CN110892747A - 无线通信装置、无线通信***和无线通信方法 - Google Patents

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Abstract

无线通信装置(1A、2A)具有：使用信道选择部(15)，其按照每个时隙从预定的多个频道的候选中选择一个频道；以及无线通信部(12)，其使用由使用信道选择部选择出的频道进行无线通信。其特征在于，使用信道选择部(15)选择与接近的小区在相同时隙中使用的频道不同的频道，容许远程小区在相同时隙中使用的频道和选择出的频道重复，其中，该接近的小区是从无线通信中使用的小区起的小区数为预定的第1小区数以内的小区，该远程小区是从无线通信中使用的小区起的小区数为频道的候选的数量以内且比第1小区数大的小区。

Description

无线通信装置、无线通信***和无线通信方法
技术领域
本发明涉及使用跳频的无线通信装置、无线通信***和无线通信方法。
背景技术
近年来，如下的无线列车控制***受到关注：在沿着轨道设置的地面站与列车之间进行无线通信，根据利用该无线通信传输的信息进行列车的运行控制、速度控制等。在无线列车控制***中，大多使用不需要电波的利用许可的2.4GHz的ISM(Industry-Science-Medical)频带。ISM频带在无线LAN(Local Area Network)、Bluetooth(注册商标)等***中广泛使用，因此，有时为了抑制与其他***的电波之间的干扰而使用扩频技术。扩频技术是将信号扩散到比原来的信号宽的频带中进行通信的技术。
在专利文献1中公开了使用作为扩频技术之一的跳频的无线通信***。跳频是使用按照每个时隙而不同的频道进行无线通信的技术。在专利文献1所记载的***中，准备与相同时隙对应的频道相互不同的2个跳频图案，根据电波状况，按照每个时隙从2个跳频图案中选择要使用的频道。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-171078号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，全部时隙中同时使用的频道不重复的跳频图案的数量与所使用的频道的候选的数量相同。因此，根据上述专利文献1所记载的技术，使用相同的跳频图案的小区的间隔最大成为频道的候选的数量。在如上述无线列车控制***那样沿着轨道排列基站的情况下等，基站之间的可见性大多较好，受到来自其他基站的电波的干扰的可能性较高，存在***内的电波的干扰增大这样的问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，得到能够抑制***内的电波的干扰的无线通信装置。
用于解决问题的手段
为了解决上述课题并实现目的，本发明的无线通信装置具有：使用信道选择部，其按照每个时隙从预定的多个频道的候选中选择一个频道；以及无线通信部，其使用由使用信道选择部选择出的频道进行无线通信。其特征在于，使用信道选择部选择与接近的小区在相同时隙中使用的频道不同的频道，容许远程小区在相同时隙中使用的频道和选择出的频道重复，其中，该接近的小区是从无线通信中使用的小区起的小区数为预定的第1小区数以内的小区，该远程小区是从无线通信中使用的小区起的小区数为频道的候选的数量以内且比第1小区数大的小区。
发明的效果
本发明的无线通信装置发挥能够抑制***内的电波的干扰这样的效果。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的无线通信***的结构的图。
图2是示出图1所示的基站的功能结构的图。
图3是示出图1所示的车辆的概略结构的图。
图4是示出图1所示的移动台的功能结构的图。
图5是示出用于实现图1所示的基站和移动台的功能的处理电路的结构的第1例的图。
图6是示出用于实现图1所示的基站和移动台的功能的处理电路的结构的第2例的图。
图7是示出图1所示的无线通信***的动作的顺序图。
图8是示出在图7所示的动作中传输的帧结构的图。
图9是示出针对图1所示的无线通信***的各基站的频道的分配方法的概念的图。
图10是示出图2和图4所示的使用信道选择部生成的跳频图案的一例的图。
图11是示出本发明的实施方式2的无线通信***的结构的图。
图12是示出图11所示的监视装置生成的数据库的结构的一例的图。
图13是示出图11所示的基站的结构的图。
图14是示出图13所示的使用信道选择部生成的跳频图案的第1图案的一例的图。
图15是示出图13所示的使用信道选择部生成的跳频图案的第2图案的一例的图。
图16是示出图13所示的使用信道选择部生成的跳频图案的第1图案的变形例的图。
图17是示出图13所示的使用信道选择部生成的跳频图案的第2图案的变形例的图。
图18是示出图11所示的移动台的结构的图。
图19是示出图11所示的无线通信***的动作的顺序图。
具体实施方式
下面，根据附图对本发明的实施方式的无线通信装置、无线通信***和无线通信方法进行详细说明。另外，本发明不由该实施方式进行限定。
实施方式1
图1是示出本发明的实施方式1的无线通信***10的结构的图。无线通信***10具有基站1A-1、基站1A-2、移动台2A、有线网络5和管理装置6。
基站1A-1和基站1A-2是沿着预定的路径4配置的无线通信装置。下面，在不需要分别特意区分基站1A-1和基站1A-2的情况下，将基站1A-1和基站1A-2统称为基站1A。配置有基站1A的路径4是轨道等。在路径4是轨道的情况下，车辆3成为列车。此外，也可以是路径4是道路，车辆3是汽车。下面，对路径4是轨道、车辆3是列车的情况进行说明。基站1A沿着路径4以数十米～数百米的间隔进行设置。
