JP3628248B2

JP3628248B2 - Road-to-vehicle wireless communication system and mobile station wireless device used in road-to-vehicle wireless communication

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Publication number: JP3628248B2
Application number: JP2000301491A
Authority: JP
Inventors: 秀一尾林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: JP2002111576A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路沿に所定間隔で配置された無線ポートと、道路上を走行する車との間で通信を行う路車間無線通信システムと、このような路車間無線通信システムで用いられる移動局無線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、主として道路沿に配置された無線ポートと、道路上を走行する車との間で通信を行う路車間無線通信システムの開発が進んでいる。図１０に、既存の路車間無線通信システムの典型的な例を示す。
【０００３】
複数の無線ポート１００１〜１００４が道路に沿って所定の間隔で配置され、これらを管轄する無線制御局１００８と伝送路によって結ばれている。各無線ポートは、道路上を走行する車１００５〜１００７と、無線で送受信を行う。
【０００４】
ここで、道路上を走行する車１００６と、車１００６に対して送受信を行う無線ポート１００２との間に大型車両１００９が位置する場合、この大型車両１００９によるシャドーイングにより、走行車１００６と無線ポート１００２との間の通信品質が劣化するという問題点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
無線ポートから車へのダウンリンクの劣化を解決する方法として、走行車１００６から障害物なしに見通せる場所に位置する別の無線ポート１００３のアンテナのパターンを適応的に変化させて、走行車１００６が受信できるようにすることが考えられる。しかし、無線ポートや無線制御局がすばやくシャドウイングの発生を検出して、無線ポート１００３のアンテナ制御を行うことは、複雑な制御処理が必要であるという問題点がある。
【０００６】
このような問題を克服するために、同一の制御局の管轄エリア内に設置された複数の無線ポートから、同時に同一内容の信号を送信するという構成も提案されている。これによると、一の無線ポートからの信号が障害物によって遮られても、近隣の無線ポートからの同一内容の信号を受信することによって、シャドウイングを回避する。しかしこの方法では、シャドウイングが発生していない間は、異なる方向から異なる伝送距離で送られてくる複数の信号を移動局側で受信することになる。このため、フェージングの影響が大きく、通信品質の劣化した状態での無線通信が続くという問題点がある。
【０００７】
さらに、従来の路車間無線通信システムでは、各制御局の管轄エリアの境界を通過するたびに、毎回その制御局の管轄エリア内の無線ポートが使用している通信チャネルにチャネリングしなければならないという問題がある。
【０００８】
さらに、路車間無線通信システムがＩＴＳ（高度道路交通システム）に適用される場合は、同一周波数で無線通信が行なわれている領域を車に追従させて移動させる試みもなされているが、従来の無線通信システムでは、車の走行速度が領域の移動速度と一致しなくなった場合に、その都度ランダムチャネルサーチを行なわなければならないという問題がある。
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解決すべく、フェージングを回避しつつシャドウイングの影響を低減できる路車間無線通信システムを提供することを第１の目的とする。
【００１０】
本発明の第２の目的は、無線ポート群がサービスするエリアの境界におけるチャネルサーチを不要とする路車間無線通信システムを提供することにある。
【００１１】
本発明の第３の目的は、走行中の車両の速度が、同一周波数で通信する領域の移動速度からはずれた場合にも、ランダムチャネルサーチを行なうことなく、対応する個別通信チャネルに移行することができる路車間無線通信システムを提供することにある。
【００１２】
本発明の第４の目的は、エリア境界でのチャネルサーチを不要とする、路車間無線通信システム用の移動局無線装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の第５の目的は、走行車両の速度が、同一周波数で通信を行なう領域の移動速度に合わなくなった場合にも、ランダムチャネルサーチの必要なく、対応する周波数の個別チャネルに移行することができる、路車間無線通信システム用の移動局無線装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、本発明の路車間無線通信システムは、制御局と、この制御局が管轄するエリア内に所定間隔で設置された複数の無線ポートと、これらの無線ポートと無線通信を行なう移動局無線機とを含み、各無線ポートは、無線ポートから車両への下り専用のマルチキャストチャネルと、個別周波数で送信を行なう個別送信チャネルとを有し、各移動局無線機は、２系列の受信回路を有する。上記複数の無線ポートのうち、２以上の無線ポートからマルチキャストチャネルを用いて同一情報を同時送信し、移動局無線機は、２系列の受信回路のうち１系列において、マルチキャストチャネルを定常的に受信する。
【００１５】
マルチキャストチャネルでの送信の際の変調方式として、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式を用い、無線ポート間の所定間隔をＬメートルとしたときに、（Ｌ／３００）マイクロ秒以上のガードタイムを有するフレーム構成をとる。（Ｌ／３００）マイクロ秒以上のガードタイムとしたのは、互いに隣接する２つの無線ポートからマルチキャストチャネルで光の速さで到来する同一信号には、（Ｌ／３００）マイクロ秒以下の伝播相対遅延差が発生するからである。
【００１６】
ＯＦＤＭのサブキャリヤに通常のＰＳＫ（ｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｋｅｙｉｎｇ）やＱＡＭ（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を用いる場合には、周波数選択性フェージングの影響がでないように、ガードタイムの長さをＴｓ×０．２秒以下、好ましくはＴｓ×０．０５秒以下に設定する。ここで、Ｔｓは、ＯＦＤＭのサブキャリアの変調シンボルレートの逆数であり、シンボル周期と呼ばれる。Ｔｓ×０．２秒以下のガードタイムとしたのは、この範囲が、周波数選択性フェージングの影響がそれほど大きくない範囲だからである。
【００１７】
このようなフレーム構成を有するマルチキャストチャネルには、たとえば、ＩＴＳ（高度道路交通システム）特有の自動運転などで必要とされる緊急信号などをのせる。これにより、フェージングの影響を回避するとともに、効果的にシャドウイングの影響を低減することが可能になる。
【００１８】
上記第２の目的を達成するために、路車間無線通信システムは、制御局と、複数の無線ポートと、これらの無線ポートと無線通信を行なう移動局無線機を含み、無線ポートから移動局無線機への１以上の下り専用マルチキャストチャネルを用いる。複数の無線ポートのうち少なくとも２以上の無線ポートは、同一のマルチキャストチャネルで同一情報を同時送信する。同一情報の中には、この情報を同時送信する無線ポートが属するグループを識別するカラーコードが含まれる。移動局無線機は２系列の受信回路を有し、このうちの１系列で、カラーコードを定常的に受信する。移動局無線機は、今回受信したカラーコードと前回受信したカラーコードとを比較し、比較の結果、異なるカラーコードに変化した場合（すなわち、同一のマルチキャストチャネルで同一情報を送信する無線ポートのグループが変わった場合）に、変化後のカラーコードに基づき、新たなカラーコードに対応する無線ポートのグループがサービスするエリアの始点でその時刻に用いられている通信チャネルに自動設定する。
【００１９】
無線ポートがマルチキャストチャネルで送信する同一情報の中には、上述したカラーコードに加えて、同一のカラーコードで表わされるグループがサービスするエリアの始点でその時刻に用いられている通信チャネルの識別番号も含まれる。
