JPH06301888A - 路車間無線通信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高品質の路車間双方向情報通信が簡素化、小型
化されかつ低コスト化された機器で実現できる路車間無
線通信方式を提供すること。 【構成】 路上に設けられた路上機と、車両に設けられ
た車載機とを具備し、該路上機と車載機との間で双方向
の通信を行う無線通信システムであって、路上機（ａ）
に設けられ、該路上機（ａ）から車載機（ｂ）への通信
時と車載機（ｂ）から路上機（ａ）への通信時とにおい
て無変調波を供給する搬送波発振器２５と、車載機
（ｂ）に設けられ、該車載機（ｂ）から路上機（ａ）へ
の通信時において搬送波発振器２５から供給される無変
調波を変調する送信変調器２８とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、路上に設けられた路上
機と該路上を走行する車両との間で無線情報通信を行う
路車間無線通信方式に関するものである。

【０００２】

【従来技術】近年のモータリゼーションの進展、高度情
報化社会の発展にともない、各種の交通、運輸情報シス
テムおよび経路誘導システムが出現している。これらの
システムにおいて、システムに共通的に提供できる無線
通信システムの構築が大きな課題となっている。

【０００３】図２及び図３は、従来の移動車両に対する
情報通信の伝送形態の概略を示す図である。図２（ａ）
は、一般公衆電話網との接続を目的とした自動車電話方
式および特定の企業、機関の車両を対象としたＭＣＡ方
式での無線伝送形態であり、半径５〜２５Ｋｍ程度のゾ
ーンを有する基地局（図示せず）と道路１の上を走行す
る車両２との間で通信を行うものである。しかしなが
ら、この無線伝送形態は非常に多くの無線チャンネル切
替に関連して基地局、車載機共に高価な機器構成とな
る。さらに無線ゾーンの大きさ関係から、この無線伝送
形態では移動車両２の位置に密着して精度の高い交信を
必要とする交通制御システムへの拡張は本質的に困難で
ある。

【０００４】図２（ｂ）は、バスロケーションシステム
或いは自動車総合管制システムで開発された極小ゾーン
での無線形態であって、道路１に埋設した路面ループコ
イル３と車両２に設けた車載コイル４との間で無線結合
による通信を行う通信方式である。この場合路面ループ
コイル３の構造上、搬送周波数は３００ＫＨｚ以下に制
限され、速度に大きな制約があり、路上の車両と基地局
との間で画像情報を伝送することは全く不可能である。

【０００５】図２（ｃ）に示す伝送形態は、当初車両番
号認識方式として開発されたものであり、路上機５から
マイクロ波帯の搬送波を送り、車両２に設けた車載機６
で該搬送波を受信して車両番号コードで変調して路上機
５に送り返すいわゆる質問応答形式の通信を行うもので
あり、極めて簡素化された低コストの車載機６で実現し
うる点で大きな特徴があるが、その反面、簡単なコード
情報のみ片方向通信となる。

【０００６】図３は上記図２（ｃ）の伝送形態のもと
で、基地面と路上車両との間で時分割的に双方向通信を
行うようにした自動車総合管制システムに用いるミリ波
通信方式における路上機および車載機の従来の構成を示
すブロック図である。該自動車総合管制システムでは、
基地局と路上車両との間の両リンクに異なる搬送波を採
用し、路上機、車載機共に夫々ミリ波発振器１１を有す
る同じ回路構成とし、マジックーＴ１２と１／４波長位
相器１３の動作により、アンテナ１４の送・受信共用化
を行うと共に、２個のミキサ・変調器１５，１６のペア
により中間波回路と接続するように構成される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の伝送形態で
も上述のように種々の欠点があり、図３に示す路上機お
よび車載機においても、路車間通信の普及が進展した段
階では、路上機と比較して車載機の台数がはるかに多い
ことを考慮すると、特に車載機側の低コスト化を図るこ
とが必要である。マジックーＴ１２のような導波管回路
系でのみ構成可能な方式では、機器の低コスト化、小型
化に大きな障害となるという欠点を有している。

