无线通信系统以及无线通信方法
【专利摘要】本发明提供一种无线通信系统以及无线通信方法，在基站和移动台之间使用多个信道来进行无线通信的无线通信系统中，收集由于干扰信号或噪声功率的影响等而不能通信的信道的特性。在根据跳频图案表来变更无线通信的信道的无线通信方法中，在依照跳频图案表的信道中的通信正常进行的情况下，与上述跳频图案表无关地，在通信结果差的信道中进行下一无线通信。
【专利说明】无线通信系统以及无线通信方法
[0001]本申请是 申请人:“株式会社日立制作所”于2011年7月7日提出的申请号为201110189370.0 (对应日本申请:2010年7月9日、2010-156845)、发明名称为“无线通信系统以及无线通信方法”的专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及在基站和移动台之间进行跳频型通信的无线通信系统以及无线通信方法。
[0003]另外，本发明涉及在基于无线的列车控制方法、列车控制系统以及无线通信方法中，长时间维持高质量的通信线路或进行更新来提供高质量的通信线路的技术。还能期待数十年的长时间的高质量的通信线路的维持。
【背景技术】
[0004]在列车控制方法以及列车控制系统中，有谋求铁路通信系统的成本降低的动向，研究了利用世界范围内不需要牌照的2.4G带的无线频率的列车控制系统的导入。
[0005]但是，存在众多的已利用2.4G带的无线频率的IEEE802.llb/g、蓝牙等的标准。这些标准使用于无线LAN或移动设备等各种设备中，是无法避免干扰问题的频带。
[0006]另外，在列车控制方法以及列车控制系统中，研究了使用通用的无线LAN的无线通信系统的导入。由于移动台高速移动，因此，要将通用的无线LAN导入到列车控制系统中，要求在移动台切换基站的越区切换中没有延迟。
[0007]在专利文献I (JP特开平2009-171078号公报)中，公开了一种发明，在采用了跳频方式的无线通信系统中，要选择干扰信号和噪声功率的影响少的频率信道。在该发明中，在由沿着规定的路径而设置的基站和在规定的路径上移动的移动台构成的无线通信系统中，各基站具有第I以及第2跳频表，根据干扰信号的状况选择使用的跳频表。按照无论选择哪个跳频表都不与相邻的基站发生干扰的方式来预先设定频率信道。由此，不需要在基站间收发频率信道的使用状况等事前信息，能选择没有干扰的最合适的频率信道。
[0008]在专利文献2 (JP特开平2008-99233号公报)中，公开了一种发明，在列车控制系统中，在沿着列车移动的线路的多个无线基站和搭载于列车的无线移动台之间平滑地进行收发列车控制信息的无线频率的切换。在该发明中，在规定的路径上移动的多个移动台和设置于规定的路径沿线的多个基站之间进行无线通信的列车控制系统中，按基站不同而分配不同的通信频率，从而移动台搜索设置于规定的路径沿线的多个基站的通信频率，根据搜索到的特定的无线频率，在与特定的无线频率对应的基站和移动台之间收发控制信息。
[0009]作为提供高质量通信线路的方法，有例如专利文献I的方法。在该方法中，记载了预先设置2个图案的跳频图案，且根据干扰信号的状况来切换跳频图案的技术。
[0010]另外，作为提供没有延迟的越区切换的方法，有例如专利文献2的方法。在该方法中，移动台搜索每个基站的通信频率，用找到的频率进行通信。因此，不需要在越区切换前进行协商。[0011]专利文献I JP特开平2009-171078号公报
[0012]专利文献2 JP特开平2008-99233号公报
[0013]作为针对频率的干扰问题的一般的方法有跳频技术。跳频技术是依照预先规定的跳频图案表，在改变频率的同时进行通信的方法。在专利文献1、2中，也用跳频图案方式使通信质量提高。
[0014]但是，在专利文献1、专利文献2中，由于没有用于进行越区切换的事前的协商，因此，即使依照预先规定的跳频图案来改变信道进行通信，以改变后的频率不受干扰地通信也不一定成功。另外，在专利文献2所公开的按照通信状况来切换跳频图案的方法中，即使在不存在移动台的情况下也会由于干扰而判断为错误。
