JP5473618B2 - 無線通信装置および干渉予測方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の移動体に搭載される無線通信装置に関する。

自動車内で利用される無線通信装置の一例として、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）によって携帯電話と無線接続するハンズフリー機器がある。特に、たとえば、カーナビゲーション機器などのように、ハンズフリー機器としての機能を内蔵した車載機器が普及している。

さらに、車載機器に無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）による無線接続機能を内蔵し、ユーザが車内に持ち込んだ無線ＬＡＮ通信機能を備える機器と車載機器とを無線接続して、車内でも複数の機器間の無線通信を行うといった需要も増えつつある。無線ＬＡＮは、国際的な標準化活動によって規格化されたＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１１ｂ／ｇ／ｎ等を利用した無線通信技術である。特に無線ＬＡＮによる通信形態は、公衆、企業内、宅内等において、パソコンあるいは携帯ゲーム機など数多くの機器間通信としての利用が幅広く普及している。

無線ＬＡＮを採用する無線通信システムは、これまで、屋内外の静止環境で使用される前提で開発されてきた。無線通信システムを導入すれば、駅や店舗などで契約者または利用客へ無線によるインターネット接続サービスを提供したり、また家庭でも宅内のどこからでも通信したりすることが可能になる。特に家庭の場合は、無線ＬＡＮ通信機能を搭載したパソコンや携帯ゲーム機などの普及につれて、無線ＬＡＮルータのような無線通信中継局の導入も増加の傾向にある。

このように無線ＬＡＮを用いた機器が増加してくると、他の無線通信ネットワークとの間の干渉が問題となってくる。また、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）でも２．４ＧＨｚ帯を用いているため、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信も干渉の原因となる。宅内のように静止環境であれば、電波が届く範囲の近隣の家の無線ＬＡＮネットワークと干渉を避けるため、無線ＬＡＮアクセスポイント（ルータ）は、起動時に使用中のチャネルを調査し、干渉しないチャネルを選択するといった方法がある。静止環境にあるため、いったんチャネルを確保すれば、近隣のそれぞれの無線通信ネットワーク間で干渉が起きる可能性は少なくなり、安定した通信を長く継続することができる。

しかし、車のように移動環境下で無線ＬＡＮを使用する場合、車の移動先によっては干渉を引き起こす可能性が高い。例えば、住宅街の道路で停車しているとき、あるいは住宅街を非常にゆっくりと移動しているとき、車内の無線通信の電波と電波到達範囲内にある住宅で使用している無線通信の電波とが、チャネルが一致したり、チャネル幅が重なったりした場合に、両者あるいはどちらかの無線通信が干渉の影響を受ける。住宅街に限らず、オフィス街や商店街などでも、無線通信を利用している建物に車が接近しているときに同様の問題が発生しやすくなる。

このような干渉の問題を避けるため、たとえば、下記特許文献１では、現在位置と車速情報に基づいて、自車と車外との無線通信と、車内での無線通信とが、電波干渉を引き起こすことを回避する車載通信装置が開示されている。

特開２００７−２４３７６５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の車載通信装置では、現在位置と車速情報に基づいて、あらかじめ記憶された干渉が発生する地点に移動したときに、干渉が発生すると予測し、干渉を避けるための処理を開始する。そのため、あらかじめ記憶された干渉が発生する地点以外の干渉には対応できない、という問題があった。たとえば、プライバシー面から無線通信システムを導入していることが公開されていない住宅街については、あらかじめ干渉が発生する地点として登録しておくことができないため、干渉の発生を予測することができない。

