以下、図面を参照して本発明の実施の形� ��を説明する。ただし、以下に示す実施形態� ��、あくまでも本発明の要旨の理解を助ける� ��めの例示に過ぎず、以下に示す実施形態で� ��示しない種々の変形や技術の適用を排除す� ��意図はない。即ち、本発明の趣旨を逸脱し� ��い範囲での変形や技術の適用であれば、当� ��に本発明の技術的範囲に属する。

 〔1〕第1実施形態の説明
 (システム構成)
 図1は本発明の第1実施形態に係る無線通信� �ステムとしてのITSの構成を示すブロック図� �、この図1において、10Nは無線基地局(BS)、10B は1以上の当該BS10Nの通信エリアをカバーする 無線基地局(BS)、20はBS10N又は10Bの通信エリア� ��おいて当該BS10N又は10Bと通信を行なう無線� �末(MS)、30はGPS(Global Positioning System)衛星を表 しており、BS10Nは、例えば、半径数十メート� ��から数百メートル程度の通信エリアをカバ� ��し、BS10Bは、例えば、半径数キロメートル� �度の通信エリアをカバーすることができる� �また、MS20は、半径数十メートルから数百メ� ��トル程度の通信エリアをカバーする。なお� ��BS10N,10B,MS20の数は、勿論、図1に示す数に限� ��れない。

 そして、BS10N及び10Bは、道路網の信号機� �に路側機として設置され、MS20は、車両等に� ��載機として設置されることで、路側機(中・ 狭域路側機)10N又は路側機(広域路側機)10Bから MS20に対して信号機の信号情報(現在、赤か青� ��など)や当該信号機周辺の道路状況に関する 情報を無線通信(路車間通信)により車載機20� �提供したり、車載機20同士で互いの車両に関 する情報(車両情報)を無線通信(車車間通信)� �より提供しあったりすることが可能なITSが� �築される。

 即ち、図1は、複数(2つ)の広域路側機10Bが 互いに通信エリア(広域エリア)が重なった状� ��で存在し、当該広域エリア内に中・狭域の� ��信エリアをカバーする1又は複数の中・狭域 路側機10Nが互いに通信エリアが重なった状態 あるいは重ならない状態で混在し、各通信エ リア内の任意の位置に車載機20が存在して、� ��側機10N又は10Bとの路車間通信、車載機20ど� �しの車車間通信が可能な様子を示している� �

 なお、前記道路状況に関する情報には、� ��えば、車両の混雑(渋滞)状況、周辺の緊急� �両の有無、道路工事の有無、路面状況(路面� ��度、舗装状態、降雨、積雪、凍結の有無)な どの情報が含まれる(以下、前記信号機の信� �情報と併せて「道路交通情報」と総称する)� ��また、道路交通情報には、文字、音声、静� ��画、動画の各情報の少なくともいずれかが� ��まれる。さらに、前記車両情報には、例え� ��、車両の位置や走行速度、ブレーキ操作な� ��の情報が含まれる。

 また、少なくとも路側機10B及び10N(以下、 区別しない場合は単に「路側機10」と表記す� ��)は、いずれも、GPS衛星30からの電波を受信� ��てその受信信号にGPS情報として含まれるタ� ��ミング情報に基づいて他の路側機10と同期� �とって動作し後述する無線フレームの送受� �タイミングを各路側機10で一致させることが できるようになっている。

 (路側機の基本構成)
 図2は前記路側機10に共通の基本構成を示す� ��ロック図で、この図2に示す路側機10は、ネ� ��トワークインタフェース部(車載機管理部)11 と、MAC(Media Access Control)処理部12と、物理レ� ��ヤ(PHY)処理部13と、無線(RF)部14と、アンテナ 15,GPSアンテナ16と、GPSレシーバ17とをそなえ� �構成される。

 ここで、ネットワークインタフェース部1 1は、例えば、上位ネットワークとの接続イ� �タフェース機能と、車載機20の存在(位置)を� ��理する機能と、車載機20が無線フレームの� �の通信領域(無線リソース)を使用するかを判 断してMAC処理部12に通知する機能とを具備す� ��ものである。

 MAC処理部12は、WiMAX規格準拠のMACレイヤの 信号処理機能を具備するもので、例えば、車 載機20からのリクエスト信号であるレンジン� ��(Ranging)信号を基に車載機20の存在を認識し� �車載機管理部11へ通知する機能と、車載機管 理部11からの情報についてWiMAX規格に準拠し� �MAC処理を行なう機能とを具備するものであ� �。

 つまり、上記の車載機管理部11及びMAC処� �部12は、車載機20から無線リソース(通信領域 )の割り当て要求(レンジング信号)を受信する と、車載機20との間の路車間通信領域(路車間 リソース)、及び、車車間通信領域(車車間リ� ��ース)をそれぞれ割り当てる無線リソース割 当手段として機能する。

 物理レイヤ処理部13は、WiMAX規格に準拠し た送受信機能を具備するもので、例えば、送 信機能として、無線フレームのプリアンブル 信号、ブロードキャスト信号、バースト信号 の生成、及び、これら生成された信号の変調 、無線フレームへの多重化処理などを行なう 機能を具備し、受信機能として、受信信号の 復調、前記のプリアンブル信号、ブロードキ ャスト信号、バースト信号の検出などを行な う機能を具備する。

 RF部14は、当該物理レイヤ処理部13からの� ��号(ベースバンド信号)について、DA変換やRF� ��号への周波数変換(アップコンバート)、所� �送信電力への増幅などを含む所要の無線送� �処理を施して、アンテナ15から車載機20に向� ��て送信する機能と、アンテナ15で受信され� �車載機20からのRF信号について、低雑音増幅� ��ベースバンド信号への周波数変換(ダウンコ ンバート)、AD変換などを含む所要の無線受信 処理を施して、物理レイヤ処理部13へ出力す� ��機能とを具備するものである。

 つまり、上記の物理レイヤ処理部13及びRF 部14は、前記無線リソース(通信領域)の割当� �報を車載機20へ送信する送信手段として機能 する。

 GPSアンテナ16は、前記GPS衛星30からの信号 を受信するためのものであり、GPSレシーバ17� ��、当該GPSアンテナ16で受信された信号に含� �れるタイミング情報を抽出して、少なくと� �前記MAC処理部12及び物理レイヤ処理部13に供� ��することにより、これらの各処理部12,13を� �期して動作させる機能を具備するものであ� �。即ち、各路側機10は、当該GPSレシーバ17を� ��備することにより、既述のように互いに同� ��して動作(無線フレームの送受信処理)する� �とができるのである。

 (車載機の基本構成)
 一方、図3は前記車載機20に共通の基本構成� ��示すブロック図で、この図3に示す車載機20� ��、車載機外部インタフェース部21と、MAC処� �部22と、物理レイヤ(PHY)処理部23と、RF部24と� ��アンテナ25とをそなえて構成される。

 ここで、車載機外部インタフェース部21� �、歩行者、車両等、無線端末を搭載する状� �にもよるが、車両(車載機)の場合、走行速度 やブレーキ操作等の車両情報を車載機外部の センサ等から受信し、MAC処理部22へ通知する� ��能と、MAC処理部22から通知された他車両の� �両情報を車載機外部(例えばカーナビゲーシ� ��ンシステム等の車載機器)に通知する機能と を具備するものである。

 MAC処理部22は、WiMAX規格準拠のMACレイヤの 信号処理機能を具備するもので、例えば、路 側機10からのブロードキャスト信号(UL_MAP,DL_MA P)を基に自車載機20の通信(送受信)領域を認識 し物理レイヤ処理部23に通知する機能と、車� ��間通信用にMAC処理された信号(自車両情報)� �送信処理機能と、路側機10からの受信DL_MAPを 基に車車間通信用に他車載機20に割り当てら� ��ている送信領域を認識する機能とを具備す� ��ものである。

 物理レイヤ処理部23は、WiMAX規格準拠の物 理レイヤの信号処理機能を具備するもので、 送信機能として、例えば、レンジング信号や 、路車間通信のULバースト信号、車車間通信� ��DLバースト信号の生成、生成した各信号の� �調、変調信号の無線フレームへの多重化な� �の機能を具備し、受信機能として、例えば� �プリアンブル信号、ブロードキャスト信号� �DLバースト信号の受信処理機能を具備する。

 RF部24は、物理レイヤ処理部23からの信号( ベースバンド信号)について、DA変換やRF信号� ��の周波数変換(アップコンバート)、所要送� �電力への増幅などを含む所要の無線送信処� �を施して、アンテナ25から路側機10又は他の� ��載機20に向けて送信する機能と、アンテナ25 で受信された路側機10又は他の車載機20から� �RF信号について、低雑音増幅やベースバンド 信号への周波数変換(ダウンコンバート)、AD� �換などを含む所要の無線受信処理を施して� �物理レイヤ処理部23へ出力する機能とを具備 するものである。

 つまり、上記のRF部24及び物理レイヤ処理 部23は、前記割り当て要求(レンジング信号)� �対して路側機10で割り当てられた、路車間通 信用の無線リソース(路車間リソース)、及び� ��車車間通信用の無線リソース(車車間リソー ス)の割当情報が含まれるブロードキャスト� �号を受信する割当情報受信手段として機能� �、MAC処理部22は、当該割当情報により識別さ れる路車間リソースを使用して路側機10との� ��車間通信を行ない、当該割当情報により識� ��される車車間リソースを使用して他車載機2 0との車車間通信を行なう通信制御手段とし� �の機能を具備している。

 (A1)第1態様
 図5は、広域路側機10Bの通信エリアと、当該 通信エリア内に複数の車載機20の通信エリア( 斜線部参照)が存在しており、車載機通信エ� �アが重なった任意の車載機20どうしで、広域 路側機10Bから割り当てられた無線フレームの 通信領域を用いて車両情報の送受信(車車間� �信)#iが行なわれる様子を示している。なお� �中・狭域路側機10Nについては図示を省略し� �いる。

 この場合の無線通信システム(ITS)で用い� �無線フレームの構成を図4に示す。この図4に 示す無線フレームは、既述のWiMAX規格に準拠� ��た無線フレーム(OFDMAフレーム)フォーマット を有し、時間(シンボル時間)方向及び周波数( サブチャネル周波数)方向の2次元領域で表さ� ��る領域を時間方向に分割して、路車間通信� ��び車車間通信に割り当てる様子を示してい� ��。

 即ち、当該無線フレーム先頭の領域には� ��プリアンブル信号、フレームコントロール� ��ッダ(FCH)、DLのMAP情報(DL_MAP)、ULのMAP情報(UL_M AP)、少なくとも1つのDLバーストが路側機10か� ��車載機20へのDLの路車間通信用に時分割多重 され、これに続く斜線部で示す領域には#0,#1, …,#mの車車間通信用のバースト(タイムスロ� �ト:TS)が時分割多重され、さらに、これに続� ��領域には、レンジング信号及び少なくとも1 つのバーストが車載機20から路側機10へのULの 路車間通信用に時分割多重される。なお、車 車間通信用の領域(車車間領域)はWiMAX規格に� �けるDLサブフレームのDLバーストの送信期間� ��相当しており、ULの路車間通信用の領域は� �規格におけるULバーストの送信期間に相当し ている。

 ここで、プリアンブル信号は、フレーム� ��期情報が挿入される領域(フィールド)であ� �、FCHは、バースト(burst)の変調方式(QPSK,16QAM,6 4QAM等)や符号化率等に関する情報(バーストプ ロファイル)が挿入される領域である。また� �MAP情報には、車載機20が路車間及び車車間通 信に使用する無線リソース、即ち、周波数と 時間とで規定される通信領域(バースト)の割� ��情報、無線フレームにおける当該バースト� ��配置位置(バースト位置)、バーストの大き� �(バーストサイズ)等の情報が含まれている。 なお、前記バースト位置は、無線フレームの 先頭シンボルからのシンボルオフセット及び サブチャネルオフセットで指定することがで き、前記バーストサイズは、シンボル数及び サブチャネル数で指定することができる。

