特許 7610753 無線通信装置及び無線通信システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-24

(45)【発行日】2025-01-08

(54)【発明の名称】無線通信装置及び無線通信システム

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/06 20060101AFI20241225BHJP

   B61L 3/12 20060101ALI20241225BHJP

   B61L 23/00 20060101ALI20241225BHJP

   H04W 4/021 20180101ALI20241225BHJP

   H04W 16/28 20090101ALI20241225BHJP

【ＦＩ】

H04B7/06 952

B61L3/12 Z

B61L23/00 Z

H04W4/021

H04W16/28

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2024103890

(22)【出願日】2024-06-27

【審査請求日】2024-07-12

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100206081

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 央

(74)【代理人】

【識別番号】100188891

【弁理士】

【氏名又は名称】丹野 拓人

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 遼平

(72)【発明者】

【氏名】須藤 勇気

【審査官】原田 聖子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１９６２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１７５３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０１２９７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１０４２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１７７８７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００３－０１６５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２１６００６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／０６

Ｂ６１Ｌ ３／１２

Ｂ６１Ｌ ２３／００

Ｈ０４Ｗ ４／０２１

Ｈ０４Ｗ １６／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のサービスに対応した無線通信装置であって、
ビームフォーミング機能を有するフェーズドアレイアンテナと、
前記フェーズドアレイアンテナのビームの方向を制御するとともに、前記複数のサービスのうち、前記制御によって探索された前記フェーズドアレイアンテナのビームの方向に応じたサービスを提供する制御を行う制御部と、
を備える無線通信装置。

【請求項2】

前記フェーズドアレイアンテナのビームの方向を示す第１情報と、提供するサービスに関する第２情報とが対応付けられたビームテーブルを備えており、
前記制御部は、前記ビームテーブルを用いて前記フェーズドアレイアンテナのビームの方向を制御し、制御したビーム方向を示す前記第１情報に対応付けられた前記第２情報に基づいて、制御したビーム方向に応じたサービスを提供する制御を行う、
請求項１記載の無線通信装置。

【請求項3】

提供するサービスに応じたデータの入力及び出力の少なくとも一方が行われる複数のポートを備えており、
前記第２情報は、前記ポートを識別する識別情報であり、
前記制御部は、制御したビーム方向を示す前記第１情報に対応付けられた前記識別情報で識別される前記ポートで入出力されるデータが、制御したビームの方向に送受信されるように制御する、
請求項２記載の無線通信装置。

【請求項4】

前記フェーズドアレイアンテナのビームの方向は、前記フェーズドアレイアンテナの放射パターンのメインローブが現れる方向である、請求項１記載の無線通信装置。

【請求項5】

前記制御部は、無線通信を行う相手機器の受信電力が最大となるように、前記フェーズドアレイアンテナのビームの方向を制御する、請求項１記載の無線通信装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５の何れか一項に記載の無線通信装置と、
前記無線通信装置と無線通信を行う複数の無線機器と、
を備える無線通信システム。

【請求項7】

前記無線通信装置は、ホームに設置されており、
前記無線機器は、前記ホームに入線する車両編成に設置されている、
請求項６記載の無線通信システム。

【請求項8】

前記無線通信装置の前記制御部は、前記ホームの異なる番線に入線する前記車両編成に設置された前記無線機器と無線通信できるように前記フェーズドアレイアンテナのビームの方向を制御する、請求項７記載の無線通信システム。

【請求項9】

前記無線通信装置は、前記ホームに入線する車両編成に対し、前記車両編成が入線する前記ホームの番線に応じた前記ホームの画像を送信するサービスを提供し、
前記無線機器は、前記無線通信装置から送信されて来る前記画像を受信して前記車両編成に設置された表示装置に出力して表示させる、
請求項７記載の無線通信システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線通信装置及び無線通信システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、車両編成の運転士にホームの画像を提示することによって、車両編成の運転を支援する技術が知られている。この技術では、ホームに設置されたカメラによって撮影された画像を車両編成に送信し、送信されてきた画像を受信して車両編成の運転席に設置された液晶表示装置に出力して表示させる無線通信システムが用いられる。このよう無線通信システムの詳細は、例えば、以下の特許文献１，２を参照されたい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２３－４０５４４号公報

【文献】特開２００９－２５５７８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ダイヤの乱れ又はメンテナンスによって、番線と入線する車両編成の関係は変更を余儀なくされることが多々ある。このため、上述した無線通信システムでは、通信のための識別設定（例えば、無線通信時の中心周波数及びＳＳＩＤ（Service Set Identifier））が全ての車両編成で共通の設定とすることが好まれる。従って、従来の無線通信システムでは、ホームの番線に入線する車両編成に対して適切な画像を提供するためには、ホームの番線に入線する車両編成を検知する検知システムが別途必要になり、導入コストが高くなるという問題がある。

【0005】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、導入コストを抑えつつ、通信相手に応じた適切なサービスを提供することができる無線通信装置及び無線通信システム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】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様による無線通信装置（１０）は、ビームフォーミング機能を有するフェーズドアレイアンテナ（１１）と、前記フェーズドアレイアンテナのビームの方向を制御するとともに、前記フェーズドアレイアンテナのビームの方向に応じたサービスを提供する制御を行う制御部（１２）と、を備える。

