JP4174020B2 - 狭域通信用車載器および狭域通信方法 - Google Patents

狭域通信用車載器および狭域通信方法 Download PDF

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Description

本発明は路側に設置された路側アンテナと無線通信により各種の情報の送受信を行なう狭域通信用技術に関する。
通信用車載器が狭域通信(DSRC:Dedicated Short Range Communication)(非特許文献1)を用いて路側に設置された路側アンテナとの通信を行なう場合、一つの路側アンテナの通信エリアは狭いため、狭域通信用車載器が通信エリアを走行中に受信できるデータに限りがある。このため連続的に配置された複数の路側アンテナに対して通信用車載器が継続してデータ通信を行なえるようにするハンドオーバ技術が用いられている。
狭域通信では計7チャンネル(周波数)のうち、自動料金支払システム(ETC:Electronic Toll Collection)用に2チャンネルを割り当て、残りの5チャンネルに、公用1チャンネル、民生用4チャンネルが割り当てられている。
狭域通信用車載器は、通常この7チャンネル全てから、あるいは自機が受けようとする特定のサービスに必要なチャンネルの中から、路側アンテナが送信している信号のチャンネルを判別している。例えば、自動料金支払システムの場合、2チャンネルの割り当てがあるので、自動料金支払システム専用車載器であれば、狭域通信用車載器は自動料金支払いシステムの路側アンテナが利用するチャンネルが前述した2チャンネルの内のどちらであるかを判別して、路車間通信を開始する。
また、使用チャンネルを限定しない場合や、多くのサービスを受ける場合には、狭域通信用車載器は7チャンネル全ての中から路側アンテナが送信している信号のチャンネルを判別する必要がある。なお、狭域通信用車載器が複数のチャンネルの中から路側アンテナが送信している信号のチャンネルを見つける方法として、各々が異なるチャンネルを受信する複数のマイクロ波受信部を用いて、路側アンテナが送信している信号のチャンネルを判別する方法(特許文献1)と、1つのマイクロ波受信部を用いて、当該マイクロ波受信部で受信するチャンネルを周期的に切替えながら路側アンテナが送信している信号のチャンネルを判別する方法(特許文献2)とがある。
特開2001‐338390号公報
特開2003‐203292号公報
狭域通信(DSRC)システム標準規格(ARIB STD−T75) (社団法人 電波産業会)
特許文献1記載の狭域通信用車載器が複数のマイクロ波受信部を持つ方法では、常に複数のチャンネルでマイクロ波を受信しているため、路側アンテナの送信信号が使用するチャンネルを検知しやすい。したがって、通信開始までの時間が短く済む。しかし、複数のマイクロ波受信部を設けることにより機器全体が大きくなり、また、コストが高くなる。
一方、特許文献2記載の狭域通信用車載器が1つのマイクロ波受信部を持つ方法では、受けようとするサービスが使用する可能性のあるチャンネルが7チャンネル全てあるような場合、チャンネル判別に時間がかかる。このため、通信開始までの時間が長くなり、全てのデータが受信できない場合やデータを連続的に取得できない場合が起こり得る。
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、狭域通信において、通信車載器が通信エリアに進入した際の通信チャンネル判別時間を短くすることにある。
上記課題を解決するために本発明の狭域通信用車載器は、車載アンテナを介してマイクロ波信号を受信するマイクロ波信号受信部と、前記マイクロ波信号受信
部 に狭域通信用チャネルを設定するチャネル判別部と、前記狭域通信用チャネルでのマイクロ波信号の受信強度が所定値以下になると起動し、受信したマイクロ波信号により特定される時間を計測する第1の保護タイマと、第1の保護タイマがタイムアウトすると起動する第2の保護タイマと、を有する。前記第1および第2の保護タイマのいずれかが起動中の場合、マイクロ波信号強度が所定値以上となると、前記マイクロ波信号受信部に設定されている狭域通信用チャネルをそのまま維持する。前記第2の保護タイマがタイムアウトした場合、前記マイクロ波信号受信部の受信チャネルを順次切り替え、各チャネルでのマイクロ波信号の受信強度に基づいて、前記路側アンテナから送信されるマイクロ波信号のチャネルを判別し、判別したチャネルを狭域通信用チャネルに設定する。そして、設定された最新の狭域通信用チャネルを用いて、狭域通信用の マイクロ波信号を受信する。
本発明によれば、通信車載器が通信エリアに進入した際の通信チャンネル判別時間を短くすることができる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
先ず、本発明の第1実施形態について説明する。
