JP2018038018A - 車両間通信システムおよび通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効果的に通信途切れを抑制できる車両間通信システムを提供する。
【解決手段】指向性を有する無線を用いて車両間通信を行う車両間通信システム１であって、連続する車両１０の間に設けられ、互いに対向する一対の通信装置２０を備え、一対の通信装置２０のうちの一方の通信装置２０は、無線通信を行うアンテナ部２０１０と、車両１０の速度を取得する情報取得部２０２０と、アンテナ部２０１０から送信される情報の変調レートを制御する変調レート制御部２０４１と、を備え、変調レート制御部２０４１は、情報取得部２０２０において取得された車両１０の速度が、所定の速度以上から所定の速度未満に変化した場合、アンテナ部２０１０における変調レートを低くする。
【選択図】図７

Description

本発明は、車両間通信システムおよび通信装置に関するものである。

従来、車両間の通信ネットワーク環境をイーサネット（登録商標）ケーブルや、光ファイバーケーブルなどの有線によって構築する方法がある。しかし、この方法では、車両間を有線で接続することで、通信ネットワーク環境を構築しなければならず、設置やメンテナンスに手間が掛かる。この改善策として、車両間の通信を無線化することが考えられる。

しかしながら、この場合、通信途切れの問題が生じる。特に、車両間の通信を無線化した列車は、曲線線路または分岐線路を走行する際に、通信途切れが生じ易い。そのため、特許文献１には、列車の位置情報を取得し、取得した位置情報に対応する曲率情報に基づいてアンテナの指向方向を調整する車両間通信システムに関する技術が開示されている。

特開２０１５−１３０５７８号公報

本開示は、効果的に通信途切れを抑制できる車両間通信システムを提供する。

本開示における車両間通信システムは、無線を用いて車両間通信を行う車両間通信システムであって、連続する車両間に設けられ、互いに対向する一対の通信装置を備え、前記一対の通信装置のうちの一方の通信装置は、無線通信を行うアンテナ部と、前記車両が曲線線路または分岐線路を走行するかどうかの情報である線路情報を取得する情報取得部と、前記アンテナ部から送信されるデータの変調レートを制御する変調レート制御部と、を備え、前記変調レート制御部は、前記情報取得部によって取得された前記線路情報を用いて前記車両が曲線線路または分岐線路を走行すると判定した場合、前記アンテナ部における前記変調レートを低くする。

また、本開示における通信装置は、連続する車両の間で使用するための通信装置であって、無線通信を行うアンテナ部と、前記車両が曲線線路または分岐線路を走行するかどうかの情報である線路情報を取得する情報取得部と、前記アンテナ部から送信されるデータの変調レートを制御する変調レート制御部と、を備え、前記変調レート制御部は、前記情報取得部によって取得された前記線路情報を用いて前記車両が曲線線路または分岐線路を走行すると判定した場合、前記アンテナ部における前記変調レートを低くする。

本開示における車両間通信システムは、効果的に通信途切れを抑制することができる。

列車が曲線線路または分岐線路を走行する時に通信途切れが生じる場合について説明するための図である。 列車が曲線線路または分岐線路を走行する時にビーム幅のみを図１の状態から変化させた場合について説明するための図である。 列車が曲線線路または分岐線路を走行する時に変調レートのみを図１の状態から変化させた場合について説明するための図である。 実施の形態１に係る車両間通信システムの外観の一例を示す側面図である。 実施の形態１に係る車両間通信システムの外観の一例を示す上面図である。 実施の形態１に係る車両間通信システムの一例を示す構成図である。 実施の形態１に係る通信装置の一例を示す構成図である。 実施の形態１に係る通信装置の通信モードの一例を示す対応表である。 実施の形態１に係る通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る通信装置の変調レートの変更に応じた送信可能範囲の一例を示す説明図である。 実施の形態１に係る車両が曲線線路または分岐線路の走行する時における通信装置の変調レートの状態の一例を示す説明図である。 実施の形態１に係る車両が直線線路の走行する時における通信装置の変調レートの状態の一例を示す説明図である。 実施の形態１に係る通信装置の各通信モードに応じた送信可能範囲の一例を示す説明図である。 実施の形態１に係る車両が曲線線路または分岐線路を走行する時における通信装置の通信モードの状態の一例を示す説明図である。 実施の形態１に係る車両が直線線路を走行する時における通信装置の通信モードの状態の一例を示す説明図である。 実施の形態２に係る通信装置の通信モードの一例を示す対応表である。 実施の形態２に係る通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る通信装置の変調レートの変更に応じた送信可能範囲の一例を示す説明図である。 実施の形態２に係る車両が曲線線路または分岐線路を第１の所定の速度未満の速さで走行する時の通信装置の変調レートの状態の一例を示す説明図である。 実施の形態２に係る車両が直線線路を第１の所定の速度以上であり第２の所定の速度未満の速さで走行する時における通信装置の変調レートの状態の一例を示す説明図である。 実施の形態２に係る車両が直線線路を第２の所定の速度以上の速さで走行する時における通信装置の変調レートの状態の一例を示す説明図である。 実施の形態２に係る通信装置の各通信モードに応じた送信可能範囲の一例を示す説明図である。 実施の形態２に係る車両が曲線線路または分岐線路を第１の所定の速度未満の速さで走行する時の通信装置の変調レートの状態の一例を示す説明図である。 実施の形態２に係る車両が直線線路を第１の所定の速度以上であり第２の所定の速度未満の速さで走行する時における通信装置の変調レートの状態の一例を示す説明図である。 実施の形態２に係る車両が直線線路を第２の所定の速度以上の速さで走行する時における通信装置の変調レートの状態の一例を示す説明図である。

（本開示の一態様を得るに至った経緯）
車両間の通信を無線化した列車において、通信途切れが生じる場合と、通信途切れが生じないように無線電波を制御した場合について、図１〜図３を用いて説明する。

図１は、列車が曲線線路または分岐線路を走行する時に通信途切れが生じる場合について説明するための図である。図２は、列車が曲線線路または分岐線路を走行する時にビーム幅のみを図１の状態から変化させた場合について説明するための図である。図３は、列車が曲線線路または分岐線路を走行する時に変調レートのみを図１の状態から変化させた場合について説明するための図である。図１〜図３は、連続して互いに連結されている２両の列車の間の部分を拡大した図である。なお、図１〜図３では、列車の進行方向側を前側とし、進行方向側とは反対側を後側とする。

図１および図２に示すように、２両の列車のうちの前側の車両１０の後側の対向面に通信装置２０が設けられ、後側の車両１０の前側の対向面に他の通信装置２０が設けられている。

後側の車両１０に配置されている送信側の他の通信装置２０は、無線電波の送信が可能な範囲である送信可能範囲Ａ１を有する。図１に示すように、列車が曲線線路または分岐線路を走行している場合、前側の車両１０に配置されている受信側の通信装置２０は、送信側の他の通信装置２０の送信可能範囲Ａ１に含まれないことがある。このため、２つの通信装置２０間の通信において、通信途切れが生じる可能性がある。

通信途切れを防ぐために通信装置２０の電波強度を強くすることで通信距離を伸ばすことができるが、消費電力が大きくなるため、効果的に通信途切れを抑制することはできない。そこで、電波強度を変化させずに通信途切れを防ぐために、他の通信装置２０の無線電波のビーム幅を広げることによって、無線電波の放射角度を広げた形状の送信可能範囲Ａ２に調整することが考えられる。しかしながら、無線電波のビーム幅を広げる制御をした場合、無線電波の放射角度は変化するが、送信可能範囲の広さは送信可能範囲Ａ１と送信可能範囲Ａ２とではあまり変わらない。すなわち、通信装置２０の送信可能範囲は、ビーム幅を広げる制御をしただけでは、横には広がるものの縦には縮まってしまう。そのため、例えば図２の破線に示すように前側の車両１０の通信装置２０が後側の車両１０の通信装置２０から大きく離間した場合、ビーム幅を広げる制御を行うだけでは通信途切れを効果的に抑制できない。

ここで、本発明者は、車両間通信システムにおいて、図２に示すようにビーム幅を制御するのではなく、図３に示すようにデータ送信にかかる変調レートを低くすることで、範囲を広げた形状の送信可能範囲Ｂに調整することを見出した。このように、変調レートを低くすることで、送信側の電波強度を変化せずに受信側に必要なＣ／Ｎを低くし、送信可能範囲を大きく変化させることができ、受信側の通信装置２０が送信可能範囲Ｂ内に留めることができる。このため、送信側の通信装置２０は、受信側の通信装置２０に対してデータを送信可能となる。

