(57)【要約】  道路周辺に設置される基地局２００は、車両に搭載された移動局からブロードキャストされる第１通信信号を受信する受信部２１３と、受信された第１通信信号に基づいて、当該移動局に対するビームを形成するアンテナウェイトを算出する制御部２３０と、算出されたアンテナウェイトを用いて、送信ビームフォーミングによって当該移動局に第２通信信号を送信する送信部２１４とを備える。
2020022399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路周辺に設置される基地局であって、
車両に搭載された移動局からブロードキャストされる第１通信信号を受信する受信部と、
前記受信された第１通信信号に基づいて、前記移動局に対するビームを形成するアンテナウェイトを算出する制御部と、
前記算出されたアンテナウェイトを用いて、送信ビームフォーミングによって前記移動局に第２通信信号を送信する送信部と、を備える基地局。
【請求項２】
前記第２通信信号は、宛先アドレスとしてブロードキャストアドレスを含む、請求項１に記載の基地局。
【請求項３】
前記制御部は、前記車両の種別が所定種別であることを示す所定車両情報が前記第１通信信号に含まれる場合に、前記移動局に対して前記送信ビームフォーミングを適用する、請求項１又は２に記載の基地局。
【請求項４】
前記所定種別は、バスである、請求項３に記載の基地局。
【請求項５】
前記制御部は、前記車両の状態が所定状態であることを示す所定車両情報が前記第１通信信号に含まれる場合に、前記移動局に対して前記送信ビームフォーミングを適用する、請求項１又は２に記載の基地局。
【請求項６】
前記所定状態は、緊急走行中の状態である、請求項５に記載の基地局。
【請求項７】
前記送信部は、無指向性又は固定された送信指向性によって前記第２通信信号を送信する第１送信モードと、前記送信ビームフォーミングによって前記第２通信信号を送信する第２送信モードとのいずれかで動作し、
前記制御部は、前記所定車両情報を含む前記第１通信信号を前記受信部が受信した場合に、前記第１送信モードから前記第２送信モードに切り替える、請求項３乃至６のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項８】
前記制御部は、複数の車両に対応する複数の移動局から、前記所定車両情報を含む複数の第１通信信号を前記受信部が受信し、且つ、前記複数の移動局の数が閾値以上である場合に、前記第２送信モードから前記第１送信モードに切り替える、請求項７に記載の基地局。
【請求項９】
前記制御部は、複数の車両に対応する複数の移動局から複数の第１通信信号を前記受信部が受信した場合に、前記複数の第１通信信号に含まれる情報に基づいて、前記複数の移動局のうち一部の移動局に対して前記送信ビームフォーミングを適用する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項１０】
前記制御部は、前記複数の第１通信信号に含まれる情報に基づいて、牽引車両と前記牽引車両によって牽引される１以上の被牽引車両とが前記複数の車両に含まれると判断した場合に、前記牽引車両に搭載された移動局に対して前記送信ビームフォーミングを適用する、請求項９に記載の基地局。
【請求項１１】
道路周辺に設置される基地局の制御方法であって、
車両に搭載された移動局からブロードキャストされる第１通信信号を受信するステップと、
前記受信された第１通信信号に基づいて、前記移動局に対するビームを形成するアンテナウェイトを算出するステップと、
前記算出されたアンテナウェイトを用いて、送信ビームフォーミングによって前記移動局に第２通信信号を送信するステップと、を備える基地局の制御方法。
【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及びその制御方法に関する。
【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。かかる背景下において、非特許文献１には、路側に設置される基地局と、車両に搭載される移動局とを有する無線通信システムの標準規格について規定されている。【０００３】
かかる無線通信システムは、基地局と移動局との間で通信信号を送受信する路車間通信と、移動局間で通信信号を送受信する車車間通信とを行う。ここで、通信信号（通信パケット）について、宛先アドレス（宛先ＭＡＣアドレス）としてブロードキャストアドレスのみが規定されている。すなわち、路車間通信及び車車間通信は同報通信（ブロードキャスト）により行われる。
【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」
【発明の概要】
【０００５】
第１の特徴に係る基地局は、道路周辺に設置される基地局である。前記基地局は、車両に搭載された移動局からブロードキャストされる第１通信信号を受信する受信部と、前記受信された第１通信信号に基づいて、前記移動局に対するビームを形成するアンテナウェイトを算出する制御部と、前記算出されたアンテナウェイトを用いて、ビームフォーミングによって前記移動局に第２通信信号を送信する送信部とを備える。
【０００６】
