JP5857915B2 - 無線通信装置、および無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動しながらコグニティブ無線通信する無線通信装置に関し、詳しくはコグニティブ無線通信に使用する通信周波数を選択する技術に関する。

複数の無線通信装置が無線を用いて通信するシステム（無線通信システム）は、予め割り当てられた周波数を用いて通信することが前提である。また、異なる無線通信システムに対しては、システム内での通信が他のシステム内での通信を妨げることが無いように異なる周波数が割り当てられる。もっとも、無線通信に利用可能な周波数範囲には限りがあるから、無線通信システムの数が多くなると割り当てる周波数が不足する虞がある。そこで今日では、コグニティブ無線通信と呼ばれる通信技術が注目されるようになり、盛んに研究開発が進められている。

コグニティブ無線通信とは、次のような通信技術である。無線通信システムの大部分は、割り当てられた周波数を必ずしも２４時間連続して使用しているわけではない。従って、その無線通信システムに割り当てられた周波数には、実際には使われていない時間帯が存在している。また、テレビ放送局などのように無線通信システムが一定の地域を通信対象としている場合には、その無線通信システムに割り当てられた周波数は対象地域の外側では使われていない。コグニティブ無線通信とは、このように時間的あるいは場所的に使われていない周波数（「空き周波数」あるいは「ホワイトスペース」と呼ばれる）を利用して無線通信する技術である。

もっとも、コグニティブ無線通信は、時間的あるいは場所的な要因でたまたま使われていない周波数（空き周波数）を用いて通信する技術なので、使用中の通信周波数をそのまま使い続けられるわけではない。特に自動車などのように高速で移動しながらコグニティブ無線で通信する場合には、場所の移動に伴って通信周波数を切り換える必要が生じる。通信周波数の切り換え中は通信に支障を来す虞があり、このような時間をできるだけ短縮するために、新たに使用する通信周波数を迅速に探索して切換可能とする技術が提案されている（特許文献１）。

特開２０１０−１３６２９１号公報

しかし、提案されている技術においても、通信する相手との間で共通の空き周波数が存在しなければ、コグニティブ無線通信することができないという問題があった。特に、自動車などは短時間でも長い距離を移動するので、コグニティブ無線通信中に共通の空き周波数が存在しない状態となって通信が途絶する可能性があった。

この発明は、従来の技術が有する上述した課題に鑑みてなされたものであり、通信する相手との間で共通の空き周波数が存在しなくても、コグニティブ無線通信の通信途絶を回避可能な技術の提供を目的とする。

上述した問題を解決するために、本発明の無線通信装置および無線通信方法は、コグニティブ無線通信を開始するに際して、自己位置での空き周波数リストの中から送信周波数を選択し、相手位置での空き周波数リストの中から通信相手が送信に使用する周波数を検出して、受信周波数として選択する。また、第２空き周波数リストの中から受信周波数を選択するに際しては、その空き周波数が第１空き周波数リストに含まれていない場合でも、その空き周波数を第２空き周波数リストの中から受信周波数として選択する。そして、送信周波数と受信周波数とを切り換えながらコグニティブ無線通信を実施する。

こうすれば、通信相手との間で共通の空き周波数が存在しなくても、それぞれの位置での空き周波数リストの中から選択した送信周波数および受信周波数を用いてコグニティブ無線通信することができるので、通信途絶を回避することが可能となる。

また、上述した本発明の無線通信装置においては、送信周波数を選択するに際して、自己位置の第１空き周波数リストだけでなく、相手位置の第２空き周波数リストも参照してもよい。そして、第２空き周波数リストに含まれていない空き周波数よりも、第２空き周波数リストにも含まれる空き周波数を優先して、送信周波数として選択するようにしてもよい。尚、「第２空き周波数リストに含まれていない空き周波数よりも、第２空き周波数リストにも含まれる空き周波数を優先して選択する」とは、第１空き周波数リストにも第２空き周波数リストにも含まれる空き周波数（共通の空き周波数）が存在する場合には、必ず共通の空き周波数を選択することをいう。

こうすれば、共通の空き周波数を送信周波数としてコグニティブ無線通信しながら通信相手がいる領域に進入したとしても、そのまま送信周波数を継続して使用することができる。もちろん、相手がいる領域に進入しているので、受信周波数もそのまま継続して使用することができる。このため、送信周波数および受信周波数の切り換えに伴って通信途絶などの問題が生じることがない。

また、上述した本発明の無線通信装置においては、相手位置での第２空き周波数リストの中から選択した受信周波数（第２受信周波数）だけでなく、自己位置での第１空き周波数リストの中からも受信周波数（第１受信周波数）を選択してもよい。そして、送信周波数と、第１受信周波数と、第２受信周波数とを切り換えてコグニティブ無線通信することとしてもよい。

こうすれば、通信相手を特定したユニキャスト通信では、送信周波数および第２受信周波数を使用し、その一方で、自己位置と同じ領域内の第３の無線通信装置からブロードキャスト送信されたデータは、第１受信周波数を用いて受信することが可能となる。

