JPH04273635A - 移動体又は自動車両間でデータを伝送する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、絶対的な時間基準を有
さず、かつ受信機の反応時間ｔｒ　と比較して伝搬時間
が無視し得るほどに維持されるような制限された範囲を
有する単一チャネルの無線リンクによって相互に連絡す
る移動体又は自動車両間でデータを伝送する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】このような方法をもって、受信時の信号
対ノイズ比が適当なレベルに維持されているときに車両
が有効範囲内にあると仮定すると、メッセージが受信さ
れない唯一の危険性は、同じ区域内で別の車両によって
同じ時点に伝送された別のメッセージとそれが衝突する
ことから生じる。

【０００３】この衝突は、特に、２つの車両Ｂ及びＣが
、１つの同一の第３の車両Ａの範囲内でこの車両Ａに向
かって同時に伝送したときに生じる。伝送した２つの車
両Ｂ及びＣがリンクしているか（即ち相互に無線範囲内
にあったか）又はリンクしておらず従ってそれの間に置
かれた第３の車両によって相互に遮蔽されているかに従
って２つのケースが考え得る。

【０００４】前者のケースにおいては、ＣＳＭＡ又はキ
ャリア検出多重アクセス手順（即ち伝送前にチャネルの
空きを聞く）として公知の手順によって衝突は著しく低
減され得る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら後者のケ
ースにおいては、上記衝突を避け得るアクセス手順はな
く、このことは、例えば比較的短い（例えば１００ｍｓ
）所定の時間周期の間に少なくとも１つのメッセージを
有効範囲内にある他の移動体又は車両に正確に伝送する
ことが絶対に必要であるような、都市間地域にある道路
の安全性に係わるような多くの用途において不利である
。

【０００６】本発明の目的は上記欠点を解消することで
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このために本発明は、限
定された伝送範囲及び所定の伝送反復周期Ｔを有する単
一無線チャネルの無線リンクによって相互に連絡する移
動体又は自動車両間でデータを伝送する方法であって、
前記移動体又は車両の各送／受信機において、前記反復
周期Ｔより短い所定の継続時間の連続時間間隔ｄＴの間
に、無線チャネルの状態、即ち「衝突」、「話中」、又
は「空き」を記憶することにより前記無線チャネルが受
けた変更を記録する情報テーブルを構築する段階と、各
送／受信機において、前記反復周期Ｔに等しい間隔で時
間的に離隔されている固定伝送時点を設定する段階と、
前記固定伝送時点の各々に対する前記チャネルの状態を
、前記周期Ｔに等しい時間だけシフトした前記固定伝送
時点に先行する時点に記憶されたチャネルの状態の関数
として予測する段階と、もし前記予測したチャネルの状
態が衝突の状態でないならばこの時点で伝送することを
決定し、もし衝突の状態であるならば予測時点に関して
延期された時点に伝送することを決定する段階とを備え
た方法を提供する。

【０００８】本発明の方法の主たる効果は、相互にリン
クされている即ち相互に無線範囲にあり、リンクによっ
て受ける状態及び変更の数又は表示について事前知識を
全くもたずにかつ共通の時間基準も持たない移動体又は
車両群が、伝送の衝突の危険性を大幅に最小化しながら
、メッセージを送信及び受信することを可能とすること
である。

【０００９】

【実施例】本発明の他の特徴及び効果は、添付の図面を
参照する以下の説明から明らかとなるであろう。

【００１０】以下に記載する本発明の方法は、特に、移
動体又は車両が無線リンクによって相互に連絡すべき情
報源として有する全てのことが、それらのローカル無線
チャネルの状態と、他の移動体又は車両から受取るメッ
セージの品質と、移動体又は車両の各送／受信機のため
のそれらのマスター発振器の精度に依存する時間基準と
であるケースに適用することができる。

【００１１】全く当然ながら本発明の方法は、車両又は
移動体が、それらの経路上に位置する無線ビーコンの環
境内で動き回り、各ビーコンが移動体又は車両に装備さ
れているのと同じ通信手段を装備されているケースにも
適用され得る。この見地からはビーコンは、停止してい
る移動体又は車両であると見なされる。

【００１２】本発明によれば無線チャネルの状態は、た
だ３つの状態、即ち伝送が移動体又は車両によってピッ
クアップされていない「空き」状態と、移動体又は車両
が伝送を変調し得る「話中」状態と、又は、移動体又は
車両がチャネルにおいて無線パワーを検出するがいかな
るコヒーレント情報も解読できない「衝突」状態を考慮
することで分析される。移動体又は車両間のデータ交換
は、移動体又は車両がメッセージを送ろうとするときは
常に、このメッセージ内で無線チャネルのローカル状態
を示す所定数の状態表示ビットを、例えば１００ｍｓご
との周期Ｔに従って繰り返し送るように構成されている
。

