JP2009044480A - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の基地局装置と移動局装置が無線により通信する無線通信システムで、広い通信エリアの確保と適切な周波数選択を実現する。
【解決手段】複数の基地局装置２ａ〜２ｃは、それぞれ、隣接する基地局装置では異なる周波数を無線通信に使用するとともに一つ飛びの基地局装置では同一の周波数を無線通信に使用するように２つの異なる周波数が交互に割り当てられる。１つ以上の基地局装置２ｃは、同一の周波数を無線通信に使用する一つ飛びの基地局装置では移動局装置に対して無線送信するトーン信号の位相を反転させるようにトーン信号の位相を制御するトーン信号位相制御手段２７を備える。移動局装置３は、２つの異なる周波数を切り替えて使用することが可能であり、受信された信号に含まれるトーン信号の有無を検出し、トーン信号の無状態が検出された場合には無線通信に使用する周波数を切り替える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば列車無線システムなどの無線通信システムに関し、特に、広い通信エリアの確保と適切な周波数選択を実現する無線通信システムに関する。

例えば列車無線システムなどの移動無線通信システムでは、サービスエリアが線上に長く、また、移動局装置が決められた範囲から外れない場合に、複数の基地局装置で１通話をサービスする形態がある。
このようなサービス形態において、仮に、全ての基地局装置で同一の周波数を使用すると、複数の基地局装置から移動局装置への下り電波が互いに干渉して、通話不可能な区間が生じてしまう。
これを解消するために、２つの周波数を下り電波に割り当てて、隣接する基地局装置同士で互いに異なる周波数を使用することにより、電波干渉を避けることが行われている。この場合、移動局装置は、一例として、２つの無線機を設備する必要があり、他の一例として、受信レベルを監視してしきい値以下となった場合に周波数を変更する必要がある。

これらの方法のうち、２つの無線機を設備する手段を用いる場合には、設備が２倍になるため、コストやスペースにおいて許容されないケースが存在する。特に、業務用の移動通信システムでは、地上局の数量に対して、移動局装置の数量が多く且つ取り付けスペースを確保できないケースが多いため、他方の手段である１つの無線機でしきい値により周波数を切り替えるような簡易な手段を用いる場合が多い。
更に、エリアの両端や建物の影等のように十分な受信レベルが得られない場所についても通信エリアとしたいという事情がある上に、最悪ケースでも雑音や干渉や歪みが混ざっても音声が聞こえる方がより好まれるため、しきい値を高く上げることが難しい。

図３には、移動無線通信システムの構成例を示してある。
なお、図３では、説明の便宜上から、後述する実施例で参照する図１に示されるものと概略的に同様な構成部については同一の符号を付してあるが、ここでは、本発明を不要に限定する意図は無い。
回線制御装置１は、様々な呼制御や回線制御を行う。図３では、送話の回路を示してある。音声を入力するマイク１１から入力される音声をアンプ（増幅器）１２で増幅し、音声帯域外（一般に電話回線で３００Ｈｚ以下）を遮断する低域濾波器１３で低域への影響を除外する。一方、電波干渉が生じた場合にビートを低減するための低周波トーン信号をトーン発生器１４から発生し、高域濾波器１５で音声帯域外への影響を除外する。そして、低域濾波器１３からの音声信号と高域濾波器１５からの低周波トーン信号を合成して、各基地局装置２ａ、２ｂ、２ｄへ送信する。

各基地局装置２ａ、２ｂ、２ｄは、同様な構成を有しており、各々、カバーエリアを持っている。回線制御装置１から受信した信号を高域濾波器２１ａ〜２１ｃと低域濾波器２４ａ〜２４ｃでそれぞれ音声信号と低周波トーン信号に分離し、音声信号はアンプ（増幅器）２２ａ〜２２ｃで増幅され、低周波トーン信号はアンプ（増幅器）２５ａ〜２５ｃで増幅される。そして、これらの音声信号及び低周波トーン信号は、送信回路２３ａ〜２３ｃで高周波信号へ変換された後に、アンテナ２６ａ〜２６ｃから空間へ送出（無線送信）される。

