JP5751097B2

JP5751097B2 - 中央装置、及び移動局

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Publication number: JP5751097B2
Application number: JP2011191866A
Authority: JP
Inventors: 俊彦駒井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2031-09-02
Also published as: JP2013055481A

Description

この発明は、移動体に搭載された移動局、及び移動局と複数の基地局を介して時分割多元接続方式で通信する中央装置に関するものである。

従来の列車無線システムなどの無線通信システムでは、無線リソース割当方法として、時分割多元接続方式（ＴＤＭＡ：ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）によるタイムスロット（ＴｉｍｅＳｌｏｔ）割当方法が知られている。

また、移動体に搭載された移動局は、移動体の移動経路に沿って無線ゾーン（通信エリア）が得られるように配置された複数の基地局を介して中央装置と通信するが、移動体が、複数の基地局の無線ゾーンを跨って移動する場合、移動局は、無線通信品質を維持するために、基地局を切り替える。これをハンドオーバという。

列車無線システムでは、ハンドオーバ時の瞬断時間を短縮するために、中央装置は、中央装置から移動局への下り方向通信のデータを、移動局が現在存在する無線ゾーンに対応する基地局と、現在存在する無線ゾーンの移動体進行方向に隣接する無線ゾーンに対応する基地局とに、同報送信している。中央装置から移動局への下り方向通信において、複数の基地局は、同一の周波数を使用しているため、基地局間の無線ゾーン境界付近では、隣接する基地局の電波が互いに妨害電波として干渉しあう電波干渉区間が発生する。電波干渉区間では、下り方向通信において、隣接する基地局の電波が、互いに妨害電波として干渉しあい、無線通信品質が劣化するため、移動局が基地局間をハンドオーバする際に、データの瞬断や、これに伴うデータの再送、遅延が発生する。新幹線など、高速移動する移動体の場合、電波干渉区間を次々に通過していくこととなるため、無線通信品質の劣化による通信データの瞬断が頻繁に発生し、ユーザに不快感を与えるという問題点があった。

一方、従来の回線交換方式による音声通信では、同報通信しているデータの送信タイミングを同期させることにより、音声通信に割り当てられたタイムスロットのデータを、隣接する基地局のタイムスロットのデータと、完全に一致させることができた。そのため、隣接基地局の無線ゾーンとの境界付近に発生する電波干渉区間において、音声通信に割り当てられたタイムスロットと隣接する基地局のタイムスロットとが、互いに干渉しても、無線通信品質の劣化による瞬断はほとんど無視できる程度であった。
ところが、近年、普及しているＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）電話などのパケット交換方式による音声通信では、同報通信しているデータの送信タイミングを同期させたとしても、パケットの到達順が保証されないため、音声通信に割り当てられたタイムスロットのデータを、隣接する基地局のタイムスロットのデータと、完全に一致させることは難しい。そのため、電波干渉区間において、音声通信に割り当てられたタイムスロットと隣接する基地局のタイムスロットとが、互いに干渉して、無線通信品質の劣化が発生し、パケットの再送、遅延を引き起こして、通話が瞬断してしまうことがあった。

隣接基地局間で異なる周波数を用いることにより電波干渉を防ぐ方法もあるが、この方法では、システム全体で使用する周波数帯域が多くなり、周波数の利用効率が下がってしまうため、列車無線システムでは、鉄道線路に沿って設置された漏洩同軸ケーブル（ＬＣＸ：ＬｅａｋｙＣｏａＸｉａｌＣａｂｌｅ）を使用することにより、隣接基地局間で同一の周波数を用いて周波数利用の効率化を図りつつ、電波干渉区間における電波干渉の影響を軽減するようにしている。

また、別の従来技術として、不適切なタイミングでハンドオーバが行われることによって引き起こされる、通信の途絶や通信品質の劣化を防止する列車制御装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特許第３４５１５４３号公報（第３−４頁、図１）

特許文献１は、不適切なタイミングでハンドオーバが行われることによって引き起こされる、通信の途絶や通信品質の劣化を防止することはできるが、電波干渉区間における無線通信品質の劣化の発生を抑制することはできないという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、時分割多元接続方式の無線通信システムにおいて、隣接する基地局間で同一の周波数を用いる場合に、隣接基地局間の無線ゾーン境界付近に発生する電波干渉による無線通信品質の劣化を抑制することを目的とする。

この発明に係る中央装置は、複数のタイムスロットを有する通信フレームを使用する時分割多元接続方式によって、移動体の移動経路に沿って通信エリアが得られるように配置された複数の基地局を介して、前記移動体に搭載された移動局に下り通信データを送出するものであり、前記通信フレームの所定の位置の第一のタイムスロットを用いて前記移動体が存在する現通信エリアに対応する基地局である現基地局を介して前記下り通信データを送出し、前記通信フレームの前記所定の位置と異なる位置の第二のタイムスロットを用いて前記現通信エリアに隣接する隣接通信エリアに対応する基地局である隣接基地局を介して前記下り通信データを送出し、前記タイムスロットが前記下り通信に使用中かどうかを区別して管理する使用状態管理部をさらに備え、前記現基地局を介する通信のうち、前記使用状態管理部が前記移動局への前記下り通信データの送出に使用中の状態だと区別する、前記第一のタイムスロットを有する前記通信フレームに対して、前記第二のタイムスロットの使用を禁止し、前記隣接基地局を介する通信のうち、前記使用状態管理部が前記移動局への前記下り通信データの送出に使用中の状態だと区別する、前記第二のタイムスロットを有する前記通信フレームに対して、前記第一のタイムスロットの使用を禁止するものである。

