JP2013162454A - 通信方法、及び通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＧＰＳが長時間安定的に受信できない場合に通信の正確なタイミングを維持できる通信システムを提供する。
【解決手段】ＧＰＳ２０の信号の品質が所定以下、または、ＧＰＳ時刻精度低下場所データベース１８における精度低下位置に車載器１１が存在する場合に、車載器１１の時刻を適用するステップを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基地局から複数の移動局へデータを送信するとともに移動局から基地局へデータを送信する通信方法、及び通信システムに関する。

通信システムの一例が特許文献１に記載されている。特許文献１の通信システムは、互いに異なる通信チャネルで無線通信する複数の無線通信部を有している無線基地局と、通信チャネル変更可能な無線通信部と、を備えている。また、特許文献１の通信システムは、無線通信部により無線基地局と無線通信して、無線基地局経由のサービスの提供を受ける無線端末を備えている。

特開２０１０−２２６２７１号公報

ＩＴＳ分野において、道路課金を含む様々な交通に関連するサービスに共通に使用されることを企図したＷＡＶＥ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ａｃｃｅｓｓ ｉｎ Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ）通信規格に基づく車載器は、道路−車両間、車両−車両間の通信を行う通信システムがある。

図６に示すように、このような通信システム１００は、道路１０１上を走行する車両１０２から送信した情報を道路１０１上に設置した課金器１０３が受信することにより道路課金を行う。

図７に示すように、通信システム１００は、車両−車両間通信の応用例として、緊急車両が接近してくる場合に、道路１０１上を走行する車両１０２に対して、「後方より緊急車両の接近があります。」の通報１０４や、緊急車両が接近してくる場合に、「前方車両に注意せよ。」の通報１０５を通知する。

図８に示すように、このような通信システム１００は、目的に合わせて異なる種類のサービスを実現するために、利用する通信周波数帯域を時分割で複数の通信チャネル１１０に分けている。通信チャネル１１０は、コントロールチャネルＣＣとサービスチャネルＳＣとに分けられており、コントロールチャネルＣＣは、全ての通信端末１，２，３で共有され、この中で、次のサービスチャネルＳＣを指示し、通信を確立する。一方、サービスチャネルＳＣでは、情報の送受が行われ、コントロールチャネルＣＣとサービスチャネルＳＣとを交互に繰り返すことにより、異なる情報サービスが時分割により並行して実現される。

ここで、通信チャネル１１０は、送信側と受信側とで互いに周期、間隔、開始のタイミングを同期させる必要があり、通信チャネル１１０の同期方法として、通常は次のいずれかの手法をとる。同期方法の一つ目は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の信号に含まれるＵＴＣ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｉｍｅ， Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ）絶対時刻を使用することである。同期方法の二つ目は、基地局からの通信メッセージの開始タイミングを正とし、それに合わせることである。

ところが、図９に示すように、通信システム１００は、ビルの谷間やトンネル等のＧＰＳ電波を安定的に受信できない場所で、長時間その状態が継続すると、ＧＰＳによる正確な時刻補正の間隔が空くことになる。そこで、その間に、内蔵する時計で時刻を維持するために誤差が累積する。そのため、車両１２０，１３０，１４０間通信では、開始タイミングを車両相互に合わせる必要があるため、累積した誤差が、ガードインターバルを超えると、通信の衝突・失敗となる。

一方、特許文献１は、複数のサービス毎のデータを並行受信しても、各サービスデータを完全に受信し、しかも、ユーザの要求に応じて柔軟に並行受信できる。しかし、特許文献１は、通信のタイムスロットのタイミングを同期させることが必要な通信システムにおいて、ＧＰＳの信号に含まれる絶対時刻かまたは基地局からの通信メッセージに合わせて時刻同期としている。そのため、特許文献１は、ＧＰＳ機能や基地局が必須であり、ＧＰＳによる正確な時刻補正の間隔が空いた場合、その間に、内蔵する時計で時刻を維持するために誤差が累積し、累積した誤差が、ガードインターバルを超える場合がある。従って、特許文献１は、通信の衝突・失敗を生ずることがある。

本発明は、前述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ＧＰＳが長時間安定的に受信できない場合に通信の正確なタイミングを維持できる通信方法、及び通信システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によると、基地局から下りチャネルを通じて複数の移動局へデータを送信し、複数から択一的に選択された移動局から上りチャネルを通じて基地局へデータを送信する通信方法であって、移動局がＧＰＳ信号を受信するステップと、受信したＧＰＳ信号の品質を判定するステップと、ＧＰＳ信号の品質が所定以上の場合にＧＰＳから得られる時刻を移動局に設定するステップと、移動局の位置により、ＧＰＳ時刻精度低下場所データベースを参照して、精度低下位置にあるか否かを判定するステップと、ＧＰＳ信号の品質が所定以下、または、ＧＰＳ時刻精度低下場所データベースにおける精度低下位置に移動局が存在する場合に、移動局の時刻を適用するステップとを備える。

