[0001]【発明の属する技術分野】本発明は、通信データを送信するための通信信号に同期信号を用いて送信し、受信した通信信号に含まれる同期信号に基づいて後続の通信データの処理を行なうようにしたデータ通信方法および車載用通信装置ならびに路上用通信装置に関する。[0002]【発明が解決しようとする課題】この種の通信方式においては、例えば、送受信装置間で同期をとった状態で信号の授受を行なうために、送信信号の先頭に同期信号を付した方式として行なうようにしている。case,無線通信においては、外来ノイズの悪影響などを防止して確実に通信を行なうために、同期信号のデータ長をできるだけ長く設定することが必要条件となってくる。ところが、通信を行なうに際して同期信号のデータ長を長く設定することは、その分だけ通信時間が余分にかかることになり、このことは、次に述べるような通信時間が制限されている環境下での通信を行なう場合には不利な条件となる。communication.【0003】このようなケースとして、自動車などの車両に搭載される通信装置とこの車両が通行時に通過する通信エリア内で道路に設けられた通信装置との間で通信を行なうような場合がある。高速道路などの料金所において、通行区間に応じて課せられる通行料金の徴収処理を、自動車側に無線通信処理により料金の支払い処理が可能な車載機を搭載し、道路側にアンテナを設けて自動車が通行する際に無線通信を行なうことにより自動的に行なうことが考えられている。このような通信システムを構築することにより、料金所で自動車を停車させる必要をなくして、料金徴収処理の人件費や工数あるいは料金所の渋滞を無くすなどの効果を期待しようというものである。process.【0004】したがって、上述のような環境下においては、自動車の車載機がアンテナの通信エリアを通過する短い時間のなかで料金徴収処理のための通信が確実に完了している必要がある。そこで、上述のような不具合を解消して確実に通信処理を達成させるために、データ長の異なる複数の同期信号を用いて通信処理を行なうことが考えられている。lengths.【0005】そこで、本発明者は、このような場合における同期信号の識別形態として次のような構成のものを想定した。2)を次のように設定している。0111【0006】シフトレジスタ1は、32ビット分のデータを保持するもので、受信データとしてデジタル信号が入力されると順次シフトしていくように設けられている。このシフトレジスタ1の各ビットのデータは32ビットの比較器2の各入力端子に接続されている。比較器2では、上述した同期信号UW1のビットパターンと同じ入力データの場合に検出信号を出力するように設けられている。16ビットの比較器3は、その入力端子がシフトレジスタ1の上位側16ビットのデータが入力されるように接続されており、上述した同期信号UW2のビットパターンと同じ入力データの場合に検出信号を出力するように設けられている。output.【0007】そして、通信の開始にあたっては、確実に同期状態を得るために、図示しない送信部からデータ長の長い同期信号UW1を通信開始の信号の先頭に付加して送信する。When,その同期信号UW1に基づいて新たな通信を開始するようになる。theW2を付加して送信するようになる。受信部においては、この送信信号を受信すると、その受信データに同期信号UW2が含まれていることを検出すると、その同期信号UW2に基づいて上記した通信を継続するようになる。limited,通信効率を向上させることができるようになる。shortデータ長の同期信号を迅速に検出することができるようにしたデータ通信方法を提供すると共に、このようなデータ通信方法を用いた車載用通信装置ならびに路上器用通信装置を提供することにある。signal定することができる。same期信号を迅速に検出して続く通信処理を実行することができるようになる。[0013]【0014】また、上述のことは、長いデータ長の同期信号を検出する場合において、短いデータ長の同期信号のパターンを検出した時点では、これに先立つ先頭側のビットパターンが一致していることが検出されていれば、その時点で長いデータ長の同期信号であることが即時に判定できるので、このときには、短いデータ長の同期信号のビットパターンが検出されていても、これが短いデータ長の同期信号ではなく長いデータ長の同期信号であることを確実に検出することができるようになる。