JP2011234211A - 無線機、無線通信システム及び通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】路側通信機などの無線機の時刻精度が低下した場合の対処を可能とする。
【解決手段】 本発明は、無線送信を行うことが可能な送信可能時間内において送信を行う無線機に関するものである。無線機は、前記無線機の時刻精度低下を検出する検出部と、前記検出部によって前記時刻精度低下が検出されると、送信を異常時送信モードで行うように制御をする送信制御部と、を備えている。前記送信制御部には、時刻精度低下に対処するために予め決められた送信方式が前記異常時送信モードとして設定されている。
【選択図】 図８

Description

本発明は、例えば、高度道路交通システム（ＩＴＳ：Intelligent Transport System）の構成要素として好適な無線機、無線通信システム、及び、通信制御方法に関するものである。

近年、交通安全の促進や交通事故の防止を目的として、道路に設置されたインフラ装置からの情報を受信し、或いは車両同士で情報交換を行い、これらの情報を活用することで車両の安全性を向上させる高度道路交通システムが検討されている（例えば、特許文献１参照）。
かかる高度道路交通システムは、主として、インフラ側の無線通信装置である複数の路側通信機と、各車両に搭載される無線通信装置である複数の車載通信機とによって構成される。

この場合、各通信主体間で行う通信の組み合わせには、路側通信機同士が行う路路間通信と、路側通信機と車載通信機とが行う路車（又は車路）間通信と、車載通信機同士が行う車車間通信とが含まれる。

特許第２８０６８０１号公報

上記高度道路交通システムにおいては、車車間通信をはじめ、路車間通信や路路間通信及び路歩間通信も含め、これらの各通信の共存を図るに当たって、帯域を有効利用してどのような通信制御を行うかが課題となる。
そこで、限られた周波数帯域内で路路間、路車間及び車車間の各通信を行うべく、マルチアクセス(Multiple Access)が用いられることが検討されている。

このマルチアクセス方式としては、周波数分割多重（ＦＤＭＡ：Frequency Division Multiple Access ）や符号分割多重（ＣＤＭＡ：Code Division Multiple Access）があるが、山間部などで少数の車載通信機のみでの通信も想定される車車間通信のマルチアクセス方式としては、例えばＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access ）に代表される自律的なランダムアクセス方式を採用するのが好ましい。
しかし、路側通信機が存在するエリアでは、路車間通信、路路間通信及び車車間通信が共存する。

この場合、インフラ側である路側通信機が取り扱う情報の優先度が高いのが一般的であることから、車車間通信よりも路車間通信や路路間通信が優先的に行われる仕組みが必要である。
このように、路側通信機の情報送信を優先的に行うためには、通信を行う時間を分割して路側通信機の送信専用の時間スロット（送信可能時間）を設ける、時分割多重（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access）によるマルチアクセスが有効となる。

従って、例えば、交差点ごとに設置された複数の路側通信機群で構成される通信システムを想定すると、路側通信機が無線送信する路側からの無線送信専用のタイムスロットをＴＤＭＡ方式で割り当て、残ったタイムスロットをＣＳＭＡ方式による車車間通信に使用させるのが、合理的な通信システムになると考えられる。

また、一つのタイムスロットを複数の路側通信機で利用する場合、一つのタイムスロットは、複数の路側通信機に時分割によって割り当てられる。
この場合、各路側通信機からの送信タイミングを制御するため、各路側通信機は他の路側通信機との時刻同期機能を有している必要がある。

また、車車間通信が、路側からの無線送信専用のタイムスロット以外の時間帯でだけ行われるようにするため、車載通信機も、路側通信機が送信する時刻情報を基準にして、路側通信機に同期しておく必要がある。
車載通信機が、路側通信機に同期していないと、車載通信機は、通信すべきでない時刻（路側からの無線送信専用のタイムスロット内の時刻）に送信してしまい、路車間通信と電波干渉が生じる。

しかし、車載通信機が、路側通信機に同期していたとしても、同期元である路側通信機の時刻精度が低いと、車載通信機は、やはり、通信すべきでない時刻に送信してしまい、他の路車間通信の電波と干渉するおそれがある。
しかも、路側通信機の時刻精度が低いと、その路側通信機自身の路車間通信が、他の路側通信機の路車間通信に割り当てられた時刻に行われて、電波干渉が生じるおそれもある。

本発明は、このような問題に鑑み、路側通信機などの無線機の時刻精度が低下した場合の対処を可能とすることを目的とするものである。

（１）本発明は、無線送信を行うことが可能な送信可能時間内において送信を行う無線機であって、前記無線機の時刻精度低下を検出する検出部と、前記検出部によって前記時刻精度低下が検出されると、送信を異常時送信モードで行うように制御をする送信制御部と、を備え、前記送信制御部には、時刻精度低下に対処するために予め決められた送信方式が前記異常時送信モードとして設定されていることを特徴とする無線機である。

上記本発明によれば、時刻精度に対処するための送信方式を予め決めておけば、時刻精度低下時に、その送信方式を異常時送信モードとして実行することができ、時刻精度低下時の対処が可能となる。

（２）前記異常時送信モードは、時刻精度低下によって他の無線機に電波干渉を与えるのを回避するように送信を行うか、又は自機の時刻精度低下を他の無線機が把握するための情報を送信情報に含めて送信を行うモードであるのが好ましい。他の無線機に電波干渉を与えるのを回避するように送信すれば、時刻精度が低下していても、電波干渉の問題は生じない。また、自機の時刻精度低下を他の無線機が把握できれば、他の無線機側で自律的に時刻精度に対処することが期待できる。

