JP2002111347A

JP2002111347A - 路車間通信アンテナおよび路車間通信システム

Info

Publication number: JP2002111347A
Application number: JP2000296657A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kakizaki; 健一柿崎; Kazunari Kihira; 一成紀平; Masato Sato; 正人佐藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2002-04-12
Anticipated expiration: 2020-09-28
Also published as: JP3968982B2

Abstract

(57)【要約】【課題】路車間通信用の路上に設けたアンテナは、そ
の通信サービスエリアを見込む角度の中心方向を指向す
るように設置されていたため、連続する通信サービスエ
リアで継続的な通信サービスを行う場合、３波程度での
周波数再利用が困難であるという問題点があった。【解決手段】路上に設けたアンテナのビーム中心方向
を、通信サービスエリアの近端方向を指向するように設
置することで、空間伝搬損失の小さい遠端方向でのアン
テナ指向角度損失を大きくすることで、所定間隔離れて
同じ周波数を持つ通信サービスエリアとの電波干渉を小
さくするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、路上からの高さ
数ｍから十数ｍに設けたアンテナと道路上を走行する車
輌との間で狭域通信を行う路車間通信アンテナに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】道路交通の安全、効率化を進めるため
に、道路側に設けた種々の支援システムと車輌に設けら
れた車載センサ／制御装置等によって、車輌の安全運転
を支援する、あるいは車輌を自動運転させるための走行
支援道路システム（ＡＨＳ：Automated Highway System
s）の研究が始まっている。ＡＨＳでは、車輌に設けら
れた車載アンテナと路上に設けられた路側アンテナとの
間で通信（路車間通信）を行い、路上に設けられた各種
センサからの情報を車輌に伝送し、この伝送情報および
車載センサが自ら取得した情報に基づいて、車輌側でド
ライバーへの情報提供や車輌に対する各種制御が行われ
る。

【０００３】通常、通信用アンテナは、その通信サービ
スエリアを、アンテナの３ｄBビーム幅で照射するよう
に設置され、その回線設計上は３ｄBのビーム指向角度
損失を考慮することが多い。また、レーダ用アンテナに
おいても、そのレーダターゲットを、アンテナの３ｄB
ビーム幅内に捉えるものとして、設計がなされている。
この場合、アンテナ放射パターンによる指向角度損失を
３ｄＢとして考慮することにより、回線設計が簡便にな
るという利点を持つ。

【０００４】図４(a)は、路車間通信用の路側アンテナ
としてペンシルビームを放射するアンテナを用いた場合
の一例を表しており、図において、１は路上に設けたア
ンテナ、２は通信サービスエリア３内の車輌を示す。ま
た、４は車輌３に設けた車載アンテナ、５は路上に設け
た通信装置、６はアンテナ１と通信装置５とを取り付け
るために路肩７に設けた支柱を示す。ここで、通信装置
５は支柱６の上部ではなく、支柱６の根元付近に配置
し、通信装置５とアンテナ１とをケーブル等により接続
することもある。

【０００５】図４(b)は、アンテナ１の放射パターンの
模式図であり、８は主ビーム、９はサイドローブを示
す。図に示すように、路上に設けたアンテナ１のピーク
方向を、アンテナ１がその通信サービスエリア３を見込
む角度の中心方向を指向するように設置されている。こ
のように設置することで、アンテナ１のピークレベルか
ら３ｄＢ低下した角度方向が、上記通信サービスエリア
３の近端方向と遠端方向とを指向させることができ、通
信サービスエリア３をアンテナ１のビーム幅で照射する
ことができる。また、アンテナ直下の位置から更に約１
００〜１５０ｍ遠方までを通信サービスエリアとしよう
とすると、アンテナからの見込み角が大きくなり過ぎ
て、アンテナビーム幅を広くしなければならず、このた
めに利得が低下して回線設計上不利になり、また、アン
テナ後方への不要放射レベルも大きくなる。このため、
通常、アンテナは通信サービスエリア方向に傾けて配置
し、通信サービスエリアは、アンテナ直下から約３０〜
１５０ｍの間の位置として、ビーム幅を狭め、利得の向
上と不要放射の低減を図っている。このようなアンテナ
の設置方法については、１９９８年電子情報通信学会ソ
サイエティ大会ＳＡＤ−２−２０に示されており、この
文献では、サービスエリア長１００ｍ、路上に設けたア
ンテナの設置高１０ｍ、主ビーム方向はサービスエリア
中央とされている。

