JP2003134042A - 狭域無線連続通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 狭域通信システムにおいて、路車間で連続的
に通信を行うことができるようにする。 【解決手段】 路側アンテナ１０１〜１０５を、隣接す
る互いの通信範囲が一部重なるように、車両進行方向に
隣接して配置し、全路側機で同期を取り、進行方向手前
の路側アンテナのフレーム内最終スロットのタイミング
に、次の路側アンテナのフレーム内先頭スロットを送信
するように全路側機がタイミング制御を行う。車載器１
２１、１２２は、通信フレームで通信するだけでなく、
通信フレームの最終スロットで他のアンテナからの受信
を試みて、他のアンテナと安定して通信ができる状態と
判断できれば、通信する相手を変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速道路交通シス
テム（ＩＴＳ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐ
ｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ）を支える重要な技術の１つで
あるＤＳＲＣシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、ＤＳＲＣシステムについて説明す
る。

【０００３】狭域無線通信ＤＳＲＣで使用される通信フ
レームの例を図９に示す。

【０００４】図９において、１フレームの長さは３スロ
ットと５スロットの２種類があり、通信範囲の大きさに
したがって、適当な長さの通信フレームが使用される。
フレームは、次に示す３種類のスロットで構成される。

【０００５】フレームの先頭スロットであるＦＣＭＳ
（Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｓｓａｇｅ Ｓｌ
ｏｔ：フレーム制御スロット）には、そのフレームにお
ける送受信スロットの情報が格納されており、その情報
に従って路車間で通信を行なう。

【０００６】スロットＭＤＳ（Ｍｅｓｓａｇｅ Ｄａｔ
ａ Ｓｌｏｔ：メッセージデータスロット）は、通信デ
ータを格納して送受信を行うスロットであり、通信する
データがない場合には空ＭＤＳとして、通信するデータ
がある場合には、ダウンリンクＭＤＳまたはアップリン
クＭＤＳとしてフレーム制御スロットＦＣＭＳで指定さ
れる。

【０００７】ＡＣＴＳ（ＡＣＴｉｖａｔｉｏｎ Ｓｌｏ
ｔ：アクチベーションスロット）は、通信範囲内に進入
してきた車載器が、路側機とリンク確立を行うために使
用されるものであり、通常フレームの最後尾のアップリ
ンクスロットに割り付けされる。

【０００８】狭域無線通信ＤＳＲＣの具体的な動作につ
いてノンストップ料金収受システムＥＴＣを例にとって
説明する。

【０００９】図８及び図１０に簡単な構成例を示す。路
側機は、図１０に示されるように、路側アンテナ３０１
と、ＦＴＣの料金計算などの処理を行うアプリケーショ
ン部（ＡＰ処理部）４０１と、通信制御を行うＤＳＲＣ
制御部４３１と、ベースバンド信号処理を行うベースバ
ンド部４２１と、ＲＦ周波数帯への変復調を行う高周波
部４１１とからなる。

【００１０】前記路側アンテナ３０１の通信範囲３１１
に進入してきた車載器３２１は、前記路側アンテナ３０
１からのフレーム制御スロットＦＣＭＳを受信しはじ
め、フレーム制御スロットＦＣＭＳを正常に受信した
ら、路側アンテナ３０１へアクチベーションスロットＡ
ＣＴＳを用いてリンク確立要求を行い、リンクを確立す
ると、以降、メッセージデータスロットＭＤＳを用いて
データ通信を行うことで高速道路料金の課金処理を行
う。

【００１１】次に、車載器の動作について詳しく述べ
る。

【００１２】車載器は、図６に示されるように構成さ
れ、路側アンテナからのフレーム制御スロットＦＣＭＳ
を正常に受信することのできる周波数を探す。フレーム
制御スロットＦＣＭＳの受信に成功した時に、次のフレ
ームのフレーム制御スロットＦＣＭＳの受信を試みて、
ｎ（ｎは１以上の整数）回連続してフレーム制御スロッ
トＦＣＭＳの受信に成功すると、路側アンテナにリンク
確立要求を行い、通信を開始する。通信中は、常にフレ
ーム制御スロットＦＣＭＳの受信状態のチェックを行
い、ｍ（ｍは１以上の整数）回連続してフレーム制御ス
ロットＦＣＭＳの正常受信に失敗すると、フレーム制御
スロットＦＣＭＳの受信タイミングの固定を外し、再び
フレーム制御スロットＦＣＭＳを正常に受信できる周波
数を探す。

