JP6766685B2 - 通信装置及び通信端末装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信装置や通信端末装置に関し、主として車車間又は歩車間の通信に用いるものである。

移動や物流を円滑かつ安全に実現するため、道路交通の安全を図ることは極めて重要である。近年、交通事故等を防止するため、安全運転支援システムの高度化に対する技術開発やルール作りが活発になっている。

安全運転支援システムは一般に、自動車、歩行者、及び道路設備との間で位置情報を含む様々な情報を相互に通信しあうことにより、事故を未然に防いでいる。安全運転支援システムの通信では、各通信装置が同期をとることなく、送信タイミングを自律分散的に制御できるＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）方式が多く採用されている。

しかしながら、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式では、通信を試みる装置が多数存在する場合、複数の装置が同時に情報を送信することによって情報同士の衝突が生じ、通信の成功率が低下するという問題がある。特に、安全運転支援システムにおいて通信の成功率が低下すると、車両間、歩車間等で密に情報をやり取りすることができず、事故を防止するという目的を達成することは困難となる。

ここで、７００ＭＨｚ帯高度道路交通システムにおいては、品質要求が高いデータを送信する路側機は定期送信を、その他の車載器はＣＳＭＡ／ＣＡ方式に従いランダム送信を行うという棲み分けが行われている。そして、特許文献１には、定期送信を行う路側機の送信期間と他の路側機の送信期間とが重複しないように、他の路側機から受信した送信期間の情報から利用されていない送信期間を判定し、空いている送信期間から送信を行う送信期間を選択することで、送信期間を自動設定できる装置が開示されている。

特開２０１２−１８６７０７号公報

しかし、定期送信の送信期間が多数設定されると、ランダム送信を行う機会が制限されるため、ランダム送信の通信品質が劣化する可能性がある。特に、ランダム送信する通信装置が集中する時間帯に定期送信の送信期間が設定されると影響が大きくなる。
また、上記７００ＭＨｚ帯高度道路交通システムにおいては、路側機は定期送信、車載器はランダム送信を用いるため、車載器は品質要求が高いデータをランダム送信以外の方法で送信することができず、品質要求に応じた送信方法を選択できないという問題があった。

本発明の目的は、品質要求が高いデータを確実に送受信できるとともに、通信の成功率の低下を抑えることができるような通信装置及び通信端末装置を実現することにある。

上記課題を解決するために、本発明の通信装置（１００）は、
周辺装置から送信された受信データを受信する受信部（１０１）と、
前記受信データに基づき、通信品質推定値を求める通信品質検出部（１０２，１０３）と、
前記通信品質推定値と通信品質目標値とに基づき、前記周辺装置に通知した第１の送信期間で送信する予約送信と、前記第１の送信期間以外の第２の送信期間でランダムに送信するランダム送信と、を切り替える制御部（１０４，１０５）と、
前記制御部で切り替えた前記予約送信または前記ランダム送信を用いて、送信データを送信する送信部（１１０）と、
を備える。

本発明の通信装置等によれば、品質要求が高いデータを確実に送受信できるとともに、通信の成功率の低下を抑えることができる。

本発明の実施形態１の通信装置の構成を説明するブロック図 本発明の実施形態１の通信装置の通信品質観測部の動作を説明するフローチャート 本発明の実施形態１の通信装置の通信品質情報テーブルの説明図 本発明の実施形態１の通信装置の送信方法切替部の動作を説明するフローチャート 本発明の予約送信及びランダム送信の送信期間を説明する説明図 本発明の実施形態１の通信装置の送信期間選択部の動作を説明するフローチャート 本発明の実施形態２の通信装置の構成を説明するブロック図 本発明の実施形態２の通信装置の通信量観測部の動作を説明するフローチャート 本発明の実施形態２の通信装置の送信期間情報テーブル（通信量情報）の説明図 本発明の実施形態２の通信装置の送信期間選択部の動作を説明するフローチャート 本発明の実施形態２の通信装置の通信量観測部の動作を説明するフローチャート 本発明の実施形態２の通信装置の送信期間情報テーブル（通信量情報）の説明図 実施形態１，２における受信データ、および送信データのパケットに含まれる情報を説明するパケット構成図 実施形態１，２の応用例を説明する説明図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本発明とは、特許請求の範囲に記載された発明を意味するものであり、以下の実施形態に限定されるものではない。また、少なくともかぎ括弧内の語は、特許請求の範囲に記載された語を意味し、同じく以下の実施形態に限定されるものではない。
また、特許請求の範囲の従属項に記載の構成及び方法、および従属項に記載の構成及び方法に対応する実施形態の構成及び方法は、本発明においては任意の構成及び方法である。

（実施形態１）

１．通信装置の構成
まず、本発明の実施形態１の通信装置の構成を図１を用いて説明する。

本発明の「自装置」である通信装置１００は、自車両に搭載されたり歩行者自身が所持するものであり、同じく周辺車両に搭載されたり周辺の歩行者が所持する「周辺装置」である他の通信装置との間で、データをメッセージとして送受信するものである。本実施形態では、自装置、周辺装置ともに車両（自車両、周辺車両）に搭載される車載器の例で説明する。つまり、各車載器間では通常ランダム送信で車車間通信を行い、特定の条件では予約送信で車車間通信を行うものである。
ここで、本発明の「自装置」とは、本発明の通信装置をいう。
また、本発明の「周辺装置」とは、自装置の通信距離範囲内に存在する通信装置をいう。

通信装置１００は、受信部１０１、通信品質観測部１０２、通信品質情報テーブル１０３、送信方法切替部１０４、通信品質目標値テーブル１０５、送信期間情報テーブル１０６、送信期間選択部１０７、メッセージ生成部１０８、送信タイミング決定部１０９、送信部１１０を有する。

