(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路上を走行する移動局と、該移動局と通信するために該道路に沿って連続的に配置された無線基地局とを有する路車間通信システムの通信チャネル周波数決定方法であって、
前記移動局は、直前に使用した通信チャネル周波数(ｆpre)を履歴として記録しており、
第１の無線基地局は、該第１の無線基地局に隣接する第２及び第３の無線基地局で使用される２つの通信チャネル周波数(ｆ1,ｆ2)を、該第１の無線基地局のセルへ報知し、
前記移動局は、前記第２の無線基地局のセルから前記第１の無線基地局のセルに進入した際に、前記第１の無線基地局から報知された２つの通信チャネル周波数(ｆ1,ｆ2)のうち、前記履歴として記録していた通信チャネル周波数(ｆ1orｆ2＝ｆpre)と異なる他方の通信チャネル周波数(ｆ2orｆ1)を、移動先の無線基地局で使用する通信チャネル周波数(ｆnext)として決定することを特徴とする路車間通信システムの通信チャネル周波数決定方法。
【請求項２】
交差点道路について、交差点地域は第１の通信チャネル周波数のセルでカバーされ、該交差点地域の入口及び出口となる交差点周囲は第２の通信チャネル周波数のセルでカバーされることを特徴とする請求項１に記載の通信チャネル周波数決定方法。
【請求項３】
交差点道路について、交差点地域は第１の通信チャネル周波数のセルでカバーされ、該交差点地域への入口となる交差点周囲は第２の通信チャネル周波数のセルでカバーされ、前記交差点地域からの出口となる交差点周囲は第３の通信チャネルでカバーされることを特徴とする請求項１に記載の通信チャネル周波数決定方法。
【請求項４】
前記移動局は、現在使用している通信チャネル周波数(ｆnow)を更に記録し、
前記第１の無線基地局は、該第１の無線基地局がカバーするセル径を、該第１の無線基地局のセルへ更に報知し、
前記移動局は、前記第２の無線基地局のセルから前記第１の無線基地局のセルに進入した際に、前記第１の無線基地局から報知された前記セル径に基づいて該第１の無線基地局のセルから退出するまでの在圏時間を算出し、且つタイマをリセットし、
前記移動局が、前記第１の無線基地局からの通信チャネル周波数を捕捉することができなくなった場合に、前記タイマが前記在圏時間を超えていれば、前記移動先の通信チャネル周波数(ｆnext)を用いて無線基地局をサーチし、前記タイマが前記在圏時間を超えていなければ、前記現在使用している通信チャネル周波数(ｆnow)を用いて無線基地局をサーチすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の通信チャネル周波数決定方法。
【請求項５】
前記タイマが前記在圏時間を超えてなく、前記現在使用している通信チャネル周波数(ｆnow)を用いて無線基地局を一定時間サーチしても捕捉できなけば、前記移動先の通信チャネル周波数(ｆnext)を用いて無線基地局をサーチすることを特徴とする請求項４に記載の通信チャネル周波数決定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路上を走行する移動局と、該移動局と通信するために該道路に沿って連続的に配置された無線基地局とを有する路車間通信システムの通信チャネル周波数決定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＴＳ(Intelligent Transport Systems)が話題となっているが、ＩＴＳは路側ネットワークをインテリジェント化したスマートウェイ、車両をインテリジェント化したスマートカー、そして、スマートウェイとスマートカーの情報の受け渡しを行うスマートゲートウェイという３要素で構成される。このスマートゲートウェイでは、路車間通信技術ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communications systems：狭域通信）が採用されており、現在はＥＴＣ（Electronic Toll Collection systems：有料道路自動料金収受システム）として用いられている。
【０００３】
