(57)【要約】【課題】鉄道車両用の通信システムでＩＥＥＥ８０２．３規格を適用して、１ペアケーブルで良好に双方向に通信できるようにする。【解決手段】複数両連結した鉄道車両の間でＬＡＮ通信を行う鉄道車両用ＬＡＮ通信システムに適用される鉄道車両用通信装置において、送信部から出力される信号を伝送路４０に送出すると共に、伝送路を介して受信される信号を受信部に入力させる伝送路分配合成部２２と、送信部から出力される信号の、受信部への漏れ込み信号をキャンセルし、そのキャンセル処理として、周波数振幅特性を持った漏れ込み信号と伝送路分配合成部２２で合成された伝送路４０からの反射信号をキャンセルし、位相及び振幅の補償処理を行うキャンセル回路部２３，２４を備えた構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数両連結した鉄道車両の間でＬＡＮ通信を行う鉄道車両用ＬＡＮ通信システムに適用される鉄道車両用通信装置において、
送信部から出力される信号を伝送路に送出すると共に、前記伝送路を介して受信される信号を受信部に入力させる伝送路分配合成部と、
前記送信部から出力される信号の、前記受信部への漏れ込み信号をキャンセルし、そのキャンセル処理として、周波数振幅特性を持った漏れ込み信号と前記伝送路分配合成部で合成された伝送路からの反射信号をキャンセルし、位相及び振幅の補償処理を行うキャンセル回路部を備えたことを特徴とする鉄道車両用通信装置。
【請求項２】
前記キャンセル回路部は、前記送信部からの送信信号と、前記伝送路分配合成部からの漏れ込み信号を足し込んでキャンセルすることを特徴とする
請求項１記載の鉄道車両用通信装置。
【請求項３】
前記キャンセル回路部は、前記送信部からの送信信号と、前記伝送路分配合成部からの漏れ込み信号及び反射信号の振幅に合わせる振幅制御機能を有することを特徴とする
請求項１記載の鉄道車両用通信装置。
【請求項４】
前記キャンセル回路部の出力を増幅する受信増幅部と、
前記受信増幅部で増幅された漏れ込み信号及び反射信号を検出する受信信号検出部と、
前記送信部が出力する送信信号を検出する送信信号検出部とを備えて、
前記キャンセル回路部は、前記受信信号検出部が検出した漏れ込み信号及び反射信号と、前記送信信号検出部が検出した送信信号とに基づいて、前記伝送路分配合成部が分配した受信信号の振幅及び位相を制御することを特徴とする
請求項１記載の鉄道車両用通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数両連結した鉄道車両の間でＬＡＮ通信を行う鉄道車両用ＬＡＮ通信システムに適用される鉄道車両用通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄道車両において、The Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.（ＩＥＥＥ）８０２．３規格と称される、いわゆるイーサネット（Ethernet：登録商標）を適用したＬＡＮ（Local Area Network）通信を行うことが提案され実用化されている。
このＩＥＥＥ８０２．３規格のＬＡＮ通信を使って、複数台の鉄道車両間の通信を行うことで、各種コンピュータ装置及びその周辺機器との通信用として普及しているＬＡＮ通信用の通信機器をそのまま適用して、複数の鉄道車両間で比較的高速のデータ通信が可能となるという効果を有する。
【０００３】
ところで、鉄道車両においては、ＩＥＥＥ８０２．３規格を使用した伝送を行う場合であっても、車両間の連結部に配置できるケーブルやコネクタに制限があり、ＩＥＥＥ８０２．３規格用のケーブルをそのまま使用することはできない。使用するケーブルについては、鉄道車両用として実績のあるケーブルが使用され、車両間の連結部の端子台に装着可能されるコネクタについても、端子台に装着可能な鉄道車両専用のものが使用される。さらに、車両間の連結部に配置可能なケーブルの数についても、連結部の機構などから制限され、一般的なＩＥＥＥ８０２．３規格用のケーブルは送信用に２芯、受信用に２芯で構成されたケーブルを使用するが、鉄道車両では、２芯の１ペアケーブルで送受信できるようにすることが要請されている。
【０００４】
特許文献１には、１ペアのケーブルで送信と受信を行う構成の例についての記載がある。
【特許文献１】特開２０００−１３２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１などに記載のように、既に有線通信において、１ペアのケーブルで送信と受信を行う構成が各種実用化されてはいるが、鉄道車両用としてそのまま適用することは困難である。
即ち、鉄道車両用の通信システムでは、鉄道車両で実績のある特殊ケーブルが求められ、周波数特性のよいものが使用されるとは限らない。また、さらに車両間の伝送経路上に端子台が設けられており、ケーブルの端子台接続により、伝送路上のケーブルインピーダンスが伝送条件によって変化する。このようなものを使って、２芯のケーブルで双方向に通信できるようにした場合、ケーブルからの反射信号の位相が変化するため、従来の信号キャンセルシステムでは、受信部に漏れ込んでくる送信信号はキャンセルできるが、ケーブルから跳ね返ってくる反射信号をキャンセルすることが困難であった。
