(57)【要約】【課題】通信が成立しずらい受信状況においても情報伝達を行う。【解決手段】パケット長を伸縮可能とする通信方式において、パイロット信号を複数挿入することを可能とした。パイロット信号を挿入する位置を所望に決定できる構成、例えば各パケット毎にパイロット信号の数や、各パイロット信号の位置（各パイロット信号開始ビットの、パケットの開始ビットからの位置）を所望に設定できる。するとそれら数や位置自体に伝達すべき情報を意味させることが可能となる。例えば送受信される情報の中で、特に重要な情報、例えば車両の位置（経度及び緯度）を当該パケット中のパイロット信号に意味させることが可能となる。パイロット信号は予め波形が送信側受信側の双方で既知であるので、１パケットの他の部分が復調が不完全或いは不能であっても、当該パイロット信号部分は容易に復調が可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の長さ以下でパケット長の伸縮可能なパケットを用い、パイロット信号を各パケットに有し、パケット単位で行う通信方式において、
各パケットが有するパイロット信号に、伝送すべき情報を持たせたことを特徴とする通信方式。
【請求項２】
各パケットには１個又は複数個のパイロット信号を、パケットごとに所望の位置に組み込めるものであることを特徴とする請求項１に記載の通信方式。
【請求項３】
各パケットが有するパイロット信号の数が前記伝送すべき情報を表すことを特徴とする請求項２に記載の通信方式。
【請求項４】
パイロット信号の各パケット内の位置が前記伝送すべき情報を表すことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の通信方式。
【請求項５】
パイロット信号の波形が前記伝送すべき情報を表すことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の通信方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パケット単位で通信する方式に関する。本発明は、通信が成立しずらい受信状況においても、各バケットに存在する検出容易なパイロット信号を利用して情報伝達を行うものである。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるＩＴＳ（Intelligent Transport Systems）は、車両の高機能化と交通システムの高度化を目指すものであるが、その中で、安全運転支援システム、衝突検知及び自動運行制御等の面から車車間通信が重要視されている。車車間通信は、中継局を経ずに、近接する車両同士が直接通信を行うものである。例えば位置（経度及び緯度）、方向を含んだ現在の走行速度、加減速状況或いはアクセルやブレーキペダルの踏み込み量を、前後等の近接する車両同士でやりとりする。これにより、衝突回避を行い、高速道路等における速度制御やレーン変更その他の自動運行や、ドライバーの安全運転を支援するシステムを実現可能とするものと期待されている。
【０００３】
このような車車間通信に適用可能な技術として、例えば、適応変調方式を使用した無線通信方法及び無線通信装置に関する下記特許文献１が挙げられる。
【特許文献１】特開２００５−２８６４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術は、電波環境の良否により変調方式を切り替えるものである。しかし、車車間通信においては、多数の車両の中の２台ずつで形成される、多数の「車車間」の電波環境を個別に識別することが困難となる。すると受信環境が劣悪な車両は安全運転等に必要な情報が得られず、ＩＴＳの目的を十分に達成できないことになる。
【０００５】
また、通常、通信方式は、通信が成立することを前提に情報伝達を行うものである。例えば伝搬路特性の変化が速く、復調後のデータに誤りが多い場合はデータの再送信を促す場合が多い。しかし上述のＩＴＳのような衝突回避等を主目的とする車車間通信においては、データの再送信を待っていては目的が達成できない。
【０００６】
本発明者らは、伝搬路特性を検出し、復調を正確に行うために波形が予め決まっているパイロット信号を各パケットが有していることに着目し、車車間通信における最重要データを当該パイロット信号に持たせることを着想し、本願発明を完成させた。即ち本発明の目的は、劣悪な受信環境に陥ったとしても、最重要データを復調することが容易なパケット通信を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、所定の長さ以下でパケット長の伸縮可能なパケットを用い、パイロット信号を各パケットに有し、パケット単位で行う通信方式において、各パケットが有するパイロット信号に、伝送すべき情報を持たせたことを特徴とする通信方式である。ここでパイロット信号とは、伝搬路特性の推定や、正確な通信同期を確立する等の目的で各パケットに設けられているものであり、その波形が予め決定されているものである。