また、この発明に係る移動局は、移動体に搭載され、複数のタイムスロットを有する通信フレームを使用する時分割多元接続方式によって、前記移動体の移動経路に沿って通信エリアが得られるように配置された複数の基地局を介して、中央装置と通信するものであり、前記中央装置から送出される下り通信データを含む前記通信フレームを無線により受信する無線通信部と、前記移動体が前記通信エリアを跨って移動する際に、前記下り通信データを受信するタイムスロットを所定の位置のタイムスロットから前記所定の位置と異なる位置のタイムスロットに切り替える制御部とを備え、前記制御部は、前記第一のタイムスロットと同じ通信フレーム上で位置の異なる第三のタイムスロットと、前記第二のタイムスロットと同じ通信フレーム上にあって、前記第一、前記第二及び前記第三のタイムスロットと異なる位置にある第四のタイムスロットと、から、前記移動体が存在する通信エリアに対応する基地局を特定する情報及び前記中央装置が下り通信データを送出するために用いるタイムスロットの構成を特定するタイムスロット情報を抽出し、抽出した前記基地局を特定する情報及び前記タイムスロット情報に基づき、前記下り通信データを受信する前記タイムスロットの位置を前記第一のタイムスロットの位置から前記第二のタイムスロットの位置に切り替えるものである。

この発明は、時分割多元接続方式の無線通信システムにおいて、中央装置からの下り通信データ送出用として、隣接する基地局同士で、互いに位置が異なるタイムスロットを用いるようにしたので、隣接基地局間で同一の周波数を用いる場合に、隣接基地局間の無線ゾーン境界付近に発生する電波干渉による無線通信品質の劣化を抑制することができるという効果がある。

本発明の実施の形態１に係る列車無線システムの構成を示すシステム構成図である。本発明の実施の形態１に係るタイムスロットパターンを示す図である。本発明の実施の形態１に係る中央装置及び移動局の処理の流れを示すフロー図である。本発明の実施の形態２に係る列車無線システムの構成を示すシステム構成図である。本発明の実施の形態３に係る列車無線システムの構成を示すシステム構成図である。本発明の実施の形態４に係る列車無線システムの構成を示すシステム構成図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における列車無線システムの構成を示した図である。図１の列車無線システムにおいて、中央装置１１０は、複数の基地局１２０、複数の基地局１２０に接続されたＬＣＸ１２１、及び列車等の移動体１３０に搭載された移動局１３１と共に無線通信ネットワークを構成しており、中央装置１１０は、複数の基地局１２０及びＬＣＸ１２１を介して、移動局１３１と、複数のタイムスロットを有する通信フレームを使用する時分割多元接続方式による無線通信を行う。また、指令員１１１は、中央装置端末１１２を使用して、移動局端末１３３を使用する運転士１３２と、通信する。
なお、便宜上、統制局は中央装置１１０に含まれるものとして説明する。

中央装置１１０は、移動局１３１と通信する基地局番号（在線状態）及び移動局１３１を搭載する移動体１３０の進行方向を管理する位置登録状態管理テーブル１１３を有する。

複数の基地局１２０は、中央装置１１０、及び移動局１３１の移動経路に沿って配置されたＬＣＸ１２１と接続する。複数の基地局１２０は、それぞれ無線ゾーン（通信エリア、図示せず）を有しており、隣接する基地局との無線ゾーン境界１２２付近には、電波干渉区間１２３が発生する。

移動局１３１は、ＬＣＸ１２１との間で無線通信を行う無線通信部１３４及び通信を制御する制御部１３５から構成される。制御部１３５は、中央装置１１０との通信に用いられる通信フレームのタイムスロットパターンを制御するタイムスロットパターン制御部１３６を有する。

図２は、中央装置１１０から移動局１３１への下り方向通信に使用する通信フレームのタイムスロットパターンを示した図である。本実施の形態１では、タイムスロットを１０スロット（タイムスロット１からタイムスロット１０まで）で構成する通信フレームを用いて説明しているが、本発明は、タイムスロットの数が１０に制限されるものではない。

中央装置１１０から移動局１３１への下り方向通信では、タイムスロットパターンａ２００又はタイムスロットパターンｂ２０１を使用する。タイムスロットパターンｂ２０１は、タイムスロットパターンａ２００の各タイムスロットを時間軸上で逆順に配置させたものとなっており、各タイムスロットの位置が、互いに異なるようにしている。

次に、動作について、図３を用いて説明する。ここでは、例として、基地局１２０ａの配下に在線する移動局１３１が、基地局１２０ａと基地局１２０ｂとの間の電波干渉区間１２３を通過して、基地局１２０ｂへハンドオーバする場合について、説明する。ここで、基地局１２０ａは、タイムスロットパターンａを使用、基地局１２０ｂは、タイムスロットパターンｂを使用、基地局１２０ｃは、タイムスロットパターンａを使用するものとし、以降もタイムスロットパターンａ、ｂを繰り返し使用するものとする。この複数の基地局１２０の配置情報及び複数の基地局１２０とタイムスロットパターンとの関係は、予め中央装置１１０に設定されているものとする。また、移動体１３０の進行方向は、運転士１３２が移動局端末１３３を使用し、予め移動局１３１に入力されているものとする。なお、本実施の形態１では、タイムスロットパターンをａ、ｂの２種類として説明しているが、本発明は、互いに隣接する基地局のタイムスロットパターンが異なるようにすれば、タイムスロットパターンは３以上であってもよい。

