JP6959047B2 - 車両用無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、車両用無線通信システムに関する。

車両上においては、様々なスイッチやセンサから信号を入力したり、様々な電装品の負荷のオンオフ等を制御するための信号を伝送する必要がある。このような信号の伝送路としては、一般的には多数の電線の集合体であるワイヤハーネスが利用される。しかし、車両においてはスイッチ、センサ、負荷、およびこれらを制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）等の数が増える傾向にあるため、ワイヤハーネスの構造が複雑化して重量が増大し、更にワイヤハーネスの配索作業も難しくなることが懸念される。

したがって、車両上の信号の伝送に無線通信を採用することが想定される。無線通信を利用することにより、有線の伝送路を削減できるので、ワイヤハーネスの構造を簡素化して重量を減らしたり、配索作業を容易にすることが可能である。

例えば、特許文献１は、車両上の車室内の前後にそれぞれ車室内アンテナを設置して、これらの複数の車室内アンテナから同時に電磁波を送信する動作と、それぞれの車室内アンテナから単独で電磁波を送信する動作とを行う制御装置を示している。これにより、通信可能範囲を適正な広さとすることができる。

また、特許文献２は、鉄道車両において、無線通信システム用のアンテナを鉄道車両の床下鋼体の枠に下向きに取り付けることを示している。これにより、アンテナ用ケーブルの配線作業が容易になり、他の通信システムからの干渉を受けにくく、無線装置相互間の情報伝達効率が低下しないとされている。

特開２００２−４６５４１号公報 特開２００２−１３７７３０号公報

例えば、特許文献１の技術を採用する場合には、車室内の前後にそれぞれアンテナを配置するので、無線通信可能な範囲を広くすることが可能である。しかしながら、車室内の空間においては、電波の伝搬特性が、導電体である乗員、乗員の持ち込み物、車室内の各種構造物の影響を受けるので、電波の遮蔽や、電波伝搬環境の変動により通信品質の劣化が生じるのを完全には防止できない。

また、特許文献２の技術では、運転台の無線装置と床下のアンテナとの間に遮蔽物である車両の構造物が存在しているので、運転台の無線装置と床下のアンテナとの間をアンテナ用ケーブルを介して物理的に接続している。つまり、鉄道車両の床下と線路面との間の空間のみを無線通信の空間として利用することを想定している。

しかし、自動車の場合には、床面よりも上側の空間の様々な箇所に分散した状態で、制御対象の多数の電装品が配置されているので、もしも特許文献２の技術を採用する場合には、床面を貫通する電気ケーブルを車両上の様々な箇所にそれぞれ配置しなければならない。その結果、ワイヤハーネスの構造が複雑化すると共に、様々な箇所でそれぞれ床面を貫通するためワイヤハーネスの配索作業が困難になる。また、このような貫通箇所すべてに対し防水や防音等の処置を施す必要性も生じる。

また、鉄道車両の場合には、車両の床下と線路面との間に十分な高さがあるので問題が生じにくいと思われる。しかし、自動車のような車両の場合には、車体の床下の面と路面との高さが比較的小さい場合が多く、しかも荷物の積載等に伴って路面と床面の相対高さが変動する。更に路面に様々な凹凸や障害物が存在することも十分に考慮しなければならない。具体的には、国土交通省令で定める最低地上高を減少させることがないようにアンテナ等を設置し、アンテナ等が路面の凹凸や路面上の障害物等と干渉して損傷しないように配慮する必要がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、導電体である乗員、乗員の持ち込み物、車室内の各種構造物の影響で電波伝搬環境が変動して通信品質の劣化が生じるのを抑制すると共に、ワイヤハーネスの構造の複雑化や配索作業性の悪化を防止することが可能な車両用無線通信システムを提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る車両用無線通信システムは、下記（１）〜（５）を特徴としている。
（１） 車両上の第１の領域内に配置される複数の第１無線通信端末を含む第１無線通信ネットワークと、
複数の第２無線通信端末を含み、そのうちの少なくとも１つのアンテナが、前記第１の領域に比べて無線通信環境の変動が小さい、前記車両上の第２の領域内に配置される第２無線通信ネットワークと、
を備え、
前記第１無線通信ネットワークと、前記第２無線通信ネットワークとの間が無線、もしくは有線の通信経路を経由して相互に通信可能に構成され、
前記第１の領域が、前記車両の床板より上側の床上空間であり、前記第２の領域が、前記床板より下側の床下空間であり、
前記複数の第１無線通信端末は、互いに異なる複数のスモールセルの各々に一部の複数の前記第１無線通信端末が含まれるように分散して配置され、各スモールセル内にて、前記スモールセルに含まれる複数の前記第１無線通信端末間で無線通信が可能であり、隣接する２つの前記スモールセルは、双方に含まれる共通の前記第１無線通信端末を有し、前記共通の前記第１無線通信端末で中継することで、双方間でも無線通信可能であり、
前記複数の第２無線通信端末の各々は、前記第１無線通信端末と比べて送信出力が大きく、前記複数の第２無線通信端末は、前記スモールセルより大きく且つ前記車両の床下のほぼ全体にわたる単一の床下全体領域にて分散して配置され、前記床下全体領域について互いに中継無しに無線通信可能である、
車両用無線通信システム。
（２） 前記第１無線通信ネットワークと、前記第２無線通信ネットワークとの間は、前記複数の第１無線通信端末のうち前記車両の前方に位置する前記第１無線通信端末と、前記複数の第２無線通信端末のうち前記車両の前方に位置する前記第２無線通信端末とを接続する有線の第１通信経路、並びに、前記複数の第１無線通信端末のうち前記車両の後方に位置する前記第１無線通信端末と、前記複数の第２無線通信端末のうち前記車両の後方に位置する前記第２無線通信端末とを接続する有線の第２通信経路を経由して、相互に通信可能に構成される、
ことを特徴とする上記（１）に記載の車両用無線通信システム。
（３） 前記複数の第２無線通信端末として、４つの前記第２無線通信端末が、前記床下全体領域の前後左右の四隅に分散して配置されている、
ことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の車両用無線通信システム。

