JP4719496B2 - Mobile radio communication system - Google Patents

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Description

本発明は、親局と移動体に搭載された子局との間で無線通信を行う移動体無線通信システムに関し、特に、鉄道の駅等に設置された親局と列車に搭載された子局との間で無線通信を行う列車無線通信システムに関する。   The present invention relates to a mobile radio communication system that performs radio communication between a master station and a slave station mounted on a mobile body, and in particular, a master station installed in a railway station or the like and a slave station mounted on a train. The present invention relates to a train radio communication system that performs radio communication with the train.

図11は、鉄道の駅周辺において列車運行の安全確保に用いられている自動列車停止(Automatic Train Stop:ATS)システムの例を示している。図12は、図11の破線で示された(A)の周辺を上から見た平面図である。   FIG. 11 shows an example of an Automatic Train Stop (ATS) system used for ensuring the safety of train operation around a railway station. FIG. 12 is a plan view of the periphery of (A) indicated by the broken line in FIG. 11 as viewed from above.

このATSシステムでは、レール11上の必要箇所に地上子16が設置され、情報伝送装置14とケーブル15で接続される。地上子16は、停止信号機13の信号種別や距離情報等のデジタル情報を、列車12に設置されている車上子17に伝送し、車上子17は、地上子16から受信した情報を情報伝送装置18を介して運転台装置19に転送する。   In this ATS system, a ground unit 16 is installed at a necessary location on the rail 11 and is connected to the information transmission device 14 by a cable 15. The ground unit 16 transmits digital information such as the signal type and distance information of the stop signal device 13 to the vehicle upper unit 17 installed in the train 12, and the vehicle unit 17 receives information received from the ground unit 16 as information. The data is transferred to the cab device 19 via the transmission device 18.

一方、最近、通過列車や停止列車の車上システムと地上システムの間で行うデータ通信の内容に、列車番号情報や運転者識別子等の各種データを加えて、より高度な各種制御を行うニーズが高まっている。   On the other hand, recently, there is a need for more advanced various controls by adding various data such as train number information and driver identifiers to the contents of data communication between on-board systems and ground systems of passing trains and stopped trains. It is growing.

通過列車に対する各種データの送受信を安価に行う方法として、地上システムと車上システムに無線送受信装置を用いることが考えられるが、デジタル移動体通信においては、送信局と受信局の相対速度によってドップラーシフトが発生し、受信信号を正しく復調することが困難となり、ビット誤り率(BER)が劣化することは広く知られている。   As a method for inexpensively transmitting and receiving various data to and from a passing train, it is conceivable to use a wireless transmission / reception device for the ground system and the on-board system. However, in digital mobile communication, the Doppler shift is performed depending on the relative speed between the transmitting station and the receiving station. It is widely known that the occurrence of the error, it becomes difficult to correctly demodulate the received signal, and the bit error rate (BER) deteriorates.

ドップラーシフトを補正する方法として、例えば、下記特許文献1のように、全地球測位システム(Global Positioning System :GPS)を利用して移動局の緯度、経度、および移動速度を測定し、あらかじめ測定された基地局との相対位置からドップラーシフトを計算し、その計算結果より送信装置のローカル周波数を微調整するシステムが知られている。   As a method of correcting the Doppler shift, for example, as described in Patent Document 1 below, the latitude, longitude, and moving speed of a mobile station are measured using a global positioning system (GPS) and measured in advance. There is known a system that calculates a Doppler shift from a relative position with respect to a base station and finely adjusts a local frequency of a transmission apparatus based on the calculation result.

また、下記特許文献2のように、速度検出器を用いて移動体の速度を検出し、ドップラーシフトを補正する方法や、下記特許文献3のように、人工衛星を利用した移動体通信におけるドップラーシフトを補正する方法も知られている。   Further, a method of detecting the speed of a moving body using a speed detector and correcting a Doppler shift as in Patent Document 2 below, or a Doppler in mobile communication using an artificial satellite as in Patent Document 3 below. A method for correcting the shift is also known.

その他、車両の位置検出装置として、近年、ミリ波帯を用いた安価で高性能な周波数変調連続波(Frequency Modulated-Continuous Wave :FM−CW)方式の車載レーダが一般の乗用車に搭載されおり、前方車両との相対距離と相対速度を計測し、前方車両と衝突した場合の被害を軽減する安全技術として用いられている。
特開2003−309517号公報 特開平05−022183号公報 特表2001−509324号公報
In addition, as a vehicle position detection device, an inexpensive and high-performance frequency-modulated continuous wave (FM-CW) in-vehicle radar using a millimeter wave band has recently been installed in a general passenger car. It is used as a safety technology that measures the relative distance and relative speed with the vehicle ahead and reduces damage when it collides with the vehicle ahead.
JP 2003-309517 A Japanese Patent Laid-Open No. 05-022183 Special table 2001-509324 gazette

しかしながら、上述した従来の列車無線通信システムには、次のような問題がある。
ATSシステムは、列車への位置通知とデータ通信を行うことにより、列車が停止信号機の指示速度を超えて信号位置に入ろうとした場合、乗務員に警報を発したり、列車を自動で停止させる保安システムである。しかし、既設の線路に新たにATSシステムを導入する場合、図11および図12に示すように、地上子を設置するために信号線や電源線のケーブルをレールの下に潜らせる敷設工事が必要になり、莫大な工事費用が掛かる等、経済的な問題が発生する。
However, the above-described conventional train radio communication system has the following problems.
The ATS system is a security system that issues a warning to the crew and automatically stops the train when the train tries to enter the signal position beyond the indicated speed of the stop signal by performing position notification and data communication to the train It is. However, when a new ATS system is introduced to an existing track, as shown in FIGS. 11 and 12, a laying work is required to lay the signal line or power line cable under the rail to install the ground element. As a result, economic problems occur, such as enormous construction costs.

この工事費用の問題を解決する方法として、地上システムに安価で高性能なレーダ装置と無線送受信装置を設け、車上システムに無線送受信装置を設けて、ATSシステムを構築する方法が考えられる。しかし、マイクロ波帯やミリ波帯の無線送受信装置を用いて高速で移動する列車と地上システム間の通信を行う場合、受信する電波に列車の速度に応じたドップラーシフトが発生し、BERが劣化する。   As a method for solving the problem of the construction cost, a method of constructing an ATS system by providing an inexpensive and high-performance radar device and a wireless transmission / reception device in a ground system and a wireless transmission / reception device in an on-board system can be considered. However, when communication between a train moving at high speed and a ground system using a wireless transmitter / receiver in the microwave band or millimeter wave band, a Doppler shift corresponding to the speed of the train occurs in the received radio wave, and the BER deteriorates. To do.

上記特許文献1では、ドップラーシフト補正のためにGPSを用いているが、駅構造物による遮蔽や天候の状況により、GPS衛星からの電波の受信が困難な場合や、地下鉄等ではこの方法を適用することができない。   In the above Patent Document 1, GPS is used for Doppler shift correction. However, this method is applied to cases where it is difficult to receive radio waves from GPS satellites due to shielding by station structures or weather conditions, or in subways and the like. Can not do it.

本発明の課題は、高速で移動する列車のような移動体と地上システム間の無線通信において、無線送受信装置の回路規模の増大、大型化、および高価格化を招くことなく、ドップラーシフトの影響を排除して安定した品質の無線回線を提供することである。   It is an object of the present invention to influence the Doppler shift without increasing the circuit size, size, and cost of a wireless transmission / reception device in wireless communication between a moving body such as a train moving at high speed and a ground system. Is to provide a stable quality wireless line.

本発明のもう1つの課題は、ATSシステムのような列車運行管理システムを安価に構築することである。   Another problem of the present invention is to construct a train operation management system such as an ATS system at a low cost.

図1は、本発明の第1〜第3の局面における移動体無線通信システムの原理図である。
本発明の第1の局面において、無線通信装置は、測定手段101、制御手段102、周波数可変発振手段103、変調手段104、および送信手段105を備え、移動体111に設置された移動無線通信装置112に対してデータを送信する。
FIG. 1 is a principle diagram of a mobile radio communication system in the first to third aspects of the present invention.
In the first aspect of the present invention, a wireless communication apparatus includes a measurement unit 101, a control unit 102, a variable frequency oscillation unit 103, a modulation unit 104, and a transmission unit 105, and is a mobile wireless communication device installed in a mobile body 111. Data is transmitted to 112.

測定手段101は、レーダ波を送信し、移動体111により反射されたレーダ波を受信して、ドップラーシフト周波数を測定する。制御手段102は、測定された周波数に基いて、ドップラーシフトを補正するための制御信号を出力し、周波数可変発振手段103は、その制御信号に応じた周波数のローカル信号を出力する。変調手段104は、送信データのベースバンド信号から変調波を生成する。送信手段105は、ローカル信号を用いて変調波の周波数変換を行い、ドップラーシフトが補正された周波数の電波を移動無線通信装置112に対して送信する。   The measuring means 101 transmits a radar wave, receives the radar wave reflected by the moving body 111, and measures the Doppler shift frequency. The control means 102 outputs a control signal for correcting the Doppler shift based on the measured frequency, and the frequency variable oscillation means 103 outputs a local signal having a frequency corresponding to the control signal. Modulating means 104 generates a modulated wave from the baseband signal of the transmission data. The transmission means 105 performs frequency conversion of the modulated wave using the local signal, and transmits a radio wave having a frequency corrected for Doppler shift to the mobile radio communication apparatus 112.

このような無線通信装置によれば、ドップラーシフトによる周波数ずれをあらかじめ補正した送信波が、移動無線通信装置112に対して送信される。補正されたドップラーシフト分は電波伝搬路のドップラーシフトにより相殺されるため、移動無線通信装置112はドップラーシフトの影響を排除した電波を受信することができる。   According to such a wireless communication apparatus, a transmission wave in which a frequency shift due to Doppler shift is corrected in advance is transmitted to the mobile wireless communication apparatus 112. Since the corrected Doppler shift is offset by the Doppler shift of the radio wave propagation path, the mobile radio communication apparatus 112 can receive the radio wave from which the influence of the Doppler shift is eliminated.

測定手段101および制御手段102は、例えば、後述する図3のレーダ装置31および周波数制御回路309にそれぞれ対応し、周波数可変発振手段103は、例えば、送信部高周波帯電圧制御発振器(VCO)306または送信部中間周波数帯VCO308に対応する。変調手段104は、例えば、変調回路310に対応し、送信手段105は、例えば、送信部高周波帯周波数変換器305または送信部中間周波数帯周波数変換器307、高周波帯送信増幅回路304、および送信アンテナ303に対応する。   The measurement unit 101 and the control unit 102 correspond to, for example, a radar apparatus 31 and a frequency control circuit 309 in FIG. 3 to be described later, and the frequency variable oscillation unit 103 includes, for example, a transmission unit high frequency band voltage controlled oscillator (VCO) 306 or This corresponds to the transmission unit intermediate frequency band VCO 308. The modulation unit 104 corresponds to, for example, the modulation circuit 310, and the transmission unit 105 includes, for example, the transmission unit high frequency band frequency converter 305 or the transmission unit intermediate frequency band frequency converter 307, the high frequency band transmission amplification circuit 304, and the transmission antenna. 303.

本発明の第2の局面において、無線通信装置は、測定手段101、制御手段102、周波数可変発振手段103、受信手段106、および復調手段107を備え、移動体111に設置された移動無線通信装置112からデータを受信する。   In the second aspect of the present invention, the wireless communication apparatus includes a measurement unit 101, a control unit 102, a variable frequency oscillation unit 103, a reception unit 106, and a demodulation unit 107, and a mobile wireless communication device installed in a mobile body 111. Receive data from 112.

測定手段101は、レーダ波を送信し、移動体111により反射されたレーダ波を受信して、ドップラーシフト周波数を測定する。制御手段102は、測定された周波数に基いて、ドップラーシフトを補正するための制御信号を出力し、周波数可変発振手段103は、その制御信号に応じた周波数のローカル信号を出力する。受信手段106は、移動無線通信装置112から電波を受信し、ローカル信号を用いて受信波の周波数変換を行い、ドップラーシフトが補正された受信波の変調成分を抽出する。復調手段107は、受信波の変調成分から受信データのベースバンド信号を生成する。   The measuring means 101 transmits a radar wave, receives the radar wave reflected by the moving body 111, and measures the Doppler shift frequency. The control means 102 outputs a control signal for correcting the Doppler shift based on the measured frequency, and the frequency variable oscillation means 103 outputs a local signal having a frequency corresponding to the control signal. The receiving means 106 receives a radio wave from the mobile radio communication apparatus 112, performs frequency conversion of the received wave using a local signal, and extracts a modulated component of the received wave whose Doppler shift is corrected. Demodulating means 107 generates a baseband signal of received data from the modulation component of the received wave.

このような無線通信装置によれば、移動無線通信装置112からドップラーシフトの影響を受けた電波を受信したとき、その受信波の周波数ずれを補正することができる。
測定手段101および制御手段102は、例えば、後述する図4のレーダ装置41および周波数制御回路409にそれぞれ対応し、周波数可変発振手段103は、例えば、受信部高周波帯VCO406または受信部中間周波数帯VCO408に対応する。受信手段106は、例えば、受信部高周波帯周波数変換器405または受信部中間周波数帯周波数変換器407、高周波帯受信増幅回路404、および受信アンテナ403に対応し、復調手段107は、例えば、復調回路410に対応する。
According to such a wireless communication device, when a radio wave affected by the Doppler shift is received from the mobile wireless communication device 112, the frequency shift of the received wave can be corrected.
The measurement unit 101 and the control unit 102 correspond to, for example, a radar apparatus 41 and a frequency control circuit 409 in FIG. 4 described later, respectively, and the variable frequency oscillation unit 103 includes, for example, the reception unit high frequency band VCO 406 or the reception unit intermediate frequency band VCO 408. Corresponding to The reception unit 106 corresponds to, for example, the reception unit high frequency band frequency converter 405 or the reception unit intermediate frequency band frequency converter 407, the high frequency band reception amplification circuit 404, and the reception antenna 403. The demodulation unit 107 includes, for example, a demodulation circuit. Corresponds to 410.

本発明の第3の局面において、無線通信装置は、測定手段101、制御手段102、周波数可変発振手段103、変調手段104、送信手段105、受信手段106、および復調手段107を備え、移動体111に設置された移動無線通信装置112との間で、周波数変調連続波を用いたパッシブ方式によりデータを送受信する。   In the third aspect of the present invention, the wireless communication apparatus includes a measurement unit 101, a control unit 102, a variable frequency oscillation unit 103, a modulation unit 104, a transmission unit 105, a reception unit 106, and a demodulation unit 107, and a mobile unit 111. Data is transmitted / received to / from the mobile wireless communication apparatus 112 installed in the wireless system using a passive method using a frequency-modulated continuous wave.

測定手段101は、レーダ波を送信し、移動体111により反射されたレーダ波を受信して、ドップラーシフト周波数と、レーダ波を送信してから反射されたレーダ波を受信するまでの時間を測定する。制御手段102は、測定された周波数および時間に基いて、ドップラーシフトを補正するための周波数変調連続波カーブを示す制御信号を出力し、周波数可変発振手段103は、その制御信号に応じて変化する周波数のローカル信号を出力する。   The measuring means 101 transmits a radar wave, receives the radar wave reflected by the moving body 111, and measures the Doppler shift frequency and the time from when the radar wave is transmitted until the reflected radar wave is received. To do. The control means 102 outputs a control signal indicating a frequency modulation continuous wave curve for correcting the Doppler shift based on the measured frequency and time, and the variable frequency oscillation means 103 changes according to the control signal. Outputs local signal of frequency.

変調手段104は、送信データのベースバンド信号から変調波を生成する。送信手段105は、ローカル信号を用いて変調波の周波数変換を行い、ドップラーシフトが補正された周波数の電波を移動無線通信装置112に対して送信する。   Modulating means 104 generates a modulated wave from the baseband signal of the transmission data. The transmission means 105 performs frequency conversion of the modulated wave using the local signal, and transmits a radio wave having a frequency corrected for Doppler shift to the mobile radio communication apparatus 112.

受信手段106は、移動無線通信装置112からパッシブ方式により送信された電波を受信し、上記ローカル信号を用いて受信波の周波数変換を行い、ドップラーシフトが補正された受信波の変調成分を抽出する。復調手段107は、受信波の変調成分から受信データのベースバンド信号を生成する。   The receiving means 106 receives a radio wave transmitted from the mobile radio communication apparatus 112 by a passive method, performs frequency conversion of the received wave using the local signal, and extracts a modulated component of the received wave whose Doppler shift is corrected. . Demodulating means 107 generates a baseband signal of received data from the modulation component of the received wave.

このような無線通信装置によれば、ドップラーシフトによる周波数ずれをあらかじめ補正した送信波が移動無線通信装置112に対して送信され、移動無線通信装置112はドップラーシフトの影響を排除した電波を受信することができる。さらに、移動無線通信装置112からドップラーシフトの影響を受けた電波を受信したとき、その受信波の周波数ずれを補正することができる。   According to such a wireless communication device, a transmission wave in which a frequency shift due to Doppler shift is corrected is transmitted to the mobile wireless communication device 112, and the mobile wireless communication device 112 receives a radio wave that excludes the influence of the Doppler shift. be able to. Furthermore, when a radio wave affected by the Doppler shift is received from the mobile radio communication device 112, the frequency shift of the received wave can be corrected.

