JPH11261478A

JPH11261478A - 路車間通信システム

Info

Publication number: JPH11261478A
Application number: JP10367765A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Kamemura; 昭寛亀村; Tadashi Araki; 正荒木; Nobuyuki Hirakata; 宣行平方
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1998-12-24
Publication date: 1999-09-24
Anticipated expiration: 2018-12-24
Also published as: JP3008946B2

Abstract

(57)【要約】【課題】搬送波間干渉や符号間干渉を防止でき、路上と
車両との安定な通信を可能にする路車間通信システムを
提供する。【解決手段】同一内容の信号をＯＦＤＭ変調して複数の
光ファイバ５ａ，５ｂに送出するための信号送出装置２
１と、道路に沿って異なる位置に配置され、固有の指向
性を有し、前記光ファイバ５ａ，５ｂに送出された信号
をそれぞれ受信し、この受信された信号に基づき、電波
を同一セル内にそれぞれ放射するための複数の路上送信
アンテナ４ａ，４ｂと、前記路上送信アンテナ４ａ，４
ｂから放射されてくる電波を受信するための車載受信ア
ンテナ、およびこの車載受信アンテナにより受信し復調
を行う受信手段を有する車載装置とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の路上アンテ
ナを道路に沿って配置し、道路に一連のセルを形成する
ことにより車載装置との移動通信を可能にするマイクロ
セル路車間通信システムに関する。特に、本発明は、デ
ータの変調方式として直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）
方式を採用する路車間通信システムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】道路管理者と車両との間の通信需要は、
今後ますます増加する方向にある。特に高速道路におい
て、車両の運転者に負担をかけずに、かつ、互いに事故
を起こさないような道路走行を実現しようとすれば、道
路側の情報と車両側の情報とを頻繁にやり取りする必要
がある。このようなシステムを発展させていくと、道路
と車両との両方に各種センサやカメラを網羅し、道路側
と車両側とで緊密に連絡しあって運転する自動運転シス
テムにつながっていく（たとえば、特願平７−４３２６
０号参照）。

【０００３】自動運転への将来的拡張を考慮し、車両に
対する運転支援システム（以下「路車間通信システム」
という）を構築するにあたっては、道路上に連続したセ
ルを設ける必要がある。そこで、道路に沿って漏洩同軸
ケーブルを敷設することが考えられるが、敷設工事が大
掛かりになる上、漏洩同軸ケーブルを地面から比較的低
い位置に設置する必要があるので、車線横断方向に電波
の届く距離が短いという欠点がある。

【０００４】これに対して、図１２に示すように、路上
アンテナ１２０を所定間隔で道路の各所に設置して通信
を行うようにすれば、１つの路上アンテナ１２０で比較
的広いセル１２１を確保することができる。この場合、
路上アンテナ１２０は、光ファイバなどを介して道路管
理者側の基地局にそれぞれ結合されていることは言うま
でもない。

【０００５】路上アンテナ１２０を設置した場合、大型
車が小型車に接近すると、小型車から路上アンテナ１２
０を見通せなくなることがある。図１３は、バスにより
形成された電波遮蔽エリア１２２に小型車が入って通信
が困難になった状態を示す図である。特に、周波数の高
いマイクロ波やミリ波は回折角が小さく、遮蔽されやす
い。このため、路車間において通信が途絶えてしまって
通信ができなくなる。

【０００６】そこで、路上と車両との連続的な通信を可
能にするため、固有の指向性を有する路上送信アンテナ
を、道路に沿って配置し、各路上送信アンテナから同一
内容の電波を同一セル内に放射する、複局送信の提案が
行なわれている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、路上アンテナ
を設置すれば、道路の付近の構造物が反射体になった
り、複数の車両がセル内に存在することにより、マルチ
パス遅延波が発生して、搬送波間干渉や符号間干渉が起
こるのが通常である。符号間干渉が生じると、受信電波
の受信レベルが大きくても、ビット誤り率が改善されず
に、いわゆるフロア誤りが生じることになる。

【０００８】特に複局送信の場合、同一セル内に同じよ
うな送信電力で複数の電波が放射されるので、前記の搬
送波間干渉や符号間干渉が強く現れ、その影響を取り除
くことは、システム構築の上で必須となる。一般に、シ
ングルキャリア(単一搬送波)を用いた移動体通信方式で
は、マルチパス遅延波による符号間干渉の影響を避ける
ため、伝送線路と逆特性を持つ等化器を受信機に備える
ことが行われている。

【０００９】しかし、自動車はセル内で高速移動するた
め、受信電界の時間当たりの変動が大きくて等化器の計
算速度が追いつかず、ある一定の伝送誤り率以下で信号
伝送を行うことはできない。また、等化器を実現するた
めのハードウェアの規模が大きくなり、消費電力も大き
くなる。また、高速移動を前提とした路車間通信におい
ては、セルごとに異なった周波数の電波を用いて通信を
行うが、車両の走行に伴って短時間に複数のセルを通過
するため、車載通信機の送受信周波数を高速に切り換え
る必要がある。このため、高速引き込み可能な発振器を
備える、あるいは複数の発振器を備えるなどの対策が必
要になり、機器の小型化、低コスト化の妨げとなる。

