JP2010041355A - Radio communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動局と基地局との間における無線通信に関し、特に、複数の基地局が沿線に設けられた列車の無線通信システムに関する。 The present invention relates to wireless communication between a mobile station and a base station, and more particularly to a train wireless communication system in which a plurality of base stations are provided along a railway line.
従来の無線通信システムでは、全ての基地局の通信範囲で用いられる周波数が同一であり、その周波数を時分割してスロット化し、各基地局ごとに異なるタイムスロットを割り当てて通信を行うようにしている。従って、移動局が通話エリアを移動した場合でも送信および受信の周波数を切り替える必要がなくなり、周波数切り替えに伴う処理が不要となるため、ハンドオフに要する時間を大幅に短縮して通信の途切れを防ぐことができる(例えば、特許文献1参照)。 In a conventional wireless communication system, the frequency used in the communication range of all base stations is the same, the frequency is time-divided into slots, and communication is performed by assigning different time slots to each base station. Yes. Therefore, even when the mobile station moves in the call area, there is no need to switch between transmission and reception frequencies, and processing associated with frequency switching is not required. Therefore, the time required for handoff is greatly reduced and communication interruption is prevented. (For example, refer to Patent Document 1).
特許文献1では、使用できるタイムスロットが基地局ごとに固定的に限定されて、時間当たりのデータ量が少なくなるため、多くの情報をやり取りするために時間がかかるという問題がある。
In
本発明は、これらの課題を解決するためになされたもので、時間当たりのデータ量の調整ができ、通信中の移動局が隣接する基地局の通信範囲の境界付近に存在する際に、隣接する基地局の通信に対する影響を低減するとともに、自局の通信に対する影響も低減することを特徴とする。 The present invention has been made to solve these problems, and can adjust the amount of data per hour, and when a mobile station in communication exists near the boundary of the communication range of an adjacent base station, It is characterized in that the influence on the communication of the base station is reduced and the influence on the communication of the own station is also reduced.
上記の課題を解決するために、本発明による無線通信システムは、線路上を移動する移動局と、移動局に対してそれぞれ異なる通信範囲で無線通信が可能となるように接続された複数の基地局とを備え、各基地局の通信範囲で用いられる所定の周波数を時分割した複数のタイムスロットからなる通信フレームが複数の通信チャネルを有し、かつ通信チャネルのタイムスロット位置が、隣接する通信範囲でそれぞれ異なるように設定することが可能であることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a wireless communication system according to the present invention includes a mobile station moving on a track and a plurality of bases connected to the mobile station so that wireless communication can be performed in different communication ranges. A communication frame comprising a plurality of time slots obtained by time-division of a predetermined frequency used in the communication range of each base station has a plurality of communication channels, and the communication channel time slot positions are adjacent to each other. It is possible to set differently in the range.
本発明によると、各基地局の通信範囲で用いられる所定の周波数を時分割した複数のタイムスロットからなる通信フレームが複数の通信チャネルを有し、かつ通信チャネルのタイムスロット位置が、隣接する通信範囲でそれぞれ異なるように設定することが可能であるため、通信中の移動局が隣接する基地局の通信範囲の境界付近に存在する際に、隣接する基地局の通信に対する影響を低減するとともに、自局の通信に対する影響も低減することが可能となる。 According to the present invention, a communication frame composed of a plurality of time slots obtained by time-division of a predetermined frequency used in the communication range of each base station has a plurality of communication channels, and the communication channel has time slot positions adjacent to each other. Since it is possible to set differently in the range, when the mobile station in communication exists near the boundary of the communication range of the adjacent base station, the influence on the communication of the adjacent base station is reduced, It is also possible to reduce the influence on the communication of the own station.
本発明の実施形態について、図面を用いて以下に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明の実施形態では、特に列車の無線通信システムについて説明する。まず初めに、本発明の前提となる技術について説明する。 In the embodiment of the present invention, a train radio communication system will be described in particular. First, the technology that is the premise of the present invention will be described.
