(57)【要約】【課題】漏洩導波路の遠隔監視や移動体の位置検出をリアルタイムに検出する。【解決手段】中継局Ｒ１，Ｒ２，…は、漏洩導波路２を伝搬した信号を受信する受信増幅器（ＲＡ）と、その受信増幅器（ＲＡ）で受信された信号を光信号に変換する電気−光変換器（Ｅ／Ｏ）と、基地局１から光ファイバケーブルを介して伝送された光信号を電気信号に変換する光−電気変換器（Ｏ／Ｅ）と、この光−電気変換器（Ｏ／Ｅ）で変換された信号を漏洩導波路２に送出する送信増幅器（ＴＡ）とを備える。基地局１では、検出装置１４は探索信号を発生して送信部１２に出力する。この探索信号は、送信部１２で周波数分割多重化され、電気−光変換器（Ｅ／Ｏ）で光信号に変換された後に中継局Ｒ１，…に伝送される。その後、その探索信号に対する応答信号が受信部１３から検出装置１４に出力される。検出装置１４は、応答信号の波形を解析して漏洩導波路２の障害位置や移動体の現在位置を検出する。【選択図】　　　　図１
2004056617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体が移動する交通路に沿って布設され、内部を伝搬する無線周波数帯域の高周波信号の一部を外部に漏洩して輻射すると共に外部から内部へ侵入した高周波信号を伝搬させる漏洩導波路と、
前記漏洩導波路を伝搬する高周波信号を送受信する少なくとも一つの中継局と、
基地局と、
前記基地局と前記中継局とを接続する伝送路と、
を備えて構成される移動体通信システムにおいて、
前記中継局は、
前記漏洩導波路を伝搬した前記高周波信号を受信する受信部と、
前記高周波信号を前記漏洩導波路に送出する送信部と、
を備えており、
前記基地局は、
前記中継局から前記伝送路を介して得られた前記高周波信号を受信する受信部と、
探索信号で変調して得られる前記高周波信号を前記伝送路を介して前記中継局へ与える送信部と、
前記探索信号を発生し、当該探索信号の発生後に前記受信部で受信された前記高周波信号に含まれる、当該探索信号に対する応答信号の信号波形を解析する検出装置と、
を備えることを特徴とする移動体通信システム。
【請求項２】
請求項１記載の移動体通信システムであって、
前記検出装置は、
前記探索信号を発生する信号発生器と、
第１期間中の前記応答信号の信号波形と、前記第１期間とは異なる第２期間中の前記応答信号の信号波形との差分信号を算出し、当該差分信号の信号波形を解析する演算部と、
を備えて構成される移動体通信システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の移動体通信システムであって、
複数の前記中継局が前記交通路に沿って配設され且つ前記伝送路を介して直列で接続されており、
前記伝送路は、
前記基地局からの信号伝搬距離が短い方となる上流側の前記中継局から、前記信号伝搬距離が長い方となる下流側の前記中継局へ信号を伝送する第１伝送路と、
前記下流側から前記上流側へ信号を伝送する第２伝送路と、を備えて構成される、
移動体通信システム。
【請求項４】
請求項３記載の移動体通信システムであって、
前記第１伝送路は、前記基地局および前記複数の中継局を直列で接続するように連続的に布設されており、
前記各中継局は、
前記上流側から前記下流側へ伝送される信号を分岐させる分岐器と、
前記分岐器で分岐された信号から得られる前記高周波信号を前記漏洩導波路に送出する前記送信部と、
を備える、移動体通信システム。
【請求項５】
請求項３または４記載の移動体通信システムであって、
前記第２伝送路は、前記基地局および前記複数の中継局を直列で接続するように布設されており、
前記各中継局は、前記下流側から前記上流側へ伝送される信号から得られた前記高周波信号と前記漏洩導波路を伝搬して前記受信部で受信された前記高周波信号とを合波する電気合波器を備える、
移動体通信システム。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の移動体通信システムであって、
前記伝送路は光信号を伝送する光伝送路であり、
前記中継局は、
前記受信部で受信された前記高周波信号を前記光信号に変換する電気−光変換器と、
前記基地局から前記光伝送路を介して伝送された光信号を前記高周波信号に変換する光−電気変換器と、
前記光−電気変換器で変換された前記高周波信号を前記漏洩導波路に送出する前記送信部と、
を備えており、
前記基地局は、
前記中継局から前記光伝送路を介して伝送された前記光信号を前記高周波信号に変換する光−電気変換器と、
前記光−電気変換器で変換された前記高周波信号を受信する前記受信部と、
前記送信部から出力された前記高周波信号を光信号に変換して前記光伝送路に送出させる電気−光変換器と、
を備える、移動体通信システム。
【請求項７】
請求項３または４の何れか１項および請求項６記載の移動体通信システムであって、
前記複数の中継局は、それぞれ、
前記漏洩導波路を伝搬して前記受信部で受信された前記高周波信号を、前記各中継局毎に異なる光波長を用いて前記光信号に変換する前記電気−光変換器と、前記電気−光変換器で変換された前記光信号と前記下流側の中継局から前記第２伝送路を介して伝送された光信号とを波長多重化して、前記上流側へ伝送させる光多重部と、
を備えており、
前記基地局は、
前記第２伝送路を介して伝送された前記光信号を前記各光波長毎に波長分離して出力する光波長分離部と、
前記光波長分離部から出力された光信号を前記各光波長毎に前記高周波信号に変換する前記光−電気変換器と、
前記光−電気変換器で変換された前記高周波信号を合波して前記受信部に出力する電気合波部と、
を備える、移動体通信システム。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載の移動体通信システムであって、
前記中継局は、複数本の前記漏洩導波路に接続されており、
前記複数本の漏洩導波路の中から指定された漏洩導波路を伝搬した高周波信号を選択的に前記受信部に出力する接続切換部と、
前記複数本の漏洩導波路のうち、前記基地局から伝送された制御情報に基づいて何れかの前記漏洩導波路を指定する監視制御部と、
を更に備える、移動体通信システム。
【請求項９】
請求項３〜８の何れか１項に記載の移動体通信システムであって、
前記基地局は、前記中継局を省電力モードに移行させる制御情報を生成して当該中継局へ送信する監視制御部を更に備え、
前記中継局は、前記監視制御部から送信された前記制御情報に従って当該中継局の一部構成要素に供給する電力量を制限させる給電制御部を更に備える、
移動体通信システム。
【請求項１０】
請求項９記載の移動体通信システムであって、
前記基地局の監視制御部は、前記検出装置で検出された前記移動体の位置情報に基づいて、当該移動体の通信可能エリアから外れた前記漏洩導波路に接続された中継局を前記省電力モードに移行させる旨の前記制御情報を生成する、
移動体通信システム。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか１項に記載の移動体通信システムであって、前記移動体は、前記漏洩導波路から輻射された前記高周波信号の電波を受信し増幅して当該漏洩導波路へ送信する送受信装置を更に備える、移動体通信システム。
【請求項１２】
請求項１〜１０の何れか１項に記載の移動体通信システムであって、前記移動体は、前記漏洩導波路から輻射された前記高周波信号の電波を受信し、当該高周波信号の無線周波数帯域を変更して当該漏洩導波路へ送信する送受信装置を更に備える、移動体通信システム。
【請求項１３】
請求項３〜１２の何れか１項に記載の移動体通信システムであって、
上流側からｎ番目（ｎ：自然数）の前記中継局が、前記第１伝送路を伝搬する信号を取り込んだ後に、当該信号に応答した反射波を前記第２伝送路に送出する処理に要する最大の応答時間を第１遅延時間δＴｎで定義し、
上流側からｎ番目の前記中継局と（ｎ＋１）番目の前記中継局間に布設された前記第１伝送路の伝搬遅延時間と、前記（ｎ＋１）番目の中継局が前記第１伝送路を伝搬する信号を取り込んだ後に、当該信号に応答した反射波を前記第２伝送路に送出する処理に要する最小の応答時間と、前記（ｎ＋１）番目の中継局と前記ｎ番目の中継局間に布設された前記第２伝送路の伝搬遅延時間との総和を第２遅延時間ΔＴｎ＋１で定義したとき、
前記第１遅延時間δＴｎが前記第２遅延時間ΔＴｎ＋１未満となるように構成される移動体通信システム。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れか１項に記載の移動体通信システムであって、
前記検出装置は、当該移動体通信システムに固有な不変量を補正データとして予め記録する補正データ記録部を更に備え、
前記演算部は、前記補正データを利用して前記応答信号の信号波形を解析する機能を有する、
移動体通信システム。
【請求項１５】
請求項１〜１４の何れか１項に記載の移動体通信システムであって、
前記基地局の前記送信部は、
入力信号を、複数のチャンネル（無線周波数帯域）で変調させる変調器と、
前記変調器で変調された前記各チャンネルの信号を多重化して前記高周波信号を出力する周波数多重部と、を備え、
前記基地局の前記受信部は、
前記高周波信号を前記各チャンネル毎に分離する周波数分離部と、
前記周波数分離部で分離された各信号を復調する復調器と、を備えており、
前記送信部の前記変調器は、前記検出装置から入力する前記探索信号に対して所定の前記チャンネルを割り当てて変調する機能を有する、
移動体通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、漏洩導波路を利用した移動体通信システムであって、その漏洩導波路の遠隔監視や移動体の位置検出を行う移動体通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高速鉄道沿線、地下街およびトンネルなどの場所で、空間波を利用した移動体通信システムに代わり、ＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル；Ｌｅａｋｙ　ＣｏａＸｉａｌ　ｃａｂｌｅ）を利用した移動体通信システムが採用されている。ＬＣＸは、長軸方向に周期的に形成されたスロット（細長い孔）を通して、ケーブル内部を伝搬する電波を外部に漏洩させて輻射し、そのスロットを通して外部から侵入した電波を伝搬させるケーブルである。このＬＣＸは、新幹線などの鉄道や道路、トンネル沿線などに沿って布設され、電話や列車制御などの移動体通信に使用されている。
