JP3419379B2 - Dsrc無線機の受信回路 - Google Patents

Dsrc無線機の受信回路

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JP3419379B2 JP2000087525A JP2000087525A JP3419379B2 JP 3419379 B2 JP3419379 B2 JP 3419379B2 JP 2000087525 A JP2000087525 A JP 2000087525A JP 2000087525 A JP2000087525 A JP 2000087525A JP 3419379 B2 JP3419379 B2 JP 3419379B2
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    • H04L7/00Arrangements for synchronising receiver with transmitter
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    • H04L7/041Speed or phase control by synchronisation signals using special codes as synchronising signal
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  • Dc Digital Transmission (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高度道路交通シス
テム(ITS:Intelligent Transp
ort Systems)のサービスを提供するうえで
必要となるDSRC(Dedicated Short
Range Communication)通信方式
を用いる無線通信機器であるDRSC無線機の受信回路
に関し、特に受信信号の入力レベル変動に起因する信号
歪みに対して受信性能を改善するDRSC無線機の受信
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】DSRC通信方式は、道路の路側に設置
される基地局の路側無線機器と,道路を走行する車両に
搭載される車載無線機器とが、狭域な通信範囲内で無線
通信を行う路車間通信方式である。DSRC通信方式に
おいて、DRSC無線機からの送信信号(送信データ)
は、NRZ信号のデータ(DATA)をスプリットフェ
ーズ符号化したのちASK(Amplitude Sh
ift Keying)変調し、5.8GHz帯の搬送
波に乗せて無線信号で送信する。なお、スプリットフェ
ーズ符号は、2値符号であり、1ビット内で直流平衡が
保たれ、1ビットの中に必ず符号の変化点が存在すると
いう特徴がある。NRZ信号からスプリットフェーズ符
号への符号化方法については特開昭63−20919号
公報等に,スプリットフェーズ符号からNRZ信号への
復号方法については特開平2−72719号公報等にそ
れぞれ記載されている。
【0003】以下、図2のDSRC無線機の受信回路の
1例を示すブロック図,及び図3の本発明に係わるDS
RC無線機の受信回路が受信する受信信号のフレーム構
成の1例を示す図を参照し、従来技術によるDSRC無
線機の受信回路ついて説明する。
【0004】例えば、路側無線機器から無線信号で空間
に送信された5.8GHz帯の送信信号は、無線伝送路
を空間伝搬して車載側のDSRC無線機の受信回路に到
来し、受信回路が受けた上記送信信号は受信信号S1と
して無線部1に供給される。無線部1は受信信号S1を
ダイオード検波器等を用いてASK検波してベースバン
ド信号であるASK検波信号S2を生じる。従って、A
SK検波信号S2は、スプリットフェーズ符号化された
信号であり、図3に示したフレーム構成を有する。
【0005】ここで、図3を参照して路側無線機器又は
車載側のDRSC無線機が送信する送信信号のフレーム
構成について説明しておく。上記送信信号はNa,Nb
及びNcの連続した3スロット(フレーム)で1組をな
す組フレームを構成する。この組フレームは、順次、連