【００２０】
このような路車間無線通信システムにより、異なるマルチキャストチャネルを用いるエリアに侵入した場合にも、チャネルサーチの制御が不要になり、インフラ側（移動局側）の制御負荷が低減される。
【００２１】
また、ＩＴＳなどで、同一周波数の通信チャネルで通信する領域自体が任意の速度で移動する場合には、各無線ポートは、移動局の移動にしたがってアンテナのビームパターンを切り替える機能をさらに有する。これにより、同一のチャネルで通信が継続できることになり、無線通信の質が向上する。
【００２２】
上記第３の目的を達成するために、路車間無線通信システムにおいて、各無線ポートは、移動局の移動にしたがってアンテナのビームパターンを切り替える機能を有し、同一周波数の通信チャネルで通信できる領域の移動速度を示す識別コードを、マルチキャストチャネルにのせて同時送信する。移動局無線機は、移動局自体の移動速度を検出し、移動局の移動速度をマルチキャストチャネルで送られてきた同一周波数領域の移動速度と比較し、速度差を求める。速度差がしきい値よりもプラス側に大きくなった場合に、無線ポートに対して、ひとつ先の通信チャネル（すなわち移動局の進行方向側の次の通信チャネル）への変更要求を送信する。速度差がしきい値よりもマイナス側に大きくなった場合には、無線ポートに対して、ひとつ後ろの通信チャネル（移動局の後方の通信チャネル）への変更要求を送信する。
【００２３】
このような構成により、ＩＴＳなどで、走行車両の移動速度が同一周波数で通信する領域の移動速度と合わなくなった場合にも、スムースに適切な通信チャネルに移行することが可能になる。
【００２４】
上記第４の目的を達成するために、本発明の移動局無線機は、無線ポートからマルチキャストチャネルで送られてきた情報の中から、同一のマルチキャストチャネルで同一情報を同時送信する無線ポートのグループを表わすカラーコードを抽出するカラーコード抽出回路と、この無線ポートのグループがサービスするエリアの始点でその時刻に用いられている通信チャネルの識別番号を抽出する通信チャネル識別番号抽出回路と、今回抽出されたカラーコードを前回抽出されたカラーコードと比較する比較回路と、今回のカラーコードが前回のカラーコードから変化した場合に、変化後のカラーコードに対応する通信チャネルで通信を開始させる通信チャネル設定回路とを有する。
【００２５】
本発明の第５の目的を達成するために、本発明の移動局無線機は、無線ポートからマルチキャストチャネルで送られてきた情報の中から、同一周波数で通信が行なわれる領域の移動速度を表わす領域速度コードを抽出する領域速度コード抽出回路と、この移動局無線機が搭載された車両の速度を検出する車速検出回路と、検出された車速と領域移動速度との差を求め、速度差をしきい値と比較する比較回路と、比較結果に基づいて、車速に適した周波数の通信チャネルへの変更要求を生成する通信チャネル加減命令生成回路とを有する。
【００２６】
本発明のその他の特徴は、以下で図面を参照して述べる詳細な説明によっていっそう明確になるものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
【００２８】
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態にかかる路車間無線通信システムの構成例を示す図である。図１の路車間無線通信システムは、無線制御局１０８と、道路沿いに所定間隔Ｌで設置された複数の無線ポート１０１〜１０４と、道路上を走行する車両１０５〜１０７に搭載された移動局無線機１０５Ａ〜１０７Ａとを含む。
【００２９】
図２は、図１に示す無線ポートから移動局無線機への下り通信で用いられるマルチキャストチャネル２０１と個別送信チャネルＦ１〜Ｆ４、およびマルチキャストチャネル２０１のフレーム構成を示す。同一制御局１０８が管轄するエリア内の複数の無線ポート１０１〜１０４のうち少なくとも２つの無線ポートは、たとえば周波数がＦｍである下りのマルチキャストチャネル２０１を用いて、移動局無線機１０５Ａ〜１０７Ａに対して、同時に同一のペイロード２０２を送信する。その送信の際の変調方式としてＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘ：直交周波数分割多重）方式を用いる。すなわち、一定の周波数Ｆｍを時分割して、互いに直交関係にある数百の搬送波（サブキャリア）を使用する。各搬送波は直交関係にあるため、その周波数成分を相互に重ね合うことができ、通常の周波数分割多重方式に比べて、はるかに多くの搬送波を詰め込むことができる。
【００３０】
一方、個別送信チャネルＦ１〜Ｆ４は、位置、時刻等に応じて、制御局１０８により割り当てられる。
【００３１】
各移動局無線機１０５Ａ〜１０７Ａは、２系列の受信回路を有し、２系列の受信回路のうち１系列において、前記無線ポートからマルチキャストチャネルで送信される同一情報を定常的に受信し、他の１系列で、個別周波数チャネルの通信を行なう。マルチキャストチャネルのペイロード２０２には、たとえば、ＩＴＳ特有の自動運転などのシステムで必要とされる緊急信号などをのせる。これにより、移動局無線機１０６Ａに大型車１０９によるシャドーイングが発生した場合であっても、隣接する無線ポート１０３からマルチキャストチャネルにより緊急信号などを確実に受信することができる。なお、２式の受信回路を有する移動局無線機の詳細な構成については、図４および図８を参照して後述する。
【００３２】
本発明のマルチキャストチャネルのフレーム構成として、図２に示すように、フレームとフレームの間に、特定の長さのガードタイム２０３を有する。すなわち、隣接する無線ポート間の距離をＬメートルとすると、（Ｌ／３００）マイクロ秒以上のガードタイムを有する。
【００３３】
電波の伝搬速度は３×１０^８［ｍ／ｓ］であることから、隣接する２つの無線ポートから、同一内容のマルチキャストチャネル信号が走行車１０６に到達する伝搬相対遅延差は、走行車１０６の道路上の位置にかかわらず（Ｌ／３００）マイクロ秒以下になる。そこで、マルチキャストチャネルの変調方式にＯＦＤＭを用い、（Ｌ／３００）マイクロ秒以上のガードタイムを設けて、２つの信号が抵触しないようにする。
【００３４】
これに加え、ＯＦＤＭのサブキャリアに通常のＰＳＫ（ｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｋｅｙｉｎｇ）やＱＡＭ（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を用いる場合には、周波数選択性フェージングの影響がでないように、ガードタイムの長さをＴｓ×０．２秒以下、好ましくはＴｓ×０．０５秒以下に設定する。ここで、ＴｓはＯＦＤＭのサブキャリアの変調シンボルレートの逆数であり、シンボル周期と呼ばれている。上記の範囲内のガードタイムであれば、複数の電波を受信した場合でも、周波数選択性フェージングによる劣化を防ぐことができる。ＯＦＤＭ方式を用いることにより、高速伝送が必要な場合でも、サブキャリア分割数を調節することにより、上記の条件、すなわち、ガードタイム２０３が（Ｌ／３００）マイクロ秒以上、かつ、Ｔｓ×０．２秒以下（好ましくはＴｓ×０．０５秒以下）という条件を実現することが可能となる。ここでは、ＰＳＫやＱＡＭをサブキャリアの変調方式とした例を示したが、ＤＳＫやＰＳＫ−ＲＺ、ＰＳＫ−ＶＰなどの耐多重波変調方式を用いた場合には、ガードタイムの上限は（Ｔｓ×１）秒〜（Ｔｓ×２）秒程度に広げることも考えられる。
【００３５】
なお、本実施例は、路車間通信のＩＴＳへの適用例を示したが、緊急時に高い信頼度で信号を通知する必要がある通信、放送システムに適用することも可能である。
【００３６】
＜第２実施形態＞
図３は本発明の第２実施形態にかかる路車間無線通信システムの構成を示す図であり、図４は図３のシステムで用いられる移動局無線機を示す図である。
【００３７】
第２実施形態の特徴として、図２に示す下り専用のマルチキャストチャネルのペイロードとして、同一のマルチキャストチャネルを用いて同時送信する無線ポートのグループを識別するためのグループコード（ここではカラーコードと呼ぶ）と、これら同時送信する無線ポートのグループがサービスするエリアの始点で、その時刻に用いている通信チャネル（たとえば図２の下りの個別通信チャネルや上りの個別通信チャネル）の識別番号を含む。
【００３８】
図３の例では、無線ポート３０３、３０４は、無線制御局３０１に接続されており、同一のマルチキャストチャネル信号を送信する。このマルチキャストチャネル信号には、ペイロードの一つとして、同一のマルチキャストを用いて信号を送信する無線ポート３０３、３０４が所属するグループを識別するためのカラーコード＃ａが含まれている。このカラーコード＃ａは、これらの無線ポートが接続されている無線制御局３０１にあらかじめ割り当てられている。