移動に対応するため、干渉の検出と回避の処理を常時行う方法も考えられるが、干渉が発生しないエリアでも常時これらの処理を行うことになり、自らの無線通信のスループットを低下させ無駄に電力を消費する、という問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、あらかじめ干渉発生エリアがわかっていない場合にも、スループットを低下させずに、干渉検出および干渉回避を行うことができる無線通信装置および干渉予測方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、移動体に搭載され、他の無線通信装置からの干渉を検出する干渉検出処理を実施し、前記干渉検出処理の結果に基づいて自装置が通信に用いる周波数を選択する無線通信装置であって、自装置の現在位置を検出する現在位置検出手段と、前記現在位置に基づいて建物の位置を含む地図情報から、自装置を中心とする所定の範囲内に存在する建物の位置を周辺建物情報として抽出する周辺建物情報抽出手段と、前記現在位置および前記周辺建物情報に基づいて、周辺建物情報に含まれる建物に設置された無線通信装置の無線通信圏である周辺無線通信圏を推定し、前記周辺無線通信圏が自装置の無線通信圏と重なるか否かを判断する無線通信圏予測手段と、前記無線通信圏予測手段が、前記周辺無線通信圏が自装置の無線通信圏と重なると判断した場合に、前記干渉検出処理を実施する干渉検出処理手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、現在位置と地図情報に基づいて周辺の建物の位置を算出し、周辺の建物の位置に基づいて自身の無線通信圏と建物の無線通信圏が重なる場合に、干渉検出処理を行うようにしたので、あらかじめ干渉発生エリアがわかっていない場合にも、干渉検出および干渉回避を行うことができる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態１の車載端末の機能構成例を示す図である。 図２は、実施の形態１の車載端末の通信環境の一例を示す図である。 図３は、実施の形態１の干渉予測手順の一例を示すフローチャートである。 図４は、車両と周辺の状況の一例を示す図である。

以下に、本発明にかかる無線通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる車載端末の実施の形態１の機能構成例を示す図である。本実施の形態では、本発明にかかる無線通信装置として車載端末を例に説明する。図１に示すように、本実施の形態の車載端末は、現在位置検出部１１と、車速（速度）検出部１２と、周辺建物情報抽出部１３と、無線通信圏予測部１５と、無線通信中継局１６と、を備える。周辺建物情報抽出部１３は、内部または外部の記憶装置に地図データ１４を保持している。

現在位置検出部１１は、車両３に搭載されているまたは自身が備えるＧＰＳ（Global Positioning System）受信機からの情報等に基づいて、現在の車載端末１（または車両３の位置を車載端末１の位置として代用）の位置情報（緯度経度の座標）を検出して（取得して）無線通信圏予測部１５へ渡す。なお、位置情報の検出方法は、これに限らず、たとえば外部から通信により取得する等他の方法としてもよい。車速検出部１２は、車両３の速度を検出してその速度情報を無線通信圏予測部１５へ渡す。

地図データ１４はカーナビゲーション装置などで用いられる地図情報である。地図データ１４には、建物の位置および面積を含むこととする。この地図データ１４は、車載端末１内の記憶装置にあらかじめ保持されていてもよいし、通信により外部から取得してもよい。

周辺建物情報抽出部１３は、現在位置に基づいて、地図データ１４から車両３の周辺の指定範囲内にある建物全てについて、それぞれの位置と面積を周辺建物情報として抽出する。無線通信圏予測部１５は、自身（車載端末１または車両３）の現在位置および周辺建物情報に基づいて、自身と周辺の建物との距離を計算し、建物の無線通信圏を推定し、その無線通信圏が自身の無線通信圏内に重なるかどうかを判定する。

無線通信中継局１６は、車両３内の無線通信端末２−１，２−２と無線通信を行う。また、無線通信中継局１６は、自身の無線通信圏内に他の無線通信圏が重なっている可能性があると判定されたときに、自身の無線通信が干渉されているかどうかを調査する干渉検出処理を行う。また、無線通信中継局１６は、干渉を検出した場合には、干渉が全く無いチャネル、またはもっとも干渉の少ないチャネルへ、自身の無線通信のチャネルを切り替える干渉回避処理を行う。すなわち、無線通信中継局１６は、干渉検出手段および干渉回避手段としての機能を有する。なお、無線通信中継局１６がチャネル切り替えを行った際には、車両３内の無線通信端末２−１，２−２に対してチャネル切り替えの情報が送られるため、車内の無線通信はチャネル切り替え後も継続して行うことができる。

