JP6975010B2

JP6975010B2 - 移動体無線通信システム

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Publication number: JP6975010B2
Application number: JP2017199987A
Authority: JP
Inventors: 亮介中村; 義尚鈴木; 慎一領木; 鉄範服部
Original assignee: East Japan Railway Co
Current assignee: East Japan Railway Co
Priority date: 2017-10-16
Filing date: 2017-10-16
Publication date: 2021-12-01
Anticipated expiration: 2037-10-16
Also published as: JP2019075672A

Description

本発明は、予め決められた移動ルートに沿って走行する移動体と地上側の装置との間で無線通信を行う移動体無線通信システムに関し、特にＬＣＸ（Leaky Coaxial Cable；漏洩同軸ケーブル）を使用した列車無線通信システムに利用して有効な技術に関する。

従来、線路上を走行する列車と地上側の装置との間の通信方式として、ＬＣＸケーブルを鉄道軌道に沿って敷設しそのケーブルから漏洩する電波を用いて通信を行うＬＣＸ方式がある。また、ＬＣＸ方式において、線路の両側に沿って複数本のＬＣＸケーブルを敷設するとともに、列車に複数のアンテナを設けて空間多重度を高めたＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式で通信を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来のＬＣＸ方式では、例えばトンネル区間のように上り線と下り線との間に壁があるような区間においては反対側のケーブルからの信号を受信できなくなるため、そのような特殊な区間においてはそれぞれの線路の両側にケーブルを敷設して通信を行う対策技術がある（例えば特許文献２の図８参照）。

なお、現在、日本国内の鉄道において採用されている列車無線通信方式は、在来線においては周波数帯として主にＶＨＦ（150MHz帯）やＵＨＦ（300MHz帯、400MHz帯）を用いる空間波無線方式（ＳＲ方式）または誘導無線方式（ＩＲ方式）であり、高速鉄道としての新幹線（登録商標）においてはＬＣＸ方式が採用されている。
また、従来の無線通信システムには、複数の通信方式に対応可能な通信装置を端末（移動局）に設けて、通信状態に応じて通信能力が最大となる方式を選択するようにした発明が提案されている（例えば特許文献３）。

特開２００８−２３６５５２号公報特開２０１５−１４９５８７号公報ＷＯ２０１３／０６９１１６号

現在の新幹線（登録商標）において採用されているＬＣＸ方式は、線路の両側に敷設された２本のＬＣＸケーブルから同一の情報を変調して列車へ送信し、列車側では左右のアンテナで受信するという構成であるので、列車はどちらか一方のケーブルからの信号を受信できれば復調できる。そのため、受信データの信頼性は高いものの、データ伝送速度は１Mbps以下であり、充分な伝送速度が得られていない。
また、ＬＣＸ−ＭＩＭＯ方式を採用した場合には、列車同士がすれ違う際に片側のケーブルからの信号しか受信できなかったり反射波の干渉があったりして、伝送データの誤り率が高くなり、最悪の場合には通信不能に陥ることもあるという課題がある。

特許文献３に記載されている発明は、複数の通信方式を組み合わせて同時に通信を行う通信制御部を設け、各通信方式に固有の理論通信能力と測定した電波強度に基づいて実効通信能力（推定値）を算出し、算出した実効通信能力の合計を得て合計した実効通信能力が高い通信方式の組み合わせを選択するようにしている。そのため、実効通信能力の算出に時間を要してしまい、通信方式の切り替えが遅れるという課題がある。また、特許文献３に記載されている発明は、電波強度に基づいて通信方式を切り替えるもので、受信品質そのものであるデータ伝送誤り率を基準にした選択方法ではないため、データ伝送誤り率を保証しつつ通信状況に応じたデータ伝送速度を実現することが難しいという課題がある。

