JP3757185B2 - 連結車両のアンテナ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電車や地下鉄などの連結接続される連結車両間のアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電車や地下鉄の車両内での通信には、ケーブル等を用いて有線接続された表示部にビデオデータや天気予報、コマーシャルなどの情報を表示するものがある。このような表示情報を連結された複数の車両においても同様に表示するため、複数の車両間を渡る制御信号線の一部を車両間通信線として送受信を行うものもあるがやはり有線接続での通信である。
列車内での情報を表示する従来例として、特開２００１−６３５８０「列車内情報提供システム」があり、これは列車内の広範囲にわたって情報提供を行うことのできる列車内情報提供システムを提供する技術が開示されている。しかしながら、連結された車両間での通信を行うことはできないという問題点がある。
【０００３】
ここで、これから新たに製作する新車両であれば車両間に新たに光ファイバーの通信ラインを確保して大容量の通信線を実現することも可能であるが、実際には既に稼働してる車両の方が遙かに多く、新たに車両の改造を加えて大容量信号ラインを敷設する事は困難なものがある。
そこで、光ファイバーを配設せずに光空間伝送を行うことが考えられる。その従来例として、特開平６−３５０５３５「連結車両間光空間伝送方式」があり、複数の車両（客車）が連結された列車の操作室から各車両に設置された多数の音響機器、ビデオ受像機（ＡＶ機器）にオ−ディオ信号、ビデオ信号を送って音楽、画像のサ−ビスを行うことのできる技術が開示されている。しかしながら、各車両の連結部の端面に光送受信機を対向させて配置する必要があり、端面にある光送受信部分の汚れ等により送受信そのものに影響を及ぼす可能性があって問題点である。
【０００４】
つぎに、車両間を無線通信により情報の伝送を行う従来例としては、特開平８−８８０５「電磁通信リンク使用の列車回線システム」があり、車両間に自由空間を介する無線リンクを含む通信リンクを提供するものである。これは、伝送データを多重化して送信し、受信車両側では多重分離するもので、その際の送受の各アンテナ部分のシールド手段についての技術が開示されている。しかしながら、車両毎に多重と多重分離を行う必要があり、そのため伝送情報が多くなった際に変復調部の負荷が大きくなってしまい、通信効率が悪くなるという可能性があって問題点である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
車両間通信にあっては通信アンテナが必要である。通信形式が光の場合は光学アンテナ、電波の場合は電波（ＲＦ）アンテナが必要となる。光学アンテナは光の性質上その通信系路に移動する乗客等の障害物があると、通信障害が発生するため、天井等の高い部分などへの設置が必要である。電波アンテナは光学アンテナに比べてその通信系路上での移動する乗客等の障害物による通信障害は少ない。一方、電波アンテナでは、電波の反射の問題がある。対向する面から反射電波を受けて、一種のマルチパスが出現し、エコー等の発生となり、光学アンテナとは別の意味での通信障害が発生する。
また、アンテナを車両の特徴に合致するような部位の車両に不可欠な構成要素、例えば手摺りなどへの取り付けの工夫が要求される。
【０００６】
本発明の目的は、こうしたマルチパスを減少させ又は、車両の構成要素にうまく合致可能なアンテナ装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、各車内毎に無線装置が搭載された連結車両の連結部の対向配置部位にある一方の手摺りの内部に埋め込んだ、連結する一方の車両の無線装置に接続される第１のアンテナと、対向配置部位にある他方の手摺りの内部に埋め込んだ、連結する他方の車両の無線装置に接続される第２のアンテナとを備えることを特徴とする連結車両のアンテナ装置を開示する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１２は、本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成ブロック図である。サーバ車両１と、それに連結される複数の従属車両２（従属車両＃１、従属車両＃２、…、従属車両＃ｎ）から構成される。また、サーバ車両１の外部通信アンテナ３を介して無線通信される無線基地局４が駅や線路付近等の外部に設置され、この無線基地局４は、通信回線９を介して総合情報センタ５と接続される。総合情報センタ５は、情報提供のためのデータベース８やコンピュータ（図示せず）を持ち、更に通信回線との接続をインタネット回線７や公衆回線、専用回線６等の各種回線を介して行っており、これらにより情報の提供をしたり、情報の提供を受けたりする。
【００１３】
サーバ車両１と従属車両２とは、車両内部の通信システムがほとんど同一構成であって、大きな違いはサーバ車両１がサーバ（制御装置）１５を持つ点及び外部設置の基地局４との通信のための外部通信用アンテナ３を持つ点、並びにそのアンテナ３を通じての車両１と基地局４との通信を行う通信装置１０を持つ点である。
各サーバ車両１と従属車両２との共通する同一構成部分は、車内用アンテナ１９、座席設置の無線操作端末２３、車内用通信装置１８、車両間データ伝送路２０Ａ、車両間通信装置１３である。更に、車両間の通信は、車両間通信装置１３を用いて無線にて行っている。
その他に、車両１、２内では、乗客が持つ携帯無線端末（携帯電話）１４、車内販売員用端末２１、車掌用端末２２がその携帯者と共に移動する。これらの端末１４、２１、２２は、いずれも車内用アンテナ１９や車両接続部に設置（図示せず）されているアンテナ等を通じて、車両のどこの場所からも通信が可能になっている。座席端末２３は、当然に車内用アンテナ１９を通じて通信を行う。
サーバ車両１は、自車内及び下流のすべての従属車両２（＃１〜＃ｎ）との通信及びアンテナ２２を介しての通信を行う。この通信は、
（１）、センタ２４からの提供情報の受信そしてその自車内及び下流従属車両（同報通信情報であればすべての車両、個別情報であればその該当車両）への配信，
（２）、下流従属車及び自車内からの提供情報及び各種の要求の収集、及びそれらのセンタ２４への送信，こうした要求に応じたセンタ２４からの提供情報の受信そして各車両への配信，
の如きものである。この他に要求や情報の中には、センタ２４との通信が不要なものもあり、それらを選別あるいは編集又は回答という形で、車掌用端末２２や販売員端末２１、座席端末２６に送ったりする送信、並びにそれに伴う受信等の通信も行う。
【００１４】
これらの通信の総合管理や通信管理を行うものがサーバ２である。サーバ２９は例えばコンピュータで構成されており、上記通信の補助的管理として、多重化された搬送波を送受信し、車両内の各種無線端末への宛先へのデータ送信や、車両内からの各種無線端末からの収集したデータを当該データの送信先を付した状態として纏めて送信する、といった周波数の割り当て作業や、同じ周波数帯の中に複数の送信データを多重化する作業等を行う。従属車両２においては、このサーバから割り当てられた周波数に従って各車両にデータを無線送信しつつ次の車両へとデータを渡し、または各車両内の自端末より受信したデータを収集してサーバ車両側の従属車両にデータを渡す、という作業を行う。
【００１５】
次に車両間通信について述べる。サーバ車両１が従属車両２（＃１〜＃ｎ）からの提供情報や要求を取り込み収集する。従属車両間及びサーバ車両１との間では、下記の如き通信系路をなす。
（１）、従属車両からサーバ車両１への系路。
＃ｎ→＃ｎ−１→…→＃２→＃１→サーバ車両１
（２）、サーバ車両１から従属車両への系路。
サーバ車両１→＃１→＃２→…→＃ｎ−１→＃ｎ
（３）、従って、（１）で＃ｎで要求Ｒｎ、＃１で要求Ｒ１が発生した場合の各車両を経由しての流れは以下となる。
＃ｎ（Ｒ１）→＃ｎ−１（Ｒ１）→…→＃２（Ｒ１）→＃１（Ｒ１、Ｒ２）→サーバ車両（Ｒ１、Ｒ２）
一方、（２）でサーバ車両１が同報情報Ｉ、＃１への情報Ｉ１、＃ｎ−１への情報Ｉｎ−１を、配信する場合には以下となる。
サーバ車両１（Ｉ、Ｉ１、Ｉｎ−１）（センタ２４からの同報通信であれば、Ｉへの取り込み）→＃１（Ｉ、Ｉ１、Ｉｎ−１）（Ｉ、Ｉ１の取り込み）→＃２（Ｉ、Ｉｎ−１）（Ｉへの取り込み）→…→＃ｎ−１（Ｉ、Ｉｎ−１）（Ｉ、Ｉｎ−１の取り込み）→＃ｎ（Ｉ）（Ｉの取り込み）
以上の車両間の系路は、車両内、車両間とで分けると以下の如き構成要素間の接続形成によって達成する。
（１）、従属車両内の場合。
例えば＃ｎ内の座席端末２３との通話にあっては、座席端末２３−アンテナ１９−車内用通信装置１８−車両間通信装置１３、
となる。これは、他のすべての車両＃ｎ−１〜＃１でも同じである。
（２）、サーバ車両内の場合。
座席端末２３−アンテナ１９−車内用通信装置１８−サーバ１５、
となる。
（３）、車両間の場合。
例えば＃１とサーバ車両１との間にあっては以下の如くなる。
ｉ、＃１が下流の従属車両＃２等との窓口としての車両間通信例。
＃１内の車両間通信装置１３（ａ）−＃１内のデータ伝送路２０Ａ−＃１内の車両間通信装置１３（ｂ）⇔サーバ内車両間通信装置１３（ｃ）−サーバ内データ伝送路２０Ａ−サーバ１５、
ii、＃１内の座席端末とサーバ車両１との通信例。
＃１内の座席端末２３−＃１内のアンテナ１９−＃１内の車内用通信装置１８→＃１内の車両間通信装置１３（ｂ）⇔サーバ内データ伝送路２０Ａ−サーバ１５、
iii、＃１とサーバ車両１との例で説明したが、従属車両間でも同様な系路接続となる。
【００１６】
通信系路が、下流から上流へ、及び上流から下流への、いわゆる直列系路で行っていると共に互いに各車両毎の情報や要求がまとまった形で伝送されるが故に、車両毎に情報の区別が必要となる。そのためのやり方として、ベースバンド帯を区分して、各区分毎に車両を割り当てるやり方、中間周波の周波数を区分して各区分毎に車両を割り当てるやり方、車両コードをつけて伝送するやり方等がある。
また、通信形式としてはアナログ形式、ディジタル形式のいずれも採用可能である。そして、こうした形式の違いによって、通信装置１０、１８、１３も構成が異なってくる。
【００１７】
センタ５の提供情報は、データベース８に格納されている。提供情報には、
発車時刻、到達時刻、トイレ位置、料金、販売案内、周辺の観光情報、予約状況、交通案内、事故情報等
がある。また、メディアからの提供情報もある。更に、情報の配信には、同報転送の如く、たれ流しであって且つ全乗客へ提供するもの、乗客から要求に応じた個別提供情報もある。車内販売の品目等の情報はセンタ５からは必ずしも必要はなく、サーバ１５内の車内データベースやメモリ等、又は販売端末のメモリからの例もある。携帯端末１４は、車内通信系路を使用する必要はないが、アンテナ１９を介してセンタ５と交信できるようにしておくと、利用の幅が広がる。
座席端末２３は、各座席毎に設けられており、販売品の呼び出し要求や乗り継ぎ路線の電車時刻の提供要求等の入力及びセンタやサーバからの応答や提供情報の受信表示として使う。スピーカやマイク装着しておくことで、音声入出力も可能とした。
【００１８】
この無線通信システムによれば、外部の無線基地局４より受信したデータを外部通信アンテナ１９を介してサーバ車両１、従属車両２（＃１〜＃ｎ）、と次々に配信することができ、また、逆に各車両内より車内用アンテナ１９を介して受信したデータを従属車両＃ｎ、…従属車両＃１、サーバ車両１、と次々にデータを纏めながら収集し、外部通信用アンテナ１９を介して無線基地局４へ送信することができる。かくして車両内の座席に配置された座席用端末２３や、車掌用端末２２、車内販売員用端末２１、車内に持ち込まれた携帯無線端末１４、等の各種無線端末装置と車両外部との無線通信及びサーバ車両との無線通信が可能となる。
次に各車両間の無線通信の具体的な実施の形態について詳述する。
【００１９】
図１に本発明の実施に係る無線通信システムの第１の形態を示す。
この例は、ベースバンド帯で通信を行う例である。ベースバンド帯を分割し、各区分毎に各車両への区分の割り当てを行った。これを図１９に示す。ベースバンド帯とその分割区分Ｂ０…Ｂ５と車両との関係は以下の如く割り当てる。Ｂ５は室内用であって全車両共通で使用する。
サーバ車両１…Ｂ０
従属車両＃１…Ｂ１
従属車両＃２…Ｂ２
：
従属車両＃ｎ…Ｂ４
かくして、従属車両＃ｎからのデータはＢｎで送られ、＃ｎ−１では合成されてＢｎ＋Ｂ（ｎ−１）となり、＃ｎ−２では、合成されてＢｎ＋Ｂ（ｎ−１）＋Ｂ（ｎ−２）となり、以下上流へ次々にベースバンド区分が付加されて送られてゆく。サーバ車両１では、ベースバンド帯全体の領域での受信が行われる。逆にセンタからのデータの場合には、各ベースバンド帯の区分である車両対応に区分されて送られ、各車両は自己の区分に従ってその自己対応のデータの取り込みを行う。
【００２０】
サーバ車両１は、サーバ１５、客室用モデム３５、客室用ＲＦ３６、客室用アンテナ４２，車両間用モデム３７、車両間用ＲＦ（無線装置）３８、車両間アンテナ４３、車外用モデム３９、車外用ＲＦ４０、外部通信アンテナ３、結合器４１、を持つ。
ここで、モデム３５、ＲＦ３６、アンテナ４２が図１２の通信装置１２に相当し、モデム３７、ＲＦ３８、アンテナ４３が図１２の通信装置１３に相当し、モデム３９、ＲＦ４０、が図１２の通信装置１０に相当する。結合器４１はサーバ１５とモデム３５、３７とを方向的に結合する。
従属車両２（＃１〜＃ｎ）のすべては同一構成であり、図１では＃１のみについて記号表示をしている。車両＃１は、客室内モデム２７、客室内ＲＦ２６、客室内アンテナ１１、車両間用モデム３１、３３、車両間用ＲＦ３０、３２、車両間アンテナ２８、２９、結合器３５、を持つ。
ここで、モデム２７、ＲＦ２６が図１２の通信装置１８に相当し、モデム３１、ＲＦ３０、アンテナ２８が図１２の通信装置１７に相当し、モデム３３、ＲＦ３２、アンテナ２９が図１２の通信装置２０に相当する。結合器３４は、モデム２７、３１、３３とを方向的に結合する。
サーバ車両１の車内アンテナ４２、及び従属車両２の車内アンテナ１１は、いずれもその車内の座席端末２３との間の無線通信を行っており、ＲＦからアンテナ１１を通じて座席端末２３へ、座席端末２３からアンテナ４２、１１を通じて対応するＲＦへの通信系路により通信が行われる。
