路側通信装置
【課題】路車間通信システムにおいて必要な通信エリアを確保しつつ同一スロット間干渉を低減させる。
【解決手段】所定のタイムスロットで車両に対して情報を送信する路側通信装置であって、当該路側通信装置のサービスエリアを記憶するサービスエリア記憶手段と、車両に対して情報を送信する送信手段と、車両から、当該車両の位置情報および前記路側通信装置との通信の通信品質を受信する受信手段と、受信された車両の位置情報から前記路側通信装置のサービスエリア端付近に存在する車両を特定し、当該車両の通信品質が閾値よりも高ければ前記送信手段の通信エリアを狭め、前記車両の通信品質が前記閾値よりも低ければ前記送信手段の通信エリアを広げる、通信制御手段と、を備える。
【解決手段】所定のタイムスロットで車両に対して情報を送信する路側通信装置であって、当該路側通信装置のサービスエリアを記憶するサービスエリア記憶手段と、車両に対して情報を送信する送信手段と、車両から、当該車両の位置情報および前記路側通信装置との通信の通信品質を受信する受信手段と、受信された車両の位置情報から前記路側通信装置のサービスエリア端付近に存在する車両を特定し、当該車両の通信品質が閾値よりも高ければ前記送信手段の通信エリアを狭め、前記車両の通信品質が前記閾値よりも低ければ前記送信手段の通信エリアを広げる、通信制御手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、路車間通信における通信エリア制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高度道路交通システム（ITS: Intelligent Transport System）の一環として、
路車間通信を用いて車両に運転支援情報を送信する運転支援システムの開発が進められている。路車間通信においては、各路側機にタイムスロットが割り当てられ、同一の周波数帯を用いて時分割で同報通信することが想定されている。複数のタイムスロットの使用が検討されているＩＴＳ運転支援システムにおいて路車間通信の時間占有率を任意に定義した場合、例えば図２に示すようなスロット構成にすることが考えられる。
【０００３】
ここで、路側機の配置や、地形などの環境の影響により、路側機のサービスエリアに対して電波が到達せずに通信を確保できないという状況が考えられる。また逆に、路側機からの電波が飛びすぎた場合には、同一スロット間での干渉によりうまく通信ができないという状況が考えられる。したがって、路側機のサービスエリア全体に情報を送信できるとともに、不要な電波送信を抑制することが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１１０６３３号公報
【特許文献２】特開平１１−２６６１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、路車間通信システムにおいて必要な通信エリアを確保しつつ同一スロット間干渉を低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明に係る路側通信装置は、所定のタイムスロットで車両に対して情報を送信する路側通信装置であって、当該路側通信装置のサービスエリアを記憶するサービスエリア記憶手段と、車両に対して情報を送信する送信手段と、車両から、当該車両の位置情報および前記路側通信装置との通信の通信品質を受信する受信手段と、受信された車両の位置情報から前記路側通信装置のサービスエリア端付近に存在する車両を特定し、当該車両の通信品質が閾値よりも高ければ前記送信手段の通信エリアを狭め、前記車両の通信品質が前記閾値よりも低ければ前記送信手段の通信エリアを広げる、通信制御手段と、を備える。
【０００７】
ここで、通信エリアの制御は、送信電力を制御することで行っても良い。また、アンテナが送信ビームのチルト角を変更可能な指向性アンテナであれば、ビームチルト角を制御することで通信エリアの広さを制御しても良い。
【０００８】
このように、車両から得られる位置情報に基づいて、サービスエリア端付近に存在する車両を特定し、車両から得られる通信品質情報に基づいてその車両が通信エリアの端部となるように通信エリア範囲を制御することで、サービスエリアを確保しつつ不必要に遠くまで電波が飛ぶことを防止できる。
【０００９】
また、本発明において、隣接する路側通信装置とは異なるタイムスロットが割り当てら
れており、前記隣接する路側通信装置に割り当てられるタイムスロットで、前記隣接する路側通信装置が送信する情報と同じ情報を前記送信手段によって送信する、ことも好ましい。
【００１０】
このようにすることで、たとえば地形や大型の車両など環境の影響によりサービスエリア全体に路側通信装置から電波が届かない場合であっても、車両は隣接する路側通信装置から情報を取得することができる。
【００１１】
なお、路側通信装置が常に隣接する路側通信装置（交差点）の情報を送信しても良いが、不要な電波を送出すると干渉を招いたりして不都合が生じる場合がある。したがって、隣接する路側通信装置を支援する必要がある場合のみ、隣接する路側通信装置が送信すべき情報を送信することが好ましい。この状況判断は支援する路側通信装置の方で行っても良いし、支援される側が判断して隣接する路側通信装置にその旨を伝えても良い。
【００１２】
支援する路側通信装置の方で判断する場合には、路側通信装置は以下の構成を採ることが好ましい。すなわち、前記サービスエリア記憶手段は、前記隣接する路側通信装置のサービスエリアも記憶しており、前記受信手段は、車両から、当該車両の位置情報および隣接する路側通信装置との通信品質を受信し、前記通信制御手段は、前記車両が前記隣接する路側通信装置のサービスエリア内に位置し、かつ隣接する路側通信装置との通信品質が所定値よりも低い場合に、前記送信手段によって、前記隣接する路側通信装置に割り当てられるタイムスロットで、前記隣接する路側通信装置が送信する情報と同じ情報を前記送信手段によって送信する。
【００１３】
