(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一内容のデータにより変調された信号を複数の伝送線に送出するための信号送出装置と、
道路に沿って異なる位置に配置され、固有の偏波特性を有し、前記信号送出装置から前記伝送線に送出された信号がそれぞれ与えられ、この与えられた信号に基づき、電波を同一セル内にそれぞれ放射するための複数の路上送信アンテナと、
複数の偏波特性を有し、前記路上送信アンテナから放射されてくる電波を受信するための車載受信アンテナ、およびこの車載受信アンテナによりダイバーシチ受信を行うダイバーシチ受信手段を有する車載装置とを含むことを特徴とする路車間通信システム。
【請求項２】
前記車載装置は、前記車載受信アンテナにより受信された電波の受信レベルを各偏波特性ごとに検出するための受信レベル検出手段をさらに有し、前記ダイバーシチ受信手段は、前記受信レベル検出手段により検出された受信レベルに基づいてダイバーシチ受信を行うものであることを特徴とする請求項１記載の路車間通信システム。
【請求項３】
前記ダイバーシチ受信手段は、車載受信アンテナにより受信された後、復号する前の信号を切り換え又は合成することによりダイバーシチ受信を行うことを特徴とする請求項１記載の路車間通信システム。
【請求項４】
前記ダイバーシチ受信手段は、車載受信アンテナにより受信され、復号された符号を切り換え又は合成することによりダイバーシチ受信を行うことを特徴とする請求項１記載の路車間通信システム。
【請求項５】
前記伝送線に信号を送出する際の伝送方式は、光ファイバ無線伝送方式であることを特徴とする請求項１記載の路車間通信システム。
【請求項６】
データの変調方式としてシンボルごとにガード時間を設けた直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式を採用することを特徴とする請求項１記載の路車間通信システム。
【請求項７】
前記車載装置は、車両データにより変調された電波を複数の偏波特性で放射するための車載送信アンテナをさらに有し、道路に沿って異なる位置に配置され、固有の偏波特性を有し、前記車載送信アンテナから放射されてくる電波を受信し、この受信された電波に対応する信号を所定の伝送線にそれぞれ送出するための複数の路上受信アンテナと、この複数の路上受信アンテナから前記伝送線に送出された信号に基づいてダイバーシチ受信を行うダイバーシチ受信手段を有する信号処理装置とをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の路車間通信システム。
【請求項８】
前記信号処理装置は、前記複数の路上受信アンテナから前記伝送線に送出された信号の受信レベルを各路上受信アンテナごとに検出するための受信レベル検出手段をさらに有し、前記ダイバーシチ受信手段は、前記受信レベル検出手段により検出された受信レベルに基づいてダイバーシチ受信を行うものであることを特徴とする請求項７記載の路車間通信システム。
【請求項９】
前記ダイバーシチ受信手段は、前記伝送線に送出された信号を切り換え又は合成することによりダイバーシチ受信を行うことを特徴とする請求項７記載の路車間通信システム。
【請求項１０】
前記ダイバーシチ受信手段は、前記伝送線に送出された信号を復号し、その復号した符号を切り換え又は合成することによりダイバーシチ受信を行うことを特徴とする請求項７記載の路車間通信システム。
【請求項１１】
前記伝送線に信号を送出する際の伝送方式は、光ファイバ無線伝送方式であることを特徴とする請求項７記載の路車間通信システム。
【請求項１２】
車載装置におけるデータの変調方式としてシンボルごとにガード時間を設けた直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式を採用することを特徴とする請求項７記載の路車間通信システム。
【請求項１３】
同一内容のデータにより変調された信号を複数の伝送線に送出するための信号送出装置と、
道路に沿って異なる位置に配置され、固有の偏波特性を有し、前記信号送出装置から前記伝送線に送出された信号がそれぞれ与えられ、この与えられた信号に基づき、電波を同一セル内にそれぞれ放射するための複数の路上送信アンテナと、
前記複数の路上送信アンテナから放射される電波の受信レベルが切り替わる道路上の位置を知らせるための位置マーカと、
複数の偏波特性を有し、前記路上送信アンテナから放射されてくる電波を受信するための車載受信アンテナ、前記位置マーカに達したことを検出するためのマーカ検出手段、および前記マーカ検出手段により車両が前記位置マーカに達したことが検出された場合に、車載受信アンテナにより受信された信号又は復号された符号を切り換える受信手段を有する車載装置とを含むことを特徴とする路車間通信システム。
【請求項１４】
前記複数の路上送信アンテナは、前記セルの道路の長手方向に関する境界付近にそれぞれ設置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の路車間通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の路上アンテナを道路に沿って配置し、道路に一連のセルを形成することにより車載装置との移動通信を可能にする路車間通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
