JP4328227B2 - ビーコン同期補正無線装置及び無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、道路交通システムにおける車両間の無線通信技術に関する。

移動体間の無線通信技術により、移動体（車両）において、移動体間の無線通信が行えるようになってきた。この技術は、例えば、交通システムや鉄道車両システムなどの応用が大変期待されるものである。このようなシステムにおいて、自律走行で隊列を構成する応用が考えられ、これらに用いられる無線装置は、ブロードキャストかつリアルな処理を必要とする。このような車両の通信手段として車両間無線通信システムがある（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に開示の技術は、各車群における通信チャンネルの確保にビーコン制御フレーム（ビーコンパケット）を用い、通信チャンネル休止手順によって通信チャンネル獲得衝突確率の低減化と通信チャンネル獲得確率の増大化を行っている。ここで、通信チャンネル休止手順とは、周辺車群（グループ）のビーコン送信フレーム数を監視し、ビーコンを送信する毎にグループ数分の間隔だけ休止するようにすることによって、互いのグループが順番に通信権を獲得できるようにする手法である。

この通信チャンネル休止手順はエリア重なり状態が起きた場合に通信チャンネル獲得による衝突を完全には回避できないため、車群を構成している車両の情報から最適な通信チャンネル休止回数を推定導出することによって無線通信衝突を低減する手段が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

上記特許文献２に記載の技術では、車群を構成して隊列自律走行を行う複数の周辺グループ数を受信データ及び各無線通信機がメモリに保持している周辺グループＩＤテーブルから推定し、この推定周辺グループ数を基にビーコンフレーム送信の休止カウント数（つまり、ビ−コン送信休止時間）を設定する。これにより、無線エリアの部分的な重なりによる無線データ衝突の回避と効率のよいチャンネルの取得ができるようにしている。

また、ビーコンを使用した通信を行う無線通信システムを安価に構築できる技術として、ビーコン局は、ビーコン期間内でビーコンパケットの送信に用いたスロットの位置を示す位置情報を有するビーコンパケットを送信し、そのビーコンパケットを受信した他のビーコン局、およびクライアント局は、それが有する位置情報を基に次のデータ期間に移行させるタイミングを決定し、その決定したタイミングでデータ期間に移行させ、その結果、ビーコンパケットを送信したビーコン局でデータ期間が始まるタイミングに合わせる形で、同期が確立されるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献３）。

特開２００１−１１８１９１号公報 特願２００３−２８１５７７号 特開２００２−９６８７号公報

しかしながら、上記従来の車両間無線通信システムにおいて、長時間遮蔽された状態やエリア重なり状態が続いた場合、スロット同期タイミング用のクロックの精度によって対応できない場合が存在するといった課題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、車群を構成して隊列自律走行を行う車両が直接通信のできない見通しの悪い路側に差しかかった場合や無線エリアの重なりによる無線データ衝突の回避と効率のよいチャンネル取得を実現し得るビーコン同期補正無線装置及び無線通信システムの提供を目的とする。

上記課題を解決するために、移動体間無線通信システム、例えば道路交通システムにおいて、車両間無線通信での通信エリア重複による通信チャンネル衝突の確率低減の改善手段を以下の発明により提供する。具体的には、車群を構成して隊列自律走行を行う車両の無線装置に対して、見通しの悪い路側のポイント等にビーコン制御フレームのみを送信する無線装置を設置することにより、無線エリアの重なりによる無線データ衝突の回避と効率のよいチャンネル取得手段を提供する。
つまり、請求項１記載の発明では、複数の移動体間で無線通信を行って構成されるグループが複数設定されている無線通信システムであって、各グループにおいては、一つの移動体をビーコン局に割り当て、そのグループに属する他の移動体をクライアント局に割り当てるようにし、通信プロトコルは、複数のビーコンスロットからなるビーコン期間と複数のデータスロットからなるデータ期間が交互に繰り返されるように構成され、各データスロットは各移動体に割り当てられ、ビーコン期間において各グループのビーコン局からビーコン信号が送信され、各移動体は自移動体が属するグループのビーコン信号を受信した時にのみ自移動体に割り当てられたデータスロットの期間に自移動体のデータ信号を送信するよう制御される、通信プロトコルを用いた無線通信システムにおいて、前記各移動体の移動経路側に設置されるビーコン同期補正無線装置であって、前記移動体のいずれよりも通信チャンネルの獲得優先度が低く設定され、前記各移動体からの送信信号を受信する受信手段と、ビーコン信号を送信する送信手段と、前記各グループのビーコン局のどれからもビーコン信号が送信されていない期間に前記送信手段を制御してビーコン信号を送信し、当該ビーコン信号に基づいて各移動体がランダム遅延時間を算出して通信チャンネルを取得しスロット同期を行わせるビーコン信号送信制御手段と、を備えたことを特徴とするビーコン同期補正無線装置を提供する。

