JP4762067B2 - 移動体通信装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、移動体通信装置の無線通信技術に関する。

道路を走行する自動車の安全を確保するための車々間通信システムのために、いくつかの通信方式が提案されている。

例えば、第１の方式としては、車両に設置される端末間の通信チャネルには、一定時間のスロットを多重化して周期的なフレームを構成する時分割多重（ＴＤＭ：Time-Division Multiple）方式を採用し、スロットをフレーム毎に１つずつ端末に周期的に割当てて通信を行うものがある。この際、多元接続は、基地局の制御を必要とする時分割多元接続（ＴＤＭＡ：Time-Division Multiple Access）方式とするものである。

例えば特開２００２−１１２３４５号公報には、ローカルな移動端末局間での通信のスループットの向上や通信の安定化・平等化を図るための技術が開示されている。具体的には、キャリアセンスによってローカルな制御局の不存在を確認した任意の移動端末局などが自らＴＤＭＡ通信の制御局として動作する旨の宣言を行なう。所定時間にわたりローカルな通信エリアの移動端末局から宣言局への応答がない場合には、当該宣言局は通信を終了させて空間を開放する。第１のローカル通信の制御局などが第２のローカル通信を受信した場合には第１のローカル通信のチャネル（周波数）を変更したり、第１のローカル通信を第２のローカル通信に一本化する。また、各局の送信レベルを相手局からの送信レベル情報や自局の受信レベル情報に基づいて調整する。自己の通信エリアにローカルな制御局が存在する移動端末局はその制御局に通信開始要求を送る。このように制御局として動作する移動局が基地局の代わりとなるものもある。

また、特開２００３−２０９８７８号公報には、基地局および複数の移動局の間で相互に通信する通信システムであって、基地局が割り当てているスロットでは従来通り基地局と移動局との間で通信し、割り当てられてないスロットを用いて移動局間で通信し、電波資源の有効活用を図ると共に移動局間で簡易に直接に通信する技術が開示されている。具体的には、基地局から送信された制御スロットを受信する手段と、受信した制御スロットを解析して使用されていないスロットを検出する手段と、使用されていないスロットを用いてデータを他の移動局の間で送受信する手段とを移動局に備えるようにする。このような場合にも基地局は必須となる。

また、第２の方式としては、端末間の通信チャネルには、一定時間のスロットを多重化する時分割多重方式を採用するが、周期的フレームを構成しないものである。また、多元接続は、基地局の制御を必要としないキャリアセンス多元接続（ＣＳＭＡ：Carrier Sense Multiple Access）方式とするものである。

例えば、特開２００１−４５０１３号公報には、車両情報を更新する周期以内に送信を見送る車両台数と送信したパケットが衝突する車両台数が少なく、結果的にパケットの送信に成功する車両台数が最も多くなるようにすることができる車々間通信におけるアクセス制御技術が開示されている。具体的には、車々間通信における待時型ＣＳＭＡ方式のキャリアセンス時刻の設定にあたって、キャリアセンス部でキャリアセンスを行った結果、チャネルがアイドル状態であった場合には、自車両情報と自車両ＩＤを送信し、キャリアセンスを行った結果、チャネルがビジー状態であった場合には、総車両台数推定部により一定時間内に検出された異なる他車両ＩＤの数から車々間通信を行う車両台数を推定し、キャリアセンス時刻設定部により前記車両台数に基づいてキャリアセンスを行う時間間隔の最大時間を設定し、この設定した最大時間内でランダムな時刻を次のキャリアセンス時刻として設定する。この技術は、送信時にビジー状態であるときに、通信を行う車両の台数に応じてキャリアセンスを行う時間を設定して、送信に成功する車両台数を増加させるようにするものである。

さらに、特開２００５−３９６６５号公報には、適切な車々間通信が行える車々間通信装置が開示されている。具体的には、ＣＳＭＡ方式で車々間通信を行う車々間通信装置であって、車々間通信の混雑度が高いほど車々間通信の送信出力を下げる。これにより、各車両の送信範囲が狭くなり、車々間通信の混雑度が低くなる。従って、送信を成功する車両が増加し、適切な車々間通信が可能となる。

また、特開２００４−７２４５６号公報には、無線通信によるパケット通信を行うＣＤＭＡ無線通信システムにおいて、マルチキャリア端末とシングルキャリア端末を混在可能な通信システムが開示されている。具体的には、基地局と、少なくとも一つのキャリアを使用して基地局とパケット通信を行う無線通信端末と同時に複数のキャリアを使用して基地局とパケット通信を行う無線通信端末との少なくとも一方の無線通信端末とを備えた通信システムにおいて、基地局は、特定の無線通信端末にキャリアを割り当てる際に、複数のキャリアに共通して用いられる割当情報を付与する割当情報付与手段と、前記割当情報を記憶する割当情報記憶手段と、一つのキャリアを使用する無線通信端末と前記複数のキャリアを使用する無線通信端末とが使用可能な時間スロット配分を決定するタイムスロット配分決定手段とを備えるものである。この技術でも基地局は必要となる。

