JP2020012773A - 通信装置及び通信方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】無線信号を利用した物体の検出をより好適な態様で実現可能とする。【解決手段】無線通信を行う通信部と、送信された無線信号が物体で反射した反射波に基づく当該物体の検出に関する情報を、前記無線通信を介して他の通信装置から取得する取得部と、取得された当該情報に基づき、前記検出に関する動作を制御する制御部と、を備える、通信装置。【選択図】図14

Description

本開示は、通信装置及び通信方法に関する。
自動車等のような移動体の運転支援や自動運転を実現するための重要な要素技術の1つとして車載レーダーが挙げられる。車載レーダーは、車載を想定したカメラ及びライダー(Lidar:light detection and ranging)と並ぶ、車載センシング技術におけるキーデバイスの一つである。例えば、特許文献1には、車載レーダーを実現するための技術の一例が開示されている。
また、近年では、このような車載レーダーに対して、76GHz〜77GHzや77GHz〜81GHzといったミリ波と呼ばれる周波数の無線信号(以下、単に「ミリ波」とも称する)の利用が検討されている。特に、ミリ波を利用したレーダーは、例えば、アンテナの小型化に伴い高利得のアレーアンテナの実現がより容易になることや、距離分解能の向上も見込まれること等の効果が期待されるため、車載レーダーへの適用が注目されている。
特開2007−187632号公報
一般的な車載レーダーは、例えば、周囲に無線信号を送信し、当該無線信号が物体等で反射した反射波の受信結果を利用して当該物体の検出を行う。このような特性から、例えば、移動体それぞれが無線信号を送信するような状況下では、他の車両から送信された無線信号が意図せず受信されることで干渉が生じるような状況が想定され得る。このような干渉の影響は、車載レーダーの普及に伴いより顕在化しやすくなる可能性がある。
そこで、本開示では、無線信号を利用した物体の検出をより好適な態様で実現可能とする技術を提案する。
本開示によれば、無線通信を行う通信部と、送信された無線信号が物体で反射した反射波に基づく当該物体の検出に関する情報を、前記無線通信を介して他の通信装置から取得する取得部と、取得された当該情報に基づき、前記検出に関する動作を制御する制御部と、を備える、通信装置が提供される。
また、本開示によれば、無線通信を行う通信部と、送信された無線信号が物体で反射した反射波に基づく当該物体の検出に関する情報を、前記無線通信を介して端末装置に通知する通知部と、を備える、通信装置が提供される。
また、本開示によれば、コンピュータが、無線通信を行うことと、送信された無線信号が物体で反射した反射波に基づく当該物体の検出に関する情報を、前記無線通信を介して他の通信装置から取得することと、取得された当該情報に基づき、前記検出に関する動作を制御することと、を含む、通信方法が提供される。
また、本開示によれば、コンピュータが、無線通信を行うことと、送信された無線信号が物体で反射した反射波に基づく当該物体の検出に関する情報を、前記無線通信を介して端末装置に通知することと、を含む、通信方法が提供される。
以上説明したように本開示によれば、無線信号を利用した物体の検出をより好適な態様で実現可能とする技術が提供される。
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
本開示の一実施形態に係るシステムの概略的な構成の一例について説明するための説明図である。 同実施形態に係る基地局の構成の一例を示すブロック図である。 同実施形態に係る端末装置の構成の一例を示すブロック図である。 比較例に係るレーダー装置の構成の一例について示した概略的な機能ブロック図である。 チャープ信号を利用した物体検出の仕組みの一例について概要を説明するための説明図である。 物体の検出に利用される信号を生成する信号生成部の概略的な構成の一例について示したブロック図である。 送信信号がターゲットで反射した反射波の受信に係る部分の概略的な構成の一例について示したブロック図である。 送信信号が物体で反射した反射波の受信結果に応じて当該物体の検出に係る処理を実行する信号処理部の概略的な構成の一例について示したブロック図である。 レーダーに対する他の無線信号の干渉の影響について概要を説明するための説明図である。 レーダーに対する他の無線信号の干渉の影響について概要を説明するための説明図である。 レーダー間の干渉の影響を低減する方法の一例について説明するための説明図である。 同実施形態に係るレーダー装置による物体の検出に係る無線信号の送信タイミングの一例について説明するための説明図である。 同実施形態に係るレーダー装置による物体の検出に係る無線信号の送信タイミングの他の一例について説明するための説明図である。 同実施形態に係るシステムにおけるレーダー装置間での干渉の影響をより低減可能とする技術の概要を説明するための説明図である。 レーダー装置の利用条件に応じたリソースの割り当て方法の一例について説明するための説明図である。 レーダー装置の利用条件に応じたリソースの割り当て方法の他の一例について説明するための説明図である。 レーダー装置の利用条件に応じたリソースの割り当て方法の他の一例について説明するための説明図である。 同実施形態に係るレーダー装置の機能構成の一例を示したブロック図である。 同実施形態に係るシステムの構成の一例について説明するための説明図である。 実施例1に係るシステムの一連の処理の流れの一例を示したシーケンス図である。 実施例2に係るシステムの一連の処理の流れの一例を示したシーケンス図である。 実施例3に係るシステムの一連の処理の流れの一例について示したシーケンス図である。 実施例3に係るシステムの一連の処理の流れの一例について示したシーケンス図である。 eNBの概略的な構成の第1の例を示すブロック図である。 eNBの概略的な構成の第2の例を示すブロック図である。 スマートフォンの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 カーナビゲーション装置の概略的な構成の一例を示すブロック図である。
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
1.構成例
1.1.システム構成の一例
1.2.基地局の構成例
1.3.端末装置の構成例
2.車載レーダー
3.無線信号の干渉によるレーダーへの影響に関する検討
4.技術的特長
4.1.干渉の低減に係る技術
4.2.リソースの効率的な利用を可能とする技術
4.3.レーダー装置の動作の制御に係る構成及び処理の一例
5.応用例
6.むすび
<<1.構成例>>
<1.1.システム構成の一例>
まず、図1を参照して、本開示の一実施形態に係るシステム1の概略的な構成の一例について説明する。図1は、本開示の一実施形態に係るシステム1の概略的な構成の一例について説明するための説明図である。図1に示すように、システム1は、無線通信装置100と、端末装置200とを含む。ここでは、端末装置200は、ユーザとも呼ばれる。当該ユーザは、UEとも呼ばれ得る。無線通信装置100Cは、UE−Relayとも呼ばれる。ここでのUEは、LTE又はLTE−Aにおいて定義されているUEであってもよく、UE−Relayは、3GPPで議論されているProse UE to Network Relayであってもよく、より一般的に通信機器を意味してもよい。
(1)無線通信装置100
無線通信装置100は、配下の装置に無線通信サービスを提供する装置である。例えば、無線通信装置100Aは、セルラーシステム(又は移動体通信システム)の基地局である。基地局100Aは、基地局100Aのセル10Aの内部に位置する装置(例えば、端末装置200A)との無線通信を行う。例えば、基地局100Aは、端末装置200Aへのダウンリンク信号を送信し、端末装置200Aからのアップリンク信号を受信する。
基地局100Aは、他の基地局と例えばX2インタフェースにより論理的に接続されており、制御情報等の送受信が可能である。また、基地局100Aは、所謂コアネットワーク(図示を省略する)と例えばS1インタフェースにより論理的に接続されており、制御情報等の送受信が可能である。なお、これらの装置間の通信は、物理的には多様な装置により中継され得る。
ここで、図1に示した無線通信装置100Aは、マクロセル基地局であり、セル10Aはマクロセルである。一方で、無線通信装置100B及び100Cは、スモールセル10B及び10Cをそれぞれ運用するマスタデバイスである。一例として、マスタデバイス100Bは、固定的に設置されるスモールセル基地局である。スモールセル基地局100Bは、マクロセル基地局100Aとの間で無線バックホールリンクを、スモールセル10B内の1つ以上の端末装置(例えば、端末装置200B)との間でアクセスリンクをそれぞれ確立する。なお、無線通信装置100Bは、3GPPで定義されるリレーノードであってもよい。マスタデバイス100Cは、ダイナミックAP(アクセスポイント)である。ダイナミックAP100Cは、スモールセル10Cを動的に運用する移動デバイスである。ダイナミックAP100Cは、マクロセル基地局100Aとの間で無線バックホールリンクを、スモールセル10C内の1つ以上の端末装置(例えば、端末装置200C)との間でアクセスリンクをそれぞれ確立する。ダイナミックAP100Cは、例えば、基地局又は無線アクセスポイントとして動作可能なハードウェア又はソフトウェアが搭載された端末装置であってよい。この場合のスモールセル10Cは、動的に形成される局所的なネットワーク(Localized Network/Virtual Cell)である。
セル10Aは、例えば、LTE、LTE−A(LTE−Advanced)、LTE−ADVANCED PRO、GSM(登録商標)、UMTS、W−CDMA、CDMA2000、WiMAX、WiMAX2又はIEEE802.16などの任意の無線通信方式に従って運用されてよい。
なお、スモールセルは、マクロセルと重複して又は重複せずに配置される、マクロセルよりも小さい様々な種類のセル(例えば、フェムトセル、ナノセル、ピコセル及びマイクロセルなど)を含み得る概念である。ある例では、スモールセルは、専用の基地局によって運用される。別の例では、スモールセルは、マスタデバイスとなる端末がスモールセル基地局として一時的に動作することにより運用される。いわゆるリレーノードもまた、スモールセル基地局の一形態であると見なすことができる。リレーノードの親局として機能する無線通信装置は、ドナー基地局とも称される。ドナー基地局は、LTEにおけるDeNBを意味してもよく、より一般的にリレーノードの親局を意味してもよい。
(2)端末装置200
端末装置200は、セルラーシステム(又は移動体通信システム)において通信可能である。端末装置200は、セルラーシステムの無線通信装置(例えば、基地局100A、マスタデバイス100B又は100C)との無線通信を行う。例えば、端末装置200Aは、基地局100Aからのダウンリンク信号を受信し、基地局100Aへのアップリンク信号を送信する。
また、端末装置200としては、所謂UEのみに限らず、例えば、MTC端末、eMTC(Enhanced MTC)端末、及びNB−IoT端末等のような所謂ローコスト端末(Low cost UE)が適用されてもよい。また、RSU(Road Side Unit)のようなインフラストラクチャ端末やCPE(Customer Premises Equipment)のような端末が適用されてもよい。
(3)補足
以上、システム1の概略的な構成を示したが、本技術は図1に示した例に限定されない。例えば、システム1の構成として、マスタデバイスを含まない構成、SCE(Small Cell Enhancement)、HetNet(Heterogeneous Network)、MTCネットワーク等が採用され得る。またシステム1の構成の、他の一例として、マスタデバイスがスモールセルに接続し、スモールセルの配下でセルを構築してもよい。
<1.2.基地局の構成例>
次いで、図2を参照して、本開示の一実施形態に係る基地局100の構成を説明する。図2は、本開示の一実施形態に係る基地局100の構成の一例を示すブロック図である。図2を参照すると、基地局100は、アンテナ部110と、無線通信部120と、ネットワーク通信部130と、記憶部140と、制御部150とを含む。
(1)アンテナ部110
アンテナ部110は、無線通信部120により出力される信号を電波として空間に放射する。また、アンテナ部110は、空間の電波を信号に変換し、当該信号を無線通信部120へ出力する。
(2)無線通信部120
無線通信部120は、信号を送受信する。例えば、無線通信部120は、端末装置へのダウンリンク信号を送信し、端末装置からのアップリンク信号を受信する。
(3)ネットワーク通信部130
ネットワーク通信部130は、情報を送受信する。例えば、ネットワーク通信部130は、他のノードへの情報を送信し、他のノードからの情報を受信する。例えば、上記他のノードは、他の基地局及びコアネットワークノードを含む。
なお、前述したように、本実施形態に係るシステム1においては、端末装置がリレー端末として動作し、リモート端末と基地局との間の通信を中継してもよい。このような場合には、例えば、当該リレー端末に相当する無線通信装置100Cは、ネットワーク通信部130を備えていなくてもよい。
(4)記憶部140
記憶部140は、基地局100の動作のためのプログラム及び様々なデータを一時的に又は恒久的に記憶する。
(5)制御部150
制御部150は、基地局100の様々な機能を提供する。制御部150は、通信制御部151と、情報取得部153と、通知部155と、判定部157とを含む。なお、制御部150は、これらの構成要素以外の他の構成要素をさらに含み得る。即ち、制御部150は、これらの構成要素の動作以外の動作も行い得る。
通信制御部151は、無線通信部120を介した端末装置200との間の無線通信の制御に係る各種処理を実行する。例えば、通信制御部151は、端末装置200が無線信号の送信に利用可能な無線リソース(以下、単に「リソース」とも称する)を割り当ててもよい。具体的な一例として、端末装置200が車両等の移動体として構成されている場合には、通信制御部151は、当該移動体が備えるレーダー(例えば、車載レーダー)が物体の検出に利用する無線信号の送信に利用可能なリソースを割り当ててもよい。
また、他の一例として、通信制御部151は、端末装置200間における無線信号の干渉の影響をより低減するための各種制御を行ってもよい。具体的な一例として、端末装置200が車両等の移動体として構成されている場合には、通信制御部151は、当該移動体が備えるレーダーが物体の検出に利用する無線信号の送信タイミングを制御してもよい。
また、通信制御部151は、ネットワーク通信部130を介した他のノード(例えば、他の基地局やコアネットワークノード等)との間の通信の制御に係る各種処理を実行する。
情報取得部153は、端末装置200や他のノードから各種情報を取得する。例えば、情報取得部153は、端末装置200から、上記リソースの割り当ての希望や、上記送信タイミングの割り当ての希望等に関する情報を取得してもよい。取得された各種情報は、例えば、端末装置200の各種動作の制御に利用されてもよい。また、情報取得部153は、少なくとも一部の端末装置200から、当該端末装置200により収集された各種情報を取得してもよい。具体的な一例として、情報取得部153は、端末装置200の周辺環境のモニタリングの結果に応じた情報を、当該端末装置200から取得してもよい。
通知部155は、端末装置200や他のノードに各種情報を通知する。例えば、通知部155は、端末装置に対して、割り当てた上記リソースに関する情報や、割り当てた上記送信タイミングに関する情報を通知してもよい。
判定部157は、各種判定に係る処理を実行する。例えば、判定部157は、情報取得部153により取得された情報に基づき、所定の判定を行ってもよい。具体的な一例として、判定部157は、端末装置200から送信された各種情報に応じて、セル内の端末装置200の中から、基地局100の一部の役割を委譲する端末装置200を選択してもよい。なお、この場合における判定部157が、「選択部」の一例に相当する。
<1.3.端末装置の構成例>
次に、図3を参照して、本開示の実施形態に係る端末装置200の構成の一例を説明する。図3は、本開示の実施形態に係る端末装置200の構成の一例を示すブロック図である。図3に示すように、端末装置200は、アンテナ部210と、無線通信部220と、記憶部230と、制御部240と、検出部250とを含む。
(1)アンテナ部210
アンテナ部210は、無線通信部220により出力される信号を電波として空間に放射する。また、アンテナ部210は、空間の電波を信号に変換し、当該信号を無線通信部220へ出力する。
