JP2011077623A - 車車間通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】車車間通信において他のシステムに与える影響を低減しつつ空き周波数帯を利用して無線通信を行う技術を提供する。
【解決手段】本発明に係る車車間通信システムは、所定の周波数帯のうちの利用可能な周波数帯を用いて車載通信装置同士が無線通信を行うシステムであって、前記所定の周波数帯の利用状況をスキャンして車車間通信で利用可能な周波数帯を検出する監視システムと、検出された利用可能な周波数帯を無線通信により車載通信装置に通知する通知システムと、前記通知システムからの通知を受信する受信手段と、通知された周波数帯を利用して無線通信を行う通信制御手段と、を備える車載通信装置と、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、車車間通信システムに関し、特に、利用可能な空き周波数帯を検出して無線通信を行う車車間通信システムに関する。

近年、無線通信に利用できる周波数帯の逼迫が問題となり、周波数帯の効率的な利用が望まれている。一部の周波数帯は過密状態であっても、多くの周波数帯は場所や時間によっては利用されておらず、効率的な利用ができていない。たとえば、テレビジョン放送には所定の周波数帯が割り当てられているが、混信防止のために隣接エリアで同一の周波数を利用していない。また、夜間にはテレビジョン放送が停止する場合もある。したがって、テレビジョン放送と干渉を起こさない範囲でこの周波数帯を利用すれば、周波数帯の利用効率が向上する。米国においては連邦通信委員会（ＦＣＣ）が、テレビジョン放送の周波数帯を移動無線通信による二次利用に開放する決定をしている。

このように認可バンドが二次利用者へ開放された場合、開放された周波数を用いて車車間通信に利用することが考えられる。この場合、一次利用者のシステムに影響を与えないことが必要となり、そのため周波数帯をリアルタイムに監視し、それを車車間通信システムへ通知して、電波干渉を低減する仕組みが必要となる。

特開２００５−３４１０３０号公報 特開２００８−２１７０８２号公報

他のシステムへ影響を与えないために通信装置がリアルタイムに電波状況をセンシングするコグニティブ無線技術も研究されているが、実用化のためにはクリアしなければならない問題が多くある。また、車車間通信システムでは通信機を高い位置に設置することができず、建物等による遮蔽の影響を受けてセンシング精度にも問題がある。

本発明は上記の問題点を考慮してなされたものであり、その目的は、他のシステムに与える影響を低減しつつ空き周波数帯を利用して無線通信を行う車車間通信システムを、簡易な構成で提供することにある。

上記目的を達成するために本発明では、以下の手段または処理によって車車間通信を行う。

本発明に係る車車間通信システムは、所定の周波数帯のうちの利用可能な周波数帯を用いて車載通信装置同士が無線通信を行うシステムであって、前記所定の周波数帯の利用状況をスキャンして車車間通信で利用可能な周波数帯を検出する監視システムと、検出された利用可能な周波数帯を無線通信により車載通信装置に通知する通知システムと、前記通知システムからの通知を受信する受信手段と、通知された周波数帯を利用して無線通信を行う通信制御手段と、を備える車載通信装置と、を含む。

本発明において、前記所定の周波数帯は、テレビジョン放送に用いられる周波数帯であ
り、前記監視システムは、前記所定の周波数帯のいずれかにおいてテレビジョン放送信号を検知したときは、テレビジョン放送に用いられていない最も広い周波数帯を車車間通信で利用する周波数帯として検出し、前記所定の周波数帯においてテレビジョン放送信号を検出しないときは、前記所定の周波数帯におけるあらかじめ定められた周波数帯を車車間通信で利用する周波数帯として検出することが好ましい。

このように、監視システムにおいて利用可能な周波数帯を検出して車載通信装置に通知することで、簡易な構成で空き周波数帯を利用した車車間通信が実現できる。監視システム側から車車間通信に利用する周波数帯が通知しているため、車載通信装置同士で利用する周波数帯を決定するよりも単純な処理で車車間通信を実現できる。

