(57)【要約】【課題】  低速フレームの後に送信される高速フレームを適切に受信できる、アップリンク方向でマルチレート対応の光ビーコンを提供する。【解決手段】  本発明は、走行中の車両２０の車載機２と光信号による無線通信を行う光ビーコン４に関する。この光ビーコン４は、高低２種類の伝送速度での光電気変換が可能な光受信部１１と、所定の伝送速度での電気光変換が可能な光送信部１０と、光受信部１１が出力する電気信号から低速フレームＵＬ１又は高速フレームＵＬ２を再生可能な通信制御部（ビーコン制御機）７とを備える。また、次の第２上流端を次の第１上流端よりも上流側又は実質的に同じ位置にする位置設定が行われている。  第１上流端：低速フレームＵＬ１を受信可能なエリアＲＡ１の物理的又は論理的な最上流端Ｐ１，Ｐ１’  第２上流端：高速フレームＵＬ２を受信可能なエリアＲＡ２の物理的又は論理的な最上流端Ｐ２，Ｐ２’【選択図】      図１１
2014032643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行中の車両の車載機と光信号による無線通信を行う光ビーコンであって、
高低２種類の伝送速度での光電気変換が可能な光受信部と、
所定の伝送速度での電気光変換が可能な光送信部と、
前記光受信部が出力する電気信号から低速フレーム又は高速フレームを再生可能な通信制御部と、を備えており、
下記に定義する第２上流端を下記に定義する第１上流端よりも上流側又は実質的に同じ位置にする位置設定が行われていることを特徴とする光ビーコン。
第１上流端：低速フレームを受信可能なエリアの物理的又は論理的な最上流端
第２上流端：高速フレームを受信可能なエリアの物理的又は論理的な最上流端
【請求項２】
前記光受信部は、上りの光信号を受光する受光素子と、この受光素子が出力する電気信号を増幅する増幅器と、下り帯域の増幅信号は通過させないが上り帯域の増幅信号は通過させるフィルタと、フィルタリング後の電気信号を二値化するコンパレータとを含み、
前記位置設定は、次の回路設計によって行われている請求項１に記載の光ビーコン。
回路設計：低速フレームよりも高速フレームの方がコンパレータにおける電気信号の利得が大きくなるように、光受信部に含まれる回路素子の定数を定める回路設計
【請求項３】
前記増幅器及び前記フィルタのうちの少なくとも一方を構成する前記回路素子に対して、前記回路設計が行われている請求項２に記載の光ビーコン。
【請求項４】
前記光受信部は、低速フレームを受信するための低速用受信系と、高速フレームを受信するための高速用受信系とを有しており、
前記各受信系が、上りの光信号を受光する受光素子と、この受光素子が出力する電気信号を増幅する増幅器と、下り帯域の増幅信号は通過させないが上り帯域の増幅信号は通過させるフィルタと、フィルタリング後の電気信号を二値化するコンパレータとを含み、
前記位置設定は、次の回路設計によって行われている請求項１に記載の光ビーコン。
回路設計：低速用受信系で受信した低速フレームよりも高速用受信系で受信した高速フレームの方がコンパレータにおける電気信号の利得が大きくなるように、前記低速用受信系と前記高速用受信系とにそれぞれ別個に備わった回路素子の定数を定める回路設計
【請求項５】
前記低速用受信系と前記高速用受信系とで前記受光素子が共用されている、請求項４に記載の光ビーコン。
【請求項６】
前記低速用受信系と前記高速用受信系とには別個の受光素子が用いられており、
前記低速用受信系における前記受光素子が、光信号の受光面上の入射位置が車両進行方向における光信号の送信位置と対応するように配置され、その入射位置に応じた電気信号を出力する位置検出素子としての機能をも有している、請求項４に記載の光ビーコン。
【請求項７】
前記高速用受信系は、低速フレームをも受信可能なように構成されており、前記通信制御部には、前記高速用受信系により受信された低速フレームの電気信号も入力される、請求項４〜６のいずれか１項に記載の光ビーコン。
【請求項８】
前記通信制御部は、前記低速用受信系と前記高速用受信系との双方で低速フレームが受信されたときに、前記低速用受信系から入力された電気信号のみから低速フレームを再生する、請求項７に記載の光ビーコン。
【請求項９】
前記通信制御部は、前記高速用受信系から入力された低速フレームの電気信号を破棄する、請求項８に記載の光ビーコン。
【請求項１０】
前記通信制御部は、前記高速用受信系の通信経路において高速帯域の信号のみを読み取り可能に構成されている、請求項８に記載の光ビーコン。
【請求項１１】
前記高速用受信系のフィルタは、当該高速用受信系の受光素子が出力した低速フレームの電気信号を遮断する機能を有している、請求項４〜６のいずれか１項に記載の光ビーコン。
【請求項１２】
前記通信制御部は、前記光受信部が出力する電気信号から前記低速フレームのアップリンク位置を測定可能であり、
前記位置設定は、前記通信制御部による次の受信制限処理によって行われている請求項１に記載の光ビーコン。
受信制限処理：低速フレームのアップリンク位置が、前記第２上流端を表す閾値として定義された定点位置よりも下流側である場合に限り、当該低速フレームに基づくダウンリンク切り替えを行う処理
【請求項１３】
前記車載機は、当該光ビーコンとの間で行う１回の路車間通信において、低速フレームを高速フレームよりも先に送信する請求項１２に記載の光ビーコン。
【請求項１４】
前記定点位置は、規約上のアップリンク領域の上流端から、それより更に上流側にある第２上流端までの範囲（両端位置を含む。）の中から選択されたものである請求項１２又は１３に記載の光ビーコン。
【請求項１５】
前記光受信部は、低速フレームを受信するための低速用受信系と、高速フレームを受信するための高速用受信系とを含み、
前記位置設定は、次の光学的設定によって行われている請求項１に記載の光ビーコン。
光学的設定：低速用受信系が低速フレームを受信可能なエリアの物理的な最上流端が、高速用受信系が高速フレームを受信可能なエリアの物理的な最上流端よりも上流側又は実質的に同じ位置となるように、両受信系の受信方向を定める設定
【請求項１６】
走行中の車両の車載機と、
前記車載機と光信号による無線通信を行う請求項１，２，４，１２及び１５に記載の光ビーコンと、を備えていることを特徴とする路車間通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行中の車両の車載機と光信号による無線通信を行う光ビーコンに関する。
【背景技術】
【０００２】
路車間通信システムを利用した交通情報サービスとして、光ビーコン、電波ビーコン又はＦＭ多重放送を用いたいわゆるＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System：（財）道路交通情報通信システムセンターの登録商標）が既に展開されている。
このうち、光ビーコンは、近赤外線を通信媒体とした光通信を採用しており、車載機との双方向通信が可能である。具体的には、車両の保持するビーコン間の旅行時間情報等を含むアップリンク情報が車載機からインフラ側の光ビーコンに送信される。
【０００３】
逆に、光ビーコンからは、渋滞情報、区間旅行時間情報、事象規制情報及び車線通知情報等を含むダウンリンク情報が車載機に送信されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
このため、光ビーコンは、車載機との間で光信号を送受するビーコンヘッド（投受光器）を備え、投受光器には、ビーコン制御機から入力された送信信号を発光ダイオードに入力してダウンリンク光を送出する光送信部と、フォトダイオードが受光した光信号を電気信号に変換してビーコン制御機に出力する光受信部が搭載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６８９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
１９９３年から現在までの間に、約５４０００ヘッドの光ビーコンが全国各地の道路に配備されているが、かかる既設の光ビーコンを用いた従来の光通信システムよりも、通信容量を拡大してシステムを高度化することが検討されている。
通信容量を拡大する方策としては、アップリンク及びダウンリンクそれぞれについての伝送速度の高速化、通信領域の拡張あるいは通信プロトコルの変更などの方策がある。このうち、アップリンク速度を現状（６４ｋｂｐｓ）よりも高速化すれば、通信領域をさほど広げなくても、大容量のプローブデータを車載機から収集でき、交通信号制御の高度化に役立てることができる。
【０００６】
このように、アップリンク速度の高速化を実現するためには、高速アップリンク受信に対応する光ビーコン（以下、「新光ビーコン」ともいう。）と、高速アップリンク送信に対応する車載機（以下、「新車載機」ともいう。）を新たに導入する必要がある。
しかし、新光ビーコンや新車載機を導入するとしても、これらの新型の機器が、低速アップリンク通信しかできない従来の機器と互換性がなければ、既存の路車間通信システムと整合しなくなるため、アップリンク速度の高速化が阻害される。
【０００７】
そこで、新車載機の上位互換性を確保するため、低速アップリンク送信のみを行う車載機（以下、「旧車載機」ともいう。）からの低速フレームのみをアップリンク受信できる光ビーコン（以下、「旧光ビーコン」ともいう。）が認識可能な、車両の識別情報（以下、「車両ＩＤ」ともいう。）を格納した低速フレームを、高速フレームの前にアップリンク送信する通信規約を採用すれば、旧光ビーコンにダウンリンク切り替えを行わせることができ、新車載機が旧光ビーコンとも通信できるようになる。
【０００８】
更に、最初に送信する低速フレームとその後に送信する予定の高速フレームとの間に、車両ＩＤを格納した車線通知情報を含む下りフレームを受信するための送信中断期間を設ける通信規約を採用すれば、車載機が自身の車両ＩＤを格納した下りフレームに気付かずに、複数の上りフレームの再送を繰り返すことにより、下りフレームの受信機会の喪失を防止することができる。
【０００９】
なお、後の実施形態で詳述するが、上記送信中断期間を設ける新車載機が行う基本的な通信手順は、例えば次のようになる。
１）  下りフレームＤＬ１を受信するまでは待機する。
２）  下りフレームＤＬ１（情報種別は考慮してもしなくてもよい）を受信すれば、車両ＩＤを含む低速フレームＵＬ１を送信する。
【００１０】
３）  光ビーコンからの下りフレームＤＬ２（車両ＩＤが格納された車線通知情報を含むＩＤ格納フレーム）を待つ。
４）  一定時間内に自身の車両ＩＤが格納された車線通知情報が受信できなかったら、低速フレームＵＬ１を再送する。
５）  一定時間内に自身の車両ＩＤが格納された車線通知情報が受信できたら、低速フレームＵＬ１の再送をやめて、高速フレームＵＬ２の送信に取り掛かる。
【００１１】
ところで、高速アップリンク受信に対応する新光ビーコンでは、上りの電気信号を外乱（ダウンリンク光や太陽光の反射光を受光素子が感知して生じた電気信号）と分離するために、上り帯域の電気信号（例えば６４ｋｂｐｓと２５６ｋｂｐｓ）は通過させるが、下り帯域の電気信号（例えば１０２４ｋｂｐｓ）を含む約５００ｋＨｚ以上の帯域成分を遮断する電気的なフィルタ（例えば、遮断周波数が約５００ｋＨｚのローパスフィルタ：従って、光学的なフィルタではない。）を、光受信部の受信回路に設ける必要がある。
【００１２】
このような受信回路を採用すると、遮断周波数に近い高速フレームの方が低速フレームよりもフィルタに対する透過性がやや落ち、その結果、高速フレームの受信性能の方が低速フレームの受信性能よりも若干悪くなる。
この伝送速度の差による受信性能の差は、そのまま、低速フレームと高速フレームを受信可能なエリアの差となって表れ、低速フレームを受信可能なエリアの最上流端が高速フレームを受信可能なエリアの最上流端よりも上流側になる。
【００１３】
一方、例えば上述の通信手順のように、高速アップリンク送信に対応する新車載機が、最初に低速フレームの送信した後に、自身の車両ＩＤの折り返しを確認してから、高速フレームを送信する通信規約を採用した場合には、車両の走行速度によっては、低速フレームを受信可能であるが高速フレームを受信不能な領域（図１１の「不感領域Ｆ」参照）において、新車載機が高速フレームを送信することがある。
【００１４】
そして、かかる不感領域において高速フレームが送信されると、その高速フレームを新光ビーコンが受信できず、高速フレームの再送を許さない通信規約の場合は、新光ビーコンが高速フレームを取得できる可能性がなくなってしまう。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み、低速フレームの後に送信される高速フレームを適切に受信できる、アップリンク方向でマルチレート対応の光ビーコン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】
【００１５】
（１）  本発明の光ビーコンは、走行中の車両の車載機と光信号による無線通信を行う光ビーコンであって、高低２種類の伝送速度での光電気変換が可能な光受信部と、所定の伝送速度での電気光変換が可能な光送信部と、前記光受信部が出力する電気信号から低速フレーム又は高速フレームを再生可能な通信制御部と、を備えており、下記に定義する第２上流端を下記に定義する第１上流端よりも上流側又は実質的に同じ位置にする位置設定が行われていることを特徴とする。
【００１６】
第１上流端：低速フレームを受信可能なエリアの物理的又は論理的な最上流端
第２上流端：高速フレームを受信可能なエリアの物理的又は論理的な最上流端
なお、本明細書において、「実質的に同じ位置」とは、第１上流端と第２上流端の距離差が、車両の位置計測の観点から見て誤差の範囲（例えば５ｃｍ）以内と見なせる程度であることを意味する。
【００１７】
また、本明細書において、「物理的な最上流端」とは、光受信部が受信可能なエリアの最上流端であることを意味し、「論理的な最上流端」とは、通信制御部の情報処理によって設定可能な見かけの最上流端であることを意味する。
【００１８】
本発明の光ビーコンによれば、上記の位置設定が行われているので、低速フレームを受信可能であるが高速フレームを受信不能な領域（図１１の「不感領域Ｆ」）がなくなり、低速フレームを受信できればその後の高速フレームを必ず受信できるようになる。
従って、低速フレームの後に送信される高速フレームを適切に受信できる、アップリンク方向でマルチレート対応の光ビーコンが得られる。
【００１９】
（２）  本発明の光ビーコンにおいて、前記光受信部が、上りの光信号を受光する受光素子と、この受光素子が出力する電気信号を増幅する増幅器と、下り帯域の増幅信号は通過させないが上り帯域の増幅信号は通過させるフィルタと、フィルタリング後の電気信号を二値化するコンパレータとを含む場合には、前記位置設定を、次の回路設計によって行うことにしてもよい。
回路設計：低速フレームよりも高速フレームの方がコンパレータにおける電気信号の利得が大きくなるように、光受信部に含まれる回路素子の定数を定める回路設計
【００２０】
（３）  なお、上記回路設計は、例えば、前記増幅器及び前記フィルタのうちの少なくとも一方を構成する前記回路素子に行うことにすればよい。
かかる回路設計を行えば、「物理的」な最上流端である第２上流端を、「物理的」な最上流端である第１上流端よりも上流側又は実質的に同じ位置に設定できる。
また、この場合、回路素子の定数を定める回路設計にある程度の手間がかかるが、低速用と高速用の２つの受信系を必要とする後述の光学的設定に比べて、回路規模が小さくて済むという利点がある。
【００２１】
（４）  本発明の光ビーコンにおいて、前記光受信部が、低速フレームを受信するための低速用受信系と、高速フレームを受信するための高速用受信系とを有しており、
前記各受信系が、上りの光信号を受光する受光素子と、この受光素子が出力する電気信号を増幅する増幅器と、下り帯域の増幅信号は通過させないが上り帯域の増幅信号は通過させるフィルタと、フィルタリング後の電気信号を二値化するコンパレータとを含む場合には、前記位置設定を、次の回路設計によって行うことにしてもよい。
回路設計：低速用受信系で受信した低速フレームよりも高速用受信系で受信した高速フレームの方がコンパレータにおける電気信号の利得が大きくなるように、前記低速用受信系と前記高速用受信系とにそれぞれ別個に備わった回路素子の定数を定める回路設計
【００２２】