【００１０】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、搬送波間干渉や符号間干渉を防止でき、路
上と車両との安定な通信を可能にする路車間通信システ
ムを提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段および発明の効果】前記目
的を達成するための請求項１記載の路車間通信システム
は、ＯＦＤＭ変調された同一内容の信号を複数の伝送線
に送出するための信号送出装置と、道路に沿って異なる
位置に配置され、固有の指向性を有し、前記信号送出装
置から前記伝送線に送出された信号をそれぞれ受信し、
この受信された信号に基づき、電波を同一セル内にそれ
ぞれ放射するための複数の路上送信アンテナと、前記路
上送信アンテナから放射されてくる電波を受信するため
の車載受信アンテナ、およびこの車載受信アンテナによ
り受信し復調を行う受信手段を有する車載装置とを含む
ものである。

【００１２】本発明では、複数の路上送信アンテナから
同一内容のデータによりＯＦＤＭ変調された信号に基づ
いて電波が放射される。この場合、各路上送信アンテナ
は固有の指向性（無指向性も含む）を有するから、各路
上送信アンテナから放射される電波は、道路を走行する
車両に対して異なる方向から到来する。したがって、車
両の一方からの電波が大型車によって遮蔽されても、車
載装置では、車両の他方からの電波の受信レベルが大き
くなる。したがって、路上送信アンテナと車載装置との
通信は可能になる。

【００１３】また、道路を走行する車両に対して異なる
方向から到来する電波を受信するので、マルチパスが発
生しやすい環境にあるが、本発明ではマルチパスに強い
ＯＦＤＭ方式を好適に採用する。前記伝送線に信号を送
出する際の伝送方式は、光ファイバ無線伝送方式であっ
てもよい（請求項２）。

【００１４】本発明によれば、信号送出装置からは高周
波レベルの信号が光ファイバを通して路上送信アンテナ
に給電されるから、路上送信アンテナごとに信号送出装
置を設ける必要はない。そのため、路上送信アンテナの
構成を簡素化できる。前記車載装置は、車両データによ
りＯＦＤＭ変調された電波を放射するための車載送信ア
ンテナをさらに有し、道路に沿って異なる位置に配置さ
れ、固有の指向性を有し、前記車載送信アンテナから放
射されてくる電波を受信し、この受信された電波に対応
する信号を所定の伝送線にそれぞれ送出するための複数
の路上受信アンテナと、この複数の路上受信アンテナか
ら前記伝送線に送出された信号に基づいて復調を行う路
上受信手段とをさらに含むものであってもよい（請求項
４）。

【００１５】本発明では、車両側から路上側に対して車
両データが提供される。この場合、車載装置では、車載
送信アンテナから電波が放射され、各路上受信アンテナ
における受信レベルは、マルチパスの影響を受けて、指
向性に依存する。したがって、いわゆる複局で受信する
ことにより、路上側において電波を確実に受信すること
ができ、車両データを誤りなく復元することができる。

【００１６】前記伝送線に信号を送出する際の伝送方式
は、光ファイバ無線伝送方式であってもよい（請求項
５）。本発明によれば、路上受信アンテナにおいて受信
された受信号を高周波のまま伝送線に送出できるから、
信号選択装置において各受信信号の受信レベルを高周波
レベルのまま容易に比較できる。そのため、路上受信ア
ンテナおよび信号選択装置の構成を簡素化できる。

【００１７】また、データのＯＦＤＭ変調方式としてシ
ンボルごとにガード時間を設けた直交周波数分割多重
（ＯＦＤＭ）方式を採用することができる（請求項３、
請求項６）。一般に、車両に対して複数の方向から電波
が到来する場合、いわゆるマルチパス妨害が生じるおそ
れがある。具体的には、車両の位置によって、路上送信
アンテナからの距離に差が生じるために、各路上送信ア
ンテナから放射される電波の伝搬遅延時間差が発生し、
符号間干渉が生じる。

【００１８】しかし、本発明においてはシンボルごとに
ガード時間を設けて、干渉する符号が重ならないように
することができるから、マルチパスによる遅延に起因す
る符号間干渉を回避できる。なお、複数の路上送信アン
テナから同一セルに送信を行なう場合、局間での搬送周
波数の微妙な差異が生ずるおそれがあるが、ＯＦＤＭ
は、搬送周波数の差異による伝送品質の劣化が他の伝送
方式に比べて劣ることが知られている。この問題に対し
ては、前記請求項２又は請求項５記載の光ファイバ無線
伝送方式が極めて有効かつ経済的な解決法であり、これ
により各局の搬送波周波数を完全に一致させることがで
きる。

【００１９】請求項７記載の路車間通信システムは、前
記複数の路上送信アンテナは、１つのセルを分割した複
数のサブエリアをそれぞれ形成するものであることを特
徴とする。本発明によれば、同一内容の道路交通データ
によりＯＦＤＭ変調された電波がそれぞれ個別のサブエ
リアに放射されるから、サブエリアが変わるたびに、電
波の到来方向が変わる。したがって、あるサブエリアに
おいて電波が遮蔽されていても、次のサブエリアに達す
れば、電波を受信できる。そのため、同一セル内におい
て車両側と路上側との通信が途絶えることはなく、連続
的な通信が可能になる。

