特許 7103969 無線装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-11

(45)【発行日】2022-07-20

(54)【発明の名称】無線装置

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/04 20060101AFI20220712BHJP

   H04W 16/28 20090101ALI20220712BHJP

   H04B 1/16 20060101ALI20220712BHJP

   H04B 7/10 20060101ALI20220712BHJP

   H04B 1/74 20060101ALI20220712BHJP

【ＦＩ】

H04B1/04 D

H04W16/28 130

H04B1/16 Z

H04B7/10 B

H04B1/74

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019027141

(22)【出願日】2019-02-19

(65)【公開番号】P2020136881

(43)【公開日】2020-08-31

【審査請求日】2021-11-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000001122

【氏名又は名称】株式会社日立国際電気

(74)【代理人】

【識別番号】100093104

【弁理士】

【氏名又は名称】船津 暢宏

(72)【発明者】

【氏名】伊東 啓樹

(72)【発明者】

【氏名】四本 宏二

【審査官】前田 典之

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－１６２３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１５９７００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２２０７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１１２８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１７７６９０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ １／０４

Ｈ０４Ｗ １６／２８

Ｈ０４Ｂ １／１６

Ｈ０４Ｂ ７／１０

Ｈ０４Ｂ １／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水平偏波と垂直偏波を送受信する第１及び第２の無線機を備え、前記第１の無線機と前記第２の無線機の一方が現用機、他方が予備機として動作する無線装置であって、
水平偏波と垂直偏波を送受信する第１及び第２のアンテナユニットと、
前記第１及び第２の無線機の状態に応じて、現用機と予備機とを切り替える制御部とを備え、
前記第１の無線機の水平偏波を入出力する第１の端子が、前記第１のアンテナユニットの水平偏波の給電点に接続され、前記第１の無線機の垂直偏波を入出力する第２の端子が、前記第２のアンテナユニットの垂直偏波の給電点に接続され、前記第２の無線機の水平偏波を入出力する第１の端子が、前記第２のアンテナユニットの水平偏波の給電点に接続され、前記第２の無線機の垂直偏波を入出力する第２の端子が、前記第１のアンテナユニットの垂直偏波の給電点に接続されたことを特徴とする無線装置。

【請求項2】

第１及び第２の無線機は、予備機として動作する場合にも受信動作を行い、
制御部が、前記第１及び第２の無線機の受信状態を監視して、受信状態が良好な方を現用機として選択することを特徴とする請求項１記載の無線装置。

【請求項3】

第１のアンテナユニットと第２のアンテナユニットが、離れて設置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の無線装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線装置に係り、特にアンテナユニットと無線機との伝送路における電力損失を抑え、更に、無線環境に応じて通信品質を向上させることができる無線装置に関する。

【背景技術】

【0002】

［列車無線システム：図３］
従来、列車に搭載され、列車無線システムで用いられる無線装置があった。
列車無線システムの概略構成について図３を用いて説明する。図３は、列車無線システムの概略構成を示す説明図である。
図３に示すように、列車無線システムは、地上制御装置（指令局）６１と、沿線に配置された基地局６２と、列車に搭載された移動局である無線装置６３とを備えている。

【0003】

地上制御装置６１は、各列車の運行状況を監視し、列車との間で種々の情報を送受信する。
基地局６２は、無線システムの基地局装置であり、移動局である無線装置６３と無線通信を行い、地上制御装置６１と有線で通信を行う。
無線装置６３は、基地局６２を介して地上制御装置６１からの制御情報を受信して、車上の制御装置（図示せず）に出力し、制御装置が当該制御情報に対応した制御を行う。
また、無線装置６３は、例えば、地上制御装置６１からの制御情報に対する応答や、列車で検出した位置情報、速度情報等を地上制御装置６１に送信する。

