JP6702172B2

JP6702172B2 - 通信装置及び通信端末装置

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Publication number: JP6702172B2
Application number: JP2016248881A
Authority: JP
Inventors: 泰伸杉浦; 有志神谷; 平山　泰弘; 泰弘平山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2020-05-27
Anticipated expiration: 2036-12-22
Also published as: JP2018107490A

Description

本発明は、通信装置や通信端末装置に関し、主として車車間、路車間、路路間、又は歩車間の通信に用いるものである。

移動や物流を円滑かつ安全に実現するため、道路交通の安全を図ることは極めて重要である。近年、交通事故等を防止するため、安全運転支援システムの高度化に対する技術開発やルール作りが活発になっている。

安全運転支援システムでは、事故を未然に防ぐために、自動車、歩行者、及び道路設備との間で様々な情報を送受信している。さらに今後、車の自動運転技術及びＩｏＴの発展に伴い、安全運転支援システムによって送受信される情報量の増加が想定されている。特に自動運転技術では、車間距離の制御等をするために特定の車両間で情報を送受信することが必要となるため、従来システムで送受信されていた情報に加えて、特定の車両間で更なる情報を送受信することが求められる。

しかしながら、Ｖ２Ｘ（Vehicle to X）の規格である「７００ＭＨｚ帯高度道路交通システム標準規格（ARIB STD-T109）」には信号の送信時間制限があることから、送信情報を追加するために１パケットあたりの時間を延ばすことはできない。また、１６ＱＡＭ等の多値変調や、ＭＩＭＯといった技術を利用することで、１パケットあたりの時間を延ばすことなく、送信情報を追加することは可能であるが、これらの技術を利用すると、通信可能範囲が狭くなる、あるいは、従来製品との互換性がないといった問題が生じる。

ここで、例えば、特許文献１には、車車間で送受信する情報に優先度を与え、優先度の高いものを低階層ビットに割り当てるとともに、優先度の低いものを高階層ビットに割り当てることで、情報を階層変調して送信する技術が開示されている。

特開２００９−０３３３４０号公報

安全運転支援システムの通信装置に階層変調を利用することにより、従来よりも多くの情報を送信することが可能となる。しかし、特許文献１に記載の技術は、従来の安全運転支援システムと同様、車車間で情報をブロードキャストで送受信するものであり、特定の車両等にのみ情報を送信する、あるいは、自車両のみに向けられた情報を受信することは開示されていない（第１の課題）。

そこで、本発明の第１の目的は、周辺装置との間で情報を送受信することに加え、特定の周辺装置との間でも情報を送受信することができる通信装置及び通信端末装置を実現することにある。

上記第１の課題を解決するために、本発明の通信装置（２００、３００、４００）は、
周辺装置から送信された、前記周辺装置に関するデータである他装置データを受信する受信部（２０３）と、
自装置に関するデータである自装置データ及び前記他装置データに基づいて、特定の周辺装置に対する要求データを生成する要求データ生成部（２０２、３０２、４０２）と、
前記自装置データを第１階層にマッピングする第１変調部（１０２）と、前記要求データを前記第１階層と異なる第２階層にマッピングする第２変調部（１０３）と、を有する階層変調部（１０１）と、
前記自装置データをブロードキャスト送信し、前記要求データを前記特定の周辺装置にユニキャスト送信する送信部（２０３）と、を備える。

本発明の通信装置によれば、周辺装置との間で情報を送受信することに加え、特定の周辺装置との間でも情報を送受信することができる。

本発明の通信装置のうち送信側の送信信号処理部の構成を説明するブロック図本発明の通信装置の階層変調部によりマッピングされた第１階層及び第２階層の信号点配置を説明する図本発明の通信装置における階層間電力比λと第１階層の信号劣化量との相関図本発明の通信装置から送信される信号のパケットフォーマットの一例を示す図本発明のシグナル部のフォーマットの一例を示す図本発明の通信装置のうち受信側の受信信号処理部の構成を説明するブロック図本発明の実施形態１における通信装置の構成を説明するブロック図本発明の実施形態２における通信装置の構成を説明するブロック図本発明の実施形態３における通信装置の構成を説明するブロック図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本発明とは、特許請求の範囲又は課題を解決するための手段の項に記載された発明を意味するものであり、以下の実施形態に限定されるものではない。また、鉤括弧内の語は、特許請求の範囲又は課題を解決するための手段の項に記載された語を意味し、同じく以下の実施形態に限定されるものではない。

（各実施形態に共通の構成）
まず、本発明の通信装置における各実施形態共通の構成を説明する。そして共通の構成を、（１）送信側の構成及び機能、（２）受信側の構成及び機能、に分け、この順に説明する。

（１）送信側の構成及び機能
各実施形態の通信装置の送信側は、送信信号を処理する部分（送信信号処理部）と、処理したデータを送信信号として送信する部分（送信部）とを有する。図１は、各実施形態の通信装置の送信側の送信信号処理部１００の構成を示したものである。

送信信号処理部１００は、階層変調部１０１、パイロット信号付加部１１３、高速逆フーリエ変換／ガードインターバル付加部（以下、ＩＦＦＴ／ＧＩ付加部）１１４、及びプリアンブル付加部１１５を有する。そして、階層変調部１０１は、第１変調部１０２、第２変調部１０３、及び加算部１１２を有する。さらに、第１変調部１０２は、畳み込み符号化処理部１０４、インターリーブ処理部１０５、マッピング部１０６を有する。第２変調部は、畳み込み符号化処理部１０７、インターリーブ処理部１０８、マッピング部１０９、ＩＱ変換部１１０、ゲインコントローラ１１１を有する。