【００２０】また、各路上送信アンテナのサブエリア
は、１つのセルを分割したものだから、路上送信アンテ
ナの送信電力は小さくて済む。そのため、路上送信アン
テナにかかるコストを低減できる。請求項８記載の路車
間通信システムによれば、複数の連続したセルにわたっ
て同一周波数、同一内容により通信を行う。

【００２１】例えば、路上送信アンテナから車載アンテ
ナへの下り回線信号は、車両が隣のセルに移動した場合
でも同一内容、同一搬送周波数であるため、車載通信機
の発振器を切り換える必要がない。このような構成は、
マルチパスに強いという一般の通信方式にはないＯＦＤ
Ｍを採用することにより初めて可能になる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。 −第１実施形態− 図１は、本発明の第１実施形態に係る路車間通信システ
ムの構成を示す概念図である。この路車間通信システム
は、地上局１と車両２に搭載されている車載装置３との
間で通信を行うためのものである。

【００２３】地上局１では、道路に沿って複数のセルＥ
が連続的に形成される。各セルＥの道路の長手方向に関
する境界付近には、それぞれセルＥ内に向く指向性を有
する第１路上アンテナ４ａおよび第２路上アンテナ４ｂ
が設置されている。第１路上アンテナ４ａおよび第２路
上アンテナ４ｂからは、同一周波数（たとえば6(GHz)
帯）の電波がセルＥ内に放射されるようになっている。
具体的には、第１路上アンテナ４ａからは白抜き矢印で
示す方向に向けて電波が放射され、第２路上アンテナ４
ｂからは黒塗り矢印で示す方向に向けて電波が放射され
る。したがって、セルＥ内の各点では、道路の長手方向
に関して前後方向から同一周波数の電波が到来すること
になる。そのため、車両２がセルＥ内を通過する際に
は、車両２の前後方向から電波を受信することになる。

【００２４】なお、路上アンテナ４の地上からの高さｈ
は、たとえば10(m) であり、セルＥの道路の長手方向に
関する長さｒは、たとえば100(m)である。各路上アンテ
ナ４ａ、４ｂは、それぞれ光ファイバ５ａ、５ｂを介し
て１つの基地局６に接続されている。各光ファイバ５
ａ、５ｂは、それぞれ、上り／下り用の２本の光ファイ
バから構成される。これにより、同軸ケーブルなどを伝
送線として用いる場合に比べて、信号の減衰を低く抑え
ることができ、通信品質の劣化を防止できる。

【００２５】基地局６は、前方道路形状情報などの運転
支援情報を含む道路交通データをＯＦＤＭ変調した信号
を光ファイバ５ａ、５ｂを介して各路上アンテナ４ａ、
４ｂに与える。これにより、各路上アンテナ４ａ、４ｂ
から放射される電波には、同一の道路交通データが含ま
れることになる。また、車載装置３から受け取った車両
データ（車両ＩＤ、および各種センサ（図示せず）にお
いて検出された路面状態に関するデータを含む）を各路
上アンテナ４ａ、４ｂから取得し、適切な処理を施す。

【００２６】また、基地局６から放射されるＯＦＤＭ変
調された電波の搬送周波数は、隣接する基地局６間で同
一であり、通信されるデータの内容も同一である。この
ように同一周波数の搬送波を用いて同一内容の信号を伝
送することにより、車両が隣接するセルに移行するに際
し、車載発振器の周波数を変更する必要がないため、車
載装置に、高価な高速引き込み可能な発振器を備える必
要がなく、あるいは複数の発振器を備える必要がなくな
り、機器の低コスト化、小型化が可能となる。

【００２７】図２は、車載装置３の構成を示す概念図で
ある。車載装置３は、車載通信部１１と車載アンテナ部
１２とを有している。車載通信部１１は、車両データを
含む電波を車載アンテナ部１２から放射する。また、車
載通信部１１は、車載アンテナ部１２において受信され
た各路上アンテナ４ａ、４ｂからの放射電波に含まれる
道路交通データを取得し、この取得された道路交通デー
タをたとえばドライバに報知する。

【００２８】図３は、地上局１の電気的構成を示すブロ
ック図である。基地局６は、道路交通データを路上アン
テナ４に与えるための送信装置２１を備えている。送信
装置２１は、データを分割し、互いに直交する複数の搬
送波を使って多重するＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency
Division Multiplex) 変調方式を採用している。送信装
置２１は、誤り訂正符号化回路(Forward Error Correct
ion Encoder)１３０と、インターリーブ回路１３１と、
差動符号化回路１３２と、逆フーリエ変換回路１３３
と、アップコンバータ１３４等とを備える。

【００２９】誤り訂正符号化回路１３０は、ブロック符
号化や畳み込み符号化などの誤り訂正を施す回路であ
る。道路に電界強度の強弱（定在波）が生じ、走行車両
において受信信号の振幅および位相の不規則な変化（フ
ェージング）が現れるので、この誤り訂正は、有効な手
段となる。インターリーブ回路１３１は、ディジタルオ
ーディオ放送ＤＡＢ(Digital Audio Broadcasting)など
で採用されている時間インターリーブと周波数インター
リーブとを行う回路である。