【0007】

本発明の第１の態様による無線通信装置は、ビームフォーミング機能を有するフェーズドアレイアンテナと制御部とを備えている。そして、制御部が、通信相手である無線機器の位置に応じて、フェーズドアレイアンテナのビームの方向を制御し、フェーズドアレイアンテナのビームの方向に応じたサービスを提供する制御を行っている。これにより、導入コストを抑えつつ、通信相手に応じた適切なサービスを提供することができる。

【0008】

また、本発明の第２の態様による無線通信装置は、本発明の第１の態様による無線通信装置において、前記フェーズドアレイアンテナのビームの方向を示す第１情報と、提供するサービスに関する第２情報とが対応付けられたビームテーブル（ＢＴ）を備えており、前記制御部が、前記ビームテーブルを用いて前記フェーズドアレイアンテナのビームの方向を制御し、制御したビーム方向を示す前記第１情報に対応付けられた前記第２情報に基づいて、制御したビーム方向に応じたサービスを提供する制御を行う。

【0009】

また、本発明の第３の態様による無線通信装置は、本発明の第２の態様による無線通信装置において、提供するサービスに応じたデータの入力及び出力の少なくとも一方が行われる複数のポート（Ｐ１、Ｐ２）を備えており、前記第２情報が、前記ポートを識別する識別情報であり、前記制御部は、制御したビーム方向を示す前記第１情報に対応付けられた前記識別情報で識別される前記ポートで入出力されるデータが、制御したビームの方向に送受信されるように制御する。

【0010】

また、本発明の第４の態様による無線通信装置は、本発明の第１から第３の何れかの態様による無線通信装置において、前記フェーズドアレイアンテナのビームの方向が、前記フェーズドアレイアンテナの放射パターンのメインローブが現れる方向である。

【0011】

また、本発明の第５の態様による無線通信装置は、本発明の第１から第４の何れかの態様による無線通信装置において、前記制御部が、無線通信を行う相手機器の受信電力が最大となるように、前記フェーズドアレイアンテナのビームの方向を制御する。

【0012】

本発明の第１の態様による無線通信システム（１～３）は、本発明の第１から第５の何れかの態様による無線通信装置と、前記無線通信装置と無線通信を行う複数の無線機器（２０）と、を備える。

【0013】

また、本発明の第２の態様による無線通信システムは、本発明の第１の態様による無線通信システムにおいて、前記無線通信装置が、ホーム（ＨＭ）に設置されており、前記無線機器が、前記ホームに入線する車両編成（ＴＲ）に設置されている。

【0014】

また、本発明の第３の態様による無線通信システムは、本発明の第２の態様による無線通信システムにおいて、前記無線通信装置の前記制御部は、前記ホームの異なる番線に入線する前記車両編成に設置された前記無線機器と無線通信できるように前記フェーズドアレイアンテナのビームの方向を制御する。

【0015】

また、本発明の第４の態様による無線通信システムは、本発明の第２又は第３の態様による無線通信システムにおいて、前記無線通信装置が、前記ホームに入線する車両編成に対し、前記車両編成が入線する前記ホームの番線に応じた前記ホームの画像を送信するサービスを提供し、前記無線機器が、前記無線通信装置から送信されて来る前記画像を受信して前記車両編成に設置された表示装置（４０）に出力して表示させる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、導入コストを抑えつつ、通信相手に応じた適切なサービスを提供することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１実施形態による無線通信システムを示すブロック図である。

【図2】本発明の第１実施形態で用いられるビームテーブルの一例を示す図である。

【図3】本発明の第１実施形態による無線通信システムにおいて形成されるビームの一例を示す図である。

【図4】本発明の第２実施形態による無線通信システムを示すブロック図である。

【図5】本発明の第２実施形態による無線通信システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図6】本発明の第３実施形態による無線通信システムを示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態による無線通信装置及び無線通信システムについて詳細に説明する。

【0019】

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による無線通信システムを示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の無線通信システム１は、無線通信装置１０と複数の無線機器２０とを備え、無線通信装置１０と複数の無線機器２０との間でポイント・ツー・マルチポイント（Point To Multipoint）通信が可能なシステムである。このような無線通信システム１は、無線通信装置１０と複数の無線機器２０とが無線通信を行うことによって、無線機器２０に応じたサービスの提供が可能である。

【0020】

無線通信システム１は、例えば、マイクロ波、準ミリ波、ミリ波等の高周波信号を用いて無線通信を行う。また、無線通信システム１は、例えば、無線通信規格ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄに準拠した無線通信を行う。無線通信装置１０は、接続を管理する基地局装置に相当するものであり、例えば、無線通信規格ＩＥＥＥ８０２．１１で規定されるＡＰ（Access Point）及びＰＣＰ（PBSS Control Point）に相当するものである。複数の無線機器２０は、基地局装置に接続する無線端末に相当するものであり、例えば、無線通信規格ＩＥＥＥ８０２．１１で規定されるＳＴＡ（STAtion）に相当するものである。尚、図１では、複数の無線機器２０として２つの無線機器２０ａ，２０ｂを示しているが、無線機器２０の数が２つに制限される訳ではない。無線機器２０の数は、３つ以上であってもよい。

【0021】

無線通信装置１０は、フェーズドアレイアンテナ１１と制御部１２とを備えており、フェーズドアレイアンテナ１１のビームＢＭの方向に応じたサービスを提供する。無線通信装置１０が提供するサービスは、例えば、無線機器２０に適した音声、画像、文字、図形、その他の各種データの提供が挙げられる。尚、無線通信装置１０が提供するサービスは上記の各種データの提供に制限される訳ではなく任意のサービスであってよい。