道路管理者と車両との間の通信需要は、今後ますます増加する方向にある。特に高速道路において、車両の運転者に負担をかけずに、かつ、互いに事故を起こさないような道路走行を実現しようとすれば、道路側の情報と車両側の情報とを頻繁にやり取りする必要がある。このようなシステムを発展させていくと、道路と車両との両方に各種センサやカメラを網羅し、道路側と車両側とで緊密に連絡しあって運転する自動運転システムにつながっていく（たとえば、特願平７−４３２６０（特開平８−２４１４９５）号参照）。
【０００３】
自動運転への将来的拡張を考慮し、車両に対する運転支援システム（以下「路車間通信システム」という）を構築するにあたっては、道路上に連続したセルを設ける必要がある。
そこで、道路に沿って漏洩同軸ケーブルを敷設することが考えられるが、敷設工事が大掛かりになる上、漏洩同軸ケーブルを地面から比較的低い位置に設置する必要があるので、車線横断方向に電波の届く距離が短いという欠点がある。
【０００４】
これに対して、図１１に示すように、路上アンテナ１２０を所定間隔で道路の各所に設置して通信を行うようにすれば、１つの路上アンテナ１２０で比較的広いセル１２１を確保することができる。この場合、路上アンテナ１２０は、光ファイバなどを介して道路管理者側の基地局にそれぞれ結合されていることは言うまでもない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、路上アンテナ１２０を設置した場合でも、大型車が小型車に接近すると、小型車から路上アンテナ１２０を見通せなくなることがある。図１２は、バスにより形成された電波遮蔽エリア１２２に小型車が入って通信が困難になった状態を示す図である。特に、周波数の高いマイクロ波やミリ波は回折角が小さく、遮蔽されやすい。このため、路車間において通信が途絶えてしまって通信ができなくなる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、路上と車両との連続的な通信を可能にする路車間通信システムを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
前記目的を達成するための請求項１記載の路車間通信システムは、同一内容のデータにより変調された信号を複数の伝送線に送出するための信号送出装置と、道路に沿って異なる位置に配置され、固有の偏波特性を有し、前記信号送出装置から前記伝送線に送出された信号をそれぞれ受信し、この受信された信号に基づき、電波を同一セル内にそれぞれ放射するための複数の路上送信アンテナと、複数の偏波特性を有し、前記路上送信アンテナから放射されてくる電波を受信するための車載受信アンテナ、およびこの車載受信アンテナによりダイバーシチ受信を行うダイバーシチ受信手段を有する車載装置とを含むものである。
【０００８】
本発明では、複数の路上送信アンテナから同一内容のデータにより変調された信号に基づいて電波が放射される。この場合、各路上送信アンテナは固有の偏波特性を有するから、たとえば、電波が大型車によって遮蔽されても、マルチパスによって電波が異なる方向からそれぞれ到来するので、車載装置では、ダイバーシチ受信をすることにより、路上送信アンテナと車載装置との通信は可能になる。
【０００９】
したがって、同一セル内において路上と車両との連続的な通信が途絶えることはない。そのため、車両に対して漏れなく道路交通データを提供できる。よって、たとえばこの路車間通信システムを自動運転システムに適用する場合、車両の自動運転を適切に行える。
なお、車両の位置によっては、路上送信アンテナからの距離に差が生じるために、各路上送信アンテナから放射される電波の伝搬遅延時間差が発生し、符号間干渉が生じる。このような場合、後述するようにＯＦＤＭ方式を採用すれば、符号間干渉の回避を有効に行える。
【００１０】
請求項２記載の路車間通信システムによれば、車載装置は、車載受信アンテナにより受信された電波の受信レベルを各偏波特性ごとに検出し、この検出された受信レベルに基づいてダイバーシチ受信を行う。
車載受信アンテナにおける受信レベルは、通常、車両に近い路上送信アンテナからの電波ほど大きな値となる。しかし、たとえば受信レベルが最大となるはずの電波到来方向に大型車が走行していてその電波が遮蔽される場合には、別の位置にある路上送信アンテナからの電波の受信レベルの方が大きな値をとる可能性がある。
【００１１】
本発明では、このような場合を考慮し、車載受信アンテナにより受信された電波の受信レベルを直接検出し、そのうえで受信する偏波特性を変更するようにしているから、一層良好な通信を実現できる。
ダイバーシチ受信は、車載受信アンテナにより受信された後、復号する前の信号を切り換え又は合成することにより行なってもよく（請求項３）、車載受信アンテナにより受信され、復号された符号を切り換え又は合成することにより行ってもよい（請求項４）。
【００１２】
前記伝送線に信号を送出する際の伝送方式は、光ファイバ無線伝送方式であってもよい（請求項５）。
