻辑部1101判断是否连续5次接收了错误日志(1206)。在不是连续5次的情况下，废弃过去接收到的5次日志之前的日志(前6次的日志)(1211)。之后，转移到下一个电文发送处理(1202)。逻辑部1101在判断为连续5次接收了错误日志的情况下，视作与列车1106断绝了通信，而采取紧急停止的措施。在此，作为一例，设成了连续5次，只要适当设定次数即可。逻辑部1101保存过去5次的错误日志(1207)，向列车1106发送紧急停止信号(1208)。之后，显示紧急停止报警(1209)，在显示装置1301上显示所保存的错误日志(1210)。

图13是无线信号及错误信息显示的例子。由显示装置1301、逻辑部1302和数据线1303构成。显示装置1301显示逻辑部1302保存的错误日志。逻辑部1302与数据线1303连接，在实施例3中数据线1303对应于有线网络1102。

通过以上说明的构成，能够获得接收错误时的无线信号及错误信息的输出。此外，能够使错误信息和成为该接收错误的无线信号建立对应关系并获得。进而，在列车控制中逻辑部与车辆之间的通信断绝时，保存通信错误的日志并将其显示，从而能够分析断绝的原因。由此，能够获得用于判断成为系统停止原因的接收错误的要因是否是由干扰信号引起的数据。

在实施例3中，地面侧的无线通信装置AP1105及车载侧的无线通信装置STA1107可以是实施例1或2所示的无线通信装置，也可以其中一个无线通信装置是实施例1或2所示的无线通信装置。

Claims (7)

1.一种无线通信装置，其特征在于，具有：

数据记录部，其记录所接收到的无线信号；

错误判断部，其判断所述无线信号的接收错误；

错误信息记录部，其记录包括通信时刻在内的错误信息；和

数据输出部，其输出所述无线信号及所述错误信息，

在所述错误判断部将所述无线信号的接收判断为错误时，所述数据记录部记录所述无线信号，所述错误信息记录部记录所述错误信息，所述数据输出部输出所述无线信号及所述错误信息。

2.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，

将所述错误信息和所述无线信号建立对应关系之后输出给所述数据输出部。

3.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，

所述无线通信装置具有：

时刻记录部，其记录接收了所述无线信号的时刻；

干扰次数计数器，其对干扰信号的接收次数进行计数；和

错误日志生成部，其将所述无线信号、所述错误信息和所述干扰次数建立对应关系，

在所述错误判断部将所述无线信号的接收判断为错误时，

所述错误日志生成部生成将所述无线信号、所述错误信息和所述干扰次数建立了对应关系的错误日志。

4.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，

在所述错误判断部将所述无线信号的接收判断为正常时，所述数据记录部废弃已记录的无线信号。

5.一种列车控制系统，其特征在于，具备：

地面侧通信装置，其由权利要求1所述的无线通信装置构成；

车载侧通信装置，其向所述地面侧通信装置发送列车的位置信息；和

逻辑部，其通过网络与所述地面侧通信装置进行连接，并基于所述位置信息来生成列车控制信息，

该列车控制系统通过由所述地面侧通信装置向所述车载侧通信装置发送所述列车控制信息来控制列车。

6.根据权利要求5所述的列车控制系统，其特征在于，

在所述逻辑部接收了规定次数的所述错误信息的情况下，向列车发送紧急停止信号。

7.一种列车控制系统，其特征在于，具备：

车载侧通信装置，其由权利要求1所述的无线通信装置构成；

地面侧通信装置，其从所述车载侧通信装置接收列车的位置信息；和

逻辑部，其通过网络与所述地面侧通信装置进行连接，并基于所述位置信息来生成列车控制信息，

该列车控制系统通过由所述地面侧通信装置向所述车载侧通信装置发送所述列车控制信息来控制列车。

Images