DE112014002761B4

DE112014002761B4 - Kooperatives Spektrumdetektionsverfahren und fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung

Info

Publication number: DE112014002761B4
Application number: DE112014002761.8T
Authority: DE
Inventors: Haris KREMO; Onur Altintas
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-06-10
Filing date: 2014-05-29
Publication date: 2022-08-11
Anticipated expiration: 2034-05-30
Also published as: WO2014199581A1; DE112014002761T5; US9398599B2; CN105324950A; JP2014239387A; CN105324950B; JP5853995B2; US20160128075A1

Abstract

Kooperatives Spektrumdetektionsverfahren, das von mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen ausgeführt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- einen Dekorrelationszeiterfassungsschritt, in dem jede fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung eine erste Dekorrelationszeit, die ein Zeitintervall beschreibt, in dem Kanalfluktuationen infolge von Mehrwege-Fading dekorreliert werden, und eine zweite Dekorrelationszeit, die ein Zeitintervall beschreibt, in dem Kanalfluktuationen infolge von Abschattungs-Fading dekorreliert werden, erfasst;
- einen Detektionsschritt, in dem jede fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung eine Detektion in einem Zeitintervall von größer oder gleich der ersten Dekorrelationszeit wiederholt ausführt;
- einen Meldeschritt, in dem jede fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung ein drahtloses Senden von mehreren neuesten Detektionsergebnissen in einem Zeitintervall von größer oder gleich der zweiten Dekorrelationszeit ausführt; und
- einen Bestimmungsschritt, in dem wenigstens eine der mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen einen Zustand eines Kanals auf der Grundlage der mehreren Detektionsergebnisse bestimmt, die von den mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen gesendet werden.

Description

[Gebiet der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine kooperative Spektrumdetektion (auch als Spectrum Sensing bekannt).
[Bisheriger Stand der Technik]
In der Forschung und Entwicklung von Anwendungen, die eine Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation nutzen, sind signifikante Fortschritte erzielt worden. Da ITS-(Intelligent Transport Systems oder intelligente Verkehrssysteme)-Anwendungen, die verschiedene Arten von Kooperationen per Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation ermöglichen, realisierbar sind, ist zu erwarten, dass die Rolle der Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation in der Zukunft an Bedeutung gewinnt. Es besteht jedoch dahingehend ein Problem, dass der Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation zugewiesene Frequenzressourcen unzureichend sind und kein Kommunikationsband vorhanden ist, das zur Realisierung der ITS-Anwendungen ausreichend ist.
Die Verwendung von Cognitive Radio ist als ein Mittel zur Lösung des vorstehend beschriebenen Problems untersucht worden. Cognitive Radio ist ein Verfahren zur Erhöhung der Nutzungseffizienz einer Frequenz, bei der eine Drahtloskommunikationsvorrichtung die Funkumgebung wahrnimmt und bestätigt, und ändert die Frequenz oder das drahtlose System für die drahtlose Kommunikation adaptiv. Bei der Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation ist ein Verfahren zur Verwendung von Spektrumdetektions- bzw. Spectrum-Sensing-Cognitive-Radio, das eine Kommunikation bei einer ungenutzten freien Frequenz ausführt, betrachtet worden. Insbesondere ist eine Form betrachtet worden, bei der die Frequenz, die zugewiesen wird, tatsächlich jedoch nicht von einem lizensierten Nutzer (Primärnutzer) verwendet wird, von einem nicht lizensierten Nutzer (Sekundärnutzer) verwendet wird. Solch eine Frequenz ist als eine sekundär nutzbare Frequenz oder ein Leerraum bezeichnet.
Ein Verfahren zum Ausführen der Spektrumdetektion erfolgt, um den Leerraum zu detektieren. Unter den Bewegungszuständen, wie beispielsweise in einem Fahrzeug oder dergleichen, ist die Bewegung des Fahrzeugs von signifikanten Kanalfluktuationen gefolgt. Folglich besteht Bedarf an einem Verfahren zum Ausführen einer adaptiven Detektion. Bei einer mehrmaligen Detektion (nachstehend auch als Messung oder Sensing bezeichnet) eines Fahrzeugs oder einer Detektion von mehreren Fahrzeugen zur gleichen Zeit kann, wenn eine Korrelation zwischen den Messungen vorliegt, kein Diversitätseffekt erzielt werden. Das Patentdokument 1 schlägt eine Erhöhung der Messgenauigkeit unter Verwendung einer temporären Diversität, räumlichen Diversität oder einer Kombination hiervon vor.
Kanalfluktuationen (Fading) haben zwei Ursachen, d.h. Mehrwege-Fading und Abschattungs-Fading. Das Mehrwege-Fading ist ein Phänomen, das für eine vergleichsweise kurze Zeit und auf einer Skala vergleichsweise kurzer Entfernung auftritt, wohingegen das Abschattungs-Fading ein Phänomen ist, das für eine vergleichsweise lange Zeit und auf einer Skala vergleichsweise großer Entfernung auftritt. Der größte Teil der Forschung bezieht sich, bei der kooperativen Spektrumdetektion, lediglich auf das Abschattungs-Fading (Nicht-Patent-Dokumente 1 bis 3) oder lediglich auf das Mehrwege-Fading (Nicht-Patent-Dokumente 4 und 5). Im Nicht-Patent-Dokument 6 werden sowohl das Mehrwege-Fading als auch das Abschattungs-Fading betrachtet, wird jedoch angenommen, dass sich der Sensor in einem festen Knoten befindet, und kann das System nicht direkt in einer mobilen Umgebung verwendet werden.
[Literaturliste]
[Patentliteratur]
[Patentdokument 1]
Japanische Übersetzung der PCT-Anmeldung Nr. 2002-512746
[Nicht-Patent-Literatur]

[Nicht-Patent-Dokument 1] Ghasemi, Amir und Elvino S. Sousa. „Asymptotic performance of collaborative spectrum sensing under correlated log-normal shadowing.“ Communications Letters, IEEE 11.1 (2007): 34-36
[Nicht-Patent-Dokument 2] Min, Alexander W. und Kang G. Shin. „Impact of mobility on spectrum sensing in cognitive radio networks.“ Proceedings of the 2009 ACM workshop on Cognitive radio networks. ACM, 2009
[Nicht-Patent-Dokument 3] Di Felice, Marco, Kaushik Roy Chowdhury und Luciano Bononi. „Cooperative spectrum management in cognitive vehicular ad hoc networks.“ Vehicular Networking Conference (VNC), 2011 IEEE. IEEE, 2011
[Nicht-Patent-Dokument 4] Wang, Xiao Yu und Pin-Han Ho. „A novel sensing coordination framework for Cognitive Radio-VANETs.“ Vehicular Technology, IEEE Transactions on 59.4 (2010): 1936-1948
[Nicht-Patent-Dokument 5] Herath, S. P., N. Rajatheva und C. Tellambura. „Energy detection of unknown signals in fading and diversity reception.“ Communications, IEEE Transactions on 59.9 (2011): 2443-2453
[Nicht-Patent-Dokument 6] Mishra, S. M.; Sahai, A.; Brodersen, R. W., „Cooperative Sensing among Cognitive Radios,“ Communications, 2006. ICC '06. IEEE International Conference on, vol. 4, no., pp. 1658, 1663, Juni 2006

[Kurzdarstellung der Erfindung]
[Technisches Problem]
Verfahren zum Ausführen einer kooperativen Spektrumdetektion unter Berücksichtigung sowohl des Mehrwege-Fadings als auch des Abschattungs-Fadings sind, wie vorstehend beschrieben, noch nicht untersucht worden. Insbesondere ist keine Forschung erfolgt, die das Fading dieser zwei Arten in einer mobilen Umgebung betrachtet.
Es ist folglich Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kooperatives Spektrumdetektionsverfahren bereitzustellen, das das Fading infolge von Mehrwege-Fading und Abschattungs-Fading in einer mobilen Umgebung berücksichtigt, um so eine hocheffiziente Spectrum-Detektion zu ermöglichen.
[Lösung der Aufgabe]
Die vorliegende Erfindung stellt ein kooperatives Spektrumdetektions- bzw. Spectrum-Sensing-Verfahren bereit, das von mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen ausgeführt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

einen Dekorrelationszeiterfassungsschritt, in dem jede fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung eine erste Dekorrelationszeit (Mehrwegekohärenzzeit), die ein Zeitintervall beschreibt, in dem Kanalfluktuationen infolge von Mehrwege-Fading dekorreliert werden, und eine zweite Dekorrelationszeit (Abschattungsdekorrelationszeit), die ein Zeitintervall beschreibt, in dem Kanalfluktuationen infolge von Abschattungs-Fading dekorreliert werden, erfasst;
einen Detektionsschritt, in dem jede fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung eine Detektion in einem Zeitintervall von größer oder gleich der ersten Dekorrelationszeit wiederholt ausführt;
einen Meldeschritt, in dem jede fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung ein drahtloses Senden von mehreren neuesten Detektionsergebnissen in einem Zeitintervall von größer oder gleich der zweiten Dekorrelationszeit ausführt; und
einen Bestimmungsschritt, in dem wenigstens eine der mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen einen Zustand eines Kanals auf der Grundlage der mehreren Detektionsergebnisse bestimmt, die von den mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen gesendet werden.