【发明内容】
[0015]针对这样的问题，本发明的目的在于，在要求没有延迟的越区切换的列车控制方法以及列车控制系统中，能正确把握根据实际使用环境而获得的信道干扰，且在不降低无线通信系统的本来的通信的可靠性的前提下获得信道干扰状况。通过正确把握信道干扰，能适时对跳频图案的表进行更新，从而能提供高质量的通信。
[0016]本发明是根据跳频图案表来变更无线通信的信道的无线通信方法，通信在依照跳频图案表的信道中正常进行、且通信在下一个依照跳频图案表的信道中未正常进行的情况下，针对下一个周期进行通信的频率选择，不从跳频图案表中进行选择，而在无线通信结果差、未正常进行通信的频率信道中再次进行通信。
[0017]另外，本发明是在基站和移动台之间使用多个信道来进行无线通信，且根据跳频图案表来变更无线通信的信道的无线通信方法，移动台在每个周期搜索基站的通信信道，并保持搜索到的信道的接收电场强度，且通过特定的信道在与基站之间发送接收电场强度。
[0018]本发明的无线通信系统，在基站和移动台之间使用多个信道来进行无线通信，并根据跳频图案表来变更无线通信的信道，该无线通信系统具备:通信结果判定单元，其判定在各信道的通信结果是否正常；和存储单元，其存储各信道的通信结果，该无线通信系统构成为:在某依照跳频图案表的信道中的通信正常进行、且通信在下一个依照跳频图案表的信道中未正常进行的情况下，使在下一个周期进行通信的频率选择与上述跳频图案表无关地，在通信状态差、未正常进行通信的频率信道来进行下一无线通信。
[0019]进而，本发明的无线通信系统，在基站和移动台之间使用多个信道来进行无线通信，并根据跳频图案表来变更无线通信的信道，该无线通信系统具备:通信结果判定单元，其判定在各信道的通信结果是否正常；和存储单元，其存储各信道的通信结果，该无线通信系统构成为:在某依照跳频图案表的信道中的通信正常进行、且通信在下一个依照跳频图案表的信道中未正常进行的情况下，使在下一个周期进行通信的频率选择与上述跳频图案表无关地，在预先指定的信道中进行下一无线通信。
[0020]进而，本发明的无线通信系统，在基站和移动台之间使用多个信道来进行无线通信，并根据跳频图案表来变更无线通信的信道，该无线通信系统构成为:移动台在每个周期搜索基站的通信信道，通过具备保持搜索到的信道的接收电场强度的信道接收电场强度保持单元，并进一步具备发送搜索到的信道的接收电场强度的单元，从而通过特定的信道在与地面装置之间发送接收电场强度。
[0021]本发明的无线通信方法，在基站和移动台之间使用多个信道来进行无线通信，并根据跳频图案表来变更无线通信的信道，在该无线通信方法中，存储各信道的通信结果，在某依照跳频图案表的信道中的通信正常进行、且通信在下一个依照跳频图案表的信道中未正常进行的情况下，使在下一个周期进行通信的频率选择与上述跳频图案表无关地，在通信状态差、未正常进行通信的频率信道中进行下一无线通信。
[0022]进而，本发明的无线通信方法，在基站和移动台之间使用多个信道来进行无线通信，并根据跳频图案表来变更无线通信的信道，在该无线通信方法中，存储各信道的通信结果，在某依照跳频图案表的信道中的通信正常进行、且通信在下一个依照跳频图案表的信道中未正常进行的情况下，使在下一个周期进行通信的频率选择与上述跳频图案表无关地，在预先指定的信道进行下一无线通信。
[0023]进而，本发明的无线通信方法，在基站和移动台之间使用多个信道来进行无线通信，并根据跳频图案表来变更无线通信的信道，在该无线通信方法中，移动台在每个周期搜索基站的通信信道，并保持搜索到的信道的接收电场强度，且通过特定的信道在与地面装置之间发送接收电场强度。
[0024]根据本发明，能在不降低通信的可靠性的前提下收集信道干扰状况。另外，由于在正常通信后立即进行用于干扰状况收集的通信，因此能排除由于物理性的屏蔽、列车不在而引起的通信错误，从而能仅收集纯粹的干扰。另外，能判断究竟是在下行通信数据还是上行通信数据发生了干扰。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是本发明的实施例的无线通信系统的构成图。
