JP5769882B2 - 無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、移動しながら使用されることを想定した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、音楽プレイヤー等が有る。特に、たとえば、カーナビゲーション機器や車載オーディオ機器などのように、ハンズフリー機器、音楽プレイヤ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（非特許文献１参照）。

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有る。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）８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ／ａｃあるいはＷｉ−Ｆｉ（登録商標）を利用した無線通信技術である（非特許文献２参照）。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、携帯ゲーム機、スマートフォン等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、スマートフォンなどの普及につれて、無線ＬＡＮルーター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干渉が問題となってくる。無線ＬＡＮでは、２．４ＧＨｚ帯や５ＧＨｚ帯を使用する。また、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈでも２．４ＧＨｚ帯を用いるため、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信も干渉の原因と成る。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、無線アクセスポイント（ルーター）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有る。静止環境にあるため、一旦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出来る。また、特許文献１，２には、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈと無線ＬＡＮのお互いのチャネル品質を考慮したうえで、お互いの通信を妨害しないようにＢｌｕｅｔｏｏｔｈのＦＨ（周波数ホッピング）チャネルを設定する方法が開示されている。

しかし、自動車内などの移動環境下で無線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状態、あるいは住宅街を非常にゆっくりと移動している状態において、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のチャネルが一致した場合やチャネル幅が重なった場合には、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等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。特許文献３には、一般的に普及している２．４ＧＨｚ帯における干渉回避技術が開示されている。特許文献３の記載によれば、他の無線ＬＡＮについては、自車が搭載する無線ＬＡＮのスキャン機能を利用することにより、例えば、ＧＰＳ機能と位置情報に基づいて決定したタイミングで干渉となりうる他無線ＬＡＮ局情報を収集し、他無線ＬＡＮ局との間で干渉が発生する可能性がある場合、使用する無線ＬＡＮチャネルを変更する。

また、自動車内などの限られた空間において、２．４ＧＨｚ帯を使用する無線ＬＡＮとＢｌｕｅｔｏｏｔｈを併用する場合にも相互干渉が起こりうる。その際には、５ＧＨｚ帯を使用する無線ＬＡＮ、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｎ／ａｃ等を利用することによって、２．４ＧＨｚ帯で動作するＢｌｕｅｔｏｏｔｈとの干渉を回避することが可能となる。

また、無線ＬＡＮとの干渉が懸念されるシステムとして、５ＧＨｚ帯を使用するレーダーシステムが存在する。例えば、気象レーダー装置は、アンテナから電波を発し、雨や雲などにより反射された電波を受信することで雨や雲などの状態を観測しているため、非常に感度の高い受信機を有している。同様に、航空レーダー、軍事レーダー等においても非常に感度の高い受信機を有している。無線ＬＡＮシステムなどの通信システムが上記レーダーの発するレーダー波の周波数を含むような通信チャネルを使用しているとレーダー装置、特に受信機への干渉が考えられる。

例えば、５ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮにおいては、上記レーダーとの干渉が課題となっており、相互運用性を確保するためにＤＦＳ（Dynamic Frequency Selection）、ＴＰＣ（Transmitter Power Control）と呼ばれるレーダー検出機能ならびに検出時のチャネル移行機能（あるいは運用停止機能）を備える必要がある。具体的には、Ｗ５２（5.15〜5.25GHz），Ｗ５３（5.25〜5.35GHz），Ｗ５６（5.47〜5.725GHz）と呼ばれる周波数帯域のうち、Ｗ５３，Ｗ５６を使用する際には、ＤＦＳ機能とＴＰＣ機能の具備が必須となっている。

従来のＤＦＳでは、運用前モニタリング（Channel Availability Check）として、ネットワーク開設前に送信を行わずチャネルを６０秒間モニタリングすることで、レーダー波の有無をチェックする。運用中には、運用中モニタリング（In-Service Monitoring）として、通信しながら継続してレーダー波をモニタリングし、仮にレーダー波を検出した場合には、チャネル立ち退き時間（Channel Move Time）内（１０秒以下）に、当該チャネルでの送信を完全に停止させる（通信を停止する）か、干渉のない別チャネルに切り替えて通信を継続する。なお、レーダー波が検出されたチャネルでは３０分間以上通信を行うことが出来ない。複数のサポート通信チャネルを持つ５ＧＨｚ帯を利用する無線ＬＡＮシステムでは、干渉のない別周波数チャネルを検索し、移動することになるため、検索に時間を要する。

そのため、５ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮを搭載する無線通信システムを用いて、映像データの様な大容量データをリアルタイムで伝送する場合には、映像データの伝送中に通信チャネルを変更することにより、変更時の映像データの伝送が途切れ、映像の受信機側において映像が乱れたり、映像が停止したりと言ったが不具合があった。この問題に対し、通信の最中に通信チャネルの変更が必要とならないように、事前にレーダー装置への干渉を起こさない通信チャネルを選択することで、映像の乱れ、映像の停止等の不具合のない映像伝送を実現する方法が検討されている（例えば、特許文献４参照）。

国際公開第２０１１／０８３５６８号 特開２０１０−２７８７６４号公報 特開２０１１−１４２５６２号公報 特開２００７−０５３７２６号公報

Bluetooth,"Specification of Bluetooth System Covered Core Package Version : 3.0+HS", 21 April 2009. IEEE, "IEEE Std IEEE802.11-2012"

