(57)【要約】      （修正有）【課題】移動中の旅客列車における通信信号の提供を可能とする小型で低コストな方法を提供する。【解決手段】無線周波数信号を方向変換するための多面的散乱パネル６００は、それぞれがパネルの少なくとも１つの他のファセットとは異なる方向を向く複数のファセット６１１ａ〜６３１ｂ・・・を含む。各ファセットは、パネルの複数のシート状部材のうちの１つの導電性平面を含む。シート状部材は、ファセットが結合して一組の隣接する凹状反射体を提供するように、シート状部材の端縁に沿って互いに結合されている。【選択図】図８Ａ
2019208207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数信号を方向変換するための多面的散乱パネルであって、前記パネルは、それぞれが前記パネルの少なくとも１つの他のファセットとは異なる方向を向く複数のファセットを含み、各ファセットは、前記パネルの複数のシート状部材のうちの１つの導電性平面を含み、前記シート状部材は、前記ファセットが結合して一組の隣接する凹状反射体を提供するように、前記シート状部材の端縁に沿って互いに結合されている、散乱パネル。
【請求項２】
前記一組の隣接する凹状反射体は、第１の凹状反射体および第２の凹状反射体を含み、前記第１の凹状反射体は第１の交点に沿って前記第２の凹状反射体に接続されており、前記第１の交点に沿って、前記第１および第２の反射体のファセットが９０度超の角度で交差する、請求項１に記載の散乱パネル。
【請求項３】
前記第２の反射体は、第２の交点に沿って第３の凹状反射体に接続されており、前記第２の交点に沿って、前記第２および第３の反射体のファセットが１８０度超の角度で交差する、請求項２に記載の散乱パネル。
【請求項４】
前記第１の反射体は、前記第３の反射体とは反対側の前記第２の反射体の端縁に接続されている、請求項３に記載の散乱パネル。
【請求項５】
前記第１の交点に隣接する前記第１の反射体のファセットは、前記第２の交点に隣接する前記第３の反射体の対応するファセットと反対の、かつ平行な方向に、前記第１の交点から延在している、請求項４に記載の散乱パネル。
【請求項６】
前記第３の反射体に結合された追加の反射体を更に含み、前記追加の反射体は、無線周波数信号を前記第３の反射体に向けて反射するように構成された第１の面を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の散乱パネル。
【請求項７】
前記追加の反射体が、逆三角プリズムとして成形されている、請求項６に記載の散乱パネル。
【請求項８】
前記追加の反射体の長さに沿って対称面を含む、請求項７に記載の散乱パネル。
【請求項９】
前記第１および第２の交点のうちの少なくとも１つが曲面を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の散乱パネル。
【請求項１０】
各凹状反射体は、前記第１および第２の交点に垂直な端縁に沿って互いに接続された２つのシート状要素によって提供される２つのファセットを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の散乱パネル。
【請求項１１】
各凹状反射体の前記２つのシート状要素は、１８０度未満の角度で互いに接続されている、請求項１０に記載の散乱パネル。
【請求項１２】
前記パネルは、第１の方向から受信した信号を、前記第１の方向に対して横方向の第２の方向に反射するように構成されている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の散乱パネル。
【請求項１３】
前記パネルは、前記第１の方向に平行な第３の方向から受信した信号を、前記第３の方向に対して横方向の第４の方向に反射するように構成されている、請求項１２に記載の散乱パネル。
【請求項１４】
底部と、前面と、各側面が前記底部の端縁を前記前面の端縁に接続する一対の側面とを含む台形プリズムと、
前面および背面を含む一対の板状フィンであって、前記台形プリズムの底部の両側から、前記台形プリズムの底部に平行に延在している前記フィンと、
逆三角プリズムであって、前記三角プリズムの先端縁がその長さに沿って、前記台形プリズムの前面の中心に接続されて、前記前面を第１の側面および第２の側面に分割する逆三角プリズムと、
を含み、前記台形プリズムの前面の第１および第２の側面と、前記台形プリズムの側面と、前記板状フィンの前面とは、それぞれ、無線周波数信号を反射するための導電性ファセットを備える、散乱パネル。
【請求項１５】
前記台形プリズムの前面、前記台形プリズムの側面、および前記板状フィンの前面の各側面は、一対の反射ファセットを含む、請求項１４に記載の散乱パネル。
【請求項１６】
各対のファセットは、１８０度未満で、端縁に沿って前記対の第２のファセットに接続された第１のファセットを含む、請求項１５に記載の散乱パネル。
【請求項１７】
前記台形プリズムの各側面は、例えば湾曲した隆起部を含む交点に沿って、前記前面に接続されている、請求項１４または１５に記載の散乱パネル。
【請求項１８】
前記台形プリズムの側面がそれぞれ、対応する前記板状フィンのうちの１つに接続されている、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の散乱パネル。
【請求項１９】
前記三角プリズムは、第１の傾斜面および第２の傾斜面を含み、前記第１の傾斜面は、無線周波数信号を前記台形プリズムの前面の第１の側面に向けて反射するように配置されており、前記第２の傾斜面は、無線周波数信号を前記台形プリズムの前面の第２の側面に向けて反射するように配置されている、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の散乱パネル。
【請求項２０】
反射ファセットの各対が、凹状反射体を画定する、請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の散乱パネル。
【請求項２１】
前記逆三角プリズムおよび前記台形プリズムは、前記パネルが前記逆三角プリズムおよび前記台形プリズムの中心の周りに対称面を含むように整列している、請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の散乱パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は方法および装置に関し、より具体的には通信方法および通信装置に関し、更に詳しくは、移動中の旅客列車における通信信号の提供に関する。
【背景技術】
【０００２】
列車の乗客は、移動中の列車の通信接続において困難を経験する可能性がある。この問題に対処するために、いくつかの可能性のある解決策が提案されてきたが、全てに欠点がある。
【０００３】
線路に隣接して配置されたリーキーフィーダケーブルを使用することが提案されてきた。これは、恐らく、完全にカバーすることを確実にするために線路の全長にわたる、非常に長いフィーダケーブルを設置する必要がある故に、非常に費用のかかる解決策である。更に、リーキーフィーダケーブルは連続構造である故に、風よけのように作用する可能性があり、従って要素からの損傷を受けやすい。要素に耐え得るリーキーフィーダケーブルを設計することは、高重量かつ高価なポストを伴い得る。これらのポストは設置するのが困難であり、かつ設置の許可を得るにあたり法的な障害を増やし得る。リーキーフィーダケーブルを伴うポストは、視覚的に大きなインパクトを有する故に、地域住民や列車の乗客が反対する可能性がある。
【０００４】
更なる可能性のある解決策として、線路に沿った分散アンテナシステムの使用が挙げられ、複数のアンテナの各々が、その線路に沿った間隔の狭い一連の地点に、線路の方向に放射線を放射する。アンテナの設置は、各アンテナをバックボーンネットワークに接続するために光ケーブルまたは他の形態の通信接続の設置を伴い得るため、費用がかかる。更に複雑なのは、トンネルや他の障害物が線路の全長に沿ったアンテナの設置を許可しない可能性がある点が挙げられる。アンテナからの距離が増すにつれて、列車内にて受信される電力が急速に低下する故に、多数のアンテナが必要になる場合もある。
【０００５】
列車は金属製であり得る。これは、列車内の通信信号の強度を制限する可能性がある。これは、列車が金属層を使用して着色された窓を有する場合に特に問題となる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様は添付の特許請求の範囲に記載されており、上記の問題の少なくとも一部に対処する。本開示は、（例えば、信号を散乱させることによって、例えば、信号を反射させることによって）無線信号を方向変換するための導電性表面を備えることができる散乱パネルに関する。
【０００７】
本開示の一態様は、無線信号を送受信するための、線路の側に配置された通信アンテナと、線路の側に配置され、かつ通信アンテナから線路に沿って離間した散乱パネルとを備える無線通信システムを提供する。散乱パネルは、通信アンテナからの無線信号を１本の線路上の列車に、または通信アンテナへの無線信号を１本の線路上の列車から指向するように構成することができる。
【０００８】
散乱パネルは、アンテナとは別の構造体に取り付けることができる。例えば、散乱パネルをカテナリーマスト等のマストに取り付けてもよい。散乱パネルおよびアンテナは、アンテナおよび散乱パネルが線路に沿って互いに離間することができるように、互いに別々の異なるマストにそれぞれ取り付けられてもよい。
【０００９】
一態様では、通信信号を方向変換するための散乱パネルが提供される。パネルは、第１の方向からパネルに入射する電磁信号に断面を呈するための第１の表面であって、前記信号を、主に第１の方向に対して横方向の第２の方向に方向変換するための形状を有する第１の表面と、第１の表面によって前記電磁信号から遮断されている散乱パネルの側にある第２の表面とを含み得る。第１の表面および第２の表面は導電性であり得、第２の表面は、波形の方向に対して横方向に第２の表面上を伝播する電磁信号の大きさを減少させるための波形を含み得る。
【００１０】
散乱パネルの第２の表面の波形の方向は、波形を形成し得る溝または隆起部の方向であり得る。これは、線路の方向に対して横方向であり得るか、または代替的に、線路に対して平行であり得る。
【００１１】
散乱パネルは、平面視したときに円形または三角形のプロファイルを有することができる。例えば、その平面断面は三角形または円形であり得、例えば、半円形であってもよい（例えば、半円筒形等）。散乱パネルは円錐を含んでもよい。散乱パネルの裏側（後面）は平坦であってもよい。使用時に、パネルが線路に隣接して建てられている場合、この後面は線路とは反対側を向いている場合がある。パネルは、単層構造、例えば単一の金属シートによって提供されてもよい。
【００１２】
後面とは反対側の、散乱パネルの前面は、２つの表面を含み得る。面のうちの一方の半分である第１の表面はアンテナに提示され、面のうちの他方の半分である第２の表面は第１の面によってアンテナからの直接信号から遮断されている。
【００１３】
パネルの平面断面は部分的に円形であってもよく、また、第１の表面および第２の表面は、散乱パネルの曲面の隣接する扇形に配置されてもよい。散乱パネルは、波形を有する平坦な裏側を含み得る。
【００１４】
第２の表面の波形は、垂直に指向されてもよい。
【００１５】
