JP4121873B2

JP4121873B2 - 誘導無線通信システム

Info

Publication number: JP4121873B2
Application number: JP2003056969A
Authority: JP
Inventors: 衛小野田; 清治村田
Original assignee: 八幡電気産業株式会社
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2003-03-04
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2023-03-04
Also published as: JP2004266719A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道等における誘導無線の通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘導無線通信は、地上設備の誘導線路と移動局車上装置のアンテナとの間で電磁誘導磁界を利用する通信手段であり、主に移動局車上アンテナと地上誘導線を直接に電磁結合する直接結合方式と、移動局車上アンテナと地上誘導線路との間に別の導線(例えば、電車線)を介在させて高周波電流の２次結合(間接結合)で通信を行う間接結合方式とがあり、地上鉄道、地下鉄道に広く利用されている。
【０００３】
図３は、従来技術における誘導無線通信システムの概略構成図であり、電車線(トロリー線)１５を介在させた間接結合方式による通信システムが示されている。図３に示すように、通信システムは、例えば、運転指令所(「指令所装置」ともいう)１と、運転指令所１に通信回線６を介して接続される基地局装置(「固定局装置」ともいう)７と、サテライト受信局１１と、電車線１５に沿って敷設される誘導線路１４と、鉄道線路上を走行する鉄道車両(電車)１９に搭載された移動局装置１８と、受信アンテナ１６および送信アンテナ１７からなる移動局車上アンテナとで構成される。
【０００４】
音声が運転指令所１から鉄道車両１９へ伝送される場合、指令所装置１で発せられた音声は、音声信号として基地局装置７に伝達され、基地局装置７が備え得る送信装置８で誘導無線周波数ｆ１(例えば１３０ｋＨｚ)の高周波(基地局通話送信波：以下、「信号Ｓ１」という)に変調された後、線路結合器１３を通じて誘導線路１４に送出される。誘導線路１４に伝送された信号Ｓ１は、一旦電車線１５に電磁誘導(誘導結合)される(一次結合)。電車線１５に誘導された信号Ｓ１は、受信アンテナ１６に誘導結合され(二次結合)、移動局装置１８に入力され、音声信号に復調され、この音声信号に応じた音声が鉄道車両１９にて出力される。
【０００５】
一方、音声が鉄道車両１９から指令所装置１へ伝送される場合、鉄道車両１９にて発せられた音声は、移動局装置１８にて音声信号から誘導無線周波数ｆ２(例えば１８０ｋＨｚ)の高周波(移動局通話送信波：以下、「信号Ｓ２」という)に変調され、送信アンテナ１７から電磁放射される。これによって、信号Ｓ２は一旦電車線１５に誘導結合され(一次結合)、続いて誘導線路１４に誘導結合される(二次結合)。信号Ｓ２は、誘導線路１４に誘導結合されると、基地局側で受信された誘導無線波という意味で「基地局通話受信波」と呼ばれる。信号Ｓ２は、線路結合器１３を通じて基地局装置７が備える受信装置９に入力され音声信号に変換(復調)される。一方、信号Ｓ２は、サテライト受信局１１が備える受信装置にも受信され音声信号に復調される。サテライト受信局１１で復調された音声信号は通信回線１２を介して基地局装置７に伝達され、基地局装置７の比較回路１０に入力される。比較回路１０には、基地局装置７の受信装置９からの音声信号も入力されるように構成されており、比較回路１０は、各音声信号の信号対雑音比(Ｓ／Ｎ比)を比較し、Ｓ／Ｎ比の良い方を抽出して通信回線６に送出する。これによって、Ｓ／Ｎ比の良い(品質の高い)方の音声信号が指令所装置１に伝達される。以上の構成によって、指令所装置１と鉄道車両１９との間で音声を相互に(双方向で)送受信することができる。このような間接結合方式は、誘導線路１４の敷設が直接結合方式に比べて容易で経済的である等の利点を持つ。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、間接結合方式には以下の問題があった。即ち、誘導線路１４の近傍には、一般に、他の電車線(例えば、反対車線の電車線)、饋電線、電力線、通信線、信号線等(「他の導線」と称する)が設置される。