(2)無線通信部220
無線通信部220は、信号を送受信する。例えば、無線通信部220は、基地局からのダウンリンク信号を受信し、基地局へのアップリンク信号を送信する。
また、本実施形態に係るシステム1においては、端末装置200が、他の端末装置200と基地局100を介さずに直接通信を行う場合がある。この場合には、無線通信部220は、他の端末装置200との間でサイドリンク信号を送受信してもよい。
(3)記憶部230
記憶部230は、端末装置200の動作のためのプログラム及び様々なデータを一時的に又は恒久的に記憶する。
(4)検出部250
検出部250は、物体の検出に係る構成を模式的に示している。例えば、検出部250は、無線信号を送信し、物体等で反射した反射波の受信結果を利用して、当該物体までの距離、物体の速度、物体の位置する方向(方位)等を検出する。なお、検出部250の構成については詳細を別途後述する。
(5)制御部240
制御部240は、端末装置200の様々な機能を提供する。例えば、制御部240は、通信制御部241と、情報取得部243と、検出制御部245と、通知部247とを含む。なお、制御部240は、これらの構成要素以外の他の構成要素をさらに含み得る。即ち、制御部240は、これらの構成要素の動作以外の動作も行い得る。
通信制御部241は、無線通信部220を介した基地局100や他の端末装置200との間の無線通信の制御に係る各種処理を実行する。例えば、通信制御部241は、基地局100により予約されたリソースのうち一部のリソースを選択し、選択した当該リソースを利用してパケットが送信されるように制御してもよい。
情報取得部243は、基地局100や他の端末装置200から各種情報を取得する。具体的な一例として、情報取得部243は、検出部250の動作の制御に関する情報(換言すると、物体の検出に関する情報)を、基地局100や他の端末装置200から取得してもよい。より具体的な一例として、情報取得部243は、物体の検出に係る無線信号の送信に利用可能なリソースに関する情報や、当該無線信号の送信タイミングに関する情報等を、基地局100や他の端末装置200から取得してもよい。
検出制御部245は、検出部250による物体の検出に係る動作を制御する。具体的な一例として、検出制御部245は、検出部250による上記無線信号の送信に係る動作や、当該無線信号が物体で反射した反射波の受信に係る動作等を制御してもよい。
通知部247は、基地局100や他の端末装置200に各種情報を通知する。具体的な一例として、通知部247は、上記検出制御部245が、検出部250による物体の検出に係る動作を制御するための各種情報(例えば、リソースや送信タイミングに関する情報等)の送信に関する要求を、基地局や他の端末装置200に通知してもよい。
<<2.車載レーダー>>
続いて、車載レーダーについて概要を説明する。自動車等のような移動体の運転支援や自動運転を実現するための重要な要素技術の1つとして車載レーダーが挙げられる。車載レーダーは、車載を想定したカメラ及びライダー(Lidar)と並ぶ、車載センシング技術におけるキーデバイスの一つである。
また、近年では、このような車載レーダーに対して、76GHz〜77GHzや77GHz〜81GHzといったミリ波と呼ばれる周波数の無線信号(以下、単に「ミリ波」とも称する)の利用が検討されている。ミリ波を利用したレーダー(以下、「ミリ波レーダー」とも称する)は、ミリ波信号の波長の短さによりアンテナを小型化することが可能となる。また、アンテナの小型化に伴い、複数の当該アンテナを利用して高利得のアレーアンテナをより現実的なサイズで実現する等、当該アレーアンテナを従来に比べてより容易に実現することが可能となる。そのため、ミリ波レーダーは、車載レーダーへの適用が注目されている。具体的な一例として、上述した特性を利用することで、例えば、遠方のターゲットをセンシングする、ミッドレンジレーダー(MRR)やロングレンジレーダー(LRR)等が実用化され得る。
また、ミリ波帯域では、従来の無線通信に利用されていた周波数帯域に比べてより広い周波数帯域を利用することも可能である。そのため、このような特性を利用することで、例えば、距離分解性能をより向上させることが可能となり、より高性能のショートレンジレーダー(SRR)を実現することも可能となる。
レーダーに用いられるミリ波帯域としては、例えば、76GHz〜77GHzの帯域や77GHz〜81GHzの帯域等が知られている。なお、これらの帯域の利用については、国や地域に応じて制約が設けられている場合がある。例えば、日本においては、76GHz帯については、周波数帯域が1GHz以下、空中線電力10mW以下、空中線利得40dBi以下となるように、利用に関する制約が定められている。同様に、79GHz帯については、周波数帯4GHz以下、空中線電力10mW以下、空中線利得35dBi以下となるように、利用に関する制約が定められている。
(レーダー装置の構成例)
ここで、比較例として、車載レーダーとして適用され得る典型的なレーダー装置の構成の一例について説明する。例えば、図4は、比較例に係るレーダー装置の構成の一例について示した概略的な機能ブロック図であり、無線信号を送信し、当該無線信号が物体で反射した反射波の受信結果を利用することで当該物体を検出するレーダー装置の構成の一例について示している。
図4に示すように、レーダー装置300は、信号発生部301と、アンプ303、309、及び313と、送信アンテナ305と、受信アンテナ307と、ミキサ311と、LPF(Low−Pass Filter)315と、ADコンバータ317と、信号処理部319とを含む。
信号発生部301は、物体の検出に利用する無線信号を送信するために、送信アンテナを駆動するための電気信号を生成する。車載レーダーとして適用されるレーダーにおいては、一般的には、所謂チャープ信号と称される信号のように、周波数が時系列に沿って連続的に変化するように制御された無線信号が利用される。なお、以降の説明では、便宜上、チャープ信号が物体の検出に利用されるものとして説明する。即ち、信号発生部301は、チャープ信号を生成して出力する。なお、信号発生部301から出力されたチャープ信号(電気信号)は、スプリッタ等により分離され、一部の信号がアンプ303により増幅された後に、送信アンテナ305から無線信号として外部に送信される。また、信号発生部301から出力されたチャープ信号から分離された他の信号については、ミキサ311に供給される。
送信アンテナ305から送信された無線信号(チャープ信号)が物体で反射した反射波は、受信アンテナ307により受信される。即ち、受信アンテナ307による当該反射波の受信結果に応じた電気信号が、アンプ309により増幅された後に、ミキサ311に供給される。アンプ309としては、例えば、低雑音のものが適用されるとより望ましい。
ミキサ311は、信号発生部301から出力される上記電気信号(チャープ信号)と、受信アンテナ307による上記反射波の受信結果に応じた電気信号と、を乗算し、当該乗算の結果に応じた電気信号を、後段に位置するアンプ313に出力する。なお、ミキサ311による上記乗算の結果として、当該ミキサ311に入力される二つの信号間の差周波数成分であるビート信号が得られる。
ミキサ311による上記乗算の結果に応じた電気信号(即ち、ビート信号)は、アンプ313により増幅された後に、LPF315により不要な雑音成分(例えば、高周波成分等)が除去され、ADコンバータ317によりアナログの電気信号からデジタルの電気信号にAD変換される。そして、当該AD変換の結果に応じたデジタルの電気信号が、ADコンバータ317から信号処理部319に出力される。
信号処理部319は、ADコンバータ317から出力される電気信号、即ち、信号発生部301から出力された上記チャープ信号と、上記反射波の受信結果に応じた電気信号と、の乗算結果(ビート信号)がAD変換された電気信号に対して各種信号解析を施す。そして、信号処理部319は、当該信号解析の結果に基づき物体を検出する。具体的には、信号処理部319は、当該信号解析の結果に基づき、物体までの距離、物体の速度、物体の位置する方向(方位)等を算出する。なお、信号処理部319による物体の検出結果については、例えば、車両等の移動体の制御等(例えば、運転支援や自動運転等)に利用される。
(物体検出の仕組み)
続いて、チャープ信号を利用した物体検出の仕組みの一例について概要を説明する。
前述したように、チャープ信号は、周波数が時系列に沿って連続的に変化するように制御される。このとき、チャープ信号の周波数掃引方法には、時系列に沿った周波数変化の傾き、周期、周波数変化のパターン等の組み合わせるにより多様なバリエーションがあり得る。一般的には、車載レーダーとして適用されるミリ波レーダーにおいては、チャープ信号の周波数掃引方法として、FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)方式やFCM(Fast Chirp Modulation)方式等が広く利用されている。特に近年では、FCM方式は、FMCW方式に比べてより重要度が増してきており、高性能な車載レーダーにより多く採用されている。
例えば、図5は、チャープ信号を利用した物体検出の仕組みの一例について概要を説明するための説明図であり、FCM方式において利用される典型的なチャープ信号の一例が示されている。図5において、横軸は時間を示しており、縦軸は周波数を示している。また、図5において、参照信号R101は、無線信号として送信されるチャープ信号(以下、便宜上「送信信号」とも称する)を示している。また、参照符号R103は、送信された無線信号が物体で反射した反射波の受信結果に応じた信号(以下、便宜上「受信信号」とも称する)を示している。
FCM方式では、例えば、低い周波数から高い周波数に向けて直線的に周波数を変化させ(アップチャープ)、このような周波数制御が行われた信号(無線信号)を周期的に送信する。このようなアップチャープ信号のチャープパルス掃引時間幅としては、例えば、10μs〜100μs程度の時間幅が想定され得る。FCM方式では、このような短いパルス幅を有するチャープ信号を周期的に繰り返し送信することで、レーダーの時間分解性能を向上させることが可能となる。即ち、FCM方式は、ターゲット(物体)の速度の測定の精度が比較的高く、同方式を適用することで高性能(高分解能)なレーダーを実現することが可能となる。
次いで、図5を参照しながら、レーダー測距の原理について、FCM方式の場合を例に概要を説明する。レーダーの送信機から送信された送信信号(チャープ信号)は、ターゲット(物体等)に当たり、その反射波がレーダーの受信機に受信信号として受信される。このときレーダーから送信された電磁波である無線信号が、当該レーダーとターゲットとの間を往復する時間を測定することで測距(即ち、当該ターゲットまでの距離の測定)が可能となる。具体的には、図5に示す例では、レーダーは、送信信号と受信信号との間の周波数差を検出し、当該周波数差に応じてターゲットまでの距離を算出する。
例えば、図5において、参照符号R101は、送信信号を模式的に示している。また、参照符号R103は、受信信号(反射波)を模式的に示している。また、参照符号T101は、送信信号と受信信号との間の遅延を模式的に示している。また、参照符号F101は、送信信号と受信信号との間のビート周波数を模式的に示している。
ここで、チャープ信号の単位時間当たりの周波数変化(送信信号R101のグラフの傾き)をm、光速をc、検出されるビート信号の周波数(即ち、ビート周波数)をfとする。このとき、レーダーとターゲットまでの距離xは、以下に(式1)として示す計算式で表される。
Figure 2020012773
また、FCM方式を採用するレーダーでは、複数のチャープ信号の位相差を検出することで、レーダーが搭載された装置(例えば、車両等の移動体)とターゲットとの間の相対速度を検出することも可能である。このような速度の検出結果に応じた情報は、例えば、車載センシング技術を実現するうえで有用な情報となる。
(信号発生部の構成例)
続いて、図4に示す信号発生部301の構成の一例として、物体の検出に利用される信号の生成に係る構成の一例について、特に、周波数が時系列に沿って連続的に変化するように制御された信号(例えば、チャープ信号)を生成する場合に着目して説明する。例えば、図6は、物体の検出に利用される信号を生成する信号生成部の概略的な構成の一例について示したブロック図である。なお、以降では、便宜上、図6に示す信号発生部301は、チャープ信号を生成するものとして説明する。
図6に示すように、信号発生部301は、タイミング制御部321と、周波数制御部323と、PLL(Phase Locked Loop)325と、周波数逓倍器327とを含む。
PLL325は、信号発生部301から出力されるチャープ信号の基礎となる信号を生成する。具体的には、PLL325は、後述する周波数制御部323による制御に応じて、周波数が時系列に沿って連続的に変化する信号(チャープ信号)を生成し、当該信号を周波数逓倍器327に出力する。そのため、PLL325は、例えば、周波数を制御可能に構成された発振器を含んでもよい。もちろん、PLL325が所望の周波数の信号を生成可能であれば、そのための構成は特に限定されない。
周波数逓倍器327は、PLL325が生成した信号を入力として、当該信号の整数倍の周波数の信号を生成し、当該信号を出力する。一般的には、ミリ波帯域の信号のような所謂高周波を直接発振すること(特に、より正確な周波数で発信すること)は困難である。そのため、図6に示す信号発生部301では、PLL325が生成した信号を、周波数逓倍器327で逓倍することでミリ波のような高周波を生成して出力している。なお、周波数逓倍器327としては一般的に使用されているものを利用可能なため、当該周波数逓倍器327自体の構成については詳細な説明は省略する。
タイミング制御部321は、時系列に沿った制御の基準となるタイミング信号を生成し、当該タイミング信号を周波数制御部323に出力する。具体的な一例として、タイミング制御部321は、上記タイミング信号として基準クロックを生成し、当該基準クロックを周波数制御部323に供給してもよい。これにより、周波数制御部323は、タイミング制御部321から供給される基準クロックに応じて計時を行うことで、当該基準クロックに基づく所望のタイミングに同期して各種処理を実行することが可能となる。もちろん、上記はあくまで一例であり、周波数制御部323が所望のタイミングで各種動作を実行することが可能であれば、タイミング制御部321による当該タイミングの制御に係る方法は特に限定されない。
周波数制御部323は、PLL325による信号の生成に係る動作を制御する。具体的には、周波数制御部323は、タイミング制御部321から出力されるタイミング信号に基づき、PLL325から出力される信号の周波数が時系列に沿って連続的に変化するように、当該PLL325の動作を制御してもよい。また、周波数制御部323は、PLL325から出力された信号が周波数逓倍器327により逓倍されて外部に出力されることを想定して、PLL325から出力される信号の周波数を制御してもよい。即ち、この場合には、周波数制御部323は、例えば、信号発生部301から外部に出力される信号の整数分の1の周波数で発振するように、PLL325による信号の生成(発振)に係る動作を制御してもよい。
以上のようにして、時系列に沿って周波数が連続的に変化するように制御された信号(電気信号)が生成され、当該信号が信号発生部301の外部(例えば、図4に示すアンプ303やミキサ311等)に出力される。
(受信回路の構成例)
続いて、送信アンテナから送信された送信信号(例えば、チャープ波)がターゲットで反射した反射波の受信に係る部分(所謂、受信回路に相当する部分)の構成の一例について説明する。図7は、送信信号がターゲットで反射した反射波の受信に係る部分の概略的な構成の一例について示したブロック図である。
図7に示す例は、送信信号がターゲットで反射した反射波の受信に係る部分が複数設けられた場合の一例を示している。具体的には、図7に示す例では、参照符号321で示した、受信アンテナ307、アンプ309、ミキサ311、アンプ313、及びADコンバータ317を含む一連の構成(以下、便宜上「受信ユニット329」とも称する)が複数設けられている。なお、各受信ユニット329は、図4に示す例と同様に、アンプ313とADコンバータ317との間に介在するようにLPF315が設けられていてもよい。
このような構成の基で、信号処理部319は、各受信ユニット329での受信結果をターゲット(物体)の検出に利用する。なお、図7に示す例では、送信信号の生成及び送信に係る部分の構成、即ち、図4に示す信号発生部301、アンプ303、及び送信アンテナ305については図示を省略している。そのため、図7では明示的な図示は省略されているが、各受信ユニット329のミキサ311には、当該受信ユニット329のアンプ309から出力される信号(即ち、受信アンテナ307による反射波の受信結果に応じた信号)に加えて、送信信号(即ち、信号発生部301により生成された信号)が入力される。
