JP6463215B2 - 無線通信装置、無線通信制御装置および無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、路側において路上の受信機と無線通信を行う無線通信装置、無線通信制御装置および無線通信システムに関する。

近年、高速道路や一般道を走行する車両と、路側機との間で通信を行う無線通信システムが検討されている。特に、運転者の負荷軽減等を目的とした自動車の自動運転の分野では、レーダやカメラ画像を用いたセンシング技術の他、無線通信技術を使用した制御情報の配信などが検討されている。自動運転に無線通信を活用する場合、通信内容のセキュリティに加えて一定の通信品質を確保することが求められる。無線通信の品質を向上させる技術には、ダイバーシチ、誤り訂正、再送などがある。具体的に、時間ダイバーシチの一種であって同じデータを何度も送る連送、ＡＲＱ（Automatic Repeat Request）、ＨＡＲＱ（Hybrid ARQ）などの再送技術の適用を検討する必要がある。

車車間通信や路車間通信について、無線ＬＡＮ（Local Area Network）で使用されているＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１１ａをベースとしたＩＥＥＥ８０２．１１ｐの適用が検討されている。ＩＥＥＥ８０２．１１ｐは、直交周波数分割多重方式とも呼ばれるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）伝送を使用する。無線ＬＡＮが普及している屋内通信と比較して、屋外通信ではマルチパスによる遅延波について、より長い遅延時間を持った遅延波が到来することが懸念される。この対策として、８０２．１１ｐでは、８０２．１１ａと比較して、長いＧＩ（Guard Interval）の使用が規定されている。８０２．１１ｐでは、５．８ＧＨｚ帯や５．９ＧＨｚ帯の使用が検討されている。一方、日本国内では、ＡＲＩＢ（Association of Radio Industries and Businesses） ＳＴＤ Ｔ−１０９などにおいて７００ＭＨｚ帯を使用する通信システムが検討されており、ＯＦＤＭの使用が想定されている。７００ＭＨｚ帯を使用する通信システムとしては、例えば、路側に設置された基地局と車両との間で通信を行う路車間通信または車両間で行う車車間通信において、安全運転支援に関わる情報を提供する高度道路交通システムが想定されている。７００ＭＨｚ帯の伝送では、使用できるチャネル数が少ないため、特に効率の良い伝送と通信品質確立の両立が求められる。

ＯＦＤＭ等のＧＩやＣＰ（Cyclic Prefix）を付加したシステムでは、遅延波が人為的かどうかにかかわらず、先行波からＧＩやＣＰを付加した長さ程度の遅延時間の遅延波を大きな劣化なく受信し、場合によっては遅延ダイバーシチ効果により受信品質をさらに改善できる。しかしながら、ＯＦＤＭを用いても、シングルキャリア伝送方式と同様に各パスの遅延時間、電力、位相関係が悪い環境で移動局が停止すると、通信品質を確保できない。

路車間通信システムについて、下記特許文献１では、路車間の下り方向の通信品質の向上を目的として送信ダイバーシチを行うシステムが検討されている。ドップラー効果による周波数変動を補正するように各送信基地局の周波数を制御することで通信品質の向上を狙うものである。

また、下記特許文献２では、遅延ダイバーシチを行う方式が検討されている。基地局間の中間地点付近で、各基地局から送信された信号が同一レベルで逆位相になることで発生する受信電界の落ち込みを防ぐことを目的としている。

特開２００１−２４５７６号公報 特許第３１８０７３３号公報

しかしながら、特許文献１では、５ＧＨｚ帯や７００ＭＨｚ帯では車両の移動速度ではドップラー効果による補正の効果は得られず、また、対向車線を逆方向に走る車両に対して別々の周波数補正の必要がある、という問題があった。また、特許文献２では、遅延ダイバーシチで発生させた人為的な遅延波以外で発生した遅延波の影響を受けるため、電波状況の悪い地点で移動局が停止した場合、通信品質を確保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、遅延ダイバーシチ効果を得ることが可能な無線通信装置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、本発明にかかる無線通信装置は、送信ダイバーシチの連携を行う無線通信装置の位置情報を記憶する装置情報記憶部を備える。また、無線通信装置から送信された送信信号を受信する受信機の位置を示す受信点の位置情報を制御する受信位置制御部を備える。また、送信ダイバーシチの連携を行う無線通信装置の位置情報および受信点の位置情報に基づいて、自装置から送信する送信信号に付加する遅延時間を設定する遅延時間制御部を備える。また、自装置から送信する送信信号を生成する送信信号生成部を備える。また、送信信号生成部で生成された送信信号に、遅延時間制御部で設定された遅延時間を付加する遅延付加部を備える。遅延時間制御部は、各無線通信装置と受信点との距離から算出する受信機における他の無線通信装置からの送信信号と自装置からの送信信号の受信時刻の差が、受信機におけるサンプリング間隔の整数倍となるように遅延時間を設定する。

