JP2002183781A - 路車間通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンテナを大型化することなく、限られたス
ペースの中で、質問器と、該質問器に隣接した質問器が
通信すべき車載装置との間の不正な通信を確実に防止で
きる路車間通信システムを提供する。 【解決手段】 各質問器は、同一周波数の搬送波を用い
て同一タイミングにて質問信号を送信する。このため、
各質問器固有の通信エリア（受信電力がしきい値Ｐth以
上となるエリア）Ｙａ，Ｙｂが重なり合うエリアＹｃ及
びその近傍では、アップリンク信号（質問信号）が互い
に干渉してＤＵ比が大きく劣化し、通信に必要なＤＵ比
の下限値Ｌduを下回るエリアＸｃが生じる。つまり、質
問器との通信は、その固有の通信エリアＹａ，Ｙｂのう
ち、ＤＵ比が下限値Ｌduを上回るエリアＸａ，Ｘｂでの
み可能となり、これらは、通信不能エリアＸｃを挟んで
完全に分離されたものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、質問信号を送信す
る複数の質問器を備えた路側装置、及び複数の車両に搭
載され質問器からの質問信号に対して応答信号を送信す
る車載装置からなる路車間通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、有料道路での料金徴収システ
ムとして、自動料金収受システム（ＥＴＣ：Electronic
Toll Collection System ）が検討されており、その料
金所側に設置された路側装置と各車両に搭載された車載
装置との路車間通信には、ＤＳＲＣ（Dedicated Sort-R
ange Communication）無線が用いられている。このＤＳ
ＲＣ無線は、ミリ波（５．８ＧＨｚ）帯の電波を利用し
た双方向狭域無線通信であり、電波産業会の標準規格
「ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ５５」として策定されている。

【０００３】なお、この規格では、路側装置がその通信
エリアに向けて質問信号を送信し、車載装置は、受信し
た質問信号に対して応答信号を送信するといった手順で
通信を行うこと、及び車載装置は装置内部で独自に生成
した搬送波を用いて応答信号を送信する、いわゆるアク
ティブ方式を用いること等が規定されている。

【０００４】ところで、ＤＳＲＣ無線は、その大きな伝
送容量（ここでは１．０２４Ｍｂｐｓ）を生かして、Ｅ
ＴＣに限らず、ＩＴＳ（Inteligent Transport Syste
m） 全般の様々なアプリケーションへの適用が期待され
ている。例えば、ＤＳＲＣ無線では、通信エリアを車両
１台程度の大きさに限定することが可能であるため、複
数の車両が隣合って駐停車する駐車場やガソリンスタン
ド等において、駐停車中の各車両と個別に通信を行い、
ドライバの要求に応じた個別のサービスを提供する等の
使用方法が考えられている。

【０００５】これらの場合、図５に示すように、路側装
置９０は、質問信号を送信する複数の質問器９１（９１
ａ，９１ｂ）と、これら質問器９１を制御する通信制御
部９２とを備えた構成となり、通常、各質問器９１ａ，
９１ｂの通信エリアＹａ，Ｙｂは、その一部が互い重な
り合う程度に近接した状態に設定される。

【０００６】つまり、二つの通信エリアＹａ，Ｙｂの中
間部分に、どちらの質問器９１ａ，９１ｂとも通信可能
なエリア（即ち、図６（ａ）に示すように、どちらの質
問器９１ａ，９１ｂからの質問信号も、しきい値Ｐth以
上の受信電力にて受信されるエリア）Ｙｃが生じること
になる。なお、図６は、図５中の一点鎖線Ｂで示された
位置における電力分布である。

