(57)【要約】【課題】  通信品質の劣化を低減すると共に外部環境の変化に影響されずに必要な送受信を行うことができる移動体の無線通信システムを提供する。【解決手段】  指向性制御可能な指向性アンテナ６を備え、無線基地局との送受信を行う車両の無線通信システム７において、前記車両に取り付けられた各種センサの検出結果から電波環境の状態を算出する制御判断装置１１を備え、該制御判断装置１１の算出結果に基づいて指向性アンテナ６の指向性を制御する指向性制御装置２０を備えたことを特徴とする【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性を制御可能なアンテナを備え、基地局との送受信を行う移動体の無線通信システムにおいて、前記移動体に取り付けられた各種センサの検出結果から電波環境の状態を算出する電波環境算出部を備え、該電波環境算出部の算出結果に基づいてアンテナの指向性制御を行う制御装置を備えたことを特徴とする移動体の無線通信システム。
【請求項２】
前記移動体は、現在位置を判定する現在位置判定部を備え、前記電波環境算出部の算出結果と前記現在位置に基づいてアンテナの指向性制御を行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載の移動体の無線通信システム。
【請求項３】
前記各種センサは、少なくともワイパーの作動を検出するワイパースイッチと灯体の作動を検出する灯体スイッチとを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の移動体の無線通信システム。
【請求項４】
前記電波環境算出部は、前記移動体の現在位置に基づいて少なくとも電波の反射率と減衰率とのいずれか一方を算出することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の移動体の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、移動体の無線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、放送の受信や基地局との無線通信を行う移動体の無線通信システムが知られている。この移動体の無線通信システムでは、移動体で通信を行うという性質上、如何なる方向からでも同等に電波を送受信することができる無指向性アンテナが採用されてきた。しかし、この種の無指向性アンテナには、複数の経路を経由してきた不要な遅延電波を全て受信するいわゆるマルチパスによって、受信信号が互いに干渉して悪影響を及ぼしていた。
そこで、指向性アンテナを用いて特定の方向から伝搬されてくる電波のみを受信するように、無線通信システムに記憶された指向性制御データや基地局から送信される指向性制御データに基づいてアンテナの指向性制御を行うものがある（例えば、特許文献１参照。）。例えば、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変復調方式のように耐マルチパスとしてガードインターバルと呼ばれる遅延時間を設けることで、この遅延時間内に収まる遅延電波を受信しても前記マルチパスの影響なしに希望波を正常に復調することを可能にしている。
【特許文献１】特開２００１−９４４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述の移動体の無線通信システムでは、外部環境により時々刻々と前記マルチパスの状況が変化するため、同一伝搬経路を同一システムで送受信したとしても、その度に送受信特性が変化してしまうという問題がある。
また、季節や天候などの諸条件により、山岳反射等による電波の伝搬状態が大きく変化してしまうため、場所によっては通信が成立しないことがあるという問題がある。
さらに、前記ガードインターバルを設けたとしても、このガードインターバルの範囲を超えるマルチパスは妨害波として受信されることから通信品質の劣化により受信不能に陥ってしまうという問題がある。
【０００４】
そこで、この発明は、通信品質の劣化を低減すると共に外部環境の変化に影響されずに必要な送受信を行うことができる移動体の無線通信システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、指向性を制御可能なアンテナ（例えば、実施の形態における指向性アンテナ６）を備え、基地局（例えば、実施の形態における無線基地局３）との送受信を行う移動体（例えば、実施の形態における車両１）の無線通信システムにおいて、前記移動体に取り付けられた各種センサの検出結果から電波環境の状態を算出する電波環境算出部（例えば、実施の形態における車外環境推定装置１３）を備え、該電波環境算出部の算出結果に基づいてアンテナの指向性制御を行う制御装置を備えたことを特徴とする。