また、請求項２に記載の発明では、複数の移動体間で無線通信を行って構成されるグループが複数設定されている無線通信システムであって、各グループにおいては、一つの移動体をビーコン局に割り当て、そのグループに属する他の移動体をクライアント局に割り当てるようにし、通信プロトコルは、複数のビーコンスロットからなるビーコン期間と複数のデータスロットからなるデータ期間が交互に繰り返されるように構成され、各データスロットは各移動体に割り当てられ、ビーコン期間において各グループのビーコン局からビーコン信号が送信され、各移動体は自移動体が属するグループのビーコン信号を受信した時にのみ自移動体に割り当てられたデータスロットの期間に自移動体のデータ信号を送信するよう制御される、通信プロトコルを用いた無線通信システムにおいて、前記移動体のいずれよりも通信チャンネルの獲得優先度が低く設定され、前記各移動体からの送信信号を受信すると共に、前記各グループのビーコン局のどれからもビーコン信号が送信されていない期間にビーコン信号を送信し、当該ビーコン信号に基づいて各移動体がランダム遅延時間を算出して通信チャンネルを取得しスロット同期を行わせるビーコン同期補正無線装置を前記各移動体の移動経路側に設置し、前記各グループの各移動体は、他のグループからのビーコン信号と移動経路側に設置されている前記ビーコン同期補正無線装置からのビーコン信号に基づいてスロット同期を行うようにしたこと、を特徴とする無線通信システムを提供する。

また、請求項３に記載の発明では、各グループのビーコン局とビーコン同期補正無線装置からビーコン信号を送信する際は、複数のビーコンスロットのうち、乱数発生過程において発生した乱数に基づいてランダムに選択したビーコンスロットにおいてビーコン信号を送信するようにしたことを特徴とする請求項２記載の無線通信システム；但し、ビーコン信号を送信するビーコンスロットの番号をＴｒとし、Ｍ＋Ｎ＝ビーコンスロットの全数、Ｍ、Ｎ、Ｌは適宜に設定した整数、ＲＡＮＤ（Ｘ）は最大整数Ｘのうち１〜Ｘのいずれかの乱数を発生する演算結果とするとき、Ｔｒは、各グループのビーコン局では、選択式Ｔｒ＝Ｍ＋ＲＡＮＤ（Ｎ−Ｌ）により決定し、ビーコン同期補正無線装置では、選択式Ｔr＝Ｍ＋Ｎ−Ｌ＋ＲＡＮＤ（Ｌ）により決定するものとする。

また、請求項４に記載の発明では、各グループのビーコン局とビーコン同期補正無線装置からビーコン信号を送信する際は、自局のビーコン信号送信以前に他局からのビーコン信号を受信しなかった場合は自局のビーコン信号を送信するが、自局のビーコン信号送信以前に他局からのビーコン信号を受信した場合は自局のビーコン信号の送信を中止し、各グループのビーコン局で自局のビーコン信号の送信を中止した場合には、次のビーコン信号を送信するデータスロットとして、前回発生した乱数から前回他のグループのビーコン信号を受信したビーコンスロット番号を差し引いた数のスロット番号のビーコンスロットを選択するようにした、ことを特徴とする請求項３記載の無線通信システムを提供する。