このため、信号Ｓ２は、送信アンテナ１７から電車線１５に一次結合する場合に、他の導線にも誘導結合されることがある。この場合には、誘導線路１４は、電車線１５からの二次結合(正常な誘導結合)による信号Ｓ２(「直接結合成分」と呼ぶ)と、他の導線からの二次結合による信号Ｓ２(「間接結合成分」と呼ぶ)とを受信する。間接結合成分は、直接結合成分に干渉する(位相差による受信レベルの落ち込み等を発生させる)ので、基地局装置７による信号Ｓ２の受信レベルを不安定にする要素となっている。受信レベルが不安定であると、ときには十分な信号Ｓ２を得ることができないことが発生する可能性がある。このため、サテライト受信局１１を設けて隣接する基地局装置７との間で、それぞれ復調された音声信号を比較しＳ／Ｎ比の良い方が指令所装置１に伝達されるようにしている。
【０００７】
このように、鉄道車両１９から指令所装置１等の所定の出力場所で出力される音声の品質(通話品質)については、さらなる向上が望まれている。
【０００８】
本発明は、通話品質の向上を図ることが可能な誘導無線通信システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した課題を解決するために以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、移動局から送信され、誘導線路に誘導結合する高周波信号を受信する複数の受信装置と、
前記各受信装置で受信された高周波信号が入力され、各高周波信号の受信状態を比較して、受信状態が良いと認められる方から所定数の高周波信号を選択する第１の選択手段と、
前記第１の選択手段により選択された高周波信号が復調された音声信号が入力され、入力された音声信号のうち信号対雑音比が最も良いものを選択する第２の選択手段とを含む
誘導無線通信システムである。
【００１０】
本発明は、前記各受信装置が、
高周波信号の受信部と、
前記受信部で受信された高周波信号を音声信号に復調する復調回路と、
前記復調回路と前記第２の選択手段との間における音声信号の伝送路を開閉するゲート回路と、
前記受信部で受信された高周波信号が前記第１の選択手段で選択された場合に、前記ゲート回路を開放する開放手段と
を含むように構成するのが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、前記各受信装置が、
前記受信部で受信された高周波信号をディジタル信号に変換する変換回路と、
前記変換回路で変換されたディジタル信号を光信号に変換し光伝送路に送出する光インターフェイス回路とをさらに含み、
前記第１の選択手段は、前記光伝送路を通って伝送されてくるディジタル信号に変換された高周波信号を受信するように構成するのが好ましい。
【００１２】
本発明による通信システムによると、移動局から誘導線路に向けて発せられ、受信装置で受信される高周波信号(音声信号が搬送波(キャリア)で変調された信号)は、第１の選択手段に入力され、第１の選択手段で受信状態の良いものから順に所定数選択される。そして、選択された高周波信号が復調された音声信号のうち、最もＳ／Ｎ比の高いものが第２の選択手段で選択される。このようにして、複数の受信局で受信できた移動局からの高周波信号から受信状態の良いものが所定数選択され、選択された高周波信号が復調された音声信号の中から更に最もＳ／Ｎ比が良いものが選択される。これによって、指令所装置等の所望の音声の出力場所(出力装置)に対し、品質の良い音声を伝達することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態における誘導無線通信システムを含む地上設備の全体構成図であり、図２は、本発明の実施形態における誘導無線通信システムの構成において、複数の基地局装置およびサテライト受信局とが受信する高周波受信信号レベルと高周波受信信号が復調された音声信号を示す音声信号レベルとを示す図である。なお、図１において、従来の通信システムと同様の構成については、同一の符号を付してある。
【００１４】
図１には、高周波信号としての移動局通話送信波(図３における信号Ｓ２)を受信する誘導無線を用いた通信システムが示されている。図１において、通信システムは、複数の基地局装置７Ａ(以下、単に「基地局７Ａ」と表記)および複数のサテライト受信局１１Ａと、指令所装置１Ａとを備えている。
【００１５】
