JP2007221614A - 自動車内通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリ線のようにバス状に配線された信号線を通信線として、Ｓ／Ｎ特性の異なる複数の通信対象に対して信頼性の高いブロードキャスト通信ができる自動車内通信装置を提供する。
【解決手段】自動車内の制御側の電子制御装置２００に接続された送信側の通信装置１００と、複数の被制御側の電子制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄと、被制御側の電子制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄに接続された受信側の通信装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄと、電子制御装置及び通信装置に接続されたバス状に配線された通信線３０１とを備え、送信側の通信装置１００が、受信側の通信装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄに対して複数の通信装置において測定して得られたＳ／Ｎの推定結果で適用可能なビット割付量の中からサブキャリア毎により低いビット割付量を選択してブロードキャスト通信を行うものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車内において通信を行う自動車内通信装置に係り、特にバッテリ線等のようにバス状に配線された信号線を通信線として用いる自動車内通信装置に関する。

機械的な制御機構によって実現されてきた従来の自動車の走行制御は、急速な半導体技術の進歩により、燃費や安全性の向上などのために電子的な制御に置き換えられている。この電子制御技術の発展により、ハイブリッド車（エンジンとモータのハイブリッド駆動車）が実現され、普及されつつある。今後、ガソリン車やディーゼル車の性能改善や、燃料電池車や電気自動車の開発において、電子制御技術は益々その重要性を増していくのは確実である。

自動車の電子制御技術においては、モータやランプなどの制御のため、アクチュエータとそれらを制御する装置との間で制御信号を通信する必要があるため、車載ネットワーク技術が重要性を増してきている。代表的な車載ネットワーク技術としては、ＣＡＮ，LIN,FlexRay，ＭＯＳＴ等が挙げられる。この中でＣＡＮは例えば（非特許文献１）に記載のように、専用の通信線を利用して最大１Ｍｂｐｓの伝送速度を実現しており、現在のところ車載ネットワーク技術の中で最も普及している。

これら車載ネットワーク技術の普及に伴い、自動車内の配線数が増加し、車載重量が増加するため問題となっている。車内の配線数を低減するため、（特許文献１）に記載の従来技術では、バッテリ線を利用して電源供給とデータ通信を行う第１通信線とデータ通信のみを行う第２通信線との２系統で通信を行うことで、車内の配線数を増加させることなく信頼性も向上させる車両通信システムを提案している。

又、（特許文献２）に記載の従来の技術では、ブレーキの制御信号を通信するための通信線としてバッテリ線を利用することで、バネ下のワイヤハーネスを増やすことのない電動ブレーキシステムを提案している。

又、（特許文献３）に記載の従来の技術では、車両に搭載された各ＥＣＵに、電源線を介して各種情報を送受信可能な送受信部を設け、送受信すべき情報の種別毎に異なる伝送周波数を用いてＦＤＭＡ方式又はＣＤＭＡ方式で多重通信する車両用通信システムを提案している。

特開２００３−３１８９２５号公報 特開２００５−７６８６３号公報 特開２００３−１０１５５７号公報 CAN Specification 2.0, Part A, Part B

一方、車載機器には同時に複数の対象を制御する必要が生じる場合がある。例えば、電子制御式ブレーキシステム（ＥＭＢともいう）では、中央指令所的な機能を有する制御装置から、右側前輪，左側前輪，右側後輪，左側後輪の計４輪に取付けられたブレーキを制御するための複数の電子制御ユニット(Electronic Control Unit の略でＥＣＵともいう)に対して、一斉に制御信号を送出する必要がある。このような制御に対応するため、CANでは、一度に複数の対象に通信を行うブロードキャスト形式の通信（同報通信ともいう）を可能としている。このようなＣＡＮでは、通信用の専用線を設ける必要があるため、自動車内の配線数を低減できないという問題がある。

（特許文献１）に記載のように、バッテリ線を利用して電源供給とデータ通信を行う第１通信線とデータ通信のみを行う第２通信線との２系統で通信を行うものでは、通信用の専用線も設けなくてはならないため、自動車内の配線数を低減できないという問題がある。又、バッテリ線を利用してデータ通信を行うものの、ブロードキャスト通信を行う方法については記載されていない。

（特許文献２）には、ブレーキの制御信号を通信するための通信線としてバッテリ線を利用することが開示されているものの、ブロードキャスト通信を行う方法については記載されていない。

（特許文献３）には、送受信すべき情報の種別毎に多重通信を行うことが提案されているが、複数の情報の種別毎に多重化された同時の通信を行い、各グループ毎にスケジュール通りの送受信を行うもので、ブロードキャスト通信を行う方法については記載されていなく、通信する電源線のノイズについて配慮されていないものである。

