JP5606283B2 - 無線装置 - Google Patents

Description

本発明は、列車に搭載される無線装置であって、当該列車の走行経路沿いに設置された基地局装置と無線通信を行うものに関するものである。

近年、急速なパーソナルコンピュータ、インターネットの普及に伴い、高速データ無線通信を行う機会が急増しており、一般家庭では無線ＬＡＮ、モバイル環境ではホットスポットを用いた無線ＬＡＮのほか、３Ｇ携帯電話やＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）を用いたモバイル通信が急速に普及し始めている。

特許文献１に記載されているように、列車環境においても近年ＩＴ化が進み、新幹線や在来線特急列車を中心に無線ＬＡＮ等によるインターネット接続サービスが展開されつつある。また、列車向けトレインビジョンサービスにおいても、近年、無線ＬＡＮや３Ｇ携帯電話、ＷｉＭＡＸ等が使われるようになってきている。このような背景から、地上−列車間の大容量データ通信が必要となってきている。しかし、列車が走行している状態で安定した通信を行うためには、通信先を切り替えていくハンドオーバー技術の高速化が課題となっている。

特開２０００−１６５３１２号公報

さて、３Ｇ携帯電話やＷｉＭＡＸは公共回線による通信であり、通信エリアは通信事業者に依存することから、エリア構築に自由度がなく、鉄道沿線で十分なエリア構築ができないという問題があった。一方、無線ＬＡＮやミリ波などのローカルエリア系の無線通信は、エリア構築において自由度があり、免許が不要であり、鉄道業者自ら基地局装置を敷設することで通信エリアを構築することが可能であることから、地上−列車間の通信に好適である。

しかし、ローカルエリア系の無線通信のハンドオーバーにおいては、周波数をスキャンし、適切なアンテナ切替を行い、それから電波状態の良い基地局装置に接続するという一連の処理を行うことから時間がかかるものとなっている。したがって、その処理時間以外の残余の時間は短いが、その残余の時間でしかデータ通信を行えないことから、移動環境下において安定した通信接続が難しいものとなっている。その結果、現状としては、駅でのスポット通信にしか使用できないという問題があった。

そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、ハンドオーバーの時間を短くすることが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明に係る無線装置は、列車に搭載され、当該列車の走行経路沿いに設置された基地局装置と無線通信を行う無線装置であって、前記無線装置が前記走行経路上においてハンドオーバーすべきハンドオーバー地点と、前記無線装置が当該ハンドオーバー地点において通信先とすべき前記基地局装置の周波数情報とを対応させて記憶したメモリと、前記列車が走行している位置を特定する位置特定部と、複数のアンテナとを備える。前記メモリは、前記無線装置が前記走行経路上において前記アンテナに切り替えるべきアンテナ切替地点と、前記無線装置が当該アンテナ切替地点において切替先とすべき一つの前記アンテナとを対応させて記憶する。そして、前記無線装置は、前記位置特定部で特定した位置が前記ハンドオーバー地点と一致する場合に、当該ハンドオーバー地点に対応する前記周波数情報に基づいてハンドオーバーを行うとともに、前記位置特定部で特定した位置が前記アンテナ切替地点と一致する場合に、当該アンテナ切替地点に対応する前記一つのアンテナに切り替える。前記位置特定部は、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置、及び、ＴＩＭＳ（Train Information Management System）を含み、前記ＴＩＭＳが使用できなくなったときに前記ＧＰＳ装置をバックアップ手段として用いる。

本発明によれば、位置特定部で特定した位置がメモリに記憶されたハンドオーバー地点と一致する場合に、メモリにおいて当該ハンドオーバー地点と対応付けられた基地局装置の周波数情報に基づいてハンドオーバーを行う。したがって、周波数スキャンを行わなくて済むことから、ハンドオーバー時間を短くすることができる。よって、移動環境下においても、データ通信に長い時間を割り当てることができることから、高品質かつ安定した通信接続を実現することができる。