また、上述した本発明の無線通信装置においては、所定時間が経過する度に、あるいは所定距離を移動する度に、自己位置および第１空き周波数リストを取得して送信周波数を選択し、相手位置および第２空き周波数リストを取得して受信周波数を選択してもよい。

こうすれば、コグニティブ無線通信中に、自己あるいは通信相手の一方または両方が移動した場合でも、新たな送信周波数あるいは受信周波数を選択してコグニティブ無線通信を継続することが可能となる。

また、所定時間が経過する度に、あるいは所定距離を移動する度に、送信周波数あるいは受信周波数を選択する上述した本発明の無線通信装置においては、前回に取得した第１空き周波数リストと今回に取得した第１空き周波数リストとが一致していた場合は、前回に選択した送信周波数を、今回も送信周波数として選択することとしてもよい。

前回の第１空き周波数リストと今回の第１空き周波数リストとが一致していれば、前回の送信周波数を今回の送信周波数としても使用可能なことは明らかである。従って、こうすることで、新たに送信周波数を選択する必要がなくなるので手間が省けるだけでなく、送信周波数の変更に伴う弊害が発生する虞も回避することが可能となる。

また、上述した本発明の無線通信装置においては、前回に取得した第２空き周波数リストと今回に取得した第２空き周波数リストと一致していた場合は、前回に選択した受信周波数を、今回も受信周波数として選択することとしてもよい。

自己位置での第２空き周波数リストは、通信相手にとっては第１空き周波数リストとなる。そして、通信相手にとっての第１空き周波数リストが前回と今回とで一致している場合に、通信相手も前回の送信周波数を今回も送信周波数として選択することとしておけば、自己にとっての受信周波数は前回と今回とで同じ周波数となることは明らかである。従って、前回と今回とで取得した第２空き周波数リストと一致していれば、今回も前回と同じ受信周波数を選択することとしておけば、第２空き周波数リストの中から新たな受信周波数を選択する手間を省くことが可能となる。

車両１０がテレビの空き周波数を用いてコグニティブ無線通信する様子を概念的に示した説明図である。 車両１０がコグニティブ無線通信を行うための大まかな無線通信システム１を示す説明図である。 本実施例の無線通信装置１００の構成を示す説明図である。 本実施例の車両１０がコグニティブ無線通信時に実行する通信制御処理のフローチャートである。 通信制御処理の中で送信周波数および受信周波数を選択する通信周波数選択処理のフローチャートである。 空き周波数が異なる２つの領域の境界を跨いだ状態で送信周波数および受信周波数が選択された様子を例示した説明図である。 空き周波数が異なる２つの領域の境界を２台の車両がコグニティブ無線通信しながら横断する様子を例示した説明図である。 第１変形例の通信周波数選択処理のフローチャートである。 第１変形例の通信周波数選択処理によって送信周波数および受信周波数が選択された様子を例示した説明図である。 第２変形例の通信周波数選択処理の前半部分のフローチャートである。 第２変形例の通信周波数選択処理の後半部分のフローチャートである。 第２変形例の通信周波数選択処理によって送信周波数および受信周波数が選択された様子を例示した説明図である。

以下では、上述した本願発明の内容を明確にするために実施例について説明する。
Ａ．装置構成 ：
先ず始めに、本実施例の無線通信装置１００を搭載した車両１０で行われるコグニティブ無線通信の概要について簡単に説明しておく。本実施例では、テレビ放映用の周波数を用いてコグニティブ無線通信を行う。各テレビ局には固有の周波数が割り当てられており、各テレビ局は割り当てられた周波数を用いて、それぞれの領域内に向かってテレビ番組を放映する。尚、本実施例ではテレビ放映用の空き周波数を用いてコグニティブ無線通信するものとして説明するが、もちろん、テレビ放映用以外の空き周波数を用いてコグニティブ無線通信する場合にも、全く同様にして本実施例の無線通信装置１００を適用することができる。

図１には、複数のテレビ局Ａ〜Ｃと、各テレビ局がテレビ番組を放映する領域ＲＡ〜ＲＣが概念的に示されている。たとえば、テレビ局Ａは領域ＲＡに対してテレビ番組を放映し、テレビ局Ｂは領域ＲＢに対して、テレビ局Ｃは領域ＲＣに対してテレビ番組を放映する。また、各テレビ局Ａ〜Ｃは、予め割り当てられた固有の周波数を用いて放映する。従って、領域ＲＡでは、テレビ局Ｂあるいはテレビ局Ｃに割り当てられた周波数は使用されておらず、領域ＲＢでは、テレビ局Ａあるいはテレビ局Ｃに割り当てられた周波数は使用されていない。同様に領域ＲＣでは、テレビ局Ａあるいはテレビ局Ｂに割り当てられた周波数は使用されていない。車両１０は、これら使用されていない周波数（空き周波数）を用いて、他の車両（図示は省略）との間でコグニティブ無線通信する。
尚、各テレビ局Ａ〜Ｃがテレビ番組を放映するそれぞれの領域ＲＡ〜ＲＣは、半径にして数＋Ｋｍにも及ぶ広大なものである。これに対して、車両１０が他の車両との間で通信可能な領域（通信領域）は、半径にして１００ｍ〜２００ｍ程度である。このように、領域ＲＡ〜ＲＣや、車両１０の通信領域、車両１０の大きさは、桁が大きく異なっているが、表示の便宜上から、図１では実際の比率とは異なる比率で表示されている。

