JP5347467B2 - 移動通信機及び通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動通信機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、こ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）。
この交通システムは、主に、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車載通信機（移動通信機）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

ここで、一般的に、右直・左折捲込等の死角情報の提供に際して、路車間通信は、車車間通信に比べて設置場所・機器能力の制約等の面で優位にあるため、正確な情報提供が可能である。したがって、路車間通信の方を、車車間通信よりも優先すべきである。

路車間通信を優先するには、路側通信機のみが送信を行える路側通信機用の時間帯を割り当てておき、当該時間帯内では車車間通信を禁止することが考えられる。
この場合、車車間通信は、路側通信機用の時間帯以外の時間帯で行われることになる。
なお、この場合の車車間通信は、ＣＳＭＡ方式で、各車載通信機がキャリアセンスをして、他車両の車載通信機が通信していないのを確認してから無線信号を送信する方式を採用することが有利である。つまり、路側通信機は移動しないのに対して、車載通信機は不特定多数が移動しながら、路側通信機の通信エリアに進入・退出を繰り返すため、そのような車載通信機同士の通信である車車間通信では、ＣＳＭＡ方式が簡便となる。
また、この場合、路側通信機が存在しない地域では、全ての時間帯で車車間通信がＣＳＭＡで行われることになる。

上記のように路車間通信が行われる通信システムでは、路側通信機用の時間帯において車載通信機が無線信号の送信を行ってしまうと、路側通信機からの電波と車載通信機からの電波とが競合して、路側通信機の通信エリア内に存在する他の車載通信機は、路側通信機からの無線信号を受信することができなくなる。

したがって、車載通信機は、路側通信機の通信エリアに進入する時点で、路側通信機用の時間帯に関する情報を入手しているのが望ましい。通信エリアに進入する時点で、路側通信機用の時間帯に関する情報を取得できていれば、車載通信機は、その時間帯において無線信号の送信を停止することができ、路側通信機による情報送信は阻害されない。

しかし、通信エリア外にいるため路側通信機用の時間帯に関する情報を入手していない車載通信機が、路側通信機による情報送信を阻害するおそれがある。

例えば、図９に示すように、路側通信機２００の通信エリアＡ内に、車載通信機３０１，３０２，３０３を搭載した車両が存在し、通信エリアＡ外であるが当該通信エリアＡ近傍に車載通信機３１０を搭載した車両が存在するものとする。
この場合、通信エリアＡ外の車載通信機３１０が、無線電波を送信すると、車載通信機３１０の近傍にいる車載通信機３０４は、その無線電波を受信できる。もし、車載通信機３１０が、無線電波を送信すると同時に路側通信機２００も無線電波を送信したら、双方からの電波を受信可能な車載通信機３０４は、両方の電波が競合してしまい、路側通信機２００からのデータを受信することができなくなってしまう。

路側通信機の送信データには信号機に関する情報等、重要な情報が多数含まれるので、路側通信機の通信エリア内で路側通信機からのデータを受信できないのは大きな問題である。これは、通信エリア外では車載通信機がキャリアセンス方式（ＣＳＭＡ方式）で通信するために起こる問題である。

この問題のメカニズムを詳細に説明すると以下のようになる。
すなわち、路側通信機２００の通信エリアＡ内の車両であってエリア境界近傍に存在する車載通信機３０４は、路側通信機用の時間帯を把握しているため、路側通信機が、無線電波を発信する時刻になると、無線電波を送信せずに路側通信機からの電波の受信に専念する。
したがって、路側通信機用の時間帯においては、通信エリアの境界線より外の領域においても、無線電波があまり検出されない状態が発生する。

一方、路側通信機２００の通信エリアＡ外にあるため路側通信機用時間帯を知らない車載通信機３１０は、ＣＳＭＡ方式で自身が無線電波を送信するタイミングを常時見計らっているが、路側通信機用時間帯になると周囲の車載通信機３０４が無線電波の送出をしなくなるため、自身が電波を送信しても良いと判断しやすい状況が発生し、通信エリアＡ外の車載通信機３１０が無線電波を送出する確率が高くなる。この結果、通信エリアＡ内の車載通信機３０４は、路側通信機２００からの無線電波を受信できなくなる可能性が高くなり、通信エリア内における路車間通信が阻害される。

そこで、本発明は、路側通信機の通信エリア内の路車間通信（路側通信機から移動通信機への送信）が、路側通信機用時間帯を知らない車載通信機（移動通信機）によって阻害されるのを、抑制することを目的とする。

