JP2001333448A

JP2001333448A - 無線通信システム、基地局及び端末局

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Publication number: JP2001333448A
Application number: JP2000149893A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Aoki; 豊青木; Minoru Okada; 実岡田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2000-05-22
Publication date: 2001-11-30
Anticipated expiration: 2020-05-22
Also published as: JP4419274B2; US20010044315A1; US6788951B2

Abstract

(57)【要約】【課題】基地局と端末局との間での無線通信において、
基地局の通信エリア内に端末局が存在する時間に応じた
効率的なデータ伝送を実現する。【解決手段】伝送すべき元情報のビット列を予め無線フ
レームに分割しておき、各通信エリアにおいて、端末局
を搭載している車両速度に応じて、このフレームをいく
つ含むかでパケット長を変える。車両速度は、例えば基
地局から送信した無線信号の周波数と、端末局が受信し
た無線信号の周波数との差（ドップラーシフト量）に基
づいて検出でき、端末局から基地局へ通知してもらう。
この車両速度に基づいてデータ伝送を行うエリア滞在時
間を算出し、その滞在時間に応じて伝送可能な長さのパ
ケット長を算出し、そのパケット長となるようなフレー
ム数分のフレームにてパケットを形成して伝送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば路車間など
の、移動体に搭載された端末局と移動体の移動経路に沿
って設置された基地局との間においてデータ伝送が可能
な無線通信技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】移動体通信分野における無線通信技術と
してＰＤＣ等のセルラー通信が既に実現されている。Ｐ
ＤＣではサービスエリアを多数のマクロセルに分割し、
各セルの中心に無線基地局を設置する。このマクロセル
は、各セルが隣接セルと重なる部分を持つため、混信を
防止するには隣接セルと搬送周波数を変える必要が生じ
る。このためサービス（ＰＤＣ）に与えられた全周波数
領域を分割して各セルに割り当てる必要があり、ユーザ
１台あたりが使用できる帯域が全帯域に対して小さくな
り、伝送できるデータ速度が制限されるという問題が生
じる。さらに、１つのセルを相対的に広域としたことに
よって、セル内に複数のユーザ端末が存在する状況への
対応として多元接続としているため、アクセス時間を分
割して各ユーザに割り当てる必要がある（時間分割多
重：ＴＤＭＡ）。このことによって、平均データ伝送速
度が低下するという問題もある。

【０００３】このように、セルラー方式を路車間通信に
適用するとユーザ１台あたりが使用できる帯域、通信時
間が少なくなり、大容量通信の実現は困難であった。そ
のため、本願発明者らは特願２０００−７２３８７号に
おいて、大容量の路車間通信の実現に有効な新規な通信
システムであって、セルラー通信などの通信方式に対し
てデータ伝送速度を大きくでき、また基地局の設置密度
も低くできる技術を提案した。その中で、大容量伝送を
実現するにあたり、一の基地局による通信エリアだけで
は端末局へのデータ伝送が完了しない場合、移動体の移
動方向に存在する複数の基地局による複数の通信エリア
にてデータを分割伝送することも提案した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このデータの分割伝送
に関して本願発明者はさらに研究を進め、より効率的な
分割伝送を実現するためには、端末局が搭載されている
移動体の移動速度に着目すべきであると考えた。つま
り、移動体が例えば車両であるとすると、渋滞時と平常
時とでは移動速度が大きく変化し、通信エリア内の滞在
時間が大きく変化してしまう。このとき、各通信エリア
にて伝送するパケットの長さを固定にしておくと、通信
エリア内の滞在時間に対してパケット長が長すぎたり短
すぎたりする可能性が出てくる。つまり、渋滞時に走行
する速度に基づく滞在時間を基準としたパケット長に固
定した場合には、平常走行時の滞在時間が相対的に短い
ため、そのパケット長のデータ伝送が完了しなくなるた
め、このような設定は採用できない。したがって、車両
が平常時に走行する速度に基づいて得た滞在時間内にデ
ータ伝送が完了するようなパケット長に固定しておく必
要があるが、渋滞時には滞在時間が長いため、そのパケ
ット長のデータ伝送が完了しても時間的に余裕があり、
その時間が無駄になってしまう。また、平常時といって
も、車両の走行速度には差があるため、パケット長を固
定にするのであれば、取り得る最高車速を基準にせざる
を得ない。そのため、その最高車速よりも低速で走行す
る場合には、上述したようにパケット長のデータ伝送が
完了しても時間的に余裕があり、その時間が無駄になっ
てしまうこととなる。

【０００５】なお、このような移動体の速度によって生
じる時間の無駄という問題は、通信エリア同士が重複し
ていないいわゆるスポットアクセス方式の無線通信シス
テムに限って生じるものではなく、通信エリアがオーバ
ーラップしているシステムであってもデータを分割伝送
する場合には、同様に生じる。また、基地局から端末局
へのデータ伝送に限らず、逆に端末局から基地局へデー
タ伝送する際、分割伝送するのであれば、やはり同様の
問題が生じる。

【０００６】そこで、基地局の通信エリア内に端末局が
存在する時間に応じた効率的なデータ伝送を実現するこ
とを第１の目的とする。また、基地局の通信エリア内に
端末局が存在する時間は端末局を搭載した移動体の移動
速度に対応するため、この移動速度を検出する必要があ
る。例えば移動体が車両の場合であれば、車速センサか
らの情報で得たり、ＧＰＳを利用して得ることは可能で
ある。また、これらの手法よりも検出精度の高い手法が
あれば、そちらを採用した方が好ましい場合があると考
えられる。特に通信エリアが狭小で滞在時間が相対的に
短い場合には、その滞在時間、より詳しくは通信可能な
時間を精度よく検出することで、その通信可能時間中に
伝送可能な最大のパケット長を設定することもできるか
らである。そして、この移動速度の検出を、無線通信シ
ステム自体が元々備えている基地局と端末局との無線通
信機能を利用して行えれば、あえて移動速度の検出のた
めだけに特別な構成を準備しなくてよいため好ましい。

【０００７】そこで、基地局と端末局との無線通信を利
用することで、端末局の搭載された移動体の移動速度を
精度よく検出することを第２の目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るためになされた請求項１８の無線通信システムは、基
地局と端末局との間でのデータ伝送が、一の基地局によ
る通信エリアだけでは完了しない場合は、複数の基地局
による複数の通信エリアにてデータを分割伝送するので
あるが、その際、移動体の移動速度を検出し、その検出
した移動速度に応じた適切な長さのパケットにてデータ
伝送を行う。移動体の移動速度が判れば、端末局が基地
局の通信エリア内に存在する時間を推定することができ
る。そして、その存在時間に基づけば、データ伝送が可
能な時間が判り、そのデータ伝送時間を最大限利用可能
なパケット長にすることもできるため、効率的なデータ
伝送を実現できることとなる。

【０００９】上述したように、各通信エリアにて伝送す
るパケット長を、例えば移動体としての車両が平常時に
走行する速度に基づいて得た滞在時間内にデータ伝送が
完了するような長さに固定しておくと、渋滞時には滞在
時間が長いため、そのパケット長のデータ伝送が完了し
ても時間的に余裕があり、その時間が無駄になってしま
う。また、平常時であっても車両の走行速度には差があ
り、パケット長を固定にするのであれば、取り得る最高
車速を基準にせざるを得ないため、その最高車速よりも
低速で走行する場合には、やはりデータ伝送が完了して
も時間的に余裕があり、その時間が無駄になってしま
う。これに対して本発明のように、移動速度に基づいて
パケット長自体を可変にすることで、上述した時間の無
駄を極力無くすことができ、効率的なデータ伝送を実現
できることとなる。

【００１０】なお、パケット長を可変にする手法として
は、１パケットを構成するフレーム数を変えて実現して
もよいし、フレームの長さを変えて実現してもよい。も
ちろん、フレーム長を変えると共に１パケットを構成す
るフレーム数も変えることで全体としてパケット長を可
変にしてもよい（請求項１９，２０参照）。

【００１１】また、検出した移動速度に応じた「適切な
パケット長」のパケットをどのようにして得るかについ
ては、次の２通りが考えられる。まず第１の方法は、請
求項２１に示すように、適切なパケット長のパケットを
リアルタイムで形成する方法であり、第２の方法は、請
求項２２に示すように、複数のパケット長のパケットを
予め形成しておき、移動速度に応じた適切なパケット長
のパケットを選択する方法である。

【００１２】これら２方法のメリット・デメリットにつ
いて簡単に説明する。第２の方法の場合には、予めいく
つかのパターンを準備しておくためメモリ量が相対的に
多くなってしまうが、処理時間は短くなる。つまり、適
切なパケット長が算出できたら、それに対応するものを
選択するだけでよいからである。一方、第１の方法の場
合には、処理時間は第２の方法に比べて長くなるが、メ
モリ量は相対的に低減され、また適切なパケット長を
「１フレーム単位」で形成することができる。もちろ
ん、第２の方法の場合であっても、パケットを構成する
フレーム数を１フレーム単位で変えた複数のパケット長
のものを準備しておけばよいが、例えば最大５０フレー
ムまで含めるものを想定すると、５０通りのパケットを
予め準備しておくのはメモリ量の増大につながってしま
う。したがって、例えば１０フレーム単位で５通り準備
するといったことが現実的には考えられるが、その場
合、移動速度に基づけば実際には４９フレームを含めた
パケット長でも可能であっても、４０フレームのパケッ
トを選択することとなる。これに対して第１の方法であ
れば、リアルタイムで形成するため、４９フレームで構
成される最適なパケット長のパケットを構成することが
でき、効率的なデータ伝送という観点からは好ましい。