第２の特徴に係る方法は、道路周辺に設置される基地局の制御方法である。前記方法は、車両に搭載された移動局からブロードキャストされる第１通信信号を受信するステップと、前記受信された第１通信信号に基づいて、前記移動局に対するビームを形成するアンテナウェイトを算出するステップと、前記算出されたアンテナウェイトを用いて、ビームフォーミングによって前記移動局に第２通信信号を送信するステップとを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態に係る無線通信システムの全体構成例を示す図である。
【図２】実施形態に係る無線通信システムにおける通信プロトコルスタックの一例を示す図である。
【図３】実施形態に係る無線通信システムにおける路車間通信期間の一例を示す図である。
【図４】実施形態に係る基地局の構成例を示す図である。
【図５】実施形態に係る移動局の構成例を示す図である。
【図６】実施形態に係る基地局の動作例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
路車間通信において、基地局は、特定の道路を走行する車両に搭載された移動局が当該基地局からの通信信号を受信できるように、当該特定の道路の延長方向に沿って固定された送信指向性によって通信信号を送信することが想定される。
【０００９】
しかしながら、路車間通信において基地局が固定された送信指向性によって通信信号を送信する方法には、路車間通信における通信品質を改善する点において改善の余地がある。
【００１０】
そこで、本開示は、路車間通信における通信品質を改善可能な基地局及びその制御方法を提供する。
【００１１】
一実施形態に係る無線通信システム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。
【００１２】
（システム構成）
図１は、本実施形態に係る無線通信システム１の全体構成例を示す図である。無線通信システム１は、非特許文献１の標準規格に基づく無線通信システムである。
【００１３】
図１に示すように、無線通信システム１は、複数の車両１００と、複数の基地局２００とを有する。図１において、複数の車両１００として車両１００Ａ及び１００Ｂを例示し、複数の基地局２００として基地局２００Ａ及び２００Ｂを例示している。なお、車両１００としては普通自動車や軽自動車等の自動車を例示しているが、道路上を走行する車両であればよく、例えば自動二輪車（オートバイ）等であってもよい。
【００１４】
各車両１００には、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式で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。
【００１５】
各基地局２００は、道路付近に設置されている。また、各基地局２００は、通信回線を介して中央装置４００に接続されている。基地局２００は、例えば一般道路における交差点ごとに設置されてもよいし、高速道路の路側に設置されてもよい。基地局２００は、路側機又は路側通信機と称されることがある。基地局２００Ａは、交通信号機３００又はその支柱に設置される。基地局２００Ａは、交通信号機３００と連携して動作する。基地局２００Ａは、交通信号機３００に関する情報（灯色切り替え情報等）をアプリケーションデータとして含む通信信号を送信してもよい。基地局２００の詳細については後述する。
【００１６】
無線通信システム１は、基地局２００と移動局１５０（車両１００）との間で通信信号を送受信する路車間通信と、移動局１５０間（車両１００間）で通信信号を送受信する車車間通信とを行う。また、無線通信システム１は、基地局２００間で通信信号を送受信する路路間通信をさらに行ってもよい。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る。具体的には、通信信号（通信パケット）について、宛先アドレス（宛先ＭＡＣアドレス）としてブロードキャストアドレスのみが規定されている。
【００１７】
各基地局２００は、通信回線を介して中央装置４００に接続される。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。
【００１８】
中央装置４００は、各基地局２００から、当該基地局２００が移動局１５０から受信した車両１００の位置や速度等を含む車両情報（アプリケーションデータ）を受信する。中央装置４００は、各道路に設置された路側センサから車両感知情報をさらに受信してもよい。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３００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（アプリケーションデータ）を基地局２００に送信したりする。
【００１９】
（通信プロトコルスタックの一例）
図２は、本実施形態に係る無線通信システム１における通信プロトコルスタックの一例を示す図である。図２に示す通信プロトコルスタックは、路車間通信、車車間通信、及び路路間通信のそれぞれに適用される。
【００２０】
図２に示すように、通信プロトコルスタックは、ＯＳＩ参照モデルに基づいて各層が規定されている。通信プロトコルスタックは、レイヤ１（Ｌ１，物理層：Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ）、レイヤ２（Ｌ２，データリンク層：Ｄａｔａ  Ｌｉｎｋ  Ｌａｙｅｒ）、車車間・路車間共用通信制御情報（ＩＶＣ−ＲＶＣ：Ｉｎｔｅｒ−Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ−Ｒｏａｄ  ｔｏ  Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）層、及び、レイヤ７（Ｌ７，アプリケーション層：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ）を有する。
