JP2001060297A - 周波数選定機能を備えた車載通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】路上に設置される基地局と車両に搭載する移動
局間で通信を行う路車間通信において、通信領域内への
進入時に、基地局の運用する無線周波数を判定する時間
の短縮を図った、車載通信装置を提供すること。 【解決手段】本発明の車載通信装置の受信手段は、２チ
ャンネルを同時に受信可能な帯域幅を持つため、発振器
から周波数変換器へ入力する発振周波数を選択すること
で、基地局が運用する２つの周波数を同時に受信する。
それによって、受信する無線チャネルを切り替える必要
が無いため、無線周波数を決定するまでの時間を短縮で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固定された場所に
設定された基地局と、移動する車両に設置された車載通
信装置との間で無線により通信を行う路車間通信システ
ムに係り、特に異なる無線周波数を用いて通信を行う通
信方式を用いた路車間通信システムの車載通信装置に係
わる。

【０００２】

【従来の技術】安全性の向上、輸送効率の向上、および
快適性の向上を目指したサービスを実現するため、道路
と車両を一体のシステムとした高度道路交通システム
（ＩＴＳ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒ
ｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ）の開発が進められている。このシ
ステムでは、路上に設置する基地局と車両に搭載する移
動局との間で行う路車間通信、移動局間で行う車車間通
信により、これらのサービスを実現しようとしている。

【０００３】この高度道路交通システムにおける通信方
式の一例としては、社団法人 電波産業会にて定められ
た標準規格「有料道路自動料金収受システム標準規格Ａ
ＲＩＢＳＴＤ−Ｔ５５ １．０版」（平成９年１１月２
７日策定）が知られている。

【０００４】前記標準規格は通信領域を限定したスポッ
ト通信による路車間通信方式を定めたものであり、基地
局から移動局への通信（以下、下り通信）と移動局から
基地局への通信（以下、上り通信）に異なる周波数を用
い、通信フレームをスロットと呼ばれる固定長の区間に
時分割した同期式時分割通信方式であるスロッテドアロ
ハ方式を採用している。

【０００５】また、上り通信用と下り通信用に異なる周
波数を用いると同時に、隣接した基地局同士の干渉を防
止するため、上り下り通信用の各無線周波数として、そ
れぞれ２つの異なる周波数、合わせて４つの周波数を用
いることが規定されている。図２に各周波数の割り当て
を示す。周波数ｆ１，ｆ２を下り通信に、周波数ｆ３，
ｆ４を上り通信で使用し、周波数ｆ１とｆ３をペアで、
周波数ｆ２とｆ４をペアで組み合わせて使用する。つま
り、ある基地局の通信圏内では下り通信に周波数ｆ１
（以下、下りチャネルＡ）、上り通信に周波数ｆ３（以
下、上りチャネルＡ）を用いる（以下、モードＡ）。モ
ードＡで運用する基地局に隣接する他の基地局では、下
り通信に周波数ｆ２（以下、下りチャネルＢ）、上り通
信に周波数ｆ４（以下、上りチャネルＢ）を用いる（以
下、モードＢ）。

【０００６】スロッテドアロハ方式の通信フレームは、
通信スロットと制御スロットに大別され、通信スロット
には複数の移動局との交信が可能なように、路車間での
データ交換を行うためのメッセージデータスロット（Ｍ
ＤＳ：Ｍｅｓｓａｇｅ Ｄａｔａ Ｓｌｏｔ）が複数配
置される。また制御スロットには、基地局が送信する通
信フレームの構成情報、通信スロットの使用状況などを
格納するフレームコントロールメッセージスロット（Ｆ
ＣＭＳ： Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｓｓａｇ
ｅ Ｓｌｏｔ）と、移動局が基地局に通信スロットの割
当てを要求するためのアクチベーションスロット（ＡＣ
ＴＳ：Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ Ｓｌｏｔ）からなる。Ｆ
ＣＭは通信フレームの基準信号でもあり、移動局との通
信を行わない場合でも、常時周期的に発信される信号で
ある。

