JP6569552B2 - 通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信装置に関し、特に、低遅延かつ高信頼な通信を実現する技術に関する。

特許文献１には、通信の信頼性を向上する技術が開示されている。特許文献１に開示されている技術では、各無線通信装置は、他の無線通信装置間の通信を受信して、情報パケットをバッファする。そして、バッファした情報パケットを基にパリティパケットを生成して配信する。

各無線通信装置がパリティパケットの生成対象とする他の無線通信装置の数は、全部の無線通信装置で共通としており、各無線通信装置は、自身が次に情報を送信するタイミングとなると、パリティパケットの生成対象とする他の無線通信装置から受信したパケットからパリティパケットを生成する。

特開２０１１−２１７２３５号公報

特許文献１の技術では、各無線通信装置がパリティパケットの生成対象とする他の無線通信装置の数を全部の無線通信装置で共通とするので、ネットワーク内で同期をとる必要がある。

そのため、ある無線通信装置が送信した情報パケットから生成したパリティパケットを送信するのは、その情報パケットを受信した周期の次の周期になる。つまり、特許文献１に開示の技術では、各通信装置は、早期にパリティパケットを送信することができない。そのため、復号処理開始までの遅延を十分に低減できていない。

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、復号処理開始までの遅延を低減するとともに、高信頼な通信を行うことができる通信装置を提供することにある。

上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、発明の更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するための第１発明は、互いに情報を送受信する複数の通信装置を備えた通信システムで用いられる通信装置（１）であって、他の通信装置が送信したパケットを受信する受信部（１０）と、受信部が受信したパケットである受信パケットを格納する受信パケット格納部（２０）と、現在時刻から過去一定期間を符号化対象期間とし、符号化対象期間に受信した受信パケットを受信パケット格納部から取得し、取得した受信パケット、または、取得した受信パケットおよび送信情報から、パリティパケットを生成するパリティパケット生成部（３０）と、パリティパケット生成部が生成したパリティパケット、および、送信情報を送信する送信部（１０）と、受信パケットを復号する復号演算部（４０）とを備え、パリティパケット生成部は、符号化対象期間に受信した受信パケット、または、符号化対象期間に受信した受信パケットおよび送信情報を符号化対象候補パケットとし、符号化対象候補パケットから符号化対象パケットを決定する対象パケット決定部
（Ｓ１４１〜Ｓ１５２）と、対象パケット決定部が決定した符号化対象パケットが、どの通信装置のパケットであるかを表すベクトルを決定し、決定したベクトルと符号化対象パケットとから、パリティパケットを演算するパリティパケット演算部（Ｓ１５３）とを備え、パリティパケット生成部は、パリティパケットにおいて符号化対象とされている通信装置を示す符号化対象装置ＩＤを含むヘッダを、パリティパケットに付加したパケットを生成し、対象パケット決定部（Ｓ１４２）は、符号化対象候補パケットのうち、過去に符号化対象とされた回数が最少の符号化対象候補パケットは、符号化対象パケットとする。
上記目的を達成するための第２発明は、互いに情報を送受信する複数の通信装置を備えた通信システムで用いられる通信装置（１）であって、他の通信装置が送信したパケットを受信する受信部（１０）と、受信部が受信したパケットである受信パケットを格納する受信パケット格納部（２０）と、現在時刻から過去一定期間を符号化対象期間とし、符号化対象期間に受信した受信パケットを受信パケット格納部から取得し、取得した受信パケット、または、取得した受信パケットおよび送信情報から、パリティパケットを生成するパリティパケット生成部（３０）と、パリティパケット生成部が生成したパリティパケット、および、送信情報を送信する送信部（１０）と、受信パケットを復号する復号演算部（４０）とを備え、パリティパケット生成部は、符号化対象期間に受信した受信パケット、または、符号化対象期間に受信した受信パケットおよび送信情報を符号化対象候補パケットとし、符号化対象候補パケットから符号化対象パケットを決定する対象パケット決定部（Ｓ１４１〜Ｓ１５２）と、対象パケット決定部が決定した符号化対象パケットが、どの通信装置のパケットであるかを表すベクトルを決定し、決定したベクトルと符号化対象パケットとから、パリティパケットを演算するパリティパケット演算部（Ｓ１５３）とを備え、パリティパケット生成部は、パリティパケットにおいて符号化対象とされている通信装置を示す符号化対象装置ＩＤを含むヘッダを、パリティパケットに付加したパケットを生成し、対象パケット決定部は、符号化対象候補パケットから符号化対象パケットをランダムに選択する選択部（Ｓ１４３）と、選択部が選択した符号化対象パケットがどの通信装置のパケットであるかを表し、パリティパケットを演算するベクトルの候補となる候補ベクトルを生成する候補ベクトル生成部（Ｓ１４４）と、通信装置のパケット送信順に対応する列および行を備える行列であって、行列の各行が、過去に受信したパリティパケットで符号化対象とされているパケットを送信した通信装置を１で表す符号化行列を生成する符号化行列生成部（Ｓ１４５）と、符号化行列生成部が生成した符号化行列と、候補ベクトル生成部が生成した候補ベクトルとを比較してサイクル４が形成されるか否かを判断する判断部（Ｓ１４６、Ｓ１４７）とを備え、パリティパケット演算部は、判断部による判断の結果、サイクル４が形成されないと判断した候補ベクトルをベクトルに決定する。
上記目的を達成するための第３発明は、互いに情報を送受信する複数の通信装置を備えた通信システムで用いられる通信装置（１）であって、他の通信装置が送信したパケットを受信する受信部（１０）と、受信部が受信したパケットである受信パケットを格納する受信パケット格納部（２０）と、現在時刻から過去一定期間を符号化対象期間とし、符号化対象期間に受信した受信パケットを受信パケット格納部から取得し、取得した受信パケット、または、取得した受信パケットおよび送信情報から、パリティパケットを生成するパリティパケット生成部（３０）と、パリティパケット生成部が生成したパリティパケット、および、送信情報を送信する送信部（１０）と、受信パケットを復号する復号演算部（４０）とを備え、パリティパケット生成部は、符号化対象期間に受信した受信パケット、または、符号化対象期間に受信した受信パケットおよび送信情報を符号化対象候補パケットとし、符号化対象候補パケットから符号化対象パケットを決定する対象パケット決定部（Ｓ１４１〜Ｓ１５２）と、対象パケット決定部が決定した符号化対象パケットが、どの通信装置のパケットであるかを表すベクトルを決定し、決定したベクトルと符号化対象パケットとから、パリティパケットを演算するパリティパケット演算部（Ｓ１５３）とを備え、パリティパケット生成部は、周期的にパリティパケットを生成し、送信部は、パリティパケットを周期的に送信する。

