JP2008252697A - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の移動局からの返信を基地局が受信した場合においても効率よくデータ収集、解析を行うことができ、また、移動局からの返信が基地局にて受信できない区域についても、有効なデータ収集、解析を行うことのできる無線通信システムを提供する。
【解決手段】 少なくとも一つの基地局と、複数の移動局とから構成され、前記基地局と前記移動局との間を無線回線で接続され、前記基地局の送信を受信した前記移動局は、当該移動局の各種情報を送信し、これを基地局が受信して受信電界強度と共に記憶手段に記憶する無線通信システムにおいて、前記基地局は、所定の時間の経過と共に少なくとも移動局の位置情報と受信電界強度を検出して前記記憶手段に記憶する処理を行うデータ処理手段を備え、前記記憶手段に記憶された受信電界強度と各移動局の位置情報に基づいて、受信された移動局の当該位置情報の受信電界強度の解析を行う手段を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基地局と移動局とを有する無線通信システムに関し、特に基地局と移動局間の無線電波の受信電界強度を測定する無線通信システムに関するものである。

一般に、無線通信システムにおける基地局と移動局の無線装置の性能や無線品質の測定を行う場合、基地局より無線電波を送信し、これを受信した移動局が返信を行うことで基地局が移動局の無線装置の品質を測定するものである。
例えば、列車無線システムにおける無線電波の測定の場合、統制局と、複数の基地局と、線路を移動する列車（移動局）とから構成されており、統制局からの指令に基づいて基地局から無線電波が送信され、これを受信した移動局が、当該移動局の各機器の状態（例えば故障状態など）と共に受信電界強度（ＲＳＳＩ）やＢＥＲなどの無線品質に関するデータを返信する。
そして、基地局は返信されたデータを集計して統計データとする。

従来の列車用の無線通信システムとして、例えば特許文献１がある。

特開２００３−１６３９５４

しかしながら、上記のような無線通信システムでは、複数の移動局からの返信がされるために、移動局毎に返信タイミングを予め定める必要があり、データ収集、解析に時間が掛かってしまうという問題があった。
また、移動局が線路上を移動している列車無線システムにおいては、トンネルやビル影などの影響で移動局からの返信が基地局にて受信できない区域が発生し、データの判別ができないという問題があった。

本発明は、このような従来の事情に鑑み為されたもので、複数の移動局からの返信を基地局が受信した場合においても効率よくデータ収集、解析を行うことができ、また、移動局からの返信が基地局にて受信できない区域についても、有効なデータ収集、解析を行うことのできる無線通信システムを提供することを目的とする。

上記従来の問題点を解決するため請求項１に記載の発明は、少なくとも一つの基地局と、複数の移動局とから構成され、前記基地局と前記移動局との間を無線回線で接続され、前記基地局の送信を受信した前記移動局は、当該移動局の各種情報を送信し、これを基地局が受信して受信電界強度と共に記憶手段に記憶する無線通信システムにおいて、前記基地局は、所定の時間の経過と共に少なくとも移動局の位置情報と受信電界強度を検出して前記記憶手段に記憶する処理を行うデータ処理手段を備え、前記記憶手段に記憶された受信電界強度と各移動局の位置情報に基づいて、受信された移動局の当該位置情報の受信電界強度の解析を行う手段を備えたことを特徴とする。

上記従来の問題点を解決するため請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の無線通信システムであって、前記受信電界強度の検出は、基地局より所定のデータを送信し、所定時間の経過後に、移動局からの返信データ受信動作を行い、該返信データの受信動作は、所定の期間、所定のサンプリングタイミングにて受信したデータのＲＳＳＩの平均値を算出することを特徴とする。

上記従来の問題点を解決するため請求項３に記載の発明は、前記請求項１または請求項２に記載の無線通信システムであって、前記移動局は線路上を移動する列車に搭載された無線装置であって、前記移動局の位置情報は、当該移動局が搭載された列車の運行情報と関連付けて記憶されることを特徴とする。

本発明によると、複数の移動局からの返信を基地局が受信した場合においても効率よくデータ収集、解析を行うことができ、また、移動局からの返信が基地局にて受信できない区域についても、有効なデータ収集、解析を行うことのできる無線通信システムを提供することができる。