図10は、前提技術における列車の無線通信システムの構成図である。図10に示すように、線路上を移動する列車に搭載された移動局1(移動局1a、移動局1b)と、移動局1と無線通信が可能となるように線路の沿線に設置された基地局2(基地局2a、基地局2b、・・・、基地局2n)と、移動局1との通信のために基地局2のアンテナとして設置されたLCXケーブル(Leaky Coaxial Cable:漏洩同軸ケーブル)3(LCX3a、LCX3b、・・・、LCX3n)と、移動局1および基地局2を制御する中央局4とから構成され、移動局1は各基地局2の通信範囲であるゾーン間(ゾーンa、ゾーンb、・・・、ゾーンn)を通過している。
FIG. 10 is a configuration diagram of a train radio communication system in the base technology. As shown in FIG. 10, the mobile station 1 (
図11は、従来による移動局1から基地局2に送信するフレームの構成図である。図11に示すように、各CH(通信チャネル)には1つまたは複数のタイムスロットが固定的に割り当てられている。つまり、各基地局ごとにフレーム内の異なるタイムスロットが固定的に割り当てられている。このように、各ゾーンにおける移動局1と基地局2との通信には、図11のフレームが用いられているため、使用できるタイムスロットは限定される。
FIG. 11 is a configuration diagram of a frame transmitted from the
次に、従来の無線通信システムにおける動作について、図10および図11を用いて説明する。 Next, the operation in the conventional wireless communication system will be described using FIG. 10 and FIG.
図10に示すように、移動局1と基地局2との間における通信は、各ゾーンで同一の周波数を用いており、移動局1から基地局2へは周波数f1、基地局2から移動局1へは周波数F1で通信を行っている。移動局1および基地局2は、ゾーンを識別する信号と移動局1を特定する信号とを双方でやり取りすることによって、移動局1は自局が在線しているゾーンを、基地局2は移動局1の在線を認識している。基地局2は、自局に在線している移動局1に対して使用可能な通信チャネル(通信CH)の使用許可を与えるか、または移動局1が使用可能な通信チャネルを認識する手段によって使用する通信チャネルを決定し、基地局2に対してデータを送信する。
As shown in FIG. 10, the communication between the
例えば、ゾーンaにて基地局2aと通信中の移動局1aが、ゾーンaと隣接するゾーンbの境界付近に移動すると、それまで通信を行っていたゾーンaの基地局2aは、移動局1aから受信していた識別信号の消失によって移動局1aが移動したことを検知し、移動局1aが使用していたタイムスロット1および2を開放する。一方、移動局1aは、移動先の基地局である基地局2bからの信号を受信することによって自局がゾーンbに進入したことを検知するか、または、基地局2bが移動局1aからの信号を受信することによって移動局1aが進入したことを検知し、基地局2bと移動局1aとの間でゾーン識別信号と移動局識別信号の授受を開始する。基地局2bがゾーンbに進入してきた移動局1aに対して在線許可を与えた場合には、使用可能な通信CHの使用許可を移動局1aに与えるか、または、移動局1aが使用可能な通信チャネルを認識する手段によって使用する通信チャネルを決定し、移動局1aは決定した通信チャネルを用いて基地局2bに対してデータを送信する。
For example, when the
なお、通信中の移動局が隣接ゾーンに移動する場合には、移動局が使用中の通信チャネルのタイムスロットと、移動先のゾーンにて使用中の通信チャネルのタイムスロットとが重複しないように、移動先のゾーンの基地局がタイムスロットを予め閉塞して使用できないようにするか、または、移動元のゾーンの基地局にてタイムスロットを閉塞して使用できないようにする。 When a mobile station in communication moves to an adjacent zone, make sure that the time slot of the communication channel used by the mobile station does not overlap the time slot of the communication channel used in the destination zone. The base station of the destination zone blocks the time slot in advance so that it cannot be used, or the base station of the source zone blocks the time slot so that it cannot be used.
上記の前提技術の無線通信システムは、特許文献1に記載のように、全ての基地局の通信範囲で用いられている周波数が同一であり、各基地局ごとに異なるタイムスロットを割り当てて通信を行うようにしている。従って、移動局がゾーン間を移動した場合でも送受信に用いられる周波数を切り替える必要がなくなるため、ハンドオフに要する時間を大幅に短縮して通信の途切れを防ぐことが可能である。
As described in
また、基地局が自局に在線している移動局に対して使用可能な通信チャネルの使用許可を与えるか、または移動局が使用可能な通信チャネルを認識する手段によって使用する通信チャネルを決定して基地局に対してデータを送信するため、使用できるタイムスロットが基地局ごとに固定的に限定されず、時間当たりのデータ量を調整することが可能となった。 In addition, the base station grants the use permission of the usable communication channel to the mobile station existing in the own station, or determines the communication channel to be used by means for recognizing the usable communication channel by the mobile station. Since the data is transmitted to the base station, the usable time slots are not limited to each base station, and the data amount per time can be adjusted.