 したがって、車載機20は、上記プリアン� �ル信号(以下、単に「プリアンブル」ともい� ��)を検出することで無線フレームの同期を確 立し、DL_MAPで指定されたDLの路車間通信領域� ��FCHで指定された変調方式、符号化率等に対� ��する復調方式、復号化率で復調、復号処理� ��ることで路側機10からのDLバースト(ブロー� �キャスト信号)を受信処理することができ、� ��た、DL_MAPで指定された車車間通信領域(TS#i(i =0~m))を用いて他車載機20との通信を行なうこ� ��ができ、さらに、UL_MAPで指定された通信領� ��で通信領域の割り当てを要求するリクエス� ��信号(レンジング信号)や各種情報を路側機10 へ送信処理することができる。

 以下、上記無線フレームを用いる場合の� ��域路側機10B及び車載機20の詳細構成につい� �説明する。

 (路側機詳細構成)
 図6は広域路側機10Bの詳細構成を示すブロッ ク図で、この図6に示す広域路側機10Bは、前� �物理レイヤ処理部13の送信機能として、例え ば、プリアンブル生成部131、ブロードキャス ト生成部132、DLバースト生成部133、変調部134� ��多重処理部135及びIFFT部136をそなえ、受信機 能として、FFT部137、レンジング受信処理部138 及びULバースト受信処理部139をそなえて構成� ��れる。

 ここで、送信機能において、プリアンブ� ��生成部131は、前記無線フレームの先頭領域� ��送信されるプリアンブル信号を生成する機� ��を具備するものであり、ブロードキャスト� ��成部132は、MAC処理部12からの指示に従って� �DL_MAP,UL_MAP及びFCH等のブロードキャスト信号� ��生成する機能を具備するものであり、DLバ� �スト生成部133は、MAC処理された送信データ� �含むDLバーストを生成する機能を具備するも のである。

 また、変調部134は、MAC処理部12からの指� �に従った変調方式(QPSKや16QAM、64QAMなど)で前� ��各生成部131,132,133からの各信号を変調(IQマ� �ピング)する機能を具備するものであり、多� ��処理部135は、当該変調部134からの変調信号� ��、路車間通信用の送信領域に多重(直交周波 数多重)する機能を具備するものであり、IFFT� ��136は、当該多重処理部135からの多重信号をI FFT処理して時間領域の信号に変換するもので ある。

 一方、受信機能において、FFT部137は、RF� �14からのベースバンド信号をFFT処理して周波 数領域の信号に変換するものであり、レンジ ング受信処理部138は、当該FFT部137からの周波 数領域信号の中から無線リソース(通信領域)� ��割り当て要求であるレンジング信号成分を� ��出して同期確立処理を行なう機能を具備す� ��ものであり、ULバースト受信処理部139は、� �ンジング受信処理部138による同期確立後に� �FFT部137からの周波数領域信号の中から前記UL _MAPで指定した領域(路車間通信領域)のULバー� ��ト成分を検出して受信処理する機能を具備� ��るものである。

 (車載機詳細構成)
 一方、図7は車載機20の詳細構成を示すブロ� ��ク図で、この図7に示す車載機20は、前記物� ��レイヤ処理部23の送信機能として、例えば� �レンジング生成部231と、ULバースト生成部232 と、DLバースト生成部233と、変調部234と、多� ��処理部235と、IFFT部236とをそなえ、受信機能 として、例えば、FFT部237と、プリアンブル受 信処理部238と、ブロードキャスト受信処理部 239と、DLバースト受信処理部240とをそなえて� ��成される。

 ここで、送信機能において、レンジング� ��成部231は、広域路側機10Bへのレンジング信� ��を生成する機能を具備するものであり、UL� �ースト生成部232は、路車間通信用にMAC処理� �れた送信データを含むULバーストを生成する 機能を具備するものであり、DLバースト生成� ��233は、車車間通信用にMAC処理された送信デ� ��タ(自車両情報)を含むDLバーストを生成する 機能を具備するものである。

 変調部234は、MAC処理部22からの指示に従� �た変調方式(QPSKや16QAM、64QAMなど)で前記各生� ��部からの各信号を変調(IQマッピング)する機 能を具備するものであり、多重処理部235は、 当該変調部234からの変調信号を、広域路側機 10BからDL_MAPで割り当てられた通信領域(路車� �通信用の送信領域及び車車間通信用の送信� �域)に多重(直交周波数多重)する機能を具備� �るものであり、IFFT部236は、当該多重処理部2 35からの多重信号をIFFT処理して時間領域の信 号に変換するものである。

 つまり、レンジング生成部231、変調部234� ��多重処理部235、IFFT部236、RF部24及びアンテ� �25から成るブロックは、路側機10へ無線リソ� ��ス(通信領域)の割り当て要求を送信する送� �手段として機能する。

 一方、受信機能において、FFT部237は、RF� �24からのベースバンド信号をFFT処理して周波 数領域の信号に変換するものであり、プリア ンブル受信処理部238は、当該FFT部237からの周 波数領域信号の中からプリアンブル信号成分 を検出して同期確立処理を行なう機能を具備 するものである。

 また、ブロードキャスト受信処理部239は� ��プリアンブル受信処理部238による同期確立� ��に、FFT部237からの周波数領域信号の中から� ��記ブロードキャスト信号成分を検出して受� ��処理する機能を具備するものであり、DLバ� �スト受信処理部240は、前記同期確立後に、FF T部237からの周波数領域信号の中から前記DL_MA Pで指定された領域(路車間通信用の受信領域� ��び他車載機20との車車間通信用の受信領域)� ��DLバースト成分を検出して受信処理する機� �を具備するものである。

 (路車間通信及び車車間通信動作)
 以下、上述のごとく構成された無線通信シ� ��テムにおける路車間通信及び車車間通信動� ��について、図8に示すシーケンス図を参照し ながら説明する。

 即ち、広域路側機10Bは、図4に示した無線 フレームフォーマットで定期的にプリアンブ ル信号を送信し(ステップS101)、車載機20は、� ��該プリアンブル信号を受信すると、その受� ��タイミングで無線フレームの同期を確立す� ��(ステップS102)。同期確立後、車載機20は、� �域路側機10Bに対してレンジング信号を送信� �る(ステップS103)。

 広域路側機10Bは、当該レンジング信号を� ��信することで車載機20の存在を認識し、路� �間通信用のUL及びDLの通信領域(路車間通信領 域)と、車車間通信用のDLの通信領域(車車間� �信領域)との割り当て処理を実行し(ステップ S104)、割り当てた通信領域をブロードキャス� ��信号(DL及びULの路車間通信領域はDL_MAP及びUL _MAP、車車間通信領域はDL_MAP)にて通知する(ス テップS105,S106)。

 車載機20は、当該ブロードキャスト信号� �受信することで、前記路車間通信領域と、� �車載機20に割り当てられた車車間通信領域(� �車載機送信領域)と、他車載機20に割り当て� �れている車車間通信領域(他車載機送信領域) とを認識することができる(ステップS107,S108)� ��

 そして、車載機20は、応答信号を生成しUL バーストにて路側機に通知し(ステップS108)、 広域路側機10Bは、当該ULバーストを受信する� ��とにより路車間通信及び車車間通信の領域� ��当が成功したことを確認する。

 その後、広域路側機10Bは、車載機20への� �別信号を認識すれば(ステップS109)、当該個� �信号をDLバーストにて送信し(ステップS110)、 車載機20は、当該DLバーストを受信処理する� �とにより個別信号を認識する(ステップS111)� �

 また、各車載機20は、適宜、自車両情報(� ��信パケット)を生成し、認識した(割り当て� �れた)自車載機送信領域(TS)にて自車両情報を 送信する(ステップS112,S114)。その一方で、各� ��載機20は、自車載機送信領域以外の車車間� �信領域(TS)にて、他車載機20が送信した車両� �報(パケット)を受信する(ステップS113,S115)。

 以上のように、本例によれば、OFDMA方式� �ベースとして、路側機10が、路車間通信用の 無線リソース(路車間通信領域)と、車車間通� ��用の無線リソース(車車間通信領域)との割� �当てを集中的に行ない、車載機20は、その割 り当てに従って、路側機10及び他車載機20と� �通信を行なうので、周波数利用効率の高い� �車間通信及び車車間通信を、「隠れ端末問� �」を回避しつつ実現することができる。

 したがって、お互いの車の位置関係、進� ��方向、速度等の情報を車車間通信により確� ��に取得して、出会い頭衝突、右折衝突等の� ��険度を事前にドライバーに伝えることが可� ��なITSシステムを実現することが可能となる� ��

 特に、本例のようにOFDMA方式における周� �数と時間とで規定される通信領域を路車間� �信及び車車間通信に割り当てることで、大� �量でフレキシブルな無線リソースの割り当� �を実現することができるので、無線リソー� �の利用効率を向上することができる。

 (A2)第2態様
 次に、図10は、広域路側機10Bの通信エリア(# A)内に、複数(4つ)の中・狭域路側機10Nが互い� ��通信エリア(#B,#C)が重なった状態あるいは重 ならない状態で存在する様子を示している。 ただし、中・狭域路側機10Nと車載機20との路� ��間通信はDL(ブロードキャスト通信)のみとす る。

 この場合、通信エリアの重なる中・狭域� ��側機10Nに対して路車間通信用に同じ周波数� ��割り当てると混信が発生するので、通信エ� ��アの重ならない中・狭域路側機10Nどうしを� ��ループ化し、異なるグループには異なる周� ��数を割り当て、同じグループには同じ周波� ��の割り当てを許容する。

 即ち、図10に示す場合であれば、通信エ� �アの重ならない各中・狭域路側機10Nを同じ� �ループ(路側機グループ)#B,#Cとして、例えば� ��9に示すように、図4に示した無線フレーム� �サブチャネル周波数を3つのサブチャネルグ� ��ープ#A,#B,#Cに分割し、サブチャネルグルー� �#Aは広域路側機10BのDLの路車間通信のうちプ� ��アンブル信号,FCH及びDL/UL_MAPの送信用に割り 当て、残りの2つのサブチャネルグループ#B,#C は、それぞれ、前記路側機グループ#B,#CのDL� �路車間通信のうちプリアンブル信号,FCH及びD L/UL_MAPの送信用に割り当てる。また、広域路� ��機10B、第1路側機グループ#A、第2路側機グル ープ#Bの各DLの路車間通信のうちDLバーストに ついては、DLバースト#A,#B,#Cを時分割多重し� �所定のタイミングに送信タイミングを決め� �おく。なお、その他の通信領域については� �4と同一若しくは同様である。

 このような通信領域の割り当てを行なう� ��とで、複数の路側機10と車載機20との間の階 層的な路車間通信を、混信の発生を防止しつ つ実現することが可能となる。

 (中・狭域路側機の構成)
 本例における中・狭域路側機10Nの詳細構成� ��図11に示す。この図11に示す中・狭域路側機 10Nは、前記物理レイヤ処理部13の送信機能と� ��て、プリアンブル生成部131と、ブロードキ� ��スト生成部132と、DLバースト生成部133と、� �調部135と、IFFT部136とをそなえて構成される� ��なお、本例では、中・狭域路側機10Nと車載� ��20との路車間通信はDL(ブロードキャスト通� �)のみを前提とするので受信機能は不要であ� ��。もっとも、広域路側機10Bと同様の受信機� ��を具備していてもよい。

 ここで、プリアンブル生成部131は、前記� ��線フレームの先頭領域で送信されるプリア� ��ブル信号を生成する機能を具備するもので� ��り、ブロードキャスト生成部132は、MAC処理� ��12からの指示に従って、DL_MAP,UL_MAP及びFCH等� ��ブロードキャスト信号を生成する機能を具� ��するものであり、DLバースト生成部133は、MA C処理された送信データを含むDLバーストを生 成する機能を具備するものである。

 また、変調部134は、MAC処理部12からの指� �に従った変調方式(QPSKや16QAM、64QAMなど)で前� ��各生成部131,132,133からの各信号を変調(IQマ� �ピング)する機能を具備するものであり、多� ��処理部135は、当該変調部134からの変調信号� ��、図9により上述した無線フレームの路車間 通信用の送信領域に多重(直交周波数多重)す� ��機能を具備するものであり、IFFT部136は、当 該多重処理部135からの多重信号をIFFT処理し� �時間領域の信号に変換するものである。

