(57)【要約】【課題】複数の方向から到来する、方向の異なる複数の地点から同時に到来する無線信号のダイナミックレンジを抑え、高い受信品質を確保することができる受信装置を提供すること。【解決手段】受信装置１００は、道路２００の脇または上空に設けられ、道路２００を移動する車両４００に搭載された移動送信装置から送信される無線信号を受信する装置であって、無線信号を受信する無指向性アンテナ部１１１と、受信装置１００の外部から到来する無線信号に対する無指向性アンテナ部１１１の受信感度を、受信装置１００と移動送信装置との間の距離に応じて物理的に調整する受信感度調整部１１２とを有する。【選択図】図１
2012039234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路の脇または上空に設けられ、前記道路を移動する車両に搭載された移動送信装置から送信される無線信号を受信する受信装置であって、
前記無線信号を受信する無指向性アンテナ部と、
前記受信装置の外部から到来する前記無線信号に対する前記無指向性アンテナ部の受信感度を、前記受信装置と移動送信装置との間の距離に応じて物理的に調整する受信感度調整部と、を有する、
受信装置。
【請求項２】
前記受信感度調整部は、
前記移動送信装置から送信された前記無線信号の受信レベルが所定値以下となるように、前記受信感度を物理的に調整する、
請求項１記載の受信装置。
【請求項３】
前記受信感度調整部は、
前記受信感度を、前記無線信号が到来する方向に応じて異なるように調整する、
請求項２記載の受信装置。
【請求項４】
前記受信感度調整部は、
前記無指向性アンテナ部と前記道路との間に配置された電波吸収体である、
請求項３記載の受信装置。
【請求項５】
前記電波吸収体は、前記無線信号が到来する方向に応じて電波減衰率が異なる、
請求項４記載の受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路上を移動する移動送信装置から送信される無線信号を受信する受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、渋滞などの交通情報や降雨などの天候情報の生成を目的として、車両に搭載した送信装置（移動送信装置）から道路脇等に設けられた受信装置に対して、車両に関する各種情報を無線通信によって送信することが行われつつある。なお、車両に関する各種情報は、例えば、車両位置や走行速度、ワイパーの作動状況等である。受信装置においては、受信品質の低下を防ぐため、無線信号の受信レベルは所定値範囲であることが求められる。
【０００３】
受信装置と移動送信装置間の無線通信においては、それらの間の距離に応じて受信装置における無線信号の受信レベルが大きく異なる。受信装置と移動送信装置間の距離が長くなるに従って、到来電波強度が弱くなるために、ダイナミックレンジの広い受信装置が必要となる。
【０００４】
そこで、特許文献１記載の技術（以下「従来技術」という）は、電波の到来方向に応じて、複数のアンテナを切り替える方法で、受信レベルのダイナミックレンジを抑え、高い受信品質を確保している。より具体的には、従来技術では、固定局から送信される電波を走行中の車両に搭載された受信装置で受信する際に、複数のアンテナを切り替えて受信レベルを調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２６８９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、このような従来技術は、方向の異なる地点に存在する複数の移動送信装置から電波強度の異なる複数の無線信号が、同時に到来する場合には適用することができないという課題を有している。
【０００７】
本発明の目的は、方向の異なる複数の地点から同時に到来する無線信号のダイナミックレンジを抑え、高い受信品質を確保することができる受信装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の受信装置は、道路の脇または上空に設けられ、前記道路を移動する車両に搭載された移動送信装置から送信される無線信号を受信する受信装置であって、前記無線信号を受信する無指向性アンテナ部と、前記受信装置の外部から到来する前記無線信号に対する前記無指向性アンテナ部の受信感度を、前記受信装置と移動送信装置との間の距離に応じて物理的に調整する受信感度調整部とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
