JP5402806B2 - 無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、移動体無線通信システムにおいて、異なるシステム間を移動する移動局、及びその移動局の動作モード制御方法に関するものである。

特許文献１に記載された無線通信システムは、ディジタル無線方式採用する基地局、アナログ無線方式を採用する基地局、車両が走行する両側に敷設され、ディジタル方式及びアナログ方式の基地局用にそれぞれ設けられ、基地局の送信電波又は移動局から送信電波を搬送する漏洩同軸ケーブル(ＬＣＸ)から構成されている。ディジタル方式の基地局がカバーするゾーンとアナログ方式の基地局がカバーするゾーンの境界では、移動局は無線方式が切り替えられる。

移動局は、アンテナ、分波器、分配器、ＬＣＸから漏れ出た電波を受信するアナログ受信機及びディジタル受信機、アナログ送信機及びディジタル送信機、アナログ受信機によるパイロット信号(識別信号)の検出が不可状態になると、切替スイッチを制御し、ディジタル送信機を分波器と接続し、ディジタル受信機による基地局識別信号(識別信号)の検出が不可状態になると、切替スイッチを制御し、アナログ送信機を分波器と接続する制御部を備える。

移動局がディジタル無線方式のエリアに存在し、アナログ無線方式に向かい移動する場合、移動局がゾーン境界に入ると、移動局はディジタル無線方式を採用する基地局の送信電波のフレームに含まれる基地局識別信号を検出できなくなる。この場合、移動局は基地局とのフレーム同期を解除し、切替スイッチを制御し、アナログ送信機を分波器と接続する。さらに移動局がアナログ無線方式のエリアに移動すると、アナログ受信機が基地局の送信電波に含まれるパイロット信号(識別信号)を検出することにより、基地局との同期を確立し、基地局との通信が可能となる。

一方、移動局がアナログ無線方式のエリアに存在し、ディジタル無線方式に向かい移動する場合、移動局がゾーン境界に入ると、移動局はアナログ無線方式を採用する基地局の送信電波に含まれるパイロット信号(基地局識別信号)を検出できなくなると、基地局と同期を解除し、切替スイッチを制御し、ディジタル送信機を分波器と接続する。さらに移動局がディジタル無線方式のエリアに移動すると、ディジタル受信機が基地局の送信電波のフレームに含まれる基地局識別信号を検出することにより、基地局とのフレーム同期を確立し、基地局との通信が可能となる。

特開２００１―２６７９７７号公報

移動局に搭載する受信機は１つのシステムに対して復調可能であるため、移動局が異なるシステムを往来する場合、それぞれのシステムに対応した受信機を移動局に搭載する必要がある。しかし、移動局に搭載する受信機に故障が発生すると、故障した受信機に対応したシステムにおいて、移動局は基地局から送信される信号を受信出来ない問題がある。

本発明に係る無線通信装置は、互いに通信方式が異なる第一の通信システム及び第二の通信システムと通信を行う無線通信装置において、第一の通信システムとの通信を可能にするプログラム及び第二の通信システムとの通信を可能にするプログラムを記憶した記憶部と、この記憶部から読み出されたプログラムを用いて受信信号の復調処理を行う受信機を有する無線部と、第一の通信システム及び第二の通信システムのうち、通信中の通信システムとの通信状態を監視し、通信状態に応じて、記憶部に格納されているプログラムのうち、現在通信していない通信システムに対応したプログラムの状態に切り替え、無線部を動作させる制御部を設けたものである。

本発明に係る無線通信装置は、互いに通信方式が異なる第一の通信システム及び第二の通信システムと通信を行う無線通信装置において、第一の通信システムとの通信を可能にするプログラム及び第二の通信システムとの通信を可能にするプログラムを記憶した記憶部と、この記憶部から読み出されたプログラムを用いて受信信号の復調処理を行う受信機を有する無線部と、第一の通信システム及び第二の通信システムのうち、通信中の通信システムとの通信状態を監視し、通信状態に応じて、記憶部に格納されているプログラムのうち、現在通信していない通信システムに対応したプログラムの状態に切り替え、無線部を動作させる制御部を設けたので、それぞれ異なる通信システムに対応する受信機を複数搭載していない移動局でも、非同期状態を一定時間検出して、動作モードを切り替えることによって、複数の通信システムに対応することが出来る。

本発明の実施の形態１による無線通信システムを示すブロック図である。 本発明の移動局受信機と受信機を制御するブロック図である。 本発明の移動局上の受信架に搭載する受信機と制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の移動局上の受信架に搭載する受信機と制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る無線通信装置の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る無線通信装置の処理を示すフローチャートである。