[0026]图2是本发明的实施例的无线通信系统的基本顺序图。
[0027]图3是本发明的实施例的AP的功能模块图。
[0028]图4是本发明的实施例1的信道干扰收集表。
[0029]图5是本发明的实施例1的接收结果容纳表。
[0030]图6是本发明的实施例1的无线通信系统的干扰信道收集顺序图。
[0031]图7是本发明的实施例1的AP内信道选择处理流程图。
[0032]图8是本发明的实施例1的AP内RF接收处理流程图。
[0033]图9是本发明的实施例2的接收电场强度发送顺序图。
[0034]图10是本发明的实施例2的应答数据帧的一部分。
[0035]符号的说明
[0036]11规定的路径
[0037]12移动台
[0038]13 基站
[0039]13a、13b、13c:基站
[0040]21 APM
[0041]22 AP (基站)
[0042]23 STA (移动台)[0043]24跳频图案表
[0044]31 以太网部(ETH)
[0045]32 无线部(RF)
[0046]33 ETH收发处理
[0047]34信道选择处理
[0048]35 RF接收处理
[0049]36 RF发送处理
[0050]37信道干扰收集表
[0051]38接收结果容纳表
[0052]41信道收集范围
[0053]42发送信道
[0054]43信道收集模式
[0055]44固定信道
[0056]61 APM
[0057]62 AP`[0058]63 STA
[0059]91 APM
[0060]92a API
[0061]92b AP2
[0062]93 STA
[0063]94a电场强度收集
[0064]94b电场强度收集
[0065]95a应答/电场强度数据
[0066]95b应答/电场强度数据
[0067]101 AP应答数据的一部分
【具体实施方式】
[0068]下面参照附图，对应用本发明的无线通信系统进行详细的说明。
[0069]实施例1
[0070]图1是表示本发明的第I实施例的无线通信系统的一个构成的图。在图示的无线通信系统中，在规定的路径11上设置有多个每隔350m程度而配置的基站13a~13c。移动台12在规定的路径11上移动的同时，改变与之进行通信的基站13a、13b、13c……。
[0071]图2是表示在图1说明的在基站13a、13b、13c......和移动台12之间进行的无线通
信系统的基本顺序的图。
[0072]依次说明图示的基本顺序，统管多个各基站13a、13b、13c......的接入点(Access
Point下面仅记为AP) 22的接入点主机(Access Point Master下面仅记为APM) 21以一定周期向AP22发送通信数据。尽管现有技术的无线信道有13个信道，频率不重复的信道为3个信道，但在本发明中，划分为频率不重复的16个信道。且以大约500msec的间隔进行通?目。[0073]如图2所示，AP22从存储于内部的跳频图案表24中取得发送信道(O信道到15信道的16个信道中的I个信道)，来向移动台(Station，下面仅记为STA) 23发送通信数据。另外，在一定时间后，从跳频图案表24中提取下一信道，改变信道后再次向移动台23发送通信数据。完成2次的发送后，向APM21发送来自移动台23的应答数据。在本实施例的AP22中，在I次周期中进行2次跳频(时间分集)，从而提高了与移动台23之间的通信数据的成功概率。在图2中，示出了对于第I次的发送频率提取信道0，对于第2次提取信道8，改变周期后，对于第3次提取信道4，对于第4次提取信道12的状态。在图2中，表示的是在所有信道中的通信都正常的情况。
[0074]图3是表示AP22的功能模块的图。以太网(注册商标)部31掌管与APM21之间收发通信数据的功能。无线部32掌管与STA23无线收发通信数据的功能。在ETH收发处理33中，进行如下处理:将从APM21接收到的通信数据传送(transfer)给信道选择处理34，另外，将从RF接收处理35接收到的通信数据传送给以太网部31。
