本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、車両に搭載された端末装置間において車車間通信を実行するとともに、交差点等に設置された基地局装置から端末装置へ路車間通信も実行する通信システムに関する。車車間通信として、端末装置は、車両の速度や位置等の情報(以下、これらを「データ」という)を格納したパケット信号をブロードキャスト送信する。また、他の端末装置は、パケット信号を受信するとともに、データをもとに車両の接近等を認識する。車両の接近を運転者に通知することによって、運転者に注意を促す。車車間通信と路車間通信との干渉を低減するために、基地局装置は、複数のサブフレームが含まれたフレームを繰り返し規定する。基地局装置は、路車間通信のために、複数のサブフレームのいずれかを選択し、選択したサブフレームの先頭部分の期間において、制御情報等が格納されたパケット信号をブロードキャスト送信する。制御情報には、当該基地局装置がパケット信号をブローキャスト送信するための期間(以下、「路車送信期間」という)に関する情報が含まれている。
端末装置は、制御情報をもとに路車送信期間を特定し、路車送信期間以外の期間においてパケット信号を送信する。このように、路車間通信と車車間通信とが時間分割多重されるので、両者間のパケット信号の衝突確率が低減される。なお、車車間通信は、路車送信期間以外の車車間通信を実行するための期間(以下、「車車送信期間」という)においてCSMA方式にてなされる。このような端末装置は、歩行者にも携帯される。歩行者に携帯される端末装置は、バッテリ駆動であり、低消費電力化を必要とされる。そのため、歩行者に携帯される端末装置は、データを格納したパケット信号をブロードキャスト送信するだけであり、車両の接近を歩行者に通知しない。このような端末装置を携帯した歩行者が、横断歩道に進入するかを正確に検出し、それを通知するために、本実施例に係る通信システムは、次の処理を実行する。なお、以下では、歩行者に携帯される端末装置であっても、車車間通信、路車間通信というものとする。
横断歩道の両端には、近距離無線通信のリーダライタが設置される。また、端末装置にも近距離無線通信の機能が備えられる。歩行者が横断歩道に進入するために、リーダライタに接近すると、端末装置は、近距離無線通信によって情報をリーダライタに送信する。当該情報は、端末装置のIDや歩行者の情報である。リーダライタは、基地局装置に接続されており、受信した情報を基地局装置に出力する。基地局装置は、情報を入力すると、信号機の各点灯色の変化予定を決定する。例えば、歩行者側の信号機が一定期間以上にわたって赤色である場合、基地局装置は、これを早期に青色に変更するとともに、車道側の信号を赤色に変更するような変化予定を決定する。基地局装置は、変化予定が含まれたパケット信号を路車間通信にて報知する。当該パケット信号を受信した車載の端末装置は、信号機の灯色が赤色に変化することを運転者に通知するので、歩行者が横断歩道に進入することを運転者に通知できる。また、端末装置は、リーダライタに情報を送信した後、一定期間にわたって、パケット信号の報知を停止する。これによって、消費電力が低減される。
図1は、本発明の実施例に係る通信システム100の構成を示す。これは、ひとつの交差点を上方から見た場合に相当する。通信システム100は、基地局装置10、車両12と総称される第1車両12a、第2車両12b、第3車両12c、第4車両12d、第5車両12e、第6車両12f、第7車両12g、第8車両12h、信号機16、リーダライタ18と総称される第1リーダライタ18a、第2リーダライタ18b、ネットワーク202を含む。なお、各車両12には、図示しない端末装置が搭載されている。また、エリア212は、基地局装置10の周囲に形成され、エリア外214は、エリア212の外側に形成されている。
図示のごとく、図面の水平方向、つまり左右の方向に向かう道路と、図面の垂直方向、つまり上下の方向に向かう道路とが中心部分で交差している。ここで、図面の上側が方角の「北」に相当し、左側が方角の「西」に相当し、下側が方角の「南」に相当し、右側が方角の「東」に相当する。また、ふたつの道路の交差部分が「交差点」である。第1車両12a、第2車両12bが、左から右へ向かって進んでおり、第3車両12c、第4車両12dが、右から左へ向かって進んでいる。また、第5車両12e、第6車両12fが、上から下へ向かって進んでおり、第7車両12g、第8車両12hが、下から上へ向かって進んでいる。
交差点には、信号機16が設置されている。実際には、交差点にて交差する道路の各方向に対して信号機16が設置されているが、ここでは、説明を明瞭にするために、ひとつの信号機16のみが図示される。また、交差点には、基地局装置10も設置されている。基地局装置10は、端末装置間の通信を制御する。基地局装置10は、図示しないGPS衛星から受信した信号や、図示しない他の基地局装置10にて形成されたフレームをもとに、複数のサブフレームが含まれたフレームを繰り返し生成する。ここで、各サブフレームの先頭部分に路車送信期間が設定可能であるような規定がなされている。基地局装置10は、複数のサブフレームのうち、他の基地局装置10によって路車送信期間が設定されていないサブフレームを選択する。基地局装置10は、選択したサブフレームの先頭部分に路車送信期間を設定する。基地局装置10は、設定した路車送信期間においてパケット信号を報知する。
基地局装置10は、信号機16の近傍に設置され、第1リーダライタ18a、第2リーダライタ18b、信号機16と接続される。リーダライタ18は、図示しない端末装置との間で近距離無線通信を実行する。ここで、リーダライタ18と通信可能な端末装置は、車両12に搭載された端末装置ではなく、歩行者に携帯される端末装置である。近距離無線通信とは、例えば、NFC(Near Field Communication)であり、前述の路車間通信や車車間通信よりも通信可能領域の狭い通信である。歩行者は、横断歩道に進入する際に、端末装置をリーダライタ18にかざす。ここで、リーダライタ18は、第1リーダライタ18aであるとする。第1リーダライタ18aは、端末装置と通信し、通信によって取得した端末装置に関する情報を基地局装置10に出力する。