本発明では、現在時刻から過去一定期間に受信した受信パケット、または、過去一定期間に受信した受信パケットと送信情報からパリティパケットを生成するようにしているので、他の通信装置との同期をとる必要がない。つまり、非同期でパリティパケットを送信できる。よって、同期が必要である場合に比較してパリティパケットを早期に送信することが可能になり、パリティパケットを早期に送信できると、復号処理開始までの遅延を低減できる。

さらに、非同期でパリティパケットを送信できるので、符号長の制限がなくなり、また、符号長の終端について他の通信装置との間で合意形成する必要もない。よって、符号長を拡大することができ、符号長を拡大することにより、通信の信頼性を高くすることができる。

実施形態の車車間通信装置１の構成を示すブロック図である。 図１の受信パケット格納部２０が実行する処理を示すフローチャートである。 図２のＳ２の処理を説明する図である。 パリティパケットを含む受信パケットのデータ構造を説明する図である。 受信パケットをメモリ２１へ格納する際の処理を説明する図である。 図１のパリティパケット生成部３０が実行する処理を示すフローチャートである。 図６のＳ１２を実行して、パリティを情報から遅延させて送信する場合を説明する図である。 図６のＳ１１の判断がＮＯとなり、情報とパリティとを連続して送信する場合を説明する図である。 図６のＳ１４の詳細処理を示すフローチャートである。 図９のＳ１４５で生成する符号化行列を例示する図である。 符号化行列の生成手順を具体的に説明する図である。 図１１の例により生成される符号化行列である。 図１２に示す符号化行列を用いてＳ１４６で行う比較を説明する図である。 図９のＳ１５３でパリティを生成する処理を例示する図である。 図１の復号演算部４０が実行する処理を示すフローチャートである。 図１５のＳ２１の処理を詳しく示すフローチャートである。 図１６のＳ２１１で生成する２部グラフを例示する図である。 本実施形態の性能を比較するためのシミュレーションの状態を示す図である。 本実施形態の性能を比較するためのシミュレーションの条件を示す図である。 シミュレーションにより得たパケット受信誤り率の結果を示すグラフである。 シミュレーションにより得た通信遅延の平均値を示すグラフである。

［全体構成］
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、本発明の通信装置の実施形態となる車車間通信装置１は、入力端子５、出力端子６、無線通信部１０、受信パケット格納部２０、パリティパケット生成部３０、復号演算部４０を備える。通信システムである車車間通信システムは、この車車間通信装置１を複数備え、複数の車車間通信装置１は互いに情報を送受信する。それぞれの車車間通信装置１は、異なる車両にそれぞれ搭載される。

入力端子５には、車車間通信装置１に接続されている外部の車載装置から送信情報が入力される。出力端子６は、外部の車載装置に接続されており、受信情報をその車載装置に出力する。

［無線通信部１０の説明］
無線通信部１０は、車車間通信を行うための送信機能と受信機能を備えており、請求項の受信部および送信部に相当する。この無線通信部１０には、送信情報と、パリティパケット生成部３０が生成したパリティパケットが入力される。無線通信部１０は、これら送信情報およびパリティパケットを送信パケットとし、その送信パケットを、変調および増幅して、電波として送信する。送信に使用する周波数は、たとえば、５．８ＧＨｚ帯や７００ＭＨｚ帯である。

また、無線通信部１０は、他の車車間通信装置１から送信された送信パケットを受信する。以下では、受信した送信パケットを受信パケットとする。無線通信部１０は、受信パケットを、復調、増幅、復号して、受信パケット格納部２０に送る。

受信パケット格納部２０、パリティパケット生成部３０、復号演算部４０は、ＣＰＵ、 ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータにより実現される構成である。ＣＰＵが、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ、ＲＯＭなどの非遷移的実体的記録媒体(non-transitory tangible storage medium)に記憶されているプログラムを実行することで、コンピュータが、これら受信パケット格納部２０、パリティパケット生成部３０、復号演算部４０として機能する。また、ＣＰＵが上記プログラムを実行すると、プログラムに対応する方法が実行される。なお、コンピュータが実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。

