JP2009272968A - 無線システム - Google Patents

Abstract

【課題】 無線装置の同軸コネクタの未接続状態および同軸ケーブルの断線などの不具合を、容易に、また確実に確認することができる無線システムを提供する。
【解決手段】 たとえば無線システム１０の無線装置２とアンテナ８との間に結合部５を設け、無線装置２の送信部からアンテナ８に向かって、無線装置２とアンテナ８との接続状態を確認するための試験用信号９を送信し、この試験用信号９を結合器５によって折返して、無線装置２の受信部に与えるように構成する。これによって、送信された試験用信号９が無線装置２の受信部によって受信されるか否かに基づいて、無線装置２とアンテナ８との接続状態を確認することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線装置の健全性を確認する機能を備えた無線システムに関する。

送信部および受信部を有する無線装置では、自装置の健全性を確認するための試験として、折返し試験が行われる。折返し試験では、無線装置は、送信部が送信した電波を、アンテナから無線装置の外部に向けて送信させずに、無線装置内部で折返して受信部に受信させることによって、送信部および受信部の動作の健全性を確認する。

１周波数にて運用を行う無線システムにおいて、システム内の各無線装置が自装置の健全性を確認するための試験のときにアンテナから無線装置外部に電波を送信する構成にすると、試験対象の無線装置から試験時に送信された電波（以下「試験用電波」という）が運用中の他の無線装置に受信されてしまい、運用に妨害を与えることになる。したがって他の無線装置の運用に悪影響を与えないように、各無線装置は、前述のように、送信部が送信した電波をアンテナから無線装置の外部に送信させずに、無線装置内部で折返し試験を行うように構成されている。

前述の折返し試験では、無線装置の送信部が送信した電波がアンテナから送信されているかどうかを確認することができないという問題がある。アンテナから電波が送信されていることを確認するためには、試験用電波のモニタ用装置を別途用意して、このモニタ用装置で試験用電波を受信して確認しなければならない。

アンテナからの電波の送信を確認できないと、たとえば、何らかの理由によって無線装置のアンテナ出力の同軸コネクタを外す作業をした後、復旧するときに同軸コネクタを付け忘れてしまうことなどが原因で同軸コネクタの未接続状態が発生した場合、または同軸ケーブルの断線が発生した場合に、無線装置が電波の送受信をできない状態のまま運用されてしまうおそれがある。

従来の折返し試験では、無線装置の同軸コネクタの未接続状態および同軸ケーブルの断線などの不具合を目視確認でしか検出することができないので、前記不具合を検出できないまま運用を続けてしまうおそれがある。たとえば列車用防護無線システムのように、常時電波の送受信を行わず、緊急時のみ電波を送信して同軸ケーブルを使用するような無線システムにおいては、前記不具合を検出する手段が無いと、前記不具合を検出できないまま運用され、緊急時に同軸ケーブルを使用する機会があっても使用できない場合があるという問題がある。

また折返し試験の結果が良好であれば、無線装置の利用者は、無線装置が健全であると考えるので、無線装置が電波の送受信をできない状態にあることに気がつきにくく、同軸コネクタの未接続状態および同軸ケーブルの断線などの不具合が将来的にも検出できないおそれがある。

同軸ケーブルの接続状態などを確認可能な技術として、列車等の移動体に備えられる移動局と基地局の間、あるいは移動局間で通信を行う移動体通信システムに関する技術が、たとえば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示される技術では、移動局を備えた列車が停止する駅の駅舎に移動局からの無線電波を受信する試験装置を設置しておき、列車が停止したときに、移動局が、送受信機から試験データを試験装置に送信して、前記試験データに応答して送信される試験装置からの応答信号を受信し、応答信号を用いて試験結果の判定を行う。