このような構成とすることで、図7に示す例では、各受信ユニット329の受信アンテナ307を、空間的に互いに離間した位置に配設することが可能となる。そのため、例えば、各受信アンテナ307による受信結果に応じた信号を入力として、所謂ビームフォーミングと称される技術を利用することで、受信信号の送信元の方位(即ち、送信信号を反射したターゲットの方位)を算出することも可能となる。
ここで、図8を参照して、信号処理部319の機能構成の一例について説明する。図8は、送信信号が物体で反射した反射波の受信結果に応じて当該物体の検出に係る処理を実行する信号処理部の概略的な構成の一例について示したブロック図である。なお、図8に示す例では、例えば、図7に示す例のように受信ユニット329を複数設けることで、ターゲットまでの距離と、ターゲットの速度と、に加えて、ターゲットの方位を算出する場合の、信号処理部319の構成の一例について示している。即ち、図8は、送信信号が物体で反射した反射波の受信に、デジタルビームフォーミング技術の利用を想定した信号処理部319の構成の一例を示している。
図8に示すように、信号処理部319は、距離演算部331と、速度演算部333と、方位演算部335と、信号解析部337とを含む。
距離演算部331は、信号処理部319に入力される信号、即ち、デジタルのビート信号に対して、距離の算出に係る演算処理を実行する。具体的な一例として、距離演算部331は、入力されたビート信号に対する信号処理として距離FFT(Fast Fourier Transform)を施し、その結果に応じた情報を信号解析部337に出力する。
速度演算部333は、信号処理部319に入力される信号、即ち、デジタルのビート信号に対して、速度の算出に係る演算処理を実行する。具体的な一例として、速度演算部333は、入力されたビート信号に対する信号処理として速度FFTを施し、その結果に応じた情報を信号解析部337に出力する。
方位演算部335は、信号処理部319に入力される信号、即ち、デジタルのビート信号に対して、方位の算出に係る演算処理を実行する。具体的な一例として、方位演算部335は、複数の受信アンテナ307それぞれによる受信結果に応じた受信信号に対する信号処理として、FFTによる位相差の検出に係る処理を実行し、その結果に応じた情報を信号解析部337に出力する。
信号解析部337は、上述した信号処理部319に入力される信号に対する各種演算処理(換言すると、各種信号処理)の結果に応じて、ターゲットの検出を行う。具体的には、信号解析部337は、距離演算部331による上記信号に対する距離FFTの結果に応じて、当該情報に基づきターゲットまでの距離に関する情報を取得する。また、信号解析部337は、速度演算部333による上記信号に対する速度FFTの結果に応いて、当該情報に基づきターゲットまでの距離に関する情報を取得する。また、信号解析部337は、方位演算部335による上記信号に対するFFTによる位相差の検出に係る処理の結果に応じて、当該情報に基づきターゲットの位置する方向(方位)に関する情報を取得する。そして、信号解析部337は、取得した上記各種情報を所定の出力先に出力する。なお、信号解析部337は、例えば、DSP(Digital Signal Processor)により構成され得る。
以上のようにして、ターゲットまでの距離、ターゲットの速度、及びターゲットの方位等に関する情報を取得することが可能となる。このような構成により、例えば、他の移動体等をターゲットとして上記情報を取得することで、取得された当該情報を、車両等の移動体の運転支援や自動運転を実現するための情報として利用することも可能である。なお、ターゲットまでの距離、ターゲットの速度、及びターゲットの方位のうちいずれかを検出の対象としない場合には、距離演算部331、速度演算部333、及び方位演算部335のうち、検出対象としないパラメータに対応する構成が含まれていなくてもよい。
以上、図4〜図8を参照して、車載レーダーについて概要を説明した。
<<3.無線信号の干渉によるレーダーへの影響に関する検討>>
続いて、上述のように、送信信号がターゲットで反射した反射波の受信結果に応じて当該ターゲットを検出するレーダーに対する、他の無線信号の干渉の影響について検討を行ったうえで、本開示の一実施形態に係るレーダー装置の技術的課題について説明する。
車載レーダーの受信回路に対して、当該車載レーダーから送信された送信信号の反射波以外の他の無線信号が混入することで、当該反射波の受信結果に他の無線信号の受信結果が干渉し、ターゲットの検出に係る性能が劣化する場合がある。例えば、図9及ぶ図10は、レーダーに対する他の無線信号の干渉の影響について概要を説明するための説明図である。
具体的には、図9は、車載レーダーによる反射波の受信結果が、他の車載レーダーから送信された無線信号(送信信号)による干渉を受ける場合の一例について示している。より具体的には、図9に示す例では、車両350Aの車載レーダーが前方に向けて無線信号を送信し、その反射波を受信することで、当該車両350Aの前方に位置する車両350Bの検出を行うような状況を示している。また、図9に示す例では、車両350Aの斜め後方に位置する車両350Cの車載レーダーについても同様に、他の車両の検出を行うために無線信号を送信している。このとき、車両350Cの車載レーダーから送信された無線信号が車両350Bで反射し、反射波が車両350Aの車載レーダーに受信されることで、当該車両350Aの車載レーダーによる車両350Bの検出に係る処理に干渉する場合がある。この場合には、例えば、車両350Aの車載レーダーが、自身の送信信号の反射波を受信するタイミングとは異なるタイミングで、車両350Cの車載レーダーからの送信信号の反射波を受信することとなり得る。即ち、車両350Aの車載レーダーの検出結果に対して、本来は存在しないはずのターゲットの像(即ち、虚像)が生じる可能性がある。
また、図10は、車載レーダーによる反射波の受信結果が、他の車載レーダーから送信された無線信号(送信信号)による干渉を受ける場合の他の一例について示している。より具体的には、図10に示す例では、車両350Aの車載レーダーが前方に向けて無線信号を送信し、その反射波を受信することで、当該車両350Aの前方に位置する車両350Bの検出を行うような状況を示している。また、図10に示す例では、車両350Aの斜め前方に位置する車両350C(対向車)の車載レーダーについても同様に、他の車両の検出を行うために無線信号を送信している。このとき、車両350Cの車載レーダーから送信された無線信号が車両350Aの車載レーダーに直接受信されることで、当該車両350Aの車載レーダーによる車両350Bの検出に係る処理に干渉する場合がある。この場合においても、例えば、車両350Aの車載レーダーが、自身の送信信号の反射波を受信するタイミングとは異なるタイミングで、車両350Cの車載レーダーからの送信信号を受信することとなり得る。即ち、車両350Aの車載レーダーの検出結果に対して、本来は存在しないはずのターゲットの像(即ち、虚像)が生じる可能性がある。
現時点では、車載レーダーは実用化の段階にあり、一部の車両からは、他の車両等を検出するための無線信号(例えば、ミリ波帯域の無線信号)の送信が行われているが、現段階では、当該無線信号の送信方法は各社各様である。即ち、各車両は、任意のタイミングで起点の信号強度の無線信号(例えば、ミリ波)を送信することで、他の車両等のセンシングを行っている。
しかしながら、上述のように各車両が、他の車両等のターゲットを検出するための無線信号(以下、「レーダー波」とも称する)を無作為に送信することで、前述したように、他の車両の車載レーダーに対して意図しない干渉を与えることが懸念される。即ち、当該干渉を受けた車両の車載レーダーにおいては、ターゲットの検出結果に虚像が顕在化する等、意図しない性能の劣化が生じる可能性がある。車載レーダーを備える車両の数が少ない状況下では、このような干渉の発生頻度が低く、当該干渉の影響も小さいため、上述のような影響が顕在化する可能性は低い。しかしながら、車載レーダーの普及に伴い、上記干渉が発生する頻度がより高くなり、当該干渉の影響もより大きくなることが懸念される。そのため、上述のような干渉の影響をより低減する仕組みの導入が望まれる。
レーダー間の干渉への対策の一例としては、車載レーダーとインフラレーダーとの間、または、車両に搭載された複数のレーダー(例えば、前後左右のレーダー)の動作を時分割で制御することで、干渉の影響を低減する方法が挙げられる。例えば、図11は、レーダー間の干渉の影響を低減する方法の一例について説明するための説明図であり、レーダー波の送信に利用可能に割り当てられたリソースの一例を示している。図11において、横軸は時間を示しており、縦軸はレーダー帯域(即ち、周波数)を示している。
図11に示す例では、時間的に分割された#1〜#5のリソースが互いに異なるレーダーに割り当てられる。具体的な一例として、図11に示すリソース#1〜#5のうち、リソース#1、#3、#4、及び#5については、車両に搭載されたレーダーのうちの、前方、後方、右方、及び左方に設置されたレーダーにそれぞれ割り当てられる。また、リソース#2については、インフラレーダーに割り当てられている。このように、図11に示す例では、レーダーの役割ごとに異なるタイムスロットが割り当てらており、このような構成とすることで、車載レーダー及びインフラレーダー間や、車両に搭載された複数のレーダー間の干渉の低減を図っている。
しかしながら、図11に示す例では、異なる車両間において、あるレーダーが特定のリソースを使用するタイミングで、他のレーダーが同じリソースを使用すると、依然として、これらのレーダー間に干渉が生じる可能性がある。また、図11に示す例は、時分割でリソースを割り当てるという特性上、レーダー波の送信に利用可能な時間がより短くなる傾向にある。そのため、図11に示す例は、レーダー波として送信時間の短い信号(例えば、パルス波)を利用する方式のレーダーへの適用が可能である。しかしながら、図11に示す例は、チャープ信号のように比較的長い掃引時間を有する信号を利用した方式(例えば、FCM方式)を採用したレーダーについては、適用が困難となるか、適用できたとしても制約がより大きくなる可能性が高い。
以上のような状況を鑑み、本開示では、無線信号を利用した物体の検出をより好適な態様で実現可能とする技術の一例として、特に、他の無線信号からの干渉の影響をより低減可能とする技術を提案する。より具体的には、本開示では、各レーダー装置により送信される無線信号による干渉(換言すると、レーダー装置間の干渉)の影響をより低減することで虚像の顕在化をより抑制し、レーダー装置が無線信号を送信するために割り当てられたリソースをより有効に活用可能とする技術を提案する。
また、後述する本開示に係る技術は、今後、より顕在化する可能性のあるレーダー装置間の干渉の問題を解決することを目的として、将来的に、標準化団体等により、車載レーダー等を含む各種レーダーの信号の送信方法に関する規格や技術仕様の等の策定に際し、特に有効になると考える。具体的な一例として、各車両の車載レーダーによる無線信号の送信に係る動作が特定のルールに従って管理されることで、干渉の影響をより低減する効果をより向上させることが可能となる。
<<4.技術的特長>>
続いて、本開示の一実施形態に係るレーダー装置と、当該レーダー装置を含むシステムとの技術的特徴について以下に説明する。
<4.1.干渉の低減に係る技術>
まず、本開示の一実施形態に係るシステムにおいて、各レーダー装置により送信される無線信号による干渉(換言すると、レーダー装置間の干渉)の影響をより低減する技術の基本原理について以下に説明する。
例えば、図12は、本開示の一実施形態に係るレーダー装置による物体(ターゲット)の検出に係る無線信号の送信タイミングの一例について説明するための説明図である。図12に示す例では、当該無線信号として、周波数が時系列に沿って連続的に変化するように制御された信号(例えば、チャープ信号)を利用する場合を想定している。なお、以降では、便宜上、当該無線信号としてチャープ信号が利用されるものとして説明する。
図12において、横時は時間を示しており、縦軸は周波数を示している。図12において、参照符号R111及びR112のそれぞれは、各レーダー装置が物体を検出するために送信するチャープ信号を示している。また、参照符号t11及びt12は、チャープ信号R111及びR112の送信タイミングそれぞれを模式的に示している。即ち、チャープ信号R111は、送信タイミングt11を基点として、時系列に沿って周波数が連続的に上昇するように制御されている。また、チャープ信号R112は、送信タイミングt11よりも後の送信タイミングt12を基点として、時系列に沿って周波数が連続的に上昇するように制御されている。
図12に示すように、本実施形態に係るシステムでは、一部のレーダー装置が送信するチャープ信号の周波数が時系列に沿って連続的に変化するように制御される期間(以下、「掃引期間」とも称する)の一部に対して、他のチャープ信号の掃引期間の一部がオーバーラップすること許容している。具体的な一例として、図12に示す例では、チャープ信号R111の周波数を連続的に上昇させる制御が終了するよりも前のタイミングt12から、チャープ信号R112の周波数を連続的に上昇させる制御が開始されている。
即ち、従来は、各車両のレーダー装置が任意のタイミングでチャープ信号を送信して物体の検出を行っているのに対して、本開示の一実施形態に係るシステムでは、複数のレーダー装置それぞれによるチャープ信号の送信が、所定の条件に基づき制御される。具体的な一例として、本開示の一実施形態に係るシステムでは、所定のグループに含まれる複数のレーダー装置間において、チャープ信号の送信の基準とするタイミングが共有され、相互に干渉が生じない条件の基で、各レーダー装置が物体の検出(即ち、レーダーセンシング)を行う。即ち、各車両のレーダー装置は、図12に示す送信タイミングをはじめとする、物体の検出に係る動作の条件に関するパラメータ(換言すると、物体の検出に関する情報)を、基地局や当該基地局を含む中央制御システムから適宜取得し、複数のレーダー装置間で協調して物体の検出を行うことが可能である。
また、図13は、本開示の一実施形態に係るレーダー装置による物体の検出に係る無線信号の送信タイミングの他の一例について説明するための説明図である。図12に示す例では、1つのチャープ信号の掃引期間(例えば、チャープ信号R111の掃引期間)の時間幅に対して、2つの送信タイミング(例えば、送信タイミングt11及びt12)が設定されている。これに対して、図13に示す例では、1つのチャープ信号の掃引期間に対して、4つの送信タイミングが設定されている。
具体的には、図13に示す例の縦軸及び横軸は、図12に示す例と同様である。また、図13において、参照符号R121〜R124のそれぞれは、各レーダー装置が物体を検出するために送信するチャープ信号を示している。また、参照符号t21〜t24は、チャープ信号R121〜R124の送信タイミングそれぞれを模式的に示している。即ち、図13に示す例では、チャープ信号R121の掃引期間の時間幅に対して、4つの送信タイミング(即ち、送信タイミングt21〜t24)が設定されている。換言すると、図13に示す例では、チャープ信号R121〜R124それぞれの掃引期間の一部が互いにオーバーラップしている。
典型的な例として、FCM方式では、チャープ信号の掃引期間の時間幅は数十μsである。そのため、例えば、チャープ信号の掃引期間の時間幅を20μsとした場合には、図12に示す例における各チャープ信号の送信タイミング間の間隔は約10μsとなる。また、図13に示す例における各チャープ信号の送信タイミング間の間隔は約5μsとなる。なお、送信タイミングの候補の設定については、あらかじめ静的に決定されていてもよい。また、他の一例として、中央制御システムが、送信タイミングの候補の設定を動的または準静的に制御してもよい。この場合には、例えば、中央制御システムは、図12に示す例のような送信タイミングの設定と、図13に示すような送信タイミングの設定と、をその時々の状況に応じて選択的に切り替えてもよい。
各レーダー装置は、図12及び図13に示すように、あらかじめ決められた複数の送信タイミングのうちのいずれかを選択し、選択した送信タイミングでチャープ信号を送信して物体の検出(センシング)を開始する。なお、各レーダー装置がチャープ信号を送信するタイミングについては、レーダー装置間で同期させることとなる。当該同期については、例えば、基地局等の制御やレーダー装置間の直接通信等により達成することが可能である。なお、本項の以降の説明では、レーダー装置間におけるチャープ信号の送信タイミングの同期については予め達成されているものとする。
