JP2015149639A - Radio communication system and radio communication device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radio communication system which allows constantly good MIMO transmission regardless of positional relationship of a mobile radio device with a leaky cable.SOLUTION: A radio communication system 1000 for performing MIMO (Multiple Input Multiple Output) communication comprises: feed devices 114-1, 114-2 provided on both ends of a leaky coaxial cable 110; variable attenuators 140-1, 140-2 for adjusting intensity of a transmitting signal supplied from a transmission device 100 to the leaky coaxial cable 110; and a controller 130 for controlling attenuation of the variable attenuators 140-1, 140-2 depending on a moving terminal device 200.

Description

本発明は、漏洩ケーブルを介してMIMO(Multiple Input - Multiple Output)通信を行う無線通信システムおよび無線通信装置に関する。   The present invention relates to a wireless communication system and a wireless communication apparatus that perform multiple input-multiple output (MIMO) communication via a leaky cable.

漏洩同軸ケーブルに代表される漏洩ケーブルは、高周波ケーブルに複数の小アンテナ(スロット)を設けたもので、スロットで送受信される高周波により、ケーブル沿いに連続的な無線エリアを形成可能である。このような漏洩同軸ケーブルによる無線通信は、たとえば、日本の東海道新幹線のデジタル列車無線にも利用されている(たとえば、非特許文献1を参照)。あるいは、屋内を無線LANシステムで面内にカバーするための方法として、漏洩同軸ケーブルを配置する方法も提案されている(たとえば、特許文献1を参照)。   A leaky cable typified by a leaky coaxial cable is a high-frequency cable provided with a plurality of small antennas (slots), and a continuous radio area can be formed along the cable by a high frequency transmitted and received in the slot. Such wireless communication using a leaky coaxial cable is also used for digital train radio on the Tokaido Shinkansen in Japan (see, for example, Non-Patent Document 1). Or the method of arrange | positioning a leaky coaxial cable is also proposed as a method for covering a room indoors with a wireless LAN system (for example, refer patent document 1).

また、MIMO伝送は送受それぞれ複数のアンテナを用いることによって同一周波数で複数の通信信号を多重伝送する技術である。漏洩ケーブルによる通信とMIMO伝送を組み合わせ、かつ1本の漏洩ケーブルでMIMO伝送を実現する方法が特許文献2に示されている。   Also, MIMO transmission is a technique for multiplexing and transmitting a plurality of communication signals at the same frequency by using a plurality of antennas for transmission and reception. Patent Document 2 discloses a method for realizing MIMO transmission with one leaky cable by combining leaky cable communication and MIMO transmission.

図4は、特許文献2に開示された、従来の無線システムの構成を示す概念図である。   FIG. 4 is a conceptual diagram showing a configuration of a conventional wireless system disclosed in Patent Document 2. As shown in FIG.

図4では、漏洩ケーブルを用いて2×2(送信側アンテナ2本、受信側アンテナ2本)のMIMO伝送を行う従来の無線システムの構成例を示す。無線通信システム2000において、送信装置2100の一方の系統の送信出力は漏洩ケーブル2110の一方の端点に設けられた給電装置2114−1に接続され、送信装置2100の他方の系統の送信出力は漏洩ケーブル2110の他方の端点に設けられた給電装置2114−2に接続される。ここで、給電装置2114−1および給電装置2114−2は、送信装置2100から漏洩ケーブル2110へ信号を送出するための装置である。一方、MIMO方式の端末装置2200は2本のアンテナ2210−1および2210−2を備える。   FIG. 4 shows a configuration example of a conventional wireless system that performs 2 × 2 (two transmitting antennas, two receiving antennas) MIMO transmission using a leaky cable. In the wireless communication system 2000, the transmission output of one system of the transmission apparatus 2100 is connected to a power supply apparatus 21114-1 provided at one end of the leakage cable 2110, and the transmission output of the other system of the transmission apparatus 2100 is the leakage cable. It is connected to a power feeding device 21114-2 provided at the other end point of 2110. Here, the power feeding device 21114-1 and the power feeding device 21114-2 are devices for sending signals from the transmission device 2100 to the leakage cable 2110. On the other hand, the MIMO terminal apparatus 2200 includes two antennas 2210-1 and 2210-2.

送信装置2100には、信号S1および信号S2が供給される。送信装置2100に入力された信号S1は、変調、増幅などの後、漏洩ケーブル2110へ給電装置2114−1から入力され、図4の左から右に向かって漏洩ケーブル2110中を進行しながら、途中のスロット2112−1,2112−2,2112−3より順次放射される。   The transmitter 2100 is supplied with the signal S1 and the signal S2. The signal S1 input to the transmission device 2100 is input from the power supply device 21114-1 to the leakage cable 2110 after modulation, amplification, etc., and progresses through the leakage cable 2110 from the left to the right in FIG. Are sequentially emitted from the slots 2112-1, 212-2, 2112-3.

一方、送信装置100に入力された信号S2は、同様に変調、増幅などの後、漏洩ケーブル2110へ給電装置114−2から入力され、図4の右から左に向かって漏洩ケーブル2110中を進行しながら、途中のスロット2112−3,2112−2,2112−1より順次放射される。   On the other hand, the signal S2 input to the transmission device 100 is similarly modulated, amplified, etc., and then input from the power feeding device 114-2 to the leakage cable 2110, and proceeds through the leakage cable 2110 from the right to the left in FIG. However, the beams are sequentially emitted from the slots 2112-2, 2112-2, and 2112-1 in the middle.

放射された各送信信号は、空間で合成されて端末装置2200のアンテナ2210−1、アンテナ2210−2で受信される。端末装置2200の受信部は、受信された信号を系統毎に分離し、信号S1,S2を再生し出力する。   The radiated transmission signals are combined in space and received by the antenna 2210-1 and the antenna 2210-2 of the terminal device 2200. The receiving unit of the terminal device 2200 separates the received signal for each system, and reproduces and outputs the signals S1 and S2.

図5は、漏洩ケーブル2110における信号の伝達状況を、伝達関数によって詳細に示した説明図である。   FIG. 5 is an explanatory diagram showing in detail a signal transmission state in the leaky cable 2110 by a transfer function.

