(57)【要約】  交通通信システムにおいて車両との無線通信を行う基地局は、前記無線通信における指向性パターンを設定するための第１のモードにおいて、前記通信部が前記車両から受信した無線信号に基づいて、前記車両の位置、当該無線信号の到来方向、及びアンテナウェイトのうち少なくとも１つを含む指向性設定用情報を取得及び保持する。基地局は、前記第１のモードから、前記指向性パターンを形成して前記無線通信を行う第２のモードへ切り替え、前記第２のモードにおいて、前記保持されている指向性設定用情報に基づいて前記指向性パターンを形成する。
2020085120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交通通信システムにおいて車両との無線通信を行う基地局であって、
前記無線通信における指向性パターンを設定するための第１のモードから、前記指向性パターンを形成して前記無線通信を行う第２のモードへの切り替えが可能な通信部と、
前記第１のモードにおいて、前記通信部が前記車両から受信した無線信号に基づいて、前記車両の位置、当該無線信号の到来方向、及びアンテナウェイトのうち少なくとも１つを含む指向性設定用情報を取得し、前記指向性設定用情報を保持する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１のモードから前記第２のモードへ切り替えた場合、前記保持されている指向性設定用情報に基づいて前記指向性パターンを形成するように前記通信部を制御する
基地局。
【請求項２】
前記通信部は、前記第１のモードにおいて無指向性パターンを形成する
請求項１に記載の基地局。
【請求項３】
前記第１のモードにおいて、前記制御部は、前記基地局との通信対象である特定車両について前記指向性設定用情報を取得し、
前記第２のモードにおいて、前記制御部は、前記特定車両に対応するビームを有する前記指向性パターンを形成する
請求項１又は２に記載の基地局。
【請求項４】
前記特定車両は、特定道路を通る車両であり、
前記第２のモードにおいて、前記制御部は、前記特定道路に対して前記ビームが向くように前記指向性パターンを形成する
請求項３に記載の基地局。
【請求項５】
前記第１のモードにおいて、前記制御部は、前記基地局との通信対象ではない一般車両について前記指向性設定用情報を取得し、
前記第２のモードにおいて、前記制御部は、前記一般車両に対応するヌルを有する前記指向性パターンを形成する
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項６】
前記一般車両は、一般道路を通る車両であり、
前記第２のモードにおいて、前記制御部は、前記一般道路に対して前記ヌルが向くように前記指向性パターンを形成する
請求項５に記載の基地局。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１のモードを、予め規定された時間又は前記指向性設定用情報が所定量だけ蓄積されるまで適用する
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項８】
前記通信部は、前記第１のモードにおいて、前記車両の種別を示す種別情報を受信し、
前記制御部は、前記種別情報に基づいて、前記車両の種別を識別する
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項９】
前記制御部は、前記車両の種別と、前記指向性設定用情報と、を対応づけて保持する
請求項８に記載の基地局。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の基地局を備える
交通通信システム。
【請求項１１】
交通通信システムにおいて車両との無線通信を行う基地局のための制御方法であって、
前記無線通信における指向性パターンを設定するための第１のモードにおいて、前記通信部が前記車両から受信した無線信号に基づいて、前記車両の位置、当該無線信号の到来方向、及びアンテナウェイトのうち少なくとも１つを含む指向性設定用情報を取得するステップと、
前記指向性設定用情報を保持するステップと、
前記第１のモードから、前記指向性パターンを形成して前記無線通信を行う第２のモードへ切り替えるステップと、
前記第２のモードにおいて、前記保持されている指向性設定用情報に基づいて前記指向性パターンを形成するステップと、を備える
制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高度道路交通システムのための基地局、交通通信システム、及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、交通事故の危険を回避可能な技術として高度道路交通システム（ＩＴＳ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）が注目されている。そのようなシステムの１つとして、非特許文献１には、路側に設置される基地局である路側機と、車両に搭載される移動局である車載機とを有し、路側機及び車載機が無線通信（路車間通信）を行う交通通信システムが記載されている。【０００３】
