JP2007318666A - Wireless communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線通信システム及びその移動体に関し、複数の移動体間で無線通信を行って構成されるグループが複数形成される無線通信システム及びその移動体に関する。 The present invention relates to a wireless communication system and a mobile body thereof, and more particularly to a wireless communication system in which a plurality of groups configured by performing wireless communication between a plurality of mobile bodies are formed and the mobile body thereof.
近年、自動運転車両を車車間通信により電子的に連結することで隊列を組み、旅客需要変動に柔軟かつ迅速に対応する道路交通システムが開発されている。 2. Description of the Related Art In recent years, road traffic systems have been developed that form a platoon by electronically connecting self-driving vehicles through inter-vehicle communication and respond flexibly and quickly to fluctuations in passenger demand.
特許文献1には、グループ内の1つの車両をビーコン局に割り当て、残りの車両をクライアント局に割り当てるようにし、上記ビーコン局は周囲の他グループの通信タイミングと同期をとって自グループのクライアント局の通信タイミングを制御する無線通信システムが記載されている。
従来の無線通信システムにおいて、図1はグループ1,2が存在する状態を示す。グループ1はビーコン局B1と、破線の円で示す無線通信範囲内に存在するクライアント局S1−1,S1−2で構成され、グループ2はビーコン局B2と、破線の円で示す無線通信エリア内に存在するクライアント局S2−1,S2−2で構成される。
FIG. 1 shows a state where
この場合、グループ1,2は十分に離れているため、グループ1のクライアント局S1−1,S1−2がグループ2のビーコン局B2の送信するビーコンフレームを受信することはない。このため、グループ1,2それぞれのネットワークは互いに同期をとることができず、ネットワーク間でビーコン局の送信するビーコンフレーム,データフレーム及びクライアント局の送信するデータフレームは非同期に送信される。
In this case, since the
図2はグループ1,2間にグループ3が入った状態を示す。グループ2,3のビーコン局B2,B3は互いの無線通信範囲内にあるため、グループ2,3のネットワークは同期が確立し、図3に送信タイミングを示すように、グループ1,2のビーコンフレームB及びデータフレームDの衝突が発生することはない。
FIG. 2 shows a state in which group 3 is inserted between
しかし、グループ1,3のビーコン局B1,B3は互いの無線通信範囲外であるため、グループ1,3のネットワークは非同期である。この場合、グループ3のクライアント局S3−2はビーコン局B1,B3の無線通信範囲内にあるため、クライアント局S3−2位置において、図3に送信タイミングを示すように、グループ3のクライアント局S3−1が送信するデータフレームDとグループ1のビーコン局B1が送信するデータフレームDの衝突が発生する場合がある。この場合、クライアント局S3−2ではフレームを正常に受信することができない。グループ1,3は非同期にフレームを送信しているが、各グループは同一周期でフレームを送信するため、上記データフレームの衝突は各周期で毎回発生し、クライアント局S3−2は通信途絶状態になるという問題があった。
However, since the beacon stations B1 and B3 of the
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、隣接するグループの情報フレームが衝突して通信途絶状態になることを防止できる無線通信システム及びその移動体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a radio communication system and a mobile unit thereof that can prevent an information frame of an adjacent group from colliding to cause a communication interruption state. .
本発明の無線通信システムは、複数の移動体間で無線通信を行って構成されるグループが複数形成される無線通信システムであって、各グループでは、1つの移動体を制御フレームを送信する状態の移動体とし、残りの移動体を制御フレームを送信しない状態の移動体とし、各グループの制御フレームを送信する状態の移動体は周囲に存在する他グループの制御フレームを送信する状態の移動体から送信される制御フレームを受信して自グループの同期合わせを行い、自グループの各制御フレームを送信しない状態の移動体に制御フレームを送信して前記各制御フレームを送信しない状態の移動体の情報フレームの送信タイミングを設定する無線通信システムにおいて、
制御フレームを送信する状態の移動体の通信能力に対し制御フレームを送信しない状態の移動体の通信能力を低く設定することにより、隣接するグループの情報フレームが衝突して通信途絶状態になることを防止できる。
The wireless communication system of the present invention is a wireless communication system in which a plurality of groups configured by performing wireless communication between a plurality of mobile bodies are formed, and each group transmits a control frame to one mobile body. The remaining mobile units are mobile units that do not transmit control frames, and the mobile units that transmit control frames for each group are mobile units that transmit control frames for other groups around them. Of the mobile unit in a state in which the control frame transmitted from the mobile station is received, the synchronization of the own group is performed, and the control frame is transmitted to the mobile unit in the state where the control frame is not transmitted in the own group. In a wireless communication system for setting transmission timing of an information frame,
By setting the communication capability of a mobile unit that does not transmit a control frame to be lower than the communication capability of a mobile unit that is transmitting a control frame, information frames of adjacent groups collide, resulting in a communication disruption state. Can be prevented.