【0004】

［従来の無線装置：図４］
従来の無線装置について図４を用いて説明する。図４は、従来の無線装置の概略構成図である。
図４に示すように、従来の無線装置は、無線機１０，２０と、分配合成器３０，４０と、アンテナユニット５０，６０とを備えている。

【0005】

無線機１０，２０はそれぞれ、地上制御装置６１と無線通信を行う無線機である。つまり、無線装置は、地上制御装置６１との間に現用と予備の２つの無線機を備えており、冗長化を図ることにより、信頼性の高い通信システムとなっている。

【0006】

そして、従来は、地上制御装置６１又は列車上の制御装置からの制御によって一方の無線機１０又は無線機２０が選択され、選択された無線機が現用として動作し、他方の無線機は予備として待機するようになっている。ここでは、無線機１０を現用、無線機２０を予備とする。
無線機の選択は、例えば、現用の無線機に不具合が発生した場合に他方（予備）の無線機に切り替えるようにしている。尚、切替制御は制御装置によって行われるが、図４では記載していない。

【0007】

無線機１０，２０は、それぞれ、水平偏波（Ｈ）と垂直偏波（Ｖ）を送受信する無線機である。無線機１０は、水平偏波用アンテナ接続端子１０ａと、垂直偏波用アンテナ接続端子１０ｂとを備え、無線機２０は、水平偏波用アンテナ接続端子２０ａと、垂直偏波用アンテナ接続端子２０ｂとを備えている。

【0008】

分配合成器３０は、入出力端子３０ａ，３０ｂ，３０ｃを備えており、水平偏波の分配合成を行う。
一般的には、分配合成器３０は、送信時には、無線機１０及び無線機２０から入出力端子３０ａ，３０ｂを介して入力された水平偏波を合成して入出力端子３０ｃからアンテナユニット５０に出力する。
但し、送信時は無線機１０もしくは無線機２０のどちらか一方からの送信となるため、無線機１０もしくは無線機２０のどちらか一方からの送信信号と他方の無信号（実質的には熱雑音）を合成することになる。
受信時には、入出力端子３０ｃからの水平偏波を分配して、入出力端子３０ａ，３０ｂを介して無線機１０及び２０に出力する。

【0009】

同様に、分配合成器４０は、入出力端子４０ａ，４０ｂ，４０ｃを備えており、垂直偏波の分配合成を行う。
分配合成器４０は、送信時には、無線機１０及び無線機２０から入出力端子４０ａ，４０ｂを介して入力された垂直偏波を合成して入出力端子４０ｃからアンテナユニット６０に出力する。
但し、送信時は無線機１０もしくは無線機２０のどちらか一方からの送信となるため、無線機１０もしくは無線機２０のどちらか一方からの送信信号と他方の無信号（実質的には熱雑音）を合成することになる。
受信時には、入出力端子４０ｃからの垂直偏波を分配して、入出力端子４０ａ，４０ｂを介して無線機１０及び２０に出力する。

【0010】

なお、上記で説明した分配合成器３０，４０の代わりに、切替スイッチを用いてもよい。この場合、従来の無線装置では、特に図示しないが、分配合成器３０を切替スイッチとし、送信時には、現用として運用されている無線機１０からの水平偏波を入出力端子３０ｃに出力し、受信時には、入出力端子３０ｃからの水平偏波を現用機に接続する入出力端子３０ａに出力する。
現用機と予備機が切り替えられた場合には、切替スイッチは、無線機２０に接続する入出力端子３０ｂと入出力端子３０ｃとを接続して、水平偏波の入出力を行う。

【0011】

同様に、分配合成器４０を切替スイッチとした場合、送信時には、現用として運用されている無線機１０からの垂直偏波を入出力端子４０ｃに出力し、受信時には、入出力端子４０ｃからの垂直偏波を現用機に接続する入出力端子４０ａに出力する。
現用機と予備機が切り替えられた場合には、切替スイッチは、無線機２０に接続する入出力端子４０ｂと入出力端子４０ｃとを接続して、垂直偏波の入出力を行う。