Die Dekorrelationszeit ist eine Zeit, in der, wenn mehrere Spektrumdetektionsoperationen erfolgen, die Messergebnisse als nicht korreliert zu erwarten sind, wenn die Messungen an Zeitpunkten erfolgen, die um Zeitintervalle hiervon beabstandet sind. In diesem Fall sind die Kanalfluktuationen im Allgemeinen auf zwei Ursachen zurückzuführen, d.h. Mehrwege-Fading und Abschattungs-Fading. Das Mehrwege-Fading ist eine durch eine Mehrwegeausbreitung verursachte Fluktuation und ein Phänomen mit einem vergleichsweise geringen temporären und räumlichen Ausmaß (ungefähr eine halbe Wellenlänge). Indessen ist das Abschattungs-Fading eine durch Abschirmung und Reflexion von elektromagnetischen Wellen durch Gebäude und dergleichen verursachte Fluktuation und ein Phänomen mit einem vergleichsweise großen temporären und räumlichen Ausmaß (ungefähr einige zehn bis mehrere hundert Meter). In der vorliegenden Erfindung werden die Dekorrelationszeit von Mehrwege-Fading (erste Dekorrelationszeit) und die Dekorrelationszeit von Abschattungs-Fading (zweite Dekorrelationszeit) erfasst, um sowohl das Mehrwege-Fading als auch das Abschattungs-Fading mit zu berücksichtigen. Nachstehend ist die Dekorrelationszeit von Mehrwege-Fading auch als Mehrwegekohärenzzeit bezeichnet und die Dekorrelationszeit von Abschattungs-Fading auch als Abschattungsdekorrelationszeit bezeichnet.
Es kann ein beliebiges Verfahren zur Erfassung der Dekorrelationszeit implementiert werden. Die Dekorrelationszeit kann beispielweise über den Dekorrelationsabstand und die Bewegungsgeschwindigkeit einer fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtung bestimmt werden. Der Dekorrelationsabstand, so wie er hierin bezeichnet ist, ist ein Abstand, in dem, wenn mehrere Spektrumdetektionsoperationen erfolgen, die Messergebnisse als nicht korreliert zu erwarten sind, wenn die Messungen an Positionen erfolgen, die in Abstandsintervallen hiervon getrennt sind. In der vorliegenden Ausführungsform können der Dekorrelationsabstand von Mehrwege-Fading (erster Dekorrelationsabstand) und der Dekorrelationsabstand von Abschattungs-Fading (zweiter Dekorrelationsabstand) im Voraus für jede Ortskategorie gespeichert werden. Beispiele für die Ortskategorien umfassen Stadtgebiete, Vorstadtgebiete und Landgebiete. Die Anzahl von Kategorien kann natürlich drei Kategorien überschreiten. Die fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung kann die Kategorie der aktuellen Position aus der Karteninformation, in der die Kategorie von jeder Position gespeichert ist, und der aktuellen Positionsinformation erfassen, und der Dekorrelationsabstand kann anschließend über die erfasste Kategorie bestimmt werden. Alternativ kann die fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung ein Bild der Fahrzeugumgebung aufnehmen, die Kategorie der aktuellen Position per Bildanalyse erfassen und den Dekorrelationsabstand über die erfasste Kategorie bestimmen. Eine Kombination von Positionsinformation und Bildinformation wird bevorzugt. Die Dekorrelationszeit kann erhalten werden, indem der Dekorrelationsabstand durch die Bewegungsgeschwindigkeit der fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtung geteilt wird.
Jede fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung führt die Detektion zu Zeitintervallen von größer oder gleich der ersten Dekorrelationszeit (Mehrwegekohärenzzeit) wiederholt aus, um so mehrere Messungen mit wechselseitig dekorrelierten Effekten des Mehrwege-Fadings auszuführen. Folglich wird der Diversitätseffekt aus den mehreren Messungen erhalten und steigt die Messgenauigkeit entsprechend der Anzahl von Messungen. Vom Standpunkt der Messgenauigkeit her ist das Detektionsintervall vorzugweise größer oder gleich der ersten Dekorrelationszeit und ebenso so kurz wie möglich. Das Messintervall kann jedoch, unter Berücksichtigung der Kommunikationseffizienz, ebenso länger als die erste Dekorrelationszeit sein.
Die fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung führt ein drahtloses Senden von mehreren neuesten Detektionsergebnissen an die Umgebungen mit einem Intervall von größer oder gleich der zweiten Dekorrelationszeit (Abschattungsdekorrelationszeit) aus. Dies führt dazu, dass der Kanalzustand auf der Grundlage der Detektionsergebnisse bestimmt werden kann, die von mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen erhalten werden. In diesem Fall wird, da das Sendeintervall der Detektionsergebnisse auf größer oder gleich der zweiten Dekorrelationszeit gesetzt wird, der Effekt des Abschattungs-Fadings in den Messergebnissen der fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen dekorreliert. Folglich wird der Diversitätseffekt erhalten und die Messgenauigkeit erhöht. Wenn mehrere Detektionsergebnisse gesendet werden, kann jedes Detektionsergebnis separat oder ein Ergebnis, das erhalten wird, indem die mehreren Detektionsergebnisse kombiniert werden, gesendet werden.
Wenn der Kanalzustand bestimmt wird, kann jedes beliebige Verfahren zur Bestimmung, ob oder nicht ein Primärnutzer vorhanden ist, aus mehreren Detektionsergebnissen angewandt werden. Wenn beispielweise die Primärnutzerfunkwelle auch nur für eines von mehreren Detektionsergebnissen erfasst wird, kann bestimmt werden, dass dieser Kanal vom Primärnutzer genutzt wird. Der Kanal, für den die Primärnutzerfunkwelle in der vorbestimmten oder höheren Anzahl von Messungen oder in einem vorbestimmten oder höheren Verhältnis von Messungen, unter den mehreren Detektionsergebnissen, erfasst worden ist, kann ebenso als vom Primärnutzer genutzt bestimmt werden.
Vorzugsweise erfolgt die Detektion in allen der fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen synchron. Folglich führen vorzugsweise alle der fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen die Detektion innerhalb der Detektionsperiode aus und führen vorzugsweise alle der fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen die Kommunikation innerhalb der Kommunikationsperiode aus. Um solch ein Merkmal zu realisieren, sollte in allen der fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen die gleiche Dekorrelationszeit verwendet werden. In der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise die Werte, die erhalten werden, indem der erste und der zweite Dekorrelationsabstand durch die geringste Bewegungsgeschwindigkeit unter den Bewegungsgeschwindigkeiten der mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen geteilt werden, als die erste und die zweite Dekorrelationszeit verwendet.
Ferner müssen, im Meldeschritt gemäß der vorliegenden Erfindung, nicht alle der fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen die Detektionsergebnisse an die Umgebung senden. Es können beispielweise die fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen, die den zweiten Dekorrelationsabstand (Abschattungsdekorrelationsabstand) oder weiter voneinander getrennt sind, unter den mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen, die Detektionsergebnisse an die Umgebung senden. Da die Detektionsergebnisse innerhalb des zweiten Dekorrelationsabstandes offensichtlich korreliert sind, wenn die fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen, die den zweiten Dekorrelationsabstand oder weiter voneinander getrennt sind, die Detektionsergebnisse senden, kann das Kommunikationsvolumen verringert werden, ohne die Genauigkeit zu mindern.
Um den Abstand zwischen den fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen zu bestimmen, ist es erforderlich, Positionsinformation zwischen den fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen auszutauschen. Der Austausch von Positionsinformation kann anhand eines beliebigen Systems erfolgen. Die fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen können ihre Position und Bewegungsgeschwindigkeit beispielweise offensichtlich anhand einer periodischen Übertragung melden. Ein Knoten, der die Detektionsergebnisse sendet, kann auf der Grundlage der Positionsinformation über die fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen bestimmt werden. Eine führendes Fahrzeug aus der Fahrzeuggruppe, die aus mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen gebildet wird, wird beispielweise als ein Sendeknoten bestimmt, und die nächstgelegene fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung, die von dem Knoten, der als der Sendeknoten bestimmt wird, den zweiten Dekorrelationsabstand oder weiter entfernt ist, wird als der nächste Sendeknoten bestimmt. Alle der Sendeknoten können bestimmt werden, indem diese Verarbeitung wiederholt wird.
Ferner können alle der fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen die Detektionsergebnisse im Meldeschritt gemäß der vorliegenden Erfindung senden und kann ein Kanalzustand im Bestimmungsschritt unter Verwendung der Detektionsergebnisse bestimmt werden, die von einigen der fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen gesendet werden. In diesem Fall wird ein Kanalzustand vorzugsweise unter Verwendung der Detektionsergebnisse bestimmt, die von den fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen gesendet werden, die den zweiten Dekorrelationsabstand oder weiter voneinander getrennt sind, unter den mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen. Solch eine Bestimmung kann auf eine Weise gemäß obiger Beschreibung erfolgen, indem die Benachrichtigung mit der Positionsinformation von den umgebenden fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen empfangen wird.
Die vorliegende Erfindung kann ebenso derart verstanden werden, dass sie ein kooperatives Spektrumdetektionsverfahren zum Ausführen wenigstens einiger der vorstehend beschriebenen Verarbeitungsabläufe betrifft. Die vorliegende Erfindung kann ebenso derart verstanden werden, dass sie eine fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung mit Einrichtungen zum Ausführen wenigstens einiger der vorstehend beschriebenen Verarbeitungsabläufe betrifft. Ferner kann die vorliegende Erfindung ebenso derart verstanden werden, dass sie ein Computerprogramm betrifft, das einen Computer veranlasst, das vorstehend beschriebene Verfahren auszuführen. Die vorliegende Erfindung kann konfiguriert werden, indem die vorstehend beschriebenen Einrichtungen und Verarbeitungsabläufe in einer Vielzahl von möglichen Kombinationen kombiniert werden.
[Vorteilhafte Effekte der Erfindung]
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine hocheffiziente kooperative Spektrumdetektion erzielt werden.
Figurenliste

1 zeigt schematisch den Algorithmus der kooperativen Spektrumdetektion gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
2 zeigt ein funktionales Blockdiagramm der fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtung (fahrzeugeigenes bzw. fahrzeuginternes Endgerät) gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
3 zeigt ein Beispiel einer Tabelle, die in einer Dekorrelationsabstandsspeichereinheit gespeichert wird.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Ablaufs einer Detektionsintervall-Bestimmungsverarbeitung, die von der fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtung ausgeführt wird.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Ablaufs einer Sendeknotenbestimmungsverarbeitung, die von der fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtung ausgeführt wird.
6 zeigt ein Beispiel für die fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung, die als ein Sendeknoten bestimmt wird.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Ablaufs einer Detektionsverarbeitung, die von der fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtung ausgeführt wird.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Ablaufs einer Kanalzustandsbestimmungsverarbeitung, die von der fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtung ausgeführt wird.
9 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Ablaufs, der eine Modifikation der Kanalzustandsbestimmungsverarbeitung beschreibt, die von der fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtung ausgeführt wird.