特開２００４−２７４３０７号公報

特許文献１に開示される技術では、移動体とは別に試験装置を用意する必要があり、また試験を行うことができる場所が、試験装置の設置される場所に限定されるという問題がある。また特許文献１に開示される技術では、複数の移動体で同時に試験が行われる場合、試験結果が誤判定されるおそれがある。たとえば、同じ駅に複数の列車が停止している場合、ある列車の移動局が正常に動作しておらず、試験データを送信できなかったとしても、他の列車の移動局から送信された試験データに応答して試験装置から送信された応答信号を受信してしまい、試験結果を「良」と誤判定してしまうおそれがある。

したがって本発明は、無線装置の同軸コネクタの未接続状態および同軸ケーブルの断線などの不具合を、容易に、また確実に確認することができる無線システムを提供することを目的とする。

本発明の無線システムは、アンテナと、前記アンテナに接続され、前記アンテナを介して無線通信可能な外部の無線装置に信号を送信する送信部、および前記アンテナを介して外部の無線装置からの信号を受信する受信部を含み、前記アンテナとの接続状態を確認するための試験用信号を前記送信部から前記アンテナに向かって送信可能であって、前記試験用信号を前記受信部によって受信可能に構成される無線装置と、前記送信部から前記アンテナに向かって送信される試験用信号を折返して、前記受信部に与える折返し手段とを備えることを特徴とする。

本発明の無線システムによれば、アンテナと無線装置とは接続され、無線装置の送信部からアンテナを介して外部の無線装置に信号が送信され、外部の無線装置からの信号がアンテナを介して無線装置の受信部によって受信される。無線装置の送信部からアンテナに向かって試験用信号が送信されると、試験用信号は、折返し手段によって折返され、無線装置の受信部に与えられ、受信部によって受信される。これに対し、無線装置とアンテナとの間に未接続状態などの不具合が生じている場合、無線装置の送信部から送信された試験用信号は、無線装置の受信部まで折返されないので、受信部によって受信されない。

したがって、無線装置の送信部から試験用信号を送信することによって、送信された試験用信号が無線装置の受信部によって受信されるか否かに基づいて、無線装置とアンテナとの接続状態を確認することができる。これによって、無線装置とアンテナとの間に生じる未接続状態などの不具合を、容易に、また確実に確認することができる。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態である無線システム１０の構成を示すブロック図である。図２は、無線装置２の構成を示すブロック図である。無線システム１０は、無線装置２、アンテナ共用器４およびアンテナ８を備えて構成される。無線装置２、アンテナ共用器４およびアンテナ８は、他の無線システムを構成する他システム無線装置３ａ，３ｂとともに、移動体１、たとえば列車に搭載される。

無線システム１０は、さらに、図示しない他の移動体に搭載される他の無線装置、アンテナ共用器およびアンテナを備える。他の移動体に搭載される他の無線装置、アンテナ共用器およびアンテナは、図１に示す移動体１に搭載される無線装置２、アンテナ共用器４およびアンテナ８とそれぞれ同様に構成される。無線システム１０を構成する無線装置２および他の無線装置は、互いに無線通信可能に接続される。

無線システム１０を構成する無線装置２および他の無線装置が列車に搭載される場合、無線システム１０は、たとえば、緊急時に付近を走行する列車に電波を送信し、その付近を走行する列車に停止を求める列車用防護無線システムとして機能する。無線システム１０は、１周波数にて運用を行う。

無線装置２は、送信部２１、受信部２２、操作部２３および制御部２４を備える。送信部２１、受信部２２および操作部２３は、制御部２４にそれぞれ電気的に接続されている。

送信部２１は、制御部２４から与えられる信号の圧縮、および予め定める通信方式に基づく信号の同期化をした後、波形整形してベースバンド信号を生成する。また送信部２１は、ベースバンド信号を、デジタル／アナログ（略称：Ｄ／Ａ）変換処理によってアナログ信号に変換し、所定の変調方式に基づいて変調することによって送信信号を生成する。送信部２１は、運用を行うときは、生成した送信信号を、後述するアンテナ共用器４の結合器５に与える。また送信部２１は、無線装置２の健全性を確認するための折返し試験を行うときは、制御部２４の内部に記憶される折返し試験用のデータを含む信号（以下「試験用信号」という）９を、アンテナ共用器４の結合器５に与える。