移动台2A是搭载于车辆3的无线通信装置。车辆3沿着路径4移动。图1中示出1台车辆3和1台移动台2A，但是，实际上，无线通信***10具有多个移动台2A。
多个基站1A与有线网络5连接。管理装置6与有线网络5连接，对车辆3的运行进行管理。管理装置6根据利用基站1A与移动台2A之间进行的无线通信来传输的信息，进行车辆3的运行控制、速度控制等。与现有的固定封闭区间的列车运行控制方式相比，无线式的列车控制***不需要轨道回路，因此，能够降低导入成本和维护成本。此外，能够构筑不受固定区间限制的灵活的封闭区间，因此，能够提高列车的运行密度，能够降低运行成本。
无线通信***10在无线通信中使用的频带是不需要电波的利用许可的频带，是ISM频带等。如上所述，ISM频带被无线LAN、Bluetooth等多个***利用。一般而言，在采取小区结构的无线通信***中，小区的大小大大依赖于发送机的发送功率和接收机的接收灵敏度，以小区的端部的接收电平成为接收灵敏度附近的方式配置基站。与此相对，本实施方式的基站1A能够以基站1A形成的小区的端部的接收电平成为比接收灵敏度高的电平的间隔进行配置，以使得即使来自其他***的干扰较多也能够进行通信。此外，为了减少***之间的电波的干扰，基站1A和移动台2A进行使用跳频的无线通信，按照每个时隙切换要使用的频道。移动台2A利用无线通信向基站1A发送搭载有移动台2A的车辆3的当前的位置信息。基站1A利用无线通信向移动台2A传输停止极限位置等为了供管理装置6进行车辆3的运行控制、速度控制等而生成的控制信息，其中，该停止极限位置是各个车辆3能够安全地停止而不会与先行的车辆3发生碰撞的极限位置。
但是，即使能够通过上述结构减少来自其他***的电波的干扰，在以小区的端部的接收电平成为比接收灵敏度高的电平的间隔配置了基站1A的情况下，来自使用相同频道的更远的基站1A的电波作为干扰而进入的可能性也提高，有时产生***内的电波的干扰。此外，由于沿着轨道等可见性较好的路径4配置基站1A，因此，来自使用相同频道的更远的基站1A的电波作为干扰而进入的可能性提高。为了减少***内的电波的干扰，优选加大在全部时隙中使用相同频道的跳频图案相同的基站1A彼此之间的距离。
图2是示出图1所示的基站1A的功能结构的图。基站1A具有通信天线11、无线通信部12、调制解调部13、基站控制部14和使用信道选择部15。
通信天线11在发送时将从无线通信部12输入的无线信号放射到空中，并且接收在空中传播的无线信号并将其输入到无线通信部12。无线通信部12在发送时将从调制解调部13输入的数字调制后的信号转换为模拟信号，将其频率转换为载波频率。无线通信部12进行如下的无线处理，即，在接收时将从通信天线11输入的模拟信号频率转换为基带频带，并将频率转换后的模拟信号转换为数字信号。无线通信部12使用由后述使用信道选择部15选择的频道进行无线处理。
调制解调部13在发送时对发送数据进行编码处理和调制处理，在接收时对接收到的信号进行解调处理和解码处理。基站控制部14在发送时进行来自有线网络5侧的数据的发送控制，并且在接收时进行将接收数据输出到有线网络5侧的控制。使用信道选择部15根据所给出的条件，按照每个时隙选择进行无线通信时使用的频道，将识别所选择出的频道的频道编号输出到无线通信部12。使用信道选择部15的详细功能在后面叙述。
图3是示出图1所示的车辆3的概略结构的图。车辆3具有移动台2A、车上控制装置31和位置检测装置32。移动台2A具有通信天线11。车上控制装置31根据移动台2A接收到的数据进行车辆3的停止、速度变更等车辆3的控制。位置检测装置32检测车辆3的位置。位置检测装置32能够以一定的时间周期检测车辆3的位置，生成位置信息，将所生成的位置信息输出到移动台2A。位置检测装置32可以使用GPS(Global Positioning System)接收机取得位置信息，也可以根据从基站1A向移动台2A传输的起点位置信息、和从计测车轴的旋转速度的速度发电机得到的移动距离，来计算车辆3的当前位置。
图4是示出图1所示的移动台2A的功能结构的图。下面，对具有与基站1A的结构要素相同的功能的结构要素标注相同标号，省略相同功能的说明。移动台2A具有通信天线11、无线通信部12、调制解调部13、移动台控制部24和使用信道选择部15。移动台控制部24在发送时根据位置检测装置32输出的位置信息而生成发送数据，将所生成的发送数据输出到调制解调部13。移动台控制部24在接收时将从调制解调部13输出的解调数据输出到车上控制装置31。
接着，对用于实现基站1A和移动台2A的功能的硬件结构进行说明。基站1A和移动台2A的无线通信部12使用进行频率转换等的模拟电路、模拟数字转换器、数字模拟转换器等构成。调制解调部13、基站控制部14、使用信道选择部15和移动台控制部24是处理电路。该处理电路可以是专用硬件，也可以是使用计算机程序的处理电路。
在使用专用硬件的情况下，处理电路是图5所示的处理电路90。图5是示出用于实现图1所示的基站1A和移动台2A的功能的处理电路的结构的第1例的图。
处理电路90是复合电路、程序化的处理器、并行程序化的处理器、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)和FPGA(Field-Programmable GateArray)中的任意一方或对它们进行组合而得到的部件。调制解调部13、基站控制部14、使用信道选择部15和移动台控制部24的功能的一部分或全部能够使用专用硬件即处理电路90实现。
在使用计算机程序的情况下，处理电路是图6所示的处理电路91。图6是示出用于实现图1所示的基站1A和移动台2A的功能的处理电路的结构的第2例的图。处理电路91具有处理器92和存储器93。
