(57)【要約】      （修正有）【課題】移動局及び基地局などの異なる相手と通信する場合における干渉回避に優れた車載通信装置を提供する。【解決手段】車載通信装置は、情報取得部と、無線通信部と、制御部とを備える。情報取得部は、現在位置を示す位置情報を取得する。無線通信部は、第１及び第２の周波数帯の一方から選択した周波数帯で他の車載通信装置と通信し、また、基地局と通信しダイナミックマップを受信し、第２の周波数帯でＥＴＣ通信装置と通信する。制御部は、ダイナミックマップから検出した道路マップ上のＥＴＣ通信装置の位置から、ＥＴＣ通信装置の通信エリアを推定し、第２の周波数帯の通信チャンネルで他の車載通信装置と通信中において、現在位置及び通信エリアに基づき通信チャンネルの切り替えを判定し、通信チャンネルを第１の周波数帯の空きチャンネルから選択される選択チャンネルへ切り替えて他の車載通信装置との通信を継続する。【選択図】図２
2019179472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現在位置を示す位置情報を取得する情報取得部と、
第１の周波数帯、及び前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯の一方から選択した周波数帯で他の車載通信装置と通信し、前記第１及び第２の周波数帯の一方から選択した周波数帯で基地局と通信しダイナミックマップを受信し、前記第２の周波数帯で前記ＥＴＣ通信装置と通信する無線通信部と、
前記ダイナミックマップから道路マップ上のＥＴＣ通信装置の位置を検出し、前記道路マップ上のＥＴＣ通信装置の位置から前記ＥＴＣ通信装置の通信エリアを推定し、前記第２の周波数帯の通信チャンネルで前記他の車載通信装置と通信中において、前記現在位置及び前記通信エリアに基づき前記通信チャンネルの切り替えを判定し、前記第２の周波数帯の前記通信チャンネルを前記第１の周波数帯の空きチャンネルから選択される選択チャンネルへ切り替えて前記他の車載通信装置との通信を継続する制御部と、
を備える車載通信装置。
【請求項２】
前記制御部は、自由空間における前記ＥＴＣ通信装置については前記ＥＴＣ通信装置の位置から第１の通信距離を含む第１の通信エリアを推定し、閉空間における前記ＥＴＣ通信装置については前記ＥＴＣ通信装置の位置から前記第１の通信距離より長い第２の通信距離を含む第２の通信エリアを推定する請求項１の車載通信装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記現在位置から前記通信エリアまでの距離が近接判定閾値以下の場合に、前記第２の周波数帯の前記通信チャンネルを前記第１の周波数帯の空きチャンネルから選択される選択チャンネルへ切り替えて前記他の車載通信装置との通信を継続する請求項１又は２の車載通信装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ダイナミックマップから前記通信エリアの電波強度レベルを示す電波強度情報を検出し、前記電波強度情報に応じて前記近接判定閾値を変更する請求項３の車載通信装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記ダイナミックマップから前記通信エリアの電波遮蔽レベルを示す電波遮蔽情報を検出し、前記電波遮蔽情報に応じて前記近接判定閾値を変更する請求項３の車載通信装置。
【請求項６】
前記情報取得部は、車両の現在位置と車両の進行方向を含む道路マップを取得し、
前記制御部は、走行中の道路と前記通信エリアが存在する道路が同一の場合と異なる場合とで前記近接判定閾値を変更する請求項３の車載通信装置。
【請求項７】
前記情報取得部は、車両の現在位置と車両の進行方向を含む道路マップを取得し、
前記制御部は、走行中の道路と前記通信エリアが存在する道路が垂直方向で異なる場合と水平方向で異なる場合とで前記近接判定閾値を変更する請求項３の車載通信装置。
【請求項８】
前記無線通信部は、前記第２の周波数帯に含まれるＥＴＣチャンネルで前記ＥＴＣ通信装置と通信し、
前記制御部は、前記ＥＴＣチャンネルで前記他の車載通信装置と通信中、且つ前記距離が近接判定閾値以下の場合に、前記ＥＴＣチャンネルを前記選択チャンネルへ切り替えて前記他の車載通信装置との通信を継続する請求項３乃至５の何れか１つの車載通信装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記第１の周波数帯に空きチャンネルが無い場合に、前記ＥＴＣチャンネルを前記第２の周波数帯の前記ＥＴＣチャンネル以外の空きチャンネルから選択される前記選択チャンネルへ切り替えて前記他の車載通信装置との通信を継続する請求項８の車載通信装置。
【請求項１０】
移動局の前記車載通信装置と基地局の前記ＥＴＣ通信装置は、前記移動局から前記基地局へのアップリンクチャンネル及び前記基地局から前記移動局へのダウンリンクチャンネルにより通信し、
前記制御部は、前記第１の周波数帯に空きチャンネルが無い場合に、前記ＥＴＣチャンネルを前記第２の周波数帯の前記ＥＴＣチャンネル以外の前記アップリンクチャンネルのうちの空きチャンネルから選択される前記選択チャンネルへ切り替えて前記他の車載通信装置との通信を継続する請求項８の車載通信装置。
【請求項１１】
前記無線通信部は、前記選択チャンネルの情報を前記他の車載通信装置が読み取るように、前記他の車載通信装置に対して前記選択チャンネルによる切り替えを通知してから、前記選択チャンネルで通信する請求項１乃至１０の何れか１つの車載通信装置。
【請求項１２】
現在位置を示す位置情報を取得し、
第１の周波数帯、及び前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯の一方から選択した周波数帯で基地局と通信しダイナミックマップを受信し、