そこで、車両１０が曲線線路または分岐線路を走行する時に、効果的に通信途切れを抑制できる車両間通信システムについて説明する。

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

（実施の形態１）
以下、図４〜図１５を用いて、実施の形態１を説明する。

［１−１．構成］
図４は、実施の形態１に係る車両間通信システム１の外観の一例を示す側面図である。図４では、車両１０の進行方向側を前側とし、進行方向側とは反対側を後側とする。

車両間通信システム１は、ミリ波帯（３０ＧＨｚから３００ＧＨｚの周波数帯域）の電波を用いて車両１０間の無線通信を行うシステムである。ミリ波帯の電波を用いた無線通信としては、具体的には６０ＧＨｚ帯のＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ（ＷｉＧｉｇ（登録商標）：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｇｉｇａｂｉｔ）の規格の無線通信がある。ＷｉＧｉｇを用いた無線通信では、理論上最大約７Ｇｂｐｓの高速通信が実現可能であり、大容量のデータ転送が可能である。また、ＷｉＧｉｇを用いた無線通信における通信距離は数ｍ以下程度となっている。本実施の形態においてミリ波帯の電波は小電力で指向性を有する。なお、本実施の形態ではＷｉＧｉｇを用いて説明するが、車両間通信システム１における無線通信とは、小電力で指向性を有する無線通信を指す。

図４に示すように、通信装置２０は、２両の車両１０のうち一方の車両１０までの距離が近い領域である各車両１０が互いに対向している対向面３０に設けられる。対向面３０は、各車両１０が互いに対向する領域であり、車両１０の後方端および前方端の領域である。なお、通信装置２０は、車両１０が最先頭車両である場合には、後方端の対向面３０にのみに設けられてもよい。また、通信装置２０は、車両１０が最後尾車両である場合には、前方端の対向面３０にのみに設けられてもよい。

なお、本実施の形態による車両１０とは、他の車両と連結されており、線路のような軌道に沿って走行する鉄道車両などを指す。

また、一例として、通信装置２０は、車両１０の天井側（つまり上側）に設けられる。通信装置２０を車両１０の天井側に配置することで、車両１０間を人が通行する際に、人が通信装置２０の通信を妨げるなどの通信の障壁を軽減できる。なお、通信装置２０は、車両１０の天井側に限らずに、進行方向に向いた場合の右端側または左端側に設けられてもよいし、下端側に設けられてもよい。つまり、通信装置２０は、車両１０間を人が通行した場合であっても、人によって無線電波が遮られない位置に配置されていればよい。

また、小電力で指向性を有する無線通信として、例えば赤外線を用いてもよい。ただし、赤外線は、回折を起こし難い性質があるため、通信装置２０間の通信に赤外線を用いる場合には、通信装置２０間の指向性、通信範囲などを正確に制御する必要がある。そのため、車両間通信システム１における連続する２両の車両１０間の通信では、赤外線ほど正確な制御を必要としないＷｉＧｉｇを用いる方が好ましい。

図５は、実施の形態１に係る車両間通信システム１の外観の一例を示す上面図である。図５では、車両１０の進行方向側を前側とし、進行方向側とは反対側を後側とし、車両１０の進行方向側を向いたときの右側を右側とし、左側を左側とする。

図５に示すように、実施の形態１では、誤作動や誤動作などの障害が発生した場合でも安全に制御できるように車両１０間に２つの無線経路が設けられる。そのため、車両間通信システム１は、対向する車両１０間の対向面３０において、一方の車両１０の対向面３０に２つの通信装置２０が設けられる。また、他方の車両１０の対向面３０には、一方の車両１０に設けられた通信装置２０と対向する位置に２つの通信装置２０が設けられる。

具体的には、１つ目の通信装置２０は、図５に示される車両１０の中心仮想線Ｃ１よりも右側に設けられる。また、車両１０の中心仮想線Ｃ１よりも左側に２つ目の通信装置２０が設けられる。

このように車両間通信システム１は、一方の車両１０に設けられた１つの通信装置２０と、他方の車両１０に設けられた１つの通信装置２０とが対向する位置に設けられる。これにより、車両間通信システム１は、２つの無線経路を有し、２つの無線経路のうち、いずれか１つの無線経路を用いて車両１０間の通信を行う。

なお、実施の形態１では、各車両１０の一方側の対向面３０に設けられる通信装置２０を２個としたが、各車両１０の一方側の対向面３０に設けられる通信装置２０の個数は、２個に限定されるものではなく、１個であってもよいし、３個以上であってもよい。

次に、車両間通信システム１の具体的な構成について図６を用いて説明する。

図６は、実施の形態１に係る車両間通信システム１の一例を示す構成図である。

車両間通信システム１は、各車両１０に通信装置２０を備える。車両間通信システム１は、さらに、制御装置４０を備えてもよい。

実施の形態１に係る車両間通信システム１において、各車両１０に設けられた通信装置２０は、当該通信装置２０に対向する通信装置２０に対してデータ（パケット）の送信を行う。

制御装置４０は、通信装置２０に接続されており、通信装置２０の制御を行う。制御装置４０は、例えばイーサーネット・フレームからＷｉＧｉｇ（ＵＳＢ）パケットへの変換、通信装置２０の電源の制御などを行う。

なお、制御装置４０は、例えば各車両１０が備える記憶部（図示せず）に記憶された制御プログラムを実行するプロセッサ等により実現されるが、マイクロコンピュータまたは専用回路等により実現されてもよい。

図７は、実施の形態１に係る通信装置２０の一例を示す構成図である。

通信装置２０は、アンテナ部２０１０と、情報取得部２０２０と、判定部２０３０と、制御部２０４０とを備える。

アンテナ部２０１０は、無線通信を行う。アンテナ部２０１０は、具体的には、指向性を有するアンテナを備え、当該アンテナを用いた無線通信によって、当該通信装置２０に対向する通信装置２０に対してデータ（パケット）の送信を行う。

なお、アンテナ部はデータ（パケット）の送信だけでなく、送受信を行ってもよい。

情報取得部２０２０は、車両１０が曲線線路または分岐線路を走行するかどうかの情報である線路情報として、通信装置２０が配置される車両１０の速度を取得する。列車が曲線線路または分岐線路を走行する際、列車は曲線線路または分岐線路の手前から速度を落とすため、車両１０の速度は車両１０が曲線線路または分岐線路を走行するかどうかの情報とすることができる。情報取得部２０２０は、例えば、車両１０に設けられた速度計測器が計測した車両１０の速度を取得する。なお、情報取得部２０２０は、車両１０の速度の計測を行うことで車両１０の速度を取得してもよい。

また、線路情報は車両１０の速度以外に後述する車両１０の傾斜角度を用いた情報、バリスにおける情報等でもよい。つまり、情報取得部２０２０は、車両１０が曲線線路または分岐線路を走行するかどうかの情報であればよい。

判定部２０３０は、情報取得部２０２０において取得した線路情報を用いて車両１０が曲線線路または分岐線路を走行するかどうかの判定を行う。具体的には、判定部２０３０は情報取得部２０２０において取得された車両１０の速度が、所定の速度以上から所定の速度未満に変化したか否かを判定する。情報取得部２０２０において取得された車両１０の速度が、所定の速度以上から所定の速度未満に変化したとき、判定部２０３０は車両１０が曲線線路または分岐線路を走行すると判定する。

また、判定部２０３０は、情報取得部２０２０において取得された車両１０の速度が、所定の速度未満から所定の速度以上に変化したか否かを判定してもよい。これにより、判定部２０３０は、車両１０が直線線路を走行すると判定する。

情報取得部２０２０と同様、判定部２０３０は、車両１０の速度以外に車両１０の傾斜角度を用いた情報、バリス式によって得られた情報、曲線線路または分岐線路における曲率情報等によって、車両１０が曲線線路または分岐線路を走行するかどうかを判定すればよい。つまり、判定部２０３０は、線路情報を用いて曲線線路または分岐線路を走行するかどうかを判定すればよい。

制御部２０４０は、判定部２０３０の判定に基づいてアンテナ部２０１０の制御を行う。また、制御部２０４０は、変調レート制御部２０４１と、変復調部２０４２と、周波数変換部２０４３とを有する。また、制御部２０４０は、さらに、ビーム幅制御部２０４４を有していてもよい。