受信部１０１は、「周辺装置」を搭載した周辺車両から送信された、周辺車両の位置、速度、進行方向の情報を有するメッセージを受信データとして、アンテナＡを介してパケットで受信する。
受信部１０１で受信した周辺車両の位置情報等は、運転支援装置を介して、車両制御装置で自車両の制御に用いたり、ＨＭＩ（ヒューマン・マシン・インターフェース）としてのカーナビゲーションシステム等の表示装置や音声再生装置から運転者に対して視聴覚情報として提供される。

通信品質観測部１０２は、受信部１０１から入力された「受信データに基づき」、「通信品質推定値」を求める。通信品質推定値の求め方の具体例は、後ほど図２を用いて説明する。
ここで、本発明の「受信データに基づき」とは、受信データの内容に基づく場合の他、受信データの受信状況に基づく場合も含む。
また、本発明の「通信品質推定値」とは、通信チャネルの通信品質を示す値をいい、例えば、パケット到達率、受信電力値、Ｓ／Ｎ比などが挙げられる。

通信品質情報テーブル１０３は、通信品質観測部１０２で求めた通信品質推定値を通信品質情報として保存する。また、通信品質情報テーブル１０３は、他の通信装置から送信された通信品質情報を受信部１０１で受信して、これを直接保存してもよい。
通信品質観測部１０２および通信品質情報テーブル１０３で、本発明の「通信品質検出部」を構成する。

送信方法切替部１０４は、通信品質情報テーブル１０３に保存された通信品質推定値と、通信品質目標値テーブル１０５に保存されている「通信品質目標値」とに「基づき」、送信方法である予約送信とランダム送信とを「切り替える」。予約送信とは、周辺装置に通知した第１の送信期間で送信する送信方式であり、ランダム送信とは、第１の送信期間以外の第２の送信期間で「ランダムに」送信する送信方式である。通信方法切替部１０４の具体的な動作は、後ほど図４を用いて説明する。
送信方法切替部１０４および通信品質目標値テーブル１０５で、本発明の「制御部」を構成する。
ここで、本発明の「通信品質目標値」とは、通信チャネルの通信品質の目標を表す値をいい、例えば、所望のパケット到達率、所望の受信電力値、所望のＳ／Ｎ比などが挙げられる。なお、一定の値の他、条件を与えることで一意に値が定まるものも含む。
また、本発明の「基づき」とは、通信品質推定値と通信品質目標値とを比較することの他、少なくともいずれかを重みづけして比較したり、あるいは通信品質推定値および通信品質目標値に対し何らかの演算を行い、演算結果を基に判断する場合も含む。
さらに、本発明の「ランダムに」とは、乱数に基づき送信開始時を分散させて送信する場合はもちろん、乱数に基づかず一定の規則に基づき全体として送信開始時を分散させて送信しているような場合も含む。
そして、本発明の「切り替える」とは、いずれの送信方式で送信するかを結果として決定していれば足り、例えば、決定の過程として、複数の送信方式の中から一つの送信方式を選択する場合も含む。

送信期間情報テーブル１０６は、受信データに含まれる送信期間情報を保存する。本実施形態では、送信期間長と転送回数が送信期間情報に該当する。送信期間情報の詳細は、後ほど図１３を用いて説明する。

送信期間選択部１０７は、送信期間情報テーブル１０６を参照し、予約送信時に用いる予約送信候補期間（本発明の「第１の送信期間」に相当。）を選択する。送信期間選択部１０７の具体的な動作は、後ほど図５及び図６を用いて説明する。

メッセージ生成部１０８は、通信装置１００に接続された自車位置情報生成装置（ＧＰＳ）、および自車挙動取得部（車速センサ、およびジャイロ）からそれぞれ自車の位置、及び速度、進行方向を取得してメッセージを生成し、ヘッダを付加することによりパケット化する。メッセージ生成部１０８は、地図データベースに接続されて道路地図情報の供給を受けてもよい。また、メッセージ生成部１０８は、通信品質情報テーブル１０３から出力された通信品質情報、及び／又は、送信期間情報テーブル１０６から出力された送信期間情報も、併せて周辺装置に送信し、周辺装置と共有してもよい。生成したパケットは、送信部１１０に出力される。

送信タイミング決定部１０９は、送信方法切替部１０４からの送信方法の切り替え指示、および送信期間選択部１０７で選択された予約送信候補期間に基づき、送信データの送信タイミングを決定する。すわなち、予約送信時には、選択された予約送信候補期間にメッセージを送信するよう送信部１１０に指示し、ランダム送信時には選択された予約送信候補期間以外の期間にランダムに送信するよう送信部１１０に指示する。

送信部１１０は、送信タイミング決定部１０９の指示に基づき、メッセージ生成部１０８で生成されたメッセージを格納したパケットを送信データとして、アンテナＡを介して周辺車両に対して予約送信又はランダム送信を用いて送信する。

２．通信品質検出
次に、本実施形態の通信装置１００の通信品質観測部１０２の動作を説明する。
通信品質観測部１０２は、周辺装置からランダム送信された受信データの「受信品質」を測定することにより求める。具体例として、以下図２を用いて説明する。
ここで、本発明の「受信品質」とは、例えば、パケットの到達率、受信電力値、Ｓ／Ｎ比、が挙げられる。

通信品質観測部１０２は、周辺装置からランダム送信されたパケットを受信するに際し、所定の観測期間内のパケットの受信数の期待値を算出する（Ｓ２１）。パケットの受信数の期待値としては、例えば受信したパケットのシーケンス番号を観測し、所定の観測期間内の最初と最後に受信したパケットのシーケンス番号の差から求めることができる。