また、請求項５に記載の発明では、１つのビーコン期間とそれに続く１つのデータ期間をまとめて１周期とするとき、各グループのビーコン局はビーコン信号を送信した後、自グループ以外に存在するグループ数に１を加えた数に相当する周期分だけビーコン信号の送信を休止するようにしたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の無線通信システムを提供する。

また、請求項６に記載の発明では、グループは移動体通信ネットワークであり、移動体は車両であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の無線通信システムを提供する。

本発明により、路側にチャンネル獲得優先度の低い無線装置が設置されることにより、無線エリアが部分的に重なるような状況や直接通信ができない見通しの悪い状態において、無線データの衝突が避けられなくなるような車両間無線通信において衝突の少ない効率的なチャンネルの確保が可能となる。

特許文献１記載の移動体間の無線通信技術、つまり、複数の移動体間で無線通信を行って構成されるネットワーク（グループ）が複数設定されている無線通信システムであって、各ネットワークでは、一つの移動体をビーコン局に割り当て、そのグループに属する他の移動体をクライアント局に割り当てるようにし、通信プロトコルは、複数のビーコンスロットからなるビーコン期間と複数のデータスロットからなるデータ期間が交互に繰り返されるように構成され、各データスロットは各移動体に割り当てられ、ビーコン期間において各グループのビーコン局からビーコン信号が送信され、各移動体は自移動体が属するグループのビーコン信号を受信した時にのみ自移動体に割り当てられたデータスロットの期間に自移動体のデータ信号を送信するよう制御される通信プロトコルを用いて移動体（車両）間の無線通信を行う際、通信エリア重複による通信チャンネル衝突の確率低減の改善手段を以下により提供する。

具体的には、車群を構成して隊列自律走行を行う車両の無線装置に対して、見通しの悪い路側のポイント等にビーコン制御フレームのみを送信する無線装置を設置することにより、無線エリアの重なりによる無線データ衝突の回避と効率のよいチャンネル取得手段を提供する。

図１は、本発明のビーコン同期補正無線装置の一実施例の構成を示すブロック図であり、ビーコン同期補正無線装置１０はアンテナ１１、無線通信部１２、制御部１３、メモリ１４を備えている。なお、実施例ではビーコン同期補正無線装置のハードウエア構成は図３に示す車載用無線通信装置と同様の構成でもよい（この場合、無線通信部による無線制御手順が異なることとなる）。

図１で、無線通信部１２は制御部１３の制御下で所定の通信手順によりアンテナ１１を介してビーコン制御フレームの送信のみを行う。つまり、いかなるビーコンフレームを受信してもデータスロットでのデータフレームの送信は行わない。また、休止回数制御は行われない。また、ビーコン制御フレームの送信時に、存在する車群ＩＤ以外のユニークなＩＤをビーコン制御フレームに付加して送信する。

制御部１３はＣＰＵ、ＲＯＭのようなプログラム格納メモリ及び内部時計１３１と周辺回路から構成されるマイクロコンピュータ構成をなし、装置全体の制御及び後述の各手段（実施例ではプログラムで構成）により、グループＩＤ情報の比較や、優先度の判定、内部時計のビーコン時間に基づく修正、他のグループとの時刻同期等の実行制御を行なう。また、プログラム格納メモリには無線通信装置全体の制御を行なう制御プログラムや通信プロトコルのほか、本発明の無線通信システムにおけるビーコン送信制御を含む無線通信制御等や必要な処理を行なうプログラムと、ビーコン制御フレームに含まれる情報（例えばグループＩＤやサブグループＩＤ等）をテーブル化したビーコン情報テーブル（図示せず）及び各種設定値等を格納している。