続して送信される。図3にはフレーム番号NのN番フレ
ームが詳細に示されている。Naスロットに代表させて
フレーム構成を説明すると、Naスロットは、ガードタ
イム(28バイト)と、クロック(ビット)同期用のP
R(プリアンブル)信号(2バイト構成)と、特有の符
号列を有するフレーム同期用のUW(ユニークワード)
信号(4バイト構成)と、路側無線機器と車載側のDR
SC無線機との通信を確立するための制御信号を内容と
するDATA(データ:52バイト構成)と、CRC
(誤り訂正)信号(2バイト構成)と、ガードタイム
(12バイト)とからなる(合計100バイト構成)。
Nb及びNcスロットも、図示するとおり、それぞれP
R(プリアンブル)信号(2バイト構成)と、UW信号
(2バイト構成)と、DATA(データ:85バイト構
成)と、CRC信号(2バイト構成)と、ガードタイム
(9バイト)とからなる(合計100バイト構成)。
【0006】Nb及びNcスロットのDATAは、有料
道路を通行する車両に対する自動料金徴収システムに使
用される情報や交通情報システムが提供する道路交通情
報等を内容とするアプリケーションDATA(データ)
である。Na,Nb及びNcスロットのDATAは組フ
レームによってそれぞれ異なる。なお、組フレーム間及
びNa,Nb及びNcスロットの間には、信号の存在し
ないガードタイムがそれぞれ設けられている。1ビット
は(1/1.024)μSに設定されているので、1組
フレームはガードタイムを含めて約2.34mS(8×
300/(1024)μS)になる。なお、図2に示し
た信号構成は、「有料道路自動料金収受システム標準規
格:ARIB STD−T55規格(社団法人,電波産
業会)によるものである。
【0007】再び図2を参照すると、ASK検波信号S
2はバッファ部2に供給される。バッファ部2は、AS
K検波信号S2を発振部3から供給されるクロックS3
によってリタイミングし、リタイミングされたベースバ
ンド信号S4をスプリットフェーズ復号部4A及びクロ
ック再生部5Aに供給する。
【0008】クロック再生部5Aは、ベースバンド信号
S4中のNaスロットのPR信号(図3参照)を用いて
受信クロックの再生を行い、再生クロックS6を生じ
る。スプリットフェーズ復号部4Aは、再生クロックS
6をタイミング信号にしてUW信号からCRC信号まで
のベースバンド信号S4(図3参照)をスプリットフェ
ーズ符号からNRZ形式の再生データ(受信信号列また
は受信データ列ともいう)S7に復号する。再生データ
S7はUW(ユニークワード)検出部7A及びデータ解
析部12に供給される。
【0009】UW検出部7Aは、再生データS7からU
W信号を検出する。つまり、UW信号は予め定められて
いるので、UW検出部7Aは、内蔵するROM等にUW
信号を格納しておき、再生データS7と上記ROM等に
格納のUW信号との一致をシフトレジスタ等を用いて再
生データS7の1ビット毎に検証し、再生データS7の
UW信号を検出できる。UW検出部7Aは、UW信号を
検出すると、UW信号の最終ビットでUW信号の検出タ
イミング信号S9をデータ解析部12に送出し、再生デ
ータS7からのUW信号の検出結果であるUW検出結果
S12を位相制御部13に通知する。位相制御部13
は、UW検出結果S12に従う位相制御信号S15をク
ロック再生部5Aに供給する。
【0010】クロック再生部5Aは位相制御信号S15
に従ってスプリットフェーズ復号部4Aに送出する再生
クロックS6の位相を制御し、再生データ7からのUW
信号の検出が良好となるよう最適な位相に帰還制御す
る。データ解析部12は、UW信号の検出タイミング信
号S9をトリガーとして,NaスロットのDATA(図
3参照)の先頭ビットを特定し、後続する再生データS
7の末尾に付加されているCRC信号(誤り検出符号)
を用いてDATA(データ)に誤りが無いことを確認す
ると、上記DATAを解析する。そして、データ解析部
12は、再生データS7の制御情報を解析して得た解析
結果である解析データS16を後段の例えば表示部や機
器制御部等に送出し,表示や報知させる。なお、Nb及
びNcスロットのDATAはアプリケーションDATA
であり、データ解析部12は、アプリケーションDAT
Aに応じて解析した解析データS16を後段の例えば表