 なお、広域路側機10B及び車載機20の構成� �それぞれ図6及び図7により前述した構成と基 本的に同様である。ただし、広域路側機10Bは 、物理レイヤ処理部13の多重処理部135におい� ��、プリアンブル生成部131、ブロードキャス� ��生成部132及びDLバースト生成部133で生成さ� �た各信号を図9により上述した無線フレーム� ��路車間通信用の送信領域に多重化すること� ��なる。

 (路車間通信及び車車間通信動作)
 以下、上述のごとく構成された第2態様の無 線通信システムにおける路車間通信及び車車 間通信動作について、図12に示すシーケンス� ��を参照しながら説明する。

 即ち、広域路側機10Bは、図9に示した無線 フレームのサブチャネルグループ#Aを使用し� ��定期的にプリアンブル信号を送信し(ステッ プS121)、中・狭域路側機10Nは、図9に示した無 線フレームのサブチャネルグループ#B又は#C� �用いてプリアンブル信号及びDL_MAPを送信す� �とともに、送信タイミング#B又は#CでDLバー� �トを送信する(ステップS122)。なお、中・狭� �路側機10Nから送信するDL_MAPには、自路側機10 Nの図9におけるDLバースト#B又は#Cの割当情報� ��、広域路側機10BのDLバースト#Aの割当情報と 、ULの路車間通信用の通信領域の割当情報と� ��少なくとも含まれる。

 車載機20は、広域路側機10B又は中・狭域� �側機10Nからのプリアンブル信号を受信、識� �すると、その受信タイミングで無線フレー� �の同期を確立する(ステップS123,S124)。同期確 立後、車載機20は、中・狭域路側機10Nの通信� ��リア内に位置していれば、当該中・狭域路� ��機10Nから送信されたDLバーストを受信する� �とができ、当該DLバーストを認識すると(ス� �ップS125)、レンジング信号をULの路車間通信� ��の送信領域にて送信する(ステップS126)。

 当該レンジング信号を広域路側機10Bが受� ��すると、当該広域路側機10Bは、車載機20の� �在を認識し、路車間通信用のUL及びDLの通信� ��域(路車間通信領域)の割り当て処理を実行� �(ステップS127)、割り当てた通信領域をブロ� �ドキャスト信号(DL_MAP)にて通知する(ステッ� �S128,S129)。

 車載機20は、当該ブロードキャスト信号� �受信することで、自車載機20に割り当てられ た車車間通信領域(自車載機送信領域)と、他� ��載機20に割り当てられている車車間通信領� �(他車載機送信領域)とを認識することができ る(ステップS130)。

 そして、車載機20は、応答信号を生成しUL バーストにて広域路側機10Bに通知し(ステッ� �S131)、広域路側機10Bは、当該ULバーストを受� ��することにより車車間通信の領域割当が成� ��したことを確認する。

 その後、広域路側機10Bは、車載機20への� �別信号を認識すれば(ステップS132)、当該個� �信号をDLバーストにて送信し(ステップS133)、 車載機20は、当該DLバーストを受信処理する� �とにより個別信号を認識する(ステップS134)� �

 また、各車載機20は、適宜、自車両情報(� ��信パケット)を生成し、認識した(割り当て� �れた)自車載機送信領域(TS)にて自車両情報を 送信する(ステップS135,S137)。その一方で、各� ��載機20は、自車載機送信領域以外の車車間� �信領域(TS)にて、他車載機20が送信した車両� �報(パケット)を受信する(ステップS136,S138)。

 以上のように、本例によれば、階層的に� ��あるいは、同一層で互いに通信エリアが重� ��する複数の路側機10に対して、サブチャネ� �周波数を分割して路車間通信領域に割り当� �ることができる(換言すれば、各路側機10の� �車間通信領域を周波数分割多重する)ので、� ��複する通信エリアが混在しても、正常な路� ��間通信及び車車間通信を実現することが可� ��である。

 (A3)第3態様
 図10に示した通信エリア構成の場合、上述� �た第2態様ではDLの路車間通信領域をサブチ� �ネル周波数方向に分割したが、例えば図13に 示すように、時間方向に分割してもよい。即 ち、図4に示した無線フレームの時間を3つの� ��イムスロット(TS)#A,#B,#Cに分割し、TS#Aは広域 路側機10BのDLの路車間通信(プリアンブル信号 、FCH、DL/UL_MAP、DLバーストの送信)用に割り当 て、TS#Bは通信エリアの重ならない中・狭域� �側機10Nのグループ#BのDLの路車間通信(プリア ンブル信号、FCH、DL/UL_MAP、DLバーストの送信) 用に割り当て、同様に、TS#Cは通信エリアの� �ならない中・狭域路側機10Nのグループ#CのDL� ��路車間通信(プリアンブル信号、FCH、DL/UL_MAP 、DLバーストの送信)用に割り当てるのである 。

 なお、その他の通信領域については図4と 同一若しくは同様である。また、広域路側機 10B、中・狭域路側機10N、車載機20の構成は、� ��域路側機10B、中・狭域路側機10Nの物理レイ� ��処理部13(多重処理部135)での多重化処理がそ れぞれ図13に示す無線フレームフォーマット� ��応じた処理となる以外、特に断らない限り� ��既述の構成と同一若しくは同様である。

 (路車間通信及び車車間通信動作)
 以下、第3態様の無線通信システムにおける 路車間通信及び車車間通信動作について、図 14に示すシーケンス図を参照しながら説明す� ��。

 即ち、広域路側機10Bは、図13に示した無� �フレームのTS#Aを使用して定期的にプリアン� ��ル信号を送信し(ステップS141)、車載機20は� �広域路側機10Bの通信エリア内であるが中・� �域路側機10Nの通信エリア外に位置していれ� �、当該プリアンブル信号を受信、識別する� �とができる(ステップS142)。そして、車載機20 は、受信プリアンブル信号に基づいて無線フ レームの同期を確立し(ステップS143)、レンジ ング信号をULの路車間通信用の送信領域にて� ��信する(ステップS144)。

 当該レンジング信号を広域路側機10Bが受� ��すると、当該広域路側機10Bは、路車間通信� ��のUL及びDLの通信領域(路車間通信領域)と、� ��車間通信用のDLの通信領域(車車間通信領域) との割り当て処理を実行し(ステップS145)、割 り当てた通信領域をブロードキャスト信号(DL 及びULの路車間通信領域はDL_MAP及びUL_MAP、車� ��間通信領域はDL_MAP)にて通知する(ステップS1 46,S147)。

 車載機20は、当該ブロードキャスト信号� �受信することで、前記路車間通信領域と、� �車載機20に割り当てられた車車間通信領域(� �車載機送信領域)と、他車載機20に割り当て� �れている車車間通信領域(他車載機送信領域) とを認識することができる(ステップS148)。

 そして、車載機20は、応答信号を生成しUL バーストにて広域路側機10Bに通知し(ステッ� �S149)、広域路側機10Bは、当該ULバーストを受� ��することにより車車間通信の領域割当が成� ��したことを確認する。

 その後、広域路側機10Bは、車載機20への� �別信号を認識すれば(ステップS150)、当該個� �信号をDLバーストにて送信し(ステップS151)、 車載機20は、当該DLバーストを受信処理する� �とにより個別信号を認識する(ステップS152)� �

 また、各車載機20は、適宜、自車両情報(� ��信パケット)を生成し、認識した(割り当て� �れた)自車載機送信領域(TS)にて当該パケット (自車両情報)を送信する(ステップS153,S155)。� �の一方で、各車載機20は、自車載機送信領域 以外の車車間通信領域(TS)にて、他車載機20が 送信した車両情報(パケット)を受信する(ステ ップS154,S156)。

 一方、中・狭域路側機10Nは、図13に示し� �無線フレームのTS#B又は#Cを使用して定期的� �プリアンブル信号、DL_MAP及びDLバーストを送 信しており(ステップS157)、これらの各信号は 当該中・狭域路側機10Nの通信エリア内に位置 する車載機20にて受信される。

 即ち、車載機20は、中・狭域路側機10Nの� �信エリア内においてプリアンブル信号を受� �、識別すると(ステップS158)、当該プリアン� �ル信号に基づいて無線フレームの同期を確� �し(ステップS159)、その後に受信されるDL_MAP� �より当該中・狭域路側機10NとのDLの路車間通 信領域(DLバースト)と車車間通信領域とを認� �することができ、DLバーストを受信、認識す ることができる(ステップS160)。

 以上のように、本例によれば、階層的に� ��あるいは、同一層で互いに通信エリアが重� ��する複数の路側機10に対して、サブチャネ� �周波数を分割することなく、路車間通信領� �を時分割して割り当てることができる(換言� ��れば、各路側機10の路車間通信領域を時分� �多重する)ので、DLの路車間通信(特に、プリ� ��ンブルやFCH、DL/UL_MAP等のブロードキャスト� ��号)の周波数を各路側機10に共通化して車載� ��20での同期確立や領域認識に必要な情報種� �を増加させることなく、第2態様と同等の路� ��間通信及び車車間通信を実現することが可� ��となる。

 (A4)第4態様の説明
 図16は、複数(3つ)の広域路側機10Bの通信エ� �ア(広域エリア)が互いに重なった状態で存在 する場合を示している。この場合は、各広域 路側機10Bの通信エリアを複数(例えば3つ)のセ クタ#0,#1,#2に分割し、通信エリアが重ならな� ��セクタ#i(i=0,1,2)どうしを同じセクタグルー� �#iとし、当該セクタグループ#i単位で異なる� ��波数を路車間通信に割り当てる。

 即ち、例えば図15に示すように、前記無� �フレームのサブチャネル周波数を前記セク� �グループ#i別に分割(グループ化)してDL及びUL の路車間通信に割り当てるのである。ただし 、車車間通信の通信領域(TS)については、す� �てのサブチャネル周波数を使用して各広域� �側機10Bに共通に時分割多重するフォーマッ� �とする。

 なお、本例においても、広域路側機10B、� ��・狭域路側機10N、車載機20の構成は、広域� �側機10B、中・狭域路側機10Nの物理レイヤ処� �部13(多重処理部135)での多重化処理がそれぞ� ��図13に示す無線フレームフォーマットに応� �た処理となる以外、特に断らない限り、既� �の構成と同一若しくは同様である。

 (路車間通信及び車車間通信動作)
 以下、第4態様の無線通信システムにおける 路車間通信及び車車間通信動作について、図 17に示すシーケンス図を参照しながら説明す� ��。

 即ち、各広域路側機10Bは、それぞれ、図1 5に示した無線フレームのサブチャネルグル� �プ#iを使用して定期的にプリアンブル信号を 送信する(ステップS161)。車載機20は、各広域� ��側機10Bの通信エリアが重なる位置に存在す� ��場合、複数のプリアンブル信号を受信する� ��とになるが、例えば、それぞれのレプリカ� ��号との相関演算結果が最も高い信号を識別( 検出)して(ステップS162)、識別したプリアン� �ル信号を基準に無線フレームの同期を確立� �る(ステップS163)。

 同期確立後、車載機20は、レンジング信� �を、前記受信プリアンブル信号のサブチャ� �ル周波数の属するサブチャネルグループ#iの ULの路車間通信用の送信領域にて送信する(ス テップS164)。

 当該レンジング信号をそのサブチャネル� ��ループ#iに対応する広域路側機10Bが受信す� �と、当該広域路側機10Bは、車載機20の存在を 認識し、路車間通信用のUL及びDLの通信領域(U Lバースト及びDLバースト)、及び、車車間通� �用の通信領域(TS)の割り当て処理を実行し(ス テップS165)、割り当てた通信領域をブロード� ��ャスト信号(DL_MAP)にて通知する(ステップS166 ,S167)。その際、各広域路側機10Bは、互いに所 望のネットワークにより相互に通信可能に接 続されて、車車間通信用のTSの使用状況(空き TS)を共通に認識していて、空きTSを車車間通� ��に使用可能として前記割り当て処理を実行� ��る。