上述した、５ＧＨｚ帯を使用する無線ＬＡＮに関するＤＦＳ機能，ＴＰＣ機能および特許文献４に記載の方法は、屋内外の静止環境で使用される前提で開発されてきた。そのため、これらの機能や方法を移動環境下での通信に適用した場合、問題が発生する。例えば、自動車のような移動体において５ＧＨｚ帯無線ＬＡＮを使用する場合、自動車の移動先によっては、同一周波数帯を使用する気象レーダー、軍事レーダー、航空レーダー等へ干渉を引き起こす可能性がある。一例として、送迎のために自動車が空港に停車しているとき、あるいは空港内を走行しているとき、車内の無線通信の電波と電波到達範囲内にある空港レーダー局が送受信する電波のチャネルが一致したり、チャネル幅が一部重なったりすると、両者或いはどちらかの無線通信が干渉の影響を受ける。空港に限らず、空港を見通せる高台や、軍事基地、気象レーダー設置場所周辺などでも、レーダーを利用している建物や敷地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。したがって、無線ＬＡＮの基地局が固定されている場合は、基地局セットアップ時に前記ＤＦＳ機能を行うことで、以降はレーダー波との干渉を回避した通信が可能となるが、基地局が移動する場合は近傍のレーダー局が入れ替わることや、移動に伴いレーダー波を検出する場合があるため、干渉波となるレーダー波（他システムから放射される電波）を随時検索する必要がある。また、レーダー波検索中は通信が中断されるため、基地局が移動する場合には、一定時間以上の通信中断が発生してしまうという問題がある。当然ながら、中断時間は短い方が望ましい。

特許文献３の技術は同一周波数帯（２．４ＧＨｚ帯）を使用する他の無線ＬＡＮシステムとの干渉を回避するためのものであり、Ｂｅａｃｏｎ等の報知信号を比較的簡単に受信し、相互干渉の無線ＬＡＮを検出する。しかし、放射方向や、放射周期が変動する、レーダーの様な他システムを考慮したものではなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、自動車等の移動体に搭載された場合に、同一周波数帯を使用している、レーダー等の他のシステムとの干渉を低減可能な無線通信装置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、少なくとも５ＧＨｚ帯を使用した無線通信が可能な通信手段と、自装置の現在位置を検出する現在位置検出手段と、前記通信手段が通信中の場合に、５ＧＨｚ帯を使用しかつ静止状態で電波を送受信する他システムから送信された電波の到達範囲に関する情報である他システムデータと、地図データと、前記現在位置検出手段により検出された現在位置とに基づいて、前記通信手段が使用しているチャネルの切り替えが必要か否かを判定し、チャネルの切り替えが必要な場合には、さらに、切り替え先チャネルを自ら選択するまたは前記通信手段に選択させるチャネル切り替え制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明にかかる無線通信装置は、他のシステムとの干渉回避や干渉低減を実現できるとともに、干渉回避のためのチャネル切り替え時における通信中断時間を短縮できるという効果を奏する。

図１は、無線通信装置としての車載端末の構成例を示す図である。 図２は、車載端末の通信環境の一例を示す図である。 図３Ａは、干渉データの一例を示す図である。 図３Ｂは、干渉データの一例を示す図である。 図４は、車載端末とカーナビゲーションシステム等が連携して行うルート案内の一例を示す図である。 図５は、車載端末の運用例を示す図である。 図６は、車載端末におけるチャネル切り替え動作手順の一例を示すフローチャートである。

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．
本実施の形態では、本発明にかかる無線通信装置として、自動車に搭載された状態で無線通信を行う車載端末を例に説明する。図１は、本実施の形態の車載端末の構成例を示す図である。

図１に示すように、本実施の形態の車載端末１は、現在位置検出部１１と、自端末の移動速度（車載端末１が搭載された自動車の速度）を検出する車速検出部１２と、自端末の無線通信圏と他システムの装置の無線通信圏の重複状態を予測する無線通信圏予測部１５と、少なくとも５ＧＨｚ帯を利用する無線通信部１６と、携帯電話（３Ｇ、ＬＴＥ）やＷｉＭａｘ、ＰＨＳなどを使用して広域無線通信を行う広域無線通信部１７と、を備える。

無線通信圏予測部１５は、内部（車載端末１）で保持している干渉データ１３または外部で保持されている干渉データ１３と、内部で保持している地図データ１４とを利用して、他システムの無線通信圏を予測する。無線通信圏は他システムの通信装置から送信された電波の電力レベルが一定値以上のエリアを示す。無線通信圏は、この圏内で通信を行った場合には他システムとの間で相互干渉が発生する可能性の高いエリアである。外部のネットワークで保持されている干渉データ１３、すなわち、例えばインターネット１８上のデータベースサーバ１９で保持されている干渉データ１３は、広域無線通信部１７が電波５を送受信することにより取得する。なお、広域無線通信部１７は、３Ｇ、ＬＴＥ、ＷｉＭａｘ、ＰＨＳ等のインタフェースに限らず、例えば携帯電話等にＵＳＢで接続するものや、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈのＤＵＮ（Dial-Up Network）プロファイル，ＰＡＮ（Personal Area Networking）プロファイル等を使用して広域ネットワークに接続するようなものや、Ｗｉ−Ｆｉテザリング等で接続するものでも良い。本実施の形態は広域無線通信部の実現方法を限定するものではない。