ＡＲＩＢ（電波産業会）のＥＴＣ規格ARIB STD T-55に示されているように、従来の路車間通信技術であるＤＳＲＣでは、使用する上り下りの周波数の組が２組しか存在せず、かつ、各基地局は離散的に配置されているため、次基地局の周波数報知は行われていない。このため、連続的な通信を考慮した周波数配置法は用いられていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
現在、Ｔ−５５規格で規定されているＤＳＲＣ方式の使用周波数の数を増やした汎用ＤＳＲＣが検討されている。使用する周波数の数が増えることにより、連続的に無線セルを配置することが可能となる。しかし、ＤＳＲＣは無線セル径が非常に小さい狭域通信であるため、連続的に配置された無線基地局と高速移動する車両との間で行われる路車間通信においては、ハンドオーバ時に生じる途絶時間は情報伝送速度の低下、及び情報の即時性の劣化につながる。また、車載機の受信系統が1系統の場合は、特に周波数サーチ時間がハンドオーバ時の途絶時間に直接影響する。
【０００５】
そこで、周波数サーチ時間を短縮する方法のひとつとして、基地局から移動局に対して移動先基地局の周波数を報知する方法が考えられる。しかし、携帯電話等の周波数報知法では、移動局の移動先の無線基地局は基本的に予測できないため、基地局の周辺基地局が用いる周波数全部を報知し、周波数候補を絞ることで周波数サーチ時間を短縮している。しかし、高速移動を想定するＤＳＲＣにこの方法を用いた場合、候補が多すぎることで周波数サーチ時間が長くなるため通信時間が短くなり、最悪の場合には、通信回線が確立できない等の不具合が発生する恐れがある。
【０００６】
そこで、本発明は、路車間通信におけるハンドオーバ時の通信途絶時間を短縮する通信チャネル周波数決定方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の路車間通信システムの通信チャネル周波数決定方法によれば、移動局は、直前に使用した通信チャネル周波数(ｆpre)を履歴として記録しており、第１の無線基地局は、該第１の無線基地局に隣接する第２及び第３の無線基地局で使用される２つの通信チャネル周波数(ｆ1,ｆ2)を、該第１の無線基地局のセルへ報知し、移動局は、第２の無線基地局のセルから第１の無線基地局のセルに進入した際に、第１の無線基地局から報知された２つの通信チャネル周波数(ｆ1,ｆ2)のうち、履歴として記録していた通信チャネル周波数(ｆ1orｆ2＝ｆpre)と異なる他方の通信チャネル周波数(ｆ2orｆ1)を、移動先の無線基地局で使用する通信チャネル周波数(ｆnext)として決定する。
【０００８】
連続的に配置された無線基地局と車両に搭載された移動局との間で行われる路車間通信において、移動局が1つの無線基地局と通信する時間は非常に短いために、受信系統を1系統しか持たない移動局は、周波数サーチ時間が長くなり即ち通信途絶時間が長くなり、結果として情報伝送速度の低下と、情報の即時性の劣化とにつながる。本発明を適用することにより、次に通信を行う無線基地局が使用する通信チャネル周波数を一意に決定することができるため、高速移動する移動局を対象とする路車間通信においても周波数サーチ時間が短縮され、ハンドオーバによる通信の途絶時間を短縮し、情報伝送速度の低下と、情報の即時性の劣化とを軽減することが可能となる。
【０００９】
本発明の他の実施形態によれば、交差点道路について、交差点地域は第１の通信チャネル周波数のセルでカバーされ、該交差点地域の入口及び出口となる交差点周囲は第２の通信チャネル周波数のセルでカバーされることも好ましい。
【００１０】
本発明の他の実施形態によれば、交差点道路について、交差点地域は第１の通信周波数チャネルのセルでカバーされ、該交差点地域への入口となる交差点周囲は第２の通信チャネル周波数のセルでカバーされ、交差点地域からの出口となる交差点周囲は第３の通信チャネルでカバーされることも好ましい。
【００１１】
本発明の他の実施形態によれば、移動局は、現在使用している通信チャネル周波数(ｆnow)を更に記録し、第１の無線基地局は、該第１の無線基地局がカバーするセル径を、該第１の無線基地局のセルへ更に報知し、移動局は、第２の無線基地局のセルから第１の無線基地局のセルに進入した際に、第１の無線基地局から報知されたセル径に基づいて該第１の無線基地局のセルから退出するまでの在圏時間を算出し、且つタイマをリセットし、移動局が、第１の無線基地局からの通信チャネル周波数を捕捉することができなくなった場合に、タイマが在圏時間を超えていれば、移動先の通信チャネル周波数(ｆnext)を用いて無線基地局をサーチし、タイマが在圏時間を超えていなければ、現在使用している通信チャネル周波数(ｆnow)を用いて無線基地局をサーチすることも好ましい。