本発明は上記のような課題に着目してなされたもので、予め決められた移動ルートに沿って走行する移動体と地上側の装置との間の無線通信を行う移動体無線通信システムにおいて、通信条件が劣化した状況下での通信におけるデータ伝送誤り率の増加を抑制しつつ、通信条件が良好な状況では高いデータ伝送速度で通信を行えるようにすることを目的とする。
本発明の他の目的は、移動体無線通信システムにおいて、データ伝送誤り率に影響するような通信条件の変化があった場合に、速やかに通信方式を切り替えて最適な方式で通信を行うことができるようにすることにある。

上記課題を解決するために、本出願に係る発明は、
鉄道軌道又は道路に沿って設置された複数のアンテナと、
前記複数のアンテナに接続され、アンテナへの信号の送り方が異なる複数の通信モードと複数の変調方式との組み合わせからなる複数の通信方式のいずれかでデータを送受信可能な通信手段を有する地上側装置と、
前記鉄道軌道又は道路の上を走行する車両に搭載され前記複数のアンテナを介して前記地上側装置との間でデータを送受信可能な通信手段を有する車上側装置と、を備えた移動体無線通信システムであって、
前記車上側装置は、受信強度を判定する受信強度判定手段を備え、判定結果の受信強度情報を前記地上側装置へ送信可能に構成され、
前記地上側装置は、前記車上側装置から送信された受信強度情報を受信し、前記複数の通信方式のそれぞれについて、予め検出された受信強度とデータ伝送誤り率との関係から決定された受信強度しきい値と受信した前記受信強度情報とに基づいて、所定のデータ伝送誤り率が保証される通信方式のうち最もデータ伝送速度の大きい通信方式を選択し、選択された通信方式でデータを送信するように構成したものである。

上記のように構成された移動体無線通信システムによれば、車上側装置の受信状態が良好である場合には最もデータ伝送速度の大きな通信方式でデータを送信するので、単位時間に多くの情報を移動体へ送信することができる。また、車上側装置の受信状態が良好でない場合にはデータ伝送速度は小さいがデータ伝送誤り率の低い通信方式でデータを送信するので、通信条件の劣化した状況下での通信におけるデータ伝送誤り率の増加を抑制しつつ、通信条件が良好な状況では高いデータ伝送速度で通信を行うことができる。さらに、予め検出した受信強度とデータ伝送誤り率との関係から決定されたしきい値を用いて使用する通信方式を選択するため、最小限のデータ伝送誤り率を保証したデータ送信が行えるとともに、速やかに通信方式を切り替えることができる。

また、望ましくは、前記地上側装置は、前記車上側装置から送信された受信強度情報を通信方式毎に蓄積する機能と、蓄積された受信強度情報に基づいて前記しきい値を変更する機能とを有するように構成する。
かかる構成によれば、ビルの建設や自然環境の変化で移動体が走行するルートの沿線の通信状況が変化した場合にも、変化に応じて変更されたしきい値を用いて通信方式が選択されるので、長期間にわたって通信状況に応じた最適な伝送速度とデータ伝送誤り率によるデータ送信を実施することができる。

ここで、複数の通信方式は、ＬＣＸ−ＳＩＭＯモード又はＬＣＸ−ＭＩＭＯモードと複数の直行振幅変調方式との組み合わせとすることが考えられる。
かかる構成によれば、ＬＣＸ方式を採用している既存の列車無線通信システムに容易に適用することができ、列車無線通信システムおいて伝送速度の向上とデータ伝送精度の向上の最適化を図ることができる。

さらに、望ましくは、前記車上側装置は、前記鉄道軌道又は道路における自車両の位置を検出可能な位置検出手段を備え、前記位置検出手段により検出された車両位置情報を前記地上側装置へ送信可能に構成され、
前記地上側装置は、前記車上側装置から送信された車両位置情報を受信し、受信した前記車両位置情報に基づいて車両同士のすれ違いのタイミングを判定し、すれ違いのない車両の前記車上側装置に対しては所定のデータ伝送誤り率が保証される通信方式のうち最もデータ伝送速度の大きい通信方式を選択して選択された通信方式でデータを送信する一方、すれ違いのある車両の前記車上側装置に対してはＬＣＸ−ＳＩＭＯモードの通信方式を選択して選択された通信方式でデータを送信するように構成する。

