JP4610896B2 - 漏洩伝送路を用いた通信システム - Google Patents
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Description
【0001】
この発明は、漏洩同軸ケーブルや漏洩導波管などの漏洩伝送路を用いた通信システムに係り、特に漏洩伝送路が導体線路として本質的に有する通過周波数帯域を信号の伝送に利用する通信システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
鉄道や道路における正常な車両運行や事故防止のために、線路や道路上の異常をいちはやく見つけて所定の統制局に通報する必要がある。このような異常に係る防護警報信号を、鉄道線路や道路に布設された漏洩同軸ケーブルや漏洩導波管などの漏洩伝送路を介して上記統制局に通報する通信システムがある。ここで、漏洩同軸ケーブルと漏洩導波管とでは原理的に同じ構成であることから、以降、漏洩導波管を含めた概念で漏洩同軸ケーブル(以下、LCXと略す)を定義することとする。
【0003】
図1は、例えば特許文献1に開示された従来の漏洩伝送路を用いた通信システムの構成を概略的に示す図である。図において、100はLCX102Aの一端に設置した基地局で、列車と地上との間の列車無線用の信号をLCX102A,102Bを介して送受信すると共に、上記列車無線用信号の周波数帯域で送出された防護警報信号を受信して防護警報があった旨を不図示の統制局に通知する。101はLCX102AとLCX102Bとの間に設置された中継局であって、上記列車無線用信号を中継すると共に、携帯無線機103から送出された防護警報信号をLCX102Bを介して受信し、これに識別信号を付加して上記列車無線用信号が搬送される周波数帯域内の信号に変換して基地局100に送信する。102A,102Bは道路や鉄道線路に布設した列車無線用信号の伝送路となるLCXで、検知用信号を漏洩して放射する送信LCXと、この送信LCXに対向する側に布設されて検知用信号を受信する受信LCXとから構成される。103は保線員104が所持する携帯無線機であって、道路や鉄道線路に生じた異常を通知する防護警報信号を送信する。
【0004】
次に動作について説明する。
先ず、道路や鉄道線路を巡回して不具合を発見した保線員104は、所持している携帯無線機103を起動させて、音声周波数帯域の防護警報信号を送出する。この防護警報信号はLCX102Bに結合し、中継局101に導かれる。中継局101では、LCX102Bから受信した防護警報信号と、これを特定するための識別信号で変調した変調波とを混合して、列車無線用信号が搬送される周波数帯域内の信号に周波数変換する。
【0005】
この周波数変換後の信号は、中継局101内の不図示の中継増幅器によって中継増幅されて、中継局101の下り側に設置されたLCX102Aに送出される。当該信号はLCX102Aを伝搬して基地局100にて受信される。基地局100では、LCX102Aから受信した防護警報信号から鉄道線路の異常などを認識すると共に、防護警報があった旨を不図示の統制局に通知する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】
特開平5−22207号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
従来の漏洩伝送路を用いた通信システムは以上のように構成されているので、携帯無線機103によって基地局100に送信すべき信号を無線で送出することから、携帯無線機103の周囲の地形や構造物などにおける反射によってフェージングの影響を受ける可能性があった。このため、フェージングに起因した通信品質の劣化によって基地局100まで正確に信号が伝わらない可能性があるという課題があった。
【0008】
また、近年では、保線員による道路や鉄道線路の巡回検査の他に、道路や鉄道線路を常時監視する監視用カメラの画像信号から異常の有無を認識するシステムの構築が求められている。
【0009】
しかしながら、従来の通信システムでは、携帯無線機103を用いて通報などの信号用として10kHz以下(例えば、300Hz〜3.4kHzの範囲のいわゆる4kHz帯域)の狭帯域な音声周波数帯域の信号を使用することから、一般的に情報量が多く6MHz程度まで(例えば、4MHz)の広い帯域を有する画像信号を通信することができないという課題があった。
【0010】
さらに、従来の通信システムでは、LCX102A,102B上で列車無線用の周波数帯域内の信号に周波数変換して通報用の信号を伝送することから、例えば道路や鉄道線路に多数配置した監視用カメラの各画像信号を異常検査に利用する場合に不具合が生じる。つまり、画像信号が有する帯域幅(およそ6MHz程度)を考慮すると、列車無線用周波数帯域で伝送可能なチャンネル数が制限されて、多数の地点からの情報を伝送することができない。
