(57)【要約】【課題】列車通信システムにおいて、ミリ波通信の減衰を考慮しつつ、製造コストを抑えるための技術を提供する。【解決手段】本願明細書に開示される技術に関する列車通信システムは、線路沿いに配置される複数の基地局装置（２０、２０Ａ、１２）と、それぞれの基地局装置と通信可能である中央装置（１１）と、線路を走行する列車に搭載され、かつ、複数の基地局装置と通信可能である車上無線装置（３０）とを備え、車上無線装置は、それぞれの基地局装置との間で第１の電波を用いた通信を行い、基地局装置から受信した第１の電波の受信強度があらかじめ定められたしきい値よりも小さい場合に、基地局装置との間の通信を、第２の電波を用いた通信に切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
線路沿いに配置される複数の基地局装置と、
それぞれの前記基地局装置と通信可能である中央装置と、
前記線路を走行する列車に搭載され、かつ、複数の前記基地局装置と通信可能である車上無線装置とを備え、
前記車上無線装置は、複数の前記基地局装置のうちの少なくとも１つの前記基地局装置の間で、ミリ波である第１の電波を用いた通信が可能であり、
前記車上無線装置は、複数の前記基地局装置のうちの少なくとも１つの前記基地局装置の間で、前記第１の電波よりも長波長である第２の電波を用いた通信が可能であり、
前記車上無線装置は、それぞれの前記基地局装置との間で前記第１の電波を用いた通信を行い、前記基地局装置から受信した前記第１の電波の受信強度があらかじめ定められたしきい値よりも小さい場合に、前記基地局装置との間の通信を、前記第２の電波を用いた通信に切り替える、
列車通信システム。
【請求項２】
複数の前記基地局装置は、
前記第１の電波と前記第２の電波とを双方送受信可能である混在基地局装置を含む、
請求項１に記載の列車通信システム。
【請求項３】
複数の前記基地局装置は、
前記第１の電波を送受信可能であるミリ波基地局装置を含む、
請求項２に記載の列車通信システム。
【請求項４】
前記車上無線装置は、前記ミリ波基地局装置が通信不能となった場合、または、前記混在基地局装置との間の前記第１の電波を用いた通信が不能となった場合、前記基地局装置との間の通信を、前記第２の電波を用いた通信に切り替える、
請求項３に記載の列車通信システム。
【請求項５】
前記車上無線装置は、それぞれの前記基地局装置との間で前記第２の電波を用いた通信を行う場合、運転指令を含む通信データを送受信する、
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の列車通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願明細書に開示される技術は、列車通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信手段は高速化が進んでおり、ｌｏｎｇ  ｔｅｒｍ  ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）、および、ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ  ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ  ｆｏｒ  ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  ａｃｃｅｓｓ（ＷｉＭＡＸ）２＋が普及し、さらに、第５世代携帯電話（５Ｇ）の実用化も目前に迫っている。
【０００３】
列車環境においても、近年ＩＴ化が進み、従来の列車無線、すなわち、運転指令に加え、旅客系サービスとして、新幹線または在来線特急列車を中心に無線ＬＡＮによるインターネット接続サービスが展開されている（たとえば、特許文献１を参照）。
【０００４】
また、運行系サービスとしては、ＩｏＴ化が実用化されてきており、車両に搭載された各種センサーの情報または車両ログを地上監視員へ転送し、いち早く故障などの情報を把握して保守を行うなどされてきている。同様に、車両の運行状態、たとえば、車両の速度またはブレーキ状態を地上監視員に転送し、ＥＣＯ運転支援を行うシステムが実用化されてきている。