実施の形態１．
図１は本発明における移動体通信システムを示す。図１では、方式が異なる３つの通信システム間を移動局７が往来する例を示す。図中の通信システム１（第一の通信システム）において、１ａは中央局、２ａは統制局、３ａ、３ｂ、３ｃは統制局２ａの配下の基地局、４ａは基地局３ａの送信電波及び移動局７からの送信電波を搬送する漏洩同軸ケーブル(以降、ＬＣＸとする)、４ｂは基地局３ｂの送信電波及び移動局７からの送信電波を搬送するＬＣＸ、４ｃは基地局３ｃの送信電波及び移動局７からの送信電波を搬送するＬＣＸである。図中の通信システム２（第二の通信システム）において、１ｂは中央局、２ｂは統制局、３ｄ、３ｅ、３ｆは統制局２ｂの配下の基地局、４ｄは基地局３ｄの送信電波及び移動局７からの送信電波を搬送するＬＣＸ、４ｅは基地局３ｅの送信電波及び移動局７からの送信電波を搬送するＬＣＸ、４ｆは基地局３ｆの送信電波及び移動局７からの送信電波を搬送するＬＣＸ、同様に通信システム３において、１ｃは中央局、２ｃは統制局、３ｇ、３ｈ、３ｉは統制局２ｃの配下の基地局、４ｇは基地局３ｇの送信電波及び移動局７からの送信電波を搬送するＬＣＸ、４ｈは基地局３ｈの送信電波及び移動局７からの送信電波を搬送するＬＣＸ、４ｉは基地局３ｉの送信電波及び移動局７からの送信電波を搬送するＬＣＸである。５は通信システム１と２のシステム境界、６は通信システム２と３のシステム境界、７は移動局である。

図２は移動局に搭載されている受信架の中の受信機と制御部を示す。８は移動局７に搭載したアンテナ、９はアンテナから受信機に入力された信号をＲＦ帯域信号からＩＦ帯域信号に変換する周波数変換部、１０は９から出力された信号をアナログからディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、１１は復調処理を行うプログラムデータが格納されているＲＯＭ（記憶部）、１２はＡ／Ｄ変換器１０からの信号をソフトウェア無線にて復調する復調処理部（無線部）、１３は復調処理部１２のプログラムダウンロード及び復調処理部１２の設定するＭＰＵ、１４は受信機内部と受信機外部の信号のインターフェースである上位Ｉ／Ｆ、１５は受信機を制御する制御部である。図２に示す移動局は、通信する全システムに対応したプログラムを備え、プログラムの状態を切り替えることにより、ハードウェア構成を変更することなく、方式が異なる通信システムに応じて使用する周波数、復調方式、その他の信号処理方法を変更することが可能である。つまり、ソフトウェアの動作モード（状態）を切り替えるだけで様々なシステムに対応できるソフトウェア無線機である。

次に、移動局に搭載する受信機が一台の場合に、移動局７が図１中の３つの通信システムを移動する時の動作について説明する。図５は、本発明の実施の形態１に係る無線通信装置の処理を示すフローチャートである。初めに移動局７はシステム１のエリアからシステム２へ向けて移動中とする。通信システム１において移動局７は基地局３ａ、３ｂ、３ｃから送信された信号を受信し、復調可能な状態である。移動局７は、通信システム１のエリアに位置し、通信システム１との通信を開始するとともに（図５ ステップ１）、問題なく通信システム１と受信しているものとする（図５ ステップ２）。

移動局７が通信システム１のエリアに位置する時、移動局７は通信システム１と同期している（図５ ステップ３でＹＥＳ）。この移動局７が通信システム１と２の境界であるシステム境界５に入ると、受信機は復調出来なくなり、同期状態から外れる（図５ ステップ３でＮＯ）。システム境界５から更に通信システム２に入ると、移動局７と通信システム１の非同期状態は継続する。ここで、移動局７の制御部１５は、受信機の非同期状態が一定時間続いたと検知すると（図５ ステップ４でＹＥＳ）、受信機の動作モードの設定を通信システム１の動作設定から通信システム２の動作モードに変更する（ステップ５）。

上記説明では、移動局７が通信システム１から通信システム２に移動した場合の例を説明しているが、通信システム２と同期がとれない場合、受信機の動作モードを通信システム２から通信システム３の動作モードに切り替えて同期が取れるか試みることになる。つまり、移動局７は、一定時間非同期状態が続くと更に受信機の動作モードの設定を変え、同期状態になるまで動作モードを変更する。動作モードの変更とは、具体的には、ＲＯＭ１１に格納されているプログラムデータは受信機起動時にＭＰＵ１３から無線部（復調処理部１２）のメモリ上に展開され、そのプログラム中に所定の通信システムに対応した復調処理、誤り訂正などの信号処理を決めた状態を設けてあるが、制御部１５の指示により、ＭＰＵ１３を介しプログラム中の状態を変更することを意味する。