図２には、車両１０がコグニティブ無線通信を行うための大まかな無線通信システム１が示されている。図示されるように、車両１０には本実施例の無線通信装置１００が搭載されており、携帯電話回線を使用して無線基地局２に接続することができる。また、無線基地局２は、公衆通信回線網３を介してデータベース４に接続されている。データベース４には、空き周波数に関する多数の情報が蓄積されている。また、無線通信装置１００は、車両１０を制御する車両制御部１２や、カーナビゲーションシステム１４とデータをやり取りして必要なデータを取得することができる。

図３には、無線通信装置１００の詳細な構成が示されている。図示されるように、本実施例の無線通信装置１００は、無線通信装置１００の全体の動作を制御する通信制御部１０２を中心として、無線通信部１０４と、記憶部１０６と、ＧＰＳ部１０８と、外部インターフェース部１１０と、タイマー１１２などが、バス１１４で相互にデータをやり取り可能に接続されて構成されている。
この中の無線通信部１０４は、通信制御部１０２の制御の下で、無線基地局２（図２参照）や他の車両などとの間で無線通信する処理を司る。また、記憶部１０６は、通信に伴って得られた各種のデータを記憶する。ＧＰＳ部１０８は、図示しないＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信して現在位置（自己位置）を検出する。外部インターフェース部１１０は、車両１０に搭載された他の機器（車両制御部１２やカーナビゲーションシステム１４など）との間でのデータのやり取りを司る。タイマー１１２は、通信制御部１０２によって起動あるいは初期化されて経過時間を測定する。

Ｂ．通信制御処理 ：
図４には、無線通信装置１００がコグニティブ無線通信する際に実行する通信制御処理のフローチャートが示されている。この処理は、車両１０の運転者の操作によって、あるいは車両制御部１２からの要求に応じて通信制御部１０２が開始する。
通信制御処理を開始すると、先ず始めに通信制御部１０２は、経過時間および走行距離を初期化する（Ｓ１００）。後述するように、本実施例の通信制御処理では、コグニティブ無線通信に用いる通信周波数（送信周波数および受信周波数）を、一定時間が経過する度に、あるいは一定距離を走行する度に定期的に選択する。このことに対応して、タイマー１１２で経過時間を計時するとともに、車両制御部１２あるいはカーナビゲーションシステム１４から走行距離に関するデータを取得して記憶部１０６に記憶している。本実施例の通信制御処理を開始すると、先ず始めに、これら経過時間および走行距離を初期化する。

続いて、コグニティブ無線通信に用いる通信周波数を選択する（Ｓ２００）。後述するように本実施例の無線通信装置１００は、送信時と受信時とで異なる周波数を用いて通信しており、そのことと対応して、送信用の周波数（送信周波数）と受信用の周波数（受信周波数）とを選択する。通信周波数を選択するための詳細な処理については後述する。

そして、送信すべきデータ（送信データ）が存在するか否かを判断する（Ｓ１０２）。通信制御部１０２は、無線通信装置１００の全体の制御を司っており、送信データの有無は直ちに判断することができる。その結果、送信データが存在する場合は（Ｓ１０２：ｙｅｓ）、無線通信部１０４に対して通信周波数を送信周波数に切り換えるように指示した後、無線通信部１０４から送信データを送信する（Ｓ１０４）。
また、送信データが存在しない場合は（Ｓ１０２：ｎｏ）、送信周波数で送信する処理（Ｓ１０４）は行わない。

次に、無線通信部１０４に対して通信周波数を受信周波数に切り換えるように指示した後（Ｓ１０６）、無線通信部１０４で受信データが検出されるか否かを判断する（Ｓ１０８）。その結果、受信データが検出されれば（Ｓ１０８：ｙｅｓ）、受信データを受信する（Ｓ１１０）。
これに対して、受信データが検出されない場合は（Ｓ１０８：ｎｏ）、受信データの受信は行わない。

その後、タイマー１１２で計時中の経過時間が所定時間に達したか否かを判断し（Ｓ１１２）、所定時間に達していない場合は（Ｓ１１２：ｎｏ）、走行距離が所定距離に達したか否かを判断する（Ｓ１１４）。そして、走行距離が所定距離に達していない場合は（Ｓ１１４：ｎｏ）、再びＳ１０２に戻って、送信データがあるか否かを判断する。