変調レート制御部２０４１は、判定部２０３０における判定に応じて、アンテナ部２０１０から送信されるデータの変調レートを制御する。本実施の形態において、変調レートの制御はインデックスを用いる。そのインデックスの例としてＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）を用いる。ＭＣＳとは、変調方式、符号化率などの組み合わせをインデックス化したものである。ＷｉＧｉｇにおいて、ＭＣＳは０〜９の１０段階を有し、０から順に大きくなるほど変調レートは高く、ＭＣＳが９の場合が最も変調レートは高い。変調レート制御部２０４１は、具体的には、情報取得部２０２０において取得された車両１０の速度が、所定の速度以上から所定の速度未満に変化したと判定部２０３０に判定された場合、アンテナ部２０１０における変調レートを低くする。また、変調レート制御部２０４１は、情報取得部２０２０において取得された車両１０の速度が、所定の速度未満から所定の速度以上に変化したと判定部２０３０に判定された場合、アンテナ部２０１０における変調レートを高くしてもよい。

変復調部２０４２は、他の通信装置２０へ送信する電波の変調及びアンテナ部２０１０で受信した電波の復調を行う。本実施の形態では、変復調部２０４２は、変調レート制御部２０４１から指示されたＭＣＳに基づいて変復調を行う。なお、変復調部２０４２に用いるパラメータは、ＭＣＳのようなインデックスではなく、変調レートそのままでもよい。

周波数変換部２０４３は、制御装置４０から受信したデータの周波数の変換を行う。また、周波数変換部２０４３は、制御装置４０へ送信するデータの周波数の変換も行う。

なお、変調レート制御部２０４１は、車両１０の速度に応じて、変調レートを制御するとしたが、車両１０が曲線線路または分岐線路を走行するか否かに応じて変調レートを制御する構成であればよい。つまり、変調レート制御部２０４１は、車両１０が曲線線路または分岐線路を走行すると判定された場合、アンテナ部２０１０における変調レートを低くしてもよい。また、変調レート制御部２０４１は、車両１０が直線線路を走行すると判定された場合、アンテナ部２０１０における変調レートを高くしてもよい。したがって、変調レート制御部２０４１は、例えば、車両１０の傾斜角度に応じて変調レートを制御する構成であってもよい。

ビーム幅制御部２０４４は、判定部２０３０における判定に応じて、アンテナ部２０１０におけるビーム幅を制御する。ビーム幅制御部２０４４は、具体的には、情報取得部２０２０において取得された車両１０の速度が、所定の速度以上から所定の速度未満に変化したと判定部２０３０に判定された場合、アンテナ部２０１０におけるビーム幅を広くする。また、ビーム幅制御部２０４４は、情報取得部２０２０において取得された車両１０の速度が、所定の速度未満から所定の速度以上に変化したと判定部２０３０に判定された場合、アンテナ部２０１０におけるビーム幅を狭くする。ビーム幅制御部２０４４は、例えば、調整指示すべきビーム幅の放射角度を示す信号を、アンテナ部２０１０に電気信号として送信することで制御できる。つまり、アンテナ部２０１０は、受信した電気信号に応じたビーム幅の放射角度で、無線電波を放出する。

なお、ビーム幅制御部２０４４は、車両１０の速度に応じて、ビーム幅を制御するとしたが、車両１０が曲線線路または分岐線路を走行するか否かに応じてビーム幅を制御する構成であればよい。つまり、ビーム幅制御部２０４４は、車両１０が曲線線路または分岐線路を走行すると判定部２０３０に判定された場合、アンテナ部２０１０におけるビーム幅を広くしてもよい。また、ビーム幅制御部２０４４は、車両１０が直線線路を走行すると判定部２０３０に判定された場合、アンテナ部２０１０におけるビーム幅を狭くしてもよい。したがって、ビーム幅制御部２０４４は、例えば、車両１０の傾斜角度に応じてビーム幅を制御する構成であってもよい。さらに、ビーム切り替えについて、ビーム幅を電気的に切り替えるのではなく、ビーム幅の異なる２つのアンテナ部（または、通信装置全体）を装備しておき、２つのアンテナ部のどちらに接続するかを物理的に切り替えてもよい。

［１−２．動作］
以上のように構成された車両間通信システム１について、その動作を以下に説明する。

図８は、実施の形態１に係る通信装置２０の通信モードの一例を示す対応表である。

実施の形態１に係る通信装置２０は２つの通信モードを有する。２つの通信モードは、低速モードおよび高速モードである。図８に示すように、低速モードは、アンテナ部２０１０における変調レートが低く、かつ、ビーム幅が広い通信モードである。高速モードは、アンテナ部２０１０における変調レートが高く、かつ、ビーム幅が狭い通信モードである。

ここで、変調レートの高低、または、ビーム幅の広狭は、他の通信モードと比較したときの高低または広狭を指す。そのため、例えば、「低速モード」では、変調レートとしてＭＣＳを５とし、ビーム幅として放射角度を±５０°とする。また、例えば、「高速モード」では、変調レートとしてＭＣＳを９とし、ビーム幅として放射角度を±３０°とする。これにより、各通信モードは、上記２つの通信モードの条件を満たす。

なお、変調レートは、低くすれば送信可能範囲を広げられるものの、通信速度が低下してしまうというトレードオフの関係がある。そのため、例えばＭＣＳが５の場合では、ＭＣＳが９の場合よりも送信可能範囲は広いが、ＭＣＳが９の場合よりも通信速度は遅くなる。

また、通信装置２０の通信モードにおいて、ＭＣＳとビーム幅の放射角度とは、上記の数値に限定されない。また、変調レートの制御は、ＭＣＳを調整することにより行っているが、変調レートを制御できればよいため、ＭＣＳを調整することに限定されない。

次に、図９は、実施の形態１に係る通信装置２０の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、制御部２０４０は、変調レート制御部２０４１およびビーム幅制御部２０４４から通信装置２０の通信モードを特定する（Ｓ２０１）。ここでは、制御部２０４０は、通信装置２０の通信モードが高速モードでおよび低速モードのいずれの通信モードであるかを判定する。

［１−２−１．通信装置２０の通信モードが高速モードである場合］
制御部２０４０が通信装置２０の通信モードが高速モードであると判定した場合（Ｓ２０１で「高速モード」）、情報取得部２０２０は、車両１０の速度を取得する（Ｓ２０２）。

次に、判定部２０３０は、情報取得部２０２０において取得された車両１０の速度が所定の速度未満であるか否かを判定する（Ｓ２０３）。なお、判定部２０３０は、所定の速度未満で車両１０が走行している場合、車両１０が曲線線路または分岐線路を走行すると判定する。実施の形態１においては、所定の速度は、例えば３０ｋｍ／ｈとする。

車両１０の速度が３０ｋｍ／ｈ未満であると判定部２０３０により判定された場合（Ｓ２０３でＹｅｓ）、制御部２０４０は、通信装置２０の通信モードを低速モードに変更する（Ｓ２０４）。すなわち、変調レート制御部２０４１は、アンテナ部２０１０における変調レートを低くする。変調レート制御部２０４１は、例えば、図８に示すように高速モードにおけるＭＣＳが９であれば、ＭＣＳを低速モードにおける５に変更することで変調レートを低くする。また、ビーム幅制御部２０４４は、アンテナ部２０１０におけるビーム幅を広くする。ビーム幅制御部２０４４は、例えば、図８に示すように高速モードにおけるビーム幅の放射角度が±３０°であれば、ビーム幅の放射角度を低速モードにおける±５０°に変更することでビーム幅を広くする。

ステップＳ２０４において通信モードが低速モードに変更されるため、ステップＳ２０４が行われると、通信装置２０の通信モードが低速モードであると判定した場合のステップＳ２０５に進む。

一方、車両１０の速度が３０ｋｍ／ｈ未満ではないと判定部２０３０により判定された場合（Ｓ２０３でＮｏ）、制御部２０４０は、通信装置２０の通信モードを変更しない。すなわち、この場合、制御部２０４０は、通信装置２０の通信モードを高速モードから変更せずに、高速モードのまま維持する。