複数の制御装置を同時に制御するためには、ブロードキャスト通信を行う必要がある。通信を制御対象ごとに順次行う場合は、制御時間に遅れが生じる。例えば、バッテリ線を利用してブレーキを制御する場合、４輪それぞれに設置されたブレーキ制御用のＥＣＵに異なる時間遅れを伴って制御情報が到達するため、同時にブレーキを制御して制動力を発生させることが困難となる。

しかし、Ｅｎｄ−ＥｎｄのＳ／Ｎ特性が予め保証されているＣＡＮで使用される通信用の専用線とは異なり、バッテリ線のように予め通信用に敷設された線ではない信号線の場合には、ノイズ源からの距離や線路の長さ，線路の分岐数などによって周波数依存性を持つため、Ｅｎｄ−ＥｎｄのＳ／Ｎ特性が時間的に大きく変動する場合がある。

バッテリ線を用いて通信する場合、通信線のＳ／Ｎ特性は、図１３に示すような周波数依存性を持ち、約５ＭＨｚから３０ＭＨｚの使用周波数帯域においてほぼ一定のパワーで送信される送信信号は、通信線において減衰して図１３に示したような受信信号となる。この受信信号とノイズとの差がＳ／Ｎである。

一般的には高周波側の減衰量が大きいが、通信線の分岐部からの反射波などによってノッチを生じることもある。以上述べたようにＳ／Ｎ特性がＥｎｄ−Ｅｎｄの通信装置の組み合わせで大きく変わるバッテリ線のような通信線において、専用線用に予めＳ／Ｎが保証されたＣＡＮのブロードキャスト通信方式を利用して通信を行うことは困難である。

本発明の第１の目的は、バッテリ線のようにバス状に配線された信号線を通信線として、Ｓ／Ｎ特性の異なる複数の通信対象に対して信頼性の高いブロードキャスト通信ができる自動車内通信装置を提供することにある。

本発明の第２の目的は、複数の制御装置のほぼ同時の制御を実現し、かつ省線化も実現する自動車内通信装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の自動車内通信装置は、自動車内に設置された制御側の電子制御装置と、制御側の電子制御装置に接続された送信側の通信装置と、複数の被制御側の電子制御装置と、被制御側の電子制御装置に接続された受信側の通信装置と、電子制御装置及び通信装置に接続されたバス状に配線された通信線とを備え、送信側の通信装置が、受信側の通信装置に対して前記複数の通信装置において測定して得られたＳ／Ｎの推定結果で適用可能なビット割付量の中からサブキャリア毎により低いビット割付量を選択してブロードキャスト通信を行うものである。

又、送信側の通信装置と前記受信側の通信装置間のバッテリ線の長さの各々が均等な距離となるように配置し、送信側の通信装置は受信側の通信装置にブロードキャスト通信を行うものである。

又、送信側の通信装置を大きいノイズの発生源の近くに設置し、送信側の通信装置は受信側の通信装置にブロードキャスト通信を行うものである。

本発明によれば、バッテリ線のようにバス状に配線された信号線に接続された複数の通信装置間において、ブロードキャスト通信を行うことでほぼ同時の制御を実現しながら、複数の通信装置の中で最低のＳ／Ｎに合わせて送信することで信頼性の高い制御を行うことが可能となる。又、送信側通信装置を大きいノイズの発生源の近く（例えばエアコンの近く）に設置しているので、受信側通信装置におけるＳ／Ｎ特性の最低値がより高くなり、より信頼性の高い通信を行うことが可能となる。

本発明の一実施例である自動車内通信装置について図１から図１５により説明する。以下では、通信方式としてＯＦＤＭ変調方式を用いた場合について説明するが、一般のマルチキャリアを用いた通信方式も適用できる。

本実施例の自動車内通信装置の構成を図１に示す。制御側である送信側通信装置１００にはブレーキを制御するための電子制御装置である制御装置２００（以下、ブレーキECUという。）が接続され、送信側通信装置１００及びブレーキＥＣＵ２００は、直流電圧が印加されたバッテリ線３０１に接続されている。自動車内をバス状に配線された通信線であるバッテリ線３０１は、電力を供給するための例えばＤＣ１２Ｖ系のバッテリ３００に接続される。又、別のバッテリ線は、ブレーキを駆動する電動機，ステアリング，パワーウィンドウなどのアクチュエータに接続され、自動車内をバス状に配線されている。図１に示す例では、前輪及び後輪の４箇所のブレーキを制御するため、それぞれのブレーキ付近に、受信側通信装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄが設置され、それぞれバッテリ線３０１に接続されている。受信側通信装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，100dには、それぞれブレーキＥＣＵ２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄが接続され、それぞれバッテリ線３０１に接続されている。送信側通信装置１００は、後述するように受信側通信装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄに対してブロードキャスト通信するようになっている。

送信側通信装置１００とブレーキＥＣＵ２００、受信側通信装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄとブレーキＥＣＵ２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの各々は１：１の通信が可能な一般的な通信プロトコル、例えばEthernet（登録商標），ＵＳＢなどが使用される。

