JP5477743B2 - Communication apparatus and communication method - Google Patents
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Description
本発明は、例えば自動車などの車両間で通信を行うのに適用して好適な通信装置、及びその通信装置に適用される通信方法に関する。 The present invention relates to a communication device suitable for communication between vehicles such as automobiles, and a communication method applied to the communication device.
近年、自動車などの車両どうしの間で無線通信(以下車車間通信と称する)を行うようにして、各車両の走行状態などを近隣の車両とデータ伝送して、交通事故防止などを目的とした安全運転支援システムを構築することが提案され、各種実験が行われている。 In recent years, wireless communication (hereinafter referred to as inter-vehicle communication) between vehicles such as automobiles has been performed, and data such as the driving state of each vehicle is transmitted to nearby vehicles to prevent traffic accidents. A safe driving support system has been proposed and various experiments have been conducted.
車車間通信を行う場合の通信方式としては、例えば、無線LANなどに適用されているCSMA(Carrier Sense Multiple Access)方式を適用することが考えられる。このCSMA方式では、各車両の通信装置で、用意された伝送チャンネルの状態を一定期間モニタして、通信中であると判断した場合には送信を行わず、通信が行われていないと判断したとき、パケットの送信を行う方式である。このCSMA方式を車車間通信に適用した場合には、比較的混雑していない道路を走行中の場合には、近隣の車両の台数が限られているため、比較的良好に通信が可能である。 As a communication method when performing vehicle-to-vehicle communication, for example, a CSMA (Carrier Sense Multiple Access) method applied to a wireless LAN or the like may be applied. In this CSMA method, the state of the prepared transmission channel is monitored for a certain period by the communication device of each vehicle, and when it is determined that communication is in progress, transmission is not performed and communication is determined not being performed. Is a method for transmitting packets. When this CSMA method is applied to inter-vehicle communication, relatively good communication is possible because the number of nearby vehicles is limited when driving on a relatively congested road. .
しかしながら、CSMA方式では、自らの通信装置と直接無線通信ができない隠れ端末の問題や、制御メッセージの伝送によるトラヒックの増大による通信品質の低下などの問題がある。このため、車車間通信においては、自律分散型TDMA(Time Division Multiple Access)方式が注目されている。この自律分散型TDMA方式では、フレーム周期を定めて、そのフレーム周期内の1つのスロットを使ってパケットの送信を行う方式である。但し、車車間通信の場合には基本的に制御信号などを送信する基地局が存在しない通信であるので、フレーム周期を他の車両の通信装置とどのように同期させるのかが問題になる。 However, the CSMA method has a problem of a hidden terminal that cannot directly wirelessly communicate with its own communication device, and a problem of a decrease in communication quality due to an increase in traffic due to transmission of a control message. For this reason, in the inter-vehicle communication, an autonomous distributed TDMA (Time Division Multiple Access) method has attracted attention. In this autonomous distributed TDMA system, a frame period is determined, and a packet is transmitted using one slot in the frame period. However, in the case of inter-vehicle communication, basically there is no base station that transmits a control signal or the like, so there is a problem how to synchronize the frame period with the communication device of another vehicle.
図11は、この車車間通信が行われている状態の例である。この例では、移動体である車両に端末を搭載させてあり、複数台の端末で通信中の端末群A,B,C,Dの4つのグループでの車車間通信が、道路上の近隣の位置で行われている状態を示している。それぞれの端末群内では、自律分散型TDMA方式でフレーム周期を決めて、そのフレーム周期内のスロット単位で無線通信が行われている。 FIG. 11 is an example of a state in which this inter-vehicle communication is performed. In this example, a terminal is mounted on a vehicle that is a mobile body, and vehicle-to-vehicle communication in four groups of terminal groups A, B, C, and D that are communicating with a plurality of terminals is not The state being performed at the position is shown. Within each terminal group, a frame period is determined by the autonomous distributed TDMA system, and wireless communication is performed in slot units within the frame period.
ここで、従来の自律分散型TDMA方式で通信を行う端末装置の構成例について説明する。
図12は、従来の自律分散型タイミング同期手法を適用した通信装置の構成例を示した図である。
図12に基づいて構成を説明すると、この例では、送受信アンテナ101を備え、この送受信アンテナ101が、切替スイッチ102を介して無線受信部103と無線送信部104とに選択的に接続される構成としてある。無線送信部104は、データ生成部112から供給される送信パケットを、クロック発生部111で発生させたクロックに同期させて送信させる。無線受信部103は、受信したパケットをずらし量取得部105に供給すると共に位相差検出部106に供給する。
Here, a configuration example of a terminal device that performs communication by the conventional autonomous distributed TDMA scheme will be described.
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of a communication apparatus to which a conventional autonomous distributed timing synchronization technique is applied.
The configuration will be described with reference to FIG. 12. In this example, the transmission /
ずらし量取得部105は、受信部103で受信したパケットに含まれる情報である、ずらし量の情報を取得する。このずらし量は、パケットの送信元で付与された情報であり、受信可能な全ての通信装置で取得される。取得されたずらし量の情報は、加算器107に供給する。
The shift
位相差検出部106は、クロック発生部111から供給されるクロックパルスのタイミングと、受信部103でパケットを受信するタイミングとの位相差を検出する。検出した位相差の情報は加算器107に供給する。
The phase
加算器107では、ずらし量取得部105で取得したずらし量の情報と、位相差検出部106で取得した位相差の情報とを加算してタイミング誤差情報とし、そのタイミング誤差情報をメモリ108に供給して記憶させる。メモリ108には、複数の各端末(通信装置)から送信されたパケットごとに、位相差検出部106で検出された位相差とずらし量とを加算して得たタイミング誤差情報を記憶させてある。
ここでのタイミング誤差情報とは、クロック発生部111から出力されるパルスのタイミングと、自局に近接した信号を受信可能な各通信装置が次にパケットを送信すると予想されるタイミングとの差の情報である。
The
The timing error information here is the difference between the timing of the pulse output from the
メモリ108に記憶されたタイミング誤差情報は、平均算出部109に送られる。平均算出部109では、メモリ108に蓄積されている複数の通信装置毎に算出されているタイミング誤差の平均値が算出される。
The timing error information stored in the
平均算出部109で算出されたタイミング誤差の平均値は、較正部110に送られる。較正部110では、タイミング誤差の平均値に基づいた較正出力を生成し、この較正出力をクロック発生部111及びデータ生成部112に供給する。
The average value of the timing errors calculated by the
データ生成部112では、指示された較正出力をタイミング情報として含まれた送信パケットを生成させ、生成された送信パケットを無線送信部104に供給して、無線送信部104に接続された送受信アンテナ101から、近隣の通信装置に対して無線送信させる。無線送信させるタイミングについても、クロック発生部111から指示される。
The
図13のフローチャートは、この通信装置での通信動作を示したものである。このフローチャートは、各通信装置が通信タイミングを周辺の通信装置と同期を確保して、その同期を維持するための動作である。
まず、通信装置は各自の通信の最小単位である一周期の間、周辺の通信装置から送られてくるビーコンやデータパケットなどをもとに周辺装置の通信タイミングを観測する(ステップS1)。この周辺装置の通信タイミングの観測は、平均算出部109での処理に相当する。そして、周辺の通信装置の通信タイミングの分布や平均などの統計値をもとに、自身の通信タイミングを補正する(ステップS2)。この補正処理は、較正部110での処理に相当する。そして、ステップS2において補正した自身の通信タイミングの情報を送信パケットに付加し、周辺の通信装置に対し通知を行なう(ステップS3)。そしてステップS1の処理に戻る。
The flowchart in FIG. 13 shows the communication operation in this communication apparatus. This flowchart is an operation for each communication device to ensure the communication timing with the surrounding communication devices and maintain the synchronization.
