WO2023112238A1

WO2023112238A1 - 通信システム、通信方法及び記憶媒体

Info

Publication number: WO2023112238A1
Application number: PCT/JP2021/046446
Authority: WO
Inventors: 慶柳澤; 洋明網中; 航生小林; 淳高澤; 一気尾形
Original assignee: 日本電気株式会社
Priority date: 2021-12-16
Filing date: 2021-12-16
Publication date: 2023-06-22

Abstract

例えば車両の速度が速い場合であっても安定した通信を実行するために、通信システムは、車両と通信する通信手段と、前記車両の速度に応じた速度情報を検出する検出手段と、を備え、前記通信手段は、前記速度情報に基づいて、前記速度が第１の速度である場合、第１の周波数を用いて前記車両と通信し、前記速度が前記第１の速度よりも速い第２の速度である場合、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数を用いて、前記車両と通信する。

Description

通信システム、通信方法及び記憶媒体

　本発明は、例えば車両の速度が速い場合であっても安定した通信を実行することが可能な通信システム等に関する。

　道路付近に設けられた路側装置と、道路を走行する車両との間で通信を行う路車間通信が知られている。路車間通信では、例えば、車は自車情報を路側装置に送信し、路側装置は周辺状況を把握して周囲を走る別の車に情報を送信することで、運転者に注意喚起して衝突事故を防ぐことができる。また、車両間で通信する車車間通信が知られている。車車間通信では、例えば、見通しの悪い交差点において、車同士が互いの位置や速度といった自車情報を無線で送受信し合うことで、運転者に警告して衝突事故を防ぐことができる。また、一般的な路車間通信や車車間通信において、車両は、周囲の交通状況や広告等の情報を受信し、車両の乗員に対して提供することができる。

　例えば参考技術として特許文献１には、走行車両などの移動体に搭載された無線伝送装置において、送信される無線信号に、移動体の速度に基づいて設定される周波数シフトを与えることで、ドップラーシフトの影響を軽減することが開示されている。

　また、特許文献２には、車載無線端末が、使用周波数帯域の異なる無線通信方式を切り替えることが開示されている。

特開２００６－３４５４２７号公報特開２００４－０８０４２０号公報

　しかし、一般的な路車間通信や車車間通信、特許文献１及び特許文献２に記載の技術において、通信に用いられる信号は、基地局や路側装置や車両等の通信装置から車両に送信される。そのため、安定した通信を行うために、車両は、ある程度の時間、通信装置からの信号が届く範囲（セル）内を走行することが好ましい。しかし、上述の技術において、車両の速度が速い場合には車両が短時間の間に複数のセルを移動するため、安定した通信を行うことができない。

　本発明の目的は、上記課題を鑑み、例えば車両の速度が速い場合であっても安定した通信を実行することが可能な通信システム等を提供することである。

　本発明は、通信システムであって、
　車両と通信する通信手段と、
　前記車両の速度に応じた速度情報を検出する検出手段と、を備え、
　前記通信手段は、前記速度情報に基づいて、
　　前記速度が第１の速度である場合、第１の周波数を用いて前記車両と通信し、
　　前記速度が前記第１の速度よりも速い第２の速度である場合、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数を用いて、前記車両と通信する。

　また、本発明は、通信方法であって、
　車両の速度に応じた速度情報を検出し、
　前記速度情報に基づく前記速度が第１の速度である場合、第１の周波数を用いて前記車両と通信し、
　前記速度情報に基づく前記速度が前記第１の速度よりも速い第２の速度である場合、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数を用いて、前記車両と通信する、
　通信方法。

　また、本発明は、記憶媒体であって、
　車両の速度に応じた速度情報を検出する処理、
　前記速度情報に基づく前記速度が第１の速度である場合、第１の周波数を用いて前記車両と通信する処理、
　前記速度情報に基づく前記速度が前記第１の速度よりも速い第２の速度である場合、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数を用いて、前記車両と通信する処理、
　を情報処理装置に実行させるプログラムを記憶する。