【０００６】
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、鉄道車両用の通信システムでＩＥＥＥ８０２．３規格を適用して、２芯のケーブルで良好に双方向に通信できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数両連結した鉄道車両の間でＬＡＮ通信を行う鉄道車両用ＬＡＮ通信システムに適用される鉄道車両用通信装置において、送信部から出力される信号を伝送路に送出すると共に、伝送路を介して受信される信号を受信部に入力させる伝送路分配合成部と、送信部から出力される信号の、受信部への漏れ込み信号をキャンセルし、そのキャンセル処理として、周波数振幅特性を持った漏れ込み信号と伝送路分配合成部で合成された伝送路からの反射信号をキャンセルし、位相及び振幅の補償処理を行うキャンセル回路部を備えた構成とした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、鉄道車両用として特殊なケーブルやコネクタを使って、２芯のケーブルで送信信号と受信信号とを伝送させる構成とした場合であっても、受信部に漏れ込んでくる送信信号と、ケーブルから跳ね返ってくる反射信号の双方をキャンセルすることができる効果を有する。このため、ＩＥＥＥ８０２．３規格のＬＡＮ通信を、鉄道車両に適用して良好な双方向の通信が可能となり、鉄道車両における高速のデータ通信が、比較的安価に実現ができるようになり、鉄道車両仕様のケーブルを使った制約のある環境において、車両のＩＴ化に伴い、大容量かつ高速通信に対応した伝送路が求められているニーズに応えることができる効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施の形態を、図１〜図６を参照して説明する。
まず、本実施の形態のシステム全体の構成例を、図２を参照して説明する。
図２は、列車全体でのシステム例を示し、ここでは３両の鉄道車両１，２，３を連結させてあり、各車両１，２，３に、それぞれ１台ずつ情報処理装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃを用意してあり、情報処理装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃに、１台又は２台のＬＡＮ通信装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを接続してある。具体的には、先頭車両１の情報処理装置３０ａに、１台のＬＡＮ通信装置１０ａを接続し、中間車両２の情報処理装置３０ｂに、２台のＬＡＮ通信装置１０ｂ、１０ｃを接続し、後端車両３の情報処理装置３０ｃに、１台のＬＡＮ通信装置１０ｄを接続してある。図２では、説明を簡単にするために３両の編成として示してあるが、より多くの車両で構成される編成の場合には、同じように順に接続される。各情報処理装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、コンピュータ装置などで構成され、いずれか１台の装置が情報の送信を行って、他の装置でその送信された情報を受信し、必要によりその受信した情報を他の装置に再度送信処理を行って、編成内の各車両に順に情報を伝送する。
【００１０】
各ＬＡＮ通信装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは、ＩＥＥＥ８０２．３規格に準拠したＬＡＮ通信を行う通信装置で、送信部と受信部を備えて、本来は送信側の伝送路と受信側の伝送路として、それぞれ別のツイストペアケーブルを使って、通信を行うための通信装置である。
図２に示すように、この通信装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを、隣接した車両間で、伝送路４０で接続する構成としてある。伝送路４０は、２芯ケーブルで構成され、鉄道用ケーブルとして実績のあるものが使用される。ここで、図２には示していないが、本実施の形態においては、各通信装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと伝送路４０との間に、分配合成処理装置２０を接続してある。また、車両間の連結部の近傍などで、伝送路４０の途中には、鉄道車両用の特殊なコネクタなどが配置される場合もある。
【００１１】
次に、図１を参照して、本実施の形態の分配合成処理装置２０の構成について説明する。
ＬＡＮ通信装置１０は、図２に示したＬＡＮ通信装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに相当し、それぞれ送信部と受信部を備えている。