【0022】

フェーズドアレイアンテナ１１は、複数のアンテナ素子（図示省略）を備えており、ビームパターン（アンテナ指向性）を自在に変化させることができるアンテナである。つまり、フェーズドアレイアンテナ１１は、ビームフォーミング機能を有するアンテナである。フェーズドアレイアンテナ１１では、複数のアンテナ素子に供給する信号（送信信号）又は複数のアンテナ素子から供給される信号（受信信号）の強度及び位相の少なくとも一方を調整することによって、ビームフォーミング機能が実現される。

【0023】

フェーズドアレイアンテナ１１では、上記の強度及び位相を調整することによって、任意のビームパターンを形成することが可能である。本実施形態では、理解を容易にするために、フェーズドアレイアンテナ１１のビームパターンとして、図１に示す２つのビームＢＭが形成されるとする。尚、形成されるビームＢＭの方向は、フェーズドアレイアンテナ１１の放射パターンのメインローブが現れる方向である。２つのビームＢＭのうち、一方のビームＢＭ１は無線機器２０ａを向くものであり、他方のビームＢＭ２は無線機器２０ｂを向くものである。

【0024】

尚、本実施形態では、図１に示す通り、無線通信装置１０から図面右方向に放射されるビームＢＭの角度を０°としている。そして、この角度（０°）から右回り（時計回り）の角度を正とし、左回り（反時計回り）の角度を負としている。このため、無線機器２０ａに向くビームＢＭ１は負の角度で表され、無線機器２０ｂに向くビームＢＭ２は正の角度で表される。

【0025】

制御部１２は、フェーズドアレイアンテナ１１のビームの方向を制御するとともに、フェーズドアレイアンテナ１１のビームの方向に応じたサービスを提供する制御を行う。ここで、制御部１２は、無線通信を行う無線機器２０の受信電力が最大となるように、フェーズドアレイアンテナ１１のビームＢＭの方向を制御する。図１に示す例では、無線機器２０ａの受信電力が最大となるようにビームＢＭ１の方向を制御し、無線機器２０ｂの受信電力が最大となるようにビームＢＭ２の方向を制御する。

【0026】

制御部１２は、フェーズドアレイアンテナ１１のビームＢＭの方向を制御した後に、フェーズドアレイアンテナ１１のビームＢＭの方向に応じたサービスを提供する制御を行う。具体的に、制御部１２は、フェーズドアレイアンテナ１１のビームＢＭの方向を示す情報（第１情報）と、提供するサービスに関する情報（第２情報）とが対応付けられたビームテーブルＢＴを用いて制御を行う。

【0027】

図２は、本発明の第１実施形態で用いられるビームテーブルの一例を示す図である。図２に示す通り、ビームテーブルＢＴは、ビームセクター（第１情報）、ビームの方向（第１情報）、及びデータ（第２情報）が対応付けられたテーブルである。

【0028】

ビームセクターは、フェーズドアレイアンテナ１１によって形成されるビームを特定する情報であり、例えば、０～６３の範囲の整数（番号）が格納される。ビームの方向は、フェーズドアレイアンテナ１１のビームＢＭの方向を示す情報であり、例えば、－９０°～＋９０°の範囲の任意の角度が格納される。尚、ビームセクターとビームの方向とは一対一で対応付けられているため、ビームセクターが特定されると、ビームの方向が特定されることになる。

【0029】

データは、提供するサービスに応じて用いられるデータを示す情報であり、例えば、サービスＡで用いられるデータである旨を示すデータＡ、サービスＢで用いられるデータである旨を示すデータＢ等が格納される。尚、サービスが提供されない場合には、「無」が格納される。

【0030】

図２に示す例では、ビームセクターが１０の場合には、ビームの方向として－３５°が格納されており、ビームセクターが２５の場合には、ビームの方向として－１０°が格納されている。ビームセクターが４０の場合には、ビームの方向として１０°が格納されており、ビームセクターが５５の場合には、ビームの方向として３５°が格納されている。尚、図２に示す例では、ビームセクターが１０，２５，４０，５５以外の場合には、ビームセクターとビームの方向との対応関係の図示を省略している。

【0031】

また、図２に示す例では、ビームセクターが１０～２５の場合（ビームの方向が－３５°～－１０°の場合）には、データとしてデータＡが格納されている。ビームセクターが４０～５５の場合（ビームの方向が１０°～３５°の場合）には、データとしてデータＢが格納されている。尚、図２に示す例では、ビームセクターが０～９の場合、２６～３９の場合、及び５６～６３の場合は何れもデータには「無」が格納される。

【0032】

制御部１２は、図２に示すビームテーブルＢＴを用いてフェーズドアレイアンテナ１１のビームＢＭの方向を制御する。制御部１２は、フェーズドアレイアンテナ１１のビームＢＭの方向を制御した後に、そのビームＢＭの方向を特定するビームセクターに対応付けられたデータに基づいて、制御したビームＢＭの方向に応じたサービスを提供する制御を行う。