一態様では、線路の側に散乱パネルを設置する方法が提供される。この方法は、線路に沿って、通信アンテナから離間した線路の区間の側に散乱パネルを配置するステップと、アンテナからパネルの第１の表面に入射するＲＦ電磁信号が線路にわたって指向されるように、散乱パネルの位置を選択するステップとを含む。
【００１６】
散乱パネルの位置を選択するステップは、アンテナの高さおよび第１の表面の垂直プロファイルに基づいて高さを選択するステップを含むことができ、例えば、散乱パネルの位置を選択するステップは、その向きを選択するステップを含む。
【００１７】
散乱パネルのこれらの表面のうちの１つ以上（および本明細書に記載の他の散乱パネル）は導電性であり得る。例えば、それらは金属を含み得る。これは、金属よりも軽い（密度が低い）基材等の支持体上に担持された金属箔等の金属層によって提供されてもよい。金属層は、第１の表面が６ＧＨｚ未満の周波数、例えば０．８〜５．７ＧＨｚの範囲、例えばより好ましくは、９００ＭＨｚの通信帯域、１８００ＭＨｚの通信帯域、２１００ＭＨｚの通信帯域、２４００ＭＨｚの通信帯域、２６００ＭＨｚの通信帯域、３５００ＭＨｚの通信帯域、または他の既知の通信帯域のうちの少なくとも１つを含む無線信号を散乱させるように選択された厚さおよび／または導電率を有することができる。散乱パネルは中空であり得る。
【００１８】
第１の表面の垂直方向のプロファイルが凹状である（例えば、その表面に垂直な垂直面で見たときに凹状である）一方で、その水平方向のプロファイルは直線状または凸状であってもよい。同様に、第２の表面の垂直方向のプロファイルもまた凹状である一方で、その水平方向のプロファイルは直線状または凸状であってもよい。
【００１９】
凹状の第１の表面は、５°未満の角度だけ凹状であってもよく、例えばその外角は９０°〜９５°とすることができる。換言すると、凹面は、散乱パネルが直立しているときに、第１の表面の端縁と垂直面との間の角度が５°未満となるようにすることができる。この角度範囲を使用して、列車が二階建てである場合（即ち、ダブルデッカー列車である場合）、列車の両階が散乱された無線信号によって照らされるようにすることができる。同等の定義として、第１の表面が平坦である場合の第１の表面の角度と、第１の表面が凹状であるが故に実際にとるラインとが挙げられる。使用時には、散乱パネルが線路の側に立てられると、第１および／または第２の表面の凹状の性質により、アンテナからの無線信号を特定の高さの領域、例えば線路上の列車の乗客室の側面に対応する領域に向けて散乱させるのを助ける。例えば、それにより、これらの信号をそのような列車の窓に向けることができる。
【００２０】
散乱パネルの第１の表面が線路に沿ってパネルから離間したアンテナに面している、本開示の散乱パネルを線路の側に設置する場合、散乱パネルはアンテナからの無線信号を線路に対して横方向に指向することができる。これにより、線路上の列車内の無線信号の強度を高めることができる。当業者であれば、「横方向」とは、散乱された無線信号が散乱パネルに入射する無線信号に関して、線路に対して実質的により横方向であることを意味することが理解されよう。例えば、それは信号が線路に対して垂直に向けられていることを意味するかもしれない。
【００２１】
上述したように、散乱パネルは第２の表面を含み得る。これは、第１の表面の鏡像であり得、使用時には散乱パネルが線路の側に立てられ、アンテナとは反対側に向き、かつアンテナによって生成される無線信号によって照らされないように配置され得る。
【００２２】
第２の表面は、表面自体の形態によって、またはその上に配置された追加の波形構造によって提供され得る波形を含み得る。波形は導電性であり得、例えばそれらは金属を含み得る。
【００２３】
波形は、表面における一連の繰り返しまたは非繰り返しの凹凸であり得る。例えば、凹凸は、正弦波状、のこぎり歯状、または任意の一連の溝および隆起部を含み得る。波形は、第２の表面上を伝播する交番電磁場の大きさが減少するように構成されてもよい。
【００２４】
第１の表面は、第２の表面とは反対方向に面していてもよく、例えば、散乱パネルの反対側にあってもよい。即ち、第１の表面はアンテナに面していてもよい。
【００２５】
散乱パネルは、半円筒のような半円形プリズム形状であり得る。第１の表面および第２の表面は、そのような構造の同じ単一の湾曲面の一部を含むことができる。
【００２６】
散乱パネルは、第１の表面および第２の表面に対向する裏側を含み得る。裏側は波形であってもよい。これにより、裏側にわたって伝播する交番電磁場の大きさが少なくとも部分的に減少するという効果を有し得る。
【００２７】
アンテナによって生成される無線信号は、８００ＭＨｚ〜５．７ＧＨｚの周波数帯の電磁信号を含むことができる。
【００２８】
アンテナは線路の側に配置されてもよい。例えば、アンテナは、線路から５ｍ未満離れて配置されてもよい。アンテナによって生成された無線信号は、散乱パネルによって反射される前に、線路と平行な方向に、散乱パネルまで移動してもよい。
【００２９】
いくつかの実施例では、無線信号を、線路に対して横方向に指向するとは、散乱パネルに入射する第１の無線信号の電力のうち７５％が線路に対して垂直から４５度以内になるように指向されることを意味する。
【００３０】
アンテナは、列車に配置された電子機器から第２の無線信号を受信するように構成されてもよい。従って、アンテナおよび電子機器は双方向通信リンクを提供することができる。
【００３１】
本開示の一態様は、無線信号を列車に向ける方法を提供する。この方法は、アンテナを使用して、第１の無線信号を生成するステップと、第１の無線信号が線路上に位置する列車の側面に入射するように、散乱パネルを使用して、線路にわたって第１の無線信号を偏向するステップと、を含むことができる。
【００３２】
第１の無線信号を偏向するステップは、第１の無線信号を線路に対して横方向に指向することができる。いくつかの実施例では、第１の無線信号は線路に対して垂直に指向されてもよい。
【００３３】
本方法は、列車の存在が検出された場合にのみアンテナが無線信号を生成するステップを含み得る。
【００３４】
本方法は、第１の無線信号を増幅する電子機器を列車内に含むことができる。電子機器は、増幅された信号を、無線信号の意図された受信者である他の電子機器に転送することができる。
【００３５】
本開示の一態様は、通信信号を散乱させるための散乱パネルを提供する。散乱パネルは、第１の表面および第２の表面を含み得る。第１の表面および第２の表面は、散乱パネルの同じ面の対向側面にあってもよい。第２の表面は波形を含み得る。波形は、第２の表面にわたって伝播する何らかの電磁場の大きさを減少させることができる。
【００３６】
第１の表面は凹状であり得る。これは散乱パネルの垂直面においてあり得る。凹状の第１の表面は、５度未満の角度だけ凹状であり得る。その角度は、第１の表面が平坦である場合に第１の表面がとるラインと、第１の表面が凹状であるが故に第１の表面が実際にとるラインとの間の、反射内角であり得る。
【００３７】
第１の表面は、第１の表面に入射する無線信号を散乱させるように構成されてもよい。散乱は、無線信号の反射、屈折および偏向を含み得る。
【００３８】
第１の表面および第２の表面は単一の曲面から形成されてもよい。曲面は、第１の表面を含む部分が第２の表面を含む曲面の部分とは反対方向を向くように湾曲してもよい。この場合の反対とは、一方の表面が実質的に北を向いている場合、他方の表面が実質的に南を向くことを意味し得る。
【００３９】
散乱パネルは、半円筒等の半円形プリズムの形状であり得る。
【００４０】
第１の表面は、マイクロ波を反射する材料から形成されてもよい。これは、無線信号が第１の表面によって完全には吸収されないことを意味し得る。
【００４１】
散乱パネルは裏側を含んでもよい。裏側は波形であってもよい。
【００４２】
散乱パネルは、第１の無線信号を偏向して、線路に対して垂直にかつ線路にわたって移動させるように構成されてもよい。
【００４３】
アンテナは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ−Ｆｉ、ＧＳＭ、３Ｇ、４Ｇまたは５Ｇ標準プロトコルのうちの１つ以上に準拠する無線信号を生成するように構成され得る。
【００４４】
本開示の一態様は、通信を散乱させるための散乱パネルを提供する。散乱パネルは、第１の表面および第２の表面を含むことができ、第１の表面は凹状であり得る。第２の表面は、第１の表面とは反対側の散乱パネルにあり得る。更に、第１の表面および第２の表面は、同じ曲線の部分を含み得る。第１の表面は鞍形であってもよく、例えば、第１の平面において最小（曲線の底部）であって、第１の平面に対して垂直であり得る第２の平面において最大（曲線の頂部）である鞍点を含み得る。これは、第１の曲線と、第１の表面上に鞍点を有する鞍形状を生成する第１の表面の凹状の性質とによるものである。換言すると、その垂直プロファイルが凹状である一方で、水平方向のプロファイルは凸状であってもよい。
【００４５】
一態様では、無線周波数信号を方向変換するための多面的散乱パネルが提供され、該パネルは、それぞれがパネルの少なくとも１つの他のファセットとは異なる方向を向く複数のファセットを含み、各ファセットは、パネルの複数のシート状部材のうちの１つの導電性平面を含む。前記シート状部材は、ファセットが結合して一組の隣接する凹状反射体を提供するように、シート状部材の端縁に沿って互いに結合されている。例えば、パネルは、無線信号を線路にわたって反射するように構成することができる。パネルは線路に隣接して設置され、アンテナからの入射通信信号ビームが線路上に反射されることを可能にする。より具体的には、パネルは、反射ビームを１本の線路に沿って拡散させながら、垂直方向に集束させることを可能にし得る。こうして、これにより線路上の列車に連続的に送信される信号の割合を増加させることができる。そのような散乱パネルは、本明細書に記載されている通信システムおよびアンテナコリドーに使用することができる。
【００４６】
一組の隣接する凹状反射体は、第１の凹状反射体および第２の凹状反射体を含み、第１の凹状反射体は第１の交点に沿って第２の凹状反射体に接続されており、この第１の交点に沿って、第１の反射体および第２の反射体のファセットが、９０度超、例えば１８０度未満の角度で交差する。例えば、対応するシート状要素の外面は、９０度超の角度で交差してもよい。第１の反射体と第２の反射体との間の角度は、交点の長さに沿って可変である。例えば、第１の反射体および第２の反射体のファセットの外縁は、ファセットが反射体の中心に向けて交差する角度よりも小さい角度で交差してもよい。
【００４７】
第２の反射体は、第２の交点に沿って第３の凹状反射体に接続されてもよく、第２の交点に沿って、第２の反射体および第３の反射体のファセットは、第２の交点において１８０度超の角度で交差する。例えば、対応するシート状要素の外面は、１８０度超の角度で交差してもよい。第２の反射体と第３の反射体との間の角度は、交点の長さに沿って可変である。例えば、第２の反射体および第３の反射体のファセットの外縁は、ファセットが反射体の中心に向けて交差する角度よりも大きい角度で交差してもよい。
【００４８】
第１の反射体は、第３の反射体とは反対側の第２の反射体の端縁に接続することができる。
【００４９】
第１の交点に隣接する第１の反射体のファセットは、第２の交点に隣接する第３の反射体の対応するファセットと反対の、かつ平行な方向に、第１の交点から延在してもよい。例えば、第１および第３の反射体はそれぞれ、一対のファセットを含むことができ、第１の反射体の各ファセットは第３の反射体の対応するファセットのうちの１つに平行に配置することができる。