また、支援される側が判断する場合には、路側通信装置は以下の構成を採ることが好ましい。すなわち、前記通信制御手段によって通信エリアを広げる制御を行っても車両の通信品質が前記閾値以上とならない場合に、隣接する路側通信装置に対してその旨を通知する隣接路側機連携手段と更に有し、前記通信制御手段は、前記隣接路側機連携手段によって隣接する路側通信装置から前記通知を受けた場合には、前記隣接する路側通信装置に割り当てられるタイムスロットで、前記隣接する路側機が送信する情報と同じ情報を前記送信手段によって送信する。
【００１４】
このように隣接路側通信装置を支援する必要がある場合のみ隣接路側通信装置が送信する情報と同じ情報を送信することで、不要な干渉を防ぐことができる。
【００１５】
本発明は、上記手段の少なくとも一部を含む路側通信装置として捉えることができる。また、本発明は、上記の処理を行う路車間通信方法、さらには、これらの方法を実現するためのプログラムとして捉えることもできる。また、上記の手段及び処理を含む路車間通信システムとして捉えることもできる。上記手段および処理の各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、路車間通信システムにおいて必要な通信エリアを確保しつつ同一スロット間干渉を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態にかかる車載端末および路側機の機能ブロックを示す図である。
【図２】路側機の配置とタイムスロット割当を説明する図である。
【図３】第１の実施形態における路側機が行う通信エリア制御の処理を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施形態における通信エリア制御を説明するための図である。
【図５】第１の実施形態における通信エリア制御を説明するための図である。
【図６】路側機がサービスエリア全体に対して情報提供できない場合に、隣接路側機が情報提供を支援することを説明する図である。
【図７】第２の実施形態にかかる路側機の機能ブロックを示す図である。
【図８】第２の実施形態における路側機が行う隣接路側機に対する情報提供支援処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
本実施形態にかかる路車間通信システムは、交差点に路側機（路側通信装置）が設けられ、路側機ごとに定められたサービスエリア内に位置する車両に対して運転を支援する情報を送信する。運転支援情報としては、たとえば、信号に関する情報、交差点に進入する車両の情報、道路上の障害物情報、渋滞末尾情報などを例としてあげられる。本実施形態にかかる路車間通信では、同報通信によってサービスエリア内の全ての車両に対して同じ情報を与える。もちろん、個々の車両に対して個別の情報を与えてもかまわない。路車間通信システムは７００ＭＨｚ帯の単一周波数帯を用い、そのサービスエリアは数十〜数百ｍ程度に設定される。なお、使用周波数帯は５．８ＧＨｚ帯等であっても良い。
【００１９】
また、本実施形態においては、車両同士も路車間通信と同じ周波数帯を用いて情報のやりとりを行う。路車間通信と車車間通信が同一周波数帯を利用するため、時分割で路車間通信と車車間通信が利用される。路車間通信では路車間優先エリアにおいて時分割で各路側機にタイムスロットが割り当てられて、路側機から車両に対して同報通信を行う。
【００２０】
路側機は各交差点に配置される。図２に、路側機（基地局）の配置イメージと、９つのタイムスロット利用する場合のスロット割り当てを示す。このように隣接する路側機に互いに異なるタイムスロットが割り当てられる。ここで、サービスエリアの広さは交差点（路側機）ごとに定めて良い。サービスエリアの広さは路側機から電波が到達する範囲内とすべきであるが、障害物など環境の影響によってはサービスエリア内に電波が届かないことが考えられる。また、交差点（路側機）が密集している状況では路側機からの電波が飛びすぎて同一スロット間干渉が生じることが考えられる。図２の例では、交差点Aにおい
て交差点Jからの電波によって同一スロット間干渉が生じうる。
【００２１】
図１は、本実施形態における車載端末（車載通信装置）１０と路側機（路側通信装置）２０の機能ブロックを示す図である。
【００２２】
車載端末１０は、アンテナ１１、送信部１２、受信部１３、通信品質取得部１４、ＧＰＳ装置１５を備える。受信部１３は、路側機２０や他の車載端末から送信される情報を受信する。通信品質取得部１４は、路車間通信及び車車間通信の通信品質として、受信信号の搬送波対雑音比（ＣＮ比）を測定する。ＧＰＳ装置１５は、ＧＰＳ衛星からの受信情報に基づいて、自車の位置情報を２次元または３次元の座標データによって特定する装置である。送信部１２は、路側機から受信に応答して、車載端末ＩＤ、位置情報、および路側機から受信信号のＣＮ比を送信する。
【００２３】
路側機２０は、アンテナ２１、送信部２２、受信部２３、通信制御部２４、サービスエリア記憶部２５を有する。アンテナ２１は、サービスエリアに対して電波を送信可能であれば、無指向性のアンテナであっても良いし指向性のアンテナであっても良い。なお、指向性アンテナを利用する場合は、ビームチルト角を調整可能なアンテナを利用することが好ましい。
【００２４】
送信部２２は、車両に通知すべき情報をデータ処理部（不図示）から取得して、変調処理等を施してから送信する。送信のタイミングは路側機２０に割り当てられたタイムスロットにおいて行われる。
【００２５】
受信部２３は、車両から送信される情報を取得し、復調処理等を施して受信情報に含まれる位置情報および路車間の通信品質を取得する。取得された位置情報と通信品質は通信制御部２４に送られる。
【００２６】
