JP4044089B2 - Road-to-vehicle wireless communication system - Google Patents
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Description
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に関する。 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.
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9に、既存の路車間無線通信システムの典型的な例を示す。 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. 9 shows a typical example of an existing road-to-vehicle wireless communication system.
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。
A plurality of wireless ports 1001 to 1004 are arranged at predetermined intervals along the road, and are connected to a
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。
Here, when the
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。
As a method of solving the deterioration of the downlink from the wireless port to the car, the
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。 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.
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。 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.
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。 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.
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。 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.
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。 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.
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。 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.
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。 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.
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。 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.
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。 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.
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。 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.
OFDMのサブキャリヤに通常のPSK(phase shift keying)やQAM(quadrature amplitude modulation)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。 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.
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。 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.
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。 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.
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。 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.
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。 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.
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。 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).
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。 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.
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。 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, and is an area where communication can be performed using a communication channel of the same frequency. 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.
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。 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.
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。 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.
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。 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.
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。 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.
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。 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.
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。 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.
以下に本発明を詳細に説明する。 The present invention is described in detail below.
<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。
<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
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(Orthogonal Frequency Division Multiplex: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。
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
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。 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.
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。
On the other hand, the individual transmission channels F1 to F4 are assigned by the
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。
Each
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。
As a frame configuration of the multicast channel of the present invention, a
電波の伝搬速度は3×108[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。
Since the propagation speed of the radio wave is 3 × 10 8 [m / s], the difference in propagation relative delay in which the multicast channel signal having the same content reaches the traveling
これに加え、OFDMのサブキャリアに通常のPSK(phase shift keying)やQAM(quadrature amplitude modulation)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。 In addition, when normal PSK (phase shift keying) or QAM (quadrature amplitude modulation) is used for the OFDM subcarrier, 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.
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。
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
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。 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.
<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。
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.
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。 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.
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。
In the example of FIG. 3, the
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。
In FIG. 3, two
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。
As another payload included in the multicast channel signal, the group to which the
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。
On the other hand, the
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。
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
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。
FIG. 4 shows a configuration example of the
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。
A digital signal from the multicast channel demodulated and detected by the
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。
The color
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。
On the other hand, the communication channel identification
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。
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
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。 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.
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。 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.
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。 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.
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。
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
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。
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
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。 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.
<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。
<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.
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。 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 speed of the mobile station (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.
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。 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.
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。
In the example of FIG. 7, the mobile station 707-1 enters the area served by the group to which the
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。
Such a multicast channel signal is steadily received by the
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。
In FIG. 7, each of the
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。
FIG. 8 is a configuration diagram of the
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。
In the
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。
The extracted area speed code and the detected vehicle speed are input to the thresholded
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。 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.
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。 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 mobile station radio function makes it possible to smoothly switch the individual communication channel without performing a random channel search. it can.
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。 Similarly to 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.
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。 In the first to third embodiments, the example of using the OFDM scheme with guard time as the modulation method of the multicast channel has been described. However, the multi-wave modulation modulation scheme such as DSK, PSK-RZ, PSK-VP, etc. 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.
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
108, 301, 302, 510, 701, 702 Radio control stations 101-104, 303-306, 501-504, 703-706
Claims (5)
各々が対応の無線ゾーンを有する複数の無線ポートと、
前記無線ポートと無線通信を行なう移動局無線機と
を含み、
前記複数の各無線ポートは、当該無線ポートから前記移動局無線機への下り専用のマルチキャストチャネルと、個別周波数で送受信を行なう個別送受信チャネルとを用いて信号を送信し、前記複数の無線ポートのうち少なくとも2以上の無線ポートが、同一のマルチキャストチャネルで同一信号を同時に送信し、
前記移動局無線機は2系列の受信回路を有し、前記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、
前記マルチキャストチャネルで送信される同一情報は、当該同一情報を同時に送信する2以上の無線ポートが属するグループを識別する識別コードと、前記グループがサービスするエリアの始点で用いられている個別送受信チャネルの識別番号とを含み、
前記移動局無線機は、受信した同一情報の識別コードを前回受信した識別コードと比較し、比較の結果、異なる場合は、当該同一情報に含まれている前記識別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用いられている個別送受信チャネルの識別番号に該当する個別送受信チャネルに残りの1系列の受信回路を自動設定することを特徴とする路車間無線通信システム。 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 / reception channel that performs transmission / reception 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 simultaneously and an individual transmission / reception channel used at the start point of the area served by the group. Including an identification number,
The mobile station radio compares the received identification code of the same information with the previously received identification code, and if the result of comparison is different, a group of radio ports corresponding to the identification code included in the same information A road-to-vehicle wireless communication system, wherein the remaining one series of receiving circuits is automatically set in the individual transmission / reception channel corresponding to the identification number of the individual transmission / reception channel used at the start point of the service area.
各々が対応の無線ゾーンを有する複数の無線ポートと、
前記無線ポートと無線通信を行なう移動局無線機と
を含み、同一周波数で無線通信を行う領域が、移動局の移動に従って移動する路車間無線通信システムであって、
前記複数の各無線ポートは、当該無線ポートから前記移動局無線機への下り専用のマルチキャストチャネルと、個別周波数で送受信を行なう個別送受信チャネルとを用いて信号を送信し、前記複数の無線ポートのうち少なくとも2以上の無線ポートが、同一のマルチキャストチャネルで同一信号を同時に送信し、
前記移動局無線機は2系列の受信回路を有し、前記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、
前記マルチキャストチャネルで送信される同一情報は、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領域速度コードを含み、
前記移動局無線機は、移動局自体の移動速度を検出し、検出した移動速度と前記領域速度コードから得られる前記領域の移動速度との速度差を求め、前記速度差の値に応じて、当該無線ポートへ通信チャネルの変更要求を送信することを特徴とする路車間無線通信システム。 A control station,
A plurality of radio ports each having a corresponding radio zone;
The roadside vehicle-to-vehicle wireless communication system includes a mobile station radio that performs wireless communication with the wireless port, and an area that performs wireless communication at the same frequency moves according to movement of the mobile station,
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 / reception channel that performs transmission / reception 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 area speed code indicating the moving speed of the area that can communicate on the communication channel of the same frequency,
The mobile station radio detects the moving speed of the mobile station itself, obtains a speed difference between the detected moving speed and the moving speed of the area obtained from the area speed code, and according to the value of the speed difference, A road-to-vehicle wireless communication system, wherein a communication channel change request is transmitted to the wireless port.
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