ＧＰＳ信号の品質が所定以下、且つ、移動局の時刻品質が所定以下の場合、無線ＬＡＮの時刻を適用するステップを更に備えてよい。

本発明の第２の形態によると、ＷＡＶＥ通信により道路側設備または他の車両と同期して通信を行うＷＡＶＥ通信機能部と、ＧＰＳより受信した信号を元に絶対時刻を作り出しＷＡＶＥ通信のための同期信号の基準に用いるＧＰＳ時刻として出力するとともにＧＰＳ電波受信品質を出力するＧＰＳ時刻出力機能部と、携帯電話基地局より受信した信号を元に絶対時刻を作り出し、ＷＡＶＥ通信のための同期信号の基準に用いる携帯電話時刻として出力するとともに携帯電話電波受信品質を出力する携帯電話時刻出力機能部と、ＧＰＳより位置情報を得て、道路地図データにより道路上の位置へと補正して自己の位置を推定し、自己位置情報として出力するとともに位置情報には推定結果がどの程度信頼できるかを示す信頼度を合わせて出力する位置推定機能部と、携帯電話時刻、ＧＰＳ時刻、位置情報及び信頼度を用いて内蔵時計を補正し、内蔵時計の時刻をベースとしてＷＡＶＥ通信に必要な同期信号を出力する同期信号出力機能部と、位置推定機能が利用する道路情報を有する道路地図データベースと、事前に予め精度を計測しておき、ＧＰＳ時刻精度低下が置きうる可能性が高い場所をデータベース化したＧＰＳ時刻精度低下場所データベースとを備える。

無線ＬＡＮアクセスポイントより受信した信号を元に、絶対時刻を作り出し、ＷＡＶＥ通信のための同期信号として出力するとともに無線ＬＡＮアクセスポイント電波の受信品質を出力する無線ＬＡＮ時刻出力機能部と、携帯電話時刻出力、ＧＰＳ時刻出力、無線ＬＡＮ時刻出力、内蔵時計のいずれかを切り替えて、ＷＡＶＥ通信に必要な同期信号を出力する同期信号出力機能とを更に備えてよい。

本発明に係る通信システムによれば、ＧＰＳが長時間安定的に受信できない場合に通信の正確なタイミングを維持できるという効果を奏する。

本発明に係る第１実施形態の通信システムの機能ブロック図である。 本発明に係る第１実施形態の通信システムの制御動作を説明するフローチャートである。 本発明に係る第２実施形態の通信システムの機能ブロック図である。 本発明に係る第２実施形態の通信システムのエリア説明図である。 本発明に係る第２実施形態の通信システムの制御動作を説明するフローチャートである。 関連する通信システムの概略図である。 関連する通信システムにおける車両−車両間通信の応用例の概略図である。 関連する通信システムにおけるタイムチャネルの概要図である。 関連する通信システムにおける誤差の説明図である。

以下、本発明に係る複数の実施形態の通信システムについて図面を参照して説明する。図１に示すように、本発明に係る第１実施形態の通信システム１０は、車載器１１に搭載しており、ＷＡＶＥ通信機能部１２と、ＧＰＳ時刻出力機能部１３と、携帯電話時刻出力機能部１４と、位置推定機能部１５と、を備えている。また、通信システム１０は、同期信号出力機能部１６と、道路地図データベース１７と、ＧＰＳ時刻精度低下場所データベース１８と、を備えている。

ＷＡＶＥ通信機能部１２は、ＷＡＶＥ通信により道路側設備（または他の車両）１９と同期して通信を行う。ＧＰＳ時刻出力機能部１３は、ＧＰＳ２０より受信した信号を元に絶対時刻を作り出しＷＡＶＥ通信のための同期信号の基準に用いるＧＰＳ時刻として出力するとともにＧＰＳ電波受信品質を出力する。携帯電話時刻出力機能部１４は、携帯電話基地局２２より受信した信号を元に絶対時刻を作り出し、ＷＡＶＥ通信のための同期信号の基準に用いる携帯電話時刻として出力するとともに携帯電話電波受信品質を出力する。