【０００５】
今後列車における地車間通信はさらに大容量となる見込みであるが、従来列車無線が使用してきた、ｖｅｒｙ  ｈｉｇｈ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ（ＶＨＦ）波帯、および、ｕｌｔｒａ  ｈｉｇｈ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ（ＵＨＦ）波帯の周波数帯は帯域が狭く、大容量化が難しい側面がある。一方で、比較的周波数の空いているミリ波を用いた列車無線システムが今後普及すると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３４４４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながらミリ波は、電波の性質上直進性が強く、減衰量も多い。特に雨天時においては、ミリ波は降雨減衰が大きい。したがって、安定したミリ波通信を行うためには、ミリ波を送受信する基地局の配置を密にする必要がある。
【０００８】
また、ミリ波帯の通信装置は、ＶＨＦ波帯、ＵＨＦ波帯の無線通信装置に比べて設計がシビアであり、通信デバイス、基板および機器工作に高い精度が要求されるため、ミリ波帯の通信装置を密に配置すると、装置およびシステムの製造コストが高くなるという問題がある。
【０００９】
本願明細書に開示される技術は、以上に記載されたような問題を解決するためになされたものであり、列車通信システムにおいて、ミリ波通信の減衰を考慮しつつ、製造コストを抑えるための技術を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願明細書に開示される技術の第１の態様は、線路沿いに配置される複数の基地局装置と、それぞれの前記基地局装置と通信可能である中央装置と、前記線路を走行する列車に搭載され、かつ、複数の前記基地局装置と通信可能である車上無線装置とを備え、前記車上無線装置は、複数の前記基地局装置のうちの少なくとも１つの前記基地局装置の間で、ミリ波である第１の電波を用いた通信が可能であり、前記車上無線装置は、複数の前記基地局装置のうちの少なくとも１つの前記基地局装置の間で、前記第１の電波よりも長波長である第２の電波を用いた通信が可能であり、前記車上無線装置は、それぞれの前記基地局装置との間で前記第１の電波を用いた通信を行い、前記基地局装置から受信した前記第１の電波の受信強度があらかじめ定められたしきい値よりも小さい場合に、前記基地局装置との間の通信を、前記第２の電波を用いた通信に切り替える。
【発明の効果】
【００１１】
本願明細書に開示される技術の第１の態様は、線路沿いに配置される複数の基地局装置と、それぞれの前記基地局装置と通信可能である中央装置と、前記線路を走行する列車に搭載され、かつ、複数の前記基地局装置と通信可能である車上無線装置とを備え、前記車上無線装置は、複数の前記基地局装置のうちの少なくとも１つの前記基地局装置の間で、ミリ波である第１の電波を用いた通信が可能であり、前記車上無線装置は、複数の前記基地局装置のうちの少なくとも１つの前記基地局装置の間で、前記第１の電波よりも長波長である第２の電波を用いた通信が可能であり、前記車上無線装置は、それぞれの前記基地局装置との間で前記第１の電波を用いた通信を行い、前記基地局装置から受信した前記第１の電波の受信強度があらかじめ定められたしきい値よりも小さい場合に、前記基地局装置との間の通信を、前記第２の電波を用いた通信に切り替えるものである。このような構成によれば、雨天時などに、線路上におけるミリ波通信エリアが縮小することによってミリ波通信が不安定になる場合であっても、降雨減衰の影響を受けにくいＵＨＦ波通信などに切り替えることによって、線路全体における通信エリアを維持することができる。
【００１２】
