JP3564665B2 - 大容量狭域通信システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は大容量狭域通信システムに関し、特に短距離（概ね５０ｍ以内）や比較的小さなゾーン（ゾーンの直径が概ね２０ｍ以内）における双方向通信に好適な狭域通信システム（ＤＳＲＣ：Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｓｈｏｒｔ Ｒａｎｇｅ
Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の狭域通信システムにおいては、高度道路交通システム（ＩＴＳ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ）を構成する重要な要素の一つで、高速道路の料金所に有料道路自動料金収受システム（ＥＴＣ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｏｌｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）として実用化されている。
【０００３】
一般的に、情報伝送速度を高めるには、以下のような方法がある。すなわち、時分割多元接続方式（ＴＤＭＡ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）では、伝送すべき情報が含まれるタイムスロットの長さを可変長にし、情報量に応じてこのタイムスロットの長さを長くして情報伝送速度を高めたり、情報量に応じて複数のタイムスロットを割り当てて、情報伝送速度を高めている。
【０００４】
また、特定の伝送速度を有する伝送路で所要情報を伝送する場合、無線通信プロトコル処理にて情報伝送時間を確保する方法がある。例えば、固定局と移動局との間で情報伝送する際、移動体通信の携帯電話と基地局とのシステムのように、移動局（携帯電話）が固定局から離れても、他の固定局から従前の固定局と同等の通信、情報伝送が継続して受けられるハンドオーバ技術が採用されている。この種の狭域通信システムにおけるハンドオーバ技術については、特開２０００−３１５９７６号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
狭域通信システムにおいては、高速道路の料金所に設置されている有料道路自動料金収受システムの技術を応用し、道路の路肩と道路通行車両との間の通信、駐車場、ガソリンスタンド、ドライブスルーやコンビニエンスストア等に設置される無線設備やその他の付随装置（以下、基地機器と呼ぶ）と、車両に搭載された車載器等の移動体端末器と、移動体端末器に付属する付随装置（以下、端末機器と呼ぶ）とによって構成されたシステムがある。
【０００６】
このシステムでマルチアプリケーション［自動料金収受システムによる高速道路の利用料金を電子的に収受を行うシステム及び技術を応用して、駐車場の料金収受、ガソリンスタンド、ドライブスルーやコンビニエンスストアでの物品購入や地域情報、地図、音楽、写真、画（映）像等の情報購入に伴う料金収受サービス等、の様々なアプリケーション］サービスを提供する場合がある。
【０００７】
その場合、従来の有料道路自動料金収受システムの規格（車の移動速度は概ね０〜４０ｋｍ／ｈ、１０〜２０ｍの通信距離やゾーン内で１Ｍｂｐｓ程度の情報伝送速度による比較的少容量の情報伝送）では、地図や画像、動画情報のような大容量の情報伝送が行われる場合、車両移動中、通信距離や通信可能時間の面から情報が基地機器と端末機器との間で送受しきれない場合がある。
【０００８】
また、ガソリンスタンドに設置された基地機器から停車中の車両に情報伝送する場合であっても、１Ｍｂｐｓ程度の情報伝送路を介した場合、大容量の情報を取得するまで、おおむね数分から数１０分の時間を要する。
【０００９】
上記の情報伝送速度に関しては、電気通信技術審議会（ＤＳＲＣシステム委員会）の平成１２年度の答申によれば、無線周波数が５．２ＧＨｚのＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式よる情報伝送速度は「〜１Ｍｂｐｓ」程度であり、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式による情報伝送速度は「〜２Ｍｂｐｓ」程度である。
【００１０】
また、伝送効率を高めるためや既存の有料道路自動料金収受システムの他、新たなアプリケーションサービスを提供するために、複数の無線周波数チャンネルを増やしている。しかしながら、アプリケーションサービスによっては、さらに「〜１０Ｍｂｐｓ」、またはそれ以上の「〜５００Ｍｂｐｓや〜１Ｇｂｐｓ」の速度や伝送路が必要になる場合がある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、比較的大容量の情報を短時間に伝送することができる大容量狭域通信システムを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による大容量狭域通信システムは、基地機器と少なくとも携帯端末を含む移動体端末器との間において、ＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式によるＡＳＫ伝送路と、ＱＰＳＫ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式によるＱＰＳＫ伝送路と、ミリ波帯高速伝送路とが少なくとも混在する狭域通信システムであって、
前記基地機器と前記移動体端末器との間において、前記ＡＳＫ伝送路と前記ＱＰＳＫ伝送路とに併設され、かつ大容量の情報を高速伝送する前記ＡＳＫ変調方式によるミリ波帯高速伝送路と、
前記ＡＳＫ伝送路を用いて前記基地機器と前記移動体端末器との間における伝送路の設定、確立、保持、設定解除及び認証と自動料金収受システムに対する上位整合とを行う手段と、
少なくとも地域情報と音楽と画像情報とのいずれかを含むマルチアプリケーションの供給を行うマルチアプリケーションサービス機能を実行する際に前記ＱＰＳＫ伝送路及び前記ミリ波帯高速伝送路の一方を用いて前記基地機器と前記移動体端末器との間で情報伝送を行う手段と、
前記ＡＳＫ伝送路を用いて前記ＱＰＳＫ伝送路及び前記ミリ波帯高速伝送路の一方の設定、確立、保持、設定解除を行う手段とを備え、
前記ＡＳＫ伝送路を用いて前記マルチアプリケーションサービス機能の提供に対する認証及び対価の処理を行い、前記自動料金収受システムと上位整合している。
【００１３】
すなわち、本発明の大容量狭域通信システムは、前記のマルチアプリケーション機能の実現や、基地機器と端末機器との無線設備に要求される要件を実現するために、以下の手段を有している。
【００１４】
まず、有料道路自動料金収受システムの無線変調方式はＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式が採用されており、複数のアプリケーションにも１つの端末機器で高速な情報伝送を可能にすべく、新たにＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式を採用するよう電気通信技術審議会［ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ＳｈｏｒｔＲａｎｇｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）システム委員会］で答申されている。
【００１５】
しかしながら、本発明ではＡＳＫ変調方式による伝送路とＱＰＳＫ変調方式による伝送路とが混在した無線設備で、特にＡＳＫ変調方式による伝送路が実用化されている有料道路自動料金収受システムの技術、認証、電子決済処理を応用し、または同等の処理を行うための情報伝送路に専用し、一方、ＱＰＳＫ変調方式による伝送路を前者より比較的情報量の多いサービスの提供を行う伝送路に専用している。
【００１６】
ここで、ＡＳＫ変調方式による伝送路は変調器及び復調器の構成、回路が容易であることから通信路の設定、確立が短時間に行えることを活かし、マルチアプリケーション機能の実現においては情報伝送路の設定、確立、保持や、設定解除といった機能、及び認証や有料道路自動料金収受システムの機能と上位整合することが可能な機能の実現に専用する。
【００１７】
一方、ＱＰＳＫ変調方式による伝送路はＡＳＫ変調方式と比べ、変調器及び復調器の構成、回路がやや複雑であり、特に復調器回路における同期確立に時間を要する。しかしながら、ディジタル情報を搬送波伝送する際、同じ搬送波対雑音（Ｃ／Ｎ）における誤り率特性と、単位時間当たりの情報伝送量とはＱＰＳＫ変調方式が優るといわれており、この特徴を活かして比較的情報量の多いサービスの提供を行う伝送路に専用している。
【００１８】
つまり、マルチアプリケーション機能を実行中、情報伝送路の設定、確立、保持や、設定解除といった機能、認証及び有料道路自動料金収受システムの機能と上位整合可能な機能の処理はＡＳＫ変調方式による伝送路で行い、情報の提供をＱＰＳＫ変調方式による伝送路で行うことで、それぞれの特徴を活かし、両伝送路による処理をオーバラップさせがら、１つのサービスを提供する手段を持っている。
【００１９】
また、本発明はＱＰＳＫ変調方式による伝送路と同じく、情報伝送速度の高速化や大量の情報を短時間に伝送することができるミリ波帯の無線周波数を用いたミリ波帯高速伝送路を併設し、上記の機能等を実現する手段を持っている。
【００２０】
さらに、本発明は上記の機能を併せ持った１つの狭域通信システムで、それぞれの伝送路の特徴を活かし、各伝送路を介して情報伝送処理をオーバラップさせながら、１つのサービスを提供する手段を持っている。
【００２１】
本発明は短距離（概ね５０ｍ以内）や比較的小さなゾーン（ゾーンの直径が概ね２０ｍ以内）における双方向通信に好適な狭域通信（ＤＳＲＣ）システムにおいて、ＡＳＫ変調方式による伝送路とＱＰＳＫ変調方式とによる伝送路とが混在した無線設備で、特にＡＳＫ変調方式による伝送路を情報伝送路の設定、確立、保持や、設定解除といった機能や、認証等が実用化されている有料道路自動料金収受システムの技術、電子決済処理を応用し、上位または同等の処理を行うための情報伝送路に専用させ、一方、ＱＰＳＫ変調方式による伝送路を前者より比較的情報量の多いサービスの提供を行う伝送路に専用させている。
【００２２】
また、ＱＰＳＫ変調方式による伝送路と同じく、情報伝送速度の高速化や大量の情報を短時間に伝送可能で、かつミリ波帯の無線周波数を用いたミリ波帯高速伝送路を併設し、地図、音楽、画像情報や動画情報のような比較的大容量の情報を短時間に伝送することに専用させている。
【００２３】
特に、マルチアプリケーション機能を実行中、情報伝送路の設定、確立、保持や、設定解除といった機能、認証及び有料道路自動料金収受システムと上位整合可能な機能の処理はＡＳＫ変調方式による伝送路で行い、情報の提供はＱＰＳＫ変調方式による伝送路またはミリ波帯高速伝送路で行うことで、それぞれの特徴を活かし、各伝送路にて処理をオーバラップさせながら、１つのサービスを短時間に提供することが可能となる。
【００２４】