【００２１】
この構成による通信制御は以下となる。
従属車両＃１で生起したデータ（例えば客室内端末２３からのベースバンドデータ）や要求、或いは応答（以下、データと呼ぶ）は、ＲＦ２６、モデム２７、結合器３４、モデム３１、ＲＦ３０、アンテナ２８を介してサーバ車両１へと送られ、更にサーバ車両１から従属車両＃１の客室へのデータは、その逆の系路で客室の端末２３に送られる。一方、従属車両＃１の後継車両、例えば＃２の客室の端末２３からのデータは、同車両内の該当モデム３１、３０、２８を介して車両＃１へと送られ、車両＃１内のアンテナ２９、ＲＦ３２、モデム３３、結合器３２、モデム３１、ＲＦ３０、アンテナ２８を介してサーバ車両１へと送られる。同様に、サーバ車両１からの従属車両＃２の同客席端末へも、上記と逆の系路で送られる。
一方、複数の従属車両から次々にデータ等が送られる場合には、それらは次々に合成付加されながら上流の車両へと送られ、サーバ車両１へと入力する。一方、逆にサーバ車両１からの複数の従属車両２へのデータ等は、一連のデータ等となって下流へと送られ、各対応する従属車両２が自己のデータを取り込み、更に下流へのデータ等があれば、そのデータはその下流へと送られる。
こうしたデータの流れは、すべてモデム２３、３１、３７、３９を介して行われる。更に、方向の分離や出の取り込みのタイミングは、結合器４１、３４が行う。
【００２２】
通信系路の確立について述べる。図１に示すように、各車両間の通信は無線電波によって行う。この場合の通信系路は、サーバ車両と従属車両＃ｉとの間の系路と、サーバ車両と従属車両内の該当端末との間の系路と、がある。系路がオンラインでつながるシステムにあっては、上記互いに対応する部位間での系路の確率によって無線系路を形成する。オフライイン的なつながりであれば、つながりの必要なタイミングにのみ無線系路を形成する。また、無線系路の確率に当たって、アンサーバック形式をとるか否かはシステムによって任意に設定する。
複数の従属車両のデータをまとめた一連のデータ等とは、カスケードにつながった形式もあれば、時分割や周波数分割で多重化された形式もある。
ＲＦ３６、３８、４０、２６、３０、３２は、通信装置であって、それぞれの設置個所に応じて定めた周波数を使う。モデム３５、３７、３９、２７、３１、３２は、こうしたＲＦの周波数に関する変復調を行う。
【００２３】
各従属車両２（従属車両＃１〜＃ｎ）とサーバ車両１との間にあっては、下流（従属）から上流（サーバ）、上流（サーバ）から従属への通信系路で通信が行われる。下流から上流（サーバ）へにあっては次々に要求や提供情報を付加しながら、一連のデータとして上流（サーバ）へ送られ、その逆ではそれぞれの車両が自己の情報を次々に取り込む。このように、下流から上流への通信にあっては、各車両内において送信されるデータは順番に付加加算されて、サーバ車両１の車両間アンテナ４３、車両間用ＲＦ４３を通り、車両間用ＭＯＤＥＭ３７を通って、ベースバンドデータに戻される。さらにサーバ車両内においても、客室が有る場合と同様に客室内アンテナ４２、客室用ＲＦ３６、客室用ＭＯＤＥＭ３５を経由してベースバンドデータに戻される。車両間を渡ってきたベースバンドデータとサーバ車両内のベースバンドデータも方向的に結合される結合器４１を通しベースバンドデータが合成され、１つのベースバンドデータとしてサーバ１５に接続され、そこで適宜データ処理される。
サーバ１５で処理されたデータの内容によっては外部との通信を行なう為に、車外用ＭＯＤＥＭ３９、車外用ＲＦ４０、外部通信アンテナ３を経由して外部にある外部基地局４と無線通信が確立される。また、センタからのデータの送信を受けてのサーバ車両から下流へ向かう従属車両へのデータの配信は上述と逆の関係となる。なお、車両間で使用される無線電波の周波数電力にはある特定の条件があるが後述する。
【００２４】
図５に本発明の実施に係る無線通信システムの第1の形態を応用した実施例を示す。本実施例はサーバーが搭載されるサーバ車両１と、それに連結される従属車両２（＃１〜＃ｎ）から構成される。
この構成による通信制御について、まず従属車両＃ｎの車内客室を例にとって説明する。従属車両＃ｎの客室内の無線通信用の周波数で電波を送受信する客室内アンテナとそのアンテナと無線電力を変換する客室用ＲＦ２６−１〜ＲＦ２６−ｍがあり、そのＲＦは元のベースバンドデータとして変復調する客室用ＭＯＤＥＭ２７−１〜客室用ＭＯＤＥＭ２７−ｍが接続される。
客室用ＭＯＤＥＭ２７−１〜２７−ｍと従属される下流車両のための車両間用ＭＯＤＥＭ３３と方向的に結合される結合器３４を通しベースバンドデータが合成され、１つのベースバンドデータとして今度は車両間用ＭＯＤＥＭ３１、車両間ＲＦ３０、その電力を無線電波として空中に送受信する車両間アンテナ２８を介して従属先の車両＃ｎ−１へとデータを送信する。
従属車両＃ｎ−１では、従属車両＃ｎの車両間用ＲＦ３２、ＭＯＤＥＭ３３に相当する部位で受信し、従属車両＃ｎの結合器３４、ＭＯＤＥＭ３１、ＲＦ３０、アンテナ２８に相当する部位を介して上流車両へとそのデータを送る。
【００２５】
このような通信制御を、下流の従属車両＃ｎから上流の従属車両へそしてサーバ車両１へと繰り返し行うことで各車両内において送受信されるデータは順番に加算されて、サーバ車両の車両間アンテナ４３、車両間用ＲＦ３８と通り、車両間用ＭＯＤＥＭ３７を通って、ベースバンドデータに戻される。さらにサーバ車両内においても客室が有る場合と同様に客室内アンテナ４２、客室用ＲＦ３６、客室用ＭＯＤＥＭ３５を経由してベースバンドデータに戻される。車両間を渡ってきたベースバンドデータとサーバ車両内のベースバンドデータも方向的に結合される結合器４１を通しベースバンドデータが合成され、１つのベースバンドデータとしてサーバーに接続され、そこで適宜データ処理される。
サーバーで処理されたデータの内容によっては外部との通信を行なう為に、車外用ＭＯＤＥＭ、車外用ＲＦ、外部通信アンテナを経由して外部にある外部基地局と無線通信が確立される。一方、センタからのデータの送信を受けてのサーバ車両から下流へ向かう従属車両へのデータの配信は上述と逆の関係となる。
【００２６】
ベースバンド帯の割り当てとそれによる通信とを図１９、図２０で説明する。図２０は各従属車両内の構成を示す。この図で結合器３４は、分配器３４−１と方向性結合器３４−２とより成る。
従属車両の各車両はベースバンド信号全体のうちの、各々異なるベースバンド信号が割当てられる。例えば、従属車両＃１は図１９のＢ１の帯域が割当てられ、従属車両＃２はＢ２が割当てられる。このように、車両間用モデムは車両毎に帯域割当てが個別に設定される。客室用モデムは全車両共、共通のものとする。
（１）、従属車両の上り（サーバ車両方向）の信号処理
従属車両内の端末２３からの受信は客室内アンテナ１１と客室用ＲＦ２６を介して行われる。各端末２３からのデータはベースバンド信号の帯域Ｂ５により行われ、このＢ５を客室用モデムにて予め設定されている帯域Ｂ１に割当てて（ずらして）方向性結合器へ送出される。
一方、サーバ車両の反対方向の車両間アンテナ２９と車両間用ＲＦ３２を介して、下流の従属車両から送信されたデータは、ベースバンド信号全体であり、そのうち、従属車両＃２の帯域Ｂ２、従属車両＃３の帯域Ｂ３、には、それぞれの車両内の端末からのデータが含まれており、ベースバンド信号全体として車両間用モデム３３から方向性結合器３４−２に送出される。
方向性結合器３４−２では、前述した客室用モデム２７からの帯域Ｂ１と車両間用モデム３３からのベースバンド信号全体とを、サーバ車両方向の車両間用モデム３１に出力する。
この車両間用モデム３１では、前記のベースバンド信号全体中に帯域Ｂ１のデータを追加して、ベースバンド信号全体を車両間用ＲＦ３０と車両間アンテナ２８を介してサーバ車両１に送信する。そうすると、サーバ車両１はベースバンド信号全体を受信し、このベースバンド信号全体の中には、各従属車両（＃１〜＃４）のデータが各帯域（Ｂ１〜Ｂ４）に含まれたデータとなる。
（２）、従属車両の下り（サーバ車両と反対方向）の信号処理
サーバ車両１からのデータはサーバ車両方向の車両間アンテナ２８と車両間用ＲＦ３０を介してベースバンド信号全体として車両間用モデム３１に入力される。そして分配器３４−１に送出され、客室用モデム２７と車両間用モデム３３に同様のデータ（ベースバンド信号全体）が送出される。
下りのデータは、（データ量が多いため）帯域Ｂ０〜Ｂ４に適当に含まれるものとなるが、客室用モデム２７は端末２３との送受信に用いるベースバンド信号帯域Ｂ５にデータを割当てて（Ｂ０〜Ｂ４のデータを圧縮して）室内の各端末２３への送信を行う。
前記分配器３４−１より送出されて、サーバ車両の反対方向の車両間用モデム３３では、車両間用ＲＦ３２と車両間アンテナ２９を介して下流の従属車両へベースバンド信号全体を送信する。これらの上り下りの信号は時分割（ＴＤＭ）動作にて各モデムが行う（特に図示せず）。
【００２７】
図２１はサーバ車両の構成を示す。結合器４１は分配器４１−１、方向性結合器４１−２より成る。
（１）、サーバ車両の上りの信号処理
サーバ車両内の端末２３からの受信は客室内アンテナ４２と客室用ＲＦ３６を介して行われる。各端末２３からのデータはベースバンド信号の帯域Ｂ５により行われ、このＢ５を客室用モデム３５にて予め設定されている帯域Ｂ０に割当てて（ずらして）方向性結合器４１−２へ送出される。
一方、車両間アンテナ４３と車両間用ＲＦ３８を介して、従属車両＃１から送信されたデータは、ベースバンド信号全体であり、そのうち、従属車両＃１の帯域Ｂ１、従属車両＃２の帯域Ｂ２、従属車両＃３の帯域Ｂ３、には、それぞれの車両内の端末からのデータが含まれており、ベースバンド信号全体として車両間用モデム３８から方向性結合器４１−２に送出される。
方向性結合器４１−２では、前述した客室用モデム３５からの帯域Ｂ０と車両間用モデム３７からのベースバンド信号全体とを、サーバ１５に出力する。
このサーバ１５では、前記のベースバンド信号全体中に帯域Ｂ０のデータを追加して、ベースバンド信号全体よりデータを復調し、ビットデータ形式のデータとして各種の制御を実行する。また、車外との通信を行う必要の有るデータについては、車外用モデム３９にデータを送出する。
車外用モデム３９は、予め設定してある車外用通信帯域のベースバンド信号帯域にデータを割当てて（図示せず）、車外用ＲＦ４０、外部通信アンテナ３を介して外部基地局４へ送信する。なお、この車外用通信帯域のベースバンド信号帯域が図１９にベースバンド信号全体と同様であっても構わない。
（２）、サーバ車両の下りの信号処理
外部基地局４からのデータは外部通信アンテナ３と車外用ＲＦ４０を介して車外用モデム３９に入力される。
この入力されたデータをサーバ１５に入力し、車内に配信すべきデータはサーバ１５より図１９のベースバンド信号全体として分配器４１−１に送出される。分配器４１−１は、客室用モデム３５と車両間用モデム３７を介して同様のデータ（ベースバンド信号全体）を客室用モデムＲＦ３６、車両間用ＲＦ３８に送る。下りのデータは、帯域Ｂ０〜Ｂ４に適当に含まれるものとなるが、客室用モデム３５は端末２３との送受信に用いるベースバンド信号帯域Ｂ５にデータを割当てて（Ｂ０〜Ｂ４のデータを圧縮して）室内の各端末２３への送信を行う。車両間用モデムでは、車両間用ＲＦ３８と車両間アンテナ４３を介して従属車両＃１へベースバンド信号全体を送信する。
【００２８】
上述したように第１の実施の形態やそれを応用した実施例によると、閉空間内にある無線通信機と通信する手段と、被従属接続される無線通信機と通信する手段と、それぞれを一旦ベースバンド周波数データに変復調し、ベースバンド周波数データ同士で結合分離を行う方向性結合器と、それを再び他の従属される無線通信機と通信する手段とを備え、従属接続する側と被従属接続する側でデータを多重化して再び従属する側のデータに組込む機能と、その多重化した全データを送受信制御する制御装置とを備えたことを特徴としており、これにより従属接続される無線通信機と通信する手段各々にＲＦ周波数が周波数帯域が重ならないようにデータ群を配置されて閉空間内にある無線通信機と通信する手段まで伝送し、該伝送されたＲＦ周波数のデータ群を多重化する制御を行うことができる。
【００２９】
図２に本発明の実施に係る無線通信システムの第２の形態を示す。これは中間周波数で車輌を区別した例である。この形態においては、前述した図１の客室用モデム、車両間用モデム、車外用モデムを用いずに、ＲＦ信号を中間周波数変換（ＩＦ変換）することで同様の無線通信を確立するものである。中間周波数の車両割り当て例を図２１に示す。図２１で中間周波数Ｉ０をサーバ車両１、Ｉ１を車両＃１、Ｉ２を車両＃２、Ｉ３を車両＃３、Ｉ４を車両＃４、Ｉ５を室内用に割り当てる。Ｉ５は全車両の室内共通である。一方、ベースバンド信号の車両割り当ては行わない。各従属車両は同様な構成なので、車両＃１で説明する。
先ず従属車両＃１の車内客室では、客室内の無線通信用の周波数で電波を送受信する客室内アンテナ１１とそのアンテナと無線電力を変換する客室用ＲＦ２６があり、そのＲＦ２６は客室内ＩＦ変換器５２でＩＦ周波数に変換される。また、さらに連結される車両との無線通信用に車両間アンテナ２８、２９とそのアンテナと無線電力を変換する車両間ＲＦ３０、３２、車両間用ＩＦ変換器５３を持つ。
客室用ＲＦ２６と車両用ＭＯＤＥＭ３０、３２と方向的に結合される結合器３４を通しＩＦ周波数に変換されたデータが合成され、お互いに異なる周波数帯域のＩＦ周波数のまま合成される。次に１つのＩＦ周波数の信号群として接続先である車両に無線データ群として周波数変換する車両間ＲＦ、さらにその電力を無線電波として空中に送受信する車両間アンテナ２８を通して無線通信を確立する。
【００３０】
各従属車両２＃１〜＃ｎは、前項の通信制御を下流の従属車両から上流の従属車両へ、更にサーバ車両１への方向に繰り返し行うことで各車両内において送受信されるデータは順番に加算され、且つ、周波数が重ならない様に並び、サーバ車両１の車両間アンテナ４２、車両間用ＲＦ３８と通り、もう１度ＩＦ周波数に変換される。