あるいは、前記地上側装置は、列車の運行状況を把握している列車運行管理システムから前記鉄道軌道又は道路の上を走行する車両の位置情報を、通信ネットワークを介して取得する機能を有し、取得した車両の位置情報に基づいて車両同士のすれ違いを判定し、すれ違いのない車両の前記車上側装置に対しては所定のデータ伝送誤り率が保証される通信方式のうち最もデータ伝送速度の大きい通信方式を選択して選択された通信方式でデータを送信する一方、すれ違いのある車両の前記車上側装置に対してはＬＣＸ−ＳＩＭＯモードの通信方式を選択して選択された通信方式でデータを送信するように構成する。

上記のような構成によれば、軌道または道路上で対向車両がすれ違う際に、複数のＬＣＸケーブルに同一の信号を乗せて送信するＬＣＸ−ＳＩＭＯモードが選択されるため、車両同士のすれ違いで通信条件が劣化した状況でもデータ伝送誤り率の増加を招くことなく確実にデータを送信することができる。

本発明によれば、予め決められた移動ルートに沿って走行する移動体と地上側の装置との間の無線通信を行う移動体無線通信システムにおいて、通信条件が劣化した状況下での通信におけるデータ伝送誤り率の増加を抑制しつつ、通信条件が良好な状況では高いデータ伝送速度で通信を行えるようになる。また、データ伝送誤り率に影響するような通信条件の変化があった場合に、速やかに通信方式を切り替えて最適な方式で通信を行うことができるという効果がある。

本発明を適用した列車無線通信システムの一実施形態の構成および走行中の信号受信の様子を示した図である。実施形態の列車無線通信システムを構成する地上側装置（基地局）および車上側装置（移動局）の具体例を示すブロック図である。実施形態の列車無線通信システムを構成する地上側装置（基地局）と車上側装置（移動局）との間の通信における各通信方式毎のＢＥＲ（ビットエラーレート）−受信強度特性の例を示すグラフである。実施形態の列車無線通信システムの構成する車上側装置（移動局）において実行される通信処理の手順の一例を示すフローチャートである。実施形態の列車無線通信システムの構成する地上側装置（基地局）において実行される通信処理の手順の一例を示すフローチャートである。（Ａ），（Ｂ）は変形例の列車無線通信システムにおける全体の構成および走行中の信号受信の様子を示した図である。（Ａ），（Ｂ）は、基地局が列車位置情報を取得することが可能なシステムの構成例を示すブロック図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る移動体無線通信システムの実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る本発明に係る移動体無線通信システムをＬＣＸ方式の列車無線通信システムに適用した場合のシステム全体の構成および当該システムを構成する地上側装置の構成例を示すシステム構成図である。

ＬＣＸ方式の列車無線通信システムは、図１に示すように、上り線側の軌道１０Ａと下り線側の軌道１０Ｂの外側に沿って敷設された信号伝送路兼送受信アンテナとしてのＬＣＸケーブル１４Ａ、１４Ｂと、軌道１０Ａまたは軌道１０Ｂ上を走行する列車１３に搭載されている車上側装置（移動局）３０と、ＬＣＸケーブル１４Ａ、１４Ｂを介して列車１３の車上側装置３０との間のデータの送受信を行う地上側装置（基地局）２０とにより構成される。