【0012】

アンテナユニット５０は、給電点５０ａと、水平偏波用のアンテナ５０ｃを備えている。
アンテナユニット６０は、給電点６０ａと、垂直偏波用のアンテナ６０ｃを備えている。
そして、送信時には、分配合成器（もしくは切替スイッチ）３０から給電点５０ａを介して入力される水平偏波をアンテナ５０ｃから放射し、分配合成器（もしくは切替スイッチ）４０から給電点６０ａを介して入力される垂直偏波をアンテナ６０ｃから放射する。
また、受信時には、アンテナ５０ｃで受信した水平偏波を給電点５０ａから分配合成器（もしくは切替スイッチ）３０に出力し、アンテナ６０ｃで受信した垂直偏波を給電点６０ａから分配合成器（もしくは切替スイッチ）４０に出力する。

【0013】

このように、偏波ごとに分配合成器（もしくは切替スイッチ）３０，４０で分配合成（若しくは現用と予備の運用に応じた切替）をすることでダイバーシティ又はＭＩＭＯ（Multiple-Input and Multiple-Output）機能を有する無線機を冗長化することが可能となる。

【0014】

［関連技術］
尚、列車無線システムに関する従来技術としては、特開２００９－６７３７５号公報「列車制御システム」（特許文献１）、特開２０１２－９０３２８号公報「無線制御方法及び無線制御システム」（特許文献２）がある。

【0015】

特許文献１には、地上制御装置と複数の車上無線制御装置との間で複数の無線通信路を用いて同時無線通信を行う列車制御システムで、複数の無線通信路の１つを選択して認証要求及び認証処理を実施し、得られた暗号鍵を複数の車上無線制御装置に共通の暗号鍵とすることが記載されている。

【0016】

また、特許文献２には、沿線に設置された複数の基地局に異なる通信周波数を割り当て、移動局は、通信周波数を探索して、探索した特定の無線周波数に対応した基地局との間で制御情報を送受信することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0017】

【文献】特開２００９－６７３７５号公報

【文献】特開２０１２－９０３２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0018】

しかしながら、従来の無線装置では、分配合成器や切替スイッチを用いて無線装置を冗長化するため、アンテナユニットと無線機との伝送路における電力損失が発生し、送信電力の低下や受信時の雑音指数の劣化を招き、信号対雑音比が低下するという問題点があった。

【0019】

また、従来の無線装置では、現用系と予備系の経路を切替えスイッチ等で切り替えていると、現用系の無線機で運用を行っている状態では、予備系の無線機は受信状態で待機することができないため、予備系での受信状態を把握することができず、無線環境に応じて良好な無線機を選択することができないという問題点があった。

【0020】

尚、特許文献１及び特許文献２には、無線機２台に対してアンテナユニットを２台設けて、分配合成器を不要とし、現用機／予備機共に受信可能として、制御部が、受信状態が良好な無線機を現用機として選択することは記載されていない。

【0021】

本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、簡易な構成として電力損失が発生せず、冗長化により適宜無線機を選択でき、良好な通信品質が得られる無線装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0022】

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、水平偏波と垂直偏波を送受信する第１及び第２の無線機を備え、第１の無線機と第２の無線機の一方が現用機、他方が予備機として動作する無線装置であって、水平偏波と垂直偏波を送受信する第１及び第２のアンテナユニットと、第１及び第２の無線機の状態に応じて、現用機と予備機とを切り替える制御部とを備え、第１の無線機の水平偏波を入出力する第１の端子が、第１のアンテナユニットの水平偏波の給電点に接続され、第１の無線機の垂直偏波を入出力する第２の端子が、第２のアンテナユニットの垂直偏波の給電点に接続され、第２の無線機の水平偏波を入出力する第１の端子が、第２のアンテナユニットの水平偏波の給電点に接続され、第２の無線機の垂直偏波を入出力する第２の端子が、第１のアンテナユニットの垂直偏波の給電点に接続されたことを特徴としている。