これに対して、所定時間が経過するか（Ｓ１１２：ｙｅｓ）、あるいは走行距離が所定距離に達したと判断したら（Ｓ１１４：ｙｅｓ）、Ｓ１００に戻って経過時間および走行距離を初期化した後、コグニティブ無線通信に用いる送信周波数および受信周波数を選択する処理（通信周波数選択処理）を開始する（Ｓ２００）。
尚、通信制御部１０２の制御の下で、実際に送信周波数および受信周波数を切り換えながらコグニティブ無線通信する動作は、無線通信部１０４が実施する。従って本実施例では、無線通信部１０４が本発明における「通信手段」に対応する。

Ｃ．通信周波数選択処理 ：
図５には、通信周波数選択処理（Ｓ２００）のフローチャートが示されている。尚、この処理は、上述した通信制御処理の中で通信制御部１０２によって実施される。
通信周波数選択処理を開始すると、先ず始めに、無線通信装置１００の現在位置（自己位置）に関する情報を取得する（Ｓ２０２）。自己位置に関する情報は、ＧＰＳ部１０８を用いて取得することができる。
尚、本実施例では、無線通信装置１００に内蔵されたＧＰＳ部１０８を用いて自己位置に関する情報を取得するものとして説明するが、図２に示したように、無線通信装置１００は携帯電話回線を用いて無線基地局２に接続できるので、無線基地局２からの情報に基づいて自己位置を取得しても良い。あるいは、外部インターフェース部１１０を介してカーナビゲーションシステム１４から自己位置を取得しても良い。本実施例では、ＧＰＳ部１０８が本発明における「自己位置取得手段」に対応する。

自己位置を取得すると、無線基地局２および公衆通信回線網３を介してデータベース４に接続することにより、自己位置での空き周波数リストを取得する（Ｓ２０４）。
ここで「空き周波数リスト」とは、無線通信のために割り当てられているが使用されていない周波数（空き周波数）を列挙したリストである。図１の例示に則して説明すれば、車両１０はテレビ局Ａの領域ＲＡ内にいるので、テレビ局Ｂあるいはテレビ局Ｃに割り当てられた周波数と、テレビ局Ａ〜Ｃの何れにも割り当てられていない周波数とが空き周波数となる。従って、車両１０が領域ＲＡで空き周波数リストを取得すると、そのリストには、これらの空き周波数が記載されている。
尚、本実施例では、無線基地局２および公衆通信回線網３を介してデータベース４に接続することによって、空き周波数リストを取得するものとして説明するが、無線通信装置１００にデータベースを予め内蔵しておき、このデータベースから空き周波数リストを取得しても良い。
また、本実施例では、現在位置での空き周波数リストが本発明における「第１空き周波数リスト」に対応し、現在位置での空き周波数リストを取得するための制御を実行する通信制御部１０２が、本発明における「第１取得手段」に対応する。

続いて、自己位置についての空き周波数リストの中から送信周波数を１つ選択した後（Ｓ２０６）、その送信周波数でプローブ信号を送信する（Ｓ２０８）。ここでプローブ信号とは、無線通信を開始するに際して機器同士が互いを認識するために送信される信号であり、プローブ信号には、無線通信装置１００毎に割り当てられた識別番号などの情報が含まれている。尚、プローブ信号は、複数回、続けて送信される。

以上のようにして送信周波数の選択に関する処理（Ｓ２０２〜Ｓ２０８）を行ったら、今度は受信周波数を選択するために、通信相手の現在位置（相手位置）に関する情報を取得する（Ｓ２１０）。相手位置に関する情報は、携帯電話回線など、コグニティブ無線通信以外の通信方法を用いて通信相手から取得する。尚、本実施例では、通信制御部１０２の制御の下で無線通信部１０４が通信相手から相手位置の情報を取得することから、無線通信部１０４が本発明における「相手位置取得手段」に対応する。

そして、無線基地局２および公衆通信回線網３を介してデータベース４に接続することにより、相手位置についての空き周波数リストを取得する（Ｓ２１２）。
尚、本実施例では、相手位置での空き周波数リストが本発明における「第２空き周波数リスト」に対応する。また、相手位置での空き周波数リストを取得するための制御を実行する通信制御部１０２が、本発明における「第２取得手段」に対応する。

続いて、相手位置での空き周波数リストの中から空き周波数を１つ選択し（Ｓ２１４）、選択した空き周波数で通信相手からのプローブ信号を検出したか否かを判断する（Ｓ２１６）。その結果、プローブ信号が検出できない場合は（Ｓ２１６：ｎｏ）、選択した空き周波数は、通信相手が送信に用いる周波数ではないと判断できる。そこで、相手位置の空き周波数リストの中から新たな空き周波数を１つ選択し（Ｓ２１４）、その空き周波数で相手からのプローブ信号が検出できるか否かを判断する（Ｓ２１６）。その結果、プローブ信号が検出できない場合は（Ｓ２１６：ｎｏ）、再びＳ２１４に戻って新たな空き周波数を選択し、その周波数でプローブ信号が検出できるか否かを判断する（Ｓ２１６）。
こうした処理をプローブ信号が検出されるまで繰り返し、プローブ信号が検出されたら（Ｓ２１６：ｙｅｓ）、その時に選択していた空き周波数を受信周波数として決定する（Ｓ２１８）。
以上のようにして、送信周波数および受信周波数を決定したら、図５の通信周波数選択処理を終了して、図４の通信制御処理に復帰する。
尚、送信周波数および受信周波数は、通信制御部１０２が上述した通信周波数選択処理を実行することによって選択されることから、本実施例では通信制御部１０２が、本発明における「送信周波数選択手段」および「受信周波数選択手段」に対応する。