なお、ここでは、通信装置とブレーキＥＣＵを別々の装置として示しているが、通信装置とブレーキＥＣＵを一体に構成して簡素化することができる。通信装置とブレーキECU及びそれらの間で通信する機能を通信ＩＣとして構成することにより装置が小型化となり、自動車への設置が容易になる。通信装置およびブレーキＥＣＵを取付ける場所はバネ下である場合があり、バネ下は設置スペースが限られているため、装置の簡素化を図ることは非常に重要である。
〔送信側通信装置の設置場所〕
送信側通信装置１００及び受信側通信装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄは、図２に示すように配置される。受信側通信装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，100dは、ブレーキを制御するため、各車輪のバネ下に取付けられる。送信側通信装置１００は、受信側通信装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄからできるだけ均等な距離となり、次の理由により大きいノイズの発生源となるエアコン３０２の近く設置されているバッテリ線３０１に接続して設置される。

Ｓ／Ｎを推定した複数の通信装置の中で一つだけ非常に低いＳ／Ｎ推定結果となるものがあった場合、仮にその他の通信装置のＳ／Ｎ推定結果が非常に高かったとしても、最も低いＳ／Ｎに合わせてビット割付量が決定されるため、実効的な通信速度が低くなってしまう。この問題を回避するためには、図１に示すブロードキャスト通信信号を送信する送信側通信装置１００の設置場所に注意する必要がある。

図１３に示すように、Ｓ／Ｎ特性は主に信号の減衰量と受信側通信装置におけるノイズパワーによって決まる。信号の減衰量は、信号線の線路長や分岐数によって決まるので、Ｓ／Ｎの最低値をより高くするためには、送信側通信装置と各受信側通信装置間の信号線の線路長や分岐数ができるだけ同じになる場所に送信側通信装置を設置するのが良い。又、エンジンやエアコン，インバータ装置など大きなノイズの発生源となる部品の近くに送信側通信装置を設置した方が、ノイズが信号線で減衰するため、受信側通信装置におけるノイズパワーが小さくなるのでより良い。

普通乗用車のエンジンルーム内で測定したバッテリ線のノイズを図１４に示す。エンジンのノイズは約４ＭＨｚ以下の低周波帯域、及び約１１ＭＨｚから２１ＭＨｚの周波数帯域において非常に高い。又、エアコンのノイズは２１ＭＨｚ以下の周波数帯域においてエンジンのノイズより高い。

同じ乗用車のトランクルーム内で測定したバッテリ線のノイズを図１５に示す。図１４に示すノイズとの比較から分るように、エンジンおよびエアコンの上述した帯域のノイズは共に全体的にかなり低下している。

これらの測定結果を考慮すると、例えばＦＦ車（前輪駆動車）の場合で、各ブレーキを制御するために、図２に示すように、受信側通信装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，
１００ｄが各車輪のバネ下に取付けられている場合には、送信側通信装置１００は、受信側通信装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄからできるだけ均等な距離となり、大きいノイズの発生源となるエアコン３０２の近くに設置されているバッテリ線３０１に接続して設置するのが良い。

送信側通信装置１００から受信側通信装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄに一方向のブロードキャスト通信を行い、受信側通信装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄから返信しない場合は、送信側通信装置１００は受信側通信装置１００ａ，100b，１００ｃ，１００ｄからの確認応答信号（Ａｃｋ）を受信する必要がないため、送信側通信装置１００を受信側通信装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄから均等な距離に配置するように接続することで、受信側通信装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，
１００ｄにおけるＳ／Ｎ特性の最低値をより高くすることが可能であり、実効通信速度が向上する。又、後輪よりも前輪のブレーキ制動力を先行して作動させたい場合は、意図的に車両前面寄りに送信側通信装置１００を設置することにより、前輪に設置されたブレーキＥＣＵの受信側通信装置１００ａ及び１００ｂまでのバッテリ線の線路長が短くなり、信号の減衰量が少なくなるため、受信側通信装置１００ａ及び１００ｂにおけるＳ／Ｎ特性が受信側通信装置１００ｃ，１００ｄより向上する。

なお、以下では、バッテリ線を例にとり説明するが、バス状に配線された信号線でもよい。又、ブレーキＥＣＵについて説明するが、例えば、ステアリング，パワーウィンドウなどのアクチュエータの制御装置に通信装置を接続した場合にも適用できる。
〔通信装置の構成〕
送信側通信装置１００は図３に示すように構成され、受信側通信装置１００ａ，100b，１００ｃ，１００ｄも同様に構成されている。

バッテリ線３０１には結合器１１０が接続され、結合器１１０には、バンドパスフィルタ（ＢＰフィルタともいう）１０１ａ，１０１ｂが接続されている。結合器１１０は、図４に示すように、コンデンサ１１０ａ，１１０ｂ及びトランス１１０ｃで構成されている。コンデンサ１１０ａ，１１０ｂで直流電圧をカットし、トランス１１０ｃのインダクタンスとコンデンサ１１０ａ，１１０ｂの静電容量の値で決まる高周波通過特性により通過する通信信号がＢＰフィルタ１０１ａ，１０１ｂと授受されるようになっている。