上記（１）の構成の車両用無線通信システムによれば、無線通信環境の変動状況が互いに異なる領域にそれぞれ配置される第１無線通信ネットワークと、第２無線通信ネットワークとが相互に接続されているので、状況に応じて複数種類の無線通信経路を使い分けることが可能であり、通信品質が低下しないように経路を最適化することが可能になる。また、車室内のように、乗員、乗員の持ち込み物、車室内の各種構造物の影響で電波伝搬環境が変動しやすい領域においても無線通信を利用できるので、有線接続箇所の増加を抑制できる。したがって、ワイヤハーネスの構造の複雑化や配索作業性の悪化を防止できる。

更に、上記（１）の構成の車両用無線通信システムによれば、第２無線通信ネットワークにおける電波伝搬環境があまり変動しないので、第１無線通信ネットワークにおける通信品質が低下した場合でも、システム全体として、高い通信品質を維持可能な通信経路を常時確保できる。

更に、上記（１）の構成の車両用無線通信システムによれば、例えば狭い範囲内に多数の電装品が配置されているような状況において、第１無線通信ネットワークの通信経路を利用することにより、効率的に通信することが可能になる。また、例えば送信元と送信先との距離が大きいような状況においては、第２無線通信ネットワークの通信経路を利用することにより、通信に伴う信号の伝送遅延時間を短縮することが可能になる。

（４） 前記４つの第２無線通信端末のアンテナが、それぞれ、前記車両の４輪のサスペンションのロアアームに固定されている、
ことを特徴とする上記（３）に記載の車両用無線通信システム。

上記（４）の構成の車両用無線通信システムによれば、無線通信端末のアンテナをロアアーム上に固定することにより、無線通信環境の変動が小さくなる。しかも、車両上の乗員数や増えたり、荷物の積載等に伴って車体の高さが変動する場合でも、路面からロアアームまでの高さは一定に維持されるので、路面の凹凸や、路面上の障害物と前記アンテナとが干渉するのを防止できる。

（５） 伝送するデータの種類に応じて、前記第１無線通信ネットワークの通信経路と、前記第２無線通信ネットワークの通信経路との一方を優先的に選択して通信を実施する、通信制御部を備える、
ことを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の車両用無線通信システム。

上記（５）の構成の車両用無線通信システムによれば、例えば伝送遅延時間の増大によって悪影響を受けやすい一部のデータについて、伝送遅延時間が短縮されるように最適な通信経路を優先的に選択することが可能になる。

本発明の車両用無線通信システムによれば、導電体である乗員、乗員の持ち込み物、車室内の各種構造物の影響で電波伝搬環境が変動して通信品質の劣化が生じるのを抑制すると共に、ワイヤハーネスの構造の複雑化や配索作業性の悪化を防止することが可能になる。すなわち、無線通信環境の変動状況が互いに異なる領域にそれぞれ配置される第１無線通信ネットワークと、第２無線通信ネットワークとが相互に接続されているので、状況に応じて複数種類の無線通信経路を使い分けることが可能であり、通信品質が低下しないように経路を最適化することが可能になる。また、電波伝搬環境が変動しやすい領域においても無線通信を利用できるので、有線接続箇所の増加を抑制できる。したがって、ワイヤハーネスの構造の複雑化や配索作業性の悪化を防止できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の第１実施形態における車両用無線通信システムの構成例を示すブロック図である。 図２（ａ）、および図２（ｂ）は、それぞれ本発明の第１実施形態の床上空間、および床下空間における各構成要素の配置例を示す平面図である。 図３は、車両上のアンテナの具体的な設置例を示す斜視図である。 図４は、本発明の第１実施形態における車両用無線通信システムの制御例を示すフローチャートである。 図５は、本発明の第２実施形態における車両用無線通信システムの構成例を示すブロック図である。 図６は、上記第２実施形態の変形例を示すブロック図である。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

