JP2006295433A

JP2006295433A - 列車無線システム及び送信局及び受信局

Info

Publication number: JP2006295433A
Application number: JP2005111768A
Authority: JP
Inventors: Megumi Miwa; 恵三輪
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-04-08
Filing date: 2005-04-08
Publication date: 2006-10-26

Abstract

【課題】ＬＣＸ方式を用いた列車無線システムにおいて、送信アンテナ毎に異なった差動符号化マッピングを適用したＭＩＭＯ伝送方式（ＰＡＤＭ）を用いることにより、受信アンテナ数を増やすことなく回線の通信品質を向上させる。
【解決手段】移動局（送信局）６０１は２台の送信機７ａ、７ｂを備えている。送信機７ａ、７ｂは異なる差動符号化マッピングを用いてデータを変調する。変調されたデータはアンテナ８ａ、８ｂから各々輻射される。輻射された２波はＬＣＸ４ｂ、中継装置５ａ、ＬＣＸ４ａを介して基地局（受信局）１０１の受信機９にて受信される。受信機９に具備されたＰＡＤＭ復調部２は、異なる差動符号化マッピングにより変調された２波をもとに、上り回線のデータを復調する。ＰＡＤＭを用いれば、受信アンテナ数を増やすことができない回線においても、通信品質を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、たとえば、列車の乗務員と中央局の指令員との間で通信を行う列車無線システム、特にＬＣＸ（ＬｅａｋａｇｅＣｏａｘｉａｌＣａｂｌｅ：漏洩同軸ケーブル）方式を用いた列車無線システムに関するものである。

従来より、列車無線システムにおいてはＬＣＸを列車の線路に沿って布設し、そのケーブルから漏洩された電波を用いて通信を行うＬＣＸ方式などが実用化されている。
また、ＬＣＸ方式において、下り回線の通信品質を向上するため、列車に複数アンテナを設置し、移動局において位置ダイバーシチ受信を行う技術が利用されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−５６６９７号公報

従来の列車無線システムは位置ダイバーシチ受信を利用することにより、下り回線における通信品質向上は確保することができた。また、列車のアンテナ数を増やし、ダイバーシチ受信数を増加させれば更なる通信品質の向上を確保することも可能であった。しかし、ＬＣＸ方式を用いた場合の上り回線においては、受信アンテナ数は布設されたＬＣＸの数と同数となる。通常ＬＣＸは線路に沿って両側に２本布設されることが最大数であるため、ダイバーシチ受信数を２以上とすることはできず、受信数を増加させることにより通信品質の向上を図ることは困難である。

更に、下り回線においては中継方式による多段中継劣化という課題がある。ＬＣＸの伝送損失を補うための中継方式として中継装置を直列に接続した多段中継方式を用いた場合、基地局から遠方に位置する移動局からの電波は、複数の中継装置を経由して伝送されるため、経由した中継装置の台数分ノイズが加算されＣ／Ｎ（ＣａｒｒｉｅｒｔｏＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ：搬送波電力対雑音電力比）が劣化し、無線通信に悪影響を及ぼす。以上のような条件により、上り回線での通信品質を向上することは困難であるという課題があった。

本発明は、例えば、回線の通信品質を向上させ信頼性を高めることができる無線システムを実現することを目的とする。

本発明の列車無線システムは、
送信アンテナ毎に異なった差動符号化マッピングを適用したＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ／Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）伝送方式（以後、ＰＡＤＭ（ｐｅｒｔｒａｎｓｍｉｔａｎｔｅｎｎａｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｍａｐｐｉｎｇ）と記述する）を用いて電波を送信する送信局と、
送信局から送信された電波を、ＰＳＰ（ｐｒｅ−ｓｕｒｖｉｖｏｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）により復調する復調部（以後、ＰＡＤＭ復調部と記述する）を有する受信機で受信して通信を行う受信局と、
を備えることを特徴とする。

本発明では、送信アンテナ毎に異なった差動符号化マッピングを適用したＭＩＭＯ伝送方式を用いて電波を送信し、ＰＡＤＭ復調部を有する受信機によりその電波を受信する。そのため、受信アンテナ数を制限され、ダイバーシチ受信数を増やすことが出来ない状況においても極めて効率的に（高精度で）通信品質が向上する効果を奏する。

