以下、図面を参照して本発明の実施の形態� ��説明する。ただし、本発明は、以下に説明� ��る実施形態に限定されず、本発明の趣旨を� ��脱しない範囲で種々変形して実施できるこ� ��はいうまでもない。
 (一実施形態の説明)
 図1は本発明の一実施形態に係る無線通信シ ステムとしてのITSの構成を示す図で、この図 1に示すシステムは、道路上の複数の信号機� �備えられた信号基地局(無線基地局)20と、こ� ��らの信号基地局20が形成する無線通信エリ� �20Aをカバーしうる無線通信エリア10Aを形成� �る広域制御局(無線制御局)10とをそなえて構� ��され、信号基地局20から数100m離れた車両に� ��置(搭載)された無線端末30(以下、車載機30と 表記する)に対して、当該信号基地局20が設置 された信号機の信号情報(現在、赤か青かな� �)や、当該信号機周辺の道路状況に関する情� ��を無線通信により車載機30へ提供すること� �可能となっている。

 なお、当該無線通信に用いる無線フレー� ��は、図8により前述したIEEE802.16e標準に準拠� ��た無線フレームを前提とする。ただし、以� ��に説明するように、当該無線フレームにお� ��て、ULサブフレーム(ULバースト)、広域制御� ��10から車載機30へのDLバースト、広域制御局1 0から信号基地局20へのDLバーストは存在しな� ��場合もある。広域制御局10から信号基地局20 へのDLバーストが信号基地局20で車載機30へ中 継(リレー)される場合もある。

 また、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)� ��さらに、道路交通情報には、文字、音声、� ��止画、動画の各情報の少なくともいずれか� ��含まれる。

 (広域制御局10の説明)
 図2に広域制御局10の構成例を示す。この図1 0に示す広域制御局10は、その要部の機能に着 目すると、例えば、MAP情報生成部101と、送信 部102と、アンテナ共用器(デュプレクサ)103と� ��送受信アンテナ104と、CID管理部105と、非干� ��局管理部106と、MAP情報割当制御部107と、受� ��部108とをそなえて構成される。

 ここで、MAP情報生成部(割当情報生成手段 )101は、前記無線フレームのDL-MAP及びUL-MAPと� �て送信すべきMAP情報(バースト割当情報)、即 ち、各信号基地局20が車載機30との通信に用� �る無線リソース(無線フレーム中の時間と周� ��数とで規定される通信領域)の割当情報を生 成するもので、本例では、後述するMAP情報割 当制御部107からの割当制御に従って、各信号 基地局20が車載機30との通信(少なくとも車載� ��へのダウンリンクの通信コネクション)に使 用する前記無線フレームにおけるバーストの 割り当てが、信号基地局20間で干渉が発生し� ��いような割り当て(配置)となるMAP情報を生� �できるようになっている。

 送信部(送信手段)102は、このMAP情報生成� �101で生成されたMAP情報(DL-MAP、UL-MAP)を、無線 フレームのバースト領域以外のヘッダ領域の 一部(情報要素)として、即ち、プリアンブル� ��FCHの各情報とともに無線送信するもので、� ��情報について、畳み込み符号化やターボ符� ��化等の誤り訂正符号化、QPSKや16QAM,64QAM等に� ��る変調(サブチャネルへのシンボルマッピン グ)、DA変換、ベースバンド周波数から無線周 波数への周波数変換(アップコンバート)、高� ��力増幅器(図示省略)による増幅などを含む� �要の無線処理を施すことができる。なお、� �例において、送信部102は、前記ヘッダ情報� �みを送信し、これに続くバーストの送信は� �なわない〔バースト(つまり、道路交通情報) は各信号基地局20で生成される〕。