[Beschreibung der Ausführungsformen]
<Systemüberblick>
Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Drahtloskommunikationssystem (Drahtloskommunikationssystem für ein Fahrzeug), das aus mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen (fahrzeugeigenen Vorrichtungen) aufgebaut ist, die eine Kommunikation unter Verwendung eines Leerraums ausführen. Der Leerraum, so wie er hierin bezeichnet ist, ist eine Frequenz, die nicht von einem Primärnutzer genutzt wird. Die fahrzeugeigene Vorrichtung verwendet, als ein Sekundärnutzer, den Leerraum innerhalb eines Bereichs frei von Interferenz mit dem Primärnutzer. Wenn die fahrzeugeigene Vorrichtung einen Kanal misst und der Kanal nicht vom Primärnutzer genutzt wird, führt die fahrzeugeigene Vorrichtung eine drahtlose Kommunikation unter Verwendung dieser Frequenz aus. Es ist erforderlich, die Detektion dahingehen, ob oder nicht der Primärnutzer die Frequenz nutzt, periodisch auszuführen, und zwar auch während der Ausführung der drahtlosen Kommunikation, und die drahtlose Kommunikation bei dieser Frequenz unmittelbar zu stoppen, sobald die Nutzung der Frequenz durch den Primärnutzer detektiert worden ist. Der Diversitätseffekt wird erzielt und die Messgenauigkeit erhöht, indem die Detektionsergebnisse, die in mehreren Zyklen von jeder fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtung während der Detektion erhalten werden, kombiniert werden, oder indem die Detektionsergebnisse, die von mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen erhalten werden, kombiniert werden.
Es ist zu erwarten, dass die Messgenauigkeit mit zunehmender Anzahl von Detektionszyklen zunimmt, wobei jedoch, wenn das zeitliche oder räumliche Intervall von Messungen gering ist, die mehreren Messungen kreuzkorreliert werden, was nicht unbedingt dabei hilft, die Messgenauigkeit zu erhöhen. Folglich sollte der geeignete Detektionsalgorithmus unter Berücksichtigung solch einer Korrelation zwischen den Messungen angewandt werden.
<Ursachen für Kanalfluktuationen>
Bei einer mobilen Kommunikation erreichen Funkwellen die Empfangsantenne aus einer Vielzahl von Richtungen. Folglich ändert sich, wenn die Funkwellen von einem mobilen Empfänger empfangen werden, die Empfangsleistung infolge einer Interferenz der Funkwellen deutlich. Dieses Phänomen wird als „Fading“ bezeichnet. Mehrere Faktoren können das Fading verursachen, wobei vergleichsweise starke unter ihnen das Mehrwege-Fading und das Abschattungs-Fading sind. Das Mehrwege-Fading ist eine Fluktuation, die auftritt, da Funkwellen, die den Nahbereich der Empfangsantenne erreicht haben, von nahen Reflexionsobjekten (Gebäude oder Bäume) reflektiert und gebeugt und über mehrere Pfade zeitlich unterschiedlich empfangen werden. Das Mehrwege-Fading ist ein Phänomen, das in einem vergleichsweise geringen Ausmaß auftritt. Das Abschattungs-Fading ist eine Fluktuation, die auftritt, da Funkwellen durch Gebäude und Geländerelief blockiert werden. Das Abschattungs-Fading ist ein Phänomen, das in einem vergleichsweise großen Ausmaß auftritt.
Das Ausmaß des Mehrwege-Fadings und Abschattungs-Fadings ist nachstehend vom Standpunkt der Dekorrelationszeit und des Dekorrelationsabstandes her beschrieben. Die Dekorrelationszeit ist eine Zeit, in der Messergebnisse als dekorreliert zu erwarten sind, wenn die Messungen an Zeitpunkten erfolgen, die das Zeitintervall hiervon beabstandet sind. Der Dekorrelationsabstand ist ein Abstand, in dem Messergebnisse als dekorreliert zu erwarten sind, wenn die Messungen an Positionen erfolgen, die das Abstandsintervall hiervon beabstandet sind, wenn mehrere Spektrumdetektionsoperationen ausgeführt werden. Genauer gesagt, die Dekorrelationszeit (Abstand) kann als eine Zeit (Abstand) definiert werden, in der der Korrelationskoeffizient zwischen den Messungen kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist (für gewöhnlich 0,5).
Das Fading-Ausmaß unterscheidet sich in Abhängigkeit der Umgebung und Frequenz. Bei dem hierin beschriebenen Beispiel werden ein Stadtbereich mit einer hohen Anzahl von mehrstöckigen Gebäuden und eine Frequenz von 700 MHz angenommen. Wenn ein Rayleigh-Model verwendet wird, kann die Dekorrelationszeit (erste Dekorrelationszeit, Mehrwegekohärenzzeit) Tc des Mehrwege-Fadings unter Verwendung der maximalen Dopplerverschiebung fm anhand der folgenden Gleichung beschrieben werden. Hierin beschreibt fc eine Kanalträgerfrequenz, v die Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs (fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung) und c die Lichtgeschwindigkeit. $\begin{array}{l} T_{c} = \frac{0.423}{ƒ_{m}} \\ ƒ_{m} = \frac{v}{c} ƒ_{c} \end{array}$
Unter den Bedingungen von fc = 700 MHz und v = 40 km/h beträgt die Mehrwegekohärenzzeit ungefähr 16 ms und der Mehrwegekohärenzabstand Dc (= v · Tc) ungefähr 20 cm. Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit v = 80 km/h beträgt, beträgt die Mehrwegekohärenzzeit Tc ungefähr 8 ms und der Mehrwegekohärenzabstand Dc ungefähr 40 cm.
Gemäß verschiedenen Modellen und aktuellen Messergebnissen beträgt der Dekorrelationsabstand des Abschattungs-Fadings (zweiter Dekorrelationsabstand, Abschattungsdekorrelationsabstand) Ds unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen ungefähr 20 m. Folglich beträgt die Abschattungsdekorrelationszeit Ts (= Ds/v), wenn die Bewegungsgeschwindigkeit v = 40 km/h beträgt, ungefähr 1800 ms. Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit v = 80 km/h beträgt, beträgt die Abschattungsdekorrelationszeit Ts ungefähr 900 ms.
Die obigen Ergebnisse zusammengefasst, ändert sich die Dekorrelationszeit, in der die Effekte des Mehrwege-Fadings und des Abschattungs-Fadings dekorreliert sind, wie folgt in Übereinstimmung mit der Bewegungsgeschwindigkeit. [Tabelle 1]

Bewegungsgeschwindigkeit (km/h) Abschattungsdekorrelationszeit Ts (ms) Mehrwegekohärenzzeit Tc (ms)