レーダー装置が送信タイミングを選択する方法としては、例えば、各レーダー装置と通信可能に構成された中央制御システムによる制御に基づく方法が挙げられる。中央制御システムは、例えば、複数のレーダー装置を所定の条件に基づきグルーピングし、同一グループに含まれるレーダー装置(例えば、車載レーダーを備える車両等)の数や、レーダー装置間の間隔(例えば、車両間の間隔)等の条件を加味して、各レーダー装置にチャープ信号の送信タイミングを割り当てる。
より具体的な一例として、中央制御システムは、ある基地局が管理するセル内の車両(車載レーダーを備える車両)を当該セル内のエリアごとにグルーピングし、当該グルーピングの結果に基づき各車両に対してチャープ信号の送信タイミングを割り当ててもよい。また、このとき中央制御システムは、同一グループ内で車両間(即ち、レーダー装置間)の干渉が抑制されるように、当該グループに含まれる各車両に対するチャープ信号の送信タイミングの割り当てを制御するとよい。また、中央制御システムは、同一グループのみに限らず、近接する他グループの車両群の状況や、離散する他グループの車両群の状況を加味して、各車両に対するチャープ信号の送信タイミングの割り当てを制御してもよい。
また、この場合には、各レーダー装置(例えば、各車両)は、中央制御システムに対して、自身の位置情報、物体の検出に係る能力、検出したターゲットの情報等のような、当該レーダー装置自身の情報や、当該レーダー装置の周囲の情報を中央制御システムに提供してもよい。このような構成により、中央制御システムは、各レーダー装置の状況を加味して、システム全体としてより効率的な運用(例えば、干渉の低減やリソースの利用効率の向上等)を実現可能となるように、各種制御を行うことが可能となる。
続いて、本開示の一実施形態に係るシステムにおいて、レーダー装置間での干渉の影響をより低減可能とする仕組みについて説明する。
本実施形態に係るシステムにおいて、レーダー装置は、送信信号としてミリ波の利用を想定している。ミリ波は、電磁波であるため、1秒間に約30万km進む。そのため、例えば、レーダー装置から150m離間したターゲットで送信信号が反射するような状況を想定した場合には、レーダー装置が送信信号を送信するタイミングから、当該送信信号がターゲットで反射した反射波が受信されるタイミングまでの遅延は1μsとなる。従って、例えば、図13を参照して説明した例のように、5μsの間隔で送信タイミングt21〜t24が設定され、送信タイミングt21においてチャープ信号が送信された場合には、上記遅延(1μs)は、送信タイミング間の間隔(5μs)に比べて十分に短い期間と言える。
ここで、図14を参照して、送信信号と反射波とに応じたビート信号と、当該送信信号と干渉信号とに応じたビート信号と、の間の関係の一例について説明する。図14は、本開示の一実施形態に係るシステムにおけるレーダー装置間での干渉の影響をより低減可能とする技術の概要を説明するための説明図である。具体的には、図14は、送信信号と反射波とに応じたビート信号と、当該送信信号と干渉信号とに応じたビート信号と、の間における時間及び周波数の関係の一例について示している。
図14において、参照符号R131及びR132のそれぞれは、各レーダー装置が物体を検出するために送信するチャープ信号を示している。また、参照符号t11及びt12は、チャープ信号R131及びR132の送信タイミングそれぞれを模式的に示している。また、参照符号R133は、レーダー装置から送信されたチャープ信号がターゲット(物体)で反射され、当該レーダー装置で受信された反射波を模式的に示している。また、参照符号T135は、チャープ信号の周波数が時系列に沿って連続的に変化する期間(1周期分の期間)を模式的に示している。なお、期間T135の時間幅が、「第1の時間幅」の一例に相当する。
ここで、図14に示す例において、あるレーダー装置に対して送信タイミングt11が割り当てられ、当該レーダー装置がチャープ信号R131を送信する場合に着目する。例えば、参照符号T133は、チャープ信号R131に対する反射波R133の遅延時間を模式的に示している。また、参照符号F131は、チャープ信号R131と反射波R133との間の周波数の差に相当し、即ち、チャープ信号R131と反射波R133とに基づくビート信号の周波数に相当する。また、この場合には、上記レーダー装置が、送信したチャープ信号R131の反射波R133の受信結果を利用してターゲットの検出を行う場合に、チャープ信号R132は干渉波として作用する可能性がある。このとき、参照符号F133は、チャープ信号R131(送信信号)とチャープ信号R132(干渉波)との間の周波数の差に相当し、即ち、送信信号(チャープ信号R131)と干渉波(チャープ信号R132)とに基づくビート信号の周波数に相当する。また、参照符号T131は、送信タイミングt11及びt12間の時間幅に相当し、チャープ信号R131(送信信号)とチャープ信号R132(干渉波)との間の時間幅(遅延)に相当する。即ち、期間T131の時間幅が、「第2の時間幅」の一例に相当する。
図14に示す例では、送信タイミングt11及びt12間の時間幅は、所望の反射波の遅延時間(例えば、反射波R133の遅延時間T133)に対して十分に大きく、送信信号と干渉波との間の周波数差(例えば、周波数差F133)は、当該送信信号と反射波との間の周波数差(即ち、ビート信号の周波数であり、例えば、周波数差F131)よりも十分に大きくなる。このような特性から、干渉波による周波数成分については、例えば、低域通過フィルタ(LPF)等により容易に除去することが可能である。なお、送信信号とターゲットの検出に利用する反射波(即ち、フィルタを通過させる反射波)との間の遅延時間の時間幅、即ち、遅延時間T133の時間幅が、「第3の時間幅」の一例に相当する。
FMCW方式のレーダーにおいては、一般的には、受信機のミキサ出力をAD変換器によりデジタル信号にAD変換して信号処理を行うが、当該AD変換におけるエイリアシング除去のために設けられた低域通過フィルタにより、上述した干渉波の周波数成分を除去することが可能である。また、AD変換後においても、ビート信号から距離情報を抽出するために適用される距離FFTによって、所望の周波数成分と妨害波の周波数成分との弁別は容易に行うことが可能である。
より具体的な一例として、各チャープ信号の送信タイミングの間隔(即ち、図11に示す時間幅T131)が5μsに設定されたものとする。このような場合において、上述したフィルタリングの仕組みにより、当該5μsの遅延に相当する距離である750mを、ターゲットの検出の範囲外として容易に除外することが可能である。
ただし、各チャープ信号の送信タイミングの間隔(時間幅)については、対象となるレーダー装置で要求される性能に応じて制約が生じる可能性があり、必ずしも任意に小さくすることが可能となるとは限らない。
一般的には、実用的なミリ波の車載レーダーが検出対象とするターゲットの距離は、所謂長距離レーダー(LRR:Long Range Rader)であれば250m程度までを射程としている。そのため、当該長距離レーダーであれば、各チャープ信号の送信タイミングの間隔は、2μs(距離300m相当)が最小値となる。
また、他の一例として、所謂中距離レーダー(MRR:Middle Range Rader)であれば、最大射程を120mとすれば、各チャープ信号の送信タイミングの間隔は、1μs(距離150m相当)が最小値となる。また、上記中距離レーダーよりも最大射程の短い近距離レーダー(SRR:Short Range Rader)を設定する場合には、当該近距離レーダーについては、上記中距離レーダーよりも各チャープ信号の送信タイミングの間隔が、当該最大射程に応じてより短くなることは言うまでもない。
上述のように、各チャープ信号の送信タイミングの間隔の最小値は、対象となるレーダー装置が想定する最大射程(即ち、検出対象とするターゲットの距離の最大値)に依存する。なお、対象となるレーダー装置が想定する最大射程を考慮して各チャープ信号の送信タイミングの間隔が設定されていれば、必ずしも図12及び図13に示す例のように、1つのチャープ信号の掃引期間を等間隔に分割することで各チャープ信号の送信タイミングが設定されていなくてもよい。
また、1つのチャープ信号の掃引期間中に設定可能なチャープ信号の送信タイミングの数は、当該掃引期間の長さに依存する。例えば、図12及び図13に示す例のように、1つのチャープ信号の掃引期間を等間隔に分割してチャープ信号の送信タイミングを設定する場合には、送信タイミングの分割数は、使用されるチャープ信号の掃引時間が長いほどより多くなる。より具体的な一例として、1つのチャープ信号の掃引期間が100μsであり、2μsの間隔で送信タイミングが設定される場合には、各レーダー装置は、自身が送信するチャープ信号の送信タイミングを、50通りの送信タイミングの中から選択することが可能となる。なお、各チャープ信号の掃引期間を考慮して各チャープ信号の送信タイミングの間隔が設定されていれば、必ずしも図12及び図13に示す例のように、1つのチャープ信号の掃引期間を等間隔に分割することで各チャープ信号の送信タイミングが設定されていなくてもよい。
FMCW方式のレーダーにおいては、レーダーの最大射程距離dmaxは、以下に(式2)として示す計算式で表される。
Figure 2020012773
上記(式2)において、Sは、チャープ信号の傾き(即ち、周波数/時間)を示している。また、fsは、AD変換器のサンプリング周波数を示している。また、cは、光速を示している。上記(式2)から、同一のサンプリング周波数でより遠いターゲットを検出する場合には、チャープ信号の傾きSの値をより小さくする必要があることがわかる。より具体的な一例として、fsを20MHzとした場合に、最大射程距離dmaxが250mであれば、チャープ信号の傾きS=12MHz/μsとなる。従って、1GHzの帯域を使用可能であるならば、チャープ信号の掃引期間を約83μsに設定することで、S/N値が最大となるように制御することが可能となる。
一方で、レーダー装置がどれくらいの細かさでターゲットの距離を検出可能であるかの指標を距離分解能Δdとした場合に、当該距離分解能Δdは、以下に(式3)として示す計算式で表される。
Figure 2020012773
上記(式3)において、Bは、使用するFMCW信号のチャープ帯域幅に相当する。上記(式3)から、より高い分解能を得るためには、より広い帯域が必要となることがわかる。具体的な一例として、距離分解能Δdを15cmに設定するためには、必要となる帯域は1GHzとなる。
このように、検出対象とするターゲットの距離や、当該検出に係る距離分解能に応じて、要求されるチャープ信号の掃引期間や利用可能な周波数帯域幅の設定が決定される。従って、LRRとSRRとでは、要求されるチャープ信号の掃引期間の設定や、要求される周波数帯域幅の設定等が異なる。
より具体的には、LRRの場合には、受信後に良好な信号のS/Nを得るために、チャープ信号の掃引期間として比較的長い時間幅が必要となる。その一方で、LRRにおいては、上記掃引期間が長くなることで、チャープ信号の傾き(S値)が比較的小さくなるため、要求される周波数帯域幅は比較的狭くなる傾向にある。
これに対して、SRRの場合には、S/Nが高くなる傾向にあるため、チャープ信号の掃引期間が比較的短くてもよい(少なくとも、LRRの場合よりも短くてよい)傾向にある。その一方で、SRRにおいては、ターゲットの位置をより高い分解能で検出するために、比較的広い周波数帯域幅(少なくとも、LRRの場合よりも広い周波数帯域幅)が必要となる。
以上のような状況を鑑み、用途の異なる各レーダー装置がリソースを占有する際に、それぞれの利用条件を考慮した周波数帯域の使用法が望まれる。
<4.2.リソースの効率的な利用を可能とする技術>
続いて、各レーダー装置の利用条件に応じてリソースをより効率的に利用可能とする技術の基本原理について説明する。
例えば、図15は、レーダー装置の利用条件に応じたリソースの割り当て方法の一例について説明するための説明図である。具体的には、図15は、ターゲットの検出に利用可能なリソース(即ち、レーダー装置が利用可能なリソース)を、時間的及び周波数的に分割し、SRRのレーダー装置と、LRRのレーダー装置と、のそれぞれに割り当てた場合の一例を示している。図15において、横軸は時間を示している。また、縦軸は周波数を示しており、特に、レーダー装置が利用可能な周波数帯域について示している。
前述したように、LRRの場合には、チャープ信号の掃引期間として比較的長い時間幅を必要とする一方で、要求される周波数帯域幅があまり広くならならない傾向にある。そのため、図15に示す例では、LRR#1〜LRR#4として示すように、周波軸方向に比べて時間軸方向の幅がより広くなるように分割されたリソースの領域が、LRRの用途で使用されるリソースとして割り当てられている。
また、図15に示す例では、SRR#1として示すように、時間軸方向に分割された一部のリソースの領域が、SRRの用途で使用されるリソースとして割り当てられている。なお、前述したように、SRRの場合には、比較的広い周波数帯域幅が必要となる一方で、チャープ信号の掃引期間が比較的短くてもよい傾向にある。そのため、図15に示す例では、SRR#1として示すように、時間軸方向に比べて周波数軸方向の幅がより広くなるように分割されたリソースの領域が、SRRの用途で使用されるリソースとして割り当てられている。
図15に示すようにリソースが割り当てられることで、LRRの用途で利用可能なリソースが周波数方向に多重化されるため、当該レーダー装置の収容力をより向上させることが可能となる。また、一定の周期でSRRの用途で利用可能なリソースが割り当てられているため、当該周期ごとにSRRの用途で使用されるレーダー装置が動作することも許容される。
また、図16及び図17は、レーダー装置の利用条件に応じたリソースの割り当て方法の他の一例について説明するための説明図であり、SRR及びLRRの用途に加えて、MRRの用途で利用可能なリソースを割り当てる場合の一例について示している。
まず、図16に示す例について説明する。図16に示す例では、LRRの用途で利用可能なリソースLRR#1及びLRR#2が、MRRの用途で利用可能なリソースMRR#1及びMRR#2よりも低い周波数帯域に割り当てられている。これは、一般的には、周波数がより高くなるほど電波の到達距離が短くなることと、70GHz〜100GHz近傍の周波数帯域においては、水蒸気等の影響により周波数がより高くなるほど電波がより大きく減衰することと、を考慮したものである。
また、レーダー装置が利用可能な周波数帯として76GHz〜81GHzの広帯域の利用を想定した場合には、アンテナの実装のしやすさを鑑みると、上記のようにレーダー装置の用途に応じたリソースの割り当てが想定され得る。即ち、検出対象とするターゲットまでの距離がより長く設定されたレーダー装置に対して、より低い周波数帯域のリソースを割り当てられるように、各レーダー装置への周波数の割り当てが制御されてもよい。
次いで、図17に示す例について説明する。図17に示す例では、図16に示す例に比べて、LRRの用途に割り当てられたリソースの多重数を減らすことで、MRRの用途に対して、周波数方向の幅がより広くなるように制御されたリソースの領域が割り当てられている。
なお、図15〜図17に示した例はあくまで一例であり、用途に応じたリソースの領域の配置に関する組み合わせは適宜変更されてもよい。例えば、各領域が時系列に沿って配置される順序が変更されてもよい。より具体的な一例として、図16及び図17に示す例において、LRR及びMRRの用途で利用可能なリソース領域よりも時間軸方向に沿って前(即ち、より速いタイミング)に相当する位置に、SRRの用途で利用可能なリソースの領域が割り当てられてもよい。
以上のように、各レーダー装置の用途(換言すると、検出対象とするターゲットまでの距離や、検出に係る分解能等のような要求される性能)に応じて割り当てられるリソースの区分が制御されることで、システム全体として無線通信(特に、ターゲットの検出)に利用可能なリソースの利用効率をより向上させることが可能となる。
<4.3.レーダー装置の動作の制御に係る構成及び処理の一例>
続いて、各レーダー装置(例えば、各車両)によるターゲット(物体等)の検出に係る動作の制御に係る構成及び処理の一例について、特に、当該レーダー装置による無線信号(例えば、チャープ信号)の送信に係る動作を制御する場合に着目して説明する。
(レーダー装置の構成例)
まず、図18を参照して、本開示の一実施形態に係るレーダー装置の機能構成の一例について説明する。図18は、本開示の一実施形態に係るレーダー装置の機能構成の一例を示したブロック図である。なお、以降の説明では、本実施形態に係るレーダー装置を、図4を参照して説明したレーダー装置300と区別するために、「レーダー装置350」と称する場合がある。