地上側装置（基地局）２０は、上記ＬＣＸケーブル１４Ａ、１４Ｂに接続されデータの送受信を行う送受信部２１と、データの送受信のための演算やデータ処理およびシステムの制御を行う制御部２２などから構成される。図示しないが、移動局としての車上側装置３０も同様な構成を有する。また、列車１３には、軌道の両側のＬＣＸケーブル１４Ａ、１４Ｂに対応して車体の左右にＬＣＸアンテナ１５Ａ，１５Ｂが設けられる。
地上側装置（基地局）２０の送受信部２１および車上側装置（移動局）３０の送受信部は、無線通信のための変復調機能を有している。制御部２２は、図示しないが、ＣＰＵ（中央演算処理装置）等の演算処理装置や、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）やＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等のデータ記憶装置などから構成される。

図２には、地上側装置（基地局）２０と車上側装置（移動局）３０のより詳細な構成が示されている。
図２に示すように、地上側装置（基地局）２０は、送信部２１Ａおよび受信部２１Ｂを備える。送信部２１Ａは、制御部２２Ａと変調部２３と選択部２４とを備え、受信部２１Ｂは、制御部２２Ｂと復調部２５と分配部２６を備える。制御部２２Ａと２２Ｂは、選択部２４と分配部２６を制御する。制御部２２Ａはエラー訂正符号生成処理、制御部２２Ｂはエラー訂正処理などのデータ処理を行う機能を備える。また、制御部２２Ａと２２Ｂは、車上側装置（移動局）３０から送られて来る受信強度情報に基づいて、通信方式を決定し、決定した通信方式に従って変調部２３と復調部２５を制御する。なお、地上側装置（基地局）２０の送受信部２１は、ＬＣＸケーブル１４Ａ、１４Ｂを介して基本周波数信号（基本波）を送信し続ける。

車上側装置（移動局）３０も、同様に送信部３１Ａと受信部３１Ｂを備える。送信部３１Ａは、制御部３２Ａと変調部３３と選択部３４とを備え、受信部３１Ｂは、制御部３２Ｂと復調部３５と分配部３６を備える。制御部３２Ａと３２Ｂは、選択部３４と分配部３６をそれぞれ制御する。制御部３２Ａは受信強度の判定機能とエラー訂正処理、制御部３２Ａはエラー訂正符号生成処理などのデータ処理を行う機能を備える。また、制御部３２Ａは、制御部３２Ｂによって検出された受信強度の情報を地上側装置（基地局）２０へ送信させる機能を備える。

本実施形態のＬＣＸ方式の列車無線通信システムにおいては、図６（Ａ）に示すように、受信状態が良好なとき（受信強度が高いまたはデータの誤り率が小さいとき）は、ＬＣＸ−ＭＩＭＯモード（多入力多出力モード）でＬＣＸケーブル１４Ａと１４Ｂの両方から異なるデータを送信する。一方、図６（Ｂ）に示すように、列車同士がすれ違う際のような受信状態が良好でないときは、ＬＣＸケーブル１４Ａと１４Ｂの両方から同一のデータを送信するＬＣＸ−ＳＩＭＯモード（Single Input Multiple Output：単一入力多出力モード）で動作するように構成されている。

さらに、本実施形態では、ＬＣＸ方式に例えば６４ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）や２５６ＱＡＭのような直交振幅変調などのデジタル変調方式を組み合わせた通信方式によるデータ送信が行えるように地上側装置２０と車上側装置３０の送受信部が構成されている。具体的には、ＬＣＸ−ＳＩＭＯ＋６４ＱＡＭと、ＬＣＸ−ＳＩＭＯ＋２５６ＱＡＭと、ＬＣＸ−ＭＩＭＯ＋６４ＱＡＭと、ＬＣＸ−ＭＩＭＯ＋２５６ＱＡＭの４つの通信方式の中から、通信条件に応じていずれか１つを選択してデータの送受信を行えるように構成されている。これら４つの通信方式のＬＣＸ−ＳＩＭＯ＋６４ＱＡＭが最もデータ伝送速度が遅く、順に高くなりＬＣＸ−ＭＩＭＯ＋２５６ＱＡＭが最もデータ伝送速度が速い方式となる。