中央装置１１０は、下り方向通信のデータの通信フレームを送信する際、介することとなる基地局１２０の基地局番号とデータ送信に使用するタイムスロットパターンを判別するためのタイムスロットパターン種別とを、通信フレームに付与する（Ｓ３００）。
中央装置１１０は、例えば、タイムスロットパターンａ２００のタイムスロット５を用いて、基地局１２０ａを介して、介することとなる基地局１２０ａの基地局番号ａ及びタイムスロットパターン種別ａを送信すると共に、タイムスロットパターンｂ２０１のタイムスロット５を用いて、基地局１２０ｂを介して、介することとなる基地局１２０ｂの基地局番号ｂ及びタイムスロットパターン種別ｂを送信し、タイムスロットパターンａ２００のタイムスロット５を用いて、基地局１２０ｃを介して、介することとなる基地局１２０ｃの基地局番号ｃ及びタイムスロットパターン種別ａを送信する。中央装置１１０は、同様に、全ての複数の基地局１２０を介して、介することとなる基地局番号とタイムスロットパターン種別とを、送出する。また、中央装置１１０は、タイムスロットパターンａ２００のタイムスロット５と電波干渉する可能性のあるタイムスロットパターンｂ２０１のタイムスロット６及びタイムスロットパターンｂ２０１のタイムスロット５と電波干渉する可能性のあるタイムスロットパターンａ２００のタイムスロット６を使用禁止タイムスロットとし、これらの使用禁止タイムスロットを下り方向の通信に使用しないようにする。移動局１３１の制御部１３５は、タイムスロットパターンａ２００のタイムスロット５及びタイムスロットパターンｂ２０１のタイムスロット５に対応するタイムスロットをそれぞれ復調し、復調できたほうから、基地局番号及びタイムスロットパターン種別を、検出する。このように、基地局番号及びタイムスロットパターン種別を送信するタイムスロットに対応する互いのタイムスロットを使用禁止にすることより、電波干渉区間においても、移動局１３１は、基地局番号及びタイムスロットパターン種別を、検出することが可能となる。

移動局１３１の制御部１３５は、無線通信部１３４で受信した通信フレームから、基地局番号及びタイムスロットパターン種別を検出するが、移動局１３１が基地局１２０ａの配下に在線している場合には、タイムスロットパターンａ２００のタイムスロット５のみが復調でき、タイムスロットパターンｂ２０１のタイムスロット５が復調できないので、移動局１３１の制御部１３５は、基地局番号ａ及びタイムスロットパターン種別ａのみを検出する。これにより、移動局１３１の制御部１３５は、移動局１３１が、基地局１２０ａの配下に在線していることと、タイムスロットパターンａを用いて通信することとを認識する（Ｓ３１０）。タイムスロットパターン制御部１３６は、タイムスロットパターンａにあわせた通信が実施できるよう制御部１３５内を設定する（Ｓ３１１）。移動局１３１の制御部１３５は、自局の認識する基地局番号ａ及び進行方向を、位置登録要求として、中央装置１１０へ送信する（Ｓ３１２）。
中央装置１１０は、移動局１３１から送信された位置登録要求を受信し、移動局１３１並びに移動局１３１と通信する基地局番号ａ及び進行方向をそれぞれ対応付けて位置登録状態管理テーブル１１３に登録することにより、移動局１３１の在線している基地局番号がａであること及び移動局１３１の進行方向を認識する（Ｓ３０１）。

指令員１１１は、運転士１３２と、音声通話やデータ通信を行う。ここで、中央装置１１０は、下り方向通信のデータを含む通信フレームを基地局１２０ａ及びＬＣＸ１２１を介して移動局１３１へ送信する。下り方向通信のタイムスロットは、移動局ごとに異なるように割り当てられる。ここでは、通信は、基地局番号及びタイムスロットパターン種別を送信するために用いられるタイムスロット（タイムスロットパターンａのタイムスロット５及びタイムスロットパターンｂのタイムスロット５）とは異なる位置のタイムスロットである、タイムスロットパターンａのタイムスロット１、２、及び３を用いて、基地局１２０ａを介して実施するものとする（Ｓ３０２、Ｓ３１３）。
中央装置１１０は、予め中央装置１１０に設定されていた複数の基地局１２０の配置情報並びに位置登録状態管理テーブル１１３に登録された移動局１３１の在線する基地局番号ａ及び進行方向から、基地局１２０ａの配下に在線する移動局１３１の進行方向に隣接する基地局が、基地局１２０ｂであることを認識する。中央装置１１０は、移動局１３１のハンドオーバに伴う瞬断時間を短縮するため、タイムスロットパターンａのタイムスロット１、２、及び３と同じデータを、タイムスロットパターンｂのタイムスロット１、２、及び３を用いて、基地局１２０ｂに同報送信する（Ｓ３０３）と共に、基地局１２０ｂのタイムスロットパターンｂにおける、タイムスロットパターンａのタイムスロット１、２、及び３の位置に相当するタイムスロット８、９、及び１０、並びに基地局１２０ａのタイムスロットパターンａにおける、タイムスロットパターンｂのタイムスロット１、２、及び３の位置に相当するタイムスロット８、９、及び１０を使用禁止タイムスロットに指定する（Ｓ３０４）。中央装置１１０は、使用禁止タイムスロットに指定されたタイムスロットを用いて、下り方向の送信を行わないようにする。