【００２１】
レイヤ１は、ＩＥＥＥ８０２．１１において規定される物理層に準拠して動作する。
【００２２】
レイヤ２は、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）副層と、ＬＬＣ（Ｌｏｇｉｃａｌ  Ｌｉｎｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）副層とからなる。ＭＡＣ副層は単にＭＡＣ層と称されることがあり、ＬＬＣ副層は単にＬＬＣ層と称されることがある。ＭＡＣ層は、移動局１５０間の通信制御としてＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いる。ＭＡＣ層は、無線チャネルの通信管理として、フレーム制御及び同報通信（ブロードキャスト）を行う。ＬＬＣ層は、上位層のエンティティ間でパケット伝送を行うために、コネクションレス型サービスを提供する。
【００２３】
レイヤ７は、アプリケーションＡＰに対して通信制御手段を提供する。アプリケーションＡＰは、送信される通信信号に格納されるアプリケーションデータ（交通情報、車両情報など）をレイヤ７に与えるとともに、受信した通信信号に格納されていたアプリケーションデータをレイヤ７から取得する。
【００２４】
基地局２００のアプリケーションとしては、移動局１５０又は他の基地局に対して提供されるアプリケーションデータ（交通情報・車両情報など）の取得・生成を行い、そのアプリケーションデータをレイヤ７によって提供される通信制御手段によって送信するアプリケーションが含まれる。また、基地局２００のアプリケーションとしては、レイヤ７によって提供される通信制御手段によって移動局１５０又は他の基地局から受信したアプリケーションデータ（交通情報・車両情報など）を取得し、処理又は転送するアプリケーションが含まれる。
【００２５】
移動局１５０のアプリケーションとしては、他の移動局又は基地局２００に対して提供されるアプリケーションデータ（交通情報・車両情報など）の取得・生成を行い、そのアプリケーションデータをレイヤ７によって提供される通信制御手段によって送信するアプリケーションが含まれる。また、移動局１５０のアプリケーションとしては、レイヤ７によって提供される通信制御手段によって他の移動局又は基地局２００から受信したアプリケーションデータ（交通情報・車両情報など）を取得し、処理又は転送するアプリケーションが含まれる。
【００２６】
（路車間通信期間の一例）
図３は、本実施形態に係る無線通信システム１における路車間通信期間の一例を示す図である。
【００２７】
図３に示すように、基地局２００及び移動局１５０は、１００ｍｓ周期での通信を基本とする。基地局２００は、自身の送信情報として送信時刻及び路車間通信期間情報（転送回数・路車間通信期間長）を周囲の移動局１５０に通知することにより、自身の送信時間を確保する。また、基地局２００間では±１６μｓ以下の同期精度を保つこととされている。
【００２８】
移動局１５０は、基地局２００から受信した送信時刻に基づいて時刻同期し、路車間通信期間情報に基づいて自身の送信を停止することで、基地局２００の送信期間以外のタイミングで送信を行う。
【００２９】
１００ｍｓの制御周期内において１６μｓを制御単位時間（ユニット）としており、制御周期は６２５０ユニットで構成される。１制御周期中に設定可能な路車間通信期間数の最大値は「１６」であり、制御周期の先頭から３９０ユニット（６２４０μｓ）間隔で配置する。設定可能な路車間通信期間長の最大値は、１８９ユニット（３０２４μｓ）である。
【００３０】
（基地局の構成）
図４は、本実施形態に係る基地局２００の構成例を示す図である。図４に示すように、基地局２００は、無線通信部２１０と、有線通信部２２０と、制御部２３０とを有する。有線通信部２２０は、中央装置４００との通信に用いられる。また、有線通信部２２０は、交通信号機３００に接続されてもよい。
【００３１】
無線通信部２１０は、移動局１５０との無線通信（路車間通信）及び他の基地局との無線通信（路路間通信）に用いられる。本実施形態においては、無線通信部２１０を路車間通信に用いる場合について説明する。
【００３２】
無線通信部２１０は、アンテナ２１１と、アレイアンテナ２１２と、受信部２１３と、送信部２１４とを有する。
【００３３】
アンテナ２１１は、無指向性アンテナ又は指向性アンテナである。選択ダイバーシチ（選択受信）技術を用いる場合、アンテナ２１１として複数のアンテナを設けてもよい。アンテナ２１１が指向性アンテナである場合、アンテナ２１１は、基地局２００が周辺に設けられる道路の延長方向に沿った指向性を有する。
【００３４】
アレイアンテナ２１２は、複数のアンテナ素子を含む。アレイアンテナ２１２は、指向性を可変制御するアダプティブアレイ制御（ビームフォーミング制御）に用いられる。ビームフォーミングは、希望波に対してビームを向けることに加えて、干渉波に対してヌルを向けることを含む。なお、アレイアンテナ２１２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であってもよいし、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であってもよいし、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。
