JP2003087165A

JP2003087165A - 路車間通信装置

Info

Publication number: JP2003087165A
Application number: JP2001279958A
Authority: JP
Inventors: Kyoya Kimura; 恭也木村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2003-03-20

Abstract

(57)【要約】【課題】狭域の路車間通信において、その地点での通
信対象の推定、通信確立のタイミングを確実に検出で
き、ハンドオーバを適切な位置で実行することができる
受信レベル変動情報を用いた路車間通信システムの提供
を目的とする。【解決手段】車載無線通信システム３は、基地局と無
線通信するための車載送受信アンテナ、変復調機能等を
具備する無線通信処理装置３１、無線通信処理装置３１
の無線通信回線通信制御を受信レベルの変動量変化から
判断して実施する無線通信回線制御装置３２、一定期間
毎に無線通信回線制御装置３２へ車速パルスを送出する
車速センサ３３を備えており、この構成により、その地
点で通信すべき対象の基地局を推定することが可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の基地局を道
路上に沿って配置し、道路に一連のセルを形成すること
により車載装置との移動通信を可能にする路車間通信シ
ステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】道路管理者と車両との間の個別通信の需
要は、今後ますます増加する方向にある。特に道路上を
通過する多数の個別車両と通信するため、周波数有効利
用を実現する5m〜100mの狭域通信（DSRC）ゾーンを単
独、あるいは、複数重ねて用いた通信システムが実現し
ようとしてきている。既に、VICSサービス、ETCサービ
スがこのDSRCにより構築されており、今後も2003年度か
ら開始予定の走行支援道路システムによるサービス（AH
Sサービス）、その他DSRC技術を用いた複数サービスが
実現されようとしており、今後、これらサービスは密に
配置され、サービス同士が隣接して設置されると考えら
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来、VICSな
どのDSRCを用いたサービスでは高架上の車両を対象にし
たサービスの電波が漏れ出し、高架下の車両に誤った情
報が伝わる等の問題があった。これは、高架上の限定さ
れた場所でのみ受信可能であるように無線ゾーンを成型
する技術が未だ十分構築されていないためである。この
ため、狭域通信（DSRC）技術を用いた同一周波数帯で、
且つ、近隣における複数のサービスが実施される可能性
が高まってきた現在、これらサービスを同時に実施した
場合、相互干渉しないよう周波数を分離したとしても、
ビーム成型技術が十分でない現時点では、その地点で受
けるべきサービスを識別することは困難である。具体的
には、現在、その地点でのサービスを特定するため、車
両の受信機は、キャリアセンス、すなわち、その受信機
で受信可能な周波数を切替え、その受信レベルを測定
し、その中でもっとも大きな受信レベルの周波数に対応
するサービスを、その地点でのサービスとして選択する
方法を用いているが、この方法であると、図８に示す通
り、隣接するサービスのアンテナが距離的に離れていて
も遠いアンテナから放射される電波の受信レベルが大き
い場合があるため、キャリアセンスに失敗する可能性が
ある。図８において、縦軸は受信電力を示し、横軸は走
行距離を示す。また、実線がサービスＡ向けの無線ゾー
ンを示し、点線がサービスＢ向けの無線ゾーンを示す。

【０００４】また、DSRCの通信開始点は、受信レベルの
しきい値を設け、そのしきい値以上に受信レベルが達し
た場合、通信を開始する。しかし、図８に示す通り、受
信レベルの大きさとアンテナ距離長との関係は単調減少
ではないため、通信開始点を一意に決定できない。特
に、AHSなど各セル単位でセル固有情報を送受する要求
があるため、物理的なセル配置に対して正確な通信開始
点が今後求められる可能性があり、現在の通信開始方法
では十分とは言えない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、道路に沿って異なる位置に設置された送受
信アンテナを有する基地局と、車載アンテナを有する車
載無線通信装置とを備え、上記基地局送信アンテナによ
り道路に一連のセルを形成することにより、上記車載無
線通信装置装置との移動通信を可能にする路車間通信シ
ステムにおいて、上記車載無線通信装置は、基地局と無
線通信するための車載送受信アンテナ、変復調機能等を
具備する無線通信処理部、無線通信処理部の無線通信回
線通信制御を受信レベルの変動量から判断して実施する
無線通信制御部、一定期間毎に無線通信制御部へ車速パ
ルスを送出する車速センサを備え、上記受信レベルの変
動量情報から、無線通信回線の確立タイミングを抽出す
るものである。

