JP5181901B2 - 通信システム - Google Patents

Description

本発明は、移動無線通信装置に対して通信が可能な路側無線通信装置を有する通信システムに関するものである。

近年、交通安全の促進や交通事故の防止などを目的として、路上等に設置されたインフラ装置（路側無線通信装置）から車載機などの移動無線通信装置へ情報を送信し、当該情報を活用することで、車両の安全性を向上させたり、利便性を向上させたりするシステムが検討されている。

そのようなシステムとして、特許文献１には、交差点に設置された無線送信装置から信号機の情報を車両に送信し、車両がその情報を活用して、ブレーキ制御を行うものが開示されている。
特許第２８０６８０１号公報

さて、上記のような通信システムでは、路側無線通信装置が、車載無線通信装置に対して、交通情報などの情報を送信する場合、同報通信（１対多通信）が必要となる。
同報通信は、全車両に同じ情報を送信したい場合等に用いられる。このため、同報通信では、路側無線通信装置からの送信情報の送信対象となる車載無線通信装置は、特に限定されるわけではなく、図１７に示すように、路側無線通信装置１００が通信をカバーするエリア内にある全ての車載無線通信装置に対して交通情報などを送信する必要がある。

ここで、ある無線通信装置が、通信エリア内の多数の他の無線通信装置に対して、１対多の同報通信を行う場合、同報通信を行う無線通信装置のアンテナは、通信エリア内の任意の位置にある無線通信装置に送信できるように、無指向性アンテナであることが要求される。

しかし、ＩＴＳのような通信システムでは、交差点毎に、路側無線通信装置を設置することが必要である。この場合、比較的間隔の狭い２つの交差点に設置された路側無線通信装置それぞれが無指向性アンテナで同報通信を行うと、路側無線通信装置間で干渉が生じるおそれがある。

特に、ＩＴＳのような通信システムでは、図１８に示すように、碁盤の目状に形成された道路の交差点毎に路側無線通信装置を設置することが必要な場合がある。
図１８の場合、ある路側無線通信装置１００ａには、８個の路側無線通信装置１００ｂ〜１００ｉが近接することなり、これらの間で干渉するおそれがある。しかも、路側無線通信装置１００ａからの電波が、８個の路側無線通信装置１００ｂ〜１００ｉよりも更に遠くまで届く場合、更に多くの路側無線通信装置間で干渉が生じるおそれがある。

ここで、路側無線通信装置間での干渉を回避するには、時分割多重方式にて、各路側無線通信装置に異なる時間帯（タイムスロット）を割り当て、各路側無線通信装置は、割り当てられたタイムスロットにて、通信を行うことが考えられる。
しかし、上記のような時分割多重方式では、干渉するおそれがある路側無線通信装置の数に応じた時分割数（タイムスロット数）が必要となる。
このため、図１８に示すように、干渉するおそれがある路側無線通信装置が多数存在する場合には、時分割数（タイムスロット数）が多くなり、各路側無線通信装置に割り当てられる時間が少なくなる。この結果、通信効率が低下する。

そこで、本発明は、移動無線通信装置に対する同報通信のための情報を送信可能な路側無線通信装置を備えた通信システムにおいて、路側無線通信装置間の干渉を抑制することを目的とする。

本発明は、移動無線通信装置に対する同報通信のための情報を送信可能なアンテナ部を有する路側無線通信装置を備えた通信システムであって、前記路側無線通信装置は、交差点に設置され、前記アンテナ部は、前記交差点に接続された複数の道路方向に沿った指向性を持つように複数の指向性アンテナを備えることを特徴とする通信システムである（請求項１）。

上記本発明によれば、アンテナ部が交差点に接続された複数の道路方向に沿って指向性を持ち、不要な方向への指向性を持たないため、無指向性アンテナに比べて、干渉するおそれを低減することができる。
なお、例えば、２つの直路が直交する交差点の場合、「道路方向」は４つあることになる。ただし、指向性を持たせる方向は、交差点に接続された全道路の方向でなくてもよく、複数の道路方向であれば足りる。
また、移動無線通信装置は、移動できる無線通信装置であればよく、例えば、車両に搭載されている無線通信装置（車載無線通信装置）であっても良いし、歩行者が携帯している通信装置（携帯型無線通信装置）であってもよい。

前記路側無線通信装置は、複数の交差点に設置されており、各路側無線通信装置は、隣接する交差点に設置された他の路側無線通信装置とは異なる時間帯が割り当てられる時分割多重によって通信を行うように構成され、各路側無線通信装置は、前記時分割多重によって割り当てられた時間帯において、前記複数の指向性アンテナが指向する全ての道路方向に対する送信を行うのが好ましい（請求項２）。

この場合、隣接する路側無線通信装置間で割り当て時間帯が異なるため、干渉を防止できる。また、各路側無線通信装置に割り当てられた時間帯内で、複数の指向性アンテナが指向する全ての道路方向に対する送信が行われるため、全ての道路方向への情報送信の同時性が高い。

