CN1277499A

CN1277499A - 具有链路id码检验功能的移动通信

Info

Publication number: CN1277499A
Application number: CN00118851A
Authority: CN
Inventors: 安藤俊秀
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-06-15
Filing date: 2000-06-15
Publication date: 2000-12-20
Anticipated expiration: 2020-06-15
Also published as: JP2000358276A; JP4131056B2; CN1143459C; US6597278B1

Abstract

一种通信系统,移动设备在进入非移动设备的通信服务区域时从非移动设备接收FCMC信号。并检验它自己的链路识别码与包括在FCMC信号中的其它的并在相同的通信服务区域中已被用于同其它移动设备通信的链路识别码的符合。如果是移动设备改变自己的链路识别码,以便通过利用已改变的链路识别码执行与非移动设备的通信。在多个移动设备使用相同的链路识别码的情况下,该非移动设备请求移动设备将其改变为在移动设备不同的链路识别码。

Description

具有链路ID码检验功能的移动通信

本发明涉及移动通信和它们的设备，在进入固定站的非移动通信设备的通信服务区域时发送自识别码并为与非移动通信站通信执行链路处理，从而在建立链路以后以自识别码执行通信。

车辆间通信系统为安装在移动目标如车辆上的移动通信设备和固定在路边上的如路边站的非移动通信设备之间执行短距离通信(DSRC)。这些系统可应用于电子通行费收集系统(ETC)，在如高速路的收费路段上收集交通费。

在每一个这样的系统中，当进入非移动设备的通信服务区域时，发送由此唯一提供的链路识别码，以便建立与非移动设备的通信链路。在链路建立以后，移动设备与非移动设备在所分配的通信帧的时隙内进行通信。按照这种通信方式，即使在许多移动通信设备位于通信服务区域内的条件下，利用各自的链路识别码可在所分配的时隙内分别执行通信处理。因此可以实现一个对多个的双向通信。

在以上的车辆间通信系统中，在移动设备和非移动设备之间使用的链路标识码(LID)依据ARIB-STD(无线电工业和商业标准协会)被随机地设置在4个字节(32位)的28位中。只要两个车辆的最大距离在通信服务区域内，在正常通信条件下，从两个移动设备发送出相同的链路识别码是不可能的。

然而目前的趋势是扩展通信服务区域，使得一个非移动设备同时与许多移动设备通信。DSRC方法规定“等级2”的通信距离最多达30米。这30米的通信服务区域被认为是覆盖了三个车道。在这种情况下，估计，同时多于八辆车行驶的最大距离是在30米通信服务区域内。

在此假定，一辆车新进入30米通信服务区域，加入到前面的八辆具有各自的移动通信设备的车辆中，并发送其链路识别码。也假定，八辆车的移动通信设备的链路识别码LID#1到LID#8是不同的。第九辆车的移动设备的LID#9与LID#1到LID#8符合的概率计算如下：

首先，LID的最大可能数是2²⁸，因为每个链路识别码包括28位。LID#9和LID#1到LID#8不符合的概率(P1)计算如下，考虑到已经有八个LID被使用。

P1＝(2²⁸-8)/2²⁸ ---(1)

进一步假定，每秒钟有一辆新的车进入30米通信服务区域。在这种情况下，一天(24小时)内LID之间不符合的概率(P2)利用以上表达式(1)计算如下：

P2＝P1^(24×60×60)＝0.9974 ---(2)

结果，一天内LID之间符合的概率是大约0.26％。

通常的做法是沿路在许多位置上安装非移动设备。例如，在高速路的一百个收费门中每一个上提供一个非移动设备。在这种情况下，整个高速路一天内LID之间不符合的概率(P3)计算如下：

p3＝p2¹⁰⁰＝0.773 ---(3)

结果，整个高速路一天内符合概率大约是22.7％。

如果以上的LID符合发生，非移动设备不能够区分在通信服务区域内具有相同LID的移动设备。这可通过从非移动设备向具有相同LID的移动设备发送一条命令，用新的LID替代相同的LID来解决。然而，正在正常通信的移动设备将不能够继续现有的通信。