なお、上記のように、光受信部が低速用受信系と高速用受信系とを有している場合、各受信系には、全ての受光素子や回路素子がそれぞれ別個に備わっていてもよいし、両受信系で一部の素子が共用されていてもよい。そして、上記の（４）の構成においては、低速用受信系と高速用受信系とに別個に備わった回路素子に対して、低速フレームよりも高速フレームの方がコンパレータにおける電気信号の利得が大きくなるような定数の設定を行うので、低速用受信系の回路素子に対しては低速フレーム用の定数の設定を行い、高速用受信系の回路素子に対しては高速フレーム用の定数の設定を行うことができる。したがって、一つの回路素子に対して低速用と高速用の２種類の定数の設定を行う場合に比べて、各回路素子における定数の設定を容易に行うことができる。
【００２３】
（５）  上記（４）において、前記低速用受信系と前記高速用受信系とで、前記受光素子が共用されていてもよい。
この場合、光受信部の構成を簡素化及び小型化することができる。
【００２４】
（６）  また、上記（４）において、前記低速用受信系と前記高速用受信系とには、別個の受光素子が備わっていてもよい。この場合、前記低速用受信系における前記受光素子は、光信号の受光面上の入射位置が車両進行方向における光信号の送信位置と対応するように配置され、その入射位置に応じた電気信号を出力する位置検出素子としての機能をも有していてもよい。
受光面内の入力位置に応じた電気信号を出力する位置検出素子としてＰＳＤ（Position Sensitive Detector）が知られており、このＰＳＤを用いてアップリンク位置を測定できる光ビーコンの従来例として、例えば特開２００９−２６０３３号公報に記載された光ビーコンがある。
【００２５】
この光ビーコンでは、１つの位置検出素子（ＰＳＤ）が出力する電気信号を、アップリンク位置の測定と上りフレームの再生の双方に利用している。しかし、一般にＰＳＤは、高速帯域での追従性能が悪いため、上りフレームが高速化されると、ＰＳＤが出力する電気信号からは上りフレームを適切に再生できない。
したがって、本発明の光ビーコンでは、光受信部が低速用受信系と高速用受信系とを有している場合に、低速用受信系には、アップリンク位置の測定に使用されるＰＳＤ等の位置検出素子を用い、高速用受信系には、高速帯域の追従性能が高い受光素子（例えば、ＰＤ）を用いることで、別個の受光素子を用いて上りフレームの速度に応じた２系統の受信系を好適に構成することができる。
【００２６】
（７）前記高速用受信系は、低速フレームをも受信可能なように構成されていてもよい。この場合、前記通信制御部には、前記高速用受信系により受信された低速フレームの電気信号が入力されてもよい。
【００２７】
（８）しかしながら、高速用受信系により受信された低速フレームの電気信号から上りフレームが再生されてしまうと、その後に送信される高速フレームを高速用受信系により受信できなくなるという、従来と同様の不感領域（図１１参照）が生じてしまう可能性がある。
そのため、前記通信制御部は、前記低速用受信系と前記高速用受信系との双方で低速フレームが受信されたときには、前記低速用受信系から入力された電気信号のみから低速フレームを再生するように構成されていることが望まれる。
【００２８】
（９）上記のように低速用受信系から入力された電気信号のみから低速フレームを再生するようにするため、通信制御部は、高速用受信系から入力された低速フレームの電気信号を破棄するように構成されていてもよい。
（１０）或いは、前記通信制御部は、前記高速用受信系の通信経路において高速帯域の信号のみを読み取り可能に構成されていてもよい。
【００２９】
（１１）また、前記高速用受信系のフィルタは、当該高速用受信系の受光素子が出力した低速フレームの電気信号を遮断する機能を有していてもよい。これにより、高速用受信系が受信した低速フレームの電気信号は、フィルタにおいて遮断され、通信制御部において再生されないようにすることができる。
【００３０】
（１２）  本発明の光ビーコンにおいて、前記通信制御部が、前記光受信部が出力する電気信号から前記低速フレームのアップリンク位置を測定可能である場合には、前記位置設定は、前記通信制御部による次の受信制限処理によって行うことができる。
受信制限処理：低速フレームのアップリンク位置が、前記第２上流端を表す閾値として定義された定点位置よりも下流側である場合に限り、当該低速フレームに基づくダウンリンク切り替えを行う処理
【００３１】
この場合、通信制御部が、上記の受信制限処理を行うので、「物理的」又は「論理的」な最上流端としての第２上流端を、「論理的」な最上流端としての第１上流端よりも上流側又は実質的に同じ位置に設定できる。
また、この場合、通信制御部が実行するコンピュータプログラムを変更するだけで位置設定を行えるので、上述の回路設計や後述の光学的設定によって位置設定を行う場合に比べて、本発明を比較的容易に実装できるという利点がある。
【００３２】
（１３）  なお、受信制限処理によって位置設定を行う光ビーコンの場合には、その通信相手となる前記車載機は、当該光ビーコンとの間で行う１回の路車間通信において、低速フレームを高速フレームよりも先に送信するものであることが好ましい。
その理由は、例えば、光ビーコンが、低速フレームの受信に応じてダウンリンク切り替えを行い、車載機が、ダウンリンク切り替え後の下りフレームの内容に応じて高速フレームを送信する場合を想定すると、上記のように低速フレームを高速フレームよりも先に送信する場合、光ビーコンがダウンリンク切り替えを行わない限り、車載機は高速フレームを送信しないため、車載機が高速フレームを不感領域で送信することを有効に防止することができるようになるからである。
【００３３】
（１４）  また、受信制限処理によって位置設定を行う光ビーコンの場合には、上述の「定点位置」は、例えば、規約上のアップリンク領域の上流端から、それより更に上流側にある第２上流端までの範囲（両端位置を含む。）の中から選択すればよい。
その理由は、物理的な第１及び第２上流端が、規約上のアップリンク領域の上流端よりも下流側に位置することはないので、上記範囲の中から定点位置を選択しておけば、受信制限処理を適切に実行できるからである。
【００３４】
（１５）  本発明の光ビーコンにおいて、前記光受信部が、低速フレームを受信するための低速用受信系と、高速フレームを受信するための高速用受信系とを含む場合には、前記位置設定を、次の光学的設定によって行うことにすればよい。
光学的設定：低速用受信系が低速フレームを受信可能なエリアの物理的な最上流端が、高速用受信系が高速フレームを受信可能なエリアの物理的な最上流端よりも上流側又は実質的に同じ位置となるように、両受信系の受信方向（受光方向）を定める設定
【００３５】
かかる光学的設定を行えば、「物理的」な最上流端である第２上流端を、「物理的」な最上流端である第１上流端よりも上流側又は実質的に同じ位置に設定できる。
また、この場合、両受信系の受信方向を定めるという光学的設定によって位置設定を行うものであるから、受信制限処理や回路設計による位置設定に比べて、位置設定をより確実に行えるという利点がある。
【００３６】
（１６）  本発明の路車間通信システムは、走行中の車両の車載機と、この車載機と光信号による無線通信を行う上述の（１）〜（１５）のいずれかに記載の光ビーコンとを備えていることを特徴とする。
従って、本発明の路車間通信システムは、上述の（１）〜（１５）のいずれかに記載の本発明の光ビーコンと同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００３７】
以上の通り、本発明によれば、低速フレームを受信可能であるが高速フレームを受信不能な領域が生じないので、低速フレームの後に送信される高速フレームを適切に受信できる、アップリンク方向でマルチレート対応の光ビーコンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】路車間通信システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】光ビーコンの設置部分を上から見た道路の平面図である。
【図３】光ビーコンの通信領域を示す側面図である。
【図４】従来の通信手順を示すシーケンス図である。
【図５】新旧の光ビーコンと車載機の混在状態を示す図である。
【図６】新光ビーコンの上位互換制御を示すフローチャートである。
【図７】アップリンク情報のフレーム構成図である。
【図８】ダウンリンク情報のフレーム構成図である。
【図９】送信中断期間を設けない場合の路車間通信を示すシーケンス図である。
【図１０】送信中断期間を設ける場合の路車間通信を示すシーケンス図である。
【図１１】高速フレームの不感領域の一例を示す説明図である。
【図１２】第１実施形態に係る新光ビーコンの回路構成図である。
【図１３】位置検出素子を用いたアップリンク位置の測定原理の説明図である。
【図１４】メインＣＰＵによる受信制限処理の一例を示すフローチャートである。
【図１５】第１実施形態の変形例に係る新光ビーコンの回路構成図である。
【図１６】分割ＰＤを用いたアップリンク位置の測定原理の説明図である。
【図１７】（ａ）は第２実施形態に係る新光ビーコンに用いるフィルタの回路構成例を示す図であり、（ｂ）はフィルタの周波数特性を示すグラフである。
【図１８】第２実施形態に係る新光ビーコンに用いる増幅器の周波数特性の一例を示すグラフである。
【図１９】第３実施形態に係る新光ビーコンの回路構成図である。
【図２０】低速用受信系と高速用受信系の受信可能なエリアを示す側面図である。
【図２１】第４実施形態に係る新光ビーコン４Ａの回路構成図である。
【図２２】メインＣＰＵによる処理の一例を示すフローチャートである。
【図２３】第４実施形態の他の変形例に係る新光ビーコン４Ａの回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
〔システムの全体構成〕
図１は、本発明の実施形態に係る路車間通信システムの全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態の路車間通信システムは、インフラ側の交通管制システム１と、道路Ｒを走行する車両２０に搭載された車載機２とを備えている。
【００４０】
交通管制システム１は、交通管制室等に設けられた中央装置３と、道路Ｒの各所に多数設置された光ビーコン（光学式車両感知器）４とを備え、光ビーコン４は、近赤外線を通信媒体とした光通信によって車載機２との間で無線通信を行うことができる。
光ビーコン４は、ビーコン制御機７と、このビーコン制御機７のセンサ用インタフェースに接続された複数（図１では４つ）のビーコンヘッド（投受光器ともいう。）８とを有している。
【００４１】
ビーコン制御機７は、インフラ側の通信部６に接続されており、通信部６は電話回線等の通信回線５によって中央装置３と接続されている。
通信部６は、例えば、信号灯器の灯色を制御する交通信号制御機や、インフラ側における交通情報の中継処理を行う情報中継装置等より構成することができる。
【００４２】
本実施形態の光ビーコン４は、全二重通信方式を採用している。すなわち、後述のビーコン制御機７は、光送信部１０に対するダウンリンク方向の送信制御と、光受信部１１に対するアップリンク方向の受信制御とを同時に行うことができる。
これに対して、本実施形態の車載機２は、半二重通信方式を採用している。すなわち、後述の車載制御機２１は、光送信部２３に対するアップリンク方向の送信制御と、光受信部２４に対するダウンリンク方向の受信制御とを同時には行わない。
【００４３】
なお、光送信部２３に対するアップリンク方向の送信制御と、光受信部２４に対するダウンリンク方向の受信制御は同時に行われていても良いが、実態として、どちらかのみしか機能しないように構成されているものとする。すなわち、アップリンクの送信中にはダウンリンクを受信することが困難な構成である。
【００４４】
〔光ビーコンの構成〕
光ビーコン４のビーコンヘッド８は、電気光変換が可能な光送信部１０と、光電気変換が可能な光受信部１１とを筐体の内部に有している。
このうち、光送信部１０は、近赤外線よりなるダウンリンク光（ダウンリンク方向の光信号）をダウンリンク領域ＤＡ（図３参照）に送出する発光素子を有し、光受信部１１は、アップリンク領域ＵＡ（図３参照）にある車載機２からの近赤外線よりなるアップリンク光（アップリンク方向の光信号）を受光する受光素子を有する。
【００４５】
光送信部１０は、ビーコン制御機７から送出される下りフレームを所定の伝送速度のシリアルな送信信号に変換する送信回路と、出力された送信信号をダウンリンク方向の光信号に変換する、発光ダイオード等よりなる発光素子とから構成されている。
本実施形態の光ビーコン４では、光送信部１０が送信する光信号の伝送速度は、従来の旧光ビーコンと同様に１０２４ｋｂｐｓである。
【００４６】
光受信部１１は、フォトダイオード等よりなる受光素子と、この受光素子が出力する電気信号を増幅してデジタルの受信信号を生成する受信回路とを備えている。
本実施形態の光ビーコン４では、光受信部１１は、高低２種類の伝送速度での光電気変換が可能なマルチレート対応であり、低い方の伝送速度は従来の旧光ビーコンと同様に６４ｋｂｐｓである。高い方の伝送速度は、１２８ｋｂｐｓ、１９２ｋｂｐｓ、２５６ｋｂｐｓ、３８４ｋｂｐｓ、５１２ｋｂｐｓ、１０２４ｋｂｐｓなどの速度を採用し得るが、本実施形態では２５６ｋｂｐｓであるとする。
【００４７】
図２は、本実施形態の光ビーコン４の設置部分を上から見た道路Ｒの平面図である。
図２に示すように、本実施形態の光ビーコン４は、同じ方向の複数（図例では４つ）の車線Ｒ１〜Ｒ４を有する道路Ｒに設置されており、車線Ｒ１〜Ｒ４に対応して設けられた複数のビーコンヘッド８と、これらのビーコンヘッド８を一括制御する制御部である１台のビーコン制御機７とを備えている。
【００４８】
ビーコン制御機７は、信号処理部、ＣＰＵ及びメモリなどを有するコンピュータ装置よりなり、通信部６（図１参照）を介した中央装置３との双方向通信と、車載機２との路車間通信を行う通信制御部としての機能を有する。
また、ビーコン制御機７は、通信制御のためのコンピュータプログラムを記憶装置に格納しており、このプログラムをＣＰＵが読み出して実行することにより、当該ＣＰＵが上記通信制御部として機能する。
【００４９】
ビーコン制御機７は、道路脇に立設した支柱１３に設置されている。また、各ビーコンヘッド８は、支柱１３から道路Ｒ側に水平に架設した架設バー１４に取り付けられ、道路Ｒの各車線Ｒ１〜Ｒ４の直上に配置されている。
ビーコンヘッド８の発光素子は、車線Ｒ１〜Ｒ４の直下よりも車両進行方向の上流側に向けて近赤外線を発光しており、これにより、車載機２との間で路車間通信を行うための通信領域Ａが当該ヘッド８の上流側に設定されている。
【００５０】
〔光ビーコンの通信領域〕
図３は、光ビーコン４の通信領域Ａを示す側面図である。
図３に示すように、光ビーコン４の通信領域Ａは、ダウンリンク領域（図３において実線のハッチングを設けた領域）ＤＡと、アップリンク領域（図３において破線のハッチングを設けた領域）ＵＡとからなる。
【００５１】
このうち、ダウンリンク領域ＤＡは、ビーコンヘッド８が送出するダウンリンク方向の光信号を、車載機２の投受光器である車載ヘッド２２にて受信できる領域であり、ビーコンヘッド８の投受光位置ｄ、地上１ｍ高さの位置ａ及びｃを頂点とする△ｄａｃで示された範囲である。
また、アップリンク領域ＵＡは、車載ヘッド２２が送出するアップリンク方向の光信号を、ビーコンヘッド８にて受信できる領域であり、上記投受光位置ｄと、地上１ｍ高さの位置ｂ及びｃを頂点とする△ｄｂｃで示された範囲である。
【００５２】
従って、ダウンリンク領域ＤＡとアップリンク領域ＵＡの上流端ｃは互いに一致し、アップリンク領域ＵＡは、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向の上流部分（図３の右側部分）に重複している。また、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向長さは、通信領域Ａ全体の同方向長さと一致している。
旧光ビーコン（光学式車両感知器）の場合、ダウンリンク領域ＤＡ及びアップリンク領域ＵＡの正式な領域寸法が規約によって規定されている。
【００５３】
例えば、一般道向けの旧光ビーコンの場合、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａが、ビーコンヘッド８の直下の１．０〜１．３ｍ上流側に位置し、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａからアップリンク領域ＵＡの下流端ｂまでの距離が２．１ｍと規定されている。