【０００６】次に、このアンテナの特性について説明す
る。ここでは送信アンテナの場合を考える。アンテナ１
から放射された電波は、通信サービスエリア３の内部に
存在する車輌２の車載アンテナ４に対し無線通信を行
う。このとき、車輌２がサービスエリア３の内部に存在
すれば、アンテナの指向角度損失は３ｄＢ以内であるこ
とが保証される。また、アンテナ１と通信サービスエリ
ア３との最遠距離から定まる伝搬距離に伴う最大空間伝
搬損失は、アンテナ１の設置高とサービスエリア３の遠
端の距離とから定まる。従って、回線設計として、３ｄ
Ｂのアンテナ指向角度損失と最大空間伝搬損失とを与え
ることで、通信サービスエリア３の内部の車輌２に到達
する電波の最小受信電力レベルが定まる。なお、通常の
回線設計においては、上記に示すアンテナビームの指向
角度損失（３ｄＢ）及び空間伝搬損失の他に、降雨減衰
損失、フェージング損失等を考慮する。また、アンテナ
利得、送信電力等も回線設計上のパラメータとなるが、
これらの損失又は利得等は後述の発明の詳細にはそれ程
影響しないので、ここでは説明を省略する。

【０００７】このようなアンテナを用いた路車間通信に
おいては、通信サービスエリアを連続的に配置して、道
路上を走行する車輌に継続的な情報提供サービスを行う
ことが考えられている。このために、近接する通信サー
ビスエリア相互では、互いの信号が干渉し合わないよう
にその通信サービスエリアで使用する周波数を互いに異
なるものに設定しておく。ところが、路車間通信で用い
ることのできる周波数帯域を無限に広く確保できないの
は明らかであり、所望の信号識別度が確保できるような
距離の離れた通信サービスエリア同士で同一の周波数を
使用する、いわゆる周波数の再利用が行われる。このと
き、同一の周波数を用いる通信サービスエリア相互の信
号識別度は、アンテナの放射パターンによる指向角度損
失及び伝搬距離の差によって確保する。また、路車間通
信では、道路の対向車線で周波数を変え、かつ、ダウン
リンク（路→車）、アップリンク（車→路）とで周波数
を変えるために、多くの周波数を用いる必要があり、高
々３つ程度離れた通信サービスエリアでは、周波数再利
用を行う必要がある。例えば、１９９８年電子情報通信
学会ソサイエティ大会ＳＡＤ−２−５では、サービスエ
リア長１００ｍ、周波数繰り返し４の例が示されてい
る。

【０００８】一方、ＡＨＳに関しては、例えば、見通し
の悪い交差点、山岳部等の視界不良の地点、トンネル入
口付近などで、路側から車輌へ危険警告の情報伝送を行
うような、道路上の障害物等を検知するレーダ用アンテ
ナをスポット的に設置して前方の危険をドライバーに警
告することを目的とした安全走行支援システムの研究も
行われている。このようなシステムでは、所定長の通信
サービスエリアを通過する車輌に対して確実に、かつ正
確に情報を伝達することが必要とされる。また、このシ
ステムと同種の狭域の通信領域で路車間通信を行うもの
として、ノンストップ自動料金収受システム（ＥＴＣ：
Electric Ｔoll Ｃollection Ｓystem）が知られている
が、ＥＴＣでは、１両分の車長以下（４ｍ程度）の長さ
の通信サービスエリアで路車間の通信が行われるため、
これでは伝送できるサービス情報として瞬間的なサービ
スしか提供できず、万一通信不良などが合った場合を考
えると、危険警告として意味をなさなくなる可能性があ
る。従って、安全走行支援システムとしては１００ｍ程
度の長さの通信サービスエリアを持たせる必要がある。
この種のシステムに用いられる路上アンテナとして、路
上のターゲットからのレーダ反射波のレベルが、ターゲ
ットの距離と無関係に常に一定レベルとなるように、ア
ンテナの垂直面指向性をコセカント２乗特性となるよう
に成形したものが提案されている。このシステムでは、
路上のアンテナと路上のターゲットとの高低差はほぼ一
定に保たれることから、コセカント２乗ビームを用い
て、そのサービスエリアを照射する。このコセカント２
乗ビームを用いた例としては、１９９８年電子情報通信
学会通信ソサイエティ大会Ｂ−１−１１６に詳述されて
おり、またこの例のようなコセカント２乗ビームを路車
間通信システムに適用することも検討されつつある。