このとき、仮に、全ての基地局装置２ａ、２ｂ、２ｄが同じ周波数を使用しているとすると、その間の区間では電波干渉が発生して通話が困難になる。例えば携帯電話システムなどのように、潤沢な周波数資源を使用することができるシステムでは、周波数を３つ乃至４つ使用して隣接する基地局装置同士の電波干渉を防いでいる。

しかしながら、例えば列車無線システムのように線上にエリアを構築するようなシステムでは、その構成上、２波の繰り返しでのシステム構築を実行することがある。このような場合には、基地局装置は一つ飛びに周波数を共用する。この方法では、次隣接（一つ飛び）の干渉はあるが、極めて大きな干渉を起こす隣接基地局装置同士の干渉を防ぐことができ、次隣接基地局装置との干渉エリアでは周波数を変更することができるため、比較的品質の良い回線を提供することができる。図３の例では、基地局装置２ａ及び基地局装置２ｄが同一の周波数（ｆ１）を使用しており、基地局装置２ｂが異なる周波数（ｆ２）を使用している。

エリア内の移動局装置４では、基地局装置２ａ、２ｂ、２ｄから送出される信号をアンテナ３１で受信し、受信信号を検波回路３２により音声へ復調する。このとき、使用する受信周波数はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１により決定され、待ち受け時にはＣＰＵ１０１が定期的に周波数を変更して着信の有無を判断している。
一方、一度着信を検出すると、その受信音声は音声増幅回路３３により増幅され、スイッチ（ＳＷ）３７を経由してスピーカ３８から放送される。スイッチ３７はＣＰＵ１０１により制御され、その開閉はＴＳＱ検出部３４による検出結果及びＮＳＱ検出部３５による検出結果に基づいて双方で「着信有り」を認識した場合を根拠に行われる。つまり、ＴＳＱとＮＳＱの両方で着信があると判断される場合に、スイッチ３７が閉じられて（オンにされて）音声がスピーカ３８から出力され、他の場合にはスイッチ３７が開けられて（オフにされて）スピーカ３８からの出力が遮断される。

ここで、ＴＳＱ検出では、復調信号内に予め決められたトーン信号があることを根拠に正しく電波を受信していることを検出する処理が行われ、また、ＮＳＱ検出では、復調信号内の雑音の度合いを観測し、雑音低下をもって電波を受信していることを検出する処理が行われる。
なお、一般には、ＴＳＱを使用するか否かは、システムや事業者等によって異なる。

このようなシステムにおいて、例えば基地局装置２ａの付近に移動局装置４が存在していて、基地局装置２ｂのエリアへ移動する場合、その進行に伴い移動局装置４の受信レベルは低下していき、ＮＳＱ検出により「受信無し」（着信検出オフ）をＣＰＵ１０１が判定し、検波回路３２に対して周波数切替を行う。
一般に、ＮＳＱは受信エリアを広くするために、極めて微弱な電波でも着信を検出するようにする。このＮＳＱの判定を高くすることは技術的に困難であるとともに、受信エリアを狭めてしまう。また、ＴＳＱはトーンという明快な判定根拠があるものの、その信号強度までは判定できない。