 車載機20は、当該ブロードキャスト信号� �受信することで、自車載機20に割り当てられ たUL及びDLの路車間通信領域(ULバースト及びDL バースト)と、車車間通信領域(自車載機送信� ��域:TS)と、他車載機20に割り当てられている� ��車間通信領域(他車載機送信領域:TS)とを認� �することができる(ステップS168)。

 そして、車載機20は、応答信号を生成し� �記認識したULバーストにて広域路側機10Bに通 知し(ステップS169)、広域路側機10Bは、当該UL� ��ーストを受信することにより車車間通信の� ��域割当が成功したことを確認する。

 その後、広域路側機10Bは、車載機20への� �別信号を認識すれば(ステップS170)、当該個� �信号を前記割り当てたDLバーストにて送信し (ステップS171)、車載機20は、当該DLバースト� �受信処理することにより個別信号を認識す� �(ステップS172)。

 また、各車載機20は、適宜、自車両情報(� ��信パケット)を生成し、認識した(割り当て� �れた)自車載機送信領域(TS)にて自車両情報を 送信する(ステップS173,S175)。その一方で、各� ��載機20は、自車載機送信領域以外の車車間� �信領域(TS)にて、他車載機20が送信した車両� �報(パケット)を受信する(ステップS174,S176)。

 以上のように、本例によれば、路側機10B� ��通信エリア(広域エリア)を複数のセクタに� �割し、通信エリアが重複するセクタでの路� �間通信には異なるサブチャネル周波数を割� �当てる(換言すれば、DL及びULの路車間通信領 域を、複数の路側機10Bの通信エリアをそれぞ れ複数のセクタに分割したときの他の路側機 10Bとの重複セクタに対して周波数分割多重す る)ので、広域エリアが重複するエリアでの� �信衝突を回避することが可能となる。

 (A5)第5態様の説明
 図19は複数(3つ)の広域路側機10Bの通信エリ� �(広域エリア)が互いに重なった状態で存在す るとともに、少なくともいずれかの広域路側 機10Bの広域エリア内に複数(3つ)の中・狭域路 側機10Nの通信エリア(中・狭域エリア)が互い� ��重なった状態あるいは重ならない状態で存� ��する様子を示している。この場合は、広域� ��リア同士の重なりによるセクタ化と中・狭� ��エリア同士の重なりを考慮して混信が発生� ��ないように通信領域の割り当てを行なう必� ��がある。ここで、サブチャネル周波数を分� ��することを考えた場合、3セグメントよりも 大きい数に分割する必要がある。

 そこで、例えば図18に示すように、シス� �ム周波数帯域を2分割し、第1の周波数帯域の サブチャネル周波数を広域エリア用として図 15と同様にセクタ#0,#1,#2別に分割して割り当� �、第2の周波数帯域のサブチャネル周波数を� ��・狭域エリア用として中・狭域路側機10N(#0, #1,#2)別に分割して割り当てる(つまり、シス� �ム周波数帯域を合計6セグメントに分割して� ��り当てる)こととする。

 ただし、本例においても、中・狭域路側� ��10Nと車載機20との路車間通信はDL(ブロード� �ャスト通信)のみを前提とすれば、中・狭域� ��リア用の第2周波数帯域におけるULの路車間� ��信領域(車載機20のレンジング信号及びULバ� �ストの送信領域)の割り当ては不要である。

 このように、システム周波数帯域を広域� ��リア用と中・狭域エリア用とに2分割し、広 域エリア用の分割帯域をさらに3つのセクタ� �位に3分割するとともに、中・狭域エリア用� ��分割帯域をさらに3つの中・狭域エリア用に 3分割(つまり、システム周波数帯域を合計6セ グメントに分割)して、各路側機10の路車間通 信に割り当てる(換言すれば、DLの路車間通信 領域が、各路側機10Bのセクタ単位で周波数分 割多重されるとともに、各路側機10Bの通信エ リア内に位置し互いに通信エリアの重複する 他の複数路側機10Nに対して周波数分割多重さ れている)ことで、複数路側機10Bの広域エリ� �が重複するとともに、当該広域エリア内に� �いて複数路側機10Nの通信エリアが重複する� �合においても、正常な路車間通信及び車車� �通信が可能となる。

 なお、中・狭域エリア用のDLの路車間通� �領域については、例えば図20に示すように、 各中・狭域路側機10N別にTS#0,#1,#2を割り当て� �時分割多重することとしてもよい。このよ� �に、中・狭域路側機10Nへの割り当てをTSの時 分割多重とすることにより、図18の場合のよ� ��にシステム周波数帯域を分割(細分化)する� �要がなくなる。

 したがって、DLの路車間通信(特に、プリ� ��ンブルやFCH、DL/UL_MAP等のブロードキャスト� ��号)の周波数を各路側機10に共通化して車載� ��20での同期確立や領域認識に必要な情報種� �を増加させることなく、図18の場合と同等の 路車間通信及び車車間通信を実現することが 可能となる。

 なお、図18及び図20に示すいずれの無線フ レームフォーマットの場合でも、広域路側機 10B、中・狭域路側機10N、車載機20の構成は、� ��域路側機10B、中・狭域路側機10Nの物理レイ� ��処理部13(多重処理部135)での多重化処理がそ れぞれ図18又は図20に示す無線フレームフォ� �マットに応じた処理となる以外、基本的に� �述の構成と同一若しくは同様である。

 〔2〕第2実施形態の説明
 (概要説明)
 上述した第1実施形態では、路車間及び車車 間の各通信に使用する無線リソース(通信領� �)の割り当てを中心に説明したが、以降の第2 実施形態では、車車間通信の無線リソース割 り当てを中心に説明する。

 図21は本発明の第2実施形態に係る無線通� ��システムとしてのITSの構成を示すブロック� ��で、この図21に示すシステムも、路側機(BS)1 0と、当該路側機10の通信エリア内において当 該路側機10と通信可能な複数(図21では3台)の� �載機(MS)20とをそなえて構成され、各車載機20 は、路側機10から割り当てられる無線リソー� ��(通信領域)を用いて、路側機10との路車間通 信及び他車載機20との車車間通信を行なえる� ��うになっている。つまり、路側機10は、各� �載機20との路車間通信及び車載機20どうしの� ��車間通信に用いる無線リソースを集中的に� ��理する。ただし、図21では、路車間は双方� �の個別通信、車車間は片方向の放送(ブロー� ��キャスト)型通信を行なえる様子を示してい る。

 図22に、上記システムにおける路車間通� �及び車車間通信の通信シーケンスの一例を� �す。この図22に示すように、路側機10は、各� ��載機20に向けてパイロット信号やプリアン� �ル信号等の既知信号を自身の通信エリアに� �いて送信(ブロードキャスト)し(ステップS201) 、各車載機20は、当該既知信号の受信を検出� ��ることで、それぞれ同期確立を行なう(ステ ップS202)。

 同期確立後、各車載機20は、路側機10に対 して、路車間通信及び車車間通信に用いるべ き無線リソース(通信領域)の割り当てを要求� ��るリクエスト信号を所定の通信領域にて送� ��する(ステップS203)。ここで、無線リソース� ��は、OFDMA方式であれば周波数(サブチャネル� ��波数)及び時間(シンボル時間)で規定される� ��信領域(バースト)、CDMA方式であればチャネ� ��イゼーションコード、TDMA方式であれば時間 (タイムスロット)、FDMA方式であれば周波数(� �ャネル)が含まれる。

 当該リクエスト信号を受信した路側機10� �、車載機20とのDL及びULの路車間通信に割り� �てる無線リソースと、車車間通信に割り当� �る無線リソースとを決定し(ステップS204,S205) 、当該無線リソースの割当情報を前記DLの路� ��間通信に割り当てた無線リソースを使用し� ��車載機20へ通知(ブロードキャスト)する(ス� �ップS206)。

 車載機20は、当該通知を受けることによ� �、UL及びDLの路車間通信に使用すべき無線リ� ��ースと、車車間通信に使用すべき無線リソ� ��ス(自車載機20が送信に使用する無線リソー� ��及び他車載機20が送信に使用する無線リソ� �ス)とを認識し(ステップS207)、その旨を応答� ��号により路側機10に通知する(ステップS208)� �

 その後、路側機10は、車載機20への個別信 号があれば当該信号をDLの路車間通信に割り� ��てた無線リソースを使用して該当車載機20� �送信し(ステップS209)、これとは独立して、� �車載機20は、認識した車車間通信のための無 線リソースを使用して自車載機20の情報(車両 情報)を送信しあって(ステップS210,S212)、他車 載機20からの車両情報を受信することにより� ��他車載機20の車両情報を認識する(ステップS 211,S213)。

 このように、路側機10が路車間通信及び� �車間通信にそれぞれ割り当てる無線リソー� �(通信領域)を集中的に管理することで、路車 間通信は勿論のこと、車載機20どうしの通信� ��突(既述の「隠れ端末問題」)をも確実に回� �することが可能である。したがって、お互� �の車の位置関係、進行方向、速度等の情報� �車車間通信により確実に取得して、出会い� �衝突、右折衝突等の危険度を事前にドライ� �ーに伝えることが可能なITSシステムを実現� �ることが可能となる。

 (B1)OFDMA方式をベースとする場合
 図23に、上記ITSにおける路車間通信及び車� �間通信に用いる無線フレームフォーマット� �一例を示す。この図23に示す無線フレームは 、図4にて既述のWiMAX規格に準拠した無線フレ ーム(OFDMAフレーム)と同じフォーマットを有� �ており、路車間通信及び車車間の各通信に� �いる通信領域、即ち、周波数(サブチャネル� ��波数)と時間(シンボル時間)とで規定される� ��ースト(無線リソース)を時間(シンボル時間) 方向に分割した様子を示している。

 以下、当該OFDMAに準拠した無線フレーム� �ォーマットを前提とした前記無線通信シス� �ムにおける路側機10及び車載機20に必要な機� ��について説明する。

 図24は路側機10の要部の構成に着目した機 能ブロック図であり、図25は車載機20の要部� �構成に着目した機能ブロック図である。

 (路側機の構成)
 本第2実施形態においても、図24に示す路側� ��10は、図6に示した構成と同じく、例えば、� ��載機管理部11と、MAC処理部12と、物理レイヤ (PHY)処理部13と、無線(RF)部14と、アンテナ15と をそなえて構成される。ただし、GPSアンテナ 16及びGPSレシーバ17の図示は省略している。

 即ち、車載機管理部11は、例えば、上位� �ットワークとの接続インタフェース機能と� �車載機20の存在(位置)を管理する機能と、車� ��機20が無線フレームのどの通信領域(無線リ� ��ース)を使用するかを判断してMAC処理部12に� ��知する機能とを具備するものである。

 MAC処理部12は、WiMAX規格準拠のMACレイヤの 信号処理機能を具備するもので、本例では、 前記リクエスト信号であるレンジング(Ranging) 信号を基に車載機20の存在を認識して車載機� ��理部11へ通知する機能と、車載機管理部11か らの情報についてWiMAX規格に準拠したMAC処理� ��行なう機能とを具備するものである。

 つまり、本例においても、車載機管理部1 1及びMAC処理部12は、車載機20から無線リソー� ��(通信領域)の割り当て要求(レンジング信号) を受信すると、車載機20との間の路車間通信� ��域(路車間リソース)、及び、車車間通信領� �(車車間リソース)をそれぞれ割り当てる無線 リソース割当手段として機能する。

 物理レイヤ処理部13は、WiMAX規格で規定さ れた送受信機能を具備するもので、送信機能 として、本例の場合も、例えば、プリアンブ ル生成部131、ブロードキャスト生成部132、DL� ��ースト生成部133、変調部134、多重処理部135� ��びIFFT部136をそなえ、受信機能として、FFT部 137、レンジング受信処理部138及びULバースト� ��信処理部139をそなえて構成される。

 ここで、送信機能において、プリアンブ� ��生成部131は、前記OFDMAの無線フレームの先� �領域で送信されるプリアンブル信号を生成� �る機能を具備するものであり、ブロードキ� �スト生成部132は、MAC処理部12からの指示に従 って、DL_MAP,UL_MAP及びフレームコントロール� �ッダ(FCH)等のブロードキャスト信号を生成す る機能を具備するものであり、DLバースト生� ��部133は、MAC処理された送信データからDLバ� �ストを生成する機能を具備するものである� �

 また、変調部134は、MAC処理部12からの指� �に従った変調方式(QPSKや16QAM、64QAMなど)で前� ��各生成部131,132,133からの各信号を変調(IQマ� �ピング)する機能を具備するものであり、多� ��処理部135は、当該変調部134からの変調信号� ��、周波数(サブチャネル周波数)及び時間(シ� ��ボル時間)で規定される路車間通信用の送信 領域に多重(直交周波数多重)する機能を具備� ��るものであり、IFFT部136は、当該多重処理部 135からの多重信号をIFFT処理して時間領域の� �号に変換するものである。

 一方、受信機能において、FFT部137は、RF� �14からのベースバンド信号をFFT処理して周波 数領域の信号に変換するものであり、レンジ ング受信処理部138は、当該FFT部137からの周波 数領域信号の中から車載機20からのレンジン� ��信号成分を検出して当該車載機20とのULの同 期確立処理を行なう機能を具備するものであ り、ULバースト受信処理部139は、レンジング� ��信処理部138による同期確立後に、FFT部137か� ��の周波数領域信号の中から前記UL_MAPで指定� ��たULの路車間通信領域(ULバースト)成分を検� ��して受信処理する機能を具備するものであ� ��。

 RF部14は、物理レイヤ処理部13(IFFT部136)か� ��の信号(ディジタルベースバンド信号)につ� �て、DA変換やRF信号への周波数変換(アップコ ンバート)、所要送信電力への増幅などを含� �所要の無線送信処理を施して、アンテナ15か ら車載機20に向けて送信する機能と、当該ア� ��テナ15で受信された車載機20からのRF信号に� ��いて、低雑音増幅やベースバンド信号への� ��波数変換(ダウンコンバート)、AD変換などを 含む所要の無線受信処理を施して、物理レイ ヤ処理部23(FFT部237)へ出力する機能とを具備� �るものである。

 つまり、上記の物理レイヤ処理部13及びRF 部14は、前記車載機管理部11及びMAC処理部12に より割り当てられた無線リソース(路車間通� �領域及び車車間通信領域)の割当情報をブロ� ��ドキャスト信号(UL/DL_MAP)により車載機20へ送 信する送信手段として機能する。

 (車載機の構成)
 一方、図25に示す車載機20は、図7に示した� �成と同じく、例えば、車載機外部インタフ� �ース部21と、MAC処理部22と、物理レイヤ処理� ��23と、RF部24と、アンテナ25とをそなえて構� �される。

 即ち、車載機外部インタフェース部21は� �歩行者、車両等、無線端末を搭載する状況� �もよるが、車両(車載機)の場合、速度情報等 の車両情報を車載機外部から受信し、MAC処理 部22へ通知する機能と、MAC処理部22から通知� �れた他車両の車両情報を車載機外部(例えば� ��ーナビゲーションシステム等の車載機器)に 通知する機能とを具備するものである。

 MAC処理部は、WiMAX規格準拠のMACレイヤの� �号処理機能を具備するもので、本例でも、� �ロードキャスト信号から自車載機の通信(送� ��信)領域を認識し物理レイヤ処理部23に通知� ��る機能と、車車間通信用にMAC処理された信� ��(自車両情報)の送信処理機能と、路側機か� �の受信DL_MAPを基に車車間通信用に他車載機� �割り当てられている送信領域(TS)を認識する� ��能とを具備するものである。

 物理レイヤ処理部23は、WiMAX規格準拠の物 理レイヤの信号処理機能を具備するもので、 図25中に示すように、送信機能として、例え� ��、レンジング生成部231と、ULバースト生成� �232と、DLバースト生成部233と、変調部234と、 多重処理部235と、IFFT部236とをそなえ、受信� �能として、例えば、FFT部237と、プリアンブ� �受信処理部238と、ブロードキャスト受信処� �部239と、DLバースト受信処理部240とをそなえ て構成される。

 ここで、送信機能において、レンジング� ��成部231は、路側機10への前記リクエスト信� �であるレンジング信号を生成する機能を具� �するものであり、ULバースト生成部232は、路 車間通信用にMAC処理された送信情報を含むUL� ��ーストを生成する機能を具備するものであ� ��、DLバースト生成部233は、車車間通信用にMA C処理された送信情報(自車両情報)を含むDLバ� ��ストを生成する機能を具備するものである� ��

 変調部234は、MAC処理部22からの指示に従� �た変調方式(QPSKや16QAM、64QAMなど)で前記各生� ��部からの各信号を変調(IQマッピング)する機 能を具備するものであり、多重処理部235は、 当該変調部234からの変調信号を、路側機10か� ��割り当てられた通信領域(路車間通信用の送 信領域(ULバースト)及び車車間通信用の送信� �域(TS))に多重(直交周波数多重)する機能を具� ��するものであり、IFFT部237は、当該多重処理 部235からの多重信号をIFFT処理して時間領域� �信号に変換するものである。

 一方、受信機能において、FFT部237は、RF� �24からのベースバンド信号をFFT処理して周波 数領域の信号に変換するものであり、プリア ンブル受信処理部238は、当該FFT部237からの周 波数領域信号の中からプリアンブル信号成分 を検出して無線フレームの同期確立処理を行 なう機能を具備するものである。

 また、ブロードキャスト受信処理部239は� ��プリアンブル受信処理部238による同期確立� ��に、FFT部237からの周波数領域信号の中から� ��記ブロードキャスト信号成分を検出して受� ��処理する機能を具備するものであり、DLバ� �スト受信処理部240は、前記同期確立後に、FF T部237からの周波数領域信号の中から前記DL_MA Pで指定された領域(路車間通信用の受信領域( DLバースト)及び他車載機20との車車間通信用� ��受信領域(TS))の成分を検出して受信処理す� �機能を具備するものである。

 RF部24は、物理レイヤ処理部23(IFFT部236)か� ��の信号(ディジタルベースバンド信号)につ� �て、DA変換やRF信号への周波数変換(アップコ ンバート)、所要送信電力への増幅などを含� �所要の無線送信処理を施して、アンテナ25か ら路側機10又は他車載機20に向けて送信する� �能と、アンテナ25で受信された路側機10又は� ��車載機20からのRF信号について、低雑音増幅 やベースバンド信号への周波数変換(ダウン� �ンバート)、AD変換などを含む所要の無線受� �処理を施して、物理レイヤ処理部23(FFT部237)� ��出力する機能とを具備するものである。

 つまり、上記のRF部24及び物理レイヤ処理 部23は、前記割り当て要求(レンジング信号)� �対して路側機10で割り当てられた、路車間通 信用の無線リソース(路車間リソース)、及び� ��車車間通信用の無線リソース(車車間リソー ス)の割当情報が含まれるブロードキャスト� �号を受信する割当情報受信手段として機能� �、MAC処理部22は、当該割当情報により識別さ れる路車間リソースを使用して路側機10との� ��車間通信を行ない、当該割当情報により識� ��される車車間リソースを使用して他車載機2 0との車車間通信を行なう通信制御手段とし� �の機能を具備している。

 (路車間通信及び車車間通信動作)
 以下、上述のごとく構成された本実施形態� ��無線通信システムにおける路車間通信及び� ��車間通信の動作を、図26に示すシーケンス� �を参照しながら説明する。

 即ち、路側機10は、図23に示した無線フレ ームフォーマットで定期的にプリアンブル信 号を送信し(ステップS221)、車載機20は、当該� ��リアンブル信号を受信すると、その受信タ� ��ミングで無線フレームの同期を確立する(ス テップS222)。同期確立後、車載機20は、路側� �10に対して所定の送信領域(レンジング領域)� ��てレンジング信号を送信する(ステップS223)� ��

 路側機10は、当該レンジング信号を受信� �ることで車載機20の存在を認識し、路車間通 信用のUL及びDLの路車間通信領域と、車車間� �信領域(TS)との割り当て処理を実行し(ステッ プS224)、割り当てた通信領域をブロードキャ� ��ト信号(路車間通信領域はDL_MAP及びUL_MAP、車 車間通信領域はDL_MAP)にて通知する(ステップS 225,S226)。

 車載機20は、当該ブロードキャスト信号� �受信することで、前記路車間通信領域と、� �車載機20に割り当てられた車車間通信領域(� �車載機送信領域)と、他車載機20に割り当て� �れた車車間通信領域(他車載機送信領域)とを 認識することができる(ステップS227,S228)。

 その後、路側機10は、車載機20へ送信した い報知情報等があれば前記割り当てたDLバー� ��トにて送信し(ステップS229)、車載機20は、� �該DLバーストを受信することにより当該報知 情報等を認識する(ステップS230)。そして、車 載機20は、応答信号を生成し前記割り当てら� ��たULバーストにて路側機10に通知し(ステッ� �S231,S232)、路側機10は、当該ULバーストを受信 することにより路車間通信及び車車間通信の 領域割当が成功したことを確認する(ステッ� �S233)。

 そして、各車載機20は、適宜、自車両情� �を生成し(ステップS234,S237)、認識した(割り� �てられた)自車載機送信領域(TS)にて自車両情 報を送信する(ステップS235,S238)。また、各車� ��機20は、自車載機送信領域(TS)以外の車車間� ��信領域(TS)について、前記ブロードキャスト 信号により通知されている他車載機送信領域 (TS)のみを受信する、あるいは、すべての他� �載機送信領域(TS)を常時受信することで、他� ��載機20が送信した車両情報を受信して認識� �る(ステップS236,S239)。

 以上のように、本例においても、OFDMA方� �をベースとして、路側機10が、路車間通信用 の無線リソース(路車間通信領域)と、車車間� ��信用の無線リソース(車車間通信領域)との� �り当てを集中的に行ない、車載機20は、その 割り当てに従って、路側機10及び他車載機20� �の通信を行なうので、周波数利用効率の高� �路車間通信及び車車間通信を、「隠れ端末� �題」を回避しつつ実現することができ、第1� ��施形態と同様の効果ないし利点を得ること� ��できる。

 (B2)CDMA方式をベースとする場合
 上述した無線通信システムは、CDMA方式をベ ースとして実現することもできる。この場合 、前記の路車間通信及び車車間通信に対する 無線リソースの割り当ては、CDMA規格準拠の� �号分割多重による割り当てとなる。即ち、� �えば図27に示すように、拡散率SF=256、コード 多重数=256の場合、チャネライゼーションコ� �ド(以下、単に「コード」という)#0は同期チ� ��ネル(止まり木チャネル)、コード#1~#15は路� �間通信用の共通チャネル、コード#16~#255は路 車間及び車車間通信用の個別チャネルとして 割り当てることができる。

 本例の場合の路側機10の要部構成を図28に 、車載機20の要部構成を図29にそれぞれ示す� �

 (路側機の構成)
 図28に示す路側機10も、例えば、車載機管理 部11と、MAC処理部12と、物理レイヤ(PHY)処理部 13と、RF部14と、アンテナ15とをそなえて構成� ��れる。

 ここで、本例の車載機管理部11は、上位� �ットワークとの接続インタフェース機能と� �車載機20の存在を管理する機能と、車載機20� ��どのコード#i(i=0~255)を使用するかを判断しMA C処理部13に通知する機能とを具備するもので ある。

 MAC処理部12は、CDMA規格準拠のMACレイヤに� ��ける信号処理機能を具備するもので、本例� ��は、ランダムアクセスチャネル(RACH)のプリ� ��ンブル信号から車載機20の存在を認識して� �載機管理部11へ通知する機能と、車載機管理 部11からの情報についてCDMA規格準拠のMAC処理 を行なう機能とを具備するものである。

 つまり、車載機管理部11及びMAC処理部12は 、車載機20から無線リソース(コード)の割り� �て要求(RACH信号)を受信すると、車載機20との 間の路車間通信用の無線リソース(コード)、� ��び、車車間通信用の無線リソース(コード)� �それぞれ割り当てる無線リソース割当手段� �して機能する。

 物理レイヤ処理部13は、CDMA規格準拠の物� ��レイヤにおける信号処理機能を具備するも� ��で、送信機能として、止まり木チャネル生� ��部131aと、共通チャネル生成部132aと、個別� �ャネル生成部133aと、拡散部134aと、多重処理 部135aとをそなえ、受信機能として、パス検� �部136aと、逆拡散部137aと、RACH受信処理部138a� ��、個別チャネル受信処理部139aとをそなえて 構成される。