处理器92是CPU(Central Processing Unit)，也被称为中央处理装置、处理装置、运算装置、微处理器、微计算机、DSP(Digital Signal Processor)等。
存储器93是RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、闪存、EPROM(Erasable Programmable ROM)、EEPROM(Electrically EPROM)等非易失性或易失性半导体存储器、磁盘等。
处理器92读出并执行存储器93中存储的计算机程序，由此，调制解调部13、基站控制部14、使用信道选择部15和移动台控制部24的功能的一部分或全部能够使用具有处理器92和存储器93的处理电路91实现。此外，存储器93还被用作处理器92执行的各处理中的暂时存储器。
接着，对无线通信***10的动作进行说明。图7是示出图1所示的无线通信***10的动作的顺序图。在图7中，假设n个移动台2A位于基站1A的小区内的状态。下面，在分别区分多个移动台2A的情况下，表示为移动台2A-1、移动台2A-2、移动台2A-n等。
管理装置6计算各个车辆3的停止极限位置(步骤S101)。反复执行图7所示的一连串动作，管理装置6通过进行上次的一连串动作，从移动台2A取得各个车辆3的位置信息，使用这些位置信息计算停止极限位置。
管理装置6向基站1A发送所计算出的停止极限位置(步骤S102)。基站1A的基站控制部14接收到管理装置6发送的停止极限位置后，生成向位于基站1A的小区内的全部移动台2A传递的信息即报知信息，将其输出到调制解调部13(步骤S103)。报知信息包含移动台2A生成帧的跳频图案所需要的跳频信息、帧编号、小区编号、针对各个移动台2A的时隙的分配信息等。
基站1A的调制解调部13将进行调制处理等后的报知信息输出到无线通信部12。无线通信部12向位于基站1A的小区内的全部移动台2A发送调制解调部13输出的报知信息(步骤S104)。此时，基站1A的使用信道选择部15根据使用上次发送的帧中包含的报知信息向移动台2A通知的跳频信息，选择为了发送报知信息而使用的频道。无线通信部12使用所选择出的频道发送报知信息。
基站1A的无线通信部12发送报知信息后，基站1A的使用信道选择部15和移动台2A的使用信道选择部15分别选择各时隙中要使用的频道，生成跳频图案(步骤S105)。此时，移动台2A的使用信道选择部15能够根据从基站1A接收的报知信息中包含的跳频信息掌握自身被分配的时隙。移动台2A的无线通信部12在被分配的时隙中，使用与基站1A使用的频道相同的频道进行无线处理，由此能够与基站1A进行无线通信。另外，图7的步骤S105是生成跳频图案的步骤，按照每个时隙统一选择要使用的多个频道，但是，本发明不限于该例子。也可以按照每个时隙一个一个地选择要使用的频道。生成跳频图案的方法的详细情况在后面叙述。
基站1A的基站控制部14分别使用不同的时隙向各个移动台2A发送从管理装置6接收到的搭载有移动台2A的车辆3的停止极限位置(步骤S106)。具体而言，基站控制部14使用接着发送了报知信息的时隙之后的时隙向移动台2A-1发送移动台2A-1的停止极限位置#1，使用再下一个时隙向移动台2A-2发送移动台2A-2的停止极限位置#2。反复进行同样的处理，直到向移动台2A-n发送第n个移动台2A-n的停止极限位置#n为止。
在停止极限位置的发送之后，接下来，各移动台2A使用自身被分配的时隙向基站1A发送表示移动台2A的当前位置的位置信息、即搭载有各移动台2A的车辆3的位置信息(步骤S107)。具体而言，移动台2A-1使用接着传输了停止极限位置#n的时隙之后的时隙向基站1A发送移动台2A-1的位置信息#1。移动台2A-2向基站1A发送移动台2A-2的位置信息#2，反复进行同样的处理，直到移动台2A-n向基站1A发送位置信息#n为止。基站1A从各个移动台2A接收位置信息后，经由有线网络5向管理装置6发送所接收到的位置信息(步骤S108)。
反复执行图7所示的动作，因此，在下次的一连串动作中的步骤S101中管理装置6计算停止极限位置时，使用步骤S108中向管理装置6发送的位置信息。以数百毫秒程度的时间周期执行图7所示的一连串动作。通过采用这种结构，停止极限位置以一定的周期被更新，能够进行列车的运行。在由于某些异常而使停止极限位置的更新被中断的情况下，车上控制装置31进行在停止极限位置的更新被中断的时点使车辆3停止的控制。此外，移动台2A的移动台控制部24在车辆3移动而使移动台2A位于相邻的基站1A的小区内时，进行切换通信目的地的基站1A的切换处理。
图8是示出在图7所示的动作中传输的帧结构的图。在n台移动台2A位于基站1A形成的小区内时，基站1A与n台移动台2A之间传输的第i个帧#i包含报知信息#i、n个停止极限位置#1～停止极限位置#n、n个位置信息#1～位置信息#n。各帧由固定时间长度的时隙构成。在各帧的开头时隙中存储有报知信息。报知信息、停止极限位置和位置信息分别使用不同的时隙进行传输。
图9是示出针对图1所示的无线通信***10的各基站1A的频道的分配方法的概念的图。在图9所示的例子中，频道的候选的数量为16。基站1A-1和基站1A-2在相同时隙中使用不同的频道。在着眼于特定的基站1A的情况下，按照每个时隙使要使用的频道一个一个地偏移。
关于全部时隙中频道不与其他跳频图案重复的跳频图案，最大能够生成频道的候选的数量。即，在频道的候选为f0～f15这16个的情况下，能够生成16个跳频图案。该情况下，被分配全部时隙中频道相同的跳频图案的小区的间隔最大也成为16个小区。