示部や機器制御部等に送出し,表示や報知あるいはIC
カードによる通行料金支払いなどの適切な処置を行わせ
る。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】DSRC通信方式は、
路側に設置される基地局の無線機器と道路を走行する車
両に搭載される車載無線機器とが狭域な通信範囲内で無
線通信を行う路車間通信である。上記基地局と移動を続
ける車両との間での無線通信では、無線伝送路が絶えず
変化している。従って、DSRC無線機の受信回路にお
いては、検波された上記ベースバンド信号S4には、入
力レベル変動やマルチパスフェージング等に起因する歪
みにより,ランダムな波形歪みが常に生じているほか、
上記無線部1の検波特性による波形歪みも重畳される。
【0012】図2を参照して上述した従来技術によるD
SRC無線機の受信回路において,バッファ部2の出力
(ベースバンド信号S4)に上述のような波形歪みが大
きく発生すると、クロック再生部5Aが生じる再生クロ
ックS6の位相に急激な変動が発生するため、スプリッ
トフェーズ復号部4Aは復号誤りを起こす。例えば、図
3のN番フレームで復号誤りが発生すると、UW検出部
7AによるUW検出結果S12も同様に劣化する。位相
制御部13は、クロック再生部5AをUW検出結果S1
2に基づいて再生クロックS6の位相を帰還制御する
が、この帰還制御を収束させるのは最短でも(N+1)
番フレームとなり、1組フレーム分の再生データS7が
データ誤りとなる。従って、DSRC通信のように1組
フレーム2.34mSというような短時間,つまり狭域
通信範囲内で無線通信を終了することが必須となる通信
方式においては、図2に示す受信回路は有効ではない。
狭域通信範囲内において、上述のような受信データ列に
波形歪みが頻発すると、車両は路車間通信を正常終了で
きずに通信範囲を通り抜けてしまう可能性がある。
【0013】従って本発明の目的は、従来技術によるD
SRC無線機の受信回路の欠点を解消し、検波されたベ
ースバンド信号の波形歪みに起因する受信データ誤りに
対する耐力を向上してより品質の高い路車間無線通信が
行えるDSRC無線機の受信回路を提供することにあ
る。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明によるDSRC無
線機の受信回路は、ビット同期用のPR信号,フレーム
同期用のUW信号,データ及びCRC信号の順にフレー
ム構成されたNRZ信号をスプリットフェーズ符号化し
た後ASK変調て送された無線信号を受信するD
SRC無線機の受信回路において、前記無線信号を受信
ASK検波してASK検波信号を生じる無線部と、
ロックを生成する発振部と、前記ASK検波信号を前記
発振部クロックリタイミングしベースバンド信号
を生成するバッファ部と、前記ベースバンド信号に含ま
れる前記PR信号および前記発振部のクロック並びに第
1および第2の位相制御信号に基づき互いに位相の異な
る第1および第2の再生クロックをそれぞれ生成する第
1および第2のクロック再生部と、前記第1および第2
の再生クロックにより前記ベースバンド信号をそれぞれ
復号して第1および第2のNRZ信号をそれぞれ出力す
る第1および第2のスプリットフェーズ復号部と、前記
第1および第2のNRZ信号と正常な前記UW信号とを
照合することにより前記第1および第2のNRZ信号に
それぞれ含まれるUW信号の検出結果(正常なUW信号
との一致率)をそれぞれ出力する第1および第2のUW
検出部と、前記第1および第2のUW検出部の検出結果
比較して良好な検出結果を判定する判定部と、前記
定部の判定結果に応じて前記第1および第2のNRZ信
号の内良好な検出結果が得られたNRZ信号を選択して
出力すると共に前記第1および第2の再生クロックの内
良好な検出結果が得られた再生クロックを選択して出力
する切替手段と、前記判定部の判定結果に基づき前記第
1および第2の位相制御信号をそれぞれ生成する制御部
とを備える。
【0015】前記制御部は、前記第1および第2の再生
クロックの位相が互いに異なるように設定すると共に前
記判定部の判定結果が良好となるように前記第1および
第2の再生クロックの位相を変化させる前記第1および
第2の位相制御信号をそれぞれ生成する。