同時にサーバ車両１内でも客室が有る場合同様に客室内アンテナ４２、客室用ＲＦ３６、客室用ＩＦ５０を経由して車両間ＩＦ周波数データ群とサーバ車両内の客室内のＩＦ周波数データ群と方向的に結合器４１で結合され、１つのデータ群としてサーバー用ＭＯＤＥＭでベースバンドデータに戻される。そのデータは１つのベースバンドデータとしてサーバ１５に接続され、そこで適宜データ処理される。一方、上流から下流への通信は上述と逆の関係となる。なお、車両間で使用される無線電波の周波数電力にはある特定の条件があるが後述する。
【００３１】
図６に本発明の実施に係る無線通信システムの第２の形態を応用した実施例を示す。本実施例は、サーバーが搭載されるサーバ車両１と、それに連結される従属車両２（＃１〜＃ｎ）から構成される。各従属車両＃１〜＃ｎは同様の内部ブロックより成る。従属車両＃ｎの事例で説明する。
従属車両＃ｎの車内客室では、客室内の無線通信用の周波数で電波を送受信する客室内アンテナ１１とそのアンテナと無線電力を変換する客室用ＲＦ２６−１〜２６−ｍがあり、その各ＲＦは客室内ＩＦ５２−１〜５２−ｍ変換器でＩＦ周波数に変換される。
また、従属車両＃ｎにはさらに連結される従属車両との無線通信用に車両間アンテナ２８、２９とそのアンテナと無線電力を変換する車両間ＲＦ３０、３２があり、そのＲＦは車両間用ＩＦ変換器５３でＩＦ周波数に変換されるものであるが、本実施例での従属車両＃ｎは最後尾車両（または、最前部車両）であるため、ＲＦ３２は使用されないこととなる。
客室用ＲＦ２６−１〜２６−ｎとさらに従属される車両用ＲＦ３０、３２と方向的に結合される結合器３４を通しＩＦ周波数に変換されたデータが合成され、お互い同じ帯域に成らないようにＩＦ周波数のまま合成される。合成された波形が図中の「合成された波形Ａ」である。次に１つのＩＦ周波数の信号群として今度は上流の車両＃ｎ−１（図示せず）へ、無線データ群として周波数変換する車両間ＲＦ３０、さらにその電力を無線電波として空中に送受信する車両間アンテナ２８を介して送信される。
【００３２】
この繰り返しで従属車両＃ｎ〜＃１まで各車両で送受信されるデータは順番にＡ→Ａ＋Ｂ→Ａ＋Ｂ＋Ｃ加算されて周波数的に重ならない様に並び、サーバのある車両の車両間アンテナ、車両間用ＲＦと通り、もう一度ＩＦ変換器でＩＦ周波数に変換される。
同時にサーバ車両１内でも客室が有る場合同様に客室内アンテナ、客室用ＲＦ、各客室用ＩＦを経由して車両間ＩＦ周波数データ群とサーバ車両内の客室内のＩＦ周波数データ群と方向的に結合器４１で結合されＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄとなり、１つのデータ群としてサーバ用ＭＯＤＥＭでベースバンドデータに戻される。そのデータは１つのベースバンドデータとしてサーバに接続され、そこで適宜データ処理される。サーバで処理されたデータの内容によっては外部との通信も行なう為に、車外用ＭＯＤＥＭ、車外用ＲＦ、外部通信アンテナを経由して外部にある外部基地局と通信を行なう様に構成されている。
【００３３】
次に、図２３、２４を用いて上流から下流、下流から上流へのデータの流れについて説明する。図２３は従属車両、図２４はサーバ車両データの構成で、結合器３４、４１が共に分配器３４−１、４１−１、方向性結合器３４−２、４１−２より成る例である。これらの構成では、通常、ＩＦによる信号処理は、各端末のデータを一旦、中間周波数信号（ＩＦ信号）に落とし、これをベースバンド信号に変換して送信データとする。また、この送信データを受信する場合、ベースバンド信号にて受信し、ＩＦ信号に変換して各種のデータ処理を行う、というものである。
【００３４】
従属車両の各車両はＩＦ信号全体のうちの、各々異なるＩＦ信号が割当てられる。例えば、図２２に示したように、従属車両１は図ＢのＩ１の帯域が割当てられ、従属車両２はＩ２が割当てられる。すなわち、車両間用モデムは車両毎に帯域割当てが個別に設定される。また、客室用モデムは全車両共、共通なＩ５としている。
【００３５】
図２３を用いて従属車両１の場合を説明する。
（１）、従属車両の上り（サーバ車両方向）の信号処理
従属車両内の端末２３からの受信は客室内アンテナ１１と客室用ＲＦ２６を介して行われる。各端末２３からのデータはベースバンド信号から中間周波数信号であるＩＦ信号の帯域Ｉ５に変換されて、このＩ５を客室用ＩＦ５２にて予め設定されている帯域Ｉ１に割当てて（ずらして）方向性結合器３４−２へ送出される。
一方、サーバ車両の反対方向の車両間アンテナ２９と車両間用ＲＦ３２を介して、従属車両２から送信されたデータは、ＩＦ信号全体より変換されたベースバンド信号であり、そのうち、下流の従属車両＃２の帯域Ｉ２、従属車両＃３の帯域Ｉ３、には、それぞれの車両内の端末２３からのデータが含まれており、ＩＦ信号全体として車両間用ＲＦ３２から方向性結合器３４−２に送出される。方向性結合器３４−２では、前述した客室用ＩＦ５２からの帯域Ｉ１と車両間用ＩＦ５３からのＩＦ信号全体中に帯域Ｉ１のデータを追加して、ＩＦ信号全体を車両間用ＲＦ３０と車両間アンテナ２８を介してサーバ車両に送信する。そうすると、サーバ車両はＩＦ信号全体を受信する。このＩＦ信号全体には、各従属車両（従属車両＃１〜＃ｎ）のデータが各帯域（Ｉ１〜Ｉ３）に含まれたデータとなる。
【００３６】
（２）、従属車両の下り（サーバ車両と反対方向）の信号処理
サーバ車両からのデータはサーバ車両方向の車両間アンテナ２８と車両間用ＲＦ３０を介して車両間用ＩＦ５３に入力され、ベースバンド信号から中間周波数信号であるＩＦ信号全体に変換される。そして分配器３４−１に送出され、客室用ＩＦ５２と両間用ＲＦ３２に同様のデータ（ＩＦ信号全体）が分配送出される。下りのデータは、（データ量が多いため）帯域Ｉ０〜Ｉ４に適当に含まれるものとなるが、客室用には５２は端末との送受信に用いるＩＦ信号帯域Ｉ５にデータを割当てて（Ｉ０〜Ｉ４のデータを圧縮して）、それをベースバンド信号に変換して室内の各端末への送信を行う。前記分配器３４−１より送出されて、サーバ車両の反対方向の車両間用すは３２では、車両間アンテナ２９を介して下流の従属車両へＩＦ信号全体を含んだデータをベースバンド信号に変換して送信する。
これらの上り下りの信号は時分割（ＴＤＭ）動作にて各モデムが行う（特に図示せず）。次にサーバ車両の場合を説明する。
【００３７】
（１）、サーバ車両の上りの信号処理
サーバ車両内の端末２３からの受信は客室内アンテナ４２と客室用ＲＦ３６を介して行われる。ＩＦ５０は、各端末からのデータをベースバンド信号から中間周波数信号であるＩＦ信号の帯域Ｉ５に変換し、このＩ５を客室用モデムにて予め設定されている帯域Ｉ０に割当てて（ずらして）方向性結合器４１−２へ送出される。
一方、車両間アンテナ４３と車両間用ＲＦ４０を介して、従属車両＃１から送信されたデータは、ＩＦ信号全体より変換されたベースバンド信号であり、そのうち、従属車両＃１の帯域Ｉ１、従属車両＃２の帯域Ｉ２、従属車両＃３の帯域Ｉ３、には、それぞれの車両内の端末からのデータが含まれており、ＩＦ信号全体としてから方向性結合器４１−２に送出される。
方向性結合器４１−２では、前述した客室用ＩＦ５０からの帯域Ｉ０と車両間用ＩＦ５１からのＩＦ信号全体とを、サーバ１５（制御装置）に出力する。このサーバ１５では、前記のＩＦ信号全体中に帯域Ｉ０のデータを追加して、ＩＦ信号全体よりデータを復調し、ビットデータ形式のデータとして各種の制御を実行する。また、車外との通信を行う必要の有るデータについては、車外用モデム２９にデータを送出する。車外用モデム２９は、予め設定してある車外用通信帯域のＩＦ信号帯域にデータを割当ててベースバンド信号に変換して（図示せず）、車外用ＲＦ、外部通信アンテナを介して外部基地局へ送信する。なお、この車外用通信帯域のＩＦ信号帯域が図ＢのＩＦ信号全体と同様であっても構わない。
【００３８】
（２）、サーバ車両の下りの信号処理
外部基地局４からのデータは外部通信アンテナ３と車外用ＲＦ４０を介して車外用モデム２９に入力される。この入力されたデータはサーバ１５に入力し、車内に配信すべきデータはサーバ１５よりＩＦ信号全体として分配器４１−１に送出される。
分配器４１−１は、客室用ＩＦ５２と車両間用ＩＦ５３に同様のデータ（ＩＦ信号全体）を送出する。下りのデータは、帯域Ｉ０〜Ｉ４に適当に含まれるものとなるが、客室用ＩＦは端末との送受信に用いるＩＦ信号帯域Ｉ５にデータを割当てて（Ｉ０〜Ｉ４のデータを圧縮して）室内の各端末への送信を行う。車両間用ＩＦでは、車両間用ＲＦと車両間アンテナを介して従属車両＃１へＩＦ信号全体をベースバンド信号に変換して送信する。
【００３９】
上述したように第２の実施の形態やそれを応用した実施例によると、閉空間内にある無線通信機と通信する手段と、被従属接続される無線通信機と通信する手段と、それぞれを一旦ＩＦ中間周波数に変換し、ＩＦ中間周波数同士で結合分離させる方向性結合器とを備え、それを再び他の従属される無線通信機と通信する手段と、従属接続する側と被従属接続する側でＩＦ中間周波数上で重複しない周波数上で管理し再び従属する側の重複しない周波数上に組込む機能と、その重複しない周波数群を全周波数群一括にデータを送受信制御する制御装置を備えたことを特徴としており、これにより従属接続される無線通信機と通信する手段各々にＩＦ周波数が周波数帯域が重ならないようにデータ群を配置されて閉空間内にある無線通信機と通信する手段まで伝送し、該伝送されたＩＦ周波数のデータ群を多重化する制御を行うことができる。
【００４０】
図３は、本発明の実施に係る無線通信システムの第３の形態を示す。
この形態においては、前述した図１の別例であって、図１が車両間の通信を隣り合う車両間同士でアンテナを介して行ったものであるのに対し、線路上等に施設した漏洩通信線６０を介して行っている点である。
この実施例は、車両間通信を漏洩通信線６０で行っていることから、図１に比して、以下の省略が可能となる。
従属車両…上流用アンテナ２８と下流用アンテナ２９との２つが必要であったが、１個（例えばアンテナ２９のみ）でよい。ＲＦ３０、３２を１つのＲＦ（例えば３２のみ）とし、ＭＯＤＥＭ３１、３３を１つのＭＯＤＥＭ（例えば３３のみ）とし、結合記３４を省略できる。
サーバ車両…サーバ車両は図２のものと構成は変わらない。車両間通信は、直下の従属車両＃１とのみ行うことから、図２と変わりないのである。
電車や地下鉄の線路付近にはＬＣＸのような漏洩通信線（これをアンテナとも呼ぶ）が敷設されていることが多く、図３においてはこの漏洩通信アンテナをその車両が通過しているエリアだけローカルに使用し、各従属車両が直接サーバ車両と無線通信を確立するものである。動作は図２の例から容易に理解できよう。一般にＬＣＸ等の漏洩通信アンテナはその特性上、非常に結合損失が大きいため、小さな無線電力では遠くまで到達させる事が出来ないが、近傍の距離ならば小さな無線電力でも無線通信が確立されるという特性がある。これにより、同一線路上に複数の電車が存在していても干渉を起こすことなく利用できる。本形態ではこの漏洩通信アンテナを用いて無線通信を確立したものである。
【００４１】
図７は、図３対応の具体例である。この具体例は、座席対応にＲＦ０１〜０４、ＭＯＤＥＭ０１〜０４とした例であり、それに伴って、結合器３４ａを設けた。結合器３４ａは分配と方向結合とを行うものであり、動作については容易に理解できよう。
【００４２】
図４は、図２対応の実施の態様であり、図３と同様に漏洩通信線６０を用いた例である。この実施の態様では図２に比して次の違いがある。動作については特別な説明は要しないであろう。
従属車両…アンテナ２８と２９のうちの一方のみ（例えば２９のみ）でよく、ＩＦ５３、ＲＦ３０、結合記３４を省略できた。
サーバ車両…図２と同じ構成である。
【００４３】
図８は、図４対応の具体例である。この具体例は、客席対応にＲＦ０１〜０４、ＩＦ１〜４、ＲＦ０１〜０４を設け、それに伴って結合器３４ｂを設けたものであり、特に動作の説明は不要であろう。
【００４４】
車両間アンテナについて述べる。
車両間アンテナとは、連結する２つの車両間の連結部に設けた対向する２つのアンテナを云う。この２つのアンテナは、連結する２つの車両の連結端部の互いの対向部位に設ける。対向部位には、車両端部の壁面と壁面、壁面と床面、床面と床面、等がある。
更に、連結部には転倒防止や走行容易化するための手摺りが設けられており、この対向する手摺り相互に、それぞれアンテナを設置する例がある。手摺りには、内部に埋め込む例や把手部等に装着する例等がある。
更に、車両間アンテナの通信には、相手のアンテナ付近からの反射による通信障害がある。これを防ぐために、その反射が付近で生じにくいような部位にアンテナを設置したりすることが好ましい。
以下、幾つかの実施形態を説明する。
【００４５】
次に車両間で使用される無線電波の周波数電力に関する特定の条件について詳述する。
図１０に本発明の実施に係る近接して設けた２つの無線機１０１と１０２とによる、狭空間における無線通信の模式図を示す。互いに無線機１０１と１０２とは、スペーサ１２０，１２１で仕切られて閉空間にあるものとする。
一般に無線通信では送受信するアンテナ１０２、１０３同士は約１ｍ以上離して送受信する。これは１ｍ以内の近傍電磁界内に入るとマクスウェルの電磁方程式が成立し難いためと受信アンテナの干渉でアンテナが意図した無線通信が確立され難いためである。しかしながら、この約１ｍ以内での無線通信でも通信しようとする波長λが１λ以上であると通信が確立されることが知られている。
【００４６】
λに関する関係式は
【数１】
ここで、本発明に係る車両間での無線通信を行う場合、一般的な車両間の距離を仮に約０．５ｍとして、上記式１に当てはめると、
【数２】
となり、即ち、６００ＭＨｚ以上の周波数で有れば約０．５ｍの車両間の通信は出来る事になる。
【００４７】
図９は、本発明の実施に係る漏洩アンテナを車両間アンテナとして使用したときの無線通信の模式図を示す。図９（１）は車両と漏洩アンテナとの無線通信を示す車両上面図、図９（２）は車両側面図、である。
各車両に搭載された車両間アンテナである漏洩アンテナ１１０〜１１３の場合、隣接した漏洩アンテナ同士（即ち１１０と１１１、１１２と１１３）が密着に近い状態になる。ここでその距離を仮に７ｃｍとすると、
【数３】