第１変調部１０２には、送信対象データである第１のデータ、第２変調部１０３には第１のデータとは異なる送信対象データである第２のデータが入力される。

第１変調部１０２の畳み込み符号化処理部１０４には、送信対象データである第１のデータが入力される。畳み込み符号化処理部１０４は、予め設定された符号化率で第１のデータに対し畳み込み符号化を行い、符号列を生成する。

次に、インターリーブ処理部１０５は、畳み込み符号化処理部１０４にて生成した符号列の順番を所定の規則に従って並べ替えることによりインターリーブ処理を行なう。

そして、マッピング部１０６は、インターリーブ処理が施された符号列を第１階層の信号点にマッピングすることによりサブキャリア変調を行う。本実施形態では後述の通りＱＰＳＫによるが、ＢＰＳＫ，１６ＱＡＭ，６４ＱＡＭ等任意の変調方式を採ることができる。マッピング部１０６によりサブキャリア変調された信号は、後述する第２変調部１０３のＩＱ変換部１１０、及び加算部１１２に入力される。

第２変調部１０３は、第２のデータを第１変調部１０２と同様、畳み込み符号化処理部１０７、インターリーブ処理部１０８、マッピング部１０９でまず処理を行ない、第２階層の信号点にマッピングする。マッピング部１０９の変調方式は、ＱＰＳＫによるが、マッピング部１０６と同様、ＢＰＳＫ，１６ＱＡＭ，６４ＱＡＭ等任意の変調方式を採ることができる。なお、マッピング部１０６の変調方式とマッピング部１０９の変調方式は同じでも異なっていてもよい。マッピング部１０９によりサブキャリア変調された信号は、ＩＱ変換部１１０に入力される。

ＩＱ変換部１１０は、マッピング部１０９から出力された第２のデータの信号点について、マッピング部１０６から出力された第１のデータの信号点のＩ軸及びＱ軸の値と、マッピング部１０９から出力された第２のデータの信号点のＩ軸及びＱ軸の値とをＩ、Ｑ毎に乗算する。これにより、加算部１１２の出力がグレイ符号化された１６ＱＡＭと同様なビット列となり、ＩＱ変換部１１０なしに単純に加算する場合よりも第２階層が誤りにくくなるが、ＩＱ変換部１１０がなくても良い。

ゲインコントローラ１１１は、ＩＱ変換部１１０にてＩＱ平面上に配置した第２のデータに関する４個の信号点の電力を調整する。そして、ゲインコントローラ１１１は、電力調整後のサブキャリア変調された信号を、加算部１１２へと出力する。

加算部１１２は、第１変調部１０２から出力された第１のデータの信号点と、ゲインコントローラ１１１から出力された第２のデータの信号点とを加算し、第１階層及び第２階層の２つの階層を含む変調信号を生成し、階層変調部１０１から出力する。

図２は、階層変調部１０１から出力される信号を図示したものである。×印は第１階層にマッピングされた第１のデータの信号点、〇印は第２階層にマッピングされた第２のデータの信号点である。そして、ＩＱ軸の原点と第１のデータの信号点の間の距離が第１階層の信号点の電力Ｐ^１ｓｔ、第１のデータの信号点と第２のデータの信号点の間の距離が第２階層の信号点の電力Ｐ^２ｎｄに相当する。すなわち、ゲインコントローラ１１１の役割は、第１階層の信号点と第２階層の信号点の距離を調整するとも言える。

第１階層と第２階層の信号点の電力の比、すなわち階層間電力比をλとすると、λ［ｄＢ］＝Ｐ^１ｓｔ／Ｐ^２ｎｄで表される。図３は、階層間電力比λ［ｄＢ］と、第１階層の信号の劣化量［ｄＢ］との相関図を示している。図３によれば、階層間電力比λが増加するにつれて、第１階層の信号の劣化量が低下することがわかる。特に、階層間電力比λが８ｄＢ以上の場合、信号劣化量は１ｄＢ以下となるため、階層化することによって生じる第１階層の信号劣化量は誤差範囲にまで低下させることが可能となる。

なお、本実施形態では階層変調部１０１が２つの変調部で２つの階層にマッピングする構成を示したが、階層変調部１０１が更なる変調部を有し、３つ以上の階層にそれぞれ異なるデータをマッピングするように構成してもよい。また、パケット内の全てのデータを階層化することは必要とせず、例えば一部のデータのみ複数の階層にマッピングしてもよい。特に、パケットの後方になるほど他通信装置からのパケットとの干渉頻度が上がるため、パケットの前方のデータを階層化することが望ましい。

図１に戻り、階層変調部１０１から出力された変調信号は、パイロット信号付加部１１３に入力される。パイロット信号付加部１１３は、階層変調部１０１から出力された変調信号にパイロット信号を付加する。すなわち、所定のパイロットサブキャリアにパイロット信号を割り当てる。この結果、パイロット信号付加部１１３から出力される信号は、データサブキャリアに割り当てられた混合変調信号と、パイロットサブキャリアに割り当てられたパイロット信号とを有する複数のサブキャリア信号となる。
なお、本発明の「階層変調部から出力される変調信号」とは、階層変調部から出力された変調信号そのものの他、当該変調信号に演算を施す等して修正・変更した信号も含む。
また、「付加する」とは、追加又は挿入をすることをいう。

