(57)【要約】  移動車両（１０、Ｃ１、Ｃ２）の内部と、車両（１０、Ｃ１、Ｃ２）の線路に沿って設置される固定通信システム（１１−１Ａ、１１−２Ａ）との間にワイヤレス通信を提供するためのシステム及び方法が記載され、ここでは車両（１０）は、車両（１０）に搭載される複数のアンテナ（Ａ１１、Ａ１２、Ａ２１、Ａ２２）をそれぞれ含むアンテナセット（Ａ１、Ａ２）を有し、上記複数のアンテナは、相互に対して直交偏波された少なくとも２対のアンテナを有し、各対においてアンテナが、各対の第１のアンテナ（Ａ１１、Ａ２１）が、本質的に進行方向に信号を送受信するように指向され、各対の第２のアンテナ（Ａ１２、Ａ２２）が、本質的に進行方向とは反対の方向に信号を送受信するように指向される十分なパターンダイバーシティを有するように構成され、固定通信システム（１１−１、１１−２）は、動作中に、２つの交差偏波ＲＦアンテナコリドー（１７−１、１７−２）を線路（１９）に沿ってそれぞれ反対の方向に提供するためのアンテナシステム（１１−１Ａ、１１−２Ａ）を備え、ＲＦアンテナコリドー（１７−１、１７−２）は線路に沿って重なり合う状態となり、２つの独立した信号チャネル（ｓ５、ｓ６）を第１の交差偏波ＲＦアンテナコリドー（１７−１）を介して送受信する工程と、別の２つの独立した信号チャネル（ｓ７、ｓ８）を第２の交差偏波ＲＦアンテナコリドー（１７−２）を介して送受信する工程とを提供している。【選択図】図２A
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（１０）と、前記車両（１０）の線路（１９）にほぼ沿って設置される固定アンテナ局（１１−１、１１−２）との間に多重入出力（ＭＩＭＯ）信号チャネル（ｓ１〜ｓ８）を提供するための車載システムであって、
前記車両（１０）に搭載され、且つ複数のアンテナ（Ａ１１、Ａ１２、Ａ２１、Ａ２２）をそれぞれ備える第１のアンテナセット（Ａ１）と第２のアンテナセット（Ａ２）とを備え、前記第１のアンテナセット（Ａ１１、Ａ１２）は、前記第２のアンテナセット（Ａ２１、Ａ２２）とほぼ直交するように偏波され、前記第１のアンテナセット（Ａ１）の少なくとも１つのアンテナ（Ａ１１）と前記第２のアンテナセット（Ａ２）の少なくとも１つのアンテナ（Ａ２１）とは、前記第１のアンテナセット（Ａ１）の少なくとも第２のアンテナ（Ａ１２）と前記第２のアンテナセット（Ａ２）の少なくとも第２のアンテナ（Ａ２２）とに本質的に対向する方向においてアンテナパターンを有し、前記第１のアンテナセット（Ａ１）の前記少なくとも１つのアンテナ（Ａ１１）の前記アンテナパターンと前記第２のアンテナセット（Ａ２）の前記少なくとも１つのアンテナ（Ａ２１）の前記アンテナパターンとは、前記線路（１９）に対して本質的に平行に指向され、前記第１のアンテナセット（Ａ１）と前記第２のアンテナセット（Ａ２）との間の見通し線が遮られている、車載システム。
【請求項２】
前記第１のアンテナセット（Ａ１）及び前記第２のアンテナセット（Ａ２）は、運転条件下で、前記第１のアンテナセット（Ａ１、Ａ１１、Ａ１２）の軸線が前記第２のアンテナセット（Ａ２、Ａ２１、Ａ２２）の軸線に対してほぼ垂直となるように、前記車両（１０）の凸形状の車両屋根（１０１）上に、前記屋根の高さ以下に搭載されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記固定アンテナ局（１１−１、１１−２）と前記アンテナセット（Ａ１、Ａ２）との間のＭＩＭＯ通信リンクとして動作可能である、請求項１〜２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＭＩＭＯ通信リンクは４×４ＭＩＭＯ通信リンクである、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記アンテナ（Ａ１１、Ａ１２、Ａ２１、Ａ２２）は、前記車両（１０）の中継器（１２）及び／又は内部アンテナ（１３）に結合されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
線路（１９）に沿って多重入出力（ＭＩＭＯ）信号チャネル（ｓ１〜ｓ８）を送受信するための固定通信システムであって、前記システムは、複数のアンテナ局（１１−１、１１−２、１１−１’）であって、動作中に、４つの信号チャネル（ｓ５〜ｓ８）のうちの最初の２つの信号チャネル（ｓ５、ｓ６）を、前記線路（１９）に沿って第２のアンテナ局（１１−２）の方向に送信する第１の交差偏波ＲＦ放射パターン（１７−１）を提供するためのアンテナシステム（１１−１Ａ）を有する第１のアンテナ局（１１−１）と、前記４つの信号チャネル（ｓ５〜ｓ８）のうちの他方の２つの信号チャネル（ｓ７、ｓ８）を、前記線路（１９）に沿って前記第１のアンテナ局の方向に送信する第２の交差偏波ＲＦ放射パターン（１７−２）を提供するためのアンテナシステム（１１−２Ａ）を有する前記第２のアンテナ局（１１−２）とを備え、これにより、前記アンテナシステム（１１−１Ａ、１１−２Ａ）の前記第１及び第２のＲＦ放射パターン（１７−１、１７−２）が、前記第１及び第２のアンテナ局（１１−１、１１−２）間に設置される前記線路（１９）の一部に沿って重なり合うようにしている、複数のアンテナ局（１１−１、１１−２、１１−１’）を有する、固定通信システム。
【請求項７】
前記アンテナ局（１１−１、１１−２）は、分散アンテナシステム（２０、ＤＡＳ）の一部を形成している、請求項６に記載の固定通信システム。
【請求項８】
前記分散アンテナシステム（２０、ＤＡＳ）は、アンテナ局（１１−１、１１−２）を通過する車両に対して、前記通信システムにおける信号チャネル（ｓ５〜ｓ８）の信号強度が本質的に一定のままとなるように構成されている、請求項７に記載の固定通信システム。
【請求項９】
前記線路（１９）に沿って第１の交差偏波ＲＦ放射パターン（１７−１）を生成し、且つその反対方向に第２の交差偏波ＲＦ放射パターン（１７−１’）を生成するための少なくとも２つのアンテナシステム（１１−１Ａ、１１−２Ａ）であって、前記第１のＲＦ放射パターン（１７−１）と前記第２のＲＦ放射パターン（１７−１’）とは、前記信号チャネル（ｓ５〜ｓ８）のうちで同じ２つのチャネルを搬送している、アンテナシステム（１１−１Ａ、１１−２Ａ）をそれぞれ含む複数のアンテナ局（１１−１、１１−２、１１−１’）を備える、請求項６〜８のいずれか一項に記載の固定通信システム。
【請求項１０】
交差偏波ビームを提供するアンテナシステム（１１−１Ａ、１１−２Ａ）を備えることなく、前記線路（１９）の一部に沿って漏洩フィーダケーブル（３０〜３６）を備えるアンテナ局（１１−３）をさらに備える、請求項６〜９のいずれか一項に記載の固定通信システム。
【請求項１１】
前記線路（１９）の各側にパターンダイバーシティを有する、少なくとも２つの平行に走る漏洩フィーダケーブル（３０〜３４）を備える、請求項１０に記載の固定通信システム。
【請求項１２】
前記線路（１９）の一方側にある前記少なくとも２つの平行に走る漏洩フィーダケーブル（３０〜３４）は、信号送信のために接続され、且つ両端部で終端されている、請求項１０に記載の固定通信システム。
【請求項１３】
前記車両は、列車（１０）又は列車（１０）の客車（Ｃ１、Ｃ２）である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