【０００３】
図１４は、ＬＣＸを使用した移動体通信システムを示す概略構成図である。図中の記号「ＴＡ」は送信増幅器、「ＲＡ」は受信増幅器、「Ｅ／Ｏ」は電気−光変換器、「Ｏ／Ｅ」は光−電気変換器、「Ｈ」は方向性結合器、「Ｍｄ」は変調器、「ＤＭｄ」は前記変調器で採用する変調方式で変調された信号を復調する復調器を表している。
【０００４】
この移動体通信システムは、光ファイバケーブルＬ０，Ｌ１，Ｌ２，…，Ｕ０，Ｕ１，Ｕ２，…を介して直列接続された基地局１００と複数の中継局Ｒ１，Ｒ２，…とから構成されている。中継局Ｒ１，Ｒ２，…は、移動体１０３が走行する交通路１０２に沿って所定間隔で配設されている。また、その交通路１０２に沿って前述のＬＣＸ１０１，１０１，…が布設されている。
【０００５】
前記中継局Ｒ１，Ｒ２は、それぞれ、２本のＬＣＸ１０１，１０１に接続されている。一方のＬＣＸ１０１は、基地局１００からの光ファイバケーブルの距離（光伝搬距離）が短い方である上流側に布設されたケーブルであり、他方のＬＣＸ１０１は、基地局１００からの光伝搬距離が長い方である下流側に布設されたケーブルである。以下に説明するように、これらＬＣＸ１０１，１０１，…を通じて、移動体１０３と基地局１００との間で無線通信を実行することが可能である。
【０００６】
基地局１００においては、信号源１１０で無線通信用のベースバンド信号が生成され変調器１１１に供給される。変調器１１１は、このベースバンド信号で無線周波数帯域の搬送波を変調して得た高周波信号（ＲＦ信号；無線周波数信号）を送信増幅器１１２に出力する。そのＲＦ信号は、送信増幅器１１２で増幅され、電気−光変換器１１３で光信号に変換された後に、光ファイバケーブルＬ０に送出される。基地局１００と中継局Ｒ１，Ｒ２，…との間には、上流側から下流側に向けて光信号を伝搬させる光ファイバケーブルＬ０，Ｌ１，Ｌ２，…が連続的に布設されている。基地局１００から送出された光信号は、光ファイバケーブルＬ０，Ｌ１，Ｌ２，…を介して複数の中継局Ｒ１，Ｒ２，…を順次伝搬してゆく。
【０００７】
中継局Ｒ１においては、光ファイバケーブルＬ０を伝搬した光信号は、光分岐器１０７で分岐して光−電気変換器１２０に取り込まれる。光−電気変換器１２０はその光信号を元のＲＦ信号に変換して送信増幅器１２１に出力する。送信増幅器１２１はＲＦ信号を増幅した後に、方向性結合器１２２を介してＬＣＸ１０１，１０１に送出する。ＬＣＸ１０１を伝搬するＲＦ信号は、当該ＬＣＸ１０１に形成されたスロット（図示せず）を通じて外部に漏洩する。これにより、ＲＦ信号の電波がＬＣＸ１０１，１０１から数十メートル程度の狭い空間に放射される。中継局Ｒ２においても、中継局Ｒ１の場合と同様に、光ファイバケーブルＬ１を伝搬した光信号は、光分岐器１０８で分岐し、光−電気変換器１３０でＲＦ信号に変換され、送信増幅器１３１で増幅されて、方向性結合器１３２を介してＬＣＸ１０１，１０１に送出される。
【０００８】
このように、信号源１１０から供給されたベースバンド信号は、光信号の形態で中継局Ｒ１，Ｒ２，…に伝送された後に、交通路１０２に沿って布設された全てのＬＣＸ１０１，１０１，…からＲＦ信号の形態で放射されることになる。移動体１０３は、何れかのＬＣＸ１０１から放射された電波１０４を受信し、ベースバンド信号に復調する受信機（図示せず）を搭載している。
【０００９】
また、移動体１０３は、ＬＣＸ１０１に向けて電波１０５を発信する送信機（図示せず）を搭載している。その電波１０５は、何れかの中継局（本例では、中継局Ｒ２）に接続されたＬＣＸ１０１に侵入しＲＦ信号の形態で伝搬する。ＲＦ信号は、中継局Ｒ２に到達し、方向性結合器１３２を介して受信増幅器１３３で受信され増幅されて、合波器１３４に出力される。また、光−電気変換器１３５は、下流側の中継局Ｒ３（図示せず）から光ファイバケーブルＵ２を介して伝送された光信号を、ＲＦ信号に変換して合波器１３４に出力している。合波器１３４は、受信増幅器１３３が出力したＲＦ信号と、光−電気変換器１３５で変換されたＲＦ信号とを合波して電気−光変換器１３６に出力する。そして、合波器１３４が出力したＲＦ信号は、電気−光変換器１３６で光信号に変換された後に光ファイバケーブルＵ１に送出される。他の中継局Ｒ１も、中継局Ｒ２と同じ構成を持つことから、光ファイバケーブルＵ１を上流側に伝搬した光信号は、中継局Ｒ１の光−電気変換器１２５でＲＦ信号に変換される。そのＲＦ信号は、更に、合波器１２４で、受信増幅器１２３から出力されたＲＦ信号と合波され、電気−光変換器１２６で光信号に変換される。その光信号は、光ファイバケーブルＵ０を伝搬して基地局１００に到達する。
【００１０】
基地局１００では、光−電気変換器１１４が、光ファイバケーブルＵ０を伝搬した光信号を高周波信号に変換する。その高周波信号は、受信増幅器１１５で増幅され、復調器１１６でベースバンド信号に復調される。そして、復調器１１６は、復調したベースバンド信号を信号源１１０に供給する。
【００１１】
上記のようにして、基地局１００と、交通路１０２を走行する移動体１０３との間で移動体通信が行われる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の移動体通信システムでは、何れかのＬＣＸ１０１に破断などの障害が発生しても、その障害位置を基地局１００でリアルタイムに検出することが難しいという問題があった。従来の移動体通信システムの中には、ＬＣＸ１０１を給電用ケーブルに併用する場合は、ＬＣＸ１０１の障害で給電が中断した時に代替給電システムが作動するものが存在する。この代替給電システムの作動によりＬＣＸ１０１の障害が判明するが、ＬＣＸ１０１の正確な障害位置を検出することは難しかった。
【００１３】
また、特に移動体１０３の移動中は、その障害位置の特定を難しくする事情がある。例えば、新幹線の沿線にＬＣＸを布設している移動体通信システムでは、ＬＣＸの障害が判明すると、ケーブル反射測定器を中継局まで運んで使用して当該ＬＣＸの性状を測定し、その障害位置を検出する必要がある。しかし、新幹線の営業時間中は、安全のためケーブル反射測定器を中継局まで運んで使用できないため、営業時間外の限られた時間内にＬＣＸの障害位置を検出しなければならない。
【００１４】
また、上記中継局Ｒ１，Ｒ２，…は、それぞれ、移動体１０３が通信エリアから外れた場合であっても動作し続け、基地局１００から伝搬した光信号を高周波信号に変換してＬＣＸ１０１に送信している。このため、移動体通信システム全体の電力が浪費されるという問題もあった。移動体１０３の現在位置をリアルタイム且つ正確に検出し得れば、当該移動体１０３の通信エリアから外れる中継局を省電力モードで動作させることが可能であるが、従来の移動体通信システムでは、その現在位置をリアルタイム且つ正確に検出することが難しかった。
【００１５】
以上の状況や問題などに鑑みて本発明が課題とするところは、ＬＣＸなどの漏洩導波路を使用した移動体通信システムにおいて、（１）移動体通信の実行中でも、基地局から漏洩導波路をリアルタイムに遠隔監視し得て、漏洩導波路の障害位置をリアルタイム且つ正確に検出すること、（２）移動体の移動中でも、移動体の現在位置をリアルタイム且つ正確に検出すること、（３）移動体通信システムの電力消費量の低減を実現すること、である。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に係る移動体通信システムは、移動体が移動する交通路に沿って布設され、内部を伝搬する無線周波数帯域の高周波信号の一部を外部に漏洩して輻射すると共に外部から内部へ侵入した高周波信号を伝搬させる漏洩導波路と、前記漏洩導波路を伝搬する高周波信号を送受信する少なくとも一つの中継局と、基地局と、前記基地局と前記中継局とを接続する伝送路と、を備えて構成される移動体通信システムにおいて、前記中継局は、前記漏洩導波路を伝搬した前記高周波信号を受信する受信部と、前記高周波信号を前記漏洩導波路に送出する送信部と、を備えており、前記基地局は、前記中継局から前記伝送路を介して得られた前記高周波信号を受信する受信部と、探索信号で変調して得られる前記高周波信号を前記伝送路を介して前記中継局へ与える送信部と、前記探索信号を発生し、当該探索信号の発生後に前記受信部で受信された前記高周波信号に含まれる、当該探索信号に対する応答信号の信号波形を解析する検出装置と、を備えることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の移動体通信システムであって、前記検出装置は、前記探索信号を発生する信号発生器と、第１期間中の前記応答信号の信号波形と、前記第１期間とは異なる第２期間中の前記応答信号の信号波形との差分信号を算出し、当該差分信号の信号波形を解析する演算部と、を備えて構成される。
【００１８】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の移動体通信システムであって、複数の前記中継局が前記交通路に沿って配設され且つ前記伝送路を介して直列で接続されており、前記伝送路は、前記基地局からの信号伝搬距離が短い方となる上流側の前記中継局から、前記信号伝搬距離が長い方となる下流側の前記中継局へ信号を伝送する第１伝送路と、前記下流側から前記上流側へ信号を伝送する第２伝送路と、を備えて構成される。
【００１９】
請求項４に係る発明は、請求項３記載の移動体通信システムであって、前記第１伝送路は、前記基地局および前記複数の中継局を直列で接続するように連続的に布設されており、前記各中継局は、前記上流側から前記下流側へ伝送される信号を分岐させる分岐器と、前記分岐器で分岐された信号から得られる前記高周波信号を前記漏洩導波路に送出する前記送信部と、を備えて構成される。
【００２０】
請求項５に係る発明は、請求項３または４記載の移動体通信システムであって、前記第２伝送路は、前記基地局および前記複数の中継局を直列で接続するように布設されており、前記各中継局は、前記下流側から前記上流側へ伝送される信号から得られた前記高周波信号と前記漏洩導波路を伝搬して前記受信部で受信された前記高周波信号とを合波する電気合波器を備えて構成される。