各基地局７Ａ及びサテライト受信局１１Ａは、線路結合器１３に接続されており、各線路結合器１３は誘導線路１４を介して他の線路結合器１３に接続されている。誘導線路１４は、図３に示すように、電車線１５の近傍に配置されており、鉄道車両１９に設けられた送信アンテナ１７から電磁放射される移動局送話送信波(音声信号が変調された高周波信号)を電車線１５を介して通話受信波として受信するように構成されている。また、誘導線路１４で受信された通話受信波(高周波信号)は、誘導線路１４の両端に接続された線路結合器１３を介して対応する基地局７Ａ又はサテライト受信局１１Ａに入力されるように構成されている。
【００１６】
基地局７Ａは、指令所装置１からの音声を誘導線路１４へ送信する送信装置と、誘導線路１４からの音声(通話受信波)を受信する受信装置とを備えている送信・受信局(ＴＲ局)である。一方、サテライト受信局１１Ａは、基地局７Ａが持つ受信装置としての機能のみを持つ受信局(Ｒ局)である。なお、以下の説明において、基地局７Ａとサテライト受信局１１Ａとを区別無く説明する場合には、「受信局」という表記を用いる。受信局は、任意の数(ｎ個(ｎは自然数))用意することができる。
【００１７】
基地局７Ａ及びサテライト受信局１１Ａは、電車からの音声を指令所に伝達するための構成としては、同じ構成を持つ。すなわち、各基地局７Ａ及び各サテライト受信局１１Ａは、受信装置として、線路結合器１３に接続される高周波信号受信回路２２と、高周波信号受信回路２２に接続されるアナログ／ディジタル(Ａ／Ｄ)変換回路２３と、光インターフェイス(Ｉ／Ｆ)回路２４と、高周波信号受信回路２２に接続されるＶ／Ｄ変換回路(復調回路)２５と、音声出力ゲート回路２７と、ゲート回路２７の開放回路２６とをそれぞれ備えている。
【００１８】
一方、指令所装置１Ａは、各基地局７Ａ及び各サテライト受信局１１Ａの光Ｉ／Ｆ回路２４と二方向の光伝送路(光ファイバ)６Ａを介して接続される光Ｉ／Ｆ回路２８と、光Ｉ／Ｆ回路２８と受信局の数(ｎ)に応じて用意された信号線を介して接続される各受信局の高周波信号の受信レベルの比較選択回路２９(第１の選択手段に相当)と、比較選択回路２９と比較選択回路２９による受信局の選択数(ｍ本：ｍは自然数)の信号線を介して接続されるとともに、少なくとも受信局の選択数(ｍ本)の信号線を介して光Ｉ／Ｆ回路２８に接続される受信局の指定回路３１と、音声信号のＳ／Ｎ比の比較回路３２(第２の選択手段に相当)と、音声ゲート回路３３−１,３３−２,３３−３(区別しない場合には、「ゲート回路３３」と表記)と、音声信号の増幅回路３４−１,３４−２,３４−３(特に区別しない場合には「増幅回路３４」と表記)と、音声信号の電力増幅回路(パワーアンプ)３５とを備えている。電力増幅回路３５はスピーカ４に接続されている。
【００１９】
実施形態における通信システムは、上記構成により、指令所装置１が各受信局から通話受信波(高周波信号)を受信し、これらの高周波信号の中から受信レベルの良いものから順に所定の数ｍだけ(この例では３つ)選択され、選択された高周波信号の送信元の受信局に音声信号の出力指示を与え、当該３つの受信局の夫々から送信されてくる音声信号のＳ／Ｎ比を比較し、Ｓ／Ｎ比が最も良い音声信号を選択し、選択した音声信号を増幅してスピーカ４から出力する。
【００２０】
以下、本実施形態をさらに詳細に説明する。図１において、走行する鉄道車両１９の送信アンテナ１７(図３)より電磁放射される移動局通話送信波(図３のＳ２)は、電車線１５に誘導結合された後、さらに誘導線路１４に誘導結合される。誘導線路１４に誘導結合された移動局通話送信波は、線路結合器１３を介して各受信局(基地局７Ａ又はサテライト受信局１１Ａ)に伝達され、通話受信波として高周波受信回路(高周波信号増幅器(ＲＸ))２２で受信される。
【００２１】
高周波受信回路２２で受信された通話受信波は、高周波信号増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路２３に入力され、Ａ／Ｄ変換回路２３でディジタル信号に変換され、光Ｉ／Ｆ回路２４で光信号に変換され、光伝送路６を通って指令所装置１まで伝達される。
【００２２】
ここで、指令所装置１へ伝達される通話受信波(高周波信号)は、図２の１−１,１−１,２−１,３−１に示すように、受信レベル［ｄＢ］がスケルチ(ＳＱ)レベル(信号受信回路がオンとなるレベル)よりも高い部分だけが受信局で受信され、指令所装置１へ伝達されるようになっている。
【００２３】