車両の移動に伴い、方向の異なる地点に存在する複数の移動送信装置から同時に到来する無線信号のダイナミックレンジを抑え、高い受信品質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る受信装置の外観および設置状態を示す図
【図２】本実施の形態に係る受信装置が設置されている様子を真横から見たときの図
【図３】本実施の形態に係る受信装置が設置されている様子を上方から見たときの図
【図４】本実施の形態における通信距離と通信角度との関係を説明するための図
【図５】本実施の形態における無指向性アンテナ部と移動送信装置との位置関係を示す図
【図６】本実施の形態における通信距離と通信角度との関係の一例を示す図
【図７】本実施の形態における通信距離と受信レベルとの関係の一例を示す図
【図８】本実施の形態における無線信号を減衰させる場合の通信距離と受信レベルとの関係の一例を示す図
【図９】本実施の形態に係る受信装置の構成の一例を真横から見た状態で示す構成図
【図１０】本実施の形態における移動送信装置の無線信号送信の様子の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施の形態に係る受信装置の外観および設置状態を示す図である。
【００１３】
図１に示すように、受信装置１００は、道路２００の上空に設けられた路上構造物３００に固定される装置である。道路２００を走行する各車両４００には、図示しないが、交通情報や天候情報の生成等を目的として、電波による無線信号５００を送信する移動送信装置が搭載されている。受信装置１００は、移動送信装置から送信される無線信号（以下、単に「無線信号」という）５００の受信を行う。
【００１４】
受信装置１００は、無線信号５００を受信するアンテナ装置１１０と、道路２００の上空に設置された路上構造物３００にアンテナ装置１１０を固定する固定部１２０とを有する。
【００１５】
固定部１２０は、例えば、路上構造物３００にアンテナ装置１１０を固定するための取付金具である。
【００１６】
アンテナ装置１１０は、アンテナ装置１１０と移動送信装置との距離が予め定められた距離よりも長い場合と短い場合で異なる受信感度となるような、受信感度分布を有する。具体的には、アンテナ装置１１０は、無指向性アンテナ部１１１と、この無指向性アンテナ部１１１を覆う受信感度調整部１１２とを有し、受信感度調整部１１２により異なる受信感度を実現している。
【００１７】
無指向性アンテナ部１１１は、無指向性のアンテナ（図示せず）により無線信号５００を受信し、受信信号に対する各種処理を行う。
【００１８】
受信感度調整部１１２は、無指向性アンテナ部１１１と移動送信装置の間の距離に応じた受信感度分布となるように、無指向性アンテナ部１１１の受信感度を調整する。より具体的には、受信感度調整部１１２は、例えば椀状の形をしており、無指向性アンテナ部１１１と移動送信装置の間の距離が予め定められた距離よりも短い場合には、無線信号５００の電界強度を減衰させる。電界強度を減衰させることによる受信感度の調整については後述する。
【００１９】
本実施の形態では、受信感度調整部１１２は、無指向性アンテナ部１１１の一部または全体を覆う形で無指向性アンテナ部１１１と、移動送信装置を搭載した車両４００が走行する道路２００との間に配置される。また、受信感度調整部１１２は、無指向性アンテナ部１１１または路上構造物３００に固定される。受信感度調整部１１２は、磁性吸収材料、誘電吸収材料または磁性材と誘電材との複合型等からなる電波吸収体であり、例えば、ポリウレタンフォーム等を材料とする電波吸収体である。
【００２０】
以下、無指向性アンテナ部１１１における無線信号５００の受信レベル（以下単に「受信レベル」という）を所定値範囲にするための、受信感度調整部１１２の具体的な構成について説明する。なお、説明の簡便化のため、道路２００は水平かつ直線であり、受信装置１００は道路２００の車線中心の上空に固定され、車両４００は道路２００の車線中心を移動しているものとする。