＜第１実施形態＞
＜システムの構成例＞
本発明の第１実施形態における車両用無線通信システム１００の構成例を図１に示す。
図１に示した車両用無線通信システム１００は、床上無線通信ネットワーク１１０、および床下無線通信ネットワーク１２０を備えている。また、これらの間は接続ケーブル１６および１７を介して互いに接続されている。なお、接続ケーブル１６および１７の代わりに無線通信を利用して２つのネットワークを相互に接続することも可能であるが、何らかの方法で床板２０による電波の遮蔽を回避する必要がある。また、無線通信により２つのネットワークを接続する場合には、接続する箇所のノードに相当する無線通信端末に、例えば各ネットワークの仕様に合わせて複数の無線通信部を搭載したり、無線信号の送信出力を切り替えるための機能を搭載するようにする。

床上無線通信ネットワーク１１０は自動車における床板２０よりも上側の床上空間２１に配置され、床下無線通信ネットワーク１２０は床板２０よりも下側の床下空間２２に配置されている。床板２０は、自動車における乗員の居住空間である車室（キャビン）の底部にあり、導電体である鋼板等により形成されている。

図１に示した車両用無線通信システム１００は、自動車における様々な電装品の間で必要な信号をデータ通信により伝送するために利用される。すなわち、各種スイッチや、各種センサが出力する信号を送信したり、各種電子制御ユニット（ＥＣＵ）が入出力する信号の送受信を行ったり、各種負荷のオンオフ等を制御するための信号を伝送するために利用される。

一般的に、車両用無線通信システム１００の制御対象の各種電装品は、床板２０よりも上側の床上空間２１の様々な箇所にそれぞれ分散した状態で存在している。図１に示した車両用無線通信システム１００においては、これらの電装品の各々の信号の伝送を可能にするために、各電装品の近傍に、多数の無線通信端末１０−１〜１０−１５がそれぞれ配置されている。なお、以下の説明で、無線通信端末１０−１〜１０−１５を区別する必要がない場合には、無線通信端末１０と省略する場合がある。

無線通信端末１０−１〜１０−１５の各々は、例えばマイクロ波やミリ波等の無線周波数帯の電波を利用し、直径が１メートル程度の比較的狭い範囲内に限定して、近傍の他の無線通信端末との間で通信を行う機能を有している。無線通信端末１０−１〜１０−１５の各々は、電波を送受信するためのアンテナ１０ａを有している。

図１に示した例では、床上空間２１に、複数の床上スモールセルＡＳ１、ＡＳ２、ＡＳ３、ＡＳ４、ＡＳ５、およびＡＳ６が形成されている。例えば、無線通信端末１０−１、１０−２、１０−３は床上スモールセルＡＳ１に所属し、このセル内において他の無線通信端末との間で無線通信を行うことができる。

同様に、無線通信端末１０−３〜１０−６は床上スモールセルＡＳ２に所属し、無線通信端末１０−２、１０−７〜１０−９は床上スモールセルＡＳ３に所属し、無線通信端末１０−６、１０−８、１０−１０、１０−１１は床上スモールセルＡＳ４に所属し、無線通信端末１０−９、１０−１２〜１０−１４は床上スモールセルＡＳ５に所属し、無線通信端末１０−１１、１０−１３、１０−１５は床上スモールセルＡＳ６に所属している。

また、無線通信端末１０−３は、互いに隣接する２つの床上スモールセルＡＳ１、ＡＳ２に共通の通信ノードである。同様に、無線通信端末１０−２は、２つの床上スモールセルＡＳ１、ＡＳ３に共通の通信ノードであり、無線通信端末１０−６は、２つの床上スモールセルＡＳ２、ＡＳ４に共通の通信ノードであり、無線通信端末１０−８は、２つの床上スモールセルＡＳ３、ＡＳ４に共通の通信ノードであり、無線通信端末１０−９は、２つの床上スモールセルＡＳ３、ＡＳ５に共通の通信ノードであり、無線通信端末１０−１１は、２つの床上スモールセルＡＳ４、ＡＳ６に共通の通信ノードであり、無線通信端末１０−１３は、２つの床上スモールセルＡＳ５、ＡＳ６に共通の通信ノードである。つまり、上記共通の通信ノードを利用することにより、隣接するセル間でも互いに通信を行うことができる。

一方、床下無線通信ネットワーク１２０の構成要素として、４つの無線通信端末１５−１、１５−２、１５−３、１５−４が床下空間２２の互いに離れた位置に配置されている。なお、各無線通信端末１５−１〜１５−４は、本体を床上空間２１に配置して、各アンテナ１５ａだけを床下空間２２に配置してもよい。また、以下の説明で、無線通信端末１５−１〜１５−４を区別する必要がない場合には、無線通信端末１５と省略する場合がある。