図２は、本実施の形態の車載端末の通信環境の一例を示す図である。図２に示すように、車載端末１は、自動車等の車両３に搭載され、同じく車両３に搭載される無線通信端末２−１，２−２と無線通信を行っている。無線通信の方式はどのような方式でもよいが、ここでは無線ＬＡＮによる通信を行っているとする。車両３は、移動中に、たとえば、建物５の近傍を通過する。建物５内では、無線通信中継局４と無線通信端末２−３が無線通信を行っている。このような環境では、建物５内の無線中継局４と無線通信端末２−３の通信で用いる周波数と、車両３の車載端末１が通信に用いる周波数と、が同一または近い場合には、車両３の車載端末１では、建物５内の無線中継局４と無線通信端末２−３の無線通信の影響を受け、干渉が発生する。

本実施の形態では、車両３の車載端末１が、このように車両３の周辺の建物内の設定された装置からの干渉を避ける。２．４ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮを例にあげると、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇの場合、２．４１２〜２．４７２ＧＨｚを５ＭＨｚ刻みで１３のチャネルに分けている。また、１つのチャネル幅は２２ＭＨｚであるため、あるネットワークが１チャネルを使用している場合には、電波の届く範囲内にある別のネットワークは６チャネルを選択するといったように、互いに干渉しないように５チャネル以上離れたチャネルを使うようにする必要がある。

宅内のように静止環境であれば、起動時等にいったんチャネルを確保すれば、近隣のそれぞれの無線通信ネットワーク間で干渉が起きる可能性は少なくなり、安定した通信を長く継続することができる。しかし、車両３等に搭載される移動環境では、周辺の通信環境が変化するため、いったん確保したチャネルが継続して利用できるとは限らない。そのため、移動環境にある無線通信側で周辺との干渉検出をどこでも常時行う方法も考えられるが、干渉検出のために自らの無線通信のスループット低下を大幅に招くことになり、また電力も無断に消費することになる。

したがって、本実施の形態では、地図情報と車両３の現在位置とに基づいて、周辺の建物の大きさを求め、建物の大きさに基づいてその建物の無線通信圏を推定する。そして、自身の無線通信圏とその建物の無線通信圏とが重なる場合に、干渉の発生の可能性があると判断して、干渉検出処理や干渉回避処理を実施する。

つぎに、本実施の形態の動作を説明する。図３は、本実施の形態の干渉予測処理手順の一例を示すフローチャートである。図３に示すように、まず、現在位置検出部１１は、たとえば定期的に自身の位置情報を取得し、取得した位置情報を現在位置として周辺建物情報抽出部１３および無線通信圏予測部１５へ渡す（ステップＳ１）。

周辺建物情報抽出部１３は、現在位置に基づいて地図データ１４を検索して、現在位置の周辺の建物の位置および面積を抽出し、無線通信圏予測部１５へ渡す（ステップＳ２）。具体的には、たとえば、現在位置を中心に所定の範囲（所定の半径内の領域等）に存在する建物の位置および面積を地図データ１４から抽出する。

無線通信圏予測部１５は、周辺建物情報抽出部１３から受け取った周辺の建物の位置および面積と現在位置検出部１１から受け取った現在位置とに基づいて、自身と建物との距離を計算する（ステップＳ３）。このとき自身と建物との距離は、建物の大きさ（面積）を考慮して、その建物との最短となる距離を求める。

そして、無線通信圏予測部１５は、建物の無線通信圏を推定する（ステップＳ４）。この際、無線通信圏予測部１５は、建物の自身にもっとも近い位置に無線通信装置があるとして建物の無線通信圏を推定する。無線通信圏の大きさは、たとえば、所定の半径の円内の範囲として決めておく。建物の大きさに応じて無線通信圏の大きさを変えるようにしてもよい。