本願明細書に開示される技術に関する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、さらに明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態に関する、列車通信システム実現するための構成を概略的に例示する図である。
【図２】実施の形態に関する、列車に搭載される車上無線装置の構成を概念的に例示する機能ブロック図である。
【図３】実施の形態に関する列車通信システムの構成を、実際の回線設計とともに例示する図である。
【図４】線路がカーブしている場合の、ミリ波基地局装置の配置を例示する図である。
【図５】線路がカーブしている場合の、混在基地局装置の配置を例示する図である。
【図６】線路に高低差がある場合の、ミリ波基地局装置の配置を例示する図である。
【図７】線路に高低差がある場合の、混在基地局装置の配置を例示する図である。
【図８】列車通信システムにおけるミリ波基地局装置の配置を例示する図である。
【図９】図８に例示された複数のミリ波基地局装置によって形成される、晴天時の通信エリアを例示する図である。
【図１０】図８に例示された複数のミリ波基地局装置によって形成される、雨天時の通信エリアを例示する図である。
【図１１】異なる降水量における周波数と減衰係数との関係を示すグラフである。
【図１２】列車通信システムの構成の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。
【００１５】
なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化がなされるものである。また、異なる図面にそれぞれ示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。
【００１６】
また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。
【００１７】
また、以下に記載される説明において、「第１の」、または、「第２の」などの序数が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、これらの序数によって生じ得る順序などに限定されるものではない。
【００１８】
＜第１の実施の形態＞
以下、本実施の形態に関する列車通信システムについて説明する。説明の便宜上、まず、列車通信システムにおけるミリ波基地局装置の配置、および、ミリ波基地局装置によるミリ波通信について説明する。
【００１９】
図８は、列車通信システムにおけるミリ波基地局装置の配置を例示する図である。図８に例示されるように、列車通信システムにおいては、上り線路１３上に上り列車１６が、下り線路１４上に下り列車１５がそれぞれ走行しており、それぞれの線路脇には複数のミリ波基地局装置１２が設置されている。それぞれのミリ波基地局装置１２は、ミリ波帯の電波を送受信することができる基地局装置である。
【００２０】
中央装置１１から光ファイバー１７を介してそれぞれのミリ波基地局装置１２に光信号が伝送される。そして、ミリ波基地局装置１２において光信号がミリ波（電波）へ変換されることによって、中央装置１１は、ミリ波を受信する上り列車１６および下り列車１５との間でミリ波通信を行う。
【００２１】
図９は、図８に例示された複数のミリ波基地局装置１２によって形成される、晴天時の通信エリアを例示する図である。図９に例示されるように、ミリ波基地局装置１２によって形成されるミリ波通信エリア２２は、隣接する他のミリ波基地局装置１２によって形成されるミリ波通信エリア２２と互いに重なり合い、通信の重複エリア１８が形成されている。
【００２２】
一方で、図１０は、図８に例示された複数のミリ波基地局装置１２によって形成される、雨天時の通信エリアを例示する図である。図１０に例示されるように、ミリ波基地局装置１２によって形成されるミリ波通信エリア２２は、図９に例示された晴天時のミリ波通信エリア２２よりも狭くなっている。
【００２３】
図１１は、異なる降水量における周波数と減衰係数との関係を示すグラフである。図１１において、縦軸は減衰係数［ｄＢ／ｋｍ］を示し、横軸は周波数［ＧＨｚ］を示す。
【００２４】