前記ダイナミックマップから道路マップ上のＥＴＣ通信装置の位置を検出し、前記道路マップ上のＥＴＣ通信装置の位置から前記ＥＴＣ通信装置の通信エリアを推定し、前記第２の周波数帯の通信チャンネルで他の車載通信装置と通信中において、前記現在位置及び前記通信エリアに基づき前記通信チャンネルの切り替えを判定し、前記第２の周波数帯の前記通信チャンネルを前記第１の周波数帯の空きチャンネルから選択される選択チャンネルへ切り替えて前記他の車載通信装置との通信を継続する無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、車載通信装置及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多くの車両は車載通信装置を備え、車載通信装置は、駐車場又は有料道路の入出場口、及び路側等に設置された路側通信装置と通信し、料金収受のための情報又は道路状況等の情報を送受信することができる。車載通信装置と路側通信装置の通信により料金収受するシステムとして、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection System）がよく知られている。
【０００３】
政府は2020年までに世界最先端の安全・安心・快適なコネクテッドカー社会を実現するため、高度な周波数利用の実現を目指している。具体的には、以下の通り。
・700MHz帯のＩＴＳコネクトの高度化（ＩＴＳ：Intelligent Transport Systems）
・ＤＳＲＣシステムの高度化（ＤＳＲＣ：Dedicated Short Range Communications）
・高度化ＩＴＳ通信（Ｖ２Ｘ）システムの実現（Ｖ２Ｘ：Vehicle-to-everything）
そのうち、高度化ＩＴＳ通信については、ＩＥＥＥ  ８０２ベースあるいは携帯第５世代(５Ｇ)を用いたシステムの検討がなされている。しかしながら、700MHz帯は見通し外の車々間通信、路車間通信が可能となりＩＴＳに有効な周波数帯であるが、帯域が10MHzしかなく、Ｖ２Ｘを行うには帯域が狭すぎる。一方、5GHz帯は無線ＬＡＮ等の近年の動向の通り、周波数帯域がひっ迫している。そのため高度化ＩＴＳ通信を実現する周波数としては、現在ＤＳＲＣに割り当てられている5,770-5,850ＭＨｚが有望である。
【０００４】
ところが、現在この周波数帯は、ＥＴＣ、ＩＴＳスポット、あるいは駐車場などの民間応用に使われている。そのため、2020年以降、ＥＴＣ等の既存システムと高度化された高度化ＩＴＳ通信システムが共用されることが想定される。そのため、既存システムの運用に影響を与えないように、干渉回避が重要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１９１９４６号公報
【特許文献２】特開２０１７−４１７４９号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３３００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、ＥＴＣにおいて、料金所近傍で高度化ＩＴＳ通信システムが同じチャンネルあるいは近接するチャンネルで通信を行った場合、高度化ＩＴＳ通信システムからの干渉により、ゲートの開閉及び適正課金等へ影響が及ぶ可能性がある。このような通信の干渉を回避し、ゲートの開閉及び適正課金等を実現するための技術が要望されている。
【０００７】
欧州においては、ＤＳＲＣシステムと高度化ＩＴＳ通信システムとの共用化に関する規格が存在する。この規格は、高度化ＩＴＳ通信を行う場合、ＤＳＲＣへの干渉が想定される場合、高度化ＩＴＳ通信の出力電力を低下させるとともに、通信間隔を長くすることで、干渉を回避している。これは高度化ＩＴＳ通信で使用する周波数帯とＥＴＣで使用する周波数帯が異なるために、干渉回避技術として成立する。
【０００８】
しかしながら、同一周波数帯（5,770-5,850ＭＨｚ）においては、高度化ＩＴＳ通信の出力電力を低下させるとともに、通信間隔を長くすることによってもＤＳＲＣへの干渉を回避することは難しい。
【０００９】
本発明の目的は、移動局及び基地局などの異なる相手と通信する場合における干渉回避に優れた車載通信装置及び無線通信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態に係る車載通信装置は、情報取得部と、無線通信部と、制御部とを備える。前記情報取得部は、現在位置を示す位置情報を取得する。前記無線通信部は、第１及び第２の周波数帯の一方から選択した周波数帯で他の車載通信装置と通信し、また、基地局と通信しダイナミックマップを受信し、前記第２の周波数帯で前記ＥＴＣ通信装置と通信する。前記制御部は、前記ダイナミックマップから道路マップ上のＥＴＣ通信装置の位置を検出し、前記道路マップ上のＥＴＣ通信装置の位置から前記ＥＴＣ通信装置の通信エリアを推定し、前記第２の周波数帯の通信チャンネルで前記他の車載通信装置と通信中において、前記現在位置及び前記通信エリアに基づき前記通信チャンネルの切り替えを判定し、前記通信チャンネルを前記第１の周波数帯の空きチャンネルから選択される選択チャンネルへ切り替えて前記他の車載通信装置との通信を継続する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る無線通信システムの一例を示す概略図である。
【図２】実施形態に係る無線通信システムに適用される車載通信装置の一例を示すブロック図である。
【図３】実施形態に係る無線通信システムに適用される基地局の一例を示すブロック図である。
【図４】実施形態に係る無線通信システムに適用されるＥＴＣ通信装置の一例を示すブロック図である。
