JP5657037B2 - 通信方法および端末装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信技術に関し、特に所定の情報が含まれた信号を報知する通信方法および端末装置に関する。

交差点の出会い頭の衝突事故を防止するために、路車間通信の検討がなされている。路車間通信では、路側機と車載器との間において交差点の状況に関する情報が通信される。路車間通信では、路側機の設置が必要になり、手間と費用が大きくなる。これに対して、車車間通信、つまり車載器間で情報を通信する形態であれば、路側機の設置が不要になる。その場合、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等によって現在の位置情報をリアルタイムに検出し、その位置情報を車載器同士で交換しあうことによって、自車両および他車両がそれぞれ交差点へ進入するどの道路に位置するかを判断する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２０２９１３号公報

ＩＥＥＥ８０２．１１等の規格に準拠した無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）では、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）と呼ばれるアクセス制御機能が使用されている。そのため、当該無線ＬＡＮでは、複数の端末装置によって同一の無線チャネルが共有される。このようなＣＳＭＡ／ＣＡでは、端末装置間の距離や電波を減衰させる障害物の影響などによって、互いの無線信号が到達しない状況、つまりキャリア・センスが機能しない状況が発生する。キャリア・センスが機能しない場合、複数の端末装置から送信されたパケット信号が衝突する。また、通信速度を高速化するために、無線ＬＡＮでは、ＯＦＤＭ変調方式が使用される。

一方、無線ＬＡＮを車車間通信に適用する場合、不特定多数の端末装置へ情報を送信する必要があるために、信号はブロードキャストにて送信されることが望ましい。しかしながら、交差点などでは、車両数の増加、つまり端末装置数の増加によって、パケット信号の衝突の増加が想定される。その結果、パケット信号に含まれたデータが他の端末装置へ伝送されなくなる。このような状態が、車車間通信おいて発生すれば、交差点の出会い頭の衝突事故を防止するという目的が達成されなくなる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、通信量が増加した場合であってもパケット信号の衝突確率を低減させる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の無線装置は、複数のスロットを少なくとも含んだフレームが繰り返されるように規定され、複数のスロットの中から、複数の他の無線装置間の通信に使用可能なスロットを検出する検出部と、検出部において検出したスロットに関する情報を報知する報知部と、を備える。

本発明の別の態様は、報知方法である。この方法は、複数のスロットを少なくとも含んだフレームが繰り返されるように規定され、複数のスロットの中から、複数の他の無線装置間の通信に使用可能なスロットを検出するステップと、検出したスロットに関する情報を報知するステップと、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、通信量が増加した場合であってもパケット信号の衝突確率を低減できる。

本発明の実施例に係る通信システムの構成を示す図である。 図１のアクセス制御装置の構成を示す図である。 図３（ａ）−（ｄ）は、図２のフレーム規定部において規定されるフレームのフォーマットを示す図である。 図４（ａ）−（ｂ）は、図１の通信システムにおいて使用されるＯＦＤＭシンボルのフォーマットを示す図である。 図１の車両に搭載された端末装置の構成を示す図である。 図１の通信システムの動作概要を示す図である。 図１の通信システムの別の動作概要を示す図である。 図２のアクセス制御装置における空きスロットの通知手順を示すフローチャートである。 図２のアクセス制御装置における衝突スロットの通知手順を示すフローチャートである。 図５の端末装置におけるデータの送信手順を示すフローチャートである。

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データ通信を実行する通信システムに関する。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。ここで、端末装置は、通信速度の高速化を目的としてＯＦＤＭ変調方式を採用する。このような状況のもと、交差点等において、端末装置の数が増加すると、パケット信号の発生確率が増加する。これに対応するために、本実施例に係る通信システムは、次の処理を実行する。

本実施例に係る通信システムは、複数の端末装置の他にアクセス制御装置を含み、アクセス制御装置は、例えば、交差点に設置される。アクセス制御装置は、複数のスロットが含まれたフレームを繰り返し規定する。アクセス制御装置は、各スロットでの受信電力を測定することによって、複数の端末装置間の通信に使用されてないスロット（以下、「空きスロット」という）を特定する。また、アクセス制御装置は、フレームの構成情報や特定したスロットに関する情報を制御情報に含め、制御情報を格納したパケット信号（以下、これを「制御情報」ということもある）をひとつのスロットにてブロードキャスト送信する。ここで、ひとつのスロットは、予め定められているものとする。端末装置は、制御情報をもとに、空きスロットのいずれかを選択し、選択したスロットにおいて、データを格納したパケット信号（以下、これを「データ」ということもある）をブロードキャスト送信する。なお、端末装置は、複数のフレームにわたってデータを送信する場合、各フレームでの相対的なタイミングが同一のスロットを使用する。

