JP3362726B2 - 路車間通信システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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
テムに関するものである。

【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、特開平８−２４１４
９５号公報参照）。

【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、路上アンテナを所定間隔で
道路の各所に設置して通信を行うようにすれば、１つの
路上アンテナで比較的広いセルを確保することができ
る。この場合、路上アンテナは、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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記路上アンテナを用
いたシステムの場合、搬送波間干渉や符号間干渉を防止
するため、セルごとに異なった周波数の電波を用いて通
信を行うのが通常である。しかし、自動車は高速移動
し、短時間に複数のセルを通過するため、車載通信機の
送受信周波数を高速に切り換える必要がある。このた
め、高速引き込み可能な発振器を備える、あるいは複数
の発振器を備えるなどの対策が必要になり、機器の小型
化、低コスト化の妨げとなる。

【０００６】したがって、搬送波間干渉や符号間干渉を
防止する対策をとった上で、全セルに対して同一周波数
を用いたシステムの構築が望まれている。そこで、本発
明の目的は、全セルに対して同一周波数を用いることが
でき、かつ、搬送波間干渉や符号間干渉を防止でき、も
って、路上と車両との安定した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】(1)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、ＯＦＤＭ
で変調された信号を伝送するための制御装置と、前記伝
送された信号に基づき、同一周波数の電波を前記セル内
に放射するための路上送信アンテナ装置と、前記路上送
信アンテナ装置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
り受信し復調を行う車載受信手段を有する車載装置とを
備え、前記制御装置は、副搬送波を複数種類に分類し、
当該複数種類の副搬送波にデータをそれぞれ伝送する伝
送手段を有し、隣りあうセルに配置された路上送信アン
テナ装置が、１つの種類の副搬送波を使って互いに異な
る内容のデータを送信する場合は、これらの隣りあうセ
ルに配置された路上送信アンテナ装置は、他の種類の副
搬送波を使って前記異なる内容のデータのうち、いずれ
か一方の、セル間で連続性が要求されるデータを共通に
伝送するものである。

【０００８】本発明では、路上送信アンテナ装置から、
ＯＦＤＭ変調された信号に基づいて同一周波数の電波が
放射される。一般に、車両に対して複数の方向から電波
が到来する場合、いわゆるマルチパス妨害が生じるおそ
れがある。具体的には、各路上送信アンテナ装置から放
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。しかし、本発明においてはＯＦＤＭ方式を採用
し、シンボルごとにガード時間を設けて、干渉する符号
が重ならないようにすることができるから、同一データ
を複数の方向から受けてもマルチパスによる遅延に起因
する符号間干渉を回避できる。

【０００９】ところで、路上送信アンテナ装置から１つ
の種類の副搬送波を使って送信されるデータは、セル間
で、常時同一内容のものもあり、異なる内容のものもあ
る。前者であれば、車両は、セルをまたがって走行して
も、１つの種類の副搬送波から同じ内容のデータを受け
ることになり、とぎれることなく受信することができ
る。しかし後者であれば、車両は、セルからセルへ移行
するにつれて受けるデータが切り換わることになる。後
者の場合、ＯＦＤＭ方式であっても、セルの境界では、
符号間に干渉が生ずる。

【００１０】そこで、本発明では、副搬送波を複数種類
に分類し、隣りあうセルに配置された路上送信アンテナ
装置が、１つの種類の副搬送波を使って互いに異なる内
容のデータを送信する場合は、これらの隣りあうセルに
配置された路上送信アンテナ装置は、他の種類の副搬送
波を使って前記異なる内容のデータのうち、いずれか一
方の、セル間で連続性が要求されるデータを共通に伝送
することとする。これにより、車両が隣り合うセルの境
界を通過するとき、前記「１つの種類の副搬送波」から
「他の種類の副搬送波」につなぐことにより、データの
とぎれを生じることなく、連続して受信することができ
る。したがって、セルが変わっても、データ受信の時間
的連続性が確保できる。

【００１１】複数種類の副搬送波にデータをそれぞれ伝
送する場合、複数種類の副搬送波を、データの用途に応
じて配分していることが多い（請求項２）。なお、前記
１つの種類の副搬送波のデータと前記他の種類の副搬送
波のデータとの切り換えは、車載受信手段で行うように
する（請求項３）。切り替えのタイミングが問題となる
が、受信状態の安定しているときに切り換えることが望
ましい。そこで次のような方策(a)又は(b)が考えられ
る。