無線通信端末１５−１〜１５−４の各々は、例えば直径が数メートル程度の比較的広い範囲、つまり床下全体領域（車体の床下全域）ＡＬ内で、床下の他の無線通信端末との間で通信を行う機能を有している。無線通信端末１５−１〜１５−４の各々は、電波を送受信するためのアンテナ１５ａを有している。無線通信端末１５−１〜１５−４は、無線通信端末１０とは異なる無線周波数帯の電波を利用したり、異なる通信形式の無線信号を使用するように構成されることが想定されるが、無線通信端末１０と同じ無線周波数帯の電波を利用してもよい。

図１に示した例では、床上空間２１と床下空間２２との間が導電性の床板２０で仕切られているので、無線通信端末１０−１〜１０−１５の各々が送信した電波は無線通信端末１５−１〜１５−４には届かず、無線通信端末１５−１〜１５−４の各々が送信した電波は無線通信端末１０−１〜１０−１５には届かない。したがって、同じ無線通周波数帯を利用していても、床上無線通信ネットワーク１１０と床下無線通信ネットワーク１２０との間で電波が互いに干渉することはない。

＜具体的な配置例＞
本発明の第１実施形態の床上空間２１における各構成要素の配置例を図２（ａ）に示し、床下空間２２における各構成要素の配置例を図２（ｂ）に示す。図２（ａ）および図２（ｂ）は、それぞれ自動車の床上空間２１および床下空間２２を上方から視た平面における配置状態を表している。また、自動車の車両上のアンテナの具体的な設置例を図３に示す。

図２（ａ）に示したように、車体３０の床上空間２１においては、各無線通信端末１０のアンテナ１０ａから送信される電波により、複数の床上スモールセルＡＳ１〜ＡＳ６が互いに隣接する位置に形成される。

したがって、この車室内のどの位置に存在する電装品が入出力する信号についても、この床上無線通信ネットワーク１１０を利用して伝送することが可能である。また、各無線通信端末１０が距離の離れている相手端末との間で通信する場合には、ネットワーク内の他の端末を用いて中継することにより、通信経路を確保できる。但し、実際の自動車においては、電波が導電体である各乗員や、各乗員が持ち込んだ荷物や、車室内の各種構造物の影響を受けるため、電波伝搬環境が大きく変動する可能性があり、無線通信ができない状況や、通信品質が著しく低下した状況が発生することが想定される。

一方、本実施形態では、図３に示したように、自動車の４つの車輪３１をそれぞれ支持するサスペンションのロアアーム３３に、各無線通信端末１５のアンテナ１５ａを設置してある。したがって、図２（ｂ）に示したように、床下空間２２の前後左右に分散した状態で、床下無線通信ネットワーク１２０の４つのアンテナ１５ａが配置されている。

また、距離の大きい相手まで電波が届くように、無線通信端末１５−１〜１５−４の各々は、無線通信端末１０に比べて送信出力が少し大きくなっている。そのため、床下無線通信ネットワーク１２０においては、４つの無線通信端末１５−１〜１５−４の各々が、車体３０の床下のほぼ全体にわたる広い床下全体領域ＡＬについて、他の無線通信端末１５との間で中継無しに無線通信することができる。

また、床下空間２２の場合には、床上空間２１とは異なり、通信経路上において電波伝搬に影響を及ぼす導電体が少なく、電波伝搬環境の変動も非常に小さい。したがって、床下無線通信ネットワーク１２０においては、常時良好な無線通信品質を確保できる。特に、各車輪３１のロアアーム３３にアンテナ１５ａを設置した場合には、車体３０の上下動とは無関係に路面からの高さがほぼ一定になるため、十分な最低地上高を確保できる。そのため、路面の凹凸や、路面上の障害物に対して、アンテナ１５ａが物理的に干渉する可能性が小さくなり、損傷を防止できる。また、床板２０からアンテナ１５ａまでの距離を十分に大きくできるので、良好な電波伝搬環境が得られる。

なお、本実施形態ではアンテナ１５ａをロアアーム３３に配置しているが、他の箇所に配置してもよい。例えば、ショックアブソーバ３２の下端近傍、ブレーキドラムなどにアンテナ１５ａを設置することも考えられる。また、例えば床下にワイヤハーネスを配索する場合には、そのワイヤハーネスの外装部材などにアンテナ１５ａを設置することも考えられる。

また、床下無線通信ネットワーク１２０を配置する位置は、必ずしも床下空間２２に限らない。例えば、車室の天井空間など、車両構造体の外側全般が配置候補領域として想定される。すなわち、電波伝搬環境の変動が小さく、良好な電波伝搬経路を常時確保でき、且つ面積が広い箇所であればアンテナ１５ａの設置場所として利用できる。

いずれにしても、床下無線通信ネットワーク１２０の場合には、床上無線通信ネットワーク１１０と比べて、常に良好な電波伝搬環境を確保できる。しかも、無線通信端末１５−１〜１５−４の通信範囲が床上スモールセルＡＳ１〜ＡＳ６よりも大きいので、距離の離れた通信相手との間の無線通信を中継無しに行うことができる。