また、特許文献１には、交通通信システムにおいて、基地局が指向性アンテナを有し、この指向性アンテナにより、道路の延長方向に沿った指向性パターン（通信エリア）を形成することが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ１０９  １．３版  「７００ＭＨｚ帯高度道路交通システム」
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１４０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の基地局によれば、道路の延長方向に沿った指向性パターンを形成することにより、路車間通信の通信品質を改善できると考えられる。しかしながら、そのような指向性パターンを形成するためには、基地局の設置時において作業者が地図情報等に基づいてマニュアルで指向性設定を行う必要がある。よって、基地局の設置作業が煩雑化するという問題があった。【０００７】
なお、指向性パターンを動的に切り替えるアダプティブアレイ制御を路側機に適用することも考えられるが、非特許文献１に記載のような交通通信システムは、アダプティブアレイ制御を行うことを前提としていないため、路側機がアダプティブアレイ制御を路車間通信に常に用いることは容易ではない。【０００８】
そこで、本発明は、基地局の設置作業の煩雑化を抑制しつつ、路車間通信の通信品質を改善可能な基地局、交通通信システム、及び制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の態様に係る基地局は、交通通信システムにおいて車両との無線通信を行う基地局であって、前記無線通信における指向性パターンを設定するための第１のモードから、前記指向性パターンを形成して前記無線通信を行う第２のモードへの切り替えが可能な通信部と、前記第１のモードにおいて、前記通信部が前記車両から受信した無線信号に基づいて、前記車両の位置、当該無線信号の到来方向、及びアンテナウェイトのうち少なくとも１つを含む指向性設定用情報を取得し、前記指向性設定用情報を保持する制御部とを備える。前記制御部は、前記第１のモードから前記第２のモードへ切り替えた場合、前記保持されている指向性設定用情報に基づいて前記指向性パターンを形成するように前記通信部を制御する。【００１０】
第２の態様に係る交通通信システムは、第１の態様に係る基地局を備える。【００１１】
第３の態様に係る制御方法は、交通通信システムにおいて車両との無線通信を行う基地局のための方法である。前記制御方法は、前記無線通信における指向性パターンを設定するための第１のモードにおいて、前記通信部が前記車両から受信した無線信号に基づいて、前記車両の位置、当該無線信号の到来方向、及びアンテナウェイトのうち少なくとも１つを含む指向性設定用情報を取得するステップと、前記指向性設定用情報を保持するステップと、前記第１のモードから、前記指向性パターンを形成して前記無線通信を行う第２のモードへ切り替えるステップと、前記第２のモードにおいて、前記保持されている指向性設定用情報に基づいて前記指向性パターンを形成するステップとを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様によれば、基地局の設置作業の煩雑化を抑制しつつ、路車間通信の通信品質を改善可能な基地局、交通通信システム、及び制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る交通通信システムの一例を示す図である。
【図２】実施形態に係る交通通信システムの全体構成例を示す図である。
【図３】実施形態に係る車両の構成を示す図である。
【図４】実施形態に係る路側機の構成を示す図である。
【図５】実施形態に係る路側機の通信部の構成例を示す図である。
【図６】実施形態に係る路側機の制御動作例を示す図である。
【図７】実施形態に係る第１のモードにおいて保持される指向性設定用情報の一例を示す図である。
【図８】実施形態に係る第１のモードにおける交通通信システムの動作例を示す図である。
【図９】実施形態に係る第２のモードにおける交通通信システムの動作例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。
【００１５】
（交通通信システム）
図１は、一実施形態に係る交通通信システム１００の一例を示す図である。図１において、特定道路１１０及び一般道路１２０が交わるケースについて例示している。特定道路１１０及び一般道路１２０が交わるケースとして十字路を例示しているが、十字路に限らずＴ字路（三叉路或いは丁字路ともいう）であってもよい。また図１において、特定道路１１０及び一般道路１２０は直交しているが、特定道路１１０及び一般道路１２０が交わる角度は限定されない。
【００１６】
以下において、「交差点」とは、二以上の道路が交わる場合における当該二以上の道路（歩道と車道の区別のある道路においては、車道）の交わる部分をいい、十字路及びＴ字路の両方を含む概念であるとする。