そして、再び情報取得部２０２０は、車両１０の速度を取得するステップＳ２０２に戻る。

［１−２−２．通信装置２０の通信モードが低速モードである場合］
制御部２０４０が通信装置２０の通信モードが低速モードであると判定した場合（Ｓ２０１で「低速モード」）、情報取得部２０２０は、車両１０の速度を取得する（Ｓ２０５）。

次に、判定部２０３０は、情報取得部２０２０において取得された車両１０の速度が所定の速度以上であるか否かを判定する（Ｓ２０６）。なお、判定部２０３０は、所定の速度以上で車両１０が走行している場合、車両１０が直線線路を走行すると判定する。

車両１０の速度が３０ｋｍ／ｈ以上であると判定部２０３０により判定された場合（Ｓ２０６でＹｅｓ）、制御部２０４０は、通信装置２０の通信モードを高速モードに変更する（Ｓ２０７）。すなわち、変調レート制御部２０４１は、アンテナ部２０１０における変調レートを高くする。変調レート制御部２０４１は、例えば、図８に示すように低速モードにおけるＭＣＳが５であれば、ＭＣＳを高速モードにおける９に変更することで変調レートを高くする。また、ビーム幅制御部２０４４は、アンテナ部２０１０におけるビーム幅を狭くする。ビーム幅制御部２０４４は、例えば、図８に示すように低速モードにおけるビーム幅の放射角度が±５０°であれば、ビーム幅の放射角度を高速モードにおける±３０°に変更することでビーム幅を狭くする。

ステップＳ２０７の後で、通信装置２０の通信モードが高速モードであると判定した場合のステップＳ２０２に移行する。

一方、車両１０の速度が３０ｋｍ／ｈ以上ではないと判定部２０３０により判定された場合（Ｓ２０６でＮｏ）、制御部２０４０は、通信装置２０の通信モードを変更しない。すなわち、この場合、制御部２０４０は、通信装置２０の通信モードを低速モードから変更せずに、低速モードのまま維持する。

そして、再び情報取得部２０２０は、車両１０の速度を取得するステップＳ２０５に戻る。

なお、実施の形態１に係る通信装置２０は、通信装置２０の電源がオフにされた場合、動作を終了する。しかしながら、通信装置２０は、電源がオフにされなくても、上記動作を終了してもよい。

［１−３．効果等］
以上のように、実施の形態１における通信装置２０は、情報取得部２０２０において取得した車両１０の速度が所定の速度未満である場合、変調レート制御部２０４１は、アンテナ部２０１０における変調レートを低くする。また、実施の形態１における通信装置２０は、情報取得部２０２０において取得した車両１０の速度が所定の速度以上である場合、変調レート制御部２０４１は、アンテナ部２０１０の変調レートを高くする。

図１０は、実施の形態１に係る通信装置２０の変調レートの変更に応じた送信可能範囲の一例を示す説明図である。

通信装置２０は、変調レートが高い場合、送信可能範囲Ｄ１を有し、変調レートが低い場合、送信可能範囲Ｄ２を有する。送信可能範囲Ｄ１は、送信可能範囲Ｄ２と比較して広い送信可能範囲を有する。一方、送信可能範囲Ｄ１は、送信可能範囲Ｄ２と比較して範囲が狭いものの、送信可能範囲Ｄ１においては、送信可能範囲Ｄ２においてよりも速い通信速度で通信が行われる。

図１１は、実施の形態１に係る車両１０が曲線線路または分岐線路の走行する時における通信装置２０の変調レートの状態の一例を示す説明図である。

車両１０が曲線線路または分岐線路などを走行する時、車両１０の脱線を防止するために、車両１０は、走行速度を遅くする。その際、対向する車両１０間の位置関係が変化するため、対向する２つの通信装置２０では、当該２つの通信装置２０の間で通信途切れが起こり易い。そこで、図９のＳ２０４に示すように、車両１０の速度が一定の速度未満である場合、車両１０が曲線線路または分岐線路を走行すると判定し、アンテナ部２０１０における変調レートを低くする。すなわち、送信側の通信装置２０は、送信可能範囲を送信可能範囲Ｄ１（破線）から送信可能範囲Ｄ２（実線）に変更する。これにより、通信途切れが起こり易い曲線線路または分岐線路などを車両１０が走行する時には、送信側の通信装置２０は、送信可能範囲を広くすることができ、受信側の通信装置２０を送信側の通信装置２０の送信可能範囲内に留めることができる。これにより、通信装置２０は、アンテナの指向方向を制御しなくても通信途切れを抑えることができる。よって、通信装置２０は、効果的に通信途切れを抑制することができる。

図１２は、実施の形態１に係る車両１０が直線線路の走行する時における通信装置２０の変調レートの状態の一例を示す説明図である。

車両１０が直線線路を走行する時、対向する２つの通信装置２０では、当該２つの通信装置２０の間の通信途切れが起こり難い。また、車両１０が直線線路を走行する時、車両１０の走行に障害となる状況が想定され難いため、車両１０は、走行速度を速くする。そこで、図９のＳ２０７に示すように、車両１０の速度が一定の速度以上である場合、車両１０が直線線路を走行すると判定し、アンテナ部２０１０における変調レートを高くする。すなわち、送信側の通信装置２０は、送信可能範囲を送信可能範囲Ｄ２（破線）から送信可能範囲Ｄ１（実線）に変更する。これにより、車両１０が直線線路を走行する時、対向する通信装置２０では、当該通信装置２０の間の通信速度を向上させることができる。

図１３は、実施の形態１に係る通信装置２０の各通信モードに応じた送信可能範囲の一例を示す説明図である。つまり、図１３は、通信装置２０において変調レートおよびビーム幅が制御された場合の送信可能範囲の一例を示す説明図である。

通信装置２０は、高速モードの場合、送信可能範囲Ｅ１を有し、低速モードの場合、送信可能範囲Ｅ２を有する。送信可能範囲Ｅ２は、送信可能範囲Ｅ１と比較して広い送信可能範囲を有する。また、送信可能範囲Ｅ２は、変調レートのみ制御した送信可能範囲である送信可能範囲Ｄ２（破線）よりも広い。一方、送信可能範囲Ｅ１は、送信可能範囲Ｅ２と比較して範囲が狭いものの、送信可能範囲Ｅ１においては、送信可能範囲Ｅ２においてよりも速い通信速度で通信が行われる。また、送信可能範囲Ｅ１は、変調レートのみ制御した送信可能範囲である送信可能範囲Ｄ２（破線）よりも狭い。

図１４は、実施の形態１に係る車両１０が曲線線路または分岐線路の走行する時における通信装置２０の通信モードの状態の一例を示す説明図である。

車両１０が曲線線路または分岐線路などを走行する時、車両１０の脱線を防止するために、車両１０は、走行速度を遅くする。その際、対向する車両１０間の位置関係が変化するため、対向する２つの通信装置２０では、当該２つの通信装置２０の間で通信途切れが起こり易い。そこで、図９のＳ２０４に示すように、車両１０の速度が一定の速度未満である場合、車両１０が曲線線路または分岐線路を走行すると判定し、アンテナ部２０１０における変調レートを低くし、かつ、ビーム幅を広くする。すなわち、送信側の通信装置２０は、送信可能範囲を送信可能範囲Ｅ１（破線）から送信可能範囲Ｅ２（実線）に変更する。これにより、通信途切れが起こり易い曲線線路または分岐線路などを車両１０が走行する時には、送信側の通信装置２０は、変調レートのみ制御する場合よりも送信可能範囲を左右方向にさらに広くすることができる。このため、送信側の通信装置２０は、変調レートのみ制御する場合ほど、変調レートを低くしなくても、受信側の通信装置２０を送信側の通信装置２０の送信可能範囲内に留めることができる。これにより、通信装置２０は、通信速度をあまり落とさずに通信途切れをより抑えることができる。

図１５は、実施の形態１に係る車両１０が直線線路の走行する時における通信装置２０の通信モードの状態の一例を示す説明図である。

車両１０が直線線路を走行する時、対向する２つの通信装置２０では、当該２つの通信装置２０の間で通信途切れが起こり難い。また、車両１０が直線線路を走行する時、車両１０の走行に障害となる状況が想定され難いため、車両１０は、走行速度を速くする。そこで、図９のＳ２０７に示すように、車両１０の速度が一定の速度以上である場合、車両１０が直線線路を走行すると判定し、アンテナ部２０１０における変調レートを高くし、かつ、ビーム幅を狭くする。すなわち、送信側の通信装置２０は、送信可能範囲を送信可能範囲Ｅ２（破線）から送信可能範囲Ｅ１（実線）に変更する。これにより、通信途切れが起こりにくい直線線路を車両１０が走行する時には、対向する通信装置２０では、当該通信装置２０の間の通信速度を向上させることができる。