実施の形態１に係る無線装置及び無線システムの構成を示す図である。 実施の形態１においてメモリ回路に記憶される情報を示す図である。 実施の形態１に係る無線装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る関連無線システムの構成を示す図である。 実施の形態２に係る無線システムの構成を示す図である。 実施の形態３に係る無線装置及び無線システムの構成を示す図である。 実施の形態１に係る関連無線システムの構成を示す図である。 実施の形態１に係る関連無線装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る関連無線装置の動作を示すフローチャートである。

＜実施の形態１＞
まず、本実施の形態に係る無線装置について説明する前に、それに関連する無線装置（以下「関連無線装置」と呼ぶこともある）と、それを備える無線システム（以下「関連無線システム」と呼ぶ）について説明する。

図７は、関連無線システムの構成を示す図である。この図７に示されるように、関連無線システムは、駅３１に設けられた基地局装置アンテナ１２を有する基地局装置１１と、列車１７に搭載された関連無線装置に相当する端末装置１８とを備える。列車１７は、図７において、その線路の延設方向と同じ方向を示す矢印方向に進んで駅３１のホームに侵入する。そして、列車１７の端末装置１８が、駅３１の基地局装置１１の通信エリア内に入ると、端末装置１８と、基地局装置１１の基地局装置アンテナ１２との間にて、無線ＬＡＮやミリ波によるローカルエリア系の無線通信が行われる。

図８は、端末装置１８（関連無線装置）の構成を示すブロック図である。この図８に示されるように、端末装置１８は、第１端末装置アンテナ１９ａと、第２端末装置アンテナ１９ｂと、アンテナスイッチ６１と、受信増幅器及びフィルタなどから構成される受信回路６２と、送信増幅器及びフィルタなどから構成される送信回路６３と、変復調回路６４と、メモリ回路６５と、これらを統括的に制御する制御回路６６とを備える。以下、第１端末装置アンテナ１９ａ及び第２端末装置アンテナ１９ｂを区別する必要が無い場合にはそれぞれを「端末装置アンテナ１９」と呼ぶ。

メモリ回路６５には、動作プログラム（図示せず）が記憶されている。制御回路６６が、この動作プログラムに基づいて端末装置１８の各構成要素を制御することにより、端末装置１８と基地局装置１１との間で無線信号が送受信可能となる。

具体的には、アンテナスイッチ６１は、制御回路６６の制御に応じて、二つの端末装置アンテナ１９のいずれか一つと、受信回路６２及び送信回路６３とを接続する。無線信号の送信時には、変復調回路６４が、制御回路６６からの送信データに基づいて、搬送波を変調し、送信回路６３に出力する。そして、送信回路６３が、変復調回路６４からの変調された搬送波を十分に増幅し、それによって得られた送信信号を、自身と接続された一つの端末装置アンテナ１９から外部に送信する。無線信号の受信時には、受信回路６２が、自身と接続された一つの端末装置アンテナ１９における受信信号を、十分に増幅して変復調回路６４に出力する。そして、変復調回路６４が、受信回路６２からの受信信号に復調を行うことにより、それに含まれる受信データを取得し、制御回路６６に出力する。

図９は、上述の構成からなる端末装置１８が、二つの端末装置アンテナ１９のうち、受信回路６２及び送信回路６３に接続される一つの端末装置アンテナ１９を選択する動作を示すフローチャートである。

まず、ステップｓ２１において、端末装置１８は、受信回路６２と接続されている一つの端末装置アンテナ１９を介して、ある周波数の受信信号を受信する状態となっている。そして、端末装置１８は、その受信結果に基づいて、通信対象となる基地局装置１１が周囲に存在するか否かを判断する。

ステップｓ２２において、端末装置１８は、通信対象となる基地局装置１１が存在すると判断した場合には、受信回路６２を当該周波数に固定してステップｓ２３に進む。そうでない場合には、端末装置１８は、ステップｓ２１に戻り、受信回路６２の周波数を別の周波数に変更し、当該別の周波数について、ステップｓ２１と同様の動作を行う。このステップｓ２１，ｓ２２の動作を繰り返し行うことにより、端末装置１８は一定範囲の周波数について周波数スキャンを行うことになる。