【００１７】
特定道路１１０は、特定車両１０Ａに限って走行が許可される道路である。特定車両１０Ａは、所定種別の車両であってもよい。所定種別の車両は、バスであってもよい。バスとは、ある決まったルートで乗客を運ぶ比較的大型の自動車をいう。所定種別の車両は、路面電車等であってもよい。以下において、特定道路１１０が、バスに専用で用いるバス専用道路である一例について説明する。
【００１８】
特定車両１０Ａは、緊急車両であってもよい。緊急車両とは、人命救助や火災対応など、何らかの理由で急を要する業務に利用される車両をいい、例えば、救急車、消防車、及び／又は警察車両等が緊急車両に含まれる。特定車両１０Ａは、緊急車両のうち緊急走行中のものに限定されていてもよい。緊急走行中とは、サイレンを鳴らしながら走行している状態や、回転灯を点灯させながら走行している状態をいう。以下において、緊急車両は、例外的にバス専用道路での走行が許可されうると仮定して説明を進める。
【００１９】
一般道路１２０は、一般的な車両の走行が許可される道路である。一般的な車両とは、緊急車両に限定されないすべての車両をいう。図１において、特定道路１１０上を特定車両１０Ａが走行しており、一般道路１２０上を一般車両１０Ｂが走行しているケースを例示している。さらに、特定道路１１０の路側に路側機４０が設けられるケースを例示している。路側機４０は、基地局の一例である。
【００２０】
特定道路１１０及び一般道路１２０の交差点において、特定道路１１０上にゲート装置１３０（ゲート装置１３１及びゲート装置１３２）が設けられており、一般道路１２０上に交通信号機１４０（交通信号機１４１及び交通信号機１４２）が設けられてもよい。ゲート装置１３０は交通安全装置の一例であって、交通信号機１４０は交通安全装置の他の例である。
【００２１】
車両１０（特定車両１０Ａ及び一般車両１０Ｂ）は、自動二輪車、自動三輪車、又は自動四輪車などの自動車であってもよい。車両１０は、路側機４０と無線通信（路車間通信）を行う。ここでは、特定車両１０Ａがバスであるケースを例示する。車両１０の詳細については後述する（図３を参照）。
【００２２】
路側機４０は、車両１０と無線通信（路車間通信）を行う。路側機４０は、ゲート装置１３０と通信を行う機能を有する。路側機４０は、交通信号機１４０と通信を行う機能を有していてもよい。車両１０は、他の車両との無線通信（車車間通信）を行ってもよい。車車間通信は、路車間通信が行われていないタイミングで行われてもよい。路側機４０の詳細については後述する（図４を参照）。路側機４０は、他の路側機と通信（路路間通信）を行ってもよい。
【００２３】
ゲート装置１３０は、特定道路１１０への一般車両１０Ｂの進入を制限するためのゲートを有する。ゲート装置１３０は、ゲートに加えて、ゲートを開閉する駆動機構や、路側機４０との通信を行うための通信インターフェイスを有する。
【００２４】
ゲート装置１３０は、特定車両１０Ａが交差点を通過しないときに閉じ、特定車両１０Ａが交差点を通過するときに開くように構成される。例えば、ゲート装置１３０は、特定車両１０Ａの運行スケジュールに応じて開閉してもよい。ゲート装置１３０は、交差点への特定車両１０Ａの接近に応じて開き、交差点からの特定車両１０Ａの離脱に応じて閉じてもよい。特定車両１０Ａの接近及び離脱は、特定車両１０Ａからメッセージを受信できるか否かに基づいて路側機４０によって検出された上で、路側機４０からゲート装置１３０に通知されてもよい。
【００２５】
交通信号機１４０は、一般車両１０Ｂの交差点の通過を許可するか否かを示す信号（例えば、青信号、黄信号、赤信号）を表示するように構成される。交通信号機１４０は、一般車両１０Ｂに注意喚起を促す点滅信号を表示するように構成されてもよい。例えば、交通信号機１４０は、予め定められたスケジュールに応じて信号を切り替えてもよい。ゲート装置１３０は、交差点への特定車両１０Ａの接近及び交差点からの特定車両１０Ａの離脱に応じて信号を切り替えてもよい。特定車両１０Ａの接近及び離脱は、特定車両１０Ａからメッセージを受信できるか否かに基づいて路側機４０によって検出された上で、路側機４０から交通信号機１４０に通知されてもよい。
【００２６】
以下において、路車間通信における路側機４０の通信対象が特定道路１１０を通る特定車両１０Ａ（例えば、バス）である一例について説明する。このような場合、例えば、路側機４０が指向性アンテナを有し、この指向性アンテナにより、特定道路１１０の延長方向に沿った指向性パターン（通信エリア）を形成することが好ましい。これにより、路車間通信の通信品質を改善できると考えられる。しかしながら、そのような指向性パターンを形成するためには、路側機４０の設置時において作業者が地図情報等に基づいてマニュアルで指向性設定を行う必要がある。よって、路側機４０の設置作業が煩雑化する。
【００２７】
一実施形態において、路側機４０が自律的に指向性設定を行うことにより、特定道路１１０の延長方向に沿った指向性パターン（通信エリア）を形成する。これにより、路側機４０の設置作業の煩雑化を抑制しつつ路車間通信の通信品質を改善可能とする。