[0075]在信道选择处理34中，从ETH收发处理33起动后，根据包含于通信数据中的序列号(通番)，从跳频图案表24中决定信道，并向RF发送处理36进行发送请求。另外，在一定时间后，根据跳频图案来改变信道，进行第2次的发送请求。在第2次的发送请求中，参照存储有来自STA23的接收结果的接收结果容纳表38、以及存储有信道的收集模式等的信道干扰收集表37，进行发送信道的决定。
[0076]在RF接收处理35中，对从无线部32接收到的通信数据进行合理性检查，并将其结果容纳于接收结果容纳表38以及信道干扰收集表37中，而且，将正常的通信数据传送给ETH收发处理33。在RF发送处理36中，从信道选择处理34起动，并向RF委托在由信道选择处理34决定的信道中进行发送。
[0077]图4是表示信道干扰收集表的结构的图。信道收集范围41设定:对于通信结果差的信道，AP32能设定为发送信道的信道。且由于目的是要在设置有多个AP32的情况下，在相邻的AP之间，不重复信道干扰的收集用的信道来进行发送，因此按照在相邻的AP间信道不重复的方式进行设定。
[0078]发送信道42设定发送中的信道。信道收集模式43设定是否进行信道干扰收集。固定信道44通过设定任意的信道来进行所指定的信道干扰的收集。另外，将正常接收次数、异常接收次数等作为统计数据而存储。
[0079]图5是表示接收结果容纳表的结构的图。接收NG (不正常或失败)信道O?15 (51)在来自STA23的通信数据被判定为接收NG的情况下，被设定为针对相应信道的接收NG信道。
[0080]图6是对信道干扰状况进行收集的顺序。AP32从APM21接收到通信数据后，从跳频图案表24中取得发送信道0，向STA23发送。并在从STA23接收到应答的通信数据后，改变发送信道来进行第2次的发送。
[0081]在第2次的发送中，检查在接收结果确认表中是否有接收NG信道，在没有接收NG信道的情况下，直接用依照跳频图案表24的信道8来进行发送。设其通信结果为正常。接下来，由于没有接收到针对用信道8发送的通信数据的、来自STA23的应答的通信数据，因此，在接收结果容纳表的相应信道中记录:有接收NG。
[0082]在下一周期中，从跳频图案表24中取得发送信道4，向STA23进行通信数据的发送。设其通信结果为正常。接下来，由于用信道4进行的通信数据的收发成功，因此，作为对信道特性进行收集的处理，检查在接收结果确认表中是否有接收NG信道，进而检查出NG的信道8在信道收集范围内，将其作为特性收集信道而再次使用。但是，在图6中，设为没有再次接收到应答的通信数据。未接收到应答的通信数据的信道8在接收结果容纳表38的信道8中记录有接收NG，并记录异常接收次数作为统计数据45。
[0083]在本发明的实施例中，像这样在从AP22对STA23，在I次周期中进行2次的发送的过程中，在第I次的正常通信后，通过进行干扰检查用的第2次的发送，能在不降低通信的可靠性的前提下检查信道的干扰。另外，由于是在第I次的正常通信后发送检查用的通信数据，因此降低了由于物理性的屏蔽而引起的接收异常的可能性，从而能仅对正确的信道干扰进行测定。
[0084]图7表示实施例1中的信道选择处理的流程图。在电源接通后(步骤70)，成为来自ETH收发处理的起动等待(步骤71)，在起动请求后，根据包含于通信数据中的序列号，从跳频图案表24中选择信道(步骤72)。在信道选择后，向RF发送处理委托发送(步骤73)。之后，判定针对通信数据发送的STA12的应答结果(步骤74)，若是确认NG，则在第2次的发送中也从跳频图案表24中选择信道(步骤78)。若应答结果判定OK(正常)，则进一步判定是否有接收结果NG信道且其是否在信道收集范围内(步骤75)，若有符合的信道，则作为信道干扰收集信道来委托第2次的发送(步骤76)。在此(步骤75)，若是应答结果判定NG，则在第2次的发送中也从跳频图案表24中选择信道(步骤78)。RF发送处理(步骤77)在发送请求后，返回到来自ETH收发处理的起动等待(步骤71)。