 止まり木チャネル生成部131aは、MAC処理部 12からの指示に従って、フレーム(スロット同 期)に用いられる止まり木(同期)チャネル(SCH:S ynchronization Channel)の信号や、チャネル推定処 理の位相基準となる共通パイロットチャネル (CPICH:Common Pilot Channel)の信号等のダウンリン クの信号(既知信号)を生成する機能を具備す� ��ものである。

 共通チャネル生成部132aは、MAC処理部12か� ��の指示に従って車車間通信に用いるコード� ��号等を車載機20に通知するのに用いられる� �通チャネル(例えば、P-CCPCH(Primary Common Contro l Physical Channel)、S-CCPCH(Secondary Common Control  Physical Channel)等の制御チャネル)の信号を生� �する機能を具備するものであり、個別チャ� �ル生成部133aは、MAC処理部12にてMAC処理され� �送信データを含む個別チャネル(DPCH:Dedicated  Physical Channel)の信号を生成する機能を具備す るものである。

 拡散部134aは、MAC処理部12からの指示に従� ��て上記の各生成部131a,132a,133aで生成された� �号をQPSKや16QAM等の所要の変調方式で変調(IQ� �ッピング)するとともに拡散処理する機能を� ��備するもので、図27に示したように、各チ� �ネルの信号を当該チャネルに応じたコード#i でそれぞれ拡散するようになっている。

 多重処理部135aは、当該拡散部134aからの� �号を多重(つまり符号分割多重)する機能を具 備するものである。

 一方、受信機能において、パス検出部136a は、RF部14からの受信信号、特にパイロット� �号(ベースバンド信号)に対してマッチトフィ ルタ等を用いた相関演算を施すことによりパ スタイミングを検出する(つまりパスサーチ� �行なう)機能を具備するものである。

 逆拡散部137aは、当該パス検出部136aにて� �出されたパスタイミングで、受信信号(RACHや 個別チャネルのベースバンド信号)を対応す� �コード#iにて逆拡散処理して復調するもので ある。

 RACH受信処理部138aは、上記逆拡散部137aに� ��る逆拡散結果からRACHの信号(コード割り当� �要求)を検出することで車載機20の存在を認� �して同期確立処理を行なうものであり、個� �チャネル受信処理部139aは、同期確立後の受� ��信号の逆拡散結果から個別チャネルの信号� ��受信処理するものである。

 RF部14は、物理レイヤ処理部13(多重処理部 135a)からの信号(ディジタルベースバンド信号 )について、DA変換やRF信号への周波数変換(ア ップコンバート)、所要送信電力への増幅な� �を含む所要の無線送信処理を施して、アン� �ナ15から車載機20に向けて送信する機能と、� ��該15アンテナで受信された車載機20からのRF� ��号について、低雑音増幅やベースバンド信� ��への周波数変換(ダウンコンバート)、AD変換 などを含む所要の無線受信処理を施して、物 理レイヤ処理部13(パス検出部136a)へ出力する� ��能とを具備するものである。

 つまり、上記の物理レイヤ処理部13及びRF 部14は、前記車載機管理部11及びMAC処理部12に より割り当てられた無線リソース(路車間通� �用のコード及び車車間通信用のコード)の割� ��情報を共通チャネルの信号により車載機20� �送信する送信手段として機能する。

 (車載機の構成)
 一方、図29に示す車載機は、例えば、車載� �外部インタフェース部21と、MAC処理部22と、� ��理レイヤ処理部23と、RF部24と、アンテナ25� �をそなえて構成される。

 ここで、車載機外部インタフェース部21� �、歩行者、車両等、無線端末を搭載する状� �にもよるが、車両(車載機)の場合、速度情報 等の車両情報を車載機外部から受信し、MAC処 理部22へ通知する機能と、MAC処理部22から通� �された他車載機20の車両情報を車載機外部(� �えばカーナビゲーションシステム等の車載� �器)に通知する機能とを具備するものである� ��

 MAC処理部22は、CDMA規格準拠のMACレイヤに� ��ける信号処理機能を具備するもので、本例� ��は、共通チャネルの受信信号から、自車載� ��に割り当てられたコード#iと他車載機20に割 り当てられたコード#j(j=0~255でj≠i)とをそれ� �れ認識し物理レイヤ処理部23に通知する機能 を具備するものである。

 物理レイヤ処理部23は、CDMA規格準拠の物� ��レイヤにおける信号処理機能を具備するも� ��で、送信機能として、例えば、RACH生成部231 aと、個別チャネル生成部232aと、拡散部234aと 、多重処理部235aとをそなえ、受信機能とし� �、パス検出部236aと、逆拡散部237aと、止まり 木チャネル受信処理部238aと、共通チャネル� �信処理部239aと、個別チャネル受信処理部240a とをそなえて構成される。

 ここで、送信機能において、RACH生成部231 aは、MAC処理部22からの指示に従って、RACHの� �号(コード割り当て要求)を生成する機能を具 備するものであり、個別チャネル生成部232a� �、MAC処理部22にて車車間通信用にMAC処理され た送信データを含む個別チャネル(DPCH)の信号 を生成するものであり、拡散部234aは、上記� �チャネル生成部231a,232aで生成された信号をMA C処理部から指示された変調方式で変調する� �ともに、路側機10から自車載機20に割り当て� ��れたコード#iで拡散処理する機能を具備す� �ものであり、多重処理部235aは、上記拡散部2 34aで拡散された各チャネルの信号を多重(つ� �り符号分割多重)する機能を具備するもので� ��る。

 一方、受信機能において、パス検出部236a は、RF部24からの受信信号(CPICHのベースバン� �信号)に対してマッチトフィルタ等を用いた� ��関演算を施すことによりパスタイミングを� ��出する(つまりパスサーチを行なう)機能を� �備するものであり、逆拡散部237aは、当該パ� ��検出部236aにて検出されたパスタイミングで 、受信信号(P-CCPCH、S-CCPCH等の共通チャネルや 、個別チャネル(DPCH)のベースバンド信号)を� �車載機20に割り当てられた指定コード#iにて� ��拡散処理して復調する機能を具備するもの� ��ある。

 止まり木チャネル受信処理部238aは、上記 逆拡散部237aによる拡散結果から止まり木チ� �ネルの信号を検出して同期確立処理を行な� �機能を具備するものであり、共通チャネル� �信処理部239aは、同期確立後の受信信号の逆� ��散結果から共通チャネルの信号を検出して� ��信処理する機能を具備するものであり、個� ��チャネル受信処理部240aは、同様に、同期確 立後の受信信号の逆拡散結果から個別チャネ ルの信号を検出して受信処理する機能を具備 するものである。

 RF部24は、物理レイヤ処理部23(多重処理部 235a)からの信号(ディジタルベースバンド信号 )について、DA変換やRF信号への周波数変換(ア ップコンバート)、所要送信電力への増幅な� �を含む所要の無線送信処理を施して、送受� �アンテナから路側機10又は他車載機20に向け� ��送信する機能と、アンテナ15で受信された� �側機10又は他車載機20からのRF信号について� �低雑音増幅やベースバンド信号への周波数� �換(ダウンコンバート)、AD変換などを含む所� ��の無線受信処理を施して、物理レイヤ処理� ��23(パス検出部236a)へ出力する機能とを具備� �るものである。

 つまり、上記のRF部24及び物理レイヤ処理 部23は、前記コード割り当て要求(RACH信号)に� ��して路側機10で割り当てられた、路車間通� �用の無線リソース(コード)、及び、車車間通 信用の無線リソース(コード)の割当情報が含� ��れる共通チャネルの信号を受信する割当情� ��受信手段として機能し、MAC処理部22は、拡� �234a、逆拡散部237aと協働して、当該割当情報 により識別される路車間通信用のコードを使 用して路側機10との路車間通信を行ない、当� ��割当情報により識別される車車間通信用の� ��ードを使用して他車載機20との車車間通信� �行なう通信制御手段としての機能を具備し� �いる。

 (路車間通信及び車車間通信動作)
 以下、上述のごとく構成された本実施形態� ��無線通信システムにおける路車間通信及び� ��車間通信の動作を、図30に示すシーケンス� �を参照しながら説明する。

 即ち、路側機10は、定期的に止まり木チ� �ネルの信号を送信し(ステップS241)、車載機20 は、当該止まり木チャネルの信号を受信する と、その受信タイミングで無線フレームの同 期を確立する(ステップS242)。同期確立後、車 載機20は、路側機10に対してPRACHの信号(コー� �割り当て要求)を送信する(ステップS243)。

 路側機10は、当該PRACHの信号を受信するこ とで車載機20の存在を認識し、路車間通信用� ��び車車間通信用のコード#i割り当て処理を� �行し(ステップS244)、割り当てたコード#iを共 通チャネルの信号にて通知する(ステップS245, S246)。

 車載機20は、当該共通チャネルの信号を� �信することで、自車載機20のコード#iと他車� ��機20のコード#jとをそれぞれ認識することが できる(ステップS247,S248)。

 車載機20は、これらのコード#i,#jを認識し た後、応答信号を共通チャネルにて路側機10� ��送信するとともに、自車載機20に割り当て� �れた指定コード#iにて自車両情報を拡散して 個別チャネルにて送信する一方、他車載機20� ��割り当てられたコード#jにて個別チャネル� �信号(他車両情報)を逆拡散して受信する。ま た、路側機10とは共通チャネルにより通信を� ��なう(ステップS249)。

 以上のように、本例によれば、CDMA方式を ベースとして、路側機10が、路車間通信用の� ��線リソース(コード)と、車車間通信用の無� �リソース(コード)との割り当てを集中的に管 理し、車載機20は、その割り当てに従って、� ��側機10及び他車載機20との通信を行なうので 、周波数利用効率の高い路車間通信及び車車 間通信を、「隠れ端末問題」を回避しつつ実 現することができる。

 特に、本例のようにCDMA方式におけるコー ドを路車間通信及び車車間通信に割り当てる ことで、無線リソース(周波数)の利用効率を� ��上することができる。また、既存のCDMA方式 のセルラーシステムの設備を適宜に利用する ことも可能となるので、システムコストの低 減を図ることも可能である。

 (B3)TDMA方式をベースとする場合
 上述した無線通信システムは、TDMA方式をベ ースとして実現することもできる。この場合 、前記の路車間通信及び車車間通信に対する 無線リソースの割り当ては、例えば図31に示� ��ように、TDMA規格に準拠した時分割多重によ る割り当て(TS割り当て)となる。

 即ち、この図31に示すように、路車間通� �用の既知信号である基準バーストと、路車� �通信及び/又は車車間通信用の個別チャネル� ��号に相当する複数のデータバースト#1~#mと� �1無線フレームを構成し、個々のデータバー� ��ト#k(k=1~m)は、プリアンブルワードと車車間� ��信用の複数タイムスロット(TS#i:i=0~n)とを時� ��割多重して構成する。

 本例の場合の路側機10の要部構成を図32に 、車載機20の要部構成を図33にそれぞれ示す� �

 (路側機の構成)
 図32に示す路側機10も、例えば、車載機管理 部11と、MAC処理部12と、物理レイヤ処理部13と 、RF部14と、アンテナ15とをそなえて構成され る。なお、図32においても、GPSアンテナ16及� �GPSレシーバ17の図示は省略している。

 ここで、本例の車載機管理部11は、上位� �ットワークとの接続インタフェース機能と� �車載機20の存在を管理する機能と、車載機20� ��車車間通信にどのタイムスロット(TS#i)を使� ��するかを判断しMAC処理部12に通知する機能� �を具備するものである。

 MAC処理部12は、TDMA規格準拠のMACレイヤに� ��ける信号処理機能を具備するもので、本例� ��は、前記データバースト#i内のプリアンブ� �ワード信号から車載機の存在を認識して車� �機管理部11へ通知する機能と、車載機管理部 11からの情報についてTDMA規格準拠のMAC処理を 行なう機能とを具備するものである。