（実施の形態２）
以下、図１６〜図２５を用いて、実施の形態２を説明する。

［２−１．構成］
実施の形態２に係る車両間通信システム１の構成は、実施の形態１と同様である。すなわち、実施の形態２に係る車両間通信システム１の構成は、図４〜図７と同様の構成である。

［２−２．動作］
図１６は、実施の形態２に係る通信装置２０の通信モードの一例を示す対応表である。

実施の形態２に係る通信装置２０は３つの通信モードを有する。３つの通信モードは、低速モード、中速モードおよび高速モードである。図１６に示すように、低速モードは、高速モードおよび中速モードよりもアンテナ部２０１０における変調レートが低く、かつ、高速モードおよび中速モードよりもビーム幅が広い通信モードである。中速モードは、低速モードよりもアンテナ部２０１０における変調レートが高く、かつ、低速モードよりもアンテナ部２０１０におけるビーム幅が狭い通信モードである。高速モードは、中速モードよりもアンテナ部２０１０における変調レートが高く、かつ、中速モードよりもアンテナ部２０１０におけるビーム幅が狭い通信モードである。

例えば、「低速モード」では、変調レートとしてのＭＣＳを５とし、ビーム幅としての放射角度を±５０°とする。また、例えば、「中速モード」では、変調レートとしてのＭＣＳ、ビーム幅としての放射角度を±４０°とする。また、例えば、「高速モード」では、変調レートとしてのＭＣＳを９とし、ビーム幅としての放射角度を±３０°とする。これにより、各通信モードは、上記３つの通信モードの条件を満たす。

次に、図１７は、実施の形態２に係る通信装置２０の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、制御部２０４０は、変調レート制御部２０４１およびビーム幅制御部２０４４から通信装置２０の通信モードを特定する（Ｓ４０１）。ここでは、制御部２０４０は、通信装置２０の通信モードが高速モード、中速モードおよび低速モードのいずれの通信モードであるかを判定する。

［２−２−１．通信装置２０の通信モードが高速モードである場合］
制御部２０４０が通信装置２０の通信モードが高速モードであると判定した場合（Ｓ４０１で「高速モード」）、情報取得部２０２０は、車両１０の速度を取得する（Ｓ４０２）。

次に、判定部２０３０は、情報取得部２０２０において取得された車両１０の速度が第１の所定の速度未満であるか否かを判定する（Ｓ４０３）。なお、判定部２０３０は、第１の所定の速度未満で車両１０が走行している場合、車両１０が曲線線路または分岐線路を走行すると判定する。また、判定部２０３０は、第２の所定の速度以上で車両１０が走行している場合、車両１０が直線線路を走行すると判定する。実施の形態２においては、第１の所定の速度は例えば３０ｋｍ／ｈとし、第２の所定の速度は例えば１００ｋｍ／ｈとする。

車両１０の速度が３０ｋｍ／ｈ未満であると判定部２０３０により判定された場合（Ｓ４０３でＹｅｓ）、制御部２０４０は、通信装置２０の通信モードを低速モードに変更する（Ｓ４０４）。すなわち、変調レート制御部２０４１は、アンテナ部２０１０における変調レートを低くする。変調レート制御部２０４１は、例えば、図１６に示すように高速モードにおけるＭＣＳが９であれば、ＭＣＳを低速モードにおける５に変更することで変調レートを低くする。また、ビーム幅制御部２０４４は、アンテナ部２０１０におけるビーム幅を広くする。ビーム幅制御部２０４４は、例えば、図１６に示すように高速モードにおけるビーム幅の放射角度が±３０°であれば、ビーム幅の放射角度を低速モードにおける±５０°に変更することでビーム幅を広くする。

ステップＳ４０４において通信モードが低速モードに変更されるため、ステップＳ４０４が行われると、通信装置２０の通信モードが低速モードであると判定した場合のステップＳ４１２に進む。

一方、判定部２０３０は、車両１０の速度が所定の速度が３０ｋｍ／ｈ未満ではないと判定した場合（Ｓ４０３でＮｏ）、車両１０の速度が第１の所定速度（３０ｋｍ／ｈ）以上かつ第２の所定の速度（１００ｋｍ／ｈ）未満であるか否かを判定する（Ｓ４０５）。

車両１０の速度が３０ｋｍ／ｈ以上１００ｋｍ／ｈ未満であると判定部２０３０により判定された場合（Ｓ４０５でＹｅｓ）、制御部２０４０は、通信装置２０の通信モードを中速モードに変更する（Ｓ４０６）。すなわち、変調レート制御部２０４１は、アンテナ部２０１０における変調レートを低くする。変調レート制御部２０４１は、例えば、図１６に示すように高速モードにおけるＭＣＳが９であれば、ＭＣＳを中速モードにおける７に変更することで変調レートを低くする。また、ビーム幅制御部２０４４は、アンテナ部２０１０におけるビーム幅を広くする。ビーム幅制御部２０４４は、例えば、図１６に示すように高速モードにおけるビーム幅の放射角度が±３０°であれば、ビーム幅の放射角度を中速モードにおける±４０°に変更することでビーム幅を広くする。

一方、車両１０の速度が１００ｋｍ／ｈ以上であると判定部２０３０により判定された場合（Ｓ４０５でＮｏ）、制御部２０４０は、通信装置２０の通信モードを変更しない。すなわち、この場合、制御部２０４０は、通信装置２０の通信モードを高速モードから変更せずに、高速モードのまま維持する。

そして、再び情報取得部２０２０は、車両の速度を取得するステップＳ４０２に戻る。

［２−２−２．通信装置２０の通信モードが中速モードである場合］
制御部２０４０が通信装置２０の通信モードが中速モードであると判定した場合（Ｓ４０１で「中速モード」）、情報取得部２０２０は、車両１０の速度を取得する（Ｓ４０７）。

次に、判定部２０３０は、情報取得部２０２０において取得された車両１０の速度が第１の所定の速度未満であるか否かを判定する（Ｓ４０８）。

車両１０の速度が３０ｋｍ／ｈ未満であると判定部２０３０により判定された場合（Ｓ４０８でＹｅｓ）、制御部２０４０は、通信装置２０の通信モードを低速モードに変更する（Ｓ４０９）。すなわち、変調レート制御部２０４１は、アンテナ部２０１０における変調レートを低くする。変調レート制御部２０４１は、例えば、図１６に示すように中速モードにおけるＭＣＳが７であれば、ＭＣＳを低速モードにおける５に変更することで変調レートを低くする。また、ビーム幅制御部２０４４は、アンテナ部２０１０におけるビーム幅を広くする。ビーム幅制御部２０４４は、例えば、図１６に示すように高速モードにおけるビーム幅の放射角度が±４０°であれば、ビーム幅の放射角度を低速モードにおける±５０°に変更することでビーム幅を広くする。

ステップＳ４０９において通信モードが低速モードに変更されるため、ステップＳ４０４が行われると、通信装置２０の通信モードが低速モードであると判定した場合のステップＳ４１２に進む。

一方、判定部２０３０は、車両１０の速度が所定の速度が３０ｋｍ／ｈ未満ではないと判定した場合（Ｓ４０８でＮｏ）、車両１０の速度が第２の所定の速度（１００ｋｍ／ｈ）未満であるか否かを判定する（Ｓ４１０）。

車両１０の速度が１００ｋｍ／ｈ以上であると判定部２０３０により判定された場合（Ｓ４１０でＹｅｓ）、制御部２０４０は、通信装置２０の通信モードを高速モードに変更する（Ｓ４１１）。すなわち、変調レート制御部２０４１は、アンテナ部２０１０における変調レートを高くする。変調レート制御部２０４１は、例えば、図１６に示すように中速モードにおけるＭＣＳが７であれば、ＭＣＳを高速モードにおける９に変更することで変調レートを高くする。また、ビーム幅制御部２０４４は、アンテナ部２０１０におけるビーム幅を広くする。ビーム幅制御部２０４４は、例えば、図１６に示すように中速モードにおけるビーム幅の放射角度が±４０°であれば、ビーム幅の放射角度を高速モードにおける±３０°に変更することでビーム幅を狭くする。