40 1800 16,3

80 900 8,2
Folglich ist das Ausmaß des Phänomens zwischen dem Mehrwege-Fading und dem Abschattungs-Fading deutlich verschieden.
<Zusammenfassung des Algorithmus für die kooperative Spektrumdetektion>
Die vorliegende Erfindung stellt einen effizienten Algorithmus für eine kooperative Spektrumdetektion bereit, der die Effekte von sowohl dem Mehrwege-Fading als auch dem Abschattungs-Fading berücksichtigt, die, wie vorstehend beschrieben, verschiedenen Ausmaßes sind. Der Algorithmus für die kooperative Spektrumdetektion ist nachstehend beschrieben.
Die vorliegende Erfindung nutzt eine zeitliche Diversität zur Handhabung des Mehrwege-Fadings geringen Ausmaßes und eine räumliche Diversität zur Handhabung des Abschattungs-Fadings, das größeren Ausmaßes ist.
Genauer gesagt, es wird eine wiederholte Detektion mit einem Zeitintervall von größer oder gleich der Mehrwegekohärenzzeit Tc (ungefähr 10 ms) in jeder fahrzeugeigenen Vorrichtung ausgeführt. Folglich werden Messergebnisse erhalten, bei denen der Effekt des Mehrwege-Fadings dekorreliert ist. Dementsprechend wird der Zeitdiversitätseffekt erzielt. Die Detektion, das in jeder fahrzeugeigenen Vorrichtung erfolgt, ist nachstehend als lokale Detektion bezeichnet.
Anschließend wird ein einziges Detektionsergebnis in einer Fahrzeuggruppe erhalten, indem die lokalen Detektionsergebnisse mit einem Zeitintervall von größer oder gleich der Abschattungsdekorrelationszeit Ts (ungefähr 1000 ms) kombiniert werden. In diesem Fall werden einzig die lokalen Detektionsergebnisse der fahrzeugeigenen Vorrichtungen verwendet, die das Abstandsintervall von größer oder gleich dem Abschattungsdekorrelationsabstand Ds beabstandet sind. Dies führt dazu, dass ein effektiver Raumdiversitätseffekt erzielt werden kann, während das Kommunikationsvolumen, das zum Melden der lokalen Detektionsergebnisse benötigt wird, unterdrückt wird. Das Melden der lokalen Detektionsergebnisse und die Bestimmung eines Kanalzustands auf deren Grundlage sind nachstehend ebenso als gemeinschaftliche Verarbeitung oder einfach als Kollaboration bezeichnet.
Der Detektionsalgorithmus ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 näher beschrieben. 1 zeigt das Timing zur Realisierung der lokalen Detektion und das Timing zur Realisierung der Kollaboration.
Die Dauer Td der Zeit, in der die lokale Detektion erfolgt, ist wesentlich kürzer als die Mehrwegekohärenzzeit Tc (Td << Tc). Dies führt dazu, dass der Kanal während der Detektionsperiode durch das zeitinvariante Mehrwege-Fading beeinträchtigt wird und als einen stationären Zustand aufweisen angenommen werden kann. Da in der Detektionsperiode keine Kommunikation erfolgt, ist diese Periode auch als eine kommunikationslose Periode (stille Periode) bezeichnet.
Das Ausführungszeitintervall Ti der lokalen Detektion in der fahrzeugeigenen Vorrichtung ist größer als die Mehrwegekohärenzzeit Tc (Ti ≥ Tc). In diesem Fall kann der Wert, der für das Detektionsintervall Ti zu verwenden ist, soweit angemessen, in Übereinstimmung mit der Detektionsgenauigkeit, die in dem System benötigt wird, oder dem zulässigen Overhead bestimmt werden. Wenn das Detektionsintervall Ti verwendet wird, das gleich der Mehrwegekohärenzzeit Tc ist (Ti = Tc), verringert sich der Kommunikationsdurchsatz, kann die Detektion jedoch mit höherer Genauigkeit erfolgen. Das Detektionsintervall Ti ist vorzugsweise derart, dass die Detektion von einigen Malen bis dutzende von Malen oder öfter über die Abschattungsdekorrelationszeit Ts ausgeführt wird, und ebenso derart, dass es nicht besonders lang ist (wie beispielweise innerhalb von 100 ms).
Wenn das Detektionsintervall als Ti angenommen wird, kann eine Gesamtzahl von N lokalen Detektionsoperationen über die Abschattungsdekorrelationszeit Ts ausgeführt werden. In diesem Fall ist N eine ganze Zahl, die durch die folgende Floor-Funktion beschrieben wird. $N = ⌊ \frac{T_{s}}{T_{i}} ⌋$
Die fahrzeugeigene Vorrichtung kombiniert N Detektionsergebnisse, um den Kanalzustand innerhalb dieser Periode zu bestimmen.
Die Kollaboration wird in Zeitintervallen Tcol ausgeführt. Folglich erfolgt die Kanalzustandsbestimmung als eine Fahrzeuggruppe auf der Grundlage der lokalen Detektionsergebnisse in mehreren fahrzeugeigenen Vorrichtungen in den Zeitintervallen Tcol. Das Kollaborationsintervall Tcol ist größer oder gleich der Abschattungsdekorrelationszeit Ts (Tcol ≥ Ts). In diesem Fall kann ein Wert, der für das Kollaborationsintervall Tcol zu verwenden ist, soweit angemessen, in Übereinstimmung mit der Detektionsgenauigkeit, die in dem System benötigt wird, und der erforderlichen Bestimmungsfrequenz des Kanalzustands bestimmt werden. Wenn das Kollaborationsintervall verwendet wird, um gleich der Abschattungsdekorrelationszeit Ts zu sein (Tcol = Ts), nimmt der Kommunikationsdurchsatz ab, wird jedoch eine häufigere Detektion ermöglicht und kann der Beginn der Nutzung durch den Primärnutzer unmittelbar detektiert werden. Der obere Grenzwert von Tcol ist derart (wie beispielweise 1 min), dass die benötigte Kanalzustandsbestimmungsfrequenz, die für das System benötigt wird, erfüllt wird.
Der Kanalzustand, d.h. ob oder nicht der Kanal vom Primärnutzer genutzt wird, wird in Kollaborationsintervallen Tcol bestimmt. Die Bestimmungsergebnisse werden an mehrere fahrzeugeigene Vorrichtungen weitergeleitet und verwendet, um zu bestimmen, ob oder nicht die Kommunikation als ein Sekundärnutzer unter Verwendung des Kanals auszuführen ist.
<Vorrichtungskonfiguration>
2 zeigt das funktionale Blockdiagramm einer fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtung (fahrzeugeigene Vorrichtung) 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die fahrzeugeigene Vorrichtung 100 weist eine Drahtloskommunikationseinheit 110, eine Steuereinheit 120 und einen Sensor 130 auf. Die Steuereinheit 120 steuert die Ausführung der Detektion auf der Grundlage von Information, die vom Sensor 130 erfasst wird. Die Drahtloskommunikationseinheit 110 führt die lokale Detektion und die Kollaboration in den Intervallen aus, die von der Steuereinheit 120 bestimmt werden. Die Steuereinheit 120 kann implementiert werden, indem ein Programm von einer CPU oder einem DSP ausgeführt wird, oder durch eine bestimmte Hardwareschaltung realisiert werden.
Der Sensor 130 weist eine GPS-Vorrichtung 131, eine Kamera 132, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 133, einen Peripheriefahrzeuginformationserfassungseinheit 134 und eine Detektionsergebnisempfangseinheit 135 auf. Die GPS-Vorrichtung 131 ist eine funktionale Einheit, die die aktuelle Position des Fahrzeugs auf der Grundlage von Signalen von einem GPS-Satelliten erfasst. Um die Genauigkeit der Positionsinformationserfassung zu erhöhen, erfolgt vorzugsweise eine Korrektur unter Verwendung eines Kreisels oder von Karteninformation. Die von der GPS-Vorrichtung 131 erfasste Positionsinformation wird verwendet, um den Ort zu bestimmen, an dem sich das Fahrzeug aktuell befindet. Die Kamera 132 nimmt Bilder der Fahrzeugumgebung auf. Das von der Kamera 132 aufgenommene Bild wird einer Bilderkennungsverarbeitung unterzogen und verwendet, um den Ort zu bestimmen, an dem sich das Fahrzeug aktuell befindet. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 133 misst die Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Die Peripheriefahrzeuginformationserfassungseinheit 134 ist eine funktionale Einheit, die Information, wie beispielsweise die Positionsinformation, die Bewegungsgeschwindigkeit und eine Bewegungsrichtung per drahtloser Kommunikation von den umgebenden fahrzeugeigenen Vorrichtungen erfasst. Die Detektionsergebnisempfangseinheit 135 ist eine funktionale Einheit, die die lokalen Detektionsergebnisse von den umgebenden fahrzeugeigenen Vorrichtungen erfasst. Die Peripheriefahrzeuginformationserfassungseinheit 134 und die Detektionsergebnisempfangseinheit 135 erfassen diese Arten von Information über die Drahtloskommunikationseinheit 110.
Die Steuereinheit 120 weist eine Geographiekategorieerfassungseinheit 121, eine Dekorrelationsabstandsspeichereinheit 122, eine Detektionsintervallbestimmungseinheit 125, eine Detektionsergebnis-Sendeknoten-Bestimmungseinheit 127, eine Detektionsergebnissendeeinheit 128 und eine Kanalzustandsbestimmungseinheit 129 auf.
Die Geographiekategorieerfassungseinheit 121 ist eine funktionale Einheit, die die Kategorie (Klasse) des Ortes, an dem sich das Fahrzeug aktuell befindet, auf der Grundlage von Information erfasst, die von der GPS-Vorrichtung 131 oder der Kamera 132 erfasst wird. Die Geographiekategorieerfassungseinheit 121 speichert Karteninformation, die eine Kategorie für jeden Ort aufweist, und erfasst die Kategorie des aktuellen Ortes auf der Grundlage von Positionsinformation, die von der GPS-Vorrichtung 131 erfasst wird. Die Geographiekategorieerfassungseinheit 121 kann ebenso die Kategorie des aktuellen Ortes erfassen, indem sie die Bilderkennungsverarbeitung, wie beispielsweise eine Mustererkennung bezüglich des von der Kamera 132 aufgenommenen Bildes ausführt.