因此本发明的一个目的是提供一种车辆之间的通信系统和方法，避免在相同的通信服务区域内两个移动通信设备的链路识别码的符合。

依据本发明，在非移动设备的通信服务区域执行与非移动通信设备的通信时，移动通信设备使用它自己的随机产生的链路识别码。当自己的链路识别码与在相同的通信服务区域内已经用于与另一个移动设备通信的另一个链路识别码符合时，移动设备作出响应改变链路识别码，以便改变的链路识别码用于与非移动设备通信。

通过以下参考附图的详述，本发明的其它目的，特征和优点将更为明显。

在附图中：

图1是示出依据本发明的第一实施方案的一种移动通信系统的略图；

图2是用于第一实施方案中的移动通信设备和非移动通信设备的方框图；

图3是示出移动设备和非移动设备之间的通信信号帧格式示意图；

图4是示出包括在图3所示的通信信号中的FCMC信号格式示意图；

图5是示出包括在图4所示的FCMC信号中的LID信号格式示意图；

图6是示出由移动设备执行的LID码检验处理的流程图；

图7是示出由移动设备执行的LID生成处理的流程图；

图8是示出第一实施方案的一种操作模式的略图；

图9是示出由移动设备执行的链路处理的流程图；

图10是示出由非移动设备执行的链路处理的流程图；

图11是示出第一实施方案的另一种操作模式的略图；

图12是示出由非移动设备执行的通信处理的流程图；

图13是示出在本发明的第二实施方案中由移动设备执行的LID码检验处理的流程图；和

图14是示出在第二实施方案中由移动设备执行的链路处理的流程图；

下面将参考各种实施方案更详细地描述本发明。

(第一实施方案)

首先参考图1，在高速路3上的车辆V1至V3分别作为具有通信设备(移动设备)1被示出。移动设备1具有各自的链路识别码(LID#1，LID#2和LID#3)。高速路3具有三个车道3a，3b和3c并在车道3a至3c上有门架4。门架4具有包括天线5的固定通信站(非移动设备)2，天线5限定在车道3a至3c上覆盖大约30米的通信服务区域。

非移动设备2被建造成当车辆进入通信服务区域A时。通过天线5执行与移动设备1通信。靠近所用的收费门提供非移动设备2作为电子通行费收集系统的一部分(未示出)。为此目的，IC卡可用于移动设备1中用以识别要付通行费的车辆(LID#1至LID#3)。移动设备1和非移动设备2被建造成如图2中所示。

移动设备1有微带型天线6，CPU7，存贮器(ROM/RAM)8，发送接收机电路9，IC卡控制电路10和电源电路11。CPU7是用于根据存贮在ROM中的程序执行通信处理和数据处理。发送接收机电路9分别用于调制和解调通过天线6发送到和从非移动设备2接收到的通信信号。IC卡控制电路10分别用于将信息写入IC卡和从IC卡读出。

非移动设备2有天线5，CPU12，存贮器(ROM/RAM)13，发送接收机电路14，主通信电路15和电源电路16。CPU12用于根据存贮在ROM中的程序执行通信处理和数据处理。发送接收机电路14分别用于调制和解调通过天线5发送到和从移动设备1接收到的通信信号。主通信电路15用于执行与主计算机(未示出)的通信，主计算机集中处理从每个门架的非移动设备发出的数据。

移动设备1和非移动设备2被编程操作如下。

(1)通信方法

根据DSRC方法控制移动设备1和非移动设备2之间的通信，该方法是由ARIB-STD(无线电工业和商业标准协会)规定的。这种通信方法是基于“同步自适应时隙ALOHA”通信协议，适于点对点短时间双向通信。也就是说，本方法能全双工通信，在上行和下行之间使用不同的传输信道(频率)。这种方法也能够半双工通信。

通信帧包括，如图3所示，帧控消息时隙(FCMS)，用于时隙分配，消息数据时隙(MDS)，用于数据转交，激活时隙(ACTS)，用于与非移动设备2的通信链路进行链路连接，和无线呼叫号码时隙(WCNS)，用于从移动设备1传送无线呼叫码。每个时隙的区长度被均匀设置为100字节。