First, the communication device observes the communication timing of the peripheral device based on beacons, data packets, and the like transmitted from the peripheral communication device for one period which is the minimum unit of communication of each device (step S1). The observation of the communication timing of the peripheral device corresponds to the processing in the
この図13のフローチャートに示す処理をそれぞれの通信装置が行うことで、近隣の通信装置との間で通信タイミングの同期が取れるようになり、同期したタイミングで良好に通信が可能となる。
特許文献1には、このような同期処理を行う通信技術の例についての記載がある。
Each communication device performs the processing shown in the flowchart of FIG. 13 so that communication timing can be synchronized with neighboring communication devices, and communication can be satisfactorily performed at the synchronized timing.
図12に示した構成の通信装置で、図13に示したようにタイミング情報を通知しあって同期させることで、例えば近隣の通信装置の台数が少ない場合には、比較的短時間で適正に同期させることが出来る。ところが、実際に車車間通信を行う状態を想定した場合には、例えば混雑した道路を走行しているような場合には、非常に多くの通信装置が近隣に存在することが想定され、そのような場合には、図13のフローチャートに示した処理を行うだけでは、種々の要因から全ての通信装置で完全に同期させるのは困難である。
即ち、通信装置の台数が多すぎると、図13で説明したようなタイミング情報の通知だけでは、ネットワーク全体のタイミング同期が完了せずに非同期状態に収束してしまうという問題が生じる。
In the communication apparatus having the configuration shown in FIG. 12, timing information is notified and synchronized as shown in FIG. Can be synchronized. However, assuming a state in which vehicle-to-vehicle communication is actually performed, for example, when driving on a congested road, it is assumed that a large number of communication devices exist in the vicinity. In this case, it is difficult to completely synchronize all the communication apparatuses due to various factors only by performing the processing shown in the flowchart of FIG.
That is, when the number of communication devices is too large, there is a problem that timing synchronization of the entire network is not completed and convergence to an asynchronous state occurs only by timing information notification as described in FIG.
この問題点を解決するための別の同期処理としては、例えば、衛星から送信される測位用の時刻情報信号であるGPS(Global Positioning System)信号を受信して、通信装置で設定される通信タイミングを、その受信した測位信号により得られた時刻に同期したタイミングに設定することが考えられる。 As another synchronization process for solving this problem, for example, a GPS (Global Positioning System) signal, which is a positioning time information signal transmitted from a satellite, is received and a communication timing set by a communication device is set. May be set to a timing synchronized with the time obtained from the received positioning signal.
ところが、現実環境においては様々な要因により、GPS信号で得られる時刻の精度の劣化が発生する。その1つとして挙げられるのが、ビルや森林、トンネルなどの遮蔽物による測位率の低下である。一般にGPS受信機に搭載されている内部時計の精度は高くなく、数十秒間測位ができない状態となった場合、車車間通信で要求される同期精度から大きく外れてしまう。また、GPS信号の精度に関しても常に保証されてはおらず、GPS衛星の配置や天候、さらに車車間通信の場合は移動体環境であるためにフェージングの影響も受けることになり、大幅な時刻精度の劣化が起こりうる。 However, in the real environment, the accuracy of the time obtained from the GPS signal is degraded due to various factors. One of them is a decrease in the positioning rate due to shielding such as buildings, forests, and tunnels. In general, the accuracy of an internal clock mounted on a GPS receiver is not high, and when positioning cannot be performed for several tens of seconds, the accuracy is greatly deviated from the synchronization accuracy required for inter-vehicle communication. In addition, the accuracy of GPS signals is not always guaranteed, and the positioning and weather of GPS satellites, and in the case of vehicle-to-vehicle communication, are affected by fading, and are therefore subject to significant time accuracy. Degradation can occur.
また、タイミング情報を通知することで同期処理を行うものは、「データパケットを誤りなく受信できていること」を前提として性能向上を図っており、データパケットが正しく受信できない状況では、他の端末と同期させることが困難である。即ち、図12の構成で円滑なタイミング同期を実現するためにはデータパケットに含まれる「ずらし量」を取得できることが必要不可欠である。しかし、ネットワークの開始直後など、タイミング同期が十分になされていない環境においては、データパケット同士の衝突は不可避であり、従ってこれら公知技術に基づくさまざまな改良が有効に機能しない可能性が挙げられる。
さらに、もう1点の問題として、各端末がもっている時刻を管理する発振器(例えば図12のクロック発生部111が持つ発振器)に個体差や環境に依存した誤差が発生してしまうことが知られている。発振器に基づく時刻の進み方が端末により異なる場合、同期誤差が発生してしまい、自律分散型TDMAが機能しなくなる可能性を有している。
Also, those that perform synchronization processing by notifying timing information are designed to improve performance on the premise that “data packets can be received without errors”. In situations where data packets cannot be received correctly, other terminals It is difficult to synchronize with. That is, in order to realize smooth timing synchronization with the configuration of FIG. 12, it is essential to be able to acquire the “shift amount” included in the data packet. However, in an environment where timing synchronization is not sufficiently performed, such as immediately after the start of the network, collision between data packets is inevitable, and therefore various improvements based on these known techniques may not function effectively.
Furthermore, as another problem, it is known that an error that depends on individual differences or environment occurs in an oscillator that manages the time possessed by each terminal (for example, the oscillator included in the
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、車両間通信などに適用可能な自律分散型同期通信を行う場合に、他の通信装置との無線通信状態の良否に係わらず、各通信装置で迅速に通信タイミングの同期がとれるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and when performing autonomous distributed synchronous communication applicable to inter-vehicle communication or the like, each communication device regardless of whether the wireless communication state with other communication devices is good or bad. The purpose of this is to make it possible to quickly synchronize communication timing.
本発明は、近隣の他の通信装置との間で双方向に無線信号の送信及び受信を行う通信装置に適用される。他の通信装置から送信された無線信号の受信信号に基づいて、自らの通信装置が管理している通信タイミングを設定する。そして、OFDM方式のデジタル放送信号を受信し、受信したデジタル放送信号からガードインターバルを検出する。さらに、測位信号を受信して、その受信した測位信号に含まれる測位用時刻情報又はタイミング情報を検出する。そして、ガードインターバルの検出タイミングに基づいて、設定される通信タイミングを補正する。ここで、測位信号を受信できた場合には、その測位信号を受信できてから一定期間、受信した測位信号に含まれる時刻情報又はタイミング情報を、送信する無線信号に含ませて送信させ、測位信号の受信に成功しない場合に、ガードインターバルの検出タイミングに基づいて通信タイミングを補正する処理を実行する。 The present invention is applied to a communication apparatus that transmits and receives a wireless signal bidirectionally with other communication apparatuses in the vicinity. Based on the received signal of the radio signal transmitted from the other communication device, the communication timing managed by the own communication device is set. Then, an OFDM digital broadcast signal is received, and a guard interval is detected from the received digital broadcast signal. Further, the positioning signal is received, and the positioning time information or timing information included in the received positioning signal is detected. Then, based on the detection timing of the guard interval, to correct the communication timing to be set. Here, when the positioning signal can be received, the time information or timing information included in the received positioning signal is included in the wireless signal to be transmitted for a certain period after the positioning signal can be received, and the positioning signal is transmitted. When reception of the signal is not successful, processing for correcting the communication timing is executed based on the detection timing of the guard interval.
本発明によると、自律分散型TDMA方式のようなタイミング同期を必要とする通信システムにおいて、高速かつ安定な同期状態を実現することができる。特に本発明は、車車間通信のような、通信装置を搭載した車両などの移動が顕著な環境においても安定した効果が見込まれる。本発明は特にITSにおける安全運転支援システムでの利用が期待されている。 According to the present invention, a high-speed and stable synchronization state can be realized in a communication system that requires timing synchronization such as the autonomous distributed TDMA system. In particular, the present invention is expected to have a stable effect even in an environment where the movement of a vehicle equipped with a communication device such as inter-vehicle communication is remarkable. The present invention is particularly expected to be used in a safe driving support system in ITS.
