(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
路車間通信に必要な制御情報を含むフレーム制御スロットを配置し、これに後続して少なくともデータ交換用の通信スロットを配置する形式の通信フレームを用い、前記フレーム制御スロットにおける制御情報の送信と前記通信スロットにおける路上に設置する基地局から車両に搭載する移動局へのデータ送信を、下り通信用に割当てられた周波数を用いて行い、前記通信スロットにおける移動局から基地局へのデータ送信を、上り通信用に割当てられた周波数を用いて行う路車間通信方式に基づく通信が行われる環境で、該路車間通信方式と同一の周波数を用いて移動局間での通信を行うための車車間通信方式において、
車車間通信に利用する周波数を、前記路車間通信方式で割当てられた上り通信用の周波数とし、
車車間通信に利用するデータパケット長を、前記路車間通信方式で定められるスロット長未満とし、
少なくとも前記フレーム制御スロットにおける制御情報を検知して前記フレーム制御スロットのタイミングを再生し、路車間通信の前記フレーム制御スロットの送信期間内で、前記データパケットの送受信を行うことを特徴とする車車間通信方式。
【請求項２】
路車間通信に必要な制御情報を含むフレーム制御スロットを配置し、これに後続して少なくともデータ交換用の通信スロットを配置する形式の通信フレームを用い、前記フレーム制御スロットにおける制御情報の送信と前記通信スロットにおける路上に設置する基地局から車両に搭載する移動局へのデータ送信を、下り通信用に割当てられた周波数を用いて行い、前記通信スロットにおける移動局から基地局へのデータ送信を、上り通信用に割当てられた周波数を用いて行う路車間通信方式に基づく通信が行われる環境で、この路車間通信方式と同一の周波数を用いて移動局間での通信を行う車載通信装置において、
下り通信用の周波数で送信される路車間通信用の前記通信フレームを復調し、路車間通信制御手段に出力する下りチャネル復調手段と、
少なくとも路車間通信用の前記通信フレームを検知し、フレーム検知情報を車車間通信制御手段に通知する路車間通信制御手段と、
少なくともパケット長を前記路車間通信方式で定められるスロット長未満としたデータパケットの送受信制御と、前記路車間通信制御手段から出力されるフレーム検知情報にてデータパケットの送信タイミングの調整を行う車車間通信制御手段と、
この車車間通信制御手段から出力されるデータパケットを前記路車間通信方式で割当てられた上り通信用の周波数で送信する上りチャネル変調手段と、
前記路車間通信方式で割当てられた上り通信用の周波数の信号からデータパケットを復調し前記車車間通信制御手段へ出力する上りチャネル復調手段と、
を少なくとも具備し、
前記車車間通信制御手段は、前記路車間通信制御手段が前記路車間通信のための通信フレームを検知してフレーム検知情報を有効にしている期間においては、少なくとも路車間通信のフレーム制御スロット期間でデータパケットの送信を行うようにすることを特徴とする車載通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車通信システムに係り、特に、車両間での無線通信を行うための車車間通信方式およびその車載通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
安全性の向上、輸送効率の向上、快適性の向上を目指したサービスを実現するため、道路と車両を一体のシステムとした高度道路交通システム（ＩＴＳ：Intelligent Transport Systems ）の開発が進められている。このシステムでは、路上に設置する基地局と車両に搭載する移動局との間で行う路車間通信、移動局間で行う車車間通信により、これらのサービスを実現しようとしている。
【０００３】
このような高度道路交通システムにおける通信方式の一例としては、社団法人電波産業会にて定められた標準規格「有料道路自動料金収受システム標準規格  ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ５５  １．０版」（平成９年１１月２７日策定）が知られている。
【０００４】
上記の標準規格は、通信領域を限定したスポット通信による路車間通信方式を定めたものであり、基地局から移動局への下り通信と移動局から基地局への上り通信に、異なる周波数を用いる全二重通信（路側通信装置）とし、通信フレームをスロットと呼ばれる固定長の区間に時分割した同期式時分割通信方式であるアダプティブスロッテドアロハ方式を採用している。
【０００５】