【図５】5.8GHz帯のチャンネルの使用例を示す図である。
【図６】実施形態に係る無線通信システムによる無線通信処理の一例を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して実施形態について説明する。  
図１は、実施形態に係る無線通信システムの一例を示す概略図である。  
図１に示すように、無線通信システムは、各車両に搭載される車載通信装置（移動局）１、ＤＳＲＣ基地局２、及びＥＴＣ通信装置４を備える。車載通信装置１は車載アンテナＡＴ１を備え、ＤＳＲＣ基地局２はアンテナＡＴ２を備え、ＥＴＣ通信装置４はＥＴＣアンテナＡＴ４を備える。また、図１の破線で囲まれたエリアは、ＥＴＣアンテナＡＴ４のＥＴＣ通信エリアＥを示す。
【００１３】
ＥＴＣアンテナＡＴ４は、有料道路の入口及び出口の手前に設けられるＤＳＲＣ用のアンテナであり、ＤＳＲＣ基地局２のアンテナＡＴ２の通信エリアは広域であるのに対して、ＥＴＣアンテナＡＴ４のＥＴＣ通信エリアＥは狭域である。
【００１４】
図１に示すように、ＥＴＣ通信エリアＥの外において、車載通信装置１は、5.8GHz帯及び700MHz帯から選択される周波数帯の電波を用いてＤＳＲＣ基地局２のアンテナＡＴ２と通信し、情報を送受信する。車載通信装置１は、アンテナＡＴ２から送信されるダイナミックマップを定期的に受信する。このような車載通信装置１とＤＳＲＣ基地局２のアンテナＡＴ２との通信を路車間通信と呼ぶ。なお、700MHz帯を第１の周波数帯、5.8GHz帯を第２の周波数帯と呼ぶ。
【００１５】
また、ＥＴＣ通信エリアＥの外において、ある車両（以下、第１の車両）の車載通信装置１は、5.8GHz帯及び700MHz帯の一方から選択される周波数帯の電波を用いて、他の車両（以下、第２の車両）の車載通信装置１と通信し、情報を送受信する。このような異なる車両間の通信（複数の車載通信装置１の間の通信）を車々間通信と呼ぶ。車々間通信により、第１の車両と第２の車両の間で、車両の挙動に関する情報を交換し、衝突回避を含め自動運転制御が実現される。
【００１６】
また、ＥＴＣ通信エリアＥの内側において、車載通信装置１は、5.8GHz帯の電波を用いてＥＴＣ通信装置４のＥＴＣアンテナＡＴ４と通信し、情報を送受信する。上記と同様に、このような車載通信装置１とＥＴＣ通信装置４のＥＴＣアンテナＡＴ４との通信も路車間通信と呼ぶ。なお、ＥＴＣ通信エリアＥの内側における車々間通信（通信の切り替え処理等）については後に詳しく説明する。
【００１７】
図２は、実施形態に係る無線通信システムに適用される車載通信装置の一例を示すブロック図である。  
図２に示すように、車載通信装置１は、車載アンテナＡＴ１、制御部１１、記憶部１２、無線通信部１４、情報入力部１５、情報出力部１６、リーダライタ１７、及び情報取得部１８を備える。
【００１８】
車載アンテナＡＴ１は、5.8GHz帯及び700MHz帯から選択される周波数帯の電波により、ＤＳＲＣ基地局２のアンテナＡＴ２と通信し情報を送受信する。車載アンテナＡＴ１は、アンテナＡＴ２から送信されるダイナミックマップを受信する。また、第１の車両の車載通信装置１の車載アンテナＡＴ１は、5.8GHz帯及び700MHz帯から選択される周波数帯の電波により、第２の車両の車載通信装置１の車載アンテナＡＴ１と通信し情報を送受信する。また、車載アンテナＡＴ１は、5.8GHz帯の電波により、ＥＴＣ通信装置４のＥＴＣアンテナＡＴ４と通信し情報を送受信する。
【００１９】
制御部１１は、１以上のプロセッサ及びメモリを備え、例えば、プロセッサは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。プロセッサは、車載通信装置１の各部にバスを介して接続する。プロセッサは、メモリ及び記憶部１２の少なくとも一方に記憶されるプログラムを実行することにより、各部の動作を制御する。
【００２０】
記憶部１２は、読み出し専用メモリ及び書換え可能な不揮発性のメモリを備える。記憶部１２は、プログラム、制御データ、送受信データ、及び車載通信装置１に固有の識別情報等を記憶する。
【００２１】
無線通信部１４は、車載アンテナＡＴ１で受信された受信ＲＦ（Radio Frequency）信号から変調信号を取り出し復調して生成される受信データを制御部１１へ出力する。また、無線通信部１４は、制御部１１からの送信データを変調して生成される変調信号から送信ＲＦ信号を生成し車載アンテナＡＴ１へ出力する。
【００２２】
情報入力部１５は、入力キー等を備え、ユーザからの入力を受付けて入力された情報を制御部１１へ出力する。例えば、情報入力部１５は、車載通信装置１の各種設定に関する入力を受付ける。
【００２３】
情報出力部１６は、ディスプレイ及びスピーカ等を備え、動作状態、処理結果、及び判定結果等の情報を表示する。例えば、情報出力部１６は、ＥＴＣアンテナＡＴ４から送信される入口情報、出口情報、又は通行料金（課金情報）等を表示する。入口情報は、有料道路等の入口の識別情報、入口名称、及び入口通過日時等の情報を含む。出口情報は、有料道路等の出口の識別情報、出口名称、及び出口通過日時等の情報を含む。
【００２４】
リーダライタ１７は、車載通信装置１に装填されるＥＴＣカード１ａと通信し、ＥＴＣカード１ａに情報（入口情報又は出口情報）を書き込んだり、ＥＴＣカード１ａに書き込まれた情報（識別情報）を読み取ったりする。
【００２５】
