JP2007243765A

JP2007243765A - 車載通信装置

Info

Publication number: JP2007243765A
Application number: JP2006065368A
Authority: JP
Inventors: Koji Shin; 浩治新; Hiroyuki Kuboya; 寛行久保谷; Makoto Okada; 誠岡田; Kazuhiko Iwai; 和彦岩井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2007-09-20

Abstract

【課題】電波干渉の発生する周波数帯域を予測し、その周波数帯域を使用しないように回避することにより、電波干渉の発生に伴って生じるデータ転送のロスを抑えることができる車載通信装置を提供する。
【解決手段】使用する周波数を時分割で変更しながら携帯端末２と無線通信を行う車内通信手段と、車内通信手段が行う無線通信にて使用する周波数を最適化する通信周波数最適化手段と、車内通信手段と同じ周波数帯域を用いて車外の基地局装置３と無線通信を行う車外通信手段と、車外通信手段による通信の発生を予測する通信予測手段とを備え、通信予測手段により無線通信の発生が予測された場合には、通信周波数最適化手段は、車内通信手段が行う無線通信にて使用する周波数を、車外通信手段が用いる特定周波数を含まないように最適化することにより、車内通信と車外通信を同時に行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車内環境での携帯端末と車載装置との間の無線を用いたデータ通信において、電波干渉により発生する通信エラーを低減する制御に関するものである。

近年、自動車内に携帯電話やオーディオプレーヤなどの様々な携帯端末が持ち込まれ、利用されるケースが多くなっている。自動車内に持ち込まれたこれらの携帯端末と自動車に搭載された車載通信装置との間は、ブルートゥース（Bluetooth,登録商標）に代表される狭域無線通信を用いて接続され、ハンズフリー通話やダイアルアップ接続等の様々なアプリケーションが利用されている。

車内において狭域無線通信を利用する場合には、電波干渉等に起因して発生する通信エラーを低減することが課題となっている。例えば、狭域無線通信の一種であるブルートゥースは、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１）等の、同じ周波数帯域を利用する他の狭域無線通信との電波干渉による通信エラーが生じる場合があった。

従来、上記のような、同じ周波数帯域を利用することによる電波干渉を回避するための車載通信装置としては、周波数チャネルごとの伝送品質を測定した上で、品質劣化に寄与しているチャネルを他のチャネルで代替する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。以下に、図面を用いて従来の技術を説明する。

図５は、特許文献１に記載されている従来の車載通信装置の構成を示すブロック図である。図５において、従来の車載通信装置５０は、複数の通信チャネルの中から所定の時間単位で順次通信に使用する通信チャネルを変更して通信するための通信チャネルの変更順を定義する標準テーブル５１、標準テーブル５１を生成する標準テーブル生成部５２、標準テーブル５１に定義された通信チャネルから通信に使用できない通信チャネルを選別する変更チャネル選別部５３と、標準テーブル５１に定義された通信チャネルの中から選別された通信に使用できない通信チャネルを代替する通信チャネルを選択する代替チャネル選択部５４と、標準テーブルに定義された通信に使用できない通信チャネルを、選択された代替チャネルに置き換えた更新テーブル５５を生成する更新テーブル生成部５６と、標準テーブルと更新テーブルとを一時的に記憶・書換するメモリ５７とを備え、通信に使用できない通信チャネルを選択された代替チャネルに置き換えたテーブルを生成することにより、電波干渉を受けている周波数を回避して無線通信を行うものである。
特開２００２−３６８６５４号公報

しかしながら、従来の車載通信装置においては、無線通信を用いてデータ転送を行う場合、電波干渉による通信エラーが実際に発生した後に、その原因となる周波数の使用を制限するように動作させ、干渉を回避する手法であった。そのため、使用を制限する周波数を特定するためには、干渉の有無に関係なく一旦無線通信を開始した後、実際に通信エラーに寄与していると考えられる使用周波数を推定するという手順で制御するので、干渉が存在する場合には、通信エラーに伴うデータ転送のロスについては、防ぐことが出来ないという課題を有していた。