無線通信圏予測部１５は、現在位置に基づいて自身の無線通信圏を求め、推定した建物の無線通信圏と自身の無線通信圏が重なるか否かを判断する（ステップＳ５）。なお、周辺の建物が複数存在する場合には、ステップＳ２〜ステップＳ４を建物ごとに行い、ステップＳ５では、建物の無線通信圏と自身の無線通信圏が重なる建物が１つでもあるか否かを判断する。

推定した建物の無線通信圏と自身の無線通信圏が重なると判断した場合（ステップＳ５ Ｙｅｓ）、無線通信圏予測部１５は、無線通信中継局１６へ干渉検出処理の開始を指示し、無線通信中継局１６は干渉検出処理を実施する（ステップＳ６）。無線通信圏予測部１５は、干渉検出処理の後、干渉が検出されたか否かを判断し（ステップＳ７）、検出されなかった場合（ステップＳ７ Ｎｏ）は、干渉予測処理を終了する。

図４は、車両３と周辺の状況の一例を示す図である。図４に示すように、車両３の周辺に建物５−１〜５−４が存在し、そのうちの建物５−１の無線通信圏２２が車載端末１の無線通信圏２１と重なる例を示している。このように、図４に示すように無線通信圏が重なる場合、車載端末１は、建物５−１（建物５−１内の無線通信装置）から送出される無線信号により干渉を受ける可能性がある。本実施の形態では、実際に無線通信装置が建物内に設置されているか否かを区別せず、建物の無線通信圏をある範囲として推定し、車載端末１の無線通信圏２１と建物の無線通信圏が重なる場合に、干渉検出処理を実施する。

干渉検出処理の後、干渉が検出された場合（ステップＳ７ Ｙｅｓ）、無線通信圏予測部１５は、干渉回避処理を実施する（ステップＳ８）。また、ステップＳ５で、建物の無線通信圏と自身の無線通信圏が重ならないと判断した場合（ステップＳ５ Ｎｏ）は、干渉予測処理を終了する。

上記の干渉予測処理の終了後、現在位置が更新されると、再び、ステップＳ１〜ステップＳ８を実施する。なお、現在位置の更新は、どのようなタイミングで行うこととしてもよいが、たとえば、定期的に更新が行なわれるとする。

なお、図１の構成例では、車両３の速度を算出する車速検出部１２を備えているが、本実施の形態の干渉予測手順では車両３の速度を直接用いないため、車速検出部１２を備えない構成としてもよい。

このように、本実施の形態では、現在位置検出部１１が現在位置を算出し、周辺建物情報抽出部１３が、現在位置と地図データ１４に基づいて周辺の建物の位置および面積を算出し、無線通信圏予測部１５が、周辺の建物の位置および面積に基づいて、自身の無線通信圏と建物の無線通信圏が重なる場合に、干渉検出処理を行うようにした。そのため、あらかじめ干渉発生エリアがわかっていない場合にも、干渉検出および干渉回避を行うことができる。また、常時定期的に干渉検出処理を行なう場合に比べ干渉検出処理を行う頻度が低下するため、スループットを低下させず、また消費電力も低減させることができる。

実施の形態２．
つぎに、本発明にかかる車載端末１の実施の形態２の干渉予測処理（干渉予測方法）について説明する。本実施の形態の車載端末１の構成は実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して説明を省略する。

実施の形態１では、定期的に図３で説明したステップＳ１〜ステップＳ８の処理を実施したが、本実施の形態では、車両３の速度が一定時間以上停止した場合、またはゆっくりと徐行しているときに、図３で説明したステップＳ３〜ステップＳ８の処理を実施する。

具体的には、車速検出部１２が、定期的に車両３の速度を求め、求めた速度（車速）を無線通信圏予測部１５へ通知する。また、現在位置検出部１１は、実施の形態１と同様に定期的に現在位置を無線通信圏予測部１５へ渡し（ステップＳ１）、周辺建物情報抽出部１３は、実施の形態１と同様に現在位置と地図データ１４に基づいて周辺の建物の位置および面積を抽出する（ステップＳ２）。無線通信圏予測部１５は、車速が所定のしきい値以下である場合に、ステップＳ３〜ステップＳ８の処理を実施する。