図２は、車両側無線装置のビーコン同期補正手順の一実施例を示すフローチャートであり、制御部１３によって実行されるビーコン送信制御プログラムの動作に相当する。

図２で、通信チャンネルが開放されると（Ｓ１）、ビーコン期間が開始され（Ｓ２）、制御部１３はタイマーを起動する。また、このときメモリ１４に保持されているランダム遅延時間Ｔｒ（メモリ１４には当初初期値が保持されているが、次のサイクルからはステップＳ８で計算された値が保持されている）をセットする（Ｓ３）。

次に、制御部１３は無線通信部１２が車群からのビーコン制御フレームを受信したか否かを調べ、受信した場合はステップＳ１に戻り、そうでない場合にはステップＳ５に進む（Ｓ４）。

車群からのビーコン制御フレームを受信しなかった場合は、ランダム遅延時間（ビーコンスロット番号に対応）Ｔｒの経過後（Ｓ５）、制御部１３は無線通信部１２を制御してこのグループのビーコン制御フレームを送信させ（Ｓ６）、通信チャンネルを獲得する（Ｓ７）。

次に、制御部１３はビーコンスロットの選択のためのランダム遅延時間Ｔｒを計算してメモリ１４に保持されている前回のランダム遅延時間に上書しステップＳ１に戻る。なお、ランダム遅延時間はＴｒ＝Ｍ＋Ｎ−Ｌ＋ＲＡＮＤ（Ｌ）として計算される。但し、ＲＡＮＤ（Ｎ）は最大整数値Ｎのうち１〜Ｎのどれかの乱数を発生する演算結果を示し、Ｍはビーコンスロットの全数以下の数で予め定めた一定の整数値、Ｍ＋Ｎ＝最大ランダム遅延時間（＝ビーコンスロットの全数）であり、Ｌは所定の整数値（但し、Ｎ＞Ｌ）とする。ビーコンスロットは計算されたランダム遅延時間Ｔｒに対応するスロット番号のビーコンスロットが選択される（Ｓ８）。

図３は、本発明の車両間の無線通信システムにおいて各車両に搭載する無線通信装置の一実施例の構成を示すブロック図であり、無線通信装置２０はアンテナ２１、無線通信部２２、制御部２３、メモリ２４及び車両インターフェース２５を備えている。

図３で、無線通信部２２は制御部２３の制御下で所定の通信手順によりアンテナ２１を介してビーコン制御フレームの受信及びデータフレームの送受信を行なう。なお、無線通信装置２０が後述する代表無線通信装置の場合にはビーコン制御フレームの送受信及びデータフレームの送受信を行なう。

各車両の無線通信装置は、それぞれグループＩＤ及びサブグループＩＤが対応付けられている。グループＩＤは、ビーコン制御フレームを送出した代表無線通信機器の属するグループを示すＩＤであり、サブグループＩＤは、このビーコン制御フレームを送信している代表無線通信機器を特定するグループ内のＩＤであり、グループ内でユニークな値である。

制御部２３はＣＰＵ、ＲＯＭ（図示せず）のようなプログラム格納メモリ及び内部時計２３１と周辺回路から構成されるマイクロコンピュータ構成をなし、装置全体の制御及び後述の各手段（実施例ではプログラムで構成）により、グループＩＤ情報の比較や、優先度の判定、内部時計のビーコン時間に基づく修正、他のグループとの時刻同期等の実行制御を行なう。また、プログラム格納メモリには無線通信装置全体の制御を行なう制御プログラムや通信プロトコルのほか、本発明の無線通信システムにおけるビーコン送信制御を含む通信制御等や必要な処理を行なうプログラムと、ビーコン同期補正無線装置１０のプログラム格納メモリに格納されているビーコン情報テーブルと同様な構成のビーコン情報テーブル（図示せず）及び各種設定値等を格納している。

メモリ２４は無線通信部２２を介して受信したビーコン制御フレーム及びデータフレームの記憶や車両インターフェース２５を介して取得した車両データ（車速、進行方向の方位、現在位置（座標）等）を制御部２３の制御下で記憶する。

また、車両インターフェース２５は車両に備えられたセンサー等によって取得される車速、進行方向の方位、現在位置(座標）等の車両データをデジタルデータに変換して制御部２３の制御下でメモリ２４に送ったり、メモリ２４から読み出したデータを信号変換して車両側に送る。

