JP2018140669A - 情報伝送システム、送信器及び車上装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レールを介した地上・車上間の情報伝送において、雑音の影響を低減可能な新たな方式の提案。【解決手段】レールＲを区切った伝送区間毎に設置された送信器１００は、誤り訂正符号化した送信データでサブキャリアを位相変調するマルチキャリア変調方式を用いて生成した伝送信号をレールＲに送出し、車上装置３００は、レールＲからの受信信号に含まれるサブキャリア毎の信号を復調し、誤り訂正復号して受信データを得る。また、車上装置３００は、誤り訂正復号の結果に基づいて判別したサブキャリア毎の訂正状況を、伝送信号の受信位置と対応付けて記憶しており、地上制御装置２００は、各列車の車上装置３００の記憶データをもとに、伝送区間毎に、対応する送信器１００がマルチキャリア変調に用いる変調パラメータを設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、地上・車上間で情報を伝送する情報伝送システム等に関する。

ＡＴＣ（Automatic Train Control）等の列車制御システムでは、地上側から、各列車の走行を制御するための制御信号をレール（軌道回路）に送出し、車上側は、レールから受信した制御信号に従った走行制御を行う。このようなレールを介した地上・車上間の情報伝送では、通信路となるレールに流れる雑音（ノイズ）の影響を受けるという問題がある。レールには列車を駆動する電流などが流れるため、列車制御システムに係る制御信号にとって雑音となるのである。

レールに流れる雑音には、主に、商用電源に起因する雑音と、列車駆動用の電源回路であるインバータのスイッチングに起因する雑音とがある。前者の雑音は、交流電化区間であれば、電源周波数の高調波成分であり、直流電化区間であれば、商用電源を三相全波整流した後に残存する商用電源の脈流及びその高調波成分である。後者の雑音は、電動機の回転速度に応じた周波数となるので、雑音の周波数や振幅は、列車の速度や駆動の状態によって変化し得る。これらのレールに存在する雑音の影響を低減させるため、スペクトラム拡散を利用して情報伝送を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３１１８０６９号公報

しかし、スペクトラム拡散方式の情報伝送が万能であるとは限らない。雑音に強いことを特長とするスペクトラム拡散方式であるが、生成された変調波は連続した帯域幅を有し、かつ情報の速度に対して広い帯域幅となるため、通信の周波数チャネルを柔軟に設定できない不都合があった。レールに流す信号は、踏切制御用の周波数など既設設備が使用している周波数を避けなければならない場合があり、広い帯域幅を必要とする方式は都合が悪い。また、電源高調波に強い方式として新幹線のＡＴＣシステムに使われていた電源同期式ＳＳＢ方式は、電源高調波には強いものの、列車の走行状態によって雑音周波数が変化するインバータのスイッチングに起因する雑音に対しては強いとはいえなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レールを介した地上・車上間の情報伝送において、雑音の影響を低減可能な新たな方式を提案することである。

上記課題を解決するための第１の発明は、
対応する伝送区間のレールに伝送信号を送出する送信器と、前記送信器に前記伝送信号を送信させる地上制御装置と、前記レール上を走行する列車に搭載されて前記伝送信号を受信する車上装置と、を具備する情報伝送システムであって、
前記送信器は、
所与の送信データを誤り訂正符号化する符号化部と、
所与の変調パラメータに従ったマルチキャリア変調方式によって、前記誤り訂正符号化された送信データである符号データで複数のサブキャリアを位相変調する変調部と、
前記位相変調された信号である変調信号から前記伝送信号を生成する生成部と、
を有し、
前記車上装置は、
前記レールから前記伝送信号を受信した受信信号を、前記マルチキャリア変調方式に応じた復調方式で復調する復調部と、
前記復調された信号を誤り訂正復号して受信データを取得する復号部と、
を有する、
情報伝送システムである。

また、他の発明として、
対応する伝送区間のレールに伝送信号を送出する送信器と、前記送信器に前記伝送信号を送信させる地上制御装置と、前記レール上を走行する列車に搭載されて前記伝送信号を受信する車上装置と、を具備する情報伝送システムにおける前記送信器であって、
所与の送信データを誤り訂正符号化する符号化部と、
所与の変調パラメータに従ったマルチキャリア変調方式によって、前記誤り訂正符号化された送信データである符号データで複数のサブキャリアを位相変調する変調部と、
前記位相変調された信号である変調信号から前記伝送信号を生成する生成部と、
を備える送信器を構成しても良い。

また、更なる他の発明として、
所与の送信データを誤り訂正符号化する符号化部と、所与の変調パラメータに従ったマルチキャリア変調方式によって、前記誤り訂正符号化された送信データである符号データで複数のサブキャリアを位相変調する変調部と、前記位相変調された信号である変調信号から伝送信号を生成する生成部とを有して対応する伝送区間のレールに前記伝送信号を送出する送信器と、前記送信器に前記伝送信号を送信させる地上制御装置と、前記レール上を走行する列車に搭載されて前記伝送信号を受信する車上装置と、を具備する情報伝送システムにおける前記車上装置であって、
前記レールから前記伝送信号を受信した受信信号を、前記マルチキャリア変調方式に応じた復調方式で復調する復調部と、
前記復調された信号を誤り訂正復号して受信データを取得する復号部と、
を備える車上装置を構成しても良い。

