JP2003209511A - 路車間通信システムにおける移動局の通信リンク接続切断方法 - Google Patents
路車間通信システムにおける移動局の通信リンク接続切断方法Info
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Abstract
た無線基地局とが通信する路車間通信システムにおい
て、効率的かつスムーズな通信を実現する該移動局の通
信リンク接続切断方法を提供する。 【解決手段】 移動局は、受信信号強度検出ステップ
と、受信信号強度が閾値に達しているかを判定する受信
信号強度判定ステップと、無線基地局から定期的に送信
される制御信号の誤り検定を行う誤り検定ステップと、
無線基地局によって構成される通信エリアに進入する
際、又は該通信エリアから退出する際に、受信信号強度
判定結果と誤り検定結果とを論理積又は論理和によって
無線基地局との通信可否を判定する通信可否判定ステッ
プと、通信可否判定結果に基づいて通信リンクを接続及
び切断するステップとを有する。
Description
と、該道路に沿って配置された無線基地局とが通信する
路車間通信システムにおける該移動局の通信リンク接続
切断方法に関する。詳細には、複数の無線基地局でマイ
クロセル又はピコセルを、高速道路、交差点又は一般道
に配置する道路無線システムであって、その無線基地局
に対する移動局の通信リンク接続切断方法に関する。
などでは、連続かつ安定した通信サービスをユーザに提
供することを目的とするため、セルカバレッジに途切れ
が生じないようにセル設計が行われていた。
道路上に連続的に配置される路車間通信システムにおい
ては、セルサイズが非常に小さいため、電波的に途切れ
のない連続通信サービスを提供するには膨大な数の基地
局を設置する必要がある。更に、繰り返し周波数も2〜
3程度しか確保できないため、基地局間の設置距離が短
い場合、同一チャネル干渉の影響により回線品質が劣化
する可能性が高い。
実装する場合は、マイクロセル又はピコセルが一定間隔
で配置されることが予想される。この場合、新しいセル
に移動局が進入する度に基地局との間でリンク接続及び
リンク切断の繰り返しを行うとともに、連続した通信を
実現するために、基地局間でハンドオーバのための情報
の受け渡しを行う必要がある。
域通信(DSRC)システム(ARIB STD-T75)」によれば、
周波数選定を、受信信号強度によって判定し、無線基地
局から定期的に送信される制御信号の誤り検定結果によ
り無線基地局に接続することを推奨している。しかし、
リンク接続切断のための具体的なパラメータ、判定条件
及び実装方法に関しては、明示されておらず、無線機器
を開発するメーカ等に一任している。
ステムにおけるリンク接続切断について、短時間のシミ
ュレーション結果を表すグラフである。該グラフは、上
述した標準規格に則り、制御信号の誤り検定結果を用い
て、リンク接続及び切断を行った場合のリンク接続時間
を、実測データをもとにシミュレーション評価したもの
である。横軸72は時間、縦軸71は移動局が通信しよ
うとしている無線基地局との距離(距離が離れるほどマ
イナスの値を示す)、プロット73、74はリンク接続
及び切断を行ったことを示す。図6によれば、時間2s
〜4s及び5.5s〜7sにかけて、何度もリンク接続
又は切断を繰返していることを示している(73−1、
73−2)。
時間の測定結果を表すグラフである。道路環境における
受信信号強度は、図2に示すように、路面からの反射波
や受信機内部の熱雑音により、大きく変動している。そ
のため、ビット誤り率も大きく変動する。従って、上述
した標準規格に則り、単純に受信信号強度で周波数を選
定し、制御信号の誤り検定結果で、接続処理を行う場
合、安定した受信信号強度及び誤り検定結果が得られ
ず、図6のように、接続及び切断を短時間に繰り返し行
うことになる。また、送受信周波数が一致しているにも
関わらず、受信信号強度の変動により閾値以上の信号強
度が得られなかった場合、他の周波数を選定する処理に
移行してしまう。
さい路車間通信システムにおいて、高速走行する複数の
移動局に対し、路面からの反射波や隣接からの干渉波、
受信機内部の熱雑音の影響を軽減し、安定した通信を効
率的に実現することを目的とする。
に、本発明による路車間通信システムの移動局は、受信
信号強度を計測する受信信号強度検出ステップと、計測
された受信信号強度が閾値に達しているかを判定し、受
信信号強度判定結果を導出する受信信号強度判定ステッ
プと、無線基地局から定期的に送信される制御信号の誤
り検定を行い、誤り検定結果を導出する誤り検定ステッ
プと、無線基地局によって構成される通信エリアに進入
する際、又は該通信エリアから退出する際に、受信信号
強度判定結果と誤り検定結果とを論理積又は論理和によ
って無線基地局との通信可否を判定し、通信可否判定結
