JP2021048469A

JP2021048469A - 列車無線システム及び列車無線装置

Info

Publication number: JP2021048469A
Application number: JP2019169156A
Authority: JP
Inventors: 修平水口; Shuhei Mizuguchi; 中野　雄介; Yusuke Nakano; 雄介中野
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2019-09-18
Filing date: 2019-09-18
Publication date: 2021-03-25

Abstract

【課題】信号の切り替えを要さずに、漏洩同軸ケーブルと移動体側との間の通信状態を良好に維持する。【解決手段】漏洩同軸ケーブルＬ１、Ｌ３は列車（移動局１０）からみて進行方向の右側に、漏洩同軸ケーブルＬ２は左側に敷設されている。一方、移動局１０において各漏洩同軸ケーブル間で通信をするためのアンテナとして、進行方向右側の第１アンテナＡ１と、進行方向左側の第２アンテナＡ２が設けられている。第１アンテナＡ１には第１送信器Ｔ１が、第２アンテナＡ２には第２送信機Ｔ２が接続されている。第１送信器Ｔ１、第２送信器Ｔ２は、共に基地局１００との間で、ＳＴＢＣ方式あるいはＤＳＴＢＣ方式で通信を行う。この場合、第１送信器Ｔ１が第１アンテナＡ１を介して発する第１信号Ｓ１と、第２送信機Ｔ２が第２アンテナＡ２を介して発する第２信号Ｓ２を、同一の内容を伝送し、かつ互いに直交するような設定とすることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、移動体である列車に搭載された移動局と基地局との間で無線通信を行う無線通信システム、及びこのために列車に搭載された列車無線装置に関する。

列車等の移動体がトンネルや地下道等の閉鎖空間内にいる場合において、この移動体との間で無線通信を行うために、漏洩同軸ケーブルが使用されている。漏洩同軸ケーブルは、信号を伝送する同軸ケーブルの長さ方向において一定間隔でスロットを設けることによって、この同軸ケーブルをアンテナとしても使用することができるように構成されたものである。この漏洩同軸ケーブルをトンネルの長さ方向に沿って敷設することによって、列車がトンネル内を走行中の間において、安定した通信を行わせることができる。

この際に安定して通信を行わせるためには、漏洩同軸ケーブルと列車との間の通信状況を常に良好に保つ必要があるが、一般的には、漏洩同軸ケーブルは、列車の進行方向にからみた左右のどちらかに敷設され、どちらに敷設されているかは一般的には定めがない。このため、列車側には左右にそれぞれアンテナが設けられ、特に列車側から送信を行う際には、列車の位置情報によってどちらの側に漏洩同軸ケーブルがあるかを列車側が認識し、この側のアンテナから送信を行わせるように出力先を切り替えることができる。しかしながら、この場合には、このような漏洩同軸ケーブルの敷設に関する情報を列車側が認識することが必要となる。

また、例えば特許文献１等には、列車側に２つのアンテナを設けると共に、左右に漏洩同軸ケーブルを敷設し、２つの漏洩同軸ケーブルのうちのうち、列車側から送信された信号の強度が高く受信された側が自動的に選択され、その出力が自動的に切り替えられて出力される無線装置が記載されている。この場合において、２つの漏洩同軸ケーブルが受信する信号は基本的には同一であるが、例えばこれらの漏洩同軸ケーブルを１条のものとした場合には、両者の間で信号の干渉が発生してデータが劣化するおそれがある。このため、特許文献１に記載の技術においては、２つの漏洩同軸ケーブルが切り替えて用いられる。

特開平３−２９５３２３号公報

前記のような従来の技術においては、送信側あるいは受信側の一方で信号の切替機構が必要となる。この場合において、切替機構の誤動作により、適正な出力の選択ができない場合があった。このため、信号の切り替えを要さずに、漏洩同軸ケーブルと移動体側との間の通信状態を良好に維持できることが望まれた。