ステップｓ２３において、端末装置１８は、上述の通信対象となる基地局装置１１からの電波強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indication）を、第１端末装置アンテナ１９ａについて測定する。同様に、ステップｓ２４において、端末装置１８は、上述の通信対象となる基地局装置１１からの電波強度（ＲＳＳＩ）を、第２端末装置アンテナ１９ｂについて測定する。

ステップｓ２５において、第１端末装置アンテナ１９ａの電波強度と、第２端末装置アンテナ１９ｂの電波強度とを比較する。そして、ステップｓ２５にて第１端末装置アンテナ１９ａの電波強度が強かった場合には、端末装置１８は、ステップｓ２６にて第１端末装置アンテナ１９ａを用いて、上述の通信対象となる基地局装置１１と通信を行う。一方、ステップｓ２５にて第２端末装置アンテナ１９ｂの電波強度が強かった場合には、端末装置１８は、ステップｓ２７にて第２端末装置アンテナ１９ｂを用いて、上述の通信対象となる基地局装置１１と通信を行う。

ここで、一般的な無線ＬＡＮの場合、基地局装置１１から送信されるビーコン信号の間隔は１００ｍｓであり、端末装置１８がステップｓ２１，ｓ２２の動作を１周波数（１周波数チャネル）について行うには１００ｍｓ以上必要となる。したがって、仮に端末装置１８が、２．４ＧＨｚ帯の１３チャネルについて周波数スキャンを行うと、１．３秒以上の時間をハンドオーバーに要することになる。このスキャン時間の長さは、列車１７が駅３１に侵入した後に停車する走行パターンのように、電界強度が不安定な状態から安定な状態となる場合には問題ないが、列車１７の走行が維持される走行パターンのように、目まぐるしく電界強度が変動する不安定な電波環境では対応できなくなる。よって、ハンドオーバーにかかる時間が長い関連無線システムにおいては、十分な通信パフォーマンスが得られない。

また、周波数スキャンの時間を短くする方法として、上述のビーコン間隔を短くする方法もあるが、この方法では、全体の無線リソースの中でビーコンの占める割合が増えてしまうことから、無線リソースを有効活用できなくなってしまう。

そこで、本実施の形態１に係る無線装置及び無線システムでは、列車の走行経路が画一であるという列車特有の性質に着目し、過去に行った周波数チャネルの結果を記憶・使用することにより、ハンドオーバーの時間を短くすることが可能となっている。次に、本実施の形態に係る無線装置及び無線システムについて説明する。なお、本実施の形態に係る無線装置及び無線システムにおいては、上述と同様の構成要素については同じ符号を付すものとし、これらと異なる部分を中心に説明する。

図１は、本実施の形態に係る無線装置２６及び無線システムの構成を示す図である。図１に示されるように、本無線システムは、列車１７の走行経路（運行路線）に沿って数百ｍ間隔（例えば２００ｍ間隔）で設置された複数の基地局装置１１と、列車１７に搭載された無線装置２６とを備える。なお、ここでは、複数の基地局装置１１は、第１基地局装置１１ａ、第２基地局装置１１ｂ及び第３基地局装置１１ｃであるものとして説明するが、基地局装置１１の数は三つに限ったものではない。また、これら基地局装置１１は２．４ＧＨｚ帯を用いた無線ＬＡＮ装置であるものとして説明するが、周波数帯は５ＧＨｚでもミリ波でもよい。上述の図１には、列車１７の進行方向（第１基地局装置１１ａから第３基地局装置１１ｃに向かう方向）が矢印で示されている。以下、列車１７は、例えば上り列車であるものとして説明する。

第１〜第３基地局装置１１ａ〜１１ｃには、第１〜第３基地局装置アンテナ１２ａ〜１２ｃがそれぞれ接続されており、列車１７の運行路線上を隙間なくサービスエリアとしてカバーしている。なお、以下の説明において、第１〜第３基地局装置アンテナ１２ａ〜１２ｃを区別する必要が無い場合にはそれぞれを「基地局装置アンテナ１２」と呼ぶ。

上述の関連無線装置と同様に、基地局装置１１と、列車１７の端末装置１８との間では、基地局装置アンテナ１２及び端末装置アンテナ１９を介して、上述のローカルエリア系の無線通信が行われる。以下の説明においては、無線装置２６は、１ｃｈ，６ｃｈ，１１ｃｈの周波数チャネルを用いて第１基地局装置１１ａ，第２基地局装置１１ｂ，第３基地局装置１１ｃとそれぞれ無線通信を行うものとする。