【００１３】高速道路などに路側アンテナを進行方向に
並べて配置し、車両が道路を走行している間、連続して
狭域無線通信ＤＳＲＣ通信を行うようなシステムを考え
てみる。車載器は、上記のように、ひとつのアンテナと
通信を行い、そのアンテナと正常に通信ができる限り通
信を継続する。そのアンテナと正常に通信ができなくな
れば、一度状態をリセットして、正常に通信できる路側
アンテナを探す。そのために、あるアンテナの通信範囲
から次のアンテナの通信範囲に入る境目では、必ず通信
が途切れてしまう。

【００１４】また、路側アンテナの設置の方法にも問題
がある。お互いの通信範囲が重なるように設置すれば、
重なっている部分で電波の干渉を起こしてしまい、正常
な通信を行うことができなくなり、通信が途絶えてしま
う。逆に、干渉しないように距離を離して路側アンテナ
を設置すると、やはり間隔があいている部分で正常に通
信を行うことが出来なくなるので、通信が途絶えてしま
う。

【００１５】従って、ある通信範囲から次の通信範囲に
入るまではある時間かならず通信が途絶えてしまうこと
が避けられない。

【００１６】叙上の記述に内在する上記欠点を解消する
為の技術の従来例として、特開平１０−２３５０５号公
報に開示された第１の従来例及び特開２０００−３１８
９２号公報に開示された第２の従来例が挙げられる。

【００１７】上記第１の従来例は、列状に連続して配置
され互いに隣接するｍ個（ｍ：２、３、４、…）のセル
毎に、互いに異なるｐ種（ｐ：１、２、３、…）の通信
周波数のうちの１つの通信周波数が割り当てられ、各セ
ルのそれぞれにｎ個（ｎ：１、２、３、…）の呼を収容
し、ｍ×ｐ個のセル毎に、同じ周波数割り当ての組み合
わせが、繰り返されるシステム構成を有し、各セルの各
々にＴuv（ｕ：１、２、３、…、ｉ、…ｎ、ｖ：２、
３、４、…、ｊ、…ｍ）で表されるｎ×ｍ個のＴＤＭＡ
タイムスロットが割り当てられ、これらｍ個のセルの中
のセルｊにおいて、ｎ個の呼の中の呼ｉには、ＴＤＭＡ
タイムスロットＴijが割り当てられる移動通信システ
ム、である。

【００１８】また上記第２の従来例は、複数の路側送受
信機を道路に沿って配置し、各無線ゾーンに複数の送受
信周波数ｆt1／ｆr1及びｆt2／ｆr2を用意し、隣接する
無線ゾーンと送受信周波数が重ならないように各無線ゾ
ーンでの使用送受信周波数を複数の送受信周波数内にお
いて所定タイミングで順次切り替え、車載送受信機の割
り当てタイムスロットを適宜切り替えることで、複数の
無線ゾーンにわたって車載送受信機が同一の送受信周波
数を使用して連続通信することができる自動車通信シス
テム、である。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
１、第２の従来例は、いづれも異なる路側機のアンテナ
に対して、使用する通信スロットを継続させるように通
信していることから、いづれも路側の通信機は中央制御
されることを前提としている。

【００２０】無線通信制御の中央制御を実施するには、
システム的に複雑となり、高価となる欠点がある。

【００２１】上記欠点を克服する為に、本発明者は鋭意
研究を重ね、無線通信レベルにおいて隣接する路側機同
志は独立に動作する分散制御システムを提案した。

【００２２】叙上の分散システムを基本とする狭域無線
連続通信システムは、本出願と同一出願人の出願に係る
特願２０００−３２５４０７号明細書に記載されてい
る。

【００２３】しかるに、上記特願２０００−３２５４０
７号明細書に記載された技術においては、通信フレーム
は１フレーム間隔毎に到来するために、単位時間当たり
の通信量が小さいという欠点があった。