また、従来の技術でも述べたように、情報伝送速度を高速化する技術があるが、本発明は１つの通信システムに複数の変調方式による伝送路を併設し、各伝送路の特徴、性能を活かしながら、少容量から大容量の情報伝送を１つのシステムで対応可能とすることを特徴としている。
【００２５】
上記のように、本発明は現在実用化されている有料道路自動料金収受システムの技術や規格を応用し、１Ｍｂｐｓ程度の情報伝送路の他に、大容量の情報伝送が可能となる新たな伝送路を付加併設し、複数の伝送路の性質（機能、性能）の良い面を活かし、通信形態や情報の性質に合わせて最適な伝送路を選択可能とし、特に大量の情報を短時間に伝送可能としている。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例による狭域通信システムの構成を示すブロック図である。図１においてはガソリンスタンドに設置される狭域通信システムを示している。
【００２７】
本発明の一実施例による狭域通信システムはガソリンスタンドに設置される基地機器１と、サーバ２と、ガソリンスタンドに設置され、かつ既存の売上げや在庫、及び顧客情報を管理するガソリンスタンド用管理端末３と、インターネット１００を介してサーバ２に接続され、かつ図示せぬコンテンツプロバイダに設置されるコンテンツサーバ４と、図示せぬ車両内に設置される端末機器５と、端末機器５に接続される携帯型記録器６とから構成されている。
【００２８】
ガソリンスタンドのアプリケーションサービスとしては給油料金、自動車整備料金等の物品購入費の電子決済と認証や、地図、音楽や画像、動画情報や、インターネットＷｅｂからの情報購入費の電子決済と認証、及びガソリンスタンドから提供される広告、案内、地域情報サービス（天気予報、道路の混雑、事故等）を行うシステムがある。
【００２９】
このシステムは給油レーン毎（または他の給油レーンと共通）に設置された基地機器１と、車両（自動車）内に搭載された端末機器５によって無線による情報伝送路が構成される狭域通信システムである。
【００３０】
また、アプリケーションサービスの実行形態及び機能としては以下のようなものがある。基地機器１は車両（自動車）が給油レーンに近づいたら、地図、音楽や画像、動画情報、インターネットＷｅｂからの情報、ガソリンスタンドの広告や案内、等の各サービスメニュー（ガイダンス）を無線による情報伝送路を介し端末機器５に送る。
【００３１】
端末機器５は給油中または低速移動中（〜２０ｋｍ／ｈ程度）に、上記の情報サービスメニュー（ガイダンス）から希望のサービスメニューを選択し、所要サービスの供給を受けるべく基地機器１に申し入れる。
【００３２】
基地機器１は端末機器５からの申し入れに伴い、認証処理とサービスとの提供を行う。基地機器１はサービスの提供、給油料金や自動車整備料金等の物品購入費の電子決済や、情報購入費の電子決済を行う。
【００３３】
その他、基地機器１から端末機器５へ提供される地域情報サービスとしては、道路の混雑情報、事故、天気予報やニュース等がある。但し、有料情報の場合には電子決済前に配信する。
【００３４】
このようなアプリケーション機能を実現するために、基地機器１及び端末機器５の無線設備には少なくとも以下のことが要求される。つまり、狭域通信システムのアプリケーションにもよるが、周波数の利用効率、情報の漏洩防止の点等から通信範囲は狭い方が良いこともある。しかし、通信範囲が狭い狭域無線通信ゾーンでも所要の情報は確実に送受または取得する必要がある。
【００３５】
情報伝送を短時間に行う必要から、復調回路の同期確立やＯＳＩ（ＯｐｅｎＳｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）の第１層（物理層）や第２層（データリンク層）のチャンネル設定と確立とを短時間に行う必要がある。また、通信可能距離、時間が短いことから、情報伝送速度の高速化が必要である。
【００３６】
実用化されている有料道路自動料金収受システムを含めた複数のシステム、アプリケーションにも１つの端末機器５で対応することができるという、システムの上位整合性が必要である。
【００３７】
基地機器１はＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変復調器を含むＡＳＫ伝送路とＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変復調器を含むＱＰＳＫ伝送路とからなるＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２と、ミリ波帯高速伝送路１３と、ＣＰＵ（中央処理装置）回路１１とから構成され、ＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２において、ＡＳＫ伝送路とＱＰＳＫ伝送路とは一体化されている。
【００３８】
また、端末機器５はＡＳＫ変復調器を含むＡＳＫ伝送路とＱＰＳＫ変復調器０含むＱＰＳＫ伝送路とからなるＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路５１と、ミリ波帯高速伝送路５２と、ＣＰＵ回路５３と、液晶（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ ＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）による表示器とタッチセンサまたは操作ボタンからなる操作部とで構成される液晶表示／操作部５４と、車速センサ５５とから構成され、ＣＰＵ回路５３から携帯型記録器６に情報を転送する機能と、付加機能として車両の車速センサ５５からの車速情報をＣＰＵ回路５３に取込む機能とを持っている。尚、基地機器１及び端末機器５のミリ波帯高速伝送路１３，５２はオプション機能として容易に付加、脱着することができるようになっている。
【００３９】
図２は図１のＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２，５１の変調部分の構成を示すブロック図である。図２において、ＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２，５１の変調部分は５．８ＧＨｚ帯アンテナ２０と、帯域ろ波器（ＢＰＦ：Ｂａｎｄ Ｐａｔｈ Ｆｉｌｔｅｒ）２１と、増幅回路２２と、ル−ト選択器２３と、ＡＳＫ変調器２４と、基準発振器２５と、一次局部発振器２６と、周波数変換器２７と、ＱＰＳＫ変調部２８とから構成されている。
【００４０】
ＱＰＳＫ変調部２８は周波数変換器２９と、搬送波発振器３０と、搬送波分配器３１と、ＱＰＳＫ変調器３２とから構成されている。周波数変換器２９は帯域ろ波器（ＢＰＦ）２９ａ，２９ｂと、周波数変換器２９ｃと、二次局部発振器２９ｄとから構成され、ＱＰＳＫ変調器３２は周波数変換器３２ａ，３２ｂから構成されている。
【００４１】
特に、ＡＳＫ変調器２４を含む伝送路をＡＳＫ伝送路と、ＱＰＳＫ変調部２８をＱＰＳＫ伝送路とし、両者一体化してＡＳＫとＱＰＳＫ伝送路の変調部分としている。
【００４２】
ここで、本実施例では選択信号２００によってル−ト選択器２３を制御する構成となっているが、これはＡＳＫ変調器２４とＱＰＳＫ変調部２８とからの出力によって、使用していない伝送路からの不要な変調波の出力が５．８ＧＨｚ帯アンテナ２０から送出されるのを止めるために備えている。また、ＡＳＫ伝送路とＱＰＳＫ伝送路とが同時またはオーバラップして使用される場合には、ＡＳＫ伝送路またはＱＰＳＫ伝送路の変調信号をそれぞれ増幅回路２２に出力することも可能である。
【００４３】
図３は図１のＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２，５１の復調部分の構成を示すブロック図である。図３において、ＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２，５１の復調部分は５．８ＧＨｚ帯アンテナ６０と、帯域ろ波器（ＢＰＦ）６１，６４と、増幅回路６２と、周波数変換器６３と、ＡＳＫ復調器６５と、ル−ト選択器６６と、一次局部発振器６７と、基準発振器６８と、ＱＰＳＫ復調部６９とから構成されている。
【００４４】
ＱＰＳＫ復調部６９は周波数変換器７０と、搬送波発振器７１と、搬送波分配器７２と、復調器７３と、相関器７４とから構成されている。周波数変換器７０は帯域ろ波器（ＢＰＦ）７０ａ，７０ｂと、周波数変換器７０ｃと、二次局部発振器７０ｄとから構成され、復調器７３は復調器７３ａ−１〜７３ａ−ｎから構成されている。
【００４５】
特に、ＡＳＫ復調器６５（ＩＦ検出／受信レベル検出）を含む伝送路をＡＳＫ伝送路とし、ＱＰＳＫ復調部６９を含む伝送路をＱＰＳＫ伝送路とし、両者一体化してＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２，５１の復調部分としている。
【００４６】
ここで、選択信号２０１によってルート選択器６６を制御する構成になっているが、ＡＳＫ伝送路またはＱＰＳＫ伝送路のうちの使用していない伝送路のベースバンド信号（復調信号）であるＡＳＫまたはｉ、ｑ列を後続するＣＰＵ回路１１，５３への送出を止めるために備えている。もし、ＣＰＵ回路１１，５３にて同等の機能があれば、この機能は不要である。また、ＡＳＫ伝送路とＱＰＳＫ伝送路とが同時またはオーバラップして使用される場合にはＡＳＫ伝送路またはＱＰＳＫ伝送路のベースバンド信号（復調信号）を選択せず、それぞれＣＰＵ回路１１，５３に送ることも可能である。
【００４７】
また、ＣＰＵ回路１１，５３へのベースバンド信号（復調信号）ＡＳＫまたはｉ、ｑ列の経路はＡＳＫ用及びＱＰＳＫ用の２ルートを別々に図示しているが、このルート選択器６６によってＣＰＵ回路１１，５３との間を１ルートにし、ＡＳＫ用及びＱＰＳＫ用の信号路を共用としてもよい。
【００４８】
さらに、図２及び図３において、５．８ＧＨｚ帯アンテナ２０，６０及び帯域炉ろ波器２１，６１は別々に図示しているが、本実施例では共用としている。また、帯域ろ波器２１，６１についてはデュプレクサを含んだ構成になっている。
【００４９】
尚、ＱＰＳＫ復調部６９を構成するＱＰＳＫの復調器７３及び相関器７４はＱＰＳＫ復調機能を実現するための一実施例である。特に、このＱＰＳＫ復調機能は集積回路（ＬＳＩ）化を目指し、搬送波発振器７１と、この搬送波発振器７１の出力をφ１〜φｎ（ｎは整数）の複数の位相（位相は３６０度／ｎ）搬送波φ１〜φｎを出力する搬送波分配器７２と、φ１〜φｎ位相を持つ搬送波で周波数変換器７０から出力されるＱＰＳＫ変調波を復調するｎ列の復調器（φ１〜φｎ）７３ａ−１〜７３ａ−ｎと、ｎ列の復調器７３ａ−１〜７３ａ−ｎから出力される複数の復調信号φ１〜φｎを相関器７４に出力し、相関器７４にて復調信号φ１〜φｎの相互相関をとり、相関値の高い所の復調器φｘ（ｘは復調器７３ａ−１〜７３ａ−ｎのうちの１つ）をｉ列及びｑ列のベースバンド信号（復調信号）に位相復調（位相を確定する）する相関器とで実現している。
【００５０】
図４は図１のミリ波帯高速伝送路１３，５２の構成を示すブロック図である。図４において、ミリ波帯高速伝送路１３，５２は５６〜６０ＧＨｚ帯のアンテナ８０と、帯域ろ波器（ＢＰＦ）８１，８８と、増幅回路８２，８６と、ミリ波帯のＡＳＫ変調器８３と、基準発振器８４と、ミリ波帯搬送波発振器８５と、周波数変換器８７と、ＡＳＫ復調器（ＩＦ検出／受信レベル検出）８９とから構成されている。尚、図中、５６〜６０ＧＨｚ帯のアンテナ８０及び帯域ろ波器８１は送信系と受信系とを別々に図示しているが、本実施例では共用としている。また、帯域ろ波器８１についてはデュプレクサを含んだ構成になっている。