通信制御部２４は、送信部２２に与える送信パラメータを指定して、路側機２０から送信される電波が到達するエリア（通信エリア）を制御する。通信エリアの広さを調整するには、送信電波の電力を調整しても良いし、送信電波のビームチルト角を調整しても良いし、またその両方を調整しても良い。以下、通信制御部２４が通信エリアを調整する際の処理内容について説明する。通信制御部２４は、受信部２４から得られる車両の位置情報と、サービスエリア記憶部２４に記憶されている路側機２０のサービスエリアとを比較して、サービスエリア端部に位置する車両を特定する。サービスエリア内のどの位置をサービスエリア端部とみなすかは種々の方法が考えられ、たとえば、記憶されているサービスエリアの境界から所定距離以内の領域をサービスエリア端部と見なすことが考えられる。そして、サービスエリア端部に位置すると判定された車両から送られる通信品質（ＣＮ比）を参照して、通信可能なＣＮ比の閾値よりも高ければ送信電力を下げたりビームチルト角を大きくしたりすることで通信エリアを狭くし、閾値よりも低ければ送信電力を上げたりビームチルト角を小さくすることで通信エリアを広くする。この調整は、送信電力やビームチルト角が安定するまで行われる。また、安定した後も所定の間隔で調整を行う。
【００２７】
図３は本実施形態にかかる路側機が行う通信エリア制御の処理を示すフローチャートである。また、図４に、路側機２０とそのサービスエリア３１が示されている。以下、図３および図４を参照しながら、路側機が行う通信エリア制御の動作例を説明する。
【００２８】
路側機２０は割り当てられたタイムスロットで情報を送信しており、路側機２０からの情報を取得した車両ａ〜ｄは位置情報と通信品質（ＣＮ比）とを含む情報を路側機２０へ送信している。路側機２０は、サービスエリア３１内の車両から送信される情報に含まれる位置情報と通信品質とを受信する（Ｓ１０２）。そして、車両から受信した位置情報を基に、サービスエリア３１の端部に位置する車両を特定する（Ｓ１０４）。図４の例では、路側機２０は無指向性アンテナを利用することを想定しているので、サービスエリア３１は路側機２０の両側に広がっている。したがって、領域３２および領域３３がサービスエリア端部に該当する。たとえば、領域３２および領域３３はサービスエリア記憶部２５に記憶しておくことができる。図４に示す状況では、領域３２に位置する車両ａと領域３３に位置する車両ｄがサービスエリア端部に位置する車両として特定される。
【００２９】
次に、サービスエリア端部に位置する車両について、その車両が送信するＣＮ比測定値（Ｒｄｂとする）と通信可能なＣＮ比の閾値（Ｘｄｂとする）とを比較する（Ｓ１０６）。ＣＮ比測定値Ｒｄｂと閾値Ｘｄｂが等しい場合（Ｘ−Ｒ＝０）は通信エリアを変化させない。ＣＮ比測定値Ｒｄｂが閾値Ｘｄｂよりも小さい（Ｘ−Ｒ＞０）場合は、送信電力を上げることで通信エリアを広くする（Ｓ１０８）。ＣＮ比測定値Ｒｄｂが閾値Ｘｄｂよりも大きい（Ｘ−Ｒ＜０）場合は、送信電力を下げることで通信エリアを狭くする（Ｓ１１０）。なおここで、ＣＮ比測定値と閾値の比較において、両者の差が所定の範囲内であれば一致するものと判断してかまわない。
【００３０】
送信電力が安定しているか、すなわち、直近の所定期間内に受信電力が変化していないか判定し（Ｓ１１２）、安定していない場合はステップＳ１０２へ戻り通信エリアの調整を続行する。一方、送信電力が安定している場合は、処理を終了する。図４の例では、サ
ービスエリア端部に位置する車両ａ，ｄの通信品質が通信可能なＣＮ比程度となるように送信電力を制御する。こうすることで、サービスエリア３１内全体に情報を送信できるとともに、サービスエリア３１の外部に不要の電波が到達し干渉を起こすことを避けられる。
【００３１】
なお、図４は路側機２０が無指向性アンテナを利用した場合の例であるが、図５に示すように路側機２０が指向性アンテナを利用し、そのサービスエリア３４が路側機２０の片方側だけに存在する場合も考えられる。この場合、サービスエリア３４の端部は、図に領域３５として示すように路側機２０から最も離れた部分となる。路側機２０のこのサービスエリア端部に位置する車両のＣＮ比が閾値Ｘｄｂとなるように通信エリア範囲を制御する。ここで、指向性アンテナを利用しているので、送信出力を変化させるだけでなく送信ビームのチルト角を変化させることによっても通信エリア範囲を制御できる。
【００３２】
本実施形態によれば、路側機に定められたサービスエリア全体に対して情報を提供できるとともに、サービスエリア外部に不要な電波が到達して同一スロット間干渉などが生じることを抑制できる。
【００３３】
（第２の実施形態）
本実施形態においては、地形など環境の影響により路側機から送信された電波がサービスエリア全体に届かないような状況に対処する。路側機から送信される電波は、サービスエリア全体に届くにように設計されるが、環境の変化によっては設計通りに電波が届かないことがある。本実施形態では、このような状況において隣接する路側機が情報提供の支援を行う。
【００３４】
具体的には、図２に示すような路側機配置およびスロット割当では、交差点Ａに位置する路側機はスロット１のタイミングで交差点Ａに関する安全運転情報を送信し、交差点Ｂに位置する路側機はスロット２のタイミングで交差点Ｂに関する安全運転情報を送信している。ここで、図６に示すように、交差点Ａの路側機６１がそのサービスエリア６３全体に情報配信ができない状況を考える。このとき、交差点Ｂの路側機６２が、スロット１のタイミングで交差点Ａと同じ安全運転情報を送信して、交差点Ａのサービスエリアを確保する。なお、それぞれの路側機は、隣接する路側機のスロットタイミングで隣接交差点についての交通安全情報を常に送信しても良いが、不要な電波送信による干渉を防ぐために、１つの路側機でサービスエリア全体をカバーできないときのみ隣接路側機が支援する。
【００３５】
図７は本実施形態にかかる路側機の機能構成を示す図である。第１の実施形態（図１）と比較して、隣接路側機連携部２６が設けられている。隣接路側機連携部２６は、隣接する路側機と種々の情報を交換するための機能部であり、たとえば隣接する路側機との間でサービスエリア全体に対して情報提供ができているかといった情報や、送信すべき安全運転情報などを交換する。
【００３６】
本実施形態においては、サービスエリア記憶部２５には、自らのサービスエリアだけでなく、隣接する路側機（交差点）のサービスエリアも格納される。
【００３７】
また、通信制御部２４は、第１の実施形態と同じ機能（図３）を含むが、本実施形態では以下の機能を更に有する。すなわち、隣接する路側機がそのサービスエリア全体に対して情報提供が行えているか判定する機能および、情報提供が行えていない場合に隣接路側機のスロットタイミングで隣接交差点の安全運転情報を送信する機能を含む。
【００３８】
