JP2009033340A - 車々間通信システム、車載送信装置および車々間通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】周波数利用効率を向上させ、受信側車両に充実したサービスを提供し、受信Ｃ／Ｎが劣悪な場合に受信側車両が優先度の高い情報を受信できる車々間通信システムを得ること。
【解決手段】車載受信装置は、車載送信装置から送信された信号の品質情報を算出するＣ／Ｎ推定部２１と、品質情報に基づいて復調に用いる変調方式を指示する復調用変調方式切替部２２と、高階層変調方式で復調を行う高階層変調方式復調部２３１と、低階層変調方式で復調を行う低階層変調方式復調部２３２と、を備え、車載送信装置は、車両情報を高優先度情報と低優先度情報に分類する優先度判定部１１と、低階層ビットに高優先度情報を割り当てる低階層ビットマッピング部１２２と、高階層ビットに低優先度情報を割り当てる高階層ビットマッピング部１２１と、を備え、マッピングされた情報を高階層変調方式で変調する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両情報を交換するための車々間通信システム、車載送信装置および車々間通信方法に関する。

国の重点施策としてＩＴＳ（Intelligent Transport Systems）を用いた交通事故死者数削減がうたわれており、なかでも車と車が無線通信を用いてお互いの位置情報、速度等の情報を直接交換することにより事故を未然に防ぐ車々間通信システムの実現が期待されている。国内の車々間通信は現在ＩＴＳ情報通信システム推進会議（ＩＴＳ Forum）にて規格化作業中である。この規格化作業のなかでは、車両が、車々間通信車載器を搭載し、自車の位置情報、速度情報、ブレーキ情報、ウィンカー情報等を１つのパケット（パケット長：固定）に集約してある一定の送信周期で繰り返し送信するシステムが想定されている。パケットを受信した車両は、パケット解析を行い、自車の安全を脅かす車両が周囲に存在すると判断した場合、注意を促すまたは危険を回避するための動作を行うことが想定されている。例えば、カーナビのディスプレイ上に警告を表示する、または、必要に応じて介入制御（例えば強制ブレーキ）を行うなどが想定されている。

一方、事故件数が比較的多い車両同士の正面衝突事故や出会い頭衝突事故を車々間通信によって回避するために、車々間通信機器は非常に広い通信エリアをカバーすることが望ましい。例えば正面衝突の場合にはお互いが高速走行している場合を仮定すると、人間が情報を認識してブレーキを踏み始めるまでの反応時間、システム遅延等を考慮した場合、車両衝突ポイントより数百メートル手前から通信を実現する必要がある。通信エリアが広くなると、周波数帯域あたり収容する車両の数が多くなるため、車々間通信は限られた周波数資源を有効活用する方式であることが望ましい。

周波数資源の有効活用という観点で考えた場合、伝送効率が高い変調方式を用いることが望ましい。伝送効率の高い変調方式により、多くの情報を送信すると、受信側の車両のドライバーに充実したサービスを提供することができる。しかし、変調方式を伝送効率の高い方式に固定してしまうと、受信Ｃ／Ｎ（Carrier to Noise ratio）がその変調方式の所要Ｃ／Ｎに満たない場合にはパケット誤りとなり、そのパケットは破棄せざるを得ない。このような問題を避けるために、所要Ｃ／Ｎの異なる複数の変調方式により同時に信号を送信する階層化伝送方式が有効である。階層化伝送方式では、たとえば、送信側では、所要Ｃ／Ｎの異なる高階層変調方式と低階層変調方式により同時に信号を送信し、受信側で、受信信号の推定Ｃ／Ｎが、高階層変調方式の所要Ｃ／Ｎよりも劣悪な場合には、所要Ｃ／Ｎの低い低階層変調方式による復調に切り替える。受信Ｃ／Ｎが劣悪な場合に低階層変調方式による復調に切り換える階層化伝送方式は、パケットの破棄率を低下させて周波数資源の有効活用を図ることができる。さらに、受信Ｃ／Ｎが劣悪な場合にも優先度の高い情報を最低限受信することができ、車々間通信で事故を防止するために効果的である。

このような階層化伝送方式は、ＢＳデジタル放送で用いられている。ＢＳデジタル放送では、電波状況が良好なときには伝送効率が優れた８ＰＳＫ変調方式を用いた復調を実施し、一方、電波状況が劣悪なときには低Ｃ／Ｎでも復調可能なＱＰＳＫ変調方式、ＢＰＳＫ変調方式を用いた復調を実施することにより、電波状況が劣悪な場合にもある程度満足のいく映像および音響で放送内容を視聴することができる。このような階層化伝送方式に関しては、例えば、受信機が、受信信号のビット誤り率または受信Ｃ／Ｎを推定し、推定結果と予め設定した閾値とを比較することにより、どの変調方式を用いて復調を実施するかを判断する方式が提案されている（たとえば、下記特許文献１参照）。

特開２００３−２４４５６９号公報

しかしながら、上記従来のＢＳデジタル放送の階層化伝送技術によれば、画像と音声の伝送に特化したものであるため、高階層変調方式による送信と低階層変調方式による送信データは画質などが異なるが同一のコンテンツを送信しており、送信する情報自体に優先度による選択を行っていない。このため、車々間通信にそのまま適用すると、受信Ｃ／Ｎが劣悪な場合に受信側の車両が優先度の高い情報を正しく受信できない可能性がある、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車々間通信において周波数の利用効率を向上させるとともに、受信Ｃ／Ｎが良好な場合に受信側の車両に充実したサービスを提供し、また、受信Ｃ／Ｎが劣悪な場合に受信側の車両が優先度の高い情報を正しく受信できる車々間通信システム、車載送信装置および車々間通信方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、車両情報を送信する車載送信装置と、前記車両情報を受信する車載受信装置と、で構成される車々間通信システムであって、前記車載受信装置は、前記車載送信装置から送信された受信信号の品質を示す品質情報を算出する品質情報算出手段と、前記品質情報に基づいて所定の高階層変調方式と所定の低階層変調方式のいずれの変調方式に基づく復調を行うかを指示する復調用変調方式切替手段と、前記高階層変調方式に基づいて受信信号を復調する高階層変調方式復調手段と、前記低階層変調方式に基づいて受信信号を復調する低階層変調方式復調手段と、を備え、前記車載送信装置は、所定の優先度判定基準に基づき前記車両情報を高優先度情報と低優先度情報に分類する優先度判定手段と、前記高階層変調方式の１シンボルあたりの送信ビットのうちの、前記低階層変調方式の１シンボルのビット数分の所定の低階層ビットに、前記高優先度情報を割り当てる低階層ビットマッピング手段と、前記送信ビットから低階層ビットを除いた高階層ビットに前記低優先度情報を割り当てる高階層ビットマッピング手段と、を備え、前記低階層ビットマッピング手段および前記高階層ビットマッピング手段でマッピングされた情報を前記高階層変調方式で変調して送信することを特徴とする。