車両（１０）に搭載されるアンテナセット（Ａ１、Ａ２）と、前記車両（１０）の線路（１９）にほぼ沿って設置される固定アンテナ局（１１−１、１１−２）との間にワイヤレス通信を提供するための方法であって、前記方法は、複数のアンテナ局（１１−１、１１−２、１１−１’）であって、動作中に、４つの信号チャネルのうちの最初の２つの信号チャネル（ｓ５、ｓ６）を、前記線路（１９）に沿って第２のアンテナ局（１１−２）の方向に送信する第１の交差偏波ＲＦ放射パターン（１７−１）を提供するためのアンテナシステム（１１−１Ａ）を有する第１のアンテナ局（１１−１）と、前記４つの信号チャネル（ｓ５〜ｓ８）のうちの他方の２つの信号チャネル（ｓ７、ｓ８）を、前記線路（１９）に沿って前記第１のアンテナ局の方向に送信する第２の交差偏波ＲＦ放射パターン（１７−２）を提供するためのアンテナシステム（１１−２Ａ）を有する前記第２のアンテナ局（１１−２）とを備え、これにより、（１１−１、１１−２）の前記第１及び第２のＲＦ放射パターン（１７−１、１７−２）が、前記第１及び第２のアンテナ局（１１−１、１１−２）間に設置される前記線路（１９）の一部に沿って重なり合うようにしている、複数のアンテナ局（１１−１、１１−２、１１−１’）を使用して、前記線路（１９）に沿って前記信号チャネル（ｓ１〜ｓ８）を送受信する工程を含み、前記方法は、２つの独立した信号チャネル（ｓ５、ｓ６）を前記第１の交差偏波ＲＦアンテナコリドー（１７−１）を介して送受信する工程と、別の２つの独立した信号チャネル（ｓ３、ｓ４）を前記第２の交差偏波ＲＦアンテナコリドー（１７−２）を介して送受信する工程とを含む、方法。
【請求項１５】
前記固定アンテナ局（１１−１、１１−２）と前記アンテナセット（Ａ１、Ａ２）のアンテナとの間に、少なくとも４×４ＭＩＭＯ通信リンクを確立する工程をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
第１のセット（Ａ１）のどちらかのアンテナ（Ａ１１、Ａ１２）と前記線路（１９）の一方側にある前記漏洩フィーダケーブル（３３、３４、３６）との間に、且つ第２のセット（Ａ２）のアンテナ（Ａ２１、Ａ２２）と前記線路（１９）の他方側にある前記漏洩フィーダケーブル（３０、３１、３５）との間に、少なくとも４つの独立した通信チャネルを確立するためのアンテナシステム（１１−１Ａ、１１−２Ａ）を備えることなく、前記線路（１９）の一部に沿って前記漏洩フィーダケーブル（３０〜３６）を使用する工程をさらに含む、請求項１４又は請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信分野、特に所定の経路又は線路に従って移動している車両と、そのような線路に沿って設置される基地局との間にワイヤレス通信を確立するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信装置がワイヤレスデータ通信に広範に使用されるようになり、通信ネットワークの製造業者及び事業者にとって、十分な帯域幅を有し、且つ大容量のワイヤレスデータ通信を提供することが大きな課題となっている。特に、運輸関連使用シナリオにおいて通信関連の問題が発生する恐れがある。たとえば列車では、通常多数のユーザが、列車に到達する範囲の限られた数の同じ基地局を通じて高速データ通信サービスを同時に使用しようとするが、このような場合、通過する列車に十分なデータ通信容量を提供することが非常に困難となり得る。さらに、列車の速度が非常に速くなることにより、データ通信リソースを非常に迅速に、大きな帯域幅と大容量において、且つハンドオーバ時の非常に短い時間内にも提供する必要があるため、この問題が増大している。
【０００３】
特許文献１（日本電気株式会社／１９９４年２月１２日）には、複数の地上通信設備及び列車通信設備を含む列車無線通信システムが記載されている。地上通信設備は、列車が走行する鉄道線路に沿って所定の間隔で配置され、異なる周波数の伝送信号を出力するように設計されている。列車通信設備は列車内に配置され、列車の走行中に、列車通信設備と地上通信設備のうちの１つとの間に無線チャネルを設定するように設計されている。列車通信設備は、複数のアンテナと、アンテナスイッチと、受信機と、アンテナコントローラとを含む。アンテナは、地上通信設備から伝送信号をそれぞれ受信する。アンテナスイッチは、複数のアンテナのうちの１つを選択する。受信機は、アンテナスイッチが選択したアンテナからの出力を復調し、且つ受信信号を出力する。アンテナコントローラは、列車の現在の走行位置を検出するための現在位置検出部を含み、現在位置検出部から伝達される現在の走行位置に応じてアンテナスイッチを制御する。
【０００４】
特許文献２（スイスコム社／２０１４年７月１７日）には、列車と、列車が走行する線路に沿って配置される１又は複数の基地局との間にワイヤレス通信を確立するための方法及びシステムが記載されており、列車の通信中継装置における１又は複数のアンテナと基地局の１又は複数のアンテナとの間に通信チャネルを設定することが含まれ得る。チャネル状態情報（ＣＳＩ）を判定してデータストア内にこれを記憶することができるが、このＣＳＩは、通信中継装置の現在の位置を定める情報に応じて、通信チャネルを介して通信するために使用され得る。ＣＳＩは、１又は複数の基地局と列車に搭載される中継装置又はアンテナシステムとの間に、ＭＩＭＯ（多重入力／多重出力）通信用の複数の独立した通信チャネルを確立するために、使用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５５４８８３５号明細書（日本電気株式会社）１９９４年２月１２日
【特許文献２】米国特許出願第２０１４／１９８７１５号明細書（スイスコム社）２０１４年７月１７日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
移動する列車に対してＭＩＭＯリンクを確立するための上記の方法及び装置の複雑さ、並びに結果として生じる繊細さを考慮すると、本発明の目的は、そのような通信を目的として実行するのに、好ましくはよりロバスト且つ簡便な別の方法及びシステムを提供することであると思われる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はとりわけ、添付の特許請求の範囲に記載しているような車両用ＭＩＭＯ通信システムを提供することによって、前述の必要性に対処している。随意選択の特徴については、以下の説明において示している。
【０００８】
車両内の乗客が操作する装置と移動体通信事業者の固定通信網との間に、高速で、信頼性があり、且つコスト効率の良い４×４ＭＩＭＯ通信リンクを提供できることは、有利であると思われる。
これらの態様並びに本発明の他の特徴、態様及び実施形態については、下記の詳細な説明及び添付の図面を検討することによって、より容易に理解される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】第１のＭＩＭＯ固定通信システムの近傍にある例示的な列車を示す。
【図１Ｂ】図１Ａの例示的な列車の概略断面図を示す。
【図２Ａ】例示的な分散アンテナシステムの詳細を示す。
【図２Ｂ】分散アンテナシステムと第１のＭＩＭＯ固定通信システムのアンテナとの例示的な第１の接続方式、及び結果として得られる線路に沿った放射電力の詳細を示す。
【図２Ｃ】前記分散アンテナシステムと第１のＭＩＭＯ固定通信システムのアンテナとの例示的な第２の接続方式、及び結果として得られる線路に沿った放射電力の詳細を示す。