【００１２】(a)道路にマーカを設けて、そのマーカを
通過すれば切り換えるようにする。(b)データに、副搬
送波の切り換え指示信号を入れておく。 前記複数種類の副搬送波への分類の仕方はいろいろ考え
られる。副搬送波を周波数軸上で複数のセグメントに分
割することにより行う方法（請求項４）、同一種類の副
搬送波を周波数軸上でＫ本おきに配置をすることにより
行う方法（請求項５）がある。請求項４記載の方法は、
複数本の副搬送波を、周波数軸上で複数のグループに分
割して伝送する方法である。請求項５記載の方法では、
同一内容のデータを伝送する副搬送波がＫ本おきに配置
される。例えば２種類の副搬送波に分ける場合は、一本
ずつ交互に配列されるという形になる。

【００１３】(2) 請求項６記載の路車間通信システム
は、伝送するデータを複数種類に分類し、分類された各
データをそれぞれ周波数軸方向及び時間軸方向に一定の
パターンで配置をすることにより伝送する伝送手段を有
し、隣りあうセルに配置された路上送信アンテナ装置
が、１つのパターンを使って互いに異なる内容のデータ
を送信する場合は、これらの隣りあうセルに配置された
路上送信アンテナ装置は、他のパターンを使って前記異
なる内容のデータのうち、いずれか一方の、セル間で連
続性が要求されるデータを共通に伝送するものである。

【００１４】この発明では、伝送するデータを複数種類
に分類し、分類された各データをそれぞれ周波数軸方向
及び時間軸方向に一定のパターンで配置することにより
伝送する。この結果、周波数軸方向に沿って、分類され
た各データが配置されるので、副搬送波が分類されたこ
とになる。しかし、これだけでなく、本発明では時間軸
方向に沿っても、分類された各データが配置される。し
たがって、結果的には、副搬送波の分類の仕方ないし分
類の態様が時間的に変化していく、ということがいえ
る。

【００１５】このように、分類された各データをそれぞ
れ周波数軸方向及び時間軸方向に一定のパターンで配置
することにより、周波数軸方向及び時間軸方向に各種類
のデータが入れ替わることになる。このため、周波数ダ
イバーシティ及び時間ダイバーシティの効果が相乗して
現れる。移動体通信では、フェージングが必ず発生する
が、前記周波数ダイバーシティ及び時間ダイバーシティ
の効果により、このフェージングの影響を軽減すること
ができる。

【００１６】前記制御装置は、複数種類のパターンに、
各データを、データの用途に応じて割り当ててもよい
（請求項７）。前記車載受信手段は、前記１つの種類の
パターンのデータと前記他の種類のパターンのデータと
を切り換える切換手段を有することが好ましい（請求項
８）。

【００１７】前記「分類された各データをそれぞれ周波
数軸方向及び時間軸方向に一定のパターンで配置する」
方法として、分類された各データを含むデータを時間的
組み替え処理した後、逆フーリエ変換処理することによ
りデータを伝送し、車載側では、フーリエ変換したデー
タを、逆組み替え処理することにより、分類された各種
類のデータを得るという方法がある（請求項９）。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、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。図１は、本発明の実
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通信装置との間で通信を行うための
ものである。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には、それぞれセルＥ
内に向く指向性を有する路上アンテナ４が設置されてい
る。路上アンテナ４からは、所定周波数（例えば６ＧＨ
ｚ帯）の電波がセルＥ内に放射されるようになってい
る。

【００１９】なお、路上アンテナ４の地上からの高さｈ
は、例えば10(m) であり、セルＥの道路の長手方向に関
する長さｒは、例えば100(m)である。車両２がセルＥ内
を通過する際には、車両２の前方向もしくは後方向、又
は車両２が路上アンテナ４の直下を通過しているときに
は上から電波を受信することになる。路上アンテナ４
は、同軸ケーブル５を介して制御装置６ａ，６ｂ，‥
（以下総称するときは「制御装置６」という）に接続さ
れている。同軸ケーブル５は、上り／下り用の２本の同
軸ケーブルから構成される。なお、同軸ケーブルに変え
て、光ファイバを伝送線として用いることもできる。こ
の場合は、光ファイバ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 COR
DLESS/MOBILE ELEPHONY SERVICES IN THE ACCESS NETW
ORK", Electron. Lett.,Vol. 26, No.24 (Nov.1990) 参
照）を利用してもよい。

【００２０】制御装置６は、道路交通データや前方道路
情報などの画像データにより変調された信号を、同軸ケ
ーブル５を介して路上アンテナ４に与える。また、車両
２から受け取った車両データ（車両ＩＤ、及び各種セン
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）を路上アンテナ４から取得する。また、制
御装置６から放射される電波の搬送周波数は、隣接する
制御装置６間で同一である。このように同一周波数の搬
送波を用いて信号を伝送することにより、車両が隣接す
るセルに移行するに際し、車載発振器の周波数を変更す
る必要がなくなる。このため、車載装置８に、高価な高
速引き込み可能な発振器を備える必要がなく、あるいは
複数の発振器を備える必要がなくなり、機器の低コスト
化、小型化が可能となる。