この発明によれば、車々間通信に階層化伝送方式を適用し、送信側で、送信情報の優先度を判定し低階層変調方式により変調して送信するようにしたので、周波数の利用効率を向上させるとともに、受信Ｃ／Ｎが良好な場合に受信側の車両に充実したサービスを提供し、また、受信Ｃ／Ｎが劣悪な場合に受信側の車両が優先度の高い情報を正しく受信できる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる車々間通信システム、車載送信装置および車々間通信方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる車載送信装置の実施の形態１の主要部の機能構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の車載送信装置は、送信データのビット系列を優先度の高い情報と低い情報に分類する情報優先度判定部１１と、情報優先度判定部１１が分類したビット系列を変調する変調部１２と、を備える。また、変調部１２は、情報優先度判定部１１が優先度の低い情報であると分類したビット系列を送信マッピング上で後述の高階層ビットに割り当てる高階層ビットマッピング部１２１と、情報優先度判定部１１が優先度の高い情報であると分類したビット系列を送信マッピング上で後述の低階層ビットに割り当てる低階層ビットマッピング部１２２と、で構成されている。

本実施の形態の車々間通信システムでは、通常は、所定の高階層変調方式（例えば１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation））で通信を行うこととし、車載送信装置は、高階層変調方式により変調して情報を送信する。また、所要Ｃ／Ｎが高階層変調方式より低い所定の低階層変調方式（例えばＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying））を定義しておく。そして、高階層変調方式の１シンボルの送信ビットを、低階層変調方式の１シンボルのビット数分の低階層ビットと、低階層ビット以外の送信ビットである高階層ビットに分け、低階層ビットに優先度の高い情報を割当てる。そして、高階層変調方式の所要Ｃ／Ｎを満たさないような伝送路状態の場合に、受信側では、低階層変調方式で復調し、低階層ビットに割り当てられた優先度の高い情報を得る。

図２は本発明の車載受信装置の主要部の機能構成例を示す図である。図２に示すように、本実施の形態の車載受信装置は、受信信号に基づいてＣ／Ｎを推定するＣ／Ｎ推定部２１と、Ｃ／Ｎ推定部２１で推定したＣ／Ｎと高階層変調方式の所要Ｃ／Ｎとを比較し、推定したＣ／Ｎが所要Ｃ／Ｎ以上である場合には高階層変調方式を指示し、推定したＣ／Ｎが所要Ｃ／Ｎを下回る場合には低階層変調方式の指示する復調用変調方式切替部２２と、復調用変調方式切替部２２の指示に基づいて低階層変調方式または高階層変調方式による復調を行う復調部２３と、を備える。また、復調部２３は、高階層変調方式による復調を行う高階層変調方式復調部２３１と、低階層変調方式による復調を行う低階層変調方式復調部２３２と、復調用変調方式切替部２２の指示に基づいて入力される受信信号の出力先を高階層変調方式復調部２３１と低階層変調方式復調部２３２との間で切り替える切替部２３３と、で構成される。

ここで、本実施の形態の送信情報と優先度について説明する。例えば、現在、車々間通信システムの規格化で検討されているブロードキャスト情報として、ＧＰＳ位置データ，ＧＰＳ時刻，車両速度，車両進行方位，車両種別，リザーブビット，挨拶メッセージなどの項目が存在する。これらは車両間の事故を防ぐために優先度の高い情報、および低い情報に分類可能である。本実施の形態では、送信情報をこれらのブロードキャスト情報とし、優先度の高い情報としてＧＰＳ位置データ，ＧＰＳ時刻，車両速度，車両進行方位を想定し、優先度の低い情報としてその他の情報（車両種別，リザーブビット，挨拶メッセージなど）を想定することとする。なお、送信情報の項目と、優先度の高い情報と低い情報の分類方法は、これに限らず、車々間通信システムに応じて適する項目を設定すればよい。

つづいて、本実施の形態の車載送信装置の動作について説明する。まず、情報優先度判定部１１が、送信データのビット系列を車両間の事故を防ぐために優先度の高い情報、優先度の低い情報に分類する。そして、情報優先度判定部１１は、優先度の低い情報と分類したビット系列を高階層ビットマッピング部１２１に出力し、優先度の高い情報と分類したビット系列を低階層ビットマッピング部１２２に出力する。高階層ビットマッピング部１２１は、入力されたビット系列を送信マッピング上で高階層ビットに割り当てる。低階層ビットマッピング部１２２は、入力されたビット系列を送信マッピング上で低階層ビットに割り当てる。

図３−１，図３−２は高階層変調方式を１６ＱＡＭとした場合の、本実施の形態の高階層ビットと低階層ビットを説明するための図である。図３−１は、１６ＱＡＭのシンボルマッピングを示す図である。本実施の形態では、１６ＱＡＭの送信４ビットを左から順にビット０〜ビット３とするとき、ビット１とビット３を高階層ビットとし、ビット０とビット２を低階層ビットとする。図３−２は、低階層ビットのみを抽出したシンボルマッピングを示す図である。図３−２に示すように、低階層ビットのみを抽出すると、１６ＱＡＭよりも所要Ｃ／Ｎの低いＱＰＳＫシンボルとしてマッピングされることになる。このように、優先度の高い情報をＱＰＳＫシンボルとしてマッピングすることにより、ＱＰＳＫによる復調を行う場合に優先度の高い情報を得ることができる。