また、アンテナ２１は、送信電波の到達範囲を制限するために、指向性アンテナを用いることが好ましい。たとえば、異なる指向性を有する複数のアンテナを備え、使用するア
ンテナを切り替えるようにしても良い。
【００３９】
ここで、図６において交差点Ｂの路側機６２が交差点Ａの路側機６１を支援する必要があるか、言い換えると路側機６１がそのサービスエリア６３全体に対して情報送信できているかを判断する手法は２通り考えられる。１つは隣接する路側機６２が判断を行う方法であり、もう１つは情報を提供している路側機６１が判断を行う方法である。
【００４０】
図８は、隣接路側機のサービスエリア全体がカバーされているかを支援する側の路側機が判断する処理を表すフローチャートである。したがって、図６の例では路側機６２によって行われる処理を示している。以下、図６を参照しつつ図８のフローチャートを説明する。路側機６２は、車両から路側機６１に対して送信される情報を傍受する（Ｓ２０２）。この情報には、車両の位置情報と路側機６１からの受信電波のＣＮ比が含まれる。したがって、車両がサービスエリア６３に位置するにもかかわらず路側機６１からの受信電波のＣＮ比が低い場合には、この車両は路側機６１から安全運転支援情報を受信できていないものと判断できる（Ｓ２０４）。このように判断した場合に、路側機６２は、路側機６１に割り当てられているタイムスロットのタイミングで、路側機６１が送信する安全運転情報を送信する（Ｓ２０６）。
【００４１】
次に、情報提供している路側機６１自身が、サービスエリア６３全体に情報が届いているかを判定するための処理について説明する。路側機６１は、第１の実施形態と同様に図３のフローチャートにしたがって通信エリアの制御を行っている。ここで、サービスエリア６３内に存在する車両の通信品質が低い場合には送信電力を上げたりビームチルト角を小さくしたりして通信エリアを拡大するように制御している（Ｓ１０８）。許容範囲内で送信電力を上げたりビームチルト角を小さくしたりしても通信品質が閾値以上とならない場合に、路側機はサービスエリア内の車両に電波が届いていないと判断できる。また、どの領域に電波が届いていないかも判断できる。このような場合は、隣接路側機連携部２６を介して、隣接路側機に対して電波が届いていない領域に対して電波を送信するように依頼する。
【００４２】
なお、路側機が隣接路側機のサービスエリアを支援する場合は、上記いずれの手法であっても、送信電波が不要な範囲に飛ばないように通信エリアを制御する。たとえば、隣接路側機のサービスエリアのうち支援すべき領域に位置する車両が最低限受信できる程度の送信電力で送信することが望まれる。また、路側機は、支援対象の路側機が位置する方向に対してのみ電波を送信すればよい。指向性の異なる複数のアンテナを用いている場合には、隣接路側機方向に対して指向性を有するアンテナからのみ送信すればよい。
【００４３】
本実施形態によれば、環境の変化などにより１つの路側機でサービスエリア全体に対して情報提供できない場合であっても、隣接する路側機が情報提供を支援することでサービスエリア全体に対して情報提供が行える。また、サービスエリア全体に情報提供できているかを判断し、できていない場合のみ支援することで不要な電波送出を抑制できる。さらに、情報提供の支援を行う場合も、支援すべき領域に通信エリアを限定することで電波の干渉を抑制できる。
【符号の説明】
【００４４】
１０ 車載端末
２０ 路側機
２１ アンテナ
２２ 送信部
２３ 受信部
２４ 通信制御部
２５ サービスエリア記憶部
２６ 隣接路側機連携部
３１，３４ サービスエリア
３２，３３，３５ サービスエリア端部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、路車間通信における通信エリア制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高度道路交通システム（ITS: Intelligent Transport System）の一環として、
路車間通信を用いて車両に運転支援情報を送信する運転支援システムの開発が進められている。路車間通信においては、各路側機にタイムスロットが割り当てられ、同一の周波数帯を用いて時分割で同報通信することが想定されている。複数のタイムスロットの使用が検討されているＩＴＳ運転支援システムにおいて路車間通信の時間占有率を任意に定義した場合、例えば図２に示すようなスロット構成にすることが考えられる。
【０００３】
ここで、路側機の配置や、地形などの環境の影響により、路側機のサービスエリアに対して電波が到達せずに通信を確保できないという状況が考えられる。また逆に、路側機からの電波が飛びすぎた場合には、同一スロット間での干渉によりうまく通信ができないという状況が考えられる。したがって、路側機のサービスエリア全体に情報を送信できるとともに、不要な電波送信を抑制することが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１１０６３３号公報
【特許文献２】特開平１１−２６６１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、路車間通信システムにおいて必要な通信エリアを確保しつつ同一スロット間干渉を低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明に係る路側通信装置は、所定のタイムスロットで車両に対して情報を送信する路側通信装置であって、当該路側通信装置のサービスエリアを記憶するサービスエリア記憶手段と、車両に対して情報を送信する送信手段と、車両から、当該車両の位置情報および前記路側通信装置との通信の通信品質を受信する受信手段と、受信された車両の位置情報から前記路側通信装置のサービスエリア端付近に存在する車両を特定し、当該車両の通信品質が閾値よりも高ければ前記送信手段の通信エリアを狭め、前記車両の通信品質が前記閾値よりも低ければ前記送信手段の通信エリアを広げる、通信制御手段と、を備える。
【０００７】
ここで、通信エリアの制御は、送信電力を制御することで行っても良い。また、アンテナが送信ビームのチルト角を変更可能な指向性アンテナであれば、ビームチルト角を制御することで通信エリアの広さを制御しても良い。