【0033】

例えば、無線機器２０ａが、無線通信装置１０に対して－１０°の角度で規定される位置に配置されており、無線機器２０ｂが、無線通信装置１０に対して１０°の角度で規定される位置に配置されているとする。制御部１２は、フェーズドアレイアンテナ１１のビームＢＭの方向を、ビームセクターが２５で特定される方向に制御した場合には、その方向に位置している無線機器２０ａに対して、データＡを提供する制御を行う。また、制御部１２は、フェーズドアレイアンテナ１１のビームＢＭの方向を、ビームセクターが４０で特定される方向に制御した場合には、その方向に位置している無線機器２０ｂに対して、データＢを提供する制御を行う。

【0034】

無線機器２０は、無線通信装置１０との間で無線通信を行う機器である。無線機器２０は、無線通信装置１０との間で無線通信が可能であれば任意の機器であってよい。無線機器２０は、アンテナと、無線通信装置１０との間で行われる無線通信を制御する制御部とを備える。無線機器２０が備えるアンテナは、指向性アンテナ、無指向性アンテナ等の任意のアンテナであってよい。また、無線機器２０は、無線通信装置１０と同様に、フェーズドアレイアンテナを備えていてもよい。

【0035】

無線機器２０は、固定配置されてもよく、移動可能に配置されてもよい。無線機器２０が固定配置されている場合には、無線通信装置１０のフェーズドアレイアンテナ１１で形成されるビームＢＭの方向は変わらない。これに対し、無線機器２０が移動可能に配置されている場合には、無線通信装置１０のフェーズドアレイアンテナ１１で形成されるビームＢＭの方向は、無線機器２０の位置に応じて変化する。

【0036】

ここで、無線機器２０は、無線通信装置１０に対する角度方向について、無線通信装置１０に設けられたフェーズドアレイアンテナ１１によって形成されるビームＢＭの半値幅の２倍以上離れていることが好ましい。例えば、無線通信装置１０及び無線機器２０ａを通る直線と、無線通信装置１０及び無線機器２０ｂを通る直線とのなす角が、ビームＢＭの半値幅の２倍以上であることが望ましい。これは、意図しないデータ通信を抑制するためである。

【0037】

図３は、本発明の第１実施形態による無線通信システムにおいて形成されるビームの一例を示す図である。前述の通り、フェーズドアレイアンテナ１１によって形成されるビームＢＭの方向は、フェーズドアレイアンテナ１１の放射パターンのメインローブが現れる方向である。ビームＢＭの半値幅は、ビームＢＭの強度がメインローブの最大値から３ｄＢ低下する部分におけるビームＢＭの角度である。

【0038】

また、無線機器２０が移動可能に配置されている場合には、無線通信装置１０のフェーズドアレイアンテナ１１で形成されるビームＢＭの可動範囲は、無線機器２０の移動可能な範囲に応じて最小限に設定するのが好ましい。これは、意図しない反射によるマルチパスが原因で生ずる最適な送信ビームセクターの誤検知を防止するためである。

【0039】

図２に示す例では、ビームＢＭの可動範囲は、ビームセクターが１０～２５（ビームの方向が－３５°～－１０°）の範囲と、ビームセクターが４０～５５（ビームの方向が１０°～３５°）の範囲とに制限されている。尚、ビームＢＭの可動範囲は、ビームセクターで規制してもよく、他の方法で規制してもよい。例えば、フェーズドアレイアンテナ１１に設けられた複数のアンテナ素子の各々に対応して設けられる移相器（図示省略）に設定する移相量を調整し、特定の方向にのみビームＢＭが形成されるようにすることで、ビームＢＭの可動範囲を規制してもよい。

【0040】

上記構成において、無線通信装置１０の電源が投入されると、制御部１２は、まず、図２に示すビームテーブルＢＴを参照してフェーズドアレイアンテナ１１を制御し、ビームＢＭの方向を順次変化させる。そして、制御部１２は、無線通信を行う無線機器２０の受信電力が最大となるように、フェーズドアレイアンテナ１１のビームＢＭの方向を制御する。図２に示す例では、無線機器２０ａの受信電力が最大となるようにビームＢＭ１の方向を制御し、無線機器２０ｂの受信電力が最大となるようにビームＢＭ２の方向を制御する。例えば、制御部１２は、ビームＢＭ１の方向をビームセクターが２５で特定される方向（－１０°）に制御し、ビームＢＭ２の方向をビームセクターが４０で特定される方向（１０°）に制御する。

【0041】

次に、制御部１２は、図２に示すビームテーブルＢＴを参照して、制御したビームＢＭの方向に応じたサービスを提供する制御を行う。例えば、制御部１２は、ビームテーブルＢＴを参照して、ビームセクターが２５で特定される方向（－１０°）に対応するデータＡを、その方向に位置する無線機器２０ａに対して提供する。また、制御部１２は、ビームテーブルＢＴを参照して、ビームセクターが４０で特定される方向（１０°）に対応するデータＢを、その方向に位置する無線機器２０ｂに対して提供する。このようにして、フェーズドアレイアンテナ１１のビームの方向に応じたサービスが提供される。

【0042】

以上の通り、本実施形態では、無線通信装置１０が、ビームフォーミング機能を有するフェーズドアレイアンテナ１１と、制御部１２と、を備えている。そして、制御部１２が、通信相手である無線機器２０の位置に応じて、フェーズドアレイアンテナ１１のビームＢＭの方向を制御し、フェーズドアレイアンテナ１１のビームＢＭの方向に応じたサービスを提供する制御を行っている。これにより、導入コストを抑えつつ、通信相手に応じた適切なサービスを提供することができる。