（１）本発明は、キャリアセンス方式によって無線通信を行う移動通信機であって、無線信号を送信するための送信部と、前記送信部による送信機会を獲得するために伝搬路中の無線信号の検出を行うキャリアセンス制御部と、路側通信機用時間帯において無線信号の送信を行う路側通信機の通信エリアに移動通信機が前記通信エリア外において接近したことを検出する検出部と、前記路側通信機用時間帯を示す路側スロット情報を移動通信機が取得していない状態（取得した路側スロット情報が無効にされた場合を含む）で、前記通信エリアに移動通信機が前記通信エリア外において接近したことが検出されると、前記通信エリアへの接近前よりも、前記送信部によって送信された無線信号が、他の移動通信機によって受信される機会が低下するように、通信条件の調整を行う調整部と、を備えていることを特徴とする移動通信機である。

上記本発明によると、移動通信機が、路側通信機の通信エリアに接近すると、通信条件の調整が行われる。この調整は、移動通信機の送信部から送信された信号が他の移動通信機によって受信される機会を低下させるためのものである。したがって、ある移動通信機が、路側通信機用時間帯を知らないまま路側通信機の通信エリアに接近しても、他の移動通信機は、その移動通信機からの信号を受信し難くなり、当該他の移動通信機が路側通信機からの無線信号を受信することが阻害されるのを抑制することができる。

なお、路側通信機の通信エリアは、一つの路側通信機が通信可能なエリアであってもよいし、複数の路側通信機が通信可能なエリアであってもよい。

（２）前記路側通信機用時間帯を示す路側スロット情報を取得する取得部を更に備え、前記調整部による調整後に前記路側スロット情報を取得すると、前記調整部は、前記送信部によって送信された無線信号が、他の移動通信機によって受信される機会が向上するように、通信条件の再調整を行うのが好ましい。路側スロット情報を取得すると、路側通信機用時間帯以外の時間帯だけで通信を行うことができるため、路側通信機と競合せず、他の移動通信機によって受信される機会が向上するように通信条件の再調整を行って、効率的に通信を行うことができる。

（３）前記路側スロット情報を取得すると、前記路側スロット情報を他の移動通信機へ転送するために、前記路側スロット情報を含む無線信号を、前記送信部から送信させる情報転送部を更に備えるのが好ましい。他の移動通信機によって受信される機会が向上した状態の移動通信機が、路側スロット情報を含む無線信号を送信するため、他の移動通信機が路側スロット情報を獲得し易くなり、より多くの移動通信機が路側通信機用時間帯を把握することができるようになる。

（４）前記通信エリアに移動通信機が接近したときに前記調整部によって行われる前記通信条件の調整は、前記送信部の送信電力の低下であるのが好ましい。送信電力を低下させることで、通信エリアに接近した移動通信機が送信した無線信号が、他の移動通信機によって受信され難くなり、当該他の移動通信機が路側通信機からの無線信号を受信することが阻害されるのを抑制することができる。

（５）前記通信エリアに移動通信機が接近したときに前記調整部によって行われる前記通信条件の調整は、前記送信部による送信機会の獲得時間間隔の延長であるのが好ましい。送信機会の獲得時間間隔を延長することで、通信エリアに接近した移動通信機の送信機会が少なくなり、当該移動通信機が送信した無線信号が、他の移動通信機によって受信される機会が減少する。なお、送信機会の獲得時間間隔を延長するには、送信待ち時間（送信周期）の延長や、ＣＡＭＡ方式におけるバックオフ時間（キャリアセンスにより無信号を検知してから実際に送信開始するまでの時間）を延長すればよい。

（６）前記通信エリアに移動通信機が接近したときに前記調整部によって行われる前記通信条件の調整は、前記キャリアセンス制御部におけるキャリアセンス感度の向上であるのが好ましい。通信エリアに接近した移動通信機のキャリアセンス感度を向上させることで、路側通信機などからの無線信号を検出しやすくなり、したがって、通信エリアに接近した移動通信機の送信機会が減少する。その結果、通信エリアに接近した移動通信機が送信した無線信号が、他の移動通信機によって受信される機会が減少する。

（７）他の観点からみた本発明は、路側通信機に路側通信機用時間帯が割り当てられた通信システムにおいて、キャリアセンス方式によって無線通信を行う移動通信機の通信制御方法であって、前記路側通信機用時間帯を示す路側スロット情報を移動通信機が取得していない状態（取得した路側スロット情報が無効にされた場合を含む）で、前記路側通信機の通信エリアに前記移動通信機が前記通信エリア外において接近したことが検出されると、前記通信エリアへの接近前よりも、前記移動通信機によって送信された無線信号が他の移動通信機によって受信される機会が低下するように、移動通信機の通信条件の調整を行って無線信号の送信を行うことを特徴とする移動通信機の通信制御方法である。