【００２１】−第１の実施形態− 図２は、地上局１の電気的構成を示すブロック図であ
る。地上局１は、制御装置６、同軸ケーブル５、路上ア
ンテナ４などから構成される。制御装置６は、道路交通
データ等を路上アンテナ４に与えるための送信装置７を
備えている。送信装置７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ＯＦＤＭ(Orthogo
nal Frequency Division Multiplex) 変調方式を採用し
ている。

【００２２】送信装置７は、逆フーリエ変換回路７１、
ＱＰＳＫ変調回路７３、アップコンバータ７４等を備え
る。この他に、誤り訂正符号化回路、時間インターリー
ブと周波数インターリーブとを行うインターリーブ回
路、差動符号化回路などを設けていてもよい。逆フーリ
エ変換回路７１は、パラレル情報に対して逆フーリエ変
換を施し、逆フーリエ変換したものを並直列変換してシ
リアルに戻し、シリアルに戻されたシンボル列を時間圧
縮して、後ろのシンボルを前にもってくることでガード
時間を設定するという諸機能を実現する回路である。本
実施形態では、周波数軸上の２つの副搬送波セグメント
にそれぞれ対応するパラレル信号Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ
入力し逆フーリエ変換している。

【００２３】ＱＰＳＫ変調回路７３は、逆フーリエ変換
回路７１から出力される位相０°，１８０°に対応する
信号、位相９０°，２７０°に対応する信号をそれぞれ
Ｄ／Ａ変換し、sin波、cos波をかけて加算することによ
り、ＱＰＳＫ変調する回路である。なお、この実施形態
では、ＱＰＳＫ変調することとしているが、これ以外に
他の変調方式、例えばＱＡＭ，ＢＰＳＫ，８ＰＳＫ等を
採用してもよいことはもちろんである。しかし以下で
は、特に断らない限りＱＰＳＫ変調を行うことを前提と
して、説明を進める。

【００２４】アップコンバータ７４は、無線周波数に周
波数変換する回路である。このアップコンバータ７４に
含まれるローカル発振器７４ａの精度は、地上と走行す
る車両との間で発生するドプラー効果を考慮すれば、
（車両の速度）／（電波の伝搬速度）程度のオーダーの
ものが必要であるが、市販の発振器でもこの程度の精度
は十分確保することができる。アップコンバータ７４の
出力信号は、同軸ケーブル５を通って路上アンテナ４か
ら電波として放射される。

【００２５】なお、前述の光ファイバ無線伝送方式を採
用する場合は、アップコンバータ７４の出力信号を光信
号に変換する電気／光変換部(E/O) が必要であり、路上
アンテナ４にも光信号を電気信号に変換する光／電気変
換部(O/E)が必要になる。図３は、ＯＦＤＭによるシン
ボル伝送の様子を周波数軸ｆ、時間軸ｔ上に図示したも
のである。有効シンボル長はＴSで表され、ガード時間
はΔｔで表されている。時間圧縮比は、（ＴS＋Δｔ）
／ＴSで示される。ＴSは副搬送波数をｎ、伝送レートを
ｍ(Mbps)とすると、ＱＰＳＫの場合ＴS＝２ｎ／ｍ(μse
c)で表される。

【００２６】本実施形態では、ガード時間Δｔを、マル
チパスによる遅延時間よりも長くとっている。このこと
により、長い伝搬遅延時間があっても、受信側において
は、シンボルの重なりを無視して復調することができ
る。このマルチパスによる遅延時間は、実際には、当該
セルにおいて実測して求めることができる。また、セル
の大きさから経験的に割り出してもよい。具体的には、
セルの大きさが１００ｍならば、５００nsecくらいと予
想している。

【００２７】制御装置６は、図示しないが、車両２から
のデータを路上アンテナ４から取得するための受信装置
を備えている。この受信装置においては、この受信信号
は、ダウンコンバートされ、検波後、復号される。検波
方式としては、変調方式がＱＰＳＫ，ＢＰＳＫ，８ＰＳ
Ｋなどの位相変調方式の場合、遅延回路を用いて１ビッ
ト前と現在の信号を乗算する遅延検波が施される。ＱＡ
Ｍの場合は、復調用搬送波による同期検波が施される。
なお遅延検波の場合、送信データは、差動符号化を行っ
ておく必要がある。

【００２８】図４は、車載装置８の構成を示す概念図で
ある。車載装置８は、車載受信部９と車載アンテナ１０
とを有している。車載受信部９は、車載アンテナ１０に
おいて受信された路上アンテナ４からの放射電波に含ま
れる道路交通データ等を取得するものであって、ダウン
コンバータ９１と、ＱＰＳＫ復調回路９２と、フーリエ
変換回路９３と、切り換えスイッチ回路９４と、切り換
え制御回路９５とを備えている。