［受信パケット格納部２０の説明］
受信パケット格納部２０は、書き込み可能なメモリ２１を備える。このメモリ２１として、たとえば、コンピュータが備えるＲＡＭを用いることができる。受信パケット格納部２０は、復号演算部４０およびパリティパケット生成部３０に必要な情報をメモリ２１に格納する処理を実行する。この処理を図２に示す。

受信パケット格納部２０は、無線通信部１０から受信パケットが入力された場合に、図２に示す処理を開始する。ステップ（以下、ステップを省略）Ｓ１では、受信パケットに情報部分が含まれるか否かを判断する。本明細書において、特に明記する場合を除き、情報は、車車間通信装置１が他の装置に伝達する内容を意味する。パリティは、情報を復元するための情報であるが、単に、情報と記載する場合にはパリティを含まない意味で用いる。

Ｓ１の判断がＹＥＳであればＳ２へ進む。Ｓ２では、受信パケットに含まれている情報部分を、受信情報として出力する。出力先は、出力端子６および復号演算部４０である。図３に示すように、受信パケットに情報とパリティとが含まれている場合には、受信パケットのうち情報部分を取り出して、受信情報とする。一方、受信パケットにパリティが含まれていない場合には、受信パケットをそのまま受信情報とする。なお、いずれの場合も、当然、ヘッダなどの付随情報を受信パケットから除去して受信情報とする。また、図３には示していないが、受信パケットは、パリティのみの場合もある。

受信情報は、たとえば、車両制御などに用いられる情報である。一方、受信パケットに含まれているパリティはこの受信情報の一部を復元するための情報であり、パリティを含んでいる受信パケットには、図４に示すヘッダが付与されている。

図４に示すように、ヘッダには、受信パケットがパリティを含んでいることを示すパリティフラグと、受信パケットを送信した装置のＩＤである装置ＩＤと、どの車車間通信装置１の情報を符号化したかを意味する符号化対象装置ＩＤとを含んでいる。この符号化対象装置ＩＤとして、たとえばＩＤ＝Ｃ１、Ｃ３が示されている場合、パリティは、装置ＩＤ＝Ｃ１、Ｃ３が送信した情報を符号化したものであることが分かる。

Ｓ２を実行した場合、あるいは、Ｓ１の判断がＮＯである場合には、Ｓ３に進む。Ｓ３では、受信パケットにヘッダを付与する。ヘッダは、図５に示すように、装置ＩＤと受信時刻である。続くＳ４では、ヘッダを付与した受信パケットを、メモリ２１の所定の記憶領域に格納する。

Ｓ５では、メモリ２１の記憶領域に格納されている受信パケットのうち、時刻Ｔｄｉｓ以前の受信パケットを破棄する。これにより、受信パケットを記憶するために確保する必要がある領域を少なくすることができる。時刻Ｔｄｉｓは、現在時刻Ｔｎｏｗからパケット格納期間Ｔｍｅｍを引くことで求められる時刻である。Ｓ６では、復号演算部４０を起動する。

［パリティパケット生成部３０の説明］
パリティパケット生成部３０は、メモリ２１に格納されている受信パケットと、送信情報を基に符号化を実施して、パリティパケットを生成する処理を実行する。この処理を図６に示す。

パリティパケット生成部３０は、図６に示す処理を、送信情報が入力されたタイミングで開始する。送信情報が周期的に入力される場合、パリティパケットは、送信情報の１周期的につき１回に生成されて、送信されることになる。パリティパケットが、送信情報の１周期につき１回送信されると、パリティパケットを受信する車車間通信装置１は、１周期につき１回の復号機会が得られるので、早期に情報パケットの復元が可能となる。

Ｓ１１では、遅延機能がオンになっているか否かを判断する。遅延機能は、送信情報とパリティを分離した状態で送信するために、送信情報よりもパリティを遅れて送信する機能を意味している。この機能のオンオフは予め設定されており、オンオフは、切り替え可能である。なお、遅延機能を備えていない構成としてもよい。その場合には、このＳ１１の判断はＮＯとする。

Ｓ１１の判断がＹＥＳであればＳ１２へ進む。Ｓ１２では、予め設定された遅延時間Ｔｄだけスリープする。その後、Ｓ１３へ進む。これにより、送信情報は、遅延時間Ｔｄだけ先に無線通信部１０に入力されることになるので、送信情報がパリティよりも先に送信パケットとして送信されることになる。その結果、図７に示すように、送信情報から生成された送信パケットから遅れて、パリティから送信パケットが生成される。これにより、送信情報から生成された送信パケットが送信されてから、次に、送信情報から生成された送信パケットが送信されるまでの間に、それらの送信パケットとは別に、パリティから生成された送信パケットが送信されることになる。

パリティから生成された送信パケットが、送信情報から生成された送信パケットとは別に送信されることで、送信情報から生成された送信パケットが受信エラーとなった場合に、パリティパケットも受信エラーとなってしまうことを防止できる。

Ｓ１１の判断がＮＯになった場合には、Ｓ１２でスリープすることなくＳ１３以降が実行される。この場合には、送信情報とパリティパケットが同じタイミングで無線通信部１０に入力され、無線通信部１０では、図８に示すように、送信情報とパリティとが一つの送信パケットとして送信される。