In diesem Fall kann die Referenz für jede Ortskategorie, wie jeweils anwendbar, ausgelegt werden. Vorzugsweise wird jedoch eine Klassifizierung verwendet, bei der der Dekorrelationsabstand von Mehrwege-Fading und Abschattungs-Fading in einer einzelnen Kategorie ungefähr gleich sind. Wenn die geographische Kategorie lediglich auf der Grundlage von Positionsinformation bestimmt wird, kann die Klassifizierung in Stadtbereiche, Vorstadtbereiche und ländliche Bereiche berücksichtigt werden. Alternativ können, bei einer detaillierteren Klassifizierung, Kategorien, wie beispielsweise ein Bereich mit mehrstöckigen Gebäuden, ein Autobahnbereich, ein bergiger Bereich und ein ebener Bereich, verwendet werden. Wenn die Geographiekategorieerfassungseinheit 121 eine geographische Kategorie erfasst, indem sie das von der Kamera 132 erhaltene Bild analysiert, wird die Kategorie auf der Grundlage der umgebenden Landschaft erfasst. Wenn beispielweise eine hohe Anzahl von mehrstöckigen Gebäuden im Bild vorhanden ist, wird der Bereich in den Bereich mit mehrstöckigen Gebäuden klassifiziert, und wenn die Umgebung frei bzw. offen ist, kann der Bereich als der ebene Bereich klassifiziert werden. Wenn die Kamera 132 verwendet wird, kann eine detaillierte Kategorisierung auch dann erfolgen, wenn die detaillierte Kategorie (Klasse) nicht im Voraus für jeden Ort gespeichert worden ist. Eine Klassifizierung, die sich beispielsweise über die Zeit ändert, wie beispielsweise ein Verkehrsstau, kann ebenso für die Kategorien verwendet werden.
Die Dekorrelationsabstandsspeichereinheit 122 speichert den Dekorrelationsabstand des Mehrwege-Fadings und des Abschattungs-Fadings für jede Ortskategorie. Der Dekorrelationsabstand, so wie er hierin bezeichnet ist, ist ein Abstand, in dem Fluktuationen, die durch Mehrwege-Fading oder Abschattungs-Fading verursacht werden, als dekorreliert angenommen werden, wenn ein Intervall gleich diesem Abstand bestimmt wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Dekorrelationsabstand wie folgt definiert. Folglich ist der Dekorrelationsabstand ein Abstand, in dem die normierte Autokorrelation der Messergebnisse, die erhalten werden, wenn Messungen (gleichzeitig) an Positionen aufgeführt werden, die diesen oder weiter beabstandet sind, kleiner oder gleich 0,5 ist.
Der in der Dekorrelationsabstandsspeichereinheit 122 gespeicherte Dekorrelationsabstand kann anhand aktuell zur Verfügung stehender Verfahren bestimmt werden. Es kann beispielweise ein geeignetes Model für jede Ortskategorie erzeugt werden, um den Dekorrelationsabstand zu berechnen. Alternativ kann der Dekorrelationsabstand für jede Ortskategorie auf der Grundlage von aktuellen Messungen bestimmt werden.
3 zeigt ein Beispiel der Tabelle der Dekorrelationsabstandsspeichereinheit 122. Der Dekorrelationsabstand Dc des Mehrwege-Fadings und der Dekorrelationsabstand Ds des Abschattungs-Fadings werden für jede Ortskategorie gespeichert. Es werden drei große Klassifizierungsgruppen, d.h. Stadtbereich, Vorstadtbereich und ländlicher Bereich, und feinere Klassifizierungsgruppen für die geographischen Kategorien verwendet.
Die Detektionsintervallbestimmungseinheit 125 bestimmt das Ausführungszeitintervall Ti der lokalen Detektion, das von der Detektionseinheit 113 ausgeführt wird, und das Ausführungsintervall Tcol der Kollaboration, die von der Detektionsergebnissendeeinheit 128 ausgeführt wird. Das Ausführungsintervall Ti der lokalen Detektion, so wie es hierin bezeichnet ist, ist ein Intervall von nachdem eins Spektrumdetektion ausgeführt worden ist, bis die nächste Spektrumdetektion ausgeführt wird. Das Ausführungsintervall Ti der lokalen Detektion kann über die Gleichung Ti = Dc/v bestimmt werden, wobei Dc der Mehrwegekohärenzabstand an der aktuellen Position ist und v eine Bewegungsgeschwindigkeit der fahrzeugeigenen Vorrichtung ist. Das Ausführungsintervall Tcol der Kollaboration, so wie es hierin bezeichnet ist, ist ein Intervall von nachdem eine Kollaboration ausgeführt worden ist, bis die nächste Kollaboration ausgeführt wird. Das Ausführungsintervall Tcol der Kollaboration kann über die Gleichung Tcol = Ds/v bestimmt werden, wobei Ds den Abschattungsdekorrelationsabstand an der aktuellen Position beschreibt und v die Bewegungsgeschwindigkeit der fahrzeugeigenen Vorrichtung beschreibt.
Hierin sind die Periode, in der die lokale Detektion erfolgt (d.h. die Sendestoppperiode), und die Periode, in der die Kollaboration erfolgt, vorzugsweise in allen der fahrzeugeigenen Vorrichtungen gleich. Folglich weisen das Ausführungsintervall Ti der lokalen Detektion und das Kollaborationsintervall Tcol vorzugsweise in allen der fahrzeugeigenen Vorrichtungen die gleichen Werte auf. In der vorliegenden Ausführungsform werden das Ausführungsintervall Ti der lokalen Detektion und das Kollaborationsintervall Tcol auf der Grundlage der Bewegungsgeschwindigkeit der langsamsten fahrzeugeigenen Vorrichtung unter mehreren fahrzeugeigenen Vorrichtungen bestimmt. Aus diesem Grund wird die niedrigste Geschwindigkeit unter den umgebenden Bewegungsgeschwindigkeiten (Fahrzeuggeschwindigkeiten), die von der Peripheriefahrzeuginformationserfassungseinheit 134 erfasst werden, als v angenommen, das Ausführungsintervall Ti der lokalen Detektion über die Gleichung Ti = Dc/v bestimmt und das Kollaborationsintervall Tcol über die Gleichung Tcol = Ds/v bestimmt. Das Ausführungsintervall Ti der lokalen Detektion und das Kollaborationsintervall Tcol können in jedem Fahrzeug bestimmt werden, oder das Ausführungsintervall Ti der lokalen Detektion und das Kollaborationsintervall Tcol können in einer bestimmten spezifischen fahrzeugeigenen Vorrichtung (wie beispielweise einer fahrzeugeigenen Vorrichtung (Steuerknoten), die die Gruppe von Fahrzeugen steuert) bestimmt werden und andere fahrzeugeigene Vorrichtungen können über die bestimmten Intervalle informiert werden. In diesem Fall werden die von jeder fahrzeugeigenen Vorrichtung erfassten Messergebnisse über die Ortskategorien vorzugsweise in der spezifischen fahrzeugeigenen Vorrichtung gesammelt und wird die Ortskategorie in dieser fahrzeugeigenen Vorrichtung bestimmt.
Die Detektionsergebnis-Sendeknoten-Bestimmungseinheit 127 ist eine funktionale Einheit, die einen Knoten bestimmt, der das lokale Detektionsergebnis in Kollaboration sendet. Eine effektive räumliche Diversität kann, wie vorstehend beschrieben, realisiert werden, indem die Knoten, die das lokale Detektionsergebnis senden, den Abschattungsdekorrelationsabstand Ds oder weiter voneinander getrennt werden. Die Detektionsergebnis-Sendeknoten-Bestimmungseinheit 127 erfasst Positionsinformation über jedes Fahrzeug von der Peripheriefahrzeuginformationserfassungseinheit 134, um die Position jeder fahrzeugeigenen Vorrichtung zu bestimmen. Die führende fahrzeugeigene Vorrichtung unter den mehreren fahrzeugeigenen Vorrichtungen (Fahrzeuggruppe) wird anfangs als ein Sendeknoten bestimmt. Anschließend wird die nächstgelegene fahrzeugeigene Vorrichtung unter den fahrzeugeigenen Vorrichtungen, die den Detektionsdekorrelationsabstand Ds oder weiter von dem Knoten getrennt ist, der bereits als der Sendeknoten bestimmt worden ist, als der Sendeknoten bestimmt. Die Knoten, die die lokalen Detektionsergebnisse senden, können bestimmt werden, indem diese Bestimmungsverarbeitung wiederholt wird, bis die allerletzte fahrzeugeigene Vorrichtung erreicht ist. In der obigen Beschreibung wird das führende Fahrzeug anfangs als der Sendeknoten bestimmt und werden anschließend anderen Sendeknoten in der Rückwärtsrichtung bestimmt, kann jedoch ebenso allerletzte Fahrzeug als der Sendeknoten bestimmt werden und können anschließend die anderen Sendeknoten in der Vorwärtsrichtung bestimmt werden, oder es kann ein beliebiges Fahrzeug (wie beispielweise ein Steuerknoten) in der Fahrzeuggruppe als der Sendeknoten bestimmt werden und können anschließend andere Sendeknoten in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bestimmt werden.
Die Detektionsergebnissendeeinheit 128 ist eine funktionale Einheit, die die mehreren neuesten lokalen Detektionsergebnisse am Kollaborationsausführungszeitpunkt sendet. Die mehreren lokalen Detektionsergebnisse können in jeder beliebigen Darstellung gesendet werden. Es ist beispielweise möglich, die Anzahl von Malen zu senden, die der Primärnutzer bei den mehreren Detektionsoperationen detektiert worden ist, oder zu senden, ob oder nicht der Primärnutzer vorhanden ist, auf der Grundlage der mehreren Detektionsoperationen.