这种帧结构是一种可变长度帧的类型，其中MDS的数目是n2，ACTS的数目是K2。某些上行信道中的MDS也用于ACTS。每个时隙的属性由包含在FCMS中的控制信息确定。在每个帧的头段始终提供FCMS并只对下行除外，以便从非移动设备2发送时隙分配和帧控制的信息。

FCMS是一个通信控制时隙，用于非移动设备2传送帧控消息信道(FCMC)。FCMC被格式化如图4所示，其中包括时分多址(TDMA)的帧控信息和时隙分配信息。时隙分配信息是用时隙控制标识符(SCI)作为时隙控制信息区提供的。此区提供有一个字节的控制信息子区控制信息(CI)，四个字节的链路地址区标识符(LID)。

LID被格式化如图5所示，有四个字节的固定长度数据。此LID被用于私人链路地址，供移动设备1和非移动设备2之间的私人通信。此外，用作供同时通信或群通信的链路地址。当用作私人链路地址时，LID被设置在每个字节除了头段位以外的28位中。结果，LID的可能数目是2²⁸。

利用以上的通信方法，通信被执行如下。当具有移动设备1的车辆进入非移动设备2的通信服务区域A时，移动设备1通过执行码检验处理检验任何一个LID的符合情况。这种处理是示于图6中的LID检验处理(2)并描述于后。如果找不到符合，随同LID发送ACTS信号。

非移动设备2对ACTS信号作出响应，认可移动设备1已进入它的通信服务区域A。非移动设备2执行链路处理。在这种处理中，非移动设备2检验是否发送ACTS信号的移动设备1的LID与现在正与非移动设备2通信的另一个移动设备的LID符合，并检验是否接收到另一个有相同LID的ACTS信号。如果LID不符合，非移动设备2发送其通信时隙由LID指定的FCMC信号。如果符合，非移动设备2再次设置LID，并再次执行链路处理。

因此移动设备1通过利用由LID分配的时隙能够在帧内与非移动设备2通信。这样链路处理被建立。然后移动设备1通过利用由FCMC信号分配的时隙在每个帧中继续其通信处理，以便接收和发送数据。当所有必要的通信被完成时，这种通信处理被终止。应该指出，如果在以上的通信处理过程中应该出现LID符合的话，通过以后描述的避免处理(4)避免符合。

(2)LID检验处理

在进入通信服务区域A以后，移动设备1首先立即执行LID检验处理。这种处理是为了避免LID的符合并按图6所示执行。

在步骤100，移动设备1，尤其是CPU7，生成自己的LID。步骤100执行从随机数生成28位LID，如图7所示。也就是说，在步骤110通过利用随机数生成功能Frnd(RND)生成随机数RND。然后在步骤120此随机数被设置为LID。

在步骤200(图6)，移动设备1检验是否处于通信服务区域A内。这种检验可通过对接收从非移动设备2发送出的信号作出响应来实现。如果检验结果为是，在步骤300，移动设备1接收非移动设备2的FCMC信号。移动设备1查阅在接收到的FCMC信号中的LID。那些LID是已经被非移动设备2使用供与在相同通信服务区域A中的其它移动设备通信。在步骤400，移动设备1检验是否它自己的LID与目前正在使用的其它LID相同。

如果在步骤400的检验结果是否，表明在接收到的FCMC信号中的LID不符合，移动设备1在步骤500检验是否再次接收到FCMC信号。如果在步骤500的检验结果是否，在步骤300再次接收FCMC信号并在步骤400检验符合。如果在步骤500的检验结果为是，移动设备1完成LID检验处理。这种处理相应于这样的情况，即新进入通信服务区域A的车辆V3的LID#3与已经驶入相同区域A的车辆V1和V2的LID#1与LID#2不同。

如果在步骤400的检验结果为是，指明LID符合，在步骤600移动设备1将其自己的LID增量1(LID＝LID+1)并重复步骤300，400和500直到确认无符合出现为止。