この第１の発明等によれば、レールを介した地上・車上間の情報伝送において、通信路であるレールに流れている雑音の影響を低減させることが可能となる。すなわち、地上側の送信器は、誤り訂正符号化した送信データで複数のサブキャリアを位相変調するマルチキャリア変調方式を用いて生成した伝送信号をレールに送出し、車上装置は、レールからの受信信号を復調し、誤り訂正復号して受信データを得る。このように、送信データを誤り訂正符号化し、複数のサブキャリアに分散させるマルチキャリア変調によって、時間方向と周波数方向へ分散させて伝送信号を生成することで、通信路において幾つかのサブキャリアが雑音の影響を受けたとしても、受信側である車上装置においては、正しい受信データを得ることができる。

第２の発明として、第１の発明の情報伝送システムであって、
前記車上装置は、
前記誤り訂正復号の結果に基づいて、前記サブキャリア毎の訂正状況を判別する判別部と、
前記判別された訂正状況を、前記伝送信号の受信位置と対応付けて記憶部に記憶させる記憶制御部と、
を有し、
前記地上制御装置は、
前記列車が前記レール上を走行することで得られた前記記憶部の記憶データに基づいて、前記伝送区間毎に前記変調パラメータを設定する設定部、
を有する、
情報伝送システムを構成しても良い。

この第２の発明によれば、車上装置では、誤り訂正復号の結果に基づいて判別したサブキャリア毎の訂正状況を、伝送信号の受信位置と対応付けて記憶している。レール上に存在する雑音は、場所によって周波数や振幅に違いがある。このため、車上装置の記憶データに基づき、伝送区間毎に変調パラメータを設定することで、雑音の影響を効果的に低減することが可能となる。

第３の発明として、第２の発明の情報伝送システムであって、
前記生成部は、
前記変調信号に前記変調パラメータを合成して前記伝送信号を生成し、
前記車上装置は、
前記受信信号から変調パラメータを抽出する抽出部、
を有し、
前記復調部は、
前記抽出された変調パラメータに従って前記受信信号を復調する、
情報伝送システムを構成しても良い。

この第３の発明によれば、送信器は、変調信号に変調パラメータを合成した伝送信号をレールに送信し、車上装置は、受信信号から抽出した変調パラメータに従って受信信号を復調する。これにより、車上装置は、送信データの変調に用いる変調パラメータを、走行中の伝送区間に応じた適切な変調パラメータに動的に変更するとともに、設定した変調パラメータを車上装置へ送信することが可能となる。

第４の発明として、第１〜第３の何れかの発明の情報伝送システムであって、
前記変調パラメータには、
前記サブキャリアのうち、前記送信データの伝送に使用するサブキャリアの情報が含まれ、
前記変調部は、
前記使用するサブキャリアを前記符号データで変調し、
前記復号部は、
前記使用するサブキャリアの信号について前記誤り訂正復号し、受信データを取得する、
情報伝送システムを構成しても良い。

この第４の発明によれば、変調パラメータには、送信データの伝送に使用するサブキャリアの情報が含まれる。そして、送信器は、使用するサブキャリアを符号データで変調して伝送信号を生成し、車上装置は、受信信号をサブキャリア毎に復調した信号のうち、使用するサブキャリアの信号について誤り訂正復号して受信データを取得する。これにより、例えば雑音の影響が小さいサブキャリアを使用サブキャリアとし、雑音の影響が大きいサブキャリアについては使用しないようにすることで、雑音の影響の低減を図ることができる。

第５の発明として、第１又は第２の発明の情報伝送システムであって、
前記変調パラメータには、
前記サブキャリアのうち、送信データの伝送に使用するサブキャリアの情報（以下「使用サブキャリア情報」という）が含まれ、
前記変調部は、
前記サブキャリアのうちの特定のサブキャリアを前記変調パラメータのデータで変調するとともに、前記特定のサブキャリア以外のサブキャリアを前記符号データで変調し、
前記復号部は、
前記復調された信号のうち、前記特定のサブキャリアの信号について前記誤り訂正復号して変調パラメータのデータを取得し、前記取得したデータに含まれる前記使用サブキャリア情報に基づいて、前記特定のサブキャリア以外のサブキャリアであって送信データの伝送に使用するサブキャリアの信号について、前記誤り訂正復号して受信データを取得する、
情報伝送システムを構成しても良い。

この第５の発明によれば、複数のサブキャリアのうちの特定のサブキャリアを変調パラメータのデータの伝送用に固定して、変調パラメータのデータを送信器から車上装置へ送信することができる。

第６の発明として、第１又は第２の発明の情報伝送システムであって、
前記変調パラメータには、
前記サブキャリアのうち、送信データの伝送に使用するサブキャリアの情報（以下「使用サブキャリア情報」という）が含まれ、
前記変調部は、
時間軸上の特定位置においては前記変調パラメータのデータで前記サブキャリアを変調し、前記時間軸上の特定位置以外の位置においては前記符号データで前記サブキャリアを変調し、
前記復号部は、
前記復調された信号のうち、前記時間軸上の特定位置の信号について前記誤り訂正復号して変調パラメータのデータを取得し、前記取得したデータに含まれる前記使用サブキャリア情報に基づいて、前記時間軸上の特定位置以外の位置の信号であって送信データの伝送に使用するサブキャリアの信号について、前記誤り訂正復号して受信データを取得する、
情報伝送システムを構成しても良い。