Die Kanalzustandsbestimmungseinheit 129 bestimmt den Zustand des Kanals auf der Grundlage der lokalen Detektionsergebnisse, die von den umgebenden fahrzeugeigenen Vorrichtungen gesendet werden. Der Kanalzustand kann beispielweise auf beliebige Weise über die mehreren lokalen Detektionsergebnisse bestimmt werden. Wenn beispielweise jede einzelne Detektion eine Hard-Decision ist, können eine ODER-Basis, eine UND-Basis oder eine Schwellenwertbasis (wie beispielweise eine Entscheidung per Majorität) für die lokalen Detektionsergebnisse verwendet werden. Indessen können, wenn jede einzelne Detektion eine Soft-Decision ist, eine Auswahlkombination, eine EGC (Equal Gain Combining), eine MRC (Maximum Ratio Combining) und ein LRT (Likelihood Ratio Test) für die lokalen Detektionsergebnisse verwendet werden.
Die Kanalzustandsbestimmungseinheit 129 sendet das Bestimmungsergebnis unter Verwendung der Drahtloskommunikationseinheit 110 an andere fahrzeugeigene Vorrichtungen. Wenn der Kanal vom Primärnutzer genutzt wird, sollte die Nutzung hiervon durch den Sekundärnutzer unmittelbar gestoppt werden. Es ist nicht stets erforderlich, dass die Kanalzustandsbestimmungseinheit 129 in allen der fahrzeugeigenen Vorrichtungen vorgesehen ist. Folglich ist es ausreichend, dass solch eine Einheit einzig in der fahrzeugeigenen Vorrichtung vorgesehen ist, die die Kanalzustandsbestimmungsverarbeitung ausführt. Umgekehrt kann die Kanalzustandsbestimmungseinheit 129 in allen der fahrzeugeigenen Vorrichtungen vorgesehen sein. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, das Kanalzustandsbestimmungsergebnis an andere fahrzeugeigene Vorrichtungen zu senden.
Die Detektionseinheit 113 führt, am von der Steuereinheit 120 bestimmten Zeitpunkt, die Detektion dahingehend aus, ob oder nicht der Primärnutzer den Kanal verwendet. Es kann jeder beliebige Detektionsalgorithmus verwendet werden und, ob oder nicht die Frequenz verwendet wird, kann per Energiedetektion, Wavelet-Zerlegungsverfahren, Pilottondetektion, Eigenwert-basierter Detektion, Merkmalsdetektion und Matched-Filter-Verfahren in Übereinstimmung mit dem für die Erfassung verwendeten Drahtlosekommunikationssystem bestimmt werden.
Die Detektionseinheit 113 führt mehrere Detektionsoperationen aus, wenn die Kollaboration erfolgt. Die Bestimmung jeder Detektion kann „hard“ oder „soft“ sein. Das Ergebnis der lokalen Detektion auf der Grundlage der mehreren Detektionsergebnisse kann ebenso eine Hard-Decision oder eine Soft-Decision sein. Wenn eine Hard-Decision verwendet wird, wird das Vorhandensein des Primärnutzers anhand der ODER-Basis, der UND-Bases und der Schwellenwertbasis bestimmt. Im Falle der Soft-Decision wird die Wahrscheinlichkeit bestimmt, mit der der Primärnutzer vorhanden ist. Im Falle der Soft-Decision wird vorzugsweise ferner die Zuverlässigkeit der Bestimmung auf der Grundlage der Empfangssignalintensität oder des SNR hinzugefügt.
<Verfahren>
Das kooperative Detektionsverfahren, das von der fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt wird, ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die Beschreibung erfolgt in der Annahme, dass der Dekorrelationsabstand für jede Ortskategorie im Voraus in der Dekorrelationsabstandsspeichereinheit 122 gespeichert worden ist.
(Detektionsintervall-Bestimmungsverarbeitung)
4 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Ablaufs der Detektionsintervall-Bestimmungsverarbeitung. Bei dem hierin beschriebenen System bestimmt eine von mehreren fahrzeugeigenen Vorrichtungen das Detektionsintervall und meldet dieses an andere fahrzeugeigene Vorrichtungen. Die fahrzeugeigene Vorrichtung, die das Detektionsintervall bestimmt, ist als ein Steuerknoten bezeichnet, und die anderen fahrzeugeigenen Vorrichtungen sind als gewöhnliche Knoten bezeichnet. Der Steuerknoten kann gleich oder verschieden von dem Knoten sein, der die Fahrzeuggruppensteuerung ausführt.
Die gewöhnlichen Knoten erfassen Positionsinformation von jeder GPS-Vorrichtung 131 und nehmen das Bild der Fahrzeugumgebung über die Kamera 132 auf (Schritt S101). Die Geographiekategorieerfassungseinheit 121 bestimmt die Kategorie des aktuellen Ortes über die erfasste Positionsinformation und das Bild der Fahrzeugumgebung (Schritt S103). Die Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs (Fahrzeuggeschwindigkeit) wird vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 133 erfasst (Schritt S105). Der gewöhnliche Knoten sendet die Kategorie des aktuellen Ortes, der in Schritt S103 bestimmt worden ist, und die Fahrzeuggeschwindigkeit, die in Schritt S105 erfasst worden ist, an den Steuerknoten (Schritt S107).
Der Steuerknoten erfasst, über die Peripheriefahrzeuginformationserfassungseinheit 134, die Ortskategorie und die Fahrzeuggeschwindigkeit, die von den gewöhnlichen Knoten gesendet werden (Schritt S109). Die Detektionsintervallbestimmungseinheit 125 des Steuerknotens bestimmt die Kategorie des aktuellen Ortes auf der Grundlage der Ortskategorie, die von den gewöhnlichen Knoten gesendet wird, und der Ortskategorie, die von der Geographiekategorieerfassungseinheit 121 des Host-Knotens erfasst wird. Der Mehrwegekohärenzabstand Dc und der Abschattungsdekorrelationsabstand Ds entsprechend den bestimmten Kategorien werden von der Dekorrelationsabstandsspeichereinheit 122 erfasst (Schritt S111). Es kann beispielweise ein Verfahren zur Bestimmung der Kategorie in Übereinstimmung mit einer Entscheidung per Majorität (Mehrheitsentscheidung) zur Bestimmung der geographischen Kategorie berücksichtigt werden.
Die Detektionsintervallbestimmungseinheit 125 des Steuerknotens erfasst die niedrigste Fahrzeuggeschwindigkeit (diese Geschwindigkeit ist durch v gekennzeichnet) unter den Fahrzeuggeschwindigkeiten, die von den gewöhnlichen Knoten gesendet werden, und der Fahrzeuggeschwindigkeit des Host-Knotens (Schritt S113). Anschließend wird die Dekorrelationszeit des Mehrwege-Fadings und des Abschattungs-Fadings über die Fahrzeuggeschwindigkeit v und den Dekorrelationsabstand des Mehrwege-Fadings und des Abschattungs-Fading berechnet (Schritt S115). Folglich wird die Mehrwegekohärenzzeit Tc über die Gleichung Tc = Dc/v bestimmt und der Abschattungsdekorrelationsabstand Ds über die Gleichung Ds = Ts/v bestimmt.
Die Detektionsintervallbestimmungseinheit 125 bestimmt das Kollaborationsintervall Tcol als die Abschattungsdekorrelationszeit Ts (Schritt S117). Es ist jedoch nicht stets erforderlich, dass Tcol gleich Ts ist, sondern es kann ebenso eine längere Zeit verwendet werden. Der obere Grenzwert von Tcol wird auf der Grundlage einer Zeit bestimmt, bei der die Kanalbestimmung erfolgen sollte. Wenn es beispielweise erforderlich ist, die Kanalbestimmung wenigstens einmal pro Minute auszuführen, beträgt der obere Grenzwert von Tcol 1 min (60 s).
Anschließend bestimmt die Detektionsintervallbestimmungseinheit 125 das Ausführungsintervall Ti der lokalen Detektion auf der Grundlage des Kollaborationsintervalls Tcol. Folglich wird die ganze Zahl N als N = Floor (Ts/Tc) genommen und wird das lokale Detektionsintervall über die Gleichung Ti = Tcol/N bestimmt. Hierin beschreibt Floor die Floor-Funktion. Bei solch einer Bestimmung ist die Bedingung von Ti ≥ Ts erfüllt.
Die Detektionsintervallbestimmungseinheit 125 des Steuerknotens sendet das Kollaborationsintervall Tcol und das Ausführungsintervall Ti der lokalen Detektion, die auf die vorstehend beschriebene Weise bestimmt worden sind, an die umgebenden Knoten (Schritt S121). Die gewöhnlichen Knoten empfangen das Kollaborationsintervall Tcol und das Ausführungsintervall Ti der lokalen Detektion vom Steuerknoten und realisieren anschließend die Detektionsverarbeitung unter Verwendung dieser Werte (Schritt S123).
Die in der 4 gezeigte Detektionsintervall-Bestimmungsverarbeitung kann an einem beliebigen Zeitpunkt ausgeführt werden. Da sich die Umgebung mit der Bewegung der Fahrzeuggruppe und der Zeit ändert, wird die Detektionsintervall-Bestimmungsverarbeitung vorzugsweise periodisch ausgeführt. Ferner kann der Steuerknoten ebenso die aktuelle Ortskategorie einzig über die Positionsinformation auf dem aufgenommenen Bild bestimmen, die von dem Host-Knoten erfasst wird, ohne das Senden von Positionsinformation und des aufgenommenen Bildes von den gewöhnlichen Knoten an den Steuerknoten zu nutzen.
(Sendeknotenbestimmungsverarbeitung)
Die Verarbeitung zur Bestimmung des Knotens, der die lokalen Detektionsergebnisse an die Umgebung sendet (Sendeknotenbestimmungsverarbeitung), ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 5 beschrieben. Der Steuerknoten erfasst über die Peripheriefahrzeuginformationserfassungseinheit 134 die von den gewöhnlichen Knoten gesendete Positionsinformation (Schritt S201). Dies führt dazu, dass das Positionsverhältnis der Fahrzeuge, die aus den gewöhnlichen Knoten und dem Steuerknoten bestehen, bestimmt werden kann.