図１１に示されるように、５ＧＨｚ以上の周波数帯においては、一般的に雨天時の降雨減衰が大きい。たとえば、４０ＧＨｚ帯のミリ波を用いた場合、１ｋｍあたり降雨減衰は降水量５ｍｍ／ｈでは約１．５ｄＢ、降水量１００ｍｍ／ｈでは約３０ｄＢそれぞれ減衰する。そのため、図１０においては、ミリ波基地局装置１２によって形成されるミリ波通信エリア２２が狭くなっている。
【００２５】
昨今の都市部の集中豪雨に鑑みれば、７０ｍｍ／ｈ程度の雨は日常的であり、今後地球温暖化が進むことによって、さらに激しい雨が降る可能性もある。
【００２６】
安定したミリ波通信を行うためには、これらを鑑み、７０ｍｍ／ｈ程度の降雨減衰を回線設計において考慮しておく必要がある。
【００２７】
図１０に例示されたミリ波基地局装置１２の配置は、雨天時のミリ波通信エリア２２の縮小を考慮した配置であるが、当該配置では、図９に例示されるように、晴天時には通信の重複エリア１８が形成されてしまう。そのため、晴天時には、ミリ波通信エリア２２が過度に密となり、列車通信システムの製造コストを高めてしまうという問題がある。
【００２８】
＜列車通信システムの構成について＞
図１は、本実施の形態に関する列車通信システム実現するための構成を概略的に例示する図である。
【００２９】
図１に例示されるように、本実施の形態に関する列車通信システムは、中央装置１１と、線路沿いまたは駅などに設置された複数の混在基地局装置２０とを備える。
【００３０】
それぞれの混在基地局装置２０は、光ファイバー１７を介して中央装置１１に接続される。複数の混在基地局装置２０は、数百ｍ間隔で配置される。
【００３１】
それぞれの混在基地局装置２０は、ミリ波帯の電波およびＵＨＦ波帯の電波の双方を送受信することができる基地局装置である。
【００３２】
中央装置１１は、通信データを変調して光信号に変換する。そして、中央装置１１は、光ファイバー１７を介して混在基地局装置２０に光信号を伝送する。伝送された光信号は、混在基地局装置２０においてミリ波帯またはＵＨＦ波帯の電波に変換され、線路を走行する車両に向けて放射される。
【００３３】
通信データには、運転指令、車両に搭載された各種センサーの情報、車両ログ、および、速度またはブレーキ状態などの運行状態の情報が含まれる。また、通信データは、旅客系サービスとしてのインターネット接続サービスにも用いられる。
【００３４】
このうち、運転指令は、列車運行に必須の通信データであり、晴天時および雨天時に関わらず、運転指令が伝送されるための通信路は確保されている必要がある。一方で、車両に搭載された各種センサーの情報、車両ログ、インターネット接続サービスなどは、若干の途切れがあっても最終的に通信できればよいベストエフォートの通信データである。
【００３５】
ＵＨＦ波帯は周波数帯域が比較的狭く、情報の大容量化が難しい側面があることを考慮して、本実施の形態では、たとえば、列車運行に必須な運転指令のデータのみを送受信する。一方で、ミリ波帯は周波数帯域が比較的広く、情報の大容量化が可能であることを考慮して、運転指令は勿論のこと、車両に搭載された各種センサーの情報、車両ログ、および、インターネット接続サービスのデータも送受信する。
【００３６】
晴天時、ミリ波帯の電波は本来、隣接する混在基地局装置２０に到達する。しかしながら、５ＧＨｚ以上の周波数帯は一般的に雨天時の降雨減衰が大きいため、隣接する混在基地局装置２０に到達しない場合もあり、回線設計上無視できない。
【００３７】
たとえば、４０ＧＨｚ帯のミリ波の場合、１ｋｍあたり降雨減衰は降水量が５ｍｍ／ｈで約１．５ｄＢ、降水量が１００ｍｍ／ｈで約３０ｄＢであるため、雨天時には通信エリアが縮小する。したがって、ミリ波の通信エリアはミリ波通信エリア２２のようになる。一方で、ＵＨＦ波帯は降雨減衰の影響を受けにくいため、ＵＨＦ波の通信エリアはＵＨＦ波通信エリア２１のようになる。
【００３８】
図２は、列車に搭載される車上無線装置の構成を概念的に例示する機能ブロック図である。図２に例示されるように、車上無線装置３０は、線路沿いに配置された基地局装置と通信可能である。車上無線装置３０は、ミリ波アンテナ３１に接続されたミリ波無線機３３と、ＵＨＦ波アンテナ３２に接続されたＵＨＦ波無線機３４と、無線切り替え装置４０とを備える。無線切り替え装置４０は、信号切り替え機３９と、信号判別回路４１とを備える。