となり、４．３ＧＨｚ以上の周波数を使うと隣接した車両１０４と１０５間での通信が確立される。なお、図中では車両の上部に設置されたパンタグラフ１０６と送電線１０７が接触することにより車両に電力を取り込むこととなるが、送電線１０７からの磁界は、車両間の漏洩アンテナ１１０〜１１３との距離があるために影響を与え難いことがわかる（漏洩アンテナと送電線間距離＞＞漏洩アンテナ同士間距離）。
【００４８】
図１１は、本発明の実施に係る車両間の無線通信の模式図を示す。
ここで、図１１は、車両の連結部位の近傍であって且つ車両の外壁Ｍよりもやや内側に漏洩アンテナを用いた車両間アンテナを設置した例とする。この場合、他の連結部で同じ周波数を用いてもその物理的な位置からお互いの連結部の無線通信に干渉は生じない。特に電車や地下鉄の長さを仮に約２５ｍとした場合、車両間アンテナに漏洩アンテナを使用するとその結合損失の大きさから２ｍ程度も離れるとそれ以降は電磁波は距離の二乗に反比例して減衰するために、他の連結部からの干渉が問題にならないくらい減衰することが判る。
尚、車両の外壁Ｍより奥まった部位にアンテナ１００、１０１及び１０２、１０３を設置した場合、漏洩アンテナのような空中線電力が微弱なものばかりでなく、通常のアンテナでも微弱な電力による無線通信を行う場合は、車両の長さ、外壁の遮断効果により、同じ周波数を繰り返し使用出来る利点がある。
また、アンテナ同士近傍に配置する場合ｃ＝λｆの関係式に従う一定以上の周波数で通信出来ることが判る。
【００４９】
上述した図９、図１０、図１１の説明により、閉空間にある無線通信機と別の閉空間にある無線通信機との間の空間を無線通信する手段にあっては、
【数４】
が成立する、通信無線１波長分という狭いアンテナ距離間での無線通信を可能にする無線搬送波を使っての無線通信方式を採用する。
【００５０】
例えば、無線ＬＡＮの周波数は、規格「ＩＥＥＥ８０２．１１．ａ」の場合は５ＧＨｚを使用してるので、上記式３に示すような間隔で通信することができ、「ＩＥＥＥ８０２．１１．ｂ」や「ＩＥＥＥ８０２．１１．ｇ」等の規格の場合では２．４ＧＨｚを使用してるので１２ｃｍの距離を離せば通信することができる。
また、車両間アンテナを対向させてその距離が確保出来ないような場合は、図９に示した漏洩アンテナを、連結される車両同士斜め方向にたすきがけの配置とすることで通信を行うことができる。
さらに、図１１に示すとおり、連結部位の近傍にアンテナ設置すると車両の外壁からやや隠れる位置に配置することで、他の連結部で同じ周波数を用いてもその物理的な位置関係からお互いの連結部の無線通信にはほとんど干渉を与えない。
【００５１】
このことは、前述したように第１乃至第４の実施の形態やそれを応用した実施例によると、閉空間にある無線通信機と従属される閉空間にある無線通信機との間の空間を無線通信する無線通信方法であって、
光速＝通信無線１波長×通信無線周波数
が成立する通信無線１波長分という狭いアンテナ距離間での無線通信を行う無線搬送波をであることを特徴としており、閉空間同士が近接している場合の無線通信を行うことができる。
【００５２】
ここで、車両間の無線通信のためのアンテナを車両内に配置する具体的な技術について説明する。
図１４は、本発明に係る車両内に設置される手摺の外観図を示し、図１４（１）は手摺１３０の上下部１３３の内側にアンテナ１３１を設置した外観図、図１４（２）は手摺１３０の上下部１３４の外側にアンテナを設置した外観図、図１４（３）は電波を通す材質の手摺１３５の内部にアンテナ１３６が組み込まれて設置した外観図、である。
車両内の連結部分の付近には、転倒や転落防止用の手摺が設置されている。この手摺に小型のアンテナを設置することで、車両間の無線通信を可能とすることができる。そこで、図１４（１）には、手摺１３０の内側上下に小型アンテナ１３１を付け、アンテナカバー１３２を付けることで車両間のアンテナとした。このような手摺１３０を、連結する車両側にも設置し、それぞれ無線機に接続することで車両間の通信が出来る。図１４（２）には、手摺１３０の上下部１３４の外側に小型アンテナ１３１を付け、アンテナカバー１３２を付けることで車両間のアンテナとした。図１４（２）は、特に小型アンテナの放射位置を自由に設定できるので手摺そのものが電波の進路を妨害せずに自由な角度で電波を放射することができる。図１４（３）は、手摺１３５の取っ手部分がプラスチック樹脂、または、グラスファイバー等の電波を通す材料であり、手摺１３５の内部に、ダイポールアンテナやホイップアンテナ等のアンテナ１３６を組み込んだ。アンテナが目立たなくできる利点を持つ。なお、この場合、手摺（内蔵アンテナ）と手摺を取り付ける壁面（金属面）との距離を１／４λ以上間隔を開けることがより望ましい。
【００５３】
図１５は、本発明の実施に係るアンテナ内蔵手摺１３０、１３５を車両間アンテナとする無線通信の第１の実施例を示す。図１５（１）は車両連結部にアンテナ内蔵手摺を設置した場合の車両上面図、図１５（２）は車両側面図、である。例えば、前述した図１４（１）のアンテナ手摺１３０を使用して、電波の通過方向を車両と並行になるようにアンテナの放射角度を設定する。図１５（１）に示すように車両上面図では、手摺は連結部の両方の車両の左右に設置される。よって、前後方向の電波の領域となる。左または右の対抗するアンテナは上り通信の対、または、下り通信の対、として異なる周波数帯を用いることができる。図１５（２）に示すように車両側面図では、上または下のアンテナを上り通信の対、下り通信の対、として異なる周波数帯を用いることもできる。これらの左右、上下を組合わせることで、同じ周波数帯を使用したダイバーシチ動作を行うアンテナとすることもできる。
【００５４】
図１６は、本発明の実施に係るアンテナ内蔵手摺１３０、１３５を車両間アンテナとする無線通信の第２の実施例を示す。図１６（１）は車両連結部にアンテナ内蔵手摺を設置した場合の車両上面図、図１６（２）は車両側面図、である。例えば、前述した図１４（２）のアンテナ手摺１３０を使用して、アンテナの放射角度を任意に設定する。図１６（１）に示すように車両上面図では、手摺は連結部の両方の車両の左右に設置され、おのおのθ2の成す角度方向へ電波を放出する。すると車両壁面に反射した反射波もθ2の角度で反射を繰り返しアンテナから遠のいていく。すると反射波は元の発射されたアンテナには戻ってくる確率が少なく、よって定在波になる確率が減り、車両間の良好な通信路が確立される。
また、左または右の対抗するアンテナは上り通信の対、または、下り通信の対、として異なる周波数帯を用いることができる。図１６（２）に示すように車両側面図では、上または下のアンテナを上り通信の対、下り通信の対、として異なる周波数帯を用いることもできる。これらの左右、上下を組合わせることで、同じ周波数帯を使用したダイバーシチ動作を行うアンテナとすることもできる。
【００５５】
図１７は、本発明の実施に係るアンテナ内蔵手摺１３０、１３５を車両間アンテナとする無線通信の第３の実施例を示し、図１７（１）は車両連結部にアンテナ内蔵手摺を設置した場合の車両上面図、図１７（２）は車両側面図、である。例えば、前述した図１４（３）のアンテナ手摺１３５を使用する。図１７（１）に示すように車両上面図では、手摺は連結部の両方の車両の左右に設置される。よって、アンテナが内部に組み込まれた手摺により、前後方向の２つの電波の領域となるが、同一の周波数帯の電波を送受信することにより、電界強度が強くなるため、干渉等に強く通信不能となることが少なくなる。図１７（２）に示すように車両側面図においても上下２つの電波の領域が重なり、同様に電界強度を向上させることができる。
【００５６】
図１８は、本発明の実施に係るアンテナ内蔵手摺１３０、１３５を車両間アンテナとする無線通信の第４の実施例を示す。図１８（１）は車両連結部の天井側にアンテナ内蔵手摺を設置した場合の車両上面図、図１８（２）は車両側面図、である。
この場合、車両連結部付近の天井付近（通路の上部）に手摺を設置した場合の実施例であり、前述した図１４のようなアンテナ手摺では、電波の通過方向はアンテナの放射角度に障害物が無いため自由に設定することが出来る。図１８（１）に示すように車両上面図では、手摺は各車両の連結部の天井付近に設置され、おのおのθ2の成す角度方向へ電波を放出する。すると車両壁面に反射した反射波もθ2の角度で反射を繰り返しアンテナから遠のいていく。すると反射波は元の発射されたアンテナには戻ってくる確率が少なく、よって定在波になる確率が減り、車両間の良好な通信路が確立される。図１８（２）に示すように車両側面図では、連結部の天井付近を電波の通過領域としていることがわかる。なお、この実施例の場合、天井付近に設置されるアンテナであるため、手摺と一体化しなくとも小型のアンテナを設置することができる。
このように、図１６や図１８に示すような場合、対抗するアンテナを車両壁面から成す角θ2を持って電波を放射することで、その反射波が定在波として悪影響を起こすことが少なくなる。
【００５７】
つぎに各車両内の無線通信の具体的な実施の形態について説明する。
図１３に本発明の実施の形態に係る車両内の概略図を示す。図１３（１）は車両を横方向から見た側断面図、図１３（２）は車両の内部より見た斜視図、である。
車両内アンテナとして、天井付近に漏洩アンテナ１４０を設置した。この漏洩アンテナ１４０は任意の周波数の波長に合致する距離間隔毎にケーブルに切り込みがあって、その切り込み部分より無線電波の送受信を行うものである。
例えば新幹線等の車両の場合は、車幅が広く、また、座席１４１の数も多いため図１３（２）に示すように天井付近に２本の漏洩アンテナを配設することで、車両内の座席１４１に設けられた座席用端末や携帯無線端末等の無線端末が多い場合も漏洩アンテナとの送受信を可能とすることができる。
また、車両には通常両側壁面に窓が設置されており、その窓部分については、車両筐体である金属部分に比べて電波の反射は少ない。そこで、天井付近に設置するアンテナは、窓の中心方向の指向性を持つアンテナとすることにより、アンテナより放射された電波の反射を少なくすることができ、従って、遅延波の発生を減少させることができる。
【００５８】
サーバ車両１、従属車両について述べる。
（１）、上記実施例等を通じてサーバ車両とは、最前列の車両としたが、最後尾の車両、途中（例えば中間）車両とする例もある。最後尾か最前列かはあくまで列車無線システム上でのサーバの配置位置や外部アンテナの設置位置をどうするかで定まるものであって、どちらも採用可能である。
（２）、サーバ車両を途中の車両とした場合には、（１）での選択理由と同様な理由の他に、更なるシステム上の変更が必要となる。例えば中間の車両Ｔｉをサーバ車両とした場合、その下流の車両Ｔｎ〜Ｔｉ−１とＴｉとの関係は上記各実施例と同様なシステム構成となる。一方、上流の車両Ｔｉ＋１〜Ｔ１との関係は、車両配置としては車両Ｔ１が最前列（最上流）となるが、システム的にはＴ１〜Ｔｉ＋１からみて車両Ｔｉがサーバ車両（上流車両）となり、この関係のもとで、上記各実施例のシステムが適用できる。即ち、Ｔｉにとっては、自己より下流側に１つの従属車両系路が形成され、自己より上流側にもう１つの従属車両系路が形成されることになる。
（３）、サーバ車両、従属車両という表現の他に、上流、下流という表現も上記実施例等で用いたが、上記（１）、（２）の如き観点のもとに、解釈すべきである。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、手摺り等を利用しての車両間通信が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に係る無線通信システムの第1の形態を示す。
【図２】本発明の実施に係る無線通信システムの第２の形態を示す。
【図３】本発明の実施に係る無線通信システムの第３の形態を示す。
【図４】本発明の実施に係る無線通信システムの第４の形態を示す。
【図５】本発明の実施に係る無線通信システムの第1の形態を応用した実施例を示す。
【図６】本発明の実施に係る無線通信システムの第２の形態を応用した実施例を示す。
【図７】本発明の実施に係る無線通信システムの第３の形態を応用した実施例を示す。
【図８】本発明の実施に係る無線通信システムの第４の形態を応用した実施例を示す。
【図９】本発明の実施に係る漏洩通信線と車両間アンテナとの無線通信の模式図を示し、（１）は車両と漏洩通信線との無線通信を示す車両上面図、（２）は車両側面図、である。
【図１０】本発明の実施に係る狭空間における無線通信の模式図を示す。
【図１１】本発明の実施に係る車両間の無線通信の模式図を示す。
【図１２】本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成ブロック図を示す。
【図１３】本発明の実施の形態に係る車両内の概略図を示し、（１）は車両を横方向から見た側断面図、（２）は車両の内部より見た斜視図、である。
【図１４】本発明に係る車両内に設置される手摺の外観図を示し、（１）は手摺上下部の内側にアンテナを設置した外観図、（２）は手摺上下部の外側にアンテナを設置した外観図、（３）は電波を通す材質の手摺の内部にアンテナが組み込まれて設置した外観図、である。
【図１５】本発明の実施に係るアンテナ内蔵手摺を車両間アンテナとする無線通信の第１の実施例を示し、（１）は車両連結部にアンテナ内蔵手摺を設置した場合の車両上面図、（２）は車両側面図、である。
【図１６】本発明の実施に係るアンテナ内蔵手摺を車両間アンテナとする無線通信の第２の実施例を示し、（１）は車両連結部にアンテナ内蔵手摺を設置した場合の車両上面図、（２）は車両側面図、である。
【図１７】本発明の実施に係るアンテナ内蔵手摺を車両間アンテナとする無線通信の第３の実施例を示し、（１）は車両連結部にアンテナ内蔵手摺を設置した場合の車両上面図、（２）は車両側面図、である。
【図１８】本発明の実施に係るアンテナ内蔵手摺を車両間アンテナとする無線通信の第４の実施例を示し、（１）は車両連結部の天井側にアンテナ内蔵手摺を設置した場合の車両上面図、（２）は車両側面図、である。
【図１９】ベースバンド帯区分を車両毎に割り当てる説明図である。
【図２０】ベースバンド帯区分での従属車両の通信系の具体例図である。
【図２１】ベースバンド帯区分でのサーバ車両の通信系具体例図である。
【図２２】中間周波区分を車両毎に割り当てる説明図である。
【図２３】中間周波区分での従属車両の通信系具体例図である。