【００２４】本発明は従来の上記実情に鑑み、従来の技
術に内在する上記課題を解決する為になされたものであ
り、従って本発明の目的は、無線通信レベルにおいて隣
接する路側機同志を基本的に独立して動作させることを
ベースとすることによって、ＤＳＲＣを用いて路車間で
連続して通信することができる新規な環境を提供するこ
とにある。

【００２５】本発明の他の目的は、分散制御システムを
ベースとして、隣接する基地局との間で同期信号の授受
のみにより、巨大な連続通信ネットワークを構築するこ
とを可能とした新規な通信システムを提供することにあ
る。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本発明に係る狭域無線連続通信システムは、進行方
向に連続してアンテナを配置する際に、隣接する路側機
同志で、それぞれの通信範囲が重なるように配置し、か
つ干渉を防ぐためにそれぞれ異なる周波数を使用する。

【００２７】また、各路側機は、隣接する路側機と同期
信号をやりとりすることで、通信フレームの送受信タイ
ミングを１スロットずつずらすように制御を行う。

【００２８】車載器は、路側アンテナと通信しながら、
常に次の路側アンテナからのフレーム制御スロットＦＣ
ＭＳを探し、ｎ（ｎは１以上の整数）回連続して次のア
ンテナからのフレーム制御スロットＦＣＭＳを正しく検
出することができた時に、次の路側アンテナに切り替え
る処理を行う。このようにすることで、路車間で連続し
て通信を行う。

【００２９】

【作用】本発明の特徴の１つ目は、隣接する路側アンテ
ナの周波数は異なるように設定してお互いの通信範囲の
一部を重ねるようにアンテナを設置し、２つ目は、通信
フレームの送受信タイミングを同期信号を用いて１スロ
ットずつずらしながら運用を行うことであり、３つ目
は、車載器がある路側アンテナと通信を行いながら次の
アンテナからのフレーム制御スロットＦＣＭＳも探し、
次のアンテナとの通信路が安定したと判断できる場合に
は、通信する相手である路側アンテナを瞬間的に切り替
えることで、連続して通信を行うことである。

【００３０】

【発明の実施の形態】次に、本発明をその好ましい一実
施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

【００３１】図１は本発明による一実施の形態を示すブ
ロック構成図である。

【００３２】

【実施の形態の構成】本発明による一実施の形態におい
ては、路側アンテナを、車両進行方向に対して連続的
に、かつ各路側アンテナの通信範囲が隣接する路側アン
テナの通信範囲と一部重なるように配置され、隣接する
路側アンテナの周波数は全て異なるように設定される。
各路側機は、隣接する路側機との間の同期信号を用い
て、通信フレームの送受信タイミングを１スロットずつ
ずらしながら通信が行われる。

【００３３】

【実施の形態の動作】次に、本発明による一実施の形態
の動作について説明する。

【００３４】本発明では、上記のように、路側アンテナ
はそれぞれの通信範囲が一部重なるように配置され、同
期をとって通信が行われる。

【００３５】また、隣接するアンテナは、お互いに異な
る周波数で運用することとする。

【００３６】路側アンテナは、フレーム内のダウンリン
ク最終スロットを使用しないこととする。車両の進行す
る方向で次に設けられた路側アンテナは、その手前の路
側アンテナの最終スロットのタイミングでフレーム制御
スロットＦＣＭＳを送信するようにフレームの送信タイ
ミングを合わせる。