【００５０】
散乱パネルは、第３の反射体に結合された追加の反射体を更に含むことができ、前記追加の反射体は、無線周波数信号を第３の反射体に向けて反射するように配置された第１の面を含む。
【００５１】
追加の反射体は、逆三角プリズムとして成形することができる。例えば、追加の反射体は、実質的に三角形の断面を有していてもよい。例えば、追加の反射体は、追加の反射体が実質的に三角プリズム形状となるように、湾曲した端縁で交差し得る３つの連結されたシート状部材を含むことができる。例えば、追加の反射体は対称的であり、例えば、二等辺三角形の断面を有し得る。
【００５２】
散乱パネルは、追加の反射体の長さに沿って対称面を含み得る。
【００５３】
第１および第２の交点のうちの少なくとも一方は曲面を含み得る。
【００５４】
各凹状反射体は、第１および第２の交点に対して垂直な端縁に沿って互いに連結された２つのシート状要素によって提供される２つのファセットを含み得る。
【００５５】
各凹状反射体の２つのシート状要素は、１８０度未満の角度で互いに連結することができる。
【００５６】
先行する請求項のいずれかに記載の散乱パネルであって、パネルは、第１の方向から受信した信号を、第１の方向に対して横方向の第２の方向に反射するように構成されている。
【００５７】
パネルは、第１の方向に平行な第３の方向から受信した信号を、第３の方向に対して横方向の第４の方向に反射するように構成されてもよい。
【００５８】
一態様では、
底部と、前面と、各側面が底部の端縁を前面の端縁に接続する一対の側面とを含む台形プリズムと、
前面および背面を含む一対の板状フィンであって、台形プリズムの底部の両側から、台形プリズムの底部に平行に延在しているフィンと、
逆三角プリズムであって、三角プリズムの先端縁がその長さに沿って、台形プリズムの前面の中心に接続されて、前面を第１の側面および第２の側面に分割する逆三角プリズムと、
を含み、台形プリズムの前面の第１および第２の側面と、台形プリズムの側面と、板状フィンの前面とは、それぞれ、無線周波数信号を反射するための導電性ファセットを備える、散乱パネルが提供される。例えば、ファセットは、パネルの外側に面する外面に形成されてもよい。この台形プリズムの底部は、散乱パネルの後面を提供することができ、例えば、使用時にパネルが線路に隣接して設置された場合に、線路とは反対に向いていてもよい。
【００５９】
台形プリズム、台形プリズムの側面、および板状フィンの前面はそれぞれ、一対のファセットを備えることができる。
【００６０】
各対のファセットは、１８０度未満の角度で、端縁に沿って対のうちの第２のファセットに接続された第１のファセットを含むことができる。
【００６１】
台形プリズムの各側面は、例えば湾曲した隆起部を含む交点に沿って前面に接続されてもよい。
【００６２】
台形プリズムの側面はそれぞれ、例えば交点に沿って、対応する板状フィンのうちの１つに接続されてもよい。
【００６３】
逆三角プリズムおよび台形プリズムは、パネルが逆三角プリズムおよび台形プリズムの中心の周りに対称面を含むように整列させることができる。
【００６４】
この散乱パネルの底部（後向き表面）と同様に、逆三角プリズムは任意である。
【００６５】
本開示の一態様は、本明細書に記載または請求される散乱パネルのいずれかを備える、１本の線路用のアンテナコリドーを提供する。従って、そのようなアンテナコリドーは、以下の図１を参照して説明されているような１つまたは複数のシステムを提供することができる。
【００６６】
本開示の一態様は、通信システムの組立て方法を提供する。本方法は、線路の区間の側に散乱パネルを配置するステップを含み得る。
【００６７】
散乱パネルは、上述した態様の散乱パネルであり得る。
【００６８】
通信システムは、上述した態様の通信システムであり得る。
【００６９】
本開示の一態様は、１本の線路と平行に延在し、かつ少なくとも１つの散乱パネルを含むことができる、直線状に配置された一連のアンテナを含むアンテナコリドーを提供する。アンテナは、線路と平行な方向に少なくとも部分的に無線信号を放射するように構成されてもよい。散乱パネルは、無線信号の一部を線路にわたって少なくとも部分的に偏向させるように構成されてもよい。
【００７０】
列車上に配置された電子機器とネットワークとの間の接続を提供するためのシステムを備える第１の態様の一例を更に説明する。システムは、列車がその上を第１の方向に移動するように構成された線路の部分と、線路の側に配置され、第１の無線信号を生成するように構成することによって、電子機器とネットワークとの間の無線接続を可能にするように構成されたアンテナとを含むことができる。システムは、第１の無線信号がアンテナと散乱パネルとの間で第１の方向に線路と平行に進むように、線路の側に配置された散乱パネルも含み得る。列車が線路の区間を走行するとき、無線信号が列車の側面に入射して、列車内への無線信号の送信を可能にするように、散乱パネルは、アンテナによって生成された第１の無線信号を、第１の方向に対して垂直な方向に、線路にわたって偏向させることができる。偏向部材は散乱パネルを含み得る。
【００７１】
本開示の一態様は、旅客列車内に通信サービスを提供するための通信方法を提供する。この方法は、線路に沿って配置された方向変換パネルに無線信号を向けるステップと、列車が方向変換パネルに隣接する線路上に配置された場合に、方向変換された無線信号が少なくとも部分的に列車を貫通して、列車内の通信サービスのための無線信号を提供するように、パネルにより無線信号を線路に対して横方向に方向変換するステップとを含み得る。
【００７２】
本開示の一態様は、無線信号を送信するための、線路の側に配置された通信アンテナと、線路の側に配置され、線路に沿って通信アンテナから離間した散乱パネルとを備える無線通信システムを提供する。散乱パネルは、通信アンテナからの無線信号を線路の長さにわたって指向するように構成されてもよい。
【００７３】
次に、本開示の実施形態を、添付の図面を参照して、単なる例示として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】電磁信号を列車に向けるための通信システムの一例を示す説明図である。
【図２】図２ａは、図１に示すシステムで使用することができるような散乱パネルの一例の第１の立面図である。図２ｂは、図２ａに示す散乱パネルの平面図である。図２ｃは、図２ａに示す散乱パネルの第２の立面図である。図２ｄは、図２ａに示す散乱パネルの正面図である。
【図３ａ】図１を参照して説明したシステムで使用されるような散乱パネルの別の例を示す説明図である。
【図３ｂ】図３ａを参照して説明したような散乱パネルの、３つの例示的な平面断面形状を示す説明図である。
【図３ｃ】図３ａを参照して説明したような散乱パネルの第１の表面の、３つの例示的な垂直プロファイル形状を示す説明図である。
【図４】図４ａは、無線信号を列車に向ける方法の一例を示すフローチャートである。図４ｂは、通信システムの組立て方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５ａは、図１によって例示されるようなシステムを使用することによって、２６００ＭＨｚの周波数を有する信号から列車内で受信される平均電力を示すグラフである。図５ｂは、図１によって例示されるようなシステムを使用することによって、３５００ＭＨｚの周波数を有する信号から列車内で受信される平均電力を示すグラフである。図５ｃは、図５ｂと比較して、散乱パネルが線路により近接して配置された場合に受信される平均電力を示すグラフである。
【図６】電磁信号を列車に向けるための通信システムの別の例を示す説明図である。
【図７】電磁信号を列車に向けるための通信システムの別の例を示す説明図である。
【図８Ａ】例えば図７のシステムにおいて使用することができる、例示的な散乱パネルを示す説明図である。
【図８Ｂ】例えば図７のシステムにおいて使用することができる、例示的な散乱パネルを示す説明図である。
【図８Ｃ】例えば図７のシステムにおいて使用することができる、例示的な散乱パネルを示す説明図である。
【図８Ｄ】例えば図７のシステムにおいて使用することができる、例示的な散乱パネルを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００７５】
図１は、無線通信システムの平面図を示す。
【００７６】
図１に示されているのは、列車２６のような列車が走行するための２本の平行な長さの線路８、１４である。図１に示されるシステムは、第１の通信アンテナ２および第２の通信アンテナ２４を含む。本システムはまた、第１の散乱パネル４、第２の散乱パネル１８、第３の散乱パネル２０、および第４の散乱パネル２２を含む。
【００７７】
第１のアンテナ２は、マスト１０上に配置され、第１の散乱パネル４および第２の散乱パネル１８と同様に、２つの線路８、１４の第１の側に配置されている。第２のアンテナ２４もマスト１０上に配置されており、第３および第４の散乱パネルと同様に、線路８、１４の反対側に配置されている。散乱パネル４、１８、２０、２２およびアンテナ２、２４は、線路の側に配置され、例えば、約０．５メートル〜約１０メートル、例えば、１メートル〜５メートル、例えば、２メートル〜４メートル、または、例えば、１メートル〜３メートル、または３メートル〜６メートルの距離だけ線路から離間している。
【００７８】
例示を目的とした図１では、無線信号の第１の「ローブ」６が第１のアンテナ２から発せられており、第１の散乱パネル４に向けられるように示されている。更に、無線信号の第２の「ローブ」１６が第２のアンテナ２４から発せられており、線路８、１４にわたって、第１の散乱パネル４上に向けられるように示されている。第１の散乱パネル４から発せられる２つのローブの散乱信号１２も示されている。図１に示される各ローブ６、１６は、無線信号の単なる例示であることを理解すべきである。
【００７９】
散乱パネル４、１８、２０、２２は、通常、線路８、１４に沿ってアンテナ２、２４から（例えば、２メートル以上）離間している。第１の散乱パネル４は、第１のアンテナ２と第２の散乱パネル１８との間に配置される。第１の散乱パネル４は線路に沿って第１のアンテナ２から離間しており、第１のアンテナ２と第１の散乱パネル４との間の間隔は、２メートル〜１０００メートル、例えば６００メートル〜８００メートルであり得る。
【００８０】
線路の反対側では、第４の散乱パネル２２が第２のアンテナ２４と第３の散乱パネル２０との間に配置されている。第３の散乱パネル２０は、線路に沿って第２のアンテナ２４から離間しており、第２のアンテナ２４と第４の散乱パネル２２との間の間隔は、２メートル〜１０００メートル、例えば６００メートル〜８００メートルであり得る。第３の散乱パネル２０と第４の散乱パネル２２との間の線路に沿った距離は、第２のアンテナ２４と第４の散乱パネル２２との間の距離と同様であり得る。
【００８１】
アンテナ２、２４は、線路８、１４に沿った特定の位置で、線路８、１４の異なる側に配置することができる。これにより、２つのアンテナ８、１４に、同じ電力ケーブルおよび／または通信ケーブルによって給電することが可能となる（図１に図示せず）。
【００８２】