受信部２２は、アンテナ共用器４の結合器５から与えられた電気信号を復調し、復調した電気信号をアナログ／デジタル（略称：Ｄ／Ａ）変換処理によってデジタル信号に変換し、圧縮されているデジタル信号の伸長処理などをする。受信部２２は、伸長処理などをした信号を制御部２４に与える。

操作部２３は、操作者が操作する操作キーなどの複数の操作片を有する。操作部２３は、各操作片が操作されることによって、数字情報、文字情報および無線装置２への指示情報など、操作に応じた情報を表す信号を生成して制御部２４に与える。したがって無線装置２の利用者は、操作部２３の各操作片を操作して、無線装置２に情報を与えることができる。

操作部２３は、操作片として、たとえば、運用を行うときに利用者によって操作される運用スイッチと、折返し試験を行うときに利用者によって操作される試験用スイッチとを備えている。利用者によって運用スイッチが操作されると、前記送信信号が、送信部２１によってアンテナ共用器４の結合器５に与えられる。また利用者によって試験用スイッチが操作されると、前記試験用信号９が、送信部２１によってアンテナ共用器４の結合器５に与えられる。

制御部２４は、たとえば中央演算処理装置（Central Processing Unit；略称：ＣＰＵ）を含んで実現され、その内部に記憶される制御プログラムに基づいて、送信部２１、受信部２２および操作部２３を統括的に制御する。

アンテナ共用器４は、結合器５、第１フィルタ６ａ、第２フィルタ６ｂ、第３フィルタ６ｃおよび合成器７を備える。結合器５は、折返し手段に相当する。移動体１に搭載される無線システム１０のアンテナ８は、他の無線システムに共用されており、無線装置２だけでなく、他システム無線装置３ａ，３ｂで使用される信号も送受信するので、移動体１では、アンテナ共用器４によって分波および合成が行われる。

第１〜第３フィルタ６ａ〜６ｃは、バンドパスフィルタによって実現され、予め定める通過帯域をそれぞれ有している。第１〜第３フィルタ６ａ〜６ｃは、与えられる電気信号のうち、予め定める通過帯域内の電気信号を通過させ、予め定める通過帯域を除く周波数の電気信号を反射させる。

第１フィルタ６ａは、他システム無線装置３ａおよび合成器７と接続されており、他システム無線装置３ａは、第１フィルタ６ａを介して、合成器７と接続されている。第１フィルタ６ａは、合成器７から与えられる電気信号のうち、他システム無線装置３ａの使用する周波数帯域として予め定める通過帯域内の電気信号を通過させて、他システム無線装置３ａに与え、また他システム無線装置３ａから与えられる電気信号のうち、前記通過帯域内の電気信号を通過させて、合成器７に与える。

第２フィルタ６ｂは、移動体１に搭載されるもう一つの他システム無線装置３ｂおよび合成器７と接続されており、他システム無線装置３ｂは、第２フィルタ６ｂを介して、合成器７と接続されている。第２フィルタ６ｂは、合成器７から与えられる電気信号のうち、他システム無線装置３ｂの使用する周波数帯域として予め定める通過帯域内の電気信号を通過させて、他システム無線装置３ｂに与え、また他システム無線装置３ｂから与えられる電気信号のうち、前記通過帯域内の電気信号を通過させて、合成器７に与える。

結合器５は、無線装置２および第３フィルタ６ｃと接続されている。結合器５は、無線装置２に接続される入力ポートおよび出力ポートと、第３フィルタ６ｃに接続される入出力ポートとを有し、入力ポートから入力された無線装置２からの信号を結合して、出力ポートおよび入出力ポートから出力する。結合器５の入出力ポートから出力された信号は、第３フィルタ６ｃに与えられ、結合器５の出力ポートから出力された信号は、無線装置２の受信部２２に与えられる。結合器５は、結合量を大きくしてしまうと、アンテナ８から送信すべき信号を減衰させてしまうので、極力結合量を小さくする必要がある。