【００１３】このような基地局と端末局との間でのデー
タの分割伝送を行う無線通信システムとしては、種々の
ものが考えられるが、例えば請求項２５に示すように、
各基地局による通信エリアが、同時に複数の端末局が存
在し得ない大きさであると共に、通信エリア同士がオー
バーラップしないよう構成されているシステムの場合に
は特に有効であると考えられる。このような無線通信シ
ステムであれば、一の通信エリアには同時に複数の端末
局が存在することがなく、通信エリア内で時間分割や周
波数分割などの多元アクセスを施す必要が無く、一の端
末局に対して一の通信エリアに与えられた全帯域と全通
信時間を与えることができるため、高速通信が可能とな
る。また、通信エリア同士がオーバーラップしないた
め、全ての通信エリアで本システムに与えられた全周波
数帯域を使用でき、高速通信が可能となる。そして、一
の通信エリアには同時に複数の端末局が存在しないた
め、ある端末局がある通信エリア内にてデータ伝送が可
能な時間を把握し、その時間内で伝送できる最大のデー
タ量となるパケット長にすることによる「効率的なデー
タ伝送」という効果がより一層顕在化する。

【００１４】なお、通信エリアに関しては、「同時に複
数の端末局が存在し得ない大きさである」という条件を
上述したが、請求項２６に示すように、この条件を満た
しながら、取り得る最大の大きさであることが好まし
い。請求項２５に示した条件は、通信エリアのサイズの
上限を規定しているので、それよりも小さければ上述し
た「多元接続が不要」といった効果が得られる。但し、
高速通信（大容量通信）の実現という目的からは、アン
テナ利得が同一であるならば、通信エリアは大きいほど
よい。そこで、同時に複数の端末局が存在し得ないとい
う条件を満たしながら、取り得る最大の大きさの通信エ
リアとして設定すれば、移動体が当該通信エリアに存在
する時間が極力長くなる。つまり、上述した一の端末局
が全周波数帯域を占有してアクセスできる時間を極力長
くすれば、高速通信の実現の面でさらに有利となる。

【００１５】この「取り得る最大の大きさ」とは、例え
ば路車間通信を想定すれば、「車１台収容できる」程度
のエリアを確保することが考えられる。具体的には車長
及び車幅にほぼ近い値である４ｍ×３ｍというようなサ
イズである。なお、「同時に複数の端末局が存在し得な
い」ことが前提条件であるので、車両が所定速度以上で
しか移動しない状況が想定されるのであれば、例えば車
間距離も加味して、１０ｍ×３ｍといったエリアあるい
はそれよりも広いエリアであっても、採用し得る。逆
に、渋滞などで車間距離が非常に短くなるような状況が
想定される場合には、やはり上述の４ｍ×３ｍ程度を採
用すべきである。また、上述の４ｍ×３ｍなどは、移動
体の具体例として車両、特に乗用車を想定したものであ
り、例えば大型車しか走行できない移動経路であれば、
よりエリアを大きくできることは当然である。

【００１６】ところで、移動体の移動速度の検出に関し
ては、どのような手法を用いて検出してもよい。例えば
請求項６に示すように、移動体が車両であれば、その車
両が搭載している車速センサやＧＰＳを用いた車速検出
装置にて検出することもできる。但し、基地局から端末
局へデータを分割伝送することを前提とした場合には、
請求項１〜５のいずれかに記載された検出方法を用いて
移動体の移動速度を基地局が把握することができ、一
方、端末局から基地局へデータを分割伝送することを前
提とした場合には、請求項１又は２に記載された検出方
法を用いて端末局が移動体の移動速度を把握することが
できる。これらの検出手法については、後でさらに詳し
く説明するが、無線通信システム自体が元々備えている
基地局と端末局との無線通信機能を利用して行えるた
め、移動速度の検出のためだけに特別な構成を準備しな
くてよく好ましい。つまり、移動速度が精度よく検出で
きていれば、上述した最適なパケット長をより精度よく
算出できるからである。

【００１７】それでは次に、基地局と端末局との無線通
信を利用することで、端末局の搭載された移動体の移動
速度を精度よく検出するという第２の目的を達成するた
めになされた無線通信システムについて説明する。請求
項１の無線通信システムでは、基地局と端末局との間で
予め規定しておいた基準周波数の無線信号を基地局から
端末局へ送信する。この基準周波数は当該システムに与
えられた周波数帯域内であれば任意である。そして端末
局は、基地局から送信された無線信号を受信し、その受
信した無線信号の周波数を解析する。この周波数は端末
局が搭載されている移動体と基地局との相対速度によっ
て、上述した基準周波数からドップラーシフトしてい
る。そのため、この受信した無線信号の周波数と基準周
波数との差（すなわち周波数のドップラーシフト量）に
基づけば、移動体の移動速度を精度良く検出できる。そ
して、端末局がこの検出した移動体の移動速度を基地局
に通知することで、基地局は移動体の移動速度を把握す
ることができる。

【００１８】また、請求項２の無線通信システムでは、
基地局と端末局との間で予め規定しておいた基準ビット
レート及び基準周波数の無線信号を基地局から端末局へ
送信する。そして端末局は、基地局から送信された無線
信号を受信し、その受信した無線信号のビットレートを
解析する。このビットレートは端末局が搭載されている
移動体と基地局との相対速度によって、上述した基準ビ
ットレートからドップラーシフトしている。そのため、
この受信した無線信号のビットレートと基準ビットレー
トとの差（ビットレートのドップラーシフト量）に基づ
けば、移動体の移動速度を精度良く検出できる。そし
て、端末局がこの検出した移動体の移動速度を基地局に
通知することで、基地局は移動体の移動速度を把握する
ことができる。

【００１９】もちろん、これら請求項１，２の場合には
端末局においても移動速度を検出できているので、請求
項２４に示したように端末局から基地局へデータを分割
伝送することを前提とし、端末局が移動体の移動速度を
把握する場合に利用できる。一方、請求項３，４に示す
ように、端末局から送信された無線信号を基地局が受信
し、その受信した無線信号に基づいて、請求項１，２と
同様に移動速度を検出してもよい。すなわち、請求項３
の無線通信システムでは、端末局が基準周波数の無線信
号を基地局へ送信し、基地局は、端末局から受信した無
線信号より解析した周波数と基準周波数との差に基づい
て移動体の移動速度を検出する。また、請求項４の無線
通信システムでは、端末局が基準ビットレート及び所定
周波数の無線信号を基地局へ送信し、基地局は、端末局
から受信した無線信号より解析したビットレートと基準
ビットレートとの差に基づいて移動体の移動速度を検出
する。

【００２０】なお、請求項１，３のように周波数の差に
基づいて移動速度を検出する手法は、請求項２，４のよ
うにビットレートの差に基づく場合よりは処理負荷が少
ない。しかし、発振器の周波数の広がりを考慮する必要
があるため、周波数差（ドップラーシフト量）を正確に
把握するのが相対的に困難である。これに対して、請求
項２，４のようにビットレートの差に基づく場合は周波
数の広がりの影響を考慮しなくてすむため、検出精度は
相対的に高くなる。

【００２１】また、請求項１，２の場合には、基地局と
端末局との間で通信が往復しないと基地局にて移動速度
を検出できなかったが、請求項３，４の場合は、端末局
から基地局へ送信するだけで基地局にて移動速度を検出
できる。しかし、請求項１，２の場合の端末局は基本的
には待ち状態でよく、基地局からの送信をトリガとして
返信すればよかったのに対して、請求項３，４の場合の
端末局は、無線信号を常時送信しているか、あるいは基
地局が存在する手前で何らかのトリガで無線信号の送信
を開始しないといけない。これらの手法では、端末局か
ら主体的に送信する必要があるからである。

【００２２】ところで、請求項１〜４のシステムでは、
基準周波数が基地局と端末局との間で予め規定されてお
り、実際に基地局あるいは端末局から送信される無線信
号の周波数が基準周波数通りであればよいが、実際には
各々の発振周波数に誤差があることも多い。その場合
は、誤差によって移動速度の検出精度が低下することと
なる。これに対して請求項５に示す手法であれば、その
ような誤差を考慮しなくてもよい。つまり、請求項５の
場合は、基地局から基準周波数の無変調の無線信号を端
末局へ送信し、端末局は、その送信された基準周波数の
無線信号を受信したら、その受信した無線信号に所定の
変調を施して基地局に送信する。そして基地局は、端末
局へ送信した無変調の無線信号の周波数と、端末局から
送信されてきた変調後の無線信号の周波数との差に基づ
いて移動体の移動速度を検出するのである。この場合に
基地局が受信する無線信号は、元は自分が送信したもの
であるため、移動体の相対速度が０であれば、その周波
数は完全に一致することとなる。したがって、請求項１
〜４のように「基準周波数であるとして」実際に送信す
る周波数と規定上の基準周波数との誤差自体が発生する
余地がないのである。