Die Detektionsergebnis-Sendeknoten-Bestimmungseinheit 127 bestimmt anfangs die fahrzeugeigene Vorrichtung, die sich im führenden Fahrzeug der Fahrzeuggruppe befindet, als den Sendeknoten (Schritt S203). Anschließend wird die fahrzeugeigene Vorrichtung in der kürzesten Entfernung unter den fahrzeugeigenen Vorrichtungen, die sich in dem Abschattungsdekorrelationsabstand Ds oder weiter hinter der fahrzeugeigenen Vorrichtung befinden, die als der Sendeknoten bestimmt worden ist, als der Sendeknoten bestimmt (Schritt S205). Wenn eine fahrzeugeigene Vorrichtung hinter diesem Knoten vorhanden ist (Schritt S207=JA), wird die Verarbeitung von Schritt S204 wiederholt ausgeführt. Sobald die Sendeknotenbestimmungsverarbeitung in Bezug auf alle Fahrzeuge der Gruppe abgeschlossen worden ist, meldet der Steuerknoten den bestimmten Sendeknoten an die umgebenden fahrzeugeigenen Vorrichtungen (Schritt S209).
Wenn die Sendeknoten so bestimmt werden, wird das Sendeknotenintervall, wie in 6 gezeigt, wenigstens größer oder gleich dem Abschattungsdekorrelationsabstand Ds.
Die vorstehend beschriebene Sendeknotenbestimmungsverarbeitung kann an einem beliebigen Zeitpunkt erfolgen. Das Positionsverhältnis in der Fahrzeuggruppe ändert sich zu jeder Zeit. Folglich erfolgt die Sendeknotenbestimmungsverarbeitung vorzugsweise periodisch.
(Lokale Detektionsverarbeitung)
Die von jeder fahrzeugeigenen Vorrichtung realisierte lokale Detektionsverarbeitung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 7 beschrieben. Anfangs, wenn das Ausführungsintervall Ti der lokalen Detektion seit der vorherigen Detektion verstrichen ist (Schritt S310=JA), führt die Detektionseinheit 113 die lokale Detektion aus. Indessen erfolgt, wenn das Ausführungsintervall Ti der lokalen Detektion seit der vorherigen Detektion nicht verstrichen ist (Schritt S301=NEIN), vorausgesetzt, dass der Primärnutzer keine Kommunikation ausführt, eine Kommunikation (diese Verarbeitung ist im Ablaufdiagramm nicht gezeigt). Das lokale Detektionsergebnis wird temporär im Speicher gespeichert (Schritt S305). In diesem Fall wird bestimmt, ob das Kollaborationsintervall Tcol seit der vorherigen Kollaboration verstrichen ist (Schritt S307). Wenn das Kollaborationsintervall nicht verstrichen ist (Schritt S307=NEIN), kehrt der Verarbeitungsablauf zu Schritt S301 zurück. Wenn das Kollaborationsintervall Tcol seit der vorherigen Kollaboration verstrichen ist (Schritt S307=JA), wird das Ergebnis der lokalen Detektion auf der Grundlage der N neuesten (N = Floor (Ts/Tc)) Detektionsergebnisse bestimmt. Jedes lokale Detektionsergebnis kann aus den N Detektionsergebnisses gewonnen werden. Wenn der Primärnutzer beispielweise eine vorbestimmte oder größere Anzahl von Malen (N Mal) erfasst worden ist, kann der Kanal als vom Primärnutzer genutzt bestimmt werden. Wenn der Host-Knoten als ein Sendeknoten für ein lokales Detektionsergebnis bestimmt wird (Schritt S311=JA), wird das lokale Detektionsergebnis drahtlos gesendet (Schritt S313).
Da der Knoten, der das lokale Detektionsergebnis sendet, einzig der Knoten ist, der als der Sendeknoten bestimmt wird, kann die lokale Detektion ebenso nur dann erfolgen, wenn der Host-Knoten als der Sendeknoten bestimmt wird.
(Kanalzustandsbestimmungsverarbeitung)
Die Kanalzustandsbestimmungsverarbeitung, die auf der Grundlage von mehreren lokalen Detektionsergebnissen erfolgt, ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 8 beschrieben. Die Verarbeitung kann von jeder beliebigen fahrzeugeigenen Vorrichtung in der Fahrzeuggruppe ausgeführt werden. Diese Verarbeitung wird beispielweise vom Steuerknoten ausgeführt. Alternativ kann die Kanalzustandsbestimmungsverarbeitung von einer Vorrichtung verschieden von der fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtung, wie beispielsweise einer Einheit am Straßenrand, ausgeführt werden.
Die Kanalzustandsbestimmungseinheit 129 empfängt die lokalen Detektionsergebnisse vom Sendeknoten für ein lokales Detektionsergebnis über die Detektionsergebnisempfangseinheit 135 (Schritt S401). Anschließend wird der Kanalzustand bestimmt, indem die mehreren empfangenen lokalen Detektionsergebnisse und das lokale Detektionsergebnis im Host-Knoten kombiniert werden (Schritt S403). Es kann ein beliebiges Bestimmungskriterium verwendet werden. Wenn das Vorhandensein des Primärnutzers beispielweise in einer vorbestimmten oder größeren Anzahl detektiert worden ist, unter den mehreren lokalen Detektionsergebnissen, wird bestimmt, dass der Kanal vom Primärnutzer genutzt wird. Die Kanalzustandsbestimmungseinheit 129 sendet die vorstehend beschriebenen Bestimmungsergebnisse über die Drahtloskommunikationseinheit 110 an die umliegenden Fahrzeuge (Schritt S405). Wenn der Primärnutzer die Kommunikation unter Verwendung des Kanals gestartet hat, werden die fahrzeugeigenen Vorrichtungen unmittelbar hierüber informiert und wird die Nutzung des Kanals durch die fahrzeugeigenen Vorrichtungen als die Sekundärnutzer unmittelbar gestoppt.
<Effekte>
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden, wenn mehrere fahrzeugeigene Vorrichtungen eine kooperative Spektrumdetektion ausführen, die zeitliche Diversität und die räumliche Diversität effektiv verwendet. Folglich kann eine genaue Spektrumdetektion erfolgen, während die Anzahl von Detektionszyklen und die Anzahl von Sendezyklen der Detektionsergebnisse unterdrückt werden.
<Modifikationen>
In der obigen Beschreibung wird der Knoten bestimmt, der das lokale Detektionsergebnis senden wird, und bewirkt, dass einzig der bestimmte Knoten das lokale Detektionsergebnis sendet. Es können jedoch alle der Knoten die lokalen Detektionsergebnisse senden, um den Knoten zu bestimmen, von dem die lokalen Detektionsergebnisse zu verwenden sind, in dem Knoten, der den Kanalzustand bestimmt. In diesem Fall sind die Detektionsergebnis-Sendeknoten-Bestimmungseinheit 127 und die Sendeknotenbestimmungsverarbeitung (5) nicht erforderlich und führt die Kanalzustandsbestimmungseinheit 129 stattdessen die folgende Verarbeitung aus.
Nachstehend ist die von der Kanalzustandsbestimmungseinheit 129 gemäß der Modifikation ausgeführte Verarbeitung unter Bezugnahme auf das in der 9 gezeigte Ablaufdiagramm beschrieben. Zunächst empfängt die Kanalzustandsbestimmungseinheit 129 die lokalen Detektionsergebnisse von jeder fahrzeugeigenen Vorrichtung (Schritt S501). Anschließend wird Positionsinformation über jede fahrzeugeigene Vorrichtung erfasst (Schritt S503). Die lokalen Detektionsergebnisse und die Positionsinformation können unabhängig gesendet werden, werden jedoch vorzugsweise gleichzeitig gesendet. Da das Positionsverhältnis der fahrzeugeigenen Vorrichtungen auf der Grundlage der Positionsinformation bestimmt werden kann, entscheidet die Kanalzustandsbestimmungseinheit 129, den Kanalzustand unter Verwendung des lokalen Detektionsergebnisses der führenden fahrzeugeigenen Vorrichtung zu bestimmen (Schritt S505). Die fahrzeugeigene Vorrichtung, die die lokalen Detektionsergebnisse für die Kanalzustandsbestimmung verwendet, ist hierin als ein repräsentativer Knoten bezeichnet. Anschließend bestimmt die Kanalzustandsbestimmungseinheit 129, als einen repräsentativen Knoten, die fahrzeugeigenen Vorrichtungen in der kürzesten Entfernung, unter den fahrzeugeigenen Vorrichtungen, die sich in einem Abschattungsdekorrelationsabstand Ds oder weiter hinter der fahrzeugeigenen Vorrichtung befinden, die als der Sendeknoten bestimmt worden ist (Schritt S507). Die Verarbeitung in Schritt S507 wird wiederholt ausgeführt, solange die fahrzeugeigenen Vorrichtungen hinter diesem Knoten vorhanden sind (Schritt S509=JA). Sobald die Repräsentativer-Knoten-Bestimmungsverarbeitung bezüglich der gesamten Fahrzeuggruppe abgeschlossen worden ist, wird der Kanalzustand auf der Grundlage der lokalen Detektionsergebnisse der repräsentativen Knoten bestimmt (Schritt S511) und wird das Bestimmungsergebnis an die umgebenden fahrzeugeigenen Vorrichtungen gesendet (Schritt S513).
Bei der Repräsentativer-Knoten-Bestimmung kann das allerletzte Fahrzeug als der repräsentative Knoten bestimmt werden und können andere repräsentative Knoten in der Vorwärtsrichtung bestimmt werden oder kann ein beliebiges Fahrzeug (wie beispielweise ein Steuerknoten) in der Fahrzeuggruppe als der repräsentative Knoten bestimmt werden und können andere repräsentative Knoten in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bestimmt werden.
Auf diese Weise kann der Kanalzustand unter Verwendung von mehreren dekorrelierten Detektionsergebnissen bestimmt werden, so dass die Bewegungsgeschwindigkeit erhöht wird. Ferner wird eine gute Effizienz erzielt, wenn die Verarbeitung zur Bestimmung des Sendeknotens für das lokale Detektionsergebnis und die Verarbeitung zum Melden dieses ausgelassen werden können.
Bezugszeichenliste