以下の順序で、本発明の実施の形態を説明する。
1.第1の実施の形態(図1〜図7)
2.第2の実施の形態(図8)
3.第3の実施の形態(図9,図10)
4.変形例
Embodiments of the present invention will be described in the following order.
1. 1st Embodiment (FIGS. 1-7)
2. Second embodiment (FIG. 8)
3. Third embodiment (FIGS. 9 and 10)
4). Modified example
[1.第1の実施の形態]
図1〜図7を参照して、本発明の第1の実施の形態の例を説明する。図1〜図7において、従来技術として説明した図12及び図13に対応する部分には同一符号を付す。
以下に説明する実施の形態では、自動車などの車両に搭載した通信装置間で通信を行う、いわゆる車車間通信を行うものに適用した例について示すが、以下に説明する本発明は、車車間通信に限定されるものではなく、各種形態の通信装置による通信システムに適用可能である。
本実施の形態においては、自動車などの車両(移動体)に搭載する通信装置としてある。そして、各通信装置は、基地局を利用できない移動体通信環境で通信を行うものである。具体的には、基地局を有しない通信システムであり、自ら(自局)の通信装置を中心として例えば半径数百メートル程度の範囲内の他の通信装置と双方向に通信を行うものである。通信可能な距離は一例であり、より遠くの通信装置と通信を行う構成でもよい。通信装置が他の通信装置と無線通信を行う無線方式としては、自律分散型TDMA方式を適用して、いわゆる基地局を設けないで、通信装置が自律的に同期処理を行うようにしてある。
[1. First Embodiment]
An example of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7, parts corresponding to those in FIGS. 12 and 13 described as the prior art are denoted by the same reference numerals.
In the embodiment described below, an example applied to what performs so-called vehicle-to-vehicle communication that performs communication between communication devices mounted on a vehicle such as an automobile will be described. The present invention is not limited to this, and can be applied to communication systems using various types of communication devices.
In the present embodiment, the communication device is mounted on a vehicle (mobile body) such as an automobile. And each communication apparatus communicates in the mobile communication environment which cannot use a base station. Specifically, it is a communication system that does not have a base station, and performs two-way communication with other communication devices within a range of, for example, a radius of about several hundred meters centered on its own (own) communication device. . The communicable distance is an example, and a configuration for communicating with a communication device farther away may be used. As a wireless method in which a communication device performs wireless communication with other communication devices, an autonomous distributed TDMA method is applied, and a communication device autonomously performs synchronization processing without providing a so-called base station.
図1は、本実施の形態の通信装置の構成例を示した図である。
本実施の形態の通信装置は、送受信アンテナ101を備え、この送受信アンテナ101が、切替スイッチ102を介して無線受信部103と無線送信部104とに選択的に接続される構成としてある。無線送信部104は、データ生成部112から供給される送信パケットを、クロック発生部111で発生させたクロックに同期させて送信させる処理を行う無線信号送信部である。無線受信部103は、受信したパケットをずらし量取得部105に供給すると共に位相差検出部106に供給する処理を行う無線信号受信部である。クロック発生部111は、各部に供給する時刻管理用のクロックパルスで、送信や受信などの通信タイミングを設定する通信タイミング設定部として機能する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a communication apparatus according to the present embodiment.
The communication apparatus according to the present embodiment includes a transmission /
ずらし量取得部105は、受信部103で受信したパケット(又はビーコン)に含まれる情報である、ずらし量の情報を取得する。このずらし量又は時刻情報は、パケットの送信元で付与された情報であり、パケットを誤りなく受信出来た場合に限り取得される。取得されたずらし量の情報又は時刻情報は、加算器107に供給する。
The shift
位相差検出部106は、クロック発生部111から供給されるクロックパルスのタイミングと、受信部103でパケットを受信するタイミングとの位相差を検出する。この位相差の情報は、パケットの受信を開始した時点で各通信装置が検出する情報であり、パケットを誤りなく受信できたかどうかに関わらず、受信の開始を検出した全ての通信装置で取得される。検出した位相差の情報は加算器107に供給する。クロック発生部111は、発振器であるクロック発生器111aと、そのクロック発生器111aが出力する発振クロックをカウントしてクロックパルスを生成するカウンタ111bとで構成され、カウンタ111bのカウント出力としてのパルスを、通信を制御する一定周期のクロックパルスとして各部に供給する。
The phase
加算器107では、ずらし量取得部105で取得したずらし量又は時刻情報の情報と、位相差検出部106で取得した位相差の情報とを加算してタイミング誤差情報とし、そのタイミング誤差情報をメモリ108に供給して記憶させる。メモリ108には、複数の各端末(通信装置)から送信されたパケットごとに、位相差検出部106で検出された位相差と、ずらし量又は時刻情報の情報とを加算して得たタイミング誤差情報を記憶させてある。
ここでのタイミング誤差情報とは、クロック発生部111から出力されるパルスのタイミングと、自局に近接した信号を受信可能な各通信装置が次にパケットを送信すると予想されるタイミングとの差の情報である。
The
The timing error information here is the difference between the timing of the pulse output from the
メモリ108に記憶されたタイミング誤差情報は、平均算出部109に送られる。平均算出部109では、メモリ108に蓄積されている複数の通信装置毎に算出されているタイミング誤差の平均値が算出される。
The timing error information stored in the
平均算出部109で算出されたタイミング誤差の平均値は、較正部110に送られる。較正部110では、タイミング誤差の平均値と、後述する差分検出器127の出力とに基づいた較正出力を生成し、この較正出力をクロック発生部111内のカウンタ111bに供給する共に、データ生成部112に供給する。ずらし量取得部105と位相差検出部106と加算器107とメモリ108と平均算出部109と較正部110とは、タイミング補正部として機能し、タイミング管理部であるクロック発生部111が管理するクロック(パルス)のタイミングを補正する処理が行われる。
また、較正部110で生成された較正出力は、データ生成部112に供給する。データ生成部112では、指示された較正出力をタイミング情報として含まれた送信パケットを生成させ、生成された送信パケットを無線送信部104に供給して、無線送信部104に接続された送受信アンテナ101から、近隣の通信装置に対して無線送信させる。無線送信させるタイミングについても、クロック発生部111から指示される。
ここまでの基本的な構成については、従来例として図12に示した構成と同じである。
The average value of the timing errors calculated by the
The calibration output generated by the
The basic configuration so far is the same as the configuration shown in FIG. 12 as a conventional example.
そして本実施の形態の通信装置は、デジタル放送信号を受信する構成を備えて、そのデジタル放送信号を受信して得た同期成分の検出状況についても、較正部110に供給する構成としてある。
即ち、地上デジタルテレビジョン放送信号を受信するアンテナ121を備えて、アンテナ121を無線受信部122に接続してある。そして、無線受信部121で、デジタルテレビジョン放送信号が送信される周波数の受信処理を行う。無線受信部121で受信するデジタルテレビジョン放送信号は、例えばUHF帯で、複数のサブキャリアに分散させてデータを送信するOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号として送信される無線信号である。
The communication apparatus according to the present embodiment has a configuration for receiving a digital broadcast signal, and also supplies the
That is, an
OFDM信号受信部である無線受信部121で受信したOFDM信号は、複素相関演算器123に直接供給すると共に、遅延回路124を介して複素相関演算器123に供給し、複素相関演算で、OFDM信号に周期的に含まれるガードインターバルを検出する。
The OFDM signal received by the
OFDM信号は、シンボルと呼ばれる所定の長さの信号を連続的につなぎ合わせることにより構成され、ガードインターバル(ガードシンボル)が一定周期で含まれている。即ち、図2に示すように、OFDM信号の1シンボルは、データが含まれる有効シンボルと、干渉抑制のためのガードシンボルの組み合わせにより構成され、1シンボルは1.134msとされる。有効シンボル長およびガードシンボル長は規格により統一されている。ガードシンボルは、有効シンボル末尾の一部分をコピーした信号と決められている。
このため、ガードシンボル区間の信号を切り取り、有効シンボル末尾の区間と信号の重ね合わせをすれば、完全に一致することになる。
An OFDM signal is formed by continuously connecting signals of a predetermined length called symbols, and includes guard intervals (guard symbols) at a constant period. That is, as shown in FIG. 2, one symbol of the OFDM signal is composed of a combination of an effective symbol containing data and a guard symbol for interference suppression, and one symbol is 1.134 ms. The effective symbol length and the guard symbol length are standardized by the standard. The guard symbol is determined as a signal obtained by copying a part of the end of the effective symbol.