【００３０】差動符号化回路１３２は、前の信号との間
の差分をとることによる復調を可能にするための符号化
を行う回路である。伝送路が不安定になった場合でも、
この差分をとることにより、その影響をキャンセルする
ことができる。逆フーリエ変換回路１３３は、シリアル
情報を直並列変換して逆フーリエ変換を施し、逆フーリ
エ変換したものを再び並直列変換してシリアルに戻し、
シリアルに戻されたシンボル列を時間圧縮して、後ろの
シンボルを前にもってくることでガード時間を設定する
という諸機能を実現する回路である。

【００３１】アップコンバータ１３４は、前述したミキ
サ部２３と同様、無線周波数に周波数変換する回路であ
る。アップコンバータ１３４で変換された無線伝送用の
送信信号は、電気／光変換部(E/O) ２６において光信号
に変換され、光カプラ５９を介して分配され、上り用の
２本の光ファイバ５ａ、５ｂに送出される。光ファイバ
５ａ、５ｂに送出された光信号は、それぞれ、路上アン
テナ４ａ、４ｂに取り付けられた光／電気変換部(O/E)
２７ａ、２７ｂにて電気信号に変換された後、各路上ア
ンテナ４ａ、４ｂから電波として放射される。前記光カ
プラ５９の構成として、公知のものが使用できる（例え
ば、Fiber Optic Communications社のＣ−ＮＳシリー
ズ）。

【００３２】図４は、ＯＦＤＭによるシンボル伝送の様
子を周波数軸ｆ、時間軸ｔ上に図示したものである。有
効シンボル長はＴSで表され、ガード時間はΔｔで表さ
れている。時間圧縮比は、（ＴS＋Δｔ）／ＴSで示され
る。本実施形態では、ガード時間Δｔを、マルチパスに
よる遅延時間よりも長くとっている。このことにより、
長い伝搬遅延時間があっても、受信側においては、シン
ボルの重なりを無視して復調することができる。

【００３３】マルチパスによる遅延時間は、実際には、
当該セルにおいて実測して求めることができる。また、
セルの大きさから経験的に割り出してもよい。具体的に
は、セルの大きさが１００ｍならば、５００nsecくらい
と予想している。基地局６は、図３に示すように、車両
データを路上アンテナ４ａ、４ｂから取得するための受
信装置２８を備えている。各路上アンテナ４ａ、４ｂに
おいて車載アンテナ１２から放射された電波が受信され
ると、この受信電波に対応する受信信号は、それぞれ、
電気／光変換部(E/O) ２９ａ、２９ｂにおいて光信号に
そのまま変換された後、下り用の２本の光ファイバ５
ａ、５ｂにそれぞれ送出され、基地局６の受信装置２８
に与えられる。

【００３４】受信装置２８は、２つの光／電気変換部(O
/E) ３０ａ、３０ｂを有し、この２つの光／電気変換部
３０ａ、３０ｂにおいて前記各光信号を元の受信信号に
変換する。各受信信号は、高周波増幅部３１ａ、３１ｂ
においてそれぞれ増幅された後、半導体スイッチなどか
ら構成されるスイッチ部３２に与えられる。また、増幅
後の受信信号は、レベル比較部３３にも与えられる。レ
ベル比較部３３は、各受信信号の受信レベルを比較し、
いずれの受信レベルが大きいかを調べる。そして、最大
受信レベルを有する受信信号を通過させるように、スイ
ッチ部３２を制御する。スイッチ部３２を通過した受信
信号は、ミキサ部３４において局部発振部３５から発振
されている周波数変換用搬送波と混合されて周波数変換
された後、検波部３６に与えられる。そして、検波部３
６において復調用搬送波による同期検波が施された後、
復号部３７に与えられ、車両データに対応する受信符号
に変換される。

【００３５】なお、図３のブロック図では、スイッチ部
３２によって、２つの信号を切り換えていたが、所定の
重みで２つの信号を合成する構成をとってもよい。この
場合、「所定の重み」は、レベル比較部３３で比較され
た各受信信号の受信レベルに基づいて決められる。ま
た、図３のブロック図では、スイッチ部３２は、高周波
増幅部３１ａ、３１ｂにおいてそれぞれ増幅された高周
波信号を切り換えていた。しかし、検波部３６で検波さ
れた後のデータを切り換え又は合成する構成をとっても
よく、復号部３７で復号された後の符号データを切り換
え又は合成する構成をとってもよい。

【００３６】図５は、検波部の後段にスイッチ部３２を
配置し、同期検波後に通過させるべき受信信号を選択す
る構成を示す。さらに詳述すれば、各高周波増幅部３１
ａ、３１ｂにおいて増幅された受信信号は、ミキサ部３
４ａ、３４ｂにそれぞれ与えられて周波数変換され、検
波部に３６ａ、３６ｂおいて同期検波された後、スイッ
チ部３２に与えられる。一方、レベル比較部３３は、各
高周波増幅部３１ａ、３１ｂにおいて増幅された後の受
信信号のうち最大受信レベルを有する受信信号を通過さ
せるように、スイッチ部３２を制御する。