図5では、漏洩ケーブル2110のスロット数が3の場合について示しており、図5(a)はアンテナ2210−1との伝達関数を、図5(b)はアンテナ2210−2との伝達関数を表している。   FIG. 5 shows the case where the number of slots of the leaky cable 2110 is 3. FIG. 5A shows the transfer function with the antenna 2210-1, and FIG. 5B shows the transfer function with the antenna 2210-2. Represents.

図5(a)に示されるように、給電装置2114−1,2114−2から入力された信号は、漏洩ケーブルのスロット2112−1,2112−2,2112−3を介してアンテナ2210−1に到達する。したがって、伝達関数hnm,kを、漏洩ケーブル2110の給電装置2114−nからスロット2112−mを介してアンテナ2210−kに到達する伝搬路の伝達係数とし、給電装置2114−1からの入力信号をX1、給電装置2114−2からの入力信号をX2とすれば、アンテナ2210−1での受信信号Y1は、式(1)で表される。   As shown in FIG. 5A, the signals input from the power feeding devices 21114-1 and 21114-2 are sent to the antenna 2210-1 via the slots 2112-1, 212-2, and 2112-3 of the leakage cable. To reach. Therefore, the transfer function hnm, k is defined as the transfer coefficient of the propagation path that reaches the antenna 2210-k from the power supply device 2114-n of the leakage cable 2110 via the slot 2112-m, and the input signal from the power supply device 21114-1 is If the input signal from X1 and the power feeding device 21114-2 is X2, the reception signal Y1 at the antenna 2210-1 is expressed by the equation (1).

一方、図5(b)に示されるように、アンテナ2210−2での受信信号Y2は式(2)で表される。 On the other hand, as shown in FIG. 5B, the received signal Y2 at the antenna 2210-2 is expressed by Expression (2).

各伝達関数hnm,kは、その伝達経路がそれぞれ異なるため独立な値をとり、その和もまた独立である。したがって、給電装置2114−1,2114−2からアンテナ2210―1,2210−2への伝達関数は、式(3)のチャネル行列によって表現できる。 Each transfer function hnm, k takes an independent value because its transfer path is different, and its sum is also independent. Therefore, the transfer function from the power feeding apparatuses 2114-1 and 2114-2 to the antennas 2210-1 and 2210-2 can be expressed by the channel matrix of Expression (3).

ただし、以下のように定義されているものとする。 However, it is defined as follows.

H11、H21、H12、H22の各要素は独立であるので、図5の構成により2×2のMIMO伝送が可能である。 Since each element of H11, H21, H12, and H22 is independent, 2 × 2 MIMO transmission is possible with the configuration of FIG.

ところで、式(3)の関係で表されるMIMO伝送路の状態(伝送路としての良否の程度)は、状態数(condition number)という指標により評価できることが知られている(非特許文献2)。状態数は小さいほど良好なMIMO伝搬路であり、状態数が大きいMIMO伝搬路では、信号系列を分離する際に、信号系列間の分離度を高めるために高いS/N比(信号対雑音比)を要し、伝送特性が劣化する。   By the way, it is known that the state of the MIMO transmission path (degree of quality as a transmission path) represented by the relationship of Expression (3) can be evaluated by an index called the condition number (Non-Patent Document 2). . The smaller the number of states, the better the MIMO propagation path. In a MIMO propagation path with a large number of states, a high S / N ratio (signal-to-noise ratio) is used to increase the degree of separation between signal sequences when separating signal sequences. ) And transmission characteristics deteriorate.

すなわち、「状態数」は、MIMOチャネル行列の最大特異値と最小特異値の比から求められる。チャネル行列係数の小さな推定誤差により、MIMO伝送路からの信号の復号に小さな誤差しか生じない場合は、「コンディションの良い系」ということができる。係数の小さな誤差が信号の復号に大きな影響を与える可能性がある場合は、システムのコンディションは良くない。状態数は、このようなシステムのコンディションの指標であり、通常、dB単位の数値で表される。   That is, the “number of states” is obtained from the ratio between the maximum singular value and the minimum singular value of the MIMO channel matrix. If only a small error occurs in decoding of a signal from the MIMO transmission path due to a small estimation error of the channel matrix coefficient, it can be said to be a “conditional system”. System conditions are not good if small coefficient errors can have a large impact on signal decoding. The number of states is an indicator of the condition of such a system, and is usually represented by a numerical value in dB units.

漏洩ケーブルの給電点から受信点までの信号減衰量は、漏洩ケーブル内の伝送距離に比例(ただしdB表示で)した伝送損失LTと、ケーブルから受信点への距離に依存した結合損失LCの和で表される(非特許文献3)。ここで、給電装置2114−1から給電された信号X1と、給電装置2114−2から給電された信号X2が、端末装置2200で受信されるまでの減衰量をそれぞれ求めると、結合損失LCは共通であるので、両者の間には伝送損失LTに起因した差が生じることがわかる。   The amount of signal attenuation from the feeding point to the receiving point of the leaky cable is the sum of the transmission loss LT proportional to the transmission distance in the leaky cable (but expressed in dB) and the coupling loss LC depending on the distance from the cable to the receiving point. (Non-Patent Document 3). Here, when the attenuation amount until the signal X1 fed from the power feeding device 21114-1 and the signal X2 fed from the power feeding device 21114-2 are received by the terminal device 2200 is obtained, the coupling loss LC is common. Therefore, it can be seen that a difference due to the transmission loss LT occurs between the two.