【０００９】ここで、コセカント２乗ビームを路車間通
信システムに用いた場合の例を図５に示す。図５（ａ）
はこのシステムを表しており、図において１０はアンテ
ナ１から放射される等電力面を示す。また、図５（ｂ）
はアンテナ１の垂直面の電波の模式図であり、図におい
て１１は指向特性、１２は車輌２までの距離による空間
伝搬損失を示し、上記指向特性１１から上記空間伝搬損
失１２を減じたものが、上記車輌２での等電力面１０で
ある。

【００１０】次にコセカント２乗ビームを用いたアンテ
ナの特性について説明する。図５（ａ）において、水平
面からの俯角をθ、路上のアンテナと車輌との高低差を
Ｈとすれば、アンテナ１と車輌２との距離ＲはＨ×ｃｏ
ｓｅｃθとなり、車輌での受信電力Ｐ_rはＰ_r＝Ｋ₁×Ｇ
(θ)／Ｒ²となる。ここでＫ₁は送信出力・波長などから
定まる定数である。ここで、アンテナ１の垂直面指向性
パターンＧ(θ)を定数Ｋ ₂と前記俯角θを用いて、Ｇ
(θ)＝Ｋ₂×ｃｏｓｅｃ²θとすれば、前記受信電力Ｐ_r
は、Ｐ_r＝Ｋ₁×Ｋ₂×ｃｏｓｅｃ²θ／（Ｈ²×ｃｏｓｅ
ｃ²θ）＝Ｋ₁×Ｋ₂／Ｈ²となり、通信サービスエリア内
の車輌での受信電力Ｐ_rは距離と無関係に同一レベルと
なる。すなわち、図５（ｂ）に示すアンテナ１から車輌
２に至る片道の電波についてみると、アンテナ１の指向
特性１１と距離による空間伝搬損失１２とがちょうど打
ち消しあい、上記車輌２は俯角θによらず常に等電力面
１０が得られ、その結果として受信電力Ｐ_rは一定とな
り、伝搬距離と無関係になる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】路車間通信用の路上ア
ンテナとしてペンシルビームのアンテナを用いて、その
３ｄＢビーム幅でその通信サービスエリアを照射するよ
うにアンテナを設置した場合を考える。また、例えば、
図６に示すように、１つの通信サービスエリアの長さを
１００ｍと仮定し、アンテナ直下と通信サービスエリア
との距離を４０〜１４０ｍとする。ここで、３波繰り返
しで周波数再利用するようにシステムを構成する場合、
１つの通信サービスエリア３ａを照射するアンテナから
１４０ｍの位置が所望波の到来する最遠距離となり、ア
ンテナから３４０ｍの位置が通信サービスエリア３ａと
同じ周波数帯を用いる通信サービスエリア３ｂからの干
渉波の到来する最近距離となる。また、アンテナの設置
高を８ｍとすれば、アンテナから通信サービスエリア３
ａを見込む角度は約８°となり、これが路上に設けたア
ンテナのビーム幅となる。

【００１２】一方、この場合、干渉波方向を見込む角度
と所望波方向を見込む角度との差は約２°しかない。す
なわち、アンテナビーム幅の１／４の角度差しかない。
これは、アンテナピーク方向から、ビーム幅の３／４倍
の角度の地点が干渉波の到来方向となることを示す。ア
ンテナの近軸放射パターンは単純に２次関数で近似する
ことができ、これによれば、ビーム幅の３／４倍の角度
方向の指向角度損失は約７ｄＢとなる。所望波の到来方
向の指向角度損失は３ｄＢであるから、所望波と干渉波
との指向角度損失の差は高々４ｄＢ程度であることがわ
かる。また、所望波の伝搬距離と干渉波の伝搬距離との
比は約２．４倍であり、この距離差に伴う空間伝搬損失
の差は約８ｄＢになる。

【００１３】以上により、図６の例では、３つ離れた通
信サービスエリアとの信号識別度は高々４＋８＝１２ｄ
Ｂ程度しか確保できない。一般に周波数干渉に対する信
号識別度は設計上２０ｄＢ以上確保するから、従来の路
車間通信の路上に設けたアンテナの設置方法では、３波
繰り返し使用が不可能であるという問題点があった。同
様に計算して、５波繰り返しの場合、信号識別度は５＋
１２＝１７ｄＢとなるので、やはり２０ｄＢの信号識別
度を確保することができず、従って周波数再利用が困難
であるという問題点があった。

