JPH06232830A - 情報送信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】隣接する通信ゾーンが重なっても混信や干渉を
生ずることなく、且つ安定した情報の送信を行う。 【構成】料金収受機１は、周波数Ｆ_A の搬送波を送信部
１２からアンテナ３を介して送信し、周波数Ｆ_B の搬送
波を料金収受データで変調部１３が変調して周波数Ｆ_BD
の搬送波として送信部１４からアンテナ４を介して送信
する。無線カード２は、送信された周波数Ｆ_A の搬送波
と周波数Ｆ_BDの搬送波をアンテナ部２２を介して受信部
２３で受信し、受信した信号から帯域通過フィルタ２４
を介して周波数Ｆ_A の搬送波を取出し、帯域通過フィル
タ２５を介して周波数Ｆ_BDの搬送波を取出して加算器２
６で加算して帯域通過フィルタ２７を介してデータ変調
された中間周波信号を取出し、この信号を復調部２８で
復調して料金収受データを再生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば有料高速道路
において、車両等の移動体が携帯している無線カード等
に無線によって情報を送信する情報送信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】無線カード及び類似した通信装置と地上
側のアンテナシステムとの通信において、従来は、「移
動体識別装置（構内無線局）」の枠内として、単一の指
向性を有する通信ゾーンにて通信を行っていた。この応
用例として、ＦＡ（factory automation）用のＩＤタ
グ、鉄道事業における定期券の代替、セキュリティエリ
アへの入退出におけるＩＤカード、高速道路における料
金収受用カード、駐車場の通行証等が考えられており、
非接触、ノンストップのメリットをユーザに提供する手
段として注目を受けている。これらの技術のまとまった
文献として、日刊工業新聞社「データキャリア技術と応
用」がある。

【０００３】従来の技術では、電波法施行規則第１４条
の枠内のために使用周波数帯が１波、出力、アンテナ感
度についても規定されていた。このため、通信ゾーンも
図８に示すようにアンテナ８０は単一指向性となり、移
動体が保持する無線カード８１の通信時間はｌ／Ｖより
短い範囲で行わなければならない。

【０００４】このような通信ゾーンで複数システムを設
置した場合、アンテナ相互の電波干渉を避けるため電波
送信電力を下げるか、アンテナ間隔を広げるか、あるい
は遮蔽体を置いていたが、これが逆に利用範囲、条件を
狭めていた。特に、通信する無線カードまたは類似通信
装置が移動しているものでは、その通信の安定性のため
に通信ゾーンを広げる必要があり、移動体速度と他のア
ンテナとの距離とが矛盾する関係にあった。

【０００５】例えば、無線カード又は類似無線装置の応
用として有料高速道路での料金収受では、従来の通行券
（入口料金所のデータ、車種等）及び支払い現金の代替
（プリペイド、ポストペイド、クレジット等）を一括し
て置き替えるものがある。

【０００６】図９の（ａ）に入口／出口料金所とも同一
システムの概略構成を示し、車両８２には、地上アンテ
ナと通信するための無線カード８１を搭載し、地上アン
テナ８０との間を電磁波にて通信する。この通信タイミ
ング、シーケンスを処理、管理する通信ユニット８３と
通信結果のデータを情報処理機８４にて判断する。な
お、通信ユニット８３と情報処理機８４は一体化しても
良い。

【０００７】図９の（ｂ）は入口料金所を、図９の
（ｃ）は出口料金所でのデータの交信の状況を示すもの
である。無線カード８１からカード情報をアンテナ８０
を介して、通信ユニット８３と情報処理機８４が一体化
した料金収受機８６に送信して有効性等を判定された
後、料金収受機８６はアンテナ８０を介して通信して入
口料金所関係のデータが無線カード８１内に記憶され
る。出口料金所では、入口と同様に交信して乗車区間を
判定し、料金算出するためのカード情報に加えて既に記
憶されている入口料金所データをも無線カード８１から
送信される。

【０００８】料金収受機８６は、入口から出口への区間
情報と車種情報より料金を算出し、プリペイド方式であ
ればカードより引落し、ポストペイド方式であれば後か
ら徴集するために同一カード毎に加算してデータを保存
する。無線カード８１は、使用実績記録として出口料金
所データ及び料金を料金収受機８６より受信して記憶保
存する。

【０００９】このシステムの最大の特徴は、料金所で一
度停車して入口では通行券を受けとり、出口ではその通
行券を渡して料金を支払う等の煩わしい処理を、全て無
線通信にてノンストップ（ストップしても可）にて一括
して行うものである。これは、料金に関するものである
ため通信の安定性が重要であり、このため通信ゾーンは
広く、かつ送信電力も大きくして通信の安定化（Ｓ／Ｎ
比の向上）を図る必要がある。