時分割数をＮとした場合、同じ時間帯で通信を行う路側無線通信装置が、Ｎ個の交差点毎に設置されているのが好ましい（請求項３）。
この場合、同じ時間帯で通信を行う路側無線通信装置間の距離（干渉距離）を、Ｎ個の交差点分の距離ほど離すことができる。つまり、干渉距離を大きくして、干渉を生じにくくすることができる。しかも、時分割数をさほど大きくしなくても、干渉距離を大きくとることが可能である。
また、時分割数Ｎに応じた数であるＮ個の交差点毎に路側無線通信装置を設置することで、全ての路側無線通信装置の干渉距離を最も長くすることができる。

前記路側無線通信装置は、複数の交差点に設置されており、前記路側無線通信装置は、前記複数の指向性アンテナが指向する複数の道路方向それぞれに対し、別々の時間帯が割り当てられる時分割多重によって通信を行うように構成され、互いに隣接する交差点それぞれに設置された各路側無線通信装置において、互いに対向する道路方向には、異なる時間帯が割り当てられているのが好ましい（請求項４）。

この場合、各路側無線通信装置の複数の指向性アンテナが指向する複数の道路方向それぞれについて、別々の時間帯を割り当てることができる。しかも、対向する道路方向については、異なる時間帯が割り当てられているため、隣接する路側無線通信装置間の干渉を防止できる。
なお、複数の道路方向それぞれについて、別々の時間帯が割り当てられるため、それぞれの道路方向に対して、異なる情報を送信することも簡単に実現できる。

互いに隣接する交差点それぞれに設置された各路側無線通信装置において、同じ方位となる道路方向には、異なる時間帯が割り当てられているのが好ましい（請求項５）。
この場合、移動無線通信装置からみて、同じ方向から電波が到来する可能性を低くでき、干渉を低減することができる。

前記路側無線通信装置は、複数の交差点に設置されており、前記路側無線通信装置は、一の道路方向とその反対方向である他の道路方向とに対しては同じ時間帯が割り当てられ、前記一の道路方向及び前記他の道路方向に対して交差する道路方向には異なる時間帯が割り当てられる時分割多重によって通信を行うように構成され、互いに隣接する交差点それぞれに設置された各路側無線通信装置において、互いに対向する道路方向には、異なる時間帯が割り当てられているのが好ましい（請求項６）。

この場合、前記一の道路方向及び前記他の道路方向に対して交差する道路方向には異なる時間帯が割り当てられるため、道路方向に応じて異なる情報を送りたい場合に好適である。しかも、対向する道路方向については、異なる時間帯が割り当てられているため、隣接する路側無線通信装置間の干渉を防止できる。

時分割数をＮとした場合、同じ方位の道路方向に対して同じ時間帯が割り当てられた路側無線通信装置が、Ｎ個の交差点毎に設置されているのが好ましい（請求項７）。
この場合、同じ時間帯で通信を行う路側無線通信装置間の距離（干渉距離）を、Ｎ個の交差点分の距離ほど離すことができる。つまり、干渉距離を大きくして、干渉を生じにくくすることができる。
また、時分割数Ｎに応じた数であるＮ個の交差点毎に路側無線通信装置を設置することで、全ての路側無線通信装置の干渉距離を最も長くすることができる。

情報の受信が、前記複数の指向性アンテナのうちいずれの指向性アンテナで行われたのかによって、受信した情報の送信源の方向を判定する判定部を備えているのが好ましい（請求項８）。
無指向性アンテナの場合、受信した情報の送信源の方向を特定するのは困難であるが、上記の場合、送信源の方向を容易に判定することができる。

前記アンテナ部は、他の路側無線通信装置との間で行われる路路間通信用のアンテナも兼ねているのが好ましい。路路間通信は、指向性制御となるため、路車間通信と路路間通信でアンテナを兼用することができる（請求項９）。

本発明によれば、移動無線通信装置に対する同報通信のための情報を送信可能な路側無線通信装置を備えた通信システムにおいて、路側無線通信装置間の干渉を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明を採用した通信システムを示している。この通信システムは、複数の路側無線通信装置（以下、「路側機」という）１を有している。
ここで、本実施形態の通信システムが使用する周波数は、２．４ＧＨｚ帯、５．８ＧＨｚ帯、又は７２０ＭＨｚ帯である。

路側機１は、交差点（交差点の近傍を含む）Ｊに設置されており、車両５に搭載された車載無線通信装置（以下、「車載機」という）２との間で通信が可能である。なお、路側機１と車載器２との間の通信を「路車間通信」というものとする。
また、路側機１は、他の路側機との間での通信も可能であり、路側機１同士で情報を交換することが可能となっている。なお、路側機１同士の通信を「路路間通信」というものとする。

