JP2019180051A - 車載通信装置、予告通信装置、及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動局及び基地局などの異なる相手と通信する場合における干渉回避に優れた車載通信装置を提供する。【解決手段】車載通信装置は、情報取得部と、無線通信部と、制御部とを備える。情報取得部は、現在位置を示す位置情報を取得する。無線通信部は、第１及び第２の周波数帯の一方から選択した周波数帯で他の車載通信装置と通信し、また、予告通信装置と通信しＥＴＣ通信装置の通信エリアを示す予告情報を受信し、第２の周波数帯でＥＴＣ通信装置と通信する。制御部は、第２の周波数帯の通信チャンネルで他の車載通信装置と通信中、且つ現在位置から通信エリアまでの距離が近接判定閾値以下の場合に、通信チャンネルを第１の周波数帯の空きチャンネルから選択される選択チャンネルへ切り替えて他の車載通信装置との通信を継続する。【選択図】図９

Description

本発明の実施形態は、車載通信装置、予告通信装置、及び無線通信方法に関する。

近年、多くの車両は車載通信装置を備え、車載通信装置は、駐車場又は有料道路の入出場口、及び路側等に設置された路側通信装置と通信し、料金収受のための情報又は道路状況等の情報を送受信することができる。車載通信装置と路側通信装置の通信により料金収受するシステムとして、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection System）がよく知られている。

政府は2020年までに世界最先端の安全・安心・快適なコネクテッドカー社会を実現するため、高度な周波数利用の実現を目指している。具体的には、以下の通り。
・700MHz帯のＩＴＳコネクトの高度化（ＩＴＳ：Intelligent Transport Systems）
・ＤＳＲＣシステムの高度化（ＤＳＲＣ：Dedicated Short Range Communications）
・高度化ＩＴＳ通信（Ｖ２Ｘ）システムの実現（Ｖ２Ｘ：Vehicle-to-everything）
そのうち、高度化ＩＴＳ通信については、ＩＥＥＥ ８０２ベースあるいは携帯第５世代(５Ｇ)を用いたシステムの検討がなされている。しかしながら、700MHz帯は見通し外の車々間通信、路車間通信が可能となりＩＴＳに有効な周波数帯であるが、帯域が10MHzしかなく、Ｖ２Ｘを行うには帯域が狭すぎる。一方、5GHz帯は無線ＬＡＮ等の近年の動向の通り、周波数帯域がひっ迫している。そのため高度化ＩＴＳ通信を実現する周波数としては、現在ＤＳＲＣに割り当てられている5,770-5,850ＭＨｚが有望である。

ところが、現在この周波数帯は、ＥＴＣ、ＩＴＳスポット、あるいは駐車場などの民間応用に使われている。そのため、2020年以降、ＥＴＣ等の既存システムと高度化された高度化ＩＴＳ通信システムが共用されることが想定される。そのため、既存システムの運用に影響を与えないように、干渉回避が重要となる。

特開２０１１−１９１９４６号公報 特開２０１７−４１７４９号公報 特開２０１０−２３３００７号公報

例えば、ＥＴＣにおいて、料金所近傍で高度化ＩＴＳ通信システムが同じチャンネルあるいは近接するチャンネルで通信を行った場合、高度化ＩＴＳ通信システムからの干渉により、ゲートの開閉及び適正課金等へ影響が及ぶ可能性がある。このような通信の干渉を回避し、ゲートの開閉及び適正課金等を実現するための技術が要望されている。

欧州においては、ＤＳＲＣシステムと高度化ＩＴＳ通信システムとの共用化に関する規格が存在する。この規格は、高度化ＩＴＳ通信を行う場合、ＤＳＲＣへの干渉が想定される場合、高度化ＩＴＳ通信の出力電力を低下させるとともに、通信間隔を長くすることで、干渉を回避している。これは高度化ＩＴＳ通信で使用する周波数帯とＥＴＣで使用する周波数帯が異なるために、干渉回避技術として成立する。

しかしながら、同一周波数帯（5770-5850ＭＨｚ）においては、高度化ＩＴＳ通信の出力電力を低下させるとともに、通信間隔を長くすることによってもＤＳＲＣへの干渉を回避することは難しい。

本発明の目的は、移動局及び基地局などの異なる相手と通信する場合における干渉回避に優れた車載通信装置、予告通信装置、及び無線通信方法を提供することである。

実施形態に係る車載通信装置は、情報取得部と、無線通信部と、制御部とを備える。前記情報取得部は、現在位置を示す位置情報を取得する。前記無線通信部は、第１及び第２の周波数帯の一方から選択した周波数帯で他の車載通信装置と通信し、また、予告通信装置と通信しＥＴＣ通信装置の通信エリアを示す予告情報を受信し、前記第２の周波数帯で前記ＥＴＣ通信装置と通信する。前記制御部は、前記第２の周波数帯の通信チャンネルで前記他の車載通信装置と通信中、且つ前記現在位置から前記通信エリアまでの距離が近接判定閾値以下の場合に、前記通信チャンネルを前記第１の周波数帯の空きチャンネルから選択される選択チャンネルへ切り替えて前記他の車載通信装置との通信を継続する。

第１の実施形態に係る無線通信システムの一例を示す概略図である。 第１の実施形態に係る無線通信システムに適用される車載通信装置の一例を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る無線通信システムに適用される基地局の一例を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る無線通信システムに適用される予告通信装置の一例を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る無線通信システムに適用されるＥＴＣ通信装置の一例を示すブロック図である。 5.8GHz帯のチャンネルの使用例を示す図である。 ＥＴＣ通信装置で使用される通信フレームのスロットの一例を示す図である。 図７に示す通信フレームのスロットのアクチベーションスロットＡＣＴＳの一例を示す図である。 第１の実施形態に係る無線通信システムによる無線通信処理の一例を示すフローチャート図である。 第２の実施形態に係る無線通信システムに適用されるＥＴＣ及び予告通信装置の一例を示すブロック図である。