図６には、本実施例の無線通信装置１００を搭載した車両１０が上述した通信周波数選択処理を行うことによって、相手車両２０との間で送信周波数および受信周波数を選択した様子が例示されている。図示した例では、車両１０は図面上で左側の領域Ｒ１に存在しており、相手車両２０は図面上で右側の領域Ｒ２に存在している。また、領域Ｒ１と領域Ｒ２とでは、コグニティブ無線通信に使用可能な空き周波数も異なっており、共通の空き周波数も存在していない。

もっとも、車両１０と相手車両２０とは、互いの通信領域（電波が届く範囲）内に存在するので、車両１０から送信した電波は相手車両２０で受信することができ、相手車両２０から送信した電波は車両１０で受信することができる。
そこで、車両１０の無線通信装置１００は、領域Ｒ１での空き周波数リストの中から空き周波数を１つ選択して、その空き周波数を送信周波数に用いてプローブ信号を送信する（図５のＳ２０２〜Ｓ２０８参照）。また、相手車両２０の無線通信装置１００でも同様に、領域Ｒ２での空き周波数リストの中から送信周波数を選択してプローブ信号を送信する。
続いて、車両１０の無線通信装置１００は、領域Ｒ２での空き周波数リストを取得し、空き周波数リストに含まれる空き周波数（図示した例では、ｃｈ３、ｃｈ５、ｃｈ８）を切り換えながら、相手車両２０からのプローブ信号を探索する。そして、プローブ信号が検出された空き周波数を受信周波数として決定する。
その結果、車両１０の無線通信装置１００は、たとえば送信周波数としてはｃｈ２を、受信周波数としてはｃｈ３を、それぞれ選択することができる。また、この場合は、相手車両２０の無線通信装置１００でも同様な処理を行うことにより、送信周波数としてはｃｈ３が、受信周波数としてはｃｈ２が、それぞれ選択される。

このようにして、コグニティブ無線通信の送信周波数と受信周波数とを別々に選択してやれば、たとえ車両１０と相手車両２０とがコグニティブ無線通信しながらの走行中に領域の境界を跨いで、共通の空き周波数が存在しない事態が生じても、通信途絶を回避することが可能となる。尚、「領域」とは、空き周波数リストが同じとなる一続きの範囲をいう。また、「領域の境界」とは、空き周波数リストが切り換わる境界線をいう。

図７には、車両１０と相手車両２０とがコグニティブ無線通信しながら領域の境界を横断する様子が例示されている。図７（ａ）では、車両１０および相手車両２０は何れも同じ領域Ｒ１に存在している。車両１０および相手車両２０では、図５を用いて前述した通信周波数選択処理が実行されて、領域Ｒ１での空き周波数リストの中からそれぞれに送信周波数が選択される。
また、受信周波数を選択するに際しては、領域Ｒ１での空き周波数リスト中の空き周波数を探索することによって、車両１０および相手車両２０がそれぞれに受信周波数を選択する。図示した例では、車両１０は送信周波数としてｃｈ２を選択し、受信周波数としてｃｈ４を選択した場合が示されている。この場合は、相手車両２０では送信周波数としてｃｈ４が選択され、受信周波数としてｃｈ２が選択されることになる。

図４を用いて前述したように、送信周波数および受信周波数の選択後、所定時間が経過するか（図４のＳ１１２：ｙｅｓ）、所定距離を走行すると（Ｓ１１４：ｙｅｓ）、図５の通信周波数選択処理（Ｓ２００）が再び実行されて、送信周波数および受信周波数が更新される。尚、通信周波数選択処理で自己位置の空き周波数リストを取得したときに、その空き周波数リストが前回の空き周波数リストと同一であった場合には、現在の送信周波数をそのまま使用することとしてもよい。同様に、相手位置の空き周波数リストが前回の空き周波数リストと同一であった場合には、現在の受信周波数をそのまま使用することとしてもよい。

こうしてコグニティブ無線通信しながら走行していると、車両１０あるいは相手車両２０の一方が、異なる領域内に入り込むことが起こり得る。図７（ｂ）に示した例では、相手車両２０が領域Ｒ２に入り込んだ結果、車両１０と相手車両２０とが領域の境界を跨いだ状態となっている。また、車両１０が存在する領域Ｒ１と、相手車両２０が存在する領域Ｒ２との間には、共通の空き周波数が存在していない。
しかし、このような場合でも、車両１０は領域Ｒ１の空き周波数リストの中から送信周波数を選択（図示した例ではｃｈ２を選択）し、相手車両２０は領域Ｒ２の空き周波数リストの中から送信周波数を選択（図示した例ではｃｈ３を選択）する。更に、車両１０は、相手車両２０が存在する領域Ｒ２の空き周波数リストを探索して、相手車両２０が送信周波数として選択したｃｈ３を受信周波数として選択する。また、相手車両２０は、車両１０が存在する領域Ｒ１の空き周波数リストを探索して、車両１０が送信周波数として選択したｃｈ２を受信周波数として選択する。
こうすれば、車両１０および相手車両２０が、共通の空き周波数が存在しない２つの領域Ｒ１，Ｒ２に存在する場合でも、２つの通信周波数（図示した例では、ｃｈ２およびｃｈ３）を用いてコグニティブ無線通信を継続することができる。