【００２１】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５の何れか１項に記載の移動体通信システムであって、前記伝送路は光信号を伝送する光伝送路であり、前記中継局は、前記受信部で受信された前記高周波信号を前記光信号に変換する電気−光変換器と、前記基地局から前記光伝送路を介して伝送された光信号を前記高周波信号に変換する光−電気変換器と、前記光−電気変換器で変換された前記高周波信号を前記漏洩導波路に送出する前記送信部と、を備えており、前記基地局は、前記中継局から前記光伝送路を介して伝送された前記光信号を前記高周波信号に変換する光−電気変換器と、前記光−電気変換器で変換された前記高周波信号を受信する前記受信部と、前記送信部から出力された前記高周波信号を光信号に変換して前記光伝送路に送出させる電気−光変換器と、を備えて構成される。
【００２２】
請求項７に係る発明は、請求項３または４の何れか１項および請求項６記載の移動体通信システムであって、前記複数の中継局は、それぞれ、前記漏洩導波路を伝搬して前記受信部で受信された前記高周波信号を、前記各中継局毎に異なる光波長を用いて前記光信号に変換する前記電気−光変換器と、前記電気−光変換器で変換された前記光信号と前記下流側の中継局から前記第２伝送路を介して伝送された光信号とを波長多重化して、前記上流側へ伝送させる光多重部と、を備えており、前記基地局は、前記第２伝送路を介して伝送された前記光信号を前記各光波長毎に波長分離して出力する光波長分離部と、前記光波長分離部から出力された光信号を前記各光波長毎に前記高周波信号に変換する前記光−電気変換器と、前記光−電気変換器で変換された前記高周波信号を合波して前記受信部に出力する電気合波部と、を備えて構成される。
【００２３】
請求項８に係る発明は、請求項１〜７の何れか１項に記載の移動体通信システムであって、前記中継局は、複数本の前記漏洩導波路に接続されており、前記複数本の漏洩導波路の中から指定された漏洩導波路を伝搬した高周波信号を選択的に前記受信部に出力する接続切換部と、前記複数本の漏洩導波路のうち、前記基地局から伝送された制御情報に基づいて何れかの前記漏洩導波路を指定する監視制御部と、を更に備えて構成される。
【００２４】
請求項９に係る発明は、請求項３〜８の何れか１項に記載の移動体通信システムであって、前記基地局は、前記中継局を省電力モードに移行させる制御情報を生成して当該中継局へ送信する監視制御部を更に備え、前記中継局は、前記監視制御部から送信された前記制御情報に従って当該中継局の一部構成要素に供給する電力量を制限させる給電制御部を更に備えて構成される。
【００２５】
請求項１０に係る発明は、請求項９記載の移動体通信システムであって、前記基地局の監視制御部は、前記検出装置で検出された前記移動体の位置情報に基づいて、当該移動体の通信可能エリアから外れた前記漏洩導波路に接続された中継局を前記省電力モードに移行させる旨の前記制御情報を生成するものである。
【００２６】
請求項１１に係る発明は、請求項１〜１０の何れか１項に記載の移動体通信システムであって、前記移動体は、前記漏洩導波路から輻射された前記高周波信号の電波を受信し増幅して当該漏洩導波路へ送信する送受信装置を更に備えて構成される。
【００２７】
請求項１２に係る発明は、請求項１〜１０の何れか１項に記載の移動体通信システムであって、前記移動体は、前記漏洩導波路から輻射された前記高周波信号の電波を受信し、当該高周波信号の無線周波数帯域を変更して当該漏洩導波路へ送信する送受信装置を更に備えて構成される。
【００２８】
請求項１３に係る発明は、請求項３〜１２の何れか１項に記載の移動体通信システムであって、上流側からｎ番目（ｎ：自然数）の前記中継局が、前記第１伝送路を伝搬する信号を取り込んだ後に、当該信号に応答した反射波を前記第２伝送路に送出する処理に要する最大の応答時間を第１遅延時間δＴｎで定義し、上流側からｎ番目の前記中継局と（ｎ＋１）番目の前記中継局間に布設された前記第１伝送路の伝搬遅延時間と、前記（ｎ＋１）番目の中継局が前記第１伝送路を伝搬する信号を取り込んだ後に、当該信号に応答した反射波を前記第２伝送路に送出する処理に要する最小の応答時間と、前記（ｎ＋１）番目の中継局と前記ｎ番目の中継局間に布設された前記第２伝送路の伝搬遅延時間との総和を第２遅延時間ΔＴｎ＋１で定義したとき、前記第１遅延時間δＴｎが前記第２遅延時間ΔＴｎ＋１未満となるように構成されるものである。
【００２９】
請求項１４に係る発明は、請求項１〜１３の何れか１項に記載の移動体通信システムであって、前記検出装置は、当該移動体通信システムに固有な不変量を補正データとして予め記録する補正データ記録部を更に備え、前記演算部は、前記補正データを利用して前記応答信号の信号波形を解析する機能を有するものである。
【００３０】
そして、請求項１５に係る発明は、請求項１〜１４の何れか１項に記載の移動体通信システムであって、前記基地局の前記送信部は、入力信号を、複数のチャンネル（無線周波数帯域）で変調させる変調器と、前記変調器で変調された前記各チャンネルの信号を多重化して前記高周波信号を出力する周波数多重部と、を備え、前記基地局の前記受信部は、前記高周波信号を前記各チャンネル毎に分離する周波数分離部と、前記周波数分離部で分離された各信号を復調する復調器と、を備えており、前記送信部の前記変調器は、前記検出装置から入力する前記探索信号に対して所定の前記チャンネルを割り当てて変調する機能を有するものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の種々の実施の形態について説明する。
【００３２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る移動体通信システムの全体構成を示す概略図である。図中の記号「ＴＡ」は送信増幅器、「ＲＡ」は受信増幅器、「Ｅ／Ｏ」は電気−光変換器、「Ｏ／Ｅ」は光−電気変換器、「Ｈ」は方向性結合器、「Ｍｄ」は変調器、「ＤＭｄ」は前記変調器で採用される変調方式で変調された信号を復調する復調器、「ＦＭＵＸ」は複数のキャリア（搬送波）を変調して得られる信号を多重化する周波数多重部、「ＦＤＭＵＸ」は、前記周波数多重部（ＦＭＵＸ）で採用される多重化方式で多重化された信号を各キャリア毎に分離する周波数分離部を表している。
【００３３】
この移動体通信システムは、光信号を伝送する光ファイバケーブル（光伝送路）Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２，…，Ｕ０，Ｕ１，Ｕ２，…を介して直列接続された基地局１と複数の中継局Ｒ１，Ｒ２，…とから構成されている。これら光ファイバケーブルＬ０，Ｌ１，Ｌ２，…，Ｕ０，Ｕ１，Ｕ２，…のうち、第１群の光ファイバケーブルＬ０，Ｌ１，…は、基地局１を基点として前記光信号の光伝搬距離が短い方である上流側から、その光伝搬距離が遠い方である下流側へ連続的に敷設されて光信号を伝送するケーブルであり、第２群の光ファイバケーブルＵ０，Ｕ１，…は、下流側から上流側へ連続的に敷設されて光信号を伝送するケーブルである。
【００３４】
前記基地局１は、端末１１からネットワーク１０を介して供給されたベースバンド信号で無線周波数帯域の搬送波を変調して得られる高周波信号（ＲＦ信号）を生成し、その高周波信号を光信号に変換し、前記第１群の光ファイバケーブルＬ０，Ｌ１，…を介して同一情報を含む光信号を中継局Ｒ１，Ｒ２，…に送信するという光送信機能を有し、更に、中継局Ｒ１，Ｒ２，…から、第２群の光ファイバケーブルＵ０，Ｕ１，…を介して伝送された光信号を受信して高周波信号に変換し、その高周波信号をベースバンド信号に復調するという光受信機能を有する。前記ベースバンド信号に含まれる情報としては、例えば、音声や画像、電子データ、後述される移動体３の制御情報などが挙げられる。
【００３５】
前記中継局Ｒ１，Ｒ２，…は、それぞれ、１本の漏洩導波路２に接続されている。各漏洩導波路２は、移動体３が走行する交通路６に沿って各中継局Ｒ１，Ｒ２，…よりも下流側に布設されている。また、各漏洩導波路２の下流側終端には無反射終端器が接続されている。
【００３６】
前記漏洩導波路２にはＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）を採用すればよい。ＬＣＸは、軸心に沿って配設される銅やアルミパイプなどの内部導体、この内部導体を被覆するポリエチレンなどの絶縁体、この絶縁体上に設けられるアルミテープなどの外部導体、およびポリエチレやＰＶＣなどのシース（外被）を備えて構成される。前記外部導体には、ケーブルの長軸方向に沿って周期的にスロット（図示せず；例えば、細長い孔）が形成されている。このスロットを通じて、ＬＣＸ内部を伝搬する高周波信号が外部に漏洩したり外部から電波が侵入したりする。
【００３７】
また、前記中継局Ｒ１，Ｒ２，…は、第１群の光ファイバケーブルＬ０，Ｌ１，…を伝搬した光信号を取り込み、元の高周波信号に変換して漏洩導波路２に送出する。その高周波信号は漏洩導波路２を伝搬し、当該漏洩導波路２に長軸方向に沿って周期的に形成された各スロットを通じて外部に漏洩し、各スロット毎に数十メートルの通信エリアに輻射される。当該漏洩導波路２の通信エリアに移動体３が存在した場合、輻射された高周波信号の電波４は、移動体３で受信され復調される。
【００３８】
また、移動体３が発した送信電波５は、前記スロットを通じて当該漏洩導波路２の内部に侵入すると、高周波信号として各中継局Ｒ１，Ｒ２，…に伝達する。中継局Ｒ１，Ｒ２，…は、それぞれ、漏洩導波路２を伝搬した高周波信号を受信し、光信号に変換して第２群の光ファイバケーブルＵ０，Ｕ１，…に上流側へ送出する。その第２群の光ファイバケーブルＵ０，Ｕ１，…を伝搬した光信号は、基地局１で受信される。
【００３９】
基地局の構成．
次に、図２を参照しつつ前記基地局１の構成と動作を以下に詳説する。基地局１は、光送信機能として、入力するベースバンド信号を高周波信号に変換する送信部１２と、その高周波信号を光信号に変換して第１群の光ファイバケーブルＬ０に送出する電気−光変換器２１とを備えている。また、基地局１は、光受信機能として、第２群の光ファイバケーブルＵ０を下流側から上流側へ伝搬した光信号を高周波信号に変換する光−電気変換器２２と、その高周波信号をベースバンド信号に変換する受信部１３とを備えている。更に、基地局１は、何れかの漏洩導波路２の障害位置と移動体３の現在位置とを検出する検出装置１４と、各中継局Ｒ１，Ｒ２，…の動作を監視制御する監視制御部２３とを備えている。
【００４０】