【００２３】また、このようにして移動速度を検出した
場合には、その移動速度となっている移動体を基地局が
識別できることが好ましい。そこで、その識別を容易に
するため、請求項１、２あるいは６の無線通信システム
を前提とした場合には、請求項６の手法が採用できる。
つまり、端末局が、移動体の移動速度と共に自局を示す
端末局ＩＤを基地局に通知する。なお、請求項６の場合
には基地局からの信号に基づかずに移動体の移動速度を
検出するので、その検出した移動速度と端末局ＩＤとを
上り回線にて基地局に通知すればよい。

【００２４】また、請求項３又は４の無線通信システム
を前提とした場合には、請求項８に示す手法が採用でき
る。つまり、端末局が、基準周波数の無線信号を自局を
示す端末局ＩＤを表す情報信号を用いて所定の変調方式
で変調してから基地局へ送信し、基地局は、受信した無
線信号を復調して端末局ＩＤを表す情報信号を得るので
ある。さらに、請求項５の無線通信システムを前提とし
た場合には、請求項９に示す手法が採用できる。つま
り、端末局が、基地局から受信した無変調の無線信号
を、自局を示す端末局ＩＤを表す情報信号を用いて所定
の変調方式で変調してから、基地局へ送信する。そし
て、基地局は、受信した無線信号を復調して端末局ＩＤ
を表す情報信号を得るのである。このように端末局ＩＤ
も基地局が把握することで、その端末局を搭載している
移動体の移動速度（すなわち端末局の移動速度）を個別
に把握できるため、上述したように、その移動速度に応
じた適切なパケット長でのデータ通信が可能となる。

【００２５】なお、このような無線通信システムにおい
ても、各基地局による通信エリアが、同時に複数の端末
局が存在し得ない大きさであると共に、通信エリア同士
がオーバーラップしないよう構成することや、さらに通
信エリアに関して、「同時に複数の端末局が存在し得な
い大きさ」という条件を満たしながら、取り得る最大の
大きさであることが好ましい（請求項２５，２６参
照）。

【００２６】なお、以上の説明は無線通信システムとし
て実現した場合について説明したが、端末局あるいは基
地局という単位で発明を捉えることもできる。例えば請
求項１２に示す端末局は、基地局との間で予め規定して
おいた基準周波数の無線信号を基地局から受信し、その
受信した無線信号の周波数と基準周波数との差に基づい
て移動体の移動速度を検出し、その検出した移動速度を
基地局に通知するものであり、請求項１に示したシステ
ムに好適に用いることができる。同様に、請求項１３，
１６に示す端末局は、請求項２，７に示したシステムに
好適に用いることのできるものである。これら端末局と
しての効果は、上述したシステムにおける場合と基本的
に同様であるので、繰り返さない。

【００２７】一方、基地局という単位で発明を捉えた場
合には、請求項１４，１５，１７に示すように、請求項
３，４，８のシステムに対応するものが考えられる。こ
の場合の効果も上記システムとしての効果説明において
既に述べているので繰り返さない。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明が適用された実施例
について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の
形態は、下記の実施例に何ら限定されることなく、本発
明の技術的範囲に属する限り、種々の形態を採り得るこ
とは言うまでもない。

【００２９】図１は、上述した発明が適用された路車間
通信システムの概略構成を表す説明図である。図１
（ａ）に示すように、本システムは、道路に沿って所定
の間隔で配置された基地局Ｋと、道路を走行する車両に
搭載された端末局Ｔとから成る。

【００３０】この内、端末局Ｔは、車両の上部に設置さ
れたアンテナ（端末局アンテナ）ＡＴｔと、その端末局
アンテナＡＴｔを介して無線通信を行う端末局本体１と
を備えている。一方、基地局Ｋは、道路上方に設けられ
たアンテナ（基地局アンテナ）ＡＴｋと、その基地局ア
ンテナＡＴｋを介して無線送受を行う基地局本体１０と
を備えている。なお、基地局アンテナＡＴｋの位置に関
しての詳細は後述する。

【００３１】また、基地局本体１０は、光ファイバを介
して制御局Ｓと接続されている。この制御局Ｓと基地局
Ｋとの関係についても後述する。基地局Ｋは、基地局ア
ンテナＡＴｋから搬送波ビームを放射して所定の通信エ
リアを形成し、その通信エリア内に進入した端末局Ｔと
の間で無線通信を行う。つまり、車両に搭載された端末
局Ｔが車両の移動に伴って間欠的に通信エリアに入出
し、その通信エリアに滞在中の端末局Ｔが基地局Ｋとの
間でデータ通信を行う。ここで、基地局Ｋによる通信エ
リアについては、次の２つの条件を満たすように設定さ
れている。

【００３２】［条件］…同時に複数の端末局Ｔが存在
し得ない大きさである。具体的には、端末局Ｔを搭載し
た車両が高々一台入れる程度のサイズのエリア（パーソ
ナルエリアと称す。）である。［条件］…通信エリア同士がオーバーラップしないよ
う構成されている。

【００３３】このような２条件を満たすように設定され
た通信エリアにて、端末局Ｔと基地局Ｋとが通信する。
これをスポットアクセス方式の通信と呼ぶこととする。
このスポットアクセス方式にて通信することで、次のよ
うな効果が発揮される。まず、上述した条件によって
通信エリア内で時間分割や周波数分割等の多元アクセス
を施す必要が無くなる。このため一つの端末局Ｔに対し
て一つの通信エリアに与えられた全帯域と全通信時間を
与えることができ高速通信が可能となる。また、条件
によって全ての通信エリアが同一の周波数帯域を使用す
ることができ、一つのサービスに与えられた全周波数帯
域を全ての通信エリアで使用することができる。このた
め各ユーザー端末はサービスに与えられた全周波数帯域
を使用することができより高速な通信が可能となる。

【００３４】以上の説明は概念的であったので、通信エ
リアの大きさや形成方法、搬送波周波数などについてさ
らに具体的に説明する。（１）まず、条件を満たす通信エリアの具体的な大き
さに関して検討する。路車間通信の対象とする車両は大
型トラックから普通車、軽自動車まで様々である。しか
し通信エリアの大きさが、普通車、軽自動車に対して上
記条件を満たすならば、それより大きな車両に対して
は必ず条件は満たされるため、普通車、軽自動車に対
して検討する。まず、現実的に存在する車の種類とその
サイズを勘案すると、車両進行方向の長さは４ｍ程度で
あることが分かり、通信エリアの車両進行方向の長さを
４ｍ程度とすると、走行中はもちろん渋滞中でも通信エ
リア内に２台以上の車両は入らず、同時に複数の端末局
Ｔが通信エリア内には存在しないと考えられる。また、
車両幅方向の長さは２ｍ程度であることがわかる。しか
し車両が必ずしも車線中央を走行するとは限らないこと
から通信エリアの車両幅方向の長さは幅員程度（３．５
ｍ）が望ましいと考える。ただし、隣接車線にまで広が
ると干渉の原因となることから幅員から両側に1割程度
の余裕を持たせて３ｍ程度が望ましいと考える。したが
って、通信エリアのサイズを縦（道路の長さ方向）４ｍ
×横（道路幅方向）３ｍとする。

【００３５】なお、ここでいう４ｍ×３．５ｍは、図１
（ｂ）に示すように、車両上部に取り付けられた端末局
アンテナＡＴｔの位置においてそのサイズになるように
設定されている。したがって、上述の車サイズ例からす
れば、道路上１．４ｍ〜１．５ｍで上記通信エリアのサ
イズが確保できるように設定することとなる。

【００３６】また、通信エリアの形状（ここでは断面形
状を意味する）に関しては、略楕円形状が形成し易い
が、通信対象が車両であるため、長方形状にすると次の
利点が得られる。つまり、端末局アンテナＡＴｔが縦方
向の４ｍ分に存在する時間が、車両の車線内の走行位置
に関係なく同じだけ確保できることとなる。したがっ
て、図１（ａ）での概念説明では略楕円形状となってい
るが、実際には略長方形状の断面となるようなビームを
照射することが望ましい。

【００３７】なお、通信エリアの横幅３ｍというのは、
隣接車線における通信エリアとの干渉を考慮したもので
あるが、複数車線があるといっても、それら複数車線間
に何も介在せずに単に隣接する場合と、分離帯のような
ものがあり車線同士が直接的には接していない場合もあ
るため、それらの違いを考慮してもよい。また、複数車
線が直接隣接している場合であっても、通信エリア同士
が道路幅方向に隣接しないように相互に位置をずらせ
ば、例えば一の通信エリアに存在する移動体によって搬
送波が散乱したとしても、他の通信エリアに与える影響
がないか、あるいは少ないと考えられ、車線幅一杯の
３．５ｍであってもよい。これらについては特願２００
０−７２３８７号において詳しく記載したので、必要な
らばそちらを参照されたい。