（３）前記送信情報は、前記送信情報が無線機によって中継された中継回数を示す中継情報を含み、自機の時刻精度低下を他の無線機が把握するための前記情報は、前記中継情報が、実際の中継回数よりも大きな値に設定されたものであるのが好ましい。中継回数を実際よりも大きな値に設定しておけば、他の無線機において時刻精度が低いことを把握できる。しかも、この場合、時刻精度低下を示す情報用の領域を確保する必要がなく、通信データの増大化を防止できる。

（４）時刻精度低下によって他の無線機に電波干渉を与えるのを回避するように送信を行う前記モードは、自機の送信タイミングをキャリアセンスで決定して送信を行うモードであるのが好ましい。この場合、他の無線機が送信していないタイミングをキャリアセンスによって検出して、送信タイミングが決定されるため、時刻精度の低下は問題とならなくなる。

（５）前記検出部は、他の無線機から信号を受信した時刻と、当該信号を受信すべき本来的な時刻との差に基づいて、時刻精度低下を検出するものとすることができる。この場合、信号を受信すべき本来的な時刻との差に基づいて簡便に時刻精度低下を検出できる。

（６）前記無線機は、路側通信機が無線送信を行う送信可能時間以外において移動通信機がキャリアセンスによって送信タイミングを決定する無線通信システムにおける前記路側通信機であり、前記異常時送信モードは、第１異常時送信モードと、第２異常時送信モードとを含み、前記第１異常時送信モードは、自機の時刻精度低下を他の無線機が把握するための情報を送信情報に含めて送信を行うモードであり、前記第２異常時送信モードは、時刻精度低下によって他の無線機に電波干渉を与えるのを回避するように送信を行うモードであり、前記送信制御部は、前記時刻精度低下が検出されると、送信を第１異常時送信モードで行い、時刻精度が所定の閾値を超えて悪化していることが検出されると、前記第２異常時モードで行うのが好ましい。この場合、時刻精度の低下の度合いに応じた、段階的な対処が可能となる。

（７）他の観点からみた本発明は、無線送信を行うことが可能な送信可能時間において送信を行う路側通信機に対して、移動通信機が同期する無線システムであって、前記路側通信機の時刻精度低下を検出する検出部と、前記検出部によって前記路側通信機の前記時刻精度低下が検出されると、前記路側通信機の送信を異常時送信モードで行うように制御をする送信制御部と、を備え、前記送信制御部には、時刻精度低下に対処するために予め決められた送信方式が前記異常時送信モードとして設定されていることを特徴とする無線通信システムである。

（８）さらに他の観点からみた本発明は、無線送信を行うことが可能な送信可能時間において送信を行う無線機における通信制御方法であって、前記無線機の時刻精度低下が検出されると、前記無線機は、時刻精度低下に対処するために予め決められた送信方式で送信を行う異常時モードを実行するように制御することを特徴とする通信制御方法である。

本発明によれば、路側通信機などの無線機の時刻精度が低下した場合の対処が可能となる。

高度道路交通システムの全体構成を示す概略斜視図である。 高度道路交通システムの管轄エリアの一部を示す道路平面図である。 路側通信機と車載通信機の内部構成を示すブロック図である。 タイムスロットの一例を示す概念図である。 複数の路側通信機が同じスロットを共有する例を示す図である。 （ａ）は、送信フレームフォーマットを示し、（ｂ）は拡張ＭＡＣヘッダに含まれるデータ項目を示し、（ｃ）は（ｂ）に対応するタイムスロットの例を示す図である。 スロット情報が中継される様子を示す図である。 通信制御の手順を示すフローチャートである。 時刻精度の低下の検出方法の例を示す図である。 （ａ）は、通常送信モード及び第１異常時送信モードの送信方式を示し、（ｂ）は、第２異常時送信モードの送信方式を示す図である。

〔システムの全体構成〕
図１は、本発明の実施形態に係る高度道路交通システム（ＩＴＳ）の全体構成を示す概略斜視図である。なお、本実施形態では、道路構造の一例として、南北方向と東西方向の複数の道路が互いに交差した碁盤目構造を想定している。
図１に示すように、本実施形態の高度道路交通システムは、交通信号機１、路側通信機２、移動通信機としての車載通信機３（図２及び図３参照）、中央装置４、車載通信機３を搭載した車両５、及び、車両感知器や監視カメラ等よりなる路側センサ６を含む。

交通信号機１と路側通信機２は、複数の交差点Ｊｉ（図例では、ｉ＝１〜１２）のそれぞれに設置されており、電話回線等の通信回線７を介してルータ８に接続されている。このルータ８は交通管制センター内の中央装置４に接続されている。
中央装置４は、自身が管轄するエリアに含まれる各交差点Ｊｉの交通信号機１及び路側通信機２とＬＡＮ（Local Area Network）を構成している。従って、中央装置４は、各交通信号機１及び各路側通信機２との間で双方向通信が可能である。なお、中央装置４は、交通管制センターではなく道路上に設置してもよい。

路側センサ６は、各交差点Ｊｉに流入する車両台数をカウントする等の目的で、管轄エリア内の道路の各所に設置されている。この路側センサ６は、直下を通行する車両５を超音波感知する車両感知器、或いは、道路の交通状況を時系列に撮影する監視カメラ等よりなり、感知情報Ｓ４や画像データＳ５は通信回線７を介して中央装置４に送信される。
なお、図１及び図２では、図示を簡略化するために、各交差点Ｊｉに信号灯器が１つだけ描写されているが、実際の各交差点Ｊｉには、互いに交差する道路の上り下り用として少なくとも４つの信号灯器が設置されている。

〔中央装置〕
中央装置４は、ワークステーション（ＷＳ）やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等よりなる制御部を有しており、この制御部は、路側通信機２、路側センサ６からの各種の交通情報の収集・処理（演算）・記録、信号制御及び情報提供を統括的に行う。
具体的には、中央装置４の制御部は、自身のネットワークに属する交差点Ｊｉの交通信号機１に対して、同一道路上の交通信号機１群を調整する系統制御や、この系統制御を道路網に拡張した広域制御（面制御）を行うことができる。