次に、基地局１２０ａの配下に在線する移動体１３０が、基地局１２０ｂ配下に移動する（Ｓ３１４）。この際、基地局１２０ａと基地局１２０ｂとの間の無線ゾーン境界１２２付近には、電波干渉区間１２３が発生しているが、基地局１２０ａの送信するタイムスロットパターンａのタイムスロット１、２、及び３の位置と、基地局１２０ｂの送信するタイムスロットパターンｂのタイムスロット１、２、及び３の位置とは互いに異なり、かつ基地局１２０ａ及び基地局１２０ｂの送信タイミングは同期しているため、タイムスロットの位置が重なることによる無線通信品質の劣化は発生せず、通信の瞬断も発生しない。
また、電波干渉区間１２３では、タイムスロットパターンａ２００のタイムスロット５とタイムスロットパターンｂ２０１のタイムスロット５の両方が復調できるので、基地局番号ａ及びタイムスロットパターン種別ａ並びに基地局番号ｂ及びタイムスロットパターン種別ｂの両方を検出することになる。この場合、移動局１３１の制御部１３５は、移動局１３１が基地局１２０ａの配下から基地局１２０ｂの配下に移動中であることを認識できるが、タイムスロットパターン制御部１３６は、タイムスロットパターンａにあわせた通信を継続するために制御部１３５内の設定を継続する。

その後、移動局１３１が基地局１２０ｂの配下に移動すると、移動局１３１の制御部１３５は、無線通信部１３４の受信した通信フレームから、基地局番号及びタイムスロットパターン種別を検出するが、タイムスロットパターンａ２００のタイムスロット５が復調できなくなり、タイムスロットパターンｂ２０１のタイムスロット５のみが復調できるため、基地局番号ｂ及びタイムスロットパターン種別ｂのみが検出できる。これにより、移動局１３１の制御部１３５は、移動局１３１が、基地局１２０ｂの配下に在線していることと、タイムスロットパターンｂを用いて通信することとを認識する（Ｓ３１５）。タイムスロットパターン制御部１３６は、タイムスロットパターンｂにあわせた通信が実施できるよう制御部１３５内の設定を変更する（Ｓ３１６）。移動局１３１は、自局の認識する基地局番号ｂ及び進行方向を、位置登録要求として、中央装置１１０へ送信する（Ｓ３１７）。
中央装置１１０は、移動局１３１から送信された位置登録要求を受信し、移動局１３１及び移動局１３１と通信する基地局番号ｂ及び進行方向をそれぞれ対応付けて位置登録状態管理テーブル１１３に登録することにより、移動局１３１の在線している基地局番号がｂであること及び移動局１３１の進行方向を認識する（Ｓ３０５）。
これにより、移動局１３１は、基地局１２０ｂを介して中央装置１１０と、タイムスロットパターンｂのタイムスロット１、２、及び３を用いて、通信を継続する（Ｓ３０６、Ｓ３１８）。
中央装置１１０は、位置登録状態管理テーブル１１３に登録された移動局１３１の在線する基地局番号ｂ及び進行方向並びに予め中央装置１１０に設定されていた基地局及びタイムスロットパターンの関係から、基地局１２０ｂの配下に在線する移動局１３１の進行方向に隣接する基地局が、基地局１２０ｃであることを認識する。中央装置１１０は、移動局１３１のハンドオーバに伴う瞬断時間を短縮するため、タイムスロットパターンｂのタイムスロット１、２、及び３と同じデータを、タイムスロットパターンａのタイムスロット１、２、及び３を用いて、基地局１２０ｃに同報送信する（Ｓ３０７）と共に、基地局１２０ｃのタイムスロットパターンａにおける、タイムスロットパターンｂのタイムスロット１、２、及び３の位置に相当するタイムスロット８、９、及び１０並びに基地局１２０ｂのタイムスロットパターンｂにおける、タイムスロットパターンａのタイムスロット１、２、及び３の位置に相当するタイムスロット８、９、及び１０を使用禁止タイムスロットに指定する（Ｓ３０８）。

このように、本実施の形態１では、中央装置１１０からの下り通信データ送出用として、隣接する基地局１２０同士で、互いに位置が異なるタイムスロットを用いるように構成したので、時分割多元接続方式の無線通信システムにおいて、隣接する基地局間で同一の周波数を用いる場合でも、隣接基地局間の無線ゾーン境界付近に発生する電波干渉区間における、電波干渉による無線通信品質の劣化を抑制することが可能となる。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２における列車無線システムの構成を示した図である。図１と同じ符号のものは同様の機能を有するので、説明を繰り返さない。図４において、中央装置１１０は、移動局１３１との通信で使用するタイムスロットを管理するタイムスロット使用状態管理テーブル１１４を有する。