【0016】
【0017】本発明によるDSRC無線機の受信回路で
は、マルチパスフェージングや受信信号のレベル変動等
によりランダムに変動する検波された受信データ列(上
記データ)の歪みに備えてスプリットフェーズ復号部,
クロック再生部及びUW検出部を多列化し、UW信号の
検出結果の良い列の再生クロック及び再生データを採用
する構成をとっている。上述の通り、受信データ列(上
記データ)から検出したUW信号の検出結果の良い方の
再生クロック位相で再生した受信データを採用すること
で、受信データ誤りに対する耐力を向上してUW信号を
高速に検出することができ、より品質の高いDSRC通
信を実現できる。
【0018】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図1は本発明によるDSRC無線機の受
信回路の実施の形態の一つを示すブロック図である。
【0019】図1を参照すると、このDSRC無線機の
受信回路は、図2に示したDSRC無線機の受信回路に
おけるバッファ部2からデータ解析部12A迄のスプリ
ットフェーズ復号部4A,クロック再生部5A及びUW
検出部7Aをスプリットフェーズ復号部4(4a,4
b),クロック再生部5(5a,5b)及びUW検出部
7(7a,7b)に多列(図1では2列)化あるいは冗
長化したものであるといえる。そしてUW検出結果S8
a又はS8bの検出の良い方の再生クロックS6aまた
はS6b及び再生データ(受信信号列)S7aまたはS
7bをデータ解析部12に供給するようにしている。こ
のため、図1に示したDSRC無線機の受信回路は、上
記構成要素の他に制御部6,判定部8,切替部9,11
及び論理和部10をさらに備えている。なお、図1と図
2の符号の異なる上記同名の構成要素は、基本動作はほ
ぼ同じであるが、入力信号または出力信号が若干異なっ
ている。また、サフィックスaの付された構成要素を第
1列,サフィックスbの付された構成要素を第2列に配
している。
【0020】路側無線機器から送信された5.8GHz
帯の送信信号(無線信号)は、無線伝送路を空間伝搬し
て車載側のDSRC無線機の受信回路に到来し、受信信
号S1として無線部1に供給される。無線部1は受信信
号S1をASK検波してASK検波信号S2を生じる。
ASK検波信号S2は、スプリットフェーズ符号化され
た信号であり、図3に示したフレーム構成を有する。A
SK検波信号S2はバッファ部2に供給される。バッフ
ァ部2は、ASK検波信号S2を発振部3から供給され
るクロックS3によってリタイミングし、クロックS3
に同期されたベースバンド信号S4を2列のスプリット
フェーズ復号部4(4a,4b)及びクロック再生部5
(5a,5b)にそれぞれ供給する。クロックS3も、
クロック再生部5(5a,5b)にそれぞれ供給され
る。
【0021】クロック再生部5(5a,5b)は、ベー
スバンド信号S4中のNaスロットのPR信号(図3参
照)を用いて受信クロックの再生を行い、再生クロック
S6a及びS6bを生じる。ここで、再生クロックS6
a及びS6bの位相は、制御部6からクロック再生部5
a及び5bに供給される位相制御信号S5a又はS5b
によって各々異なる値に任意に設定(制御)され、スプ
リットフェーズ復号部4a及び4bと切替部9とにそれ
ぞれ供給される。再生クロックS6a及びS6bの可変
位相回路には、オーバーサンプリング回路等を用いるこ
とができる。再生クロックS6aとS6bとの位相差
は、π/4〜π/2程度に設定するのが望ましい。な
お、再生クロックS6aとS6bとの位相を異ならせる
ために、クロック再生部5a及び5bのどちらか一方の
出力回路に信号遅延回路を設けると、制御部6を省くこ
とができる。
【0022】スプリットフェーズ復号部4a及び4bの
各各は、再生クロックS6a及びS6bをタイミング信
号にしてUW信号からCRC信号までのベースバンド信
号S4(図3参照)をスプリットフェーズ符号からNR
Z形式の再生データS7a及びS7bにそれぞれ復号す
る。再生データS7a及びS7bはUW検出部7a,7
b及び切替部11にそれぞれに供給される。
【0023】UW検出部7a及び7bは、再生データS
7a及びS7bからUW信号をそれぞれ検出する。つま