なお、基地局装置１１の基地局装置アンテナ１２には、例えば、電波の送受信に指向性がない無指向性アンテナが使用されてもよいが、無線ＬＡＮが通信に用いられる場合には、列車１７の沿線からの電波干渉を低減させる目的で、電波の送受信に指向性を有する指向性アンテナを用いてもよい。これについては、後で説明する実施の形態２において再度説明する。また、同様に無線ＬＡＮが通信に用いられる場合には、列車１７の沿線からの電波干渉の低減を目的として、互いに異なる周波数を用いる基地局装置１１を運用配置してもよい。具体的には、基地局装置１１の周波数を、干渉の多い場所などには５ＧＨｚ帯とし、それ以外の場所には２．４ＧＨｚ帯としてもよい。

本実施の形態に係る無線装置２６は、上述の関連無線装置の端末装置１８と実質的に同じ端末装置１８と、列車１７が走行している位置を特定する位置特定部２５とを備える。本実施の形態に係る端末装置１８は、関連無線装置に係る端末装置１８と同様に、複数の端末装置アンテナ１９とメモリ回路６５とを有している。つまり、本実施の形態に係る無線装置２６は、複数の端末装置アンテナ１９（複数のアンテナ）と、メモリ回路６５（メモリ）とを備えている。

複数の端末装置アンテナ１９は、列車１７の屋根上に設置された無指向性アンテナである第１端末装置アンテナ１９ａと、列車１７の運転席前面に設置されたパッチアンテナなどの指向性アンテナである第２端末装置アンテナ１９ｂとを含んでいる。以下、説明の理解を容易にするため、第１端末装置アンテナ１９ａを「無指向性アンテナ１９ａ」と呼び、第２端末装置アンテナ１９ｂを「指向性アンテナ１９ｂ」と呼ぶこともある。なお、本実施の形態では、指向性アンテナ１９ｂの指向性は、列車１７の前方に向けられているものとする。

位置特定部２５は、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置２５ａ、及び、キロメートル単位で列車１７が走行している位置を特定するＴＩＭＳ（Train Information Management System）２５ｂを含んでいる。このような無線装置２６によれば、通常時はＴＩＭＳ２５ｂを使用し、何らかのトラブル等によりＴＩＭＳ２５ｂを使用してキロ程情報を取得できなくなったときには、ＧＰＳ装置２５ａをバックアップ手段として活用することができる。

図２は、メモリ回路６５に記憶される情報を示す図である。次に、この図２を用いて、メモリ回路６５に記憶される情報について説明する。メモリ回路６５に記憶される情報は、システム運用開始前に、列車１７にシステム運用時と同じ走行経路を走行させ、その走行中に、無線装置２６が二つの端末装置アンテナ１９のそれぞれの電波強度を測定することによって取得される。

具体的には、無線装置２６は、無指向性アンテナ１９ａを介して、列車１７前方以外に位置する基地局装置１１から受ける電波強度である無指向性電波強度と、指向性アンテナ１９ｂを介して、列車１７前方に位置する基地局装置１１から受ける電波強度である指向性電波強度とを比較する。列車１７が走行経路を走行している間に、無指向性電波強度よりも指向性電波強度のほうが高くなった場合には、無線装置２６は、そのときの位置を位置特定部２５により特定し、当該位置を、自身が走行経路上においてハンドオーバーすべきハンドオーバー地点としてメモリ回路６５に記憶する。それとともに、無線装置２６は、自身が当該ハンドオーバー地点において通信先とすべき、列車１７前方の基地局装置１１（以下「通信先基地局１１」と呼ぶこともある）と、当該通信先基地局１１の周波数情報と、指向性アンテナ１９ｂとを、当該ハンドオーバー地点と対応させてメモリ回路６５にマトリクス状に記憶する。