次に、動作について説明する。中央装置１１０は、移動局１３１との通信で使用しているタイムスロット１、２、及び３を、タイムスロット使用状態管理テーブル１１４に保持させ、タイムスロットが実際に下り通信データの送出に使用されている間だけ、基地局１２０ｂに同報送信する。また、実際に下り通信データを送出している通信フレームのタイムスロットパターンである基地局１２０ｂのタイムスロットパターンｂに対して、タイムスロットパターンａのタイムスロット１、２、及び３の位置に相当するタイムスロット８、９、及び１０を使用禁止タイムスロットに指定すると共に、同様に実際に下り通信データの送出に使用されているタイムスロットを有する通信フレームのタイムスロットパターンである基地局１２０ａのタイムスロットパターンａに対して、タイムスロットパターンｂのタイムスロット１、２、及び３の位置に相当するタイムスロット８、９、及び１０を使用禁止タイムスロットに指定する。

このように、本実施の形態２では、タイムスロットが中央装置１１０と移動局１３１との間の通信に使用されていないときには、使用禁止タイムスロットの指定を解除するようにしたので、実施の形態１の効果に加え、タイムスロットの使用効率を向上させることが可能となる。

実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３における列車無線システムの構成を示した図である。図４と同じ符号のものは同様の機能を有するので、説明を繰り返さない。図５において中央装置１１０は、移動体１３７の詳細な位置を管理する詳細位置情報管理テーブル１１５を有し、移動体１３７は、キロ程などによる移動体１３７自身の詳細な位置情報を取得する在線位置情報取得装置１３８を有する。

次に、動作について説明する。移動局１３１の制御部１３５は、在線位置情報取得装置１３８から、移動体１３７の詳細な位置情報を取得し、その位置情報を、無線通信部１３４を介して定期的に中央装置１１０に送信する。中央装置１１０は、移動局１３１の送信した詳細な位置情報を、詳細位置情報管理テーブル１１５に保持させ、詳細な位置情報の受信ごとに更新するようにする。また、中央装置１１０には、予め詳細な位置情報と電波干渉区間１２３とを対応付けた対応情報をメモリ（記憶部、図示せず）に記憶させておき、中央装置１１０は、移動局１３１の送信した詳細な位置情報及びメモリの記憶する詳細な位置情報と電波干渉区間１２３とを対応付けた対応情報から、移動体１３７が電波干渉区間１２３に存在すると判定した場合にのみ、基地局１２０ｂに同報送信すると共に、基地局１２０ｂのタイムスロットパターンｂにおける、タイムスロットパターンａのタイムスロット１、２、及び３の位置に相当するタイムスロット８、９、及び１０並びに基地局１２０ａのタイムスロットパターンａにおける、タイムスロットパターンｂのタイムスロット１、２、及び３の位置に相当するタイムスロット８、９、及び１０を使用禁止タイムスロットに指定する。
また、中央装置１１０は、移動体１３７が電波干渉区間１２３に存在すると判定した場合にのみ、基地局１２０ｂのタイムスロットパターンｂにおける、タイムスロットパターンａのタイムスロット５の位置に相当するタイムスロット６並びに基地局１２０ａのタイムスロットパターンａにおける、タイムスロットパターンｂのタイムスロット５の位置に相当するタイムスロット６についても、使用禁止タイムスロットに指定するようにしてもよい。

このように、本実施の形態３では、中央装置１１０は、移動体１３７が電波干渉区間１２３に存在すると判定した場合にのみ、使用禁止タイムスロットを指定するように構成したので、実施の形態１の効果に加え、電波干渉区間１２３外におけるタイムスロットの使用効率を向上させることが可能となる。

なお、本実施の形態３では、中央装置１１０に、予め詳細な位置情報と電波干渉区間１２３とを対応付けた対応情報を記憶させるようにしたが、電波干渉区間１２３の替わりに、電波干渉区間１２３より所定の距離だけ広げた区間とを対応付けた対応情報を記憶させるようにしてもよい。この場合、定期的に送信される移動体１３７の詳細な位置情報の送信間隔の間に、移動体１３７が、電波干渉区間１２３に進入して電波干渉が発生する可能性を減少させることが可能となる。

また、詳細な位置情報と電波干渉区間１２３より所定の距離だけ広げた区間とを対応付けた対応情報を、中央装置１１０ではなく、移動局１３１のメモリ（記憶部、図示せず）に記憶させるようにし、移動局１３１が、移動体１３７が電波干渉区間１２３より所定の距離だけ広げた区間に存在するかどうかを判定するようにしてもよい。この場合、移動局１３１は、移動体１３７が電波干渉区間１２３より所定の距離だけ広げた区間に存在すると判定した場合に、移動体１３７が電波干渉区間１２３より所定の距離だけ広げた区間に存在することを、制御部１３５から、無線通信部１３４を介して中央装置１１０に送信し、中央装置１１０は、移動体１３７が電波干渉区間１２３より所定の距離だけ広げた区間に存在することを受信した場合にのみ、基地局１２０ｂに同報送信すると共に、基地局１２０ｂのタイムスロットパターンｂにおける、タイムスロットパターンａのタイムスロット１、２、及び３の位置に相当するタイムスロット８、９、及び１０並びに基地局１２０ａのタイムスロットパターンａにおける、タイムスロットパターンｂのタイムスロット１、２、及び３の位置に相当するタイムスロット８、９、及び１０を使用禁止タイムスロットに指定することとなる。