前記無線通信システムにおいて、
前記通信能力は受信感度と送信電力であり、前記制御フレームを送信する状態の移動体の受信感度と送信電力に対し前記制御フレームを送信しない状態の移動体の受信感度と送信電力を低く設定することができる。
In the wireless communication system,
The communication capability is reception sensitivity and transmission power, and the reception sensitivity and transmission power of a mobile body that does not transmit the control frame are set lower than the reception sensitivity and transmission power of the mobile body that transmits the control frame. be able to.
前記無線通信システムにおいて、
前記制御フレームを送信しない状態の移動体は、無線通信装置とアンテナとの間にアッテネータを有し、
前記アッテネータの減衰量を前記制御フレームを送信する状態の移動体との距離に応じて設定して前記受信感度を設定することができる。
In the wireless communication system,
The mobile unit that does not transmit the control frame has an attenuator between the wireless communication device and the antenna,
The reception sensitivity can be set by setting the attenuation amount of the attenuator according to the distance from the moving body in a state of transmitting the control frame.
本発明の移動体は、他の移動体と無線通信により情報を送受信する移動体であって、他の移動体と同期合わせを行う制御フレームを送信する状態と送信しない状態とを切り替える手段を有する移動体において、
前記制御フレームを送信する状態である場合の通信能力に対し、制御フレームを送信しない状態である場合の通信能力を低く設定することにより、隣接するグループの情報フレームが衝突して通信途絶状態になることを防止できる。
The mobile body of the present invention is a mobile body that transmits / receives information to / from another mobile body by wireless communication, and includes means for switching between a state in which a control frame for synchronizing with the other mobile body is transmitted and a state in which the control frame is not transmitted. In the moving body,
By setting the communication capability when the control frame is not transmitted to be lower than the communication capability when the control frame is transmitted, the information frames of adjacent groups collide and the communication is interrupted. Can be prevented.
本発明によれば、隣接するグループの情報フレームが衝突して通信途絶状態になることを防止できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can prevent that the information frame of an adjacent group collides and it will be in a communication interruption state.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<無線通信システムに適用される車両>
図4は、本発明の無線通信システムに適用される車両の一実施形態の構成図を示す。同図中、車両10A,10Bそれぞれには、無線通信装置11と車両制御装置12が設けられている。各車両の無線通信装置11はアンテナ13を用いて他車両の無線通信装置11と情報通信を行う。データ通信の内容は例えば車両10A,10Bが隊列を組んで走行するための制御情報である。
<Vehicles applied to wireless communication systems>
FIG. 4 shows a configuration diagram of an embodiment of a vehicle applied to the wireless communication system of the present invention. In the figure, each of
車両制御装置12は、無線通信装置11で受信した制御情報を供給されて車両の駆動系及び操縦系の制御を行い、また、他の車両に対する制御情報を生成して無線通信装置11に送信させる。
The
無線通信装置11とアンテナ13の間にはアッテネータ14が設けられており、クライアント局の車両では無線通信装置11はアッテネータ14を用いて送受信信号の減衰制御、つまり、受信感度と送信電力の減衰制御を行っている。なお、図4では車両10Aが制御フレームを送信する状態の移動体であるビーコン局、車両10Bが制御フレームを送信しない状態の移動体であるクライアント局に設定されている。
An
<無線通信装置の一実施形態>
図5は、本発明の無線通信システムで各車両に搭載する無線通信装置11の一実施形態の構成図を示す。無線通信装置はビーコン局とクライアント局で同一構成である。同図中、無線通信装置11は、無線通信部22、制御部23、メモリ24及び車両インターフェイス25を備えている。
<One Embodiment of Wireless Communication Device>
FIG. 5 shows a configuration diagram of an embodiment of the