【００３９】
なお、図３では、無線制御局３０１に接続される無線ポートとして、３０３、３０２の２つのポートが描かれているが、制御局３０１には複数の無線ポートが接続され、制御局３０１は、少なくとも２つの無線ポートから成る１以上の無線ポートのグループを管轄する。無線ポートの各グループは、同一のマルチキャストチャネルを用いて、同一の情報を同時に送信する。したがって、無線制御局３０１には、無線ポート３０３、３０４が所属するグループのカラーコード＃ａだけではなく、別のマルチキャストチャネルを用いる他の無線ポートグループのカラーコードも、あらかじめ割り当てられている。
【００４０】
マルチキャストチャネル信号に含まれる他のペイロードとして、無線ポート３０３、３０４が所属するグループがサービスを行なうエリアの始点（図３の左手側に位置し、図３では図示しない）でその時刻に用いている通信チャネルの認識番号が含まれる。
【００４１】
一方、無線ポート３０５、３０６は、無線制御局３０２に接続され、これらの２つの無線ポートは同一のマルチキャストチャネル信号を送信する。無線ポート３０５、３０６が所属するグループを表わすカラーコード＃ｂは、あらかじめ無線制御局３０２に割り当てられている。無線ポート３０５、３０６から移動局３０７に送信されるマルチキャストチャネル信号のペイロードには、カラーコード＃ｂが含まれる。ペイロードの他の１つとして、無線ポート３０５、３０６が属するグループがサービスするエリアの始点３０８でその時刻に用いられている通信チャネルの認識番号（図３では周波数Ｆ１の通信チャネルの認識番号）が含まれる。
【００４２】
無線ポートが属するグループのカラーコードと、このグループがサービスするエリアの始点でその時刻に用いられている通信チャネルの識別番号とを含むマルチキャストチャネル信号は、移動局無線機３０８で受信される。
【００４３】
図４は、図３の路車間無線通信システムで用いられる移動局無線機３０８の構成例を示す。移動局無線機３０８は、アンテナ４０１、高周波回路４０２、マルチキャストチャネル用の受信回路４０３、および個別送信チャネル用の受信回路４１２とを有する。移動局無線機３０８は２式（２系列）の受信回路４０３、４１２のうち、マルチキャストチャネル用の受信回路４０３で、マルチキャストチャネル信号を定常的に受信し、他方の受信回路４１２で、下りの個別周波数の通信チャネルで送られてくる信号を受信する。
【００４４】
受信回路４０３で復調、検波されたマルチキャストチャネルからのデジタル信号は、制御回路４０５に入力される。制御回路４０５において、カラーコード抽出回路４０７は、復調されたマルチキャストチャネルのディジタル信号から、送信元の無線ポートが属するグループを表わすカラーコードを抽出する。抽出されたカラーコードは、カラーコード比較回路４１０に入力される。カラーコード記憶回路４０６は、前回抽出されたカラーコードを格納しており、前回のカラーコードも同時にカラーコード比較回路４１０に入力される。
【００４５】
カラーコード比較回路４１０は、今回抽出されたカラーコードと、前回のカラーコードとを比較する。比較の結果、今回受信したカラーコードが、前回のカラーコードと異なる場合には、カラーコード比較回路４１０は変化情報信号を通話チャネル設定回路４１１に出力する。この変化情報信号は、通話チャネル設定回路４１１にトリガをかける。
【００４６】
一方、通信チャネル認識番号抽出回路４０８は、復調されたマルチキャストディジタル信号から、このマルチキャストチャネル信号を送信した無線ポートが属するグループがサービスするエリアの始点で、その時刻に用いられている通信チャネルの認識番号を抽出する。抽出された通信チャネル識別番号は、通話チャネル設定回路４１１に入力される。カラーコード比較回路４１０からの変化情報信号によってトリガされた通話チャネル設定回路４１１は、通信チャネルの認識番号に基づき、この認識番号に相当する通信チャネルで通信を開始するように、送信回路４０４へコマンドを送る。送信回路４０４は、上記コマンドで指定された通信チャネルで送信信号生成回路４０９から送られた送信信号を送信できるよう、高周波回路４０２を制御しアンテナ４０１を通じて送信を行う。このような構成により、異なるマルチキャストチャネルを用いるエリアに進入した場合にも、対応する通信チャネルへの設定が自動的にスムースに行なわれる。
【００４７】
このような構成の移動局無線機は、マルチキャストチャネル信号を定常的に受信し、このマルチキャストチャネル信号を送信した無線ポートが属するグループのカラーコードと、このグループがサービスするエリアの始点でその時刻に用いられている周波数を表わす通信チャネル情報とを利用することができる。したがって、移動局無線機３０８が、カラーコードが＃ａの通信エリアから＃ｂの通信エリアに進入した場合、その変化を即座に検出し、カラーコードの変化に基づいて、新たな通信エリアの始点でその時刻に用いられている周波数Ｆ１に迅速に切り替えることができる。すなわち、ランダムサーチなどのチャネルサーチ制御が不要になり、路車間無線通信システムのインフラ側の制御負荷が低減されるという利点がある。
【００４８】
同一のマルチキャストチャネルを表わすカラーコードは、図２に示すマルチキャストチャネルのフレームの先頭、あるいは、フレームの先頭にある同期用ビット列の直後、あるいは、末尾にある誤り制御用ビット列の直前に配置するのが好ましい。このような配置により、異なるグループに属する（すなわち異なるマルチキャストチャネルを用いる）無線ポートの境界３０８（図３）で、同一チャネル干渉によりカラーコードを送信するバーストの一部分が壊れることによる影響を、低減することができる。
【００４９】
第２実施形態のように、複数の無線ポートのグループにまたがる場合にも、スーパーフレーム中のある特定の位置のフレームに緊急信号のペイロードをのせる構成とすることで、移動局無線機に緊急信号を確実に受信させることができることは、第１実施形態と同様である。
【００５０】
第２実施形態の路車間無線通信システムの変形例として、図３および図４に示す構成、機能に加え、各無線ポートに、移動局無線機の移動にしたがってアンテナのビームパターンを切り替える機能を持たせることが可能である。
【００５１】
図５は、このような各無線ポートのアンテナ切り替え機能を説明するための図である。図５に示すように、各無線ポート５０１，５０２，５０３，５０４は、上記道路上のサービス領域内である移動局（例えば、５０５，５０６，５０７，５０８，５０９）が同一の通信チャネルで通信を継続できるように、移動局の移動に沿ってアンテナのビームパターンを切替える機能を有する。図５では、同一周波数を用いる領域は、速度５１１で移動しているものとする。ビームパターンの切り替えは、アレイ状に配列したアンテナ素子の各信号に対する重み付けを必要に応じて電子的に変更するアダプティブアレイアンテナを用いてアンテナの指向性を変えるなど、公知の方法で行なうことができる。
【００５２】
図６は、図５に示す同一周波数を用いる領域の移動速度を説明するための図である。たとえば、ある時刻ｔ１において、無線ポート５０３の直下付近で周波数Ｆ３で通信が行なわれている領域があり、その隣接領域では、周波数Ｆ２で通信が行なわれている。次の時刻ｔ２では、周波数Ｆ３で通信が行なわれている領域は、移動局の移動とともに、移動局の進行方向（図６では右方向）に移動する。この間の領域の移動距離をｄとすると、領域の移動速度ｖは、ｄ／（ｔ２−ｔ１）で表わされる。
【００５３】
無線ポートのアンテナのビームパターンを、移動局の移動に沿って切り替えることにより、移動局無線機は、無線ポートのサービス領域内で継続して同一の通信チャネルで通信できるようになり、通信の品質が向上する。なお、図５のように同一周波数で通信する領域が移動する場合にも、同一のマルチキャストチャネルで同一情報を送信する無線ポートのグループがサービスするエリアの始点で、ある特定の時刻に用いられている通信チャネルの識別番号を、マルチキャストチャネル信号のペイロードに載せて報知することにより、スムースに個別通信チャネルの移行ができる。
【００５４】
＜第３実施形態＞
図７は本発明の第３実施形態に係る路車間無線通信システムの図であり、図８は、図７の通信システムで用いられる移動局無線機の構成図である。
【００５５】
第３実施形態では、図６と関連して述べたように、同一周波数で無線通信を行なう領域が、移動局の移動にしたがって移動するシステムにおいて、移動局の速度（すなわち移動局無線機を搭載した走行車の速度）が、領域の移動速度からはずれた場合に、適切に対処し、高品質の無線通信を維持することができるシステムを提供する。同一周波数で通信を行なう領域の移動速度は、制御局の監視により、走行車の速度に応じて適宜変更される。しかし、リアルタイムで車両の移動速度と領域の移動速度とを一致させることは困難であり、車速と領域の移動速度との間にずれが生じる場合があるからである。