本実施の形態では、上述のように高階層変調方式に対応するシンボルマッピングを、高階層ビットと低階層ビットに分けてマッピングし、優先度の高い情報を低階層ビットに、優先度の低い情報を高階層ビットにマッピングする階層的なマッピング（以下、階層符号化という）を行う。このような階層符号化を行うことにより、受信側が高階層変調方式（この場合は１６ＱＡＭ）で復調する場合にはすべての送信情報が得られ、低階層変調方式（この場合はＱＰＳＫ）で復調する場合には、優先度の高い送信情報のみが得られることになる。

なお、高階層変調方式の１シンボルの送信ビットのうちどのビットを低階層ビットとするか（低階層ビットのビット数およびビット位置（ビット番号））は、用いる高階層変調方式と低階層変調方式によって異なるため、高階層変調方式と低階層変調方式のそれぞれの１シンボルあたりの送信ビット数と信号点配置に基づいて決定する。具体的には、低階層ビットのビット数は、低階層変調方式の１シンボルの送信ビット数とする。低階層ビットのビット位置は、高階層変調方式の信号点から低階層ビットを抽出したときのＩＱ平面上での信号点間距離が最大となるように（信号点がお互いに最も離れるように）低階層ビットとして抽出するビット位置を決定しておけばよい。

図４は本実施の形態のパケットフォーマットの一例を示す図である。図４に示すように、本実施の形態のパケットフォーマットは、プリアンブル（ＰＲ），ユニークワード（ＵＷ），データで構成される。パケット先頭部分に位置し、時間同期、周波数同期等に使用するプリアンブルおよびユニークワードに関しては本階層符号化を実施しないこととする。

つづいて、本実施の形態の車載受信装置の動作について説明する。まず、Ｃ／Ｎ推定部２１は、受信信号に基づいて受信Ｃ／Ｎを推定する。そして、復調用変調方式切替部２２は、推定した受信Ｃ／Ｎと高階層変調方式（例えば１６ＱＡＭ）の所要Ｃ／Ｎとを比較し、受信Ｃ／Ｎが所要Ｃ／Ｎ以上である場合には復調部２３の切替部２３３へ高階層変調方式による復調を指示し、受信Ｃ／Ｎが所要Ｃ／Ｎを下回る場合に復調部２３の切替部２３３へ低階層変調方式による復調を指示する。復調部２３の切替部２３３は、受信信号を、高階層変調方式による復調が指示された場合には高階層変調方式復調部２３１へ、低階層変調方式による復調が指示された場合には低階層変調方式復調部２３２へ出力する。そして、受信信号が入力された高階層変調方式復調部２３１または低階層変調方式復調部２３２は、それぞれの変調方式に従って復調を行う。

なお、一般に、車両に搭載される車載通信装置は、送信機能と受信機能の両方の機能を備える。この場合に本発明を適用するためには、車載通信装置は、上述の車載送信装置を送信部として備え、上述の車載受信装置を受信部として備えるようにすればよい。

このように、本実施の形態では、高階層変調方式と低階層変調方式の２種類の階層化伝送を行うこととし、高階層変調方式の送信ビットを高階層ビットと低階層ビットに分け、車載送信装置が、低階層ビットに車両間の事故を防止するために優先度の高い情報をマッピングし、高階層ビットに優先度の低い情報をマッピングするようにした。そして、車載受信装置が、受信Ｃ／Ｎの推定値が高階層変調方式の所要Ｃ／Ｎを上回る場合には、高階層変調方式で復調し、受信Ｃ／Ｎの推定値が高階層変調方式の所要Ｃ／Ｎを下回る場合には、低階層変調方式で復調するようにした。このため、周波数の利用効率を向上させるとともに、受信Ｃ／Ｎが良好な場合に受信側の車両に充実したサービスを提供し、また、受信Ｃ／Ｎが劣悪な場合に受信側の車両が優先度の高い情報を正しく受信できる。この結果、受信Ｃ／Ｎが劣悪な場合にも最低限の情報を得ることができ車両間の事故発生率を低減することが可能となる。

なお、本実施の形態では、階層符号化を行う変調方式を絶対位相同期検波型変調方式である１６ＱＡＭとＱＰＳＫにした場合に限定して説明を行ったが、これに限らず、８ＰＳＫやＢＰＳＫなど他の絶対位相同期検波型変調方式を用いてもよい。また、１６ＤＡＰＳＫ（Differential Amplitude and Phase Shift Keying），ＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase Shift Keying）などの差動復調型変調方式を用いてもよい。図５−１，５−２は、１６ＤＡＰＳＫを高階層変調方式とし、ＤＱＰＳＫを低階層変調方式として用いる場合のシンボルマッピングの一例を示す図である。図５−１は、１６ＤＡＰＳＫのシンボルマッピングを示し、図５−２はＤＱＰＳＫのシンボルマッピングの一例を示している。たとえば、１６ＤＡＰＳＫの４ビットのうち１ビットと３ビットを低階層ビットとし、０ビットと２ビットを高階層ビットとして、本実施の形態と同様の動作を行うことができる。さらに、２つの変調方式を用いて階層符号化を行うのではなく、３つ以上の変調方式（例えば１６ＱＡＭとＱＰＳＫとＢＰＳＫ）を多重する形で階層符号化を行う形式にしてもよい。

実施の形態２．
図６は本発明にかかる車載受信装置の実施の形態２の主要部の機能構成例を示す図である。図６に示すように本実施の形態の車載受信装置は、実施の形態１の車載受信装置のＣ／Ｎ推定部２１，復調用変調方式切替部２２を、それぞれビット誤り率算出部３１，復調用変調方式切替部２２ａに替える以外は、実施の形態１の車載受信装置と同様である。実施の形態１と同一の機能を有する構成要素は、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施の形態の車載送信装置は、実施の形態１の車載送信装置と同様である。本実施の形態の車載送信装置の動作も実施の形態１と同様であり、パケットフォーマットも実施の形態１と同様である。以下、実施の形態１と同様の部分は説明を省略し、実施の形態１と異なる部分について説明する。

本実施の形態の車載受信装置を説明する。まず、ビット誤り率算出部３１は、受信信号のヘッダ部分の既知情報（ユニークワード、プリアンブル等）に基づいてビット誤り率を算出する。復調用変調方式切替部３２は、ビット誤り率算出部３１が算出したビット誤り率を所定の閾値と比較し、ビット誤り率が閾値未満である場合には高階層変調方式による復調を復調部２３へ指示し、ビット誤り率が閾値以上となる場合には低階層変調方式による復調を復調部２３へ指示する。以降の復調部２３の動作は、実施の形態１の車載受信装置の動作と同様である。