【００３５】
受信部２１３は、制御部２３０の制御下で移動局１５０から通信信号（無線信号）を受信する。受信部２１３は、移動局１５０からアレイアンテナ２１２を介して通信信号を受信し、受信した通信信号をベースバンド信号に変換して制御部２３０に出力する。ここで、受信部２１３は、アレイアンテナ２１２の各アンテナ素子に対応して設けられ、アンテナウェイトを用いて重み付けを行う重み付け部と、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部とを有する。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。
【００３６】
制御部２３０は、基地局２００における各種の制御を行う。制御部２３０は、少なくとも１つのプロセッサ及び少なくとも１つのメモリを含む。例えば、制御部２３０は、受信部２１３が移動局１５０から受信した通信信号に含まれる車両情報（アプリケーションデータ）を一時的に記憶し、有線通信部２２０を介して中央装置４００に転送する。また、制御部２３０は、有線通信部２２０が中央装置４００から受信した交通情報（アプリケーションデータ）等を一時的に記憶し、当該交通情報を含む通信信号を送信部２１４から送信するよう制御する。
【００３７】
制御部２３０は、受信部２１３が受信する通信信号に基づいてアンテナウェイトを算出する。制御部２３０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。制御部２３０は、希望波のレプリカ（参照信号）と、実際のアレー出力信号との差（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。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。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。制御部２３０は、希望波に関する予備知識を必要とせずに、アレー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。
【００３８】
送信部２１４は、制御部２３０の制御下で移動局１５０に通信信号（無線信号）を送信する。送信部２１４は、制御部２３０から入力されたベースバンド信号を無線信号に変換して出力する。送信部２１４は、制御部２３０から入力されたベースバンド信号をアンテナ素子ごとに分配する分配部と、アレイアンテナ２１２の各アンテナ素子に対応して設けられ、アンテナウェイトを用いて重み付けを行う重み付け部とを有する。
【００３９】
送信部２１４は、無指向性又は固定された送信指向性によって通信信号を送信する第１送信モードと、ビームフォーミングによって通信信号を送信する第２送信モードとのいずれかで動作する。第１送信モードにおいて、送信部２１４は、制御部２３０から入力されたベースバンド信号を無線信号に変換してアンテナ２１１から送信する。一方、第２送信モードにおいて、送信部２１４は、制御部２３０から入力されたベースバンド信号を無線信号に変換してアレイアンテナ２１２から送信する。第２送信モードにおいて、制御部２３０は、受信部２１３における受信時に用いたアンテナウェイトを送信アンテナウェイトとして送信部２１４に提供する。なお、本実施形態においては移動局１５０から基地局２００への送信（上り方向）と基地局２００から移動局１５０への送信（下り方向）とで同じ搬送波周波数を用いるため、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。以下において、上り方向の通信信号を第１通信信号と称し、下り方向の通信信号を第２通信信号と称する。
【００４０】
第１送信モードによれば、無指向性又は固定された送信指向性によって第２通信信号を送信することにより、予め定められたエリア内の各移動局１５０が基地局２００からの第２通信信号を受信できる。第２送信モードによれば、送信ビームフォーミングによって第２通信信号を送信することにより、特定の移動局１５０における通信品質を改善できる。但し、第２送信モードは、当該特定の移動局１５０以外の移動局にヌルが向いて通信品質が劣化する可能性がある。
【００４１】
ここで、ブロードキャストで行われる路車間通信においては、基地局２００が不特定多数の移動局１５０への送信を行うことが一般的である。このため、制御部２３０は、基本的には、第１送信モードを設定し、無指向性又は固定された送信指向性によって送信部２１４から第２通信信号を送信する。
【００４２】
一方、基地局２００が、所定の種別の車両１００向けのアプリケーションデータを含む第２通信信号を送信するような場合、当該所定の種別の車両１００に搭載された移動局１５０おける通信品質を改善することが好ましい。例えば、基地局２００が、バス向けのアプリケーションデータを含む第２通信信号を送信するような場合、バスに搭載された移動局１５０おける通信品質を改善することが好ましい。よって、基地局２００は、移動局１５０から受信した第１通信信号に基づいて、当該移動局１５０がバスに搭載されていると判断した場合に、第２送信モード（送信ビームフォーミング）を適用することにより、バスに搭載された移動局１５０における通信品質を改善する。