【００３８】（２）次に、搬送波周波数について考え
る。一般に、搬送波周波数を高くするとビームの指向性
が高くなり絞りやすい。従って上記のようなパーソナル
通信エリアを形成する場合は搬送波周波数は高いほうが
望ましい。また、条件を満たすようにする場合、周波
数がマイクロ波程度に低いと、路面、車両による回折、
散乱で干渉が生じると考える。そこで指向性が十分高
く、かつ大気中での減衰が大きいミリ波を用いることが
望ましい。

【００３９】（３）続いて、アンテナ位置に関し幅員方
向と車両進行方向に場合分けして検討する。まず幅員方
向に関して検討する。搬送波としてミリ波を用いる場
合、直進性が高くなるために、自車近傍の（例えば隣の
レーンを走行中の）大型車両、あるいは標識などによっ
て搬送波が遮蔽（シャドウイング）されることがある。
これを回避するため、道路幅方向に関しては、車両上部
に取り付けられた端末局アンテナＡＴｔに対して、ほぼ
真上から搬送波ビームを放射することが望ましい（図１
（ｂ）参照）。

【００４０】また、車両進行方向についても同様に車両
直上から放射することが望ましいが、基地局アンテナＡ
Ｔｋ直下から道路上の車両の前後方向に対称にビームを
形成すると、図２（ａ）に示すように、ドップラー現象
により、車両の移動に伴って端末局アンテナＡＴｔが基
地局アンテナＡＴｋ直下を通過する前後で搬送波周波数
が不連続に変化する（ｆ0＋Δｆ→ｆ0−Δｆ）。

【００４１】従って、本実施例では、図２（ｂ）に示す
ように、基地局アンテナＡＴｋ直下から後側（車両の進
行方向とは反対側）にのみビームを形成させている。も
ちろん、基地局アンテナＡＴｋ直下から前側（車両の進
行方向側）にのみビームを形成させてもよい。なお、ビ
ームの高さに関しては、本実施例では一応１０ｍ程度に
しているが、これは、適用状況に応じて適宜変更すれば
よい。

【００４２】（４）また本システムは、スポットアクセ
ス通信方式でありながら、セルラー方式のような連続ア
クセス方式よりも高速通信（大容量通信）を実現できる
ようにする。通信エリアの間隔を短くすれば当然ながら
連続アクセス方式よりも高速通信できるのであるが、基
地局Ｋの設置密度を高くすればインフラコストが高くな
る。したがって、通信エリアの間隔がどの程度まで大き
くなっても連続アクセス方式に対して有利であるかを数
値計算によって検証することで、連続アクセス方式より
も高速通信（大容量通信）が可能な通信エリアの間隔を
知ることができる。この検証については、特願２０００
−７２３８７号において詳細に記載したので繰り返さな
いが、ある現実的な条件を設定して計算を実行した結
果、スポットアクセス方式は連続アクセス方式に対して
５０倍の伝送速度を持つことが判った。しかしスポット
アクセス方式には連続アクセス方式には無い通信不可能
区間が存在する（図２（ｃ）参照）。したがって、さら
に上述した先願においては、通信可能区間（即ち通信エ
リア）の長さに対する通信不可能区間の長さによって変
化する平均伝送を計算し、スポットアクセス方式が連続
アクセス方式に対して高い伝送速度を維持できる条件を
導いた。その結果、端末局アンテナＡＴｔが通信エリア
内に滞在している時間のうち、回線オン・オフ等の制御
に要する時間を考慮し、所望のデータ伝送に使用できる
時間を５割とした場合、基地局間隔を１０〜２０［ｍ］
とし、基地局アンテナ−端末局アンテナ間距離を１０ｍ
程度としなければ、スポットアクセス方式と同等の余裕
がないと考え、インフラコストの観点からもスポットア
クセス方式が連続アクセス方式に対して優れていると考
える。

【００４３】ところで、本システムは、上述したよう
に、端末局Ｔが車両の移動に伴って間欠的に通信エリア
に入出し、その通信エリアに滞在中に基地局Ｋとの間で
データ通信を行う。このようなスポットアクセス方式の
通信の場合には、やりとりすべきデータが一つの通信エ
リア滞在時間内では伝送不可能な程度に大きいことも想
定される。その場合には、複数の基地局Ｋから分割伝送
すればよい（図１（ａ）参照）。

【００４４】分割伝送の際には、制御局Ｓにおいて情報
を分割して無線パケット化する。図１（ａ）の例で言え
ば、通信エリアａ，ｂ，ｃ向けに３分割し、それぞれを
基地局Ｋに伝送する。そして、各基地局Ｋにおいて、端
末局Ｔが通信エリアに入った時点で伝送する。端末局Ｋ
では無線復調して伝送された無線パケットを取り出し、
再加工して元の情報を取り出す。その後、分割データを
結合して端末局Ｔ側でのアプリケーション処理に用いた
りする。なお、以上は下り方向の処理であったが、上り
方向に関しても同様である。つまり、端末局Ｔからデー
タをアップロードする際、そのデータを分割し、複数の
通信エリアにおいて順番に基地局Ｋ側に伝送する。基地
局Ｋはその分割伝送されたデータを制御局Ｓへ送り、制
御局Ｓにおいてそれらを結合してデータを復元する。

【００４５】このようなデータの分割伝送を考えた場
合、一つの無線パケットの大きさは、一つの通信エリア
で伝達が完了する程度に小さくする必要がある。しか
し、端末局Ｔは車両に搭載されているため、渋滞時と平
常時とでは車両の移動速度が大きく変化し、基地局Ｋの
通信エリア内の滞在時間が大きく変化してしまう。この
とき、各通信エリアにて伝送するパケットの長さを、渋
滞時に走行する速度に基づく滞在時間を基準として設定
すると、平常走行時の滞在時間が相対的に短いため、そ
のパケット長のデータ伝送が完了しなくなるため、この
ような設定は採用できない。一方、車両が平常時に走行
する速度に基づいて得た滞在時間内にデータ伝送が完了
するようなパケット長に固定しておくと、渋滞時には滞
在時間が長いため、そのパケット長のデータ伝送が完了
しても時間的に余裕があり、その時間が無駄になってし
まう。また、平常時といっても、車両の走行速度には差
があるため、パケット長を固定にするのであれば、取り
得る最高車速を基準にせざるを得ないため、その最高車
速よりも低速で走行する場合にやはり時間が無駄が生じ
ることとなる。このような問題を解決するためには、車
両の移動速度を検出し、端末局Ｔが通信エリア内に滞在
する時間、さらに詳しく言えば、端末局アンテナＡＴｔ
が通信エリア内のデータ伝送のために有効な区間（図２
（ｃ）参照）内に滞在する時間を検出し、その時間内に
収まるような極力長いパケット長とすることが好まし
い。

【００４６】そこで、本実施例では、車両の移動速度を
検出し、その移動速度に適したパケット長のパケットを
伝送するようにした。車両の移動速度の検出手法につい
ては後述することとし、パケットについて説明する。伝
送すべき元情報のビット列（図３（ａ）参照）を予め無
線フレームに分割しておく（図３（ｂ）参照）。この無
線フレームは、図３（ｃ）のようにするのが一般的であ
る。つまり、先頭部分にフレームの先頭であることを示
す特定のビットパターンを持つ先頭フラグを形成する。
その先頭フラグの次に送信元アドレス情報・宛先アドレ
ス情報・フレームの制御情報などを含んだヘッダーを形
成する。ヘッダーの次には伝送すべきデータ部を形成
し。その次に誤り制御の情報を形成する。そして最後
に、フレームの末尾であることを示す特定のビットパタ
ーンを持つ末尾フラグを形成する。このフレームは所定
の長さで構成される。

【００４７】そして、各エリア向けのパケットはこのフ
レームをいくつ含むかでパケット長を変えることができ
る。つまり、図４（ａ）に示すように、まず車両速度を
認識し（Ｓ１０）、その認識した車両速度に基づいてデ
ータ伝送を行うエリア滞在時間を算出し、その滞在時間
に応じて伝送可能な長さのパケット長を算出する（Ｓ２
０）。そして、そのパケット長となるようなフレーム数
を算出し、そのフレーム数分のフレームにてパケットを
形成する（Ｓ３０）。その後、このようにして形成した
パケットを伝送する（Ｓ４０）。

【００４８】この一連の処理は各エリアについて実行さ
れる。つまり、図２（ｃ）に示すように、通信エリアの
中央部分がデータ伝送のために有効な部分であるため、
それ以前のエリア滞在時間中に図４（ａ）のＳ１０〜Ｓ
３０を実行する。そのため、各エリアに進入した時点で
の車両速度が異なれば、各エリアにて伝送するパケット
長も異なり、例えば図３（ｄ）に示すように、エリアａ
向けのパケットについてはパケット長Ｌａ、エリアｂ向
けのパケットについてはパケット長Ｌｂ、エリアｃ向け
のパケットについてはパケット長Ｌｃというように個別
に算出される。そのため、例えばパケット長Ｌａと算出
されたエリアａ向けについてはフレーム数Ｆａのパケッ
トを形成し、パケット長Ｌｂと算出されたエリアｂ向け
についてはフレーム数Ｆｂのパケットを形成し、パケッ
ト長Ｌｃと算出されたエリアｃ向けについてはフレーム
数Ｆｃのパケットを形成する。