本発明によれば、信号送出装置からは高周波レベルの信号が光ファイバを通して路上送信アンテナに給電されるから、路上送信アンテナごとに信号送出装置を設ける必要はない。そのため、路上送信アンテナの構成を簡素化できる。
【００１３】
本発明の路車間通信システムは、前記車載装置は、車両データにより変調された電波を複数の偏波特性で放射するための車載送信アンテナをさらに有し、道路に沿って異なる位置に配置され、固有の偏波特性を有し、前記車載送信アンテナから放射されてくる電波を受信し、この受信された電波に対応する信号を所定の伝送線にそれぞれ送出するための複数の路上受信アンテナと、この複数の路上受信アンテナから前記伝送線に送出された信号に基づいてダイバーシチ受信を行うダイバーシチ受信手段を有する信号処理装置とをさらに含むものである（請求項７）。
【００１４】
本発明では、車両側から路上側に対して車両データが提供される。この場合、車載装置では、車載送信アンテナから複数の偏波特性で電波が放射される。その結果、この電波は、複数の路上受信アンテナにおいて受信される。この場合、各路上受信アンテナにおける受信レベルは、マルチパスの影響を受けて、偏波特性に依存する。したがって、ダイバーシチ受信することにより、路上側において電波を確実に受信することができ、車両データを誤りなく復元することができる。
【００１５】
請求項８記載の路車間通信システムは、前記複数の路上受信アンテナから前記伝送線に送出された信号の受信レベルを各路上受信アンテナごとに検出するための受信レベル検出手段をさらに有し、前記ダイバーシチ受信手段は、前記受信レベル検出手段により検出された受信レベルに基づいてダイバーシチ受信を行うものである。
【００１６】
前記ダイバーシチ受信は、前記伝送線に送出された信号を切り換え又は合成することにより行ってもよく（請求項９）、前記伝送線に送出された信号を復号し、その復号した符号を切り換え又は合成することにより行ってもよい（請求項１０）。
請求項１１記載の路車間通信システムによれば、前記伝送線に信号を送出する際の伝送方式は、光ファイバ無線伝送方式である。
【００１７】
本発明によれば、路上受信アンテナにおいて受信された受信信号を高周波のまま伝送線に送出できるから、信号選択装置において各受信信号の受信レベルを高周波レベルのまま容易に比較できる。そのため、路上受信アンテナおよび信号選択装置の構成を簡素化できる。
また、データの変調方式としてシンボルごとにガード時間を設けた直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式を採用することができる（請求項６、請求項１２）。道路を走行する車両に対して異なる方向から到来する電波を受信するので、マルチパスに強いＯＦＤＭ方式を好適に採用することができる。特に、シンボルごとにガード時間を設けたのは、マルチパスによる遅延に起因する符号間干渉を避けるのに有効だからである。
【００１８】
請求項１３記載の路車間通信システムは、同一内容のデータにより変調された信号を複数の伝送線に送出するための信号送出装置と、道路に沿って異なる位置に配置され、固有の偏波特性を有し、前記信号送出装置から前記伝送線に送出された信号がそれぞれ与えられ、この与えられた信号に基づき、電波を同一セル内にそれぞれ放射するための複数の路上送信アンテナと、前記複数の路上送信アンテナから放射される電波の受信レベルが切り替わる道路上の位置を知らせるための位置マーカと、複数の偏波特性を有し、前記路上送信アンテナから放射されてくる電波を受信するための車載受信アンテナ、前記位置マーカに達したことを検出するためのマーカ検出手段、および前記マーカ検出手段により車両が前記位置マーカに達したことが検出された場合に、車載受信アンテナにより受信された信号又は復号された符号を切り換える受信手段を有する車載装置とを含むことを特徴とする路車間通信システムである。
【００１９】
本発明では、最大受信レベルが切り替わる道路上の位置を知らせるための位置マーカがたとえば道路上に設けられており、この位置マーカに達したことを検出して車載受信アンテナの偏波特性を変更するようにしているから、受信レベルを直接検出して比較する場合に比べて簡単な処理で済む。
請求項１４記載の路車間通信システムは、前記複数の路上送信アンテナは、前記セルの道路の長手方向に関する境界付近にそれぞれ設置されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、路上送信アンテナは、隣接するセルの路上送信アンテナの近傍位置に設置されるから、各路上送信アンテナから放射される電波は、道路を走行する車両に対して異なる方向から到来する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
−第１実施形態−
図１は、本発明の第１実施形態に係る路車間通信システムの構成を示す概念図である。この路車間通信システムは、地上局１と車両２に搭載されている車載装置３との間で通信を行うためのものである。
【００２２】