【0011】
さらに、漏洩伝送路は、上述したような列車無線システムの他に、検知用信号の放射線路として道路や鉄道線路における支障物を検知する支障物検知システムに利用される。この放射線路としての周波数帯域は、一般的にVHF、UHF帯が使用されている。ここで、400MHz帯の周波数を使用するLCXを例に挙げると、その適用周波数は400〜470MHzの範囲となる。即ち、通報などの信号用に使用可能な周波数帯域は、約70MHz程度である。このため、例えば監視用カメラからの画像信号を送受信する監視システムのように広帯域な信号を送受信するシステムを、信号伝送媒体として漏洩伝送路を使用する列車無線システムや支障物検知システムと組み合わせて構築する場合に不具合が生じる可能性がある。つまり、狭帯域の列車無線用周波数帯域や放射線路の適用周波数帯域では、各システムからの信号を同時に伝送することができなくなる可能性があると共に、各システム間での伝送信号の干渉が発生し易くなる。
【0012】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、漏洩伝送路が導体線路として本質的に有する通過周波数帯域を信号伝送に利用することで、広帯域な信号を多チャンネルで伝送することを可能にすると共に、信号を誤りなく正確に伝送することができる漏洩伝送路を用いた通信システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
この発明に係る漏洩伝送路を用いた通信システムは、漏洩伝送路が導体線路として本質的に有する通過周波数帯域内で信号を送受信するシステムであって、漏洩伝送路を介して伝送すべき信号を生成する信号生成手段と、漏洩伝送路の途上に設けられて信号伝送を中継すると共に、有線伝送路を介して信号生成手段が生成した信号を入力すると、該信号を漏洩伝送路が有する通過周波数帯域内の信号に変換して送出する中継手段とを備え、中継手段が、信号生成手段で生成された信号を入力すると、列車無線又は放射線路で適用される周波数帯域以外で、かつ漏洩伝送路が有する通過周波数帯域内の複数の周波数帯域に各々周波数配置した信号に変換するものである。
【0014】
この発明によれば、この発明に係る漏洩伝送路を用いた通信システムは、漏洩伝送路が導体線路として本質的に有する通過周波数帯域内で信号を送受信するシステムであって、漏洩伝送路を介して伝送すべき信号を生成する信号生成手段と、漏洩伝送路の途上に設けられて信号伝送を中継すると共に、有線伝送路を介して信号生成手段が生成した信号を入力すると、該信号を漏洩伝送路が有する通過周波数帯域内の信号に変換して送出する中継手段とを備え、信号生成手段が、列車無線又は放射線路で適用される周波数帯域以外で、かつ漏洩伝送路の通過周波数帯域内の複数の周波数帯域の信号を生成し、中継手段が、複数の周波数帯域の信号を漏洩伝送路が有する通過周波数帯域内で各々周波数配置した信号に変換するので、周囲環境の影響を受けずに、正確な広帯域な信号伝送を実現することができる。漏洩伝送路を介した多チャンネルの信号伝送を実現することができる。
この発明に係る漏洩伝送路を用いた通信システムは、信号生成手段が画像信号を生成する撮像装置であるので、画像信号を伝送することができる。
この発明に係る漏洩伝送路を用いた通信システムは、上記通信システムを含んだ信号伝送に漏洩伝送路を使用する複数の通信システムからなり、各システムが各々異なる周波数帯域の信号を生成・伝送するシステムであって、漏洩伝送路の信号伝送を中継する中継手段を複数の通信システムごとに設けたので、複数の通信システムに係る信号を伝送することができる。
この発明に係る漏洩伝送路を用いた通信システムは、複数の通信システムが有する各中継手段が、漏洩伝送路を伝搬する信号から各々の通信システムが使用する周波数帯域の信号を分離・合成するので、各通信システム間の干渉を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】 従来の漏洩伝送路を用いた通信システムの構成を概略的に示す図である。
【図2】 この発明の実施の形態1による漏洩伝送路を用いた通信システムの構成を概略的に示す図である。
【図3】 実施の形態1による漏洩伝送路を用いた通信システムにおける伝送信号の周波数帯域の関係を示す図である。
【図4】 この発明の実施の形態2による漏洩伝送路を用いた通信システムの構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
実施の形態1.