特開2011-71704号公報JP 2011-71704 A 特開2013-90044号公報JP 2013-90044 A

岩永伸理、千田晴康、越馬淳、久保博嗣、「東海道新幹線デジタル列車無線システム」、三菱電機技報2009年6月号、pp.367-370Shinri Iwanaga, Haruyasu Senda, Kaoru Koshima, Hiroshi Kubo, "Tokaido Shinkansen Digital Train Radio System", Mitsubishi Electric Technical Report June 2009, pp.367-370 塚本悟司、阿野進、前田隆弘、伴弘司、小林聖、「単一漏洩同軸ケーブルによる2×2MIMOシステムの一検討」、2013年電子情報通信学会総合大会予稿集、B-1-220Tsukamoto Seiji, Ano Susumu, Maeda Takahiro, Ban Koji, Kobayashi Kiyoshi, “A Study of 2 × 2 MIMO System Using Single Leakage Coaxial Cable”, 2013 IEICE General Conference Proceedings, B-1-220 鈴木文生、「2.4GHz無線LAN用細径漏洩同軸ケーブルLCX-5D」、フジクラ技報、No.123、pp.92-95、2012年12月Suzuki Fumio, “2.4GHz Wireless LAN Small Diameter Leakage Coaxial Cable LCX-5D”, Fujikura Technical Report, No.123, pp.92-95, December 2012

図6は、漏洩同軸ケーブルを伝搬して端末装置2200で受信される受信信号電力の減衰を示す図である。   FIG. 6 is a diagram illustrating attenuation of received signal power that is propagated through the leaky coaxial cable and received by the terminal device 2200.

図6(a)は、図6(b)のように定めた座標系にて、端末装置2200に到来する信号X1および信号X2の受信電力を、水平位置xに対して模式的に示したものである。端末装置2200が漏洩ケーブル2110の中央付近に位置する場合、信号X1とX2はいずれもほぼ同じ程度の信号電力で端末装置2200に到達するが、端末装置2200が漏洩ケーブル110のいずれかの給電装置側に偏って位置する場合、受信された信号電力間に無視できない差異が生じる。   FIG. 6A schematically shows the received power of the signal X1 and the signal X2 arriving at the terminal device 2200 with respect to the horizontal position x in the coordinate system defined as shown in FIG. 6B. It is. When the terminal device 2200 is located near the center of the leakage cable 2110, the signals X1 and X2 both reach the terminal device 2200 with substantially the same signal power, but the terminal device 2200 is one of the power supply devices of the leakage cable 110. If they are biased to the side, there is a non-negligible difference between the received signal powers.

このような場合には、前述の状態数が大きくなり、MIMO伝搬路としては不適となる傾向が知られる。式(8)、(9)は、非特許文献2で実際に計測された伝達関数H11〜H22の二例を示している。   In such a case, it is known that the number of states described above becomes large and tends to be unsuitable as a MIMO propagation path. Expressions (8) and (9) show two examples of transfer functions H11 to H22 actually measured in Non-Patent Document 2.

ここで、信号X1の電力は(H11)2+(H12)2により、信号X2の電力は(H21)2+(H22)2で求められる。 式(8)の場合、信号X1とX2の電力比は0.59dBであり、状態数も4.7dBと小さいが、式(9)の場合、電力比が3.9dBと大きく、状態数も5.8dBと式(8)より大きくなっていることがわかる。このため、MIMO伝送を行う際に、伝送品質が劣化する問題があった。 Here, the power of the signal X1 is obtained by (H11) 2 + (H12) 2 and the power of the signal X2 is obtained by (H21) 2 + (H22) 2 . In the case of Equation (8), the power ratio between the signals X1 and X2 is 0.59 dB and the number of states is as small as 4.7 dB. However, in the case of Equation (9), the power ratio is as large as 3.9 dB and the number of states is 5.8 dB. It turns out that it is larger than Formula (8). For this reason, there is a problem that transmission quality deteriorates when performing MIMO transmission.

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、漏洩ケーブルに対する移動無線装置の位置関係によらず、常に良好なMIMO伝送を可能とする無線通信システムおよび無線通信装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide wireless communication that always enables good MIMO transmission regardless of the positional relationship of the mobile wireless device with respect to the leaky cable. An object is to provide a system and a wireless communication device.

この発明の1つの局面に従うと、複数の系統の信号について、MIMO(Multiple Input Multiple Output)通信をするための無線通信システムであって、MIMO通信の信号を受信するための少なくとも1つの移動装置と、MIMO通信の信号を送信するための送信装置とを備え、送信装置は、両端に設けられる第1および第2の給電部と複数の漏洩スロットとを有する漏洩ケーブルと、漏洩ケーブルをアンテナとして複数の系統の信号についてMIMO通信を行うための送信部と、前期送信部と漏洩ケーブルの給電部の間にそれぞれ配置され、送信部から漏洩ケーブルに対して供給される送信信号の強度を調整するための第1および第2の送信電力調整部と、移動装置それぞれの位置に応じて、MIMO伝送路の品質の指標に基づき、第1および第2の送信電力調整部による調整量を制御する制御部とを備える。   According to one aspect of the present invention, there is provided a wireless communication system for performing MIMO (Multiple Input Multiple Output) communication on a plurality of systems of signals, and at least one mobile device for receiving a MIMO communication signal; , A transmission device for transmitting a signal of MIMO communication, and the transmission device includes a plurality of leakage cables having first and second power supply units provided at both ends and a plurality of leakage slots, and a plurality of leakage cables as antennas. In order to adjust the strength of the transmission signal that is arranged between the transmission unit for performing MIMO communication on the signals of the system of the above, and the transmission unit supplied from the transmission unit to the leakage cable, respectively, between the previous transmission unit and the power supply unit of the leakage cable Depending on the position of each of the first and second transmission power adjustment units and the mobile device. Based on the indicator of the quality of the road, and a control section for controlling the adjustment amount by the first and second transmission power adjustment unit.

好ましくは、制御部は、移動装置それぞれの位置を検出するための位置検出手段を含み、第1および第2の送信電力調整部による調整量を、位置に対して定められた関数値となるように設定する。   Preferably, the control unit includes a position detection unit for detecting the position of each mobile device, and the adjustment amount by the first and second transmission power adjustment units is a function value determined for the position. Set to.

好ましくは、関数値は、予め実施される測定、シミュレーション、または理論式計算のいずれかを含む推定に基づき、第1の給電部から供給される信号と第2の給電部から供給される信号の位置における受信電力の差が、所定量以下となるように設定する。   Preferably, the function value is a signal supplied from the first power supply unit and a signal supplied from the second power supply unit based on an estimation including any of measurement, simulation, or theoretical formula calculation performed in advance. The difference in received power at the position is set to be equal to or less than a predetermined amount.