特開２００１−１０２９９９号公報 特開平１１−２８９５７６号公報

上述のように、従来の移動無線通信システムでは、移動局装置４は、通話にはいったタイミングで選択した基地局装置（例えば、基地局装置２ａ）の電波がしきい値を下回るまで、隣接基地局装置（例えば、基地局装置２ｂ）の電波が十分であっても切り替えることができなかった。このため、移動局装置４は、次隣接基地局装置（例えば、基地局装置２ｄ）との干渉によって通信に困難が生じている状態であっても、その基地局装置（例えば、基地局装置２ａ）を選択し続けてしまう。一方、しきい値を上げると、弱電界の地域では全く通信ができなくなってしまうという欠点を抱えている。
このように、従来の技術では、広いエリアの確保と適切な周波数選択との間にトレードオフの関係がある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、広い通信エリアの確保と適切な周波数選択を実現することができる無線通信システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、複数の基地局装置と移動局装置が無線により通信する無線通信システムにおいて、次のような構成とした。
すなわち、前記複数の基地局装置は、それぞれ、基地局無線通信手段を備えている。この基地局無線通信手段は、隣接する基地局装置では異なる周波数を無線通信に使用するとともに、一つ飛び（次隣接）の基地局装置では同一の周波数を無線通信に使用するように、２つの異なる周波数が交互に割り当てられている。
また、前記複数の基地局装置のうちの１つ以上は、トーン信号位相制御手段を備えている。このトーン信号位相制御手段は、同一の周波数を無線通信に使用する一つ飛びの基地局装置では前記移動局装置に対して前記基地局無線通信手段により無線送信するトーン信号の位相を反転させるように、前記トーン信号の位相を制御する。
前記移動局装置は、移動局無線通信手段と、トーン信号検出手段と、周波数切替制御手段を備えている。移動局無線通信手段は、前記２つの異なる周波数を切り替えて使用することが可能である。トーン信号検出手段は、前記移動局無線通信手段により受信された信号に含まれる前記トーン信号の有無を検出する。周波数切替制御手段は、前記トーン信号検出手段により前記トーン信号の無状態が検出された場合（つまり、前記トーン信号が検出されなかった場合）には、前記移動局無線通信手段により無線通信に使用する周波数を切り替える。

従って、一つ飛びの２つの基地局装置から無線送信されるトーン信号の位相が反転させられることにより、これら２つの基地局装置からの電波が干渉するエリアすなわちこれら２つの基地局装置の間にある基地局装置からの電波が強いエリアでは、これら２つの基地局装置からのトーン信号が打ち消されて検出されない状態となり、例えば、移動局装置は、これら２つの基地局装置のいずれかとその周波数を使用して無線通信している状態から、これら２つの基地局装置の間にある基地局装置の周波数を無線通信に使用するように切り替えることすなわちこれら２つの基地局装置の間にある基地局装置と無線通信するように切り替えることができる。これにより、例えば、従来と比べて、広い通信エリアの確保と適切な周波数選択を実現することができる。

ここで、基地局装置の数や、移動局装置の数としては、それぞれ、種々な数が用いられてもよい。
また、複数の基地局装置は、例えば、移動局装置の移動経路に沿って並べられて配置され、移動局装置は移動経路を移動するに従って通信相手とする基地局装置を順次変更して行く。

また、トーン信号としては、種々な信号が用いられてもよく、例えば、移動局装置において本来の通信対象となる信号（通信信号）とは分離することが可能な信号が用いられる。
また、トーン信号位相制御手段としては、任意の態様でトーン信号の位相を制御してもよく、任意の基地局装置に備えられてもよい。一例として、同一の周波数を使用する一つ飛びの基地局装置の並びを見たときに、一つおきの基地局装置にトーン信号の位相を反転させる手段（トーン信号位相制御手段）を備えるような構成を用いることができる。

また、移動局装置において、トーン信号の有無を検出する手法としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、受信されるトーン信号のレベルが所定のしきい値以上である（又は、所定のしきい値を超える）場合にはトーン信号が有ることを検出する一方、受信されるトーン信号のレベルが所定のしきい値未満である（又は、所定のしきい値以下である）場合にはトーン信号が無いことを検出するような手法を用いることができる。

また、移動局装置では、例えば、トーン信号に基づく周波数の切り替え処理を行うとともに、他の手法による周波数の切り替え処理を行ってもよい。他の手法による周波数の切り替え処理としては、例えば、ノイズ（雑音）のレベルに関する情報を検出して、ノイズのレベルが所定のしきい値以上である（又は、所定のしきい値を超える）場合に周波数の切り替え処理を行う手法や、或いは、本来の通信信号のレベルを検出して、そのレベルが所定のしきい値以下である（又は、所定のしきい値未満である）場合に周波数の切り替え処理を行う手法などを用いることが可能である。