【００１０】しかしながら、図１０に示すように複数の
アイランド８５に上記複数の料金収受機８６に接続され
るアンテナ８０を設置した場合、通信ゾーンの設定が難
しくなる。すなわち、図１１に示すように通信ゾーンを
広くすると隣接システムとの混信、干渉が生じ、通信ゾ
ーンを狭くすると無線カード８１への送信電力が不足
し、通信の安定化が図れないという問題があった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、例え
ば有料高速道路の料金所のように複数のアイランドが設
置されて進入する車両が携帯している無線カード等と通
信する料金収受機において、この料金収受機に接続され
てアンテナが各アイランドに設置され、それぞれのアン
テナの通信ゾーンを広くした場合（送信電力の増大）、
隣接するアンテナの通信ゾーン相互の混信、干渉が生
じ、通信ゾーンを狭くした場合（送信電力の制限）、無
線カード等への送信電力が不足して通信の安定化が図れ
ないという問題があった。

【００１２】そこで、この発明は、隣接する通信ゾーン
が重なっても混信や干渉を生ずることなく、且つ安定し
た情報の送信を行うことのできる情報送信装置を提供す
ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明の情報送信装置
は、第１の搬送波を、送信する情報で変調して無線送信
する第１の送信手段と、第２の搬送波を無線送信する第
２の送信手段と、この第２の送信手段から無線送信され
る第２の搬送波と上記第１の送信手段から無線送信され
る第１の搬送波とを受信する受信手段と、この受信手段
で受信された第１の搬送波と第２の搬送波とから上記情
報を復調する復調手段と、この復調手段で復調された情
報を記憶する記憶手段とから構成されている。

【００１４】この発明の情報送信装置は、複数の送信エ
リアを設定する設定手段と、個々の送信エリアを設定す
る設定手段は、第１の搬送波を送信する情報で変調して
無線送信する第１の送信手段と第２の搬送波を無線送信
する第２の送信手段とから構成されるよう構成されてい
る。

【００１５】

【作用】この発明は、第１の搬送波を、送信する情報で
変調して無線送信し、第２の搬送波を無線送信し、この
第１の搬送波と第２の搬送波を受信し、受信した第１の
搬送波と第２の搬送波とから上記情報を復調して記憶手
段に記憶するようにしたものである。

【００１６】この発明は、複数の送信エリアを設定手段
で設定し、個々の設定手段は、第１の搬送波を送信する
情報で変調して無線送信する第１の送信手段と第２の搬
送波を無線送信する第２の送信手段とから構成するよう
にしたものである。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。

【００１８】図１は、この発明の情報送信装置としての
有料高速道路の料金収受装置の概略構成を示すものであ
る。すなわち、有料道路の料金所に設けられた料金収受
機１を用いて、進入する車両が保持している無線カード
（または類似無線装置としての携帯可能情報記憶媒体）
２の記憶情報を、アンテナ３からの周波数とアンテナ４
からの周波数による無線送信によって書換えることによ
り、料金の収受を非接触、ノンストップで実行する。

【００１９】料金収受機１は、２つの通信用周波数帯を
設定して全体の制御を司る制御部１、一方の周波数帯で
搬送波を送信する送信部１２、他方の周波数帯の搬送波
を料金収受データで変調する変調部１３、この変調部１
３からのデータ変調搬送波信号を送信する送信部１４と
から構成されている。送信部１２からの搬送波はアンテ
ナ３から送信され、送信部１４からのデータ変調搬送波
信号はアンテナ４から送信されている。

【００２０】無線カード２は、全体の制御を司る制御部
２１、アンテナ３から送信される搬送波とアンテナ４か
ら送信されるデータ信号搬送波信号とをアンテナ部２２
を介して受信する受信部２３、受信した２つの周波数帯
を取出す帯域通過フィルタ（band pass filter）２４，
２５、取出した２つの周波数帯を加算器２６で加算する
ことによってその差であるビート信号（データ変調され
た中間周波信号）を取出す帯域通過フィルタ２７、取出
されたデータ変調された中間周波信号を復調する復調部
２８、復調された料金収受データが制御部２１により記
憶される記憶部２９、および電源３０とから構成されて
いる。