【００２８】
（全体構成例）
図２は、一実施形態に係る交通通信システム１００の全体構成例を示す図である。
【００２９】
図２に示すように、各車両１０には、無線通信を行う移動局１５０が搭載されている。なお、移動局１５０は、車載機又は車載通信機と称されることがある。また、移動局１５０は、歩行者が持っている無線端末でもよい。路側機４０及び移動局１５０は１つの搬送波周波数（周波数帯）を時分割で使用（共用）してもよい。
【００３０】
各路側機４０は、道路付近に設置されている。図２に示す例において、路側機４０は、交通信号機１４０又はその支柱に設置されており、交通信号機１４０と連携して動作する。路側機４０は、交通信号機１４０に関する情報（灯色切り替え情報等）を含むメッセージを送信してもよい。
【００３１】
交通通信システム１００では、路側機４０と車両１０との間で通信を行う路車間通信と、車両１０間で通信を行う車車間通信と、路側機４０間で通信を行う路路間通信とが可能である。路車間通信、車車間通信、及び路路間通信のそれぞれには、ブロードキャストによる無線通信が用いられてもよい。
【００３２】
各路側機４０は、通信回線を介して中央装置４００に接続されていてもよい。中央装置４００には、路側に設置される車両感知器が通信回線を介して接続されてもよい。中央装置４００は、各路側機４０から、当該路側機４０が車両１０から受信した車両１０の位置や速度等を含む車両情報を受信したり、各道路に設置された路側センサから車両感知情報を受信したりする。
【００３３】
中央装置４００は、受信した情報に基づいて各種の交通情報を収集及び処理し、道路交通システムを統合して管理する。例えば、中央装置４００は、交通信号機１４０に対して灯色切り替えを指示する制御指令を送信したり、渋滞情報等を含む交通情報を路側機４０に送信したりする。
【００３４】
（車両の構成）
図３は、一実施形態に係る車両１０の構成を示す図である。図３に示すように、車両１０は、通信部１１及び制御部１２を有する。
【００３５】
通信部１１は、無線通信モジュールを含む。無線通信モジュールはアンテナを含み、アンテナが受信する無線信号をベースバンド信号（受信信号）に変換して制御部１２に出力する。無線通信モジュールは、制御部１２が出力するベースバンド信号（送信信号）を無線信号に変換してアンテナから送信する。
【００３６】
通信部１１は、キャリアセンスを行って電波の周波数（例えば、７００ＭＨｚ帯）の空き状態を判定する機能を有していてもよい。通信部１１は、電波の周波数が空いているタイミングでパケットを送信する。１以上のパケットによって１つのメッセージが構成されてもよい。
【００３７】
通信部１１は、路車間通信を行ってもよく、車車間通信を行ってもよい。パケットは、送信元の識別に用いる識別情報、路側機４０に対する同期方法を示す同期情報、パケットの送信時刻、路車間通信の期間を示す期間情報（路車間通信の転送回数、路車間通信の期間長）などを含む。車車間通信は、路車間通信に伴って生じる通信（パケット転送）を含む。
【００３８】
以下において、上述したメッセージを踏まえて、メッセージの詳細について説明する。
【００３９】
メッセージは、車両１０の種別を示す種別情報を含んでもよい。車両１０の種別を示す種別情報は、車両１０の種別が何であるかを一意に識別する情報であってもよい。車両１０が救急車である場合、種別情報は救急車を示す情報である。車両１０が消防車である場合、種別情報は消防車を示す情報である。車両１０が警察車両である場合、種別情報は警察車両を示す情報である。
【００４０】
メッセージは、車両１０が緊急車両であるか否かを示す緊急車両情報を含んでもよい。緊急車両情報は、車両１０が緊急走行中であるか否かを示す情報であってもよい。緊急車両情報は、車両１０が緊急車両であるか否かを示す１ビットのフラグ又は車両１０が緊急走行中であるか否かを示す１ビットのフラグであってもよい。
【００４１】
メッセージは、車両１０の地理的な位置を示す位置情報を含んでもよい。例えば、位置情報は、車両１０に設けられたＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）受信機により得られるＧＮＳＳ位置情報である。位置情報は、緯度及び経度を含む。位置情報は、高度をさらに含んでもよい。
【００４２】
制御部１２は、メモリ及びＣＰＵなどを有する制御回路によって構成される。制御部１２は、少なくとも通信部１１を制御する。制御部１２は、上述した情報を含むメッセージを送信するように通信部１１を制御してもよい。制御部１２は、メッセージを周期的に送信するように通信部１１を制御してもよいし、電波の周波数が空いているタイミングでのみメッセージを送信するように通信部１１を制御してもよいし、路側機４０からの要求に応じてメッセージを送信するように通信部１１を制御してもよい。
【００４３】
メッセージは、ブロードキャストで送信されてもよい。このようなケースにおいて、メッセージは、宛先を特定する情報を含んでいてもよいし、宛先を特定する情報を含んでいなくてもよい。
【００４４】
（路側機の構成）