本発明は、このような従来の課題を解決するもので、携帯端末と車載通信装置との間の無線通信を開始する以前に、車外の基地局装置と車載通信装置との間の無線通信の発生を予測し、同じ周波数帯域内で電波干渉の原因となる周波数の使用を制限した後、空いている周波数を使用して携帯端末と車載通信装置との間の無線通信を開始し、電波干渉の発生に伴って生じるデータ転送のロスを抑えることのできる車載通信装置を提供することを目的とする。

本発明の車載通信装置は、使用する周波数を時分割で変更しながら携帯端末と無線通信を行う車内通信手段と、車内通信手段が行う無線通信にて使用する周波数を最適化する通信周波数最適化手段と、車内通信手段と同じ周波数帯域を用いて車外の基地局装置と無線通信を行う車外通信手段と、車外通信手段による特定周波数の無線通信の発生を予測する通信予測手段とを備え、通信予測手段により無線通信の発生が予測された場合には、通信周波数最適化手段は、車内通信手段が行う無線通信にて使用する周波数を、車外通信手段が用いる特定周波数を含まないように最適化する構成を有している。

この構成により、携帯端末と車載通信装置との間の無線通信を開始する前に、車外の基地局装置と車載通信装置との間の無線通信の発生を予測し、車外の基地局装置と車載通信装置との間の無線通信に使用される周波数を事前に把握することで、携帯端末と車載通信装置との間の無線通信に使用する周波数を最適化できることから、電波干渉による伝送品質低下の発生を抑えることができる。

また、本発明の車載通信装置は、自車の位置を検出する自車位置検出手段と、基地局装置の無線通信のエリア情報を記憶する通信エリア記憶手段とをさらに備え、通信予測手段は、自車位置検出手段が検出した自車位置情報と、通信エリア記憶手段が記憶しているエリア情報に基づいて、車外通信手段による特定周波数の無線通信の発生を予測する構成を有している。

この構成により、自車位置情報と基地局のエリア情報に基づいて、車載通信装置と基地局装置との間の無線通信の発生を予測することができる。

また、本発明の車載無線装置は、車外通信手段による無線通信を用いるアプリケーションの起動の有無を判断するアプリケーション起動判断手段をさらに備え、通信予測手段は、アプリケーション起動判断手段によるアプリケーションの起動情報に基づいて、車外通信手段による特定周波数の無線通信の発生予測を行う構成を有している。

この構成により、アプリケーションの起動情報に基づいて、車載通信装置と基地局装置との間の特定周波数の無線通信の発生予測を行うことができる。

本発明の車載通信装置は、使用する周波数を時分割で変更しながら携帯端末と無線通信を行う車内通信手段と、車内通信手段が行う無線通信にて使用する周波数を最適化する通信周波数最適化手段と、車内通信手段と同じ周波数帯域を用いて車外の基地局装置と無線通信を行う車外通信手段と、車外通信手段による特定周波数の無線通信の発生を予測する通信予測手段とを備え、通信予測手段により無線通信の発生が予測された場合には、通信周波数最適化手段は、車内通信手段が行う無線通信にて使用する周波数を、車外通信手段が用いる特定周波数を含まないように最適化する構成を有すことにより、携帯端末と車載通信装置との間の無線通信を開始する以前に、車外の基地局装置と車載通信装置との間の無線通信の発生を予測し、電波干渉の原因となる周波数の使用を制限した後、空いている周波数を使用して携帯端末と車載通信装置との間の無線通信を開始し、電波干渉の発生に伴って生じるデータ転送のロスを抑えることができるという優れた効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる車載通信装置の構成を示す図である。

なお、図１には、車載通信装置との間で無線通信を行う、車内に持ち込まれる携帯端末と、同様に車載通信装置との間で無線通信を行う、車外に設置された基地局装置とを合わせて示している。

図１において、点線で囲まれた、車内通信手段１１１、通信周波数最適化手段１１２、車外通信手段１１３、通信予測手段１１４、自車位置検出手段１２１、通信エリア記憶手段１２２、アプリケーション起動判断手段１３１の詳細は下記で述べる。

まず、車４の車内には、車載通信装置１と車内に持ち込まれる携帯端末２を備えている。

車載通信装置１は、ブルートゥース通信部１１と、アプリケーション部１２と、車両位置検出部１３と、無線ＬＡＮ通信エリア記憶部１４と、無線ＬＡＮ通信予測部１５と、周波数ホッピング最適化部１６と、無線ＬＡＮ通信部１７とを備えている。