【０００８】
このように、車両から得られる位置情報に基づいて、サービスエリア端付近に存在する車両を特定し、車両から得られる通信品質情報に基づいてその車両が通信エリアの端部となるように通信エリア範囲を制御することで、サービスエリアを確保しつつ不必要に遠くまで電波が飛ぶことを防止できる。
【０００９】
また、本発明において、隣接する路側通信装置とは異なるタイムスロットが割り当てら
れており、前記隣接する路側通信装置に割り当てられるタイムスロットで、前記隣接する路側通信装置が送信する情報と同じ情報を前記送信手段によって送信する、ことも好ましい。
【００１０】
このようにすることで、たとえば地形や大型の車両など環境の影響によりサービスエリア全体に路側通信装置から電波が届かない場合であっても、車両は隣接する路側通信装置から情報を取得することができる。
【００１１】
なお、路側通信装置が常に隣接する路側通信装置（交差点）の情報を送信しても良いが、不要な電波を送出すると干渉を招いたりして不都合が生じる場合がある。したがって、隣接する路側通信装置を支援する必要がある場合のみ、隣接する路側通信装置が送信すべき情報を送信することが好ましい。この状況判断は支援する路側通信装置の方で行っても良いし、支援される側が判断して隣接する路側通信装置にその旨を伝えても良い。
【００１２】
支援する路側通信装置の方で判断する場合には、路側通信装置は以下の構成を採ることが好ましい。すなわち、前記サービスエリア記憶手段は、前記隣接する路側通信装置のサービスエリアも記憶しており、前記受信手段は、車両から、当該車両の位置情報および隣接する路側通信装置との通信品質を受信し、前記通信制御手段は、前記車両が前記隣接する路側通信装置のサービスエリア内に位置し、かつ隣接する路側通信装置との通信品質が所定値よりも低い場合に、前記送信手段によって、前記隣接する路側通信装置に割り当てられるタイムスロットで、前記隣接する路側通信装置が送信する情報と同じ情報を前記送信手段によって送信する。
【００１３】
また、支援される側が判断する場合には、路側通信装置は以下の構成を採ることが好ましい。すなわち、前記通信制御手段によって通信エリアを広げる制御を行っても車両の通信品質が前記閾値以上とならない場合に、隣接する路側通信装置に対してその旨を通知する隣接路側機連携手段と更に有し、前記通信制御手段は、前記隣接路側機連携手段によって隣接する路側通信装置から前記通知を受けた場合には、前記隣接する路側通信装置に割り当てられるタイムスロットで、前記隣接する路側機が送信する情報と同じ情報を前記送信手段によって送信する。
【００１４】
このように隣接路側通信装置を支援する必要がある場合のみ隣接路側通信装置が送信する情報と同じ情報を送信することで、不要な干渉を防ぐことができる。
【００１５】
本発明は、上記手段の少なくとも一部を含む路側通信装置として捉えることができる。また、本発明は、上記の処理を行う路車間通信方法、さらには、これらの方法を実現するためのプログラムとして捉えることもできる。また、上記の手段及び処理を含む路車間通信システムとして捉えることもできる。上記手段および処理の各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、路車間通信システムにおいて必要な通信エリアを確保しつつ同一スロット間干渉を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態にかかる車載端末および路側機の機能ブロックを示す図である。
【図２】路側機の配置とタイムスロット割当を説明する図である。
【図３】第１の実施形態における路側機が行う通信エリア制御の処理を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施形態における通信エリア制御を説明するための図である。
【図５】第１の実施形態における通信エリア制御を説明するための図である。
【図６】路側機がサービスエリア全体に対して情報提供できない場合に、隣接路側機が情報提供を支援することを説明する図である。
【図７】第２の実施形態にかかる路側機の機能ブロックを示す図である。
【図８】第２の実施形態における路側機が行う隣接路側機に対する情報提供支援処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
本実施形態にかかる路車間通信システムは、交差点に路側機（路側通信装置）が設けられ、路側機ごとに定められたサービスエリア内に位置する車両に対して運転を支援する情報を送信する。運転支援情報としては、たとえば、信号に関する情報、交差点に進入する車両の情報、道路上の障害物情報、渋滞末尾情報などを例としてあげられる。本実施形態にかかる路車間通信では、同報通信によってサービスエリア内の全ての車両に対して同じ情報を与える。もちろん、個々の車両に対して個別の情報を与えてもかまわない。路車間通信システムは７００ＭＨｚ帯の単一周波数帯を用い、そのサービスエリアは数十〜数百ｍ程度に設定される。なお、使用周波数帯は５．８ＧＨｚ帯等であっても良い。
【００１９】
また、本実施形態においては、車両同士も路車間通信と同じ周波数帯を用いて情報のやりとりを行う。路車間通信と車車間通信が同一周波数帯を利用するため、時分割で路車間通信と車車間通信が利用される。路車間通信では路車間優先エリアにおいて時分割で各路側機にタイムスロットが割り当てられて、路側機から車両に対して同報通信を行う。
【００２０】
路側機は各交差点に配置される。図２に、路側機（基地局）の配置イメージと、９つのタイムスロット利用する場合のスロット割り当てを示す。このように隣接する路側機に互いに異なるタイムスロットが割り当てられる。ここで、サービスエリアの広さは交差点（路側機）ごとに定めて良い。サービスエリアの広さは路側機から電波が到達する範囲内とすべきであるが、障害物など環境の影響によってはサービスエリア内に電波が届かないことが考えられる。また、交差点（路側機）が密集している状況では路側機からの電波が飛びすぎて同一スロット間干渉が生じることが考えられる。図２の例では、交差点Aにおい
て交差点Jからの電波によって同一スロット間干渉が生じうる。