【０００６】この構成により、受信レベル変動の変化に
より自車両がその地点で通信すべき対象の基地局を推定
することができ、キャリアセンスのみに基づいて行なう
場合に比べ、より確実にその地点の無線ゾーンを選択す
ることができるものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の発明は、
道路に沿って異なる位置に設置された送受信アンテナを
有する基地局と無線通信するための車載送受信アンテナ
と、少なくとも変復調機能を有する無線通信処理部と、
前記無線通信処理部の無線通信回線通信制御を、前記車
載送受信アンテナの受信レベルの変動量から無線回線制
御動作を判断して実施する無線通信制御部と、一定期間
毎に前記無線通信制御部へ車速パルスを送出する車速セ
ンサを具備する車載無線通信装置であり、上記受信レベ
ルの変動量情報から、無線通信回線の確立タイミングを
抽出することを特徴とし、受信レベル変動の変化により
自車両がその地点で通信すべき対象の基地局を推定する
ことができ、キャリアセンスのみに基づいて行なう場合
に比べ、より確実にその地点の無線ゾーンを選択するこ
とができるという作用を有する。

【０００８】請求項２の発明は、無線通信制御部が、受
信レベルの変動量から判断して無線通信処理部の無線通
信回線確立を実施する請求項１記載の車載無線通信装置
であり、これにより車両は道路管理者が指定する適切な
位置での通信確立が可能になると言う作用を有する。

【０００９】以下、本発明について、図面を参照しなが
ら説明する。

【００１０】（実施の形態１）図２は本実施の形態にお
ける路車間通信システムの概念図である。図２におい
て、１はサービスを実施したい道路、１１１、１１２は
アンテナを具備し、路上の車載無線通信装置と通信を実
現する基地局、１０１は基地局１１１を統括しサービス
Aを実施するサービスサーバA、１０２は基地局１１２を
統括しサービスBを実施するサービスサーバB、１２１、
１２２は基地局に対応した通信可能範囲（あるいは通信
限定範囲）を示すセル、１３１、１３２はセル１２１、
セル１２２の各セルで使用される各セル特有の周波数を
持つ無線チャネル、２は道路１上を矢印１０方向へ走行
する車両、３は車両２上で、基地局等の路側通信システ
ムと通信を実施する車載無線通信装置である。

【００１１】また、図１は本実施の形態のおける車載無
線通信装置３のブロック図を示しており、図１におい
て、３１は送受信アンテナ、送受信器を具備し、通信対
象の基地局との無線通信により、基地局からの情報の受
信、並びに、基地局への情報送出を実現する無線通信処
理部、３２は無線通信処理部３１の無線通信回線を制御
する無線通信制御部、３３は車速パルスを発生し、一定
期間毎に無線通信制御部３２へ車速パルスを送出する車
速センサ、４は車載無線通信装置と車内他機器とを接続
するための外部I/Fである。

【００１２】また、図３は図１における無線通信制御部
３２の詳細なブロック図を示しており、図３において、
３２１は車速センサ３３から送られる車速パルスから車
両の移動距離を演算し、演算結果を無線回線判定部へ通
知する車速処理部、３２３は無線通信回線の確立などの
判定の基準となる受信レベルしきい値、受信レベル変動
変化量などを格納している無線回線判定用テーブル、３
２４は無線回線判定用テーブル３２３内の格納情報の書
き換えや、無線通信処理部３１との制御情報送受を実現
する無線通信回線制御部、３２２は無線回線制御部から
の判定命令に基づき、車速処理部３２１から送られてき
た車両移動距離情報、並びに、無線通信回線制御部３２
４から送られてくる車両の受信レベルから受信レベルの
変動量を算出し、無線回線判定用テーブル３２３内に格
納されている受信レベル変動量、ならびに、受信レベル
しきい値と比較し、無線回線の確立タイミングなどの判
定を実施する無線回線判定部である。