【図２４】中間周波区分でのサーバ車両の通信系具体例図である。
【符号の説明】
１ サーバ車両（＃１〜＃ｎ）
４ 外部基地
２ 従属車両（＃１〜＃ｎ）
１５ サーバ（制御装置）
２３ 座席端末
【発明の属する技術分野】
本発明は電車や地下鉄などの連結接続される連結車両間のアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電車や地下鉄の車両内での通信には、ケーブル等を用いて有線接続された表示部にビデオデータや天気予報、コマーシャルなどの情報を表示するものがある。このような表示情報を連結された複数の車両においても同様に表示するため、複数の車両間を渡る制御信号線の一部を車両間通信線として送受信を行うものもあるがやはり有線接続での通信である。
列車内での情報を表示する従来例として、特開２００１−６３５８０「列車内情報提供システム」があり、これは列車内の広範囲にわたって情報提供を行うことのできる列車内情報提供システムを提供する技術が開示されている。しかしながら、連結された車両間での通信を行うことはできないという問題点がある。
【０００３】
ここで、これから新たに製作する新車両であれば車両間に新たに光ファイバーの通信ラインを確保して大容量の通信線を実現することも可能であるが、実際には既に稼働してる車両の方が遙かに多く、新たに車両の改造を加えて大容量信号ラインを敷設する事は困難なものがある。
そこで、光ファイバーを配設せずに光空間伝送を行うことが考えられる。その従来例として、特開平６−３５０５３５「連結車両間光空間伝送方式」があり、複数の車両（客車）が連結された列車の操作室から各車両に設置された多数の音響機器、ビデオ受像機（ＡＶ機器）にオ−ディオ信号、ビデオ信号を送って音楽、画像のサ−ビスを行うことのできる技術が開示されている。しかしながら、各車両の連結部の端面に光送受信機を対向させて配置する必要があり、端面にある光送受信部分の汚れ等により送受信そのものに影響を及ぼす可能性があって問題点である。
【０００４】
つぎに、車両間を無線通信により情報の伝送を行う従来例としては、特開平８−８８０５「電磁通信リンク使用の列車回線システム」があり、車両間に自由空間を介する無線リンクを含む通信リンクを提供するものである。これは、伝送データを多重化して送信し、受信車両側では多重分離するもので、その際の送受の各アンテナ部分のシールド手段についての技術が開示されている。しかしながら、車両毎に多重と多重分離を行う必要があり、そのため伝送情報が多くなった際に変復調部の負荷が大きくなってしまい、通信効率が悪くなるという可能性があって問題点である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
車両間通信にあっては通信アンテナが必要である。通信形式が光の場合は光学アンテナ、電波の場合は電波（ＲＦ）アンテナが必要となる。光学アンテナは光の性質上その通信系路に移動する乗客等の障害物があると、通信障害が発生するため、天井等の高い部分などへの設置が必要である。電波アンテナは光学アンテナに比べてその通信系路上での移動する乗客等の障害物による通信障害は少ない。一方、電波アンテナでは、電波の反射の問題がある。対向する面から反射電波を受けて、一種のマルチパスが出現し、エコー等の発生となり、光学アンテナとは別の意味での通信障害が発生する。
また、アンテナを車両の特徴に合致するような部位の車両に不可欠な構成要素、例えば手摺りなどへの取り付けの工夫が要求される。
【０００６】
本発明の目的は、こうしたマルチパスを減少させ又は、車両の構成要素にうまく合致可能なアンテナ装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、各車内毎に無線装置が搭載された連結車両の連結部の対向配置部位にある一方の手摺りの内部に埋め込んだ、連結する一方の車両の無線装置に接続される第１のアンテナと、対向配置部位にある他方の手摺りの内部に埋め込んだ、連結する他方の車両の無線装置に接続される第２のアンテナとを備えることを特徴とする連結車両のアンテナ装置を開示する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１２は、本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成ブロック図である。サーバ車両１と、それに連結される複数の従属車両２（従属車両＃１、従属車両＃２、…、従属車両＃ｎ）から構成される。また、サーバ車両１の外部通信アンテナ３を介して無線通信される無線基地局４が駅や線路付近等の外部に設置され、この無線基地局４は、通信回線９を介して総合情報センタ５と接続される。総合情報センタ５は、情報提供のためのデータベース８やコンピュータ（図示せず）を持ち、更に通信回線との接続をインタネット回線７や公衆回線、専用回線６等の各種回線を介して行っており、これらにより情報の提供をしたり、情報の提供を受けたりする。
【００１３】
サーバ車両１と従属車両２とは、車両内部の通信システムがほとんど同一構成であって、大きな違いはサーバ車両１がサーバ（制御装置）１５を持つ点及び外部設置の基地局４との通信のための外部通信用アンテナ３を持つ点、並びにそのアンテナ３を通じての車両１と基地局４との通信を行う通信装置１０を持つ点である。
各サーバ車両１と従属車両２との共通する同一構成部分は、車内用アンテナ１９、座席設置の無線操作端末２３、車内用通信装置１８、車両間データ伝送路２０Ａ、車両間通信装置１３である。更に、車両間の通信は、車両間通信装置１３を用いて無線にて行っている。
その他に、車両１、２内では、乗客が持つ携帯無線端末（携帯電話）１４、車内販売員用端末２１、車掌用端末２２がその携帯者と共に移動する。これらの端末１４、２１、２２は、いずれも車内用アンテナ１９や車両接続部に設置（図示せず）されているアンテナ等を通じて、車両のどこの場所からも通信が可能になっている。座席端末２３は、当然に車内用アンテナ１９を通じて通信を行う。
サーバ車両１は、自車内及び下流のすべての従属車両２（＃１〜＃ｎ）との通信及びアンテナ２２を介しての通信を行う。この通信は、
（１）、センタ２４からの提供情報の受信そしてその自車内及び下流従属車両（同報通信情報であればすべての車両、個別情報であればその該当車両）への配信，
（２）、下流従属車及び自車内からの提供情報及び各種の要求の収集、及びそれらのセンタ２４への送信，こうした要求に応じたセンタ２４からの提供情報の受信そして各車両への配信，
の如きものである。この他に要求や情報の中には、センタ２４との通信が不要なものもあり、それらを選別あるいは編集又は回答という形で、車掌用端末２２や販売員端末２１、座席端末２６に送ったりする送信、並びにそれに伴う受信等の通信も行う。
【００１４】
これらの通信の総合管理や通信管理を行うものがサーバ２である。サーバ２９は例えばコンピュータで構成されており、上記通信の補助的管理として、多重化された搬送波を送受信し、車両内の各種無線端末への宛先へのデータ送信や、車両内からの各種無線端末からの収集したデータを当該データの送信先を付した状態として纏めて送信する、といった周波数の割り当て作業や、同じ周波数帯の中に複数の送信データを多重化する作業等を行う。従属車両２においては、このサーバから割り当てられた周波数に従って各車両にデータを無線送信しつつ次の車両へとデータを渡し、または各車両内の自端末より受信したデータを収集してサーバ車両側の従属車両にデータを渡す、という作業を行う。
【００１５】
次に車両間通信について述べる。サーバ車両１が従属車両２（＃１〜＃ｎ）からの提供情報や要求を取り込み収集する。従属車両間及びサーバ車両１との間では、下記の如き通信系路をなす。
（１）、従属車両からサーバ車両１への系路。
＃ｎ→＃ｎ−１→…→＃２→＃１→サーバ車両１
（２）、サーバ車両１から従属車両への系路。
サーバ車両１→＃１→＃２→…→＃ｎ−１→＃ｎ
（３）、従って、（１）で＃ｎで要求Ｒｎ、＃１で要求Ｒ１が発生した場合の各車両を経由しての流れは以下となる。
＃ｎ（Ｒ１）→＃ｎ−１（Ｒ１）→…→＃２（Ｒ１）→＃１（Ｒ１、Ｒ２）→サーバ車両（Ｒ１、Ｒ２）
一方、（２）でサーバ車両１が同報情報Ｉ、＃１への情報Ｉ１、＃ｎ−１への情報Ｉｎ−１を、配信する場合には以下となる。
サーバ車両１（Ｉ、Ｉ１、Ｉｎ−１）（センタ２４からの同報通信であれば、Ｉへの取り込み）→＃１（Ｉ、Ｉ１、Ｉｎ−１）（Ｉ、Ｉ１の取り込み）→＃２（Ｉ、Ｉｎ−１）（Ｉへの取り込み）→…→＃ｎ−１（Ｉ、Ｉｎ−１）（Ｉ、Ｉｎ−１の取り込み）→＃ｎ（Ｉ）（Ｉの取り込み）
以上の車両間の系路は、車両内、車両間とで分けると以下の如き構成要素間の接続形成によって達成する。
（１）、従属車両内の場合。
例えば＃ｎ内の座席端末２３との通話にあっては、座席端末２３−アンテナ１９−車内用通信装置１８−車両間通信装置１３、
となる。これは、他のすべての車両＃ｎ−１〜＃１でも同じである。
（２）、サーバ車両内の場合。
座席端末２３−アンテナ１９−車内用通信装置１８−サーバ１５、
となる。
（３）、車両間の場合。
例えば＃１とサーバ車両１との間にあっては以下の如くなる。
ｉ、＃１が下流の従属車両＃２等との窓口としての車両間通信例。
＃１内の車両間通信装置１３（ａ）−＃１内のデータ伝送路２０Ａ−＃１内の車両間通信装置１３（ｂ）⇔サーバ内車両間通信装置１３（ｃ）−サーバ内データ伝送路２０Ａ−サーバ１５、
ii、＃１内の座席端末とサーバ車両１との通信例。
＃１内の座席端末２３−＃１内のアンテナ１９−＃１内の車内用通信装置１８→＃１内の車両間通信装置１３（ｂ）⇔サーバ内データ伝送路２０Ａ−サーバ１５、
iii、＃１とサーバ車両１との例で説明したが、従属車両間でも同様な系路接続となる。
【００１６】
通信系路が、下流から上流へ、及び上流から下流への、いわゆる直列系路で行っていると共に互いに各車両毎の情報や要求がまとまった形で伝送されるが故に、車両毎に情報の区別が必要となる。そのためのやり方として、ベースバンド帯を区分して、各区分毎に車両を割り当てるやり方、中間周波の周波数を区分して各区分毎に車両を割り当てるやり方、車両コードをつけて伝送するやり方等がある。
また、通信形式としてはアナログ形式、ディジタル形式のいずれも採用可能である。そして、こうした形式の違いによって、通信装置１０、１８、１３も構成が異なってくる。
【００１７】
センタ５の提供情報は、データベース８に格納されている。提供情報には、
発車時刻、到達時刻、トイレ位置、料金、販売案内、周辺の観光情報、予約状況、交通案内、事故情報等
がある。また、メディアからの提供情報もある。更に、情報の配信には、同報転送の如く、たれ流しであって且つ全乗客へ提供するもの、乗客から要求に応じた個別提供情報もある。車内販売の品目等の情報はセンタ５からは必ずしも必要はなく、サーバ１５内の車内データベースやメモリ等、又は販売端末のメモリからの例もある。携帯端末１４は、車内通信系路を使用する必要はないが、アンテナ１９を介してセンタ５と交信できるようにしておくと、利用の幅が広がる。
座席端末２３は、各座席毎に設けられており、販売品の呼び出し要求や乗り継ぎ路線の電車時刻の提供要求等の入力及びセンタやサーバからの応答や提供情報の受信表示として使う。スピーカやマイク装着しておくことで、音声入出力も可能とした。
【００１８】
この無線通信システムによれば、外部の無線基地局４より受信したデータを外部通信アンテナ１９を介してサーバ車両１、従属車両２（＃１〜＃ｎ）、と次々に配信することができ、また、逆に各車両内より車内用アンテナ１９を介して受信したデータを従属車両＃ｎ、…従属車両＃１、サーバ車両１、と次々にデータを纏めながら収集し、外部通信用アンテナ１９を介して無線基地局４へ送信することができる。かくして車両内の座席に配置された座席用端末２３や、車掌用端末２２、車内販売員用端末２１、車内に持ち込まれた携帯無線端末１４、等の各種無線端末装置と車両外部との無線通信及びサーバ車両との無線通信が可能となる。
次に各車両間の無線通信の具体的な実施の形態について詳述する。
【００１９】
図１に本発明の実施に係る無線通信システムの第１の形態を示す。
この例は、ベースバンド帯で通信を行う例である。ベースバンド帯を分割し、各区分毎に各車両への区分の割り当てを行った。これを図１９に示す。ベースバンド帯とその分割区分Ｂ０…Ｂ５と車両との関係は以下の如く割り当てる。Ｂ５は室内用であって全車両共通で使用する。
サーバ車両１…Ｂ０
従属車両＃１…Ｂ１
従属車両＃２…Ｂ２
：
従属車両＃ｎ…Ｂ４
かくして、従属車両＃ｎからのデータはＢｎで送られ、＃ｎ−１では合成されてＢｎ＋Ｂ（ｎ−１）となり、＃ｎ−２では、合成されてＢｎ＋Ｂ（ｎ−１）＋Ｂ（ｎ−２）となり、以下上流へ次々にベースバンド区分が付加されて送られてゆく。サーバ車両１では、ベースバンド帯全体の領域での受信が行われる。逆にセンタからのデータの場合には、各ベースバンド帯の区分である車両対応に区分されて送られ、各車両は自己の区分に従ってその自己対応のデータの取り込みを行う。
【００２０】
サーバ車両１は、サーバ１５、客室用モデム３５、客室用ＲＦ３６、客室用アンテナ４２，車両間用モデム３７、車両間用ＲＦ（無線装置）３８、車両間アンテナ４３、車外用モデム３９、車外用ＲＦ４０、外部通信アンテナ３、結合器４１、を持つ。
ここで、モデム３５、ＲＦ３６、アンテナ４２が図１２の通信装置１２に相当し、モデム３７、ＲＦ３８、アンテナ４３が図１２の通信装置１３に相当し、モデム３９、ＲＦ４０、が図１２の通信装置１０に相当する。結合器４１はサーバ１５とモデム３５、３７とを方向的に結合する。
従属車両２（＃１〜＃ｎ）のすべては同一構成であり、図１では＃１のみについて記号表示をしている。車両＃１は、客室内モデム２７、客室内ＲＦ２６、客室内アンテナ１１、車両間用モデム３１、３３、車両間用ＲＦ３０、３２、車両間アンテナ２８、２９、結合器３５、を持つ。
ここで、モデム２７、ＲＦ２６が図１２の通信装置１８に相当し、モデム３１、ＲＦ３０、アンテナ２８が図１２の通信装置１７に相当し、モデム３３、ＲＦ３２、アンテナ２９が図１２の通信装置２０に相当する。結合器３４は、モデム２７、３１、３３とを方向的に結合する。