【００１４】上記の問題を避けるために、路上に設けた
アンテナの設置高を高くして、アンテナがその通信サー
ビスエリアを見込む角度を大きくすることも考えられた
が、この場合、アンテナのビーム幅が広くなるために、
アンテナ指向損失の角度傾斜が小さくなって、干渉波方
向の指向角度損失が大きく取れず、結局、周波数再利用
が困難であること、また、路上に設けたアンテナの設置
高が高くなることは、既存のポール、照明柱、標識柱な
どへの設置ができず、かつ、振動防止、強度確保などで
設置が困難になるという問題があった。

【００１５】また、通信サービスエリアの長さを短くし
て連続する通信サービスエリア間の見込み角の差を大き
くして、アンテナの指向角度損失を大きくし、所望の信
号識別度を確保することも考えられるが、この方法では
次のような問題があった。すなわち、路車間通信システ
ムは高速道路などでの連続的な通信サービスを考えてお
り、１００ｍのサービスエリア長を時速１２０ｋｍで通
過する時間は３秒であり、例えば、サービスエリア長を
５０ｍにすると、１．５秒毎にハンドオーバを繰り返す
必要があり、これに対処するにはシステムが複雑になっ
て、安定した通信が確保できないという問題がおきる可
能性があった。逆に、通信サービスエリアの長さを長く
して、空間伝搬損失の差を大きくし、所望の信号識別度
を確保しようことも考えられるが、この場合、通信サー
ビスエリア内の受信電力強度の変動が大きくなり、ま
た、１つの通信サービスエリアに多数の車輌が存在する
ことになるから、より多くの時分割多重化処理などが必
要でシステム構成が複雑になるという問題点があった。

【００１６】一方、安全運転支援や道路情報提供のよう
な連続的な通信サービスではなく所定長の通信サービス
エリア内で安定・確実な通信が必要とされる、例えば、
前方の危険をドライバーに警告するようなシステムにお
いて、通信サービスエリアでの電界強度分布を均一にす
るために、路上アンテナにコセカント２乗ビームを用い
る場合、例えば、路上のアンテナと車輌との高低差が８
ｍで、通信サービスエリアが、上記路上のアンテナの前
方４０〜１４０ｍの場合、路上のからサービスエリアを
見込む角度は約８°しかない。これに対して、例えば、
空港監視用レーダ装置などで用いられる従来のコセカン
ト２乗ビームでは、そのレーダ覆域の見込み角は数１０
°である。上記のような狭域の路車間通信に対してコセ
カント２乗ビームを用いようとすると、従来よりも細い
ビーム、かつ、利得傾斜が急峻なものが必要であり、こ
のようなビームを精度良く成形するために、開口径がか
なり大きくなり、現実的でなく、また、所望の設計値ど
おりの性能を得ることが困難であるという問題点があっ
た。なお、コセカント２乗ビームを用いたアンテナを、
周波数を繰り返し再利用して連続的に路車間通信を行う
システムに適用する場合、所望波方向の見込み角と干渉
波方向の見込み角との差が小さいために、所望波方向と
干渉波方向との境目付近の角度で、アンテナパターンを
急峻に低下させる必要があって、そのようなビームを成
形するために、開口径が更に大きなものとなってしま
う。

【００１７】また、前方の危険をドライバーに警告する
システムに用いる路上アンテナとして、上記のようにペ
ンシルビームを用いた場合、路上アンテナがその通信サ
ービスエリアを見込む角度を、路上アンテナの３ｄＢビ
ーム幅と一致させて設置されていた。その一方で、通信
サービスエリアの近端と遠端との伝搬距離の比が約３〜
７倍となるために、空間伝搬損失の差は１０〜２０ｄＢ
になってしまう。このために、通信サービスエリアの近
端と遠端とでの車輌での受信電力の差が１０〜２０ｄＢ
になってしまい、サービスエリア内の受信電力分布は均
一ではなく、大きく変動することになる。このために、
車輌側の受信機のダイナミックレンジを広くとっておく
必要がある問題点があった。また、サービスエリア内部
での受信電力が大きく変動するためにノイズの影響を受
けやすくなるという問題点があった。

【００１８】この発明はこのような課題を解決するため
のものであり、周波数を繰り返し再利用して連続的に路
車間通信を行うシステムにおいては、周波数を共用する
離れた通信サービスエリアとの干渉が少ない路車間通信
アンテナを提供することを目的とする。