更に車両１０および相手車両２０が走行すると、車両１０も領域Ｒ２に進入して、車両１０も相手車両２０も同じ領域Ｒ２に存在する状態となる（図７（ｃ）参照）。この場合は、車両１０も相手車両２０も、領域Ｒ２の空き周波数リストの中からそれぞれの送信周波数および受信周波数を選択する。図示した例では、車両１０の送信周波数（従って相手車両２０の受信周波数）としてはｃｈ５が選択され、相手車両２０の送信周波数（従って車両１０の受信周波数）としてはｃｈ３が選択されている。こうして選択した２つの通信周波数を用いてコグニティブ無線通信を継続する。

このように、本実施例の無線通信装置１００では、たとえ図７に示すように、共通の空き周波数が存在しない２つの領域を跨ぐような場合でも、通信途絶が生ずることを回避することが可能となる。

Ｄ．変形例 ：
上述した実施例には、幾つかの変形例が存在している。以下では、上述した実施例との相違点を中心として、これら変形例について簡単に説明する。

Ｄ−１．第１変形例 ：
上述した実施例では、車両１０が送信周波数を選択する際には、車両１０の現在位置（自己位置）での空き周波数リストを参照して送信周波数を選択し、相手車両２０の現在位置での空き周波数リストを参照して受信周波数を選択するものとして説明した。これに対して、送信周波数を選択する際に、車両１０の空き周波数リストだけでなく相手車両２０の空き周波数リストも参照して、送信周波数を選択することとしてもよい。

図８には、第１変形例の無線通信装置１００がコグニティブ無線通信に使用する送信周波数および受信周波数を選択する処理のフローチャートが示されている。この処理は、図４に示した通信制御処理の中でＳ２００の通信周波数選択処理の代わりに、通信制御部１０２によって実施される処理である。

第１変形例の通信周波数選択処理（Ｓ３００）においても、先ず始めに、無線通信装置１００の現在位置（自己位置）に関する情報を取得し（Ｓ３０２）、続いて自己位置についての空き周波数リストを取得する（Ｓ３０４）。
その後、第１変形例では、送信周波数を選択する前に、相手位置に関する情報を取得し（Ｓ３０６）、相手位置での空き周波数リストを取得する（Ｓ３０８）。そして、自己位置での空き周波数リストと相手位置での空き周波数リストとに共通する空き周波数があるか否かを判断する（Ｓ３１０）。
その結果、共通の空き周波数が存在している場合は（Ｓ３１０：ｙｅｓ）、その共通の空き周波数を送信周波数として選択する（Ｓ３１２）。尚、共通の空き周波数が複数存在していた場合には、それら複数の空き周波数の中から選択する。これに対して、共通の空き周波数が存在していない場合は（Ｓ３１０：ｎｏ）、自己位置での空き周波数リストの中から送信周波数を選択する（Ｓ３１４）。

こうして送信周波数を選択した後は、図５を用いて前述した通信周波数選択処理とほぼ同様な処理を行う。以下、簡単に説明すると、先ず、選択した送信周波数を用いてプローブ信号を送信する（Ｓ３１６）。
続いて、先に取得した相手位置の空き周波数リストの中から空き周波数を１つ選択し（Ｓ３１８）、選択した空き周波数で通信相手からのプローブ信号を検出したか否かを判断する（Ｓ３２０）。
その結果、プローブ信号が検出できない場合は（Ｓ３２０：ｎｏ）、相手位置の空き周波数リストの中から新たな空き周波数を選択して（Ｓ３１８）、その空き周波数で相手からのプローブ信号が検出できるか否かを判断する（Ｓ３２０）。こうして、相手位置での空き周波数リストを探索して、プローブ信号が検出されたら（Ｓ３２０：ｙｅｓ）、その時の空き周波数を受信周波数として決定する（Ｓ３２２）。

尚、Ｓ３１８で相手位置の空き周波数リストの中から空き周波数を選択するに際しては、共通の空き周波数が存在する場合には、その共通の空き周波数から選択するようにしてもよい。通信相手の無線通信装置１００でも第１変形例の通信周波数選択処理を行っているのであれば、共通の空き周波数が送信周波数として選択されてプローブ信号が送信されている筈である。従って、共通の空き周波数から選択してやれば、プローブ信号を迅速に検出して受信周波数を決定することが可能となる。