果を導出する通信可否判定ステップと、通信可否判定結
果に基づいて通信リンクを接続及び切断するステップと
を有することを特徴とする。
信信号強度検出ステップは、一定の時間幅にわたって計
測された受信信号強度に対して移動平均処理操作を行う
ことも好ましい。
動平均処理操作は、重み付け係数を用いたものであるこ
とも好ましい。
り検定ステップは、通信リンクの接続判定用として誤り
検定結果の正常受信回数を規定する後方保護段数と、通
信リンクの切断判定用として誤り検定結果の異常受信回
数を規定する前方保護段数とを有し、無線基地局と不通
状態にあるリンク切断状態と、誤り検定結果が正常とな
る回数が後方保護段数未満であるリンク接続待機状態
と、無線基地局と通信状態にあるリンク接続状態と、誤
り検定結果が異常となる回数が前方保護段数未満である
リンク切断待機状態とを有する遷移状態を、無線基地局
との間の通信リンク状態及び誤り検定結果に応じて遷移
させるステップと、誤り検定結果が正常である回数が後
方保護段数に達していればリンク接続可能であると判定
するステップと、誤り検定結果が異常である回数が前方
保護段数に達していればリンク切断と判定するステップ
とを有することも好ましい。
て、リンク切断中にリンク接続の判断に用いる閾値と、
リンク接続中にリンク切断の判断に用いる閾値を独立に
設けることにより、通信エリア退出時において、平均化
処理による鈍りの影響を軽減し、安定した通信を提供で
きる。
信可否判定ステップは、通信リンク接続可能であると判
定する判定条件と、通信リンク切断であると判定する判
定条件とを、別々に指定することも好ましい。例えば、
リンク接続判定条件として受信信号強度と誤り検定結果
の論理積を用い、かつ、リンク切断条件として受信信号
強度と誤り検定結果の論理和を用いた場合、確実なリン
ク接続処理と、迅速なリンク切断処理とを行うことがで
きる。
の実施形態を詳細に説明する。
のシステム構成図である。図1によれば、複数の無線基
地局4−1〜4−N(Nは任意の自然数)は、道路8上
に連続的に配置されるとともにローカルエリアネットワ
ーク3に接続され、ゲートウェイ1を介した外部ネット
ワーク、ローカルサーバ2及びローカルエリアネットワ
ーク3に接続されている全無線基地局と互いに通信が行
えるように構成されている。また、無線基地局4−1〜
4−Nは、無線周波数5−1〜5−Nのf1〜fNを用
いて、道路8上に無線セル6−1〜6−Nを構成し、走
行方向9に高速走行する移動車両7との間で上り方向1
0及び下り方向11の通信を行う。
ア6−1内に進入すると、無線基地局4−1から定期的
に送信される制御信号11を、移動車両7が受信するこ
とにより、自局が無線基地局4−1が提供するサービス
エリア内に進入したことを認識する。次に、移動車両7
は、無線基地局4−1に対して通信リンクを確立するた
めのリクエスト信号を送出し、無線基地局4−1でリク
エスト信号を受け付けることにより通信リンクが確立さ
れる。このとき、通信リンクを確立するためにやり取り
される情報としては、移動局の識別符号、無線基地局の
識別符号、対応可能なアプリケーション情報等が想定さ
れる。尚、以下では、アプリケーションとして下り方向
の情報ダウンロードサービスを想定して説明する。
方法の一例を示す状態遷移図である。移動局は、リンク
切断状態31にある場合、無線基地局から定期的に送信
される制御信号を受信した時(32−1)、受信した制
御信号の信号強度判定と、受信した制御信号の誤り検定
とを行う(34−1)。信号強度判定結果が閾値を超
え、かつ、誤り検定結果が正常であったとき(35−
2)、移動局の状態は、リンク切断状態31からリンク
接続状態36へ遷移する。また、信号強度判定結果が閾
値未満であるか、又は、誤り検定結果が異常であったと
き(35−1)、移動局の状態はリンク切断状態31の
まま待機する。
合、無線基地局から定期的に送信される制御信号を受信
し(32−2)、受信した制御信号の信号強度判定と、
受信した制御信号の誤り検定とを行う(34−2)。信
号強度判定結果が閾値未満であり、かつ、誤り検定結果
が異常であったとき(35−4)、移動局の状態は、リ
ンク接続状態36からリンク切断状態31へ遷移する。
また、信号強度判定結果が閾値を超えるか又は誤り検定
結果が正常であったとき(35−3)、移動局の状態
は、リンク接続状態36を保持する。
場合、ある一定時間、制御信号を受信できなかったとき
(33)、移動局は順次受信するチャネル周波数を切換
え、制御信号が正常に受信されるまで、繰り返し、制御
信号の待ち受け受信を行う。
信号強度判定と誤り検定結果の論理積を用いたが、判定
条件として、受信信号強度判定と誤り検定結果の論理
和、受信信号強度判定のみ、誤り検定結果のみ、の
何れを用いてもよい。
判定条件を異なる条件、例えばリンク接続時は誤り検定
のみ、リンク切断時は受信信号強度と誤り検定結果の論