【００１９】また、連続的な通信サービスではなく所定
長の通信サービスエリアにおいて安定した通信が必要と
されるシステムにおいては、コセカント２乗ビームを用
いずにサービスエリア内の受信電力分布を均一とする路
車間通信アンテナおよび路車間通信システムを提供する
ことを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、第１の発明による路車間通信アンテナは、路側
に設置され、路上の通信領域内を通過する車輌との間で
狭域通信を行う路車間通信アンテナにおいて、アンテナ
のビーム中心方向を、上記通信領域の近端方向に指向さ
せたものである。

【００２１】また、第2の発明による路車間通信アンテ
ナは、第１の発明の路車間通信アンテナを、道路に沿わ
せて所定の間隔で複数個配置し、少なくとも３個毎の通
信領域で同じ周波数帯を繰り返し用いて通信領域を形成
したものである。

【００２２】また、第３の発明による路車間通信アンテ
ナは、路側に設置され、路上の通信領域内を通過する車
輌との間で狭域通信を行う路車間通信アンテナにおい
て、上記アンテナは、道路に沿った方向に指向されて設
置高Ｈの高さに設置され、上記指向方向に向かって上記
アンテナの直下から上記設置高Ｈの３〜５倍の距離を一
方の通信領域端とし、その通信領域端から更に上記指向
方向に向かって上記設置高Ｈの１０〜１４倍の距離をも
う一方の通信領域端とし、上記通信領域を見込む角度の
概ね中心方向にアンテナのビーム中心方向を指向させて
成り、かつ当該アンテナを、道路に沿わせて上記設置高
Ｈの１０〜１４倍の間隔で複数個配置し、少なくとも７
個毎の通信領域で同じ周波数帯を繰り返し用いて通信領
域を形成したものである。

【００２３】また、第４の発明による路車通信アンテナ
は、路側に設置され、路上の通信領域内を通過する車輌
との間で狭域通信を行う路車間通信アンテナにおいて、
アンテナのビーム中心方向を、上記通信領域の遠端方向
に指向させたものである。

【００２４】また、第５の発明による路車間通信システ
ムは、第4の発明による路車間通信アンテナが配置さ
れ、その通信領域を通過する車輌に対して先方道路の情
報提供を行う情報提供手段を備えたものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態1を示す概略構成図であり、図において１，
３，８，９は前記従来例と全く同一のものであり、アン
テナ１はペンシルビームであり、その主ビーム８のビー
ム中心方向を通信サービスエリア３の近端方向に指向さ
せたことを特徴とする。

【００２６】次に動作について説明する。例えば、アン
テナ１の設置高を８ｍ、通信サービスエリアを４０〜１
４０ｍとして、周波数を繰り返し再利用して連続的に路
車間通信を行うシステムに適用した場合について考え
る。この通信サービスエリアにおいて、近端（４０ｍ地
点）と遠端（１４０ｍ）地点との伝搬距離の比は約３．
４であり、空間伝搬損失の差は約１１ｄＢとなる。ま
た、通信サービスエリア３をアンテナ１から見込む角度
は約８°となる。上述した発明が解決しようとする課題
のところで示したように、３波繰り返しで周波数再利用
する場合、アンテナ１と同一の周波数を用いるアンテナ
１に対して干渉波となるサービスエリアの最近端とアン
テナ１との距離は３４０ｍになり、アンテナ１の通信サ
ービスエリアの最遠端と干渉波となるサービスエリアの
最近端との、アンテナ１から見込む角度の差は約２°で
ある。また、所望波と干渉波との伝搬距離の比から定ま
る空間伝搬損失の差は約８ｄＢである。一般にアンテナ
の主ビームでは、ビーム中心方向からの角度が大きくな
るに従い、角度変化に対する利得低下の割合が急峻にな
る。従って、アンテナ１のビーム中心方向を通信サービ
スエリアの近端方向に指向させて設置することで、２°
の角度差による指向角度損失を、従来の約７ｄＢよりも
大きく、例えば１２ｄＢとなるような方向に指向させる
ことで、所望波と干渉波との信号識別度を１２＋８＝２
０ｄＢとすることができ、周波数の再利用が可能とな
る。