この第６の発明によれば、時間軸上の特定位置を変調パラメータのデータの伝送用に固定して、変調パラメータを送信器から車上装置へ伝送することができる。

情報伝送システムの構成図。 レール上に存在する雑音の説明図。 送信器の構成図。 地上制御装置の構成図。 変調パラメータテーブルのデータ構成例。 誤り訂正状況データのデータ構成例。 車上装置の構成例。 受信器の構成例。 送信器の他の構成例。 受信器の他の構成例。

［システム構成］
図１は、本実施形態の情報伝送システム１の構成図である。情報伝送システム１は、地上装置１０と、レールＲを走行する列車３０に搭載される車上装置３００とを備えて構成され、レールＲを介して地上装置１０から車上装置３００への情報伝送を行うシステムである。地上装置１０は、送信器１００と、地上制御装置２００とを有する。

送信器１００は、伝送区間である軌道回路に対応付けて設置され、地上制御装置２００から入力される送信データを含む伝送信号を、対応する軌道回路（レールＲ）に送出する。具体的には、送信データを用いて周波数の異なる複数の搬送波（サブキャリア）をマルチキャリア変調方式にて変調した信号を、伝送信号として送出する。図１では一例として３台の送信器１００を図示しているが、３台以上設置されることが通常であり、台数は何台でもよい。

地上制御装置２００は、例えば軌道回路にて検知した各列車３０の位置に応じて各列車３０に速度制御を行わせるための制御データを、マルチキャリア変調を行う際の変調パラメータとともに、送信データとして各送信器１００に出力する。本実施形態において、変調パラメータは、送信データの伝送に使用するサブキャリアの情報を含む。

車上装置３００は、受電器３２を介してレールＲから受信した信号をもとに、自列車の走行制御（速度制御等）を行う。

本実施形態の情報伝送システム１は、地上装置１０と車上装置３００との間の通信路であるレールＲに流れる雑音の影響を低減したことを特徴としている。図２は、レールＲに流れる雑音（列車制御システムに係る制御信号にとっての雑音）のイメージ図である。横軸を周波数、縦軸を時間として、雑音の時間に対する周波数の変化を示している。図２の“時間”とは、駅出発からの経過時間を意味しており、走行位置と置き換えることもできる。レールＲに流れる雑音には、主に、商用電源に起因する雑音と、電動機を駆動するインバータのスイッチングに起因する雑音とがある。

前者の雑音は、交流電化区間であれば、電源周波数の高調波成分であり、直流電化区間であれば、商用電源を三相全波整流した後に残存する商用電源の脈流及びその高調波成分である。つまり、この雑音は、図２において、「電源高調波」として示しているように、僅かな変動はあるが、時間によらずその周波数はほぼ一定である。すなわち、この雑音は、その周波数成分を除去するフィルタを設けることで対処可能である。

一方、後者の雑音は、電動機の回転速度に応じた周波数となるので、雑音の周波数や振幅は、列車の速度や電動機の駆動の状態によって変化し得る。すなわち、列車の走行速度を制御するため、電動機を駆動するインバータのスイッチング制御がなされるが、列車の走行速度に応じて、インバータのスイッチング周波数が変動する。つまり、図２において、「インバータ起因雑音」として示しているように、時間に応じてその周波数は変動する。このため、上述の電源高調波のように、フィルタを設けて対処することが困難である。本実施形態の情報伝送システム１は、特に、このインバータ起因雑音の対処が可能である。同じ走行区間の走行においては、走行位置に応じて走行速度はある程度定まり得るため、走行位置に応じたインバータ起因雑音が生じる周波数もある程度推測し得る。そこで、本実施形態では、時間（走行位置）に応じたインバータ起因雑音の過去の測定結果を利用することとする。

［送信器］
図３は、送信器１００の構成である。送信器１００は、第１変調部１１０と、第２変調部１２０と、加算器１３０と、増幅部１４０とを有して構成される。

第１変調部１１０は、誤り訂正符号化部１１１と、直並列変換部１１２と、サブキャリアの数に等しいＮ個の位相変調部１１３と、複素逆フーリエ変換部１１４と、並直列変換部１１５とを有し、入力される送信データを用いて、入力される変調パラメータに従ったマルチキャリア変調方式により変調を行って、第１の変調信号を生成する。

誤り訂正符号化部１１１は、送信データに対する誤り訂正符号化処理を行って、符号化データを生成する。直並列変換部１１２は、誤り訂正符号化部１１１から出力される符号化データに対する直並列変換処理を行って、サブキャリアの数に等しいＮ個のデータ信号に変換する。このとき、入力される変調パラメータに含まれる送信データの伝送に使用するサブキャリア（以下、「使用サブキャリア」）を判断し、符号化データを、使用サブキャリアの数ｎ（ｎ≦Ｎ）に等しいｎ個のデータに分割して使用サブキャリアそれぞれに割り当てるとともに、これ以外のサブキャリア（不使用のサブキャリア）については所定データを割り当てる。