地上局１では、道路に沿って複数のセルＥが連続的に形成される。各セルＥの道路の長手方向に関する境界付近には、それぞれセルＥ内に向く指向性を有する第１路上アンテナ４ａおよび第２路上アンテナ４ｂが設置されている。第１路上アンテナ４ａおよび第２路上アンテナ４ｂからは、同一周波数（たとえば6(GHz)帯）であって、互いに直交する偏波Ａ，偏波Ｂの電波がセルＥ内に放射されるようになっている。具体的には、第１路上アンテナ４ａからは白抜き矢印で示す方向に向けて電波が偏波Ａで放射され、第２路上アンテナ４ｂからは黒塗り矢印で示す方向に向けて電波が偏波Ｂで放射される。したがって、セルＥ内の各点では、道路の長手方向に関して前後方向から同一周波数の偏波特性の異なる電波が到来することになる。なお、「互いに直交する偏波Ａ，Ｂ」としては、右円偏波、左円偏波の組、水平偏波と垂直偏波の組などがあげられる。
【００２３】
なお、路上アンテナ４の地上からの高さｈは、たとえば10(m) であり、セルＥの道路の長手方向に関する長さｒは、たとえば100(m)である。
各路上アンテナ４ａ、４ｂは、それぞれ光ファイバ５ａ、５ｂを介して１つの基地局６に接続されている。各光ファイバ５ａ、５ｂは、それぞれ、上り／下り用の２本の光ファイバから構成される。これにより、同軸ケーブルなどを伝送線として用いる場合に比べて、信号の減衰を低く抑えることができ、通信品質の劣化を防止できる。
【００２４】
基地局６は、前方道路形状情報などの運転支援情報を含む道路交通データにより変調された信号を光ファイバ５ａ、５ｂを介して各路上アンテナ４ａ、４ｂに与える。これにより、各路上アンテナ４ａ、４ｂから放射される電波には、同一の道路交通データが含まれることになる。また、車載装置３から受け取った車両データ（車両ＩＤ、および各種センサ（図示せず）において検出された路面状態に関するデータを含む）を各路上アンテナ４ａ、４ｂから取得し、適切な処理を施す。
【００２５】
基地局６は、また、車両２が隣接する次のセルＥに移行する際に、いわゆるハンドオーバ処理を実行し、車載装置３と通信すべき基地局６を切り換える。そして、このような処理を繰り返し実行することにより、車載装置３と路上アンテナ４との連続的な通信を実現する。
図２は、車載装置３の構成を示す概念図である。車載装置３は、車載通信部１１と車載アンテナ部１２とを有している。車載通信部１１は、車両データを含む電波を車載アンテナ部１２から互いに直交する偏波で放射する。また、車載通信部１１は、車載アンテナ部１２において受信された各路上アンテナ４ａ、４ｂからの放射電波に含まれる道路交通データを取得し、この取得された道路交通データをたとえばドライバに報知する。
【００２６】
車載アンテナ部１２は、たとえば車両２の天井に配置された一対の車載アンテナ１２ａ、１２ｂを有する。各車載アンテナ１２ａ、１２ｂは、たとえば車両２の前後方向に沿って並列に配置され、かつ車両２の前後方向に向く指向性をそれぞれ有している。具体的には、前方に偏波Ｂ、後方に偏波Ａの電波を放射し、受信する。これにより、各車載アンテナ１２ａ、１２ｂでは、それぞれ、指向性が向けられている路上アンテナ４ａ、４ｂから放射される電波が高レベルで受信される。また、車両データを含む電波を放射する際には、各車載アンテナ１２ａ、１２ｂから各路上アンテナ４ａ、４ｂに向けて電波がそれぞれ放射される。
【００２７】
図３は、地上局１の電気的構成を示すブロック図である。基地局６は、道路交通データを路上アンテナ４に与えるための送信装置２１を備えている。送信装置２１は、道路交通データに基づいて変調用搬送波を変調し、送信信号を作成するための変調部２２を備えている。変調部２２における変調方式としては、ＱＰＳＫなどが適用可能である。送信信号は、ミキサ部２３に与えられる。ミキサ部２３は、送信信号と局部発振部２４から発振されている周波数変換用搬送波とを混合し、たとえば6(GHz)帯の無線伝送用の送信信号を作成する。無線伝送用の送信信号は、高周波増幅部２５において増幅された後、電気／光変換部(E/O) ２６においてそのまま光信号に変換される。その後、光信号は、上り用の２本の光ファイバ５ａ、５ｂに送出される。光ファイバ５ａ、５ｂに送出された光信号は、それぞれ、路上アンテナ４ａ、４ｂに取り付けられた光／電気変換部(O/E) ２７ａ、２７ｂにて電気信号に変換された後、各路上アンテナ４ａ、４ｂから偏波Ａ、偏波Ｂでそれぞれ電波として放射される。
【００２８】
なお、電気／光変換部(E/O) ２６において変換された光信号を光ファイバ５ａ、５ｂに送出する際には、光信号を分配しなければならないが、この場合光カプラ５９を使用する。光カプラ５９の構成として、公知のものが使用できる（例えば、Fiber Optic Communications社のＣ−ＮＳシリーズ）。
基地局６は、また、車両データを路上アンテナ４ａ、４ｂから取得するための受信装置２８を備えている。各路上アンテナ４ａ、４ｂにおいて車載アンテナ１２ａ、１２ｂから放射された電波が受信されると、この受信電波に対応する受信信号は、それぞれ、電気／光変換部(E/O) ２９ａ、２９ｂにおいて光信号にそのまま変換された後、下り用の２本の光ファイバ５ａ、５ｂにそれぞれ送出され、基地局６の受信装置２８に与えられる。
【００２９】