【００２７】このとき、アンテナ１のペンシルビームの
ビーム幅は、従来例のように、通信サービスエリアをア
ンテナ１から見込む角度に制約される必要はなく、自由
に設定することができるが、上記の考えに基づいて、所
望の信号識別度が確保できるような、指向損失の角度傾
斜を持ち、かつ、回線設計を考慮した車載機の最低受信
感度以上のレベルの電力が通信サービスエリアに照射で
きるような利得を持ったビーム幅を選択することで、所
望の路車間通信サービスが可能となる。なお、本発明は
路上に設置するアンテナの形状には依存しないことは、
マイクロストリップアレーアンテナなどの平面アンテナ
の他、開口面アンテナ、線状アンテナなどいかなる形状
のアンテナを用いてもこの発明は有効である。また、ア
ンテナのビーム形状をペンシルビームに限らなくともこ
の発明は有効である。

【００２８】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２を示す概略構成図であり、ペンシルビームアンテナ
１のビーム中心方向を、通信サービスエリア３を見込む
角度のほぼ中心方向に指向させ、Ｎ波（Ｎ≧７）の周波
数により路車間通信を行うことを特徴とする。ここで、
アンテナ１の設置高をＨとして、通信サービスエリア３
の近端をアンテナ１の直下からＡ・Ｈ（Ａ＝３〜５）の
距離の地点、通信サービスエリアの長さはＢ・Ｈ（Ｂ＝
１０〜１４）の長さとした場合の例を示す。例えば、ア
ンテナ設置高が８ｍで、Ａ＝５、Ｂ＝１３の場合、通信
サービスエリアの位置は、アンテナ直下から１４４ｍ〜
４０ｍの範囲となる。また、図では描いていないが、ア
ンテナ１はＢ・Ｈの間隔で連続的に配置してあり、これ
により、図に描いたように通信サービスエリアは連続的
に配置されており、Ｎ個先の通信サービスエリアでは同
一の周波数帯を用いる。

【００２９】ここで、アンテナ１が通信サービスエリア
３を見込む角度θ_Bは、“数１”となり、このθ_Bをほぼ
アンテナ１のビーム幅と一致させている。また、アンテ
ナ１が自身の通信サービスエリアの遠端を見込む角度
と、同一の周波数帯を用いるサービスエリアの近端を見
込む角度の差θ_iは、“数２”となる。これより、アン
テナ１のボアサイト（ビームピーク方向）が上記同一の
周波数帯を用いる通信サービスエリアの近端を見込むオ
フビーム角θ₁は“数３”となる。ペンシルビームアン
テナの近軸の放射パターンを２次関数で近似すれば、上
記同一の周波数帯を用いる通信サービスエリアの近端方
向の指向角度損失Ｇは“数４”となり、信号識別度に寄
与する指向角度損失の差Ｌ_A＝Ｇ−３となる。また、自
身の通信サービスエリアの遠端から到来する所望波と、
上記同一の周波数帯を用いる通信サービスエリアの近端
から到来する干渉波との空間伝搬損失の差Ｌ_Sは“数
５”となる。従って、信号識別度Ｃ／Ｉ＝Ｌ_A＋Ｌ_Sとな
る。

【００３０】

【数１】

【００３１】

【数２】

【００３２】

【数３】

【００３３】

【数４】

【００３４】

【数５】

【００３５】例えば、先の例のようにＡ＝５、Ｂ＝１
３、Ｎ＝７とすると、“数１“から“数５”により、Ｌ
_A＝５．１ｄＢ、Ｌ_B＝１４．５ｄＢとなって、信号識別
度は１９．６ｄＢになる。または、設置高１０ｍ、通信
サービスエリアをアンテナ直下から４０〜１４０ｍとす
るとＡ＝４、Ｂ＝１０となり、この場合も同様に計算し
て、Ｌ_A＝５．３ｄＢ、Ｌ_B＝１４．４ｄＢとなって、信
号識別度は１９．７ｄＢになる。この場合、信号識別度
は２０ｄＢより小さいが、実際のアンテナの製造に則し
て考えると、放射パターンを２次関数で近似して得られ
た設計値よりも、広い角度領域では実際に製造するアン
テナのビーム幅の方が細くなるため、この設計値による
信号識別度１９．６ｄＢ〜１９．７ｄＢ程度の値は、所
望の信号識別度に対して十分な識別性能を得ることがで
きる。

【００３６】このように、本発明の実施の形態２によれ
ば、所望波方向と干渉波方向との見込み角の差が大きく
指向角度損失の差が大きくでき、かつ、所望波の伝搬距
離と干渉波の伝搬距離との比が大きくなることにより、
７波以上の周波数の再利用を行うことで、所望の信号識
別度を確保し、従来と同様の簡便な回線設計が可能とな
る。