第３フィルタ６ｃは、前述のように結合器５と接続されるとともに、合成器７と接続されている。第３フィルタ６ｃは、合成器７から与えられる電気信号のうち、無線装置２の使用する周波数帯域として予め定める通過帯域内の電気信号を通過させて、結合器５を介して無線装置２に与え、また結合器５を介して無線装置２から与えられた電気信号のうち、前記通過帯域内の電気信号を通過させて、合成器７に与える。

合成器７は、前述のように第１〜第３フィルタ６ａ〜６ｃと接続されるとともに、アンテナ８と接続されている。合成器７は、第１〜第３フィルタ６ａ〜６ｃおよび結合器５を介して、無線装置２および他システム無線装置３ａ，３ｂから与えられる電気信号を合成して、送信信号としてアンテナ８に与える。また合成器７は、アンテナ８から与えられる受信信号を第１〜第３フィルタ６ａ〜６ｃに与える。

アンテナ８は、合成器７から与えられる電気信号、より詳細には送信信号を、移動体１の外部、より詳細には移動体１の外部に備わる無線システム１０の他の無線装置に向けて送信する。またアンテナ８は、電波を捕捉して電気信号に変換し、変換した電気信号を受信信号としてアンテナ共用器４を介して、無線装置２、他システム無線装置３ａ，３ｂのいずれかに与える。

無線装置２は、運用を行う前に自装置の健全性を確認する自局試験を行った上で運用を始める。無線装置２によって自局試験を行うと、試験用信号９が短時間に送信部２１から送信され、アンテナ共用器４の結合器５に入力される。結合器５では、試験用信号９の一部を結合し、無線装置２に折返す。無線装置２の受信部２２は、結合器５によって折返された試験用信号９を受信し、制御部２４に与える。制御部２４は、受信部２２から与えられた前記試験用信号９を検出することによって、無線装置２とアンテナ共用器４との間の同軸ケーブルが確実に接続されていることを確認することができ、また自局試験の結果が良好であり、無線装置２が健全であると判定する。

自局試験を行った結果、制御部２４がアンテナ共用器４から折返される前記試験用信号９を検出できなかった場合は、自局試験の結果が不良であり、無線装置２が故障であると判定する。

このような自局試験を行うことによって、無線装置２とアンテナ８との接続状態を確認することができる。これによって、無線装置２とアンテナ８との間に生じる未接続状態などの不具合を、容易に、また確実に確認することができる。したがって、列車用防護無線システムのように、無線システム１０が緊急時にのみ使用される無線システムであっても、自局試験において無線装置２の同軸コネクタの未接続状態または同軸ケーブルの断線などの不具合を容易かつ確実に検出することができる。

前記試験用信号９は、アンテナ８から積極的に送信する必要はないが、自局試験中にアンテナ８から空間に送信されてしまい、無線システム１０内の他の無線装置が受信してしまうおそれがある。１周波数にて運用を行う無線システム１０において、試験用信号９は、運用に対しては妨害波となるので、無線システム１０内の他の無線装置によって受信されにくくすることが望ましい。

そこで本実施の形態の無線システム１０では、試験用信号９の送信時間を比較的短時間にすることによって、運用中の他の無線装置に妨害を与える時間が可及的に短時間となるようにしている。また試験用信号９は、試験用のデータを送信する信号であるが、この試験用のデータとして、本実施の形態では、運用時に使用する信号とは異なるデータが使用される。このように運用時に使用する信号とは異なるデータを使用することで、他の無線装置が受信してしまったときに、運用に悪影響を与えることを防止することができる。