本発明によれば、移動通信機が、路側通信機用時間帯を知らないまま路側通信機の通信エリアに接近しても、他の移動通信機は、その移動通信機からの信号を受信し難くなり、当該他の移動通信機が路側通信機からの無線信号を受信することが阻害されるのを抑制することができる。

〔システムの全体構成〕
図１は、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。
図１に示すように、高度道路交通システムは、交通信号機１、路側通信機２、車載通信機３（図２及び図３参照）、中央装置４、及び、車載通信機（移動通信機）３を搭載した車両５等を含む。

各交通信号機１は、複数の交差点Ｃｉ（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、自身が管轄する監視エリアに含まれる各交差点Ｃｉ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。

図１及び図２では、図示を簡略化するために、各交差点Ｃｉ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Ｃｉ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。

〔無線通信の方式等〕
図２は、上記高度道路交通システムの監視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（ＣＳＭＡ／ＣＡ）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とを備えている。

複数の路側通信機２は、それぞれ路側の交差点ごとに設置されていて、図１及び図２の例では交通信号機２の支柱に取り付けられている。一方、車載通信機３は、道路を走行する各車両５にそれぞれ搭載されている。
各路側通信機２は、その周囲に広がる所定範囲の通信エリアＡをそれぞれ有し、この通信エリアＡを走行する各車両５の車載通信機３と通信可能である。通信エリアＡは、路側通信機２が電波を送信している領域であり、車載通信機３が当該電波を受信可能な領域である。
なお、路側通信機２が設置されていない郊外などでは、路側通信機２の通信エリアは存在しないことになる。

本実施形態の交通システム（通信システム）では、路側通信機２同士（路路間通信）については無線通信が用いられ、また、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。）と車載通信機３同士（車車間通信）についても、無線通信が用いられている。これらの通信には、同一の通信帯域が使用される。

本実施形態の通信システムでは、路側通信機２の送信を車載通信機３の送信よりも優先させるため、路側通信機２が送信するための時間（スロット）が確保されている。この時間内における複数の路側通信機２へのスロット割り当てには、時分割多重（ＴＤＭＡ）方式が用いられる。
路側通信機２が通信するための時間以外の時間は、ＣＳＭＡ方式によって車載通信機３が車車間通信に使用する。すなわち、車載通信機３は、路側通信機２の周囲で、キャリアセンス方式により他の車載通信機３と無線通信を行う。
また、各路側通信機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。

なお、以上の説明は、交差点が多く、路側通信機２が多数設置されている都心部を前提としたものである。都心部では、車車間通信のほか、路車間通信及び路路間通信が行われるとともに、車両５の数が多いため、限られた通信帯域は、逼迫する状況となる。
一方、信号が設置されている交差点が少なく、路側通信機２も設置数が少ないか又は設定されていない郊外においては、路側通信機２の通信エリアＡがなく、主に車車間通信だけが行われる。郊外では、路車間通信及び路路間通信は、ほとんど行われず、車両５の数も少ないため、通信帯域は、都心部に比べて余裕が生じる。

〔路側通信機及び車載通信機〕
図３は、路側通信機２及び車載通信機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に接続された無線送受信部（無線通信部）２１と、中央装置４と双方向通信する有線送受信部（有線通信部）２２と、こ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。
無線通信部２１は、無線通信のために通常用いられる構成とすることができ、発振器、変調器、復調器、アンプ等を備えている。
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、時分割多重方式によって路車間及び路路間の無線通信を無線通信部２２に行わせるものである。このため、制御部２３は、上記コンピュータプログラムの実行によって達成される機能部として、路側通信機２自身が無線送信する第一時間スロットＴ１と、車載通信機３の無線送信を許容する第二時間スロットＴ２とを、一定の周期ごとに時分割で割り当てる割当部２３Ａを備えている。
なお、第一時間スロットＴ１と第二時間スロットＴ２の割り当ては、周期的に決まっている必要はなく、路側通信機２又は路側通信機２を制御する装置（中央管制装置等）が、主体的に決定した割り当てであってもよい。

図４は、前記第一時間スロット及び前記第二時間スロットの例を示している。第一時間スロットＴ１は、原則として、路側通信機２だけが送信する権限を持つ期間であり、車載通信機３による送信（車車間通信）は禁止される。この第一時間スロットＴ１では、主に路車間通信が行われるが、路路間通信を行っても良い。また、予め路側通信機２が許可する特定の車両にスロットＴ１を割り当て、当該車両が車車間通信に使用してもよい。
なお、個々の第一時間スロットＴ１は、一の路側通信機２のみが使用してもよいし、複数の路側通信機２が時分割により共用してもよい。また、第一時間スロットＴ１にあたる路側用のスロットは、一周期の中に一つに限らず複数あってもよい。