さらに、特開平８−７０３０７号公報には、送信データの優先順位に応じてデータ送信を行えるデータ送信の利便性を向上させた無線通信装置等が開示されている。具体的には、無線通信装置がデータ端末から送信データを受け取ると、そのデータの種別を判別し、他の端末がデータ送信しているか否かをキャリアセンス部でチェックし、キャリアが発信されていなければ、送信データの優先度に応じて設定されている時間、キャリアセンスを行う。設定時間経過後に、他の端末がデータ送信の意思表示であるキャリアを発信しているか否かを判定し、その結果、発信していなければ指定回数、キャリア発信部がキャリアを発信した後、無線通信部からデータを送信することにより優先度の高いデータを先に送ることができる、というものである。キャリアセンス時間を、優先度に応じて設定するものである。
特開２００２−１１２３４５号公報 特開２００３−２０９８７８号公報 特開２００１−４５０１３号公報 特開２００５−３９６６５号公報 特開２００４−７２４５６号公報 特開平８−７０３０７号公報

上で述べた第１の方法によれば、一定時間のスロットを多重化して周期的なフレームを構成するため、通信効率が高く、実時間（低遅延）通信を実現できる。しかし、基地局を必要とするので、車々間通信を実現するには非常に高価なシステムとなってしまう。移動局の一部が基地局の代わりを行うような従来技術では、個々の移動局におけるタイミングは全体に合っているため、送信すべきデータを有する移動局が同時に信号を送出する可能性が高まってしまう。

また、上で述べた第２の方法によれば、基地局を必要としないので比較的廉価なシステムを構築できるが、ランダムにアクセスすることになるので、実時間（低遅延）通信を実現しにくく、高トラフィックになると、通信効率が悪くなる等の問題がある。また、ランダムアクセス方式は送信タイミングの時間管理ができないため、他の時分割多重方式との共用・共存が難しい。また、キャリアセンスによる確率的なアクセス方法では、等時性を必要とする又は優先度付けを必要とするアクセスを識別することができない。

従って、本発明の目的は、基地局を必須とせずに、実時間（低遅延）の移動体間の通信を可能とするための技術を提供することである。

また、本発明の他の目的は、基地局を必須としない移動体間の通信において多元接続する際にパケットの衝突を更に軽減するための技術を提供することである。

さらに、本発明の他の目的は、基地局を必須としない移動体間の通信において優先度付けされたパケット送信を可能とするための技術を提供することである。

また、本発明の他の目的は、基地局を必須としない移動体間の通信において安定した同期を行うための技術を提供することである。

さらに、本発明の他の目的は、基地局を必須としない移動体間の通信において他の通信システムと共存又は共用するための技術を提供することである。

本発明に係る移動体通信装置は、基地局が検出されない場合においても１以上の他の移動体通信装置と無線通信を行うための移動体通信装置であって、１又は複数のスロットを含む周期的なフレームを内部に構成するフレーム構成手段と、送信すべきデータが存在する場合に、他の移動体通信装置から送信予定スロットのスロット基準時間より前に送信信号を検出したか確認し、検出した場合には上記送信すべきデータを含むパケットの送信を回避させ、検出しない場合には上記送信すべきデータを含むパケットのための信号を送信させる送信制御手段とを有する。また、上記フレーム構成手段が、他の移動体通信装置が送信したパケットに係る送信信号を受信した場合には当該パケットに係る送信信号に基づきスロット基準時刻を特定し、当該スロット基準時刻を用いてフレームを構成する。

このように、他の移動体通信装置からの送信信号を考慮しつつ移動体通信装置自ら時分割多重アクセスのためのフレームを構成すると共に、フレーム内のスロットにおいては他の移動体通信装置との衝突を避けつつデータ送信を実施することによって、実時間（低遅延）の通信方式を実現するものである。

また、上で述べた送信制御手段が、送信予定スロットのスロット基準時間より前における、上記送信すべきデータを含むパケットのための信号の信号長を、ランダム又は段階的に変化させるようにしてもよい。このようにすることによって、フレーム内のスロットにおける衝突をより効率的に回避することができるようになる。

さらに、上で述べた送信制御手段が、送信予定スロットのスロット基準時間より前における、上記送信すべきデータを含むパケットのための信号の信号長を、送信すべきデータの優先度に応じて変化させるようにしてもよい。例えば、優先度が高いほど上記信号長を長くすれば、他の移動体通信装置が送信信号を検知してパケット送信を中止するため、優先的にパケット送信を行うことができるようになる。

また、上で述べたフレーム構成手段が、周期的な外部信号を受信した場合には、当該周期的な外部信号からスロット基準時刻を設定するようにしてもよい。これによって複数の移動体通信装置において安定した同期を得ることができるようになる。

なお、上で述べた周期的な外部信号が、全地球測位システム（ＧＰＳ：Global Positioning System）から得られる信号又は広域通信システム（例えば携帯電話）における外部ビーコン（タイミング信号）である場合もある。

また、上で述べたフレーム構成手段は、同じ使用周波数及び変復調方式を使用する時分割多重通信システムからの信号を受信した場合、当該時分割多重通信システムにおけるフレームを用いて上記フレームを構成するようにしてもよい。このようにすれば、他の時分割多重通信システムと共存又は共用することができるようになる。

さらに、上記時分割多重通信システムから当該時分割多重通信システムにおけるフレーム制御信号（例えばフレーム制御パケット）を受信した場合、当該フレーム制御信号から空きスロットを特定する手段をさらに含むようにしてもよい。フレーム制御信号を解釈できれば、上記時分割多重通信システムにおいて使用されるスロットを特定できるためである。

また、上記送信制御手段は、上記時分割多重通信システムから当該時分割多重通信システムにおけるフレーム制御信号を受信していない場合又は処理しない場合、時分割多重通信システムにおいてスロット基準時刻より前に送信される信号の信号長より短い信号長を、送信予定スロットのスロット基準時間より前における、上記送信すべきデータを含むパケットのための信号の信号長に設定するようにしてもよい。移動体通信装置間の通信によって上記時分割多重通信システムの通信を阻害せずに、共存又は共用できるようになる。