本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図５は、本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示す。
この無線通信システムは、列車無線通信システムを例としており、統制局５１と、複数の基地局５２−１〜ｎと、移動局５４−１〜ｎ（列車）とから構成されている。
統制局５１と各基地局５２−１〜ｎとの間は有線回線で接続され、基地局５２−１〜ｎと移動局５４−１〜ｎとの間は、無線電波により接続される。
統制局５１は、無線回線の制御などや各基地局５２−１〜ｎを介して各移動局５４−１〜ｎとの通信を行うと共に、性能測定の際は各基地局との通信や、基地局を介して移動局との通信を行い、データ測定の開始と測定データの取得や管理などを行う。
即ち、基地局５２−１〜ｎは、統制局５１からの指示に従い、移動局５４−１〜ｎと無線通信すると共に、データの測定や移動局へのデータ測定の指示などを行う。
移動局５４−１〜ｎは、基地局５２−１〜ｎとの間で無線通信すると共に、基地局５２−１〜ｎからの指示に従いデータの測定などを行う。
そして、各基地局毎に測定データの収集、解析を行い、統制局は各基地局毎のデータを記憶する。

図１は、本発明の実施の形態に係る無線通信システムの移動局のブロック図を示す。
この図は、前述した図５の移動局５４−１〜ｎの無線装置の詳細であり、基地局５２より送信された無線電波をアンテナ１１により受信し、共用器１２で送信と受信を分離し、受信機１４で電波を受信し、データ復調部１５でデータを復調し、信号処理部１６でそのデータの内容に従い制御を行う。
一方、信号処理部１６は、列車の各部の車両データ１７の情報に基づき、基地局装置より送信されたデータの内容に従い車両情報等を処理し、データ生成部１８で送信データを生成し、送信機１３で無線変調し共用器１２を経由し、アンテナ１１より送信する様に動作する。
なお、車両データ１７の内容としては例えば、車両の位置、車両内のドアの開閉状態、電源の状態、空調状態、などがある。

図２は、本発明の実施の形態に係る無線通信システムの基地局のブロック図を示す。
この図は、前述した図５の基地局５２−１〜ｎの無線装置の詳細であり、データ処理部２６は、移動局５４に対して応答要求データを生成し、データ変調部２８で送信データを生成し、送信機２３で無線変調し共用器２２を経由し、アンテナ２１より送信する。
一方、移動局装置からの信号は、アンテナ２１より共用器２２を通り受信機２４で復調しデータ復調部２５でデータを復調しデータ処理部２６でデータの処理を行なう。

データ処理部２６は、移動局から送信されたデータが受信された場合、受信電圧レベル検出部２９が受信電界強度（ＲＳＳＩ）を検出開始する様に制御し、受信電レベル圧検出部２９は、データ受信をしている間のＲＳＳＩの平均値を算出し、その結果をデジタル変換部３０で所定のデータに変換し、その所定のデータを移動局への要求データと応答データと受信電圧レベルデータにて関連付けて、運行管理データ２７と情報を共有し記録する。この記録したデータにより、基地局毎に、移動局単位の統計処理や編集を行い、また、線路の位置情報単位の統計処理や編集を行う。
統計処理や編集については後述する。

図３は、本発明の実施の形態に係る無線通信システムの基地局の送受信データの動作タイミングチャートを示すものである。
この図中、（ａ）は基地局の送信タイミング、（ｂ）は基地局の送信（要求データ）、（ｃ）は基地局の受信タイミング、（ｄ）は移動局の返信（応答データ）、（ｅ）は基地局の受信電圧レベル（ＲＳＳＩ）検出タイミング、を示す。
基地局は、（ａ）に示すタイミングの間に、基地局送信電波として（ｂ）のように要求データを移動局に送信する。
そして、基地局では（ｃ）に示す移動局の送信を受信する時間を設定し、移動局は応答データとして（ｄ）に示すように基地局に送信する。
そして、基地局の受信電圧レベル（ＲＳＳＩ）は、（ｅ）に示すように移動局からのデータを受信したタイミングで受信電圧レベル検出部２９で検出し、これらのサンプルタイミングの平均値を算出して記録する。
なお、この（ｅ）に示すサンプルタイミングは、（ｂ）に示す基地局からの要求データを送信した後、所定の時間（ｔ）経過後に受信するように設定しておく。