サーバ車両１の車内アンテナ４２、及び従属車両２の車内アンテナ１１は、いずれもその車内の座席端末２３との間の無線通信を行っており、ＲＦからアンテナ１１を通じて座席端末２３へ、座席端末２３からアンテナ４２、１１を通じて対応するＲＦへの通信系路により通信が行われる。
【００２１】
この構成による通信制御は以下となる。
従属車両＃１で生起したデータ（例えば客室内端末２３からのベースバンドデータ）や要求、或いは応答（以下、データと呼ぶ）は、ＲＦ２６、モデム２７、結合器３４、モデム３１、ＲＦ３０、アンテナ２８を介してサーバ車両１へと送られ、更にサーバ車両１から従属車両＃１の客室へのデータは、その逆の系路で客室の端末２３に送られる。一方、従属車両＃１の後継車両、例えば＃２の客室の端末２３からのデータは、同車両内の該当モデム３１、３０、２８を介して車両＃１へと送られ、車両＃１内のアンテナ２９、ＲＦ３２、モデム３３、結合器３２、モデム３１、ＲＦ３０、アンテナ２８を介してサーバ車両１へと送られる。同様に、サーバ車両１からの従属車両＃２の同客席端末へも、上記と逆の系路で送られる。
一方、複数の従属車両から次々にデータ等が送られる場合には、それらは次々に合成付加されながら上流の車両へと送られ、サーバ車両１へと入力する。一方、逆にサーバ車両１からの複数の従属車両２へのデータ等は、一連のデータ等となって下流へと送られ、各対応する従属車両２が自己のデータを取り込み、更に下流へのデータ等があれば、そのデータはその下流へと送られる。
こうしたデータの流れは、すべてモデム２３、３１、３７、３９を介して行われる。更に、方向の分離や出の取り込みのタイミングは、結合器４１、３４が行う。
【００２２】
通信系路の確立について述べる。図１に示すように、各車両間の通信は無線電波によって行う。この場合の通信系路は、サーバ車両と従属車両＃ｉとの間の系路と、サーバ車両と従属車両内の該当端末との間の系路と、がある。系路がオンラインでつながるシステムにあっては、上記互いに対応する部位間での系路の確率によって無線系路を形成する。オフライイン的なつながりであれば、つながりの必要なタイミングにのみ無線系路を形成する。また、無線系路の確率に当たって、アンサーバック形式をとるか否かはシステムによって任意に設定する。
複数の従属車両のデータをまとめた一連のデータ等とは、カスケードにつながった形式もあれば、時分割や周波数分割で多重化された形式もある。
ＲＦ３６、３８、４０、２６、３０、３２は、通信装置であって、それぞれの設置個所に応じて定めた周波数を使う。モデム３５、３７、３９、２７、３１、３２は、こうしたＲＦの周波数に関する変復調を行う。
【００２３】
各従属車両２（従属車両＃１〜＃ｎ）とサーバ車両１との間にあっては、下流（従属）から上流（サーバ）、上流（サーバ）から従属への通信系路で通信が行われる。下流から上流（サーバ）へにあっては次々に要求や提供情報を付加しながら、一連のデータとして上流（サーバ）へ送られ、その逆ではそれぞれの車両が自己の情報を次々に取り込む。このように、下流から上流への通信にあっては、各車両内において送信されるデータは順番に付加加算されて、サーバ車両１の車両間アンテナ４３、車両間用ＲＦ４３を通り、車両間用ＭＯＤＥＭ３７を通って、ベースバンドデータに戻される。さらにサーバ車両内においても、客室が有る場合と同様に客室内アンテナ４２、客室用ＲＦ３６、客室用ＭＯＤＥＭ３５を経由してベースバンドデータに戻される。車両間を渡ってきたベースバンドデータとサーバ車両内のベースバンドデータも方向的に結合される結合器４１を通しベースバンドデータが合成され、１つのベースバンドデータとしてサーバ１５に接続され、そこで適宜データ処理される。
サーバ１５で処理されたデータの内容によっては外部との通信を行なう為に、車外用ＭＯＤＥＭ３９、車外用ＲＦ４０、外部通信アンテナ３を経由して外部にある外部基地局４と無線通信が確立される。また、センタからのデータの送信を受けてのサーバ車両から下流へ向かう従属車両へのデータの配信は上述と逆の関係となる。なお、車両間で使用される無線電波の周波数電力にはある特定の条件があるが後述する。
【００２４】
図５に本発明の実施に係る無線通信システムの第1の形態を応用した実施例を示す。本実施例はサーバーが搭載されるサーバ車両１と、それに連結される従属車両２（＃１〜＃ｎ）から構成される。
この構成による通信制御について、まず従属車両＃ｎの車内客室を例にとって説明する。従属車両＃ｎの客室内の無線通信用の周波数で電波を送受信する客室内アンテナとそのアンテナと無線電力を変換する客室用ＲＦ２６−１〜ＲＦ２６−ｍがあり、そのＲＦは元のベースバンドデータとして変復調する客室用ＭＯＤＥＭ２７−１〜客室用ＭＯＤＥＭ２７−ｍが接続される。
客室用ＭＯＤＥＭ２７−１〜２７−ｍと従属される下流車両のための車両間用ＭＯＤＥＭ３３と方向的に結合される結合器３４を通しベースバンドデータが合成され、１つのベースバンドデータとして今度は車両間用ＭＯＤＥＭ３１、車両間ＲＦ３０、その電力を無線電波として空中に送受信する車両間アンテナ２８を介して従属先の車両＃ｎ−１へとデータを送信する。
従属車両＃ｎ−１では、従属車両＃ｎの車両間用ＲＦ３２、ＭＯＤＥＭ３３に相当する部位で受信し、従属車両＃ｎの結合器３４、ＭＯＤＥＭ３１、ＲＦ３０、アンテナ２８に相当する部位を介して上流車両へとそのデータを送る。
【００２５】
このような通信制御を、下流の従属車両＃ｎから上流の従属車両へそしてサーバ車両１へと繰り返し行うことで各車両内において送受信されるデータは順番に加算されて、サーバ車両の車両間アンテナ４３、車両間用ＲＦ３８と通り、車両間用ＭＯＤＥＭ３７を通って、ベースバンドデータに戻される。さらにサーバ車両内においても客室が有る場合と同様に客室内アンテナ４２、客室用ＲＦ３６、客室用ＭＯＤＥＭ３５を経由してベースバンドデータに戻される。車両間を渡ってきたベースバンドデータとサーバ車両内のベースバンドデータも方向的に結合される結合器４１を通しベースバンドデータが合成され、１つのベースバンドデータとしてサーバーに接続され、そこで適宜データ処理される。
サーバーで処理されたデータの内容によっては外部との通信を行なう為に、車外用ＭＯＤＥＭ、車外用ＲＦ、外部通信アンテナを経由して外部にある外部基地局と無線通信が確立される。一方、センタからのデータの送信を受けてのサーバ車両から下流へ向かう従属車両へのデータの配信は上述と逆の関係となる。
【００２６】
ベースバンド帯の割り当てとそれによる通信とを図１９、図２０で説明する。図２０は各従属車両内の構成を示す。この図で結合器３４は、分配器３４−１と方向性結合器３４−２とより成る。
従属車両の各車両はベースバンド信号全体のうちの、各々異なるベースバンド信号が割当てられる。例えば、従属車両＃１は図１９のＢ１の帯域が割当てられ、従属車両＃２はＢ２が割当てられる。このように、車両間用モデムは車両毎に帯域割当てが個別に設定される。客室用モデムは全車両共、共通のものとする。
（１）、従属車両の上り（サーバ車両方向）の信号処理
従属車両内の端末２３からの受信は客室内アンテナ１１と客室用ＲＦ２６を介して行われる。各端末２３からのデータはベースバンド信号の帯域Ｂ５により行われ、このＢ５を客室用モデムにて予め設定されている帯域Ｂ１に割当てて（ずらして）方向性結合器へ送出される。
一方、サーバ車両の反対方向の車両間アンテナ２９と車両間用ＲＦ３２を介して、下流の従属車両から送信されたデータは、ベースバンド信号全体であり、そのうち、従属車両＃２の帯域Ｂ２、従属車両＃３の帯域Ｂ３、には、それぞれの車両内の端末からのデータが含まれており、ベースバンド信号全体として車両間用モデム３３から方向性結合器３４−２に送出される。
方向性結合器３４−２では、前述した客室用モデム２７からの帯域Ｂ１と車両間用モデム３３からのベースバンド信号全体とを、サーバ車両方向の車両間用モデム３１に出力する。
この車両間用モデム３１では、前記のベースバンド信号全体中に帯域Ｂ１のデータを追加して、ベースバンド信号全体を車両間用ＲＦ３０と車両間アンテナ２８を介してサーバ車両１に送信する。そうすると、サーバ車両１はベースバンド信号全体を受信し、このベースバンド信号全体の中には、各従属車両（＃１〜＃４）のデータが各帯域（Ｂ１〜Ｂ４）に含まれたデータとなる。
（２）、従属車両の下り（サーバ車両と反対方向）の信号処理
サーバ車両１からのデータはサーバ車両方向の車両間アンテナ２８と車両間用ＲＦ３０を介してベースバンド信号全体として車両間用モデム３１に入力される。そして分配器３４−１に送出され、客室用モデム２７と車両間用モデム３３に同様のデータ（ベースバンド信号全体）が送出される。
下りのデータは、（データ量が多いため）帯域Ｂ０〜Ｂ４に適当に含まれるものとなるが、客室用モデム２７は端末２３との送受信に用いるベースバンド信号帯域Ｂ５にデータを割当てて（Ｂ０〜Ｂ４のデータを圧縮して）室内の各端末２３への送信を行う。
前記分配器３４−１より送出されて、サーバ車両の反対方向の車両間用モデム３３では、車両間用ＲＦ３２と車両間アンテナ２９を介して下流の従属車両へベースバンド信号全体を送信する。これらの上り下りの信号は時分割（ＴＤＭ）動作にて各モデムが行う（特に図示せず）。
【００２７】
図２１はサーバ車両の構成を示す。結合器４１は分配器４１−１、方向性結合器４１−２より成る。
（１）、サーバ車両の上りの信号処理
サーバ車両内の端末２３からの受信は客室内アンテナ４２と客室用ＲＦ３６を介して行われる。各端末２３からのデータはベースバンド信号の帯域Ｂ５により行われ、このＢ５を客室用モデム３５にて予め設定されている帯域Ｂ０に割当てて（ずらして）方向性結合器４１−２へ送出される。
一方、車両間アンテナ４３と車両間用ＲＦ３８を介して、従属車両＃１から送信されたデータは、ベースバンド信号全体であり、そのうち、従属車両＃１の帯域Ｂ１、従属車両＃２の帯域Ｂ２、従属車両＃３の帯域Ｂ３、には、それぞれの車両内の端末からのデータが含まれており、ベースバンド信号全体として車両間用モデム３８から方向性結合器４１−２に送出される。
方向性結合器４１−２では、前述した客室用モデム３５からの帯域Ｂ０と車両間用モデム３７からのベースバンド信号全体とを、サーバ１５に出力する。
このサーバ１５では、前記のベースバンド信号全体中に帯域Ｂ０のデータを追加して、ベースバンド信号全体よりデータを復調し、ビットデータ形式のデータとして各種の制御を実行する。また、車外との通信を行う必要の有るデータについては、車外用モデム３９にデータを送出する。
車外用モデム３９は、予め設定してある車外用通信帯域のベースバンド信号帯域にデータを割当てて（図示せず）、車外用ＲＦ４０、外部通信アンテナ３を介して外部基地局４へ送信する。なお、この車外用通信帯域のベースバンド信号帯域が図１９にベースバンド信号全体と同様であっても構わない。
（２）、サーバ車両の下りの信号処理
外部基地局４からのデータは外部通信アンテナ３と車外用ＲＦ４０を介して車外用モデム３９に入力される。
この入力されたデータをサーバ１５に入力し、車内に配信すべきデータはサーバ１５より図１９のベースバンド信号全体として分配器４１−１に送出される。分配器４１−１は、客室用モデム３５と車両間用モデム３７を介して同様のデータ（ベースバンド信号全体）を客室用モデムＲＦ３６、車両間用ＲＦ３８に送る。下りのデータは、帯域Ｂ０〜Ｂ４に適当に含まれるものとなるが、客室用モデム３５は端末２３との送受信に用いるベースバンド信号帯域Ｂ５にデータを割当てて（Ｂ０〜Ｂ４のデータを圧縮して）室内の各端末２３への送信を行う。車両間用モデムでは、車両間用ＲＦ３８と車両間アンテナ４３を介して従属車両＃１へベースバンド信号全体を送信する。
【００２８】
上述したように第１の実施の形態やそれを応用した実施例によると、閉空間内にある無線通信機と通信する手段と、被従属接続される無線通信機と通信する手段と、それぞれを一旦ベースバンド周波数データに変復調し、ベースバンド周波数データ同士で結合分離を行う方向性結合器と、それを再び他の従属される無線通信機と通信する手段とを備え、従属接続する側と被従属接続する側でデータを多重化して再び従属する側のデータに組込む機能と、その多重化した全データを送受信制御する制御装置とを備えたことを特徴としており、これにより従属接続される無線通信機と通信する手段各々にＲＦ周波数が周波数帯域が重ならないようにデータ群を配置されて閉空間内にある無線通信機と通信する手段まで伝送し、該伝送されたＲＦ周波数のデータ群を多重化する制御を行うことができる。
【００２９】
図２に本発明の実施に係る無線通信システムの第２の形態を示す。これは中間周波数で車輌を区別した例である。この形態においては、前述した図１の客室用モデム、車両間用モデム、車外用モデムを用いずに、ＲＦ信号を中間周波数変換（ＩＦ変換）することで同様の無線通信を確立するものである。中間周波数の車両割り当て例を図２１に示す。図２１で中間周波数Ｉ０をサーバ車両１、Ｉ１を車両＃１、Ｉ２を車両＃２、Ｉ３を車両＃３、Ｉ４を車両＃４、Ｉ５を室内用に割り当てる。Ｉ５は全車両の室内共通である。一方、ベースバンド信号の車両割り当ては行わない。各従属車両は同様な構成なので、車両＃１で説明する。
先ず従属車両＃１の車内客室では、客室内の無線通信用の周波数で電波を送受信する客室内アンテナ１１とそのアンテナと無線電力を変換する客室用ＲＦ２６があり、そのＲＦ２６は客室内ＩＦ変換器５２でＩＦ周波数に変換される。また、さらに連結される車両との無線通信用に車両間アンテナ２８、２９とそのアンテナと無線電力を変換する車両間ＲＦ３０、３２、車両間用ＩＦ変換器５３を持つ。
客室用ＲＦ２６と車両用ＭＯＤＥＭ３０、３２と方向的に結合される結合器３４を通しＩＦ周波数に変換されたデータが合成され、お互いに異なる周波数帯域のＩＦ周波数のまま合成される。次に１つのＩＦ周波数の信号群として接続先である車両に無線データ群として周波数変換する車両間ＲＦ、さらにその電力を無線電波として空中に送受信する車両間アンテナ２８を通して無線通信を確立する。
【００３０】
各従属車両２＃１〜＃ｎは、前項の通信制御を下流の従属車両から上流の従属車両へ、更にサーバ車両１への方向に繰り返し行うことで各車両内において送受信されるデータは順番に加算され、且つ、周波数が重ならない様に並び、サーバ車両１の車両間アンテナ４２、車両間用ＲＦ３８と通り、もう１度ＩＦ周波数に変換される。