【００３７】このように、検波後に受信信号の選択処理
を行うようにすれば、受信信号に雑音が入りにくく、信
号品質の劣化を防止できるという利点がある。以上の構
成において、光ファイバ５ａ、５ｂに光信号を送出する
際の伝送方式として、いわゆる光ファイバ無線伝送方式
（たとえば、A.J.Cooper,"FIBER/RADIO' FOR THE PROVI
SION OF CORDLESS/MOBILE TELEPHONY SERVICES IN THE
ACCESSNETWORK",Electron.Lett.,Vol.26,No.24(Nov.199
0) 参照）を利用している。

【００３８】したがって、各路上アンテナ４ａ、４ｂご
とに送受信装置を設ける必要がなく、送受信装置は基地
局６に一括して設置することができるから、路上アンテ
ナ４ａ、４ｂの構成を簡素化できる。また、基地局６で
は、各路上アンテナ４ａ、４ｂから与えられた受信信号
を高周波のまま処理できる。したがって、レベル比較部
３３において、各受信信号の高周波受信レベルを容易に
比較できる。そのため、受信装置２８の構成の簡素化を
図ることができる。

【００３９】また送信装置２１は、前述のようにＯＦＤ
Ｍ(Orthogonal Frequency DivisionMultiplex) 変調方
式を採用している。ＯＦＤＭでは搬送波の周波数は、狭
い間隔で並んでいるので、周波数にずれがあると、搬送
波間に干渉が生じ、通信品質が著しく劣化する。そこ
で、前述したように、光カプラ５９で分配するファイバ
無線伝送方式を採用すれば、路上アンテナ４ａ、４ｂか
ら放射される搬送波の周波数は原理的に同一なので、こ
のような不都合がない。したがって、マルチパス干渉妨
害に強いというＯＦＤＭの利点を、本路車間通信システ
ムにおいて遺憾なく発揮することができる。

【００４０】図６は、車載アンテナ１２において路上ア
ンテナ４ａ、４ｂから放射されてくる電波を受信する受
信装置の構成を示すブロック図である。受信装置は、ダ
ウンコンバータ１４０と、フーリエ変換回路１４１と、
差動復号回路１４２と、デインターリーブ回路１４３
と、誤り訂正復号回路１４６とを備えている。

【００４１】フーリエ変換回路１４１は、送信側の逆フ
ーリエ変換回路１３３と逆の処理をする回路で、有効シ
ンボル長ＴSのウィンドウ長でフーリエ変換することに
より、復号信号を得る。差動復号回路１４２、デインタ
ーリーブ回路１４３は、それぞれ差動符号化回路１３
２、インターリーブ回路１３１と逆の処理をする回路で
ある。

【００４２】誤り訂正復号回路１４６は、誤り訂正符号
化回路１３０と逆の処理をする回路である。図７は、路
上アンテナ４ａ、４ｂから放射される電波の遮蔽につい
て説明するための上空から道路を見た概念図である。セ
ルＥの道路の長手方向に関する長さｒが100(m)、路上ア
ンテナ４の高さが10(m) である場合において、たとえば
図７(a) に示すように、車高約3.8(m)、車幅約3(m)の２
台のトラック１６１、１６２がセルＥのほぼ中央付近を
走行している場合を想定する。

【００４３】この場合、第１路上アンテナ４ａから放射
される電波がトラック１６１、１６２によって遮蔽され
るエリア１６３は、トラック１６１、１６２の進行方向
に対して前方側に現れる。この電波遮蔽エリア１６３の
道路の長手方向に沿った長さは、最大約12(m) である。
一方、第２路上アンテナ４ｂから放射される電波がトラ
ック１６１、１６２によって遮蔽されるエリア１６４
は、トラック１６１、１６２の進行方向に対して後方側
に現れる。この場合においても、電波遮蔽エリア１６４
の道路の長手方向に沿った長さは、最大約12(m) であ
る。

【００４４】トラック１６１の前方およびトラック１６
２の後方においては、図７(a) から明らかなように、２
つの電波遮蔽エリア１６３、１６４が重複することはな
い。したがって、この区間を車両２が走行している場合
には、車載装置３では、路上アンテナ４ａ、４ｂのうち
いずれか一方からの放射電波を受信できる。そのため、
同一セルＥ内において、車載装置３と路上アンテナ４と
の通信が途絶えることはない。

【００４５】一方、２台のトラック１６１、１６２で挟
まれた区間では、２台のトラック１６１、１６２の車間
距離によっては、２つの電波遮蔽エリア１６３、１６４
が重複する重複エリア１６５が現れる。具体的には、２
台のトラック１６１、１６２の車間距離が20(m) 未満に
なれば、重複エリア１６５が現れる。しかし、通常走行
時において２台のトラック１６１、１６２の車間距離が
20(m) 未満となることは希であり、しかもその２台のト
ラック１６１、１６２の間を車両が走行することは一層
希である。したがって、通常走おいては重複エリア１６
５は現れないと考えて差し支えない。そのため、この場
合であっても、車載装置３と路上アンテナ４との通信が
途絶えることはない。