【0023】

また、本発明は、上記無線装置において、第１及び第２の無線機は、予備機として動作する場合にも受信動作を行い、制御部が、第１及び第２の無線機の受信状態を監視して、受信状態が良好な方を現用機として選択することを特徴としている。

【0024】

また、本発明は、上記無線装置において、第１のアンテナユニットと第２のアンテナユニットが、離れて設置されていることを特徴としている。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、水平偏波と垂直偏波を送受信する第１及び第２の無線機を備え、第１の無線機と第２の無線機の一方が現用機、他方が予備機として動作する無線装置であって、水平偏波と垂直偏波を送受信する第１及び第２のアンテナユニットと、第１及び第２の無線機の状態に応じて、現用機と予備機とを切り替える制御部とを備え、第１の無線機の水平偏波を入出力する第１の端子が、第１のアンテナユニットの水平偏波の給電点に接続され、第１の無線機の垂直偏波を入出力する第２の端子が、第２のアンテナユニットの垂直偏波の給電点に接続され、第２の無線機の水平偏波を入出力する第１の端子が、第２のアンテナユニットの水平偏波の給電点に接続され、第２の無線機の垂直偏波を入出力する第２の端子が、第１のアンテナユニットの垂直偏波の給電点に接続された無線装置としているので、合成分配器や切替スイッチを用いずに無線機の冗長化を実現し、電力損失や送信電力の低下、及び受信時の雑音指数の劣化を防ぐことができる効果がある。

【0026】

また、本発明によれば、第１及び第２の無線機は、予備機として動作する場合にも受信動作を行い、制御部が、第１及び第２の無線機の受信状態を監視して、受信状態が良好な方を現用機として選択する上記無線装置としているので、通信環境に応じて、受信状態が良好な無線機を用いて通信を行うことができ、通信品質を向上させることができる効果がある。

【0027】

また、本発明によれば、第１のアンテナユニットと第２のアンテナユニットが、離れて設置されている上記無線装置としているので、空間ダイバーシティの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本無線装置の概略構成を示す説明図である。

【図2】制御部５における受信レベルの監視処理を示すフローチャートである。

【図3】列車無線システムの概略構成を示す説明図である。

【図4】従来の無線装置の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る無線装置（本無線装置）は、水平偏波と垂直偏波を送受信する第１及び第２の無線機と、水平偏波と垂直偏波を送受信する第１及び第２のアンテナユニットとを備え、第１の無線機の水平偏波を入出力する第１の端子が、第１のアンテナユニットの水平偏波の給電点に接続され、第１の無線機の垂直偏波を入出力する第２の端子が、第２のアンテナユニットの垂直偏波の給電点に接続され、第２の無線機の水平偏波を入出力する第１の端子が、第２のアンテナユニットの水平偏波の給電点に接続され、第２の無線機の垂直偏波を入出力する第２の端子が、第１のアンテナユニットの垂直偏波の給電点に接続され、制御部が、各無線機の状態に応じて現用機と予備機とを切り替えるものであり、分配合成器や切替スイッチを用いずに無線機の冗長化を実現し、電力損失を抑えると共に、通信環境に応じて無線機の切り替えを可能とし、通信品質を向上させることができるものである。

【0030】

［本無線装置の構成：図１］
本無線装置の構成について図１を用いて説明する。図１は、本無線装置の概略構成を示す説明図である。
尚、以下の実施の形態では、本無線装置を図３に示した列車無線システムに用いた場合を例として説明するが、これに限るものではなく、他の無線システムにも適用可能である。
図１に示すように、本無線装置は、無線機１，２と、アンテナユニット３，４と、制御部５とを備えている。
２つのアンテナユニット３，４を用いることで、分配合成器や切替スイッチを不要として、電力損失を抑えることができるものである。