＜システムの特徴的な制御例＞
本発明の第１実施形態における車両用無線通信システム１００の制御例を図４に示す。すなわち、図１に示した無線通信端末１０−１〜１０−１５、および無線通信端末１５−１〜１５−４の各々がデータの送信又は中継を実施する際に、使用する通信経路をとして適切な経路を選択するために図４の処理を実施する。

なお、図４の処理を実施する無線通信端末１０−１〜１０−１５、および１５−１〜１５−４の各々は、それ自身および他の端末の各々が床上無線通信ネットワーク１１０、床下無線通信ネットワーク１２０のいずれに所属しているのかを把握している。また、複数の床上スモールセルＡＳ１〜ＡＳ６の間の共有のノードの位置や、ネットワーク間をつなぐノード、例えば図１における無線通信端末１０−４、１０−１３、１５−３、１５−２の位置も把握している。

床上無線通信ネットワーク１１０内の各無線通信端末１０がデータを送信する場合には、ステップＳ１１で、自ネットワーク内における無線通信回線の品質低下の有無を識別する。そして、例えば床上空間２１において、各乗員、各乗員の持ち込み荷物、車室内の構造物の影響により電波伝搬環境が悪化し、十分な通信品質を確保できなくなったような状況では、Ｓ１１からＳ１５に進む。十分な通信品質が得られている場合には、Ｓ１１からＳ１２に進む。

また、床上無線通信ネットワーク１１０内の各無線通信端末１０がデータを送信する場合には、ステップＳ１２で、宛先端末までの通信経路において距離又は中継回数を所定の閾値と比較する。そして距離又は中継回数が大きい場合にはＳ１２からＳ１５に進み、距離および中継回数が小さい場合にはＳ１３に進む。

また、床上無線通信ネットワーク１１０内の各無線通信端末１０がデータを送信する場合には、ステップＳ１３で、送信対象のデータの優先度の高低を識別する。例えば、通信遅延時間を小さくすることが重要な電装品についてデータ伝送を実施するような場合には、当該データの優先度が高いことを示す情報を、電装品、又は送信元の無線通信端末１０等が、パケットのヘッダに含める。したがって、データの送信元の無線通信端末１０や、そのデータを中継する無線通信端末１０、１５においては、データの優先度の高低を識別できる。そして、各無線通信端末１０又は１５がデータを送信する際に、データの優先度が高ければＳ１３からＳ１５に進み、優先度が低い場合はＳ１３からＳ１４に進む。なお、データの優先度が高い場合であっても、例えば宛先までの距離が非常に近く、中継回数が少なく、且つ通信品質も良好であるような状況であれば、Ｓ１３からＳ１４に進む。

なお、図４のステップＳ１３では送信するデータ自体に割り当てられた優先度を識別しているが、データに含まれる送信元の違いにより優先度の高低を識別することも可能である。例えば、予め高い優先度が割り当てられた送信元からのデータを送信する場合には、該当するデータの優先度が高いものとみなして処理することもできる。

ステップＳ１４では、各無線通信端末１０は、床上無線通信ネットワーク１１０内の無線通信回線を選択して送信処理を実施する。一方、ステップＳ１５では、各無線通信端末１０又は１５は、床上無線通信ネットワーク１１０内の無線通信回線よりも、床下無線通信ネットワーク１２０内の無線通信回線を優先的に選択するように、データ送信の際の通信経路を決定する。

つまり、車室内の電波伝搬環境の悪化により通信回線の品質が低下した場合、宛先までの距離又は中継回数が大きい場合、又はデータの優先度が高い場合に、床下無線通信ネットワーク１２０内の無線通信回線が優先的に選択される。そして、床下無線通信ネットワーク１２０内の無線通信回線を利用する場合には、以下の利点がある。
１．無線通信環境の変動が少ないので、車室内における無線通信環境の劣化により車室内で必要な通信経路を確保できない場合であっても、床下の環境を選択して無線通信することにより、通信品質の良好な通信経路を容易に確保できる。
２．１回の無線通信で比較的長い距離の通信ができるので、送信元と送信先との距離が比較的大きい場合でも、送信元から宛先までの中継回数が減り、データの伝送遅延時間が短縮される。

＜第２実施形態＞
＜システムの構成例＞
本発明の第２実施形態における車両用無線通信システム１００Ｂの構成例を図５に示す。

図５に示した車両用無線通信システム１００Ｂは、２組の床上無線通信ネットワーク１３０、および１４０Ｂを備えている。一方の床上無線通信ネットワーク１３０は、図１の床上無線通信ネットワーク１１０と同様のネットワーク構成であり、車室内空間２１Ａに配置されている。また、もう一方の床上無線通信ネットワーク１４０Ｂは、エンジンルーム内空間２１Ｂに配置されている。床上無線通信ネットワーク１４０内の無線通信端末１０Ｂ−１、１０Ｂ−２、１０Ｂ−４、１０Ｂ−５は、エンジンルーム内の全域、すなわちスモールセルよりも大きいエンジンルーム全体領域ＡＬ２の範囲内で無線通信することができる。そして、２つの床上無線通信ネットワーク１３０、１４０Ｂの間は互いに通信できるように接続されている。