位相変調部１１３は、それぞれ、直並列変換部１１２から出力されるデータ信号を用いて、対応するサブキャリアを位相変調する。複素逆フーリエ変換部１１４は、位相変調部１１３それぞれから出力される信号に対する複素逆フーリエ変換処理を行う。並直列変換部１１５は、複素逆フーリエ変換部１１４それぞれから出力される信号に対する並直列変換処理を行って、１個の信号を生成（合成）する。このとき、複素逆フーリエ変換部１１４から出力される信号の一部を、同期用信号として付加する。

第２変調部１２０は、第１変調部１１０がマルチキャリア変調方式のサブキャリアとして使用する周波数以外の周波数である所与の搬送波を、入力される変調パラメータを用いて所与の変調方式（例えば、ＱＰＳＫ等）によって変調し、第２の変調信号を生成する。

加算器１３０は、第１変調部１１０から出力される第１の変調信号と、第２変調部１２０から出力される第２の変調信号とを加算（合成）する。加算器１３０によって加算された信号は、増幅部１４０によって増幅され、整合トランス（不図示）等を介して、伝送信号としてレールＲに送出される。

［地上制御装置］
図４は、地上制御装置２００の構成図である。地上制御装置２００は、地上制御部２１０と、地上記憶部２２０とを有している他、操作部や表示部、各送信器１００とデータの入出力を行う通信装置等を有している。

地上制御部２１０は、例えばＣＰＵ等の演算装置で実現され、地上記憶部２２０に記憶されたプログラムやデータ等に基づいて、地上制御装置２００の全体制御を行う。また、地上制御部２１０は、列車制御部２１２と、変調パラメータ設定部２１４とを有する。

列車制御部２１２は、軌道回路等によって検知された各列車３０の在線位置をもとに、各列車３０が速度制御を行うための制御データを生成し、送信データとして各送信器１００に出力する。具体的には、列車３０の在線位置をもとに、当該列車３０に対する制御データを送信させる送信器１００を判定し、判定した送信器１００に、制御データを送信データとして出力し、対応する伝送区間（レールＲ）に送出させる。このとき、変調パラメータテーブル２２２を参照して、判定した送信器１００に設定されている変調パラメータを、制御データとともに送信データとして出力する。

図５は、変調パラメータテーブル２２２のデータ構成の一例である。変調パラメータテーブル２２２は、対象線区に設置された送信器２２２ａそれぞれに、伝送信号の送出範囲となる伝送区間２２２ｂと、変調パラメータ２２２ｃとを対応付けて格納している。伝送区間２２２ｂは、１つの軌道回路に相当する区間となる。変調パラメータ２２２ｃは、送信器１００のマルチキャリア変調において用いられるＮ本のサブキャリアｆ_１〜ｆ_Ｎのうち、送信データの伝送に使用されるサブキャリア（使用サブキャリア）を示すデータである。

変調パラメータ設定部２１４は、誤り訂正状況ＤＢ２２４をもとに、各伝送区間についての変調パラメータを設定し、変調パラメータテーブル２２２を作成する。誤り訂正状況ＤＢ２２４は、各列車３０の車上装置３００において蓄積記憶された誤り訂正状況データ３４２を収集したデータベースである。誤り訂正状況データ３４２は、各列車３０の車上装置３００において、受信した伝送信号についてサブキャリア毎の誤り訂正状況を蓄積記憶したデータである。

図６は、誤り訂正状況データ３４２のデータ構成の一例である。誤り訂正状況データ３４２は、伝送信号の受信位置３４２ａと、当該受信位置３４２ａで受信した伝送信号についてのサブキャリア３４２ｂ毎の誤り訂正状況３４２ｃとを対応付けて格納している。受信位置３４２ａは、受信データに含まれた位置情報若しくは車両に搭載された装置から入力された位置情報又はＧＰＳ装置を設けて取得して位置情報などで、例えばキロ程で表現されている。誤り訂正状況３４２ｃは、誤りの訂正有無、すなわち誤りの発生有無である。但し、誤り訂正状況はこれに限らず、例えば誤りが発生したビット数といったように、どの程度の誤り訂正を行ったかを段階的に示すことにしても良い。

各列車３０の車上装置３００に蓄積記憶された誤り訂正状況データ３４２は、例えば、一日の営業運転の終了後に地上制御装置２００に取り込まれ、誤り訂正状況ＤＢ２２４に追加される。データを取り込む方法は、例えば、外部記録媒体を利用して車上装置３００からデータを回収し、地上制御装置２００に入力するようにしても良いし、有線或いは無線の通信回線を介したデータ通信によって実現しても良い。