なお、変調方式に、上記６４ＱＡＭと２５６ＱＡＭの他、ＢＰＳＫ（Binary Phase-Shift Keying）を加えて、ＬＣＸ−ＳＩＭＯ，ＬＣＸ−ＭＩＭＯと組み合わせることで、６つの方式の通信を行えるように構成しても良い。
また、地上側装置（基地局）２０の送受信部２１からのデータの送信は、上記のような４つの通信方式の中からいずれか１つを選択してデータの送受信を行い、車上側装置（移動局）３０の送受信部からのデータの送信は、ＬＣＸ−ＳＩＭＯ＋６４ＱＡＭまたはＬＣＸ−ＳＩＭＯ＋２５６ＱＡＭのいずれかで行うように構成しても良い。

次に、本発明の特徴である通信方式の切替えの仕方について、図３を用いて説明する。
本実施形態では、予め例えば上記４つの方式の通信を行える車上側装置（移動局）３０を搭載した車両を、所定の路線の軌道上を走行させる。また、地上側装置２０には伝送データの誤り率を算出する機能を設けておく。そして、車上側装置（移動局）３０で各地点の受信強度を検出して記憶するとともに、上記４つの通信方式をそれぞれ選択した場合のデータ伝送誤り率を車上側装置（移動局）３０または地上側装置（基地局）２０で算出して記憶する。

そして、記憶された上記受信強度の情報とデータ伝送誤り率の情報を突き合わせて、図３に示すようなＢＥＲ−受信強度特性（ＢＥＲ：ビットエラーレート）を方式毎に求め、対比表を作成して地上側装置（基地局）２０の記憶装置（メモリ）に記憶しておく。なお、図３に示されている４本の特性線Ｃ１〜Ｃ４は、上記４つに通信方式に関しては、Ｃ１がＬＣＸ−ＳＩＭＯ＋６４ＱＡＭ、またＣ２がＬＣＸ−ＳＩＭＯ＋２５６ＱＡＭ、Ｃ３がＬＣＸ−ＭＩＭＯ＋６４ＱＡＭ、Ｃ４がＬＣＸ−ＭＩＭＯ＋２５６ＱＡＭに相当することとなる。同一の受信強度であれば、特性線Ｃ１に対応する通信方式１が最もデータ伝送誤り率が低く、特性線Ｃ４に対応する通信方式４が最もデータ伝送誤り率が高いことを意味している。

また、列車無線通信システムでは、ＢＥＲが例えば１０^-4以下であることが要求される。そこで、４つの通信方式に対応した４本の特性線Ｃ１〜Ｃ４とＢＥＲ＝１０^-4の線Ｅとの交点に相当する受信強度の値を、しきい値Ｒth1，Ｒth2，Ｒth3，Ｒth4として記憶しておく。そして、実際の通信では、平均受信強度を検出して、検出した平均受信強度Ｒaveが例えばＲth3＜Ｒave＜Ｒth4であれば、特性線Ｃ３に対応する通信方式を選択する。また、検出した平均受信強度ＲaveがＲth2＜Ｒave＜Ｒth3であれば一つ下のデータ伝送速度の通信方式（Ｃ２）を選択し、検出した平均受信強度ＲaveがＲave＜Ｒth2であればさらに下のデータ伝送速度の通信方式（Ｃ１）を選択する、というような制御を実施する。

上記のような通信方式の選択制御を実施することで、通信時にいちいちデータ伝送誤り率を計算せずに通信方式を決定することができ、通信条件が劣化した状況下ではデータ伝送誤り率の増加を抑制することができるとともに、通信条件が良好な状況では高いデータ伝送速度の通信方式で通信を行うことができる。また、データ伝送誤り率に影響するような通信条件の変化があった場合に、速やかに通信方式を切り替えて最適な方式で通信を行うことができる。
また、列車無線通信システムにおいて、列車の運行に係わるデータを送信する他、運転士と指令担当との間で音声による通信を行うことがあり、音声通信ではデータ伝送誤り率は多少高くてもよい。従って、音声通信とそれ以外のデータ通信とで、許容誤り率（Ｅ）すなわち受信強度のしきい値を異ならせ、そのしきい値Ｒth1’，Ｒth2’，Ｒth3’，Ｒth4’を用いて使用する通信方式を選択する（切り替える）ようにしても良い。