【００４６】ただし、渋滞時には、車間距離20(m) 未満
で走行する２台のトラック１６１、１６２の間に車両が
走行することは考えられる。しかし、セルＥのエリア
端、すなわち第２路上アンテナ４ｂに近づくにつれ、前
を走行しているトラック１６１による電波遮蔽エリア１
６４は短くなっていくから、２つの電波遮蔽エリア１６
３、１６４の重複エリア１６５が狭くなっていき、通信
が可能になる。この場合、車両は、セルＥのエリア端近
傍を走行しているから、通信可能になってから短時間で
セルＥを退出するおそれがあるが、渋滞時は車両の移動
速度は遅いため、必要な通信は遂行できる。

【００４７】次に、図７(b) に示すように、１台のトラ
ック１６１が第２路上アンテナ４ｂの近傍を走行してい
る場合について考える。この場合、トラック１６１によ
る第２路上アンテナ４ｂからの放射電波を遮蔽するエリ
ア１６３は、トラック１６１の後方側約2(m)程度であ
る。この場合、たとえトラック１６２がトラック１６１
に近づいてきて電波遮蔽エリア１６３、１６４の重複エ
リアが形成されても、その重複エリアの長さは最長2(m)
である。一方、車載装置３を搭載している車両２の前後
長は通常5(m)程度であるから、重複エリアが形成されて
も通信が途絶えることはない。

【００４８】なお、電波遮蔽エリア１６３、１６４は、
上述の説明のように、トラック１６１、１６２の前後に
だけ現れるのではなく、トラック１６１、１６２の車線
横断方向にも現れる。電波遮蔽エリア１６３、１６４の
車線からのはみ出し具合は、路上アンテナ４の路側から
の張り出し具合で変化する。具体的には、路上アンテナ
４を路側とこの路側に隣接する車線１６６との境界付近
に位置させた場合、図７(a) に示すように、電波遮蔽エ
リア１６３、１６４は、トラック１６１、１６２が走行
している車線１６７に隣接する車線１６８の中央付近ま
でしか達しない。さらに、図７(c) に示すように、路上
アンテナ４を路側に隣接する車線１６６の中央付近まで
延ばせば、車線横断方向に形成される電波遮蔽エリアは
さらに短くなる。したがって、たとえば図７に示す例に
おいて、車載アンテナ１２を車両２の右寄りに設置すれ
ば、車線横断方向に形成される電波遮蔽エリアについて
は問題とならない。

【００４９】以上のようにこの第１実施形態によれば、
１つのセルＥにおいて路上アンテナ４から放射される電
波の伝搬経路を２経路にしているから、車両２がトラッ
クのような大型車の近傍を走行していても、電波の遮蔽
を回避できる。しかも、ＯＦＤＭ方式を採用し、ガード
時間をとってシンボル間の干渉を回避しているから、マ
ルチパス妨害の影響を回避できる。したがって、車載装
置３と路上アンテナ４との連続的な通信を良好に行え
る。

【００５０】なお、上述の説明では、１つのセルＥを形
成する一対の路上アンテナ４ａ、４ｂをセルＥの道路の
長手方向に関する各エリア端に設置している。しかし、
路上アンテナ４ａ、４ｂの設置位置はエリア端に限定さ
れることはなく、たとえば、図８に示すように、エリア
端よりもセルＥの中央に近い位置に設置するようにして
もよい。また、上述の説明では、一対の路上アンテナ４
ａ、４ｂによって１つのセルＥを形成しているが、３本
以上の路上アンテナによって１つのセルＥを形成するよ
うにしてもよい。つまり、路上アンテナ４の設置位置に
しても路上アンテナ４の数にしても、要は、車両２に対
して異なる方向から電波を到来させることができればよ
い。

【００５１】また、上述の説明では、路上アンテナ４
ａ、４ｂは、光ファイバ無線伝送方式を利用し、受信信
号の周波数を変換せずにそのまま光信号に変換してい
る。しかし、たとえば路上アンテナ４ａ、４ｂにおいて
受信信号の周波数を低い周波数に変換し、そのうえで光
信号に変換して光ファイバ５ａ、５ｂに送出するように
してもよい。この構成によれば、光信号の光源として一
般に用いられるレーザダイオードは安価なもので済むか
ら、コストダウンを図ることができる。

【００５２】なお、この場合、基地局６から局部発振信
号を路上アンテナ４ａ、４ｂに送出する方式（たとえば
特開平６−１４１３６１号公報参照）を採用すれば、各
路上アンテナ４ａ、４ｂにおいて変換された後の受信信
号の周波数をほぼ完全に一致させることができる。 ―第２実施形態― 図９は、本発明の第２実施形態に係る路車間通信システ
ムの構成を示す概念図である。図９において、図１と同
じ機能部分については同一の参照符号を使用する。

【００５３】前記第１実施形態では、一対の路上アンテ
ナ４ａ、４ｂによって１つのセルＥを形成することによ
り電波遮蔽を回避しているのに対して、この第２実施形
態では、複数の路上アンテナ７１を同一周波数の電波が
放射されるセルＥ内に設置し、セルＥを複数のサブエリ
アＥｓに分割することにより電波遮蔽を回避するように
している。

【００５４】さらに詳述すれば、１つの基地局６には、
４つの路上アンテナ７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄが
光ファイバ７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ（以下総称
するときは「光ファイバ７２」という。）を介してそれ
ぞれ接続されている。各路上アンテナ７１ａ〜７１ｄか
らは、同一内容の道路交通データによりＯＦＤＭ変調さ
れた同一周波数の電波をそれぞれサブエリアＥｓに向け
て放射している。