また、中央装置４は、通信回線７を介してＬＡＮ側と接続された通信インタフェースである通信部を有しており、この通信部は、信号灯器の灯色切り替えタイミングに関する信号制御指令Ｓ１や、渋滞情報等を含む交通情報Ｓ２を所定時間ごとに交通信号機１及び路側通信機２に送信している（図１参照）。
信号制御指令Ｓ１は、前記系統制御や広域制御を行う場合の信号制御パラメータの演算周期（例えば、１．０〜２．５分）ごとに送信され、交通情報Ｓ２は、例えば５分ごとに送信される。

また、中央装置４の通信部は、各交差点Ｊｉに対応する路側通信機２から、その通信機２が車載通信機３から受信した車両５の現在位置等を含む車両情報Ｓ３、車両通過時に生じるパルス信号よりなる車両感知器（図示せず）の感知情報Ｓ４、及び、監視カメラが撮影した道路のデジタル情報よりなる画像データＳ５等を受信しており、中央装置４の制御部は、これらの各種情報に基づいて前記系統制御や広域制御を実行する。

〔無線通信の方式等〕
図２は、上記高度道路交通システムの管轄エリアの一部を示す道路平面図である。
図２では、互いに交差する２つの道路の各々が上りと下りで片側１車線のものとして例示されているが、道路構造はこれに限られるものではない。
図２にも示すように、本実施形態の高度道路交通システムは、車載通信機３との間で無線通信が可能な複数の路側通信機２と、キャリアセンス方式で他の通信機２，３と無線通信を行う移動無線送受信機の一種である車載通信機３と備えた無線通信システムとしても機能している。

図１及び図２の例では、複数の路側通信機２は、それぞれ路側の交差点Ｊｉごとに設置されていて、交通信号機１の支柱に取り付けられている。一方、車載通信機３は、道路を走行する車両５の一部又は全部に搭載されている。
車両５に搭載された各車載通信機３は、路側通信機２からのダウンリンク信号の到達範囲であるダウンリンクエリアＡにおいてダウンリンク信号を受信可能である。

また、本実施形態では、車載通信機３の送信信号の到達距離は、路側通信機２のダウンリンク信号の到達距離以下であるとする。従って、各路側通信機２は、自装置のダウンリンクエリアＡの範囲内を走行する車載通信機３との無線通信が可能である。
このように、本実施形態ＩＴＳでは、車載通信機３同士（車車間通信）の通信と、路側通信機２と車載通信機３との間（「路」から「車」への路車間通信と「車」から「路」への車路間通信との双方を含む。）の通信については、無線通信が用いられている。

また、隣接する路側通信機２同士の設置位置が比較的近く、互いのダウンリンクエリアＡが重複（一部重複でも全部重複でもよい。）する場合には、その路側通信機２同士での無線通信（路路間通信）が可能である。
なお、前記した通り、交通管制センターに設けられた中央装置４は、各路側通信機２と有線での双方向通信が可能であるが、これらの間も無線通信であってもよい。

路側通信機２は、自身が無線送信するための専用のタイムスロット（図４の第１スロットＴ１）をＴＤＭＡ方式で割り当てており、このタイムスロット以外の時間帯（図４の第２スロットＴ２）には、原則として、無線送信を行わない。
すなわち、路側通信機２用のタイムスロットＴ１以外の時間帯Ｔ２は、車載通信機３のためのＣＳＭＡ方式による送信時間として開放されている。

また、路側通信機２は、自身の送信タイミングを制御するために他の路側通信機２との時刻同期機能を有している。
この路側通信機２の時刻同期は、例えば、自身の時計をＧＰＳ衛星から取得した時刻に合わせるＧＰＳ同期や、自身の時計を他の路側通信機２からの送信信号に合わせるエア同期等によって行うことができる。

〔路側通信機〕
図３は、路側通信機２と車載通信機３の内部構成を示すブロック図である。
路側通信機２は、無線通信のためのアンテナ２０が接続された無線通信部（送受信部）２１と、中央装置４と双方向通信する有線通信部２２と、それらの通信制御を行うプロセッサ（ＣＰＵ：Central Processing Unit）等よりなる制御部２３と、制御部２３に接続されたＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置よりなる記憶部２４とを備えている。

路側通信機２は、さらに、ＧＰＳ受信機２５が接続されている。このＧＰＳ受信機２５は、複数のＧＰＳ衛星（図示せず）から時刻情報などを含むＧＰＳ信号を受信することができる。また、ＧＰＳ信号には、１秒ごとのパルス信号であるＰＰＳ（Ｐｕｌｓｅ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ）信号が含まれており、このＰＰＳ信号に基づいて、自機２の時刻を補正したり、同期精度を測定したりできる。

路側通信機２の記憶部２４は、制御部２３が実行する通信制御のためのコンピュータプログラムや、各通信機２，３の通信機ＩＤ等を記憶している。
路側通信機２の制御部２３は、上記コンピュータプログラムを実行することで達成される機能部として、無線通信部２１の送信タイミングを制御する送信制御部２３Ａと、各通信部２１，２２の受信データの中継処理を行うデータ中継部２３Ｂと、路側通信機間で同期をとるために自己（以下、「自機」ともいう）２の時刻を補正する時刻補正部２３Ｃと、自機２の時刻精度を検出する検出部２３Ｄを有する。

路側通信機２のデータ中継部２３Ｂは、有線通信部２２が受信した中央装置４からの交通情報Ｓ２等を、いったん記憶部２４に一時的に記憶させ、無線通信部２１にブロードキャスト送信させる。
また、データ中継部２３Ｂは、無線通信部２１が受信した車両情報Ｓ３を、いったん記憶部２４に一時的に記憶させ、有線通信部２２を介して中央装置４に転送する。