図４は、一実施形態に係る路側機４０の構成を示す図である。図４に示すように、路側機４０は、通信部４１及び制御部４２を有する。
【００４５】
路側機４０の無線通信方式は、ＡＲＩＢ  Ｔ１０９に準拠してもよく、３ＧＰＰ（３ｒｄ  ＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ）で定義されるＶ２Ｘ（Ｖｅｈｉｃｌｅ  ｔｏ  Ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ）に準拠してもよく、無線ＬＡＮなどの方式に準拠してもよい。路側機４０は、これらの通信規格の全てに対応可能なオールインタイプであってもよい。
【００４６】
通信部４１は、無線通信モジュールを含む。無線通信モジュールはアンテナを含み、アンテナが受信する無線信号をベースバンド信号（受信信号）に変換して制御部４２に出力する。無線通信モジュールは、制御部４２が出力するベースバンド信号（送信信号）を無線信号に変換してアンテナから送信する。通信部４１は、有線通信モジュールをさらに含んでもよい。有線通信モジュールは、路路間通信に用いられてもよいし、中央装置４００との通信に用いられてもよい。
【００４７】
通信部４１は、キャリアセンスを行って電波の周波数（例えば、７００ＭＨｚ帯）の空き状態を判定する機能を有していてもよい。通信部４１は、制御部４２によって決定されたタイミングでパケットを送信する。１以上のパケットによって１つのメッセージが構成されてもよい。
【００４８】
通信部４１は、路車間通信を行ってもよいし、路路間通信を行ってもよい。パケットは、送信元の識別に用いる識別情報、路側機４０に対する同期方法を示す同期情報、パケットの送信時刻、及び／又は路車間通信の期間を示す期間情報（例えば、路車間通信の転送回数、及び／又は路車間通信の期間長）などを含む。通信部４１は、路車間通信により、車両１０から、上述したメッセージを受信する。
【００４９】
一実施形態において、通信部４１は、路車間通信における指向性パターンを設定するための第１のモードから、指向性パターンを形成して路車間通信を行う第２のモードへの切り替えが可能に構成される。通信部４１は、第１のモードにおいて無指向性パターンを形成してもよい。第１のモードは、路側機４０の設置後、路側機４０の運用を開始する際に適用されてもよい。或いは、第１のモードは、路側機４０の設置作業の途中で適用されてもよい。
【００５０】
制御部４２は、メモリ及びＣＰＵなどを有する制御回路によって構成される。制御部４２は、通信部４１及び交通安全装置を制御する。また、制御部４２は、後述する各種の処理及び各種の制御を行う。
【００５１】
制御部４２は、第１のモードにおいて、通信部４１が車両１０から受信した無線信号に基づいて、車両１０の位置、当該無線信号の到来方向、及びアンテナウェイトのうち少なくとも１つを含む指向性設定用情報を取得し、指向性設定用情報を保持する。そして、制御部４２は、第１のモードから第２のモードへ切り替えた場合、保持されている指向性設定用情報に基づいて指向性パターンを形成するように通信部４１を制御する。
【００５２】
図５は、通信部４１の構成例を示す図である。図５に示すように、通信部４１は、アレイアンテナ４１Ａと、アレイ処理部４１Ｂと、指向性パターン形成部４１Ｃとを有する。
【００５３】
アレイアンテナ４１Ａは、複数のアンテナ素子を含む。アレイアンテナ４１Ａは、ビームを可変制御するビームフォーミング及びヌルを可変制御するヌルステアリングに用いられる。アレイアンテナ４１Ａは、複数のアンテナ素子を直線状に配置したリニアアレイ型、複数のアンテナ素子を平面状（二次元状）に配置したプレーナアレイ型、又は複数のアンテナ素子を円形状に配置したサーキュラーアレイ型であってもよい。
【００５４】
アレイ処理部４１Ｂは、制御部４２の制御下で、アレイアンテナ４１Ａが受信する無線信号に基づいてアンテナウェイトを算出してもよい。具体的には、アレイ処理部４１Ｂは、第１のモードにおいてアンテナウェイトを算出し、算出したアンテナウェイトを制御部４２に出力する。アンテナウェイトは、信号の位相及び振幅を調整するための重み係数である。
【００５５】
アレイ処理部４１Ｂは、所定の基準に基づく制御アルゴリズムを用いてアンテナ素子ごとのアンテナウェイトを算出する。例えば、所定の基準は、最小二乗誤差（ＭＭＳＥ：Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）基準であってもよい。アレイ処理部４１Ｂは、希望波のレプリカ（参照信号）と、実際のアレイ出力信号との差（誤差信号）が最小となるようにアンテナウェイトを算出する。
【００５６】
アンテナウェイトの算出に参照信号を必要とする場合、ＩＥＥＥ８０２．１１において規定されるパイロット信号を参照信号として用いてアンテナウェイトを算出してもよい。このような既存のパイロット信号を用いることに代えて、アンテナウェイト算出用の新たな参照信号を導入してもよい。
【００５７】