同時にサーバ車両１内でも客室が有る場合同様に客室内アンテナ４２、客室用ＲＦ３６、客室用ＩＦ５０を経由して車両間ＩＦ周波数データ群とサーバ車両内の客室内のＩＦ周波数データ群と方向的に結合器４１で結合され、１つのデータ群としてサーバー用ＭＯＤＥＭでベースバンドデータに戻される。そのデータは１つのベースバンドデータとしてサーバ１５に接続され、そこで適宜データ処理される。一方、上流から下流への通信は上述と逆の関係となる。なお、車両間で使用される無線電波の周波数電力にはある特定の条件があるが後述する。
【００３１】
図６に本発明の実施に係る無線通信システムの第２の形態を応用した実施例を示す。本実施例は、サーバーが搭載されるサーバ車両１と、それに連結される従属車両２（＃１〜＃ｎ）から構成される。各従属車両＃１〜＃ｎは同様の内部ブロックより成る。従属車両＃ｎの事例で説明する。
従属車両＃ｎの車内客室では、客室内の無線通信用の周波数で電波を送受信する客室内アンテナ１１とそのアンテナと無線電力を変換する客室用ＲＦ２６−１〜２６−ｍがあり、その各ＲＦは客室内ＩＦ５２−１〜５２−ｍ変換器でＩＦ周波数に変換される。
また、従属車両＃ｎにはさらに連結される従属車両との無線通信用に車両間アンテナ２８、２９とそのアンテナと無線電力を変換する車両間ＲＦ３０、３２があり、そのＲＦは車両間用ＩＦ変換器５３でＩＦ周波数に変換されるものであるが、本実施例での従属車両＃ｎは最後尾車両（または、最前部車両）であるため、ＲＦ３２は使用されないこととなる。
客室用ＲＦ２６−１〜２６−ｎとさらに従属される車両用ＲＦ３０、３２と方向的に結合される結合器３４を通しＩＦ周波数に変換されたデータが合成され、お互い同じ帯域に成らないようにＩＦ周波数のまま合成される。合成された波形が図中の「合成された波形Ａ」である。次に１つのＩＦ周波数の信号群として今度は上流の車両＃ｎ−１（図示せず）へ、無線データ群として周波数変換する車両間ＲＦ３０、さらにその電力を無線電波として空中に送受信する車両間アンテナ２８を介して送信される。
【００３２】
この繰り返しで従属車両＃ｎ〜＃１まで各車両で送受信されるデータは順番にＡ→Ａ＋Ｂ→Ａ＋Ｂ＋Ｃ加算されて周波数的に重ならない様に並び、サーバのある車両の車両間アンテナ、車両間用ＲＦと通り、もう一度ＩＦ変換器でＩＦ周波数に変換される。
同時にサーバ車両１内でも客室が有る場合同様に客室内アンテナ、客室用ＲＦ、各客室用ＩＦを経由して車両間ＩＦ周波数データ群とサーバ車両内の客室内のＩＦ周波数データ群と方向的に結合器４１で結合されＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄとなり、１つのデータ群としてサーバ用ＭＯＤＥＭでベースバンドデータに戻される。そのデータは１つのベースバンドデータとしてサーバに接続され、そこで適宜データ処理される。サーバで処理されたデータの内容によっては外部との通信も行なう為に、車外用ＭＯＤＥＭ、車外用ＲＦ、外部通信アンテナを経由して外部にある外部基地局と通信を行なう様に構成されている。
【００３３】
次に、図２３、２４を用いて上流から下流、下流から上流へのデータの流れについて説明する。図２３は従属車両、図２４はサーバ車両データの構成で、結合器３４、４１が共に分配器３４−１、４１−１、方向性結合器３４−２、４１−２より成る例である。これらの構成では、通常、ＩＦによる信号処理は、各端末のデータを一旦、中間周波数信号（ＩＦ信号）に落とし、これをベースバンド信号に変換して送信データとする。また、この送信データを受信する場合、ベースバンド信号にて受信し、ＩＦ信号に変換して各種のデータ処理を行う、というものである。
【００３４】
従属車両の各車両はＩＦ信号全体のうちの、各々異なるＩＦ信号が割当てられる。例えば、図２２に示したように、従属車両１は図ＢのＩ１の帯域が割当てられ、従属車両２はＩ２が割当てられる。すなわち、車両間用モデムは車両毎に帯域割当てが個別に設定される。また、客室用モデムは全車両共、共通なＩ５としている。
【００３５】
図２３を用いて従属車両１の場合を説明する。
（１）、従属車両の上り（サーバ車両方向）の信号処理
従属車両内の端末２３からの受信は客室内アンテナ１１と客室用ＲＦ２６を介して行われる。各端末２３からのデータはベースバンド信号から中間周波数信号であるＩＦ信号の帯域Ｉ５に変換されて、このＩ５を客室用ＩＦ５２にて予め設定されている帯域Ｉ１に割当てて（ずらして）方向性結合器３４−２へ送出される。
一方、サーバ車両の反対方向の車両間アンテナ２９と車両間用ＲＦ３２を介して、従属車両２から送信されたデータは、ＩＦ信号全体より変換されたベースバンド信号であり、そのうち、下流の従属車両＃２の帯域Ｉ２、従属車両＃３の帯域Ｉ３、には、それぞれの車両内の端末２３からのデータが含まれており、ＩＦ信号全体として車両間用ＲＦ３２から方向性結合器３４−２に送出される。方向性結合器３４−２では、前述した客室用ＩＦ５２からの帯域Ｉ１と車両間用ＩＦ５３からのＩＦ信号全体中に帯域Ｉ１のデータを追加して、ＩＦ信号全体を車両間用ＲＦ３０と車両間アンテナ２８を介してサーバ車両に送信する。そうすると、サーバ車両はＩＦ信号全体を受信する。このＩＦ信号全体には、各従属車両（従属車両＃１〜＃ｎ）のデータが各帯域（Ｉ１〜Ｉ３）に含まれたデータとなる。
【００３６】
（２）、従属車両の下り（サーバ車両と反対方向）の信号処理
サーバ車両からのデータはサーバ車両方向の車両間アンテナ２８と車両間用ＲＦ３０を介して車両間用ＩＦ５３に入力され、ベースバンド信号から中間周波数信号であるＩＦ信号全体に変換される。そして分配器３４−１に送出され、客室用ＩＦ５２と両間用ＲＦ３２に同様のデータ（ＩＦ信号全体）が分配送出される。下りのデータは、（データ量が多いため）帯域Ｉ０〜Ｉ４に適当に含まれるものとなるが、客室用には５２は端末との送受信に用いるＩＦ信号帯域Ｉ５にデータを割当てて（Ｉ０〜Ｉ４のデータを圧縮して）、それをベースバンド信号に変換して室内の各端末への送信を行う。前記分配器３４−１より送出されて、サーバ車両の反対方向の車両間用すは３２では、車両間アンテナ２９を介して下流の従属車両へＩＦ信号全体を含んだデータをベースバンド信号に変換して送信する。
これらの上り下りの信号は時分割（ＴＤＭ）動作にて各モデムが行う（特に図示せず）。次にサーバ車両の場合を説明する。
【００３７】
（１）、サーバ車両の上りの信号処理
サーバ車両内の端末２３からの受信は客室内アンテナ４２と客室用ＲＦ３６を介して行われる。ＩＦ５０は、各端末からのデータをベースバンド信号から中間周波数信号であるＩＦ信号の帯域Ｉ５に変換し、このＩ５を客室用モデムにて予め設定されている帯域Ｉ０に割当てて（ずらして）方向性結合器４１−２へ送出される。
一方、車両間アンテナ４３と車両間用ＲＦ４０を介して、従属車両＃１から送信されたデータは、ＩＦ信号全体より変換されたベースバンド信号であり、そのうち、従属車両＃１の帯域Ｉ１、従属車両＃２の帯域Ｉ２、従属車両＃３の帯域Ｉ３、には、それぞれの車両内の端末からのデータが含まれており、ＩＦ信号全体としてから方向性結合器４１−２に送出される。
方向性結合器４１−２では、前述した客室用ＩＦ５０からの帯域Ｉ０と車両間用ＩＦ５１からのＩＦ信号全体とを、サーバ１５（制御装置）に出力する。このサーバ１５では、前記のＩＦ信号全体中に帯域Ｉ０のデータを追加して、ＩＦ信号全体よりデータを復調し、ビットデータ形式のデータとして各種の制御を実行する。また、車外との通信を行う必要の有るデータについては、車外用モデム２９にデータを送出する。車外用モデム２９は、予め設定してある車外用通信帯域のＩＦ信号帯域にデータを割当ててベースバンド信号に変換して（図示せず）、車外用ＲＦ、外部通信アンテナを介して外部基地局へ送信する。なお、この車外用通信帯域のＩＦ信号帯域が図ＢのＩＦ信号全体と同様であっても構わない。
【００３８】
（２）、サーバ車両の下りの信号処理
外部基地局４からのデータは外部通信アンテナ３と車外用ＲＦ４０を介して車外用モデム２９に入力される。この入力されたデータはサーバ１５に入力し、車内に配信すべきデータはサーバ１５よりＩＦ信号全体として分配器４１−１に送出される。
分配器４１−１は、客室用ＩＦ５２と車両間用ＩＦ５３に同様のデータ（ＩＦ信号全体）を送出する。下りのデータは、帯域Ｉ０〜Ｉ４に適当に含まれるものとなるが、客室用ＩＦは端末との送受信に用いるＩＦ信号帯域Ｉ５にデータを割当てて（Ｉ０〜Ｉ４のデータを圧縮して）室内の各端末への送信を行う。車両間用ＩＦでは、車両間用ＲＦと車両間アンテナを介して従属車両＃１へＩＦ信号全体をベースバンド信号に変換して送信する。
【００３９】
上述したように第２の実施の形態やそれを応用した実施例によると、閉空間内にある無線通信機と通信する手段と、被従属接続される無線通信機と通信する手段と、それぞれを一旦ＩＦ中間周波数に変換し、ＩＦ中間周波数同士で結合分離させる方向性結合器とを備え、それを再び他の従属される無線通信機と通信する手段と、従属接続する側と被従属接続する側でＩＦ中間周波数上で重複しない周波数上で管理し再び従属する側の重複しない周波数上に組込む機能と、その重複しない周波数群を全周波数群一括にデータを送受信制御する制御装置を備えたことを特徴としており、これにより従属接続される無線通信機と通信する手段各々にＩＦ周波数が周波数帯域が重ならないようにデータ群を配置されて閉空間内にある無線通信機と通信する手段まで伝送し、該伝送されたＩＦ周波数のデータ群を多重化する制御を行うことができる。
【００４０】
図３は、本発明の実施に係る無線通信システムの第３の形態を示す。
この形態においては、前述した図１の別例であって、図１が車両間の通信を隣り合う車両間同士でアンテナを介して行ったものであるのに対し、線路上等に施設した漏洩通信線６０を介して行っている点である。
この実施例は、車両間通信を漏洩通信線６０で行っていることから、図１に比して、以下の省略が可能となる。
従属車両…上流用アンテナ２８と下流用アンテナ２９との２つが必要であったが、１個（例えばアンテナ２９のみ）でよい。ＲＦ３０、３２を１つのＲＦ（例えば３２のみ）とし、ＭＯＤＥＭ３１、３３を１つのＭＯＤＥＭ（例えば３３のみ）とし、結合記３４を省略できる。
サーバ車両…サーバ車両は図２のものと構成は変わらない。車両間通信は、直下の従属車両＃１とのみ行うことから、図２と変わりないのである。
電車や地下鉄の線路付近にはＬＣＸのような漏洩通信線（これをアンテナとも呼ぶ）が敷設されていることが多く、図３においてはこの漏洩通信アンテナをその車両が通過しているエリアだけローカルに使用し、各従属車両が直接サーバ車両と無線通信を確立するものである。動作は図２の例から容易に理解できよう。一般にＬＣＸ等の漏洩通信アンテナはその特性上、非常に結合損失が大きいため、小さな無線電力では遠くまで到達させる事が出来ないが、近傍の距離ならば小さな無線電力でも無線通信が確立されるという特性がある。これにより、同一線路上に複数の電車が存在していても干渉を起こすことなく利用できる。本形態ではこの漏洩通信アンテナを用いて無線通信を確立したものである。
【００４１】
図７は、図３対応の具体例である。この具体例は、座席対応にＲＦ０１〜０４、ＭＯＤＥＭ０１〜０４とした例であり、それに伴って、結合器３４ａを設けた。結合器３４ａは分配と方向結合とを行うものであり、動作については容易に理解できよう。
【００４２】
図４は、図２対応の実施の態様であり、図３と同様に漏洩通信線６０を用いた例である。この実施の態様では図２に比して次の違いがある。動作については特別な説明は要しないであろう。
従属車両…アンテナ２８と２９のうちの一方のみ（例えば２９のみ）でよく、ＩＦ５３、ＲＦ３０、結合記３４を省略できた。
サーバ車両…図２と同じ構成である。
【００４３】
図８は、図４対応の具体例である。この具体例は、客席対応にＲＦ０１〜０４、ＩＦ１〜４、ＲＦ０１〜０４を設け、それに伴って結合器３４ｂを設けたものであり、特に動作の説明は不要であろう。
【００４４】
車両間アンテナについて述べる。
車両間アンテナとは、連結する２つの車両間の連結部に設けた対向する２つのアンテナを云う。この２つのアンテナは、連結する２つの車両の連結端部の互いの対向部位に設ける。対向部位には、車両端部の壁面と壁面、壁面と床面、床面と床面、等がある。
更に、連結部には転倒防止や走行容易化するための手摺りが設けられており、この対向する手摺り相互に、それぞれアンテナを設置する例がある。手摺りには、内部に埋め込む例や把手部等に装着する例等がある。
更に、車両間アンテナの通信には、相手のアンテナ付近からの反射による通信障害がある。これを防ぐために、その反射が付近で生じにくいような部位にアンテナを設置したりすることが好ましい。
以下、幾つかの実施形態を説明する。
【００４５】
次に車両間で使用される無線電波の周波数電力に関する特定の条件について詳述する。
図１０に本発明の実施に係る近接して設けた２つの無線機１０１と１０２とによる、狭空間における無線通信の模式図を示す。互いに無線機１０１と１０２とは、スペーサ１２０，１２１で仕切られて閉空間にあるものとする。
一般に無線通信では送受信するアンテナ１０２、１０３同士は約１ｍ以上離して送受信する。これは１ｍ以内の近傍電磁界内に入るとマクスウェルの電磁方程式が成立し難いためと受信アンテナの干渉でアンテナが意図した無線通信が確立され難いためである。しかしながら、この約１ｍ以内での無線通信でも通信しようとする波長λが１λ以上であると通信が確立されることが知られている。
【００４６】
λに関する関係式は
【数１】
【数２】
【００４７】
図９は、本発明の実施に係る漏洩アンテナを車両間アンテナとして使用したときの無線通信の模式図を示す。図９（１）は車両と漏洩アンテナとの無線通信を示す車両上面図、図９（２）は車両側面図、である。
各車両に搭載された車両間アンテナである漏洩アンテナ１１０〜１１３の場合、隣接した漏洩アンテナ同士（即ち１１０と１１１、１１２と１１３）が密着に近い状態になる。ここでその距離を仮に７ｃｍとすると、
【数３】
【００４８】
図１１は、本発明の実施に係る車両間の無線通信の模式図を示す。