在此，假定一辆车V9新进入通信服务区域A，其中许多(例如八辆)车V1至V8已经与非移动设备2通信，如图8所示。可能产生这样的情况，车辆V9的LID与车辆V1至V8的LID中的一个(例如，LID#3)相同。在这种情况下，车辆V9的移动设备1通过重复图6的处理，尤其是步骤600改变它自己的LID，从LID#3变为LID#9。LID可根据图7的处理交替地改变。已改变的LID符合的概率在步骤600(图6)和步骤110(图7)之间是相同的。图6的处理是优选的，因为改变LID所花的时间少，注意到，在步骤600，可以加上大于1的预定数。而且，LID可通过减，乘或除来改变。

(3)链路处理

在图6的处理中确定LID不符合以后，移动设备1执行图9所示的链路处理，非移动设备2执行图10所示的链路处理。

在步骤700，移动设备1首先发送激活信道(ACTC)信号。非移动设备2接收此信号并在步骤810检验是否是ACTC信号。然后在步骤820检验是否接收到许多ACTC信号。如果在步骤820的检验结果为否，表明只接收到一个ACTC信号，非移动设备2接收此信号并结束链路处理，然后执行以下参考图12描述的通信处理(4)。

在步骤710，移动设备1从非移动设备2接收消息数据信道(MDC)信号，并在步骤720检验是否是一条释放命令。如果在步骤720的检验结果是否，移动设备1结束链路处理并执行通信处理。

可能发生这样的情况，从同时进入通信服务区域A的车辆的移动设备1发送的LID恰巧互相符合。这可能发生如图11所示。也就是说，车辆V3和V4在车辆V1和V2已经与非移动设备2通信的条件下同时进入相同的服务区域A。车辆V3和V4的移动设备1具有相同的LID#9，而车辆V1和V2的移动设备1具有LID#1和LID#2，相互不同与LID#9也不同。在这种情况下，对于车辆V3和V4的移动设备1，以上的LID检验处理(图6)中每一个都未检测出符合。结果，车辆V3和V4的移动设备1将趋向开始以上的链路处理(图9)。

然而，当从车辆V3和V4发送出相同LID#9时，非移动设备2接收多个(2个)ACTC信号。非移动设备2在步骤820确定为是，并在步骤830检验是否包含在接收到的ACTC信号中的LID是相同的(LID#9)。如果在步骤830的检验结果是否，非移动设备2接收LID#9并结束此链路处理。

如果在步骤830的检验结果为是，表明接收到相同的LID#9，非移动设备2在步骤840发送一条释放命令(识别码改变命令)到车辆V3和V4，要求车辆V3和V4的移动设备1改变LID#9。非移动设备2等待下一个ACTC信号，以便从步骤810重复以上的链路处理直到确认无符合发生为止。

在步骤720，移动设备1检验在步骤710从非移动设备2接收到的MDC信号是否是释放命令。在以上图11的情况中移动设备1确定为是。在车辆V3和V4中的移动设备1分别在步骤730生成新的LID并在步骤700用ACTC信号发送。如果从非移动设备2接收到的MDC信号不包括释放命令，移动设备1确认其新的LID已成功地区分开并结束链路处理。

在步骤730，移动设备1利用在步骤110和120(图7)中所示的随机数生成功能生成新的LID。这是因为车辆V3和V4的移动设备1将肯定产生相同的LID，如果它是在与步骤600(图6)相同的方式中生成的话。虽然在图9的处理中移动设备1在步骤730以后立即执行步骤700，然而在检验新的LID与在相同服务区域A中通信已经使用的其它LID的任何符合以后，当然可能执行步骤700。

(4)通信处理

在图11的情况中也可能发生这样的情况，车辆V3和V4的移动设备1在相同时间发送带有相同LID的ACTC信号，但是非移动设备2只接收到一个ACTC信号。也就是说，非移动设备2只辨认出一个(例如，只是车辆V3)，并只与车辆V3建立链路，执行通信处理。非移动设备2通过执行图12所示的通信处理解决这个问题。

这种处理是基于这样的事实，当非移动设备2与具有相同LID的多个移动设备通信时，在通信中出现若干不合逻辑的事件。也就是，即使LID是相同的，在通常通信中的证实处理过程中，同时发送相同的码是极少发生的。因此，将多个移动设备1处理成在通信中某个点上的一个移动设备继续通信是不合逻辑的。

