(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定局通信装置の通信エリアに進入すると自己のリンク用識別コードを送信してその固定局通信装置と通信を行なうためのリンク処理を行ないリンクが確立すると以後は前記リンク用識別コードを用いて通信処理を行なうように制御する通信制御手段と、
前記通信エリアに進入したときの前記リンク処理の実行に先だって、前記固定局通信装置が前記通信エリア内で他の通信処理に用いている他のリンク用識別コードを受信して前記自己のリンク用識別コードが受信した他のリンク用識別コードと重複するか否かを判定する判定動作を行なう識別コード判定手段と、
この識別コード判定手段により前記自己のリンク用識別コードが重複する旨の判定結果が出された場合に、前記自己のリンク用識別コードを変更設定する識別コード変更手段とを設けたことを特徴とする移動体通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の移動体通信装置において、
前記識別コード判定手段は、前記識別コード変更手段により変更されたリンク用識別コードが再び重複している場合には再度の変更設定を行なうことを特徴とする移動体通信装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の移動体通信装置において、
前記識別コード変更手段は、前記変更前の自己のリンク用識別コードに一定の値を加算することにより変更設定することを特徴とする移動体通信装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の移動体通信装置において、
前記識別コード変更手段は、乱数に基づいて前記自己のリンク用識別コードを変更設定することを特徴とする移動体通信装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の移動体通信装置において、
前記通信制御手段は、前記リンク処理中に前記固定局通信装置から識別コード変更指令を受信した場合には、前記識別コード変更手段に前記自己のリンク用識別コードを変更設定させ、その変更設定された自己のリンク用識別コードを前記固定局通信装置に通知することを特徴とする移動体通信装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の移動体通信装置において、
前記通信制御手段は、前記通信処理中に前記固定局通信装置から識別コード変更指令を受信した場合には、その通信処理を中断し、前記識別コード変更手段に前記自己のリンク用識別コードを変更設定させると共に、再び前記判定動作から開始するように前記識別コード判定手段を制御することを特徴とする移動体通信装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の移動体通信装置において、
前記識別コード変更手段は、前記識別コード変更指令に基づく変更設定を行なう場合には、乱数に基づいて前記自己のリンク用識別コードを変更設定することを特徴とする移動体通信装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の移動体通信装置において、
前記識別コード判定手段は、前記判定動作時に、その通信エリアが前回の通信処理を行なったときの通信エリアと連係している通信エリアであることが認識された場合にはその判定動作を中断して前記リンク処理に移行させることを特徴とする移動体通信装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の移動体通信装置において、
前記リンク用識別コードを生成する識別コード生成手段を設けたことを特徴とする移動体通信装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の移動体通信装置において、
前記識別コード生成手段は、前記リンク用識別コードを乱数に基づいて生成することを特徴とする移動体通信装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の移動体通信装置において、
前記識別コード生成手段は、前記通信処理が終了すると次の判定動作が開始される前までに新たなリンク用識別コードを生成することを特徴とする移動体通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定局通信装置の通信エリアに進入すると自己のリンク用識別コードを送信してその固定局通信装置と通信を行なうためのリンク処理を行ないリンクが確立すると以後は前記リンク用識別コードを用いて通信処理を行なうようにした移動体通信装置および固定局通信装置ならびに移動体通信装置の通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車などの移動体に搭載した移動体通信装置としての車載機と道路側に配設される固定局通信装置としての路側機との間で通信を行なうものでは、例えばＤＳＲＣ（Dedicated Short-Range Communication ；狭域通信）方式で行なう路車間通信システムがある。この方式は、高速道路などの有料道路での料金徴収をノンストップで行なうＥＴＣ（Electronic Toll Collection；自動料金収受）システムで用いることが考えられている。
【０００３】