車内に持ち込まれる携帯端末２は、ブルートゥース通信部２１と、アプリケーション部２２とを備え、車外に設置された基地局装置３は、無線ＬＡＮ通信部３１と、インターネット接続部３２とを備えている。

車載通信装置１のブルートゥース通信部１１は、携帯端末２のブルートゥース通信部２１との間で、狭域無線通信の一種であるブルートゥースによる無線通信を行う。

車載通信装置１のアプリケーション部１２は、車載通信装置１と携帯端末２との間で確立されたブルートゥースによる無線通信を介して、携帯端末２のアプリケーション部２２との間でデータ転送などのアプリケーション処理を行う。また、アプリケーション処理を開始すると同時に、無線ＬＡＮ通信予測部１５に対して、アプリケーションが起動したことを通知する。さらに、車載通信装置１の無線ＬＡＮ通信部１７と車外に設置された基地局装置３の無線ＬＡＮ通信部３１との間で確立された無線ＬＡＮによる無線通信を介して、インターネット接続部３２より外部のインターネットへ接続され、各種サービス情報を取得し格納する。

車両位置検出部１３は、ＧＰＳ受信機から取得した現在位置データおよび方位データを車速センサおよび方位センサからのセンサ信号により補正して正確な車両の現在位置を検出する。

無線ＬＡＮ通信エリア記憶部１４は、個々の基地局装置が管轄するサービスエリアを記憶し、格納している。

無線ＬＡＮ通信予測部１５は、アプリケーション部１２よりアプリケーション起動通知を受理すると、車載通信装置１と車外の基地局装置３との間の無線ＬＡＮによる無線通信の発生の予測を行う。また、車両位置検出部１３で検出した位置情報と無線ＬＡＮ通信エリア記憶部１４に格納された通信エリア情報との照合から得られた情報に基づいて、車載通信装置１と車外の基地局装置３との間の無線ＬＡＮによる無線通信の開始を予測する。

周波数ホッピング最適化部１６は、無線ＬＡＮ通信予測部１５の予測結果に基づいて、車載通信装置１のブルートゥース通信部１１と携帯端末２のブルートゥース通信部２１との間において使用する周波数を時分割で変更しながら最適な周波数を設定する。

次に、周波数ホッピング最適化部１６において、電波干渉を起こしうる周波数を回避する動作の概要について、図２を用いて説明する。

狭域無線通信の一種であるブルートゥースは、２４０２ＭＨｚから２４８０ＭＨｚまでをチャネル間隔１ＭＨｚで区分し、７９個の周波数チャネルを時分割で高速に切り替えながら通信を行う方式である。このため、予め電波干渉が発生する周波数が判っていれば、その周波数を避けたチャネルを使用することで、電波干渉の発生を抑止することが可能となる。本発明は、この点に着目したものである。

本実施の形態の車載通信装置１は、携帯端末２とのブルートゥースによる無線通信と基地局装置３との無線ＬＡＮによる無線通信を併用する。無線ＬＡＮは、ブルートゥースと同じく２．４ＧＨｚの周波数帯を用いて無線通信を行うため、両通信が同時に無線通信を行えば、電波干渉が必然的に発生する。

ここで、無線ＬＡＮ通信で使用される周波数チャネル（一般的にブルートゥースが使用する周波数チャネルより広い周波数帯域を用いる）は決まっているため、無線ＬＡＮによる無線通信の開始が予測された時に、ブルートゥースによる無線通信で使用する周波数チャネルは、無線ＬＡＮで使用される周波数チャネルを避けた周波数を使用するようにしたものである。

図２は、車載通信装置１と基地局装置３との間の無線ＬＡＮが使用する周波数チャネル（無線ＬＡＮが占有する周波数と表示した部分）と車載通信装置１と携帯端末２との間のブルートゥースが使用する周波数チャネル（囲み枠付のＢで表示した部分）を時分割で変更する様子を表わしたものである。