【００４９】なお、図４（ａ）に示す処理の場合には、
パケット長をリアルタイムで形成したが、複数のパケッ
ト長のパケットを予め形成しておき、移動速度に応じた
適切なパケット長のパケットを選択してもよい。この方
法を図４（ｂ）を参照して説明する。

【００５０】まず、パケット中に含むフレーム数を変え
ることで複数通りのパケット長のパケットを形成してお
く（Ｓ１１０）。例えば含むフレーム数が１０，２０，
３０，４０，５０個の５種類のパケットを形成してお
く、といったことである。そしてその形成したパケット
を記憶媒体へ格納しておく（Ｓ１２０）。このような準
備ができてから、車両速度を認識し（Ｓ１３０）、その
認識した車両速度に基づいてデータ伝送を行うエリア滞
在時間を算出し、その滞在時間に応じて伝送可能な長さ
のパケット長を算出する（Ｓ１４０）。そして、Ｓ１２
０で記憶媒体へ格納したパケットの中から該当するパケ
ットを選択して取り出す（Ｓ１５０）。この「該当する
パケット」とは、Ｓ１４０にて算出したパケット長以
下、且つ最も長いパケットである。例えば上述した５種
類のパケット長のパケットが格納されており、算出され
たパケット長が４９であれば、パケット長４０のパケッ
トを選択することとなる。その後、取り出したパケット
を伝送する（Ｓ１６０）。

【００５１】このように図４（ａ），（ｂ）に２方法を
示したが、図４（ｂ）に示す手法の場合、予めいくつか
のパターンを準備しておくためメモリ量が相対的に多く
なってしまうが、車両速度を認識してからデータ送信開
始までの時間は短くなる。つまり、適切なパケット長が
算出できたら（Ｓ１４０）、それに対応するものを選択
する（Ｓ１５０）だけでよいからである。一方、図４
（ａ）に示す手法の場合には、処理時間は図４（ｂ）の
手法に比べて長くなるが、メモリ量は相対的に低減さ
れ、また適切なパケット長を「１フレーム単位」で形成
することができる。つまり、図４（ｂ）の手法では、Ｓ
１５０の説明に関して具体例を挙げたように、Ｓ１４０
にて算出したパケット長が４９であった場合には、上述
した５種類のパケット長の中から選択するとパケット長
４０のパケットを選択することとなるが、図４（ａ）の
手法ではリアルタイムで形成するため、４９フレームで
構成される最適なパケット長のパケットを構成すること
ができる。つまり、効率的なデータ伝送という観点から
は図４（ａ）の手法が好ましいと言える。

【００５２】さて、次に車両の移動速度（車両速度）の
検出手法について説明する。車両速度は例えば車両が備
える車速センサやＧＰＳなどを用いて検出することは可
能であるので、これについては第６の検出手法として後
述するが、第１〜第５の検出手法として、一般的にこの
第６の検出手法よりも検出精度が高いと考えられる手法
を説明する。特に本実施例のシステムにおける通信エリ
アは相対的に狭小で滞在時間が短いため、通信可能な時
間を精度よく検出すれば、その通信可能時間中に伝送可
能な最大のパケット長を設定することもできる。そし
て、この車両速度の検出を、本システム自体が元々備え
ている基地局Ｋと端末局Ｔとの無線通信機能を利用して
行うため、あえて車両速度の検出のためだけに特別な構
成を準備しなくてよい。

【００５３】それでは、車速センサやＧＰＳなどを用い
ない場合の車両速度の検出手法を５種類説明する。［第１の検出手法］この検出手法を図５を参照して説明
する。図５（ａ）に例示するように、基地局アンテナＡ
Ｔｋからは、端末局Ｔとの間で予め規定しておいた基準
周波数の無線信号が連続的に送信されている。この無線
信号を制御信号と称す。車両に搭載された端末局Ｔは、
図５（ｂ）に示すように、この制御信号を端末局アンテ
ナＡＴｔによって受信し、周波数解析装置１１にて受信
した制御信号の周波数を解析する。この解析された周波
数は車両と基地局Ｋとの相対速度により、基地局アンテ
ナＡＴｋから送信した制御信号の周波数からドップラー
シフトしている。そのため、移動体速度演算装置１２で
は、この周波数のドップラーシフト量に基づいて移動体
速度（車両速度）を演算する。

【００５４】一方、ＩＤ情報記憶媒体１３には、自局を
示す端末局ＩＤを表す情報信号（ＩＤ情報）が記憶され
ており、移動体速度演算装置１２にて演算された移動体
速度とＩＤ情報記憶媒体１３から読み出されたＩＤ情報
はインターフェース１４を介して上り用装置へ送られ
る。

【００５５】この上り用装置は、インターフェース１４
を介して入力された移動体速度及びＩＤ情報に基づいて
所定の変調信号を生成する変調装置１５と、中間周波数
帯のローカル信号を生成する局部発振器１７と、変調装
置１５からの変調信号と局部発振器１７からのローカル
信号とを混合してローカル信号を変調信号にて変調して
なる中間周波帯の信号（ＩＦ信号）を生成するミキサ１
６と、ミキサ１６からのＩＦ信号の所定周波数成分をカ
ットするバンドパスフィルタ１８と、無線周波数帯の第
２ローカル信号を生成する局部発振器２０と、バンドパ
スフィルタ１８から出力されたＩＦ信号に局部発振器２
０からの第２ローカル信号を混合してアップコンバート
することにより無線周波数帯の送信信号（ＲＦ信号）を
生成するミキサ１９と、ミキサ１９からのＲＦ信号の所
定周波数成分をカットするバンドパスフィルタ２１と、
バンドパスフィルタ２１から出力された送信信号を増幅
する増幅器２２と、増幅器２２にて増幅された送信信号
を電波に変換して送出する送信アンテナ２３とを備えて
いる。この上り用装置は予め決められた上り回線で基地
局Ｋ側へ無線信号を送信するが、ＰＤＣ等の既存の他の
通信媒体を介して信号送信してもよいし、基地局Ｋの通
信エリアで使用できる周波数帯域の一部を上り用の帯域
として割り当て、同じ路車間通信装置を用いて信号送信
してもよい。その場合には、送信アンテナ２３は端末局
アンテナＡＴｔと兼用することも可能である。

【００５６】基地局Ｋでは、このように端末局Ｔから送
信された無線信号を復調して移動体速度とＩＤ情報を認
識することができ、上述したように速度に応じたパケッ
ト長でのパケット伝送が可能となる。［第２の検出手法］第２の検出手法では、基地局Ｋと端
末局Ｔとの間で予め規定しておいた基準ビットレート及
び基準周波数の無線信号を基地局Ｋから送信する。そし
て端末局Ｔは、基地局Ｋから送信された無線信号を受信
し、その受信した無線信号のビットレートを解析する。
つまり、図５（ｂ）の構成において、周波数解析装置１
１をビットレート解析装置に変更し、この部分でビット
レートを解析する。このビットレートは、車両と基地局
Ｋとの相対速度により、基地局アンテナＡＴｋから送信
した制御信号の周波数からドップラーシフトしている。
そのため、移動体速度演算装置１２では、このビットレ
ートのドップラーシフト量に基づいて移動体速度（車両
速度）を演算する。後の動作は第１の検出方法と同じで
ある。

【００５７】第１の検出手法の場合は周波数のドップラ
ーシフト量に基づくため、周波数の広がりを考慮する必
要があり、周波数差（ドップラーシフト量）を正確に把
握するのが相対的に困難である。これに対して、第２の
検出手法のようにビットレートのドップラーシフト量に
基けば、周波数の広がりの影響を考慮しなくてすむた
め、検出精度は相対的に高くなる。

【００５８】［第３の検出手法］第３の検出手法は、第
１（あるいは第２）の検出手法とは逆に、端末局Ｔから
送信された無線信号を基地局Ｋが受信し、その受信した
無線信号に基づいて移動体速度を検出する手法である。

【００５９】この検出手法を図６を参照して説明する。
図６（ａ）に例示するように、端末局アンテナＡＴｔか
らは、基地局Ｋとの間で予め規定しておいた基準周波数
の無線信号が連続的に送信されている。また、この信号
は自局を示す端末局ＩＤを表す情報信号（ＩＤ情報）を
用い所定の変調方式で変調されている。この無線信号を
制御信号と称す。基地局Ｋは、図６（ｂ）に示すよう
に、この制御信号を基地局アンテナＡＴｋによって受信
し、周波数解析装置３１にて受信した制御信号の周波数
を解析する。この解析された周波数は車両と基地局Ｋと
の相対速度により、端末局アンテナＡＴｔから送信した
制御信号の周波数からドップラーシフトしている。その
ため、移動体速度演算装置３２では、この周波数のドッ
プラーシフト量に基づいて移動体速度（車両速度）を演
算する。この移動体速度はＣＰＵ３３へ送られる。