【００５１】
図５は本発明の一実施例による大容量狭域通信システムをガソリンスタンドに設置した状態を示す図である。図５においてはガソリンスタンドの天井部に設置される基地機器９０，９１と、情報提供を受ける車両及び端末機器９２，９３との位置、給油機９４，９５の設置例を示している。
【００５２】
図５においては給油機９４または給油機９５毎に給油レーンを構成しており、基地機器９０，９１も給油レーン毎に設置されていることを示している。尚、本実施例で基地機器９０，９１は給油レーン毎に設置されていることを示しているが、１つの基地機器９０が給油機９４，９５の両方の給油レーンを使用する車両及び端末機器９２，９３の両方で共通に使用することができるように設置してもよい。
【００５３】
ここで、図１に示すサーバ２とガソリンスタンド用管理端末３とはガソリンスタンドの事務所に設置されているものとする。また、基地機器９０，９１は図１の基地機器１の構成と同様の構成となっており、端末機器９２，９３は図１の端末機器５の構成と同様の構成となっている。
【００５４】
図６は本発明の一実施例における無線通信プロトコルの概略を示すシーケンスチャートであり、図７〜図９は図１の基地機器１の動作を示すフローチャートである。
【００５５】
図６においては、ＡＳＫ伝送路によって有料道路自動料金収受システムのプロトコル処理と同じように、通信路の設定、確立や通信相手の特定または認証と、サービス提供後に行われる電子決済処理と、通信路の切離し等の処理とを行うための基地機器１と端末機器５との間の処理シーケンスを示している。
【００５６】
特に、基地機器１と端末機器５との間の処理シーケンスで、通信路の設定や確立、通信相手の特定または認証を行うことを前処理と呼び、サービス提供後に行われる電子決済処理や通信路の切離し等の処理を後処理と呼ぶことにする。
【００５７】
一方、前処理と後処理との間には、ＱＰＳＫ伝送路またはミリ波帯高速伝送路による、中、大容量の情報であるインターネットＷｅｂからの情報、ガソリンスタンドの広告や案内、または地図、音楽、画像、動画情報等の情報を基地機器１から端末機器５へ一括配信（バルク伝送）する場合のシーケンスを示している。
【００５８】
また、ＱＰＳＫ伝送路またはミリ波帯高速伝送路を介して情報伝送する場合、開始前及び終了後に基地機器と端末機器との間で送受確認のための簡単なプロトコル処理を行っている。図６にそのプロトコルのシーケンスを示している。ここで、中、大容量な情報伝送の開始前及び終了後に、簡単なプロトコル処理を行っているが、基地機器から端末機器への問いかけ（伝送接続要求、伝送切断要求）は、情報伝送がＱＰＳＫ伝送路によって行われる場合にはＱＰＳＫ伝送路を、またはミリ波帯高速伝送路によって行われる場合にはミリ波帯高速伝送路で行われる。一方、端末機器から基地機器への応答（伝送接続確認応答、伝送切断確認応答）はＡＳＫ伝送路が使用される。
【００５９】
さらに、本実施例では明記していないが、端末機器から基地機器への応答（伝送接続確認応答、伝送切断確認応答）はＡＳＫ伝送路を使用せず、ＱＰＳＫ伝送路、またはミリ波帯高速伝送路のそれぞれの伝送路を使用する場合もある。
【００６０】
図１０は本発明の一実施例による大容量狭域通信システムにおける無線周波数の配置例を示す図である。図１０において、ＡＳＫ伝送路またはＱＰＳＫ伝送路で共用することができる無線周波数の配置（ＡＳＫ／ＱＰＳＫ混在）と、既存の有料道路自動料金収受システムに割り当てられたＡＳＫ伝送路専用の無線周波数の配置（ＡＳＫ専用）と、ミリ波帯高速伝送路に割り当てられた無線周波数の配置との例を示している。
【００６１】
本実施例では無線周波数の設定について明記していないが、図２と図３と図４とに図示する一次局部発振器、二次局部発振器及びミリ波帯搬送波発振器のそれぞれの発振周波数をＣＰＵ回路１１，５３で制御している。
【００６２】
次に、現在、狭域通信システムとして実用化されている自有料道路動料金収受システムのプロトコル処理は、ＩＳＯ標準の無線通信プロトコルで、ＯＳＩ（Ｏｐｅｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）の第１層（物理層）、第２層（データリンク層）並びに第７層（アプリケーション層）で規定されているものに準拠している。本実施例のプロトコル処理もこれに準拠している。
【００６３】
第１層（物理層）は主に、基地機器１と端末機器５との間の個別通信（ポイントツーポイント）を行うため、無線チャンネルの設定に関するハードウェア色の濃い処理や、インターネット１００へのアクセス等を分担する。尚、第１層（物理層）はＡＳＫ伝送路とＱＰＳＫ伝送路とミリ波帯高速伝送路とに対応するプロトコルを持つ。第２層（データリンク層）は主に、論理レベルの通信路の設定と確立、解放、また第２層（データリンク層）によるデータ誤りの迅速な検知と訂正、及び第１層（物理層）と第７層（アプリケーション層）との間でデータ（情報）の橋渡しを行う。
【００６４】
さらに、第７層（アプリケーション層）では有料道路自動料金収受システムと同じように、認証、電子決済の処理や、地図、音楽や画像、動画情報、インターネットＷｅｂからの大量な情報の高速処理を伴うアプリケーションサービスを行う。さらにまた、既存のサーバ２や管理端末３との情報送受（転送）は第７層の上位層を介して行う。
【００６５】
図１に示すシステム構成におけるＯＳＩ各層の処理は、以下のようになっている。基地機器１と、サーバ２と、ガソリンスタンドに設置されている既存の売り上げ、在庫管理するガソリンスタンド用管理端末３とから構成されている場合、第１層（物理層）及び第２層（データリンク層）の機能はＣＰＵ回路１１とサーバ２とに、第７層（アプリケーション層）の機能はサーバ２にそれぞれ持たせている。
【００６６】
一方、端末機器５のＣＰＵ回路５３には第１層（物理層）、第２層（データリンク層）の機能、及び第７層（アプリケーション層）の機能を持たせている。また、付加機能として車両の車速センサ６６からの車速情報をＣＰＵ回路５３に取込む処理機能は第７層（アプリケーション層）に持っている。
【００６７】
さらに、端末機器５のＣＰＵ回路５３に接続される携帯型記録器６とのインタフェースは第１層（物理層）と、第２層（データリンク層）と、第７層（アプリケーション層）とに携帯型記録器６専用のインタフェース可能な機能を持たせている。
【００６８】
これら図１〜図１０を参照して、上記ＯＳＩの各層の処理シーケンスについて説明する。尚、基地機器とは基地機器１及びサーバ２を示している。基地機器はＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２のＡＳＫ伝送路を介して、車両（自動車）が給油レーンに近づいたことを、端末機器５のＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路５１のＡＳＫ伝送路が発する電波で認識し（図７ステップＳ１）、ＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２，５１を介して基地機器１と端末機器５との間の個別通信（ポイントツーポイント）を行い（図７ステップＳ２）、無線チャンネルの設定に関するハードウェア色の濃い処理（前処理）を行う（図７ステップＳ３）。
【００６９】
通信路が確立すると（図７ステップＳ４）、基地機器１は地図、音楽や画像、動画情報、インターネットＷｅｂからの情報、ガソリンスタンドの広告や案内、地域情報等の各サービスメニュー（ガイダンス）情報をＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２（ＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２はＡＳＫ伝送路とＱＰＳＫ伝送路とから構成されるが、本実施例では各サービスメニュー（ガイダンス）の情報量が多いことを想定し、ＱＰＳＫ伝送路とする）を介して端末機器５に送る（図７ステップＳ５）。尚、前処理と後処理とはＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２，５１のＡＳＫ伝送路を使用する。
【００７０】
端末機器５はこの各サービスメニュー（ガイダンス）情報を液晶（ＬＥＤ）による表示器とタッチセンサまたは操作ボタンからなる液晶表示／操作部５４の液晶（ＬＥＤ）に表示する。また、各サービスメニュー（ガイダンス）の情報が表示されたことを操作者に知らせるため、音声による定型アナウンスを行う。
【００７１】
車両が給油中または低速移動中（〜２０ｋｍ／ｈ程度）に、上記の情報サービスメニュー（ガイダンス）からタッチセンサまたは操作ボタンで希望のサービスメニューを選択し、所要サービスの供給を受けるべく、サービスメニュー名または符号を上記のＡＳＫ伝送路を介して基地機器１に申し入れを行うべく送る。
【００７２】
基地機器は端末機器を確認するための認証処理とインターネットＷｅｂからの情報要求とがあった場合、インターネット１００を介してコンテンツサーバ４から情報を取得するための準備をする（図７ステップＳ６〜Ｓ９）。但し、認証処理で情報提供に相応しくないと判断した場合には（図７ステップＳ８）、その旨（端末機器が未登録であること等）を端末機器５に送る（図７ステップＳ１０）。
【００７３】
基地機器は要求されたサービスメニューの情報の属性（地図、音楽や画像、動画情報、インターネットＷｅｂからの情報といったバルク性の情報）、及び情報容量を判断し（図７ステップＳ１１）、ＱＰＳＫ伝送路またはミリ波帯高速伝送路を選択し（図８ステップＳ１３）、伝送に使用する伝送路と、概ねの所要伝送時間と、供給開始して良いかどうかの問合わせとを、ＡＳＫ伝送路を介して端末機器５に送る（図８ステップＳ１４）。
【００７４】
端末機器５は準備が整い次第、基地機器へ供給準備が整ったことを回答する。次に、基地機器にて端末機器５からの回答を確認すると（図８ステップＳ１５）、ＱＰＳＫ伝送路またはミリ波帯高速伝送路との接続確認処理（伝送接続要求、伝送接続確認応答）を行い（図８ステップＳ１６，Ｓ１７）、ＱＰＳＫ伝送路またはミリ波帯高速伝送路を介して大容量の情報（バルク情報）を伝送する（図８ステップＳ１８）。
次に、基地機器から端末機器５へからの大容量の情報（バルク情報）を伝送が終わると（図８ステップＳ１９）、ＱＰＳＫ伝送路またはミリ波帯高速伝送路の切断確認処理（伝送切断要求、伝送切断確認応答）を行う（図９ステップＳ２０）。
【００７５】
端末機器５は基地機器へ情報取得が正常完了したことを回答する。万が一、正常完了しなかった場合、その旨を、ＡＳＫ伝送路を介して基地機器へ回答する。基地機器は端末機器５からの回答に伴い、正常完了した場合（図９ステップＳ２１）、ＡＳＫ伝送路を介して基地機器と端末機器５との間で電子決済処理を行う（図９ステップＳ２２）。基地機器は正常完了しなかった場合（図９ステップＳ２１）、実行回数が指定回数を上回っていなければ（図９ステップＳ２３）、ステップＳ１１に戻って再実行を行う。
【００７６】