位置推定機能部１５は、ＧＰＳ２０より位置情報を得て、道路地図データにより道路上の位置へと補正して自己の位置を推定し、自己位置情報として出力するとともに位置情報には推定結果がどの程度信頼できるかを示す信頼度を合わせて出力する。同期信号出力機能部１６は、携帯電話時刻、ＧＰＳ時刻、位置情報及び信頼度を用いて内蔵時計を補正し、内蔵時計時刻をベースとしてＷＡＶＥ通信に必要な同期信号を出力する。道路地図データベース１７は、位置推定機能部１５が利用する道路情報を格納している。ＧＰＳ時刻精度低下場所データベース１８は、事前に予め精度を計測しておき、ＧＰＳ時刻精度低下が置きうる可能性が高い場所をデータベース化して格納している。

次に、通信システム１０の制御動作について説明する。ここでは、同期信号出力機能部１６が、携帯電話時刻、ＧＰＳ時刻、位置情報及び信頼度を用いて内蔵時計を補正する処理の概要を示す。図２に示すように、制御を開始すると、ＧＰＳ時刻出力機能部１３により、ＧＰＳ電波受信品質およびＧＰＳ時刻の最新情報を受け取る（Ｓ１０１）。次に、位置推定機能部１５により、位置情報および信頼度の最新情報を受け取る（Ｓ１０２）。

続いて、受け取ったＧＰＳ電波受信の品質があらかじめ定めた閾値以上であると判定した場合、現在位置をＧＰＳ時刻精度低下場所データベース１８で参照する（Ｓ１０３→Ｓ１０４）。そして、更に位置推定機能部１５の位置情報と信頼度とを用いて、信頼度が一定以上で且つＧＰＳ時刻精度低下場所データベース１８に存在する場所内であると判定した場合は、いずれＧＰＳ時刻が使えなくなると判断して携帯電話時刻による補正判定へと進む（Ｓ１０５→Ｓ１０６）。

このとき、信頼度が一定以上ではないか、或いは、ＧＰＳ時刻精度低下場所データベース１８に存在する場所内ではないと判定した場合は、ＧＰＳ時刻で内蔵時計を補正する（Ｓ１０５→Ｓ１０７）。そして、内蔵時計時刻を基準としてＷＡＶＥ通信機能部１２へ同期信号を出力する（Ｓ１１０）。このとき、ＧＰＳ電波受信品質よりＧＰＳ２０の電波を安定して受信できてないと判定した場合、携帯電話時刻出力機能部１４において携帯電話電波受信品質および携帯電話時刻の最新情報を受け取る（Ｓ１０６）。

そして、携帯電話の電波の受信品質が、あらかじめ定めた閾値以上であると判定した場合、携帯電話時刻で内蔵時計を補正する（Ｓ１０８→Ｓ１０９）。このとき、携帯電話電波の受信品質が、あらかじめ定めた閾値以上でない場合、携帯電話時刻で内蔵時計を補正せずに、内蔵時計を利用して同期信号を出力してＷＡＶＥ通信を行う（Ｓ１０８→Ｓ１１０）。そして、内蔵時計時刻を基準としてＷＡＶＥ通信機能部１２へ同期信号を出力する（Ｓ１１０）。

以上、説明したように、本発明の第１実施形態の通信システム１０によれば、ＧＰＳ２０が長時間安定的に受信できない場合、携帯電話時刻により通信の正確なタイミングを維持することができる。

また、通信システム１０によれば、ＧＰＳ２０が安定して受信できていても予め把握している精度低下場所にいる場合は、携帯電話時刻を適用することにより、ＧＰＳ時刻と携帯電話時刻の頻繁な参照切替による不安定動作を回避することができる。

次に、本発明に係る第２実施形態の通信システムについて説明する。なお、以下の第２実施形態において、前述した第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付することによって説明を簡略化あるいは省略する。

図３に示すように、本発明に係る第２実施形態の通信システム３０は、車載器３１に搭載しており、ＷＡＶＥ通信機能部３２と、ＧＰＳ時刻出力機能部３３と、携帯電話時刻出力機能部３４と、位置推定機能部３５と、を備えている。また、通信システム３０は、同期信号出力機能部３６と、道路地図データベース３７と、ＧＰＳ時刻精度低下場所データベース３８と、無線ＬＡＮ時刻出力機能部３９と、を備えている。