このように、本実施の形態では、高階層変調方式と低階層変調方式の２種類の階層化伝送を行うこととし、高階層変調方式の送信ビットを高階層ビットと低階層ビットに分け、車載送信装置が、低階層ビットに車両間の事故を防止するために優先度の高い情報をマッピングし、高階層ビットに優先度の低い情報をマッピングするようにした。そして、車載受信装置が、受信信号のビット誤り率が所定の閾値を下回るとなる場合には高階層変調方式で復調し、受信信号のビット誤り率が所定の閾値以上となる場合には、低階層変調方式で復調するようにした。このため、実施の形態１と同様に、周波数の利用効率を向上させるとともに、受信Ｃ／Ｎが良好な場合に受信側の車両に充実したサービスを提供し、また、受信Ｃ／Ｎが劣悪な場合に受信側の車両が優先度の高い情報を正しく受信できる。この結果、受信Ｃ／Ｎが劣悪な場合にも最低限の情報を得ることができ車両間の事故発生率を低減することが可能となる。

実施の形態３．
図７は本発明にかかる車載受信装置の実施の形態３の主要部の機能構成例を示す図である。図７に示すように本実施の形態の車載受信装置は、実施の形態１の車載受信装置のＣ／Ｎ推定部２１，復調用変調方式切替部２２を、それぞれＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）チェック部４１，復調用変調方式切替部２２ｂに替える以外は、実施の形態１の車載受信装置と同様である。また、本実施の形態のＣＲＣチェック部４１は、高階層変調方式ＣＲＣチェック部４１１と低階層変調方式ＣＲＣチェック部で構成される。実施の形態１と同一の機能を有する構成要素は、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施の形態の車載送信装置は、実施の形態１の車載送信装置と同様である。本実施の形態の車載送信装置では、高階層ビットマッピング部１２１が、高階層ビットに割当てるビット系列のＣＲＣ符号を算出し、低階層ビットマッピング部１２２が低階層ビットに割当てるビット系列のＣＲＣ符号を算出して、算出したそれぞれのＣＲＣ符号をパケットに含めて送信する点が実施の形態１と異なるが、それ以外の動作は実施の形態１の車載送信装置の動作と同様である。以下、実施の形態１と同様の部分は説明を省略し、実施の形態１と異なる部分について説明する。

なお、ここでは、高階層ビットマッピング部１２１および低階層ビットマッピング部１２２がＣＲＣ符号を算出するようにしたが、高階層ビットと低階層ビットに割当てるそれぞれのビット系列のＣＲＣ符号を算出するＣＲＣ算出部を別に設けるようにしてもよい。図８は、本実施の形態のパケットフォーマットの一例を示す図である。図８に示すように、本実施の形態のパケットフォーマットでは、プリアンブル、ユニークワード、データの他に、高階層ビット用ＣＲＣ（高階層変調に用いるビット系列のＣＲＣ符号），低階層ビット用ＣＲＣ（低階層変調に用いるビット系列のＣＲＣ符号）が含まれている。

本実施の形態の車載受信装置の動作を説明する。まず、ＣＲＣチェック部４１の高階層変調方式ＣＲＣチェック部４１１は、受信信号に含まれる高階層ビット用ＣＲＣと受信信号のデータに基づいて高階層ビットに割当てられたビット系列のＣＲＣチェックを行い、チェック結果を復調用変調方式切替部２２ｂへ出力する。また、ＣＲＣチェック部４１の低階層変調方式ＣＲＣチェック部４１２は、受信信号に含まれる低階層ビット用ＣＲＣと受信信号に基づいて低階層ビットに割当てられたビット系列のＣＲＣチェックを行い、チェック結果を復調用変調方式切替部２２ｂへ出力する。

復調用変調方式切替部２２ｂは、高階層変調方式ＣＲＣチェック部４１１から出力されたＣＲＣチェック結果が正常であることを検出した場合には復調部２３へ高階層変調方式による復調を指示し、異常であることを検出した場合には復調部２３へ低階層変調方式による復調を指示する。以降の復調部２３の動作は実施の形態１と同様である。なお、低階層変調方式ＣＲＣチェック部４１２は、復調部２３の高階層変調方式と低階層変調方式の切替の判断には用いないが、低階層変調方式ＣＲＣチェック部４１２のチェック結果が異常の場合には、所定のエラー処理を行う。

このように、本実施の形態では、車載送信装置が、高階層ビットに割当てられたビット系列（優先度の低い送信情報）と低階層ビットに割当てられたビット系列（優先度の高い送信情報）についてそれぞれＣＲＣ符号を算出して、算出結果を送信するパケットに含めるようにした。そして、車載受信装置が、高階層ビットに割当てられたビット系列（優先度の低い送信情報）のＣＲＣチェックを行い、チェック結果が正常である場合に高階層変調方式による復調を行い、異常である場合に高階層変調方式による復調を行わないようにした。このため、高階層ビットに割当てられた優先度の低い情報が復調できないような伝送路が劣悪な環境下においても優先度の高い情報を抽出することが可能となり、車両間の事故発生率を低減することが可能となる。

実施の形態４．
図９は本発明にかかる車載受信装置の実施の形態４の主要部の機能構成例を示す図である。図９に示すように本実施の形態の車載受信装置は、実施の形態１の車載受信装置のＣ／Ｎ推定部２１，復調用変調方式切替部２２を、それぞれユニークワード復調部５１，復調用変調方式切替部２２ｃに替える以外は、実施の形態１の車載受信装置と同様である。また、本実施の形態のユニークワード復調部５１は、高階層変調方式復調部５１１と低階層変調方式復調部５１２と、で構成される。実施の形態１と同一の機能を有する構成要素は、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施の形態の車載送信装置は、実施の形態１の車載送信装置と同様である。本実施の形態の車載送信装置では、ユニークワードについてもデータと同様に階層符号化を行うが、それ以外の動作は、実施の形態１の車載送信装置の動作と同様である。以下、実施の形態１と同様の部分は説明を省略し、実施の形態１と異なる部分について説明する。