無線通信部22は、制御部23の制御下で所定の通信手順によりアンテナ13を用いて制御フレームであるビーコンフレーム及び情報フレームであるデータフレームの送受信を行う。クライアント局の車両では制御部23の制御によって送受信信号に対するアッテネータ14の減衰量を可変する。なお、ビーコン局の車両ではアッテネータ14による送受信信号の減衰を行わない。
The
制御部23は、CPU23a、プログラム格納用のROM23b、作業領域となるRAM23c、内部時計23d及び図示しない周辺回路から構成されるマイクロコンピュータで構成されており、装置全体の制御、グループIDの比較、優先度の判定、内部時計23dの修正、他のグループとの時刻同期、アッテネータの減衰量制御等の処理を実行する。ROM23bには上記の制御プログラムや通信プロトコルが格納されている。
The
メモリ24は、無線通信部22を介して受信したビーコンフレーム及びデータフレームを記憶し、また、車両インターフェイス25を介して取得した車両データ(車速、進行方向の方位、現在位置等)を記憶する。
The
車両インターフェイス25は、車両から供給された車両データを無線通信用データに変換してメモリ24に送り、また、メモリ24から読み出したデータフレーム内のデータを車両データとして車両側に送る。
The
<車車間通信>
各グループ内の車両による車車間通信について説明する。各グループは図6に示すようにビーコンフレームを用いて通信チャネルを取得する。各グループの無線通信装置は自装置のグループIDを持つビーコンフレームを受信した後、各無線通信装置に割り当てられたデータスロット期間にデータフレームを送信する。
<Vehicle-to-vehicle communication>
Inter-vehicle communication by vehicles in each group will be described. Each group acquires a communication channel using a beacon frame as shown in FIG. After receiving the beacon frame having the group ID of the own device, the wireless communication device of each group transmits the data frame during the data slot period assigned to each wireless communication device.
ビーコンフレーム及びデータフレームは、図7に示すようにヘッダ部とデータ部よりなる。ヘッダ部にはビーコンフレームかデータフレームかを示すフレームタイプ、送信時のビーコンスロット、宛先アドレス、送信元アドレス、フレームシーケンス番号、再送時のシーケンス番号、サブグループID、フレームデータ長、フレームチェックコード等が設けられている。 The beacon frame and the data frame are composed of a header part and a data part as shown in FIG. In the header part is a frame type indicating whether it is a beacon frame or a data frame, a beacon slot at the time of transmission, a destination address, a source address, a frame sequence number, a sequence number at the time of retransmission, a subgroup ID, a frame data length, a frame check code, etc. Is provided.
データ部には、情報フレームであるデータフレームの場合は、車速、進行方向の方位、現在位置等の車両データが設定される。制御フレームであるビーコンフレームの場合は、時刻(ビーコン局の内部時計の時刻)、ビーコン送信間隔、自グループが通信可能な期間、ビーコン局のグループID、ビーコン局のサブグループID、その他の各種制御データが設定される。 In the case of a data frame that is an information frame, vehicle data such as the vehicle speed, the direction of travel, and the current position are set in the data portion. In the case of a beacon frame that is a control frame, the time (the time of the internal clock of the beacon station), the beacon transmission interval, the period during which the own group can communicate, the group ID of the beacon station, the subgroup ID of the beacon station, and other various controls Data is set.
グループ内でどの無線通信装置がビーコン局になるかは、その無線通信装置のサブグループIDの優先度により決定される。グループ内の無線通信装置は、自グループのビーコンフレームを受信すると、ビーコンフレームの時刻を自装置の内部時計にセットして時刻を合わせる。これにより、グループに属する無線通信装置の時刻同期をとり、更には次のビーコンフレームの受信時刻を予測できる。 Which wireless communication device in the group is a beacon station is determined by the priority of the subgroup ID of the wireless communication device. When the wireless communication device in the group receives the beacon frame of the own group, the time of the beacon frame is set in the internal clock of the own device and the time is set. Thereby, it is possible to synchronize the time of the wireless communication devices belonging to the group and to predict the reception time of the next beacon frame.