図１は平面図であるので、様々な要素の相対的な高さは図面から明らかにはならない。しかしながら、典型的には、通信アンテナ２、２４は、線路の高さよりも、例えば５メートル〜２０メートル、例えば６メートル〜１０メートルの高さに配置される。散乱パネル４、１８、２０、２２は、典型的には１メートルを超える垂直方向の広がりを有し、それらは約５メートル未満の高さであり得る。線路８、１４の側に設置される場合、散乱パネルは、列車の高さまで（典型的にはダブルデッカー列車の場合には最大５メートルまで）任意の高さとすることができ、アンテナ２、２４は、散乱するために散乱パネルに信号を指向する。
【００８３】
図１の散乱パネル４、１８、２０、２２はそれぞれ、隣接するアンテナ２、２４によって生成される（「ローブ」６、１６によって示されるような）入射無線信号の少なくとも一部を線路８および／または１４上の列車２６に指向するように配置された導電性表面を備える。この導電性表面（以下の図２においては第１の表面１０２と称する）は、アンテナ２、２４から見た場合、および平面視した場合に、導電性表面がほぼ直角に延在するように成形かつ配置され、例えば、第１の表面は線路８、１４に向けて延在することができる。例えば、平面視した場合に、散乱パネルは半円形状を有することができる。第１の表面１０２は、アンテナ２、２４から主に線路８、１４にわたって、例えばほぼ列車２６に向けて、散乱パネル４に入射するローブ６、１６によって示されるように無線信号を指向するように成形される。
【００８４】
図２ａは、例えば散乱パネル４、１８、２０、２２のような、図１を参照して説明したのと同様の散乱パネル１００の立面図を示す。散乱パネル１００は、図１に示すシステムで使用することができる。
【００８５】
図２ａに示される散乱パネル１００は、第１の表面１０２および第２の表面１０４を含む曲面と、平坦な裏側１１０（後面）と、層状構造１０６とを有する半円筒形（例えば、半円形プリズム）である。散乱パネル１００の外面１０２、１０４、１１０は、金属等の導電材料を含むことができる。第２の表面１０４は波形１０８を含むことができ、裏側１１０は波形１１２を含むことができる。
【００８６】
上述したように、アンテナ２、２４および散乱パネル４、１８、２０、２２は、典型的には、第１の方向に（例えば、線路８、１４の方向に沿って、例えば、２メートル以上の選択された距離だけ）離間している。パネルの第１の表面１０２は、アンテナ２、２４からの無線信号ローブ６、１６が、第１の方向に対して横方向の第２の方向に主に指向されるように、例えば、それらが散乱信号１２によって示されるように、線路８、１４にわたってパネル４、１８、２０、２２から散乱されるように、成形および位置決めすることができる。散乱パネル４、１８、２０、２２の第２の外面１０４は、アンテナ２、２４から見た場合、第１の表面１０２の後ろにあるが、未だに線路８、１４に向いていてもよい。従って、第１の表面１０２によって無線信号６から見ると視野から外れる場合がある。この第２の表面１０４上の波形形態１０８に導電性材料を提供することにより、アンテナ２、２４からエネルギーを線路８、１４にわたって向ける際の散乱パネル４、１８、２０、２２の性能を向上させ得ることが判明している。理論に縛られることを望むわけではないが、こうした波形１０８は、電磁信号が第２の表面１０４上を伝播する容易さを低下させる可能性があると考えられる。波形１０８は、使用時に、散乱パネル４、１８、２０、２２が線路８、１４の側に立つように整列され得る。波形１０８は、隣接するアンテナから散乱パネルの分離方向に対して横方向に（例えば、垂直に）整列される。
【００８７】
散乱パネル４、１８、２０、２２はそれぞれ、隣接するアンテナ２、２４のうちの１つによって生成された無線信号６、１６によって照らされて、無線信号６、１６を散乱するように、隣接するアンテナに向くそのような第１の表面１０２を備える。パネル４、１８、２０、２２の水平（例えば平面）断面は凸状であってもよく（例えば、それらは線路８、１２に向けて外向きに湾曲していてもよく）、（図示はされていないが）これらのパネル４、１８、２０、２２の第１の表面１０２の垂直プロファイルは、第２の表面１０４と同様に凹状であってもよい。例えば、第１の表面１０２および第２の表面１０４は、実質的に鞍形であり得る。
【００８８】
散乱パネル１００の平面断面は半円形であり、層状構造１０６はその半円の裏側の一方の側から平坦な延在部を提供している。散乱パネル１００の曲面は、第１の表面１０２および第２の表面１０４の２つの角度的に隣接する扇形を含む。図２ａ、図２ｂ、図２ｃ、図２ｄでは、これら２つの表面１０２、１０４はそれぞれ、半円筒形の異なる扇形（例えばその曲率が９０度の２つの例示的な扇形）によって提供される。これら２つの表面１０２、１０４はそれぞれ、パネル１００の全高にわたっていてもよい。図２ｃでは、パネル１００の曲面の垂直プロファイルは平坦であるが、上述したように凹状であってもよい。本明細書で言及される垂直プロファイルは、この半円形の任意の曲率半径に垂直であり、かつ、それに対する任意の接線に垂直なプロファイルに関連し得る（例えば、半円形断面の平面に垂直な線に沿って、その例が図２ｂに線Ｌによって示されている）。散乱パネル１００の半円形の平面図の曲率半径は、例えば０．５メートル〜１メートルとすることができる。散乱パネル１００は半円筒形であってもよいが、これは円柱である必要はなく、例えば、半円筒形は半楕円形であってもよく、あるいは例えば翼型のように単に湾曲していてもよい。
【００８９】
層状構造１０６は平坦なシートを含み得る。シートは、第１の表面１０２の端縁（例えば、平坦な裏側１１０が半円筒の曲面１０２、１０４を接合する場所）から延在してもよい。この層状構造１０６は、平坦な裏側１１０と整列されていてもよい（例えば、同一平面内にあってもよい）。
【００９０】
第１の表面１０２は滑らかであり得る。第２の表面１０４は、波形１０８を有し得る。図２ａに示すように、これらの波形１０８は第２の表面１０４の全てを被覆してもよい。これは直線状かつ垂直であってもよく、例えば、垂直プロファイルに整列されてもよい。パネル１００の裏側１１０も、波形１１２を有することができる。パネル１００の裏側１１０上の波形１１２は、第１の表面１０２の後ろに配置される裏側１１０の領域に設けることができ、第２の表面１０４の後ろに配置される裏面１１０の領域は平坦であってもよい（例えば滑らか、例えばそのような波形１１２を含まなくてもよい）。パネル１００の裏側１１０上の波形１１２は、散乱パネルを隣接するアンテナから分離する方向に対して横方向（例えば垂直方向）に整列している。
【００９１】
波形１０８、１１２は、導電性材料の一連の溝および隆起部を含み、そのような波形表面は、第２の表面１０４上を伝播するＲＦ電磁場の大きさを低減する可能性があり（これは電磁場の方向に依存する可能性がある）、また、裏側１１０上にて（線路８、１４から離れるように）放射状に広がってもよい。溝および隆起部は、湾曲したまたは角度を有するプロファイルを有していてもよく、例えば、それらは正弦波、正方形またはのこぎり歯状であってもよい。波形１０８、１１２はまた、明白な構造パターンを有することなく不規則に成形されてもよい。波形１０８、１１２は、金属のような導電性材料を含み得る。波形１０８、１１２は、それらを有するパネル１００の表面１０４、１１０上に配置されてもよく（例えば、追加の波形部材が表面に固定されてもよく）、または表面１０４、１１０自体が波形であってもよく、例えば、波形１０８、１１２は、第２の表面１０４に切り込みを入れることによって形成されてもよい。例えば、波形１０８、１１２は、表面に切り込まれた溝によって提供されてもよい。波形１０８、１１２は、所定のピッチで離間していてもよい。ピッチは、適用可能である場合には、波形１０８、１１２の隣接する隆起部または隣接する溝の間の距離である。例えば、ピッチは、アンテナによって放射される電磁放射の波長の１／４であり得る。図２ａに示すように、波形１０８、１１２は、第２の表面１０４に沿って垂直方向のストライプを含むことができ、例えば、ストライプは（図２ａに示すように）裏側１１０と第２の表面１０４との間の接合部と平行とすることができる。波形１０８、１１２の代わりに、一列のスパイクまたはピンプルを使用することも可能である。
【００９２】
波形１０８、１１２の使用は、前方散乱（即ち、アンテナ２から発せられる波の伝播方向とは反対方向に入射電磁波を散乱させること）を回避するのに役立ち得る。
【００９３】
波形１０８、１１２は、それらに入射する電磁波を、例えば波形１０８、１１２の方向に対して斜めの方向に散乱させることができる。しかしながら、接線方向の入射ＥＭ波については、波形のストライプ方向に応じて、波形によりＥＭ波の伝播を阻止または許可することができる。図２ａに示す例では、パネル１００に入射するアンテナ２からの平面波を伝播させることができる一方で、他の場所から散乱パネル１００に入射する他の波は、波形１０８、１１２によって阻止され得る。
【００９４】
図２ｄに示されるようにパネル１００の正面から見た場合、第１の表面１０２は層状構造１０６と第２の表面１０４との間に配置される。使用時に、図２ａ、図２ｂ、図２ｃ、図２ｄに示される散乱パネル１００が線路８、１４の側に設置される場合、この半円筒形の前部１０２、１０４は、線路８、１４に向いていてもよく、裏側１１０は、線路８、１４の反対側を向いていてもよい。パネルは、第１の表面１０２が線路８、１４に面し、かつアンテナ２に最も近いパネル１００の側面に配置されるように位置決めすることができる。層状構造１０６が含まれる場合、これは、アンテナ２に最も近い第１の表面１０２の側面から延在してもよい。
【００９５】
この構成では、層状構造１０６は、そのようなアンテナ２から層状構造１０６に入射する無線信号６、１６を第１の表面１０２に指向することができる。続いて、第１の表面１０２は、アンテナ２から第１の表面１０２に入射するこれらおよび他の無線信号６、１６を線路８、１４にわたって、ローブ１２によって示すように、線路８、１４上を移動する列車２６内に通信を提供するために指向することができる。
【００９６】
その水平方向のプロファイル（例えば、その平面断面）が湾曲しているが、第１の表面１０２の垂直方向のプロファイルは平坦または凹状であってもよい。例えば、散乱パネル１００は、その上端縁および下端縁において、その中央付近よりも大きい曲率半径を有することができる。例えば、その背部は平坦であるが、「半砂時計」形状（例えば、その長手方向軸に沿って半分にされた砂時計形状）のような狭いウエストを有することができる。散乱パネル１００の第１の表面１０２の垂直プロファイルは、図３ｂおよび図３ｃを参照して論じられるように、凹状、平坦または凸状であり得る。
【００９７】
前述した説明の文脈において、本開示の散乱パネル１００は様々な異なる形状をとり得ることが理解されよう。
【００９８】
図３ａは、そのような一散乱パネル３００の３つの図を含む。
・立面図
・立面図においてＡ−Ｂで表されている線の平面断面図（これは散乱パネルの中央にあるウエスト部で切り取られている）
・平面断面図においてＣ−Ｄで表されている線の垂直断面図
【００９９】
図３ａの散乱パネル３００は、図２ａに示す散乱パネル１００とは異なる形状を有することに留意されたい。図３ａに示す散乱パネル３００は、第１の表面３０２、第２の表面３０４、および裏側３１０を有する。この散乱パネルの平面断面は、平面断面Ａ−Ｂに示すように三角形である。しかしながら、第１の表面３０２および第２の表面３０４は、凹状の垂直プロファイルを有する。例えば、散乱パネル３００の平面断面は、その中央付近よりもパネル３００の頂部および底部においてより大きくてもよい。
【０１００】