また、アップリンク領域ＵＡの下流端ｂから同領域ＵＡの上流端ｃまでの距離は１．６ｍと規定されている。従って、正式な通信領域Ａの車両進行方向の全長（ａｃ間の長さ）は３．７ｍとなる。
【００５４】
これに対して、本実施形態の光ビーコン４（新光ビーコン）では、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａをビーコン直下まで延ばし上流端ｃを上記規定よりも上流側に延ばすことにより、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向の範囲を、高速アップリンク受信に非対応の旧光ビーコンの場合よりも広く設定している。
【００５５】
具体的な数値で例示すると、ビーコンヘッド８の真下を０ｍ（原点）として、そこから上流方向を正の方向とした場合、本実施形態のダウンリンク領域ＤＡの範囲（図３の位置ａから位置ｃまでの範囲）は、０．７０〜６．０４ｍとなっている。
このようにダウンリンク領域ＤＡを広めに設定すると、車載機２がダウンリンク方向の光信号を受信する確実性が増すとともに、通信時間が長くなるのでダウンリンク方向の通信容量を拡大することができる。
【００５６】
また、本実施形態のアップリンク領域ＵＡの範囲（図３の位置ｂから位置ｃまでの範囲）は、３．０４〜６．０４ｍとなっており、上流端ｃの位置が従来よりも１．０４ｍだけ上流側に拡張されている。
このようにアップリンク領域ＵＡを広めに設定すると、光ビーコン４がアップリンク方向の光信号を受信する確実性が増とともに、通信時間が長くなるのでアップリンク方向の通信容量を拡大することができる。
【００５７】
〔車載機の構成〕
図３に示すように、本実施形態の車載機２は、車載制御機２１と車載ヘッド２２とを備えており、車載ヘッド２２の内部には、光送信部２３と光受信部２４が収容されている。
このうち、光送信部２３は、近赤外線よりなるアップリンク光（アップリンク方向の光信号）を発光する発光素子を有し、光受信部２４は、ダウンリンク領域ＤＡに送出された近赤外線よりなるダウンリンク光（ダウンリンク方向の光信号）を受光する受光素子を有する。
【００５８】
光送信部２３は、車載制御機２１から出力される上りフレームを所定の伝送速度のシリアルな送信信号に変換する送信回路と、出力された送信信号をアップリンク方向の光信号に変換する、発光ダイオード等よりなる発光素子とから構成されている。
本実施形態の車載機２では、光送信部２３は、高低２種類の伝送速度での電気光変換が可能なマルチレート対応であり、低い方の伝送速度は従来の旧車載機と同様に６４ｋｂｐｓである。高い方の伝送速度は、１２８ｋｂｐｓ、１９２ｋｂｐｓ、２５６ｋｂｐｓ、３８４ｋｂｐｓ、５１２ｋｂｐｓ、１０２４ｋｂｐｓなどの速度を採用し得るが、本実施形態では２５６ｋｂｐｓであるとする。
【００５９】
光受信部２４は、フォトダイオード等よりなる受光素子と、この受光素子が出力する電気信号を増幅してデジタルの受信信号を生成する受信回路とを備えている。
本実施形態の車載機２では、光受信部２４が受信する光信号の伝送速度は、従来の旧車載機と同様に１０２４ｋｂｐｓである。
【００６０】
車載制御機２１は、信号処理部、ＣＰＵ及びメモリなどを有するコンピュータ装置よりなり、光ビーコン４との路車間通信を行う通信制御部としての機能を有する。
また、車載制御機２１は、通信制御のためのコンピュータプログラムを記憶装置に格納しており、このプログラムをＣＰＵが読み出して実行することにより、当該ＣＰＵが上記通信制御部として機能する。
【００６１】
更に、車載制御機２１は、アップリンクデータとして、自車両の走行データ（例えば、通過位置と通過時刻を時系列に並べた走行軌跡データであるプローブ情報など）を生成して、光送信部２３にアップリンク送信させる機能も有する。
この場合、アップリンク速度を高速化することで、より多くのプローブ情報（走行軌跡を記録する道路区間を長くしたり、同一道路区間における通過位置と通過時刻の記録密度を高くしたりした情報）を送信することが可能になる。
【００６２】
なお、本実施形態の車載制御機２１は、上記ＣＰＵを含む本体制御部とは別に、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit ）等を含む簡易制御部を設けた回路構成であってもよい。
この簡易制御部は、例えば、光受信部２４が何らかの下りフレームを受信した場合に、自機の車両２０の識別情報（以下、「車両ＩＤ」という。）を含む低速の上りフレームを生成する機能を有する。
【００６３】
〔用語の定義等〕
ここで、本明細書で用いる用語の定義を行う。
下りフレームＤＬ１：光ビーコン４が、後述するダウンリンク切り替え前に、ダウンリンク領域ＤＡに向けて繰り返し送信する下りフレームのことをいう。
上りフレームＵＬ１：下りフレームＤＬ１の受信に応じて車載機２が送信する上りフレームのうち、伝送速度が低速のものをいう。「低速フレームＵＬ１」ともいう。
【００６４】
上りフレームＵＬ２：下りフレームＤＬ１の受信に応じて車載機２が送信する上りフレームのうち、伝送速度が高速のものをいう。「高速フレームＵＬ２」ともいう。
車載機２が高速アップリンク送信に対応する新車載機２Ａ（図５参照）の場合は、上りフレームとして、低速フレームＵＬ１と高速フレームＵＬ２の双方を送信でき、車載機２が高速アップリンク送信に非対応の旧車載機２Ｂ（図５参照）の場合には、上りフレームとして低速フレームＵＬ１しか送信できない。
【００６５】
下りフレームＤＬ２：光ビーコン４が、後述するダウンリンク切り替え後に、ダウンリンク領域ＤＡに向けて繰り返し送信する下りフレーム（一連のフレーム群の場合を含む。）のことをいう。
ＩＤ格納フレーム：車載機２が、自車両の車両ＩＤの値を所定の格納領域（例えば、アップリンク情報のヘッダ部の「車両ＩＤ」（図７参照））に記して生成した、「低速」の上りフレームＵＬ１のことをいう。
【００６６】
折り返しフレーム：光ビーコン４が、ＩＤ格納フレームを受信した場合に、そのフレームに含まれる車両ＩＤと同じ値を所定の格納領域に記して生成した下りフレームＤＬ２のことをいう。
ＩＤ折り返し：光ビーコン４が、ＩＤ格納フレームを受信した場合に、折り返しフレームを生成してダウンリンク送信する処理のことをいう。
【００６７】
なお、光ビーコン４が、ＩＤ格納フレームを受信した場合に、折り返しフレームの連送を行わずにダウンリンク切り替えを行ってもよい。
車両ＩＤのループバック：車載機２がＩＤ格納フレームを生成し、生成したＩＤ格納フレームをアップリンク送信し、光ビーコン４がＩＤ折り返しを行うことにより、車両ＩＤを送信元の車載機２にループバックさせる一連の処理のことをいう。
【００６８】
ダウンリンク切り替え：光ビーコン４が繰り返して送信する下りフレームＤＬ１，ＤＬ２に含める実質的なデータ内容を、当該切り替えの前後で変化させることをいう。
本実施形態では、ダウンリンク切り替え後の下りフレームＤＬ２には、折り返しフレームと、車両ＩＤに対応する車両向けの提供情報を含む下りフレームＤＬ２とが含まれる。この提供情報には、例えば、渋滞情報、区間旅行時間情報及び事象規制情報などの情報を含めることができる。
【００６９】
これらの情報は、高速アップリンク送信に非対応の旧車載機に対しても提供されるものである。
もっとも、本実施形態の光ビーコン４（新光ビーコン）では、高速アップリンク送信に対応する新車載機を搭載した車両向けの提供情報として、例えば、交差点における信号灯色の切り替えタイミングを含む信号情報や、車両２０が電気自動車の場合に有用な情報である直近の充電ステーションまでの経路を示す充電ステーション情報など、新車載機用として予め定めた専用情報を提供することもできる（図９及び図１０参照）。
【００７０】
上りフレームＵＬ１及び下りフレームＤＬ１，ＤＬ２における車両ＩＤのデータ格納領域は、どの領域を使用してもよいが、例えば「ヘッダ部」や「車線通知情報」を使用することができる。
下りフレームＤＬ１，ＤＬ２の車線通知情報には、車線Ｒ１〜Ｒ４（図２）ごとに車両ＩＤを格納するフィールドがあり、各車両ＩＤに対して車線番号を付与できる。このため、異なる車線Ｒ１〜Ｒ４を走行する車両２０の車載機２は、格納フィールド内のいずれに自車両の車両ＩＤが含まれるかを読み取ることで、自車両がどの車線Ｒ１〜Ｒ４を走行中かを判定できる。
【００７１】
〔上りフレームのフレーム構成〕
図７は、アップリンク情報（上りフレーム）のフレーム構成図である。
図７に示すように、上りフレームＵＬ１は、先頭から順に、受信側と同期を取るための同期用の伝送制御部（以下、「同期部」という。）、ヘッダ部、実データ部及びＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check ）用の伝送制御部（以下、「ＣＲＣ部」という。）を有する。
【００７２】
図７に示すように、上りフレームＵＬ１の場合は、同期部に１バイトが割り当てられ、ヘッダ部に１０バイトが割り当てられ、実データ部に最大５９バイトが割り当てられ、ＣＲＣ部には４バイト（１バイトのアイドル部＋２バイトのＣＲＣ＋１バイトの最終同期部）が割り当てられている。
アップリンク情報のヘッダ部には、「サブシステムキー情報数」、「車両ＩＤ」、「車載機種別」、「情報種別」及び「最終フレームフラグ」などの格納領域が含まれる。
【００７３】
「サブシステムキー情報数」（以下、「情報数」と略記することがある。）には、実データ部の先頭から順に格納する「サブシステムキー情報」の数が格納される。
すなわち、情報数がゼロの場合は、実データ部に「サブシステムキー情報」が含まれず、情報数が「１」の場合は、実データ部に１つの「サブシステムキー情報」が含まれ、情報数が「ｎ」の場合は、実データ部にｎ個の「サブシステムキー情報」が含まれる。
【００７４】
上記「サブシステムキー情報」は、光ビーコン４が、公共車両優先システム（ＰＴＰＳ）、車両運行管理システム（ＭＯＣＳ）、現場急行支援システム（ＦＡＳＴ）及び安全運転支援システム（ＤＳＳＳ）などのダウンリンク情報の付加情報を選択するためのキー情報である。
車載機２は、自車両がＵＴＭＳ規格のどのシステムに対応しているかに応じて、「サブシステムキー情報数」と「サブシステムキー情報」の内容を決定する。
【００７５】
例えば、車載機２は、自車両がＵＴＭＳ規格の１つのシステムに対応する場合は、ヘッダ部の「サブシステムキー情報数」の値を「１」に設定し、当該１つのシステムの規格に従った内容の「サブシステムキー情報（１）」を、実データ部に格納する。
また、車載機２は、自車両がＵＴＭＳ規格の２つのシステムに対応する場合は、ヘッダ部の「サブシステムキー情報数」の値を「２」に設定し、当該２つのシステムの規格にそれぞれ従った内容の「サブシステムキー情報（１）」及び「サブシステムキー情報（２）」を、実データ部に格納する。
【００７６】
なお、「サブシステムキー情報」のデータ形式は、各々のシステムの規格によって相違するので詳細は割愛するが、例えば、安全運転支援システム（ＤＳＳＳ）の場合には、ブレーキ状態、ターンシグナル状態、ハザード状態、車速、進行方向、加減速度及びアクセルペダル位置などの情報が含まれる。
【００７７】
一方、光ビーコン４は、アップリンク情報に含まれる「サブシステムキー情報」の種別により、車載機２が、ＵＴＭＳ規格に含まれるどのシステムに対応するかを判断し、当該システムの規格に応じた提供情報を、ダウンリンク切り替え後の下りフレームＤＬ２に格納してダウンリンク送信する。なお、この提供情報は、サブシステムキー情報の対価として提供されるという意味で、「対価サービス情報」ということがある。
このように、「サブシステムキー情報」は、ダウンリンク切り替え後の提供情報の種類を新旧の光ビーコン４が決定するのに使用される。
【００７８】
「車両ＩＤ」は、車載機２が自身で生成した、或いは、光ビーコン４が自動生成した車両ＩＤの値を格納する領域であり、車載機２は、アップリンク送信時に記憶している車両ＩＤの値を、上りフレームＵＬ１のヘッダ部の車両ＩＤに格納する。
「車載機種別」は、車載機２の種別を格納する領域であり、「情報種別」は、アップリンク情報の種別を格納する領域であり、本実施形態では、これらの領域の値により、アップリンク送信主体の新旧と、アップリンク情報が高速か低速かを表す。
【００７９】
具体的には、本実施形態の車載機２（新車載機２Ａ）は、低速の上りフレームＵＬ１を送信する場合は、「車載機種別」に新車載機２Ａを示す所定値（例えば、「６」）を格納し、「情報種別」に低速であることを示す所定値（例えば、「１」）を格納する。
また、新車載機２Ａは、高速の上りフレームＵＬ２を送信する場合は、「車載機種別」に新車載機２Ａを示す所定値（例えば、「６」）を格納し、「情報種別」に高速であることを示す所定値（例えば、「４」）を格納する。
【００８０】
従って、本実施形態の光ビーコン４（新光ビーコン４Ａ）は、受信した上りフレームＵＬの車載機種別の値が「６」でかつ情報種別の値が「１」の場合は、新車載機２Ａからの低速フレームＵＬ１であると判定でき、受信した上りフレームＵＬの車載機種別の値が「６」でかつ情報種別の値が「４」の場合は、新車載機２Ａからの高速フレームＵＬ２であると判定することができる。
なお、旧車載機２Ｂの場合は、車載機種別の値を「６」以外に設定するので、新光ビーコン４Ａは、「車載機種別」の値が「６」以外の上りフレームＵＬを受信した場合は、旧車載機２Ｂからの低速フレームＵＬ１であると判定することができる。
【００８１】
新光ビーコン４Ａは、新車載機２Ａ及び旧車載機２Ｂからの低速フレームＵＬ１の受信を完了すると、ヘッダ部に含まれる車両ＩＤの値を車線通知情報に格納した折り返しフレームを生成し、このフレームの連続送信を伴うダウンリンク切り替えを行う。
一方、本実施形態では、新光ビーコン４Ａは、新車載機２Ａからの高速フレームＵＬ２の受信を完了した場合には、ダウンリンク切り替えを行わない。もっとも、高速フレームＵＬ２の受信完了に応じて、ダウンリンク切り替えを行う規約を採用してもよい。
【００８２】
このように、本実施形態では、新車載機２Ａ及び旧車載機２Ｂからの低速フレームＵＬ１の受信完了は、新光ビーコン４Ａが折り返しフレームの連続送信を伴うダウンリンク切り替えを行うための条件（契機ないしトリガー）となっている。
また、新車載機２Ａからの高速フレームＵＬ２の受信完了は、新光ビーコン４Ａが折り返しフレームの連続送信やダウンリンク切り替えを行うための条件（契機ないしトリガー）になっていない。
【００８３】
「最終フレームフラグ」は、車載機２（新旧いずれでもよい。）が複数の上りフレームＵＬよりなる上りフレーム群を送信する場合に、その上りフレーム群のどれが最終フレームであるかを示すための格納領域である。
すなわち、車載機２は、上りフレーム群を構成する複数の上りフレームＵＬのうち、最終フレームの「最終フレームフラグ」にのみ所定のフラグ値（例えば、「１」）を格納し、それ以外の上りフレームＵＬにはそのフラグ値を格納しない。
【００８４】
〔下りフレームのフレーム構成〕
図８は、ダウンリンク情報（下りフレーム）のフレーム構成図である。
図８に示すように、下りフレームＤＬ１，ＤＬ２のフレーム構成も、上りフレームＵＬ１のフレーム構成（図７）の場合と同様に、先頭から順に、同期部、ヘッダ部、実データ部及びＣＲＣ部とからなる。
【００８５】
下りフレームＤＬ１，ＤＬ２の場合は、同期部に１バイトが割り当てられ、ヘッダ部に５バイトが割り当てられ、実データ部に１２３バイトが割り当てられ、ＣＲＣ部に４バイト（１バイトのアイドル部＋２バイトのＣＲＣ＋１バイトの最終同期部）が割り当てられている。
下りフレームＤＬ１，ＤＬ２の実データ部には、車両２０向けの提供情報として、図９に示す各種情報のうちのいずれか１つが格納される。
【００８６】
具体的には、光ビーコン４（新旧いずれでもよい。）は、ダウンリンク切り替え前の下りフレームＤＬ１の実データ部には、「車線通知情報」を含める。
また、光ビーコン４は、ダウンリンク切り替え後の下りフレームＤＬ２の実データ部には、その下りフレームＤＬ２が折り返しフレームである場合を除き、車載機２からアップリンクされたサブシステムキー情報に対応する提供情報を選択し、選択した提供情報を実データ部に含める。
【００８７】
なお、光ビーコン４は、提供情報が実データ部の容量（１２３バイト）に収まる場合は、１つの下りフレームＤＬ２で提供情報を送信するが、収まらない場合は、複数の下りフレームＤＬ２にて提供情報を送信することもある。