　本発明によれば、例えば車両の速度が速い場合であっても安定した通信を実行することが可能である。

本発明の第１の実施形態における通信システムの構成例を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態における通信システムの詳細を説明するための図である。本発明の第１の実施形態における通信システムの動作例を示すフローチャートである。本発明の第２の実施形態における通信システムの構成例を示すブロック図である。本発明の第２の実施形態における通信システムの動作例を示すフローチャートである。本発明の第１、第２の実施形態における通信システム等を実現する情報処理装置の一例を示す図である。

　＜第１の実施の形態＞
　第１の実施形態における通信システム１について、図１、図２及び図３に基づき説明する。図１は、通信システム１の構成例を示すブロック図である。図２は、通信システム１の詳細を説明するための図である。図３は、通信システム１の動作例を説明するためのフローチャート図である。

　通信システム１は、車両１０Ａ，１０Ｂ及び通信装置２０を備える。以下の説明において、車両１０Ａ，１０Ｂの各々を区別する必要がない場合、以下の説明において、車両１０Ａ，１０Ｂの各々を車両１０と称する。

　車両１０は、走行可能な車両であり、無線通信が可能な車載装置を備える。車両１０は、車両１０内に備えられた車載装置により、通信装置２０との通信を行う。すなわち、車両１０は、通信装置２０と通信可能に接続されている。通信には、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communications）、C-V2X（Cellular-V2X（Vehicle-to-Everything））、NR-V2X（NewRadio-V2X（Vehicle-to-Everything））のような車車間通信又は路車通信技術や、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、５Ｇ（Gneration）のようなセルラ通信技術、WiFi（登録商標）のような無線通信技術が用いられる。通信が５Gで行われる場合、車両１０は、Sub6やミリ波と呼ばれる周波数帯を用いることができる。

　通信装置２０は、通信手段２１、検出手段２２、撮像手段２３、位置情報取得手段２４を備える。通信装置２０は、例えば、車両１０が走行する道路の側に設けられた路側装置である。また、通信装置２０は、他の車両に設けられた車載装置であっても良いし、付近を歩行する歩行者が所持するスマートフォン等であっても良い。

　なお、通信手段２１、検出手段２２、撮像手段２３及び位置情報取得手段２４は、それぞれが別の装置に設けられていても良い。また、図１では通信システム１は車両１０Ａ及び車両１０Ｂを含むように記載されているが、車両１０Ａ及び車両１０Ｂは通信システム１の必須の構成ではない。すなわち、通信システム１は、通信手段２１、検出手段２２、撮像手段２３、位置情報取得手段２４のみから構成されても良い。

　通信手段２１、検出手段２２、撮像手段２３、位置情報取得手段２４は、互いに通信可能に接続されている。また、通信手段２１は、車両１０と通信可能に接続されている。

　通信手段２１は、車両１０との通信を行う。例えば、通信手段２１は、車両１０との通信により、車両１０内の車載装置との通信セッションの確立や、近傍の信号器の灯色状態や、救急車などの緊急車両の接近、近くの店舗からの広告、運転支援メッセージ、アラート等を示す情報の送受信を行う。

　第１に、検出手段２２は、車両１０の速度に応じた速度情報を検出する。例えば、検出手段２２は、通信手段２１を介して、LTEなどの無線通信により車両１０と通信する。これにより、検出手段２２は、車両１０が走行する速度を速度情報として取得する。なお、速度情報は、車両１０が走行する速度以外にも、「高速」「低速」「停止」などの速度に応じた車両１０の状態を示すものであってもよい。

　また第２に、検出手段２２は、車両１０に対する指示を出す信号器から、当該指示に応じた速度情報を取得してもよい。一般的に信号器は、灯色を変化させることにより、車両に対して指示を出す。例えば、検出手段２２は、通信手段２１を介して車両１０と通信し、車両１０の位置情報及び進行方向を取得する。検出手段２２は、信号機毎に、信号機の位置情報及び信号器の指示の対象となる範囲を予め記憶してき、車両１０の位置情報及び進行方向に基づいて、車両１０に対して指示を出している信号器を特定する。例えば、検出手段２２は、車両１０の位置情報を指示の対象となる範囲に含むものであって、車両１０が近づく方向に位置する信号器を、車両１０に指示を出す信号器として特定する。なお、検出手段２２は、信号機の位置情報及び信号器の指示の対象となる範囲を予め記憶しているのではなく、外部のサーバなどから取得しても良い。