アクセス制御装置は、各スロットにおいて、複数の端末装置から送信されたパケット信号が衝突しているかも測定することによって、衝突が発生しているスロット（以下、「衝突スロット」という）を特定する。また、アクセス制御装置は、特定したスロットに関する情報も制御情報に含める。端末装置は、制御情報をもとに、既に使用したスロットにおいて衝突が発生しているかを確認する。衝突が発生している場合、端末装置は、制御情報をもとに、別の空きスロットのいずれかを選択する。ここで、アクセス制御装置は、端末装置間のデータ通信に直接関与せず、データ通信に使用すべきスロットを直接指定しない。あくまでも、アクセス制御装置は、端末装置間のデータ通信の状況を監視し、空きスロットや衝突スロットの情報を報知している。

なお、制御情報もひとつのスロットにて送信されているので、制御情報を受信できない端末装置から送信されたデータと、制御情報とが衝突する可能性がある。その結果、他の端末装置が制御情報を受信できないと、上記の処理の実行が困難になる。これに対応するために、データを送信するために使用されるＯＦＤＭ信号では、一部のサブキャリアにデータが格納されず、ヌルキャリアとされている（以下、このようなサブキャリアを「識別キャリア」という）。一方、制御情報を送信するために使用されるＯＦＤＭ信号では、識別キャリアにも信号が配置されている。そのため、仮に、データと制御情報とが衝突した場合であっても、端末装置は、識別キャリアの信号成分を観測することによって、制御情報の存在を検知することができる。

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、アクセス制御装置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、アクセス制御装置１０によってエリア２００が形成されている。

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。

各車両１２に搭載された端末装置は、データを取得し、データ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。ここで、本発明の実施例を説明する前に、端末装置が公知の無線ＬＡＮに対応する場合、つまりＣＳＭＡ／ＣＡに対応する場合の動作を説明する。各端末装置は、キャリアセンスを実行して送信可能であると判定した場合に、データをブロードキャスト送信する。そのため、複数の端末装置からのデータが衝突する場合がある。また、端末装置の数が増加するにつれて、衝突の発生確率が増加する。特に、交差点のような場所では、車両１２の衝突が発生しやすいにもかかわらず、データの衝突も発生しやすくなり、データを必要とするような場所においてデータの利用がなされなくなる。

そこで、通信システム１００は、交差点にアクセス制御装置１０を配置する。アクセス制御装置１０は、図示しないＧＰＳ衛星から受信した信号をもとに、複数のスロットを含んだフレームが繰り返されるように生成する。また、アクセス制御装置１０は、複数のスロットの中から、空きスロットと衝突スロットとを特定する。なお、空きスロットと衝突スロットとの特定方法は、後述する。アクセス制御装置１０は、特定した空きスロットと衝突スロットに関する情報を制御情報に含める。さらに、アクセス制御装置１０は、予め定められたスロットにて制御情報を報知する。例えば、各フレームの先頭スロットにおいて、アクセス制御装置１０は、制御情報を報知する。

複数の端末装置は、アクセス制御装置１０によって報知された制御情報を受信し、空きスロットのいずれかを選択する。また、端末装置は、選択したスロットにてデータを報知する。ここで、端末装置は、複数のフレームにわたって、選択したスロットに対応したスロットにてデータを報知する。例えば、フレームの先頭から１０番目のスロットを選択した場合、次のフレームにおいても、フレームの先頭から１０番目のスロットを使用する。なお、制御情報において、使用していたスロットが衝突スロットであると示されていれば、端末装置は、別の空きスロットをさらに選択する。端末装置は、アクセス制御装置１０によって報知された制御情報を受信できている期間にわたって、上記の処理を繰り返し実行する。つまり、端末装置は、制御情報を監視しており、制御情報を受信できたときに、エリア２００に進入したことを検出する。なお、端末装置は、制御情報を受信できていない場合であっても、データを報知してもよい。他の端末装置からのデータを受信した端末装置は、データをもとに、他の端末装置が搭載された車両１２の存在を認識する。

ここで、アクセス制御装置１０から報知される制御情報と、端末装置から報知されるデータとは、ともにＯＦＤＭ信号を使用する。しかしながら、両者の配置されているサブキャリアは、同一ではない。データは、前述の識別キャリアに配置されていない。一方、識別情報は、データが配置されたサブキャリアに加えて、識別キャリアにも配置される。その結果、仮に、データと識別情報とが衝突した場合であっても、端末装置は、識別キャリアの信号成分を観測することによって、制御情報の存在を検知できる。なお、前述の端末装置によるエリア２００への進入検出は、識別キャリアに対してなされてもよい。

図２は、アクセス制御装置１０の構成を示す。アクセス制御装置１０は、アンテナ２０、ＲＦ部２２、変復調部２４、処理部２６、ＧＰＳ測位部２８、制御部３０を含む。また、処理部２６は、検出部３２、フレーム規定部３４、生成部３６を含み、検出部３２は、電力測定部３８、品質測定部４０、空きスロット特定部４２、衝突スロット特定部４４を含む。