 デュプレクサ103は、送信信号と受信信号と� ��分離するためのもので、送信部102からの送� ��信号を送受信アンテナ(以下、単に「アンテ ナ」ともいう)104へ出力するとともに、当該� �ンテナ104からの受信信号を受信部108へ出力� �る。
 CID管理部105は、広域制御局10配下の各信号� �地局20が車載機30との通信に使用可能なCIDを� ��り当て(保持)、管理するもので、当該CIDは� �信号基地局20間で重複しないように、システ ム構成情報(トポロジー情報)等に基づいて割� ��当てられる。これは、CIDが各信号基地局20� �識別子として使用されることを意味してい� �。

 例えば、信号基地局#1にCID=#1~#8が割り当� �られ、信号基地局#2にCID=#9~#16が割り当てら� �るとすれば、例えば次表1に示すように、信� ��基地局20毎に、割当CIDをテーブル形式のデ� �タ等として図示しないメモリに記憶する。� �お、当該CIDは、MAP情報生成部101で生成され� �各信号基地局20へのMAP情報の情報要素として 含められて送信される。

 非干渉局管理部(干渉情報保持手段)106は� �いずれかの信号基地局20間で前記無線フレー ムにおいて割り当てバーストの一部又は全部 が重なった場合に、その重複部分に関して通 信に影響を与えるレベルの干渉が発生するか 否かの情報(信号基地局間干渉情報)を保持、� ��理するものである(ここでは、通信に影響を 与えるレベルの干渉が発生することを、「干 渉が発生する」と表現する)。即ち、信号基� �局20間で干渉が発生するか否かは、信号基地 局20間の距離や、信号基地局20の送信電力、� �調方式、符号化率などに依存するので、非� �渉管理部106は、これらに関する情報に基づ� �て、どの信号基地局20間では干渉が発生し、 どの信号基地局間では干渉が発生しないかと いう情報を保持、管理しておく。

 より詳細には、例えば図4(A)や図4(B)に示� �ように、n台の信号基地局#1~#nについて、各� �号基地局20間の「干渉あり」,「干渉なし」� �情報をテーブル形式のデータ等として図示� �ないメモリ等に記憶しておく。なお、図4(A)� ��、各信号基地局20の送信電力が10dBmで、変調 方式が16QAM、符号化率が1/2のときの信号基地� ��間干渉情報、図4(B)は、同じ送信電力条件、 符号化率条件で、変調方式が異なるとき(QPSK� ��とき)の信号基地局間干渉情報をそれぞれ示 している。

 即ち、信号基地局#1-#n間では、QPSKによる� ��り低速な通信時には干渉が発生しないが、1 6QAMによるより高速な通信時には干渉が発生� �(斜線部参照)、信号基地局#1-#3間および信号� ��地局#3-#n間では、いずれもQPSK及び16QAMの異� �に関わらず干渉が発生せず、これら以外の� �号基地局20間ではQPSK及び16QAMの異同に関わら ず干渉が発生することを示している。

 なお、前記干渉情報は、必ずしも、各信号� ��地局20間の距離、各信号基地局20の送信電力 、変調方式、符号化率のすべてを考慮する必 要はなく、いずれか1つ又は2以上の組み合わ� ��に基づいて求めることができ、考慮の対象� ��する情報が少ないほど、干渉情報を簡単に� ��めることができる。
 そして、MAP情報(無線リソース)割当制御部10 7は、この非干渉局管理部106で管理されてい� �信号基地局間干渉情報(以下、単に「干渉情� ��」ともいう)と、前記CID管理部105で管理され ている信号基地局20毎のCIDとに基づいて、CID� ��より識別される無線フレームにおけるバー� ��ト(位置、サイズ)の割り当てが信号基地局20 間で干渉しない配置となるMAP情報がMAP情報生 成部101にて生成されるよう当該MAP情報生成部 101を制御するものである。