このように構成することで、前記移動体に搭載された各種センサにより、気象や昼夜等の外部環境を判定して前記電波環境算出部の算出結果に基づいて適切な指向性制御を行うことができる。
【０００６】
請求項２に記載した発明は、前記移動体は、現在位置を判定する現在位置判定部（例えば、実施の形態における自車位置評定装置９）を備え、前記電波環境算出部の算出結果と前記現在位置に基づいてアンテナの指向性制御を行うようにしたことを特徴とする。
このように構成することで、現在位置に対応した地理的条件と電波環境の算出結果に基づいて前記アンテナの指向性制御を行うことができるため、効率の良い電波の送受信が可能となる。
【０００７】
請求項３に記載した発明は、前記各種センサは、少なくともワイパーの作動を検出するワイパースイッチと灯体の作動を検出する灯体スイッチとを含むことを特徴とする。
このように構成することで、前記ワイパーの作動を検出した場合に雨天であることを、前記灯体の作動を検出した場合に夜間であることを推定することができる。
【０００８】
請求項４に記載した発明は、前記電波環境算出部は、前記移動体の現在位置に基づいて少なくとも電波の反射率と減衰率とのいずれか一方を算出することを特徴とする。
このように構成することで、前記反射率や減衰率をパラメータとして電波環境を把握することが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載した発明によれば、前記移動体に搭載された各種センサにより、気象や昼夜等の外部環境を判定して前記電波環境算出部の算出結果に基づいて適切な指向性制御を行うことができるため、データの符号誤り率等を低減させることができ、さらに、どのような自然環境下においても必要な情報の送受信が可能となるため、前記アンテナを用いた送受信の信頼性を向上させることができる効果がある。
【００１０】
請求項２に記載した発明によれば、請求項１の効果に加え、現在位置に対応した地理的条件に基づいて前記アンテナの指向性制御を行うことができるため、効率の良い電波の送受信が可能となり、したがって、通信品質を向上させることができる効果がある。
【００１１】
請求項３に記載した発明によれば、請求項１又は請求項２の効果に加え、前記ワイパーの作動を検出した場合に雨天であることを推定し、前記灯体の作動を検出した場合に夜間であることを推定することができるため、高価な検出器を用いずに自然環境を判定することができ、したがって、コストの低減を図ることが可能となる効果がある。
【００１２】
請求項４に記載した発明によれば、請求項１から請求項３のいずれかの効果に加え、前記反射率や減衰率をパラメータとして電波環境を把握することが可能となるため、迅速に指向性制御を行うことができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１、図２に示すように、車両（移動体）１が走行している道路２は例えば無線基地局（基地局）３が設置された山岳４とこの山岳４に対向する山岳５との間に敷設されているものである。そして、前記無線基地局３は後述する無線通信システム７との送受信をするものであり、電波を遮蔽するもののない前記山岳４の頂近傍に設けられている。
【００１４】
前記車両１には無線通信システム用の指向性アンテナ（アンテナ）６が例えば車両１のルーフパネルの外面に取り付けられている。
ここで、前記無線基地局３から発信された電波は直接的に前記車両１の指向性アンテナ６によって受信されるものと、前記無線基地局３が設置されている山岳４と対向する山岳５の斜面等で反射された後に前記指向性アンテナ６によって受信されるものとに分類される（図１、図２中、矢印で示す。）。
【００１５】
図３は、前記車両１に搭載される無線通信システム７を示している。この無線通信システム７には地図情報８を備えた自車位置評定装置（現在位置判定部）９が設けられている。前記自車位置評定装置９は周知技術のＧＰＳ（Global  Positioning  System）を用いた位置評定装置であって、ＧＰＳアンテナ１０と後述する制御判断装置１１が接続されている。
前記ＧＰＳアンテナ１０はＧＰＳ衛星から発信される時間に関するＧＰＳ信号を受信するためのものであり、前記自車位置評定装置９に対して前記ＧＰＳ信号を供給している。
ここで、前記自車位置評定装置９は前記地図情報８と前記ＧＰＳアンテナ１０からのＧＰＳ信号とに基づいて自車位置を算出し、この算出結果を制御判断装置１１へ出力している。