【図３Ａ】第２の固定通信システムの近傍にある例示的な列車を示す。
【図３Ｂ】図３Ａの列車の例示的な概略断面図を示す。
【図３Ｃ】図３Ａに示す第２の固定通信システムの変形形態の近傍にある例示的な列車を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１Ａは、２つの固定アンテナ局１１−１、１１−２の間を移動する列車１０の上面を概略的に示す図である。列車１０は、機関車１５といくつかの客車とを備え、そのうちの客車Ｃ１及びＣ２を図示している。列車１０は鉄道線路１９上を移動している。
【００１１】
さらに、第１のアンテナシステム１１−１Ａに通信可能に結合されている第１の送受信機１１−１Ｂを備える第１のアンテナ局１１−１を示している。アンテナシステム１１−１Ａは、ＲＦアンテナコリドー１７−１と呼ばれる例示的な第１の放射パターンを生成することができる。
【００１２】
さらに、第２のアンテナシステム１１−２Ａに通信可能に結合されている第２の送受信機１１−２Ｂを備える第２のアンテナ局１１−２を示している。アンテナシステム１１−２Ａは、ＲＦアンテナコリドー１７−２と呼ばれる例示的な第２の放射パターンを生成することができる。図示のように、第１の放射パターン１７−１と第２の放射パターン１７−２とは、第１のアンテナシステム１１−１Ａの位置と第２のアンテナシステム１１−２Ａの位置との間に位置する線路１９の少なくとも一部に沿って、重なり合っていてもよい。
【００１３】
客車Ｃ１、Ｃ２は、内部アンテナ１３、信号中継器１２、アンテナセットＡ１、アンテナセットＡ２、又は客車のそれぞれの内部と外部との間で信号を送信するための同様の機器を備えていてもよい。アンテナセットＡ１は複数のアンテナを備えていてもよく、そのうちの２つであるＡ１１及びＡ１２は、黒い点（図示を分かりやすくするために、Ｃ１においては符号を付していない）で示している。アンテナセットＡ２は同様に複数のアンテナを備え、そのうちの２つであるＡ２１及びＡ２２は、黒い点（図示を分かりやすくするために、Ｃ１においては符号を付していない）で示している。アンテナＡ１１及びＡ１２は、距離ｄ１だけ離間している。同様に、アンテナＡ２１及びＡ２２は、距離ｄ１だけ離間している。アンテナセットＡ１及びＡ２は、アンテナＡ１２とアンテナＡ２２との間の距離ｄ２によって示しているように、距離ｄ２だけ離間している。一般に、一方のセットのアンテナ、たとえばＡ１は、他方のセットのアンテナ、たとえばＡ２に対して車両の反対側に搭載されている。典型的には、アンテナセットＡ１、Ａ２の双方の間に生じる見通し線は、列車の湾曲した屋根１０１によって遮られる可能性がある。図１Ａでは、セットＡ１のアンテナＡ１１及びＡ１２は右側（走行方向に）に搭載され、セットＡ２のアンテナＡ２１及びＡ２２は左側に搭載されている。信号中継器１２は、内部アンテナ１３と、アンテナセットＡ１及びＡ２とに通信可能に結合されている。
【００１４】
アンテナセットＡ１のアンテナＡ１１、Ａ１２は、アンテナＡ１１の良好な受信／送信領域又はパターン方向とは異なる、恐らくこれに対向する方向に指向される、良好な受信／送信領域をアンテナＡ１２が有するような、パターンダイバーシティを示していてもよい。たとえば列車１０の走行方向を基準にして、アンテナＡ１１のパターン方向は列車１０の後方を指し得、アンテナＡ１２の良好な受信／送信領域は走行方向を指している。アンテナセットＡ２のアンテナＡ２１、Ａ２２は、典型的には実質的に同様の態様で構成されている。その結果、たとえば２つのアンテナＡ１２、Ａ２２は、それらの良好な受信／送信領域が列車１０の前方に指向されるように構成され、また２つのアンテナＡ１１、Ａ２１は、それらの良好な受信及び／又は送信領域若しくは指向性が列車１０の後方に指向されるように構成されている。
【００１５】
列車１０は、図示しているように客車Ｃ１、Ｃ２に機械的に結合されており、且つ鉄道線路１９に沿って位置するアンテナ局１１−１、１１−２に向かって列車１０を移動させるか、又はこれらから離間させる機関車１５によって、動力供給されている。
【００１６】
アンテナ局１１−１、１１−２は、たとえば一般に４Ｇ、ＬＴＥ、ＨＳＤＰＡ、又は５Ｇと呼ばれる移動体通信規格などの１又は複数のＲＦ技術によって、無線周波数信号を送受信するように動作可能であってもよい。
【００１７】
アンテナ局１１−１は、移動体通信規格に従って無線及び／又はベースバンド信号を生成且つ処理するための適切なロジック、回路及び／又はコードを含む送受信機１１−１Ｂと、アンテナシステム１１−１Ａとを備える。送受信機１１−１Ｂは、以下に説明するように、たとえば分散アンテナシステム（ＤＡＳ）などの適切なアンテナシステムに接続することができる。
【００１８】
送受信機１１−１Ｂで受信且つ／又は生成される信号は、アンテナシステム１１−１Ａを介してそれぞれ送受信される。アンテナシステム１１−１Ａは、一般に１又は複数のアンテナを備えていてもよいが、典型的には、たとえば列車客車Ｃ１、Ｃ２用に図示している例示的なシステムなどの、移動送受信機システムとの２×２通信などの様々なプロトコルの多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）通信を可能にするために、複数のアンテナを備えていてもよい。
【００１９】
たとえば、アンテナシステム１１−１Ａは、交差偏波ＲＦ信号を送受信するように、すなわち、たとえば水平及び垂直に、又はプラスマイナス４５度にそれぞれ異なって偏波される２つの信号を、同時に送受信するように構成されていてもよい。アンテナシステム１１−１Ａはまた、本発明の種々の実施形態によれば、以下に記載する別のアンテナセットと併せて、４×４ＭＩＭＯなどの他のＭＩＭＯ方式をサポートするように適切に構成されていてもよい。
【００２０】
アンテナシステム１１−１Ａは、鉄道線路１９に沿って良好に送受信する（又はパターン指向性を有する）ように構成されていてもよい。このような良好な受信／送信領域については、アンテナシステム１１−１Ａのパターンの実例と見なすこともできる例示的なＲＦアンテナコリドー１７−１によって示している。
【００２１】
第２アンテナ局１１−２は、線路１９に沿って第１アンテナ局１１−１から離間している。隣接するアンテナ局間の距離は、通信のタイプ、利用可能な信号強度、及び地形などの制約によって決定され、たとえば４０〜５０００メートルの範囲内、又は５００〜２０００メートルの範囲内であり得る。第２のアンテナ局１１−２は、第１のアンテナ局１１−１と同様に構成されている。しかしながら、例示的なＲＦアンテナコリドー１７−２によって示しているアンテナシステム１１−２Ａの良好な受信／送信領域又は放射パターンは、典型的には、第１のアンテナシステム１１−１ＡのＲＦアンテナコリドー又は放射パターン１７−１に対向するか、若しくはこれとは異なる方向に指向されている。したがって、第１のアンテナ局１１−１において、ＲＦアンテナコリドー又は放射パターン１７−１は、線路１９に沿って、隣接する第２のアンテナ局１１−２の方向に指向されていてもよい。第２のアンテナ局１１−２において、ＲＦアンテナコリドー又は放射パターン１７−２は、線路１９に沿って、隣接する第１のアンテナ局１１−１の方向に指向されていてもよい。ＲＦアンテナコリドー又はパターン１７−１、１７−２は、アンテナ局１１−１、１１−２の双方の間に位置する線路の一部に沿って重なり合っていてもよい。
【００２２】