本実施形態では、道路構造の例として、南北方向の複数の道路と、東西方向の複数の道路が交差した碁盤目構造を想定する。したがって、一つの交差点Ｊには、東西南北の４方位から４本の道路ＲＥ，ＲＷ，ＲＮ，ＲＳが流入するように接続されている。
さらに、各交差点Ｊには、４本の各道路ＲＥ，ＲＷ，ＲＮ，ＲＳ用に４つ（複数）の交通信号灯器２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが設置されている。
また、各交差点の角には、ビル等の障害物があるものとする。
なお、道路構造は、上記に限定されるものではない。

図２にも示すように、路側機１は、通信装置本体１０と、本体１０に接続されたアンテナ部１１と、を有している。通信装置本体１０は、無線部（送受信部）１２と、通信に関する制御を行う制御部１３と、を有している。
路側機１は、時分割多重方式によって通信を行うものである。このため、制御部１３は、時分割スロットの管理を行う。なお、スロットの管理は、無線部１２が行っても良い。
また、路側機１は、車載機２に対する同報通信（１対多通信）が可能であり、交通情報などを、近辺にある車載機２に対して一斉に送信することができる。

また、路側機１の制御部１３は、情報の受信を、複数の指向性アンテナのうちいずれの指向性アンテナで行われたのかによって、受信した情報の送信源の方向を判定する判定部としての機能を有している。

本実施形態において、路側機１のアンテナ部１１は、路車間通信だけでなく、路路間通信にも用いられる。
路路間通信では、通信相手となる路側機１を特定して行われるため、アンテナに指向性を持たせることが望ましい。しかし、路車間通信に無指向性アンテナを用いると、路路間通信用アンテナと路車間通信用アンテナとを別々に設ける必要がある。
これに対し、本実施形態では、路車間通信も指向性アンテナで行い、しかも、指向性アンテナが指向する方向は、必然的に他の路側機１の方向となる。この結果、路路間通信と路車間通信とにおいてアンテナを共用できる。
また、後述のように、時分割のスロットが割り当てられた場合、同一スロットにおいて、路路用のデータと路車間のデータとを共に送信することも可能となる。

車載機２は、通信装置本体２０と、本体２０に接続された無指向性アンテナ２１とを、有している。通信装置本体２０は、路側機１の本体１０と同様に、無線部２２と制御部１３とを有している。車載機２は、路側機１との通信の他、車載機同士の通信（車車間通信）が可能である。
なお、車載機２のアンテナ２１は、無指向性であるため、路側機１や他の車載機２がいずれの方向にあっても電波を受信することができる。

一方、路側機１のアンテナ部１１は、交差点Ｊに接続された道路ＲＥ，ＲＷ，ＲＮ，ＲＳの数に対応した複数（４本）の指向性アンテナ１１ａを有している。
なお、一つの路側機１が有する指向性アンテナ１１ａの数は、当該路側機１が設置される交差点Ｊに接続された道路ＲＥ，ＲＷ，ＲＮ，ＲＳの数よりも少なくても良い。

図２において、路側機１の複数の指向性アンテナ１１ａは、共通の無線部１２に接続されている。図１に示すように、４本の指向性アンテナ１１ａは、交差点Ｊに設置された４個の交通信号灯器２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄにそれぞれ設けられている。

各指向性アンテナ１１ａは、当該指向性アンテナ１１ａが設けられている交通信号灯器２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが、信号の指示対象とする道路の方向に指向性を持つように形成されている。
これにより、各指向性アンテナ１１ａは、交差点Ｊに接続された複数の道路ＲＥ，ＲＷ，ＲＮ，ＲＳの道路方向に沿った指向性を持つ。

ここで、交差点Ｊへ東側から接続する東道路ＲＥを走行する西行きの車両５用の交通信号灯器を、「東道路用灯器２０ａ」というものとする。
また、同様に、交差点Ｊへ西側から接続する西道路ＲＷを走行する交差点Ｊへ向けて走行する車両５用の交通信号灯器を、「西道路用灯器２０ｂ」といい、交差点Ｊへ南側から接続する南道路ＲＳを交差点Ｊへ向けて走行する車両５用の交通信号用灯器を、「南道路用灯器２０ｃ」といい、交差点Ｊへ北側から接続する北道路ＲＮを交差点Ｊへ向けて走行する車両５用の交通信号灯器を「北道路用灯器２０ｄ」というものとする。

この場合、東道路用灯器２０ａは、その正面側（点灯面側）が、東道路ＲＥに向いている。この東道路用灯器２０ａに設けられた指向性アンテナ１１ａは、当該灯器２０ａの正面側に指向性を持つように、当該灯器２０ａに取り付けられている。この結果、東道路用灯器２０ａに取り付けられた指向性アンテナ１１ａは、灯器２０ａが交差点に設置されると、東道路ＲＥの道路方向に沿った指向性を持つ。