ここで、車載端末１の全体動作について簡単に説明する。車載端末１において、チャネル切り替え制御手段として動作する無線通信圏予測部１５は、所定のタイミングで、現在位置検出部１１で検出された現在位置、地図データ１４および干渉データ１３（詳細については後述する）に基づき、５ＧＨｚ帯の電波を使用するシステムが周囲に存在しないかどうか、具体的には、無線通信部１６が５ＧＨｚ帯の電波を送信した場合に干渉を受けるシステムが存在しないかどうかを確認する。現在位置、地図データ１４および干渉データ１３に加え、車速検出部１２による速度と、現在位置検出部１１による検出結果履歴に基づき算出した進行方向とを考慮して、干渉を受けるシステムの有無を判別するようにしてもよい。干渉を受けるシステムを検出した場合には、無線通信部１６に対し、検出したシステムに干渉を与える電波を送信しないよう指示する。この指示を受けた場合、無線通信部１６は、５ＧＨｚ帯を使用した通信を停止する（通信開始前に指示を受けた場合には通信を開始しないようにする）。５ＧＨｚ帯以外を使用した通信が可能な場合など、無線通信圏予測部１５により検出されたシステムに干渉を与えない周波数チャネルを使用可能な場合には、干渉を与えない周波数チャネルの使用に切り替える。なお、無線通信部１６は、上記指示を受けた場合、まず、自身の通信により干渉を受けるシステムが実在しているかどうかを確認するためのモニタリングを行い、実在していることが確認できた場合に通信の停止や周波数チャネルの切り替えを行うようにしてもよい。モニタリングを行うようにした場合、干渉を受けるシステムが存在していないにもかかわらず通信を停止する、または周波数チャネルを切り替えるなどして、不必要にスループットの低下や伝送遅延を引き起こしてしまうのを防止できる。また、無線通信部１６は、通信を行っていない場合、所定のタイミングで５ＧＨｚ帯を使用しているシステムをモニタリングする（すなわち、他のシステムから送信された５ＧＨｚ帯の電波をモニタリングする）。なお、無線通信圏予測部１５から指示を受けた場合にもモニタリングを行う。モニタリングの結果、５ＧＨｚ帯を使用しているシステムを検出した場合には、検出したシステムの情報を収集し、干渉情報として無線通信圏予測部１５へ通知する。無線通信圏予測部１５は、無線通信部１６から干渉情報を受け取った場合には、現在位置や現在時刻の情報とともに干渉データ１３に登録する。

このように、車載端末１は、現在位置や地図データ１４、干渉データ１３などに基づいて、５ＧＨｚ帯を使用して通信を行った場合に干渉を受ける他のシステムが存在するかどうかを監視するとともに、所定のタイミングで実際にモニタリングを行い、５ＧＨｚ帯を使用する他のシステムを検出した場合には、検出したシステムの情報を収集し、干渉データ１３を更新する。また、干渉を受ける他のシステムが存在している場合には、干渉を与える周波数チャネルを使用した通信を行わない。この結果、５ＧＨｚ帯を使用している他のシステム（気象レーダー、航空レーダー、軍事レーダー等）への干渉が低減される。なお、他システムのモニタリングは、移動中においてのみ実行するようにしてもよい。静止状態の場合にはモニタリングによって他システムが検出される可能性が低いため、モニタリングを中止しても問題にはならない。中止することにより処理負荷や消費電力の低減が図れる。また、モニタリングを実行する頻度（周期）は、移動速度に応じて適宜変更してもよい。例えば、高速移動中は実行頻度を高くし、低速移動中は実行頻度を低くする。この場合にも処理負荷と消費電力を低減できる。

図２は、車載端末１の通信環境の一例を示す図である。図２では、図１に示されたものと同じ構成要素に同一の符号を付している。図２に示したように、本実施の形態では、車両３に車載端末１が搭載されている場合を想定する。車載端末１は、他の端末である車載通信装置２−１および２−２との間で電波４を送受信し、これらの端末と通信する。車載端末１と他の端末（車載通信装置２−１，２−２）は５ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮを使用して通信するものとする。

図１，図２に示した車載端末１の各部の動作、および動作で使用する情報について説明する。現在位置検出部１１は、例えば、車両３に搭載されているＧＰＳ（Global Positioning System）受信機（図示せず）または自身（車載端末１）が備えるＧＰＳ受信機（図示せず）を利用して、自身の現在位置の情報（緯度経度の座標並びに高度）を収集する。収集した現在位置情報は無線通信圏予測部１５へ渡す。なお、車両３の位置を自身の位置として代用してもよい。位置情報の収集方法は、これに限らず、例えば外部から通信により取得する方法など、他の方法としても良い。その際、広域無線通信部１７経由で取得しても良い。無線通信部１６が車外のホットスポットと接続している場合には、そちらを利用しても構わない。

車速検出部１２は、自車載端末の移動速度として車両３の速度を検出し、検出した速度を示す速度情報を無線通信圏予測部１５へ渡す。

他システムデータである干渉データ１３は、車載端末１の無線通信部１６と同様に５ＧＨｚ帯を利用し、無線通信部１６が通信を行うことにより干渉を受ける他のシステム（例えば、気象レーダー、軍事レーダー、航空レーダー等）に関する情報である（図３Ａ，図３Ｂ参照）。図３Ａ，図３Ｂに例示した干渉データ１３の詳細については別途説明するが、干渉データ１３には、他システムのレーダー位置（座標、高さ、仰角、等を含む）、時刻と探索方向を含むレーダー探索周期（レーダーが対象物の探索を実行する時刻、探索を行う方向、実行周期）、周波数帯、周波数帯域幅、等の情報が含まれている。なお、干渉データ１３は、車載端末１内の記憶装置に予め保存されていても良いし、通信により外部から取得しても良い。外部から取得する場合、広域無線通信部１７経由で取得しても良いし、無線通信部１６が車外のホットスポットと接続している場合には、そちらを利用して取得しても構わない。更には、予め保持されていた情報と外部から取得された情報を組み合わせて干渉データ１３として使用しても良い。また、無線通信部１６が収集したレーダー情報（モニタリングで検出した他のシステムに関する情報）を外部のネットワークにアップロードすることで、同じ機能を有している他の車載端末と干渉データを共有するようにしてもよい。無線通信部１６を通じてレーダー情報を検出する動作については別途説明する。また、干渉データ１３には、干渉が発生しないチャネル情報もクリアチャネルデータとして同様に登録する。干渉が発生しないチャネル情報は別のデータベースとして登録してもよい。

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、例えば、建物の位置（緯度・経度を示す座標）、建物の名称、建物の種類、建物の高さ、建物の面積等が含まれている。この地図データ１４は、車載端末１内の記憶装置に予め保持されていても良いし、通信により外部から取得しても良い。更には、予め保持されていたデータと外部から取得したデータを組み合わせて使用しても良い。地図データ１４は、無線通信圏予測部１５による他システムの検出動作において使用される。地図データ１４を用いた他システムの検出動作では、例えば、現在位置の周辺の建物の名称に「空港」「基地」などのキーワードが含まれれば、周辺にレーダーが存在していると判断する。