また、通信品質観測部１０２は、所定の観測期間内の実際のパケットの受信数を算出する（Ｓ２２）。

そして、以下の通り、かかる受信数を期待値で除することにより、パケット到達率の推定値（本発明の「通信品質推定値」あるいは「受信品質」に相当。）を求める（Ｓ２３）。
パケット到達率の推定値＝パケットの受信数／パケットの受信数の期待値

最後に、かかるパケット到達率の推定値を通信品質情報として通信品質情報テーブル１０３に出力し、通信品質情報テーブル１０３は通信品質情報を保存する（Ｓ２４）。

なお、「通信品質推定値」は、周辺装置との間で共有してもよい。すなわち、自装置の通信品質観測部１０２で求めた「通信品質推定値」をメッセージ生成部１０８に送りパケットに含めて自装置から送信データとして送信するとともに、周辺装置で求められた「通信品質推定値」が含まれるパケットを受信データとして受信部１０１で受信し、これを通信品質情報テーブル１０３に保存してもよい。この場合、自車両が観測した「通信品質推定値」と、他車両が観測した「通信品質推定値」とが、通信品質情報テーブル１０３に保存される。なお、この場合のパケットの構成は、後ほど図１３を用いて説明する。

図３は、通信品質情報テーブル１０３に保存されるデータを示したものである。通信品質情報テーブル１０３には、自装置で求めたパケット到達率の推定値（例えば自車につき、１．０）が書き込まれている。また、「通信品質推定値」を周辺装置との間で共有する場合は、受信データから取得した周辺装置で求めたパケット到達率の推定値（例えば車両１につき０．９８、車両２につき０．８５）が書き込まれている。

３．予約送信とランダム送信の切り替え
次に、本実施形態の通信装置１００の送信方法切替部１０４の動作を図４のフローチャートを用いて説明する。図４は、通信方法切替部１０４が行う送信方式の切り替え処理を記載したものである。

通信方法切替部１０４は、通信品質目標値テーブル１０５から、「通信品質目標値」を取得する（Ｓ４１）。通信品質目標値は、例えば所望のパケット到達率、所望の受信電力値、所望のＳ／Ｎ比などが挙げられる。通信品質目標値は常に一定値でもよいが、例えば、地図データと連動して、高速道路の合流地点付近や交差点などは高く、それ以外の場所は低くしたり、ラッシュ時の時間帯は高く、それ以外の時間は低くするなど、位置や時間に応じて個別に設定することができる。あるいは、運転支援装置から送信データを受け取るに際して目標値が指定され、例えば合流や受入時、車線変更時、緊急停車時（事故、故障、他車の事故、故障や落下物による停車）などは、通常走行時よりも通信品質目標値が高く設定される。

次に、通信方法切替部１０４は、予約送信する通信の種類を取得する（Ｓ４２）。例えば、運転支援装置から送信データを受け取る際に特定の宛先が指定されれば、ユニキャスト送信であると決定される。
予約送信を、相手方を特定しないブロードキャストで実行する場合は、全ての周辺装置からの受信データに基づき、例えば図２のステップを用いて「通信品質推定値」たるパケット到達率の推定値を算出する（Ｓ４３）。

一方、予約送信を、相手方を特定するユニキャストで実行する場合は、特定の周辺装置から受信した受信データに基づき、例えば図２のステップを用いて「通信品質推定値」たるパケット到達率の推定値を算出する（Ｓ４４）。
なお、これに代えて、特定の相手方から受信した受信データに含まれる「通信品質推定値」たるパケット到達率の推定値を取得してもよい（Ｓ４４）。この場合は、通信品質推定値を周辺装置との間で共有していることが前提となる。

そして、送信方法切替部１０４は、Ｓ４１で取得した「通信品質目標値」たる所望のパケット到達率と、Ｓ４３又はＳ４４で取得した「通信品質推定値」たるパケット到達率の推定値とを比較する（Ｓ４５）。パケット到達率の推定値が所望のパケット到達率よりも小さければ、ランダム送信では通信品質目標値が想定する通信品質を達成できないと判断し、予約送信開始処理を実行する（Ｓ４６）。予約送信開始処理は、別途図６を用いて後ほど説明する。パケット到達率の推定値が所望のパケット到達率以上であれば、現在の送信動作を確認し（Ｓ４７）、送信方式がランダム送信中であれば、ランダム送信で通信品質目標値が想定する通信品質を達成できていると判断してランダム送信をそのまま継続し、予約送信中であれば予約送信を終了する（Ｓ４８）。

図５は、予約送信に用いる送信期間、およびランダム送信に用いる送信期間の一例を記載したものである。本実施形態では、「一定期間」である１００ｍｓの期間内に、１６個の予約送信候補期間が準備されている。そして、予約送信候補期間のうち、送信期間選択部１０７で選択された予約送信候補期間（本発明の「第１の送信期間」に相当）が予約送信に用いられ、選択された予約送信候補期間内で送信データが送信される。また、選択された期間以外の予約送信候補期間及び予約送信候補期間以外の期間（本発明の「第２の送信期間」に相当。）がランダム送信に用いられ、送信データが送信される。

なお、図５において、予約送信候補期間は、路側機が優先的に使い、空いている期間を車載器の予約送信に使うようにしてもよい。そして、路側機にも、車載器の予約送信にも使われていない予約送信候補期間は、車載器のランダム送信に用いてもよい。

４．予約送信開始処理
本実施形態の通信装置１００の送信期間選択部１０７の予約送信開始処理の一例を、図６を用いて説明する。

送信期間選択部１０７は、送信期間情報テーブル１０６から、未使用の予約送信候補期間を取得する（Ｓ６１）。例えば、送信期間情報テーブル１０６に保存された送信期間情報の送信期間長を参照し、送信期間長がゼロであれば使用していない予約送信候補期間であることがわかる。