本発明によれば、遅延ダイバーシチ効果を得ることができる、という効果を奏する。

実施の形態１にかかる無線通信システムの構成例を示す図 実施の形態１にかかる路側機の構成例を示すブロック図 実施の形態１にかかる路側機において送信する信号に遅延時間を付加して送信する処理を示すフローチャート 実施の形態２にかかる路側機および制御局の構成例を示すブロック図 実施の形態３にかかる路側機の構成例を示すブロック図 実施の形態４にかかる無線通信システムの構成例を示す図 実施の形態４にかかる路側機の構成例を示すブロック図 実施の形態１〜４にかかる各機器のハードウェア構成を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる無線通信装置、無線通信制御装置および無線通信システム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、本発明の実施の形態１にかかる無線通信システムの構成例を示す図である。具体的に、無線通信装置である路側機１，２，３と受信機である移動局４が無線通信を行う路車間通信システムを例として説明する。路車間通信システムでは、移動局４と無線通信を行う路側機１〜３が道路に沿って設置されている。一例として、移動局４が路側機１から路側機２の間を走行するものとし、３つの路側機１〜３で同じデータを送る遅延ダイバーシチによる送信ダイバーシチを行う場合について説明する。ここで、同じデータとは、路車間通信システムにおいて移動局４にサービスを提供する図示しない上位レイヤで処理されるペイロード情報を指しており、路側機１〜３から送信される実際の送信波形の一部、例えば、路側機固有の参照信号やＩＤ情報は、路側機間で同一であることを必須とはしない。

なお、図１では、図の構成上、路側機と書かれた部分に１〜３の符号が付与されているが、路側機１〜３にはアンテナ部分も含まれるものとする。

路車間通信システムでは、道路上の車上局である移動局４にサービスを提供するが、道路が線状に構築されるので、携帯電話システムのようにエリア上に面的にサービスを展開することは少なく、空間的な広がりが限定された線状の領域で移動局４の受信品質を確保する必要がある。そのため、路車間通信システムでは、路側機１〜３から送信された信号を受信する道路上の移動局４の位置を示す受信点ごとに、路側機１〜３から到来する直接波の受信時刻を制御することが比較的容易となる。

また、ＯＦＤＭおよびシングルキャリア伝送方式で共通であるが、路側機１〜３から送信された各信号の移動局４での受信時刻の差が、移動局４において受信した信号の受信処理で行われるサンプリングの際のサンプリング間隔または路側機１〜３から送信される信号のシンボル周期の整数倍となっている場合、移動局４では、受信処理で使用する等化器の構成上、相関検出等による伝送路推定の精度が改善することがある。一方、移動局４では、路側機１〜３から送信された各信号の受信時刻や受信電力の相対値によっては、受信電力の周波数特性に深い落ち込みが発生する周波数が発生し、結果として、等化器で補正後のＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）が悪くなり、受信品質に影響することがある。

また、ＯＦＤＭの場合、時間周波数的に分散された配置のパイロット信号が用いられることがある。移動局４では、パイロット信号以外のデータ部分の伝搬路推定を、パイロット信号部分のチャネル推定値から補間して算出することが多いが、パイロット信号の配置がまばらな場合は補間誤差が大きくなることが考えられる。パイロット信号が配置された周波数近辺で周波数特性の補間の精度が向上するような遅延時間、電力制御を送信側の路側機１〜３ですることで、移動局４の受信品質が向上することが期待できる。

ここで、移動局４での路側機１〜３から送信された信号の直接波の受信時刻について整理する。路側機１と路側機２との距離を距離Ｌ（１，２）と定義し、路側機１と移動局４との距離を距離ｌ（１，ｉ）、路側機２と移動局４との距離を距離ｌ（２，ｉ）と定義すると、路側機１〜３のアンテナ高が距離Ｌ（１，２）と比較して十分に小さい場合、式（１）による近似が成り立つ。

Ｌ（１，２）＝ｌ（１，ｉ）＋ｌ（２，ｉ） …（１）

一方、路側機１から送信されて移動局４に到達する信号の受信時刻ａ（１）は、路側機１で送信信号に付加する遅延時間を遅延時間Δｔ（１）とすると、式（２）で表すことができる。なお、ｃは光速を示す。

ａ（１）＝ｌ（１，ｉ）／ｃ＋Δｔ（１） …（２）

移動局４において路側機１，２から送信された信号の受信時刻差をサンプリング間隔Ｔ０の整数倍にすることを想定する場合、この条件は、路側機２から送信されて移動局４に到達する信号の受信時刻ａ（２）とし、整数をｍ（ｉ）とすると、式（３）で表すことができる。

ａ（１）−ａ（２）＝ｍ（ｉ）Ｔ０ …（３）

路側機２で送信信号に付加する遅延時間を遅延時間Δｔ（２）とすると、式（３）を満たし、かつ、ｍ（ｉ）Ｔ０が送信信号のガードインターバル長を超えない範囲になるよう、路側機１は遅延時間Δｔ（１）を制御し、路側機２は遅延時間Δｔ（２）を制御する。

路側機３についても、路側機１，２と同様に考えて遅延時間を決めればよい。まず、路側機２から送信されて移動局４に到達する信号の受信時刻ａ（２）は、式（４）で表すことができる。

ａ（２）＝ｌ（２，ｉ）／ｃ＋Δｔ（２） …（４）

路側機２と路側機３との距離を距離Ｌ（２，３）、路側機３と移動局４との距離を距離ｌ（３，ｉ）と定義すると、路側機１〜３のアンテナ高が距離Ｌ（２，３）と比較して十分に小さい場合、式（５）による近似が成り立つ。