また、本発明において、通知システムは、前記所定の周波数帯とは異なる周波数帯を用いて無線通信を行うことが好ましい。

このように、通知システムで用いる周波数帯をあらかじめ定められた専用チャネルとすることで、他のシステムによる影響を受けずに通知システムからの通知が行える。

また、本発明において、前記車載通信装置は、前記所定の周波数帯の利用状況をスキャンして車車間通信で利用可能な周波数帯を検出する検出手段を有しており、前記通知システムからの通知を受信手段が受信しない場合には、自装置が備える検出手段によって利用可能な周波数帯を検出し、検出した周波数帯を用いて無線通信を行うことが好ましい。

このようにすれば、監視システムや通知システムが設置されていない場所であっても、車載通信装置同士で無線通信を行える。

また、本発明において、前記通知システムによる無線通信の通信距離は、車車間通信の通信距離よりも大きいことが好ましい。通知システムによる通信距離を大きくするためには、通知システムの送信アンテナを見通しの良い高い位置に設置したり、送信電力を大きくしたり、干渉に強い変調方式を用いたりすればよい。

このようにすれば、広い範囲の車載通信装置に対して一括して利用可能な周波数帯を通知することができる。

また、本発明において、前記通知システムは路側に設けられた複数の路側通信設備として構成することができる。ここで、路側通信設備は、無線ＬＡＮやＤＳＲＣなどの通信方式により、比較的狭域の通信範囲を有するように構成することができる。

このようにしても、利用可能な周波数帯を車載通信装置に対して通知することができる。また、利用可能な周波数帯を通知するエリアをより細やかに設定することができる。

また、本発明において監視システムは、所定の周波数帯の利用状況のスキャンのみを行ってこの利用状況を車載通信装置に通知し、車車間通信で利用する周波数帯の決定は車載通信装置が行っても構わない。全ての車載通信等装置が同じ基準にしたがって車車間通信に利用する周波数帯を決定すれば、同じ周波数帯を利用して車車間通信が実現できる。

本発明によれば、簡易な構成で、空き周波数帯を検出して利用する車車間通信システムが実現できる。

本実施形態に係る車車間通信システムの概要を示す図である。 本実施形態に係る車車間通信システムにおける基地局および車載通信装置の機能構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る車車間通信システムにおける基地局の動作を表すフローチャートである。 本実施形態に係る車車間通信システムにおける車載通信装置の動作を表すフローチャートである。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。

（第１の実施形態）
まず、本実施形態に係る車車間通信システムの概要を、図１を参照しながら説明する。本実施形態における車車間通信システムでは、各車両（車載通信装置）は定期的に、周囲の車両に対して車両情報を送信する。この車両情報には、自車両の位置、走行方向、走行速度などが含まれる。したがって、システム内のそれぞれの車両は、周囲に存在する車両の位置やその走行速度などの情報を取得することができる。そして、たとえば、自車両と他車両との位置関係や相対速度などから、自車両が危険な状況か否かを判断できる。危険な状況では、ドライバーに警告を発したり、運転に介入したりすることで安全運転が実現できる。

各車両は、テレビジョン放送に割り当てられている周波数帯のいずれかを利用して、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）方式に従って車両間で通信を行う。使用する周波数帯は、たとえば、４７０ＭＨｚ〜７１０ＭＨｚの周波数帯域のいずれかとすることができる。車車間通信の通信距離は、おおよそ１００〜数１００メートルである。

車車間通信で利用する周波数帯はテレビジョン（ＴＶ）放送で用いられている周波数帯なので、ＴＶ放送に悪影響を与えないために、ＴＶ放送が行われていない周波数帯を選択して利用する必要がある。そのために、ＴＶ周波数帯の利用状況を監視するシステムとして、基地局１０が設定される。基地局１０は、ＴＶ放送信号を確実に受信できるように、また、基地局１０からの信号を広域（半径数ｋｍｍ程度）に送信できるように見通しの良い高い位置に設けることが好ましい。基地局１０は、ＴＶ周波数帯の利用状況を監視し、その中から車車間通信に利用できる周波数帯を選択する。そして、基地局１０は、検出された周波数帯を広域的に配信する。周波数の通知は、ＴＶ周波数帯と異なる周波数帯で行うことが好ましい。