そして、送信期間選択部１０７は、未使用の予約送信候補期間のうち一つを選択し、選択した予約送信候補期間（本発明の「第１の送信期間」に相当。）を送信タイミング決定部１０９に指示する。選択方法は、現在時刻以降で時間的に最も近い未使用の予約送信候補期間を選択してもよいし、複数の未使用の予約送信候補期間からランダムに選択してもよい。

なお、Ｓ６１、Ｓ６２に代えて、複数の予約送信候補期間から予約送信に用いる予約送信候補期間をランダムに選択してもよい。

以上、本発明の実施形態１によれば、ランダム送信では通信品質目標値が想定する通信品質を達成できないと予想される場合にのみ予約送信に切り替えることができる。これにより、ランダム送信の品質劣化を抑えることができる。

（実施形態２）

１．通信装置の構成
次に、本発明の実施形態２の通信装置の構成を図７を用いて説明する。なお、実施形態１と同じ構成は同じ図番を振り、説明は実施形態１を援用する。本実施形態でも、自装置、周辺装置ともに車両（自車両、周辺車両）に搭載される車載器の例で説明するが、これに限定されるものではない。

通信装置２００は、実施形態１と同様の、受信部１０１、通信品質観測部１０２、通信品質情報テーブル１０３、通信方法切替部１０４、通信品質目標値テーブル１０５、メッセージ生成部１０８、送信タイミング決定部１０９、送信部１１０を有するともに、実施形態２に固有の通信量観測部２０１、送信期間情報テーブル２０２、送信期間選択部２０３を有する。

通信量観測部２０１は、受信部１０１から入力された、周辺装置からランダム送信された「受信データに基づき」、「通信量」を求める。通信量の求め方の具体例は、後ほど図８及び図１１を用いて説明する。
ここで、本発明の「受信データに基づき」とは、受信データの受信状況に基づく場合の他、受信データの内容に基づく場合も含む。
また、本発明の「通信量」とは、通信量を直接的に測定したものの他、間接的に通信量を表す量を測定したものも含み、例えば前者の例として、一定期間の受信パケット数、後者の例として、一定期間内にパケットを受信できた車両数、一定期間内で受信電力が所定の値を超えた時間の割合、が挙げられる。また、これらに対し所定の演算を施したものでもよい。

送信期間情報テーブル２０２は、実施形態１と同様に送信期間情報を保存するとともに、通信量観測部２０１で測定した通信量を保存する。

送信期間選択部２０３は、送信期間情報テーブル２０２で保存された送信期間情報に加えて、送信期間情報テーブル２０２で保存された通信量に基づき、予約送信時に用いる予約送信候補期間（本発明の「第１の送信期間」に相当。）を選択する。送信期間選択部２０３の具体的な動作は、後ほど図１０を用いて説明する。

２．通信品質検出
通信品質観測部１０２における通信品質推定値の求め方は、実施形態１と同様、図２および図３の例による。

３．通信量検出
次に、本実施形態の通信装置２００の通信量観測部２０１の動作の一例を、図８を用いて説明する。

通信量観測部２０１は、直前の所定の観測期間のパケットの受信数を測定し、通信量観測部２０１内に設けられたメモリに一時的に保存する（Ｓ８１）。測定は、予約送信候補期間毎に行うことが望ましいがこれに限るものではない。パケットの受信数に代えて、一定期間内にパケットを受信できた車両数、一定期間内で受信電力が所定の値を超えた時間の割合などでもよい。

次に、通信量観測部２０１は、通信量観測部２０１内に設けられたメモリから、過去のパケットの受信数を所定数取得する（Ｓ８２）。例えば、所定の観測期間を単位に、現在に近いものから５期間分取得する。

そして、Ｓ８１で測定したパケットの受信数、及びＳ８２で取得した過去５期間分のパケット受信数から、予約送信候補期間毎に「通信量」を求める（Ｓ８３）。例えば、これらの平均値（平均パケット受信数）や、これらの最大値（最大パケット受信数）を求め、これを「通信量」とし、通信量情報として送信期間情報テーブル２０２に保存する（Ｓ８４）。

なお、「通信量」は、周辺装置との間で共有してもよい。すなわち、自装置の通信量観測部２０１で検出した「第１の通信量」をメッセージ生成部１０８に送りパケットに含めて自装置から送信データとして送信するとともに、周辺装置の通信量観測部で検出した「第２の通信量」が含まれるパケットを受信データとして受信し、送信期間情報テーブル２０２に保存してもよい。この場合のパケットの構成は、後ほど図１３を用いて説明する。
ここで、本発明の「第１の通信量」及び「第２の通信量」とは、「通信量」と同様、通信量を直接的に測定したものの他、間接的に通信量を表す量を測定したものも含み、例えば前者の例として、一定期間の受信パケット数、後者の例として、一定期間内にパケットを受信できた車両数、一定期間内で受信電力が所定の値を超えた時間の割合、が挙げられる。また、これらに対し所定の演算を施したものでもよい。

図９は、送信期間情報テーブル２０２のうち、通信量情報部分を示したものである。送信期間情報テーブル２０２には、「通信量」あるいは「第１の通信量」として、自装置で求めたパケットの受信数が記録されている（車両ＩＤ：自車）。また、通信量情報を周辺装置との間で共有する場合は、周辺装置で求めたパケット受信数を受信データから取得し、これを「第２の通信量」として、周辺装置毎に送信期間情報テーブル２０２に記録されている（車両ＩＤ：１、２〜）。
各通信量情報は、新しいものから順に過去分も記録されている。図９の例では、過去３期間分が記録されている。また、パケットの受信数は、図５で説明した予約送信候補期間毎に記録されている。これらの通信量情報は、自装置が観測、あるいは他装置から受信する毎に、更新されていく。