ｌ（３，ｉ）＝ｌ（２，ｉ）＋Ｌ（２，３） …（５）

図１のように移動局４が路側機１と路側機２との間にいる場合、路側機３から送信された信号を移動局４が受信する受信時刻ａ（３）は、式（６）で表すことができる。

ａ（３）＝ｌ（２，ｉ）／ｃ＋Ｌ（２，３）／ｃ＋Δｔ（３） …（６）

ここで、式（４）を次の式（４´）のように変形する。

ａ（２）−Δｔ（２）＝ｌ（２，ｉ）／ｃ …（４´）

式（４´）を式（６）に代入すると、ａ（３）を式（７）の形式で表すことができる。

ａ（３）＝ａ（２）−Δｔ（２）＋Ｌ（２，３）／ｃ＋Δｔ（３） …（７）

そのため、各路側機間の距離をサンプリング間隔Ｔ０の整数倍に対応する光路長となるように路側機１〜３を設置することで、遅延時間Δｔ（２）と遅延時間Δｔ（３）との差分もサンプリング間隔Ｔ０の整数倍になり、受信時刻の制御が簡単になる。

路側機１〜３では、移動局４へ送信する信号に付加する遅延時間を、各々の路側機についての移動局４の位置パラメータである距離ｌ（１，ｉ），ｌ（２，ｉ），ｌ（３，ｉ）に基づいて設定する。実際には、通常、路側機１〜３において移動局４の位置は既知ではない。そのため、路側機１〜３では、路側機１〜３から送信された信号を移動局４が受信する道路上の位置を示す受信点を仮定して位置パラメータである距離ｌ（１，ｉ），ｌ（２，ｉ），ｌ（３，ｉ）を仮決めし、仮定した受信点において移動局４が路側機１〜３から送信された信号を受信する受信時刻差がサンプリング間隔Ｔ０の整数倍になるように制御する。

この場合、移動局４では、仮定した受信点では受信品質の改善が見込まれるが、仮定した受信点以外の受信点では受信品質が劣化する場合も考えられる。この対策として、路側機１〜３は、送信信号を送信する送信機会ごとに同じデータを繰り返し送信し、送信機会ごとに仮定する位置パラメータを変更することで、移動局４において受信品質の悪い受信点が常に悪い状態にある事態を回避するように動作させる構成としてもよい。

以上のように、路側機１〜３が、移動局４の位置に応じて各々の路側機で送信信号に付加する遅延時間を制御することで、移動局４の受信品質の向上を図ることができる。また、路側機１〜３が、送信機会ごとに遅延時間を変更して送信タイミングを変更するよう複数回データを連送することで、路側機間の各受信点での移動局４の受信品質が悪い場所を時間的に平均化し、移動局４の位置を含む多くの受信点に対してデータを正常に送信できる。

以上の説明では、３つの路側機による送信ダイバーシチを例としたが、送信ダイバーシチを行う路側機の数は２つまたは４つ以上でもよく、特に限定されない。また、移動局４の位置を路側機１と路側機２の間として説明したが、一例であり、特に限定されない。

つづいて、路側機１〜３の構成について説明する。路側機１〜３は同一構成のため、路側機１を用いて説明する。図２は、実施の形態１にかかる路側機１の構成例を示すブロック図である。

路側機１において、路側機情報記憶部１１は、路側機１とともに送信ダイバーシチの連携を行う位置固定された路側機の位置情報を管理している。路側機１と連携する路側機の位置情報には、路側機１の位置情報を含めてもよい。各路側機の位置情報は、路側機設置時に何らかの手段で路側機情報記憶部１１に書き込むようにしてもよいし、図１において図示しないネットワークの上位の制御装置から配信されて路側機情報記憶部１１に記録される形態としてもよい。

受信位置制御部１２は、位置パラメータである距離ｌ（１，ｉ）、またはこれに代替する移動局４の位置情報を保持し、路側機１から送信された信号の送信先であって、路側機１からの送信信号を受信する移動局４の位置を示す受信点までの距離を管理する。受信位置制御部１２は、移動局４の位置が何らかの形で既知の場合、例えば、上りデータ通信で、移動局４がＧＰＳ（Global Positioning System）やＧＰＳに類する衛星測位システムによって位置を検出し通知している場合や、路側機１がセンサ類、例えば、レーダ、ライダ、カメラなどを用いてある特定位置において移動局４の存在を検出できる場合は、検出した位置を移動局４の位置として設定する。受信位置制御部１２は、前述のように移動局４の位置が不明な場合、路側機情報記憶部１１の各路側機の位置情報に基づいて、路側機間に受信点を仮定して移動局４の位置としてもよい。受信位置制御部１２は、路側機１から信号を複数回送信する場合、送信信号の送信機会ごとに異なる受信点を仮定して受信点の位置を変更することで、移動局４において受信品質の悪い受信点が悪いまま継続しないように制御できる。

遅延時間制御部１３は、路側機情報記憶部１１から取得した送信ダイバーシチの連携を行う各路側機の位置情報、受信位置制御部１２から取得した受信点の位置情報に基づいて、前述のように、移動局４において各路側機からの受信信号の受信時刻差がサンプリング間隔Ｔ０の整数倍になるように、詳細には、移動局４において路側機２，３からの受信信号と路側機１からの受信信号の受信時刻差がサンプリング間隔Ｔ０の整数倍になるように、路側機１から送信する送信信号に付加する遅延時間Δｔ（１）を設定する。また、遅延時間制御部１３は、受信位置制御部１２から送信信号の送信機会ごとに異なる受信点の位置情報を取得した場合は、受信点毎に異なる遅延時間Δｔ（１）を設定する。また、遅延時間制御部１３は、ＯＦＤＭ信号のようなＧＩやＣＰを付加する信号フォーマットを採用する場合、他の路側機と連携してＣＤＤ（Cyclic Delay Diversity）となるように送信信号を巡回遅延により送信するような遅延時間を設定してもよい。