図２には、ハンドオーバー地点の一例として、無線装置２６が、第２基地局装置１１ｂにハンドオーバーをするとともに、無線通信に用いる端末装置アンテナ１９を指向性アンテナ１９ｂに切り替える第１ハンドオーバー地点と、無線装置２６が、第３基地局装置１１ｃにハンドオーバーをするとともに、無線通信に用いる端末装置アンテナ１９を指向性アンテナ１９ｂに切り替える第２ハンドオーバー地点とが示されている。なお、図１には、これらに対応する第１及び第２ハンドオーバー地点２１，２２が破線で示されている。

一方、列車１７が走行経路を走行している間に、指向性電波強度よりも無指向性電波強度のほうが高くなった場合には、無線装置２６は、そのときの位置を位置特定部２５により特定し、当該位置を、自身が走行経路上において端末装置アンテナ１９を切り替えるべきアンテナ切替地点としてメモリ回路６５に記憶する。それとともに、無線装置２６は、通信先基地局１１と、当該通信先基地局１１の周波数情報と、自身が当該アンテナ切替地点において切替先とすべき無指向性アンテナ１９ａとを、当該アンテナ切替地点と対応させてメモリ回路６５に記憶する。

図２には、アンテナ切替地点の一例として、無線装置２６が、無線通信に用いる端末装置アンテナ１９を無指向性アンテナ１９ａに切り替える第１及び第２アンテナ切替地点が示されている。なお、図１には、これらに対応する第１及び第２アンテナ切替地点２３，２４が二点鎖線で示されている。

以上の事前動作により、メモリ回路６５には、ハンドオーバー地点と、無線装置２６が当該ハンドオーバー地点において通信先とすべき基地局装置１１の周波数情報とが対応してテーブル状に記憶される。また、メモリ回路６５には、アンテナ切替地点と、無線装置２６が当該アンテナ切替地点において切替先とすべき一つの端末装置アンテナ１９（無指向性アンテナ１９ａ）とが対応してテーブル状に記憶される。特に本実施の形態では、無指向性電波強度及び指向性電波強度のうち、電波強度の強いものに関する通信先基地局等がメモリ回路６５に記憶される。

以上のように構成された無線装置２６は、位置特定部２５で特定した位置が、メモリ回路６５のハンドオーバー地点と一致する場合には、当該ハンドオーバー地点に対応する周波数情報をメモリ回路６５から取得し、当該周波数情報に基づいてハンドオーバーを行う。本実施の形態に係る無線装置２６は、この動作ともに、当該ハンドオーバー地点に対応する一つの端末装置アンテナ１９（指向性アンテナ１９ｂ）をメモリ回路６５から取得し、当該一つの端末装置アンテナ１９（指向性アンテナ１９ｂ）に切り替える動作も行う。

また、無線装置２６は、位置特定部２５で特定した位置が、メモリ回路６５のアンテナ切替地点と一致する場合には、当該アンテナ切替地点に対応する一つの端末装置アンテナ１９（無指向性アンテナ１９ａ）をメモリ回路６５から取得し、当該一つの端末装置アンテナ１９（無指向性アンテナ１９ａ）に切り替える。

図３は、本実施の形態に係る無線装置２６の動作を示すフローチャートである。次に、この図３等を用いて、図１に示される列車１７が矢印の方向に走行するときの無線装置２６の動作について説明する。

なお、前提として、列車１７が第１ハンドオーバー地点２１よりも第１基地局装置１１ａ側を走行している場合には、無線装置２６は、無指向性アンテナ１９ａを介して、第１基地局装置１１ａと無線通信を行っているものとする。

まず、ステップｓ１において、無線装置２６は、位置特定部２５を用いて、列車１７が走行している位置を周期的に特定する。

ステップｓ２において、無線装置２６は、位置特定部２５で特定された位置が、メモリ回路６５に記憶されたハンドオーバー地点（図２）と一致するか否かを判定する。同ステップｓ２において、無線装置２６が、一致すると判定した場合にはステップｓ３に進み、そうでない場合にはステップｓ６に進む。例えば、列車１７が第１ハンドオーバー地点２１（図１）に達した場合には、無線装置２６は、位置特定部２５で特定した位置が第１ハンドオーバー地点と一致すると判定し、ステップｓ３に進むことになる。