【００２１】
図２は、受信装置１００が設置されている様子を真横から見たときの図である。
【００２２】
図２に示すように、受信感度調整部１１２は、真横から見たときに半月状となっている。受信装置１００から遠い、上述の区間２２０外に位置する車両４００ａが搭載する移動送信装置から送信される無線信号５００ａは、受信感度調整部１１２を通過せずに無指向性アンテナ部１１１で受信される。一方、受信装置１００から近く、区間２２０内に位置する車両４００ｂに搭載された移動送信装置から送信される無線信号５００ｂは、受信感度調整部１１２を通過して無指向性アンテナ部１１１で受信される。
【００２３】
走行する車両４００に搭載された移動送信装置の道路２００からの高さが一定のとき、区間２２０は、受信感度調整部１１２が無指向性アンテナ部１１１を覆う角度範囲２３０により定まる。すなわち、受信感度調整部１１２が無指向性アンテナ部１１１を覆う角度範囲２３０は、無指向性アンテナ部１１１と、送信した無線信号が受信感度調整部１１２を通過して無指向性アンテナ部１１１で受信されるべき移動送信装置との間の距離により、定められる。
【００２４】
図３は、受信装置１００が設置されている様子を上方から見たときの図である。
【００２５】
図３に示すように、受信感度調整部１１２は、真上から見たときに（真下から見たときに）例えば円状となっている。この場合、走行する車両４００に搭載された移動送信装置の道路２００からの高さが一定であるとき、受信感度調整部１１２によって覆われる範囲２４０（図２の区間２２０に相当）は、図３に示すように円状となる。また、受信装置１００は、ここでは、道路２００の車線の中心線２５０の上空に配置されているものとする。したがって、範囲２４０と中心線２５０とが重なる区間が、図２に示す区間２２０となる。
【００２６】
図４は、本実施の形態における通信距離と通信角度との関係を説明するための図である。ここで、通信距離とは、無指向性アンテナ部１１１と移動送信装置４１０との距離をいう。また、通信角度とは、無指向性アンテナ部１１１と移動送信装置４１０との距離が最も短くなる方向を基準とした、無指向性アンテナ部１１１に対する移動送信装置の方向の角度をいう。なお、距離が最も短くなる方向とは、つまり、移動送信装置４１０が無指向アンテナ部１１１の真下に位置したときの方向である。すなわち、通信角度とは、無指向性アンテナ部１１１から道路２００の路面に対する垂線に対する、無線信号の到来方向の角度をいう。
【００２７】
図４（Ａ）に示すように、無指向性アンテナ部１１１に対する移動送信装置４１０の通信角度がθａであるとき、無指向性アンテナ部１１１と移動送信装置４１０との間の通信距離Ｌａは、一意に定まる。また、図４（Ｂ）に示すように、通信角度がθｂである場合の通信距離Ｌｂも、一意に定まる。すなわち、通信距離Ｌは、無指向アンテナ部１１１の真下に位置したときの移動送信装置４１０と無指向性アンテナ部１１１との距離Ｄと、通信角度θとを用いて、式（１）で表すことができる。なお、距離Ｄは、以下「最小距離」という。
Ｌ ＝ Ｄ ／ ｃｏｓθ      ・・・・・・（１）
【００２８】
一方で、電波の受信強度は、通常、通信距離の二乗に反比例する。
【００２９】
通信角度θと通信距離Ｌとの間には式（１）のような関係があるので、受信感度調整部１１２を、通信角度θに応じて受信感度を低くするような構成にすることにより、通信距離Ｌに応じて受信感度を低くすることが可能となる。そして、これにより、受信感度調整部１１２は、無指向性アンテナ部１１１における受信レベルを所定値範囲に抑えるようにする。なお、車両４００の大きさや移動送信装置の搭載位置によって、移動送信装置の道路２００からの高さが異なるが、例えば、最も高い高さに位置する移動送信装置を想定して、図１等に示す受信感度調整部１１２を構成してもよい。
【００３０】
図５は、本実施の形態で想定する無指向性アンテナ部１１１と移動送信装置４１０との位置関係を示す図である。図５に示すように、最小距離Ｄは、例えば、Ｄ＝５［ｍ］とする。また、以下の説明において、通信距離Ｌが最小距離Ｄとなる移動送信装置の位置を、「位置Ａ」という。ここでは、無指向性アンテナ部１１１が受信する受信信号のダイナミックレンジが、１７［ｄＢ］である場合に好適な受信感度調整部１１２の構成の一例について説明する。