或いは、所定の基準は、定包絡線（ＣＭＡ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｍｏｄｕｌｕｓ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）基準であってもよい。アレイ処理部４１Ｂは、希望波に関する予備知識を必要とせずに、アレイ出力信号の包絡線を一定とするようにアンテナウェイトを算出する。
【００５８】
アレイ処理部４１Ｂは、第１のモードにおいて、アレイアンテナ４１Ａが受信する無線信号が、どの方向から送信されたかを推定する到来方向推定を行い、推定した到来方向を示す情報を制御部４２に出力してもよい。
【００５９】
例えば、アレイアンテナ４１Ａが複数のアンテナ素子を等間隔に直線状に配置したリニアアレイアンテナである場合、アレイ処理部４１Ｂは、各アンテナ素子における電波の遅延量に基づいて、当該電波の到来方向を算出できる。到来方向推定には、ＭＵＳＩＣ法などのアルゴリズムを用いてもよい。
【００６０】
指向性パターン形成部４１Ｃは、制御部４２の制御下で、送信信号及び受信信号にアンテナウェイトを適用することにより指向性パターンを形成する。
【００６１】
指向性パターン形成部４１Ｃは、受信処理として、アレイアンテナ４１Ａの各アンテナ素子に対して、アンテナウェイトを用いて重み付けを行う重み付け処理と、アンテナ素子ごとに重み付けされた信号を合成して出力する合成処理とを行うことにより、受信指向性を制御する。
【００６２】
指向性パターン形成部４１Ｃは、送信処理として、制御部４２から入力される送信信号をアンテナ素子ごとに分配する分配処理と、アレイアンテナ４１Ａの各アンテナ素子に対してアンテナウェイトを用いて重み付けを行う重み付け処理とを行うことにより、送信指向性を制御する。
【００６３】
なお、車両１０から路側機４０への送信（上り方向）と路側機４０から車両１０への送信（下り方向）とで同じ搬送波周波数を用いる場合、伝搬路の可逆性を利用して上り・下りで同じアンテナウェイトを用いることが可能である。
【００６４】
指向性パターン形成部４１Ｃは、第１のモードにおいて、指向性パターンを形成せずに、無指向性パターンを形成してもよい。例えば、アレイアンテナ４１Ａの複数のアンテナ素子のうち１つのアンテナ素子のみを用いて無指向性パターンを形成してもよい。一方、第２のモードにおいて、指向性パターン形成部４１Ｃは、制御部４２から入力されるアンテナウェイトを用いて指向性パターンを形成する。
【００６５】
（路側機の制御動作例）
図６は、一実施形態に係る路側機４０の制御動作例を示す図である。
【００６６】
図６に示すように、ステップＳ１において、制御部４２は、路側機４０の運用開始後、又は路側機４０の設置作業の際に、路車間通信における指向性パターンを設定するための第１のモードを適用する。例えば、制御部４２は、無指向性パターンを形成するように通信部４１を制御する。
【００６７】
第１のモードは、予め規定された時間にわたって適用されてもよい。或いは、第１のモードは、指向性設定用情報が所定量だけ蓄積されるまで適用されてもよい。
【００６８】
ステップＳ２において、制御部４２は、通信部４１が車両１０から受信した無線信号に基づいて、当該車両１０の位置、当該無線信号の到来方向、及びアンテナウェイトのうち少なくとも１つを含む指向性設定用情報を取得し、取得した指向性設定用情報を保持する。
【００６９】
制御部４２は、通信部４１が制御部４２に出力する受信信号に含まれるメッセージ中の位置情報（ＧＮＳＳ位置情報）を取得して保持してもよい。制御部４２は、通信部４１が制御部４２に出力する到来方向情報を取得して保持してもよい。
【００７０】
図７は、第１のモードにおいて制御部４２により保持される指向性設定用情報の一例を示す図である。図７に示すように、制御部４２は、受信信号に含まれるメッセージ中の情報に基づいて、無線信号（メッセージ）の送信元の車両が特定車両１０Ａ（バス、緊急車両）であるか、又は特定車両１０Ａ以外の一般車両１０Ｂであるかを確認する。そして、制御部４２は、特定車両１０Ａに対応する指向性設定用情報と、一般車両１０Ｂに対応する指向性設定用情報とを別々に保持（蓄積）する。
【００７１】
特定車両１０Ａに対応する指向性設定用情報は、第２のモードにおいてビームフォーミングに用いられる。一方、一般車両１０Ｂに対応する指向性設定用情報は、第２のモードにおいてヌルステアリングに用いられる。
【００７２】
例えば、制御部４２は、特定車両１０Ａに対応する位置情報の履歴及び／又は到来方向情報の履歴に基づいて、特定道路１１０の位置及び／又は方向を特定する。また、制御部４２は、一般車両１０Ｂに対応する位置情報の履歴及び／又は到来方向情報の履歴に基づいて、一般車両１０Ｂの位置及び／又は方向を特定する。そして、制御部４２は、特定道路１１０の位置及び／又は方向にビームが向き、且つ一般車両１０Ｂの位置及び／又は方向にヌルが向くアンテナウェイトを算出する。
【００７３】