この通信システムにおいては、車載機は、路側機の通信エリア内に進入すると、自己に設定されているリンク用識別コードを送信し、路側機との間でリンク処理を行ない、リンクが成立すると、以後は、通信フレーム内の自己に割り当てられたスロットで路側機との通信を行なうものである。この方式によれば、通信エリア内に複数の車載機が存在する場合でも、それぞれのリンク用識別コードにより自己に割り当てられたスロットで通信処理を行なうことができるので、１対多数の双方向通信を行なえるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような路車間通信のシステムにおいては、路上機と車載機との双方の間で１対１で使用するリンク用識別コード（ＬＩＤ）は、ＡＲＩＢ−ＳＴＤ（Association of Radio Indusuries and Businesses Standard ；社団法人電波産業会の標準規格）においては、４オクテット（３２ビット）のうちの２８ビットをランダムに設定するリンク用識別コード（ＬＩＤ）として規定されている。
【０００５】
したがって、通常の通信を行なう場合においては、通信エリア内に最大でも２台の車両が存在する状態が想定されている限りにおいては、それら２つの車両の車載機から送信されるリンク用識別コードが重複することはまず考えられないので、そのような事態を想定した対策を施す必要はほとんどなかった。
【０００６】
しかしながら、技術の発達に伴い、通信速度の向上や通信網の発達などにより、通信エリアを拡大して一つの路上機が多数の車載機と同時に通信を行なうことが予想される。この場合に、例えば、ＤＳＲＣ方式が予定している通信距離の最大の範囲では、３０ｍまでのものがクラス２として規定されている。また、通信エリアの拡張を考えて、例えば３車線程度の範囲を一つの通信エリアとして設定する場合を想定すると、現状の規格の範囲内でも、最大３車線で３０ｍの長さの通信エリアが考えられることになる。
【０００７】
この場合には、その通信エリア内に物理的に例えば８台以上の車両が同時に存在することができる程度となる。そこで、発明者は、そのような状態におけるリンク用識別コードの重複の確率の見積りを行ない、その結果から、現状の規格を順守する限りにおいては、実用上においては次のような技術的課題が存在していることを認識した。
【０００８】
すなわち、上記したように、通信エリアの長さを３０ｍと想定し、いま、その中に路側機が通信中の車載機を搭載した車両が８台存在しているとする。この状態で、９台目の車両が通信エリア内に進入してその車載機が通信をしようと路側機側のリンク用識別コードを送信した場合を考える。
【０００９】
通信中の８台の車載機が使用しているリンク用識別コードＬＩＤ１〜ＬＩＤ８には重複がないものとすると、このとき、新たに進入した車載機のリンク用識別コードＬＩＤ９が通信中の車載機のリンク用識別コードＬＩＤ１〜ＬＩＤ８のいずれかと重複する確率は次のようになる。
【００１０】
リンク用識別コードは前述したように２８ビットで作成されるから、その作成可能な個数は２の２８乗個となる。これに対して、既に８個が使用されているから、まず、新たなリンク用識別コードＬＩＤ９が重複しない確率Ａは次式（１）のようになる。
Ａ＝（２２８−８）／（２２８）                            …（１）
【００１１】
ここで、１秒間に１台の割合で新たな車両が通信エリアに進入してくると想定し、２４時間に渡って継続して１回もリンク用識別コードの重複が発生しない確率Ｂを計算すると、上述の式（１）で求めた確率Ａを２４時間分の秒数だけ累乗することにより、次式（２）のように求められる。確率Ａに式（１）の計算結果を代入して求めると、
Ｂ＝Ａ（２４×６０×６０）                                …（２）
＝０．９９７４
となる。重複が発生する確率は１からＢを引いた値となるから、２４時間あたりで約０．３％の確率でリンク用識別コードの重複が発生することになる。
【００１２】
路側機の設置台数は複数設けるのが一般的であり、例えば高速道路の各所のインターチェンジなどに路側機を配置することを想定して、１００台の路側機を設けた場合を考えると、２４時間に渡って１回も重複が発生しない確率Ｃを計算すると、上述の式（２）で求めた確率Ｂを１００乗することにより、次式（３）のように求められる。
Ｃ＝Ｂ１００                                              …（３）
＝０．７７３
となる。したがって、２４時間あたりで約２２．７％の確率でリンク用識別コードの重複が発生することになる。
【００１３】
ところで、リンク用識別コードの重複が発生した場合における不具合とは、例えば、通信エリアにおいて既に通信処理を行なっている車載機のリンク用識別コードと同じリンク用識別コードを持つ車載機が新たに通信エリアに進入することから、これをそのまま受け入れてしまうと、通信中の車載機との区別がつかなくなり、通信処理が不能になることを意味している。
【００１４】
そこで、そのような不具合が発生した場合に、これを解消すべく、路側機側にてそのリンク用識別コードをキャンセルするように、車載機側にリンク用識別コードの再設定を行なう指令を送信すると、正常に通信中の車載機についてもその通信処理が無駄になってしまい、ひいては通信処理を終了するまでの通信時間が確保できなくなったり、確実な通信処理の終了をすることができなくなる不具合も生じてくる。
【００１５】
このように、多数の路側機を料金徴収や通信を行なう場所毎に設けることを想定すると、２８ビットで構成するリンク用識別コードの個数をもってしても、現実的に重複する可能性が発生してくることが判明し、可能性が高まってきた以上はこれを回避するための構成あるいは方法を設ける必要性が生じてくる。