Ｓ１３では、メモリ２１に記憶されている情報のパケット（以下、情報パケット）のうち、符号化対象開始時刻Ｔｆｅｃ以降の情報パケットと、送信情報のパケットである送信情報パケットを符号化対象候補パケットとする。符号化対象開始時刻Ｔｆｅｃは、現在時刻Ｔｎｏｗから符号化対象期間Ｔｅｎｃを引くことで求められる時刻である。符号化対象期間Ｔｅｎｃは、任意に設定可能であるが、本実施形態では、予め設定されているパリティパケット配信周期と同じ期間とする。つまり、本実施形態では、現在時刻Ｔｎｏｗよりもパリティパケット配信周期の１周期分前の時刻から現在時刻Ｔｎｏｗまでの過去の一定期間を符号化対象期間Ｔｅｎｃとする。

Ｓ１４では、Ｓ１３で決定した符号化対象候補パケットに基づいて符号化処理を行ってパリティを生成する。この符号化処理は図９に詳しく示す。なお、図９において、Ｓ１４１〜Ｓ１５２は請求項の対象パケット決定部に相当し、Ｓ１５３は請求項のパリティパケット演算部に相当する。また、Ｓ１４３、Ｓ１４４、Ｓ１４５は、それぞれ、請求項の選択部、候補ベクトル生成部、符号化行列生成部に相当する。また、Ｓ１４６、Ｓ１４７は、請求項の判断部に相当する。

Ｓ１４１では、繰り返し回数Ｎｌｏｏｐを１とする。Ｓ１４２では、図５のＳ１３で決定した符号化対象候補パケットのうち、符号化対象回数が最小のものを符号化対象パケットとして選択する。

図４に示したように、パリティが含まれている受信パケットのヘッダには、符号化対象装置ＩＤが含まれている。このヘッダの情報から、Ｓ１３で決定した符号化対象パケットが、それぞれ、どの車車間通信装置１が送信した情報を符号化しているかを決定することができる。その決定結果に基づいて、符号化対象候補パケットのうち符号化対象回数が最小の符号化対象候補パケットを決定し、それを符号化対象パケットとする。

続くＳ１４３では、Ｓ１３で決定した符号化対象候補パケットのうち、Ｓ１４２で選択した以外の符号化対象候補パケットから、ランダムで、１〜Ｎｅｎｃ−１個の符号化対象候補パケットを符号化対象パケットとして選択する。

Ｓ１４４では、候補ベクトルを生成する。候補ベクトルは、１行の行列であって、列数は符号化対象期間Ｔｅｎｃ内の通信回数であり、各列は、符号化対象候補パケットすなわち情報パケットを送信した、あるいは送信する装置ＩＤに対応する。候補ベクトルの各列の値は、１または０であり、Ｓ１４２およびＳ１４３で選択した符号化対象パケットすなわち情報パケットを送信した装置ＩＤに対応する列は１とし、他の列は０とする。

Ｓ１４５では、メモリ２１より、符号化対象開始時刻Ｔｆｅｃ以降に受信したパリティパケットを選択して、選択したパリティパケットから符号化行列を生成する。この符号化行列は、車車間通信装置１のパケット送信順に対応する列および行を備える行列である。符号化行列の列数は、候補ベクトルの列数と同じである。符号化行列の行数は、今回のパケット送信前であることから、列数よりも１少なくなる。

各車車間通信装置１は、繰り返し、パリティパケットを送信パケットとして無線通信部１０から送信する。また、各車車間通信装置１は符号終端も設定しない。よって、パリティパケットを送信した車車間通信装置１は時間の経過とともに増加するので、符号化行列も、時間の経過とともに、行および列が追加されていくことになる。

図１０は、時間の経過とともに、符号化行列の行および列が追加されていくことを概念的に示している。図１０に示すように符号化行列は、行列右上に三角型の０行列を含む、疎な行列である。

図１０において、Ｃ１〜Ｃ５は、車車間通信装置１の装置ＩＤを示している。この図１０の例は、装置ＩＤ＝Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の車車間通信装置１が順番にパリティパケットを送信している場合の例である。より詳しくは、装置ＩＤ＝Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の車車間通信装置１が、それぞれ、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５においてパリティパケットを送信し、その後、時刻ｔ６、ｔ７では、再び、装置ＩＤ＝Ｃ１、Ｃ２の車車間通信装置１がパリティパケットを送信している。

なお、図１０の例は、装置ＩＤが若い車車間通信装置１から順番にパリティパケットを送信している場合の例である。ただし、図５に示したように、受信パケットのヘッダから、受信時刻と装置ＩＤとの対応を決定できる。よって、装置ＩＤの順にパリティパケットを送信しなくても、受信パケットのヘッダから、符号化行列の行および列に対応する装置ＩＤを決定することはできる。

図１１、図１２を用いて、装置ＩＤ＝Ｃ５の車車間通信装置１が、時刻ｔ５において生成する符号化行列および候補ベクトルを説明する。図１１においてＰａはパリティパケットを表す。

図１１の例は、時刻ｔ５においては、符号化対象開始時刻Ｔｆｅｃ以降に受信したパリティパケットＰａが４つであるとしている。また、符号化対象期間Ｔｅｎｃを単位時間の４つ分としている。したがって、時刻ｔ１に受信したパリティパケットＰａ（ｔ１）が符号化対象としている時刻の範囲は時刻ｔ−３から時刻ｔ１の間である。また、同図に示すように、時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４に受信したパリティパケットＰａ（ｔ２）、Ｐａ（ｔ３）、Ｐａ（ｔ４）がそれぞれ符号化対象としている時刻は、図１１に示すように、それぞれ時刻の経過に従い、１単位時間ずつずれた期間となる。