基地局装置10は、第1リーダライタ18aから情報を受けつけることによって、歩行者が横断歩道に進入しようとしていることを認識する。基地局装置10は、受けつけた情報をもとに、信号機16における各点灯色を点灯させるスケジュールを決定する。このスケジュールが前述の変化予定に相当する。例えば、現在、車道側の点灯色が青色であり、青色から赤色への変化が早くなるように、変化予定が決定される。このような変化予定によって、歩行者が横断歩道を横断しようとしていることが通知可能になる。基地局装置10は、変化予定をパケット信号に含めて報知する。変化予定とは異なったデータもパケット信号に格納可能である。ひとつが制御情報であり、別のひとつが渋滞情報である。
さらに、歩行者が横断歩道の横断を終了し、横断歩道に進入する際に端末装置をかざしたリーダライタ18とは別のリーダライタ18、例えば、第2リーダライタ18bに携帯端末をかざす。第2リーダライタ18bは、端末装置と通信し、通信によって取得した端末装置に関する情報を基地局装置10に出力する。基地局装置10は、第2リーダライタ18bから情報を受けつけることによって、歩行者が横断歩道から退出しようとしていることを認識する。基地局装置10は、受けつけた情報をもとに、信号機16における各点灯色を点灯させるスケジュールを再度決定する。基地局装置10は、新たな変化予定が格納されたパケット信号を報知する。
車両12は、エンジンにて駆動され、端末装置を搭載する。端末装置は、受信したパケット信号に含まれた制御情報をもとに、フレームを生成する。その結果、複数の端末装置のそれぞれにおいて生成されるフレームは、基地局装置10において生成されるフレームに同期する。また、端末装置は、車車送信期間において、CSMA/CAを実行することによって、パケット信号を報知する。端末装置は、例えば、存在位置に関する情報をパケット信号に格納する。また、端末装置は、制御情報もパケット信号に格納する。つまり、基地局装置10から送信された制御情報は、端末装置によって転送される。一方、基地局装置10からのパケット信号を受信できない端末装置、つまりエリア外214に存在する端末装置は、フレームの構成に関係なく、CSMA/CAを実行することによって、パケット信号を報知する。
さらに、端末装置は、他の端末装置からのパケット信号を受信することによって、他の端末装置が搭載された車両の接近を運転者へ通知する。また、端末装置は、基地局装置10からのパケット信号に含まれた変化予定も取得し、信号機16の点灯色の変化を運転者へ通知する。運転者は、赤色への点灯色の変化を認識することによって、歩行者が横断歩道をわたりうることを知る。前述のごとく、端末装置は、歩行者にも携帯される。このような端末装置は、車両12に搭載された端末装置と比較して、次の点が異なる。ひとつは、近距離無線通信の機能を有すること、別のひとつは、受信したパケット信号の内容を通知するための機能を有しないことである。
図2は、基地局装置10の構成を示す。基地局装置10は、アンテナ20、RF部22、変復調部24、処理部26、制御部30、ネットワーク通信部36を含む。処理部26は、取得部32、再取得部34、決定部38、信号機IF部48、フレーム規定部40、選択部42、生成部46を含む。
RF部22は、受信処理として、図示しない端末装置や他の基地局装置10からのパケット信号をアンテナ20にて受信する。RF部22は、受信した無線周波数のパケット信号に対して周波数変換を実行し、ベースバンドのパケット信号を生成する。さらに、RF部22は、ベースバンドのパケット信号を変復調部24に出力する。一般的に、ベースバンドのパケット信号は、同相成分と直交成分によって形成されるので、ふたつの信号線が示されるべきであるが、ここでは、図を明瞭にするためにひとつの信号線だけを示すものとする。RF部22には、LNA(Low Noise Amplifier)、ミキサ、AGC、A/D変換部も含まれる。
RF部22は、送信処理として、変復調部24から入力したベースバンドのパケット信号に対して周波数変換を実行し、無線周波数のパケット信号を生成する。さらに、RF部22は、路車送信期間において、無線周波数のパケット信号をアンテナ20から送信する。また、RF部22には、PA(Power Amplifier)、ミキサ、D/A変換部も含まれる。
変復調部24は、受信処理として、RF部22からのベースバンドのパケット信号に対して、復調を実行する。さらに、変復調部24は、復調した結果を処理部26に出力する。また、変復調部24は、送信処理として、処理部26からのデータに対して、変調を実行する。さらに、変復調部24は、変調した結果をベースバンドのパケット信号としてRF部22に出力する。ここで、通信システム100は、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調方式に対応するので、変復調部24は、受信処理としてFFT(Fast Fourier Transform)も実行し、送信処理としてIFFT(Inverse Fast Fourier Transform)も実行する。
フレーム規定部40は、図示しないGPS衛星からの信号を受信し、受信した信号をもとに時刻の情報を取得する。なお、時刻の情報の取得には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。フレーム規定部40は、時刻の情報をもとに、複数のフレームを生成する。例えば、フレーム規定部40は、時刻の情報にて示されたタイミングを基準にして、「1sec」の期間を10分割することによって、「100msec」のフレームを10個生成する。このような処理を繰り返すことによって、フレームが繰り返されるように規定される。なお、フレーム規定部40は、復調結果から制御情報を検出し、検出した制御情報をもとにフレームを生成してもよい。このような処理は、他の基地局装置10によって形成されたフレームのタイミングに同期したフレームを生成することに相当する。図3(a)−(d)は、通信システム100において規定されるフレームのフォーマットを示す。図3(a)は、フレームの構成を示す。フレームは、第1サブフレームから第Nサブフレームと示されるN個のサブフレームによって形成されている。例えば、フレームの長さが100msecであり、Nが8である場合、12.5msecの長さのサブフレームが規定される。図3(b)−(d)の説明は、後述し、図2に戻る。