【００３７】車載器は、最初はまず最寄りの路側アンテ
ナと通信を開始する。本発明において、車載器は、通信
するタイミングでは従来と同じようにデータの送受信を
行い、フレーム内の最終スロットのタイミングでは周波
数を切り替えて、次の路側アンテナからのフレーム制御
スロットＦＣＭＳの受信を試みる。次の路側アンテナか
らのフレーム制御スロットＦＣＭＳをｎ（ｎは１以上の
整数）回連続して正常に受信することができれば、次の
路側アンテナと安定して通信できる領域に入ったものと
して、次の路側アンテナとの通信を開始する。

【００３８】このことにより、路側機と車載器との間で
連続的に通信を行うことが可能となる。

【００３９】

【実施例】次に、本発明による一実施の形態の一実施例
について図面を参照しながら具体的に説明する。

【００４０】図１は、本発明による一実施の形態におけ
る一実施例を示すブロック構成図である。

【００４１】

【実施例の構成】図１に示すように、各路側機の路側ア
ンテナ１０１〜１０５は、各路側アンテナの安定して通
信することのできる領域（通信範囲１１１〜１１５）が
それぞれ一部重なるように配置されている。

【００４２】本発明における路側機の構成例を図３に示
す。

【００４３】図３において、１台の路側機を例にあげる
と、その構成は、前記路側アンテナ１０１と、アプリケ
ーション（ＡＰ）処理部２０１と、ＤＳＲＣ制御部２３
１と、ベースバンド部２２１と、高周波部２１１と、同
期信号２４１、２４２からなる。

【００４４】ＤＳＲＣ制御部２３１は、前後に設けられ
た路側機のＤＳＲＣ制御部と同期信号のやりとりが行わ
れる。この信号をもとに、フレームの送信タイミングが
決定される。フレームタイミングは、図１に示すよう
に、ある路側機のフレーム内の第５スロットタイミング
に、次の路側機のフレーム制御スロットＦＣＭＳを送出
するように、タイミング制御が行われる。

【００４５】また、各路側アンテナ１０１〜１０５は、
隣接する路側アンテナと異なる周波数を用いることとす
る。例えば、前記路側アンテナ１０１、１０３、１０５
は周波数Ａを使い、前記路側アンテナ１０２、１０４は
周波数Ｂを使うこととする。これにより、隣接する路側
アンテナ同志は、混信することなく通信をすることがで
きる。

【００４６】また、すべての路側アンテナにおいて、フ
レーム内最終スロットのダウンリンクスロットは必ず空
にし、使用しないこととする。そしてその空にするタイ
ミングに、次の路側アンテナのＦＣＭＳ送信タイミング
が到来ように、隣接する路側アンテナとの間の同期信号
を用いてタイミング制御を行う。

【００４７】次に、本発明に係る同期信号による通信フ
レームの生成について図４、図５を参照して説明する。

【００４８】図４は路側機の通信フレームを生成する同
期信号を示すタイミングチャートである。

【００４９】ここで、説明の便宜上、図１に示された路
側アンテナ１０１〜１０５を有する路側機の１つを代表
して路側機Ａとし、この路側機Ａに隣接する路側機を路
側機Ｂとする。

【００５０】図４において、（ａ）は路側機Ａの通信フ
レーム、（ｂ）は路側機Ｂの通信フレーム、（ｃ）は路
側機Ａの入力同期信号、（ｄ）は路側機Ｂの入力同期信
号＝路側機Ａの出力同期信号をそれぞれ示す。

【００５１】各路側機とも、入力同期信号の立ち上がり
でフレーム送信を行い、各路側機とも、最終スロットの
送信タイミングで出力同期信号にパルスを出力する。

【００５２】図４に示されるように、路側機Ａ、Ｂの各
入力同期信号（ｃ）、（ｄ）は、図３に示されたベース
バンド部２２１、２２２で生成され、タイムスロットだ
け位相がずれており、その結果、路側機Ａ、Ｂの通信フ
レームは１タイムスロットの位相差を保って連続して出
力される。