各車両は、基地局１０からの通知を受けて、通知された周波数帯を用いて車車間通信を行う。なお、基地局１０が設置されていない場所でも車車間通信を行えるように、車両において空いているＴＶ周波数帯を検出するための機構を備えることも好ましい。

図２に、基地局１０および車載通信装置２０の機能構成を示す。基地局１０は、ＴＶ信号受信用アンテナ１１、ＴＶ信号受信部１２、空き周波数帯検出部１３、周波数帯通知部１４、周波数帯通知用アンテナ１５を備える。ＴＶ信号受信部１２はＴＶ信号チューナであり、ＴＶ放送の各チャンネルにおいてＴＶ信号が放送されているか否かを検出する。空き周波数帯検出部１３は、ＴＶ周波数帯の各チャンネルの利用状況をＴＶ信号受信部１２から得て、車車間通信に適した周波数帯を検出するものである。空き周波数帯検出部１３は、最も連続して空いている（ＴＶ信号が放送されていない）周波数帯の中心周波数を、車車間通信に用いる周波数として選択する。これは、ガードバンドが広く取れてＴＶ放送に与える影響を最も少なくできるためである。もし、ＴＶ信号が一切検出されなかった場
合は、任意の周波数を車車間通信に利用する周波数として選択することができる。たとえば、ＴＶ周波数帯の中心周波数を選択しても良い。そして、空き周波数帯検出部１３が選択した周波数帯を、周波数帯通知部１４が周波数帯通知用アンテナ１５を介して通知する。周波数帯通知部１４は、たとえば、ＦＭラジオ放送のいずれかのチャンネルに多重化して送信することができる。もちろん周波数帯の通知は、ＦＭラジオ放送に限られず、携帯電話システムのデータ通信チャンネルや通信制御チャンネル、路車間通信専用の通信チャンネル、無線ＬＡＮなどの通信システムなど、任意の方式によって通知して良い。もっとも、ラジオ受信器は多くの車両が備えているものであるため、車両側に新たな装置を要しないという点でラジオ放送が好ましいと言える。周波数帯通知の通信距離は、車車間通信の通信距離（１００〜数１００メートル）よりも大きく、数キロメートル程度とすることが好ましい。これにより広い範囲の車両に対して一括して通知を行える。

なお、本実施形態においては、ＴＶ信号受信用アンテナ１１、ＴＶ信号受信部１２、空き周波数帯検出部１３が、本発明における監視システムに相当する。また、周波数帯通知部１４および周波数帯通知用アンテナ１５が通知システムに相当する。

車載通信装置２０は、周波数帯通知受信用アンテナ２１、通知受信部２２、通信制御部２３、送受信部２４、車車間通信用アンテナ２５、空き周波数帯検出部２６を備える。周波数帯通知受信用アンテナ２１および通知受信部２２は、基地局１０から送信される周波数帯通知を受信するためのものである。周波数帯通知がＦＭラジオ放送に多重化して送信される場合は、アンテナはＦＭラジオと共用すればよい。通信制御部２３は、通知受信部２２が受信した基地局１０が選択した周波数帯を用いて車車間通信を行うように、送受信部２４を制御する。送受信部２４は、通信制御部２３から指定された周波数帯で車車間通信を行う。車車間通信の方式は特に限定しないが、定期的に（たとえば１００ミリ秒周期）自車両に関する情報を周囲の車両に送信する。空き周波数帯検出部２６は、基地局１０からの通知が受信できない場合に、車載通信装置側でＴＶ周波数帯の利用状況を検出して、車車間通信に利用する周波数帯を選択するためのものである。通信制御部２３は、基地局１０からの通知が得られなかった場合には、空き周波数帯検出部２６に利用可能周波数帯の検出を行わせて、得られた周波数帯を用いて車車間通信を行うよう送受信部２４を制御する。

なお、本実施形態においては、周波数帯通知受信用アンテナ２１および通知受信部２２が、本発明における受信手段に相当する。また、通信制御部２３が通信制御手段に相当する。また、空き周波数帯検出部２６が検出手段に相当する。