図1は本発明の第1実施形態における狭域通信用車載器7の概略構成図である。本実施形態の狭域通信用車載器7は、アンテナ1、マイクロ波送信部2、マイクロ波受信部3、伝送制御部4、通信制御部5、第1の保護用タイマ51、第2の保護用タイマ52、メモリ53、および、チャンネル判別部6を備えて構成される。
アンテナ1は、マイクロ波送信部2およびマイクロ波受信部3と接続している。アンテナ1は、路側に設置されている路側アンテナからの信号を受信し、マイクロ波受信部3に送信する。また、マイクロ波送信部2からの信号を路側アンテナに対し送信する。
マイクロ波送信部2は、アンテナ1と伝送制御部4とに接続している。マイクロ波送信部2は、伝送制御部4からの信号を受信し、アンテナ1から送信させる。
マイクロ波受信部3は、アンテナ1と伝送制御部4とチャンネル判別部6とに接続している。マイクロ波受信部3では、チャンネル判別部6から受信した制御信号に基づいて、受信チャンネルをチャンネルA、チャンネルB、チャンネルC、チャンネルD、チャンネルE、チャンネルF、チャンネルGの順に循環して切り替え(以下、「通常のチャンネル判別動作」と呼ぶ)(図2(A))、あるいは固定する(図2(B))。図2(A)は、通常のチャンネル判別動作における、チャンネル切り替えの順番を時間の経過と共に表したものである。横軸aは左から右に時間の経過を表し、縦軸bは上から下にチャンネル切り替えの順番を示している。Cは、チャンネル切り替えの順番の一例を示している。図2(B)は、受信チャンネル固定時の固定チャンネルDと時間の経過を示している。横軸aと縦軸bとは、図2(A)と同様である。Cは、チャンネルDが時間の経過に対し固定されていることを示している。
マイクロ波受信部3は、アンテナ1を介して、前記切り替えられた(あるいは固定された)受信チャンネルの信号を受信し復調する。そして、復調信号を伝送制御部4へ送信する。また、マイクロ波受信部は、受信した信号の強度を計測してチャンネル判別部6へ送信する。
チャンネル判別部6は、マイクロ波受信部3と第2の保護用タイマ52とメモリ53と通信制御部5とに接続している。チャンネル判別部6は、通常のチャンネル判別動作および受信周波数固定の判別動作のいずれか一方を行なうように、マイクロ波受信部3に制御信号を送信する。また、マイクロ波受信部3から受信した信号の強度を検出し、これをマイクロ波受信部の受信チャネルに対応付けてメモリ53に記録する。
更に、チャンネル判別部6は、第2の保護用タイマ52に起動・停止の制御信号を送る。
伝送制御部4は、マイクロ波送信部2とマイクロ波受信部3と通信制御部5とに接続している。そして、マイクロ波受信部3から出力された信号を受信し、予め定められたデータフォーマットに従って、受信した信号を利用可能なデータに変換し、通信制御部5に送信する。ここで、予め定められたデータフォーマットとしては、上述の非特許文献1に記載の、狭域通信システム標準規格(ARIB STD-T75)がある。
通信制御部5は、伝送制御部4と第1の保護用タイマ51とチャンネル判別部6とに接続している。また、通信制御部5は、伝送制御部4から出力されたデータを受信し、受信データのヘッダ処理を行なう。処理されたヘッダ情報に基づいて、第1の保護タイマ51に対し起動・停止の制御信号を送信する。
第1の保護タイマ51は、通信制御部5に接続している。第1の保護タイマ51の起動・停止は、通信制御部5からの制御信号によって制御される。
第2の保護タイマ52は、チャンネル判別部6に接続している。第2の保護タイマ52の起動・停止は、チャンネル判別部6から出力された制御信号によって制御される。
メモリ53は通信制御部5に接続している。そして、通信制御部5によって、データの書き込み・読み出し・消去が行なわれる。
なお、狭域通信システム標準規格(ARIB STD-T75)によれば、路側アンテナから送信される信号フレームは、伝送チャネル制御フィールド(SGI)、リリースタイマ情報フィールド(RLT)等の下位フィールドを含んで構成されている。ここで、リリースタイマとは、第1の保護タイマ51のことである。
SGIは、更に、同一の基地局(路側アンテナ)が縦列方向に隣接しているかどうかを示す通信ゾーン連結識別子(CCZ)、CCZで縦列方向に隣接していることが示された基地局が前後のどちら側に隣接しているかを識別する送受信機識別子(TRI)等の送信側に関する複数の識別子を含んで構成される。
また、リリースタイマ情報フィールド(RLT)は、基地局が移動局(狭域通信用車載器7)からの接続要求を制限する時間を定めるタイマ値を含んでいる。このタイマ値によって、通信制御部6は、第1の保護タイマ51の起動・停止を制御する。つまり、第1の保護タイマ51は、路側アンテナからRLTを含む信号を受信後、通信ゾーン(通信エリア)から逸脱すると、通信制御部6により起動され、RLTのタイマ値が示す時間、動作する。第1の保護タイマ51の動作中は、移動局が基地局に新たな接続要求を出すことが制限される。
次に、狭域通信用車載器7の移動に伴う信号受信処理を、各ステップに分けて説明する。