但し、車室内空間２１Ａとエンジンルーム内空間２１Ｂとの間は、車体３０上の隔壁２５により仕切られている。隔壁２５は導電体である鋼材により構成されているので、無線通信に利用する電波は隔壁２５および床板２０Ｂにより遮蔽される。そこで、図５に示した例では、隔壁２５を貫通する接続ケーブル１８Ａおよび１８Ｂを利用して２つの床上無線通信ネットワーク１３０、１４０Ｂの間を接続してある。

図５に示した床上無線通信ネットワーク１３０は、自動車の車室内における様々な電装品の間で必要な信号をデータ通信により伝送するために利用される。すなわち、各種スイッチや、各種センサが出力する信号を送信したり、各種電子制御ユニット（ＥＣＵ）が入出力する信号の送受信を行ったり、各種負荷のオンオフ等を制御するための信号を伝送するために利用される。また、床上無線通信ネットワーク１４０Ｂは、エンジンルーム内空間２１Ｂに配置されているセンサ、電子制御ユニット、各種負荷等の様々な電装品の間で必要な信号をデータ通信により伝送するために利用される。

図５に示した床上無線通信ネットワーク１３０は、複数の無線通信端末１０−１〜１０−６を備えている。また、図５において、無線通信端末１０−１、１０−２、１０−３、１０−４が床上スモールセルＡＳ１を形成し、無線通信端末１０−４、１０−５、１０−６が床上スモールセルＡＳ２を形成している。また、無線通信端末１０−４は隣接する床上スモールセルＡＳ１、ＡＳ２の両方に属しているので、無線通信端末１０−４を経由することにより、複数の床上スモールセルＡＳ１、ＡＳ２の間で相互に通信することもできる。

また、床上無線通信ネットワーク１３０の無線通信端末１０−１、１０−５、および床上無線通信ネットワーク１４０Ｂの無線通信端末１０Ｂ−２、１０Ｂ−５は、それぞれ複数ネットワーク間のゲートウェイとして割り当ててある。また、ゲートウェイである無線通信端末１０−１と１０Ｂ−２との間は、接続ケーブル１８Ａを介して接続してあり、無線通信端末１０−５と１０Ｂ−５との間は接続ケーブル１８Ｂを介して接続してある。

したがって、ゲートウェイである各無線通信端末１０−１、１０−５、１０Ｂ−２、１０Ｂ−５を経由することにより、２つの床上無線通信ネットワーク１３０、１４０Ｂの間で通信することができる。

図５に示した車両用無線通信システム１００Ｂにおいては、床上無線通信ネットワーク１４０Ｂ内の各無線通信端末１０Ｂ−１、１０Ｂ−２、１０Ｂ−４、１０Ｂ−５が電波伝搬環境の変動が少ないエンジンルーム内空間２１Ｂを利用して無線通信を行う。なお、エンジンルーム内空間２１Ｂでは様々な機器が配置されているため無線通信に利用可能な空間が比較的狭い場合もあるが、乗員や荷物の影響を受けないため電波伝搬環境の変動が比較的小さくなり、通信障害が発生しにくい。そのため、エンジンルーム全体領域ＡＬ２の中で安定した無線通信経路を確保できる。また、図５の車両用無線通信システム１００Ｂにおいては、例えば床上無線通信ネットワーク１３０内の通信経路が乗員や荷物等により遮断される場合に、ゲートウェイおよび床上無線通信ネットワーク１４０Ｂを経由する通信経路を利用することにより、確実に無線通信することができる。

＜変形例＞
上記第２実施形態の変形例を図６に示す。
図６に示した車両用無線通信システム１００Ｃは、２組の床上無線通信ネットワーク１３０、１４０、および床下無線通信ネットワーク１２０Ｂを備えている。また、一方の床上無線通信ネットワーク１３０は車室内空間２１Ａに配置され、もう一方の床上無線通信ネットワーク１４０はエンジンルーム内空間２１Ｂに配置されている。更に、床下空間２２に２つの無線通信端末１５−１、１５−２を含む床下無線通信ネットワーク１２０Ｂが形成されている。床上無線通信ネットワーク１３０は、図５の構成と同様に複数の床上スモールセルＡＳ１、ＡＳ２で構成されている。また、図６に示した床上無線通信ネットワーク１４０は複数の床上スモールセルＡＳ１Ｂ、ＡＳ２Ｂで構成されている。床上スモールセルＡＳ１Ｂは無線通信端末１０Ｂ−１、１０Ｂ−２、１０Ｂ−３を含み、床上スモールセルＡＳ２Ｂは無線通信端末１０Ｂ−３、１０Ｂ−４、１０Ｂ−５、１０Ｂ−６を含んでいる。