さらに移動局７が通信システム２と通信システム３のシステム境界６に入ると、受信機は非同期になる。移動局７がシステム３に入り、制御部１５が受信機の非同期状態を一定時間検知すると、制御部１５はシステム１又はシステム３の動作モードへ同期状態になるまで受信機の動作モードを変更する。上記説明のように、本発明に係る無線通信装置は、通信システムとの通信状態、特に同期が取れるかを監視し、一定時間非同期状態が継続した場合に、ＲＯＭ１１に格納されている、通信する全システムに対応したプログラムの状態（動作モード）を切り替えることにより、ハードウェア構成を変更することなく、方式が異なる通信システムに応じて使用する周波数、復調方式、その他の信号処理方法を変更する。つまり、それぞれ異なる通信システムに対応する受信機を複数搭載していない移動局でも、非同期状態を検出して受信機の動作モードを切り替えることによって、複数の通信システムに対応することが出来る。

実施の形態２．
図３は移動局７の受信架の中の受信機と制御部の構成である。受信架には図１の３つの通信システムに対応した受信機とさらに受信機の故障に備えた予備の受信機を計４台搭載した場合の一例を示す。受信機１６は通信システム１用の受信機、受信機１７は通信システム２用の受信機、受信機１８は通信システム３用の受信機、予備受信機１９は通信システム１〜３用の予備、制御部１５は受信機１６〜１９の設定・制御だけでなくその他送受信に関る装置の設定・制御をする。図６は、本発明の実施の形態２に係る無線通信装置の処理を示すフローチャートである。

通常、受信機１６〜１９が故障していない時に移動局がシステム１から３まで移動する場合の動作について図６を基に説明する。移動局７がシステム１のエリアに存在する時、移動局７は通信システム１の基地局３ａから信号を受信しており（図６ ステップ２）、受信機１６は通信システム１と同期した状態になっている。制御部１５は、図６のステップ３において、通信システム１用の受信機１６、通信システム２用の受信機１７、通信システム３用の受信機１８のうち、同期している受信機の判定を行う。本実施例の説明においては、受信機１６が同期状態となっており、制御部１５は同期している受信機は受信機１６であり、通信システム１のエリアに存在すると判断する。移動局７は、通信システム１のエリアにいるので、移動局７は通信システム１の動作モードに設定されている。

さらに、移動局７がシステム境界５に入ると、受信機１６〜１９は非同期状態になる。移動局７が通信システム２のエリアに入ると受信機１７が同期状態となる。このとき、制御部１５は、同期している受信機は受信機１７であり通信システム２のエリアに存在すると判断する。そして、制御部１５は、通信システム１の動作モードから通信システム２の動作モードに変更する。同様に、移動局７がシステム境界６に入ると、受信機１６〜１９は非同期状態となる。移動局７が通信システム３のエリアに入ると受信機１８が同期常態となる。このとき、制御部１５は同期している受信機は受信機１８であり、通信システム３のエリアに存在すると判断する。そして、制御部１５は、通信システム２の動作モードから通信システム３の動作モードに変更する。

通信システム１、２、３用の受信機１６〜１８の何れかが故障した場合、システム間の移動を行うと移動局７は基地局間との通信を行うことが出来なくなる。このような場合に備え、移動局７は予備機として予備受信機１９を有する。以下、さらに図６を用いて、予備受信機１９と制御部１５の動作について説明する。制御部１５は、図６のステップ３において、通信システム１用の受信機１６、通信システム２用の受信機１７、通信システム３用の受信機１８のうち、同期している受信機の判定を行う。そして、ステップ３の判定結果が受信機１６である場合には（ステップ４）、ステップ５において、予備受信機１９に対し、通信システム１の動作モードで動作するよう設定を行う。同様に、ステップ３の判定結果が受信機１７である場合には、ステップ５において、予備受信機１９に対し、通信システム２の動作モードで動作するよう設定を行い、ステップ３の判定結果が受信機１８である場合には、ステップ５において、予備受信機１９に対し、通信システム３の動作モードで動作するよう設定を行う。