しかし、基地局と通信中の移動局が隣接する基地局の通信範囲の境界付近に存在する場合において、移動局からのオーバリーチによって、隣接する基地局にて通信中の移動局の通信品質に影響を与えるなどの問題があった。そのため、オーバリーチを回避するためには、隣接する基地局の通信範囲の境界付近では通信を中断する必要があった。 However, when the mobile station in communication with the base station is near the boundary of the communication range of the adjacent base station, the communication quality of the mobile station communicating with the adjacent base station is affected by the overreach from the mobile station. There was a problem such as giving. Therefore, in order to avoid overreach, it is necessary to interrupt communication near the boundary of the communication range of adjacent base stations.
また、周波数を時分割したタイムスロットからなる通信フレームにおいて、各基地局の通信範囲での在線管理の制御情報などを共通に使用するタイムスロットがある場合には、制御情報を基地局にて正常に受信することができないなどの問題があった。 Also, if there is a time slot that uses control information for on-line management in the communication range of each base station in a communication frame consisting of time slots with time-divided frequencies, the control information is normal at the base station. There was a problem such as being unable to receive.
本発明は、これらの問題を解決するためのものであり、以下にその解決策を詳細に説明する。 The present invention is for solving these problems, and the solution will be described in detail below.
〈実施形態1〉
図1は、本発明の実施形態1による無線通信システムの構成図である。図1に示すように、本実施形態1による無線通信システムは、線路上を移動する移動局1(移動局1a、移動局1b、移動局1c、・・・、移動局1n)と、移動局1に対してそれぞれ異なる通信範囲で無線通信が可能となるように接続された基地局2(基地局2a、基地局2b、基地局2c、・・・、基地局2n)と、移動局1との通信のために基地局2のアンテナとして設置されたLCXケーブル3(LCX3a、LCX3b、LCX3c、・・・、LCX3n)と、移動局1と基地局2との無線通信を制御する中央局4とから構成され、移動局1は各基地局2の通信範囲であるゾーン(ゾーンa、ゾーンb、ゾーンc、・・・、ゾーンn)を通過している。
<
FIG. 1 is a configuration diagram of a radio communication system according to
図1に示すように、移動局1と基地局2との間における通信は、各ゾーンで同一の周波数を用いており、移動局1から基地局2へは周波数f1、基地局2から移動局1へは周波数F1で通信を行っている。また、通信時に使用するフレーム(通信フレーム)は、隣接する各ゾーン(各基地局)で異なっている。
As shown in FIG. 1, the communication between the
図2は、本発明の実施形態1による移動局1のブロック図である。図2に示すように、移動局1は、基地局2から送信された無線データを受信する受信機21と、移動局1から基地局2に無線データを送信する送信機22と、受信機21にて受信したデータを処理する受信データ処理部23と、送信機22から送信するデータを処理する送信データ処理部24と、移動局1の制御を行う制御部25と、移動局1の在線する位置を検出する位置検出部26と、後述する図6に示すようなゾーンごとに使用するフレームを規定したテーブルを保持して送信するデータフレームの制御を行うフレーム制御部27とから構成される。
FIG. 2 is a block diagram of the
図3は、本発明の実施形態1による基地局2のブロック図である。図3に示すように、基地局2は、移動局1からLCX3を経由して無線データを受信する受信機31と、基地局2からLCX3を経由して移動局1に無線データを送信する送信機32と、受信機31にて受信したデータを処理する受信データ処理部33と、送信機32から送信するデータを処理する送信データ処理部34と、在線する移動局1の管理や基地局2の制御を行う制御部35と、後述する図6に示すようなゾーンごとに使用するフレームを規定したテーブルを保持して受信するデータフレームの制御を行うフレーム制御部36とから構成される。
FIG. 3 is a block diagram of the
図4は、本発明の実施形態1による中央局4のブロック図である。図4に示すように、中央局4は、基地局2から送信されたデータを受信して処理を行なう受信データ処理部41と、基地局2に送信するデータを処理する送信データ処理部42と、無線通信システム全体における移動局1の管理、基地局2の管理、データの制御などを行う制御部43とから構成される。
FIG. 4 is a block diagram of the
次に、本実施形態1による無線通信システムの動作について説明する。例えば、移動局1のフレーム制御部27および基地局2のフレーム制御部36のそれぞれが、図5に示すフレームおよび図6に示すテーブルを使用する場合を想定して説明する。