り、UW信号は予め定められているので、UW検出部7
a及び7bは、内蔵するROM等にUW信号を格納して
おき、再生データS7a及びS7aと上記ROM等に格
納のUW信号との一致をシフトレジスタ等を用いて再生
データS7a又はS7bの1ビット毎に検証し、再生デ
ータS7a及びS7bのUW信号を検出できる。UW検
出部7a及び7bの各各は、UW信号S8a及びS8b
を検出すると、検出されたUW信号の検出結果(UW信
号の検出結果)S8a及びS8bをそれぞれ判定部8に
送出する。また、UW検出部7a及び7bの各各は、U
W信号を正しく検出すると、UW信号検出結果S8a及
びS8bの最終ビットでUW信号の検出タイミング信号
S9a及びS9bを論理和部10にそれぞれ送出する。
【0024】判定部8は、UW検出部7aからのUW信
号検出結果S8aとUW検出部7bからのUW信号検出
結果S8bとを比較判定する。この比較判定は、UW検
出部7aあるいは7bに格納されているUW信号との一
致率が良い方のUW信号検出結果S8をUW信号の検出
結果がよいと判定する。判定部8による判定結果S10
は切替部9及び11に送られる。切替部9及び11は、
UW信号の検出結果がよいと判定された側(パス)の再
生クロックS6(S6aまたはS6b)と再生データS
7(s7aまたはS7b)とをそれぞれ選定し、選定さ
れた再生クロックS13及び再生データS11をそれぞ
れデータ解析部12に送る。
【0025】また、論理和部10は、UW検出部7a及
びUW検出部7bからのUW検出タイミング信号S9a
とS9bの論理和をとり、論理和S12をデータ解析部
12へ送出する。ここで、スプリットフェーズ復号部4
a及び4bが生じる再生データS7a及びS7bは互い
に位相が異なるので、通常、UW検出部7a及びUW検
出部7bのどちらか一方が、UW信号を正しく検出し,
UW検出タイミング信号S9を論理和部10(つまり、
データ解析部12)に送出することになる。
【0026】データ解析部12は、UW信号の検出結果
が良い方の検出タイミング信号S12をトリガーとして
図3に示した各フレーム(例えばNa,Nb及びNcス
ロット)のDATA部の先頭ビットを特定し、再生クロ
ックS13をクロックとして後続するDATAを解析す
る。また、上記DATAの末尾に続いてCRC(誤り検
出)符号が付加されているため、データ解析部12はC
RC符号にてデータの誤りを検証する。データ解析部1
2は、データに誤りが無い場合,取得済みの解析結果を
有効とし、解析結果による制御情報及び制御情報以外の
DATAによるアプリケーションDATAによる情報を
従来の技術の項で上述した後段の表示部や機器制御部等
に送出し,表示や報知あるいはICカードによる通行料
金支払いなどの適切な処置を行わせる。
【0027】また、図1の実施の形態において、判定部
8は、破線で示すとおり、UW信号検出結果S8の判定
結果S10を制御部6に通知してもよい。判定結果S1
0を通知されると、制御部6は、クロック再生部5a及
び5bが出力する再生クロックS6a及びS6bにそれ
ぞれ設定している送出位相の少なくとも一方を調整・制
御して判定結果S10が最良となるように帰還制御を行
う。この再生クロックS6a及びS6bの帰還制御機能
により本受信回路は、初期アクイジュション時にも再生
クロックS6a及びS6bの位相制御を動的に行えるの
で、狭域通信範囲内で高速にUW信号の検出が可能とな
り、路車間通信の通信品質を向上させることができる。
【0028】なお、図1の実施の形態では、DSRC無
線機の受信回路が車両側に設置されているものとして説
明したが、この受信回路が道路側に設置されて良いこと
は明らかである。
【0029】また、図1の実施の形態において、ベース
バンド信号S4から再生データ(S7)を再生する回路
は、2列の場合について説明したが、これら再生回路は
3列以上の多列とする構成も可能である。この場合に
は、スプリットフェーズ復号部4に供給する再生クロッ
クS6の位相を多様にできるので、UW信号の正しい検
出がより確実になるという効果がある。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明によるDSR
C無線機の受信回路では、スプリットフェーズ復号部,
クロック再生部及びUW検出部を多列化し,UW信号の