送信信号生成部１４は、自装置から送信する送信信号であって、ＯＦＤＭ信号、特にＩＥＥＥ８０２．１１ｐや７００ＭＨｚ帯での伝送方式に従った送信波形の送信信号を生成する。

遅延付加部１５は、送信信号生成部１４で生成された送信信号に、遅延時間制御部１３で設定された遅延時間を付加して、アンテナ１６から移動局４へ送信信号を送信する。また、遅延付加部１５は、遅延時間制御部１３で設定された遅延時間により送信信号を巡回遅延により送信してもよい。また、遅延波を合成する処理を行う移動局４では、受信した信号間の相対的な電力や位相差が、チャネル周波数特性やモデムの同期性能に影響する。そのため、遅延付加部１５は、移動局４において受信電力のチャネル周波数特性に大きな落ち込みが発生することを防ぐように、送信電力や位相の制御を行ってもよい。また、遅延付加部１５は、位相制御について、移動局４では各路側機から受信した信号の位相関係が時間変動することを目的として、わずかな周波数オフセットを付加することで代用してもよい。

図２の路側機１の構成では、遅延時間制御を路側機１が行う場合を例として説明したが、複数の路側機間で協調的に送信タイミングを割り当てるための仕組みが必要である。例えば、路側機１〜３では、路側機情報記憶部１１が自機および他の連携先を含む路側機１〜３の位置情報を保持している場合、同じデータを３回送信すると仮定すると、遅延時間制御部１３は、路側機情報記憶部１１が保持する各路側機の位置情報に基づいて、１回目は位置情報の緯度の値が一番高い路側機が先に送信し、２回目は位置情報の緯度の値が次に高い路側機が先に送信し、３回目は位置情報の緯度の値が一番低い路側機が先に送信する、などの取り決めを持ち、各路側機が同じ遅延時間にならないように動作させる。

具体的に、路側機１〜３は、移動局４の受信点を送信機会毎に変更する場合、路側機１，２の間において路側機１側から規定の間隔毎に移動局４の受信点を仮定し、各受信点で３回の送信を行う。１回目の送信では路側機１が最初に信号を送信すると仮定する。路側機１は、路側機１〜３で既知である最初に送信する路側機が付加する規定された遅延時間を遅延時間Δｔ（１）として付加する。次に信号を送信する路側機２は、路側機１〜３の位置および仮定した移動局４の受信点が既知であり、最初に送信する路側機が付加する規定された遅延時間が既知であることから、路側機１から移動局４までの距離ｌ（１，ｉ）が推定でき、路側機１から送信された信号が移動局４に到達する受信時刻ａ（１）を推定できる。そのため、路側機２では、移動局４に到達する信号の受信時刻ａ（２）についてａ（１）−ａ（２）＝ｍ（ｉ）Ｔ０となるように遅延時間Δｔ（２）を設定する。同様に、路側機３は、移動局４に到達する信号の受信時刻ａ（３）についてａ（１）−ａ（３）＝ｍ´（ｉ）Ｔ０となるように遅延時間Δｔ（３）を設定する。なお、ｍ´（ｉ）はｍ（ｉ）と異なる整数である。２回目の送信では路側機２が最初に信号を送信すると仮定すると、路側機２が最初に送信する路側機が付加する規定された遅延時間を遅延時間Δｔ（２）として付加する。以降、次に信号を送信する路側機３，１の動作は、１回目の送信の際の路側機２，３の動作と同じである。

上記で説明した各構成の処理について、フローチャートを用いて流れを説明する。図３は、実施の形態１にかかる路側機１において送信する信号に遅延時間を付加して送信する処理を示すフローチャートである。路側機１では、遅延時間制御部１３が、路側機情報記憶部１１から路側機の位置情報を取得し、受信位置制御部１２から受信点の位置情報を取得する（ステップＳ１）。遅延時間制御部１３は、路側機の位置情報と、受信点の位置情報とに基づいて、移動局４において各路側機から送信された信号の受信時刻差がサンプリング間隔Ｔ０の整数倍になるように、送信信号に付加する遅延時間を設定する（ステップＳ２）。そして、遅延付加部１５は、送信信号生成部１４で生成された送信信号に、遅延時間制御部１３で設定された遅延時間を付加して、アンテナ１６経由で移動局４へ送信する（ステップＳ３）。

以上説明したように、本実施の形態では、路側機１〜３では、路側機１〜３の位置情報、移動局４の受信点の位置情報に基づいて、移動局４において各路側機から送信された信号の受信時刻差がサンプリング間隔Ｔ０の整数倍になるように、送信信号に付加する遅延時間を設定することとした。これにより、移動局４では、効率的な遅延ダイバーシチ効果を得ることができる。また、送信機会ごとに路側機１〜３が遅延時間を変更することによって、移動局４においてある受信点で受信品質の落ち込みが継続しないようにできる。また、非人為的なマルチパス波が混入している場合でも、遅延時間の付加によって各遅延波が追加の遅延量を持って移動局４に到来するため、受信品質の落ち込みが継続しないようにでき、結果として受信品質を改善することができる。