For this reason, if the signal in the guard symbol interval is cut out and the signal is overlapped with the interval at the end of the effective symbol, the signal is completely matched.
図1に示した複素相関演算器123では、このガードシンボル区間の信号を切り取り、有効シンボル末尾の区間と信号の重ね合わせを行うことに相当する処理が行われ、遅延回路124ではそのための遅延処理が行われる。複素相関演算器123での検出信号は、ローパスフィルタ125を介して検波器126に供給し、検波処理を行い、1.134ms間隔の周期情報を取得する。検波器126では、複素相関演算器123で複素相関演算された出力のピーク位置を検出する。
The
取得した周期情報は、差分検出器127に供給すると共にメモリ128に供給して記憶させる。メモリ128は、ピーク位置のクロックパルスのカウント値を記憶し、その記憶したカウント値と、検波器126が出力する現在のピーク位置のクロックパルスのカウント値とを差分検出器127で比較して、差分を検出する。その差分のカウント値の情報を、差分検出器127から較正部110に供給する。
The acquired period information is supplied to the
較正部110では、このデジタル放送信号のガードインターバル成分の検出情報と、平均算出部109で算出されたタイミング誤差の平均値とから較正出力を生成し、この較正出力をクロック発生部111に供給し、パルス出力タイミングを補正する。図1の例では、較正部110の較正出力を、クロック発生部111内のカウンタ111bに供給して、クロックをカウントして得たクロックパルスの生成タイミングを補正するようにしてある。
また、較正部110からデータ生成部112に供給する較正出力についても、ガードインターバル成分の検出情報を使用した較正出力としてあり、送信パケットに含ませるタイミング情報を対応したものとして、近隣の通信装置に対して無線送信させる。
The
In addition, the calibration output supplied from the
図3は、較正部110が出力する較正出力に基づいて、クロック発生部111が生成させるクロックパルスの補正処理の実行状態を示したフローチャートである。
較正部110(又はその制御部)では、無線受信部122でデジタル放送信号を現在受信可能な状態か否か判断する(ステップS11)。デジタル放送信号が受信可能である場合には、差分検出器127からガードインターバル成分の検出情報の供給を受けて(ステップS12)、そのガードインターバル情報のタイミング情報と、平均算出部109で算出されたタイミング誤差の平均値とから較正出力を生成し、生成された較正出力でクロック発生部111が生成させるクロックパルスの補正処理を行う(ステップS13)。
FIG. 3 is a flowchart showing the execution state of the correction process of the clock pulse generated by the
The calibration unit 110 (or its control unit) determines whether or not the
図4は、受信したデジタル放送信号と、その放送信号からのガードインターバル成分の検出状態と、補正されるクロックパルスの関係の概要を示した図である。
図4(a)に示したデジタル放送信号波形が受信され、そのデジタル放送信号の受信信号から図4(b)に示したガードインターバル成分のピーク位置の検出信号が得られる。このガードインターバルのピーク位置は、放送信号に同期して、正確に1.134ms間隔の信号となる。受信して検出されるピーク位置の検出タイミングは、実際の放送信号で示されるガードインターバルの位置と10μs程度以下の誤差となる。
FIG. 4 is a diagram showing an outline of the relationship between a received digital broadcast signal, a detection state of a guard interval component from the broadcast signal, and a corrected clock pulse.
The digital broadcast signal waveform shown in FIG. 4A is received, and the detection signal of the peak position of the guard interval component shown in FIG. 4B is obtained from the received signal of the digital broadcast signal. The peak position of this guard interval is exactly 1.134 ms in synchronization with the broadcast signal. The detection timing of the peak position received and detected is an error of about 10 μs or less from the position of the guard interval indicated by the actual broadcast signal.
この図4(b)に示した1.134ms間隔のガードインターバルの検出タイミングに基づいて、図4(c)に示したクロック発生部111が出力する装置内(自局内)のクロックであるクロックパルスの生成タイミングを補正する処理が行われる。
クロックパルスのタイミングを補正することで、この通信装置で無線信号を送受信するタイミングである、自律分散型TDMA方式で通信を行うためのフレーム周期が補正されると共に、他の通信装置に対して通知するタイミング情報についても補正される。
Based on the detection timing of the guard interval of 1.134 ms shown in FIG. 4B, a clock pulse which is a clock in the device (inside the station) output from the
By correcting the timing of the clock pulse, the frame period for performing communication in the autonomous distributed TDMA system, which is the timing for transmitting and receiving radio signals in this communication device, is corrected and notified to other communication devices The timing information to be corrected is also corrected.
図5は、この通信装置で設定されるフレーム周期の例を示した図であり、自律分散型TDMA方式により通信を行う場合のフレーム構成について説明する。
自律分散型TDMA方式では、図5(a)に示すように、1フレーム期間が規定してあり、その1フレーム期間内に所定数のスロットが配置される構成としてある。図5(a)では、その複数のスロットの内で、無線通信に使用されているスロットを斜線を付与して示してあり、それ以外のスロットが空きスロットである。ここでは、例えば各通信装置は、1フレーム内の決められたスロット位置の1つのスロットを使って、毎フレームごとにパケットを送信する。1スロット長は、ここでは1msとする。このフレーム位置とスロットを設定するタイミングが、通信装置内のクロックパルスをカウントして得たタイミングで設定される。通信用のクロックパルスの周期が1スロットの期間(1ms)と一致する場合には、そのクロックパルスの周期が、そのままスロット周期となる。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a frame period set by this communication apparatus, and a frame configuration when communication is performed by the autonomous distributed TDMA method will be described.
In the autonomous distributed TDMA system, as shown in FIG. 5A, one frame period is defined, and a predetermined number of slots are arranged within the one frame period. In FIG. 5A, among the plurality of slots, slots used for wireless communication are indicated by hatching, and the other slots are vacant slots. Here, for example, each communication device transmits a packet every frame using one slot at a predetermined slot position in one frame. Here, the length of one slot is 1 ms. The timing for setting the frame position and the slot is set at the timing obtained by counting the clock pulses in the communication apparatus. When the period of the clock pulse for communication coincides with the period of 1 slot (1 ms), the period of the clock pulse becomes the slot period as it is.
各通信装置が送信するパケットは、例えは図5(b)に示すように、先頭部分のプリアンブルに続いて、データ部が配置される。車車間通信の場合には、データ部には、自車の現在位置、現在速度、進行方向、ブレーキなどの走行状態情報が付加される。さらに、通信同期処理のための情報として、先に説明したタイミング情報が付加される。このタイミング情報は、プリアンブル部とデータ部のいずれに配置しても良い。 In the packet transmitted by each communication device, for example, as shown in FIG. 5B, the data portion is arranged following the preamble of the head portion. In the case of inter-vehicle communication, traveling state information such as the current position, current speed, traveling direction, and brake of the host vehicle is added to the data portion. Furthermore, the timing information described above is added as information for communication synchronization processing. This timing information may be arranged in either the preamble part or the data part.