以下、図面を参照して各実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態に係る無線通信システムの一例を示す概略図である。
図１に示すように、無線通信システムは、各車両に搭載される車載通信装置（移動局）１、ＤＳＲＣ基地局２、予告通信装置（基地局）３、及びＥＴＣ通信装置４を備える。車載通信装置１は車載アンテナＡＴ１を備え、ＤＳＲＣ基地局２はアンテナＡＴ２を備え、予告通信装置３は予告アンテナＡＴ３を備え、ＥＴＣ通信装置４はＥＴＣアンテナＡＴ４を備える。また、図１の破線で囲まれたエリアは、ＥＴＣアンテナＡＴ４のＥＴＣ通信エリアＥを示す。

予告アンテナＡＴ３は、有料道路等に沿って設けられるアンテナであって、ＥＴＣ通信エリアＥへの流入口近傍に設けられ、この予告アンテナＡＴ３の通信対象は、これからＥＴＣ通信エリアＥに進入するすべての車両、及びＥＴＣ通信エリアＥ内に存在するすべての車両となる。予告アンテナＡＴ３の通信対象は、ＥＴＣ通信エリアＥを超える広い範囲を走行する車両となるため、その指向性は基本的にＥＴＣに影響を与えないような指向性を持つことが望ましい。ビルの谷間など、車両の存在する範囲が限定される場合には、その存在範囲に適した指向性をもつアンテナとしてもよい。

ＥＴＣアンテナＡＴ４は、有料道路の入口及び出口の手前に設けられるＤＳＲＣ用のアンテナであり、ＤＳＲＣ基地局２のアンテナＡＴ２の通信エリア、及び予告通信装置３の予告アンテナＡＴ３の通信エリアは広域であるのに対して、ＥＴＣアンテナＡＴ４のＥＴＣ通信エリアＥは狭域である。

図１に示すように、ＥＴＣ通信エリアＥの外において、車載通信装置１は、5.8GHz帯及び700MHz帯から選択される周波数帯の電波を用いてＤＳＲＣ基地局２のアンテナＡＴ２と通信し、情報を送受信する。このような車載通信装置１とＤＳＲＣ基地局２のアンテナＡＴ２との通信を路車間通信と呼ぶ。なお、700MHz帯を第１の周波数帯、5.8GHz帯を第２の周波数帯と呼ぶ。

また、ＥＴＣ通信エリアＥの外において、ある車両（以下、第１の車両）の車載通信装置１は、5.8GHz帯及び700MHz帯の一方から選択される周波数帯の電波を用いて、他の車両（以下、第２の車両）の車載通信装置１と通信し、情報を送受信する。このような異なる車両間の通信（複数の車載通信装置１の間の通信）を車々間通信と呼ぶ。車々間通信により、第１の車両と第２の車両の間で、車両の挙動に関する情報を交換し、衝突回避を含め自動運転制御が実現される。

また、ＥＴＣ通信エリアＥの外において、車載通信装置１は、5.8GHz帯及び700MHz帯から選択される周波数帯の電波を用いて予告通信装置３の予告アンテナＡＴ３と通信し、情報を送受信する。上記と同様に、このような車載通信装置１と通信装置３の予告アンテナＡＴ３との通信も路車間通信と呼ぶ。

また、ＥＴＣ通信エリアＥの内側において、車載通信装置１は、5.8GHz帯の電波を用いてＥＴＣ通信装置４のＥＴＣアンテナＡＴ４と通信し、情報を送受信する。上記と同様に、このような車載通信装置１とＥＴＣ通信装置４のＥＴＣアンテナＡＴ４との通信も路車間通信と呼ぶ。なお、ＥＴＣ通信エリアＥの内側における車々間通信（通信の切り替え処理等）については後に詳しく説明する。

図２は、第１の実施形態に係る無線通信システムに適用される車載通信装置の一例を示すブロック図である。
図２に示すように、車載通信装置１は、車載アンテナＡＴ１、制御部１１、記憶部１２、無線通信部１４、情報入力部１５、情報出力部１６、リーダライタ１７、及び情報取得部１８を備える。

車載アンテナＡＴ１は、5.8GHz帯及び700MHz帯から選択される周波数帯の電波により、ＤＳＲＣ基地局２のアンテナＡＴ２及び予告通信装置３の予告アンテナＡＴ３と通信し情報を送受信する。また、第１の車両の車載通信装置１の車載アンテナＡＴ１は、5.8GHz帯及び700MHz帯から選択される周波数帯の電波により、第２の車両の車載通信装置１の車載アンテナＡＴ１と通信し情報を送受信する。また、車載アンテナＡＴ１は、5.8GHz帯の電波により、ＥＴＣ通信装置４のＥＴＣアンテナＡＴ４と通信し情報を送受信する。

制御部１１は、１以上のプロセッサ及びメモリを備え、例えば、プロセッサは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。プロセッサは、車載通信装置１の各部にバスを介して接続する。プロセッサは、メモリ及び記憶部１２の少なくとも一方に記憶されるプログラムを実行することにより、各部の動作を制御する。

記憶部１２は、読み出し専用メモリ及び書換え可能な不揮発性のメモリを備える。記憶部１２は、プログラム、制御データ、送受信データ、及び車載通信装置１に固有の識別情報等を記憶する。