【０００７】上記技術による運用の一例を図３に示す。
同図において、３０１は道路、３０２は道路上に設置さ
れたガントリ、３０３，３０４はガントリに取り付けら
れた基地局のアンテナ、３０５はアンテナ３０３の通信
領域、３０６はアンテナ３０４の通信領域、３０７は地
上に設置された基地局装置、３０８は車両、３０９は車
両に搭載された車載通信装置である。アンテナ３０３と
３０４は隣接して設置されているため、お互いの混信を
防止するために、異なる無線周波数で運用され、この場
合はアンテナ３０３はモードＡ、アンテナ３０４はモー
ドＢで運用されている。

【０００８】車両３０８がアンテナ３０３の通信領域３
０５に進入する際に、車載通信装置３０９は通信に先立
ち、基地局の通信領域に進入したことを検知するととも
に、基地局の運用する無線周波数のモードを知る必要が
ある。

【０００９】そのため、複数の受信手段を具備し、各無
線周波数について受信した電界のレベル（受信レベル）
を計測し、受信レベルの最も大きな無線周波数のアンテ
ナに応答するシステムが考案されている。このような装
置の一例としては、特開平７−３２５９９６号公報等が
上げられる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術によれ
ば、運用される周波数の数に対応した複数の受信手段が
必要となる。だが通信装置のコストなどを考慮すると、
必要以上の無線回路を持たないほうが望ましい。

【００１１】だが、単一の受信手段のみの場合には、送
信されていない無線周波数についても、一旦は受信状態
で待機しＦＣＭの検出を試みるため、周波数の選定の為
の時間が長くなり、その間に車両が相当距離移動してし
まい、そのため車両の移動速度が高速な場合には通信領
域に留まる時間が減少し、基地局との通信が完了する以
前に通信領域外に出てしまうという問題が生ずる。

【００１２】本発明の目的は、コストの上昇を招くこと
なく、無線周波数を決定するまでの時間を短縮できる車
載通信装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、本発明
の車載通信装置は、２つの下りチャネルにわたって受信
可能であるため、受信周波数を切り替えながらＦＣＭＣ
を受信する必要がなく、短い時間で周波数の選定が可能
である。また、一旦受信する周波数を選定した後は、受
信する周波数を基地局の運用する周波数に設定するた
め、安定した通信が可能である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の車車間通信方式の
一実施例を図を参照しながら説明する。まず、本発明の
車載通信装置と路側装置が通信するための通信フォーマ
ットについて予め説明する。

【００１５】図４は路車間の通信のフォーマットを示す
図である。同図は路車間の通信を、１フレームを３スロ
ットで構成した場合の例である。同図の構成の場合、前
記路車間通信方式によって、スロット１の下りチャネル
はフレーム制御スロット（ＦＣＭＳ）に、スロット３の
上りチャネルはリンク要求スロット（ＡＣＴＳ）に、ス
ロット２はデータ交換のための通信スロット（ＭＤＳ）
に利用されている。

【００１６】この通信フレームを使って路車間通信を行
う移動局は、自局に割当てられた通信スロットの位置を
判別するために、基地局が送信する通信フレームとの同
期が必要になる。このために前記路車間通信方式では、
フレーム制御スロットのフレーム制御信号ＦＣＭＣ（Ｆ
Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｓｓａｇｅ Ｃｈａ
ｎｎｅｌ）には他のスロットに配置される信号ＭＤＣ
（Ｍｅｓｓａｇｅ Ｄａｔａ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＡＣ
ＫＣ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ Ｃｈａｎｎｅｌ）、Ａ
ＣＴＣ（Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ Ｃｈａｎｎｅｌ）とは
異なる同期信号パターンを多重し、通信フレームの時間
基準としてフレーム制御スロットの位置が識別できるよ
うにしている。また、フレーム制御信号ＦＣＭＣには、
基地局が運用する無線チャネル、フレーム周期、自局に
割当てられたスロット位置などのフレーム構成情報が多
重されているので、移動局は通信フレームの再生が可能
になる。