ＢＰフィルタ１０１ａは、受信アンプ１０２に接続され、ＢＰフィルタ１０１ａを通過した通信信号は受信アンプ１０２で増幅される。受信アンプ１０２には、アナログ／ディジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という）１０３が接続され、アナログ信号をディジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器１０３には復調器１０４が接続されている。

一方、変調器１０７にはディジタル信号をアナログ信号に変換するディジタル／アナログ変換器（以下、Ｄ／Ａ変換器）１０８が接続され、Ｄ／Ａ変換器１０８は送信アンプ
１０９に接続されている。ＢＰフィルタ１０１ｂは、送信アンプ１０９に接続され、送信アンプ１０９で増幅した信号がＢＰフィルタ１０１ｂで不要な高周波成分をカットされて結合器１１０に出力される。

復調器１０４と変調器１０７はアクセスコントローラ１０５に、アクセスコントローラ１０５はプロトコル変換器１０６に接続され、プロトコル変換器１０６はEthernet（登録商標）またはＵＳＢ等の標準的な規格のケーブルでＥＣＵなどの外部装置と接続されている。通信装置１００と外部装置間のインターフェースは、ＰＣＩバスなど規格化されたバス配線で接続してもよい。

通信装置１００は、次のように動作する。プロトコル変換器１０６は、外部装置からデータを受け取ると、通信装置１００で扱うフォーマットの通信パケットに変換する。アクセスコントローラ１０５は、プロトコル変換器１０６からの通信パケットを受信すると、通信パケットを変調器１０７に出力する。変調器１０７は、信号線１０５ｂにより受信されるアクセスコントローラ１０５に記憶されているキャリアテーブルのビット割付量情報に基づいて、各サブキャリアに通信パケットを割り付けて通信信号を生成する。通信信号はＤ／Ａ変換器１０８によりアナログ信号に変換され、送信アンプ１０９によって増幅された後、ＢＰフィルタ１０１ｂで不要な高周波成分がカットされ、結合器１１０を介してバッテリ線３０１に出力され、通信装置１００ａに通信される。

ここで、結合器１１０は、直流電圧が重畳されていない通信線では不要であるが、バッテリ線３０１では直流電流が重畳されているためバッテリ線３０１と接続するために設けられている。又、通常、通信用の信号は電力供給用周波数よりも高い周波数に設定されるため、結合器１１０によって通信信号を減衰させないでバッテリ線３０１に重畳させるようにすることが可能である。

一方、通信装置１００ａから送信されてきた通信信号は、ＢＰフィルタ１０１ａによって通信帯域以外の信号が抑制され、通信帯域の信号を受信アンプ１０２に出力する。受信アンプ１０２は受信信号を増幅した後、Ａ／Ｄ変換器１０３によってディジタル信号に変換される。

変換されたディジタル信号は、復調器１０４に出力され、復調器１０４では、信号線
１０５ａにより受信されるアクセスコントローラ１０５に記憶されているキャリアテーブルのビット割付量情報に基づいて各サブキャリアに割り付けられているデータを取り出し、アクセスコントローラ１０５を介してプロトコル変換器１０６に出力する。プロトコル変換器１０６では、通信パケットを、外部装置とのインターフェースが取れるようにプロトコル変換をして、外部装置に通信パケットを送信する。
〔変調器及び復調器の構成〕
変調器１０７は、図５に示すように構成されている。アクセスコントローラ１０５からの送信データは、スクランブル及び誤り訂正符号化部１７１に入力され、スクランブル及び誤り訂正符号化が行われて、シリアル／パラレル変換部１７２に入力される。シリアル／パラレル変換部１７２では、信号線１０５ｂからのビット割付量情報を用いてシリアル／パラレル変換を行ってサブキャリア毎の送信ビットパターンに分割される。シリアル／パラレル変換部に接続されたマッピング処理部１７３では、サブキャリア毎に送信ビットパターンに対してマッピング処理を行って、全サブキャリアのＩ（同相成分）出力及びＱ（直交成分）出力を得る。全サブキャリアのＩ（同相成分）出力及びＱ（直交成分）出力は、ＩＦＦＴ処理部１７４にて送信信号の時間波形を生成し、時間波形の周期性を保つようにしながら、ガードインターバル付加部１７５で時間波形の一部を信号の前段に挿入するガードインターバル付加を行うことで送信信号を生成する。このガードインターバル付加はマルチパスフェージング環境下におけるシンボル間干渉を防ぐ役割を持つ。