無線通信部１４は、車載アンテナＡＴ１で受信された受信ＲＦ（Radio Frequency）信号から変調信号を取り出し復調して生成される受信データを制御部１１へ出力する。また、無線通信部１４は、制御部１１からの送信データを変調して生成される変調信号から送信ＲＦ信号を生成し車載アンテナＡＴ１へ出力する。

情報入力部１５は、入力キー等を備え、ユーザからの入力を受付けて入力された情報を制御部１１へ出力する。例えば、情報入力部１５は、車載通信装置１の各種設定に関する入力を受付ける。

情報出力部１６は、ディスプレイ及びスピーカ等を備え、動作状態、処理結果、及び判定結果等の情報を表示する。例えば、情報出力部１６は、ＥＴＣアンテナＡＴ４から送信される入口情報、出口情報、又は通行料金（課金情報）等を表示する。入口情報は、有料道路等の入口の識別情報、入口名称、及び入口通過日時等の情報を含む。出口情報は、有料道路等の出口の識別情報、出口名称、及び出口通過日時等の情報を含む。

リーダライタ１７は、車載通信装置１に装填されるＥＴＣカード１ａと通信し、ＥＴＣカード１ａに情報（入口情報又は出口情報）を書き込んだり、ＥＴＣカード１ａに書き込まれた情報（識別情報）を読み取ったりする。

情報取得部１８は、定期的に現在の位置情報を取得する。例えば、情報取得部１８は、定期的にＧＰＳ（Global Positioning System）の複数の衛星からの電波を受信し、受信データをＧＰＳサーバへ送信し、ＧＰＳサーバで求められる位置情報を受信する。なお、情報取得部１８は、車載通信装置１の車両に搭載された外部機器（例えばナビゲーションシステム及び車両の走行制御システム）と接続するインタフェースを備え、ナビゲーションシステムから提供される車両の現在位置と車両の進行方向を含む道路マップ、また、走行制御システムから提供される車速情報を取得してもよい。なお、道路マップは、平地の道路、地下道、及び高架橋の道路などの情報を含む。さらに、道路マップは、上下階で併設された一般道と有料道路及び立体交差点などの情報も含む。

図３は、第１の実施形態に係る無線通信システムに適用される基地局の一例を示すブロック図である。
ＤＳＲＣ基地局２は、エッジコンピュータ２１、信号処理部２２、無線通信部２３、及びアンテナＡＴ２を備える。

エッジコンピュータ２１は、１以上のプロセッサ及びメモリにより構成される制御部であり、上位サーバＳ２と通信し、アプリケーションを実行する。高度化ＩＴＳ通信においては、安心・安全に関わるアプリケーションなど低遅延での通信が必須となるものがある。この場合、上位サーバＳ２とのデータ通信を行っていては間に合わないこともあるため、ＤＳＲＣ基地局２内にエッジコンピュータ２１を備え、エッジコンピュータ２１が、低遅延アプリケーションを実現する。渋滞や周辺車両の進行状況といった刻一刻と変化する情報については、このエッジコンピュータ２１が処理を行う。

信号処理部２２は、信号送信時には、エッジコンピュータ２１からの送信データを変調し変調信号を無線通信部２３へ出力する。また、信号処理部２２は、信号受信時には、無線通信部２３からの変調信号を復調し受信データをエッジコンピュータ２１へ出力する。

無線通信部２３は、信号送信時には、信号処理部２２からの変調信号から送信ＲＦ信号を生成しアンテナＡＴ２へ出力する。また、無線通信部２３は、信号受信時には、アンテナＡＴ２で受信された受信ＲＦ信号から変調信号を取り出し出力する。

アンテナＡＴ２は、信号送信時には、無線通信部２３からの送信ＲＦ信号を入力し送信ＲＦ信号を空間へ放射する。また、アンテナＡＴ２は、信号受信時には、空間からＲＦ信号を受信し受信ＲＦ信号を無線通信部２３へ出力する。例えば、アンテナＡＴ２は、5.8GHz帯及び700MHz帯の一方から選択される周波数帯を使って情報を送受信する。

図４は、第１の実施形態に係る無線通信システムに適用される予告通信装置の一例を示すブロック図である。
図４に示すように、予告通信装置３は、予告アンテナＡＴ３、制御部３１、信号処理部３２、予告用通信部３４を備える。

制御部３１は、１以上のプロセッサ及びメモリを備え、例えば、プロセッサは、ＣＰＵである。プロセッサは、予告通信装置３の各部にバスを介して接続する。プロセッサは、メモリに記憶されるプログラムを実行することにより、各部の動作を制御する。また、制御部３１は、上位サーバＳ３と通信し、上位サーバＳ３からの情報を信号処理部３２へ受け渡す。

信号処理部３２は、上位サーバＳ３からの予告情報等の送信データが反映された変調信号を生成し予告用通信部３４へ出力する。予告用通信部３４は、変調信号から送信ＲＦ信号を生成し予告アンテナＡＴ３へ出力する。

予告アンテナＡＴ３は、予告用通信部３４からの送信ＲＦ信号を入力し送信ＲＦ信号を空間へ放射する。例えば、予告アンテナＡＴ３は、5.8GHz帯及び700MHz帯の一方から選択される周波数帯を使って予告情報を送信する。予告アンテナＡＴ３から送信される予告情報は、少なくともこの予告アンテナＡＴ３から最も近いＥＴＣ通信エリアＥを示す情報（以下、ＥＴＣ通信エリア情報）を含む。例えば、予告情報は、複数のＥＴＣ通信エリアＥを示す情報を含むことができる。さらに、予告情報は、ＥＴＣ通信エリアＥで使用されている周波数チャンネルに関する情報、及びＥＴＣアンテナＡＴ４の向きに関する情報を含んでもよい。