本発明は、このような状況に鑑みなされたもので、上記課題を解決することを目的とする。

本発明は、列車に設けられた移動局と、当該移動局と通信をする基地局とが、前記列車の進行方向に沿った複数の箇所でそれぞれが前記列車の進行方向からみた一方の側又は他方の側において設けられ前記基地局と接続された複数の漏洩同軸ケーブルを介して無線通信する列車無線システムであって、前記移動局は、前記一方の側に設けられ第１信号を発する第１アンテナと、前記他方の側に設けられ、前記第１信号と同一の内容を伝送し、かつ前記第１信号と直交する系列の第２信号を発する第２アンテナと、を具備する。
また、前記第１信号及び前記第２信号は時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ）方式又は差動時空間ブロック符号化（ＤＳＴＢＣ）方式により発せられていてもよい。
また、複数の前記漏洩同軸ケーブルは直列に接続されていてもよい。
また、本発明は、列車の進行方向に沿った複数の箇所でそれぞれが前記進行方向からみた一方の側又は他方の側において設けられ基地局と接続された複数の漏洩同軸ケーブルが敷設された環境下において、前記列車に搭載され前記基地局との間で通信を行う列車無線装置であって、前記一方の側に設けられ第１信号を発する第１アンテナと、前記他方の側に設けられ、前記第１信号と同一の内容を伝送し、かつ前記第１信号と直交する系列の第２信号を発する第２アンテナと、を具備する。
また、前記第１信号及び前記第２信号は時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ）方式又は差動時空間ブロック符号化（ＤＳＴＢＣ）方式により発せられていてもよい。

本発明によると、信号の切り替えを要さずに、漏洩同軸ケーブルと移動体側との間の通信状態を良好に維持できる。

実施の形態に係る列車無線システムの構成を示す図である。比較例となる従来の列車無線システムの構成を示す図である。

次に、本発明を実施するための形態を図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る列車無線システム１の構成、及びその動作を説明する図である。ここで、列車に搭載される移動局は列車と一体化されており、列車は移動局（列車無線装置）１０として記載され、移動局１０以外の列車の構成は本願発明とは無関係であるため、記載が省略されている。列車（移動局１０）は、図中左側に向けて進行しているものとする。

列車の進行方向(左右方向）に沿って、右側から漏洩同軸ケーブルＬ１、Ｌ２、Ｌ３が、その長手方向が進行方向と平行とされて敷設されている。この状況は、列車が通過するトンネル内の状況を再現している。漏洩同軸ケーブルＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、直列に地上の固定された基地局１００に接続されている。このため、移動局１０は、その進行方向において漏洩同軸ケーブルＬ１、Ｌ２、Ｌ３のうち最も移動局１０と近い位置にあるもの（自身と隣接するもの）を介して基地局１００と通信をすることができる。なお、漏洩同軸ケーブルＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、一部オーバーラップするように敷設されていてもよい。

ただし、漏洩同軸ケーブルＬ１、Ｌ３は列車（移動局１０）からみて進行方向の右側（図中上側）に、漏洩同軸ケーブルＬ２は列車（移動局１０）からみて進行方向の左側（図中上側）に敷設されている。一方、移動局１０において各漏洩同軸ケーブル間で通信をするためのアンテナとして、進行方向右側の第１アンテナＡ１と、進行方向左側の第２アンテナＡ２が設けられている。このため、漏洩同軸ケーブルＬ１、Ｌ３と通信するためには第１アンテナＡ１を用いることが好ましく、漏洩同軸ケーブルＬ２と通信するためには第２アンテナＡ２を用いることが好ましい。

一方、ここで、第１アンテナＡ１には第１送信器Ｔ１が、第２アンテナＡ２には第２送信機Ｔ２が接続されている。第１送信器Ｔ１、第２送信器Ｔ２は、共に基地局１００との間で、時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ：Ｓｐａｃｅ−ＴｉｍｅＢｌｏｃｋＣｏｄｉｎｇ）方式、あるいは差動時空間ブロック符号化（ＤＳＴＢＣ：ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＳｐａｃｅ−ＴｉｍｅＢｌｏｃｋＣｏｄｉｎｇ）方式で通信を行う。こうした具体例については、例えば特許第４７１２８９７号、特許第５２５０７２０号、特許第５６７１３２８号、特許第５７６３９６３号に記載されている。この場合、第１送信器Ｔ１が第１アンテナＡ１を介して発する第１信号Ｓ１と、第２送信機Ｔ２が第２アンテナＡ２を介して発する第２信号Ｓ２を、同一の内容を伝送し、かつ互いに直交するような設定とすることができる。あるいは、第１送信器Ｔ１と第２送信器Ｔ２を用いて空間ダイバーシチ方式を実現することができる。

この場合、移動局１０が漏洩同軸ケーブルＬ１、Ｌ３がある区間にいる場合には、漏洩同軸ケーブルＬ１、Ｌ３は主として第１アンテナＡ１から発せられた第１信号Ｓ１を受信する。ここで、第１信号Ｓ１と同時に第２信号Ｓ２も移動局１０側から発せられているが、これらは直交関係にあるため干渉することはなく、第２信号Ｓ２の存在による悪影響は発生しない。同様に、移動局１０が漏洩同軸ケーブルＬ２がある区間にいる場合には、漏洩同軸ケーブルＬ２は主として第２アンテナＡ２から発せられた第２信号Ｓ２を受信し、この際に第１信号Ｓ１が同時に存在するが、前記と同様に、これによる悪影響は発生しない。