本発明に係る無線通信システムでは、一構成例として、次のような構成とした。
すなわち、当該無線通信システムは、列車無線システムである。列車に前記移動局装置が搭載されている。
前記複数の基地局装置は、前記列車の走行経路に沿って配置されて、前記列車に搭載された前記移動局装置と無線により通信する。
また、当該無線通信システムは、回線制御装置を有している。
前記回線制御装置は、音声信号及びトーン信号を前記複数の基地局装置のそれぞれに対して送信する回線制御通信手段を備えている。
前記複数の基地局装置は、それぞれ、前記回線制御装置から受信された音声信号及びトーン信号を処理して前記基地局無線通信手段により無線送信する。

従って、列車無線システムにおいて、例えば、従来と比べて、広い通信エリアの確保と適切な周波数選択を実現することができる。
ここで、列車の走行経路としては、例えば、線路が用いられ、また、地下鉄の場合にはトンネルを用いることもできる。
また、各基地局装置において、音声信号やトーン信号に対して行われる処理の内容としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、フィルタリングや、増幅や、周波数変換などの処理を用いることができ、また、トーン信号の位相の制御（例えば、反転）の処理を用いることができる。

以上説明したように、本発明に係る無線通信システムによると、２つの異なる周波数を複数の基地局装置に対して交互に割り当てて、同一の周波数を使用する一つ飛びの基地局装置ではトーン信号の位相を反転させ、移動局装置が基地局装置からのトーン信号の消失を契機として無線通信に使用する周波数（つまり、通信相手とする基地局装置）を切り替えるようにしたため、例えば、従来と比べて、広い通信エリアの確保と適切な周波数選択を実現することができる。

本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施例に係る移動無線通信システムの構成例を示してある。
本例の移動無線通信システムは、回線制御装置１と、複数の基地局装置２ａ、２ｂ、２ｃと、移動局装置３を有している。各基地局装置２ａ、２ｂ、２ｃは例えば有線のケーブルを介して回線制御装置１と接続されている。
ここで、例えば、基地局装置は更に多数あるが、本例では、連続して並んだ３つの基地局装置２ａ、２ｂ、２ｃを示してある。
また、例えば、移動局装置は複数あるが、本例では、１つの移動局装置４を示してある。

回線制御装置１は、送話の回路として、マイク１１と、アンプ（増幅器）１２と、低域濾波器（ＬＰＦ）１３と、トーン発生器１４と、高域濾波器（ＨＰＦ）１５を備えている。
基地局装置２ａ及びそれに隣接する基地局装置２ｂは、同様な構成を有しており、高域濾波器（ＨＰＦ）２１ａ、２１ｂと、アンプ（増幅器）２２ａ、２２ｂと、送信回路２３ａ、２３ｂと、低域濾波器（ＬＰＦ）２４ａ、２４ｂと、アンプ（増幅器）２５ａ、２５ｂと、アンテナ２６ａ、２６ｂを備えている。

基地局装置２ｃは、基地局装置２ｂに隣接しており、基地局装置２ａから見て一つ飛び（次隣接）の位置関係にある。
基地局装置２ｃは、高域濾波器（ＨＰＦ）２１ｃと、アンプ（増幅器）２２ｃと、送信回路２３ｃと、低域濾波器（ＬＰＦ）２４ｃと、位相反転アンプ（位相反転増幅器）２７と、アンプ（増幅器）２５ｃと、アンテナ２６ｃを備えている。
ここで、本例では、一つ飛びの基地局装置で同一の周波数が使用されていて、隣接する基地局装置では異なる周波数が使用されており、具体的には、基地局装置２ａ及び基地局装置２ｃでは周波数（ｆ１）が移動局装置３との無線通信に使用されており、基地局装置２ｂでは周波数（ｆ２）が移動局装置３との無線通信に使用されている。なお、（ｆ１）と（ｆ２）は異なる周波数である。