各グループのビーコン局の無線通信装置は、受信したビーコンフレームのグループIDと自装置のグループIDを比較し、受信ビーコンフレームのグループIDの優先度が高い場合は受信ビーコンフレームの時刻を自装置の内部時計にセットして時刻を合わせ、低い場合は次にビーコンフレームを送出する予定時刻を計算する。次に、受信ビーコンフレームの時刻とグループIDから自装置のグループの通信割り当て時刻を計算し、計算した値から各グループのビーコン局は次にビーコンフレームを送出する予定時刻を計算する。これによって、各グループの時刻同期が行われ、各グループの通信時間割り当てが重なることが防止される。 The wireless communication device of the beacon station of each group compares the group ID of the received beacon frame with the group ID of the own device, and when the priority of the group ID of the received beacon frame is high, the time of the received beacon frame is The time is set by setting the internal clock, and when it is low, the scheduled time for transmitting the next beacon frame is calculated. Next, the communication allocation time of the group of the own apparatus is calculated from the time of the received beacon frame and the group ID, and the beacon station of each group calculates the scheduled time for transmitting the beacon frame next from the calculated value. As a result, time synchronization of each group is performed, and communication time allocation of each group is prevented from overlapping.
<無線通信装置の一実施形態>
図8は、クライアント局の車両において制御部23が実行する受信感度制御処理のフローチャートを示す。
<One Embodiment of Wireless Communication Device>
FIG. 8 shows a flowchart of the reception sensitivity control process executed by the
同図中、ステップS11で受信したビーコンフレームからビーコン局の車両の現在位置を抽出する。次に、ステップS12で自車とビーコン局の車両の車間距離rを算出する。そして、ステップS13で(1)式により車間距離rに対応する電波伝搬損失Losを算出し、これをアッテネータ14の減衰量としてアッテネータ14に設定する。
In the figure, the current position of the vehicle of the beacon station is extracted from the beacon frame received in step S11. Next, in step S12, an inter-vehicle distance r between the own vehicle and the vehicle of the beacon station is calculated. In
Los=20×log(4πr/λ) …(1)
但し、λは電波の波長(=光速/電波の周波数)である。
Los = 20 × log (4πr / λ) (1)
Where λ is the wavelength of the radio wave (= speed of light / frequency of the radio wave).
ここで、図9に示すように、ビーコン局B1とクライアント局S1が距離rだけ離間している場合、ビーコン局B1の受信エリアはビーコン局B1を中心とする半径Lの円(実線で示す円)となる。クライアント局S1で受信感度の減衰を行わなければ、クライアント局S1の受信エリアはクライアント局S1を中心とする半径Lの円(破線で示す円)となる。 Here, as shown in FIG. 9, when the beacon station B1 and the client station S1 are separated by a distance r, the reception area of the beacon station B1 is a circle with a radius L centered on the beacon station B1 (a circle indicated by a solid line). ) If the reception sensitivity is not attenuated at the client station S1, the reception area of the client station S1 is a circle with a radius L (circle indicated by a broken line) centered on the client station S1.
本実施形態ではアッテネータ14に車間距離rに対応する電波伝搬損失Losを減衰量として設定することにより、クライアント局S1の受信エリアはクライアント局S1を中心とする半径(L−r)の円(一点鎖線で示す円)となり、ビーコン局B1の受信エリア(実線で示す円)に内接する。
In this embodiment, by setting the radio wave propagation loss Los corresponding to the inter-vehicle distance r to the
図10に示すように、ビーコン局B1とクライアント局S1,S2,S3がグループAを構成し、グループAに隣接してグループBが存在する場合においても、本発明では同様にして、クライアント局S1,S2,S3それぞれの受信エリアはビーコン局B1の受信エリアに内接する。なお、対比のために、アッテネータ14の制御を行わない従来のクライアント局S1,S2,S3それぞれの受信エリアを図11に示す。 As shown in FIG. 10, even when the beacon station B1 and the client stations S1, S2, and S3 form a group A and the group B exists adjacent to the group A, the present invention similarly applies to the client station S1. , S2 and S3 are inscribed in the reception area of the beacon station B1. For comparison, FIG. 11 shows reception areas of conventional client stations S1, S2, and S3 that do not control the attenuator.
これによって、クライアント局S1はビーコン局B1の受信エリア外に存在するグループBのビーコン局B2からの信号を受信することはなくなる。このため、各クライアント局S1,S2,S3において自グループから送信されたビーコンフレームまたはデータフレームと、他グループから送信されたビーコンフレームまたはデータフレームが衝突することを回避できる。 Thereby, the client station S1 does not receive a signal from the beacon station B2 of the group B existing outside the reception area of the beacon station B1. For this reason, it is possible to avoid a collision between a beacon frame or data frame transmitted from its own group and a beacon frame or data frame transmitted from another group at each client station S1, S2, S3.