ここで、車載端末１とカーナビゲーションシステムなどのルート案内機能を備えた装置を連携させた場合、車内で使用する５ＧＨｚ帯無線ＬＡＮの利用を他システムとの干渉を回避する目的で停止する必要がないように、予めルートを設定することが可能となる（図４参照）。すなわち、車載端末１は、干渉データ１３等に基づいて、周囲のレーダーとの干渉が発生するエリアを特定し、ルート案内機能では、車載端末１により特定されたエリア（干渉が発生するエリア）の走行を回避するように、案内ルートを決定する。なお、車載端末１は、現在位置を基準とした一定範囲内でレーダーとの干渉が発生するエリアを特定する。干渉データ１３に基づいて特定したエリアを回避するようにして行うルート案内については別途説明する。

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、移動方向、干渉データ１３等に基づいて、他システムの無線通信圏が自身の無線通信圏に重なるかどうか（干渉が発生する可能性があるかどうか）を判定する。

無線通信圏予測部１５は、上記判定において、他システムの無線通信圏内（他システムからのレーダー波が到達する範囲内）、もしくは他システムの無線通信圏の境界近傍に自身がいると判断した場合には、さらに、レーダー波の検知／探索を行う。レーダー波の検知／探索は無線通信部１６を使用して行う。レーダー波の検知は一定時間にわたって実行する。例えば、レーダーが電波を放射して対象物を探索する動作の実行周期に一定値（１以上の整数）を乗算したものとする。実行周期は干渉データ１３に登録されている情報の一つである。また、所定のタイミングで実行する他システムのモニタリングにおいて、干渉データ１３に登録されていない新たなレーダーを検出した場合、無線通信部１６は、検出したレーダーの無線通信圏に関連する情報（干渉データ１３に登録する情報）を収集する。収集した情報は無線通信圏予測部１５に渡され、無線通信圏予測部１５は、無線通信部１６で収集された情報を干渉データ１３に登録する。このとき、地図データ１４や現在位置などに基づいて算出したレーダー位置も登録する。また、現在位置の周辺に存在している建築物等の遮蔽物の情報も併せて登録することが望ましい。例えば、トンネル走行時や、大規模商業施設等がレーダーと自身の間に存在する場合には、レーダー波の到達範囲内に自身が存在したとしても、レーダーに自身の通信が干渉を与えないものとして、車両３内の通信を継続することが可能となる。そのため、レーダー周辺でも通信継続可能であることがわかるように、建物などの遮蔽物の情報も併せて登録しておくとよい。遮蔽物の情報そのものではなく、遮蔽物が存在していることによる無線通信圏への影響が判別可能な情報を登録しても構わない。

無線通信圏予測部１５は、無線通信圏の重複の有無に加え、現在時刻、干渉データ１３に保持されるレーダー探索周期等に基づいて、レーダーの運用時間内か否かを判定するようにしてもよい。その場合、例えば、低周期で使用されるレーダーに対しては、レーダー運用時間外であれば、レーダー波の探索を行ってレーダーが運用されていないことを確認した後、無線通信部１６による５ＧＨｚ帯を使用した通信を行うことが可能となる。

無線通信部１６は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｎ／ａｃ等の５ＧＨｚ帯を利用する無線ＬＡＮ通信機であり、車両３内の無線通信端末２−１および２−２と無線通信を行う。また、無線通信部１６は、自身の無線通信圏内に他のシステム（レーダー等）の無線通信圏が重なっている可能性があると無線通信圏予測部１５で判定された場合に、自身の無線通信が干渉しているどうかを調査する干渉検出処理を行う。無線通信部１６は、干渉を検出した場合には、干渉した周波数チャネル情報、干渉源からの受信電力値等の情報を干渉情報として無線通信圏予測部１５に通知する。この通知を受けた無線通信圏予測部１５は、無線通信部１６から取得した干渉情報を干渉データ１３に登録する。本方式によれば、干渉となりうるレーダーの設置位置が予め分かっている場合、干渉データ１３に登録されていない新たな干渉源を検出した場合の何れにおいても、取得した干渉情報を干渉データ１３に登録するので、現在位置において自身の無線通信が他システムに干渉を与えるか否かを判定することが可能となる。

無線通信部１６は、５ＧＨｚ帯を使用した通信中においても同一周波数帯を使用中の他のシステムが周囲に存在しないかどうか、定期的に確認する。確認の結果、他無線通信システム（レーダー）を検出した場合には、従来のＤＦＳ機能の手順に従って現在の周波数チャネルでの通信を停止し、干渉のない周波数チャネルに移動するか、移動先の周波数チャネルがない場合には、通信を停止する。なお、この際、干渉データ１３を参照し、クリアチャネルデータが存在している場合には、クリアチャネルデータが示す周波数チャネルを移動先として選択する。移動先の周波数チャネルにおいても同一周波数帯を使用中の他のシステムが周囲に存在しないかどうかを確認する動作を継続する。

ここで、干渉データ１３について詳しく説明する。図３Ａ，図３Ｂは、干渉データ１３の一例を示す図である。図示したように、干渉データ１３に含ませる情報は、例えば、「設置位置」、「検出位置/検出座標」、「種別」、「検出/更新日時」、「周波数帯域」、「許容信号強度」、「受信電力値」、「信号出力」、「到達距離」、「周期/方向」、「クリアチャネルリスト/優先度」とする。なお、干渉データ１３に含ませる情報はこれらに限定されない。車載端末１の現在位置において、５ＧＨｚ帯を利用している他のシステムとの間で干渉が発生する可能性があるか否かを判別できるのであればどのような情報を含んでいてもよい。少なくとも、他システムのレーダーの無線通信圏を特定可能な情報が含まれていればよい。