尚、前記ＧＰＳアンテナ１０は前記車両１の図示しないダッシュボード上等に配設されるものである。
【００１６】
前記無線通信システム７にはアンテナ１２を有した車外環境推定装置（電波環境算出部）１３が設けられている。この車外環境推定装置１３にはワイパーの作動を検出するワイパースイッチ１４と灯体（灯火装置）の作動を検出する灯体スイッチ１５とが接続されており、前記アンテナ１２から日時・季節などを特定するためのＧＰＳ信号が入力されている。前記ワイパースイッチ１４は気象を判断するものであり、また、前記灯体スイッチ１５は昼夜を判断するものである。尚、灯体は具体的にはヘッドランプを示している。
ここで、前記ＧＰＳ信号と灯体スイッチ１５の検出信号とに基づいて正確な昼夜判断を行うことができる。
尚、前記ワイパースイッチ１４、灯体スイッチ１５に加え、外気温を測定する外気温センサや明るさを測定する照度計、雨滴センサ等を設けてこれらの検出結果を車外環境を把握するためのパラメータとしてもよい。
【００１７】
前記車外環境推定装置１３は前記制御判断装置１１に接続されるものであり、指向性アンテナ６と前記無線基地局３との間の電波環境を推定する減衰率テーブル（減衰率ＴＡＢＬＥ）１７と反射率テーブル（反射率ＴＡＢＬＥ）１８とを備えている。
ここで、前記車外環境推定装置１３は前記ワイパースイッチ１４と灯体スイッチ１５とＧＰＳ信号とに基づいて前記減衰率テーブル１７及び反射率テーブル１８を用いた算出結果、つまり現走行位置時点での車外の電波環境として後述する反射率αｎ及び減衰率βｎを前記制御判断装置１１へ出力している。
尚、上記反射率テーブル１８の反射率αｎとは例えば山岳５による反射率である。
【００１８】
前記無線通信システム７の前記制御判断装置１１は指向性検討エリアマップ（指向性検討エリアＭＡＰ）１９を格納して備えており、指向性制御装置２０に接続されている。そして、前述したように、この制御判断装置１１には前記自車位置評定装置９と前記車外環境推定装置１３とからの信号が入力されている。
ここで、前記制御判断装置１１は、前記自車位置評定装置９と前記車外環境推定装置１３とからの入力信号に対応した指向性検討エリアマップ１９を参照し指向性制御装置２０に対してこの参照結果を送出している。
前記指向性制御装置２０には指向性が制御可能な指向性アンテナ（例えば、アレーアンテナ）６が接続されている。この指向性アンテナ６は例えば４つのアンテナ素子１６から構成されており、前記無線基地局３との電波の送受信を行うものである。尚、前記アンテナ素子１６は数量を適宜選択して設けてもよい。
【００１９】
また、前記指向性制御装置２０には復調部２１が接続されている。この復調部２１は前記指向性アンテナ６によって受信された電波を復調するものつまり、データを変調する前の状態に戻すものである。この復調部２１には復調されたデータを表示するデータ表示部２２が接続されている。
ここで、前記復調部２１を前記車外環境推定装置１３と接続し、前記復調されたデータに指向性の制御に関するデータが含まれていた場合、この指向性の制御に関するデータを前記車外環境推定装置１３に復調部２１から転送するようにしている。
【００２０】
一方、前記指向性制御装置２０には変調部２３が接続されている。この変調部２３はデータ生成部２４で生成されたデータを変調つまり搬送波（キャリア）等に重畳させるものであり、この変調部２３からの出力が指向性制御装置２０を介して指向性アンテナ６から電波として例えば前記無線基地局３に向けて送信されることとなる。尚、２５は指向性制御装置２０に接続された指向性制御データベースを示している。
【００２１】
図４に示すように、前記反射率テーブル１８は前記ワイパースイッチ１４による検出結果（列）と前記灯体スイッチ１５による検出結果（行）とに基づいた反射率の数値αｎ（ｎ＝１，・・・、以下単に反射率と呼ぶ）で構成されている。また、前記反射率テーブル１８は例えば季節毎の反射率テーブル１８が設けられており、前記ＧＰＳ信号に基づいて現在の季節に対応した前記反射率テーブル１８が選択されることとなる。
ここで、図４に一例として示した前記反射率テーブル１８によれば、前記反射率はワイパーがＯＮで灯体がＯＮの場合にはα１が選択され、ワイパーがＯＦＦで灯体がＯＮの場合にはα２が選択され、ワイパーがＯＮで灯体がＯＦＦの場合にα３が選択され、ワイパーがＯＦＦで灯体がＯＦＦの場合にα４が選択されることとなる。
尚、前記反射率テーブル１８は季節毎に限られるものではなく、任意の期間毎の反射率テーブル１８を適宜選択して設けてもよい（以下、減衰率テーブル１７についても同様）。
【００２２】