各パリティパケットＰａに付加されているヘッダには、符号化対象装置ＩＤが含まれている。前述したように、装置ＩＤと、その装置ＩＤを持つ車車間通信装置１がパケットを送信した時刻とは対応する。図１１の右欄は、符号化対象装置ＩＤから、その符号化対象装置ＩＤを持つ車車間通信装置１がパケットを送信した時刻を示している。

時刻ｔ５の時点では、符号化対象の時刻はｔ１〜ｔ５である。この間に含まれるのは破線で囲んだ範囲である。この破線の範囲に含まれている各時刻を、受信時刻と装置ＩＤとの対応に基づいて装置ＩＤに置き換える。この図１１の説明では、説明を簡単にするため、時刻ｔ１では装置ＩＤ＝Ｃ１の車車間通信装置１がパリティパケットＰａを送信している。また、時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４では装置ＩＤ＝Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の車車間通信装置１がパリティパケットＰａを送信している。

よって、図１１の例において生成する符号化行列は、図１１において破線内の数字部分を１に置き換え、空欄の部分を０とした、図１２に示す行列になる。

図１３は、Ｓ１４６で行う比較を、図１２に示した符号化行列で説明する図である。図１３において、一番下の行が候補ベクトルである。この図１３の具体的な行列からも分かるように、符号化処理により得られる符号化行列は、右上に上三角型の０行列を含む行列になる。

Ｓ１４７では、Ｓ１４６での比較の結果、サイクル４を含むか否かを判断する。サイクル４は、比較する行列において、任意に選択した４つの１の配置が長方形状であることを意味する。サイクル４を含むか否かの判断を行う目的は、符号化の性能向上、すなわち、復号性能のよい行列を作ることである。また、密な行列生成を回避する作用も得られる。したがって、Ｓ１４７の判断がＹＥＳであれば、今回生成した候補ベクトルを新たな候補ベクトルとして更新することなくＳ１５１に進む。

一方、Ｓ１４７の判断がＮＯであればＳ１４８に進む。Ｓ１４８では、過去の候補ベクトルがバッファに格納されているか否かを判断する。この判断がＮＯであれば、Ｓ１４９を実行することなくＳ１５０に進む。Ｓ１５０では、今回生成した候補ベクトルをバッファに格納する。Ｓ１４８の判断がＹＥＳであればＳ１４９に進む。

Ｓ１４９では、今回のＳ１４４で生成した候補ベクトルの選択情報パケット数が、バッファに記憶されている候補ベクトルの選択情報パケット数よりも大きいか否かを判断する。選択情報パケット数は、候補ベクトルにおいて１となっている数、すなわち、Ｓ１４２、Ｓ１４３の処理において符号化対象として選択したパケットの総数である。

Ｓ１４９の判断がＹＥＳであればＳ１５０に進む。Ｓ１５０では、今回のＳ１４４で生成した候補ベクトルを、これまでバッファに格納していた候補ベクトルに代えてバッファに格納する。Ｓ１４９の判断がＹＥＳになった候補ベクトルを新たな候補ベクトルとすることで、符号化行列の低次の列重み発生を回避することができる。

Ｓ１５０を実行後はＳ１５１に進む。一方、Ｓ１４９の判断がＮＯであれば、候補ベクトルを更新することなくＳ１５１へ進む。Ｓ１５１では、繰り返し回数Ｎｌｏｏｐを１増加する。Ｓ１５２では、繰り返し回数Ｎｌｏｏｐが、上限数Ｎｌｍａｘを超えているか否かを判断する。この上限数Ｎｌｍａｘは、予め任意に設定する値である。Ｓ１５２の判断がＮＯであればＳ１４２に戻り、ＹＥＳであればＳ１５３に進む。

Ｓ１５３では、バッファに格納されている候補ベクトルをベクトルとして決定する。このようにして決定するベクトルは、繰り返し生成した候補ベクトルのうちで、選択情報パケット数が最大のものである。Ｓ１５３では、さらに、決定したベクトルを用いてパリティを生成する。

図１４に、Ｓ１５３の処理を例示する。図１４において、Ｐａはパリティパケット、Ｄは情報パケット、Ｃ１〜Ｃ５は装置ＩＤを意味する。よって、Ｄ（Ｃ１）は、装置ＩＤ＝Ｃ１の車車間通信装置１から受信した情報パケットであることを意味する。また、図１４の例では（１０００１）がＳ１５３で決定したベクトルである。

図１４の例では、ベクトルと情報パケットＤとの計算の結果、情報パケットＤ（Ｃ１）、Ｄ（Ｃ５）の排他的論理和がパリティパケットとなる。

［復号演算部４０の説明］
復号演算部４０は、Ｓ６の処理が実行されることにより起動するので、受信パケットを受信する毎に起動して復号を行うことになる。復号演算部４０は、メモリ２１に格納された受信情報を基に、誤り訂正復号処理を実施する。この処理を図１５に示す。この処理は受信情報が入力されたことにより開始し、メモリ２１に格納された情報を参照して処理を行う。