請求項2の発明によれば、通信信号を送信する側において、新たに通信を開始することを示す通信信号に長いデータ長の同期信号を用いて送信し、その通信に継続する通信信号に短いデータ長の同期信号を用いて送信するので、通信の開始における同期の確立を確実に行なうと共に、継続する通信については迅速に同期をとることができるようになる。請求項3の発明によれば、通信信号を受信する側において、受信した通信信号から長いデータ長の同期信号を検出するとその同期信号に基づいて通信処理を開始し、これに続く通信信号から短いデータ長の同期信号を検出するとその同期信号に基づいて通信処理を継続する。これにより、通信が開始されていない状態では、長いデータ長の同期信号が検出されたときにのみ通信の開始を行なうので、短いデータ長の同期信号を検出してもこれがノイズによる誤検出であるかあるいは自己に対する同期信号ではないことを判別することができる。通信を開始した状態では短い同期信号が検出されたときにのみ継続する通信データの受け入れを行なうので、長いデータ長の同期信号の検出動作を休止することができるようになる。請求項4の発明によれば、車両に搭載され所定の通信エリアを通過する際に受信する通信信号に応じて通信処理を行なう車載用通信装置において、受信部により、上述したデータ通信方法による通信信号を通信エリアを通行中に受信するとこれに含まれる同期信号を検出してそのタイミングで同期をとって通信を開始してこれに続く通信処理を行なうので、複数の異なるデータ長の同期信号を通信信号に付加することにより通信エリアを通過する限られた時間内で確実且つ迅速に通信を行なうことができるようになる。請求項5の発明によれば、所定の通信エリアに向けて通信信号を送信して通過車両に搭載された車載用通信装置との間で通信処理を行なう路上用通信装置において、通信の開始にあたって前記複数の同期信号を選択的に用いる送信部を備えた構成としたので、上述した車載用通信装置を搭載した車両が通信エリア内を通過する際には、限られた時間内で確実且つ迅速に通信を行なうことができるようになる。請求項6の発明によれば、車載用通信装置の受信部において、第1の検出回路により最短のデータ長の同期信号を検出し、第2の検出回路によりこの同期信号を含むこれよりも長いデータ用の同期信号の残りのビットパターンが検出されたときに最短のデータ長の同期信号ではなくそれよりも長いデータ長の該当する同期信号を検出することができるようになる。FIGないし図11を参照しながら説明する。Equipment)としてのガントリ15が配設されている。このガントリ15には、上記各車線12〜14に対応して路上用通信装置であるアンテナユニット16〜18が下方に向けて配設され、それぞれにより通信エリア19〜21を設定するようになっている。there.【0022】通信エリア19〜21は、各アンテナユニット16〜18から車両(図中例えば自動車22で示す)が近付いて来る方向に向けてそれぞれ設定されている。この場合、アンテナユニット16〜18には、それぞれアンテナ素子23〜25が設けられている。Also,アンテナユニット16〜18は、ガントリ15の下面部に取り付けられるベースに制御回路部を配設すると共にアンテナ素子23〜25が配設され、電波が透過可能な樹脂製のカバーで全体を覆った防水構造とされている。structure.制御回路部には、後述する電気的構成が配設され、これによってアンテナ素子23〜25が駆動制御され、送受信動作が行なわれるようになっている。19〜21の設定範囲を調整することができるようになっている。elements25は、プリント基板の一方の面側に8個の正方形状をなすパッチを形成し、これらを伝送線路で結合して給電端子に接続することにより形成したマイクロストリップ形のアレイアンテナ素子である。Equipment)26,26が搭載されている。1518との間で通信信号を受信,送信するアンテナ27が設けられている。このアンテナ27は、前述したアンテナ素子23〜25に使用しているものと同様のプリント基板に正方形状をなす2個のパッチを形成したマイクロストリップ形のアンテナである。configurationを参照して説明する。as6を代表して説明する。external4を有する構成とされている。f1の送信用の発振器36から与えられる発振出力を搬送電波としてこれをコントロール回路32らら与えられる送信信号で変調してサーキュレータ37を介してアンテナ素子23に出力するようになっている。