本実施の形態とは異なり、自局試験時に、アンテナ８から送信される試験用信号９を、別途設けたモニタ用の装置を用いて監視することによって、無線装置２とアンテナ８との間の同軸ケーブルの接続状態を確認することも可能である。ただし、この場合は移動体１の外部に試験用信号９をモニタする装置が必要になる。また、試験用信号９は短時間のみ送信されるので、１人の操作で前記試験用信号９を監視することは困難であり、少なくとも２人以上で自局試験を行う必要がある。本実施の形態の無線システム１０によれば、無線装置２の操作部２３、さらに具体的には試験用スイッチの操作のみで自局試験を行うことができるので、アンテナ８から送信される試験用信号９を監視するための別のモニタ用の装置を移動体１の外部に設けることなく、１人で自局試験を容易に行うことができる。

また本実施の形態では、折返し手段である結合器５は、無線装置２とアンテナ８とを接続するアンテナ共用器４に含まれており、無線装置２とアンテナ８との間に介在する。より詳細には、結合器５は、アンテナ８よりも試験用信号９の伝送方向の上流側に設けられており、無線装置２の送信部２１に接続されている。結合器５は、送信部２１から与えられる試験用信号９、より詳細には、アンテナ８から送信される試験用信号９ではなく、アンテナ８を介さずに送信部２１から与えられる試験用信号９を折返して、無線装置２の受信部２２に与える。これによって、無線装置２とアンテナ共用器４との接続状態を確認することができるので、無線装置２とアンテナ８との間のうち、未接続状態などの不具合が発生している箇所を容易に特定することができる。

＜第２の実施の形態＞
図３は、本発明の第２の実施の形態である無線システム３０の構成を示すブロック図である。図３に示す無線システム３０の構成は、前述の図１に示す無線システム１０の構成と類似し、図３に示す無線装置３１の構成は、前述の図２に示す無線装置２の構成と類似しているので、異なる部分についてのみ説明し、対応する部分には同一の参照符を付して共通する説明を省略する。

本実施の形態の無線システム３０は、前述の無線システム１０と同様に、無線装置３１、アンテナ共用器３３およびアンテナ８を備えて構成される。無線装置３１、アンテナ共用器３３およびアンテナ８は、他システム無線装置３ａ，３ｂとともに移動体１、たとえば列車に搭載される。無線システム３０は、１周波数にて運用を行う。無線システム３０は、さらに、図示しない他の移動体に搭載される他の無線装置、アンテナ共用器およびアンテナを備えて構成される。他の移動体に搭載される他の無線装置、アンテナ共用器およびアンテナは、図２に示す移動体１に搭載される無線装置３１、アンテナ共用器３３およびアンテナ８とそれぞれ同様に構成される。無線システム３０を構成する無線装置３１および他の無線装置は、互いに無線通信可能に接続される。

本実施の形態の無線装置３１は、前述の第１の実施の形態の無線装置２を構成する送信部２１、受信部２２、操作部２３および制御部２４に加えて、試験用信号受信アンテナ３２を備える。試験用信号受信アンテナ３２は、折返し手段に相当する。試験用信号受信アンテナ３２は、自局試験が行われたとき、移動体１の外部に送信された試験用信号９を受信する。

アンテナ共用器３３は、前述のアンテナ共用器４を構成するハードウェア資源のうち、結合器５を除いたハードウェア資源、すなわち第１〜第３フィルタ６ａ〜６ｃおよび合成器７を備えて構成される。本実施の形態では、第３フィルタ６ｃは、合成器７および無線装置３１に接続されており、合成器７は、第３フィルタ６ｃを介して、無線装置３１に接続されている。第３フィルタ６ｃは、合成器７から与えられる電気信号のうち、無線装置３１の使用する周波数帯域として予め定める通過帯域内の電気信号を通過させて、無線装置３１に与え、また無線装置３１から与えられた電気信号のうち、前記通過帯域内の電気信号を通過させて、合成器７に与える。