さらに、受信強度は、車両の走行速度によって変わると予想されるので、走行速度を変えて車両を走行させて各地点の受信強度を検出し、走行速度毎に対比表（ＢＥＲ−受信強度特性）を作成して、その対比表を用いて通信方式を切り替えるための受信強度しきい値Ｒth1，Ｒth2，Ｒth3，Ｒth4を決定するようにしても良い。また、実走行中に検出した平均受信強度を蓄積しておいて、その蓄積データを利用して上記対比表を定期的に更新するようにしても良い。これにより、軌道沿線に建設されたビルなどの影響で通信環境が変化したとしても、その変化した通信環境に対応した通信を実施することが可能となる。

次に、上記通信方式の切替えの仕方について、図４および図５を用いて説明する。このうち図４は車上側装置３０の制御部３２における通信処理手順を示すフローチャート、図５は地上側装置２０の制御部２２における通信処理手順を示すフローチャートである。
なお、本実施形態では、地上側装置の送受信部２１は、ＬＣＸアンテナ１５Ａ、１５Ｂを介して基本周波数信号（基本波）を送信し続ける。また、車上側装置（移動局）の送受信部３１からのデータの送信は、ＬＣＸ−ＳＩＭＯモードで行う。

図４に示すように、車上側装置３０の制御部３２は、周期的あるいは基地局からの通信要求を受けて受信処理（ステップＳ１）を行い、受信強度（受信電力）の大きさを検出する（ステップＳ２）。続いて、送信すべきデータがあるか否か判定し（ステップＳ３）、送信データがない（Ｎｏ）と判定した場合は、ステップＳ４へ進んで、ステップＳ２で検出した受信強度および当該移動局の識別番号（ＩＤ）を送信する。また、送信データがある（ステップＳ３：Ｙｅｓ）と判定した場合は、ステップＳ５へ進んで、受信強度と当該移動局の識別番号（ＩＤ）および送信データを送信する。

その後、車上側装置３０の制御部３２は、例えば第４通信方式（通信方式４）で受信処理（ステップＳ６）を行い、データの受信が成功したか否か判定する（ステップＳ７）。そして、データの受信に失敗した（ステップＳ７：Ｎｏ）と判定した場合は、ステップＳ８へ進んで、通信方式を他の通信方式に切り替えて再度受信処理を行い、ステップＳ７へ戻る。伝送データのヘッダの部分には、変調方式の情報が格納されているので、その情報から変調方式を判定することができる。そして、ステップＳ７で、データの受信に成功した（Ｙｅｓ）と判定した場合には、ステップＳ９へ進んで、自己宛てのデータであるか判定し、自己宛てのデータのときは受信したデータを取り込み（ステップＳ１０）、自己宛てのデータでないときは受信したデータを破棄して（ステップＳ１１）、通信処理を終了する。

次に、地上側装置２０の制御部２２における通信処理手順を、図５を用いて説明する。
地上側装置２０の制御部２２は、送信すべきデータがあるか否か判定し（ステップＳ２１）、送信データがある（Ｙｅｓ）と判定した場合は、ステップＳ２２へ進んで、列車（移動局）へ通信要求を行ない、列車（移動局）からの送信データ（受信強度およびＩＤ）を受信する（ステップＳ２３）。次に、受信したデータの中から受信強度および移動局の識別番号（ＩＤ）を抽出して、データを送信したい相手（移動局）であるか否か判定する（ステップＳ２４）。そして、データを送信したい移動局でない（Ｎｏ）と判定した場合は、ステップＳ２２へ戻って再度通信要求、データ受信を行う。