【００１２】
これにより、在圏基地局の中央付近でシャドウイング等の原因により一時的に受信電力が低下し、周波数サーチが行われる場合にも、在圏基地局の周波数をサーチしなおすことが可能である。
【００１３】
本発明の他の実施形態によれば、タイマが在圏時間を超えてなく、現在使用している通信チャネル周波数(ｆnow)を用いて無線基地局を一定時間サーチしても捕捉できなければ、移動先の通信チャネル周波数(ｆnext)を用いて無線基地局をサーチすることも好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を用いて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明による双方向道路における通信チャネル周波数決定方法の説明図である。双方向道路においては、ある無線基地局は１つ又は２つの隣接無線基地局しか持たないため、該隣接無線基地局が用いる周波数も１種類又は２種類となる。このとき、無線基地局1-2は、そのセル内に、無線基地局1-1が使用する通信チャネル周波数ｆfirstと、無線基地局1-3が使用する通信チャネル周波数ｆsecondとの２つの周波数を報知する。在圏無線基地局1-2と通信を行っている移動局が、それ以前に無線基地局1-1と通信を行っていた場合には通信チャネル周波数ｆfirstを、又はそれ以前に無線基地局1-3と通信を行っていた場合にはｆsecondを履歴として登録する。無線基地局1-1及び無線基地局1-3が同じ周波数を用いていた場合、即ち、ｆsecond＝ｆfirstであり、報知された周波数がｆfirst及びｆfirstの場合、その周波数ｆfirstが次に通信を行う通信チャネル周波数となる。また、報知された周波数と履歴の周波数を比較し、報知された周波数ｆfirst及びｆsecondのうちどちらか一方の周波数が一致した場合、他方の周波数が次に通信を行う基地局ということになる。履歴がｆfirstの場合にはｆsecondを、履歴がｆsecondの場合にはｆfirstを次に通信を行う無線基地局が用いる通信チャネル周波数と決定する。
【００１６】
図２は、本発明による交差点道路における通信チャネル周波数決定方法の説明図である。交差点中心に移動局が存在する場合、その移動局が、通信チャネル周波数ｆnowを使用する無線基地局2-1の在圏からどの方向へ進むか分からないため、交差点周辺の無線基地局2-2、無線基地局2-3、無線基地局2-4、無線基地局2-5では同一の周波数を用いるのが好ましい。これにより、交差点での周波数報知は、図１で説明した双方向道路の場合と同じ方法で通信チャネル周波数を決定することができる。無線基地局2-1が在圏に周波数ｆsecond及びｆsecondを報知することにより、履歴によらず、移動局が交差点をどの方向から入り、どの方向へ出た場合でも次に通信を行う周波数ｆsecondが決定する。
【００１７】
図２における問題として、交差点周囲に隣接する無線基地局の使用する通信チャネル周波数は同一であるため、周波数再利用距離の観点から、無線基地局2-2、2-3、2-4及び2-5のそれぞれの間の距離が比較的離れている必要がある。
【００１８】
この問題を解決するために、図３は、車線を考慮した交差点での通信チャネル周波数決定方法の説明図である。交差点付近は、通信チャネル周波数ｆnowを使用する無線基地局3-1によってカバーされている。該無線基地局3-1のセルへの入口となるセルを有する無線基地局は、無線基地局3-3、無線基地局3-5、無線基地局3-7及び無線基地局3-9である。これらの無線基地局は、周波数再利用距離の小さい無線セルで同一の周波数ｆsecondを用いたものである。一方、無線基地局3-1のセルからの出口となるセルを有する無線基地局は、無線基地局3-2、無線基地局3-4、無線基地局3-6及び無線基地局3-8である。これら無線基地局は、周波数再利用距離の小さい無線セルで同一の周波数ｆfirstを用いたものである。尚、この周波数ｆfirstは、前述したｆsecondとは異なるものである。これにより、交差点での周波数報知は、図１で説明した双方向道路の場合と同じ方法で通信チャネル周波数を決定することができる。
【００１９】