選択部42は、フレームに含まれた複数のサブフレームのうち、路車送信期間を設定すべきサブフレームを選択する。具体的に説明すると、選択部42は、フレーム規定部40にて規定されたフレームを受けつける。選択部42は、RF部22、変復調部24を介して、図示しない他の基地局装置10あるいは端末装置からの復調結果を入力する。選択部42は、入力した復調結果のうち、他の基地局装置10からの復調結果を抽出する。選択部42は、復調結果を受けつけたサブフレームを特定することによって、復調結果を受けつけていないサブフレームを特定する。これは、他の基地局装置10によって路車送信期間が設定されていないサブフレーム、つまり未使用のサブフレームを特定することに相当する。未使用のサブフレームが複数存在する場合、選択部42は、ランダムにひとつのサブフレームを選択する。未使用のサブフレームが存在しない場合、つまり複数のサブフレームのそれぞれが使用されている場合に、選択部42は、復調結果に対応した受信電力を取得し、受信電力の小さいサブフレームを優先的に選択する。
図3(b)は、第1基地局装置10aによって生成されるフレームの構成を示す。第1基地局装置10aは、第1サブフレームの先頭部分に路車送信期間を設定する。また、第1基地局装置10aは、第1サブフレームにおいて路車送信期間につづいて車車送信期間を設定する。車車送信期間とは、端末装置がパケット信号を報知可能な期間である。つまり、第1サブフレームの先頭期間である路車送信期間において第1基地局装置10aはパケット信号を報知可能であり、かつフレームのうち、路車送信期間以外の車車送信期間において端末装置がパケット信号を報知可能であるような規定がなされる。さらに、第1基地局装置10aは、第2サブフレームから第Nサブフレームに車車送信期間のみを設定する。
図3(c)は、第2基地局装置10bによって生成されるフレームの構成を示す。第2基地局装置10bは、第2サブフレームの先頭部分に路車送信期間を設定する。また、第2基地局装置10bは、第2サブフレームにおける路車送信期間の後段、第1サブフレーム、第3サブフレームから第Nサブフレームに車車送信期間を設定する。図3(d)は、第3基地局装置10cによって生成されるフレームの構成を示す。第3基地局装置10cは、第3サブフレームの先頭部分に路車送信期間を設定する。また、第3基地局装置10cは、第3サブフレームにおける路車送信期間の後段、第1サブフレーム、第2サブフレーム、第4サブフレームから第Nサブフレームに車車送信期間を設定する。このように、複数の基地局装置10は、互いに異なったサブフレームを選択し、選択したサブフレームの先頭部分に路車送信期間を設定する。図2に戻る。選択部42は、選択したサブフレームの番号を生成部46へ出力する。
生成部46は、選択部42から受けつけたサブフレーム番号のサブフレームに路車送信期間を設定し、路車送信期間において報知すべきRSUパケット信号を生成する。なお、以下の説明において、RSUパケット信号とパケット信号とは区別せずに使用される。図4(a)−(b)は、サブフレームの構成を示す。図4(a)は、路車送信期間が設定されたサブフレームを示す。図示のごとく、ひとつのサブフレームは、路車送信期間、車車送信期間の順に構成される。図4(b)は、路車送信期間におけるパケット信号の配置を示す。図示のごとく、路車送信期間において、複数のRSUパケット信号が並べられている。ここで、前後のパケット信号は、SIFS(Short Interframe Space)だけ離れている。
ここでは、RSUパケット信号の構成を説明する。図5(a)−(b)は、通信システム100において規定されるパケット信号に格納されるMACフレームのフォーマットを示す。図5(a)は、MACフレームのフォーマットを示す。MACフレームは、先頭から順に、「MACヘッダ」、「LLCヘッダ」、「メッセージヘッダ」、「データペイロード」、「FCS」を配置する。データペイロードに含まれる情報については、後述する。図5(b)は、生成部46によって生成されるメッセージヘッダの構成を示す図である。メッセージヘッダには、基本部分が含まれている。
基本部分は、「プロトコルバージョン」、「送信ノード種別」、「再利用回数」、「TSFタイマ」、「RSU送信期間長」を含む。プロトコルバージョンは、対応しているプロトコルのバージョンを示す。送信ノード種別は、MACフレームが含まれたパケット信号の送信元を示す。例えば、「0」は端末装置を示し、「1」は基地局装置10を示す。選択部42が、入力した復調結果のうち、他の基地局装置10からの復調結果を抽出する場合に、選択部42は、送信ノード種別の値を利用する。再利用回数は、メッセージヘッダが端末装置によって転送される場合の有効性の指標を示し、TSFタイマは、送信時刻を示す。RSU送信期間長は、路車送信期間の長さを示しており、路車送信期間に関する情報といえる。図2に戻る。
ネットワーク通信部36は、図示しないネットワーク202に接続される。ネットワーク通信部36は、ネットワーク202から、渋滞情報を受けつける。生成部46は、ネットワーク通信部36から、渋滞情報を取得し、データペイロードに格納することによって、前述のRSUパケット信号を生成する。
取得部32は、図示しないリーダライタ18に接続される。前述のごとく、リーダライタ18は、近距離無線通信によって、歩行者に携帯された端末装置と通信する。取得部32は、リーダライタ18を介して、近距離無線通信の機能を備えた端末装置から、当該端末装置に関する情報を取得する。端末装置に関する情報の一例は、端末装置のIDや歩行者の情報であり、歩行者の情報とは、歩行者の生年月日等の年齢を特定可能な情報を含む。取得部32は、取得した情報を決定部38と再取得部34へ出力する。
信号機IF部48は、図示しない信号機16に接続される。ここで、信号機16は、複数であってもよい。信号機IF部48は、信号機16から、各点灯色を点灯させるスケジュールを受けつける。これは、前述の変化予定であり、信号機16は、変化予定に応じて、点灯色を変えながら点灯する。例えば、変化予定では、時刻と点灯色との対応が示されている。ひとつの交差点に複数の信号機16が設置されている場合、それらの変化予定は互いに対応する。