本実施の形態において、自局試験を行う手順は、前述の第１の実施の形態と同様である。無線装置３１によって自局試験を行うと、無線装置３１の送信部２１から試験用信号９が短時間に送信される。送信部２１から送信された試験用信号９は、アンテナ共用器４の第３フィルタ６ｃおよび合成器７を経由して、アンテナ８から移動体１の外部に送信される。アンテナ８から移動体１の外部に送信された試験用信号９は、無線装置３１の試験用信号受信アンテナ３２によって受信される。試験用信号受信アンテナ３２によって受信された試験用信号９は、そのまま無線装置２まで折返される。

無線装置３１の受信部２２は、試験用信号受信アンテナ３２によって受信された試験用信号９を受信し、制御部２４に与える。制御部２４は、受信部２２から与えられた前記試験用信号９を検出することによって、無線装置３１とアンテナ共用器３３との間の同軸ケーブルが確実に接続されていることを確認することができ、さらにアンテナ共用器３３とアンテナ８との間の同軸ケーブルの接続状態も確認することができる。したがって本実施の形態では、無線装置３１とアンテナ８との間に設けられている全ての同軸ケーブルの接続状態を容易に確認することができる。

以上のように本実施の形態では、折返し手段である試験用信号受信アンテナ３２が、アンテナ８から送信される試験用信号９を受信可能に設けられており、この試験用信号受信アンテナ３２が、アンテナ８から送信される試験用信号９を受信して、無線装置２の受信部２２に与えることによって、試験用信号９を折返している。これによって、前述のように無線装置３１とアンテナ共用器３３との間の同軸ケーブルだけでなく、アンテナ共用器３３とアンテナ８との間の同軸ケーブルを含め、無線装置３１とアンテナ８との間に設けられている全ての同軸ケーブルの接続状態を容易に確認することができる。またアンテナ８から信号が送信されていることを確認することができる。したがって、無線装置３１の運用前に、同軸ケーブルの未接続状態および信号の未送信などの不具合を、より確実に確認することができる。

また本実施の形態では、前述の第１の実施の形態と同様に、試験用信号９の送信時間を比較的短時間にしている。これによって、運用中の他の無線装置に妨害を与える時間が可及的に短時間となるようにすることができる。また本実施の形態においても、試験用信号９の試験用のデータには、運用時に使用する信号とは異なるデータが使用される。このように運用時に使用する信号とは異なるデータを使用することによって、他の無線装置が試験用信号９を受信してしまったときに、他の無線装置が運用時に使用される信号であると誤判断することを防ぎ、他の無線装置の運用に悪影響を与えることを防止することができる。

本発明の第１の実施の形態である無線システム１０の構成を示すブロック図である。 無線装置２の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態である無線システム３０の構成を示すブロック図である。

符号の説明

２，３１ 無線装置、５ 結合器、８ アンテナ、９ 試験用信号、１０，３０ 無線システム、２１ 送信部、２２ 受信部、２３ 操作部、２４ 制御部、３２ 試験用信号受信アンテナ。

Claims (3)

1. アンテナと、
   前記アンテナに接続され、前記アンテナを介して無線通信可能な外部の無線装置に信号を送信する送信部、および前記アンテナを介して外部の無線装置からの信号を受信する受信部を含み、前記アンテナとの接続状態を確認するための試験用信号を前記送信部から前記アンテナに向かって送信可能であって、前記試験用信号を前記受信部によって受信可能に構成される無線装置と、
   前記送信部から前記アンテナに向かって送信される試験用信号を折返して、前記受信部に与える折返し手段とを備えることを特徴とする無線システム。
2. 前記折返し手段は、前記アンテナよりも前記試験用信号の伝送方向の上流側に設けられ、前記送信部から与えられる前記試験用信号を折返して、前記受信部に与えることを特徴とする請求項１に記載の無線システム。
3. 前記折返し手段は、前記アンテナから送信される前記試験用信号を受信可能に設けられ、前記アンテナから送信される前記試験用信号を受信して、前記受信部に与えることを特徴とする請求項１に記載の無線システム。

Images