なお、ここでは、ステップＳ１およびステップＳ２を実施の形態１と同様に定期的に実施するとしたが、定期的に実施する代りに、無線通信圏予測部１５が、車速が所定のしきい値以下であると判断した場合に、現在位置検出部１１および周辺建物情報抽出部１３から必要な情報を取得するようにしてもよい。また、無線通信圏予測部１５が、車速が所定のしきい値以下であると判断した場合に、周辺建物情報抽出部１３へ周辺建物情報の取得を要求し、周辺建物情報抽出部１３は、無線通信圏予測部１５から周辺建物情報の取得の要求があった場合に、現在位置と地図データ１４に基づいて周辺の建物の位置および面積を抽出して周辺建物情報として無線通信圏予測部１５へ渡すようにしてもよい。以上述べた以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１と同様である。

なお、実施の形態１と実施の形態２の両方の干渉測定処理を実施できるようにしておき、外部からの設定などによりどちらかの干渉測定処理を実施するようにしてもよい。

このように、本実施の形態では、車速が所定のしきい値以下である場合に、干渉測定手順を実施するようにした。車速が一定値以上の場合、周辺の環境の変化も激しく、場合によっては頻繁に使用チャネルを変える必要がでてくる。これに対し、本実施の形態では、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、使用チャネルの変更頻度を低減することができる。また、実施の形態１に比べ、さらに干渉検出処理を行う頻度が低下させることができる。

実施の形態３．
つぎに、本発明にかかる車載端末１の実施の形態３の干渉予測処理（干渉予測方法）について説明する。本実施の形態の車載端末１の構成は実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して説明を省略する。

本実施の形態では、無線通信圏予測部１５は、現在位置検出部１１から受け取った位置情報と地図データ１４とに基づいて、自身がある建物の存在する区画内に自身が侵入したと判断した場合に、現在位置の履歴を一定期間保持しておき、一定期間内で、同一区画内の滞在時間（保持している現在位置の履歴のうち全現在位置の点数に対する区間内の点数の割合）が所定の割合以上である場合に、同一区画をぐるぐると周回している、あるいはしそうであると判断し、実施の形態１で説明したステップＳ３〜ステップＳ８を実施する。

なお、ここでは、同一区画内の滞在時間が所定の割合以上である場合に、同一区画内を周回している、あるいはしそうであると判断するようにしたが、同一区画内を周回している、あるいはしそうであると判断するための条件としては、これ以外の条件を用いてもよい。たとえば、所定の時間以上その区画内に位置しているときに同一区画内を周回している、あるいはしそうであると判断してもよい。

また、区画の単位はどのような単位を用いてもよいが、たとえば地図データ１４から把握可能な地名番地等や緯度経度で規定した所定の範囲を用いる。また、周辺建物情報抽出部１４が、建物が存在する区画であるか否かを地図データ１４に基づいて判断し、無線通信圏予測部１５へ現在位置が、建物が存在する区画であるか否かを通知することとする。また、建物が存在する区画であるかをあらかじめ求めておき、区画ごとに建物が存在するかの情報を保持し、その情報を無線通信圏予測部１５が参照するようにしてもよい。

なお、ステップＳ１については、実施の形態１と同様に定期的に実施し、ステップＳ２については、定期的に実施してもよいし、同一区画内の滞在時間が所定の割合以上である場合に無線通信圏予測部１５が周辺建物情報の取得を要求するようにしてもよい。以上述べた以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１と同様である。

また、実施の形態２の干渉予測方法と実施の形態２の干渉予測処理の両方を行なうようにしてもよい。さらに、実施の形態１の干渉予測処理と本実施の形態の干渉予測処理を外部からの設定などにより切り替えて実施するようにしてもよい。