ＯＦＤＭなどのＧＩや同様の働きをするＣＰを付加する無線伝送方式を利用する無線通信システムでは、路側機１〜３の間で、移動局４の位置に従って送信信号に遅延時間を付加することで送信時刻を変更する。これにより、移動局４では、路側機１〜３の間の中間地点でも、路側機１〜３から送信された信号の受信波形が異なるため、位相が逆転することによる著しい受信品質の落ち込みを回避することができる。また、路側機１〜３では、遅延時間制御部１３が、同一の情報を含む送信信号の送信機会ごとに路側機間に存在する移動局４の受信点ごとに送信時間を調整する、すなわち、異なる遅延時間を設定することで、移動局４において、受信品質の瞬時的な変動効果を得ることができる。路側機１〜３では、移動局４において路側機１〜３から送信された信号の受信時刻が相対的に変化するように遅延時間を制御するため、移動局４が停止した際に品質が悪い状態が続く現象を回避し、移動局４での受信品質の平均化が可能である。

実施の形態２．
実施の形態１では路側機１〜３で遅延時間を制御していたが、本実施の形態では、路側機以外の制御局が各路側機の遅延時間を制御する。

図４は、実施の形態２にかかる路側機１ａおよび制御局５の構成例を示すブロック図である。路側機２ａ，３ａの構成は路側機１ａと同様とする。実施の形態２では、路側機１ａ，２ａ，３ａが送信ダイバーシチの連携を行い、路側機１ａ，２ａ，３ａおよび制御局５が無線通信システムを構成する。

本実施の形態では、無線通信制御装置である制御局５が、路側機１ａ〜３ａにおいて送信信号に付加する遅延時間を設定し、路側機１ａ〜３ａへ遅延時間の情報を出力する。制御局５と路側機１ａ〜３ａとの間のネットワークを経由して、路側機２ａ，３ａへ遅延時間の情報の情報を出力する。路側機間のネットワークについては、有線、無線のどちらでもよい。制御局５において、路側機情報記憶部２１は、路側機１の路側機情報記憶部１１と同様の構成であるが、路側機１ａ〜３ａについての位置情報を管理している。受信位置制御部２２は、路側機１の受信位置制御部１２と同様である。遅延時間制御部２３は、路側機１の遅延時間制御部１３と同様の構成であるが、送信ダイバーシチの連携を行う路側機１ａ〜３ａにおいて送信信号に付加する３機分の遅延時間を設定する。

遅延時間制御部２３は、路側機１ａ〜３ａに対して設定した遅延時間の情報を、対応する路側機１ａ〜３ａへ出力する。遅延時間制御部２３において、個々の路側機の遅延時間を設定する処理そのものは実施の形態１の遅延時間制御部１３と同様である。遅延時間制御部２３では、路側機情報記憶部２１から取得した送信ダイバーシチの連携を行う各路側機の位置情報、受信位置制御部２２から取得した受信点の位置情報に基づいて、実施の形態１の遅延時間制御部１３と同様、移動局４において各路側機からの受信信号の受信時刻差がサンプリング間隔Ｔ０の整数倍になるように各路側機から送信する送信信号に付加する遅延時間を設定する。また、遅延時間制御部２３は、受信位置制御部２２から送信信号の送信機会ごとに異なる受信点の位置情報を取得した場合は、受信点毎に異なる遅延時間を設定する。また、遅延時間制御部２３は、ＯＦＤＭ信号のようなＧＩやＣＰを付加する信号フォーマットを採用する場合、各路側機を連携してＣＤＤとなるように送信信号を巡回遅延により送信するような遅延時間を設定してもよい。

ただし、遅延時間制御部２３では、遅延時間制御部２３のみで路側機１ａ〜３ａの遅延時間を設定するので、受信機４において路側機１ａから送信される信号の受信時刻ａ（１）と路側機２ａから送信される信号の受信時刻ａ（２）の受信時刻差、受信機４において路側機１ａから送信される信号の受信時刻ａ（１）と路側機３ａから送信される信号の受信時刻ａ（３）の受信時刻差、および、受信機４において路側機２ａから送信される信号の受信時刻ａ（２）と路側機３ａから送信される信号の受信時刻ａ（３）の受信時刻差、すなわち各路側機間の受信時刻差が容易に算出できる。そのため、遅延時間制御部２３は、各路側機間の受信時刻差がサンプリング間隔Ｔ０の整数倍になるように、路側機１ａ〜３ａに対する遅延時間を容易に設定することができる。

路側機１ａでは、路側機１から、路側機情報記憶部１１、受信位置制御部１２、遅延時間制御部１３を削除し、遅延時間入力部１７を追加している。遅延時間入力部１７は、制御局５から、自機すなわち路側機１ａに設定された遅延時間の情報の入力を受け付け、遅延時間の情報を遅延付加部１５へ出力する。送信信号生成部１４および遅延付加部１５の処理は実施の形態１と同様である。遅延付加部１５は、送信信号生成部１４で生成された送信信号に、遅延時間入力部１７に入力された遅延時間を付加して、アンテナ１６から移動局４へ送信信号を送信する。

以上説明したように、本実施の形態では、制御局５が路側機１ａ〜３ａの遅延時間を設定して各々の路側機１ａ〜３ａへ遅延時間の情報を出力し、路側機１ａ〜３ａでは、自機からの送信信号に、制御局５で設定された遅延時間を付加して送信することとした。これにより、実施の形態１と同様の効果を得ることができ、さらに、複数設置する路側機の構成を簡略化することにより、システムとしてコストを低減することができる。