情報取得部１８は、定期的に現在の位置情報を取得する。例えば、情報取得部１８は、定期的にＧＰＳ（Global Positioning System）の複数の衛星からの電波を受信し、受信データをＧＰＳサーバへ送信し、ＧＰＳサーバで求められる位置情報を受信する。なお、情報取得部１８は、車載通信装置１の車両に搭載された外部機器（例えばナビゲーションシステム及び車両の走行制御システム）と接続するインタフェースを備え、ナビゲーションシステムから提供される車両の現在位置と車両の進行方向を含む高精度な３次元の道路マップ、また、走行制御システムから提供される車速情報を取得してもよい。３次元の道路マップは、平地の道路、地下道、及び高架橋の道路などの情報を含む。さらに、道路マップは、上下階で併設された一般道と有料道路及び立体交差点などの情報も含む。
【００２６】
図３は、実施形態に係る無線通信システムに適用される基地局の一例を示すブロック図である。  
ＤＳＲＣ基地局２は、エッジコンピュータ２１、信号処理部２２、無線通信部２３、及びアンテナＡＴ２を備える。
【００２７】
エッジコンピュータ２１は、１以上のプロセッサ及びメモリにより構成される制御部であり、上位サーバＳ２と通信し、ダイナミックマップを受信する。また、エッジコンピュータ２１は、上位サーバＳ２と通信し、アプリケーションを実行する。高度化ＩＴＳ通信においては、安心・安全に関わるアプリケーションなど低遅延での通信が必須となるものがある。この場合、上位サーバＳ２とのデータ通信を行っていては間に合わないこともあるため、ＤＳＲＣ基地局２内にエッジコンピュータ２１を備え、エッジコンピュータ２１が、低遅延アプリケーションを実現する。特に、ダイナミックマップのうち、渋滞や周辺車両の進行状況といった刻一刻と変化する情報については、このエッジコンピュータ２１が処理を行う。
【００２８】
ダイナミックマップは、静的で高精度な３次元の道路マップと、渋滞情報や交通規制などの動的な位置情報を組み合わせた情報である。このダイナミックマップは、自動運転を行うために使用される。３次元の道路マップは、ビルなどの建物情報を含み、平地の道路及び高架橋の道路など自由空間の道路に関する情報、また、トンネル及び地下道などの閉空間の道路に関する情報を含む。さらに、３次元の道路マップは、上下階で併設された一般道と有料道路及び立体交差点などの情報も含む。また、ダイナミックマップは、各ＥＴＣ通信装置４に関するＥＴＣ関連情報を含む。ＥＴＣ関連情報は、３次元の道路マップに対応付けられた、各ＥＴＣ通信装置４の位置情報を含む。つまり、ＥＴＣ情報は、自由空間の道路に設けられたＥＴＣ通信装置４であるか、又は閉空間の道路に設けられたＥＴＣ通信装置４であるかを示す情報を含む。また、ＥＴＣ関連情報は、各ＥＴＣ通信装置４のＥＴＣ通信エリアＥを示す情報を含む。さらに、ＥＴＣ関連情報は、ＥＴＣ通信エリアＥの属性情報を含む。属性情報は、ＥＴＣ通信エリアＥが属する道路情報、ＥＴＣ通信エリアＥで使用されている周波数チャンネルに関する情報、ＥＴＣアンテナＡＴ４の向きに関する情報、電波強度レベルを示す電波強度情報、及び電波遮蔽レベルを示す電波遮蔽情報を含む。
【００２９】
例えば、属性情報に含まれる道路情報は、ＥＴＣ通信エリアＥがどの道路に存在しているかを示す情報である。この情報を参照することにより、水平方向（左右方向）に併設された複数の道路のどの道路に存在する通信エリアなのか、また、垂直方向（上下方向）に併設された複数の道路のどの道路に存在する通信エリアなのかを知ることができる。例えば、ある道路に設けられたＥＴＣ通信エリアＥで放射される電波の影響は、ある道路の左右方向に位置する道路よりも、ある道路の上下方向に位置する道路に対して比較的高くなるものとする。ＥＴＣの料金所には、防音防磁対策として遮蔽壁が設けられることがあり、その遮蔽の影響により左右方向への電波の影響は小さくなる。また、上下方向だけで見ると、ある道路の上に位置する道路よりも、ある道路の下に位置する道路に対して比較的高くなるものとする。また、ＥＴＣの料金所には、料金所の周辺環境に応じて様々な遮蔽壁が設けられる。例えば、料金所の周辺環境が住宅地である場合には高く長い遮蔽壁が設置され、郊外である場合には簡易な遮蔽壁が設置されることがある。このように、ＥＴＣの料金所には、料金所の周辺環境に応じて遮蔽レベルの異なる遮蔽壁が設置され、電波遮蔽情報からこの遮蔽壁の遮蔽レベルを知ることができる。
【００３０】
信号処理部２２は、信号送信時には、エッジコンピュータ２１からの送信データを変調し変調信号を無線通信部２３へ出力する。また、信号処理部２２は、信号受信時には、無線通信部２３からの変調信号を復調し受信データをエッジコンピュータ２１へ出力する。
【００３１】
無線通信部２３は、信号送信時には、信号処理部２２からの変調信号から送信ＲＦ信号を生成しアンテナＡＴ２へ出力する。また、無線通信部２３は、信号受信時には、アンテナＡＴ２で受信された受信ＲＦ信号から変調信号を取り出し出力する。
【００３２】
アンテナＡＴ２は、信号送信時には、無線通信部２３からの送信ＲＦ信号を入力し送信ＲＦ信号を空間へ放射する。また、アンテナＡＴ２は、信号受信時には、空間からＲＦ信号を受信し受信ＲＦ信号を無線通信部２３へ出力する。例えば、アンテナＡＴ２は、5.8GHz帯及び700MHz帯の一方から選択される周波数帯を使って情報を送受信する。アンテナＡＴ２は、上記したダイナミックマップを送信する。
【００３３】
図４は、実施形態に係る無線通信システムに適用されるＥＴＣ通信装置の一例を示すブロック図である。  
図４に示すように、ＥＴＣ通信装置４は、ＥＴＣアンテナＡＴ４、制御部４１、信号処理部４２、ＤＳＲＣ用通信部４４を備える。
【００３４】
制御部４１は、１以上のプロセッサ及びメモリを備え、例えば、プロセッサは、ＣＰＵである。プロセッサは、ＥＴＣ通信装置４の各部にバスを介して接続する。プロセッサは、メモリに記憶されるプログラムを実行することにより、各部の動作を制御する。また、制御部４１は、車線サーバＳ４と通信し、車線サーバＳ４からの情報を信号処理部４２へ受け渡す。
【００３５】