【０００８】
また請求項２に係る発明は、各パケットには１個又は複数個のパイロット信号を、パケットごとに所望の位置に組み込めるものであることを特徴とする。請求項３に係る発明は、請求項２に記載の通信方式において、各パケットが有するパイロット信号の数が前記伝送すべき情報を表すことを特徴とする。請求項４に係る発明は、請求項２又は３に記載の通信方式において、パイロット信号の各パケット内の位置が前記伝送すべき情報を表すことを特徴とする。尚パケット内での位置とは、パケット先頭からの時間長又はビット長でも良く、或いは単に前のパイロット信号からの時間長又はビット長でも良い。
【０００９】
更に請求項５に係る発明は、パイロット信号の波形が前記伝送すべき情報を表すことを特徴とする。ここでパイロット信号の波形は、予め決定されている複数個の波形から選択されるものである。
【発明の効果】
【００１０】
所定の長さ以下でパケット長の伸縮可能なパケットを用いる通信方式において、パイロット信号を複数挿入することを可能とした。これにより、当該パイロット信号を挿入する位置を所望に決定できる構成とすれば、例えば各パケット毎にパイロット信号の数や、各パイロット信号の位置（各パイロット信号開始ビットの、パケットの開始ビットからの位置）を所望に設定できる。するとそれら数や位置自体に伝達すべき情報を意味させることが可能となる。これにより、例えば送受信される情報の中で、特に重要な情報、例えば車両の位置（経度及び緯度）を当該パケット中のパイロット信号に意味させることが可能となる。パイロット信号は予め波形が送信側受信側の双方で既知であるので、１パケットの他の部分の復調が不完全或いは不能であっても、当該パイロット信号部分は容易に復調が可能となる。また、伝搬路特性の急激な変化があっても、パイロット信号が有する重要情報は直ちに検出可能となる。
【００１１】
或いは、パイロット信号を予め複数個用意し、各パイロット信号に数ビットの情報を持たせることで、１パケット中の全てのパイロット信号により、数バイトの情報を送受信することが可能となる。
【００１２】
更には、各パケットにおけるパイロット信号の数又は位置による情報と、各パイロット信号の波形による情報とを組み合わせることで、更に送受信される重要情報のビットを大きくすることができる。
【００１３】
複数個のパイロット信号を各パケットが有すると、無線信号の伝搬路特性の急激な変化にも容易に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
まず、図１に、本発明の通信方式を適用するための送受信機の構成をブロック図で示す。図１．Ａは送信機１００の構成を示すブロック図、図１．Ｂは受信機２００の構成を示すブロック図である。
【００１５】
送信機１００は、図１．Ａに示す通り、データ判別部１１、データ変調部１２、パイロット符号化部１３、パケット生成部１４とから成る。まず、送信すべき全データのセットがデータ判別部１１に入力される。データ判別部１１においては、例えば位置（経度及び緯度）並びに速度が重要データとして選別され、他のデータはデータ変調部１２へ、重要データはパイロット符号化部１３へ出力される。
【００１６】
データ変調部１２においては、所定の方式により、データ列が変調される。一方、パイロット符号化部１３では、１乃至複数個のパイロット信号の各々の波形とパケット中の位置が決定され、それらは「パイロット信号」としてパケット生成部１４に出力される。
【００１７】
パケット生成部１４においては、データ変調部１２から入力された信号列と、パイロット符号化部１３から入力された「パイロット信号」即ち１乃至複数個のパイロット信号の各々の波形とパケット中の位置とから１パケットの波形が生成され、その後所定の高周波信号に変換される。
【００１８】
受信機２００は図１．Ｂに示す通り、パイロット検出部２１、パイロット復号部２２、伝搬路推定部２３、データ復調部２４とから構成される。まず、受信された高周波信号は、所定のベースバンド信号等に変換された後、パイロット検出部２１において、１乃至複数個のパイロット信号の全てについて、各々の波形とパケット中の位置が検出され、パイロット復号部２２及び伝搬路推定部２３に出力される。また、一方、これらパイロット信号でない、パケット中の通常の変調信号部分が、データ復調部２４に出力される。
【００１９】
パイロット復号部２２では、以下の各実施例の方式に従い、１乃至複数個のパイロット信号の全てについて、各々の波形とパケット中の位置とから、重要データが検出され、図示しない後段の処理部に出力される。
【００２０】