【０００７】そして、エリアＹｃに車載装置を搭載した
車両が侵入した時に、この車載装置がいずれか一方の質
問器９１のみと通信できるようにするため、通常、隣接
する質問器９１間で、質問信号の送信に周波数の異なっ
た搬送波を用いたり、質問信号を送信するタイミングを
ずらす（図４（ｂ）参照）等することが行われており、
車載装置では、受信信号を監視して、先に検出された質
問信号の送出元の質問器と通信を行うように制御され
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、各質問器９１
がいずれも、特定レーンや特定ゾーン専用のものである
場合、上述のように複数の質問器と通信可能なエリアＹ
ｃが存在すると、隣接レーンや隣接ゾーンの車両の車載
装置と通信してしまう可能性があるため、例えば、課金
してはならない車両に課金を行ってしまう等の不具合が
発生する可能性があるという問題があった。

【０００９】これに対して、通信エリアＹａ，Ｙｂが互
いに重なり合わないように、質問器９１の設置間隔を広
げたり（図６（ｂ）参照）、質問器９１のアンテナ指向
性の切れを良くして通信エリアＹａ，Ｙｂを絞ったりす
る（図５（ｃ）参照）等の対策が考えられるが、前者で
は各レーンやゾーンの間隔が必要以上に大きくなり、後
者ではアンテナが大型化してしまう等の問題があった。

【００１０】本発明は、上記問題点を解決するために、
アンテナを大型化することなく、限られたスペースの中
で、質問器と、該質問器に隣接した質問器が通信すべき
車載装置との間の不正な通信を確実に防止できる路車間
通信システムを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の発明である請求項１記載の路車間通信システムでは、
路側装置を構成する複数の質問器が、隣接するもの同士
で互いの通信エリアが一部重複するように設置されてお
り、しかも、各質問器は、質問信号を同一周波数の搬送
波を用い且つ同一タイミングにて送信するようにされて
いる。

【００１２】このため、各質問器の通信エリアが重複す
る部分では、各質問器からの送信信号が干渉し合うた
め、車載装置はいずれの質問器からの質問信号も正常に
受信できず、従って、いずれの質問器とも通信すること
ができない。このように、本発明の路車間通信システム
によれば、一つの車載装置に対して複数の質問器が同時
に通信可能となるエリアが存在せず、質問器との通信が
可能となるエリアは、質問器毎にそれぞれが完全に分離
されたものとなるため、質問器と、該質問器に隣接した
質問器が通信すべき車載装置との間で通信が行われてし
まうことを確実に防止できる。

【００１３】しかも、本発明によれば、各質問器の通信
エリアは互いに重なり合っていてもよいため、アンテナ
径を大きくしたり、質問器の配置間隔を広げる必要がな
く、限られたスペースの中で容易に実現できる。なお、
請求項２記載のように、車載装置が、装置内部にて生成
した搬送波を用いて応答信号を送信する、いわゆるアク
ティブ型の通信を行うものであってもよいし、或いは請
求項３記載のように、質問器は、質問信号にて搬送波を
変調したものに続けて無変調の前記搬送波を送信し、車
載装置は質問信号に続けて受信する無変調の搬送波を用
いて応答信号を送信する、いわゆるパッシブ型の通信を
行うものであってもよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面と
共に説明する。図１は、本発明が適用された路車間通信
システムの全体構成を表すブロック図である。

【００１５】図１に示すように、本実施形態の路車間通
信システムは、道路や各種施設内における車両の通過経
路、或いは車両を駐停車させる位置を通信エリアとする
ように設置された路側装置１０と、車両に搭載され、路
側装置１０との間でＤＳＲＣ無線プロトコル（ＡＲＩＢ
規格）に従って通信を行うことにより、各種サービスの
提供を受ける車載装置２０とにより構成されている。

【００１６】このうち、路側装置１０は、それぞれが車
両の通過経路１台分程度の大きさの通信エリアを有する
複数の質問器１１（１１ａ，１１ｂ，…）と、各質問器
１１に供給する質問信号を生成すると共に、各質問器１
１から供給される応答信号に基づき、各種制御を実行す
る通信制御部１２とを備えている。