図２において、横軸は無線通信で共有する使用周波数帯（２４０２ＭＨｚ〜２４８０ＭＨｚ）を示している。また縦軸は、通信が開始されてからの時間を表し（Ｔ１〜Ｔ９）、下に向かって時間が進む。ブルートゥースがある時間に使う周波数チャネルは２０１〜２０９に示す。また無線ＬＡＮが占有するある時間に使う周波数チャネルを２１１〜２１４に示す。Ｔ１においては無線ＬＡＮの通信が予測されておらず、ブルートゥース通信は２０１の周波数チャネルを使って通信を開始する。Ｔ２においても同様であり通信周波数を所定の周波数チャネル２０２に移行（ホッピング）する。同様の動作はＴ３においても繰り返される（２０３）。Ｔ４になると、ここで無線ＬＡＮの開始が予測されたので、無線ＬＡＮに割り当てられた特定周波数２１１を避けて、それ以外の周波数チャネルにブルートゥースの使用周波数が設定される（２０４）。Ｔ５〜Ｔ７においても同様に、無線ＬＡＮに割り当てられた特定周波数（２１２〜２１４）を回避した周波数チャネルにブルートゥースの周波数（２０５〜２０７）を設定し、周波数ホッピング最適化部の制御によりチャネルをホッピングさせる。Ｔ８では、無線ＬＡＮ通信の終了を検出したので、再び通常のホッピング動作に復帰し、ここで無線ＬＡＮに使われる特定周波数を、再度ブルートゥース通信に利用することが可能となる（２０８）。そしてＴ９においても通常の動作を繰り返す。このように無線ＬＡＮ通信が、ある期間だけ存在するときには、その時間においては無線ＬＡＮの使用する周波数を避けた周波数チャネルでブルートゥース通信を行うことになる。

すなわち、車載通信装置１と基地局装置３との間で無線ＬＡＮによる通信開始が予測される場合には、無線ＬＡＮが占有する周波数を避けた周波数をブルートゥースに割り当てて通信を行う。これにより、ブルートゥースによる無線通信と無線ＬＡＮによる無線通信が併用されてもお互いの無線通信による電波干渉は生じることがなく、電波干渉の発生に伴って生じるデータ転送のロスを抑えることができる。

次に、無線ＬＡＮ通信予測部１５において、無線ＬＡＮの通信開始を予測する動作について、図３を用いて説明する。

車載通信装置１を搭載し、かつ携帯端末２が車内に持ち込まれた車４は、出発地３０１を出発し目的地３０６を目指して走行し、走行ルートの途中には基地局装置３Ａ、３Ｂによる２つの無線ＬＡＮ通信エリアがあるとして説明する。

図３において、出発地３０１を出発した車両の現在位置は、車両位置検出部１３によって常時検出されている。また、無線ＬＡＮ通信エリア記憶部１４は、個々の基地局装置が管轄するサービスエリアを記憶しており、道路地図データとの照合よって走行ルートのどの地点からどの地点までがどの基地局装置が管轄する無線ＬＡＮ通信エリアであるかを把握している。

車両が基地局装置３Ａの無線ＬＡＮ通信エリア３１０の手前の地点３０２に到達すると、無線ＬＡＮ通信予測部１５は、車両位置検出部１３で検出した位置情報と無線ＬＡＮ通信エリア記憶部１４に格納された通信エリア情報との照合から得られた情報に基づいて、無線ＬＡＮによる無線通信が可能な領域に接近したことを認識し、無線ＬＡＮが開始される可能性が発生したことを予測し、予測通知を周波数ホッピング最適化部１６に通知する。

予測通知を受けた周波数ホッピング最適化部１６は、車載通信装置１のブルートゥース通信部１１と携帯端末２のブルートゥース通信部２１との間において使用する周波数チャネルを、無線ＬＡＮが占有する周波数を避けた周波数を指定して無線通信を行うようにすることで、通信に用いる周波数を制限する。

次に、車両が基地局装置３Ａの無線ＬＡＮ通信エリア３１０を外れた地点３０３に到達すると、車載通信装置１と基地局装置３との間の無線ＬＡＮは通信不能となるため、ブルートゥースが使用する周波数制限を解除する。