アンテナ局１１−１及び１１−２が、１又は複数のアンテナシステム１１−１Ａ、１１−１Ｂとの多重アンテナセクタ又は放射パターンを備えていてもよく、前記アンテナシステム１１−１Ａ、１１−１Ｂが、たとえばアンテナ局、この場合１１−１が線路１９に沿って配置されている場合、アンテナ局から離間する線路の各方向にＲＦアンテナコリドーが生じ得ることから、複数の方向に放射してもよいことは、当業者には明らかである。
【００２３】
したがって、一連のアンテナ局において、各アンテナ局は、第１のアンテナ局１１−１として構成されている部分と、第２のアンテナ局１１−２として構成されている部分とを備えていてもよく、このため、線路１９に沿って一方向にＲＦアンテナコリドー１７−１を発生させ、またその反対方向にＲＦアンテナコリドー１７−２を発生させることになる。したがって、隣接するアンテナ局と共に、線路１９の全部分を重複ＲＦアンテナコリドー、この場合１７−１、１７−２でカバーすることが可能となり得る。
【００２４】
客車Ｃ１、Ｃ２を、人及び／又は物品の運搬を含むが、これに限定されない任意の目的に適合させてもよい。内部アンテナ１３は、典型的には客車（図示せず）、たとえば、内部アンテナ１３が配置されている客車Ｃ１、Ｃ２の内部に配置される移動送受信機に対して、且つこれらから無線周波数信号を送受信するための適切なロジック、回路、及び／又はコードを備えていてもよい。内部アンテナ１３から受信、若しくはこれに対して送信する前記移動送受信機は、たとえば列車の乗客が操作する携帯電話機又は携帯端末機であってもよく、或いは、たとえば機械対機械の通信に使用する送受信機などの、機械で動作する移動体通信送受信機であってもよい。内部アンテナ１３は、典型的には客車の内部に配置され、その動作周波数に適した任意のタイプのＲＦアンテナタイプを備えていてもよい。当業者には明らかであるように、これにはプリントアンテナ、漏洩フィーダ、又は移動体通信技術に適合する他の任意のアンテナ技術が含まれ得る。
【００２５】
信号中継器１２は、内部アンテナ１３又はアンテナセットＡ１、Ａ２から受信する無線信号を処理するための適切なロジック、回路、及び／又はコードを備えていてもよい。さらに、信号中継器１２は、アンテナセットＡ１及びＡ２の構成を制御、形成且つ適合させるように動作可能であってもよい。また、信号中継器１２は、内部アンテナ１３又はアンテナセットＡ１、Ａ２を介した送信のために、無線信号を処理するように動作可能である。信号中継器１２は、アンテナＡ１１、Ａ１２、Ａ２１、Ａ２２によって送受信される複数の、たとえば４つの信号チャネルにおける信号の平衡化を行うための適切なロジック、回路、及び／又はコードをさらに備えていてもよい。
【００２６】
典型的には、ダウンリンクシナリオでは、信号中継器１２は、たとえば１又は複数のアンテナセットＡ１、Ａ２を介してアンテナ局１１−１から無線信号を受信してもよい。その後、前記信号は、内部アンテナ１３を介して再送信のために処理されてもよい。本発明の種々の実施形態によれば、前記処理は、無線信号の増幅、復号化及び／又は再符号化を含み得るが、これらに限定されず、また無線周波数、中間周波数、又はベースバンド周波数において行われてもよい。同様に、アップリンクシナリオでは、信号中継器１２は、内部アンテナ１３で無線信号を受信し、且つアンテナセットＡ１、Ａ２を介して受信機、この場合アンテナ局１１−１、１１−２へ送信するために、これらを適切に処理してもよい。
【００２７】
アンテナセットＡ１、Ａ２は、アンテナ局１１−１、１１−２からの受信及びこれらに対する送信に適した無線通信プロトコルに従って、無線信号を送受信するための適切なロジック、回路、及び／又はコードを備えていてもよい。これには、アンテナ局１１−１、１１−２について上述したように、典型的には１又は複数の移動体通信プロトコル／規格が含まれていてもよい。アンテナセットＡ１、Ａ２は、例示的な複数のアンテナＡ１１、Ａ１２、及びＡ２１、Ａ２２をそれぞれ使用しながら、たとえば多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）、特に４×４ＭＩＭＯなどの多重アンテナプロトコルを利用するように動作可能であってもよい。アンテナＡ１１、Ａ１２、Ａ２１、Ａ２２は、それぞれの無線動作周波数で無線周波数信号を送受信するための適切なロジック、回路、及び／又はコードを備えていてもよい。
【００２８】
図１Ｂは、図１Ａの列車の例示的な概略断面図を示す。図１Ｂを参照すると、鉄道線路１９上にある列車１０の客車Ｃ１と、例示的な送受信機アンテナシステム１１−２Ａとが示されている。さらに、客車Ｃ１の断面図においては、アンテナＡ１１とアンテナＡ２１とを示している。アンテナＡ１１は、たとえば図１Ａに示すアンテナセットＡ１の一部である。アンテナＡ２１は、たとえば図１Ａに示すアンテナセットＡ２の一部である。さらに、典型的には、たとえば金属などの導電性材料製の列車屋根１０１を示している。
【００２９】
また、アンテナＡ１１及びアンテナＡ２１のある軸線間に角度γを示しているが、これは主に屋根１０１上にあるアンテナＡ１１及びＡ２１の位置並びに向きに起因している。セットのアンテナの向き又は偏波は、アンテナセットＡ１、Ａ２の向きと見なすこともできる。図１Ｂで使用している参照番号は、図１Ａに示し、記載しているそれぞれの要素に対応している。
【００３０】
図示しているように、固定通信システムの送受信機アンテナシステム１１−２Ａは、列車１０の高さよりも高い位置に設置されていてもよい。図１Ａに示すように、アンテナシステム１１−２Ａが、本質的に障害物とならないＲＦアンテナコリドー１７−２を有する状態で列車１０の現在位置の後方に位置する場合、見通し線（ＬＯＳ）通信チャネルはアンテナＡ１１、Ａ２１をもって確立されてもよい。アンテナＡ１１及びＡ２１の双方は、上述したように、それらの良好な受信／送信領域が列車１０の後方に向かうように指向されていてもよい。アンテナＡ１２、Ａ２２は、それらの良好な受信／送信領域が列車１０の前方に向かうように指向されていてもよく、同様の方法でアンテナシステム１１−１Ａを介してアンテナ局１１−１と通信してもよい（ただし、図１Ｂには図示せず）。
【００３１】
列車屋根１０１は、図１Ｂの例示的な断面図に見られるように、典型的には湾曲している（若しくはアーチ状）か、又は凸形状であってもよい。たとえば屋根１０１は、凸状であるが、複数の直線状セグメントによって示しているように、湾曲した屋根１０１に近似していてもよい。角度ｙは、有利には９０度に近くなるように選択してもよく、実際には約７０〜１１０度であってもよい。約９０度の角度ｙを有するこの例示的な構成では、アンテナＡ１１及びＡ２１は、互いに対して交差偏波され得るＲＦフィールドを送受信するように動作可能であってもよい。たとえば、アンテナＡ１１は、送受信機アンテナシステム１１−２Ａから送信される、マイナス４５度の偏波を有する交差偏波ＲＦ信号の信号成分を主に受信してもよく、またアンテナＡ２１は、送受信機アンテナシステム１１−２Ａから送信される、プラス４５度の偏波を有する交差偏波ＲＦ信号の信号成分を主に受信してもよい。図１ＢにおいてアンテナＡ１１及びＡ２１を示す際の向きは、本例におけるそれぞれの偏波に対応するように意図されている。導電性屋根は、アンテナＡ１１、Ａ２１、Ａ１２、及びＡ２２の接地板として動作してもよい。当業者には周知であるように、このような構成は、アンテナＡ１１及びＡ２１を介して交差偏波信号を送信するために同様に使用することができる。
【００３２】
