(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｔｏｌｌ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ：ノンストップ料金収受システム）などで使用されるＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ  Ｓｈｏｒｔ  Ｒａｎｇｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：狭域無線通信）において、道路側に設置される無線機である路側機と、車両に搭載される無線機である車載器との間で、前記路側機の間で同期信号を用いてフレーム送信タイミングを１スロットずつずらしながら通信フレームの送受信を行い、かつ隣接する路側機をそれぞれ異なる周波数を用いてそれぞれの通信範囲の一部が重なるように配置し、前記車載器が２つの前記路側機と通信を行うことによって、路車間で連続して通信を行うことを特徴とする狭域無線連続通信システム。
【請求項２】
前記車載器は、前記路側機の路側アンテナと通信しながら常に次の路側機の路側アンテナからのＦＣＭＳ（Ｆｒａｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｍｅｓｓａｇｅ  Ｓｌｏｔ：フレーム制御スロット）を探し、ｎ（ｎは１以上の整数）回連続して該次の路側アンテナからの前記ＦＣＭＳを正しく検出したときに、該次の路側アンテナが切り替え処理を行うことを更に特徴とする請求項１に記載の狭域無線連続通信システム。
【請求項３】
前記路側機は、前記路側アンテナと、前記ＥＴＣの料金計算などの処理を行うアプリケーション部と、通信制御を行う前記ＤＳＲＣ制御部と、ベースバンド信号処理を行うベースバンド部と、ＲＦ周波数帯への変復調を行う高周波部とを備えることを更に特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載の狭域無線連続通信システム。
【請求項４】
前記ベースバンド部は、通信フレームを生成し、隣接する路側機との間で同期信号のやりとりをすることにより、前記通信フレームの送受信タイミングを１スロットずつずらすように制御することを更に特徴とする請求項３に記載の狭域無線連続通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速道路交通システム（ＩＴＳ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）を支える重要な技術の１つであるＤＳＲＣシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下、ＤＳＲＣシステムについて説明する。
【０００３】
狭域無線通信ＤＳＲＣで使用される通信フレームの例を図９に示す。
【０００４】
図９において、１フレームの長さは３スロットと５スロットの２種類があり、通信範囲の大きさにしたがって、適当な長さの通信フレームが使用される。フレームは、次に示す３種類のスロットで構成される。
【０００５】
フレームの先頭スロットであるＦＣＭＳ（Ｆｒａｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｍｅｓｓａｇｅ  Ｓｌｏｔ：フレーム制御スロット）には、そのフレームにおける送受信スロットの情報が格納されており、その情報に従って路車間で通信を行なう。
【０００６】
スロットＭＤＳ（Ｍｅｓｓａｇｅ  Ｄａｔａ  Ｓｌｏｔ：メッセージデータスロット）は、通信データを格納して送受信を行うスロットであり、通信するデータがない場合には空ＭＤＳとして、通信するデータがある場合には、ダウンリンクＭＤＳまたはアップリンクＭＤＳとしてフレーム制御スロットＦＣＭＳで指定される。
【０００７】
ＡＣＴＳ（ＡＣＴｉｖａｔｉｏｎ  Ｓｌｏｔ：アクチベーションスロット）は、通信範囲内に進入してきた車載器が、路側機とリンク確立を行うために使用されるものであり、通常フレームの最後尾のアップリンクスロットに割り付けされる。
【０００８】
狭域無線通信ＤＳＲＣの具体的な動作についてノンストップ料金収受システムＥＴＣを例にとって説明する。
【０００９】
図８及び図１０に簡単な構成例を示す。路側機は、図１０に示されるように、路側アンテナ３０１と、ＦＴＣの料金計算などの処理を行うアプリケーション部（ＡＰ処理部）４０１と、通信制御を行うＤＳＲＣ制御部４３１と、ベースバンド信号処理を行うベースバンド部４２１と、ＲＦ周波数帯への変復調を行う高周波部４１１とからなる。