【0031】

本無線装置の各部について説明する。
無線機１，２は、従来と同様に、水平偏波（Ｈ）と垂直偏波（Ｖ）の両方を送受信する無線機であり、制御部５によって選択された一方が現用機として動作し、他方が予備機となっている。ここでは、無線機１を現用機として説明する。
無線機１は、水平偏波用アンテナ接続端子１ａと、垂直偏波用アンテナ接続端子１ｂとを備え、無線機２は、水平偏波用アンテナ接続端子２ａと、垂直偏波用アンテナ接続端子２ｂとを備えている。

【0032】

また、アンテナユニット３，４は、水平偏波と垂直偏波の両方を送受信するアンテナ装置である。
アンテナユニット３は、第１の給電点３ａと、第２の給電点３ｂとを備え、第１の給電点３ａは水平偏波用アンテナ３ｃ（アンテナ３ｃ）に接続され、第２の給電点３ｂは垂直偏波用アンテナ３ｄ（アンテナ３ｄ）に接続されている。
ここでは、第１の給電点３ａを水平偏波用、第２の給電点３ｂを垂直偏波用としている。
なお、図面上では信号の流れを説明するうえで分かり易くするために水平偏波用アンテナ３ｃ（アンテナ３ｃ）と垂直偏波用アンテナ３ｄ（アンテナ３ｄ）を記しているが、実際にはアンテナユニット３内のアンテナ素子により実現されている。また、水平偏波と垂直偏波のように異なる偏波の場合には、それぞれの偏波に対応したアンテナ特性を同一のアンテナ素子から実現することが可能である。

【0033】

同様に、アンテナユニット４は、第１の給電点４ａと、第２の給電点４ｂとを備え、第１の給電点４ａは水平偏波用アンテナ４ｃ（アンテナ４ｃ）に接続され、第２の給電点４ｂは垂直偏波用アンテナ４ｄ（アンテナ４ｄ）に接続されている。ここでは、第１の給電点４ａを水平偏波用、第２の給電点４ｂを垂直偏波用としている。
なお、上記同様に図面上では信号の流れを説明するうえで分かり易くするために水平偏波用アンテナ４ｃ（アンテナ４ｃ）と垂直偏波用アンテナ４ｄ（アンテナ４ｄ）を記しているが、実際にはアンテナユニット４内のアンテナ素子により実現されている。また、水平偏波と垂直偏波のように異なる偏波の場合には、それぞれの偏波に対応したアンテナ特性を同一のアンテナ素子から実現することが可能である。

【0034】

そして、送信時には、現用の無線機１から出力された水平偏波は、水平偏波用アンテナ接続端子１ａからアンテナユニット３の第１の給電点３ａに入力され、水平偏波用アンテナ３ｃから放射される。
また、無線機１から出力された垂直偏波は、垂直偏波用アンテナ接続端子１ｂからアンテナユニット４の第２の給電点４ｂに入力され、垂直偏波用アンテナ４ｄから放射される。

【0035】

受信時には、アンテナユニット３の水平偏波用アンテナ３ｃで受信された水平偏波は、第１の給電点３ａから無線機１に出力され、垂直偏波用アンテナ３ｄで受信された垂直偏波は、第２の給電点３ｂから無線機２に出力される。
また、アンテナユニット４の水平偏波用アンテナ４ｃで受信された水平偏波は、第１の給電点４ａから無線機２に出力され、垂直偏波用アンテナ４ｄで受信された垂直偏波は、第２の給電点４ｂから無線機１に出力される。
つまり、本無線装置では、予備系の無線機２も、常時受信可能な状態とすることが可能となっている。
尚、通常は、制御部５は、現用機で受信したデータを受信データとして採用するが、予備機における受信データも用いて受信品質の向上を図ってもよい。