一方、車両１０の速度が３０ｋｍ／ｈ以上１００ｋｍ／ｈ未満であると判定部２０３０により判定された場合（Ｓ４１０でＮｏ）、制御部２０４０は、通信装置２０の通信モードを変更しない。すなわち、この場合、制御部２０４０は、通信装置２０の通信モードを中速モードから変更せずに、中速モードのまま維持する。

そして、再び情報取得部２０２０は、車両の速度を取得するステップＳ４０７に戻る。

［２−２−３．通信装置２０の通信モードが低速モードである場合］
制御部２０４０が通信装置２０の通信モードが低速モードであると判定した場合（Ｓ４０１で「低速モード」）、情報取得部２０２０は、車両１０の速度を取得する（Ｓ４１２）。

次に、判定部２０３０は、情報取得部２０２０において取得された車両１０の速度が第１の所定の速度未満であるか否かを判定する（Ｓ４１３）。

車両１０の速度が３０ｋｍ／ｈ以上１００ｋｍ／ｈ未満であると判定部２０３０により判定された場合（Ｓ４１３でＹｅｓ）、制御部２０４０は、通信装置２０の通信モードを中速モードに変更する（Ｓ４１４）。すなわち、変調レート制御部２０４１は、アンテナ部２０１０における変調レートを高くする。変調レート制御部２０４１は、例えば、図１６に示すように低速モードにおけるＭＣＳが５であれば、ＭＣＳを中速モードにおける７に変更することで変調レートを高くする。また、ビーム幅制御部２０４４は、アンテナ部２０１０におけるビーム幅を狭くする。ビーム幅制御部２０４４は、例えば、図１６に示すように低速モードにおけるビーム幅の放射角度が±５０°であればビーム幅の放射角度を中速モードにおける±４０°に変更することでビーム幅を広くする。

ステップＳ４１４において通信モードが中速モードに変更されるため、ステップＳ４１４が行われると、通信装置２０の通信モードが低速モードであると判定した場合のステップＳ４０７に進む。

一方、判定部２０３０は、車両１０の速度が所定の速度が３０ｋｍ／ｈ以上１００ｋｍ／ｈ未満ではないと判定した場合（Ｓ４１４でＮｏ）、車両１０の速度が１００ｋｍ／ｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ４１５）。

車両１０の速度が１００ｋｍ／ｈ以上であると判定部２０３０により判定された場合（Ｓ４１５でＹｅｓ）、制御部２０４０は、通信装置２０の通信モードを高速モードに変更する（Ｓ４１６）。すなわち、変調レート制御部２０４１は、アンテナ部２０１０における変調レートを高くする。変調レート制御部２０４１は、例えば、図１６に示すように低速モードにおけるＭＣＳが５であれば、ＭＣＳを高速モードにおける９に変更することで変調レートを高くする。また、ビーム幅制御部２０４４は、アンテナ部２０１０におけるビーム幅を広くする。ビーム幅制御部２０４４は、例えば、図１６に示すように低速モードにおけるビーム幅の放射角度が±５０°であれば、ビーム幅の放射角度を高速モードにおける±３０°に変更することでビーム幅を狭くする。

一方、車両１０の速度が３０ｋｍ／ｈ未満であると判定部２０３０により判定された場合（Ｓ４１５でＮｏ）、制御部２０４０は、通信装置２０の通信モードを変更しない。すなわち、この場合、制御部２０４０は、通信装置２０の通信モードを低速モードから変更せずに、低速モードのまま維持する。

そして、再び情報取得部２０２０は、車両の速度を取得するステップＳ４１２にもどる。

また、実施の形態２に係る通信装置２０は、実施の形態１と同様、通信装置２０の電源がオフにされた場合、動作を終了する。しかしながら、通信装置２０は、電源がオフにされなくても、上記動作を終了してもよい。

［２−３．効果等］
以上のように、実施の形態２に係る通信装置２０は、実施の形態１よりも車両１０の速度に応じて変調レートの選択肢を増やすことができる。また、実施の形態１よりもさらに車両１０の速度に応じたビーム幅の選択肢を増やすことができる。

図１８は、実施の形態２に係る通信装置の変調レートの変更に応じた送信可能範囲の一例を示す説明図である。

通信装置２０は、高速モードに対応する変調レートの場合、送信可能範囲Ｆ１を有し、中速モードに対応する変調レートの場合、送信可能範囲Ｆ２を有し、低速モードに対応する変調レートの場合、送信可能範囲Ｆ３を有する。図１８に示すように、送信可能範囲Ｆ３は、他の送信可能範囲Ｆ１、Ｆ２と比較して範囲が広く、送信可能範囲Ｆ１は、他の送信可能範囲Ｆ２、Ｆ３と比較して範囲が狭い。送信可能範囲Ｆ１は、送信可能範囲Ｆ２、Ｆ３と比較して範囲が狭いものの、送信可能範囲Ｆ１においては、送信可能範囲Ｆ２、Ｆ３よりも速い通信速度で通信が行われる。

図１９は、実施の形態２に係る車両１０が曲線線路または分岐線路を第１の所定の速度未満の速さで走行する時の通信装置の変調レートの状態の一例を示す説明図である。

車両１０が曲線線路または分岐線路などを走行する時、対向する２つの通信装置２０では、当該２つの通信装置２０の間で通信途切れが起こり易い。また、車両１０が曲線線路または分岐線路などを走行する時、車両１０の脱線を防止するために、車両１０は、走行速度を遅くする。そこで、図１７のＳ４０４またはＳ４０９に示すように、車両１０の速度が第１の速度未満である場合、車両１０が曲線線路または分岐線路を走行すると判定し、アンテナ部２０１０における変調レートを低くする。すなわち、送信側の通信装置２０は、送信可能範囲を、送信可能範囲Ｆ１（破線）から送信可能範囲Ｆ３（実線）、または、送信可能範囲Ｆ２（破線）から送信可能範囲Ｆ３（実線）に変更する。これにより、通信途切れが起こり易い曲線線路または分岐線路などを車両１０が走行する時には、送信側の通信装置２０は、送信可能範囲を広くすることができ、受信側の通信装置２０を送信側の通信装置２０の送信可能範囲内に留めることができる。これにより、通信装置２０は、アンテナの指向方向を制御しなくても通信途切れを抑えることができる。よって、通信装置２０は、効果的に通信途切れを抑制することができる。

図２０は、実施の形態２に係る車両１０が直線線路を第１の所定の速度以上であり第２の所定の速度未満の速さで走行する時における通信装置２０の変調レートの状態の一例を示す説明図である。

車両１０が曲線線路または分岐線路の走行から直線線路の走行へ移行する時、または、直線線路の走行から曲線線路または分岐線路の走行へ移行する時、対向する２つの通信装置２０では、当該２つの通信装置２０の間の通信途切れが曲線線路または分岐線路を走行している時よりも起こり難く、かつ、直線線路を走行している時よりも起こり易い。

そのため、図１７のＳ４０６に示すように、取得した速度の直前の車両１０の速度が第２の所定の速度以上であった場合（つまり高速モードであった場合）、変調レートを低くする。すなわち、送信側の通信装置２０は、送信可能範囲を、送信可能範囲Ｆ１（破線）から送信可能範囲Ｆ２（実線）に変更する。これにより、通信装置２０は、通信速度を考慮しつつ受信側の通信装置２０を送信可能範囲内に留めることができる。

また、図１７のＳ４１４に示すように、取得した速度の直前の車両１０の速度が第１の所定の速度未満であった場合（つまり低速モードであった場合）、変調レートを高くする。すなわち、送信側の通信装置２０は、送信可能範囲を、送信可能範囲Ｆ３（破線）から送信可能範囲Ｆ２（実線）に変更する。これにより、車両１０が曲線線路または分岐線路の走行から直線線路の走行へ移行する時において、通信速度を向上させることができる。

図２１は、実施の形態２に係る車両１０が直線線路を第２の所定の速度以上の速さで走行する時における通信装置２０の変調レートの状態の一例を示す説明図である。

車両１０が直線線路を走行する時、対向する２つの通信装置２０では、当該２つの通信装置２０の間の通信途切れが起こり難い。また、車両１０が直線線路を走行する時、車両１０の走行に障害となる状況が想定され難いため、車両１０は、走行速度を速くする。そこで、図１７のＳ４１１またはＳ４１６に示すように、車両１０の速度が第２の所定の速度以上である場合、車両１０が直線線路を走行すると判定し、アンテナ部２０１０における変調レートを高くする。すなわち、送信側の通信装置２０は、送信可能範囲を送信可能範囲Ｆ２（破線）から送信可能範囲Ｆ１（実線）または送信可能範囲Ｆ３（破線）から送信可能範囲Ｆ１（実線）に変更する。これにより、車両１０が直線線路を走行する時、対向する通信装置２０では、当該通信装置２０の間の通信速度を向上させることができる。