例えば、ひとつの車道に対する信号機16の点灯色が青色である場合、これと交差する車道に対する信号機16の点灯色が赤色である。そのため、変化予定には、ひとつの交差点に設置されている複数の信号機16に対するスケジュールがまとめられていてもよい。さらに、変化予定には、ひとつの交差点に限らず、連動して動作させるべき複数の信号機16に対するスケジュールがまとめられていてもよい。信号機IF部48は、後述の決定部38から変化予定を受けつけた場合、当該変化予定を各信号機16へ出力する。これは、変化予定に応じた動作を各信号機16に指示することに相当する。
決定部38は、信号機IF部48から、変化予定を受けつけるとともに、取得部32から、端末装置に関する情報も受けつける。決定部38は、取得部32において取得した情報をもとに、受けつけた変化予定を変更するように、新たな変化予定を決定する。例えば、歩行者が横断予定の横断歩道を横切る車道に対する信号機16の赤色の点灯期間を延長するように、新たな変化予定が決定される。その際、決定部38は、取得した情報の内容に応じて信号機の各点灯色による点灯間隔が変わるように、変化予定を決定してもよい。例えば、歩行者の年齢が70歳よりも上であれば、そうでない場合と比較して、歩行者が横断予定の横断歩道を横切る車道に対する信号機16の赤色の点灯期間をさらに長くする。決定部38は、決定した変化予定を信号機IF部48に出力するとともに、生成部46に出力する。
生成部46は、決定部38から変化予定を受けつけ、データペイロードに格納することによって、前述のRSUパケット信号を生成する。このようなパケット信号は、変復調部24、RF部22から報知されるので、変化予定によって運転者に対して歩行者の存在を知らしめる。再取得部34は、取得部32と同様に、図示しないリーダライタ18に接続される。再取得部34は、取得部32から、端末装置に関する情報を受けつける。また、再取得部34は、取得部32が情報を取得してから一定期間内に、同一の端末装置14から当該端末装置14に関する情報を再取得した場合、当該情報を決定部38へ出力する。ここで、取得部32が情報を受けつけるリーダライタ18と、再取得部34が情報を受けつけるリーダライタ18とは、互いに異なっている。例えば、取得部32が第1リーダライタ18aから情報を受けつけた場合、再取得部34は第2リーダライタ18bから情報を受けつけている。
決定部38は、信号機IF部48から、変化予定を受けつけるとともに、再取得部34から、端末装置に関する情報も受けつける。同一の端末装置に関する情報を取得部32と再取得部34とから受けつけることによって、決定部38は、歩行者が横断歩道を横断し終えたことを認識する。決定部38は、再取得部34において再取得した情報をもとに、信号機16の点灯色の変化予定を再決定する。例えば、歩行者が横断予定の横断歩道を横切る車道に対する信号機16の赤色の点灯期間を短縮するように、新たな変化予定が再決定される。
なお、決定部38は、取得部32から、端末装置に関する情報も受けつけた後、一定期間経過しても、再取得部34からの情報を受けつけなければ、決定部38は、信号機16の点灯色の変化予定を再決定してもよい。これは、歩行者が横断歩道に進入する際に端末装置を第1リーダライタ18aにかざしたが、歩行者が横断歩道から退出する際に端末装置を第2リーダライタ18bにかざさなかった場合に相当する。決定部38は、決定した変化予定を信号機IF部48に出力するとともに、生成部46に出力する。生成部46は、決定部38から再決定した変化予定を受けつけ、データペイロードに格納することによって、前述のRSUパケット信号を生成する。このようなパケット信号は、変復調部24、RF部22から報知されるので、変化予定によって運転者に対して歩行者の横断終了を知らしめる。制御部30は、基地局装置10全体の処理を制御する。
この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのCPU、メモリ、その他のLSIで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
図6は、歩行者に携帯された端末装置14の構成を示す。端末装置14は、第1無線通信部80、第2無線通信部82、制御部84を含む。第1無線通信部80は、アンテナ50、RF部52、変復調部54、処理部56を含む。処理部56は、生成部64、タイミング特定部60、転送決定部70、取得部72を含む。また、タイミング特定部60は、抽出部66、キャリアセンス部68を含む。アンテナ50、RF部52、変復調部54は、図2のアンテナ20、RF部22、変復調部24と同様の処理を実行する。そのため、ここでは、差異を中心に説明する。
第2無線通信部82は、近距離無線通信を実行する。近距離無線通信は、車車間通信や路車間通信よりも通信可能領域が狭い通信であり、これには、公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。第2無線通信部82は、前述の端末装置14に関する情報を保持しており、近距離無線通信を実行すると、図示しないリーダライタ18へ、端末装置14に関する情報を送信する。第2無線通信部82は、歩行者が横断歩道に進入する場合に、図示しないリーダライタ18の間で通信を実行する。また、第2無線通信部82は、歩行者が横断歩道から退出する場合にも、図示しないリーダライタ18の間で通信を実行してもよい。第2無線通信部82は、歩行者が横断歩道に進入する場合に通信を実行した旨、歩行者が横断歩道から退出する場合に通信を実行した旨を制御部84に出力する。
変復調部54、処理部56は、図示しない他の端末装置14や基地局装置10からのパケット信号を受信する。なお、前述のごとく、変復調部54、処理部56は、路車送信期間において、基地局装置10からのパケット信号を受信する。前述のごとく、変復調部54、処理部56は、車車送信期間において、他の端末装置14からのパケット信号を受信する。なお、変復調部54、処理部56は、低消費電力化を実現するために、車車送信期間における受信を停止してもよい。