【００８８】
図８に示すように「車線通知情報」の格納領域には、「車両ＩＤ」、「車線番号」及び「ビーコン識別フラグ」などが含まれる。
光ビーコン４は、ダウンリンク切り替え前の下りフレームＤＬ１の場合は、「車線通知情報」の「車両ＩＤ」に値を格納せず、車載機２からＩＤ格納フレームを受信すると、そのヘッダ部に含まれる車両ＩＤの値を、「車線通知情報」の「車両ＩＤ」に格納して折り返しフレームを生成する。光ビーコン４は、アップリンク情報を取得したビーコンヘッド８に対応する車線番号値を「車線番号」に記す。
【００８９】
「ビーコン識別フラグ」は、自機が高速アップリンク受信に対応するか否かを示す格納領域である。
すなわち、光ビーコン４は、自機が高速アップリンク受信に対応する「新光ビーコン４Ａの場合は、下りフレームＤＬ１，ＤＬ２の「ビーコン識別フラグ」に所定のフラグ値（例えば、「０１」）を格納し、自機が高速アップリンク受信に対応しない旧光ビーコン４Ｂの場合は、下りフレームＤＬ１，ＤＬ２の「ビーコン識別フラグ」にそれ以外の値（例えば、「００」）を格納する。
【００９０】
従って、高速アップリンク送信に対応する本実施形態の車載機２（新車載機２Ａ）は、下りフレームＤＬ１，ＤＬ２の「車線通知情報」に含まれる「ビーコン識別フラグ」の値により、通信相手の光ビーコン４が、新光ビーコン４Ａであるか旧光ビーコン４Ｂであるかを判定することができる。
【００９１】
ダウンリンク切り替え後に光ビーコン４の光送信部１０から繰り返し送信される下りフレーム群は、１〜８０個の下りフレームＤＬ２で構成され、その繰り返し送信の送信可能時間は２５０ｍｓである。
また、下りフレームＤＬ２は、ダウンリンク方向に送出すべきデータ量に応じた任意数のフレームで構成され、上記送信可能時間の範囲内で繰り返し送信される。また、下りフレームＤＬ２の送信周期は約１ｍｓである。
【００９２】
従って、例えば、３つの下りフレームＤＬ２で１つの有意なデータを構成する場合は、その送信周期が約３ｍｓになるので、そのデータは所定の送信可能時間（２５０ｍｓ）内に約８０回繰り返して送信されることになる。
もっとも、本実施形態のように、ダウンリンク領域ＤＡをビーコンヘッド８の直下付近まで拡大すれば（図３参照）、繰り返し送信する下りフレームＤＬ２の個数を最大２００個程度まで増加させることができる。
【００９３】
なお、後述の図１０の路車間通信に示すように、光ビーコン４がＩＤ格納フレームに応じてダウンリンク切り替えを行う場合には、後続フレームのアップリンク送信の時間とダウンリンク切り替え後のダウンリンク送信の時間が重複し得るので、ダウンリンク切り替え後の下りフレームＤＬ２の送信可能期間は（２５０＋α）ｍｓ（例えば、３５０ｍｓ）とすることが好ましい。
【００９４】
〔従来の路車間通信〕
図４は、通信領域Ａで行われる従来の通信手順を示すシーケンス図である。
ここで、図４において、白丸を付したフレームは、車両ＩＤを含まないフレーム（車両ＩＤなしの車線通知情報を有するフレーム）であることを示し、黒丸を付したフレームは、路車間のＩＤ折り返しに利用するフレーム（上りの「ＩＤ格納フレーム」又は下りの「折り返しフレーム」）であることを示す。図９及び図１０においても同様である。
【００９５】
また、以下の路車間通信の説明では、動作主体が光ビーコン４と車載機２であるとして説明するが、実際の通信制御は、光ビーコン４のビーコン制御機（通信制御部）７と、車載機２の車載制御機（通信制御部）２１が実行する。この点も、図９及び図１０の路車間通信においても同様である。
【００９６】
図４に示すように、光ビーコン４（図４の場合は旧光ビーコン４Ｂ）は、車線Ｒ１〜Ｒ４ごとに設けられたビーコンヘッド８から、下りフレームＤＬ１を所定の送信周期で送信し続けている。この段階では、車線通知情報に車両ＩＤが格納されていない。
車両２０がダウンリンク領域ＤＡに入ると、車載機２（図４の場合は旧車載機２Ｂ）が車線通知情報（車両ＩＤ無し）を含む下りフレームＤＬ１或いはその他の下りフレームＤＬ１を受信し、車両２０が光ビーコン４の通信領域Ａ内に入ったことを察知する。
【００９７】
この際、車載機２は、ヘッダ部に車両ＩＤを格納した低速の上りフレームＵＬ１（図４のＩＤ格納フレームＵ１）を生成し、自機の通信をいったん受信から送信に切り替えて、生成した低速の上りフレームＵＬ１をアップリンク送信し、その後、自機の通信を送信から受信に戻す。
なお、旅行時間情報などの光ビーコン４に提供すべき情報がある場合には、ＩＤ格納フレームＵ１の実データ部にその情報が格納される。
【００９８】
受信フレームのＣＲＣチェック等を経てＩＤ格納フレームＵ１が光ビーコン４において正規に受信されると、光ビーコン４は、遅くとも１０ｍ秒以内でダウンリンク切り替えを行ったあと、下りフレームＤＬ２の繰り返し送信を開始する。
ダウンリンク切り替えの後に繰り返し送信させる複数の下りフレームＤＬ２は、先頭部分で連送される複数の折り返しフレーム（黒丸付きの下りフレームＤＬ２）と、その後に繰り返し送信される所定の提供情報を含む下りフレームＤＬ２とからなる。
【００９９】
この下りフレームＤＬ２の繰り返し送信は、前記した所定時間内において可能な限り繰り返される。
また、図４に示すように、折り返しフレーム（黒丸付きの下りフレームＤＬ２）は、提供情報の送信期間中においてダウンリンク情報を構成する一連の複数の下りフレームＤＬ２（例えば５個の下りフレームＤＬ２）の１つであり、従来は、一連の複数の下りフレームＤＬ２の先頭にのみ含まれて繰り返し（図４の例では５フレームごと）送信される。
【０１００】
なお、ダウンリンク情報を構成する一連の下りフレームＤＬ２は最大で８０個まで格納できるため、折り返しフレーム（黒丸付きの下りフレームＤＬ２）は、最も少ない頻度の場合には８０フレームに１つの割合で格納されることとなる。
車載機２は、光ビーコン４から複数の下りフレームＤＬ２を受信し、その複数の下りフレームＤＬ２の中で、自車両の車両ＩＤが記された車線通知情報を含むものがあるか否かを判定する。
【０１０１】
車載機２は、その判定結果が肯定的である場合に、自車両の車両ＩＤのループバックが成功したことを確認し、この時点で自機の通信を受信のままに維持する。
逆に、車載機２は、その判定結果が否定的である間は、自車両の車両ＩＤのループバックが成功していないと判断し、自機の通信を受信から送信に切り替えて、上りフレームＵＬ１を再送する。この場合、車載機２は、例えば、先に送信した上りフレームＵ１の送信後所定時間（例えば３０ｍｓ）後に、再び上りフレームＵＬ１を送信する。車載機２は、この再送の動作を車両ＩＤのループバックが成功するまで繰り返す。
【０１０２】
〔混在状況における問題点〕
図５は、新旧の光ビーコン４Ａ，４Ｂと車載機２Ａ，２Ｂの混在状態を示す図である。
図５に示すように、新光ビーコン４Ａは、低速の伝送速度（６４ｋｂｐｓ）だけでなく高速の伝送速度（例えば２５６ｋｂｐｓ）でのアップリンク受信に対応している。本実施形態の光ビーコン４は、新光ビーコン４Ａに該当する。
同様に、新車載機２Ａは、低速の伝送速度（６４ｋｂｐｓ）だけでなく高速の伝送速度（例えば２５６ｋｂｐｓ）でのアップリンク送信に対応している。本実施形態の車載機２は新車載機２Ａに該当する。
【０１０３】
これに対して、旧光ビーコン４Ｂは、低速の伝送速度（６４ｋｂｐｓ）でのアップリンク受信のみを行う光ビーコン、すなわち、高速の伝送速度（例えば２５６ｋｂｐｓ）でのアップリンク受信に非対応の光ビーコンである。
同様に、旧車載機２Ｂは、低速の伝送速度（６４ｋｂｐｓ）でのアップリンク送信のみを行う車載機、すなわち、高速の伝送速度（例えば２５６ｋｂｐｓ）でのアップリンク送信に非対応の車載機である。
【０１０４】
上述の用語の定義で記載した通り、図５の「ＤＬ１」は、ダウンリンク切り替え前に新旧の光ビーコン４Ａ，４Ｂが送信する下りフレームを示し、図５の「ＵＬ１」は、下りフレームＤＬ１の受信を契機として、新旧の車載機２Ａ，２Ｂが送信可能な低速フレームを示し、図５の「ＵＬ２」は、新車載機２Ａのみが送信可能な高速フレームを示している。
また、図５の「ＤＬ２」は、ダウンリンク切り替え後に新旧の光ビーコン４Ａ，４Ｂが送信する下りフレームを示している。
【０１０５】
ここで、新光ビーコン４Ａと新車載機２Ａが路車間通信する場合を想定する。そして、光ビーコン４の新旧タイプを判別不能な場合は、新車載機２Ａは、上りフレームを確実に受信して貰うために低速でアップリンク送信を行うとする。
この場合、ダウンリンク方向の伝送速度は、新旧いずれの場合も「１０２４ｋｂｐｓ」であるから、新車載機２Ａは、新光ビーコン４Ａから下りフレームＤＬ１を受信しただけでは、通信相手が新光ビーコン４Ａであることを察知できない。
【０１０６】
このように、新車載機２Ａが、新光ビーコン４Ａのダウンリンク領域ＤＡを通過する間に新光ビーコン４Ａと通信していることを認識できなければ、高速のアップリンク送信が可能である筈の新車載機２Ａが、新光ビーコン４Ａに対しても低速でアップリンク送信を行ってしまい、アップリンク速度の高速化が実現できなくなる。
そこで、本実施形態では、自機が高速アップリンク受信に対応する新光ビーコン４Ａである旨のビーコン識別情報（例えば、図８の「ビーコン識別フラグ」）を、ビーコン制御機７が下りフレームＤＬ１，ＤＬ２に含めることができる。
【０１０７】
具体的には、前述の通り、光送信部１０にダウンリンク送信させる下りフレームＤＬ１，ＤＬ２の「車線通知情報」（「ヘッダ部」でもよい。）に、光ビーコン４の新旧タイプを示すフラグフィールドを予め定義しておく。
そして、ビーコン制御機７は、自機を新光ビーコン４Ａとして動作させる場合には、繰り返し送信するすべての下りフレームＤＬ１，ＤＬ２又は所定周期ごとの下りフレームＤＬ１，ＤＬ２のフラグフィールドをオンにし、自機を旧光ビーコン４Ｂとして動作させる場合には、その下りフレームＤＬ１，ＤＬ２のフラグフィールドをオフにする。
【０１０８】
このため、新車載機２Ａは、受信した下りフレームＤＬ１，ＤＬ２のフラグフィールドがオンである場合には、通信相手が新光ビーコン４Ａであると判定でき、オフの場合や当該フラグフィールドが検出できなかった場合には、通信相手が旧光ビーコン４Ｂであると判定できる。
【０１０９】
もっとも、上りフレーム群に必ず低速フレームＵＬ１が含まれておれば、通信相手の光ビーコン４の新旧タイプを判定しなくても、両タイプの光ビーコン４との通信が可能である。
その理由は、低速フレームＵＬ１を利用すれば新旧双方の光ビーコン４Ａ，４Ｂと従来通りの通信ができるし、上りフレーム群の他のフレームを一律に高速フレームＵＬ２としても、旧光ビーコン４Ｂがそれを受信できないだけで、特に問題はないからである。
【０１１０】
本実施形態では、新車載機２Ａは、光ビーコン４の新旧判定を行わないタイプであると仮定するが、新車載機２Ａは、下りフレームＤＬ１のフラグフィールドに基づいて光ビーコン４の新旧判定を行った結果、通信相手が新光ビーコン４Ａであると判明した場合に限り、高速フレームＵＬ２を送信するものであってもよい。
【０１１１】
〔新光ビーコンの上位互換制御〕
図６は、本実施形態の光ビーコン４である、新光ビーコン４Ａのビーコン制御機７が行う上位互換制御を示すフローチャートである。
図６に示すように、新光ビーコン４Ａのビーコン制御機７は、フラグフィールドをオンに設定した下りフレームＤＬ１を所定周期で繰り返しダウンリンク送信することにより（図６のステップＳＴ１）、自機が新光ビーコン４Ａであることを外部に通知している。
【０１１２】
この状態で、ビーコン制御機７は、上りフレームＵＬ１を受信したか否かを判定し（図６のステップＳＴ２）、その受信を検出するまで、ステップＳＴ１のダウンリンク送信を継続する。
上りフレームＵＬ１の受信を検出すると、ビーコン制御機７は、受信した上りフレームＵＬ１の送信主体が、高速の伝送速度（本実施形態では、２５６ｋｂｐｓ）に対応する新車載機２Ａであるか否かを判定する（図６のステップＳＴ３）。
【０１１３】
このステップＳＴ３の判定は、例えば、光受信部１１で受信された上りフレームＵＬ１の伝送速度が、高速であったか低速であったかによって行うことができる。この場合、受信した上りフレームＵＬ１が高速であれば、送信主体が新車載機２Ａであると判定でき、低速であれば、送信主体が旧車載機２Ｂであると判定できる。
また、新車載機２Ａの車載制御機２１が、自機が高速アップリンク送信対応の新車載機２Ａである旨の車載機識別情報を、上りフレームＵＬ１に含める規約を採用してもよい。
【０１１４】
具体的には、光送信部２３がアップリンク送信する上りフレームＵＬ１のヘッダ部に、車載機２の新旧タイプを示すフラグフィールド（例えば、図７の「車載機種別」）を予め定義しておく。
そして、新車載機２Ａの車載制御機２１は、自機を新車載機２Ａとして動作させる場合は、高速で送信する上りフレームＵＬ１のフラグフィールドをオンにし、自機を旧車載機２Ｂとして動作させる場合は、上りフレームＵＬ１のフラグフィールドをオフにする。
【０１１５】
このため、かかる規約を採用すれば、ビーコン制御機７は、受信した上りフレームＵＬ１のフラグフィールドがオンである場合には、その送信主体が新車載機２Ａであると判定でき、上りフレームＵＬ１のフラグフィールドがオフの場合や当該フラグフィールドが検出できなかった場合には、その送信主体が旧車載機２Ｂであると判定できる。
【０１１６】
ステップＳＴ３の判定結果が肯定的である場合、すなわち、上りフレームＵＬ１の送信主体が新車載機２Ａの場合は、ビーコン制御機７は、ダウンリンク切り替え後に新車載機用のダウンリンク送信を行う（図６のステップＳＴ４）。
新車載機用のダウンリンク送信は、渋滞情報、区間旅行時間情報及び事象規制情報などの旧車載機向けの提供情報に加え、信号情報や充電ステーション情報などの新車載機向けの提供情報を含む下りフレームＤＬ２を、繰り返し送信することによって行われる。
【０１１７】
ステップＳＴ３の判定結果が否定的である場合、すなわち、上りフレームＵＬ１の送信主体が旧車載機２Ｂの場合は、ビーコン制御機７は、ダウンリンク切り替え後に旧車載機用のダウンリンク送信を行う（図６のステップＳＴ５）。
この旧車載機用のダウンリンク送信は、渋滞情報、区間旅行時間情報及び事象規制情報などの旧車載機向けの提供情報を含む下りフレームＤＬ２だけを、繰り返し送信することによって行われる。
【０１１８】
なお、前述の通り、ダウンリンク切り替え後に行われるステップＳＴ４，ＳＴ５の下りフレームＤＬ２のダウンリンク送信は、ダウンリンク切り替え時点から所定時間（例えば、２５０ｍｓ）が経過するまで行われる。
【０１１９】
〔送信中断期間を設けない場合の路車間通信〕
図９は、新車載機２Ａが「送信中断期間」を設けずに上りフレームＵＬ１，ＵＬ２を送信するため、新車載機２ＡがＩＤ確認を失敗する場合の路車間通信を示すシーケンス図である。
【０１２０】
図９において、Ｕ０〜Ｕ３は、下りフレームＤＬ１を検出した新車載機２Ａがアップリンク送信する、複数の上りフレーム（上りフレーム群）ＵＬ１，ＵＬ２を示している。
図９では、上りフレーム群のフレーム数が４フレームになっているが、そのフレーム数は４つに限定されるものではなく、例えば、高速フレームＵＬ２が３つ以上送信される場合もあるし、比較的長いデータ長である高速フレームＵＬ２が１つだけ送信される場合もあり得る。
【０１２１】
また、ハッチングを付していない上りフレームＵ０は、伝送速度が低速（本実施形態では６４ｋｂｐｓ）の「低速フレーム」であることを示し、ハッチングを付した上りフレームＵ１〜Ｕ３は、伝送速度が高速（本実施形態では２５６ｋｂｐｓ）の「高速フレーム」であることを示している。
なお、低速フレームＵ０と高速フレームＵ１〜Ｕ３の図示上の区別については、図１０の路車間通信においても同様である。
【０１２２】
プローブ情報などの大容量のデータをアップリンク送信する場合には、低速フレームＵ０にデータを格納しきれないことが多い。そこで、図９の例では、新車載機２Ａが合計３つの高速フレームＵ１〜Ｕ３を低速フレームＵ０の後に続けて送信している。
具体的には、新車載機２Ａは、ダウンリンク領域ＤＡにおいて下りフレームＤＬ１を受信すると、低速フレームＵ０を即座に低速でアップリンク送信し、それに続けて高速フレームＵ１〜Ｕ３をアップリンク送信する。
【０１２３】
なお、本実施形態では、新車載機２Ａが通信相手の新旧を判定しない場合を想定しているので、低速フレームＵ０と高速フレームＵ１〜Ｕ３の連続送信は、新車載機２Ａの通信相手が新光ビーコン４Ａか旧光ビーコン４Ｂかに拘わらず実行される。