図2はこの発明の実施の形態1による漏洩伝送路を用いた通信システムの構成を概略的に示す図である。図において、1はLCX3Aの一端に設置した基地局で、広帯域信号生成手段4が生成した信号を同軸ケーブル4a、中継局2、及びLCX3Aを介して送受信する。2はLCX3AとLCX3Bとの間に設置された中継局であって、内部の不図示の中継手段が同軸ケーブル4aを介して広帯域信号生成手段4が生成した信号を入力すると、該信号をLCX3A,3Bが導体線路として本質的に有する通過周波数帯域内の信号に変換して基地局1に送出する。
【0017】
3A,3Bは広帯域信号生成手段4が生成した信号の伝送路となるLCX(漏洩伝送路)で、基本的には同軸ケーブルのシールドに複数のスリットを設けて構成され、一般的に道路や鉄道線路における支障物を検知するための検知用信号に係る電波の放射線路として使用される。4は同軸ケーブル4aを介して中継局2と接続する広帯域信号生成手段であって、列車無線信号より広い帯域幅を有する信号を生成する。図示の例では、広帯域信号生成手段4を道路や鉄道線路を撮像して支障物や異常を監視する監視用カメラとし、列車無線信号より広い帯域幅を有する信号を監視対象の画像信号としている。4aは中継局2と広帯域信号生成手段4である監視用カメラとを接続する同軸ケーブルで、監視用カメラが撮像した画像信号を中継局2に伝送するための有線伝送路として使用される。
【0018】
次に動作について説明する。
先ず、広帯域信号生成手段4である監視用カメラが、道路や鉄道線路におけるLCX3Bを布設した区間内を撮影する。これによって得られた画像信号は、同軸ケーブル4aを介して中継局2に導かれる。
【0019】
このように、この実施の形態1による通信システムでは、監視用カメラなどの広帯域信号生成手段4が生成した信号を、無線通信を介すことなく中継局2に直接導く。これによって、周囲環境に起因するフェージングの影響を受けることがなく、信号の品質を保ったまま確実に伝送することができる。また、導体線路として無線通信用の周波数帯域より広い通過周波数帯域を有する同軸ケーブル4aを介すことから、画像信号のような情報量の多い信号も容易に通信することが可能となる。
【0020】
中継局2内の不図示の中継手段は、画像信号を入力すると、該画像信号によってLCX3A,3Bが導体線路である同軸ケーブルとして本質的に有する通過周波数帯域内における特定の周波数の搬送波を変調して伝送信号を生成する。
【0021】
LCX3A,3Bは、同軸ケーブル内を信号伝送する導体線路としてみると、本質的に直流からケーブルの伝送損が許容できる周波数までの通過周波数帯域を有している。つまり、放射線路として約400MHz〜470MHzの適用周波数帯域を有する400MHz帯のLCXであるならば、直流(0Hz)からケーブルの伝送損が許容できる周波数(放射線路として使用可能な周波数の上限値、約470MHz)まで使用でき、約470MHzの周波数帯域を有する。
【0022】
このように、本来、放射線路が主な用途であるLCX3A,3Bは、導体線路である同軸ケーブルが本質的に有する通過周波数帯域のうち、放射特性から決まる狭い周波数帯域しか使われていない。
【0023】