【００６０】一方、受信した制御信号は増幅器３５を介
してダウンコンバータ３６へ送られ、局部発振器３７に
て生成された無線周波数帯のローカル信号を用いて中間
周波帯の信号（ＩＦ信号）が取り出される。そして、ダ
ウンコンバータ３９へ送られ、局部発振器４０にて生成
された中間周波数帯のローカル信号を用いてベースバン
ド信号が取り出され、復調装置４２へ送られる。復調装
置４２ではベースバンド信号を復調してＩＤ情報を取り
出し、インターフェース４３を介してＣＰＵ３３へ送
る。

【００６１】基地局Ｋでは、このように端末局Ｔから送
信された制御信号に基づいて移動体速度とＩＤ情報を認
識することができる。［第４の検出手法］請求項４の無線通信システムでは、
端末局が基準ビットレート及び所定周波数の無線信号を
基地局へ送信し、基地局は、端末局から受信した無線信
号より解析したビットレートと基準ビットレートとの差
に基づいて移動体の移動速度を検出する。

【００６２】第４の検出手法では、基地局Ｋと端末局Ｔ
との間で予め規定しておいた基準ビットレート及び基準
周波数の無線信号を端末局Ｔから送信する。そして基地
局ＫＴは、端末局Ｔから送信された無線信号を受信し、
その受信した無線信号のビットレートを解析する。つま
り、図６（ｂ）の構成において、周波数解析装置３１を
ビットレート解析装置に変更し、この部分でビットレー
トを解析する。ＩＤ情報の取り出しも含め、後の動作は
第３の検出方法と同じである。また、ビットレートに基
づく移動体速度の検出精度が周波数に基づく場合よりも
相対的に高くなる点は第２の検出手法の場合と同様であ
る。

【００６３】また、上述の第１あるいは第２の検出方法
の場合には、基地局Ｋと端末局Ｔとの間で通信が往復し
ないと基地局Ｋにて移動速度を検出できなかったが、第
３あるいは第４の検出方法の場合は、端末局Ｔから基地
局Ｋへ無線信号を送信するだけで基地局にて移動速度を
検出できる。

【００６４】［第５の検出手法］この検出手法を図７を
参照して説明する。図７（ａ）に例示するように、基地
局アンテナＡＴｋからは、端末局Ｔとの間で予め規定し
ておいた基準周波数の無線信号が連続的に送信されてい
る。但しこの無線信号は「無変調」である。この無線信
号を制御信号と称す。車両に搭載された端末局Ｔは、図
７（ｂ）に示すように、この制御信号は端末局アンテナ
ＡＴｔによって受信され、サーキュレータ５１及び増幅
器５２を介して変調器５２へ送られる。一方、ＩＤ情報
記憶媒体５６には、自局を示す端末局ＩＤを表す情報信
号（ＩＤ情報）が記憶されており、ここから読み出され
たＩＤ情報はインターフェース５５を介して変調器５２
へ送られる。そして変調器５２では、受信した制御信
号、すなわち無変調の信号をこのＩＤ情報を用い所定の
変調方式で変調する。変調器５２にて変調された制御信
号が増幅器５４にて増幅された後、サーキュレータ５１
及び端末局アンテナＡＴｔを介して基地局Ｋ側へ送信さ
れる。

【００６５】基地局Ｋでは、端末局Ｔへ送信した無変調
の無線信号の周波数と、端末局Ｔから送信されてきた変
調後の無線信号の周波数とのドップラーシフト量に基づ
いて移動体速度（車両速度）を演算する。この周波数解
析や移動体速度演算については、図６（ｂ）に示した第
３の検出方法の場合と同様の構成にて実現できる。

【００６６】上述した第１〜第４の検出方法では、基準
周波数が基地局と端末局との間で予め規定されており、
実際に基地局Ｋあるいは端末局Ｔから送信される無線信
号の周波数が基準周波数通りであればよいが、実際には
誤差が含まれることも多い。その場合は、誤差によって
移動速度の検出精度が低下することとなる。これに対し
て第５の検出方法の場合には、基地局Ｋが受信する無線
信号は、元は自分が送信したものであるため、移動体の
相対速度が０であれば、その周波数は完全に一致するこ
ととなる。したがって、第１〜第４の検出方法における
「基準周波数であるとして」実際に送信する周波数と規
定上の基準周波数との誤差自体が発生する余地がない。

【００６７】それでは、次に車速センサやＧＰＳを用い
た場合の車両速度の検出手法を説明する。［第６の検出手法］図８に示すように、車両に搭載され
た車速センサやＧＰＳを用いた車速検出装置６２にて検
出した移動体速度とＩＤ情報記憶媒体６３から読み出さ
れたＩＤ情報はインターフェース６４を介して上り用装
置へ送られる。そして、基地局Ｔとの間で予め規定して
おいた周波数・変調方式の無線信号にて基地局Ｋ側へ送
信する。この上り用装置は、図５（ｂ）に示した上述の
第１の検出手法における構成と同じであり、変調装置６
５と、２つの局部発振器６７，７０と、ミキサ６６，６
９と、バンドパスフィルタ６８，７１と、増幅器７２
と、送信アンテナ７３とを備えている。基地局Ｋでは、
このように端末局Ｔから送信された無線信号を復調して
移動体速度及びＩＤ情報を得て、上述のパケット長算出
などを行う。なお、このように複数の基地局Ｋから端末
局Ｔへデータを分割して伝送することを考えた場合、一
の通信エリア滞在中のデータ伝送速度を高くすることが
できることを前提とすれば、端末局Ｔ側において十分大
きなバッファメモリを装備しておくことにより、間欠的
なデータ伝送によっても端末局Ｔ側において連続的なデ
ータの使用ができる。つまり、例えばインターネットで
配信されているストリームビデオ、ストリームラジオ等
の動画を視聴することができる。また、ある程度の遅延
を許容できるならばリアルタイム映像、音声をダウンロ
ード、アップロードすることができる。例えば、現在地
上波ＴＶにおける生放送も数秒遅延のある「リアルタイ
ム」放送である。この遅延は不適切な表現をジャミング
することに使用されているが、この意味でのリアルタイ
ムなデータ使用も可能となる。

【００６８】そこで、基地局Ｋから端末局Ｔへ間欠的に
データが伝送されても端末局Ｔにおけるアプリケーショ
ンでのデータ使用に中断が生じないような端末局Ｔ側が
準備すべき「十分な」バッファメモリ量と、通信エリア
の密度を採用することが望ましい。これらについての検
討は、特願２０００−７２３８７号にて詳細に記載して
いるのでここでは繰り返さない。

【００６９】また、このようなデータの分割伝送を前提
とする場合には、上述したように、連続アクセス方式に
対する優位性を持てる通信エリア密度を確保しながら極
力通信エリア間を大きくすることに加え、以下に示す光
電波融合技術を導入することがインフラコスト削減に寄
与すると考える。この光電波融合技術は基地局Ｋを「電
波の噴出し口」とし、複数の基地局Ｋの制御を１台の制
御局Ｓが受け持つためコスト的に有利である。

【００７０】光電波融合技術には代表的な３つのパター
ンとして高周波信号を光伝送、中間周波信号を光伝
送、ベースバンド信号を光伝送がある。そして、上り
・下りを同じパターンで実現してもよいし、異なるパタ
ーンで実現してもよい。〜のパターンに対応する概
略構成及び上り・下り方向の流れの概略を整理して説明
することとする。

【００７１】高周波信号の光伝送の場合この場合は、図９（ａ）に示す構成が考えられる。図中
ＬＤはレーザ光源、ＭＯＤは光を電気信号で強度変調す
る光変調器、ＰＤは強度変調された光信号から電気信号
を取り出すフォトダイオードなどの光−電気（Ｏ／Ｅ）
変換器である。この構成に於ける信号の流れを説明す
る。

【００７２】まず、下り方向については、外部通信網か
ら伝送された有線信号は制御局Ｓ内のインターフェース
部で無線伝送用のデータ処理を施した後に無線変調して
ベースバンド信号を生成する。このベースバンド信号を
中間周波数（例えば１ＧＨｚ）にアップコンバートした
後に、高周波（例えば３７ＧＨｚ，６０ＧＨｚ）にアッ
プコンバートする。そして、光源から発生された光を、
その高周波信号で光変調器を用いて強度変調を施し、そ
の変調された光信号を光ファイバーを介して基地局Ｋへ
向けて伝送する。基地局Ｋでは、制御局Ｓから伝送され
た光信号をＯ／Ｅ変換器で光信号から高周波信号を取り
出し、その取り出した高周波信号を高周波増幅器で増幅
した後に、アンテナを介して空中に放射して端末局へ伝
送する。

【００７３】一方、上り方向については、端末局から放
射された高周波信号をアンテナを介して受信した基地局
Ｋは、光変調器を用いて光を強度変調し、光ファイバー
を介して制御局Ｓへ伝送する。制御局Ｓでは、Ｏ／Ｅ変
換器で光信号から高周波信号を取り出し、高周波から中
間周波を介してベースバンド信号にダウンコンバートす
る。このベースバンド信号をインターフェース部で無線
復調・データ変換して有線信号を取り出し、外部通信網
に接続する。

【００７４】この構成の場合の特徴としては、基地局Ｋ
の構成が非常に簡素化されることである。中間周波信号の光伝送の場合この場合は、図９（ｂ）に示す構成が考えられる。