而且，这种处理为了简短只相对于一个LID示出，虽然这种处理在实际上是较复杂的，因为非移动设备2与多个移动设备通信。

特别是，当移动设备2在步骤910开始执行通信，在步骤920检验是否发生任何再试验的差错，当作为对其信号传送的响应未接收到回应时，就出现这种再试验差错。非移动设备2在步骤930进一步检验是否在码或证实方面发生任何差错。如果在步骤920和930的检验结果是否，表明无差错，非移动设备2在步骤940检验通信已结束。如果在步骤上的检验结果是否，以上的步骤910至940被重复，如果检验结果为是，则此通信处理结束，再次为下个通信开始链路处理。

如果在步骤920或930的检验结果为是，表明发生差错，非移动设备2中断其通信并在步骤950取消过去通信的内容。然后在步骤960非移动设备2发送释放命令(识别码改变命令)。这样，车辆V3和V4的移动设备返回到图6所示的LID码检验处理，设置新的LID。

依据以上的实施方案，在由移动设备1开始链路处理(图9)以前，检验是否移动设备1的LID与在相同通信中由其它移动设备使用的LID符合。如果发生符合，LID被改变以避免符合，因此非移动设备2能够在LID之间无任何符合的情况下开始链路处理(图10)，已经与移动设备1进行的通信将不被中断。

此外，非移动设备2发送释放命令，对在LID之间的符合作出响应，移动设备1改变其LID，对释放命令作出响应。因此，即使多个移动设备1同时进入相同的服务区域A并使用相同的LID，这些LID被改变为相互不同，以便再次执行链路处理。

即使具有相同LID并同时进入服务区域A的移动设备1的LID，由于某种原因不可能通过以上的处理被成功地改变，则非移动设备2在通信处理期间找出重新试验差错或证实/码差错。然后非移动设备2使这些LID无效并使移动设备1改变各自的LID，以使链路处理可被再次执行。这样，在避免由LID之间的符合引起的任何问题的情况下可实现通信。

由于以上的操作和优点，每个非移动设备的通信服务区域可被扩展和非移动设备的数量可被增加，尽管这样的扩展和增加将增加LID之间符合的概率。

(第二实施方案)

示出图13和14的第二实施方案被指向这样的情况，其中多个(2个)通信服务区域A1和A2是相互关连的。服务区域A1和A2由非移动设备2的两个天线所限定。假定，在两个通信服务区域A1和A2中使用相同的LID执行通信。

在这个实施方案中，首先检验是否进入第一服务区A1的车辆的LID与已经在通信中的其它车辆的LID不同。如果不同，从包含在接收到的FCMC信号中的信号可以辨别并指明第二天线的ID，当车辆进入第一服务区域A1以后立即进入第二服务区域A2时，应该使用相同的LID。

具体地，移动设备1执行图13所示的LID码检验处理。也就是，在步骤300接收FCMC信号以后，移动设备1在步骤350检验是否在FCMC信号中的天线ID指明与第一天线(第一服务区域A1)相互关连的第二天线(第二服务区域A2)。如果检验结果为是，移动设备1结束以下的LID检验处理(步骤400至600)并执行图14所示的链路处理。

在图14的链路处理中，在步骤710接收MDC信号以后，移动设备1在步骤850检验是否在接收到的MDC信号中的天线ID表明是第二天线(第二服务区域A2)。如果检验结果为是，移动设备1结束以下的链路处理(步骤720和730)。因此，即使由于某种原因从非移动设备2发送释放命令，移动设备1不改变其ID，以致通过利用相同的LID可以开始与非移动设备2的通信。

依据第二实施方案，当移动设备1是处于相互关联的，即保持相同的LID执行通信的通信区域时，LID检验处理被中断或在链路处理中的LID改变被禁止，以便执行通信处理。

本发明不应限于以上的实施方案，而是可被修改或以不同的方式应用。例如，它可被应用于停车场或其它的装置以及收费路段上收费。而且，可应用于交通信息的移动通信，互联网通信，电子邮件处理以及通行费或费用收集。