【0036】

制御部５は、従来と同様に、無線機１，２の状態（故障等）を監視して、現用機と予備機とを切り替える制御を行う。図１に示した破線は、制御部５から無線機１，２に対する制御信号を示している。

【0037】

また、本無線装置の特徴として、制御部５は、例えば、現用機の送信出力や、現用機及び予備機の受信強度を監視して、現用機の送信出力が低下したり、受信強度が低下した場合に、現用機を予備機とし、予備機であった無線機を現用機に切り替える。

【0038】

その際、制御部５は、現用機として選択した無線機に対しては、送信動作を行うよう制御し、予備機に対しては送信動作を行わないよう制御する。尚、受信動作については現用・予備に関わらず両方の無線機が行うようにすることが可能となっている。

【0039】

特に、本無線装置では、予備機が受信動作を行いつつ待機することを可能としているので、制御部５は、現用機と予備機の受信状態を検出して比較し、良好な方を現用機として選択することが可能である。
具体的には、制御部５は、現用の無線機１の水平偏波及び垂直偏波の受信強度と、予備の無線機２の水平偏波及び垂直偏波の受信強度を求め、各無線機の総合的な受信強度を求めて良好な方を現用機として選択する。
あるいは、現用機における受信強度が予め設定された一定レベルより低くなった場合に、現用機と予備機の切り替えを行うようにしてもよい。

【0040】

これにより、本無線装置では、無線機そのものに不具合はなくても、無線環境によって、より良好な通信品質が得られる無線機を現用機として選択することができるものである。
尚、地上制御装置からの指示ではなく、制御部５が現用機と予備機の切り替えを行った場合には、制御部５は、その旨を地上制御装置に通知する。

【0041】

更に、制御部５は、無線機１，２の受信状態の監視において、アンテナの不具合を検出して、それに基づいて現用機と予備機の切り替えを行ってもよい。
具体的には、制御部５は、無線機１の水平偏波用アンテナ接続端子１ａ、垂直偏波用アンテナ接続端子１ｂ、無線機２の水平偏波用アンテナ接続端子２ａ、垂直偏波用アンテナ接続端子２ｂの４つの接続端子の内、いずれかからの受信強度が著しく低下した場合、当該接続端子に接続するアンテナユニットのアンテナに不具合が発生したことを検出する。
また、上記では受信状態における検出について述べたが、他の方法として送信状態での電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を測定することによって、送信信号の反射波からアンテナの不具合を検出してもよい。

【0042】

そして、アンテナユニット３のアンテナ３ｃ，３ｄ、アンテナユニット４のアンテナ４ｃ，４ｄのいずれかに故障等の不具合が発生した場合には、当該アンテナを用いないように、現用機と予備機とを切り替える制御を行う。
例えば、アンテナユニット４のアンテナ４ｄに不具合が生じ、制御部５がそれを検出すると、当該アンテナ４ｄに接続される無線機１を予備機とし、無線機２を現用機とするよう切り替える。
これにより、不具合の発生したアンテナを用いずに、水平偏波と垂直偏波での送受信を行うことができるものである。

【0043】

更にまた、制御部５は、アンテナユニット３，４の一方が故障したことを検出した場合には、その時点で予備機に設定されている無線機に対して、受信動作だけでなく送信動作も行うように指示することも可能である。
例えば、アンテナユニット３からの水平偏波の受信（無線機１の水平偏波用接続端子１ａからの入力）及び垂直偏波の受信（無線機２の垂直偏波用アンテナ接続端子２ｂからの入力）が共に著しく低下した場合には、制御部５は、アンテナユニット３が故障したことを検出する。

【0044】

この場合、制御部５は、現在予備機に設定されている無線機２に対して、送信動作を行うよう制御する。
これにより、本無線装置では、アンテナユニット４のみを用いて、無線機２からの水平偏波と無線機１からの垂直偏波を送信することができ、アンテナユニットの一方が故障しても、両方の偏波で送受信を行うことができるものである。