【００３７】なお、この実施の形態２では、通信サービ
スエリアの回線設計上の規定点を道路上（地上高０ｍ）
としているが、回線設計上の規定点を車載アンテナの高
さ（例えば１ｍ）に設定した場合は、上記設置高に車載
アンテナの高さを考慮して考えて、本発明における路上
に設けたアンテナの設置高を路上に設けたアンテナと車
載アンテナとの相対高さとすることで、相対角度関係は
本発明と同様に考えることができ、本発明は有効とな
る。また、所望の通信サービスエリア外で、電力レベル
は急激に零にならず、なだらかに電力レベルが低下して
いくために、隣り合う通信サービスエリア間のハンドオ
ーバは円滑に行うことができるが、さらにハンドオーバ
を円滑にするために、隣接するサービスエリアを数ｍオ
ーバーラップさせて配置しても良い。

【００３８】実施の形態３．図３はこの発明の実施の形
態３を示す概略構成図であり、図において１，３，８，
９は前記従来例と全く同一のものであり、アンテナ１は
ペンシルビームであり、その主ビーム８のビーム中心方
向を通信サービスエリア３の遠端方向に指向させたこと
を特徴とする。

【００３９】次に動作について説明する。例えば、アン
テナ１の設置高を８ｍ、通信サービスエリアを４０〜１
４０ｍの場合について考える。この通信サービスエリア
において、近端（４０ｍ地点）と遠端（１４０ｍ）地点
との伝搬距離の比は約３．４であり、空間伝搬損失の差
は約１１ｄＢとなる。また、通信サービスエリア３をア
ンテナ１から見込む角度は約８°となる。従って、ピー
クから８°方向の角度損失が約１１ｄＢとなるようなビ
ーム形状のペンシルビームアンテナのピーク方向を通信
サービスエリアの遠端方向に指向させることで、空間伝
搬損失と角度損失とを相殺し、通信サービスエリアの遠
端と近端とで、受信電力強度をほぼ等しくすることが可
能となる。ここで、従来のビーム形状が凹状のコセカン
ト２乗ビームとは異なって、アンテナ１の放射パターン
のビーム形状は凸状となるために、通信サービスエリア
の内部に受信電力強度のピーク方向が出現し、必ずしも
通信サービスエリアでの受信電力強度は一定とはならな
いが、そのレベル変動は従来の設置方法よりは格段に小
さくすることができる。

【００４０】このような設置方法の場合、路上に設置さ
れたアンテナから照射される電波は、通信サービスエリ
アの遠方でも比較的高いレベルとなってしまうが、周波
数再利用を考えないような、スポット地点的な路車間通
信の運用形態、例えば、見通しの悪い交差点、山岳部等
の視界不良の地点、トンネル入口付近などでの、路側か
ら車輌への危険情報警告などの運用に適した設置方法と
なる。特に、サービスエリア内の電界強度分布を均一に
近づけることができるため、電波環境の変化（前方車、
対向車の挙動や、自車自身が動くこと）によるフェージ
ングに強くなり、安定した通信が可能となって、危険警
告システムのように所定サービスエリア内での確実な通
信が必要とされるシステム用途に適した路上アンテナと
なる。例えば、路上アンテナの通信領域から遠方（車輌
の進行方向）に、進行方向前方の道路状況を観測し、そ
の観測の結果得られた情報を路上アンテナに伝送する観
測センサを設けることによって、路上アンテナを介して
車輌へ進行方向前方における道路状況の観測情報を提供
することが可能となる。この観測センサとして、例えば
道路上方に監視カメラやレーダを設け、監視カメラに接
続された画像センサやレーダに接続されたレーダ信号処
理器によって、道路上の変化を検出することにより、道
路に突発事象が生じたことを検出し、その検出情報と監
視カメラの画像情報を路上アンテナに伝送することで、
路上アンテナと通信可能な車輌のドライバーに対して、
より安全な走行を行うためのサービスを提供することが
可能となる。

【００４１】このように実施の形態３によれば、通信サ
ービスエリアの受信電力強度の変動を小さくすることが
でき、安定した路車間通信が可能となる。また、通信サ
ービスエリア内の受信電力強度の変動が小さくできるの
で、車載機のダイナミックレンジを広くとる必要がなく
なり、車載機の構成が簡単となり、小型化、量産化に優
れたものとできる効果もある。また、ペンシルビームは
コセカント２乗ビームなどの成形ビームアンテナに比較
して、容易に設計・製造でき、また、設計値どおりの性
能が得やすいために、路車間通信設備の量産時の低価格
化、品質向上にも効果がある。また、路側アンテナ及
び車載機が安価になることで、路車間通信システムの普
及が促進できる効果がある。