測定手段101、制御手段102、周波数可変発振手段103、変調手段104、および復調手段107は、例えば、後述する図5のレーダ装置51、周波数制御回路510、送受共用高周波帯VCO506、変調回路512、および復調回路513にそれぞれ対応する。送信手段105は、例えば、高周波帯送信増幅回路504および送信アンテナ503に対応し、受信手段106は、例えば、受信部高周波帯周波数変換器507、高周波帯受信増幅回路508、および受信アンテナ509に対応する。   The measurement unit 101, the control unit 102, the frequency variable oscillation unit 103, the modulation unit 104, and the demodulation unit 107 are, for example, a radar device 51, a frequency control circuit 510, a transmission / reception high frequency band VCO 506, a modulation circuit 512, And the demodulation circuit 513, respectively. The transmission unit 105 corresponds to, for example, the high frequency band transmission amplification circuit 504 and the transmission antenna 503, and the reception unit 106 corresponds to, for example, the reception unit high frequency band frequency converter 507, the high frequency band reception amplification circuit 508, and the reception antenna 509. To do.

本発明の第4の局面において、無線通信装置は、測定手段、生成手段、送信用発振手段、変調手段、および送信手段を備え、移動体に設置された移動無線通信装置に対してデータを送信する。   In a fourth aspect of the present invention, a wireless communication device includes a measurement unit, a generation unit, a transmission oscillation unit, a modulation unit, and a transmission unit, and transmits data to a mobile wireless communication device installed in a mobile body. To do.

測定手段は、レーダ波を送信し、移動体により反射されたレーダ波を受信して、ドップラーシフト周波数を測定する。生成手段は、測定された周波数の情報を含む低速伝送通信パケットと、送信データを含む高速伝送通信パケットを生成する。送信用発振手段は、送信用ローカル信号を出力する。変調手段は、低速伝送通信パケットに対して搬送波より低い周波数で振幅変調を行って変調波を生成し、高速伝送通信パケットに対して多値変調を行って変調波を生成する。送信手段は、送信用ローカル信号を用いて、生成された変調波の周波数変換を行い、変換された周波数の電波を移動無線通信装置に対して送信する。   The measurement means transmits a radar wave, receives the radar wave reflected by the moving body, and measures the Doppler shift frequency. The generation unit generates a low-speed transmission communication packet including information on the measured frequency and a high-speed transmission communication packet including transmission data. The transmission oscillating means outputs a local signal for transmission. The modulation means performs amplitude modulation on the low-speed transmission communication packet at a frequency lower than the carrier wave to generate a modulated wave, and performs multi-level modulation on the high-speed transmission communication packet to generate a modulated wave. The transmission means performs frequency conversion of the generated modulated wave using the local signal for transmission, and transmits the radio wave of the converted frequency to the mobile radio communication device.

また、移動無線通信装置は、受信手段、復調手段、制御手段、受信用周波数可変発振手段、および受信用変換手段を備え、他の無線通信装置からデータを受信する。
受信手段は、移動体のドップラーシフト周波数の情報を含む低速伝送通信パケットに対して搬送波より低い周波数で振幅変調を行って生成された電波と、送信データを含む高速伝送通信パケットに対して多値変調を行って生成された電波を、他の無線通信装置から受信する。復調手段は、低速伝送通信パケットの受信波から包絡線検波により低速伝送通信パケットのベースバンド信号を生成し、高速伝送通信パケットの受信波の変調成分から高速伝送通信パケットのベースバンド信号を生成する。
The mobile radio communication apparatus includes a reception unit, a demodulation unit, a control unit, a reception frequency variable oscillation unit, and a reception conversion unit, and receives data from other radio communication devices.
The receiving means is multi-valued for a radio wave generated by performing amplitude modulation at a frequency lower than the carrier wave on a low-speed transmission communication packet including information on the Doppler shift frequency of the mobile object and a high-speed transmission communication packet including transmission data Radio waves generated by modulation are received from other wireless communication devices. The demodulating means generates a baseband signal of the low-speed transmission communication packet from the received wave of the low-speed transmission communication packet by envelope detection, and generates a baseband signal of the high-speed transmission communication packet from the modulation component of the reception wave of the high-speed transmission communication packet. .

制御手段は、低速伝送通信パケットのベースバンド信号からドップラーシフト周波数の情報を抽出し、抽出された周波数に基いて、ドップラーシフトを補正するための受信用制御信号を出力する。受信用周波数可変発振手段は、受信用制御信号に応じた周波数の受信用ローカル信号を出力する。受信用変換手段は、受信用ローカル信号を用いて高速伝送通信パケットの受信波の周波数変換を行い、ドップラーシフトが補正された受信波の変調成分を抽出して復調手段に出力する。   The control means extracts Doppler shift frequency information from the baseband signal of the low-speed transmission communication packet, and outputs a reception control signal for correcting the Doppler shift based on the extracted frequency. The reception variable frequency oscillation means outputs a reception local signal having a frequency corresponding to the reception control signal. The reception conversion means performs frequency conversion of the reception wave of the high-speed transmission communication packet using the reception local signal, extracts the modulation component of the reception wave whose Doppler shift is corrected, and outputs it to the demodulation means.

このような移動体無線通信システムによれば、最初に、無線通信装置から移動無線通信装置へ、ドップラーシフトの影響が少ない振幅変調にてドップラーシフト周波数の情報が送信され、移動無線通信装置はその情報を用いて受信波の周波数ずれを補正することが可能な状態になる。次に、無線通信装置から移動無線通信装置へ、ドップラーシフトの影響を受けた多値変調による送信データが送信され、移動無線通信装置は受信波の周波数ずれを補正することで、ドップラーシフトの影響を排除した電波を受信することができる。   According to such a mobile radio communication system, first, Doppler shift frequency information is transmitted from the radio communication apparatus to the mobile radio communication apparatus by amplitude modulation with little influence of Doppler shift, and the mobile radio communication apparatus The information can be used to correct the frequency shift of the received wave. Next, transmission data by multi-level modulation influenced by the Doppler shift is transmitted from the wireless communication apparatus to the mobile wireless communication apparatus, and the mobile wireless communication apparatus corrects the frequency shift of the received wave, thereby affecting the influence of the Doppler shift. Can receive radio waves.

測定手段は、例えば、後述する図8のレーダ装置81または図10のレーダ装置1001に対応する。生成手段、変調手段、復調手段、および制御手段は、例えば、データパケット生成回路809または1019、変調回路810または1020、復調回路819または1035、および周波数制御回路818または1042にそれぞれ対応する。   The measurement means corresponds to, for example, a radar apparatus 81 in FIG. 8 or a radar apparatus 1001 in FIG. The generation unit, the modulation unit, the demodulation unit, and the control unit correspond to, for example, the data packet generation circuit 809 or 1019, the modulation circuit 810 or 1020, the demodulation circuit 819 or 1035, and the frequency control circuit 818 or 1042, respectively.

送信用発振手段は、例えば、図8の送信部高周波帯発振器806または送信部中間周波数帯発振器808、あるいは、図10の送信部高周波帯発振器1016または送信部中間周波数帯発振器1018に対応する。送信手段は、例えば、図8の送信部高周波帯周波数変換器805または送信部中間周波数帯周波数変換器807、高周波帯送信増幅回路804、および送信アンテナ803、あるいは、図10の送信部高周波帯周波数変換器1015または送信部中間周波数帯周波数変換器1017、高周波帯送信増幅回路1014、および送信アンテナ1013に対応する。   The transmission oscillating means corresponds to, for example, the transmission unit high frequency band oscillator 806 or the transmission unit intermediate frequency band oscillator 808 of FIG. 8, or the transmission unit high frequency band oscillator 1016 or the transmission unit intermediate frequency band oscillator 1018 of FIG. The transmission means is, for example, the transmission unit high frequency band frequency converter 805 or the transmission unit intermediate frequency band frequency converter 807, the high frequency band transmission amplification circuit 804, and the transmission antenna 803 of FIG. 8, or the transmission unit high frequency band frequency of FIG. This corresponds to the converter 1015 or the transmission unit intermediate frequency band frequency converter 1017, the high frequency band transmission amplifier circuit 1014, and the transmission antenna 1013.

受信手段は、例えば、図8の受信アンテナ812および高周波帯受信増幅回路813、あるいは、図10の受信アンテナ1029および高周波帯受信増幅回路1030に対応する。受信用周波数可変発振手段は、例えば、図8の受信部高周波帯VCO815または受信部中間周波数帯VCO817、あるいは、図10の受信部高周波帯VCO1032または受信部中間周波数帯VCO1034に対応する。   The reception means corresponds to, for example, the reception antenna 812 and the high frequency band reception amplification circuit 813 of FIG. 8, or the reception antenna 1029 and the high frequency band reception amplification circuit 1030 of FIG. The receiving frequency variable oscillation means corresponds to, for example, the receiving unit high frequency band VCO 815 or the receiving unit intermediate frequency band VCO 817 of FIG. 8, or the receiving unit high frequency band VCO 1032 or the receiving unit intermediate frequency band VCO 1034 of FIG.

受信用変換手段は、例えば、図8の受信部高周波帯周波数変換器814または受信部中間周波数帯周波数変換器816、あるいは、図10の受信部高周波帯周波数変換器1031または受信部中間周波数帯周波数変換器1033に対応する。   The receiving conversion means is, for example, the receiving unit high frequency band frequency converter 814 or the receiving unit intermediate frequency band frequency converter 816 in FIG. 8, or the receiving unit high frequency band frequency converter 1031 or the receiving unit intermediate frequency band frequency in FIG. This corresponds to the converter 1033.

本発明によれば、地上に設置された親局無線通信装置と列車のような移動体に設置された子局無線通信装置の間でデータの送受信を行う移動体無線通信システムにおいて、親局のレーダ波により移動体のドップラーシフト周波数を測定することで、ドップラーシフトによる周波数ずれをあらかじめ補正した送信波を親局から子局へ送信したり、親局において子局からの受信波の周波数ずれを補正したりすることが可能になる。また、測定されたドップラーシフト周波数の情報を親局から子局へ送信し、子局において親局からの受信波の周波数ずれを補正することも可能になる。   According to the present invention, in a mobile radio communication system that transmits and receives data between a master station radio communication device installed on the ground and a slave station radio communication device installed on a mobile object such as a train, By measuring the Doppler shift frequency of a moving object using radar waves, a transmission wave in which the frequency shift due to the Doppler shift is corrected in advance is transmitted from the master station to the slave station, or the frequency shift of the received wave from the slave station is detected at the master station. It becomes possible to correct. It is also possible to transmit information of the measured Doppler shift frequency from the master station to the slave station, and to correct the frequency shift of the received wave from the master station at the slave station.

これにより、親局と子局の間でドップラーシフトの影響を排除した無線通信が実現され、移動体の速度に応じて発生するドップラーシフトが引き起こすBERの劣化が改善される。また、GPSを用いたシステムのように衛星からの電波を受信しなくても、ドップラーシフトの補正を行えるため、実用に適した列車無線通信システムを構築することができる。   As a result, wireless communication that eliminates the influence of the Doppler shift is realized between the master station and the slave station, and the deterioration of the BER caused by the Doppler shift generated according to the speed of the moving body is improved. Further, since a Doppler shift can be corrected without receiving radio waves from a satellite unlike a system using GPS, a train radio communication system suitable for practical use can be constructed.

さらに、ドップラーシフトの影響を低減させるための回路の大部分を、デジタル信号処理と安価で容易な構成の変調回路および復調回路で実現できるので、無線通信装置の小型化および低価格化が可能である。   In addition, most of the circuits for reducing the influence of Doppler shift can be realized with digital signal processing and inexpensive and easy configuration of modulation and demodulation circuits, enabling downsizing and cost reduction of wireless communication devices. is there.

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
図2は、列車無線通信システムの概念図である。図2において、地上システムは親局21および親局制御装置22からなり、列車25に搭載された車上システムは、子局23および子局制御装置24からなる。VおよびLは、親局21と子局23の相対速度および相対距離をそれぞれ表す。また、F1は、親局21に備えられた無線送信装置の送信周波数、F2は、子局23に備えられた無線送信装置の送信周波数、F3は、親局21に備えられたレーダ装置の送信周波数を表す。
The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
FIG. 2 is a conceptual diagram of a train radio communication system. In FIG. 2, the ground system includes a master station 21 and a master station control device 22, and the on-board system mounted on the train 25 includes a slave station 23 and a slave station control device 24. V and L represent the relative speed and the relative distance between the master station 21 and the slave station 23, respectively. F1 is the transmission frequency of the radio transmission apparatus provided in the master station 21, F2 is the transmission frequency of the radio transmission apparatus provided in the slave station 23, and F3 is the transmission of the radar apparatus provided in the master station 21. Represents the frequency.

以下に説明する第1〜第5の列車無線通信システムでは、親局21のレーダ装置にて測定されたドップラー周波数情報を利用してドップラーシフト分を算出し、その結果をもとに親局21と子局23の間の通信に用いる無線周波数を補正する。   In the first to fifth train radio communication systems described below, Doppler shift information is calculated using Doppler frequency information measured by the radar device of the master station 21, and the master station 21 is calculated based on the result. The radio frequency used for communication between the slave station 23 and the slave station 23 is corrected.

第1の列車無線通信システムでは、親局21から子局23への単方向通信において、親局21は、レーダ装置にて測定されたドップラー周波数情報に基づいて送信部高周波帯VCOまたは送信部中間周波数帯VCOを制御し、ドップラーシフトにより発生する周波数のずれをあらかじめ補正した送信波を出力する。補正されたドップラーシフト分が電波伝搬路のドップラーシフトにより相殺され、子局23は、正しい周波数の受信波を受け取る。   In the first train radio communication system, in the unidirectional communication from the master station 21 to the slave station 23, the master station 21 uses the transmitter high frequency band VCO or the transmitter intermediate based on the Doppler frequency information measured by the radar device. The frequency band VCO is controlled, and a transmission wave in which a frequency shift caused by Doppler shift is corrected in advance is output. The corrected Doppler shift is offset by the Doppler shift of the radio wave propagation path, and the slave station 23 receives the received wave having the correct frequency.

図3は、このような第1の列車無線通信システムにおける親局21および子局23の構成例を示している。図3のシステムは、親局21に設置されたレーダ装置31および親局無線送信装置32と、子局23に設置された子局無線受信装置33からなる。   FIG. 3 shows a configuration example of the master station 21 and the slave station 23 in such a first train radio communication system. The system shown in FIG. 3 includes a radar device 31 and a master station radio transmitter 32 installed in the master station 21, and a slave station radio receiver 33 installed in the slave station 23.

レーダ装置31は、レーダ用アンテナ301およびドップラー周波数測定回路302を備える。親局無線送信装置32は、送信アンテナ303、高周波帯送信増幅回路304、送信部高周波帯周波数変換器305、送信部高周波帯VCO306、送信部中間周波数帯周波数変換器307、送信部中間周波数帯VCO308、周波数制御回路309、変調回路310、およびベースバンド処理回路311を備える。   The radar apparatus 31 includes a radar antenna 301 and a Doppler frequency measurement circuit 302. The master station wireless transmission device 32 includes a transmission antenna 303, a high frequency band transmission amplifier circuit 304, a transmission unit high frequency band frequency converter 305, a transmission unit high frequency band VCO 306, a transmission unit intermediate frequency band frequency converter 307, and a transmission unit intermediate frequency band VCO 308. A frequency control circuit 309, a modulation circuit 310, and a baseband processing circuit 311.

子局無線受信装置33は、受信アンテナ312、高周波帯受信増幅回路313、周波数変換器314、受信用発振器315、復調回路316、およびベースバンド処理回路317を備える。   The slave station radio reception apparatus 33 includes a reception antenna 312, a high frequency band reception amplification circuit 313, a frequency converter 314, a reception oscillator 315, a demodulation circuit 316, and a baseband processing circuit 317.

次に、図3の列車無線通信システムの動作について説明する。図2を参照すると、地上に設置された親局21に向かって列車25に設置された子局23が速度Vで接近しているため、親局無線送信装置32の送信周波数F1の電波は、ドップラー効果による影響を受けてドップラーシフトΔF1を伴い、F1+ΔF1となって子局23に到達する。このとき、周波数F1の電波の波長をλ1とすると、ΔF1=V/λ1となる。   Next, the operation of the train radio communication system in FIG. 3 will be described. Referring to FIG. 2, since the slave station 23 installed on the train 25 is approaching at a speed V toward the master station 21 installed on the ground, the radio wave of the transmission frequency F1 of the master station radio transmission device 32 is Under the influence of the Doppler effect, the Doppler shift ΔF1 is involved, and F1 + ΔF1 is reached to reach the slave station 23. At this time, if the wavelength of the radio wave having the frequency F1 is λ1, ΔF1 = V / λ1.

また、レーダ装置31からの送信周波数F3の電波は、ドップラー効果による影響を受けてドップラーシフトΔF3を伴い、F3+ΔF3となって子局23に到達し、列車25により反射されて、さらにドップラーシフトΔF3を伴って親局21に到達する。このため、レーダ装置31が受信する反射波の周波数は、F3+2×ΔF3となる。このとき、周波数F3の電波の波長をλ3とすると、ΔF3=V/λ3となる。   Further, the radio wave of the transmission frequency F3 from the radar device 31 is affected by the Doppler effect, is accompanied by a Doppler shift ΔF3, becomes F3 + ΔF3, reaches the child station 23, is reflected by the train 25, and further receives the Doppler shift ΔF3. Along with this, the master station 21 is reached. For this reason, the frequency of the reflected wave received by the radar apparatus 31 is F3 + 2 × ΔF3. At this time, if the wavelength of the radio wave having the frequency F3 is λ3, ΔF3 = V / λ3.