【００５３】図５は本発明に係る車載器の動作例を示す
タイミングチャートである。

【００５４】説明の便宜上、路側機Ａの通信フレームの
周波数をＸとし、路側機Ｂの通信フレームの周波数をＹ
とする。

【００５５】車載器は、図４に示すタイミングで周波数
の切り替えを行う。

【００５６】

【実施例の動作】次に、本発明による一実施例の動作に
ついて詳細に説明する。

【００５７】図１において、車載器１２１は、前記路側
アンテナ１０１の通信範囲１１１の中にあって、路側ア
ンテナ１０１と通信を行っている。路側アンテナ１０１
の通信フレーム例である通信フレーム１３１を用いて、
路側アンテナ１０１と前記車載器１２１は通信を行う。
このフレームの詳細を図２に示す。

【００５８】車載器１２１は、路側アンテナ１０１から
第１スロットタイミング１４１にて送信されるフレーム
制御スロットＦＣＭＳを解析し、第２スロットタイミン
グ１４２および第３スロットタイミング１４３および第
４スロットタイミング１４４のダウンリンクまたはアッ
プリンクに割り付けられるメッセージデータスロットＭ
ＤＳを用いて通信を行う。

【００５９】第５スロットタイミング１４５のダウンリ
ンクは空きスロットとする。図１に示すように、路側ア
ンテナ１０１の通信フレームの第５スロットタイミング
１４５で、路側アンテナ１０２のフレーム制御スロット
ＦＣＭＳが送信されるように、隣接する路側アンテナ間
で制御を行う。

【００６０】前記車載器１２１は、前記スロットタイミ
ング１４１から１４４までの間は、路側アンテナ１０１
との通信を行い、前記スロットタイミング１４５の間
は、次の路側アンテナ（この場合は前記路側アンテナ１
０２）からのフレーム制御スロットＦＣＭＳの受信を試
みる。

【００６１】図１において、車載器１２１は、通信範囲
１１１の中にいて、路側アンテナ１０２の通信範囲１１
２の中に位置していないので、前記路側アンテナ１０２
からのフレーム制御スロットＦＣＭＳは受信することが
できない。

【００６２】一方、図１において、車載器１２２は、路
側アンテナ１０３の通信範囲である１１３および路側ア
ンテナ１０４の通信範囲である１１４に位置しているの
で、前記路側アンテナ１０３と通信を行いながら、前記
路側アンテナ１０４からのフレーム制御スロットＦＣＭ
Ｓを正常に受信することができる。

【００６３】前記車載器１２２は、ｎ（ｎは１以上の整
数）回連続して前記路側アンテナ１０４からのフレーム
制御スロットＦＣＭＳを正常に受信することができれ
ば、前記通信範囲１１４に入ったと判断し、通信相手を
前記路側アンテナ１０３から前記路側アンテナ１０４に
切り替え、路側アンテナ１０４に対してリンク要求を行
う。

【００６４】このようにして、路車間で通信が途切れる
ことなく連続して行うことが可能となる。

【００６５】

【他の実施の形態】次に本発明による他の実施の形態に
ついて説明する。

【００６６】図７は本発明による他の実施の形態におけ
る一実施例を示すブロック構成図である。

【００６７】図７を参照するに、各ＤＳＲＣ制御部への
同期信号２６１を、同期信号処理部２５１から各ＤＳＲ
Ｃ制御部に出力することで、全てのＤＳＲＣ制御部を同
期させている。

【００６８】この構成によっても、前記第１の実施の形
態と同様の効果を得ることができる。

【００６９】また、本実施例では２つの周波数を用いて
説明したが、周波数の数は２以上であればいくつでも実
現は可能である。

【００７０】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成され、作用する
ものであり、本発明によれば以下に示すような効果が得
られる。

【００７１】本発明によって、ＤＳＲＣを用い、走行し
ている車両に搭載される車載器と路側アンテナとで連続
して通信を行うことが可能となり、走行を支援するため
のさまざまな情報提供、車内からのインターネット接続
などいろいろなサービスを提供することができるように
なる。

【００７２】本発明によれば、特に、先願の上記特願２
０００−３２５４０７号明細書に記載された技術よりも
単位時間当たりのデータ通信量が大きくなるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る狭域無線連続通信システム（ＤＳ
ＲＣ）の一実施の形態の一実施例における路側アンテナ
の通信範囲の重畳を示すと共に、各アンテナの通信フレ
ームを示す図である。