図５は、第１の実施形態に係る無線通信システムに適用されるＥＴＣ通信装置の一例を示すブロック図である。
図５に示すように、ＥＴＣ通信装置４は、ＥＴＣアンテナＡＴ４、制御部４１、信号処理部４２、ＤＳＲＣ用通信部４４を備える。

制御部４１は、１以上のプロセッサ及びメモリを備え、例えば、プロセッサは、ＣＰＵである。プロセッサは、ＥＴＣ通信装置４の各部にバスを介して接続する。プロセッサは、メモリに記憶されるプログラムを実行することにより、各部の動作を制御する。また、制御部４１は、車線サーバＳ４と通信し、車線サーバＳ４からの情報を信号処理部４２へ受け渡す。

信号処理部４２は、車線サーバＳ４からの入口情報、出口情報、及び通行料金等の送信データが反映された変調信号を生成しＤＳＲＣ用通信部４４へ出力し、また、ＤＳＲＣ用通信部４４からの変調信号を復調し受信データとして制御部４１へ出力する。

ＤＳＲＣ用通信部４４は、変調信号から送信ＲＦ信号を生成しＥＴＣアンテナＡＴ４へ出力し、ＥＴＣアンテナＡＴ４で受信された受信ＲＦ信号から変調信号を取り出し信号処理部４２へ出力する。

ＥＴＣアンテナＡＴ４は、ＤＳＲＣ用通信部４４からの送信ＲＦ信号を入力し送信ＲＦ信号を空間へ放射する。また、ＥＴＣアンテナＡＴ４は、空間からＲＦ信号を受信し受信ＲＦ信号をＤＳＲＣ用通信部４４へ出力する。例えば、ＥＴＣアンテナＡＴ４は、5.8GHz帯の一部のＥＴＣチャンネルを使って情報を送受信する。

ＥＴＣアンテナＡＴ４は、車載通信装置１と通信し、車載通信装置１の識別情報、及び車載通信装置１に装填されるＥＴＣカードの識別情報を受信する。また、有料道路の入口に設けられるＥＴＣアンテナＡＴ４であれば、車載通信装置１と通信し、入口情報を送信する。有料道路の出口に設けられるＥＴＣアンテナＡＴ４であれば、車載通信装置１と通信し、出口情報及び通行料金等を送信する。ＥＴＣアンテナＡＴ４により他の通信の干渉を受けることなく正しく情報を送受信することは、正しい課金処理を実行する上で重要である。

図６は、5.8GHz帯のチャンネルの使用例を示す図である。
図６に示すように、5,775MHz〜5,805MHzに含まれる複数チャンネルはダウンリンクとして割り当てられ、また、5,815〜5,845MHzに含まれる複数チャンネルはアップリンクとして割り当てられる。ＥＴＣで使用されるチャンネルは、ＥＴＣ通信装置４（ＥＴＣアンテナＡＴ４）から車載通信装置１（車載アンテナＡＴ１）への通信（ダウンリンク）においては、5,795MHz又は5,805MHzが使用され、車載通信装置１（車載アンテナＡＴ１）からＥＴＣ通信装置４（ＥＴＣアンテナＡＴ４）への通信（アップリンク）においては、5,835MHz又は5,845MHzが使用される。

5,775〜5,805MHzに含まれる各チャンネルをダウンリンクチャンネルと呼び、5,815〜5,845MHzに含まれる各チャンネルをアップリンクチャンネルと呼ぶ。また、5,795MHz、5,805MHz、5,835MHz、及び5,845MHzのチャンネルをＥＴＣチャンネルと呼び、そのうちの5,795MHz及び5,805MHzのチャンネルをＥＴＣダウンリンクチャンネル、5,835MHz及び5,845MHzのチャンネルをＥＴＣアップリンクチャンネルと呼ぶ。また、図６に示すチャンネルにおいて、ＥＴＣチャンネル以外のチャンネルをＥＴＣ２．０チャンネルと便宜上呼ぶことにする。さらに、アップリンクチャンネルのうちの、5,815MHz、5,820MHz、5,825MHz、5,830MHzの各チャンネルを高度化情報チャンネルと呼ぶこととする。或いは、ＥＴＣアップリンクチャンネルの周波数（5,835MHz及び5,845MHz）から離れた5,815MHz、5,820MHz、5,825MHzの各チャンネルを高度化情報チャンネルと呼んでもよい。

例えば、料金所間隔が短く、ＥＴＣ通信エリアＥとＥＴＣ２．０（ＩＴＳ通信エリア）との距離が近い道路環境においては、両者の通信干渉を回避するため、ＥＴＣチャンネルとＥＴＣ２．０チャンネルとを使い分けて運用する。逆に、料金所間隔が長く、ＥＴＣ通信エリアＥとＥＴＣ２．０との距離が遠い道路環境においては、両者の通信干渉は生じ難いため、5,775〜5,845MHzに含まれる各チャンネルをＥＴＣ２．０チャンネルとして使用する運用も可能である。

図７は、ＥＴＣ通信装置で使用される通信フレームのスロットの一例を示す図である。
図７に示すように、通信フレームのスロットには、移動局から基地局へのアップリンクのスロットと、基地局から移動局へのダウンリンクのスロットがあり、通信フレームは、スロット割当てを行うフレームコントロールメッセージスロットＦＣＭＳ、データ転送用のメッセージデータスロットＭＤＳ、基地局との通信リンク接続用のアクチベーションスロットＡＣＴＳ、及び無線呼出符号を送出するワイヤレスコールナンバースロットＷＣＮＳを含む。そのうち、ＡＣＴＳはアップリンク専用である。