図3は、狭域通信用車載器7が搭載された車両100と、路側アンテナ8−15の通信エリア108−115との位置関係を示している。路側アンテナ8―11は同一路線101上に並び、一つの連続したデータを送信するサービスを提供している。ここで、路側アンテナ8―11の各々はチャンネルDで電波を送信しているとする。路線101の狭域通信用車載器7によって、路側アンテナ8から送信された信号を予め定めた強度以上で受信可能なエリアを、通信エリア108とする。同様に、路側アンテナ9から送信されたチャンネルDの信号を受信可能なエリアを受信エリア109、路側アンテナ10に対応する通信エリア110、路側アンテナ11に対応する通信エリア111、とする。
また、反対車線102の路側アンテナ12−15では路側アンテナ8−11のチャンネルDとは異なるチャンネルCで電波を送信しているとする。同様に、路線102の狭域通信用車載器7が、路側アンテナ12〜15から出力された信号を、予め定めた強度(閾値)以上で受信可能なエリアを、各々通信エリア112〜115とする。
また、図3に示すように、路側アンテナ8に対応する通信エリア108に到着する前の領域を端部領域103、各通信エリア108−111の間の各領域を順に接続領域104、105、106、通信エリア111に隣接し接続領域106と反対側に位置する領域を端部領域107とする。
図4のステップ1〜ステップ10は、狭域通信用車載器7が端部領域103から通信エリア108に移動する際の信号受信処理のフローチャートを表わしている。
以下に、図4のフローチャートに沿ってその概要を説明する。
(ステップ1):チャンネル判別部6は、マイクロ波受信部3に制御信号を送り、受信チャンネルを最初のチャンネルAとする。マイクロ波受信部3は、最初の受信チャンネルAで、受信を開始する。そして、ステップ2へ進む。
(ステップ2):チャンネル判別部6は、マイクロ波受信部3が受信チャンネルAで受信した信号の強度と、予め定めた閾値とを比較する。信号強度が閾値を越えた場合(Y)、ステップ4に進む。信号強度が閾値を越えない場合(N)、ステップ3に進む。
(ステップ3):チャンネル判別部6は、マイクロ波受信部3に受信チャンネルの切り替えを指示する。マイクロ波受信部3は、チャンネル判別部6からの制御により、受信チャンネルを、次の受信チャンネルへと順次切り替え(「通常のチャンネル判別動作」)、再びステップ2へと信号受信処理を戻す。
(ステップ4):マイクロ波受信部3は、ステップ2で検出した信号強度と、その受信チャンネルとをチャンネル判別部6へ出力する。チャンネル判別部6は、受信チャンネルと検出強度とをメモリ53に書き込む。そして、ステップ5へ進む。
(ステップ5):チャンネル判別部6は、ステップ3で、7つの受信チャンネルA〜Gの全ての走査がなされたかを判別する。全ての走査がなされていない場合は、処理をステップ3に戻す。全ての走査がなされている場合は、処理をステップ6に進める。
(ステップ6):チャンネル判別部6は、メモリ53に記録された全ての信号強度を読み出し、その中で最大の信号強度を持つ受信チャンネル検出する。チャンネル判別部6は、マイクロ波受信部3を制御し、受信チャンネルA〜Gでの最大の信号強度を持つ受信チャンネルを、狭域通信チャンネルとする。
更に、図3を参照し、上記図4のステップ1〜ステップ10の処理を、車両100の移動にあわせて説明する。
車両100に搭載された狭域通信用車載器7が端部領域103に移動してきた場合、狭域通信用車載器7が受信する信号は、予め定めた信号強度の閾値以下である。狭域通信用車載器7は、通常のチャンネル判別動作により、閾値以上の信号強度を持つ路側アンテナ8が送信する信号を受信しようとしている(ステップ1〜ステップ3)。
車両100の進行に伴って、狭域通信用車載器7は、路側アンテナ8の通信エリア108に進入する。その際、マイクロ波受信部3は、通常のチャンネル判別動作により連続的にチャンネルを切り替えている(ステップ1〜ステップ3)。そこで、マイクロ波受信部3がチャンネルDに受信チャンネルを合わせると、路側アンテナ8の電波(チャンネルD)を受信する。通信エリア108で受信したチャンネルDの電波の電界強度は予め定めた閾値を超える(ステップ2)。そこで、マイクロ波受信部3は、電界強度の値とチャンネルをチャンネル判別部6に出力する。チャンネル判別部6は、電界強度の値とチャンネルをメモリ53に記録し(ステップ4)、全チャンネルで走査を行なっているならば(ステップ5)、最大の信号強度を持つチャンネルDを狭域通信用チャンネルに決定する。そして、チャンネル判別部6は、狭域通信用車載器7が路側アンテナ8の通信エリア108に進入したと認識し、通常のチャンネル判別動作を終了し、路側アンテナ8との間で狭域通信用チャンネルDを用いて路車間通信を開始する(ステップ6)。
次に、車両100の移動と共に狭域通信用車載器7が通信エリア108を離脱し、通信エリア108に隣接する接続領域104に移動し、さらに次の通信エリア109に進入するまでの受信信号処理について説明する。