好ましくは、移動装置は、鉄道車両であって、位置検出手段は、鉄道の運行管理システムからの情報に基づいて、位置を検出する。   Preferably, the mobile device is a railway vehicle, and the position detecting means detects a position based on information from a railway operation management system.

好ましくは、位置検出手段は、移動装置から送信され漏洩ケーブルを伝達してきた信号の第1および第2の給電部での到達時間差または電力差に基づいて、位置を検出する。   Preferably, the position detecting means detects the position based on the arrival time difference or the power difference between the first and second power feeding units of the signal transmitted from the mobile device and transmitted through the leakage cable.

この発明の他の局面に従うと、複数の系統の信号について、MIMO(Multiple Input Multiple Output)通信を、少なくとも1つの移動装置との間で行うための無線通信装置であって、両端に設けられる第1および第2の給電部と複数の漏洩スロットとを有する漏洩ケーブルと、漏洩ケーブルをアンテナとして複数の系統の信号についてMIMO通信の信号の送信を行うための送信部と、前期送信部と漏洩ケーブルの給電部の間にそれぞれ配置され、送信部から漏洩ケーブルに対して供給される送信信号の強度を調整するための第1および第2の送信電力調整部と、移動装置のそれぞれ位置に応じて、MIMO伝送路の品質の指標に基づき、第1および第2の送信電力調整部による調整量を制御する制御部とを備える。   According to another aspect of the present invention, there is provided a wireless communication device for performing MIMO (Multiple Input Multiple Output) communication with at least one mobile device for signals of a plurality of systems, provided at both ends. A leakage cable having first and second power supply units and a plurality of leakage slots; a transmission unit for transmitting signals of a plurality of systems using the leakage cable as an antenna; a transmission unit and a leakage cable 1st and 2nd transmission power adjustment part for adjusting the intensity | strength of the transmission signal respectively arrange | positioned between the electric power feeding parts of this, and being supplied with respect to a leaked cable from a transmission part, and according to each position of a moving apparatus A control unit for controlling an adjustment amount by the first and second transmission power adjustment units based on an index of the quality of the MIMO transmission path; Provided.

好ましくは、制御部は、移動装置の位置を検出するための位置検出手段を含み、第1および第2の送信電力調整部による調整量を、位置に対して定められた関数値となるように設定する。   Preferably, the control unit includes a position detection unit for detecting the position of the mobile device, and the adjustment amount by the first and second transmission power adjustment units is a function value determined with respect to the position. Set.

好ましくは、関数値は、予め実施される測定、シミュレーション、または理論式計算のいずれかを含む推定に基づき、第1の給電部から供給される信号と第2の給電部から供給される信号の位置における受信電力の差が、所定量以下となるように設定する。   Preferably, the function value is a signal supplied from the first power supply unit and a signal supplied from the second power supply unit based on an estimation including any of measurement, simulation, or theoretical formula calculation performed in advance. The difference in received power at the position is set to be equal to or less than a predetermined amount.

好ましくは、移動装置は、鉄道車両であって、位置検出手段は、鉄道の運行管理システムからの情報に基づいて、位置を検出する。   Preferably, the mobile device is a railway vehicle, and the position detecting means detects a position based on information from a railway operation management system.

好ましくは、位置検出手段は、移動装置から送信され漏洩ケーブルを伝達してきた信号の第1および第2の給電部での到達時間差または電力差に基づいて、位置を検出する。   Preferably, the position detecting means detects the position based on the arrival time difference or the power difference between the first and second power feeding units of the signal transmitted from the mobile device and transmitted through the leakage cable.

本発明によれば、移動する無線装置に対する通信において、漏洩同軸ケーブルの両端給電部からの送信信号について、非対称な伝送損がある場合でも、伝送特性の劣化を改善できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even when there exists asymmetrical transmission loss about the transmission signal from the both ends electric power feeding part of a leaky coaxial cable in communication with the moving radio | wireless apparatus, degradation of a transmission characteristic can be improved.

無線通信システム1000の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a wireless communication system 1000. FIG. 制御器130により制御される可変減衰器140−1、140−2の減衰量を示した図である。It is the figure which showed the attenuation amount of the variable attenuators 140-1 and 140-2 controlled by the controller 130. FIG. 伝達関数に補正を加えたことによる状態数の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the number of states by having added correction | amendment to the transfer function. 従来の無線システムの構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the conventional radio | wireless system. 漏洩ケーブル2110における信号の伝達状況を、伝達関数によって詳細に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the transmission condition of the signal in the leakage cable 2110 in detail with the transfer function. 漏洩同軸ケーブルを伝搬して端末装置2200で受信される受信信号電力の減衰を示す図である。It is a figure which shows attenuation | damping of the received signal power which propagates through a leaky coaxial cable and is received by the terminal device 2200.

以下、本発明の実施の形態の無線通信システムについて、図に従って説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素および処理工程は、同一または相当するものであり、必要でない場合は、その説明は繰り返さない。   Hereinafter, a radio communication system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, components and processing steps given the same reference numerals are the same or equivalent, and the description thereof will not be repeated unless necessary.

なお、以下で説明するようなシステムでの送信装置100と端末装置200との通信は、ダウンリンク(送信装置100から端末装置200)の通信を主として説明する。   Note that communication between the transmission device 100 and the terminal device 200 in the system described below will mainly describe communication in the downlink (from the transmission device 100 to the terminal device 200).

図1は、無線通信システム1000の構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a wireless communication system 1000.

図1に示したのは、2×2のMIMO伝送を実現するシステムの構成の例である。   FIG. 1 shows an example of a system configuration that realizes 2 × 2 MIMO transmission.