ＧＰＳ測位部２８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。ＧＰＳ測位部２８は、時刻の情報をフレーム規定部３４へ出力する。フレーム規定部３４は、ＧＰＳ測位部２８から時刻の情報を取得する。フレーム規定部３４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３４は、「０ｍｓｅｃ」となる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。

また、フレーム規定部３４は、各フレームを複数に分割することによって、複数のスロットを生成する。例えば、各フレームが２００分割されることによって、「５００μｓｅｃ」のスロットが２００個生成される。前述のごとく、通信システム１００は、ＯＦＤＭ変調方式を採用しているので、各スロットは、複数のＯＦＤＭシンボルから構成されるように規定される。また、ＯＦＤＭシンボルは、ガードインターバル（ＧＩ）と有効シンボルとによって構成される。なお、各スロットの前方の部分や後方の部分にガードタイムが設けられてもよい。ここで、スロットに含まれた複数のＯＦＤＭシンボルのまとまりが、前述のパケット信号に相当する。

図３（ａ）−（ｄ）は、フレーム規定部３４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。図示のごとく、第ｉフレームから第ｉ＋２フレームのように、複数のフレームが繰り返されるように規定されている。また、各フレームの期間は、例えば、「１００ｍｓｅｃ」である。図３（ｂ）は、ひとつのフレームの構成を示す。図示のごとく、ひとつのフレームは、Ｍ個のスロットによって構成されている。例えば、Ｍは「２００」であり、各スロットの期間は「５００μｓｅｃ」である。図３（ｃ）は、ひとつのスロットの構成を示す。図示のごとく、スロットの前方の部分と後方の部分とにガードタイムが設けられている。また、スロットの残りの期間は、Ｎ個のＯＦＤＭシンボルによって構成されている。図３（ｄ）は、ひとつのＯＦＤＭシンボルの構成を示す。図示のごとく、ひとつのＯＦＤＭシンボルは、ＧＩと有効シンボルによって構成されている。図２に戻る。

ＲＦ部２２は、受信処理として、各スロットにおいて、図示しない他の端末装置間の通信において送信されるパケット信号をアンテナ２０から受信する。ＲＦ部２２は、アンテナ２０を介して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。

また、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、各スロットにおいて、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、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。

電力測定部３８は、ＲＦ部２２あるいは変復調部２４から、受信信号を受けつけ、受信電力を測定する。ここで、受信電力はスロット単位に測定される。そのため、電力測定部３８では、複数のスロットのそれぞれに対する受信電力が測定される。電力測定部３８は、スロット単位の受信電力を空きスロット特定部４２および衝突スロット特定部４４へ出力する。品質測定部４０は、変復調部２４からの復調結果を受けつけ、複数のスロットのそれぞれに対する信号品質を測定する。ここでは、信号品質として誤り率が測定される。なお、誤り率の測定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。また、信号品質として、誤り率の代わりに、ＥＶＭ（Ｅｒｒｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）等が測定されてもよい。品質測定部４０は、誤り率を衝突スロット特定部４４へ出力する。

空きスロット特定部４２は、電力測定部３８から、スロット単位の受信電力を受けつける。空きスロット特定部４２は、各受信電力としきい値（以下、「空きスロット用しきい値」という）を比較し、受信電力が空きスロット用しきい値よりも小さくなっているスロットを特定する。つまり、空きスロット特定部４２は、複数のスロットの中から、複数の端末装置間の通信に使用可能なスロットを空きスロットとして検出する。ここで、空きスロットが複数存在する場合、空きスロット特定部４２は、それらを特定する。空きスロット特定部４２は、特定した空きスロットに関する情報を生成部３６へ出力する。

衝突スロット特定部４４は、電力測定部３８から、スロット単位の受信電力を受けつけ、品質測定部４０から、スロット単位の誤り率を受けつける。また、衝突スロット特定部４４は、スロット単位に、受信電力と誤り率とを関連づける。衝突スロット特定部４４は、スロット単位に、受信電力と第１しきい値とを比較するとともに、誤り率と第２しきい値とを比較する。衝突スロット特定部４４は、受信電力が第１しきい値よりも大きく、かつ誤り率が第２しきい値より悪化しているスロットを衝突スロットとして特定する。つまり、衝突スロット特定部４４は、受信電力が大きいものの通信品質が悪化しているスロットを衝突スロットとして認定する。このように、衝突スロット特定部４４は、複数の端末装置が信号を重複して送信したことによって衝突が発生したスロットを衝突スロットとして検出する。衝突スロット特定部４４は、特定した衝突スロットに関する情報を生成部３６へ出力する。