さらに、車両が走行して、基地局装置３Ｂの無線ＬＡＮ通信エリア３２０の手前の地点３０４に到達した時の動作、および基地局装置３Ｂの無線ＬＡＮ通信エリア３２０を外れた地点３０５に到達した時の動作は、無線ＬＡＮ通信エリア３１０の場合と同様のため省略する。

以上のように、車両が無線ＬＡＮ通信エリアに接近した時点で、車載通信装置１と基地局装置３との間の無線ＬＡＮの通信開始を予測し、車載通信装置１と携帯端末２との間のブルートゥースを用いた通信は、無線ＬＡＮが占有する周波数を避けた、周波数チャネルを使用して無線通信を行うように、使用する周波数を制限し、車両が無線ＬＡＮ通信エリアを離脱した時点で、それまで規制していた周波数使用制限を解除することにより、無線ＬＡＮ通信エリア内でブルートゥースによる無線通信と無線ＬＡＮによる無線通信が併用される状況であっても、お互いの無線通信による電波干渉は生じることなく、電波干渉の発生に伴って生じるデータ転送のロスを抑えることができる。

以上のように構成された車載通信装置の動作ついて、図４のフローチャートを用いて説明する。

図４において、まず、車載通信装置１のブルートゥース通信部１１と携帯端末２のブルートゥース通信部２１との間で、通常のブルートゥース（使用する周波数は制限されていない）による無線通信を確立する（Ｓ１０１）。

次に、車載通信装置１のアプリケーション部１２において、無線ＬＡＮ通信部１７を用いた通信を行うアプリケーション起動の有無を検出し（Ｓ１０２）、アプリケーション起動の有無を判断する（Ｓ１０３）。

アプリケーションが起動していない場合（Ｓ１０３のＮＯ）は、通常のブルートゥースで無線通信を開始する。アプリケーションが起動している場合（Ｓ１０３のＹＥＳ）は、無線ＬＡＮ通信予測部１５において、車両位置検出部１３で検出した位置情報と無線ＬＡＮ通信エリア記憶部１４に格納された通信エリア情報とを照合し（Ｓ１０４）、車載通信装置１と基地局装置３との間の無線ＬＡＮによる通信の発生を予測する（Ｓ１０５）。

無線ＬＡＮによる通信開始が予測されない場合（Ｓ１０５のＮＯ）は、通常のブルートゥースで無線通信を開始する。無線ＬＡＮによる通信開始が予測される場合（Ｓ１０５のＹＥＳ）は、周波数ホッピング最適化部１６において、無線ＬＡＮが占有する周波数を避けた周波数を使用して無線通信を行うようにブルートゥースで使用する周波数を制限し（Ｓ１０６）、無線ＬＡＮが占有する周波数を避けた周波数をブルートゥースに割り当てて、時分割で切り替えながら無線通信を開始する（Ｓ１０７）。

その後、無線通信が継続される場合には（Ｓ１０８のＹＥＳ）、Ｓ１０２に戻る。無線通信が継続されない場合には（Ｓ１０８のＮＯ）、動作を終了する。

なお、本実施の形態では、図３に示したように走行ルートの途中に基地局装置３の無線ＬＡＮ通信エリアが存在する場合に関して説明したが、出発地３０１が無線ＬＡＮ通信エリア内にある場合には、無線ＬＡＮ通信予測部１５において、車両位置検出部１３で検出した位置情報と無線ＬＡＮ通信エリア記憶部１４に格納された通信エリア情報とを照合し（Ｓ１０４）、無線ＬＡＮによる通信開始が予測されると判断され（Ｓ１０５のＹＥＳ）、車載通信装置１と携帯端末２の間の通信は、最初から無線ＬＡＮが占有する周波数を避けた周波数チャネルを使用してブルートゥースで無線通信が行われる。

以上のように本実施の形態の車載通信装置によれば、使用する周波数を時分割で変更しながら車内の携帯端末と無線通信を行う車内通信手段と、車内通信手段が行う無線通信にて使用する周波数を最適化する通信周波数最適化手段と、車内通信手段と同じ周波数帯域を用いて車外の基地局装置と無線通信を行う車外通信手段と、車外通信手段による通信の発生を予測する通信予測手段とを設けることにより、携帯端末と車載通信装置との間の無線通信を開始する前に、車外の基地局装置と車載通信装置との間の無線通信の発生を予測し、電波干渉の原因となる周波数帯を回避した周波数を使用して携帯端末と車載通信装置との間の無線通信を行うため、無線通信による電波干渉の発生に伴って生じるデータ転送のロスを抑えることができる。