図18に示すように、レーダー装置350は、レーダーユニット355と、通信部351と、制御部353とを含む。レーダーユニット355は、図4を参照して説明したレーダー装置300に相当する部分である。そのため、レーダーユニット355については、詳細な説明は省略する。
通信部351は、レーダー装置350の各構成が、所定の通信経路を介して他の装置と通信を行うための構成である。例えば、レーダー装置350が、車両等の移動体として構成される場合には、通信部351は、無線の通信経路を介して他の装置(例えば、基地局等)と通信可能に構成されていてもよい。
また、通信部351と他の装置との間の通信経路は、無線の通信経路のみには限定されず、レーダー装置350や他の装置の構成に応じて適宜変更され得る。例えば、通信部351は、無線の通信経路のみに限らず、例えば、有線の通信経路を介して他の装置と通信可能に構成されていてもよい。
また、レーダー装置350が移動体として構成されている場合においても、通信部351が通信の相手とする他の装置は基地局のみには限定されず、通信相手に応じて通信方式が変更されてもよい。例えば、通信部351は、ロードサイドに設置された無線通信ユニットを通信相手としたV2I(Vehicle−to−Infrastructure)通信や、他の車両を通信相手としたV2V(Vehicle−to−Vehicle)通信等のような、所謂V2X通信を行ってもよい。また、通信部351は、DSRC(Dedicated Short Range Communications)等のように、何らかのITS(Intelligent Transport System)に紐付けられた任意の通信手段を利用してもよい。なお、通信部351の構成については、通信経路や通信手段等に応じて適宜変更されてもよい。
制御部353は、レーダーユニット355の動作を制御する。例えば、制御部353は、通信部351を介して他の装置と通信を行うことで、当該他の装置の制御に基づき、レーダーユニット355の動作を制御してもよい。具体的な一例として、制御部353は、他の装置からターゲットの検出に利用する無線信号(例えば、チャープ信号)の送信条件に関する情報として、送信タイミングに関する情報や、当該無線信号の送信に利用可能なリソースに関する情報を取得してもよい。この場合には、制御部353は、取得した当該情報に基づき、レーダーユニット355による上記無線信号の送信や受信に係る動作を制御してもよい。また、制御部353は、上記送信タイミングの割り当てや、上記リソースの割り当てに関する要求を、通信部351を介して他の装置(例えば、基地局等)に送信してもよい。即ち、制御部353は、例えば、図3に示す端末装置200における、制御部240に含まれる少なくとも一部の構成として実現され得る。
なお、図18に示す構成はあくまで一例であり、必ずしもレーダー装置350の構成を限定するものではない。具体的な一例として、図15に示すレーダー装置350の各構成のうち一部の構成が、レーダー装置350の外部の構成として、当該レーダー装置350に外付けされていてもよい。また、レーダー装置350の各構成のうち少なくとも一部の構成が、複数のユニットが連携して動作するように構成されていてもよい。以上のように、上述した本開示の一実施形態に係る技術の基本思想を逸脱しない範囲であれば、レーダー装置350の一部の構成が適宜変更されてもよく、他の構成が追加されてもよい。
以上、図18を参照して、本開示の一実施形態に係るレーダー装置の機能構成の一例について説明した。
(システムの構成例)
続いて、図19を参照して、本開示の一実施形態に係るシステムの構成の一例について説明する。図19は、本開示の一実施形態に係るシステムの構成の一例について説明するための説明図であり、図18を参照して説明したレーダー装置350が車両等のような移動体として構成され得る場合を想定したシステムの一例について示している。なお、以降の説明では、図19に示すシステムを、便宜上「システム1A」と称する場合がある。
図19に示すように、システム1Aは、中央制御システム190と、1以上のレーダー装置350とを含む。例えば、図19に示す例では、システム1Aは、1以上のレーダー装置350として、レーダー装置350A及び350Bとを含んでいる。なお、各レーダー装置350が車両等のような移動体として構成され得る場合には、当該レーダー装置350は、図1を参照して説明したシステム1における端末装置200に相当し得る。
中央制御システム190は、各レーダー装置350と無線の通信経路を介して通信を行うことで、当該レーダー装置350の動作、特に、当該当該レーダー装置350が無線信号(例えば、チャープ信号)を利用してターゲット(物体)を検出する動作を制御する。具体的には、中央制御システム190は、基地局100と、中央制御装置191とを含む。基地局100は、例えば、図1を参照して説明したシステム1における基地局100に相当する。なお、中央制御システム190は、複数の基地局100を含んでもよい。
中央制御装置191は、基地局100と通信可能に構成され、基地局100の通信範囲内に位置するレーダー装置350と当該基地局100を介して通信を行うことで、当該レーダー装置350の動作を制御する。具体的な一例として、中央制御装置191は、タイミング制御部193と、リソース管理部195とを含む。
タイミング制御部193は、各レーダー装置350が、ターゲットの検出に利用する無線信号(例えば、チャープ信号)の送信タイミングを制御する。具体的な一例として、タイミング制御部193は、各種条件に応じて、図12や図13に示す例に示すように複数設定された送信タイミングの中から、各レーダー装置350に割り当てる送信タイミングを制御する。より具体的な一例として、タイミング制御部193は、同一エリア内(例えば、基地局100のセルから区分された領域のうちの同一の領域内)に存在する複数のレーダー装置350に対して、互いに異なる送信タイミングを割り当ててもよい。このように、タイミング制御部193は、レーダー装置間の干渉がより低減されるように、各レーダー装置350に対して送信タイミングを割り当ててよい。
リソース管理部195は、各レーダー装置350が上記無線信号(例えば、チャープ信号)の送信に利用可能なリソースの割り当てを制御する。例えば、リソース管理部195は、図15〜図17を参照して説明したように、各レーダー装置350の用途に応じて、当該レーダー装置350へのリソースの割り当てを制御してもよい。
なお、図19に示す構成はあくまで一例であり、必ずしもシステム1Aの構成を限定するものではない。具体的な一例として、前述したように、中央制御システム190は、複数の基地局100を含んでもよい。即ち、中央制御装置191は、当該複数の基地局100のそれぞれと通信可能に構成されていてもよい。また、中央制御装置191の少なくとも一部の構成が、基地局100に含まれていてもよい。また、複数の装置が連携して動作することで、中央制御装置191の機能が実現されてもよい。この場合には、例えば、タイミング制御部193の機能と、リソース管理部195の機能とが互いに異なる装置により実行されてもよい。また、タイミング制御部193の機能やリソース管理部195の機能が、複数の装置による分散処理により実現されてもよい。また、複数の中央制御システム190が連携して動作してもよい。具体的な一例として、互いに異なるエリアをカバーするように設定された中央制御システム190が連携して動作することで、エリア間を移動するレーダー装置350(例えば、車両等の移動体)による、ターゲットの検出に係る動作が制御されてもよい。
以上、図19を参照して、本開示の一実施形態に係るシステムの構成の一例について説明した。
(実施例1)
続いて、本開示の一実施形態に係るシステムの実施例として、レーダー装置(例えば、車両等)の動作の制御に係る一連の処理の流れの一例について説明する。まず、実施例1として、図20を参照して、中央制御システム190が、各レーダー装置350の動作を制御する場合の処理の流れの一例について説明する。図20は、実施例1に係るシステムの一連の処理の流れの一例を示したシーケンス図であり、中央制御システム190が車両350によるターゲットの検出に係る動作を制御する処理の流れの一例について示している。なお、以降の説明では、各レーダー装置350は、図12〜図14を参照して説明した例のように、ターゲットの検出にチャープ信号を利用するものとする。
図20に示すように、まず、中央制御システム190は、送信したチャープ信号がターゲット(物体)で反射した反射波に基づく当該ターゲットの検出に関する情報(以下、単に「ターゲットの検出に関する情報」とも称する)を、あらかじめ、無線の通信経路を介して、通信範囲内のレーダー装置350(例えば、車両等)に報知する。具体的な一例として、中央制御システム190は、チャープ信号の送信タイミングの候補に関する情報や、チャープ信号の送信に利用可能な周波数帯域や周波数区分に関する情報(換言すると、割り当て可能なリソースに関する情報)をレーダー装置350に報知する(S101)。なお、中央制御システム190とレーダー装置350との間の無線の通信経路を介した通信については、例えば、基地局100とレーダー装置350との間の通信として実現され得る。即ち、中央制御システム190における中央制御装置191は、例えば、基地局100を介して、当該基地局100の通信範囲内(例えば、セル内)のレーダー装置350と通信を行うことが可能である。また、チャープ信号の送信タイミングの候補の一例としては、例えば、図12及び図13を参照して説明した送信タイミングの一例が挙げられる。また、チャープ信号の送信に利用可能な周波数帯域や周波数区分に関する情報としては、例えば、図15〜図17を参照して説明した、時間軸方向や周波数軸方向に分割されたリソースの領域に関する情報(即ち、周波数帯域や周波数区分に関する情報)が挙げられる。
レーダー装置350は、中央制御システム190から報知された情報に基づき、チャープ信号を利用したターゲットの検出に関する各種条件を選択する。具体的な一例として、レーダー装置350は、中央制御システム190から報知されたチャープ信号の送信タイミングの候補に関する情報に基づき、当該候補の中からチャープ信号の送信への利用を希望する送信タイミングを選択する。また、レーダー装置350は、中央制御システム190から報知された周波数帯域や周波数区分に関する情報に基づき、チャープ信号を送信するために割り当てを希望するリソースやリソースの区分を選択する(S103)。
ただし、この時点では、各レーダー装置350の自発的な選択となるため、選択結果に偏りが生じる可能性がある。従って、各レーダー装置350は、最終的なリソースの決定のために、中央制御システム190に問い合わせを行ってもよい。また、各レーダー装置350は、無線環境のモニタリングを行うことで、候補となる送信タイミングやリソースの中から、最良と推測される送信タイミングやリソースを選択してもよい。また、各レーダー装置350は、あらかじめ割り振られた乱数に基づき、利用を希望する送信タイミングやリソースを確率的に決定してもよい。また、各レーダー装置350は、通信手段に与えられる固有の番号に基づき、算術的に求めた特定の値を参照して、当該値に対応する送信タイミングやリソースを決定してもよい。
そして、レーダー装置350は、チャープ信号を利用したターゲットの検出に関する各種条件(例えば、送信タイミングやリソース等)の選択結果に関する情報を中央制御システム190に送信する(S105)。中央制御システム190は、レーダー装置350から上記条件の選択結果に関する情報の通知を受けると、当該情報を確認し、通知された条件での動作を許可するか否かを決定する。また、このとき中央制御システム190は、各レーダー装置350が希望する条件での動作を許可するか否かを、他のレーダー装置350が希望する条件を鑑みて決定してもよい。そして、中央制御システム190は、各レーダー装置350が希望する条件での動作を許可するか否かの決定結果を、当該レーダー装置350に通知する(S107)。
レーダー装置350は、希望する条件での動作が中央制御システム190により許可された場合には、当該条件に基づくターゲットの検出に係る動作を開始する。具体的な一例として、レーダー装置350は、中央制御システム190により許可されたリソースを利用して、中央制御システム190により許可された送信タイミングでチャープ信号の送信を開始する(S109)。
このように、実施例1に係るシステムでは、例えば、中央制御システム190が、各レーダー装置350の状況を鑑み、当該レーダー装置350によるターゲットの検出に係る動作の条件(例えば、送信タイミングやリソースの条件)を制御することが可能である。このように、中央制御システム190が、各レーダー装置350によるターゲットの検出に係る動作を制御することで、レーダー装置350間での干渉の影響をより低減することが可能となる。
以上、実施例1として、図20を参照して、中央制御システム190が、各レーダー装置350の動作を制御する場合の処理の流れの一例について説明した。
(実施例2)
続いて、実施例2として、図21を参照して、中央制御システム190が、各レーダー装置350の動作を制御する場合の処理の流れの他の一例について説明する。図21は、実施例2に係るシステムの一連の処理の流れの一例を示したシーケンス図であり、中央制御システム190が車両350によるターゲットの検出に係る動作を制御する処理の流れの一例について示している。
実施例2に係るシステムでは、レーダー装置350側が起点となって、ターゲットの検出に係る動作の条件の設定(例えば、送信タイミングやリソースの割り当て等)に関する処理が開始される。
具体的には、図21に示すように、各レーダー装置350は、中央制御システム190からの情報の報知の有無に関わらず、任意のタイミングで、中央制御システム190に対して、ターゲットの検出に係る動作の各種条件の設定(例えば、送信タイミングやリソースの割り当て)に関する要求を行う(S131)。
中央制御システム190は、レーダー装置350からの上記要求を受けると、当該レーダー装置350によるターゲットの検出に係る動作の条件の選択を行う。具体的な一例として、中央制御システム190は、当該レーダー装置350に対して割り当てる、チャープ信号の送信タイミングを複数の候補の中から選択する。また、中央制御システム190は、当該レーダー装置350に対して割り当てるリソースを選択してもよい(S133)。
そして、中央制御システム190は、レーダー装置350に対して、当該レーダー装置350によるターゲットの検出に係る動作の条件の選択結果(例えば、送信タイミングやリソースの割り当て結果)に関する情報を通知する(S135)。
レーダー装置350は、中央制御システム190から、ターゲットの検出に係る動作の条件の選択結果に関する情報の通知を受けると、当該条件に基づくターゲットの検出に係る動作を開始する。具体的な一例として、レーダー装置350は、中央制御システム190により割り当てられたリソースを利用して、中央制御システム190により割り当てられた送信タイミングでチャープ信号の送信を開始する(S137)。
以上、実施例2として、図21を参照して、中央制御システム190が、各レーダー装置350の動作を制御する場合の処理の流れの他の一例について説明した。
(実施例3)
続いて、実施例3として、中央制御システム190からの依頼に応じて、一部のレーダー装置350が、中央制御システム190の役割を担う場合における、一連の処理の流れの一例について説明する。なお、以降の説明では、中央制御システム190の役割を担うレーダー装置350を、「マスター装置」とも称する。また、レーダー装置350が車両として構成されている場合については、「マスター装置」に相当するレーダー装置350を「マスター車両」とも称する。また、マスター装置として動作するレーダー装置350が、「第1の端末装置」の一例に相当する。また、マスター装置以外の他のレーダー装置350が、「第2の端末装置」の一例に相当する。
まず、図22を参照して、マスター装置として動作するレーダー装置350が中央制御システム190の役割を担う場合における一連の処理の流れの一例について説明する。図22は、実施例3に係るシステムの一連の処理の流れの一例について示したシーケンス図であり、マスター装置として動作するレーダー装置350が中央制御システム190の役割を担う場合の一例について示している。なお、図22に示す例では、便宜上、マスター装置として動作するレーダー装置を「マスター装置350D」と称し、マスター装置として動作しない他のレーダー装置を「レーダー装置350E」と称する。