また、他の灯器２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに設けられた指向性アンテナ１１ａも、同様に、灯器２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの正面側に指向性を持つように、灯器２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに取り付けられている。
この結果、西道路用灯器２０ｂの指向性アンテナ１１ａは西道路ＲＷの道路方向に沿った指向性を持ち、南道路用灯器２０ｃの指向性アンテナ１１ａは南道路ＲＳの道路方向に沿った指向性を持ち、北道路用灯器２０ｄの指向性アンテナ１１ａは北道路ＲＮの道路方向に沿った指向性を持つ。

上記のように、灯器の正面側に指向性を持つように指向性アンテナ１１ａを設けておくと、灯器を交差点に設置するだけで、指向性アンテナ１１ａの指向性を、交差点Ｊに接続された道路の方向と一致させることができる。
なお、指向性アンテナ１１ａとしては、例えば、パッチアンテナを採用できる。指向性アンテナ１１ａは、灯器２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに外付けしてもよいが、内蔵させるのが好ましい。特に、灯器の発光部に、アンテナ１１ａを内蔵させるのが好ましい。灯器の発光部は、車両のドライバーが視認できるように、正面が車両に向けられ、車両との間に障害物が存在しないため、アンテナ１１ａ設置箇所として好適である。

図３は、路側機１の他の構成例を示している。図３に示すように、無線部１２を、指向性アンテナ１１ａの数に対応させて複数設けている。この場合、無線部１２と指向性アンテナ１１ａのセットを、互いに離して設置したり、制御部１３から離して設置したりすることが可能である。無線部１２とアンテナ１１ａの間が長距離になるとノイズの影響を受けやすくなるが、無線部１２がアンテナ１１ａ毎に設けられていることで、無線部１２とアンテナ１１ａをセットにして設置することができ、無線部１２とアンテナ１１ａの間の距離を短く保つことが可能となるので、アンテナ同士を離して設置したりしても、ノイズの影響を抑えることができる。

つまり、アンテナ１１ａと無線部１２とをセットで各灯器２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに設けることで、図１に示すように、アンテナ１１ａを複数の灯器２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに分散配置しても、ノイズの影響を抑えることができる。

さて、本実施形態では、複数の指向性アンテナの指向性を複数の道路方向に沿うようにしたため、交差点Ｊに接続される４本の道路に存在する任意の車両（車載機２）に対しては、無指向性アンテナと同様の電波の送受信性が確保される。
図４は、指向性アンテナから道路方向に沿って発射する電波の指向性をイメージにしたものである。ここでは、電波の到達距離を示しているわけではなく、電波の方向を示したものである。
図４に示すように、指向性アンテナを用いると、道路が存在しない斜め方向（北東、北西、南東、南西）への指向性を持たないため、無指向性アンテナの場合と比べて、干渉を生じる対象となる他の路側機１の数が少なくなっており、干渉可能性が低減している。
また、碁盤目状の道路構造において、道路間にビル等の建物が存在する場合、斜め方向へ電波を送る必要がないため、本実施形態のように道路方向だけに指向性を向けても問題は少ない。

さて、複数の道路方向に沿った指向性を持つアンテナ部を有する路側機１であっても、隣接する各路側機１が同時に車載機２に対する同報通信を行うと、干渉が生じる場合が残る。そこで、本実施形態では、時分割多重によって、通信タイミングをずらして同報通信を行うことにより、さらに干渉を回避する。

［時分割多重の第１パターン］
図５〜図７は、時分割多重の第１パターンを示している。ここで、路側機１は、碁盤目状の道路構造における各交差点に設置されている。図５に示すように、第１パターンでは、各路側機１に異なる時間帯（タイムスロット）が割り当てられる。ただし、時分割数Ｎ＝５（タイムスロット数＝５）であり、同じ時間帯（タイムスロット）で通信を行う路側機１は、南北方向又は東西方向にみて、Ｎ＝５個の交差点毎に設置されている。

路側機１からの電波の到達距離は、電波送信e.i.r.p(equivalent isotropically radiated power.)、電波伝搬環境、電波伝搬損失、電波受信感度などから決定される。複数の路側機１から電波を受信する状況にある場合、所望していない路側機１からの電波が大きな干渉波になりうる。一般的には、受信地点での所望波対干渉波比ＤＵＲ（Ｄｉｓｉｒｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｐｏｗｅｒ ｔｏ Ｕｎｄｅｓｉｒｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）が受信側、つまりこの場合では車載機２の性能（所望波と干渉波を分離可能な閾値）以上であれば、所望波により送られるデータを受信することができる。
同時に通信を行う路側機１の距離（以下、「同時通信路側機間距離」という）が大きければ大きいほど、干渉波の電界強度が低くなるため、車載機２では受信しやすくなる。同時通信路側機間距離の最大値は、タイムスロットの数を増やすほど、大きくすることができる。また、図５に示すように、同時通信路側機間距離（＝５交差点分の距離）が、タイムスロット数（時分割数）に応じた最大値（＝５）をとるように路側機１へのスロット割り当てを行うことで、同時通信路側機間距離を大きくとることができる。また、図５に示すように、タイムスロット数に応じて同時通信路側機間距離をとることで、全ての路側機１の同時通信路側機間距離を最も大きくすることができる。