車両100の移動に伴い狭域通信用車載器7が接続領域104に進入したことは、路側アンテナから受信した狭域通信用チャンネルの受信信号の強度をモニタしておき、狭域通信用チャンネルの受信信号強度が所定の閾値以下となることで判断すればよい。あるいは、受信信号に付加されているCRC(誤り検査信号)による検定結果が異常終了となった場合、あるいは受信信号の復調が不可能となった場合、狭域通信用車載器7が通信エリア108を離脱し、接続領域104に進入したと判断してもよい。
ただし、通信エリアを出てもそこが次の通信エリアに隣接しない端部領域の可能性がある(例えば、図3の通信エリア111と端部領域107の場合)。そこで、直前の通信エリアで受信したデータの伝送チャネル制御フィールド(SGI)をみて、直前の通信エリアが最後のアンテナの通信エリアかどうかを判断する。つまり、狭域通信用車載器7が、現在、接続領域に進入したのか、端部領域に進入したのかを判別する。
図5は、車両100に搭載された狭域通信用車載器7が通信エリア(例えば、通信エリア108)から隣接する接続領域(例えば、領域104)内に移動した場合の、データ処理のフローを表わしている。上述したように、まず狭域通信用車載器7が、現在、接続領域に進入したのか、端部領域に進入したのかを判別するフローから始まる。以下、図5のフローに沿って各ステップを説明する。
(ステップ10):通信制御部6は、通信エリア108で受信したデータのSGIから、通信エリア108が最後のアンテナによる通信エリアか否かを判別する。最後のアンテナによる通信エリアであったならば(Y)、狭域通信用車載器7は、端部領域にあり、隣接する次の通信エリアは存在しないので、ステップ22の通常のチャンネル判別動作を行なう。最後のアンテナによる通信エリアでなければ(N)、狭域通信用車載器7は、接続領域104に進入しつつあるとして、ステップ11へ進む。
(ステップ11):狭域通信用車載器7が接続領域104に進入するとともに、通信制御部6は、第1の保護タイマ51を起動する。そして、ステップ12に進む。
(ステップ12):第1の保護タイマ51が動作中は、通信制御部5からチャンネル判別部6へ、第1の保護タイマ51が動作中であることを通知する。チャンネル判別部6は、マイクロ波受信部3を制御し、受信チャンネルを狭域通信用チャンネルDに固定する。そして、ステップ13へ、進む。
(ステップ13):マイクロ波受信部3は、狭域通信用チャンネルDの受信信号の信号強度をチャンネル判別部6へ出力する。チャンネル判別部6は、受信信号の信号強度と予め定めた閾値(図4のステップ2で使われた閾値と同値)とを比較する。受信信号の信号強度が閾値よりも大きな場合、チャンネル判別部6は、狭域通信用車載器7が接続領域104を離脱し次の通信エリア109へ進入したとして、処理をステップ14に進める。受信信号の信号強度が閾値よりも小さい、あるいは同じ場合は、狭域通信用車載器7は、接続領域104に留まっているとして、処理をステップ16に進める。
(ステップ14):通信制御部5は、ステップ11で起動した第1の保護タイマ51を停止する。そして、受信チャンネルを狭域通信チャンネルDで固定したまま、ステップ15に進む。
(ステップ15):狭域通信用車載器7は、狭域通信用チャンネルDで、次の路側アンテナ9と路車間通信を開始する。
(ステップ16):通信制御部5は、通信エリア108で受信していた受信信号のRLTにあるタイマ値と、これまでの第1の保護タイマ動作時間と、を比較する。保護タイマ動作時間がタイマ値よりも短い場合(N)は、第1の保護タイマ51を停止せず、処理をステップ12に戻す。動作時間がタイマ値と同じ、あるいは、長い場合(Y)、通信制御部5は、第1の保護タイマ51を停止し、処理をステップ17に進める。
(ステップ17):この段階で、狭域通信用車載器7は接続領域104に留まり、かつ第1の保護タイマ51は、停止している。したがって、チャンネル判別部6は、受信チャンネルを狭域通信用チャンネルDのまま維持するために、第2の保護タイマ52を起動する。
(ステップ18):チャンネル判別部6は、マイクロ波受信部3を制御し、受信チャンネルを、チャンネルDで固定する。そして、処理をステップ19へと進める。
(ステップ19):ステップ13と同様に、固定チャンネルDの受信信号強度と予め定めた閾値(図4のステップ2で使われた閾値と同値)とを比較する。受信信号の信号強度が閾値よりも大きな場合(Y)は、狭域通信用車載器7は、接続領域104を離脱し次の通信エリア109へ進入したとして、ステップ20に進む。受信信号の信号強度が閾値よりも小さい、あるいは同じ場合(N)は、狭域通信用車載器7が接続領域104に留まっているとして、ステップ21に進む。
(ステップ20):チャンネル判別部6は、マイクロ波受信部3を制御し、受信チャンネルを狭域通信用チャンネルDのまま維持する。そして、第2の保護タイマ52を停止し、処理をステップ15へ進める。