 つまり、車載機管理部11及びMAC処理部12は 、車載機20から無線リソース(TS)の割り当て要 求(プリアンブルワード信号)を受信すると、� ��載機20との間の路車間通信領域(TS)、及び、� ��車間通信領域(TS)をそれぞれ割り当てる無線 リソース割当手段として機能する。

 物理レイヤ処理部13は、TDMA規格準拠の物� ��レイヤにおける信号処理機能を具備するも� ��で、送信機能として、例えば、基準バース� ��生成部131bと、データバースト生成部132bと� �変調部134bと、多重処理部135bとをそなえ、受 信機能として、例えば、パス検出部136bと、� �リアンブルワード受信処理部138bと、データ� ��ースト受信処理部139bとをそなえて構成され る。

 ここで、送信機能において、基準バース� ��生成部131bは、同期信号とMAC処理部12から指� ��されたTS#i等を通知するのに用いる基準バー スト信号を生成するものであり、データバー スト生成部132bは、MAC処理部12にてMAC処理され た送信データを含むデータバースト#iを生成� ��るものである。

 変調部134bは、MAC処理部12からの指示に従� ��て上記の各バースト生成部131b,132bで生成さ� ��たバーストをQPSKや16QAM等の所要の変調方式� ��変調(IQマッピング)する機能を具備するもの であり、多重処理部135bは、当該変調部134bか� ��の変調信号を図31に示した無線フレームフ� �ーマットに多重化(時分割多重化)する機能を 具備するものである。

 一方、受信機能において、パス検出部136b は、RF部14からの受信信号(ベースバンド信号) に対して基準バーストパターンとの相関演算 を施すことによりパスタイミングを検出する (つまりパスサーチを行なう)機能を具備する� ��のである。

 プリアンブルワード受信処理部138bは、前 記パスタイミングに従って受信信号(データ� �ースト#i)からプリアンブルワードを検出す� �ことで、同期確立処理とタイムスロットの� �り当て要求(リクエスト信号)の検出とを行な う機能を具備するものであり、データバース ト受信処理部139bは、同期確立後の受信信号(� ��ータバースト#i)から個別チャネルであるTS#i を受信処理する機能を具備するものである。

 RF部14は、物理レイヤ処理部13(多重処理部 135b)からの信号(ディジタルベースバンド信号 )について、DA変換やRF信号への周波数変換(ア ップコンバート)、所要送信電力への増幅な� �を含む所要の無線送信処理を施して、アン� �ナ15から車載機20に向けて送信する機能と、� ��該アンテナ15で受信された車載機20からのRF� ��号について、低雑音増幅やベースバンド信� ��への周波数変換(ダウンコンバート)、AD変換 などを含む所要の無線受信処理を施して、物 理レイヤ処理部13(パス検出部136b)へ出力する� ��能とを具備するものである。

 つまり、上記の物理レイヤ処理部13及びRF 部14は、前記車載機管理部11及びMAC処理部12に より割り当てられた無線リソース(路車間通� �用のTS及び車車間通信用のTS)の割当情報を基 準バースト信号により車載機20へ送信する送� ��手段として機能する。

 (車載機の構成)
 一方、図33に示す車載機も、例えば、車載� �外部インタフェース部21と、MAC処理部22と、� ��理レイヤ処理部23と、RF部24と、アンテナ25� �をそなえて構成される。

 即ち、車載機外部インタフェース部11は� �歩行者、車両等、無線端末を搭載する状況� �もよるが、車両(車載機)の場合、速度情報等 の車両情報を車載機外部から受信し、MAC処理 部22へ通知する機能と、MAC処理部22から通知� �れた他車載機20の車両情報を車載機外部(例� �ばカーナビゲーションシステム等の車載機� �)に通知する機能とを具備するものである。

 また、本例のMAC処理部22は、TDMA規格準拠� ��MACレイヤにおける信号処理機能を具備する� ��ので、本例では、基準バーストから自車載� ��20のTS#iと他車載機のTS#j(j=1~nでi≠j)とを認識 して物理レイヤ処理部23に通知する機能を具� ��するものである。

 物理レイヤ処理部23は、TDMA規格準拠の物� ��レイヤにおける信号処理機能を具備するも� ��で、送信機能として、例えば、プリアンブ� ��ワード生成部231bと、データバースト生成部 232bと、変調部234bと、多重処理部235bとをそな えて構成され、受信機能として、例えば、パ ス検出部236bと、基準バースト受信処理部238b� ��、プリアンブルワード受信処理部239bと、デ ータバースト受信処理部240bとをそなえて構� �される。

 ここで、送信機能において、プリアンブ� ��ワード生成部231bは、TS割り当て要求信号を� ��むプリアンブルワード信号を生成するもの� ��あり、データバースト生成部232bは、路車間 通信及び車車間通信用にそれぞれMAC処理され た個別チャネルの信号を生成するものである 。

 変調部234bは、上記の各バースト生成部231 b,232bで生成された信号をMAC処理部から指示さ れた変調方式(QPSKや16QAM等)で変調(IQマッピン� ��)する機能を具備するものであり、多重処理 部235bは、当該変調部234bからの変調信号を図3 1に示した無線フレームフォーマットにて多� �化(時分割多重化)する機能を具備するもので ある。

 一方、受信機能において、パス検出部236b は、RF部24からの受信信号(ベースバンド信号) に対して基準バーストパターンとの相関演算 を施すことによりパスタイミングを検出する 機能を具備するものである。

 基準バースト受信処理部238bは、前記パス タイミングに従って受信信号から基準バース トを検出して前記無線フレームの同期確立処 理を行なう機能を具備するものであり、プリ アンブルワード受信処理部239bは、フレーム� �期確立後に受信信号(データバースト#i)から� ��リアンブルワード信号を検出してTS#iの同期 確立処理を行なう機能を具備するものであり 、データバースト受信処理部240bは、TS同期確 立後に個別チャネルに相当する受信データバ ースト#k内のTS#iを受信処理する機能を具備す るものである。

 RF部24は、物理レイヤ処理部23(多重処理部 235b)からの信号(ディジタルベースバンド信号 )について、DA変換やRF信号への周波数変換(ア ップコンバート)、所要送信電力への増幅な� �を含む所要の無線送信処理を施して、アン� �ナ25から路側機10又は他車載機20に向けて送� �する機能と、当該アンテナ25で受信された路 側機10又は他車載機20からのRF信号について、 低雑音増幅やベースバンド信号への周波数変 換(ダウンコンバート)、AD変換などを含む所� �の無線受信処理を施して、物理レイヤ処理� �23(パス検出部236b)へ出力する機能とを具備す るものである

 つまり、上記のRF部24及び物理レイヤ処理 部23は、前記割り当て要求(プリアンブルワー ド信号)に対して路側機10で割り当てられた、 路車間通信用の無線リソース(TS)、及び、車� �間通信用の無線リソース(TS)の割当情報が含� ��れる基準バースト信号を受信する割当情報� ��信手段として機能し、MAC処理部22は、当該� �当情報により識別される路車間通信用のTSを 使用して路側機10との路車間通信を行ない、� ��該割当情報により識別される車車間通信用� ��TSを使用して他車載機20との車車間通信を行 なう通信制御手段としての機能を具備してい る。

 (路車間通信及び車車間通信動作)
 以下、上述のごとく構成された本実施形態� ��無線通信システムにおける路車間通信及び� ��車間通信の動作を、図34に示すシーケンス� �を参照しながら説明する。

 即ち、路側機10は、定期的に基準バース� �を送信し(ステップS251)、車載機20は、当該基 準バーストを受信すると、その受信タイミン グで無線フレームの同期を確立する(ステッ� �S252)。同期確立後、車載機20は、路側機10に� �してプリアンブルワード信号(TS割り当て要� �)を送信する(ステップS253)。

 路側機10は、当該プリアンブルワード信� �を受信することで車載機20の存在を認識し、 路車間通信用及び車車間通信用のTS割り当て� ��理を実行し(ステップS254)、割り当てたTS#iを 基準バーストにて通知する(ステップS255,S256)� ��

 車載機20は、当該基準バーストを受信す� �ことで、自車載機20のTS#iと他車載機20のTS#j� �を認識することができる(ステップS257,S258)。

 車載機20は、これらのTS#i,#jを認識した後� ��応答信号を路車間通信用のデータバースト# kのTS#iにて路側機10へ送信するとともに、自� �載機20の指定TS#iにて自車両情報を他車載機20 へ送信する一方、他車載機20の指定TS#jにて他 車両情報を受信する。また、路側機10とは路� ��間通信用のデータバースト#kのTS#iにより通� ��を行なう(ステップS259)。

 以上のように、本例によれば、TDMA方式を ベースとして、路側機10が、路車間通信用の� ��線リソース(TS)と、車車間通信用の無線リソ ース(TS)との割り当てを集中的に管理し、車� �機20は、その割り当てに従って、路側機10及� ��他車載機20との通信を行なうので、各通信� �確実性の向上、回路規模の削減を図ること� �できる。また、PHS等の既存のTDMA方式のセル� ��ーシステムの設備を適宜に利用することも� ��能となるので、システムコストの低減を図� ��ことも可能である。

 (B4)FDMA方式をベースとする場合
 上述した無線通信システムは、FDMA方式をベ ースとして実現することもできる。この場合 、前記の路車間通信及び車車間通信に対する 無線リソースの割り当ては、例えば図35に示� ��ように、FDMA規格に準拠した周波数分割多重 による割り当てとなる。即ち、この図35に示� ��ように、路車間通信用の共通チャネルの周� ��数と、路車間通信及び/又は車車間通信用の 個別チャネルにそれぞれ相当する複数のチャ ネル周波数とを周波数分割多重して無線フレ ームを構成する。

 本例の場合の路側機10の要部構成を図36に 、車載機20の要部構成を図37にそれぞれ示す� �

 (路側機の構成)
 図36に示す路側機10も、例えば、車載機管理 部11と、MAC処理部12と、物理レイヤ処理部13と 、RF部14と、アンテナ15とをそなえて構成され る。
 ここで、車載機管理部11は、上位ネットワ� �クとの接続インタフェース機能と、車載機20 の存在を管理する機能と、車載機20が路車間� ��信及び車車間通信にどの周波数を使用する� ��(割り当てるか)を判断し、MAC処理部12に通知 する機能とを具備するものである。

 MAC処理部12は、本例では、FDMA規格準拠のM ACレイヤにおける信号処理機能を具備するも� ��で、例えば、共通チャネル(共通シグナリン グチャネル)の信号を基に車載機の存在を認� �して車載機管理部11へ通知する機能と、車載 機管理部11からの情報についてFDMA規格準拠の MAC処理を行なう機能とを具備するものである 。

 つまり、車載機管理部11及びMAC処理部12は 、車載機20から無線リソース(周波数)の割り� �て要求(共通シグナリングチャネルの信号)を 受信すると、車載機20との間の路車間通信用� ��無線リソース(周波数)、及び、車車間通信� �の無線リソース(周波数)をそれぞれ割り当て る無線リソース割当手段として機能する。

 物理レイヤ処理部13は、本例では、FDMA規� ��準拠の物理レイヤにおける信号処理機能を� ��備するもので、送信機能として、例えば、� ��通シグナリングチャネル生成部131cと、デー タバースト生成部132cと、変調部134cと、多重� ��理部135cとをそなえて構成され、受信機能と して、例えば、パス検出部136cと、共通シグ� �リングチャネル受信処理部138cと、データバ� ��スト受信処理部139cとをそなえて構成される 。

 ここで、送信機能において、共通シグナ� ��ングチャネル生成部131cは、同期信号及びMAC 処理部12から指示された周波数等を車載機20� �通知するのに用いられる共通シグナリング� �ャネルの信号を生成する機能を具備するも� �であり、データバースト生成部132cは、MAC処� ��部12にてMAC処理された送信データを含むデ� �タバーストを生成する機能を具備するもの� �ある。

 変調部134cは、MAC処理部12から指示された� ��調方式(QPSKや16QAM等)で上記の各生成部131c,132 cで生成された信号を変調(IQマッピング)する� ��能を具備するものであり、多重処理部135cは 、当該変調部134cからの変調信号を多重化(つ� ��り周波数分割多重化)する機能を具備するも のである。