なお、上記時分割多重通信システムが、自動料金収受システムであるようにしてもよい。

本発明にかかる移動体通信装置は、処理装置と当該処理装置が実行するプログラムの組み合わせで実現することができ、当該プログラムは、例えばフレキシブル・ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク等の記憶媒体又は記憶装置に格納される。また、ネットワークを介してディジタル信号にて頒布される場合もある。なお、処理途中のデータについては、コンピュータのメモリ等の記憶装置に一時保管される。

本発明によれば、基地局を必須とせずに、実時間（低遅延）の移動体間の通信が可能となる。

また、本発明の他の側面によれば、基地局を必須としない移動体間の通信において多元接続する際にパケットの衝突を更に軽減することができるようになる。

さらに、本発明の他の側面によれば、基地局を必須としない移動体間の通信において優先度付けされたパケット送信が可能となる。

また、本発明の他の側面によれば、基地局を必須としない移動体間の通信において安定した同期を行うことができるようになる。

さらに、本発明の他の側面によれば、基地局を必須としない移動体間の通信において他の通信システムと共存又は共用できるようになる。

［第１の実施の形態］
図１に第１の実施の形態におけるシステム概要図を示す。図１に示すように、車両Ａ乃至Ｄが路面を走行又は駐車中に、互いに無線通信を行う場面を想定する。なお、車両の例を示しているが、必ずしも車両に限定されるものではない。また、車両は４台の例を示しているが、４台に限定するものではなく、一般的には１００台程度になる場合が多い。

各車両には、所定の周波数で所定の変調方式に従った無線信号を送信する送信部１１と、所定の周波数における所定の変調方式に従った無線信号を受信する受信部１２と、送信部１１及び受信部１２を制御するコントローラ１３と、コントローラ１３において用いられるデータ及びプログラムなどが格納されるメモリ１４とを含む無線通信装置１が設置されている。コントローラ１３は、受信部１２が受信した無線信号を用いて自ら時分割多重アクセスのためのフレームを構成し、管理する機能と、無線通信装置１又は無線通信装置１に接続されている他の機器等によってデータの送信を指示された場合に当該データの送信を制御する機能とを含む。通常、コントローラ１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＣＰＵによって実行されるプログラムによって実施される。

次に、各無線通信装置１において自ら構成するフレームの構成を図２を用いて説明する。フレームは、基本的には時分割多重アクセスの場合と同様の構成となっている。すなわち、フレームは周期的に繰り返し、１フレームは１又はＮ（Ｎは２以上の整数）個のスロットに分割される。通常、フレーム周期は、実時間通信に必要な周期以下に設定され、スロットは、通信を行う無線通信装置の数以上設けられる。１の無線通信装置は、１フレーム当たりいずれか１つのスロットでデータを送信する。他の無線通信装置との衝突が避けられれば、１フレーム当たりスロット数台の無線通信装置でデータの送受信を行うことができる。

パケットは、クロック同期を行うためのプリアンブルＰＲと、スロット同期を行うためのユニークワードＵＷと、装置アドレスなどを含む送信すべきデータとを含む。衝突を避けるため、パケット長はスロット長より短く設定される。通常は、ユニークワードＵＷを受信できればデータを受信できるので、ユニークワードＵＷの後端をスロット基準時刻とする。すなわち、プリアンブルＰＲ及びユニークワードＵＷについては、使用するスロットより前のスロットの後端部分で送信される。スロット基準時刻は、初期的には各無線通信装置でずれが生ずるが、他の無線通信装置が送信するパケットを受信してユニークワードＵＷの後端が特定できれば、電波の遅延分のずれは生ずるが、自らのスロット基準時刻を調整して同期をとる。すなわち、コントローラ１３は、各スロットのスロット基準時刻並びにフレームの開始及び終了などのタイミングを特定し、管理する。

図３に、車両Ａ及びＢが存在する場合における通信の一例を示す。各無線通信装置１においては、各スロットに対して（処理対象のスロットより１つ前のスロットの後端においてＰＲやＵＷを受信したかによって判断する）、他の無線通信装置からの送信信号を受信しない場合には、当該スロットを空きスロットとして把握する。また、他の無線通信装置からの送信信号を受信した場合には、当該スロットを使用済みと判断する。そして、送信すべきデータが発生した場合には、空きスロットとして把握されたスロットを１つ選択して、パケットを送信する。図３の例では、スロット１及びスロット３は、空きスロットであり、車両Ａの無線通信装置１は各フレームのスロット１でパケットを送信し、車両Ｂの無線通信装置１は各フレームのスロット３でパケットを送信する。なお、基地局が存在しておらず、各無線通信装置においてフレームが構成されるため、スロット１及びスロット３といったスロット番号は、例えば車両Ａの無線通信装置１にとっての番号であって、例えば車両Ｂの無線通信装置１にとってはスロットＮ−１とスロット１が空きスロットとして把握されている場合もある。すなわち、フレーム番号は各無線通信装置において相対的なものである。

次に、図４乃至図１１を用いて、無線通信装置１が実施する処理の内容について説明する。無線通信装置１は、電源が投入されると、初期キャリアセンスを実施する（図４：ステップＳ１）。初期キャリアセンスの詳細については、図５及び図６を用いて説明する。なお、フレーム周期、スロット数及びスロット長などのパラメータについては予め設定されているものとする。