【００１６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、新たに通信エリアに進入する場合に、車載機が設定するリンク用識別コードが通信中のものと重複するのを回避し、これによって通信処理を確実に行なえるようにした移動体通信装置および固定局通信装置ならびに移動体通信装置の通信方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、固定局通信装置の通信エリアに進入すると、識別コード判定手段は、判定動作を行なって、固定局通信装置が通信エリア内で他の通信処理に用いている他のリンク用識別コードを受信して自己のリンク用識別コードが受信した他のリンク用識別コードと重複するか否かを判定する。重複しない旨の判定結果が出た場合には、その自己のリンク用識別コードを使用し、重複する旨の判定結果が出た場合には、識別コード変更手段により自己のリンク用識別コードを変更設定し、この後、通信制御手段により、自己のリンク用識別コードを送信してその固定局通信装置と通信を行なうためのリンク処理を行ない、リンクが確立した以後はそのリンク用識別コードを用いて通信処理を行なうように制御するようになる。
【００１８】
この結果、少なくとも、通信エリアへの進入時点で、固定局通信装置が既に通信を実施している通信相手のリンク用識別コードと重複している場合には、自己のリンク用識別コードを変更設定してから固定局通信装置とリンクの確立を行なうように制御するので、固定局通信装置とのリンク処理時に、リンク用識別コードの重複によるリンクの確立が達成できないくなる不具合を極力抑制することができるようになる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、上述の構成において、識別コード判定手段に、識別コード変更手段が変更設定したリンク用識別コードが再び重複している場合には再度の変更設定を行なわせるようにしたので、より高い確率でリンクの確立を成立をさせることができるようになる。
【００２１】
請求項３の発明によれば、上記各場合において、識別コード変更手段に、変更前の自己のリンク用識別コードに一定の値を加算することにより変更設定させるようにしたので、リンク用識別コードの変更設定を簡単且つ迅速に行なうことができ、これによって、リンク用識別コードの変更設定時間を短縮して通信時間の確保を図ることができる。
【００２２】
請求項４の発明によれば、識別コード変更手段に、乱数に基づいて自己のリンク用識別コードを変更設定させるようにしたので、変更設定の処理には乱数発生処理をする時間を要するが、次の場合には発生確率は低いが確実に重複を回避することができる。すなわち、通信エリアへ複数台が進入する場合で、それらが共に既に通信中の同じリンク用識別コードを設定していた場合には、元のリンク用識別コードに一定の値を加算して変更設定するとそれらは互いに同じリンク用識別コードに変更されることになり、そのような事態の発生を回避することができるようになる。
【００２３】
請求項５の発明によれば、通信制御手段に、リンク処理中に固定局通信装置から識別コード変更指令を受信した場合には、識別コード変更手段に自己のリンク用識別コードを変更設定させ、その変更設定された自己のリンク用識別コードを前記固定局通信装置に通知するようにしたので、例えば、識別コード判定手段によりリンク用識別コードが重複していない旨の判定結果が出ている場合でも、リンク処理を実施する上で固定局通信装置側においてそのリンク用識別コードの使用に不都合がある場合などに対応して、固定局通信装置側から識別コード変更指令が送信されるようなときには、リンク用識別コードの変更設定をしてリンク処理を継続することができるようになる。
【００２４】
このことは、例えば、次のような事態が発生したときに特に有効に機能するものである。すなわち、固定局通信装置の通信エリアに互いに同じリンク用識別コードを設定した移動体通信装置が同時に進入した場合に、それぞれの移動体通信装置においては、識別コード判定手段の判定動作では、通信エリア内で使用されているリンク用識別コードとは重複していないためそのリンク用識別コードが使用されることになる。ところが、これを受信する固定局通信装置側では、同時に同じリンク用識別コードを複数個受信することになるので、新たに使用するリンク用識別コード間での重複が発生していることがここで初めて認識される。
【００２５】
そこで、そのままそのリンク用識別コードを使用すると、対応する移動体通信装置を特定することができなくなるため、そのリンク用識別コードを送信した移動体通信装置に対して識別コード変更指令が送信されるのである。そして、これによってそれぞれの移動体通信装置におけるリンク用識別コードが変更設定されるので、互いに重複したリンク用識別コードを使用することを回避することができる。
【００２６】
請求項６の発明によれば、通信制御手段に、通信処理中に固定局通信装置から識別コード変更指令を受信した場合には、その通信処理を中断し、識別コード変更手段に自己のリンク用識別コードを変更設定させると共に、再び判定動作から開始するように識別コード判定手段を制御させるようにしたので、例えば、リンク処理が成立した後の通信処理中に、固定局通信装置側においてそのリンク用識別コードの使用に不都合がある場合などで、固定局通信装置側から識別コード変更指令が送信されるようなときには、リンク用識別コードの変更設定をして再び判定動作から開始させることにより、再び正常な状態で通信処理を行なうことができるようになる。
【００２７】
このことは、例えば、次のような事態が発生したときに特に有効に機能するものである。すなわち、前述と同様にして、固定局通信装置の通信エリアに互いに同じリンク用識別コードを設定した移動体通信装置が同時に進入した場合に、例えば、固定局通信装置側において複数の移動体通信装置から全く同時に同じリンク用識別コードを受信した場合などにおいては、それらが複数の移動体通信装置から受信したことも認識できないままリンク処理を成立させてしまったような場合である。