新車載機２Ａの通信相手の光ビーコン４は、上りフレーム群に含まれる低速フレームＵ０の受信完了を契機として、そのヘッダ部から車両ＩＤ値を抽出し、その値を車線通知情報に格納した折り返しフレームの連送とダウンリンク切り替えを行う。
【０１２４】
すなわち、光ビーコン４が新光ビーコン４Ａの場合は、低速フレームＵ０の「車載機種別」の値が「６」でかつ「情報種別」の値が「１」であることを検出すると、折り返しフレームの連送とダウンリンク切り替えを行う。
また、光ビーコン４が旧光ビーコン４Ｂの場合は、上記のような種別判定を行うことができないので、低速フレームＵ０の受信が完了すると、従来通り、即座に折り返しフレームの連送とダウンリンク切り替えを行う。
【０１２５】
このように、旧光ビーコン４Ｂは、大容量のアップリンク送信はされないという想定の下で、ＩＤ格納フレームである低速フレームＵ０を受信すると、即座に折り返しフレームを連送してダウンリンク切り替えを出来るだけ素早く行う運用になっており、新光ビーコン４Ａも、旧車載機２Ｂとの互換性を維持するため、低速フレームＵ０の受信完了を契機としてダウンリンク切り替えを即座に行うようになっている。
従って、図９に示すように、高速フレームＵ１〜Ｕ３の送信期間（図９の例ではＵ３）によっては、その送信中に折り返しフレームが新車載機２Ａに到達することがある。
【０１２６】
この場合、新車載機２Ａが半二重通信方式を採用している場合には、光受信部２４に折り返しフレームが届いているにも拘わらず、新光ビーコン４Ａが車両ＩＤを認識済みであることを新車載機２Ａが察知できない。
また、この場合、図９に破線で示すように、新車載機２Ａは、ＩＤ格納フレームである低速フレームＵ０を含む大容量の上りフレーム群Ｕ０〜Ｕ３を再送信する。
【０１２７】
この現象は、ダウンリンク情報に含めるべき車線通知情報以外の提供情報のデータ量が多いほど発生しやすくなる。
その理由は、提供情報のデータ量が多くなるほど、新光ビーコン４Ａが繰り返し送信する下りフレームＤＬ２に折り返しフレームを含める頻度が少なくなるため、新車載機２Ａがループバックを認識できない確率が高くなるためである。
【０１２８】
従って、ダウンリンク切り替え後に定期的（図９の例では５フレームごと）にダウンリンク送信される折り返しフレームについても、上りフレーム群Ｕ０〜Ｕ３の送信期間と重なるタイミングになって、新車載機２Ａが受信できる可能性が低くなることがある。
この場合、上りフレーム群Ｕ０〜Ｕ３を再送信した後でも、新車載機２Ａが折り返しフレームに気付かず、上りフレーム群Ｕ０〜Ｕ３のアップリンク送信（再送）が無駄に継続されることになる。
【０１２９】
そして、新車載機２Ａがアップリンク送信するフレーム数が多いほど、折り返しフレームに気付かないままアップリンク領域ＵＡにおいて上りフレーム群Ｕ０〜Ｕ３の送信が継続される可能性が増すことになる。
従って、より多くのデータを新光ビーコン４Ａにアップリンクしようとする新車載機２Ａほど、限られた期間（例えば２５０ｍｓ）にしか送信されない下りフレームＤＬ２の受信機会を大幅に喪失したり、極端な場合は、下りフレームＤＬ２を受信できずに通信領域Ａを通過したりするという、不合理な結果になるおそれがある。
【０１３０】
〔送信中断期間を設ける場合の路車間通信〕
図１０は、新車載機２Ａが「送信中断期間」を設けて上りフレームＵＬ１，ＵＬ２を送信するため、新車載機２Ａが、ＩＤ確認を成功する場合の路車間通信を示すシーケンス図である。
図１０の例では、新車載機２Ａが低速フレームＵ０の後に高速フレームＵ１〜Ｕ３を連送する場合に、最初の低速フレームＵ０と高速フレームＵ１の間に「送信中断期間」を設けることにより、折り返しフレームの不達に伴う上述の問題点を解決している。
【０１３１】
この「送信中断期間」は、新車載機２Ａが、自機が行う車両ＩＤのループバックの成功を確認するとともに、高速フレームＵ１の送信の準備をするために必要な所定の時間長に設定される。
例えば、新光ビーコン４ＡがＩＤ格納フレームＵ０の受信から下りフレームＤＬ２の送信開始までに５〜１０ｍ秒程度要すると仮定し、さらに、新車載機２Ａが自車の車両ＩＤのループバックを確認し、高速フレームＵ１の送信を開始するのに必要な遅延時間を１０ｍ秒と仮定すれば、送信中断期間は概ね１５〜２０ｍ秒の範囲で設定すればよい。
【０１３２】
かかる送信中断期間を設けることにすれば、ダウンリンク切り替え後に連送される折り返しフレームが当該期間中に新車載機２Ａの光受信部２４に到達し、新車載機２Ａは、受信した折り返しフレームに含まれる車両ＩＤが自機のものと一致するか否かを判定することにより、車両ＩＤのループバックの成功を確認できる。
上記の確認の後、新車載機２Ａは、高速フレームＵ１〜Ｕ３を連送し、その連送が終了したあと、自機の通信を受信に切り替える。
【０１３３】
このように、低速フレームＵ０と高速フレームＵ１の間に送信中断期間を設ける新車載機２Ａによれば、送信中断期間に新光ビーコン４Ａから受信した折り返しフレームにより、新光ビーコン４Ａが車両ＩＤを認識済みであることを確実に察知することができる。
このため、複数の上りフレームＵ０〜Ｕ３の送信を新車載機２Ａが無駄に継続することによる、下りフレームＤＬ２の受信機会の喪失を未然に防止することができる。
【０１３４】
送信中断期間を設定する方法としては、車載制御機２１が消灯状態を示す信号をその期間中に光送信部２３に出力し続ける方法や、その期間の始期に光送信部２３の発光素子への電源供給を停止して消灯させ、その期間の終期に発光素子への電源供給を再開して再発光させる方法がある。
また、光信号が光ビーコン４に到達できない程度に、発光素子のパワーを低下させる方法を採用してもよい。このようにすれば、発光素子の再発光時のパワーの復帰を迅速に行え、上りフレームＵ１の先頭側の同期部の乱れを抑制できるという利点がある。
【０１３５】
一方、何らかの原因（車両２０のフロントガラスの曇り等）で、ＩＤ格納フレームである低速フレームＵ０が新光ビーコン４Ａに届かなかった場合には、光ビーコン４が折り返しフレームを返して来ないので、新車載機２Ａはループバックの成功を確認できない。
そこで、新車載機２Ａは、送信中断期間にループバックの成功を確認できなかった場合には、図１０に破線で示すように、ＩＤ格納フレームである低速フレームＵ０のみを光送信部２３に再送信させ、再送信した低速フレームＵ０の後を送信中断期間とする。
【０１３６】
従って、再送信した低速フレームＵ０を新光ビーコン４Ａが正規に受信できた場合は、上述と同様に、送信中断期間に新光ビーコン４Ａから受信した折り返しフレームにより、車両ＩＤのループバックの成功を確認することができる。
【０１３７】
図１０の例において、最初の上りフレームである低速フレームＵ０のデータサイズは、できるだけ小さいことが好ましい。例えば、多くとも高速フレームＵ１〜Ｕ４のいずれか１つよりも小さいことが好ましい。
より好ましくは、例えば、低速フレームＵ０に格納するデータを、車両ＩＤ情報、ビーコン間の旅行時間や新車載機２Ａが対応するサービス種別等の必要最小限とすることにより、低速フレームＵ０のデータサイズを、１回の通信で送信する複数の上りフレームＵ０〜Ｕ３の中で最小（例えば、実データ部で５バイト程度）に設定することが好ましい。
【０１３８】
その理由は、再送信の可能性がある低速フレームＵ０のフレーム長が長ければ、その分だけ、低速フレームＵ０を再送信した場合の、アップリンク送信が可能な残り時間が少なくなり、アップリンク送信する予定の複数の高速フレームＵ１〜Ｕ３のうちの、例えば最後の高速フレームＵ３が新光ビーコン４Ａに正常に到達しなくなる可能性があるからである。
【０１３９】
なお、図１０の例において、新車載機２Ａが、下りフレームＤＬ１や送信中断期間中に受信した下りフレームＤＬ２に含まれるビーコン識別フラグに基づいて、通信相手が高速アップリンク受信に対応する新光ビーコン４Ａか非対応の旧光ビーコン４Ｂかを判定し、その判定結果に応じて、送信中断期間の後に高速フレームＵ１〜Ｕ３を送信するか否かを決定するようにしてもよい。
【０１４０】
上記の通り、新光ビーコン４Ａの通信相手としては、低速フレームＵ０と高速フレームＵ１〜Ｕ３の間に送信中断期間を設けてアップリンク送信する新車載機２Ａ（図１０）であることが好ましいが、送信中断期間を設けずに上りフレームＵ０〜Ｕ３を連続送信する新車載機２Ａ（図９）であってもよい。
その理由は、高速フレームＵＬ２のフレーム数や送信時間を少なめに設定すれば、特に送信中断期間を設けなくても、低速フレームＵＬ１に対応してダウンリンクされた折り返しフレームを、新車載機２Ａが適切に受信し得るからである。
【０１４１】
〔高速フレームの不感領域による問題点〕
図１１は、高速フレームＵＬ２の不感領域の一例を示す説明図である。
図１１において、実線のエリアＲＡ１は、光受信部１１が低速フレームＵＬ１を実際に受信可能なエリアを示し、仮想線のエリアＲＡ２は、光受信部１１が高速フレームＵＬ２を実際に受信可能なエリアを示している。
【０１４２】
また、図１１において、Ｐ１は、低速フレームＵＬ１を受信可能なエリアＲＡ１の所定高さＨ（例えば、Ｈ＝１．０ｍ）における最上流端（以下、「第１上流端」という。）であり、Ｐ２は、高速フレームＵＬ２を受信可能なエリアＲＡ２の所定高さＨにおける最上流端（以下、「第２上流端」という。）である。
なお、この場合の「受信可能」とは、上りフレームＵＬ１，ＵＬ２を、所定のビットエラーレート（例えば、規格値では１０−５）以下で受信できることを意味する。
【０１４３】
ここで、図１１に示すように、エリアＲＡ１の車両進行方向の範囲は、エリアＲＡ２の同方向の範囲よりも広くなる。
かかる範囲の広狭差を、第１上流端Ｐ１と第２上流端Ｐ２の位置関係で換言すると、上りフレームＵＬ１，ＵＬ２の受光に同じレンズを用いる通常の光受信部１１では、第１上流端Ｐ１が第２上流端Ｐ２よりも上流側に位置するということになる。その理由は、次の通りである。
【０１４４】
すなわち、新光ビーコン４Ａに搭載する光受信部１１のフィルタ３４（図１２参照）では、上りの電気信号を外乱（ダウンリンク光や太陽光の反射光を受光素子が感知して生じた電気信号）と分離するために、上り帯域の電気信号（本実施形態では６４ｋｂｐｓと２５６ｋｂｐｓ）は通過させるが、下り帯域の電気信号（本実施形態では１０２４ｋｂｐｓ）を含む約５００ｋＨｚ以上の帯域成分を遮断する周波数特性を有するものを用いる必要がある。
【０１４５】
従って、遮断周波数に近い高速フレームＵＬ２の方が低速フレームＵＬ１よりもフィルタ３４に対する透過性がやや落ち、その結果、新光ビーコン４Ａの受信性能としては、高速フレームＵＬ２の方が低速フレームＵＬ１よりも若干悪くなる。
かかる伝送速度の差による受信性能の差が、そのまま低速フレームＵＬ１と高速フレームＵＬ２の受信可能な範囲の広狭となって表れ、低速フレームＵＬ１を実際に受信可能な「物理的」な最上流端である第１上流端Ｐ１が、高速フレームＵＬ２を実際に受信可能な「物理的」な最上流端である第２上流端Ｐ２よりも上流側になる。
【０１４６】
このため、図１１における第１上流端Ｐ１から第２上流端Ｐ２までの領域は、低速フレームＵＬ１を受信可能であるが高速フレームＵＬ２を受信不能な領域（以下、「不感領域」という。）Ｆとなる。
ところで、例えば図１０の路車間通信のように、新車載機２Ａが最初に低速フレームＵＬ１を送信し、その後に受信する折り返しフレームで自身車両ＩＤを確認してから、高速フレームＵＬ２を送信する通信規約を採用すると、車両２０の走行速度によっては、不感領域Ｆにおいて新車載機２Ａが高速フレームＵＬ２を送信することもあり得る。
【０１４７】
特に、車両２０が例えば１０ｋｍ／ｈ以下の低速で通信領域Ａを通過するような場合には、新車載機２Ａが、低速フレームＵＬ１のアップリンク送信→ダウンリンク切り替え後の折り返しフレームのダウンリンク受信→高速フレームＵＬ２のアップリンク送信までの一連の送受信を、すべて不感領域Ｆで行う場合がある。
【０１４８】
このように、新車載機２Ａが不感領域Ｆにおいて高速フレームＵＬ２を送信すると、その高速フレームＵＬ２を新光ビーコン４Ａが受信できない。
また、新車載機２Ａがダウンリンク受信する時間を確保するために、高速フレームＵＬ２に再送チャンスを与えない通信規約を採用する場合には、新車載機２Ａが不感領域Ｆで送信した高速フレームＵＬ２を新光ビーコン４Ａが取り逃がすと、その高速フレームＵＬ２を取得できる可能性がなくなってしまう。
【０１４９】
そこで、本実施形態では、第２上流端Ｐ２が第１上流端Ｐ１（或いは、後述の見かけの第１上流端Ｐ１’でもよい。）よりも上流側又は実質的に同じ位置にする位置設定を行うことにより、不感領域Ｆの発生を防止し、新光ビーコン４Ａが高速フレームＵＬ２を確実に受信できるようにしている。
以下、かかる位置設定の方法には幾つかの具体例が存在する。以下、その具体例ごとに新光ビーコン４Ａの実施形態を説明する。
【０１５０】
〔第１実施形態〕
第１実施形態では、不感領域Ｆにて送信された低速フレームＵＬ１によるダウンリンク切り替えを禁止する「受信制限処理」を実行することにより、「物理的」な最上流端である第１上流端Ｐ１の代わりに、それより下流側の「論理的」な最上流端である見かけの第１上流端Ｐ１’を採用し、上述の位置設定を行っている。
【０１５１】
図１２は、第１実施形態に係る新光ビーコン４Ａの回路構成図である。
図１２に示すように、第１実施形態の新光ビーコン４Ａでは、光受信部１１は、通信用の受光系（受光回路）である第１受光系２６と、測定用の受光系（受光回路）である第２受光系２７とを含む。
また、ビーコン制御機７は、通信ＩＣ（通信処理部）２８と、位置ＩＣ（位置処理部）２９と、メインＣＰＵ（判定処理部）３０とを含む。
【０１５２】
図１２では図示していないが、ビーコン制御機７は、各ＩＣ２８，２９が出力する「位置データ」や「上りデータ」を一時的に記憶するメモリも備えている。
第１受光系２６は、図１２の左側から順に、通信用の変換素子３２、増幅器３３、フィルタ３４及びコンパレータ３５を有する。通信用の変換素子３２は、受光したアップリンク方向の光信号を電気信号に変換する受光素子（例えば、フォトダイオード（Photo Diode ）：以下、「ＰＤ」ともいう。）よりなる。
【０１５３】
増幅器３３は、高速帯域（本実施形態では、２５６ｋｂｐｓ）で動作する高速用増幅回路よりなる。増幅器３３は、ＰＤ３２にて変換された電気信号を高速帯域で動作して増幅し、増幅後の電気信号を後段のフィルタ３４に出力する。
フィルタ３４は、少なくとも高速帯域（本実施形態では、２５６ｋｂｐｓ）の成分を抽出できるローパスフィルタよりなる。フィルタ３４は、低速成分から高速成分までをカバーするバンドパスフィルタであってもよい。
【０１５４】
フィルタ３４は、増幅された電気信号から低速成分又は高速成分を抽出し、抽出した低速信号又は高速信号を後段のコンパレータ３５出力する。
コンパレータ３５は、高速信号と閾値との比較が可能な高速用コンパレータよりなる。コンパレータ３５は、入力された低速信号又は高速信号を閾値と比較し、この比較によって抽出したデジタルの受信信号（ビットデータ）を後段の通信ＩＣ２８に出力する。
【０１５５】
通信ＩＣ２８は、先頭５バイトのアイドルパターンを用いて受信信号の伝送速度を判定し、判定した伝送速度にてビットデータをサンプリングし、上りフレームＵＬ１，ＵＬ２に含まれる上りデータを再生する。通信ＩＣ２８は、再生した上りデータを後段のメインＣＰＵ３０に送る。
【０１５６】
第２受光系２７は、図１２の左側から順に、測定用の変換素子３６、増幅器３７及びピークホールド回路３８を有する。
通信用の変換素子３６は、上りフレームＵＬ１，ＵＬ２の受光面内の入力位置に応じた電気信号を信号する位置検出素子（Position Sensitive Detector：以下、「ＰＳＤ」ともいう。）よりなる。なお、ＰＳＤ３６を用いたアップリンク位置の測定原理（図１３）ついては後述する。
【０１５７】
本実施形態のＰＳＤ３６は、２次元ＰＳＤよりなり、受光面に入射されたスポット光の２次元座標の演算に必要となる４つの電流値を出力可能である。
ＰＳＤ３６の４つの出力端子から出力される電流値は、その後段の増幅器３７にてそれぞれ増幅される。増幅器３７が増幅した電気信号は、その後段のピークホールド回路３８にそれぞれ入力される。ピークホールド回路３８は、増幅信号の最大振幅を所定時間だけ保持して測定データを生成し、生成した測定データを後段の位置ＩＣ２９に送る。
【０１５８】
位置ＩＣ２９は、各ピークホールド回路３８から入力された測定データ（ＰＳＤ３６の各出力端子の電流値）を用いてアップリンク位置を測定する。位置ＩＣ２９は、その測定結果である位置データをメインＣＰＵ３０に送る。