図１に示すように、このＬＡＮ通信装置１０の送信部の出力ポートと受信部の入力ポートには、分配合成処理装置２０が接続され、この分配合成処理装置２０を介して伝送路４０の一端に接続してある。ＬＡＮ通信装置１０の送信部の出力ポートから出力される送信信号と受信部の入力ポートから入力される受信信号は、ＩＥＥＥ８０２．３規格に準拠した信号である。出力ポートから出力される送信信号の電圧値や、入力ポートから入力される受信信号の電圧値は、例えば５Ｖである。伝送路４０の他端側には、隣接車両側のＬＡＮ通信装置１０が、同じく分配合成処理装置２０を介して接続してある。隣接車両側の分配合成処理装置２０についても同じ構成である。
【００１２】
分配合成処理装置２０の構成について説明すると、ＬＡＮ通信装置１０の送信部には、送信増幅部２１が接続され、所定のゲインで増幅が行われる。送信増幅部２１は、送信用伝送路を介して伝送路分配合成部２２に接続してあり、伝送路分配合成部２２に接続された伝送路４０に送信信号が送出される。
【００１３】
伝送路４０から伝送路分配合成部２２に供給された受信信号は、キャンセル回路部２３に供給する。キャンセル回路部２３では、ＬＡＮ通信装置１０の送信部から出力された送信信号についても供給されて、受信用伝送路に漏れ込んだ送信信号である漏れ込み信号をキャンセルする。即ち、その送信信号を逆位相とした信号を、受信信号に加算して、漏れ込み信号（送信信号）をキャンセルするキャンセル処理を行う。そして、その漏れ込み信号がキャンセルされた受信信号を、位相振幅制御部２４に供給する。位相振幅制御部２４で取り除けない送信信号成分をさらに除去するためのものである。即ち、位相振幅制御部２４は、ＬＡＮ通信装置１０の送信部から送信用伝送路を介して供給された送信信号が、伝送路４０の跳ね返りにより戻ってきた反射信号の位相と振幅を調整し、反射信号をキャンセルする処理が行われる。位相振幅制御部２４の詳細構成については後述する。
【００１４】
位相振幅制御部２４でキャンセル処理が行われた信号は、受信用伝送路を介して受信増幅部２５に供給し、受信用の増幅処理を行う。受信増幅部２５での増幅ゲインの制御は、受信信号検出部２８で検出した受信信号に基づいて行われる。即ち、受信増幅部２５の出力を受信信号検出部２８で検出し、その検出レベルが適正な受信レベルとなるように、受信増幅部２５が制御される。増幅された受信信号は、ＬＡＮ通信装置１０の受信部の入力ポートに供給する。
【００１５】
そして本例の分配合成処理装置２０は、ＬＡＮ通信装置１０の送信部の出力ポートから供給される送信信号を検出する送信信号検出部２６を備える。その送信信号検出部２６で検出した送信信号の情報は、漏れ込み反射信号検出部２７と受信信号検出部２８に供給する。
【００１６】
漏れ込み反射信号検出部２７では、受信増幅部２５が出力する受信信号レベルから、送信信号の漏れ込みレベルを検出する。その検出に基づいて振幅制御信号と位相制御信号を生成し、生成した振幅制御信号と位相制御信号を位相振幅制御部２４に供給する。また、位相振幅制御部２４には、送信信号も供給される。
【００１７】
図３は、位相振幅制御部２４の詳細構成を示した図である。
ＬＡＮ通信装置１０が出力する送信信号は、位相反転部２４１に供給される。位相反転部２４１は、送信部からの送信信号を１８０度位相反転する機能を有し、１８０度反転した送信信号を振幅制御部２４２及び位相制御部２４４に供給する。
【００１８】
振幅制御部２４２は、漏れ込み反射信号検出部２７からの信号を受け取り、位相反転部２４１からの信号の振幅を制御して、第１の信号キャンセル部２４３に信号を供給する。この第１の信号キャンセル部２４３では、キャンセル回路部２３からの漏れ込み及び反射信号と、振幅制御部２４２からの信号を加算し、信号の振幅が最少になるようキャンセルする機能を有する。
【００１９】
位相制御部２４４は、位相反転部２４１からの信号を漏れ込み反転信号検出部２７からの制御信号により位相制御し、第２の信号キャンセル部２４５に供給する。第２の信号キャンセル部２４５は、第１の信号キャンセル部２４３からの信号と、位相制御部２４４からの信号を加算し、信号の振幅が最少になるようキャンセルする機能を有し、キャンセルされた信号を受信増幅部２５に供給する。
【００２０】
次に、このような構成で送受信を行う際の処理例について、図４及び図５のフローチャートを参照して説明する。
まず、伝送路４０を構成する２芯ケーブルにて伝送する際の、ケーブル損失に対するケーブル長損失補償処理について、図３を用いて説明する。
受信信号検出部２８にて自局、すなわちＬＡＮ通信装置１０の送信部より送信が無い時に、受信信号検出部２８が通信相手のＬＡＮ通信装置１０からの受信信号を検出した時（ステップＳ１）、受信信号検出部２８は受信信号の振幅がＩＥＥＥ８０２．３規格で決められた規定値か否かを判断する（ステップＳ２）。ここで、規格値外のときは、受信増幅部２５の利得を制御して（ステップＳ３）、受信信号の振幅がＩＥＥＥ８０２．３規格の規格値となるように調整する。
