JP4174020B2

JP4174020B2 - 狭域通信用車載器および狭域通信方法

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Publication number: JP4174020B2
Application number: JP2003345727A
Authority: JP
Inventors: 孝治阿部; 志朗堀井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-10-03
Filing date: 2003-10-03
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2023-10-03
Also published as: JP2005117147A

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_１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_２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_３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_３）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_４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

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。
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。
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。
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。
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。