復調器１０４は図６に示すように構成されている。Ａ／Ｄ変換器１０３により変換されたディジタル信号は、ガードインターバル除去部１４１でガードインターバル除去が行われ、ＦＦＴ処理部１４２に入力される。ＦＦＴ処理部１４２では、ガードインターバル除去後の受信信号に対してＦＦＴ処理を実行して全サブキャリアのＩ入力及びＱ入力を得る。ＦＦＴ処理部１４２に接続された等化処理部１４３では、全サブキャリアのＩ入力及びＱ入力に対して等化処理を行った上で、デマッピング処理部１４４で信号線１０５ａらのビット割付量情報を用いてデマッピング処理部１４４でデマッピング処理を行うことにより受信ビットパターンを得た後、パラレル／シリアル変換部１４５でパラレル／シリアル変換を行い、デスクランブル／誤り訂正復号部１４６でデスクランブル及び誤り訂正復号を行って受信データを得る。なお、等化処理は伝送路歪みを補正するためのものである。
〔通信信号の構成〕
通信線であるバッテリ線に重畳する通信信号１０は、図７に示すように、同期部１１，ヘッダ部１２，ＥＣＵａの制御情報部１３ａ，ＥＣＵｂの制御情報部１３ｂ，・・・，
ＥＣＵｎの制御情報部１３ｎが連結されて構成されている。

同期部１１は、通信信号１０の始まりを検出し、復調開始タイミングを合わせるために用いられる。ヘッダ部１２は通信信号１０が複数のＥＣＵの制御情報を有するブロードキャスト信号であることを示すために用いられる。このヘッダ部１２は、通信信号１０をブロードキャスト通信専用とする場合には省略される。

同期部１１とヘッダ部１２は、想定する通信可能な最低のＳ／Ｎ特性において復調可能な簡便な方式を用いることができる。例えば、同期部１１は複数のプリアンブル信号の相互相関を取ることで同期検出可能な信号とする。図８は、同期部１１の一例を示し、プリアンブル信号１とプリアンブル信号２で構成されており、プリアンブル信号１とプリアンブル信号２は同一の波形となっている。このため、プリアンブル信号１を少しずつ遅延させながら、プリアンブル信号２と相互相関値を計算すると、ある一点で相互相関値のピークが生じるため、同期検出が可能である。

図８では同期部１１が２つのプリアンブル信号で構成される例を示したが、通信線のＳ／Ｎ特性が低くてプリアンブル信号が２つだけでは同期検出不可能である場合には、より多数のプリアンブル信号を連結して相互相関値を計算することにより、より低いＳ／Ｎ特性についても同期検出が可能となる。

ヘッダ部１２は、例えば、キャリアとキャリアの位相差に対してデータを割り付ける差動変調方式を用いれば良い。差動変調方式は、実際のデータ通信処理の前に通信路の減衰，位相特性を測定する必要が無く、通信路のＳ／Ｎ特性が低い場合においても簡便な変復調処理で通信可能なために一般的に広く用いられる方式である。

ヘッダ部１２に、差動ＢＰＳＫを用いた場合には、ビット誤り率１０^-5の条件では約
１０ｄＢのＳ／Ｎで通信可能である。より低Ｓ／Ｎの通信路では、図９に示すようにヘッダ情報を複数コピーして冗長化する、或いはヘッダ情報を誤り訂正符号化することにより、ヘッダ情報を確実に通信することが可能になる。

ＥＣＵａの制御情報部１３ａ，ＥＣＵｂの制御情報部１３ｂ，・・・，ＥＣＵｎの制御情報部１３ｎは、ヘッダ部１２と比較して情報量が多いため、周波数利用効率向上のために、通信線のＳ／Ｎ特性に応じて適応的に変調方式を変更する適応変調方式を用いるのが良い。

適応変調方式では、図１に示す通信信号１０を送信する送信側通信装置１００と通信信号を受信する複数の受信側通信装置１００ａ，１００ｂ，・・・との間において、信号を送受信する通信線のＳ／Ｎ特性を推定するトレーニングを最初に必要な回数だけ実施する。その後、送信側通信装置１００では、推定した通信線のＳ／Ｎ特性を比較し、通信信号のサブキャリア毎に最低のＳ／Ｎとなった推定結果から、ＢＰＳＫ,ＱＰＳＫ,１６ＱＡＭ，６４ＱＡＭ，２５６ＱＡＭなどと称されるサブキャリアの変調方式を決定する。
〔サブキャリア変調方式の決定方法〕
ＯＦＤＭ変調方式では、サブキャリアにデータを割り付けて伝送するが、サブキャリア毎のＳ／Ｎによりそのビット割付量には制限がある。Ｓ／Ｎとビット誤り率の関係は図
１０に示すようになっている。