【００１３】図４は図２の路車間通信システムにおける
無線回線判定用テーブルの例を示している。判定用情報
の内訳は各基地局の無線チャネルの「周波数情報」及
び、左記無線チャネルに対応付けられる無線回線確立条
件の「判定用受信レベルしきい値」「判定用受信レベル
許容一次微分範囲」「判定用許容微分範囲継続しきい
値」であり、これら無線回線判定用テーブルに格納され
ている情報は事前に記憶されている。なお、今回の例で
は受信電力（dBm）を受信レベル、並びに受信電力の一
次微分範囲を判定評価指標として用いた場合の例を示し
たが、ここで使用する指標は、受信電界強度など、車両
の受信する受信レベルを示す指標であれば良い。また、
ここでは２つの無線チャネルの例を示したが、実際には
必要な無線チャネル数だけのデータを格納している。

【００１４】また、図５は無線通信処理部３１の詳細な
ブロック図を示しており、通信処理装置３１は、無線電
波の送受信を実現する送受信アンテナ３１１、送受信ア
ンテナ３１１で受信した電波を検波、復調しデジタルデ
ータへ変換する受信器３１２、送信すべきデジタルデー
タを変調、増幅し送受信アンテナ３１１へ送り出す送信
器３１３、通信データ、制御情報の時分割多重、データ
抽出を実現するTDMA処理部３１４、無線通信制御部３２
に従い送信器３１３、受信器３１２の送受信周波数を設
定する周波数シンセサイザ３１５から構成される。

【００１５】図６は図２における車両２が進行方向１０
へ直進走行した場合に得られる基地局１１１、基地局１
１２の受信レベルの例である。図６において基地局１１
１を例にとってその性質を考えると、一般に車両の受信
レベルは一次微分値が大きく変動する「２波モデル領
域」と、一次微分値が狭いゾーンで安定する「直接波領
域」とに区分することができる。このような直接波領域
と2波モデル領域の区分点は、車載アンテナの設置位
置、並びに、基地局側アンテナの設置位置によって変化
する。具体的には図７に示すように、直接波領域の最大
範囲は、送受信点の高さ、車両側車載アンテナの大地反
射波の入射可能な車両前方最近端位置に依存する。本実
施の形態では車両の車載アンテナ位置、大地反射波の入
射可能な車両前方最近端位置が標準的なものとして基地
局アンテナ設置位置を決定するものとする。ここで、基
地局設置の方法としては、直接波領域がセル範囲と考え
て設計する。このような設計方法により設計されたセル
範囲内では2波モデル領域時に見られる受信電力の急峻
な落ち込みによる通信品質劣化を回避することができ
る。以上の構成で以下、図１〜図６を用いてその動作を
説明する。

【００１６】図２は、車両２が基地局１１１に対応する
セル１２１への進入時の状態を示している。以下、図２
の時点を出発点としてセル１１１への通信確立の手順、
並びを説明する。

【００１７】（１）図２の時点では無線通信回線制御部
３２４は、一定時間間隔で無線回線判定用テーブル３２
３に格納してある無線チャネルを順番に呼び出し、受信
器３１２に対して呼び出した無線チャネルの受信レベル
報告を要求し、これに対して受信器３１２は無線チャネ
ル１３１、無線チャネル１３２で受信した電波の受信レ
ベルを無線通信回線制御部３２４へ報告する。

【００１８】（２）無線通信回線制御部３２４は、チャ
ネル１３１、チャネル１３２で受信した電波の受信レベ
ルを受け取ると、無線回線判定部３２２へチャネル１３
１、チャネル１３２の受信レベルを送付する。

【００１９】（３）チャネル１３１、チャネル１３２の
受信レベルを受け取った無線回線判定部３２２は、無線
回線判定用テーブル３２３からチャネル１３１、チャネ
ル１３２の判定用受信レベルしきい値を読み出し、無線
通信回線制御部３２４から送られてきた受信レベルと比
較する。比較の結果、判定用受信レベルしきい値より受
信レベルが高いチャネルがある場合には、そのチャネル
に関して受信レベル変動確認モードに入り（４）へ進
む。ここで、しきい値以下のチャネルに関しては通信確
立が終了するまで（１）〜（３）の手順を繰り返す。