図6は、通信装置から送信されるタイミング情報を、相手の通信装置で受信させることで行われる同期処理を示したものである。
まず、通信装置は、1フレームの間、自身の周辺に位置する複数の他の通信装置の送信データを受信し、それらの送信タイミングとずらし量Δを検出する(ステップS21)。そして、検出されたずらし量Δと、通信装置X自身のずらし量Δiとを用いてそれらの送信タイミングを補正し、1フレーム後の他の複数の受信しうるすべての通信端末の送信タイミングを予測する。その予測される送信タイミングから、自らの通信装置の次周期におけるずらし量Δi+1を求める(ステップS22)。
FIG. 6 shows a synchronization process performed by causing the other communication device to receive timing information transmitted from the communication device.
First, the communication device receives transmission data of a plurality of other communication devices located in the vicinity of itself for one frame, and detects their transmission timing and shift amount Δ (step S21). Then, the transmission timing is corrected using the detected shift amount Δ and the shift amount Δi of the communication device X itself, and the transmission timings of all the other receivable communication terminals after one frame are predicted. To do. From the predicted transmission timing, a shift amount Δi + 1 in the next period of the communication device is obtained (step S22).
そして、生成させる送信用のデータパケットに、ずらし量Δi+1の情報を含ませる(ステップS23)。その後、送信タイミングをΔiずらして、ステップS23で生成されたデータを送信する。さらに、送信タイミングΔiにΔi+1の値を代入し、値iにi+1を代入する(ステップS25)。その後、ステップS21へ戻る。
この図6のフローチャートに示す処理が行われることで、同じフレーム周期を利用する複数台の通信装置の間で、自律的にフレーム周期が定まり、自律分散型TDMA方式での無線通信が適正に行える。
そして本実施の形態の例においては、デジタル放送信号を受信して、そのデジタル放送信号から検出したガードインターバルで、クロックタイミングを補正するようにしたことで、自律分散型TDMA方式での無線通信を行う際に、それぞれの通信装置が、誤差の少ないクロックを持つことになり、自律分散型TDMA方式で他の通信装置と同期処理を行うことが、より良好に行えるようになる。
Then, information of the shift amount Δi + 1 is included in the data packet for transmission to be generated (step S23). Thereafter, the transmission timing is shifted by Δi, and the data generated in step S23 is transmitted. Further, the value of Δi + 1 is substituted for the transmission timing Δi, and i + 1 is substituted for the value i (step S25). Then, it returns to step S21.
By performing the processing shown in the flowchart of FIG. 6, the frame period is determined autonomously among a plurality of communication apparatuses using the same frame period, and wireless communication using the autonomous distributed TDMA method can be performed appropriately. .
In the example of the present embodiment, by receiving a digital broadcast signal and correcting the clock timing with a guard interval detected from the digital broadcast signal, wireless communication in the autonomous distributed TDMA system is performed. When performing, each communication apparatus has a clock with less error, and it is possible to perform synchronization processing with other communication apparatuses more favorably by the autonomous distributed TDMA system.
ここで、通信装置内の無線受信部121で受信したOFDM信号(デジタル放送信号)のガードインターバルで、通信タイミングを補正する処理の具体的な例について説明する。
地上デジタル放送信号のガードシンボルは、一定周期TPM=1.134msごとに検出が可能である。即ち、n回目のガードタイミング検出時刻をtPM(n)とすると、
tPM(n+1)−tPM(n)=TPM ・・・(1)
が成り立つ。この式は、次のように表せる。
tPM(n)=tPM(0)+n・TPM ・・・(2)
ここでは、説明を簡単にするために、tPM(0)=0とする。
Here, a specific example of processing for correcting the communication timing in the guard interval of the OFDM signal (digital broadcast signal) received by the
The guard symbol of the terrestrial digital broadcast signal can be detected every fixed period T PM = 1.134 ms. That is, if the nth guard timing detection time is t PM (n),
t PM (n + 1) −t PM (n) = T PM (1)
Holds. This equation can be expressed as follows:
t PM (n) = t PM (0) + n · T PM (2)
Here, in order to simplify the description, it is assumed that t PM (0) = 0.
次に、通信装置iが地上デジタル放送信号をn回目に検出した時刻を、tα i(n)とする。このtα i(n)をもとに、地上デジタル放送信号の周期と、自らの通信装置内の時刻管理クロックの誤差を補正する。通信装置iから見た地上デジタル放送信号の周期T* iを、以下のように設定する。
T* i=δ(tα i(n)−tα i(n−1))+(1−δ)Tα i ・・・(3)
ここで、δは地上デジタル放送信号への依存の度合いを表す0≦δ≦1の定数である。
Tα iは、地上デジタル放送信号の周期tPMに対し、通信装置iの時刻を管理するクロックの周波数オフセットにより生じる通信装置固有のオフセット時間ΔTiを加算した値Tα i=TPM+ΔTiを表す。
Next, the time at which the communication device i detects the terrestrial digital broadcast signal for the nth time is defined as t α i (n). Based on this t α i (n), the error of the period of the terrestrial digital broadcast signal and the time management clock in its own communication device is corrected. The period T * i of the terrestrial digital broadcast signal viewed from the communication device i is set as follows.
T * i = [delta] (t [ alpha] i (n) -t [ alpha] i (n-1)) + (1- [delta]) T [ alpha] i (3)
Here, δ is a constant of 0 ≦ δ ≦ 1 representing the degree of dependence on the terrestrial digital broadcast signal.
T α i is a value T α i = T PM + ΔT i obtained by adding a communication device-specific offset time ΔT i caused by a frequency offset of a clock for managing the time of the communication device i to the period t PM of the terrestrial digital broadcast signal. Represents.
地上デジタル放送信号の受信過程において誤差が発生する。通信装置iが、n回目に受信したガードタイミングに生じる誤差をξi(n)とすると、以下のようになる。
tα i(n)=tPM(n)+ξi(n) ・・・(4)
(2)式によると、ξi(n)は正規分布となり、実際に想定される値としては最大で10μs程度の値である。
An error occurs in the process of receiving a terrestrial digital broadcast signal. Assuming that an error occurring in the guard timing received by the communication device i for the nth time is ξ i (n), the following is obtained.
t α i (n) = t PM (n) + ξ i (n) (4)
According to the equation (2), ξ i (n) has a normal distribution and is a value of about 10 μs at the maximum as an actually assumed value.
次に、車車間通信のフレーム周期について考える。
フレーム周期TITS=100msとし、地上デジタル放送信号より得た周期を、T* i≡tα i(n)−tα i(n−1)とし、nフレーム目の先頭タイミングをtβ i(n)とすると、下記の(数1)式、(数2)式、(数3)式に基づいて、各通信装置は自身のn+1フレーム目のタイミングを更新する。kは0≦k≦1の任意のステップサイズである。
Next, consider the frame period of inter-vehicle communication.
A frame period T ITS = 100 ms, the cycle obtained from the terrestrial digital broadcasting signal, T * i ≡t α i and (n) -t α i (n -1), the head timing of the n-th frame t beta i ( If n), each communication apparatus updates its own timing of the (n + 1) th frame based on the following formulas (1), (2), and (3). k is an arbitrary step size of 0 ≦ k ≦ 1.