【００２９】この他に、前述の誤り訂正符号化回路、イ
ンターリーブ回路、差動符号化回路にそれぞれ対応す
る、誤り訂正復号回路、デインターリーブ回路、差動復
号回路を備えていてもよい。フーリエ変換回路９３は、
送信側の逆フーリエ変換回路７１と逆の処理をする回路
で、ダウンコンバートされ、ＱＰＳＫされた復調信号
を、有効シンボル長ＴSのウィンドウ長でフーリエ変換
することにより、２つの復号信号Ｓ１，Ｓ２を得る回路
である。

【００３０】切り換えスイッチ回路９４は、２つの復号
信号Ｓ１，Ｓ２の配列を切り換える回路であって、半導
体スイッチなどを使用する。この切り換えスイッチ回路
９４の切り換え制御は、切り換え制御回路９５により行
われるが、切り換え制御回路９５の切り替えの判断は、
例えば次の(1)又は(2)のようにして行われる。(1)道路
にマーカを設けて、車両がそのマーカを通過すれば切り
換えるようにする。この場合は、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
道路マーカをセルＥの中の所定位置に設置する。道路マ
ーカの設置位置は、具体的には、電波の安定した受信が
できるセルＥの中央あたりが望ましいが、道路の中央に
限定されるものではない。一方、車載装置８には、道路
マーカ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を備え付ける。

【００３１】(2)データの中に副搬送波の切り換え指令
信号を入れておく。図５及び図６は、各制御装置６ａ，
６ｂ，６ｃ，‥‥から送出される信号と、車載装置８の
受信状態とを説明するための図である。図５及び図６の
説明では、便宜上副搬送波の数を２としているが、実際
には２に限定されないことはもちろんである。図５は、
副搬送波Ｓ１に含まれるデータと、副搬送波Ｓ２に含ま
れるデータとが独立していて相互に無関係に時間変化す
る、本発明の比較例を示す図である。

【００３２】制御装置６ａから送出される信号ａは、副
搬送波Ｓ１において時間的にＡ１，Ａ２，Ａ３，‥と変
化するデータＡを含み、副搬送波Ｓ２において時間的に
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，‥と変化するデータＣとを含んでい
る。隣の制御装置６ｂから送出される信号ｂも、信号ａ
と同じく、時間的にＡ１，Ａ２，Ａ３，‥と変化するデ
ータＡと、時間的にＣ１，Ｃ２，Ｃ３，‥と変化するデ
ータＣとを含んでいる。その隣の制御装置６ｃから送出
される信号ｃは、時間的にＢ１，Ｂ２，Ｂ３，‥と変化
するデータＢと、時間的にＣ１，Ｃ２，Ｃ３，‥と変化
するデータＣとを含んでいる。制御装置６ｄから送出さ
れる信号ｄも、時間的にＢ１，Ｂ２，Ｂ３，‥と変化す
るデータＢと、時間的にＣ１，Ｃ２，Ｃ３，‥と変化す
るデータＣとを含んでいる。

【００３３】前記データＡ及びデータＢは、連続して受
信したいデータ（例えば車両に提供する静止画像データ
であって、セルを走行するに従って画像内容を変えてい
くもの）であるとし、データＣは車両が必ずしも連続し
て受信する必要のないデータ（例えば、気象、規制速
度、工事、事故、渋滞などの道路交通データ）であると
する。以上のように、副搬送波Ｓ２のデータＣは不変で
あるが、副搬送波Ｓ１に着目すれば、信号ｂと信号ｃと
の内容がＡからＢへと変化している。したがって、車両
が、信号ｂが送出されるセルＥｂと、信号ｃが送出され
るセルＥｃとの重複部分Ｙを通過するとき、データＡと
データＢとの間で符号間干渉が生じ、解読できなくな
る。一方、データＣの内容は不変なので、車両は、デー
タＣを安定して受けることができる。

【００３４】図６は、本発明の、副搬送波Ｓ１を使って
異なる内容のデータＡ，Ｂを送信する場合に、他の副搬
送波Ｓ２を使って前記異なる内容のデータＡ，Ｂのう
ち、いずれか一方のデータＡを共通に伝送する形態を示
す図である。制御装置６ａから送出される信号ａは、デ
ータＡとデータＣとを含んでいる。隣の制御装置６ｂか
ら送出される信号ｂの副搬送波Ｓ１は、信号ａと同じく
データＡを含んでいるが、副搬送波Ｓ２はデータＡにな
っている。制御装置６ｃから送出される信号ｃの、副搬
送波Ｓ１はデータＢに変わり、副搬送波Ｓ２は、データ
Ａのままである。制御装置６ｄから送出される信号ｄ
は、データＢとデータＣとを含んでいる。