本実施の形態の車載受信装置の動作を説明する。まず、ユニークワード復調部５１の高階層変調方式復調部５１１，低階層変調方式復調部５１２は、ユニークワードをそれぞれ高階層変調方式，低階層変調方式で復調を行う。そして、高階層変調方式復調部５１１，低階層変調方式復調部１２２は、それぞれ復調が行えたか否かを示す情報をユニークワード復調結果として復調用変調方式切替部２２ｃに出力する。復調用変調方式切替部２２ｃは、ユニークワード復調結果が高階層変調方式によりユニークワードの復調が行えたことを示す場合には、データ部分についても高階層変調方式による復調を行うように復調部２３へ指示し、高階層変調方式によるユニークワード復調が行えなかったことを示す場合にはデータ部分について低階層変調方式による復調を復調部２３へ指示する。以降の復調部２３の動作は、実施の形態１と同様である。

このように、本実施の形態では、車載送信装置が、ユニークワードについても階層符号化を行い、車載受信装置が、ユニークワードを高階層変調方式で復調し、ユニークワードの復調が行えた場合には、データ部分について高階層変調方式で復調を行い、高階層変調方式でユニークワードの復調が行えなかった場合には、データ部分について低階層変調方式で復調を行うようにした。このため、高階層変調を行うことができないような伝送路が劣悪な環境下においても優先度の高い情報を抽出することが可能となり、車両間の事故発生率を低減することが可能となる。

実施の形態５．
図１０は本発明にかかる車載送信装置の実施の形態５の主要部の機能構成例を示す図である。図１０に示すように本実施の形態の車載送信装置は、情報優先度判定部１１，変調方式属性決定部６１，変調部１２ａを備えている。変調部１２ａは、切替部１２３，絶対位相同期検波型変調方式変調部６２と，差動復調型変調方式変調部６３と、を備えている。絶対位相同期検波型変調方式変調部６２は、さらに、高階層ビットマッピング部６２１，低階層ビットマッピング部６２２で構成され、差動復調型変調方式変調部６３は、さらに、高階層ビットマッピング部６３１，低階層ビットマッピング部６３２で構成される。

つづいて、本実施の形態の車載送信装置の動作について説明する。本実施の情報優先度判定部１１の動作は、実施の形態１の情報優先度判定部１１と同様であるため説明を省略する。変調方式属性決定部６１は、例えば自車の移動速度や、ドップラーレーダ等により対向車線を走る車両との相対速度や、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication），光ビーコン，ＦＭ（Frequency Modulation）ビーコン，ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）などの路車間通信により受信した自車走行エリアの法廷制限速度などの情報に基づいてパケット生成の際に絶対位相同期検波型の変調方式を用いるか差動復調型の変調方式を用いるかを判断し、判断結果を変調部１２ａの切替部１２３に指示する。

切替部１２３は、指示された判断結果に基づいて、送信情報の出力先を絶対位相同期検波型変調方式変調部６２と差動復調型変調方式変調部６３との間で切替える。また、切替部１２３は、さらに、情報優先度判定部１１で分類された優先度に基づいて、送信情報の出力先を切替える。具体的には、切替部１２３は、絶対位相同期検波型の変調方式を用いる指示を受けた場合には、優先度の低い情報を絶対位相同期検波型変調方式変調部６２の高階層ビットマッピング部６２１へ出力し、優先度の高い情報を絶対位相同期検波型変調方式変調部６２の低階層ビットマッピング部６２２へ出力する。また、切替部１２３は、差動復調型の変調方式を用いる指示を受けた場合には、優先度の低い情報を差動復調型変調方式変調部６３の高階層ビットマッピング部６３１へ出力し、優先度の高い情報を差動復調型変調方式変調部６３の低階層ビットマッピング部６３２へ出力する。

本実施の形態の絶対位相同期検波型変調方式としては、実施の形態１と同様で、例えば、高階層変調方式として１６ＱＡＭを用い、低階層変調方式としてＱＰＳＫを用いる。また、差動復調型変調方式としては、例えば、高階層変調方式として１６ＤＡＰＳＫを用い、低階層変調方式としてＤＱＰＳＫを用いる。

図１１−１は、本実施の形態のパケットフォーマットの一例を示した図である。本実施の形態のパケットフォーマットは、実施の形態１のパケットフォーマットに絶対位相同期検波型変調方式、差動復調型変調方式のどちらで変調されているかの情報を示す検波方式通知ビットを追加しているが、それ以外は実施の形態１のパケットフォーマットと同様である。また、さらに、実施の形態２と同様に、高階層ビットと低階層ビットのそれぞれのＣＲＣ符号を算出して、パケットフォーマットに含むようにしてもよい。図１１−２は、検波方式通知ビットに加え、さらに高階層ビットと低階層ビットのＣＲＣ符号を付加したパケットフォーマットの一例を示す図である。また、パケットフォーマットに検波方式通知ビットに加え、実施の形態３と同様に、ユニークワードについてもデータと同様の階層符号化を行うようにしてもよい。

一般に、同じ多値数で比較すると、通信機がお互いに静止状態で伝搬路が動的に変動しないと仮定した場合には絶対位相同期検波型の方が差動復調型と比較して伝送特性が良好となる。一方、移動速度が高まるにつれて差動復調型の方が絶対位相同期検波型より伝送特性が良好となることが知られている。したがって、各車両の走行速度が動的に変動する車々間通信のような環境では、自車の移動速度に応じて絶対位相同期検波型と差動復調型の変調方式を切り替えることが望ましい。特に正面衝突防止のアプリケーションを想定した場合、２台の車両がお互いに高速で近づいて来るためドップラー変動が大きくなる。この場合、絶対位相同期検波型の変調方式のみで階層符号化を行うと、たとえＢＰＳＫのような所要Ｃ／Ｎの低い変調方式でパケット復調を行ったとしても高速ドップラー変動に追従できずに永遠にパケットを受信できず、正面衝突事故を回避できない状況に陥ってしまう危険性がある。