図22に示すように、まず、マスター装置350Dは、ターゲットの検出に関する情報を、あらかじめ、無線の通信経路を介して、周囲のレーダー装置350Eに報知する(S151)。なお、マスター装置350Dとレーダー装置350Eとの間の通信は、例えば、V2X通信を含む装置間(例えば、車両間)の直接的または間接的な通信となることが想定される。また、マスター装置350Dからレーダー装置350Eに報知される情報については、例えば、前述した実施例1に係るシステム(図20参照)において中央制御システム190からレーダー装置350に報知される情報に相当する。
レーダー装置350Eは、マスター装置350Dから報知された情報に基づき、チャープ信号を利用したターゲットの検出に関する各種条件(例えば、送信タイミングやリソース等)を選択する(S153)。
そして、レーダー装置350Eは、チャープ信号を利用したターゲットの検出に関する各種条件(例えば、送信タイミングやリソース等)の選択結果に関する情報をマスター装置350Dに送信する(S155)。マスター装置350Dは、レーダー装置350Eから上記条件の選択結果に関する情報の通知を受けると、当該情報を確認し、通知された条件での動作を許可するか否かを決定する。また、このときマスター装置350Dは、レーダー装置350Eが希望する条件での動作を許可するか否かを、他のレーダー装置350が希望する条件を鑑みて決定してもよい。そして、マスター装置350Dは、レーダー装置350Eが希望する条件での動作を許可するか否かの決定結果を、当該レーダー装置350Eに通知する(S157)。
レーダー装置350Eは、希望する条件での動作がマスター装置350Dにより許可された場合には、当該条件に基づくターゲットの検出に係る動作を開始する。具体的な一例として、レーダー装置350Eは、マスター装置350Dにより許可されたリソースを利用して、マスター装置350Dにより許可された送信タイミングでチャープ信号の送信を開始する(S159)。
続いて、図23を参照して、中央制御システム190からの依頼に応じて、一部のレーダー装置350がマスター装置としての動作に移行するまでの一連の手続きの流れの一例について説明する。図23は、実施例3に係るシステムの一連の処理の流れの一例について示したシーケンス図であり、中央制御システム190からの依頼に応じて、一部のレーダー装置350がマスター装置としての動作に移行するまでの一連の手続きの流れの一例を示している。
図23に示すように、中央制御システム190は、通信範囲内の各レーダー装置350のうち少なくとも一部のレーダー装置350に対して、マスター装置として動作の基本的な条件に関する情報(以下、「基本情報」とも称する)を報知する(S171)。基本情報には、例えば、マスター装置として動作の開始時間、終了時間、マスター装置としての動作の開始条件、終了条件、マスター装置に求められるハードウェア条件等の情報が含まれていてもよい。また、レーダー装置350が車両の等の移動体として構成されている場合には、基本情報として、マスター車両に適合する車両の運行条件等の情報が含まれていてもよい。
また、中央制御システム190は、基本情報を報知したレーダー装置350に対して、周辺の電波環境のモニターを依頼する(S173)。また、このとき中央制御システム190は、当該依頼に対して、電波環境のモニタリングの条件に関する情報を含めてもよい。
中央制御システム190から基本情報を受信したレーダー装置350は、周辺の電波環境のモニター依頼に応じて、自身の周辺の電波環境のモニタリングを開始する。また、このときレーダー装置350は、当該依頼に対して、電波環境のモニタリングの条件に関する情報が含まれている場合には、当該条件に応じて電波環境のモニタリングを行ってもよい(S175)。
より具体的には、レーダー装置350は、自身が基本情報で指定された条件に見合うハードウェアを備えているか否かを確認する。また、基本情報に対して、マスター車両に適合する車両運行条件に関する情報が含まれている場合には、レーダー装置350(車両)は、車速の履歴、現在位置の履歴等のような走行データを参照し、自身が当該条件を満たすか否かを確認する。そして、レーダー装置350は、自身がマスター装置として条件を満たしていることを確認した場合には、自身の周辺の電波環境のモニタリングを開始する。具体的には、レーダー装置350は、基本情報として指定されたマスター装置としての動作の開始時間から終了時間の期間においてレーダーの受信回路を起動し、自身の周辺の環境におけるレーダー帯域の信号レベルを測定する。
そして、レーダー装置350は、周辺の電波環境のモニタリングを行った場合には、当該モニタリングの結果を中央制御システム190に通知する(S177)。また、レーダー装置350が車両等の移動体として構成されている場合には、当該レーダー装置350は、当該モニタリングの結果に対して、自身の走行データに応じた情報(例えば、車速の履歴や、位置の履歴等)を関連付けることで、当該情報を中央制御システム190に通知してもよい。
中央制御システム190は、各レーダー装置350から通知されるモニタリングの結果に基づき、マスター装置としての動作を依頼するレーダー装置350を決定する。マスター装置としては、帯域内に大きな干渉波が存在しないことが望ましい。そのため、中央制御システム190は、干渉レベルの高いレーダー装置350については、マスター装置として適さないと判断してもよい。また、レーダー装置350が車両等の移動体として構成されている場合には、中央制御システム190は、レーダー装置350(車両)の走行データに応じた情報を鑑みて、マスター装置としての動作を依頼するレーダー装置350を決定してもよい。具体的な一例として、中央制御システム190は、各レーダー装置350の位置の履歴に基づき、レーダー装置350間の位置関係(車両間の位置関係)を勘案し、マスター装置(マスター車両)に適したレーダー装置350を決定してもよい。また、中央制御システム190は、各レーダー装置350の速度の履歴に基づき、マスター装置(マスター車両)に適さないレーダー装置350を候補から除外してもよい。
また、中央制御システム190は、各レーダー装置350から通知されるモニタリングの結果を、リソースの割り当てのための情報として活用してもよい。具体的な一例として、車両の数、速度、車両の距離等の関係に基づき、極めて多くの車両が渋滞等により特定のエリアに偏在していることが検知することが可能である。そのため、このような状況が検知された場合には、中央制御システム190は、例えば、渋滞が発生している状況下でより効率的にリソースを活用することが可能となるリソースの割り当て方法を選択してもよい。
そして、中央制御システム190は、マスター装置に適するレーダー装置350を特定すると、当該レーダー装置350に対して、マスター装置としての動作の依頼を通知する(S181)。当該依頼の通知を受けたレーダー装置350は、マスター装置としての動作を承諾するか否かを判断し、承諾する場合には、当該承諾に関する情報を当該中央制御システム190に通知する(S181)。そして、当該レーダー装置350は、マスター装置としての動作を開始する(S183)。
以上のような構成により、中央制御システム190は、自身の役割を一部のレーダー装置350に委譲することも可能となる。これにより、例えば、中央制御システム190が実行する処理を、その時々の状況に応じて、複数の装置で分散して処理することも可能となる。
以上、実施例3として、図22及び図23を参照して、中央制御システム190からの依頼に応じて、一部のレーダー装置350が、中央制御システム190の役割を担う場合における、一連の処理の流れの一例について説明した。
<<5.応用例>>
続いて、本開示に係る技術の応用例について説明する。本開示に係る技術は、様々な製品へ応用可能である。例えば、基地局100は、マクロeNB又はスモールeNBなどのいずれかの種類のeNB(evolved Node B)として実現されてもよい。スモールeNBは、ピコeNB、マイクロeNB又はホーム(フェムト)eNBなどの、マクロセルよりも小さいセルをカバーするeNBであってよい。その代わりに、基地局100は、NodeB又はBTS(Base Transceiver Station)などの他の種類の基地局として実現されてもよい。基地局100は、無線通信を制御する本体(基地局装置ともいう)と、本体とは別の場所に配置される1つ以上のRRH(Remote Radio Head)とを含んでもよい。また、後述する様々な種類の端末が一時的に又は半永続的に基地局機能を実行することにより、基地局100として動作してもよい。
また、例えば、端末装置200は、スマートフォン、タブレットPC(Personal Computer)、ノートPC、携帯型ゲーム端末、携帯型/ドングル型のモバイルルータ若しくはデジタルカメラなどのモバイル端末、又はカーナビゲーション装置などの車載端末として実現されてもよい。また、端末装置200は、M2M(Machine To Machine)通信を行う端末(MTC(Machine Type Communication)端末ともいう)として実現されてもよい。さらに、端末装置200は、これら端末に搭載される無線通信モジュール(例えば、1つのダイで構成される集積回路モジュール)であってもよい。
また、上記では、端末装置200に相当するレーダー装置350が移動体して構成されている場合の一例として、特に、当該レーダー装置350が車両として構成されている場合の例について説明した。一方で、レーダー装置350を移動体として構成する場合の応用先は、必ずしも車両のみには限定されない。具体的な一例として、レーダー装置350が、ドローンや自律型のロボット等として構成されていてもよい。また、レーダー装置350自体が移動体として構成されていなくてもよい。即ち、レーダー装置350が、移動体に搭載されるレーダー装置として構成されていてもよい。また、レーダー装置350を移動体以外の他の装置に応用することも可能である。具体的な一例として、RSU等のようなインフラストラクチャ端末として、本実施形態に係るレーダー装置350が適用されてもよい。
<5.1.基地局に関する応用例>
(第1の応用例)
図24は、本開示に係る技術が適用され得るeNBの概略的な構成の第1の例を示すブロック図である。eNB800は、1つ以上のアンテナ810、及び基地局装置820を有する。各アンテナ810及び基地局装置820は、RFケーブルを介して互いに接続され得る。
アンテナ810の各々は、単一の又は複数のアンテナ素子(例えば、MIMOアンテナを構成する複数のアンテナ素子)を有し、基地局装置820による無線信号の送受信のために使用される。eNB800は、図24に示したように複数のアンテナ810を有し、複数のアンテナ810は、例えばeNB800が使用する複数の周波数帯域にそれぞれ対応してもよい。なお、図24にはeNB800が複数のアンテナ810を有する例を示したが、eNB800は単一のアンテナ810を有してもよい。
基地局装置820は、コントローラ821、メモリ822、ネットワークインタフェース823及び無線通信インタフェース825を備える。
コントローラ821は、例えばCPU又はDSPであってよく、基地局装置820の上位レイヤの様々な機能を動作させる。例えば、コントローラ821は、無線通信インタフェース825により処理された信号内のデータからデータパケットを生成し、生成したパケットをネットワークインタフェース823を介して転送する。コントローラ821は、複数のベースバンドプロセッサからのデータをバンドリングすることによりバンドルドパケットを生成し、生成したバンドルドパケットを転送してもよい。また、コントローラ821は、無線リソース管理(Radio Resource Control)、無線ベアラ制御(Radio Bearer Control)、移動性管理(Mobility Management)、流入制御(Admission Control)又はスケジューリング(Scheduling)などの制御を実行する論理的な機能を有してもよい。また、当該制御は、周辺のeNB又はコアネットワークノードと連携して実行されてもよい。メモリ822は、RAM及びROMを含み、コントローラ821により実行されるプログラム、及び様々な制御データ(例えば、端末リスト、送信電力データ及びスケジューリングデータなど)を記憶する。
ネットワークインタフェース823は、基地局装置820をコアネットワーク824に接続するための通信インタフェースである。コントローラ821は、ネットワークインタフェース823を介して、コアネットワークノード又は他のeNBと通信してもよい。その場合に、eNB800と、コアネットワークノード又は他のeNBとは、論理的なインタフェース(例えば、S1インタフェース又はX2インタフェース)により互いに接続されてもよい。ネットワークインタフェース823は、有線通信インタフェースであってもよく、又は無線バックホールのための無線通信インタフェースであってもよい。ネットワークインタフェース823が無線通信インタフェースである場合、ネットワークインタフェース823は、無線通信インタフェース825により使用される周波数帯域よりもより高い周波数帯域を無線通信に使用してもよい。
無線通信インタフェース825は、LTE(Long Term Evolution)又はLTE−Advancedなどのいずれかのセルラー通信方式をサポートし、アンテナ810を介して、eNB800のセル内に位置する端末に無線接続を提供する。無線通信インタフェース825は、典型的には、ベースバンド(BB)プロセッサ826及びRF回路827などを含み得る。BBプロセッサ826は、例えば、符号化/復号、変調/復調及び多重化/逆多重化などを行なってよく、各レイヤ(例えば、L1、MAC(Medium Access Control)、RLC(Radio Link Control)及びPDCP(Packet Data Convergence Protocol))の様々な信号処理を実行する。BBプロセッサ826は、コントローラ821の代わりに、上述した論理的な機能の一部又は全部を有してもよい。BBプロセッサ826は、通信制御プログラムを記憶するメモリ、当該プログラムを実行するプロセッサ及び関連する回路を含むモジュールであってもよく、BBプロセッサ826の機能は、上記プログラムのアップデートにより変更可能であってもよい。また、上記モジュールは、基地局装置820のスロットに挿入されるカード若しくはブレードであってもよく、又は上記カード若しくは上記ブレードに搭載されるチップであってもよい。一方、RF回路827は、ミキサ、フィルタ及びアンプなどを含んでもよく、アンテナ810を介して無線信号を送受信する。
無線通信インタフェース825は、図24に示したように複数のBBプロセッサ826を含み、複数のBBプロセッサ826は、例えばeNB800が使用する複数の周波数帯域にそれぞれ対応してもよい。また、無線通信インタフェース825は、図24に示したように複数のRF回路827を含み、複数のRF回路827は、例えば複数のアンテナ素子にそれぞれ対応してもよい。なお、図24には無線通信インタフェース825が複数のBBプロセッサ826及び複数のRF回路827を含む例を示したが、無線通信インタフェース825は単一のBBプロセッサ826又は単一のRF回路827を含んでもよい。
図24に示したeNB800において、図2を参照して説明した基地局100に含まれる1つ以上の構成要素(例えば、通信制御部151、情報取得部153、通知部155、及び判定部157の少なくともいずれか)は、無線通信インタフェース825において実装されてもよい。あるいは、これらの構成要素の少なくとも一部は、コントローラ821において実装されてもよい。一例として、eNB800は、無線通信インタフェース825の一部(例えば、BBプロセッサ826)若しくは全部、及び/又はコントローラ821を含むモジュールを搭載し、当該モジュールにおいて上記1つ以上の構成要素が実装されてもよい。この場合に、上記モジュールは、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラム(換言すると、プロセッサに上記1つ以上の構成要素の動作を実行させるためのプログラム)を記憶し、当該プログラムを実行してもよい。別の例として、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラムがeNB800にインストールされ、無線通信インタフェース825(例えば、BBプロセッサ826)及び/又はコントローラ821が当該プログラムを実行してもよい。以上のように、上記1つ以上の構成要素を備える装置としてeNB800、基地局装置820又は上記モジュールが提供されてもよく、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラムが提供されてもよい。また、上記プログラムを記録した読み取り可能な記録媒体が提供されてもよい。
また、図24に示したeNB800において、図2を参照して説明した無線通信部120は、無線通信インタフェース825(例えば、RF回路827)において実装されてもよい。また、アンテナ部110は、アンテナ810において実装されてもよい。また、ネットワーク通信部130は、コントローラ821及び/又はネットワークインタフェース823において実装されてもよい。また、記憶部140は、メモリ822において実装されてもよい。