ここで、図１１は、車両の連結部位の近傍であって且つ車両の外壁Ｍよりもやや内側に漏洩アンテナを用いた車両間アンテナを設置した例とする。この場合、他の連結部で同じ周波数を用いてもその物理的な位置からお互いの連結部の無線通信に干渉は生じない。特に電車や地下鉄の長さを仮に約２５ｍとした場合、車両間アンテナに漏洩アンテナを使用するとその結合損失の大きさから２ｍ程度も離れるとそれ以降は電磁波は距離の二乗に反比例して減衰するために、他の連結部からの干渉が問題にならないくらい減衰することが判る。
尚、車両の外壁Ｍより奥まった部位にアンテナ１００、１０１及び１０２、１０３を設置した場合、漏洩アンテナのような空中線電力が微弱なものばかりでなく、通常のアンテナでも微弱な電力による無線通信を行う場合は、車両の長さ、外壁の遮断効果により、同じ周波数を繰り返し使用出来る利点がある。
また、アンテナ同士近傍に配置する場合ｃ＝λｆの関係式に従う一定以上の周波数で通信出来ることが判る。
【００４９】
上述した図９、図１０、図１１の説明により、閉空間にある無線通信機と別の閉空間にある無線通信機との間の空間を無線通信する手段にあっては、
【数４】
【００５０】
例えば、無線ＬＡＮの周波数は、規格「ＩＥＥＥ８０２．１１．ａ」の場合は５ＧＨｚを使用してるので、上記式３に示すような間隔で通信することができ、「ＩＥＥＥ８０２．１１．ｂ」や「ＩＥＥＥ８０２．１１．ｇ」等の規格の場合では２．４ＧＨｚを使用してるので１２ｃｍの距離を離せば通信することができる。
また、車両間アンテナを対向させてその距離が確保出来ないような場合は、図９に示した漏洩アンテナを、連結される車両同士斜め方向にたすきがけの配置とすることで通信を行うことができる。
さらに、図１１に示すとおり、連結部位の近傍にアンテナ設置すると車両の外壁からやや隠れる位置に配置することで、他の連結部で同じ周波数を用いてもその物理的な位置関係からお互いの連結部の無線通信にはほとんど干渉を与えない。
【００５１】
このことは、前述したように第１乃至第４の実施の形態やそれを応用した実施例によると、閉空間にある無線通信機と従属される閉空間にある無線通信機との間の空間を無線通信する無線通信方法であって、
光速＝通信無線１波長×通信無線周波数
が成立する通信無線１波長分という狭いアンテナ距離間での無線通信を行う無線搬送波をであることを特徴としており、閉空間同士が近接している場合の無線通信を行うことができる。
【００５２】
ここで、車両間の無線通信のためのアンテナを車両内に配置する具体的な技術について説明する。
図１４は、本発明に係る車両内に設置される手摺の外観図を示し、図１４（１）は手摺１３０の上下部１３３の内側にアンテナ１３１を設置した外観図、図１４（２）は手摺１３０の上下部１３４の外側にアンテナを設置した外観図、図１４（３）は電波を通す材質の手摺１３５の内部にアンテナ１３６が組み込まれて設置した外観図、である。
車両内の連結部分の付近には、転倒や転落防止用の手摺が設置されている。この手摺に小型のアンテナを設置することで、車両間の無線通信を可能とすることができる。そこで、図１４（１）には、手摺１３０の内側上下に小型アンテナ１３１を付け、アンテナカバー１３２を付けることで車両間のアンテナとした。このような手摺１３０を、連結する車両側にも設置し、それぞれ無線機に接続することで車両間の通信が出来る。図１４（２）には、手摺１３０の上下部１３４の外側に小型アンテナ１３１を付け、アンテナカバー１３２を付けることで車両間のアンテナとした。図１４（２）は、特に小型アンテナの放射位置を自由に設定できるので手摺そのものが電波の進路を妨害せずに自由な角度で電波を放射することができる。図１４（３）は、手摺１３５の取っ手部分がプラスチック樹脂、または、グラスファイバー等の電波を通す材料であり、手摺１３５の内部に、ダイポールアンテナやホイップアンテナ等のアンテナ１３６を組み込んだ。アンテナが目立たなくできる利点を持つ。なお、この場合、手摺（内蔵アンテナ）と手摺を取り付ける壁面（金属面）との距離を１／４λ以上間隔を開けることがより望ましい。
【００５３】
図１５は、本発明の実施に係るアンテナ内蔵手摺１３０、１３５を車両間アンテナとする無線通信の第１の実施例を示す。図１５（１）は車両連結部にアンテナ内蔵手摺を設置した場合の車両上面図、図１５（２）は車両側面図、である。例えば、前述した図１４（１）のアンテナ手摺１３０を使用して、電波の通過方向を車両と並行になるようにアンテナの放射角度を設定する。図１５（１）に示すように車両上面図では、手摺は連結部の両方の車両の左右に設置される。よって、前後方向の電波の領域となる。左または右の対抗するアンテナは上り通信の対、または、下り通信の対、として異なる周波数帯を用いることができる。図１５（２）に示すように車両側面図では、上または下のアンテナを上り通信の対、下り通信の対、として異なる周波数帯を用いることもできる。これらの左右、上下を組合わせることで、同じ周波数帯を使用したダイバーシチ動作を行うアンテナとすることもできる。
【００５４】
図１６は、本発明の実施に係るアンテナ内蔵手摺１３０、１３５を車両間アンテナとする無線通信の第２の実施例を示す。図１６（１）は車両連結部にアンテナ内蔵手摺を設置した場合の車両上面図、図１６（２）は車両側面図、である。例えば、前述した図１４（２）のアンテナ手摺１３０を使用して、アンテナの放射角度を任意に設定する。図１６（１）に示すように車両上面図では、手摺は連結部の両方の車両の左右に設置され、おのおのθ2の成す角度方向へ電波を放出する。すると車両壁面に反射した反射波もθ2の角度で反射を繰り返しアンテナから遠のいていく。すると反射波は元の発射されたアンテナには戻ってくる確率が少なく、よって定在波になる確率が減り、車両間の良好な通信路が確立される。
また、左または右の対抗するアンテナは上り通信の対、または、下り通信の対、として異なる周波数帯を用いることができる。図１６（２）に示すように車両側面図では、上または下のアンテナを上り通信の対、下り通信の対、として異なる周波数帯を用いることもできる。これらの左右、上下を組合わせることで、同じ周波数帯を使用したダイバーシチ動作を行うアンテナとすることもできる。
【００５５】
図１７は、本発明の実施に係るアンテナ内蔵手摺１３０、１３５を車両間アンテナとする無線通信の第３の実施例を示し、図１７（１）は車両連結部にアンテナ内蔵手摺を設置した場合の車両上面図、図１７（２）は車両側面図、である。例えば、前述した図１４（３）のアンテナ手摺１３５を使用する。図１７（１）に示すように車両上面図では、手摺は連結部の両方の車両の左右に設置される。よって、アンテナが内部に組み込まれた手摺により、前後方向の２つの電波の領域となるが、同一の周波数帯の電波を送受信することにより、電界強度が強くなるため、干渉等に強く通信不能となることが少なくなる。図１７（２）に示すように車両側面図においても上下２つの電波の領域が重なり、同様に電界強度を向上させることができる。
【００５６】
図１８は、本発明の実施に係るアンテナ内蔵手摺１３０、１３５を車両間アンテナとする無線通信の第４の実施例を示す。図１８（１）は車両連結部の天井側にアンテナ内蔵手摺を設置した場合の車両上面図、図１８（２）は車両側面図、である。
この場合、車両連結部付近の天井付近（通路の上部）に手摺を設置した場合の実施例であり、前述した図１４のようなアンテナ手摺では、電波の通過方向はアンテナの放射角度に障害物が無いため自由に設定することが出来る。図１８（１）に示すように車両上面図では、手摺は各車両の連結部の天井付近に設置され、おのおのθ2の成す角度方向へ電波を放出する。すると車両壁面に反射した反射波もθ2の角度で反射を繰り返しアンテナから遠のいていく。すると反射波は元の発射されたアンテナには戻ってくる確率が少なく、よって定在波になる確率が減り、車両間の良好な通信路が確立される。図１８（２）に示すように車両側面図では、連結部の天井付近を電波の通過領域としていることがわかる。なお、この実施例の場合、天井付近に設置されるアンテナであるため、手摺と一体化しなくとも小型のアンテナを設置することができる。
このように、図１６や図１８に示すような場合、対抗するアンテナを車両壁面から成す角θ2を持って電波を放射することで、その反射波が定在波として悪影響を起こすことが少なくなる。
【００５７】
つぎに各車両内の無線通信の具体的な実施の形態について説明する。
図１３に本発明の実施の形態に係る車両内の概略図を示す。図１３（１）は車両を横方向から見た側断面図、図１３（２）は車両の内部より見た斜視図、である。
車両内アンテナとして、天井付近に漏洩アンテナ１４０を設置した。この漏洩アンテナ１４０は任意の周波数の波長に合致する距離間隔毎にケーブルに切り込みがあって、その切り込み部分より無線電波の送受信を行うものである。
例えば新幹線等の車両の場合は、車幅が広く、また、座席１４１の数も多いため図１３（２）に示すように天井付近に２本の漏洩アンテナを配設することで、車両内の座席１４１に設けられた座席用端末や携帯無線端末等の無線端末が多い場合も漏洩アンテナとの送受信を可能とすることができる。
また、車両には通常両側壁面に窓が設置されており、その窓部分については、車両筐体である金属部分に比べて電波の反射は少ない。そこで、天井付近に設置するアンテナは、窓の中心方向の指向性を持つアンテナとすることにより、アンテナより放射された電波の反射を少なくすることができ、従って、遅延波の発生を減少させることができる。
【００５８】
サーバ車両１、従属車両について述べる。
（１）、上記実施例等を通じてサーバ車両とは、最前列の車両としたが、最後尾の車両、途中（例えば中間）車両とする例もある。最後尾か最前列かはあくまで列車無線システム上でのサーバの配置位置や外部アンテナの設置位置をどうするかで定まるものであって、どちらも採用可能である。
（２）、サーバ車両を途中の車両とした場合には、（１）での選択理由と同様な理由の他に、更なるシステム上の変更が必要となる。例えば中間の車両Ｔｉをサーバ車両とした場合、その下流の車両Ｔｎ〜Ｔｉ−１とＴｉとの関係は上記各実施例と同様なシステム構成となる。一方、上流の車両Ｔｉ＋１〜Ｔ１との関係は、車両配置としては車両Ｔ１が最前列（最上流）となるが、システム的にはＴ１〜Ｔｉ＋１からみて車両Ｔｉがサーバ車両（上流車両）となり、この関係のもとで、上記各実施例のシステムが適用できる。即ち、Ｔｉにとっては、自己より下流側に１つの従属車両系路が形成され、自己より上流側にもう１つの従属車両系路が形成されることになる。
（３）、サーバ車両、従属車両という表現の他に、上流、下流という表現も上記実施例等で用いたが、上記（１）、（２）の如き観点のもとに、解釈すべきである。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、手摺り等を利用しての車両間通信が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に係る無線通信システムの第1の形態を示す。
【図２】本発明の実施に係る無線通信システムの第２の形態を示す。
【図３】本発明の実施に係る無線通信システムの第３の形態を示す。
【図４】本発明の実施に係る無線通信システムの第４の形態を示す。
【図５】本発明の実施に係る無線通信システムの第1の形態を応用した実施例を示す。
【図６】本発明の実施に係る無線通信システムの第２の形態を応用した実施例を示す。
【図７】本発明の実施に係る無線通信システムの第３の形態を応用した実施例を示す。
【図８】本発明の実施に係る無線通信システムの第４の形態を応用した実施例を示す。
【図９】本発明の実施に係る漏洩通信線と車両間アンテナとの無線通信の模式図を示し、（１）は車両と漏洩通信線との無線通信を示す車両上面図、（２）は車両側面図、である。
【図１０】本発明の実施に係る狭空間における無線通信の模式図を示す。
【図１１】本発明の実施に係る車両間の無線通信の模式図を示す。
【図１２】本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成ブロック図を示す。
【図１３】本発明の実施の形態に係る車両内の概略図を示し、（１）は車両を横方向から見た側断面図、（２）は車両の内部より見た斜視図、である。
【図１４】本発明に係る車両内に設置される手摺の外観図を示し、（１）は手摺上下部の内側にアンテナを設置した外観図、（２）は手摺上下部の外側にアンテナを設置した外観図、（３）は電波を通す材質の手摺の内部にアンテナが組み込まれて設置した外観図、である。
【図１５】本発明の実施に係るアンテナ内蔵手摺を車両間アンテナとする無線通信の第１の実施例を示し、（１）は車両連結部にアンテナ内蔵手摺を設置した場合の車両上面図、（２）は車両側面図、である。
【図１６】本発明の実施に係るアンテナ内蔵手摺を車両間アンテナとする無線通信の第２の実施例を示し、（１）は車両連結部にアンテナ内蔵手摺を設置した場合の車両上面図、（２）は車両側面図、である。
【図１７】本発明の実施に係るアンテナ内蔵手摺を車両間アンテナとする無線通信の第３の実施例を示し、（１）は車両連結部にアンテナ内蔵手摺を設置した場合の車両上面図、（２）は車両側面図、である。
【図１８】本発明の実施に係るアンテナ内蔵手摺を車両間アンテナとする無線通信の第４の実施例を示し、（１）は車両連結部の天井側にアンテナ内蔵手摺を設置した場合の車両上面図、（２）は車両側面図、である。
【図１９】ベースバンド帯区分を車両毎に割り当てる説明図である。
【図２０】ベースバンド帯区分での従属車両の通信系の具体例図である。
【図２１】ベースバンド帯区分でのサーバ車両の通信系具体例図である。
【図２２】中間周波区分を車両毎に割り当てる説明図である。
【図２３】中間周波区分での従属車両の通信系具体例図である。
【図２４】中間周波区分でのサーバ車両の通信系具体例図である。
【符号の説明】
１ サーバ車両（＃１〜＃ｎ）
４ 外部基地
２ 従属車両（＃１〜＃ｎ）
１５ サーバ（制御装置）
２３ 座席端末
Claims (1)
- 各車内毎に無線装置が搭載された連結車両の連結部の対向配置部位にある一方の手摺りの内部に埋め込んだ、連結する一方の車両の無線装置に接続される第１のアンテナと、対向配置部位にある他方の手摺りの内部に埋め込んだ、連結する他方の車両の無線装置に接続される第２のアンテナとを備えることを特徴とする連結車両のアンテナ装置。
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