JPWO2011145344A1 - 基地局装置 - Google Patents
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Abstract
基地局装置1010は、端末間通信を制御する。第1期間に関する情報が含まれた基本情報と、第2期間と第3期間とに関する情報が含まれた拡張情報とが規定されており、生成部1046は、パケット信号に基本情報と拡張情報のうちの基本情報が含まれていること、あるいはパケット信号に基本情報と拡張情報とが含まれていることを識別するための識別子が含まれたパケット信号を生成する。変復調部024、RF部022は、生成部1046において生成した識別子が含まれたパケット信号を報知する。
Description
本発明は、通信技術に関し、特に所定の情報が含まれた信号を送受信する基地局装置に関する。
交差点の出会い頭の衝突事故を防止するために、路車間通信の検討がなされている。路車間通信では、路側機と車載器との間において交差点の状況に関する情報が通信される。路車間通信では、路側機の設置が必要になり、手間と費用が大きくなる。これに対して、車車間通信、つまり車載器間で情報を通信する形態であれば、路側機の設置が不要になる。その場合、例えば、GPS(Global Positioning System)等によって現在の位置情報をリアルタイムに検出し、その位置情報を車載器同士で交換しあうことによって、自車両および他車両がそれぞれ交差点へ進入するどの道路に位置するかを判断する(例えば、特許文献1参照)。
IEEE802.11等の規格に準拠した無線LAN(Local Area Network)では、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)と呼ばれるアクセス制御機能が使用されている。そのため、当該無線LANでは、複数の端末装置によって同一の無線チャネルが共有される。このようなCSMA/CAでは、キャリアセンスによって他のパケット信号が送信されていないことを確認した後に、パケット信号が送信される。
一方、ITS(Intelligent Transport Systems)のような車車間通信に無線LANを適用する場合、不特定多数の端末装置へ情報を送信する必要があるために、信号はブロードキャストにて送信されることが望ましい。しかしながら、交差点などでは、車両数の増加、つまり端末装置数の増加がトラヒックを増加させることによって、パケット信号の衝突の増加が想定される。その結果、パケット信号に含まれたデータが他の端末装置へ伝送されなくなる。このような状態が、車車間通信において発生すれば、交差点の出会い頭の衝突事故を防止するという目的が達成されなくなる。
交差点の形状や交通量もさまざまであるので、交差点への進入直前にパケット信号を送信すべき交差点があれば、交差点からある程度の距離に存在するときに予めパケット信号を送信すべき交差点もある。前者の場合、交差点に近い端末装置から送信されるパケット信号の重要度が、交差点から遠い端末装置から送信されるパケット信号の重要度よりも高くなっている。一方、後者の場合、交差点から遠い端末装置から送信されるパケット信号の重要度が、交差点に近い端末装置から送信されるパケット信号の重要度よりも高くなっている。このように、パケット信号を送信すべき位置に応じて、優先度を設定することが要求される。なお、端末装置数がそれほど増加しない交差点も存在し、そのような交差点では、パケット信号の衝突確率を低減することよりも、簡易な通信制御が望まれる。そのため、柔軟性の高い車車間通信の実行が望まれる。さらに、車車間通信に加えて路車間通信が実行されれば、通信形態が多様になる。その際、車車間通信と路車間通信との間における相互の影響の低減が要求される。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、柔軟性の高い端末間通信を実現する技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様の基地局装置は、端末間通信を制御する基地局装置であって、第1期間に関する情報が含まれた基本情報と、第2期間と第3期間とに関する情報が含まれた拡張情報とが規定され、パケット信号に基本情報と拡張情報のうちの基本情報が含まれていること、あるいはパケット信号に基本情報と拡張情報とが含まれていることを識別するための識別子が含まれたパケット信号を生成する生成部と、生成部において生成した識別子が含まれたパケット信号を報知する報知部と、を備える。
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本発明によれば、柔軟性の高い端末間通信を実現できる。