移動局装置３は、アンテナ３１と、検波回路３２と、音声増幅回路３３と、ＴＳＱ（トーンスケルチ）検出部３４と、ＮＳＱ（ノイズスケルチ）検出部３５と、ＣＰＵ３６と、スイッチ（ＳＷ）３７と、スピーカ３８を備えている。本例では、移動局装置３は、１つの無線機を備えており、無線通信に使用する周波数を（ｆ１）と（ｆ２）で切り替える機能を有している。

本例の移動無線通信システムにおいて行われる概略的な動作の一例を示す。
回線制御装置１は、様々な呼制御や回線制御を行う。
音声を入力するマイク１１から入力される音声をアンプ（増幅器）１２で増幅し、音声帯域外（一般に電話回線で３００Ｈｚ以下）を遮断する低域濾波器１３で低域への影響を除外する。一方、電波干渉が生じた場合にビートを低減するための低周波トーン信号をトーン発生器１４から発生し、高域濾波器１５で音声帯域外への影響を除外する。そして、低域濾波器１３からの音声信号と高域濾波器１５からの低周波トーン信号を合成して、各基地局装置２ａ、２ｂ、２ｃへ送信する。
ここで、トーン信号（トーンスケルチ信号）は、送信波の通話帯域外に重畳して、受信側で検出することができる信号である。

各基地局装置２ａ、２ｂ、２ｃは、各々、カバーエリアを持っている。
基地局装置２ａと基地局装置２ｂでは、次のような処理が行われる。
回線制御装置１から受信した信号を高域濾波器２１ａ、２１ｂと低域濾波器２４ａ、２４ｂでそれぞれ音声信号と低周波トーン信号に分離し、音声信号はアンプ（増幅器）２２ａ、２２ｂで増幅され、低周波トーン信号はアンプ（増幅器）２５ａ、２５ｂで増幅される。そして、これらの音声信号及び低周波トーン信号は、送信回路２３ａ、２３ｂで高周波信号へ変換された後に、アンテナ２６ａ、２６ｂから空間へ送出（無線送信）される。

また、基地局装置２ｃでは、次のような処理が行われる。
回線制御装置１から受信した信号を高域濾波器２１ｃと低域濾波器２４ｃでそれぞれ音声信号と低周波トーン信号に分離する。音声信号はアンプ（増幅器）２２ｃで増幅される。低周波トーン信号は位相反転アンプ（位相反転増幅器）２７により位相反転されて増幅された後にアンプ（増幅器）２５ｃで増幅される。そして、これらの音声信号及び低周波トーン信号は、送信回路２３ｃで高周波信号へ変換された後に、アンテナ２６ｃから空間へ送出（無線送信）される。
このように、基地局装置２ｃは、基地局装置２ａ、２ｂと比べて、ほぼ同様な回路で構成されるが、異なる点として、位相反転アンプ２７により低周波トーン信号の位相を明示的に反転させる構成を有している。

エリア内の移動局装置３では、基地局装置２ａ〜２ｃから送出される信号をアンテナ３１で受信し、受信信号を検波回路３２により音声へ復調する。このとき、使用する受信周波数はＣＰＵ３６により決定され、待ち受け時にはＣＰＵ３６が定期的に周波数を変更して着信の有無を判断している。

一方、一度着信を検出すると、その受信音声は音声増幅回路３３により増幅され、スイッチ（ＳＷ）３７を経由してスピーカ３８から放送される。スイッチ３７はＣＰＵ３６により制御され、その開閉はＴＳＱ検出部３４による検出結果及びＮＳＱ検出部３５による検出結果に基づいて双方で「着信有り」を認識した場合を根拠に行われる。つまり、ＴＳＱとＮＳＱの両方で着信があると判断される場合に、スイッチ３７が閉じられて（オンにされて）音声がスピーカ３８から出力され、他の場合にはスイッチ３７が開けられて（オフにされて）スピーカ３８からの出力が遮断される。

ここで、ＴＳＱ検出では、復調信号内に予め決められたトーン信号があることを根拠に正しく電波を受信していることを検出する処理が行われ、また、ＮＳＱ検出では、復調信号内の雑音の度合いを観測し、雑音低下をもって電波を受信していることを検出する処理が行われる。