【００１７】図５は図４に示したＦＣＭの詳細を示す図
である。同図において５０１はプリアンブル（ＰＲ）、
５０２はＦＣＭに固有のビットパタンであるユニークワ
ード（ＵＷ）、５０３はＦＣＭチャネルの制御情報を含
む伝送チャネル制御情報（ＳＩＧ）、５０４は基地局の
識別を行うための識別番号（ＦＩＤ）、５０５はフレー
ムの構成情報を含むフレーム構成情報（ＦＳＩ）、５０
６は基地局が車載装置のリンク要求を制限するためのリ
リースタイマ情報（ＲＬＴ）、５０７は基地局が提供す
るサービス情報を含むサービスアプリケーション情報
（ＳＣ）、５０８は各スロットの割り当て情報（ＳＣ
Ｉ）、５０９はエラー検出の為のコード（ＣＲＣ）であ
る。

【００１８】移動局はユニークワード５０２を検出する
ことによって、受信した内容がＦＣＭＣであることを知
ることが出来る。また、伝送チャネル制御情報５０３に
はＦＣＭＣを送出した基地局が運用する無線周波数のモ
ード情報が含まれており、基地局が運用中の無線周波数
がモードＡであるかモードＢであるかの判別が可能であ
る。

【００１９】さて、上記した無線通信フォーマットに準
じた場合を例にとって、本発明の車載通信装置の一実施
例を図１に示す。同図において１０１，１０２はアンテ
ナ、１０３は無線受信部、１０４は受信した信号の復調
部、１０５は受信信号の電界レベルを検出する受信レベ
ル検出部、１０６は発振器、１０７は発振器を制御する
周波数制御部、１０８は送信データを変調する変調部、
１０９は無線送信部、１１０は通信制御部である。

【００２０】周波数制御部１０７は発振器１０６の発振
周波数を制御することによってい、受信部１０３の受信
チャネル、送信部１０９の送信チャネルを切り替える。
基地局からの無線信号はアンテナ１０１で受信され、受
信部１０３で所望のチャネルの信号が取り出される。さ
らに、復調部１０４でデジタルデータに変換され、受信
データとして信号処理部１１０に入力される。同時に、
受信レベル検出部１０５で受信した信号の電界強度が計
測され、同じく信号処理部１１０に入力される。送信デ
ータは変調部１０８で変調され、送信部１０９から送信
チャネルの無線周波数で送信される。

【００２１】次に図６を用いて、図１の車載通信装置に
おける受信部１０３の構成を説明する。同図において６
０１，６０４は増幅器、６０２は周波数変換器、６０３
はバンドパスフィルタである。

【００２２】基地局から送信された信号を車載装置が受
信する場合、アンテナで受信された信号は増幅器６０１
で増幅された後、周波数変換器６０２で中間周波数に変
換される。変換された信号はバンドパスフィルタ６０３
で必要な周波数成分のみが取り出され、増幅器６０４で
増幅された後、復調部あるいは受信レベル検出部に送ら
れる。

【００２３】ここで、バンドパスフィルタ６０３の帯域
幅は、ほぼ下りチャネルＡと下りチャネルＢのチャネル
間隔程度に設定されている。また、外部に設けた発振器
から周波数変換器６０２に入力する周波数を変更するこ
とによって、バンドパスフィルタ６０３を通過する無線
周波数を変更することができ、それによって一つのバン
ドパスフィルタにて１チャネルのみ受信と、２チャネル
の同時受信を選択できる。

【００２４】受信時のバンドパスフィルタと無線周波数
の関係を、図７および図８を用いて説明する。図７は１
チャネルのみを受信する場合の受信帯域を示す図であ
る。外部の発振器から周波数変換器６０２に入力する周
波数を選択することによって、チャネルＡのみの受信と
チャネルＢのみの受信が出来る。

【００２５】一方図８は２チャネル同時に受信する場合
の受信帯域を示す図である。外部の発振器から周波数変
換器６０２に入力する周波数を、図７におけるチャネル
Ａ受信とチャネルＢ受信の場合の中間の値に設定するこ
とで、バンドパスフィルタの通過帯域がチャネルＡとチ
ャネルＢの両方にまたがる。それによって、チャネルＡ
とチャネルＢの両方の受信が出来る。