Ｓ２１では、復号処理を行う。この復号処理は、図１６に詳しく示す処理である。図１６において、Ｓ２１１では、メモリ２１に格納されているパリティから２部グラフを生成する。

図１７に２部グラフを例示する。図１７に示す２部グラフは、上側が情報パケットＤであり、下側が、パリティパケットＰａである。図４に示したように、パリティパケットのヘッダには、符号化対象装置ＩＤが含まれているので、この符号化対象装置ＩＤから、２部グラフを生成できる。

Ｓ２１２では、Ｓ２１１で生成した２部グラフをもとに、消失した情報パケットＤの復号を行う。図１７において記号×で示す情報パケットＤが消失した情報パケットＤを意味し、記号○で示す情報パケットＤが受信できた情報パケットＤを意味する。

図１７の例では、式１が成立する。この式１を変形した式２により、情報パケットＤ（Ｃ２）が得られる。

Ｓ２１２では、この処理を復元可能な情報パケットＤが無くなるまで繰り返す。なお、復元方法はこれに限られず、ガウスの消去法など、他のアルゴリズムで復元を実施してもよい。

Ｓ２１３では、Ｓ２１２の処理において復元した情報パケットＤをメモリ２１に格納する。Ｓ２１３を実行したら、図１５のＳ２２へ進む。

Ｓ２２では、Ｓ２１の処理において復元された情報パケットＤが存在するか否かを判断する。この判断がＮＯであれば図１５の処理を終了し、ＹＥＳであればＳ２３に進む。Ｓ２３では、復元された情報パケットＤを受信情報として出力する。その後、図１５の処理を終了する。

［実施形態の効果］
図１８、図１９に、本実施形態の性能を特許文献１に記載の方法と比較するためのシミュレーションの条件を示す。図１８に示す受信車両６０は、交差点の手前１０ｍの位置に存在する。送信車両７０は、受信車両６０が走行する道路と交差する道路を走行している。本実施形態についてのシミュレーション条件は図１９に示している。

特許文献１に記載の方法に対する条件は以下の通りである。重みは６で固定した。よって、６情報パケットに対しランダムなＧＦ（２^ｍ）上の元を乗算した後、パリティパケットを生成する条件で評価した。ｍ＝８とし、符号化対象とされる情報パケットＤはランダムに選定されるものとし、復号処理はパリティ受信毎に開始するものとし、ガウスの消去法により実施した。

共通の条件として、図１９にも示す通り、各端末は０．１ｓ周期で情報パケットＤおよびパリティパケットＰａの配信を実施する。ただし、特許文献１の手法のシミュレーションでは、開始０．１ｓ間、情報パケットＤの共有を実施し、次の０．１ｓ間でパリティパケットＰａの配信と、新たな情報パケットＤの配信を実施した。一方、本実施形態では、０．２ｓ間で情報パケットＤとパリティパケットＰａを連続して配信した。

開始後、０．１ｓ間のパケット受信誤り率、情報パケットＤの受信成功までの通信遅延について評価した結果を、それぞれ図２０、図２１に示す。また、図２０には、符号化が適用されていない場合の結果についても、「符号化なし」として併せて掲載している。

図２０から、本実施形態は、誤り率特性が特許文献１よりも優れていることが分かる。この理由は、符号長の制限がないこと、および、Ｓ１４９において、低列重みを回避する処理を実行しているためであると推定される。図２１から、本実施形態は、通信遅延平均値も特許文献１よりも優れていることが分かる。

以上、説明した本実施形態によれば、現在時刻から過去の一定期間である符号化対象期間Ｔｅｎｃに受信した受信パケットと送信情報からパリティパケットを生成するようにしているので、他の通信装置との同期をとる必要がない。よって、図２１に示したように、同期が必要である特許文献１の方法に比較して、復号処理開始までの遅延を低減できる。

さらに、非同期でパリティパケットを送信できるので、同期が必要である場合よりも符号長の制限が少なくなる。これにより、図２１に示したように、通信の信頼性を高くすることができる。

さらに、本実施形態では、符号化行列が、上三角型の０行列を右上に含む疎な行列になるように、ベクトルが生成される。これにより、図４に示すヘッダを付加することによるオーバヘッドの増大も抑制できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。なお、以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。

＜変形例１＞
たとえば、前述の実施形態では、パリティパケット生成部３０が遅延機能を備えていたが、無線通信部１０が遅延機能を備えていてもよい。また、無線通信部１０に送信情報とパリティパケットとが同時に入力された場合にも、それらから別々に送信パケットを生成して、生成した各送信パケットを間隔を空けて順次送信する機能を備えるなど、遅延機能とは別の手段で、送信情報とパリティパケットとを別々の送信パケットとして送信するようにしてもよい。

＜変形例２＞
前述の実施形態では、符号化対象開始時刻Ｔｆｅｃ以降の情報パケットと送信情報パケットを符号化対象候補パケットとしていたが、符号化対象開始時刻Ｔｆｅｃ以降の情報パケットのみを符号化対象候補パケットとしてもよい。

＜変形例３＞
前述の実施形態は、通信装置として車車間通信装置１を示したが、路車間通信装置にも本発明は適用できる。また、車車間通信装置１や路車間通信装置などの近距離無線通信装置に限られず、公衆通信回線網を利用する広域通信装置にも本発明は適用できる。

１：車車間通信装置 ５：入力端子 ６：出力端子 １０：無線通信部
２０：受信パケット格納部 ２１：メモリ ３０：パリティパケット生成部 ４０：復号演算部 ６０：受信車両 ７０：送信車両