各車群（グループ）の通信チャンネルはビーコン制御フレームを用いて通信チャンネルの取得を行なう。ビーコン制御フレームには、グループ内の各無線通信装置の通信チャンネル割当てを行なう機能が備わっている。この通信チャンネル割当て機能とは、データスロット割当て所属グループＩＤを持つビーコン制御フレームを受信した後に、各無線通信装置に割当てられたデータスロット期間にデータフレームを送信する為の割当て時刻を計算する機能である。

従って、グループ内の各無線通信装置は、割当てられた各データスロット期間において、特定の無線通信装置にのみデータフレーム送信を行なう権利があるので他無線通信装置とのデータフレームの衝突が発生しない。このようにビーコン制御フレームを用いることにより、通信チャンネルの確保、衝突の起こらないデータ通信環境を実現することができる。

また、このビーコン制御フレームは、各グループを代表する無線通信装置に与えられた特別な機能であり、通信時間の管理(基準時刻の設定)を行なう機能を有する。このビーコン制御フレームは、所属するグループを問わず全ての無線通信装置や前述したビーコン同期補正無線装置（図１）が受信することができる。

各グループ内の無線通信装置は、自グループのビーコン制御フレームであれば、それに含まれる時刻情報により内部時計を合わせる。この動作により、そのグループに属する無線通信装置の時刻同期を行なうことができ、更には、そのグループの次のビーコン制御フレームの受信時刻を予想することができる。

また、各グループの代表無線通信装置は前述したようにサブグループＩＤの優先順位により決定され、運用開始と共に内部時計２３１とビーコン間隔より計算された時刻にビーコン制御フレームを送出する機能を有している。なお、代表無線通信装置のハードウエア構成は図１と同様でよく、グループ内の他の無線通信装置とは、サブグループＩＤの優先順位により無線通信部２２のビーコン制御フレーム送信機能が活性状態であるという点と、後述する代表無線通信装置としての制御部２３の機能が活性状態である点で異なる。つまり、各無線通信装置はグループ内の通常の無線通信装置として動作する通常モードと、代表無線通信装置として動作する代表モードを備え、通常モードと代表モードの切り換えは前述したようにサブグループＩＤの優先順位によって決定される。

図４は、車両側無線装置のランダム遅延手順の一実施例を示すフローチャートであり、制御部２３によって実行されるビーコン送信制御プログラムの動作に相当する。

図４で、通信チャンネルが開放されると（Ｔ１）、ビーコン期間が開始され（Ｔ２）、制御部２３はタイマーを起動する。また、このときメモリ２４に保持されているランダム遅延時間Ｔｒ（メモリ２４には当初初期値が保持されているが、次のサイクルからはステップＴ１１で計算された値が保持されている）をセットする（Ｔ３）。

次に、制御部２３は無線通信部２２が他のグループからのビーコン制御フレームを受信したか否かを調べ、受信した場合はステップＴ５に進み、そうでない場合にはステップＴ８に進む。受信したビーコン制御フレームが同一グループのものか否かはグループＩＤを調べることによって判定できる（Ｔ５）。

他のグループからのビーコン制御フレームを受信した場合には、制御部２３は、更に、受信した制御フレームのグループＩＤがビーコン同期補正無線装置１０のＩＤか否かを調べ、ビーコン同期補正無線装置１０のＩＤの場合はステップＴ１に戻り、自車又は他の車群のＩＤの場合はステップＴ６に進む（ステップＴ５）。

受信した制御フレームが自車又は他の車群からのものである場合は、ビーコン期間開始からの経過時間Ｔｗを計算し（Ｔ６）、次に、ビーコン期間開始からの遅延時間（ビーコンスロット番号に対応）Ｔｒ＝前回の遅延時間Ｔｒ’−経過時間Ｔｗとして、ランダム遅延時間Ｔｒを更新してステップＴ１に戻る（Ｔ７）。