位置ＩＣ２９が出力する位置データは、ＰＳＤ３６の受光面上の座標（ｘ，ｙ）又は道路側の座標（Ｘ，Ｙ）（図１３参照）のいずれに基づくものであってもよい。
【０１５９】
本実施形態では、位置データは座標（ｘ，ｙ）に基づいている。この場合、メインＣＰＵ３０にて、座標（ｘ，ｙ）を座標（Ｘ，Ｙ）に変換する演算を行う必要がある。
メインＣＰＵ３０は、位置ＩＣ２９からの「位置データ」で表された低速フレームＵＬ１のアップリンク位置が、第２上流端Ｐ２を表す閾値（定点位置）の下流側であったか否かにより、低速フレームＵＬ１をダウンリンク切り替えの対象とするか否かを判定する「受信制限処理」を行う。なお、この受信制限処理の詳細（図１４のフローチャート）については後述する。
【０１６０】
〔アップリンク位置の測定原理〕
図１３は、位置検出素子（ＰＳＤ）３６を用いたアップリンク位置の測定原理の説明図である。
図１３に示すように、道路側の座標（Ｘ，Ｙ）は、道路Ｒの路面から所定高さＨ（例えば、Ｈ＝１．０ｍ）の平面内の２次元座標であり、Ｘ方向は道路Ｒの延長方向（車両進行方向）に沿い、Ｙ方向は道路Ｒの幅方向に沿っている。
【０１６１】
２次元のＰＳＤ３６は、その受光面のｘ方向が道路側のＸ方向に対応し、その受光面のｙ方向が道路側のＹ方向に対応するように、ビーコンヘッド８の内部に配置されている。
２次元のＰＳＤ３６では、出力端子ｘ１，ｘ２，ｙ１，ｙ２の電流値を、それぞれＩｘ１，Ｉｘ２，Ｉｙ１，Ｉｙ２とすると、受光面に入射されたスポット光の入射位置の座標（ｘ，ｙ）を、次の関係式によって算出することができる。
2x/Lx＝{(Ix2+Iy1)-(Ix1+Iy2)}/(Ix1+Ix2+Iy1+Iy2)
2y/Ly＝{(Ix2+Iy2)-(Ix1+Iy1)}/(Ix1+Ix2+Iy1+Iy2)
【０１６２】
なお、上記関係式において、Ｌｘは受光面のｘ方向の長さであり、Ｌｙは受光面のｙ方向の長さである。
そこで、位置ＩＣ２９は、光受信部２４のピークホールド回路３８から得られた測定データＩｘ１，Ｉｘ２，Ｉｙ１，Ｉｙ２の値が所定の閾値を超えると、それらの値に上記関係式に代入して、スポット光の入射位置の座標（ｘ，ｙ）の値を算出する。本実施形態では、この座標値が位置データである。
【０１６３】
一方、図１３に示すように、アップリンク領域ＵＡ内の任意の位置（Ｘ，Ｙ）でビーコンヘッド８に向けて送出された光信号は、レンズで集光されて、ＰＳＤ３６の受光面内のいずれかの１つの位置（ｘ，ｙ）にスポット光となって入射される。
従って、アップリンク領域ＵＡで送信される上りの光信号（アップリンク光）の入射位置（ｘ，ｙ）は、道路側の送信位置（Ｘ，Ｙ）と１対１で対応しており、入射位置（ｘ，ｙ）の値が判明すれば、幾何学的な線形関係に基づく座標変換により、光信号の送信位置（Ｘ，Ｙ）（アップリンク位置の道路側の座標値）を求めることができる。
【０１６４】
そこで、メインＣＰＵ３０は、位置ＩＣから位置データを取得すると、その位置データの座標（ｘ，ｙ）の値を上記座標変換によって道路側の座標（Ｘ，Ｙ）の値に変換し、アップリンク位置を求める。
なお、位置ＩＣ２９にて道路側の座標（Ｘ，Ｙ）を求める場合には、上記の座標変換についても位置ＩＣ２９が行う。この場合、位置ＩＣ２９が出力する位置データは、道路側の座標（Ｘ，Ｙ）に基づく値となる。
【０１６５】
〔メインＣＰＵによる受信制限処理〕
図１４は、メインＣＰＵ３０による受信制限処理の一例を示すフローチャートである。
図１４に示すように、メインＣＰＵ３０は、通信ＩＣ２８から上りデータを取得したか否かを常に判定しており（ステップＳＴ１１）、上りデータを取得した場合は、更に、位置ＩＣ２９から位置データを取得したか否かを判定する（ステップＳＴ１２）。
【０１６６】
ステップＳＴ１２の判定結果が否定的である場合は、メインＣＰＵ３０は、処理をステップＳＴ１１の前に戻す。
ステップＳＴ１２の判定結果が肯定的である場合は、メインＣＰＵ３０は、取得した上りデータが高速フレームＵＬ２か否かを判定する（ステップＳＴ１３）。なお、この判定は、上りフレームの車載機種別の値が「６」でかつ情報種別の値が「４」であるか否かによって行われる。
【０１６７】
ステップＳＴ１３の判定結果が否定的である場合、つまり、上りフレームがダウンリンク切り替えの契機となる低速フレームＵＬ１である場合は、メインＣＰＵ３０は、その時点でメモリが記憶している最新の位置データの座標値（Ｘ，Ｙ）を採用した上で（ステップＳＴ１４）、その座標値（Ｘ，Ｙ）で示される低速フレームＵＬ１のアップリンク位置が「定点位置」よりも下流側か否かを判定する（ステップＳＴ１６）。
【０１６８】
上記「定点位置」は、第２上流端Ｐ２（図１１参照）を表す閾値として予め定義された位置である。
また、この「定点位置」は、例えば、規約上のアップリンク領域ＵＡの上流端（ビーコン直下から６．０４ｍの位置）から、それより更に上流側にある第２上流端Ｐ２までの範囲（両端位置を含む。）の中から選択すればよい。物理的な第１及び第２上流端Ｐ１，Ｐ２が、規約上のアップリンク領域の上流端よりも下流側に位置することはないので、かかる範囲の中から定点位置を選択すれば、受信制限処理を適切に実行できるからである。
【０１６９】
ステップＳＴ１６の判定結果が否定的である場合、つまり、低速フレームＵＬ１のアップリンク位置が、定点位置よりも上流側か或いは同じ位置である場合には、処理がステップＳＴ１１の前に戻される。
従って、この場合の低速フレームＵＬ１は、メインＣＰＵ３０での情報処理において受信されなかったことになる。
【０１７０】
ステップＳＴ１６の判定結果が肯定的である場合、つまり、低速フレームＵＬ１のアップリンク位置が定点位置よりも下流側である場合には、メインＣＰＵ３０は、下りフレームＤＬ２を生成する（ステップＳＴ１７）。
この場合、ダウンリンク切り替えの契機となる低速フレームＵＬ１の受信に対応するため、メインＣＰＵ３０は、ダウンリンク切り替えと折り返しフレームの連続送信を行った上で、今回取得した低速フレームＵＬ１に記されたサブシステムキー情報に対応する提供情報を下りフレームＤＬ２に含める。
【０１７１】
ステップＳＴ１３の判定結果が肯定的である場合、つまり、上りフレームがダウンリンク切り替えの契機とならない高速フレームＵＬ２である場合は、メインＣＰＵ３０は、その時点でメモリが記憶している位置データの座標値（Ｘ，Ｙ）を破棄した上で（ステップＳＴ１５）、下りフレームＤＬ２を生成する（ステップＳＴ１７）。
この場合、ダウンリンク切り替えの契機とならない高速フレームＵＬ２の受信に対応するため、メインＣＰＵ３０は、ダウンリンク切り替えを行わずに、前回取得したサブシステムキー情報に対応する提供情報を下りフレームＤＬ２に含める。
【０１７２】
〔第１実施形態の効果〕
以上の通り、本実施形態の新光ビーコン４Ａによれば、メインＣＰＵ３０が、低速フレームＵＬ１のアップリンク位置が定点位置（第２上流端Ｐ２を表す閾値）よりも下流側である場合に限り、当該低速フレームＵＬ１に基づくダウンリンク切り替えを行う受信制限処理（図１４）を実行する。
【０１７３】
すなわち、新車載機２Ａが不感領域Ｆで低速フレームＵＬ１を送信してもダウンリンク切り替えが行われず、新車載機２Ａが第２上流端Ｐ２又はそれより下流側で低速フレームＵＬ１を送信した場合に限り、ダウンリンク切り替えが行われる。
かかる受信制限処理の実行により、低速フレームＵＬ１を受信可能なエリアの最上流端が、「物理的」な最上流端である第１上流端Ｐ１ではなく、第２上流端Ｐ２より下流側の「論理的」な最上流端である第１上流端Ｐ１’に設定されることになる（図１１参照）。
【０１７４】
このため、低速フレームＵＬ１を受信可能であるが高速フレームＵＬ２を受信不能な領域（図１１の「不感領域Ｆ」）で低速フレームＵＬ１が送信されても、メインＣＰＵ３０がその低速フレームＵＬ１を無視し、不感領域Ｆを過ぎた場所で送信された低速フレームＵＬ１であった場合に限り、ダウンリンク切り替えが行われる。
従って、低速フレームＵＬ１を受信できれば必ず高速フレームＵＬ２も受信できるようになり、新車載機２Ａが低速フレームＵＬ１の後に送信される高速フレームＵＬ２を、新光ビーコン４Ａが適切に受信可能となる。
【０１７５】
また、本実施形態の新光ビーコン４Ａによれば、メインＣＰＵ３０が受信制限処理（図１４）を実行するようにコンピュータプログラムを変更するだけで、物理的な最上流端Ｐ１を論理的な最上流端Ｐ１’に切り替える位置設定を行うことができる。
このため、第２実施形態の回路設計や第３実施形態の光学的設定によって、最上流端Ｐ１の位置設定を行う場合に比べて、比較的容易に実装できるという利点がある。
【０１７６】
更に、本実施形態の新光ビーコン４Ａによれば、低速フレームＵＬ１の受信を契機としてダウンリンク切り替えが行われるので、新光ビーコン４Ａの通信相手が新車載機２Ａか旧車載機２Ｂかに関係なく、適切に路車間通信を行うことができる。
また、高速フレームＵＬ２でのダウンリンク切り替えが行われないので、高速フレームＵＬ２を受信した時もダウンリンク切り替えを行う場合に比べて、新光ビーコン４Ａの処理負荷を軽減できるし、ダウンリンク切り替えの時期が遅くなって、その後にダウンリンク送信される下りフレームＤＬ２の受信機会が減少するのを防止できる利点がある。
【０１７７】
また、本実施形態の新光ビーコン４Ａによれば、通信用の第１受光系２６の受光素子としてＰＤ３２を採用し、測定用の第２受光系２７の受光素子として、ＰＤ３２とは別個の測定用の変換素子であるＰＳＤ３６を採用している。
このため、後述の変形例（図１５及び図１６）のように、分割ＰＤ４０を用いた第２受光系２７の場合に比べて、位置標定の分解能を高めることができる。
【０１７８】
また、ＰＳＤ３６を用いた第２受光系２７では、分割ＰＤ４０を用いた第２受光系２７に比べて、道路側のアップリンク領域ＵＡとの位置合わせが容易になり、光ビーコン４の設置手間が少なくて済むという利点もある。
すなわち、分割ＰＤよりなる受光素子では、複数のＰＤ１〜ＰＤ４の受光面が各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に正しく対応するようにビーコンヘッド８を位置合わせする必要があるので、ビーコンヘッド８の設置に手間がかかるという欠点がある。
【０１７９】
これに対して、ＰＳＤ３６では、受光面の座標（ｘ，ｙ）と道路側の座標（Ｘ，Ｙ）との変換式の補正係数をコンピュータプログラムにて調整することにより、道路側との対応付けを微調整できるので、ビーコンヘッド８の位置合わせをそれほど厳密に行う必要がない。従って、かかるソフトウェア上の微調整ができない分割ＰＤの場合に比べて、ビーコンヘッド８の設置手間を省ける。
【０１８０】
また、本実施形態の新光ビーコン４Ａによれば、光受信部１１が、第１受光系２６と第２受光系２７とで別個の変換素子３２，３６を使用しているので、例えばＰＳＤ３６のように、高速帯域の追従性が比較的悪い変換素子を第２受光系２７に採用しても、第１受光系２６が出力する電気信号の品質に影響が及ばない。
従って、アップリンク位置を測定可能な光ビーコン４を構成する場合において、上りフレームＵＬ２の高速化に適切に対応することができ、アップリンク方向の受信性能に優れた新光ビーコン４Ａが得られる。
【０１８１】
〔第１実施形態の変形例〕
上述の第１実施形態では、位置測定用のＰＳＤ３６として２次元ＰＳＤを採用しているが、受光面のｘ方向が車両進行方向に沿うように配置された、１次元ＰＳＤを採用することにしてもよい。
その理由は、受信制限処理に必要な上りフレームのアップリンク位置は、車両進行方向におけるアップリンク位置であり、道路幅方向（Ｙ方向）の位置は特に問題にならないからである。
【０１８２】
もっとも、２次元ＰＳＤを使用すれば、道路幅方向（Ｙ方向）のアップリンク位置につても測定できるので、予め定めたＹ方向の所定範囲を逸脱する位置データについては、別の車線を走行する車両２０からのアップリンク光であると判断し、当該位置データを破棄するなどの、より精度の高い運用が可能となる。
上述の第１実施形態において、ＰＳＤ３６を測定用のみに使用し、その出力信号を通信用の第１受光系２６に入力しない理由は、次の通りである。
【０１８３】
すなわち、現状では、高速（２５６ｋｂｐｓ）の光信号に対して良好に追従するＰＳＤが見あたらず、ＰＳＤ３６の出力信号を通信用にも使用すると、高速アップリンク受信に対応する新光ビーコン４Ａを構成できないからである。
従って、高速（２５６ｋｂｐｓ）の光信号に対して、立ち上がりと立ち下がりがさほど鈍らない高性能なＰＳＤが実現すれば、ＰＳＤ３６の出力を第１受光系２６にも使用する回路構成を採用することにより、ＰＤ３２を省略することができる。
【０１８４】
なお、上述の第１実施形態において、第２上流端は、高速フレームＵＬ２を実際に受信可能な「物理的」な最上流端Ｐ２（図１１参照）だけでなく、高速フレームＵＬ２のアップリンク位置の標定結果に基づく「論理的」な最上流端Ｐ２’であってもよい。
【０１８５】
〔第１実施形態の他の変形例〕
図１５は、第１実施形態の変形例に係る新光ビーコン４Ａの回路構成図である。
図１５の変形例が図１２の第１実施形態と異なる主な相違点は、測定用の変換素子として、ＰＳＤ３６の代わりに分割ＰＤ４０を採用している点にある。
以下、第１実施形態と実質的に同じ機能部については、図１５に同じ参照符号を付して詳細な説明を省略し、第１実施形態との相違点を重点的に説明する。
【０１８６】
図１５に示すように、第２受光系２７の分割ＰＤ４０は、４つのＰＤ１〜ＰＤ４を幅方向に接合することにより面一な受光面が構成されている。
各ＰＤ１〜ＰＤ４の出力端子はそれぞれ後段の増幅器３７に接続され、各ＰＤ１〜ＰＤ４が光電変換した電気信号は、増幅器３７で増幅されてピークホールド回路３８に入力される。ピークホールド回路３８は、増幅信号の最大振幅を所定時間だけ保持して測定データを生成し、生成した測定データを後段の位置ＩＣ２９に送る。
【０１８７】
位置ＩＣ２９は、各ピークホールド回路３８から入力された測定データ（各ＰＤ１〜ＰＤ４の出力端子の電圧値）を用いてアップリンク位置を測定する。位置ＩＣ２９は、その測定結果である位置データをメインＣＰＵ３０に送る。
なお、分割ＰＤ４０を構成するＰＤ１〜ＰＤ４の出力端子の電圧値（測定データ）からアップリンク位置を測定する場合の測定原理（図１６）については後述する。
【０１８８】
図１５に示すように、第１受光系２６は加算器４１を有する。各増幅器３７の出力端子加算器４１に接続され、加算器４１の出力端子は後段のフィルタ３４に接続されている。
すなわち、受光素子がＰＤの場合は、比較的高速（本実施形態では、２５６ｋｐｂｓ）の光信号に対しても、良好な立ち上がりと立ち下がりとなる追従性能を有する。そこで、本実施形態では、ＰＤ１〜ＰＤ４の増幅信号を加算した加算信号を、第１受光系２６のフィルタ３４に送る回路構成を採用し、分割ＰＤ４０を通信用の変換素子としても共用するようにしている。
【０１８９】
このように、分割ＰＤよりなる変換素子４０を採用すれば、第１受光系２６と第２受光系２７とで用いる受光素子を１種類の変換素子４０で共用できる。
このため、第１及び第２受光系２６，２７について異なる変換素子３２，３６を採用する第１実施形態（図１２）の場合に比べて、回路規模をコンパクト化することができ、実装基板をサイズダウンできるという利点がある。
【０１９０】
なお、第１受光系２６におけるフィルタ３４及びコンパレータ３５の機能と、ビーコン制御機７の通信ＩＣ２８の機能は、図１２の第１実施形態の場合と同様であるから、その詳細な説明を省略する。
また、ビーコン制御機７のメインＣＰＵ３０が行う判定処理についても、図１４の第１実施形態の場合と同様であるから、その詳細な説明を省略する。
【０１９１】
〔アップリンク位置の測定原理〕
図１６は、分割ＰＤを用いたアップリンク位置の測定原理の説明図である。
図１６に示すように、道路側の分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４は、道路Ｒの路面から所定高さＨ（例えば、Ｈ＝１．０ｍ）の平面を車両進行方向に沿ってほぼ等分した領域であり、分割ＰＤ４０を構成するＰＤ１〜ＰＤ４は、その受光領域が分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４とほぼ対応するように、ビーコンヘッド８の内部に配置されている。
【０１９２】
このため、例えば図１６に示すように、分割ＰＤ４０に入射されたスポット光がＰＤ１の受光面にて検出された場合には、そのスポット光の送信位置は、アップリンク領域ＵＡの分割領域ＵＡ１であったことが判明する。