そこで、本実施の形態では、自車の移動速度や、ドップラーレーダ等により対向車線を走る車両との相対速度や、ＤＳＲＣ，光ビーコン，ＦＭビーコン，ＲＦＩＤなどの路車間通信により受信した自車走行エリアの法廷制限速度などの情報に基づいて、絶対位相同期検波型変調方式、差動復調型変調方式のどちらで変調するかを判断してパケットを送信する。そして、どちらの方式で変調されているかを示す検波方式通知ビットを送信パケットに含めることにより、車載受信装置が変調方式を判別できるようにしている。

パケット送信時に絶対位相同期検波型でなく差動復調型を採用する場合の具体的な判断材料としては、例えば自車の移動速度が所定の速度以上の場合、もしくはドップラーレーダ等により対向車線を走る車両との相対速度が大きいことを検出した場合などが考えられる。また、例えばＤＳＲＣ、光ビーコン、ＦＭビーコン、ＲＦＩＤなどの路車間通信により自車走行エリアの法廷制限速度の通知を受け、当該制限速度が高い場合には周囲の車両はみな高速で移動していると判断して差動復調型を採用する形式も考えられる。

このとき、検波方式通知ビットは誤らないことが前提となるため、高速移動時でも確実に復調できる差動復調型の変調方式で検波方式通知ビットを変調することとし、誤り訂正も符号化率の高い強力な誤り訂正符号をかけることにより確実に復調できるようにしておくことが望ましい。

図１２は、本実施の形態の車載受信装置の主要部の機能構成例を示す図である。図１２に示すように、本実施の形態の車載受信装置は、Ｃ／Ｎ推定部２１と、復調用変調方式切替部２２ｄと、復調部２３ａと、パケットに含まれる検波方式通知ビットに基づいて受信データの変調方式を検出する方式検出部７１と、を備える。また、復調部２３ａは、絶対位相同期検波型変調方式復調部７２と、差動復調型変調方式復調部７３と、切替部２３３ａと、を備えている。絶対位相同期検波型変調方式復調部７２は、さらに、高階層変調方式復調部７２１と、低階層変調方式復調部７２２と、で構成され、差動復調型変調方式復調部７３は、さらに、高階層変調方式復調部７３１と、低階層変調方式復調部７３２と、で構成される。

本実施の形態の車載受信装置の動作について説明する。Ｃ／Ｎ推定部２１の動作は実施の形態１のＣ／Ｎ推定部２１の動作と同様である。方式検出部７１は、受信信号に含まれる検波方式通知ビットを復調し、復調後のビット値に基づいて絶対位相同期検波型変調方式で変調を行うか差動復調型変調方式で変調を行うかを判断し、判断結果を切替部２３３ａおよび復調用変調方式切替部２２ｄへ通知する。復調用変調方式切替部２２ｄは、実施の形態１の復調用変調方式切替部２２と同様の動作を行うが、方式検出部７１の検出結果に基づいて、対応する変調方式（絶対位相同期検波型変調方式の高階層変調方式、または、差動復調型変調方式の高階層変調方式）の所要Ｃ／Ｎと受信Ｃ／Ｎとの比較を行って、高階層変調方式と低階層変調方式のいずれの変調を指示するかを判断する。

切替部２３３ａは、通知された判断結果に基づいて、送信情報の出力先を絶対位相同期検波型変調方式復調部７２と差動復調型変調方式復調部７３との間で切替える。また、切替部２３３ａは復調用変調方式切替部２２ｄからの指示に基づいて、絶対位相同期検波型変調方式の場合は、出力先をさらに高階層変調方式復調部７２１と低階層変調方式復調部７２２との間で切替える。差動復調型変調方式の場合は、切替部２３３ａは、出力先をさらに高階層変調方式復調部７３１と低階層変調方式復調部７３２との間で切替える。高階層変調方式復調部７２１，低階層変調方式復調部７２２，高階層変調方式復調部７３１，低階層変調方式復調部７３２は、受信信号が入力されるとそれぞれの変調方式に従って受信信号の復調を行う。

なお、本実施の形態では、所要Ｃ／Ｎを用いて、高階層変調方式と低階層変調方式のいずれで復調を行うかを判断するようにしたが、実施の形態２と同様にビット誤り率を所定の閾値と比較して高階層変調方式と低階層変調方式のいずれで復調を行うかを判断するようにしてもよい。また、図１１−２で示したようにパケットフォーマットに、高階層ビットのＣＲＣと低階層ビットのＣＲＣを含めておき、実施の形態３と同様に、高階層ビットのＣＲＣチェック結果に基づいて判断するようにしてもよい。また、実施の形態４と同様に、車載送信装置が、ユニークワードについてもデータ部分と同様に階層符号化を行い、車載受信装置がユニークワードを復調して、その復調結果に基づいて判断するようにしてもよい。

このように、本実施の形態では、車載送信装置が、自車の移動速度などに応じて絶対位相同期検波型と差動復調型の変調方式を切り替え、どちらの方式で変調したかをパケットに検波方式通知ビットとして含めるようにした。このため、車々間通信のような静止環境、動的環境が混在する環境下においても、伝送特性の良い変調方式を適切に選択することができ、実施の形態１に比べ、伝送誤りが低下し車両間の事故発生率を低減することが可能となる。

以上のように、本発明にかかる車々間通信システム、車載送信装置および車々間通信方法は、車両情報を交換するための車々間通信システムに有用であり、特に、周波数資源の限られた車々間通信システムに適している。

本発明にかかる車載送信装置の実施の形態１の主要部の機能構成例を示す図である。 本発明の実施の形態１の車載受信装置の主要部の機能構成例を示す図である。 １６ＱＡＭのシンボルマッピングを示す図である。 低階層ビットのみを抽出したシンボルマッピングを示す図である。 実施の形態１のパケットフォーマットの一例を示す図である。 １６ＤＡＰＳＫのシンボルマッピングを示す図である。 ＤＱＰＳＫのシンボルマッピングの一例を示す図である。 実施の形態２の車載受信装置の主要部の機能構成例を示す図である。 実施の形態３の車載受信装置の主要部の機能構成例を示す図である。 実施の形態３のパケットフォーマットの一例を示す図である。 実施の形態４の車載受信装置の主要部の機能構成例を示す図である。 実施の形態５の車載送信装置の主要部の機能構成例を示す図である。 実施の形態５のパケットフォーマットの一例を示す図である。 実施の形態５のパケットフォーマットの別の一例を示す図である。 実施の形態５の車載受信装置の主要部の機能構成例を示す図である。