そして、床下全体領域ＡＬ内の２つの無線通信端末１５−１、１５−２の間に無線通信経路が形成されている。各無線通信端末１５−１、１５−２は無線通信端末１０と比べて送信出力が大きいので、広い床下全体領域ＡＬ内で無線通信することができる。また、床上無線通信ネットワーク１３０のゲートウェイとして割り当てられた無線通信端末１０−５と、無線通信端末１５−２との間は接続ケーブル１７で接続されている。また、床上無線通信ネットワーク１４０のゲートウェイとして割り当てられた無線通信端末１０Ｂ−６と無線通信端末１５−１との間は、スモールセルＡＳ３Ｂ内の無線通信経路により接続されている。

なお、無線通信端末１５−１、１５−２のアンテナだけを床下空間２２に配置し、無線通信端末１５−２を車室内空間２１Ａに配置し、無線通信端末１５−１をエンジンルーム内空間２１Ｂに配置してもよい。

図６に示した車両用無線通信システム１００Ｃにおいては、床下無線通信ネットワーク１２０Ｂを利用することにより、比較的大きい距離を１回の無線通信だけで接続することができる。しかも、床下空間２２は電波伝搬環境の変動が小さいので、安定した高品質の無線通信経路を確保できる。したがって、隔壁２５を貫通するケーブルを配索することなしに、車室内空間２１Ａの床上無線通信ネットワーク１３０と、エンジンルーム内空間２１Ｂ内の床上無線通信ネットワーク１４０とを相互接続することができる。

図６に示した車両用無線通信システム１００Ｃは、例えば車室内空間２１Ａと、車両のラゲッジルームとの間を接続するような場合にそのまま転用することもできる。すなわち、一般的な自動車においては、車室内空間２１Ａとラゲッジルームとの間にも隔壁が存在しているので、この隔壁を貫通するケーブルを配索することなしに、車室内空間２１Ａとラゲッジルームとの間で通信できることが望ましい。また、ラゲッジルームには状況に応じて様々な荷物が様々な形態で配置されるので、電波伝搬環境の変動が比較的大きい。しかし、図６に示した車両用無線通信システム１００Ｃと同じように、車室内空間２１Ａの下方、およびラゲッジルーム下方の床下空間２２を利用して床下無線通信ネットワーク１２０Ｂを形成することにより、安定した無線通信経路を確保できる。更に、床下無線通信ネットワーク１２０Ｂを利用することにより、比較的長い距離を１回の無線通信だけで接続できるので、ネットワーク上の中継回数を減らしてデータの伝送遅延時間を短縮することが可能になる。

以上説明したように、本発明の実施形態に係る車両用無線通信システムは、自動車の床下空間２２等に形成される床下無線通信ネットワーク１２０を利用することにより、乗員、乗員の持ち込み物、車内構造物等の影響を受けることなく無線通信することができる。したがって、無線通信の品質が劣化したり、通信経路が絶たれるような状況の発生を避けることができ、通信品質の変動が生じにくいので安定した通信経路を確保できる。また、無線通信の範囲が小さい床上無線通信ネットワーク１１０も利用できるので、多数の電装品が車室内の様々な箇所に分散して存在している環境であっても、床下空間２２を貫通するケーブルなどを電装品毎に個別に用意する必要がなく、それ以外のケーブルについても長さを短縮可能であり、ワイヤハーネスの構造の複雑化や重量の増大を避けることができる。

また、床下無線通信ネットワーク１２０を使用する通信経路では、無線通信の範囲が床上無線通信ネットワーク１１０よりも大きいので、１回の無線通信で長い距離の通信が可能であり、中継回数の削減によりデータの伝送遅延時間を短縮することが可能になる。

また、アンテナ１５ａをロアアーム３３などに設置する場合には、車体３０の上下動とは無関係にアンテナ１５ａと路面との距離を一定に維持することができ、路面の凹凸や路面上の障害物とアンテナ１５ａとが干渉するのを防止できる。また、アンテナ１５ａと床板２０との距離を十分に離すことができるので、良好な電波伝搬環境が得られる。また、電波伝搬環境が安定しているので、実際の電波環境を認識するために特別な制御を実施したり、アンテナの切替などを実施する必要もなく、その制御に伴う遅延の発生を避けることができ、制御も容易になる。

また、図５に示した車両用無線通信システム１００Ｂや、図６に示した車両用無線通信システム１００Ｃにおいては、隔壁２５の影響を受けることなく、２つの床上無線通信ネットワーク１３０、１４０を相互に接続できる。

ここで、上述した本発明に係る車両用無線通信システムの実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［５］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 車両上の第１の領域（床上空間２１）内に配置される複数の無線通信端末（１０−１〜１０−１５）を含む第１無線通信ネットワーク（床上無線通信ネットワーク１１０）と、
複数の無線通信端末（１５−１〜１５−４）を含み、そのうちの少なくとも１つのアンテナ（１５ａ）が、前記第１の領域に比べて無線通信環境の変動が小さい、前記車両上の第２の領域（床下空間２２）内に配置される第２無線通信ネットワーク（床下無線通信ネットワーク１２０）と、
を備え、
前記第１無線通信ネットワークと、前記第２無線通信ネットワークとの間が無線、もしくは有線の通信経路（接続ケーブル１６，１７）を経由して相互に通信可能に構成されている、
ことを特徴とする車両用無線通信システム（１００）。