生成部３６は、空きスロット特定部４２から、空きスロットに関する情報を受けつけるとともに、衝突スロット特定部４４から、衝突スロットに関する情報を受けつける。生成部３６は、空きスロットに関する情報と衝突スロットに関する情報を含めながら、制御情報を生成する。ここで、フレームに含まれた複数のスロットのそれぞれには、前から順番に「１」、「２」となるような番号（以下、「スロット番号」という）が付与されている。生成部３６は、空きスロットに関する情報として、以前のフレームに含まれた空きスロットのスロット番号を制御情報に含める。

また、生成部３６は、衝突スロットに関する情報として、以前のフレームに含まれた衝突スロットのスロット番号を制御情報に含める。さらに、生成部３６は、フレーム規定部３４からフレームやスロットに関する情報を受けつけ、各フレームに含まれたひとつのスロットへ定期的に制御情報を割り当てる。ここでは、各フレームのスロット番号「１」のスロット、つまり先頭のスロットに制御情報を割り当てることが予め定められており、生成部３６は、当該スロットへ制御情報を割り当てる。生成部３６は、割り当てたスロットにて、変復調部２４へ制御情報を出力する。

前述のごとく、通信システム１００は、ＯＦＤＭ変調方式に対応しているので、生成部３６は、制御情報をＯＦＤＭ信号として生成する。なお、図示しない複数の端末装置間のデータ通信にもＯＦＤＭ信号が使用されている。ここでは、制御情報を配置させるＯＦＤＭ信号（以下、これも「制御情報」ということがある）と、データを配置させるＯＦＤＭ信号（以下、これも「データ」ということがある）とを比較しながら説明する。図４（ａ）−（ｂ）は、通信システム１００において使用されるＯＦＤＭシンボルのフォーマットを示す。図４（ａ）は、制御情報に相当し、図４（ｂ）は、データに相当する。

ここで、両方において、縦の方向が周波数を示し、横の方向が時間を示す。縦の方向において、上から順に「３１」、「３０」、・・・「−３２」の番号が示されているが、これらはサブキャリアを識別するために付与された番号（以下、「サブキャリア番号」という）である。また、ＯＦＤＭ信号の中において、サブキャリア番号「３１」のサブキャリアの周波数が最も高く、サブキャリア番号「−３２」のサブキャリアの周波数が最も低い。また、図中の「Ｄ」は、データシンボルに相当し、「Ｐ」は、パイロットシンボルに相当し、「Ｎ」は、ヌルに相当する。

制御信号とデータとに共通して、サブキャリア番号「３１」から「２７」、「２」、「０」、「−２」、「−２６」から「−３２」のサブキャリアは、ヌルである。また、制御信号のうち、サブキャリア番号「２６」から「３」、「−３」から「−２５」のサブキャリアは、データでも使用されており、また、両者においてシンボルの用途も同一である。一方、制御信号のうち、サブキャリア番号「１」、「−１」は、データにて使用されていない。これらは、前述の識別キャリアに相当する。つまり、識別キャリアは、ＯＦＤＭ信号のうちの中央の周波数付近のサブキャリアに配置されている。さらに、制御情報のうち、データでも使用されるサブキャリアと、識別キャリアとの間、つまりサブキャリア番号「２」、「−２」には、ガードバンドが設けられてる。なお、サブキャリア番号「−２」から「２」のサブキャリアをまとめて「識別キャリア」と呼んでもよい。

ここで、生成部３６は、制御情報のうちの識別キャリア以外のサブキャリアに、空きスロットに関する情報および衝突スロットに関する情報を配置する。また、生成部３６は、フレームに関する情報を識別キャリアに配置する。また、生成部３６は、これらの情報に限られず、重要度の高い情報を識別キャリアに優先的に配置してもよい。また、パケット信号の前方のＯＦＤＭシンボルには、既知信号が配置される。このような既知信号は、端末装置におけるＡＧＣや、伝送路特性の推定に使用される。生成部３６は、所定のスロットのうちの一部の期間にわたって、識別キャリアに既知信号を配置してもよい。このような既知信号は、例えば、ＵＷ（Ｕｎｉｑｕｅ Ｗｏｒｄ）のように使用される。図２に戻る。

変復調部２４、ＲＦ部２２は、生成部３６において生成した制御情報をアンテナ２０から報知する。なお、制御情報に含まれた空きスロットに関する情報および衝突スロットに関する情報に応じたスロットを使用している端末装置は、複数のフレームにわたって、当該スロットに対応したスロットを使用する。例えば、スロット番号「１０」のスロットが継続的に使用される。制御部３０は、アクセス制御装置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５は、車両１２に搭載された端末装置１４の構成を示す。端末装置１４は、アンテナ５０、ＲＦ部５２、変復調部５４、処理部５６、制御部５８を含む。また、処理部５６は、タイミング特定部６０、取得部６２、生成部６４、通知部７０を含み、タイミング特定部６０は、制御情報抽出部６６、スロット決定部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、これらの説明を省略する。