もし指定回数分再送しても正常に完了しなければ、情報伝送ができなかったことを基地機器から端末機器５へ知らせ、端末機器５の液晶表示／操作部５４の液晶（ＬＥＤ）にその旨を表示する。また、操作者に知らせるため、音声による定型アナウンスを行う。
【００７７】
上記処理と並行してガソリンスタンドが提供するサービスとして、給油料金や自動車整備料金等の物品購入があれば、基地機器１とサーバ２とはガソリンスタンド用管理端末３から物品購入費の情報をもらい、電子決済を行う。その他、基地機器から端末機器５へ地域情報サービスとして道路の混雑情報、事故、天気予報やニュースを提供する。但し、情報が有料の場合には電子決済前に配信（伝送）する。
【００７８】
以上、処理シーケンスの概略について説明したが、基地機器と端末機器５との間における情報伝送が正常に完了しなかった場合には、上記のステップＳ１１〜Ｓ２２を指定回数再実行するが、操作者の了解を得て再々度情報伝送を実行するフローも併せ持つことができる。
【００７９】
また、端末機器５は情報サービスメニューによって所要サービスの供給を受ける際、ＣＰＵ回路５３から携帯型記録器６に情報転送する機能を持っている。この機能は音楽情報を携帯型記録器６の記録媒体に蓄積（録音）するためのものであり、携帯型記録器６はその音楽情報の再生も可能である。本実施例では端末機器５と携帯型記録器６とを分離して記載しているが、端末機器５に携帯型記録器６の機能を併せ持ってもよい。
【００８０】
さらに、付加機能として車両の車速センサ５５からの車速情報をＣＰＵ回路５３に取込む機能を持っているが、この機能は車両が停止しているか、低速で移動しているかをＣＰＵ回路５３で認識するものである。車両が停止している時は問題が生ずることなく、上記の所要サービスを取得することができるが、もし、車両が低速で移動している時には通信ゾーンから離れ、所要サービスが最後まで取得することができなくなる可能性がある。この場合、車速と、所要サービスを受ける前に基地機器から提示された概ねの所要伝送時間と、これまで情報伝送に費やされた時間とを照らし合わせ、所要サービスが最後まで取得することができなくなる可能性があると判断した場合には端末機器５の操作者または車両の運転者に、移動しないように音声による定型アナウンスで知らせるか、または発光素子（ＬＥＤ）を点滅させて知らせるか、さらに低速で移動するように音声による定型アナウンスで知らせる。
【００８１】
図１のＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２，５１におけるＱＰＳＫ伝送路または図２のＱＰＳＫ変調部２８と、図３におけるＱＰＳＫ復調部６９とはｍ（ｍは８の整数倍）ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の多値変調方式やＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式にて実現してもよい。図１において、ミリ波帯高速伝送路１３，５２はＡＳＫ変調方式で実現しているが、ｍ（ｍは８の整数倍）ＱＡＭの多値変調方式やＢＰＳＫ変調方式にて実現してもよい。
【００８２】
図１のＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２，５１とミリ波帯高速伝送路１３，５２とは情報伝送、または通信に使用していない時間帯、伝送路の各回路に供給する電源を断（ＯＦＦ）して消費電力を下げる手段を持たせてもよい。
【００８３】
本発明の一実施例においてはガソリンスタンドに設置される狭域通信システムについて述べたが、その他の実施例として、道路の路肩に基地機器を設置した路車間通信システム、駐車場の管理室または駐車場の入り口に基地機器を設置した駐車場管理システムや、コンビニエンストア、ドライブスルー、さらに物流管理システムにおいても、本発明を容易に適用することができる。
【００８４】
このように、ＡＳＫ変調方式による伝送路と、ＱＰＳＫ変調方式による伝送路と、ミリ波帯高速伝送路とが混在した無線設備で、ＡＳＫ変調方式による伝送路は実用化されている有料道路自動料金収受システムの技術、認証、電子決済処理を応用し、または同等の処理を行うため、実用化されている有料道路自動料金収受システムと、他の複数のアプリケーションとの間でシステムの整合をとることができるので、１つの端末機器５に対して複数のサービスを提供することができる。
【００８５】
また、ＡＳＫ変調方式による伝送路はＱＰＳＫ変調方式より伝送路の確立が早いため、通信路の設定、確立、解除処理や、有料道路自動料金収受システムの機能を処理することに専用させ、一方、ＱＰＳＫ変調方式はＡＳＫ変調方式より単位時間当たりの情報伝送速度が高速にすることができるので、ＡＳＫ変調方式の伝送路を介して通信路を設定した後、ＱＰＳＫ変調方式による伝送路を介して、中、大量な情報を伝送すること等、両者の特徴を活かし、通信処理における機能分担、情報の属性、容量に応じて伝送路を使い分けすることで、情報伝送の高速化を実現することができる。
【００８６】
さらに、ミリ波帯の無線周波数を用いた大容量高速伝送路を併設することで、情報伝送速度のさらなる高速化を図ることができるが、ＱＰＳＫ変調方式による伝送路を介して高速伝送することと同じく、通信路の設定等の処理はＡＳＫ変調方式の伝送路を介して行う。但し、本実施例ではＱＰＳＫ伝送路やミリ波帯高速伝送路に情報を流す前、基地機器と端末機器との間で簡単な送受確認のプロトコルを実行する機能を持たせている。
【００８７】
さらにまた、基地機器１や端末機器５の機能からミリ波帯高速伝送路１３，５２はオプション機能として随時付加してもよく、システムに柔軟性を持たせることもできる。
【００８８】
特に、マルチアプリケーション機能を実行する際、情報伝送路の設定、確立、保持や、設定解除と言った機能、認証及び有料道路自動料金収受システムと上位整合することができる機能の処理はＡＳＫ変調方式による伝送路で行い、情報の提供はＱＰＳＫ変調方式による伝送路やミリ波帯高速伝送路で行うといった、それぞれの伝送路の特徴を活かし、各伝送路にて処理をオーバラップさせながら、１つのサービスを短時間に提供することを特徴としている。
【００８９】
ここで、上記の説明において、認証処理が必要ない場合（無料の情報を提供する場合は認証処理を必要としないため）や、インターネットＷｅｂからの情報要求がない場合（図７ステップＳ７）、または情報量が少ない場合（図８ステップＳ１２）、さらにＱＰＳＫ伝送路またはミリ波帯高速伝送路を使用しなくても良いほど少ない情報量の場合（図８ステップＳ１７）にはＡＳＫ伝送路を介して情報伝送することも可能である。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、基地機器と端末機器との間においてＡＳＫ変調方式によるＡＳＫ伝送路とＱＰＳＫ変調方式によるＱＰＳＫ伝送路とが少なくとも混在する狭域通信システムにおいて、基地機器と携帯端末との間に、大容量のデータを短時間に高速伝送するミリ波帯高速伝送路をＡＳＫ、ＱＰＳＫ伝送路に併設し、基地機器がＡＳＫ伝送路を用いて端末機器との間における伝送路の設定等を少なくとも行い、ミリ波帯高速伝送路を用いて端末機器との間で大容量の情報伝送を行うことによって、比較的大容量の情報を短時間に伝送することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一実施例による狭域通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】
図１のＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路の変調部分の構成を示すブロック図である。
【図３】
図１のＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路の復調部分の構成を示すブロック図である。
【図４】
図１のミリ波帯高速伝送路の構成を示すブロック図である。
【図５】
本発明の一実施例による大容量狭域通信システムをガソリンスタンドに設置した状態を示す図である。
【図６】
本発明の一実施例における無線通信プロトコルの概略を示すシーケンスチャートである。
【図７】
図１の基地機器の動作を示すフローチャートである。
【図８】
図１の基地機器の動作を示すフローチャートである。
【図９】
図１の基地機器の動作を示すフローチャートである。
【図１０】
本発明の一実施例による大容量狭域通信システムにおける無線周波数の配置例を示す図である。
【符号の説明】
１，９０，９１ 基地機器
２ サーバ
３ ガソリンスタンド用管理端末
４ コンテンツサーバ
５，９２，９３ 端末機器
６ 携帯型記録器
１１，５３ ＣＰＵ回路
１２，５１ ＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路
１３，５２ ミリ波帯高速伝送路
２０，６０ ５．８ＧＨｚ帯アンテナ
２１，２９ａ，２９ｂ，６１，
６４，７０ａ，７０ｂ，８１，
８８ 帯域ろ波器
２２，６２，８２，８６ 増幅回路
２３，６６ ルート選択器
２４ ＡＳＫ変調器
２５，６８，８４ 基準発振器
２６，６７ 一次局部発振器
２７，２９，２９ｃ，３２ａ，
３２ｂ，６３，７０，７０ｃ，
８７ 周波数変換器
２８ ＱＰＳＫ変調部
２９ｄ，７０ｄ 二次局部発振器
３０，７１ 搬送波発振器
３１，７２ 搬送波分配器
３２ ＱＰＳＫ変調器
５４ 液晶表示／操作部
５５ 車速センサ
６５，８９ ＡＳＫ復調器
６９ ＱＰＳＫ復調部
７３，７３ａ−１〜７３ａ−ｎ 復調器
７４ 相関器
８０ ５６〜６０ＧＨｚ帯アンテナ
８３ ミリ波帯のＡＳＫ変調器
８５ ミリ波帯搬送波発振器
９４，９５ 給油機
１００ インターネット
【発明の属する技術分野】
本発明は大容量狭域通信システムに関し、特に短距離（概ね５０ｍ以内）や比較的小さなゾーン（ゾーンの直径が概ね２０ｍ以内）における双方向通信に好適な狭域通信システム（ＤＳＲＣ：Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｓｈｏｒｔ Ｒａｎｇｅ
Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の狭域通信システムにおいては、高度道路交通システム（ＩＴＳ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ）を構成する重要な要素の一つで、高速道路の料金所に有料道路自動料金収受システム（ＥＴＣ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｏｌｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）として実用化されている。
【０００３】
一般的に、情報伝送速度を高めるには、以下のような方法がある。すなわち、時分割多元接続方式（ＴＤＭＡ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）では、伝送すべき情報が含まれるタイムスロットの長さを可変長にし、情報量に応じてこのタイムスロットの長さを長くして情報伝送速度を高めたり、情報量に応じて複数のタイムスロットを割り当てて、情報伝送速度を高めている。
【０００４】