さらに、本実施の形態３を、実施の形態２と組み合わせるようにしてもよい。この場合、中央装置１１０は、移動局１３１の送信した詳細な位置情報並びにメモリの記憶する詳細な位置情報と電波干渉区間１２３とを対応付けた対応情報から、移動体１３７が電波干渉区間１２３に存在すると判定した場合に、タイムスロットが実際に下り通信データの送出に使用されている間だけ、基地局１２０ｂに同報送信することとなり、また、実際に下り通信データを送出している通信フレームのタイムスロットパターンである基地局１２０ｂのタイムスロットパターンｂに対して、タイムスロットパターンａのタイムスロット１、２、及び３の位置に相当するタイムスロット８、９、及び１０を使用禁止タイムスロットに指定すると共に、同様に実際に下り通信データの送出に使用されているタイムスロットを有する通信フレームのタイムスロットパターンである基地局１２０ａのタイムスロットパターンａに対して、タイムスロットパターンｂのタイムスロット１、２、及び３の位置に相当するタイムスロット８、９、及び１０を使用禁止タイムスロットに指定することとなる。

実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４における列車無線システムの構成を示した図である。図５と同じ符号のものは同様の機能を有するので、説明を繰り返さない。図６において、中央装置１１０は、移動体１３９の詳細な位置及び移動体１３９の速度を管理する詳細位置情報管理テーブル１１６を有し、移動体１３９は、移動体１３９自身の速度情報を取得する列車速度情報取得装置１４０を有する。

次に、動作について説明する。移動局１３１の制御部１３５は、在線位置情報取得装置１３８から、移動体１３９の詳細な位置情報を取得すると共に、列車速度情報取得装置１４０から、移動体１３９の速度情報を取得し、移動体１３９の詳細な位置情報及び移動体１３９の速度情報を、無線通信部１３４を介して定期的に中央装置１１０に送信する。中央装置１１０は、移動局１３１の送信した詳細な位置情報及び速度情報を、詳細位置情報管理テーブル１１６に保持させ、詳細な位置情報の受信ごとに更新するようにする。また、中央装置１１０には、予め詳細な位置情報と電波干渉区間１２３とを対応付けた対応情報をメモリ（記憶部、図示せず）に記憶させておき、移動局１３１の送信した詳細な位置情報及び速度情報及びメモリの記憶する詳細な位置情報と電波干渉区間１２３とを対応付けた対応情報から、移動体１３９が電波干渉区間１２３に所定の時間内に進入すると判定した場合又は移動体１３９が電波干渉区間１２３に存在すると判定した場合にのみ、基地局１２０ｂに同報送信すると共に、基地局１２０ｂのタイムスロットパターンｂにおける、タイムスロットパターンａのタイムスロット１、２、及び３の位置に相当するタイムスロット８、９、及び１０並びに基地局１２０ａのタイムスロットパターンａにおける、タイムスロットパターンｂのタイムスロット１、２、及び３の位置に相当するタイムスロット８、９、及び１０を使用禁止タイムスロットに指定する。
また、中央装置１１０は、移動体１３９が電波干渉区間１２３に所定の時間内に侵入すると判定した場合又は移動体１３９が電波干渉区間１２３に存在すると判定した場合にのみ、基地局１２０ｂのタイムスロットパターンｂにおける、タイムスロットパターンａのタイムスロット５の位置に相当するタイムスロット６並びに基地局１２０ａのタイムスロットパターンａにおける、タイムスロットパターンｂのタイムスロット５の位置に相当するタイムスロット６についても、使用禁止タイムスロットに指定するようにしてもよい。

このように、本実施の形態４では、移動体１３９が電波干渉区間１２３に所定の時間内に進入すると判定した場合又は移動体１３９が電波干渉区間１２３に存在すると判定した場合にのみ、使用禁止タイムスロットを指定するように構成したので、実施の形態１の効果に加え、電波干渉区間１２３外におけるタイムスロットの使用効率を向上させることが可能となる。また、移動体１３９が電波干渉区間１２３に進入する前に、確実に、使用禁止タイムスロットを指定することが可能となる。

なお、本実施の形態４では、中央装置１１０に、予め詳細な位置情報と電波干渉区間１２３とを対応付けた対応情報を記憶させるようにしたが、中央装置１１０ではなく、移動局１３１のメモリ（記憶部、図示せず）に記憶させるようにし、移動局１３１が、移動体１３９が電波干渉区間１２３に所定の時間内に進入するかどうか及び移動体１３９が電波干渉区間１２３に存在するかどうかを判定するようにしてもよい。この場合、移動局１３１は、移動体１３９が電波干渉区間１２３に所定の時間内に進入すると判定した場合又は移動体１３９が電波干渉区間１２３に存在すると判定した場合に、移動体１３９が電波干渉区間１２３に所定の時間内に進入すること又は移動体１３９が電波干渉区間１２３に存在することを、制御部１３５から無線通信部１３４を介して中央装置１１０に送信し、中央装置１１０は、移動体１３９が電波干渉区間１２３に所定の時間内に進入すること又は移動体１３９が電波干渉区間１２３に存在することを受信した場合にのみ、基地局１２０ｂに同報送信すると共に、基地局１２０ｂのタイムスロットパターンｂにおける、タイムスロットパターンａのタイムスロット１、２、及び３の位置に相当するタイムスロット８、９、及び１０並びに基地局１２０ａのタイムスロットパターンａにおける、タイムスロットパターンｂのタイムスロット１、２、及び３の位置に相当するタイムスロット８、９、及び１０を使用禁止タイムスロットに指定することとなる。