【００２０】（４）無線回線判定部３２２は、受信レベ
ル変動確認モードに入ったチャネルの「判定用受信レベ
ル許容一次微分範囲」、並びに「判定用許容微分範囲継
続しきい値」を無線回線判定用テーブル３２３から呼び
出し、記憶する。

【００２１】（５）無線回線判定部３２２は、受信レベ
ル変動確認モードに入ったチャネルに対して無線通信回
線制御部３２４から受信レベル報告があるたびに、車速
処理部から送付される車両の走行距離を横軸、縦軸に受
信レベルをプロットし記憶する。

【００２２】（６）無線回線判定部３２２は、プロット
したデータに対して、一定間隔毎に一次微分値を算出
し、判定用受信レベル許容一次微分範囲と比較し、その
範囲内にあるか、否かを判定する。判定の結果、許容範
囲内ならば前回判定時からの走行距離分を継続距離カウ
ンタに加算する。許容範囲外ならば、継続距離カウンタ
をクリアする。

【００２３】（７）継続距離カウンタが判定用許容微分
範囲継続しきい値を超えるチャネルがあった場合、無線
回線判定部３２２は、しきい値を超えるチャネルを通信
確立対象として判定し、該チャネル番号を無線通信回線
制御部３２４に通知する。

【００２４】（８）通信対象チャネル番号を受け取った
無線通信回線制御部３２４は、所定のプロトコルに従
い、通信対象チャネルの無線周波数で通信確立手順を実
行する。

【００２５】なお、今回の例では無線回線判定用テーブ
ルの判定用指標として受信レベル一次微分範囲を示した
が、これは、受信レベル二次微分値範囲であっても良
い。

【００２６】

【発明の効果】車載無線通信装置が、基地局と無線通信
するための車載送受信アンテナ、変復調機能等を具備す
る無線通信処理部、受信レベルの変動量情報から無線通
信回線の確立タイミングを判断する無線通信制御部、一
定期間毎に無線通信制御部へ車速パルスを送出する車速
センサを備えることにより、受信レベル変動の変化によ
り自車両がその地点で通信すべき対象の基地局を推定す
ることができ、キャリアセンスのみに基づいて行なう場
合に比べ、より確実にその地点の無線ゾーンを選択する
ことができるという作用を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１の実施の形態における車載無線通信
装置のブロック図

【図２】同第１の実施の形態における路車間通信システ
ムを示す図

【図３】同第１の実施の形態における無線通信制御部の
ブロック図

【図４】同第１の実施の形態における無線回線判定用テ
ーブルを示す図

【図５】同第１の実施の形態における無線通信処理部の
ブロック図

【図６】同第１の実施の形態に車載アンテナ受信レベル
を示す図

【図７】同第１の実施の形態に直接波最大範囲導出方法
を示す図

【図８】従来の車載アンテナ受信レベルを示す図

【符号の説明】

１通信サービスを実施する道路１１１、１１２基地局１２１、１２２通信可能範囲を示すセル１３１無線チャネル１３２無線チャネル１０１サービスサーバ１０２サービスサーバ２道路上を走行する車両３車載無線通信装置３１無線通信処理部３２無線通信制御部３３車速センサ３２１車速処理部３２２無線回線判定部３２３無線回線判定用テーブル３２４無線通信回線制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】道路に沿って異なる位置に設置された送
受信アンテナを有する基地局と無線通信するための車載
送受信アンテナと、少なくとも変復調機能を有する無線
通信処理部と、前記無線通信処理部の無線通信回線通信
制御を、前記車載送受信アンテナの受信レベルの変動量
から無線回線制御動作を判断して実施する無線通信制御
部と、一定期間毎に前記無線通信制御部へ車速パルスを
送出する車速センサを具備する車載無線通信装置。
【請求項２】無線通信制御部が、受信レベルの変動量
から判断して無線通信処理部の無線通信回線確立を実施
する請求項１記載の車載無線通信装置。