制御部１５は、現在同期している通信システムに対応した動作モードで動作するよう予備受信機１９を設定するので、受信機１６に故障が発生しても、予備受信機１９が通信システム１と同期しているので、受信機１６から予備受信機１９に切り替えれば基地局と移動局間の通信を継続することが可能である。図６に即して説明すると、制御部１５は、ステップ６において故障を検知すると、ステップ７において、故障した受信機が現在使用しているものか判断し、故障した受信機が現在使用しているものであれば（ステップ７でＹＥＳ）、ステップ８において予備受信機１９に切り替える。故障した受信機が現在使用していないのであれば（ステップ７でＮＯ）、通信に障害は発生しないので、予備受信機１９への切り替えは行わない。

上記の様に、移動局が移動中にあるシステムのエリアから次のシステムに移動後、受信機１６〜１８の同期に合わせて、制御部１５が予備受信機１９も設定する。受信機１６〜１８の何れかが故障すると、制御部１５は予備受信機１９に切替える。予備受信機１９と制御部１５の動作により、万が一、受信機１６〜１８に故障が発生しても、予備の予備受信機１９が故障した受信機の代わりに動作することで、基地局-移動局間の通信が可能となる。

実施の形態３．
前述の実施の形態２の図３では受信機１９を受信機１６〜１８の予備として固定して動作するが、予備の受信機１９が故障し、さらにシステム１〜３の何れかに対応した受信機が故障した場合、基地局-移動局間の通信が行えなくなる。本問題を防ぐため、予備とする受信機の決め方について一例を説明する。

図３中の受信機２０は通信システム１用、受信機２１は通信システム２用、受信機２２は通信システム３用、受信機２３は通信システム１〜３用の予備の受信機である。

移動局７の移動する通信システムは図１とする。受信機２３が故障中に移動局７が通信システム２に向けてシステム１を移動中の場合、受信機２２を予備とする。移動局７がシステム１からシステム２へ移動し、受信機２１が同期状態となると、制御部１５は受信機２０を予備、受信機２２をシステム３用の受信機として設定する。移動局７がシステム２からシステム３に移動すると受信機２２が同期状態となると、制御部１５は受信機２０が予備のまま、受信機２１がシステム2用のままの受信機として設定する。

反対向きの通信システム３〜１へ移動する場合も示す。移動局７が通信システム３から通信システム２へ移動し、受信機２１が同期状態となると、制御部１５は受信機２２が予備、受信機２０がシステム1用の受信として設定する。最後に移動局７が通信システム２から通信システム１へ移動し、受信機２０が同期状態となると、制御部１５は受信機２２を予備のまま、受信機２１も通信システム２用の設定のままとして設定する。

以上より、移動局７が移動中のエリアの通信システム用とその予備用、次の移動先の通信システム用として制御部が受信機を設定することにより、移動中のエリアの通信システム用の受信機が故障しても、制御部１５が瞬時に予備の受信機に切り替え、基地局−移動局間の通信断の時間を減らすことが可能となる。

１ａ、１ｂ、１ｃ 中央局、２ａ、２ｂ、２ｃ 統制局、
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉ 基地局、
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ ＬＣＸ
５、６ システム境界、７ 移動局、８ アンテナ、９ ＲＦ→ＩＦ変換部
１０ Ａ／Ｄ変換部、１１ ＲＯＭ、１２ 復調処理部、１３ ＭＰＵ、
１４ 上位Ｉ／Ｆ、１５ 制御部、
１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３ 受信機

Claims (2)

1. 互いに通信方式が異なる第一の通信システム及び第二の通信システムと通信を行う無線通信装置において、
   前記第一の通信システムとの通信を可能にするプログラム及び前記第二の通信システムとの通信を可能にするプログラムを記憶した記憶部と、
   この記憶部から読み出されたプログラムを用いて受信信号の復調処理を行う受信機を有する無線部と、
   前記第一の通信システム及び前記第二の通信システムのうち、通信中の通信システムとの通信状態を監視し、前記通信状態に応じて、前記記憶部に格納されているプログラムのうち、現在通信していない通信システムに対応したプログラムの状態に切り替え、前記無線部を動作させる制御部を設け、
   無線部は、第一の通信システムからの信号を受信する第一の受信機、第二の通信システムからの信号を受信する第二の受信機、記憶部から読み出されたプログラムに応じて前記第一の通信システム、前記第二の通信システムからの信号を受信する予備受信機を備え、
   制御部は、現在通信している通信システムに対応したプログラムに応じて動作するよう前記予備受信機を設定するとともに、故障を検知した場合には、信号を受信する受信機を前記予備受信機に変更することを特徴とする無線通信装置。
2. 制御部は、通信中の通信システムとの同期状態を監視し、前記通信システムと同期しない状態が一定時間継続すると、前記記憶部に格納されているプログラムのうち、現在通信していない通信システムに対応した動作モードを設定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。

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