送信装置100には、信号S1および信号S2が供給される。送信装置100に入力された信号S1は、変調、増幅などの後、信号X1として可変減衰器140−1を介して給電装置114−1から漏洩ケーブル110の一方端へ入力され、図1の左から右に向かって漏洩ケーブル110中を進行しながら、途中のスロット112−1,112−2,112−3より順次放射される。一方、送信装置100に入力された信号S2は、同様に変調、増幅などの後、信号X2として可変減衰器140−2を介して給電装置114−2から漏洩ケーブル110へ他方端へ入力され、図1の右から左に向かって漏洩ケーブル110中を進行しながら、途中のスロット112−3,112−2,112−1より順次放射される。   The transmitter 100 is supplied with the signal S1 and the signal S2. The signal S1 input to the transmitter 100 is modulated, amplified, etc., and then input as a signal X1 from the power feeder 114-1 to one end of the leakage cable 110 via the variable attenuator 140-1, Radiating from the slots 112-1, 112-2, 112-3 in the middle while proceeding through the leakage cable 110 from the right to the right. On the other hand, the signal S2 input to the transmission device 100 is similarly modulated and amplified, and then input to the other end of the leakage cable 110 from the power supply device 114-2 via the variable attenuator 140-2 as the signal X2. While traveling in the leakage cable 110 from the right to the left in FIG. 1, the light is sequentially emitted from the slots 112-3, 112-2, and 112-1 in the middle.

なお、給電装置114−1および114−2の構成は、たとえば、サーキュレータを用いることができ、特許文献2に開示されたのと同様の構成とすることができる。   In addition, the structure of the electric power feeders 114-1 and 114-2 can use a circulator, for example, and can be set as the structure similar to what was disclosed by patent document 2. FIG.

放射された各送信信号は、空間で合成されて端末装置200のアンテナ210−1、アンテナ210−2で受信される。端末装置200の受信部は、受信された信号を系統毎に分離し、信号S1,S2を再生し出力する。   The radiated transmission signals are combined in space and received by the antenna 210-1 and the antenna 210-2 of the terminal device 200. The receiving unit of the terminal device 200 separates the received signals for each system, and reproduces and outputs the signals S1 and S2.

一方、端末位置検出器120は、端末装置200の位置を、漏洩ケーブル110によって形成されるサービスエリアに固有の座標系を用いて検出する。   On the other hand, the terminal position detector 120 detects the position of the terminal device 200 using a coordinate system unique to the service area formed by the leakage cable 110.

図1では、給電装置114−1の位置を原点(x=0)とし、端末装置200の位置(x=D)を一次元の座標系で検出する例を示している。   FIG. 1 illustrates an example in which the position of the power supply apparatus 114-1 is the origin (x = 0) and the position of the terminal apparatus 200 (x = D) is detected using a one-dimensional coordinate system.

また、具体的な位置の検出方法としては、たとえば、以下のような方法が挙げられる。   Moreover, as a specific position detection method, for example, the following method can be cited.

i)端末装置200に、GPS(Global Positioning System)などの測位装置が搭載されている場合、端末装置200から送信装置100に対して、測位装置で得られる位置情報(たとえば、緯度・経度情報)を送信する。送信装置100では、端末装置200からの位置情報を常時モニタする。あるいは、必要に応じて、送信装置100で、受信した位置情報により、位置をモニタする処理と、所定時間後の端末装置200の位置を推定する処理を組み合わせて、位置のモニタの頻度を低減するようにしてもよい。     i) When a positioning device such as GPS (Global Positioning System) is mounted on the terminal device 200, position information (for example, latitude / longitude information) obtained by the positioning device from the terminal device 200 to the transmitting device 100 Send. In the transmission device 100, the position information from the terminal device 200 is constantly monitored. Alternatively, if necessary, the transmitting apparatus 100 combines the process of monitoring the position with the received position information and the process of estimating the position of the terminal device 200 after a predetermined time to reduce the frequency of position monitoring. You may do it.

なお、測位装置としては、GPSに限らず、準天頂衛星、GLONASS、Galileo、Compassのような他の衛星測位システムに対する測位装置であってもよい。また、測位装置は、衛星測位システムに対応するものだけでなく、たとえば、他の無線ビーコン信号などを用いた測位システムであってもよい。   The positioning device is not limited to GPS, but may be a positioning device for other satellite positioning systems such as a quasi-zenith satellite, GLONASS, Galileo, and Compass. Further, the positioning device is not limited to one corresponding to the satellite positioning system, but may be a positioning system using another wireless beacon signal, for example.

ii)鉄道車両のように所定の軌道上を移動する移動体に搭載される端末装置であれば、走行中の移動体の位置(たとえば、車両の位置)を、運行管理システムなどが示すキロ程を検出する方法などを用いてもよい。運行管理システムが移動体の位置を検知する手法については、たとえば、以下の文献に開示がある。この場合、送信装置100は、運行管理システムから位置情報の送信を受ける運行管理システム外の装置であってもよいし、運行管理システムと連携して動作する運行管理システムの管理下の装置であってもよい。     ii) If it is a terminal device mounted on a moving body that moves on a predetermined track such as a railway vehicle, the operation management system or the like indicates the position of the moving moving body (for example, the position of the vehicle). For example, a method of detecting For example, the following literature discloses a method in which the operation management system detects the position of a moving object. In this case, the transmission device 100 may be a device outside the operation management system that receives transmission of position information from the operation management system, or a device under the management of the operation management system that operates in cooperation with the operation management system. May be.

文献:特開2013−258847号公報明細書
iii)あるいは、端末装置200から漏洩ケーブル110に向けて信号を送信するシステムであれば、漏洩ケーブル110の両端からそれぞれ得られる受信信号の到達時間差、あるいは電力差を用いて推定する方式であってもよい。この場合、受信信号の到達時間を決定するためには、特に限定されないが、たとえば、給電装置114−1および給電装置114−2における計時装置が、制御器130との間で伝搬時間をキャンセルすることで時刻同期しており、この計時装置によりそれぞれ到達時刻を決定する構成としてもよい。または、給電装置114−1および給電装置114−2に対してブロードキャストされる時刻情報(たとえば、GPS衛星からの時刻情報や、デジタル放送の放送波に重畳される時刻情報など)に基づいて、それぞれ、給電装置114−1および給電装置114−2の計時装置において、時刻が調整されることとしてもよい。
Document: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-258847 iii) Or, if the system transmits a signal from the terminal device 200 to the leaky cable 110, the arrival time difference between the received signals respectively obtained from both ends of the leaky cable 110, or A method of estimation using a power difference may be used. In this case, in order to determine the arrival time of the received signal, although not particularly limited, for example, the timing device in the power feeding device 114-1 and the power feeding device 114-2 cancels the propagation time with the controller 130. Therefore, the time synchronization may be performed, and the time of arrival may be determined by each of the time measuring devices. Alternatively, based on time information broadcasted to the power feeding device 114-1 and the power feeding device 114-2 (for example, time information from a GPS satellite, time information superimposed on a broadcast wave of a digital broadcast, etc.), respectively. In the time measuring devices of the power feeding device 114-1 and the power feeding device 114-2, the time may be adjusted.