パイロット信号付加部１１３から出力された信号は、ＩＦＦＴ／ＧＩ付加部１１４に入力される。ＩＦＦＴ／ＧＩ付加部１１４は、パイロット信号付加部１１３から出力された複数のサブキャリア信号を、高速逆フーリエ変換によって周波数軸上の信号を時間軸上の信号に変換した後、ガードインターバルを付加し、プリアンブル付加部１１５に出力する。

プリアンブル付加部１１５は、入力されたガードインターバルを付加された信号の先頭にプリアンブル信号を付加する。
なお、本発明の「パイロット信号付加部から出力された信号」とは、パイロット信号付加部から出力された信号そのものの他、当該信号に演算を施す等して修正・変更した信号も含む。本発明における「付加する」とは、追加又は挿入をすることをいう。

以上の処理を経て、本実施形態の送信信号処理部１００により生成された送信信号のパケットフォーマットを図４に示す。本実施形態のパケットは、ショートプリアンブル（ＳＰ）、ロングプリアンブル（ＬＰ１、ＬＰ２）、シグナルフィールド（ＳＩＧＮＡＬ）、データフィールド（Ｄ１〜Ｄｎ）を含んでいる。このうち、ショートプリアンブル及びロングプリアンブルは、本発明のプリアンブルを構成し、復調時に時間や周波数同期の確立や伝搬路歪推定をするためのものである。シグナルフィールド（以下、シグナル部）は、パケット長、変調方式などに関する情報を含むフィールドである。

図５に、ＩＥＥＥ８０２．１１−２００７「１７．３．４ＳＩＧＮＡＬｆｉｅｌｄ」に規定されているシグナル部の構成の一例を示す。このシグナル部は、データの伝送速度すなわち変調方式を示すレートフィールド（ＲＡＴＥ）、リザーブドフィールド（Ｒｅｓｅｒｖｅｄ）、パケット長を示す長さフィールド（ＬＥＮＧＴＨ）、パリティフィールド（Ｐａｒｉｔｙ）、及び畳み込み符号化を終端するためのテイルフィールド（Ｔａｉｌ）から構成されている。

なお、シグナル部については、第１階層のデータフィールドにのみシグナル部を付加することの他、第１階層及び第２階層のデータフィールドの両方にシグナル部を付加してもよい。望ましくは、第１階層のデータフィールドのシグナル部と第２階層のデータフィールドのシグナル部のフォーマットを同一とするとよい。この場合、第２階層においても第１階層と同様に、変調方式、パケット長を示すことが可能となる。

なお、シグナル部に含まれるリザーブドフィールドは、将来の使用のためにリザーブされているフィールドであり、特定の情報が格納されていない空のフィールドである。したがって、このリザーブドフィールドに、例えば、データフィールドが階層化されているか否かを示すフラグを立ててもよい。受信側は、このようなフラグを立てた信号を受信したときに階層化された第２階層のデータの存在を認識することができるため、第２階層を含む信号を受信したときにのみこれを復調する復調部を動作させるようにすれば、復調部全体の電力消費量を抑制することが可能となる。さらに、このようなフラグを立てることによって、階層化されていない信号を受信した受信側の復調部が、第２階層の信号を検出しようとしてノイズを検出、復調してしまう可能性を排除できることから、誤ったデータが上位のＭＡＣ層に伝わるのを防ぐことができる。なお、フラグを立てるフィールドは、リザーブドフィールドが好ましいが、その他のフィールドに立てることもできる。
また、このフラグは第１階層で得られた周辺の他装置データの位置と自装置データの位置から、特定の他通信装置に第２階層を使って要求を出すべき位置関係になった時にフラグを立てるように用いることができる。Ｖ２Ｘでは第１階層で位置関係が把握できるため、適切なタイミングで第２階層を使って要求データを通信装置に伝えることができる。

上記送信信号処理部１００から出力された信号は、図１には図示されていないが、後述する図７〜９に示すＲＦ部２０３から送信信号として送信される。なお、ＲＦ部２０３は、本発明における受信部及び送信部に相当する。

以上、各実施形態の通信装置の送信信号処理部１００によれば、階層変調部においてデータを階層変調した後に、パイロット信号及びプリアンブルを付加している。そのため、各実施形態の通信装置において生成される送信信号では、シグナル部及びデータ部のみが階層化されることとなり、パイロット信号及びプリアンブルが階層変調されることはない。したがって、パイロット信号及びプリアンブルの階層化によって、伝搬路推定精度や位相トラッキング性能が低下するのを防ぐことができる。

（２）受信側の構成及び機能
受信側の構成は、上記（１）の特徴を有する通信装置の送信側から送信された階層変調された信号を受信信号として受信することを前提としている。以下、図６を参照して受信側の構成及び機能について説明する。

各実施形態の通信装置の受信側は、受信信号を受信する部分（受信部）と、受信信号を処理する部分（受信信号処理部１２０）とを有する。図６は、各実施形態の通信装置の受信側の受信信号処理部１２０の構成を示したものである。

受信信号処理部１２０は、同期／自動周波数制御回路（以下、Ｓｙｎｃ／ＡＦＣ回路）１２１、ガードインターバル除去／高速フーリエ変換部（以下、ＧＩ除去／ＦＦＴ部）１２２、チャネル等化回路１２３、位相トラッキング回路１２４、階層復調部１２５を有する。そして、階層復調部１２５は、第１復調部１２６、第２復調部１２７を有する。さらに、第１復調部１２６は、デマッピング部１２８、軟判定／デインターリーブ処理部１２９、ビタビ復号部１３０を有する。第２復調部１２７は、シフト部１３１、デマッピング部１３２、軟判定／デインターリーブ処理部１３３、ビタビ復号部１３４を有する