取得部６２は、図示しないＧＰＳ受信機、ジャイロスコープ、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、図示しない車両１２、つまり端末装置１４が搭載された車両１２の存在位置、進行方向、移動速度等を取得する。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６２は、取得した情報を生成部６４へ出力する。

制御情報抽出部６６は、変復調部５４からの復調結果を受けつける。また、制御情報抽出部６６は、復調結果のうち、識別キャリアに対応したサブキャリアの部分を監視する。識別キャリアに対応したサブキャリアの部分に有効なデータが含まれている場合、制御情報抽出部６６は、制御情報が含まれたスロットを受信していることを認識する。また、制御情報抽出部６６は、制御情報が含まれたスロットを受信しているタイミングを基準として、フレームおよびスロットの同期を確立する。さらに、制御情報抽出部６６は、制御情報から、空きスロットに関する情報および衝突スロットに関する情報を取得する。制御情報抽出部６６は、空きスロットに関する情報および衝突スロットに関する情報をスロット決定部６８へ出力する。

スロット決定部６８は、制御情報抽出部６６から、空きスロットに関する情報および衝突スロットに関する情報を受けつける。スロット決定部６８は、空きスロットに関する情報をもとに、ひとつの空きスロットを選択する。なお、空きスロットの選択は、任意になされればよい。スロット決定部６８は、選択した空きスロットに関する情報を生成部６４へ出力する。生成部６４は、取得部６２からの情報を受けつける。生成部６４は、情報をもとにデータを生成する。ここで、データは、図４（ｂ）のように形成される。また、生成部６４は、スロット決定部６８から、空きスロットに関する指示を受けつけ、指示に応じた空きスロットにてデータを変復調部５４へ出力する。なお、データを出力する前に、処理部５６は、キャリアセンスを実行してもよい。また、生成部６４は、次のフレームにおいても、同一のスロット番号のスロットにおいてデータを出力する。

このような処理の継続中も、制御情報抽出部６６は、フレームごとに制御情報から、空きスロットに関する情報および衝突スロットに関する情報を取得し続ける。スロット決定部６８は、衝突スロットに関する情報をもとに、現在使用しているスロットに対応したスロット番号が衝突スロットとされていないかを確認する。衝突スロットとされていなければ、スロット決定部６８は、これまでと同一のスロット番号を生成部６４へ出力し続ける。一方、衝突スロットとされていれば、スロット決定部６８は、空きスロットに関する情報をもとに、ひとつの空きスロットを再び選択する。つまり、これまで選択していたスロットとは別のスロットが選択される。スロット決定部６８は、選択した空きスロットに関する情報を生成部６４へ出力する。以下、生成部６４では、同様の処理が実行される。通知部７０は、図示しない他の端末装置１４からのデータを取得し、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通知する。通知部７０での処理は、これに限定されない。制御部５８は、端末装置１４全体の動作を制御する。

以上の構成による通信システム１００の動作を説明する。図６は、通信システム１００の動作概要を示す。図の横方向が時間に相当しており、最上段に記載しているように、第ｉフレームから第ｉ＋２フレームまでの３つのフレームが示されている。また、説明を明瞭にするために、ひとつのフレームに１５個のスロットが含まれているとする。アクセス制御装置１０は、図示のごとく、各フレームの先頭のスロットにて、制御信号を報知する。図中の「制」は、制御信号に相当する。また、その下段には、制御情報に含まれている空きスロットに関する情報と衝突スロットに関する情報が、スロットに対応づけられながら示されている。図中の「空」は、空きスロットに相当し、「衝」は、衝突スロットに相当する。

さらに下段には、第１端末装置１４ａから第４端末装置１４ｄがデータを報知するタイミングが示されている。図中の「デ」は、データに相当する。第１端末装置１４ａから第４端末装置１４ｄは、制御情報を参照し、空きスロットをそれぞれ選択する。第ｉフレームにおいて、第１端末装置１４ａから第４端末装置１４ｄは、選択した空きスロットにてデータを報知する。その際、第３端末装置１４ｃと第４端末装置１４ｄにおいて選択された空きスロットが同一であるので、両者から報知されたデータが衝突している。アクセス制御装置１０は、当該スロットでの衝突の発生を検出する。第ｉ＋１フレームにおいて、アクセス制御装置１０から報知される制御情報には、衝突スロットに関する情報として、衝突が発生したスロットが示されている。

第１端末装置１４ａおよび第２端末装置１４ｂは、既に使用したスロットにおいて衝突が発生していないので、同一のスロット番号のスロットを再び使用する。一方、第３端末装置１４ｃおよび第４端末装置１４ｄは、既に使用したスロットにおいて衝突が発生しているので、別の空きスロットを再び選択する。第３端末装置１４ｃおよび第４端末装置１４ｄは、選択した空きスロットにてデータを報知する。すべてのデータが衝突していないので、第ｉ＋２フレームにおいて、アクセス制御装置１０から報知される制御情報には、衝突スロットが示されていない。そのため、第ｉ＋２フレームにおいて、第１端末装置１４ａから第４端末装置１４ｄは、既に使用したスロットと同一のスロット番号のスロットを再び使用する。