【００１３】伝送前に、移動体又は車両は、既に受信し
たメッセージに含まれる状態表示ビットによって無線チ
ャネルのグローバル状態を決定すべきである。

【００１４】この時点でもしチャネルが「空き」又は「
話中」であると判ったならば、移動体又は車両は伝送す
る。

【００１５】これに反してもし移動体又は車両が衝突し
ていると判ったならば、移動体はその伝送を、「空き」
であると認識される次の時点までランダムに延期する。

【００１６】遷移段階の後、各移動体又は車両は衝突の
ない伝送時点を決定することができ、従って、周波数１
／Ｔで周期的にかつ衝突なしに伝送することができる。

【００１７】図１に示したアクセス手順は５つの処理ス
テップを有する。図１に番号１で示した第１のステップ
は、無線チャネルの状態を聴取することにより局所的に
、又はグローバルベースでは、伝送の反復周期Ｔに等し
い遅延で、受信したメッセージに含まれる状態表示ビッ
トを使用して得られる無線チャネルの状態の変更を表わ
すテーブルを構築することからなる。ステップ１は、ス
テップ２における先行の伝送の際に決定された伝送決定
時点の到来まで続く。第３のステップ３は、ステップ１
で構築されたチャネルの変更全体のテーブルに含まれて
いる情報成分に基づいて伝送時点を決定することからな
る。第４のステップ４は、有効メッセージ及びチャネル
のローカル変更を表わす状態表示ビットの伝送を実行し
、かつ後の時間周期Ｔが経過した後に次の伝送時点を決
定することからなる。最後にステップ５は、伝送を延期
し、次の伝送決定時点を計算し、かつステップ３で伝送
が決定されなかったならば前回のテーブルを更新するこ
とからなる。

【００１８】ステップ１の説明で既に特定したように、
各移動体は、チャネルの状態に関して２つの異なるテー
ブル、即ち反復周期Ｔの間に、瞬間的ローカル状態を表
わす１つのテーブルと、伝送時点より反復周期Ｔだけ先
行する時点のグローバル状態を表わす１つのテーブルと
を構築する。

【００１９】ローカル状態テーブルの構築は、伝送反復
周期Ｔとメッセージの継続時間ｄＴとを考慮して行われ
る。チャネルの状態は、例えば１ｍｓに等しい継続ステ
ップによって決定される。各伝送において車両は、有効
メッセージに加え、３つの状態「空き」、「話中」又は
「衝突」に従って分析されるチャネルの状態を表わすＴ
／ｄＴの情報成分を伝送する。

【００２０】即ち各基本時間単位ｄＴの間に、移動体は
無線チャネルを調査し、異なる移動体は同期化されない
が故に、各基本時点ｄＴの間に無線チャネルは、先の３
つの状態を１つずつ、数回変更することができる。かか
る条件下で、周期ｄＴの間のチャネルの状態は、例えば
以下の選択に従うことにより決定することができる、も
しチャネルが衝突の時点にあると判ったならば、その時
間間隔ｄＴ全体は「衝突」であると見なされ、もしチャ
ネルが「話中」時点にあると判ったならば、その時間間
隔ｄＴにおいて衝突はなく、その時間間隔全体が「話中
」であると見なされ、もし衝突はなく、またこの時間間
隔の間にいかなるメッセージも伝送されていないならば
、その時間間隔ｄＴは「空き」であると見なすことがで
き、或いは、チャネルの状態に重みを付け、１つ以上の
所定のしきい値と比較することによる別の選択の可能性
もある。

【００２１】各移動体は、やはりｄＴに等しい伝送して
いる周期の間にはチャネルの状態を調査できないが故に
、この時間間隔は、状態表示情報成分において伝送され
ない。

【００２２】即ちＴ＝１００ｍｓでかつｄＴ＝１ｍｓと
すると、３つの状態にコード化された９９の情報成分を
送るのに十分である、即ち１５７＝（ｌｏｇ２　（３９
９））である。この機構は図２に表してある。

【００２３】グローバル状態テーブルは、他方の移動体
又は車両によってそれらのメッセージにおいて伝送され
たローカル状態から構築される。

【００２４】受信している移動体は、図３に示したよう
に次の予測伝送時点で時間間隔Ｔを開始することで、（
ローカル状態テーブルと同様に）時間間隔ｄＴによって
グローバル状態テーブルを生成する。