Ｓｙｎｃ／ＡＦＣ回路１２１は、受信信号に対し、ＦＦＴ部の時間同期及びキャリア周波数誤差の補正処理を行う。そして、ＧＩ除去／ＦＦＴ部１２２で、受信信号からガードインターバルを除去し、フーリエ変換を行うことにより時間軸上の信号から周波数軸上の信号に変換して複数のサブキャリア信号に分波する。分波されたサブキャリア信号はチャネル等化回路１２３に入力される。チャネル等化回路１２３は、信号の伝送路にて歪んだ各サブキャリア信号の位相と振幅を推定し、その推定された伝送路歪みを用いて補正処理を行う。さらに、位相トラッキング回路１２４は、受信信号に対しＯＦＤＭシンボル毎に位相補正を行う。

位相トラッキング回路１２４から出力された信号は、階層復調部１２５に入力される。階層復調部１２５に入力された信号は、第１復調部１２６及び第２復調部１２７に入力される。

第１復調部１２６では、まずデマッピング部１２８において、第１階層の信号をデマッピング（復調）する。次いで、軟判定／デインターリーブ処理部１２９において、デマッピング部１２８から出力された信号に対して軟判定及びデインターリーブ処理を施す。軟判定及びデインターリーブ処理がされた信号は、ビタビ復号部１３０に入力される。ビタビ復号部１３０では、信号の誤り訂正復号を行う。以上の第１復調部１２６における各処理により、受信信号の第１階層に含まれる第１のデータを取得する。

一方、第２復調部１２７では、まずシフト部１３１で、送信側で第1階層の信号点分ＩＱ平面上にシフトして配置された第２階層の信号点を原点にシフトさせる。ここで、送信側でＩＱ変換部１１０がある場合は、シフトさせる前にＩＱ信号の絶対値をとった後にシフトする必要があるが、ＩＱ変換部１１０がない場合はシフトさせるだけで良い。その後、第１復調部と同様に、デマッピング部１３２、デインターリーブ処理部１３３、ビタビ復号部１３４における各処理を行う。これにより、受信信号の第２階層に含まれる第２のデータを取得する。

以上、本発明の各実施形態に共通の構成を説明した。なお、以上の説明は、ＯＦＤＭを用いたマルチキャリア変調方式を基にしているが、本発明はこれに限られず、その他のマルチキャリア変調方式、又はシングルキャリア変調方式を用いてもよい。

（実施形態１）
次に、本発明の通信装置のそれぞれの各実施形態について説明する。各実施形態においては、前述の各実施形態に共通の構成と同様、（１）送信側の構成及び機能、（２）受信側の構成及び機能、に分けて説明する。

図７は、本発明の通信装置を搭載した実施形態１の通信装置２００の構成を示したものである。通信装置２００は、「自装置」たる自車両に搭載された車載器であり、「周辺装置」たる周辺車両に搭載された車載器との間で通信を行う。
なお、本発明の「車載器」とは、移動する車両等に搭載される通信装置をいう。また、本発明の「自装置」とは本発明の通信装置をいう。さらに、本発明の「周辺装置」とは、自装置である通信装置の通信距離範囲内に存在し、当該周辺装置に関するデータを送信する装置をいう。

（１）送信側の構成及び機能
記憶部２０１は、自車両の各種センサやＧＰＳ等で検出した「自装置データ」たる「自車両に関するデータ」である自車両データを収集して記憶するとともに、周辺車両から送信された「他装置データ」たる「周辺車両に関するデータ」である他車両データを受信して記憶する。通信装置２００は、記憶部２０１から、第１階層にマッピングする自車両データを取り出し、送信信号処理部１００に入力する。送信信号処理部１００は、図１を用いて説明した通り、入力された自車両データを第１階層にマッピングする。

なお、本発明の「自装置データ」とは、本発明の通信装置を搭載する装置／システムの状態を示すデータをいう。そして、「自車両に関するデータ」とは、例えば、車両の位置情報、時刻情報、速度、加減速情報、車両進行方位等の車両状態情報、車両の種別、車幅等の車両属性情報などが挙げられる。
また、本発明の「他装置データ」とは、本発明の通信装置に対して信号を送信した周辺装置の状態を示すデータをいう。そして、「周辺車両に関するデータ」とは、「自車両に関するデータ」と同様、例えば、車両等の位置情報、時刻情報、速度、加減速情報、車両進行方位等の車両状態情報、車両の種別、車幅等の車両属性情報などが挙げられる。

一方、通信装置２００は、記憶部２０１から、自車両データ及び他車両データを取り出して要求データ生成部２０２に入力する。

要求データ生成部２０２は、自車両データ及び他車両データに基づき、要求データを生成する。
なお、本発明の「要求データ」とは、「特定の周辺装置」たる特定の周辺車両に対して何らかの動作を要求するデータである。本実施形態では、車両から車両に送信する要求データとして、例えば、他の走行車線への合流時における車両間の合流を要求する合流希望、受入可否、車間距離指示値、減速指示値に関するデータ、あるいは、複数車両での隊列走行時における隊列への参加／離脱要求、受入可否、車間距離指示値、加減速指示値、操舵指示値に関するデータ等が挙げられる。なお、特定の周辺車両に対して任意のメッセージ（テキスト情報）を送信するデータであっても良いし、要求されたデータに基づき生成された情報（応答情報や画像情報やセンサ情報など）でも良い。

要求データ生成部２０２にて生成された要求データは、送信信号処理部１００に入力される。送信信号処理部１００は、図１を用いて説明した通り、入力された要求データを第２階層にマッピングする。