100: fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung
110: Drahtloskommunikationseinheit
113: Detektionseinheit
120: Steuereinheit
121: Geographiekategorieerfassungseinheit
122: Dekorrelationsabstandsspeichereinheit
125: Detektionsintervallbestimmungseinheit
127: Detektionsergebnis-Sendeknoten-Bestimmungseinheit
128: Detektionsergebnissendeeinheit
129: Kanalzustandsbestimmungseinheit
130: Sensor
131: GPS-Vorrichtung
132: Kamera
133: Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
134: Peripheriefahrzeuginformationserfassungseinheit
135: Detektionsergebnisempfangseinheit

Claims

Kooperatives Spektrumdetektionsverfahren, das von mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen ausgeführt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: - einen Dekorrelationszeiterfassungsschritt, in dem jede fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung eine erste Dekorrelationszeit, die ein Zeitintervall beschreibt, in dem Kanalfluktuationen infolge von Mehrwege-Fading dekorreliert werden, und eine zweite Dekorrelationszeit, die ein Zeitintervall beschreibt, in dem Kanalfluktuationen infolge von Abschattungs-Fading dekorreliert werden, erfasst; - einen Detektionsschritt, in dem jede fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung eine Detektion in einem Zeitintervall von größer oder gleich der ersten Dekorrelationszeit wiederholt ausführt; - einen Meldeschritt, in dem jede fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung ein drahtloses Senden von mehreren neuesten Detektionsergebnissen in einem Zeitintervall von größer oder gleich der zweiten Dekorrelationszeit ausführt; und - einen Bestimmungsschritt, in dem wenigstens eine der mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen einen Zustand eines Kanals auf der Grundlage der mehreren Detektionsergebnisse bestimmt, die von den mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen gesendet werden.
Kooperatives Spektrumdetektionsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion im Detektionsschritt von den mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen synchron ausgeführt wird.
Kooperatives Spektrumdetektionsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner den folgenden Schritt aufweist: - einen Dekorrelationsabstandserfassungsschritt zur Erfassung eines ersten Dekorrelationsabstandes, der einen Abstand beschreibt, in dem Kanalfluktuationen infolge des Mehrwege-Fadings dekorreliert werden, und eines zweiten Dekorrelationsabstandes, der einen Abstand beschreibt, in dem Kanalfluktuationen infolge des Abschattungs-Fadings dekorreliert werden, wobei - die erste und zweite Dekorrelationszeit, im Dekorrelationsabstandserfassungsschritt, berechnet werden, indem der erfasste erste und zweite Dekorrelationsabstand durch die niedrigste Bewegungsgeschwindigkeit unter Bewegungsgeschwindigkeiten der mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen geteilt werden.
Kooperatives Spektrumdetektionsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner die folgenden Schritte aufweist: - einen Speicherschritt zur Speicherung des ersten und zweiten Dekorrelationsabstandes für jede Ortskategorie; und - einen Umgebungserkennungsschritt zur Erfassung von Positionsinformation über die fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung oder eines Umgebungsbildes hiervon und Bestimmung einer Kategorie des Ortes, an dem sich die fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung befindet, auf der Grundlage der erfassten Positionsinformation oder des erfassten Umgebungsbildes, wobei - im Dekorrelationsabstandserfassungsschritt, der erste und zweite Dekorrelationsabstand an dem Ort, an dem sich die fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung befindet, auf der Grundlage der Kategorie des Ortes, die im Umgebungserkennungsschritt erkannt wird, und des ersten und zweiten Dekorrelationsabstandes für jede Kategorie von Orten, die im Speicherschritt gespeichert werden, erfasst werden.
Kooperatives Spektrumdetektionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsergebnisse, im Meldeschritt, von fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen gesendet werden, die den zweiten Dekorrelationsabstand oder weiter voneinander getrennt sind, unter den mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen.
Kooperatives Spektrumdetektionsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner die folgenden Schritte aufweist: - einen Positionsinformationsmeldeschritt zum Melden von Positionsinformation über die fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen an die Umgebung; und - einen Sendeknotenbestimmungsschritt zur Bestimmung einer fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtung, die das Detektionsergebnis im Meldeschritt sendet, auf der Grundlage von Positionsinformation über die mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen, die im Positionsinformationsmeldeschritt gemeldet wird.
Kooperatives Spektrumdetektionsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass - der Sendeknotenbestimmungsschritt die folgenden Schritte aufweist: - Bestimmen einer führenden fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtung, unter den mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen, als die fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung, die das Detektionsergebnis sendet, und - wiederholtes Bestimmen der nächstgelegenen fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtung, die den zweiten Dekorrelationsabstand oder weiter von der fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtung getrennt ist, die dahingehend bestimmt wird, dass sie das Detektionsergebnis sendet, als die fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung, die das Detektionsergebnis sendet.
Kooperatives Spektrumdetektionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass - im Meldeschritt, alle der mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen das Detektionsergebnis senden; und - im Bestimmungsschritt, der Kanalzustand unter Verwendung der Detektionsergebnisse bestimmt wird, die von den fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen gesendet werden, die den zweiten Dekorrelationsabstand oder weiter voneinander getrennt sind, unter den mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen.
Kooperatives Spektrumdetektionsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner den folgenden Schritt aufweist: - einen Positionsinformationsmeldeschritt zum Melden von Positionsinformation über die fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen an die Umgebung, wobei - im Bestimmungsschritt, das Detektionsergebnis dahingehend, welche fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung zu verwenden ist, um den Kanalzustand zu bestimmen, auf der Grundlage von Positionsinformation über die mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen bestimmt wird, die im Positionsinformationsmeldeschritt gemeldet wird.
Fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung, die ein Drahtlosekommunikationssystem bildet, das aus mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen aufgebaut ist, die eine kooperative Spektrumdetektion ausführen, wobei die fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung aufweist: - eine Dekorrelationszeiterfassungseinrichtung zur Erfassung einer ersten Dekorrelationszeit, die ein Zeitintervall beschreibt, in dem Kanalfluktuationen infolge von Mehrwege-Fading dekorreliert sind, und einer zweiten Dekorrelationszeit, die ein Zeitintervall beschreibt, in dem Kanalfluktuationen infolge von Abschattungs-Fading dekorreliert sind; - eine Detektionseinrichtung zum wiederholten Ausführen einer Detektion in einem Zeitintervall von größer oder gleich der ersten Dekorrelationszeit; - eine Detektionsergebnismeldeeinrichtung zum Ausführen eines drahtlosen Sendens von mehreren neuesten Detektionsergebnissen in einem Zeitintervall von größer oder gleich der zweiten Dekorrelationszeit; und - eine Kanalzustandsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung eines Zustandes eines Kanals auf der Grundlage der mehreren Detektionsergebnisse, die von den mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen gesendet werden.
Fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: - eine Dekorrelationsabstandserfassungseinrichtung zur Erfassung eines ersten Dekorrelationsabstandes, der einen Abstand beschreibt, in dem Kanalfluktuationen infolge des Mehrwege-Fadings dekorreliert sind, und eines zweiten Dekorrelationsabstandes, der einen Abstand beschreibt, in dem Kanalfluktuationen infolge des Abschattungs-Fadings dekorreliert sind, wobei - die erste Dekorrelationszeit und die zweite Dekorrelationszeit von der Dekorrelationsabstandserfassungseinrichtung berechnet werden, indem der erfasste erste Dekorrelationsabstand und der erfasste zweite Dekorrelationsabstand durch die geringste Bewegungsgeschwindigkeit unter Bewegungsgeschwindigkeiten der mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen geteilt werden.
Fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: - eine Dekorrelationsabstandsspeichereinrichtung zur Speicherung des ersten Dekorrelationsabstandes und des zweiten Dekorrelationsabstandes für jede Ortskategorie; und - eine Umgebungserkennungseinrichtung zur Erfassung von Positionsinformation über die fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung oder eines Umgebungsbildes hiervon und Bestimmung einer Kategorie des Ortes, an dem sich die fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung befindet, auf der Grundlage der erfassten Positionsinformation oder des erfassten Umgebungsbildes, wobei - die Dekorrelationsabstandserfassungseinrichtung den ersten Dekorrelationsabstand und den zweiten Dekorrelationsabstand an dem Ort, an dem sich die fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung befindet, auf der Grundlage der Kategorie des Ortes, die von der Umgebungserkennungseinrichtung erkannt wird, und des ersten Dekorrelationsabstandes und des zweiten Dekorrelationsabstandes für jede Kategorie von Orten, die in der Dekorrelationsabstandsspeichereinrichtung gespeichert werden, erfasst.
Fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: - eine Peripheriefahrzeuginformationserfassungseinrichtung zur Erfassung von Positionsinformation über weitere fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtungen; und - eine Sendeknotenbestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtung, die die mehreren Detektionsergebnisse sendet, auf der Grundlage der Positionsinformation über die mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen, die von der Peripheriefahrzeuginformationserfassungseinrichtung erfasst worden ist.
Fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeknotenbestimmungseinrichtung - eine führende fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung, unter den mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen, als die fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung bestimmt, die das Detektionsergebnis sendet; und - wiederholt die nächstgelegene fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung, die den zweiten Dekorrelationsabstand oder weiter von der fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtung getrennt ist, die dahingehend bestimmt wird, dass sie das Detektionsergebnis sendet, als die fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung bestimmt, die das Detektionsergebnis sendet.
Fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: - eine Peripheriefahrzeuginformationserfassungseinrichtung zur Erfassung von Positionsinformation über weitere fahrzeugeigene Drahtloskommunikationsvorrichtungen, wobei - die Kanalzustandsbestimmungseinrichtung einen Kanalzustand bestimmt, indem sie die Detektionsergebnisse verwendet, die von fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen gesendet werden, die den zweiten Dekorrelationsabstand oder weiter voneinander getrennt sind, unter den mehreren fahrzeugeigenen Drahtloskommunikationsvorrichtungen.