【００５６】
第３実施形態の特徴として、無線ポートから同時送信するマルチキャストチャネルのペイロードとして、同一のマルチキャストチャネルで同一情報を送信する無線ポートのグループがサービスする通信エリアの始点でその時刻に用いられている通信チャネルの識別番号と、この通信エリアで同一の通信チャネルで通信が継続できる領域の移動速度ｖを識別するためのコードが含まれる。
【００５７】
図７の例では、移動局７０７−１が、エリア境界７０８を越えて、無線ポート７０３、７０４が属するグループがサービスするエリアから、無線ポート７０５、７０６の属するグループがサービスするエリアに進入して、７０７−２の状態になったとする。移動局７０７に搭載した移動局無線機７０８−２は、新たなエリアの無線ポート７０５からマルチキャストチャネル信号を受信する。このマルチキャストチャネル信号のペイロードには、このグループがサービスするエリアの始点でその時刻に用いられている通信チャネルＦ３を表わす通信チャネル識別コードと、同一の通信チャネルで通信が継続できる領域の移動速度ｖを表わす領域速度コードとが含まれる。
【００５８】
このようなマルチキャストチャネル信号は、２式の受信回路を有する移動局無線機７０８によって定常的に受信される。
【００５９】
また、図７において、各無線ポート７０３，７０４，７０５，７０６は、移動局無線機が同一の通信チャネルで通信を継続できるように、移動局の移動に沿ってアンテナのビームパターンを切替える機能を有する。このような機能は、第２実施形態で説明したものと同様であり、ここでは説明を省略する。
【００６０】
図８は、図７の路車間無線通信システムで用いられる移動局無線機７０８の構成図である。移動局無線機７０８は、アンテナ８０１、高周波回路８０２、マルチキャストチャネル用の受信回路８０３、および個別送信チャネル受信回路８１１を有し、無線ポートからの信号を受信する。マルチキャストチャネル用の受信回路８０３で、マルチキャストチャネル信号が受信、復調、検波され、検波されたマルチキャストチャネルのデジタル信号は、制御回路８０５に入力される。
【００６１】
制御回路８０５において、領域速度コード抽出回路７０７は、検波されたマルチキャストのデジタル信号から、領域速度コードを抽出する。一方、車速測定回路８０６は、この移動局無線機７０８が搭載された車両の走行速度を検出する。抽出された領域速度コードと、検出された車速は、しきい値付速度比較回路８０９に入力され比較される。すなわち、比較回路８０９は、領域速度コードに表わされる領域の移動速度と、車速とを比較してその差を求め、求めた差をしきい値とさらに比較する。比較の結果、速度差がしきい値を超えた場合に、その旨が通話チャネル番号加減命令回路８１０に出力されて、通話チャネル番号加減命令回路８１０にトリガをかける。通話チャネル番号加減命令回路８１０は、車速差がプラス方向にしきい値を超えたか、マイナス方向にしきい値を超えたかに応じて（すなわち、移動局の速度が領領速度より速くなったか遅くなったかに応じて）、無線ポートへの上りチャネルを用いて、通信チャネルの認識番号を変更させる変更要求コマンドを送信信号生成回路８０８に送出する。送信回路８０４は、送信信号生成回路８０８から送られた送信信号を送信できるように高周波回路８０２を制御し、アンテナ８０１を通じて変更要求を無線ポートに送信する。
【００６２】
図７の例では、車速が領域移動速度より速くなった場合には、個別通信チャネルをＦ２に変更するように変更要求が送信され、車速が領域移動速度よりも遅くなった場合は、個別通信チャネルをＦ４に変更するように変更命令を送信する。
【００６３】
このような移動局無線機の機能により、走行車が同一周波数で通信を行なっている領域の移動速度に合わせきれなくなった場合でも、ランダムチャネルサーチをおこなうことなく、スムーズに個別通信チャネルの移行ができる。
【００６４】
また、第２実施形態同様に、マルチキャストチャネル信号に移動先のグループエリアの始点でその時刻に用いられている通信チャネルの識別コードが含まれているため、エリアの境界においても、スムースにチャネル変更が行なわれる。
【００６５】
第１〜第３実施形態においては、マルチキャストチャネルの変調方法として、ガードタイムを設けたＯＦＤＭ方式を用いた例を説明してきたが、ＤＳＫやＰＳＫ−ＲＺ、ＰＳＫ−ＶＰなどの耐多重波変調方式を用いることも考えられる。この場合は、ガードタイムの上限を（Ｔｓ×１）秒〜（Ｔｓ×２）秒程度にまで拡張することができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の特徴として、各無線ポートが、マルチキャストチャネルと個別通信チャネルとを用い、少なくとも２以上の無線ポートが同一のマルチキャストチャネルで同一の情報を同時に送信する。移動局無線機は、２系列の受信回路を有し、１の系列で無線ポートからのマルチキャストチャネル信号をを定常的に受信する。これにより、シャドウィングの影響を低減できる。
【００６７】
本発明の第２の特徴として、各無線ポートは、マルチキャストチャネル信号に、その無線ポートが属するグループを識別するカラーコードと、そのグループがサービスするエリアの始点でその時刻に用いられている通信チャネルの識別番号とを載せて、送信する。移動局無線機は、今回のカラーコードを前回受信したカラーコードと比較する。比較の結果、カラーコードが異なる場合は、新たなカラーコードに対応するグループがサービスするエリアの始点でその時刻に用いられている通信チャネルに個別通信チャネルを設定する。したがって、エリア境界において、ハンドオフ先でのチャネルサーチが不要になる。
【００６８】
本発明の第３の特徴として、各無線ポートは、マルチキャストチャネルに、同一チャネルで通信が継続できる領域の移動速度を認識する領域速度コードを載せて送信する。移動局無線機は、この移動局無線機が搭載された車両の走行速度と、送信されてきた領域移動速度とを比較して、その差を求める。速度差がしきい値を超えた場合に、通信チャネルを車速に応じたチャネルに設定する。これにより、移動局無線機の速度が、同一チャネルで通信される領域の移動速度とずれた場合にも、迅速に最適な通信チャネルへ移行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る路車間無線通信システムを示す図である。
【図２】図１の無線通信システムで用いられる下りマルチキャストチャネルのフレーム構成を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る路車間無線通信システムを示す図である。
【図４】図３の無線通信システムで用いられる移動局無線機の構成図である。
【図５】図３のシステムにおいて、同一周波数で通信が継続される領域が、移動局の移動に合わせて移動する場合を説明するための図である。
【図６】領域の移動速度を説明するための図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る路車間無線通信システムを示す図である。
【図８】図７の無線通信システムで用いられる移動局無線機の構成図である。
【図９】従来の路車間無線通信システムを示す図である。
【符号の説明】
１０８、３０１、３０２、５１０、７０１、７０２無線制御局
１０１〜１０４、３０３〜３０６、５０１〜５０４、７０３〜７０６無線ポート
１０５Ａ〜１０７Ａ、３０８、７０８移動局無線機
２０１マルチキャストチャネル
２０２ペイロード
２０３ガードタイム
４０３、８０３マルチキャストチャネル用受信回路
４１２、８１１個別送信チャネル用受信回路
４０７カラーコード抽出回路
４１０カラーコード比較回路
４１１通話チャネル設定回路
８０７領域速度コード抽出回路
８０９速度比較回路
８１０通話チャネル番号加減命令生成回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a road-to-vehicle wireless communication system that performs communication between wireless ports arranged at predetermined intervals along a road and a vehicle traveling on the road, and a mobile station used in such a road-to-vehicle wireless communication system. The present invention relates to a wireless device.