一方、また、上記ステップＴ４で他のグループからのビーコン制御フレームを受信しなかった場合は、ランダム遅延時間Ｔｒの経過後（Ｔ８）、制御部２３は無線通信部２２を制御してこのグループのビーコン制御フレームを送信させ（Ｔ９）、通信チャンネルを獲得する（Ｔ１０）。

次に、制御部２３はビーコンスロットの選択のためのランダム遅延時間Ｔｒを計算してメモリ２４に保持されている前回のランダム遅延時間に上書し、ステップＴ１に戻る。なお、ランダム遅延時間はＴｒ＝Ｍ＋ＲＡＮＤ（Ｎ−Ｌ）として計算される。ビーコンスロットは計算されたランダム遅延時間Ｔｒに対応するスロット番号のビーコンスロットが選択される（Ｔ１１）。

上記図４のフローチャートの構成により、ある車群の各無線通信装置は、他の車群の無線通信装置とビーコン同期補正無線装置１０からのビーコン同期に基づいてスロット同期を行うことができる。

上記図４のフローチャートに示した手順（図４のステップＴ７参照）では、一度計算したランダム遅延時間は他の無線通信装置（他のグループの代表無線通信装置）からのビーコン制御フレームの受信により次回のビーコン期間においてその経過時間を差引いて再度ランダム遅延時間として用いることにより、最大通信チャンネル取得遅延時間を明確にすることができる。これにより、いかなる場合でもシステムで定めた最大ランダム遅延時間で決定される時間内に通信チャンネルを取得することができる。

なお、車両側無線通信装置２０ではビーコン制御フレームによる休止回数推定導出（特許文献１の図３の説明参照）が行われており、周辺の車群＋１の休止回数制御が行われる。

具体的には、下記のように、無線通信エリア内に存在するグループ（周辺グループ）数を監視することにより、効率の良いチャンネル取得制御が実現できる。
（１）受信したビーコン制御フレームからグループＩＤを取得する。
（２）このグループＩＤの種類をカウントする。つまり、無線通信エリア内に存在する自グループ以外のグループ(周辺グループ)数を取得する。なお、ビーコン同期補正無線装置１０からのビーコン制御フレームは周辺グループ数に含まない。但し、フレーム付加の周辺車群数の取得（特許文献２の図３（ｂ）の説明参照）及び同期補正（特許文献３の図６の説明参照）は行う。
（３）更新時間（例えば、１秒）毎に周辺に存在する他グループ数を取得する。
（４）この取得値＋１（＝周辺の車群＋１）を、ビーコン制御フレーム送信休止回数とする。つまり、ビーコン制御フレームの送信を行ない、通信チャンネルを取得したならばその後ビーコン制御フレーム送信休止回数分のビーコン周期に相当する時間は、通信チャンネルの取得を休止する。

＜車両側無線通信装置のチャンネル取得動作例＞
図５はビーコン同期補正無線装置の路側設置例を示す図であり、符号５１は遮蔽物５２のある急カーブ、符号５２は遮蔽物、符号１０は図１に示したような構成のビーコン同期補正無線装置を示す。図５で、隊列自律走行を行っている車群Ａと車群Ｂは遮蔽物５２により見通しが利かず、直接通信ができないので、無線データ衝突が生じ易い状態である。

図６は、ビーコン同期補正無線装置を路側に設置した場合の車両側無線通信装置のチャンネル取得動作の説明図であり、図６（ａ）は車群Ｂの動作タイミングチャート、図６（ｂ）はビーコン同期補正無線装置１０の動作タイミングチャート、図６（ｃ）は車群Ａの動作を示すタイミングチャート、図６（ｄ）は車両側及びビーコン同期補正無線装置１０のランダム遅延時間の説明図である。また、図６で、符号６１は車群Ａの無線通信装置のビーコン制御フレーム、符号６２はビーコン同期補正無線装置１０のビーコン制御フレーム、符号６３、６５はデータスロットでのデータフレーム、符号６４は車群Ｂの無線通信装置のビーコン制御フレームを示す。