【００２８】
この場合には、固定局通信装置側においては、そのリンク用識別コードを使用する移動体通信装置は１つであると認識して通信処理を開始するが、その後の通信処理内容によって論理的に矛盾が生ずることになるので、これを継続すると誤った通信処理をしてしまうことになる場合に、識別コード変更指令を送信してリンク処理を再度行なうことにより正しい通信処理を行なうものである。そして、これによってそれぞれの移動体通信装置におけるリンク用識別コードが変更設定されるので、互いに重複したリンク用識別コードを使用することを回避することができる。
【００２９】
請求項７の発明によれば、識別コード変更手段に、識別コード変更指令に基づく変更設定を行なう場合には、乱数に基づいて自己のリンク用識別コードを変更設定させるようにしたので、新規に通信エリアに進入した移動体通信装置のリンク用識別コードが互いに重複している場合などにそれを変更設定する場合において、ほぼ確実に異なるリンク用識別コードに設定することができる。
【００３０】
請求項８の発明によれば、識別コード判定手段に、判定動作時に、その通信エリアが前回の通信処理を行なったときの通信エリアと連係している通信エリアであることが認識された場合には、その判定動作を中断してリンク処理に移行させるようにしたので、複数の通信エリアが連係して存在する場合に、既に最初の通信エリアへの進入時に重複回避の判定動作を行なった上で使用しているリンク用識別コードをそのまま使うことができる連係した通信エリアでは、判定動作を行なう時間を通信処理の時間として用いることができるようになり、迅速且つ確実な通信処理を行なうことができる。
【００３１】
請求項９の発明によれば、リンク用識別コードを生成する識別コード生成手段を設けたので、初期的に固定したリンク用識別コードを用いる場合と異なり、特定のリンク用識別コードに起因して発生する偏った重複の発生などの不具合を回避して、どの装置においても重複する確率を対等にして均質な動作を確保することができる。
【００３２】
請求項１０の発明によれば、上述の場合に、識別コード生成手段に、リンク用識別コードを乱数に基づいて生成させるようにしたので、設定するリンク用識別コードに偏りが発生するのを一層低減することができる。
【００３３】
請求項１１の発明によれば、識別コード生成手段に、通信処理が終了すると次の判定動作が開始される前までに新たなリンク用識別コードを生成させるようにしたので、通信エリアに進入する毎に異なるリンク用識別コードを使用して通信処理を行なうことができるようになり、通信に対するセキュリティを高めた信頼性の高い通信品質を提供することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明を高速道路の自動料金徴収システムに適用した場合の第１の実施形態について図１ないし図１２を参照しながら説明する。
図７は、移動体通信装置としての車載機１と固定局通信装置としての路側機２とが配設される環境を示すもので、この図において、高速道路３は、片側に３つのレーン３ａ〜３ｃが設けられており、その所定位置にこれら３つのレーン３ａ〜３ｃを跨ぐようにしてガントリ４が配設されている。
【００３９】
ガントリ４の中央部にはアンテナ５を含んだ路側機２が配設されており、そのアンテナ５により図示のようにレーン３ａ〜３ｃの領域に渡って約３０ｍの長さで通信エリアＡを設定している。この通信エリアＡ内に車載機１が進入すると、路側機２は、アンテナ５を介して車載機１と通信を行なうようになっている。なお、路側機２は、高速道路３においては、インターチェンジなどの料金徴収を行なうところに設けられるもので、料金徴収に関連する予告アンテナや本線アンテナあるいは料金所アンテナなどの設置箇所に設けてそこを通過する自動車の車載機１と通信を行なうものである。
【００４０】
車載機１は、高速道路３を通行する自動車Ｖ１〜Ｖ３などに搭載されるもので、例えばダッシュボードの上などに配設され、フロントガラスを通じて外部と無線通信を行なうもので、上述した通信エリアＡを通過する間に後述するようにしてリンク処理を行なうと共に通信処理を行なうものである。なお、通行に際しては、料金精算などのために使用者を特定したり支払いの特定をするためのＩＣカードを装着した状態で通信を行なうようになっている。
【００４１】
図６は、車載機１および路側機２の電気的構成を概略的に示すものである。車載機１は、マイクロ波通信を行なうためのマイクロストリップ形のアンテナ素子からなるアンテナ６、ＣＰＵ７、ＲＯＭ／ＲＡＭ８、送受信回路９、ＩＣカード制御回路１０および電源回路１１から構成される。ＣＰＵ７は、通信制御およびデータ処理の全般を制御するもので、ＲＯＭに記憶されたプログラムにしたがって各種の演算処理や通信制御の処理を行なう。
【００４２】
また、このＣＰＵ７は、本発明でいうところの通信制御手段、識別コード判定手段および識別コード変更手段としての機能を兼ね備えたものである。送受信回路９は、路側機２との間の通信をするための通信信号の変調および復調の信号処理を行なってアンテナ６を介して送受信の動作を行なう。ＩＣカード制御回路１０は、図示しないＩＣカードインターフェースのスロットに挿入されるＩＣカードとの情報の授受を制御する。
【００４３】
路側機２は、前述したアンテナ５と、ＣＰＵ１２、ＲＯＭ／ＲＡＭ１３、送受信回路１４、上位ホスト通信回路１５および電源回路１６から構成される。固定局通信制御手段および重複リンク制御手段としての機能を果たすＣＰＵ１２は、通信制御およびデータ処理を行なうもので、ＲＯＭに記憶されたプログラムにしたがって各種の演算処理や通信制御の処理を行なう。送受信回路１４は、車載機１との間の通信を行なうための通信信号の変調および復調の信号処理を行なってアンテナ５を介して送受信の動作を行なう。上位ホスト通信回路１５は、各ガントリ４に設けた路側機２を統括してデータの演算処理を行なうホストコンピュータに対して通信処理を行なうものである。