「設置位置」は、干渉源となるレーダー局の設置位置を示す。この情報は所定の方法で予め取得し、保持しておく。例えば、地図データ１４に基づいてレーダーの設置位置を取得する。「検出位置/検出座標」は、車両３（自車両）または他車両がレーダー局を検出した位置を示す。「種別」は、レーダーの種別（航空レーダー、軍事レーダー、気象レーダー等）を示す。「検出／更新日時」は、レーダー局を新たに検出し、当該レーダー局に関する情報を登録した日時、または、過去に検出済みのレーダー局（干渉データ１３への情報登録が済んでいるレーダー局）を再検出し、当該再検出したレーダー局に関する登録済みの情報を更新した日時を示す。「周波数帯域」は、レーダー局が使用する周波数帯域および帯域幅を示す。「許容信号強度」は、レーダー局が相互干渉と判断する信号電力量を示す。レーダー局は、許容信号強度を超える信号を受信すると相互干渉発生と判断する。「受信電力値」は、レーダー波の受信電力量を示す。「信号出力」は、レーダー波の送信出力を示す。「到達距離」は、レーダー波の到達距離を示す。この到達距離と上記の設置位置情報とを使用することにより、レーダー波の到達範囲である無線通信圏を把握することができる。「周期/方向」は、レーダーの運用周期（レーダー波が送信される周期）および運用時の指向性（レーダー波が送信される方向）を示す。「クリアチャネルリスト/優先度」は、レーダー局からのレーダー波との間で干渉しない無線周波数帯（干渉しないチャネルであるクリアチャネルのリスト）と各クリアチャネルの使用優先度を示す。使用優先度は、例えば、当該チャネル（周波数）で受信する雑音電力が低いものほど高くなるように決定する。なお、干渉データ１３が他の情報を含むようにしても構わない。

図３Ａは、無線局の開設状況などを元に予め作成された情報のみが登録された干渉データ１３の例を示している。一方、図３Ｂは、無線局の開設状況などを元に予め作成された情報と、車載端末１が収集した情報とが登録された干渉データ１３の例を示している。

図３Ｂに示した干渉データ１３は、車載端末１がレーダー局を検出するごとに、検出したレーダー局の情報を収集して追加登録するようにして得られたものである。車載端末１において、無線通信部１６は、５ＧＨｚ帯を使用しているレーダー局の検出動作実行指示を無線通信圏予測部１５から受けた場合、または、所定のタイミングで自律的に、レーダー局を探索する。無線通信部１６は、レーダー局を検出した場合、さらに、検出したレーダー局に関する情報（干渉データ１３に登録する情報）を収集する。情報収集が終了すると、収集した情報を無線通信圏予測部１５に渡す。無線通信圏予測部１５は、受け取った情報を干渉データ１３に登録する。このとき、「検出位置/検出座標」、「受信電力値」等に基づいて、受け取った情報が、同じ位置において過去に検出済みのレーダー局に関する最新の情報かどうかを確認し、最新情報の場合には、当該レーダー局を過去に検出した際に登録した情報に対し、上書き登録する。なお、無線通信部１６による探索において、検出したレーダー局に関する情報を収集する際に、相互干渉とならないチャネルも併せて検索し、相互干渉とならないチャネルを検出した場合には、検出したチャネルをクリアチャネルリストに登録するようにしてもよい。また、無線通信部１６による探索において複数のレーダー局が検出された場合には、一つのレコードとして登録しても良いし、個別のレコードとして登録してもよい。個別のレコードとして登録する場合には、例えばクリアチャネル情報には、検出した複数レーダー局のいずれにおいても使用されないチャネルを登録する。また、検出したレーダー局が事前にデータベースに登録されていないレーダー局であれば、未登録のレーダー局として干渉データ１３に登録する。既に説明したように、干渉データ１３は、車載端末１の広帯域無線通信部１７、あるいは無線通信部１６を介してインターネット１８上のデータベースサーバ１９に保存し、他車両（他の車両の車載端末）が利用できるようにしてもよい。

なお、図３Ｂにおいて、「未登録レーダー局の検出情報」が新たに検出されたレーダー局の情報である。

次に、干渉データ１３に基づいて特定したエリアを回避するようにして行うルート案内について、図４を参照しながら説明する。図４は、車載端末１とカーナビゲーションシステム等が連携して行うルート案内の一例を示す図である。

図４には、出発地５１と、到着地５２と、図１に示した車載端末１を備えた車両３と、車両３が備えた車載端末１の無線通信部１６が送信する電波の到達範囲である電波干渉範囲を示す無線通信圏５７と、矩形で示した複数の建物５３と、レーダー等の他システムの無線通信圏５４Ａ、５４Ｂおよび５４Ｃと、従来のルート案内結果５５と、他システムの無線通信圏５４Ａ、５４Ｂおよび５５Ｃと無線通信圏５７との相互干渉を回避しつつ、距離や時間、燃費等を最小にするルート案内結果５６と、が示されている。なお、従来のルート案内結果５５とは、車載端末１と連携せずに行ったルート案内結果、すなわち、車載端末１の無線通信部１６が送信する電波と他システムが送信する電波の干渉を考慮せずに行ったルート案内結果である。例えば交差点数が少なく時間最短ルートであった、従来のルート案内結果５５では、レーダー局が無線通信圏５４Ａおよび５４Ｂを通過することになり、車両３が備えている車載端末１は、自身の無線通信圏５７と他システムの無線通信圏（無線通信圏５４Ａ，５４Ｂ）が重複する場合には、通信を取りやめる必要があった。これに対して、本実施の形態を適用した場合のルート案内では、車載端末１が無線通信圏予測（干渉データ１３に基づく他システムの無線通信圏の予測）を行って各レーダー局の無線通信圏５４Ａ、５４Ｂおよび５４Ｃを検出し、この検出結果を考慮してルート案内結果５６を導き出す。そのため、ルート案内結果５６に従って走行することにより、車両３の５ＧＨｚ帯で動作する無線ＬＡＮを継続して利用することが可能となる。なお、本実施の形態を適用したルート案内において、走行距離や走行時間が極端に長くなる場合には、他システムとの干渉発生頻度がなるべく低くなるように、かつ走行距離や走行時間が極端に長くならないように考慮した案内を行うようにしてもよい。干渉を考慮しない従来のルート案内と干渉を考慮する本実施の形態のルート案内とをユーザが選択できるようにしてもよい。