【００４３】
また、緊急走行中の車両１００が存在し、緊急走行中の車両１００以外の車両が待避しているような場合、当該緊急走行中の車両１００に搭載された移動局１５０おける通信品質を改善することが好ましい。よって、基地局２００は、移動局１５０から受信した第１通信信号に基づいて、当該移動局１５０が緊急走行中の車両１００に搭載されていると判断した場合に、第２送信モード（送信ビームフォーミング）を適用することにより、緊急走行中の車両１００に搭載された移動局１５０における通信品質を改善する。
【００４４】
このように、本実施形態に係る基地局２００は、車両１００に搭載された移動局１５０からブロードキャストされる第１通信信号を受信する受信部２１３と、受信された第１通信信号に基づいて、移動局１５０に対するビームを形成するアンテナウェイトを算出する制御部２３０と、算出されたアンテナウェイトを用いて、送信ビームフォーミングによって当該移動局１５０に第２通信信号を送信する送信部２１４とを備える。これにより、ブロードキャストで行われる路車間通信における通信品質を改善できる。
【００４５】
基地局２００が送信する第２通信信号は、宛先アドレス（宛先ＭＡＣアドレス）としてブロードキャストアドレスを含む。このように、ブロードキャストされる第２通信信号に対して送信ビームフォーミングを適用することにより、ブロードキャストで行われる路車間通信における通信品質を改善できる。
【００４６】
制御部２３０は、車両１００の種別が所定種別（例えば、バス）であることを示す所定車両情報が第１通信信号に含まれる場合に、第１送信モードから第２送信モード（送信ビームフォーミング）に切り替えて、第２送信モードにより第２通信信号を送信してもよい。例えば、第１通信信号は、送信元の移動局１５０が搭載された車両１００の種別を示す情報又は当該車両１００の種別が所定種別であるか否かを示すフラグを格納するフィールドを有する。制御部２３０は、当該フィールドに基づいて、車両１００の種別が所定種別であるか否かを判断する。
【００４７】
制御部２３０は、当該車両１００の状態が所定状態（例えば、緊急走行中）であることを示す所定車両情報が第１通信信号に含まれる場合に、第１送信モードから第２送信モード（送信ビームフォーミング）に切り替えて、第２送信モードにより第２通信信号を送信してもよい。例えば、第１通信信号は、送信元の移動局１５０が搭載された車両１００の状態を示す情報又は当該車両１００の状態が所定状態であるか否かを示すフラグを格納するフィールドを有する。制御部２３０は、当該フィールドに基づいて、車両１００の状態が所定状態であるか否かを判断する。
【００４８】
但し、基地局２００が形成可能なビームの数には限りがある。例えば、基地局２００が単一の搬送波周波数を用いる場合、１回の送信で形成可能なビームの数は１つであり得る。制御部２３０は、所定時間内において、複数の車両１００に対応する複数の移動局１５０から、所定車両情報を含む複数の第１通信信号を受信部２１３が受信し、且つ、当該複数の移動局１５０の数が閾値（例えば、２）以上である場合に、第２送信モードから第１送信モードに切り替えてもよい。所定時間とは、１つの移動局１５０から所定車両情報を含む第１通信信号を受信部２１３が受信したタイミングから一定時間が経過するまでの時間であってもよいし、所定の時間間隔（例えば、１分ごと）であってもよい。
【００４９】
例えば、制御部２３０は、１つのバスから第１通信信号を受信して第２送信モードを適用している際に、他のバスから第１通信信号を受信した場合に、第２送信モードから第１送信モードに切り替える。これにより、各バスが基地局２００からの第２通信信号を適切に受信できる。或いは、制御部２３０は、１つの緊急走行中車両から第１通信信号を受信して第２送信モードを適用している際に、他の緊急走行中車両から第１通信信号を受信した場合に、第２送信モードから第１送信モードに切り替える。これにより、各緊急走行中車両が基地局２００からの第２通信信号を適切に受信できる。
【００５０】
（移動局の構成）
図５は、本実施形態に係る移動局１５０の構成例を示す図である。図５に示すように、移動局１５０は、無線通信部１１０と、制御部１２０とを有する。
【００５１】
無線通信部１１０は、基地局２００との無線通信（路車間通信）及び他の移動局との無線通信（車車間通信）に用いられる。無線通信部１１０は、アンテナ１１１と、受信部１１２と、送信部１１３とを有する。受信部１１２は、制御部１２０の制御下で無線信号を受信する。受信部１１２は、アンテナ１１１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１２０に出力する。送信部１１３は、制御部１２０の制御下で無線信号を送信する。送信部１１３は、制御部１２０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１１１から送信する。
【００５２】
受信部１１２は、キャリアセンスを行う。具体的には、受信部１１２は、所定の搬送波周波数の受信レベルを常時監視し、当該受信レベルがある閾値以上である場合は無線送信を行わず、当該閾値未満になった場合にのみ送信部１１３が無線送信を行う。
【００５３】