受信装置２８は、２つの光／電気変換部(O/E) ３０ａ、３０ｂを有し、この２つの光／電気変換部３０ａ、３０ｂにおいて前記各光信号を元の受信信号に変換する。各受信信号は、高周波増幅部３１ａ、３１ｂにおいてそれぞれ増幅された後、半導体スイッチなどから構成されるスイッチ部３２に与えられる。また、増幅後の受信信号は、レベル比較部３３にも与えられる。レベル比較部３３は、各受信信号の受信レベルを比較し、いずれの受信レベルが大きいかを調べる。そして、最大受信レベルを有する受信信号を通過させるように、スイッチ部３２を制御する。
【００３０】
なお、図３のブロック図では、スイッチ部３２によって、２つの信号を切り換えていたが、所定の重みで２つの信号を合成する構成をとってもよい。この場合、「所定の重み」は、レベル比較部３３で比較された各受信信号の受信レベルに基づいて決められる。
また、図３のブロック図では、スイッチ部３２は、高周波増幅部３１ａ、３１ｂにおいてそれぞれ増幅された高周波信号を切り換えていた。しかし、検波部３６で検波された後のデータを切り換え又は合成する構成をとってもよく、復号部３７で復号された後の符号データを切り換え又は合成する構成をとってもよい。
【００３１】
図４は、検波部の後段にスイッチ部３２を配置し、同期検波後に通過させるべき受信信号を選択する構成を示す。さらに詳述すれば、各高周波増幅部３１ａ、３１ｂにおいて増幅された受信信号は、ミキサ部３４ａ、３４ｂにそれぞれ与えられて周波数変換され、検波部に３６ａ、３６ｂおいて同期検波された後、スイッチ部３２に与えられる。一方、レベル比較部３３は、各高周波増幅部３１ａ、３１ｂにおいて増幅された後の受信信号のうち最大受信レベルを有する受信信号を通過させるように、スイッチ部３２を制御する。
【００３２】
このように、検波後に受信信号の選択処理を行うようにすれば、受信信号に雑音が入りにくく、信号品質の劣化を防止できるという利点がある。
さらにまた、このような検波後に受信信号の選択処理を行う構成を、図５の車載通信部１１の受信装置４６に適用してもよい。
このように、光ファイバ５ａ、５ｂに光信号を送出する際の伝送方式として、いわゆる光ファイバ無線伝送方式（たとえば、A.J.Cooper,"FIBER/RADIO' FOR THE PROVISION OF CORDLESS/MOBILE TELEPHONY SERVICES IN THE ACCESS NETWORK",Electron.Lett.,Vol.26,No.24(Nov.1990) 参照）を利用している。
【００３３】
したがって、各路上アンテナ４ａ、４ｂごとに送受信装置を設ける必要がなく、送受信装置は基地局６に一括して設置することができるから、路上アンテナ４ａ、４ｂの構成を簡素化できる。また、基地局６では、各路上アンテナ４ａ、４ｂから与えられた受信信号を高周波のまま処理できる。したがって、レベル比較部３３において、各受信信号の高周波受信レベルを容易に比較できる。そのため、受信装置２８の構成の簡素化を図ることができる。
【００３４】
また、基地局６は、いわゆるサイトダイバーシチと偏波ダイバーシチにより受信信号を選択するようにしているから、後段において正確な車両データを復元することができる。
図３において、スイッチ部３２を通過した受信信号は、ミキサ部３４において局部発振部３５から発振されている周波数変換用搬送波と混合されて周波数変換された後、検波部３６に与えられる。そして、検波部３６において復調用搬送波による同期検波が施された後、復号部３７に与えられ、車両データに対応する受信符号に変換される。
【００３５】
なお、車載装置３において道路交通データを正確に復元するためには、路上アンテナ４ａ、４ｂからの放射電波に対応する送信信号のデータビットが同期している必要がある。また、変調方式として特にＱＰＳＫなどの位相変調を適用する場合には、各路上アンテナ４ａ、４ｂの放射電波の周波数差が存在すると、自動周波数補正器（ＡＦＣ；たとえば、”斉藤洋一著  ディジタル無線通信の変復調（社）電子情報通信学会発行  第119 頁第10行-18 行”参照）が正常に動作せず、ビット誤りの原因となる。また、周波数差が大きくなると同期検波が不可能になり、全く復調できなくなる。
【００３６】
しかし、この地上局１では、基地局６において作成された高周波信号を光ファイバ５ａ、５ｂを介して路上アンテナ４ａ、４ｂに分配しているので、各路上アンテナ４ａ、４ｂの放射電波の間に周波数差は生じない。また、光ファイバ５ａ、５ｂの間の遅延差を０にすれば、送信信号のビット同期も容易に実現できる。なお、この周波数差を生じないという特徴は、変調部２２の変調方式に、ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplex)を採用したときに有効に発揮される。ＯＦＤＭは、データを分割し、互いに直交する複数の搬送波を使って多重する変調方式である。ＯＦＤＭでは搬送波の周波数は、狭い間隔で並んでいるので、周波数にずれがあると、搬送波間に干渉が生じ、通信品質が著しく劣化する。そこで、前述したように、光カプラ５９で分配するファイバ無線伝送方式を採用すれば、路上アンテナ４ａ、４ｂから放射される搬送波の周波数は原理的に同一なので、このような不都合がない。したがって、マルチパス干渉妨害に強いというＯＦＤＭの利点を、本路車間通信システムにおいて遺憾なく発揮することができる。
【００３７】