また、特定の伝送速度を有する伝送路で所要情報を伝送する場合、無線通信プロトコル処理にて情報伝送時間を確保する方法がある。例えば、固定局と移動局との間で情報伝送する際、移動体通信の携帯電話と基地局とのシステムのように、移動局（携帯電話）が固定局から離れても、他の固定局から従前の固定局と同等の通信、情報伝送が継続して受けられるハンドオーバ技術が採用されている。この種の狭域通信システムにおけるハンドオーバ技術については、特開２０００−３１５９７６号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
狭域通信システムにおいては、高速道路の料金所に設置されている有料道路自動料金収受システムの技術を応用し、道路の路肩と道路通行車両との間の通信、駐車場、ガソリンスタンド、ドライブスルーやコンビニエンスストア等に設置される無線設備やその他の付随装置（以下、基地機器と呼ぶ）と、車両に搭載された車載器等の移動体端末器と、移動体端末器に付属する付随装置（以下、端末機器と呼ぶ）とによって構成されたシステムがある。
【０００６】
このシステムでマルチアプリケーション［自動料金収受システムによる高速道路の利用料金を電子的に収受を行うシステム及び技術を応用して、駐車場の料金収受、ガソリンスタンド、ドライブスルーやコンビニエンスストアでの物品購入や地域情報、地図、音楽、写真、画（映）像等の情報購入に伴う料金収受サービス等、の様々なアプリケーション］サービスを提供する場合がある。
【０００７】
その場合、従来の有料道路自動料金収受システムの規格（車の移動速度は概ね０〜４０ｋｍ／ｈ、１０〜２０ｍの通信距離やゾーン内で１Ｍｂｐｓ程度の情報伝送速度による比較的少容量の情報伝送）では、地図や画像、動画情報のような大容量の情報伝送が行われる場合、車両移動中、通信距離や通信可能時間の面から情報が基地機器と端末機器との間で送受しきれない場合がある。
【０００８】
また、ガソリンスタンドに設置された基地機器から停車中の車両に情報伝送する場合であっても、１Ｍｂｐｓ程度の情報伝送路を介した場合、大容量の情報を取得するまで、おおむね数分から数１０分の時間を要する。
【０００９】
上記の情報伝送速度に関しては、電気通信技術審議会（ＤＳＲＣシステム委員会）の平成１２年度の答申によれば、無線周波数が５．２ＧＨｚのＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式よる情報伝送速度は「〜１Ｍｂｐｓ」程度であり、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式による情報伝送速度は「〜２Ｍｂｐｓ」程度である。
【００１０】
また、伝送効率を高めるためや既存の有料道路自動料金収受システムの他、新たなアプリケーションサービスを提供するために、複数の無線周波数チャンネルを増やしている。しかしながら、アプリケーションサービスによっては、さらに「〜１０Ｍｂｐｓ」、またはそれ以上の「〜５００Ｍｂｐｓや〜１Ｇｂｐｓ」の速度や伝送路が必要になる場合がある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、比較的大容量の情報を短時間に伝送することができる大容量狭域通信システムを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による大容量狭域通信システムは、基地機器と少なくとも携帯端末を含む移動体端末器との間において、ＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式によるＡＳＫ伝送路と、ＱＰＳＫ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式によるＱＰＳＫ伝送路と、ミリ波帯高速伝送路とが少なくとも混在する狭域通信システムであって、
前記基地機器と前記移動体端末器との間において、前記ＡＳＫ伝送路と前記ＱＰＳＫ伝送路とに併設され、かつ大容量の情報を高速伝送する前記ＡＳＫ変調方式によるミリ波帯高速伝送路と、
前記ＡＳＫ伝送路を用いて前記基地機器と前記移動体端末器との間における伝送路の設定、確立、保持、設定解除及び認証と自動料金収受システムに対する上位整合とを行う手段と、
少なくとも地域情報と音楽と画像情報とのいずれかを含むマルチアプリケーションの供給を行うマルチアプリケーションサービス機能を実行する際に前記ＱＰＳＫ伝送路及び前記ミリ波帯高速伝送路の一方を用いて前記基地機器と前記移動体端末器との間で情報伝送を行う手段と、
前記ＡＳＫ伝送路を用いて前記ＱＰＳＫ伝送路及び前記ミリ波帯高速伝送路の一方の設定、確立、保持、設定解除を行う手段とを備え、
前記ＡＳＫ伝送路を用いて前記マルチアプリケーションサービス機能の提供に対する認証及び対価の処理を行い、前記自動料金収受システムと上位整合している。
【００１３】
すなわち、本発明の大容量狭域通信システムは、前記のマルチアプリケーション機能の実現や、基地機器と端末機器との無線設備に要求される要件を実現するために、以下の手段を有している。
【００１４】
まず、有料道路自動料金収受システムの無線変調方式はＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式が採用されており、複数のアプリケーションにも１つの端末機器で高速な情報伝送を可能にすべく、新たにＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式を採用するよう電気通信技術審議会［ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ＳｈｏｒｔＲａｎｇｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）システム委員会］で答申されている。
【００１５】
しかしながら、本発明ではＡＳＫ変調方式による伝送路とＱＰＳＫ変調方式による伝送路とが混在した無線設備で、特にＡＳＫ変調方式による伝送路が実用化されている有料道路自動料金収受システムの技術、認証、電子決済処理を応用し、または同等の処理を行うための情報伝送路に専用し、一方、ＱＰＳＫ変調方式による伝送路を前者より比較的情報量の多いサービスの提供を行う伝送路に専用している。
【００１６】
ここで、ＡＳＫ変調方式による伝送路は変調器及び復調器の構成、回路が容易であることから通信路の設定、確立が短時間に行えることを活かし、マルチアプリケーション機能の実現においては情報伝送路の設定、確立、保持や、設定解除といった機能、及び認証や有料道路自動料金収受システムの機能と上位整合することが可能な機能の実現に専用する。
【００１７】
一方、ＱＰＳＫ変調方式による伝送路はＡＳＫ変調方式と比べ、変調器及び復調器の構成、回路がやや複雑であり、特に復調器回路における同期確立に時間を要する。しかしながら、ディジタル情報を搬送波伝送する際、同じ搬送波対雑音（Ｃ／Ｎ）における誤り率特性と、単位時間当たりの情報伝送量とはＱＰＳＫ変調方式が優るといわれており、この特徴を活かして比較的情報量の多いサービスの提供を行う伝送路に専用している。
【００１８】
つまり、マルチアプリケーション機能を実行中、情報伝送路の設定、確立、保持や、設定解除といった機能、認証及び有料道路自動料金収受システムの機能と上位整合可能な機能の処理はＡＳＫ変調方式による伝送路で行い、情報の提供をＱＰＳＫ変調方式による伝送路で行うことで、それぞれの特徴を活かし、両伝送路による処理をオーバラップさせがら、１つのサービスを提供する手段を持っている。
【００１９】
また、本発明はＱＰＳＫ変調方式による伝送路と同じく、情報伝送速度の高速化や大量の情報を短時間に伝送することができるミリ波帯の無線周波数を用いたミリ波帯高速伝送路を併設し、上記の機能等を実現する手段を持っている。
【００２０】
さらに、本発明は上記の機能を併せ持った１つの狭域通信システムで、それぞれの伝送路の特徴を活かし、各伝送路を介して情報伝送処理をオーバラップさせながら、１つのサービスを提供する手段を持っている。
【００２１】
本発明は短距離（概ね５０ｍ以内）や比較的小さなゾーン（ゾーンの直径が概ね２０ｍ以内）における双方向通信に好適な狭域通信（ＤＳＲＣ）システムにおいて、ＡＳＫ変調方式による伝送路とＱＰＳＫ変調方式とによる伝送路とが混在した無線設備で、特にＡＳＫ変調方式による伝送路を情報伝送路の設定、確立、保持や、設定解除といった機能や、認証等が実用化されている有料道路自動料金収受システムの技術、電子決済処理を応用し、上位または同等の処理を行うための情報伝送路に専用させ、一方、ＱＰＳＫ変調方式による伝送路を前者より比較的情報量の多いサービスの提供を行う伝送路に専用させている。
【００２２】
また、ＱＰＳＫ変調方式による伝送路と同じく、情報伝送速度の高速化や大量の情報を短時間に伝送可能で、かつミリ波帯の無線周波数を用いたミリ波帯高速伝送路を併設し、地図、音楽、画像情報や動画情報のような比較的大容量の情報を短時間に伝送することに専用させている。
【００２３】
特に、マルチアプリケーション機能を実行中、情報伝送路の設定、確立、保持や、設定解除といった機能、認証及び有料道路自動料金収受システムと上位整合可能な機能の処理はＡＳＫ変調方式による伝送路で行い、情報の提供はＱＰＳＫ変調方式による伝送路またはミリ波帯高速伝送路で行うことで、それぞれの特徴を活かし、各伝送路にて処理をオーバラップさせながら、１つのサービスを短時間に提供することが可能となる。
【００２４】
また、従来の技術でも述べたように、情報伝送速度を高速化する技術があるが、本発明は１つの通信システムに複数の変調方式による伝送路を併設し、各伝送路の特徴、性能を活かしながら、少容量から大容量の情報伝送を１つのシステムで対応可能とすることを特徴としている。
【００２５】
上記のように、本発明は現在実用化されている有料道路自動料金収受システムの技術や規格を応用し、１Ｍｂｐｓ程度の情報伝送路の他に、大容量の情報伝送が可能となる新たな伝送路を付加併設し、複数の伝送路の性質（機能、性能）の良い面を活かし、通信形態や情報の性質に合わせて最適な伝送路を選択可能とし、特に大量の情報を短時間に伝送可能としている。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例による狭域通信システムの構成を示すブロック図である。図１においてはガソリンスタンドに設置される狭域通信システムを示している。
【００２７】
本発明の一実施例による狭域通信システムはガソリンスタンドに設置される基地機器１と、サーバ２と、ガソリンスタンドに設置され、かつ既存の売上げや在庫、及び顧客情報を管理するガソリンスタンド用管理端末３と、インターネット１００を介してサーバ２に接続され、かつ図示せぬコンテンツプロバイダに設置されるコンテンツサーバ４と、図示せぬ車両内に設置される端末機器５と、端末機器５に接続される携帯型記録器６とから構成されている。
【００２８】
ガソリンスタンドのアプリケーションサービスとしては給油料金、自動車整備料金等の物品購入費の電子決済と認証や、地図、音楽や画像、動画情報や、インターネットＷｅｂからの情報購入費の電子決済と認証、及びガソリンスタンドから提供される広告、案内、地域情報サービス（天気予報、道路の混雑、事故等）を行うシステムがある。
【００２９】