そして、第１階層にマッピングされた自車両データはブロードキャスト送信で、第２階層にマッピングされた要求データは特定の周辺車両に対しユニキャスト送信で、それぞれ「送信部」たるＲＦ部２０３で中間周波数又はベースバンド周波数から高周波に変換され、アンテナＡを介して送信される。
なお、本発明における「ブロードキャスト送信」とは、ネットワーク通信において、不特定多数の有線又は無線通信装置に対して情報を送信すること、すなわち、相手方（受信側）を指定せずに情報を送信することをいう。また、「ユニキャスト送信」とは、ネットワーク通信において、特定の有線又は無線通信装置に対して情報を送信することをいう。
また、本発明の「特定の周辺装置」とは、他の周辺装置と区別できる周辺装置をいい、例えば特定のアドレスを有する周辺装置の他、特定の方向に存在する周辺装置、特定の距離に存在する周辺装置等も含まれる。

ここで、要求データをユニキャスト送信する相手側は、ユニキャスト送信する際に自車両周辺に位置する車両のうち、最も自車両に近接している車両の車載器であってもよい。あるいは、要求データが車列への合流を要求するものである場合は、合流地点または合流が想定される時点において最も自車両に近接することになる車両の車載器に要求データをユニキャスト送信してもよい。

（２）受信側の構成および機能
通信装置２００は、周辺装置から送信された、階層変調された受信信号をアンテナＡを介して受信し、「受信部」たるＲＦ部２０３に入力する。ＲＦ部２０３に入力された受信信号は、高周波から中間周波数又はベースバンド周波数に変換され、受信信号処理部１２０に入力される。受信信号処理部１２０は、図６を用いて説明した通り、階層復調部１２５で、階層変調された受信信号から第１階層にマッピングされた「他装置データ」たる他車両データ、および第２階層にマッピングされた要求データをデマッピングすることにより取り出す。そして、取り出された他車両データ及び要求データは、記憶部２０１にそれぞれ格納する。

要求処理部２０４は、記憶部２０１から要求データを読み出し、要求データに基づいて自車両の動作を制御する。
なお、本発明の「要求データ」とは、特定の周辺装置から自装置に対し何らかの動作を要求するデータをいう。本実施形態の要求データは、車両から車両に送信する要求データとして挙げた上述の例と同じである。
また、本発明の、要求データに「基づいて」動作を制御する、とは、要求データを用いて動作制御が行われていればよく、要求データと共にその他のデータを用いて動作制御を行う場合も含む。また、要求データを直接的に使用する場合はもちろん、何らかの演算、変換、修正を施して要求データを間接的に使用する場合も含む。例えば、要求処理部２０４は、周辺車両から自車両に向けられた減速指示値に関する要求データと、自車両データに含まれる車両位置情報及び速度情報とに基づいて、自車両が安全に減速するように制御することができる。また、要求処理部２０４は、要求データに対して自車両を制御するだけでなく、００４９段落に記載の通り要求データに基づき応答情報や画像情報等を生成する処理も含む。

また、本実施形態の通信装置２００は、従来の安全運転支援システムと同様、周辺装置からブロードキャスト送信された他車両データと自車両データとに基づいて、車両同士の衝突可能性を判断し、ドライバーに報知等する衝突判定部２０５を更に備えてもよい。

なお、本実施形態は車載器間の通信を行う車車間の通信装置である。しかしながら、通信装置２００は、車車間通信装置の機能に加えて、路側機からブロードキャスト送信された路側機に関するデータを受信し、その他のデータと同様に記憶部２０１に格納してもよい。さらには、受信した路側機に関するデータを、要求処理部２０４又は衝突判定部２０５における処理に利用してもよい。

なお、本実施形態において、「自装置」か「周辺装置」の何れかを、歩行者が携帯する通信装置や、自転車に装備された通信装置とすることで、歩車間通信に適用することもできる。この場合、「自装置データ」又は「他装置データ」たる歩行者データとして、例えば歩行者の位置情報、時刻情報、速度、進行方向等の状態情報の他、年齢、性別等の属性情報が挙げられる。

以上、本実施形態によれば、従来自車両から送信しているデータに加えて、特定の周辺車両に向けた要求データを自車両から送信することができる。

（実施形態２）
図８は、本発明の通信装置を搭載した実施形態２の通信装置３００の構成を示したものである。通信装置３００は、「自装置」たる路側機であり、「周辺装置」たる周辺車両に搭載された、例えば実施形態１に記載の通信装置２００の車載器との間で通信を行う。実施形態１における通信装置２００と同じ構成については、通信装置２００と同じ符号を付している。
なお、本発明の「路側機」とは、道路の周囲、すなわち道路の側端、道路の上方、あるいは道路面や道路の下に設けられた通信装置をいう。

（１）送信側の構成及び機能
記憶部３０１は、「自装置データ」たる「路側機に関するデータ」である自路側データを収集して記憶するとともに、周辺車両から送信された「他装置データ」たる「周辺車両に関するデータ」である他車両データを受信して記憶する。通信装置３００は、記憶部３０１から、第１階層にマッピングする自路側データを取り出し、送信信号処理部１００に入力する。送信信号処理部１００は、図１を用いて説明した通り、入力された自路側データを第１階層にマッピングする。「周辺車両に関するデータ」の例は、実施形態１と同様である。
なお、「路側機に関するデータ」とは、例えば、路側機に設けられた各種センサ情報や道路線形情報、信号情報が挙げられる。センサ情報は例えばカメラやミリ波レーダ等により検出した路側機周囲の車両や歩行者等の位置情報である。