このように、レーダ用アンテナ301は、周波数F3の電波を出力し、列車25からの周波数F3+2×ΔF3の反射波を受信する。ドップラー周波数測定回路302は、時々刻々と変化するドップラーシフト分ΔF3を抽出し、子局23を搭載した列車25の相対速度Vを逐次算出する。このとき、レーダ装置31により観測されるドップラーシフト分をΔFrd(=2×ΔF3)とすると、相対速度Vは次式により算出される。

V=λ3×ΔFrd/2 (1)

ドップラー周波数測定回路302は、さらに、相対速度Vを用いて親局無線送信装置32の送信波F1のドップラーシフト分ΔF1(=V/λ1)を逐次計算し、その計算結果を周波数制御回路309に出力する。
In this way, the radar antenna 301 outputs a radio wave having the frequency F3 and receives a reflected wave having the frequency F3 + 2 × ΔF3 from the train 25. The Doppler frequency measurement circuit 302 extracts the Doppler shift ΔF3 that changes every moment, and sequentially calculates the relative speed V of the train 25 on which the slave station 23 is mounted. At this time, if the amount of Doppler shift observed by the radar device 31 is ΔFrd (= 2 × ΔF3), the relative velocity V is calculated by the following equation.

V = λ3 × ΔFrd / 2 (1)

Further, the Doppler frequency measurement circuit 302 sequentially calculates the Doppler shift ΔF1 (= V / λ1) of the transmission wave F1 of the master station wireless transmission device 32 using the relative velocity V, and the calculation result is sent to the frequency control circuit 309. Output.

周波数制御回路309は、送信波F1のドップラーシフト分ΔF1が補正されるような制御電圧補正値ΔVF1を生成し、送信部高周波帯VCO306に対して制御電圧VLO1−ΔVF1を出力するか、または送信部中間周波数帯VCO308に対して制御電圧VLO2−ΔVF1を出力する。   The frequency control circuit 309 generates a control voltage correction value ΔVF1 so that the Doppler shift amount ΔF1 of the transmission wave F1 is corrected, and outputs the control voltage VLO1-ΔVF1 to the transmission unit high frequency band VCO 306, or the transmission unit The control voltage VLO2-ΔVF1 is output to the intermediate frequency band VCO 308.

送信部高周波帯VCO306に対して制御電圧VLO1−ΔVF1を出力する場合は、送信部中間周波数帯VCO308に対して制御電圧VLO2を出力し、送信部中間周波数帯VCO308に対して制御電圧VLO2−ΔVF1を出力する場合は、送信部高周波帯VCO306に対して制御電圧VLO1を出力する。   When the control voltage VLO1-ΔVF1 is output to the transmitter high frequency band VCO 306, the control voltage VLO2 is output to the transmitter intermediate frequency band VCO 308, and the control voltage VLO2-ΔVF1 is output to the transmitter intermediate frequency band VCO 308. When outputting, control voltage VLO1 is output with respect to the transmission part high frequency band VCO306.

制御電圧VLO1−ΔVF1が送信部高周波帯VCO306に出力された場合は、送信部高周波帯VCO306は周波数FLO1−ΔF1の信号を出力し、送信部中間周波数帯VCO308は周波数FLO2の信号を出力する。また、制御電圧VLO2−ΔVF1が送信部中間周波数帯VCO308に出力された場合は、送信部高周波帯VCO306は周波数FLO1の信号を出力し、送信部中間周波数帯VCO308は周波数FLO2−ΔF1の信号を出力する。   When the control voltage VLO1-ΔVF1 is output to the transmission unit high frequency band VCO 306, the transmission unit high frequency band VCO 306 outputs a signal of frequency FLO1-ΔF1, and the transmission unit intermediate frequency band VCO 308 outputs a signal of frequency FLO2. When the control voltage VLO2-ΔVF1 is output to the transmitter intermediate frequency band VCO 308, the transmitter high frequency band VCO 306 outputs a signal of frequency FLO1, and the transmitter intermediate frequency band VCO 308 outputs a signal of frequency FLO2-ΔF1. To do.

ベースバンド処理回路311は、親局制御装置22から送信データを受け取り、送信ベースバンド信号を生成して変調回路310に出力し、変調回路310は、送信ベースバンド信号から送信データの変調波を生成して送信部中間周波数帯周波数変換器307に出力する。   The baseband processing circuit 311 receives transmission data from the master station controller 22, generates a transmission baseband signal and outputs it to the modulation circuit 310, and the modulation circuit 310 generates a modulated wave of transmission data from the transmission baseband signal. And output to the transmitter intermediate frequency band frequency converter 307.

送信部中間周波数帯周波数変換器307は、送信部中間周波数帯VCO308の出力FLO2(またはFLO2−ΔF1)をローカル信号として、変調波を中間周波数FIF(またはFIF−ΔF1)に変換する。送信部高周波帯周波数変換器305は、送信部高周波帯VCO306の出力FLO1−ΔF1(またはFLO1)をローカル信号として、中間周波数FIF(またはFIF−ΔF1)の出力をドップラーシフト分ΔF1が補正された送信周波数F1−ΔF1に変換する。   The transmission unit intermediate frequency band frequency converter 307 converts the modulated wave into the intermediate frequency FIF (or FIF-ΔF1) using the output FLO2 (or FLO2-ΔF1) of the transmission unit intermediate frequency band VCO 308 as a local signal. The transmission unit high frequency band frequency converter 305 uses the output FLO1-ΔF1 (or FLO1) of the transmission unit high frequency band VCO 306 as a local signal, and transmits the output of the intermediate frequency FIF (or FIF-ΔF1) with the Doppler shift ΔF1 corrected. The frequency is converted to F1-ΔF1.

高周波帯送信増幅回路304は、周波数F1−ΔF1の送信波を増幅し、送信アンテナ303は、増幅された送信波を子局無線受信装置33に対して送信する。
親局無線送信装置32からの送信波F1−ΔF1は、電波伝搬路にてドップラーシフトの影響を受けることによりドップラーシフト分ΔF1が相殺される。したがって、子局無線受信装置33の受信アンテナ312には、周波数F1の受信波が入力される。受信波F1は、高周波帯受信増幅回路313により増幅され、周波数変換器314に出力される。
The high frequency band transmission amplifier circuit 304 amplifies the transmission wave having the frequency F 1 −ΔF 1, and the transmission antenna 303 transmits the amplified transmission wave to the slave station radio reception apparatus 33.
The transmission wave F1-ΔF1 from the master station wireless transmission device 32 is affected by the Doppler shift in the radio wave propagation path, thereby canceling out the Doppler shift amount ΔF1. Therefore, the reception wave of frequency F1 is input to the reception antenna 312 of the slave station radio reception apparatus 33. The reception wave F1 is amplified by the high frequency band reception amplification circuit 313 and output to the frequency converter 314.

周波数変換器314は、受信用発振器315の出力をローカル信号として、高周波帯受信増幅回路313の出力を周波数変換する。復調回路316は、周波数変換された受信信号からドップラーシフト分ΔF1が補正された受信ベースバンド信号を抽出し、ベースバンド処理回路317に出力する。ベースバンド処理回路317は、受信ベースバンド信号から受信データを抽出して子局制御装置24に転送する。   The frequency converter 314 frequency-converts the output of the high frequency band reception amplification circuit 313 using the output of the reception oscillator 315 as a local signal. Demodulation circuit 316 extracts the received baseband signal with the Doppler shift ΔF1 corrected from the frequency-converted received signal, and outputs the received baseband signal to baseband processing circuit 317. The baseband processing circuit 317 extracts received data from the received baseband signal and transfers it to the slave station control device 24.

すなわち、子局無線受信装置33は、ドップラーシフト分ΔF1が補正された電波を受信することで、ドップラーシフトΔF1による信号劣化が少ない受信ベースバンド信号を抽出して、BERの劣化が起きることなくデータを復調することができる。   That is, the slave station radio reception apparatus 33 receives the radio wave with the corrected Doppler shift ΔF1 to extract a reception baseband signal with little signal degradation due to the Doppler shift ΔF1, and the data without BER degradation. Can be demodulated.

以上説明したように、図3の列車無線通信システムによれば、親局21から子局23への単方向通信において、レーダ装置31の送受信波のドップラーシフト分ΔFrdから送信波F1のドップラーシフト分ΔF1を逐次算出することで、ドップラーシフト分ΔF1の補正をリアルタイムかつ容易に行えるので、安定した通信品質を確保できる。   As described above, according to the train radio communication system of FIG. 3, in the unidirectional communication from the master station 21 to the slave station 23, the Doppler shift amount ΔFrd of the transmission / reception wave of the radar device 31 to the Doppler shift amount of the transmission wave F1. By sequentially calculating ΔF1, the Doppler shift ΔF1 can be easily corrected in real time, so that stable communication quality can be ensured.

また、親局21においては、ドップラーシフト分ΔF1を算出し、補正するための回路のほとんどがデジタル信号処理で実現可能であり、子局23においては、送信波F1のドップラーシフト分を補正する特別な回路を必要としない。   In the master station 21, most of the circuits for calculating and correcting the Doppler shift ΔF1 can be realized by digital signal processing. In the slave station 23, a special correction for correcting the Doppler shift of the transmission wave F1 is possible. Does not require a simple circuit.

次に、第2の列車無線通信システムについて説明する。第2の列車無線通信システムでは、子局23から親局21への単方向通信において、親局21は、レーダ装置にて測定されたドップラー周波数情報に基づいて受信高周波帯VCOまたは受信中間周波数帯VCOを制御し、受信波のドップラーシフトによる周波数ずれを補正する。   Next, the second train radio communication system will be described. In the second train radio communication system, in the unidirectional communication from the slave station 23 to the master station 21, the master station 21 receives the reception high frequency band VCO or the reception intermediate frequency band based on the Doppler frequency information measured by the radar device. The VCO is controlled to correct the frequency shift due to the Doppler shift of the received wave.

図4は、このような列車無線通信システムにおける親局21および子局23の構成例を示している。図4のシステムは、親局21に設置されたレーダ装置41および親局無線受信装置42と、子局23に設置された子局無線送信装置43からなる。   FIG. 4 shows a configuration example of the master station 21 and the slave station 23 in such a train radio communication system. The system shown in FIG. 4 includes a radar device 41 and a master station radio receiver 42 installed in the master station 21, and a slave station radio transmitter 43 installed in the slave station 23.

レーダ装置41は、レーダ用アンテナ401およびドップラー周波数測定回路402を備える。親局無線受信装置42は、受信アンテナ403、高周波帯受信増幅回路404、受信部高周波帯周波数変換器405、受信部高周波帯VCO406、受信部中間周波数帯周波数変換器407、受信部中間周波数帯VCO408、周波数制御回路409、復調回路410、およびベースバンド処理回路411を備える。   The radar apparatus 41 includes a radar antenna 401 and a Doppler frequency measurement circuit 402. The master station radio receiver 42 includes a reception antenna 403, a high frequency band reception amplification circuit 404, a reception unit high frequency band frequency converter 405, a reception unit high frequency band VCO 406, a reception unit intermediate frequency band frequency converter 407, and a reception unit intermediate frequency band VCO 408. A frequency control circuit 409, a demodulation circuit 410, and a baseband processing circuit 411.

子局無線送信装置43は、送信アンテナ412、高周波帯送信増幅回路413、周波数変換器414、送信用発振器415、変調回路416、およびベースバンド処理回路417を備える。   The slave station radio transmission apparatus 43 includes a transmission antenna 412, a high frequency band transmission amplifier circuit 413, a frequency converter 414, a transmission oscillator 415, a modulation circuit 416, and a baseband processing circuit 417.

次に、図4の列車無線通信システムの動作について説明する。このシステムでは、親局無線受信装置42において、受信部高周波帯VCO406または受信部中間周波数帯VCO408の出力である受信ローカル信号を制御して、子局無線送信装置43からの周波数F2の送信波のドップラーシフト分ΔF2を補正する。   Next, the operation of the train radio communication system in FIG. 4 will be described. In this system, the master station radio receiver 42 controls the reception local signal that is the output of the receiver high frequency band VCO 406 or the receiver intermediate frequency band VCO 408, and transmits the transmission wave of the frequency F 2 from the slave station radio transmitter 43. The Doppler shift amount ΔF2 is corrected.

子局無線送信装置43のベースバンド処理回路417は、子局制御装置24から送信データを受け取り、送信ベースバンド信号を生成して変調回路416に出力し、変調回路416は、送信ベースバンド信号から送信データの変調波を生成して周波数変換器414に出力する。   The baseband processing circuit 417 of the slave station wireless transmission device 43 receives transmission data from the slave station control device 24, generates a transmission baseband signal, and outputs it to the modulation circuit 416. The modulation circuit 416 receives the transmission baseband signal from the transmission baseband signal. A modulated wave of transmission data is generated and output to the frequency converter 414.

周波数変換器414は、送信用発振器415からの周波数F2の出力をローカル信号として、送信データの変調波を高周波帯の信号に変換し、高周波帯送信増幅回路413は、周波数F2の送信波を増幅し、送信アンテナ412は、増幅された送信波を親局無線受信装置42に対して送信する。   The frequency converter 414 uses the output of the frequency F2 from the transmission oscillator 415 as a local signal, converts the modulated wave of the transmission data into a high frequency band signal, and the high frequency band transmission amplifier circuit 413 amplifies the transmission wave of the frequency F2. Then, the transmission antenna 412 transmits the amplified transmission wave to the master station radio reception device 42.

レーダ装置41は、図3のレーダ装置31と同様に、周波数F3の電波を出力し、ドップラーシフト分ΔFrd(=2×ΔF3)から子局23の相対速度Vを逐次算出する。そして、相対速度Vを用いて子局無線送信装置43の送信波F2のドップラーシフト分ΔF2を逐次計算し、その計算結果を周波数制御回路409に出力する。   Similarly to the radar apparatus 31 of FIG. 3, the radar apparatus 41 outputs a radio wave having a frequency F3, and sequentially calculates the relative speed V of the slave station 23 from the Doppler shift amount ΔFrd (= 2 × ΔF3). Then, the relative speed V is used to sequentially calculate the Doppler shift ΔF2 of the transmission wave F2 of the slave station wireless transmission device 43, and the calculation result is output to the frequency control circuit 409.

周波数制御回路409は、送信波F2のドップラーシフト分ΔF2が補正されるような制御電圧補正値ΔVF2を生成し、受信部高周波帯VCO406に対して制御電圧VLO1−ΔVF2を出力するか、または受信部中間周波数帯VCO408に対して制御電圧VLO2−ΔVF2を出力する。   The frequency control circuit 409 generates a control voltage correction value ΔVF2 so that the Doppler shift amount ΔF2 of the transmission wave F2 is corrected, and outputs the control voltage VLO1-ΔVF2 to the reception unit high frequency band VCO 406, or receives the reception unit A control voltage VLO2-ΔVF2 is output to the intermediate frequency band VCO 408.

受信部高周波帯VCO406に対して制御電圧VLO1−ΔVF2を出力する場合は、受信部中間周波数帯VCO408に対して制御電圧VLO2を出力し、受信部中間周波数帯VCO408に対して制御電圧VLO2−ΔVF2を出力する場合は、受信部高周波帯VCO406に対して制御電圧VLO1を出力する。   When the control voltage VLO1-ΔVF2 is output to the receiver high frequency band VCO 406, the control voltage VLO2 is output to the receiver intermediate frequency band VCO 408, and the control voltage VLO2-ΔVF2 is output to the receiver intermediate frequency band VCO 408. When outputting, control voltage VLO1 is output with respect to the receiving part high frequency band VCO406.

制御電圧VLO1−ΔVF2が受信部高周波帯VCO406に出力された場合は、受信部高周波帯VCO406は周波数FLO1−ΔF2の信号を出力し、受信部中間周波数帯VCO408は周波数FLO2の信号を出力する。また、制御電圧VLO2−ΔVF2が受信部中間周波数帯VCO408に出力された場合は、受信部高周波帯VCO406は周波数FLO1の信号を出力し、受信部中間周波数帯VCO408は周波数FLO2−ΔF2の信号を出力する。   When the control voltage VLO1-ΔVF2 is output to the receiver high frequency band VCO 406, the receiver high frequency band VCO 406 outputs a signal of frequency FLO1-ΔF2, and the receiver intermediate frequency band VCO 408 outputs a signal of frequency FLO2. When the control voltage VLO2-ΔVF2 is output to the receiver intermediate frequency band VCO 408, the receiver high frequency band VCO 406 outputs a signal of frequency FLO1, and the receiver intermediate frequency band VCO 408 outputs a signal of frequency FLO2-ΔF2. To do.

子局無線送信装置43からの送信波F2は、電波伝搬路にてドップラーシフトの影響を受けるため、受信アンテナ403には周波数F2+ΔF2の受信波が入力される。受信波F2+ΔF2は、高周波帯受信増幅回路404により増幅され、受信部高周波帯周波数変換器405に出力される。   Since the transmission wave F2 from the slave station wireless transmission device 43 is affected by the Doppler shift in the radio wave propagation path, the reception wave having the frequency F2 + ΔF2 is input to the reception antenna 403. The reception wave F2 + ΔF2 is amplified by the high frequency band reception amplification circuit 404 and output to the reception unit high frequency band frequency converter 405.