【0045】

なおここで、無線機１と無線機２、アンテナユニット３とアンテナユニット４、アンテナ３ｃとアンテナ３ｄとアンテナ４ｃとアンテナ４ｄについて、本願発明の構成とした更なる特徴を説明する。
電力損失を抑えるために、分配合成器や切替えスイッチを用いないで冗長構成を実現する場合、例えば従来と同様に、一方のアンテナユニットを水平偏波用、他方のアンテナユニットを垂直偏波用とする構成も考えられる。

【0046】

しかし、その場合、アンテナ素子の特性から、それぞれのアンテナユニット内に、各無線機に対応した２つのアンテナ素子が必要となる。つまり、各アンテナユニット内に２つのアンテナ素子を並べて配置しなければならず、アンテナユニットが大きくなる。

【0047】

それに対して、本願発明の構成のように、１つのアンテナユニット内で異なる偏波のアンテナ特性を実現しようとした場合には、偏波共用の平面アンテナを利用可能となり、それは一つのアンテナ素子から水平偏波用と垂直偏波用で異なる給電点に接続するだけで実現可能となる。つまり、本願発明の構成とすることで、アンテナユニットを小型化することが可能となり、アンテナユニットの配置スペースを小さくでき、アンテナユニットの設置の自由度や設置の容易性に大きく寄与する。

【0048】

［制御部５の処理：図２］
次に、本無線装置の制御部５における受信レベルの監視処理について図２を用いて説明する。図２は、制御部５における受信レベルの監視処理を示すフローチャートである。
図２に示すように、本無線装置の制御部５は、無線機１及び無線機２の両偏波の受信強度を取得して、各無線機の総合的な受信強度を求める（Ｓ１）。
そして、制御部５は、無線機１と無線機２の受信強度を比較し（Ｓ２）、現用機の方が受信状態が良好か（受信強度が大きいか）どうかを判断し（Ｓ３）、現用機の方が受信状態が良好である場合（受信強度が大きい場合、Ｙｅｓの場合）には処理Ｓ１に戻って監視を続ける。

【0049】

また、処理Ｓ３で予備機の方が受信状態が良好な場合（Ｎｏの場合）には、制御部５は、現用と予備を切り替えて、新たに現用機に設定した無線機には、送信動作を行うように指示を出力し、予備機に設定した無線機には、送信動作を停止するよう指示を出力する（Ｓ４）。
そして、制御部５は、処理Ｓ１に移行して受信強度の監視を行う。
これにより、２台の無線機の内、受信品質が良好な無線機を現用機として選択することができるものである。

【0050】

［アンテナユニットの配置］
本無線装置は、２つのアンテナユニット３，４を備えているため、アンテナユニット３、４を離して設置することで、空間ダイバーシティの効果が十分得られるものである。
例えば、本無線装置を列車に搭載する場合に、アンテナユニット３を列車の正面の左側に設置し、アンテナユニット４を列車の正面の右側に設置する。
無線環境によっては、偏波とアンテナ位置の組み合わせで通信品質に差が出ることもあり、より良好な品質が得られるよう、制御部５は、受信状態を監視して現用機と予備機とを切り替えるよう制御することも可能である。

【0051】

具体的には、無線機１は、水平偏波が車両の正面の右側、垂直偏波が車両の正面の左側で送受信され、無線機２は、水平偏波が左側、垂直偏波が右側で送受信されることになる。
本無線装置では、制御部５が、各無線機における受信強度を比較して、良好な通信品質が得られる方を現用機として設定することが可能となる。

【0052】

［従来の無線装置との比較］
ここで、従来の無線装置と本無線装置とを比較して、本無線装置の効果について説明する。
図３に示した従来の無線装置は、分配合成器３０，４０（又は切替スイッチ）を備えており、電力損失が大きく、回線利得も低下してしまうのに対し、本無線装置は、分配合成器や切替スイッチを備えておらず、電力損失を防ぎ、回線利得の低下を抑えることができるものである。