第１の表面３０２と第２の表面３０４との間の先端縁３０６は、単一の線として示されているが、これは単なる概略図であることが本開示の文脈において理解されるであろう。完全に三角形の平面断面からの特定の偏差および／または垂直断面における特定の変形が可能であり、例えば平面断面の「先端縁」は先端を切り取られるかまたは湾曲されていてもよい。
【０１０１】
図３ａは、パネル３００のほんの一例を示している。そのようなパネルは、様々な平面断面形状を有することができる。例えば、図３ｂに示されるように、平面断面３２０は三角形、例えば二等辺三角形であり得る。平面断面が三角形である場合、頂部は丸くても平坦でもよい。図３ｂにも示されるように、平面断面は（図２ａ〜図２ｄにも示されるように）半円形３３０であり得る。例えば、図３ａに示されるパネルの三角形の平面断面形状は、代わりに半円形であってもよく、そのようなパネルの第１の表面３０２および第２の表面３０４は、図３ａおよび／または図３ｃを参照して説明したように、垂直プロファイル３５０、または垂直プロファイル３６０等の凹状の垂直プロファイルを有してもよい。
【０１０２】
図３ｂに示されるように、三角形の平面断面が使用される場合、それは二等辺三角形３２０である必要はなく、例えば、第１の表面３０２が線路８、１４に対して斜めの角度で配置され、かつ第２の表面３０４がそれらに対して垂直である直角三角形３４０であってもよい。他の断面形状も使用可能である。
【０１０３】
図３ｃは、図３ａの断面Ｃ−Ｄによって示される、第１の表面３０２に使用され得る例示的な垂直プロファイルを示す。
【０１０４】
例えば、第１の表面３０２は、凹状多角形パネル３５０を提供するように配置された、第１の表面３０２?１および第２の表面３０２?２を含む、２つの平坦な平面を含み得る。例えば、パネル３５０は、図３ｃの左側の図３５０に示されるように、垂直プロファイルが凹状であるが角度を成すように、その頂部および底部からパネルの中央にある狭いウエスト部に向けて内方に直線状に先細となっていてもよい。そのような構造は、凹状構造を提供するために互いに接合された３つ以上の平坦な平面を有することができる。この凹部の角度、例えばパネル３００の頂部および底部における垂直面と第１の表面３０２との間の角度３３２は、５度未満であり得る（図面は縮尺通りではないことを理解されよう）。代替的に、第１の表面３０２は、パネルの垂直プロファイルが、狭い底部から広い頂部に、または狭い頂部から広い底部に内方に先細になるように、水平に対して角度を成す単一の平坦な平面３７０を含んでもよい。更に、パネル３００の第１の表面３０２の垂直プロファイルは、図３ｃの右側の図３８０に示されるように凸状であり得る。
【０１０５】
これらの可能な平面断面および垂直プロファイルはそれぞれ、異なる形態の散乱パネル３００において組み合わせて使用されてもよい。例えば、パネル３００は、例えば図２ａのような半円形の平面断面と、例えば図３ａのような湾曲した凹状の垂直断面とを有することができる。従って、この構成では、第１の表面３０４は鞍形であり得ることが理解されよう。別の例として、平面断面が半円形であり得る一方で、垂直プロファイルが凹状の多角形であってもよい。そのような形態は、パネル３００の平面断面が部分的に円形であるが、パネル３００のウエスト部はその頂部または底部よりも狭くなるように、第１の表面３０４の上半分が逆円錐台形の形態に対応し、第１の表面３０４の下半分がその鏡像となる場合に提供され得る。
【０１０６】
図４ａは、無線信号を列車に向ける方法を示す。本方法は、アンテナを使用して第１の無線信号を生成するステップ４０２を含む。本方法は、次に、第１の無線信号が線路上に位置する列車の側面に入射するように、散乱パネルを使用して、第１の無線信号を線路にわたって偏向するステップ４０４を含む。
【０１０７】
本方法のアンテナは、図１に示すようにアンテナ２、２４である。本方法の散乱パネルは、図１、または図２ａ〜図２ｄに示すような散乱パネル４、１８、２０、２２、１００である。本方法の無線信号は、図１の線路８、１４にわたるローブ６、１６によって示すことができる。
【０１０８】
第１の無線信号６、１６の偏向は、図１のローブ１２によって示されるように、第１の無線信号６、１６を線路８、１４に対して垂直に指向することができる。
【０１０９】
列車の窓はガラスで構成することができ、これにより、入射無線信号とガラスとの間で鋭角にて送信および／または受信される電力の大きな損失を引き起こす可能性がある。例えば、ガラスの種類によっては、窓の法線から８８〜９０度の範囲で窓に入射する電磁放射をほとんど通過させない場合がある。従って、窓がアンテナ２から離間するにつれて（かつ入射角が９０度に近づくことにより）、より多くの電力損失が生じ、列車２６において受信可能な電力はより少なくなる可能性がある。上述したシステム内の散乱パネル４、１８、２０、２２、１００、３００等の散乱パネルを使用することにより、かつ上述した方法に従うことで、この電力の減少を部分的に補償することができる。ガラスは、電磁放射のうちの１つの偏光のみを通過させることを可能にする種類のガラスであり得る。
【０１１０】
図４ｂは、通信システムの組立て方法を示している。この方法は、線路の区画の側に散乱パネルを配置するステップ４０６を含む。
【０１１１】
図４ｂの散乱パネルは、図１または図２ａ〜図２ｄによる散乱パネル４、１８、２０、２２、１００、３００である。線路８、１４およびアンテナ２、２４は、既に現場にあってもよく、また、通信システムを組立てるために散乱パネル４、１８、２０、２２、１００を定位置に配置しなければならない。この組立て方法は、図１に示すように、新しい通信システムを含むように既存の線路８、１４の後付けを可能にする。
【０１１２】
図５ａは、アンテナ２から直接的に、散乱パネル４、１８から散乱することによって、列車２６内にて受信される平均電力の一例をｄＢｍで示す。ここでの例示的な列車は、スイス連邦鉄道（ＳＢＢ）ＩＣ２０００列車をモデルにしている。軸線は、平均受信電力、および列車からアンテナ２までの距離である。この例では、アンテナ２による送信電力は２５ｄＢｍであり、各散乱パネル間に２５ｍのギャップがあった。即ち、散乱パネルは、アンテナ２から２２５ｍ〜２５０ｍ離れて配置された。第１の散乱パネル４は、第２の散乱パネル１８が第１の散乱パネル４のラジオシャドーによってより少なく被覆されるように、第２の散乱パネル１８よりも小さいサイズである。散乱パネル４、１８と線路８との間の横方向距離は２ｍである。アンテナ２によって送信される信号の周波数は、２６００ＭＨｚである。このシミュレーションの列車窓はＦｌａｃｈｇｌａｓｓ社製で、客車タイプはＳＢＢ−ＩＣ２０００であった。測定値は客車の上甲板で測定された。他の構成のアンテナおよび散乱パネルも使用できることに留意されたい。例えば、アンテナは、散乱パネルから例えば５００ｍ以上の距離に配置することができる。２つのアンテナを向かい合わせに設置することができる。背中合わせに設置された２つの散乱パネル（または１つの対称的な散乱パネル）であってもよい。例えば、以下により詳述するが、図６に示すように、２つのより小さな散乱パネルを各アンテナに向かって両側に１５メートル〜５０メートル離して配置して、大きな散乱パネルを２つのアンテナと等距離に配置してもよい。そのような構成は、著しいシャドーイングを回避するように構成され得る。図５ａは、アンテナ２から５０ｍの距離にて、散乱パネル４、１８からの反射された電磁波から受信された平均電力が−１２０ｄＢｍであることを示している。これにより、アンテナ２から２００ｍにて約−６０ｄＢｍまで指数関数的に増加する。この時点で、受信される平均電力は、アンテナ２から２５０ｍの距離まで、−５０ｄＢｍと−６０ｄＢｍとの間で横ばいになる。対照的に、アンテナ２から直接的に受信される平均電力は、アンテナ２から５０ｍにて−６０ｄＢｍで始まり、アンテナ２から２５０ｍにて約−９０ｄＢｍの地点まで指数関数的に減少する。これは、アンテナ２から１７０ｍ超の距離から、散乱パネル４、１８が、この周波数にてより多くの電力を列車２６に供給することを示している。
【０１１３】
図５ｂは、アンテナ２から直接的に、散乱パネル４、１８から散乱することによって列車２６内にて受信される平均電力の一例をｄＢｍで示す。軸線は、平均受信電力および、アンテナコリドーおよび散乱パネルの両方の解決策におけるアンテナ２からの距離である。この例では、送信された電力は２５ｄＢｍであり、各散乱パネル４、１８の間に２５ｍのギャップがある（アンテナ２から２２５ｍ、および２５０ｍの距離に２つの散乱パネルのみが存在している）。第１の散乱パネル４は、第２の散乱パネル１８が第１の散乱パネル４のラジオシャドーによってより少なく被覆されるように、第２の散乱パネル１８よりも小さいサイズである。例えば、図２の散乱パネルを使用する場合、半円形断面の半径は、散乱パネル１８よりも散乱パネル４の方が小さくてもよい。散乱パネル４、１８と線路との間の横方向距離は２ｍである。アンテナ２によって送信される信号の周波数は、３５００ＭＨｚである。この実験における列車の窓は、Ｆｌａｃｈｇｌａｓｓ社製であり、客車タイプはＳＢＢ−ＩＣ２０００であった。図５ｂは、図５ａと実質的に同様であるが、（２６００ＭＨｚの代わりに）３５００ＭＨｚの送信周波数についての例示的な電力対距離の曲線を示す。
【０１１４】
図５ｂは、アンテナ２から５０ｍの距離にて、散乱パネル４、１８から受信された平均電力が−１０７ｄＢｍであることを示している。これにより、アンテナ２から２００ｍのところで約−６２ｄＢｍまで指数関数的に増加する。この時点で、受信される平均電力は、アンテナ２から２５０ｍの距離まで−６５ｄＢｍと−６０ｄＢｍとの間で横ばいになる。対照的に、アンテナ２から直接的に受信される平均電力は、アンテナ２から５０ｍのところで約−５０ｄＢｍで始まり、アンテナ２から２５０ｍのところで約−７０ｄＢｍの地点まで指数関数的に減少する。これは、アンテナ２から２００ｍ超の距離から、散乱パネル４、１８が、アンテナ２から直接的に供給される電力よりも、この周波数にて、列車２６により多くの電力を供給することを示している。
【０１１５】
図５ｃは、アンテナ２、２４から直接的に、散乱パネル４、１８、２０、２２から散乱することによって、列車２６内にて受信される平均電力の一例をｄＢｍで示す。軸線は平均受信電力、およびアンテナコリドーおよび散乱パネルの両方の解決策におけるアンテナ２、２４からの距離である。この例では、送信された電力は２５ｄＢｍであり、各散乱パネル４、１８の間に２５ｍのギャップがある（アンテナから２２５ｍ、および２５０ｍの距離には２つの散乱パネルのみが存在する）。第１の散乱パネル４は、第２の散乱パネル１８が第１の散乱パネル４のラジオシャドーによってより少なく被覆されるように、第２の散乱パネル１８よりも小さいサイズである。散乱パネル４、１８と線路８、１４との間の横方向距離は、１．５ｍである。アンテナ２によって送信される信号の周波数は、３５００ＭＨｚである。この実験における列車の窓はＦｌａｃｈｇｌａｓｓ社製であり、列車の客車タイプはＳＢＢ−ＩＣ２０００であった。図５ｃは、図５ｂと実質的に同様であるが、（２ｍではなく）１．５ｍの散乱パネル４、１８と線路８、１４との間の横方向距離に対する例示的な電力対距離の曲線を示している。
【０１１６】