【0043】

〔第２実施形態〕
図４は、本発明の第２実施形態による無線通信システムを示すブロック図である。本実施形態の無線通信システム２の基本構成は、第１実施形態の無線通信システム１と同様である。このため、図４においては、図１に示す構成と同様の構成については、同一の符号を付してある。本実施形態の無線通信システム２は、駅等のホームＨＭを監視する監視システムに適用したものである。

【0044】

図４に示す通り、本実施形態の無線通信システム２は、無線通信装置１０及び複数の無線機器２０に加えて、複数の画像伝送システム３０及び複数のモニタ４０（表示装置）を備える。無線通信装置１０及び複数の画像伝送システム３０は駅のホームＨＭに設置され、複数の無線機器２０及びモニタ４０は、複数の電車ＴＲ（車両編成）にそれぞれ設置される。

【0045】

画像伝送システム３０は、カメラ群３１及び画像合成装置３２を備えており、カメラ群３１によって撮影された画像を画像合成装置３２で合成して無線通信装置１０に伝送する。図４に示す例では、ホームＨＭの一方の番線（以下、「一番線」という）の画像を撮影する画像伝送システム３０ａと、ホームＨＭの他方の番線（以下、「二番線」という）の画像を撮影する画像伝送システム３０ｂとが設けられている。尚、図４では、複数の画像伝送システム３０として２つの画像伝送システム３０ａ，３０ｂを示しているが、画像伝送システム３０の数が２つに制限される訳ではない。画像伝送システム３０の数は、３つ以上であってもよい。

【0046】

画像伝送システム３０ａは、カメラ群３１ａ及び画像合成装置３２ａを備える。カメラ群３１ａは、ケーブルＣＢ１によって接続された複数のカメラを備える。カメラ群３１ａが備える複数のカメラは、ホームＨＭの一番線側においてホームＨＭに沿って（電車ＴＲの入線方向に沿って）配置されている。つまり、カメラ群３１ａが備える複数のカメラは、ホームＨＭの一番線側の互いに異なる位置の画像を撮影するように配列されている。画像合成装置３２ａは、カメラ群３１ａが備える複数のカメラによって撮影され、ケーブルＣＢ１によって伝送されてくる画像を合成する（エンコードする）。画像合成装置３２ａは、無線通信装置１０のポートＰ１に接続されており、合成した画像を無線通信装置１０に出力する。

【0047】

画像伝送システム３０ｂは、カメラ群３１ｂ及び画像合成装置３２ｂを備える。カメラ群３１ｂは、ケーブルＣＢ２によって接続された複数のカメラを備える。カメラ群３１ｂが備える複数のカメラは、ホームＨＭの二番線側においてホームＨＭに沿って（電車ＴＲの入線方向に沿って）配置されている。つまり、カメラ群３１ｂが備える複数のカメラは、ホームＨＭの二番線側の互いに異なる位置の画像を撮影するように配列されている。画像合成装置３２ｂは、カメラ群３１ｂが備える複数のカメラによって撮影され、ケーブルＣＢ２によって伝送されてくる画像を合成する（エンコードする）。画像合成装置３２ｂは、無線通信装置１０のポートＰ２に接続されており、合成した画像を無線通信装置１０に出力する。

【0048】

無線通信装置１０は、フェーズドアレイアンテナ１１で形成されるビームＢＭ１が、一番線に入線する電車ＴＲ１（或いは、一番線から発車する電車ＴＲ１）に設けられた無線機器２０ａに向くように制御する。そして、無線通信装置１０は、ポートＰ１に入力される画像を、ビームＢＭ１の方向に位置する無線機器２０ａに向けて送信するサービスを提供する。

【0049】

このように、本実施形態では、無線機器２０ａに向けて送信されるビームＢＭ１に対して無線通信装置１０のポートＰ１が対応付けられている。つまり、本実施形態では、図２に示すビームテーブルＢＴにおいて、データＡがポートＰ１から入力されるデータである旨の情報が格納されている。例えば、図２に示すビームテーブルＢＴのデータＡとして、ポートＰ１を識別する識別情報が格納されている。

【0050】

また、無線通信装置１０は、フェーズドアレイアンテナ１１で形成されるビームＢＭ２が、二番線に入線する電車ＴＲ２（或いは、二番線から発車する電車ＴＲ２）に設けられた無線機器２０ｂに向くように制御する。そして、無線通信装置１０は、ポートＰ２に入力される画像を、ビームＢＭ２の方向に位置する無線機器２０ｂに向けて送信するサービスを提供する。

【0051】

このように、本実施形態では、無線機器２０ｂに向けて送信されるビームＢＭ２に対して無線通信装置１０のポートＰ２が対応付けられている。つまり、本実施形態では、図２に示すビームテーブルＢＴにおいて、データＢがポートＰ２から入力されるデータである旨の情報が格納されている。例えば、図２に示すビームテーブルＢＴのデータＢとして、ポートＰ２を識別する識別情報が格納されている。

【0052】

モニタ４０は、例えば、液晶表示装置等の表示装置を備えており、無線機器２０で受信されて無線機器２０から出力される画像をデコードして表示する。モニタ４０は、例えば、電車ＴＲの運転席に設置される。図４に示す例では、ホームＨＭの一番線に入線する電車ＴＲ１にモニタ４０ａが設置されており、ホームＨＭの二番線に入線する電車ＴＲ２にモニタ４０ｂが設置されている。尚、図４では、複数のモニタ４０として２つのモニタ４０ａ，４０ｂを示しているが、モニタ４０の数が２つに制限される訳ではない。モニタ４０は、例えば、ホームＨＭに入線予定のある全ての電車ＴＲに設けられていてもよい。