[0002]
[Prior art]
Currently, development of a road-to-vehicle wireless communication system that performs communication between a wireless port arranged along a road and a vehicle traveling on the road is in progress. FIG. 10 shows a typical example of an existing road-to-vehicle wireless communication system.
[0003]
A plurality of wireless ports 1001 to 1004 are arranged at predetermined intervals along the road, and are connected to a wireless control station 1008 having jurisdiction over them by a transmission path. Each wireless port transmits and receives wirelessly to / from cars 1005 to 1007 traveling on the road.
[0004]
Here, when the large vehicle 1009 is located between the vehicle 1006 traveling on the road and the wireless port 1002 that transmits / receives to / from the vehicle 1006, the traveling vehicle 1006 and the wireless port are shadowed by the large vehicle 1009. There is a problem that the communication quality with 1002 deteriorates.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As a method of solving the deterioration of the downlink from the wireless port to the car, the traveling vehicle 1006 is configured to adaptively change the antenna pattern of another wireless port 1003 located in a place where the traveling vehicle 1006 can be seen without an obstacle. It is conceivable to enable reception. However, if the radio port or radio control station quickly detects the occurrence of shadowing and performs antenna control of the radio port 1003, there is a problem that complicated control processing is required.
[0006]
In order to overcome such a problem, a configuration has been proposed in which signals having the same contents are simultaneously transmitted from a plurality of wireless ports installed in the jurisdiction area of the same control station. According to this, even if a signal from one radio port is blocked by an obstacle, shadowing is avoided by receiving a signal having the same content from a neighboring radio port. However, in this method, a plurality of signals transmitted from different directions at different transmission distances are received on the mobile station side while shadowing is not occurring. For this reason, there is a problem that the influence of fading is large and the wireless communication continues in a state where the communication quality is deteriorated.
[0007]
Further, in the conventional road-to-vehicle wireless communication system, every time the boundary of the control area of each control station is crossed, the communication channel used by the wireless port in the control area of the control station must be channeled. There's a problem.
[0008]
Further, when the road-to-vehicle wireless communication system is applied to ITS (Intelligent Road Traffic System), an attempt has been made to move the area where wireless communication is performed at the same frequency by following the vehicle. In the wireless communication system, there is a problem that a random channel search must be performed each time the traveling speed of the vehicle does not match the moving speed of the area.
[0009]
In order to solve the above-described problems, a first object of the present invention is to provide a road-to-vehicle wireless communication system that can reduce the influence of shadowing while avoiding fading.
[0010]
A second object of the present invention is to provide a road-to-vehicle wireless communication system that does not require a channel search at the boundary between areas served by wireless port groups.
[0011]
A third object of the present invention is to shift to a corresponding individual communication channel without performing a random channel search even when the speed of a traveling vehicle deviates from the moving speed of an area communicating at the same frequency. An object is to provide a road-to-vehicle wireless communication system capable of performing the above.
[0012]
A fourth object of the present invention is to provide a mobile station radio apparatus for a road-to-vehicle radio communication system that does not require a channel search at an area boundary.
[0013]
The fifth object of the present invention is to shift to a dedicated channel of the corresponding frequency without the need for a random channel search even when the speed of the traveling vehicle does not match the moving speed of the communication area at the same frequency. An object of the present invention is to provide a mobile station radio apparatus for a road-to-vehicle radio communication system.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the first object, a road-to-vehicle wireless communication system of the present invention includes a control station, a plurality of wireless ports installed at predetermined intervals in an area controlled by the control station, and these wireless ports. Each radio port has a multicast channel dedicated to downlink from the radio port to the vehicle, and an individual transmission channel that transmits at an individual frequency, and each mobile station radio Has two series of receiving circuits. Of the plurality of wireless ports, the same information is simultaneously transmitted from two or more wireless ports using a multicast channel, and the mobile station radio receives the multicast channel regularly in one of the two receiving circuits. To do.
[0015]
As a modulation method for transmission on a multicast channel, an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) method is used, and when a predetermined interval between wireless ports is L meters, a guard time of (L / 300) microseconds or more is provided. Take a frame structure. A guard time of (L / 300) microseconds or more is defined as a propagation relative of (L / 300) microseconds or less for the same signal arriving at a speed of light from two adjacent wireless ports via a multicast channel. This is because a delay difference occurs.
[0016]
When using normal phase shift keying (PSK) or quadrature amplitude modulation (QAM) for the OFDM subcarrier, the guard time length is Ts × 0.2 seconds or less so as not to be affected by frequency selective fading. Preferably, it is set to Ts × 0.05 seconds or less. Here, Ts is the reciprocal of the modulation symbol rate of the OFDM subcarrier and is called a symbol period. The reason why the guard time is Ts × 0.2 seconds or less is that this range is a range in which the influence of frequency selective fading is not so great.
[0017]
For example, an emergency signal necessary for automatic driving unique to ITS (Intelligent Transport System) is placed on the multicast channel having such a frame configuration. As a result, the influence of fading can be avoided and the influence of shadowing can be effectively reduced.
[0018]
In order to achieve the second object, a road-to-vehicle wireless communication system includes a control station, a plurality of wireless ports, and a mobile station radio that performs wireless communication with these wireless ports. One or more downlink dedicated multicast channels to the machine are used. At least two or more wireless ports among the plurality of wireless ports simultaneously transmit the same information through the same multicast channel. The same information includes a color code that identifies a group to which a wireless port that transmits this information simultaneously belongs. The mobile station radio has two series of receiving circuits, and one of these receives the color code constantly. The mobile station radio compares the color code received this time with the color code received last time, and if the result of comparison is that the color code has changed to a different color code (that is, a group of radio ports that transmit the same information on the same multicast channel) Is automatically set to the communication channel used at that time at the start point of the area served by the group of wireless ports corresponding to the new color code, based on the color code after the change.
[0019]
In the same information transmitted by the wireless port through the multicast channel, in addition to the color code described above, the identification number of the communication channel used at that time at the start point of the area served by the group represented by the same color code Is also included.
[0020]
Such a road-to-vehicle wireless communication system eliminates the need for channel search control even when an area using a different multicast channel is entered, reducing the control load on the infrastructure side (mobile station side).
[0021]
In addition, when the region itself that communicates with the communication channel of the same frequency moves at an arbitrary speed in ITS or the like, each wireless port further has a function of switching the beam pattern of the antenna according to the movement of the mobile station. As a result, communication can be continued on the same channel, and the quality of wireless communication is improved.
[0022]
In order to achieve the third object, in the road-to-vehicle wireless communication system, each wireless port has a function of switching the beam pattern of the antenna according to the movement of the mobile station, An identification code indicating the moving speed is simultaneously transmitted on the multicast channel. The mobile station radio detects the moving speed of the mobile station itself, compares the moving speed of the mobile station with the moving speed in the same frequency region sent via the multicast channel, and obtains the speed difference. When the speed difference becomes larger than the threshold value on the plus side, a change request to the next communication channel (that is, the next communication channel on the traveling direction side of the mobile station) is transmitted to the wireless port. When the speed difference becomes larger than the threshold value on the negative side, a change request to the next communication channel (the communication channel behind the mobile station) is transmitted to the wireless port.