前記送信部１２においては、端末１１からネットワーク１０を介して移動体通信用のベースバンド信号が伝達し、検出装置１４からは位置検出用のベースバンド信号が伝達している。これら２種のベースバンド信号は、周波数分割多重化方式に従って周波数多重化される。すなわち、変調器１７１，…１７ｋ−１，１７ｋは、伝達するベースバンド信号を用いて、例えば４５０ＭＨｚ帯の複数のキャリア（搬送波）を変調して高周波信号を生成し出力する。変調器１７１，…１７ｋ−１，１７ｋは、それぞれ、互いに異なるチャンネル（無線周波数帯域）の高周波信号を発生する。また、周波数多重部１６は、複数のチャンネルに分かれて入力する前記高周波信号を多重化した信号を送信増幅器１５に出力する。そして、送信増幅器１５は、周波数多重部１６から出力された高周波信号（多重化信号）を増幅して出力する。
【００４１】
また、前記受信部１３において、受信増幅器１８は、光−電気変換器２２から入力する高周波信号を増幅して周波数分離部１９に供給する。その高周波信号は、前記送信部１２で採用される周波数分割多重化方式に従って、複数のチャンネルで変調された信号を多重化した多重化信号である。次に、周波数分離部１９は、受信増幅器１８で増幅された多重化信号を各チャンネル毎に分離して得られる高周波信号を生成し、それらを各チャンネル毎に復調器２０１，…，２０ｋ−１，２０ｋに供給する。そして、復調器２０１，…，２０ｋ−１，２０ｋは、入力信号を復調してベースバンド信号を生成し出力する。
【００４２】
受信部１３が出力したベースバンド信号のうち、位置検出用の復調器２０ｋから出力された信号は検出装置１４に供給され、その他の移動体通信用の復調器２０１，…，２０ｋ−１から出力された信号は、ネットワーク１０を介して端末１１に送信される。
【００４３】
また、図２に示す通り、前記検出装置１４は、信号発生器５０、信号出力部５１、信号入力部５３、第１記録部５２Ａ、第２記録部５２Ｂ、演算部５４および制御部６４並びにスイッチＳＷ１を備えている。信号発生器５０は、制御部６４からの指示に従って周期的にパルス状の探索信号ＳＬを発生し、信号出力部５１を介して送信部１２に出力する。上述の通り、送信部１２は、複数のチャンネルに対応した複数の変調器１７１，…，１７ｋを搭載している。探索信号ＳＬは、それら変調器１７１，…，１７ｋの中から、割り当てられた一のチャンネルに対応した変調器１７ｋで搬送波を変調し、周波数多重部１６で多重化される。また、信号発生器５０は、探索信号ＳＬを発すると共に、その探索信号ＳＬを発したタイミングを示すタイミング信号ＴＳを第１記録部５２Ａと第２記録部５２Ｂとに出力する。
【００４４】
また、後に詳述するように、探索信号ＳＬが発せられると、或る期間経過後に、その探索信号ＳＬに対する応答信号ＲＳ’が復調器２０ｋから出力される。応答信号ＲＳ’は検出装置１４に入力し、信号入力部５３を介して、スイッチＳＷ１の接続先に応じて第１記録部５２Ａまたは第２記録部５２Ｂの何れかに出力され記録される。演算部５４は、第１記録部５２Ａと第２記録部５２Ｂとにそれぞれ記録された応答信号を読出し、両信号の差分信号を算出し、当該差分信号の信号波形を解析する。そして、演算部５４は、その信号波形の解析結果から、遠隔の漏洩導波路２の障害位置や移動体３の現在位置を検出する機能を持つ。演算部５４で検出して得た検出情報ＤＳは、ネットワーク１０を介して端末１１に送信される。
【００４５】
中継局の構成．
次に、図１に示す中継局Ｒ１，Ｒ２，…の構成と動作を以下に詳説する。本実施の形態１では、全ての中継局Ｒ１，Ｒ２，…が同じ構成を有するので、中継局Ｒ１を代表例に挙げてその構成と動作を説明することとする。
【００４６】
中継局Ｒ１は、光ファイバケーブルＬ０を分岐させてその光ファイバケーブルＬ０を伝搬する光信号を取り込む光分岐器３０を備えている。光−電気変換器３１は、その光分岐器３０から取り込んだ光信号を元の高周波信号に変換して送信増幅器３２に出力する。その高周波信号は、送信増幅器３２で増幅された後に、方向性結合器３３を介して漏洩導波路２に出力される。漏洩導波路２は、入力した高周波信号をスロットを通じて外部空間へ輻射する。
【００４７】
尚、方向性結合器３３は、送信増幅器３２から信号が入力する入力端子と、受信増幅器３４へ信号を出力する出力端子と、漏洩導波路２に対して信号を入出力する入出力端子とを有する機器である。その入力端子に入力した信号は入出力端子から漏洩導波路２へ出力され、その入出力端子から入力した信号はその出力端子から受信増幅器３４へ出力される。
【００４８】
前記漏洩導波路２を伝搬した高周波信号は、方向性結合器３３を介して受信増幅器３４に入力し増幅された後に、電気合波器３５に出力される。また、光−電気変換器３６は、光ファイバケーブルＵ１を上流側へ伝搬した光信号を高周波信号に変換して、電気合波器３５に出力する。電気合波器３５は、光−電気変換器３６から出力された高周波信号と、受信増幅器３４から出力された高周波信号とを合波して電気−光変換器３７に出力する。電気−光変換器３７は、入力する高周波信号を光信号に変換して、光ファイバケーブルＵ０に送出する。従って、光−電気変換器３６，電気合波器３５および電気−光変換器３７によって、下流側から伝送された信号と、漏洩導波路２を伝送された信号とが合波され、上流側へ送信される。
【００４９】
尚、中継局Ｒ１，Ｒ２，…は、それぞれ、監視制御部３８，４８，…を搭載している。これら監視制御部３８，４８，…と基地局１の監視制御部２３とは、制御伝送路Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，…を介して直列で接続されており、監視制御部２３から伝達した制御情報に従って中継局Ｒ１，Ｒ２、…の内部動作を制御する機能を持つ。
【００５０】
システムの動作．
以上の構成を有する移動体通信システムによる検出動作を以下に詳説する。
【００５１】
先ず、基地局１から、パルス状の探索信号ＳＬが遠隔の漏洩導波路２，２，…に向けて発出される。すなわち、図２に示す検出装置１４において、制御部６４から指示を受けて信号発生器５０はパルス状の探索信号ＳＬを発する。その探索信号ＳＬは信号出力部５１を介して送信部１２に入力する。送信部１２の変調器１７ｋは、その探索信号ＳＬで所定の無線周波数帯域のキャリア（搬送波）を変調して周波数多重部１６に出力する。周波数多重部１６は、変調器１７ｋから出力される信号と、他の変調器１７１，１７２，…からそれぞれ出力される信号とを多重化して送信増幅器１５に出力する。次いで、送信増幅器１５は入力信号を増幅して電気−光変換器２１に出力し、電気−光変換器２１は入力する高周波信号を光信号に変換後、光ファイバケーブルＬ０に送出する。そして、図１において、その光信号は光ファイバケーブルＬ０を伝搬し、中継局Ｒ１で分岐されて振幅が減衰した高周波信号（以下、無線送信信号と呼ぶ。）に光−電気変換器３１で変換され、送信増幅器３２で増幅された後に、方向性結合器３３を介して漏洩導波路２に送出される。
【００５２】
その漏洩導波路２に障害位置が無い場合、且つ、漏洩導波路２の通信エリアに移動体３が存在しない場合は、漏洩導波路２に送出された無線送信信号は、その漏洩導波路２の中の伝搬距離に比例して減衰しつつ反射する。漏洩導波路２の内部で無線送信信号が反射して得られた反射波は、中継局Ｒ１に伝搬し、方向性結合器３３を介して受信増幅器３４で受信され増幅された後に、電気合波器３５で下流側から伝送された信号と合波され、次いで、電気−光変換器３７で光信号に変換される。その光信号は、光ファイバケーブルＵ０を上流側に伝搬して基地局１で受信される。
【００５３】
次に、基地局１においては、光−電気変換器２２は、光ファイバケーブルＵ０を伝搬した光信号を高周波信号に変換後、受信部１３に出力する。その高周波信号は、受信増幅器１８で増幅され、周波数分離部１９で周波数分離される。この結果、その高周波信号は、前述の反射波と送信電波５の信号とに分離される。復調器２０ｋは、前記高周波信号から抽出された反射波を復調することで、探索信号ＳＬに対する応答信号ＲＳ’を発生し、検出装置１４に出力する。検出装置１４では、信号入力部５３は、入力する応答信号Ｒｓ’に時間平均化などのフィルタリングを施して得た応答信号Ｒｓを出力する。
【００５４】
図３（ａ）は、その応答信号Ｒｓの受信レベルＲ０（ｔ）（ｔ：時間）を例示するグラフである。このグラフ中の波形５５は探索信号ＳＬのパルスを示しているが、実際に受信レベルＲ０（ｔ）中で観測されるものではない。信号発生器５０は、その探索信号ＳＬの立下がりの時刻ｔ０を示すタイミング信号ＴＳを第１記録部５２Ａと第２記録部５２Ｂとに出力する。図３（ａ）に示す通り、応答信号ＲＳの波形５６Ａは、経過時間に比例して減衰していることが分かる。これは、漏洩導波路２の中の信号の伝搬距離（伝搬時間）が長くなる程に、その漏洩導波路２を伝搬する無線送信信号のパワーが減衰し、その反射波のパワーも減衰するからである。また、漏洩導波路２の中の信号の伝搬時間（伝搬距離）は、漏洩導波路２のケーブル長さに比例する。
【００５５】
次に、漏洩導波路２に、亀裂や変形、或いは過度の側圧などの障害が存在する場合は、その障害位置のインピーダンスは他の個所のそれと比べて急変することから、その障害位置で反射した反射波の信号レベルは大きくなり、当該障害位置を越えて漏洩導波路２の末端側へ進行する波の信号レベルは大きく減衰する。図３（ｂ）は、かかる場合の応答信号ＲＳの受信レベルＲ１（ｔ）の波形を示すグラフである。このグラフ中の波形５５は探索信号ＳＬのパルスを示しているが、実際に受信レベルＲ１（ｔ）中で観測されるものではない。その受信レベルＲ１（ｔ）の波形５６Ｂは、障害位置に相当する時刻ｔ１でピークを形成し、その時刻ｔ１以後で大きく減衰している。
【００５６】
検出装置１４では、制御部６４の制御によりスイッチＳＷ１の接続先を切り換えることで、信号入力部５３から出力される応答信号ＲＳの信号波形を、第１記録部５２Ａと第２記録部５２Ｂとに交互に記録できる。すなわち、或る期間（第１期間）に発せられた探索信号ＳＬに対する応答信号ＲＳを第１記録部５２Ａに記録し、他の期間（第２期間）に発せられた探索信号ＳＬに対する応答信号ＲＳを第２記録部５２Ｂに記録することが可能である。
【００５７】
演算部５４は、第１記録部５２Ａと第２記録部５２Ｂとにそれぞれ記録された応答信号間の差分信号を算出し、その差分信号の値の絶対値（差分絶対値）を算出する。例えば、第１期間において、漏洩導波路２に障害が存在しない場合、図３（ａ）に示すような受信レベルＲ０（ｔ）が第１記録部５２Ａと第２記録部５２Ｂとの何れか一方に記録される。また、第２期間において、漏洩導波路２に障害が存在した場合、図３（ｂ）に示すような受信レベルＲ１（ｔ）がその他方に記録される。そして、演算部５４は、両受信レベルＲ０（ｔ），Ｒ１（ｔ）の差分絶対値を算出する。図３（ｃ）は、図３（ａ）に示す受信レベルＲ０（ｔ）と、図３（ｂ）に示す受信レベルＲ１（ｔ）との間の差分絶対値ＤＲ（ｔ）（＝｜Ｒ０（ｔ）−Ｒ１（ｔ）｜）を示すグラフである。