次に、車載端末１の動作の具体例について、図５を用いて説明する。図５は車載端末１の運用例を示す図である。図５には、車載端末１が搭載された車両３、レーダー局３１、レーダー局３１から送信された電波の到達範囲を示す無線通信圏５４、車載端末１から送信された電波の到達範囲を示す無線通信圏５７、レーダー局３１から送信された電波を遮蔽する建物５８、レーダー局３１から送信された電波が建物５８により遮蔽され、干渉が発生しない範囲を示す非無線通信圏３３、が示されている。また、車両３が西から東へ向かって走行する際の走行位置に応じた使用周波数帯も示されている。レーダー局３１は、対象物の探査方向（レーダー波の送信方向）を定期的に回転しながら運用するレーダー局である。なお、図示したレーダー局３１以外のレーダー局は車両３の周囲に存在しないものとする。

図５の例では、車載端末１は、搭載されている車両３が東方向に移動し、レーダー局３１との干渉が発生する位置に近づいたことを検出すると、使用する周波数帯を「周波数帯（ＣＨ ｃ＿２０）」から「周波数帯（ＣＨ ｃ＿１）」に変更して通信を継続する。

車載端末１は、時刻ｔ１においては、レーダー局３１から十分に離れており干渉が発生しない（無線通信圏５４と５７が重なっていない）エリアである<1>干渉エリア外に位置している。このとき、車載端末１の無線通信部１６は周波数帯（ＣＨ ｃ＿２０）を使用し、図２に示した車載通信装置２−１や２−２と通信している。

その後、車両３が東に向かって走行し、時刻ｔ２の時点でレーダー局３１からの電波が到達する無線通信圏５４の境界に差し掛かる。ここで、本来であればレーダー局３１の無線通信圏５４と車両３の無線通信圏５７が重複するため相互干渉が発生するが、車載端末１の無線通信圏予測部１５は、干渉データ１３および地図データ１４に基づいて、レーダー局３１と建物５８の位置関係、およびレーダー局３１の無線通信圏５４を特定し、さらに、現在位置検出部１１から通知される現在位置に基づいて、自身（車載端末１）が非無線通信圏３３に位置している（<2>干渉回避エリアに位置している）ことを把握する。そのため、周波数帯（ＣＨ ｃ＿２０）を継続して使用しても問題ないと判断する。この結果、無線通信部１６は、使用周波数帯を切り替えずに通信を継続する。

車両３がさらに移動し、時刻２−Ａの時点において、車載端末１の無線通信圏予測部１５は、このまま移動を続けると非無線通信圏３３が終了し、無線通信圏５４（<3>干渉エリア）に進入することを、現在位置検出部１１から通知される現在位置、干渉データ１３および地図データ１４に基づいて検出する。この結果、無線通信圏予測部１５は無線通信部１６に対して使用周波数帯の変更を指示する。ここで、現在位置周辺においてレーダー局３１との干渉が発生しないチャネルであるクリアチャネルの情報が干渉データ１３に登録されている場合、無線通信圏予測部１５は、クリアチャネルの中の一つを優先度に従って選択し、選択したチャネルに切り替えるよう、無線通信部１６に指示を出す。なお、例えば、切り替え方法としてはＩＥＥＥ８０２．１１ｈ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｙ等に記載のチャネル切り替え方法を利用することにより、通信が中断するのを回避しつつ動作チャネルを切り替えることが可能である。図５の例では、無線通信圏予測部１５が無線通信部１６に対してクリアチャネルの中の一つである周波数帯（ＣＨ ｃ＿１）への切り替えを指示し、この指示に従って無線通信部１６が使用周波数帯を切り替えて通信を継続している。一方、干渉データ１３にクリアチャネル情報が登録されていない場合、無線通信部１６は、<3>干渉エリアに進入後、干渉が発生しないチャネルを検索し、該当チャネルを発見できた場合にはこのチャネルを使用して通信を継続する。また、発見したチャネルをクリアチャネルとして無線通信圏予測部１５に通知し、通知を受けた無線通信圏予測部１５は、クリアチャネル情報を、現在位置の情報などとともに、干渉データ１３に登録する。

なお、レーダー局３１の運用時間の情報が干渉データ１３に登録されており、かつ時刻ｔ２−Ａにおいては運用時間外であることが明らかな場合、無線通信圏予測部１５は、周波数帯（ＣＨ ｃ＿２０）を継続して使用しても問題ないと判断する。

車両３がさらに移動すると、時刻ｔ４において、車両３がトンネル内に入ることにより、レーダー局３１の無線通信圏５４内を走行中であるものの、相互干渉が起きなくなる。そのため、レーダー局３１が使用中の周波数帯（ＣＨ ｃ＿２０）を利用することも可能となる。なお、干渉データ１３にトンネルによりレーダー局３１と干渉にならないことがクリアチャネル情報に含まれていなければ、この位置におけるクリアチャネルの情報として、周波数帯（ＣＨ ｃ＿２０）を干渉データ１３に追加登録する。また、干渉データ１３をインターネット１８上のデータベースサーバ１９で管理し、他の通信装置との間で共有する構成としている場合、無線通信圏予測部１５は、広域無線通信部１７あるいは無線通信部１６を介して、クリアチャネル情報をデータベースサーバ１９に登録する。