【0053】

図５は、本発明の第２実施形態による無線通信システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。尚、ここでは、説明を簡単にするために、電車ＴＲ１がホームＨＭの一番線に、電車ＴＲ２がホームＨＭの二番線に、同時に入線する場合の動作を例に挙げて説明する。

【0054】

無線通信装置１０は、一定の時間間隔でビーコンをブロードキャストにより送信している（ステップＳ１１）。電車ＴＲ１がホームＨＭの一番線に入線し、電車ＴＲ２がホームＨＭの二番線に入線すると、無線通信装置１０から送信されたビーコンが、電車ＴＲ１に設けられた無線機器２０ａ及び電車ＴＲ２に設けられた無線機器２０ｂで受信される。無線機器２０ａ及び無線機器２０ｂは、ビーコンを受信すると、ＳＳＩＤ等を確認した上で、無線通信装置１０に対してアソシエーション要求を送信する（ステップＳ１２）。

【0055】

無線通信装置１０は、無線機器２０ａ及び無線機器２０ｂから送信されてきたアソシエーション要求を受信すると、無線機器２０ａ及び無線機器２０ｂの各々に対してＡＣＫ（ACKnowledgement：肯定応答）を送信する（ステップＳ１３）。これにより、無線通信装置１０と無線機器２０ａ及び無線機器２０ｂとの間でアソシエーションが確立される。

【0056】

アソシエーションが確立されると、無線通信装置１０と無線機器２０ａ及び無線機器２０ｂとの間で送信ビームセクターの探索が行われる（ステップＳ１４）。例えば、無線機器２０ａ及び無線機器２０ｂにもフェーズドアレイアンテナが設けられている場合には、無線通信装置１０並びに無線機器２０ａ及び無線機器２０ｂは、受信時には準オムニ（準無指向性）状態になって送信ビームセクターを探索する。

【0057】

送信ビームセクターの探索が終了すると、無線通信装置１０と無線機器２０ａ及び無線機器２０ｂとの間で最適な送受信ビームセクターの探索が行われる（ステップＳ１５）。具体的には、受信側をビームフォーミングモードにし、送受信で最適なビームセクター（ビーム方向）を探索する処理が行われる。

【0058】

尚、最適なビームセクターとは、無線機器２０ａ，２０ｂ側で受信電力が最大となるビームセクターであり、無線通信装置１０と無線機器２０ａ，２０ｂの送受信のビーム方向（メインローブが現れる方向）が正対している状態である。最適な送受信ビームセクターが探索されると、例えば、図４に示す通り、ビームＢＭ１が、電車ＴＲ１に設けられた無線機器２０ａに向いており、ビームＢＭ２が、電車ＴＲ２に設けられた無線機器２０ｂに向いている状態になる。

【0059】

尚、無線機器２０ａの位置は電車ＴＲ１の移動に従って変化し、無線機器２０ｂの位置は電車ＴＲ２の移動に従って変化する。このため、最適な送受信ビームセクターの探索は、少なくとも電車ＴＲ１，ＴＲ２が停止するまでは継続して行われる。

【0060】

最適な送受信ビームセクターが探索されると、無線通信装置１０は、ビームテーブルＢＴを参照して、探索された最適なビームセクターに対応したデータを、データフレームにして無線機器２０ａ，２０ｂにそれぞれ送信する（ステップＳ１６）。具体的に、無線通信装置１０は、ビームＢＭ１のビームセクターに対応する識別情報で識別されるポートＰ１に入力される画像（画像伝送システム３０ａから出力される画像）を、ビームＢＭ１の方向に位置する無線機器２０ａに向けて送信する。また、無線通信装置１０は、ビームＢＭ２のビームセクターに対応する識別情報で識別されるポートＰ２に入力される画像（画像伝送システム３０ｂから出力される画像）を、ビームＢＭ２の方向に位置する無線機器２０ｂに向けて送信する。

【0061】

無線機器２０ａ，２０ｂは、無線通信装置１０から送信されてきたデータフレームを受信すると、ＡＣＫを送信する（ステップＳ１７）。そして、無線機器２０ａ，２０ｂは、受信した画像データをモニタ４０ａ，４０ｂにそれぞれ出力する（ステップＳ１８）。これにより、画像伝送システム３０ａのカメラ群３１ａで撮影された画像が、電車ＴＲ１に設けられたモニタ４０ａに表示され、画像伝送システム３０ｂのカメラ群３１ｂで撮影された画像が、電車ＴＲ２に設けられたモニタ４０ｂに表示される。

【0062】

以上の通り、本実施形態では、無線通信装置１０をホームＨＭに設置し、無線通信装置１０と無線通信を行う無線機器２０ａ，２０ｂを電車ＴＲ１，ＴＲ２にそれぞれ設置している。そして、無線通信装置１０が、無線機器２０ａの位置に応じてビームＢＭ１の方向を制御して、画像伝送システム３０ａで撮影された画像（電車ＴＲ１が入線するホームＨＭの一番線の画像）を無線機器２０ａに送信してモニタ４０ａに表示させている。また、無線通信装置１０が、無線機器２０ｂの位置に応じてビームＢＭ２の方向を制御して、画像伝送システム３０ｂで撮影された画像（電車ＴＲ２が入線するホームＨＭの二番線の画像）を無線機器２０ｂに送信してモニタ４０ｂに表示させている。