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、車両に搭載された端末装置間において車車間通信を実行するとともに、交差点等に設置された基地局装置から端末装置へ路車間通信も実行する通信システムに関する。車車間通信として、端末装置は、車両の速度や位置等の情報(以下、これらを「データ」という)を格納したパケット信号をブロードキャスト送信する。また、他の端末装置は、パケット信号を受信するとともに、データをもとに車両の接近等を認識する。ここで、基地局装置は、複数のサブフレームが含まれたフレームを繰り返し規定する。基地局装置は、路車間通信のために、複数のサブフレームのいずれかを選択し、選択したサブフレームの先頭部分の期間において、制御情報等が格納されたパケット信号をブロードキャスト送信する。
制御情報には、当該基地局装置がパケット信号をブローキャスト送信するための期間(以下、「路車送信期間」という)に関する情報が含まれている。端末装置は、制御情報をもとに路車送信期間を特定し、路車送信期間以外の期間においてパケット信号を送信する。このように、路車間通信と車車間通信とが時間分割多重されるので、両者間のパケット信号の衝突確率が低減される。つまり、端末装置が制御情報の内容を認識することによって、路車間通信と車車間通信との干渉が低減される。また、車車間通信を実行している端末装置が存在するエリアは、主として3種類に分類される。
ひとつは、基地局装置の周囲に形成されるエリア(以下、「第1エリア」という)であり、もうひとつは、第1エリアの外側に形成されるエリア(以下、「第2エリア」という)であり、さらに別のひとつは、第2エリアの外側に形成されるエリア(以下、「第2エリア外」という)である。ここで、第1エリアと第2エリアでは、基地局装置からのパケット信号をある程度の品質で端末装置が受信可能であるのに対して、第2エリア外では、基地局装置からのパケット信号をある程度の品質で端末装置が受信できない。また、第1エリアは、第2エリアよりも、交差点の中心に近くなるように形成されている。ここで、交差点の形状に応じて、次のふたつの状況が想定される。ひとつ目の状況は、第2エリアに存在する車両が、これから交差点に進入していくので、当該車両に搭載された端末装置からのパケット信号が、衝突事故の抑制の点から重要な情報といえる場合である。ふたつ目の状況は、第1エリアに存在する車両が、交差点の近くに存在しているので、当該車両に搭載された端末装置からのパケット信号が、衝突事故の抑制の点から重要な情報といえる場合である。
このようなエリアの規定に対応して、車車間通信のための期間(以下、「車車送信期間」という)は、優先期間、一般期間の時間分割多重によって形成されている。優先期間は、複数のスロットにて形成されており、複数のスロットのうちのいずれかによって、端末装置がパケット信号を報知する。また、一般期間は、所定の期間を有しており、一般期間において端末装置がCSMA方式にてパケット信号を報知する。第2エリア外に存在する端末装置は、フレームの構成に関係なくCSMA方式にてパケット信号を送信する。前述のひとつ目の状況に対して、第2エリアに存在する端末装置に優先期間を使用させ、第1に存在する端末装置に一般期間を使用させる。また、前述のふたつ目の状況に対して、第1エリアに存在する端末装置に優先期間を使用させ、第2エリアに存在する端末装置に一般期間を使用させる。ここで、車両に搭載された端末装置が、どのエリアに存在するかを判定する。なお、基地局装置によっては、第1エリアを形成しない場合もある。その場合、車車送信期間は、優先期間を含まず、一般期間のみによって形成される。
図1は、本発明の実施例に係る通信システム100の構成を示す。これは、ひとつの交差点を上方から見た場合に相当する。通信システム100は、基地局装置10、車両12と総称される第1車両12a、第2車両12b、第3車両12c、第4車両12d、第5車両12e、第6車両12f、第7車両12g、第8車両12h、ネットワーク202を含む。なお、各車両12には、図示しない端末装置が搭載されている。また、第1エリア210は、基地局装置10の周囲に形成され、第2エリア212は、第1エリア210の外側に形成され、第2エリア外214は、第2エリア212の外側に形成されている。
図示のごとく、図面の水平方向、つまり左右の方向に向かう道路と、図面の垂直方向、つまり上下の方向に向かう道路とが中心部分で交差している。ここで、図面の上側が方角の「北」に相当し、左側が方角の「西」に相当し、下側が方角の「南」に相当し、右側が方角の「東」に相当する。また、ふたつの道路の交差部分が「交差点」である。第1車両12a、第2車両12bが、左から右へ向かって進んでおり、第3車両12c、第4車両12dが、右から左へ向かって進んでいる。また、第5車両12e、第6車両12fが、上から下へ向かって進んでおり、第7車両12g、第8車両12hが、下から上へ向かって進んでいる。