第二時間スロットＴ２は、第一時間スロットＴ１以外の時間をいい、この時間帯では、複数の車載通信機３が、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式によって送信機会を獲得して、車車間通信、車路間通信を行う。なお、第二時間スロットＴ２において、路側通信機２がＣＳＭＡ／ＣＡ方式によって通信（路車間通信など）を行っても良い。さらに、路側通信機２は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅにおけるＨＣＣＡのように、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式を前提とするシステムにおいて送信期間を確保する機能を有していても良い。

前記割当部２３Ａは、第一時間スロットＴ１における車車間通信を禁止させるため、車載通信機３に対して、当該路側通信機２用に割り当てられた時間帯（路側通信機用時間帯）を示す路側スロット情報を送信する処理を行う。このスロット情報は、無線送受信部２１によって車載通信装置３へ送信（ブロードキャスト送信）される。

路側通信機２の制御部２３は、更に、データ転送部２３Ｂを有している。
このデータ転送部２３Ｂは、有線送受信部２２が受信した中央装置４の渋滞情報等の交通情報をいったん記憶部２４に一時的に記憶させ、無線送受信部２１を介して車載通信機２に対してブロードキャスト送信する。
このとき、前述の路側通信機用時間帯を示す路側スロット情報を、前記交通情報と合わせてブロードキャスト送信してもよい。

前記車載通信機３は、無線通信のためのアンテナ３０に接続された送受信部（無線通信部）３１と、この送受信部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。
送受信部３１は、無線通信のために通常用いられる構成とすることができ、無線信号の送信機（送信部）及び受信機（受信部）としての機能を発揮するため、発振器、変調器、復調器、アンプ等を備えている。
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、車車間通信のためにキャリアセンス方式（ＣＳＭＡ／ＣＡ方式）による無線通信を送受信部３１に行わせる。このために、制御部３２のキャリアセンス制御部３５は、所定の搬送波周波数の無線信号が、無線信号伝搬路中に存在するかを検出し、当該無線信号が存在しなければバックオフ時間経過後に送信機会を獲得し、送信が行われるように制御する。
なお、所定の搬送波周波数の無線信号が、無線信号伝搬路中に存在するか否かの判定に際しては、送受信部３１によって受信される受信レベルが、所定の閾値（キャリアセンスレベル）以上であれば、所定の搬送波周波数の無線信号が存在すると判定し、前記閾値（キャリアセンスレベル）未満になれば、所定の搬送波周波数の無線信号が存在しないと判定する。

なお、車載通信機３の制御部３２は、車両５の現時の位置情報や速度情報等を送受信部部３１から外部に無線送信させている。このため、上記位置情報や速度情報等を受信した他の車両５や路側通信機２において、例えば、右直衝突や出合い頭衝突等を回避するための安全運転支援制御を行うことができる。

〔車載通信機の制御部が備えている他の機能〕
車載通信機３の制御部３２は、記憶部３３に記憶させた上記コンピュータプログラムが実行する機能部として、前記キャリアセンス制御部３５のほか、情報取得部３６、情報転送部３７、検出部３８、及び調整部３９を備えている。

前記情報取得部３６は、車載通信機３又は他の車載通信機３から送信された路側スロット情報を取得する処理を行うものである。情報取得部３６が、路側スロット情報を取得すると、その路側スロット情報は、記憶部３３に保存される。
制御部３２は、路側スロット情報を取得した状態においては、当該路側スロット情報が示す時間帯における送信を禁止する。つまり、路側スロット情報が示す時間帯Ｔ１においては、無線信号が伝搬路中に存在しなくても、送信機会が得られないように送信が制限される。この結果、路側通信機２用に割り当てられた時間帯Ｔ１においては、車車間通信が発生せず、路車間通信への与干渉が防止される。

ただし、路側スロット情報を取得していない状態（取得した路側スロット情報が無効にされた場合を含む）では、路側通信機２のために送信が禁止されることはなく、車載通信機３が送信機会を獲得可能な時間帯は、全ての時間帯となる。したがって、路側通信機２が存在しない郊外などでは、送信が禁止される時間帯がなく、効率的に車車間通信が行える。
なお、路側スロット情報は、路側通信機２から取得する必要はなく、例えば、通信エリアに進入する前に通信エリア近傍に設置された光ビーコン等によって取得してもよい。

前記情報転送部３７は、取得した路側スロット情報を、他の車載通信機３に対して転送（無線送信）する処理を行うためのものである。この路側スロット情報は、例えば、車両５の位置情報や速度情報等を送信するためのパケットに付加して送信（ブロードキャスト送信）される。

車載通信機３が、路側スロット情報を取得すると、取得した路側スロット情報を他の車載通信機３に対して転送することで、路側スロット情報を路側通信機２から直接取得することができない位置（例えば、路側通信機２の通信エリア外縁近傍や、当該通信エリア内の細街路など）にある車載通信機３であっても、路側スロット情報を取得することが可能となる。