さらに、本実施の形態４を、実施の形態２と組み合わせるようにしてもよい。この場合、中央装置１１０は、移動局１３１の送信した詳細な位置情報及び速度情報及びメモリの記憶する詳細な位置情報と電波干渉区間１２３とを対応付けた対応情報から、移動体１３９が電波干渉区間１２３に所定の時間内に進入すると判定した場合又は移動体１３９が電波干渉区間１２３に存在すると判定した場合に、タイムスロットが実際に下り通信データの送出に使用されている間だけ、基地局１２０ｂに同報送信することとなり、また、実際に下り通信データを送出している通信フレームのタイムスロットパターンである基地局１２０ｂのタイムスロットパターンｂに対して、タイムスロットパターンａのタイムスロット１、２、及び３の位置に相当するタイムスロット８、９、及び１０を使用禁止タイムスロットに指定すると共に、同様に実際に下り通信データの送出に使用されているタイムスロットを有する通信フレームのタイムスロットパターンである基地局１２０ａのタイムスロットパターンａに対して、タイムスロットパターンｂのタイムスロット１、２、及び３の位置に相当するタイムスロット８、９、及び１０を使用禁止タイムスロットに指定することとなる。

上記実施の形態１乃至４では、移動局１３１が基地局番号及びタイムスロットパターン種別を検出するために、中央装置１１０は、移動局１３１へ基地局番号及びタイムスロットパターン種別を送信すると共に、使用禁止タイムスロットを指定するようにしたが、移動局１３１に、キロ程などによる移動体１３０、１３７、１３９の詳細な位置情報を在線位置情報取得装置１３８から取得させると共に、制御部１３５のメモリ（記憶部、図示せず）に、予め移動体１３０、１３７、１３９の詳細な位置情報、並びに基地局番号及びタイムスロットパターン種別を対応付けた対応情報を記憶させておき、在線位置情報取得装置１３８から取得した移動体１３０、１３７、１３９の詳細な位置情報、並びにメモリの記憶する移動体１３０、１３７、１３９の詳細な位置情報、基地局番号、及びタイムスロットパターン種別を対応付けた対応情報より、基地局番号及びタイムスロットパターン種別を検出するようにしてもよい。この場合、移動局１３１の制御部１３５は、在線位置情報取得装置１３８から取得した移動体１３０、１３７、１３９の詳細な位置情報、並びにメモリの記憶する移動体１３０、１３７、１３９の詳細な位置情報、基地局番号、及びタイムスロットパターン種別を対応付けた対応情報から検出した基地局番号及び進行方向を、位置登録要求として、中央装置１１０へ送信することとなる。これにより、中央装置１１０から移動局１３１へ基地局番号及びタイムスロットパターン種別を送信するためにタイムスロットを使用する必要がなくなり、それぞれ対応するタイムスロットを使用禁止タイムスロットに指定する必要がなくなるので、タイムスロットの使用効率を下げることなく、移動局１３１は基地局番号及びタイムスロットパターン種別を検出することが可能となる。

なお、上記実施の形態１乃至４では、タイムスロットパターンｂは、タイムスロットパターンａの各タイムスロットを時間軸上で逆順に配置させたものとなっているが、同報されるタイムスロットの位置が、互いに異なるようにすることができるものであれば、タイムスロットのパターンがどのような順に並んでいてもよい。

１１０中央装置
１１１指令員
１１２中央装置端末
１１３位置登録状態管理テーブル
１１４タイムスロット使用状態管理テーブル
１１５、１１６詳細位置情報管理テーブル
１２０基地局
１２１ＬＣＸ
１２２無線ゾーン境界
１２３電波干渉区間
１３０、１３７、１３９移動体
１３１移動局
１３２運転士
１３３移動局端末
１３４無線通信部
１３５制御部
１３６タイムスロットパターン制御部
１３８在線位置情報取得装置
１４０列車速度情報取得装置
２００、２０１タイムスロットパターン