受信部高周波帯周波数変換器405は、受信部高周波帯VCO406の出力FLO1−ΔF2(またはFLO1)をローカル信号として、高周波帯受信増幅回路404からの出力を中間周波数FIF(またはFIF+ΔF2)に変換する。受信部中間周波数帯周波数変換器407は、受信部中間周波数帯VCO408の出力FLO2(またはFLO2−ΔF2)をローカル信号として、中間周波数FIF(またはFIF+ΔF2)の出力を周波数変換し、ドップラーシフト分ΔF2が補正された周波数F2の受信波の変調成分を抽出する。   The reception unit high frequency band frequency converter 405 converts the output from the high frequency band reception amplification circuit 404 into an intermediate frequency FIF (or FIF + ΔF2) using the output FLO1-ΔF2 (or FLO1) of the reception unit high frequency band VCO 406 as a local signal. The receiver intermediate frequency band frequency converter 407 converts the output of the intermediate frequency FIF (or FIF + ΔF2) using the output FLO2 (or FLO2-ΔF2) of the receiver intermediate frequency band VCO 408 as a local signal, and the Doppler shift ΔF2 is The modulated component of the received wave having the corrected frequency F2 is extracted.

復調回路410は、受信波の変調成分から受信ベースバンド信号を抽出し、ベースバンド処理回路411に出力する。ベースバンド処理回路411は、受信ベースバンド信号から受信データを抽出して親局制御装置22に転送する。   Demodulation circuit 410 extracts the received baseband signal from the modulation component of the received wave, and outputs it to baseband processing circuit 411. The baseband processing circuit 411 extracts received data from the received baseband signal and transfers it to the master station control device 22.

すなわち、親局無線受信装置42は、周波数制御回路409により受信部高周波帯VCO406または受信部中間周波数帯VCO408を制御することで、ドップラーシフト分ΔF2を補正するようなローカル信号を生成することができる。このローカル信号を用いて、ドップラーシフトの影響を受けた受信波F2+ΔF2のドップラーシフト分ΔF2を除去することで、ドップラーシフトΔF2による信号劣化が少ない受信ベースバンド信号を抽出して、BERの劣化が起きることなくデータを復調することができる。   That is, the master station radio receiving apparatus 42 can generate a local signal that corrects the Doppler shift ΔF2 by controlling the receiving unit high frequency band VCO 406 or the receiving unit intermediate frequency band VCO 408 by the frequency control circuit 409. . By using this local signal to remove the Doppler shift amount ΔF2 of the received wave F2 + ΔF2 affected by the Doppler shift, a received baseband signal with little signal degradation due to the Doppler shift ΔF2 is extracted, and BER degradation occurs. Data can be demodulated without any problem.

以上説明したように、図4の列車無線通信システムによれば、子局23から親局21への単方向通信において、レーダ装置41の送受信波のドップラーシフト分ΔFrdから子局23の送信波(すなわち、親局21の受信波)のドップラーシフト分ΔF2を逐次算出することで、親局21の受信波のドップラーシフト分ΔF2の補正をリアルタイムかつ容易に行えるので、安定した通信品質を確保できる。   As described above, according to the train radio communication system of FIG. 4, in the unidirectional communication from the slave station 23 to the master station 21, the transmission wave (from the Doppler shift ΔFrd of the transmission / reception wave of the radar device 41 to the slave station 23 ( That is, by sequentially calculating the Doppler shift amount ΔF2 of the received wave of the master station 21, correction of the Doppler shift amount ΔF2 of the received wave of the master station 21 can be easily performed in real time, so that stable communication quality can be ensured.

また、親局21においては、ドップラーシフト分ΔF2を算出し、補正するための回路のほとんどがデジタル信号処理で実現可能であり、子局23においては、送信波F2のドップラーシフト分を補正する特別な回路を必要としない。   In the master station 21, most of the circuits for calculating and correcting the Doppler shift ΔF2 can be realized by digital signal processing. In the slave station 23, a special correction for correcting the Doppler shift of the transmission wave F2 is possible. Does not require a simple circuit.

次に、第3の列車無線通信システムについて説明する。第3の列車無線通信システムでは、親局21と子局23の間でパッシブ方式を用いた半二重双方向通信を行う。親局21は、レーダ装置にて測定されたドップラー周波数情報に基いて送受共用VCOを制御して、ドップラーシフトにより発生する周波数ずれをあらかじめ補正した送信波を出力するとともに、受信波のドップラー周波数による周波数ずれを補正する。   Next, the third train radio communication system will be described. In the third train radio communication system, half duplex bidirectional communication using a passive method is performed between the master station 21 and the slave station 23. The master station 21 controls the transmission / reception VCO based on the Doppler frequency information measured by the radar device, outputs a transmission wave in which a frequency shift caused by the Doppler shift is corrected in advance, and depends on the Doppler frequency of the reception wave. Correct frequency deviation.

図5は、このような列車無線通信システムにおける親局21および子局23の構成例を示している。図5のシステムは、親局21に設置されたレーダ装置51および親局無線送受信装置52と、子局23に設置された子局無線送受信装置53からなる。   FIG. 5 shows a configuration example of the master station 21 and the slave station 23 in such a train radio communication system. The system shown in FIG. 5 includes a radar device 51 and a master station radio transmission / reception device 52 installed in the master station 21, and a slave station radio transmission / reception device 53 installed in the slave station 23.

レーダ装置51は、レーダ用アンテナ501およびドップラー周波数・相対距離測定回路502を備える。親局無線送受信装置52は、送信アンテナ503、高周波帯送信増幅回路504、送受共用高周波帯VCO506、受信部高周波帯周波数変換器507、高周波帯受信増幅回路508、受信アンテナ509、周波数制御回路510、メモリ511、変調回路512、復調回路513、およびベースバンド処理回路514を備える。   The radar apparatus 51 includes a radar antenna 501 and a Doppler frequency / relative distance measurement circuit 502. The master station radio transmission / reception device 52 includes a transmission antenna 503, a high frequency band transmission amplification circuit 504, a transmission / reception high frequency band VCO 506, a reception unit high frequency band frequency converter 507, a high frequency band reception amplification circuit 508, a reception antenna 509, a frequency control circuit 510, A memory 511, a modulation circuit 512, a demodulation circuit 513, and a baseband processing circuit 514 are provided.

子局無線送受信装置53は、受信アンテナ515、高周波帯受信増幅回路516、信号分配器517、高周波帯送信増幅回路519、送信アンテナ520、復調回路521、変調回路522、およびベースバンド処理回路523を備える。   The slave station radio transmission / reception apparatus 53 includes a reception antenna 515, a high frequency band reception amplification circuit 516, a signal distributor 517, a high frequency band transmission amplification circuit 519, a transmission antenna 520, a demodulation circuit 521, a modulation circuit 522, and a baseband processing circuit 523. Prepare.

図6は、図5の列車無線通信システムにおける周波数の変化を示すグラフである。図6において、破線531は、親局無線送受信装置52の送受共用高周波帯VCO506が出力する信号(送信波の周波数F1)の周波数変化を表し、実線532は、親局無線送受信装置52が受信する電波の周波数変化を表し、一点鎖線533は、子局無線送受信装置53が受信する電波の周波数変化を表す。   FIG. 6 is a graph showing changes in frequency in the train radio communication system of FIG. In FIG. 6, a broken line 531 represents a frequency change of a signal (transmission wave frequency F <b> 1) output from the transmission / reception high-frequency band VCO 506 of the parent station wireless transmission / reception device 52, and a solid line 532 is received by the parent station wireless transmission / reception device 52. A change in frequency of radio waves is represented, and a one-dot chain line 533 represents a change in frequency of radio waves received by the slave station wireless transmission / reception device 53.

t1は、親局21と子局23の相対距離による電波伝搬遅延時間を表し、t3は、親局21と子局23の相対距離による往復の電波伝搬遅延時間を表す。t2は、親局21から子局23へのパケット送信の時間を表し、t4は、子局23から親局21へのパケット送信の時間を表す。ΔF1は、子局23がパケットを受信する際に生じるドップラーシフトであり、2×ΔF1は、親局21がパケットを受信する際に生じるドップラーシフトである。   t1 represents the radio wave propagation delay time due to the relative distance between the master station 21 and the slave station 23, and t3 represents the round-trip radio wave propagation delay time due to the relative distance between the master station 21 and the slave station 23. t2 represents the packet transmission time from the parent station 21 to the child station 23, and t4 represents the packet transmission time from the child station 23 to the parent station 21. ΔF1 is a Doppler shift that occurs when the slave station 23 receives a packet, and 2 × ΔF1 is a Doppler shift that occurs when the master station 21 receives a packet.

時間t2における親局無線送受信装置52から子局無線送受信装置53へのパケット送信において、親局無線送受信装置52の変調回路512は、振幅変調(AM変調)信号を生成し、高周波送信増幅回路504の駆動電圧をON/OFFする。これにより、親局無線送受信装置52から高周波帯のAM変調波が出力され、子局無線送受信装置53の復調回路521は、包絡線検波方式を用いてパケットの抽出を行う。   In packet transmission from the master station radio transceiver apparatus 52 to the slave station radio transceiver apparatus 53 at time t2, the modulation circuit 512 of the master station radio transceiver apparatus 52 generates an amplitude modulation (AM modulation) signal, and the high frequency transmission amplifier circuit 504 The drive voltage is turned ON / OFF. As a result, a high frequency band AM-modulated wave is output from the master station radio transceiver apparatus 52, and the demodulation circuit 521 of the slave station radio transceiver apparatus 53 extracts packets using the envelope detection method.

なお、子局無線送受信装置53が親局無線送受信装置52からパケットを受信する際、搬送波にドップラーシフトΔF1が生じるが、搬送波より遥かに低い周波数帯でAM変調を行い、包絡線検波方式を用いて復調を行うため、搬送波帯でドップラーシフトΔF1が生じても、受信ベースバンド帯ではドップラーシフト量は微少となる。したがって、信号劣化が少ない受信ベースバンド信号を抽出して、BERの劣化が起きることなくデータを復調することができる。   When the slave station radio transceiver 53 receives a packet from the master station radio transceiver 52, a Doppler shift ΔF1 occurs in the carrier wave, but AM modulation is performed in a frequency band far lower than the carrier wave, and an envelope detection method is used. Therefore, even if the Doppler shift ΔF1 occurs in the carrier band, the Doppler shift amount is very small in the reception baseband. Therefore, it is possible to extract a received baseband signal with little signal degradation and to demodulate data without causing BER degradation.

一方、時間t4における子局無線送受信装置53から親局無線送受信装置52へのパケット送信において、レーダ装置51により測定されるドップラー周波数および相対距離Lをもとに、周波数制御回路510およびメモリ511を用いて送受共用高周波帯VCO506を制御することで、親局無線送受信装置52からドップラーシフト分2×ΔF1をあらかじめ補正したFM−CWの送信波が出力される。   On the other hand, in packet transmission from the slave station radio transceiver apparatus 52 to the master station radio transceiver apparatus 52 at time t4, the frequency control circuit 510 and the memory 511 are set based on the Doppler frequency and the relative distance L measured by the radar apparatus 51. By using this and controlling the transmission / reception high frequency band VCO 506, the master station radio transmission / reception device 52 outputs FM-CW transmission waves in which the Doppler shift 2 × ΔF 1 is corrected in advance.

子局無線送受信装置53は、受信したFM−CW信号をパッシブ方式により折り返し、高周波帯送信増幅回路519にローカル信号として供給し、変調回路522は、FSK(Frequency shift keying)/AM変調信号を生成して、高周波送信増幅回路519の駆動電圧をFSKの周波数に合わせてON/OFFする。これにより、子局無線送受信装置53から高周波帯のFSK/AM変調波が出力される。   The slave station radio transceiver 53 returns the received FM-CW signal in a passive manner and supplies it as a local signal to the high frequency band transmission amplifier 519, and the modulation circuit 522 generates an FSK (Frequency shift keying) / AM modulation signal. Then, the drive voltage of the high-frequency transmission amplifier circuit 519 is turned ON / OFF in accordance with the frequency of FSK. As a result, the FSK / AM modulated wave in the high frequency band is output from the slave station radio transceiver 53.

親局無線送受信装置52の受信部高周波帯周波数変換器507は、ホモダイン方式による検波を行う際、ドップラーシフト分2×ΔF1を補正するように制御された送受共用高周波帯VCO507が出力するFM−CW信号を、ローカル信号として用いる。したがって、信号劣化が少ない受信ベースバンド信号を抽出して、BERの劣化が起きることなくデータを復調することができる。   The reception unit high frequency band frequency converter 507 of the master station radio transceiver 52 outputs FM-CW output from the transmission / reception high frequency band VCO 507 controlled to correct the Doppler shift 2 × ΔF1 when performing the detection by the homodyne method. The signal is used as a local signal. Therefore, it is possible to extract a received baseband signal with little signal degradation and to demodulate data without causing BER degradation.

ところで、親局無線送受信装置52のメモリ511には、例えば、図7に示すように、相対距離Lの軸と相対速度Vの軸が取られたマトリクス構造の領域が用意され、それぞれの数値の組に対応するFM−CWカーブのデータが格納されている。このFM−CWカーブは、デジタル−アナログ変換可能なデジタルデータであり、その傾きkは相対速度Vおよび相対距離Lをパラメータとして、次式によりあらかじめ計算される。

k=(V×C)/(L×λ) (2)

ここで、Cは光速を表し、λは親局無線送受信装置52の送信波の波長を表す。
By the way, in the memory 511 of the master station radio transmission / reception apparatus 52, for example, as shown in FIG. 7, a matrix structure area is prepared in which the axis of the relative distance L and the axis of the relative velocity V are taken. FM-CW curve data corresponding to the set is stored. This FM-CW curve is digital data that can be converted from digital to analog, and its slope k is calculated in advance by the following equation using relative velocity V and relative distance L as parameters.

k = (V × C) / (L × λ) (2)

Here, C represents the speed of light, and λ represents the wavelength of the transmission wave of the master station radio transceiver apparatus 52.

時間t4においては、親局無線送受信装置52のドップラー周波数・相対距離測定回路502が、時々刻々と変化する子局23の相対速度Vおよび相対距離Lを逐次算出して、周波数制御回路510に出力する。周波数制御回路510は、受け取った相対速度Vおよび相対距離Lの組に対応するFM−CWカーブをメモリ511から読み出して、制御電圧に変換し、送受共用高周波帯VCO506に出力する。これにより、送受共用高周波帯VCO506の周波数変化531と親局無線送受信装置52の受信波の周波数変化532を一致させることが可能になる。   At time t4, the Doppler frequency / relative distance measuring circuit 502 of the master station radio transmitting / receiving device 52 sequentially calculates the relative speed V and relative distance L of the slave station 23 that change from moment to moment, and outputs them to the frequency control circuit 510. To do. The frequency control circuit 510 reads the FM-CW curve corresponding to the received set of the relative velocity V and the relative distance L from the memory 511, converts it into a control voltage, and outputs it to the transmission / reception high frequency band VCO 506. Thereby, it is possible to make the frequency change 531 of the transmission / reception high frequency band VCO 506 coincide with the frequency change 532 of the received wave of the master radio transmission / reception apparatus 52.

次に、図5の列車無線通信システムの動作について説明する。このシステムでは、親局無線送受信装置52から子局無線送受信装置53に向けてパケット送信を行う場合、ベースバンド処理回路514は、親局制御装置22から送信データを受け取り、送信ベースバンド信号を生成して変調回路512に出力し、変調回路512は、送信ベースバンド信号から送信データのAM変調信号を生成して高周波帯送信増幅回路504に出力する。   Next, the operation of the train radio communication system in FIG. 5 will be described. In this system, when packet transmission is performed from the master station radio transmitter / receiver 52 to the slave station radio transmitter / receiver 53, the baseband processing circuit 514 receives transmission data from the master station controller 22 and generates a transmission baseband signal. The modulation circuit 512 generates an AM modulation signal of transmission data from the transmission baseband signal and outputs it to the high frequency band transmission amplification circuit 504.

高周波帯送信増幅回路504は、変調回路512からのAM変調信号により駆動電圧をON/OFF制御して、高周波帯のAM変調波を出力し、送信アンテナ503は、AM変調波を子局無線送受信装置53に対して送信する。   The high frequency band transmission amplifier circuit 504 controls the drive voltage on / off by the AM modulation signal from the modulation circuit 512 and outputs a high frequency band AM modulated wave, and the transmission antenna 503 transmits / receives the AM modulated wave to / from the local station wirelessly. Transmit to the device 53.

親局無線送受信装置52の送信波F1は電波伝搬路にてドップラーシフトの影響を受けるため、ドップラーシフト分ΔF1が生じて、子局無線送受信装置53の受信アンテナ515には受信波F1+ΔF1が入力される。受信波F1+ΔF1は、高周波帯受信増幅回路516により増幅され、信号分配器517を経て復調回路521に出力される。   Since the transmission wave F1 of the master station radio transmission / reception device 52 is affected by the Doppler shift in the radio wave propagation path, a Doppler shift amount ΔF1 is generated, and the reception wave F1 + ΔF1 is input to the reception antenna 515 of the slave station radio transmission / reception device 53. The The reception wave F1 + ΔF1 is amplified by the high frequency band reception amplification circuit 516 and output to the demodulation circuit 521 through the signal distributor 517.