信号処理部４２は、車線サーバＳ４からの入口情報、出口情報、及び通行料金等の送信データが反映された変調信号を生成しＤＳＲＣ用通信部４４へ出力し、また、ＤＳＲＣ用通信部４４からの変調信号を復調し受信データとして制御部４１へ出力する。
【００３６】
ＤＳＲＣ用通信部４４は、変調信号から送信ＲＦ信号を生成しＥＴＣアンテナＡＴ４へ出力し、ＥＴＣアンテナＡＴ４で受信された受信ＲＦ信号から変調信号を取り出し信号処理部４２へ出力する。
【００３７】
ＥＴＣアンテナＡＴ４は、ＤＳＲＣ用通信部４４からの送信ＲＦ信号を入力し送信ＲＦ信号を空間へ放射する。また、ＥＴＣアンテナＡＴ４は、空間からＲＦ信号を受信し受信ＲＦ信号をＤＳＲＣ用通信部４４へ出力する。例えば、ＥＴＣアンテナＡＴ４は、5.8GHz帯の一部のＥＴＣチャンネルを使って情報を送受信する。
【００３８】
ＥＴＣアンテナＡＴ４は、車載通信装置１と通信し、車載通信装置１の識別情報、及び車載通信装置１に装填されるＥＴＣカードの識別情報を受信する。また、有料道路の入口に設けられるＥＴＣアンテナＡＴ４であれば、車載通信装置１と通信し、入口情報を送信する。有料道路の出口に設けられるＥＴＣアンテナＡＴ４であれば、車載通信装置１と通信し、出口情報及び通行料金等を送信する。ＥＴＣアンテナＡＴ４により他の通信の干渉を受けることなく正しく情報を送受信することは、正しい課金処理を実行する上で重要である。
【００３９】
図５は、5.8GHz帯のチャンネルの使用例を示す図である。  
図５に示すように、5,775MHz〜5,805MHzに含まれる複数チャンネルはダウンリンクとして割り当てられ、また、5,815〜5,845MHzに含まれる複数チャンネルはアップリンクとして割り当てられる。ＥＴＣで使用されるチャンネルは、ＥＴＣ通信装置４（ＥＴＣアンテナＡＴ４）から車載通信装置１（車載アンテナＡＴ１）への通信（ダウンリンク）においては、5,795MHz又は5,805MHzが使用され、車載通信装置１（車載アンテナＡＴ１）からＥＴＣ通信装置４（ＥＴＣアンテナＡＴ４）への通信（アップリンク）においては、5,835MHz又は5,845MHzが使用される。
【００４０】
5,775〜5,805MHzに含まれる各チャンネルをダウンリンクチャンネルと呼び、5,815〜5,845MHzに含まれる各チャンネルをアップリンクチャンネルと呼ぶ。また、5,795MHz、5,805MHz、5,835MHz、及び5,845MHzのチャンネルをＥＴＣチャンネルと呼び、そのうちの5,795MHz及び5,805MHzのチャンネルをＥＴＣダウンリンクチャンネル、5,835MHz及び5,845MHzのチャンネルをＥＴＣアップリンクチャンネルと呼ぶ。また、図５に示すチャンネルにおいて、ＥＴＣチャンネル以外のチャンネルをＥＴＣ２．０チャンネルと便宜上呼ぶことにする。さらに、アップリンクチャンネルのうちの、5,815MHz、5,820MHz、5,825MHz、5,830MHzの各チャンネルを高度化情報チャンネルと呼ぶこととする。或いは、ＥＴＣアップリンクチャンネルの周波数（5,835HzMHz及び5,845HzMHz）から離れた5,815MHz、5,820MHz、5,825MHzの各チャンネルを高度化情報チャンネルと呼んでもよい。
【００４１】
例えば、料金所間隔が短く、ＥＴＣ通信エリアＥとＥＴＣ２．０（ＩＴＳ通信エリア）との距離が近い道路環境においては、両者の通信干渉を回避するため、ＥＴＣチャンネルとＥＴＣ２．０チャンネルとを使い分けて運用する。逆に、料金所間隔が長く、ＥＴＣ通信エリアＥとＥＴＣ２．０との距離が遠い道路環境においては、両者の通信干渉は生じ難いため、5,775〜5,845MHzに含まれる各チャンネルをＥＴＣ２．０チャンネルとして使用する運用も可能である。
【００４２】
図６は、実施形態に係る無線通信システムによる無線通信処理の一例を示すフローチャート図である。図１及び図６を参照しながら、実施形態に係る無線通信処理について説明する。
【００４３】
車載通信装置１の情報取得部１８は、ナビゲーションシステム等から、定期的に車両の現在位置と車両の進行方向を含む３次元の道路マップを取得する（ステップＳＴ１０１）。図１に示すように、ＥＴＣ通信エリアＥの外において、第１の車両の車載通信装置１と第２の車両の車載通信装置１と通信する車々間通信の実行状態を想定する。第１の車両の車載通信装置１の制御部１１及び無線通信部１４は、予め定められた周波数帯、例えば700MHz帯及び5.8GHz帯の一方を選択し、選択した周波数帯の空きチャンネルを検索し、空きチャンネルにて、第２の車両の車載通信装置１と通信する。例えば、700MHz帯を優先的に選択し700MHz帯に空きチャンネルがなければ、5.8GHz帯を選択し5.8GHz帯の空きチャンネルを検索する。
【００４４】
第１の車両の走行に伴い、第１の車両の車載通信装置１が、アンテナＡＴ２の通信エリアに進入すると、車載アンテナＡＴ１及び無線通信部１４は、アンテナＡＴ２から定期的に送信されているダイナミックマップを受信し（ステップＳＴ１０２）、記憶部１２はダイナミックマップを記憶する（ステップＳＴ１０３）。制御部１１は、ダイナミックマップの受信に応じて、記憶部１２に記憶されるダイナミックマップを最新のダイナミックマップへ更新する。これにより、ダイナミックマップが受信できないエリア（トンネル内など）を走行中の場合でも、直前に受信しているダイナミックマップの利用が可能となる。
【００４５】
制御部１１は、ダイナミックマップから道路マップ上のＥＴＣ通信装置４の位置を検出し、道路マップ上のＥＴＣ通信装置４の位置からＥＴＣ通信装置４のＥＴＣ通信エリアＥ’を推定する。つまり、制御部１１は、道路マップを参照し、ＥＴＣ通信装置４の設置条件に基づき、ＥＴＣ通信エリアＥ’を推定する。図１に示すＥＴＣ通信エリアＥは理論上の通信エリアであり、ＥＴＣ通信装置４の設置条件によっては、制御部１１が推定するＥＴＣ通信エリアＥ’がＥＴＣ通信エリアＥと実質的に同一になることもある。