ＷＡＶＥ通信機能部３２は、ＷＡＶＥ通信により道路側設備（または他の車両）１９と同期して通信を行う。ＧＰＳ時刻出力機能部３３は、ＧＰＳ２０より受信した信号を元に絶対時刻を作り出しＷＡＶＥ通信のための同期信号の基準に用いるＧＰＳ時刻として出力するとともにＧＰＳ電波受信品質を出力する。携帯電話時刻出力機能部３４は、携帯電話基地局２２より受信した信号を元に絶対時刻を作り出し、ＷＡＶＥ通信のための同期信号の基準に用いる携帯電話時刻として出力するとともに携帯電話電波受信品質を出力する。

位置推定機能部３５は、ＧＰＳ２０より位置情報を得て、道路地図データにより道路上の位置へと補正して自己の位置を推定し、自己位置情報として出力するとともに位置情報には推定結果がどの程度信頼できるかを示す信頼度を合わせて出力する。同期信号出力機能部３６は、携帯電話時刻出力、ＧＰＳ時刻出力、無線ＬＡＮ時刻出力、内蔵時計のいずれかを切り替えて、ＷＡＶＥ通信に必要な同期信号を出力する。道路地図データベース３７は、位置推定機能部３５が利用する道路情報を格納している。ＧＰＳ時刻精度低下場所データベース３８は、事前に予め精度を計測しておき、ＧＰＳ時刻精度低下が置きうる可能性が高い場所をデータベース化して格納している。そして、無線ＬＡＮ時刻出力機能部３９は、無線ＬＡＮアクセスポイント４０より受信した信号を元に、絶対時刻を作り出しＷＡＶＥ通信のための同期信号として出力する。また無線ＬＡＮアクセスポイント電波の受信品質を出力する。

図４に示すように、通信システム３０は、ＧＰＳ２０および携帯電話基地局２２のいずれも利用できない場所に、あらかじめ複数設置しておいた無線ＬＡＮアクセスポイント４０から無線ＬＡＮが周期的に送出するビーコン信号を利用して内蔵時計の補正を実施する。

次に、通信システム３０の制御動作について説明する。図５に示すように、制御を開始すると、ＧＰＳ時刻出力機能部３３により、ＧＰＳ電波受信品質およびＧＰＳ時刻の最新情報を受け取る（Ｓ２０１）。次に、位置推定機能部３５により、位置情報および信頼度の最新情報を受け取る（Ｓ２０２）。

続いて、受け取ったＧＰＳ電波受信の品質があらかじめ定めた閾値以上であると判定した場合、現在位置をＧＰＳ時刻精度低下場所データベース３８で参照する（Ｓ２０３→Ｓ２０４）。そして、更に位置推定機能部３５の位置情報と信頼度とを用いて、信頼度が一定以上で且つＧＰＳ時刻精度低下場所データベース３８に存在する場所内であると判定した場合は、いずれＧＰＳ時刻が使えなくなると判断して携帯電話時刻による補正判定へと進む（Ｓ２０５→Ｓ２０６）。

このとき、信頼度が一定以上ではないか、或いは、ＧＰＳ時刻精度低下場所データベース３８に存在する場所内ではないと判定した場合は、ＧＰＳ時刻で内蔵時計を補正する（Ｓ２０５→Ｓ２０７）。ＧＰＳ電波受信品質よりＧＰＳ電波を安定して受信できてないと判定した場合、携帯電話時刻出力機能部３４において携帯電話電波受信品質および携帯電話時刻の最新情報を受け取る（Ｓ２０６）。

そして、携帯電話電波の受信品質があらかじめ定めた閾値以上ではないと判定した場合、無線ＬＡＮ時刻出力機能部３９により、無線ＬＡＮアクセスポイント電波受信品質および無線ＬＡＮ時刻を受け取る（Ｓ２０８→Ｓ２０９）。このとき、携帯電話電波の受信品質があらかじめ定めた閾値以上であると判定した場合、携帯電話時刻で内蔵時計を補正する（Ｓ２０８→Ｓ２１０）。

受け取った無線ＬＡＮアクセスポイント電波受信品質および無線ＬＡＮ時刻の無線ＬＡＮアクセスポイント電波受信品質があらかじめ定めた閾値以上であると判定した場合、無線ＬＡＮアクセスポイント時刻で内蔵時計時刻を補正する（Ｓ２１１→Ｓ２１２）。受け取った無線ＬＡＮアクセスポイント電波受信品質および無線ＬＡＮ時刻の無線ＬＡＮアクセスポイント電波受信品質があらかじめ定めた閾値以上ではない判定した場合、内蔵時計時刻を基準としてＷＡＶＥ通信機能部３２へ同期信号を出力する（Ｓ２１３）。