【００５８】
図３（ｃ）に示すように、差分絶対値ＤＲ（ｔ）の信号波形５８は、漏洩導波路２の障害位置で反射した反射波の受信レベルのみを含むため、パルス５５を発した時刻ｔ０と当該受信レベルを検出した時刻ｔ１との差、すなわち、探索信号ＳＬが発生した時刻から、当該探索信号ＳＬに対する応答信号ＲＳが検出装置１４で検出される時刻までの経過時間（＝ｔ１−ｔ０）が分かる。演算部５４は、差分絶対値ＤＲ（ｔ）の信号波形を解析し、その経過時間を算出して当該経過時間に比例する障害位置までの距離を算出する。これにより、該当する漏洩導波路２の障害位置を特定することができる。
【００５９】
尚、本例では、漏洩導波路２の障害位置の検出動作を説明したが、同じ動作で、漏洩導波路２の通信エリア内の移動体３の現在位置を同時に検出することが可能である。漏洩導波路２を伝搬する無線送信信号は、その漏洩導波路２に形成されたスロットを通じて外部に輻射される。その漏洩導波路２の通信エリアに移動体３が存在する場合は、外部へ輻射された漏洩電波４がその移動体３の表面で反射して漏洩導波路２に侵入し、反射波として伝搬する。漏洩電波４のパワーは漏洩導波路２の伝搬距離に比例して減衰する。また、移動体３からの反射波は、漏洩導波路２の中に侵入し、内部反射した反射波と合波されて中継局に伝達する。検出装置１４は、その反射波を含む応答信号ＲＳを記録できる。
【００６０】
よって、上記と同じ動作手順で、漏洩導波路２の通信エリアに移動体３が存在しない期間の応答信号ＲＳの信号波形と、その通信エリアに移動体３が存在する期間の応答信号ＲＳの信号波形とをそれぞれ第１記録部５２Ａと第２記録部５２Ｂとに記録できる。演算部５４は、両応答信号間の差分絶対値を算出し、その差分絶対値の信号波形を解析し、探索信号ＳＬの発生時刻から、その反射波が応答信号ＲＳとなって検出装置１４で検出される時刻迄の経過時間を算出する。そして、演算部５４は、その経過時間に比例する移動体３までの距離を算出する。漏洩導波路２の障害位置での反射波の波形と、移動体３の表面での反射波の波形とは相違し、演算部５４はその相違を識別可能であるから、漏洩導波路２の障害位置の検出と移動体３の位置検出とを同時に行うことができる。
【００６１】
以上、単一の漏洩導波路２に対応した検出動作を説明した。次に、複数の漏洩導波路２，２，…に対応した検出動作を以下に詳説する。図４は、図１に示した移動体通信システムを模式的に示す図である。
【００６２】
図４中、記号ＬＯ０１は、基地局１と中継局Ｒ１との間の光伝搬距離、ＬＯｎｍ（ｎは自然数；ｍ＝ｎ＋１）は、中継局Ｒｎと中継局Ｒｍとの間の光伝搬距離、そして、ＬＣｎは、中継局Ｒｎに接続され中継局Ｒｎと中継局Ｒｎ＋１との間に布設された漏洩導波路２の全長、を表している。
【００６３】
また、図４中、記号Ｔ０ｎは、基地局１の検出装置１４で探索信号ＳＬが発せられた時刻から、その探索信号ＳＬが中継局Ｒｎの漏洩導波路２に到達する時刻までの経過時間を表している。本例では、中継局Ｒｎにおいて無線送信信号が漏洩導波路２の最近端（漏洩導波路２における伝搬距離がゼロ）の地点で反射された時刻から、基地局１においてその応答信号ＲＳが検出装置１４で検出される時刻までの経過時間は、前記経過時間Ｔ０ｎと同一とみなす。
【００６４】
光伝搬距離ＬＯｎｍと、中継局Ｒｎに接続された漏洩導波路２の全長ＬＣｎとは略同じ長さにすればよい。一般に、光ファイバの伝播乗数は０．６７程度であり、漏洩導波路２の代表例であるＬＣＸの伝播乗数は０．８程度であるため、ＬＣＸからなる漏洩導波路２の全長ＬＣｎと光伝搬距離ＬＯｎｍとが同じ長さであれば、ＬＣＸの伝搬時間の方が短い。従って、検出装置１４で探索信号ＳＬが発せられたとき、中継局Ｒｎに接続された漏洩導波路２からの反射波と、一つ下流側の中継局Ｒｍに接続された漏洩導波路２からの反射波とは、基地局１の検出装置１４において同時刻に観測されず、互いに干渉しない。これにより、複数の漏洩導波路２，２，…を同時に遠隔監視することができる。
【００６５】
図５（ａ）〜（ｋ）は、各種信号の発生または受信のタイミングを示すタイミングチャートである。信号波形（ａ）は、信号発生器５０で発生した探索信号ＳＬのパルスを示している。この探索信号ＳＬは、光信号の形態で中継局Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，…に順次伝搬する。
【００６６】
また、信号波形（ｂ）は、経過時間Ｔ０１以後、中継局Ｒ１において送信増幅器（ＴＡ）から出力された無線送信信号のタイミングを示している。この無線送信信号は漏洩導波路２を伝搬し、この漏洩導波路２の内部で反射する。信号波形（ｃ）は、経過時間Ｔ０１以後、無線送信信号に対する反射波の、中継局Ｒ１での受信タイミングを示している。信号波形（ｃ）のパルス幅は、中継局Ｒ１に接続された漏洩導波路２の全長ＬＣ１に比例する。そして、無線送信信号の反射波は、光信号の形態で中継局Ｒ１から基地局１に伝送され、高周波信号に変換された後に受信部１３で復調される。また、検出装置１４は、復調されたその反射波を受信する。信号波形（ｄ）は、経過時間Ｔ０１×２以後、無線送信信号に対する反射波の、検出装置１４での受信タイミングを示している。
【００６７】
また、信号波形（ｅ）は、経過時間Ｔ０２以後、中継局Ｒ２において送信増幅器（ＴＡ）から出力された無線送信信号のタイミングを示しており、信号波形（ｆ）は、その信号波形（ｅ）をもつ無線送信信号に対する反射波の、中継局Ｒ２での受信タイミングを示している。信号波形（ｆ）のパルス幅は、中継局Ｒ２に接続された漏洩導波路２の全長ＬＣ２に比例する。また、信号波形（ｇ）は、経過時間Ｔ０２×２以後、無線送信信号に対する反射波の、検出装置１４での受信タイミングを示している。
【００６８】
また、信号波形（ｈ）は、経過時間Ｔ０３以後、中継局Ｒ３において送信増幅器（ＴＡ）から出力された無線送信信号のタイミングを示しており、信号波形（ｉ）は、その信号波形（ｈ）をもつ無線送信信号に対する反射波の、中継局Ｒ３での受信タイミングを示している。信号波形（ｉ）のパルス幅は、中継局Ｒ３に接続された漏洩導波路２の全長ＬＣ３に比例する。また、信号波形（ｊ）は、経過時間Ｔ０３×２以後、無線送信信号に対する反射波の、検出装置１４での受信タイミングを示している。
【００６９】
そして、信号波形（ｋ）は、中継局Ｒ１〜Ｒ３から伝送された反射波の、検出装置１４での受信タイミングを示すタイミングチャートである。この信号波形（ｋ）は、信号波形（ｄ），（ｇ），（ｊ）を合成したものとなる。この信号波形（ｋ）から分かる通り、中継局Ｒ１〜Ｒ３から伝送された複数の反射波は同時刻で観測されず、互いに干渉しない。
【００７０】
また、図６（ａ），（ｂ）は、信号入力部５３から出力される応答信号ＲＳの受信レベルＲ１（ｔ），Ｒ０（ｔ）を例示するグラフである。同図（ａ），（ｂ）に示すグラフ中の波形５５は探索信号ＳＬのパルスを示しているが、実際に受信レベルＲ０（ｔ）、Ｒ１（ｔ）の中で観測されるものではない。同図（ａ）に示す信号波形は、中継局Ｒ２に接続された漏洩導波路２にのみ障害が発生した場合のものであって、第１記録部５２Ａに記録されている。また、同図（ｂ）に示す信号波形は、中継局Ｒ１〜Ｒ３に接続された全ての漏洩導波路２に障害が存在しない場合のものであって、第２記録部５２Ｂに記録されている。そして、同図（ｃ）に示す信号波形は、同図（ａ），（ｂ）に示す信号波形間の差分絶対値ＤＲ（ｔ）を示すものであり、演算部５４で算出される。演算部５４は、この差分絶対値ＤＲ（ｔ）の信号波形を解析して、無線送信信号が漏洩導波路２の中を伝播し障害位置で反射する迄の伝搬時間を算出し、その伝搬時間に比例する漏洩導波路２の距離を算出する。これにより、中継局Ｒ２に接続された漏洩導波路２の障害位置を検出することができる。
【００７１】
上記検出動作では、基地局１と中継局Ｒ１〜Ｒ３との間の関係を例に挙げて説明したが、更に、一般的な好適な関係について以下に説明する。
【００７２】
図７は、図１に示した移動体通信システムを模式的に示す図である。図７では、基地局１と、ｎ番目〜（ｎ＋２）番目（ｎは２以上の整数）の中継局Ｒｎ〜Ｒｎ＋２とが示されている。中継局Ｒｎ〜Ｒｎ＋３（中継局Ｒｎ＋３は図示せず）の間は、第１群の光ファイバケーブルＬｎ，Ｌｎ＋１，Ｌｎ＋２と、第２群の光ファイバケーブルＵｎ，Ｕｎ＋１，Ｕｎ＋２とで連結されている。また、ｎ番目の中継局Ｒｎは、全長ＬＣ（ｎ）の漏洩導波路２に接続されているものとする。更に、中継局Ｒｎ，Ｒｎ＋１間の光伝搬距離はＬＯ（ｎ，ｎ＋１）で表され、中継局Ｒｎ＋１，Ｒｎ＋２間の光伝搬距離はＬＯ（ｎ＋１，ｎ＋２）で表される。
【００７３】
以上の構成において、基地局１で発せられた探索信号ＳＬは、光信号の形態で、第１群の光ファイバケーブルＬｎ−１，Ｌｎ，Ｌｎ＋１，…を順次伝搬し、光ケーブルの長さに応じて遅延して、各中継局Ｒｎ，Ｒｎ＋１，Ｒｎ＋２，…に順次取り込まれる。また、その探索信号ＳＬは、高周波信号（無線送信信号）の形態で、中継局Ｒｎ，Ｒｎ＋１，Ｒｎ＋２，…に接続された漏洩導波路２，２，２，…を伝搬しつつ反射する。そして、その無線送信信号の反射波は、各中継局Ｒｎ，Ｒｎ＋１，Ｒｎ＋２，…の電気合波器で合波された後に光信号に変換され、第２群の光ファイバケーブルＵｎ−１，Ｕｎ，Ｕｎ＋１，…へ送出される。各漏洩導波路２，２，２，…で反射した無線送信信号の反射波が互いに干渉することは好ましくない。従って、次式（１）を満たすように移動体通信システムを構成することが好ましい。
【００７４】
【数１】
2004056617.tif 000003
【００７５】
上式（１）中、δＴｎは、下流側へ伝搬する光信号がｎ番目の中継局Ｒｎの光分岐器で取り込まれた時点から、その光信号が高周波信号に変換され漏洩導波路２の最遠端で反射した後に、その反射波が第２群の光ファイバケーブルＵｎ−１に送出される時点までの遅延時間を表している。言い換えれば、その遅延時間δＴｎは、中継局Ｒｎが、下流側へ伝搬する光信号を取り込んだ後に、その光信号に応答した反射波を光信号に変換して上流側へ送出する迄に要する最大の応答時間を意味する。
【００７６】
また、上式（１）中、ΔＴｎ＋１は、ｎ番目の中継局Ｒｎと（ｎ＋１）番目の中継局Ｒｎ＋１間の第１群の光ファイバケーブルＬｎの伝搬遅延時間（＝ＤＴｎ，ｎ＋１）と、中継局Ｒｎ＋１の最小応答時間（＝δｔｎ＋１）と、（ｎ＋１）番目の中継局Ｒｎ＋１とｎ番目の中継局Ｒｎ間の第２群の光ファイバケーブルＵｎの伝搬遅延時間（＝ＵＴｎ，ｎ＋１）との総和で定義される遅延時間（＝ＤＴｎ，ｎ＋１＋δｔｎ＋１＋ＵＴｎ，ｎ＋１）である。