【０００８】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、高品質の路車間双方向情報通信が簡素化、小型化さ
れかつ低コスト化された機器で実現できる路車間無線通
信方式を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、路上に設けられた路上機と、車両に設けら
れた車載機とを具備し、該路上機と車載機との間で双方
向の通信を行う無線通信システムであって、路上機に設
けられ、該路上機から車載機への通信時と車載機から路
上機への通信時とにおいて無変調波を供給する搬送波発
振器と、車載機に設けられ、該車載機から路上機への通
信時において搬送波発振器から供給される無変調波を変
調する送信変調器とを具備することを特徴とする。

【００１０】

【作用】路車間無線通信システムに用いられる搬送波発
振器は、路車間無線通信器の置かれる比較的苛酷な温度
環境条件のもとでも、所定の周波数安定度を確保する必
要があり、装置コストの比較的大きな割合を占めてい
る。本発明では上記のように搬送波発振器を路上機にの
み設けて両リンクで共通に使用するようにしたので、高
品質の路車間双方向情報通信を行う無線通信システムの
簡素化、小型化、低コスト化が可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明に係る路車間無線通信方式に用いる
路上機及び車載機の構成を示すブロック図で、同図
（ａ）は路上機、同図（ｂ）は車載機を示す。図１にお
いて、２１及び２６は夫々路上機及び車載機用のＴＥＭ
−端子駆動平面形の円偏波用プリントアンテナである。
夫々の端子ＡおよびＡ’は同じ旋回方向の円偏波を駆動
するように構成されている。

【００１２】２２および２７は夫々の円偏波用プリント
アンテナ２１，２６を送・受信共用にするためのサーキ
ュレータである。路車間での情報通信は時分割で双方向
に行われ、路上機から車載機への情報通信時には、路上
機は搬送波発振器２５の出力を送信変調器２４により変
調して前記円偏波用プリントアンテナ２１から車載機へ
送信する。車載機は路上機からの該送信波を円偏波用プ
リントアンテナ２６で受信して受信ポートにより設けた
高周波ダイオードスイッチ回路からなる回線切替器２９
により受信器３０に送る。

【００１３】車載機から路上機への情報通信時には、路
上機の送信変調器２４に変調信号を加えないで無変調搬
送波を路上機より円偏波用プリントアンテナ２１を介し
て車載機に送信し、車載機は該無変調搬送波を円偏波用
プリントアンテナ２６を介して受信して受信ポートの回
線切替器２９により送信変調器２８に導き、該送信変調
器２８により振幅変調して送信する。該変調波は路上機
の受信ポートに接続されている受信器２３により受信さ
れる。

【００１４】図４は本発明に係る他の路車間無線通信方
式の路上機および車載機の構成を示すブロック図で、同
図（ａ）は路上機、同図（ｂ）は車載機を示す。図４に
おいて、３１および３８は夫々路上機および車載機のＴ
ＥＭ２端子駆動の平面形の円偏波用プリントアンテナで
あり、該円偏波用プリントアンテナ３１，３８の２端子
ＡとＢおよびＡ’とＢ’は、夫々ハイブリッド回路３
２，３９の夫々の２端子ＣとＤおよびＣ’とＤ’と互い
に旋回方向が反対の円偏波を駆動する端子となる。

【００１５】駆動端子ＣおよびＣ’には夫々の円偏波用
プリントアンテナを送・受信共用にするためのサーキュ
ーレータ３３および４０が接続されている。路上機から
の車載機への情報通信時には路上機の搬送波発振器３７
の出力を送信変調器３６で振幅変調し回線切替器３５に
よりハイブリッド回路３２の駆動端子Ｄに導き、円偏波
用プリントアンテナ３１を介して車載機に送信し、車載
機は路上機からの該送信波を円偏波用プリントアンテナ
３８を介して受信して駆動端子Ｄ’に導き受信器４２で
受信する。