符号の説明

１１ 情報優先度判定部
１２，１２ａ 変調部
２１ Ｃ／Ｎ推定部
２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ 復調用変調方式切替部
２３，２３ａ 復調部
３１ ビット誤り率算出部
４１ ＣＲＣチェック部
５１ ユニークワード復調部
６１ 変調方式属性決定部
６２ 絶対位相同期検波型変調方式変調部
６３ 差動復調型変調方式変調部
７１ 方式検出部
７２ 絶対位相同期検波型変調方式復調部
７３ 差動復調型変調方式復調部
１２１，６２１，６３１ 高階層ビットマッピング部
１２２，６２２，６３２ 低階層ビットマッピング部
１２３，２３３，２３３ａ 切替部
２３１，５１１，７２１，７３１ 高階層変調方式復調部
２３２，５１２，７２２，７３２ 低階層変調方式復調部
４１１ 高階層変調方式ＣＲＣチェック部
４１２ 低階層変調方式ＣＲＣチェック部

Claims (17)

1. 車両情報を送信する車載送信装置と、前記車両情報を受信する車載受信装置と、で構成される車々間通信システムであって、
   前記車載受信装置は、
   前記車載送信装置から送信された受信信号の品質を示す品質情報を算出する品質情報算出手段と、
   前記品質情報に基づいて所定の高階層変調方式と所定の低階層変調方式のいずれの変調方式に基づく復調を行うかを指示する復調用変調方式切替手段と、
   前記高階層変調方式に基づいて受信信号を復調する高階層変調方式復調手段と、
   前記低階層変調方式に基づいて受信信号を復調する低階層変調方式復調手段と、
   を備え、
   前記車載送信装置は、
   所定の優先度判定基準に基づき前記車両情報を高優先度情報と低優先度情報に分類する優先度判定手段と、
   前記高階層変調方式の１シンボルあたりの送信ビットのうちの、前記低階層変調方式の１シンボルのビット数分の所定の低階層ビットに、前記高優先度情報を割り当てる低階層ビットマッピング手段と、
   前記送信ビットから低階層ビットを除いた高階層ビットに前記低優先度情報を割り当てる高階層ビットマッピング手段と、
   を備え、
   前記低階層ビットマッピング手段および前記高階層ビットマッピング手段でマッピングされた情報を前記高階層変調方式で変調して送信することを特徴とする車々間通信システム。
2. 前記品質を受信信号に基づく受信Ｃ／Ｎの推定値とし、
   前記復調用変調方式切替手段は、前記受信Ｃ／Ｎが前記高階層変調方式の所要Ｃ／Ｎ以上となる場合に前記高階層変調方式による復調を指示し、前記受信Ｃ／Ｎが前記高階層変調方式の所要Ｃ／Ｎに満たない場合に前記低階層変調方式による復調を指示することを特徴とする請求項１に記載の車々間通信システム。
3. 前記品質を受信信号に基づくビット誤り率とし、
   前記復調用変調方式切替手段は、前記ビット誤り率が所定の閾値に満たない場合に前記高階層変調方式による復調を指示し、前記ビット誤り率が所定の閾値以上となる場合に前記低階層変調方式による復調を指示することを特徴とする請求項１に記載の車々間通信システム。
4. 前記車載送信装置は、前記高階層ビットのＣＲＣ符号と前記低階層ビットのＣＲＣ符号とを送信情報に含めて送信することとし、
   前記品質を前記高階層ビットのＣＲＣ符号と受信信号とに基づくＣＲＣチェック結果とし、
   前記復調用変調方式切替手段は、前記チェック結果が正常である場合に前記高階層変調方式による復調を指示し、前記チェック結果が異常である場合に前記低階層変調方式による復調を指示することを特徴とする請求項１に記載の車々間通信システム。
5. 前記車載送信装置は、送信情報のヘッダに含まれる既知系列を前記高階層ビットと前記低階層ビットに振り分けて前記高階層変調方式により変調して送信し、
   前記品質情報算出手段は、前記既知系列を前記高階層変調方式で復調し、前記既知系列が正しく復調できたか否かを前記品質情報とし、
   前記復調用変調方式切替手段は、前記既知系列が正しく復調できた場合に前記高階層変調方式による復調を指示し、前記既知系列が正しく復調できなかった場合に前記低階層変調方式による復調を指示することを特徴とする請求項１に記載の車々間通信システム。
6. 前記高階層変調方式および低階層変調方式を絶対位相同期検波型変調方式とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の車々間通信システム。
7. 前記高階層変調方式および低階層変調方式を差動復調型変調方式とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の車々間通信システム。
8. 前記車載送信装置は、
   自装置を搭載している車両の移動速度または前記車両情報を受信する車両との相対速度に基づいて絶対位相同期検波型変調方式と差動復調型変調方式のいずれかを選択する方式選択手段、
   をさらに備え、
   前記高階層ビットマッピング手段および前記低階層ビットマッピング手段を、前記絶対位相同期検波型変調方式と差動復調型変調方式のそれぞれに対応可能な構成とし、
   前記選択された方式に対応する前記高階層ビットマッピング手段および前記低階層ビットマッピング手段でマッピングされた情報を前記選択された方式の高階層変調方式で変調し、前記選択された方式を示す方式識別子を送信信号に含めて送信し、
   一方、
   前記車載受信装置は、
   前記方式識別子に基づいて復調に用いる変調方式を検出する方式検出手段、
   をさらに備え、
   前記高階層変調方式復調手段および前記低階層変調方式復調手段を、前記絶対位相同期検波型変調方式と差動復調型変調方式のそれぞれに対応可能な構成とし、
   前記検出した方式に対応する前記高階層変調方式復調手段および前記低階層変調方式復調手段が復調を行うことを特徴とする請求項１に記載の車々間通信システム。
9. 前記品質を受信信号に基づく受信Ｃ／Ｎの推定値とし、
   前記復調用変調方式切替手段は、前記受信Ｃ／Ｎが前記高階層変調方式の所要Ｃ／Ｎ以上となる場合に前記高階層変調方式による復調を指示し、前記受信Ｃ／Ｎが前記高階層変調方式の所要Ｃ／Ｎに満たない場合に前記低階層変調方式による復調を指示することを特徴とする請求項８に記載の車々間通信システム。
10. 前記品質を受信信号に基づくビット誤り率とし、