【００４４】
次に、本実施形態の作用について説明するにあたり、まず、通信方式について簡単に説明し、その後、その通信方式で通信を開始するまでの手順を判定動作およびリンク処理に分けて説明する。また、通信処理を開始した後において発生する不具合の回避処理についても併せて説明する。
【００４５】
（１）通信方式の説明
本実施形態においては、車載機１と路側機２との間の通信制御は、前述したＤＳＲＣ方式に基づいて行なわれる。これは、ＡＲＩＢ−ＳＴＤ（Association of Radio Industries and Businesses Standard ）として規格が設定されているもので、その通信手順の概要は次のとおりである。
【００４６】
通信方式としては、ポイントツーポイントの短時間内での双方向通信に適した同期式アダプティブスロッテッドアロハ方式の通信制御手順を基本としている。アップリンク、ダウンリンクに異なる伝送チャンネル（周波数）を用いる全二重（基地局側である路側機２）である。半二重通信も可能な通信制御方式として規定されている。
【００４７】
通信フレームのスロットは、図１０に示しているように、スロット割り当てを行なうＦＣＭＳ（Frame Control Message Slot）と、データ転送用のＭＤＳ（Message Data Slot ）と、路側機２の通信リンクへのリンク接続用のＡＣＴＳ（ACTivation Slot ）および車載機１からの無線呼出符号を送出するＷＣＮＳ（Wireless Call Number Slot ）からなり、いずれのスロットのフィールド長も１００オクテットに等しく設定されている。
【００４８】
上述の場合、ＭＤＳ数はｎ２、ＡＣＴＳ数がｋ２の可変長フレーム構成が採用されており、アップリンクチャンネルのＭＤＳの一部をＡＣＴＳと兼用している。スロットの属性判別は、ＦＣＭＳに多重する制御情報にて行なわれる。このＦＣＭＳは、１フレームに１つで必ずフレームの先頭に位置するもので、ダウンリンク専用とされており、路側機２側からスロット割付、フレーム制御情報などを送信する。
【００４９】
上述のＦＣＭＳは、路側機２がＦＣＭＣ（Frame Control Message Channel ）を送信するための通信制御用スロットで、ＦＣＭＣは、図１１に示すようなフレーム制御情報とＴＤＭＡのスロット割付情報からなるフォーマットとして設定されている。スロット割付情報としては、スロット制御情報フィールドとしてＳＣＩ（Solt Control Identifier ）が設けられ、この中に１オクテットの制御情報サブフィールドＣＩ（Control Information ）と４オクテットのリンクアドレスフィールドＬＩＤ（Link ID ）が設定される。
【００５０】
ＬＩＤは、図１２に示すように、４オクテットの固定長のデータとしてフォーマットされたものである。このＬＩＤは、車載機１と路側機２との間の個別の通信に用いるプライベートリンクアドレスの他に、一斉同報リンクアドレスやグループ同報リンクアドレスなどとして用いられる。プライベートリンクアドレスとして用いる場合には、各オクテットの先頭ビットを除いた２８ビットがＬＩＤの設定対象となるので、ＬＩＤの設定可能な個数は２の２８乗個となる。
【００５１】
さて、このような構成の通信処理方式における通信手順は概略次のように行なわれる。まず、車載機１が路側機２の通信エリアＡに進入すると、車載機１側では、後述する判定動作（識別コード判定）を行なってリンク用識別コードとしてのＬＩＤ（Link-ID ）に重複がないことを判定した後、車載機１側からＬＩＤを付したＡＣＴＳ信号を送信する。
【００５２】
これにより、路側機２は、通信エリアＡ内に車載機１が進入したことを認識する。このとき、路側機２側では、ＡＣＴＳ信号を送信した車載機１が現在通信中の他の車載機１で使用しているＬＩＤと重複しないことを確認する（リンク処理）と共に、同時に同じＬＩＤを付したＡＣＴＳ信号を受信したか否かを判断して重複がない場合には、新たに進入した車載機１に対して通信すべきスロットをＬＩＤにより指定したＦＣＭＣ信号を送信する。重複がある場合には、ＬＩＤを再設定してリンク処理を再び実施する。
【００５３】
車載機１側では、そのフレーム中の通信は、自己にＬＩＤにより割り当てられたスロットで行なうことができるようになり、リンク処理が確立されたことになる。以後は、各フレームにおいて、ＦＣＭＣ信号を受信して割り当てられたスロットにて通信処理を進行させ、データの受信および送信を行ない、必要な通信が終了すると通信処理を終了する。なお、この通信処理中においてもＬＩＤの重複が認識されるとこれを回避する処理が行なわれる（通信処理）。
【００５４】
（２）ＬＩＤの判定動作
上述の通信手順の過程において、車載機１が路側機２の通信エリアＡに進入してまず最初に実施することは、図１に示すようなプログラムのフローチャートにしたがって行なうＬＩＤ（リンク用識別コード）の重複回避を行なうための判定動作である。以下は車載機１のＣＰＵ７が主として行なう処理動作である。すなわち、車載機１は、起動された時点でプログラムを開始すると、まずＬＩＤ生成ルーチン（ステップＳ１）を実行して、自己のＬＩＤを生成する。
【００５５】
このＬＩＤ生成ルーチンＳ１は、例えば、図３に示すＬＩＤ生成処理のプログラムにしたがって実施される。これは、２８ビットのＬＩＤを乱数に基づいて生成するもので、乱数発生関数Ｆｒｎｄ（ＲＮＤ）により発生した２８ビットの乱数を乱数ＲＮＤとして生成し（ステップＲ１）、この乱数ＲＮＤをＬＩＤとして設定する（ステップＲ２）。