このようにして、受信した地上デジタル放送信号より得た周期で、通信装置自身のクロックタイミングを補正する。なお、通信装置自身のクロックにより得た周期を、地上デジタル放送信号より得た周期で補正する際には、直ちに地上デジタル放送信号より得た周期に一致させるように補正するのではなく、例えば地上デジタル放送信号より得た周期を一定の割合(例えば20%程度)で重みづけして反映させてタイミングを補正するようにして、徐々に受信した地上デジタル放送信号より得た周期に合わせるようにするのが好ましい。
このように補正することで、通信装置が持つクロック発生器の発振誤差が補正され、従来よりも正確な同期処理が行えるようになる。
In this way, the clock timing of the communication device itself is corrected at a cycle obtained from the received terrestrial digital broadcast signal. When correcting the period obtained from the clock of the communication device itself with the period obtained from the terrestrial digital broadcast signal, it is not immediately corrected to match the period obtained from the terrestrial digital broadcast signal. The period obtained from the digital broadcast signal is weighted and reflected at a certain rate (for example, about 20%) to correct the timing, and gradually adjusted to the period obtained from the received digital terrestrial broadcast signal. Is preferred.
By correcting in this way, the oscillation error of the clock generator included in the communication device is corrected, and synchronization processing more accurate than the conventional one can be performed.
図7は、複数台(この例では4台)の通信装置で、自律分散型TDMA方式で無線通信を行った場合の、タイミング同期の状態の変化を示したもので、縦軸が標準偏差を示し、横軸が時間の経過を示す。実線で示した特性aは、本実施の形態の構成の通信装置でタイミング同期させた場合の特性であり、破線で示した特性bは、地上デジタル放送信号を受信しないで、他の通信装置とタイミング情報の送受信を行うだけでタイミング同期させた場合の例である。
従来例の特性bの場合には、一端標準偏差が小さな値になった後、各端末装置のクロックの精度の誤差があるために、標準偏差がある程度大きな値になってしまう。これに対して本実施の形態の特性aの場合には、時間の経過と共に標準偏差が徐々に小さくなり、良好に他の通信装置と同期タイミングを一致させることができる。
FIG. 7 shows a change in the timing synchronization state when wireless communication is performed by an autonomous distributed TDMA system with a plurality of communication apparatuses (four in this example), and the vertical axis indicates the standard deviation. The horizontal axis indicates the passage of time. A characteristic a indicated by a solid line is a characteristic when the timing is synchronized by the communication apparatus having the configuration of the present embodiment, and a characteristic b indicated by a broken line is a characteristic that does not receive a terrestrial digital broadcast signal, This is an example in which timing synchronization is performed simply by transmitting and receiving timing information.
In the case of the characteristic b of the conventional example, after the standard deviation has once become a small value, the standard deviation becomes a large value to some extent because there is an error in the accuracy of the clock of each terminal device. On the other hand, in the case of the characteristic “a” of the present embodiment, the standard deviation gradually decreases with the passage of time, and the synchronization timing can be matched well with other communication devices.
[2.第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態を、図8を参照して説明する。
図8において、第1の実施の形態として説明した図1に対応する部分には同一符号を付す。
本実施の形態においては、自動車などの車両(移動体)に搭載する通信装置である点は、第1の実施の形態の形態で図1に示した通信装置と同じであり、自律分散型TDMA方式を適用する点や、通信装置の基本的な構成についても図1で説明した構成と同じであり、相手の通信装置と無線信号の送受信を行う構成以外に、地上波デジタルテレビジョン放送信号を受信する構成を備えて、その放送信号として受信されたOFDM信号のガードインターバルの検出タイミングで、クロック誤差を補正する点も同じである。
[2. Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 8, parts corresponding to those in FIG. 1 described as the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
In the present embodiment, the communication device mounted on a vehicle (mobile body) such as an automobile is the same as the communication device shown in FIG. 1 in the first embodiment, and is an autonomous distributed TDMA. The point of applying the system and the basic configuration of the communication device are also the same as those described in FIG. 1, and in addition to the configuration for transmitting and receiving radio signals to and from the other communication device, terrestrial digital television broadcast signals The same is true in that a receiving configuration is provided and the clock error is corrected at the detection timing of the guard interval of the OFDM signal received as the broadcast signal.
そしてこの第2の実施の形態においては、図8に示すように、較正部110の較正出力でクロック発生部111の発振出力を制御する構成が、第1の実施の形態とは異なる。
即ち、図8に示した第2の実施の形態の通信装置は、発振器であるクロック発生器111aと、そのクロック発生器111aが出力する発振クロックをカウントしてクロックパルスを生成するカウンタ111bとで、クロック発生部111が構成される点は、図1に示した第1の実施の形態の構成と同一である。
In the second embodiment, as shown in FIG. 8, the configuration for controlling the oscillation output of the
That is, the communication apparatus according to the second embodiment shown in FIG. 8 includes a clock generator 111a that is an oscillator and a
ここで、図1に示した第1の実施の形態の構成の場合には、カウンタ111bのカウントタイミングを、較正部110の較正出力で補正することで、クロックパルスの誤差を補正する構成としてあった。
これに対して、図8に示した第2の実施の形態の構成の場合には、較正部110の較正出力を、クロック発生部111内の発振器であるクロック発生器111aに供給して、基本クロックそのものを直接補正する構成としてある。クロック発生器111aは、例えば制御電圧の電圧値に対応して発振周波数が変化する構成としてあり、そのクロック発生器111aに供給する制御電圧を、較正出力で補正させる。
Here, in the case of the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, the clock pulse error is corrected by correcting the count timing of the
On the other hand, in the case of the configuration of the second embodiment shown in FIG. 8, the calibration output of the
その他の部分は、図1〜図7で説明した第1の実施の形態の例の通信装置と同様に構成する。
この第2の実施の形態の構成によると、クロック発生器111aを直接制御することでクロック発生部111の発振誤差を補正でき、第1の実施の形態の構成の場合と同様に、他の通信装置との同期処理を良好に行うことができる効果を有する。
Other parts are configured in the same manner as the communication apparatus of the example of the first embodiment described with reference to FIGS.
According to the configuration of the second embodiment, the oscillation error of the
[3.第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態を、図9及び図10を参照して説明する。
図9において、第1,第2の実施の形態として説明した図1及び図8に対応する部分には同一符号を付す。
本実施の形態においては、自動車などの車両(移動体)に搭載する通信装置である点は、第1,第2の実施の形態の形態で図1,図8に示した通信装置と同じであり、自律分散型TDMA方式を適用する点や、通信装置の基本的な構成についても図1,図8で説明した構成と同じであり、相手の通信装置と無線信号の送受信を行う構成以外に、地上波デジタルテレビジョン放送信号を受信する構成を備えて、その放送信号として受信されたOFDM信号のガードインターバルの検出タイミングで、クロック誤差を補正する点も同じである。
[3. Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
9, parts corresponding to those in FIGS. 1 and 8 described as the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals.
In the present embodiment, the communication device mounted on a vehicle (mobile body) such as an automobile is the same as the communication device shown in FIGS. 1 and 8 in the first and second embodiments. Yes, the application of the autonomous distributed TDMA system and the basic configuration of the communication device are the same as those described with reference to FIGS. 1 and 8, and other than the configuration for transmitting and receiving radio signals to and from the other communication device. The same is true in that a configuration for receiving a terrestrial digital television broadcast signal is provided, and the clock error is corrected at the detection timing of the guard interval of the OFDM signal received as the broadcast signal.
本実施の形態においては、地上波デジタルテレビジョン放送信号を受信する構成以外に、測位用の信号として人工衛星から送信されるGPS信号を受信する外部信号受信部を備えて、通信開始時にそのGPS信号を受信して得た時刻情報を、送信するようにしたものである。 In the present embodiment, in addition to the configuration for receiving a terrestrial digital television broadcast signal, an external signal receiving unit for receiving a GPS signal transmitted from an artificial satellite as a positioning signal is provided, and the GPS at the start of communication is provided. Time information obtained by receiving a signal is transmitted.