図８は、図７に示す通信フレームのスロットのアクチベーションスロットＡＣＴＳの一例を示す図である。
図８に示すように、アクチベーションスロットＡＣＴＳは、車載通信装置１等のＤＳＲＣ移動局（第１の車両）がＥＴＣ通信装置４等のＤＳＲＣ基地局の通信リンクに登録するためのアクチベーションチャネルＡＣＴＣ（Activation Channel）用のウィンドウを６チャネル分配置している。ＤＳＲＣ移動局はＤＳＲＣ基地局と通信を開始するため、これら６チャネルのいずれかを用いてＤＳＲＣ基地局にデータを送信する。もし、他のＤＳＲＣ移動局（第２の車両）と通信が衝突した場合には、他のチャネルを用いて再送信を行うものである。

図９は、第１の実施形態に係る無線通信システムによる無線通信処理の一例を示すフローチャート図である。図１及び図９を参照しながら、第１の実施形態に係る無線通信処理について説明する。

車載通信装置１の情報取得部１８は、定期的に現在の位置情報を取得する（ステップＳＴ１０１）。図１に示すように、ＥＴＣ通信エリアＥの外において、第１の車両の車載通信装置１と第２の車両の車載通信装置１と通信する車々間通信の実行状態を想定する。第１の車両の車載通信装置１の制御部１１及び無線通信部１４は、予め定められた周波数帯、例えば700MHz帯及び5.8GHz帯の一方を選択し、選択した周波数帯の空きチャンネルを検索し、空きチャンネルにて、第２の車両の車載通信装置１と通信する。例えば、700MHz帯を優先的に選択し700MHz帯に空きチャンネルがなければ、5.8GHz帯を選択し5.8GHz帯の空きチャンネルを検索する。

第１の車両の走行に伴い、第１の車両の車載通信装置１が、予告アンテナＡＴ３の通信エリアに進入すると、車載アンテナＡＴ１及び無線通信部１４は、予告アンテナＡＴ３から定期的に送信されている予告情報を受信し（ステップＳＴ１０２）、記憶部１２は予告情報を記憶する（ステップＳＴ１０３）。

制御部１１は、位置情報及び予告情報に基づき、現在位置からＥＴＣ通信エリアＥ（ＥＴＣ通信エリアＥの外縁）までの距離と近接判定閾値とを比較し、その距離が近接判定閾値以下になると、ＥＴＣ通信エリアＥへの近接状態と判定する（ステップＳＴ１０４）。また、制御部１１は、現在位置からＥＴＣ通信エリアＥ（ＥＴＣ通信エリアＥの中心）までの距離と進入判定閾値とを比較し、その距離が進入判定閾値以下になると、ＥＴＣ通信エリアＥへの進入状態と判定してもよい。

なお、制御部１１は、位置情報、予告情報、及び車速情報に基づき、近接状態を判定するようにしてもよい。例えば、制御部１１が、車速情報から第１の速度を検出する場合には、制御部１１は、第１の近接判定閾値と比較して近接状態を判定し、車速情報から第１の速度より早い第２の速度を検出する場合には、第１の近接判定閾値より大きい値の第２の近接判定閾値と比較して近接状態を判定するようにしてもよい。つまり、制御部１１は、車両の速度が早いほど、ＥＴＣ通信エリアＥのより手前で近接状態を判定する。

制御部１１は、車々間通信の状況を検出し、車々間通信の状況に応じて車々間通信を制御する。上記説明したように、ＥＴＣアンテナＡＴ４は、5.8GHz帯の一部のＥＴＣチャンネルを使って情報を送受信する（図６参照）。制御部１１が、車々間通信中においてＥＴＣ通信エリアＥへの近接状態又は進入状態の判定を下さなければ（ステップＳＴ１０４、ＮＯ）、現状が維持される（ステップＳＴ１０５）。このケースでは、車々間通信が継続される。

制御部１１が、車々間通信中においてＥＴＣ通信エリアＥへの近接状態又は進入状態の判定を下し（ステップＳＴ１０４、ＹＥＳ）、5.8GHz帯の一部のＥＴＣチャンネルが使用されていないと判定されても（ステップＳＴ１０６、ＮＯ）、現状が維持される（ステップＳＴ１０５）。

制御部１１が、5.8GHz帯の一部のＥＴＣチャンネルが使用されていると判定すると（ステップＳＴ１０６、ＹＥＳ）、制御部１１及び無線通信部１４は、第２の車両の車載通信装置に対して、チャンネル変更を宣言する（ステップＳＴ１０７）。制御部１１及び無線通信部１４は、チャンネル変更後の情報を第２の車両の車載通信装置１が正しく読み取るように、第２の車両の車載通信装置１に対して変更チャンネルによる切り替えを通知してから、変更チャンネルで通信する。制御部１１及び無線通信部１４が、緊急情報を受信しなければ（ステップＳＴ１０８、ＮＯ）、通信の切り替え処理へ移行する。制御部及び無線通信部１４が、第２の車両の車載通信装置等からの緊急情報を受信した場合には（ステップＳＴ１０８、ＹＥＳ）、現在の車々間通信を継続する（ステップＳＴ１０９）。緊急情報とは、衝突などの警告情報、或いは衝突などを回避するための車両制御信号である。緊急情報を受信した後、制御部１１及び無線通信部１４は、通信の切り替え処理へ移行する。

通信切り替え処理において、制御部１１及び無線通信部１４は、空きチャンネルを検索し、700MHz帯から空きチャンネルを検出した場合には（ステップＳＴ１１０、ＹＥＳ）、空きチャンネルから所定チャンネル（変更チャンネル）を選択し、選択した変更チャンネルを第２の車両の車載通信装置１に通知し、第２の車両の車載通信装置１からの承認応答を受信し、車々間通信を選択した変更チャンネルへ変更する（ステップＳＴ１１３）。