この結果、車載通信機３が、路車間通信に干渉する可能性のある位置に来る前に、路側スロット情報を取得し、路側通信機２用に割り当てられた時間帯における当該車載通信機３の送信を禁止することができる。この結果、車載通信機３が、路側スロット情報を取得するのが遅れた場合に生じる路車間通信への与干渉を抑制することができる。

前記検出部３８は、車載通信機３（を搭載した車両５）が、路側通信機２の通信エリアＡに接近したことを検出するためのものである。検出部３８は、前記通信エリアＡを示す路側通信機通信エリア情報（以下、「通信エリア情報」という）を取得し、その通信エリア情報と、現在位置とを比較し、接近判定処理を行う。

前記通信エリア情報は、当該通信エリア情報を記憶したカーナビゲーション制御部４１など、車両５に搭載された他の車載機から取得してもよいし、車載通信機３の記憶部３３に予め記憶させておき、当該記憶部３３から取得してもよい。また、光ビーコンなどを利用して車両５の外部から取得してもよい。

また、前記現在位置（車両５又は車載通信機３の現在位置）は、車両５に搭載されたＧＰＳ受信機４２等から取得すればよい。

前記接近判定処理では、通信エリアＡを示す通信エリア情報と、現在位置とを比較し、現在位置が、通信エリアＡに所定以上（例えば１キロメートル以内）近づいたか否かの判定が行われる。つまり、車載通信機３が、郊外など、路側通信機２が設置されていない場所に存在する場合、通信エリアＡから十分離れているため、通信エリアＡへ「非接近状態」であると判定される。
一方、車載通信機３を搭載した車両５が、郊外から都心部に向かって走行し、通信エリア情報が示す通信エリアＡに所定以上（例えば１キロメートル以内）近づくと「接近状態」であると判定される。なお、接近状態には、車載通信機３が通信エリア内に存在する場合も含まれる。
なお、車載通信機３の現在位置が、通信エリアＡから所定以上（例えば１キロメートル以上）離れると、接近判定処理の判定結果は、「非接近状態」となる。

前記調整部３９は、車載通信機３（を搭載した車両５）が、路側通信機２の通信エリアに接近し接近状態になると、消極モード（詳細は後述）になるように通信条件の調整を行い、情報取得部３６が路側スロット情報を取得すると、通信条件を調整前の元の値に戻して積極モード（詳細は後述）とするものである。

本実施形態において、調整部３９によって調整される通信条件は、ＣＳＭＡ方式におけるバックオフ時間、キャリアセンスレベル（キャリアセンス感度）、変調度、及び送信電力である。なお、送信待ち時間（送信周期）を調整してもよい。
これらの通信条件のうち、バックオフ時間、キャリアセンスレベル、送信電力は、車載通信機３が送信した無線信号が、他の車載通信機３によって受信される確率に影響を与えるパラメータである。

すなわち、バックオフ時間を長くすると、バックオフ時間が短い場合よりも、送信機会が少なくなる。このため、伝搬路中には、バックオフ時間が長い車載通信機３の無線信号が存在する場合が少なくなり、バックオフ時間が短い車載通信機３の無線信号は、送信機会が多くなる。つまり、バックオフ時間が短い車載通信機３は、送信のために待たされる時間が比較的小さくなり、送信機会が多くなるため、その分、他の通信機からの無線信号を受信する機会が少なくなる。
したがって、車載通信機３が、そのバックオフ時間を長くすると、当該車載通信機３が送信した無線信号が、バックオフ時間が短い他の車載通信機３によって受信（キャリアセンスによって検出）される確率が低くなる。

また、車載通信機３がキャリアセンスレベルを下げると、キャリアセンス感度が上昇し、当該車載通信機３は、比較的低いレベルの無線信号であっても、その存在を高い確率で検出することができる。
したがって、キャリアセンス感度が高い車載通信機３は、キャリアセンス感度が低い場合に比べて、送信機会を獲得する確率が低くなる。
よって、ある車載通信機３が、そのキャリアセンス感度を上げると、当該車載通信機３が無線信号を送信し、その信号が、キャリアセンスレベルの高い他の車載通信機３によって受信（キャリアセンスによって検出）される確率が低くなる。