バッテリ線３０１に重畳したノイズのうち、特定周波数のノイズレベルが高いと、その特定周波数に合致するキャリアのＳ／Ｎが他のキャリアよりも低いため、特定周波数のキャリアのビット誤り率が大きく、ビット割付量がより低くなる。例えばビット誤り率
（ＢＥＲ）を１０^-5に設定すれば、２５６ＱＡＭ，６４ＱＡＭ，１６ＱＡＭ，ＱＰＳＫ，ＢＰＳＫではＳ／Ｎがそれぞれ約３２ｄＢ，約２６ｄＢ，約２０ｄＢ，約１４ｄＢ，約
１０ｄＢ必要である。２５６ＱＡＭでは８ビットの割付が可能であり、６４ＱＡＭは６ビット、１６ＱＡＭは４ビット、ＱＰＳＫは２ビット、ＢＰＳＫは１ビットの割付が可能であり、Ｓ／Ｎが約１０ｄＢ未満であれば、ビットの割付をしない。

複数の通信装置に対して、適応変調方式を用いてブロードキャスト通信を行うことは通常、困難である。本実施例では、複数の通信装置において測定して得られたＳ／Ｎの推定結果で適用可能なビット割付量の中から、より低いビット割付量を選択する。

このビット割付量の決定手順を図１１に示す流れ図により説明する。ステップ６０１で、初期化処理を行う。初期化処理は、通信信号を構成するサブキャリアｋ(ｋ＝１〜k_max)のビット割付量Ａ（ｋ）を最大の値に設定する。本実施例の場合、２５６ＱＡＭまで用いているので、最大値は８ビットに設定する。ここで、ｋ_max はサブキャリアの総数である。パイロットキャリアを用いている場合には、使用するパイロットキャリアの数をｋ_max から予め引いておく。又、Ｓ／Ｎを推定する対象の通信装置の番号ｉをｉ＝１に設定する。ここで通信装置の番号ｉはｉ＝１〜ｉ_max の範囲とする。

ステップ６０２で、ｋ＝１に設定し、ステップ６０３で、通信装置ｉについてのＳ／Ｎ推定結果から、サブキャリアｋのビット割付量Ｂｉ（ｋ）を設定する。このビット割付量の判定には図１０で示したＳ／Ｎとビット誤り率の関係を使用する。

ステップ６０４で、ビット割付量Ａ（ｋ）とビット割付量Ｂｉ（ｋ）を比較し、より小さいビット割付量である方を選択して、ビット割付量Ｃ（ｋ）に設定する。

図１２は、ビット割付量Ａ（ｋ）とビット割付量Ｂｉ（ｋ）からビット割付量Ｃ（ｋ）を設定する処理について示す図である。

図１２に示すように、予め保存していたビット割付量Ａ（ｋ）と通信装置ｉについてＳ／Ｎを推定した結果から判定して得られたビット割付量Ｂｉ（ｋ）をｋについてそれぞれ比較し、より小さいビット割付量である方を採用してビット割付量Ｃ（ｋ）に設定する。例えば、ｋ＝１ではビット割付量Ａ（１）＝８、ビット割付量Ｂｉ（１）＝４であるから、ビット割付量Ｂｉ（１）＝４を採用してビット割付量Ｃ（１）＝４と設定する。ビット割付量の値が同じ場合には、どちらの値を選んでも良い。このような比較処理をｋについて順次行っていくことで全てのｋについてビット割付量Ｃ（ｋ）が得られる。

通常、実際のＳ／Ｎより高いＳ／Ｎを想定したビット割付量では、通信エラーが多発するために正常な通信ができないが、実際のＳ／Ｎよりも低いＳ／Ｎを想定したビット割付量とした場合には逆により信頼性の高い通信を行うことが可能である。又、全ての通信装置に共通したビット割付量となるため、容易にブロードキャスト通信することが可能となる。

ステップ６０５で、ｋがｋ_max と等しいかどうかを判定し、Ｙｅｓの場合にはステップ６０６に進み、Ｎｏの場合にはステップ６０９に進む。なお、ステップ６０９に進んだ場合には、ｋに１を加えてステップ６０３から同じ処理を繰り返す。ステップ６０６では、１からｋ_max までの全てのｋについてビット割付量Ｃ（ｋ）をビット割付量Ａ（ｋ）に代入する。ビット割付量Ｃ（ｋ）をビット割付量Ａ（ｋ）に代入することで、ビット割付量Ａ（ｋ）はｉ番目の通信装置までのＳ／Ｎ推定結果から最低のＳ／Ｎのビット割付量を選択していることになる。

ステップ６０７で、ｉがｉ_max と等しいかどうかを判定し、Ｙｅｓの場合にはステップ６０８に進み、Ｎｏの場合にはステップ６１０に進む。なお、ステップ６１０に進んだ場合には、ｉに１を加えてステップ６０２から同じ処理を繰り返す。ステップ６０８で処理は終了し、最終的に得られたビット割付量Ａ（ｋ）が通信信号のサブキャリア変調に用いることになるビット割付量のデータとして記憶される。