復調回路521は、包絡線検波方式を用いて受信波を復調し、受信ベースバンド信号をベースバンド処理回路523に出力する。ベースバンド処理回路523は、受信ベースバンド信号から受信データを抽出して子局制御装置24に転送する。   Demodulation circuit 521 demodulates the received wave using the envelope detection method, and outputs the received baseband signal to baseband processing circuit 523. The baseband processing circuit 523 extracts received data from the received baseband signal and transfers it to the slave station control device 24.

すなわち、親局無線送受信装置52は搬送波より遥かに低い周波数帯でAM変調を行い、子局無線送受信装置53は包絡線検波方式を用いて復調を行うため、搬送波帯でドップラーシフトΔF1が生じても、受信ベースバンド帯ではドップラーシフト量は微少となる。   That is, since the master station radio transmitter / receiver 52 performs AM modulation in a frequency band far lower than the carrier wave and the slave station radio transmitter / receiver 53 performs demodulation using the envelope detection method, a Doppler shift ΔF1 occurs in the carrier wave band. However, the Doppler shift amount is very small in the reception baseband.

一方、子局無線送受信装置53から親局無線送受信装置52に向けてパケット送信を行う場合、レーダ装置51は、図3のレーダ装置31と同様に、周波数F3の電波を出力し、ドップラーシフト分ΔFrd(=2×ΔF3)と、電波を送信してから反射波を受信するまでの時間t3を測定する。ドップラー周波数・相対距離測定回路502は、ドップラーシフト分ΔFrdから子局23の相対速度Vを逐次算出するとともに、時間t3から子局23の相対距離Lを次式により逐次算出する。

L=t3×C/2 (3)

算出された相対速度Vおよび相対距離Lは、親局無線送受信装置52の周波数制御回路510に出力され、周波数制御回路510は、それらの数値の組に対応するFM−CWカーブをメモリ511から読み出して、ドップラーシフト分2×ΔF1を補正するための制御電圧を生成する。
On the other hand, when packet transmission is performed from the slave station radio transceiver 53 to the master station radio transceiver 52, the radar device 51 outputs radio waves of the frequency F3 as in the radar device 31 of FIG. ΔFrd (= 2 × ΔF3) and a time t3 from when the radio wave is transmitted to when the reflected wave is received are measured. The Doppler frequency / relative distance measuring circuit 502 sequentially calculates the relative speed V of the slave station 23 from the Doppler shift amount ΔFrd, and sequentially calculates the relative distance L of the slave station 23 from the time t3 by the following equation.

L = t3 × C / 2 (3)

The calculated relative velocity V and relative distance L are output to the frequency control circuit 510 of the master station radio transmitting / receiving device 52, and the frequency control circuit 510 reads FM-CW curves corresponding to these numerical sets from the memory 511. Thus, a control voltage for correcting the Doppler shift amount 2 × ΔF1 is generated.

送受共用高周波帯VCO506は、この制御電圧により制御され、FM−CW変調された周波数FLOのローカル信号を出力する。このローカル信号FLOは、高周波帯送信増幅回路504および送信アンテナ503を経て、送信波F1として子局無線送受信装置53に対して送信される。   The transmission / reception high-frequency band VCO 506 is controlled by this control voltage and outputs a local signal having a frequency FLO subjected to FM-CW modulation. The local signal FLO is transmitted as a transmission wave F1 to the slave station radio transmission / reception device 53 via the high-frequency band transmission amplifier circuit 504 and the transmission antenna 503.

このとき、(2)式の相対速度Vをλ×ΔF1で置き換え、相対距離Lを(3)式のt3×C/2で置き換えると、FM−CWカーブの傾きkは次式のようになる。

k=2×ΔF1/t3 (4)

したがって、送受共用高周波帯VCO506のローカル信号FLOは、電波伝搬遅延時間t3の間に周波数が2×ΔF1だけ増加するように制御されることが分かる。
At this time, if the relative velocity V in the equation (2) is replaced with λ × ΔF1 and the relative distance L is replaced with t3 × C / 2 in the equation (3), the slope k of the FM-CW curve becomes as follows. .

k = 2 × ΔF1 / t3 (4)

Therefore, it can be seen that the local signal FLO of the transmission / reception high frequency band VCO 506 is controlled such that the frequency increases by 2 × ΔF1 during the radio wave propagation delay time t3.

親局無線送受信装置52の送信波F1は電波伝搬路にてドップラーシフトの影響を受けるため、ドップラーシフト分ΔF1が生じて、子局無線送受信装置53の受信アンテナ515には受信波F2=F1+ΔF1が入力される。受信波F2は高周波帯受信増幅回路516にて増幅され、信号分配器517を経て高周波帯送信増幅回路519にローカル信号として供給される。   Since the transmission wave F1 of the master station radio transmission / reception device 52 is affected by the Doppler shift in the radio wave propagation path, a Doppler shift amount ΔF1 occurs, and the reception wave F2 = F1 + ΔF1 is generated in the reception antenna 515 of the slave station radio transmission / reception device 53. Entered. The reception wave F2 is amplified by the high frequency band reception amplification circuit 516 and supplied as a local signal to the high frequency band transmission amplification circuit 519 via the signal distributor 517.

ベースバンド処理回路523は、子局制御装置24から送信データを受け取り、送信ベースバンド信号を生成して変調回路522に出力し、変調回路522は、送信ベースバンド信号から送信データのFSK/AM変調信号を生成して高周波帯送信増幅回路519に出力する。高周波送信増幅回路519は、変調回路522からのFSK/AM変調信号によりFSKの周波数に合わせて駆動電圧をON/OFF制御して、高周波帯のFSK/AM変調波を出力し、送信アンテナ520は、周波数F2の送信波を親局無線送受信装置52に対して送信する。   The baseband processing circuit 523 receives transmission data from the slave station controller 24, generates a transmission baseband signal, and outputs the transmission baseband signal to the modulation circuit 522. The modulation circuit 522 performs FSK / AM modulation of the transmission data from the transmission baseband signal. A signal is generated and output to the high frequency band transmission amplifier circuit 519. The high-frequency transmission amplifier circuit 519 controls the driving voltage according to the frequency of the FSK by the FSK / AM modulation signal from the modulation circuit 522, outputs a high-frequency band FSK / AM modulated wave, and the transmission antenna 520 The transmission wave of the frequency F2 is transmitted to the master station radio transmission / reception device 52.

子親局無線送受信装置53の送信波F2は電波伝搬路にてドップラーシフトの影響を受けるため、ドップラーシフト分ΔF1が生じて、親局無線送受信装置52の受信アンテナ509には受信波F2+ΔF1=F1+2×ΔF1が入力される。   Since the transmission wave F2 of the child base station radio transmission / reception device 53 is affected by the Doppler shift in the radio wave propagation path, a Doppler shift amount ΔF1 is generated, and the reception wave F2 + ΔF1 = F1 + 2 is generated in the reception antenna 509 of the parent station radio transmission / reception device 52. × ΔF1 is input.

高周波帯受信増幅回路508は、受信波F1+2×ΔF1を増幅して受信部高周波帯周波数変換器507に出力する。受信部高周波帯周波数変換器507は、送受共用高周波帯VCO506が出力するFM−CW変調されたローカル信号FLOを用いて受信波のホモダイン検波を行って、変調成分を抽出する。復調回路513は、受信波の変調成分から受信ベースバンド信号を抽出し、ベースバンド処理回路514に出力する。ベースバンド処理回路514は、受信ベースバンド信号から受信データを抽出して親局制御装置22に転送する。   The high frequency band reception amplification circuit 508 amplifies the reception wave F1 + 2 × ΔF1 and outputs the amplified signal to the reception unit high frequency band frequency converter 507. The receiving unit high frequency band frequency converter 507 performs homodyne detection of the received wave using the FM-CW modulated local signal FLO output from the transmission / reception high frequency band VCO 506 to extract a modulation component. Demodulation circuit 513 extracts the received baseband signal from the modulation component of the received wave, and outputs it to baseband processing circuit 514. The baseband processing circuit 514 extracts received data from the received baseband signal and transfers it to the master station controller 22.

受信波F1+2×ΔF1を受信部高周波帯周波数変換器507でホモダイン検波する時点では、親局21と子局23間の往復の電波伝搬遅延時間t3が経過しているため、送受共用高周波帯VCO506から出力されるローカル信号FLOの周波数は、F1からF1+2×ΔF1に変化している。このため、ローカル信号FLOの周波数変化分2×ΔF1とドップラーシフト分2×ΔF1とが相殺される。   At the time when the received wave F1 + 2 × ΔF1 is homodyne detected by the receiving unit high frequency band frequency converter 507, the round-trip radio wave propagation delay time t3 between the master station 21 and the slave station 23 has passed. The frequency of the output local signal FLO changes from F1 to F1 + 2 × ΔF1. For this reason, the frequency change 2 × ΔF1 of the local signal FLO and the Doppler shift 2 × ΔF1 are canceled out.

なお、周波数制御回路510が制御電圧を出力する際、FM−CWカーブのデータを格納したメモリ511を用いる代わりに、FM−CWカーブの傾きkを(2)式によりリアルタイムで算出するようにしてもよい。   When the frequency control circuit 510 outputs the control voltage, instead of using the memory 511 storing the FM-CW curve data, the slope k of the FM-CW curve is calculated in real time using the equation (2). Also good.

以上説明したように、図5の列車無線通信システムによれば、親局21と子局23の間でパッシブ方式にて行う双方向通信において、レーダ装置51の送受信波のドップラーシフト分ΔFrdから子局23の相対速度Vおよび相対距離Lが計算され、それらに対応するFM−CWカーブをメモリから読み出して、逐次、送受共用高周波帯VCO506が制御される。これにより、親局21の送受信波のドップラーシフト分2×ΔF1の補正をリアルタイムかつ容易に行えるので、安定した通信品質を確保できる。   As described above, according to the train radio communication system of FIG. 5, in the bidirectional communication performed in a passive manner between the master station 21 and the slave station 23, the child wave is detected from the Doppler shift amount ΔFrd of the transmission / reception wave of the radar device 51. The relative speed V and the relative distance L of the station 23 are calculated, FM-CW curves corresponding to them are read from the memory, and the transmission / reception high frequency band VCO 506 is sequentially controlled. Thereby, the correction of the Doppler shift 2 × ΔF1 of the transmission / reception wave of the master station 21 can be easily performed in real time, so that stable communication quality can be ensured.

また、親局21においては、ドップラーシフト分を補正するための制御回路のほとんどがデジタル信号処理で実現可能であり、さらに、パッシブ方式の通信であるため送受信周波数が同一であり、送受信のローカル信号を生成するVCOが1個だけで済む。子局23においては、高周波帯発振器を必要とせず、送受信波のドップラーシフト分2×ΔF1を補正する特別な回路を必要としない。   In the master station 21, most of the control circuit for correcting the amount of Doppler shift can be realized by digital signal processing. Further, since it is a passive communication, the transmission / reception frequency is the same, and the local signal for transmission / reception is transmitted. Only one VCO needs to be generated. The slave station 23 does not require a high-frequency band oscillator and does not require a special circuit for correcting the Doppler shift 2 × ΔF1 of the transmitted / received wave.

次に、第4の列車無線通信システムについて説明する。第4の列車無線通信システムでは、親局21から子局23への単方向通信において、親局21は、レーダ装置にて測定されたドップラー周波数情報を含むデータパケットを生成し、ドップラーシフトの影響が少ないAM変調にて低速データ伝送を行い、子局23側において受信波の周波数補正が可能となった後に、多値変調による高速データ伝送に切り替えて送信波を出力する。   Next, the fourth train radio communication system will be described. In the fourth train radio communication system, in the unidirectional communication from the master station 21 to the slave station 23, the master station 21 generates a data packet including Doppler frequency information measured by the radar device, and the influence of the Doppler shift. After low-speed data transmission is performed with low AM modulation and the frequency of the received wave can be corrected on the slave station 23 side, the transmission wave is output by switching to high-speed data transmission by multilevel modulation.

一方、子局23は、包絡線検波による復調データからドップラー周波数情報を抽出して受信部高周波帯VCOまたは受信部中間周波数帯VCOを制御することにより、受信波のドップラーシフトによる周波数ずれを補正し、その後、ヘテロダイン方式またはスーパーヘテロダイン方式を用いて、多値変調された高速データの復調を行う。これにより、ドップラーシフトを補正した親局21から子局23への通信が行われる。   On the other hand, the slave station 23 extracts the Doppler frequency information from the demodulated data by the envelope detection and controls the receiving unit high frequency band VCO or the receiving unit intermediate frequency band VCO, thereby correcting the frequency shift due to the Doppler shift of the receiving wave. Thereafter, the multi-level modulated high-speed data is demodulated using the heterodyne method or the superheterodyne method. As a result, communication is performed from the master station 21 to the slave station 23 in which the Doppler shift is corrected.

図8は、このような第4の列車無線通信システムにおける親局21および子局23の構成例を示している。図8のシステムは、親局21に設置されたレーダ装置81および親局無線送信装置82と、子局23に設置された子局無線受信装置83からなる。   FIG. 8 shows a configuration example of the master station 21 and the slave station 23 in such a fourth train radio communication system. The system of FIG. 8 includes a radar device 81 and a master station radio transmission device 82 installed in the master station 21, and a slave station radio reception device 83 installed in the slave station 23.

レーダ装置81は、レーダ用アンテナ801およびドップラー周波数測定回路802を備える。親局無線送信装置82は、送信アンテナ803、高周波帯送信増幅回路804、送信部高周波帯周波数変換器805、送信部高周波帯発振器806、送信部中間周波数帯周波数変換器807、送信部中間周波数帯発振器808、データパケット生成回路809、変調回路810、およびベースバンド処理回路811を備える。   The radar device 81 includes a radar antenna 801 and a Doppler frequency measurement circuit 802. The master station wireless transmission device 82 includes a transmission antenna 803, a high frequency band transmission amplifier circuit 804, a transmission unit high frequency band frequency converter 805, a transmission unit high frequency band oscillator 806, a transmission unit intermediate frequency band frequency converter 807, and a transmission unit intermediate frequency band. An oscillator 808, a data packet generation circuit 809, a modulation circuit 810, and a baseband processing circuit 811 are provided.

子局無線受信装置83は、受信アンテナ812、高周波帯受信増幅回路813、受信部高周波帯周波数変換器814、受信部高周波帯VCO815、受信部中間周波数帯周波数変換器816、受信部中間周波数帯VCO817、周波数制御回路818、復調回路819、およびベースバンド処理回路820を備える。   The slave station radio reception device 83 includes a reception antenna 812, a high frequency band reception amplification circuit 813, a reception unit high frequency band frequency converter 814, a reception unit high frequency band VCO 815, a reception unit intermediate frequency band frequency converter 816, and a reception unit intermediate frequency band VCO 817. A frequency control circuit 818, a demodulation circuit 819, and a baseband processing circuit 820.

図9は、図8の列車無線通信システムで用いられる通信パケットの構造およびタイミングの例を示している。通信パケットのタイミング構成91に示されるように、親局21から子局23へは、最初にN個の低速伝送通信パケット92が送信された後に、M個の高速伝送通信パケット93が送信され、以後、これらのN+M個のパケットを基準周期として、データ伝送が行われる。   FIG. 9 shows an example of the structure and timing of a communication packet used in the train radio communication system of FIG. As shown in the communication packet timing configuration 91, N low-speed transmission communication packets 92 are first transmitted from the master station 21 to the slave station 23, and then M high-speed transmission communication packets 93 are transmitted. Thereafter, data transmission is performed using these N + M packets as a reference period.

低速伝送通信パケット92は、受信時のタイミング同期を取るための同期データ901、ドップラーシフト情報を含む制御データ902、および誤り検出符号903からなる。高速伝送通信パケット93は、受信時のタイミング同期を取るための同期データ904、ドップラーシフト情報を含む制御データ905、情報データ906、および誤り検出符号907からなる。   The low-speed transmission communication packet 92 includes synchronization data 901 for timing synchronization at the time of reception, control data 902 including Doppler shift information, and an error detection code 903. The high-speed transmission communication packet 93 includes synchronization data 904 for timing synchronization at the time of reception, control data 905 including Doppler shift information, information data 906, and an error detection code 907.

次に、図8の列車無線通信システムの動作について説明する。このシステムでは、親局無線送信装置82は、ドップラーシフト情報を含む低速伝送通信パケット92をドップラーシフトの影響が少ないAM変調波に変換して送信し、その後、高速伝送通信パケット93を多値変調波に変換して送信する。   Next, the operation of the train radio communication system in FIG. 8 will be described. In this system, the master station wireless transmission device 82 converts a low-speed transmission communication packet 92 including Doppler shift information into an AM modulated wave that is less affected by Doppler shift, and then transmits the high-speed transmission communication packet 93 with multi-level modulation. Convert to wave and send.

子局無線受信装置83は、AM変調が施された受信波から包絡線検波によりドップラーシフト情報を抽出して周波数制御を行い、多値変調が施された受信波に対してドップラーシフト分を補正することで、高速伝送通信パケット93を正常に受信する。子局無線受信装置83では、高速データの復調にスーパーヘテロダイン方式が用いられる。   The slave station radio reception device 83 extracts Doppler shift information from the received wave subjected to AM modulation by envelope detection, performs frequency control, and corrects the Doppler shift for the received wave subjected to multilevel modulation. By doing so, the high-speed transmission communication packet 93 is normally received. In the slave station radio receiver 83, a superheterodyne system is used for demodulation of high-speed data.