　検出手段２２は、特定した信号器が車両１０に出している指示の内容を取得し、当該指示に応じた速度情報を取得する。具体的には、信号器が車両１０に対して停止するよう指示している場合、検出手段２２は、車両１０の速度がゼロであることを示す速度情報や、車両１０が停止していることを示す速度情報を取得する。また、信号器が車両１０に対して通過するよう指示している場合、検出手段２２は、信号器が設けられた道路の法定速度を示す速度情報や、法定速度に応じた車両１０の状態（例えば、「高速」や「低速」などの分類）を示す速度情報を取得する。この例において、信号器は、自身が設けられた道路の法定速度を予め記憶しているものとする。

　第３に、検出手段２２は、撮像手段２３により撮像された車両１０の映像に基づいて、速度情報を取得してもよい。撮像手段２３は、車両１０を撮像する機能を有する。撮像手段２３は、例えばカメラ等であり、通信装置２０内に設けられている。なお、撮像手段２３は、通信装置２０とは別の装置に設けられていても良い。この場合、撮像手段２３は、通信手段２１を介して、検出手段２２に撮像した映像を送信する。

　検出手段２２は、車両１０の映像に基づいて速度情報を取得する。具体的には、検出手段２２は、映像中の車両１０の移動量を解析し、車両１０の速度を求める。検出手段２２は、求めた速度を速度情報として取得する。なお、映像の解析には既知の技術を用いるものとする。

　第４に、検出手段２２は、位置情報取得手段２４により取得された車両１０の位置情報に基づいて、速度情報を取得する。この例において、車両１０は、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）やＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）により、車両の位置情報を取得しているものとする。検出手段２２は、LTE等の無線通信により、車両１０と通信することにより、車両１０の位置情報を取得する。

　検出手段２２は、車両１０の位置情報に基づいて速度情報を取得する。具体的には、検出手段２２は、予め、位置情報と速度情報との対応関係を予め記憶しているものとする。例えば、位置情報が示す位置に存在する道路の法定速度が、速度情報として位置情報に対応付けられているものとする。検出手段２２は、車両１０の位置情報を取得し、当該位置情報に対応する速度情報を車両１０の速度情報として取得する。

　通信手段２１は、検出手段２２が検出した速度情報に基づいて、車両１０との通信に用いる周波数を決定する。例えば、通信手段２１は、速度情報が第１の速度（例えば時速５０ｋｍ）に対応する場合、第１の周波数（例えば28GHz帯のミリ波）を用いて車両１０と通信する。また、通信手段２１は、速度情報が第１の速度よりも速い第２の速度（例えば時速８０ｋｍ）に対応する場合、第１の周波数よりも低い第２の周波数（例えば3.7GHz帯又は4.5GHz帯のSub6）を用いて車両１０と通信する。上記の「速度情報が第１の速度に対応する」とは、具体的には、速度情報が第１の速度を示すことを指す。または、上記の記載は、速度情報が第１の速度に応じた車両１０の状態（例えば、「高速」「低速」「停止」などの速度に応じた車両１０の状態）を示すことを指す。

　次に、図２を用いて通信システム１の詳細を説明する。図２は、通信装置２０及び車両１０の間で第１の周波数で通信する場合及び第２の周波数で通信する場合の詳細を説明するためのブロック図である。

　図２には、通信装置２０、車両１０A及び車両１０Bが示される。この例において、車両１０Aは第１の速度で走行し、車両１０Bは第１の速度よりも速い第２の速度で走行しているものとする。この場合、通信装置２０は、前述の通り、車両１０Aに対しては第１の周波数で通信し、車両１０Bに対しては第１の周波数よりも低い第２の周波数で通信する。