一方、通信装置３００は、記憶部３０１から、自路側データ及び他車両データを取り出して要求データ生成部３０２に入力する。

要求データ生成部３０２は、自路側データ及び他車両データに基づき、要求データを生成する。
なお、本発明の「要求データ」とは、「特定の周辺装置」たる特定の周辺車両に対して何らかの動作を要求するデータである。本実施形態では、路側機から車両に送信する要求データとして、例えば、車間距離指示値、加減速指示値、操舵指示値に関するデータ等が挙げられる。

要求データ生成部３０２にて生成された要求データは、送信信号処理部１００に入力される。送信信号処理部１００は、図１を用いて説明した通り、入力された要求データを第２階層にマッピングする。

そして、第１階層にマッピングされた自路側データはブロードキャスト送信で、第２階層にマッピングされた要求データは特定の周辺車両に対しユニキャスト送信で、それぞれ「送信部」たるＲＦ部２０３からアンテナＡを介して送信される。

（２）受信側の構成及び機能
通信装置３００は、周辺装置から送信された、階層変調された受信信号をアンテナＡを介して受信し、「受信部」たるＲＦ部２０３に入力する。ＲＦ部２０３に入力された受信信号は、高周波から中間周波数又はベースバンド周波数に変換され、受信信号処理部１２０に入力される。受信信号処理部１２０は、図６を用いて説明した通り、階層復調部１２５で、階層変調された受信信号から第１階層にマッピングされた「他装置データ」たる他車両データ、および第２階層にマッピングされた要求データをデマッピングすることにより取り出す。そして、取り出された他車両データ及び要求データは、記憶部３０１にそれぞれ格納する。

要求処理部３０３は、記憶部３０１から要求データを読み出し、要求データに基づいて路側機の動作を制御する。

以上、本実施形態によれば、従来路側機から送信しているデータに加えて、特定の周辺車両に向けた要求データを路側機から送信することができる。

本実施形態では、路側機を「自装置」として、周辺車両の車載器を「周辺装置」として、通信装置間で通信を行っているが、自車両の車載器を「自装置」として、路側機を「他装置」として、これらの通信装置間で通信を行うことも可能である。その場合、「自装置」たる車載器は、「要求データ」として、例えば、特定の路側機に対してカメラで取得した画像情報の要求を送信する。これにより、路側機は車載器から要求があった時のみ情報量が大きい画像情報を送信することで、路側機の電力消費や送信情報量を抑制することができる。また、パトカーやバス等が「要求データ」として信号状態の変更要求を送信することにより、特殊公共車両を円滑に走行させることが可能になる。

（実施形態３）
図９は、本発明の通信装置を搭載した実施形態３の通信装置４００の構成を示したものである。通信装置４００は、「自装置」たる自路側機であり、「周辺装置」たる他路側機との間で通信を行う。実施形態１における通信装置２００と同じ構成については、通信装置２００と同じ符号を付している。

（１）送信側の構成及び機能
記憶部４０１は、「自装置データ」たる「路側機に関するデータ」である自路側データを収集して記憶するとともに、他の路側機から送信された「他装置データ」たる「周辺の路側機に関するデータ」である他路側データを受信して記憶する。通信装置４００は、記憶部４０１から、第１階層にマッピングする自路側データを取り出し、送信信号処理部１００に入力する。送信信号処理部１００は、図１を用いて説明した通り、入力された自路側データを第１階層にマッピングする。「路側機に関するデータ」である自路側データ及び他路側データの例は、実施形態２と同じである。

一方、通信装置４００は、記憶部４０１から、自路側データ及び他路側データを取り出して要求データ生成部４０２に入力する。

要求データ生成部４０２は、自路側データ及び他路側データに基づき、要求データを生成する。
なお、本発明の「要求データ」とは、「特定の周辺装置」たる特定の他路側機に対して何らかの動作を要求するデータである。本実施形態では、路側機から路側機に送信する要求データとして、例えば、路側機のメンテナンス情報、信号機連携情報、他車両からの受信情報、渋滞情報等が挙げられる。

要求データ生成部４０２にて生成された要求データは、送信信号処理部１００に入力される。送信信号処理部１００は、図１を用いて説明した通り、入力された要求データを第２階層にマッピングする。

そして、第１階層にマッピングされた自路側データはブロードキャスト送信で、第２階層にマッピングされた要求データは特定の他路側機に対しユニキャスト送信で、それぞれ「送信部」たるＲＦ部２０３からアンテナＡを介して送信される。

（２）受信側の構成及び機能
通信装置４００は、周辺装置から送信された、階層変調された受信信号をアンテナＡを介して受信し、「受信部」たるＲＦ部２０３に入力する。ＲＦ部２０３に入力された受信信号は、高周波から中間周波数又はベースバンド周波数に変換され、受信信号処理部１２０に入力される。受信信号処理部１２０は、図６を用いて説明した通り、階層復調部１２５で、階層変調された受信信号から第１階層にマッピングされた「他装置データ」たる他路側データ、および第２階層にマッピングされた要求データをデマッピングすることにより取り出す。そして、取り出された他路側データ及び要求データは、記憶部４０１にそれぞれ格納する。

要求処理部４０３は、記憶部４０１から要求データを読み出し、要求データに基づいて路側機の動作を制御する。

以上、本実施形態によれば、従来自路側機から送信しているデータに加えて、特定の他路側機に向けた要求データを自路側機から送信することができ、無線通信によるネットワーク化が可能となる。