図５は、車載装置３の電気的構成を示すブロック図である。車載通信部１１は、車両データを地上局１に与えるための送信装置４１を備えている。送信装置４１は、車両データに基づいて変調用搬送波を変調し、送信信号を作成するための変調部４２を備えている。変調方式としては、ＱＰＳＫなどが適用可能である。送信信号は、ミキサ部４３に与えられ、このミキサ部４３において局部発振部４４から発振されている周波数変換用搬送波と混合され、無線伝送用の送信信号に変換される。無線伝送用の送信信号は、高周波増幅部４５において増幅された後各車載アンテナ１２ａ、１２ｂに供給され、各車載アンテナ１２ａ、１２ｂからそれぞれ偏波Ａ、偏波Ｂで放射される。
【００３８】
車載通信部１１は、また、路上アンテナ４ａ、４ｂから道路交通データを取得するための受信装置４６を備えている。車載アンテナ１２ａ、１２ｂにおいて路上アンテナ４ａ、４ｂから放射されている電波が受信されると、受信電波に対応する受信信号は、車載通信部１１に与えられる。車載通信部１１に与えられた各受信信号は、高周波増幅部４７ａ、４７ｂにおいて増幅させられた後、半導体スイッチなどから構成されるスイッチ部４８に与えられる。また、各受信信号は、レベル比較部４９にも与えられる。レベル比較部４９は、各受信信号の受信レベルを比較し、いずれの受信レベルが大きいかを調べる。そして、最大受信レベルを有する受信信号を通過させるように、スイッチ部４８を制御する。
【００３９】
なお、図５のブロック図では、スイッチ部４８によって、２つの信号を切り換えていたが、所定の重みで２つの信号を合成する構成をとってもよい。この場合、「所定の重み」は、レベル比較部４９で比較された各受信信号の受信レベルに基づいて決められる。
また、図５のブロック図では、スイッチ部４８は、高周波増幅部４７ａ、４７ｂにおいてそれぞれ増幅された高周波信号を切り換えていた。しかし、検波部５２で検波された後のデータを切り換え又は合成する構成をとってもよく、復号部５３で復号された後の符号データを切り換え又は合成する構成をとってもよい。
【００４０】
スイッチ部４８を通過した受信信号は、ミキサ部５０において局部発振部５１から発振されている周波数変換用搬送波と混合されて周波数変換された後、検波部５２に与えられる。そして、検波部５２において、復調用搬送波による同期検波が施された後、復号部５３に与えられ、道路交通データに対応する受信符号に変換される。
【００４１】
図６は、路上アンテナ４ａ、４ｂから放射される電波の遮蔽について説明するための上空から道路を見た概念図である。セルＥの道路の長手方向に関する長さｒが100(m)、路上アンテナ４の高さが10(m) である場合において、たとえば図６(a) に示すように、車高約3.8(m)、車幅約3(m)の２台のトラック１６１、１６２がセルＥのほぼ中央付近を走行している場合を想定する。
【００４２】
この場合、第１路上アンテナ４ａから放射される電波がトラック１６１、１６２によって遮蔽されるエリア１６３は、トラック１６１、１６２の進行方向に対して前方側に現れる。この電波遮蔽エリア１６３の道路の長手方向に沿った長さは、最大約12(m) である。一方、第２路上アンテナ４ｂから放射される電波がトラック１６１、１６２によって遮蔽されるエリア１６４は、トラック１６１、１６２の進行方向に対して後方側に現れる。この場合においても、電波遮蔽エリア１６４の道路の長手方向に沿った長さは、最大約12(m) である。
【００４３】
トラック１６１の前方およびトラック１６２の後方においては、図６(a) から明らかなように、２つの電波遮蔽エリア１６３、１６４が重複することはない。したがって、この区間を車両２が走行している場合には、車載装置３では、路上アンテナ４ａ、４ｂのうちいずれか一方からの放射電波を受信できる。そのため、同一セルＥ内において、車載装置３と路上アンテナ４との通信が途絶えることはない。
【００４４】
一方、２台のトラック１６１、１６２で挟まれた区間では、２台のトラック１６１、１６２の車間距離によっては、２つの電波遮蔽エリア１６３、１６４が重複する重複エリア１６５が現れる。具体的には、２台のトラック１６１、１６２の車間距離が20(m) 未満になれば、重複エリア１６５が現れる。しかし、通常走行時において２台のトラック１６１、１６２の車間距離が20(m) 未満となることは希であり、しかもその２台のトラック１６１、１６２の間を車両が走行することは一層希である。したがって、通常走おいては重複エリア１６５は現れないと考えて差し支えない。そのため、この場合であっても、車載装置３と路上アンテナ４との通信が途絶えることはない。
【００４５】
ただし、渋滞時には、車間距離20(m) 未満で走行する２台のトラック１６１、１６２の間に車両が走行することは考えられる。しかし、セルＥのエリア端、すなわち第２路上アンテナ４ｂに近づくにつれ、前を走行しているトラック１６１による電波遮蔽エリア１６４は短くなっていくから、２つの電波遮蔽エリア１６３、１６４の重複エリア１６５が狭くなっていき、通信が可能になる。この場合、車両は、セルＥのエリア端近傍を走行しているから、通信可能になってから短時間でセルＥを退出するおそれがあるが、渋滞時は車両の移動速度は遅いため、必要な通信は遂行できる。
【００４６】