【００３９】
ミリ波無線機３３は、線路沿いに配置された基地局装置からミリ波アンテナ３１で受信した信号に応じて、ミリ波受信信号強度（ｒｅｃｅｉｖｅｄ  ｓｉｇｎａｌ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ  ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ、すなわち、ＲＳＳＩ）信号３５およびミリ波通信データ３７を出力する。ミリ波ＲＳＳＩ信号３５は、無線切り替え装置４０における信号判別回路４１に入力され、ミリ波通信データ３７は、無線切り替え装置４０における信号切り替え機３９に入力される。
【００４０】
ＵＨＦ波無線機３４は、線路沿いに配置された基地局装置からＵＨＦ波アンテナ３２で受信した信号に応じて、ＵＨＦ波ＲＳＳＩ信号３６およびＵＨＦ波通信データ３８を出力する。ＵＨＦ波ＲＳＳＩ信号３６は、無線切り替え装置４０における信号判別回路４１に入力され、ＵＨＦ波通信データ３８は、無線切り替え装置４０における信号切り替え機３９に入力される。
【００４１】
信号判別回路４１は、ミリ波ＲＳＳＩ信号３５とＵＨＦ波ＲＳＳＩ信号３６とを比較する。そして、信号判別回路４１は、ミリ波ＲＳＳＩ信号３５とＵＨＦ波ＲＳＳＩ信号３６との比較結果に基づいて切り替え信号４２を出力し、切り替え信号４２によって信号切り替え機３９の切り替え動作を制御する。
【００４２】
信号判別回路４１は、通常、信号切り替え機３９にミリ波通信データ３７を優先的に選択させ、下位装置に通信データ４３を伝送させる。
【００４３】
一方で、信号判別回路４１は、雨天時、信号判別回路４１に入力されるミリ波ＲＳＳＩ信号３５があらかじめ定められたしきい値を下回った場合に、切り替え信号４２によって信号切り替え機３９を制御して信号切り替え機３９にＵＨＦ波通信データ３８を選択させ、下位装置に通信データ４３を伝送させる。
【００４４】
車上無線装置３０は、晴天時においては、ミリ波帯の回線を用いて運転指令、車両に搭載された各種センサーの情報、車両ログ、および、インターネット接続サービスが送受信可能である。また、車上無線装置３０は、雨天時にミリ波帯の回線が不安定となった場合は、ＵＨＦ波帯の回線を用いて、運転指令の通信が可能である。
【００４５】
線路沿いに設置された混在基地局装置２０には、常時同じ通信データが送信されていることは言うまでもない。
【００４６】
図３は、本実施の形態に関する列車通信システムの構成を、実際の回線設計とともに例示する図である。図３に例示される場合では、晴天時を考慮して、混在基地局装置２０に搭載される分も含めたミリ波基地局装置が、およそ１０００ｍ間隔で配置されている。一方で、混在基地局装置２０はおよそ２０００ｍ間隔で配置されている。
【００４７】
ミリ波基地局装置１２は、ミリ波を送受信可能な基地局装置である。ミリ波基地局装置１２の送信電力は、１５ｄＢｍであり、送信アンテナ利得は３２．３ｄＢｉであり、給電損等は−２．５ｄＢであり、輻射電力は４４．８ｄＢｍである。また、伝搬損失は−１２０．８ｄＢである。
【００４８】
また、車上無線装置３０におけるミリ波アンテナ３１の受信アンテナ利得は３２．３ｄＢｉであり、給電損等は−２．５ｄＢであり、受信電力は−４６．２ｄＢｍである。また、回線マージンは、降雨損失−１３．７ｄＢを含み−２５．９ｄＢである。
【００４９】
また、所要受信電力は−７２．１ｄＢｍであり、伝送距離は５５１ｍである。なお、降雨なしの場合の伝送距離は１８００ｍ程度であるが、実際には線路において１８００ｍの直線区間が続くことは稀であるため、１０００ｍ程度を想定する。
【００５０】
一方で、混在基地局装置２０におけるＵＨＦ波の送信電力は、２７ｄＢｍであり、送信アンテナ利得は７ｄＢｉであり、共用機等給電損等は−１７ｄＢであり、輻射電力は１７ｄＢｍである。また、伝搬損失は−９６．７ｄＢである。
【００５１】