端末装置200からは、たとえば、所定の信号(パイロット信号など)が定期的に送信され、給電装置114−1および給電装置114−2は、この所定の信号が受信された時刻情報を、端末位置検出器120に通知する構成としてもよい。あるいは、この所定の信号が受信された時点の信号電力を、端末位置検出器120に通知する構成としてもよい。   For example, a predetermined signal (such as a pilot signal) is periodically transmitted from the terminal device 200, and the power feeding device 114-1 and the power feeding device 114-2 indicate the time information at which the predetermined signal is received as the terminal location. It may be configured to notify the detector 120. Alternatively, the terminal position detector 120 may be notified of the signal power at the time when the predetermined signal is received.

この場合、たとえば、到達時間差または受信電力差と、端末装置200の位置との関係を、予めテーブルにしておくことで、端末位置検出器120において、端末装置200の位置を検出することができる。   In this case, for example, the terminal position detector 120 can detect the position of the terminal device 200 by previously setting the relationship between the arrival time difference or the received power difference and the position of the terminal device 200 in a table.

以上のようにして、端末装置200の位置が特定されると、次に、制御器130は、端末位置検出器120が検出した端末位置に基づき、可変減衰器140−1、140−2の減衰量を制御する。   When the position of the terminal device 200 is specified as described above, the controller 130 then attenuates the variable attenuators 140-1 and 140-2 based on the terminal position detected by the terminal position detector 120. Control the amount.

図2は、図6(a)に示したのと同一の座標系を使用した場合に、制御器130により制御される可変減衰器140−1、140−2の減衰量を示した図である。   FIG. 2 is a diagram showing the attenuation amounts of the variable attenuators 140-1 and 140-2 controlled by the controller 130 when the same coordinate system as shown in FIG. 6A is used. .

図2では、座標xに対し図6(a)のような受信信号電力が得られるサービスエリアにおいて、位置xにおける端末装置200での信号X1、X2それぞれの受信電力が互いに等しくなるように制御する場合を示している。   In FIG. 2, in the service area where the received signal power as shown in FIG. 6A is obtained with respect to the coordinate x, control is performed so that the received powers of the signals X1 and X2 at the terminal device 200 at the position x are equal to each other. Shows the case.

たとえば、図2中において、移動する端末装置200がx=Dの位置にある場合は、可変減衰器140−1の減衰量は可変減衰器140−2の減衰量よりも小さく設定される。結果として、給電装置114−1に供給される送信信号の電力は、給電装置114−2に供給される送信信号の電力よりも大きくなり、位置x=Dにおいて、信号X1、X2それぞれの受信電力が互いに等しくなる。   For example, in FIG. 2, when the moving terminal apparatus 200 is at the position of x = D, the attenuation amount of the variable attenuator 140-1 is set smaller than the attenuation amount of the variable attenuator 140-2. As a result, the power of the transmission signal supplied to the power supply apparatus 114-1 is larger than the power of the transmission signal supplied to the power supply apparatus 114-2, and the received power of each of the signals X1 and X2 at the position x = D. Are equal to each other.

なお、制御としては、位置x=Dにおいて、信号X1、X2それぞれの受信電力を完全に互いに等しくする必要まではなく、信号X1、X2それぞれの受信電力の差が所定の値以下となるように、減衰量を制御することとしたのでよい。このような所定の値は、たとえば、上述した状態数のようなMIMO伝送品質の指標が、一定レベル以上の品質を満たすように、事前の測定などにより設定される。   In the control, at the position x = D, it is not necessary to make the received powers of the signals X1 and X2 completely equal to each other so that the difference between the received powers of the signals X1 and X2 becomes a predetermined value or less. Therefore, the amount of attenuation may be controlled. Such a predetermined value is set by a prior measurement or the like so that an index of MIMO transmission quality such as the number of states described above satisfies a certain level of quality.

なお、図2のような受信信号電力の減衰量についての情報は、漏洩ケーブルの伝送損失および結合損失の特性から計算により求める方法や、事前にサービスエリア内の受信電力分布を測定し、座標xの関数となるように記録しておく方法などを用いても良い。さらに、MIMO伝送品質の指標としては、信号X1、X2それぞれの受信電力が互いに等しくなる、あるいは所定の値の範囲でそろうようにする制御以外にも、直接、状態数というMIMO伝送路の良否を表す指標値が、良好であることを示す所定範囲の値となるような制御も好ましい。   The information about the attenuation amount of the received signal power as shown in FIG. 2 can be obtained by calculating from the characteristics of transmission loss and coupling loss of the leaked cable, or by measuring the received power distribution in the service area in advance, and the coordinate x For example, a method of recording so as to be a function of Further, as an index of the MIMO transmission quality, in addition to the control in which the received powers of the signals X1 and X2 are equal to each other or are matched within a predetermined value range, it directly represents the quality of the MIMO transmission path as the number of states. Control in which the index value is within a predetermined range indicating that the index value is good is also preferable.

また、移動する端末装置200の位置は、1次元で特定される場合だけでなく、たとえば、2次元の位置(x,y)で特定されるものであってもよい。その場合は、端末装置200の位置に応じて、可変減衰器140−1および可変減衰器140−2の減衰量をどのように設定するかは、たとえば、事前にサービスエリア内の受信電力分布(または、状態数分布)を測定し、座標位置(x,y)の関数となるように、各々の減衰量のテーブルを事前に求めておくようにしてもよい。   Moreover, the position of the moving terminal device 200 may be specified not only when it is specified one-dimensionally but also with a two-dimensional position (x, y), for example. In that case, how to set the attenuation amounts of the variable attenuator 140-1 and the variable attenuator 140-2 in accordance with the position of the terminal device 200 depends on, for example, the received power distribution in the service area ( Alternatively, a state number distribution) may be measured, and a table of each attenuation may be obtained in advance so as to be a function of the coordinate position (x, y).