37を介してアンテナ素子23から受信信号に応じた通信信号が与えられるようになっている。signal,受信回路38に与えられる。受信回路38は、与えられた合成信号を復調して受信データを得ると共に、コントロール回路32に出力するようになっている。41は、CPU,ROM,RAM,A/D変換器,D/A変換器およびデジタル復調回路などを含んで構成されるもので、あらかじめ記憶された通信用プログラムにしたがって、後述するように所定の通信処理手続きを実行して路上機のアンテナユニット16〜18との間で通信を行なうようになっている。f2の間で切換設定可能な発振器43から与えられる送信用の発振出力(周波数f2)を搬送電波としてこれを制御回路41から与えられる送信信号で変調してサーキュレータ44を介してアンテナ27に出力するようになっている。demodulated5は、混合器46に接続されており、混合器46は発振器43から与えられる受信用の発振出力f1が与えられると共に、サーキュレータ44を介してアンテナ27から受信信号が与えられるようになっている。搬送電波と受信信号に応じた電波信号とは混合器46にて合成された後、受信回路45に与えられる。受信回路45は、与えられた合成信号をアナログ復調して受信データ信号を得てこれを制御回路41に出力するようになっている。41.【0031】制御回路41においては、受信回路45から与えられるアナログ復調信号をデジタル復調して受信データを得るようになっている。この場合、例えば、アナログ復調された信号はマンチェスター符号化方式などによりデジタル変調されたものであるので、このデジタル復調により本来の受信データを得るのである。that,車載機26における電源はバッテリ47により各部に給電されるようになっており、また、制御回路41は、データメモリ48に必要に応じてデータを記憶させあるいは読出して利用するようになっている。48.【0032】さて、図1は上述した制御回路41においてデジタル復調部にてデジタル復調して得た受信データから同期信号を検出するための電気的構成を示すもので、32ビットのシフトレジスタ49は、受信データが入力されるようになっており、順次ビットデータをシフトしていく。1)の上位16ビットのビットパターンと一致するときに検出信号を出力するようになっている。16ビット(2オクテット)の第2の同期信号UW2のビットパターンと一致するときに検出信号を出力するようになっている。UW1の検出信号を出力するもので、その2つの入力端子は第1の比較器50および第2の比較器51の出力端子に接続され、両者からハイレベルの検出信号が与えられたときすなわち同期信号UW1のビットパターンと一致する受信データが入力されたときに同期信号UW1の検出信号を出力する。51の出力端子に接続されている。51からハイレベルの検出信号つまり同期信号UW2のビットパターンが検出された信号が与えられると共に、第1の比較器50からはロウレベルの検出信号つまり同期信号UW1の上位16ビットのビットパターンに相当する受信データが得られていないときに同期信号UW2の検出信号を出力する。secondのAND回路52および53から検出信号が入力されるようになっていると共に、CPU56からも制御信号が与えられるようになっており、同期信号UW1あるいはUW2の検出信号および制御信号に基づいて、後述するようにしてデータレジスタ57に受信開始の判定信号を出力するようになっている。55から判定信号が与えられると、以後の受信データを受け付けてCPU56に接続されるデータバスに受信データを出力するようになっている。CPU56は、同期信号UW1あるいはUW2により得られたタイミングで取り込んだ受信データに基づいて通信処理を行い、送信信号を生成して出力する。52とから構成されている。a.【0039】次に、本実施例の作用について図4ないし図11も参照して説明する。この作用の説明に先立って、まず、本実施例において用いるデータ通信方法のプロトコルについて以下に簡単に説明する。Communication)プロトコルを用いるものである。System)アプリケーションに適用可能となるものである。Control;媒体アクセス制御)副層に分けた構成とし、アプリケーション層(L7)にはOSIに規定されたL3〜L6を適宜含んだ構成が採用されている。(L7).【0042】このデータリンク層に対して要求されている条件と方式については次のようなものがある。