【００５５】この場合、たとえば、車両がサブエリアＥ
ｓのほぼ中央よりも下流側を走行している場合に、隣接
する車線を走行しているトラックが車両２の斜め後ろに
位置している場合ときには、トラックによって電波が遮
蔽されるおそれがある。しかし、そのままの状態で次の
サブエリアＥｓに達したときには、電波の到来方向が変
わって電波は車両２の前方から到来するから、トラック
が斜め後ろに位置していても、車載装置３は、次のサブ
エリアＥｓに放射されている電波を受信できる。つま
り、車載装置３では、４つのサブエリアＥｓを通過する
間に、いずれかの路上アンテナ７１からの放射電波を受
信することができる。

【００５６】なお、車両がサブエリアＥｓの境界付近を
走行している場合には、同一周波数の電波が前後方向か
ら到来するが、車載装置では、最大受信レベルの受信信
号を選択して処理対象とするので、特に問題はない。図
１０は、基地局６の電気的構成を示すブロック図であ
る。基地局６に備えられている送信装置８１は、ＯＦＤ
Ｍ変調部８２を有しており、このＯＦＤＭ変調部８２に
おいて道路交通データを含む送信信号を作成する。送信
信号は、アップコンバータ８３に与えられ、たとえば6
(GHz)帯の無線伝送用の送信信号に変換される。無線伝
送用の送信信号は、電気／光変換部(E/O) ８４において
光信号に変換された後、光カプラ５９によって４分配さ
れ、上り用の光ファイバ７２ａ〜７２ｄに送出される。

【００５７】基地局６に備えられている受信装置８５
は、路上アンテナ７１ａ〜７１ｄから下り用の光ファイ
バ７２ａ〜７２ｄにそれぞれ送出された光信号を受信号
に変換する電気／光変換部(E/O) ８６ａ、８６ｂ、８６
ｃ、８６ｄを備えている。各受信信号は、受信ＩＦ部８
７ａ、８７ｂ、８７ｃ、８７ｄにおいて周波数変換用搬
送波と混合されて周波数変換された後、検波部８８ａ、
８８ｂ、８８ｃ、８８ｄに与えられ、ＯＦＤＭ復調が施
される。その後、スイッチ部８９に与えられる。また、
各受信信号は、レベル比較部９０にも与えられる。レベ
ル比較部９０は、各受信信号の受信レベルを比較し、い
ずれの受信レベルが大きいかを調べる。そして、最大受
信レベルを有する受信信号を通過させるように、スイッ
チ部８９を制御する。スイッチ部８９を通過した受信信
号は、復号部９１において復号化され、車両データに対
応する符号が作成される。

【００５８】なお、図１０のブロック図では、スイッチ
部８９によって、複数の信号を切り換えていたが、所定
の重み付けベクトルで複数の信号を合成する構成をとっ
てもよい。この場合、「所定の重み付けベクトル」は、
レベル比較部９０で比較された各受信信号の受信レベル
に基づいて決められる。また、図１０のブロック図で
は、スイッチ部８９は、検波部８８ａ〜８８ｄで検波さ
れた信号を切り換えていた。しかし、電気／光変換部(E
/O) ８６ａ〜８６ｄの高周波出力信号を切り換え又は合
成する構成をとってもよく、復号部９１で復号された後
の符号データを切り換え又は合成する構成をとってもよ
い。

【００５９】図１１は、路上アンテナ７１の電気的構成
を示すブロック図である。路上アンテナ７１には、アン
テナ通信装置１００が取り付けられている。アンテナ通
信装置１００は、送信部１０１を備えている。送信部１
０１は、基地局６から光ファイバ７２に送出された光信
号を送信信号および搬送波生成用基準信号に変換する光
／電気変換部(O/E) １０２を有している。光／電気変換
部１０２の出力は、図示しない帯域通過フィルタを介し
て送信ＩＦ部１０３に与えられる。その結果、送信ＩＦ
部１０３には、送信信号のみが与えられる。送信信号
は、送信ＩＦ部１０３において増幅された後、さらに送
信ミキサ部１０４に与えられる。また、光／電気変換部
１０２の出力は、図示しない低域通過フィルタを介して
局部発振部１０５に与えられる。その結果、搬送波生成
用基準信号のみが局部発振部１０５に与えられる。局部
発振部１０５は、搬送波信号に基づいて搬送波を発振
し、送信ミキサ部１０４に与える。送信ミキサ部１０４
は、送信信号と搬送波とを混合して無線伝送用の送信信
号を作成する。無線伝送用の送信信号は、高周波増幅部
１０６において高周波増幅された後、サーキュレータ１
０７を介して路上アンテナ７１から電波として放射され
る。

【００６０】アンテナ通信装置１００は、また、受信部
１０８を備えている。受信部１０８は、路上アンテナ７
１により受信され、サーキュレータ１０７を通過してき
た受信信号を高周波増幅するための高周波増幅部１０９
を備えている。増幅後の受信信号は、受信ミキサ部１１
０において、局部発振部１０５から発振されている搬送
波と混合されて増幅された後、さらに受信ＩＦ部１１１
において周波数変換された後、電気／光変換部(E/O) １
１２において光信号に変換され、光ファイバ７２に送出
される。