アンテナを異なる角度で位置決めすること（角度ｙによって示している）により、アンテナＡ１１及びＡ２１で受信した信号が偏波ダイバーシティによってほぼ直交し、そのため無相関となるようにすることができる。これに伴い、そのような設定は、ＭＩＭＯを含む様々な多重アンテナプロトコルに適している可能性がある。たとえば、送受信機アンテナシステム１１−２Ａで２つの交差偏波アンテナを使用する場合、客車（たとえばＣ２）のアンテナＡ１１及びＡ２１とアンテナシステム１１−２Ａとの間に２×２ＭＩＭＯチャネルが形成されてもよい。
【００３３】
アンテナＡ１２、Ａ２２（図１Ｂには図示せず）は、アンテナＡ１１、Ａ２１と同様の仕方で列車１０の屋根１０１に搭載されてもよい。同様に、アンテナＡ１２、Ａ２２を異なる角度で位置決めすることによってもまた、アンテナＡ１２及びＡ２２で受信した信号がほぼ直交し、且つ無相関となるようにすることができ、これによってＭＩＭＯを含む様々な多重アンテナプロトコルで使用することが可能となる。たとえば、アンテナシステム１１−１Ａ（図１Ｂには図示せず）で２つの交差偏波アンテナを使用する場合、客車（たとえばＣ１）のアンテナＡ１２及びＡ２２とアンテナシステム１１−１Ａとの間に有効な２×２ＭＩＭＯチャネルが形成されてもよい。
【００３４】
第１のアンテナシステム１１−１Ａと第２のアンテナシステム１１−２Ａとを、アンテナＡ１１、Ａ２１、Ａ１２、Ａ２２と共に併用することにより、列車１０の客車Ｃ１、Ｃ２とアンテナシステム１１−１及び１１−２との間に有効な４×４ＭＩＭＯチャネルが形成されてもよく、前記アンテナシステム１１−１及び１１−２は、あるバックエンド（図示せず）を介して協調的に動作可能であってもよい。
【００３５】
このようなシステムの動作中、列車１０は、たとえばＣ１などの客車に対して、アンテナシステム１１−２Ａの第１のアンテナがアンテナシステム１１−１Ａよりも高い信号強度を示す区域を最初に通過することにより、アンテナ局１１−２とアンテナ局１１−１との間にある、たとえば線路１９の一部を通過している。次いで前記列車は、双方のアンテナの信号強度が同じである区域を通過し、最後に、１１−１Ａの２つのアンテナにおける第２のアンテナがより高い信号強度を示す区域を通過する。このパターンは、列車１０が線路１９に沿って設置される様々なアンテナシステムを通過するときに繰り返される。当業者には明らかであるように、列車１０が線路１９の同じ部分を逆方向に通過するとき、この区域の通過パターンも逆方向となる。
【００３６】
アンテナシステム１１−１Ａ、１１−２Ａからの送受信信号の電力平衡化を行うにあたり、いくつかの方法が考えられる。本発明の種々の実施形態によれば、たとえばアンテナＡ１１、Ａ１２、Ａ２１、Ａ２２（又はそれらのサブセット）における受信信号電力などのように信号電力が平衡化されることは、あるＭＩＭＯプロトコルにとって有用である可能性がある。１つの例示的な実施形態では、信号の平衡化は、客車Ｃ１、Ｃ２の中継器１２がアンテナＡ１１、Ａ１２、Ａ２１、Ａ２２との間の各信号を増幅又は減衰することによって行うことができる。しかしながら、他の実施形態では、たとえば固定アンテナ局１１−１、１１−２が放射する信号の強度を低減又は増加させることによって、平衡化を行ってもよい。後者の場合、上記の通信システムを４×４モードで動作させるために必要となる追加の信号処理の多くは、たとえば固定通信システム１１−１、１１−２の送受信機１１−１Ｂ、１１−２Ｂのような部品によって実行されてもよい。
【００３７】
図２Ａは、アンテナ局１１−１及び１１−２との間で通信信号を分配するための例示的なシステム並びに方法を示す。この図は、線路１９に沿って隣接する２つのアンテナ局１１−１、１１−２を示しており、これらはそれぞれ、アンテナシステム１１−１Ａ、１１−２Ａ、及び送受信機１１−１Ｂ、１１−２Ｂを備える。各アンテナシステム１１−１Ａ、１１−２Ａについては、線路１９上に吊り下げられたマストの上に搭載されるアンテナのクラスタとして、図２Ａに象徴的に図示している。当業者には明らかであるように、図示したアンテナシステム１１−１Ａ、１１−２Ａの搭載は例示的なものであるので、前記アンテナシステムは、線路１９上の単一のマストの上又はある他の構造体の上に代替的に搭載されてもよい。図１Ａ及び図１Ｂを参照しながら上述したように、アンテナシステム１１−１Ａ、１１−２Ａ及びこれらのそれぞれのＲＦアンテナコリドー１７−１、１７−２は、アンテナシステム１１−１Ａ、１１−２Ａ及びＲＦアンテナコリドー１７−１、１７−２と実質的に同様である。
【００３８】
各送受信機１１−１Ｂ、１１−２Ｂを、アンテナシステム１１−１Ａ、１１−２Ａと分散アンテナシステム（ＤＡＳ）２０との間の信号経路をそれぞれ形成している８つの送受信機ポートｓ１〜ｓ８と共に示している。ＤＡＳ２０は、バックボーン２４と基地局（ＢＴＳ）２１とを備える。バックボーン２４は、送受信機１１−１Ｂ、１１−２Ｂを基地局２１に通信可能に結合している。基地局２１は、アンテナ局１１−１、１１−２からの信号経路を、たとえば公衆回線網２２などのネットワークの他の部分に接続している。基地局２１は、バックボーン２４を介してアンテナ局１１−１、１１−２に対して送受信を行うに際し、公衆回線網２２との間で信号を処理するための適切なロジック、回路、及び／又はコードを備えていてもよい。基地局２１は、分散アンテナシステムプロトコルの種々の実施形態に従って動作するように、アンテナ局１１−１、１１−２の機能を制御し、構成し、且つ適合させてもよい。たとえば、基地局２１は、アンテナ局１１−１、１１−２を介して送信を行うために適切な方法で複数の信号を処理してもよく、またバックボーン２４上に存在する信号のサブセットを送信するように、アンテナ局１１−１、１１−２を構成してもよい。同様に、基地局２１は、アンテナ局１１−１、１１−２からの信号の受信を構成し、且つ適合させてもよい。バックボーン２４は、基地局２１とアンテナ局１１−１、１１−２との間で信号転送を可能にするための適切なロジック、回路、及び／又はコードを備えていてもよい。バックボーン２４は、たとえば光ファイバケーブルの敷設を利用する光リンクに基づくものであってもよいし、電気的に送受信するための同軸ケーブルの敷設を含んでいてもよい。公衆回線網２２は、様々なネットワーク（たとえば、インターネット、ＰＳＴＮなど）を基地局２１を含む移動体通信網に相互接続できるように、適切なロジック、回路、及び／又はコードを備えていてもよい。
【００３９】
動作時、送受信機１１−１Ｂ、１１−２Ｂは、アンテナシステム（ＤＡＳ）２０のデジタル型又はアナログ型分散バックボーン２４のいずれかを介して、信号の送受信を行うために接続されてもよい。ＤＡＳ２０は、基地局２１（ＢＴＳ／ｅＮＢ）からの信号を送受信してもよく、基地局２１自体は回線網２２に接続され、且つ線路１９に沿って設置され、たとえば数十から数千メートル離間している複数のアンテナ局１１−１、１１−２に対して信号を分配している。送受信機１１−１Ｂ、１１−２Ｂは、光ドメインからの信号を無線周波数ドメインへと変換し、且つその逆の変換も行うための光／ＲＦ変換器を備えていてもよい。送受信機１１−１Ｂ、１１−２Ｂは、たとえば変換後の無線周波数信号として送受信機ポートｓ５〜ｓ８を介して送受信するために、送受信機ポートｓ１〜ｓ４で、たとえば光信号を送受信するための適切なロジック、回路、及び／又はロジックを備えていてもよい。
【００４０】