変調パラメータ設定部２１４は、誤り訂正状況ＤＢ２２４をもとに、各伝送区間について、変調パラメータである送信データの伝送に使用するサブキャリア（使用サブキャリア）を設定する。具体的には、伝送区間それぞれについて、当該伝送区間に含まれる各受信位置での誤り訂正状況から、サブキャリア毎に、受信回数に対する誤り訂正の回数（すなわち、誤り発生の回数）の割合である誤り訂正率を算出し、この誤り訂正率をもとに、当該サブキャリアを送信データの伝送に使用するか否かを決定する。例えば、誤り訂正率が所定の訂正率を超えるならば、当該サブキャリアを送信データの伝送に使用しないと決定し、誤り訂正率が所定の訂正率以下ならば、当該サブキャリアを送信データの伝送に使用すると決定する。

地上記憶部２２０は、ＲＯＭやＲＡＭ、ハードディスク等で実現される記憶装置であり、地上制御部２１０が地上制御装置２００を統合的に制御するためのシステムプログラムや、各種機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶しているとともに、地上制御部２１０の作業領域として用いられ、地上制御部２１０が各種プログラムに従って実行した演算結果等が一時的に格納される。地上記憶部２２０には、変調パラメータテーブル２２２と、誤り訂正状況ＤＢ２２４が記憶される。

［車上装置］
図７は、車上装置３００の構成図である。車上装置３００は、受電器３２を介してレールＲに伝送された信号を受信する受信器３１０と、車上制御部３３０と、車上記憶部３４０とを有する。

車上制御部３３０は、例えばＣＰＵ等の演算装置で実現され、車上記憶部３４０に記憶されたプログラムやデータ、受信器３１０から入力される受信データ等に基づいて、車上装置３００の全体制御を行う。例えば、受信データに基づいた自列車の走行制御（速度制御）といった各種制御処理を行う。

車上記憶部３４０は、ＲＯＭやＲＡＭ、ハードディスク等で実現される記憶装置であり、車上制御部３３０が車上装置３００を統合的に制御するためのシステムプログラムや、各種機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶しているとともに、車上制御部３３０の作業領域として用いられ、車上制御部３３０が各種プログラムに従って実行した演算結果や、受信器３１０の受信データ等が一時的に格納される。車上記憶部３４０には、誤り訂正状況データ３４２が記憶される。

［受信器］
図８は、受信器３１０の構成図である。受信器３１０は、前置増幅部３１１と、第１復調部３２０と、第２復調部３１２と、訂正状況判別部３１３とを有する。

前置増幅部３１１は、受電器３２を介してレールＲから受信した受信信号を増幅する。

第１復調部３２０は、同期検出部３２１と、直並列変換部３２２と、複素フーリエ変換部３２３と、サブキャリアの数に等しいＮ個の位相復調部３２４と、並直列変換部３２５と、誤り訂正処理部３２６とを有し、前置増幅部３１１から出力される受信信号を、送信器１００の変調方式に対応する復調方式で復調し、受信信号に含まれているデータ（受信データ）を取り出す。

同期検出部３２１は、入力される受信信号に含まれる同期用信号を検出する。直並列変換部３２２は、入力される受信信号に対する直並列変換処理を行って、サブキャリアの数に等しいＮ個のデータ信号に変換する。このとき、同期検出部３２１から出力される同期用信号をもとに、変換タイミング（データの区切り）を判断する。複素フーリエ変換部３２３は、直並列変換部３２２から出力されるＮ個のデータ信号に対する複素フーリエ変換処理を行って、受信信号をサブキャリア毎の信号（サブキャリア信号）に分離する。位相復調部３２４は、それぞれ、複素フーリエ変換部３２３から出力されるサブキャリア信号に対して、送信器１００の位相変調部１１３における変調方式に対応する復調方式で位相復調を行う。

並直列変換部３２５は、位相復調部３２４それぞれから出力されるＮ個のデータに対する並直列変換処理を行って、１個のデータを生成（合成）する、このとき、第２変調部１２０から出力される変調パラメータに含まれる使用するサブキャリアを判断し、Ｎ個のデータのうち、使用サブキャリアに割り当てられているデータのみを選択して合成する。誤り訂正処理部３２６は、並直列変換部３２５から出力されるデータに対する誤り訂正処理を行って、受信データとする。

訂正状況判別部３１３は、誤り訂正処理部３２６による誤り訂正処理の結果をもとに、サブキャリア毎の誤り訂正状況を判別する。すなわち、誤り訂正処理の結果から、誤りが発生したデータ中の位置を判断し、この位置のデータが割り当てられていたサブキャリアを、誤りが発生した、すなわち誤りを訂正したと判別する。訂正状況判別部３１３によって判別された誤り訂正状況は、車上制御部３３０によって、伝送信号を受信したときの列車３０の位置（受信位置）と対応付けて、誤り訂正状況データ３４２として蓄積記憶される。

第２復調部３１２は、前置増幅部３１１から出力される受信信号を、送信器１００の第２変調部１２０における変調方式に対応する復調方式で復調して、受信信号に含まれている変調パラメータを抽出する。抽出した変調パラメータは第１復調部３２０に出力される。