【００７７】
中継局Ｒｎ＋１の最小応答時間δｔｎ＋１は、光ファイバケーブルＬｎを下流側へ伝搬する光信号が中継局Ｒｎ＋１の光分岐器で取り込まれた時点から、その光信号が高周波信号に変換され漏洩導波路２の最近端で反射した後に、その反射波が第２群の光ファイバケーブルに送出される時点までの遅延時間を表している。言い換えれば、その最小遅延時間δｔｎ＋１は、中継局Ｒｎ＋１が、下流側へ伝搬する光信号を取り込んだ後に、その光信号に応答した反射波を光信号に変換して上流側へ送出する処理に要する最小の応答時間を意味する。
【００７８】
上式（１）により、ｎ番目の中継局Ｒｎに接続された漏洩導波路２からの応答信号と、（ｎ＋１）番目の中継局Ｒｎ＋１に接続された漏洩導波路２からの応答信号とは、同時刻に基地局１で観測されず、両応答信号が判別不能になるのを確実に防止できる。従って、一つの探索信号ＳＬに対して各中継局Ｒｎ，Ｒｎ＋１，Ｒｎ＋２，…が応答した結果、基地局１で観測される応答信号ＲＳは、時間軸上で互いに重複しない（干渉しない）ため、漏洩導波路２の障害位置や移動体３の位置の検出が確実に可能となる。
【００７９】
また、上記した中継局Ｒｎの最大応答時間δＴｎは、次式（２）で表現できる。
【００８０】
【数２】
2004056617.tif 000004
【００８１】
上式（２）中、Ｖｌｃｘは、ｎ番目の中継局Ｒｎに接続された漏洩導波路２を伝搬する高周波信号の群速度を表している。尚、ＬＣ（ｎ）は、当該漏洩導波路２の全長（伝搬距離）である。
【００８２】
また、上記した遅延時間ΔＴｎ＋１は、次式（３）で表現できる。
【００８３】
【数３】
2004056617.tif 000005
【００８４】
上式（３）中、Ｖｏｐｔは、第１群および第２群の光ファイバケーブルを伝搬する光信号の群速度（電磁波伝搬速度）を表している。ここで、光信号が下流側へ向かう往路の伝搬遅延時間ＤＴｎ，ｎ＋１と、光信号が上流側へ向かう復路の伝搬遅延時間ＵＴｎ，ｎ＋１とは等しいとみなされた（ＤＴｎ，ｎ＋１＝ＵＴｎ，ｎ＋１）。
【００８５】
上式（２），（３）を上式（１）に代入すれば、上式（１）は、次式（４）に変形される。
【００８６】
【数４】
2004056617.tif 000006
【００８７】
ここで、ｎ番目の中継局Ｒｎの最小応答時間δｔｎと（ｎ＋１）番目の中継局Ｒｎ＋１の最小応答時間δｔｎ＋１とは等しいとみなした（δｔｎ＝δｔｎ＋１）。
【００８８】
更に、中継局Ｒｎ，Ｒｎ＋１の各漏洩導波路２，２からの反射波が基地局１で受信される時間差ＲＴｎは、次式（５）で与えられる。
【００８９】
【数５】
2004056617.tif 000007
【００９０】
以上の式（２）〜（５）で示される数値は、事前に計測すれば判る値である。また、パルス測定器を用いて事前にそれら数値を測定しておくことも可能である。
【００９１】
次に、漏洩導波路２上の障害位置若しくは移動体３の現在位置の検出は、次のようにして行われる。それらの位置Ｘｎを、中継局Ｒｎに属する漏洩導波路２の最近端からの距離で表すものとし、無線送信信号がその最近端で反射した時点と、当該無線送信信号が当該位置Ｘｎで反射してその最近端に伝搬した時点との時間差をＴｒｅｆで表すとすれば、位置Ｘｎは、次式（６）を利用して算出される。
【００９２】
【数６】
2004056617.tif 000008
【００９３】
また、基地局１の検出装置１４が探索信号ＳＬを発した時点から、その探索信号ＳＬに対応し、中継局Ｒｎから得られる応答信号ＲＳが基地局１で観測される時点までの時間Ｔｏｂｓｅｒｖｅｄの内訳は、次式（７）の通りである。
【００９４】
【数７】
2004056617.tif 000009
【００９５】
上式（７）中、ＩＴ１は、基地局１の検出装置１４が探索信号ＳＬを発した時点から、当該探索信号ＳＬが送信部１２で周波数多重化され電気−光変換器２１で光信号に変換されて、第１群の光ファイバケーブルＬ０に送出される時点までの処理時間；ＩＴ２は、光信号が第１群の光ファイバケーブルを伝搬して基地局１から中継局Ｒｎに到達するのに要した伝搬遅延時間；ＩＴ３は、中継局Ｒｎが第１群の光ファイバケーブルから分岐した光信号を取り込み、高周波信号に変換して漏洩導波路２に送出するのに要した処理時間；ＩＴ４は、高周波信号が当該漏洩導波路２で反射して中継局Ｒｎで受信された時点から、その高周波信号の反射波が光信号に変換されて第２群の光ファイバケーブルに送出される時点までの処理時間；ＩＴ５は、光信号が第２群の光ファイバケーブルを伝搬して中継局Ｒｎから基地局１に到達するのに要した伝搬遅延時間；ＩＴ６は、基地局１に到達した光信号を光−電気変換器２２で高周波信号に変換し、受信部１３で周波数分離し且つ復調して、検出装置１４に出力するのに要した処理時間、である。
【００９６】
以上の通り、時間ＩＴ１〜ＩＴ６は、移動体通信システムに固有な不変量であるから、時間ＩＴ１〜ＩＴ６自体、若しくはその時間ＩＴ１〜ＩＴ６の算出に使用する不変量を補正データとして予め測定して記録しておき、演算部５４での位置検出処理に利用することが望ましい。
【００９７】
図８は、本実施の形態１の変形例に係る移動体通信システムの基地局１Ａを示す概略構成図である。この基地局１Ａは、検出装置１４Ａの構成を除いて、図２に示した上記検出装置１４と同じ構成を有する。検出装置１４Ａは、前述の補正データを記録した補正データ記録部５９を備えており、演算部５４は、この補正データ記録部５９の補正データを用いて解析処理を実行することができる。補正データとしては、第１群および第２群の光ファイバケーブルＬ０，…，Ｕ０，…の光伝搬距離、光ファイバを伝搬する信号の群速度、各漏洩導波路２の信号伝搬距離、漏洩導波路２を伝搬する信号の群速度、基地局１や各中継局Ｒｎでの処理時間などが挙げられる。
【００９８】
このような基地局１Ａによって、無線送信信号が何れかの中継局Ｒｎに属する漏洩導波路２を伝搬した伝搬時間の算出が容易且つ迅速になる。例えば、上式（７）において、検出装置１４Ａで測定される時間Ｔｏｂｓｅｒｖｅｄのうち、システムに固有な時間ＩＴ１〜ＩＴ６を考慮せずに済むため、無線送信信号の漏洩導波路２中の伝搬時間（＝Ｔｒｅｆ）を直接的に算出し、上式（６）を用いて位置Ｘｎを算出することが可能となる。
【００９９】
以上の移動体通信システムによれば、移動体通信の実行中に、広い範囲に布設された漏洩導波路２，２，…の障害位置を正確に検出できる。また、移動体３の現在位置をリアルタイムに検出でき、移動体３の進行方向や進行速度を算出することが可能となる。よって、移動体３の現在位置や進行速度、進行方向などを基地局１に集約できるため、移動体通信システムをリアルタイム・モニター（移動体随時監視システム）として利用できる。更には、上記移動体通信システムを、列車などの移動体間距離を監視するモニターとして利用でき、移動体の自動運転システムの一部として組み込むことが可能である。
【０１００】
また、漏洩導波路２，２，…の予防保全を無駄無く行うことができ、漏洩導波路２，２，…に障害が発生した場合でも障害発生現場に出向いて調査する作業内容を大幅に効率化することも可能である。
【０１０１】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図９は、実施の形態２に係る移動体通信システムの全体構成を示す概略図である。この移動体通信システムの構成要素中、図１に示した移動体通信システムの構成要素と同一符号を付されたものは、同一構成を有し且つ同一動作を行うものとして詳細な説明を省略する。
【０１０２】
本実施の形態に係る移動体通信システムは、光波長多重伝送方式を採用していることが特徴である。中継局ＲＢ１は、受信増幅器３４から出力された高周波信号を所定の光波長λ１を用いて光信号に変換する電気−光変換器３７Ａを備えている。また、その中継局ＲＢ１は光多重部３９を備えている。この光多重部３９は、その電気−光変換器３７Ａから出力された光波長λ１の光信号と、下流側の光ファイバケーブルＵ１を伝搬した光波長λ２の光信号とを波長多重化して上流側の光ファイバケーブルＵ０に伝送させる機能を持つ。よって、図１に示した中継局Ｒ１のように、下流側から伝搬してきた光信号を一旦高周波信号に変換する光−電気変換器３６は不要であり、電気合波器３５も不要となるため、中継局の消費電力を抑制できる。
【０１０３】
また、中継局ＲＢ２も、中継局ＲＢ１と略同じ構成を有している。すなわち、中継局ＲＢ２は、受信増幅器４４から出力された高周波信号を所定の光波長λ２を用いて光信号に変換する電気−光変換器４７Ａを備えると共に、その電気−光変換器４７Ａから出力された光波長λ２の光信号と、下流側の光ファイバケーブルＵ２を伝搬した光波長λ３の光信号とを波長多重化する光多重部４９を備えている。ここで、光波長λ１、λ２およびλ３は相違する。
【０１０４】
このように、最下流に位置する中継局を除く全ての中継局ＲＢ１，ＲＢ２，…は、基地局１へ送信する高周波信号を、各中継局毎に異なる光波長を用いて光信号に変換し、且つ、その光信号と、下流側の中継局から伝搬した光信号とを波長多重化して上流側へ伝送させる機能を有している。
【０１０５】
また、基地局１Ｂは、光波長分離部２６、光−電気変換器２５，２５，…および電気合波部２４を備えている。光波長分離部２６は、光ファイバケーブルＵ０を上流側へ伝搬してきた波長多重化された光信号を、波長多重化前の光信号に分離して出力する。各光波長毎に分離された光信号は、それぞれ、光−電気変換器２５，２５，…へ出力されて高周波信号に変換される。また、それら高周波信号は、電気合波部２４で合波された後に受信部１３の受信増幅器１８に出力される。
【０１０６】
このように本実施の形態２では、各中継局ＲＢ１，ＲＢ２，…は、下流側から伝搬してきた光信号を、一旦電気信号に変換せずに、上流側の光ファイバケーブルに送出できる。このため、中継局での消費電力を抑制することが可能となる。
【０１０７】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について説明する。図１０は、本実施の形態３に係る移動体通信システムの全体構成を示す概略図である。この移動体通信システムの構成要素中、図１に示した移動体通信システムの構成要素と同一符号を付されたものは、同一構成を有し且つ同一動作を行うものとして詳細な説明を省略する。
【０１０８】