即ち、図9に示すように、GPS信号を受信する受信アンテナ113を備え、その受信アンテナ113が外部信号受信部114に接続してある。外部信号受信部114では、GPS衛星から送信される時間情報を含む測位用の信号であるGPS信号を受信処理する。GPS信号を受信処理する外部信号受信部114は、通常複数チャンネルの信号受信を行う構成としてあり、複数の衛星からのGPS信号の捕捉を行う。外部信号受信部114で受信したGPS信号は、時刻参照部115に供給する。
That is, as shown in FIG. 9, a receiving antenna 113 that receives a GPS signal is provided, and the receiving antenna 113 is connected to an external signal receiving unit 114. The external signal receiving unit 114 receives and processes a GPS signal that is a positioning signal including time information transmitted from a GPS satellite. The external signal receiving unit 114 that receives and processes GPS signals is normally configured to receive signals of a plurality of channels, and captures GPS signals from a plurality of satellites. The GPS signal received by the external signal receiving unit 114 is supplied to the
時刻参照部115では、外部信号受信部114で受信した複数の衛星からの時間情報に基づいて、正確な現在時刻を算出して、内部時計の時刻をその算出した時刻とする時刻合わせ処理を行う。そして、時刻参照部115で得られる時刻情報と、取得した瞬間の時刻をメモリ116に記憶させる。
The
そして、時刻参照部115で得られる現在の時刻情報を、切替スイッチ119に供給する。また、メモリ116に記憶された、受信したGPS信号に基づいて正確な時刻を取得した瞬間の時刻と、時刻参照部115で得られる現在時刻とを比較器118に供給し、2秒設定部117で設定された閾値以内かどうか比較する。ここでは、閾値として2秒としてあり、時刻参照部115で得られる現在時刻が、GPS信号に基づいて時刻合わせをした時刻から2秒以内である場合には、切替スイッチ119を、メモリ116の出力側とする。GPS信号に基づいて時刻合わせをした時刻から2秒経過した場合には、切替スイッチ119を、較正部110の出力側とする。
Then, the current time information obtained by the
切替スイッチ119で選択された出力は、データ生成部112に供給して、送信パケットに含ませる。このため、GPS信号に基づいて時刻合わせをした時刻から2秒以内である場合には、メモリ116に格納された現在時刻情報によるタイミング情報が、送信パケットに付加される。また、GPS信号に基づいて時刻合わせをした時刻から2秒経過した以後は、切替スイッチ119が切り替わり、較正部110が出力するタイミング情報が、送信パケットに付加される。このように、切替スイッチ119とその切替え制御を行うための2秒設定部117及び比較器118とで、送信データに含ませるタイミング情報を選択させる制御部として機能する。外部信号受信部114でGPS信号を受信できない状況の場合には、切替スイッチ119は、較正部110の出力を常時選択する。
The output selected by the
データ生成部112では、供給されたいずれかのタイミング情報が含まれた送信パケット(又はビーコン)を生成させ、生成された送信パケットを無線送信部104に供給して、無線送信部104に接続された送受信アンテナ101から、近隣の通信装置に対して無線送信させる。無線送信させるタイミングは、クロック発生部111から指示される。
The
その他の部分は、図1に示した第1の実施の形態の通信装置の構成と同じであり、本発明の特徴である、デジタル放送信号を受信して検出したガードインターバルのタイミングで、クロック発生部111の出力クロックの誤差を補正する点も、第1の実施の形態と同様である。
Other parts are the same as the configuration of the communication apparatus according to the first embodiment shown in FIG. 1, and a clock is generated at a guard interval timing detected by receiving a digital broadcast signal, which is a feature of the present invention. The point of correcting the error of the output clock of the
なお、このクロック発生部111の出力クロックの誤差を補正する構成として、図9の例では、較正部110の較正出力を、クロック発生部111内のカウンタ111bに供給する構成として、図1の構成と同じとしてあるが、図9に破線で接続して示すように、較正部110の較正出力を、クロック発生部111内のクロック発生器111aに供給して、発振周波数を直接制御する図8の構成を適用してもよい。
As a configuration for correcting the error of the output clock of the
図10のフローチャートは、本実施の形態の通信装置での、GPS信号の受信に関係した同期動作の原理を示したものである。
まず、通信装置は各自の通信の最小単位である一周期の間、周辺の通信装置から送られてくるビーコンやデータパケットなどをもとに周辺装置の通信タイミングを観測する(ステップS31)。この周辺装置の通信タイミングの観測は、平均算出部109での処理に相当する。そして、周辺の通信装置の通信タイミングの分布や平均などの統計値をもとに、自身の通信タイミングを補正する(ステップS32)。この補正処理は、較正部110での処理に相当する。
The flowchart of FIG. 10 shows the principle of the synchronous operation related to the reception of the GPS signal in the communication apparatus of the present embodiment.
First, the communication device observes the communication timing of the peripheral device based on beacons and data packets transmitted from the peripheral communication device for one period which is the minimum unit of communication of each device (step S31). The observation of the communication timing of the peripheral device corresponds to the processing in the
そして次に、直近のタイミングで外部信号(ここではGPS信号)を参照したか否か判断する(ステップS33)。この判断は、図9の比較器118での比較処理に相当し、図9の構成例ではGPS信号により現在時刻が取得できてから2秒以内かどうか判断していることになる。ここで、外部信号を参照していない場合(即ち現在時刻が取得できてから2秒以内でない場合)には、ステップS32において補正した自身の通信タイミングの情報を送信パケットに付加し、周辺の通信装置に対し通知を行なう(ステップS34)。そしてステップS31の処理に戻る。
また、ステップS33で、外部信号を参照している場合(即ち現在時刻が取得できてから2秒以内である場合)には、その外部信号の時刻情報を送信パケットに付加し、周辺の通信装置に対し通知を行なう(ステップS35)。そしてステップS31の処理に戻る。
Next, it is determined whether or not an external signal (here, a GPS signal) is referred to at the latest timing (step S33). This determination corresponds to the comparison process in the
In step S33, when an external signal is referred to (that is, within 2 seconds after the current time can be acquired), the time information of the external signal is added to the transmission packet, and peripheral communication devices Is notified (step S35). Then, the process returns to step S31.
この図10のフローチャートから判るように、本実施の形態においては、通信装置での同期合わせのために、外部信号(GPS信号)を直接的に利用してその通信装置でタイミング合わせするのではなく、受信した時刻情報は他の周辺の通信装置に送信して、間接的に利用することを意味している。その結果、外部信号のもつ時刻情報の精度や受信精度の不安定性などを大幅に低減させることを実現している。 As can be seen from the flowchart of FIG. 10, in this embodiment, for synchronization in the communication device, the external device (GPS signal) is not directly used but the timing is adjusted in the communication device. The received time information is transmitted to other peripheral communication devices and used indirectly. As a result, the instability of time information accuracy and reception accuracy of the external signal is greatly reduced.
この図10のフローチャートに示したGPS信号の受信を行う同期処理を行いながら、本発明で特徴となる、クロック発生部111のクロック生成誤差補正を、デジタル放送信号の受信により行うことで、第1,第2の実施の形態で説明した通信装置よりも、さらに自律分散型TDMA方式で無線通信を行う場合の同期精度を向上させることが可能になる。
While performing the synchronization processing for receiving the GPS signal shown in the flowchart of FIG. 10, the clock generation error correction of the
[4.変形例]
ここまで説明した各実施の形態では、車車間通信を行う通信装置を例について説明したが、その他の用途用の通信装置の同期処理に適用しても良い。具体的には、基地局を有さない通信システムであれば、その通信システム内の一部又は全ての通信装置が固定された位置で通信を行う通信システムに適用してもよい。また例えば、MIMO(Multiple Input Multiple Output)における基地局間同期などに適用しても良い。
[4. Modified example]
In each of the embodiments described so far, the communication device that performs vehicle-to-vehicle communication has been described as an example. However, the communication device may be applied to synchronization processing of a communication device for other purposes. Specifically, as long as the communication system does not have a base station, the communication system may be applied to a communication system in which some or all communication devices in the communication system perform communication at a fixed position. Further, for example, the present invention may be applied to synchronization between base stations in MIMO (Multiple Input Multiple Output).