理和、とした方が効果的である場合もある。
すように受信信号強度が激しく変動するため、図6のよ
うな短時間の接続を抑制する効果は小さい。また、受信
信号強度の閾値を低く設定した場合には、通信エリアは
広くなるが、受信信号強度の変動により、リンク接続・
切断が短時間で繰返される。一方、受信信号強度の閾値
を高く設定した場合、受信信号強度の変動による、リン
ク接続・切断の繰り返しはなくなるが、通信エリアは狭
くなってしまう。そこで、数フレーム分の制御信号の受
信信号強度を移動平均処理する方法を加える。
動平均処理の結果のグラフである。ここでは、10フレ
ーム分の制御信号の移動平均化を行っている。図4に示
すように、受信機内部の熱雑音による変動は平滑化さ
れ、路面反射波によるディップの影響も小さくなってい
るため、短時間の接続を抑制する効果は増加する。従っ
て、接続の判断に用いる受信信号強度の閾値をある程度
低く設定する事が可能になる。
方法を示す。i番目に取得した受信信号強度をS(i)、重
み付け係数をλ(0≦λ≦1)とすると、i番目における移
動平均M(i)は、以下のように表される。
けをしない無限時間前からの移動平均に近くなり、λが
0に近い場合、M(i)はS(i)に近くなる。
瞬時値変動であるか、路面等からの反射波によるディッ
プの影響による短区間変動であるかによって、λを調整
することにより、より効果的な移動平均処理を行うこと
が可能になる。具体的には、熱雑音の影響が大きい場合
は、λを大きくし、反射波の影響が大きい場合は、λを
小さくすると、ビット誤り率特性に近い平均受信信号強
度を得ることが可能である。
を用いた通信リンク接続切断方法の状態遷移図である。
合、無線基地局から定期的に送信される制御信号を受信
した時、受信した制御信号の誤り検定を行う。誤り検定
結果が正常であったとき(53−1)、移動局の状態
は、リンク切断状態51からリンク接続待機状態52−
1へ遷移する。また、誤り検定結果が異常であったとき
(54−0)、移動局はリンク切断状態51のまま待機
する。
2−(K−1)にある場合、受信した制御信号の誤り検
定結果が正常であったとき(53−1〜53−(K−
1))、正常回数をインクリメントし、正常回数判定を
行う。ここで、正常回数が後方保護段数に達していると
き(52−K)、移動局はリンク接続状態55に遷移す
る。また、正常回数が後方保護段数未満であるとき、移
動局はリンク接続待機状態のまま、保持される。移動局
がリンク接続待機状態52−1〜52−(K−1)にあ
る場合、受信した制御信号の誤り検定結果が異常であっ
たとき(54−1〜54−(K−1))、移動局はリン
ク切断状態51に遷移する。
受信した制御信号の誤り検定結果が異常であったとき
(57−1)、移動局は、リンク接続状態55からリン
ク切断待機状態56−1へ遷移する。また、誤り検定結
果が正常であったとき(58−0)、移動局の状態はリ
ンク接続状態55のまま保持される。
6−(L−1)にある場合、受信した制御信号の誤り検
定結果が異常であったとき(57−2〜57−L)、異
常回数を1つ増加(図の左方向に1つ遷移)する。ま
た、受信した制御信号の誤り検定結果が正常であったと
き(58−1〜58−(L−1)))、異常回数をデク
リメントする。移動局は、誤り検定を行った後、異常回
数判定を行い、異常回数が前方保護段数に達したとき
(56−L)、リンク切断状態51へ、異常回数が0の
とき(58−1)、リンク接続状態55へ遷移する。異
常回数が0でなく前方保護段数にも達していないとき、
移動局の状態は、リンク切断待機状態56−1〜56−
(L−1)のまま、保持される。
ば、本発明の技術思想及び見地の範囲における種々の変
更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことが
できる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約し
ようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及
びその均等物として限定するものにのみ制約される。
以下のような効果を有する。 (1)道路上に連続的に配置されるセル径30m程度の
スポットビームから構成される路車間通信システムにお
いて、車両の高速移動に対応したリンク接続・切断を正
確かつ効率的に実現することが可能となる。 (2)通信接続切断の短時間の繰返しを抑制し、周波数
選定回数を少なくすることができるため、路車間通信シ
ステムのスループット特性を改善することができる。 (3)車両が移動することにより生じるリンク接続切断
を迅速かつ確実に行えるため、複数の無線セルから構成
される通信サービスエリア内で、路車間通信システムの
スループット特性を改善することができる。 (4)セルラー系システムのように、複数の無線基地局
を制御する無線制御局と無線基地局間の制御信号の授受