(第2の応用例)
図25は、本開示に係る技術が適用され得るeNBの概略的な構成の第2の例を示すブロック図である。eNB830は、1つ以上のアンテナ840、基地局装置850、及びRRH860を有する。各アンテナ840及びRRH860は、RFケーブルを介して互いに接続され得る。また、基地局装置850及びRRH860は、光ファイバケーブルなどの高速回線で互いに接続され得る。
アンテナ840の各々は、単一の又は複数のアンテナ素子(例えば、MIMOアンテナを構成する複数のアンテナ素子)を有し、RRH860による無線信号の送受信のために使用される。eNB830は、図25に示したように複数のアンテナ840を有し、複数のアンテナ840は、例えばeNB830が使用する複数の周波数帯域にそれぞれ対応してもよい。なお、図25にはeNB830が複数のアンテナ840を有する例を示したが、eNB830は単一のアンテナ840を有してもよい。
基地局装置850は、コントローラ851、メモリ852、ネットワークインタフェース853、無線通信インタフェース855及び接続インタフェース857を備える。コントローラ851、メモリ852及びネットワークインタフェース853は、図24を参照して説明したコントローラ821、メモリ822及びネットワークインタフェース823と同様のものである。
無線通信インタフェース855は、LTE又はLTE−Advancedなどのいずれかのセルラー通信方式をサポートし、RRH860及びアンテナ840を介して、RRH860に対応するセクタ内に位置する端末に無線接続を提供する。無線通信インタフェース855は、典型的には、BBプロセッサ856などを含み得る。BBプロセッサ856は、接続インタフェース857を介してRRH860のRF回路864と接続されることを除き、図24を参照して説明したBBプロセッサ826と同様のものである。無線通信インタフェース855は、図25に示したように複数のBBプロセッサ856を含み、複数のBBプロセッサ856は、例えばeNB830が使用する複数の周波数帯域にそれぞれ対応してもよい。なお、図25には無線通信インタフェース855が複数のBBプロセッサ856を含む例を示したが、無線通信インタフェース855は単一のBBプロセッサ856を含んでもよい。
接続インタフェース857は、基地局装置850(無線通信インタフェース855)をRRH860と接続するためのインタフェースである。接続インタフェース857は、基地局装置850(無線通信インタフェース855)とRRH860とを接続する上記高速回線での通信のための通信モジュールであってもよい。
また、RRH860は、接続インタフェース861及び無線通信インタフェース863を備える。
接続インタフェース861は、RRH860(無線通信インタフェース863)を基地局装置850と接続するためのインタフェースである。接続インタフェース861は、上記高速回線での通信のための通信モジュールであってもよい。
無線通信インタフェース863は、アンテナ840を介して無線信号を送受信する。無線通信インタフェース863は、典型的には、RF回路864などを含み得る。RF回路864は、ミキサ、フィルタ及びアンプなどを含んでもよく、アンテナ840を介して無線信号を送受信する。無線通信インタフェース863は、図25に示したように複数のRF回路864を含み、複数のRF回路864は、例えば複数のアンテナ素子にそれぞれ対応してもよい。なお、図25には無線通信インタフェース863が複数のRF回路864を含む例を示したが、無線通信インタフェース863は単一のRF回路864を含んでもよい。
図25に示したeNB830において、図2を参照して説明した基地局100に含まれる1つ以上の構成要素(例えば、通信制御部151、情報取得部153、通知部155、及び判定部157の少なくともいずれか)は、無線通信インタフェース855及び/又は無線通信インタフェース863において実装されてもよい。あるいは、これらの構成要素の少なくとも一部は、コントローラ851において実装されてもよい。一例として、eNB830は、無線通信インタフェース855の一部(例えば、BBプロセッサ856)若しくは全部、及び/又はコントローラ851を含むモジュールを搭載し、当該モジュールにおいて上記1つ以上の構成要素が実装されてもよい。この場合に、上記モジュールは、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラム(換言すると、プロセッサに上記1つ以上の構成要素の動作を実行させるためのプログラム)を記憶し、当該プログラムを実行してもよい。別の例として、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラムがeNB830にインストールされ、無線通信インタフェース855(例えば、BBプロセッサ856)及び/又はコントローラ851が当該プログラムを実行してもよい。以上のように、上記1つ以上の構成要素を備える装置としてeNB830、基地局装置850又は上記モジュールが提供されてもよく、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラムが提供されてもよい。また、上記プログラムを記録した読み取り可能な記録媒体が提供されてもよい。
また、図25に示したeNB830において、例えば、図2を参照して説明した無線通信部120は、無線通信インタフェース863(例えば、RF回路864)において実装されてもよい。また、アンテナ部110は、アンテナ840において実装されてもよい。また、ネットワーク通信部130は、コントローラ851及び/又はネットワークインタフェース853において実装されてもよい。また、記憶部140は、メモリ852において実装されてもよい。
<5.2.端末装置に関する応用例>
(第1の応用例)
図26は、本開示に係る技術が適用され得るスマートフォン900の概略的な構成の一例を示すブロック図である。スマートフォン900は、プロセッサ901、メモリ902、ストレージ903、外部接続インタフェース904、カメラ906、センサ907、マイクロフォン908、入力デバイス909、表示デバイス910、スピーカ911、無線通信インタフェース912、1つ以上のアンテナスイッチ915、1つ以上のアンテナ916、バス917、バッテリー918及び補助コントローラ919を備える。
プロセッサ901は、例えばCPU又はSoC(System on Chip)であってよく、スマートフォン900のアプリケーションレイヤ及びその他のレイヤの機能を制御する。メモリ902は、RAM及びROMを含み、プロセッサ901により実行されるプログラム及びデータを記憶する。ストレージ903は、半導体メモリ又はハードディスクなどの記憶媒体を含み得る。外部接続インタフェース904は、メモリーカード又はUSB(Universal Serial Bus)デバイスなどの外付けデバイスをスマートフォン900へ接続するためのインタフェースである。
カメラ906は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などの撮像素子を有し、撮像画像を生成する。センサ907は、例えば、測位センサ、ジャイロセンサ、地磁気センサ及び加速度センサなどのセンサ群を含み得る。マイクロフォン908は、スマートフォン900へ入力される音声を音声信号へ変換する。入力デバイス909は、例えば、表示デバイス910の画面上へのタッチを検出するタッチセンサ、キーパッド、キーボード、ボタン又はスイッチなどを含み、ユーザからの操作又は情報入力を受け付ける。表示デバイス910は、液晶ディスプレイ(LCD)又は有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイなどの画面を有し、スマートフォン900の出力画像を表示する。スピーカ911は、スマートフォン900から出力される音声信号を音声に変換する。
無線通信インタフェース912は、LTE又はLTE−Advancedなどのいずれかのセルラー通信方式をサポートし、無線通信を実行する。無線通信インタフェース912は、典型的には、BBプロセッサ913及びRF回路914などを含み得る。BBプロセッサ913は、例えば、符号化/復号、変調/復調及び多重化/逆多重化などを行なってよく、無線通信のための様々な信号処理を実行する。一方、RF回路914は、ミキサ、フィルタ及びアンプなどを含んでもよく、アンテナ916を介して無線信号を送受信する。無線通信インタフェース912は、BBプロセッサ913及びRF回路914を集積したワンチップのモジュールであってもよい。無線通信インタフェース912は、図26に示したように複数のBBプロセッサ913及び複数のRF回路914を含んでもよい。なお、図26には無線通信インタフェース912が複数のBBプロセッサ913及び複数のRF回路914を含む例を示したが、無線通信インタフェース912は単一のBBプロセッサ913又は単一のRF回路914を含んでもよい。
さらに、無線通信インタフェース912は、セルラー通信方式に加えて、近距離無線通信方式、近接無線通信方式又は無線LAN(Local Area Network)方式などの他の種類の無線通信方式をサポートしてもよく、その場合に、無線通信方式ごとのBBプロセッサ913及びRF回路914を含んでもよい。
アンテナスイッチ915の各々は、無線通信インタフェース912に含まれる複数の回路(例えば、異なる無線通信方式のための回路)の間でアンテナ916の接続先を切り替える。
アンテナ916の各々は、単一の又は複数のアンテナ素子(例えば、MIMOアンテナを構成する複数のアンテナ素子)を有し、無線通信インタフェース912による無線信号の送受信のために使用される。スマートフォン900は、図26に示したように複数のアンテナ916を有してもよい。なお、図26にはスマートフォン900が複数のアンテナ916を有する例を示したが、スマートフォン900は単一のアンテナ916を有してもよい。
さらに、スマートフォン900は、無線通信方式ごとにアンテナ916を備えてもよい。その場合に、アンテナスイッチ915は、スマートフォン900の構成から省略されてもよい。
バス917は、プロセッサ901、メモリ902、ストレージ903、外部接続インタフェース904、カメラ906、センサ907、マイクロフォン908、入力デバイス909、表示デバイス910、スピーカ911、無線通信インタフェース912及び補助コントローラ919を互いに接続する。バッテリー918は、図中に破線で部分的に示した給電ラインを介して、図26に示したスマートフォン900の各ブロックへ電力を供給する。補助コントローラ919は、例えば、スリープモードにおいて、スマートフォン900の必要最低限の機能を動作させる。
図26に示したスマートフォン900において、図3を参照して説明した端末装置200に含まれる1つ以上の構成要素(例えば、通信制御部241、情報取得部243、検出制御部245、及び通知部247の少なくともいずれか)は、無線通信インタフェース912において実装されてもよい。あるいは、これらの構成要素の少なくとも一部は、プロセッサ901又は補助コントローラ919において実装されてもよい。一例として、スマートフォン900は、無線通信インタフェース912の一部(例えば、BBプロセッサ913)若しくは全部、プロセッサ901、及び/又は補助コントローラ919を含むモジュールを搭載し、当該モジュールにおいて上記1つ以上の構成要素が実装されてもよい。この場合に、上記モジュールは、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラム(換言すると、プロセッサに上記1つ以上の構成要素の動作を実行させるためのプログラム)を記憶し、当該プログラムを実行してもよい。別の例として、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラムがスマートフォン900にインストールされ、無線通信インタフェース912(例えば、BBプロセッサ913)、プロセッサ901、及び/又は補助コントローラ919が当該プログラムを実行してもよい。以上のように、上記1つ以上の構成要素を備える装置としてスマートフォン900又は上記モジュールが提供されてもよく、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラムが提供されてもよい。また、上記プログラムを記録した読み取り可能な記録媒体が提供されてもよい。
また、図26に示したスマートフォン900において、例えば、図3を参照して説明した無線通信部220は、無線通信インタフェース912(例えば、RF回路914)において実装されてもよい。また、アンテナ部210は、アンテナ916において実装されてもよい。また、記憶部230は、メモリ902において実装されてもよい。
(第2の応用例)
図27は、本開示に係る技術が適用され得るカーナビゲーション装置920の概略的な構成の一例を示すブロック図である。カーナビゲーション装置920は、プロセッサ921、メモリ922、GPS(Global Positioning System)モジュール924、センサ925、データインタフェース926、コンテンツプレーヤ927、記憶媒体インタフェース928、入力デバイス929、表示デバイス930、スピーカ931、無線通信インタフェース933、1つ以上のアンテナスイッチ936、1つ以上のアンテナ937及びバッテリー938を備える。
プロセッサ921は、例えばCPU又はSoCであってよく、カーナビゲーション装置920のナビゲーション機能及びその他の機能を制御する。メモリ922は、RAM及びROMを含み、プロセッサ921により実行されるプログラム及びデータを記憶する。
GPSモジュール924は、GPS衛星から受信されるGPS信号を用いて、カーナビゲーション装置920の位置(例えば、緯度、経度及び高度)を測定する。センサ925は、例えば、ジャイロセンサ、地磁気センサ及び気圧センサなどのセンサ群を含み得る。データインタフェース926は、例えば、図示しない端子を介して車載ネットワーク941に接続され、車速データなどの車両側で生成されるデータを取得する。
コンテンツプレーヤ927は、記憶媒体インタフェース928に挿入される記憶媒体(例えば、CD又はDVD)に記憶されているコンテンツを再生する。入力デバイス929は、例えば、表示デバイス930の画面上へのタッチを検出するタッチセンサ、ボタン又はスイッチなどを含み、ユーザからの操作又は情報入力を受け付ける。表示デバイス930は、LCD又はOLEDディスプレイなどの画面を有し、ナビゲーション機能又は再生されるコンテンツの画像を表示する。スピーカ931は、ナビゲーション機能又は再生されるコンテンツの音声を出力する。
無線通信インタフェース933は、LTE又はLTE−Advancedなどのいずれかのセルラー通信方式をサポートし、無線通信を実行する。無線通信インタフェース933は、典型的には、BBプロセッサ934及びRF回路935などを含み得る。BBプロセッサ934は、例えば、符号化/復号、変調/復調及び多重化/逆多重化などを行なってよく、無線通信のための様々な信号処理を実行する。一方、RF回路935は、ミキサ、フィルタ及びアンプなどを含んでもよく、アンテナ937を介して無線信号を送受信する。無線通信インタフェース933は、BBプロセッサ934及びRF回路935を集積したワンチップのモジュールであってもよい。無線通信インタフェース933は、図27に示したように複数のBBプロセッサ934及び複数のRF回路935を含んでもよい。なお、図27には無線通信インタフェース933が複数のBBプロセッサ934及び複数のRF回路935を含む例を示したが、無線通信インタフェース933は単一のBBプロセッサ934又は単一のRF回路935を含んでもよい。
さらに、無線通信インタフェース933は、セルラー通信方式に加えて、近距離無線通信方式、近接無線通信方式又は無線LAN方式などの他の種類の無線通信方式をサポートしてもよく、その場合に、無線通信方式ごとのBBプロセッサ934及びRF回路935を含んでもよい。
アンテナスイッチ936の各々は、無線通信インタフェース933に含まれる複数の回路(例えば、異なる無線通信方式のための回路)の間でアンテナ937の接続先を切り替える。
アンテナ937の各々は、単一の又は複数のアンテナ素子(例えば、MIMOアンテナを構成する複数のアンテナ素子)を有し、無線通信インタフェース933による無線信号の送受信のために使用される。カーナビゲーション装置920は、図27に示したように複数のアンテナ937を有してもよい。なお、図27にはカーナビゲーション装置920が複数のアンテナ937を有する例を示したが、カーナビゲーション装置920は単一のアンテナ937を有してもよい。