Next, the operation of the wireless communication system according to the first embodiment will be described. For example, description will be made assuming that each of the
図1において、ゾーンaに在線する移動局1aは、基地局2aから送信されたゾーンaを識別する信号を受信すると、移動局1aのフレーム制御部27によって図6に示すフレームテーブルに基づいてフレームAにて基地局2aへデータを送信する。一方、ゾーンbに在線する移動局1bは、基地局2bから送信されたゾーンbを識別する信号を受信すると、移動局2bのフレーム制御部27によって図6に示すフレームテーブルに基づいてフレームBにて基地局2bへデータを送信する。
In FIG. 1, when the
図5は、本発明の実施形態1による移動局1から基地局2に送信するフレームの構成図である。図5に示すように、移動局1から基地局2に送信するフレームとして、フレームAとフレームBとがある。例えば、図1に示すように、ゾーンaではフレームAを、ゾーンbではフレームBを使用しており、隣接するゾーンでは異なるフレームを使用している。フレームは時分割したタイムスロットを有しており、各タイムスロットは通信チャネルごとに割り当てられている。本実施形態では、使用できるスロットが従来のように基地局では限定されず、通信チャネルの使用または未使用によって設定することができる。すなわち、各基地局2の通信範囲(ゾーン)で用いられる所定の周波数を時分割した複数のタイムスロットからなるフレームは、複数の通信チャネルを有し、かつ通信チャネルのタイムスロット位置が、隣接する通信範囲でそれぞれ異なるように設定することが可能である。なお、各ゾーンに対する通信チャネルの割り当ては、前述の前提技術と同様の方法で行っているものとする。
FIG. 5 is a configuration diagram of a frame transmitted from the
図6は、本発明の実施形態1による移動局1および基地局2にて保持されるフレームテーブルを示す図であり、基地局1のフレーム制御部27および基地局2のフレーム制御部36に保持されている。図6に示すように、例えば、ゾーンaではフレームAを、ゾーンbではフレームBを対応させることによって、隣接するゾーンでは異なるフレームを用いるように設定されている。
FIG. 6 is a diagram showing a frame table held in the
図5に示すように、CH1は、フレームAではスロット1および2に設定され、フレームBではスロット3および4に設定されている。このように設定することによって、移動局1aがゾーンbとの境界に接近して移動局1aの送信波が基地局2bに到達する(オーバリーチ)場合であっても、移動局1aおよび移動局1bの各々が使用しているフレームおよびタイムスロットが異なるため、移動局1aの通信が移動局1bの通信に干渉することが回避され、自局の通信に対する影響も低減される。
As shown in FIG. 5, CH1 is set in
また、移動局1aは、ゾーンbを識別する信号を基地局2bから受信する、すなわちゾーンbに移動すると、フレームBにて送信する。このとき、移動した移動局1aから移動元のゾーンaへのオーバリーチが生じる場合があるが、ゾーンbとゾーンaとで用いられるフレームおよびタイムスロットが異なるため、ゾーンaに在線する移動局1aへの通信の干渉を回避することができる。
Further, when the
以上のことから、隣接するゾーンで使用されるフレームがそれぞれ異なり、かつ、フレームに割り当てられる通信チャネルのタイムスロット位置が隣接ゾーンでそれぞれ異なるように任意に設定することが可能であるため、通信中の移動局が隣接する基地局の通信範囲の境界付近に存在する場合において、隣接する基地局の通信に対する影響を低減するとともに、自局の通信に対する影響も低減することが可能となる。 From the above, it is possible to arbitrarily set the frames used in the adjacent zones to be different and the time slot positions of the communication channels assigned to the frames to be different in the adjacent zones. When the mobile station exists near the boundary of the communication range of the adjacent base station, the influence on the communication of the adjacent base station can be reduced, and the influence on the communication of the own station can also be reduced.
なお、本発明の実施形態1では、2種類のフレームを用いて通信を行ったが、隣接するゾーンのフレームが同一にならなければ複数のフレームを用いて通信を行っても同様の効果を奏する。また、図5に示す予約CHとは、予約済CHのことであり、隣接ゾーンにて使用されているため、オーバリーチの影響を受けないように予め使用できないようにするものである。 In the first embodiment of the present invention, communication is performed using two types of frames. However, if the frames in adjacent zones are not the same, the same effect can be obtained even if communication is performed using a plurality of frames. . Further, the reserved CH shown in FIG. 5 is a reserved CH, and is used in the adjacent zone, so that it cannot be used in advance so as not to be affected by overreach.