図９には、第１変形例の無線通信装置１００を搭載した車両１０が上述した通信周波数選択処理を行うことによって、相手車両２０との間で送信周波数および受信周波数を選択した様子が例示されている。
図示した例では、車両１０が存在する領域Ｒ１の空き周波数リストには、ｃｈ２、ｃｈ４、ｃｈ５、ｃｈ７の４つの空き周波数が設定されており、相手車両２０が存在する領域Ｒ２の空き周波数リストには、ｃｈ３、ｃｈ５、ｃｈ７、ｃｈ８の４つの空き周波数が設定されている。第１変形例の通信周波数選択処理では、車両１０は、これら２つの空き周波数リストを取得して、共通の空き周波数であるｃｈ５またはｃｈ７の何れか（図示した例ではｃｈ５）を送信周波数として選択する。
また、相手車両２０についても同様に、領域Ｒ１および領域Ｒ２の２つの空き周波数リストを取得して、共通の空き周波数であるｃｈ５またはｃｈ７の何れか（図示した例ではｃｈ７）を送信周波数として選択する。
そして、車両１０では、領域Ｒ２の空き周波数リストの中から相手車両２０が送信周波数として選択した周波数（図示した例ではｃｈ７）を探索して、受信周波数として選択する。相手車両２０についても同様に、領域Ｒ１の空き周波数リストの中から車両１０が送信周波数として選択した周波数（図示した例ではｃｈ５）を探索して、受信周波数として選択する。
このようにして通信周波数（送信周波数および受信周波数）を選択してやれば、図９に例示したように２つの領域Ｒ１および領域Ｒ２を跨ぐ場合でも通信を途絶させることなく、コグニティブ無線通信を継続することが可能となる。

Ｄ−２．第２変形例 ：
上述した実施例では、送信周波数は車両１０が存在する自己位置の空き周波数リストの中から選択し、受信周波数は相手車両２０の現在位置での空き周波数リストの中から選択するものとして説明した。しかし、受信周波数については、相手車両２０の空き周波数リストから選択するだけでなく、車両１０が存在する自己位置の空き周波数リストの中からも参照することとしてもよい。

図１０および図１１には、第２変形例の無線通信装置１００がコグニティブ無線通信に使用する送信周波数および受信周波数を選択する処理のフローチャートが示されている。この処理は、図４に示した通信制御処理の中でＳ２００の通信周波数選択処理の代わりに、通信制御部１０２によって実施される処理である。

第２変形例の通信周波数選択処理（Ｓ４００）においても、先ず始めに、無線通信装置１００の現在位置（自己位置）に関する情報を取得し（Ｓ４０２）、続いて自己位置についての空き周波数リストを取得する（Ｓ４０４）。
そして、自己位置での空き周波数リストの中から送信周波数を選択し（Ｓ４０６）、選択した送信周波数を用いてプローブ信号を送信する（Ｓ４０８）。

続いて、自己位置の空き周波数リストの中から空き周波数を１つ選択し（Ｓ４１０）、選択した空き周波数でプローブ信号が検出できるか否かを判断する（Ｓ４１２）。その結果、プローブ信号が検出できない場合は（Ｓ４１２：ｎｏ）、自己位置の空き周波数リストの中から新たな空き周波数を選択して（Ｓ４１０）、その空き周波数でプローブ信号が検出できるか否かを判断する（Ｓ４１２）。こうして、自己位置での空き周波数リストを探索して、プローブ信号が検出されたら（Ｓ４１２：ｙｅｓ）、その空き周波数を第１受信周波数として決定する（Ｓ４１４）。

次に、相手車両２０の現在位置（相手位置）に関する情報を取得し（図１１のＳ４１６）、続いて自己位置についての空き周波数リストを取得する（Ｓ４１８）。
そして、相手位置での空き周波数リストの中から空き周波数を１つ選択し（Ｓ４２０）、選択した空き周波数で相手車両２０からのプローブ信号が検出できるか否かを判断する（Ｓ４２２）。その結果、プローブ信号が検出できない場合は（Ｓ４２２：ｎｏ）、相手位置の空き周波数リストの中から新たな空き周波数を選択して（Ｓ４２０）、その空き周波数でプローブ信号が検出できるか否かを判断する（Ｓ４２２）。こうして、相手位置での空き周波数リストを探索して、プローブ信号が検出されたら（Ｓ４２２：ｙｅｓ）、その空き周波数を第２受信周波数として決定する（Ｓ４２４）。

このように第２変形例の通信周波数選択処理（Ｓ４００）では、相手位置での空き周波数リストの中から選択した受信周波数（第２受信周波数）だけでなく、自己位置での空き周波数リストの中からも第１受信周波数を選択する。そして、第２変形例の無線通信装置１００では、図４に示した通信制御処理で通信周波数を受信周波数に切り換えて受信データを受信する処理（Ｓ１０６〜Ｓ１１０）を、第１受信周波数および第２受信周波数のそれぞれについて実施する。
こうすれば、たとえば図１２に例示するように、領域Ｒ２にいる相手車両２０からの送信は、領域Ｒ２の空き周波数リストの中から選択した第２受信周波数を用いて受信し、自己位置の領域Ｒ１に存在する第３の車両３０からのブロードキャスト送信は、領域Ｒ１の空き周波数リストの中から選択した第１受信周波数を用いて受信することができる。