制御部１２０は、移動局１５０における各種の制御を行う。制御部１２０は、少なくとも１つのプロセッサ及び少なくとも１つのメモリを含む。制御部１２０は、車両１００（移動局１５０）の現在の位置、方向、及び速度等を含む車両情報（アプリケーションデータ）を含む通信信号を、無線通信部１１０を介して外部にブロードキャストする。また、制御部１２０は、他の車両から受信部１１２が受信した通信信号に含まれる車両情報（アプリケーションデータ）に基づいて、右直衝突や出合い頭衝突等を回避するための安全運転支援制御を行うことができる。
【００５４】
さらに、制御部１２０は、基地局２００がブロードキャストしたタイムスロットの割当情報を受信部１１２が受信すると、この割当情報を含む通信フレームを生成し、この通信フレームの無線信号をブロードキャストして他の移動局に割当情報を転送する。また、制御部１２０は、割当情報を送信した基地局２００が送信を行わない時間帯に、キャリアセンス方式による無線送信を行う。
【００５５】
本実施形態において、制御部１２０は、当該移動局１５０が搭載された車両１００の種別が所定種別（例えば、バス）である場合に、当該車両１００の種別が所定種別であることを示す所定車両情報を含む通信信号を送信するよう送信部１１３を制御してもよい。制御部１２０は、当該移動局１５０が搭載された車両１００の状態が所定状態（例えば、緊急走行中）である場合に、当該車両１００の状態が所定状態であることを示す所定車両情報を含む通信信号を送信するよう送信部１１３を制御してもよい。
【００５６】
（基地局の動作例）
図６は、本実施形態に係る基地局２００の動作例を示すフロー図である。
【００５７】
図６に示すように、ステップＳ１において、制御部２３０は、第１送信モードを設定する。第１送信モードにある場合、制御部２３０は、予め定められた割当タイムスロット（路車間通信期間）ごとに第２通信信号を無指向性又は固定された送信指向性によって送信する。
【００５８】
ステップＳ２において、制御部２３０は、受信部２１３が移動局１５０から第１通信信号を受信したか否かを確認する。
【００５９】
受信部２１３が移動局１５０から第１通信信号を受信した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ステップＳ３において、制御部２３０は、受信部２１３が受信する通信信号に基づいてアンテナウェイトを算出する。受信部２１３は、アンテナウェイトによる重み付けを含む受信処理を行い、受信信号を制御部２３０に出力する。
【００６０】
ステップＳ４において、制御部２３０は、受信した第１通信信号（受信信号）に、当該第１通信信号の送信元の移動局１５０が搭載された車両１００の種別が所定種別（例えば、バス）であることを示す所定車両情報、又は当該車両１００の状態が所定状態（例えば、緊急走行中）であることを示す所定車両情報が含まれるか否かを確認する。
【００６１】
受信した第１通信信号に当該所定車両情報が含まれない場合（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ１において、制御部２３０は、第１送信モードを維持する。一方、受信した第１通信信号に当該所定車両情報が含まれる場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ステップＳ５において、制御部２３０は、第１送信モードから第２送信モードに切り替える。その後、処理がステップＳ２に戻る。第２送信モードにある場合、制御部２３０は、予め定められた割当タイムスロット（路車間通信期間）ごとに、ステップＳ３で算出したアンテナウェイトを用いて第２通信信号を送信ビームフォーミングによって送信する。
【００６２】
（実施形態のまとめ）
上述したように、本実施形態に係る基地局２００は、車両１００に搭載された移動局１５０からブロードキャストされる第１通信信号を受信する受信部２１３と、受信された第１通信信号に基づいて、移動局１５０に対するビームを形成するアンテナウェイトを算出する制御部２３０と、算出されたアンテナウェイトを用いて、送信ビームフォーミングによって当該移動局１５０に第２通信信号を送信する送信部２１４とを備える。これにより、ブロードキャストで行われる路車間通信における通信品質を改善できる。
【００６３】
（変更例）
上述した実施形態は、１以上の被牽引車両を牽引する牽引車両が存在するシナリオについて考慮していないが、牽引車両を考慮した制御を行ってもよい。牽引方法は、車両１００がケーブルなどによって連結される物理的な牽引方法であってもよく、車両１００がレーダや通信などによって牽引される電子的な牽引方法であってもよい。このような牽引において、牽引を適切に維持するために車両間の通信（車車間通信）が行われてもよい。
【００６４】
このような牽引が行われる場合、被牽引車両は、牽引車両によって牽引されており、基地局２００から第２通信信号を受信する必要性が低いと考えられる。よって、本変更例において、基地局２００は、牽引車両及び被牽引車両からなる車列を特定した場合に、牽引車両に対して送信ビームフォーミングを行う。
【００６５】
本変更例において、移動局１５０は、牽引車両によって１以上の被牽引車両が牽引されているか否かを示す情報要素を含む第１通信信号を送信する。例えば、情報要素は牽引の有無を示す１ビットフラグであってもよい。
【００６６】