通信システム100は、交差点に基地局装置10を配置する。基地局装置10は、端末装置間の通信を制御する。基地局装置10は、図示しないGPS衛星から受信した信号や、図示しない他の基地局装置10にて形成されたフレームをもとに、複数のサブフレームが含まれたフレームを繰り返し生成する。ここで、各サブフレームの先頭部分に路車送信期間が設定可能であるような規定がなされている。基地局装置10は、複数のサブフレームのうち、他の基地局装置10によって路車送信期間が設定されていないサブフレームを選択する。基地局装置10は、選択したサブフレームの先頭部分に路車送信期間を設定する。基地局装置10は、設定した路車送信期間においてパケット信号を報知する。
パケット信号に含まれるべきデータとして、複数種類のデータが想定される。ひとつが、渋滞情報や工事情報等のデータであり、別のひとつが、優先期間に含まれた各スロットに関するデータである。後者には、いずれの端末装置にも使用されていないスロット(以下、「空きスロット」という)、ひとつの端末装置に使用されたスロット(以下、「使用スロット」という)、複数の端末装置に使用されているスロット(以下、「衝突スロット」という)が含まれる。渋滞情報や工事情報等のデータが含まれたパケット信号(以下、「RSUパケット信号」という)と、各スロットに関するデータが含まれたパケット信号(以下、「制御パケット信号」という)とは、別々に生成される。RSUパケット信号と制御パケット信号とは、「パケット信号」と総称される。
端末装置が、基地局装置10からのパケット信号を受信したときの受信状況に応じて、通信システム100の周囲に第1エリア210および第2エリア212が形成される。図示のごとく、基地局装置10の近くに、受信状況が比較的よい領域として、第1エリア210が形成される。第1エリア210は、交差点の中心部分の近くに形成されるともいえる。一方、第1エリア210の外側に、受信状況が第1エリア210よりも悪化している領域として、第2エリア212が形成される。さらに、第2エリア212の外側に、受信状況が第2エリア212よりもさらに悪化している領域として、第2エリア外214が形成されている。なお、受信状況として、パケット信号の誤り率、受信電力が使用される。
基地局装置10からのパケット信号には、2種類の制御情報が含まれており、ひとつは、設定された路車送信期間に関する情報(以下、「基本部分」という)であり、もうひとつは、設定された優先期間に関する情報(以下、「拡張部分」という)である。端末装置は、受信したパケット信号に含まれた基本部分をもとに、フレームを生成する。その結果、複数の端末装置のそれぞれにおいて生成されるフレームは、基地局装置10において生成されるフレームに同期する。また、端末装置は、基地局装置10によって報知されたパケット信号を受信し、受信したパケット信号の受信状況と拡張部分とをもとに、第1エリア210、第2エリア212、第2エリア外214のいずれに存在するかを推定する。
さらに、基地局装置10からのパケット信号に含まれた拡張部分には、エリアと車車送信期間との対応が示された情報(以下、「優先エリア識別子」という)が含まれている。エリアと車車送信期間との対応が示された情報は、第1エリア210と第2エリア212とのいずれかにおいて、優先期間が使用されるべきかが示された情報といえる。ここでは、第1配置と第2配置とが規定されており、第1配置では、第1エリア210にて一般期間が使用され、第2エリア212にて優先期間が使用される。一方、第2配置では、第1エリア210にて優先期間が使用され、第2エリア212にて一般期間が使用される。端末装置は、優先エリア識別子が第1配置を示しており、第1エリア210に存在する場合に、一般期間においてキャリアセンスにてパケット信号を報知し、第2エリア212に存在する場合に、優先期間に含まれたいずれかのスロットにてパケット信号を報知する。端末装置は、優先エリア識別子が第2配置を示しており、第1エリア210に存在する場合に、優先期間に含まれたいずれかのスロットにてパケット信号を報知し、第2エリア212に存在する場合に、一般期間においてキャリアセンスにてパケット信号を報知する。
その結果、優先期間においてTDMAが実行され、一般期間においてCSMA/CAが実行される。なお、端末装置は、次のフレームにおいても、相対的なタイミングが同一のサブフレームを選択する。特に、優先期間において、端末装置は、次のフレームにおいて、相対的なタイミングが同一のスロットを選択する。ここで、端末装置は、データを取得し、データをパケット信号に格納する。データには、例えば、存在位置に関する情報が含まれる。また、端末装置は、制御情報もパケット信号に格納する。つまり、基地局装置10から送信された制御情報は、端末装置によって転送される。一方、第2エリア外214に存在していると推定した場合、端末装置は、フレームの構成に関係なく、CSMA/CAを実行することによって、パケット信号を報知する。