【図２】本発明にて適用される通信フレーム例（ダウン
リンク、アップリンク）を示す図である。

【図３】本発明における路側機器の構成例を示すブロッ
ク図である。

【図４】路側機の通信フレームを生成する同期信号を示
すタイミングチャートである。

【図５】本発明に係る車載器の動作例を示す図である。

【図６】本発明における車載器の構成例を示すブロック
図である。

【図７】本発明における路側機器の他の構成例を示すブ
ロック図である。

【図８】本発明が適用されるＥＴＣ（ノンストップ料金
収受システム）の例を示す概略説明図である。

【図９】ＥＴＣの通信フレーム例（５スロットのダウン
リンク、アップリンク及び３スロットのダウンリンク、
アップリンク）を示す図である。

【図１０】ＥＴＣにおける路側機器の構成例を示す概略
図である。

【符号の説明】

１０１〜１０５…路側アンテナ １１１〜１１５…路側アンテナの通信範囲 １２１〜１２２…車載器 １３１〜１３４…通信フレーム １４１〜１４５…フレーム内スロットの通信タイミング ２０１…ＡＰ処理部 ２１１〜２１２…高周波部 ２２１〜２２２ベースバンド部 ２３１〜２３２…ＤＳＲＣ制御部 ２４１〜２４３…同期信号 ２５１…同期信号処理部 ２６１…同期信号 ３０１…路側アンテナ ３１１…路側アンテナの通信範囲 ３２１…車載器 ３３１…通信フレーム ４０１…ＡＰ処理部 ４１１…高周波部 ４２１…ベースバンド部 ４３１…ＤＳＲＣ制御部 ５０１…車載アンテナ ５０２…高周波部 ５０３…ベースバンド部 ５０４…ＤＳＲＣ制御部 ５０５…ＡＰ処理部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｏｌ
   ｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ：ノンストップ料金収受シス
   テム）などで使用されるＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ
   Ｓｈｏｒｔ Ｒａｎｇｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ
   ｎ：狭域無線通信）において、道路側に設置される無線
   機である路側機と、車両に搭載される無線機である車載
   器との間で、前記路側機の間で同期信号を用いてフレー
   ム送信タイミングを１スロットずつずらしながら通信フ
   レームの送受信を行い、かつ隣接する路側機をそれぞれ
   異なる周波数を用いてそれぞれの通信範囲の一部が重な
   るように配置し、前記車載器が２つの前記路側機と通信
   を行うことによって、路車間で連続して通信を行うこと
   を特徴とする狭域無線連続通信システム。
2. 【請求項２】 前記車載器は、前記路側機の路側アンテ
   ナと通信しながら常に次の路側機の路側アンテナからの
   ＦＣＭＳ（Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｓｓａｇ
   ｅ Ｓｌｏｔ：フレーム制御スロット）を探し、ｎ（ｎ
   は１以上の整数）回連続して該次の路側アンテナからの
   前記ＦＣＭＳを正しく検出したときに、該次の路側アン
   テナが切り替え処理を行うことを更に特徴とする請求項
   １に記載の狭域無線連続通信システム。
3. 【請求項３】 前記路側機は、前記路側アンテナと、前
   記ＥＴＣの料金計算などの処理を行うアプリケーション
   部と、通信制御を行う前記ＤＳＲＣ制御部と、ベースバ
   ンド信号処理を行うベースバンド部と、ＲＦ周波数帯へ
   の変復調を行う高周波部とを備えることを更に特徴とす
   る請求項１または２のいずれか一項に記載の狭域無線連
   続通信システム。
4. 【請求項４】 前記ベースバンド部は、通信フレームを
   生成し、隣接する路側機との間で同期信号のやりとりを
   することにより、前記通信フレームの送受信タイミング
   を１スロットずつずらすように制御することを更に特徴
   とする請求項３に記載の狭域無線連続通信システム。