[0023]
With such a configuration, even when the moving speed of the traveling vehicle does not match the moving speed of the area communicating at the same frequency by ITS or the like, it is possible to smoothly shift to an appropriate communication channel.
[0024]
In order to achieve the fourth object, the mobile station radio of the present invention is a group of radio ports for simultaneously transmitting the same information on the same multicast channel from the information sent from the radio port on the multicast channel. A color code extraction circuit for extracting a color code representing the communication channel, a communication channel identification number extraction circuit for extracting the identification number of the communication channel used at the time at the start point of the area served by this wireless port group, and this extraction A comparison circuit that compares the color code extracted with the previous color code and a communication channel that starts communication on the communication channel corresponding to the color code after the change when the current color code changes from the previous color code And a setting circuit.
[0025]
In order to achieve the fifth object of the present invention, the mobile station radio of the present invention represents the moving speed of the area where communication is performed at the same frequency from the information sent from the radio port through the multicast channel. The area speed code extraction circuit for extracting the area speed code, the vehicle speed detection circuit for detecting the speed of the vehicle on which the mobile station radio is mounted, the difference between the detected vehicle speed and the area movement speed is obtained, and the speed difference is calculated. A comparison circuit for comparing with a threshold value, and a communication channel addition / subtraction instruction generation circuit for generating a change request to a communication channel having a frequency suitable for the vehicle speed based on the comparison result
[0026]
Other features of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the drawings.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is described in detail below.
[0028]
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a road-vehicle wireless communication system according to a first embodiment of the present invention. The road-to-vehicle wireless communication system of FIG. 1 includes a wireless control station 108, a plurality of wireless ports 101 to 104 installed at predetermined intervals L along a road, and mobile stations mounted on vehicles 105 to 107 traveling on the road. Wireless devices 105A to 107A.
[0029]
FIG. 2 shows a frame configuration of the multicast channel 201, the dedicated transmission channels F1 to F4, and the multicast channel 201 used in downlink communication from the radio port shown in FIG. 1 to the mobile station radio. At least two of the plurality of wireless ports 101 to 104 in the area controlled by the same control station 108 are connected to the mobile station wireless devices 105A to 107A using, for example, a downlink multicast channel 201 having a frequency of Fm. At the same time, the same payload 202 is transmitted. An OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) method is used as a modulation method at the time of transmission. That is, the fixed frequency Fm is time-divided and several hundred carriers (subcarriers) orthogonal to each other are used. Since each carrier wave has an orthogonal relationship, its frequency components can be superimposed on each other, and much more carrier waves can be packed as compared with a normal frequency division multiplexing system.
[0030]
On the other hand, the individual transmission channels F1 to F4 are assigned by the control station 108 according to the position, time, and the like.
[0031]
Each mobile station radio 105A-107A has two series of receiving circuits, and in one of the two series of receiving circuits, constantly receives the same information transmitted from the radio port through the multicast channel, and others The individual frequency channel communication is performed in one series. In the payload 202 of the multicast channel, for example, an emergency signal required in a system such as ITS-specific automatic operation is placed. Thus, even when shadowing by the large vehicle 109 occurs in the mobile station radio 106A, an emergency signal or the like can be reliably received from the adjacent radio port 103 via the multicast channel. A detailed configuration of the mobile station radio having two reception circuits will be described later with reference to FIG. 4 and FIG.
[0032]
As a frame configuration of the multicast channel of the present invention, a guard time 203 having a specific length is provided between frames as shown in FIG. That is, when the distance between adjacent wireless ports is L meters, the guard time is (L / 300) microseconds or more.
[0033]
Radio wave propagation speed is 3 × 10 ⁸ Since it is [m / s], the propagation relative delay difference in which the multicast channel signal having the same content reaches the traveling vehicle 106 from two adjacent wireless ports is independent of the position of the traveling vehicle 106 on the road (L / 300) microsecond or less. Therefore, OFDM is used as the modulation method of the multicast channel, and a guard time of (L / 300) microseconds or more is provided so that the two signals do not conflict.
[0034]
In addition, when normal phase shift keying (PSK) or quadrature amplitude modulation (QAM) is used for OFDM subcarriers, the length of the guard time is set to Ts × 0 so as not to be affected by frequency selective fading. .2 seconds or less, preferably Ts × 0.05 seconds or less. Here, Ts is the reciprocal of the modulation symbol rate of the OFDM subcarrier and is called a symbol period. If the guard time is within the above range, deterioration due to frequency selective fading can be prevented even when a plurality of radio waves are received. By using the OFDM method, even when high-speed transmission is required, by adjusting the number of subcarrier divisions, the above condition, that is, the guard time 203 is (L / 300) microseconds or more and Ts × 0. The condition of 2 seconds or less (preferably Ts × 0.05 seconds or less) can be realized. Here, an example in which PSK or QAM is used as a subcarrier modulation scheme is shown. However, when an anti-multiwave modulation scheme such as DSK, PSK-RZ, or PSK-VP is used, the upper limit of the guard time is (Ts It is also conceivable to extend it to about × 1) seconds to (Ts × 2) seconds.
[0035]
In addition, although the present Example showed the application example to ITS of road-to-vehicle communication, it is also possible to apply to the communication and broadcasting system which need to notify a signal with high reliability at the time of emergency.
[0036]
Second Embodiment
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a road-to-vehicle radio communication system according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing a mobile station radio used in the system of FIG.
[0037]
As a feature of the second embodiment, as a payload of the downlink dedicated multicast channel shown in FIG. 2, a group code for identifying a group of radio ports simultaneously transmitting using the same multicast channel (herein referred to as a color code) And the identification number of the communication channel (for example, the downlink individual communication channel or the uplink individual communication channel in FIG. 2) used at the start point of the area served by the group of wireless ports that transmit simultaneously.
[0038]
In the example of FIG. 3, the wireless ports 303 and 304 are connected to the wireless control station 301 and transmit the same multicast channel signal. This multicast channel signal includes a color code #a for identifying a group to which the wireless ports 303 and 304 that transmit signals using the same multicast belong as one of payloads. This color code #a is assigned in advance to the radio control station 301 to which these radio ports are connected.
[0039]
In FIG. 3, two ports 303 and 302 are depicted as wireless ports connected to the wireless control station 301, but a plurality of wireless ports are connected to the control station 301. It has jurisdiction over a group of one or more radio ports consisting of at least two radio ports. Each group of wireless ports transmits the same information simultaneously using the same multicast channel. Therefore, not only the color code #a of the group to which the wireless ports 303 and 304 belong, but also the color code of another wireless port group using another multicast channel is assigned to the wireless control station 301 in advance.
[0040]
As another payload included in the multicast channel signal, the group to which the wireless ports 303 and 304 belong is used at that time at the start point (located on the left hand side of FIG. 3 and not shown in FIG. 3) of the service area. Contains the identification number of the communication channel.
[0041]
On the other hand, the wireless ports 305 and 306 are connected to the wireless control station 302, and these two wireless ports transmit the same multicast channel signal. The color code #b representing the group to which the wireless ports 305 and 306 belong is assigned to the wireless control station 302 in advance. The payload of the multicast channel signal transmitted from the wireless ports 305 and 306 to the mobile station 307 includes the color code #b. As another payload, the identification number of the communication channel used at that time at the start point 308 of the area served by the group to which the wireless ports 305 and 306 belong (in FIG. 3, the identification number of the communication channel of the frequency F1). included.
[0042]
A multicast channel signal including the color code of the group to which the radio port belongs and the identification number of the communication channel used at that time at the start point of the area served by this group is received by the mobile station radio 308.
[0043]
FIG. 4 shows a configuration example of the mobile station radio 308 used in the road-to-vehicle radio communication system of FIG. The mobile station radio 308 includes an antenna 401, a high frequency circuit 402, a multicast channel reception circuit 403, and a dedicated transmission channel reception circuit 412. The mobile station radio 308 receives the multicast channel signal steadily by the multicast channel receiving circuit 403 out of the two types (two series) of receiving circuits 403 and 412, and the other receiving circuit 412 receives the individual downlink signal. Receives signals sent on a frequency communication channel.