抽出部66は、変復調部54からの復調結果が、図示しない基地局装置10からのパケット信号である場合に、路車送信期間が配置されたサブフレームのタイミングを特定する。その際、抽出部66は、図1のエリア212内に存在すると推定する。抽出部66は、サブフレームのタイミングと、パケット信号のメッセージヘッダの内容、具体的には、RSU送信期間長の内容をもとに、フレームを生成する。なお、フレームの生成は、前述のフレーム規定部40と同様になされればよいので、ここでは説明を省略する。その結果、抽出部66は、基地局装置10において形成されたフレームに同期したフレームを生成する。
一方、抽出部66は、RSUパケット信号を受信していない場合、図1のエリア外214に存在すると推定する。抽出部66は、エリア212に存在していることを推定した場合、車車送信期間を選択する。抽出部66は、エリア外214に存在していることを推定すると、フレームの構成と無関係のタイミングを選択する。抽出部66は、車車送信期間を選択した場合、フレームおよびサブフレームのタイミング、車車送信期間に関する情報をキャリアセンス部68へ出力する。抽出部66は、フレームの構成と無関係のタイミングを選択すると、キャリアセンスの実行をキャリアセンス部68に指示する。
キャリアセンス部68は、抽出部66から、フレームおよびサブフレームのタイミング、車車送信期間に関する情報を受けつける。キャリアセンス部68は、車車送信期間において、キャリアセンスを実行することによって、干渉電力を測定する。また、キャリアセンス部68は、干渉電力をもとに、車車送信期間における送信タイミングを決定する。具体的に説明すると、キャリアセンス部68は、所定のしきい値を予め記憶しており、干渉電力としきい値とを比較する。干渉電力がしきい値よりも小さければ、キャリアセンス部68は、送信タイミングを決定する。キャリアセンス部68は、抽出部66から、キャリアセンスの実行を指示された場合、フレームの構成を考慮せずに、CSMAを実行することによって、送信タイミングを決定する。キャリアセンス部68は、決定した送信タイミングを生成部64へ通知する。
取得部72は、図示しないGPS受信機、ジャイロセンサ、車速センサ等を含んでおり、それらから供給されるデータによって、端末装置14の存在位置、進行方向、移動速度等(以下、「位置情報」と総称する)を取得する。なお、存在位置は、緯度・経度によって示される。これらの取得には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。取得部72は、位置情報を生成部64へ出力する。
転送決定部70は、メッセージヘッダの転送を制御する。転送決定部70は、パケット信号からメッセージヘッダを抽出する。パケット信号が基地局装置10から直接送信されている場合には、再利用回数が「0」に設定されているが、パケット信号が他の端末装置14から送信されている場合には、再利用回数が「1以上」の値に設定されている。転送決定部70は、抽出したメッセージヘッダから、転送すべきメッセージヘッダを選択する。ここでは、例えば、再利用回数が最も小さいメッセージヘッダが選択される。また、転送決定部70は、複数のメッセージヘッダに含まれた内容を合成することによって新たなメッセージヘッダを生成してもよい。転送決定部70は、選択対象のメッセージヘッダを生成部64へ出力する。その際、転送決定部70は、再利用回数を「1」増加させる。
生成部64は、取得部72から位置情報を受けつけ、転送決定部70からメッセージヘッダを受けつける。生成部64は、図5(a)−(b)に示されたMACフレームを使用し、位置情報をデータペイロードに格納する。生成部64は、MACフレームが含まれたパケット信号を生成するとともに、キャリアセンス部68において決定した送信タイミングにて、変復調部54、RF部52、アンテナ50を介して、生成したパケット信号をブロードキャスト送信する。これは、車車間通信に相当する。なお、送信タイミングは、車車送信期間に含まれている。
制御部84は、第1無線通信部80の動作と第2無線通信部82の動作とを制御する。制御部84は、通常、第1無線通信部80を動作させる。制御部84は、第2無線通信部82による通信が終了してから所定の期間が経過するまでの間、第1無線通信部80の動作を停止させる。具体的に説明すると、制御部84は、横断歩道に進入する場合に第2無線通信部82が通信してから、予め定められた期間が経過するまでの間、第1無線通信部80の動作を停止させる。これは、歩行者が横断歩道を横断している間にわたって、車車間通信を停止させることに相当する。予め定められた期間は、歩行者が横断歩道を横断するために必要とされる期間である。制御部84は、横断歩道から退出する場合に第2無線通信部82が通信した場合、予め定められた期間が経過していなくても、第1無線通信部80の動作を再開させる。これは、歩行者が横断歩道を横断し終えた場合に、車車間通信を再開させることに相当する。
なお、車両12に搭載された端末装置14では、第2無線通信部82と制御部84とが含まれない。その代わりに、車両12に搭載された端末装置14は、通知部を含む。通知部は、路車送信期間において、図示しない基地局装置10からのパケット信号を取得するとともに、車車送信期間において、図示しない他の端末装置14からのパケット信号を取得する。通知部は、取得したパケット信号に対する処理として、パケット信号に格納されたデータの内容に応じて、図示しない他の車両12の接近等を運転者へモニタやスピーカを介して通知する。
以上の構成による通信システム100の動作を説明する。図7は、通信システム100における通信手順を示すシーケンス図である。これは、歩行者が、横断歩道から退出する際に、端末装置14をリーダライタ18にかざさない場合に相当する。端末装置14は、パケット信号を報知し、基地局装置10は、パケット信号を受信する(S10)。歩行者が横断歩道をわたろうとして第1リーダライタ18aに端末装置14をかざすと、端末装置14は、第1リーダライタ18aと通信する(S12)。第1リーダライタ18aは、通信によって取得した情報を基地局装置10に通知する(S14)。端末装置14は、路車間通信および車車間通信を停止する(S16)。基地局装置10は、変化予定を決定し(S18)、変化予定が格納されたパケット信号を報知する(S20)。端末装置14は、第1リーダライタ18aとの間で通信してから一定期間経過したことを認識する(S22)。端末装置14は、パケット信号を報知し、基地局装置10は、パケット信号を受信する(S24)。