また、送信電力を小さくすると、電波が遠くまで届き難くなるため、他の車載通信機３によって受信され難くなる。
したがって、車載通信機３が、その送信電力を小さくすると、当該車載通信機３が送信した無線信号が、他の車載通信機３によって受信（キャリアセンスによって検出）される確率が低くなる。
一方、車載通信機３が、その送信電力を大きくすると、当該車載通信機３が送信した無線信号が、他の車載通信機３によって受信（キャリアセンスによって検出）される確率が高くなる。しかも、変調度を高値に変更しつつ、送信電力を大きくすることで、変調度を高値にしても、車車間通信における送信可能範囲を維持することができる。この場合、変調度が高値であるため、通信帯域の使用期間を短くでき、通信帯域の有効利用が行える。

［通信制御方法］
図５〜８は、前記交通システム（通信システム）において、路側通信機２からその通信エリア内の車載通信機３Ａへの路車間通信が阻害されるのを抑制するために、車載通信機３Ｂにおいて行われる通信制御方法を示している。

図５に示すように、前記調整部３９によって調整されるモードとしては、消極モードと積極モードがある。消極モードは、車載通信機３Ａが路側スロット情報を未取得のため路側通信機用時間帯Ｔ１を把握していないときに、通信エリアＡへ「接近状態」となったときに実行されるモードであり、路側通信機用時間帯Ｔ１において無線信号を送信してしまったとしても、路車間通信をできるだけ阻害しないように控えめな通信を行う。

前記積極モードは、消極モードとは逆に、より積極的な通信を行うものである。積極モード第１積極モードと第２積極モードがある。
第１積極モードは、車載通信機３Ｂが郊外などの路側通信機２の通信エリアＡから十分に離れており（非接近状態）、路側通信機用時間帯Ｔ１を知らなくても路車間通信を阻害するおそれがないため積極的に通信するモードであり、第２積極モードは、通信エリアＡへの接近状態にあるが、路側通信機用時間帯Ｔ１を知っているために路車間通信を阻害するおそれがないため積極的に通信するモードである。

図６にも示すように、車載通信機Ｂが郊外などに位置し、路側通信機２の通信エリアＡから十分に離れた非接近状態では、車載通信機３Ｂは、第１積極モードである。この第１積極モードでは、調整部３９は、積極的に通信が行えるように通信条件を設定する。例えば、平均バックオフ時間＝２５μｓｅｃ、キャリアセンスレベル＝−８０［ｄＢｍ］、変調方式＝「１６ＱＡＭ」、送信電力＝２０［ｄＢｍ］である。

第１積極モードの状態で、検出部３８によって通信エリアＡへの接近が検出されると、接近状態となり、車載通信機３Ｂは、第１積極モードから消極モードへ遷移する。
消極モードになると、調整部３９は、車載通信機３Ｂが送信した無線信号が、通信エリアＡ内の車載通信機３Ａによって受信される機会が低下するように、バックオフ時間を長くし、キャリアセンス感度を高くし、変調方式を低値にし、送信電力を下げる。具体的には、例えば、平均バックオフ時間＝３４μｓｅｃ、キャリアセンスレベル＝−８５［ｄＢｍ］、変調方式＝「ＢＰＳＫ」、送信電力＝１０［ｄＢｍ］に調整される。

消極モードになって車載通信機３Ｂの送信電力が下がると、図６に示すように、通信エリアＡ内の車載通信機３Ａにまで電波が届きにくくなる。この点について、図７に基づき詳細に説明する。
図７は、通信エリアＡ内の車載通信機３Ａからみた受信電力の大きさを示している。図７では、車載通信機３Ａは、路側通信機２と車載通信機３Ａの中間に位置しているものとする。また、路側通信機２は、積極モード車載通信機３Ａの積極モードと同じ通信条件で通信しているものとする。

図７において、仮に、車載通信機３Ｂが、第１積極モードのままで通信しており、送信電力が大きい場合には、車載通信機３Ａからみると、路側通信機２からの無線信号の受信電力と車載通信機３Ｂからの無線信号の受信電力が同じになり衝突してしまう。したがって、車載通信機３Ａは、路側通信機２からの無線信号を受信できない。
一方、車載通信機３Ｂが、消極モードになり、車載通信機３Ｂの送信電力が小さくなると、車載通信機３Ａでの受信電力は、路側通信機２からの無線信号の方が、Ｐ１ほど大きくなる。この電力差によって、車載通信機３Ａは、路側通信機２からの無線信号を受信でき、路車間通信が阻害されなくなる。

なお、消極モードでは、車載通信機３Ｂのバックオフ時間が長くなっているため、送信機会が少なくなり、この点からも路車間通信が阻害されにくくなっている。
しかも、消極モードでは、キャリアセンスレベルを下げて、キャリアセンス感度を高くしているため、路側通信機２からの無線電波強度が微弱であっても、それを検出し、送信を控えることができる。つまり、図７に示すように、積極モードにおけるキャリアセンスレベルをＬ１とすると、消極モードでは、キャリアセンスレベルが、Ｌ２に引き下げられる。すると、路側通信機２からの無線信号の電波強度が、Ｌ１を下回るため、キャリアセンスにて検出できない場合であっても、Ｌ２を上回れば検出できる。この結果、車載通信機３Ｂが、通常の通信エリアＡよりも離れていても、路側通信機用時間帯Ｔ１において路側通信機２から送信された無線信号を検出でき、路側通信機用時間帯Ｔ１における車載通信機３Ｂの信号送信を回避できる。