[0044]
A digital signal from the multicast channel demodulated and detected by the reception circuit 403 is input to the control circuit 405. In the control circuit 405, the color code extraction circuit 407 extracts a color code representing the group to which the transmission source wireless port belongs from the demodulated digital signal of the multicast channel. The extracted color code is input to the color code comparison circuit 410. The color code storage circuit 406 stores the previously extracted color code, and the previous color code is also input to the color code comparison circuit 410 at the same time.
[0045]
The color code comparison circuit 410 compares the color code extracted this time with the previous color code. As a result of the comparison, when the color code received this time is different from the previous color code, the color code comparison circuit 410 outputs a change information signal to the call channel setting circuit 411. This change information signal triggers the call channel setting circuit 411.
[0046]
On the other hand, the communication channel identification number extraction circuit 408 recognizes the communication channel used at that time from the demodulated multicast digital signal at the start point of the area served by the group to which the wireless port that transmitted the multicast channel signal belongs. Extract the number. The extracted communication channel identification number is input to the call channel setting circuit 411. The communication channel setting circuit 411 triggered by the change information signal from the color code comparison circuit 410 sends a command to the transmission circuit 404 to start communication on the communication channel corresponding to the identification number based on the identification number of the communication channel. Send. The transmission circuit 404 controls the high frequency circuit 402 and transmits through the antenna 401 so that the transmission signal transmitted from the transmission signal generation circuit 409 can be transmitted through the communication channel specified by the command. With such a configuration, even when entering an area using a different multicast channel, setting to the corresponding communication channel is automatically performed smoothly.
[0047]
The mobile station radio having such a configuration constantly receives a multicast channel signal, and at the time of the color code of the group to which the radio port that transmitted the multicast channel signal belongs and the start point of the area served by this group. Communication channel information representing the frequency being used can be used. Therefore, when the mobile station radio 308 enters the communication area of #b from the communication area of #a, the change is immediately detected, and the start point of the new communication area is determined based on the change of the color code. Thus, it is possible to quickly switch to the frequency F1 used at that time. That is, channel search control such as random search becomes unnecessary, and there is an advantage that the control load on the infrastructure side of the road-to-vehicle wireless communication system is reduced.
[0048]
The color code representing the same multicast channel is arranged at the beginning of the multicast channel frame shown in FIG. 2, immediately after the synchronization bit string at the beginning of the frame, or immediately before the error control bit string at the end. preferable. Such an arrangement reduces the impact of breaking a portion of the burst that transmits the color code due to co-channel interference at the boundary 308 (FIG. 3) of the radio ports belonging to different groups (ie using different multicast channels). be able to.
[0049]
As in the second embodiment, even when spanning a group of a plurality of radio ports, an emergency signal payload is placed on a frame at a specific position in the superframe, so that the mobile station radio can As in the first embodiment, the signal can be received reliably.
[0050]
As a modification of the road-to-vehicle wireless communication system of the second embodiment, in addition to the configurations and functions shown in FIGS. 3 and 4, each wireless port has a function of switching the beam pattern of the antenna according to the movement of the mobile station radio. Is possible.
[0051]
FIG. 5 is a diagram for explaining the antenna switching function of each wireless port. As shown in FIG. 5, mobile stations (eg, 505, 506, 507, 508, and 509) in the service area on the road communicate with each of the wireless ports 501, 502, 503, and 504 through the same communication channel. So that the beam pattern of the antenna can be switched along with the movement of the mobile station. In FIG. 5, it is assumed that the region using the same frequency moves at a speed 511. The beam pattern can be switched by a known method such as changing the antenna directivity using an adaptive array antenna that electronically changes the weighting of each signal of the antenna elements arranged in an array as necessary. .
[0052]
FIG. 6 is a diagram for explaining the moving speed of the region using the same frequency shown in FIG. For example, at a certain time t1, there is an area in which communication is performed at the frequency F3 in the vicinity immediately below the wireless port 503, and communication is performed at the frequency F2 in the adjacent area. At the next time t2, the area in which communication is performed at the frequency F3 moves in the traveling direction of the mobile station (to the right in FIG. 6) as the mobile station moves. If the moving distance of the area during this period is d, the moving speed v of the area is represented by d / (t2-t1).
[0053]
By switching the beam pattern of the antenna of the radio port along with the movement of the mobile station, the mobile station radio can continue to communicate on the same communication channel within the service area of the radio port, and the communication quality Will improve. In addition, even when a region that communicates at the same frequency moves as shown in FIG. 5, it is used at a specific time at the start point of an area that is served by a group of wireless ports that transmit the same information on the same multicast channel. An individual communication channel can be shifted smoothly by reporting the identification number of the communication channel on the payload of the multicast channel signal.
[0054]
<Third Embodiment>
FIG. 7 is a diagram of a road-to-vehicle radio communication system according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a configuration diagram of a mobile station radio used in the communication system of FIG.
[0055]
In the third embodiment, as described in connection with FIG. 6, in a system in which the area where radio communication is performed at the same frequency moves according to the movement of the mobile station, the mobile station speed (that is, the mobile station radio is installed) When the traveling vehicle speed) deviates from the moving speed of the area, a system capable of appropriately dealing with it and maintaining high-quality wireless communication is provided. The moving speed of the area where communication is performed at the same frequency is appropriately changed according to the speed of the traveling vehicle, as monitored by the control station. However, it is difficult to match the moving speed of the vehicle and the moving speed of the area in real time, and there may be a deviation between the vehicle speed and the moving speed of the area.
[0056]
As a feature of the third embodiment, as a payload of a multicast channel simultaneously transmitted from a wireless port, communication used at that time at the start point of a communication area serviced by a group of wireless ports transmitting the same information through the same multicast channel A channel identification number and a code for identifying a moving speed v in an area where communication can be continued on the same communication channel in this communication area are included.
[0057]
In the example of FIG. 7, the mobile station 707-1 enters the area served by the group to which the wireless ports 705 and 706 belong from the area served by the group to which the wireless ports 703 and 704 belong, across the area boundary 708. , 707-2. The mobile station radio 708-2 mounted on the mobile station 707 receives the multicast channel signal from the radio port 705 in the new area. The payload of this multicast channel signal includes a communication channel identification code representing the communication channel F3 used at that time at the start point of the area served by this group, and a moving speed v in an area where communication can be continued on the same communication channel. Is included.
[0058]
Such a multicast channel signal is steadily received by the mobile station radio 708 having two reception circuits.
[0059]
In FIG. 7, each of the radio ports 703, 704, 705, and 706 has a function of switching the beam pattern of the antenna along with the movement of the mobile station so that the mobile station radio can continue communication on the same communication channel. Have. Such a function is the same as that described in the second embodiment, and a description thereof is omitted here.
[0060]
FIG. 8 is a configuration diagram of the mobile station radio 708 used in the road-to-vehicle radio communication system of FIG. The mobile station radio 708 includes an antenna 801, a high frequency circuit 802, a multicast channel receiving circuit 803, and an individual transmission channel receiving circuit 811 and receives a signal from a radio port. The multicast channel signal is received, demodulated, and detected by the multicast channel receiving circuit 803, and the detected digital signal of the multicast channel is input to the control circuit 805.