なお、本実施の形態では、車載通信装置１と携帯端末２との間の通信方式はブルートゥースを用い、また車載通信装置１と基地局装置３との間の通信方式は無線ＬＡＮを用いるとして説明したが、これに限定されるものではなく、車載通信装置１と携帯端末２との間の通信と、車載通信装置１と基地局装置３との間の通信が同じ周波数帯域を共有して行う通信であれば適用することが可能である。

また、本実施の形態では、無線ＬＡＮ通信エリア記憶部１４において、基地局装置３が管轄するサービスエリアを記憶し、格納しているものとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、車載通信装置１と基地局装置３との間の通信が実際に行われた場合に、そのときの自車位置情報をもとにエリア情報を追加するようにしても良い。また、通信が実際に行われなくとも、基地局装置３からのキャリア信号を検出した時点で、基地局のエリア情報として登録しても良い。また、車載通信装置２がインターネットに接続した時点で、複数の基地局装置のエリア情報をダウンロードするようにしてもよい。

本発明にかかる車載通信装置は、携帯端末と車載通信装置との間の無線通信を開始する前に、車外の基地局装置と車載通信装置との間の無線通信の発生を予測し、電波干渉の原因となる周波数を避けた周波数を使用して携帯端末と車載通信装置との間の無線通信を行うため、無線通信による電波干渉の発生に伴って生じるデータ転送のロスを抑えることのできるという効果を奏し、特に、携帯端末との間ではブルートゥース等を用いた無線通信を行い、また、地域に点在する無線ＬＡＮの局地的なサービスを利用する無線通信を同時に行うというような、車内および車外における複数の通信サービスを併用する場合において有用であり、また車両が走行移動しながら同時に通信を行う場合に特に有用である。

本発明の実施の形態１における車載通信装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態１における使用周波数を選択する動作を示す概念図本発明の実施の形態１における無線ＬＡＮの通信開始を予測する動作を示す概念図本発明の実施の形態１における車載通信装置の動作を示すフローチャート従来の車載通信装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１車載通信装置
２携帯端末
３基地局装置
１１、２１ブルートゥース通信部
１２、２２アプリケーション部
１３車両位置検出部
１４無線ＬＡＮ通信エリア記憶部
１５無線ＬＡＮ通信予測部
１６周波数ホッピング最適化部
１７、３１無線ＬＡＮ通信部
３２インターネット接続部

Claims

使用する周波数を時分割で変更しながら携帯端末と無線通信を行う車内通信手段と、前記車内通信手段が行う無線通信にて使用する周波数を最適化する通信周波数最適化手段と、前記車内通信手段と同じ周波数帯域を用いて車外の基地局装置と無線通信を行う車外通信手段と、前記車外通信手段による特定周波数の無線通信の発生を予測する通信予測手段とを備え、
前記通信予測手段により無線通信の発生が予測された場合には、前記通信周波数最適化手段は、前記車内通信手段が行う無線通信にて使用する周波数を、車外通信手段が用いる特定周波数を含まないように最適化することを特徴とする車載通信装置。
自車の位置を検出する自車位置検出手段と、前記基地局装置の無線通信のエリア情報を記憶する通信エリア記憶手段とをさらに備え、
前記通信予測手段は、前記自車位置検出手段が検出した自車位置情報と、前記通信エリア記憶手段が記憶しているエリア情報に基づいて、前記車外通信手段による特定周波数の無線通信の発生を予測することを特徴とする請求項１記載の車載通信装置。
前記車外通信手段による無線通信を用いるアプリケーションの起動の有無を判断するアプリケーション起動判断手段をさらに備え、前記通信予測手段は、前記アプリケーション起動判断手段によるアプリケーションの起動情報に基づいて、前記車外通信手段による特定周波数の無線通信の発生予測を行うことを特徴とする請求項２に記載の車載通信装置。