実施の形態３．
実施の形態１では路側機１〜３で遅延時間を制御していたが、本実施の形態では、１つの路側機で各路側機の遅延時間を制御する。

図５は、実施の形態３にかかる路側機１ｂの構成例を示すブロック図である。路側機２ａ，３ａの構成は実施の形態２の路側機１ａと同様である。実施の形態３では、路側機１ｂを親局、路側機２ａ，３ａを子局とする。実施の形態３では、路側機１ｂ，２ａ，３ａが送信ダイバーシチの連携を行い、路側機１ｂ，２ａ，３ａが無線通信システムを構成する。

本実施の形態では、親局の路側機１ｂが、路側機１ｂおよび子局の路側機２ａ，３ａにおいて送信信号に付加する遅延時間を制御し、路側機２ａ，３ａへ遅延時間の情報を出力する。路側機１ｂでは、路側機１から遅延時間制御部１３を削除し、遅延時間制御部１３ｂを追加している。遅延時間制御部１３ｂの動作は、実施の形態２の制御局５の遅延時間制御部２３と同様の処理を行う。遅延時間制御部１３ｂは、送信ダイバーシチの連携を行う無線通信装置１ｂ，２ａ，３ａについて、各無線通信装置が自装置で生成した送信信号に付加する遅延時間を設定する。遅延時間制御部１３ｂは、路側機１ｂについて設定した遅延時間の情報は遅延付加部１５へ出力し、路側機２ａ，３ａについて設定した遅延時間の情報は各々の路側機２ａ，３ａへ出力する。遅延時間制御部１３ｂは、路側機間のネットワークを経由して、路側機２ａ，３ａへ遅延時間の情報の情報を出力する。路側機２ａ，３ａの遅延時間入力部１７は、路側機１ｂの遅延時間制御部１３ｂから、自機に設定された遅延時間の情報の入力を受け付け、遅延時間の情報を遅延付加部１５へ出力する。路側機間のネットワークについては、有線、無線のどちらでもよい。路側機１ｂにおいて、遅延時間制御部１３ｂ以外の他の構成の動作は、路側機１の各構成と同様である。

なお、路側機情報記憶部１１について、路側機１ｂと連携する路側機の位置情報に路側機１ｂの位置情報を含めて管理している場合は実施の形態１と同様でよいが、実施の形態１において路側機１ｂの位置情報を含んでいない場合、実施の形態３では、さらに、路側機１ｂの位置情報を含むこととする。

以上説明したように、本実施の形態では、路側機１ｂが、路側機１ｂおよび路側機２ａ，３ａの遅延時間を設定し、路側機２ａ，３ａへ遅延時間の情報を出力する。路側機１ｂは、路側機１ｂで設定した遅延時間を送信信号に付加して送信し、路側機２ａ，３ａは、自機からの送信信号に、路側機１ｂで設定された遅延時間を付加して送信することとした。これにより、実施の形態１と同様の効果を得ることができ、さらに、複数設置する路側機のうち、親局を除く子局の路側機の構成を簡略化することにより、システムとしてコストを低減することができる。

実施の形態４．
本実施の形態では、１つの路側機が複数のアンテナを備える場合について説明する。

図６は、実施の形態４にかかる無線通信システムの構成例を示す図である。路側機６，７と移動局８が無線通信を行う路車間通信システムを例として説明する。図６では、路側機６がアンテナ３１，３２，３３，３４の４つのアンテナを備え、路側機７がアンテナ３５，３６，３７，３８の４つのアンテナを備える例を示している。路側機６，７を、図６のように道路に沿った形で、八木宇田アンテナまたはパッチアンテナなどの指向性アンテナを両方向に展開するように設置する。路側機６，７は、各アンテナに別々の遅延量を設定して運用することができる。

このような無線通信システムでは、より多数のアンテナで送信ダイバーシチ、ここでは遅延ダイバーシチを構成することができ、移動局８の受信品質を向上することができる。また、路側機６において、アンテナ３１に対するアンテナ３４のように、別々の方向に同じデータを送信するだけでなく、別々の方向に別々のデータを送信することもでき、周波数の有効利用を図ることが可能となる。

なお、図６では、図の構成上、路側機と書かれた部分に６，７の符号が付与されているが、路側機６にはアンテナ３１〜３４の部分も含まれるものとし、路側機７にはアンテナ３５〜３８の部分も含まれるものとする。

つづいて、路側機６，７の構成について説明する。路側機６，７は同一構成のため、路側機６を用いて説明する。図７は、実施の形態４にかかる路側機６の構成例を示すブロック図である。

路側機６では、路側機１から、遅延時間制御部１３、送信信号生成部１４、遅延付加部１５、アンテナ１６を削除し、遅延時間制御部１３ｃ、送信信号生成部１４ｃ、遅延付加部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ、アンテナ３１〜３４を追加している。遅延時間制御部１３ｃは、路側機６，７の位置情報、移動局８の受信点の位置情報に基づいて、４つの送信信号に付加する遅延時間を設定する。遅延時間制御部１３ｃは、設定した各遅延時間の情報を遅延付加部１５ａ〜１５ｄへ出力する。遅延付加部１５ａ〜１５ｄは、送信信号生成部１４ｃで生成された送信信号に、延時間制御部１３ｃで設定された遅延時間を付加して、各々が接続するアンテナ３１〜３４から送信する。