一方、図５に示すように、前記減衰率テーブル１７は、前述の反射率テーブル１８と同様に、前記ワイパースイッチ１４による検出結果（列）と前記灯体スイッチ１５による検出結果（行）とに基づいた減衰率の数値βｎ（ｎ＝１，・・・、以下単に減衰率と呼ぶ）で構成されている。
ここで、図５に一例として示した前記減衰率テーブル１７も反射率テーブル１８と同様に、前記減衰率はワイパーがＯＮで灯体がＯＮの場合にβ１が選択され、ワイパーがＯＦＦで灯体がＯＮの場合にβ２が選択され、ワイパーがＯＮで灯体がＯＦＦの場合に反射率はβ３が選択され、ワイパーがＯＦＦで灯体がＯＦＦの場合にはβ４が選択されることとなる。
【００２３】
図６に示すように、前記指向性検討エリアマップ１９は前記自車位置評定装置９から制御判断装置１１に入力された地図情報８に対応して選択されるものである。そして、この指向性検討エリアマップ１９上には前述した車外環境推定装置１３で推定された反射率αｎと減衰率βｎとの各々の上限閾値である反射率ａｎ（ｎ＝１，・・・）及び減衰率ｂｎ（ｎ＝１，・・・）とが道路リンクＡ−ｎ（ｎ＝１，・・・）毎に設定されている。
具体的には、前記車両１が例えば道路リンクＡ−１上を走行し、前記反射率テーブル１８と減衰率テーブル１７とに基づいて例えば反射率α１と減衰率β１とが算出された場合、これらの反射率α１、減衰率β１が前記指向性検討エリアマップ１９内に設定された上限閾値である反射率ａ２、減衰率ｂ２を超えると指向性の制御が必要であると判断するのである（図６中、Ａ−２，Ａ−３，Ａ−４も同様）。
【００２４】
さらに、前記減衰率テーブル１７を用いて指向性アンテナ６の受信レベルを算出することができるため、上述の閾値以外に図示しない受信レベルマップに前記受信レベルの下限閾値を設けて、この受信レベルの下限閾値を前記算出結果が下回った場合に前記指向性アンテナ６の指向性を制御するように構成されている。
ここで、前述の図６では道路リンク毎に前記反射率ａｎと減衰率ｂｎとを設定したが、図７に示す指向性検討エリアマップ１９のように、前記無線基地局３毎の指向性エリアに対する対角地点の経緯度Ａｎ，Ｂｎ（ｎ＝１，・・・）と上記反射率ａｎ、減衰率ｂｎ等の閾値を設定しておき、前記車両１が前記エリア内に存在し且つ前記反射率αｎ、減衰率βｎが閾値以上のときに指向性の制御を行う設定としてもよい。
【００２５】
図８に示すように、指向性制御装置２０には指向性制御データベース２５が設けられている。この指向性制御データベース２５は前述の道路リンク又は指向性エリアと指向性アンテナ６の指向性を制御する方向とを直接的に結びつけて記憶したものである。尚、図８において、指向性制御方向の記載は「Ｎ」が北、「Ｗ」が西を表しており、例えば「ＮＮＷ」との記載は北北西を示している。
ここで、図９に示すように、前記道路リンク又は指向性エリアを無線基地局単位でまとめてそのエリアの無線基地局の緯度経度座標Ｎｎ，Ｗｎ（ｎ＝１，・・・）を前記指向性制御データベース２５として記憶し、この経緯度座標に基づいて前記指向性制御装置２０で逐次計算を行って前記指向性アンテナ６の指向性を制御してもよい。
尚、図８、図９において、図示都合上、指向性制御データベース２５を４枚ずつ示しているが、前記道路リンク数及び指向性エリアの分割数分だけ前記指向性制御データベース２５のデータは用意されるものである。
【００２６】
次に、図１０のフローチャートに基づいて指向性制御処理を説明する。
まず、ステップＳ１０１では車両に設けられているワイパースイッチ、灯体スイッチ及びＧＰＳ信号と、予め用意された反射率テーブルと、減衰率テーブルとから反射率と減衰率とを計算する。
次に、ステップＳ１０２では指向性検討エリアマップに設定された反射率と減衰率との上限閾値と、受信レベルマップに設定された受信レベル（受信電界強度）の下限閾値とを基準として、それぞれ算出された反射率、減衰率、受信レベルの比較計算を行う。
【００２７】
ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２の計算結果に基づいて指向性アンテナの指向性を制御すべきか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（制御すべき）である場合はステップＳ１０４に進み、判定結果が「ＮＯ」（制御する必要なし）である場合はステップＳ１０５に進む。
具体的には、反射率、減衰率が前記上限閾値を超えていた場合には前記指向性アンテナの受信に対する悪影響が大きいと判断し、さらに受信レベルが下限閾値を下回っていた場合には前記受信が困難になると判断して、前記指向性アンテナの指向性を前記無線基地局方向に向けて制御し、これらの不都合を改善するのである。