実施の形態１．
図１〜図３を用いて実施の形態１を説明する。

図１は、この発明の実施の形態１における列車無線システム４０１の構成の一例を示す図である。図１において、基地局（受信局）１０１はＰＡＤＭ復調部２（ＰＳＰ（ｐｒｅ−ｓｕｒｖｉｖｏｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）により復調する復調部）を具備している。３は中央局であり列車運行区間内の複数の基地局１０１を統括している。４ａ〜４ｃはＬＣＸ、５ａ、５ｂはＬＣＸでの伝送損失を増幅する中継装置、６０１は移動局（送信局）であり送信機７ａ、７ｂを具備している。８ａ、８ｂは列車に設置されたアンテナである。

図２は上記基地局（受信局）１０１の構成を示すブロック図である。図２において、基地局１０１は、ＰＡＤＭ復調部２を搭載した受信機９と、この受信機を制御する制御部１２と、送信と受信の電波を分離する分波器１５を具備する高周波部１３とを備えている。

図３は上記移動局（送信局）６０１の構成を示すブロック図である。図３において、移動局（受信局）６０１はマッピング部（変調部）２１ａ、２１ｂを具備する送信機７ａ、７ｂと、これらの送信機を制御する制御部１８と、送信と受信の電波を分離する分波器２０ａ、２０ｂを具備した高周波部１９とを備えている。高周波部１９はアンテナ８ａ、８ｂと接続されている。

次に図２と図３を用いて動作について説明する。図３の移動局（送信局）６０１は２台の送信機７ａ、７ｂを備えている。送信機７ａ及び送信機７ｂは各々異なる差動符号化マッピング（例えば、ＱＰＳＫ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ：四位相偏移変調）とπ／４ＱＰＳＫ）を適用したマッピング部（変調部）２１ａ及び２１ｂを具備している。移動局（送信局）６０１の制御部１８が同一のデータを送信機７ａ、７ｂに伝送する。送信機に伝送されたデータは送信機内部のマッピング部（変調部）２１ａ、２１ｂにおいて異なる差動符号化マッピングを用いて変調される。送信機７ａ、７ｂにより異なる差動符号化マッピングを用いて変調されたデータは高周波部１９内の分波器２０ａ、２０ｂを介して、アンテナ８ａ、８ｂから各々輻射される。

異なる差動符号化マッピングを用いて変調され、送信機７ａ、７ｂから送信された２波（但し、データ内容は同一）は図２のＬＣＸ４ｂ、中継装置５ａ、ＬＣＸ４ａ、基地局（受信局）１０１の高周波部１３内の分波器１５を介して受信機９にて受信される。受信機９に具備されたＰＡＤＭ復調部２により、異なる差動符号化マッピングにより変調された２波をもとに上り回線のデータが復調される。

ＰＡＤＭ復調を用いることにより、上り回線の受信特性を改善することが可能である。

以上のように、この実施の形態１によれば、同一データを異なる差動符号化マッピングにより変調して送信する２台の送信機を備えた移動局（送信局）と、ＰＡＤＭ復調部を搭載する受信機を備えた基地局（受信局）により、受信アンテナ数を増やすことができない上り回線においても、通信品質を向上させることができる。

実施の形態２．
図４〜図６を用いて実施の形態２を説明する。

図４は、この発明の実施の形態２における列車無線システム４０２の構成の一例を示す図である。図４において、基地局（送信局）１０２は送信機１０ａ、１０ｂを具備している。３は中央局であり列車運行区間内の複数の基地局（送信局）１０２を統括している。４ａ〜４ｃはＬＣＸ、５ａ、５ｂはＬＣＸでの伝送損失を増幅する中継装置である。移動局（受信局）６０２はＰＡＤＭ復調部１６を搭載した受信機１７を具備している。８ａ、８ｂは列車に設置されたアンテナである。

図５は上記基地局（送信局）１０２の構成の一例を示すブロック図である。図５において、基地局（送信局）１０２は、マッピング部（変調部）１１ａ、１１ｂを具備する送信機１０ａ、１０ｂと、これらの送信機１０ａ、１０ｂを制御する制御部１２と、送信機１０ａ、１０ｂの電波を合成する分配器１４及び電波を分離する分波器１５を具備した高周波部１３とを備えている。