根据***结构的不同，有时基站1A之间的可见性较差，受到来自分开16个小区的基站1A的电波的干扰的可能性较低。但是，在沿着轨道等路径4配置基站1A的本实施方式中，可能受到来自更远处配置的基站1A的电波的干扰，因此，优选扩大被分配在全部时隙中频道相同的跳频图案的小区的间隔。因此，在本实施方式中，在频道的候选的数量以内的小区中，容许要使用的频道的一部分重复，使被分配在全部时隙中频道相同的跳频图案的小区的间隔比频道的候选的数量大。
具体而言，使用信道选择部15选择与接近小区在相同时隙中使用的频道不同的频道，其中，该接近小区是从无线通信部12在无线通信中使用的小区起的小区数为预定的第1小区数以内的小区。关于无线通信部12在无线通信中使用的小区，对于基站1的使用信道选择部15来说是基站1形成的小区，对于移动台2A的使用信道选择部15来说是覆盖移动台2A的位置的小区。此时，使用信道选择部15容许选择的频道与远程小区在相同时隙中使用的频道重复，其中，该远程小区是小区间隔比第1小区数大且为频道的候选的数量以内的小区。
通过如上所述选择要使用的频道，要使用的频道不与频道的候选的数量以内的小区中电波到达的可能性较高的接近小区重复，因此，能够抑制电波的干扰。此外，通过将要使用的频道会重复的小区设为频道的候选的数量以内的小区中电波到达的可能性比较低的远程小区，能够抑制产生电波的干扰的可能性。此时，使用信道选择部15以使得存在多个远程小区的方式确定第1小区数，以使得频道依次与多个远程小区发生重复的方式选择要使用的频道。通过这样确定第1小区数，在着眼于远程小区中的2个小区的情况下，在全部时隙中频道不重复，因此，能够抑制产生电波的干扰。
另外，为了在来自使用相同频道的基站1A的电波引起了干扰的情况下也正确地传输信息，优选在多个帧的范围内多次传输相同的信息。即使一个帧内分配给车辆3的时隙的位置在帧间相同，只要频道的候选的数量与帧内的时隙数不同，则分配给相同车辆3的频道按照每个帧而不同。这样，分配给相同车辆3的频道按照每个帧而变化，因此，在使用特定的频道的通信的质量降低的状况下，通过多次发送相同的帧，也能够正确地传输信息。
此外，在图8所示的例子中，针对每一个帧，对一个车辆3分配一个时隙，但是，本发明不限于该例子。也可以在一个帧内对一个车辆3分配多个时隙。在一个帧内对一个车辆3分配多个时隙的情况下，要使用的频道按照每个时隙而变化，因此，能够提高抗干扰性。
图10是示出图2和图4所示的使用信道选择部15生成的跳频图案的一例的图。在图10所示的例子中，频道的候选的数量为16。与各时隙和小区对应的数字是识别频道的频道编号。在着眼于小区#16的情况下，时隙#0的频道#0和时隙#4的频道#12与分开16个小区的小区#0重复。时隙#1的频道#7与分开15个小区的小区#1重复。时隙#2的频道#14与分开14个小区的小区#2重复。时隙#3的频道#5与分开13个小区的小区#3重复。这样，将分配与被分配给小区#16的频道重复的频道的小区汇集成小区#0～小区#3这4个小区，对小区#4～小区#15分配与相同时隙中分配给小区#16的频道不同的频道。
接着，对使用信道选择部15选择频道以使分配给各个小区的频道形成使用图10说明的跳频图案的方法进行说明。
使用信道选择部15使用以下所示的数式(1)，选择各时隙中要使用的频道，由此能够生成跳频图案。
p[i，j]＝mod(j*d[m]+s[n]，16)…(1)
这里，M是***内的小区数，N是帧内的时隙数。该情况下，小区编号i取0～M-1的值，帧内的时隙编号j取0～N-1的值。mod(A，B)是A除以B时的余数。m是小区编号i除以频道的候选的数量16时的商进一步除以2时的余数，通过下述数式(2)表示，取0或1的值。m按照每16个小区而取不同的值，因此，分开16个小区的跳频图案包含不同的频道。n是小区编号i除以频道的候选的数量16时的余数，通过下述数式(3)表示，取0～15的值中的任意一方。n按照每个小区而取值。
m＝mod(i/16，2)…(2)
n＝mod(i，16)…(3)
d[m]是时隙之间的频道的间隔，在该例子中，根据m的值而取3或7的值。s[n]是小区之间的跳频图案的偏置(offset)，在该例子中，根据n的值而取0、4、8、12、1、5、9、13、3、7、11、15、2、6、10和14中的任意一个值。
当使用上述数式(1)时，使用信道选择部15在时隙之间的频道的间隔d[m]恒定的情况下，在不同的偏置s[n]之间，在相同时隙中选择不同的频道。此外，通过按照每频道的候选的数量的小区而改变d[m]，在分开频道的候选的数量的小区中选择不同的频道。
在数式(1)中，取频道的候选的数量16的余数，因此，d[m]可取的值成为1～15。在选择了1以外的候选的数量的除数的情况下，产生未使用的频道，跳频图案以比频道的候选的数量短的周期重复。因此，这里，使用奇数作为d[m]的值。d[m]的组合对在d[m]不同的小区之间选择相同的频道的比例造成影响。在d[m]取3或7的情况下，其差为4，因此，在4个之后的时隙中，成为16个频道的差，在如数式(1)那样通过16取了余数的情况下，d[0](＝3)和d[1](＝7)的频道的关系与4个之前的时隙相同。即，在频道在某个时隙中重复的情况下，在4个之后的时隙中也重复。
即，在设d[m]的值的差为4的情况下，在s[n]相差4的倍数的小区彼此产生小区之间的频道的重复。如上所述，在本实施方式中，s[n]＝(0、4、8、12、1、5、9、13、3、7、11、15、2、6、10、14)，将值为4的倍数的部分统一配置于接近的小区。因此，关于s[0]～s[3]，以每4个时隙中有1个时隙的比例产生频道的重复，关于s[4]～s[15]，不产生频道的重复。
在上述例子中，频道在4个小区中以每4个时隙中有1个时隙的比例重复，但是，通过改变d[m]的组合，能够使频道在8个小区中以每8个时隙中有1个时隙的比例重复，或者使频道在2个小区中以每2个时隙中有1个时隙的比例重复。