Claims (16)

1. 互いに情報を送受信する複数の通信装置を備えた通信システムで用いられる前記通信装置（１）であって、
   他の前記通信装置が送信したパケットを受信する受信部（１０）と、
   前記受信部が受信したパケットである受信パケットを格納する受信パケット格納部（２０）と、
   現在時刻から過去一定期間を符号化対象期間とし、前記符号化対象期間に受信した前記受信パケットを前記受信パケット格納部から取得し、取得した前記受信パケット、または、取得した前記受信パケットおよび送信情報から、パリティパケットを生成するパリティパケット生成部（３０）と、
   前記パリティパケット生成部が生成した前記パリティパケット、および、前記送信情報を送信する送信部（１０）と、
   前記受信パケットを復号する復号演算部（４０）とを備え、
   前記パリティパケット生成部は、
   前記符号化対象期間に受信した前記受信パケット、または、前記符号化対象期間に受信した前記受信パケットおよび前記送信情報を符号化対象候補パケットとし、前記符号化対象候補パケットから符号化対象パケットを決定する対象パケット決定部（Ｓ１４１〜Ｓ１５２）と、
   前記対象パケット決定部が決定した前記符号化対象パケットが、どの前記通信装置のパケットであるかを表すベクトルを決定し、決定した前記ベクトルと前記符号化対象パケットとから、パリティパケットを演算するパリティパケット演算部（Ｓ１５３）とを備え、
   前記パリティパケット生成部は、前記パリティパケットにおいて符号化対象とされている前記通信装置を示す符号化対象装置ＩＤを含むヘッダを、前記パリティパケットに付加した前記パケットを生成し、
   前記対象パケット決定部（Ｓ１４２）は、前記符号化対象候補パケットのうち、過去に符号化対象とされた回数が最少の前記符号化対象候補パケットは、前記符号化対象パケットとする通信装置。
2. 互いに情報を送受信する複数の通信装置を備えた通信システムで用いられる前記通信装置（１）であって、
   他の前記通信装置が送信したパケットを受信する受信部（１０）と、
   前記受信部が受信したパケットである受信パケットを格納する受信パケット格納部（２０）と、
   現在時刻から過去一定期間を符号化対象期間とし、前記符号化対象期間に受信した前記受信パケットを前記受信パケット格納部から取得し、取得した前記受信パケット、または、取得した前記受信パケットおよび送信情報から、パリティパケットを生成するパリティパケット生成部（３０）と、
   前記パリティパケット生成部が生成した前記パリティパケット、および、前記送信情報を送信する送信部（１０）と、
   前記受信パケットを復号する復号演算部（４０）とを備え、
   前記パリティパケット生成部は、
   前記符号化対象期間に受信した前記受信パケット、または、前記符号化対象期間に受信した前記受信パケットおよび前記送信情報を符号化対象候補パケットとし、前記符号化対象候補パケットから符号化対象パケットを決定する対象パケット決定部（Ｓ１４１〜Ｓ１５２）と、
   前記対象パケット決定部が決定した前記符号化対象パケットが、どの前記通信装置のパケットであるかを表すベクトルを決定し、決定した前記ベクトルと前記符号化対象パケットとから、パリティパケットを演算するパリティパケット演算部（Ｓ１５３）とを備え、
   前記パリティパケット生成部は、前記パリティパケットにおいて符号化対象とされている前記通信装置を示す符号化対象装置ＩＤを含むヘッダを、前記パリティパケットに付加した前記パケットを生成し、
   前記対象パケット決定部は、
   前記符号化対象候補パケットから符号化対象パケットをランダムに選択する選択部（Ｓ１４３）と、
   前記選択部が選択した前記符号化対象パケットがどの前記通信装置の前記パケットであるかを表し、前記パリティパケットを演算する前記ベクトルの候補となる候補ベクトルを生成する候補ベクトル生成部（Ｓ１４４）と、
   前記通信装置のパケット送信順に対応する列および行を備える行列であって、前記行列の各行が、過去に受信したパリティパケットで符号化対象とされている前記パケットを送信した前記通信装置を１で表す符号化行列を生成する符号化行列生成部（Ｓ１４５）と、
   前記符号化行列生成部が生成した前記符号化行列と、前記候補ベクトル生成部が生成した前記候補ベクトルとを比較してサイクル４が形成されるか否かを判断する判断部（Ｓ１４６、Ｓ１４７）とを備え、
   前記パリティパケット演算部は、前記判断部による判断の結果、サイクル４が形成されないと判断した前記候補ベクトルを前記ベクトルに決定する通信装置。
3. 請求項２において、
   前記対象パケット決定部（Ｓ１４２）は、前記符号化対象候補パケットのうち、過去に符号化対象とされた回数が最少の前記符号化対象候補パケットは、前記符号化対象パケットとする通信装置。
4. 請求項２または３において、
   前記選択部は、前記候補ベクトル生成部が前記候補ベクトルを生成した回数が予め設定された回数以下であれば、再度、前記符号化対象パケットを選択し、
   前記候補ベクトル生成部は、前記選択部が、再度、選択した前記符号化対象パケットに基づいて、再度、前記候補ベクトルを生成し、
   前記判断部は、候補ベクトル生成部が再度生成した前記候補ベクトルを用いて、サイクル４が形成されるか否かを判断し、
   前記パリティパケット演算部は、サイクル４が形成されないと判断した前記候補ベクトルのうちで、前記候補ベクトルにおいて前記符号化対象パケットとして選択されている数である選択情報パケット数が最大の前記候補ベクトルを、前記ベクトルに決定する通信装置。