路側通信機２の送信制御部２３Ａは、他の路側通信機（以下、「他機」ともいう）との間で時刻を同期させることで送信タイミングを揃えながら、自機２に割り当てられた所定のスロット番号ｉのタイムスロットＴ１（図４参照：以下、「スロットｉ」ということがある。）内において、所定の送信時間だけ無線送信を行う。

また、路側通信機２の記憶部２４は、自機２からダウンリンク送信すべき情報量（送信データ量）に対応する送信時間と、その送信開始時刻とを記憶している。この送信開始時刻と送信時間は、自機２に割り当てられたタイムスロットＴ１内に収まるように、路側通信機２ごとに個別に設定される。
送信制御部２３Ａは、設定された送信時間長のダウンリンク信号を生成して、このダウ
ンリンク信号を設定された送信開始時刻に無線通信部２１に送信させる。

路側通信機２の送信時間は、自機２に割り当てられたタイムスロットＴ１の継続時間（スロット長）の最大限に設定してもよいが、他の通信機２，３との同期ずれや受信側の情報処理時間等を考慮して、所定のマージン（例えば１０μｓオーダーのガードタイム）をもってスロット長よりもやや短めに設定されることが好ましい。
また、路側通信機２の送信時間は、自装置に割り当てられたスロット長の範囲内で任意の時間長さに設定可能であり、そのスロット長よりも大幅に短い時間（例えば、１／３や１／２）に設定することもできる。

なお、ダウンリンク信号の送信開始時刻と送信時間のうち、送信開始時刻については、自機２のスロット情報Ｓ６に含まれるスロットｉの開始時刻に基づいて、各路側通信機２の送信制御部２３Ａが自律的に生成するようにしてもよい。
路側通信機２の送信制御部２３Ａは、スロット情報Ｓ６を含むダウンリンク信号を、無線通信部２１にブロードキャスト送信させる。

車載通信機３は、スロット情報Ｓ６を含むダウンリンク信号を受信すると、そのスロット情報６に基づいて、第１スロットＴ１以外の時間帯（図４の第２スロットＴ２）を把握し、その時間帯Ｔ２においてＣＳＭＡにより無線送信を行う。

〔タイムスロットの内容〕
図４は、路車間通信のタイムスロットの一例を示す概念図である。
図４に示すように、路車間通信のタイムスロットは、第１スロットＴ１と第２スロットＴ２とを含み、これらの合計期間が一定のスロット周期Ｃｓで繰り返ようになっている。各スロット周期Ｃｓの第１スロットＴ１は、路側通信機２用のタイムスロットであり、この時間帯では路側通信機２による無線送信が許容される。

第１スロットＴ１にはスロット番号ｉが付されており、このスロット番号ｉは周期的にインクリメント（デクリメントであってもよい。）される。
また、第２スロットＴ２は、車載通信機３用のタイムスロットであり、この時間帯は車載通信機３による無線送信用として開放するため、路側通信機２の送信制御部２３Ａは、原則として、第２スロットＴ２では無線送信を行わない。

スロット番号ｉは、予め定められた所定数ｎとなると当初番号（図例ではｉ＝１）に戻る。従って、ｎ回分のスロット周期Ｃｓをメイン周期Ｃｍとすると、各スロット番号ｉ〜ｎの第１スロットＴ１はそのメイン周期Ｃｍごとに１回ずつ生じる。
なお、各周期Ｃｓ，Ｃｍの時間長やスロット周期Ｃｓの総数ｎについては、システム事業者が適宜設定することができるが、本実施形態では、一例として、Ｃｓ＝１０ｍｓ、Ｃｍ＝１００ｍｓ及びｎ＝１０とする。

図４において、スロット番号ｉ＝１〜３の第１スロットＴ１に記したドット●は、当該スロット番号ｉの第１スロットＴ１に無線送信する路側通信機２を示し、ドット●が複数あるスロット１，２は、複数の路側通信機２が共用していることを示す。
すなわち、図４の例では、スロット１を、交差点Ｊ１と交差点Ｊ１１に設置された２つの路側通信機２が共用しており、スロット２を、交差点Ｊ２、交差点Ｊ９、交差点Ｊ１０に設置された３つの路側通信機２が共用している。

その理由は、例えば図１の交差点Ｊ１と交差点Ｊ１１のように、距離が離れた路側通信機２同士はダウンリンクエリアＡが重複しておらず、１つの車載通信機３が複数の路側通信機２から同時にダウンリンク信号を受ける直接干渉（図６（ａ）参照）が生じないか、或いはその可能性が極めて低いことから、これらに同じスロットｉを設定して各路側通信機２の送信時間が重複しても、車載通信機３が各路側通信機２からダウンリンク信号を適切に受信できるからである。

一方、１つの車載通信機３について上記直接干渉が発生し得る、比較的近い位置関係にある路側通信機２同士の場合は、スロット番号ｉを同じに設定して送信時間を重複させることはできない。
もっとも、直接干渉が発生し得る路側通信機２同士でも、図５に示すように、第１スロットＴ１内において時分割で送信時間をスケジューリングすれば、同じスロット番号ｉを共用することもできる。
すなわち、図５の例では、スロット１を、交差点Ｊ１と交差点Ｊ２に設置された２つの路側通信機２が時分割により共用しており、スロット２を、交差点Ｊ４と交差点Ｊ５に設置された２つの路側通信機２が時分割により共用しており、スロット３を、交差点Ｊ７と交差点Ｊ８に設置された２つの路側通信機２が時分割により共用しており、スロット４を、交差点Ｊ３と交差点Ｊ６に設置された２つの路側通信機２が時分割により共用している。

制御部２３は、上記の割り当てられるタイムスロットＴ１を基に、自機の送信タイミングに関する自スロット情報だけでなく、他機の送信タイミングに関する他スロット情報をも含めて、１つのスロット情報（総合スロット情報）Ｓ６に纏めて生成する。