また、図６の例では車群Ｂが先にビーコン制御フレームの送信を行う。また、車群Ａ、Ｂ間で直接受信できなくても周辺車群数を維持できる。車両側無線通信装置２０とビーコン同期補正無線装置１０はチャンネルの獲得を競うが、ランダム選択式からかならず車両側が出すビーコンがある場合は車両側のビーコンが優先される。

具体的には、図６（ｄ）に示すように、ビーコンスロット数３０、Ｍ＝５、Ｎ＝２５、Ｌ＝５とすると、車両側の無線通信装置２０ではランダム遅延時間を取得する際のランダムアクセス遅延時間Ｔｒ＝Ｍ＋ＲＡＮＤ（Ｎ−Ｌ）から（図４のステップＴ１１参照）、６〜２５のビーコンスロットが選択される。また、ビーコン同期補正無線装置１０ではランダム遅延時間を取得する際のランダムアクセス遅延時間Ｔｒ＝Ｍ＋Ｎ−Ｌ＋ＲＡＮＤ（Ｌ）から（図２のステップＳ８参照）、２６〜３０のビーコンスロットが選択される。すなわち、路側のＴｒ＞車両側のＴｒが成り立つ。従って、路側のビーコン同期補正無線装置と車両側無線通信装置がチャンネルの獲得を競った場合には、車両側の無線通信装置が必ずチャンネルを獲得する。

また、車両側は推定された休止回数から周辺車群数分の休止を行うので、路側のビーコン同期補正無線装置からのビーコンは車両側ビーコン休止期間にのみチャンネルの獲得が可能となる。さらに、路側で観測された周辺車群数は路側のビーコンフレーム内に付加されるため、双方の車群との通信が直接成されなくても、車両側の休止制御が可能となる。また、路側のビーコン制御フレームによってスロット同期タイミングの補正がなされる。

つまり、路側にチャンネル獲得優先度の低いビーコン同期無線装置が設置されることにより、無線エリアが部分的に重なるような状況や直接通信ができない見通しの悪い状態において、無線データの衝突が避けられなくなるような車両間無線通信において衝突の少ない効率的なチャンネルの確保が可能となる。

以上、本発明の一実施例について説明したが本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能であることはいうまでもない。

本発明のビーコン同期補正無線装置の一実施例の構成を示すブロック図である。 車両側無線装置のビーコン同期補正手順の一実施例を示すフローチャートである。 本発明の車両間の無線通信システムにおいて各車両に搭載する無線通信装置の一実施例の構成を示すブロック図である。 車両側無線装置のランダム遅延手順の一実施例を示すフローチャートである。 ビーコン同期補正無線装置の路側設置例を示す図である。 ビーコン同期補正無線装置を路側に設置した場合の車両側無線通信装置のチャンネル取得動作の説明図である。

符号の説明

１０ ビーコン同期補正無線装置
１２ 無線通信部（受信手段、送信手段）
１３ 制御部（ビーコン信号送信制御手段）
２０ 無線通信装置（ビーコン局）

Claims (6)