【００２５】チャネルの３つの起こり得る状態「空き」
、「話中」及び「衝突」には数値的な重み、例えば０、
１及び２が割当てられる。

【００２６】受信している移動体のグローバル状態テー
ブルの各時間間隔ｄＴに対する数値の割当ては、図４に
示したように、伝送している移動体のローカルテーブル
の時間間隔ｄＴにおけるチャネルの状態の重みを、受信
している移動体のグローバルテーブルにある時間間隔と
共通している部分だけ乗算することにより行われる。

【００２７】図４において、継続時間ｄＴを有する時間
間隔Ｎには値０．８＝（０×０．２＋１×０．８）が割
り当てられ、時間間隔Ｎ＋１には値１．８＝（１×０．
２＋２×０．８）が割り当てられる。

【００２８】受信された各メッセージに対して同じ割当
てが行われ、グローバル状態テーブルの各時間間隔の平
均値は、割当ての数を考慮して計算される。

【００２９】各時間間隔ｄＴに対するチャネルの状態は
、各時間間隔の平均値を２つのしきい値Ｓ１　及びＳ２
　と比較することにより決定される。

【００３０】もし平均値がＳ１　より大きいならば、そ
の時間間隔は「衝突」であると見なされ、もし平均値が
Ｓ１　とＳ２　との間であるならば、その時間間隔は「
話中」であると見なされ、もし平均値がＳ２　より小さ
いならば、その時間間隔は「空き」であると見なされる
。

【００３１】Ｓ１　及びＳ２　の値は経験的に決定され
ねばならず、典型的には、上記数値例を採用すると、Ｓ
１　＝１．３ｍ及びＳ２　＝０．３ｍであるように決定
することができる。

【００３２】チャネルのグローバル状態のテーブルは、
その時間間隔の各々に対して、先行の時間周期Ｔにおい
て受信していた移動体に隣り合った最も近い有効範囲の
区域におけるチャネルの状態を表わす。

【００３３】ステップ２の伝送決定段階は、先行の反復
周期の間に決定された伝送決定時点にスタートする。

【００３４】ステップ２は、予測伝送時点に対応するチ
ャネルのグローバル状態テーブルの時間間隔の分析から
開始する。

【００３５】もし時間間隔が「空き」又は「話中」であ
るならば、伝送は予測時点に正常に行われる。次いで手
順はステップ４の伝送段階へと続く。

【００３６】もし時間間隔が「衝突」であるならば、こ
れは、この時間間隔においてアクセスの対立があること
を意味する。従って伝送は行われず、手順は、ステップ
５の伝送延期段階へと続き、決定及び伝送の新たな時点
を決定する。

【００３７】伝送段階の準備をするために、移動体は例
えば、データビットと状態表示ビットとを組み合わせる
ことにより伝送されるべきメッセージを構築する。

【００３８】次いで、次の伝送時点が後の時間周期Ｔに
決定される。

【００３９】移動体は、ｄＴだけ継続するメッセージを
送り、手順は、ステップ１のチャネル聴取及びテーブル
構築段階に戻る。

【００４０】ステップ５の伝送延期段階は、移動体の前
回の伝送の際に無線チャネルにおいて衝突があった場合
に行われる。図５に示したように、移動体はステップ５
においてグローバル状態テーブルを分析し、最後の反復
時間間隔の間に空きであった時間間隔ｄＴを記憶し、そ
こから次の伝送時点Ｔに対応すべき時点をランダムに選
択する。

【００４１】延期の継続時間をランダムに決定すること
で、次の伝送の際の同じ移動体間の衝突の危険性は著し
く軽減される。

【００４２】一旦伝送時点が決定されると、移動体はそ
のグローバル状態テーブルを、予め決定されている新た
な伝送時点に開始するようにそれを時間シフトすること
で再更新する。

【００４３】次いで手順は、ステップ１のチャネル聴取
及びテーブル計算段階に戻る。

【００４４】遷移段階の後に各移動体は衝突のない伝送
時点を決定し、従って反復周期Ｔで周期的に伝送するこ
とができる。

【００４５】しかしながら、ただ２つの移動体又は車両
のみが相互にリンクしており、しかもそれらの伝送が最
も近いｄＴに同期化しているような特別の状況を解決す
るためには、上記の方法を使用することはできない。こ
の場合にはそれらのメッセージは衝突となるであろう。 それらに衝突を知らせる他の移動体がなければ、２つの
移動体は相互に気付かず、伝送時点を変更することはで
きない。

【００４６】伝送前のチャネルの空き状態を聴取する作
業によって、２つの移動体間で受信機の反応時間に等し
い継続時間ｔｒ　が同期化するまでにこの問題を解決す
ることができる。