(ステップ21):予め定めた第2の保護タイマ52のタイムアウト時間と、ステップ17からステップ21までの間に第2の保護タイマ52が動作していた実際の動作時間と、を比較する。実際の動作時間がタイムアウト時間よりも短い場合(N)、通信制御部5は、第2の保護タイマ52を停止せずに、処理をステップ18に戻す。実際の動作時間がタイムアウト時間と等しいあるいは長い場合(Y)は、第2の保護タイマ52を停止し、処理をステップ22に進める。つまり、第2の保護タイマが停止した後は、何らかの理由により、狭域通信用車載器7が通信エリア109に進入することなく、通信エリア間の接続領域104から逸脱したものとして、チャンネルを巡回させて走査するようにしている。なお、第2の保護タイマ52のタイムアウト時間を予め決定する際、車両100の動力系から車速パルスから車両100の移動する速さを推定し、車両の速さと予め与えられた接続領域の進行方向の距離(長さ)とから第2の保護タイマ52のタイムアウト時間を定めてもよい。
(ステップ22):チャンネル判別部6は、狭域通信チャンネルDの固定を解除する。そして、図4に示す通常のチャンネル判別動作に移り、次の路側アンテナとの通信に備える。
以上、狭域通信用車載器7が車両100の移動と共に、通信エリア108、接続領域104、及び、通信エリア109へと移動する場合を、図5のフローを用いて説明した。狭域通信用車載器7は、通信エリア109、接続領域105、通信エリア110、接続領域106においても、通信エリア108および接続領域104と同様の処理を行なう(ステップ11〜ステップ21)。
車両100の進行方向の最後に位置する路側アンテナ11は、その送信信号のSGIに、連結する通信ゾーンがないこと、つまり路側アンテナ11が最後のアンテナであることを示す符号をつけて、送信している。
狭域通信用車載器7は、路側アンテナ11の通信エリア111に到達すると、路側アンテナ11が最終アンテナであることを示すSGIを受信する。そして、狭域通信用車載器7は、通信エリア111を出て端部領域107に至ると、受信したSGIより、路側アンテナ11が最後のアンテナであると判別する(ステップ10)。そして、狭域通信用車載器7は、通常のチャンネル判別動作に移る(ステップ22)。
以上、第1実施形態の受信信号処理のフローについて説明した。
なお、本実施形態においては、第2の保護タイマ52をチャンネル判別部6に接続させている。しかし、通信制御部5に接続させても構わない。また、メモリ53を通信制御部5に接続し、送信・受信手順制御の全てを、通信制御部5によって行なっても構わない。
本実施形態に因れば、本実施形態が適用された狭域通信用車載器7は、最初に到達した通信エリアで、以後連続する通信エリアでの受信チャンネルを固定できる。したがって、各通信エリアで再び受信チャンネルを走査する必要がなく、受信チャンネル判別時間を大幅に短縮できる。
また、第2の保護タイマを設けることで、接続領域において第1の保護タイマ51が停止した後であっても、受信チャンネルを固定したままで、次の通信エリアでの受信に備えることができる。これにより、通信エリアや接続領域の広さおよび通過する車両の車速に対して、柔軟に路側アンテナと車両との全体のシステムを設計できる。
また、最後の路側アンテナの通信エリアを離脱すると、狭域通信用車載器7は、通常のチャンネル判別動作に戻るので、新たな通信エリアでのチャンネル走査に備えることができる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
本発明の第2実施形態が適用された狭域通信用車載器7の概略構成は、図1に示す第1実施形態と同じである。また、本実施形態における車両100、路側アンテナ8−15の通信エリア108−115、接続領域104−106およびその両端の端部領域103、107の配置は、図3に示す第1実施形態のものと同様である。また、本実施形態では、路側アンテナ8−11が一連のデータをチャンネルDで送信し、路側アンテナ12−15が別の一連のデータをチャンネルCで送信しているものとする。なお、受信チャンネルを走査する際は、第1の実施形態と同様に、通常のチャンネル判別動作を行なうものとする。
本実施形態の信号受信処理の手順の前半部分(狭域通信用車載器7が端部領域103から通信エリア108に進入する部分)は、第1実施形態と同様(図4のステップ1〜ステップ10)であり、その詳細な説明は省略する。
本実施形態の信号受信処理の手順の後半部分(狭域通信用車載器7が接続領域104に進入し、更に、通信エリア109に到達する部分)を、図6のフローチャートに沿って詳細に説明する。なお、狭域通信用車載器7が接続領域104に進入したことは、第1実施形態と同様に、予めモニタしていた受信信号強度が閾値を下回った場合、受信信号のCRC検定が異常終了した場合、あるいは、受信信号の信号復調ができなくなった場合等で、判断すればよい。
ただし、第1実施形態と同様に、通信エリアを出てもそこが次の通信エリアに隣接しない端部領域の可能性がある(例えば、図3の通信エリア111と端部領域107の場合)。そこで、直前の通信エリアで受信したデータの伝送チャネル制御フィールド(SGI)をみて、直前の通信エリアが最後のアンテナの通信エリアかどうかを判断する。つまり、狭域通信用車載器7が、現在、接続領域に進入したのか、端部領域に進入したのかを判別する。そのため、本実施形態においても、第1実施形態の図6のステップ10に相当する、直前に離脱した通信エリアのアンテナが最後のアンテナか否かを判別するステップが必要となる。