【００６１】以上のようにこの第２実施形態によれば、
同一内容の道路交通データによりＯＦＤＭ変調された同
一周波数の電波を複数のサブエリアＥｓに分けて放射す
るようにしているから、車載装置３では、いずれかのサ
ブエリアＥｓにおいて放射電波を受信できる。したがっ
て、同一セルＥ内において車載装置３と路上アンテナ７
１との通信が途絶えることはなく、連続的な通信が可能
になる。

【００６２】また、サブエリアＥｓは比較的小さいか
ら、路上アンテナ７１の送信電力は小さくて済む。した
がって、路上アンテナ７１にかかるコストを低減でき
る。本発明の実施の形態の説明は以上のとおりである
が、本発明は上述の２つの実施形態に限定されるもので
はなく、本発明の範囲内で種々の設計変更を施すことが
可能である。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば、車両に対して複数の方
向から電波を到来させるようにしているから、同一セル
内において路上と車両との連続的な通信が途絶えること
はない。そのため、車両に対して漏れなく道路交通デー
タを提供できる。また、変調方式としてＯＦＤＭを採用
することによって、誤り率の低い符号伝送をすることが
できる。

【００６４】たとえばこの路車間通信システムを自動運
転システムに適用する場合、車両の自動運転を適切に行
える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る路車間通信システ
ムの構成を示す概念図である。

【図２】車載装置の構成を示す概念図である。

【図３】地上局の電気的構成を示すブロック図である。

【図４】ＯＦＤＭによるシンボル伝送の様子を周波数軸
ｆ、時間軸ｔ上に図示したグラフである。

【図５】基地局内の受信装置の電気的構成の他の形態を
示すブロック図である。

【図６】車載装置の電気的構成を示すブロック図であ
る。

【図７】電波の遮蔽について説明するための上空から道
路を見た図である。

【図８】路上アンテナの設置位置の他の形態を示す図で
ある。

【図９】本発明の第２実施形態に係る路車間通信システ
ムの構成を示す概念図である。

【図１０】第２実施形態に係る車載装置内の受信装置の
電気的構成を示すブロック図である。

【図１１】路上アンテナの電気的構成を示すブロック図
である。

【図１２】従来の路車間通信システムの構成を示す概念
図である。

【図１３】従来の路車間通信システムにおける電波の遮
蔽を説明するための図である。

【符号の説明】

１地上局３車載装置４ａ第１路上アンテナ４ｂ第２路上アンテナ５ａ、５ｂ光ファイバ１１車載通信部１２車載アンテナ２１送信装置７１、７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ路上アンテナ７２、７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ光ファイバ１００アンテナ通信装置１３３逆フーリエ変換回路１４１フーリエ変換回路ＥセルＥｓサブエリア

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直交周波数分割多重 (ＯＦＤＭ；Orthogon
al Frequency Division Multiplex)変調された同一内容
の信号を複数の伝送線に送出するための信号送出装置
と、道路に沿って異なる位置に配置され、固有の指向性を有
し、前記信号送出装置から前記伝送線に送出された信号
をそれぞれ受信し、この受信された信号に基づき、電波
を同一セル内にそれぞれ放射するための複数の路上送信
アンテナと、前記路上送信アンテナから放射されてくる電波を受信す
るための車載受信アンテナ、およびこの車載受信アンテ
ナにより受信し復調を行う受信手段を有する車載装置と
を含むことを特徴とする路車間通信システム。
【請求項２】前記伝送線に信号を送出する際の伝送方式
は、光ファイバ無線伝送方式であることを特徴とする請
求項１記載の路車間通信システム。
【請求項３】データのＯＦＤＭ変調方式としてシンボル
ごとにガード時間を設けたＯＦＤＭ方式を採用すること
を特徴とする請求項１又は請求項２記載の路車間通信シ
ステム。
【請求項４】前記車載装置は、車両データによりＯＦＤ
Ｍ変調された電波を放射するための車載送信アンテナを
さらに有し、道路に沿って異なる位置に配置され、固有の指向性を有
し、前記車載送信アンテナから放射されてくる電波を受
信し、この受信された電波に対応する信号を所定の伝送
線にそれぞれ送出するための複数の路上受信アンテナ
と、この複数の路上受信アンテナから前記伝送線に送出され
た信号に基づいて復調を行う路上受信手段とをさらに含
むことを特徴とする請求項１記載の路車間通信システ
ム。
【請求項５】前記伝送線に信号を送出する際の伝送方式
は、光ファイバ無線伝送方式であることを特徴とする請
求項４記載の路車間通信システム。
【請求項６】車載装置におけるデータのＯＦＤＭ変調方
式としてシンボルごとにガード時間を設けたＯＦＤＭ方
式を採用することを特徴とする請求項４又は請求項５記
載の路車間通信システム。
【請求項７】前記複数の路上送信アンテナは、１つのセ
ルを分割した複数のサブエリアをそれぞれ形成するもの
であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいず
れかに記載の路車間通信システム。
【請求項８】複数の連続したセルにわたって、同一周波
数、同一内容の信号により通信を行うことを特徴とする
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の路車間通信
システム。