図３は、基地局１０の動作を示すフローチャートである。基地局１０がシステム動作を開始する（Ｓ１０）と、ＴＶ信号受信部１２によって、各チャンネルについてＴＶ信号の有無を監視する（Ｓ１１）。この監視によって、空き周波数帯検出部１３は、ＴＶ周波数帯のうち、どの周波数（チャンネル）が利用されていて、どの周波数が利用されていないかを判断できる。ＴＶ周波数帯のいずれかでＴＶ信号が検出された場合（Ｓ１２−ＹＥＳ）は、空き周波数帯検出部１３は、連続して利用可能な周波数帯のうち最も広い周波数帯の中心周波数を車車間通信に用いる周波数として選択する（Ｓ１３）。ＴＶ周波数帯のいずれでもＴＶ信号が検出されない場合（Ｓ１２−ＮＯ）は、ＴＶ周波数帯の中央部分を車車間通信に用いる周波数として選択する（Ｓ１４）。そして、周波数帯通知部１４が、車載通信装置に対して車車間通信で利用すべき周波数帯を通知する（Ｓ１５）。基地局はＴＶ信号の監視を継続して、定期的に車車間通信に利用すべき周波数帯を車載通信装置に対して通知する。

図４は、車載通信装置２０の動作を示すフローチャートである。車載通信装置がシステム動作を開始する（Ｓ２０）と、通知受信部２２によって基地局１０からの周波数帯通知
を受信する。基地局からの周波数帯通知を受信できた場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）は、通信制御部２３は通知された周波数を用いて車車間通信を行うように送受信部２４を制御する（Ｓ２２）。一方、基地局からの周波数帯通知を受信できない場合（Ｓ２１：ＮＯ）は、空き周波数帯検出部２６によってＴＶ周波数帯の利用状況を監視して、車車間通信に利用する周波数帯を検出する（Ｓ２３）。車車間通信に利用する周波数帯の選択基準は、基地局での選択基準と同様にしても良いし、違う基準を採用しても良い。通信制御部２３は、空き周波数帯検出部２６が検出した周波数帯を利用して車車間通信を行うように、送受信部２４を制御する。車載通信装置は、基地局からの配信を継続的に受信し、配信される通知にしたがって車車間通信に利用する周波数帯を選択する。

本実施形態によれば、車車間通信システムにおいて、ＴＶ放送に利用されていない周波数帯を用いて無線通信が行えるようになる。車車間通信において利用する周波数帯を基地局から通知しているので、車載通信装置だけによってシステム内で利用する周波数帯を決定するのに比較して、簡単な処理で済む。また、ＴＶ信号の検出を高い位置にアンテナを設置可能な基地局で行っているので、車載通信装置においてＴＶ信号を検出するよりも精度の良い検出が行える。さらに、基地局におけるＴＶ信号の検知には既存のＴＶチューナ、基地局と車載通信装置の間の通知にはラジオ放送等の既存の技術を採用しているので、簡易な構成で本車車間通信システムを構成することができる。

（第２の実施形態）
上記第１の実施形態においては、基地局にてＴＶ周波数帯の利用状況検出、車車間通信周波数帯の決定およびその通知を行っているが、本実施形態においては、基地局はＴＶ周波数帯の利用状況のみを検出して車載通信装置に通知し、車車間通信で利用する周波数帯の決定は車両側で行う。

本実施形態においては、空き周波数帯検出部１３は各チャンネルの利用状況、すなわち、ＴＶ信号の有無のみを検出する。周波数帯通知部１４は、各チャンネルの利用状況を車載通信装置に配信する。