[0061]
In the control circuit 805, the area speed code extraction circuit 707 extracts the area speed code from the detected multicast digital signal. On the other hand, the vehicle speed measuring circuit 806 detects the traveling speed of the vehicle on which the mobile station radio 708 is mounted. The extracted area speed code and the detected vehicle speed are input to the thresholded speed comparison circuit 809 for comparison. That is, the comparison circuit 809 compares the moving speed of the area represented by the area speed code with the vehicle speed to obtain the difference, and further compares the obtained difference with a threshold value. If the speed difference exceeds the threshold value as a result of the comparison, a message to that effect is output to the call channel number addition / subtraction instruction circuit 810, and the call channel number addition / subtraction instruction circuit 810 is triggered. The call channel number increment / decrement command circuit 810 determines whether the speed difference exceeds the threshold value in the plus direction or exceeds the threshold value in the minus direction (that is, whether the mobile station speed is faster or slower than the territory speed). Accordingly, a change request command for changing the identification number of the communication channel is transmitted to the transmission signal generation circuit 808 using the uplink channel to the wireless port. The transmission circuit 804 controls the high frequency circuit 802 so that the transmission signal transmitted from the transmission signal generation circuit 808 can be transmitted, and transmits a change request to the wireless port through the antenna 801.
[0062]
In the example of FIG. 7, when the vehicle speed becomes faster than the area movement speed, a change request is transmitted to change the individual communication channel to F2, and when the vehicle speed becomes slower than the area movement speed, the individual communication is performed. Send a change command to change the channel to F4.
[0063]
Even if the traveling vehicle cannot keep up with the moving speed of the area where the traveling vehicle is communicating at the same frequency, the function of the mobile station radio makes it possible to smoothly switch the individual communication channel without performing a random channel search. it can.
[0064]
As in the second embodiment, since the multicast channel signal includes the identification code of the communication channel used at the start point of the destination group area, the channel can be changed smoothly even at the boundary of the area. Is done.
[0065]
In the first to third embodiments, the example using the OFDM scheme with guard time as the modulation method of the multicast channel has been described. However, the multi-wave modulation modulation schemes such as DSK, PSK-RZ, and PSK-VP It is also possible to use. In this case, the upper limit of the guard time can be extended to (Ts × 1) seconds to (Ts × 2) seconds.
[0066]
【The invention's effect】
As described above, as a first feature of the present invention, each wireless port uses a multicast channel and a dedicated communication channel, and at least two or more wireless ports transmit the same information simultaneously on the same multicast channel. The mobile station radio has two series of receiving circuits and steadily receives a multicast channel signal from the radio port in one series. Thereby, the influence of shadowing can be reduced.
[0067]
As a second feature of the present invention, each wireless port has a multicast channel signal, a color code for identifying a group to which the wireless port belongs, and a communication channel used at that time at the start point of the area served by the group. The ID number is put on and sent. The mobile station radio compares the current color code with the previously received color code. If the color codes are different as a result of the comparison, an individual communication channel is set as the communication channel used at that time at the start point of the area served by the group corresponding to the new color code. Therefore, channel search at the handoff destination becomes unnecessary at the area boundary.
[0068]
As a third feature of the present invention, each wireless port transmits an area speed code for recognizing a moving speed of an area in which communication can be continued on the same channel on a multicast channel. The mobile station radio compares the traveling speed of the vehicle on which the mobile station radio is mounted with the transmitted area movement speed, and determines the difference. When the speed difference exceeds a threshold value, the communication channel is set to a channel corresponding to the vehicle speed. As a result, even when the speed of the mobile station radio device deviates from the moving speed of the area communicated on the same channel, it is possible to quickly shift to the optimum communication channel.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a road-to-vehicle wireless communication system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a frame configuration of a downlink multicast channel used in the wireless communication system of FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a road-to-vehicle wireless communication system according to a second embodiment of the present invention.
4 is a configuration diagram of a mobile station radio used in the radio communication system of FIG. 3;
5 is a diagram for explaining a case where a region where communication is continued at the same frequency moves in accordance with the movement of a mobile station in the system of FIG. 3;
FIG. 6 is a diagram for explaining a moving speed of an area.
FIG. 7 is a diagram showing a road-to-vehicle wireless communication system according to a third embodiment of the present invention.
8 is a configuration diagram of a mobile station radio used in the radio communication system of FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a conventional road-to-vehicle wireless communication system.
[Explanation of symbols]
108, 301, 302, 510, 701, 702 Radio control station
101-104, 303-306, 501-504, 703-706 Wireless port
105A to 107A, 308, 708 Mobile station radio
201 Multicast channel
202 payload
203 Guard time
403, 803 Multicast channel receiver circuit
412, 811 Receiver circuit for individual transmission channel
407 Color code extraction circuit
410 Color code comparison circuit
411 Communication channel setting circuit
807 Region speed code extraction circuit
809 Speed comparison circuit
810 Call channel number adjustment command generation circuit

Claims

A control station,
A plurality of radio ports each having a corresponding radio zone;
A mobile station radio that performs radio communication with the radio port;
Each of the plurality of radio ports transmits a signal using a multicast channel dedicated to downlink from the radio port to the mobile station radio and an individual transmission channel that performs transmission at an individual frequency. At least two or more wireless ports simultaneously transmit the same signal on the same multicast channel,
The mobile station radio has two series of receiving circuits, and in one of the two series of receiving circuits, constantly receives the same information transmitted from the radio port through a multicast channel,
The same information transmitted on the multicast channel includes an identification code for identifying a group to which two or more wireless ports that transmit the same information at the same time belong, and a communication used at the start point of the area served by the group Channel identification number,
The mobile station radio unit compares the identification code received this time with the comparator that compares the identification code received last time, and when the comparison results in a different identification code, the group corresponding to the changed identification code And a communication channel setting circuit for switching to the communication channel used at that time at the start point of the area to be communicated.

A control station,
A plurality of radio ports installed at predetermined intervals in the area controlled by the control station,
A mobile station radio that performs radio communication with the radio port;
Each of the radio ports transmits a signal using a multicast channel dedicated to downlink from the radio port to the mobile station radio and an individual transmission channel that performs transmission at an individual frequency, and at least two or more of the radio ports Port simultaneously sends the same information on the same multicast channel,
Each radio port has beam pattern switching means for switching the beam pattern of the antenna of the radio port according to the movement of the mobile station radio so that the mobile station radio can continue communication on the same communication channel. And
The road-to-vehicle radio communication system characterized in that the same information transmitted through the same multicast channel includes an area speed code indicating a moving speed of an area where communication can be continued through the same communication channel.

The mobile station radio includes a vehicle speed detection circuit that detects a speed of a vehicle on which the mobile station radio is mounted, and compares the detected vehicle speed with a movement speed of an area sent via the multicast channel. The road-to-vehicle radio according to claim 2 , further comprising: a comparison circuit for obtaining a difference; and a communication channel change command generation circuit that generates a change command to a communication channel according to the vehicle speed based on the comparison result. Communications system.

A first receiving circuit for receiving a multicast channel signal transmitted by a multicast channel from wireless ports arranged at predetermined intervals;
A group code extraction circuit for extracting a group code representing a group to which two or more wireless ports that simultaneously transmit the same information on the same multicast channel belong from the received multicast channel signal;
A communication channel identification number extraction circuit for extracting an identification number of a communication channel used at the start time of the area served by the group from the received multicast channel signal;
A comparison circuit that compares the group code extracted this time with the group code extracted last time;
A communication channel setting circuit for setting a communication channel corresponding to the changed group code based on the identification number extracted by the communication channel identification number extraction circuit when the current group code is different from the previous group code; A mobile station radio apparatus comprising:

A mobile station radio apparatus that performs radio communication with radio ports arranged at predetermined intervals,
A first receiving circuit for receiving a multicast channel signal transmitted from the wireless port through a multicast channel;
An area speed code extraction circuit for extracting an area speed code representing a moving speed of an area in which communication can be continued at the same frequency from the received multicast channel signal;
A vehicle speed detection circuit for detecting a speed of a vehicle on which the mobile station radio is mounted;
A comparison circuit for obtaining a difference between the detected vehicle speed and the area movement speed and comparing the speed difference with a threshold value;
A mobile station radio apparatus comprising: a communication channel addition / subtraction command generation circuit that generates a change request to a communication channel having a frequency suitable for a vehicle speed based on a comparison result.