レーダ装置81は、図3のレーダ装置31と同様に、周波数F3の電波を出力し、ドップラーシフト分ΔFrd(=2×ΔF3)から子局23の相対速度Vを逐次算出する。そして、相対速度Vを用いて親局無線送信装置82の送信波F1のドップラーシフト分ΔF1を逐次計算し、その計算結果を親局無線送信装置82に出力する。   Similarly to the radar apparatus 31 of FIG. 3, the radar apparatus 81 outputs a radio wave having a frequency F3, and sequentially calculates the relative speed V of the slave station 23 from the Doppler shift amount ΔFrd (= 2 × ΔF3). Then, using the relative velocity V, the Doppler shift ΔF1 of the transmission wave F1 of the master station radio transmitter 82 is sequentially calculated, and the calculation result is output to the master station radio transmitter 82.

親局無線送信装置82のデータパケット生成回路809は、ドップラーシフト分の計算結果を制御データ902および905に含めて、通信パケットのタイミング構成91に示した時系列で、低速伝送通信パケット92および高速伝送通信パケット93を生成する。高速伝送通信パケット93を生成する場合は、親局制御装置22から送信データを受け取り、それを情報データ906として用いる。   The data packet generation circuit 809 of the master station wireless transmission device 82 includes the calculation result for the Doppler shift in the control data 902 and 905, and in the time series shown in the timing configuration 91 of the communication packet, the low-speed transmission communication packet 92 and the high-speed transmission packet 92 A transmission communication packet 93 is generated. When the high-speed transmission communication packet 93 is generated, transmission data is received from the master station control device 22 and used as information data 906.

ベースバンド処理回路811は、データパケット生成回路809から通信パケットを受け取り、送信ベースバンド信号を生成して変調回路810に出力する。変調回路810は、送信ベースバンド信号から送信データの変調波を生成して送信部中間周波数帯周波数変換器807に出力する。このとき、低速伝送通信パケット92は、搬送波より遥かに低い周波数帯でAM変調されてAM変調波に変換され、高速伝送通信パケット93は多値変調波に変換される。   The baseband processing circuit 811 receives a communication packet from the data packet generation circuit 809, generates a transmission baseband signal, and outputs it to the modulation circuit 810. Modulation circuit 810 generates a modulated wave of transmission data from the transmission baseband signal and outputs the modulated wave to transmission unit intermediate frequency band frequency converter 807. At this time, the low-speed transmission communication packet 92 is AM-modulated in a frequency band far lower than the carrier wave and converted into an AM-modulated wave, and the high-speed transmission communication packet 93 is converted into a multi-level modulated wave.

送信部中間周波数帯周波数変換器807は、送信部中間周波数帯発振器808が出力する周波数FLO2のローカル信号を用いて、変調波を中間周波数FIFに変換する。送信部高周波帯周波数変換器805は、送信部高周波帯発振器806が出力する周波数FLO1のローカル信号を用いて、中間周波数FIFの出力を送信周波数F1に変換する。高周波帯送信増幅回路804は、周波数F1の送信波を増幅し、送信アンテナ803は、増幅された送信波を子局無線受信装置83に対して送信する。   The transmission unit intermediate frequency band frequency converter 807 converts the modulated wave into the intermediate frequency FIF using the local signal of the frequency FLO2 output from the transmission unit intermediate frequency band oscillator 808. The transmission unit high frequency band frequency converter 805 converts the output of the intermediate frequency FIF to the transmission frequency F1 using the local signal of the frequency FLO1 output from the transmission unit high frequency band oscillator 806. The high-frequency band transmission amplifier circuit 804 amplifies the transmission wave of the frequency F1, and the transmission antenna 803 transmits the amplified transmission wave to the slave station radio reception device 83.

親局無線送信装置82からの送信波F1は、電波伝搬路にてドップラーシフトの影響を受け、子局無線受信装置83の受信アンテナ812には、周波数F1+ΔF1の受信波が入力される。   The transmission wave F1 from the master station radio transmission apparatus 82 is affected by the Doppler shift in the radio wave propagation path, and the reception wave of the frequency F1 + ΔF1 is input to the reception antenna 812 of the slave station radio reception apparatus 83.

AM変調が施された受信波は、高周波帯受信増幅回路813により増幅されて復調回路819に出力される。復調回路819は、包絡線検波により受信波を復調し、受信ベースバンド信号をベースバンド処理回路820に出力する。ベースバンド処理回路820は、受信ベースバンド信号から低速伝送通信パケット92を再生し、その制御データ902からドップラーシフト情報を抽出して、周波数制御回路818に逐次出力する。   The reception wave subjected to AM modulation is amplified by the high frequency band reception amplification circuit 813 and output to the demodulation circuit 819. Demodulation circuit 819 demodulates the received wave by envelope detection and outputs the received baseband signal to baseband processing circuit 820. The baseband processing circuit 820 reproduces the low-speed transmission communication packet 92 from the received baseband signal, extracts Doppler shift information from the control data 902, and sequentially outputs it to the frequency control circuit 818.

周波数制御回路818は、ドップラーシフト情報からドップラーシフト分ΔF1を補正するための制御電圧を生成し、受信部高周波帯VCO815の周波数がFLO1−ΔF1となり、受信部中間周波数帯VCO817の周波数がFLO2となるように、または受信部中間周波数帯VCO817の周波数がFLO2−ΔF1となり、受信部高周波帯VCO815の周波数がFLO1となるように制御する。   The frequency control circuit 818 generates a control voltage for correcting the Doppler shift ΔF1 from the Doppler shift information, the frequency of the reception unit high frequency band VCO 815 is FLO1-ΔF1, and the frequency of the reception unit intermediate frequency band VCO 817 is FLO2. Alternatively, control is performed so that the frequency of the receiver intermediate frequency band VCO 817 becomes FLO2−ΔF1 and the frequency of the receiver high frequency band VCO 815 becomes FLO1.

一方、多値変調が施された受信波は、高周波帯受信増幅回路813により増幅され、受信部高周波帯周波数変換器814に出力される。受信部高周波帯周波数変換器814は、受信部高周波帯VCO815の出力FLO1−ΔF1(またはFLO1)をローカル信号として、受信波を周波数変換し、受信部中間周波数帯周波数変換器816は、受信部中間周波数帯VCO817の出力FLO2(またはFLO2−ΔF1)をローカル信号として、受信部高周波帯周波数変換器814の出力を周波数変換する。   On the other hand, the received wave subjected to multilevel modulation is amplified by a high frequency band reception amplification circuit 813 and output to the reception unit high frequency band frequency converter 814. The receiving unit high frequency band frequency converter 814 converts the frequency of the received wave using the output FLO1-ΔF1 (or FLO1) of the receiving unit high frequency band VCO 815 as a local signal, and the receiving unit intermediate frequency band frequency converter 816 includes the receiving unit intermediate frequency band frequency converter 816. Using the output FLO2 (or FLO2-ΔF1) of the frequency band VCO 817 as a local signal, the output of the receiving unit high frequency band frequency converter 814 is frequency converted.

これにより、ドップラーシフト分ΔF1が補正された受信波の多値変調成分が抽出される。復調回路819は、多値変調成分からドップラーシフト分ΔF1による劣化が少ない受信ベースバンド信号を抽出して、BERの劣化が起きることなくデータを復調する。   As a result, the multilevel modulation component of the received wave with the Doppler shift ΔF1 corrected is extracted. The demodulation circuit 819 extracts a received baseband signal that is less deteriorated due to the Doppler shift ΔF1 from the multilevel modulation component, and demodulates the data without causing BER deterioration.

ベースバンド処理回路820は、受信ベースバンド信号から高速伝送通信パケット93を再生し、その制御データ905からドップラーシフト情報を抽出して、周波数制御回路818に逐次出力する。これにより、周波数制御回路818は、子局23の移動速度に依存して変化するドップラーシフト分ΔF1をリアルタイムで補正することができる。さらに、ベースバンド処理回路820は、高速伝送通信パケット93の情報データ906を抽出して子局制御装置24に転送する。   The baseband processing circuit 820 reproduces the high-speed transmission communication packet 93 from the received baseband signal, extracts Doppler shift information from the control data 905, and sequentially outputs it to the frequency control circuit 818. As a result, the frequency control circuit 818 can correct the Doppler shift ΔF1 that changes depending on the moving speed of the slave station 23 in real time. Further, the baseband processing circuit 820 extracts the information data 906 of the high-speed transmission communication packet 93 and transfers it to the slave station control device 24.

なお、通信パケットのタイミング構成91において、N個の低速伝送通信パケット92とM個の高速伝送通信パケット93が一定周期で交互に送信されているので、子局23が任意のタイミングで親局21の通信エリアに到達しても、低速伝送通信パケット92を一定周期で受信してドップラーシフト分を補正することが可能である。   In the communication packet timing configuration 91, since the N low-speed transmission communication packets 92 and the M high-speed transmission communication packets 93 are alternately transmitted at a constant period, the slave station 23 can transmit the master station 21 at an arbitrary timing. Even when the communication area is reached, the low-speed transmission communication packet 92 can be received at a constant period to correct the Doppler shift.

以上説明したように、図8の列車無線通信システムによれば、親局21から子局23への単方向通信において、レーダ装置81の送受信波のドップラーシフト分ΔFrdから送信波F1のドップラーシフト分ΔF1が逐次算出され、親局無線送信装置82がドップラーシフト分ΔF1の情報を含むAM変調による低速伝送通信パケットおよび多値変調による高速伝送通信パケットを周期的に交互に送信する。これにより、子局無線受信装置83はドップラーシフト分ΔF1の補正をリアルタイムかつ容易に行えるので、安定した通信品質を確保できる。   As described above, according to the train radio communication system of FIG. 8, in the unidirectional communication from the master station 21 to the slave station 23, the Doppler shift amount ΔFrd of the transmission / reception wave of the radar device 81 to the Doppler shift amount of the transmission wave F1. ΔF1 is sequentially calculated, and the master station wireless transmission device 82 periodically and alternately transmits a low-speed transmission communication packet based on AM modulation and a high-speed transmission communication packet based on multi-level modulation including information of Doppler shift ΔF1. As a result, the slave station radio reception device 83 can easily correct the Doppler shift ΔF1 in real time, so that stable communication quality can be ensured.

また、親局無線送信装置82においては、ドップラーシフト分ΔF1を算出し低速伝送通信パケット92および高速伝送通信パケット93を生成する回路のほとんどがデジタル信号処理で実現可能であり、低速伝送通信パケット92のためのAM変調回路は容易かつ安価に構成することができる。子局無線受信装置83においては、包絡線検波回路は容易かつ安価に構成することができる。   In the master station wireless transmission device 82, most of the circuits that calculate the Doppler shift ΔF1 and generate the low-speed transmission communication packet 92 and the high-speed transmission communication packet 93 can be realized by digital signal processing. The AM modulation circuit can be easily and inexpensively configured. In the slave station wireless reception device 83, the envelope detection circuit can be easily and inexpensively configured.

次に、第5の列車無線通信システムについて説明する。第5の列車無線通信システムでは、第4の列車無線通信システムの構成に加えて、親局21は、ヘテロダイン方式またはスーパーヘテロダイン方式を用いて、多値変調された高速データの復調を行う構成を備え、子局23は、高速データ伝送のための多値変調信号を生成する構成と、ドップラーシフトを補正した周波数制御信号により送信部高周波帯VCOまたは送信部中間周波数帯VCOを制御して送信波を送信する構成とを備える。これにより、ドップラーシフトを補正した、子局23から親局21への送信が実現される。   Next, a fifth train radio communication system will be described. In the fifth train radio communication system, in addition to the configuration of the fourth train radio communication system, the master station 21 has a configuration for demodulating multi-level modulated high-speed data using a heterodyne system or a superheterodyne system. The slave station 23 controls the transmission unit high frequency band VCO or the transmission unit intermediate frequency band VCO with a configuration for generating a multi-level modulation signal for high-speed data transmission and a frequency control signal corrected for Doppler shift, and transmits the transmission wave. And a configuration for transmitting. Thus, transmission from the slave station 23 to the master station 21 with the Doppler shift corrected is realized.

図10は、このような第5の列車無線通信システムにおける親局21および子局23の構成例を示している。図10のシステムは、親局21に設置されたレーダ装置1001および親局無線送受信装置1002と、子局23に設置された子局無線送受信装置1003からなる。   FIG. 10 shows a configuration example of the master station 21 and the slave station 23 in such a fifth train radio communication system. The system in FIG. 10 includes a radar apparatus 1001 and a master station radio transmission / reception apparatus 1002 installed in the master station 21, and a slave station radio transmission / reception apparatus 1003 installed in the slave station 23.

親局無線送受信装置1002は、図8の親局無線送信装置82の回路構成に、多値変調を施した受信波の受信回路を追加した構成を有し、子局無線送受信装置1003は、図8の子局無線受信装置83の回路構成に、多値変調を施した送信波の送信回路を追加した構成を有する。親局無線送受信装置1002では、高速データの復調にスーパーヘテロダイン方式が用いられる。   The master station radio transmission / reception device 1002 has a configuration in which a reception circuit for a received wave subjected to multilevel modulation is added to the circuit configuration of the master station radio transmission device 82 in FIG. 8 has a configuration in which a transmission circuit of a transmission wave subjected to multi-level modulation is added to the circuit configuration of the eight slave station radio reception apparatuses 83. In the master station radio transmission / reception apparatus 1002, a superheterodyne system is used for demodulation of high-speed data.

レーダ装置1001は、レーダ用アンテナ1011およびドップラー周波数測定回路1012を備える。親局無線送受信装置1002は、送信アンテナ1013、高周波帯送信増幅回路1014、送信部高周波帯周波数変換器1015、送信部高周波帯発振器1016、送信部中間周波数帯周波数変換器1017、送信部中間周波数帯発振器1018、データパケット生成回路1019、変調回路1020、受信アンテナ1021、高周波帯受信増幅回路1022、受信部高周波帯周波数変換器1023、受信部高周波帯発振器1024、受信部中間周波数帯周波数変換器1025、受信部中間周波数帯発振器1026、復調回路1027、およびベースバンド処理回路1028を備える。   The radar apparatus 1001 includes a radar antenna 1011 and a Doppler frequency measurement circuit 1012. The master station radio transceiver 1002 includes a transmission antenna 1013, a high frequency band transmission amplifier circuit 1014, a transmission unit high frequency band frequency converter 1015, a transmission unit high frequency band oscillator 1016, a transmission unit intermediate frequency band frequency converter 1017, and a transmission unit intermediate frequency band. Oscillator 1018, data packet generation circuit 1019, modulation circuit 1020, reception antenna 1021, high frequency band reception amplification circuit 1022, reception unit high frequency band frequency converter 1023, reception unit high frequency band oscillator 1024, reception unit intermediate frequency band frequency converter 1025, A receiving unit intermediate frequency band oscillator 1026, a demodulation circuit 1027, and a baseband processing circuit 1028 are provided.

子局無線送受信装置1003は、受信アンテナ1029、高周波帯受信増幅回路1030、受信部高周波帯周波数変換器1031、受信部高周波帯VCO1032、受信部中間周波数帯周波数変換器1033、受信部中間周波数帯VCO1034、復調回路1035、送信アンテナ1036、高周波帯送信増幅回路1037、送信部高周波帯周波数変換器1038、送信部高周波帯VCO1039、送信部中間周波数帯周波数変換器1040、送信部中間周波数帯VCO1041、周波数制御回路1042、変調回路1043、およびベースバンド処理回路1044を備える。   The slave station radio transmission / reception device 1003 includes a reception antenna 1029, a high frequency band reception amplification circuit 1030, a reception unit high frequency band frequency converter 1031, a reception unit high frequency band VCO 1032, a reception unit intermediate frequency band frequency converter 1033, and a reception unit intermediate frequency band VCO 1034. , Demodulation circuit 1035, transmission antenna 1036, high frequency band transmission amplifier circuit 1037, transmission unit high frequency band frequency converter 1038, transmission unit high frequency band VCO 1039, transmission unit intermediate frequency band frequency converter 1040, transmission unit intermediate frequency band VCO 1041, frequency control A circuit 1042, a modulation circuit 1043, and a baseband processing circuit 1044 are provided.

次に、図10の列車無線通信システムの動作について説明する。このシステムでは、親局21と子局23の間で行う双方向通信において、親局21の送信波F1のドップラーシフト分ΔF1を補正することに加えて、子局の送信波F2のドップラーシフト分ΔF2も補正する。   Next, the operation of the train radio communication system in FIG. 10 will be described. In this system, in the bidirectional communication performed between the master station 21 and the slave station 23, in addition to correcting the Doppler shift amount ΔF1 of the transmission wave F1 of the master station 21, the Doppler shift amount of the transmission wave F2 of the slave station 21 is corrected. ΔF2 is also corrected.

親局21から子局23へ送信波F1を送信する動作と子局23においてドップラーシフト分ΔF1を補正する動作については、図8の場合と同様である。このとき、図9に示した低速伝送通信パケット92および高速伝送通信パケット93が用いられる。   The operation of transmitting the transmission wave F1 from the master station 21 to the slave station 23 and the operation of correcting the Doppler shift ΔF1 in the slave station 23 are the same as in the case of FIG. At this time, the low-speed transmission communication packet 92 and the high-speed transmission communication packet 93 shown in FIG. 9 are used.