【００２１】図２は、料金所の構成を示すもので、進入
してくる車両の通過位置を規制するアイランド５ａ，５
ｂ，５ｃ，５ｄと、進入するレーン６ａ，６ｂ，６ｃと
から構成されている。アイランド５ａにはアンテナ３
が、アイランド５ｂにはアンテナ４がレーン６ａを挟む
方向で設置され、さらにアイランド５ｂにはアンテナ４
ａが、アイランド５ｃにはアンテナ３ａがレーン６ｂを
挟む方向に設置され、さらにアイランド５ｃにはアンテ
ナ３ｂが、アイランド５ｄにはアンテナ４ｂがレーン６
ｃを挟む方向に設置されている。このような構成におい
て、２つの通信用周波数帯による料金収受データの送
信、受信の動作について説明する。料金収受機１におい
て、例えば送信部１２からは周波数Ｆ_A が、送信部１４
からは周波数Ｆ_B が送信されるものとする。

【００２２】送信部１２からは、周波数Ｆ_A の搬送波が
アンテナ３を介して送信される。送信部１４からは、周
波数Ｆ_B の搬送波を料金収受データで変調部１３が変調
し、周波数Ｆ_BDとしての搬送波がアンテナ４を介して送
信される。

【００２３】一方、アイランド５ａのアンテナ３からは
通信ゾーンＡで周波数Ｆ_A が送信され、アイランド５ｂ
のアンテナ４からは通信ゾーンＢで周波数Ｆ_BDが送信さ
れる。通信ゾーンＡと通信ゾーンＢの重なった斜線部Ｃ
の範囲のみで周波数Ｆ_A と周波数Ｆ_BDのどちらも受信す
ることができる。

【００２４】図示しない車両が無線カード２を保持して
レーン６ａを通過した際、この無線カード２は、斜線部
Ｃの位置で周波数Ｆ_A の送信信号と周波数Ｆ_BDの送信信
号とをアンテナ部２２を介して受信部２３が受信する。
受信した信号から帯域通過フィルタ２４を介して周波数
Ｆ_A の信号を取出し、帯域通過フィルタ２５を介して周
波数Ｆ_BDの信号を取出して加算器２６で加算して帯域通
過フィルタ２７を介してデータ変調された中間周波信号
を取出す。このように２つの周波数を混合することによ
ってその差であるビート信号（データ変調された中間周
波信号）を取出すことができ、図３に示すように取出し
た周波数Ｆ_A の信号と周波数Ｆ_BDの信号とからデータ変
調された中間周波信号「Ｆ_A −Ｆ_BD」を取出す。取出し
た中間周波信号を、復調部２８で復調して料金収受デー
タを再生する。再生された料金収受データは、制御部２
１によって記憶部２９に記憶される。

【００２５】このように、本実施例のレーン６ａにおい
ては、受信可能となる通信ゾーンは２つの通信ゾーンの
重なった位置の斜線部Ｃのみで、それ以外の片方のみの
受信では、等価的に感度が低下する。従って、隣のアン
テナ４ａからの周波数がアンテナ４と異なっているなら
ば、通信ゾーンが重なっても干渉をおこすことがない。

【００２６】図２の周波数の配置例として、レーン６ａ
はアンテナ３が周波数Ｆ_A （搬送波のみ）でアンテナ４
が周波数Ｆ_BD（周波数Ｆ_B の搬送波をデータで変調）、
レーン６ｂはアンテナ４ａが周波数Ｆ_B （搬送波のみ）
でアンテナ３ａがＦ_AD（周波数Ｆ_A の搬送波をデータで
変調）、レーン６ｃはアンテナ３ｂが周波数Ｆ_A （搬送
波のみ）でアンテナ４が周波数Ｆ_BD（周波数Ｆ_B の搬送
波をデータで変調）として配置する。こうして配置する
ことにより、レーン６ａとレーン６ｂのように隣のレー
ンからの通信ゾーンが重なっても干渉することがない。
また、レーン６ａとレーン６ｃとは周波数がＦ_A とＦ_BD
とで同じであるが、１つのレーンを間に置いたレーン距
離間であるので干渉の心配はない。

【００２７】このように、２つの周波数帯を用いてレー
ン交互に周波数帯の発信配置を調整することにより、さ
らにレーンを増やす場合でも、通信ゾーンの重なりによ
る干渉のない配置が可能となる。

【００２８】図４は、図２のアンテナと周波数帯の配置
と同様の効果の得られる他の配置例で、レーン６ａはア
ンテナ３が周波数Ｆ_BDの通信ゾーンを形成してアンテナ
４が周波数Ｆ_A の通信ゾーンを形成し、レーン６ｂはア
ンテナ４ａが周波数Ｆ_B の通信ゾーンを形成してアンテ
ナ３ａが周波数Ｆ_ADの通信ゾーンを形成し、レーン６ｃ
はアンテナ３ｂが周波数Ｆ_BDの通信ゾーンを形成してア
ンテナ４が周波数ＦA の通信ゾーンを形成している。