図2は、基地局装置10の構成を示す。基地局装置10は、アンテナ20、RF部22、変復調部24、処理部26、制御部30、ネットワーク通信部80を含む。処理部26は、フレーム規定部40、選択部42、検出部44、生成部46、設定部48を含む。RF部22は、受信処理として、図示しない端末装置や他の基地局装置10からのパケット信号をアンテナ20にて受信する。RF部22は、受信した無線周波数のパケット信号に対して周波数変換を実行し、ベースバンドのパケット信号を生成する。さらに、RF部22は、ベースバンドのパケット信号を変復調部24に出力する。一般的に、ベースバンドのパケット信号は、同相成分と直交成分によって形成されるので、ふたつの信号線が示されるべきであるが、ここでは、図を明瞭にするためにひとつの信号線だけを示すものとする。RF部22には、LNA(Low Noise Amplifier)、ミキサ、AGC、A/D変換部も含まれる。
RF部22は、送信処理として、変復調部24から入力したベースバンドのパケット信号に対して周波数変換を実行し、無線周波数のパケット信号を生成する。さらに、RF部22は、路車送信期間において、無線周波数のパケット信号をアンテナ20から送信する。また、RF部22には、PA(Power Amplifier)、ミキサ、D/A変換部も含まれる。
変復調部24は、受信処理として、RF部22からのベースバンドのパケット信号に対して、復調を実行する。さらに、変復調部24は、復調した結果を処理部26に出力する。また、変復調部24は、送信処理として、処理部26からのデータに対して、変調を実行する。さらに、変復調部24は、変調した結果をベースバンドのパケット信号としてRF部22に出力する。ここで、通信システム100は、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調方式に対応するので、変復調部24は、受信処理としてFFT(Fast Fourier Transform)も実行し、送信処理としてIFFT(Inverse Fast Fourier Transform)も実行する。
フレーム規定部40は、図示しないGPS衛星からの信号を受信し、受信した信号をもとに時刻の情報を取得する。なお、時刻の情報の取得には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。フレーム規定部40は、時刻の情報をもとに、複数のフレームを生成する。例えば、フレーム規定部40は、時刻の情報にて示されたタイミングを基準にして、「1sec」の期間を10分割することによって、「100msec」のフレームを10個生成する。このような処理を繰り返すことによって、フレームが繰り返されるように規定される。なお、フレーム規定部40は、復調結果から制御情報を検出し、検出した制御情報をもとにフレームを生成してもよい。このような処理は、他の基地局装置10によって形成されたフレームのタイミングに同期したフレームを生成することに相当する。図3(a)−(d)は、通信システム100において規定されるフレームのフォーマットを示す。図3(a)は、フレームの構成を示す。フレームは、第1サブフレームから第Nサブフレームと示されるN個のサブフレームによって形成されている。例えば、フレームの長さが100msecであり、Nが8である場合、12.5msecの長さのサブフレームが規定される。図3(b)−(d)の説明は、後述し、図2に戻る。
選択部42は、フレームに含まれた複数のサブフレームのうち、路車送信期間を設定すべきサブフレームを選択する。具体的に説明すると、選択部42は、フレーム規定部40にて規定されたフレームを受けつける。選択部42は、RF部22、変復調部24を介して、図示しない他の基地局装置10あるいは端末装置からの復調結果を入力する。選択部42は、入力した復調結果のうち、他の基地局装置10からの復調結果を抽出する。抽出方法は後述する。選択部42は、復調結果を受けつけたサブフレームを特定することによって、復調結果を受けつけていないサブフレームを特定する。これは、他の基地局装置10によって路車送信期間が設定されていないサブフレーム、つまり未使用のサブフレームを特定することに相当する。未使用のサブフレームが複数存在する場合、選択部42は、ランダムにひとつのサブフレームを選択する。未使用のサブフレームが存在しない場合、つまり複数のサブフレームのそれぞれが使用されている場合に、選択部42は、復調結果に対応した受信電力を取得し、受信電力の小さいサブフレームを優先的に選択する。
図3(b)は、第1基地局装置10aによって生成されるフレームの構成を示す。第1基地局装置10aは、第1サブフレームの先頭部分に路車送信期間を設定する。また、第1基地局装置10aは、第1サブフレームにおいて路車送信期間につづいて車車送信期間を設定する。車車送信期間とは、端末装置がパケット信号を報知可能な期間である。つまり、第1サブフレームの先頭期間である路車送信期間において第1基地局装置10aはパケット信号を報知可能であり、かつフレームのうち、路車送信期間以外の車車送信期間において端末装置がパケット信号を報知可能であるような規定がなされる。さらに、第1基地局装置10aは、第2サブフレームから第Nサブフレームに車車送信期間のみを設定する。