ＲＦ信号は、適切なＲＦ同軸ケーブル又は他の適切な接続によってアンテナシステム１１−１Ａ、１１−２Ａに対して送信され、且つこれらから受信されてもよい。バックボーン２４が光学ではない場合、光ドメインから電気ドメインへの変換、又はその逆の変換を行う必要がないことは、当業者には明らかである。
【００４１】
たとえば４×４ＭＩＭＯダウンリンクの場合、ＤＡＳシステム２０は、送受信機ポートｓ１〜ｓ８とバックボーン２４とを介して、送受信機１１−１Ｂ及び１１−２Ｂに４つの信号チャネルを搬送してもよい。送受信機ポートｓ１〜ｓ４における４つのＭＩＭＯ信号間のクリティカルな遅延、たとえばＬＴＥシステムを例にとると、６０ｎｓを超えてはならないものである遅延状態を回避するために、４つの信号はＤＡＳ２０を介してアンテナ局１１−１、１１−２へと分配されてもよく、これにより、たとえば４つの信号すべてがほぼ同時に同じアンテナ局に到達するようにしている。隣接するアンテナ局１１−１、１１−２の送受信機１１−１Ｂ、１１−２Ｂでは、それぞれのアンテナ局のＲＦ信号に必要とされる信号のみが、それぞれのアンテナシステム１１−１Ａ、１１−２Ｂに電気的に結合されるが、必要とされないチャネルは、たとえば５０オームの終端（５０Ω）で終端されてもよく、或いはアンテナシステム１１−１Ａ、１１−２Ａに結合されなくてもよい。
【００４２】
たとえば、図２Ａに象徴的に示すように、ダウンリンクシナリオでは、送受信機１１−２Ｂの送受信機ポートｓ１及びｓ２で受信される信号は、アンテナシステム１１−２Ａを介して送信を行うために、適切に処理した後、送受信機ポートｓ５及びｓ６を介してそれぞれ出力されてもよい。送受信機ポートｓ３、ｓ４で受信される信号は、たとえば送受信機ポートｓ７、ｓ８で終端されてもよい。同様に、送受信機１１−１Ｂの送受信機ポートｓ３及びｓ４で受信される信号は、アンテナシステム１１−２Ａを介して送信を行うために、適切に処理した後、送受信機ポートｓ７及びｓ８を介してそれぞれ出力されてもよいが、送受信機１１−１Ｂの送受信機ポートｓ１、ｓ２で受信される信号は、たとえば送受信機ポートｓ５、ｓ６で終端されてもよい。本発明の種々の実施形態によれば、図２Ａに示す４×４ＭＩＭＯシステムは、アンテナ局１１−２を介して信号のサブセットを送信し、且つアンテナ局１１−１を介して信号の別のサブセットを送信してもよい。本ダウンリンク例では、たとえば２つの信号がアンテナ局１１−１を介して送信され、また別の２つの信号がアンテナ局１１−２を介して送信されてもよい。当業者には理解されるように、各アンテナ局から送信される信号のサブセットは、採用され得る様々なＭＩＭＯプロトコルに従って交差してもよい。当業者には理解されるように、アップリンクシナリオも実質的に同様であってもよい。
【００４３】
たとえば、図２Ａに示し、且つ上述しているように、たとえば送受信機ポートｓ５及びｓ６の信号は、アンテナシステム１１−２Ａで異なる偏波を有する（交差偏波された）アンテナを介して送信されてもよい（また、１１−１Ａでは、送受信機ポートｓ７、ｓ８の信号がそれぞれ同様に送信されてもよい）。許容可能なチャネル遅延を有する比較的ロバストな４×４ＭＩＭＯ通信システムを、特に同じＤＡＳを介してチャネルを上記の方法で各アンテナ局に分配する場合に、このようにして実装することが可能である。
【００４４】
図２Ａに示すような隣接する送受信機１１−１Ｂ、１１、２Ｂでポート構成方式を選択することにおいて想定される利点については、図２Ｂ及び図２Ｃを用いてさらに例示する。
【００４５】
図２Ｂ及び図２Ｃの双方は、上側パネルと下側パネルとを含む。各図の上側パネルは、隣接する重複ＲＦアンテナコリドーを１７−１、１７−２、及び１７−１’、１７−２’を線路１９に沿ってそれぞれ生成するためのアンテナシステム１１−１Ａ、１１−２Ａ、１１−１Ａ’を備え、且つＤＡＳ２０に接続されている３つのアンテナ局１１−１、１１−２、１１−１’で使用されるポート構成方式について、概略的に示している。例示的な送受信機ポートｓ１〜ｓ８を示している。各図の下側パネルは、線路１９に沿った距離の関数として、信号チャネルｓ５〜ｓ８に対して受信される際の該当する信号強度又は信号電力を、概略的に示している。
【００４６】
典型的には、線路１９の広い部分は、線路１９に沿って局１１−１、１１−１’、１１−２などの複数のアンテナ局を分散させることによって、通信目的のためにカバーされていてもよい。各局１１−１、１１−１’、１１−２は、線路１９に沿って一方向に（便宜上、「順」方向と呼ぶ）指向されるアンテナコリドー１７−１、１７−１’と、別の、概ね反対の方向に（便宜上、「逆」方向と呼ぶ）指向されるアンテナコリドー１７−２、１７−２’とを形成するように構成されていてもよい。その結果、重複ＲＦコリドー１７−１、１７−２及び重複ＲＦコリドー１７−１’及び１７−２’などの複数組の重複ＲＦコリドーが、それぞれ線路１９に沿って生じる。
【００４７】
図２Ｂのポート構成方式は、アンテナ局１１−１、１１−１’、１１−２のそれぞれにおいてＤＡＳシステム２０によって形成される４つの入力信号チャネルｓ１〜ｓ４が別々に処理されるという点で、ＦＩＧ２Ｃ（よって、同様に図２Ａに）に示す方式とは異なる。図２Ｂにおいて、最初の２つの出力信号チャネルｓ５、ｓ６（たとえば、ｓ１、ｓ２の入力信号に基づく）は、順方向ＲＦコリドー１７−１、１７−１’を生成するアンテナシステムに結合され、２つの出力信号チャネルｓ７、ｓ８（たとえば、ｓ３、ｓ４の入力信号に基づく）は、逆方向ＲＦコリドー１７−２、１７−２’を生成するアンテナシステムに結合されている。一方、図２Ｃの例では、図２Ａに示す構成と本質的に同じ入力ポート構成ｓ１〜ｓ４を示しているが、各アンテナ局１１−１、１１−１’、１１−２では、４つの入力信号チャネルｓ１〜ｓ４のうちの２つのみが処理されている。この場合、出力ポートのうちの２つは、同じ出力信号ポートが順方向及び逆方向のＲＦコリドー１７−１、１７−２、１７−１’、１７−２’を生成するアンテナ局に結合されるように、ＲＦコリドーを生成するアンテナシステムに結合されるが、他の２つの信号チャネルは使用されない。どちらの２つの出力ポートが前記アンテナ局に結合されるかは、アンテナ局ごとに変動する。たとえば、出力ポートｓ７、ｓ８（たとえば、ポートｓ３、ｓ４の入力信号に基づく）がアンテナ局１１−１を通して使用され、出力ポートｓ５、ｓ６（たとえば、ポートｓ１、ｓ２の入力信号に基づく）がアンテナ局１１−２を通して使用され、出力ポートｓ７、ｓ８（たとえば、ポートｓ３、ｓ４の入力信号に基づく）がアンテナ局１１−１’を通して使用されているなどの例が挙げられる。この方式では、４つの入力チャネルｓ１〜ｓ４のすべてがｓ５〜ｓ８で、線路１９に沿った重複ＲＦコリドーにおいて処理される形式で存在することが再度確実となる。
【００４８】
なお、図２Ｂの例で使用する構成方式では、信号送信のために送受信機のＲＦポートｓ４〜ｓ８を使用しているが、図２Ａ及び図２Ｃの実施形態では、これらのポートのうちの２つが終端されている。
【００４９】
図２Ｂに示すシステムによれば、アンテナ局１１−１、１１−１’、１１−２のそれぞれにおいて、１つのアンテナコリドー１７−１、１７−１’が入力信号ｓ１、ｓ２を一方向に搬送する（ポートｓ５、ｓ６を介して）ために使用され、１つのアンテナコリドー１７−２、１７−２’が入力信号ｓ３、ｓ４を逆方向に搬送する（ポートｓ７、ｓ８を介して）ために使用されている。図２Ｂに示す中央アンテナ局１１−２を例にとると、局１１−２は、入力信号ｓ１、ｓ２に基づく出力信号ポートｓ５、ｓ６の出力信号のために、順方向（パネルの左側）のアンテナコリドー１７−１を確立し、ｓ３、ｓ４の入力信号に基づく出力ポートｓ７、ｓ８の出力信号のために、逆方向（パネルの右側）のアンテナコリドー１７−２を確立している。局１１−２の左側に対する線路１９に沿った４×４信号カバレッジは、局１１−１からの重複アンテナコリドー１７−２によって補完され、右側に対しては、局１１−１’からの重複アンテナコリドー１７−１’によって補完されている。