【００２８】
ステップＳ１０４では前記指向性アンテナの指向性を指向性制御データベースに基づいて制御しステップＳ１０５に進む。
ここで、前記指向性制御データベースに基づいた制御とは、前記反射率、減衰率、現在位置などのパラメータから前記指向性アンテナの向きを最適な方向に制御することである。
次に、ステップＳ１０５では前記指向性アンテナが前記無線基地局から送信された電波を受信する。そして、ステップＳ１０６ではこの受信した電波を復調してステップＳ１０７に進む。
【００２９】
ステップＳ１０７では、前記電波を復調したものに指向性に関するデータが含まれているか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（含まれている）である場合はステップＳ１０８に進み、判定結果が「ＮＯ」（含まれていない）である場合はこの処理を終了してリターンする。
ステップＳ１０８では、指向性に関するデータに基づいて前記指向性制御データベースの内容を修正して処理を終了する。
ここで、前記指向性に関するデータとは、例えば、前記反射率テーブル１８、減衰率テーブル１７、指向性検討エリアマップ１９、受信レベルマップ等の更新情報のことである。
【００３０】
したがって、上記実施の形態によれば、前記車両１に設けられたワイパースイッチ１４と灯体スイッチ１５とから気象条件や昼夜等の条件を判定して前記車外環境推定装置１３で例えば山岳５の反射率αｎと電波の減衰率βｎとを算出することで、この算出結果に基づいて適切な指向性の制御を行うことができる。
また、適切な指向性の制御を行うことができるため、送受信時のデータの符号誤り率などを低減させることができ、電波の品質を向上させることができる。
【００３１】
さらに、前記気象条件や昼夜等の条件を判定することで、如何なる自然環境下においても必要な情報の送受信が可能となり、したがって、前記指向性アンテナ６を用いた送受信の信頼性を向上させることができる。
そして、現在位置に対応した反射率αｎや減衰率βｎ等の地理的条件に基づいて前記指向性アンテナ６の指向性を迅速に制御することができるため、効率のよい電波の送受信が可能となり、したがって、等価ＣＮ（Carrier to Noise）で評価される電波の品質を向上させることができる。
【００３２】
尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、ワイパースイッチ１４や灯体スイッチ１５から得られる情報を他の通信手段を用いて独自に集計された天候、気候情報、しいては反射状態そのものを情報取得することも可能である。
また、上記実施の形態では山岳５の反射率αｎについて推定を行ったが、この山岳５の他に建造物などの地物に対して前記反射率の推定を行ってもよい。
また、季節を判断するためにＧＰＳ信号を用いたが、標準電波ＪＪＹを受信して判断してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態における放送波受信の概念図である。
【図２】本発明の実施の形態における図１に相当する模式図である。
【図３】本発明の実施の形態における無線通信システムのブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態における反射率テーブルである。
【図５】本発明の実施の形態における減衰率テーブルである。
【図６】本発明の実施の形態における道路リンク区間の指向性検討エリアマップである。
【図７】本発明の実施の形態における前記無線基地局３エリア設定の指向性検討エリアマップである。
【図８】本発明の実施の形態における制御方向を指示する場合の指向性制御用データベースである。
【図９】本発明の実施形態における基地局の座標を用いた図８に相当するデータベースである。
【図１０】本発明の実施の形態における指向性制御処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１  車両（移動体）
３  無線基地局（基地局）
６  指向性アンテナ（アンテナ）
７  無線通信システム
９  自車位置評定装置（現在位置判定部）
１３  車外環境推定装置（電波環境算出部）
１４  ワイパースイッチ
１５  灯体スイッチ
αｎ  反射率
βｎ  減衰率
【図１】
2005236519.tif 000003
【図２】
2005236519.tif 000004
【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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