【0053】

また、従来の無線装置では、アンテナユニット５０内のどちらかのアンテナが故障すると、一方の偏波が遮断されてしまうが、上述したように、本無線装置では、故障が生じたアンテナを使用しないように、現用機と予備機を切り替えることで、引き続き両方の偏波で送受信を行うことができるものである。

【0054】

更に、従来の無線装置では、アンテナユニット５０自体が故障した場合には、無線送受信が完全に遮断されてしまうが、本無線装置では、制御部５が、予備機にも送信動作を行うよう制御することにより、残ったアンテナユニットを用いて両方の偏波を用いた送受信を行うことができるものである。

【0055】

更にまた、従来の無線装置では、２台の無線機を備えていても、送受信動作を行うのは現用機のみであったが、本無線装置では、予備機も受信動作を行うことにより、現用機と予備機で多重受信を行うことが可能になる。
これにより、例えば、無線機１，２で受信された信号を合成して、制御部５でノイズ除去等の処理を行い、受信品質を向上させることができるものである。

【0056】

また、制御部５が自発的な監視を行わない構成であったとしても、例えば、現用機が地上制御局６１からの信号を受信できずに応答できなくなった場合に、地上制御局６１で当該事態を認識して、本無線装置に対して現用機と予備機の切り替え指示を送信すれば、予備機が当該指示を受信して制御部５に出力し、制御部５が現用機と予備機の切り替えを行うことができるものである。

【0057】

［実施の形態の効果］
本無線装置によれば、水平偏波と垂直偏波を送受信する無線機１及び無線機２と、水平偏波と垂直偏波を送受信するアンテナユニット３及びアンテナユニット４とを備え、無線機１の水平偏波用アンテナ接続端子１ａが、アンテナユニット３の第１の給電点３ａに接続され、無線機１の垂直偏波用アンテナ接続端子１ｂが、アンテナユニット４の第２の給電点４ｂに接続され、無線機２の水平偏波用アンテナ接続端子２ａが、アンテナユニット４の第１の給電点４ａに接続され、無線機２の垂直偏波用アンテナ接続端子２ｂが、アンテナユニット３の第２の給電点３ｂに接続され、制御部５が、無線機１，２の状態に応じて現用機と予備機とを切り替えるものであり、分配合成器や切替スイッチを用いずに無線機の冗長化を実現し、電力損失を抑えると共に、通信環境に応じて無線機の切り替えを可能とし、通信品質を向上させることができる効果がある。

【0058】

本無線装置によれば、無線機１，２が、予備機に設定されている場合でも受信動作を行う状態で待機し、制御部５が、無線機１，２の受信品質を比較して、良好な方を現用機として設定するようにしているので、無線環境等に応じてより良い無線機を現用機として設定でき、良好な通信を行うことができる効果がある。

【0059】

更に、本無線装置によれば、２つのアンテナユニット３，４を備えているので、例えば、列車の右側と左側といったようにアンテナユニット３，４を離して設置することで、空間ダイバーシティの効果が得られるものである。

【産業上の利用可能性】

【0060】

本発明は、電力損失を抑え、無線環境に応じて適切に無線機を選択して、通信品質を向上させることができる無線装置に適している。

【符号の説明】

【0061】

１，２，１０，２０…無線機、 ３，４，５０，６０…アンテナユニット、 ５…制御部、 ３０，４０…分配合成器、 １ａ，２ａ，１０ａ，２０ａ…水平偏波用アンテナ接続端子、 １ｂ，２ｂ，１０ｂ，２０ｂ…垂直偏波用アンテナ接続端子、 ３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ，５０ａ，６０ａ…給電点、 ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…入出力端子、 ６１…地上制御局、 ６２…基地局、 ６３…無線装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】