図６（ａ）は、上記総合スロット情報Ｓ６を送信情報として含んだフレームフォーマットを示しており、図６（ｂ）図６（ｂ）は、上記総合スロット情報Ｓ６のデータ内容の一例を示す表であり、図６（ｃ）はそのデータ内容に対応するタイムチャートである。

図６（ａ）に示すように、無線通信部２１から送信されるダウンリンク信号のフレームは、ＭＡＣヘッダ（８０２．１１標準ＭＡＣヘッダ）Ｆ１と、拡張ＭＡＣヘッダＦ１と、ペイロード（データ本体部）Ｆ３と、を有している。なお、図６（ａ）において、プリアンブルやＣＲＣは省略した。

上記総合スロット情報Ｓ６は、上記拡張ＭＡＣヘッダに格納される。また、交通情報Ｓ２は、ペイロードＦ３に格納される。
図６（ｂ）に示すように、総合スロット情報Ｓ６には、例えば次の内容が記される。
１） １メイン周期Ｃｍの長さ（例えば、１００ｍ秒）
２） 路車間で共有する現在時刻（例えば、３０ｍ秒）
３） スロット番号ｉのタイムスロットＴ１の開始時刻（ｔｉ）
４） スロット番号ｉのタイムスロットＴ１のスロット長（Ｌｉ）
５） スロット情報の中継回数

なお、２）の現在時刻（時刻情報）と３）の開始時刻は、いずれも周期Ｃｍ内における相対時刻で表現される。このように、１周期Ｃｍの長さをスロット情報Ｓ６に含めるようにすれば、例えば、現在時刻や各スロットの開始時刻を絶対時刻で表現する場合に比べて、スロット情報Ｓ６のビット数を低減することができる。

ここで、例えば、路側通信機２のＩＤ番号をｊとし、そのＩＤ番号＝ｊの路側通信機２が使用するスロット番号をｉ（図６の例では、ｉ＝１〜８）とし、当該ＩＤ番号＝ｊの路側通信機２に割り当てられたスロット長をＬｉｊとする。また、自機２が使用するスロット番号ｉを仮に「１」とし、自機２のＩＤ番号ｊを仮に「１」とする。
この場合、スロット番号１のタイムスロットＴ１の開始時刻ｔ１と、自機２に割り当てられたスロット長Ｌ１１とが、自機の送信タイミングに関する「自スロット情報」となる。

また、他機２が使用するスロット番号ｉのタイムスロットＳＬ１の開始時刻ｔｉ（ｉ＝１〜８）と、他機２に割り当てられたスロット長Ｌｉｊ（ｊ≠１）とが、他装置の送信タイミングに関する「他スロット情報」となる。
そして、制御部２３は、例えばスロット番号３（仮にｉ＝３とする。）のタイムスロットＴ１に、複数の路側通信機２の送信時間を（時分割せずに）重複して割り当てる場合には、その複数の路側通信機２が使用する長短複数種類のスロット長のうちの最大値を選択し、この最大スロット長を、総合スロット情報Ｓ６のデータ項目４）における、スロット番号３のタイムスロットＴ１のスロット長Ｌ３に設定する。

従って、例えば、スロット番号３のタイムスロットＳＬ１に重複して割り当てる路側通信機２が合計３つあり、そのスロット長の値がそれぞれ、Ｌ３１＝２ミリ秒、Ｌ３２＝３ミリ秒、Ｌ３３＝４ミリ秒である場合には、これらの最大値である４ミリ秒が、スロット番号３のタイムスロットＴ１のスロット長Ｌ３として設定される。
なお、制御部２３は、自スロット情報のみから総合スロット情報を生成することもでき、この場合には、自装置のタイムスロットＴ１（スロット番号１）の開始時刻ｔ１と、自装置のスロット長Ｌ１１と同じ時間に設定されたスロット長Ｌ１が、前記データ項目３）及び４）に記載されることになる。

前記データ項目５）は、スロット情報Ｓ６が、中継された回数を示すものであり、最初に路側通信機２から送信される際には、中継装置＝０がセットされている。図７に示すように、車載通信機３によって受信されたスロット情報Ｓ６は、路側通信機２からの信号を直接受信できない他の車載通信機３に転送すべく、車車間通信として車載通信機３から送信される。車載通信機３が受信したスロット情報Ｓ６が転送される際には、データ項目５）の中継回数は、インクリメント（＋１）される。

〔車載通信機〕
図３に戻り、車載通信機３は、無線通信のためのアンテナ３０に接続された通信部（送受信部）３１と、この通信部３１に対する通信制御を行うプロセッサ等よりなる制御部３２と、この制御部３２に接続されたＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置よりなる記憶部３３とを備えている。
記憶部３３は、制御部３２が実行する通信制御のためのコンピュータプログラムや、各通信装置２，３の通信機ＩＤ等を記憶している。

車載通信機３の制御部３２は、車車間通信のためのキャリアセンス方式（ＣＳＭＡ方式）による無線通信を通信部３１に行わせるものであり、タイムスロットＴ１内での送信が禁止されているほかは、路側通信機２のような時分割多重方式での通信制御機能は有していない。
従って、車載通信機３の通信部３１は、所定の搬送波周波数の受信レベルを常時感知しており、その値がある閾値以上である場合は無線送信を行わず、当該閾値未満になった場合にのみ無線送信を行うようになっている。

車載通信機３の制御部３２は、前記コンピュータプログラムを実行することで達成される機能部として、通信部３１の無線送信タイミングを制御する送信制御部３２Ａと、通信部３１の受信データの中継処理を行うデータ中継部３２Ｂと、路側通信機との間で同期をとるために自己３の時刻を補正する時刻補正部３２Ｃとを有する。
車載通信機３の送信制御部３２Ａは、路側通信機２から取得したスロット情報Ｓ６に従って、自身に許容された無線送信の時間帯を設定し、この時間帯だけＣＳＭＡ方式によって通信部３１に無線送信を行わせる。