【００５６】
この後、車載機１は、車両Ｖａ（図７参照）が通信エリアＡに進入するのを待機するようになる（ステップＳ２）。そして、図示の通信エリアＡに進入すると、車載機１は、路側機２から通信エリアＡ内に送信している信号を受信するので、これを以て進入したことを認識するようになる。車載機１は、まず路側機２から送信されているＦＣＭＣ信号を受信する（ステップＳ３）。そして、受信したＦＣＭＣ信号の中に含まれる他の車載機１に対して行なっている通信処理のＬＩＤを参照し、自己に設定したＬＩＤと同一のものがあるか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００５７】
車載機１は、同一のＬＩＤが存在しない場合つまりＬＩＤの重複がない場合には、もう一度繰り返しＦＣＭＣ信号を受信して（ステップＳ５）、同様にＬＩＤの重複がないこと（ステップＳ３〜Ｓ５）を条件として判定動作を終了する。これは、例えば、図７に示したような状況で、通信エリアＡ内に２台の車両Ｖ１，Ｖ２が存在していて、それぞれがＬＩＤ＃１，＃２を用いて既に通信処理を行なっている状態において、新たに進入する自動車Ｖａがあらかじめ設定したＬＩＤがそれらとは異なる値ＬＩＤ＃３に設定していた場合などに対応している。この場合には、判定動作は終了されてリンク処理に移行するようになる。
【００５８】
また、受信したＦＣＭＣ信号の中に自己に設定したＬＩＤと同じものが含まれている場合つまり重複が発生している場合には（ステップＳ４）、自己に設定しているＬＩＤの値に「１」加算して（ステップＳ６）、再び重複していることがないか判定し（ステップＳ４）、以下ステップＳ５，Ｓ３〜Ｓ５を経て重複が発生していないことを判定してから判定動作を終了する。これにより、新たに進入してリンク処理を行なう車両の車載機１が生成したＬＩＤが、通信中の車載機１のＬＩＤと重複していない状態であることが判定され、このＬＩＤを用いてリンク処理に移行することになる。
【００５９】
これは、例えば、図８に示すように、通信エリアＡ内において既に路側機２が８台の自動車Ｖ１〜Ｖ８と通信中のような場合つまり多数の車載機１と通信中の場合に発生確率が高くなる。新たに進入しようとする自動車Ｖｂがあらかじめ設定したＬＩＤが＃３であったような場合には、自動車Ｖ３のＬＩＤ＃３と重複することになる。
【００６０】
したがって、自動車Ｖｂの車載機１は、新たにＬＩＤを生成すべく、ＬＩＤ＃３の値に「１」を加算して、例えば異なるＬＩＤ＃９を設定する。このＬＩＤ＃９は、重複していないので、２回目のＦＣＭＣ受信によっても重複していないことが確認され、そのＬＩＤ＃９によってリンク処理を開始することになる。
【００６１】
なお、上述の場合、ＬＩＤの変更処理は、ステップＳ６のように、もとのＬＩＤに「１」を加算することで変更しているが、これは、新たなＬＩＤを図３のＬＩＤ生成処理のプログラムにしたがって生成することもできる。しかし、変更後のＬＩＤが再び重複する確率は全く同等であるので、変更処理に要する時間が短くなる方法を採用している。なお、この場合には「１」を加算することにしているが、ビットの離れた位置でＬＩＤを変更するように、「１」よりも大きい数を加算することで変更処理を行なうこともできるし、加算に限らず減算や乗算あるいは除算などの簡単な演算処理を行なうことで変更しても良い。
【００６２】
（３）リンク処理動作
次に、車載機１と路側機２とのリンク処理について説明する。車載機１は、ＬＩＤの重複がないことを判定すると、次に、図２に示すリンク処理プログラムを実行する。路側機２においては、車載機１からのリンク処理に対して、図４に示すリンク処理プログラムを実行してリンク処理を行なう。
【００６３】
まず、車載機１がＡＣＴＣ（ACTivation Channel）信号を送信すると（ステップＴ１）、路側機２はＡＣＴＣ信号を受信すると（ステップＰ１）、これが複数のＡＣＴＣ信号であるか否かに応じて（ステップＰ２）、一つの場合にはそのＬＩＤを受け入れて、リンク処理を終了し、図５に示す通信処理に移行する。
【００６４】
車載機１においては、送信したＡＣＴＳ信号に付したＬＩＤが路側機２に受け入れられたか否かを、続くＭＤＣ（Message Data Channel）信号にて判断する。すなわち、車載機１は、ＭＤＣ信号を受信すると（ステップＴ２）、それがリリースコマンドでない場合（ステップＴ３）にはリンク処理が終了したとして、リンク処理プログラムを終了し、通信処理に移行する。
【００６５】
さて、リンク処理が成立しない場合、つまり、車載機１から送信したＬＩＤに重複が存在する場合には、次のように処理される。路側機２は、通信エリアＡ内に複数台の自動車が同時に進入してそれらの車載機１に設定されているＬＩＤが全く同じであった場合に、次のような処理を行なう。
【００６６】
この場合には、例えば、図８に示すような状況が考えられる。すなわち、通信エリアＡ内で既に通信を行なっている自動車Ｖ１，Ｖ２の車載機１はそれぞれＬＩＤ＃１，＃２を用いており、新たに進入しようとする自動車ＶｃおよびＶｄは、あらかじめ設定したＬＩＤが共にＬＩＤ＃９であった場合である。一方、各自動車Ｖｃ，Ｖｄにおいては、前述した判定動作においては、重複が発生していないことが判断されるので、そのＬＩＤ＃９を用いてリンク処理を開始することになる。
【００６７】
ところが、それら２台の自動車Ｖｃ，Ｖｄの各車載機１から同じＬＩＤ＃９が送信されると、路側機２側では、複数のＡＣＴＣ信号を受信したことから（ステップＰ２）、それらに含まれるＬＩＤが同一であるか否かを判断する（ステップＰ３）。このとき、ＬＩＤに重複がなければ複数台の進入に対しても問題がないので、それらのＬＩＤを受け入れてリンク処理を終了し、通信処理に移行するようになる。