制御部４２は、通信部４１が制御部４２に出力するアンテナウェイトを取得して保持してもよい。具体的には、制御部４２は、通信部４１が特定車両１０Ａから無線信号を受信した際に算出されたアンテナウェイトを保持（蓄積）する。このアンテナウェイトは、特定車両１０Ａにビームが向き、且つ一般車両１０Ｂにヌルが向くアンテナウェイトである。制御部４２は、アンテナウェイトの履歴から最適なアンテナウェイトを算出してもよい。また、制御部４２は、このようなアンテナウェイトと、位置情報及び／又は到来方向情報から算出されたアンテナウェイトとから、最適なアンテナウェイトを算出してもよい。
【００７４】
ステップＳ３において、制御部４２は、第１のモードから第２のモードへ切り替える。制御部４２は、指向性設定用情報を用いて算出されたアンテナウェイトを通信部４１（指向性パターン形成部４１Ｃ）に出力する。これにより、通信部４１（指向性パターン形成部４１Ｃ）は、制御部４２から入力されるアンテナウェイトを用いて指向性パターンを形成する。
【００７５】
（動作の具体例）
図８及び図９は、一実施形態に係る交通通信システム１００の動作例を示す図である。図８は第１のモードにおける動作例を示し、図９は第２のモードにおける動作例を示している。
【００７６】
図８に示すように、交通通信システム１００は、特定道路１１０と一般道路１２０とが交わる交差点に設けられた交通安全装置を制御する路側機４０を有する。図８において、特定道路１１０が、バス専用道路であって一車線の道路であり、一般道路１２０が片側一車線の二車線の道路である一例を示している。交差点に設けられた交通安全装置は、交通信号機１４１及び１４２と、ゲート装置１３１及び１３２とを含む。ゲート装置１３１及び１３２に代えて交通信号機が設けられてもよい。
【００７７】
路側機４０は、特定車両１０Ａとの路車間通信を行うことにより、ゲートを開く又は閉じることを指示する制御コマンドをゲート装置１３１及び１３２に送信してもよい。また、路側機４０は、特定車両１０Ａとの路車間通信を行うことにより、表示される信号の切替を指示する制御コマンドを交通信号機１４１及び１４２に送信してもよい。このような通信は、有線で行われてもよく、無線で行われてもよい。
【００７８】
まず、図８に示すように、第１のモードにおいて、路側機４０は、無指向性パターンを形成する。無指向性パターンを形成することにより、特定道路１１０及び一般道路１２０を含む路側機４０の周辺の広範囲における情報収集を行うことができる。具体的には、路側機４０は、特定道路１１０を通る特定車両１０Ａから取得する情報（指向性設定用情報）に基づいて、特定道路１１０の位置・方向等を把握できる。また、路側機４０は、一般道路１２０を通る一般車両１０Ｂから取得する情報（指向性設定用情報）に基づいて、一般車両１０Ｂの位置・方向等を把握できる。
【００７９】
次に、図９に示すように、第２のモードにおいて、路側機４０は、第１のモードにおいて取得及び保持された指向性設定用情報に基づいて指向性パターンを形成する。この指向性パターンは、特定車両１０Ａ（特定道路１１０）にビームが向き、且つ一般車両１０Ｂ（一般道路１２０）にヌルが向く指向性パターンである。このような指向性パターンによれば、特定車両１０Ａとの路車間通信の通信品質を改善できる。
【００８０】
（その他の一実施形態）
上述した実施形態において、路側機４０が第１のモードにおいて無指向性パターンを形成する一例について説明した。しかしながら、路側機４０は、第１のモードにおいて指向性パターンを形成してもよい。具体的には、路側機４０は、第１のモードにおいて、可能な範囲で（準静的な）アダプティブアレイ制御を行ってもよい。
【００８１】
上述した実施形態において、路側機４０がアレイアンテナ４１Ａを有しており、アンテナウェイトにより電気的に指向性を制御する一例について説明した。しかしながら、路側機４０が無指向性アンテナ及び指向性アンテナを有しており、指向性アンテナを機械的に駆動することにより指向性を制御してもよい。この場合、第１のモードにおいて無指向性アンテナが用いられ、第２のモードにおいて指向性アンテナが用いられる。
【００８２】
一実施形態において、交通安全装置がゲート装置又は交通信号機である一例について説明した。しかしながら、交通安全装置は、各種の指示を無線で車両１０に送信する無線機であってもよく、そのような交通安全装置（無線機）は、車両１０の通行の可否を指示する信号（言い換えると、車両１０の進行／停止の指示信号）を車両１０に送信してもよい。また、そのような交通安全装置（無線機）は、路側機４０と一体に構成されてもよい。
【００８３】
上述した路側機４０の各処理をコンピュータに実行させるプログラムが提供されてもよい。プログラムは、コンピュータ読取り可能媒体に記録されていてもよい。コンピュータ読取り可能媒体を用いれば、コンピュータにプログラムをインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録されたコンピュータ読取り可能媒体は、非一過性の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体であってもよい。
【００８４】
以上、図面を参照して一一実施形態について詳しく説明したが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【００８５】