また、車上無線装置３０におけるＵＨＦ波アンテナ３２の受信アンテナ利得は０ｄＢｉであり、共用機等給電損等は−８ｄＢであり、受信電力は−８７．７ｄＢｍである。また、回線マージンは、−２０ｄＢである。
【００５２】
また、所要受信電力は−１０７．７ｄＢｍであり、伝送距離は４０００ｍである。なお、伝送距離は、都市部では建物による遮蔽などがあるため、半分の２０００ｍ程度を想定する。
【００５３】
なお、ミリ波は直進性が高く、見通し通信が必須であることから、伝搬損失は２乗則（自由空間伝搬損失）を前提に計算するものとする。
【００５４】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態に関する列車通信システムについて説明する。以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
【００５５】
＜列車通信システムの構成について＞
図４は、線路がカーブしている場合の、ミリ波基地局装置の配置を例示する図である。図４においては、雨天時のミリ波通信エリア２２が例示されている。また、図５は、線路がカーブしている場合の、混在基地局装置の配置を例示する図である。図５においては、雨天時のミリ波通信エリア２２および雨天時のＵＨＦ波通信エリア２１がそれぞれ例示されている。
【００５６】
図４に例示されるように、線路がカーブしている場合に、ミリ波基地局装置１２のみで線路上に通信エリアを確保しようとする場合、ミリ波基地局装置１２は３つ配置される必要がある。
【００５７】
一方で、図５に例示されるように、線路がカーブしている場合に、混在基地局装置２０によって線路上に通信エリアを確保しようとする場合、雨天時のＵＨＦ波通信エリア２１が広範囲であることに起因して、必要となる混在基地局装置２０は２つでよい。すなわち、少ない数の基地局装置で、効率的に通信エリアを確保することができる。
【００５８】
図６は、線路に高低差がある場合の、ミリ波基地局装置の配置を例示する図である。図６においては、雨天時のミリ波通信エリア２２が例示されている。また、図７は、線路に高低差がある場合の、混在基地局装置の配置を例示する図である。図７においては、雨天時のミリ波通信エリア２２および雨天時のＵＨＦ波通信エリア２１がそれぞれ例示されている。
【００５９】
図６に例示されるように、線路に高低差がある場合に、ミリ波基地局装置１２のみで線路上に通信エリアを確保しようとする場合、ミリ波基地局装置１２は３つ配置される必要がある。
【００６０】
一方で、図７に例示されるように、線路に高低差がある場合に、混在基地局装置２０によって線路上に通信エリアを確保しようとする場合、やはり雨天時のＵＨＦ波通信エリア２１が広範囲であることに起因して、必要となる混在基地局装置２０は２つでよい。すなわち、少ない数の基地局装置で、効率的に通信エリアを確保することができる。
【００６１】
なお、車上無線装置３０においては、線路がカーブしていること、および、線路に高低差があることは考慮せずに、ミリ波無線機３３から出力されるミリ波ＲＳＳＩ信号３５とＵＨＦ波無線機３４から出力されるＵＨＦ波ＲＳＳＩ信号３６とに基づいて、ミリ波の信号強度があらかじめ定められたしきい値を下回った場合に、ＵＨＦ波通信を行えばよい。
【００６２】
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態に関する列車通信システムについて説明する。以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
【００６３】
＜列車通信システムの構成について＞
第１の実施の形態、および、第２の実施の形態に例示されるように、通信データに含まれる運転指令は、ミリ波帯およびＵＨＦ波帯の双方において送受信されるため、ハードウェアおよび通信路がともに冗長構成となる。特に、ミリ波基地局装置１２が故障などによって通信不能となった場合、または、混在基地局装置２０のミリ波通信が不能となった場合には、ＵＨＦ波帯で列車運行に必須な運転指令の通信路を確保することが可能である。
【００６４】