制御部１１及び無線通信部１４が、700MHz帯から空きチャンネルを検出できず（ステップＳＴ１１０、ＮＯ）、5.8GHz帯の一部のＥＴＣ２．０チャンネル（ＥＴＣチャンネル以外）から空きチャンネルを検出した場合には（ステップＳＴ１１１、ＹＥＳ）、空きチャンネルから所定チャンネル（変更チャンネル）を選択し、選択した変更チャンネルを第２の車両の車載通信装置１に通知し、第２の車両の車載通信装置１からの承認応答を受信し、車々間通信を選択した変更チャンネルへ変更する（ステップＳＴ１１３）。このように、ＥＴＣ通信エリアＥへ近接した場合に、車々間通信をＥＴＣ２．０チャンネルに変更することにより、ＥＴＣ通信エリアＥ内でのＥＴＣチャンネルによる通信への干渉を回避することができる。

或いは、制御部１１及び無線通信部１４が、700MHz帯から空きチャンネルを検出できない場合に、5.8GHz帯の一部のＥＴＣ２．０チャンネルのうちのアップリンクチャンネルを対象として、空きチャンネルを検出するようにしてもよい。制御部１１及び無線通信部１４は、アップリンクチャンネルから空きチャンネルを検出した場合には、空きチャンネルから所定チャンネル（変更チャンネル）を選択し、選択した変更チャンネルを第２の車両の車載通信装置１に通知し、第２の車両の車載通信装置１からの承認応答を受信し、車々間通信を選択した変更チャンネルへ変更する。これにより、チャンネル変更後の情報は第２の車両の車載通信装置１により正しく読み取られる。このように、ＥＴＣ通信エリアＥへ近接した場合に、車々間通信をアップリンクチャンネルに変更することにより、ＥＴＣ通信エリアＥ内でのＥＴＣチャンネルによる通信への干渉を回避することができる。加えて、アップリンクチャンネルを使用することにより、ＥＴＣダウンリンクチャンネルへの干渉をより確実に回避することができる。

或いは、制御部１１及び無線通信部１４が、700MHz帯から空きチャンネルを検出できない場合に、5.8GHz帯の一部の高度化情報チャンネルを対象として、空きチャンネルを検出するようにしてもよい。制御部１１及び無線通信部１４は、高度化情報チャンネルから空きチャンネルを検出した場合には、空きチャンネルから所定チャンネル（変更チャンネル）を選択し、選択した変更チャンネルを第２の車両の車載通信装置１に通知し、第２の車両の車載通信装置１からの承認応答を受信し、車々間通信を選択した変更チャンネルへ変更する。これにより、チャンネル変更後の情報は第２の車両の車載通信装置１により正しく読み取られる。このように、ＥＴＣ通信エリアＥへ近接した場合に、車々間通信を高度化情報チャンネルに変更することにより、ＥＴＣ通信エリアＥ内でのＥＴＣチャンネルによる通信への干渉を回避することができる。加えて、高度化情報チャンネルを使用することにより、ＥＴＣダウンリンクチャンネルへの干渉をより確実に回避することができ、且つＥＴＣアップリンクチャンネルへの干渉もより確実に回避することができる。

制御部１１及び無線通信部１４が、700MHz帯及び5.8GHz帯（ＥＴＣチャンネルを除く）の何れからも空きチャンネルを検出できない場合（ステップＳＴ１１１、ＮＯ）、車々間通信を中断する（ステップＳＴ１１２）。例えば、この中断を一時中断として、制御部１１及び無線通信部１４が、定期的に、空きチャンネルを検索する。制御部１１及び無線通信部１４が、700MHz帯から空きチャンネルを検出した場合には（ステップＳＴ１１０、ＹＥＳ）、空きチャンネルから所定チャンネル（変更チャンネル）を選択し、選択した変更チャンネルへ車々間通信のチャンネルを変更し（ステップＳＴ１１３）、700MHz帯から空きチャンネルを検出できず（ステップＳＴ１１０、ＮＯ）、5.8GHz帯（ＥＴＣチャンネルを除く）から空きチャンネルを検出した場合には（ステップＳＴ１１１、ＹＥＳ）、空きチャンネルから所定チャンネル（変更チャンネル）を選択し、選択した変更チャンネルへ車々間通信のチャンネルを変更する（ステップＳＴ１１３）。

なお、上記説明では、5.8GHz帯の一部のＥＴＣチャンネルが使用されている場合に、通信の切り替え処理へ移行するケースについて説明したが、5.8GHz帯の一部に限らず、5.8GHz帯が使用されている場合に、通信の切り替え処理へ移行するようにしてもよい。この場合、車々間通信が5.8GHz帯から700MHz帯への積極的に変更されることになり、700MHz帯の車々間通信と5.8GHz帯のＥＴＣ通信とで周波数が大きく異なり、両者の通信の干渉をより確実に回避することができる。

なお、緊急情報を検知しない場合には車々間通信を中断し、予告通信装置３のＥＴＣアンテナＡＴ４のＥＴＣ通信エリアＥにおける通信を優先するようにしてもよい。これにより、車々間通信の干渉を受けることなく、車載通信装置１とＥＴＣアンテナＡＴ４とが通信することができ、正しく料金収受を行うことができる。

なお、進入状態の判定を下した場合には車々間通信を中断し、予告通信装置３のＥＴＣアンテナＡＴ４のＥＴＣ通信エリアＥにおける通信を優先するようにしてもよい。これにより、車々間通信の干渉を受けることなく、車載通信装置１とＥＴＣアンテナＡＴ４とが通信することができ、正しく料金収受を行うことができる。