まず、コントローラ１３は、スロット番号ｎを１に初期化する（ステップＳ１１）。受信部１２は自己の送信部１１が送信を行っている時間を除き常時キャリアセンスを実施しており、コントローラ１３は、自分が構成するフレームにおいてスロット番号ｎのスロットのスロット基準時刻の直前におけるキャリアセンスの結果を受け取る（ステップＳ１３）。コントローラ１３は、受信部１２のキャリアセンスの結果が「受信感度あり」である場合には（ステップＳ１５：Ｙｅｓルート）、スロット番号ｎについて、メモリ１４に格納されている予約情報テーブルにおいて他の無線通信装置による送信を登録する（ステップＳ１７）。本ステップの段階では、まだ、パケット内のデータを受信できるか不明なので、例えば仮の装置番号０００を登録することによって他の無線通信装置による送信を登録する。

図６に予約情報テーブルの一例を示す。図６の例では、現在のスロットを特定するためのカレントスロットの列と、スロット番号の列と、キャリアセンスの有無と有りの場合には装置番号とを格納するキャリアセンス情報の列と、自無線通信装置から送信されるデータの優先度を設定するための優先度の列とが設けられている。ステップＳ１７では、例えば「予約＃０００」が仮の装置番号として、キャリアセンス情報の列に登録される。一方、受信部１２のキャリアセンスの結果が「受信感度なし」である場合には（ステップＳ１５：Ｎｏルート）、ステップＳ２７に移行する。

また、コントローラ１３は、受信部１２からの出力に基づき受信部１２がユニークワードＵＷを受信できたか判断する（ステップＳ１９）。ユニークワードＵＷを受信できなかった場合には、そのパケットのデータを正常に受信できないので、ステップＳ２７に移行する。一方、ユニークワードＵＷを受信できた場合には、コントローラ１３は、受信部１２が検出するユニークワードＵＷの後端で、本スロットのスロットタイミングをリセットする（ステップＳ２１）。そして、受信部１２は、ユニークワードＵＷの後に送信されるデータを受信し、コントローラ１３を介してアプリケーションなどに当該受信データを出力する（ステップＳ２３）。また、パケット内のデータには、装置番号が含まれているので、当該装置番号をメモリ１４に格納されている予約情報テーブルのキャリアセンス情報の列に登録する（ステップＳ２５）。このように他の無線通信装置が、自分で構成したフレームにおけるどのスロットを使用しているかを特定することができる。

そして、コントローラ１３は、スロット番号ｎが所定のスロット数Ｎに達したか判断する（ステップＳ２７）。もし、スロット番号ｎが所定のスロット数Ｎに達していない場合には、ｎを１インクリメントしてステップＳ１３に戻る（ステップＳ２９）。一方、ここではスロット番号ｎが所定のスロット数Ｎに到達した、すなわち１フレーム分スロットの状態を検査し終えた場合には、元の処理に戻る。なお、１フレームだけではなくより長い時間初期キャリアセンス処理を実施するようにしても良い。

少なくとも１フレーム分だけ初期キャリアセンス処理を実施すれば、どのスロットが空きスロットであるかを特定することができるようになる。また、周辺に存在する他の無線通信装置の通信情報を用いて、自装置内におけるフレームが構成されることとなる。但し、周辺の状況は、移動のため頻繁に変化するため、初期キャリアセンスだけではなく、以下で述べる通常シーケンスにおいて、予約情報テーブル及びフレーム内のスロット基準時刻は調整される。

図４の説明に戻って、コントローラ１３は、次に、予約情報テーブルにおける空きスロットを特定し、その中から任意の方法で自分がデータ送信に使用する予約スロット番号を特定して、予約情報テーブルのキャリアセンス情報の列に、自装置番号を登録する（ステップＳ３）。図６の例では、スロット番号４において自装置番号９９９が登録される。なお、優先度はここでは「低」が設定されるものとする。優先度は、アプリケーション側の要求やデータの種別によって送信失敗の有無などによって決定される。

その後、無線通信装置１は、通常シーケンスを実施する（ステップＳ５）。この通常シーケンスについては、図７及び図８を用いて詳細に説明する。

まず、コントローラ１３は、スロット番号ｎを１に初期化する（ステップＳ３１）。そして、アプリケーション等から送信要求を受け付けたか判断する（ステップＳ３３）。送信要求を受け付けておらず、送信すべきデータが存在しない場合には、ステップＳ３９に移行する。一方、送信要求を受け付けた場合には、スロット番号ｎが予約スロット番号となっているか判断する（ステップＳ３５）。図６の例では、カレントスロットの行に自装置番号９９９が登録されているか判断する。スロット番号ｎが予約スロット番号ではない場合には、ステップＳ３９に移行する。スロット番号ｎが予約スロット番号である場合には、送信すべきデータを例えばメモリ１４内の送信データ格納用の領域に格納する（ステップＳ３７）。

送信要求の有無やスロット番号ｎが予約スロット番号であるか否かを問わず、受信部１２はキャリアセンスを実施し、コントローラ１３は、自分が構成したフレームにおいてスロット番号ｎのスロットのスロット基準時刻の所定時間前におけるキャリアセンスの結果を受け取る（ステップＳ３９）。コントローラ１３は、受信部１２のキャリアセンスの結果が「受信感度あり」である場合には（ステップＳ４１：Ｙｅｓルート）、スロット番号ｎについて、メモリ１４に格納されている予約情報テーブルにおいて他の無線通信装置による送信を登録する（ステップＳ４３）。周辺が初期キャリアセンスと同じ状況ではない可能性があるためである。本ステップの段階では、まだ、パケット内のデータを受信できるか不明なので、例えば仮の装置番号０００を登録することによって他の無線通信装置による送信を登録する。なお、送信要求が存在しておりスロット番号ｎが予約スロット番号であっても、他の無線通信装置が先に信号を送出したことを検知した場合には、本無線通信装置は、信号の送出を回避する。