在无线通信***10中，预先将d[m]和s[n]的值分配给各基站1A，基站1A的使用信道选择部15使用从基站控制部14给出的d[m]和s[n]的值，按照每个时隙选择要使用的频道，由此生成跳频图案。该d[m]和s[n]的值包含在上述跳频信息中，传输到位于各基站1A的小区内的移动台2A。移动台2A的使用信道选择部15使用经由移动台控制部24取得的d[m]和s[n]的值，按照每个时隙选择要使用的频道，由此生成跳频图案。
通过执行上述方法，能够生成图10所示的跳频图案。图10中示出时隙#0～时隙#15，但是，时隙#16以上也同样。此外，示出小区#0～小区#31，但是，在小区#32中，再次使用与小区#0相同的跳频图案。即，在全部时隙中要使用的频道重复的小区的间隔成为32个小区，比频道的候选的数量16大。
另外，在帧内的时隙数和频道的候选的数量成为倍数关系的情况下，分配给帧内的特定的时隙的频道会在多个帧间重复，因此，优选设置偏置而使按照每个帧分配的频道偏移。该情况下，如果在多个帧的范围内多次传输相同信息，则在相同信息的全部传输中频道重复的小区成为分开32个小区的小区。
此外，通过增加d[m]的数组数，能够使全部时隙中使用的频道重复的小区的间隔比上述例子大。
在上述实施方式中，与用于进行无线通信的处理并行地选择要使用的频道，但是，本发明不限于该例子。选择要使用的频道的时机不限于上述例子，只要在开始进行无线通信之前即可。也可以使用上述方法预先选择要使用的频道，将跳频图案作为表来保持，使用信道选择部15根据表，按照每个时隙选择频道。通过预先生成跳频图案的表，基站1A和移动台2A的使用信道选择部15不需要具有用于进行上述数式(1)所示的计算的电路，能够简化电路结构。
如以上说明的那样，根据本发明的实施方式1的无线通信装置即基站1A和移动台2A，选择与接近的小区在相同时隙中使用的频道不同的频道，容许选择的频道与远程小区在相同时隙中使用的频道重复，其中，该接近的小区是从无线通信部12在无线通信中使用的小区起的小区数为预定的第1小区数以内的小区，该远程小区是小区间隔为频道的候选的数量以内且比第1小区数大的小区。通过使用这种频道，能够使如下小区的间隔比频道的候选的数量大，其中，该小区是使用要使用的频道在全部时隙中重复的跳频图案的小区。因此，能够抑制***内的电波的干扰，能够实现稳定的无线通信。
实施方式2
图11是示出本发明的实施方式2的无线通信***20的结构的图。无线通信***20具有如下结构：在实施方式1中的频道的选择方法的基础上，生成2个跳频图案，从所生成的2个跳频图案中，按照每个时隙选择频道。无线通信***20代替无线通信***10的基站1A而具有基站1B，代替移动台2A而具有移动台2B。此外，无线通信***20具有监视***内的通信质量的状态的监视装置7。
另外，在图11中示出2台基站1B-1和基站1B-2，但是，无线通信***20能够具有3台以上的基站1B。此外，在图11中示出1台车辆3和1台移动台2B，但是，无线通信***20能够具有搭载于多个车辆3的多个移动台2B。
监视装置7与有线网络5连接，能够经由有线网络5而与基站1B进行通信。基站1B和移动台2B分别具有测定表示通信质量的质量值的功能，监视装置7收集基站1B和移动台2B分别测定出的质量值，根据所收集的质量值监视***内的通信质量即电波环境的状态。监视装置7检测到通信质量恶化后，向***管理者发出警告。通信质量按照每个要使用的频道而不同，并且还根据小区内的测定位置而变化。因此，优选与要使用的频道和小区内的测定位置一起管理质量值。因此，基站1B和移动台2B各自在向监视装置7发送质量值时，向监视装置7发送所使用的频道和测定位置。监视装置7生成并存储每个频道、每个测定位置的质量值的数据库。
图12是示出图11所示的监视装置7生成的数据库的结构的一例的图。图12的横轴示出各个基站1B的小区内的质量值的测定位置，图12的纵轴示出频道。监视装置7在与对应于接收到的质量值的测定位置和频道对应的存储区域存储质量值。定义以恒定的距离分割基站1B的小区而得到的块，使用该块来表示测定位置。监视装置7按照每个基站1B管理质量值，在图12的例子中，表示位置的块l11～l1C示出基站1B-1形成的小区内的位置，块l21～l2C示出基站1B-2形成的小区内的位置。
数据库中存储的质量值是表示小区内的每个测定位置的电波环境即通信质量的数据，是信号与噪声的比率即信号对干扰噪声功率比、接收侧接收错误的数据的概率即分组错误率等。
在使用信号对干扰噪声功率比的情况下，各基站1B测定接收功率，各移动台2B测定接收功率和干扰噪声功率。为了监视移动台2B接收基站1B发送的数据时的通信质量和基站1B接收移动台2B发送的数据时的通信质量，监视装置7能够生成分别存储表示两者的质量值的数据库。
监视装置7能够在每次测定时进行质量值的平均，并且对数据库进行更新。关于平均，可以使用利用从最新的质量值起一定期间内的质量值的移动平均，也可以使用遗忘系数。监视装置7向各个基站1B发布所生成的数据库中存储的质量值。具体而言，监视装置7从数据库，将与各基站1B形成的小区内的块对应起来存储的质量值在确保与块即测定位置和频道的对应的状态下发布到各基站1B。
图13是示出图11所示的基站1B的结构的图。基站1B具有通信天线11、无线通信部12、调制解调部113、基站控制部114、使用信道选择部115、通信质量测定部116和通信质量存储部117。
通信天线11和无线通信部12的功能与实施方式1相同，因此，这里省略说明。调制解调部113具有与调制解调部13相同的功能，基站控制部114具有与基站控制部14相同的功能，使用信道选择部115具有与使用信道选择部15相同的功能。调制解调部113、基站控制部114和使用信道选择部115的功能与调制解调部13、基站控制部14和使用信道选择部15的不同之处在于，使用表示通信质量的质量值进行处理。