図8は、通信システム100における別の通信手順を示すシーケンス図である。端末装置14は、パケット信号を報知し、基地局装置10は、パケット信号を受信する(S50)。歩行者が横断歩道をわたろうとして第1リーダライタ18aに端末装置14をかざすと、端末装置14は、第1リーダライタ18aと通信する(S52)。第1リーダライタ18aは、通信によって取得した情報を基地局装置10に通知する(S54)。端末装置14は、路車間通信および車車間通信を停止する(S56)。基地局装置10は、変化予定を決定し(S58)、変化予定が格納されたパケット信号を報知する(S60)。歩行者が横断歩道をわたり終え、歩行者が第2リーダライタ18bに端末装置14をかざすと、端末装置14は、第2リーダライタ18bと通信する(S62)。第2リーダライタ18bは、通信によって取得した情報を基地局装置10に通知する(S64)。基地局装置10は、変化予定を決定し(S66)、変化予定が格納されたパケット信号を報知する(S68)。端末装置14は、パケット信号を報知し、基地局装置10は、パケット信号を受信する(S70)。
次に、本発明の変形例を説明する。本発明の変形例も、実施例と同様に、車車間通信を実行するとともに、路車間通信も実行する通信システムに関する。特に、歩行者に携帯され、かつ近距離無線通信機能を備えた端末装置に関する。実施例に係る端末装置は、横断歩道をわたっている期間にわたって、車車間通信と路車間通信の機能を停止させている。つまり、ITS送信が不要な場合に、ITSに必要な情報(以下、「ITS情報」という)の報知が停止されている。本変形例も、実施例と同様に、ITS送信が不要な場合にITS情報の報知を停止させることに関する。ここでは、会社、学校、病院、公共施設の利用を想定する。歩行者は、会社等に入る際に、近距離無線通信によって出勤を通知し、そのタイミングにてITS情報の報知が停止される。
一方、歩行者は、会社等から出る際に、近距離無線通信によって退出を通知し、そのタイミングにてITS情報の報知が再開される。本発明の変形例に係る通信システム100は、図1と同様のタイプであり、基地局装置10は、図2と同様のタイプであり、端末装置14は、図6と同様のタイプである。なお、通信システム100には、リーダライタ18が含まれていなくてもよく、基地局装置10には、取得部32、再取得部34、決定部38、信号機IF部48が含まれていなくてもよい。以下では、差異を中心に説明する。
通信システム100において、基地局装置10と端末装置14との間において、路車間通信が実行されるとともに、複数の端末装置14の間において、車車間通信が実行される。これらの処理は、実施例と同様であるので、ここでは説明を省略する。以下では、歩行者が、端末装置14を携帯しながら、会社等に出勤した際の処理を説明する。図9は、本発明の変形例に係る通信システム110の構成を示す。通信システム110は、端末装置14、リーダライタ18、管理装置150を含む。
リーダライタ18は、会社の受付に設置される。リーダライタ18は、前述のごとく、近距離無線通信を実行するとともに、管理装置150に接続されている。歩行者は、端末装置14を携帯して出勤したときに、端末装置14をリーダライタ18にかざす。端末装置14とリーダライタ18との間で近距離無線通信が実行され、端末装置14に関する情報が、端末装置14からリーダライタ18を介して管理装置150に送信される。管理装置150は、端末装置14に関する情報を受けつけると、当該端末装置14を携帯した歩行者の出勤を登録する。端末装置14は、路車間通信および車車間通信を停止する。
一方、歩行者は、退出するときに、端末装置14をリーダライタ18にかざす。前述のごとく、端末装置14とリーダライタ18との間で近距離無線通信が実行され、端末装置14に関する情報が、端末装置14からリーダライタ18を介して管理装置150に送信される。管理装置150は、端末装置14に関する情報を受けつけると、当該端末装置14を携帯した歩行者の退出を登録する。端末装置14は、路車間通信および車車間通信を再開する。
管理装置150は、リーダライタ18を介して、端末装置14と通信することによって、端末装置14に関する情報を受けつける。管理装置150は、端末装置14に関する情報をもとに、端末装置14を携帯した歩行者の出勤状況を管理する。管理装置150は、歩行者の状態が退出になっている場合に、端末装置14に関する情報を受けつけると、歩行者の状態を出勤に変更する。また、管理装置150は、歩行者の状態が出勤になっている場合に、端末装置14に関する情報を受けつけると、歩行者の状態を退出に変更する。なお、リーダライタ18が、会社ではなく、学校、病院、公共施設に設置されてもよい。管理装置150は、リーダライタ18を設置した場所に応じた情報を管理する。例えば、出勤が、登校、受付等になる。
次に、本発明の別の変形例を説明する。本発明の別の変形例も、実施例と同様に、車車間通信を実行するとともに、路車間通信も実行する通信システムに関する。特に、歩行者に携帯され、かつ近距離無線通信機能を備えた端末装置に関する。実施例に係る端末装置は、横断歩道をわたっている期間にわたって、車車間通信と路車間通信の機能を停止させている。別の変形例も、実施例と同様に、ITS送信が不要な場合にITS情報の報知を停止させることに関する。ここでは、電車、バス、タクシー等の交通機関を利用する場合を想定する。歩行者は、電車等に乗車する際、近距離無線通信によって決済処理を実行するとともに、そのタイミングにてITS情報の報知が停止される。
一方、歩行者は、電車等から降車する際、近距離無線通信によって決済処理を実行するとともに、ITS情報の報知が再開される。本発明の変形例に係る通信システム100は、図1と同様のタイプであり、基地局装置10は、図2と同様のタイプである。なお、通信システム100には、リーダライタ18が含まれていなくてもよく、基地局装置10には、取得部32、再取得部34、決定部38、信号機IF部48が含まれていなくてもよい。