一方、受信部１２のキャリアセンスの結果が「受信感度なし」である場合には（ステップＳ４１：Ｎｏルート）、ステップＳ５３に移行する。

また、コントローラ１３は、受信部１２からの出力に基づき受信部１２がユニークワードＵＷを受信できたか判断する（ステップＳ４５）。ユニークワードＵＷを受信できなかった場合には、そのパケットのデータを正常に受信できないので、端子Ａを介して図８の処理に移行する。一方、ユニークワードＵＷを受信できた場合には、コントローラ１３は、受信部１２が検出するユニークワードＵＷの後端で、本スロットのスロットタイミングをリセットする（ステップＳ４７）。そして、受信部１２は、ユニークワードＵＷの後に送信されるデータを受信し、コントローラ１３を介してアプリケーションなどに当該受信データを出力する（ステップＳ４９）。また、パケット内のデータには、装置番号が含まれているので、当該装置番号をメモリ１４内の予約情報テーブルのキャリアセンス情報の列に登録する（ステップＳ５１）。このように他の無線通信装置が、自分で構成したフレームにおけるどのスロットを使用しているかを特定することができる。そして、端子Ａを介して図８の処理に移行する。

ステップＳ４１で受信感度なしと判断された場合には、コントローラ１３は、メモリ１４の送信データ格納用の領域に送信データが格納されているか判断する（ステップＳ５３）。もし送信データ格納用の領域に送信データが格納されていなければ、端子Ａを介して図８の処理に移行する。一方、送信データ格納用の領域に送信データが格納されている場合には、コントローラ１３は、メモリ１４の送信データ格納用の領域に格納された送信データをパケットの形で送信部１１に送信させる（ステップＳ５７）。そして処理は端子Ａを介して図８の処理に移行する。

なお、各スロットでデータを送信できるか否かはキャリアセンスの結果によるが、早く信号を送信すれば、送信権が確保されることとなるため、送信データが存在する場合には、スロット基準時刻から所定時間前までに他の無線通信装置から信号を受信しない場合には、自らが信号を送信し始める。一方、送信データが存在しない場合には、受信部１２がそのままキャリアセンスをしつづければよい。さらに述べれば、スロット基準時刻は一定であるから、早く信号を送信するには、パケットのプリアンブルＰＲの先頭部分のランプの長さ（ランプ長）を調節する。以下で詳しく述べるが、このランプ長を可変にして調整することによって、他の無線通信装置との衝突を回避して、高効率な通信が可能となる。

図８の処理の説明に移行して、コントローラ１３は、未送信データが存在するか判断する（ステップＳ５９）。すなわち、ステップＳ３７で送信データを送信データ格納用の領域に格納したにもかかわらず、ステップＳ４１で送信前に他の無線通信装置からの信号を検出してしまったか否かを判断する。送信データ自体が存在しない場合又は送信データを送信できた場合には、ステップＳ６５に移行する。

一方、未送信データが存在すると判断された場合には、コントローラ１３は、予約スロット番号の変更を実施する（ステップＳ６１）。例えば、直後の空きスロットを変更後の予約スロット番号としてもよいし、空きスロットからランダムに選択するようにしても良い。例えば図９のように、カレントスロットがスロット番号４で、予約スロット番号も４であっても、他の無線通信装置（装置番号０１３）の送信信号を受信した場合には、キャリアセンス情報の列には当該他の無線通信装置の装置番号０１３が新たに登録される。このような場合には、未送信データ有りと判断され、例えばスロット番号Ｎを新たに予約スロット番号として、自装置番号を登録する。

また、送信データの優先度を変更する（ステップＳ６３）。優先度の変更は必須ではないが、一度送信に失敗しているので、例えば図９に示すように「低」から「高」に変更するようにしても良い。

その後、コントローラ１３は、無線通信装置１のユーザの指示などにより処理を終了すべきか判断して（ステップＳ６５）、終了すべき場合には終了し、元の処理に戻る。一方、終了しない場合には、スロット番号ｎがＮに達したか判断する（ステップＳ６６）。もし、スロット番号ｎがまだＮに到達していない場合には、ｎを１インクリメントし（ステップＳ６７）、端子Ｃを介してステップＳ３３に戻る。一方、スロット番号ｎがＮに到達した場合には、端子Ｂを介してステップＳ３１に戻る。

このようにすれば、瞬時トラフィックを低く抑えることができるため、高トラフィックになると通信効率が悪くなるという従来の第２の方法の問題を解決することができる。また、上で述べたように基地局は不要であって、他の無線通信装置からの送信信号を用いて自らフレームを構成及び調整して、空きスロットに対してパケットを送信するので、基地局なしで効率の高い実時間（低遅延）通信を行うことができるようになる。

上でも述べたが、他の無線通信装置との衝突を回避することが高効率を実現する上で非常に重要である。衝突を回避するためには、例えば、図１０に示すように、段階的又はランダムに可変長ランプＲの長さを変更すればよい。図１０では、パケットの構成を図２より詳細に示しており、スロット基準時刻より前には、ランプＲ（可変長）とプリアンブルＰＲとユニークワードＵＷとを含み、スロット基準時刻より後には、ＭＡＣアドレス（装置番号又は識別情報に相当）とＬＰＤＵ（Link Protocol Data Unit）とＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）とを含む。図１０の例では、パケットＰ１のランプＲが最初に送信されるので、パケットＰ２及びＰ３の先頭でパケットＰ１が検出されるため、パケットＰ２及びＰ３は実際には送信されなくなる。