４．予約送信とランダム送信の切り替え
送信方法切替部１０４における予約送信とランダム送信の切り替えは、実施形態１と同様、図４の例による。

５．予約送信開始処理
本実施形態の通信装置２００の送信期間選択部２０３における予約送信開始処理の一例を、図１０を用いて説明する。

送信期間選択部２０３は、未使用の予約送信候補期間を取得する（Ｓ１０１）。取得方法は、第１の実施形態と同様である。

次に、送信期間選択部２０３は、自装置が測定した予約送信候補期間毎の通信量を送信期間情報テーブル２０２から取得する（Ｓ１０２）。具体的には、図９において車両ＩＤが自車の欄のパケットの受信数を取得する。

次に、送信期間選択部２０３は、予約送信する通信の種類を取得する（Ｓ１０３）。取得方法は、第１の実施形態と同様である。
予約送信を、相手方を特定しないブロードキャストで実行する場合は、全ての周辺装置から受信した予約送信候補期間毎の通信量と、自装置が測定した予約送信候補期間毎の通信量から、予約送信候補期間毎の「通信量」を求める（Ｓ１０４）。例えば、図９において、車両ＩＤが自車の通信量情報の中から取得順１のパケットの受信数を取得するとともに、自車以外のすべての車両ＩＤの通信量情報の中から取得順１のパケットの受信数を取得し、予約送信候補期間毎にパケットの受信数の合計値、平均値、又は最大値を求める。あるいは、図９において、予約送信候補期間毎に自車を含め全ての車両ＩＤの過去３期間分（取得順１，２，３）のパケットの受信数の合計値や平均値を求めたり、予約送信候補期間毎に自車を含め全ての車両ＩＤの過去３期間分（取得順１，２，３）のパケットの受信数の最大値を求めるようにしてもよい。

一方、予約送信を相手方を特定するユニキャストで実行する場合は、特定の周辺装置から受信した「第２の通信量」と、自装置が測定した「第１の通信量」から、予約送信候補期間毎の「通信量」を求める（Ｓ１０５）。例えば、図９において、車両ＩＤが自車の欄のパケットの受信数と、車両ＩＤが２（特定の周辺装置が車両２の場合）の欄のパケットの受信数を合計し、予約送信候補期間毎にパケットの受信数の合計値や平均値を求める。あるいは、予約送信候補期間毎にパケットの受信数の最大値を求めるようにしてもよい。

そして、送信期間選択部２０３は、未使用、かつＳ１０４あるいはＳ１０５で求めた「通信量」が「所定の値」「より」も小さい予約送信候補期間を選択する（Ｓ１０６）。例えば、車両ＩＤが１の欄の過去３期間分のパケットの受信数の平均値を「通信量」とする場合を想定する。図９において、所定の値を１とした場合、予約送信候補期間＃０（平均値０．３３）のみが１よりも小さいので、予約送信候補期間＃０を選択する。複数の候補がある場合、例えば所定の値を２とした場合、予約送信候補期間＃０（平均値０．３３）および＃１（平均値１．６６）が２より小さいので、何れかを選択する。選択方法は、所定の値よりも小さい予約送信候補期間の中でさらに最小のものを選択することの他、ランダムに選択してもよい。また、所定の値との比較なしに、現在時刻以降で最小のものを選択してもよい。
なお、過去の通信量のバラツキが所定の範囲よりも大きい予約送信候補期間がある場合は、推定値の精度が低いとして、当該予約送信候補期間は選択対象から除外してもよい。
ここで、本発明の「所定の値」とは、一定の値の他、条件を与えることで一意に値が定まるものも含む。
また、本発明の「より」とは、比較対象と同じ値を含む場合及び含まない場合の両方が含まれる。

最後に、送信期間選択部２０３は、選択した予約送信候補期間に関する送信期間情報を生成し、送信期間情報テーブル２０２に記録する（Ｓ１０７）。そして、選択した予約送信候補期間（本発明の「第１の送信期間」に相当。）を送信タイミング決定部１０９に指示する。

以上、本発明の実施形態２によれば、ランダム送信では通信品質目標値が想定する通信品質を達成できないと予想される場合にのみ予約送信に切り替えることができる。また、ランダム送信の通信量が少ない時間帯に送信期間を設定することができるので、予約送信の品質を向上しつつ、ランダム送信の品質劣化を実施形態１よりもさらに抑えることができる。

（実施形態２の変形例）
実施形態２の図８で通信量観測部２０１の動作を、図９で送信期間情報テーブル２０２の通信量情報を説明した。実施形態２では図８の処理を通じて通信量を求め記録したが、通信量に代えて、利用可能な予約送信候補期間を求め記録してもよい。

通信装置２００の通信量観測部２０１の動作の他の例を、図１１を用いて説明する。図８と共通する部分は同じ符号を用い説明を省略する。図８と異なるのは、Ｓ８３で予約送信候補期間毎の通信量を求めた後、かかる通信量に基づき各予約送信候補期間が利用可能かどうかを判断し、利用可能な予約送信候補期間を特定する点である（Ｓ１１１）。

すなわち、Ｓ８１で測定した直前のパケットの受信数、及びＳ８２で取得した過去所定の期間分のパケット受信数から、各予約送信候補期間毎に「通信量」を求める（Ｓ８３）。そして、通信量を所定の値と比較し、所定の値よりも大きければ利用不可のフラグ（Ｎ）、所定の値よりも小さければ利用可能のフラグ（Ｙ）を設定する（Ｓ１１１）。

図１２は、送信期間情報テーブル２０２のうち、通信量情報部分を示したものである。送信期間情報テーブル２０２には、通信量情報として、各予約送信候補期間毎にＳ１１１で設定したフラグ（本発明の「第１のデータ」に相当。）を記録している。