子局23から親局21へ送信波F2を送信する際、子局無線送受信装置1003のベースバンド処理回路1044は、子局制御装置24から高速伝送通信パケット93を受け取り、送信ベースバンド信号を生成して変調回路1043に出力する。変調回路1043は、送信ベースバンド信号から多値変調波を生成して送信部中間周波数帯周波数変換器1040に出力する。   When transmitting the transmission wave F2 from the slave station 23 to the master station 21, the baseband processing circuit 1044 of the slave station wireless transmission / reception device 1003 receives the high-speed transmission communication packet 93 from the slave station control device 24 and generates a transmission baseband signal. And output to the modulation circuit 1043. Modulation circuit 1043 generates a multi-level modulated wave from the transmission baseband signal and outputs it to transmitter intermediate frequency band frequency converter 1040.

また、ベースバンド処理回路1044は、受信した通信パケットからドップラーシフト情報を抽出して、周波数制御回路1042に逐次出力する。周波数制御回路1042は、ドップラーシフト情報からドップラーシフト分ΔF2を補正するための制御電圧を生成し、送信部高周波帯VCO1039の周波数がFLO3−ΔF2となり、送信部中間周波数帯VCO1041の周波数がFLO4となるように、または送信部中間周波数帯VCO1041の周波数がFLO4−ΔF2となり、送信部高周波帯VCO1039の周波数がFLO3となるように制御する。   Also, the baseband processing circuit 1044 extracts Doppler shift information from the received communication packet and sequentially outputs it to the frequency control circuit 1042. The frequency control circuit 1042 generates a control voltage for correcting the Doppler shift ΔF2 from the Doppler shift information, the frequency of the transmission unit high frequency band VCO 1039 is FLO3-ΔF2, and the frequency of the transmission unit intermediate frequency band VCO 1041 is FLO4. Alternatively, control is performed so that the frequency of the transmission unit intermediate frequency band VCO 1041 becomes FLO4-ΔF2 and the frequency of the transmission unit high frequency band VCO 1039 becomes FLO3.

このとき、周波数制御回路1042は、送信波F1のドップラーシフト分ΔF1を、相対速度Vを介して送信波F2のドップラーシフト分ΔF2に変換することで、送信部高周波帯VCO1039および送信部中間周波数帯VCO1041の制御電圧を生成する。   At this time, the frequency control circuit 1042 converts the Doppler shift ΔF1 of the transmission wave F1 into the Doppler shift ΔF2 of the transmission wave F2 via the relative speed V, thereby transmitting the transmission unit high frequency band VCO 1039 and the transmission unit intermediate frequency band. A control voltage for the VCO 1041 is generated.

送信部中間周波数帯周波数変換器1040は、送信部中間周波数帯VCO1041の出力FLO4−ΔF2(またはFLO4)をローカル信号として、多値変調波を中間周波数に変換する。送信部高周波帯周波数変換器1038は、送信部高周波帯VCO1039の出力FLO3(またはFLO3−ΔF2)をローカル信号として、中間周波数の出力をドップラーシフト分ΔF2が補正された送信周波数F2−ΔF2に変換する。   The transmitter intermediate frequency band frequency converter 1040 converts the multi-level modulated wave into an intermediate frequency using the output FLO4-ΔF2 (or FLO4) of the transmitter intermediate frequency band VCO 1041 as a local signal. Transmitter high frequency band frequency converter 1038 converts output FLO3 (or FLO3-ΔF2) of transmitter high frequency band VCO 1039 as a local signal and converts the output of the intermediate frequency to transmission frequency F2-ΔF2 in which Doppler shift ΔF2 is corrected. .

高周波帯送信増幅回路1037は、周波数F2−ΔF2の送信波を増幅し、送信アンテナ1036は、増幅された送信波を親局無線送受信装置1002に対して送信する。
子局無線送受信装置1003からの送信波F2−ΔF2は、電波伝搬路にてドップラーシフトの影響を受けることによりドップラーシフト分ΔF2が相殺される。したがって、親局無線送受信装置1002の受信アンテナ1021には、周波数F2の受信波が入力される。受信波F2は、高周波帯受信増幅回路1022により増幅され、受信部高周波帯周波数変換器1023に出力される。
The high frequency band transmission amplifier circuit 1037 amplifies the transmission wave having the frequency F 2 −ΔF 2, and the transmission antenna 1036 transmits the amplified transmission wave to the master station radio transmission / reception apparatus 1002.
The transmission wave F2-ΔF2 from the slave station radio transmitting / receiving apparatus 1003 is affected by the Doppler shift in the radio wave propagation path, so that the Doppler shift ΔF2 is canceled. Therefore, the reception wave of frequency F2 is input to the reception antenna 1021 of the master station radio transceiver apparatus 1002. The reception wave F2 is amplified by the high frequency band reception amplification circuit 1022 and output to the reception unit high frequency band frequency converter 1023.

受信部高周波帯周波数変換器1023は、受信部高周波帯発振器1024の出力FLO3をローカル信号として、受信波を周波数変換し、受信部中間周波数帯周波数変換器1025は、受信部中間周波数帯発振器1026の出力FLO4をローカル信号として、受信部高周波帯周波数変換器1023の出力を周波数変換する。   The receiving unit high frequency band frequency converter 1023 frequency-converts the received wave using the output FLO3 of the receiving unit high frequency band oscillator 1024 as a local signal, and the receiving unit intermediate frequency band frequency converter 1025 Using the output FLO4 as a local signal, the output of the receiving unit high frequency band frequency converter 1023 is frequency converted.

これにより、ドップラーシフト分ΔF2が補正された受信波の多値変調成分が抽出される。復調回路1027は、多値変調成分からドップラーシフト分ΔF2による劣化が少ない受信ベースバンド信号を抽出して、BERの劣化が起きることなくデータを復調する。ベースバンド処理回路1028は、受信ベースバンド信号から高速伝送通信パケット93を再生して、親局制御装置22に転送する。   As a result, the multilevel modulation component of the received wave with the Doppler shift amount ΔF2 corrected is extracted. The demodulation circuit 1027 extracts a received baseband signal that is less deteriorated due to the Doppler shift ΔF2 from the multilevel modulation component, and demodulates the data without causing BER deterioration. The baseband processing circuit 1028 reproduces the high-speed transmission communication packet 93 from the received baseband signal and transfers it to the master station control device 22.

以上説明したように、図10の列車無線通信システムによれば、親局21と子局23の間の双方向通信において、レーダ装置1001の送受信波のドップラーシフト分ΔFrdから送信波F1のドップラーシフト分ΔF1が逐次算出され、親局無線送受信装置1002がドップラーシフト分ΔF1の情報を含むAM変調による低速伝送通信パケットおよび多値変調による高速伝送通信パケットを周期的に交互に送信する。これにより、子局無線送受信装置1003はドップラーシフト分ΔF1およびΔF2の補正をリアルタイムかつ容易に行えるので、安定した通信品質を確保できる。   As described above, according to the train radio communication system of FIG. 10, in the bidirectional communication between the master station 21 and the slave station 23, the Doppler shift of the transmission wave F1 from the Doppler shift amount ΔFrd of the transmission / reception wave of the radar device 1001 The minute ΔF1 is sequentially calculated, and the master station radio transmitting / receiving apparatus 1002 periodically and alternately transmits the low-speed transmission communication packet by AM modulation and the high-speed transmission communication packet by multi-level modulation including the information of the Doppler shift amount ΔF1. As a result, the slave station radio transmitting / receiving apparatus 1003 can easily correct the Doppler shifts ΔF1 and ΔF2 in real time, thereby ensuring stable communication quality.

また、親局無線送受信装置1002においては、ドップラーシフト分ΔF1を算出し低速伝送通信パケット92および高速伝送通信パケット93を生成する回路のほとんどがデジタル信号処理で実現可能であり、親局無線送受信装置1002は、一般的な多値変調による無線送受信装置に容易かつ安価な構成のAM変調回路を付加することで実現できる。   In the master station radio transceiver apparatus 1002, most of the circuits that calculate the Doppler shift ΔF1 and generate the low-speed transmission communication packet 92 and the high-speed transmission communication packet 93 can be realized by digital signal processing. 1002 can be realized by adding an AM modulation circuit having an easy and inexpensive configuration to a general wireless transmission / reception apparatus using multi-level modulation.

子局無線送受信装置1003においても、ドップラーシフト情報を抽出して周波数制御信号を生成する回路のほとんどがデジタル信号処理で実現可能であり、子局無線送受信装置1003は、一般的な多値変調による無線送受信装置に容易かつ安価な構成の包絡線検波回路を付加することで実現できる。   Also in the slave station wireless transmission / reception device 1003, most of the circuits that extract the Doppler shift information and generate the frequency control signal can be realized by digital signal processing. The slave station wireless transmission / reception device 1003 uses general multi-level modulation. This can be realized by adding an envelope detection circuit having an easy and inexpensive configuration to the wireless transceiver.

ところで、図3の親局無線送信装置32、図4の親局無線受信装置42、図8の親局無線送信装置82、子局無線受信装置83、および図10の親局無線送受信装置1002、子局無線送受信装置1003では、高周波帯および中間周波数帯の発振器を併用して周波数変換を行っているが、いずれか一方の発振器のみを用いた場合でも同様のドップラーシフト補正を行うことが可能である。   By the way, the master station radio transmitter 32 in FIG. 3, the master station radio receiver 42 in FIG. 4, the master station radio transmitter 82 in FIG. 8, the slave station radio receiver 83, and the master station radio transceiver 1002 in FIG. In the slave station radio transmission / reception device 1003, frequency conversion is performed using both high frequency band and intermediate frequency band oscillators. However, even when only one of the oscillators is used, the same Doppler shift correction can be performed. is there.

(付記1) 移動体に設置された移動無線通信装置に対してデータを送信する無線通信装置であって、
レーダ波を送信し、前記移動体により反射されたレーダ波を受信して、ドップラーシフト周波数を測定する測定手段と、
測定された周波数に基いて、ドップラーシフトを補正するための制御信号を出力する制御手段と、
前記制御信号に応じた周波数のローカル信号を出力する周波数可変発振手段と、
送信データのベースバンド信号から変調波を生成する変調手段と、
前記ローカル信号を用いて前記変調波の周波数変換を行い、前記ドップラーシフトが補正された周波数の電波を前記移動無線通信装置に対して送信する送信手段と
を備えることを特徴とする無線通信装置。
(付記2) 移動体に設置された移動無線通信装置からデータを受信する無線通信装置であって、
レーダ波を送信し、前記移動体により反射されたレーダ波を受信して、ドップラーシフト周波数を測定する測定手段と、
測定された周波数に基いて、ドップラーシフトを補正するための制御信号を出力する制御手段と、
前記制御信号に応じた周波数のローカル信号を出力する周波数可変発振手段と、
前記移動無線通信装置から電波を受信し、前記ローカル信号を用いて受信波の周波数変換を行い、前記ドップラーシフトが補正された受信波の変調成分を抽出する受信手段と、
前記受信波の変調成分から受信データのベースバンド信号を生成する復調手段と
を備えることを特徴とする無線通信装置。
(付記3) 移動体に設置された移動無線通信装置との間で、周波数変調連続波を用いたパッシブ方式によりデータを送受信する無線通信装置であって、
レーダ波を送信し、前記移動体により反射されたレーダ波を受信して、ドップラーシフト周波数と、レーダ波を送信してから反射されたレーダ波を受信するまでの時間を測定する測定手段と、
測定された周波数および時間に基いて、ドップラーシフトを補正するための周波数変調連続波カーブを示す制御信号を出力する制御手段と、
前記制御信号に応じて変化する周波数のローカル信号を出力する周波数可変発振手段と、
送信データのベースバンド信号から変調波を生成する変調手段と、
前記ローカル信号を用いて前記変調波の周波数変換を行い、前記ドップラーシフトが補正された周波数の電波を前記移動無線通信装置に対して送信する送信手段と、
前記移動無線通信装置からパッシブ方式により送信された電波を受信し、前記ローカル信号を用いて受信波の周波数変換を行い、ドップラーシフトが補正された受信波の変調成分を抽出する受信手段と、
前記受信波の変調成分から受信データのベースバンド信号を生成する復調手段と
を備えることを特徴とする無線通信装置。
(付記4) あらかじめ計算された複数の周波数変調連続波カーブのデータを格納する格納手段をさらに備え、前記制御手段は、前記測定された周波数および時間に対応する周波数変調連続波カーブのデータを前記格納手段から読み出して、前記制御信号を生成することを特徴とする付記3記載の無線通信装置。
(付記5) 移動体に設置された移動無線通信装置に対してデータを送信する無線通信装置であって、
レーダ波を送信し、前記移動体により反射されたレーダ波を受信して、ドップラーシフト周波数を測定する測定手段と、
測定された周波数の情報を含む低速伝送通信パケットと、送信データを含む高速伝送通信パケットを生成する生成手段と、
送信用ローカル信号を出力する送信用発振手段と、
前記低速伝送通信パケットに対して搬送波より低い周波数で振幅変調を行って変調波を生成し、前記高速伝送通信パケットに対して多値変調を行って変調波を生成する変調手段と、
前記送信用ローカル信号を用いて、生成された変調波の周波数変換を行い、変換された周波数の電波を前記移動無線通信装置に対して送信する送信手段と
を備えることを特徴とする無線通信装置。
(付記6) 受信用ローカル信号を出力する受信用発振手段と、前記低速伝送通信パケットに含まれる周波数の情報に基いてドップラーシフトが補正された周波数の電波を、前記移動無線通信装置から受信し、前記受信用ローカル信号を用いて受信波の周波数変換を行い、受信波の変調成分を抽出する受信手段と、前記受信波の変調成分から受信データのベースバンド信号を生成する復調手段とをさらに備えることを特徴とする付記5記載の無線通信装置。
(付記7) 移動体に設置され、他の無線通信装置からデータを受信する移動無線通信装置であって、
前記移動体のドップラーシフト周波数の情報を含む低速伝送通信パケットに対して搬送波より低い周波数で振幅変調を行って生成された電波と、送信データを含む高速伝送通信パケットに対して多値変調を行って生成された電波を、前記他の無線通信装置から受信する受信手段と、
前記低速伝送通信パケットの受信波から包絡線検波により低速伝送通信パケットのベースバンド信号を生成し、前記高速伝送通信パケットの受信波の変調成分から高速伝送通信パケットのベースバンド信号を生成する復調手段と、
前記低速伝送通信パケットのベースバンド信号から前記ドップラーシフト周波数の情報を抽出し、抽出された周波数に基いて、ドップラーシフトを補正するための受信用制御信号を出力する制御手段と、
前記受信用制御信号に応じた周波数の受信用ローカル信号を出力する受信用周波数可変発振手段と、
前記受信用ローカル信号を用いて前記高速伝送通信パケットの受信波の周波数変換を行い、前記ドップラーシフトが補正された受信波の変調成分を抽出して前記復調手段に出力する受信用変換手段と
を備えることを特徴とする移動無線通信装置。
(付記8) 送信用制御信号に応じた周波数の送信用ローカル信号を出力する送信用周波数可変発振手段と、送信データのベースバンド信号から変調波を生成する変調手段と、前記送信用ローカル信号を用いて前記変調波の周波数変換を行い、変換された周波数の電波を前記他の無線通信装置に対して送信する送信手段とをさらに備え、前記制御手段は、前記抽出された周波数に基いて、ドップラーシフトを補正するための送信用制御信号を前記送信用周波数可変発振手段に出力することを特徴とする付記7記載の移動無線通信装置。
(Supplementary note 1) A wireless communication device that transmits data to a mobile wireless communication device installed in a mobile body,
Measuring means for transmitting a radar wave, receiving a radar wave reflected by the moving body, and measuring a Doppler shift frequency;
Control means for outputting a control signal for correcting the Doppler shift based on the measured frequency;
A variable frequency oscillation means for outputting a local signal having a frequency according to the control signal;
Modulation means for generating a modulated wave from a baseband signal of transmission data;
A wireless communication apparatus comprising: a transmission unit configured to perform frequency conversion of the modulated wave using the local signal and to transmit a radio wave having a frequency corrected for the Doppler shift to the mobile wireless communication apparatus.
(Appendix 2) A wireless communication device that receives data from a mobile wireless communication device installed in a mobile body,
Measuring means for transmitting a radar wave, receiving a radar wave reflected by the moving body, and measuring a Doppler shift frequency;
Control means for outputting a control signal for correcting the Doppler shift based on the measured frequency;
A variable frequency oscillation means for outputting a local signal having a frequency according to the control signal;
Receiving means for receiving radio waves from the mobile radio communication device, performing frequency conversion of a received wave using the local signal, and extracting a modulation component of the received wave with the Doppler shift corrected;
A radio communication apparatus comprising: demodulation means for generating a baseband signal of received data from a modulation component of the received wave.
(Supplementary Note 3) A wireless communication device that transmits and receives data to and from a mobile wireless communication device installed in a mobile body by a passive method using a frequency-modulated continuous wave,
Measuring means for transmitting a radar wave, receiving a radar wave reflected by the moving object, and measuring a Doppler shift frequency and a time from when the radar wave is transmitted until the reflected radar wave is received;
Control means for outputting a control signal indicating a frequency modulation continuous wave curve for correcting the Doppler shift based on the measured frequency and time;
A variable frequency oscillation means for outputting a local signal having a frequency that changes in accordance with the control signal;
Modulation means for generating a modulated wave from a baseband signal of transmission data;
Transmitting means for performing frequency conversion of the modulated wave using the local signal and transmitting a radio wave having a frequency corrected for the Doppler shift to the mobile radio communication device;
Receiving means for receiving radio waves transmitted from the mobile radio communication device in a passive manner, performing frequency conversion of received waves using the local signals, and extracting modulated components of received waves with corrected Doppler shift;
A radio communication apparatus comprising: demodulation means for generating a baseband signal of received data from a modulation component of the received wave.
(Additional remark 4) It further has a storage means to store the data of a plurality of frequency modulation continuous wave curves calculated in advance, and the control means stores the data of the frequency modulation continuous wave curve corresponding to the measured frequency and time. The wireless communication apparatus according to appendix 3, wherein the control signal is generated by reading from a storage unit.
(Additional remark 5) It is a radio | wireless communication apparatus which transmits data with respect to the mobile radio | wireless communication apparatus installed in the mobile body, Comprising:
Measuring means for transmitting a radar wave, receiving a radar wave reflected by the moving body, and measuring a Doppler shift frequency;
A generation means for generating a low-speed transmission communication packet including information of the measured frequency, and a high-speed transmission communication packet including transmission data;
An oscillation means for transmission for outputting a local signal for transmission;
Modulation means for generating a modulated wave by performing amplitude modulation on the low-speed transmission communication packet at a frequency lower than a carrier wave, and performing multi-level modulation on the high-speed transmission communication packet;
A radio communication apparatus comprising: a transmission unit that performs frequency conversion of the generated modulated wave using the local signal for transmission and transmits radio waves of the converted frequency to the mobile radio communication apparatus. .
(Supplementary Note 6) A reception oscillation unit that outputs a reception local signal, and a radio wave having a frequency in which a Doppler shift is corrected based on frequency information included in the low-speed transmission communication packet is received from the mobile radio communication device. Receiving means for performing frequency conversion of a received wave using the reception local signal and extracting a modulation component of the received wave; and demodulating means for generating a baseband signal of received data from the modulation component of the received wave The wireless communication device according to appendix 5, wherein the wireless communication device is provided.
(Supplementary note 7) A mobile wireless communication device installed in a mobile body and receiving data from another wireless communication device,
Multi-level modulation is performed on a radio wave generated by performing amplitude modulation at a frequency lower than a carrier wave on a low-speed transmission communication packet including information on the Doppler shift frequency of the mobile body and a high-speed transmission communication packet including transmission data. Receiving means for receiving the radio wave generated by the other wireless communication device;
Demodulating means for generating a baseband signal of the low-speed transmission communication packet from the received wave of the low-speed transmission communication packet by envelope detection and generating a baseband signal of the high-speed transmission communication packet from the modulation component of the reception wave of the high-speed transmission communication packet When,
Control means for extracting information on the Doppler shift frequency from a baseband signal of the low-speed transmission communication packet, and outputting a control signal for reception for correcting the Doppler shift based on the extracted frequency;
A variable frequency oscillation means for reception that outputs a local signal for reception according to the control signal for reception;
Receiving conversion means for performing frequency conversion of a received wave of the high-speed transmission communication packet using the receiving local signal, extracting a modulation component of the received wave with the Doppler shift corrected, and outputting the extracted component to the demodulating means; A mobile radio communication apparatus comprising:
(Supplementary note 8) Transmission frequency variable oscillation means for outputting a transmission local signal having a frequency corresponding to the transmission control signal, modulation means for generating a modulated wave from a baseband signal of transmission data, and the transmission local signal Further comprising: a transmitting means for performing frequency conversion of the modulated wave using, and transmitting a radio wave of the converted frequency to the other wireless communication device, and the control means is based on the extracted frequency, The mobile radio communication apparatus according to appendix 7, wherein a transmission control signal for correcting a Doppler shift is output to the transmission frequency variable oscillation means.