ステップｓ３において、無線装置２６は、メモリ回路６５から、一致すると判定したハンドオーバー地点に対応する通信先基地局１１の周波数情報及び端末装置アンテナ１９を取得する。例えば、図１に示される第１ハンドオーバー地点２１においては、無線装置２６は、メモリ回路６５（図２）から、第２基地局装置１１ｂの周波数情報（６ｃｈ）と、指向性アンテナ１９ｂとを取得する。

ステップｓ４において、無線装置２６は、取得した周波数情報に基づいて自身の周波数チャネルを変更するとともに、取得した指向性アンテナ１９ｂに切り替える。例えば、図１に示される第１ハンドオーバー地点２１においては、無線装置２６は、自身の周波数チャネルを１ｃｈから６ｃｈに切り替えるともに、無線通信に用いる端末装置アンテナ１９を、無指向性アンテナ１９ａから指向性アンテナ１９ｂに切り替える。

この結果、ステップｓ５において、無線装置２６はハンドオーバーを行うことになる。例えば、図１に示される第１ハンドオーバー地点２１においては、無線装置２６は、第１基地局装置１１ａから第２基地局装置１１ｂに通信先を変更するハンドオーバーを行うことになる。この動作により、無線装置２６と複数の基地局装置１１との間の電波強度が低下するのを抑制することができる。同ステップｓ５の後、ステップｓ１に戻る。

ステップｓ６において、無線装置２６は、位置特定部２５で特定された位置が、メモリ回路６５に記憶されたアンテナ切替地点（図２）と一致するか否かを判定する。同ステップｓ６において、無線装置２６が、一致すると判定した場合にはステップｓ７に進み、そうでない場合にはステップｓ１に戻る。例えば、列車１７が第１アンテナ切替地点２３（図１）に達した場合には、無線装置２６は、位置特定部２５で特定した位置が第１アンテナ切替地点と一致すると判定し、ステップｓ７に進むことになる。

ステップｓ７において、無線装置２６は、メモリ回路６５から、一致すると判定したアンテナ切替地点に対応する端末装置アンテナ１９を取得する。例えば、図１に示される第１アンテナ切替地点２３においては、無線装置２６は、メモリ回路６５（図２）から、無指向性アンテナ１９ａを取得する。

ステップｓ８において、無線装置２６は取得した指向性アンテナ１９ｂに切り替える。例えば、図１に示される第１アンテナ切替地点２３においては、無線装置２６は、通信先を第２基地局装置１１ｂに維持したまま、無線通信に用いる端末装置アンテナ１９を、指向性アンテナ１９ｂから無指向性アンテナ１９ａに切り替える。この結果、列車１７が走行することにより、第２基地局装置１１ｂが指向性アンテナ１９ｂの指向性に係る方向（列車進行方向）から外れても、無線装置２６は、無指向性アンテナ１９ａを用いて第２基地局装置１１ｂと十分な電波強度で無線通信を行うことができる。同ステップｓ８の後、ステップｓ１に戻る。

第２ハンドオーバー地点２２及び第２アンテナ切替地点２４においても、上述と同様の動作が行われる。これについて簡単に説明すると、列車１７が第２ハンドオーバー地点２２に達した場合には、無線装置２６は、無線通信に用いる端末装置アンテナ１９を無指向性アンテナ１９ａから指向性アンテナ１９ｂに切り替えるとともに、第２基地局装置１１ｂから第３基地局装置１１ｃに通信先を切り替えるハンドオーバーを行う。列車１７が第２アンテナ切替地点２４に達した場合には、無線装置２６は、通信先を第３基地局装置１１ｃに維持したまま、無線通信に用いる端末装置アンテナ１９を、指向性アンテナ１９ｂから無指向性アンテナ１９ａに切り替える。

以上のような本実施の形態に係る無線装置２６によれば、位置特定部２５で特定した位置がメモリ回路６５に記憶されたハンドオーバー地点と一致する場合に、メモリ回路６５において当該ハンドオーバー地点と対応付けられた基地局装置１１の周波数情報に基づいてハンドオーバーを行う。したがって、上述の関連無線装置に係るハンドオーバーのように周波数スキャンを行わなくて済むことから、ハンドオーバー時間を短くすることができる。よって、移動環境下においても、データ通信に長い時間を割り当てることができることから、高品質かつ安定した通信接続を実現することができる。