このシステムは給油レーン毎（または他の給油レーンと共通）に設置された基地機器１と、車両（自動車）内に搭載された端末機器５によって無線による情報伝送路が構成される狭域通信システムである。
【００３０】
また、アプリケーションサービスの実行形態及び機能としては以下のようなものがある。基地機器１は車両（自動車）が給油レーンに近づいたら、地図、音楽や画像、動画情報、インターネットＷｅｂからの情報、ガソリンスタンドの広告や案内、等の各サービスメニュー（ガイダンス）を無線による情報伝送路を介し端末機器５に送る。
【００３１】
端末機器５は給油中または低速移動中（〜２０ｋｍ／ｈ程度）に、上記の情報サービスメニュー（ガイダンス）から希望のサービスメニューを選択し、所要サービスの供給を受けるべく基地機器１に申し入れる。
【００３２】
基地機器１は端末機器５からの申し入れに伴い、認証処理とサービスとの提供を行う。基地機器１はサービスの提供、給油料金や自動車整備料金等の物品購入費の電子決済や、情報購入費の電子決済を行う。
【００３３】
その他、基地機器１から端末機器５へ提供される地域情報サービスとしては、道路の混雑情報、事故、天気予報やニュース等がある。但し、有料情報の場合には電子決済前に配信する。
【００３４】
このようなアプリケーション機能を実現するために、基地機器１及び端末機器５の無線設備には少なくとも以下のことが要求される。つまり、狭域通信システムのアプリケーションにもよるが、周波数の利用効率、情報の漏洩防止の点等から通信範囲は狭い方が良いこともある。しかし、通信範囲が狭い狭域無線通信ゾーンでも所要の情報は確実に送受または取得する必要がある。
【００３５】
情報伝送を短時間に行う必要から、復調回路の同期確立やＯＳＩ（ＯｐｅｎＳｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）の第１層（物理層）や第２層（データリンク層）のチャンネル設定と確立とを短時間に行う必要がある。また、通信可能距離、時間が短いことから、情報伝送速度の高速化が必要である。
【００３６】
実用化されている有料道路自動料金収受システムを含めた複数のシステム、アプリケーションにも１つの端末機器５で対応することができるという、システムの上位整合性が必要である。
【００３７】
基地機器１はＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変復調器を含むＡＳＫ伝送路とＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変復調器を含むＱＰＳＫ伝送路とからなるＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２と、ミリ波帯高速伝送路１３と、ＣＰＵ（中央処理装置）回路１１とから構成され、ＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２において、ＡＳＫ伝送路とＱＰＳＫ伝送路とは一体化されている。
【００３８】
また、端末機器５はＡＳＫ変復調器を含むＡＳＫ伝送路とＱＰＳＫ変復調器０含むＱＰＳＫ伝送路とからなるＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路５１と、ミリ波帯高速伝送路５２と、ＣＰＵ回路５３と、液晶（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ ＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）による表示器とタッチセンサまたは操作ボタンからなる操作部とで構成される液晶表示／操作部５４と、車速センサ５５とから構成され、ＣＰＵ回路５３から携帯型記録器６に情報を転送する機能と、付加機能として車両の車速センサ５５からの車速情報をＣＰＵ回路５３に取込む機能とを持っている。尚、基地機器１及び端末機器５のミリ波帯高速伝送路１３，５２はオプション機能として容易に付加、脱着することができるようになっている。
【００３９】
図２は図１のＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２，５１の変調部分の構成を示すブロック図である。図２において、ＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２，５１の変調部分は５．８ＧＨｚ帯アンテナ２０と、帯域ろ波器（ＢＰＦ：Ｂａｎｄ Ｐａｔｈ Ｆｉｌｔｅｒ）２１と、増幅回路２２と、ル−ト選択器２３と、ＡＳＫ変調器２４と、基準発振器２５と、一次局部発振器２６と、周波数変換器２７と、ＱＰＳＫ変調部２８とから構成されている。
【００４０】
ＱＰＳＫ変調部２８は周波数変換器２９と、搬送波発振器３０と、搬送波分配器３１と、ＱＰＳＫ変調器３２とから構成されている。周波数変換器２９は帯域ろ波器（ＢＰＦ）２９ａ，２９ｂと、周波数変換器２９ｃと、二次局部発振器２９ｄとから構成され、ＱＰＳＫ変調器３２は周波数変換器３２ａ，３２ｂから構成されている。
【００４１】
特に、ＡＳＫ変調器２４を含む伝送路をＡＳＫ伝送路と、ＱＰＳＫ変調部２８をＱＰＳＫ伝送路とし、両者一体化してＡＳＫとＱＰＳＫ伝送路の変調部分としている。
【００４２】
ここで、本実施例では選択信号２００によってル−ト選択器２３を制御する構成となっているが、これはＡＳＫ変調器２４とＱＰＳＫ変調部２８とからの出力によって、使用していない伝送路からの不要な変調波の出力が５．８ＧＨｚ帯アンテナ２０から送出されるのを止めるために備えている。また、ＡＳＫ伝送路とＱＰＳＫ伝送路とが同時またはオーバラップして使用される場合には、ＡＳＫ伝送路またはＱＰＳＫ伝送路の変調信号をそれぞれ増幅回路２２に出力することも可能である。
【００４３】
図３は図１のＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２，５１の復調部分の構成を示すブロック図である。図３において、ＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２，５１の復調部分は５．８ＧＨｚ帯アンテナ６０と、帯域ろ波器（ＢＰＦ）６１，６４と、増幅回路６２と、周波数変換器６３と、ＡＳＫ復調器６５と、ル−ト選択器６６と、一次局部発振器６７と、基準発振器６８と、ＱＰＳＫ復調部６９とから構成されている。
【００４４】
ＱＰＳＫ復調部６９は周波数変換器７０と、搬送波発振器７１と、搬送波分配器７２と、復調器７３と、相関器７４とから構成されている。周波数変換器７０は帯域ろ波器（ＢＰＦ）７０ａ，７０ｂと、周波数変換器７０ｃと、二次局部発振器７０ｄとから構成され、復調器７３は復調器７３ａ−１〜７３ａ−ｎから構成されている。
【００４５】
特に、ＡＳＫ復調器６５（ＩＦ検出／受信レベル検出）を含む伝送路をＡＳＫ伝送路とし、ＱＰＳＫ復調部６９を含む伝送路をＱＰＳＫ伝送路とし、両者一体化してＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２，５１の復調部分としている。
【００４６】
ここで、選択信号２０１によってルート選択器６６を制御する構成になっているが、ＡＳＫ伝送路またはＱＰＳＫ伝送路のうちの使用していない伝送路のベースバンド信号（復調信号）であるＡＳＫまたはｉ、ｑ列を後続するＣＰＵ回路１１，５３への送出を止めるために備えている。もし、ＣＰＵ回路１１，５３にて同等の機能があれば、この機能は不要である。また、ＡＳＫ伝送路とＱＰＳＫ伝送路とが同時またはオーバラップして使用される場合にはＡＳＫ伝送路またはＱＰＳＫ伝送路のベースバンド信号（復調信号）を選択せず、それぞれＣＰＵ回路１１，５３に送ることも可能である。
【００４７】
また、ＣＰＵ回路１１，５３へのベースバンド信号（復調信号）ＡＳＫまたはｉ、ｑ列の経路はＡＳＫ用及びＱＰＳＫ用の２ルートを別々に図示しているが、このルート選択器６６によってＣＰＵ回路１１，５３との間を１ルートにし、ＡＳＫ用及びＱＰＳＫ用の信号路を共用としてもよい。
【００４８】
さらに、図２及び図３において、５．８ＧＨｚ帯アンテナ２０，６０及び帯域炉ろ波器２１，６１は別々に図示しているが、本実施例では共用としている。また、帯域ろ波器２１，６１についてはデュプレクサを含んだ構成になっている。
【００４９】
尚、ＱＰＳＫ復調部６９を構成するＱＰＳＫの復調器７３及び相関器７４はＱＰＳＫ復調機能を実現するための一実施例である。特に、このＱＰＳＫ復調機能は集積回路（ＬＳＩ）化を目指し、搬送波発振器７１と、この搬送波発振器７１の出力をφ１〜φｎ（ｎは整数）の複数の位相（位相は３６０度／ｎ）搬送波φ１〜φｎを出力する搬送波分配器７２と、φ１〜φｎ位相を持つ搬送波で周波数変換器７０から出力されるＱＰＳＫ変調波を復調するｎ列の復調器（φ１〜φｎ）７３ａ−１〜７３ａ−ｎと、ｎ列の復調器７３ａ−１〜７３ａ−ｎから出力される複数の復調信号φ１〜φｎを相関器７４に出力し、相関器７４にて復調信号φ１〜φｎの相互相関をとり、相関値の高い所の復調器φｘ（ｘは復調器７３ａ−１〜７３ａ−ｎのうちの１つ）をｉ列及びｑ列のベースバンド信号（復調信号）に位相復調（位相を確定する）する相関器とで実現している。
【００５０】
図４は図１のミリ波帯高速伝送路１３，５２の構成を示すブロック図である。図４において、ミリ波帯高速伝送路１３，５２は５６〜６０ＧＨｚ帯のアンテナ８０と、帯域ろ波器（ＢＰＦ）８１，８８と、増幅回路８２，８６と、ミリ波帯のＡＳＫ変調器８３と、基準発振器８４と、ミリ波帯搬送波発振器８５と、周波数変換器８７と、ＡＳＫ復調器（ＩＦ検出／受信レベル検出）８９とから構成されている。尚、図中、５６〜６０ＧＨｚ帯のアンテナ８０及び帯域ろ波器８１は送信系と受信系とを別々に図示しているが、本実施例では共用としている。また、帯域ろ波器８１についてはデュプレクサを含んだ構成になっている。
【００５１】
図５は本発明の一実施例による大容量狭域通信システムをガソリンスタンドに設置した状態を示す図である。図５においてはガソリンスタンドの天井部に設置される基地機器９０，９１と、情報提供を受ける車両及び端末機器９２，９３との位置、給油機９４，９５の設置例を示している。
【００５２】
図５においては給油機９４または給油機９５毎に給油レーンを構成しており、基地機器９０，９１も給油レーン毎に設置されていることを示している。尚、本実施例で基地機器９０，９１は給油レーン毎に設置されていることを示しているが、１つの基地機器９０が給油機９４，９５の両方の給油レーンを使用する車両及び端末機器９２，９３の両方で共通に使用することができるように設置してもよい。
【００５３】
ここで、図１に示すサーバ２とガソリンスタンド用管理端末３とはガソリンスタンドの事務所に設置されているものとする。また、基地機器９０，９１は図１の基地機器１の構成と同様の構成となっており、端末機器９２，９３は図１の端末機器５の構成と同様の構成となっている。
【００５４】
図６は本発明の一実施例における無線通信プロトコルの概略を示すシーケンスチャートであり、図７〜図９は図１の基地機器１の動作を示すフローチャートである。
【００５５】
図６においては、ＡＳＫ伝送路によって有料道路自動料金収受システムのプロトコル処理と同じように、通信路の設定、確立や通信相手の特定または認証と、サービス提供後に行われる電子決済処理と、通信路の切離し等の処理とを行うための基地機器１と端末機器５との間の処理シーケンスを示している。