【００２１】
図１は、本実施形態における車載端末（車載通信装置）１０と路側機（路側通信装置）２０の機能ブロックを示す図である。
【００２２】
車載端末１０は、アンテナ１１、送信部１２、受信部１３、通信品質取得部１４、ＧＰＳ装置１５を備える。受信部１３は、路側機２０や他の車載端末から送信される情報を受信する。通信品質取得部１４は、路車間通信及び車車間通信の通信品質として、受信信号の搬送波対雑音比（ＣＮ比）を測定する。ＧＰＳ装置１５は、ＧＰＳ衛星からの受信情報に基づいて、自車の位置情報を２次元または３次元の座標データによって特定する装置である。送信部１２は、路側機から受信に応答して、車載端末ＩＤ、位置情報、および路側機から受信信号のＣＮ比を送信する。
【００２３】
路側機２０は、アンテナ２１、送信部２２、受信部２３、通信制御部２４、サービスエリア記憶部２５を有する。アンテナ２１は、サービスエリアに対して電波を送信可能であれば、無指向性のアンテナであっても良いし指向性のアンテナであっても良い。なお、指向性アンテナを利用する場合は、ビームチルト角を調整可能なアンテナを利用することが好ましい。
【００２４】
送信部２２は、車両に通知すべき情報をデータ処理部（不図示）から取得して、変調処理等を施してから送信する。送信のタイミングは路側機２０に割り当てられたタイムスロットにおいて行われる。
【００２５】
受信部２３は、車両から送信される情報を取得し、復調処理等を施して受信情報に含まれる位置情報および路車間の通信品質を取得する。取得された位置情報と通信品質は通信制御部２４に送られる。
【００２６】
通信制御部２４は、送信部２２に与える送信パラメータを指定して、路側機２０から送信される電波が到達するエリア（通信エリア）を制御する。通信エリアの広さを調整するには、送信電波の電力を調整しても良いし、送信電波のビームチルト角を調整しても良いし、またその両方を調整しても良い。以下、通信制御部２４が通信エリアを調整する際の処理内容について説明する。通信制御部２４は、受信部２４から得られる車両の位置情報と、サービスエリア記憶部２４に記憶されている路側機２０のサービスエリアとを比較して、サービスエリア端部に位置する車両を特定する。サービスエリア内のどの位置をサービスエリア端部とみなすかは種々の方法が考えられ、たとえば、記憶されているサービスエリアの境界から所定距離以内の領域をサービスエリア端部と見なすことが考えられる。そして、サービスエリア端部に位置すると判定された車両から送られる通信品質（ＣＮ比）を参照して、通信可能なＣＮ比の閾値よりも高ければ送信電力を下げたりビームチルト角を大きくしたりすることで通信エリアを狭くし、閾値よりも低ければ送信電力を上げたりビームチルト角を小さくすることで通信エリアを広くする。この調整は、送信電力やビームチルト角が安定するまで行われる。また、安定した後も所定の間隔で調整を行う。
【００２７】
図３は本実施形態にかかる路側機が行う通信エリア制御の処理を示すフローチャートである。また、図４に、路側機２０とそのサービスエリア３１が示されている。以下、図３および図４を参照しながら、路側機が行う通信エリア制御の動作例を説明する。
【００２８】
路側機２０は割り当てられたタイムスロットで情報を送信しており、路側機２０からの情報を取得した車両ａ〜ｄは位置情報と通信品質（ＣＮ比）とを含む情報を路側機２０へ送信している。路側機２０は、サービスエリア３１内の車両から送信される情報に含まれる位置情報と通信品質とを受信する（Ｓ１０２）。そして、車両から受信した位置情報を基に、サービスエリア３１の端部に位置する車両を特定する（Ｓ１０４）。図４の例では、路側機２０は無指向性アンテナを利用することを想定しているので、サービスエリア３１は路側機２０の両側に広がっている。したがって、領域３２および領域３３がサービスエリア端部に該当する。たとえば、領域３２および領域３３はサービスエリア記憶部２５に記憶しておくことができる。図４に示す状況では、領域３２に位置する車両ａと領域３３に位置する車両ｄがサービスエリア端部に位置する車両として特定される。
【００２９】
次に、サービスエリア端部に位置する車両について、その車両が送信するＣＮ比測定値（Ｒｄｂとする）と通信可能なＣＮ比の閾値（Ｘｄｂとする）とを比較する（Ｓ１０６）。ＣＮ比測定値Ｒｄｂと閾値Ｘｄｂが等しい場合（Ｘ−Ｒ＝０）は通信エリアを変化させない。ＣＮ比測定値Ｒｄｂが閾値Ｘｄｂよりも小さい（Ｘ−Ｒ＞０）場合は、送信電力を上げることで通信エリアを広くする（Ｓ１０８）。ＣＮ比測定値Ｒｄｂが閾値Ｘｄｂよりも大きい（Ｘ−Ｒ＜０）場合は、送信電力を下げることで通信エリアを狭くする（Ｓ１１０）。なおここで、ＣＮ比測定値と閾値の比較において、両者の差が所定の範囲内であれば一致するものと判断してかまわない。
【００３０】
送信電力が安定しているか、すなわち、直近の所定期間内に受信電力が変化していないか判定し（Ｓ１１２）、安定していない場合はステップＳ１０２へ戻り通信エリアの調整を続行する。一方、送信電力が安定している場合は、処理を終了する。図４の例では、サ
ービスエリア端部に位置する車両ａ，ｄの通信品質が通信可能なＣＮ比程度となるように送信電力を制御する。こうすることで、サービスエリア３１内全体に情報を送信できるとともに、サービスエリア３１の外部に不要の電波が到達し干渉を起こすことを避けられる。
【００３１】
なお、図４は路側機２０が無指向性アンテナを利用した場合の例であるが、図５に示すように路側機２０が指向性アンテナを利用し、そのサービスエリア３４が路側機２０の片方側だけに存在する場合も考えられる。この場合、サービスエリア３４の端部は、図に領域３５として示すように路側機２０から最も離れた部分となる。路側機２０のこのサービスエリア端部に位置する車両のＣＮ比が閾値Ｘｄｂとなるように通信エリア範囲を制御する。ここで、指向性アンテナを利用しているので、送信出力を変化させるだけでなく送信ビームのチルト角を変化させることによっても通信エリア範囲を制御できる。
【００３２】
本実施形態によれば、路側機に定められたサービスエリア全体に対して情報を提供できるとともに、サービスエリア外部に不要な電波が到達して同一スロット間干渉などが生じることを抑制できる。