なお、上記実施形態ではクライアント局の送受信信号の減衰量をビーコン局との車間距離rに応じて可変設定することで、ビーコン局の通信能力に対しクライアント局の通信能力を低く設定しているが、少なくともクライアント局の受信信号の減衰量をビーコン局との車間距離rに応じて可変設定することで、ビーコン局の通信能力に対しクライアント局の通信能力を低く設定すれば、クライアント局S1はビーコン局B1の受信エリア外に存在するグループBのビーコン局B2からの信号を受信することはなくなる。 In the above-described embodiment, the communication capacity of the client station is set lower than the communication capacity of the beacon station by variably setting the attenuation amount of the transmission / reception signal of the client station according to the inter-vehicle distance r with the beacon station. If the communication capability of the client station is set lower than the communication capability of the beacon station by variably setting at least the attenuation of the received signal of the client station according to the inter-vehicle distance r with the beacon station, the client station S1 A signal from the beacon station B2 of the group B existing outside the reception area of the station B1 is not received.
ただし、送受信信号の減衰量をビーコン局との車間距離rに応じて可変設定した方が、クライアント局から送信される電波によって他グループのビーコン局及びクライアント局におけるデータフレームの衝突の発生を防止でき、より有効である。 However, if the attenuation of the transmission / reception signal is variably set according to the distance r between the beacon station and the beacon station, it is possible to prevent the occurrence of data frame collisions in other groups of beacon stations and client stations due to radio waves transmitted from the client station. Is more effective.
更に、ビーコン局の送受信信号の増幅量をビーコン局との車間距離rに応じて可変設定することで、ビーコン局の通信能力に対しクライアント局の通信能力を低く設定しても良く、上記実施形態に限定されるものではない。 Furthermore, the communication capacity of the client station may be set lower than the communication capacity of the beacon station by variably setting the amplification amount of the transmission / reception signal of the beacon station according to the inter-vehicle distance r with the beacon station. It is not limited to.
10A,10B 車両
11 無線通信部
12 車両制御装置
13 アンテナ
14 アッテネータ
22 無線通信部
23 制御部
24 メモリ
25 車両インターフェイス
10A,
Claims (4)
制御フレームを送信する状態の移動体の通信能力に対し制御フレームを送信しない状態の移動体の通信能力を低く設定することを特徴とする無線通信システム。 A wireless communication system in which a plurality of groups configured by performing wireless communication between a plurality of mobile bodies is formed, and in each group, one mobile body is a mobile body in a state of transmitting a control frame, and the remaining mobile The mobile unit that is not transmitting control frames is a mobile unit that is transmitting control frames of each group, and the control unit that is transmitting the control frames of other groups around it receives control frames transmitted from other groups. Then, synchronize the own group, and transmit the control frame to the mobile body that does not transmit the control frames of the own group, and set the transmission timing of the information frame of the mobile body that does not transmit the control frames. In a wireless communication system,
A wireless communication system, characterized in that a communication capacity of a mobile body that does not transmit a control frame is set lower than a communication capacity of the mobile body that transmits a control frame.
前記通信能力は受信感度と送信電力であり、前記制御フレームを送信する状態の移動体の受信感度と送信電力に対し前記制御フレームを送信しない状態の移動体の受信感度と送信電力を低く設定することを特徴とする無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 1, wherein
The communication capability is reception sensitivity and transmission power, and the reception sensitivity and transmission power of a mobile body that does not transmit the control frame are set lower than the reception sensitivity and transmission power of the mobile body that transmits the control frame. A wireless communication system.
前記制御フレームを送信しない状態の移動体は、無線通信装置とアンテナとの間にアッテネータを有し、
前記アッテネータの減衰量を前記制御フレームを送信する状態の移動体との距離に応じて設定して前記受信感度を設定することを特徴とする無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 2, wherein
The mobile unit that does not transmit the control frame has an attenuator between the wireless communication device and the antenna,
A wireless communication system, wherein the reception sensitivity is set by setting an attenuation amount of the attenuator in accordance with a distance from a moving body in a state of transmitting the control frame.
前記制御フレームを送信する状態である場合の通信能力に対し、制御フレームを送信しない状態である場合の通信能力を低く設定することを特徴とする移動体。 In a mobile that transmits and receives information by wireless communication with another mobile, and has a means for switching between a state of transmitting a control frame for synchronizing with the other mobile and a state of not transmitting,
A mobile unit characterized in that the communication capability when the control frame is not transmitted is set lower than the communication capability when the control frame is transmitted.
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