ランプＲの長さについては、例えばフレーム毎に段階的に、例えば徐々に長く又は短くしたりすることも可能である。この場合、最大長まで達した場合又は最短長まで達した場合には、元に戻す等を行う。さらに、フレーム毎に、ランプＲの長さをランダムに変更するようにしてもよい。

さらに、例えば図１１に示すように、送信データの優先度に応じてランプＲの長さを調整するようにしてもよい。パケットＰ４に示すように、通常のランプの先頭に優先度に応じた長さのランプを追加することによって、優先度の高いパケットが、最初に送信されることになり、パケットＰ５及びＰ６については、その先頭でパケットＰ４が検出されるため、実際には送信されなくなる。図１１の例では、通常のランプと優先度に応じたランプとを別にした例を示しているが、一体的に長さが調整されるようにしてもよい。このような構成を採用すれば、ランプが衝突防止ビットとして機能して、周期的なフレームの構成において優先度の高いパケットの送信開始時刻が早まって、当該パケットの送信成功の確率を高くすることができるようになる。

［第２の実施の形態］
図１２に示すように、車両Ｅ及びＦが走行中、互いに通信を行っている間に、自動料金収受システム用の路側機Ｇの近傍に到達する場合がある。自動料金収受システム用の路側機Ｇは、例えばＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ７５（ＤＳＲＣ／Ｔ７５）に従った基地局として動作する。この規格では、ＴＤＭＡが採用されているため、車両Ｅ及びＦの無線通信装置は、このＴＤＭＡシステムと共存・共用するため、路側機Ｇが規定するフレームに同期するようにする。すなわち、スロット基準時刻を、路側機Ｇによって規定されるスロット基準時刻に同期させる。また、フレーム周期を一致させておく。

具体的には、図１３に示すような形で同期させる。図１３の例では、上段に路側器Ｇが発する上記規格に従ったパケットＰ７が示されているが、車両Ｅ及びＦの無線通信装置は、このパケットＰ７を受信してパケットＰ７のユニークワードＵＷの後端に自己のスロット基準時刻をセットし、以下ΔＴ＝スロット時間の整数倍のタイミングでユニークワードＵＷの後端がスロット基準時刻となるようにパケットＰ８を送信する。なお、図１３の例では、パケットＰ７のユニークワードＵＷの後端を特定して、自分が送信するパケットＰ８のユニークワードＵＷの後端を決定するようにしているが、例えばランプの先頭など他の部分を決定するようにしても良い。

この路側機Ｇは、スロットの使用状況に関する情報を含むフレーム制御パケットを送信するので、車両Ｅ及びＦの無線通信装置は、このフレーム制御パケットを解釈・使用できる場合と解釈／使用できない場合で処理が異なる。

例えば、受信部１２が、上記のような路側器Ｇからの信号を受信して、そのデータをコントローラ１３に出力して、コントローラ１３が、上記規格に従ったパケットであると判断した場合には、例えば図１４に示すような処理を追加的に実施する。

まず、コントローラ１３は、内部のフレームタイミングを調整して、受信した路側機Ｇからの信号に応じたタイミングに同期させる（ステップＳ７１）。すなわち、各スロットの基準時刻を同期させ、スロットの周期をあわせる。

フレーム制御パケットを受信でき且つ当該フレーム制御パケットを処理可能であれば（ステップＳ７３：Ｙｅｓルート）、コントローラ１３は、当該フレーム制御パケットを解釈して、フレーム制御パケットに従って使用済みスロットを特定し、例えば予約情報テーブルのキャリアセンス情報の列に使用済みスロットであることを登録する（ステップＳ７５）。そして、予約情報テーブルに基づき空きスロットを特定し、当該空きスロットから予約スロット番号を特定し、予約情報テーブルのキャリアセンス情報の列に登録する（ステップＳ７７）。また、通常の優先度を設定する（ステップＳ７９）。例えばこの優先度に応じてランプＲの長さを決定する。

一方、フレーム制御パケットを受信できなかった場合又はフレーム制御パケットを受信できたが処理できない場合には（ステップＳ７３：Ｎｏルート）、コントローラ１３は、路側機Ｇなどからのパケット送信状態を反映した後の予約情報テーブルに基づき空きスロットを特定し、当該空きスロットから予約スロット番号を特定し、予約情報テーブルのキャリアセンス情報の列に登録する（ステップＳ８１）。また、外部同期中の優先度を設定する（ステップＳ８３）。このように外部のシステムに同期している場合には、当該外部のシステムの通信を阻害することは問題となるため、フレーム制御パケットを受信できない場合又はフレーム制御パケットを処理できない場合には、最も優先度が低い状態、すなわちランプＲの長さを、外部のシステムにおいて用いられている長さよりも短くして、それでも送信できる場合にパケットの送信を行うものとする。

以上のような処理を実施すれば、自動料金収受システムとの共存・共用ができるため、例えば自動料金収受システム用の無線通信装置のハードウエアを用いてコントローラ１３の処理内容を変更すれば対応可能となる。