 図5に広域制御局10(MAP情報割当制御部107)� �よるバースト割り当ての一例を示す。この� �5では、広域制御局10配下の3台の信号基地局# 1~#3に関し、信号基地局#1-#3間では干渉が発生 し、信号基地局#1-#2間および信号基地局#2-#3� �のそれぞれでは干渉が発生しないことを前� �としている。この場合、MAP情報割当制御部10 7は、信号基地局#1が車載機30との間の通信に� ��いるバースト#1と、信号基地局#3が車載機30� ��の間の通信に用いるバースト#3とは重複し� �いよう異なるシンボル時間(異なるサブチャ� ��ルでもよい)へ割り当てられ、信号基地局#2� ��車載機30との間の通信に用いるバースト領� �については、少なくともその一部がバース� �#1及び#3と重複して割り当てられるようなMAP� ��報の生成制御を行なうことになる。

 即ち、各信号基地局#1~#3に対応するMAP情� �として、それぞれ、各信号基地局#1~#3に割り 当てられているCID(=#1~#8)のうちのいずれかと� ��バースト#1の無線フレームにおける開始位� �(シンボルオフセット、周波数オフセット)、 バーストサイズとを少なくとも含む情報が生 成される。なお、図5中のバースト#15は、広� �制御局10が、直接、車載機30との通信に用い� ��DLバーストを表している。即ち、車載機30は 、広域制御局10の無線通信エリア内であれば� ��当該広域制御局10から、直接、道路交通情� �を受信することもできる。

 このように、広域制御局10において、互� �に干渉を受けない信号基地局20を管理し、互 いに干渉しない信号基地局20に対するDLバー� �ト(シンボル時間と、周波数チャネル(サブチ ャネル))の割り当て(DL方向の無線リソースの� ��り当て)を、DLサブフレーム内で一部又は全� ��が重複するように行なうMAP情報を広域制御� ��10が生成して送信することにより、これら� �信号基地局20は、車載機30との通信に同一のD Lバーストを使用することができ、周波数利� �効率を向上することが可能となる。なお、� �り当てるバーストサイズは、各信号基地局20 で固定値でもよいし、信号基地局毎の車載機 30への送信データ量に応じた可変サイズでも� ��い。

 受信部108は、アンテナ104で受信されデュ� ��レクサ103経由で入力される信号について、� ��雑音増幅器(図示省略)による増幅、無線周� �数からベースバンド周波数への周波数変換� �自動利得制御増幅器による線形増幅、直交� �波、AD変換、帯域制限、復調、復号等を含む 所要の受信処理を施すものである。この受信 部108で受信処理される信号としては、車載機 30からのULサブフレームのほか、各信号基地� �20の送信データ量に関する情報などの場合も ある。送信データ量に関する情報は、各信号 基地局20から、バックホール回線等を経由し� ��転送される場合もあり、これらの場合、前� ��MAP情報割当制御部107は、前記送信データ量� ��関する情報に応じて、各信号基地局20に割� �当てるバーストサイズを制御することも可� �である。

 (信号基地局20の説明)
 図3に、各信号基地局20の構成を示す。この� ��3に示す信号基地局20は、その要部の機能に� ��目すると、例えば、信号データ生成部201と� ��送信部202と、アンテナ共用器(デュプレクサ )203と、送受信アンテナ204と、CID管理部205と� �受信部206と、MAP情報解析部207と、バースト� �当制御部208とをそなえて構成される。

 ここで、信号データ生成部201は、DLバー� �トにより車載機30に送信すべきデータ、即ち 、道路交通情報を生成するものである。ただ し、当該信号データ生成部201は、信号基地局 20の位置情報(自身の位置情報)を生成するこ� �もでき、前記道路交通情報と併せてDLバース トに含めて車載機30へ送信することができる� ��この位置情報は、車載機30の受信したDLバー ストがどの信号基地局20からのものかを識別� ��るのに用いることができる。なお、前記位� ��情報は、例えば、GPSにより取得することが� ��き、前記道路交通情報は、例えば、信号機� ��装備された各種センサやカメラ装置などに� ��って収集することができる。