本実施の形態３に係る移動体通信システムでは、中継局ＲＣ１，ＲＣ２，…は、それぞれ、上流側と下流側とに布設された２本の漏洩導波路２Ａ，２Ｂに接続されている。中継局ＲＣ１は、２本の漏洩導波路２Ａ，２Ｂのうち何れか一方を伝搬した高周波信号を選択的に受信増幅器３４に出力する接続切換部６０を備えている。
【０１０９】
また、中継局ＲＣ１は監視制御部３８を備えている。この監視制御部３８は、基地局１Ｃの監視制御部２３から伝送された制御情報に基づいて、接続切換部６０に対して選択信号ＣＴＬ１を発し、２本の漏洩導波路２Ａ，２Ｂのうち何れか一方を伝搬した高周波信号を選択させる制御を行う。
【０１１０】
また、中継局ＲＣ１は、漏洩導波路２Ａ，２Ｂにそれぞれ対応した方向性結合器３３Ａ，３３Ｂを備えている。一方の方向性結合器３３Ａは、送信増幅器３２から出力された高周波信号を漏洩導波路２Ａに出力し、逆に、漏洩導波路２Ａから入力した高周波信号を接続切換部６０の第１スイッチＳＷ１に出力する機能を持つ。また、他方の方向性結合器３３Ｂは、送信増幅器３２から出力された高周波信号を漏洩導波路２Ｂに出力し、逆に、漏洩導波路２Ｂから入力した高周波信号を接続切換部６０の第２スイッチＳＷ２に出力する機能を持つ。
【０１１１】
前記接続切換部６０は、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２および阻止フィルタ６１を備えている。監視制御部３８から伝達する選択信号ＣＴＬ１の値に応じて、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２の各接続先を切り換えることができる。第１スイッチＳＷ１は、方向性結合器３３Ａから入力する高周波信号を阻止フィルタ６１と受信増幅器３４との何れか一方の接続先へ出力する。阻止フィルタ６１は、入力する高周波信号の周波数帯域のうち、上記探索信号ＳＬに割り当てた帯域を含む無線送信信号の帯域を阻止するフィルタである。一方の漏洩導波路２Ａの障害位置検出や移動体検出を行う場合は、第１スイッチＳＷ１の接続先が受信増幅器３４に切り換えられ、第２スイッチＳＷ２の接続先が阻止フィルタ６１に切り換えられる。他方の漏洩導波路２Ｂの障害位置検出や移動体検出を行う場合には、第１スイッチＳＷ１の接続先が阻止フィルタ６１に切り換えられ、第２スイッチＳＷ２の接続先が受信増幅器３４に切り換えられる。これにより、２本の漏洩導波路２Ａ，２Ｂのうち何れか一方を伝搬した高周波信号のみを選択的に基地局１Ｃへ送信することが可能となる。移動体３の位置はほぼリアルタイムに検出されるため、移動体３の現在位置またはその予測位置に合わせて、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２の各々の接続先を切り換えるように制御すればよい。尚、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２の接続先を共に受信増幅器３４に設定することも可能である。
【０１１２】
中継局ＲＣ２も、中継局ＲＣ１と同一の構成を有する。すなわち、中継局ＲＣ２は、前述の監視制御部３８、方向性結合器３３Ａ，３３Ｂおよび接続切換部６０と同一機能を有する監視制御部４８、方向性結合器４３Ａ，４３Ｂおよび接続切換部６２を備えている。接続切換部６２のスイッチＳＷ１，ＳＷ２の接続先は、監視制御部４８から供給される選択信号ＣＴＬ２の値に応じて切り換えられる。図示しない他の中継局ＲＣ３，…も中継局ＲＣ１と同一の構成を有している。
【０１１３】
このように、各中継局に接続される複数本の漏洩導波路２Ａ，２Ｂの中から何れかの漏洩導波路を、基地局１からの遠隔操作で選択できる。従って、中継局１台に複数本の漏洩導波路が接続されている場合でも、移動体通信の実行中に、それらの中から選択した漏洩導波路の障害位置検出や移動体の位置検出を行うことが可能であり、中継局の設置台数を少なくし、効率の良い移動体通信システムを構築することが可能となる。
【０１１４】
実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４について説明する。図１１は、本実施の形態４に係る移動体通信システムの全体構成を示す概略図である。この移動体通信システムの構成要素中、図１０に示した移動体通信システムの構成要素と同一符号を付されたものは、同一構成を有し且つ同一動作を行うものとして詳細な説明を省略する。
【０１１５】
本実施の形態４に係る移動体通信システムは、基地局１の遠隔制御によって指定した中継局を省電力モードに移行させると共に、当該中継局を省電力モードから解除させる機能を有する点に特徴がある。基地局１Ｄは、監視制御部２３Ｄを備えており、この監視制御部２３Ｄは、検出装置１４の演算部５４から供給される検出信号ＤＳに応じて制御情報を生成し、これを制御伝送路Ｃ０，Ｃ１，…を通じて中継局ＲＤ１，ＲＤ２，…に供給する。
【０１１６】
中継局ＲＤ１は、監視制御部３８Ｄと給電制御部７１とを備えている。給電制御部７１は、中継局ＲＤ１の中の全構成要素への電力供給量を個別に制御し得る機能を持つ。監視制御部３８Ｄは、基地局１Ｄから伝送された制御情報に従って給電制御信号ＰＣ１を生成する。すなわち、基地局１Ｄから伝送された制御情報が当該中継局ＲＤ１を省電力モードに移行させる命令を含む場合、監視制御部３８Ｄは、給電制御部７１に対して、モジュールＵＴ１に属する構成要素に供給する電力量を低減させる旨の給電制御信号ＰＣ１を生成する。給電制御部７１は、その旨の給電制御信号ＰＣ１に従ってモジュールＵＴ１への供給電力ＰＷ１の量を制限し、当該モジュールＵＴ１を省電力動作させる。モジュールＵＴ１は、光−電気変換器（Ｏ／Ｅ）３１、送信増幅器（ＴＡ）３２、受信増幅器（ＲＡ）３４および接続切換部６０から構成されている。
【０１１７】
給電制御部７１は、中継局ＲＤ１に属する全ての構成要素への供給電力を制御できるが、省電力動作に適しない構成要素もあるため、省電力動作対象はモジュールＵＴ１に限定されている。例えば、供給電力量に応じて温度的に安定動作する装置を省電力動作させるのは適当ではない。電気−光変換器３７は、発光素子として、温度変動で大きな影響を受けるレーザーダイオードを搭載しているため、省電力動作対象から除外される。また、光−電気変換器３６、電気合波器３５および電気−光変換器３７は、下流側の中継局ＲＤ２から伝送された光信号を上流側へ中継するために常に動作する必要があるため、省電力動作対象から除外される必要がある。
【０１１８】
基地局１Ｄから伝送された制御情報が当該中継局ＲＤ１の省電力モードを解除させる旨の解除命令を含む場合は、監視制御部３８Ｄは、給電制御部７１に対して、モジュールＵＴ１への供給電力量を回復させる旨の給電制御信号ＰＣ１を生成する。給電制御部７１は、その旨の給電制御信号ＰＣ１に従ってモジュールＵＴ１への供給電力ＰＷ１の量を回復させ、当該モジュールＵＴ１を正常動作させる。
【０１１９】
中継局ＲＤ２も、中継局ＲＤ１と同一の構成を有する。すなわち、中継局ＲＤ２は、前述の監視制御部３８Ｄおよび給電制御部７１と同一機能を有する監視制御部４８Ｄおよび給電制御部７２を搭載する。給電制御部７２は、監視制御部４８Ｄから供給される給電制御信号ＰＣ２に従って、モジュールＵＴ２への供給電力ＰＷ２の量を制御し、当該モジュールＵＴ２を省電力動作または正常動作の何れかに切り換えることができる。図示しない他の中継局ＲＤ３，…も中継局ＲＤ１と同一の構成を有している。
【０１２０】
このように本実施の形態３に係る移動体通信システムによれば、移動体３の現在位置に応じて、この移動体３が漏洩導波路２Ａ，２Ｂの通信エリアから外れた場合は、当該漏洩導波路２Ａ，２Ｂに接続された中継局を省電力モードに移行させ、この移動体が漏洩導波路２Ａ，２Ｂの通信エリア内に侵入した場合は、当該漏洩導波路２Ａ，２Ｂに接続された中継局の省電力モードを解除し、当該中継局を正常動作させることが可能である。
【０１２１】
また、移動体３の現在位置はリアルタイムで検出され得る。従って、移動体３の進行方向および平均速度もリアルタイムに算出できる。すなわち、基地局１Ｄの検出装置１４において、例えば１秒毎に探索信号ＳＬを発することで、演算部５４は各探索信号ＳＬに対応する応答信号ＲＳを解析し、移動体３の進行方向および平均速度（秒速）を算出することが可能である。図１２に例示するように、演算部５４は、同図（ａ）に示す初期状態の差分絶対値ＤＲ（ｔ）の波形を解析して、応答パルス７３Ａを検出できる。また、演算部５４は、同図（ｂ）に示す１秒後の状態の差分絶対値ＤＲ（ｔ）の波形を解析して、応答パルス７３Ｂを検出できる。そして、演算部５４は、同図（ａ），（ｂ）の応答パルス７３Ａ，７３Ｂの時間差ＴＤを算出して、その時間差ＴＤに比例する移動体３の移動距離を算出できる。図１２に示した例では、１秒後の状態のパルス７３Ｂの観測時間は、初期状態のパルス７３Ａの観測時間よりも短い方にシフトしているため、移動体３は、上流側へ進行していることが分かる。
【０１２２】
よって、検出装置１４は、移動体３の現在位置、進行方向および平均速度を含む検出信号ＤＳを監視制御部２３Ｄに供給できる。そこで、監視制御部２３Ｄは、当該移動体３が各漏洩導波路２Ａ、２Ｂの通信エリアに到達する予定時刻を推定し、その予定時刻を考慮して、省電力モードへの移行命令および省電力モードの解除命令を含む制御情報を生成する機能を持つことが望ましい。これにより、監視制御部２３Ｄは、移動体３の現在位置をリアルタイムに監視しつつその制御情報を生成するから、省電力モードへの移行とその解除とをスムーズに行うことが可能となる。例えば、移動体の車両が故障により途中で停車しても、基地局１の監視制御部２３Ｄは、その車両の減速の経過や停止状態がリアルタイムに分かるためスムーズに制御処理を行うことができる。
【０１２３】
実施の形態５．
次に、本発明の実施の形態５について説明する。図１３は、本実施の形態５に係る移動体３に搭載される送受信装置６５の概略構成を示す図である。
【０１２４】
図１３に示すように、移動体３は、漏洩導波路２との間で無線信号４，５を送受信する送受信装置６５を備えている。この送受信装置６５は、漏洩導波路２から輻射された漏洩電波４を受信し、この漏洩電波４の無線周波数帯域を変更し且つ増幅して輻射する機能を有する。
【０１２５】