このように、より低いＳ／Ｎに対応したサブキャリアの変調方式を採用しているため、全ての受信側通信装置１００ａ，１００ｂ，・・・において復調を行うことができる。これに対して、より高いＳ／Ｎに対応したサブキャリアの変調方式を採用した場合には、実際のＳ／Ｎよりも高いＳ／Ｎが必要な変調方式でデータを送るため、通信誤りが頻発して正常な通信が困難となる。

なお、ＥＣＵａの制御情報部１３ａ，ＥＣＵｂの制御情報部１３ｂ，・・・，ＥＣＵｎの制御情報部１３ｎでは、複数の電子的制御装置を制御するための制御情報を変調した信号が複数連結されている。この複数連結された制御情報は、シンボル単位で各制御装置のデータの位置が予め取り決められており、各受信側通信装置では必要なシンボルのデータを取り出すことにより、各受信側通信装置で区別することができる。又は、制御情報量のビット数を予め決めておいて、そのビット数のブロック単位で制御情報を取り出す方法としても良い。その他の方法としては、各ＥＣＵの制御情報部１３ａ，１３ｂ，・・・，
１３ｎの間に区切りとして認識し易いデータ、例えば０を１０回繰り返すなどのデータを挿入して区別することができる。この方法を用いた場合には制御情報量を任意に可変とすることができる。

このように制御情報を構成することにより、各制御装置の制御情報量を異ならせることができ、例えばカーブなどにおいて、内側前輪，外側前輪，内側後輪，外側後輪の条件によって制御量を変えるということが可能となり、より安全な走行を行うことが可能である。また異なる種類の情報、例えばブレーキを制御するための情報とステアリングを制御するための情報を一つの通信信号で通信することも可能である。

図７に示す通信信号１０は、一般的なＯＦＤＭ変調方式の通信信号と同様に構成されているが、Ｓ／Ｎ特性の異なる複数の通信装置間においてブロードキャスト通信を可能とするために、上述したような通信信号の変調を行っている。又、図７に示す通信信号の構成は、通信に最低限必要なものを示しており、例えば通信信号の後に通信信号の終了を意味する信号終了部などの構成を付加してもよい。

本発明の他の実施例を図１６，図１７により説明する。本実施例は、図１に示す実施例と同様に構成されているが、図１６に示すように、本実施例では送信側通信装置１００にＢＰフィルタ１０１ａ，受信アンプ１０２，Ａ／Ｄ変換器１０３，復調器１０４で構成される受信処理部を複数設けている。複数の受信処理部のＢＰフィルタ１０１ａはそれぞれ結合器１１０に接続され、復調器１０４はそれぞれアクセスコントローラ１０５に接続されている。受信側通信装置もこれと同様に構成される。

ブロードキャスト通信を行う場合においても、受信側通信装置１００ａ，１００ｂ，
１００ｃ，１００ｄが信号を受信した確認応答信号（以下Ａｃｋと略称する）を返すことが必要な場合がある。ブロードキャスト通信された場合は、複数の受信側通信装置からほぼ同時にＡｃｋが返されるので、Ａｃｋの送信タイミングが重なり、判別できないという問題が生じる。

そこで、受信側通信装置に予め優先順位を設けて、優先順位の高い順番の受信側通信装置からＡｃｋを返すことによりＡｃｋの送信タイミングをずらして受信側通信装置を判別する方法がある。この方法では、全ての受信側通信装置からＡｃｋが返されるまで待つ必要があるため、遅延時間が大きく、送信側通信装置でブロードキャスト通信するメリットが損なわれるという問題がある。

この問題を解決するため、本実施例では、図１６に示すように、使用帯域３ＭＨｚから３１ＭＨｚを４等分して受信側通信装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄで使用する周波数帯域を異ならせている。複数の受信処理部のそれぞれのＢＰフィルタ１０１ａは、受信側通信装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄで使用するそれぞれの周波数帯域に合致するように設定されている。このため、異なる周波数帯域をそれぞれのＢＰフィルタが通信信号を分類して処理でき、同時にＡｃｋを受けることができる。この結果、ブロードキャスト通信の高速性を低減することなく、信頼性の高い通信を行うことが可能となる。

本発明のさらに他の実施例を図１８により説明する。本実施例は、図１に示す実施例と同様に構成されているが、本実施例では、バッテリ線３０１にステアリングＥＣＵ２０１，２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄが接続され、ステアリングＥＣＵ２０１は、送信側通信装置１００に接続され、ステアリングＥＣＵ２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄはそれぞれ受信側通信装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄに接続されている。

複数の制御装置を同時に制御することが重要である制御装置としてブレーキの他にステアリング（四輪操舵ともいう）がある。ステアリングもブレーキと同様に左側前輪，右側前輪，左側後輪，右側後輪の計４輪に制御装置（ステアリングＥＣＵ）を設置して制御される。ブレーキＥＣＵとステアリングＥＣＵに別々に通信装置を設けて制御情報を通信するように構成してもよいが、本実施例では、ブレーキＥＣＵとステアリングＥＣＵを組にして１つの通信装置で両方の制御情報を通信させるように構成しているので、通信装置が１つでよく、ばね下に設置する場合に設置スペースを小さくできる。又、ブレーキＥＣＵとステアリングＥＣＵと通信装置を一体化してもよく、このように構成すれば装置の簡素化を図ることができる。