 送信部202は、後述するバースト割当制御� ��208から指定されるDLバーストにより信号デ� �タ生成部201で生成された前記道路交通情報� �無線により車載機30に向けて送信するもので 、当該道路交通情報について、DL-MAPにより指 定された方式での誤り訂正符号化、変調(サ� �チャネルへのシンボルマッピング)、DA変換� �ベースバンド信号から無線信号への周波数� �換(アップコンバート)、高出力増幅器(図示� �略)による増幅などを含む所要の無線処理を� ��すことができる。なお、広域制御局10から� �信されたヘッダ情報は当該送信部202から車� �機30に向けて送信(中継)してもよいし、しな� ��てもよい。中継した場合は、車載機30側で� �域制御局10及び信号基地局20の双方から受信� ��れる信号をダイバーシチ合成するなどして� ��信特性の向上を図ることが可能である。

 デュプレクサ203は、送信信号と受信信号と� ��分離するためのもので、送信部202からの送� ��信号を送受信アンテナ(以下、単に「アンテ ナ」ともいう)204へ出力するとともに、当該� �ンテナ204からの受信信号を受信部206へ出力� �る。
 CID管理部205は、自信号基地局20が送信すべ� �コネクションのIDを管理するもので、広域制 御局10で前記表1に示すごとく割り当て、管理 されているCID(使用可能なCID)を図示しないメ� ��リ等に記憶している。即ち、例えば、信号� ��地局#1であれば、CID=#1~#8を保持し、信号基� �局#2であれば、CID=#9~#16を保持している。し� �がって、各信号基地局20は、受信したMAP情報 (DL-MAP)に含まれるCIDが当該CID管理部205で管理( 登録)されているCIDであれば、当該MAP情報に� �り指定されているバーストを自信号基地局20 で受信すると判断することが可能となる。な お、信号基地局20と車載機30との間の通信(路� ��間通信)がマルチキャスト/ブロードキャス� �形式で行なわれる場合は、IEEE802.16e標準で定 義されたマルチキャストコネクションIDを用� ��ることができる。

 受信部206は、アンテナ204で受信されデュ� ��レクサ203経由で入力される信号(ULサブフレ� ��ム)について、低雑音増幅器(図示省略)によ� ��増幅、無線周波数からベースバンド周波数� ��の周波数変換、自動利得制御増幅器による� ��形増幅、直交検波、AD変換、帯域制限、復� �、復号等を含む所要の受信処理を施すもの� �、広域制御局10で生成された前記MAP情報を受 信する割当情報受信手段としての機能を果た す。

 MAP情報解析部207は、上記受信部203で受信� ��理された信号(DLサブフレーム)における前記 MAP情報(DL-MAP)を解析して、当該MAP情報に含ま� ��るCID、バースト配置位置、バーストサイズ� ��検出する機能を具備するものであり、バー� ��ト割当制御部208は、このMAP情報解析部207でC ID管理部205に登録されているCIDが検出された� ��合に、当該MAP情報に含まれるバースト配置� ��置、バーストサイズによって指定されたバ� ��ストで車載機30との通信(送受信)を行なうよ う送信部202及び受信部206を制御するもので、 DLに着目すれば、前記信号データ生成部201に� ��生成された車載機30への送信データ(道路交� ��情報)が送信されるよう送信部202を制御する ものである。

 つまり、上記の送信部202及び受信部206は、� ��信部206で受信された広域制御局10からのMAP� �報に応じた無線フレーム中のバースト(通信� ��域)で、車載機30との通信を行なう通信手段� ��して機能する。
 (ITSの動作説明)
 以下、上述のごとく構成された本実施形態� ��ITSの動作について、図6を併用して説明する 。

 広域制御局10では、まず、MAP情報割当制� �部107にて、CID管理部105で管理されているCID� �非干渉局管理部106で管理されている干渉情� �、信号基地局20の送信データ量、信号基地局 20の位置などの管理情報に基づいて、各信号� ��地局20へのバースト割当情報(MAP情報)を計算 し(ステップS1)、当該MAP情報に、対応する信� �基地局20に割り当てられているCIDを設定した MAP情報をMAP情報生成部101に生成させる(ステ� �プS2)。このとき、MAP情報生成部101は、他の� �ッダ情報(プリアンブル、FCH)も生成する。