通信质量测定部116从调制解调部113接受针对接收信号的处理结果后，使用所接受的处理结果测定表示接收信号的通信质量的质量值。具体而言，通信质量测定部116测定未进行通信时的电波环境作为干扰噪声功率，并且测定接收功率的功率值。通信质量测定部116使用测定出的接收信号的功率值和干扰噪声功率计算信号对干扰噪声功率比。通信质量测定部116与测定质量值时使用的频道和测定位置一起，将测定出的质量值输出到基站控制部114。测定位置是测定为了进行质量值而使用的干扰噪声功率的移动台2B的位置。
基站控制部114经由有线网络5向监视装置7发送通信质量测定部116输出的质量值、频道和测定位置。基站控制部114在经由通信天线11从移动台2B接收到质量值、频道和测定位置的情况下，经由有线网络5向监视装置7发送所接收到的质量值。
基站控制部114取得监视装置7从数据库发布的与测定位置和频道对应的质量值，在与测定位置和频道对应起来的状态下将所取得的质量值存储在通信质量存储部117中。另外，这里，构成为将质量值集中于监视装置7之后向各基站1B进行发布，但是，本发明不限于该例子。只要能够生成与基站1B的小区内的测定位置和频道对应的质量值的数据库即可，各基站1B也可以生成每个基站1B的数据库，向监视装置7发送数据库的副本。
使用信道选择部115根据通信质量存储部117中存储的质量值选择要使用的频道。使用信道选择部115按照每个时隙提取多个频道，从提取出的频道中，根据每个频道的质量值，选择所提取出的频道中的通信质量最良好的一个频道。此时，使用信道选择部115存储识别包含选择出的频道的跳频图案的信息，该信息是表示选择出的频道的选择信息。
对使用信道选择部115按照每个时隙提取2个频道的方法进行说明。使用信道选择部115能够使用以下所示的数式(4)，按照每个时隙选择2个使用信道，由此生成2个跳频图案。
p[i，j，k]＝mod(j*d[k]+s[mod(n+8*k，16]，16)…(4)
这里，k是识别要生成的2个跳频图案的值，取0或1的值。除了k以外，数式(4)中的记号的定义与实施方式1相同。使用信道选择部115使用数式(4)，按照每个时隙从频道的候选中提取2个频道，生成2个跳频图案。在数式(4)中，与数式(1)的频道选择方法相比，成为改变d[k]并使s[n]偏移8个小区的图案。在使用数式(4)生成跳频图案的情况下，在小区之间的小区数为1～4的接近小区中，不产生频道的重复，在小区之间的小区数为5～8的4个远程小区中，以每4次中有1次的比例产生频道的重复。
图14是示出图13所示的使用信道选择部115生成的跳频图案的第1图案的一例的图。图15是示出图13所示的使用信道选择部115生成的跳频图案的第2图案的一例的图。图14所示的跳频图案和图15所示的跳频图案是使用数式(4)生成的一对跳频图案。
在图14和图15中，仅示出到小区#15为止，但是，小区#16成为与小区#0相同的跳频图案。在着眼于图14的小区#8的跳频图案的情况下，在仅观察图14所示的图案的情况下，频道与时隙#0的频道重复的小区成为分开16个小区的小区。此外，在小区#8中选择了频道#0的情况下，与小区#0的频道重复。这样，在按照每个时隙选择2个跳频图案的任意跳频图案的情况下，在小区之间的小区数为1～4的接近小区中，都不产生频道的重复，在小区之间的小区数为5～8的4个远程小区中，以每4个时隙中有1次的比例容许频道的重复。此外，在全部时隙中频道重复的小区之间的小区数成为16。
通常，频道的候选的数量为16，在提取2个频道而生成2个跳频图案的情况下，能够生成8个在全部时隙中频道不重复的跳频图案。因此，按照每8个小区重复相同的跳频图案，但是，在本实施方式中，容许与远程小区之间的频道的重复，由此，能够将在全部时隙中频道重复的小区之间的间隔扩大到16。
此外，在上述例子中，与小区编号无关，时隙之间的频道的间隔恒定，但是，也可以与实施方式1同样，根据小区编号i来改变时隙之间的频道的间隔。该情况下，与实施方式1同样，能够进一步扩大在全部时隙中频道重复的小区之间的间隔。在根据小区编号i来改变时隙之间的频道的间隔的情况下，使用信道选择部115能够使用下述数式(5)，选择各时隙中要使用的频道，由此生成跳频图案。
p[i，j，k]＝mod(j*d[k，m]+s[mod(n+8*k，16)]，16)…(5)
在使用数式(5)的情况下，与实施方式1同样，m是小区编号i除以16时的商进一步除以2时的余数，通过上述数式(2)表示，取0或1的值。该情况下，时隙之间的频道的间隔d[k，m]通过下述数式(6)表示。
d[k，m]＝(d[0，m]，d[1，m])＝((3，11)，(7，15))…(6)
图16是示出图13所示的使用信道选择部115生成的跳频图案的第1图案的变形例的图。图17是示出图13所示的使用信道选择部115生成的跳频图案的第2图案的变形例的图。图16所示的跳频图案和图17所示的跳频图案是使用数式(5)生成的一对跳频图案。
通过使用图16和图17所示的2个跳频图案，能够将全部时隙中频道重复的小区之间的小区间隔设为32，与使用数式(4)的情况相比，能够进一步扩大。
基站1B的使用信道选择部115从2个频道中选择一个频道后，生成表示选择出的频道的选择信息，将其输出到基站控制部114。基站控制部114向移动台2B发送选择信息。
图18是示出图11所示的移动台2B的结构的图。移动台2B具有通信天线11、无线通信部12、调制解调部113、通信质量测定部126、移动台控制部124和使用信道选择部125。
通信天线11和无线通信部12的功能与实施方式1相同，调制解调部113的功能与图13所示的基站1B的调制解调部113的功能相同。移动台控制部124和使用信道选择部125与移动台控制部24和使用信道选择部15的不同之处在于，使用表示通信质量的质量值进行处理。