なお、上記説明では、ここでは、高度化ＩＴＳ通信の実行状態の一例として、車々間通信の実行状態を挙げて車々間通信の切り替えのケースについて説明したが、車々間通信以外の高度化ＩＴＳ通信の切り替えにも適用することができる。また、ＥＴＣ通信エリアＥを対象とした通信の切り替えのケースについて説明したが、ＥＴＣ通信エリアＥに限らず、ＤＳＲＣシステムの通信エリアを対象とした通信の切り替にも適用することができる。

なお、上記説明では、予告情報は、ＥＴＣ通信エリア情報を含むケースについて説明したが、予告情報は、高度化ＩＴＳ通信の切り替え指示する制御情報、又は高度化ＩＴＳ通信の禁止を示す情報であってもよい。車載通信装置１の制御部１１は、この予告情報に基づき、高度化ＩＴＳ通信の切り替えを実行する、又は高度化ＩＴＳ通信を中断するようにしてもよい。

次に、第２の実施形態に係る無線通信システムについて説明する。ここでは、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明し、共通する部分の説明は適宜省略する。例えば、第２の実施形態に係る無線通信システムは、第１の実施形態に係る無線通信システムを構成するＥＴＣ通信装置（ＤＳＲＣ基地局）４を、図１０に示すＥＴＣ及び予告通信装置（ＤＳＲＣ基地局）５に置き換えることで実現することができる。或いは、第１の実施形態に係る無線通信システムに、ＥＴＣ及び予告通信装置５を追加して実現することができる。

図１０は、第２の実施形態に係る無線通信システムに適用されるＥＴＣ及び予告通信装置の一例を示すブロック図である。

図１０に示すように、ＥＴＣ及び予告通信装置５は、信号処理部５１、通信制御部５２、予告用通信部５３、予告アンテナＡＴ５４、ＤＳＲＣ用通信部５５、及びＥＴＣアンテナＡＴ５６を備える。

信号処理部５１は、車線サーバＳ５からの情報に基づき送信データを生成し通信制御部５２へ出力し、また、通信制御部５２からの受信データを車線サーバＳ５へ出力する。例えば、信号処理部５１は、予告情報、入口情報、出口情報、及び通行料金等の送信データを生成し、通信制御部５２へ出力する。

通信制御部５２は、送信データが予告情報であれば、予告用通信部５３へ出力し、送信データが入口情報、出口情報、又は通行料金等であればＤＳＲＣ用通信部５５へ出力する。

予告用通信部５３は、通信制御部５２からの予告情報に対応する送信データを変調し送信ＲＦ信号を生成し予告アンテナＡＴ５４へ出力する。

予告アンテナＡＴ５４は、予告用通信部５３からの送信ＲＦ信号を入力し送信ＲＦ信号を空間へ放射する。例えば、予告アンテナＡＴ５４は、5.8GHz帯を使って情報を送信する。

ＤＳＲＣ用通信部５５は、通信制御部５２からの入口情報、出口情報、又は通行料金等に対応する送信データを変調し送信ＲＦ信号を生成しＥＴＣアンテナＡＴ５６へ出力する。

ＥＴＣアンテナＡＴ５６は、ＤＳＲＣ用通信部５５からの送信ＲＦ信号を入力し送信ＲＦ信号を空間へ放射する。例えば、ＥＴＣアンテナＡＴ５６は、5.8GHz帯の一部のＥＴＣチャンネルを使って情報を送受信する。

ＥＴＣアンテナＡＴ５６は、車載通信装置１と通信し、車載通信装置１の識別情報、及び車載通信装置１に装填されるＥＴＣカードの識別情報を受信する。また、有料道路の入口に設けられるＥＴＣアンテナＡＴ５６であれば、車載通信装置１と通信し、入口情報を送信する。有料道路の出口に設けられるＥＴＣアンテナＡＴ５６であれば、車載通信装置１と通信し、出口情報及び通行料金等を送信する。

ここで、予告アンテナＡＴ５４による予告情報の送信について詳しく説明する。予告アンテナＡＴ５４は、図６に示す5.8GHz帯のＥＴＣチャンネルを使用して、予告アンテナＡＴ５４の通信エリアを走行する車両（車載通信装置１）へ予告情報を送信する。本来、車載通信装置１等のＤＳＲＣ車載器からＥＴＣ及び予告通信装置５等のＤＳＲＣ基地局への通信（アップリンク）のチャンネルであるアクチベーションスロットＡＣＴＳ（図７及び図８を参照）を使って、予告情報を送信する。即ち、アップリンクのチャンネルであるアクチベーションスロットＡＣＴＳをダウンリンクとして用いて、予告情報を送信する。例えば、図８に示す６つのアクチベーションスロットＡＣＴＳのうちの１つのアクチベーションスロットＡＣＴＳ（例えば図８に示すアクチベーションスロットＡＣＴＳ（６））を選択して、選択した１つのアクチベーションスロットＡＣＴＳのタイミングと周波数で予告アンテナ５４から位置情報を送信する。

ＤＳＲＣ車載器である車載通信装置１（無線通信部１４）のフィルタ特性は、一般的には広帯域であり、ダウンリンクの周波数を用いて通知を行った場合、フィルタでの通知用信号の減衰が期待できず、ＤＳＲＣ通信へ干渉を起こすこととなる。一方、アップリンクの周波数を用いた場合、自分（第１の車両の車載通信装置１）以外の車両（第２の車両の車載通信装置）が通信していると判断するので、自身（第１の車両の車載通信装置１）の通信への干渉は避けられる。一方、ＤＳＲＣ基地局は、選択された１つのＡＣＴＣの信号を無視すればよい。また、車載通信装置１の制御部１１が、この予告情報を常に監視しておけば、ＤＳＲＣ基地局への接近の有無を確認することが可能となる。