　一般的に無線通信においては、周波数が高い信号よりも、周波数が低い信号の方が、より広い範囲に伝搬する。そのため、図２に示されるように、第１の周波数を有する無線信号はセルC１に伝搬し、第２の周波数を有する無線信号はセルC１よりも広いセルC２内に伝搬する。このため、通信システム１においては、速度の速い車両は、広いセルを伝搬する無線信号を用いて通信することができる。

　次に図３を用いて、通信システム１の動作を説明する。図３は、通信システム１の動作を示すフローチャートである。

　通信手段２１は、所定の範囲の車両に向けて応答要求信号を送信する（S１０１）。なお、通信手段２１は、前述の第１の周波数及び第２の周波数よりも低い周波数（例えば７００MHｚ～９００MHｚのLTEバンド）で、応答要求信号を送信しているものとする。

　車両１０は、応答要求信号を受信したことに応じて、応答信号を通信手段２１に送信する（Ｓ１０２）。この際、車両１０は、車両１０の速度を示す情報を含む応答信号を、通信手段２１に送信する。

　通信手段２１は、応答信号に含まれる速度を示す情報を、検出手段２２に出力する（Ｓ１０３）。検出手段２２は、通信手段２１から取得した情報に基づいて、速度情報を検出する（Ｓ１０４）。検出手段２２は、車両１０の速度を速度情報として検出してもよいし、速度に応じた車両１０の状態（例えば、「高速」、「低速」又は「停止」などの分類）を速度情報として検出しても良い。

　検出手段２２は、検出した速度情報を通信手段２１に出力する（Ｓ１０５）。通信手段２１は、速度情報に基づいて、車両１０との通信に用いる周波数を決定する（Ｓ１０６）。具体的には、通信手段２１は、速度情報が第１の速度に対応する場合、第１の周波数を用いることを決定する。また、通信手段２１は、速度情報が第１の速度よりも速い第２の速度に対応する場合、第１の周波数よりも低い第２の周波数を用いることを決定する。

　例えば通信手段２１は、速度情報が示す速度が閾値以下である場合、28GHz帯のミリ波を用いることを決定する。また、通信手段２１は、速度情報が示す速度が閾値を上回る場合、3.7GHz帯又は4.5GHz帯のSub6を用いることを決定する。

　また例えば、通信手段２１は、速度情報が示す状態が「低速」又は「停止」である場合、28GHz帯のミリ波を用いることを決定する。また、通信手段２１は、速度情報が示す状態が「高速」である場合、3.7GHz帯又は4.5GHz帯のSub6を用いることを決定する。

　通信手段２１は、決定した周波数を用いて車両１０との通信を行う（Ｓ１０７）。通信手段２１は、車両１０との通信により、車両１０内の車載装置との５Ｇを用いた通信セッションの確立や、近傍の信号器の灯色状態や、救急車などの緊急車両の接近、近くの店舗からの広告、運転支援メッセージ、アラート等を示す情報の送受信を行う。

　なお、上記の動作の説明において、検出手段２２は、応答信号に含まれる情報に基づいて、速度情報を検出するとした。一方で、検出手段２２は、前述したように、車両１０に対する指示を出す信号器から、当該指示に応じた速度情報を取得してもよい。また、検出手段２２は、撮像手段２３により撮像された車両１０の映像に基づいて、速度情報を取得してもよい。また、検出手段２２は、位置情報取得手段２４により取得された車両１０の位置情報に基づいて、速度情報を取得してもよい。

　以上のように、通信システム１において、通信手段２１は、速度情報に基づいて、車両１０の速度が第１の速度である場合、第１の周波数を用いて車両１０と通信する。また、通信手段２１は、車両１０の速度が第１の速度よりも速い第２の速度である場合、第１の周波数よりも低い第２の周波数を用いて、車両１０と通信する。