5. 請求項２〜４のいずれか１項において、
   前記選択部が選択する前記符号化対象パケットの数は、予め設定された数以下である通信装置。
6. 互いに情報を送受信する複数の通信装置を備えた通信システムで用いられる前記通信装置（１）であって、
   他の前記通信装置が送信したパケットを受信する受信部（１０）と、
   前記受信部が受信したパケットである受信パケットを格納する受信パケット格納部（２０）と、
   現在時刻から過去一定期間を符号化対象期間とし、前記符号化対象期間に受信した前記受信パケットを前記受信パケット格納部から取得し、取得した前記受信パケット、または、取得した前記受信パケットおよび送信情報から、パリティパケットを生成するパリティパケット生成部（３０）と、
   前記パリティパケット生成部が生成した前記パリティパケット、および、前記送信情報を送信する送信部（１０）と、
   前記受信パケットを復号する復号演算部（４０）とを備え、
   前記パリティパケット生成部は、
   前記符号化対象期間に受信した前記受信パケット、または、前記符号化対象期間に受信した前記受信パケットおよび前記送信情報を符号化対象候補パケットとし、前記符号化対象候補パケットから符号化対象パケットを決定する対象パケット決定部（Ｓ１４１〜Ｓ１５２）と、
   前記対象パケット決定部が決定した前記符号化対象パケットが、どの前記通信装置のパケットであるかを表すベクトルを決定し、決定した前記ベクトルと前記符号化対象パケットとから、パリティパケットを演算するパリティパケット演算部（Ｓ１５３）とを備え、
   前記パリティパケット生成部は、周期的に前記パリティパケットを生成し、
   前記送信部は、前記パリティパケットを周期的に送信する通信装置。
7. 請求項６において、
   前記送信部は、前記パリティパケットを、前記送信情報を送信してから、次に前記送信情報を送信するまでの間に送信する通信装置。
8. 請求項６または７において、
   前記符号化対象期間の長さが、前記パリティパケットの送信周期と同じ長さである通信装置。
9. 請求項６〜８のいずれか１項において、
   前記パリティパケット生成部は、前記パリティパケットにおいて符号化対象とされている前記通信装置を示す符号化対象装置ＩＤを含むヘッダを、前記パリティパケットに付加した前記パケットを生成する通信装置。
10. 請求項９において、
    前記対象パケット決定部（Ｓ１４２）は、前記符号化対象候補パケットのうち、過去に符号化対象とされた回数が最少の前記符号化対象候補パケットは、前記符号化対象パケットとする通信装置。
11. 請求項９または１０において、
    前記対象パケット決定部は、
    前記符号化対象候補パケットから符号化対象パケットをランダムに選択する選択部（Ｓ１４３）と、
    前記選択部が選択した前記符号化対象パケットがどの前記通信装置の前記パケットであるかを表し、前記パリティパケットを演算する前記ベクトルの候補となる候補ベクトルを生成する候補ベクトル生成部（Ｓ１４４）と、
    前記通信装置のパケット送信順に対応する列および行を備える行列であって、前記行列の各行が、過去に受信したパリティパケットで符号化対象とされている前記パケットを送信した前記通信装置を１で表す符号化行列を生成する符号化行列生成部（Ｓ１４５）と、
    前記符号化行列生成部が生成した前記符号化行列と、前記候補ベクトル生成部が生成した前記候補ベクトルとを比較してサイクル４が形成されるか否かを判断する判断部（Ｓ１４６、Ｓ１４７）とを備え、
    前記パリティパケット演算部は、前記判断部による判断の結果、サイクル４が形成されないと判断した前記候補ベクトルを前記ベクトルに決定する通信装置。
12. 請求項１１において、
    前記選択部は、前記候補ベクトル生成部が前記候補ベクトルを生成した回数が予め設定された回数以下であれば、再度、前記符号化対象パケットを選択し、
    前記候補ベクトル生成部は、前記選択部が、再度、選択した前記符号化対象パケットに基づいて、再度、前記候補ベクトルを生成し、
    前記判断部は、候補ベクトル生成部が再度生成した前記候補ベクトルを用いて、サイクル４が形成されるか否かを判断し、
    前記パリティパケット演算部は、サイクル４が形成されないと判断した前記候補ベクトルのうちで、前記候補ベクトルにおいて前記符号化対象パケットとして選択されている数である選択情報パケット数が最大の前記候補ベクトルを、前記ベクトルに決定する通信装置。
13. 請求項１１または１２において、
    前記選択部が選択する前記符号化対象パケットの数は、予め設定された数以下である通信装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項において、
    前記復号演算部は、前記受信部が前記パケットを受信する毎に前記受信パケットを復号する通信装置。
15. 請求項１〜１４のいずれか１項において、
    前記受信パケット格納部は、前記受信部が受信した前記受信パケットを格納する際に、格納済みの前記受信パケットのうち、受信時刻が、現在時刻から予め設定されたパケット格納期間よりも前である前記受信パケットを破棄する通信装置。
16. 車車間通信装置である請求項１〜１５のいずれか１項の通信装置。

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