なお、フラグは、周辺装置との間で共有してもよい。すなわち、自装置の通信量観測部２０１で検出した第１の通信量を基に生成したフラグ（本発明の「第１のデータ」に相当。）をメッセージ生成部１０８に送りパケットに含めて自装置から送信データとして送信するとともに、周辺装置の通信量観測部で検出した第２の通信量を基に生成したフラグ（本発明の「第２のデータ」に相当。）が含まれるパケットを受信データとして受信してもよい。

そして、第１のデータ及び第２のデータに基づき、複数の予約送信候補期間の中から、予約送信に用いる予約送信候補期間（本発明の「第１の送信期間」に相当。）を選択する。例えば、第１のデータ及び第２のデータのいずれもがフラグ（Ｙ）の予約送信候補期間を選択する。

以上の変形例によれば、通信量情報のサイズを小さくすることができ、送信期間情報テーブル２０２の容量を削減することができるとともに、通信量を周辺装置と共有する場合は、送信する情報量を削減し、ひいては予約送信の品質を向上しつつ、ランダム送信の品質劣化をさらに抑えることができる。

（その他、実施形態１，２に関連する構成）
１．送受信データのパケットに含まれる情報
本発明における受信データ、および送信データのパケットに含まれる情報について、図１３を用いて説明する。なお、ここに説明する情報をパケット送信することは、本発明においては任意であるが、これらの情報を送受信し自装置及び周辺装置の間で共有することにより、本発明の効果をさらに高めることができるものである。

図１３は、本発明で用いるパケットの一例である。かかるパケットには、通信プロトコルヘッダに続き、通常の送信対象であるデータの他、通信品質情報、および送信期間情報をセットしている。

通信品質情報は、実施形態１で説明した「通信品質推定値」からなるものである。通信品質情報を共有することにより、通信品質の推定精度を向上させることができる。

また、送信期間情報は、各予約送信候補期間に関する情報であり、各予約送信候補期間毎に、予約送信候補期間の送信期間長、転送回数、そして実施形態２で説明した「通信量」、「第１の通信量」、「第１のデータ」の少なくとも１つからなる通信量情報が含まれる。通信量情報を共有することにより、通信量の推定精度を向上させることができる。

なお、送信期間長は、送信期間長がゼロの場合は未使用、そうでない場合は使用していることを表す。

また、転送回数が１以上の場合は、受信した送信期間情報を自装置で求めた送信期間情報と組み合わせたうえで再送信する。これにより、隠れ端末関係にある周辺装置に対しても送信期間情報を通知することができる。

以上のパケットは、ランダム送信で用いられるが、予約送信で用いてもよい。

以上、本パケットを用いて周辺装置と情報を共有することにより、予約送信への切り替えをより精度よく行うことが可能となる。

なお、送信期間情報は、予約送信がユニキャストかブロードキャストかに応じて、転送するかどうか決定してもよい。例えば、ユニキャストの場合は、自装置が宛先である場合のみ転送し、ブロードキャストの場合は常に転送するとしてもよい。こうすることで、ユニキャスト時に不必要な送信期間情報が転送されるのを防止できる。

また、送信期間情報には、有効期限を設定しておいてもよい。不要に長く予約送信期間が設定されることで、ランダム送信の品質が劣化するのを防止することができる。

２．本発明の応用例
本発明の実施形態の応用例を、図１４を用いて説明する。図１４は、高速道路の合流地点で本発明の実施形態を適用した場合の例である。

この例の場合、通信品質目標値は次のように設定されている。通常時は、ドライバーに対して周囲車両の存在を通知するため、通信品質目標値はブロードキャスト通信で１０ｍ走行する間に１回受信成功する値が設定されている。また、合流時や交差点では、互いの位置情報等を常時監視する必要があるため、ユニキャスト通信で１ｍ走行する間に１回受信成功する値が設定されている。通信品質目標値は、地図データと連携し、自装置の位置情報を基に、自装置の位置に応じた通信品質目標値を取得する。以下、合流開始から合流完了までを順に説明する。

（１）合流車両及び受入車両は、通常時はランダム送信により位置情報等を共有している。また、合流車両及び受入車両は、通信品質推定値と通信量を計測（又は取得）している。

（２）合流地点付近では、通信品質目標値が高く設定されている。通信品質目標値は、運転支援装置から送信データを受け取るに際して指定され、例えば合流や受入時、車線変更時、緊急停車時（事故、故障、他車の事故、故障や落下物による停車）などは、通常走行時よりも通信品質目標値が高く設定される。この他、地図データと連携して、通信品質目標値を設定してもよい。そして、合流車両は合流開始前に図４のフローに従い、通信方式を予約送信に切り替える。受入車両は、合流車両と同様図４のフローに従い予約送信に切り替えるか、あるいは合流車両から合流開始の通知を受け取ったときに予約送信に切り替える。

（３）そして、合流車両は、図６又は図１０のフローに従い選択した予約送信候補期間で、予約送信を用いて位置情報等を受入車両との間で送受信する。

（４）合流車両は、合流が完了すると図４のフローに従い、通信方式をランダム送信に戻す。ランダム送信に切り替えるトリガーとしては、以下のものがある。
Ａ）合流地点を過ぎた時点で通信品質目標値が通常値に戻されており、合流車両は図４のフローに従い、予約送信を終了し、ランダム送信に切り替える。
Ｂ）合流が終了したことを位置情報や進行方向情報等で検出し、予約送信をランダム送信に切り替える。
Ｃ）予約送信中に有効期限を設定し、有効期限が経過したら予約送信をランダム送信に切り替える。
受入車両は、合流車両と同様図４のフローに従い、あるいは合流車両から合流完了の通知を受け取った場合、通信方式をランダム送信に戻す。

３．その他、各実施形態の変形例
予約送信時もランダム送信時と同様に、キャリアセンスにより周辺装置が送信中かどうかを調査してもよい。送信中と判断した場合は、予約送信は行わず、ランダム送信を行う。これにより、パケットの衝突を防ぐとともに、次の送信期間を待つことで通信遅延が増加することも抑制できる。