［２］ 前記第２の領域が、前記車両の床下の空間である、
ことを特徴とする上記［１］に記載の車両用無線通信システム。

［３］ 前記第１無線通信ネットワークにおける前記複数の無線通信端末（１０−１〜１０−１５）は、少なくとも前記車両上の空間よりも小さい所定のスモールセル（床上スモールセルＡＳ１〜ＡＳ６）内の範囲で無線通信を行い、
前記第２無線通信ネットワークにおける前記複数の無線通信端末（１５−１〜１５−４）は、前記スモールセルよりも大きく、且つ前記車両上の空間と同等又はそれよりも小さい範囲（床下全体領域ＡＬ）で無線通信を行う、
ことを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の車両用無線通信システム。

［４］ 前記第２無線通信ネットワークにおける前記複数の無線通信端末の少なくとも１つのアンテナ（１５ａ）が、車輪のサスペンションのロアアーム（３３）に固定されている、
ことを特徴とする上記［１］乃至［３］のいずれかに記載の車両用無線通信システム。

［５］ 伝送するデータの種類に応じて、前記第１無線通信ネットワークの通信経路と、前記第２無線通信ネットワークの通信経路との一方を優先的に選択して通信を実施する、通信制御部（Ｓ１３〜Ｓ１５）を備える、
ことを特徴とする上記［３］に記載の車両用無線通信システム。

１０，１０−１〜１０−１５ 無線通信端末
１０ａ，１５ａ アンテナ
１５，１５−１，１５−２，１５−３，１５−４ 無線通信端末
１６，１７，１８Ａ，１８Ｂ 接続ケーブル
２０，２０Ｂ 床板
２１ 床上空間
２１Ａ 車室内空間
２１Ｂ エンジンルーム内空間
２２ 床下空間
２５ 隔壁
３０ 車体
３１ 車輪
３２ ショックアブソーバ
３３ ロアアーム
１００，１００Ｂ，１００Ｃ 車両用無線通信システム
１１０，１３０，１４０，１４０Ｂ 床上無線通信ネットワーク
１２０ 床下無線通信ネットワーク
ＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＡＳ４，ＡＳ５，ＡＳ６ 床上スモールセル
ＡＬ 床下全体領域
ＡＬ２ エンジンルーム全体領域

Claims (5)

1. 車両上の第１の領域内に配置される複数の第１無線通信端末を含む第１無線通信ネットワークと、
   複数の第２無線通信端末を含み、そのうちの少なくとも１つのアンテナが、前記第１の領域に比べて無線通信環境の変動が小さい、前記車両上の第２の領域内に配置される第２無線通信ネットワークと、
   を備え、
   前記第１無線通信ネットワークと、前記第２無線通信ネットワークとの間が無線、もしくは有線の通信経路を経由して相互に通信可能に構成され、
   前記第１の領域が、前記車両の床板より上側の床上空間であり、前記第２の領域が、前記床板より下側の床下空間であり、
   前記複数の第１無線通信端末は、互いに異なる複数のスモールセルの各々に一部の複数の前記第１無線通信端末が含まれるように分散して配置され、各スモールセル内にて、前記スモールセルに含まれる複数の前記第１無線通信端末間で無線通信が可能であり、隣接する２つの前記スモールセルは、双方に含まれる共通の前記第１無線通信端末を有し、前記共通の前記第１無線通信端末で中継することで、双方間でも無線通信可能であり、
   前記複数の第２無線通信端末の各々は、前記第１無線通信端末と比べて送信出力が大きく、前記複数の第２無線通信端末は、前記スモールセルより大きく且つ前記車両の床下のほぼ全体にわたる単一の床下全体領域にて分散して配置され、前記床下全体領域について互いに中継無しに無線通信可能である、
   車両用無線通信システム。
2. 前記第１無線通信ネットワークと、前記第２無線通信ネットワークとの間は、前記複数の第１無線通信端末のうち前記車両の前方に位置する前記第１無線通信端末と、前記複数の第２無線通信端末のうち前記車両の前方に位置する前記第２無線通信端末とを接続する有線の第１通信経路、並びに、前記複数の第１無線通信端末のうち前記車両の後方に位置する前記第１無線通信端末と、前記複数の第２無線通信端末のうち前記車両の後方に位置する前記第２無線通信端末とを接続する有線の第２通信経路を経由して、相互に通信可能に構成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用無線通信システム。
3. 前記複数の第２無線通信端末として、４つの前記第２無線通信端末が、前記床下全体領域の前後左右の四隅に分散して配置されている、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用無線通信システム。
4. 前記４つの第２無線通信端末のアンテナが、それぞれ、前記車両の４輪のサスペンションのロアアームに固定されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の車両用無線通信システム。
5. 伝送するデータの種類に応じて、前記第１無線通信ネットワークの通信経路と、前記第２無線通信ネットワークの通信経路との一方を優先的に選択して通信を実施する通信制御部を備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車両用無線通信システム。

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