基地局が記録するＲＳＳＩ及び各種データは、基地局内部の記憶部に記憶するか、若しくは、統制局５１に出力して、統制局の記憶部に記憶する。
記憶した受信電圧レベルは、要求データと応答データとを関連付け記録することで解析が容易に行なうことか可能である。
また、基地局装置での受信状態にかかわらず、基地局送信後（所定時間ｔ）、移動局が送信している時間の受信電圧レベルを検出することにより、例えば、移動局からの送信を受信できない場合を含めて電波伝搬状況の解析を行うことができる。
これは、例えば、基地局からの要求データに対して、応答データには、移動局のＩＤ（すなわち列車固有のコード）、移動局の位置情報、列車内の各種機器の状態情報、が含まれており、移動局ＩＤと位置情報とにより線路全体におけるどの位置におけるＲＳＳＩかが把握でき、さらに、基地局が受信しない場合を含めて解析することができる。
また、列車運行情報との関連付けにより、列車が本来どの位置にあるべきか、との差異を把握できる。
なお、図５中の（ｂ）や（ｄ）に示すデータの区分は、データのサンプリングタイミング、及び、データの内容をイメージしたものである。

図４は、本発明の実施の形態に係る無線通信システムの基地局による受信データの測定結果の模式図の一例を示す。
また、図７は、基地局のデータ処理部にて各移動局からの受信データが処理され、記憶されるメモリテーブルの一例を示す。
図４では、例えば基地局５２−１が移動局５４−１と移動局５４−ｎの2台の移動局（列車からの受信データのＲＳＳＩを測定して記録したものであって、移動局５４−１はチャネル１（ＣＨ１、例えば４６０ＭＨｚ）、移動局５４−ｎはチャネル２（ＣＨ２、例えば４５０ＭＨｚ）の各周波数帯により送信を行い、基地局５２−１がこれを受信し、所定の数分間隔にＲＳＳＩ値を測定し、ポイントしたものである。
このＲＳＳＩの値は、図７に示すように、列車ＩＤと位置情報と受信した時刻と共に記憶され、その際、移動局の各装置、例えば、ドアの開閉状態や空調設備や電源などの状態を記憶しても良い。
ＲＳＳＩの値は、理論的には基地局に近いとＲＳＳＩは大きく、遠いと小さくなるものであるが、線路周辺のビル等の遮蔽物の影響、トンネルの影響にてＲＳＳＩは複雑に大小が変化する。

この図においては、まる印（○）がＣＨ１による移動局５４−１の受信ＲＳＳＩであり、三角印（△）がＣＨ１による移動局５４−ｎの受信である。
また、各印における点線は、受信レベルが所定レベル以下（受信レベルがない）であることを示している。
そして、移動局５４−１（○）は波形の山が２つあり、当該２つの山は左右対称となっており、即ち、線路を往復したものである。
移動局５４−ｎは線路の片道を移動したものである。

図６は、本発明の実施の形態に係る無線通信システムの基地局による受信ＲＳＳＩの統計データの模式図の一例を示す。
実線は列車が移動する線路の各位置における受信電界強度（ＲＳＳＩ）の受信レベルの統計による平均値を示している。
受信レベルが２箇所、ゼロレベルに落ち込んでおり、この位置は例えば、ビル影であったり、またはトンネルなどであって、すなわち、移動局からの受信がされない位置となる。
また、丸印の左から３ポイント目と右から３ポイント目、及び、三角印の左から３ポイント目は、ビルなどの影響でＲＳＳＩが距離相当に比べて少し低い受信レベルとなる。

前述した図４の受信データの測定結果を本図６と比較してみると、ＣＨ１（丸印）及びＣＨ２（三角印）共に、線路を移動するにしたがって、統計データとほぼ同様のＲＳＳＩの値となる。
そして、複数の移動局が同一の位置においてほぼ同一のＲＳＳＩの値となることを測定結果より把握することができ、列車の位置によりＲＳＳＩがほぼ同様の値を示す。
そのため、例えばＲＳＳＩに位置情報毎のしきい値を設定し、ＲＳＳＩがしきい値を外れた場合には、無線機そのものの故障か、若しくは、各移動局のエラー情報を含む情報に基づいたエラー情報によるものか、等を基地局にて算出し、これを統制局５１に出力して表示させる等の動作が行われる。

上記により、基地局５２−１は、所定の時間の経過と共に移動局５４−１及び５４−２の各位置情報と受信電界強度を検出して記憶され、これら記憶された受信電界強度と各移動局の位置情報を蓄積して統計化する。
そして、基地局５２−１は、所定の時間の経過と共に移動局５４−１や５４−２の各位置情報と受信電界強度を検出した際に、各移動局の当該位置情報の受信電界強度に統計化されたＲＳＳＩと比較することにより、異常があるか否かを判定することができる。
この判定は、基地局のデータ処理部２６にて判定するか、若しくは統制局にて判定することができる。