図５ｃは、アンテナ２から５０ｍの距離にて、散乱パネル４、１８から受信された平均電力が−１０９ｄＢｍであることを示している。これは、アンテナ２から２００ｍのところで約−６２ｄＢｍまで指数関数的に増加する。この時点で、受信された平均電力は、アンテナ２から２５０ｍの距離まで−６２ｄＢ〜−６０ｄＢｍの間で横ばいになる。対照的に、アンテナ２から直接受信される平均電力は、アンテナ２から５０ｍのところで−５０ｄＢｍで始まり、アンテナ２から２５０ｍのところで約−７１ｄＢｍの地点まで指数関数的に減少する。これは、アンテナ２から２００ｍ超の距離から、散乱パネル４、１８が、この周波数にて、列車２６により多くの電力を供給することを示している。図５ｂと比較して、線路８、１４と散乱パネル４、１８との間の距離の減少は、アンテナ２から直接的に受信される平均電力と、散乱パネル４、１８から受信される平均電力との間の差をより大きくする効果を有し、比較的に２００ｍを超えると、散乱パネル４、１８はより多くの電力を列車２６に向けている。
【０１１７】
上記のシミュレーションおよび測定は特定の条件下で（例えば特定の客車、ガラスタイプ、および距離を用いて）実行されたが、結果は、一般に、線路および列車システム全般に適用可能であることが理解されたい。従って、アンテナ２から１００ｍを超える距離での電力損失を補償するために、散乱パネル４、１８からの散乱無線信号１２は、列車２６内で受信される電力を増加させるのに役立ち得る。これらのシミュレーションで使用されるガラスは、ＦＬＡＣＨＧＬＡＳによって旅客鉄道車両用に提供されていることに留意すべきである。この種類のガラスは、無線信号のうちの１つの偏光モードのみを通過させることを可能にするが、しかしながら、他の種類のガラスは複数の偏光タイプを通過させることができる。
【０１１８】
図６は、電磁信号を列車に向けるための通信システムの別の例を示す。列車が走行することができる２つの線路８、１４は互いに平行に配置されている。２つの通信アンテナ２、３は線路８、１４の第１の側に配置され、２つの更なる通信アンテナ２４、２５は線路８、１４の他方の側に配置されている。本システムはまた、より大きい散乱パネル３２、および２つの線路８、１４の第１の側に配置された２つのより小さな散乱パネル３４、３６と、より大きな散乱パネル４２、および線路８、１４の他方の側に配置された２つのより小さな散乱パネル４４、４６とを含む。散乱パネル３２、３４、３６、４２、４４、４６およびアンテナ２、２４は線路の側に配置され、例えば約０．５メートル〜約１０メートルの間、例えば１メートル〜５メートルの間、例えば２メートル〜４メートルの間、または例えば１メートル〜３メートルの間、または３メートル〜６メートルの間の距離だけ線路から離間している。
【０１１９】
線路８、１４の第１の側のより大きい散乱パネル３２はアンテナ２、３の間に等距離に配置され、より大きい散乱パネル４２は線路の他方の側のアンテナ２４、２５の間に等距離に配置される。より小さい散乱パネル３４、３６、４４、４６は、線路８、１４のそれぞれの側に配置されているより大きい散乱パネル３２、４２から等しい距離ｄだけ離れて配置されている。
【０１２０】
散乱パネル３２、３４、３６、４２、４４、４６はそれぞれ、入射無線信号の少なくとも一部を線路８、１４に向けるように配置された導電性表面を備える。例えば、散乱パネル３２、３４、３６、４２、４４、４６は、図２ａ〜図２ｄ、図３ａ〜図３ｃおよび図８ａ〜図８ｄのいずれかを参照して本明細書に記載されるように配置されてもよい。散乱パネルは、より大きい散乱パネル３２、４２もまたより小さい散乱パネル３４、３６、４４、４６に向けて無線信号を指向し、続いて線路８、１４に向けて信号を指向するように構成／配置することができる。
【０１２１】
より大きい散乱パネル３２、４２とそれらのそれぞれのより小さい散乱パネル３４、３６、４４、４６との間の距離ｄは、１５ｍ〜５０ｍであり得る。そのような構成は、著しいシャドーイングを回避することを可能にし得る。
【０１２２】
図１および図２を参照すると、ある範囲の変形形態が提供され得ることが明らかであろう。上述したシステムの更なる改良および利点が提供され得る。
【０１２３】
例えば、本明細書に記載の散乱パネル１００の裏側１１０上の波形１１２は、任意であり、または裏側１１０は波形１１２によって部分的にまたは完全に被覆されていてもよい。層状構造１０６は、電磁放射を第１の表面１０２に反射して、散乱パネル１００によって線路８、１４に向けて指向される放射量を増加させるように構成することができる。例えば、散乱パネル１００が線路８、１４の側に設置されるとき、層状構造１０６は、線路８、１４と並行であり、かつその平坦な表面が線路８、１４に向いている状態で、アンテナ２に向いている。層状構造は、散乱パネルの任意の特徴である。
【０１２４】
例えば、図１を参照すると、アンテナ２、２４は線路８、１４の長さの両側に配置されている。第１のアンテナ２は線路８の第１の長さの側に配置されており、第２のアンテナ２４は線路１４の第２の長さの側に配置されている。
【０１２５】
図１は、列車２６が第１の散乱パネル４のうちの１つに隣接する線路８の第１の長さ上に位置することを示す。アンテナ２、２４は、無線信号６、１６を生成するように構成される。無線信号６が散乱パネル４に到達するまで、無線信号６が線路８の第１の長さとほぼ平行に進むように、線路８の第１の長さの側に配置された第１のアンテナ２は無線信号６を生成することができる。散乱パネル４は、無線信号１２が列車２６の側面に入射するよう指向されるように、無線信号６を散乱させる。
【０１２６】
第２の線路１４の側にある第２のアンテナ２４は、無線信号を示す第２のローブ１６を生成するが、これは散乱パネル２２の方ではなく列車２６に直接的に向けられる。２つの独立した信号は、続いて、列車２６に提供され、これにより、ＭＩＭＯ（多入力多出力）システムが可能となる。
【０１２７】
請求項１のシステムは、図２および図３の散乱パネル１００、３００のいずれかを含むことができることを理解されたい。図１のシステムは、図５の送信結果をもたらすことができる。更に、図１のシステムは図４ａに示される方法に従って使用することができ、図４ｂの方法に従って組み立てることができる。以下の任意の機能を、図１のシステムに組み込むことができる。
【０１２８】
図１のアンテナ２、２４は、無線信号６、１６を生成するように構成された通信アンテナであり得る。アンテナ２、２４は、ダイポールアンテナ、ループアンテナ、ヘリカルアンテナ、アレイアンテナ、または無線信号を生成するように構成された他の任意のタイプのアンテナであり得る。アンテナ２、２４はまた、無線信号を受信するように構成されてもよい。場合によっては、これにより、アンテナ２、２４が他の装置によって受信される無線信号６、１６を生成し、次いで他の装置がアンテナ２、２４によって受信される信号を生成するように、アンテナ２、２４と他の装置との間の双方向通信が可能になる。他の装置は、列車２６上に配置されてもよい。
【０１２９】
散乱パネル４、１８、２０、２２は対で提供される必要はなく、むしろ単一の散乱パネル４がいくつかの実施例で設けられていることに留意されたい。散乱パネル４、１８、２０、２２を線路８、１４の長さの両側に設けることができるが、これらは、散乱パネル４、１８、２０、２２が互い違いになるように、線路８、１４が延在する方向に、並びに、線路８、１４が延在する方向に垂直な方向に互いにずらしてもよい。
【０１３０】
線路８、１４の区間数は単なる例示であり、他の数量の線路が存在してもよい。線路８、１４は任意であり、システムは線路側に設置するためのアンテナ２、２４を含むキットとして提供することができる。線路８、１４が存在する場合、それは帯電していても、帯電していなくてもよい。線路８、１４は、地下鉄道、地上鉄道、または他の任意の種類の鉄道で使用することができる。線路８、１４は必ずしも物理的な線路からなる必要はなく、列車が通過することができる空間であってもよく、例えば、いわゆる「磁気浮上式鉄道」の場合、線路は列車が上方に浮揚する通路も含む。このシステムは、路面列車やバス等の他の公共交通機関でも使用することができる。
【０１３１】
図１は、散乱パネル４、１８、２０、２２がマスト１０上に配置され得ることを示す。散乱パネル４、１８、２０、２２は自立型であり得る。散乱パネル４、１８、２０、２２がマスト１０に取り付けられている場合、マスト１０は、電動列車を給電するために電気を供給するのに使用されるカテナリーマストであり得る。更に、アンテナ２、２４もマスト１０に取り付けられているように示されているが、これらも自立型であってもよい。散乱パネル４、１８、２０、２２をマスト１０に取り付けること、または散乱パネル４、１８、２０、２２を自立位置に配置することによって、図１に示すシステムを既存の線路８、１４に後付けすることが可能になる。
【０１３２】
図１は線路８、１４上の列車２６を示しているが、列車の目的は線路８、１４に沿って走行することであり、従って、この場合、必ずしも線路８、１４の長さ上に列車２６が存在するわけではなく、代わりに無線信号１２が線路８、１４にわたって指向され得ることを当業者は理解するであろう。
【０１３３】
図１は、無線信号６および１２を別個のものとして示している。しかしながら、これは単に明確性を目的としている。無線信号６はアンテナ２によって生成される。これは散乱パネル４によって指向される。散乱無線信号は信号１２として示される。
【０１３４】
第２の長さの線路１４の側の第２のアンテナ２４は、それが生成する無線信号１６を列車２６に直接的に向けるように示されている。いくつかの実施例においては、これは事実であり、他の実施例では、線路の両側の両方のアンテナ２、２４もまた、散乱パネル４、１８、２０、２２を利用し得る。線路８、１４の片側には１つのアンテナ２、２４のみが存在し得る。第２のアンテナ２４と列車２６との間は、第１のアンテナ２と列車２６との間よりも角度がより大きい。列車への無線信号６、１６の伝送速度は、列車２６への入射角に応じて変化する。列車２６の側面に垂直に近い角度（従って、典型的には窓ガラス板に垂直に近い角度）は、より高い伝送速度を有する。従って、列車２６への伝送速度は、第１のアンテナ２と比較して第２のアンテナ２４からの方がより高い可能性がある。従って、散乱パネル２２は、第２のアンテナ２４により生成される無線信号１６には必要ではないが、必要に応じて（または線路８、１４のゲージが狭い場合等に）、任意に使用することができる
【０１３５】
しかしながら、２台の列車２６が２本の線路８、１４上に並んでいる場合、第１の散乱パネル４と第２の散乱パネル２２との両方を、それぞれ第１のアンテナ２および第２のアンテナ２４によって使用することができる。散乱パネル４、１８、２０、２２は、散乱パネル４、１８、２０、２２が無線信号を所望の方向に散乱するように配置されてもよいことにも留意されたい。所望の方向とは垂直でなくてもよく、他の方向であってもよい。例えば、所望の方向が線路８、１４の長さに対して横方向以外の方向であることを意味する、環境上の障害がある場合が挙げられる。
【０１３６】
（例えば、図１を参照して）本明細書に記載したシステムの１つまたは複数のアンテナ２、２４は、アンテナコリドーの一部を形成することができる。アンテナコリドーは、線路８、１４と平行に延在するライン上に配置された一連のアンテナ２、２４を含むことができる。一散乱パネルまたは複数の散乱パネル４、８、２０、２２は、アンテナコリドーと共に使用することができる。散乱パネル４、１８、２０、２２を使用することにより、必要とされるアンテナ２、２４の数量を減らすか、または各アンテナ２、２４間の最小距離を増加させることができる。
【０１３７】