通信质量测定部126从调制解调部113接受针对接收信号的处理结果后，使用所接受的处理结果测定表示接收信号的通信质量的质量值。具体而言，通信质量测定部126测定接收信号的功率值和表示未进行通信时的电波环境的干扰噪声功率。通信质量测定部126将测定出的功率值除以干扰噪声功率来计算信号对干扰噪声功率比，将其设为质量值。通信质量测定部126将测定出的质量值、测定出的干扰噪声功率、质量值的测定位置、所使用的频道输出到移动台控制部124。
移动台控制部124向基站1B发送通信质量测定部126输出的质量值、测定位置和频道。此外，移动台控制部124从基站1B接收选择信息和跳频信息后，将其输出到使用信道选择部125。
使用信道选择部125选择多个频道中的、由基站1B按照每个时隙选择出的频道，将其输出到无线通信部12。使用信道选择部125从移动台控制部124接收选择信息和跳频信息后，通过与使用信道选择部115相同的方法生成多个跳频图案，按照每个时隙，根据选择信息选择频道。根据这种结构，能够使用与基站1B相同的频道进行无线通信。
对用于实现图13所示的基站1B和图18所示的移动台2B的功能的硬件结构进行说明。调制解调部113、基站控制部114、使用信道选择部115、通信质量测定部116、通信质量存储部117、移动台控制部124、使用信道选择部125和通信质量测定部126是处理电路。该处理电路可以是专用硬件，也可以是使用计算机程序的处理电路。
在使用专用硬件的情况下，处理电路是图5所示的处理电路90。在使用计算机程序的情况下，处理电路是图6所示的处理电路91。也可以组合使用作为专用硬件的处理电路90和使用计算机程序的处理电路91来实现基站1B和移动台2B的功能。
接着，对图11所示的无线通信***20的动作进行说明。图19是示出图11所示的无线通信***20的动作的顺序图。
另外，在基站1B、移动台2B和管理装置6之间传输位置信息和停止极限位置的动作与实施方式1相同，因此，这里省略说明，主要对与实施方式1不同之处进行说明。此外，在以下的说明中，在上面叙述了动作的详细情况的情况下，这里省略说明。实际上，无线通信***20具有多台基站1B和位于各个基站1B的小区内的多个移动台2B，但是，这里为了简化，示出1台基站1B和1台移动台2B。
移动台2B的通信质量测定部126以一定的周期测定质量值(步骤S201)。移动台2B使用无线通信向基站1B发送所测定出的质量值(步骤S202)。基站1B的基站控制部114使用有线网络5向监视装置7发送从移动台2B接收到的质量值(步骤S203)。
基站1B的通信质量测定部116以一定的周期测定质量值，将测定出的质量值输出到基站控制部114(步骤S204)。基站1B的基站控制部114使用有线网络5向监视装置7发送质量值(步骤S205)。
监视装置7使用接收到的质量值对质量值数据库进行更新(步骤S206)。监视装置7向基站1B发送质量值数据库(步骤S207)。
基站1B将监视装置7发送的质量值数据库存储在通信质量存储部117中之后，使用信道选择部115按照每个时隙生成2个频道(步骤S208)。然后，使用信道选择部115根据质量值，按照每个时隙从2个频道中选择一个频道(步骤S209)。基站1B生成表示步骤S209中选择出的频道的选择信息，向移动台2B发送所生成的选择信息(步骤S210)。基站1B能够将选择信息、d[k]和s[n]存储在实施方式1中说明的报知信息中，将其发送到移动台2B。
移动台2B的使用信道选择部125使用从基站1B接收到的d[k]和s[n]生成2个跳频图案，使用选择信息，按照每个时隙从2个跳频图案中选择一个频道，生成一个跳频图案(步骤S211)。
以上实施方式所示的结构示出本发明的内容的一例，能够与其他公知技术进行组合，还能够在不脱离本发明主旨的范围内省略、变更结构的一部分。
例如，在上述实施方式中，使用ISM频带进行无线通信，但是，本发明不限于该例子。能够针对使用可能与其他***发生干扰的无线频带的***应用本发明的技术。
此外，在上述实施方式中，说明了如下的无线列车控制***：路径4是轨道，车辆3是列车，使用无线通信从基站向移动台传输用于进行列车的运行控制、速度控制等的控制信息，但是，本发明不限于该例子。也可以是如下的路车间通信***：路径4是高速道路等道路，车辆3是汽车，基站设置于路侧设备。在汽车具有自动驾驶功能的情况下，与上述实施方式同样，使用无线通信传输汽车的控制信息。或者，从基站向移动台传输的信息也可以不是车辆3的控制中使用的信息，而是简单地显示在车辆3搭载的显示装置等中的信息。
在上述实施方式2中，与用于进行无线通信的处理并行地，按照每个时隙提取2个频道，但是，本发明不限于该例子。也可以使用与上述相同的方法，预先生成2个跳频图案，使用信道选择部115保持这2个跳频图案。该情况下，使用信道选择部115根据质量值，从预先生成的2个跳频图案中，按照每个时隙选择要使用的频道。通过预先生成跳频图案的表，基站1B的使用信道选择部115和移动台2B的使用信道选择部125不需要具有用于进行上述数式(4)或数式(5)所示的计算的电路，能够简化电路结构。
如以上说明的那样，根据本发明的实施方式2的无线通信装置即基站1B和移动台2B，与实施方式1同样，选择与接近的小区在相同时隙中要使用的频道不同的频道，容许选择的频道与远程小区在相同时隙中使用的频道重复，其中，该接近的小区是从无线通信部12在无线通信中使用的小区起的小区数为预定的第1小区数以内的小区，该远程小区是小区间隔为频道的候选的数量以内且比第1小区数大的小区。通过使用这种频道，与不容许频道的重复的情况相比，能够扩大如下的小区的间隔，其中，该小区是使用要使用的频道在全部时隙中重复的跳频图案的小区。因此，能够抑制***内的电波的干扰，能够实现稳定的无线通信。