【００１６】車載機から路上機への情報通信時には、路
上機の送信変調器３６に変調信号を加えないで無変調搬
送波を回線切替器３５によりサーキュレータ３３に導
き、ハイブリッド回路３２の端子Ｃを駆動して円偏波用
プリントアンテナ３１より車載機に送信し、車載機は該
無変調搬送波を円偏波用プリントアンテナ３８を介して
受信し、サーキュレータ４０の受信ポートに接続されて
いる送信変調器４１で振幅変調してサーキュレータ４０
の送信ポートを経てハイブリッド回路３９の端子Ｃ’を
駆動して送信する。

【００１７】図１および図４の実施例に使用される路上
機および車載機の送信変調器２４，２８および３６，４
１は、最近急速に高性能化が進展したＧａＡｓＭＥＳ−
ＦＥＴを使用することにより高電力利得を有する変調器
が構成でき、また、路上機あるいは車載機の受信器２
３，３０および３４，４２にもＧａＡｓＭＥＳ−ＦＥＴ
の前置増幅器を組入れることにより低雑音化が容易にで
きる。

【００１８】図１および図４の実施例の基本的な構成上
の一つの特徴は、路上機、車載機間の情報通信の両リン
ク共に円偏波を適用して夫々の旋回方向の配分を最適に
したことにある。一般的に無線通信では直線偏波の適用
が通常であって、衛星通信の分野以外での円偏波の適用
例は非常に少ない。

【００１９】衛星通信の場合における円偏波の適用の理
由は、衛星の姿勢および電波が電離層内を通過する時の
地磁気の作用に起因するファラデー回転による偏波面の
変動を回避することにある。この場合、衛星局−地球局
間の両リンクで異なる搬送波周波数での互いに逆旋回の
円偏波を使用している。円偏波の他の適用例としては、
上記実施例に示す路車間で双方向情報通信とは全く異な
る用途であるが、走行車両の相対速度を検知して衝突防
止装置を駆動するためのドップラレーダ方式が提案され
ている（特開昭４９−３６２９４号公報）。

【００２０】この場合、物標（前行車両の後面）に入射
した円偏波の旋回方向を反転して反射する特殊な反射器
を取付けて、対向車線の走行車からのレーダ放射波を識
別することを目的としており、該反射器として旋回方向
が互いに反対な二つのヘリカルアンテナを組合せて構成
している。

【００２１】上記実施例の路車間無線通信装置において
は、車載機から路上機への情報通信時に路上機から送信
する無変調搬送波の円偏波と車載機から路上機への情報
信号で変調された送信波の円偏波との旋回方向が同じに
なるように構成される。このように両波の円偏波の旋回
方向の関係を設定することにより、金属反射板による円
偏波の反射は旋回方向が反転する性質があることから、
路上機から送信された無変調搬送波が走行車両の車体あ
るいは路面で反射して旋回方向が反転して路上機に戻る
不要反射波と、車載機から路上機への送信波と識別で
き、通信品質の向上に貢献することになる。

【００２２】一方、路上機から車載機への情報通信時に
ついては、該通信時が時分割で動作することのために原
理的には任意の旋回方向でもよく、路上機から車載機へ
の送信波を車載機から路上機への情報通信時の路車間で
の両波と同じ旋回方向とした場合が図１、反対の旋回方
向とした場合が図４の実施例に相当する。図１の実施例
の場合には端子構造が簡単な一端子駆動の平面形の円偏
波用プリントアンテナを使用できる利点があり、図４の
実施例の場合には車載機に回線切替器を使用しなくても
よい利点を夫々有している。

【００２３】また、上記路車間無線通信においては、上
述のような円偏波の適用の有効性に加えて、平面形の円
偏波用プリントアンテナを装置の構成要素とすることに
よる装置の小型化、低コスト化がなされている。即ち、
従来からの円偏波用アンテナとしてのヘリカルアンテナ
はその巻線方向により取扱う円偏波の旋回方向が固定さ
れることおよび高周波化に問題があり、また導波管系に
よる構成ではファラデイ回転子による円偏波変換器を必
要とし、小型化、低コスト化が困難である等の問題があ
り、これが路車間無線通信の分野での円偏波の適用を疎
外する要因になっていた。