車載通信機３のデータ中継部３２Ｂは、通信部３１が受信した受信フレームから所定のデータを抽出し、抽出したデータを送信フレームに含めて同通信部３１に送信させる中継処理を行うことができる。

例えば、データ中継部３２Ｂは、路側通信機２のダウンリンク信号から交通情報Ｓ３や
他の車両５の車両情報（ペイロードＦ３）Ｓ３を抽出し、抽出したデータをペイロードＦ３に含む送信フレームを生成して通信部３１に送信させる。
また、データ中継部３２Ｂは、路側通信機２のダウンリンク信号や他の車両５から受信
した受信フレームにスロット情報Ｓ６（拡張ＭＡＣフレームＦ１）が含まれている場合には、そのスロット情報Ｓ６を抽出して記憶部３３に一時的に記憶させるとともに、そのスロット情報Ｓ６を送信フレームの拡張ＭＡＣフレームとしてセットして通信部３１に送信させる。また、中継の際には、前述のように、スロット情報Ｓ６の中継回数（図６（ｂ）のデータ項目５））がインクリメントされる。
なお、車載通信機３が、複数の路側通信機２から送信された複数のスロット情報Ｓ６を受信した場合には、最も少ない中継回数で届いたスロット情報Ｓ６を、時刻精度が最も高いと判断し、そのスロット情報Ｓ６を選択する。

本実施形態では、車載通信機３の制御部３２は、他の車両５（車載通信機３）から直接
受信した車両情報Ｓ３や、路側通信機２から受信した他の車両５の車両情報Ｓ３に基づいて、右直衝突や出合い頭衝突等を回避する安全運転支援制御を行うことができる。

〔路側通信機と車載通信機との間の同期方法〕
本実施形態の無線通信システムでは、路側通信機２が、自機２の時計部（図示省略）に基づく現在時刻（図６のデータ項目２）を含むスロット情報Ｓ６を、車載通信機３に送信し、それを受信した車載通信機３が、路側通信機２の現在時刻と自己３の現在時刻との差を補正値Ｔａとして求める。車載通信機３の時刻補正部３２Ｃは、その補正値Ｔａほど、自己３の時計部（図示省略）を補正し、路側通信機２との間で時刻を合わせて同期をとる。路側通信機２と車載通信機３との間で同期をとることで、車載通信機３が、自身に許容された無線送信の時間帯でだけ、通信を行うことができる。

つまり、車載通信機３自身の判断で、自身に許容された無線送信の時間帯でだけ通信を行おうとしても、車載通信機３自身の時計部の時刻が路側通信機２と一致していなければ、実際には許容されていない時間帯で車載通信機３が通信を行う可能性がある。

これに対し、本実施形態では、路側通信機の同期精度が損なわれた場合にも、適切に通信を行うことが可能である。

〔路側通信機間の同期方法〕
本実施形態の無線通信システムでは、路側通信機２から車載通信機３へ送信されるダウンリンク信号（スロット情報Ｓ６）は、ブロードキャスト送信されるため、車載通信機3以外の他の路側通信機２も受信可能である。
路側通信機２から現在時刻（図６のデータ項目２）を含むスロット情報Ｓ６を受信した他の路側通信機２は、送信元の路側通信機２の現在時刻と自己２の現在時刻との差を補正値Ｔａとして求め、その補正値Ｔａほど、自己２の時計部（図示省略）を補正し、時刻を合わせて同期をとる。路側通信機２間で同期をとることで、一つのタイムスロットＴ１を複数の路側通信機２によって時分割で共有する場合に、当該複数の路側通信機２が重複した時間帯に送信を行うことを防止できる。

また、路側通信機２間の同期は、上記の方法（路路間通信によるエア同期）によるほか、ＧＰＳ受信機２５によって受信したＧＰＳ信号に基づいて行うＧＰＳ同期であっても良い。
上記の路路間通信によるエア同期においては、例えば一方の路側通信機２がＧＰＳ同期を行っているが、他方の路側通信機２がＧＰＳを搭載していない場合に特に有効である。

［時刻精度の検出と対応］
図８は、路側通信機２の送信制御部２３Ａが、時刻精度の検出に関連して行う通信制御の手順を示している。

送信制御部２３Ａは、自機２の時刻精度を測定する等して判定した結果（ステップＳ１）、時刻精度が良好である場合には、通常送信モード（ステップＳ２）で送信を行うよう制御する。何らかの原因で、路側通信機２の時刻精度が低下した場合、送信制御部２３Ａは、異常時送信モード（ステップＳ３，Ｓ４）で送信を行うようモード切替制御をする。

時刻精度の測定は、他の路側通信機２からの受信信号に基づいて行ったり、ＧＰＳ衛星からのＰＰＳ信号に基づいて行ったりすることができる。
例えば、自機２が把握する各タイムスロットの開始時刻が、ｔ_１＝０ｍｓ、ｔ_２＝１０ｍｓ、ｔ_３＝２０ｍｓ、ｔ_４＝４０ｍｓ・・・であるのに対し、自機２が実際に他の路側通信機２から受信した信号の開始時刻が、上記した本来の開始時刻からずれている場合がある。図９（ａ）では、ｉ＝４のタイムスロットだけ実際の開始時刻がずれているが、他のタイムスロットについては実際の開始時刻と本来の開始時刻との間に、ずれがない。この場合、ｉ＝４のタイムスロットが割り当てられている路側通信機２の時刻精度が低下していると判断できる。