【００３１】
図６は、通信距離Ｌと通信角度θとの関係の一例を示す図である。図６に示すように、通信距離Ｌ［ｍ］が長いほど、通信角度θは０［度］〜９０［度］の範囲で大きくなる。
【００３２】
図７は、図２等に示す受信感度調整部１１２を設置しない場合の一例であり、図５に示す通信距離Ｌと無指向性アンテナ部１１１における受信レベルＲ［ｄＢ］との関係を示している。ここで、受信レベルＲは、最小距離Ｄ＝５［ｍ］における受信レベルを基準とした相対的な受信レベルである。
【００３３】
図７に示す関係の場合、通信距離Ｌが２００ｍ以下の範囲において、受信レベルのダイナミックレンジは、３２［ｄＢ］となっている。本実施の形態では、無指向性アンテナ部１１１における受信レベルのダイナミックレンジを１７［ｄＢ］に抑える場合について説明する。受信レベルのダイナミックレンジを１７［ｄＢ］に抑える場合、アンテナ装置１１０は、受信レベルＲを、３２−１７＝１５［ｄＢ］だけ抑えるように、無線信号５００の電界強度を減衰させれば良い。
【００３４】
ここで、受信レベルＲが１５［ｄＢ］となっている通信距離Ｌは、図７に示すように、３０［ｍ］である。つまり、通信距離Ｌが３０［ｍ］以下の範囲における受信レベルのダイナミックレンジは、１５［ｄＢ］である。したがって、通信距離Ｌが３０［ｍ］以下となる移動送信装置からの無線信号の受信レベルを１５［ｄＢ］減衰させれば、無指向性アンテナ部１１１における受信レベルのダイナミックレンジは、１７［ｄＢ］に抑えられることになる。
【００３５】
図８は、通信距離Ｌが３０［ｍ］以下となる移動送信装置からの無線信号を１５［ｄＢ］減衰させるようにした場合の、通信距離Ｌと受信レベルＲとの関係の一例を示す図である。図８で示すように、無線信号を１５［ｄＢ］減衰させることにより、通信距離Ｌが２００ｍ以下の範囲において、無指向性アンテナ部１１１のダイナミックレンジは、図７の３２［ｄＢ］に対し、１７［ｄＢ］に抑えられることが分かる。
【００３６】
通信距離Ｌは、上述の通り、通信角度θと対応している。図６に示すように、通信距離Ｌ＝３０ｍのとき、通信角度θは、θ≒８０度である。したがって、受信感度調整部１１２は、通信角度θが８０度以下の範囲内で、受信レベルを１５［ｄＢ］減衰させる機能を有していれば良いことになる。
【００３７】
図９は、受信感度調整部１１２が、無指向性アンテナ部１１１を覆う様子を真横から見た状態で示す構成図である（受信感度調整部１１２は断面図）。
【００３８】
図９に示すように、受信感度調整部１１２は、無指向性アンテナ部１１１を真下側から覆うように構成されている。より具体的には、受信感度調整部１１２は、無指向性アンテナ部１１１から真下への鉛直方向６１０を基準として、全方位８０度以内範囲を覆うように配置されている。すなわち、受信感度調整部１１２は、鉛直方向を中心として、全方位８０度以内範囲を覆う形状となっている。受信感度調整部１１２は、無指向性アンテナ部１１１に向かう方向に通過する無線信号５００の電界強度を、１５［ｄＢ］減衰させる電波吸収体から成る。
【００３９】
図１０は、移動送信装置４１０の無線信号送信の様子の一例を示す図である。ここでは、説明の簡便化のため、全ての移動送信装置４１０の送信レベルは同一であるものとし、無線信号５００の反射や回り込みを無視する。
【００４０】
図１０に示すように、第１〜第３の移動送信装置４１０を搭載した第１〜第３の車両４００１〜４００３が道路２００を走行する場合を想定する。この場合、例えば、通信距離５０［ｍ］の第１の移動送信装置４１０１から出力された無線信号５００１は、通信角度が８０［度］を超えるため（図６参照）、受信感度調整部１１２を通過せずに、無指向性アンテナ部１１１に到達する。また、通信距離３０［ｍ］の第２の移動送信装置４１０２から出力された無線信号５００２と、通信距離５［ｍ］の第３の移動送信装置４１０３から出力された無線信号５００３は、通信角度が８０［度］以下である（図６参照）。したがって、これらの無線信号５００は、受信感度調整部１１２を通過して、無指向性アンテナ部１１１に到達する。
【００４１】