伝搬路推定部２３においては、１乃至複数個のパイロット信号の全てについて、各々の波形とパケット中の位置とから、伝搬路特性が推定され、データ復調部２４における伝搬路特性に基づく補正係数が出力される。データ復調部２４においては、パイロット検出部２１から出力された変調信号に、伝搬路推定部２３から出力された伝搬路特性に基づく伝搬係数の逆数を乗じた後、復調される。
【００２１】
尚、本発明を適用するに当たり、「重要情報又は重要データ」の情報量は、パイロット信号に持たせることのできる情報量（ビット数）により大きく制限される。例えば速度であれば、１ビットであれば「閾値と比較した場合の大小」のみであり、２ビットであれば４区分（３０ｋｍ／ｈ、６０ｋｍ／ｈ、１００ｋｍ／ｈを境界とするなど）であるので、パイロット信号に持たせられない、例えば「現在速度４４ｋｍ／ｈ」と言った詳細情報を「一般情報」として通常データに組み込むことは当然本願発明に包含されうる。
【００２２】
以下、本発明のパイロット信号に情報を持たせる通信方式の例を具体的に説明する。以下の実施例では簡略のため、各パケットはパイロット信号と重要度の低いデータ部分のみとから成る構成で示しているが、公知の他の構成ビットを含むパケットを排除するものではない。また、パイロット信号が各パケットの先頭（以下の図面で左端）に有る場合を例示しているが、いわゆるプリアンブル信号を各パケットの先頭に有する場合は、各パケットの第１のパイロット信号は、プリアンブル信号に続くものでなくても良く、各パケットの任意の位置に最初のパイロット信号を配置させることもできる。
【実施例１】
【００２３】
図２．Ａは本発明の第１の実施例に係る通信方式の説明のための表、図２．Ｂ乃至図２．Ｄはパケット構成の例を示すものである。本実施例においては、パイロット信号の波形は１種類で、パケット中のパイロット信号の個数に第１の情報を、パイロット信号間の間隔（又は、各パイロット信号の開始ビットの間隔）に第２の情報を持たせるものである。パイロット信号の数のみでは伝達可能な情報の大きさが小さいので、パイロット信号間の間隔で第２の情報を持たせている。但し、パイロット信号が３個以上の場合は、間隔は全て等間隔とする例である。
【００２４】
図２．Ａのように、例えば車両の速度を所定の速度と比較した場合の大小と、進行方向前方の交差点等の信号機までの距離を所定の距離と比較した場合の大小の、２種類の４通りの情報をパイロット信号により伝達する場合を示す。まず、パイロット信号の間隔によって車両の速度を所定の速度と比較した場合の大小の情報を持たせるため、パイロット信号の間隔が大きい時（間隔Ａ）に所定の速度（例えば４０ｋｍ／ｈ）より車両の速度が小さいことを、パイロット信号の間隔が小さい時（間隔Ｂ）に所定の速度（例えば４０ｋｍ／ｈ）より車両の速度が大であることを示すものとする。更に、パイロット信号の個数が２個のときに交差点等の信号機までの距離が所定の距離（例えば４０ｍ）より大きいことを、パイロット信号の個数が３個のときに交差点等の信号機までの距離が所定の距離（例えば４０ｍ）より小さいことを示すものとする。
【００２５】
この通信方式におけるパケットの構成例は図２．Ｂ乃至２．Ｄのようになる。まず、送信側の車両の速度が４０ｋｍ／ｈ未満で、交差点までの距離が４０ｍ以上である場合、パイロット信号は２個でそれらの間隔はＢよりも大きいＡとなる。パイロット信号が挿入されないビット位置には他のデータビットが配置される。即ち図２．Ｂのようなパケット構成になる。
【００２６】
次に、送信側の車両の速度が４０ｋｍ／ｈ未満で、交差点までの距離が４０ｍ未満である場合、パイロット信号は３個でそれらの間隔はＢよりも大きいＡとなる。パイロット信号が挿入されないビット位置には他のデータビットが配置される。即ち図２．Ｃのようなパケット構成になる。また、送信側の車両の速度が４０ｋｍ／ｈ以上で、交差点までの距離が４０ｍ未満である場合、パイロット信号は３個でそれらの間隔はＡよりも小さいＢとなる。パイロット信号が挿入されないビット位置には他のデータビットが配置される。即ち図２．Ｄのようなパケット構成になる。図示しないが、送信側の車両の速度が４０ｋｍ／ｈ以上で、交差点までの距離が４０ｍ以上である場合についても、パイロット信号は２個でそれらの間隔はＡよりも小さいＢとしてパケットを構成すれば良い。
【００２７】
このように、パケット内でのパイロット信号の極めて簡単な配置により、送信側の車両速度が閾値を越えるかどうか、送信側の車両が進行方向前方の交差点までの距離が閾値を越えるかどうかの２通りずつ２種の情報を通信することができる。受信側においては、波形既知のパイロット信号を検出できるならば、他のデータが復調不能であっても、当該送信側の車両速度と送信車両から交差点までの距離の概略を直ちに得ることができる。
【００２８】