Claims

複数のタイムスロットを有する通信フレームを使用する時分割多元接続方式によって、移動体の移動経路に沿って通信エリアが得られるように配置された複数の基地局を介して、前記移動体に搭載された移動局に下り通信データを送出する中央装置において、
前記移動局に割り当てられた前記通信フレームの所定の位置の第一のタイムスロットを用いて前記移動体が存在する現通信エリアに対応する基地局である現基地局を介して前記下り通信データを送出し、
前記通信フレームの前記所定の位置と異なる所定の位置の第二のタイムスロットを用いて前記現通信エリアに隣接する隣接通信エリアに対応する基地局である隣接基地局を介して前記下り通信データを送出し、
前記タイムスロットが前記下り通信に使用中かどうかを区別して管理する使用状態管理部をさらに備え、
前記現基地局を介する通信のうち、
前記使用状態管理部が前記移動局への前記下り通信データの送出に使用中の状態だと区別する、前記第一のタイムスロットを有する前記通信フレームに対して、前記第二のタイムスロットの使用を禁止し、
前記隣接基地局を介する通信のうち、
前記使用状態管理部が前記移動局への前記下り通信データの送出に使用中の状態だと区別する、前記第二のタイムスロットを有する前記通信フレームに対して、前記第一のタイムスロットの使用を禁止することを特徴とする中央装置。
隣接する前記基地局同士の電波が互いに干渉する電波干渉区間と前記移動経路上の位置情報とを対応付けた対応情報を記憶する記憶部を備え、
入力された前記移動体の現在位置の情報及び前記記憶部の記憶する前記対応情報に基づき前記移動体が前記電波干渉区間に存在すると判定した場合に、前記第二のタイムスロットを用いて前記隣接基地局を介して前記下り通信データを送出し、前記現基地局を介する通信のうち前記第二のタイムスロットを用いた通信、及び前記隣接基地局を介する通信のうち前記第一のタイムスロットを用いた通信を禁止することを特徴とする請求項１に記載の中央装置。
隣接する前記基地局同士の電波が互いに干渉する電波干渉区間と前記移動経路上の位置情報とを対応付けた対応情報を記憶する記憶部を備え、
入力された前記移動体の現在位置の情報及び前記移動体の速度情報、並びに前記記憶部の記憶する前記対応情報に基づき前記移動体が所定の時間内に前記電波干渉区間に進入すると判定した場合又は前記移動体が前記電波干渉区間に存在すると判定した場合に、前記第二のタイムスロットを用いて前記隣接基地局を介して前記下り通信データを送出し、前記現基地局を介する通信のうち前記第二のタイムスロットを用いた通信、及び前記隣接基地局を介する通信のうち前記第一のタイムスロットを用いた通信を禁止することを特徴とする請求項１に記載の中央装置。
前記複数の基地局の配置情報、前記現基地局を特定する情報、及び前記移動体の進行方向から、前記隣接基地局を特定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の中央装置。
前記通信フレームの前記第一のタイムスロット及び前記第二のタイムスロットと異なる位置の第三のタイムスロットを用いて、介する前記基地局を特定する情報及び前記下り通信データを送出するために用いるタイムスロットの構成を特定するタイムスロット情報を送出し、
他の前記タイムスロットの構成を用いた通信に対し、前記第三のタイムスロットの使用を禁止することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の中央装置。
移動体に搭載され、複数のタイムスロットを有する通信フレームを使用する時分割多元接続方式によって、前記移動体の移動経路に沿って通信エリアが得られるように配置された複数の基地局を介して、中央装置と通信する移動局において、
前記中央装置から送出される下り通信データを含む前記通信フレームを無線により受信する無線通信部と、
前記移動体が前記通信エリアを跨って移動する際に、前記下り通信データを受信するタイムスロットを所定の位置の第一のタイムスロットから前記所定の位置と異なる位置の第二のタイムスロットに切り替える制御部とを備え、
前記制御部は、
前記第一のタイムスロットと同じ通信フレーム上で位置の異なる第三のタイムスロットと、
前記第二のタイムスロットと同じ通信フレーム上にあって、前記第一、前記第二及び前記第三のタイムスロットと異なる位置にある第四のタイムスロットと、から、
前記移動体が存在する通信エリアに対応する基地局を特定する情報及び前記中央装置が下り通信データを送出するために用いるタイムスロットの構成を特定するタイムスロット情報を抽出し、
抽出した前記基地局を特定する情報及び前記タイムスロット情報に基づき、前記下り通信データを受信する前記タイムスロットの位置を前記第一のタイムスロットの位置から前記第二のタイムスロットの位置に切り替えることを特徴とする移動局。
前記移動経路上の位置情報、前記基地局を特定する情報、及び前記中央装置が下り通信データを送出するために用いるタイムスロットの構成を特定するタイムスロット情報を対応付けた対応情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、入力された前記移動体が現在存在する現在位置の情報及び前記記憶部が記憶した前記対応情報に基づき、前記下り通信データを受信する前記タイムスロットの位置を前記第一のタイムスロットの位置から前記第二のタイムスロットの位置に切り替えることを特徴とする請求項６記載の移動局。
前記制御部は、
抽出した前記基地局を特定する情報を、入力された前記移動体の進行方向と共に、前記無線通信部を介して前記中央装置に送信することを特徴とする請求項６記載の移動局。
前記制御部は、
前記現在位置の情報及び前記対応情報に基づき、前記移動体が存在する現通信エリアに対応する基地局である現基地局を特定し、前記現基地局を特定する情報及び入力された前記移動体の進行方向を、前記無線通信部を介して前記中央装置に送信することを特徴とする請求項７記載の移動局。
前記制御部は、
入力された前記移動体が現在存在する現在位置の情報を、前記無線通信部を介して前記中央装置に送信することを特徴とする請求項６に記載の移動局。
前記制御部は、
前記現在位置の情報を、前記無線通信部を介して前記中央装置に送信することを特徴とする請求項７記載の移動局。
前記制御部は、
入力された前記移動体の速度情報を、前記無線通信部を介して前記中央装置に送信することを特徴とする請求項１０または１１のいずれかに記載の移動局。