［作用効果］
このように、本実施形態の情報伝送システム１によれば、通信路であるレールＲに流れている雑音の影響を低減させることが可能となる。すなわち、送信器１００は、誤り訂正符号化した送信データでサブキャリアを位相変調するマルチキャリア変調方式を用いて生成した伝送信号をレールＲに送出し、車上装置３００の受信器３１０は、レールＲからの受信信号に含まれるサブキャリア毎の信号を復調し、誤り訂正復号して受信データを得る。このように、送信データを誤り訂正符号化することで時間方向へ分散させた後、複数のサブキャリアに分散させるマルチキャリア変調によって周波数方向へ分散させて伝送信号を生成することで、レールＲにおいて幾つかのサブキャリアが雑音の影響を受けたとしても、車上装置３００においては、正しい受信データを得ることができる。

また、車上装置３００では、誤り訂正復号の結果に基づいて判別したサブキャリア毎の訂正状況を、伝送信号の受信位置と対応付けた誤り訂正状況データ３４２を記憶している。そして、地上制御装置２００が、各列車の車上装置３００に記憶された誤り訂正状況データ３４２を収集した誤り訂正状況ＤＢ２２４に基づいて伝送区間毎に変調パラメータを設定し、各送信器１００に、対応する伝送区間の変調パラメータを送信データとともに伝送信号としてレールＲに送出させる。レールＲ上に流れている雑音は、場所によってその周波数の振幅に違いがあるが、このように、伝送区間毎に変調パラメータを設定することで、雑音の影響を効果的に低減することが可能となる。

［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。

（Ａ）変調パラメータの送信方法
上述の実施形態では、送信器１００において送信データのマルチキャリア変調に用いた変調パラメータのデータ（すなわち、送信データの伝送に使用するサブキャリアの情報）を受信器３１０へ送信する方法として、マルチキャリア変調方式によってサブキャリアを送信データで変調した第１の変調信号と、マルチキャリア変調のサブキャリアとして使用する周波数以外の周波数（サブキャリア）を変調パラメータのデータで変調した第２の変調信号とを合成し、伝送信号として受信器へ送信することとしたが、これを、第２の変調信号を用いずに次のように構成しても良い。

（Ａ１）特定のサブキャリアを使用して送信
マルチキャリア変調に用いるサブキャリアのうち、特定のサブキャリアを変調パラメータデータの送信用として予め定めるとともに、変調方式を予め定めておき、送信器１００及び受信器３１０において記憶しておく。特定のサブキャリアは、例えば、周波数が最も高い或いは低いサブキャリアや、過去の走行から得られたサブキャリア毎の誤り訂正状況から推定される雑音の影響が最も小さいサブキャリアというように定めることができる。

送信器１００は、複数のサブキャリアのうちの特定のサブキャリアを変調パラメータのデータで変調するとともに、特定のサブキャリア以外のサブキャリアのうちの使用サブキャリアを符号データで変調して、伝送信号を生成する。そして、受信器３１０は、受信信号を復調した信号のうち、特定のサブキャリアの信号について誤り訂正復号して変調パラメータのデータを取得し、次いで、取得した変調パラメータのデータに含まれる使用サブキャリア情報に基づき、特定のサブキャリア以外のサブキャリアのうちの使用サブキャリアの信号について誤り訂正復号して受信データを取得する。

（Ａ２）時間軸上の特定位置を使用して送信
変調パラメータを配置する時間軸上の位置を予め定めるとともに、変調方式を予め定めておき、送信器１００及び受信器３１０において記憶しておく。

送信器１００は、時間軸上の特定位置を変調パラメータの伝送位置として特定するとともに、特定位置以外で送信データを伝送することとして、マルチキャリア変調を行って伝送信号を生成する。時間軸上の特定位置は、例えば、変調パラメータのデータが周期的に送信されるように、所定時間間隔で到来する所定長の時間帯として設定することができる。送信器１００は、現在時刻がこの時間帯である場合に、変調パラメータのデータを変調して伝送信号として送信し、この時間帯以外の時間帯である場合には、送信データを変調して伝送信号として送信する。そして、受信器３１０は、受信信号を復調した信号のうち、時間軸上の特定位置の信号について誤り訂正復号して変調パラメータのデータを取得し、次いで、取得した変調パラメータのデータに含まれる使用サブキャリア情報に基づき、使用サブキャリアの信号について誤り訂正復号して受信データを取得する。

（Ｂ）変調パラメータを送信しない
また、送信器１００から受信器３１０へ変調パラメータを送信しないこととしても良い。この場合、次のように構成する。

（Ｂ１）変調パラメータを固定
予め、変調方式や使用サブキャリアの情報を含む変調パラメータを予め定め、送信器１００及び受信器３１０に記憶しておく。送信器１００は、予め定められた変調パラメータに従って送信データをマルチキャリア変調して伝送信号を生成し、受信器３１０は、予め定められた変調パラメータに従った復調を行って受信データを取得する。

（Ｂ２）変調方式を固定
使用サブキャリアは定めず、変調方式を予め定め、変調パラメータのデータとして送信器１００及び受信器３１０に記憶しておく。

送信器１００は、地上制御装置２０によって伝送区間毎に定められた使用サブキャリアを使用して、送信データを、予め定められた変調方式で変調して伝送信号を生成する。受信器３１０は、受信信号を、全てのサブキャリアの信号について、予め定められた変調方式に対応する復調方式で復調し、復調信号に対する誤り訂正復号の結果（誤りの有無など）から使用サブキャリアを推測し、使用サブキャリアのみに対応するデータ部分を抽出して、最終的な受信データを取得する。例えば、誤り訂正復号の結果から、サブキャリア毎に誤りの検出回数を集計し、誤りの検出回数が所定数以上であるサブキャリアを、使用しないサブキャリアとあると推測することができる。