通信品質は、予約送信中も常時測定しておき、通信品質目標値を満たせる状態に変化したら、予約送信からランダム送信に復帰してもよい。これにより、不必要に予約送信を行うことがなくなり、ランダム送信の品質劣化を防止できる。

周辺装置が使用中の予約送信候補期間を延長し、自身の予約送信候補期間とすることができる場合は、それを優先する。予約送信候補期間が所定の繰返し周期で有限個準備されている場合に、予約送信候補期間が足りなくなることを防止することができる。

本発明が適用される状況としては、交差点や高速道路の合流時の他、交通事故、落下物、渋滞等による緊急停車時にも有効である。

（総括）

以上、本発明の実施形態における通信装置の特徴について説明した。
なお、上記実施形態では、本発明の通信装置を車両に搭載した場合、つまり車載器について説明したが、本発明の通信装置を歩行者が所持し、この通信装置との間で本発明を適用してもよい。つまり、車車間に加え、歩車間、さらには理論的には歩歩間でも適用できる。
また、一方の通信装置が路側機に搭載されていてもよい。つまり、路車間にも適用できる。路側機は、ランダム送信を行わず、予約送信しか行わないものが含まれていてもよい。

また、上記実施形態において、通信装置の送信部および受信部を切り替えるスイッチＳ、およびスイッチＳに接続されるアンテナＡは通信装置には含まれないが、通信装置にスイッチＳ及びアンテナＡを接続して通信端末装置としてもよい。あるいは、スイッチＳに代えて、送信用、受信用にそれぞれ別のアンテナＡを接続してもよい。この他、通信端末装置には、アンプや各種フィルタが備えられていてもよい。当然、自車位置情報生成装置（ＧＰＳ）、地図データベース、自車挙動取得部（車速センサ、ジャイロ））、運転支援装置、車両制御装置、ＨＭＩの少なくとも１つを含めて通信端末装置としてもよい。

車載機としての通信装置の例として、半導体、電子回路、モジュール、あるいはＥＣＵ（エレクトロニックコントロールユニット）が挙げられる。また、通信端末装置の例として、自動車にＥＣＵが搭載されアンテナ等と接続された状態の他、カーナビゲーションシステム、スマートフォン、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末が挙げられる。
歩行者が所持する通信装置の例としては、スマートフォン、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末が挙げられる。
また、路側機としての通信装置の例として、半導体、電子回路、モジュールが挙げられる。

本明細書は、本発明を物の発明としての他、方法の発明としても開示するものである。
加えて、本発明は、上述の専用のハードで実現できるだけでなく、メモリやハードディスク等の記録媒体に記録したプログラム、及びこれを実行する専用又は汎用ＣＰＵ及びメモリ等を有するマイクロコンピュータとの組み合わせとしても実現できる。プログラムは、記録媒体を介さずにサーバから通信回線を経由して上述の専用のハードやマイクロコンピュータに提供することもできる。これにより、プログラムのアップグレードを通じて常に最新の機能を提供することができる。

本発明にかかる通信装置及び通信端末装置は、主として自動車間の通信（車車間通信）、に用いられるものであるが、自動車と歩行者間の通信（歩車間通信）や、自動車と路側機間の通信（路車間）に用いてもよい。さらに、本発明はこれらの用途に限られるものではない。

１００ 通信装置、１０１ 受信部、１０２ 通信品質観測部、１０３ 通信品質情報テーブル、１０４ 送信方法切替部、１０５ 通信品質目標値テーブル、１０６ 送信期間情報テーブル、１０７ 送信期間選択部、１０８ メッセージ生成部、１０９ 送信タイミング決定部、１１０ 送信部

Claims (12)