このように、本実施の形態では、同一区画内の滞在時間が所定の割合以上である場合に、干渉予測手順を実施するようにした。そのため、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、実施の形態１に比べ、干渉予測のための処理量を低減することができる。

以上のように、本発明にかかる無線通信装置および干渉予測方法は、自動車等の移動体に搭載される通信装置に有用であり、特に、周辺からの干渉を避けて通信を行う通信装置に適している。

１ 車載端末
２−１，２−２，２−３ 無線通信端末
３ 車両
４ 無線通信中継局
５，５−１，５−２，５−３，５−４ 建物
１１ 現在位置検出部
１２ 車速検出部
１３ 周辺建物情報抽出部
１４ 地図データ
１５ 無線通信圏予測部
１６ 無線通信中継局
２１，２２ 無線通信圏

Claims (5)

1. 移動体に搭載され、他の無線通信装置からの干渉を検出する干渉検出処理を実施し、前記干渉検出処理の結果に基づいて自装置が通信に用いる周波数を選択する無線通信装置であって、
   自装置の現在位置を検出する現在位置検出手段と、
   前記現在位置に基づいて建物の位置を含む地図情報から、自装置を中心とする所定の範囲内に存在する建物の位置を周辺建物情報として抽出する周辺建物情報抽出手段と、
   前記現在位置および前記周辺建物情報に基づいて、周辺建物情報に含まれる建物に設置された無線通信装置の無線通信圏である周辺無線通信圏を推定し、前記周辺無線通信圏が自装置の無線通信圏と重なるか否かを判断する無線通信圏予測手段と、
   前記無線通信圏予測手段が、前記周辺無線通信圏が自装置の無線通信圏と重なると判断した場合に、前記干渉検出処理を実施する干渉検出処理手段と、
   を備えることを特徴とする無線通信装置。
2. 前記現在位置検出手段、前記周辺建物情報抽出手段および前記無線通信圏予測手段の処理を、所定の周期で実施する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記移動体の移動速度を求める速度検出手段、
   をさらに備え、
   前記移動速度が、所定のしきい値以下の場合に、前記無線通信圏予測手段および干渉検出処理手段の処理を実施する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
4. 前記地図情報として位置ごとに区画を示す情報を含むこととし、
   前記周辺建物情報抽出手段は、前記現在位置が建物を含む区画内であるか否かを判別し、
   前記無線通信圏予測手段は、前記周辺建物情報抽出手段が、前記現在位置が建物を含む区画内であるかと判別した場合に、前記現在位置を位置履歴として所定の期間保持し、前記位置履歴に基づいて、前記移動体がその区画内を周回しているか否かを判断し、
   前記移動体がその区画内を周回していると判断した場合に、前記無線通信圏予測手段および干渉検出処理手段の処理を実施する、
   ことを特徴とする請求項１または３に記載の無線通信装置。
5. 移動体に搭載され、他の無線通信装置からの干渉を検出する干渉検出処理を実施し、前記干渉検出処理の結果に基づいて自装置が通信に用いる周波数を選択する無線通信装置における干渉予測方法であって、
   自装置の現在位置を検出する現在位置検出ステップと、
   前記現在位置に基づいて建物の位置を含む地図情報から、自装置を中心とする所定の範囲内に存在する建物の位置を周辺建物情報として抽出する周辺建物情報抽出ステップと、
   前記現在位置および前記周辺建物情報に基づいて、周辺建物情報に含まれる建物に設置
   された無線通信装置の無線通信圏である周辺無線通信圏を推定し、前記周辺無線通信圏が自装置の無線通信圏と重なるか否かを判断する無線通信圏予測ステップと、
   前記無線通信圏予測ステップで、前記周辺無線通信圏が自装置の無線通信圏と重なると判断した場合に、前記干渉検出処理を実施する干渉検出処理ステップと、
   を含むことを特徴とする干渉予測方法。

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