そこで、この実施の形態1による通信システムでは、列車無線や放射線路で適用する周波数帯域以外の周波数帯域を利用することで、広帯域の信号伝送を行なう。
図3は実施の形態1による漏洩伝送路を用いた通信システムにおける伝送信号の周波数帯域の関係を示す図である。図において、6はLCX3A,3Bの通過周波数帯域で、例えば直流からケーブルの伝送損が許容できる周波数までの範囲に相当する。71〜7Nは監視用カメラが撮像したN個の画像信号に係る伝送信号の周波数帯域であって、通過周波数帯域6内で各々周波数配置されている。
【0024】
N個の画像信号を入力した中継局2内の中継手段は、先ず、通過周波数帯域6を周波数配置が重ならないようにN個の周波数帯域に分けて、各周波数帯域に合わせたN個の搬送波を発生する。これらの搬送波は、例えば通過周波数帯域6内に周波数配置したN個の周波数帯域の各中心周波数に設定する。
【0025】
続いて、中継局2内の中継手段は、監視用カメラから入力したN個の画像信号で各搬送波を変調して、搬送波の中心周波数で画像信号の帯域幅を有する伝送信号71〜7Nを生成する。
【0026】
このように、LCX3A,3Bの広い通過周波数帯域6を利用することにより、広帯域の画像信号の周波数配置を通過周波数帯域6内で重ならないように設定することが可能となる。即ち、多チャンネルの信号伝送を容易に行うことができる。具体的には、例えば400MHz帯の周波数を使用するLCXを例に挙げると、放射線路としての適用周波数は400〜470MHzの範囲であり、使用可能な周波数帯域が約70MHz程度である。
【0027】
これに対して、実施の形態1によるシステムでは、LCXが導体線路として本質的に有する通過周波数帯域を使用する。これにより、400MHz帯の周波数を使用するLCXでは、0〜470MHzの範囲まで使用でき、約470MHzの周波数帯域を有する。即ち、LCXを放射線路として用いた場合の70MHzと比較して約7倍の帯域を使用することができる。
【0028】
ここで、画像信号の帯域幅を6MHzとすると、画像信号だけで設定することができるチャンネル数は、約11チャンネル(放射線路の周波数帯域70MHz/帯域幅6MHz)から約78チャンネル(通過周波数帯域470MHz/帯域幅6MHz)まで増加させることができる。
【0029】
次に、中継局2内の中継手段は、上述のようにして生成した伝送信号71〜7Nを中継増幅してLCX3Aに送出する。
基地局1は、LCX3Aを伝搬する画像信号に係る伝送信号71〜7Nを受信し、監視用カメラが撮像した画像より支障物や異常を確認することができる。
【0030】
以上のように、この実施の形態1によれば、中継局2内の中継手段が同軸ケーブル4aを介して広帯域信号生成手段4が生成した画像信号などの広帯域信号を入力すると共に、これらの信号をLCXが導体線路として本質的に有する通過周波数帯域内の信号に変換して送出するので、周囲環境の影響を受けずに、正確な広帯域な信号伝送を実現することができる。
【0031】
また、この実施の形態1によれば、中継局2内の中継手段が複数の周波数帯域の信号をLCXが有する通過周波数帯域6内で各々周波数配置した信号に変換するので、LCXを介した多チャンネルの信号伝送を実現することができる。
【0032】
実施の形態2.