【００３５】車両が、信号ａの送出されるセルＥａと、
信号ｂの送出されるセルＥｂとの重複部分Ｘを通過する
とき、副搬送波Ｓ１のデータＡは不変であるので、連続
して受信することができる。また、信号ｂが送出される
セルＥｂと、信号ｃが送出されるセルＥｃとの重複部分
Ｙを通過するとき、副搬送波Ｓ１に着目すれば、信号ｂ
と信号ｃとの内容はデータＡからデータＢへと変化して
いるが、副搬送波Ｓ２の内容はデータＡのまま不変であ
る。したがって、副搬送波Ｓ１のデータＡの内容が解読
できなくなっても、副搬送波Ｓ２のデータＡの内容は解
読できる。

【００３６】そこで、車載受信部９は、切り換えスイッ
チ回路９４により、受信データの配列を、副搬送波Ｓ１
と副搬送波Ｓ２とが交換されるように切り換える。この
切り換えのタイミングを設定する手段として、前述した
ように、(1)又は(2)を採用することができる。なお、副
搬送波Ｓ２にもともとあったデータＣは中断してしまう
が、データＣとして、中断してもよいような用途のデー
タを割り当てているので、支障はない。

【００３７】受信データの配列を切り換えた状態で車両
がセルの境界Ｙを抜けると、副搬送波Ｓ１のデータＢと
副搬送波Ｓ２のデータＡとが両方受信できる状態にな
る。このときには、切り換えスイッチ回路９４により、
受信データの配列を元に戻す必要がある。元に戻すタイ
ミングとして、やはり前述の(1)又は(2)を採用すること
ができる。車両が次の境界Ｚに来ると、副搬送波Ｓ１の
データＢの内容が解読できるが、副搬送波Ｓ２のデータ
Ｃの内容は解読できなくなる。しかし、前述したよう
に、データＣとして中断してもよいような用途のデータ
を割り当てているので、問題ない。

【００３８】以上のようにして、車載受信部９は、一連
のセルを通過しながら、データＡ，Ｂをとぎれなく取得
していくことができる。図７は、副搬送波の数を５と
し、さらに多くのデータＡ〜Ｄを連続的に切り換えてい
く形態を示す図である。この例では、中断してもよいデ
ータは存在せず、すべてのデータがセル間で連続的に受
信される。図７(a)は、各路上アンテナ４ａ〜４ｈから
送出されるデータを副搬送波別に掲げている。例えば、
一番左の路上アンテナ４ａは、副搬送波Ｓ１からデータ
Ａを、Ｓ２からデータＡを、Ｓ３からデータＡを、Ｓ４
からデータＤを、Ｓ５からデータＤを送出する。次の路
上アンテナ４ｂは、副搬送波Ｓ４において、データＤを
データＡに変更して送出する。さらに次の路上アンテナ
４ｃは、副搬送波Ｓ５において、データＤをデータＡに
変更し、副搬送波Ｓ１においてデータＡをデータＢに変
更して送出する。Ｎはデータの繰り返し単位（この例で
はＮ＝４）を示す。

【００３９】図７(b)は、車載受信部９での受信状態を
示す図である。ハッチングは、解読不可能なデータであ
ることを示している。例えば、路上アンテナ４ａのセル
と４ｂのセルとの境界を通過するとき、副搬送波Ｓ４に
おいて、データＤとデータＡとが混じり合い、解読でき
なくなる。したがって、図７(b)では、路上アンテナ４
ａのセルと４ｂのセルとの中間において、副搬送波Ｓ４
のデータにハッチングを施している。

【００４０】図７(b)を見ると、セル境界において、１
つないし２つの副搬送波が解読できなくなるが、他の３
つないし４つの副搬送波のデータは、干渉を生じること
なく、解読できる。図７(b)のようなセル境界の受信状
態を示す図において、データの繰り返し単位Ｎ内で、ハ
ッチングを施したマスの数をｍ、全マスの数をＭとする
と、周波数帯域の利用効率ηは、 η＝１−ｍ／Ｍ となる。副搬送波の数をｋとすると、Ｍ＝ｋＮ，ｍ＝ｋ
が成立するので、 η＝１−１／Ｎ となり、周波数帯域の利用効率ηは、データの繰り返し
単位Ｎの関数となる。セル間でデータを切り換える頻度
を多くするほど利用効率ηは悪化し、データの繰り返し
単位Ｎが長いほど利用効率ηはよくなる。例えば、１つ
のセルを通過するごとにデータを切り換えるという条件
Ｎ＝２を想定すると、利用効率ηは、 η＝１−１／２＝５０％ となる。

【００４１】図７(b)の例では、データの繰り返し単位
Ｎ＝４であるから、利用効率ηは、 η＝１−１／４＝７５％ となる。データの切り換えのために利用できなくなった
周波数帯の割合は、２５％にとどまる。以上の本発明の
実施形態では、副搬送波を周波数軸上で２つのセグメン
トに分割していた。しかし、この分け方以外にも、次の
ような分け方をあげることができる。