【００６８】
また、上述したように、ＬＩＤが重複している場合には（ステップＰ３）、それらのＬＩＤ＃９を送信した２台の車載機１に対して、送信したＬＩＤ＃９を無効として新たなＬＩＤを設定する指示のリリースコマンド（識別コード変更指令）を送信する（ステップＰ４）。この後、路側機２は、再びリンク処理をやり直すようにステップＰ１に移行して待機するようになる。
【００６９】
これによって、新たに送信されるＬＩＤが重複していない場合にはそれらのＬＩＤを受け入れてリンク処理を終了し、通信処理に移行する。また、再び重複した場合には上述の処理を繰り返し実施してＬＩＤの重複がなくなるまで行なうようになる。
【００７０】
一方、上述のようにして路側機２からリリースコマンドが送信された車載機１においては、ＡＣＴＣ信号を送信した（ステップＴ１）後に受けたＭＤＣ信号（ステップＲ２）が受信データではなくリリースコマンドであることから（ステップＴ３）、使用したＬＩＤ＃９が重複していたことを認識し、新たにＬＩＤを生成し（ステップＴ４）、再びＡＣＴＣ信号に付加して送信する（ステップＴ１）。この後、路側機２から受信データを受けると、以後、通信処理に移行するようになる。
【００７１】
上述の場合、車載機１は、ＬＩＤを生成する方法としては、図３のＬＩＤ生成処理プログラムにしたがって乱数に基づいたＬＩＤを新たに生成する。これは、判定動作において行なったＬＩＤの変更処理では「１」を加算することで回避することが可能であったが、複数台の車載機１が同時に同じ処理で変更したのでは全く同じ結果となることから乱数に基づいて行なうものである。なお、この実施形態においては、ＬＩＤの生成を行なったときに（ステップＴ４）、判定動作に戻らずにステップＴ１に戻るようにしているが、もちろん、判定動作に戻って重複がないことを判定した後にリンク処理に移行することもできる。
【００７２】
（４）通信処理動作
さて、上述のようにしてリンク処理を終了した段階では、通信エリアＡに新たに進入する車載機１が使用するＬＩＤが通信中の車載機１のＬＩＤとの重複もなく、同時に進入した車載機１のＬＩＤとの重複もないことになる。ところが、実用上においては、次のようにして重複状態が起こり得る。すなわち、上述のリンク処理の過程で、複数台の車載機１が同時に通信エリアＡに進入する場合で、それらが同じＬＩＤを全く同時に送信したような状況である。
【００７３】
この場合には、例えば２台の車載機１が同一のＬＩＤを送信したにもかかわらず、路側機２側では、ＡＣＴＣ信号を１つだけ受信した状態で、この結果、１台の車載機１の進入と判断されてしまうことが想定されるからである。そして、路側機２は、１台の車載機１に対してリンク処理を確立したとして通信処理に移行することになる。実際には２台存在するから、このままの状態では誤った通信処理が行なわれることになる。そこで、このような不具合の発生にも対処すべく、路側機２の通信処理プログラムにおいては、次のようにして重複回避の処置がとられる。
【００７４】
図５は路側機２の通信処理プログラムのうちのＬＩＤ重複を判定する部分を示したものである。これは、複数台の車載機１と同じＬＩＤを介して同時に通信処理を開始したときに発生する論理的な矛盾を判定するものである。すなわち、通常の通信処理の過程では、ＬＩＤが同じであっても、その後の認証処理などの過程においては同じコードを全く同時に送信することは極めて希であるから、どこかで複数の車載機１を１台の車載機１であるとして通信を継続することが論理的な矛盾を起こすことになるからである。
【００７５】
路側機２は、通信処理を開始すると（ステップＱ１）、その通信処理が終了するまでの間（ステップＱ４）、送信した信号に対する応当がない場合などに判断されるリトライエラーが発生したか（ステップＱ２）、認証や暗号のエラーが発生したか（ステップＱ３）を判断しながら継続する。そして、リトライエラーも認証・暗号エラーも発生しないままで通信処理が終了したときには（ステップＱ４）、次の通信を開始すべくリンク処理プログラムに戻るようになる。
【００７６】
また、リトライエラーあるいは認証・暗号エラーが発生した場合には（ステップＱ２，Ｑ３）、継続中の通信処理を中断すると共に通信内容をキャンセルし（ステップＱ５）、その通信内容をキャンセルしてリリースコマンド（識別コード変更指令）を送信するようになる（ステップＱ６）。これにより、重複したＬＩＤを設定した２台の車載機１は、再びＬＩＤを設定すべく、図１の識別コード判定プログラムに戻るようになり、重複状態が回避されるようになる。
【００７７】
なお、上述のプログラムのうちで、路側機２に関する処理プログラムは、１つのＬＩＤに対する処理を個別に抽出して説明したものであり、実際には複数台の車載機１との間の通信処理を同時に実行しながら行なうものであり、したがって、プログラムの内容もそれに準じた複雑な過程を経ることになるが、説明を簡単にするためにここでは１台のみについて記述している。
【００７８】
このような本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
第１に、車載機１にてリンク処理を開始する前に、通信エリアＡ内で使用しているＬＩＤをチェックして自己に設定しているＬＩＤと重複の有無を判定して重複している場合にはＬＩＤを再設定するので、路側機２側では、通信中の車載機１のＬＩＤとの重複がない状態からリンク処理を開始することができるようになり、既に通信中の車載機１の通信を中断するといった無駄な事態の発生を避けることができ、少なくとも１台の車載機１と路側機２との関係においてはＬＩＤの重複を確実に回避してリンク処理を開始することができるようになる。
【００７９】