また、同一料金所に設置されているＤＳＲＣ基地局は同期を行う必要がある。各ＤＳＲＣ基地局の同期が取れていない場合には、あるＤＳＲＣ基地局から送信される信号が、他のＤＳＲＣ基地局のＦＣＭＳ、ＷＣＮＳあるいはＭＤＳに干渉することになり、本来保護されるはずのＤＳＲＣ通信が妨害を受けることになる。

以上説明した第１及び第２の実施形態によれば、ＥＴＣやＩＴＳスポット等のＤＳＲＣシステムへの干渉を与えない高度化ＩＴＳ通信システムを提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…車載通信装置
１ａ…ＥＴＣカード
２…ＤＳＲＣ基地局
３…予告通信装置（基地局）
４…ＥＴＣ通信装置
５…ＥＴＣ及び予告通信装置（ＤＳＲＣ基地局）
１１…制御部
１２…記憶部
１４…無線通信部
１５…情報入力部
１６…情報出力部
１７…リーダライタ
１８…情報取得部
２１…エッジコンピュータ
２２…信号処理部
２３…無線通信部
３１…制御部
３２…信号処理部
３４…予告用通信部
４１…制御部
４２…信号処理部
４４…ＤＳＲＣ用通信部
５１…信号処理部
５２…通信制御部
５３…予告用通信部
５４…予告アンテナ
５５…ＤＳＲＣ用通信部

Claims (8)

1. 現在位置を示す位置情報を取得する情報取得部と、
   第１の周波数帯、及び前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯の一方から選択した周波数帯で他の車載通信装置と通信し、前記第１及び第２の周波数帯の一方から選択した周波数帯で予告通信装置と通信しＥＴＣ通信装置の通信エリアを示す予告情報を受信し、前記第２の周波数帯で前記ＥＴＣ通信装置と通信する無線通信部と、
   前記第２の周波数帯の通信チャンネルで前記他の車載通信装置と通信中、且つ前記現在位置から前記通信エリアまでの距離が近接判定閾値以下の場合に、前記第２の周波数帯の前記通信チャンネルを前記第１の周波数帯の空きチャンネルから選択される選択チャンネルへ切り替えて前記他の車載通信装置との通信を継続する制御部と、
   を備える車載通信装置。
2. 前記無線通信部は、前記第２の周波数帯に含まれるＥＴＣチャンネルで前記ＥＴＣ通信装置と通信し、
   前記制御部は、前記ＥＴＣチャンネルで前記他の車載通信装置と通信中、且つ前記距離が近接判定閾値以下の場合に、前記ＥＴＣチャンネルを前記選択チャンネルへ切り替えて前記他の車載通信装置との通信を継続する請求項１の車載通信装置。
3. 前記制御部は、前記第１の周波数帯に空きチャンネルが無い場合に、前記ＥＴＣチャンネルを前記第２の周波数帯の前記ＥＴＣチャンネル以外の空きチャンネルから選択される前記選択チャンネルへ切り替えて前記他の車載通信装置との通信を継続する請求項２の車載通信装置。
4. 移動局の前記車載通信装置と基地局の前記ＥＴＣ通信装置は、前記移動局から前記基地局へのアップリンクチャンネル及び前記基地局から前記移動局へのダウンリンクチャンネルにより通信し、
   前記制御部は、前記第１の周波数帯に空きチャンネルが無い場合に、前記ＥＴＣチャンネルを前記第２の周波数帯の前記ＥＴＣチャンネル以外の前記アップリンクチャンネルのうちの空きチャンネルから選択される前記選択チャンネルへ切り替えて前記他の車載通信装置との通信を継続する請求項２の車載通信装置。
5. 前記無線通信部は、前記選択チャンネルの情報を前記他の車載通信装置が読み取るように、前記他の車載通信装置に対して前記選択チャンネルによる切り替えを通知してから、前記選択チャンネルで通信する請求項１乃至４の何れか１つの車載通信装置。
6. 移動局の前記車載通信装置と基地局の前記予告通信装置は、前記移動局から前記基地局へのアップリンクチャンネルのスロット及び前記基地局から前記移動局へのダウンリンクチャンネルのスロットにより構成される通信フレームにより通信し、
   前記予告通信装置は、前記予告情報を前記アップリンクチャンネルのスロットに格納し、前記予告情報が格納されたスロットを含む前記通信フレームを送信し、
   前記車載通信装置は、前記通信フレームを受信し、前記予告情報が格納されたスロットから前記予告情報を読み取る請求項１の車載通信装置。
7. 移動局から基地局へのアップリンクチャンネルのスロット及び前記基地局から前記移動局へのダウンリンクチャンネルのスロットにより構成される通信フレームにより前記移動局の車載通信装置と通信する前記基地局の予告通信装置であって、
   ＥＴＣ通信装置の通信エリアを示す予告情報を前記アップリンクチャンネルのスロットに格納する信号処理部と、
   前記予告情報が格納されたスロットを含む前記通信フレームを送信する無線通信部と、
   を備える予告通信装置。
8. 現在位置を示す位置情報を取得し、
   第１の周波数帯、及び前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯の一方から選択した周波数帯で予告通信装置と通信しＥＴＣ通信装置の通信エリアを示す予告情報を受信し、
   前記第２の周波数帯の通信チャンネルで他の車載通信装置と通信中、且つ前記現在位置から前記通信エリアまでの距離が近接判定閾値以下の場合に、前記第２の周波数帯の前記通信チャンネルを前記第１の周波数帯の空きチャンネルから選択される選択チャンネルへ切り替えて前記他の車載通信装置との通信を継続する無線通信方法。