【００３３】
（第２の実施形態）
本実施形態においては、地形など環境の影響により路側機から送信された電波がサービスエリア全体に届かないような状況に対処する。路側機から送信される電波は、サービスエリア全体に届くにように設計されるが、環境の変化によっては設計通りに電波が届かないことがある。本実施形態では、このような状況において隣接する路側機が情報提供の支援を行う。
【００３４】
具体的には、図２に示すような路側機配置およびスロット割当では、交差点Ａに位置する路側機はスロット１のタイミングで交差点Ａに関する安全運転情報を送信し、交差点Ｂに位置する路側機はスロット２のタイミングで交差点Ｂに関する安全運転情報を送信している。ここで、図６に示すように、交差点Ａの路側機６１がそのサービスエリア６３全体に情報配信ができない状況を考える。このとき、交差点Ｂの路側機６２が、スロット１のタイミングで交差点Ａと同じ安全運転情報を送信して、交差点Ａのサービスエリアを確保する。なお、それぞれの路側機は、隣接する路側機のスロットタイミングで隣接交差点についての交通安全情報を常に送信しても良いが、不要な電波送信による干渉を防ぐために、１つの路側機でサービスエリア全体をカバーできないときのみ隣接路側機が支援する。
【００３５】
図７は本実施形態にかかる路側機の機能構成を示す図である。第１の実施形態（図１）と比較して、隣接路側機連携部２６が設けられている。隣接路側機連携部２６は、隣接する路側機と種々の情報を交換するための機能部であり、たとえば隣接する路側機との間でサービスエリア全体に対して情報提供ができているかといった情報や、送信すべき安全運転情報などを交換する。
【００３６】
本実施形態においては、サービスエリア記憶部２５には、自らのサービスエリアだけでなく、隣接する路側機（交差点）のサービスエリアも格納される。
【００３７】
また、通信制御部２４は、第１の実施形態と同じ機能（図３）を含むが、本実施形態では以下の機能を更に有する。すなわち、隣接する路側機がそのサービスエリア全体に対して情報提供が行えているか判定する機能および、情報提供が行えていない場合に隣接路側機のスロットタイミングで隣接交差点の安全運転情報を送信する機能を含む。
【００３８】
また、アンテナ２１は、送信電波の到達範囲を制限するために、指向性アンテナを用いることが好ましい。たとえば、異なる指向性を有する複数のアンテナを備え、使用するア
ンテナを切り替えるようにしても良い。
【００３９】
ここで、図６において交差点Ｂの路側機６２が交差点Ａの路側機６１を支援する必要があるか、言い換えると路側機６１がそのサービスエリア６３全体に対して情報送信できているかを判断する手法は２通り考えられる。１つは隣接する路側機６２が判断を行う方法であり、もう１つは情報を提供している路側機６１が判断を行う方法である。
【００４０】
図８は、隣接路側機のサービスエリア全体がカバーされているかを支援する側の路側機が判断する処理を表すフローチャートである。したがって、図６の例では路側機６２によって行われる処理を示している。以下、図６を参照しつつ図８のフローチャートを説明する。路側機６２は、車両から路側機６１に対して送信される情報を傍受する（Ｓ２０２）。この情報には、車両の位置情報と路側機６１からの受信電波のＣＮ比が含まれる。したがって、車両がサービスエリア６３に位置するにもかかわらず路側機６１からの受信電波のＣＮ比が低い場合には、この車両は路側機６１から安全運転支援情報を受信できていないものと判断できる（Ｓ２０４）。このように判断した場合に、路側機６２は、路側機６１に割り当てられているタイムスロットのタイミングで、路側機６１が送信する安全運転情報を送信する（Ｓ２０６）。
【００４１】
次に、情報提供している路側機６１自身が、サービスエリア６３全体に情報が届いているかを判定するための処理について説明する。路側機６１は、第１の実施形態と同様に図３のフローチャートにしたがって通信エリアの制御を行っている。ここで、サービスエリア６３内に存在する車両の通信品質が低い場合には送信電力を上げたりビームチルト角を小さくしたりして通信エリアを拡大するように制御している（Ｓ１０８）。許容範囲内で送信電力を上げたりビームチルト角を小さくしたりしても通信品質が閾値以上とならない場合に、路側機はサービスエリア内の車両に電波が届いていないと判断できる。また、どの領域に電波が届いていないかも判断できる。このような場合は、隣接路側機連携部２６を介して、隣接路側機に対して電波が届いていない領域に対して電波を送信するように依頼する。
【００４２】
なお、路側機が隣接路側機のサービスエリアを支援する場合は、上記いずれの手法であっても、送信電波が不要な範囲に飛ばないように通信エリアを制御する。たとえば、隣接路側機のサービスエリアのうち支援すべき領域に位置する車両が最低限受信できる程度の送信電力で送信することが望まれる。また、路側機は、支援対象の路側機が位置する方向に対してのみ電波を送信すればよい。指向性の異なる複数のアンテナを用いている場合には、隣接路側機方向に対して指向性を有するアンテナからのみ送信すればよい。
【００４３】
本実施形態によれば、環境の変化などにより１つの路側機でサービスエリア全体に対して情報提供できない場合であっても、隣接する路側機が情報提供を支援することでサービスエリア全体に対して情報提供が行える。また、サービスエリア全体に情報提供できているかを判断し、できていない場合のみ支援することで不要な電波送出を抑制できる。さらに、情報提供の支援を行う場合も、支援すべき領域に通信エリアを限定することで電波の干渉を抑制できる。
【符号の説明】
【００４４】
１０ 車載端末
２０ 路側機
２１ アンテナ
２２ 送信部
２３ 受信部
２４ 通信制御部
２５ サービスエリア記憶部
２６ 隣接路側機連携部
３１，３４ サービスエリア
３２，３３，３５ サービスエリア端部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のタイムスロットで車両に対して情報を送信する路側通信装置であって、
当該路側通信装置のサービスエリアを記憶するサービスエリア記憶手段と、
車両に対して情報を送信する送信手段と、