【００４２】図８は、第２の実施形態に係る地上局１の
電気的構成を示すブロック図である。図２のブロック図
との相違は、逆フーリエ変換回路７１に入力される２種
類の副搬送波信号Ｓ１，Ｓ２を、交互に配列しているこ
とである。この結果、送信される電波の周波数スペクト
ルは、図９に示すように、データＡの副搬送波と、デー
タＢの副搬送波とが、周波数軸ｆ上で交互に並ぶことに
なる。受信したいデータがＡの場合、実線で示した副搬
送波を使用し、破線で示した副搬送波は使用しない。こ
のため、副搬送波間の離調周波数Δｆが図９に示すよう
に実質的に２倍になる。

【００４３】ＯＦＤＭのようなマルチキャリアを使用す
る伝送方式では、各搬送波の周波数同期が完全にとれて
いない場合に特性が劣化する。特に高速移動通信に適用
する場合は、ドップラーシフトが発生するため、搬送波
間の同期がとりにくくなる。このため、シフトした周波
数分を補正するＡＦＣ回路が必要になる。隣接する副搬
送波との離調周波数Δｆが狭い場合、ＡＦＣ回路が捕捉
した副搬送波の周波数が上側の周波数のものか、下側の
周波数のものかを判定する必要があり、ＡＦＣ回路が複
雑になる。ＡＦＣ回路を複雑にしたくなければ離調周波
数Δｆを広くしなければならず、このため、伝送するデ
ータに必要な帯域よりも広い帯域を確保しなければなら
ない。

【００４４】そこで、この実施形態のように副搬送波を
交互にインターリーブ配置することで、離調周波数Δｆ
を広げることができるので、ＡＦＣ回路の判定処理が容
易になるとともに、帯域を広げる必要もなくなり、装置
の簡素化と周波数の有効利用が実現できる。また、本実
施形態により、周波数選択性フェージングに強いシステ
ムとすることができる。図１０は、周波数選択性フェー
ジングに対する振幅変動Ｕを周波数軸上に書き入れた図
である。第１の実施形態のように副搬送波が周波数軸上
で複数のセグメントに分割されている場合を図１０(b)
に示し、本実施形態のように副搬送波が交互にインター
リーブ配置されている場合を図１０(a)に示す。

【００４５】図１０(b)に示すように、データＡの副搬
送波が密集しているところに周波数選択性フェージング
Ｕが発生した場合、通信に使用している副搬送波の大部
分が影響を受け、障害が発生する。しかし、図１０(a)
に示すように、副搬送波を交互に配置することで、通信
に使用している副搬送波の一部が影響を受けるだけで、
通信の障害が発生しにくくなり、フェージングに強いシ
ステムとなる。本実施形態では、副搬送波を周波数軸上
で分類配置するだけでなく、時間軸上でも分類配置して
いる。

【００４６】このような配置を実現するために、逆フー
リエ変換処理をする前に、データの時間的組み替えを行
う。図１１は、誤り訂正符号化に用いるインターリーブ
を行う際に使用するバッファのイメージ図である。図の
１つの枡は、所定数（たとえば、８，１６，３２など）
のビットで構成されるデータの１単位を表す。データを
バッファに書き込む際は横方向に１，２，３，‥‥の順
に書き込み、このとき誤り訂正に用いる検査ビットも書
き込む。読み出しは、縦方向に１，１１，２１，３１，
‥‥，２，１２，２２，‥‥のように行う。

【００４７】ＯＦＤＭで用いる１回の逆フーリエ変換処
理若しくはフーリエ変換処理をするデータ数を「ＦＦＴ
単位」という。ＦＦＴ単位は、データの１単位でもよい
が、通常はデータの数単位で構成される。図１１では、
４単位を示している。この場合は、縦方向に読み出した
データ４単位ずつに副搬送波を割り当てていくことにな
る。なお、このときデータ１単位に副搬送波１波を割り
当てるのではなく、データの１単位を構成する各ビット
に副搬送波１波を割り当てる。ただし、変調方式に応じ
て副搬送波１波当たりに割り当てられるビット数が変わ
る。例えば、ＱＰＳＫ方式であれば、１波に２ビットを
割り当てることになる。

【００４８】したがって、書き込み時に連続していたデ
ータ１，２，３，‥‥を時間的、周波数的に分散させる
ことができるので、ある時間的範囲にわたってデータが
欠損を受けても、あるいはある周波数範囲にわたってデ
ータが欠損を受けても、受信側ではもとのデータの再現
が容易にできる。以上は一般的なインターリーブの説明
であったが、本発明の実施形態では、伝送しようとする
２種類のデータＡ，Ｂがある。そこで、データＡを斜線
で表し、データＢを白抜きで表すと、図１２に示すよう
に、２種類のデータＡ，Ｂをバッファのイメージ図の中
に分散配置する。この分散配置のアルゴリズムは、任意
でよいが、送信側と受信側で合意ができていなければな
らない。