【００１７】そして質問器１１は、通信制御部１２から
の質問信号によって所定周波数の搬送波をＡＳＫ変調
し、これを送信信号として送信アンテナ１３を介して送
信する送信部１４と、受信アンテナ１５を介して受信し
た受信信号を検波して、車載装置２０からの応答信号を
抽出する受信部１６と、通信制御部１２からの質問信号
を波形成形して送信部１４に供給すると共に、受信部１
６からの応答信号が当該質問器１１から送信された質問
信号に応答するものであれば、これを通信制御部１２に
転送する制御部１７とからなる。

【００１８】なお、各質問器１１の送信アンテナ１３及
び受信アンテナ１５が形成する通信エリアは、その一部
が隣接する質問器１１間で互いに重なり合うように設定
されている。また、各質問器１１の送信部１４では、い
ずれも同一周波数（本実施形態では５．８ＧＨｚ）の搬
送波が生成され、この搬送波を用いて質問信号を送信す
るようにされている。但し、同一周波数といっても厳密
に一致している必要はなく、同一チャンネルの信号とし
て認識される範囲内であればずれていてもよい。

【００１９】また、通信制御部１２は、図４（ａ）に示
すように、各質問器１１から同じタイミングで質問信号
が送信されるように、各質問器１１に対して同じタイミ
ングで質問信号を供給するようにされている。一方、車
載装置２０は、受信アンテナ２１を介して受信した受信
信号を検波して、路側装置１０からの質問信号を抽出す
る受信部２２と、受信部２２にて抽出された質問信号の
内容に応じて、応答信号の作成や、当該車載装置２０に
接続されたＩＣカードリーダライタ等の関連機器（図示
せず）の制御等を行う制御部２３と、制御部２３にて生
成された応答信号により、所定周波数の搬送波をＡＳＫ
変調し、これを送信信号として送信アンテナ２４を介し
て送信する送信部２５とを備えている。

【００２０】このように構成された本実施形態の路車間
通信システムでは、通信制御部１２から各質問器１１に
供給される質問信号に基づき、この質問信号にて搬送波
をＡＳＫ変調してなるダウンリンク信号が、各質問器１
１から同時に送出される。このダウンリンク信号は、質
問器１１の通信エリアに進入した車両の車載装置２０に
て受信され、元の質問信号が抽出される。そして、この
抽出された質問信号の内容に応じて応答信号が生成さ
れ、この応答信号にて搬送波をＡＳＫ変調してなるアッ
プリング信号が、車載装置２０から送出される。

【００２１】このアップリンク信号は、質問器１１にて
受信され、元の応答信号が抽出される。そして、この抽
出された応答信号は、自身が送信した質問信号に応答す
るものである場合には通信制御部１２に転送され、それ
以外の場合は廃棄される。これらの一連の質問信号及び
応答信号の送受信を繰り返すことによって、路側装置１
０の通信制御部１２と車載装置２０の制御部２３との間
で、各種データ（認証データ，課金データ，配信データ
等）が授受されることになる。

【００２２】ところで、本実施形態では、各質問器１１
は、同一周波数の搬送波を用いて同一タイミングにて質
問信号を送信するようにされている。このため、各質問
器１１固有の通信エリア（受信電力がしきい値Ｐth以上
となるエリア）Ｙａ，Ｙｂが重なり合うエリアＹｃ及び
その近傍（図３（ａ）参照）では、アップリンク信号
（質問信号）が互いに干渉し合うことになる。その結
果、図３（ｂ）に示すように、エリアＹｃ及びその近傍
では、希望波と不要波との受信電力比であるＤＵ比が大
きく劣化し、通信に必要なＤＵ比の下限値Ｌduを下回る
エリアＸｃが生じる。

【００２３】このエリアＸｃでは、いずれの質問器１１
とも通信不能となり、結局、質問器１１ａとの通信は、
通信エリアＹａのうち、ＤＵ比が下限値Ｌduを上回るエ
リアＸａでのみ可能となり、同様に、質問器１１ｂとの
通信は、通信エリアＹｂのうち、ＤＵ比が下限値Ｌduを
上回るエリアＸｂでのみ可能となる。