【００５０】
図２Ｂの下側パネルでは、例示的なダウンリンクに関して、線路１９に沿った放射信号強度又は放射信号電力Ｐを概略的に示している。横軸は線路１９に沿った距離を示し、縦軸は信号電力Ｐを示している。なお、図２Ｂの上側パネルに示す構成方式は、アンテナ局１１−１、１１−２、１１−１’のそれぞれにおいて信号が通過する際の信号強度の急変につながる。再度中央アンテナ局１１−２を例にとり、列車が左側から右側に進むと仮定すると、出力ポートｓ５、ｓ６からの信号の信号チャネル強度Ｐ（ｓ５、ｓ６）は、列車が駅に接近した際、したがってアンテナコリドー１７−１のソースに接近した際に最大強度から、アンテナ局１１−１’から右側に放射されたものと同じ信号のアンテナコリドー１７−１’の最小信号強度まで急低下する可能性がある。図２Ｂの下側パネルの図から分かるように、信号チャネル強度Ｐ（ｓ７、ｓ８）においてはその逆が成り立つ。ここでは、列車が中央アンテナ局１１−２に接近する際に、信号強度が最小となり、次いでアンテナ局１１−２を通過した直後に最大強度まで急上昇している。このような単一チャネル上の信号強度の急変は、特に信号中継器１２にとっては望ましくない可能性がある。
【００５１】
このような信号強度の急変を回避するために、図２Ｃ（及び図２Ａ）に示すポート構成を使用してもよい。再度図２Ｃの中央アンテナ局１１−２を例にとると、ポートｓ５、ｓ６（たとえば、ｓ１、ｓ２の入力信号に基づく）の信号のアンテナコリドー１７−１が左側に生成され、アンテナコリドー１７−１’が右側に生成されている。隣接する２つのアンテナ局１１−１及び１１−１’は、中央アンテナ局１１−２の信号と相補的な、出力ポートｓ７、ｓ８（たとえば、ｓ３、ｓ４の入力信号に基づく）の信号のアンテナコリドー１７−２と１７−２’とを確立している。
【００５２】
図２Ｃの下側パネルは、処理される入力信号チャネルｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４と、関連する出力信号ポートｓ５、ｓ６、ｓ７、ｓ８それぞれに対して結果として得られる信号強度Ｐ（ｓ５、ｓ６）、Ｐ（ｓ７、ｓ８）を示している。本構成方式の結果として、信号強度Ｐ（ｓ６、ｓ６）は中央局１１−２の近傍で最大値となり、隣接する２つの局１１−１、１１−１’の近傍で最小値へと漸減する。図２Ｂに示すような信号強度の急変又は急上昇や急低下が回避され得る。このような構成方式の結果として、線路１９に沿った信号強度の急激な変化が低減する状態で、線路１９に沿った４×４ＭＩＭＯチャネルカバレッジを確立することができる。
【００５３】
図１及び図２に記載した想定される４×４ＭＩＭＯ通信システムは、異なる原則に基づく１又は複数の別の４×４ＭＩＭＯ通信システムによってさらに補完されてもよい。線路に沿って様々なシステムを使用することにより、通信事業者は様々なロケーション設定、様々なインフラストラクチャ要件、及び様々な規制要件に通信システムを適合させることができる。このような背景下では、図１及び図２に記載している４×４ＭＩＭＯ通信システムがカバーしていない線路１９の拡張部に沿って、このような好意的な４×４ＭＩＭＯ通信システムを提供するために、たとえば漏洩フィーダケーブル（ＬＦＣ）（時には放射ケーブルとも呼ばれる）を使用する可能性があると考えられる。
【００５４】
図３Ａは、ＬＦＣを使用した第２の固定通信システムの近傍にある列車の一例を示す。列車１０と、鉄道線路１９と、アンテナ局１１−３とを示している。アンテナ局１１−３は、アンテナシステム１１−３Ａ、１１−３Ａ’に通信可能に結合される送受信機１１−３Ｂを備えていてもよい。アンテナシステム１１−３Ａ、１１−３Ａ’は、線路１９の一方側において、一点鎖線３０、３１によって示しているアンテナシステム１１−３Ａ用の複数の漏洩フィーダケーブルと、線路１９の他方側において、アンテナシステム１１−３Ａ’用のＬＦＣ３２、３３における第２のセットを備えていてもよい。ここでは、ＬＦＣ３０に関連付けられた例示的な放射パターン３０−１、３０−２、３０−３、３０−４と、ＬＦＣ３１に関連付けられた放射パターン３１−１、３１−２、３１−３と、ＬＦＣ３２に関連付けられた放射パターン３２−１、３２−２、３２−３と、ＬＦＣ３３に関連付けられた放射パターン３３−１、３３−２、３３−３、３３−４とを示している。例示的な放射パターン３０−１、３０−２、３０−３、３０−４は、単に放射パターン３０としてグループ化されてもよく、ＬＦＣ３１、３２、及び３３の放射パターンについても同様であってもよい。送受信機１１−３Ｂは、図２Ａを参照しながら上述したように、ＤＡＳシステム２０（図示せず）に接続されてもよい。ＤＡＳシステム２０は、送受信機１１−３Ｂとの間で４つの信号チャネルｓ１〜ｓ４を送受信してもよい。４つの入力信号チャネルのうち２つの関連出力チャネルｓ５、ｓ６は、線路１９の右側に設置されるＬＦＣアンテナシステム１１−３Ａに結合されてもよく、また２つのチャネルｓ７、ｓ８は、線路１９の左右側に設置されるＬＦＣアンテナシステム１１−３Ａ’に結合されてもよい。したがって、４×４ＭＩＭＯ通信の場合、チャネルは線路１９の両側のＬＦＣ間で分割されている。
【００５５】
図３Ａの参照番号は、図１Ａ、図１Ｂ、及び図２Ａ〜図２Ｃで記載した番号と同じ番号を有する、実質的に同様の要素を指していてもよい。
【００５６】
送受信機アンテナシステム１１−３のアンテナシステム１１−３Ａ、１１−３Ａ’の漏洩フィーダ３０、３１、３２、３３は、たとえば４Ｇ、ＬＴＥ、又は５Ｇ、ＷｉＭＡＸ８０２．１６などの移動体通信規格のような１又は複数のＲＦ技術により、無線周波数信号を送受信するように動作可能であってもよい。送受信機アンテナシステム１１−３の漏洩フィーダケーブル３０〜３３は、鉄道線路１９とほぼ平行に走っていてもよい。
【００５７】
図３Ｂは、図３Ａの列車の例示的な概略断面図を示す。アンテナ局１１−３（図示せず）は、アンテナシステム１１−３Ａ、１１−３Ａ’において複数の漏洩フィーダケーブルを備えていてもよく、そのうちのＬＦＣ３０、３１は、アンテナシステム１１−３Ａ用にマウント１８に取り付けられ、線路１９の右側に点で示されており、またそのうちのＬＦＣ３２、３３は、アンテナシステム１１−３Ａ’用にマウント１８’に取り付けられ、線路１９の左側に点で示されている。ここには漏洩フィーダ間の離間距離ｄ３も示しており、これは１１−３Ａ、１１−３Ａ’のアンテナセット３０、３１及び３２、３３の双方について通常等しくなっている。図３Ｂの参照番号は、図１Ａ、図１Ｂ、及び図２で記載した番号と同じ番号を有する、実質的に同様の要素を指していてもよい。
【００５８】
マウント１８、１８’については、アンテナ局１１−３の漏洩フィーダケーブル３０、３１、３２、３３を、鉄道線路１９に対して所望の位置に取り付けることが可能となっていてもよい。たとえば図３Ｂに示すように、マウント１８、１８’には、地上のある高さに、且つ／又は客車Ｃ１に対してある位置において、鉄道線路１９に対して実質的に平行となるように複数の漏洩フィーダケーブル３０〜３３を取り付けてもよい。さらに、マウント１８、１８’では、漏洩フィーダケーブル３０〜３３を相互に対して所望の離間距離ｄ３で取り付けることが可能となっていてもよい。距離ｄ３は、双方のケーブルが共に束ねられている場合、ゼロから任意の適正な距離まで変化してもよい。具体的には、距離ｄ３は通信チャネルの中心搬送波における波長の０．５〜５倍であってもよい。