【００２４】これに対して、上記実施例で効果的に適用
されている平面形の円偏波用プリントアンテナは主とし
て衛生通信分野での適用を目的に高利得アレイ化構成、
ミリ波帯への適用周波数の拡張等を含め近年急速に進展
したものであり、（K.R.Carver & J.W.Mink;IEEE Tran
s.,Vol AP-29,No.1,P2〜P24,1981）マイクロストリップ
形、スロット形等の素子構造を基本としTEM回路系への
接続が容易であり、写真蝕刻技術により量産化が可能で
あり、薄形化、低コスト化が可能となる。平面形の円偏
波用プリントアンテナとしては、一端子駆動形と二端子
駆動形とがあり、前者は図１、後者は図４の実施例に夫
々適用される。

【００２５】上記実施例の路車間無線通信装置の基本的
な構成に関する次の特徴は、路車間での双方向情報通信
の両リンクで同じ周波数の搬送波を使用して搬送発振器
を路上機側にのみに設けて両リンクで共通に使用するよ
うにしたことにある。路車間無線通信システムに用いら
れる搬送発振器は、路車間無線通信器の置かれる比較的
苛酷な温度環境条件のもとでも、所定の周波数安定度を
確保する必要があり、装置コストの比較的大きな割合を
占めており、上記実施例において搬送波発振器２５，３
７を路上機側のみとしたことは車載機の簡素化、小型
化、低コスト化にとって非常に大きな効果を発揮する。

【００２６】上記実施例における路車間無線通信システ
ムは具体的には、例えば１０ＧＨｚ帯の搬送波周波数の
１チャンネルのみ使用して、路車間の両リンクに円偏波
を適用しその旋回方向を最適に選定し、路上機、車載機
共に、利得１５〜２５ｄＢの平面形のプリントアンテナ
を送・受信共用で使用し、路上機−車載機間伝送距離数
ｍで、電送速度５１２Ｋｂｉｔ／ｓｅｃまたはそれ以上
の双方向の電送を可能とし、４本／ｍｍの解像度をもつ
大きさＡ６版の画像を含めた通信内容も、１００Ｋｍ／
Ｈでの走行車両が僅か２．５ｍの距離の走行中に伝送を
完了することが可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば搬送
波発振器を路上機にのみ設けて路車間の両リンクで共通
に使用するようにしたので、高品質の路車間双方向情報
通信を行う無線通信システムの簡素化、小型化、低コス
ト化が可能となるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る路車間無線通信方式を適用する無
線通信システムの構成を示す図で、図１（ａ）は路上
機、図１（ｂ）は車載機の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】図２（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ従来の
移動車両に対する無線伝送形態を示す概略図である。

【図３】図２（ｃ）の形態における路上機および車載機
の構成を示すブロック図である。

【図４】本発明に係る路車間無線通信方式を適用する無
線通信システムの他の構成を示す図で、図４（ａ）は路
上機、図４（ｂ）は車載機の構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

２１ 円偏波用プリントアンテナ ２２ サーキュレータ ２３ 受信器 ２４ 送信変調器 ２５ 搬送波発振器 ２６ 円偏波用プリントアンテナ ２７ サーキュレータ ２８ 送信変調器 ２９ 回線切替器 ３０ 受信器 ３１ 円偏波用プリントアンテナ ３２ ハイブリッド回路 ３３ サーキュレータ ３４ 受信器 ３５ 回線切替器 ３６ 送信変調器 ３７ 搬送波発振器 ３８ 円偏波用プリントアンテナ ３９ ハイブリッド回路 ４０ サーキュレータ ４１ 送信変調器 ４２ 受信器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 路上に設けられた路上機と、車両に設け
   られた車載機とを具備し、該路上機と車載機との間で双
   方向の通信を行う無線通信システムであって、 前記路上機に設けられ、該路上機から前記車載機への通
   信時と車載機から路上機への通信時とにおいて無変調波
   を供給する搬送波発振器と、 前記車載機に設けられ、該車載機から前記路上機への通
   信時において前記搬送波発振器から供給される無変調波
   を変調する送信変調器とを具備することを特徴とする路
   車間無線通信方式。