【００４９】また分散配置は、図１２に示すようにデー
タの１単位ごとに行う必要は必ずしもない。例えば、よ
り細かく、ビット単位で分散配置してもよい。図１２の
ように分散配置されたデータを縦方向に４単位ずつに読
み出して副搬送波を割り当てていく。図１３は、逆フー
リエ変換後、周波数軸、時間軸上に割り当てられたデー
タの配置図である。ある時間で見ると、データＡ，Ｂ
は、周波数軸上で一定のパターンで配置され、ある周波
数で見ると、データＡ，Ｂは、時間軸上で一定のパター
ンで配置されている。

【００５０】このような配置により、時間軸方向及び周
波数軸方向でデータＡ，Ｂが入れ替わることになり、時
間ダイバーシティと周波数ダイバーシティの効果が相乗
して現れる。前記のデータを受信する場合は、フーリエ
変換回路９３によりフーリエ変換した後、デインターリ
ーブとデータの逆組み替えを行う。図１４は、受信され
たデータを割り付けるバッファのイメージ図である。図
１２のものと比べて、データの読み出し方向と書き込み
方向とが入れ替わっている。受信側である車載装置８
は、読み出されたデータ列に対して、逆分散配置のアル
ゴリズムを適用して、２種類のデータＡ，Ｂを分離す
る。そして、切り替えスイッチ回路９４により必要な種
類のデータを選択して読み出す。

【００５１】このように、本発明の実施形態では、分類
された各データＡ，Ｂをそれぞれ周波数軸方向及び時間
軸方向に一定のパターンで配置するので、周波数ダイバ
ーシティと時間ダイバーシティが同時に行われる。それ
とともに、誤り訂正符号の訂正能力をさらに有効に使う
ことができ、品質のよいデータ通信が実現できる。ここ
で、分散配置のアルゴリズムとして所定のものを採用す
ると、第１の実施形態で説明したとおり、周波数軸上の
２つの副搬送波セグメントに分割できることを説明して
おく。

【００５２】図１５は、２種類のデータＡ，Ｂをバッフ
ァのイメージ図の中に、所定のアルゴリズムで組み替え
処理した状態を示している。このアルゴリズムでは、２
種類のデータＡ，Ｂの分散繰り返し周期を、ＦＦＴ単位
に合致させている。したがって、逆フーリエ変換後のデ
ータの配置は、図１６に示すように周波数軸上の２つの
副搬送波セグメントに分割され、その分割の仕方が時間
的に不変の形となる。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。

【００５３】例えば、データの分類数として、２に限ら
ず、２以上の任意の整数を採用することができる。ま
た、図１の説明では、１つのセルＥを形成する１つの路
上アンテナ４をセルＥの中央に設置している。しかし、
図１７に示すように、セルＥを複数のサブエリアに分割
し、それぞれ路上アンテナ４１，４２，４３を設置し同
一の信号を供給するようにしてもよい。サブエリアは比
較的小さいから、路上アンテナの送信電力は小さくて済
む。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、車両が隣り合うセルの
境界を通過するときでも、同一内容のデータを、符号間
干渉をうけることなく、連続して取得することができ
る。したがって、通信の瞬断が生じないで、路上と車両
との安定した連続的な通信が可能となる。したがって、
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の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】地上局の電気的構成を示すブロック図である。

【図３】ＯＦＤＭによるシンボル伝送の様子を周波数軸
ｆ、時間軸ｔ上に図示したグラフである。

【図４】車載装置の構成を示す概念図である。

【図５】各路上アンテナから送出される信号を周波数軸
ｆ、時間軸ｔで表すとともに、車載装置８の受信状態を
説明するための、比較例を示す概念図である。

【図６】各路上アンテナから送出される信号を周波数軸
ｆ、時間軸ｔで表すとともに、車載装置８の受信状態を
説明するための、本発明の概念図である。

【図７】副搬送波の数を５とし、さらに多くのデータＡ
〜Ｄを連続的に切り換えていく形態を示す図である。
(a)は、各路上アンテナ４ａ〜４ｈから送出されるデー
タを副搬送波別に掲げた図、(b)は、車載受信部９での
受信状態を示す図である。

【図８】第２の実施形態に係る地上局の電気的構成を示
すブロック図である。

【図９】データＡの副搬送波と、データＢの副搬送波と
が、周波数軸ｆ上で交互に並んだ様子を示す周波数スペ
クトル図である。

【図１０】周波数選択性フェージングに対する振幅変動
Ｕを周波数軸上に書き入れた図である。 (a)は、副搬送
波が交互にインターリーブ配置されている場合、(b)
は、副搬送波が周波数軸上で複数のセグメントに分割さ
れている場合を示す。