なお、上では自動料金収受システムとの共存・共用を一例として示したが、他のＴＤＭＡシステムとの共存・共用を行うようにしても良い。

［第３の実施の形態］
第２の実施の形態は、他のＴＤＭＡシステムに同期させる実施の形態であったが、必ずしも周辺に存在する無線通信装置の同期をとるためであれば、他のＴＤＭＡシステムが存在しなければならないわけではない。例えば、図１５に示すように、車両Ｈ及びＩの無線通信装置は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星Ｊからの周期的な信号（以下、タイミング信号と呼ぶ）を受信・検出して、当該タイミング信号に応じてフレームタイミングを再構成する。

例えば図１６に示すように、タイミング信号を受信・検出して、適切なタイミング信号から予め定められたΔＴだけ後に例えばプリアンブルＰＲの先頭が来るようにパケットＰ９を送信する。但し、ΔＴだけ後にユニークワードＵＷの後端が来るようにしても良い。

なお、ＧＰＳ衛星Ｊを用いずとも、例えば携帯電話システムの基地局が発するビーコンを用いるようにしても良い。さらに周期的な信号を発する他のものを用いるようにしても良い。

このようにすれば、複数の無線通信装置においてフレームのタイミングを基地局なしに同期させることができるようになる。

以上述べたような構成を採用することによって、例えば、パケット内に位置情報を付加し、車両間で相互に情報を交換することができるようになる。そうすれば、時々刻々変化する位置情報を定期的に交換することで、相対位置関係を相互に把握することができるので衝突警報などに利用することができる。さらに、路車間、車々間の協調も可能となる。

また、優先制御ができるようになるため、緊急車両の送出パケットを優先して送信できるようにしたり、ＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）などのリアルタイム性が必要なパケットを優先的に送信することも可能となる。無線ＬＡＮなどで、ＱｏＳ（Quality of Services）が必要なアプリケーションでも同様である。

また、ランプＲの長さを調整する、すなわちキャリア検出の機能のみでＱｏＳ制御が実現できるようになる。また、ＴＤＭＡの他の通信システムと共用が可能で周波数利用効率が上がる。

以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、無線通信装置は、車両だけではなく、自転車やその他の移動体に設置することも可能である。さらに、無線通信装置の機能ブロック図は一例であって、実際のモジュール構成は異なる場合もある。

さらに、上で述べた処理フローのステップは、処理結果が同様であれば処理順番を入れ替えることも可能である。

（付記１）
基地局が検出されない場合においても１以上の他の移動体通信装置と無線通信を行うための移動体通信装置であって、
１又は複数のスロットを含む周期的なフレームを内部に構成するフレーム構成手段と、
送信すべきデータが存在する場合に、前記他の移動体通信装置から送信予定スロットのスロット基準時間より前に送信信号を検出したか確認し、検出した場合には前記送信すべきデータを含むパケットの送信を回避させ、検出しない場合には前記送信すべきデータを含むパケットのための信号を送信させる送信制御手段と、
を有し、
前記フレーム構成手段が、
前記他の移動体通信装置が送信したパケットに係る送信信号を受信した場合には当該パケットに係る送信信号に基づきスロット基準時刻を特定し、当該スロット基準時刻を用いて前記フレームを構成する
移動体通信装置。

（付記２）
前記送信制御手段は、
前記送信予定スロットのスロット基準時間より前における、前記送信すべきデータを含むパケットのための信号の信号長を、ランダム又は段階的に変化させる
付記１記載の移動体通信装置。

（付記３）
前記送信制御手段は、
前記送信予定スロットのスロット基準時間より前における、前記送信すべきデータを含むパケットのための信号の信号長を、前記送信すべきデータの優先度に応じて変化させる
付記１記載の移動体通信装置。

（付記４）
前記フレーム構成手段は、
周期的な外部信号を受信した場合には、当該周期的な外部信号から前記スロット基準時刻を設定する
付記１記載の移動体通信装置。

（付記５）
前記周期的な外部信号が、全地球測位システムから得られる信号又は広域通信システムにおける外部ビーコンである
付記４記載の移動体通信装置。

（付記６）
前記フレーム構成手段は、
同じ使用周波数及び変復調方式を使用する時分割多重通信システムからの信号を受信した場合、当該時分割多重通信システムにおけるフレームを用いて前記フレームを構成する
付記１記載の移動体通信装置。

（付記７）
前記時分割多重通信システムから当該時分割多重通信システムにおけるフレーム制御信号を受信した場合、当該フレーム制御信号から空きスロットを特定する手段
をさらに含む付記６記載の移動体通信装置。

（付記８）
前記送信制御手段は、
前記時分割多重通信システムから当該時分割多重通信システムにおけるフレーム制御信号を受信していない場合又は処理しない場合、前記時分割多重通信システムにおいて前記スロット基準時刻より前に送信される信号の信号長より短い信号長を、前記送信予定スロットのスロット基準時間より前における、前記送信すべきデータを含むパケットのための信号の信号長に設定する
付記６記載の移動体通信装置。

（付記９）
前記時分割多重通信システムが、自動料金収受システムであることを特徴とする付記６記載の移動体通信装置。

（付記１０）
基地局が検出されない場合においても１以上の他の移動体通信装置と無線通信を行うための移動体通信装置の処理装置により実行されるプログラムであって、
１又は複数のスロットを含む周期的なフレームを内部に構成するフレーム構成手段と、
送信すべきデータが存在する場合に、前記他の移動体通信装置から送信予定スロットのスロット基準時間より前に送信信号を検出したか確認し、検出した場合には前記送信すべきデータを含むパケットの送信を回避させ、検出しない場合には前記送信すべきデータを含むパケットのための信号を送信させる送信制御手段と、
を実現させ、
前記フレーム構成手段が、
前記他の移動体通信装置が送信したパケットに係る送信信号を受信した場合には当該パケットに係る送信信号に基づきスロット基準時刻を特定し、当該スロット基準時刻を用いて前記フレームを構成する
プログラム。