図６及び図７は、時分割数Ｎ＝５において、タイムスロットＴ＝１〜Ｔ＝５の各スロットにおける通信状況を示している。各スロットでは、南北方向又は東西方向にみて、５個の路側機１ごとに、情報を送信（同報通信）する行う路側機１が存在する。

つまり、Ｔ＝１のスロットでは、図６（ａ）に示す路側機１が４方に情報を送信し、Ｔ＝２のスロットでは、図６（ｂ）に示す路側機１が４方に情報を送信し、Ｔ＝３のスロットでは、図６（ｃ）に示す路側機１が４方に情報を送信し、Ｔ＝４のスロットでは、図７（ａ）に示す路側機１が４方に情報を送信し、Ｔ＝５のスロットでは、図７（ｂ）に示す路側機１が４方に情報を送信する。
以下、Ｔ＝１〜５のスロットが繰り返される。

第１パターンでは、各路側機１に割り当てられたスロットにおいて、複数の指向性アンテナ１１ａが指向する全ての道路方向（４方）へ送信（同報通信）を行うため、各道路方向への同時送信性が高い。つまり、１つのスロットで、全道路方向への同報通信が行える。
また、第１パターンでは、同時に通信する路側機１が散点的に位置するため、干渉も少ない。

［時分割多重の第２パターン］
図８〜図１０は、時分割多重の第２パターンを示している。図８に示すように、第２パターンでは、路側機１の複数の指向性アンテナ１１ａが指向する複数の道路方向それぞれに対し、別々の時間帯（タイムスロット）が割り当てられている。ここでは、一つの交差点に接続された道路の数（の最大値）が４であることから、時分割数＝４とされている。

また、道路方向と割り当てスロットの関係は、各路側機１について一定ではなく、路側機１ごとに、道路方向に対する割り当てスロットを異ならせている。

例えば、交差点Ｂに設置された路側機１の場合、南向きにＴ＝１のスロットが割り当てられ、東向きにＴ＝２のスロットが割り当てられ、北向きにＴ＝３のスロットが割り当てられ、西向きにＴ＝４のスロットが割り当てられている。

また、交差点Ｃに設置された路側機１の場合、西向きにＴ＝１のスロットが割り当てられ、南向きにＴ＝２のスロットが割り当てられ、東向きにＴ＝３のスロットが割り当てられ、北向きにＴ＝４のスロットが割り当てられている。

また、交差点Ｄに設置された路側機１の場合、北向きにＴ＝１のスロットが割り当てられ、西向きにＴ＝２のスロットが割り当てられ、南向きにＴ＝３のスロットが割り当てられ、東向きにＴ＝４のスロットが割り当てられている。

さらに、交差点Ｅに設置された路側機１の場合、東向きにＴ＝１のスロットが割り当てられ、北向きにＴ＝２のスロットが割り当てられ、西向きにＴ＝３のスロットが割り当てられ、南向きにＴ＝４のスロットが割り当てられている。

このように、道路方向に対するスロットの割り当てからみると、路側機１は、上記の４種類に分類される。第２パターンでは、南北方向又は東西方向にみて、４個の路側機１ごとに、同じ種類の路側機１が存在する。

また、交差点ＢとＣのように、互いに隣接する交差点それぞれに設置された各路側機１において、互いに対向する道路方向には、異なるスロットが割り当てられている。つまり、交差点Ｂの路側機１の東向きには、Ｔ＝２のタイムスロットが割り当てられ、交差点Ｃの路側機１の西向きには、Ｔ＝１のタイムスロットが割り当てられている。したがって、交差点ＢとＣとの間にある車載機２は、交差点Ｂ及びＣの路側機１から同時に電波を受信することがない。

さらに、交差点ＢとＣのように、互いに隣接する交差点それぞれに設置された各路側機１において、同じ方位（東西南北）となる道路方向には、異なるスロットが割り当てられている。つまり、交差点Ｂの路側機１の東向きには、Ｔ＝２のタイムスロットが割り当てられ、交差点Ｃの路側機１の東向きには、Ｔ＝３のタイムスロットが割り当てられている。したがって、交差点ＣとＤの間にある車載機２は、交差点Ｂ及びＣの路側機１から同時に電波を受信することがない。
なお、方位は、多少異なっても、干渉が問題になる程度に近い方位であれば、「同じ方位」であるとみなす。

図９及び図１０は、時分割数Ｎ＝４において、タイムスロットＴ＝１〜Ｔ＝４の各スロットにおける通信状況を示している。

つまり、Ｔ＝１のスロットでは、図９（ａ）に示すように、各路側機１において、指向性を有する４方の道路方向うち、一つの道路方向だけに情報が送信される。同様に、Ｔ＝２のスロットでは、図９（ｂ）に示すように他の道路方向へ情報が送信され、Ｔ＝３のスロットでは、図１０（ａ）に示すように更に他の道路方向へ情報が送信され、Ｔ＝４のスロットでは、図１０（ｂ）に示すように更に他の道路方向へ情報が送信される。
上記第２パターンによれば、複数の道路方向それぞれについて、別々の時間帯が割り当てられるため、それぞれの道路方向に対して、異なる情報を送信することも簡単に実現できる。