比較例となる従来の列車無線システム２の構成を、図１に対応させて図２に示す。この移動局９０においても、同様に第１アンテナＡ１、第２アンテナＡ２が設けられるが、ここでは単一の送信機Ｔが用いられる。送信機Ｔが発する信号Ｓを、漏洩同軸ケーブルがある側を認識した上で、第１アンテナＡ１、第２アンテナＡ２のいずれかを選択した上で出力させる必要があり、このために切替器ＳＷが用いられる。この場合、切替器ＳＷは、漏洩同軸ケーブルＬ１、Ｌ３がある領域では第１アンテナＡ１、漏洩同軸ケーブルＬ２がある領域では第２アンテナＡ２に出力先を切り替える必要がある。この場合には、このような切り替え動作が必須となり、切り替えの際の受信の中断が発生する、あるいは切替器ＳＷの故障により通信ができなくなる場合がある。また、このような切替のタイミングを移動局２側で適切に認識することが必須であり、このための情報を移動局２側で記憶する必要がある。

また、高出力の高周波信号の切り替えのためには、切替器ＳＷとして、機械的な動作を行う同軸リレーが用いられる場合も多い。こうした場合においては、切り替えの動作に伴う切替器ＳＷの経年劣化（耐久性）等の問題も発生する。

これに対して、図１の移動局１０においては、第１送信機Ｔ１(第アンテナＡ１）は第１信号Ｓ１を、第２送信器Ｔ２（第２アンテナＡ２）を、それぞれ常時出力するように構成され、移動局１０側での信号の切り替えは不要であり、基地局１００側においても不要である。このため、出力の切り替えを要さずに、漏洩同軸ケーブルＬ１、Ｌ２，Ｌ３と移動局１０側との間の通信状態を良好に維持することができる。このため、信号の切り替えに起因する問題は発生せず、移動局１０の進行に際して、漏洩同軸ケーブルＬ１〜Ｌ３（基地局１００）と移動体１０側の通信を安定して行わせることができる。

なお、図１においては、移動局１０側から基地局１００（漏洩同軸ケーブルＬ１〜Ｌ３）側への通信の状況が示された。これに対して、基地局１００側から移動局１０側への通信の手法は任意である。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１、２列車無線システム
１０、９０移動局（列車無線装置）
１００基地局
Ａ１第１アンテナ
Ａ２第２アンテナ
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３漏洩同軸ケーブル
Ｓ信号
Ｓ１第１信号
Ｓ２第２信号
ＳＷ切替器
Ｔ送信機
Ｔ１第１送信器
Ｔ２第２送信器

Claims

列車に設けられた移動局と、当該移動局と通信をする基地局とが、前記列車の進行方向に沿った複数の箇所でそれぞれが前記列車の進行方向からみた一方の側又は他方の側において設けられ前記基地局と接続された複数の漏洩同軸ケーブルを介して無線通信する列車無線システムであって、
前記移動局は、
前記一方の側に設けられ第１信号を発する第１アンテナと、
前記他方の側に設けられ、前記第１信号と同一の内容を伝送し、かつ前記第１信号と直交する系列の第２信号を発する第２アンテナと、
を具備することを特徴とする列車無線システム。
前記第１信号及び前記第２信号は時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ）方式又は差動時空間ブロック符号化（ＤＳＴＢＣ）方式により発せられることを特徴とする請求項１に記載の列車無線システム。
複数の前記漏洩同軸ケーブルは直列に接続されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の列車無線システム。
列車の進行方向に沿った複数の箇所でそれぞれが前記進行方向からみた一方の側又は他方の側において設けられ基地局と接続された複数の漏洩同軸ケーブルが敷設された環境下において、前記列車に搭載され前記基地局との間で通信を行う列車無線装置であって、
前記一方の側に設けられ第１信号を発する第１アンテナと、
前記他方の側に設けられ、前記第１信号と同一の内容を伝送し、かつ前記第１信号と直交する系列の第２信号を発する第２アンテナと、
を具備することを特徴とする列車無線装置。
前記第１信号及び前記第２信号は時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ）方式又は差動時空間ブロック符号化（ＤＳＴＢＣ）方式により発せられることを特徴とする請求項４に記載の列車無線装置。