　前述したように、安定した通信を行うために、車両は、ある程度の時間、通信装置からの信号が届く範囲（セル）内を走行することが好ましい。しかし、関連技術では、車両の速度が速い場合には車両が短時間の間に複数のセルを移動するため、ハンドオーバする必要が生じ、車両は安定した通信を行うことができない。

　しかし、通信システム１において、速度の速い車両１０は、広いセルを伝搬する低周波の無線信号を用いて通信することができる。そのため、通信システム１は、車両１０がセル間を移動する頻度を減少させることができるため、車両１０は安定した通信を行うことができる。
＜第２の実施形態＞
　第２の実施形態に係る通信システム２について、図４及び図５を用いて説明する。図４は、通信システム２の構成例を示すブロック図である。図５は、通信システム２の動作例を示すフローチャートである。

　図４に示されるように、通信システム２は、通信手段２１及び検出手段２２を備える。なお、通信システム２の通信手段２１及び検出手段２２は、通信システム１の通信手段２１及び検出手段２２と同様の機能や接続関係を有していても良い。

　通信手段２１は、不図示の車両と通信する。検出手段２２は、車両の速度に応じた速度情報を検出する。通信手段２１は、速度情報に基づいて、車両の速度が第１の速度である場合、第１の周波数を用いて車両と通信する。また、通信手段２１は、車両の速度が第１の速度よりも速い第２の速度である場合、第１の周波数よりも低い第２の周波数を用いて、車両と通信する。

　なお、検出手段２２は、例えば、車両と通信することにより、車両の速度に応じた速度情報を検出する。また、検出手段２２は、車両に対する指示を出す信号器から、当該指示に応じた速度情報を取得してもよい。また、検出手段２２は、外部にもうけられた撮像手段により撮像された車両の映像に基づいて、速度情報を取得してもよい。また、検出手段２２は、ＧＰＳやＧＮＳＳにより取得された車両１０の位置情報に基づいて、速度情報を取得してもよい。

　次に、図５を用いて通信システム２の動作例を説明する。

　検出手段２２は、車両の速度に応じた速度情報を検出する(Ｓ２０１)。通信手段２１は、車両と通信する。（Ｓ２０２）。Ｓ２０２の処理において、通信手段２１は、速度情報に対応する速度が第１の速度である場合、第１の周波数を用いて車両と通信する。また、速度情報に対応する速度が第１の速度よりも速い第２の速度である場合、通信手段２１は、第１の周波数よりも低い第２の周波数を用いて、車両と通信する。なお、Ｓ２０２の処理において車両との通信に用いられる周波数は、通信手段２１、検出手段２２又は不図示の構成により決定される。なお、第２の実施形態は、Ｓ２０１及びＳ２０２の処理を含む通信方法を示すものでもある。また、第２の実施形態は、Ｓ２０１及びＳ２０２の処理を情報処理装置に実行させるプログラムを記憶する記憶媒体を示すものでもある。

　以上のように、通信システム２において、通信手段２１は、速度情報に基づいて、車両の速度が第１の速度である場合、第１の周波数を用いて車両と通信する。また、通信手段２１は、車両の速度が第１の速度よりも速い第２の速度である場合、第１の周波数よりも低い第２の周波数を用いて、車両と通信する。

　しかし、通信システム２において、速度の速い車両は、広いセルを伝搬する低周波の無線信号を用いて通信することができる。そのため、通信システム２は、車両がセル間を移動する頻度を減少させることができるため、車両は安定した通信を行うことができる。

　また、各装置又はシステムの各構成要素の一部又は全部は、例えば図６に示すような情報処理装置２０００とプログラムとの任意の組み合わせにより実現される。図６は、通信システム１，２等を実現する情報処理装置の一例を示す図である。情報処理装置２０００は、一例として、以下のような構成を含む。