図4はこの発明の実施の形態2による漏洩伝送路を用いた通信システムの構成を示す図である。図において、2Aは実施の形態2による通信システムの中継局で、画像中継手段8、列車無線中継手段9、支障物検知手段10及びその検知情報伝送手段11、並びに信号分配・合成手段12〜15から構成される。8は広帯域信号である画像信号の伝送を中継する画像中継手段で、同軸ケーブル4aを介して広帯域信号生成手段4としての監視用カメラが撮影した画像信号を入力すると、該信号をLCX3A,3Bが導体線路として本質的に有する通過周波数帯域内の信号に変換して基地局1に送出する。即ち、この画像中継手段8及び信号分配・合成手段12,14を組み合わせた手段が上記実施の形態1で示した中継局2内の中継手段に相当し、これらとLCX3A,3Bとを含むシステムが上記実施の形態1の通信システムに相当する。9はLCX3A,3Bを信号伝送媒体として上記実施の形態1の通信システムと兼用する列車無線システムの列車無線中継手段であって、LCX3A,3Bを伝搬する列車無線用信号を中継する。この列車無線中継手段9、信号分配・合成手段12〜15、及びLCX3A,3Bを含むシステムが列車無線システムに相当する。
【0033】
10はLCX3A,3Bを信号伝送媒体として上記実施の形態1の通信システムと兼用する支障物検知システムの支障物検知手段で、検知用信号の送信用LCX3Bと受信用LCX3Bとの間に出現した支障物を検知する。11はLCX3A,3Bを介して支障物の検知情報を基地局1に伝送する検知情報伝送手段であって、中継局2A内の支障物検知手段10の他に、LCXの中継点ごとに設けられた他の支障物検知手段からの検知情報を中継して基地局1に伝送する。また、支障物検知手段10、検知情報伝送手段11、信号分配・合成手段12〜15、及びLCX3A,3Bを含むシステムが支障物検知システムに相当する。12〜15はLCX3A,3Bを伝送する信号から所望の信号を抽出したり、伝送信号に所望の信号を合成する信号分配・合成手段で、各システムの信号周波数帯域のみを通過周波数帯域とする帯域通過フィルタ群から構成される。信号分配・合成手段12,13は、LCX3Bからの入力信号を各システムごとに分岐して各帯域通過フィルタを介して各システムの信号を各々抽出する。また、信号分配・合成手段14,15は、各システムごとの信号を各帯域通過フィルタで不要波を除いた後に重畳してLCX3Aに送出する。なお、図2と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【0034】
次に動作について説明する。
広帯域信号生成手段4である監視用カメラが、道路や鉄道線路におけるLCX3Bを布設した区間内を撮影する。これによって得られた画像信号は、同軸ケーブル4aを介して中継局2A内の画像中継手段8に導かれる。このとき、画像中継手段8には、広帯域信号生成手段4である監視用カメラから入力した画像信号の他に、信号分配・合成手段12がLCX3Bを伝送する信号から分離した他の監視用カメラからの画像信号が入力する。これらの画像信号を入力すると、画像中継手段8は、上記実施の形態1と同様にLCX3A,3Bが導体線路である同軸ケーブルとして本質的に有する通過周波数帯域内で、これらの画像信号に対応する搬送波を生成する。続いて、画像中継手段8は、入力した画像信号で上記搬送波を変調して伝送信号を生成し、これら伝送信号をレベル調整及び中継増幅した後、信号分配・合成手段14に出力する。信号分配・合成手段14は、これら伝送信号を重畳してLCX3Aに送出する。
【0035】
また、列車無線システムでは、信号分配・合成手段12がLCX3Bによって受信された列車無線信号を抽出し、列車無線中継手段9に入力する。列車無線中継手段9は、これらの列車無線信号を入力すると、列車無線用周波数帯域内で、これらの列車無線信号に対応する搬送波を生成する。続いて、列車無線中継手段9は、入力した列車無線信号で上記搬送波を変調して伝送信号を生成し、これら伝送信号をレベル調整及び中継増幅した後、信号分配・合成手段14,15に出力する。信号分配・合成手段14,15では、これら伝送信号を重畳してLCX3Aに送出する。
【0036】