【００２９】こうして無線カード２は、周波数Ｆ_A と周
波数Ｆ_B の周波数帯の受信機能を有することで、レーン
６ａ，６ｂ，６ｃのどのレーンの料金収受データでも受
信して復調することができる。しかも、上記のように周
波数帯を配置してレーン間の干渉を減じてるので、送信
電力を増加して通信ゾーンを安定して確保することがで
きる。次に、上記実施例に妨害波除去能力向上として、
データ変調にスペクトラム拡散を用いる例について説明
する。

【００３０】図５は、スペクトラム拡散通信を用いた送
信、受信の原理の概略構成を示すものである。すなわ
ち、図５の（ａ）の送信側において、データがまずＦＳ
ＫやＰＳＫ等のディジタル変調により通常の変調（一次
変調）をデータ変調部３１で変調され、このデータ変調
信号と拡散符号ＰＮとを拡散変調部３２で乗じることに
より拡散変調を行い、この拡散変調された信号によって
搬送波発振器３３からの搬送波を変調部３４で二相位相
変調してアンテナ３５を介して送信される。なお、ＰＮ
符号は白色状の広いスペクトラムを持ち、且つ単位周波
数当りの電力密度は小さい。図５の（ｂ）はデータ変調
波で、図５の（ｃ）はこれを拡散変調したものである。

【００３１】図５の（ｄ）は受信側で、アンテナ３６で
受信し、この受信波に復調部３７で局部発振器３８から
の搬送波を乗じて中間周波信号を取出し、この中間周波
信号と送信側と同一の拡散符号ＰＮ₀ との相関検波によ
り帯域幅の復元（逆拡散）されたデータ変調波を逆拡散
部３９で取出す。

【００３２】このように、スペクトラム拡散通信は、送
信側の拡散コードと受信側の逆拡散コードが一致したと
きのみ、受信側は送信データを読出すことができる。こ
のように受信側で逆拡散コードが分からないと送信デー
タを読出すことができないのでスペクトラム拡散方式
は、秘匿性、妨害波除去能力に優れている。

【００３３】図６は、このスペクトラム拡散方式の妨害
波除去能力を用いて、１つのレーンに対して２つのアン
テナにて送信してレーン干渉を防止する場合の概略構成
を示すものである。この場合、上記実施例に従って搬送
波ｆ_A と搬送波ｆ_B の２つの周波数を用いて送信する。

【００３４】すなわち、送信側において、一方はデータ
変調部４１を使用せずに拡散変調部４２で拡散符号ＰＮ
_A を用いて拡散変調し、この拡散変調された信号によっ
て搬送波発振器４３からの搬送波ｆ_A を変調部４４で二
相位相変調してアンテナ４５を介して送信され、他方は
データがデータ変調部４６で一次変調され、この一次変
調を受けた信号と拡散符号ＰＮ_B とを拡散変調部４７で
乗じることにより拡散変調を行い、この拡散変調された
信号によって搬送波発振器４８からの搬送波ｆ_B を変調
部４９で二相位相変調してアンテナ５０を介して送信さ
れる。なお、拡散符号ＰＮ_A と拡散符号ＰＮ_B とは同期
ライン５１で同期がとられている。

【００３５】受信側では、アンテナ３６で受信し、この
受信波を帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）６１を介して周波
数ｆ_A を取出し、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）６２を介
して周波数ｆ_B を取出す。帯域通過フィルタ６１からの
周波数ｆ_A と局部発振器６３からの搬送波とをミキサ
（mixer ）６４で混合し、帯域通過フィルタ６２からの
周波数ｆ_B と局部発振器６３からの搬送波とをミキサ
（mixer ）６５で混合し、それぞれの出力信号を加算器
６６で加算することにより中間周波信号が得られる。こ
の中間周波信号を送信側と同一の拡散符号ＰＮ₀ との相
関検波により帯域幅の復元（逆拡散）されたデータ変調
波を逆拡散部６７で取出す。

【００３６】このように構成される無線カード等の受信
側は、周波数ｆ_A と周波数ｆ_B の２つの受信信号を加算
することにより中間周波信号を作り出すとともに、拡散
符号もＰＮ_A ＋ＰＮ_B →ＰＮ_O となるように設定する。
受信側は、このＰＮ_O の逆拡散符号を事前に持つことに
より、ＰＮ_O 化された拡散データを抽出することができ
る。図７は、スペクトラム拡散方式を用いた場合の料金
所の構成を示すもので、図２と同一機能には同一符号を
付して説明を省略する。