【００４２】なお、本発明は路上に設置するアンテナの
形状には依存せず、マイクロストリップアレーアンテナ
などの平面アンテナの他、開口面アンテナ、線状アンテ
ナなどいかなる形状のアンテナを用いてもこの発明は有
効である。また、アンテナのビーム形状をペンシルビー
ムに限らなくともこの発明は有効である。

【００４３】

【発明の効果】第１、第２の発明によれば、アンテナの
ビーム中心方向を、通信サービスエリアの近端方向に指
向させて設置したことで、他の通信サービスエリア方向
への電波放射を低減できる効果があり、所望波と干渉波
との信号識別度を向上させ、通信品質を改善できる効果
がある。また、周波数再利用効率を高めることができる
効果もある。

【００４４】また、第３の発明によれば、アンテナのビ
ーム中心方向を、通信サービスエリアを見込む角度の中
心方向に指向させて、７波以上の周波数を再利用するこ
とで、所望の信号識別度を確保できる効果がある。

【００４５】また、第４、第5の発明によれば、アンテ
ナのビーム中心方向を通信サービスエリアの遠端方向に
指向させて設置したことで、通信サービスエリア内の受
信電力強度の変動を小さくでき、安定した路車間通信が
可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による路車間通信アンテナの設置方
法の実施の形態１を示す概略構成図である。

【図２】この発明による路車間通信アンテナの設置方
法の実施の形態２による周波数再利用を説明する概略構
成図である。

【図３】この発明による路車間通信アンテナの設置方
法の実施の形態３を示す概略構成図である。

【図４】従来の路車間通信システムの一例を示す概略
構成図である。

【図５】従来のコセカント２乗ビームを用いた路車間
通信システムの一例を示す概略構成図である。

【図６】従来の路車間通信アンテナの設置方法による
周波数再利用を説明する概略構成図である。

【符号の説明】

１アンテナ２車輌３通信サービスエリア４車載アンテナ５通信装置６支柱７路肩８主ビーム９サイドローブ１０等電力面１１アンテナ指向特性１２空間伝搬損失

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｂ 7/26 Ｆ (72)発明者佐藤正人東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 5H180 AA01 BB04 CC12 FF10 LL01 LL02 LL06 LL15 5J021 AA01 AA03 AA07 CA06 GA02 GA08 HA06 HA10 JA03 5J046 AA04 AA19 MA09 5K067 AA03 AA11 AA33 BB12 BB43 EE04 EE12 KK02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】路側に設置され、路上の通信領域内を通
過する車輌との間で狭域通信を行う路車間通信アンテナ
において、アンテナのビーム中心方向を、上記通信領域
の近端方向に指向させたことを特徴とする路車間通信ア
ンテナ。
【請求項２】請求項１記載の路車間通信アンテナを、
道路に沿わせて所定の間隔で複数個配置し、少なくとも
３個毎の通信領域で同じ周波数帯を繰り返し用いて通信
領域を形成したことを特徴とする路車間通信アンテナ。
【請求項３】路側に設置され、路上の通信領域内を通
過する車輌との間で狭域通信を行う路車間通信アンテナ
において、上記アンテナは、道路に沿った方向に指向さ
れて設置高Ｈの高さに設置され、上記指向方向に向かっ
て上記アンテナの直下から上記設置高Ｈの３〜５倍の距
離を一方の通信領域端とし、その通信領域端から更に上
記指向方向に向かって上記設置高Ｈの１０〜１４倍の距
離をもう一方の通信領域端とし、上記通信領域を見込む
角度の概ね中心方向にアンテナのビーム中心方向を指向
させて成り、かつ当該アンテナを、道路に沿わせて上記
設置高Ｈの１０〜１４倍の間隔で複数個配置し、少なく
とも７個毎の通信領域で同じ周波数帯を繰り返し用いて
通信領域を形成したことを特徴とする路車間通信アンテ
ナ。
【請求項４】路側に設置され、路上の通信領域内を通
過する車輌との間で狭域通信を行う路車間通信アンテナ
において、アンテナのビーム中心方向を、上記通信領域
の遠端方向に指向させたことを特徴とする路車間通信ア
ンテナ。
【請求項５】請求項４記載の路車間通信アンテナが配
置され、その通信領域を通過する車輌に対して先方道路
の情報提供を行う情報提供手段を備えた路車間通信シス
テム。