【００４７】というのは、前述の数値例を採用し、例え
ば予定される伝送ビットレートを１Ｍビット／ｓに決定
すると、標準的な受信機は、この場合には周期ｔｒ　＝
１００μｓを与えるコヒーレント伝送と同期化するため
には約１００ビットを必要とするからである。従って、
１００μｓ以下のチャネル聴取作業では、この時間間隔
における移動体からの伝送の開始を検出できず、補足手
順が必要であることが判る。実際この手順は、２つの車
両間で初めてネットワークが生成されるか又はネットワ
ークが拡張されるときには初期化段階からなり得る。

【００４８】更にこの問題を解決するのに３つの方法が
可能であると考えられる。１つは特定の初期化からなる
。もう１つは、伝送時点の時間シフトからなる。第３の
方法においては、継続時間ｔｒ　を有する聴取段階によ
って分離される２つの部分にメッセージが分割される。

【００４９】図６のステップ１〜１０（図１に示したも
のと同様のステップは同じ参照番号で示してある）に示
した初期化段階を使用する方法は例えば、移動体がその
最後の伝送に続く１００ｍｓの間にメッセージを受け取
らなかった場合に採用され得る。メッセージが受け取ら
れなかったので、予測伝送時間間隔は必然的に空きであ
るが、移動体又は車両はその伝送を、１ｍｓの整数倍で
かつ反復周期（１００ｍｓ）より小さいランダムな継続
時間を有する時間だけ延期せねばならない。移動体又は
車両はそれ自体をチャネル聴取段階に再設定することが
できる。

【００５０】第２の伝送の試みがあると移動体は、その
最後に試みられた伝送以来メッセージを受け取った又は
受け取らなかったことを示す伝送を行なう。従って移動
体は伝送決定段階に進み、手順の正常サイクルに従い、
移動体が次の反復周期の間にメッセージを受け取らなか
ったならば初期化段階に戻る。

【００５１】延期することで、移動体又は車両は１００
ｍｓ当たり１つのメッセージを伝送するが、それを聴取
する移動体又は車両がないことを意味しているが故にこ
のことは面倒なことではない。

【００５２】伝送時点を時間シフトすることからなる第
２の方法は、移動体が独立している場合には十分である
上述の方法が、図７に示したように、各々が２つのグル
ープの一方に属す独立した２つの同期化移動体によって
、２つのグループの移動体がリンクしておりもはや適当
でないときに使用される。この場合には、総合ネットワ
ークは安定化されるが、２つの移動体は相互に気付かず
、伝送は常に同時に行われるが故に相互に検出すること
さえできない。

【００５３】図７の実施例においては、グループ１及び
グループ２は移動体Ａ及びＢによってリンクされている
。もしＡ及びＢの伝送が同期化されているならば、２つ
のグループのリンクは、２つのグループの各々に対して
決定されている反復の関係を全く妨害しないが、Ａ及び
Ｂは決してメッセージを交換できない。

【００５４】これを防ぐため及び２つのグループにリン
クの変調があったことを通報するために、他の移動体は
このことを彼らに指示し得ないが故に、Ａ及びＢ自体が
、伝送が衝突していることに気付くべきである。この欠
点を解消するために使用される方法は、手順の残りの部
分によってそれに対して予測された伝送時点から、例え
ば各伝送においてランダムに選択される所定の時間シフ
ト＋／−ｔｒ　＝０．１ｍｓを行った時点で、各移動体
に伝送させることである。即ち、（独立している又はネ
ットワーク内にある）同期化している移動体の状態とは
無関係に、それらが幾つかの反復の後に、メッセージが
衝突していることを検出することは常に可能である。

【００５５】移動体の一方が衝突を認識したときに、そ
の移動体は、上述した伝送手順に従ってその伝送を時間
シフトする。

【００５６】最後に第３の方法は、伝送時点を±ｔｒ　
だけシフトするよりはむしろ、図９に示したように、各
車両又は移動体の伝送に割当てられた継続時間ｄＴを有
するスロット上で継続時間ｔｒ　だけ分離している２つ
の部分においてメッセージを送信し、合計継続時間ｄＴ
−ｔｒ　を有する２つの部分間にある時間間隔ｔｒ　が
、受信において使用可能でありかつもしあれば別の伝送
の存在、従って衝突の事実を検出するために移動体又は
車両によって使用され得るようにすることからなる。結
果的に、移動体又は車両はスロットｔｒ　においてメッ
セージを受取ったならば、伝送を中止し、伝送延期手順
へ進むことができる。時間間隔ｄＴにおける切欠（ｔｒ
ｕｎｃａｔｉｏｎ）の時点は、伝送の開始に関してラン
ダムに決定されている。このランダムな継続時間は例え
ば、それぞれｄＴ及びｔｒ　に対して値１ｍｓ及び０．
１ｍｓをとると、０．２ｍｓ〜０．８ｍｓの範囲とする
ことができる。切欠の時点がランダムであるということ
から、前以てこのことを通報し得る他の車両がないなら
ば、２つの同期化移動体は統計的に、幾つかの反復周期
の最後に共通に存在することにより相互に気付くことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の伝送チャネルへのアクセス方法を示す
フローチャートである。