（総括）
以上、本発明の実施形態における通信装置の特徴について説明した。
なお、上記実施形態１から３では、車車間、路車間、及び路路間の通信をそれぞれ説明しているが、当然のことながら、本発明の通信装置は、これらを組み合わせて車車間通信と路車間通信、あるいは、路車間通信と路路間通信の双方を行うように構成することが可能である。

なお、上述した通信装置は、通信装置の送信部および受信部を切り替えるスイッチ、およびスイッチに接続されるアンテナは含まれないが、通信装置にスイッチ及びアンテナを接続して通信端末装置としてもよい。あるいは、スイッチに代えて、送信用、受信用にそれぞれ別のアンテナを接続してもよい。この他、通信端末装置には、アンプや各種フィルタが備えられていてもよい。

車載機としての通信装置２００の例として、半導体、電子回路、モジュール、あるいはＥＣＵ（エレクトロニックコントロールユニット）が挙げられる。また、通信端末装置の例として、自動車にＥＣＵが搭載されアンテナ等と接続された状態の他、カーナビゲーションシステム、スマートフォン、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末が挙げられる。
また、路側機としての通信装置３００、４００の例として、半導体、電子回路、モジュールが挙げられる。また、通信端末装置の例として、信号機に搭載されアンテナ等と接続された状態や、交通整理に用いる停止車両に搭載されアンテナ等と接続された状態、などが挙げられる。

また、各実施形態の共通の構成、および各実施形態の構成の説明中、各ブロックでの動作を説明したが、それぞれが方法の特徴としても把握できることは言うまでもない。すなわち、本明細書は、本発明を方法の発明としても開示するものである。
加えて、かかる方法は上述の物で実現できるだけでなく、メモリやハードディスク等の記録媒体に記録したプログラム、及びこれを実行する専用又は汎用ＣＰＵ及びメモリ等を有するマイクロコンピュータとの組み合わせとしても実現できる。プログラムは、記録媒体を介さずにサーバから通信回線を経由して提供することもできる。これにより、プログラムのアップグレードを通じて常に最新の機能を提供することができる。

（その他の発明）
送信可能な情報量を増加させるために情報を階層変調して送信する場合、１６ＱＡＭの奇数ビットと偶数ビットに異なる情報を割り当てると、高階層ビットのビットパターンによっては低階層ビットの信号判定点に近くなるため誤りやすくなるという問題がある。即ち、低階層ビットの通信可能範囲が狭くなってしまう。また、特許文献１に記載された技術によれば、プリアンブル及びユニークワード以外の送信信号のパケット内の全てのシンボルを階層化してしまうため、ＯＦＤＭ信号を用いるＴ１０９では周波数軸上のサブキャリアに挿入されているパイロット信号の低階層ビットの劣化により位相トラッキング性能が損なわれ、ひいては、優先度の高い情報さえも正確に周囲の端末が受信できなくなる可能性がある（第２の課題）。
また、特許文献１では１６ＱＡＭや１６ＤＡＰＳＫが想定されているため、高階層と低階層ビット数が同じになり、それぞれの階層で送れる情報量も同じになる。すなわち、新たに特定の車両間で送受信する情報量が、従来システムで送受信されていた情報量が上限となってしまう問題がある。

本発明の第２の目的は、位相トラッキング性能を損なうことなく、従来システムで送受信されていた情報の通信距離への影響を抑えつつ、階層変調された新たな信号を送受信することができる通信装置及び通信端末装置を実現することにある。

上記第２の課題を解決するために、本発明の通信装置（２００、３００、４００）は、
第１のデータを第１階層にマッピングする第１変調部（１０２）と、前記第１のデータとは異なる第２のデータを前記第１階層とは異なる第２階層にマッピングする第２変調部（１０３）とを有する階層変調部（１０１）と、
前記階層変調部から出力された変調信号にパイロット信号を付加するパイロット信号付加部（１１３）と、を備える。

本発明の通信装置において、前記階層変調部は、さらに前記第２変調部から出力される第２変調信号の電力を調整するゲインコントローラ（１１１）を有し、
前記ゲインコントローラは、前記第１変調部から出力される第１変調信号の電力と前記第２変調信号の電力の比が８ｄＢ以上となるように調整する。

本発明の通信装置において、前記第１階層にマッピングされる前記第１のデータ及び前記第２階層にマッピングされる前記第２のデータが共に同一フォーマットのシグナル部を有する。

本発明の通信装置において、前記シグナル部は、前記第１のデータ又は前記第２のデータが階層化されているか否かを示すフラグを有する。

本発明の通信装置によれば、位相トラッキング性能を損なうことなく、階層変調された情報を送受信することができる。
また、階層毎に任意の変調方式を用いて組合せることができる（例えば、ＱＰＳＫとＱＰＳＫや、ＱＰＳＫと１６ＱＡＭ等）ため、各階層で送受信する情報量に対して柔軟に対応することができる。

本発明にかかる通信装置及び通信端末装置は、主として自動車間の通信（車車間通信）、路側機と自動車間の通信（路車間通信）、及び路側機間の通信（路路間通信）に用いられるものであるが、自動車と歩行者間の通信（歩車間通信）に用いてもよい。さらに、本発明はこれらの用途に限られるものではない。