【００５６】
特に、基地機器１と端末機器５との間の処理シーケンスで、通信路の設定や確立、通信相手の特定または認証を行うことを前処理と呼び、サービス提供後に行われる電子決済処理や通信路の切離し等の処理を後処理と呼ぶことにする。
【００５７】
一方、前処理と後処理との間には、ＱＰＳＫ伝送路またはミリ波帯高速伝送路による、中、大容量の情報であるインターネットＷｅｂからの情報、ガソリンスタンドの広告や案内、または地図、音楽、画像、動画情報等の情報を基地機器１から端末機器５へ一括配信（バルク伝送）する場合のシーケンスを示している。
【００５８】
また、ＱＰＳＫ伝送路またはミリ波帯高速伝送路を介して情報伝送する場合、開始前及び終了後に基地機器と端末機器との間で送受確認のための簡単なプロトコル処理を行っている。図６にそのプロトコルのシーケンスを示している。ここで、中、大容量な情報伝送の開始前及び終了後に、簡単なプロトコル処理を行っているが、基地機器から端末機器への問いかけ（伝送接続要求、伝送切断要求）は、情報伝送がＱＰＳＫ伝送路によって行われる場合にはＱＰＳＫ伝送路を、またはミリ波帯高速伝送路によって行われる場合にはミリ波帯高速伝送路で行われる。一方、端末機器から基地機器への応答（伝送接続確認応答、伝送切断確認応答）はＡＳＫ伝送路が使用される。
【００５９】
さらに、本実施例では明記していないが、端末機器から基地機器への応答（伝送接続確認応答、伝送切断確認応答）はＡＳＫ伝送路を使用せず、ＱＰＳＫ伝送路、またはミリ波帯高速伝送路のそれぞれの伝送路を使用する場合もある。
【００６０】
図１０は本発明の一実施例による大容量狭域通信システムにおける無線周波数の配置例を示す図である。図１０において、ＡＳＫ伝送路またはＱＰＳＫ伝送路で共用することができる無線周波数の配置（ＡＳＫ／ＱＰＳＫ混在）と、既存の有料道路自動料金収受システムに割り当てられたＡＳＫ伝送路専用の無線周波数の配置（ＡＳＫ専用）と、ミリ波帯高速伝送路に割り当てられた無線周波数の配置との例を示している。
【００６１】
本実施例では無線周波数の設定について明記していないが、図２と図３と図４とに図示する一次局部発振器、二次局部発振器及びミリ波帯搬送波発振器のそれぞれの発振周波数をＣＰＵ回路１１，５３で制御している。
【００６２】
次に、現在、狭域通信システムとして実用化されている自有料道路動料金収受システムのプロトコル処理は、ＩＳＯ標準の無線通信プロトコルで、ＯＳＩ（Ｏｐｅｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）の第１層（物理層）、第２層（データリンク層）並びに第７層（アプリケーション層）で規定されているものに準拠している。本実施例のプロトコル処理もこれに準拠している。
【００６３】
第１層（物理層）は主に、基地機器１と端末機器５との間の個別通信（ポイントツーポイント）を行うため、無線チャンネルの設定に関するハードウェア色の濃い処理や、インターネット１００へのアクセス等を分担する。尚、第１層（物理層）はＡＳＫ伝送路とＱＰＳＫ伝送路とミリ波帯高速伝送路とに対応するプロトコルを持つ。第２層（データリンク層）は主に、論理レベルの通信路の設定と確立、解放、また第２層（データリンク層）によるデータ誤りの迅速な検知と訂正、及び第１層（物理層）と第７層（アプリケーション層）との間でデータ（情報）の橋渡しを行う。
【００６４】
さらに、第７層（アプリケーション層）では有料道路自動料金収受システムと同じように、認証、電子決済の処理や、地図、音楽や画像、動画情報、インターネットＷｅｂからの大量な情報の高速処理を伴うアプリケーションサービスを行う。さらにまた、既存のサーバ２や管理端末３との情報送受（転送）は第７層の上位層を介して行う。
【００６５】
図１に示すシステム構成におけるＯＳＩ各層の処理は、以下のようになっている。基地機器１と、サーバ２と、ガソリンスタンドに設置されている既存の売り上げ、在庫管理するガソリンスタンド用管理端末３とから構成されている場合、第１層（物理層）及び第２層（データリンク層）の機能はＣＰＵ回路１１とサーバ２とに、第７層（アプリケーション層）の機能はサーバ２にそれぞれ持たせている。
【００６６】
一方、端末機器５のＣＰＵ回路５３には第１層（物理層）、第２層（データリンク層）の機能、及び第７層（アプリケーション層）の機能を持たせている。また、付加機能として車両の車速センサ６６からの車速情報をＣＰＵ回路５３に取込む処理機能は第７層（アプリケーション層）に持っている。
【００６７】
さらに、端末機器５のＣＰＵ回路５３に接続される携帯型記録器６とのインタフェースは第１層（物理層）と、第２層（データリンク層）と、第７層（アプリケーション層）とに携帯型記録器６専用のインタフェース可能な機能を持たせている。
【００６８】
これら図１〜図１０を参照して、上記ＯＳＩの各層の処理シーケンスについて説明する。尚、基地機器とは基地機器１及びサーバ２を示している。基地機器はＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２のＡＳＫ伝送路を介して、車両（自動車）が給油レーンに近づいたことを、端末機器５のＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路５１のＡＳＫ伝送路が発する電波で認識し（図７ステップＳ１）、ＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２，５１を介して基地機器１と端末機器５との間の個別通信（ポイントツーポイント）を行い（図７ステップＳ２）、無線チャンネルの設定に関するハードウェア色の濃い処理（前処理）を行う（図７ステップＳ３）。
【００６９】
通信路が確立すると（図７ステップＳ４）、基地機器１は地図、音楽や画像、動画情報、インターネットＷｅｂからの情報、ガソリンスタンドの広告や案内、地域情報等の各サービスメニュー（ガイダンス）情報をＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２（ＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２はＡＳＫ伝送路とＱＰＳＫ伝送路とから構成されるが、本実施例では各サービスメニュー（ガイダンス）の情報量が多いことを想定し、ＱＰＳＫ伝送路とする）を介して端末機器５に送る（図７ステップＳ５）。尚、前処理と後処理とはＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２，５１のＡＳＫ伝送路を使用する。
【００７０】
端末機器５はこの各サービスメニュー（ガイダンス）情報を液晶（ＬＥＤ）による表示器とタッチセンサまたは操作ボタンからなる液晶表示／操作部５４の液晶（ＬＥＤ）に表示する。また、各サービスメニュー（ガイダンス）の情報が表示されたことを操作者に知らせるため、音声による定型アナウンスを行う。
【００７１】
車両が給油中または低速移動中（〜２０ｋｍ／ｈ程度）に、上記の情報サービスメニュー（ガイダンス）からタッチセンサまたは操作ボタンで希望のサービスメニューを選択し、所要サービスの供給を受けるべく、サービスメニュー名または符号を上記のＡＳＫ伝送路を介して基地機器１に申し入れを行うべく送る。
【００７２】
基地機器は端末機器を確認するための認証処理とインターネットＷｅｂからの情報要求とがあった場合、インターネット１００を介してコンテンツサーバ４から情報を取得するための準備をする（図７ステップＳ６〜Ｓ９）。但し、認証処理で情報提供に相応しくないと判断した場合には（図７ステップＳ８）、その旨（端末機器が未登録であること等）を端末機器５に送る（図７ステップＳ１０）。
【００７３】
基地機器は要求されたサービスメニューの情報の属性（地図、音楽や画像、動画情報、インターネットＷｅｂからの情報といったバルク性の情報）、及び情報容量を判断し（図７ステップＳ１１）、ＱＰＳＫ伝送路またはミリ波帯高速伝送路を選択し（図８ステップＳ１３）、伝送に使用する伝送路と、概ねの所要伝送時間と、供給開始して良いかどうかの問合わせとを、ＡＳＫ伝送路を介して端末機器５に送る（図８ステップＳ１４）。
【００７４】
端末機器５は準備が整い次第、基地機器へ供給準備が整ったことを回答する。次に、基地機器にて端末機器５からの回答を確認すると（図８ステップＳ１５）、ＱＰＳＫ伝送路またはミリ波帯高速伝送路との接続確認処理（伝送接続要求、伝送接続確認応答）を行い（図８ステップＳ１６，Ｓ１７）、ＱＰＳＫ伝送路またはミリ波帯高速伝送路を介して大容量の情報（バルク情報）を伝送する（図８ステップＳ１８）。
次に、基地機器から端末機器５へからの大容量の情報（バルク情報）を伝送が終わると（図８ステップＳ１９）、ＱＰＳＫ伝送路またはミリ波帯高速伝送路の切断確認処理（伝送切断要求、伝送切断確認応答）を行う（図９ステップＳ２０）。
【００７５】
端末機器５は基地機器へ情報取得が正常完了したことを回答する。万が一、正常完了しなかった場合、その旨を、ＡＳＫ伝送路を介して基地機器へ回答する。基地機器は端末機器５からの回答に伴い、正常完了した場合（図９ステップＳ２１）、ＡＳＫ伝送路を介して基地機器と端末機器５との間で電子決済処理を行う（図９ステップＳ２２）。基地機器は正常完了しなかった場合（図９ステップＳ２１）、実行回数が指定回数を上回っていなければ（図９ステップＳ２３）、ステップＳ１１に戻って再実行を行う。
【００７６】
もし指定回数分再送しても正常に完了しなければ、情報伝送ができなかったことを基地機器から端末機器５へ知らせ、端末機器５の液晶表示／操作部５４の液晶（ＬＥＤ）にその旨を表示する。また、操作者に知らせるため、音声による定型アナウンスを行う。
【００７７】
上記処理と並行してガソリンスタンドが提供するサービスとして、給油料金や自動車整備料金等の物品購入があれば、基地機器１とサーバ２とはガソリンスタンド用管理端末３から物品購入費の情報をもらい、電子決済を行う。その他、基地機器から端末機器５へ地域情報サービスとして道路の混雑情報、事故、天気予報やニュースを提供する。但し、情報が有料の場合には電子決済前に配信（伝送）する。
【００７８】
以上、処理シーケンスの概略について説明したが、基地機器と端末機器５との間における情報伝送が正常に完了しなかった場合には、上記のステップＳ１１〜Ｓ２２を指定回数再実行するが、操作者の了解を得て再々度情報伝送を実行するフローも併せ持つことができる。
【００７９】
また、端末機器５は情報サービスメニューによって所要サービスの供給を受ける際、ＣＰＵ回路５３から携帯型記録器６に情報転送する機能を持っている。この機能は音楽情報を携帯型記録器６の記録媒体に蓄積（録音）するためのものであり、携帯型記録器６はその音楽情報の再生も可能である。本実施例では端末機器５と携帯型記録器６とを分離して記載しているが、端末機器５に携帯型記録器６の機能を併せ持ってもよい。
【００８０】