図７は、通信システム１００の別の動作概要を示す。図７は、図６と同様に示される。ここでは、前提として、第２端末装置１４ｂは、アクセス制御装置１０からの制御情報を受信できていないとする。そのため、第２端末装置１４ｂは、フレームの構成を把握せずにデータを送信している。アクセス制御装置１０は、フレームの先頭のスロットにて、制御信号を報知する。一方、第２端末装置１４ｂは、フレームの先頭スロットにて、データを報知する。その結果、当該スロットにおいて、制御信号とデータとが衝突する。ここで、第１端末装置１４ａ、第３端末装置１４ｃ、第４端末装置１４ｄは、衝突が発生した場合であっても、制御信号のうちの識別キャリアの信号成分を観測することによって、制御信号の存在を検知できる。

図８は、アクセス制御装置１０における空きスロットの通知手順を示すフローチャートである。検出部３２は、スロット番号ｍを２に設定する（Ｓ１０）。電力測定部３８は、受信電力を測定する（Ｓ１２）。空きスロット特定部４２は、受信電力が空きスロット用しきい値よりも小さければ（Ｓ１４のＹ）、スロット番号ｍのスロットを空きスロットと特定する（Ｓ１６）。空きスロット特定部４２は、受信電力が空きスロット用しきい値よりも小さくなければ（Ｓ１４のＮ）、ステップ１６の処理をスキップする。スロット番号ｍが最大数Ｍでなければ（Ｓ１８のＮ）、検出部３２は、スロット番号ｍに１を加算して（Ｓ２０）、ステップ１２に戻る。一方、スロット番号ｍが最大数Ｍであれば（Ｓ１８のＹ）、生成部３６は、空きスロットのスロット番号を制御情報に含める（Ｓ２２）。変復調部２４、ＲＦ部２２は、制御情報を報知する（Ｓ２４）。

図９は、アクセス制御装置１０における衝突スロットの通知手順を示すフローチャートである。検出部３２は、スロット番号ｍを２に設定する（Ｓ４０）。電力測定部３８は、受信電力を測定し、品質測定部４０は、誤り率を測定する（Ｓ４２）。衝突スロット特定部４４は、受信電力が第１しきい値より大きく、かつ誤り率が第２しきい値よりも大きければ（Ｓ４４のＹ）、スロット番号ｍのスロットを衝突スロットと特定する（Ｓ４６）。衝突スロット特定部４４は、受信電力が第１しきい値より大きくなく、あるいは誤り率が第２しきい値よりも大きくなければ（Ｓ４４のＮ）、ステップ４６の処理をスキップする。スロット番号ｍが最大数Ｍでなければ（Ｓ４８のＮ）、検出部３２は、スロット番号ｍに１を加算して（Ｓ５０）、ステップ４２に戻る。一方、スロット番号ｍが最大数Ｍであれば（Ｓ４８のＹ）、生成部３６は、衝突スロットのスロット番号を制御情報に含める（Ｓ５２）。変復調部２４、ＲＦ部２２は、制御情報を報知する（Ｓ５４）。

図１０は、端末装置１４におけるデータの送信手順を示すフローチャートである。制御情報抽出部６６は、制御情報を取得する（Ｓ７０）。使用すべきスロットが既に特定されていれば（Ｓ７２のＹ）、スロット決定部６８は、当該スロットに衝突が発生していないかを確認する。衝突が発生していれば（Ｓ７４のＹ）、スロット決定部６８は、スロットを変更する（Ｓ７６）。衝突が発生していなければ（Ｓ７４のＮ）、ステップ７６はスキップされる。一方、使用すべきスロットが既に特定されていなければ（Ｓ７２のＮ）、スロット決定部６８は、空きスロットを特定する（Ｓ７８）。生成部６４は、特定したスロットにてデータを送信する（Ｓ８０）。

本発明の実施例によれば、複数のスロットの中から、複数の端末装置間の通信に使用可能なスロットを報知するので、複数の端末装置間の通信における衝突の発生確率を低減できる。また、複数の端末装置間の通信における衝突の発生確率が低減されるので、通信量が増加した場合であってもパケット信号の衝突確率を低減できる。また、複数のスロットのそれぞれに対する受信電力をもとに、空きスロットを特定するので、特定を簡易に実行できる。また、以前のフレームに含まれた空きスロットの番号を報知するので、端末装置への指示を確実に実行できる。また、空きスロットを使用している端末装置は、複数のフレームにわたって、当該スロットに対応したスロットを使用するので、処理を簡易にできる。また、アクセス制御装置は、端末装置間のデータ通信に参加せず、空きスロットに関する指標を通知するだけなので、ＣＳＭＡ／ＣＡを前提とした通信システムにも容易に適用できる。