送受信装置６５は、方向性結合器６７、周波数変換部６８および送信増幅器６９を備えて構成される。方向性結合器６７は、アンテナ６６で受信された漏洩電波４を周波数変換部６８に出力すると共に、送信増幅器６９から出力された送信信号をアンテナ６６に出力する機能を持つ。また、周波数変換部６８は、アンテナ６６で受信された漏洩電波４を復調してベースバンド信号を得た後に、そのベースバンド信号を用いて、漏洩電波４の無線周波数帯域（チャンネル）とは異なる帯域の搬送周波数を変調する機能を持つ。そして、送信増幅器６９は、周波数変換部６８から出力された信号を増幅して方向性結合器６７に出力する。このように無線周波数帯域を変更された送信電波５は、移動体３で反射した反射波として漏洩導波路２に侵入し、この漏洩導波路２を伝搬する。上記実施の形態１〜４と同様に、その送信電波５は、基地局１の受信部１３に到達し、周波数分離され復調された後に検出装置１４に供給されることになる。
【０１２６】
移動体３が電磁波を反射する反射材で覆われている場合は、その反射材が漏洩電波４を反射するが、漏洩導波路２と移動体３との距離が大きい場合や、その反射材で反射した反射波のパワーが小さい場合には、その反射波は、ノイズに隠れて検出され難くなったり、漏洩導波路２で内部反射した反射波の中に埋もれるため検出され難くなったりする恐れがある。本実施の形態では、送信増幅器６９で増幅された送信電波５を輻射するため、その恐れを回避できる。
【０１２７】
また、周波数変換部６８での漏洩電波４の無線周波数帯域の変更によって、基地局１において、移動体３から反射波として送信された送信電波５と、漏洩導波路２の内部で反射した内部反射波との識別が確実に可能となり、電波干渉に強い応答信号を得ることができる。尚、漏洩電波４を受信し増幅して漏洩導波路２に返信するだけで、基地局１において位置検出が可能な場合は、送受信装置６５から周波数変換部６８を省いても構わない。
【０１２８】
以上、種々の実施の形態１〜５について説明した。上記実施の形態１〜５では、基地局１の送信部１２および受信部１３で周波数分割多重化方式を採用する移動体通信システムを好適例として記載したが、その周波数分割多重化方式の代わりに時分割多重化方式を採用することも可能である。
【０１２９】
【発明の効果】
以上の如く、本発明の請求項１に係る移動体通信システムによれば、基地局において検出装置で発せられた探索信号は、基地局の送信部で高周波信号に変換され、伝送路を介して中継局に取り込まれ、中継局の送信部によって漏洩導波路に送出される。この漏洩導波路を伝搬した高周波信号は、内部で反射するか、若しくは、漏洩電波として外部に輻射された後に反射して漏洩導波路に侵入する。漏洩導波路の内部または外部で反射した反射波は漏洩導波路を伝搬して中継局に到達し、その受信部で受信され、伝送路を介して基地局に伝送させられる。そして、中継局から得られた高周波信号が基地局の受信部で復調された後に検出装置に出力される。
【０１３０】
請求項１によれば、前記検出装置は、前記基地局の前記受信部で復調された信号を、探索信号に対する応答信号として解析する。応答信号は、漏洩導波路の内部情報や漏洩導波路の外部情報を含むため、検出装置は、応答信号を解析することで、漏洩導波路の遠隔監視や移動体の位置検出をリアルタイムに行うことが可能となる。移動体の現在位置がリアルタイムに分かることから、当該移動体の進行方向や進行速度の算出が可能である。また、漏洩導波路の予防保全を効率良く行うことができ、漏洩導波路に障害が発生した場合でも障害発生現場に出向いて調査する作業内容を高効率化させることが可能となる。
【０１３１】
請求項２によれば、演算部は、互いに期間の異なる応答信号間の差分信号を算出し、その差分信号の信号波形を解析している。一方の期間に記録された応答信号の中に、漏洩導波路の障害個所や移動体で反射した反射波が含まれている場合、他方の期間に記録された応答信号を基準信号とすれば、差分信号の波形はその反射波を明確に示すため、その反射波の反射位置を高い精度で検出できる。従って、漏洩導波路の遠隔監視や移動体の位置検出を高い精度で行うことが可能である。
【０１３２】
請求項３によれば、複数の中継局は、基地局から送出された信号を中継して下流側に伝送できると共に、下流側から伝送された信号を中継して基地局に伝送できることから、高周波信号が伝搬する漏洩導波路を広範囲に亘って設けることができる。
【０１３３】
請求項４によれば、各中継局は、上流側から下流側へ連続的に伝送される信号を分岐させて取り込み、高周波信号を漏洩伝送路へ効率良く送出できる。
【０１３４】
請求項５によれば、漏洩導波路を伝搬して中継局で受信された信号は、電気合波器で下流側から伝送された信号と合波された後に、第２伝送路へと送出される。よって、各中継局は、下流側の中継局から伝搬した信号を順次中継して基地局へ効率良く伝送できる。
【０１３５】
請求項６によれば、高周波信号を光信号の形態で広範囲に効率良く伝送できる移動体通信システムを構築することが可能である。
【０１３６】
請求項７によれば、複数の中継局から基地局に到達する光信号は、各中継局毎に異なる光波長の光信号を多重化したものである。基地局では、多重化された光信号は、光波長分離部で光波長毎に波長分離され、光−電気変換器で高周波信号に変換された後に、電気合波部で合波される。このため、各中継局は、下流側の中継局から伝送された光信号を電気信号に変換せずに済むため、各中継局での消費電力を抑制できる。
【０１３７】
請求項８によれば、複数の漏洩導波路の中から何れかの漏洩導波路を、基地局からの遠隔操作で選択できる。従って、中継局に複数本の漏洩導波路が接続されている場合でも、移動体通信の実行中に、それらの中から選択した漏洩導波路の障害位置検出や移動体の位置検出を行うことが可能であり、中継局の設置台数を少なくでき、効率の良い移動体通信システムを構築できる。
【０１３８】
請求項９によれば、移動体通信システム全体の電力消費量を低減させることが可能となる。
【０１３９】
請求項１０によれば、移動体の現在位置に応じて、この移動体の通信可能エリアから外れた漏洩導波路に接続された中継局を省電力モードに切り換えられるため、移動体通信システムを低消費電力で運用することが可能となる。
【０１４０】
請求項１１，１２によれば、基地局において移動体の現在位置を確実に検出することが可能となる。
【０１４１】
請求項１３によれば、ｎ番目の中継局に接続された漏洩導波路からの応答信号と、（ｎ＋１）番目の中継局に接続された漏洩導波路からの応答信号とは、基地局で互いに干渉せず、両応答信号が識別不能になるのを確実に防止できるため、漏洩導波路の障害位置や移動体位置の検出精度が向上する。
【０１４２】
請求項１４によれば、基地局において、検出装置は応答信号の信号波形を解析する際、補正データを用いることによって、漏洩導波路の障害位置や移動体位置の検出処理を効率良く行うことが可能となる。
【０１４３】
そして、請求項１５によれば、周波数分割多重化方式を採用し、探索信号に所定のチャンネルを割り当て、移動体通信にその他のチャンネルを割り当てることができる。よって、移動体通信を実行しつつ、漏洩導波路の遠隔監視や移動体の位置検出を効率良く行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る移動体通信システムの全体構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態１に係る移動体通信システムの基地局の概略構成を示す図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、応答信号の受信レベルＲ０（ｔ），Ｒ１（ｔ）を示すグラフであり、（ｃ）は、差分絶対値ＤＲ（ｔ）の信号レベルを示すグラフである。
【図４】図１に示した移動体通信システムを模式的に示す図である。
【図５】各種信号の発生または受信のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図６】（ａ），（ｂ）は、応答信号の受信レベルＲ１（ｔ），Ｒ０（ｔ）を示すグラフであり、（ｃ）は、差分絶対値ＤＲ（ｔ）の信号レベルを示すグラフである。
【図７】図１に示した移動体通信システムを模式的に示す図である。
【図８】実施の形態１の変形例に係る移動体通信システムの基地局を示す概略構成図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る移動体通信システムの全体構成を示す概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る移動体通信システムの全体構成を示す概略図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る移動体通信システムの全体構成を示す概略図である。
【図１２】差分絶対値ＤＲ（ｔ）の信号レベルを示すグラフである。
【図１３】本発明の実施の形態５に係る移動体に搭載される送受信装置の概略構成を示す図である。
【図１４】ＬＣＸを使用した移動体通信システムを示す概略構成図である。
【符号の説明】
１，１Ａ〜１Ｄ　基地局、２，２Ａ，２Ｂ　漏洩導波路、３　移動体、６　交通路、１０　ネットワーク、１２　送信部、１３　受信部、１４，１４Ａ　検出装置、１５　送信増幅器、１６　周波数多重部、１７１，１７ｋ−１，１７ｋ　変調器、１８　受信増幅器、１９　周波数分離部、２０１，２０ｋ−１，２０ｋ　復調器、２１　電気−光変換器、２２　光−電気変換器、２３，３８，４８　監視制御部、２４　電気合波部、２５　光−電気変換器、２６　光波長分離部、３０，４０　光分岐器、３１　光−電気変換器、３２　送信増幅器、３３，３３Ａ，３３Ｂ，４３，４３Ａ，４３Ｂ　方向性結合器、３４　受信増幅器、３５，４５　電気合波器、３６，４６　光−電気変換器、３７，３７Ａ，４７　電気−光変換器、３９，４９　光多重部、５０　信号発生器、５１　信号出力部、５２Ａ　第１記録部、５２Ｂ　第２記録部、５３　信号入力部、５４　演算部。
【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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【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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【図１３】
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【図１４】
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