【００４６】
例えば、制御部１１は、道路マップを参照し、周辺に大型の建物が無く平地又は高架橋の道路（自由空間）に設置されたＥＴＣ通信装置４であると判定した場合、このＥＴＣ通信装置４の位置から第１の通信距離を含む第１のＥＴＣ通信エリアＥ’を推定する。
【００４７】
また、制御部１１は、道路マップを参照し、トンネルや地下道（閉空間）に設置されたＥＴＣ通信装置４であると判定した場合、このＥＴＣ通信装置４の位置から第２の通信距離を含む第２のＥＴＣ通信エリアＥ’を推定する。なお、第２の通信距離は、第１の通信距離より長い。つまり、自由空間に設置されたＥＴＣ通信装置４の通信距離より閉空間に設置されたＥＴＣ通信装置４の通信距離を長く設定する。
【００４８】
また、制御部１１は、道路マップを参照し、ＥＴＣ通信装置４の周辺に大型の建物が設置されている場合、このＥＴＣ通信装置４が平地又は高架橋の道路（自由空間）に設置されていても、準閉空間に設置されたＥＴＣ通信装置４と判定し、ＥＴＣ通信装置４の位置から第３の通信距離を含む第３のＥＴＣ通信エリアＥ’を推定する。なお、第３の通信処理は、第１の通信距離より長く、第２の通信距離より短い。つまり、自由空間に設置されたＥＴＣ通信装置４の通信距離より準閉空間に設置されたＥＴＣ通信装置４の通信距離を長くし、閉空間に設置されたＥＴＣ通信装置４の通信距離より準閉空間に設置されたＥＴＣ通信装置４の通信距離を短く設定する。
【００４９】
制御部１１は、ナビゲーションシステム等からの道路マップと基地局２からのダイナミックマップとを照合し、ナビゲーションシステム等からの道路マップに含まれる現在位置及び推定されたＥＴＣ通信エリアＥ’に基づき通信チャンネルの切り替え要否を判定する。制御部１１は、ナビゲーションシステム等からの道路マップに含まれる現在位置からＥＴＣ通信エリアＥ’（ＥＴＣ通信エリアＥ’の外縁）までの距離と近接判定閾値（例えば１００ｍ）とを比較し、その距離が近接判定閾値以下になると、ＥＴＣ通信エリアＥ’への近接状態と判定する（ステップＳＴ１０４）。また、制御部１１は、現在位置からＥＴＣ通信エリアＥ’（ＥＴＣ通信エリアＥ’の中心）までの距離と進入判定閾値とを比較し、その距離が進入判定閾値以下になると、ＥＴＣ通信エリアＥ’への進入状態と判定してもよい。
【００５０】
また、以下のように、近接判定閾値又は進入判定閾値を変更して近接状態又は進入状態を判定するようにしてもよい。
【００５１】
（１）電波強度情報に基づく近接判定閾値又は進入判定閾値の変更
上記したように、ダイナミックマップは、ＥＴＣ通信エリアＥの電波強度レベルを示す電波強度情報を含む。制御部１１は、ダイナミックマップからＥＴＣ通信エリアＥの電波強度レベルを示す電波強度情報を検出し、電波強度情報に応じて近接判定閾値又は進入判定閾値を変更する。制御部１１は、電波強度レベルが高い場合に近接判定閾値又は進入判定閾値を基準値（例えば１００ｍ）より大きい値に変更し、現在位置からＥＴＣ通信エリアＥ’（ＥＴＣ通信エリアＥ’の外縁又は中心）までの距離が遠いうちに、近接状態又は進入状態を判定する。逆に、制御部１１は、電波強度レベルが低い場合に近接判定閾値又は進入判定閾値を基準値より小さい値に変更し、近接状態又は進入状態を判定する。
【００５２】
（２）電波遮蔽情報に基づく近接判定閾値又は進入判定閾値の変更
上記したように、ダイナミックマップは、ＥＴＣ通信エリアＥの電波遮蔽レベルを示す電波遮蔽情報を含む。制御部１１は、ダイナミックマップからＥＴＣ通信エリアＥの電波遮蔽レベルを示す電波遮蔽情報を検出し、電波遮蔽情報に応じて近接判定閾値又は進入判定閾値を変更する。制御部１１は、電波遮蔽レベルが低い場合に近接判定閾値又は進入判定閾値を基準値より高い値に変更し、現在位置からＥＴＣ通信エリアＥ’（ＥＴＣ通信エリアＥ’の外縁又は中心）までの距離が遠いうちに、近接状態又は進入状態を判定する。逆に、制御部１１は、電波遮蔽レベルが高い場合に近接判定閾値又は進入判定閾値を基準値より小さい値に変更し、近接状態又は進入状態を判定する。電波遮蔽レベルが高い場合に、ＥＴＣ通信エリアＥの道路と異なる道路を走行するケースなどでは、その遮蔽により電波の干渉の影響は低くなる。
【００５３】
（３）道路の違いによる近接判定閾値又は進入判定閾値の変更
上記したように、情報取得部１８は、車両の現在位置と車両の進行方向を含む道路マップを取得する。制御部１１は、ナビゲーションシステム等からの道路マップと基地局２からのダイナミックマップとを照合し、走行中の道路とＥＴＣ通信エリアＥ’が存在する道路が同一か否かを判定し、同一の場合と異なる場合とで近接判定閾値又は進入判定閾値を変更する。制御部１１は、走行中の道路とＥＴＣ通信エリアＥ’が存在する道路が同一の場合には、近接判定閾値又は進入判定閾値を基準値より高い値に変更し、現在位置からＥＴＣ通信エリアＥ’（ＥＴＣ通信エリアＥ’の外縁又は中心）までの距離が遠いうちに、やがて到達するＥＴＣ通信エリアＥ’に備えて近接状態又は進入状態を判定する。また、制御部１１は、走行中の道路とＥＴＣ通信エリアＥ’が存在する道路が異なる場合には、近接判定閾値を基準値より小さい値に変更し、近接状態又は進入状態を判定する。
【００５４】
（４）道路（上下方向又は左右方向）の違いによる近接判定閾値又は進入判定閾値の変更