図３によれば、無線基地局3-1では周波数ｆ2及びｆ3を報知する。該無線基地局3-1のセルへ進入してきた移動局は、その履歴がｆ2となっているため、次に通信を行う無線基地局が使用する通信チャネル周波数はｆ3であると決定できる。交差点の入口→中心→出口の周波数配置は、ｆ2→ｆ1→ｆ3となるため、交差点入口の無線基地局3-3、3-5、3-7及び3-9ではｆ1及びｆ1を報知し、交差点の中心の無線基地局3-1ではｆ3及びｆ3を報知することにより、履歴を用いずとも次に通信を行う無線基地局が使用する通信チャネル周波数を1つに決定することができる。
【００２０】
更に、図３によれば、交差点周囲に隣接する無線基地局の使用する通信チャネル周波数は異なるものとなるため、周波数再利用距離の観点から、無線基地局3-2と3-9との間、3-3と3-4との間、3-5と3-6との間及び3-7と3-8との間の距離が近くてもよい。
【００２１】
他の問題として、シャドウイング等の影響により、無線基地局の無線セル内に移動局が存在する場合にも受信電力が一時的に低くなり、通信チャネル周波数をサーチする場合がある。その場合、直前まで使用していた無線基地局の通信チャネル周波数をサーチする必要があるが、実際には別の周波数チャネルがサーチされてしまう恐れがある。
【００２２】
この問題を解決するために、図４は、シャドウイング等の影響を考慮した本発明のシステムの説明図である。無線機4-1-1は、自局の無線セルに対して通信チャネル周波数と無線セル径とを報知する。移動局4-2-1では、図１の周波数決定方法を用いることにより、移動先の無線基地局が使用する通信チャネル周波数を決定するとともに、報知された無線セル径から在圏時間を決定し、タイマ値をリセットする。その後、シャドウイング等の影響で通信チャネル周波数のサーチが必要となった移動局4-2-2は、無線セルに入ってから経過したタイマ値と在圏時間とを比較する。ここで、経過したタイマ値が在圏時間よりも長かった場合には、移動先の無線基地局が使用する通信チャネル周波数ｆnextをサーチする。経過したタイマ値が在圏時間よりも短い場合には、現在まで使用していた在圏無線基地局が使用する通信チャネル周波数ｆnowをサーチし、一定の時間サーチしても捕捉できなかった場合には、無線セルを出たと認識し、移動先の通信チャネル周波数ｆnextをサーチする。これにより、在圏無線基地局内で、シャドウイング等の影響により通信が途絶した場合にも、在圏無線基地局の通信チャネル周波数をサーチできるため、通信が途絶する時間が短縮され、結果的に情報伝送速度を上げ、かつ、情報の即時性を改善することが可能となる。
【００２３】
前述した本発明の種々の実施形態によれば、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【００２４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の路車間通信システムの通信チャネル周波数決定方法によれば、双方向道路において、移動局で特別な進行方向情報を用いることなく、次に通信を行う無線基地局が使用する通信チャネル周波数を一意に決定することが可能であるため、高速走行時にも短時間で周波数サーチを行うことができる。
【００２５】
シャドウイング等の影響により、一旦在圏無線基地局との通信が途絶えた場合でも、在圏無線基地局が使用する通信チャネル周波数をサーチすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による双方向道路における通信チャネル周波数決定方法の説明図である。
【図２】本発明による交差点道路における通信チャネル周波数決定方法の説明図である。
【図３】車線を考慮した交差点での通信チャネル周波数決定方法の説明図である。
【図４】シャドウイング等の影響を考慮した本発明のシステムの説明図である。
【符号の説明】
1-1〜4  無線基地局
2-1、3-1  交差点中心に存在する無線基地局
2-2〜5、3-2〜9  交差点周囲に隣接する無線基地局
4-1-1  無線機
4-1-2  通信チャネル報知手段
4-1-3  無線セル径報知手段
4-1-3  無線基地局の指向性アンテナ
4-2-1〜4  移動局
4-3  隣接する無線基地局の指向性アンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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