さて、第２パターンにおいて、例えば、図１１に示すように、交差点Ｃに車両（車載機２）が存在し、その車両は西行きであるとする。すると、車載機２は、Ｔ＝２のスロットのタイミングにおいて、交差点Ｂに設置された路側機１からの電波Ｗａと交差点Ｄに設置された路側機１からの電波Ｗｂとを受信する。しかし、車載機２が交差点Ｃの東側にいるか、西側にいるかによって、電波Ｗａと電波Ｗｂのいずれの強度が強くなるかが異なる。

ここで、西行きの車載機２が交差点Ｃの西側にいるとすると、車載機２は、進行方向の先にある交差点Ｂからの情報が必要となる。したがって、所望波対干渉波比ＤＵＲ（Ｄｉｓｉｒｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｐｏｗｅｒ ｔｏ Ｕｎｄｅｓｉｒｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）は、Ｗａ／Ｗｂとなる。
一般に、ＤＵＲが受信機の性能以上であれば、データを受信することができる。車載機２が、交差点Ｂから１００ｍの位置にあり、交差点Ｄから３００ｍの位置にあるとすると、１００ｍ距離減衰したＷａと、３００ｍ距離減衰したＷｂの強度比は、本発明者のシミュレーション結果によると６ｄＢ程度となる。

したがって、仮に、受信機の性能（所望波と干渉波を分離可能な閾値）が１０ｄＢ程度であれば、車載機２は、データ受信ができないことになってしまう。しかし、実環境とシミュレーションによる簡素化した環境モデルでは、一般的に差があり、実環境に存在する路上の車両、人体、看板、街灯、電灯、樹木、その他の小建物の影響を考慮すると、電波伝搬の距離減衰はさらに大きくなる。このため、実際には、上記のような場合でも、十分なＤＵＲを確保できる可能性が高い。

第２パターンは、前述の第１パターンや後述の第３パターンに比べて、干渉距離（同一スロットを使用する路側機１間の距離）が短いところが生じやすい。ただし、スロット数（時分割数）を多くすれば、干渉距離を大きくすることが可能である。

逆に、第１パターンや第３パターンでは、スロット数が比較的少なくても、干渉距離を比較的大きく確保することが可能である。スロット数が少なければ、無線資源（タイムスロット）が有効活用される。

また、第２パターンにおいて、例えば図１２に示すように、交差点Ｇから交差点Ｆに向かって走行する車両（車載機２）を想定する。この場合、その車載機２は、Ｔ＝２のスロットにおいて、交差点Ｂの路側機１からの電波Ｗａと、交差点Ｆの路側機１からの電波Ｗｃと、を受信する。この場合、所望波はＷｃ、干渉波Ｗａ＜Ｗｃであり、本発明者のシミュレーション結果によりＷａとＷｃの強度比は、１５ｄＢとなる。この場合、仮に、受信機性能（所望波と干渉波が分離可能な閾値）が１０ｄＢ程度であれば、車載機は問題なくデータを受信することができる。

そして、電波Ｗａと電波Ｗｃを受けるのは、交差点Ｇに設置された路側機１からみた、路路間通信の場合も同様である。本実施形態では、路路間通信においても、指向性アンテナ１１ａを用いるため、一つの指向性アンテナ１１ａは、１方向からしか電波を受信しない。このため、路路間通信の場合では、それ以外の方向からの電波干渉を考慮する必要がない。

例えば、アンテナが無指向性であると、交差点Ｂの路側機１が電波Ｗａを送信しているとき、交差点Ｂ近傍の路側機１は、同じタイミングで電波を送出できない。しかし、指向性アンテナ１１ａの指向方向ごとにスロットを割り当てておくと、交差点Ｂの一つ南側の交差点から北方向に電波を送信したり、受信したりすることができる。

さらに、指向性アンテナ１１ａを利用することは、路側機１が車載機２から情報を受信する場合にもメリットがある。例えば、交差点Ｃから交差点Ｂに向かって走行している車両の車載機２が、路側機１に対してデータを送信したとする。交差点Ｂの路側機１のアンテナが無指向性アンテナであると、車両（車載機２）が交差点Ｂのどの方角にいるのか、路側機１は判断できない。

しかし、本実施形態では、路側機１の制御部１３は、どのアンテナ１１ａで受信したかによって、当該車両（車載機２）の位置を判定する機能を有しているため、車両の方向を容易に判定できる。例えば、図１３に示すように、交差点Ｂの路側機１が、東向きの指向性を有する指向性アンテナ１１ａで情報を受信した場合、車両は東側にいると判定することができる。また、同一交差点Ｂに向かって、複数の車両が異なる方向から接近してきた場合、それぞれに方向に対向した指向性アンテナを用いることによって、同時に受信することができる。仮に、アンテナが無指向性であると、複数の受信波が干渉してしまい、同時に受信することができない。なお、この点については、第１パターン及び第３パターンについても同様である。