検出結果の良い列の再生クロック及び再生データを採用
する構成をとっているので、NRZ形式の再生データか
ら検出したUW信号の検出結果の良い方の再生クロック
位相で再生した受信データを採用することで、受信デー
タ誤りに対する耐力を向上してUW信号を高速に検出す
ることができ、より品質の高いDSRC通信を実現でき
るという効果がある。
【0031】この結果、上記ITS関連の各種サービス
に対して通信品質の優れた,信頼度の高い無線通信の提
供が可能となるという効果も生じる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるDSRC無線機の受信回路の実施
の形態の一つを示すブロック図である。
【図2】従来技術によるDSRC無線機の受信回路の1
例を示すブロック図である。
【図3】本発明に係わるDSRC無線機の受信回路が受
信する受信信号のフレーム構成の1例を示す図である。
【符号の説明】
1 無線部 2 バッファ部 3 発振部 4(4a,4b) スプリットフェーズ復号部 5(5a,5b) クロック再生部 6 制御部 7(7a,7b) UW(ユニークワード)検出部 8 判定部 9,11 切替部 10 論理和部 12 データ解析部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04L 27/02 H04L 27/02 B (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 7/08 H04B 1/10 H04B 1/40 H04L 1/00 H04L 25/49 H04L 27/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビット同期用のPR信号,フレーム同期
    用のUW信号,データ及びCRC信号の順にフレーム構
    成されたNRZ信号をスプリットフェーズ符号化した後
    にASK変調して送信された無線信号を受信するDSR
    C無線機の受信回路において、 前記無線信号を受信しASK検波してASK検波信号を
    出力する無線部と、クロックを生成する発振部と、前記
    ASK検波信号を前記発振部のクロックでリタイミング
    してベースバンド信号を生成するバッファ部と、前記ベ
    ースバンド信号に含まれる前記PR信号および前記発振
    部のクロック並びに第1および第2の位相制御信号に基
    づき互いに位相の異なる第1および第2の再生クロック
    をそれぞれ生成する第1および第2のクロック再生部
    と、前記第1および第2の再生クロックにより前記ベー
    スバンド信号をそれぞれ復号して第1および第2のNR
    Z信号をそれぞれ出力する第1および第2のスプリット
    フェーズ復号部と、前記第1および第2のNRZ信号と
    正常な前記UW信号とを照合することにより前記第1お
    よび第2のNRZ信号にそれぞれ含まれるUW信号の検
    出結果(正常なUW信号との一致率)をそれぞれ出力す
    る第1および第2のUW検出部と、前記第1および第2
    のUW検出部の検出結果を比較して良好な検出結果を判
    定する判定部と、前記判定部の判定結果に応じて前記第
    1および第2のNRZ信号の内良好な検出結果が得られ
    たNRZ信号を選択して出力すると共に前記第1および
    第2の再生クロックの内良好な検出結果が得られた再生
    クロックを選択して出力する切替手段と、前記判定部の
    判定結果に基づき前記第1および第2の位相制御信号を
    それぞれ生成する制御部とを備えることを特徴とするD
    SRC無線機の受信回路。
  2. 【請求項2】 前記制御部は、前記第1および第2の再
    生クロックの位相が互いに異なるように設定すると共に
    前記判定部の判定結果が良好となるように前記第1およ
    び第2の再生クロックの位相を変化させる前記第1およ
    び第2の位相制御信号をそれぞれ生成することを特徴と
    する請求項1記載のDSRC無線機の受信回路。
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