【００３７】アンテナ７０ａ〜７０ｆからは、それぞれ
の周波数と拡散符号で設定された通信ゾーンが設けられ
ている。アンテナ７０ａには周波数ｆ_A で拡散符号ＰＮ
_1A、アンテナ７０ｂには周波数ｆ_B で拡散符号ＰＮ_1B、
アンテナ７０ｃには周波数ｆ_B で拡散符号ＰＮ_2A、アン
テナ７０ｄには周波数ｆ_A で拡散符号ＰＮ_2B、アンテナ
７０ｅには周波数ｆ_A で拡散符号ＰＮ_3A、アンテナ７０
ｆには周波数ｆ_B で拡散符号ＰＮ_3Bのそれぞれの通信ゾ
ーンが設定されている。各隣接レーンは、各アンテナの
加算された拡散符号がＰＮ_O となればよく、レーン６ａ
の斜線部においては、ＰＮ_1A＋ＰＮ_1B → ＰＮ_O とな
り、レーン６ｂの斜線部においては、ＰＮ_2A＋ＰＮ_2B
→ ＰＮ_O となり、レーン６ｃの斜線部においては、Ｐ
Ｎ_3A＋ＰＮ_3B → ＰＮ_O となり、次の条件を満せば隣
接レーン干渉ではデータを抽出できなくて影響がないこ
とになる。

【００３８】なお、スペクトラム拡散方式は、本発明を
制限するものでなく、レーンの通信ゾーン確保に２つの
異なる拡散化された通信波の合成にて新たな拡散符号を
作り出して実現するものである。

【００３９】以上説明したように上記実施例によれば、
２周波の帯域を送信に用いて２周波が受信できる範囲の
みでデータ再生ができるようにしたことにより、混信や
干渉を生じることなく再生可能範囲を限定でき、送信電
力も強くして送信の安定性を向上することができる。

【００４０】また、２つの周波数に加えて各周波数に、
例えばスペクトラム拡散変調を行い、送信側の拡散符号
に一定の条件を設定し、２つの周波数を受信した受信側
で予め設定してある逆拡散符号と一致したときのみ再生
できるようにしたことにより、拡散符号が判らない限り
秘匿性が高いのでセキュリティ性が高く、電波干渉に強
く、且つ対妨害電波にも強くすることができる。なお、
スペクトラム拡散変調方式はこの発明を限定するもので
はなく、要は同様の効果が得られれば良い。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
隣接する通信ゾーンが重なっても混信や干渉を生ずるこ
となく、且つ安定した情報の送信を行うことのできる情
報送信装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る情報送信装置とカー
ドの構成を概略的に示すブロック図。

【図２】情報送信装置のアンテナからの送信範囲を説明
するための図。

【図３】２つの周波数を説明するための図。

【図４】情報送信装置のアンテナからの送信範囲を説明
するための図。

【図５】送信側の拡散コードと受信側の逆拡散コードの
一致を説明するための図。

【図６】スペクトラム拡散の方式を用いた通信を説明す
るための図。

【図７】情報送信装置のアンテナからの送信範囲を説明
するための図。

【図８】従来の通信範囲を説明するための図。

【図９】従来の入口、出口料金所のシステムの構成を概
略的に示す図。

【図１０】従来の入口、出口料金所のシステムの設置例
の構成を概略的に示す図。

【図１１】従来の情報送信装置のアンテナからの通信範
囲を説明するための図。

【符号の説明】

１…情報送信装置 ２…無線カード ３…アンテナ ４…アンテナ １１…制御部 １２…送信部 １３…変調部 １４…送信部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の搬送波を、送信する情報で変調し
   て無線送信する第１の送信手段と、 第２の搬送波を無線送信する第２の送信手段と、 この第２の送信手段から無線送信される第２の搬送波と
   上記第１の送信手段から無線送信される第１の搬送波と
   を受信する受信手段と、 この受信手段で受信された第１の搬送波と第２の搬送波
   とから上記情報を復調する復調手段と、 この復調手段で復調された情報を記憶する記憶手段と、 を具備したことを特徴とする情報送信装置。
2. 【請求項２】 複数の送信エリアを設定する設定手段
   と、 個々の送信エリアを設定する設定手段は、第１の搬送波
   を送信する情報で変調して無線送信する第１の送信手段
   と第２の搬送波を無線送信する第２の送信手段とから構
   成されることを特徴とする情報送信装置。