［時分割多重の第３パターン］
図１４〜図１６は、時分割多重の第３パターンを示している。図１４に示すように、第３パターンでは、路側機１が設置されている交差点に交わる直路ごとに異なる時間帯（タイムスロット）が割り当てられている。
つまり、交差点に接続されている一つの道路の方向（例えば、東方向）とその反対方向の道路の方向（例えば、西方向）の組には、同じスロットが割り当てられている。また、道路方向についての他の組（例えば、北方向と南方向）には、前記組に割り当てられたスロットとは別のスロットが割り当てられる。

図１４に示すように、第３パターンでは、道路方向とスロット割り当てから見た路側機１の種類は５種類であり、同じ種類の路側機１は、南北方向又は東西方向にみて、５個の交差点毎に設置されている。

同時に通信を行う路側機１の距離である同時通信路側機間距離の最大値は、タイムスロットの数を増やすほど、大きくすることができる。また、図１４に示すように、同時通信路側機間距離（＝５交差点分の距離）が、タイムスロット数（時分割数）に応じた最大値（＝５）をとるように路側機１へのスロット割り当てを行うことで、第１パターンと同様に、干渉距離を大きくとることができる。また、図１４に示すように、タイムスロット数に応じて同時通信路側機間距離をとることで、全ての路側機１の同時通信路側機間距離を最も大きくすることができる。

また、第２パターンにおいて、互いに隣接する交差点それぞれに設置された各路側機１において、互いに対向する道路方向には、異なる時間帯が割り当てられている。例えば、交差点Ｂに設置された路側機１の東向きには、Ｔ＝２のスロットが割り当てられ、交差点Ｃに設置された路側機１の西向きには、Ｔ＝３のスロットが割り当てられている。これにより、交差点ＢとＣとの間にある車載機２は、交差点Ｂ及びＣの路側機１から同時に電波を受信することがない。

図１５及び図１６は、第３パターンにおいて、タイムスロットＴ＝１〜Ｔ＝５の各スロットにおける通信状況を示している。

つまり、Ｔ＝１のスロットでは、図１５（ａ）に示す路側機１が２方に情報を送信し、Ｔ＝２のスロットでは、図１５（ｂ）に示す路側機１が２方に情報を送信し、Ｔ＝３のスロットでは、図１５（ｃ）に示す路側機１が２方に情報を送信し、Ｔ＝４のスロットでは、図１６（ａ）に示す路側機１が２方に情報を送信し、Ｔ＝５のスロットでは、図１６（ｂ）に示す路側機１が２方に情報を送信する。

第３パターンにおいても、同時に通信する路側機１が散点的に位置するため、干渉が少ない。また、第３パターンでは、直路毎にタイムスロットを割り当てているため、一つの直路（例えば、東西方向の道路）と他の直路（例えば、南北方向の道路）とで、異なる情報を送ることができる。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、路側無線通信装置と無線通信を行うのは、車載無線通信装置に限定されず、歩行者が携帯している通信装置であってもよい。

通信システムの全体図である。 路側機１と車載機２のブロック図である。 路側機１の他の構成例を示すブロック図である。 本実施形態の通信システムにおいて干渉が回避される路側機１を示す図である。 時分割多重の第１パターンを示す図である。 前記第１パターンにおける通信状況を示す図であって、（ａ）はＴ＝１のタイムスロットにおける通信状況、（ｂ）はＴ＝２のタイムスロットにおける通信状況、（ｃ）はＴ＝３のタイムスロットにおける通信状況を示す図である。 前記第１パターンにおける通信状況を示す図であって、（ａ）はＴ＝４のタイムスロットにおける通信状況、（ｂ）はＴ＝５のタイムスロットにおける通信状況を示す図である。 時分割多重の第２パターンを示す図である。 前記第２パターンにおける通信状況を示す図であって、（ａ）はＴ＝１のタイムスロットにおける通信状況、（ｂ）はＴ＝２のタイムスロットにおける通信状況を示す図である。 前記第２パターンにおける通信状況を示す図であって、（ａ）はＴ＝３のタイムスロットにおける通信状況、（ｂ）はＴ＝４のタイムスロットにおける通信状況を示す図である。 図９（ｂ）の拡大図である。 図９（ｂ）の他の拡大図である。 路側機が複数の方向から電波を受信する様子を示す図である。 時分割多重の第３パターンを示す図である。 前記第３パターンにおける通信状況を示す図であって、（ａ）はＴ＝１のタイムスロットにおける通信状況、（ｂ）はＴ＝２のタイムスロットにおける通信状況、（ｃ）はＴ＝３のタイムスロットにおける通信状況を示す図である。 前記第３パターンにおける通信状況を示す図であって、（ａ）はＴ＝４のタイムスロットにおける通信状況、（ｂ）はＴ＝５のタイムスロットにおける通信状況を示す図である。 従来の同報通信を示す模式図である。 無指向性アンテナで同報通信を行った場合の干渉を示す図である。