本願は、日本国特許出願第２０１８−２０１６２４号（２０１８年１０月２６日出願）の優先権を主張し、その内容の全てが本願明細書に組み込まれている。
【図１】
2020085120.tif 000003
【図２】
2020085120.tif 000004
【図３】
2020085120.tif 000005
【図４】
2020085120.tif 000006
【図５】
2020085120.tif 000007
【図６】
2020085120.tif 000008
【図７】
2020085120.tif 000009
【図８】
2020085120.tif 000010
【図９】
2020085120.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和3年4月26日(2021.4.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交通通信システムで用いる基地局であって、
路車間の無線通信を行う通信部と、
特定道路を通る車両に対してビームを向ける指向性パターンを設定するための情報を前記無線通信により収集し蓄積する情報収集モードを、予め規定された時間にわたって適用する又は所定量だけ前記情報が蓄積されるまで適用する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記情報収集モードが継続している間は前記指向性パターンを形成せずに前記無線通信を行い、前記情報収集モードの終了後における指向性通信モードにおいて前記情報に基づいて前記指向性パターンを形成した前記無線通信を行うように前記通信部を制御する
基地局。
【請求項２】
前記制御部は、前記情報収集モードにおいて、前記通信部が前記無線通信において受信した無線信号に基づいて、車両の位置、当該無線信号の到来方向、及びアンテナウェイトのうち少なくとも１つを含む指向性設定用情報を前記情報として取得して蓄積する
請求項１に記載の基地局。
【請求項３】
前記通信部は、前記情報収集モードにおいて無指向性パターンを形成する
請求項１又は２に記載の基地局。
【請求項４】
前記特定道路を通る車両は、所定種別の車両であり、
前記情報収集モードにおいて、前記制御部は、前記通信部が前記無線通信において受信した無線信号に基づいて、車両が前記所定種別の車両であると判定した場合、当該車両についての前記情報を前記所定種別の車両についての前記情報として取得して蓄積する
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項５】
前記指向性通信モードにおいて、前記制御部は、前記特定道路に対して前記ビームが向くように前記指向性パターンを形成した前記無線通信を行うように前記通信部を制御する
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項６】
前記情報収集モードにおいて、前記制御部は、前記特定道路ではない一般道路を通る一般車両について前記情報を取得して蓄積し、
前記指向性通信モードにおいて、前記制御部は、前記一般車両に対応するヌルを有する前記指向性パターンを形成した前記無線通信を行うように前記通信部を制御する
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項７】
前記指向性通信モードにおいて、前記制御部は、前記一般道路に対して前記ヌルが向くように前記指向性パターンを形成した前記無線通信を行うように前記通信部を制御する
請求項６に記載の基地局。
【請求項８】
前記通信部は、前記情報収集モードにおいて、前記車両の種別を示す種別情報を受信し、
前記制御部は、前記種別情報に基づいて、前記車両の種別を識別する
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項９】
前記制御部は、前記車両の種別と、前記情報と、を対応づけて蓄積する
請求項８に記載の基地局。
【請求項１０】
前記制御部は、前記基地局の運用を開始する際に前記情報収集モードを適用する
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の基地局を備える
交通通信システム。
【請求項１２】
交通通信システムで用いる基地局のための制御方法であって、
路車間の無線通信を行うステップと、
特定道路を通る車両に対してビームを向ける指向性パターンを設定するための情報を前記無線通信により収集し蓄積する情報収集モードを、予め規定された時間にわたって適用する又は所定量だけ前記情報が蓄積されるまで適用するステップと、
前記情報収集モードが継続している間は前記指向性パターンを形成せずに前記無線通信を行い、前記情報収集モードの終了後における指向性通信モードにおいて前記情報に基づいて前記指向性パターンを形成した前記無線通信を行うように制御するステップと、を備える
制御方法。
【国際調査報告】
2020085120.tif 000012
2020085120.tif 000013
2020085120.tif 000014
2020085120.tif 000015