（Ｂ３）使用サブキャリアを固定
変調方式は予め定めず、使用するサブキャリアを予め定め、変調パラメータのデータに含めて送信器１００及び受信器３１０に記憶しておく。また、変調方式は定めないが、送信器１００が実行可能な変調方式として複数種類が予め定められており、これらの送信器１００が実行可能な変調方式の種類の情報を、変調パラメータのデータとともに受信器３１０に記憶しておく。

送信器１００は、実行可能な複数種類の変調方式のうちから、例えば地上制御装置２００によって設定される任意の変調方式で、送信データをマルチキャリア変調して伝送信号を生成する。受信器３１０は、送信器１００が実行可能な全ての変調方式それぞれに対応する複数種類の復調方式それぞれで受信信号を復調し、復調信号に対する誤り訂正復号の結果などから使用された変調方式を推測して、最終的な受信データを取得する。具体的には、変調方式毎に誤り訂正の検出回数を集計し、最も少ない変調方式が、使用された変調方式であると推測することができる。

（Ｃ）送信データに対する誤り訂正とマルチキャリア変調との処理順序
上述の実施形態では、先ず、送信データを誤り訂正符号化し、この誤り訂正符号化した送信データによるマルチキャリア変調を行って伝送信号を生成することとしたが、これを、サブキャリア毎に誤り訂正符号化して伝送信号を生成することとしても良い。具体的には、送信器１００を、図９に示す送信器１００Ａのように構成するとともに、受信器３１０を、図１０に示す受信器３１０Ａのように構成する。

すなわち、送信器１００Ａは、上述の実施形態における送信器１００（図３参照）において、誤り訂正符号化部１１１、及び、直並列変換部１１２による処理の順序が逆となっている。つまり、先ず、直並列変換部１１２Ａが、入力される送信データに対する直並列変換処理を行って、サブキャリアの数に等しいＮ個のデータ信号に変換し、次いで、誤り訂正符号化部１１１Ａが、直並列変換部１１２Ａから出力されるＮ個のデータ信号それぞれに対して誤り訂正符号化処理を行う。

そして、受信器３１０Ａは、上述の実施形態における受信器３１０Ａ（図８参照）において、並直列変換部３２５、及び、誤り訂正処理部３２６による処理の順序が逆となっている。つまり、先ず、誤り訂正処理部３２６Ａが、位相復調部３２４それぞれから出力されるＮ個のデータ信号それぞれに対して誤り訂正処理を行い、次いで、並直列変換部３２５Ａが、誤り訂正処理部３２６Ａから出力されるＮ個のデータ信号に対する並直列変換処理を行う。

（Ｄ）変調パラメータ
また、上述の実施形態では、送信器１００におけるマルチキャリア変調に用いる変調パラメータを、送信データの伝送に使用するサブキャリア（使用サブキャリア）としたが、これ以外でも良い。例えば、位相変調部１１３における位相変調の多値数としても良い。多値数の増加によって、通信速度（伝送速度）を上げることができる。また、複素逆フーリエ変換部１１４の点数としても良い。また、送信器１００からの送信出力としても良い。送信出力は、増幅部１４０の増幅度の調整によって変更できる。送信器１００は、これらの変調パラメータに従って、位相変調の多値数や複素逆フーリエ変換の点数等を変更して変調する。当該変調パラメータは、伝送信号に合成されてレールＲを介して伝送され、受信器３１０は、受信した変調パラメータに従って、位相復調の多値数や複素フーリエ変換の点数等を変更して受信信号を復調する。

１ 情報伝送システム
１０ 地上装置
１００ 送信器
１１０ 第１変調部
１１１ 誤り訂正符号化部、１１２ 直並列変換部、１１３ 位相変調部
１１４ 複素逆フーリエ変換部、１１５ 並直列変換部
１２０ 第２変調部、１３０ 加算器、１４０ 増幅部
２００ 地上制御装置
２１０ 地上制御部
２１２ 列車制御部、２１４ 変調パラメータ設定部
２２０ 地上記憶部
２２２ 変調パラメータテーブル、２２４ 誤り訂正状況ＤＢ
３００ 車上装置
３１０ 受信器
３１１ 前置増幅部、３１２ 第２復調部、３１３ 訂正状況判別部
３２０ 第１復調部
３２１ 同期検出部、３２２ 直並列変換部、３２３ 複素フーリエ変換部
３２４ 位相復調部、３２５ 並直列変換部、３２６ 誤り訂正処理部
３３０ 車上制御部
３４０ 車上記憶部
３４２ 誤り訂正状況データ
３０ 列車、３２ 受電器
Ｒ レール

Claims (8)