車載通信機３Ｂを搭載した車両は、消極モードで通信エリアＡにさらに近づくか又は進入すると、路側通信機２（又は他の車載通信機３Ａ）から送信された路側スロット情報を取得することができる。

したがって、図５及び図６に示すように、情報取得部３６が路側スロット情報を取得すると、車載通信機３Ｂは、消極モードから第２積極モードに遷移する。第２積極モードになると、調整部３９は、車載通信機３Ｂが送信した無線信号が、他の車載通信機３Ａによって受信される機会が向上するように、通信条件の再調整を行う。
具体的には、バックオフ時間を短くし、キャリアセンス感度を低くし、変調方式を高値にし、送信電力を上げる。具体的には、第１積極モードのときの値に戻すことができる。なお、第１積極モードの通信条件と第２積極モードの通信条件は異なっていても良い。

また、情報取得部３６が、路側スロット情報を取得すると、制御部３２は、路側スロット情報が示す時間帯（路側通信機用の時間）Ｔ１における、無線信号送信を禁止する。これにより、車車間通信が路車間通信へ干渉することが防止される。したがって、送信電力を大きくするなどして、積極的に通信を行っても、路車間通信への干渉は生じない。

さらに、情報取得部３６が、路側スロット情報を取得すると、情報転送部３７は、その路側スロット情報を他の車載通信機へ車車間通信によって転送する。このため、図８に示すように、通信エリアＡの外に位置するため路側通信機２から路側スロット情報を含む無線信号を直接受信できないような位置にある車載通信機３Ｃであっても、車載通信機３Ｂから路側スロット情報を取得することができる。また、路側スロット情報を取得すると、送信電力の上昇等が行われているため、路側スロット情報が他の車載通信機３に届きやすくなる。
なお、車載通信機３Ｂが路側スロット情報を転送することで、通信エリアＡ外の車載通信機３Ｃのほか、通信エリア内Ａであるが路側通信機２の電波が届かない路地などにある車載通信機も路側スロット情報を取得しやすくなる。

車載通信機３Ｂを搭載した車両は、第２積極モードで、通信エリアＡ内を走行するが、通信エリアＡの外に退出し、さらに、車載通信機３の現在位置が、通信エリアＡから所定以上（例えば１キロメートル以上）離れると、検出部３８による接近判定処理の判定結果は、「非接近状態」となる。
図５及び図６に示すように、第２積極モード中に非接近状態になると、第２積極モードから第１積極モードに遷移する。具体的には、制御部３２によって、記憶部３３に記憶されている路側スロット情報が無効化され、車載通信機３Ｂが路側スロット情報を取得していない状態にされる。つまり、非接近状態になると、記憶部３３に保存された路側スロット情報が消去（リセット）され、車載通信機３Ｂは路側スロット情報未取得状態となり、通信エリアＡ外での効率的な車車間通信が行える。
なお、本実施形態では、第１及び第２積極モードの通信条件は同じであるが、これらの通信条件を異ならせる場合には、第２積極モードから第１積極モードへの遷移時に、通信条件の調整を行えばよい。

以上が、第１積極モード、消極モード、及び第２積極モードの間での典型的な状態遷移の例であるが、図５に示すように、第１積極モードにおいて、非接近状態のままで路側スロット情報を取得すると、消極モードを介在せずに、第２積極モードに遷移する場合もある。これは例えば、非接近状態であるが通信エリアＡまで比較的近い位置（例えば、１．５キロメートル程度の位置）に近づき、他の車載通信機３からの路側スロット情報転送によって、路側スロット情報を取得した場合に生じる。

また、接近状態となって消極モードになっても、路側スロット情報を取得することなく、非接近状態となった場合、第１積極モードに遷移する。これは例えば、通信エリアＡに接近したが、通信エリアＡ内に進入することなく通信エリアＡ付近を通過してしまい、通信エリアＡから遠ざかる場合に生じる。

また、接近状態において路側スロット情報を取得して第２積極モードになっても、路側スロット情報が何らかの理由によって無効化された場合、消極モードに遷移する。これは例えば、車載通信機３が取得した路側スロット情報に有効期限が設定されており、所定時間経過すると、その路側スロット情報が自動的に無効になるように構成されている場合に生じる。