【００１０】
前記路側アンテナ３０１の通信範囲３１１に進入してきた車載器３２１は、前記路側アンテナ３０１からのフレーム制御スロットＦＣＭＳを受信しはじめ、フレーム制御スロットＦＣＭＳを正常に受信したら、路側アンテナ３０１へアクチベーションスロットＡＣＴＳを用いてリンク確立要求を行い、リンクを確立すると、以降、メッセージデータスロットＭＤＳを用いてデータ通信を行うことで高速道路料金の課金処理を行う。
【００１１】
次に、車載器の動作について詳しく述べる。
【００１２】
車載器は、図６に示されるように構成され、路側アンテナからのフレーム制御スロットＦＣＭＳを正常に受信することのできる周波数を探す。フレーム制御スロットＦＣＭＳの受信に成功した時に、次のフレームのフレーム制御スロットＦＣＭＳの受信を試みて、ｎ（ｎは１以上の整数）回連続してフレーム制御スロットＦＣＭＳの受信に成功すると、路側アンテナにリンク確立要求を行い、通信を開始する。通信中は、常にフレーム制御スロットＦＣＭＳの受信状態のチェックを行い、ｍ（ｍは１以上の整数）回連続してフレーム制御スロットＦＣＭＳの正常受信に失敗すると、フレーム制御スロットＦＣＭＳの受信タイミングの固定を外し、再びフレーム制御スロットＦＣＭＳを正常に受信できる周波数を探す。
【００１３】
高速道路などに路側アンテナを進行方向に並べて配置し、車両が道路を走行している間、連続して狭域無線通信ＤＳＲＣ通信を行うようなシステムを考えてみる。車載器は、上記のように、ひとつのアンテナと通信を行い、そのアンテナと正常に通信ができる限り通信を継続する。そのアンテナと正常に通信ができなくなれば、一度状態をリセットして、正常に通信できる路側アンテナを探す。そのために、あるアンテナの通信範囲から次のアンテナの通信範囲に入る境目では、必ず通信が途切れてしまう。
【００１４】
また、路側アンテナの設置の方法にも問題がある。お互いの通信範囲が重なるように設置すれば、重なっている部分で電波の干渉を起こしてしまい、正常な通信を行うことができなくなり、通信が途絶えてしまう。逆に、干渉しないように距離を離して路側アンテナを設置すると、やはり間隔があいている部分で正常に通信を行うことが出来なくなるので、通信が途絶えてしまう。
【００１５】
従って、ある通信範囲から次の通信範囲に入るまではある時間かならず通信が途絶えてしまうことが避けられない。
【００１６】
叙上の記述に内在する上記欠点を解消する為の技術の従来例として、特開平１０−２３５０５号公報に開示された第１の従来例及び特開２０００−３１８９２号公報に開示された第２の従来例が挙げられる。
【００１７】
上記第１の従来例は、列状に連続して配置され互いに隣接するｍ個（ｍ：２、３、４、…）のセル毎に、互いに異なるｐ種（ｐ：１、２、３、…）の通信周波数のうちの１つの通信周波数が割り当てられ、各セルのそれぞれにｎ個（ｎ：１、２、３、…）の呼を収容し、ｍ×ｐ個のセル毎に、同じ周波数割り当ての組み合わせが、繰り返されるシステム構成を有し、各セルの各々にＴｕｖ（ｕ：１、２、３、…、ｉ、…ｎ、ｖ：２、３、４、…、ｊ、…ｍ）で表されるｎ×ｍ個のＴＤＭＡタイムスロットが割り当てられ、これらｍ個のセルの中のセルｊにおいて、ｎ個の呼の中の呼ｉには、ＴＤＭＡタイムスロットＴｉｊが割り当てられる移動通信システム、である。
【００１８】
また上記第２の従来例は、複数の路側送受信機を道路に沿って配置し、各無線ゾーンに複数の送受信周波数ｆｔ１／ｆｒ１及びｆｔ２／ｆｒ２を用意し、隣接する無線ゾーンと送受信周波数が重ならないように各無線ゾーンでの使用送受信周波数を複数の送受信周波数内において所定タイミングで順次切り替え、車載送受信機の割り当てタイムスロットを適宜切り替えることで、複数の無線ゾーンにわたって車載送受信機が同一の送受信周波数を使用して連続通信することができる自動車通信システム、である。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第１、第２の従来例は、いづれも異なる路側機のアンテナに対して、使用する通信スロットを継続させるように通信していることから、いづれも路側の通信機は中央制御されることを前提としている。
【００２０】
無線通信制御の中央制御を実施するには、システム的に複雑となり、高価となる欠点がある。
【００２１】
上記欠点を克服する為に、本発明者は鋭意研究を重ね、無線通信レベルにおいて隣接する路側機同志は独立に動作する分散制御システムを提案した。
【００２２】
叙上の分散システムを基本とする狭域無線連続通信システムは、本出願と同一出願人の出願に係る特願２０００−３２５４０７号明細書に記載されている。