【００２４】つまり、各質問器１１ａ，１１ｂとの通信
が可能なエリアＸａ，Ｘｂは、図２に示すように、通信
不能エリアＸｃを挟んで完全に分離されたものとなるの
である。なお、図３（ａ）（ｂ）は、図２中の一点鎖線
Ａで示された位置における受信電力分布、及びＤＵ比分
布である。

【００２５】このように、本実施形態の路車間通信シス
テムによれば、一つの車載装置２０に対して複数の質問
器１１が同時に通信可能となるエリアが存在しないた
め、質問器１１ａ（１１ｂ）が、これに隣接した質問器
１１ｂ（１１ａ）がカバーする特定ゾーンＺｂ（Ｚａ）
に進入した車両の車載装置２０との間で通信が行われて
しまうことがなく、例えば、課金してはならない特定ゾ
ーンＺｂ中の車両に、隣接する質問器１１ａが課金を行
ってしまう等の不具合が発生することを確実に防止でき
る。

【００２６】しかも、本実施形態の路車間通信システム
によれば、各質問器１１固有の通信エリアＹａ，Ｙｂは
互いに重なり合っていてもよいため、送信アンテナ１３
や受信アンテナ１５のアンテナ径を大きくしたり、質問
器１１の配置間隔を広げる必要がなく、限られたスペー
スを有効に利用できる。

【００２７】なお、本実施形態では、路車間通信をアク
ティブ方式にて行うシステムに本発明を適用した例につ
いて説明したが、これに限らず、路側装置１０側は、質
問信号に続けて無変調の搬送波を送信し、車載装置２０
側は、この路側装置１０から受信した無変調の搬送波を
用いて応答信号を送信する、いわゆるパッシブ方式にて
路車間通信を行うシステムに適用してもよい。

【００２８】また、本実施形態では、各質問器１１がそ
れぞれ独立に生成した搬送波を用いているが、１箇所で
生成した共通の搬送波を各質問器１１に分配するように
構成してもよい。また、搬送波そのものではなく、搬送
波とは異なる周波数の基準信号を各質問器１１に供給
し、各質問器１１では、この基準信号に基づき、ＰＬＬ
回路等を用いて所望周波数の搬送波を生成するように構
成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態の路車間通信システムの装置構成を
表すブロック図である。

【図２】 質問器との通信が可能なエリアを示した説明
図である。

【図３】 受信電力及びＤＵ比の分布を表すグラフであ
る。

【図４】 質問信号の送信タイミングを表す説明図であ
る。

【図５】 通信エリアの設定状態を表す説明図である。

【図６】 従来の混信対策を説明するための受信電力分
布図である。

【符号の説明】

１０，９０…路側装置 １２，９２…通信制御部 １１（１１ａ，１１ｂ），９１（９１ａ，９１ｂ）…質
問器 １３，２４…送信アンテナ １４，２５…送信部 １５，２１…受信アンテナ １６，２２…受信部 １７，２３…制御部 ２０…車載装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 隣接するもの同士で互いの通信エリアが
   一部重複し、それぞれが質問信号を送信する複数の質問
   器を備えた路側装置と、 複数の車両に搭載され、前記質問器からの質問信号に対
   して応答信号を送信する車載装置と、 からなる路車間通信システムにおいて、 前記路側装置を構成する各質問器は、同一周波数の搬送
   波を用い且つ同一タイミングにて前記質問信号を送信す
   ることを特徴とする路車間通信システム。
2. 【請求項２】 前記車載装置は、当該装置内部にて生成
   した搬送波を用いて応答信号を送信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。
3. 【請求項３】 前記質問器は、前記質問信号にて搬送波
   を変調したものに続けて無変調の搬送波を送信し、 前記車載装置は、前記質問信号に続けて受信する無変調
   の搬送波を用いて前記応答信号を送信することを特徴と
   する請求項１記載の路車間通信システム。