 即ち、広域制御局10は、前記管理情報に� �づき、干渉が発生する信号基地局20間では、 それぞれの信号基地局20に割り当てられたCID� ��含む(対応した)、バーストが無線フレーム� �で重ならないMAP情報を生成し、干渉が発生� �ない信号基地局20間では、バーストに空きが なければ、それぞれの信号基地局20に割り当� ��られたCIDを含む、バーストの一部又は全部� ��無線フレーム中で重複するMAP情報を生成す� ��。

 そして、当該MAP情報は、ヘッダ情報の情報� ��素として送信部102、デュプレクサ103を経由� ��てアンテナ104から広域制御局10の無線通信� �リア10Aに送信(ブロードキャスト)される(ス� �ップS3)。
 一方、各信号基地局20では、広域制御局10の 送信する無線フレームのプリアンブルを検出 することによりDLの同期を確立し、広域制御� ��10が送信するMAP情報の全てを受信する。即� �、広域制御局10からの信号がアンテナ204で受 信されると、当該受信信号は、受信部206を経 由することにより、DL同期が確立されて、最� ��的に、復号され、MAP情報解析部207に転送さ� ��る。MAP情報解析部207は、前記受信信号の復� ��結果からMPA情報を検出してその内容を解析� ��る。

 解析の結果、受信MAP情報にCID管理部205に� ��録されているCID(信号基地局#1であればCID=#1~ #8のいずれか、信号基地局#2であればCID=#9~#16� ��いずれか)が設定されていれば、当該CID、当 該MAP情報に含まれるバースト位置及びバース トサイズがバースト割当制御部208に転送され 、バースト割当制御部208は、これらの転送情 報に従い当該CIDに対応したバーストで、信号 データ生成部201により生成されたDLデータ(信 号機情報や道路交通情報、信号基地局20の位� ��情報)が送信されるよう送信部202を制御する 。

 これにより、当該DLデータは、前記無線フ� �ームのDLサブフレームの情報要素として、送 信部202からデュプレクサ203及びアンテナ204を 経由して自信号基地局20の無線通信エリア20A� ��、広域制御局10から指定された(割り当てら� ��た)バーストで送信されることになる(ステ� �プS4)。
 なお、この際、広域制御局10から受信した� �ッダ情報(MAP情報)を無線通信エリア20Aへ併せ て中継(リレー)することもできる。また、広� ��制御局10が自局で生成したデータの送信の� �めにバーストを確保し(例えば図5のバースト #15)、そのデータを受信した信号基地局20が、 当該データを自局20に割り当てられたバース� ��の一部を利用して、リレーすることもでき� ��。

 以上により、車載機30では、IEEE802.16e標準 に準拠した無線フレーム(DLサブフレーム)が� �信されることになり、当該受信DLサブフレー ムのバーストに含まれる前記位置情報を基に 信号機(信号基地局20)の位置を判断し、当該� �ーストで受信したDLデータ(信号機情報や道� �交通情報等)を車載ディスプレイに表示する� ��して利用する(ステップS5)。

 以上のように、本実施形態によれば、広� ��制御局10が、集中的に、各信号基地局20が車 載機30との間の通信に使用するバースト(無線 リソース)を割当制御するので、ITSにおいて� �号基地局20間の電波干渉を回避しつつ、信号 機情報を含む道路交通情報を広範囲にわたっ て車載機30へ提供することが可能となる。ま� ��、信号基地局20に無線リソース(MAP情報)の割 当制御機能を備える必要がなくなるため、信 号基地局20の要求処理能力、コストを低減す� ��ことが可能となる。