次に、図６(b) に示すように、１台のトラック１６１が第２路上アンテナ４ｂの近傍を走行している場合について考える。この場合、トラック１６１による第２路上アンテナ４ｂからの放射電波を遮蔽するエリア１６３は、トラック１６１の後方側約2(m)程度である。この場合、たとえトラック１６２がトラック１６１に近づいてきて電波遮蔽エリア１６３、１６４の重複エリアが形成されても、その重複エリアの長さは最長2(m)である。一方、車載装置３を搭載している車両２の前後長は通常5(m)程度であるから、重複エリアが形成されても通信が途絶えることはない。
【００４７】
なお、電波遮蔽エリア１６３、１６４は、上述の説明のように、トラック１６１、１６２の前後にだけ現れるのではなく、トラック１６１、１６２の車線横断方向にも現れる。電波遮蔽エリア１６３、１６４の車線からのはみ出し具合は、路上アンテナ４の路側からの張り出し具合で変化する。具体的には、路上アンテナ４を路側とこの路側に隣接する車線１６６との境界付近に位置させた場合、図６(a) に示すように、電波遮蔽エリア１６３、１６４は、トラック１６１、１６２が走行している車線１６７に隣接する車線１６８の中央付近までしか達しない。さらに、図６(c) に示すように、路上アンテナ４を路側に隣接する車線１６６の中央付近まで延ばせば、車線横断方向に形成される電波遮蔽エリアはさらに短くなる。したがって、たとえば図６に示す例において、車載アンテナ１２ａ、１２ｂを車両２の右寄りに設置すれば、車線横断方向に形成される電波遮蔽エリアについては問題とならない。
【００４８】
ところで、車載装置３においては、車両２の前後方向から同一周波数の電波が受信されることになるから、いわゆるマルチパス環境となるが、車両２の前後方向から到来する電波の偏波面は直交しているので、振幅および位相が激しく変動するフェージングの影響を避けることができる。
図７は、車載装置３における受信信号の選択について説明するための図である。第１路上アンテナ４ａの近傍を車両が走行している場合（図１において実線で示す位置）、第１路上アンテナ４ａからの放射電波の受信レベル７１の方が第２路上アンテナ４ｂからの放射電波の受信レベル７２よりも高いので、第１路上アンテナ４ａからの放射電波に対応する受信信号が選択される。
【００４９】
この状態において、車両２が地点Ａに達し、大型車により形成される電波遮蔽エリア１６３に車両２が進入すると、受信レベル７１は急激に低下する。一方、上述したように、２つの電波遮蔽エリア１６３、１６４が重複することはほとんどないから、この場合、車載装置３では、第２路上アンテナ４ｂからの放射電波が受信される。その結果、受信レベル７２の方が高くなる。この場合、車載装置３では、第２路上アンテナ４ｂからの放射電波に対応する受信信号が選択される。その後、車両２が地点Ｂに達して電波遮蔽エリア１６３を抜け出すと、受信レベル７２の方が高くなるから、車載装置３では、第１路上アンテナ４ａからの放射電波に対応する受信信号が選択される。
【００５０】
車両２がセルＥのほぼ中央位置Ｃを過ぎた後は（図１において二点鎖線で示す位置）、受信レベル７１、７２は逆転し、受信レベル７２の方が高くなる。したがって、車載装置３では、第２路上アンテナ４ｂからの放射電波に対応する受信信号が選択される。この場合、地点Ｄと地点Ｆとの間に電波遮蔽エリア１６４が形成されるときには、車両２が地点Ｄに達してから地点Ｆに達するまでは、受信レベル７１の方が高くなるから、車載装置３では、第１路上アンテナ４ａからの放射電波に対応する受信信号が選択される。
【００５１】
以上のようにこの第１実施形態によれば、１つのセルＥにおいて路上アンテナ４から放射される電波の伝搬経路を２経路にし、車載装置３において最大受信レベルの受信信号を選択して処理しているから、車両２がトラックのような大型車の近傍を走行していても、電波の遮蔽を回避できる。しかも、偏波ダイバーシチを採用しているから、マルチパス妨害の影響を回避できる。したがって、車載装置３と路上アンテナ４との連続的な通信を良好に行える。
【００５２】
なお、上述の説明では、１つのセルＥを形成する一対の路上アンテナ４ａ、４ｂをセルＥの道路の長手方向に関する各エリア端に設置している。しかし、路上アンテナ４ａ、４ｂの設置位置はエリア端に限定されることはなく、たとえば、図８に示すように、エリア端よりもセルＥの中央に近い位置に設置するようにしてもよい。また、上述の説明では、一対の路上アンテナ４ａ、４ｂによって１つのセルＥを形成しているが、３本以上の路上アンテナによって１つのセルＥを形成するようにしてもよい。つまり、路上アンテナ４の設置位置にしても路上アンテナ４の数にしても、要は、車両２に対して異なる方向から異なる偏波特性で電波を到来させることができればよい。
【００５３】
また、上述の説明では、路上アンテナ４ａ、４ｂは、光ファイバ無線伝送方式を利用し、受信信号の周波数を変換せずにそのまま光信号に変換している。しかし、たとえば路上アンテナ４ａ、４ｂにおいて受信信号の周波数を低い周波数に変換し、そのうえで光信号に変換して光ファイバ５ａ、５ｂに送出するようにしてもよい。この構成によれば、光信号の光源として一般に用いられるレーザダイオードは安価なもので済むから、コストダウンを図ることができる。
【００５４】
なお、この場合、基地局６から局部発振信号を路上アンテナ４ａ、４ｂに送出する方式（たとえば特開平６−１４１３６１号公報参照）を採用すれば、各路上アンテナ４ａ、４ｂにおいて変換された後の受信信号の周波数をほぼ完全に一致させることができる。