なお、図７に示す路側機６の構成は一例であって、これに限定するものではない。例えば、路側機では、４つのアンテナ３１〜３４と接続する１つの遅延付加部が、送信信号生成部１４からの１つの送信信号をコピーして４つにし、遅延時間制御部１３ｃで設定された遅延時間を各送信信号に付加して、アンテナ３１〜３４から送信してもよい。

つぎに、遅延時間制御部１３ｃでの遅延時間の設定方法について説明する。まず、図６に示す移動局８で受信する信号の数について説明する。移動局８では、路側機６，７から２アンテナ分、すなわち、路側機６において移動局８側にあるアンテナ３１，３２、および路側機７において移動局８側にあるアンテナ３７，３８から到来する信号を受信するものとする。移動局８は、路側機６において移動局８とは反対側のアンテナ３３，３４、および路側機７において移動局８とは反対側のアンテナ３５，３６から送信される信号は受信しない。

移動局８では、路側機６のアンテナ３１，３２から送信された信号は、仮に同時刻に送信された場合は、水平距離の差がほとんどないため、少なくとも見通し内であれば直接波はほとんど同時刻に受信することができる。そのため、路側機６の遅延時間制御部１３ｃでは、アンテナ３１，３２間の送信時刻差をサンプリング間隔Ｔ０の整数倍に固定するように遅延時間を制御することで、路側機６の通信エリア内の各地点でのアンテナ３１，３２から送信された信号の受信時刻差を、設定した遅延時間と同じにすることができる。路側機７におけるアンテナ３７，３８への制御も同様である。

路側機６，７の各遅延時間制御部１３ｃの制御により、移動局８に到達する４つのアンテナからの送信時刻が全て異なるサンプリング間隔Ｔ０の整数倍、すなわち、４つのアンテナについて異なる遅延時間を設定してもよいが、実施の形態１で説明した構成を部分的に使用することも可能である。

例えば、路側機６の遅延時間制御部１３ｃが、アンテナ３１については実施の形態１の路側機１と同様の遅延時間設定の制御を行い、路側機７の遅延時間制御部１３ｃが、アンテナ３８については実施の形態１の路側機２と同様の遅延時間設定の制御を行う。そして、路側機６の遅延時間制御部１３ｃは、アンテナ３２についてはアンテナ３１の送信時刻からサンプリング間隔Ｔ０遅延した遅延時間を設定し、路側機７の遅延時間制御部１３ｃは、アンテナ３７についてはアンテナ３８の送信時刻からサンプリング間隔Ｔ０遅延した遅延時間を設定する。

また、図６に示す無線通信システムが、実施の形態１の図１に示す無線通信システムが２つ並列に並べられていると仮想的に考えることができる。例えば、図６において、路側機６の下側のアンテナ３１，３４および路側機７の下側のアンテナ３５，３８の４アンテナで１つ目の無線通信システムとし、路側機６の上側のアンテナ３２，３３および路側機７の上側のアンテナ３６，３７の４アンテナで２つ目の無線通信システムとする。この場合、１つ目の無線通信システムおよび２つ目の無線通信システムでは、別々の受信点を仮定して遅延時間を設定してもよいし、同じ受信点を仮定して遅延時間の差がサンプリング間隔Ｔ０に対して異なる整数をかけた値になるように遅延時間を設定してもよい。前者では、より多くの受信点で同時に性能が改善する可能性がある。また、後者では、ある受信点を仮定して全ての路側機が遅延時間を制御するので、その受信点での受信品質がより改善する可能性がある。

なお、路側機６，７では２つのアンテナを同じ方向に向けて送信を行っているが、アンテナ数はこれに限定するものではない。また、１方向に向けるアンテナが１本の場合、送信ダイバーシチ利得の面では実施の形態１と同様の効果しか得られないが、指向性制御による利得向上、他の路側機との間の干渉の回避効果が得られる。また、路側機６，７では、２つの方向にアンテナをそれぞれ向けることで、１つの路側機から各方向に同一のデータだけでなく、異なる方向には別々のデータを送信することができる。そのため、周波数利用効率の改善効果を得ることもできる。図６では路側機は２つであるが、実施の形態１と同様、３つ以上が連携して送信ダイバーシチを構成してもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、路側機６，７は、複数のアンテナを備え、アンテナ毎に設定された遅延時間を付加して信号を送信することとした。これにより、複数のアンテナで同じデータを送信する場合は遅延ダイバーシチを構成することができ、複数のアンテナで異なるデータを送信する場合は周波数の有効利用を図ることができる。

実施の形態１〜４で示した路側機１，１ａ，１ｂ，６、制御局５のブロック図の一部の構成を実現するハードウェア構成について説明する。図８は、実施の形態１〜４にかかる各機器のハードウェア構成を示す図である。路側機１において、受信位置制御部１２、遅延時間制御部１３、送信信号生成部１４および遅延付加部１５のうちの一部は、プロセッサ５１がＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などで構成されるメモリ５２に記憶された各構成用のプログラムを実行することにより実現される。路側機情報記憶部１１は、メモリ５２により実現される。