指令所装置１では、光Ｉ／Ｆ回路２８で受信された各受信局からの光信号形式の通話受信波(ディジタル)が電気信号に変換され、比較選択回路２９に並列に入力される。比較選択回路２９は、各通話受信波の受信レベル(受信状態)を比較し、受信状態が良いと認められるものから上位３位までの通話受信波を選択する。例えば、比較選択回路２９は、或る時間(ｔ)において、スケルチレベルを超えた部分が長いもの(図２における「高周波断」の区間が少ない(短い)もの)から順に所定数の通話受信波を選択する。例えば、図２の１−１,２−１,３−１に示すような通話受信波(但し、図２はアナログ信号を図示)が比較選択回路２９に入力され、比較選択される。比較選択回路２９への入力が図２に示すような３つの通話受信波である場合には、１−１,２−１,３−１の通話受信波が選択される。
【００２４】
比較選択回路２９は、通話受信波を選択すると、例えば、選択した通話受信波の入力端子(比較選択回路２９の各入力端子は各受信局に対応付けられている)からその通話受信波の送信元の受信局を割り出し、その受信局の識別情報を信号線３０を介して指定回路３１に入力する。このようにして選択される通話受信波の送信元(受信局)が、図１における、Ｎｏ．３のサテライト受信局１１Ａと、Ｎｏ．４の基地局７Ａと、Ｎｏ．６のサテライト受信局１１Ａとである場合を例として説明を進める。
【００２５】
比較選択回路２９と指定回路３１とは、比較選択回路２９で選択される受信局の数に応じた数(ｍ本)の信号線で結ばれており、比較選択回路２９の選択結果として選択された通話受信波(受信局)を示す信号(受信局の識別情報)を各信号線３０を介して指定回路３１に渡す。指定回路３１は、ゲート回路２７の開放指示信号(ディジタル)を生成し、選択された受信局宛で光Ｉ／Ｆ回路２８に渡す。光Ｉ／Ｆ回路２８は、開放指示信号を光信号に変換して光伝送路６Ａに送出する。これによって、開放指示信号は、光伝送路６Ａを通って選択された各受信局(Ｎｏ．３,４,６の受信局)に伝達される。
【００２６】
Ｎｏ．３,４,６の受信局のそれぞれでは、光Ｉ／Ｆ回路２４が光伝送路６Ａから
開放指示信号を受信し、電気信号(ディジタル)に変換し、開放回路２６に渡す。すると、開放回路２６が開放信号をゲート回路２７の制御端に与え、ゲート回路２７を開放状態にする。
【００２７】
ところで、高周波受信回路２２で受信された高周波電流(通話受信波)は、Ａ／Ｄ変換回路２３とともに復調回路２５にも入力されるように構成されており、復調回路２５は、入力された通話受信波を復調して音声信号に変換しゲート回路２７へ向けて出力する。このとき、受信局が指令所装置１によって選択された受信局に該当する場合には、開放回路２６によってゲート回路２７が開放状態にされるので、音声信号はゲート回路２７を通って光Ｉ／Ｆ回路２４に入力され、光信号に変換された後、光伝送路６Ａを介して指令所装置１へ伝送される。このような動作によって、選択された各受信局(Ｎｏ．３,４,６の受信局)のみから、受信レベル(受信状態)が良いと判断された通話受信波が復調された音声信号が指令所装置１へ伝達される。
【００２８】
指令所装置１では、各受信局からの音声信号を光Ｉ／Ｆ回路２８で受信すると、それを電気信号(アナログ)に変換し、選択された受信局毎に設けられた出力路に接続された信号線に出力される。当該信号線は途中で分岐しており、分岐先の一方は、Ｓ／Ｎ比の比較選択回路３２に接続されており、他方は選択される受信局毎(ｍ：この例では３つ)に用意されたゲート回路３３−１,３３−２,３３−３にそれぞれ接続されている。これによって、各受信局の音声信号は、比較選択回路３２と、対応するゲート回路３３に入力される。比較選択回路３２は、各受信局の音声信号を受信すると、これらのＳ／Ｎ比を比較し、最もＳ／Ｎ比が良いものを選択する。比較選択回路３２の出力端は、各ゲート回路３３−１,３３−２,３３−３の制御端に接続されており、選択した音声信号の送信元に相当する受信局に対応するゲート回路３３の制御端に開放信号を与える。これによって、当該ゲート回路３３が開放状態となり、比較選択回路３２で選択された音声信号が当該ゲート回路３３を通って出力される。各ゲート回路３３−１,３３−２,３３−３の出力端は、ゲート回路３３毎に用意された増幅器３４−１,３４−２,３４−３の入力端に接続されており、ゲート回路３３から出力される音声信号は、その後段に設けられた対応する増幅器３４で増幅され、さらに電力増幅器３５で増幅された後、スピーカ４に入力される。スピーカ４は、入力された音声信号に応じた音声を出力する。これによって、指令所において、スピーカ４から出力される移動局(電車)からの音声を聞くことができる。