1. 周辺装置から送信された受信データを受信する受信部（１０１）と、
   前記受信データに基づき、通信品質推定値を求める通信品質検出部（１０２，１０３）と、
   前記通信品質推定値と通信品質目標値とに基づき、前記周辺装置に通知した第１の送信期間で送信する予約送信と、前記第１の送信期間以外の第２の送信期間でランダムに送信するランダム送信と、を切り替える制御部（１０４，１０５）と、
   前記制御部で切り替えた前記予約送信または前記ランダム送信を用いて、送信データを送信する送信部（１１０）と、
   を有する通信装置であり、
   前記通信品質推定値は、前記周辺装置からランダム送信された前記受信データの受信品質を測定することにより求める、
   通信装置。
2. 周辺装置から送信された受信データを受信する受信部（１０１）と、
   前記受信データに基づき、通信品質推定値を求める通信品質検出部（１０２，１０３）と、
   前記通信品質推定値と通信品質目標値とに基づき、前記周辺装置に通知した第１の送信期間で送信する予約送信と、前記第１の送信期間以外の第２の送信期間でランダムに送信するランダム送信と、を切り替える制御部（１０４，１０５）と、
   前記制御部で切り替えた前記予約送信または前記ランダム送信を用いて、送信データを送信する送信部（１１０）と、
   を有する通信装置であり、
   前記受信データには、前記周辺装置で求められた前記通信品質推定値が含まれており、
   前記制御部は、前記周辺装置で求められた前記通信品質推定値と前記通信品質目標値とに基づき、前記予約送信と、前記ランダム送信と、を切り替え、
   前記送信データには、自装置で求めた前記通信品質推定値を含む、
   通信装置。
3. 前記送信部は、前記自装置で求めた前記通信品質推定値を、ランダム送信される前記送信データに含めて送信する、
   請求項２記載の通信装置。
4. 周辺装置から送信された受信データを受信する受信部（１０１）と、
   前記受信データに基づき、通信品質推定値を求める通信品質検出部（１０２，１０３）と、
   前記通信品質推定値と通信品質目標値とに基づき、前記周辺装置に通知した第１の送信期間で送信する予約送信と、前記第１の送信期間以外の第２の送信期間でランダムに送信するランダム送信と、を切り替える制御部（１０４，１０５）と、
   前記制御部で切り替えた前記予約送信または前記ランダム送信を用いて、送信データを送信する送信部（１１０）と、
   を有する通信装置であり、
   さらに、前記周辺装置からランダム送信された前記受信データに基づき通信量を求める通信量検出部（２０１）を有し、
   前記制御部は、さらに前記第１の送信期間を、一定期間中複数準備された予約送信候補期間の中から、前記通信量に基づき選択する、
   通信装置。
5. 前記制御部は、前記第１の送信期間を、一定期間中複数準備された前記予約送信候補期間のうち、前記通信量が所定の値よりも小さいものから選択する、
   請求項４記載の通信装置。
6. 前記制御部は、前記第１の送信期間を、一定期間中複数準備された前記予約送信候補期間のうち、前記通信量が最も小さいものを選択する、
   請求項４記載の通信装置。
7. 前記通信量は、前記一定期間ごとに測定されたものである、
   請求項４記載の通信装置。
8. 周辺装置から送信された受信データを受信する受信部（１０１）と、
   前記受信データに基づき、通信品質推定値を求める通信品質検出部（１０２，１０３）と、
   前記通信品質推定値と通信品質目標値とに基づき、前記周辺装置に通知した第１の送信期間で送信する予約送信と、前記第１の送信期間以外の第２の送信期間でランダムに送信するランダム送信と、を切り替える制御部（１０４，１０５）と、
   前記制御部で切り替えた前記予約送信または前記ランダム送信を用いて、送信データを送信する送信部（１１０）と、
   を有する通信装置であり、
   さらに、前記周辺装置からランダム送信された前記受信データに基づき第１の通信量を求める通信量検出部（２０１）を有し、
   前記受信データには、前記周辺装置で求められた第２の通信量が含まれており、
   前記第１の送信期間は、一定期間中複数準備された予約送信候補期間の中から、前記第１の通信量及び前記第２の通信量に基づき選択されたものであり、
   前記送信データには、前記第１の通信量を含む、
   通信装置。
9. 周辺装置から送信された受信データを受信する受信部（１０１）と、
   前記受信データに基づき、通信品質推定値を求める通信品質検出部（１０２，１０３）と、
   前記通信品質推定値と通信品質目標値とに基づき、前記周辺装置に通知した第１の送信期間で送信する予約送信と、前記第１の送信期間以外の第２の送信期間でランダムに送信するランダム送信と、を切り替える制御部（１０４，１０５）と、
   前記制御部で切り替えた前記予約送信または前記ランダム送信を用いて、送信データを送信する送信部（１１０）と、
   を有する通信装置であり、
   さらに、前記周辺装置からランダム送信された前記受信データに基づき第１の通信量を求める通信量検出部（２０１）を有し、
   前記制御部は、複数の前記予約送信期間のそれぞれにおける前記第１の通信量が所定の値よりも小さいか否かを示す第１のデータを生成し、
   前記受信データには、前記周辺装置で求められた複数の前記予約送信期間のそれぞれにおける第２の通信量が所定の値よりも小さいか否かを示す第２のデータが含まれており、
   前記第１の送信期間は、一定期間中複数準備された予約送信候補期間の中から、前記第１のデータ及び前記第２のデータに基づき選択されたものであり、
   前記送信データには、前記第１のデータを含む、
   通信装置。
10. 周辺装置から送信された受信データを受信する受信部（１０１）と、
    前記受信データに基づき、通信品質推定値を求める通信品質検出部（１０２，１０３）と、
    前記通信品質推定値と通信品質目標値とに基づき、前記周辺装置に通知した第１の送信期間で送信する予約送信と、前記第１の送信期間以外の第２の送信期間でランダムに送信するランダム送信と、を切り替える制御部（１０４，１０５）と、
    前記制御部で切り替えた前記予約送信または前記ランダム送信を用いて、送信データを送信する送信部（１１０）と、
    前記受信部および前記送信部に接続されるアンテナ（Ａ）と、
    を有する通信端末装置であり、
    前記通信品質推定値は、前記周辺装置からランダム送信された前記受信データの受信品質を測定することにより求める、
    通信端末装置。
11. 周辺装置から送信された受信データを受信する受信ステップと、
    前記受信データに基づき、通信品質推定値を求める通信品質検出ステップと、
    前記通信品質推定値と通信品質目標値とに基づき、前記周辺装置に通知した第１の送信期間で送信する予約送信と、前記第１の送信期間以外の第２の送信期間でランダムに送信するランダム送信と、を切り替える制御ステップと、
    前記制御部で切り替えた前記予約送信または前記ランダム送信を用いて、送信データを送信する送信ステップと、
    を有する通信方法であり、
    前記通信品質推定値は、前記周辺装置からランダム送信された前記受信データの受信品質を測定することにより求める、
    通信方法。
12. 周辺装置から送信された受信データを受信する受信ステップと、
    前記受信データに基づき、通信品質推定値を求める通信品質検出ステップと、
    前記通信品質推定値と通信品質目標値とに基づき、前記周辺装置に通知した第１の送信期間で送信する予約送信と、前記第１の送信期間以外の第２の送信期間でランダムに送信するランダム送信と、を切り替える制御ステップと、
    前記制御部で切り替えた前記予約送信または前記ランダム送信を用いて、送信データを送信する送信ステップと、
    を有する通信用プログラムであり、
    前記通信品質推定値は、前記周辺装置からランダム送信された前記受信データの受信品質を測定することにより求める、
    通信用プログラム。