【００５９】
図３Ｂに示すように、アンテナ局が客車Ｃ１（又は列車１０の他の任意の客車）に送信しているとき、たとえばアンテナシステム１１−３Ａ、１１−３Ａ’のＬＦＣ３０〜３３などの漏洩フィーダケーブルは、通常列車の客車屋根１０１の高さよりも低く、すなわち屋根の高さ以下に取り付けられていてもよい。本シナリオでは、アンテナ局１１−３Ａ、１１−３Ａ’から、物理的にアンテナシステム１１−３Ａ又は線路１９の他方側のアンテナ１１−３Ａ’により接近している、列車の側部に搭載されるアンテナセットまでの見通し線（ＬＯＳ）が、度々出現する可能性がある。図３Ａ及び図３Ｂで示す例では、アンテナセットＡ２の一式は、アンテナ局１１−３のアンテナ１１−３ＡとＬＯＳ通信してもよく、アンテナセットＡ１は、アンテナ局１１−３のアンテナ１１−３Ａ’とＬＯＳ通信してもよい。
【００６０】
漏洩フィーダ３０〜３２を備えるアンテナ局１１−３が、図１及び図２を参照しながら記載したアンテナと同じタイプのアンテナＡ１１、Ａ１２、Ａ２１、Ａ２２を使用しながら操作されてもよいことは、注目に値する。これにより、線路１９に沿ってＬＦＣ部用に追加のアンテナを設置する必要性が軽減されるが、各セットＡ１、Ａ２内のアンテナ間のパターンダイバーシティにより、困難が生じる可能性がある。通常、既知の漏洩フィーダシステムは、無指向性アンテナと通信するように設計されている。図１Ａに記載したパターンダイバーシティでは、たとえばアンテナＡ１１（順方向）とアンテナＡ１２（逆方向）との間において、ＬＦＣケーブル内の異なる信号チャネルを十分に分離することは困難であり得る。その理由から、放射パターン３０、３１、３２及び３３で示しているように、線路の各側のＬＦＣに対して、一致する指向性又はパターンダイバーシティを導入することを提案している。
【００６１】
図３Ａに示すように、漏洩フィーダケーブル３０〜３３におけるパターンダイバーシティは、たとえばＬＦＣ３０及びＬＦＣ３１で示している各ＬＦＣの両端部から異なる信号チャネルに給電することによって達成してもよく、ここではＬＦＣ３０及び３１については、無給電端部において、例示的な５０オームの終端で終端されるように示している。その結果、ケーブルは、図３Ａにおいて破線による輪郭で示す概略的な放射ローブの向きによって表示されているように、異なる向き又は放射パターンを有する。
【００６２】
本例のアンテナセットＡ１、Ａ２の各々は少なくとも２つのアンテナＡ１１、Ａ１２、及びＡ２１、Ａ２２をそれぞれ含み、各セットの少なくとも１つのアンテナは順方向に指向され、また少なくとも１つのアンテナは逆方向に指向されているので、たとえばアンテナセットＡ１、Ａ２のパターンダイバーシティとアンテナセット１１−３Ａ、１１−３Ａ’のＬＦＣ３０、３１及び３２、３３のパターンダイバーシティとをそれぞれ利用することにより、列車１０の客車Ｃ１、Ｃ２の各々に対して例示的なＬＦＣコリドー１１−３Ａ、１１−３Ａ’の範囲内に４×４ＭＩＭＯ通信リンクを確立することができる。図３Ａ及び図３Ｂの例を使用すると、チャネルｓ５がＬＦＣ３０からアンテナＡ２１に送信され、チャネルｓ６がＬＦＣ３１からアンテナＡ２２に送信され、チャネルｓ７がＬＦＣ３３からアンテナＡ１１に送信され、チャネルｓ８がＬＦＣ３２からアンテナＡ１２に送信されている。
【００６３】
図３Ａ及び図３Ｂについて上述したような、車両に搭載されるパターンダイバーシティを有する異なる指向性のアンテナセットと組み合わせて、車両の両側にパターンダイバーシティを有する漏洩フィーダケーブルを使用することについては、たとえば図１及び図２を参照して記載している本発明の態様からは独立して行ってもよい。
【００６４】
単一のケーブルの異なる端部からの異なるチャネルの給電を維持しながら、２つではなく単一のケーブルからなる漏洩フィーダアンテナを使用して、効果的なパターンダイバーシティを実現することも可能であり得る。そのような変形形態を図３Ｃに示している。
【００６５】
図３Ｃの例は、既に図３Ａを参照しながら記載したコンポーネントを含む。しかしながら、アンテナ局１１−３Ａ並びに１１−３Ａ’は、複数のＬＦＣ３０、３１及びＬＦＣ３２、３３の代わりに、それぞれ１つのＬＦＣ３５、３６を備えていてもよい。ＬＦＣ３５、３６は両端部から給電されてもよく、このために、各端部は図示のように異なる信号によって給電されてもよい。たとえばＬＦＣ３５は、入力ポートｓ１及びｓ２の信号にそれぞれ基づいて信号を出力できるポートｓ５及びｓ６からの信号によって給電されてもよい。ＬＦＣケーブル３５、３６内の波の伝搬方向に依存して、前記波は一定の位相遅延を伴いケーブル内の各スロットに到達する。これらのスロットから波が自由空間を伝播して、車両１０の一方側のアンテナセットＡ１におけるアンテナＡ１１、Ａ１２に、又は車両１０の他方側のアンテナセットＡ２におけるアンテナＡ２１、Ａ２２にそれぞれ到達し、ここで前記波は重畳して受信電圧／信号サンプルを生成する。ＬＦＣケーブル３５又はケーブル３６などの同一のケーブルに両端部から給電する場合、ＬＦＣケーブル内で波は反対方向に進み、これらの波が同一のスロットに到達する際の位相は異なる。その他の場合は、これらの波は同一の受信アンテナに到達するために同一の経路を進むので、２つの受信信号間における唯一の差異は、ＬＦＣ３５、３６内の各スロットで異なる方向に伝播する波の到達位相に専ら依存する。
【００６６】
その移動の間に、列車１０は、主な通信モードが、図１〜図２に示すアンテナシステム１１−１Ａ、１１−２ＡなどのＲＦアンテナによって提供される区域から、主な通信モードが、図３に示す漏洩フィーダアンテナシステム１１−３Ａなどの漏洩フィーダによって提供される区域へと進むことができ、その逆もまた同様となる。
【００６７】
上記のような通信システムは、２つ以上の異なる固定通信システム構成を使用して、移動車両への通信リンクを確立することによって列車との間の移動体通信を向上させることができ、たとえば好ましい固定通信システムの設置を実現することができず、通常は第２のあまり好ましくない固定通信システムを代わりに使用しなければならない領域において、有用性をもたらす。
【００６８】
上述したような通信システムでは、図１〜図２を参照しながら上述したアンテナコリドーから図３を参照しながら上述したＬＦＣを装備した区域への移行時に特定のスイッチング装置を必要とせずに、列車上で同じアンテナと中継器装置とを使用できることが理解される。また、両タイプの区域に同じＤＡＳシステムを使用することが可能であってもよい。
【００６９】
列車１０を例として記載しているが、上述したシステム及び方法は、車両の軌道に沿った２つ以上の異なる固定通信システム間において車載機器の高速スイッチングを必要とするあらゆる通信システムに適用することができる。車両は列車１０の客車、前記列車そのもの、又はガイドウェイバス、車などの異なるタイプであってもよい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【国際調査報告】
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