【００２３】
しかるに、上記特願２０００−３２５４０７号明細書に記載された技術においては、通信フレームは１フレーム間隔毎に到来するために、単位時間当たりの通信量が小さいという欠点があった。
【００２４】
本発明は従来の上記実情に鑑み、従来の技術に内在する上記課題を解決する為になされたものであり、従って本発明の目的は、無線通信レベルにおいて隣接する路側機同志を基本的に独立して動作させることをベースとすることによって、ＤＳＲＣを用いて路車間で連続して通信することができる新規な環境を提供することにある。
【００２５】
本発明の他の目的は、分散制御システムをベースとして、隣接する基地局との間で同期信号の授受のみにより、巨大な連続通信ネットワークを構築することを可能とした新規な通信システムを提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、本発明に係る狭域無線連続通信システムは、進行方向に連続してアンテナを配置する際に、隣接する路側機同志で、それぞれの通信範囲が重なるように配置し、かつ干渉を防ぐためにそれぞれ異なる周波数を使用する。
【００２７】
また、各路側機は、隣接する路側機と同期信号をやりとりすることで、通信フレームの送受信タイミングを１スロットずつずらすように制御を行う。
【００２８】
車載器は、路側アンテナと通信しながら、常に次の路側アンテナからのフレーム制御スロットＦＣＭＳを探し、ｎ（ｎは１以上の整数）回連続して次のアンテナからのフレーム制御スロットＦＣＭＳを正しく検出することができた時に、次の路側アンテナに切り替える処理を行う。このようにすることで、路車間で連続して通信を行う。
【００２９】
【作用】
本発明の特徴の１つ目は、隣接する路側アンテナの周波数は異なるように設定してお互いの通信範囲の一部を重ねるようにアンテナを設置し、２つ目は、通信フレームの送受信タイミングを同期信号を用いて１スロットずつずらしながら運用を行うことであり、３つ目は、車載器がある路側アンテナと通信を行いながら次のアンテナからのフレーム制御スロットＦＣＭＳも探し、次のアンテナとの通信路が安定したと判断できる場合には、通信する相手である路側アンテナを瞬間的に切り替えることで、連続して通信を行うことである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明をその好ましい一実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３１】
図１は本発明による一実施の形態を示すブロック構成図である。
【００３２】
【実施の形態の構成】
本発明による一実施の形態においては、路側アンテナを、車両進行方向に対して連続的に、かつ各路側アンテナの通信範囲が隣接する路側アンテナの通信範囲と一部重なるように配置され、隣接する路側アンテナの周波数は全て異なるように設定される。各路側機は、隣接する路側機との間の同期信号を用いて、通信フレームの送受信タイミングを１スロットずつずらしながら通信が行われる。
【００３３】
【実施の形態の動作】
次に、本発明による一実施の形態の動作について説明する。
【００３４】
本発明では、上記のように、路側アンテナはそれぞれの通信範囲が一部重なるように配置され、同期をとって通信が行われる。
【００３５】
また、隣接するアンテナは、お互いに異なる周波数で運用することとする。
【００３６】
路側アンテナは、フレーム内のダウンリンク最終スロットを使用しないこととする。車両の進行する方向で次に設けられた路側アンテナは、その手前の路側アンテナの最終スロットのタイミングでフレーム制御スロットＦＣＭＳを送信するようにフレームの送信タイミングを合わせる。
【００３７】
車載器は、最初はまず最寄りの路側アンテナと通信を開始する。本発明において、車載器は、通信するタイミングでは従来と同じようにデータの送受信を行い、フレーム内の最終スロットのタイミングでは周波数を切り替えて、次の路側アンテナからのフレーム制御スロットＦＣＭＳの受信を試みる。次の路側アンテナからのフレーム制御スロットＦＣＭＳをｎ（ｎは１以上の整数）回連続して正常に受信することができれば、次の路側アンテナと安定して通信できる領域に入ったものとして、次の路側アンテナとの通信を開始する。
【００３８】
このことにより、路側機と車載器との間で連続的に通信を行うことが可能となる。
【００３９】
【実施例】
次に、本発明による一実施の形態の一実施例について図面を参照しながら具体的に説明する。
【００４０】