アダプティブスロッテドアロハ方式の通信フレームは、通信スロットと制御スロットに大別され、通信スロットには、複数の移動局との交信が可能なように、路車間でのデータ交換を行うためのメッセージデータスロット（ＭＤＳ：Message Data Slot ）が複数配置され、このＭＤＳには、通信データＭＤＣが含まれる。また、制御スロットには、路車間通信に必要な制御情報が含まれており、基地局が送信する通信フレームの構成情報、通信スロットの使用状況などを格納する（フレーム制御信号ＦＣＭＣを格納する）フレームコントロールメッセージスロット（ＦＣＭＳ： Frame Control Message Slot ）と、移動局が基地局に通信スロットの割当てを要求するための（リンク要求信号ＡＣＴＣを含む）アクチベーションスロット（ＡＣＴＳ：Activation Slot ）とからなっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術によれば、その通信領域は基地局が設置された場所に固定されるスポット通信であるため、移動局間の通信には適用できない。このため、車車間通信のための通信方式が必要となるが、周波数資源の有効利用や通信装置のコストなどを考慮すると、無線回路などの共用が可能なように、変調方式、周波数などを前記路車間通信方式と同一とすることが望ましい。しかし、この場合には、路車間通信のための通信領域が確保されている場所では、車車間通信が路車間通信に対して妨害となる問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、前記路車間通信方式による通信領域内においても路車間通信に対して妨害を与えることなく、車両間の通信が可能な車車間通信方式、およびその車載通信装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明の車車間通信方式は、路車間通信方式で定められるスロット長未満のデータパケットを、上り通信用の周波数チャネルを使用して送受信する。また、路車間通信領域内では、データパケットの送信を路車間通信の通信フレームに同期させ、フレーム制御スロットの期間でデータパケットの送受信を行う。路車間通信方式は、フレーム制御スロット期間の上り通信用の周波数チャネルを使用しないので、路車間通信領域内において路車間通信と相互に干渉することない車車間通信が可能になる。
【０００９】
また、前記目的を達成するため、本発明の車車間通信方式の車載通信装置は、上りチャネル変調手段、上りチャネル復調手段、および車車間通信制御手段で、路車間通信方式で定められるスロット長未満のデータパケットを、上り通信用の周波数チャネルを使用して送受信する。また、路車間通信領域内では、路車間通信制御手段が路車間通信の通信フレームを検知し、フレーム検知情報を生成する。車車間通信制御手段はフレーム検知情報から、通信フレームに同期させてフレーム制御スロットの期間でデータパケットの送信を行う。路車間通信方式は、前記フレーム制御スロット期間の上り通信用の周波数チャネルを使用しないので、路車間通信領域内において路車間通信と相互に干渉することない車車間通信が可能な車載通信装置を提供することが可能になる。
【００１０】
さらに、上記の路車間通信制御手段が、本発明の車車間通信に加え、前記した路車間通信方式による路車間通信も可能な機能を兼ね備えることにより、本発明の車車間通信に加え、路車間通信方式による路車間通信も可能な車載通信装置を提供することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車車間通信方式の一実施形態を、図１を用いて説明する。
図１の実施形態では、路車間通信のための通信フレームを３スロットで構成した場合を示している。この構成の場合、前記路車間通信方式によれば、スロット１の下りチャネルはフレーム制御スロットに利用され、スロット３の上りチャネルはリンク要求スロットに利用され、スロット２、スロット３の下りチャネルおよびスロット２の上りチャネルは、それぞれデータ交換のための通信スロットに利用され、フレーム制御スロットが配置されるスロット１の上りチャネル周波数は、路車間通信では利用しない未使用スロットとなっている。
【００１２】
また、上記の通信フレームを使って路車間通信を行う移動局は、自局に割当てられた通信スロットの位置を判別するために、基地局が送信する通信フレームとの同期が必要になる。このために、前記路車間通信方式では、フレーム制御スロットのフレーム制御信号ＦＣＭＣには、他のスロットに配置される信号ＭＤＣ（通信データ）、ＡＣＫＣ（送達確認信号）、ＡＣＴＣ（リンク要求信号）とは異なる同期信号パターンを多重し、通信フレームの時間基準としてフレーム制御スロットの位置が識別できるようにしている。そして、フレーム制御信号ＦＣＭＣには、フレーム周期、自局に割当てられたスロット位置などのフレーム構成情報が多重されているので、移動局は通信フレームの再生が可能になる。
【００１３】