上記したように、情報取得部１８は、車両の現在位置と車両の進行方向を含む道路マップを取得する。制御部１１は、ナビゲーションシステム等からの道路マップと基地局２からのダイナミックマップとを照合し、走行中の道路とＥＴＣ通信エリアＥ’が存在する道路が垂直方向で異なるか否か判定し、また水平方向で異なるか否か判定し、垂直方向で異なる場合と水平方向で異なる場合とで近接判定閾値又は進入判定閾値を変更する。制御部１１は、走行中の道路とＥＴＣ通信エリアＥ’が存在する道路が垂直方向で異なる場合には、近接判定閾値又は進入判定閾値を基準値より高い値に変更し、現在位置からＥＴＣ通信エリアＥ’（ＥＴＣ通信エリアＥ’の外縁又は中心）までの距離が遠いうちに、近接状態又は進入状態を判定する。上下方向の位置の違いによる電波の影響は比較的大きいため、早めに近接状態又は進入状態を判定する。また、制御部１１は、走行中の道路とＥＴＣ通信エリアＥ’が存在する道路が水平方向で異なる場合には、近接判定閾値又は進入判定閾値を基準値より小さい値に変更し、近接状態又は進入状態を判定する。水平方向の位置の違いによる電波の影響は比較的小さいため（料金所の遮蔽壁の効果もあり影響は比較的小さい）、遅めに近接状態又は進入状態を判定する。
【００５５】
（５）閉空間又は準閉空間における近接判定閾値又は進入判定閾値の変更
上記したように、情報取得部１８は、車両の現在位置と車両の進行方向を含む道路マップを取得する。制御部１１は、ナビゲーションシステム等からの道路マップと基地局２からのダイナミックマップとを照合し、ＥＴＣ通信エリアＥ’がトンネル又は地下道などの閉空間に存在するか否か判定し閉空間に存在する場合には、近接判定閾値又は進入判定閾値を変更する。制御部１１は、ＥＴＣ通信エリアＥ’がトンネル又は地下道などの閉空間に存在する場合には、近接判定閾値又は進入判定閾値を基準値より高い値に変更し、現在位置からＥＴＣ通信エリアＥ’（ＥＴＣ通信エリアＥ’の外縁又は中心）までの距離が遠いうちに、近接状態又は進入状態を判定する。閉空間では電波が飛びやすく、広い範囲で電波の影響が生じるため、早めに近接状態又は進入状態を判定する。また、制御部１１は、ＥＴＣ通信エリアＥ’が閉空間ではなく自由空間に存在する場合には、近接判定閾値又は進入判定閾値を変更せずに、近接状態又は進入状態を判定する。同様に、制御部１１は、ＥＴＣ通信エリアＥ’が準閉空間に存在する場合には、近接判定閾値又は進入判定閾値を基準値より高く、閉空間で与えられる閾値より低い閾値に変更する。
【００５６】
なお、制御部１１は、位置情報、ＥＴＣ通信エリアＥ’、及び車速情報に基づき、近接状態を判定するようにしてもよい。例えば、制御部１１が、車速情報から第１の速度を検出する場合には、制御部１１は、第１の近接判定閾値と比較して近接状態を判定し、車速情報から第１の速度より早い第２の速度を検出する場合には、第１の近接判定閾値より大きい値の第２の近接判定閾値と比較して近接状態を判定するようにしてもよい。つまり、制御部１１は、車両の速度が早いほど、ＥＴＣ通信エリアＥ’のより手前で近接状態を判定する。
【００５７】
制御部１１は、車々間通信の状況を検出し、車々間通信の状況に応じて車々間通信を制御する。上記説明したように、ＥＴＣアンテナＡＴ４は、5.8GHz帯の一部のＥＴＣチャンネルを使って情報を送受信する（図５参照）。制御部１１が、車々間通信中においてＥＴＣ通信エリアＥ’への近接状態又は進入状態の判定を下さなければ（ステップＳＴ１０４、ＮＯ）、現状が維持される（ステップＳＴ１０５）。このケースでは、車々間通信が継続される。
【００５８】
制御部１１が、車々間通信中においてＥＴＣ通信エリアＥ’への近接状態又は進入状態の判定を下し（ステップＳＴ１０４、ＹＥＳ）、5.8GHz帯の一部のＥＴＣチャンネルが使用されていないと判定されても（ステップＳＴ１０６、ＮＯ）、現状が維持される（ステップＳＴ１０５）。
【００５９】
制御部１１が、5.8GHz帯の一部のＥＴＣチャンネルが使用されていると判定すると（ステップＳＴ１０６、ＹＥＳ）、制御部１１及び無線通信部１４は、第２の車両の車載通信装置に対して、チャンネル変更を宣言する（ステップＳＴ１０７）。制御部１１及び無線通信部１４は、チャンネル変更後の情報を第２の車両の車載通信装置１が正しく読み取るように、第２の車両の車載通信装置１に対して変更チャンネルによる切り替えを通知してから、変更チャンネルで通信する。制御部１１及び無線通信部１４が、緊急情報を受信しなければ（ステップＳＴ１０８、ＮＯ）、通信の切り替え処理へ移行する。制御部及び無線通信部１４が、第２の車両の車載通信装置等からの緊急情報を受信した場合には（ステップＳＴ１０８、ＹＥＳ）、現在の車々間通信を継続する（ステップＳＴ１０９）。緊急情報とは、衝突などの警告情報、或いは衝突などを回避するための車両制御信号である。緊急情報を受信した後、制御部１１及び無線通信部１４は、通信の切り替え処理へ移行する。
【００６０】
通信切り替え処理において、制御部１１及び無線通信部１４は、空きチャンネルを検索し、700MHz帯から空きチャンネルを検出した場合には（ステップＳＴ１１０、ＹＥＳ）、空きチャンネルから所定チャンネル（変更チャンネル）を選択し、選択した変更チャンネルを第２の車両の車載通信装置１に通知し、第２の車両の車載通信装置１からの承認応答を受信し、車々間通信を選択した変更チャンネルへ変更する（ステップＳＴ１１３）。
【００６１】
制御部１１及び無線通信部１４が、700MHz帯から空きチャンネルを検出できず（ステップＳＴ１１０、ＮＯ）、5.8GHz帯の一部のＥＴＣ２．０チャンネル（ＥＴＣチャンネル以外）から空きチャンネルを検出した場合には（ステップＳＴ１１１、ＹＥＳ）、空きチャンネルから所定チャンネル（変更チャンネル）を選択し、選択した変更チャンネルを第２の車両の車載通信装置１に通知し、第２の車両の車載通信装置１からの承認応答を受信し、車々間通信を選択した変更チャンネルへ変更する（ステップＳＴ１１３）。このように、ＥＴＣ通信エリアＥ’へ近接した場合に、車々間通信をＥＴＣ２．０チャンネルに変更することにより、ＥＴＣ通信エリアＥ’内でのＥＴＣチャンネルによる通信への干渉を回避することができる。
【００６２】