以上のように本実施形態によれば、路側通信機１が存在しないか少ない郊外においては、車載通信機３が第１積極モードにあるため、効率的に通信が行える。また、路側通信機２の通信エリアＡに近づいたり通信エリアＡ内に進入したりして、路側スロット情報を取得すると、路車間通信に干渉しないため、第２積極モードで効率的に通信が行える。
一方、路側通信機２の通信エリアＡに接近したが、路側スロット情報を取得していない場合には、消極モードにて、消極的に通信を行うため、路車間通信を阻害するのを抑制することができる。

また、本発明に関して、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、本実施形態では、例示した通信条件に関する値全てを調整したが、「送信待ち時間」、「バックオフ時間」、「キャリアセンスレベル」、及び「送信電力（及び変調方式）」のいずれか一つだけを調整してもよい。また、いずれか二つだけを調整してもよい。
また、本実施形態では、車載通信機３（車両５に搭載する車両用の移動通信機）として説明したが、本発明の移動通信機は、車両以外に搭載させてもよく、携帯電話端末が備えていてもよい。

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一部を示す平面図である。 路側通信装置と車載通信機の内部構成を示すブロック図である。 路車間通信と車車間通信のスロットを示すタイムチャートである。 車載通信機の通信条件のモードを示す状態遷移図である。 車載通信機の位置とモードとの関係を示す図である。 路側通信機と消極モードの車載通信機それぞれからの無線信号の受信電力強度を示す図である。 第２積極モードになった車載通信機を示す図である。 路側通信機の通信エリア外の車載通信機が路車間通信を阻害する様子を示す図である。

符号の説明

１ 交通信号機
２ 路側通信機
３ 車載通信機（移動通信機）
５ 車両
３０ アンテナ
３１ 無線通信部
３２ 制御部
３３ 記憶部
３５ キャリアセンス制御部
３６ 情報取得部
３７ 情報転送部
３８ 検出部
３９ 調整部

Claims (7)

1. キャリアセンス方式によって無線通信を行う移動通信機であって、
   無線信号を送信するための送信部と、
   前記送信部による送信機会を獲得するために伝搬路中の無線信号の検出を行うキャリアセンス制御部と、
   路側通信機用時間帯において無線信号の送信を行う路側通信機の通信エリアに移動通信機が前記通信エリア外において接近したことを検出する検出部と、
   前記路側通信機用時間帯を示す路側スロット情報を移動通信機が取得していない状態（取得した路側スロット情報が無効にされた場合を含む）で、前記通信エリアに移動通信機が前記通信エリア外において接近したことが検出されると、前記通信エリアへの接近前よりも、前記送信部によって送信された無線信号が、他の移動通信機によって受信される機会が低下するように、通信条件の調整を行う調整部と、
   を備えていることを特徴とする移動通信機。
2. 前記路側通信機用時間帯を示す路側スロット情報を取得する取得部を更に備え、
   前記調整部による調整後に前記路側スロット情報を取得すると、前記調整部は、前記送信部によって送信された無線信号が、他の移動通信機によって受信される機会が向上するように、通信条件の再調整を行う請求項１記載の移動通信機。
3. 前記路側スロット情報を取得すると、前記路側スロット情報を他の移動通信機へ転送するために、前記路側スロット情報を含む無線信号を、前記送信部から送信させる情報転送部を更に備える請求項２記載の移動通信機。
4. 前記通信エリアに移動通信機が前記通信エリア外において接近したときに前記調整部によって行われる前記通信条件の調整は、前記送信部の送信電力の低下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の移動通信機。
5. 前記通信エリアに移動通信機が前記通信エリア外において接近したときに前記調整部によって行われる前記通信条件の調整は、前記送信部による送信機会の獲得時間間隔の延長である請求項１〜４のいずれか１項に記載の移動通信機。
6. 前記通信エリアに移動通信機が前記通信エリア外において接近したときに前記調整部によって行われる前記通信条件の調整は、前記キャリアセンス制御部におけるキャリアセンス感度の向上である請求項１〜５のいずれか１項に記載の移動通信機。
7. 路側通信機に路側通信機用時間帯が割り当てられた通信システムにおいて、キャリアセンス方式によって無線通信を行う移動通信機の通信制御方法であって、
   前記路側通信機用時間帯を示す路側スロット情報を移動通信機が取得していない状態（取得した路側スロット情報が無効にされた場合を含む）で、前記路側通信機の通信エリアに前記移動通信機が前記通信エリア外において接近したことが検出されると、前記通信エリアへの接近前よりも、前記移動通信機によって送信された無線信号が他の移動通信機によって受信される機会が低下するように、移動通信機の通信条件の調整を行って無線信号の送信を行う
   ことを特徴とする移動通信機の通信制御方法。
   

Images