図６は上記移動局（受信局）６０２の構成の一例を示すブロック図である。図６において、移動局（受信局）６０２はＰＡＤＭ復調部１６を搭載した受信機１７と、受信機１７を制御する制御部１８と、電波を分離する分波器２０ａ、２０ｂを具備した高周波部１９とを備えている。高周波部１９はアンテナ８ａ、８ｂと接続されている。

次に図５と図６を用いて動作について説明する。図５の基地局（送信局）１０２は２台の送信機１０ａ、１０ｂを備えている。送信機１０ａ及び送信機１０ｂは各々異なる差動符号化マッピング（例えば、ＱＰＳＫとπ／４ＱＰＳＫ）を適用したマッピング部（変調部）１１ａ及び１１ｂを具備している。基地局（送信局）１０２の制御部１２が同一のデータを送信機１０ａ、１０ｂに伝送する。送信機に伝送されたデータは送信機内部のマッピング部（変調部）１１ａ、１１ｂにおいて異なる差動符号化マッピングを用いて変調される。送信機１０ａ、１１ｂにより異なる差動符号化マッピングを用いて変調されたデータは高周波部１３内の分配器１４、分波器１５を介して、ＬＣＸ４ａ〜４ｃから各々輻射される。

異なる差動符号化マッピングを用いて変調され、基地局（送信局）１０２が送信した２波（但し、データ内容は同一）は列車に設置された図６のアンテナ８ａ、８ｂ、移動局（受信局）６０２の高周波部１９内の分波器２０ａ、２０ｂを介して受信機１７にて受信される。受信機１７に具備されたＰＡＤＭ復調部１６により、異なる差動符号化マッピングにより変調された２波をもとに下り回線のデータが復調される。

ＰＡＤＭを用いることにより、下り回線の受信特性を改善することが可能である。

以上のように、この実施の形態２によれば、同一データを異なる差動符号化マッピングにより変調して送信する２台の送信機を備えた基地局（送信局）１０２と、ＰＡＤＭ復調部を搭載する受信機を備えた移動局（受信局）６０２により、受信アンテナ数を増やすことなく下り回線においても、通信品質を向上させることができる。

実施の形態３．
図７〜図９を用いて実施の形態３を説明する。

図７は、この発明の実施の形態３における列車無線システム４０３の構成の一例を示す図である。図７において、基地局（受信局及び送信局）１０３はＰＡＤＭ復調部２を搭載する受信機９と、送信機１０ａ、１０ｂを具備している。３は中央局であり列車運行区間内の複数の基地局（受信局及び送信局）１０３を統括している。４ａ〜４ｃはＬＣＸ、５ａ、５ｂはＬＣＸでの伝送損失を増幅する中継装置である。移動局（送信局及び受信局）６０３はＰＡＤＭ復調部１６を搭載した受信機１７と、送信機７ａ、７ｂを具備している。８ａ、８ｂは列車に設置されたアンテナである。

図８は上記基地局（受信局及び送信局）１０３の構成の一例を示すブロック図である。図８において、基地局（受信局及び送信局）１０３は、ＰＡＤＭ復調部２を搭載した受信機９と、マッピング部（変調部）１１ａ、１１ｂを具備する送信機１０ａ、１０ｂと、これらの受信機９、送信機１０ａ、１０ｂを制御する制御部１２と、送信機１０ａ、１０ｂの電波を合成する分配器１４及び送信と受信の電波を分離する分波器１５を具備した高周波部１３とを備えている。

図９は上記移動局（送信局及び受信局）６０３の構成の一例を示すブロック図である。図９において、移動局（送信局及び受信局）６０３はＰＡＤＭ復調部１６を搭載した受信機１７と、マッピング（変調部）２１ａ、２１ｂを搭載した送信機７ａ、７ｂと、受信機１７と送信機７ａ、７ｂを制御する制御部１８と、送信と受信の電波を分離する分波器２０ａ、２０ｂを具備した高周波部１９とを備えている。高周波部１９はアンテナ８ａ、８ｂと接続されている。