【0063】

このように、本実施形態では、ホームＨＭの番線に入線する電車を検知する検知システムを別途設けることなく、ホームＨＭの番線に入線する電車ＴＲに設けられたモニタ４０に対し、その電車ＴＲが入線するホームＨＭの番線の画像を表示させることができる。つまり、本実施形態においても、導入コストを抑えつつ、通信相手に応じた適切なサービスを提供することができる。

【0064】

尚、本実施形態では、図５に示すアソシエーション要求が送信される位置において、無線通信装置１０及び無線機器２０ａを通る直線と、無線通信装置１０及び無線機器２０ｂを通る直線とのなす角が、ビームＢＭの半値幅の２倍以上であることが望ましい。これは、意図しないデータ通信を抑制するためである。また、無線通信装置１０のフェーズドアレイアンテナ１１で形成されるビームＢＭ１，ＢＭ２の可動範囲は、電車ＴＲに設置された無線機器２０の移動可能な範囲に応じて最小限に設定するのが好ましい。これは、意図しない反射によるマルチパスが原因で生ずる最適な送信ビームセクターの誤検知を防止するためである。

【0065】

また、前述のアソシエーション要求が送信される位置を検出する手段としては、停車動作中（速度低下中）の電車ＴＲからの速度情報、停止位置までの距離情報、ＧＰＳ（Global Positioning System）信号等が使用される。無線装置１０及び無線機器２０は、これらの信号を用いて上記の位置を検出したことをトリガーとしてアソシエーション要求を開始する。

【0066】

〔第３実施形態〕
図６は、本発明の第３実施形態による無線通信システムを示すブロック図である。本実施形態の無線通信システム３は、基本的には、第２実施形態の無線通信システム２と同様である。このため、図６おいては、図４に示す構成と同様の構成については、同一の符号を付してある。本実施形態の無線通信システム３は、無線通信装置１０と無線機器２０ａ，２０ｂとの間で行われるポイント・ツー・マルチポイント通信を、例えば、Ｌ２ブリッジを用いて、ＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）により実現するものである。

【0067】

図６に示す通り、画像伝送システム３０ａ，３０ｂは、例えば、イーサネット（登録商標）によって無線通信装置１０のポートＰ１，Ｐ２にそれぞれ接続されている。また、モニタ４０ａ，４０ｂは、例えば、イーサネット（登録商標）によって無線機器２０ａ，２０ｂにそれぞれ接続されている。

【0068】

無線通信装置１０は、タグ処理部１３ａ，１３ｂ及び無線インターフェイス部１４を備える。タグ処理部１３ａは、ポートＰ１と無線インターフェイス部１４との間に設けられ、ポートＰ１と無線インターフェイス部１４との間でやりとりされるデータ（フレーム）に対するタグ処理を行う。タグ処理部１３ｂは、ポートＰ２と無線インターフェイス部１４との間に設けられ、ポートＰ２と無線インターフェイス部１４との間でやりとりされるデータ（フレーム）に対するタグ処理を行う。

【0069】

具体的に、タグ処理部１３ａは、ポートＰ１から無線インターフェイス部１４に向かうフレームにＶＬＡＮタグ（識別子）を挿入する処理を行う。尚、タグ処理部１３ａは、無線インターフェイス部１４からポートＰ１に向かうフレームに挿入されているＶＬＡＮタグを除去する処理も行う。タグ処理部１３ｂは、ポートＰ２から無線インターフェイス部１４に向かうフレームにＶＬＡＮタグを挿入する処理を行う、尚、タグ処理部１３ｂは、無線インターフェイス部１４からポートＰ２に向かうフレームに挿入されているＶＬＡＮタグを除去する処理も行う。

【0070】

タグ処理部１３ａが処理するＶＬＡＮタグ（以下、「第１ＶＬＡＮタグ」という）と、タグ処理部１３ｂが処理するＶＬＡＮタグ（以下、「第２ＶＬＡＮタグ」という）とは異なるものである。例えば、第１ＶＬＡＮタグは、値が「１」である識別子であり、第２ＶＬＡＮタグは、値が「２」である識別子である。本実施形態では、図２に示すビームテーブルＢＴにおいて、データＡとして第１ＶＬＡＮタグが格納されており、データＢとして第２ＶＬＡＮタグが格納されている。

【0071】

このように、本実施形態では、ビームテーブルＢＴにおいてビームセクターとＶＬＡＮタグとが対応付けられている。また、無線通信装置１０と無線機器２０ａ，２０ｂとがアソシエーションを行う際に、通信相手のアドレスをそれぞれ取得している。尚、通信相手のアドレスは、ＭＡＣアドレス（Media Access Control address）である。このため、本実施形態では、ビームセクター、ＭＡＣアドレス、及びＶＬＡＮタグが対応付けられている。