第２実施形態の通信システム３０によれば、ＧＰＳ２０が長時間安定的に受信できず、携帯電話電波受信品質が安定的に受信できない場合、無線ＬＡＮ時刻情報により通信のタイミングを確実に取得できる。

また、通信システム３０によれば、ＧＰＳ２０および携帯電話基地局２２のいずれも利用できない場所に、複数の無線ＬＡＮアクセスポイント４０の無線ＬＡＮが周期的に送出するビーコン信号を利用して内蔵時計を補正できる。

なお、本発明の通信システムは、前述した各実施形態に限定するものでなく、適宜な変形や改良等が可能である。

以上述べたように、本発明の通信システムによれば、ＧＰＳが長時間安定的に受信できない場合に通信の正確なタイミングを維持できる。以上の結果として、製品の安定化を図って品質の向上を図り、本発明の産業上の利用可能性は大といえる。

１０，３０ 通信システム
１１，３１ 車載器
１２，３２ ＷＡＶＥ通信機能部
１３，３３ ＧＰＳ時刻出力機能部
１４，３４ 携帯電話時刻出力機能部
１５，３５ 位置推定機能部
１６，３６ 同期信号出力機能部
１７，３７ 道路地図データベース
１８，３８ ＧＰＳ時刻精度低下場所データベース
２２ 携帯電話基地局
３９ 無線ＬＡＮ時刻出力機能部

Claims (4)

1. 基地局から下りチャネルを通じて複数の移動局へデータを送信し、複数から択一的に選択された移動局から上りチャネルを通じて基地局へデータを送信する通信方法であって、
   前記移動局がＧＰＳ信号を受信するステップと、
   受信した前記ＧＰＳ信号の品質を判定するステップと、
   前記ＧＰＳ信号の品質が所定以上の場合にＧＰＳから得られる時刻を前記移動局に設定するステップと、
   前記移動局の位置により、ＧＰＳ時刻精度低下場所データベースを参照して、精度低下位置にあるか否かを判定するステップと、
   前記ＧＰＳ信号の品質が所定以下、または、前記ＧＰＳ時刻精度低下場所データベースにおける精度低下位置に移動局が存在する場合に、前記移動局の時刻を適用するステップと
   を備える通信方法。
2. 前記ＧＰＳ信号の品質が所定以下、且つ、前記移動局の時刻品質が所定以下の場合、無線ＬＡＮの時刻を適用するステップ
   を更に備える請求項１に記載の通信方法。
3. ＷＡＶＥ通信により道路側設備または他の車両と同期して通信を行うＷＡＶＥ通信機能部と、
   ＧＰＳより受信した信号を元に絶対時刻を作り出しＷＡＶＥ通信のための同期信号の基準に用いるＧＰＳ時刻として出力するとともにＧＰＳ電波受信品質を出力するＧＰＳ時刻出力機能部と、
   携帯電話基地局より受信した信号を元に絶対時刻を作り出し、前記ＷＡＶＥ通信のための同期信号の基準に用いる携帯電話時刻として出力するとともに携帯電話電波受信品質を出力する携帯電話時刻出力機能部と、
   前記ＧＰＳより位置情報を得て、道路地図データにより道路上の位置へと補正して自己の位置を推定し、自己位置情報として出力するとともに前記位置情報には推定結果がどの程度信頼できるかを示す信頼度を合わせて出力する位置推定機能部と、
   前記携帯電話時刻、前記ＧＰＳ時刻、前記位置情報及び信頼度を用いて内蔵時計を補正し、前記内蔵時計の時刻をベースとして前記ＷＡＶＥ通信に必要な同期信号を出力する同期信号出力機能部と、
   前記位置推定機能が利用する道路情報を有する道路地図データベースと、
   事前に予め精度を計測しておき、前記ＧＰＳ時刻精度低下が置きうる可能性が高い場所をデータベース化したＧＰＳ時刻精度低下場所データベースと
   を備える通信システム。
4. 無線ＬＡＮアクセスポイントより受信した信号を元に、絶対時刻を作り出し、前記ＷＡＶＥ通信のための同期信号として出力するとともに前記無線ＬＡＮアクセスポイント電波の受信品質を出力する無線ＬＡＮ時刻出力機能部と、
   前記携帯電話時刻の出力、前記ＧＰＳ時刻出力、前記無線ＬＡＮ時刻出力、前記内蔵時計のいずれかを切り替えて、前記ＷＡＶＥ通信に必要な同期信号を出力する同期信号出力機能と
   を更に備える請求項３に記載の通信システム。

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