一方、ステップＳ２４で、データを送信したい移動局である（Ｙｅｓ）と判定した場合は、ステップＳ２５へ進んで、ステップＳ２３で受信した受信強度と前述したしきい値を用いて通信方式を決定する。そして、ステップＳ２６へ進んで、決定した通信方式を送受信部２１に設定した後、送受信部２１が設定された通信方式で送信したいデータを移動局の識別番号（ＩＤ）と共に送信して（ステップＳ２７）、通信処理を終了する。
上記のような通信処理手順に従った制御によれば、通信状態が良好な場合にはデータ伝送速度の高い通信方式でデータを送信することができる一方、通信状態が良好でない場合には、データ伝送速度の高い通信方式で送信を行うことで、データ伝送速度は低下するものの伝送データの誤り率の増加を抑制し、通信不能に陥るのを回避することができる。

次に、本実施形態の変形例について、図６〜図７を用いて説明する。
上記実施形態では、列車（移動局）側での受信強度に基づいて、地上側装置（基地局）で通信方式を切り替えているのに対し、以下に説明する変形例は、列車の位置情報に基づいて図６（Ｂ）のように、通信状況が悪くなる対向列車とのすれ違いの際にはＬＣＸ−ＳＩＭＯモードの通信に切り替え、すれ違い以外の通信状況が良好な場合には図６（Ａ）のようにＬＣＸ−ＭＩＭＯモードの通信に切り替えるというものである。従って、この変形例では、地上側装置（基地局）が列車位置を把握する必要がある。

図７（Ａ），（Ｂ）は、地上側装置（基地局）が列車位置情報を取得することが可能なシステムの構成例を示す。
このうち図７（Ａ）のシステムは、各地上側装置（基地局）２０が、通信ネットワークＮを介して他の基地局との間で列車位置情報の送受信を行うように構成したものである。一方、図７（Ｂ）のシステムは、各基地局が接続されている通信ネットワークＮに列車運行管理システム４０を接続して、通信ネットワークＮを介して列車運行管理システム４０から列車位置情報を各基地局に提供可能に構成したものである。通信ネットワークＮは無線でも有線でも良い。また、通信ネットワークＮを介する代わりに、隣接する基地局との間で直接、列車位置情報の送受信を行うように構成しても良い。

上記列車運行管理システム４０としては、在来線や新幹線（登録商標）等で既に導入されているシステムを利用することができる。
なお、列車運行管理システム４０は、駅ごとに設置され駅ごとの情報を集積する駅装置と、各駅装置からの情報を集積する中央装置等で構成される。駅装置は軌道回路等から列車の在線情報を取得しており、中央装置は各駅装置からの情報を集積することで線区全体の在線状況を把握しているので、中央装置からリアルタイム性のある列車位置情報を取得することができる。

また、車上側装置（移動局）は、列車の車軸に設けられている速度発電機からの信号に基づいて演算した走行距離情報から自身の位置を知ることができる。列車に搭載したＧＰＳ（全地球測位システム）装置からの情報に基づいて自列車位置を把握するようにしてもよい。
この変形例の通信制御においては、列車同士がすれ違う際に通信状態が劣化するがその際にＬＣＸ−ＳＩＭＯモードによる送信を行うことで、データ伝送速度は低下するものの伝送データの誤り率の増加を抑制し、通信不能に陥るのを回避することができる。また、すれ違い以外の通信状態が良好な場合にはＬＣＸ−ＭＩＭＯモードによる送信を行うことで、データ伝送速度を大幅に向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、上記実施形態では、２本のＬＣＸケーブルを１組としてＬＣＸ−ＭＩＭＯモードによる通信を行えるようにした形態について説明したが、３本以上のＬＣＸケーブルを１組としてＬＣＸ−ＭＩＭＯモードによる通信を行えるように構成しても良い。
また、上記実施形態では、ＬＣＸ方式の列車無線通信システムに適用した場合について説明したが、他の通信方式の列車無線通信システムに適用することも可能である。
さらに、本発明は列車無線通信システムに限定されず、専用路線を有するバスなどの移動体との間の通信を行う無線通信システムにも利用することができる。