本実施の形態の効果を評価するため、まず、前述の式(8)、式(9)の伝達関数に関し、信号X1とX2の電力が等しくなるよう補正を加えた。この補正は、可変減衰器140−1,140−2による減衰量の付加と等価である。得られた伝達関数を式(10)、(11)に示す。   In order to evaluate the effects of the present embodiment, first, corrections were made so that the powers of the signals X1 and X2 were equal with respect to the transfer functions of the above formulas (8) and (9). This correction is equivalent to the addition of attenuation by the variable attenuators 140-1 and 140-2. The obtained transfer functions are shown in equations (10) and (11).

式(10)、(11)から求められる状態数はそれぞれ4.6dB、4.2dBであり、補正前(4.7dB、5.8dB)より小さくなっていることがわかる。 It can be seen that the numbers of states obtained from the equations (10) and (11) are 4.6 dB and 4.2 dB, respectively, which are smaller than those before correction (4.7 dB and 5.8 dB).

図3は、伝達関数に補正を加えたことによる状態数の変化を示す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating a change in the number of states due to correction applied to the transfer function.

次に、図3(a)のように配置した漏洩ケーブルに対し、図3(a)に示すような座標系を定めて伝達関数を実測した。   Next, a transfer function was measured for a leaky cable arranged as shown in FIG. 3A by defining a coordinate system as shown in FIG.

この場合、x=0[m]が漏洩ケーブル110の中央位置にあたる。   In this case, x = 0 [m] corresponds to the center position of the leakage cable 110.

得られた伝達関数に対し、X1とX2の電力が等しくなるよう補正を加え、この補正を適用する前の状態数γorigと後の状態数γpropの比(γorigprop)を求めた。γorigpropが大きい程、可変減衰器140−1,140−2による減衰量の付加による改善効果が高いと言える。 The obtained transfer function is corrected so that the powers of X1 and X2 are equal, and a ratio (γ orig / γ prop ) between the number of states γ orig before applying this correction and the number of states γ prop after the correction is obtained. It was. It can be said that the larger γ orig / γ prop is, the higher the improvement effect is due to the addition of attenuation by the variable attenuators 140-1 and 140-2.

図3(b)、(c)は、それぞれx=0[m](漏洩ケーブル中央位置)、x=5[m](漏洩ケーブル端点付近)での改善効果を示している。図3(b)、(c)からわかるように、本実施の形態の構成を用いると、受信信号電力の差が大きくなる、漏洩ケーブル端点付近にて高い効果が得られている。   FIGS. 3B and 3C show the improvement effects at x = 0 [m] (leakage cable center position) and x = 5 [m] (near the leaky cable end point), respectively. As can be seen from FIGS. 3B and 3C, when the configuration of this embodiment is used, a high effect is obtained in the vicinity of the leakage cable end point where the difference in received signal power increases.

なお、以上の説明では、可変減衰器140−1,140−2により、減衰量を制御するものとして説明したが、補正のためには、漏洩ケーブル110の両端に可変増幅器を設ける構成としてもよい。そこで、本件明細書では、可変減衰器および可変増幅器を総称して、「可変電力調整器」と呼ぶ。なお、このような「可変電力調整器」は、漏洩ケーブルの給電部に設けられる必要はなく、送信装置100から給電部に至る経路の任意の位置に設ける構成とすることができる。
In the above description, the variable attenuators 140-1 and 140-2 are used to control the attenuation. However, for correction, a variable amplifier may be provided at both ends of the leakage cable 110. . Therefore, in this specification, the variable attenuator and the variable amplifier are collectively referred to as “variable power regulator”. Such a “variable power regulator” does not need to be provided in the power supply unit of the leakage cable, and may be configured to be provided at an arbitrary position on the path from the transmission device 100 to the power supply unit.

以上のような構成により、移動する端末装置200に対する通信において、漏洩同軸ケーブルの両端給電部からの送信信号について、非対称な伝送損がある場合でも、伝送特性の劣化を改善できる。   With the configuration as described above, in communication with the moving terminal apparatus 200, it is possible to improve the deterioration of the transmission characteristics even when there is an asymmetric transmission loss with respect to the transmission signal from the both-end feeding unit of the leaky coaxial cable.

今回開示された実施の形態は、本発明を具体的に実施するための構成の例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲および均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。   Embodiment disclosed this time is an illustration of the structure for implementing this invention concretely, Comprising: The technical scope of this invention is not restrict | limited. The technical scope of the present invention is shown not by the description of the embodiment but by the scope of the claims, and includes modifications within the wording and equivalent meanings of the scope of the claims. Is intended.

100 無線装置、110 漏洩ケーブル、112−1,112−2,112−3,112−4 スロット、114−1,114−2 給電装置、120 端末位置検出器、130 制御器、140−1,140−2 可変減衰器、200 移動端末装置、210−1,210−2 アンテナ、1000 無線通信システム。   100 wireless device, 110 leakage cable, 112-1, 112-2, 112-3, 112-4 slot, 114-1, 114-2 feeding device, 120 terminal position detector, 130 controller, 140-1, 140 -2 variable attenuator, 200 mobile terminal device, 210-1, 210-2 antenna, 1000 wireless communication system.