図１は、本発明による一実施の形態における一実施例を示すブロック構成図である。
【００４１】
【実施例の構成】
図１に示すように、各路側機の路側アンテナ１０１〜１０５は、各路側アンテナの安定して通信することのできる領域（通信範囲１１１〜１１５）がそれぞれ一部重なるように配置されている。
【００４２】
本発明における路側機の構成例を図３に示す。
【００４３】
図３において、１台の路側機を例にあげると、その構成は、前記路側アンテナ１０１と、アプリケーション（ＡＰ）処理部２０１と、ＤＳＲＣ制御部２３１と、ベースバンド部２２１と、高周波部２１１と、同期信号２４１、２４２からなる。
【００４４】
ＤＳＲＣ制御部２３１は、前後に設けられた路側機のＤＳＲＣ制御部と同期信号のやりとりが行われる。この信号をもとに、フレームの送信タイミングが決定される。フレームタイミングは、図１に示すように、ある路側機のフレーム内の第５スロットタイミングに、次の路側機のフレーム制御スロットＦＣＭＳを送出するように、タイミング制御が行われる。
【００４５】
また、各路側アンテナ１０１〜１０５は、隣接する路側アンテナと異なる周波数を用いることとする。例えば、前記路側アンテナ１０１、１０３、１０５は周波数Ａを使い、前記路側アンテナ１０２、１０４は周波数Ｂを使うこととする。これにより、隣接する路側アンテナ同志は、混信することなく通信をすることができる。
【００４６】
また、すべての路側アンテナにおいて、フレーム内最終スロットのダウンリンクスロットは必ず空にし、使用しないこととする。そしてその空にするタイミングに、次の路側アンテナのＦＣＭＳ送信タイミングが到来ように、隣接する路側アンテナとの間の同期信号を用いてタイミング制御を行う。
【００４７】
次に、本発明に係る同期信号による通信フレームの生成について図４、図５を参照して説明する。
【００４８】
図４は路側機の通信フレームを生成する同期信号を示すタイミングチャートである。
【００４９】
ここで、説明の便宜上、図１に示された路側アンテナ１０１〜１０５を有する路側機の１つを代表して路側機Ａとし、この路側機Ａに隣接する路側機を路側機Ｂとする。
【００５０】
図４において、（ａ）は路側機Ａの通信フレーム、（ｂ）は路側機Ｂの通信フレーム、（ｃ）は路側機Ａの入力同期信号、（ｄ）は路側機Ｂの入力同期信号＝路側機Ａの出力同期信号をそれぞれ示す。
【００５１】
各路側機とも、入力同期信号の立ち上がりでフレーム送信を行い、各路側機とも、最終スロットの送信タイミングで出力同期信号にパルスを出力する。
【００５２】
図４に示されるように、路側機Ａ、Ｂの各入力同期信号（ｃ）、（ｄ）は、図３に示されたベースバンド部２２１、２２２で生成され、タイムスロットだけ位相がずれており、その結果、路側機Ａ、Ｂの通信フレームは１タイムスロットの位相差を保って連続して出力される。
【００５３】
図５は本発明に係る車載器の動作例を示すタイミングチャートである。
【００５４】
説明の便宜上、路側機Ａの通信フレームの周波数をＸとし、路側機Ｂの通信フレームの周波数をＹとする。
【００５５】
車載器は、図４に示すタイミングで周波数の切り替えを行う。
【００５６】
【実施例の動作】
次に、本発明による一実施例の動作について詳細に説明する。
【００５７】
図１において、車載器１２１は、前記路側アンテナ１０１の通信範囲１１１の中にあって、路側アンテナ１０１と通信を行っている。路側アンテナ１０１の通信フレーム例である通信フレーム１３１を用いて、路側アンテナ１０１と前記車載器１２１は通信を行う。このフレームの詳細を図２に示す。
【００５８】
車載器１２１は、路側アンテナ１０１から第１スロットタイミング１４１にて送信されるフレーム制御スロットＦＣＭＳを解析し、第２スロットタイミング１４２および第３スロットタイミング１４３および第４スロットタイミング１４４のダウンリンクまたはアップリンクに割り付けられるメッセージデータスロットＭＤＳを用いて通信を行う。
【００５９】
第５スロットタイミング１４５のダウンリンクは空きスロットとする。図１に示すように、路側アンテナ１０１の通信フレームの第５スロットタイミング１４５で、路側アンテナ１０２のフレーム制御スロットＦＣＭＳが送信されるように、隣接する路側アンテナ間で制御を行う。
【００６０】
前記車載器１２１は、前記スロットタイミング１４１から１４４までの間は、路側アンテナ１０１との通信を行い、前記スロットタイミング１４５の間は、次の路側アンテナ（この場合は前記路側アンテナ１０２）からのフレーム制御スロットＦＣＭＳの受信を試みる。
【００６１】