１０Ａ，１０Ｂ軌道
１３列車
１４Ａ、１４ＢＬＣＸケーブル
１５Ａ，１５ＢＬＣＸアンテナ
２０地上側装置
２１送受信部（通信手段）
２２制御部
２３変調部
２５復調部
３０車上側装置
３１送受信部（通信手段）
３２制御部
３３変調部
３５復調部

Claims

鉄道軌道又は道路に沿って設置された複数のアンテナと、
前記複数のアンテナに接続され、アンテナへの信号の送り方が異なる複数の通信モードと複数の変調方式との組み合わせからなる複数の通信方式のいずれかでデータを送受信可能な通信手段を有する地上側装置と、
前記鉄道軌道又は道路の上を走行する車両に搭載され前記複数のアンテナを介して前記地上側装置との間でデータを送受信可能な通信手段を有する車上側装置と、を備えた移動体無線通信システムであって、
前記車上側装置は、受信強度を判定する受信強度判定手段を備え、判定結果の受信強度情報を前記地上側装置へ送信可能に構成され、
前記地上側装置は、前記車上側装置から送信された受信強度情報を受信し、前記複数の通信方式のそれぞれについて、予め検出された受信強度とデータ伝送誤り率との関係から決定された受信強度しきい値と受信した前記受信強度情報とに基づいて、所定のデータ伝送誤り率が保証される通信方式のうち最もデータ伝送速度の大きい通信方式を選択し、選択された通信方式でデータを送信するように構成されていることを特徴とする移動体無線通信システム。
前記地上側装置は、前記車上側装置から送信された受信強度情報を通信方式毎に蓄積する機能と、蓄積された受信強度情報に基づいて前記受信強度しきい値を変更する機能とを有することを特徴とする請求項１に記載の移動体無線通信システム。
前記複数のアンテナはそれぞれＬＣＸケーブルであり、
前記複数の通信方式は、ＬＣＸ−ＳＩＭＯモード又はＬＣＸ−ＭＩＭＯモードと複数の直交振幅変調方式との組み合わせからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の移動体無線通信システム。
前記車上側装置は、前記鉄道軌道又は道路における自車両の位置を検出可能な位置検出手段を備え、前記位置検出手段により検出された車両位置情報を前記地上側装置へ送信可能に構成され、
前記地上側装置は、前記車上側装置から送信された車両位置情報を受信し、受信した前記車両位置情報に基づいて車両同士のすれ違いのタイミングを判定し、すれ違いのない車両の前記車上側装置に対しては所定のデータ伝送誤り率が保証される通信方式のうち最もデータ伝送速度の大きい通信方式を選択して選択された通信方式でデータを送信する一方、すれ違いのある車両の前記車上側装置に対してはＬＣＸ−ＳＩＭＯモードの通信方式を選択して選択された通信方式でデータを送信するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の移動体無線通信システム。
前記地上側装置は、列車の運行状況を把握している列車運行管理システムから前記鉄道軌道又は道路の上を走行する車両の位置情報を、通信ネットワークを介して取得する機能を有し、取得した車両の位置情報に基づいて車両同士のすれ違いを判定し、すれ違いのない車両の前記車上側装置に対しては所定のデータ伝送誤り率が保証される通信方式のうち最もデータ伝送速度の大きい通信方式を選択して選択された通信方式でデータを送信する一方、すれ違いのある車両の前記車上側装置に対してはＬＣＸ−ＳＩＭＯモードの通信方式を選択して選択された通信方式でデータを送信するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の移動体無線通信システム。