以上、本実施例および変形例の無線通信装置１００について説明したが、本発明は上記の実施例および変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することができる。

１…無線通信システム、 ２…無線基地局、 ３…公衆通信回線網、
４…データベース、 １０…車両、 １２…車両制御部、
１４…カーナビゲーションシステム、 ２０…相手車両、
１００…無線通信装置、 １０２…通信制御部、 １０４…無線通信部、
１０６…記憶部、 １１０…外部インターフェース部、
１１２…タイマー、 １１４…バス

Claims (7)

1. 無線通信に用いる周波数の割り当てを受けた当事者が使用していない周波数である空き周波数を使用して、コグニティブ無線通信を行う無線通信装置であって、
   該無線通信装置の現在位置である自己位置に関する情報を取得する自己位置取得手段と、
   通信相手の現在位置である相手位置に関する情報を取得する相手位置取得手段と、
   前記自己位置での前記空き周波数を示すリストである第１空き周波数リストを取得する第１取得手段と、
   前記相手位置での前記空き周波数を示すリストである第２空き周波数リストを取得する第２取得手段と、
   前記通信相手への送信に使用する周波数である送信周波数を、前記第１空き周波数リストの前記空き周波数の中から選択する送信周波数選択手段と、
   前記通信相手が前記送信周波数として用いる周波数を前記第２空き周波数リストの前記空き周波数の中から検出して、該通信相手からの受信に使用する周波数である受信周波数として選択する受信周波数選択手段と、
   前記送信周波数と前記受信周波数とを切り換えて前記コグニティブ無線通信を行う通信手段と
   を備え、
   前記受信周波数選択手段は、前記第２空き周波数リストの中から前記受信周波数を選択するに際して、該受信周波数が前記第１空き周波数リストに含まれていない場合でも、前記第２空き周波数リストの中から前記受信周波数を選択する手段である無線通信装置。
2. 請求項１に記載の無線通信装置であって、
   前記送信周波数選択手段は、前記送信周波数を選択する際に前記第２空き周波数リストも参照して、該第２空き周波数リストに含まれていない前記空き周波数よりも、該第２空き周波数リストにも含まれる前記空き周波数を優先して選択する手段である無線通信装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の無線通信装置であって、
   前記受信周波数選択手段は、前記第２空き周波数リストの中から選択した前記受信周波数である第２受信周波数に加えて、前記第１空き周波数リストの中から選択した前記受信周波数である第１受信周波数も選択する手段であり、
   前記通信手段は、前記送信周波数と前記第１受信周波数と前記第２受信周波数とを切り換えて前記コグニティブ無線通信を行う手段である無線通信装置。
4. 請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の無線通信装置であって、
   前記自己位置取得手段、前記相手位置取得手段、前記第１取得手段、前記第２取得手段、前記送信周波数選択手段、および前記受信周波数選択手段は、所定時間が経過あるいは所定距離を移動する度に、それぞれの動作を行う手段である無線通信装置。
5. 請求項４に記載の無線通信装置であって、
   前記送信周波数選択手段は、前回に取得した前記第１空き周波数リストが今回に取得した前記第１空き周波数リストと一致していた場合は、前回に選択した前記送信周波数を今回も前記送信周波数として選択する手段である無線通信装置。
6. 請求項５に記載の無線通信装置であって、
   前記受信周波数選択手段は、前回に取得した前記第２空き周波数リストが今回に取得した前記第２空き周波数リストと一致していた場合は、前回に選択した前記受信周波数を今回も前記受信周波数として選択する手段である無線通信装置。
7. 無線通信に用いる周波数の割り当てを受けた当事者が使用していない周波数である空き周波数を使用して、コグニティブ無線通信を行う無線通信方法であって、
   該無線通信装置の現在位置である自己位置に関する情報を取得する工程と、
   通信相手の現在位置である相手位置に関する情報を取得する工程と、
   前記自己位置での前記空き周波数を示すリストである第１空き周波数リストを取得する工程と、
   前記相手位置での前記空き周波数を示すリストである第２空き周波数リストを取得する工程と、
   前記通信相手への送信に使用する周波数である送信周波数を、前記第１空き周波数リストの前記空き周波数の中から選択する工程と、
   前記通信相手が前記送信周波数として用いる周波数を前記第２空き周波数リストの前記空き周波数の中から検出して、該通信相手との間での受信に使用する周波数である受信周波数として選択する工程と、
   前記送信周波数と前記受信周波数とを切り換えて前記コグニティブ無線通信を行う工程と
   を備え、
   前記受信周波数を選択する工程は、前記第２空き周波数リストの中から前記受信周波数を選択するに際して、該受信周波数が前記第１空き周波数リストに含まれていない場合でも、前記第２空き周波数リストの中から前記受信周波数を選択する工程である無線通信方法。

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