Claims (10)

複数の系統の信号について、MIMO(Multiple Input Multiple Output)通信をするための無線通信システムであって、
前記MIMO通信の信号を受信するための少なくとも1つの移動装置と、
前記MIMO通信の信号を送信するための送信装置とを備え、前記送信装置は、
両端に設けられる第1および第2の給電部と複数の漏洩スロットとを有する漏洩ケーブルと、
前記漏洩ケーブルをアンテナとして前記複数の系統の信号についてMIMO通信を行うための送信部と、
前期送信部と前記漏洩ケーブルの給電部の間にそれぞれ配置され、前記送信部から前記漏洩ケーブルに対して供給される送信信号の強度を調整するための第1および第2の送信電力調整部と、
前記移動装置それぞれの位置に応じて、MIMO伝送路の品質の指標に基づき、前記第1および第2の送信電力調整部による調整量を制御する制御部とを備える、無線通信システム。
A wireless communication system for performing MIMO (Multiple Input Multiple Output) communication on signals of a plurality of systems,
At least one mobile device for receiving the MIMO communication signal;
A transmission device for transmitting the MIMO communication signal, the transmission device,
A leakage cable having first and second power supply portions provided at both ends and a plurality of leakage slots;
A transmitter for performing MIMO communication on signals of the plurality of systems using the leaky cable as an antenna;
First and second transmission power adjustment units arranged between the transmission unit of the previous period and the power supply unit of the leakage cable, respectively, for adjusting the intensity of the transmission signal supplied from the transmission unit to the leakage cable; ,
A wireless communication system comprising: a control unit that controls an adjustment amount by the first and second transmission power adjustment units based on an index of a quality of a MIMO transmission path according to a position of each of the mobile devices.
前記制御部は、前記移動装置それぞれの前記位置を検出するための位置検出手段を含み、
前記第1および第2の送信電力調整部による調整量を、前記位置に対して定められた関数値となるように設定する、請求項1記載の無線通信システム。
The control unit includes a position detection means for detecting the position of each of the moving devices,
The wireless communication system according to claim 1, wherein an adjustment amount by the first and second transmission power adjustment units is set to be a function value determined with respect to the position.
前記関数値は、予め実施される測定、シミュレーション、または理論式計算のいずれかを含む推定に基づき、
前記第1の給電部から供給される信号と前記第2の給電部から供給される信号の前記位置における受信電力の差が、所定量以下となるように設定する、請求項2記載の無線通信システム。
The function value is based on an estimate that includes either a pre-measured, simulated, or theoretical calculation,
The wireless communication according to claim 2, wherein a difference between received power at the position of the signal supplied from the first power supply unit and the signal supplied from the second power supply unit is set to be equal to or less than a predetermined amount. system.
前記移動装置は、鉄道車両であって、
前記位置検出手段は、鉄道の運行管理システムからの情報に基づいて、前記位置を検出する、請求項2記載の無線通信システム。
The moving device is a railway vehicle,
The wireless communication system according to claim 2, wherein the position detection unit detects the position based on information from a railway operation management system.
前記位置検出手段は、前記移動装置から送信され前記漏洩ケーブルを伝達してきた信号の前記第1および第2の給電部での到達時間差または電力差に基づいて、前記位置を検出する、請求項2記載の無線通信システム。   The position detection means detects the position based on a difference in arrival time or a power difference in the first and second power feeding units of a signal transmitted from the mobile device and transmitted through the leaky cable. The wireless communication system described. 複数の系統の信号について、MIMO(Multiple Input Multiple Output)通信を、少なくとも1つの移動装置との間で行うための無線通信装置であって、
両端に設けられる第1および第2の給電部と複数の漏洩スロットとを有する漏洩ケーブルと、
前記漏洩ケーブルをアンテナとして前記複数の系統の信号についてMIMO通信の信号の送信を行うための送信部と、
前期送信部と前記漏洩ケーブルの給電部の間にそれぞれ配置され、前記送信部から前記漏洩ケーブルに対して供給される送信信号の強度を調整するための第1および第2の送信電力調整部と、
前記移動装置のそれぞれ位置に応じて、MIMO伝送路の品質の指標に基づき、前記第1および第2の送信電力調整部による調整量を制御する制御部とを備える、無線通信装置。
A wireless communication device for performing MIMO (Multiple Input Multiple Output) communication with at least one mobile device for signals of a plurality of systems,
A leakage cable having first and second power supply portions provided at both ends and a plurality of leakage slots;
A transmitter for transmitting a signal of MIMO communication for the signals of the plurality of systems using the leaky cable as an antenna;
First and second transmission power adjustment units arranged between the transmission unit of the previous period and the power supply unit of the leakage cable, respectively, for adjusting the intensity of the transmission signal supplied from the transmission unit to the leakage cable; ,
A wireless communication device comprising: a control unit that controls an adjustment amount by the first and second transmission power adjustment units based on an index of a quality of a MIMO transmission path in accordance with each position of the mobile device.
前記制御部は、前記移動装置の前記位置を検出するための位置検出手段を含み、
前記第1および第2の送信電力調整部による調整量を、前記位置に対して定められた関数値となるように設定する、請求項6記載の無線通信装置。
The control unit includes position detection means for detecting the position of the moving device,
The wireless communication apparatus according to claim 6, wherein an adjustment amount by the first and second transmission power adjustment units is set to be a function value determined with respect to the position.
前記関数値は、予め実施される測定、シミュレーション、または理論式計算のいずれかを含む推定に基づき、
前記第1の給電部から供給される信号と前記第2の給電部から供給される信号の前記位置における受信電力の差が、所定量以下となるように設定する、請求項6記載の無線通信装置。
The function value is based on an estimate that includes either a pre-measured, simulated, or theoretical calculation,
The wireless communication according to claim 6, wherein a difference between received power at the position of the signal supplied from the first power feeding unit and the signal supplied from the second power feeding unit is set to be a predetermined amount or less. apparatus.
前記移動装置は、鉄道車両であって、
前記位置検出手段は、鉄道の運行管理システムからの情報に基づいて、前記位置を検出する、請求項6記載の無線通信装置。
The moving device is a railway vehicle,
The wireless communication apparatus according to claim 6, wherein the position detection unit detects the position based on information from a railway operation management system.
前記位置検出手段は、前記移動装置から送信され前記漏洩ケーブルを伝達してきた信号の前記第1および第2の給電部での到達時間差または電力差に基づいて、前記位置を検出する、請求項6記載の無線通信装置。   The position detection means detects the position based on a difference in arrival time or a power difference in the first and second power feeding units of a signal transmitted from the mobile device and transmitted through the leakage cable. The wireless communication device described.
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