符号の説明

１ 路側無線通信装置（路側機）
２ 移動無線通信装置（車載機）
５ 車両
１０ 通信装置本体
１１ アンテナ部
１１ａ 指向性アンテナ
１２ 無線部
１３ 制御部（判定部）

Claims (8)

1. 移動無線通信装置に対する同報通信のための情報を送信可能なアンテナ部を有する路側無線通信装置を備えた通信システムであって、
   前記路側無線通信装置は、複数の交差点に設置され、
   各路側無線通信装置は、前記移動無線通信装置に対する同報通信のために割り当てられたタイムスロットで通信を行うように構成され、
   前記アンテナ部は、前記交差点に接続された複数の道路方向に沿った指向性を持つように複数の指向性アンテナを備え、
   各路側無線通信装置には、隣接する交差点に設置された他の路側無線通信装置とは異なるタイムスロットが割り当てられ、各路側無線通信装置は、割り当てられたタイムスロットにおいて、前記複数の指向性アンテナが指向する全ての道路方向に対する送信を行う
   ることを特徴とする通信システム。
2. タイムスロット数をＮとした場合、同じタイムスロットで通信を行う路側無線通信装置が、Ｎ個の交差点毎に設置されている請求項１記載の通信システム。
3. 移動無線通信装置に対する同報通信のための情報を送信可能なアンテナ部を有する路側無線通信装置を備えた通信システムであって、
   前記路側無線通信装置は、複数の交差点に設置されており、
   各路側無線通信装置は、前記移動無線通信装置に対する同報通信のために割り当てられたタイムスロットで通信を行うように構成され、
   前記アンテナ部は、前記交差点に接続された複数の道路方向に沿った指向性を持つように複数の指向性アンテナを備え、
   各路側無線通信装置には、前記複数の指向性アンテナが指向する複数の道路方向のうち、一の道路方向とその反対方向である他の道路方向とに対しては同じタイムスロットが割り当てられ、前記一の道路方向及び前記他の道路方向に対して交差する道路方向には異なるタイムスロットが割り当てられ、
   互いに隣接する交差点それぞれに設置された各路側無線通信装置において、互いに対向する道路方向には、異なるタイムスロットが割り当てられていることを特徴とする通信システム。
4. タイムスロット数をＮとした場合、同じ方位の道路方向に対して同じタイムスロットが割り当てられた路側無線通信装置が、Ｎ個の交差点毎に設置されている請求項３記載の通信システム。
5. 情報の受信が、前記複数の指向性アンテナのうちいずれの指向性アンテナで行われたのかによって、受信した情報の送信源の方向を判定する判定部を備えている請求項１〜４のいずれか１項に記載の通信システム。
6. 前記アンテナ部は、他の路側無線通信装置との間で行われる路路間通信用のアンテナも兼ねている請求項１〜５のいずれか１項に記載の通信システム。
7. 移動無線通信装置に対する同報通信のための情報を送信可能なアンテナ部を有する路側無線通信装置であって、
   前記移動無線通信装置に対する同報通信のために割り当てられたタイムスロットで通信を行うように構成され、
   前記アンテナ部は、前記路側無線通信装置が設置された交差点に接続された複数の道路方向に沿った指向性を持つように複数の指向性アンテナを備え、
   前記路側無線通信装置には、前記路側無線通信装置が設置された交差点に隣接する交差点に設置された他の路側無線通信装置とは異なるタイムスロットが割り当てられ、
   前記路側無線通信装置は、割り当てられたタイムスロットにおいて、前記複数の指向性アンテナが指向する全ての道路方向に対する送信を行う
   ことを特徴とする路側無線通信装置。
8. 移動無線通信装置に対する同報通信のための情報を送信可能なアンテナ部を有する路側無線通信装置であって、
   前記移動無線通信装置に対する同報通信のために割り当てられたタイムスロットで通信を行うように構成され、
   前記アンテナ部は、前記路側無線通信装置が設置された交差点に接続された複数の道路方向に沿った指向性を持つように複数の指向性アンテナを備え、
   前記路側無線通信装置には、前記複数の指向性アンテナが指向する複数の道路方向のうち、一の道路方向とその反対方向である他の道路方向とに対しては同じタイムスロットが割り当てられ、前記一の道路方向及び前記他の道路方向に対して交差する道路方向には異なるタイムスロットが割り当てられ、
   前記路側無線通信装置が設置された交差点に隣接する交差点に設置された他の路側無線通信装置と対向する道路方向には、前記他の路側無線通信装置が前記路側無線通信装置と対向する道路方向に割り当てられたタイムスロットとは異なるタイムスロットが割り当てられている
   ことを特徴とする路側無線通信装置。