【００７５】まず、下り方向については、外部通信網か
ら伝送された有線信号は制御局Ｓ内のインターフェース
部で無線伝送用のデータ処理を施した後に無線変調して
ベースバンド信号を生成する。このベースバンド信号を
中間周波数にアップコンバートする。そして、光源から
発生された光を、その中間周波信号で光変調器を用いて
強度変調を施し、その変調された光信号を光ファイバー
を介して基地局Ｋへ向けて伝送する。基地局Ｋでは、制
御局Ｓから伝送された光信号をＯ／Ｅ変換器で光信号か
ら中間周波信号を取り出し、高周波信号にアップコンバ
ートした後、高周波増幅器で増幅し、アンテナを介して
空中に放射して端末局へ伝送する。

【００７６】一方、上り方向については、端末局から放
射された高周波信号をアンテナを介して受信した基地局
Ｋは、その受信した高周波信号を中間周波信号にダウン
コンバートし、この中間周波信号で光変調器を用いて光
を強度変調し、光ファイバーを介して制御局Ｓへ伝送す
る。制御局Ｓでは、Ｏ／Ｅ変換器で光信号から中間周波
信号を取り出し、ベースバンド信号にダウンコンバート
する。このベースバンド信号をインターフェース部で無
線復調・データ変換して有線信号を取り出し、外部通信
網に接続する。

【００７７】この構成の場合は、光変調器の高周波動作
特性が中間周波数程度で可能なため、より廉価なものを
採用でき、全体のコストダウンにつながる。ベースバンド信号の光伝送の場合この場合は、図１０（ａ）に示す構成が考えられる。

【００７８】まず、下り方向については、外部通信網か
ら伝送された有線信号は制御局Ｓ内のインターフェース
部で無線伝送用のデータ処理を施した後に無線変調して
ベースバンド信号を生成する。そして、光源から発生さ
れた光を、そのベースバンド信号で光変調器を用いて強
度変調を施し、その変調された光信号を光ファイバーを
介して基地局Ｋへ向けて伝送する。基地局Ｋでは、制御
局Ｓから伝送された光信号をＯ／Ｅ変換器で光信号から
ベースバンド信号を取り出し、中間周波を介して高周波
にアップコンバートした後、高周波増幅器で増幅し、ア
ンテナを介して空中に放射して端末局へ伝送する。

【００７９】一方、上り方向については、端末局から放
射された高周波信号をアンテナを介して受信した基地局
Ｋは、その受信した高周波信号を中間周波を介してベー
スバンド信号にダウンコンバートし、このベースバンド
信号で光変調器を用いて光を強度変調し、光ファイバー
を介して制御局Ｓへ伝送する。制御局Ｓでは、Ｏ／Ｅ変
換器で光信号からベースバンド信号を取り出し、インタ
ーフェース部で無線復調・データ変換して有線信号を取
り出し、外部通信網に接続する。

【００８０】この構成の場合は、光変調器の高周波動作
特性がベースバンド信号程度で可能なため、より廉価な
ものを採用でき、全体のコストダウンにつながる。ま
た、変調機能付きのＬＤを用いると光変調器なしでも実
現可能となる。その場合の構成を図１０（ｂ）に示す。

【００８１】このように、複数の基地局Ｋを制御局Ｓに
て一括管理できるため、データの分割伝送を前提とする
場合には、よりその効果が顕在化する。［その他］（１）上記実施例においては、パケット長を変えるため
に、そのパケット中に含めるフレーム数を変えることで
実現したが、フレームの長さを変えて実現してもよい。
もちろん、フレーム長を変えると共に（１パケットを構
成する）フレーム数も変えることで全体としてパケット
長を変えてもよい。

【００８２】（２）また、上記実施例においては、通信
エリアの中央部分がデータ伝送のために有効な部分であ
るため、それ以前のエリア滞在時間中に基地局Ｋと端末
局Ｔとの間で無線信号のやりとりを行って車両速度を検
出した。つまり、各通信エリア毎に車両速度を検出する
ことで、通信エリア毎に車両速度が変化しても、その車
両速度に適したパケット長にてデータ伝送ができること
となった。但し、例えば基地局アンテナＡＴｋがある程
度近距離にまとまって設置される「データ通信ソーン」
のようなものを考え、そのゾーン内にて集中的にデータ
通信を行う場合を想定すると、そのゾーン内での車両速
度を一定と考えても問題ない状況も考えられる。その場
合は、最初の通信エリア内にて検出した車両速度がその
後の通信エリアでも継続すると考え、２つ目以降の通信
エリアでは車両速度の検出を省略することもできる。

【００８３】（３）上記実施例においては、図１０
（ｃ）に示すように、ネットワーク構成として複数の基
地局Ｋと制御局Ｓとの接続形態を、制御局Ｓを中心とす
る「ツリー型」とした。しかし、これに限らず、図１０
（ｄ）に示すように、各基地局をシリアルに接続した
「バス型」を用いてもよい。このバス型の場合には、各
基地局Ｋには上述した光電波融合技術を用い、且つ各基
地局Ｋに無線を伝送する光キャリアは各基地局Ｋに応じ
て光波長を異ならしめる波長分割多重（ＷＤＭ）を用い
ることで構成できる。ツリー型の場合には、全ての基地
局Ｋに伝送する光の波長は同一で済むが、敷設する光フ
ァイバーの系統が増加し、インフラコストが相対的に高
くなる可能性がある。これに対してバス型の場合には光
ファイバーは１系統で済む。

【００８４】（４）上記実施例では、無線通信システム
の一例として路車間通信システムを挙げ、移動体の例と
して車両、移動経路の例として道路、区分路の例として
車線を想定して説明した。しかし、車両以外の移動体で
あっても、車両に対する道路や車線と同じような役割を
果たすものが存在すれば、同様に本発明システムへの適
用は可能である。

【００８５】また、上記実施例ではいわゆるスポットア
クセス方式のシステムを前提として考えたが、それ以外
の方式のシステムでも同様の考え方を適用することは可
能である。（５）上記実施例では、基地局Ｋと端末局Ｔとの間で適
切なデータの分割伝送のため車両速度を検出したが、検
出した車両速度の使用目的はこれに限定しなくてもよ
い。例えば車両速度を検出して、トラフィック情報とし
て交通センタなどに出力してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は実施例の路車間通信システムの概要
説明図、（ｂ）は通信エリアの説明図である。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は車両進行方向についての
通信エリアの形成に関する説明図、（ｃ）はスポットア
クセス方式における通信の有効区間と非有効区間の説明
図である。

【図３】データを分割伝送する際、各通信エリアに応
じたパケット長のパケットを形成する点の説明図であ
る。

【図４】車両速度に応じたパケットを伝送する処理を
示すフローチャートである。

【図５】移動体速度（車両速度）の第１の検出方法の
説明図である。

【図６】移動体速度（車両速度）の第３の検出方法の
説明図である。

【図７】移動体速度（車両速度）の第５の検出方法の
説明図である。

【図８】移動体速度（車両速度）の第６の検出方法の
説明図である。

【図９】光電波融合技術に関し、（ａ）は高周波信号
を光伝送する場合の構成図、（ｂ）は中間周波信号を光
伝送する場合の構成図である。

【図１０】光電波融合技術に関し、（ａ），（ｂ）は
ベースバンド信号を光伝送する場合の構成図、（ｃ），
（ｄ）は制御局と基地局との接続形態を例示する説明図
である。