(ステップ30):通信制御部6は、通信エリア108で受信したデータのSGIから、通信エリア108が最後のアンテナによる通信エリアか否かを判別する。最後のアンテナによる通信エリアであったならば(Y)、狭域通信用車載器7は、端部領域にあり、隣接する次の通信エリアは存在しないので、ステップ42の通常のチャンネル判別動作を行なう。最後のアンテナによる通信エリアでなければ(N)、狭域通信用車載器7は、接続領域104に進入しつつあるとして、ステップ31へ進む。
(ステップ31):狭域通信用車載器7が接続領域104に進入すると、通信制御部5が第1の保護タイマ51を起動する。そして、処理をステップ32に進める。
(ステップ32):保護タイマ51の起動を受けて、チャンネル判別部5は、マイクロ波受信部3を制御し、離脱した通信エリア108での狭域通信用チャンネルDを、接続領域104および次の通信エリア109における優先受信チャンネルとする。そして、優先受信チャンネルDを他のチャンネルよりも走査頻度を高くし、チャンネル走査を開始する。そして、ステップ33に進む。なお、図7は、ステップ32における優先受信チャンネルDの走査順序を時間の経過と共に表わしている。横軸aは左から右に時間の経過を表し、縦軸bは上から下にチャンネル切り替えの順番を示している。Cは優先受信チャンネルDの走査順序の一例を示している。この例では、チャンネルDの走査頻度が高く設定されている。
(ステップ33):チャンネル判別部5は、チャンネル受信部3が出力した受信信号の強度が、予め定めた閾値を超えているか否かを判定する。閾値を超えている場合は、狭域通信用車載器7が接続領域104を離脱し次の通信エリア109に進入しているとし、路車間通信を開始するためのステップ34へと進む。閾値を超えていない場合は、狭域通信用車載器7が接続領域104に留まっているとして、チャンネル走査を継続し、ステップ36に進む。
(ステップ34):通信制御部5は、通信エリア109で路車間通信を開始するために、第1の保護タイマ51を停止する。そして、ステップ35へ進む。
(ステップ35):狭域通信用車載器7は、受信信号の信号強度が閾値以上のチャンネルを狭域通信用チャンネルとして、次の通信エリア109において路側アンテナ9と、路車間通信を開始する。
(ステップ36):第1実施形態と同様に、通信エリア108で受信したRLTのタイマ値と第1の保護タイマ51のステップ31〜33までの経過時間とを比較する。経過時間がタイマ値より短い場合(Y)は、処理をステップ32に戻す。経過時間がタイマ値に等しい、または、長い場合(N)は、第1の保護タイマを停止し、処理をステップ37に進める。
(ステップ37):この段階で、狭域通信用車載器7は接続領域104に留まり、かつ第1の保護タイマ51は、停止している。したがって、チャンネル判別部6は、優先受信チャンネルDを維持するために、第2の保護タイマ52を起動する。そして、ステップ38に進む。
(ステップ38):ステップ32と同様に、マイクロ波受信部3は、優先受信チャンネルDとして他のチャンネルよりも走査頻度を高くしたチャンネル走査(図7のC)を開始する。そして、ステップ39へと進む。
(ステップ39):ステップ33と同様に、マイクロ波受信部3は、優先受信チャンネルDを持つ受信信号の信号強度を検出する。そして、検出した信号強度が、予め定めた閾値を超えているか否かを判定する。信号強度が予め定めた閾値を超えている場合、ステップ40に進む。信号強度が予め定めた閾値を超えていない場合、ステップ41に進む。
(ステップ40):チャンネル判別部6は、路車間通信を開始するために、第2の保護タイマ52を停止する。そして、ステップ35に進む。
(ステップ41):予め定めた第2の保護タイマ52のタイムアウト時間と、ステップ37〜ステップ39、ステップ41で第2の保護タイマ52が実際に動作した時間と、を比較する。実際に動作した時間がタイムアウト時間よりも短い場合(N)は、第2の保護タイマ52を停止せずに、ステップ38に戻る。実際に動作した時間がタイムアウト時間よりも長い場合(Y)は、第2の保護タイマ52を停止し、ステップ42に進む。なお、第1実施形態と同様に、第2の保護タイマ52のタイムアウト時間を予め決定する際、車両100の動力系から車速パルスから車両100の移動する速さを推定し、車両の速さと予め与えられた接続領域の進行方向の距離(長さ)とから第2の保護タイマ52のタイムアウト時間を定めてもよい。
(ステップ42):チャンネル判別部6は、優先受信チャンネルDの優先設定を解除する。そして、チャンネル走査を通常のチャンネル判別動作に戻し、次の路側アンテナとの通信に備える。
以上、第2実施形態の受信信号処理のフローについて説明した。