図１において、車載器１２１は、通信範囲１１１の中にいて、路側アンテナ１０２の通信範囲１１２の中に位置していないので、前記路側アンテナ１０２からのフレーム制御スロットＦＣＭＳは受信することができない。
【００６２】
一方、図１において、車載器１２２は、路側アンテナ１０３の通信範囲である１１３および路側アンテナ１０４の通信範囲である１１４に位置しているので、前記路側アンテナ１０３と通信を行いながら、前記路側アンテナ１０４からのフレーム制御スロットＦＣＭＳを正常に受信することができる。
【００６３】
前記車載器１２２は、ｎ（ｎは１以上の整数）回連続して前記路側アンテナ１０４からのフレーム制御スロットＦＣＭＳを正常に受信することができれば、前記通信範囲１１４に入ったと判断し、通信相手を前記路側アンテナ１０３から前記路側アンテナ１０４に切り替え、路側アンテナ１０４に対してリンク要求を行う。
【００６４】
このようにして、路車間で通信が途切れることなく連続して行うことが可能となる。
【００６５】
【他の実施の形態】
次に本発明による他の実施の形態について説明する。
【００６６】
図７は本発明による他の実施の形態における一実施例を示すブロック構成図である。
【００６７】
図７を参照するに、各ＤＳＲＣ制御部への同期信号２６１を、同期信号処理部２５１から各ＤＳＲＣ制御部に出力することで、全てのＤＳＲＣ制御部を同期させている。
【００６８】
この構成によっても、前記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
また、本実施例では２つの周波数を用いて説明したが、周波数の数は２以上であればいくつでも実現は可能である。
【００７０】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成され、作用するものであり、本発明によれば以下に示すような効果が得られる。
【００７１】
本発明によって、ＤＳＲＣを用い、走行している車両に搭載される車載器と路側アンテナとで連続して通信を行うことが可能となり、走行を支援するためのさまざまな情報提供、車内からのインターネット接続などいろいろなサービスを提供することができるようになる。
【００７２】
本発明によれば、特に、先願の上記特願２０００−３２５４０７号明細書に記載された技術よりも単位時間当たりのデータ通信量が大きくなるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る狭域無線連続通信システム（ＤＳＲＣ）の一実施の形態の一実施例における路側アンテナの通信範囲の重畳を示すと共に、各アンテナの通信フレームを示す図である。
【図２】本発明にて適用される通信フレーム例（ダウンリンク、アップリンク）を示す図である。
【図３】本発明における路側機器の構成例を示すブロック図である。
【図４】路側機の通信フレームを生成する同期信号を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明に係る車載器の動作例を示す図である。
【図６】本発明における車載器の構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明における路側機器の他の構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明が適用されるＥＴＣ（ノンストップ料金収受システム）の例を示す概略説明図である。
【図９】ＥＴＣの通信フレーム例（５スロットのダウンリンク、アップリンク及び３スロットのダウンリンク、アップリンク）を示す図である。
【図１０】ＥＴＣにおける路側機器の構成例を示す概略図である。
【符号の説明】
１０１〜１０５…路側アンテナ
１１１〜１１５…路側アンテナの通信範囲
１２１〜１２２…車載器
１３１〜１３４…通信フレーム
１４１〜１４５…フレーム内スロットの通信タイミング
２０１…ＡＰ処理部
２１１〜２１２…高周波部
２２１〜２２２ベースバンド部
２３１〜２３２…ＤＳＲＣ制御部
２４１〜２４３…同期信号
２５１…同期信号処理部
２６１…同期信号
３０１…路側アンテナ
３１１…路側アンテナの通信範囲
３２１…車載器
３３１…通信フレーム
４０１…ＡＰ処理部
４１１…高周波部
４２１…ベースバンド部
４３１…ＤＳＲＣ制御部
５０１…車載アンテナ
５０２…高周波部
５０３…ベースバンド部
５０４…ＤＳＲＣ制御部
５０５…ＡＰ処理部
【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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