同様に、路側機１ａ，１ｂ，６、制御局５の構成についても図８のハードウェア構成で説明することができる。路側機１ａの遅延時間入力部１７は、プロセッサ５１がメモリ５２に記憶された遅延時間入力部１７用のプログラムを実行することにより実現される。また、路側機１ｂの遅延時間制御部１３ｂは、プロセッサ５１がメモリ５２に記憶された遅延時間制御部１３ｂ用のプログラムを実行することにより実現される。また、路側機６の送信信号生成部１４ｃは、プロセッサ５１がメモリ５２に記憶された送信信号生成部１４ｃ用のプログラムを実行することにより実現される。また、路側機６の遅延時間制御部１３ｃ、遅延付加部１５ａ〜１５ｄは、プロセッサ５１がメモリ５２に記憶された各構成用のプログラムを実行することにより実現される。また、制御局５の路側機情報記憶部２１、受信位置制御部２２、遅延時間制御部２３の各構成は、各々路側機１の路側機情報記憶部１１、受信位置制御部１２、遅延時間制御部１３と同様の構成となる。

プロセッサ５１、メモリ５２、システムバス５３により接続されている。路側機１などにおいては、複数のプロセッサ５１および複数のメモリ５２が連携して各ブロック図に示す各構成の機能を実行してもよい。路側機１などにおいては、図８に示すハードウェア構成により実現することができるが、ソフトウェアまたはハードウェアのいずれでも実装可能である。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１，１ａ，１ｂ，２，２ａ，３，３ａ，６，７ 路側機、４，８ 移動局、５ 制御局、１１，２１ 路側機情報記憶部、１２，２２ 受信位置制御部、１３，１３ｂ，１３ｃ，２３ 遅延時間制御部、１４，１４ｃ 送信信号生成部、１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ 遅延付加部、１６，３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８ アンテナ、１７ 遅延時間入力部。

Claims (8)

1. 送信ダイバーシチの連携を行う無線通信装置の位置情報を記憶する装置情報記憶部と、
   前記無線通信装置から送信された送信信号を受信する受信機の位置を示す受信点の位置情報を制御する受信位置制御部と、
   前記送信ダイバーシチの連携を行う無線通信装置の位置情報および前記受信点の位置情報に基づいて、自装置から送信する送信信号に付加する遅延時間を設定する遅延時間制御部と、
   自装置から送信する送信信号を生成する送信信号生成部と、
   前記送信信号生成部で生成された送信信号に、前記遅延時間制御部で設定された遅延時間を付加する遅延付加部と、
   を備え、
   前記遅延時間制御部は、各無線通信装置と前記受信点との距離から算出する前記受信機における他の無線通信装置からの送信信号と自装置からの送信信号の受信時刻の差が、前記受信機におけるサンプリング間隔の整数倍となるように前記遅延時間を設定する、
   ことを特徴とする無線通信装置。
2. 前記遅延時間制御部は、前記送信ダイバーシチの連携を行う無線通信装置と連携し、巡回遅延となる遅延時間を設定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記受信位置制御部は、前記受信点の位置情報について前記送信信号の送信機会ごとに異なる受信点を仮定し、
   前記遅延時間制御部は、前記受信点毎の遅延時間を設定する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
4. 複数のアンテナを備え、
   前記遅延時間制御部は、アンテナ毎に異なる遅延時間を設定する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の無線通信装置。
5. 送信ダイバーシチの連携を行う無線通信装置の位置情報を記憶する装置情報記憶部と、
   前記無線通信装置から送信された送信信号を受信する受信機の位置を示す受信点の位置情報を制御する受信位置制御部と、
   前記送信ダイバーシチの連携を行う無線通信装置の位置情報および前記受信点の位置情報に基づいて、送信ダイバーシチの連携を行う無線通信装置ごとに各無線通信装置が自装置で生成した送信信号に付加する遅延時間を設定する遅延時間制御部と、
   自装置から送信する送信信号を生成する送信信号生成部と、
   前記送信信号生成部で生成された前記送信信号に、前記遅延時間制御部で設定された遅延時間を付加する遅延付加部と、
   を備え、
   前記遅延時間制御部は、各無線通信装置と前記受信点との距離から算出する前記受信機における各無線通信装置からの送信信号の受信時刻の差が、前記受信機におけるサンプリング間隔の整数倍となるように前記遅延時間を設定する、
   ことを特徴とする無線通信装置。
6. 送信ダイバーシチの連携を行う無線通信装置の位置情報を記憶する装置情報記憶部と、
   前記無線通信装置から送信された送信信号を受信機が受信する位置を示す受信点の位置情報を制御する受信位置制御部と、
   前記送信ダイバーシチの連携を行う無線通信装置の位置情報および前記受信点の位置情報に基づいて、送信ダイバーシチの連携を行う各無線通信装置において送信信号に付加する遅延時間を設定する遅延時間制御部と、
   を備え、
   前記遅延時間制御部は、各無線通信装置と前記受信点との距離から算出する前記受信機における各無線通信装置からの送信信号の受信時刻の差が、前記受信機におけるサンプリング間隔の整数倍となるように前記遅延時間を設定する、
   ことを特徴とする無線通信制御装置。
7. 前記受信位置制御部は、前記受信点の位置情報について前記無線通信装置による前記送信信号の送信機会ごとに異なる受信点を仮定し、
   前記遅延時間制御部は、前記受信点毎の遅延時間を設定する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信制御装置。
8. 請求項１から４のいずれか１つに記載の無線通信装置を複数備え、複数の無線通信装置が送信ダイバーシチの連携を行うことを特徴とする無線通信システム。

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