また、複数のスロットの中から、複数の端末装置が信号を重複して送信したことによって衝突が発生したスロットを報知するので、複数の端末装置間の通信における衝突の発生確率を低減できる。また、複数のスロットのそれぞれに対する受信電力と、複数のスロットのそれぞれに対する信号品質とをもとに、衝突スロットを特定するので、特定を簡易に実行できる。また、以前のフレームに含まれた衝突スロットの番号を報知するので、端末装置への指示を確実に実行できる。また、アクセス制御装置は、端末装置間のデータ通信に参加せず、衝突スロットに関する指標を通知するだけなので、ＣＳＭＡ／ＣＡを前提とした通信システムにも容易に適用できる。

また、制御信号のうち、識別キャリアは、データに使用させず、残りのサブキャリアは、データにも使用されるので、制御信号とデータ信号とが衝突しても制御信号の信号成分を観測させることによって、制御信号の存在を検知させることができる。また、識別キャリアとそれ以外のサブキャリアとの間にガードバンドが設けられるので、両者の間の干渉を低減でき、識別キャリアで伝送している情報の到達確率を向上できる。また、識別キャリアに、重要な情報を配置するので、重要な情報の到達確率を向上できる。また、識別キャリアにＵＷを配置するので、識別キャリアの検出精度を向上できる。

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。

本発明の実施例において、フレーム規定部３４は、複数のスロットにて形成されたフレームが規定される。しかしながらこれに限らず例えば、フレーム規定部３４は、フレームに複数のスロット以外の期間を設けてもよい。具体的には、フレームの一部の期間に複数のスロットが配置され、残りの期間では、複数の端末装置１４間においてＣＳＭＡ／ＣＡがなされてもよい。その際、アクセス制御装置１０は、ＣＳＭＡ／ＣＡの期間では、空きスロットや衝突スロットの検出を実行しない。本変形例によれば、端末装置１４は、スロットによる通信とＣＳＭＡ／ＣＡによる通信を選択できるので、通信の自由度を向上できる。つまり、フレームは、複数のスロットを少なくとも含んでいればよい。

本発明の実施例において、アクセス制御装置１０から報知される制御情報や、ひとつの端末装置１４から報知されるデータは、ひとつのスロットに割り当てられている。しかしながらこれに限らず例えば、制御情報やデータが、ふたつ以上のスロットに割り当てられていてもよい。本変形例によれば、制御情報やデータの通信速度を向上できる。

本発明の実施例において、識別キャリアは、ふたつのサブキャリアに相当する。また、識別キャリアは、ＯＦＤＭシンボルの中央周波数付近のサブキャリアに配置されている。しかしながらこれに限らず例えば、識別キャリアは、ふたつ以上のサブキャリアに相当してもよく、識別キャリアは、ＯＦＤＭシンボルの中央周波数付近以外のサブキャリアに配置されていてもよい。その際、識別キャリアに、空きスロットに関する情報や衝突スロットに関する情報を含めてもよい。本変形例によれば、通信システム１００の設計の自由度を向上できる。

１０ アクセス制御装置、 １２ 車両、 １４ 端末装置、 ２０ アンテナ、 ２２ ＲＦ部、 ２４ 変復調部、 ２６ 処理部、 ２８ ＧＰＳ測位部、 ３０ 制御部、 ３２ 検出部、 ３４ フレーム規定部、 ３６ 生成部、 ３８ 電力測定部、 ４０ 品質測定部、 ４２ 空きスロット特定部、 ４４ 衝突スロット特定部、 ５０ アンテナ、 ５２ ＲＦ部、 ５４ 変復調部、 ５６ 処理部、 ５８ 制御部、 ６０ タイミング特定部、 ６２ 取得部、 ６４ 生成部、 ６６ 制御情報抽出部、 ６８ スロット決定部、 ７０ 通知部、 １００ 通信システム。

Claims (4)