第２に、路側機２において、ＬＩＤの重複が発生したときにはリリースコマンドを送信し、車載機１においてはリリースコマンドを受けるとＬＩＤを再設定するようにしたので、複数台の車載機１が同時に通信エリアＡ内に進入する場合などで、それらの間でＬＩＤが重複するような事態が発生しても、それらの間でＬＩＤを変更してリンク処理を再度行なうことができ、ＬＩＤの重複を確実に回避して通信処理に移行させることができる。
【００８０】
第３に、万一、上述の重複回避措置を講じた場合でも、新たに進入する複数台の車載機１のＬＩＤが何らかの原因により重複していて且つそれを再設定させることができなかった場合でも、路側機２側において、通信処理中にリトライエラーや認証・暗号エラーなどが発生したときにそのＬＩＤを無効化して新たにＬＩＤを生成させ、再度リンク処理を行なわせるので、略確実にＬＩＤの重複による不具合を回避して通信処理を行なうことができるようになる。
【００８１】
そして、上述したような、ＬＩＤの重複回避を確実に行なって通信処理を行なうことができるので、通信エリアを拡大することによるＬＩＤの重複の確率の増加や、通信エリアの設置数の増加に伴うＬＩＤの重複の確率の上昇に対しても、確実に重複発生による通信の不具合を回避して円滑なリンクの確立および通信処理を達成することができるようになり、通信エリア拡大や設置個数の増加が通信に支障を及ぼすのを極力抑制することができる。
【００８２】
（第２の実施形態）
図１３および図１４は、本発明の第２の実施形態を示すもので、第１の実施形態と異なるところは、単一の通信エリアＡが存在する第１の実施形態の場合に対して、互いに連係した２つの通信エリアＡ１，Ａ２が存在する場合におけるＬＩＤの重複回避処理としているところである。
【００８３】
すなわち、この通信エリアＡ１およびＡ２は、例えば２つのアンテナを用いて構成する２アンテナシステムにおける通信エリアが設定されている場合の通信エリアとして設けられたものである。この場合における通信処理は、２つの通信エリアＡ１，Ａ２の両方で同じＬＩＤを用いて通信を行なうことが前提とされている。そこで、第１の実施形態と同様に重複回避処理をしたのでは、ＬＩＤが変更されてしまう恐れがあるので、これを避けるようにしたものである。
【００８４】
この場合には、最初に進入した通信エリアＡ１で自己に設定したＬＩＤが通信中の他の車載機１のＬＩＤと重複されていないことが確認されれば、その後、すぐに通過する通信エリアＡ２を通過する際も、受信したＦＣＭＣ信号に含まれるアンテナのＩＤを示す信号から、同一のＬＩＤを使用する必要があることが認識できるので、重複回避の処置を中断してリンク処理に移行することになる。
【００８５】
そこで、車載機１は、図１３に示すように、第１の実施形態において説明した図１の識別コード判定プログラムの実施中に、ＦＣＭＣ信号を受信した時点で（ステップＳ３）、その路側機（アンテナ）が先に通過した通信エリアの路側機（アンテナ）と関連付けられた第２アンテナである場合には、ＬＩＤの判定動作を中断して（ステップＳ７）プログラムを終了し、リンク処理に移行する。
【００８６】
また、リンク処理に移行した後において、車載機１は、何らかの原因により路側機２からリリースコマンドを受信してもこれによってＬＩＤの変更処理を行なわないように、ＭＤＣ信号を受信して（ステップＴ２）、第２アンテナであることが認識された場合には（ステップＴ５）、リンク処理を終了してそのＬＩＤのままで継続して通信処理に移行するようになる。
【００８７】
このような第２の実施形態によれば、同一のＬＩＤを使用して通信処理を行なう必要のある通信エリアに対しては、ＬＩＤの判定動作を中断し、あるいはリンク処理におけるＬＩＤの変更処理を行なわないで通信処理を行なうようにすることができ、通信処理を確実に達成することができるようになる。
【００８８】
本発明は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形また拡張できる。
高速道路の料金徴収以外でも、通常の有料道路の料金徴収にも適用できるし、あるいは一定領域内の施設利用に伴う料金精算などに適用することもできる。
【００８９】
さらには、料金徴収などの通信以外に、交通情報や一般情報のやり取りあるいは路側機などを介して行なうインターネット通信やメールの処理などを移動体通信装置と固定局通信装置との間で行なう場合の構成の全般に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す車載機の識別コード判定プログラムのフローチャート
【図２】車載機のリンク処理プログラムのフローチャート
【図３】車載機のＬＩＤ生成処理プログラムのフローチャート
【図４】路側機のリンク処理プログラムのフローチャート
【図５】路側機の通信処理プログラムのフローチャート
【図６】電気的構成の概略図
【図７】ＬＩＤの重複がない場合の通信エリアへの進入の状況
【図８】ＬＩＤの重複がある場合の図７相当図（その１）
【図９】ＬＩＤの重複がある場合の図７相当図（その２）
【図１０】通信フレームの概略説明図
【図１１】ＦＣＭＣ信号のフォーマット説明図
【図１２】ＬＩＤのフォーマット説明図
【図１３】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図
【図１４】図２相当図
【符号の説明】
１は車載機（移動体通信装置）、２は路側機（固定局通信装置）、３は高速道路、４はガントリ、５，６はアンテナ、７，１２はＣＰＵ、８，１３はＲＯＭ／ＲＡＭ、９，１４は送受信回路、１０はＩＣカード制御回路、１１，１６は電源回路である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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