１００送信信号処理部、１０１階層変調部、１０２第１変調部、１０３第２変調部、１０４、１０７畳み込み符号化処理部、１０５、１０８インターリーブ処理部、１０６、１０９マッピング部、１１０ＩＱ変換部、１１１ゲインコントローラ、１１２加算部、１１３パイロット信号付加部、１１４ＩＦＦＴ／ＧＩ付加部、１１５プリアンブル付加部、１２０受信信号処理部、１２１Ｓｙｎｃ／ＡＦＣ回路、１２２ＧＩ除去／ＦＦＴ部、１２３チャネル等化回路、１２４位相トラッキング回路、１２５階層復調部、１２６第１復調部、１２７第２復調部、１２８、１３２デマッピング部、１２９、１３３軟判定／デインターリーブ処理部、１３０、１３４ビタビ復号部、１３１シフト部、２００、３００、４００通信装置、２０１、３０１、４０１記憶部、２０２、３０２、４０２要求データ生成部、２０３ＲＦ部、２０４、３０３、４０３要求処理部、２０５衝突判定部

Claims

周辺装置から送信された、前記周辺装置に関するデータである他装置データを受信する受信部（２０３）と、
自装置に関するデータである自装置データ及び前記他装置データに基づいて、特定の周辺装置に対する要求データを生成する要求データ生成部（２０２、３０２、４０２）と、
前記自装置データを第１階層にマッピングする第１変調部（１０２）と、前記要求データを前記第１階層と異なる第２階層にマッピングする第２変調部（１０３）と、を有する階層変調部（１０１）と、
前記自装置データをブロードキャスト送信し、前記要求データを前記特定の周辺装置にユニキャスト送信する送信部（２０３）と、
を有する通信装置であり、
前記第１階層に、前記第２階層のデータフィールドが階層化されているか否かを示すフラグを立てるためのシグナル部を有する、
通信装置（２００、３００、４００）。
周辺装置から送信された、階層変調された受信信号を受信する受信部（２０３）と、
前記受信信号の第１階層に含まれる、前記周辺装置に関するデータである他装置データをデマッピングする第１復調部（１２６）と、前記受信信号の前記第１階層と異なる第２階層に含まれる、特定の周辺装置から自装置に向けた要求データをデマッピングする第２復調部（１２７）と、を有する階層復調部（１２５）と、
前記要求データに基づいて前記自装置の動作を制御する要求処理部（２０４、３０３、４０３）と、
を有する通信装置であり、
前記第１復調部でデマッピングされた前記第１階層に、前記第２階層のデータフィールドが階層化されていることを示すフラグが立っている場合は前記第２復調部を動作させ、前記フラグが立っていない場合は前記第２復調部を動作させない、
通信装置（２００、３００、４００）。
前記自装置及び前記周辺装置が車載器であって、
前記自装置データは、自車両に関するデータであり、
前記他装置データは、周辺車両に関するデータであり、
前記要求データは、特定の周辺車両に対するものである、
請求項１記載の通信装置（２００）。
前記特定の周辺装置は、前記周辺装置のうち前記ユニキャスト送信時に前記自装置に最も近接して位置する車両、又は前記要求データが車列への合流を要求するものである場合は合流地点または合流が想定される時点において前記自装置に最も近接して位置する車両である、
請求項３記載の通信装置。
前記自装置が路側機であり、前記周辺装置が車載器であって、
前記自装置データは、前記路側機に関するデータであり、
前記他装置データは、周辺車両に関するデータであり、
前記要求データは、特定の周辺車両に対するものである、
請求項１記載の通信装置（３００）。
周辺装置から送信された、前記周辺装置に関するデータである他装置データを受信する受信部（２０３）と、
自装置に関するデータである自装置データ及び前記他装置データに基づいて、特定の周辺装置に対する要求データを生成する要求データ生成部（２０２、３０２、４０２）と、
前記自装置データを第１階層にマッピングする第１変調部（１０２）と、前記要求データを前記第１階層と異なる第２階層にマッピングする第２変調部（１０３）と、を有する階層変調部（１０１）と、
前記自装置データをブロードキャスト送信し、前記要求データを前記特定の周辺装置にユニキャスト送信する送信部（２０３）と、
前記受信部および前記送信部を切り替えるスイッチと、
前記スイッチに接続されるアンテナ（Ａ）と、
を有する通信端末装置であり、
前記第１階層に、前記第２階層のデータフィールドが階層化されているか否かを示すフラグを立てるためのシグナル部を有する、
通信端末装置。
周辺装置から送信された、前記周辺装置に関するデータである他装置データを受信する受信ステップと、
自装置に関するデータである自装置データ及び前記他装置データに基づいて、特定の周辺装置に対する要求データを生成する生成ステップと、
前記自装置データを第１階層に、前記要求データを前記第１階層と異なる第２階層にマッピングする階層変調ステップと、
前記自装置データをブロードキャスト送信し、前記要求データを前記特定の周辺装置にユニキャスト送信する送信ステップと、
を含む通信方法であり、
前記第１階層に、前記第２階層のデータフィールドが階層化されているか否かを示すフラグを立てるためのシグナル部を有する、
通信方法。
周辺装置から送信された、前記周辺装置に関するデータである他装置データを受信する受信ステップと、
自装置に関するデータである自装置データ及び前記他装置データに基づいて、特定の周辺装置に対する要求データを生成する生成ステップと、
前記自装置データを第１階層に、前記要求データを前記第１階層と異なる第２階層にマッピングする階層変調ステップと、
前記自装置データをブロードキャスト送信し、前記要求データを前記特定の周辺装置にユニキャスト送信する送信ステップと、
を実行させる通信用プログラムであり、
前記第１階層に、前記第２階層のデータフィールドが階層化されているか否かを示すフラグを立てるためのシグナル部を有する、
通信用プログラム。