【００２１】
次に、通信相手のＬＡＮ通信装置１０からの受信信号が無い状態で、漏れ込み信号を漏れ込み信号検出部２７にて検出したときの、漏れ込み信号のキャンセル補償処理について、図５を用いて説明する。
まず、受信信号検出部２８にて、通信相手のＬＡＮ通信装置１０からの受信信号について検出し（ステップＳ１１）、受信信号の有無を判断する（ステップＳ１２）。受信信号がある場合には、ステップＳ１１の判断に戻る。
【００２２】
受信信号が無い場合には、自局のＬＡＮ通信装置１０の送信部から送信信号を送信した時に、漏れ込み反射信号検出部２７にて、漏れ込み信号を検出し、漏れ込み信号の振幅を確認する（ステップＳ１３）。ここで、漏れ込み信号の振幅がＩＥＥＥ８０２．３規格の規格値の範囲内か範囲外か判断し（ステップＳ１４）、範囲内のときには、受信信号処理に影響がないと判断して終了する。
漏れ込み反射信号の振幅が、規格で決められた許容漏れ込みレベルを超えた場合には、図３に示した位相振幅制御部２４内の振幅制御部２４２にて振幅制御を行い（ステップＳ１５）、送信信号と漏れ込み信号を足し込んだ足し込み信号が最小値になるまで漏れ込み信号の振幅を調整する（ステップＳ１６）。
【００２３】
ステップＳ１６で最小値になると、足し込み信号がＩＥＥＥ８０２．３規格の規格値の範囲内か範囲外か判断し（ステップＳ１７）、範囲内であるときには処理を終了する。範囲外である場合には、送信信号と漏れ込み反射信号の位相を、位相振幅制御部２４の位相制御部２４４にて位相を制御する調整を行い（ステップＳ１８）、送信信号と漏れ込み信号を足し込んだ足し込み信号が最小となるまで位相を調整する（ステップＳ１９）。このようにして、ＬＡＮ通信装置１０の送信部から送信した送信信号の受信用伝送路への漏れ込みをキャンセルする処理が行われる。
【００２４】
このように本実施の形態においては、分配合成処理装置２０内のキャンセル回路部２３で、受信信号に送信信号の逆位相の信号を加算して、受信信号から送信信号成分をキャンセルする処理が行われると共に、そのキャンセル回路部２３では除去できない、周波数振幅特性を持った漏れ込み信号と、伝送路分配合成部で合成された伝送路からの反射信号をキャンセルし、位相及び振幅の補償処理を行うことで、受信信号に含まれる送信信号の影響を問題のない程度にまで低減させることができ、鉄道車両用の特殊な２芯ケーブルを使って、ＩＥＥＥ８０２．３規格の双方向の通信が良好に行えるようになる。
【００２５】
この場合、図４のフローチャートに示したように、最初にケーブル長損失補償を行うようにしたので、伝送路４０を構成する２芯ケーブルの長さや特性に応じた補償が行え、この点からも良好な伝送が行えるようになる。
そして、そのケーブル長損失補償が行われた状態で、図５のフローチャートに示したように、受信信号がない状態で送信信号を送出させて、漏れ込み信号や反射信号を検出して、その漏れ込み反射信号のレベルが適正となるように調整するようにしたので、非常に精度の高い調整が可能となる効果を有する。
【００２６】
なお、ここまで説明した実施の形態で図を用いて示した例は、好適な一例を示したものであり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成や処理の変更が可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態による送受信の構成例を示したブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態による列車全体でのシステム例を示した全体構成図である。
【図３】本発明の一実施の形態による位相振幅制御部の構成例を示したブロック図である。
【図４】本発明の一実施の形態によるケーブル長損失補償処理例を示したフローチャートである。
【図５】本発明の一実施の形態によるキャンセル補償処理例を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００２８】
１〜３…車両、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…ＬＡＮ通信装置、２０…分配合成処理装置、２１…送信増幅部、２２…伝送路分配合成部、２３…キャンセル回路部、２４…位相振幅制御部、２５…受信増幅部、２６…送信信号検出部、２７…漏れ込み反射信号検出部、２８…受信信号検出部、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…情報処理装置、４０…伝送路、２４１…位相反転部、２４２…振幅制御部、２４３…第１の信号キャンセル部、２４４…位相制御部、２４５…第２の信号キャンセル部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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