が基本的に行われないため、コストの高い専用回線が不
要となる。 (5)リンク接続切断の制御を移動局と限定された無線
基地局との間でのみ行うため、全無線基地局を互いに接
続するネットワーク上に流れる制御信号のトラヒック量
を極力抑えることができる。 (6)既に実用化されているETC(Electronic Toll
Collection、自動料金収受システム)に対して、大幅な
装置改修を施すことなく、通信リンク接続切断方法のた
めの機能を実装することが可能となる。
における通信リンク接続切断方法の効果を表すグラフで
ある。図7によれば、1つの通信エリアにおいて、1度
だけリンク接続切断を行う、効率の良い通信を提供する
ことが可能である。
成図である。
果を表すグラフである。
示す状態遷移図である
結果のグラフである。
リンク接続切断方法の状態遷移図である。
ついて、短時間のシミュレーション結果を表すグラフで
ある
表すグラフである
定 35−1〜35−4 リンク接続、または切断条件 41 受信信号強度軸 42 時間軸 43 移動平均処理をした受信信号強度データ 51 リンク切断状態 52−1〜52−K リンク接続待機状態 53−1〜53−K リンク接続待機状態における誤り
検定結果正常 54−0〜54−(K−1) リンク接続待機状態にお
ける誤り検定結果異常 55 リンク接続状態 56−1〜56−L リンク切断待機状態 57−1〜57−L リンク切断待機状態における誤り
検定結果異常 58−0〜58−(L−1) リンク切断待機状態にお
ける誤り検定結果正常 71 リンク接続しようとする無線基地局との距離軸 72 時間軸 73−1〜73−2 リンク接続・切断の短時間繰り返
し 74−1〜74−2 正常なリンク接続・切断 81 リンク接続しようとする無線基地局との距離軸 82 時間軸 83−1〜83−2 正常なリンク接続・切断
Claims (5)
- 【請求項1】 道路上の移動局と、該道路に沿って配置
された無線基地局とが通信する路車間通信システムにお
ける該移動局の通信リンク接続切断方法において、前記
移動局は、 受信信号強度を計測する受信信号強度検出ステップと、 計測された前記受信信号強度が閾値に達しているかを判
定し、受信信号強度判定結果を導出する受信信号強度判
定ステップと、 前記無線基地局から定期的に送信される制御信号の誤り
検定を行い、誤り検定結果を導出する誤り検定ステップ
と、 前記無線基地局によって構成される通信エリアに進入す
る際、又は該通信エリアから退出する際に、前記受信信
号強度判定結果と前記誤り検定結果とを論理積又は論理
和によって前記無線基地局との通信可否を判定し、通信
可否判定結果を導出する通信可否判定ステップと、 前記通信可否判定結果に基づいて通信リンクを接続及び
切断するステップとを有することを特徴とする移動局の
通信リンク接続切断方法。 - 【請求項2】 前記受信信号強度検出ステップは、一定
の時間幅にわたって計測された前記受信信号強度に対し
て移動平均処理操作を行うことを特徴とする請求項1に
記載の移動局の通信リンク接続切断方法。 - 【請求項3】 前記移動平均処理操作は、重み付け係数
を用いたものであることを特徴とする請求項2に記載の
移動局の通信リンク接続切断方法。 - 【請求項4】 前記誤り検定ステップは、 通信リンクの接続判定用として前記誤り検定結果の正常
受信回数を規定する後方保護段数と、通信リンクの切断
判定用として前記誤り検定結果の異常受信回数を規定す
る前方保護段数とを有し、 前記無線基地局と不通状態にあるリンク切断状態と、前
記誤り検定結果が正常となる回数が前記後方保護段数未
満であるリンク接続待機状態と、前記無線基地局と通信
状態にあるリンク接続状態と、前記誤り検定結果が異常
となる回数が前記前方保護段数未満であるリンク切断待
機状態とを有する遷移状態を、前記無線基地局との間の
通信リンク状態及び前記誤り検定結果に応じて遷移させ
るステップと、 前記誤り検定結果が正常である回数が前記後方保護段数
に達していればリンク接続可能であると判定するステッ
プと、 前記誤り検定結果が異常である回数が前記前方保護段数
に達していればリンク切断と判定するステップとを有す
ることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記
載の移動局のリンク接続切断方法。 - 【請求項5】 前記通信可否判定ステップは、通信リン
ク接続可能であると判定する判定条件と、通信リンク切
断であると判定する判定条件とを、別々に指定すること
を特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の移
動局のリンク接続切断方法。
Priority Applications (1)
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