1. 端末装置に対してデータ通信に使用すべき期間を直接指定しないアクセス制御装置だけがＯＦＤＭ変調方式のパケット信号をブロードキャスト送信可能な期間と、アクセス制御装置が関与しない端末装置間のデータ通信に使用可能な期間とだけが、アクセス制御装置だけがＯＦＤＭ変調方式のパケット信号をブロードキャスト送信可能な期間、アクセス制御装置が関与しない端末装置間のデータ通信に使用可能な期間の順に時分割多重されたフレームが連続しており、アクセス制御装置だけがＯＦＤＭ変調方式のパケット信号をブロードキャスト送信可能な期間において、アクセス制御装置からのＯＦＤＭ変調方式のパケット信号を受信する受信部と、
   アクセス制御装置だけがＯＦＤＭ変調方式のパケット信号をブロードキャスト送信可能な期間と、アクセス制御装置が関与しない端末装置間のデータ通信に使用可能な期間とだけが、アクセス制御装置だけがＯＦＤＭ変調方式のパケット信号をブロードキャスト送信可能な期間、アクセス制御装置が関与しない端末装置間のデータ通信に使用可能な期間の順に時分割多重されたフレームが連続しており、アクセス制御装置が関与しない端末装置間のデータ通信に使用可能な期間において、ＯＦＤＭ変調方式のパケット信号をブロードキャスト送信する送信部とを備え、
   前記受信部において受信したＯＦＤＭ変調方式のパケット信号には、アクセス制御装置が関与しないデータ通信であって、かつ端末装置間のデータ通信に使用すべきではない期間に関する情報が含まれており、
   前記送信部は、アクセス制御装置が関与しないデータ通信であって、かつ端末装置間のデータ通信に使用すべきではない期間に関する情報をもとにブロードキャスト送信を停止することを特徴とする端末装置。
2. 端末装置に対してデータ通信に使用すべき期間を直接指定しないアクセス制御装置だけがＯＦＤＭ変調方式のパケット信号をブロードキャスト送信可能な期間と、アクセス制御装置が関与しない端末装置間のデータ通信に使用可能な期間とだけが、アクセス制御装置だけがＯＦＤＭ変調方式のパケット信号をブロードキャスト送信可能な期間、アクセス制御装置が関与しない端末装置間のデータ通信に使用可能な期間の順に時分割多重された１００ｍｓｅｃのフレームが連続しており、アクセス制御装置だけがＯＦＤＭ変調方式のパケット信号をブロードキャスト送信可能な期間において、アクセス制御装置からのＯＦＤＭ変調方式のパケット信号を受信する受信部と、
   アクセス制御装置だけがＯＦＤＭ変調方式のパケット信号をブロードキャスト送信可能な期間と、アクセス制御装置が関与しない端末装置間のデータ通信に使用可能な期間とだけが、アクセス制御装置だけがＯＦＤＭ変調方式のパケット信号をブロードキャスト送信可能な期間、アクセス制御装置が関与しない端末装置間のデータ通信に使用可能な期間の順に時分割多重された１００ｍｓｅｃのフレームが連続しており、アクセス制御装置が関与しない端末装置間のデータ通信に使用可能な期間において、ＯＦＤＭ変調方式のパケット信号をブロードキャスト送信する送信部とを備え、
   前記受信部において受信したＯＦＤＭ変調方式のパケット信号には、アクセス制御装置が関与しないデータ通信であって、かつ端末装置間のデータ通信に使用すべきではない期間に関する情報が含まれており、
   前記送信部は、アクセス制御装置が関与しないデータ通信であって、かつ端末装置間のデータ通信に使用すべきではない期間に関する情報をもとにブロードキャスト送信を停止することを特徴とする端末装置。
3. 前記受信部は、受信したＯＦＤＭ変調方式のパケット信号をもとに、タイミング同期を実行することを特徴とする請求項１または２に記載の端末装置。
4. 端末装置に対してデータ通信に使用すべき期間を直接指定しないアクセス制御装置だけがＯＦＤＭ変調方式のパケット信号をブロードキャスト送信可能な期間と、アクセス制御装置が関与しない端末装置間のデータ通信に使用可能な期間とだけが、アクセス制御装置だけがＯＦＤＭ変調方式のパケット信号をブロードキャスト送信可能な期間、アクセス制御装置が関与しない端末装置間のデータ通信に使用可能な期間の順に時分割多重されたフレームが連続しており、アクセス制御装置だけがＯＦＤＭ変調方式のパケット信号をブロードキャスト送信可能な期間において、アクセス制御装置からのＯＦＤＭ変調方式のパケット信号を受信するステップと、
   アクセス制御装置だけがＯＦＤＭ変調方式のパケット信号をブロードキャスト送信可能な期間と、アクセス制御装置が関与しない端末装置間のデータ通信に使用可能な期間とだけが、アクセス制御装置だけがＯＦＤＭ変調方式のパケット信号をブロードキャスト送信可能な期間、アクセス制御装置が関与しない端末装置間のデータ通信に使用可能な期間の順に時分割多重されたフレームが連続しており、アクセス制御装置が関与しない端末装置間のデータ通信に使用可能な期間において、ＯＦＤＭ変調方式のパケット信号をブロードキャスト送信するステップとを備え、
   前記受信するステップにおいて受信したＯＦＤＭ変調方式のパケット信号には、アクセス制御装置が関与しないデータ通信であって、かつ端末装置間のデータ通信に使用すべきではない期間に関する情報が含まれており、
   前記送信するステップは、アクセス制御装置が関与しないデータ通信であって、かつ端末装置間のデータ通信に使用すべきではない期間に関する情報をもとにブロードキャスト送信を停止することを特徴とする通信方法。

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