このように、通信距離が３０［ｍ］以下の移動送信装置４１０から出力された無線信号５００は、受信感度調整部１１２により１５［ｄＢ］減衰して、無指向性アンテナ部１１１に到達することになる。すなわち、受信装置１００は、特に信号処理を行うことなく、近い距離から無線信号５００を受信する場合のみ受信感度を低くし、無指向性アンテナ部１１１の受信レベルを、所定値範囲にすることができる。
【００４２】
以上のように、本実施の形態に係る受信装置１００は、道路２００の上空に設けられ、道路を移動する車両４００に搭載された移動送信装置４１０から送信される無線信号を受信する。そして、受信装置１００は、外部から到来する無線信号に対する受信感度を、受信装置１００と移動送信装置との間の距離が予め定められた距離以下になったときに低くなるように物理的に調整する。これにより、受信装置１００は、通信距離と受信レベルとの相関が高い環境において、特に信号処理を行うことなく、無指向性アンテナ部１１１の受信レベルを所定値以下に抑えることができる。したがって、受信装置１００は、移動送信装置から送信される無線信号に対しても、つまり、方向の異なる複数の地点から同時に到来する無線信号のダイナミックレンジを抑え、高い受信品質を確保することができる。
【００４３】
そして、上述の通り、本実施の形態の受信装置１００の受信感度調整部１１２は、無指向性アンテナ部１１１の受信感度を、無線信号５００が到来する方向によって異なるように調整する機能を有する。これにより、受信感度の異なる指向性アンテナを複数配置することで、方向の異なる複数の地点から同時に到来する無線信号を処理する構成に比べて、アンテナの個数を１つで済ますことができる。更に、本実施の形態の受信装置１００は、複数のアンテナを切り替える処理も不要となるために、装置の簡素化および低コスト化を図ることができる。
【００４４】
そして、上述の通り、受信装置１００は、受信感度調整部１１２を、無指向性アンテナ部１１１と道路２００との間に配置された電波吸収体としているため、簡易な構成により実現することができる。
【００４５】
なお、この電波吸収体の電波減衰率は、全ての方向において均一でなく、方向に応じて異なっても良い。この場合、電波吸収体の電波減衰率の分布は、端部に近付くほど電波減衰率がより低くなっている等、無指向性アンテナ部１１１の受信レベルをより均一にするような分布であることが望ましい。また、電波減衰率の分布は、例えば、電波吸収体の厚さの分布や、大きさの異なる複数の電波吸収体を重ねて配置することにより実現することができる。
【００４６】
また、受信感度調整部１１２は、電波吸収体に限定されない。例えば、受信感度調整部１１２は、無指向性アンテナ部１１１の周囲に、電波を反射する遮蔽板等を、無線信号５００の到来方向に応じた反射率の分布となるように配置したものであっても良い。
【００４７】
また、以上説明した実施の形態では、本発明を、車両４００が走行する水平かつ直線の道路２００の上空に設置された受信装置に適用したが、本発明の適用は、これに限定されない。本発明は、道路２００の傍らに固定された受信装置や、歩行路、線路、水路、海路、空路等、移動送信装置が移動する各種の道との位置関係が特定される受信装置に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明に係る受信装置は、方向の異なる複数の地点から同時に到来する無線信号のダイナミックレンジを抑え、高い受信品質を確保することができる受信装置として有用である。
【符号の説明】
【００４９】
１００  受信装置
１１０  アンテナ装置
１１１  無指向性アンテナ部
１１２  受信感度調整部
１２０  固定部
２００  道路
３００  路上構造物
４００  車両
【図１】
2012039234.tif 000003
【図２】
2012039234.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】
2012039234.tif 000009
【図８】
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【図９】
2012039234.tif 000011
【図１０】
2012039234.tif 000012