此外，根据基站1B和移动台2B，根据质量值，按照每个时隙从上述这样选择出的2个频道中选择频道。因此，能够选择各个时间的电波状况良好的频道。因此，能够进一步抑制电波的干扰，能够实现稳定的无线通信。
此外，在上述实施方式1和实施方式2中，通过仅在基站1A和基站1B的内部封闭的处理来选择各小区中要使用的频道。在通过***内的一个装置来选择***所具有的多个基站1A和基站1B使用的频道的情况下，集中列车位置信息、或者发布所选择出的跳频图案时的响应时间成为问题。与此相对，在本实施方式1和实施方式2中，不需要为了选择频道而在多个装置之间发送接收大量的数据。因此，不需要考虑响应时间，切换频道时的快速响应性提高。
标号说明
1A、1A-1、1A-2、1B、1B-1、1B-2：基站；2A、2A-1、2A-2、2A-n、2B：移动台；3：车辆；4：路径；5：有线网络；6：管理装置；7：监视装置；10、20：无线通信***；11：通信天线；12：无线通信部；13、113：调制解调部；14、114：基站控制部；15、115、125：使用信道选择部；24、124：移动台控制部；31：车上控制装置；32：位置检测装置；90、91：处理电路；92：处理器；93：存储器；116、126：通信质量测定部；117：通信质量存储部。

Claims (12)

1.一种无线通信装置，其特征在于，所述无线通信装置具有：
使用信道选择部，其按照每个时隙从预定的多个频道的候选中选择一个频道；以及
无线通信部，其使用由所述使用信道选择部选择出的所述频道进行无线通信，
所述使用信道选择部选择与接近的小区在相同时隙中使用的频道不同的频道，容许远程小区在相同时隙中使用的所述频道和选择出的所述频道重复，其中，该接近的小区是从所述无线通信中使用的小区起的小区数为预定的第1小区数以内的小区，该远程小区是从所述无线通信中使用的小区起的小区数为所述频道的候选的数量以内且比所述第1小区数大的小区。
2.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，
所述无线通信部在所述无线通信中使用的小区和在全部时隙中使用相同的所述频道的小区之间的小区数比所述频道的候选的数量大。
3.根据权利要求1或2所述的无线通信装置，其特征在于，
所述使用信道选择部使用所述时隙之间的频道的间隔和小区之间的偏置，决定要使用的所述频道。
4.根据权利要求3所述的无线通信装置，其特征在于，
所述使用信道选择部使用不同的2个所述时隙之间的频道的间隔和小区之间的偏置，按照每个所述时隙提取多个所述频道，根据表示每个所述频道的通信质量的质量值选择所述多个频道中的一个频道。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的无线通信装置，其特征在于，
所述无线通信装置是沿着预定的路径设置且形成所述小区的多个基站中的任意一个基站、或沿着所述路径移动的移动台，所述无线通信是在所述基站与位于该基站形成的小区内的所述移动台之间进行的。
6.根据权利要求5所述的无线通信装置，其特征在于，
所述无线通信装置是所述基站，
所述使用信道选择部使用预先按照每个所述基站分配的所述时隙之间的频道的间隔和小区之间的偏置，选择要使用的所述频道。
7.根据权利要求5所述的无线通信装置，其特征在于，
所述无线通信装置是所述移动台，
所述使用信道选择部从所述无线通信的对方装置即所述基站取得预先按照每个所述基站分配的所述时隙之间的频道的间隔和小区之间的偏置，使用所取得的所述时隙之间的频道的间隔和所述小区之间的偏置，选择要使用的所述频道。
8.根据权利要求4所述的无线通信装置，其特征在于，
所述无线通信装置是形成所述小区的基站，
所述无线通信部向位于所述基站形成的所述小区内的移动台通知选择信息，该选择信息表示所述使用信道选择部按照每个所述时隙选择出的所述频道。
9.根据权利要求5所述的无线通信装置，其特征在于，
所述路径是轨道，所述移动台搭载于在所述轨道上行驶的列车。
10.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，
所述使用信道选择部具有按照每个所述时隙确定要使用的频道的跳频图案的表，按照该表选择要使用的所述频道。
11.一种无线通信***，其特征在于，
所述无线通信***具有沿着预定的路径配置的基站、以及位于所述基站形成的小区内且沿着所述路径移动的移动台，
在所述基站与所述移动台之间，按照每个时隙从多个频道的候选中切换要使用的频道而进行无线通信，
所述基站和所述移动台分别选择与接近的小区在相同时隙中使用的频道不同的频道，容许远程小区在相同时隙中使用的所述频道和选择出的所述频道重复，其中，该接近的小区是从所述无线通信中使用的小区起的小区数为预定的第1小区数以内的小区，该远程小区是从所述无线通信中使用的小区起的小区数为所述频道的候选的数量以内且比所述第1小区数大的小区。
12.一种无线通信方法，在沿着预定的路径配置的基站与位于所述基站形成的小区内且沿着所述路径移动的移动台之间，按照每个时隙从多个频道的候选中切换要使用的频道而进行无线通信，其特征在于，
所述基站和所述移动台分别选择与接近的小区在相同时隙中使用的频道不同的频道，容许远程小区在相同时隙中使用的所述频道和选择出的所述频道重复，其中，该接近的小区是从所述无线通信中使用的小区起的小区数为预定的第1小区数以内的小区，该远程小区是从所述无线通信中使用的小区起的小区数为所述频道的候选的数量以内且比所述第1小区数大的小区。
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