移動局１５０は、当該移動局１５０が搭載された車両１００が牽引車両である場合に、１以上の被牽引車両を牽引しているか否かを示す情報要素を含む第１通信信号を送信してもよい。例えば、情報要素は、当該車両１００が牽引車両であるか否かを示す１ビットフラグであってもよい。或いは、移動局１５０は、当該車両１００が被牽引車両である場合に、牽引車両によって牽引されているか否かを示す情報要素を含む第１通信信号を送信してもよい。例えば、情報要素は、当該車両１００が被牽引車両であるか否かを示す１ビットフラグであってもよい。或いは、情報要素は、車両１００が牽引車両であるか被牽引車両であるかを示す１ビットフラグであってもよい。
【００６７】
移動局１５０は、牽引車両によって１以上の被牽引車両が牽引されている場合において、牽引車両及び被牽引車両を含む車列の中で自車両１００が何両目の車両であるかを示す情報要素を含む第１通信信号を送信してもよい。情報要素は、○○両目で表されてもよく、○○／××で表されてもよい。但し、××は、車列を構成する車両１００の数である。
【００６８】
本変更例において、基地局２００の制御部２３０は、所定時間内において、複数の車両１００に対応する複数の移動局１５０から複数の第１通信信号を受信部２１３が受信した場合に、当該複数の第１通信信号に含まれる情報（情報要素）に基づいて、当該複数の移動局１５０のうち一部の移動局１５０に対して送信ビームフォーミングを適用する。所定時間とは、１つの移動局１５０から第１通信信号を受信部２１３が受信したタイミングから一定時間が経過するまでの時間であってもよいし、所定の時間間隔（例えば、１分ごと）であってもよい。
【００６９】
例えば、基地局２００の制御部２３０は、複数の第１通信信号に含まれる情報（情報要素）に基づいて、牽引車両１００と牽引車両１００によって牽引される１以上の被牽引車両１００とが複数の車両１００に含まれると判断した場合に、牽引車両１００に搭載された移動局１５０に対して送信ビームフォーミングを適用する。
【００７０】
このように、制御部２３０は、牽引車両及び被牽引車両からなる車列を特定した場合に、牽引車両に対して送信ビームフォーミングを行うことにより、牽引車両が存在するシナリオにおいて適切な送信ビームフォーミングを行うことができる。
【００７１】
（その他の実施形態）
上述した実施形態において、路側に設置される基地局２００がアンテナ・本体一体型の基地局である一例について説明したが、アンテナ・本体分離型の基地局であってもよい。かかる場合、基地局２００のアンテナ部分が道路の周辺に設置され、基地局２００の本体部分が道路から離間して設置され、且つアンテナ部分と本体部分とがケーブルを介して接続されてもよい。
【００７２】
上述したシステムの実施形態の通信プロトコルは、ＡＲＩＢ  Ｔ１０９に準拠した形で説明したが、３ＧＰＰのＶ２Ｘに準拠してもよいし、無線ＬＡＮなどの方式でもよい。基地局２００は、これらの通信規格を全て対応可能としたオールインワンで構成されていてもよい。３ＧＰＰのＶ２Ｘであれば、ブロードキャストは、ＭＢＭＳ（Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔ  Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）でもよい。例えば、ＭＢＭＳ技術を利用したシングルセルＰｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ（ＳＣ−ＰＴＭ）伝送を利用可能である。
【００７３】
以上、図面を参照して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。
【００７４】
本願は、日本国特許出願第２０１８−１４０４１６号（２０１８年７月２６日出願）の優先権を主張し、その内容のすべてが本願明細書に組み込まれている。
【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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【手続補正書】
【提出日】令和3年1月22日(2021.1.22)
【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】
道路周辺に設置される基地局であって、
車両に搭載された移動局からブロードキャストされる第１通信信号を受信する受信部と、
前記受信された第１通信信号に基づいて、前記移動局に対するビームを形成するアンテナウェイトを算出する制御部と、
前記算出されたアンテナウェイトを用いて、送信ビームフォーミングによって前記移動局に第２通信信号を送信する送信部と、を備え、
前記制御部は、前記車両の種別が所定種別であることを示す所定車両情報が前記第１通信信号に含まれる場合に、前記移動局に対して前記送信ビームフォーミングを適用する基地局。
【請求項２】
前記所定種別は、バスである、請求項１に記載の基地局。
【請求項３】
道路周辺に設置される基地局であって、
車両に搭載された移動局からブロードキャストされる第１通信信号を受信する受信部と、
前記受信された第１通信信号に基づいて、前記移動局に対するビームを形成するアンテナウェイトを算出する制御部と、
前記算出されたアンテナウェイトを用いて、送信ビームフォーミングによって前記移動局に第２通信信号を送信する送信部と、を備え、
前記制御部は、前記車両の状態が所定状態であることを示す所定車両情報が前記第１通信信号に含まれる場合に、前記移動局に対して前記送信ビームフォーミングを適用する基地局。