本発明の実施の形態により、基地局にデータ処理部を設けデータ受信中の受信電圧レベルを検出しその値を平均化したものをデジタル変換しデータ処理部で通信データと合わせて記録することにより、統計処理などの解析ができる。
また、基地局装置のデータ処理部においては、基地局装置から送信した後、あらかじめ設定した時間が経過した時の受信電圧レベルを検出しその値を平均化したものをデジタル変換しデータ処理部で通信データと合わせて記録するので、移動局からの受信がされない場合であっても解析ができる。
すなわち、データ処理部２６は、移動局５４へ所望のデータを送信した後、あらかじめ設定しておいた時間が経過したら、受信電圧レベル検出部２９にて、検出開始、及び、一定時間検出する様に制御し、そして、受信電レベル圧検出部２９は、受信電圧レベルの平均値を算出し、その結果をデジタル変換部３０でデータに変換し、そのデータを移動局への要求データと応答データと受信電圧レベルデータとを関連付けさせ、運行管理データ２７と情報を共有し記録することで移動局単位や位置情報単位等に応じた統計処理や編集を可能としたものである。

本発明によれば、基地局装置にデータ処理部を設け受信電圧レベルの検出を制御し、データと検出電圧レベルを関連化する様にしたものであり、そのため、移動局から送信する電波を基地局装置で受信に記録するので、送受信データを関連させることができ、統計処理や解析を簡単に出来る様にしたものである。
さらに、基地局からの要求データ送信後、あらかじめ設定した時間後の受信電圧レベルの検出を行うので、移動局からの送信（応答）が基地局にて受信しない場合でも各データと検出電圧レベルを関連化して記憶することできる。
このことは、従来であれば設定レベル以上の受信電圧が検出された場合に受信電圧レベルと受信したデータを記録ができ、例えば電波が弱いエリアでは、データの送受信ができていないのか、電波を受信できていないのか、判別できないということが生じないものである。

ここで、本発明に係る無線通信システムや統制局や基地局や移動局の構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。
また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々な装置やシステムとして提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。

また、本発明に係る無線通信システムや統制局や基地局や移動局において行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Read Only Memory）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。

本発明の実施の形態に係る無線通信システムの移動局のブロック図を示す。 本発明の実施の形態に係る無線通信システムの基地局のブロック図を示す。 本発明の実施の形態に係る無線通信システムの基地局の送受信データの動作タイミングチャートを示すものである。 本発明の実施の形態に係る無線通信システムの基地局による受信データの測定結果の模式図の一例を示す。 本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示す。 本発明の実施の形態に係る無線通信システムの基地局による受信ＲＳＳＩの統計データの模式図の一例を示す。 基地局のデータ処理部にて各移動局からの受信データが処理され、記憶されるメモリテーブルの一例を示す。

符号の説明

１１、２１：アンテナ、１２、２２：共用器、１３、２３：送信機、１４、２４：受信機、１５、２５：データ復調部、１６：信号処理部、１７：車両データ、１８、２８：データ生成部、２９：受信電圧レベル検出部、３０：デジタル変換部、２６：データ処理部、２７：運行管理データ、５１：統計局、５２（５２−１〜ｎ）：基地局、５４（５４−１〜ｎ）：移動局。

Claims (3)

1. 少なくとも一つの基地局と、複数の移動局とから構成され、前記基地局と前記移動局との間を無線回線で接続され、前記基地局の送信を受信した前記移動局は、当該移動局の各種情報を送信し、これを基地局が受信して受信電界強度と共に記憶手段に記憶する無線通信システムにおいて、
   前記基地局は、所定の時間の経過と共に少なくとも移動局の位置情報と受信電界強度を検出して前記記憶手段に記憶する処理を行うデータ処理手段を備え、
   前記記憶手段に記憶された受信電界強度と各移動局の位置情報に基づいて、受信された移動局の当該位置情報の受信電界強度の解析を行う手段を備えたことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記受信電界強度の検出は、基地局より所定のデータを送信し、所定時間の経過後に、移動局からの返信データ受信動作を行い、
   該返信データの受信動作は、所定の期間、所定のサンプリングタイミングにて受信したデータのＲＳＳＩの平均値を算出することを特徴とする前記請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記移動局は線路上を移動する列車に搭載された無線装置であって、
   前記移動局の位置情報は、当該移動局が搭載された列車の運行情報と関連付けて記憶されることを特徴とする前記請求項１または請求項２に記載の無線通信システム。

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