同様に、スポット光の照射位置がＰＤ２，ＰＤ３又はＰＤ４であれば、その送信位置が分割領域ＵＡ２，ＵＡ３又はＵＡ４であったことが判明する。
【０１９３】
そこで、位置ＩＣ２９は、光受信部２４のピークホールド回路３８から得られた測定データＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の値が所定の閾値を超えると、それらの電圧値がどのＰＤｉ（ｉ＝１〜４）で生じたかを判定し、判定されたＰＤｉに対応する分割領域ＵＡｉの基準位置を光信号のアップリンク位置とする。
従って、本実施形態では、各々の分割領域ＵＡｉの代表点として予め定められた基準位置が、位置ＩＣ２９から出力される位置データとなる。
【０１９４】
なお、本出願と同じ発明者による特開２０１２−８４０７２号に示すように、ＰＤ１〜ＰＤ４のうちの隣接するもの同士の電圧値の比率に対応する、更に細かい分割領域を予め設定しておけば、分割ＰＤ４０の分割数（本実施形態では、４つ）を超えた車両進行方向の領域数にて、光信号のアップリンク位置を特定することができる。
【０１９５】
〔第２実施形態〕
第２実施形態の新光ビーコン４Ａでは、メインＣＰＵ３０の情報処理にて見かけの第１上流端Ｐ１’を設定するのではなく、光受信部１１の受信回路を構成する回路素子に対する定数を設定する回路設計により、「物理的」な最上流端である第２上流端Ｐ２が「物理的」な最上流端である第１下流端Ｐ１よりも上流側となるように、それらの上流端Ｐ１，Ｐ２の位置設定を行うようにしている。
【０１９６】
図１７（ａ）は、第２実施形態の新光ビーコン４Ａに用いるフィルタ３４の回路構成例を示す図であり、図１７（ｂ）は、フィルタ３４の周波数特性を示すグラフである。
なお、第２実施形態の新光ビーコン４Ａにおいても、アップリンク位置を測定するタイプである図１２や図１５と同様の回路構成を採用できる。もっとも、第２実施形態では、回路素子の定数設定によって上流端Ｐ１，Ｐ２の位置設定を行うことから、必ずしもアップリンク位置を測定する必要はない。このため、通信用である第１受光系２６のみを有する回路構成の光受信部１１であってもよい。
【０１９７】
本実施形態のフィルタ３４は、増幅器３３が出力する増幅信号から下りフレームＤＬ１，ＤＬ２の帯域の信号成分を除去する機能を有し、図１７（ａ）に示すように、第１コイルＬ１と第１コンデンサＣ１とから構成された第１トラップ回路４３と、第２コイルＬ２と第２コンデンサＣ２とから構成された第２トラップ回路４４とを含む。
第１及び第２トラップ回路４３，４４は、それぞれ並列ＬＣ回路を構成している。
【０１９８】
第１トラップ回路４３は、一端が増幅器３３に接続されるとともに、他端が第２トラップ回路４４に接続されている。第２トラップ回路４４は、一端が第１トラップ回路４３に接続されるとともに、他端がコンパレータ３５に接続されている。従って、第１トラップ回路４３及び第２トラップ回路４４は、それぞれ互いに直列に接続されている。
【０１９９】
フィルタ３４は、一端が第１トラップ回路４３の前段に接続され他端が接地された第３コンデンサＣ３と、一端が両トラップ回路４３，４４の接続部に接続され他端が接地された第４コンデンサＣ４と、一端が第２トラップ回路４４の後段に接続され他端が接地された第５コンデンサＣ５とを更に備えている。
【０２００】
これらの第３〜第５コンデンサＣ３〜Ｃ５と両コイルＬ１，Ｌ２とは、５次のバタワース型のローパスフィルタを構成している。
すなわち、本実施形態のフィルタ３４は、第３〜第５コンデンサＣ３〜Ｃ５と、両コイルＬ１，Ｌ２とによって構成されたローパスフィルタ回路４５を更に有する回路構成となっている。つまり、フィルタ３４は、コイルＬ１，Ｌ２を兼用した状態となるように重畳された、ローパスフィルタ回路４５と両トラップ回路４３，４４とを備えている。
【０２０１】
上記回路構成のフィルタ３４によれば、コイルＬ１，Ｌ２のインダクタンスとコンデンサＣ１〜Ｃ５のキャパシタンスを適当な値に設定することにより、例えば図１７（ｂ）に示す周波数特性を示すアナログフィルタを構成できる。
図１７（ｂ）の周波数特性では、約６００ｋＨｚの部分と、約１．１ＭＨｚの部分において利得が極小であり、約５００ｋＨｚ付近で急激な利得の低下が見られ、５００ｋＨｚより高い周波数帯域では利得が低い値で現れ、電力が遮断されている。
【０２０２】
また、図１７（ｂ）の周波数特性では、低速フレームＵＬ１の伝送速度である６４ｋｂｐｓでの利得が、高速フレームＵＬ２の伝送速度である２５６ｋｂｐｓでの利得よりも小さくなっている。
このため、低速フレームＵＬ１の方が高速フレームＵＬ２よりもフィルタ３４に対する透過性がやや落ち、その結果、低速フレームＵＬ１の受信性能の方が高速フレームＵＬ２の受信性能よりも若干悪くなる。
【０２０３】
この伝送速度の差による受信性能の差は、そのまま、低速フレームＵＬ１と高速フレームＵＬ２を受信可能なエリアの差となって表れる。
従って、図１７（ｂ）の周波数特性を有する図１７（ａ）のフィルタ３４を採用すれば、図１１に示すＰ１とＰ２の位置関係が逆転し、高速フレームＵＬ２を実際に受信可能なエリアＲＡ２の最上流端である第２上流端Ｐ２が、低速フレームＵＬ１を実際に受信可能なエリアＲＡ１の最上流端である第１上流端Ｐ１よりも上流側になる。
【０２０４】
このように、第２実施形態の新光ビーコン４Ａによれば、光受信部１１の受信回路を構成する回路素子の定数を適切に設定することにより、「物理的」な最上流端である第２上流端Ｐ１が「物理的」な最上流端である第１上流端Ｐ１よりも上流側（或いは、実質的に同じ位置でもよい。）に設定されているので、低速フレームＵＬ１は受信できるが高速フレームＵＬ２を受信できない不感領域Ｆが生じない。
【０２０５】
従って、不感領域Ｆにて低速フレームＵＬ１が送信されることによって、後続の高速フレームＵＬ２が受信できなくなるのを未然に防止でき、低速フレームＵＬ１の後に送信される高速フレームＵＬ２を適切に受信できる、アップリンク方向でマルチレート対応の新光ビーコン４Ａが得られることになる。
【０２０６】
また、第２実施形態の新光ビーコン４Ａによれば、フィルタ３４などを構成する回路素子の定数を定める回路設計をするにはある程度の手間がかかるものの、アップリンク位置を測定しないために測定用の第２受光系２７を搭載しないタイプ（例えば、図１２の回路構成において、光受信部１１を第１受光系２６のみから構成するタイプ）を採用する場合には、低速用と高速用の２つの受信系２６Ａ，２６Ｂを必要とする後述の第３実施形態（図１９及び図２０）の場合に比べて、回路規模が小さくて済むという利点もある。
【０２０７】
図１８は、第２実施形態に係る新光ビーコン４Ａに用いる増幅器３３の周波数特性の一例を示すグラフである。
図１７に示すフィルタ３４の代わりに、図１８に示す周波数特性の増幅器３３を採用することにしても、上記と同様の作用効果が得られる。すなわち、図１８に実線で示すように、マルチレート対応の増幅器３３では、低速域（６４ｋｂｐｓ）から高速域（２５６ｋｐｂｓ）を含む周波数帯域でほぼ同じ利得が得られるように、アンプを構成する回路素子の定数を設定するのが通常である。
【０２０８】
この点、本実施形態の増幅器３３では、仮想線に示すように、低速域（６４ｋｂｐｓ）での利得が高速域（２５６ｋｐｂｓ）での利得よりも小さくなるように、アンプを構成する回路素子の定数が設定されている。
従って、この場合も、コンパレータ３５に入力される電気信号に関して、低速フレームＵＬ１の受信性能の方が高速フレームＵＬ２の受信性能よりも若干悪くなるので、低速フレームＵＬ１のエリアＲＡ１を高速フレームＵＬ２のエリアＲＡ２よりも狭めることができる。
【０２０９】
なお、第２実施形態の特徴は、低速フレームＵＬ１よりも高速フレームＵＬ２の方がコンパレータ３５における電気信号の利得を大きくする点にあるので、フィルタ３４及び増幅器３３のうちのいずれか一方を構成する回路素子の定数を設定するだけでなく、それらの双方の回路素子の定数を適切に設定することにより、コンパレータ３５における利得に差を付けることにしてもよい。
【０２１０】
〔第３実施形態〕
第３実施形態の新光ビーコン４Ａでは、メインＣＰＵ３０の情報処理にて見かけの第１上流端Ｐ１’を設定するのではなく、光受信部１１に設けた２系統の受信系２６Ａ，２６Ｂに対する光学的設定を行うことにより、「物理的」な最上流端である第２上流端Ｐ２が「物理的」な最上流端である第１下流端Ｐ１よりも上流側となるように、それらの上流端Ｐ１，Ｐ２の位置設定を行うようにしている。
【０２１１】
図１９は、第３実施形態に係る新光ビーコン４Ａの回路構成図である。
図１９に示すように、本実施形態の新光ビーコン４Ａでは、光受信部１１が、低速フレームＵＬ１を受信するための低速用受信系２６Ａと、高速フレームＵＬ２を受信するための高速用受信系２６Ｂとを備えており、光受信部１１の受信系２６Ａ，２６Ｂが低速用と高速用の２系統になっている。
【０２１２】
両受信系２６Ａ，２６Ｂのうち、低速用受信系２６Ａは、図１９の左側から順に、レンズ３１Ａ、ＰＤよりなる変換素子３２Ａ、増幅器３３Ａ、フィルタ３４Ａ及びコンパレータ３５Ａを有する。
増幅器３３Ａは、低速帯域（本実施形態では、６４ｋｂｐｓ）で動作する低速用増幅回路よりなり、フィルタ３４Ａは、低速帯域の成分を抽出できるフィルタ回路よりなり、コンパレータ３５Ａは、低速信号と閾値との比較が可能な低速用コンパレータよりなる。
【０２１３】
高速用受信系２６Ｂは、図１９の左側から順に、レンズ３１Ｂ、ＰＤよりなる変換素子３２Ｂ、増幅器３３Ｂ、フィルタ３４Ｂ及びコンパレータ３５Ｂを有する。
増幅器３３Ｂは、高速帯域（本実施形態では、２５６ｋｂｐｓ）で動作する高速用増幅回路よりなり、フィルタ３４Ｂは、高速帯域の成分を抽出できるフィルタ回路よりなり、コンパレータ３５Ｂは、高速信号と閾値との比較が可能な高速用コンパレータよりなる。
【０２１４】
図２０は、両受信系２６Ａ，２６Ｂが上りフレームＵＬ１，ＵＬ２をそれぞれ受信可能なエリアＲＡ１，ＲＡ２を示す側面図である。
図２０に示すように、低速用のレンズ３１Ａは、ＰＤ３２Ａの受光面に対向した状態でビーコンヘッド８に取り付けられ、同様に、高速用のレンズ３１Ｂは、ＰＤ３２Ｂの受光面に対向した状態でビーコンヘッド８に取り付けられている。
【０２１５】
各レンズ３１Ａ，３１Ｂは、それらの光軸方向がいずれも斜め下方に向くように、各レンズ３１Ａ，３１Ｂがビーコンヘッド８に取り付けられており、それらの光軸方向を互いに非平行にセットしたり、焦点距離が異なるレンズ３１Ａ，３１Ｂを採用したり、あるいは変換素子３２Ａ，３２Ｂとレンズ３１Ａ，３１Ｂとの相対位置（中心軸の位置等）を低速用と高速用との間で相互にずらしたりすることにより、エリアＲＡ１の上流側斜辺の傾斜角度がエリアＲＡ２の上流側斜辺の傾斜角度よりも大きくなっている。
【０２１６】
このため、高速用受信系２６ＢのエリアＲＡ２の最上流端Ｐ２が、低速用受光系２６ＡのエリアのＲＡ１の最上流端Ｐ１よりも上流側となるように、各受信系２６Ａ，２６Ｂのレンズ３１Ａ，３１Ｂに対する光学的設定が行われている。
なお、エリアＲＡ２の最上流端Ｐ２は、必ずしもエリアＲＡ１の最上流端Ｐ１の上流側でなくてもよく、その最上流端Ｐ１と実質的に同じ位置となるように、光学的設定を行うことにしてもよい。もっとも、エリアＲＡ１，ＲＡ２の下流端を一致させる必要はない。
【０２１７】
このように、第３実施形態の新光ビーコン４Ａによれば、低速用受信系２６Ａと高速用受信系２６Ｂに対して上記の光学的設定を行うことにより、「物理的」な最上流端である第２上流端Ｐ２が「物理的」な最上流端である第１上流端Ｐ１よりも上流側（或いは、実質的に同じ位置でもよい。）に設定されているので、低速フレームＵＬ１は受信できるが高速フレームＵＬ２を受信できない不感領域Ｆが生じない。
【０２１８】
従って、不感領域Ｆにて低速フレームＵＬ１が送信されることによって、後続の高速フレームＵＬ２が受信できなくなるのを未然に防止でき、低速フレームＵＬ１の後に送信される高速フレームＵＬ２を適切に受信できる、アップリンク方向でマルチレート対応の新光ビーコン４Ａが得られることになる。
【０２１９】
また、第３実施形態の新光ビーコン４Ａによれば、両受信系２６Ａ，２６Ｂのレンズ３１Ａ，３２Ｂの受光方向を定める光学的設定により、各々のエリアＲＡ１，ＲＡ２の上流端Ｐ１，Ｐ２の位置設定を行うので、第１実施形態の受信制限処理による位置設定や、第２実施形態の回路設計による位置設定の場合に比べて、当該位置設定をより確実に行うことができる。
【０２２０】
〔第４実施形態〕
図２１は、第４実施形態に係る新光ビーコン４Ａの回路構成図である。
図２１に示すように、第４実施形態の新光ビーコン４Ａは、図１２を参照して説明した第１実施形態と同様に、光受信部１１は、通信用の受光系（受光回路）である第１受光系２６と、測定用の受光系（受光回路）である第２受光系２７とを含む。以下、第１実施形態と実質的に同じ機能部については、図２１に同じ参照符号を付して詳細な説明を省略し、第１実施形態との相違点を重点的に説明する。
【０２２１】
また、通信用の受光系である第１受光系２６は、さらに低速フレームＵＬ１を受信するための低速用受信系（低速用受光系）２６Ａと、高速フレームＵＬ２を受信するための高速用受信系（高速用受光系）２６Ｂとの２系統で構成されている。
第２受光系２７は、第１実施形態の第２受光系２７（図１２参照）と同様の構成であり、ＰＳＤよりなる変換素子３６、増幅器３７，及びピークホールド回路３８を有している。また、第２受光系２７におけるアップリンク位置の測定原理は、図１３を参照して説明した通りである。
【０２２２】
なお、上述の第１実施形態においては、第２受光系２７により取得された位置データは、低速フレームＵＬ１のアップリンク位置が、第２上流端Ｐ２（図１１参照）を表す閾値として予め定義された定点位置よりも下流側か否かによって、「論理的」な第１上流端Ｐ１’を設定するために用いられているが、本実施形態においては、第２受光系２７により取得された位置データは、例えば安全運転支援システム（ＤＳＳＳ）に用いられる位置情報としてダウンリンク切り替え後の下りフレームＤＬ２に含めることができる。
【０２２３】
一方、第１受光系２６における高速用受信系２６Ｂは、第１実施形態の第１受光系２６（図１２参照）と略同様の構成を含み、ＰＤよりなる変換素子３２、増幅器３３、フィルタ３４Ｂ、及びコンパレータ３５Ｂを有している。そして、第１実施形態と同様の手順により、ＰＤ３２から出力された電気信号を処理し、コンパレータ３５Ｂからデジタルの受信信号（ビットデータ）を通信ＩＣ２８に出力する。
【０２２４】
ただし、高速用受信系２６Ｂのフィルタ３４Ｂは、高速フレームＵＬ２の受信に適した利得の設定がなされている。すなわち、図１２の回路構成を用いた上述の第２実施形態のフィルタ３４においては、図１７（ｂ）に示されるように、低速フレームＵＬ１の伝送速度である６４ｋｂｐｓでの利得が、高速フレームＵＬ２の伝送速度である２５６ｋｂｐｓでの利得よりも小さくなるような複雑な調整が必要であったが、本実施形態の高速用受信系２６Ｂのフィルタ３４Ｂは、少なくとも高速フレームＵＬ２の伝送速度での利得が、後述する低速用受信系２６Ａのフィルタ３４Ａにおける低速フレームＵＬ１の伝送速度での利得よりも大きくなるように所定の値に設定される。
【０２２５】
一方、第１受光系２６における低速用受信系２６Ａは、第２受光系２７に用いられているＰＳＤ３６が共用されている。また、低速用受信系２６Ａは、ＰＳＤ３６に加えて、加算器４１、フィルタ３４Ａ、及びコンパレータ３５Ａを更に備えている。加算器４１は、増幅器３７の出力端子に接続されている。加算器４１の出力端子はフィルタ３４Ａに接続されている。そして、ＰＳＤ３６から出力された信号は、増幅器３７によって増幅された後に加算器４１において加算される。加算器４１において生成された信号は、フィルタ３４Ａにおいて所定の速度成分が抽出された後にコンパレータ３５Ａに出力される。コンパレータ３５Ａは入力された信号を閾値と比較し、この比較によって抽出したデジタルの受信信号（ビットデータ）を通信ＩＣ２８に出力する。
【０２２６】
低速用受信系２６Ａのフィルタ３４Ａは、低速フレームＵＬ１の受信に適した調整がなされている。すなわち、図１２の回路構成を用いた上述の第２実施形態のフィルタ３４においては、図１７（ｂ）に示されるように、低速フレームＵＬ１の伝送速度である６４ｋｂｐｓでの利得が、高速フレームＵＬ２の伝送速度である２５６ｋｂｐｓでの利得よりも小さくなるような複雑な調整が必要であったが、本実施形態の低速用受信系２６Ａのフィルタ３４Ａは、少なくとも低速フレームＵＬ１の伝送速度での利得が、前述の高速用受信系２６Ｂのフィルタ３４Ｂにおける高速フレームＵＬ２の伝送速度での利得よりも小さくなるように所定の値に設定されている。