【請求項４】
前記所定状態は、緊急走行中の状態である、請求項３に記載の基地局。
【請求項５】
前記送信部は、無指向性又は固定された送信指向性によって前記第２通信信号を送信する第１送信モードと、前記送信ビームフォーミングによって前記第２通信信号を送信する第２送信モードとのいずれかで動作し、
前記制御部は、前記所定車両情報を含む前記第１通信信号を前記受信部が受信した場合に、前記第１送信モードから前記第２送信モードに切り替える、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】
前記制御部は、複数の車両に対応する複数の移動局から、前記所定車両情報を含む複数の第１通信信号を前記受信部が受信し、且つ、前記複数の移動局の数が閾値以上である場合に、前記第２送信モードから前記第１送信モードに切り替える、請求項５に記載の基地局。
【請求項７】
道路周辺に設置される基地局であって、
車両に搭載された移動局からブロードキャストされる第１通信信号を受信する受信部と、
前記受信された第１通信信号に基づいて、前記移動局に対するビームを形成するアンテナウェイトを算出する制御部と、
前記算出されたアンテナウェイトを用いて、送信ビームフォーミングによって前記移動局に第２通信信号を送信する送信部と、を備え、
前記制御部は、複数の車両に対応する複数の移動局から複数の第１通信信号を前記受信部が受信した場合に、前記複数の第１通信信号に含まれる情報に基づいて、前記複数の移動局のうち一部の移動局に対して前記送信ビームフォーミングを適用する基地局。
【請求項８】
前記制御部は、前記複数の第１通信信号に含まれる情報に基づいて、牽引車両と前記牽引車両によって牽引される１以上の被牽引車両とが前記複数の車両に含まれると判断した場合に、前記牽引車両に搭載された移動局に対して前記送信ビームフォーミングを適用する、請求項７に記載の基地局。
【請求項９】
道路周辺に設置される基地局であって、
車両に搭載された移動局からブロードキャストされる第１通信信号を受信する受信部と、
前記受信された第１通信信号に基づいて、前記移動局に対するビームを形成するアンテナウェイトを算出する制御部と、
前記算出されたアンテナウェイトを用いて、送信ビームフォーミングによって前記移動局に第２通信信号を送信する送信部と、を備え、
前記制御部は、前記第１通信信号に含まれる前記車両の種別又は前記車両の状態を示す情報に基づいて、前記移動局に対して前記送信ビームフォーミングの適用を制御する基地局。
【請求項１０】
道路周辺に設置される基地局の制御方法であって、
車両に搭載された移動局からブロードキャストされる第１通信信号を受信するステップと、
前記受信された第１通信信号に基づいて、前記移動局に対するビームを形成するアンテナウェイトを算出するステップと、
前記算出されたアンテナウェイトを用いて、送信ビームフォーミングによって前記移動局に第２通信信号を送信するステップと、を備え、
前記算出するステップは、前記車両の種別が所定種別であることを示す所定車両情報が前記第１通信信号に含まれる場合に、前記移動局に対して前記送信ビームフォーミングを適用するステップを含む制御方法。
【請求項１１】
道路周辺に設置される基地局の制御方法であって、
車両に搭載された移動局からブロードキャストされる第１通信信号を受信するステップと、
前記受信された第１通信信号に基づいて、前記移動局に対するビームを形成するアンテナウェイトを算出するステップと、
前記算出されたアンテナウェイトを用いて、送信ビームフォーミングによって前記移動局に第２通信信号を送信するステップと、を備え、
前記算出するステップは、前記車両の状態が所定状態であることを示す所定車両情報が前記第１通信信号に含まれる場合に、前記移動局に対して前記送信ビームフォーミングを適用するステップを含む制御方法。
【請求項１２】
道路周辺に設置される基地局の制御方法であって、
車両に搭載された移動局からブロードキャストされる第１通信信号を受信するステップと、
前記受信された第１通信信号に基づいて、前記移動局に対するビームを形成するアンテナウェイトを算出するステップと、
前記算出されたアンテナウェイトを用いて、送信ビームフォーミングによって前記移動局に第２通信信号を送信するステップと、を備え、
前記算出するステップは、複数の車両に対応する複数の移動局から複数の第１通信信号を前記受信するステップで受信した場合に、前記複数の第１通信信号に含まれる情報に基づいて、前記複数の移動局のうち一部の移動局に対して前記送信ビームフォーミングを適用するステップを含む制御方法。
【請求項１３】
道路周辺に設置される基地局の制御方法であって、
車両に搭載された移動局からブロードキャストされる第１通信信号を受信するステップと、
前記受信された第１通信信号に基づいて、前記移動局に対するビームを形成するアンテナウェイトを算出するステップと、
前記算出されたアンテナウェイトを用いて、送信ビームフォーミングによって前記移動局に第２通信信号を送信するステップと、を備え、
前記算出するステップは、前記第１通信信号に含まれる前記車両の種別又は前記車両の状態を示す情報に基づいて、前記移動局に対して前記送信ビームフォーミングの適用を制御するステップを含む制御方法。
【国際調査報告】
2020022399.tif 000009
2020022399.tif 000010
2020022399.tif 000011
2020022399.tif 000012