或いは、制御部１１及び無線通信部１４が、700MHz帯から空きチャンネルを検出できない場合に、5.8GHz帯の一部のＥＴＣ２．０チャンネルのうちのアップリンクチャンネルを対象として、空きチャンネルを検出するようにしてもよい。制御部１１及び無線通信部１４は、アップリンクチャンネルから空きチャンネルを検出した場合には、空きチャンネルから所定チャンネル（変更チャンネル）を選択し、選択した変更チャンネルを第２の車両の車載通信装置１に通知し、第２の車両の車載通信装置１からの承認応答を受信し、車々間通信を選択した変更チャンネルへ変更する。これにより、チャンネル変更後の情報は第２の車両の車載通信装置１により正しく読み取られる。このように、ＥＴＣ通信エリアＥ’へ近接した場合に、車々間通信をアップリンクチャンネルに変更することにより、ＥＴＣ通信エリアＥ’内でのＥＴＣチャンネルによる通信への干渉を回避することができる。加えて、アップリンクチャンネルを使用することにより、ＥＴＣダウンリンクチャンネルへの干渉をより確実に回避することができる。
【００６３】
或いは、制御部１１及び無線通信部１４が、700MHz帯から空きチャンネルを検出できない場合に、5.8GHz帯の一部の高度化情報チャンネルを対象として、空きチャンネルを検出するようにしてもよい。制御部１１及び無線通信部１４は、高度化情報チャンネルから空きチャンネルを検出した場合には、空きチャンネルから所定チャンネル（変更チャンネル）を選択し、選択した変更チャンネルを第２の車両の車載通信装置１に通知し、第２の車両の車載通信装置１からの承認応答を受信し、車々間通信を選択した変更チャンネルへ変更する。これにより、チャンネル変更後の情報は第２の車両の車載通信装置１により正しく読み取られる。このように、ＥＴＣ通信エリアＥ’へ近接した場合に、車々間通信を高度化情報チャンネルに変更することにより、ＥＴＣ通信エリアＥ’内でのＥＴＣチャンネルによる通信への干渉を回避することができる。加えて、高度化情報チャンネルを使用することにより、ＥＴＣダウンリンクチャンネルへの干渉をより確実に回避することができ、且つＥＴＣアップリンクチャンネルへの干渉もより確実に回避することができる。
【００６４】
制御部１１及び無線通信部１４が、700MHz帯及び5.8GHz帯（ＥＴＣチャンネルを除く）の何れからも空きチャンネルを検出できない場合（ステップＳＴ１１１、ＮＯ）、車々間通信を中断する（ステップＳＴ１１２）。例えば、この中断を一時中断として、制御部１１及び無線通信部１４が、定期的に、空きチャンネルを検索する。制御部１１及び無線通信部１４が、700MHz帯から空きチャンネルを検出した場合には（ステップＳＴ１１０、ＹＥＳ）、空きチャンネルから所定チャンネル（変更チャンネル）を選択し、選択した変更チャンネルへ車々間通信のチャンネルを変更し（ステップＳＴ１１３）、700MHz帯から空きチャンネルを検出できず（ステップＳＴ１１０、ＮＯ）、5.8GHz帯（ＥＴＣチャンネルを除く）から空きチャンネルを検出した場合には（ステップＳＴ１１１、ＹＥＳ）、空きチャンネルから所定チャンネル（変更チャンネル）を選択し、選択した変更チャンネルへ車々間通信のチャンネルを変更する（ステップＳＴ１１３）。
【００６５】
なお、上記説明では、5.8GHz帯の一部のＥＴＣチャンネルが使用されている場合に、通信の切り替え処理へ移行するケースについて説明したが、5.8GHz帯の一部に限らず、5.8GHz帯が使用されている場合に、通信の切り替え処理へ移行するようにしてもよい。この場合、車々間通信が5.8GHz帯から700MHz帯への積極的に変更されることになり、700MHz帯の車々間通信と5.8GHz帯のＥＴＣ通信とで周波数が大きく異なり、両者の通信の干渉をより確実に回避することができる。
【００６６】
なお、緊急情報を検知しない場合には車々間通信を中断し、予告通信装置３のＥＴＣアンテナＡＴ４のＥＴＣ通信エリアＥ’における通信を優先するようにしてもよい。これにより、車々間通信の干渉を受けることなく、車載通信装置１とＥＴＣアンテナＡＴ４とが通信することができ、正しく料金収受を行うことができる。
【００６７】
なお、進入状態の判定を下した場合には車々間通信を中断し、予告通信装置３のＥＴＣアンテナＡＴ４のＥＴＣ通信エリアＥ’における通信を優先するようにしてもよい。これにより、車々間通信の干渉を受けることなく、車載通信装置１とＥＴＣアンテナＡＴ４とが通信することができ、正しく料金収受を行うことができる。
【００６８】
なお、上記説明では、ここでは、高度化ＩＴＳ通信の実行状態の一例として、車々間通信の実行状態を挙げて車々間通信の切り替えのケースについて説明したが、車々間通信以外の高度化ＩＴＳ通信の切り替えにも適用することができる。また、ＥＴＣ通信エリアＥ’を対象とした通信の切り替えのケースについて説明したが、ＥＴＣ通信エリアＥ’に限らず、ＤＳＲＣシステムの通信エリアを対象とした通信の切り替にも適用することができる。
【００６９】
以上説明した実施形態によれば、ＥＴＣやＩＴＳスポット等のＤＳＲＣシステムへの干渉を与えない高度化ＩＴＳ通信システムを提供することができる。
【００７０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７１】
１…車載通信装置
１ａ…ＥＴＣカード
２…ＤＳＲＣ基地局
３…予告通信装置（基地局）
４…ＥＴＣ通信装置
５…ＥＴＣ及び予告通信装置（ＤＳＲＣ基地局）
１１…制御部
１２…記憶部
１４…無線通信部
１５…情報入力部
１６…情報出力部
１７…リーダライタ
１８…情報取得部
２１…エッジコンピュータ
２２…信号処理部
２３…無線通信部
４１…制御部
４２…信号処理部
４４…ＤＳＲＣ通信部
【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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