ｉ＝４のタイムスロットが割り当てられている他の路側通信機２の時刻精度低下を検出した路側通信機２は、当該他の路側通信機２に対して、時刻精度が低下している旨、及び必要であれば、そのずれ量（誤差）ｔ１を通知する。この通知を受けた他の路側通信機２は、その通知に基づいて、時刻精度が低下しているとの判定（検出）を行う（ステップＳ１）。

また、自機２が把握する各タイムスロットの開始時刻が、ｔ_１＝０ｍｓ、ｔ_２＝１０ｍｓ、ｔ_３＝２０ｍｓ、ｔ_４＝４０ｍｓ・・・であるのに対し、自機２が実際に他の路側通信機２から受信した信号の開始時刻が、図９（ｂ）に示すように、全スロットについて一様にずれている場合には、時刻精度が低下しているのは自機であると判定（検出）する（ステップＳ１）。

時刻精度の測定をＰＰＳ信号に基づいて行う場合、図９（ｃ）に示すように、１秒間隔で到来するはずの、ＰＰＳ信号が、自機２の時計部による時刻を基準とすると１秒間隔で到来しない場合に、自機２の時刻精度が低下していると判定（検出）を行うことができる（ステップＳ１）。

時刻精度が良い場合（ステップＳ１で検出された時刻誤差ｔ１が、第１の閾値未満である場合）の送信モードである通常通信モードでは、路側通信機２の送信について前述したとおりの送信が行われる。つまり、路側通信機２は、自機２に割り当てられたタイムスロットＴ１において、図６（ｂ）に示すようなスロット情報を含む送信情報が送信される。なお、前述のとおり、スロット情報には、現在時刻（時刻情報）と、中継回数（中継情報）とが、含まれている。路側通信機２が送信する場合、車載通信機３による中継回数が０回であることを示すべく、中継回数は、「０」にセットされている。

路側通信機２から通常送信モードで送信されると、車載通信機３は、送信情報に含まれる現在時刻（時刻情報）に基づいて、路側通信機２の時刻と一致させるように同期処理を行う。すなわち、路側通信機２と車載通信機３の同期が確立される。

時刻精度が悪い場合（ステップＳ１で検出された時刻誤差ｔ１が、第１の閾値以上である場合）の送信モードである異常時送信モードとして、第１異常時送信モード（ステップＳ３）と、第２異常時送信モード（ステップＳ４）の２種類が送信制御部２３Ａに設定されている。
これらの異常時送信モードは、時刻精度低下時用に、通常送信モードとは異なる送信方式として予め決められているものであり、送信制御部２３Ａは、時刻精度低下時に、通常送信モードから異常時送信モードへモード切替を行うよう構成されている。つまり、このモード切替機能によって、時刻精度低下への対処を行うための枠組みが提供される。

第１異常時送信モードは、自機２の時刻精度低下を車載通信機３が把握するための情報（時刻精度低下情報）を追加的に送信情報に含めて送信を行うモード（送信方式）である。第１異常時送信モードが、通常送信モードと異なる点は、時刻精度低下情報が送信情報に含まれる点のみであり、その他の点は、通常送信モードと共通している。

第１異常時モードの路側通信機１から送信された送信情報を受信した車載通信機３（又は他の路側通信機２）は、送信情報に、時刻精度低下情報が含まれることを検出すると、その送信情報の送信元の路側通信機２に対して同期するのを中止する。なお、同期を中止した車載通信機３は、更に他の路側通信機２の時刻精度に問題がなければ、当該他の路側通信機２に同期すればよい。

時刻精度低下情報を送信情報に含める場合、図６（ａ）に示すフレーム構造中（特に、拡張ＭＡＣヘッダＦ２又はペイロードＦ３）に、時刻精度低下情報用のフィールドを確保しても良いが、フレームが大きくならないように、拡張ＭＡＣヘッダＦ２に既に含まれている時刻情報（図６のデータ項目２））や中継回数（図６のデータ項目５））を利用することができる。

時刻情報を利用する場合、例えば時刻情報が、３２ビットで構成されている場合、その３２ビット中の１ビットを、時刻精度低下の有無を示すフラグとして使用すればよい。

中継回数を利用する場合、実際の中継回数よりも大きな値に設定すればよい。路側通信機２が送信情報を送信する際、通常送信モードでは、中継回数＝０に設定されるが、第１異常時モードでは、例えば、中継回数＝１５に設定して路側通信機２から送信させてもよい。車載通信機３は、最も少ない中継回数で届いたスロット情報Ｓ６を選択するよう構成されているため、中継回数が非常に多いスロット情報Ｓ６は、車載通信機３において選択されなくなる。このため、車載通信機３が、第１異常時モードの路側通信機２に同期するのを回避できる。
また、車載通信機３では、中継回数が所定の基準回数よりも大きいと、中継に伴う時刻誤差の蓄積によって、受信した時刻情報（現在時刻）は信頼すべきでないと判断して、受信した時刻情報に基づく同期を行わないように構成されている。
したがって、路側通信機２が、所定の基準回数よりも多い回数（例えば、１５回）を中継回数として設定しておけば、車載通信機３による同期を回避できる。

第２異常時送信モードは、時刻精度低下によって他の路側通信機に電波干渉を与えるのを回避するように送信を行うモードである。一つのスロットを複数の路側通信機２によって時分割により共用する場合、複数の路側通信機２のうちのいずれかの路側通信機２の時刻精度が低下すると、他の路側通信機２と送信時間が重なり、電波干渉が生じるおそれがある。そこで、図１０（ｂ）に示すように、第２異常時送信モードの路側通信機２は、自機２に割り当てられたタイムスロットＴ１を放棄して、ＣＳＭＡ（キャリアセンス方式）にて送信を行う。
つまり、図１０（ａ）に示すように、通常送信モード（及び第１異常時送信モード）の路側通信機２は、タイムスロットＴ１内で送信を行うのに対し、第２異常時送信モードの路側通信機２は、図１０（ｂ）に示すように、車載通信機３用の時間帯Ｔ２において、キャリアセンスにより、送信タイミングを決定する。換言すると、第２異常時送信モードの路側通信機２は、車載通信機３と同様の方式によって通信を行う。これにより、他の路側通信機２と送信時間が重なることを防止できる。