図２２は、実施の形態２に係る通信装置２０の各通信モードに応じた送信可能範囲の一例を示す説明図である。通信装置２０は、高速モードの場合、送信可能範囲Ｇ１を有し、中速モードの場合、送信可能範囲Ｇ２を有し、低速モードの場合、送信可能範囲Ｇ３を有する。

図２３は、実施の形態２に係る車両１０が曲線線路または分岐線路を第１の所定の速度未満の速さで走行する時の通信装置の変調レートの状態の一例を示す説明図である。

車両１０が曲線線路または分岐線路などを走行する時、対向する２つの通信装置２０では、当該２つの通信装置２０の間で通信途切れが起こり易い。また、車両１０が曲線線路または分岐線路などを走行する時、車両１０の脱線を防止するために、車両１０は、走行速度を遅くする。そこで、図１７のＳ４０４またはＳ４０９に示すように、車両１０の速度が第１の速度未満である場合、車両１０が曲線線路または分岐線路を走行すると判定し、アンテナ部２０１０における変調レートを低くする。すなわち、送信側の通信装置２０は、送信可能範囲を、送信可能範囲Ｇ１（破線）から送信可能範囲Ｇ３（実線）、または、送信可能範囲Ｇ２（破線）から送信可能範囲Ｇ３（実線）に変更する。これにより、通信途切れが起こり易い曲線線路または分岐線路などを車両１０が走行する時には、送信側の通信装置２０は、送信可能範囲を広くすることができ、受信側の通信装置２０を送信側の通信装置２０の送信可能範囲内に留めることができる。これにより、通信装置２０は、効果的に通信途切れを抑えることができる。

図２４は、実施の形態２に係る車両１０が直線線路を第１の所定の速度以上であり第２の所定の速度未満の速さで走行する時における通信装置２０の変調レートの状態の一例を示す説明図である。

車両１０が曲線線路または分岐線路の走行から直線線路の走行へ移行する時、または、直線線路の走行から曲線線路または分岐線路の走行へ移行する時、対向する２つの通信装置２０では、当該２つの通信装置２０の間の通信途切れが曲線線路または分岐線路を走行している時よりも起こり難く、かつ、直線線路を走行している時よりも起こり易い。

そのため、図１７のＳ４０６に示すように、取得した速度の直前の車両１０の速度が第２の所定の速度以上であった場合（つまり高速モードであった場合）、変調レートを低くする。すなわち、送信側の通信装置２０は、送信可能範囲を、送信可能範囲Ｇ１（破線）から送信可能範囲Ｇ２（実線）に変更する。これにより、通信装置２０は、通信速度を考慮しつつ受信側の通信装置２０を送信可能範囲内に留めることができる。

また、図１７のＳ４１４に示すように、取得した速度の直前の車両１０の速度が第１の所定の速度未満であった場合（つまり低速モードであった場合）、変調レートを高くする。すなわち、送信側の通信装置２０は、送信可能範囲を、送信可能範囲Ｇ３（破線）から送信可能範囲Ｇ２（実線）に変更する。これにより、車両１０が曲線線路または分岐線路の走行から直線線路の走行へ移行する時において、通信速度を向上させることができる。

図２５は、実施の形態２に係る車両１０が直線線路を第２の所定の速度以上の速さで走行する時における通信装置２０の変調レートの状態の一例を示す説明図である。

車両１０が直線線路を走行する時、対向する２つの通信装置２０では、当該２つの通信装置２０の間の通信途切れが起こり難い。また、車両１０が直線線路を走行する時、車両１０の走行に障害となる状況が想定され難いため、車両１０は、走行速度を速くする。そこで、図１７のＳ４１１またはＳ４１６に示すように、車両１０の速度が第２の所定の速度以上である場合、車両１０が直線線路を走行すると判定し、アンテナ部２０１０における変調レートを高くする。すなわち、送信側の通信装置２０は、送信可能範囲を送信可能範囲Ｇ２（破線）から送信可能範囲Ｇ１（実線）または送信可能範囲Ｇ３（破線）から送信可能範囲Ｇ１（実線）に変更する。これにより、車両１０が直線線路を走行する時、対向する通信装置２０では、当該通信装置２０の間の通信速度を向上させることができる。

なお、実施の形態２では、高速モードから低速モードへの変更する動作があるが、高速モードから中速モードに一旦変更した後に、中速モードから低速モードに変更する動作が望ましい。

以上のように、通信装置２０の通信モードについて、実施の形態１に係る通信装置２０では２つの通信モード、実施の形態２に係る通信装置２０では３つの通信モードとしたが、通信装置の通信モードの数はこれに限定されない。

（他の実施形態）
通信装置２０は、変調レートを変更した場合、次のような動作をすることで受信側の通信装置２０の変調レートを同一にしてもよい。

まず、送信側の通信装置２０は、通信モードを変更後、受信側の通信装置２０へデータ（パケット）を送信する。

次に、受信側の通信装置２０は、送信側の通信装置２０からデータ（パケット）を受信する。受信側の通信装置２０は、データ（パケット）のヘッダ部分から変調レートが変更されているかどうかを判断する。そして、受信側の通信装置２０の変調レート制御部２０４１は、送信側の通信装置２０の変調レートと同一の変調レートに変更する。

例えば、以下のような動作を行う。

送信側の通信装置２０の通信モードが高速モードから低速モードへ変更された場合、送信側の通信装置２０では、変調レート制御部２０４１によってＭＣＳが９から５に変更されている。このため、送信側の通信装置２０は、ＭＣＳが５であることを示す情報をデータ（パケット）のヘッダに格納し、当該データ（パケット）を受信側の通信装置２０へ送信する。

受信側の通信装置２０は、送信側の通信装置２０からデータ（パケット）受信し、データ（パケット）のヘッダに格納されている情報からＭＣＳが５に変更されたことを判断する。そして、受信側の通信装置２０の変調レート制御部２０４１は、送信側の通信装置２０の変調レートと同一のＭＣＳである５に変更する。

また、上記実施の形態１、２では、通信装置２０は、車両１０の速度を取得することにより、車両１０の速度に応じて車両１０が曲線線路または分岐線路を走行しているか、直線線路を走行しているかを判定しているが、この判定に限らない。例えば、車両１０の速度だけでなく車両１０の傾斜角度に応じて、車両１０が曲線線路または分岐線路を走行しているか、直線線路を走行しているかを判定してもよい。具体的には、車両１０の傾斜角度が鉛直方向から例えば１０度未満から１０度以上に変化すると判定したとき、車両１０が分岐線路を走行しているとし、また、車両１０の傾斜角度が鉛直方向から例えば１０度以上から１０度未満に変化すると判定したとき、車両１０が曲線線路または分岐線路を走行しているとすればよい。なお、車両１０の傾斜角度を用いる場合には、車両１０が曲線線路または分岐線路に進入した時に制御を行う。

一方で、車両１０の速度を用いる場合は、車両１０が曲線線路または分岐線路を走行する前に曲線線路または分岐線路を予見できるため、曲線線路または分岐線路に進入するよりも前に制御を行う。

また、線路の曲率に応じて、車両１０が曲線線路または分岐線路を走行しているか、直線線路を走行しているかを判定してもよい。具体的には、線路の曲率が時間変化に応じて大きくなると判定したとき、車両１０が曲線線路または分岐線路を走行しているとし、また、線路の曲率が時間変化に応じて小さくなると判定したとき、車両１０が曲線線路または分岐線路を走行しているとしてもよい。なお、線路の曲率を用いる場合には、車両１０が曲線線路または分岐線路に進入した時に制御を行う。

また、ＧＰＳなどの衛星測位システムを用いて車両１０の位置を検知し、車両１０が曲線線路または分岐線路を走行しているか、直線線路を走行しているかを判定してもよい。すなわち、ＧＰＳなどの衛星測位システムを用いて列車が曲線線路または分岐線路を走行するかどうかを曲線線路または分岐線路に進入するよりも前に取得し、取得した情報によって車両１０が曲線線路または分岐線路を走行するか、直線線路を走行しているかを判定してもよい。