―第２実施形態―
図９は、本発明の第２実施形態に係る路車間通信システムの構成を示す概念図である。図９において、図１と同じ機能部分については同一の参照符号を使用する。
【００５５】
前記第１実施形態では、受信電波の受信レベルを比較し、最大受信レベルに対応する受信信号を選択することにより、フェージングの影響などを回避している。しかし、この第２実施形態では、最大受信レベルが切り替わる道路上の位置を車載装置３に知らせることにより、フェージングなどの影響を回避するようにしている。
【００５６】
より具体的には、最大受信レベルが切り替わる道路上の位置を知らせるための磁石、色付き反射板、発光体などで構成された道路マーカ６１、６２が道路に設置される。具体的には、セルＥの道路の長手方向に関する２つのエリア端、およびセルの中央に、道路マーカ６１、６２が設置される。エリア端に設置されている道路マーカ６１には、第１路上アンテナ４ａからの放射電波が最大受信レベルとなることを示すコードが、磁界の方向、色のスペクトルなどにより対応付けられている。また、セルＥのほぼ中央位置に設置されている道路マーカ６２には、第１および第２路上アンテナ４ａ、４ｂからの放射電波が等レベルとなることを示すコードが対応付けられている。
【００５７】
一方、車載装置３は、図１０に示すように、道路マーカ６１、６２を検出するための磁気センサ、受光素子などで構成されたマーカ検出部６３と、マーカ検出部６３により検出された道路マーカ６１、６２に対応付けられているコードを認識するコード認識部６４と、コード認識部６４により認識された結果に基づいて、２つの受信信号のうち最大受信レベルに対応する信号を通過させるように、スイッチ部４８を制御する信号選択部６５とを備えている。
【００５８】
車両２がセルＥに進入する際、および車両２がセルＥから退出する際には、マーカ検出部６３において道路マーカ６１が検出される。この場合、コード認識部６２では、第１路上アンテナ４ａからの放射電波が最大受信レベルとなることが認識される。その結果、スイッチ部４８は、第１路上アンテナ４ａからの受信信号を通過させるように、信号選択部６５に制御される。これにより、車両２が図９の実線で示す位置にある場合には、第１路上アンテナ４ａからの受信信号が選択され、検波および復号処理の対象とされる。
【００５９】
一方、車両２がセルＥのほぼ中央位置を通過する際には、マーカ検出部６３において道路マーカ６２が検出されるから、コード認識部６２では、第２路上アンテナ４ｂからの放射電波が最大受信レベルとなることが認識される。その結果、スイッチ部４８は、第２路上アンテナ４ｂからの受信信号を通過させるように、信号選択部６５に制御されるから、車両２が図９の二点鎖線で示す位置にある場合には、第２路上アンテナ４ｂからの受信信号が選択され、検波および復号処理の対象とされる。
【００６０】
以上のようにこの第２実施形態によれば、第１および第２路上アンテナ４ａ、４ｂ間の干渉によるフェージングに対しては、受信レベルを監視しなくても、最大受信レベルに対応する受信信号を選択することができるから、簡単な処理で受信信号の選択を実現することができる。
本発明の実施の形態の説明は以上のとおりであるが、本発明は上述の２つの実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る路車間通信システムの構成を示す概念図である。
【図２】車載装置の構成を示す概念図である。
【図３】地上局の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】基地局内の受信装置の電気的構成の他の形態を示すブロック図である。
【図５】車載装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図６】電波の遮蔽について説明するための上空から道路を見た図である。
【図７】受信信号の選択処理について説明するための図である。
【図８】路上アンテナの設置位置の他の形態を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る路車間通信システムの構成を示す概念図である。
【図１０】第２実施形態に係る車載装置内の受信装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１１】従来の路車間通信システムの構成を示す概念図である。
【図１２】従来の路車間通信システムにおける電波の遮蔽を説明するための図である。
【符号の説明】
１  地上局
２  車両
３  車載装置
４ａ  第１路上アンテナ
４ｂ  第２路上アンテナ
５ａ、５ｂ  光ファイバ
１２ａ、１２ｂ  車載アンテナ
３２  スイッチ部
３３  レベル比較部
４８  スイッチ部
４９  レベル比較部
６１、６２  道路マーカ
６３  マーカ検出部
６４  コード認識部
６５  信号選択部
Ｅ  セル
Ｅｓ  サブエリア
【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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