車両から、当該車両の位置情報および前記路側通信装置との通信の通信品質を受信する受信手段と、
受信された車両の位置情報から前記路側通信装置のサービスエリア端付近に存在する車両を特定し、当該車両の通信品質が閾値よりも高ければ前記送信手段の通信エリアを狭め、前記車両の通信品質が前記閾値よりも低ければ前記送信手段の通信エリアを広げる、通信制御手段と、
を備える、路側通信装置。
【請求項２】
前記通信制御手段は、前記送信手段からの送信電力を制御することで通信エリアを制御する、
請求項１に記載の路側通信装置。
【請求項３】
前記送信手段は、ビームチルト角を変更可能な指向性アンテナを有しており、
前記通信制御手段は、前記指向性アンテナのビームチルト角を制御することで通信エリアを制御する、
請求項１または２に記載の路側通信装置。
【請求項４】
前記通信制御手段は、前記路側通信装置のサービスエリア端付近に存在する車両の通信品質が安定したら通信エリアの制御を停止し、所定期間経過後に通信エリアの制御を再開する、
請求項１〜３のいずれかに記載の路側通信装置。
【請求項５】
隣接する路側通信装置とは異なるタイムスロットが割り当てられており、
前記隣接する路側通信装置に割り当てられるタイムスロットで、前記隣接する路側通信装置が送信する情報と同じ情報を前記送信手段によって送信する、
請求項１〜４のいずれかに記載の路側通信装置。
【請求項６】
前記サービスエリア記憶手段は、前記隣接する路側通信装置のサービスエリアも記憶しており、
前記受信手段は、車両から、当該車両の位置情報および隣接する路側通信装置との通信品質を受信し、
前記通信制御手段は、前記車両が前記隣接する路側通信装置のサービスエリア内に位置し、かつ隣接する路側通信装置との通信品質が所定値よりも低い場合に、前記送信手段によって、前記隣接する路側通信装置に割り当てられるタイムスロットで、前記隣接する路側通信装置が送信する情報と同じ情報を前記送信手段によって送信する、
請求項５に記載の路側通信装置。
【請求項７】
前記通信制御手段によって通信エリアを広げる制御を行っても車両の通信品質が前記閾値以上とならない場合に、隣接する路側通信装置に対してその旨を通知する隣接路側機連携手段を更に有し、
前記通信制御手段は、前記隣接路側機連携手段によって隣接する路側通信装置から前記通知を受けた場合には、前記隣接する路側通信装置に割り当てられるタイムスロットで、前記隣接する路側通信装置が送信する情報と同じ情報を前記送信手段によって送信する、
請求項５に記載の路側通信装置。
【請求項１】
所定のタイムスロットで車両に対して情報を送信する路側通信装置であって、
当該路側通信装置のサービスエリアを記憶するサービスエリア記憶手段と、
車両に対して情報を送信する送信手段と、
車両から、当該車両の位置情報および前記路側通信装置との通信の通信品質を受信する受信手段と、
受信された車両の位置情報から前記路側通信装置のサービスエリア端付近に存在する車両を特定し、当該車両の通信品質が閾値よりも高ければ前記送信手段の通信エリアを狭め、前記車両の通信品質が前記閾値よりも低ければ前記送信手段の通信エリアを広げる、通信制御手段と、
を備える、路側通信装置。
【請求項２】
前記通信制御手段は、前記送信手段からの送信電力を制御することで通信エリアを制御する、
請求項１に記載の路側通信装置。
【請求項３】
前記送信手段は、ビームチルト角を変更可能な指向性アンテナを有しており、
前記通信制御手段は、前記指向性アンテナのビームチルト角を制御することで通信エリアを制御する、
請求項１または２に記載の路側通信装置。
【請求項４】
前記通信制御手段は、前記路側通信装置のサービスエリア端付近に存在する車両の通信品質が安定したら通信エリアの制御を停止し、所定期間経過後に通信エリアの制御を再開する、
請求項１〜３のいずれかに記載の路側通信装置。
【請求項５】
隣接する路側通信装置とは異なるタイムスロットが割り当てられており、
前記隣接する路側通信装置に割り当てられるタイムスロットで、前記隣接する路側通信装置が送信する情報と同じ情報を前記送信手段によって送信する、
請求項１〜４のいずれかに記載の路側通信装置。
【請求項６】
前記サービスエリア記憶手段は、前記隣接する路側通信装置のサービスエリアも記憶しており、
前記受信手段は、車両から、当該車両の位置情報および隣接する路側通信装置との通信品質を受信し、
前記通信制御手段は、前記車両が前記隣接する路側通信装置のサービスエリア内に位置し、かつ隣接する路側通信装置との通信品質が所定値よりも低い場合に、前記送信手段によって、前記隣接する路側通信装置に割り当てられるタイムスロットで、前記隣接する路側通信装置が送信する情報と同じ情報を前記送信手段によって送信する、
請求項５に記載の路側通信装置。
【請求項７】
前記通信制御手段によって通信エリアを広げる制御を行っても車両の通信品質が前記閾値以上とならない場合に、隣接する路側通信装置に対してその旨を通知する隣接路側機連携手段を更に有し、
前記通信制御手段は、前記隣接路側機連携手段によって隣接する路側通信装置から前記通知を受けた場合には、前記隣接する路側通信装置に割り当てられるタイムスロットで、前記隣接する路側通信装置が送信する情報と同じ情報を前記送信手段によって送信する、
請求項５に記載の路側通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２３５３３４（Ｐ２０１２−２３５３３４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０２９４７（Ｐ２０１１−１０２９４７）
【出願日】平成２３年５月２日（２０１１．５．２）
【出願人】（５０２０８７４６０）株式会社トヨタＩＴ開発センター (232)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２日（２０１１．５．２）
【出願人】（５０２０８７４６０）株式会社トヨタＩＴ開発センター (232)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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