さらに、付加機能として車両の車速センサ５５からの車速情報をＣＰＵ回路５３に取込む機能を持っているが、この機能は車両が停止しているか、低速で移動しているかをＣＰＵ回路５３で認識するものである。車両が停止している時は問題が生ずることなく、上記の所要サービスを取得することができるが、もし、車両が低速で移動している時には通信ゾーンから離れ、所要サービスが最後まで取得することができなくなる可能性がある。この場合、車速と、所要サービスを受ける前に基地機器から提示された概ねの所要伝送時間と、これまで情報伝送に費やされた時間とを照らし合わせ、所要サービスが最後まで取得することができなくなる可能性があると判断した場合には端末機器５の操作者または車両の運転者に、移動しないように音声による定型アナウンスで知らせるか、または発光素子（ＬＥＤ）を点滅させて知らせるか、さらに低速で移動するように音声による定型アナウンスで知らせる。
【００８１】
図１のＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２，５１におけるＱＰＳＫ伝送路または図２のＱＰＳＫ変調部２８と、図３におけるＱＰＳＫ復調部６９とはｍ（ｍは８の整数倍）ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の多値変調方式やＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式にて実現してもよい。図１において、ミリ波帯高速伝送路１３，５２はＡＳＫ変調方式で実現しているが、ｍ（ｍは８の整数倍）ＱＡＭの多値変調方式やＢＰＳＫ変調方式にて実現してもよい。
【００８２】
図１のＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路１２，５１とミリ波帯高速伝送路１３，５２とは情報伝送、または通信に使用していない時間帯、伝送路の各回路に供給する電源を断（ＯＦＦ）して消費電力を下げる手段を持たせてもよい。
【００８３】
本発明の一実施例においてはガソリンスタンドに設置される狭域通信システムについて述べたが、その他の実施例として、道路の路肩に基地機器を設置した路車間通信システム、駐車場の管理室または駐車場の入り口に基地機器を設置した駐車場管理システムや、コンビニエンストア、ドライブスルー、さらに物流管理システムにおいても、本発明を容易に適用することができる。
【００８４】
このように、ＡＳＫ変調方式による伝送路と、ＱＰＳＫ変調方式による伝送路と、ミリ波帯高速伝送路とが混在した無線設備で、ＡＳＫ変調方式による伝送路は実用化されている有料道路自動料金収受システムの技術、認証、電子決済処理を応用し、または同等の処理を行うため、実用化されている有料道路自動料金収受システムと、他の複数のアプリケーションとの間でシステムの整合をとることができるので、１つの端末機器５に対して複数のサービスを提供することができる。
【００８５】
また、ＡＳＫ変調方式による伝送路はＱＰＳＫ変調方式より伝送路の確立が早いため、通信路の設定、確立、解除処理や、有料道路自動料金収受システムの機能を処理することに専用させ、一方、ＱＰＳＫ変調方式はＡＳＫ変調方式より単位時間当たりの情報伝送速度が高速にすることができるので、ＡＳＫ変調方式の伝送路を介して通信路を設定した後、ＱＰＳＫ変調方式による伝送路を介して、中、大量な情報を伝送すること等、両者の特徴を活かし、通信処理における機能分担、情報の属性、容量に応じて伝送路を使い分けすることで、情報伝送の高速化を実現することができる。
【００８６】
さらに、ミリ波帯の無線周波数を用いた大容量高速伝送路を併設することで、情報伝送速度のさらなる高速化を図ることができるが、ＱＰＳＫ変調方式による伝送路を介して高速伝送することと同じく、通信路の設定等の処理はＡＳＫ変調方式の伝送路を介して行う。但し、本実施例ではＱＰＳＫ伝送路やミリ波帯高速伝送路に情報を流す前、基地機器と端末機器との間で簡単な送受確認のプロトコルを実行する機能を持たせている。
【００８７】
さらにまた、基地機器１や端末機器５の機能からミリ波帯高速伝送路１３，５２はオプション機能として随時付加してもよく、システムに柔軟性を持たせることもできる。
【００８８】
特に、マルチアプリケーション機能を実行する際、情報伝送路の設定、確立、保持や、設定解除と言った機能、認証及び有料道路自動料金収受システムと上位整合することができる機能の処理はＡＳＫ変調方式による伝送路で行い、情報の提供はＱＰＳＫ変調方式による伝送路やミリ波帯高速伝送路で行うといった、それぞれの伝送路の特徴を活かし、各伝送路にて処理をオーバラップさせながら、１つのサービスを短時間に提供することを特徴としている。
【００８９】
ここで、上記の説明において、認証処理が必要ない場合（無料の情報を提供する場合は認証処理を必要としないため）や、インターネットＷｅｂからの情報要求がない場合（図７ステップＳ７）、または情報量が少ない場合（図８ステップＳ１２）、さらにＱＰＳＫ伝送路またはミリ波帯高速伝送路を使用しなくても良いほど少ない情報量の場合（図８ステップＳ１７）にはＡＳＫ伝送路を介して情報伝送することも可能である。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、基地機器と端末機器との間においてＡＳＫ変調方式によるＡＳＫ伝送路とＱＰＳＫ変調方式によるＱＰＳＫ伝送路とが少なくとも混在する狭域通信システムにおいて、基地機器と携帯端末との間に、大容量のデータを短時間に高速伝送するミリ波帯高速伝送路をＡＳＫ、ＱＰＳＫ伝送路に併設し、基地機器がＡＳＫ伝送路を用いて端末機器との間における伝送路の設定等を少なくとも行い、ミリ波帯高速伝送路を用いて端末機器との間で大容量の情報伝送を行うことによって、比較的大容量の情報を短時間に伝送することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一実施例による狭域通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】
図１のＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路の変調部分の構成を示すブロック図である。
【図３】
図１のＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路の復調部分の構成を示すブロック図である。
【図４】
図１のミリ波帯高速伝送路の構成を示すブロック図である。
【図５】
本発明の一実施例による大容量狭域通信システムをガソリンスタンドに設置した状態を示す図である。
【図６】
本発明の一実施例における無線通信プロトコルの概略を示すシーケンスチャートである。
【図７】
図１の基地機器の動作を示すフローチャートである。
【図８】
図１の基地機器の動作を示すフローチャートである。
【図９】
図１の基地機器の動作を示すフローチャートである。
【図１０】
本発明の一実施例による大容量狭域通信システムにおける無線周波数の配置例を示す図である。
【符号の説明】
１，９０，９１ 基地機器
２ サーバ
３ ガソリンスタンド用管理端末
４ コンテンツサーバ
５，９２，９３ 端末機器
６ 携帯型記録器
１１，５３ ＣＰＵ回路
１２，５１ ＡＳＫ・ＱＰＳＫ伝送路
１３，５２ ミリ波帯高速伝送路
２０，６０ ５．８ＧＨｚ帯アンテナ
２１，２９ａ，２９ｂ，６１，
６４，７０ａ，７０ｂ，８１，
８８ 帯域ろ波器
２２，６２，８２，８６ 増幅回路
２３，６６ ルート選択器
２４ ＡＳＫ変調器
２５，６８，８４ 基準発振器
２６，６７ 一次局部発振器
２７，２９，２９ｃ，３２ａ，
３２ｂ，６３，７０，７０ｃ，
８７ 周波数変換器
２８ ＱＰＳＫ変調部
２９ｄ，７０ｄ 二次局部発振器
３０，７１ 搬送波発振器
３１，７２ 搬送波分配器
３２ ＱＰＳＫ変調器
５４ 液晶表示／操作部
５５ 車速センサ
６５，８９ ＡＳＫ復調器
６９ ＱＰＳＫ復調部
７３，７３ａ−１〜７３ａ−ｎ 復調器
７４ 相関器
８０ ５６〜６０ＧＨｚ帯アンテナ
８３ ミリ波帯のＡＳＫ変調器
８５ ミリ波帯搬送波発振器
９４，９５ 給油機
１００ インターネット
Claims (6)
- 基地機器と少なくとも携帯端末を含む移動体端末器との間において、ＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式によるＡＳＫ伝送路と、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式によるＱＰＳＫ伝送路と、ミリ波帯高速伝送路とが少なくとも混在する狭域通信システムであって、
前記基地機器と前記移動体端末器との間において、前記ＡＳＫ伝送路と前記ＱＰＳＫ伝送路とに併設され、かつ大容量の情報を高速伝送する前記ＡＳＫ変調方式によるミリ波帯高速伝送路と、
前記ＡＳＫ伝送路を用いて前記基地機器と前記移動体端末器との間における伝送路の設定、確立、保持、設定解除及び認証と自動料金収受システムに対する上位整合とを行う手段と、
少なくとも地域情報と音楽と画像情報とのいずれかを含むマルチアプリケーションの供給を行うマルチアプリケーションサービス機能を実行する際に前記ＱＰＳＫ伝送路及び前記ミリ波帯高速伝送路の一方を用いて前記基地機器と前記移動体端末器との間で情報伝送を行う手段と、
前記ＡＳＫ伝送路を用いて前記ＱＰＳＫ伝送路及び前記ミリ波帯高速伝送路の一方の設定、確立、保持、設定解除を行う手段とを有し、
前記ＡＳＫ伝送路を用いて前記マルチアプリケーションサービス機能の提供に対する認証及び対価の処理を行い、前記自動料金収受システムと上位整合することを特徴とする大容量狭域通信システム。 - 前記大容量の情報伝送を行う伝送路は、前記ＱＰＳＫ伝送路と、大量の情報を短時間に伝送可能なミリ波帯の無線周波数を用いたミリ波帯高速伝送路とのいずれかであることを特徴とする請求項１記載の大容量狭域通信システム。
- 前記マルチアプリケーションサービス機能を実行する際に、少なくとも大容量の前記音楽と前記画像情報とを前記ミリ波帯高速伝送路を用いて伝送するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の大容量狭域通信システム。
- 前記ＱＰＳＫ伝送路及び前記ミリ波帯高速伝送路のいずれかは、ｍ（ｍは８の整数倍）値ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の多値変調方式による伝送路及びＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式による伝送路とのいずれかを含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか記載の大容量狭域通信システム。
- 情報伝送及び伝送路の設定のいずれかに使用していない時間帯、前記情報伝送及び前記伝送路の設定に不要な伝送路の各回路に供給する電源を断として機器の消費電力を下げる手段を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか記載の大容量狭域通信システム。
- 車両や移動体の車速情報及び移動速度情報のうちの一方を前記移動体端末器に取込む手段と、情報伝送に要する時間と前記車速情報及び移動速度情報のうちの一方とから前記大容量情報の取得が困難であると判断した時にその旨を外部に通知する手段とを前記移動体端末器に含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか記載の大容量狭域通信システム。
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