また、ＣＰＵ３６は、ＮＳＱ検出部３５による検出結果に基づいてＮＳＱ検出断（着信検出オフ）が判定されたことを条件として周波数切替のための制御を検波回路３２に対して行うとともに、ＴＳＱ検出部３４による検出結果に基づいてＴＳＱ検出断（着信検出オフ）が判定されたことを条件として周波数切替のための制御を検波回路３２に対して行う。このように、本例では、ＮＳＱ検出断又はＴＳＱ検出断を条件として、無線通信に使用する周波数（ｆ１）、（ｆ２）を切り替える。

図２を参照して、本例の移動無線通信システムにおいて、移動局装置３により行われる周波数切替の動作について詳しく説明する。
図２には、３つの基地局装置２ａ、２ｂ、２ｃと、基地局装置２ａの付近から基地局装置２ｂの付近を経由して基地局装置２ｃの付近へ向かって（図２において、左から右へ向かって）移動している移動局装置３を示してある。
また、移動局装置３における到来電波レベルとして、基地局装置２ａからの到来電波レベル４１ａと、基地局装置２ｂからの到来電波レベル４１ｂと、基地局装置２ｃからの到来電波レベル４１ｃを示してある。なお、横方向は位置を表しており、縦方向はレベルを表している。

また、移動局装置３の内部に設定されるＮＳＱ検出断を判定するためのしきい値のレベルの例として、ＮＳＱしきい値１（Ｔ１）及びＮＳＱしきい値２（Ｔ２）を示してある。移動局装置３に設定されたＮＳＱしきい値のレベルに応じて、無線通信が可能なエリアの広さ（範囲）が決められる。
図２には、ＮＳＱしきい値１により決まるエリア範囲（Ｔ３）及びＮＳＱしきい値２により決まるエリア範囲（Ｔ４）を示してある。本例のＮＳＱしきい値の設定方法及びＮＳＱ検出の方法では、ＮＳＱしきい値が低い方がエリア範囲が広くなり、ＮＳＱしきい値が高い方がエリア範囲が狭くなる。

また、図２には、ＮＳＱしきい値１が設定された場合に対応したＮＳＱ検出断の点（Ｔ５）及びＮＳＱしきい値２が設定された場合に対応したＮＳＱ検出断の点（Ｔ６）を示してあり、これらの点で、移動局装置３は周波数を切り替える。なお、この例では、移動局装置３が基地局装置２ａにより収容されていて、基地局装置２ａからの到来電波レベル４１ａを使用している場合を示してある。

ここで、上記より明らかなように、ＮＳＱしきい値１を用いた場合には、エリアを広くとることができるが、隣接する基地局装置２ｂからの電波のレベルが十分であるにもかかわらず、点（Ｔ５）まで周波数切替が行われない。一方、ＮＳＱしきい値２を用いた場合には、点（Ｔ６）で周波数が切り替えられるが、エリアが狭くなってしまう。

更に、図２には、Ｄ／Ｕ（希望波対妨害波比）が不足しているエリアすなわち次隣接基地局装置（本例では、基地局装置２ａと基地局装置２ｃ）同士の干渉エリア（Ｔ７）を示してある。この干渉エリア（Ｔ７）では、Ｄ／Ｕの不足により、ＮＳＱしきい値１を用いると、受信レベルがあっても音質は極めて劣化してしまう。

これに対して、本例では、基地局装置２ｃの位相反転アンプ２７を用いることにより、次隣接基地局装置（本例では、基地局装置２ａと基地局装置２ｃ）同士で低周波トーン信号の位相を互いに反転させている。この場合、干渉エリア（Ｔ７）では、干渉している信号のうち、ＴＳＱ検出に使用しているトーン信号については、消失又は極めて小さくなっている。このため、ＴＳＱによるトーン信号の検出有りの状態は、点（Ｔ８）で消失し、移動局装置３はこの点（Ｔ８）でＴＳＱ検出断により周波数を切り替えることができる。