〈実施形態2〉
本発明の実施形態2では、移動局1と基地局2との無線通信を制御する中央局4が、通信チャネルのタイムスロット位置を任意に設定することが可能であることを特徴としている。その他の構成は実施形態1と同様であるため、ここでは説明を省略する。
<
The second embodiment of the present invention is characterized in that the
図7は、本発明の実施形態2による中央局4のブロック図である。図7に示すように、本実施形態2の中央局4は、移動局1および基地局2が保持するフレームテーブルを管理および制御するフレーム管理部44を備えている。その他の構成および動作は、実施形態1と同様である。
FIG. 7 is a block diagram of the
図8は、本発明の実施形態2による移動局1および基地局2にて保持されるフレームテーブルを示す図である。図8に示すように、フレームテーブルは、フレーム種別識別子とフレームとが対応付けられている。移動局1のフレーム制御部27および基地局2のフレーム制御部36のそれぞれには、図8に示すようなフレームテーブルが保持されている。
FIG. 8 is a diagram showing a frame table held in the
フレーム管理部44は、基地局2のフレーム制御部36が保持する図8に示すフレームテーブルのフレーム種別識別子を各基地局に対して個別に通知することによって、移動局1から基地局2に送信するフレームを指定する。各基地局2は、中央局4から指定されたフレーム種別識別子によって、自局のゾーン内に在線する移動局から送信されてくるフレームのタイムスロットと通信チャネルとの割り当てを決定する。移動局1は、各ゾーンごとに各基地局2からフレーム種別識別子を受信し、同じフレーム種別識別子に対応したフレームを用いて基地局2にデータを送信する。
The
また、移動局1は、図9に示すようなフレームテーブルを予め保持し、在線するゾーンに対応するフレーム種別識別子を用いてもよい。
Further, the
図9は、本発明の実施形態2による移動局1にて保持されるフレームテーブルを示す図である。図9に示すように、フレームテーブルには、各ゾーンに対応するフレーム種別識別子が対応付けられており、移動局1のフレーム制御部27に保持されている。ゾーンaにおいて、基地局2aは、図8のフレームテーブルに基づいて、中央局4からフレーム種別識別子1で指定されたフレームAにて移動局1からデータを受信する。一方、移動局1aは、図9のフレームテーブルに基づいて、フレーム種別識別子1で指定されたフレームAにてデータを送信する。
FIG. 9 is a diagram showing a frame table held in the
以上のことから、中央局4は、基地局2のゾーンごとに通信チャネルのタイムスロット位置を任意に設定することが可能であるため、通信の干渉を軽減したい通信チャネルの割り当ての自由度を広げることができる。
From the above, since the
1 移動局、2 基地局、3 LCXケーブル、4 中央局、21 受信機、22 送信機、23 受信データ処理部、24 送信データ処理部、25 制御部、26 位置検出部、27 フレーム制御部、31 受信機、32 送信機、33 受信データ処理部、34 送信データ処理部、35 制御部、36 フレーム制御部、41 受信データ処理部、42 受信データ処理部、43 制御部、44 フレーム管理部。 1 mobile station, 2 base station, 3 LCX cable, 4 central station, 21 receiver, 22 transmitter, 23 received data processing unit, 24 transmission data processing unit, 25 control unit, 26 position detection unit, 27 frame control unit, 31 receiver, 32 transmitter, 33 received data processing unit, 34 transmitted data processing unit, 35 control unit, 36 frame control unit, 41 received data processing unit, 42 received data processing unit, 43 control unit, 44 frame management unit.
Claims (2)
前記移動局に対してそれぞれ異なる通信範囲で無線通信が可能となるように接続された複数の基地局と、
を備える無線通信システムにおいて、
各前記基地局の通信範囲で用いられる所定の周波数を時分割した複数のタイムスロットからなる通信フレームが複数の通信チャネルを有し、かつ前記通信チャネルのタイムスロット位置が、隣接する前記通信範囲でそれぞれ異なるように設定することが可能であることを特徴とする、無線通信システム。 A mobile station moving on the track,
A plurality of base stations connected to the mobile station to enable wireless communication in different communication ranges;
In a wireless communication system comprising:
A communication frame composed of a plurality of time slots obtained by time-sharing a predetermined frequency used in the communication range of each base station has a plurality of communication channels, and the time slot positions of the communication channels are in the adjacent communication ranges. A wireless communication system, characterized in that each can be set differently.
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