本実施形態では、前記第２異常時送信モードは、ステップＳ１で検出された時刻誤差ｔ１が、第１の閾値よりもさらに大きい第２の閾値を超えた場合、すなわち、時刻精度が大幅に悪化した場合に、実行される。時刻精度が多少悪化した程度である場合（第１の閾値＜時刻誤差ｔ１＜第２の閾値）には、第１異常時送信モードによって、車載通信機３による同期を回避するだけでもよいが、時刻精度が大幅に悪化した場合（第２の閾値＜時刻誤差ｔ１）には、路側通信機２同士の電波干渉も問題となるため、第２異常時送信モードに移行するのが好ましい。

なお、第２異常時送信モードにおいても、第１異常時送信モードと同様に、時刻精度低下情報を送信してもよい。
また、異常時送信モードは、２種類設ける必要はなく、いずれか一方だけでもよい。つまり、第２異常時送信モードは、時刻精度が大幅に悪化した場合だけでなく、時刻誤差が多少悪化した程度の場合にも実行することができる。

今回開示した各実施形態は本発明の例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上記実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と、その構成と均等な意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。

例えば、上記実施形態では、路路間通信が無線で行われることを前提としたが、路側通信機２と車載通信機３との無線通信帯域を十分に確保するため、路路間通信には無線通信の帯域が割り当てられない場合もあり得る。
そこで、路側通信機２同士が有線通信部２２による通信が可能である場合には、その間の総合スロット情報Ｓ６の交換を有線通信で行うようにしてもよい。

更に、上記実施形態の高度道路交通システムおいて、車載通信機３の代わりに或いは車載通信機３に加えて、歩行者等が携帯する通信機（携帯通信端末）を用いることもできる。もっとも、この場合には、その携帯通信端末が、上記実施形態の車載通信機３の場合と同様に、路側通信機２の送信時間（第１スロットＳＬ１）中においては無線送信を行わないという規約に従う必要がある。

１ 交通信号機
２ 路側通信機
３ 車載通信機（移動通信機）
４ 中央装置
５ 車両
２１ 無線通信部（送信部）
２２ 有線通信部
２３ 制御部
２３Ａ 送信制御部
２３Ｂ データ中継部
２３Ｃ 時刻補正部
２４Ｃ 時刻精度検出部
２４ 記憶部
Ｓ６ スロット情報
Ｔ１ 第１スロット（タイムスロット）
Ｔ２ 第２スロット（タイムスロット）

Claims (8)

1. 無線送信を行うことが可能な送信可能時間内において送信を行う無線機であって、
   前記無線機の時刻精度低下を検出する検出部と、
   前記検出部によって前記時刻精度低下が検出されると、送信を異常時送信モードで行うように制御をする送信制御部と、
   を備え、
   前記送信制御部には、時刻精度低下に対処するために予め決められた送信方式が前記異常時送信モードとして設定されている
   ことを特徴とする無線機。
2. 前記異常時送信モードは、時刻精度低下によって他の無線機に電波干渉を与えるのを回避するように送信を行うか、又は自機の時刻精度低下を他の無線機が把握するための情報を送信情報に含めて送信を行うモードである
   請求項１記載の無線機。
3. 前記送信情報は、前記送信情報が無線機によって中継された中継回数を示す中継情報を含み、
   自機の時刻精度低下を他の無線機が把握するための前記情報は、前記中継情報が、実際の中継回数よりも大きな値に設定されたものである
   請求項２記載の無線機。
4. 時刻精度低下によって他の無線機に電波干渉を与えるのを回避するように送信を行う前記モードは、自機の送信タイミングをキャリアセンスで決定して送信を行うモードである
   請求項２又は３記載の無線機。
5. 前記検出部は、他の無線機から信号を受信した時刻と、当該信号を受信すべき本来的な時刻との差に基づいて、時刻精度低下を検出する
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線機。
6. 前記無線機は、路側通信機が無線送信を行う送信可能時間以外において移動通信機がキャリアセンスによって送信タイミングを決定する無線通信システムにおける前記路側通信機であり、
   前記異常時送信モードは、第１異常時送信モードと、第２異常時送信モードとを含み、
   前記第１異常時送信モードは、自機の時刻精度低下を他の無線機が把握するための情報を送信情報に含めて送信を行うモードであり、
   前記第２異常時送信モードは、時刻精度低下によって他の無線機に電波干渉を与えるのを回避するように送信を行うモードであり、
   前記送信制御部は、前記時刻精度低下が検出されると、送信を第１異常時送信モードで行い、時刻精度が所定の閾値を超えて悪化していることが検出されると、前記第２異常時モードで行う
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の無線機。
7. 無線送信を行うことが可能な送信可能時間において送信を行う路側通信機に対して、移動通信機が同期する無線システムであって、
   前記路側通信機の時刻精度低下を検出する検出部と、
   前記検出部によって前記路側通信機の前記時刻精度低下が検出されると、前記路側通信機の送信を異常時送信モードで行うように制御をする送信制御部と、を備え、
   前記送信制御部には、時刻精度低下に対処するために予め決められた送信方式が前記異常時送信モードとして設定されている
   ことを特徴とする無線通信システム。
8. 無線送信を行うことが可能な送信可能時間において送信を行う無線機における通信制御方法であって、
   前記無線機の時刻精度低下が検出されると、前記無線機は、時刻精度低下に対処するために予め決められた送信方式で送信を行う異常時モードを実行するように制御する
   ことを特徴とする通信制御方法。

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