次に、車載端末１におけるチャネル切り替え動作の詳細について、図１、図２および図６を用いて説明する。図６は、車載端末１におけるチャネル切り替え動作手順の一例を示すフローチャートである。

初期状態として、車載端末１の無線通信部１６は、５ＧＨｚ帯を使用して、無線通信端末２−１および２−２と通信を行っている（ステップＳ１０）。この状態において、無線通信部１６が、自身と同じ周波数帯を使用している他のシステム（レーダー局など）を検出すると、検出したシステムの情報を収集し、無線通信圏予測部１５へ通知する。この通知を受けた無線通信圏予測部１５は、受け取った情報を確認し、干渉データ１３に未登録の他システム（新規干渉源）が検出されたと判断すると（ステップＳ１１）、干渉データを確認し、現在位置において、他システムとの間で干渉が発生しないクリアチャネルが存在しているかどうかを確認する（ステップＳ１２）。

クリアチャネルが存在している場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、無線通信圏予測部１５は、無線通信部１６に対してクリアチャネルへの切り替えを指示し、無線通信部１６は、無線通信端末２−１および２−２との通信で使用するチャネルを指示されたクリアチャネルへ切り替える動作を開始する（ステップＳ１３）。切り替え動作においては、まず、クリアチャネルでの運用を開始しても問題が無いかどうかを確認するために、運用前サーチを行う（ステップＳ１４）。このとき、指示されたクリアチャネル以外にも使用可能なチャネル（ステップＳ１１で検出した他システムとの間で干渉が発生しないチャネル）が存在していないかどうかを確認する。確認の結果、使用可能なチャネルが存在している場合には、それらを無線通信圏予測部１５へ通知する。この通知を受けた無線通信圏予測部１５は、通知されたチャネルを新たに検出されたクリアチャネルとして、現在位置情報などと対応付けて干渉データ１３に登録する（ステップＳ１５）。無線通信部１６は、ステップＳ１４の運用前サーチが終了すると、クリアチャネルの運用に切り替え、通信を継続する（ステップＳ１６）。なお、無線通信圏予測部１５から通知されたクリアチャネルが、実際には干渉を引き起こすチャネルであることを運用前サーチにおいて検出した場合、干渉を引き起こさない他のチャンネルが存在していれば、このチャネルの運用に切り替える。干渉を引き起こさない他のチャネルが存在しなければ、通信を終了する。

なお、本実施の形態では、無線通信部１６は、少なくとも５ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ通信が可能なものとしているが、例えば、無線通信部１６，無線通信端末２−１および２−２が５ＧＨｚ帯の他に、２．４ＧＨｚ帯や６０ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ通信も可能な場合には、ステップＳ１４の運用前サーチにおいて、５ＧＨｚ帯を対象としたサーチに加えて、２．４ＧＨｚ帯や６０ＧＨｚ帯を対象としたサーチも併せて実行するようにしてもよい。このとき、２．４ＧＨｚ帯や６０ＧＨｚ帯を対象としたサーチは、５ＧＨｚ帯でのサーチにおいて、使用可能なチャネル（検出した他システムとの間で干渉が発生しないチャネル）を発見できなかった場合にのみ行うようにしてもよい。また、ステップＳ１４およびＳ１５は、指示されたクリアチャネルを使用した場合に他のシステムとの干渉が発生しないことが明らかな場合、省略しても構わない。例えば、過去に検出したことがある他システムを再検出した場合であり、かつ前回検出してからの経過時間が短い場合（例えば数日以内の場合）には、ステップＳ１４およびこれに続くステップＳ１５を省略する。これらのステップを省略した場合、チャネル切り替え時の通信中断時間を短縮化できる。

一方、クリアチャネルが存在しない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、無線通信圏予測部１５は、無線通信部１６に対してクリアチャネルを通知することなく、他のチャネルへの切り替えを指示する。この指示を受けた無線通信部１６は、空きチャネルサーチを行い、ステップＳ１１で検出した他システムとの間で干渉が発生しない空きチャネルがあるかどうか、確認する（ステップＳ１７）。なお、空きチャネルサーチにおいては、５ＧＨｚ帯以外の使用可能周波数帯（２．４ＧＨｚ帯や６０ＧＨｚ帯）を対象に加えても構わない。空きチャネルが見つかった場合（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）、発見した空きチャネル（複数の場合もある）を無線通信圏予測部１５へ通知する。この通知を受けた無線通信圏予測部１５は、通知された空きチャネルを現在位置におけるクリアチャネルとして、現在位置情報などと対応付けて干渉データ１３に登録する（ステップＳ１９）。また、無線通信部１６は、ステップＳ１７で発見した空きチャネルの中の一つを選択し、選択したチャネルの運用に切り替え、通信を継続する（ステップＳ２０）。

ステップＳ１７の空きチャネルサーチの結果、空きチャネルが見つからなかった場合には（ステップＳ１８：Ｎｏ）、無線通信部１６は、サーチにより得られた情報を干渉チャネル情報として無線通信圏予測部１５へ通知し、無線通信圏予測部１５は、通知された干渉チャネル情報を干渉データ１３に登録する（ステップＳ２１）。５ＧＨｚ帯以外の使用可能な周波数帯も含めた全てのチャネルについてサーチを行い、その結果、空きチャネルが一つも見つからなかった場合には、運用を停止して通信を終了する（ステップＳ２２：Ｙｅｓ、ステップＳ２３）。通信を終了した後、所定のタイミングで空きチャネルのサーチを再度実行し、空きチャネルを発見できた場合は通信を再開するようにしてもよい。