本発明の車車間通信方式では、少なくとも前記路車間通信方式による路車間通信で利用する上りチャネル周波数を通信周波数とし、パケット長が前記路車間通信方式が定めるスロット長未満のデータパケットを使用して、移動局間のデータ交換を行う。
【００１４】
また、基地局から送信される通信フレームのフレーム制御スロットのフレーム制御信号ＦＣＭＣを監視し、路車間通信領域を検出する。路車間通信領域を検出すると、取得したフレーム制御信号ＦＣＭＣから通信フレームを再生し、通信フレーム内の未使用スロットの位置を求め、車車間通信のためのデータパケットをこの未使用スロットの到来する時刻で送信する。さらに、フレーム制御信号ＦＣＭＣを検知した時刻でデータパケットが送信中にあり、フレーム制御スロットの期間内で残りのデータの送信が完了できない場合には、送信動作を中止し、通信フレーム再生後に未使用スロットの期間で再送信するようにし、路車間通信の通信スロットへの妨害を抑止する。
【００１５】
以上のことから、本実施形態によれば、車車間通信で交換するデータパケットは、路車間通信領域内では、路車間通信では使用されない未使用スロット内で交換することができるので、路車間通信と相互に妨害なく通信を実行可能な車車間通信方式を実現できる。
【００１６】
また、前記路車間通信方式によれば、例えば１フレーム送信後１フレーム休止すると言った通信フレームの間欠送信が許容されており、この送信モードは、フレーム制御信号ＦＣＭＣで移動局にも通知されるようになっている。この間欠送信を行う基地局の通信領域では、通信フレームが送信されない期間が存在しており、車車間通信を行う移動局は、この通信フレーム欠落期間を利用して通信を行うことも可能である。これは、通信フレームの再生処理で取得するフレーム制御信号ＦＣＭＣから送信モードを検出し、フレーム欠落期間を知る方法や、再生した通信フレームで予測されるフレーム制御スロットの期間で、フレーム制御信号ＦＣＭＣを検出できないことで知る方法により、対応することができる。
【００１７】
さらに、車車間通信で利用する上りチャネルの周波数は、基地局も復調可能であるので、未使用スロット位置に対して車車間通信の定める受信制御手順を実行することにより、基地局が交信内容を傍受することも可能である。
【００１８】
次に、本発明の車車間通信方式に用いる車載通信装置の一実施形態を、図２を用いて説明する。
図２において、３０１、３０２はアンテナ、３０３は下りチャネル復調部、３０４は上りチャネル変調部、３０５は上りチャネル復調部、３０６は路車間通信制御部、３０７は車車間通信制御部、３０８はデータ処理部である。
【００１９】
データ処理部３０８は、車車間通信を利用するアプリケーションを実現するもので、車車間通信を通して授受されるデータを処理するため、車車間通信制御部３０７へのデータ送信と、車車間通信制御部３０７からのデータ受信を行うことにより、相手局のアプリケーションとの通信を実行する。
【００２０】
車車間通信制御部３０７では、媒体アクセスのための通信制御などが行われ、例えば、データ処理部３０８から渡されたアプリケーションデータに、通信手順の制御情報や同期信号などを付加して、車車間通信のためのデータパケットを作成し、これを上りチャネル変調部３０４、アンテナ３０２を利用して相手局に送信する。そして、上りチャネル復調部３０５で、相手局からの送達確認のデータパケットが受信されるのを待つ。送達確認を受信すると再送処理の判定を行い、必要に応じて再送処理などを行う。
【００２１】
また、相手局から送信されてきたデータパケットは、アンテナ３０２を通じて上りチャネル復調部３０５に渡され、ベースバンド信号に変換された後、車車間通信制御部３０７に入力される。相手局からのデータパケットを受信した車車間通信制御部３０７は、例えば通信手順の制御情報などからデータを検査して、送達確認のデータパケットを作成し、上りチャネル変調部３０４、アンテナ３０２を利用して相手局に返信する。データパケットの受信に成功した場合は、多重されているアプリケーションデータを抽出して、データ処理部３０８に渡す。
【００２２】
なお、本発明の車車間通信方式では、データパケットのパケット長を、前記路車間通信方式が定めるスロット長未満に定めるので、データ処理部３０８から渡されるアプリケーションデータのデータ長が、データパケット長を超える場合が考えられる。しかし、この場合には、車車間通信制御部３０７の送信側でアプリケーションデータをデータパケット長に分割して送信し、受信側で組み立てることで、データ長の長いアプリケーションデータの送受信も行うことができる。
【００２３】