例えば、第１〜第３基地局装置１１ａ〜１１ｃがそれぞれ２００ｍ間隔にて配置されている場合に、時速１００ｋｍで走行中の列車はおよそ７．２秒間隔でハンドオーバー動作を行うことになる。上述した関連無線装置では、ハンドオーバー時間が１．４秒以上であったことから、データ通信時間は５．８秒以下となる。それに対し、本実施の形態に係る無線装置２６によればハンドオーバー時間が実測で数１００ｍｓ以下であったことから、データ通信時間は７秒程度となる。よって、データ通信時間を長くすることができることから、高品質かつ安定した通信接続を実現することができる。

また、本実施の形態に係る無線装置２６によれば、位置特定部２５で特定した位置がアンテナ切替地点と一致する場合に、メモリ回路６５において当該アンテナ切替地点と対応付けられた一つの端末装置アンテナ１９に切り替える。したがって、従来のアンテナ切替のように周波数スキャンを行わなくて済むことから、切替時間を短くすることができ、その結果、高品質かつ安定した通信接続を実現することができる。

なお、以上の説明においては、列車１７を上り列車としたが、それと逆方向に走行する下り列車については、上述と逆の動作を行えばよい。そして、列車１７が上り列車か下り列車かの識別は、ＴＩＭＳ２５ｂから得るか、またはＧＰＳ装置２５ａで得られる位置の時間変化に基づいて判断すればよい。

＜実施の形態２＞
本実施の形態２に係る無線装置及び無線システムにおいては、実施の形態１と同様の構成要素については同じ符号を付すものとし、これらと異なる部分を中心に説明する。なお、本実施の形態に係る無線装置２６の図示においては、位置特定部２５を省略して簡略化している。

都心部などにおいては、列車運行用の線路７１近傍において建物が建てかわることがあり、この場合には、電波の反射環境が変化することから、電波強度が変化する可能性がある。

図４は、本実施の形態に係る無線システムと対比される関連無線システムにおいて、基地局装置１１が基地局装置アンテナ１２から放射した信号の経路（通信路）を示す図である。ここで、関連無線システムの基地局装置アンテナ１２には、無指向性アンテナが用いられている。一般に、無指向性アンテナから放射される信号は、無指向性アンテナを中心とする略円形のエリア（無指向性放射特性７５）内において、無指向性アンテナから、無指向性アンテナの周方向に隙間無く、同エリアの端側に向かって直線的に進む。基地局装置１１付近に建物７２が建造された場合、基地局装置１１の無指向性アンテナから無線装置２６に向かう信号としては、無線装置２６に直接受信される直接波７３と、建物７２にて反射されてから無線装置２６に受信される反射波７４とが存在する。この場合、直接波７３と反射波７４との位相関係に応じてそれらの電波強度が変化し、結果として反射波７４はノイズとなる。それに対して、本実施の形態に係る無線システムでは、反射波７４の影響が抑制可能となっている。

図５は、本実施の形態に係る無線システムにおいて、基地局装置１１が基地局装置アンテナ１２から放射した信号の経路（通信路）を示す図である。ここで、本実施の形態に係る無線システムの基地局装置アンテナ１２には、線路７１の延設方向と同じ方向に指向性を有する指向性アンテナが用いられている。一般に、指向性アンテナから放射される信号は、略楕円形のエリア（指向性放射特性７６）の長軸の一端側から他端側に向かって直線的に進む。基地局装置１１付近に建物７２が建造された場合、基地局装置１１の指向性アンテナから無線装置２６に向かう信号としては、反射波７４の発生が抑制されることから、実質的に直接波７３のみが存在することになる。

したがって、本実施の形態に係る無線システムによれば、基地局装置１１の基地局装置アンテナ１２として指向性アンテナが用いられているため、後発的に建造された建物７２の影響、つまり、ノイズとなる反射波７４を抑制することができる。