    前記復調用変調方式切替手段は、前記ビット誤り率が所定の閾値に満たない場合に前記高階層変調方式による復調を指示し、前記ビット誤り率が所定の閾値以上となる場合に前記低階層変調方式による復調を指示することを特徴とする請求項８に記載の車々間通信システム。
11. 前記車載送信装置は、前記高階層ビットのＣＲＣ符号と前記低階層ビットのＣＲＣ符号とを送信情報に含めて送信することとし、
    前記品質を前記高階層ビットのＣＲＣ符号と受信信号とに基づくＣＲＣチェック結果とし、
    前記復調用変調方式切替手段は、前記チェック結果が正常である場合に前記高階層変調方式による復調を指示し、前記チェック結果が異常である場合に前記低階層変調方式による復調を指示することを特徴とする請求項８に記載の車々間通信システム。
12. 前記車載送信装置は、送信情報のヘッダに含まれる既知系列を前記高階層ビットと前記低階層ビットに振り分けて前記高階層変調方式により変調して送信し、
    前記品質情報算出手段は、前記既知系列を前記高階層変調方式で復調し、前記既知系列が正しく復調できたか否かを前記品質情報とし、
    前記復調用変調方式切替手段は、前記既知系列が正しく復調できた場合に前記高階層変調方式による復調を指示し、前記既知系列が正しく復調できなかった場合に前記低階層変調方式による復調を指示することを特徴とする請求項８に記載の車々間通信システム。
13. 前記所定の低階層ビットを、前記低階層変調方式の信号点配置に基づき、ＩＱ平面上で信号点間距離が最大となるように決定することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の車々間通信システム。
14. 車両情報を送信する車載送信装置と、前記車両情報を受信する車載受信装置と、で構成される車々間通信システムであって、
    前記車載送信装置は、
    所定の優先度判定基準に基づき前記車両情報の優先度を判定して、優先度ごとに前記車両情報を分類する優先度判定手段と、
    あらかじめ定められた優先度と割当てビットとの対応、および前記分類結果に基づいて、前記割当てビットに、その割当てビットに対応する優先度に分類された前記車両情報を割り当てるビットマッピング手段と、
    を備え、
    前記割り当てビットは、優先度の分類数と同一階層数の所定の階層化変調方式のそれぞれの信号点配置に対応し、
    前記ビットマッピング手段でマッピングされた情報を所定の変調方式で変調して送信し、
    一方、
    前記車載受信装置は、
    前記車載送信装置から送信された受信信号の品質を示す品質情報を算出する品質情報算出手段と、
    前記品質情報に基づいて所定の階層化変調方式のいずれの階層の変調方式に基づく復調を行うかを指示する復調用変調方式切替手段と、
    階層ごとにその階層の変調方式に基づく復調を行う高階層変調方式復調手段と、
    を備えることを特徴とする車々間通信システム。
15. 車両情報を受信する車載受信装置とともに車々間通信システムを構成し、前記車両情報を送信する車載送信装置であって、
    所定の優先度判定基準に基づき前記車両情報を高優先度情報と低優先度情報に分類する優先度判定手段と、
    所定の高階層変調方式の１シンボルあたりの送信ビットのうちの、所定の低階層変調方式の１シンボルのビット数分の所定の低階層ビットに、前記高優先度情報を割り当てる低階層ビットマッピング手段と、
    前記送信ビットから低階層ビットを除いた高階層ビットに前記低優先度情報を割り当てる高階層ビットマッピング手段と、
    を備え、
    前記低階層ビットマッピング手段および前記高階層ビットマッピング手段でマッピングされた情報を前記高階層変調方式で変調して送信することを特徴とする車載送信装置。
16. 自装置を搭載している車両の移動速度または前記車両情報を受信する車両との相対速度に基づいて絶対位相同期検波型変調方式と差動復調型変調方式のいずれかを選択する方式選択手段、
    をさらに備え、
    前記高階層ビットマッピング手段および前記低階層ビットマッピング手段を、前記絶対位相同期検波型変調方式と差動復調型変調方式のそれぞれに対応可能な構成とし、
    前記選択された方式に対応する前記高階層ビットマッピング手段および前記低階層ビットマッピング手段でマッピングされた情報を前記選択された方式の高階層変調方式で変調し、前記選択された方式を示す方式識別子を送信信号に含めて送信することを特徴とする請求項１５に記載の車載送信装置。
17. 車両情報を送信する車載送信装置と、前記車両情報を受信する車載受信装置と、で構成される車々間通信システムにおける車々間通信方法であって、
    前記車載送信装置が、所定の優先度判定基準に基づき前記車両情報を高優先度情報と低優先度情報に分類する優先度判定ステップと、
    前記車載送信装置が、所定の高階層変調方式の１シンボルあたりの送信ビットのうちの、所定の低階層変調方式の１シンボルのビット数分の所定の低階層ビットに、前記高優先度情報を割り当てる低階層ビットマッピングステップと、
    前記車載送信装置が、前記送信ビットから低階層ビットを除いた高階層ビットに前記低優先度情報を割り当てる高階層ビットマッピングステップと、
    前記車載送信装置が、前記低階層ビットマッピング手段および前記高階層ビットマッピング手段でマッピングされた情報を前記高階層変調方式で変調して送信する送信ステップと、
    前記車載受信装置が、前記車載送信装置から送信された受信信号の品質を示す品質情報を算出する品質情報算出ステップと、
    前記車載受信装置が、前記品質情報に基づいて前記高階層変調方式と前記低階層変調方式のいずれの変調方式に基づく復調を行うかを指示する復調用変調方式切替ステップと、
    前記車載受信装置が、前記高階層変調方式が指示された場合に前記高階層変調方式に基づいて受信信号を復調する高階層変調方式復調ステップと、
    前記車載受信装置が、前記低階層変調方式が指示された場合に前記低階層変調方式に基づいて受信信号を復調する低階層変調方式復調ステップと、
    を含むことを特徴とする車々間通信方法。

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