路車間通信制御部３０６は、アンテナ３０１から入力する信号を下りチャネル復調部３０３で復調したベースバンド信号を入力とし、少なくとも、移動局が路車間通信領域に進入したことを検知するために、基地局からフレーム制御スロットで送信されるフレーム制御信号ＦＣＭＣの検出を行う。路車間通信制御部３０６でフレーム制御信号ＦＣＭＣを検出すると、車車間通信制御部３０７へ渡す通信フレームの時間基準を示すタイミング信号と取得したフレーム制御信号ＦＣＭＣの制御情報とが有効であることを、検知したフレーム制御信号ＦＣＭＣが配置されるフレーム制御スロットの期間内で通知する。また、一定期間フレーム制御信号ＦＣＭＣを検知できないなどの条件で、移動局が路車間通信領域の外に位置したことを判定し、路車間通信領域外と判定した場合には、タイミング信号とフレーム制御信号ＦＣＭＣの制御情報が無効であることを通知する。
【００２４】
これに対応して車車間通信制御部３０７では、路車間通信制御部３０６からのタイミング信号や制御情報が有効であることを検知すると、これらの情報から路車間通信の通信フレームを再生して未使用スロットの位置を求め、データパケットの送信を、未使用スロットの期間で行うように送信タイミングを調整する。また、路車間通信制御部３０６から通知を受けた時刻でデータパケットが送信中にある場合には、車車間通信制御３０７は、フレーム制御スロットの残り時間と残りのデータ量から求めた送信に要する時間を比較して、フレーム制御スロットの残り時間が短い場合には送信動作を中止し、通信フレーム再生後に未使用スロットの期間で再送信するようにして、路車間通信の通信スロットへの妨害を抑止する。
【００２５】
以上のことから、本実施形態によれば、路車間通信制御部３０６と車車間通信制御部３０７により、路車間通信領域内では、基地局が送信する通信フレームとの同期化が可能となり、移動局間の車車間通信制御部３０７でのデータパケットの交換を、路車間通信では使用されない未使用スロット内で行えるようになるので、路車間通信領域内において相互に妨害を与えることなく、車車間通信を実行可能な車載通信装置を実現することができる。
【００２６】
また、前記路車間通信方式によれは、例えば１フレーム送信後１フレーム休止すると言った通信フレームの間欠送信が許容されており、この送信モードは、フレーム制御信号ＦＣＭＣで移動局にも通知されるようになっている。この間欠送信を行う基地局の通信領域では、通信フレームが送信されない期間が存在しており、車車間通信を行う移動局は、この通信フレーム欠落期間を利用して通信を行うことも可能である。これは、車車間通信制御部３０７で行われる通信フレームの再生処理でフレーム欠落期間も再生する方法や、車車間通信制御部３０７が再生した通信フレームで予測されるフレーム制御スロットの期間で、路車間通信制御部３０６のフレーム制御信号ＦＣＭＣの検出結果を判定する方法により、通信フレームの欠落期間を知ることで対応できる。
【００２７】
さらに、本実施形態では、下りチャネルの復調部３０３と上りチャネル変調部３０４を有するので、路車間通信制御部３０６に路車間通信のための通信制御手段を加え、図２に点線で示す接続を行うことにより、基地局との路車間通信も可能になる。この際、路車間通信制御部３０６のフレーム制御信号ＦＣＭＣの検出に必要な処理は、路車間通信手段の一部として利用することもできる。
【００２８】
なお、本発明の車車間通信方式は、前記路車間通信方式の上り通信用の周波数チャネルを通信周波数とし、データパケット長を前記路車間通信方式のスロット長未満に定め、路車間通信の通信フレームの未使用スロット内でのデータ交換を可能にすることを特徴としており、車車間通信制御部３０７に示した車車間でのデータパケットの交換手順は、上述した実施形態の方法に限定されるものではない。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、路車間通信領域内において相互に妨害を与えることのない車車間通信方式を提供できる。
【００３０】
また、本発明によれば、路車間通信領域内において相互に妨害を与えることのなく、車車間通信を実行できる車載通信装置を実現できる。また、基地局からの信号受信手段を拡張することにより、路車間通信の機能を兼ね備えた車載通信装置を実現することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車車間通信方式の一実施形態を説明するための通信フレームの構成を示す説明図である。
【図２】本発明の車車間通信方式の車載通信装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
３０１、３０２  アンテナ
３０３  下りチャネル復調部
３０４  上りチャネル変調部
３０５  上りチャネル復調部
３０６  路車間通信制御部
３０７  車車間通信制御部
３０８  データ処理部
【図１】
0003668624.tif 000002
【図２】
0003668624.tif 000003