＜実施の形態３＞
本実施の形態３に係る無線装置及び無線システムにおいては、実施の形態１と同様の構成要素については同じ符号を付すものとし、これらと異なる部分を中心に説明する。本実施の形態では、ローカルエリア系の無線システムの特徴を活かし、地域に特化した情報の伝送も可能となっている。

図６は、本実施の形態に係る無線装置２６及び無線システムの構成を示す図である。図６に示すように本実施の形態に係る無線システムは、基地局装置１１の上位サーバーたる、当該基地局装置１１を管理する管理サーバー３２と、管理サーバー３２からの要求に応じて所望のコンテンツを基地局装置１１に送信し、当該基地局装置１１に当該所望のコンテンツを無線装置２６に転送させるコンテンツサーバー３３とを備える。また、無線装置２６は、基地局装置１１から転送される情報（コンテンツ）を外部（例えば列車１７内の乗客）に提供する情報提供部３４が追加されている。なお、この情報提供部３４としては、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）表示装置などのトレインビジョンが用いられる。なお、第２基地局装置１１ｂは、駅３１前に設置されている。

図６に示すように、列車１７が駅３１に侵入すると、無線装置２６は第２基地局装置１１ｂと無線接続されることとなり、第２基地局装置１１ｂは自身が無線装置２６と接続された旨を管理サーバー３２に出力する。管理サーバー３２は、無線装置２６が第２基地局装置１１ｂと接続したことを把握すると、コンテンツサーバー３３に対して、駅３１周辺のコンテンツ（例えば、駅３１周辺の店舗の特売情報、クーポン券の情報）を無線装置２６に送信するように要求する。この場合に、コンテンツサーバー３３が当該コンテンツを第２基地局装置１１ｂに送信し、第２基地局装置１１ｂが当該コンテンツを無線装置２６に転送する。無線装置２６は、情報提供部３４において当該コンテンツを列車１７の乗客に提供し、列車１７内において展開する。

以上のような本実施の形態に係る無線装置２６によれば、日々のタイムリーなコンテンツを外部、例えば、列車１７の乗客に提供することができる。

なお、以上の実施の形態１〜３においては、列車向けローカルエリア無線装置について説明したが、これは単なる一例であり、基地局装置１１の配置、アンテナ種別等の種々の変更にも適用可能である。

１１ 基地局装置、１７ 列車、１９ 端末装置アンテナ、１９ａ 第１端末装置アンテナ（無指向性アンテナ）、１９ｂ 第２端末装置アンテナ（指向性アンテナ）、２５ 位置特定部、２５ａ ＧＰＳ装置、２５ｂ ＴＩＭＳ、２６ 無線装置、３４ 情報提供部、６５ メモリ回路。

Claims (3)

1. 列車に搭載され、当該列車の走行経路沿いに設置された基地局装置と無線通信を行う無線装置であって、
   前記無線装置が前記走行経路上においてハンドオーバーすべきハンドオーバー地点と、前記無線装置が当該ハンドオーバー地点において通信先とすべき前記基地局装置の周波数情報とを対応させて記憶したメモリと、
   前記列車が走行している位置を特定する位置特定部と、
   複数のアンテナと
   を備え、
   前記メモリは、前記無線装置が前記走行経路上において前記アンテナに切り替えるべきアンテナ切替地点と、前記無線装置が当該アンテナ切替地点において切替先とすべき一つの前記アンテナとを対応させて記憶し、
   前記位置特定部で特定した位置が前記ハンドオーバー地点と一致する場合に、当該ハンドオーバー地点に対応する前記周波数情報に基づいてハンドオーバーを行うとともに、前記位置特定部で特定した位置が前記アンテナ切替地点と一致する場合に、当該アンテナ切替地点に対応する前記一つのアンテナに切り替え、
   前記位置特定部は、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置、及び、ＴＩＭＳ（Train Information Management System）を含み、前記ＴＩＭＳが使用できなくなったときに前記ＧＰＳ装置をバックアップ手段として用いる、無線装置。
2. 請求項１に記載の無線装置であって、
   前記複数のアンテナは、指向性アンテナ及び無指向性アンテナを含む、無線装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の無線装置であって、
   前記基地局装置から転送される情報を外部に提供する情報提供部をさらに備える、無線装置。

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