Claims

1.一种用于与非移动通信设备通信的移动通信设备，非移动通信设备固定地有一个通信服务区域，该移动设备包括：

通信控制装置，用于在进入非移动设备的通信服务区域时发送它自己的链路识别码，为与非移动设备通信执行链路处理，并在与非移动设备的链路被建立以后，利用链路识别码执行通信处理；

识别码检验装置，在执行链路处理以前，用于接收由非移动设备为在通信服务区域中与另一个移动设备通信已经使用的链路识别码，并检验自己的链路识别码与另一个识别码的符合情况；和

识别码改变装置，用于改变自己的链路识别码，对于指明链路识别码的符合情况的检验结果作出响应。

2.根据权利要求2的移动通信设备，其中：

识别码检验装置是用于检验已改变的自己的识别码的符合；和

识别码改变装置是用于改变已改变的链路识别码，对于指明已改变的链路识别码的符合情况的检验结果作出响应。

3.根据权利要求1的移动通信设备，其中：

识别码检验装置是用于重复其检验操作至少两次。

4.根据权利要求1的移动通信设备，其中：

识别码改变装置是用于通过将预定的值加到自己的链路识别码来改变自己的链路识别码。

5.依据权利要求1的移动通信设备，其中：

识别码改变装置是用于通过利用随机数来改变自己的链路识别码。

6.根据权利要求1的移动通信设备，其中：

通信控制装置是用于在执行链路处理期间从非移动设备接收到码改变命令时，使识别码改变装置改变自己的链路识别码。

7.根据权利要求1的移动通信设备，其中：

通信控制装置是用于在执行通信处理期间，从非移动设备接收到码改变命令时，中断执行通信处理，用于使识别码改变装置改变自己的链路识别码，和用于控制识别码检验装置，检验已改变的链路识别码的符合情况。

8.根据权利要求6的移动通信设备，其中：

识别码改变装置是用于当码改变命令被收到时，在码改变操作中根据随机数改变自己的链路识别码。

9.根据权利要求7的移动通信设备，其中：

10.根据权利要求1的移动通信设备，其中：

识别码检验装置是用于在其检验操作中当前的通信服务区域被确定为与以前的通信服务区域是相互关连时，中断其检验操作并执行链路处理。

11.根据权利要求1的移动通信设备还包括：

识别码生成装置，用于生成自己的链路识别码。

12.根据权利要求11的移动通信设备，其中：

识别码生成装置是用于根据随机数生成自己的链路识别码。

13.根据权利要求11的移动通信设备，其中：

识别码生成装置是用于当通信处理结束时，在下一个检验操作启动以前生成一个新的链路识别码。

14.根据权利要求12的移动通信设备，其中：

15.一种用于与移动通信设备通信的非移动通信设备，该设备包括：

通信控制装置用于接收从进入固定通信服务区域的移动设备发送的链路识别码，为执行与移动设备的通信执行链路处理，并当链路被建立时利用链路识别码执行通信处理；和

链路控制装置用于检验在链路处理中接收到的链路识别码之间的符合，用于使相互符合的链路识别码失效，并用于发送识别码改变命令到发送了符合的链路识别码的移动设备。

16.根据权利要求15的非移动通信设备，其中：

通信控制装置是用于在通信处理中由链路控制装置发现符合时，中断通信处理，使符合的链路识别码失效，并发送识别码改变命令到发送了符合的识别码的移动设备。

17.一种在移动通信设备和非移动通信设备之间的通信方法包括：

当进入非移动设备的通信服务区域时，从移动设备发送包括随机生成的链路识别码的信号到非移动设备；

当非移动设备确定所发送的链路识别码与为在通信服务区域内和另一个移动设备通信已被使用的另一个链路识别码符合时，从非移动设备发送请求改变所发送的链路识别码的信号到移动设备；和

在移动设备上改变链路识别码，对码改变请求的信号作出响应，使得已改变的链路识别码再次被发送到非移动设备，以便建立与非移动设备的链路。

18.根据权利要求17的通信方法，还包括：

在非移动设备上检验从多个移动设备新发送的多个链路识别码之间的符合；和

使多个符合的链路识别码失效并发送码改变请求的信号到发送了符合的链路识别码的移动设备。