また、上述した実施の形態では、クロックタイミングを補正するために受信する外部信号として、地上波デジタルテレビジョン放送信号としてのOFDM信号を受信する構成としたが、デジタルラジオ放送信号としてのOFDM信号などの、その他の放送信号を受信する構成としてもよい。あるいは、広域で同期して送信される信号であれば、その他のOFDM信号を受信して、クロックタイミングを補正するようにしてもよい。
また、図8及び図9に示した第3の実施の形態で、時刻情報が得られる外部信号として、測位用信号であるGPS信号を使用したが、その他の時刻情報あるいはタイミング情報を使用しても良い。
In the above-described embodiment, the OFDM signal as the terrestrial digital television broadcast signal is received as the external signal received to correct the clock timing. Other broadcast signals may be received. Alternatively, as long as the signals are transmitted synchronously in a wide area, other OFDM signals may be received to correct the clock timing.
Further, in the third embodiment shown in FIGS. 8 and 9, a GPS signal that is a positioning signal is used as an external signal from which time information is obtained, but other time information or timing information is used. Also good.
さらに、各実施の形態の通信装置が自律的に同期処理を行う無線通信方式として、タイムスロットを設定する自律分散型TDMA方式を適用したが、通信装置が自律的にフレーム周期を決めて通信を行う無線通信方式であれば、その他の通信方式を適用してもよい。 Furthermore, as a wireless communication system in which the communication apparatus of each embodiment autonomously performs synchronization processing, an autonomous distributed TDMA system in which time slots are set is applied. However, the communication apparatus autonomously determines a frame period and performs communication. Other communication methods may be applied as long as the wireless communication method is performed.
101…送受信アンテナ、102…切替スイッチ、103…無線受信部、104…無線送信部、105…ずらし量取得部、106…位相差検出部、107…加算器、108…メモリ、109…平均算出部、110…較正部、111…クロック発生部、111a…クロック発生器、111b…カウンタ、112…データ生成部、113…受信アンテナ、114…外部信号受信部、115…時刻参照部、116…メモリ、117…2秒設定部、118…比較器、119…切替えスイッチ、121…アンテナ、122…無線受信部、123…複素相関演算器、124…遅延回路、125…ローパスフィルタ、126…検波器、127…差分検出器、128…メモリ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記無線信号の受信処理を行う無線信号受信部と、
前記無線信号の送信処理を行う無線信号送信部と、
OFDM方式のデジタル放送信号を受信し、受信したデジタル放送信号からガードインターバルを検出するOFDM信号受信部と、
測位用時刻情報又はタイミング情報を受信する測位信号受信部と、
前記無線信号送信部での送信処理を行うための通信タイミングを、前記無線信号受信部で受信した信号に基づいて設定すると共に、前記OFDM信号受信部が受信して得たガードインターバルの検出タイミングに基づいて前記通信タイミングを補正する通信タイミング設定部とを備え、
前記通信タイミング設定部は、前記測位信号受信部で測位信号を受信できた場合に、受信した測位信号に含まれる時刻情報又はタイミング情報を、前記無線信号送信部から送信させ、前記測位信号の受信に成功しない場合に、前記OFDM信号受信部が受信して得たガードインターバルの検出タイミングに基づいて前記通信タイミングを補正する処理を実行することを特徴とする通信装置。 In a communication device that performs transmission and reception of wireless signals bidirectionally with other communication devices in the vicinity,
A radio signal receiving unit for receiving the radio signal;
A wireless signal transmission unit for performing transmission processing of the wireless signal;
An OFDM signal receiver that receives the OFDM digital broadcast signal and detects a guard interval from the received digital broadcast signal;
A positioning signal receiver for receiving positioning time information or timing information;
The communication timing for performing transmission processing in the radio signal transmission unit is set based on the signal received by the radio signal reception unit, and the detection timing of the guard interval obtained by the OFDM signal reception unit Bei example a communication timing setting unit configured to correct the communication timing on the basis,
The communication timing setting unit causes the wireless signal transmission unit to transmit time information or timing information included in the received positioning signal when the positioning signal reception unit has received the positioning signal, and receives the positioning signal. If the communication signal is not successful, the communication apparatus executes processing for correcting the communication timing based on the detection timing of the guard interval received by the OFDM signal receiving unit .
前記測位信号はGPS信号であり、GPS信号を受信して時刻情報を取得してから一定期間、受信したGPS信号に含まれる時刻情報又はタイミング情報を、前記無線信号送信部から送信させることを特徴とする通信装置。The positioning signal is a GPS signal, and the time signal or timing information included in the received GPS signal is transmitted from the radio signal transmission unit for a certain period after the GPS signal is received and time information is acquired. A communication device.
前記通信タイミング設定部は、通信タイミングを決めるクロックのカウンタのカウント値を、前記OFDM信号受信部が受信して得た同期タイミング成分に基づいて補正することを特徴とする通信装置。 The communication device according to claim 1 or 2,
The communication timing setting unit corrects the count value of a clock counter that determines communication timing based on a synchronization timing component received by the OFDM signal receiving unit.
前記通信タイミング設定部は、通信タイミングを決めるクロックを生成させる発振器の発振周波数を、前記OFDM信号受信部が受信して得た同期タイミング成分に基づいて補正することを特徴とする通信装置。 The communication device according to claim 1 or 2,
The communication timing setting unit corrects the oscillation frequency of an oscillator that generates a clock for determining communication timing based on a synchronization timing component received by the OFDM signal receiving unit.
前記通信タイミング設定部は、前記無線信号受信部が受信した無線信号の送信相手側での送信タイミングのずらし量の情報を取得し、その取得したずらし量と、自身の通信タイミングのずらし量とを用いて、次の自身の送信タイミングのずらし量を求め、その求めたずらし量の情報を、次の送信タイミングの送信データに含めることを特徴とする通信装置。The communication timing setting unit acquires information on a shift amount of the transmission timing on the transmission partner side of the radio signal received by the radio signal receiving unit, and the acquired shift amount and a shift amount of its own communication timing A communication apparatus characterized in that the next transmission timing shift amount is obtained and information of the determined shift amount is included in transmission data at the next transmission timing.
OFDM方式のデジタル放送信号を受信し、受信したデジタル放送信号からガードインターバルを検出し、
測位信号を受信して、その受信した測位信号に含まれる測位用時刻情報又はタイミング情報を検出し、
前記無線信号の送信処理を行うための通信タイミングを、前記無線信号の受信処理で得た受信信号に基づいて設定すると共に、前記ガードインターバルの検出タイミングに基づいて前記通信タイミングを補正し、
さらに、前記測位信号を受信できた場合に、受信した測位信号に含まれる時刻情報又はタイミング情報を、送信する無線信号に含ませて送信させ、前記測位信号の受信に成功しない場合に、前記ガードインターバルの検出タイミングに基づいて前記通信タイミングを補正する処理を実行することを特徴とする通信方法。 In a communication method for bidirectionally transmitting and receiving wireless signals between a plurality of communication devices,
Receives the OFDM broadcast digital broadcast signal, detects the guard interval from the received digital broadcast signal,
Receiving the positioning signal, detecting the positioning time information or timing information included in the received positioning signal,
The communication timing for performing the transmission process of the radio signal is set based on the reception signal obtained by the reception process of the radio signal, and the communication timing is corrected based on the detection timing of the guard interval,
Further, when the positioning signal can be received, the time information or the timing information included in the received positioning signal is included in the radio signal to be transmitted, and the guard signal is received when the positioning signal is not successfully received. A communication method, comprising: executing a process of correcting the communication timing based on an interval detection timing .
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