このような本例の場合には、例えば、ＴＳＱ検出断による周波数切替のポイントが、周波数切替の理想のポイントである点（Ｔ６）よりは移動局装置３の移動方向（図２において、右方向）へ進んでしまうが、ＮＳＱしきい値１を用いた場合におけるＮＳＱ検出断による周波数切替の点（Ｔ５）よりは手前（図２において、左側）で周波数を切り替えることができて好ましい。
本例では、これを利用して、例えば、ＮＳＱのしきい値を低い値（本例では、ＮＳＱしきい値１）に設定してエリアの広さを確保しつつ、ＴＳＱ検出断を用いて適切に周波数切替を行うことを実現することができる。

以上のように、本例の移動無線通信システムでは、例えば、周波数（ｆ１）を使用する基地局装置、周波数（ｆ２）を使用する基地局装置、周波数（ｆ１）を使用する基地局装置、周波数（ｆ２）を使用する基地局装置、・・・といったように、２つの異なる周波数について交互に、その周波数を無線通信に使用する基地局装置を配置し、そして、各周波数毎に、同一の周波数を使用する一つ飛び（次隣接）の基地局装置の間ではそこから発するトーン信号の位相を逆転（反転）させている。つまり、同一の周波数を使用する基地局装置の並びだけを見ると、そこから発するトーン信号の位相が交互に反転させられている。

これにより、次隣接の基地局装置（例えば、周波数（ｆ１）を使用するもの）同士の干渉エリアでは、互いのトーン信号が打ち消されて、隣接する基地局装置（例えば、周波数（ｆ２）を使用するもの）の周波数の信号が比較的に大きくなる。このような干渉エリアでは、移動局装置３は、次隣接基地局装置同士の周波数（ｆ１）のトーン信号が互いに打ち消されて検出されなくなることにより、ＴＳＱ検出断を検知して、隣接する基地局装置が使用する異なる周波数（ｆ２）を無線通信に使用するように切り替える。
また、本例では、移動局装置３は、ＮＳＱ検出断を検知するためのしきい値を比較的低い値に設定して、無線通信可能なエリアの範囲を広く確保することができる。

一構成例として、本例の構成を適用した列車無線システムでは、回線制御装置１と、回線制御装置１に接続される複数の基地局装置２ａ、２ｂ、２ｃと、複数の基地局装置２ａ、２ｂ、２ｃにより構成される線上のエリア内を移動する列車に搭載される移動局装置３を有しており、複数の基地局装置２ａ、２ｂ、２ｃは、線上に配置され、２つの周波数（ｆ１）、（ｆ２）を用いて交互に使用周波数を変えることにより、隣接基地局装置同士の電波干渉を防ぐ。更に、トーン信号を回線制御装置１から送信し、次隣接基地局装置同士でトーン信号の位相を反転させて送信するようにし、移動局装置３はトーン信号の消失をきっかけとして適切に使用周波数を切り替える。

このように、本例では、全ての基地局装置２ａ、２ｂ、２ｃへ回線制御装置１からトーン信号を配信し、次隣接基地局装置２ａ、２ｃ同士で回線制御装置１から受信したトーン信号が互いに位相反転の関係となるようにすることにより、次隣接基地局装置２ａ、２ｃ同士の電波干渉が発生するエリアすなわち隣接基地局装置２ｂの電波が十分に高いエリアでトーン信号が消失することを誘発させ、これにより移動局装置３の主導でトーン信号の消失をトリガとして周波数変更を行うことにより、簡易な設備で適切な周波数選択を行うことができる。

従って、本例では、複数の基地局装置２ａ、２ｂ、２ｃと２つの送信波（ｆ１）、（ｆ２）を用いて、単一の送信者と複数の基地局装置２ａ、２ｂ、２ｃでカバーするエリアを移動する移動局装置３と通信を行う移動無線通信システムにおいて、次隣接基地局装置２ａ、２ｃ同士で意図的にトーン信号を干渉させて、移動局装置３によりＴＳＱ検出断に応じて周波数切替を行うことにより、十分に広いエリアを確保しつつ適切な周波数切替を実現することができる。