また、いくつかの例示的な構成では、アンテナ２の使用時に、散乱パネル４が散乱パネル１８上に電磁シャドーを形成する場合がある（即ち、散乱パネル４が無線信号経路の支線内にあるとき、アンテナ２からの無線信号は散乱パネル１８に到達しない、または著しく減衰する場合がある）。しかしながら、いくつかの例示的な構成では、更なるアンテナを使用することができ、アンテナは、散乱パネル１８が反対方向から照射されるように背中合わせの構成であってもよい。このような例示的な構成では、散乱パネル４、１８は互いに近接して、または同じマスト１０またはカテナリーマスト上にさえ配置することができる。図面に示される実施形態は単なる例示であり、本明細書に記載され、特許請求の範囲に記載されるように一般化され、取り除かれまたは置き換えられ得る特徴を含むことが上記の説明から理解されよう。一般に図面を参照すると、概略的な機能ブロック図は、本明細書に記載のシステムおよび装置の機能を示すために使用されることを理解されよう。構造および機能性は、図に示されるように分割される必要はなく、以下に記載され請求されるもの以外の何らかの特定の構造を暗示するように解釈されるべきではないことが理解されるであろう。図面に示される要素のうちの１つ以上の機能は、更に細分され、および／または本開示の装置全体にわたって分散され得る。いくつかの実施形態では、図面に示される１つ以上の要素の機能は単一の機能ユニットに統合されてもよい。
【０１３８】
いくつかの例では、散乱パネル４と１８との間の距離は、窓ガラスの種類、動作周波数、アンテナのビームと窓ガラスとの間の横方向距離、およびアンテナの位置（アンテナが線路に整列された客車の真上にあるか、または少しずれているか）に依存し得る。線路に沿って配置された連続するアンテナ間には、任意の数の散乱パネルがあってもよい。しかしながら、第１の散乱パネル４がアンテナと第２の散乱パネル１８（または更なるパネル）との間の視線内にある故に、散乱パネル１８は第１の散乱パネルのシャドーにある可能性がある。従って、第１の散乱パネル４のサイズに応じて、アンテナ２と線路に沿った次のアンテナとの間に、２つ以上の散乱パネルがあってもよい。複数の散乱パネル４、１８が使用される場合、それらは互いに任意の距離、例えば１２メートル〜３０メートルだけ離間してよく、例えば２５メートルごとに配置され得る。
【０１３９】
図３ａおよび図３ｂに関して、以下の断面形状の組み合わせ、即ち、三角形の平面断面と第１の表面の線形凹状断面、半円形の平面断面と第１の表面の線形凹状断面、直角三角形の平面断面と第１の表面の線形凹状断面、三角形の平面断面と第１の表面の湾曲した凹状断面、半円形の平面断面と第１の表面の湾曲した凹状断面、直角三角形の平面断面と第１の表面の湾曲した凹状断面、三角形の平面断面と第１の表面の線形断面、半円形の平面断面と第１の表面の線形断面、直角三角形の平面断面と第１の表面の線形断面、三角形の平面断面と第１の表面の凸状断面、半円形の平面断面と第１の表面の凸状断面と直角三角形の平面断面と第１の表面の凸状断面との組み合わせが有利であると考えられることが理解されよう。断面形状の他の組み合わせもまた使用され得る。
【０１４０】
いくつかの実施形態では、散乱パネルの半径は、例えば０．５メートル〜１メートルであり得る。
【０１４１】
通信システムの別の例を図７に示す。このシステムは、前述した散乱パネルの代わりに代替的な散乱パネル６００を使用する点を除いて、図１を参照して説明したものと類似している。図示されるように、図７のシステムは、線路の側に配置されたこの代替的な散乱パネル６００を含む。本システムはまた通信アンテナ１０´、１０´´も含み、これもまた線路８´の側に配置され得る。
【０１４２】
パネル６００は、アンテナ１０´、１０´´からの入射無線信号６´、６´´を方向変換するための複数のファセットを含む。これらのアンテナ１０´、１０´´は、パネル６００から線路に沿って間隔をあけて、パネル６００の両側に配置することができる。従って、パネル６００は、両方のアンテナからの信号を反射するように配置することができる。アンテナ１０´、１０´´からパネル６００に到達する信号は、線路に沿った方向に進み、パネルによって線路の方向に対してほぼ横方向に、例えば、パネル６００に隣接する列車線路８´に向けて散乱され得る。
【０１４３】
以下により詳細に説明されるように、パネル６００は多面的であり、パネル６００のファセットは一連の反射体内に配置され、その各々は信号を隣接する線路８´に向けることができる凹状である。これらの反射体は、入射した無線信号６´、６´´を線路の長さに沿って拡散させるように、様々な異なる方向を向いている（それらは互いに整列していない）。パネルはまた、信号６´、６´´を垂直に拡散させる。それによって、パネル６００は、入射信号６´、６´´と比較して、散乱信号１２´、１２´´の角度幅を増加させる。
【０１４４】
散乱パネル６００は、図７Ａ〜図７Ｄに更に詳細に示されている。パネル６００は、底部６０８と、前面６３０、６４０と、底部６０８を前面６３０、６４０に連結する２つの側面６２０、６５０とを有する中空台形プリズムを備える。側面はそれぞれ、凹状であって反射性を有する（これらの側面は、本明細書では凹状反射体６２０、６５０とも称される）。台形プリズムの側面６２０、６５０はそれぞれ、底部６０８に接続されている。各側面は前面６３０、６４０にも接続されている。
【０１４５】
台形プリズムの前面６３０、６４０は、更に２つの凹状反射体を含む。一方の反射体６３０は前面のうちの一方の半分を提供し、他方の反射体６４０は前面のうちのもう一方の半分を提供する。中空の逆三角プリズム６０５は、その先端縁６３５のうちの１つに沿って、台形プリズムの前面６３０、６４０の中心に、これら２つの反射体６３０、６４０の間の境界に沿って接続されている。
【０１４６】
２つの板状フィンが台形プリズムの底部６０８から平行に延在しており、各フィンはそれぞれ反射体６１０、６６０を含む。
【０１４７】
パネル６００は、それらの各端縁に沿って互いに結合された複数の実質的に長方形の平坦なシートを含む。各シートの表面は、入射した通信信号を特定の方向に反射するための長方形の平坦な反射ファセットを提供する。各シートは、本明細書の他の箇所に記載されているもののような導電性材料、例えば金属材料を含むことができる。いくつかの実施例では、反射コーティング、例えば金属コーティング等の導電性コーティングを各シートの各表面に施すことができる。例えば、各シートは、例えばプラスチックのような非反射材料から製造され、反射コーティングでコーティングされてもよい。
【０１４８】
一対のシートは、それらの各端縁の各々のうちの１つに沿って互いに連結されて、６個の反射体６１０、６２０、６３０、６４０、６５０、６６０のセットを形成する。
【０１４９】
第１の反射体６１０は、端縁６０２ａに沿って互いに結合された上部ファセット６１１ａと底部ファセット６１１ｂとを含む。
【０１５０】
第２の反射体６２０は、端縁６０２ｂに沿って互いに結合された上部ファセット６２１ａと底部ファセット６２１ｂとを備える。
【０１５１】
第３の反射体６３０は、端縁６０２ｃに沿って互いに結合された上部ファセット６３１ａと底部ファセット６３１ｂとを備える。
【０１５２】
第４の反射体６４０は、端縁６０２ｄに沿って互いに結合された上部ファセット６４１ａと底部ファセット６４１ｂとを備える。
【０１５３】
第５の反射体６５０は、端縁６０２ｅに沿って互いに結合された上部ファセット６５１ａと底部ファセット６５１ｂとを備える。
【０１５４】
第６の反射体６６０は、端面６０２ｆに沿って互いに結合された上部ファセット６６１ａと底部ファセット６６１ｂとを備える。
【０１５５】
従って、各反射体は、端縁６０２ａ〜ｆに沿って互いに結合された一対のファセット６１１〜６６１ａ、ｂを備える。各対の各ファセットは、各シート間の角度が１８０度未満（しかし９０度を超える）となるように、それらの各反射体の端縁６０２ａ〜ｆから延在する。それ故、各反射体は凹状である。
【０１５６】
図８Ｃに最もよく示されるように、６つ全ての反射体の上部ファセットと底部ファセットとを接続する端縁６０２ａ〜ｆは互いに整列されている。ファセットは平坦であってもよく、離散的な鋭い交点で接合されてもよい。しかしながら、それらはまた、隣接するファセット間の不連続性を低下させるために、例えばそれらの端縁において、湾曲していてもよい。ファセットがそれらの端縁で湾曲している場合、各ファセットの中央領域は平坦であり得る。
【０１５７】
第１の反射体６１０は、第１の反射体６１０および第２の反射体６２０の対のファセットを連結する端縁６０２ａ、６０２ｂの方向に対して垂直な端縁に沿って、第２の反射体６２０に結合されている。第１の反射体６１０および第２の反射体６２０の第１のファセット６１１ａ、６２１ａと、第２のファセットとは、９０度を超える、例えば１００度を超える、例えば１２０度を超える、例えば１５０度未満の、例えば図８Ｂにａ１として示される約１３０度の角度で互いに接続されている。第１の交点６１５は、第１の反射体６１０と第２の反射体６２０との間の境界を画定する。反射体を接続する第１の交点６１５は、曲面によって提供され、例えば（図示されるように）円筒形要素の表面の一部によって提供されてもよい。他の例では、隣接する反射体間の交部は鋭くてもよく、例えば第１の反射体６１０の各ファセットは、第２の反射体６２０の対応する隣接面に直接的に連結していてもよい。
【０１５８】
第２の反射体６２０は、第１の反射体６１０に接続された端縁と反対側の端縁に沿って第３の反射体６３０に接続され、第２の交部６２５を画定する。第２の反射体および第３の反射体のファセットは、それらの外面が互いに一定の角度、例えば１８０度超、例えば２００度超、例えば２５０度を未満、例えば約２３０度を隔てる角度で離間するように、互いに接続されている。そのため、第２の交点６２５は、第２の反射体６２０と第３の反射体６３０との間の隆起部として設けられる。第３の反射体の両方のファセットは、第２の交点６２５から、第１の反射体の対応するファセットが第１の交点６１５から延在する方向とは反対の、かつ平行な方向に延在している。図８では、第１の反射体６１０および第３に反射体６３０の外縁は平行であり、第２の反射体６２０の対向端縁から反対方向に延在し得る。
【０１５９】
中空の逆三角プリズム６０５によって提供される追加の反射体は、第２の反射体６２０に接続された端縁と対向する第３の反射体６３０の端縁に沿って、第３の反射体６３０に連結される。追加の反射体６０５は、互いに連結された３つの反射シートを含むことで、中空の実質的に逆転した三角プリズム形状を提供する。追加の反射体６０５の連結された縁部は、第３の反射体６３０が台形プリズムの一側面にあり、かつ第４の反射体６４０が他の側面にあるように、台形プリズムの前面の中央の全幅に沿って延在している。追加の反射体６０５は、無線周波数信号を第３の反射体６３０および第４の反射体６４０のそれぞれに向けて反射するように配置された一対の傾斜面６１２、６１３を備える。
【０１６０】
図８Ｂに示すように、パネル６００は追加の反射体６０５の長さに沿って対称的である。特に、パネル６００は、第１の反射体６１０および第３の反射体６３０のファセットの外縁に垂直であって、かつ、各反射体の一対のシートを連結する端縁６０２ａ〜ｆに垂直な平面Ｓを中心に対称的である。従って、第４の反射体６４０、第５の反射体６５０、および第６の反射体６６０は、それぞれ、第３の反射体６３０、第２の反射体６２０、および第１の反射体６１０の鏡像として配置される。第４の反射体６４０、第５の反射体６５０、および第６の反射体６６０は、第１の反射体６１０、第２の反射体６２０、および第３の反射体６３０を参照して上述したように互いに配置および接続される。
【０１６１】