本実施例による自動車内通信装置を用いることで、バッテリ線などのバス状に配線された通信線に接続された複数の自動車内通信装置に対し、ほぼ同時の制御を実現することが可能となり、高速かつ信頼性の高い通信システムを提供できる。

本発明の一実施例である自動車内通信装置の構成図である。 送信側通信装置の設置場所を示す平面図である。 通信装置の構成図である。 結合器の構成図である。 変調器の構成図である。 復調器の構成図である。 通信信号の構成図である。 同期部の信号を示す図である。 ヘッダ情報の冗長化を行うための構成図である。 ガウス雑音下でのビット誤り率特性図である。 ビット割付量の決定するフロー図である。 ビット割付量の選択を説明する図である。 通信線のＳ／Ｎ特性を示す図である。 エンジンルーム内で測定したノイズを示す図である。 トランクルーム内で測定したノイズを示す図である。 本発明の他の実施例である通信装置の構成図である。 通信装置の使用周波数帯域を説明する図である。 本発明さらに他の実施例である自動車内通信装置の構成図である。

符号の説明

１０…通信信号、１１…同期部、１２…ヘッダ部、１３…ＥＣＵの制御情報部、１００…送信側通信装置、１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ…受信側通信装置、101a，１０１ｂ…ＢＰフィルタ、１０２…受信アンプ、１０３…Ａ／Ｄ変換器、１０４…復調器、１０５…アクセスコントローラ、１０５ａ，１０５ｂ…ビット割付量情報、１０６…プロトコル変換器、１０７…変調器、１０８…Ｄ／Ａ変換器、１０９…送信アンプ、１１０…結合器、２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ…ブレーキＥＣＵ、２０１，２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄ…ステアリングＥＣＵ、３００…バッテリ、３０１…バッテリ線、３０２…エアコン。

Claims (10)

1. 自動車内に設置された制御側の電子制御装置と、該制御側の電子制御装置に接続された送信側の通信装置と、複数の被制御側の電子制御装置と、該被制御側の電子制御装置に接続された受信側の通信装置と、前記電子制御装置及び通信装置に接続されたバス状に配線された通信線とを備え、前記送信側の通信装置が、前記受信側の通信装置に対して前記複数の通信装置において測定して得られたＳ／Ｎの推定結果で適用可能なビット割付量の中からサブキャリア毎により低いビット割付量を選択してブロードキャスト通信を行う自動車内通信装置。
2. 自動車内に設置された制御側の電子制御装置と、該制御側の電子制御装置に接続された送信側の通信装置と、複数の被制御側の電子制御装置と、該被制御側の電子制御装置に接続された受信側の通信装置と、前記電子制御装置及び通信装置に接続されたバス状に配線された通信線とを備え、前記送信側の通信装置と前記受信側の通信装置間のバッテリ線の長さの各々が均等な距離となるように配置し、前記送信側の通信装置は前記受信側の通信装置にブロードキャスト通信を行う自動車内通信装置。
3. 自動車内に設置された制御側の電子制御装置と、該制御側の電子制御装置に接続された送信側の通信装置と、複数の被制御側の電子制御装置と、該被制御側の電子制御装置に接続された受信側の通信装置と、前記電子制御装置及び通信装置に接続されたバス状に配線された通信線とを備え、前記送信側の通信装置を大きいノイズの発生源の近くに設置し、前記送信側の通信装置は前記受信側の通信装置にブロードキャスト通信を行う自動車内通信装置。
4. 前記送信側の通信装置と前記受信側の通信装置間の通信線の長さの各々が均等な距離となるように配置した請求項１に記載の自動車内通信装置。
5. 前記送信側の通信装置を大きいノイズの発生源の近くに設置した請求項２又は４に記載の自動車内通信装置。
6. 前記電子制御装置と通信装置が一体的に形成されている請求項１から５のいずれかに記載の自動車内通信装置。
7. 前記被制御側の電子制御装置がブレーキを制御するＥＣＵであって、前記通信装置の通信機能をＩＣで構成した請求項６に記載の自動車内通信装置。
8. 前記通信線がバッテリ線である請求項１から５のいずれかに記載の自動車内通信装置。
9. 前記ブロードキャスト通信は、電子制御装置のそれぞれに異なる情報を有する制御情報を変調した通信信号により行う請求項１から５のいずれかに記載の自動車内通信装置。
10. 前記受信側の通信装置から送信する確認応答信号を前記受信側の通信装置毎に異なる周波数帯域で構成した請求項１から５のいずれかに記載の自動車内通信装置。
    
    
    

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