上記ステップＳ１１における新規干渉源の検出は無線通信部１６が行う処理であるが、これと並行して、無線通信圏予測部１５は、現在位置検出部１１から取得した現在位置情報、車速検出部１２から取得した移動速度情報、干渉データ１３および地図データ１４に基づいて、既に検出済みの干渉源（他システムの無線通信圏）に近づいたかどうかを監視している。そして、他システムの無線通信圏への接近を検出すると（ステップＳ３０）、無線通信部１６が現在使用しているチャネルの継続使用が可能かどうか、すなわち、接近している他システムとの間で干渉が発生しないチャネルを使用中かどうかを確認する（ステップＳ３１）。継続使用が可能な場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、チャネル切り替え等は行わずに運用（通信）を継続する（ステップＳ３２）。一方、継続使用が不可能な場合には（ステップＳ３１：Ｎｏ）、上述したステップＳ１２およびこれに続く処理を実行する。

このように、本実施の形態の無線通信装置（車載端末１）は、所定の方法で取得して保持しておいた、干渉が発生する他のシステムの情報である干渉データ、地図データ、自身の現在位置および移動速度に基づいて、他のシステムとの間で通信干渉が発生する可能性があるかどうか判定し、干渉の可能性がある場合には、干渉が発生しないへの切り替えを実行することとした。また、チャネル切り替え時などに実施したチャネルサーチにおいて、干渉が発生しないチャネルを発見した場合には、その地点（チャネルサーチを実行した位置）で干渉を引き起こすおそれのない使用可能チャネル（クリアチャネル）として記憶しておき、将来、同じ場所を通過する際のチャネル切り替え必要性判定、および、チャネル切り替えが必要な場合の切り替え先候補選択で参照することとした。これにより、レーダー等の他のシステムとの干渉回避や干渉低減を実現できる。加えて、干渉回避のためのチャネル切り替え実行時には切り替え先のチャネルを効率的に決定することができ、チャネル切り替え時における通信中断時間を短縮できる。

また、チャネルサーチを実行して収集した干渉情報（チャネルサーチで発見した他システムに関する各種情報）を外部ネットワーク上のデータベースに登録して他の無線通信装置と共有する構成とした場合には、他のシステムとの間で通信干渉が発生する可能性があるかどうかの判定で必要な情報を効率的に収集することが可能となる。さらに、過去に走行したことが無いルート、すなわち、自身が干渉情報を収集したことが無いルートを走行する場合であっても、当該ルートを走行した他の無線通信装置によって収集された干渉情報を使用して、他のシステムとの間で通信干渉が発生する可能性があるかどうか判定できる。また、使用中のチャネルで干渉が発生する可能性がある場合に、干渉が発生しないチャネルを知ることができる。

以上のように、本発明にかかる無線通信装置は、移動体に搭載されるなどして移動しながら使用される無線通信装置として有用であり、特に、統一周波数帯を使用している他のシステムに与える干渉を低減可能な無線通信システムに適している。

１ 車載端末（無線通信装置）
２−１，２−２ 車載通信装置
３ 車両
４，５ 電波
１１ 現在位置検出部
１２ 車速検出部
１３ 干渉データ
１４ 地図データ
１５ 無線通信圏予測部
１６ 無線通信部
１７ 広域無線通信部
１８ インターネット（外部ネットワーク）
１９ データベースサーバ
３１ レーダー局
３３ 非無線通信圏
５１ 出発地
５２ 到着地
５３，５８ 建物
５４，５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５７ 無線通信圏
５５，５６ ルート案内結果

Claims (7)

1. ５ＧＨｚ帯を使用して無線通信が可能な無線通信部、
   自己の位置、５ＧＨｚ帯を利用する他システムとの干渉が発生する位置情報が格納された干渉位置データに基づき、前記他システムとの干渉を予想する干渉予想部、
   前記干渉が予想される場合、または、前記無線通信部により前記他システムとの干渉を検出した場合に使用チャネルを変更するチャネル変更部、
   前記無線通信部により前記他システムとの干渉を検出した場合に、その検出結果に基づいて前記干渉位置データを更新する干渉位置データ更新部、
   を備えることを特徴とする無線通信装置。
2. 自己の移動速度を検出する速度検出部、
   をさらに備え、
   前記チャネル変更部は、自己の移動速度、自己の位置、地図データおよび前記干渉位置データに基づいて、前記無線通信部が使用中のチャネルにおいて干渉が発生するかどうかを予測し、干渉発生が予測される場合には、前記無線通信部に対して使用チャネルの切り替えを指示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. 前記無線通信部は、５ＧＨｚ帯を使用している他システムからの電波を所定のタイミングでモニタリングし、他システムからの電波を検出した場合には、さらに、検出した他システムの情報を収集し、
   前記チャネル変更部は、前記収集された情報と自己の位置とに基づいて前記干渉位置データを更新することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
4. 前記無線通信部は、他システムからの電波を検出した場合、検出した他システムの情報を収集するとともに、当該他システムとの間で相互干渉が発生しないチャネルであるクリアチャネルを検索し、
   前記チャネル変更部は、前記収集された情報と自己の位置とに基づいて前記干渉位置データを更新し、さらに、前記クリアチャネルが発見された場合には、当該クリアチャネルの情報を前記干渉位置データに登録することを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
5. 前記チャネル変更部は、前記無線通信部が使用しているチャネルの切り替えが必要な場合、自己の位置に対応するクリアチャネルが存在するかどうかを確認し、クリアチャネルが存在する場合には、クリアチャネルへの変更を前記無線通信部に対して指示し、クリアチャネルが存在しない場合には、検出した他システムとの間で相互干渉が発生しないチャネルを検索してチャネルを切り替えるよう前記無線通信部に対して指示することを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
6. 外部ネットワーク上のデータサーバに前記干渉位置データを登録し、他の無線通信装置との間で前記干渉位置データを共有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の無線通信装置。
7. ルート案内装置を備えた自動車に搭載され、
   前記チャネル変更部は、前記自動車の移動速度、自己の位置、地図データおよび前記干渉位置データに基づいて、自己の位置を含む一定範囲内に存在している５ＧＨｚ帯を使用した他システムを検出し、当該検出結果を考慮して案内ルートを決定するよう前記ルート案内装置に指示することを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の無線通信装置。

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