なお、ミリ波基地局装置１２の故障の検知は、図２におけるミリ波ＲＳＳＩ信号３５とＵＨＦ波ＲＳＳＩ信号３６とを用いて行う。具体的には、ミリ波ＲＳＳＩ信号３５の受信強度があらかじめ定められたしきい値を下回った場合に、ミリ波基地局装置１２が故障したことを検知する。
【００６５】
＜以上に記載された実施の形態によって生じる効果について＞
次に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果を例示する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態に例示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。
【００６６】
また、当該置き換えは、複数の実施の形態に跨ってなされてもよい。すなわち、異なる実施の形態において例示されたそれぞれの構成が組み合わされて、同様の効果が生じる場合であってもよい。
【００６７】
以上に記載された実施の形態によれば、列車通信システムは、線路沿いに配置される複数の基地局装置と、それぞれの基地局装置と通信可能である中央装置１１と、線路を走行する列車に搭載される車上無線装置３０とを備える。ここで、基地局装置は、たとえば、混在基地局装置２０、および、ミリ波基地局装置１２のうちの少なくとも１つに対応するものである。車上無線装置３０は、複数の基地局装置と通信可能である。また、車上無線装置３０は、複数の基地局装置のうちの少なくとも１つの基地局装置の間で、ミリ波を用いた通信が可能である。また、車上無線装置３０は、複数の基地局装置のうちの少なくとも１つの基地局装置の間で、ミリ波よりも長波長である第２の電波を用いた通信が可能である。ここで、第２の電波は、たとえば、ＵＨＦ波である。また、車上無線装置３０は、それぞれの基地局装置との間でミリ波を用いた通信を行い、基地局装置から受信したミリ波の受信強度があらかじめ定められたしきい値よりも小さい場合に、基地局装置との間の通信を、ＵＨＦ波を用いた通信に切り替える。
【００６８】
このような構成によれば、雨天時などに、線路上におけるミリ波通信エリア２２が縮小することによってミリ波通信が不安定になる場合であっても、降雨減衰の影響を受けにくいＵＨＦ波通信などに切り替えることによって、線路全体における通信エリアを維持することができる。
【００６９】
ミリ波用の通信機に比べ、ＵＨＦ波用の通信機は安価であり、設計および工作も容易である。そのため、雨天時のミリ波通信エリア２２の縮小を考慮してミリ波用の通信機を密に配置するよりも、雨天時に通信を切り替えるためのＵＨＦ波用の通信機を配置する方が列車通信システムの製造コストを抑えることができる。
【００７０】
また、上記の列車通信システムでは、ミリ波回線とＵＨＦ波回線とが冗長構成となることから、高品質な通信路を提供するものである。
【００７１】
また、ミリ波通信は、ミリ波の直進性が強い性質に起因して、降雨時のみならず、線路がカーブしている場合、または、線路に高低差がある場合にも、通信が不安定になる。そのような場合であっても、上記の列車通信システムによれば、線路全体における通信エリアを維持することができる。
【００７２】
なお、これらの構成以外の本願明細書に例示される他の構成については適宜省略することができる。すなわち、少なくともこれらの構成を備えていれば、以上に記載された効果を生じさせることができる。
【００７３】
しかしながら、本願明細書に例示される他の構成のうちの少なくとも１つを以上に記載された構成に適宜追加した場合、すなわち、以上に記載された構成としては言及されなかった本願明細書に例示される他の構成が適宜追加された場合であっても、同様の効果を生じさせることができる。
【００７４】
また、以上に記載された実施の形態によれば、複数の基地局装置は、ミリ波とＵＨＦ波とを双方送受信可能である混在基地局装置２０を含む。このような構成によれば、ミリ波通信とＵＨＦ波などによる通信とを、１つの基地局装置を用いて切り替えて行うことができるため、列車通信システムの構成を少なくすることができ、システムの製造コストを抑制することができる。
【００７５】