路車間通信および車車間通信について、ここでは説明を省略する。以下では、歩行者が、端末装置14を携帯しながら、電車を利用する際の処理を説明する。図10は、本発明の別の変形例に係る通信システム120の構成を示す。通信システム120は、端末装置14、改札機152、ネットワーク202、決済サーバ154を含み、改札機152は、リーダライタ18を含む。
リーダライタ18は、改札機152に設置される。リーダライタ18は、前述のごとく、近距離無線通信を実行するとともに、管理装置150に接続されている。歩行者は、乗車のために、端末装置14を携帯して改札機152を通過するときに、端末装置14をリーダライタ18にかざす。端末装置14とリーダライタ18との間で近距離無線通信が実行されることによって、ネットワーク202を介して、端末装置14と決済サーバ154とは決済処理を実行する。決済処理には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。その後、端末装置14は、路車間通信および車車間通信を停止する。
一方、歩行者は、降車のために、端末装置14を携帯して別の改札機152を通過するときに、端末装置14をリーダライタ18にかざす。前述のごとく、端末装置14とリーダライタ18との間で近距離無線通信が実行されることによって、ネットワーク202を介して、端末装置14と決済サーバ154とは決済処理を実行する。端末装置14は、路車間通信および車車間通信を再開する。
決済サーバ154は、リーダライタ18、ネットワーク202を介して、端末装置14と通信することによって、端末装置14との間で運賃を決済する。決済サーバ154は、乗車の際に端末装置14との決済処理を実行することによって、歩行者の乗車駅を確認する。また、決済サーバ154は、降車の際に端末装置14との決済処理を実行することによって、歩行者の降車駅を確認する。さらに、決済サーバ154は、運賃のテーブルを予め記憶しており、当該テーブルをもとに、乗車駅から降車駅までの運賃を導出する。決済サーバ154は、歩行者の電子マネーから、導出した運賃に応じた金額を差し引く。
図11は、端末装置14の構成を示す。端末装置14では、図6の端末装置14に、決済部86がさらに追加されている。決済部86は、第2無線通信部82を介して外部の決済サーバ154との間で通信を実行することによって、サービスの利用料金、つまり運賃を決済する。ここで、第2無線通信部82は、サービス提供エリアに進入する場合と、サービス提供エリアから退出する場合とにおいて通信を実行する。前者は、乗車の際に改札機152を通過することであり、後者は、後者の際に改札機152を通過することに相当する。制御部84は、乗車の際に改札機152を通過する場合に第2無線通信部82が通信してから、後者の際に改札機152を通過する場合に第2無線通信部82が通信するまでの間、第1無線通信部80の動作を停止させる。
図12は、通信システム120における通信手順を示すシーケンス図である。これは、乗車の際の処理手順に相当する。端末装置14は、車車間通信のためにパケット信号を報知する(S100)。端末装置14とリーダライタ18とは通信を実行し(S102)、端末装置14と決済サーバ154とは決済処理を実行する(S104)。端末装置14は、車車間通信のための報知を停止する(S106)。
図13は、通信システム120における別の通信手順を示すシーケンス図である。これは、降車の際の処理手順に相当し、かつ図12につづく処理である。端末装置14は、車車間通信のための報知を停止する(S120)。端末装置14とリーダライタ18とは通信を実行し(S122)、端末装置14と決済サーバ154とは決済処理を実行する(S124)。端末装置14は、車車間通信のためにパケット信号を報知する(S126)。
次に、本発明のさらに別の変形例を説明する。本発明のさらに別の変形例も、実施例と同様に、車車間通信を実行するとともに、路車間通信も実行する通信システムに関する。特に、歩行者に携帯され、かつ近距離無線通信機能を備えた端末装置に関する。実施例に係る端末装置は、横断歩道をわたっている期間にわたって、車車間通信と路車間通信の機能を停止させている。さらに別の変形例も、実施例と同様に、ITS送信が不要な場合にITS情報の報知を停止させることに関する。ここでは、電車、バス、タクシー等の車内や建物内に歩行者が存在する場合を想定する。
図5(b)には、メッセージヘッダの構成が示されているが、そのうちの「RSU送信期間長」では、端末装置14に送信を禁止させるための期間(以下、「送信禁止期間」という)が示されている。さらに別の変形例では、これを利用して、車内や建物内のようなITS送信を禁止させるエリアに簡易な基地局装置10が設置される。簡易な基地局装置10の送信電力は、車内や建物内をサービスエリアとするように、通常の基地局装置10と比較して送信電力が小さい。簡易な基地局装置10は、RSUパケット信号を報知するが、その際に、全期間に対して送信禁止期間が設定される。基地局装置10は、車内や建物内に限定されるようなアンテナ指向性を有していてもよい。端末装置14は、RSUパケット信号を受信すると、全期間に対して送信禁止期間を設定する。これは、RSUパケット信号を受信している間、端末装置14はパケット信号を報知しないことに相当する。
一方、簡易な基地局装置10から報知されたRSUパケット信号は、車両12に搭載された端末装置14に受信されることもある。その際、車両12に搭載された端末装置14は、パケット信号の報知を停止せず、報知し続けるべきである。これに対応するために、簡易な基地局装置10は、RSUパケット信号のうちのリザーブ領域に、歩行者に携帯される端末装置14向け(以下、「歩行者向け」という)の情報を表すための識別子を含める。歩行者に携帯された端末装置14は、当該識別子を確認すると、全期間に対して送信禁止期間を設定するが、車両12に搭載された端末装置14は、当該識別子を確認すると、RSUパケット信号を破棄する。本発明の変形例に係る通信システム100は、図1と同様のタイプであり、基地局装置10は、図2と同様のタイプであり、端末装置14は、図6と同様のタイプである。なお、通信システム100には、リーダライタ18が含まれていなくてもよく、基地局装置10には、取得部32、再取得部34、決定部38、信号機IF部48が含まれていなくてもよい。簡易な基地局装置10も同様である。