（付記１１）
前記送信制御手段は、
前記送信予定スロットのスロット基準時間より前における、前記送信すべきデータを含むパケットのための信号の信号長を、ランダム又は段階的に変化させる
付記１０記載のプログラム。

（付記１２）
前記送信制御手段は、
前記送信予定スロットのスロット基準時間より前における、前記送信すべきデータを含むパケットのための信号の信号長を、前記送信すべきデータの優先度に応じて変化させる
付記１０記載のプログラム。

（付記１３）
前記フレーム構成手段は、
周期的な外部信号を受信した場合には、当該周期的な外部信号から前記スロット基準時刻を設定する
付記１０記載のプログラム。

（付記１４）
基地局が検出されない場合においても１以上の他の移動体通信装置と無線通信を行うための移動体通信装置において実行される通信制御方法であって、
１又は複数のスロットを含む周期的なフレームを内部に構成するフレーム構成ステップと、
送信すべきデータが存在する場合に、前記他の移動体通信装置から送信予定スロットのスロット基準時間より前に送信信号を検出したか確認し、検出した場合には前記送信すべきデータを含むパケットの送信を回避させ、検出しない場合には前記送信すべきデータを含むパケットのための信号を送信させるステップと、
を有し、
前記フレーム構成ステップが、
前記他の移動体通信装置が送信したパケットに係る送信信号を受信した場合には当該パケットに係る送信信号に基づきスロット基準時刻を特定し、当該スロット基準時刻を用いて前記フレームを構成するステップ
を含む通信制御方法。

本発明の第１の実施の形態におけるシステム概要図である。 本発明の実施の形態におけるフレーム構成を示す図である。 パケットの送信例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態におけるメインの処理フローを示す図である。 初期キャリアセンスの処理フローを示す図である。 予約情報テーブルの第１の例を示す図である。 通常シーケンスの処理フローを示す図である。 通常シーケンスの処理フローを示す図である。 予約情報テーブルの第２の例を示す図である。 ランプの長さを可変にする実施の形態を説明するための図である。 優先度に応じてランプの長さを変更する実施の形態を説明するための図である。 路側機と協調する場合のシステム概要図である。 路側機と協調する場合のパケットの送信例を示す図である。 路側機と協調する場合の処理フローを示す図である。 ＧＰＳを用いて同期をとる場合のシステム概要図である。 外部のタイミング信号に同期する例を説明するための図である。

符号の説明

１ 無線通信装置
１１ 送信部 １２ 受信部 １３ コントローラ １４ メモリ

Claims (5)

1. 基地局が検出されない場合においても１以上の他の移動体通信装置と無線通信を行うための移動体通信装置であって、
   １又は複数のスロットを含む周期的なフレームを内部に構成するフレーム構成手段と、
   送信すべきデータが存在する場合に、前記他の移動体通信装置から送信予定スロットのスロット基準時刻より前に送信信号を検出したか確認し、検出した場合には前記送信すべきデータを含むパケットの送信を回避させ、検出しない場合には前記送信すべきデータを含むパケットのための信号を送信させる送信制御手段と、
   を有し、
   前記フレーム構成手段が、
   前記他の移動体通信装置が送信したパケットに係る送信信号を受信した場合には当該パケットに係る送信信号に基づきスロット基準時刻を特定し、当該スロット基準時刻を用いて前記フレームを構成し、
   前記送信制御手段が、
   前記送信予定スロットのスロット基準時刻より前における、前記送信すべきデータを含むパケットのための信号の信号長を、ランダムに変化させる
   移動体通信装置。
2. 前記フレーム構成手段は、
   周期的な外部信号を受信した場合には、当該周期的な外部信号から前記スロット基準時刻を設定する
   請求項１記載の移動体通信装置。
3. 前記フレーム構成手段は、
   同じ使用周波数及び変復調方式を使用する時分割多重通信システムからの信号を受信した場合、当該時分割多重通信システムにおけるフレームを用いて前記フレームを構成する
   請求項１記載の移動体通信装置。
4. 前記時分割多重通信システムから当該時分割多重通信システムにおけるフレーム制御信号を受信した場合、当該フレーム制御信号から空きスロットを特定する手段
   をさらに含む請求項３記載の移動体通信装置。
5. 基地局が検出されない場合においても１以上の他の移動体通信装置と無線通信を行うための移動体通信装置の処理装置により実行されるプログラムであって、
   １又は複数のスロットを含む周期的なフレームを内部に構成するフレーム構成手段と、
   送信すべきデータが存在する場合に、前記他の移動体通信装置から送信予定スロットのスロット基準時刻より前に送信信号を検出したか確認し、検出した場合には前記送信すべきデータを含むパケットの送信を回避させ、検出しない場合には前記送信すべきデータを含むパケットのための信号を送信させる送信制御手段と、
   を実現させ、
   前記フレーム構成手段が、
   前記他の移動体通信装置が送信したパケットに係る送信信号を受信した場合には当該パケットに係る送信信号に基づきスロット基準時刻を特定し、当該スロット基準時刻を用いて前記フレームを構成し、
   前記送信制御手段が、
   前記送信予定スロットのスロット基準時刻より前における、前記送信すべきデータを含むパケットのための信号の信号長を、ランダムに変化させる
   プログラム。

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