[0085]在该实施例中，在步骤76，构成为从接收结果容纳表中提取接收NG信道，但也能构成为:使在下一个周期进行通信的频率选择与跳频图案表无关，而用预先指定的信道来进行下一次的无线通信。
[0086]图8示出了实施例1中的RF接收处理的流程图。在电源接通后(步骤80)，成为来自RF的接收数据等待(步骤81)，在来自RF的接收时，在接收数据中判定序列号错误、CRC错误等(步骤82)，若是判定0K，则在信道干扰收集表37的相应信道中设定正常接收次数(步骤83)，若是判定NG，则在接收结果容纳表38中设定接收NG信道(步骤85)，在接收结果容纳表38中设定相应信道结果NG (步骤86)，在统计数据45中设定信道干扰收集表37的相应信道异常接收次数(步骤87)，在信道干扰收集表的相应信道中设定异常接收内容(序列号错误、CRC错误(步骤88)。RF发送处理起动(步骤84)返回到来自RF的接收数据等待(步骤81)。
[0087]实施例2
[0088]图9是表示本发明的实施例2中的基本顺序的图。若依次说明图示的基本顺序，则与实施例1相同，以一定周期，从APM91向各AP92a、92b(APl以及AP2)广播发送通信数据。各APl以及AP2的92a、92b从存储于内部的跳频图案表24(参照图2)中取得发送信道，来将通信数据发送给移动台STA93。此时，按照相邻的APl以及AP2的92a、92b进行发送的信道不重复的方式来设定跳频图案表24。将在图9所示的最初的周期的第I次通信设为信道O和信道8。在移动台STA93中，以一定周期来搜索基站的通信信道，并将找到的信道的接收电场强度进行存储，在以应答数据进行发送的信道中，对应答数据附上搜索找到的信道的接收电场强度，并发送给AP22。[0089]在图9的实施例中，示出了在电场强度收集94a中，找到信道O和信道8，并使用信道8将应答数据作为应答/电场强度数据95a发送给API (92a)的状态。在第2次的电场强度收集94b中，由于未找到信道4而仅找到信道8，因此，将应答数据作为应答/电场强度数据95b来发送给AP2 (92b)。在APM91中，根据从各AP92接收到的应答数据，用在下行数据中发送的信道的电场强度的有无来判定究竟是在下行数据的干扰，还是在上行的干扰。
[0090]图10是表示APM91从各AP92a以及92b接收到的应答数据的一部分的图。在APM91中，根据从各AP92a以及92b接收到的应答数据，收集各APl以及2的信道的收发结果。收集方法是从自各APl以及2接收到的应答数据101 (应答/电场强度数据)中提取全部的发送信道。接下来，从各应答数据中提取设定了电场强度值的信道，在发送信道与设定了电场强度值的信道一致的情况下，可知没有到下行数据的干扰。在没有找到与发送信道对应的电场强度值的发送信道的情况下，可知下行数据发送没有到达STA93。
【权利要求】
1.一种无线通信系统，在基站和移动台之间使用多个信道来进行无线通信，并根据跳频图案表来变更无线通信的信道， 所述无线通信系统的特征在于，构成为:移动台在每个周期搜索基站的通信信道，通过具备保持搜索到的信道的接收电场强度的信道接收电场强度保持单元，并进一步具备发送搜索到的信道的接收电场强度的单元，从而通过特定的信道在与地面装置之间发送接收电场强度。
2.一种无线通信方法，在基站和移动台之间使用多个信道来进行无线通信，并根据跳频图案表来变更无线通信的信道， 该无线通信方法的特征在于， 移动台在每个周期搜索基站的通信信道，并保持搜索到的信道的接收电场强度，且通过特定的信道在与地面装置之间发送接收电场强度。
【文档编号】H04W72/08GK103560807SQ201310487558
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2011年7月7日 优先权日:2010年7月9日
【发明者】光吉直树, 山崎良太, 小贯洋 申请人:株式会社日立制作所