さらに、支障物検知手段10は、検知用信号に係る電波を信号分配・合成手段12を介してLCX3Bに供給する。LCX3Bは、シールドに設けた複数のスリットから検知用信号に係る電波を放射する。この電波は、上記LCX3Bに対向する位置に配置されたLCX3Bに上記スリットを介して受信される。受信された信号はLCX3Bから信号分配・合成手段13を通って支障物検知手段10に戻ってくる。LCX3B区間における支障物は、例えば検知用信号に係る電波強度の変化によって検知することができる。このようにして、支障物を検知した旨を示す検知情報は、検知情報伝送手段11に送られる。この検知情報伝送手段11には、支障物検知手段10からの検知情報と、LCX3Bから伝送してきて信号分配・合成手段12で分離された検知情報とが入力する。検知情報伝送手段11は、これら検知情報を入力すると、支障物検知システムの使用周波数帯域内で、これら検知情報に対応する搬送波を生成する。続いて、検知情報伝送手段11は、入力した検知情報に係る信号で上記搬送波を変調して伝送信号を生成し、これら伝送信号をレベル調整及び中継増幅した後、信号分配・合成手段14に出力する。信号分配・合成手段14は、これら伝送信号を重畳してLCX3Aに送出する。
【0037】
また、上述したシステムでは、これを構成する各システムが扱う信号の周波数帯域がそれぞれ重ならないことを前提としている。しかしながら、各システムの通過周波数帯域が重ならないように設定しても、伝送信号が自己の帯域外の信号成分を有する場合があり、各システム間における信号干渉の要因となる。このため、信号分配・合成手段12〜15を構成する帯域通過フィルタは、通過帯域において伝送損失が各システムで許容される最小の損失値を保証し、阻止帯域において隣接帯域に干渉を及ぼさず、且つ隣接帯域から干渉を受けない最大の減衰量を確保する必要がある。
【0038】
そこで、上記システムでは、例えば信頼性と高感度とが要求される支障物検知、信頼性が要求される列車無線、監視用の画像伝送、干渉に強い伝送を要求される検知情報伝送という順で、帯域通過フィルタの性能を強化するように構成して最適化する。
【0039】
以上のように、この実施の形態2では、画像伝送、列車無線、支障物検知及び検知情報伝送といった異なる情報伝送に対しても、個々に信号分配・合成手段を含む中継手段を設けることによって、複数の通信システムによる信号の伝送が可能となる。
さらに、各システムごとに信号分配・合成手段12〜15を設けて、それぞれの通過周波数帯域に対応する信号を分離・合成することで、複数のシステム間における信号の干渉を防ぐことができ、正確な信号伝送を実現することができる。
【0040】
なお、本発明の漏洩伝送路を用いた通信システムは、上述した例にのみ限定されるものではなく、鉄道、道路、電力設備、ビル、空港などにおけるLCXを利用した信号伝送に広く適用可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0041】
【産業上の利用可能性】
以上のように、この発明に係る漏洩伝送路を用いた通信システムは、漏洩伝送路が導体線路として本質的に有する通過周波数帯域を信号伝送に使用することで、広帯域な信号を多チャンネルで伝送すると共に、信号を誤りなく正確に伝送することができるものである。
Claims (4)
- 漏洩伝送路が導体線路として本質的に有する通過周波数帯域内で信号を送受信するシステムであって、
上記漏洩伝送路を介して伝送すべき信号を生成する信号生成手段と、
上記漏洩伝送路の途上に設けられて信号伝送を中継すると共に、有線伝送路を介して上記信号生成手段が生成した信号を入力すると、該信号を上記漏洩伝送路が有する通過周波数帯域内の信号に変換して送出する中継手段とを備え、
上記中継手段は、上記信号生成手段で生成された信号を入力すると、列車無線又は放射線路で適用される周波数帯域以外で、かつ上記漏洩伝送路が有する通過周波数帯域内の複数の周波数帯域に各々周波数配置した信号に変換することを特徴とする漏洩伝送路を用いた通信システム。 - 信号生成手段は、画像信号を生成する撮像装置であることを特徴とする請求項1記載の漏洩伝送路を用いた通信システム。
- 請求項1記載の通信システムを含んだ信号伝送に漏洩伝送路を使用する複数の通信システムからなり、各システムが各々異なる周波数帯域の信号を生成・伝送するシステムであって、
上記漏洩伝送路の信号伝送を中継する中継手段を上記複数の通信システムごとに設けたことを特徴とする漏洩伝送路を用いた通信システム。 - 複数の通信システムが有する各中継手段は、漏洩伝送路を伝搬する信号から各々の通信システムが使用する周波数帯域の信号を分離・合成することを特徴とする請求項3記載の漏洩伝送路を用いた通信システム。
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