本実施例ではパケット中のパイロット信号の個数に第１の情報を、パイロット信号間の間隔（又は、各パイロット信号の開始ビットの間隔）に第２の情報を持たせた例を示したが、これらを独立して用いても良い。即ち、パケット中のパイロット信号の個数のみを用いて情報を持たせても良い。また、パイロット信号間の間隔（又は、各パイロット信号の開始ビットの間隔）のみを用いて情報を持たせても良い。
【実施例２】
【００２９】
図３．Ａ及び図３．Ｂは、本発明の第２の実施例におけるパケットの構成を示す図である。本実施例においては、隣り合う２つのパイロット信号の間隔を複数種類設定できるものとして、当該間隔で例えば数値を表現し、それらの数値を合わせて様々な重要情報を送受信するものである。
【００３０】
例えばパイロット信号の間隔を、所定長（数値０を示す）から、所望段階に短くした長さとする。図３．Ａ及び図３．Ｂにおいては、数値０、１、２及び３を示す４つの異なる長さの間隔を設定している。図３．Ａにおいては数値０１２３を、図３．Ｂにおいては数値１３０２を送受信する。本実施例においても、実施例１と同様に、受信側においては、波形既知のパイロット信号を検出できるならば、他のデータが復調不能であっても、当該パイロット信号の間隔を検出して送信側の車両速度等の重要情報を直ちに得ることができる。尚、数値等を何種類用意し、それにより車両の位置（経度及び緯度）、速度、更には進行方向その他の情報を各々何ビットずつで表現するかは、全く任意に設定可能である。
【実施例３】
【００３１】
本実施例においては、パイロット信号の波形を複数個用意することで、各パイロット信号に例えば数値又は数ビットの情報を与えて、送受信する方式を示す。まず、図４．Ａのように、例えば８ビットであれば８種類の、パイロットパターンを用意する。図４．Ａでは、８ビットのＷａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ符号により３ビットの情報を構成するものを例として挙げた。理解を容易にするため、例えば０、６、５、３、７のパイロット信号の波形がパイロットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅであるものとする。図４．Ｂのように、１個のバケットが、パイロットＡ、パイロットＢ、パイロットＣ、パイロットＤ、パイロットＥの５個のパイロット信号をこの順に有していた場合、これにより送信された重要信号は０６５３７（但し８進法）である。これにより、例えば緯度情報を最初の６ビットである「０６」、経度情報を次の６ビットである「５３」、車両の速度情報を最後の３ビットである「７」で示すことができる。本実施例においても、実施例１及び２と同様に、受信側においては、波形既知のパイロット信号を検出できるならば、他のデータが復調不能であっても、当該パイロット信号の波形を検出して送信側の車両速度等の重要情報を直ちに得ることができる。尚、数値等を何種類用意し、それにより車両の位置（経度及び緯度）、速度、更には進行方向その他の情報を各々何ビットずつで表現するかは、全く任意に設定可能である。実際、例えば１６ビットのＷａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ符号により、各パイロット信号の波形を１６種類用意して、４ビットの情報を構成しても良い。
【００３２】
〔変形例〕
容易に理解できる通り、実施例１と実施例３との組み合わせ、実施例２と実施例３との組み合わせにより、１パケットで送信可能な重要情報のビット数は加算され、情報量を飛躍的に大きくすることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は伝搬路特性が急激に変化する移動通信、或いは受信品質を確保しにくい移動通信に適している。特に、ＩＴＳにおける車車間通信に有効であって、安全運転支援システムの高度化や車両の自動運行制御を可能とする技術である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の具体的な各実施例に係る送信機のブロック図（１．Ａ）及び受信機のブロック図（１．Ｂ）。
【図２】本発明の第１の実施例に係る通信方式の説明のための表（２．Ａ）及び、パケット構成の例（２．Ｂ〜２．Ｄ）。
【図３】本発明の第２の実施例に係る通信方式のパケット構成の例（３．Ａと３．Ｂ）。
【図４】本発明の第３の実施例に係る通信方式の説明のための表（４．Ａ）及び、パケット構成の例（４．Ｂ）。
【符号の説明】
【００３５】
１１：データ判別部
１２：データ変調部
１３：パイロット符号化部
１４：パケット生成部
２１：パイロット検出部
２２：パイロット復号部
２３：伝搬路推定部
２４：データ復調部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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