【図１１】誤り訂正符号化に用いるインターリーブを行
う際に使用するバッファのイメージ図である。

【図１２】２種類のデータＡ，Ｂがバッファの中に分散
配置された様子を示すイメージ図である。

【図１３】逆フーリエ変換後、周波数軸、時間軸上に割
り当てられたデータの配置図である。

【図１４】受信された２種類のデータＡ，Ｂをバッファ
の中に分散配置した様子を示すイメージ図である。

【図１５】２種類のデータＡ，Ｂを、分散繰り返し周期
をＦＦＴ単位に合致させたアルゴリズムで組み替え処理
した状態を示すバッファを示す図である。

【図１６】逆フーリエ変換後のデータの周波数軸上、時
間軸上の配置を示す図である。

【図１７】本発明の他の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。

【符号の説明】

１ 地上局 ２ 車両 ４ 路上アンテナ ５ 同軸ケーブル ６ 制御装置 ７ 送信装置 ８ 車載装置 ９ 車載受信部 １０ 車載アンテナ Ｅ セル Ａ，Ｂ 分類されたデータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−238104（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−27231（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−32557（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−307697（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−241495（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G08G 1/09 H04B 7/26

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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おいて、 直交周波数分割多重方式 (ＯＦＤＭ；Orthogonal Frequ
   ency Division Multiplex)で変調された信号を伝送する
   ための制御装置と、 前記伝送された信号に基づき、同一周波数の電波を前記
   セル内に放射するための路上送信アンテナ装置と、 前記路上送信アンテナ装置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
   ンテナにより受信し復調を行う車載受信手段を有する車
   載装置とを備え、 前記制御装置は、副搬送波を複数種類に分類し、当該複
   数種類の副搬送波にデータをそれぞれ伝送する伝送手段
   を有し、 隣りあうセルに配置された路上送信アンテナ装置が、１
   つの種類の副搬送波を使って互いに異なる内容のデータ
   を送信する場合は、これらの隣りあうセルに配置された
   路上送信アンテナ装置は、他の種類の副搬送波を使っ
   て、前記異なる内容のデータのうち、いずれか一方の、
   セル間で連続性が要求されるデータを共通に伝送するも
   のであることを特徴とする路車間通信システム。
2. 【請求項２】前記制御装置は、複数種類の副搬送波に、
   各データを、データの用途に応じて割り当てていること
   を特徴とする請求項１記載の路車間通信システム。
3. 【請求項３】前記車載受信手段は、前記１つの種類の副
   搬送波のデータと前記他の種類の副搬送波のデータとを
   切り換える切換手段を有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。
4. 【請求項４】前記複数種類の副搬送波への分類は、副搬
   送波を周波数軸上で複数のセグメントに分割することに
   より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。
5. 【請求項５】前記複数種類の副搬送波への分類は、同一
   種類の副搬送波を周波数軸上でＫ（Ｋは一定の自然数）
   本おきに配置をすることにより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。
6. 【請求項６】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おいて、 直交周波数分割多重方式 (ＯＦＤＭ；Orthogonal Frequ
   ency Division Multiplex)で変調された信号を伝送する
   ための制御装置と、 前記伝送された信号に基づき、同一周波数の電波を前記
   セル内に放射するための路上送信アンテナ装置と、 前記路上送信アンテナ装置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
   ンテナにより受信し復調を行う車載受信手段を有する車
   載装置とを備え、 前記制御装置は、伝送するデータを複数種類に分類し、
   分類された各データをそれぞれ周波数軸方向及び時間軸
   方向に一定のパターンで配置をすることにより伝送する
   伝送手段を有し、 隣りあうセルに配置された路上送信アンテナ装置が、１
   つのパターンを使って互いに異なる内容のデータを送信
   する場合は、これらの隣りあうセルに配置された路上送
   信アンテナ装置は、他のパターンを使って前記異なる内
   容のデータのうち、いずれか一方の、セル間で連続性が
   要求されるデータを共通に伝送するものであることを特
   徴とする路車間通信システム。
7. 【請求項７】前記制御装置は、複数種類のパターンに、
   各データを、データの用途に応じて割り当てていること
   を特徴とする請求項６記載の路車間通信システム。
8. 【請求項８】前記車載受信手段は、前記１つの種類のパ
   ターンのデータと前記他の種類のパターンのデータとを
   切り換える切換手段を有する請求項６記載の路車間通信
   システム。
9. 【請求項９】前記伝送手段は、分類された各種類のデー
   タを含むデータを時間的組み替え処理した後、逆フーリ
   エ変換処理することによりデータを伝送するものであ
   り、 車載受信手段は、フーリエ変換したデータを、逆組み替
   え処理することにより、分類された各種類のデータを得
   るものである請求項６記載の路車間通信システム。