つまり、高速用受信系２６Ｂのフィルタ３４Ｂと低速用受信系２６Ａのフィルタ３４Ａとは、前者の利得が後者の利得よりも大きくなるように、それぞれ個別に利得が設定される。したがって、いずれのフィルタ３４Ａ，３４Ｂに対しても、図１７（ｂ）に示すような複雑な調整が不要となり、各フィルタ３４Ａ，３４Ｂに対する利得の設定を容易に行うことができる。
【０２２７】
そして、高速用受信系２６Ｂのフィルタ３４Ｂと低速用受信系２６Ａのフィルタ３４Ａとに個別に行われた利得の設定によって、図１１に示すように、高速フレームＵＬ２を受信可能なエリアＲＡ２の最上流端である第２上流端Ｐ２が、低速フレームＵＬ１を実際に受信可能なエリアＲＡ１の最上流端である第１上流端Ｐ１よりも上流側、或いは実質的に同じ位置になり、低速フレームＵＬ１は受信できるが、高速フレームＵＬ２を受信できない不感領域Ｆが生じないようにすることができる。
【０２２８】
第１実施形態において説明したように、ＰＳＤ３６は高速帯域（２５６ｋｂｐｓ）における追従性能が比較的悪く、受信した高速帯域の光信号から上りデータを再生することは困難であるが、低速帯域（６４ｋｂｐｓ）の光信号に対しては十分な追従性能を有しているので、受信した低速帯域の光信号から上りデータを再生することが可能である。
従って、本実施形態では、低速帯域（６４ｋｂｐｓ）の光信号、つまり低速フレームＵＬ１に対してはＰＳＤ３６を測定用としてだけでなく通信用としても利用し、高速帯域（２５６ｋｐｂｓ）の光信号である高速フレームＵＬ２に対しては、ＰＤ３２を通信用として利用することによって、別個の受光素子を用いて高速用及び低速用の２系統の受信系を好適に構築することができる。
【０２２９】
なお、本実施形態において、高速用受信系２６Ｂは、高速フレームＵＬ２だけでなく低速フレームＵＬ１をもＰＤ３２により受信して、その電気信号からビットデータを抽出することが可能であるが、高速用受信系２６Ｂから出力された低速フレームＵＬ１のビットデータに基づいて通信ＩＣ２８が上りデータを再生したとすると、従来と同様の不感領域Ｆ（図１１参照）が生じてしまい、２系統の受信系２６Ａ，２６Ｂを用いることによって第２上流端Ｐ２を第１上流端Ｐ１よりも上流側又は実質的に同じ位置に設定するという回路設計が生かされなくなる。したがって、高速用受信系２６Ｂにより受信された低速フレームＵＬ１からは上りデータを再生しない方法を適用する必要が生じる。
【０２３０】
そのような方法として、例えば以下のいずれかを採用することができる。
（１）通信ＩＣ２８が、低速用受信系２６Ａと高速用受信系２６Ｂとの双方からビットデータを受信している場合には、低速用受信系２６Ａからのビットデータのみを採用して上りデータを再生し、高速用受信系２６Ｂからのビットデータは破棄する。
（２）通信ＩＣ２８において、高速用受信系２６Ｂからの通信経路については、高速帯域の信号のみを読み取り可能に構成し、低速帯域の信号を読み取ることができない（読み取ったとしてもエラー処理を行う）ように構成する。
（３）ＰＤ３２が受光した低速フレームＵＬ１に基づく電気信号を、フィルタ３４Ｂにおいて遮断する。
【０２３１】
以上のいずれかの方法を採用すれば、高速用受信系２６ＢのＰＤ３２によって受信された低速フレームＵｌの光信号は、上りデータとして再生されることが無くなり、第１上流端Ｐ１と第２上流端Ｐ２との「物理的」な位置関係が崩れることによって不感領域Ｆが生じてしまうこともなくなる。
なお、以上の各方法は、後述する第４実施形態の各変形例において、高速用受信系２６Ｂが低速フレームＵＬ１を受信した場合にも、その低速フレームＵＬ１から上りデータを再生しないようにするために採用することができる。
【０２３２】
図２２には、本実施形態におけるメインＣＰＵによる処理の一例を示すフローチャートを示している。なお、図２２に示す例では、第２受光系２７及び位置ＩＣによって取得された位置データが、ダウンリンク切り替えの契機となる低速フレームＵＬ１のアップリンク位置である場合にのみ、その位置データを下りフレームＤＬ２に含ませ、高速フレームＵＬ２のアップリンク位置である場合には当該位置データを破棄する規約を採用した場合について示している。
【０２３３】
図２２に示すように、メインＣＰＵ３０は、通信ＩＣ２８から上りデータを取得したか否かを常に判定しており（ステップＳＴ２１）、上りデータを取得した場合は、更に、位置ＩＣ２９から位置データを取得したか否かを判定する（ステップＳＴ２２）。
【０２３４】
ステップＳＴ２２の判定結果が否定的である場合は、位置データの採用可否を判定する必要がないので、メインＣＰＵ３０は、後述のステップＳＴ２３〜ＳＴ２５の処理を行わずに、所定の提供情報を格納した下りフレームＤＬ２を生成する（ステップＳＴ２６）。
ステップＳＴ２２の判定結果が肯定的である場合は、メインＣＰＵ３０は、取得した上りデータが高速フレームＵＬ２か否かを判定する（ステップＳＴ２３）。なお、この判定は、上りフレームの車載機種別の値が「６」でかつ情報種別の値が「４」であるか否かによって行われる。或いは、この判定は、上りデータが、低速用受信系２６Ａ及び高速用受信系２６Ｂのいずれの出力から得られたものであるかによっても行うことができる。
【０２３５】
ステップＳＴ２３の判定結果が否定的である場合、つまり、上りフレームがダウンリンク切り替えの契機となる低速フレームＵＬ１である場合は、メインＣＰＵ３０は、その時点でメモリが記憶している最新の位置データの座標値（Ｘ，Ｙ）をアップリンク位置として採用した上で（ステップＳＴ２４）、下りフレームＤＬ２を生成する（ステップＳＴ２６）。このように低速フレームＵＬ１のアップリンク位置を下りフレームＤＬ２に含めることによって安全運転支援システム（ＤＳＳＳ）のための位置情報として第２受光系２７による測定結果を好適に利用することができる。
【０２３６】
ステップＳＴ２３の判定結果が肯定的である場合、つまり、上りフレームがダウンリンク切り替えの契機とならない高速フレームＵＬ２である場合は、メインＣＰＵ３０は、その時点でメモリが記憶している位置データの座標値（Ｘ，Ｙ）を破棄した上で（ステップＳＴ２５）、下りフレームＤＬ２を生成する（ステップＳＴ２６）。
【０２３７】
〔第４実施形態の変形例〕
図１９を参照して説明した第３実施形態では、光受信部１１が、低速用受信系２６Ａと高速用受信系２６Ｂとを備えており、各受信系２６Ａ，２６Ｂに用いるレンズ３１Ａ，３１Ｂには、高速フレームＵＬ２を受信可能なエリアＲＡ２の最上流端である第２上流端Ｐ２が、低速フレームＵＬ１を実際に受信可能なエリアＲＡ１の最上流端である第１上流端Ｐ１よりも上流側或いは実質的に同じ位置になるような光学的設定が施されている。これに対して本変形例においては、レンズ３１Ａ，３１Ｂの光学的設定によるのではなく、図２１を参照して説明した第４実施形態と同様に、各フィルタ３４Ａ，３４Ｂにおける利得設定をそれぞれ低速フレームＵＬ１及び高速フレームＵＬ２の受信に適した設定とすることによって、第１，第２上流端Ｐ１，Ｐ２の物理的な位置関係を所定に設定するものである。すなわち、高速用受信系２６Ｂのフィルタ３４Ｂと低速用受信系２６Ａのフィルタ３４Ａとは、前者の利得が後者の利得よりも大きくなるように、それぞれ個別に利得が設定される。これにより、いずれのフィルタ３４Ａ，３４Ｂに対しても、図１７（ｂ）に示すような複雑な調整が不要となり、各フィルタ３４Ａ，３４Ｂにおける利得の設定を容易に行うことができる。
【０２３８】
また、各フィルタ３４Ａ，３４Ｂにおける利得の設定に加えて（又は代えて）、各増幅器３３Ａ，３３Ｂにおける利得の設定によっても、第１，第２上流端Ｐ１，Ｐ２の位置関係を設定することが可能である。すなわち、高速用受信系２６Ｂの増幅器３３Ｂと低速用受信系２６Ａの増幅器３３Ａとは、前者の利得が後者の利得よりも大きくなるように、それぞれ個別に利得が設定されてもよい。これにより、低速用受信系２６Ａの増幅器３３Ａには、低速フレームＵＬ１の受信に適した利得の設定を行い、高速用受信系２６Ｂにおける増幅器３３Ｂには、高速フレームＵＬ２の受信に適した利得の設定を行うことができる。そのため、図１８を参照して説明した第２実施形態のように、一つの増幅器３３に対して低速帯域（６４ｋｐｂｓ）での利得が高速帯域（２５６ｋｐｂｓ）での利得よりも小さくなるようにアンプを構成する回路素子の定数を設定するといった複雑な調整が不要となり、増幅器３３Ａ，３３Ｂ毎に適切な利得の設定を容易に行うことができる。
【０２３９】
〔第４実施形態の他の変形例〕
図２３は、第４実施形態の他の変形例に係る新光ビーコンの回路構成図である。本実施形態の光受信部１１は、図１９に示す例と同様に、低速用受信系２６Ａと高速用受信系２６Ｂとの２系統で構成されているが、低速用受信系２６Ａと高速用受信系２６Ｂとの間で、レンズ３１、受光素子（ＰＤ）３２、及び増幅器３３が共用され、増幅器３３の下流側で電気信号の経路が分岐し、フィルタ３４Ａ，３４Ｂ及びコンパレータ３５Ａ，３５Ｂがそれぞれ低速用受信系２６Ａと高速用受信系２６Ｂとに個別に備わっている。そして、本変形例においても、高速用受信系２６Ｂのフィルタ３４Ｂと低速用受信系２６Ａのフィルタ３４Ａとは、前者の利得が後者の利得よりも大きくなるように、それぞれ個別に利得が設定される。このように、低速用受信系２６Ａのフィルタ３４Ａと、高速用受信系２６Ｂのフィルタ３４Ｂとに対してそれぞれ低速用及び高速用の利得の設定を個別に行うことによって、不感領域Ｆが生じないような第１上流端Ｐ１と第２上流端Ｐ２との物理的な位置関係を設定することができ、図１７（ｂ）に示すような複雑な調整も不要となる。
【０２４０】
なお、更なる変形例として、低速用受信系２６Ａと高速用受信系２６Ｂとでレンズ３１及び受光素子３２を共用し、増幅器３３以降の回路素子を受信系２６Ａ，２６Ｂ毎に個別に備えた回路構成とすることができる。また、増幅器が複数段階で設けられる場合には、例えば、１つ目の増幅器は低速用受信系２６Ａと高速用受信系２６Ｂとで共用し、２つ目の増幅器以降の回路素子を受信系２６Ａ，２６Ｂ毎に個別に備えた回路構成とすることも可能である。
【０２４１】
〔その他の変形例〕
今回開示した実施形態（変形例を含む。）はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０２４２】
例えば、上述の実施形態では、新車載機２Ａが複数の高速フレームＵ１〜Ｕ３を連続して送信することになっているが、フレーム間に所定時間長のインターバルを設けてバースト送信することにしてもよい。
また、本明細書において、「車載機」とは、車両２０に搭載されたあと常にその状態に固定されるものを含むことは勿論、ドライバが利用したい時だけ車両２０に持ち込まれ、一時的に車両２０に搭載されるものも含まれる。
【符号の説明】
【０２４３】
２      車載機
２Ａ    新車載機
２Ｂ    旧車載機
４      光ビーコン
４Ａ    新光ビーコン
４Ｂ    旧光ビーコン
７      ビーコン制御機（通信制御部）
８      ビーコンヘッド
２０      車両
２３      光送信部
２４      光受信部
２６      第１受光系（通信用の受光系）
２６Ａ    低速用受信系
２６Ｂ    高速用受信系
２７      第２受光系（測定用の受光系）
３０      メインＣＰＵ
３２      通信用の変換素子（ＰＤ）
３３      増幅器
３４      フィルタ
３５      コンパレータ
３６      測定用の変換素子（ＰＳＤ）
【図１】
2014032643.tif 000003
【図２】
2014032643.tif 000004
【図３】
2014032643.tif 000005
【図４】
2014032643.tif 000006
【図５】
2014032643.tif 000007
【図６】
2014032643.tif 000008
【図７】
2014032643.tif 000009
【図８】
2014032643.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2014032643.tif 000012
【図１１】
2014032643.tif 000013
【図１２】
2014032643.tif 000014
【図１３】
2014032643.tif 000015
【図１４】
2014032643.tif 000016
【図１５】
2014032643.tif 000017
【図１６】
2014032643.tif 000018
【図１７】
2014032643.tif 000019
【図１８】
2014032643.tif 000020
【図１９】
2014032643.tif 000021
【図２０】
2014032643.tif 000022
【図２１】
2014032643.tif 000023
【図２２】
2014032643.tif 000024
【図２３】
2014032643.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成25年9月24日(2013.9.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行中の車両の車載機と光信号による無線通信を行う光ビーコンであって、
高低２種類の伝送速度での光電気変換が可能な光受信部と、
所定の伝送速度での電気光変換が可能な光送信部と、
前記光受信部が出力する電気信号から低速フレーム又は高速フレームを再生可能な通信制御部と、を備えており、
下記に定義する第２上流端を下記に定義する第１上流端よりも上流側又は実質的に同じ位置にする位置設定が行われており、
前記光受信部は、低速フレームを受信するための低速用受信系と、高速フレームを受信するための高速用受信系とを有しており、
前記各受信系が、上りの光信号を受光する受光素子と、この受光素子が出力する電気信号を増幅する増幅器と、下り帯域の増幅信号は通過させないが上り帯域の増幅信号は通過させるフィルタと、フィルタリング後の電気信号を二値化するコンパレータとを含み、
前記位置設定は、下記の回路設計によって行われていることを特徴とする光ビーコン。
第１上流端：低速フレームを受信可能なエリアの物理的又は論理的な最上流端
第２上流端：高速フレームを受信可能なエリアの物理的又は論理的な最上流端
回路設計：低速用受信系で受信した低速フレームよりも高速用受信系で受信した高速フレームの方がコンパレータにおける電気信号の利得が大きくなるように、前記低速用受信系と前記高速用受信系とにそれぞれ別個に備わった回路素子の定数を定める回路設計
【請求項２】
前記低速用受信系と前記高速用受信系とで前記受光素子が共用されている、請求項１に記載の光ビーコン。
【請求項３】
前記低速用受信系と前記高速用受信系とには別個の受光素子が用いられており、
前記低速用受信系における前記受光素子が、光信号の受光面上の入射位置が車両進行方向における光信号の送信位置と対応するように配置され、その入射位置に応じた電気信号を出力する位置検出素子としての機能をも有している、請求項１に記載の光ビーコン。
【請求項４】
前記高速用受信系は、低速フレームをも受信可能なように構成されており、前記通信制御部には、前記高速用受信系により受信された低速フレームの電気信号も入力される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ビーコン。
【請求項５】
前記通信制御部は、前記低速用受信系と前記高速用受信系との双方で低速フレームが受信されたときに、前記低速用受信系から入力された電気信号のみから低速フレームを再生する、請求項４に記載の光ビーコン。
【請求項６】
前記通信制御部は、前記高速用受信系から入力された低速フレームの電気信号を破棄する、請求項５に記載の光ビーコン。
【請求項７】
前記通信制御部は、前記高速用受信系の通信経路において高速帯域の信号のみを読み取り可能に構成されている、請求項５に記載の光ビーコン。
【請求項８】
前記高速用受信系のフィルタは、当該高速用受信系の受光素子が出力した低速フレームの電気信号を遮断する機能を有している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ビーコン。
【請求項９】
走行中の車両の車載機と、
前記車載機と光信号による無線通信を行う請求項１に記載の光ビーコンと、を備えていることを特徴とする路車間通信システム。