1. 対応する伝送区間のレールに伝送信号を送出する送信器と、前記送信器に前記伝送信号を送信させる地上制御装置と、前記レール上を走行する列車に搭載されて前記伝送信号を受信する車上装置と、を具備する情報伝送システムであって、
   前記送信器は、
   所与の送信データを誤り訂正符号化する符号化部と、
   所与の変調パラメータに従ったマルチキャリア変調方式によって、前記誤り訂正符号化された送信データである符号データで複数のサブキャリアを位相変調する変調部と、
   前記位相変調された信号である変調信号から前記伝送信号を生成する生成部と、
   を有し、
   前記車上装置は、
   前記レールから前記伝送信号を受信した受信信号を、前記マルチキャリア変調方式に応じた復調方式で復調する復調部と、
   前記復調された信号を誤り訂正復号して受信データを取得する復号部と、
   を有する、
   情報伝送システム。
2. 前記車上装置は、
   前記誤り訂正復号の結果に基づいて、前記サブキャリア毎の訂正状況を判別する判別部と、
   前記判別された訂正状況を、前記伝送信号の受信位置と対応付けて記憶部に記憶させる記憶制御部と、
   を有し、
   前記地上制御装置は、
   前記列車が前記レール上を走行することで得られた前記記憶部の記憶データに基づいて、前記伝送区間毎に前記変調パラメータを設定する設定部、
   を有する、
   請求項１に記載の情報伝送システム。
3. 前記生成部は、
   前記変調信号に前記変調パラメータを合成して前記伝送信号を生成し、
   前記車上装置は、
   前記受信信号から変調パラメータを抽出する抽出部、
   を有し、
   前記復調部は、
   前記抽出された変調パラメータに従って前記受信信号を復調する、
   請求項２に記載の情報伝送システム。
4. 前記変調パラメータには、
   前記サブキャリアのうち、前記送信データの伝送に使用するサブキャリアの情報が含まれ、
   前記変調部は、
   前記使用するサブキャリアを前記符号データで変調し、
   前記復号部は、
   前記使用するサブキャリアの信号について前記誤り訂正復号し、受信データを取得する、
   請求項１〜３の何れか一項に記載の情報伝送システム。
5. 前記変調パラメータには、
   前記サブキャリアのうち、送信データの伝送に使用するサブキャリアの情報（以下「使用サブキャリア情報」という）が含まれ、
   前記変調部は、
   前記サブキャリアのうちの特定のサブキャリアを前記変調パラメータのデータで変調するとともに、前記特定のサブキャリア以外のサブキャリアを前記符号データで変調し、
   前記復号部は、
   前記復調された信号のうち、前記特定のサブキャリアの信号について前記誤り訂正復号して変調パラメータのデータを取得し、前記取得したデータに含まれる前記使用サブキャリア情報に基づいて、前記特定のサブキャリア以外のサブキャリアであって送信データの伝送に使用するサブキャリアの信号について、前記誤り訂正復号して受信データを取得する、
   請求項１又は２に記載の情報伝送システム。
6. 前記変調パラメータには、
   前記サブキャリアのうち、送信データの伝送に使用するサブキャリアの情報（以下「使用サブキャリア情報」という）が含まれ、
   前記変調部は、
   時間軸上の特定位置においては前記変調パラメータのデータで前記サブキャリアを変調し、前記時間軸上の特定位置以外の位置においては前記符号データで前記サブキャリアを変調し、
   前記復号部は、
   前記復調された信号のうち、前記時間軸上の特定位置の信号について前記誤り訂正復号して変調パラメータのデータを取得し、前記取得したデータに含まれる前記使用サブキャリア情報に基づいて、前記時間軸上の特定位置以外の位置の信号であって送信データの伝送に使用するサブキャリアの信号について、前記誤り訂正復号して受信データを取得する、
   請求項１又は２に記載の情報伝送システム。
7. 対応する伝送区間のレールに伝送信号を送出する送信器と、前記送信器に前記伝送信号を送信させる地上制御装置と、前記レール上を走行する列車に搭載されて前記伝送信号を受信する車上装置と、を具備する情報伝送システムにおける前記送信器であって、
   所与の送信データを誤り訂正符号化する符号化部と、
   所与の変調パラメータに従ったマルチキャリア変調方式によって、前記誤り訂正符号化された送信データである符号データで複数のサブキャリアを位相変調する変調部と、
   前記位相変調された信号である変調信号から前記伝送信号を生成する生成部と、
   を備える送信器。
8. 所与の送信データを誤り訂正符号化する符号化部と、所与の変調パラメータに従ったマルチキャリア変調方式によって、前記誤り訂正符号化された送信データである符号データで複数のサブキャリアを位相変調する変調部と、前記位相変調された信号である変調信号から伝送信号を生成する生成部とを有して対応する伝送区間のレールに前記伝送信号を送出する送信器と、前記送信器に前記伝送信号を送信させる地上制御装置と、前記レール上を走行する列車に搭載されて前記伝送信号を受信する車上装置と、を具備する情報伝送システムにおける前記車上装置であって、
   前記レールから前記伝送信号を受信した受信信号を、前記マルチキャリア変調方式に応じた復調方式で復調する復調部と、
   前記復調された信号を誤り訂正復号して受信データを取得する復号部と、
   を備える車上装置。

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