 一方、受信機能において、パス検出部136c は、RF部14からの受信信号(ベースバンド信号) から路車間及び車車間の各通信に割り当てた 複数周波数の信号成分を検出してパスタイミ ングを検出(パスサーチ)する機能を具備する� ��のであり、共通シグナリングチャネル受信� ��理部138cは、前記パスタイミングに従って受 信信号から共通シグナリングチャネルの信号 (周波数成分)を検出して、同期信号及びリク� ��スト信号を検出する機能を具備するもので� ��り、データバースト受信処理部139cは、前記 同期信号の受信、検出による同期確立後の受 信信号から個別チャネルに相当するデータバ ーストの周波数成分を受信処理する機能を具 備するものである。

 RF部14は、物理レイヤ処理部13(多重処理部 135c)からの信号(ディジタルベースバンド信号 )について、DA変換やRF信号への周波数変換(ア ップコンバート)、所要送信電力への増幅な� �を含む所要の無線送信処理を施して、アン� �ナ15から車載機20に向けて送信する機能と、� ��該アンテナ15で受信された車載機20からのRF� ��号について、低雑音増幅やベースバンド信� ��への周波数変換(ダウンコンバート)、AD変換 などを含む所要の無線受信処理を施して、物 理レイヤ処理部13(パス検出部136c)へ出力する� ��能とを具備するものである。

 つまり、上記の物理レイヤ処理部13及びRF 部14は、前記車載機管理部11及びMAC処理部12に より割り当てられた無線リソース(路車間通� �用の周波数及び車車間通信用の周波数)の割� ��情報を共通シグナリングチャネルの信号に� ��り車載機20へ送信する送信手段として機能� �る。

 (車載機の構成)
 一方、図37に示す車載機も、例えば、車載� �外部インタフェース部21と、MAC処理部22と、� ��理レイヤ処理部23と、RF部24と、アンテナ25� �をそなえて構成される。

 即ち、車載機外部インタフェース21は、� �行者、車両等、無線端末を搭載する状況に� �よるが、車両(車載機)の場合、速度情報等の 車両情報を車載機外部から受信し、MAC処理部 22へ通知する機能と、MAC処理部22から通知さ� �た他車載機20の車両情報を車載機外部(例え� �カーナビゲーションシステム等の車載機器)� ��通知する機能とを具備するものである。

 MAC処理部22は、FDMA規格準拠のMACレイヤに� ��ける信号処理機能を具備するもので、例え� ��、共通シグナリングチャネルの信号から自� ��載機20の割り当て周波数と他車載機20の割り 当て周波数とを認識して物理レイヤ処理部23� ��通知する機能を具備するものである。

 物理レイヤ処理部23は、FDMA規格準拠の物� ��レイヤにおける信号処理機能を具備するも� ��で、送信機能として、例えば、共通シグナ� ��ングチャネル生成部231cと、データバースト 生成部232cと、変調部234cと、多重処理部235cと をそなえて構成され、受信機能として、例え ば、パス検出部236cと、共通シグナリングチ� �ネル受信処理部238cと、データバースト受信� ��理部239cとをそなえて構成される。

 ここで、送信機能において、共通シグナ� ��ングチャネル生成部231cは、路車間通信及び 車車間通信に用いる周波数の割り当てを要求 するリクエスト信号を含む共通シグナリング チャネルの信号を生成する機能を具備するも のであり、データバースト生成部232cは、MAC� �理部22にて路車間通信用及び車車間通信用に それぞれMAC処理された個別チャネルの信号を 生成する機能を具備するものである。

 変調部234cは、MAC処理部22から指示された� ��調方式(QPSKや16QAM等)で上記各生成部231c,232c� �生成された信号を変調(IQマッピング)する機� ��を具備するものであり、多重処理部235cは、 当該変調部234cからの変調信号を多重化(つま� ��周波数分割多重化)する機能を具備するもの である。

 一方、受信機能において、パス検出部236c は、RF部24からの受信信号(ベースバンド信号) から共通シグナリングチャネルの周波数成分 を検出してパスタイミングを検出(パスサー� �)する機能を具備するものであり、共通シグ� ��リングチャネル受信処理部238cは、前記パス タイミングに従って前記共通シグナリングチ ャネルの受信処理を行なって同期確立処理及 び割り当て周波数の設定を行なう機能を具備 するものであり、データバースト受信処理部 239cは、複数の周波数帯から復調された受信� �号から個別チャネルに相当するデータバー� �ト(前記設定された周波数の信号成分)を検出 して受信処理する機能を具備するものである 。

 RF部24は、物理レイヤ処理部23(多重処理部 235c)からの信号(ディジタルベースバンド信号 )について、DA変換やRF信号への周波数変換(ア ップコンバート)、所要送信電力への増幅な� �を含む所要の無線送信処理を施して、アン� �ナ25から路側機10又は他車載機20に向けて送� �する機能と、当該アンテナ25で受信された路 側機10又は他車載機20からのRF信号について、 低雑音増幅やベースバンド信号への周波数変 換(ダウンコンバート)、AD変換などを含む所� �の無線受信処理を施して、物理レイヤ処理� �23(パス検出部236c)へ出力する機能とを具備す るものである

 つまり、上記のRF部24及び物理レイヤ処理 部23は、前記割り当て要求(共通シグナリング チャネルの信号)に対して路側機10で割り当て られた、路車間通信用の無線リソース(周波� �)、及び、車車間通信用の無線リソース(周波 数)の割当情報が含まれる共通シグナリング� �ャネルの信号を受信する割当情報受信手段� �して機能し、MAC処理部22は、当該割当情報に より識別される路車間通信用の周波数を使用 して路側機10との路車間通信を行ない、当該� ��当情報により識別される車車間通信用の周� ��数を使用して他車載機20との車車間通信を� �なう通信制御手段としての機能を具備して� �る。

 (路車間通信及び車車間通信動作)
 以下、上述のごとく構成された本実施形態� ��無線通信システムにおける路車間通信及び� ��車間通信の動作を、図38に示すシーケンス� �を参照しながら説明する。

 即ち、路側機10は、定期的に共通シグナ� �ングチャネルの信号を送信し(ステップS261)� �車載機20は、当該共通シグナリングチャネル の信号を受信すると、その受信タイミングで 無線フレームの同期を確立する(ステップS262) 。同期確立後、車載機20は、路側機10に対し� �、路車間通信及び車車間通信に用いる周波� �の割り当て要求を含む共通シグナリングチ� �ネルの信号を送信する(ステップS263)。

 路側機10は、当該共通シグナリングチャ� �ルの信号を受信することで車載機20の存在を 認識し、路車間通信用及び車車間通信用の周 波数割り当て処理を実行し(ステップS264)、割 り当てた周波数を共通シグナリングチャネル の信号にて車載機20へ通知する(ステップS265,S 266)。

 車載機20は、当該共通シグナリングチャ� �ルの信号を受信することで、自車載機20の路 車間通信及び車車間通信のために割り当てら れた周波数と、他車載機20の路車間通信及び� ��車間通信のために割り当てられた周波数と� ��それぞれ認識することができる(ステップS26 7,S268)。

 車載機20は、これらの割り当て周波数を� �識した後、応答信号を路車間通信用の周波� �の信号にて路側機10へ送信するとともに、自 車載機20の車車間通信用の個別チャネルとし� ��割り当てられた周波数にて自車両情報を送� ��する一方、他車載機20に車車間通信用の個� �チャネルとして割り当てられた周波数にて� �車両情報を受信する。また、路側機10とは路 車間通信用に割り当られた周波数にて通信を 行なう(ステップS269)。

 以上のように、本例によれば、FDMA方式を ベースとして、路側機10が、路車間通信用の� ��線リソース(周波数)と、車車間通信用の無� �リソース(周波数)との割り当てを集中的に管 理し、車載機20は、その割り当てに従って、� ��側機10及び他車載機20との通信を行なうので 、既存のFDMA方式のセルラーシステムの設備� �適宜に利用することができ、システムコス� �の低減を図ることができる。

 (B5)複合システムの場合
 上述した実施形態及び各変形例から理解さ� ��るように、路車間通信については、周波数� ��時間、コード等の分割多重により他車載機� ��の送信衝突を回避し、車車間通信について� ��、同じ分割多重方式により各車載機が互い� ��情報を通知しあうが、路車間通信と車車間� ��信とで異なる分割多重方式を適用してもよ� ��。即ち、路車間通信は、既述のOFDMA方式、CD MA方式、TDMA方式、FDMA方式のいずれかによる� �信とし、車車間通信は、これらの方式のう� �路車間通信に適用した方式以外のいずれか� �方式による通信とすることができる。

 例えば図39に示すように、路側機10は図24� ��示す構成とし、車載機20は、図25に示す構成 を路車間通信機20Aとして、図29に示す構成を� ��車間通信機20Bとしてそれぞれそなえること� ��、路車間通信は図26により前述したOFDMA方式 での通信シーケンスをベースとして行ない、 車車間通信は図30により前述したCDMA方式での 通信シーケンスをベースとして行なうことが 可能となる。

 即ち、この場合の路車間通信及び車車間� ��信は、図40に示すシーケンス図に従って行� �うことができる。

 路側機10は、図4及び図23に示した無線フ� �ームフォーマットで定期的にプリアンブル� �号を送信し(ステップS221)、車載機20は、当該 プリアンブル信号を受信すると、その受信タ イミングで無線フレームの同期を確立する(� �テップS222)。同期確立後、車載機20は、路側� ��10に対してレンジング信号を送信する(ステ� ��プS223)。

 路側機10は、当該レンジング信号を受信� �ることで車載機20の存在を認識し、路車間通 信用のUL及びDLの通信領域(路車間通信領域)と 、車車間通信領域(TS)との割り当て処理を実� �し(ステップS224)、割り当てた各通信領域を� �ロードキャスト信号(路車間通信領域はDL_MAP� ��びUL_MAP、車車間通信領域はDL_MAP)にて通知す る(ステップS225,S226)。

 車載機20は、当該ブロードキャスト信号� �受信することで、前記路車間通信領域と、� �車載機20に割り当てられた車車間通信領域(� �車載機送信領域)と、他車載機20に割り当て� �れた車車間通信領域(他車載機送信領域)とを 認識することができる(ステップS227,S228)。

 その後、路側機10は、路車間通信用に割� �当てたDLバーストにて車車間通信用のコード #iを車載機20に通知し(ステップS271)、車載機20 は、当該DLバーストを受信処理することによ� ��自車載機20及び他車載機20に割り当てられた コード#i,#jをそれぞれ認識し(ステップS272)、� ��答信号を路車間通信用に割り当てられたUL� �ーストにて路側機10に送信する(ステップS273) 。

 路側機10は、当該ULバーストを受信するこ とにより、領域(バースト)割当及びコード割� ��が成功したことを確認する(ステップS274)。

 そして、各車載機20は、OFDMAフレームによ り路側機10との時間同期が確立されているの� ��、本タイミングを利用し、自車載機20に割� �当てられたコード#iで自車両情報を拡散処理 して送信し、他車載機20に割り当てられたコ� ��ド#jで他車載機20の車両情報を逆拡散処理し て受信する(ステップS275,S276)。

 このように、路車間通信と車車間通信と� ��異なる通信方式を適用可能とすることで、� ��波数の利用状況や伝搬環境に応じた最適な� ��信方式を路車間及び車車間のそれぞれに適� ��することができ、既存セルラーシステムの� ��備を適宜に利用して柔軟なシステム構築を� ��現することができる。

 〔C〕その他
 なお、上述した各実施形態では、無線基地� ��10がいずれも道路上の信号機等に設置され� �無線端末20が道路上の車両に設置された、ITS を前提としているが、無線基地局10、無線端� ��20の設置箇所は適宜変更可能である。

 例えば、交通システムの一つとして鉄道� ��を想定した場合には、無線基地局10を遮断� �の信号機に設置し、無線端末20を鉄道車両に 設置して、鉄道車両に各地遮断機の情報やそ の周辺の状況に関する情報を提供したり、鉄 道車両間で運行速度等の車両情報を互いに通 知し合うサービスを実現することもできる。