【符号の説明】

Ｋ…基地局Ｓ…制御局Ｔ…端末局ＡＴｋ…基地局アンテナＡＴｔ…端末局アンテナ１…端末局本体１０…基地局本体１１，３１…周波数解析装置１２，３２…移動体速度演算装置１３，５６，６３…ＩＤ情報記憶媒体１４，４３，５５，６４…インターフェース１５，６５…変調装置１６，１９，３６，３９，６６，６９…ミキサ１７，２０，３７，４０，６７，７０…局部発振器１８，２１，６８，７１…バンドパスフィルタ２２，３５，５２，５４，７２…増幅器２３，７３…送信アンテナ３３…ＣＰＵ３６，３９…ダウンコンバータ４２…復調装置５１…サーキュレータ５３…変調器６２…車速検出装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5K028 AA11 BB04 CC05 DD01 DD02 EE09 KK32 LL11 MM04 5K067 AA13 BB41 CC08 DD02 DD17 DD42 DD43 EE02 EE10 EE16 EE24 EE34 EE44 EE72 FF16 HH21 KK02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】端末局を搭載した移動体の移動経路に沿っ
て配置され、限られた通信エリアを有する基地局と、該
基地局の通信エリアに進入した端末局との間で無線通信
を行う無線通信システムであって、前記基地局は、前記端末局との間で予め規定しておいた
基準周波数の無線信号を前記端末局へ送信し、前記端末局は、前記基地局から送信された基準周波数の
無線信号を受信し、その受信した無線信号の周波数と前
記基準周波数との差に基づいて検出した前記移動体の移
動速度を前記基地局に通知することを特徴とする無線通
信システム。
【請求項２】端末局を搭載した移動体の移動経路に沿っ
て配置され、限られた通信エリアを有する基地局と、該
基地局の通信エリアに進入した端末局との間で無線通信
を行う無線通信システムであって、前記基地局は、端末局との間で予め規定しておいた基準
ビットレート及び基準周波数で無線信号を前記端末局へ
送信し、前記端末局は、前記基地局から受信した前記無線信号よ
り解析したビットレートと前記基準ビットレートとの差
に基づいて検出した前記移動体の移動速度を前記基地局
に通知することを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】端末局を搭載した移動体の移動経路に沿っ
て配置され、限られた通信エリアを有する基地局と、該
基地局の通信エリアに進入した端末局との間で無線通信
を行う無線通信システムであって、前記端末局は、前記基地局との間で予め規定しておいた
基準周波数の無線信号を前記基地局へ送信し、前記基地局は、前記端末局から送信された基準周波数の
無線信号を受信し、その受信した無線信号の周波数と前
記基準周波数との差に基づいて前記移動体の移動速度を
検出することを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】端末局を搭載した移動体の移動経路に沿っ
て配置され、限られた通信エリアを有する基地局と、該
基地局の通信エリアに進入した端末局との間で無線通信
を行う無線通信システムであって、前記端末局は、前記基地局との間で予め規定しておいた
基準ビットレート及び基準周波数で無線信号を所定周波
数で前記基地局へ送信し、前記基地局は、前記端末局から受信した前記無線信号よ
り解析したビットレートと前記基準ビットレートとの差
に基づいて前記移動体の移動速度を検出することを特徴
とする無線通信システム。
【請求項５】端末局を搭載した移動体の移動経路に沿っ
て配置され、限られた通信エリアを有する基地局と、該
基地局の通信エリアに進入した端末局との間で無線通信
を行う無線通信システムであって、前記基地局は、基準周波数の無変調の無線信号を前記端
末局へ送信し、前記端末局は、前記基地局から送信された基準周波数の
無線信号を受信し、その受信した無線信号に所定の変調
を施して前記基地局に送信し、前記基地局は、前記端末局へ送信した無変調の無線信号
の周波数と、前記端末局から送信されてきた変調後の無
線信号の周波数との差に基づいて前記移動体の移動速度
を検出することを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】端末局を搭載した移動体の移動経路に沿っ
て配置され、限られた通信エリアを有する基地局と、該
基地局の通信エリアに進入した端末局との間で無線通信
を行う無線通信システムであって、前記端末局は、前記移動体としての車両が搭載している
車速センサ又はＧＰＳの少なくともいずれかを用いた車
速検出装置を有し、当該車速検出装置にて検出した前記
移動体の移動速度を前記基地局に通知することを特徴と
する無線通信システム。
【請求項７】請求項１、２、６のいずれか記載の無線通
信システムにおいて、前記端末局は、前記検出した前記移動体の移動速度と共
に、自局を示す端末局ＩＤを前記基地局に通知すること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項８】請求項３又は４記載の無線通信システムに
おいて、前記端末局は、前記基準周波数の無線信号を、自局を示
す端末局ＩＤを表す情報信号を用いて所定の変調方式で
変調してから、前記基地局へ送信し、前記基地局は、前記受信した無線信号を復調して前記端
末局ＩＤを表す情報信号を得ることを特徴とする無線通
信システム。
【請求項９】請求項５記載の無線通信システムにおい
て、前記端末局は、前記基地局から受信した無変調の無線信
号を、自局を示す端末局ＩＤを表す情報信号を用いて所
定の変調方式で変調してから、前記基地局へ送信し、前記基地局は、前記受信した無線信号を復調して前記端
末局ＩＤを表す情報信号を得ることを特徴とする無線通
信システム。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれか記載の無線通信
システムにおいて、前記移動経路に沿って複数の基地局が所定の間隔にて配
置されており、前記各基地局による通信エリアは、同時
に複数の前記端末局が存在し得ない大きさであると共
に、当該通信エリア同士がオーバーラップしないよう構
成されていることを特徴とする無線通信システム。
【請求項１１】請求項１０記載の無線通信システムにお
いて、前記通信エリアは、同時に複数の前記端末局が存在し得
ない大きさであるという条件を満たしながら、取り得る
最大の大きさであることを特徴とする無線通信システ
ム。
【請求項１２】移動体に搭載されており、当該移動体の
移動経路に沿って配置された基地局との間にて無線通信
を行う端末局であって、前記基地局との間で予め規定しておいた基準周波数の無
線信号を前記基地局から受信し、その受信した無線信号
より解析した周波数と前記基準周波数との差に基づいて
前記移動体の移動速度を検出し、その検出した移動速度
を前記基地局に通知することを特徴とする端末局。
【請求項１３】移動体に搭載されており、当該移動体の
移動経路に沿って配置された基地局との間にて無線通信
を行う端末局であって、前記基地局との間で予め規定しておいた基準ビットレー
ト及び基準周波数の無線信号を前記基地局から受信し、
その受信した無線信号より解析したビットレートと前記
基準ビットレートとの差に基づいて前記移動体の移動速
度を検出し、その検出した移動速度を前記基地局に通知
することを特徴とする端末局。
【請求項１４】端末局を搭載した移動体の移動経路に沿
って配置され、自局の通信エリアに進入した端末局との
間で無線通信を行う基地局において、前記端末局との間で予め規定しておいた基準周波数の無
線信号を前記端末局から受信し、その受信した無線信号
より解析した周波数と前記基準周波数との差に基づいて
前記移動体の移動速度を検出することを特徴とする基地
局。
【請求項１５】端末局を搭載した移動体の移動経路に沿
って配置され、自局の通信エリアに進入した端末局との
間で無線通信を行う基地局において、前記端末局との間で予め規定しておいた基準ビットレー
ト及び基準周波数の無線信号を前記端末局から受信し、
その受信した無線信号より解析したビットレートと前記
基準ビットレートとの差に基づいて前記移動体の移動速
度を検出することを特徴とする基地局。
【請求項１６】請求項１２又は１３記載の端末局におい
て、前記検出した前記移動体の移動速度と共に、自局を示す
端末局ＩＤを前記基地局に通知することを特徴とする端
末局。
【請求項１７】請求項１４又は１５記載の基地局におい
て、前記端末局から受信する無線信号は、前記端末局を示す
端末局ＩＤを表す情報信号を用いて所定の変調方式で変
調されており、その受信した無線信号を復調して前記端
末局ＩＤを表す情報信号を得ることを特徴とする基地
局。
【請求項１８】端末局を搭載した移動体の移動経路に沿
って配置され、限られた通信エリアを有する複数の基地
局と、該基地局の通信エリアに進入した端末局との間で
無線通信を行い、さらに、前記基地局と前記端末局との
間でのデータ伝送が、前記一の基地局による通信エリア
だけでは完了しない場合は、前記移動体の移動方向に存
在する複数の基地局による複数の通信エリアにてデータ
を分割伝送する無線通信システムであって、前記移動体の移動速度を検出し、その検出した移動速度
に応じた適切な長さのパケットにてデータ伝送を行うこ
とを特徴とする無線通信システム。
【請求項１９】請求項１８記載の無線通信システムにお
いて、前記パケットは１以上のフレームで構成されており、１
パケットを構成するフレーム数を変えることによって前
記パケット長を可変にしたことを特徴とする無線通信シ
ステム。
【請求項２０】請求項１８又は１９記載の無線通信シス
テムにおいて、前記パケットは１以上のフレームで構成されており、そ
のフレームの長さを変えることによって前記パケット長
を可変にしたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２１】請求項１８〜２０のいずれか記載の無線
通信システムにおいて、前記検出した移動速度に応じた適切なパケット長のパケ
ットをリアルタイムで形成し、そのパケットを伝送する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２２】請求項１８〜２０のいずれか記載の無線
通信システムにおいて、複数のパケット長のパケットを予め形成しておき、前記
検出した移動速度に応じた適切なパケット長のパケット
を選択し、そのパケットを伝送することを特徴とする無
線通信システム。
【請求項２３】請求項１８〜２２のいずれか記載の無線
通信システムにおいて、前記移動体の移動方向に存在する複数の基地局による複
数の通信エリアにて前記基地局から前記端末局へデータ
を分割伝送する際、前記基地局は、前記請求項１〜６の
いずれかに記載された検出方法を用いて前記移動体の移
動速度を把握することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２４】請求項１８〜２２のいずれか記載の無線
通信システムにおいて、前記移動体の移動方向に存在する複数の基地局による複
数の通信エリアにて前記端末局から前記基地局へデータ
を分割伝送する際、前記端末局は、前記請求項１、２、
６のいずれかに記載された検出方法を用いて前記移動体
の移動速度を把握することを特徴とする無線通信システ
ム。
【請求項２５】請求項１８〜２４のいずれか記載の無線
通信システムにおいて、前記各基地局による通信エリアは、同時に複数の前記端
末局が存在し得ない大きさであると共に、当該通信エリ
ア同士がオーバーラップしないよう構成されていること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項２６】請求項２５記載の無線通信システムにお
いて、前記通信エリアは、同時に複数の前記端末局が存在し得
ない大きさであるという条件を満たしながら、取り得る
最大の大きさであることを特徴とする無線通信システ
ム。