さらに、カーナビゲーション装置920は、無線通信方式ごとにアンテナ937を備えてもよい。その場合に、アンテナスイッチ936は、カーナビゲーション装置920の構成から省略されてもよい。
バッテリー938は、図中に破線で部分的に示した給電ラインを介して、図27に示したカーナビゲーション装置920の各ブロックへ電力を供給する。また、バッテリー938は、車両側から給電される電力を蓄積する。
図27に示したカーナビゲーション装置920において、図3を参照して説明した端末装置200に含まれる1つ以上の構成要素(例えば、通信制御部241、情報取得部243、検出制御部245、及び通知部247の少なくともいずれか)は、無線通信インタフェース933において実装されてもよい。あるいは、これらの構成要素の少なくとも一部は、プロセッサ921において実装されてもよい。一例として、カーナビゲーション装置920は、無線通信インタフェース933の一部(例えば、BBプロセッサ934)若しくは全部及び/又はプロセッサ921を含むモジュールを搭載し、当該モジュールにおいて上記1つ以上の構成要素が実装されてもよい。この場合に、上記モジュールは、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラム(換言すると、プロセッサに上記1つ以上の構成要素の動作を実行させるためのプログラム)を記憶し、当該プログラムを実行してもよい。別の例として、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラムがカーナビゲーション装置920にインストールされ、無線通信インタフェース933(例えば、BBプロセッサ934)及び/又はプロセッサ921が当該プログラムを実行してもよい。以上のように、上記1つ以上の構成要素を備える装置としてカーナビゲーション装置920又は上記モジュールが提供されてもよく、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラムが提供されてもよい。また、上記プログラムを記録した読み取り可能な記録媒体が提供されてもよい。
また、図27に示したカーナビゲーション装置920において、例えば、図3を参照して説明した無線通信部220は、無線通信インタフェース933(例えば、RF回路935)において実装されてもよい。また、アンテナ部210は、アンテナ937において実装されてもよい。また、記憶部230は、メモリ922において実装されてもよい。
また、本開示に係る技術は、上述したカーナビゲーション装置920の1つ以上のブロックと、車載ネットワーク941と、車両側モジュール942とを含む車載システム(又は車両)940として実現されてもよい。車両側モジュール942は、車速、エンジン回転数又は故障情報などの車両側データを生成し、生成したデータを車載ネットワーク941へ出力する。
<<6.むすび>>
以上説明したように、本開示の一実施形態に係る通信装置(例えば、レーダー装置350)は、無線通信を行う通信部と、送信された無線信号(例えば、チャープ信号)が物体で反射した反射波に基づく当該物体の検出に関する情報を、上記無線通信を介して他の通信装置から取得する取得部と、取得された当該情報に基づき、上記検出に関する動作を制御する制御部とを備える。また、本開示の一実施形態に係る通信装置(例えば、基地局100やマスター装置350D)は、無線通信を行う通信部と、送信された無線信号が物体で反射した反射波に基づく当該物体の検出に関する情報を、前記無線通信を介して端末装置(例えば、レーダー装置350)に通知する通知部と、を備える。
以上のような構成により、本開示の一実施形態に係るシステムに依れば、例えば、車載レーダーの普及に伴い、当該レーダー間(車両間)の干渉の影響がより顕在化しやすくなるような状況下においても、当該干渉の影響をより低減することが可能となる。即ち、レーダー間の干渉の影響を低減することで、虚像の顕在化をより抑制することが可能となる。また、本開示の一実施形態に係るシステムに依れば、各レーダー装置に対して、無線信号(例えば、チャープ信号)の送信に利用可能なリソースをより効率的に割り当てることも可能となる。
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
(1)
無線通信を行う通信部と、
送信された無線信号が物体で反射した反射波に基づく当該物体の検出に関する情報を、前記無線通信を介して他の通信装置から取得する取得部と、
取得された当該情報に基づき、前記検出に関する動作を制御する制御部と、
を備える、通信装置。
(2)
前記検出に関する情報は、前記無線信号の送信に利用可能なリソースに関する情報を含み、
前記制御部は、当該リソースに関する情報に基づき、前記無線信号の送信に利用する前記リソースを選択する、
前記(1)に記載の通信装置。
(3)
前記無線信号により前記検出の対象とする前記物体までの距離に応じて、異なる前記リソースが割り当てられ、
前記制御部は、前記リソースに関する情報と、前記検出の対象とする前記物体までの距離と、に基づき、前記無線信号の送信に利用する前記リソースを選択する、
前記(2)に記載の通信装置。
(4)
割り当てを希望するリソースに関する情報を前記他の通信装置に通知する通知部を備える、前記(2)または(3)に記載の通信装置。
(5)
前記検出に関する情報は、前記無線信号の送信タイミングに関する情報を含み、
前記制御部は、前記送信タイミングに関する情報に基づき、前記無線信号の送信タイミングを制御する、
前記(1)〜(4)のいずれか一項に記載の通信装置。
(6)
希望する無線信号の送信タイミングに関する情報を前記他の通信装置に通知する通知部を備える、前記(5)に記載の通信装置。
(7)
前記無線信号は、第1の時間幅を有する期間内で周波数が時系列に沿って連続的に変化するように制御され、
前記制御部は、前記無線信号が、前記第1の時間幅よりも短い第2の時間幅を有する期間ごとに設定された複数の送信タイミングのうちのいずれかの送信タイミングで送信されるように制御する、
前記(1)〜(6)のいずれか一項に記載の通信装置。
(8)
前記制御部は、前記無線信号の送信タイミングから前記第2の時間幅以下の第3の時間幅を有する期間内における前記反射波の受信結果に基づき物体の位置が検出されるように制御する、前記(7)に記載の通信装置。
(9)
前記無線信号は、周波数が時系列に沿って連続的に増加または減少するように制御されたチャープ信号である、前記(7)または(8)に記載の通信装置。
(10)
前記他の通信装置は、基地局である、前記(1)〜(9)のいずれか一項に記載の通信装置。
(11)
前記他の通信装置は、無線通信を介して基地局と通信可能に構成された端末装置である、前記(1)〜(9)のいずれか一項に記載の通信装置。
(12)
前記通信装置は、移動体として構成されている、前記(1)〜(11)のいずれか一項に記載の通信装置。
(13)
無線通信を行う通信部と、
送信された無線信号が物体で反射した反射波に基づく当該物体の検出に関する情報を、前記無線通信を介して端末装置に通知する通知部と、
を備える、通信装置。
(14)
前記無線信号の送信に利用可能なリソースを割り当てる制御部を備え、
前記検出に関する情報は、割り当てられた前記リソースに関する情報を含む、
前記(13)に記載の通信装置。
(15)
前記制御部は、前記無線信号による前記検出の対象とする前記物体までの距離に応じて、当該無線信号の送信に利用可能なリソースを割り当てる領域の、時間方向の幅及び周波数方向の幅のうち少なくともいずれかを制御する、前記(14)に記載の通信装置。
(16)
前記制御部は、前記無線信号による前記検出の対象とする前記物体までの距離が長いほど、当該無線信号の送信に利用可能なリソースを割り当てる領域の時間方向の幅がより広くなるように制御する、前記(15)に記載の通信装置。
(17)
前記制御部は、前記無線信号による前記検出の対象とする前記物体までの距離が短いほど、当該無線信号の送信に利用可能なリソースを割り当てる領域の周波数方向の幅がより広くなるように制御する、前記(15)または(16)に記載の通信装置。
(18)
前記制御部は、前記無線信号の送信に利用可能なリソースとして、当該無線信号による前記検出の対象とする前記物体までの距離に応じて異なるリソースを割り当てる、前記(14)〜(17)のいずれか一項に記載の通信装置。
(19)
前記制御部は、前記無線信号による前記検出の対象とする前記物体までの距離が長いほど、当該無線信号の送信に利用可能なリソースとして、より低い周波数帯域のリソースを割り当てる、前記(14)〜(18)のいずれか一項に記載の通信装置。
(20)
前記制御部は、前記無線信号の送信に利用可能なリソースとして、互いに異なる複数の領域のうちいずれかの領域に含まれるリソースを割り当てる、前記(14)〜(19)のいずれか一項に記載の通信装置。
(21)
前記通信装置は、複数の端末装置のうちのマスター装置として動作する第1の端末装置であり、
前記通知部は、前記第1の端末装置とは異なる第2の端末装置に、前記検出に関する情報を通知する、
前記(13)〜(20)のいずれか一項に記載の通信装置。
(22)
前記通信装置は、基地局からの依頼に応じて、マスター装置として動作する、前記(21)に記載の通信装置。
(23)
周辺環境に関する情報を取得する取得部を備え、
前記通知部は、基地局からの依頼に応じて、周辺環境に関する情報を当該基地局に通知する、
前記(22)に記載の通信装置。

(24)
前記通信装置は、基地局である、前記(13)〜(20)のいずれか一項に記載の通信装置。
(25)
1以上の前記端末装置のうち少なくとも一部の端末装置から、当該端末装置の周辺環境に関する情報を取得する取得部と、
前記周辺環境に関する情報に基づき、当該を取得した1以上の前記端末装置の中から、マスター装置として動作する端末装置を選択する選択部と、
を備え、
前記通知部は、選択された前記端末装置に、マスター装置としての動作の依頼に関する情報を通知する、
前記(24)に記載の通信装置。
(26)
コンピュータが、
無線通信を行うことと、
送信された無線信号が物体で反射した反射波に基づく当該物体の検出に関する情報を、前記無線通信を介して他の通信装置から取得することと、
取得された当該情報に基づき、前記検出に関する動作を制御することと、
を含む、通信方法。
(27)
コンピュータが、
無線通信を行うことと、
送信された無線信号が物体で反射した反射波に基づく当該物体の検出に関する情報を、前記無線通信を介して端末装置に通知することと、
を含む、通信方法。
(28)
第1の時間幅を有する期間内で周波数が時系列に沿って連続的に変化するように制御された無線信号が、前記第1の時間幅よりも短い第2の時間幅を有する期間ごとに設定された複数の送信タイミングのうちのいずれかの送信タイミングで送信され、当該無線信号の反射波が受信されるように制御する通信制御部と、
前記無線信号の送信タイミングから前記第2の時間幅以下の第3の時間幅を有する期間内における前記反射波の受信結果に基づき物体の位置を検出する検出部と、
を備える、検出装置。
1 システム
100 基地局
110 アンテナ部
120 無線通信部
130 ネットワーク通信部
140 記憶部
150 制御部
151 通信制御部
153 情報取得部
155 通知部
157 判定部
200 端末装置
210 アンテナ部
220 無線通信部
230 記憶部
240 制御部
241 通信制御部
243 情報取得部
245 検出制御部
247 通知部
250 検出部
190 中央制御システム
191 中央制御装置
193 タイミング制御部
195 リソース管理部
350 レーダー装置
351 通信部
353 制御部
355 レーダーユニット

Claims (19)

  1. 無線通信を行う通信部と、
    送信された無線信号が物体で反射した反射波に基づく当該物体の検出に関する情報を、前記無線通信を介して他の通信装置から取得する取得部と、
    取得された当該情報に基づき、前記検出に関する動作を制御する制御部と、
    を備える、通信装置。
  2. 前記検出に関する情報は、前記無線信号の送信に利用可能なリソースに関する情報を含み、
    前記制御部は、当該リソースに関する情報に基づき、前記無線信号の送信に利用する前記リソースを選択する、
    請求項1に記載の通信装置。
  3. 前記無線信号により前記検出の対象とする前記物体までの距離に応じて、異なる前記リソースが割り当てられ、
    前記制御部は、前記リソースに関する情報と、前記検出の対象とする前記物体までの距離と、に基づき、前記無線信号の送信に利用する前記リソースを選択する、
    請求項2に記載の通信装置。
  4. 割り当てを希望するリソースに関する情報を前記他の通信装置に通知する通知部を備える、請求項2に記載の通信装置。
  5. 前記検出に関する情報は、前記無線信号の送信タイミングに関する情報を含み、
    前記制御部は、前記送信タイミングに関する情報に基づき、前記無線信号の送信タイミングを制御する、
    請求項1に記載の通信装置。
  6. 前記無線信号は、第1の時間幅を有する期間内で周波数が時系列に沿って連続的に変化するように制御され、
    前記制御部は、前記無線信号が、前記第1の時間幅よりも短い第2の時間幅を有する期間ごとに設定された複数の送信タイミングのうちのいずれかの送信タイミングで送信されるように制御する、
    請求項1に記載の通信装置。
  7. 前記制御部は、前記無線信号の送信タイミングから前記第2の時間幅以下の第3の時間幅を有する期間内における前記反射波の受信結果に基づき物体の位置が検出されるように制御する、請求項6に記載の通信装置。
  8. 前記無線信号は、周波数が時系列に沿って連続的に増加または減少するように制御されたチャープ信号である、請求項6に記載の通信装置。
  9. 無線通信を行う通信部と、
    送信された無線信号が物体で反射した反射波に基づく当該物体の検出に関する情報を、前記無線通信を介して端末装置に通知する通知部と、
    を備える、通信装置。
  10. 前記無線信号の送信に利用可能なリソースを割り当てる制御部を備え、
    前記検出に関する情報は、割り当てられた前記リソースに関する情報を含む、
    請求項9に記載の通信装置。
  11. 前記制御部は、前記無線信号による前記検出の対象とする前記物体までの距離に応じて、当該無線信号の送信に利用可能なリソースを割り当てる領域の、時間方向の幅及び周波数方向の幅のうち少なくともいずれかを制御する、請求項10に記載の通信装置。
  12. 前記制御部は、前記無線信号の送信に利用可能なリソースとして、当該無線信号による前記検出の対象とする前記物体までの距離に応じて異なるリソースを割り当てる、請求項10に記載の通信装置。
  13. 前記制御部は、前記無線信号による前記検出の対象とする前記物体までの距離が長いほど、当該無線信号の送信に利用可能なリソースとして、より低い周波数帯域のリソースを割り当てる、請求項10に記載の通信装置。
  14. 前記制御部は、前記無線信号の送信に利用可能なリソースとして、互いに異なる複数の領域のうちいずれかの領域に含まれるリソースを割り当てる、請求項10に記載の通信装置。
  15. 前記通信装置は、複数の端末装置のうちのマスター装置として動作する第1の端末装置であり、
    前記通知部は、前記第1の端末装置とは異なる第2の端末装置に、前記検出に関する情報を通知する、
    請求項9に記載の通信装置。
  16. 前記通信装置は、基地局からの依頼に応じて、マスター装置として動作する、請求項15に記載の通信装置。
  17. 1以上の前記端末装置のうち少なくとも一部の端末装置から、当該端末装置の周辺環境に関する情報を取得する取得部と、
    前記周辺環境に関する情報に基づき、当該を取得した1以上の前記端末装置の中から、マスター装置として動作する端末装置を選択する選択部と、
    を備え、
    前記通知部は、選択された前記端末装置に、マスター装置としての動作の依頼に関する情報を通知する、
    請求項9に記載の通信装置。
  18. コンピュータが、
    無線通信を行うことと、
    送信された無線信号が物体で反射した反射波に基づく当該物体の検出に関する情報を、前記無線通信を介して他の通信装置から取得することと、
    取得された当該情報に基づき、前記検出に関する動作を制御することと、
    を含む、通信方法。
  19. コンピュータが、
    無線通信を行うことと、
    送信された無線信号が物体で反射した反射波に基づく当該物体の検出に関する情報を、前記無線通信を介して端末装置に通知することと、
    を含む、通信方法。

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