 さらに、本例では、IEEE802.16eの標準に準拠� �た無線フレームフォーマットに一切変更を� �える必要がないので、広域制御局10,信号基� �局20,車載機30のいずれも、IEEE802.16e標準の無� ��通信機能をサポート可能であれば容易に実� ��が可能である。
 例えば、広域制御局10の無線リソース(MAP情� ��)の割当制御は、要求された帯域に応じて無 線リソースを割り当てるだけの処理で、一般 のWiMAXのBSの処理と同一若しくは同様である� �め、機能の流用が容易である。一方、車載� �30は、信号基地局20の位置情報をWiMAXレイヤ� �りも上位のレイヤでデータとして抽出でき� �ばよいため、WiMAXレイヤ以下の機能の変更は 不要である。

 また、広域制御局10は、前記割当制御の際� �前記無線フレームの少なくともMAP情報を含� �ヘッダ情報のみを信号基地局20、車載機30へ� ��信(ブロードキャスト)できればよいので、� �域制御局10が自身で生成したデータを送信す る必要がなければ、要求機能をより簡素化す ることが可能となる。
 さらに、広域制御局10は、信号基地局20間で 、バーストが重なった場合に干渉が発生する か否かの干渉情報を非干渉局管理部106にて保 持、管理し、干渉が発生しない信号基地局20� ��ついては、MAP情報割当制御部107によって、� ��一無線フレームにおいてバーストを重ねて� ��り当てることができるので、周波数利用効� ��を向上することが可能である。特に、干渉� ��報は、信号基地局20間の距離や、各信号基� �局20の送信電力、変調方式、符号化率などに 応じて異なるが、広域制御局20では、その相� ��に基づいてバーストの割り当てを制御する� ��とができるので、より柔軟できめ細かな割� ��制御を実施することが可能である。

 また、各信号基地局20が自身に割り当て� �れたCIDを保持、管理するとともに、広域制� �局10が各信号基地局20における前記CIDを保持� ��管理し、広域制御局20が、MAP情報にCIDを含� �て送信するので、各信号基地局20は、自身に 割り当てられたCIDを含むMAP情報を識別して適 切に受信することができ、当該MAP情報で指定 されたバーストでの通信を適切に行なうこと が可能である。

 さらに、信号基地局20が、自身の位置情報� �送信データ(バースト)に含めて送信すること により、車載機30では、受信した当該位置情� ��から、どの信号基地局20から送信されたデ� �タであるかを判別することができるので、� �信号基地局20の信号機情報、周辺の道路状況 などを一意に認識することが可能となる。
 また、広域制御局10は、各信号基地局20が送 信するデータ量を固定値として信号基地局20� ��に固定サイズのバースト割り当てすること� ��できるし、各信号基地局20の送信データ量� �関する情報を各信号基地局20からバックホー ル回線等を経由して取得し、信号基地局20毎� ��、その送信データ量に応じたサイズのバー� ��トを割り当てることもできるので、信号基� ��局20別に、必要なサイズのバーストを柔軟� �割り当てることができる。

 したがって、例えば、交通量の多い交差� ��や、道路工事等に伴う迂回区間の道路、事� ��が多発しているような道路等、多くの情報� ��提供した方が好ましい地点に設置された信� ��基地局20に対してはより大きなバーストを� �り当てて、そうでない信号基地局20に対して はより小さなバーストを割り当てることも可 能である。また、時間帯や交通量に応じて割 り当てるバーストサイズを動的に変更するこ とも可能である。

 なお、上述した実施形態では、信号基地� ��20がそれぞれ道路上の信号機に設置され、� �線端末30が道路上の車両に設置された、ITSを 前提としているが、信号基地局20、無線端末3 0の設置箇所は適宜変更可能である。例えば� �交通手段の一つとして鉄道網を想定した場� �には、各信号基地局20を遮断機の信号機に設 置し、無線端末30を鉄道車両に設置して、鉄� ��車両に各地遮断機の情報やその周辺の状況� ��関する情報を提供するサービスを実現する� ��ともできる。