本実施形態に因れば、狭域通信用車載器は、特定のチャンネルを優先的に走査できるので、1つ前の通信エリアでの狭域通信用チャンネルを優先的に走査するチャンネルに設定すれば、各通信エリアで受信チャンネル判別時間を大幅に短縮できる。
また、第2の保護タイマを設けることで、接続領域において第1の保護タイマ51が停止した後であっても、優先受信チャンネルを設けたたままで、連続する次の通信エリアでの受信に備えることができる。これにより、通信エリアや接続領域の広さおよび通過する車両の車速に対して、柔軟に路側アンテナと車両との全体のシステムを設計できる。
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。例えば、第2実施形態においては、優先受信チャンネルとして単独のチャンネルDを設定した。しかし、優先受信チャンネルとして複数のチャンネル(例えば、チャンネルAおよびB)を設定する場合を想定してもよい。
例えば、チャンネルAおよびBを自動料金収受システム(ETS)の通信チャンネルに設定すれば、本実施形態を自動料金収受システムに適用することも可能である。図8は、この場合のチャンネル走査の一例を時間の経過と共に示している。横軸aは左から右に時間の経過を表し、縦軸bは上から下にチャンネル切り替えの順番を示している。Cは優先受信チャンネルAおよびBの走査順序の一例を示している。図8に示す例では、チャンネルA、チャンネルB、チャンネルD、チャンネルC、チャンネルA、チャンネルB、チャンネルD、チャンネルE、チャンネルA、チャンネルB、チャンネルD、チャンネルF、…という順番となる。このチャンネル優先順序により、自動料金支払システムの通信チャンネルであるチャンネルAおよびBの優先度を高くすることができる。
このように、複数のチャンネルに異なる優先度を与え複数のチャンネルを巡回させ走査できるので、本実施形態の狭域通信用車載器を含む通信システムを、より高度、且つ柔軟に設計することができる。また、そのような通信システムにおいて、本実施形態の狭域通信用車載器は、通信チャンネルの判別時間を短縮することができる。
本発明の活用例として、本発明の各実施形態が適用された狭域通信用車載器を利用した自動料金支払いシステムが考えられる。例えば、高度道路交通システム(ITS : Intelligent Transport Systems)における自動料金収受システム、ドライブスルーおよび駐車場などでの料金支払いシステムなどが考えられる。また、狭域通信の大容量(1Mbps以上)通信を利用した、車載映像装置への動画スポットコマーシャルの送信システムなども考えられる。
本発明の各実施形態に共通した車載器装置の概略構成図である。 第1の実施形態における通常時及びチャンネル固定時の受信チャンネル切替え順番図である。 本発明の各実施形態に共通した通信エリアの配置図である。 第1の実施形態における通信制御のフローチャートである。 第1の実施形態における通信制御のフローチャートである。 第2の実施形態における通信制御のフローチャートである。 第2の実施形態における優先チャンネル設定時の受信チャンネル切替え順番図である。 第2の実施形態における優先チャンネル設定時の受信チャンネル切替え順番図である。
符号の説明
1…アンテナ部、2…マイクロ波送信部、3…マイクロ波受信部
4…伝送制御部、5…通信制御部、6…チャンネル判別部、7…車載器
8〜15…路側アンテナ
51…第1の保護タイマ、52…第2の保護タイマ、53…メモリ
103、107…端部領域、104〜106…接続領域









Claims (5)

  1. 同一の狹域通信チャンネルで電波送信する複数の連続して配置された路側アンテナから送信されるマイクロ波信号を受信する狭域通信用車載器であって、
    車載アンテナと、
    前記車載アンテナを介してマイクロ波信号を受信するマイクロ波信号受信部と、
    前記マイクロ波信号受信部に狭域通信用チャネルを設定するチャネル判別部と、
    前記マイクロ波信号受信部に設定されている狭域通信用チャネルでのマイクロ波信号の受信強度が所定値以下になると起動し、受信したマイクロ波信号により特定される時間を計測する第1の保護タイマと、
    第1の保護タイマがタイムアウトすると起動する第2の保護タイマと、を有し、
    前記チャネル判別部は、
    前記第2の保護タイマがタイムアウトした場合は、前記マイクロ波信号受信部の受信チャネルを順次切り替え、各チャネルでのマイクロ波信号の受信強度に基づいて、前記路側アンテナから送信されるマイクロ波信号のチャネルを判別し、判別したチャネルを狭域通信用チャネルに設定し、
    前記第1および第2の保護タイマのいずれかが起動中の場合は、前記マイクロ波信号受信部に設定されている、直前の通信で前記路側アンテナとの間の通信で使用していた狭域通信用チャネルでのマイクロ波信号の受信強度が所定値以上となったか否かを判別し、所定値以上となったならば前記マイクロ波信号受信部に設定されている狭域通信用チャネルをそのまま維持し、
    前記マイクロ波信号受信部は、