また、バリスと呼ばれる検知器の通信によって車両１０の位置を検知し、車両１０が曲線線路または分岐線路を走行しているか、直線線路を走行しているかを判定してもよい。線路脇に質問器及び地上応答器、車両１０に車上応答器が設置されており、質問器及び地上応答器との間を車両１０が通過するとき、設置された車上応答器から地上応答器に対して情報を送信することで、車両１０の現在位置を把握することができる。これにより位置から現在地を把握し、予め車両１０が曲線線路または分岐線路を走行しているか、直線線路を走行しているかを判定してもよい。

また、上記実施の形態１、２では、車両の速度が所定の速度未満となる、駅への進入時または停車時においても、変調レートが低く、ビーム幅が広い状態となる。しかし、駅の停車位置の線路の状態が直線型である場合、変調レートは高く、ビーム幅も狭くした方が通信速度は速い状態にでき、さらに他の電波との干渉も起こし難くすることができる。そのため、この場合の通信装置２０は、速度を取得する前に駅の構造が曲線型の駅であるかどうかを駅から配信される駅情報などから取得する。そして、通信装置２０は、駅情報に基づいて駅が曲線型か直線型かどうかを判断してもよい。通信装置２０は、この判断によって駅の構造が直線型である駅に進入または停車する時には、通信装置２０の変調レートを高くし、ビーム幅を狭くしてもよい。またバリスを用いることで車両１０の現在位置を把握できるため、直線型の駅に進入する前において通信装置２０に対して例えば管制から駅に進入することの情報を受信した場合は、通信装置２０の変調レートを高くし、ビーム幅を狭くするとしてもよい。これにより、通信装置２０は、直線型の駅への進入時および停車時には、通信速度を向上することが可能である。

なお、駅情報から駅が曲線型か直線型かを通信装置が行わなくてもよく、例えば、実施の形態１、２に記載した制御装置４０が行ってもよい。

また、本開示は変調レート等の制御を行うために、指向方向の制御を行うための複数のアンテナを用いることがなく、またアンテナを駆動させるための駆動部を用いて指向方向の制御を行わないため、簡易な構成で実現することができる。

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。

したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示は、車両間通信を行う車両に適用可能である。具体的には、電車、新幹線または汽車等に本開示は適用可能である。

１ 車両間通信システム
１０ 車両
２０ 通信装置
３０ 対向面
４０ 制御装置
２０１０ アンテナ部
２０２０ 情報取得部
２０３０ 判定部
２０４０ 制御部
２０４１ 変調レート制御部
２０４２ 変復調部
２０４３ 周波数変換部
２０４４ ビーム幅制御部

本開示における車両間通信システムは、無線を用いて車両間通信を行う車両間通信システムであって、連続する車両間に設けられ、互いに対向する一対の通信装置を備え、前記一対の通信装置のうちの一方の通信装置は、無線通信を行うアンテナ部と、前記車両が曲線線路または分岐線路を走行するかどうかの情報である線路情報を取得する情報取得部と、前記アンテナ部から送信されるデータの変調レートを制御する変調レート制御部と、を備え、前記変調レート制御部は、前記情報取得部によって取得された前記線路情報を用いて前記車両が曲線線路または分岐線路を走行すると判定した場合、前記送信されるデータの送信可能範囲が、前記一対の通信装置のうちの他方の通信装置を含みつつ、他の電波と干渉を起こさないように、前記アンテナ部における前記変調レートを低くする。

また、本開示における通信装置は、連続する車両の間で使用するための通信装置であって、無線通信を行うアンテナ部と、前記車両が曲線線路または分岐線路を走行するかどうかの情報である線路情報を取得する情報取得部と、前記アンテナ部から送信されるデータの変調レートを制御する変調レート制御部と、を備え、前記変調レート制御部は、前記情報取得部によって取得された前記線路情報を用いて前記車両が曲線線路または分岐線路を走行すると判定した場合、前記送信されるデータの送信可能範囲が、車両間で対向する通信装置を含みつつ、他の電波と干渉を起こさないように、前記アンテナ部における前記変調レートを低くする。

Claims (12)

1. 無線を用いて車両間通信を行う車両間通信システムであって、
   連続する車両間に設けられ、互いに対向する一対の通信装置を備え、
   前記一対の通信装置のうちの一方の通信装置は、
   無線通信を行うアンテナ部と、
   前記車両が曲線線路または分岐線路を走行するかどうかの情報である線路情報を取得する情報取得部と、
   前記アンテナ部から送信されるデータの変調レートを制御する変調レート制御部と、
   を備え、
   前記変調レート制御部は、前記情報取得部によって取得された前記線路情報を用いて前記車両が曲線線路または分岐線路を走行すると判定した場合、前記アンテナ部における前記変調レートを低くする
   車両間通信システム。
2. 前記一方の通信装置は、前記連続する車両のうちの一方の車両の対向面に設けられ、
   前記一対の通信装置のうちの他方の通信装置は、前記一方の車両と対向する他方の車両の対向面に設けられる
   請求項１に記載の車両間通信システム。
3. 前記変調レート制御部は、前記情報取得部によって取得された前記線路情報を用いて前記車両が曲線線路または分岐線路を走行していないと判定した場合、前記アンテナ部における前記変調レートを高くする
   請求項２に記載の車両間通信システム。
4. 前記車両間通信システムは、
   前記アンテナ部におけるビーム幅を制御するビーム幅制御部、をさらに備え、
   前記ビーム幅制御部は、前記情報取得部によって取得された前記線路情報を用いて前記車両が曲線線路または分岐線路を走行すると判定した場合、前記アンテナ部における前記ビーム幅を広くする
   請求項２に記載の車両間通信システム。
5. 前記ビーム幅制御部は、前記情報取得部によって取得された前記線路情報を用いて前記車両が曲線線路または分岐線路を走行していないと判定した場合、前記アンテナ部における前記ビーム幅を狭くする
   請求項４に記載の車両間通信システム。
6. 前記線路情報は、前記車両の速度であり、
   前記車両の速度が所定の速度以上から所定の速度未満に変化した場合、前記アンテナ部における変調レートを低くし、
   前記車両の速度が所定の速度未満から所定の速度以上に変化した場合、前記アンテナ部における変調レートを高くする
   請求項１から５のいずれか１項に記載の車両間通信システム。
7. 連続する車両の間で使用するための通信装置であって、
   無線通信を行うアンテナ部と、
   前記車両が曲線線路または分岐線路を走行するかどうかの情報である線路情報を取得する情報取得部と、
   前記アンテナ部から送信されるデータの変調レートを制御する変調レート制御部と、
   を備え、
   前記変調レート制御部は、前記情報取得部によって取得された前記線路情報を用いて前記車両が曲線線路または分岐線路を走行すると判定した場合、前記アンテナ部における前記変調レートを低くする
   通信装置。
8. 前記通信装置は、前記連続する車両のうちの一方の車両の対向面に設けられ、他方の車両の対向面に設けられる他の通信装置と対向して設けられる
   請求項７に記載の通信装置。
9. 前記変調レート制御部は、前記情報取得部によって取得された前記線路情報を用いて前記車両が曲線線路または分岐線路を走行していないと判定した場合、前記アンテナ部における前記変調レートを高くする
   請求項８に記載の通信装置。
10. 前記通信装置は、
    前記アンテナ部のビーム幅を変更するビーム幅制御部、をさらに備え、
    前記ビーム幅制御部は、前記情報取得部によって取得された前記線路情報を用いて前記車両が曲線線路または分岐線路を走行すると判定した場合、前記アンテナ部における前記ビーム幅を広くする
    請求項８に記載の通信装置。
11. 前記ビーム幅制御部は、前記情報取得部によって取得された前記線路情報を用いて前記車両が曲線線路または分岐線路を走行していないと判定した場合、前記アンテナ部における前記ビーム幅を狭くする
    請求項１０に記載の通信装置。
12. 前記線路情報は、前記車両の速度であり、
    前記車両の速度が所定の速度以上から所定の速度未満に変化した場合、前記アンテナ部における変調レートを低くし、
    前記車両の速度が所定の速度未満から所定の速度以上に変化した場合、前記アンテナ部における変調レートを高くする
    請求項７から１１のいずれか１項に記載の通信装置。

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