　　・ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）２００１
　　・ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）２００２
　　・ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）２００３
　　・ＲＡＭ２００３にロードされるプログラム２００４
　　・プログラム２００４を格納する記憶装置２００５
　　・記録媒体２００６の読み書きを行うドライブ装置２００７
　　・通信ネットワーク２００９と接続する通信インターフェース２００８
　　・データの入出力を行う入出力インターフェース２０１０
　　・各構成要素を接続するバス２０１１
　各実施形態における各装置の各構成要素は、これらの機能を実現するプログラム２００４をＣＰＵ２００１が取得して実行することによって、実現される。各装置の各構成要素の機能を実現するプログラム２００４は、例えば、予め記憶装置２００５やＲＡＭ２００３に格納されており、必要に応じてＣＰＵ２００１が読み出す。なお、プログラム２００４は、通信ネットワーク２００９を介してＣＰＵ２００１に供給されてもよいし、予め記録媒体２００６に格納されており、ドライブ装置２００７が当該プログラムを読み出してＣＰＵ２００１に供給してもよい。

　各装置の実現方法には、様々な変形例がある。例えば、各装置は、構成要素毎にそれぞれ別個の情報処理装置２０００とプログラムとの任意の組み合わせにより実現されてもよい。また、各装置が備える複数の構成要素が、一つの情報処理装置２０００とプログラムとの任意の組み合わせにより実現されてもよい。

　また、各装置の各構成要素の一部又は全部は、プロセッサ等を含む汎用または専用の回路（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）や、これらの組み合わせによって実現される。これらは、単一のチップによって構成されてもよいし、バスを介して接続される複数のチップによって構成されてもよい。各装置の各構成要素の一部又は全部は、上述した回路等とプログラムとの組み合わせによって実現されてもよい。

　各装置の各構成要素の一部又は全部が複数の情報処理装置や回路等により実現される場合には、複数の情報処理装置や回路等は、集中配置されてもよいし、分散配置されてもよい。例えば、情報処理装置や回路等の各々は、通信ネットワークを介して接続される形態として実現されてもよい。なお、通信ネットワークとしては、例えば、クライアントアンドサーバシステム、クラウドコンピューティングシステム等が挙げられる。

１、２　通信システム
１０、１０Ａ，１０Ｂ　車両
２０　通信装置
２１　通信手段
２２　検出手段
２３　撮像手段
２４　位置情報取得手段
２００１　ＣＰＵ
２００２　ＲＯＭ
２００３　ＲＡＭ
２００４　プログラム
２００５　記憶装置
２００７　ドライブ装置
２００８　通信インターフェース
２００９　通信ネットワーク
２０１０　入出力インターフェース
２０１１　各構成要素を接続するバス

Claims

　車両と通信する通信手段と、
　前記車両の速度に応じた速度情報を検出する検出手段と、を備え、
　前記通信手段は、前記速度情報に基づいて、
　　前記速度が第１の速度である場合、第１の周波数を用いて前記車両と通信し、
　　前記速度が前記第１の速度よりも速い第２の速度である場合、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数を用いて、前記車両と通信する、
　通信システム。
　前記検出手段は、前記車両に対する指示を出す信号器から、前記指示に応じた前記速度情報を取得する
　請求項１に記載の通信システム。
　前記車両を撮像する撮像手段を更に備え、
　前記検出手段は、前記撮像手段により撮像された前記車両の映像に基づいて、前記速度情報を取得する、請求項１に記載の通信システム。
　前記車両の位置情報を取得する位置情報取得手段を更に備え、
　前記検出手段は、前記位置情報取得手段により取得された前記車両の前記位置情報に基づいて、前記速度情報を取得する、請求項１に記載の通信システム。
　車両の速度に応じた速度情報を検出し、
　前記速度情報に基づく前記速度が第１の速度である場合、第１の周波数を用いて前記車両と通信し、
　前記速度情報に基づく前記速度が前記第１の速度よりも速い第２の速度である場合、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数を用いて、前記車両と通信する、
　通信方法。
　車両の速度に応じた速度情報を検出する処理、
　前記速度情報に基づく前記速度が第１の速度である場合、第１の周波数を用いて前記車両と通信する処理、
　前記速度情報に基づく前記速度が前記第１の速度よりも速い第２の速度である場合、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数を用いて、前記車両と通信する処理、
　を情報処理装置に実行させるプログラムを記憶する記憶媒体。