【００２９】
図２における１−１，２−１，３−１は、上述した例において示した、Ｎｏ．３,４,６の各受信局においてそれぞれ受信される高周波信号(通話受信波)の例を示し、４−１は、これらの３局で受信される高周波信号を総合した場合の受信レベルを示している。また、図２における１−２，２−２，２−３は、Ｎｏ．３,４,６の各受信局で受信された高周波信号が復調された音声信号の例を示し、４−２は、４−１の高周波信号が復調された音声信号を示している。
【００３０】
本実施形態によれば、移動局(電車)から送信される音声が搬送波(キャリア)で変調された高周波信号を複数の受信局で受信し、各受信局で受信された高周波信号から受信レベル(受信状態)の良いものが所定数選択され、選択された高周波信号を復調した音声信号からＳ／Ｎ比が最も良いものが選択され、指令所装置１のスピーカ４に接続される。
【００３１】
このように、本実施形態では、従来技術のように、単にＳ／Ｎ比が良いものを選択するのではなく、移動局からの高周波信号(通話受信波)を受信することができた受信局のそれぞれからその高周波信号を受け取り、その中から受信状態が良いと認められるものを所定数抽出した上で、さらに最もＳ／Ｎ比が良いと認められるものを選択して指令所に接続する。従って、通話品質の向上を図ることができる。
【００３２】
なお、上述した実施形態では、一つの指令所装置１を示したが、電車が走行する区域を指令系統により複数に分割し、分割区域のそれぞれに端局装置を配置し、端局装置が指令所装置１が持つ構成(少なくとも光Ｉ／Ｆ回路２８，比較選択回路２９，信号線３０，指定回路，比較選択回路３２，ゲート回路３３)を持ち、この端局装置によって得られる(選択される)音声信号を所定の出力場所まで伝達するように構成することもできる。
【００３３】
また、実施形態では、各受信局と指令所装置１とを結ぶ通信回線として光伝送路(光ファイバ)を用いたが、代わりにメタルケーブルを用いることもできる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、移動局から送信される音声の通話品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る誘導無線の通信システムの実施形態の説明図
【図２】実施形態における通信システムで受信される高周波信号(通話受信波)およびその復調音声信号の例を示す図
【図３】従来における誘導無線通信システムの説明図
【符号の説明】
１，１Ａ指令所装置
２マイクロホン
３送話増幅器
４受話スピーカ
５受話増幅器
６通信回線
６Ａ光伝送路
７基地局装置
８受信装置
９送信装置
１０隣接チャンネル音声比較器
１１，１１Ａサテライト受信局
１２隣接チャンネル音声比較回線
１３線路結合器
１４誘導線路
１５電車線
１６受信アンテナ
１７送信アンテナ
１８移動局装置
１９鉄道車両
２０変電所
２１線路
２２高周波信号受信回路
２３Ａ／Ｄ変換回路
２４，２８光Ｉ／Ｆ回路
２５Ｖ(Ｖ：音声信号)／Ｄ変換回路(復調回路)
２６ゲート開放回路
２７，３３ゲート回路
２９，３２比較選択回路
３０信号線
３１指定回路
３４増幅回路
３５電力増幅回路

Claims

移動局から送信され、誘導線路に誘導結合する高周波信号を受信する複数の受信装置と、
前記各受信装置で受信された高周波信号が入力され、各高周波信号の受信レベルを比較して、受信状態が良いと認められる方から所定数の高周波信号を選択する第１の選択手段と、
前記第１の選択手段により選択された高周波信号が復調された音声信号が入力され、入力された音声信号のうち信号対雑音比が最も良いものを選択する第２の選択手段とを含む
誘導無線通信システム。
前記各受信装置は、
高周波信号の受信部と、
前記受信部で受信された高周波信号を音声信号に復調する復調回路と、
前記復調回路と前記第２の選択手段との間における音声信号の伝送路を開閉するゲート回路と、
前記受信部で受信された高周波信号が前記第１の選択手段で選択された場合に、前記ゲート回路を開放する開放手段と
を含む請求項１記載の誘導無線通信システム。
前記各受信装置は、
前記受信部で受信された高周波信号をディジタル信号に変換する変換回路と、
前記変換回路で変換されたディジタル信号を光信号に変換し光伝送路に送出する光インターフェイス回路とをさらに含み、
前記第１の選択手段は、前記光伝送路を通って伝送されてくるディジタル信号に変換された高周波信号を受信する
請求項２記載の誘導無線通信システム。