【００２６】次に、前記した受信部を備えた車載通信装
置の周波数選定動作を、図９を用いて説明する。まず、
受信部を２チャネル同時受信に設定する（処理９０
１）。次に２チャネル同じ受信状態で、ＦＣＭが受信で
きるまで待機し、ＦＣＭを受信した場合には、受信した
ＦＣＭＣと受信時の受信レベルを保存する（処理９０
２）。処理９０２で検出した受信レベルが予め設定した
値以上であった場合には処理９０４へ、規定レベル以下
であった場合は処理９０２に戻り再度ＦＣＭＣの受信を
待つ（処理９０３）。受信レベルが既定値以上の場合に
は、受信したＦＣＭＣ中の伝送チャネル制御情報（ＳＩ
Ｇ）に含まれる基地局の運用無線周波数モードを検出
し、受信する信周波数を基地局の運用するチャネルに切
り替えて、周波数の選定を終了する（処理９０４）。

【００２７】周波数の選定処理終了後は、送信周波数を
基地局の運用するチャネルに切り替えて、基地局との交
信を行う。

【００２８】以上のことから、本実施例によれば、通信
に必要な機器以上の機器を必要とすることなく、基地局
の運用する無線周波数を判定出来る。

【００２９】また、複数の無線周波数について受信部の
待ち受けチャネルを切り替えながらＦＣＭＣを待ち受け
ることが無いので、無線周波数を決定するまでの時間を
短縮できる。

【００３０】また、一旦周波数の選定が終了した後は、
受信周波数を切り替えて選択した無線周波数の受信のみ
を行うため、隣接チャネルからの妨害を低減することも
出来る。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、受信部を２つの無
線チャネルの両方を受信可能なように設定することによ
って、受信する無線チャネルを切り替える必要が無いた
め、コストの上昇を招くことなく、無無線周波数を決定
するまでの時間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車載通信装置の一実施例を示す構成
図。

【図２】路車間通信方式で用いる無線周波数を示す特性
図。

【図３】路車間通信の運用例を示す構成図。

【図４】路車間通信の通信フォーマットを示す図。

【図５】フレームコントロールメッセージの詳細図。

【図６】本発明の車載通信装置の受信部の構成図。

【図７】受信部の受信特性を示す特性図。

【図８】受信部の受信特性を示す特性図。

【図９】本発明の車載通信装置の動作のフローチャー
ト。

【符号の説明】

１０１，１０２…アンテナ、１０３…受信部、１０４…
復調部、１０５…受信レベル検出部、１０６…発振器、
１０７…周波数制御部、１０８…変調部、１０９…送信
部、６０１，６０４…増幅器、６０２…周波数変換器、
６０３…バンドパスフィルタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長嶋 敏夫 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディア開発本 部内 Ｆターム(参考） 5H180 AA01 CC12 FF13 5K033 AA04 BA06 DA19 5K061 AA00 AA16 BB00 BB12 CC14 CC45 JJ24 5K067 AA14 AA41 BB00 BB36 CC02 CC04 EE02 EE10 EE61 EE71 GG11 HH21

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】路上に設置する基地局から車両に搭載する
   移動局へのデータ送信、および路車間通信に必要な制御
   情報の送信を、通信用に割当てられた無線周波数を用い
   て行い、 前記通信用の無線周波数を２周波持ち、前記２つの無線
   周波数のうちのいずれか一つの無線周波数を用いて基地
   局から移動局への通信を行う路車間通信方式において、 基地局から送信される通信制御信号を復調し通信制御部
   に送る受信手段を備え、 前記受信手段は、発振器と、周波数変換器、および前記
   ２つの通信用周波数の両方を同時に受信可能な帯域幅を
   持つバンドパスフィルタからなり、周波数変換器へ入力
   する発振器の発振周波数を変更することによって受信す
   る無線周波数を選択可能な構成であり、 発振器からの発振周波数を変更することによって、前記
   通信用周波数の両方を同時に受信、あるいは一つの周波
   数を受信、またはもう一方の周波数を受信するかのいず
   れかを選択して受信し復調するものであって、 前記通信制御部は、基地局の通信領域への進入時には、
   受信手段を２周波受信状態に設定し待機し、基地局から
   の制御信号を受信後は、通信制御信号に含まれる無線周
   波数の運用モード情報をもとに、基地局との通信周波数
   を決定し、決定した通信周波数の受信状態に受信手段を
   設定し、以後の基地局との通信を行うことを特徴とする
   周波数選定機能を備えた車載通信装置。