【図２】伝送チャネルのローカル状態を決定する本発明
の原理を示すタイミング図である。

【図３】チャネルのグローバル状態についてのテーブル
の生成方法を示すタイミング図である。

【図４】チャネルのグローバル状態についてのテーブル
の生成方法を示すタイミング図である。

【図５】３つの移動体によって実行される伝送プロセス
を示すタイミング図である。

【図６】伝送間に衝突がない場合の２つのモジュールの
伝送における動作モードを示すフローチャートである。

【図７】２つの異なるグループの移動体間の動作の構成
を示す図である。

【図８】移動体によって実行される伝送延期方法を示す
タイミング図である。

【図９】２つの移動体間の衝突を検出するモードを示す
のに使用されるタイミング図である。

【符号の説明】

１　　テーブル構築段階 ２　　伝送決定段階 ３　　伝送時点決定段階

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　限定された伝送範囲及び所定の伝送反
   復周期Ｔを有する単一無線チャネルの無線リンクによっ
   て相互に連絡する移動体又は自動車両間でデータを伝送
   する方法であって、前記移動体又は車両の各送／受信機
   において、前記反復周期Ｔより短い所定の継続時間の連
   続時間間隔ｄＴの間に、無線チャネルの状態、即ち「衝
   突」、「話中」、又は「空き」を記憶することにより前
   記無線チャネルが受けた変更を記録する情報テーブルを
   構築する段階と、各送／受信機において、前記反復周期
   Ｔに等しい間隔で時間的に離隔されている固定伝送時点
   を設定する段階と、前記固定伝送時点の各々に対する前
   記チャネルの状態を、前記周期Ｔに等しい時間だけシフ
   トした前記固定伝送時点に先行する時点に記憶されたチ
   ャネルの状態の関数として、予測する段階と、前記予測
   したチャネルの状態が衝突の状態でないならばこの時点
   で伝送することを決定し、衝突の状態であるならば前記
   予測時点に関して延期された時点に伝送することを決定
   する段階とを備えたことを特徴とする方法。
2. 【請求項２】　　前記移動体又は車両の情報テーブルが
   、前記チャネルのローカル状態を記憶するための第１の
   テーブルと、前記チャネルのグローバル状態を記憶する
   ための第２のテーブルとを含んでいる請求項１に記載の
   方法。
3. 【請求項３】　　前記グローバル状態テーブルが、他方
   の移動体又は車両によって伝送されたチャネルのローカ
   ル状態テーブルの内容から構築される請求項２に記載の
   方法。
4. 【請求項４】　　前記状態「空き」、「話中」又は「衝
   突」の各々に割当てられた係数の重み付け平均から計算
   される数値を各時間間隔ｄＴに割当て、得られた各重み
   付け平均結果を２つの所定のしきい値Ｓ１　及びＳ２　
   と比較することにより、時間間隔ｄＴごとのチャネルの
   グローバル状態を決定することからなる請求項３に記載
   の方法。
5. 【請求項５】　　前記重み付け平均の結果が前記第１の
   しきい値Ｓ１　より大きいならば、前記時間間隔ｄＴは
   「衝突」であると見なし、前記重み付け平均の結果が前
   記第１のしきい値Ｓ１　と第２のしきい値Ｓ２　との間
   であるならば、前記時間間隔ｄＴは「話中」であると見
   なし、前記重み付け平均の結果が前記第２のしきい値Ｓ
   ２　より小さいならば、前記時間間隔ｄＴは「空き」で
   あると見なすことからなる請求項４に記載の方法。
6. 【請求項６】　　衝突がある場合には、先行の時間間隔
   Ｔの間の空き時間間隔ｄＴを記憶し、かつ、現在の時間
   間隔Ｔにおいて、前記先行の時間間隔Ｔにおいて空きの
   まま残っているものに相当する時間間隔ｄＴのなかから
   次の伝送時点をランダムに選択することからなる請求項
   ５に記載の方法。