【0072】

具体的には、ビームＢＭ１（図４参照）のビームセクター、無線インターフェイス部２１ａのＭＡＣアドレス、及び第１ＶＬＡＮタグが対応付けられている。また、ビームＢＭ２（図４参照）のビームセクター、無線インターフェイス部２１ｂのＭＡＣアドレス、及び第２ＶＬＡＮタグが対応付けられている。尚、図６では、無線インターフェイス部１４のＭＡＣアドレスをＡ０で示しており、無線インターフェイス部２１ａのＭＡＣアドレスをＡ１で示しており、無線インターフェイス部２１ｂのＭＡＣアドレスをＡ２で示している。

【0073】

無線インターフェイス部１４は、ビームテーブルＢＴ及びＭＡＣアドレスの対応関係を参照して、タグ処理部１３ａ，１３ｂから出力されるフレームの送信制御を行う。具体的に、無線インターフェイス部１４は、ＭＡＣアドレスで特定される無線インターフェイス部２１ａへ送信するビームセクターを参照する。そして、参照したビームセクターが図２に示す１０から２５の範囲内の値である場合は、第１ＶＬＡＮタグが挿入されているフレームをＭＡＣアドレスで特定される無線インターフェイス部２１ａに送信されるよう送信制御を行う。参照したビームセクターが図２に示す４０から５５の範囲内の値である場合は、第２ＶＬＡＮタグが挿入されているフレームをＭＡＣアドレスで特定される無線インターフェイス部２１ａに送信されるよう送信制御を行う。

【0074】

また、無線インターフェイス部１４は、ＭＡＣアドレスで特定される無線インターフェイス部２２ｂへ送信するビームセクターを参照する。そして、参照したビームセクターが図２に示す１０から２５の範囲内の値である場合は、第１ＶＬＡＮタグが挿入されているフレームをＭＡＣアドレスで特定される無線インターフェイス部２１ｂに送信されるよう送信制御を行う。参照したビームセクターが図２に示す４０から５５の範囲内の値である場合は、第２ＶＬＡＮタグが挿入されているフレームをＭＡＣアドレスで特定される無線インターフェイス部２１ｂに送信されるよう送信制御を行う。尚、無線通信装置１０では、第２実施形態と同様に、ビームテーブルＢＴを参照してビームＢＭ１，ＢＭ２の方向の制御も別途行われる。

【0075】

このようにして、第２実施形態と同様に、画像伝送システム３０ａで撮影された画像が無線機器２０ａに送信されてモニタ４０ａに表示される。また、画像伝送システム３０ｂで撮影された画像が無線機器２０ｂに送信されてモニタ４０ｂに表示される。

【0076】

以上の通り、本実施形態においても、第２実施形態と同様に、無線通信装置１０をホームＨＭに設置し、無線通信装置１０と無線通信を行う無線機器２０ａ，２０ｂを電車ＴＲ１，ＴＲ２にそれぞれ設置している。そして、無線通信装置１０が、無線機器２０ａの位置に応じてビームＢＭ１の方向を制御して、画像伝送システム３０ａで撮影された画像（電車ＴＲ１が入線するホームＨＭの一番線の画像）を無線機器２０ａに送信してモニタ４０ａに表示させている。また、無線通信装置１０が、無線機器２０ｂの位置に応じてビームＢＭ２の方向を制御して、画像伝送システム３０ｂで撮影された画像（電車ＴＲ２が入線するホームＨＭの二番線の画像）を無線機器２０ｂに送信してモニタ４０ｂに表示させている。

【0077】

このように、本実施形態においても、ホームＨＭの番線に入線する電車を検知する検知システムを別途設けることなく、ホームＨＭの番線に入線する電車ＴＲに設けられたモニタ４０に対し、その電車ＴＲが入線するホームＨＭの番線の画像を表示させることができる。つまり、本実施形態においても、導入コストを抑えつつ、通信相手に応じた適切なサービスを提供することができる。

【0078】

以上、本発明の実施形態による無線通信装置及び無線通信システムについて説明したが、本発明は上記実施形態に制限される訳ではなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記第２，３実施形態で提供されるサービスは、ホームＨＭの番線に入線する電車ＴＲに設けられたモニタ４０に対し、その電車ＴＲが入線するホームＨＭの番線の画像を表示させるものであった。しかしながら、これとは逆に、ホームＨＭの番線毎に設けられたモニタに対し、そのホームＨＭの番線に入線する電車ＴＲの画像（例えば、電車ＴＲ内の画像）を表示させるサービスを提供するものであってもよい。

【符号の説明】

【0079】

１～３…無線通信システム、１０…無線通信装置、１１…フェーズドアレイアンテナ、１２…制御部、２０…無線機器、４０…モニタ、ＨＭ…ホーム、Ｐ１，Ｐ２…ポート、ＢＴ…ビームテーブル、ＴＲ…電車

【要約】

【課題】導入コストを抑えつつ、通信相手に応じた適切なサービスを提供することができる無線通信装置及び無線通信システムを提供する。
【解決手段】無線通信システム１は、無線通信装置１０と複数の無線機器２０とを備える。無線通信装置１０は、ビームフォーミング機能を有するフェーズドアレイアンテナ１１と、フェーズドアレイアンテナ１１のビームの方向を制御するとともに、フェーズドアレイアンテナ１１のビームの方向に応じたサービスを提供する制御を行う制御部１２と、を備える。例えば、無線通信装置１０はホームに設置され、無線機器２０はホームに入線する電車に設置され、無線通信装置１０は、ホームの番線に入線する電車に設けられたモニタに対し、その電車が入線するホームの番線の画像を表示させるサービスを提供する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】