    前記チャネル判別部より設定された最新の狭域通信用チャネルを用いて、狭域通信用のマイクロ波信号を受信すること
    を特徴とする狭域通信用車載器。
  2. 同一の狹域通信チャンネルで電波送信する複数の連続して配置された路側アンテナから送信されるマイクロ波信号を受信する狭域通信用車載器であって、
    車載アンテナと、
    前記車載アンテナを介してマイクロ波信号を受信するマイクロ波信号受信部と、
    前記マイクロ波信号受信部に狭域通信用チャネルを設定するチャネル判別部と、
    前記マイクロ波信号受信部に設定されている狭域通信用チャネルでのマイクロ波信号の受信強度が所定値以下になると起動し、受信したマイクロ波信号により特定される時間を計測する第1の保護タイマと、
    第1の保護タイマがタイムアウトすると起動する第2の保護タイマと、を有し、
    前記チャネル判別部は、
    前記第2の保護タイマがタイムアウトした場合は、前記マイクロ波信号受信部の受信チャネルを順次切り替え、各チャネルでのマイクロ波信号の受信強度に基づいて、前記路側アンテナから送信されるマイクロ波信号のチャネルを判別し、判別したチャネルを狭域通信用チャネルに設定し、
    前記第1および第2の保護タイマのいずれかが起動中の場合は、前記マイクロ波信号受信部に設定されている、直前の通信で前記路側アンテナとの間の通信で使用していた狭域通信用チャネルへの切り替えが他のチャネルよりも高い頻度で行なわれるように、前記マイクロ波信号受信部の受信チャネルを順次切り替え、各チャネルでのマイクロ波信号の受信強度に基づいて、前記路側アンテナから送信されるマイクロ波信号のチャネルを判別し、判別したチャネルを狭域通信用チャネルに設定し、
    前記マイクロ波信号受信部は、
    前記チャネル判別部より設定された最新の狭域通信用チャネルを用いて、狭域通信用のマイクロ波信号を受信すること
    を特徴とする狭域通信用車載器。
  3. 請求項1または2記載の狭域通信用車載器であって、
    前記第2の保護タイマのタイムアウト時間は、
    前記狭域通信用車載器を搭載した車両の速さと、
    複数設置された前記路側アンテナの設置間隔と、に基づいて計算されること
    を特徴とする狭域通信用車載器。
  4. 同一の狹域通信チャンネルで電波送信する複数の連続して配置された路側アンテナから送信されるマイクロ波信号を受信する狭域通信方法であって、
    設定されている狭域通信用チャネルでのマイクロ波信号の受信強度が所定値以下になると、受信したマイクロ波信号により特定される時間を計測する第1の保護タイマを起動すると共に、前記第1の保護タイマがタイムアウトすると第2の保護タイマを起動するステップと、
    前記第2の保護タイマがタイムアウトした場合は、マイクロ波信号の受信チャネルを順次切り替え、各チャネルでのマイクロ波信号の受信強度に基づいて、前記路側アンテナから送信されるマイクロ波信号のチャネルを判別し、判別したチャネルを狭域通信用チャネルに設定すると共に、前記第1および第2の保護タイマのいずれかが起動中の場合は、前記設定されている、直前の通信で前記路側アンテナとの間の通信で使用していた狭域通信用チャネルでのマイクロ波信号の受信強度が所定値以上となったか否かを判別し、所定値以上となったならば前記設定されている狭域通信用チャネルをそのまま維持するステップと、
    設定された最新の狭域通信用チャネルを用いて、狭域通信用のマイクロ波信号を受信するステップと、を有すること
    を特徴とする狭域通信方法。
  5. 同一の狹域通信チャンネルで電波送信する複数の連続して配置された路側アンテナから送信されるマイクロ波信号を受信する狭域通信方法であって、
    設定されている狭域通信用チャネルでのマイクロ波信号の受信強度が所定値以下になると、受信したマイクロ波信号により特定される時間を計測する第1の保護タイマを起動すると共に、前記第1の保護タイマがタイムアウトすると第2の保護タイマを起動するステップと、
    前記第2の保護タイマがタイムアウトした場合は、マイクロ波信号の受信チャネルを順次切り替え、各チャネルでのマイクロ波信号の受信強度に基づいて、前記路側アンテナから送信されるマイクロ波信号のチャネルを判別し、判別したチャネルを狭域通信用チャネルに設定すると共に、前記設定されている、直前の通信で前記路側アンテナとの間の通信で使用していた狭域通信用チャネルへの切り替えが他のチャネルよりも高い頻度で行なわれるように、マイクロ波信号の受信チャネルを順次切り替え、各チャネルでのマイクロ波信号の受信強度に基づいて、前記路側アンテナから送信されるマイクロ波信号のチャネルを判別し、判別したチャネルを狭域通信用チャネルに設定するステップと、
    設定された最新の狭域通信用チャネルを用いて、狭域通信用のマイクロ波信号を受信するステップと、を有すること
    を特徴とする狭域通信方法。
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