再び図７を参照すると、散乱パネル６００は、線路８´に沿って設置することができる。動作中、対向し、かつ平行な第１の方向６´および第２の方向６´´からパネル６００に入射する無線周波数信号は、パネル６００によって第１および第２の方向に対してほぼ横方向に反射される。例えば、第２の反射体６２０および第５の反射体６５０に入射する信号は、パネル６００から離れる横方向に、線路に向けて反射されてもよい。第１および第２の方向から追加の反射体６０５の傾斜面６１２、６１３に入射した信号は、それぞれ、第３の反射体６３０および第４の反射体６４０に反射される。これらの信号は、次に、パネル６００から離れる方向に、例えば線路に向けて反射される。
【０１６２】
第１の反射体６１０、第３の反射体６３０、第４の反射体６４０、および第６の反射体６６０は、線路の方向とほぼ平行に配置されている。従って、それらは、線路の方向からの信号（例えば、線路上の列車によって反射された信号）を線路に向けて反射し返すように構成されてもよい。例えば、使用時に、散乱パネル６００は、線路上の列車がパネル６００の近距離内にあるように位置決めされてもよく、例えば、パネルは線路８´から約１．５〜５メートルの距離に位置決めされてもよい。例えば、パネル６００の底部６０８と線路８´との間の距離は、約１．５〜５メートルであり得る。動作中、無線信号は、第３の反射体６３０から線路に向けて反射され、次に、線路上を通過する列車の本体からパネル６００に向けて反射し返されてもよい。続いて、信号は、第１の反射体６１０または第３の反射体６３０から通過する列車に向けて再び反射されてもよく、この場合、例えば列車の窓ガラスを介して、信号を列車内にて連続的に受信することができる。
【０１６３】
反射体６１０〜６６０の凹状の性質は、垂直の特定の方向は、反射ビームの垂直方向の幅が入射ビームよりも狭くなるように、その表面で反射される信号ビームを集束させるように作用し得る。
【０１６４】
本明細書に記載の反射体６１０、６２０、６３０、６４０、６５０、６６０の配置は、様々な方向に向いている複数の反射ファセットを提供する。従って、パネル６００に入射する信号ビームは、広範囲の角度にわたって反射される。これは、反射時に入射ビームの方向に沿って信号の有効範囲を広げるように作用する。例えば、反射された信号ビームは、隣接する線路８´の長さに沿って集束させることができる。
【０１６５】
図に示す例示的なパネル６００では、反射体６１０、６２０、６３０、６４０、６５０、６６０は、円筒形要素の曲面を介して互いに接続されている。しかしながら、他の例では、反射体を湾曲したシート状要素を介して接続することができ、あるいは、他の例では、一反射体のファセットを隣接する反射体の対応するファセットに直接的に接続することができる。
【０１６６】
いくつかの例では、追加の反射体６０５はパネルに存在しなくてもよい。いくつかの実施例では、第１の反射体６１０および／または第６の反射体６６０も存在しなくてもよい。いくつかの実施例では、パネル６００は対称的ではない場合がある。例えば、パネル６００は、第２の反対方向からではなく、第１の方向から線路８´に向けてのみ信号を反射することができる。いくつかの例示的なパネルは、本明細書で説明されるように、第１の反射体６１０、第２の反射体６２０、および第３の反射体６３０のみを備えることができる。パネルのシート状部材のそれぞれの間の正確な角度は、パネル例によって異なり得る。
【０１６７】
パネル６００は、いくつかの接続されたシート状部材を含む中空形状として示されている。しかしながら、パネルは単一シートの反射材料から形成され、実質的に本明細書に記載されるように成形され得ることが理解されよう。例えば、パネルは記載された形状に成型することができる。他の例では、パネル６００は、本明細書に記載のファセットがその上に形成された、反射材料の中実ブロックから形成されてもよい。
【０１６８】
他の例では、パネル６００は、グリルまたはメッシュタイプの材料から形成することができ、例えば、パネルは、それらを貫通して穿孔された複数の穴を有する１つ以上の反射シートから形成することができる。これは、パネルが風等の悪天候の影響を受けにくいという利点を提供する。
【０１６９】
即ち、全体的に例えば風等に対してより影響を受けにくくするために、打ち抜き構造を有する。
【０１７０】
本明細書に記載されている様々なファセットと、パネル６００の反射体およびシートとの間の角度は単なる例示であり、説明されている様々な表面の間に異なる角度を有するパネルが想定されることを理解されよう。例えば、反射体および／または反射体の反射シート間の角度は、例えばパネル６００の有効性を最大限にするために、入射信号の周波数、アンテナ１０´、１０´´の高さ、およびパネルと線路８´との間の距離に応じて調整することができる。
【０１７１】
いくつかの例では、第１の反射体６１０および第３の反射体６３０は、それらの外縁が互いに平行以外の角度になるように配置される。例えば、第１の反射体６１０および第３の反射体６３０は、それらの外縁の間の角度が約５度になるように配置され得る。
【０１７２】
いくつかの例示的なパネルは、本明細書に記載のパネルと比較して、追加の反射シートを含み、その表面は、パネルに入射する信号を反射するための追加のファセットを提供し得る。
【０１７３】
いくつかの例では、パネル６００は、例えば、線路の側で使用される場合、レドーム、またはレドーム状構造内に配置されてもよい。これにより、パネルを雪や風から保護し、パネルの清掃がより容易になる。
【０１７４】
いくつかの例では、パネル６００は、互いに接続された２つのより小さいパネル、例えば、２つの類似または同一のより小さなパネルから組み立てられてもよい。例えば、第１のパネルは、第３の反射体６３０、第２の反射体６２０、および第１の反射体６１０を含み、第４の反射体６４０、第５の反射体６５０、および第６の反射体６６０を含む第２のパネルに接続されることで、本明細書に記載の散乱パネル６００等の散乱パネルを形成してもよい。
【０１７５】
「散乱」という用語は、一般に信号の方向変換に関する用語であることが理解されよう。例えば、パネルまたはパネルの各ファセットは、それらを反射することによって無線信号を散乱させることができる。そのような反射は、鏡面反射および／または拡散反射を含み得る。パネルの表面は、そのような種類の散乱および反射をもたらすように選択された滑らかさ／粗さ等の表面特徴を有することができる。
【０１７６】
本開示の一態様は、無線信号を送受信するために線路の側に配置された通信アンテナと、線路の側に配置され、通信アンテナから線路に沿って離間しており、通信アンテナからの無線信号を１本の線路上の列車に、または通信アンテナへの無線信号を１本の線路上の列車から指向するように構成されている散乱パネルと、を備える無線通信システムを提供する。
【０１７７】
散乱パネルは、カテナリーマスト等のマストに取り付けることができる。
【０１７８】
散乱パネルは第１の表面を含み、第１の表面は導電性であり得る。
【０１７９】
散乱パネルは、通信アンテナから第１の表面に入射する無線信号が線路に向けて反射されるように通信アンテナに対して配置されてもよい。
【０１８０】
通信アンテナは、例えばアンテナコリドーの一部として、線路に隣接するラインに配置された一連のアンテナのうちの１つとすることができる。
【０１８１】
第１の表面の垂直プロファイルは凹状であってもよく、例えば第１の表面の凹部およびアンテナに対するその高さは、選択された高さでアンテナから線路に向けて第１の表面に入射する無線信号を向けるように選択され得る。
【０１８２】
選択された高さは、客室の窓の線路の上方の高さに対応し得る。
【０１８３】
散乱パネルは、通信アンテナとは反対側を向く第２の表面を含み得る。
【０１８４】
第２の表面は波形を有していてもよい。
【０１８５】
第１の表面および第２の表面は、パネルの平面断面が部分的に円形になるように湾曲していてもよい。
【０１８６】
散乱パネルは、半円形プリズムまたは円錐形を含み得る。
【０１８７】
散乱パネルは、波形を有する裏側を含み得る。
【０１８８】
アンテナは線路から少なくとも１．５メートル、例えば１０メートル未満だけ離間させることができ、散乱パネルは線路から同じ距離またはより近くに配置することができる。
【０１８９】
本開示の一態様は、通信信号を方向変換するための散乱パネルを提供する。該パネルは、第１の方向からパネルに入射する電磁信号に対して断面を提示するための第１の表面であって、前記信号を主に、第１の方向に対して横方向の第２の方向に方向変換するように成形されている第１の表面と、散乱パネルの側面上にある第２の表面であって、第１の表面によって前記電磁信号から遮断されている第２の表面とを含み、第１の表面および第２の表面は導電性であり、第２の表面は波形の方向に対して横方向に第２の表面上を伝播する電磁信号の大きさを減少させるための波形を含む。
【０１９０】
第１の表面の垂直プロファイルは凹状であり得る。
【０１９１】
第１の表面は、５度未満の角度で凹状であり得る。
【０１９２】
パネルの平面断面は部分的に円形であり、第１の表面および第２の表面は、散乱パネルの曲面の隣接する扇形に配置されてもよい。
【０１９３】
散乱パネルは平坦な裏側を含むことができ、例えば平坦な裏側は、波形を有することができる。
【０１９４】
第２の表面の波形は、垂直に向けられてもよい。
【０１９５】
本開示の一態様は、線路の側に散乱パネルを設置する方法を提供する。この方法は、散乱パネルを、通信アンテナから線路に沿って離間した線路の区間の側に配置するステップと、アンテナからパネルの第１の表面上に入射するＲＦ電磁信号が線路にわたって指向されるように、散乱パネルの位置を選択するステップとを含む。
【０１９６】
散乱パネルの位置を選択するステップは、アンテナの高さに基づく高さと、第１の表面の垂直プロファイルとを選択するステップを含むことができ、例えば、散乱パネルの位置を選択するステップは、その配向を選択するステップを含む。
【０１９７】
本開示の一態様は、１本の線路と平行に延在するラインに配置された一連のアンテナと、少なくとも１つの散乱パネルとを備えるアンテナコリドーを提供する。アンテナは、線路に平行な方向に少なくとも部分的に無線信号を放射するように構成されており、散乱パネルは、線路にわたって無線信号の一部を少なくとも部分的に偏向させるように構成されている。
【０１９８】
本開示の一態様は、列車内で通信サービスを提供するための通信方法を提供する。本方法は、無線通信信号を線路に沿って、本明細書に開示されるもののいずれかのような散乱パネルに指向するステップを含み、列車内に通信を提供するため、無線通信信号を線路にわたって方向変換するために、散乱パネルを線路に隣接して配置する。
【０１９９】
本開示の一態様は、本明細書に記載のシステムのいずれかを使用して列車内に通信サービスを提供するための通信方法を提供する。本方法は、通信アンテナからの無線通信信号を散乱パネルに向けることによって、列車内に通信を提供するために線路にわたって無線通信信号を方向変換するステップを含む。
【０２００】
上記の実施形態は、例示的な実施例として理解されるべきである。更なる実施形態が想定される。任意の一実施形態に関して説明した任意の特徴は、単独で、または説明した他の特徴と組み合わせて使用することができ、また、他の任意の実施形態の１つ以上の特徴と組み合わせて、または任意の他の実施形態の任意の組み合わせで使用することができる。更に、添付の特許請求の範囲で定義されている本発明の範囲から逸脱することなく、上述していない等価物および修正形態も使用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【外国語明細書】
2019208207000001.pdf