本発明の移動体無線通信システムの原理図である。1 is a principle diagram of a mobile radio communication system of the present invention. 列車無線通信システムの概念図である。It is a conceptual diagram of a train radio communication system. 第1の列車無線通信システムの構成図である。It is a lineblock diagram of the 1st train radio communications system. 第2の列車無線通信システムの構成図である。It is a block diagram of a 2nd train radio | wireless communications system. 第3の列車無線通信システムの構成図である。It is a block diagram of a 3rd train radio | wireless communications system. 周波数の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of a frequency. FM−CWカーブのデータ構造を示す図である。It is a figure which shows the data structure of an FM-CW curve. 第4の列車無線通信システムの構成図である。It is a block diagram of a 4th train radio | wireless communications system. 通信パケットを示す図である。It is a figure which shows a communication packet. 第5の列車無線通信システムの構成図である。It is a block diagram of a 5th train radio | wireless communications system. 自動列車停止システムを示す図(その1)である。It is a figure (the 1) which shows an automatic train stop system. 自動列車停止システムを示す図(その2)である。It is a figure (the 2) which shows an automatic train stop system.

符号の説明Explanation of symbols

11 レール
12、25 列車
13 停止信号機
14、18 情報伝送装置
15 ケーブル
16 地上子
17 車上子
19 運転台装置
21 親局
22 親局制御装置
23 子局
24 子局制御装置
31、41、51、61、81、1001 レーダ装置
32、82 親局無線送信装置
33、83 子局無線受信装置
42 親局無線受信装置
43 子局無線送信装置
52、1002 親局無線送受信装置
53、1003 子局無線送受信装置
91 通信パケットのタイミング構成
92 低速伝送通信パケット
93 高速伝送通信パケット
101 測定手段
102 制御手段
103 周波数可変発振手段
104 変調手段
105 送信手段
106 受信手段
107 復調手段
111 移動体
112 移動無線通信装置
301、401、501、801、1011 レーダ用アンテナ
302、402、802、1012 ドップラー周波数測定回路
303、412、503、520、803、1013、1036 送信アンテナ
304、413、504、519、804、1014、1037 高周波帯送信増幅回路
305、805、1015、1038 送信部高周波帯周波数変換器
306、1039 送信部高周波帯VCO
307、807、1017、1040 送信部中間周波数帯周波数変換器
308、1041 送信部中間周波数帯VCO
309、409、510、818、1042 周波数制御回路
310、416、512、522、810、1020、1043 変調回路
311、317、411、417、514、523、811、820、1028、1044 ベースバンド処理回路
312、403、509、515、812、1021、1029 受信アンテナ
313、404、508、516、813、1022、1030 高周波帯受信増幅回路
314、414 周波数変換器
315 受信用発振器
316、410、513、521、819、1027、1035 復調回路
405、507、814、1023、1031 受信部高周波帯周波数変換器
406、815、1032 受信部高周波帯VCO
407、816、1025、1033 受信部中間周波数帯周波数変換器
408、817、1034 受信部中間周波数帯VCO
415 送信用発振器
502 ドップラー周波数・相対距離測定回路
506 送受共用高周波帯VCO
511 メモリ
517 信号分配器
531 破線
532 実線
533 一点鎖線
806、1016 送信部高周波帯発振器
808、1018 送信部中間周波数帯発振器
809、1019 データパケット生成回路
901、904 同期データ
902、905 制御データ
903、907 誤り検出符号
906 情報データ
1024 受信部高周波帯発振器
1026 受信部中間周波数帯発振器
F1、F2、F3 周波数
L 相対距離
V 相対速度
11 Rail 12, 25 Train 13 Stop signal 14, 18 Information transmission device 15 Cable 16 Ground child 17 Upper child 19 Driver's cab device 21 Master station 22 Master station controller 23 Slave station 24 Slave station controller 31, 41, 51, 61, 81, 1001 Radar device 32, 82 Master station radio transmitter 33, 83 Slave station radio receiver 42 Master station radio receiver 43 Slave station radio transmitter 52, 1002 Master station radio transmitter / receiver 53, 1003 Slave station radio transmitter / receiver Device 91 Timing structure of communication packet 92 Low-speed transmission communication packet 93 High-speed transmission communication packet 101 Measuring unit 102 Control unit 103 Frequency variable oscillation unit 104 Modulating unit 105 Transmitting unit 106 Receiving unit 107 Demodulating unit 111 Mobile body 112 Mobile wireless communication device 301, 401, 501, 801, 1011 Antenna 302, 402, 802, 1012 Doppler frequency measurement circuit 303, 412, 503, 520, 803, 1013, 1036 transmitting antenna 304, 413, 504, 519, 804, 1014, 1037 high frequency band transmission amplifier circuit 305, 805, 1015, 1038 Transmitter high frequency band frequency converter 306, 1039 Transmitter high frequency band VCO
307, 807, 1017, 1040 Transmitter intermediate frequency band frequency converter 308, 1041 Transmitter intermediate frequency band VCO
309, 409, 510, 818, 1042 Frequency control circuit 310, 416, 512, 522, 810, 1020, 1043 Modulation circuit 311, 317, 411, 417, 514, 523, 811, 820, 1028, 1044 Baseband processing circuit 312, 403, 509, 515, 812, 1021, 1029 Reception antenna 313, 404, 508, 516, 813, 1022, 1030 High frequency band reception amplification circuit 314, 414 Frequency converter 315 Receiving oscillator 316, 410, 513, 521 , 819, 1027, 1035 Demodulator circuit 405, 507, 814, 1023, 1031 Receiver high frequency band frequency converter 406, 815, 1032 Receiver high frequency band VCO
407, 816, 1025, 1033 Receiver intermediate frequency band frequency converter 408, 817, 1034 Receiver intermediate frequency band VCO
415 Transmitter oscillator 502 Doppler frequency / relative distance measurement circuit 506 Transmission / reception high frequency band VCO
511 Memory 517 Signal distributor 531 Broken line 532 Solid line 533 One-dot chain line 806, 1016 Transmitter high frequency band oscillator 808, 1018 Transmitter intermediate frequency band oscillator 809, 1019 Data packet generation circuit 901, 904 Sync data 902, 905 Control data 903, 907 Error detection code 906 Information data 1024 Receiver high frequency band oscillator 1026 Receiver intermediate frequency band oscillator F1, F2, F3 Frequency L Relative distance V Relative speed

Claims (3)

移動体に設置された移動無線通信装置との間で、周波数変調連続波を用いたパッシブ方式によりデータを送受信する無線通信装置であって、
レーダ波を送信し、前記移動体により反射されたレーダ波を受信して、ドップラーシフト周波数と、レーダ波を送信してから反射されたレーダ波を受信するまでの時間を測定する測定手段と、
測定された周波数および時間に基いて、ドップラーシフトを補正するための周波数変調連続波カーブを示す制御信号を出力する制御手段と、
前記制御信号に応じて変化する周波数のローカル信号を出力する周波数可変発振手段と、
送信データのベースバンド信号から変調波を生成する変調手段と、
前記ローカル信号を用いて前記変調波の周波数変換を行い、前記ドップラーシフトが補正された周波数の電波を前記移動無線通信装置に対して送信する送信手段と、
前記移動無線通信装置からパッシブ方式により送信された電波を受信し、前記ローカル信号を用いて受信波の周波数変換を行い、ドップラーシフトが補正された受信波の変調成分を抽出する受信手段と、
前記受信波の変調成分から受信データのベースバンド信号を生成する復調手段と
を備えることを特徴とする無線通信装置。
A wireless communication device that transmits and receives data by a passive method using a frequency-modulated continuous wave with a mobile wireless communication device installed in a mobile body,
Measuring means for transmitting a radar wave, receiving a radar wave reflected by the moving object, and measuring a Doppler shift frequency and a time from when the radar wave is transmitted until the reflected radar wave is received;
Control means for outputting a control signal indicating a frequency modulation continuous wave curve for correcting the Doppler shift based on the measured frequency and time;
A variable frequency oscillation means for outputting a local signal having a frequency that changes in accordance with the control signal;
Modulation means for generating a modulated wave from a baseband signal of transmission data;
Transmitting means for performing frequency conversion of the modulated wave using the local signal and transmitting a radio wave having a frequency corrected for the Doppler shift to the mobile radio communication device;
Receiving means for receiving radio waves transmitted from the mobile radio communication device in a passive manner, performing frequency conversion of received waves using the local signals, and extracting modulated components of received waves with corrected Doppler shift;
A radio communication apparatus comprising: demodulation means for generating a baseband signal of received data from a modulation component of the received wave.
移動体に設置された移動無線通信装置に対してデータを送信する無線通信装置であって、
レーダ波を送信し、前記移動体により反射されたレーダ波を受信して、ドップラーシフト周波数を測定する測定手段と、
測定された周波数の情報を含む低速伝送通信パケットと、送信データを含む高速伝送通信パケットを生成する生成手段と、
送信用ローカル信号を出力する送信用発振手段と、
前記低速伝送通信パケットに対して搬送波より低い周波数で振幅変調を行って変調波を生成し、前記高速伝送通信パケットに対して多値変調を行って変調波を生成する変調手段と、
前記送信用ローカル信号を用いて、生成された変調波の周波数変換を行い、変換された周波数の電波を前記移動無線通信装置に対して送信する送信手段と
を備えることを特徴とする無線通信装置。
A wireless communication device that transmits data to a mobile wireless communication device installed in a mobile body,
Measuring means for transmitting a radar wave, receiving a radar wave reflected by the moving body, and measuring a Doppler shift frequency;
A generation means for generating a low-speed transmission communication packet including information of the measured frequency, and a high-speed transmission communication packet including transmission data;
An oscillation means for transmission for outputting a local signal for transmission;
Modulation means for generating a modulated wave by performing amplitude modulation on the low-speed transmission communication packet at a frequency lower than a carrier wave, and performing multi-level modulation on the high-speed transmission communication packet;
A radio communication apparatus comprising: a transmission unit that performs frequency conversion of the generated modulated wave using the local signal for transmission and transmits radio waves of the converted frequency to the mobile radio communication apparatus. .
移動体に設置され、他の無線通信装置からデータを受信する移動無線通信装置であって、
前記移動体のドップラーシフト周波数の情報を含む低速伝送通信パケットに対して搬送波より低い周波数で振幅変調を行って生成された電波と、送信データを含む高速伝送通信パケットに対して多値変調を行って生成された電波を、前記他の無線通信装置から受信する受信手段と、
前記低速伝送通信パケットの受信波から包絡線検波により低速伝送通信パケットのベースバンド信号を生成し、前記高速伝送通信パケットの受信波の変調成分から高速伝送通信パケットのベースバンド信号を生成する復調手段と、
前記低速伝送通信パケットのベースバンド信号から前記ドップラーシフト周波数の情報を抽出し、抽出された周波数に基いて、ドップラーシフトを補正するための受信用制御信号を出力する制御手段と、
前記受信用制御信号に応じた周波数の受信用ローカル信号を出力する受信用周波数可変発振手段と、
前記受信用ローカル信号を用いて前記高速伝送通信パケットの受信波の周波数変換を行い、前記ドップラーシフトが補正された受信波の変調成分を抽出して前記復調手段に出力する受信用変換手段と
を備えることを特徴とする移動無線通信装置。
A mobile radio communication device installed in a mobile body and receiving data from another radio communication device,
Multi-level modulation is performed on a radio wave generated by performing amplitude modulation at a frequency lower than a carrier wave on a low-speed transmission communication packet including information on the Doppler shift frequency of the mobile body and a high-speed transmission communication packet including transmission data. Receiving means for receiving the radio wave generated by the other wireless communication device;
Demodulating means for generating a baseband signal of the low-speed transmission communication packet from the received wave of the low-speed transmission communication packet by envelope detection and generating a baseband signal of the high-speed transmission communication packet from the modulation component of the reception wave of the high-speed transmission communication packet When,
Control means for extracting information on the Doppler shift frequency from a baseband signal of the low-speed transmission communication packet, and outputting a control signal for reception for correcting the Doppler shift based on the extracted frequency;
A variable frequency oscillation means for reception that outputs a local signal for reception according to the control signal for reception;
Receiving conversion means for performing frequency conversion of a received wave of the high-speed transmission communication packet using the receiving local signal, extracting a modulation component of the received wave with the Doppler shift corrected, and outputting the extracted component to the demodulating means; A mobile radio communication apparatus comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000004651A1 (en) * 1998-07-17 2000-01-27 Nokia Networks Oy Compensation of doppler shift in a mobile communication system
JP2001119333A (en) * 1999-10-20 2001-04-27 Nec Mobile Commun Ltd Mobile object communication system and doppler shift correction communication method
JP2001308773A (en) * 2000-04-25 2001-11-02 Nec Saitama Ltd Mobile communication method
JP2001343454A (en) * 2000-06-01 2001-12-14 Mitsubishi Electric Corp Radar equipment
JP2004233277A (en) * 2003-01-31 2004-08-19 Denso Corp Vehicle-mounted radar apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0522183A (en) * 1991-07-15 1993-01-29 Mitsubishi Electric Corp Radio communication machine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000004651A1 (en) * 1998-07-17 2000-01-27 Nokia Networks Oy Compensation of doppler shift in a mobile communication system
JP2001119333A (en) * 1999-10-20 2001-04-27 Nec Mobile Commun Ltd Mobile object communication system and doppler shift correction communication method
JP2001308773A (en) * 2000-04-25 2001-11-02 Nec Saitama Ltd Mobile communication method
JP2001343454A (en) * 2000-06-01 2001-12-14 Mitsubishi Electric Corp Radar equipment
JP2004233277A (en) * 2003-01-31 2004-08-19 Denso Corp Vehicle-mounted radar apparatus

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