なお、本例の回線制御装置１では、各処理部１１〜１５を用いて音声信号及びトーン信号を各基地局装置２ａ〜２ｃに対して送信する機能により回線制御通信手段が構成されている。
また、本例の基地局装置２ａ〜２ｃでは、送信回路２３ａ〜２３ｃやアンテナ２６ａ〜２６ｃを用いて移動局装置３と無線通信する機能により基地局無線通信手段が構成されており、位相反転アンプ２７がトーン信号の位相を反転させる機能によりトーン信号位相制御手段が構成されている。
また、本例の移動局装置３では、アンテナ３１や検波回路３２を用いて基地局装置２ａ〜２ｃと無線通信する機能により移動局無線通信手段が構成されており、ＴＳＱ検出部３４がトーン信号の有無を検出する機能によりトーン信号検出手段が構成されており、ＣＰＵ３６が検波回路３２を制御して無線通信に使用する周波数を切り替える機能により周波数切替制御手段が構成されている。

ここで、本発明に係るシステムや装置などの構成としては、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、種々なシステムや装置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、本発明に係るシステムや装置など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。

本発明の一実施例に係る移動無線通信システムの構成例を示す図である。 移動無線通信システムにおいて行われる周波数切替の動作の一例を示す図である。 移動無線通信システムの構成例を示す図である。

符号の説明

１・・回線制御装置、 ２ａ〜２ｄ・・基地局装置、 ３、４・・移動局装置、 １１・・マイク、 １２、２２ａ〜２２ｃ、２５ａ〜２５ｃ・・アンプ、 １３、２４ａ〜２４ｃ・・低域濾波器、 １４・・トーン発生器、 １５、２１ａ〜２１ｃ・・高域濾波器、 ２３ａ〜２３ｃ・・送信回路、 ２６ａ〜２６ｃ、３１・・アンテナ、 ２７・・位相反転アンプ、 ３２・・検波回路、 ３３・・音声増幅回路、 ３４・・ＴＳＱ検出部、 ３５・・ＮＳＱ検出部、 ３６、１０１・・ＣＰＵ、 ３７・・スイッチ、 ３８・・スピーカ、 ４１ａ〜４１ｃ・・到来電波レベル、

Claims (2)

1. 複数の基地局装置と移動局装置が無線により通信する無線通信システムにおいて、
   前記複数の基地局装置は、それぞれ、隣接する基地局装置では異なる周波数を無線通信に使用するとともに一つ飛びの基地局装置では同一の周波数を無線通信に使用するように２つの異なる周波数が交互に割り当てられた基地局無線通信手段を備え、
   前記複数の基地局装置のうちの１つ以上は、同一の周波数を無線通信に使用する一つ飛びの基地局装置では前記移動局装置に対して前記基地局無線通信手段により無線送信するトーン信号の位相を反転させるように前記トーン信号の位相を制御するトーン信号位相制御手段を備え、
   前記移動局装置は、前記２つの異なる周波数を切り替えて使用することが可能な移動局無線通信手段と、前記移動局無線通信手段により受信された信号に含まれる前記トーン信号の有無を検出するトーン信号検出手段と、前記トーン信号検出手段により前記トーン信号の無状態が検出された場合には前記移動局無線通信手段により無線通信に使用する周波数を切り替える周波数切替制御手段と、を備えた、
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
   当該無線通信システムは、列車無線システムであり、
   列車に前記移動局装置が搭載され、
   前記複数の基地局装置は、前記列車の走行経路に沿って配置されて、前記列車に搭載された前記移動局装置と無線により通信し、
   当該無線通信システムは、回線制御装置を有しており、
   前記回線制御装置は、音声信号及びトーン信号を前記複数の基地局装置のそれぞれに対して送信する回線制御通信手段を備え、
   前記複数の基地局装置は、それぞれ、前記回線制御装置から受信された音声信号及びトーン信号を処理して前記基地局無線通信手段により無線送信する、
   ことを特徴とする無線通信システム。

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