車載通信装置２０は、ＴＶチャンネルの利用状況を通知受信部２２が受信すると、通信制御部２３は受信した利用状況を用いて車車間通信に利用する周波数帯を決定する。周波数帯の決定アルゴリズムとしては、第１の実施形態で説明したのと同様の基準を採用することができる。なお、各車両が同じ周波数帯を利用して車車間通信を行えるようにするために、全ての車載通信装置において同じアルゴリズムを採用することが好ましい。そして、通信制御部２３は、決定した周波数帯を用いて車車間通信を行うように、送受信部２４を制御する。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（変形例）
上記の説明では、認可バンドであるＴＶ周波数帯を例に説明したが、本発明による車車間通信では他の任意の周波数帯を利用しても構わない。本発明によれば、任意の認可バンドにおいて、一次利用者が利用していない周波数帯を利用して車車間通信を行うことができる。もちろん、無認可バンドを対象としても構わない。

上記の説明では、基地局で検出して利用可能な周波数帯または各チャンネル利用状況を、基地局から無線通信によって配信している。しかしながら、通信距離が１０〜数１００メートル程度の通信設備（路側機）を道路上に複数設置して、これを用いて情報配信を行っても構わない。このような路側機は有線あるいは無線の通信経路を介して基地局（監視システム）から利用可能な周波数帯の通知を受け、この情報を車載通信装置に対して通知
する。この場合、複数の路側機が通知システムに相当し、周波数帯を検出する監視システムと物理的に離れた位置に設置される。このような手法によっても空き周波数帯を用いて車車間通信を行うことができる。

１０…基地局、 １１…ＴＶ信号受信用アンテナ、 １２…ＴＶ信号受信部、 １３…空き周波数帯検出部、 １４…周波数帯通知部、 １５…周波数帯通知用アンテナ
２０…車載通信装置、 ２１…周波数帯通知受信用アンテナ、 ２２…通知受信部、 ２３…通信制御部、 ２４…送受信部、 ２５…車車間通信用アンテナ、 ２６…空き周波数帯検出部

Claims (7)

1. 所定の周波数帯のうちの利用可能な周波数帯を用いて車載通信装置同士が無線通信を行う車車間通信システムであって、
   前記所定の周波数帯の利用状況をスキャンして車車間通信で利用可能な周波数帯を検出する監視システムと、
   検出された利用可能な周波数帯を無線通信により車載通信装置に通知する通知システムと、
   前記通知システムからの通知を受信する受信手段と、通知された周波数帯を利用して無線通信を行う通信制御手段と、を備える車載通信装置と、
   を含む車車間通信システム。
2. 前記所定の周波数帯は、テレビジョン放送に用いられる周波数帯であり、
   前記監視システムは、前記所定の周波数帯のいずれかにおいてテレビジョン放送信号を検知したときは、テレビジョン放送に用いられていない最も広い周波数帯を車車間通信で利用する周波数帯として検出し、前記所定の周波数帯においてテレビジョン放送信号を検出しないときは、前記所定の周波数帯におけるあらかじめ定められた周波数帯を車車間通信で利用する周波数帯として検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車車間通信システム。
3. 前記通知システムは、前記所定の周波数帯とは異なる周波数帯を用いて無線通信を行う
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の車車間通信システム。
4. 前記車載通信装置は、
   前記所定の周波数帯の利用状況をスキャンして車車間通信で利用可能な周波数帯を検出する検出手段を有しており、
   前記通知システムからの通知を受信手段が受信しない場合には、自装置が備える検出手段によって利用可能な周波数帯を検出し、検出した周波数帯を用いて無線通信を行う
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車車間通信システム。
5. 前記通知システムによる無線通信の通信距離は、車車間通信の通信距離よりも大きい
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車車間通信システム。
6. 前記通知システムは、路側に設けられた複数の路側通信設備から構成される
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車車間通信システム。
7. 所定の周波数帯のうち利用可能な周波数帯を用いて車載通信装置同士が無線通信を行う車車間通信システムであって、
   前記所定の周波数帯の利用状況をスキャンする監視システムと、
   前記所定の周波数帯の利用状況を無線通信により車載通信装置に通知する通知システムと、
   前記通知システムからの通知を受信する受信手段と、通知された周波数帯の利用状況から車車間通信で利用する周波数帯を決定し、決定された当該周波数帯を利用して無線通信を行う通信制御手段と、を備える車載通信装置と、
   を含む車車間通信システム。

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