1. 複数の移動体間で無線通信を行って構成されるグループが複数設定されている無線通信システムであって、各グループにおいては、一つの移動体をビーコン局に割り当て、そのグループに属する他の移動体をクライアント局に割り当てるようにし、通信プロトコルは、複数のビーコンスロットからなるビーコン期間と複数のデータスロットからなるデータ期間が交互に繰り返されるように構成され、各データスロットは各移動体に割り当てられ、ビーコン期間において各グループのビーコン局からビーコン信号が送信され、各移動体は自移動体が属するグループのビーコン信号を受信した時にのみ自移動体に割り当てられたデータスロットの期間に自移動体のデータ信号を送信するよう制御される、通信プロトコルを用いた無線通信システムにおいて、前記各移動体の移動経路側に設置されるビーコン同期補正無線装置であって、
   前記移動体のいずれよりも通信チャンネルの獲得優先度が低く設定され、
   前記各移動体からの送信信号を受信する受信手段と、
   ビーコン信号を送信する送信手段と、
   前記各グループのビーコン局のどれからもビーコン信号が送信されていない期間に前記送信手段を制御してビーコン信号を送信し、当該ビーコン信号に基づいて各移動体がランダム遅延時間を算出して通信チャンネルを取得しスロット同期を行わせるビーコン信号送信制御手段と、
   を備えたことを特徴とするビーコン同期補正無線装置。
2. 複数の移動体間で無線通信を行って構成されるグループが複数設定されている無線通信システムであって、各グループにおいては、一つの移動体をビーコン局に割り当て、そのグループに属する他の移動体をクライアント局に割り当てるようにし、通信プロトコルは、複数のビーコンスロットからなるビーコン期間と複数のデータスロットからなるデータ期間が交互に繰り返されるように構成され、各データスロットは各移動体に割り当てられ、ビーコン期間において各グループのビーコン局からビーコン信号が送信され、各移動体は自移動体が属するグループのビーコン信号を受信した時にのみ自移動体に割り当てられたデータスロットの期間に自移動体のデータ信号を送信するよう制御される、通信プロトコルを用いた無線通信システムにおいて、
   前記移動体のいずれよりも通信チャンネルの獲得優先度が低く設定され、前記各移動体からの送信信号を受信すると共に、前記各グループのビーコン局のどれからもビーコン信号が送信されていない期間にビーコン信号を送信し、当該ビーコン信号に基づいて各移動体がランダム遅延時間を算出して通信チャンネルを取得しスロット同期を行わせるビーコン同期補正無線装置を前記各移動体の移動経路側に設置し、
   前記各グループの各移動体は、他のグループからのビーコン信号と移動経路側に設置されている前記ビーコン同期補正無線装置からのビーコン信号に基づいてスロット同期を行うようにしたこと、
   を特徴とする無線通信システム。
3. 前記各グループのビーコン局と前記ビーコン同期補正無線装置からビーコン信号を送信する際は、前記複数のビーコンスロットのうち、乱数発生過程において発生した乱数に基づいてランダムに選択したビーコンスロットにおいてビーコン信号を送信するようにしたことを特徴とする請求項２記載の無線通信システム；
   但し、前記ビーコン信号を送信するビーコンスロットの番号をＴｒとし、Ｍ＋Ｎ＝ビーコンスロットの全数、Ｍ、Ｎ、Ｌは適宜に設定した整数、ＲＡＮＤ（Ｘ）は最大整数Ｘのうち１〜Ｘのいずれかの乱数を発生する演算結果とするとき、Ｔｒは、
   前記各グループのビーコン局では、選択式Ｔｒ＝Ｍ＋ＲＡＮＤ（Ｎ−Ｌ）により決定し、
   前記ビーコン同期補正無線装置では、選択式Ｔｒ＝Ｍ＋Ｎ−Ｌ＋ＲＡＮＤ（Ｌ）により決定するものとする。
4. 前記各グループのビーコン局と前記ビーコン同期補正無線装置からビーコン信号を送信する際は、自局のビーコン信号送信以前に他局からのビーコン信号を受信しなかった場合は自局のビーコン信号を送信するが、自局のビーコン信号送信以前に他局からのビーコン信号を受信した場合は自局のビーコン信号の送信を中止し、前記各グループのビーコン局で前記自局のビーコン信号の送信を中止した場合には、次のビーコン信号を送信するデータスロットとして、前回発生した乱数から前回他のグループのビーコン信号を受信したビーコンスロット番号を差し引いた数のスロット番号のビーコンスロットを選択するようにした、ことを特徴とする請求項３記載の無線通信システム。
5. １つのビーコン期間とそれに続く１つのデータ期間をまとめて１周期とするとき、前記各グループのビーコン局はビーコン信号を送信した後、自グループ以外に存在するグループ数に１を加えた数に相当する周期分だけビーコン信号の送信を休止するようにしたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
6. 前記グループは移動体通信ネットワークであり、前記移動体は車両であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の無線通信システム。

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