tollgate)から、約35m(本線における一般通信エリア)までを単一のプロトコルで通信が行なえるようにすることである。図5には、このような条件に対応する3つの実施態様が示されている。conditions.【0043】同図(a)は、例えば4つの車線を1基のアンテナでカバーする場合で、予告あるいは広域情報の通信を行なう場合などに対応し、この場合には、通行車両が高速で通過することを想定して35m程度の範囲まで通信エリアが設定されるようになっている。同図(b)では、3つの車線を1基のアンテナでカバーする場合で10m程度の通信エリアを設けたものである。同図(c)では、4つの車線をそれぞれに分離帯で区切って通行する場合にそのそれぞれの車線に対応して4m程度の通信エリアを設定するアンテナを1基ずつ設けるもので、料金所などの構成に対応している。複数車両との間の同時通信を可能とするため、スロッテッドアロハ方式による時分割多重アクセス方式を採用している。この場合、車載機を搭載した車両は狭い通信エリアを高速(例えば複数車線に対応する場合には最高速度180km/h程度、1車線に区切る場合には最高速度80km/h程度)で走行しても確実に通信が行なえるようにすることを前提としているので、複数の車両間での通信衝突確率を極めて低く抑えるように制御する必要がある。ETCの出口料金所ビーコンの通信の情報量は最大で4.1kビットであり、CVO/双方向ナビゲーションの一般本線上ビーコンの通信の情報量は最大で31kビットを限度とする。-6以下となるように信頼性を確保するものとする。路上機からのダウンリンクは半二重通信だけでなく全二重通信も可能とする。車載機からのアップリンクは基本的には半二重通信を前提とし、全二重通信も可能なものである。communication.【0047】上記したような条件を満たすべく設けられた本通信プロトコルにおいては、以下に説明するような通信手順で通信処理が実施される。ここでは、複数の移動車載機と路側機間のポイントツーポイントの短時間内での双方向通信に適した同期式アダプティブスロッテッドアロハ方式の通信制御手順を基準としている。基本的には半二重通信を前提としているが、本実施例において採用しているように、上り、下りに異なる周波数を用いた全二重通信も可能な通信制御方式が規定されている。OBE−C,OBE−Dが双方向通信を行う場合を示している。図7は全二重モードの同期式スロッテッドアロハ方式の通信フレームと4台の車載機OBE−A〜Dとの通信動作を記載している。ACTSの3つのスロットにより構成している。RSEが通信の制御を行うため、フレームの同期,通信スロットの割り当てなどを車載機OBEに対して行うためのスロットで、必ずフレームの先頭に位置する。Channel)で構成されている。Channel)を連続して割り付けるもので、このACTSがフレームの最後のスロットとなる。frame.【0050】また、ダウンリンクに設けられるスロットはFCMS,MDSで構成され、アップリンクに設けられるスロットはMDS,ACTSで構成される。このフレームをある回数繰り返すことにより1回のトランザクションが完了する。completed.【0051】次に、上述の場合における通信手順について説明する。4,ACTSが2の場合のフレーム構成を示しており、ダウンリンク,アップリンクのそれぞれで異なる周波数の伝送チャネルを用いてMDSを多重している。uplink.【0052】(0)まず、OBEはRSEから常時送信されているFCMSの信号レベルを検出し、通信エリアAに入ったと判断し、OBEを起動するようになる。(1)RSEはフレーム構成などの通信プロファイルをFCMSで報知する。(2)OBEはFCMSの内容を判別し、ACTS内のACTCをランダムに選択してリンクアドレスを付加してリンク要求信号をRSEに送信してアソシエーションの要求を行う。(3)次に、OBEはFCMSのスロット割り当てに従いRSEはダウンリンクによりOBEにデータを送信し、アップリンクによりOBEからのデータを受信する。このとき、OBEおよびRSEはデータ送信の終了時には同スロット内でACKを返信する。OBE-A~DのRSEとの間の通信をそれぞれに対してスロット割り当てを行なうことにより、衝突をなくして確実に通信を行なうようにしている。collision.【0054】次に、上述した全二重通信フレームの構成について詳述する。