図2において、簡易な基地局装置10の生成部46は、前述のごとく、パケット信号を生成する。生成部46は、歩行者向けの情報を表すための識別子をパケット信号に含めるとともに、全期間に対して送信禁止期間を設定する。これは、歩行者に携帯された端末装置14を対象にした送信禁止期間を設定することに相当し、車両12に搭載された端末装置14を対象から除外した送信禁止期間を設定することに相当する。変復調部24、RF部22は、生成部46において生成したパケット信号を報知する。
図6において、車両12に搭載された端末装置14のRF部52、変復調部54は、基地局装置10からのパケット信号を受信する。タイミング特定部60は、パケット信号に含まれた情報をもとに、パケット信号の送信可能期間を決定する。具体的には、送信禁止期間以外の期間に、送信可能期間が設定される。なお、CSMAは、送信可能期間内においてなされる。ここで、受信したパケット信号に、歩行者向けの情報を表すための識別子が含まれていた場合、タイミング特定部60は、パケット信号に含まれた送信禁止期間を無視して、パケット信号の送信可能期間を決定する。変復調部54、RF部52は、決定した送信可能期間にて、パケット信号を報知する。
図14は、本発明のさらに別の変形例に係る端末装置14の設定手順を示すフローチャートである。RF部52、変復調部54は、パケット信号を受信する(S150)。タイミング特定部60は、送信禁止期間に関する情報を抽出する(S152)。歩行者向けの識別子がパケット信号に含まれていれば(S154のY)、タイミング特定部60は、送信禁止期間を反映させて(S156)、送信可能期間を設定する(S160)。一方、歩行者向けの識別子がパケット信号に含まれていなければ(S154のN)、タイミング特定部60は、送信禁止期間を破棄して(S158)、送信可能期間を設定する(S160)。
本発明の実施例によれば、車車間通信の機能に加えて近距離無線通信の機能も備えた端末装置から、近距離無線通信を介して情報を取得するので、当該端末装置を携帯した歩行者が横断歩道に進入することを正確に認識できる。また、端末装置から取得した情報をもとに、変化予定を決定するので、歩行者の横断に適した変化予定を決定できる。また、歩行者の横断に適した変化予定が決定されるので、歩行者と車両との追突事故の発生確率を低減できる。また、歩行者の横断に適した変化予定を通知するので、歩行者が横断歩道に進入することを正確に通知できる。また、歩行者に関する情報をもとに、各点灯色による点灯間隔が変わるように変化予定を決定するので、歩行者に適した変化予定を決定できる。また、歩行者に適した変化予定が通知されるので、安全性をさらに向上できる。また、歩行者に適した変化予定が通知されるので、交通弱者を保護できる。
また、情報を取得してから一定期間内に、同一の端末装置から情報を再取得するので、当該端末装置を携帯した歩行者が横断歩道から退出することを正確に認識できる。また、端末装置から再取得した情報をもとに、変化予定を決定するので、車両の走行に適した変化予定を決定できる。また、決定された変化予定を通知するので、歩行者が横断歩道から退出することを正確に通知できる。また、横断歩道を歩行者が横断しているか否かに応じた変化予定を報知するので、変化予定に応じた運転を促すことができる。また、変化予定に応じた運転を促すので、ドライバのストレスを軽減できる。また、変化予定に応じた運転を促すので、渋滞を軽減できる。また、変化予定に応じた運転を促すので、二酸化炭素の排出量を削減できる。また、リーダライタは、市販のものを使用可能であるので、実現性を向上できる。
また、近距離無線通信が終了してから所定の期間が経過するまでの間、車車間通信を停止させるので、消費電力を低減できる。また、消費電力が低減されるので、バッテリ駆動時間を延長できる。また、横断歩道に進入する場合に車車間通信を停止させるので、横断歩道の横断中の消費電力を低減できる。また、横断歩道から退出する場合に車車間通信を再開させるので、横断終了後に位置情報を報知できる。また、予め定められた期間が経過すると、車車間通信を再開させるので、位置情報を自動的に報知できる。
また、会社に出勤した際に近距離無線通信にて出勤確認を実行するとともに、車車間通信を停止させるので、両方の処理をまとめて実行できる。また、会社に出勤した際に近距離無線通信にて車車間通信を停止させるので、会社内での車車間通信を停止できる。また、両方の処理がまとめて実行されるので、歩行者の利便性を改善できる。また、学校、病院、公共施設等にもリーダライタが設置されるので、さまざまな場所において車車間通信を停止させることができる。
また、乗車の際に運賃の決済を実行するとともに、車車間通信を停止させるので、両方の処理をまとめて実行できる。また、乗車の際に車車間通信を停止させるので、乗車中の差車間通信を停止させることができる。また、降車の際に運賃の決済を実行するとともに、車車間通信を再開させるので、両方の処理をまとめて実行できる。また、簡易な基地局装置において、全期間を送信禁止期間に設定するので、簡易な基地局装置が設置された場所の周囲で車車間通信を停止させることができる。また、全期間を送信禁止期間に設定するとともに、歩行者向けの情報であることを表す識別子をパケット信号に含めるので、歩行者に携帯された端末装置に限定して送信を停止させることができる。また、歩行者に携帯された端末装置に限定して送信を停止させるので、車両に搭載された端末装置に車車間通信を継続させることができる。
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
本発明の別の変形例において、リーダライタ18は、改札機152に備えられ、決済サーバ154は、運賃の決済処理を実行している。つまり、交通機関に適用されている。しかしながらこれに限らず例えば、交通機関ではなく、映画、劇場等のサービス提供施設に適用されてもよい。その際、リーダライタ18は、受付に備えられ、決済サーバ154は、入場料の決済処理を実行する。本変形例によれば、さまざまなサービスに本発明を適用できる。