実施の形態３の動作について、上り回線（移動局が送信し、基地局で受信する回線）は実施の形態１と同様であり、下り回線（基地局で送信し、移動局で受信する回線）は実施の形態２と同様である。

ＰＡＤＭを用いることにより、上り回線及び下り回線の受信特性を改善することが可能である。なお、下り回線についての通信品質向上が不要の場合は、基地局１０３の送信機は１台で良く、移動局６０３の受信機１７にＰＡＤＭ復調部１６を具備する必要もない。

以上のように、この実施の形態３によれば、同一データを異なる差動符号化マッピングにより変調して送信する複数の送信機を備えた送信局と、ＰＡＤＭ復調部を搭載する受信機を備えた受信局により、受信アンテナ数を増やすことなく、通信品質を向上させることができる。

実施の形態１における列車無線システムの構成の一例を示す図。実施の形態１における列車無線システムの構成要素である基地局（受信局）の構成の一例を示すブロック図。実施の形態１における列車無線システムの構成要素である移動局（送信局）の構成の一例を示すブロック図。実施の形態２における列車無線システムの構成の一例を示す図。実施の形態２における列車無線システムの構成要素である基地局（送信局）の構成の一例を示すブロック図。実施の形態２における列車無線システムの構成要素である移動局（受信局）の構成の一例を示すブロック図。実施の形態３における列車無線システムの構成の一例を示す図。実施の形態３における列車無線システムの構成要素である基地局（受信局及び送信局）の構成の一例を示すブロック図。実施の形態３における列車無線システムの構成要素である移動局（送信局及び受信局）の構成の一例を示すブロック図。

符号の説明

１０１基地局（受信局）、１０２基地局（送信局）、１０３基地局（受信局及び送信局）、２ＰＡＤＭ復調部、３中央局、４ａ〜４ｃＬＣＸ、５ａ〜５ｂ中継装置、６０１移動局（送信局）、６０２送信局（移動局）、６０３移動局（送信局及び移動局）、７ａ〜７ｂ送信機、８ａ〜８ｂアンテナ、９受信機、１０ａ〜１０ｂ送信機、１１ａ〜１０ｂマッピング部（変調部）、１２制御部、１３高周波部、１４分配器、１５分波器、１６ＰＡＤＭ復調部、１７受信機、１８制御部、１９高周波部、２０ａ〜２０ｂ分波器、２１ａ〜２１ｂマッピング部（変調部）、４０１〜４０３列車無線システム。

Claims

同一データを各々異なるマッピング方式により変調して送信する送信機を複数具備する送信局と、
上記送信局の複数の送信機から異なるマッピング方式により変調して送信されたデータを受信し、その受信したデータを復調する受信機を具備する受信局と、
を備えたことを特徴とする無線通信システム。
同一データを各々異なるマッピング方式により変調して送信する送信機を複数備えたことを特徴とする送信局
複数の送信機から異なるマッピング方式により変調して送信された同一データをそれぞれ受信し、これらそれぞれ受信したデータをそれぞれ復調する復調部を有する受信機を備えたことを特徴とする受信局。
上記送信機は、差動符号化マッピングを適用したＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ／Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）伝送方式（ＰＡＤＭ：ｐｅｒｔｒａｎｓｍｉｔａｎｔｅｎｎａｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｍａｐｐｉｎｇ）によりデータを変調する変調部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の送信局。
上記受信機の復調部は、複数の送信機から受信したデータをＰＳＰ（ｐｒｅ−ｓｕｒｖｉｖｏｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）により復調する復調部を有することを特徴とする請求項１又は３記載の受信局。
同一データをＰＡＤＭ（ｐｅｒｔｒａｎｓｍｉｔａｎｔｅｎｎａｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｍａｐｐｉｎｇ）により変調して送信する送信機を複数具備する送信局と、
上記送信局の複数の送信機から送信されたデータをＬＣＸ（ＬｅａｋａｇｅＣｏａｘｉａｌＣａｂｌｅ：漏洩同軸ケーブル）方式により受信し、その受信したデータをＰＳＰ（ｐｒｅ−ｓｕｒｖｉｖｏｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）により復調する受信機を具備する受信局と、
を備えたことを特徴とする列車無線システム。