また、以上に記載された実施の形態によれば、複数の基地局装置は、ミリ波を送受信可能であるミリ波基地局装置１２を含む。このような構成によれば、ミリ波基地局装置１２と混在基地局装置２０とによって、晴天時にミリ波通信を行う場合の、線路上におけるミリ波通信エリア２２の重なりを抑制しつつ、雨天時にＵＨＦ波通信を行う場合には、混在基地局装置２０によって、線路全体にＵＨＦ波通信エリア２１を確保することができる。
【００７６】
また、以上に記載された実施の形態によれば、車上無線装置３０は、ミリ波基地局装置１２が通信不能となった場合、または、混在基地局装置２０との間のミリ波を用いた通信が不能となった場合、基地局装置との間の通信を、ＵＨＦ波を用いた通信に切り替える。このような構成によれば、ミリ波通信の回線とＵＨＦ波通信の回線とが冗長回線として機能するため、高品質な通信路を提供することができる。
【００７７】
また、以上に記載された実施の形態によれば、車上無線装置３０は、それぞれの基地局装置との間でＵＨＦ波を用いた通信を行う場合、運転指令を含む通信データを送受信する。このような構成によれば、ミリ波通信が不安定になった場合であっても、ＵＨＦ波通信に切り替えることによって、列車運行に必須の通信データである運転指令が伝送されるための通信路を確保することができる。
【００７８】
＜以上に記載された実施の形態における変形例について＞
図１２は、列車通信システムの構成の変形例を示す図である。図１２に示されるように、列車通信システムは、中央装置１１と、線路沿いまたは駅などに設置された複数の混在基地局装置２０Ａとを備える。
【００７９】
混在基地局装置２０Ａは、線路の上り方向および下り方向の双方に電波を放射することができる基地局装置である。
【００８０】
このように、複数の基地局装置の配置条件などの変更も想定可能である。
【００８１】
以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面において例示であって、本願明細書に記載されたものに限られることはないものとする。
【００８２】
したがって、例示されていない無数の変形例、および、均等物が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの実施の形態における少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【００８３】
また、矛盾が生じない限り、以上に記載された実施の形態において「１つ」備えられるものとして記載された構成要素は、「１つ以上」備えられていてもよいものとする。
【００８４】
さらに、以上に記載された実施の形態におけるそれぞれの構成要素は概念的な単位であって、本願明細書に開示される技術の範囲内には、１つの構成要素が複数の構造物から成る場合と、１つの構成要素がある構造物の一部に対応する場合と、さらには、複数の構成要素が１つの構造物に備えられる場合とを含むものとする。
【００８５】
また、以上に記載された実施の形態におけるそれぞれの構成要素には、同一の機能を発揮する限り、他の構造または形状を有する構造物が含まれるものとする。
【００８６】
また、本願明細書における説明は、本技術に関するすべての目的のために参照され、いずれも、従来技術であると認めるものではない。
【符号の説明】
【００８７】
１１  中央装置、１２  ミリ波基地局装置、１３  上り線路、１４  下り線路、１５  下り列車、１６  上り列車、１７  光ファイバー、１８  重複エリア、２０，２０Ａ  混在基地局装置、２１  ＵＨＦ波通信エリア、２２  ミリ波通信エリア、３０  車上無線装置、３１  ミリ波アンテナ、３２  ＵＨＦ波アンテナ、３３  ミリ波無線機、３４  ＵＨＦ波無線機、３５  ミリ波ＲＳＳＩ信号、３６  ＵＨＦ波ＲＳＳＩ信号、３７  ミリ波通信データ、３８  ＵＨＦ波通信データ、３９  信号切り替え機、４０  無線切り替え装置、４１  信号判別回路、４２  切り替え信号、４３  通信データ。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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