図3(c)は、第2基地局装置10bによって生成されるフレームの構成を示す。第2基地局装置10bは、第2サブフレームの先頭部分に路車送信期間を設定する。また、第2基地局装置10bは、第2サブフレームにおける路車送信期間の後段、第1サブフレーム、第3サブフレームから第Nサブフレームに車車送信期間を設定する。図3(d)は、第3基地局装置10cによって生成されるフレームの構成を示す。第3基地局装置10cは、第3サブフレームの先頭部分に路車送信期間を設定する。また、第3基地局装置10cは、第3サブフレームにおける路車送信期間の後段、第1サブフレーム、第2サブフレーム、第4サブフレームから第Nサブフレームに車車送信期間を設定する。このように、複数の基地局装置10は、互いに異なったサブフレームを選択し、選択したサブフレームの先頭部分に路車送信期間を設定する。図2に戻る。選択部42は、選択したサブフレームの番号を検出部44および生成部46へ出力する。
設定部48は、事業者からの指示を受けつけるためのインターフェイスを有し、インターフェイスを介して、パラメータの設定指示を受けつける。例えば、インターフェイスはボタンであり、設定部48は、ボタンへの入力によってパラメータの設定指示を受けつける。また、インターフェイスは、後述のネットワーク通信部80との接続端子であってもよい。その際、設定部48は、ネットワーク通信部80、図示しないネットワーク202、PCを介して、パラメータの設定指示を受けつける。ここで、パラメータの設定指示は、第1配置を使用するか、あるいは第2配置を使用するかについてである。設定部48は、受けつけた設定指示を生成部46へ出力する。
図4(a)−(b)は、優先エリアと一般エリアとの構成を説明する図である。これらに示された第1エリア210、第2エリア212、第2エリア外214は、図1と同様である。図4(a)は、第1配置に対応する。図示しない基地局装置10の周囲の第1エリア210は、一般エリアに設定されている。一般エリアは、一般期間を使用すべきエリアである。そのため、一般エリアに存在する端末装置14は、一般期間でパケット信号を報知可能である。第1エリア210を囲む第2エリアは、優先エリアに設定されている。優先エリアは、優先期間を使用すべきエリアである。そのため、優先エリアに存在する端末装置14が、優先期間を形成している各スロットでパケット信号を報知可能である。図4(b)は、第2配置に対応する。第1エリア210が優先期間に設定され、第2エリア212が一般期間に設定されている。なお、第1配置と第2配置とにおいて、第1エリア210、第2エリア212の大きさが異なっていてもよい。図2に戻る。
検出部44は、優先期間に含まれた複数のスロットのそれぞれが、未使用であるか、使用中であるか、衝突が発生しているかを特定する。検出部44の処理を説明する前に、ここでは、サブフレームの構成を説明する。図5(a)−(b)は、サブフレームの構成を示す。図示のごとく、ひとつのサブフレームは、路車送信期間、優先期間、一般期間の順に構成される。路車送信期間では、基地局装置10がパケット信号を報知し、優先期間は、複数のスロットの時間分割多重にて形成され、かつ各スロットにて端末装置14がパケット信号を報知可能であり、一般期間は、所定の長さを有し、かつ端末装置14がパケット信号を報知可能である。優先期間および一般期間が図3(b)等の車車送信期間に相当する。なお、サブフレームに路車送信期間が含まれない場合、サブフレームは、優先期間、一般期間の順に構成される。その際、路車送信期間も優先期間になっている。図5(b)については後述する。図3に戻る。
検出部44は、各スロットに対する受信電力を測定するとともに、各スロットに対する誤り率も測定する。誤り率の一例はBER(Bit Error Rate)である。受信電力が受信電力用しきい値よりも低ければ、検出部44は、当該スロットが未使用である(以下、このようなスロットを「空きスロット」という)と判定する。一方、受信電力が受信電力用しきい値以上であり、かつ誤り率が誤り率用しきい値よりも低ければ、検出部44は、当該スロットが使用中である(以下、このようなスロットを「使用スロット」という)と判定する。受信電力が受信電力用しきい値以上であり、かつ誤り率が誤り率用しきい値以上であれば、検出部44は、当該スロットにて衝突が発生している(以下、このようなスロットを「衝突スロット」という)と判定する。検出部44は、このような処理をすべてのスロットに対して実行し、それらの結果(以下、「検出結果」という)を生成部46へ出力する。
生成部46は、設定部48から、設定指示を受けつけ、選択部42から、サブフレームの番号を受けつけ、検出部44から、検出結果を受けつける。生成部46は、受けつけたサブフレーム番号のサブフレームに路車送信期間を設定し、路車送信期間において報知すべき制御パケット信号とRSUパケット信号とを生成する。図5(b)は、路車送信期間におけるパケット信号の配置を示す。図示のごとく、路車送信期間において、ひとつの制御パケット信号と複数のRSUパケット信号が並べられている。ここで、前後のパケット信号は、SIFS(Short Interframe Space)だけ離れている。図2に戻る。
ここでは、制御パケット信号とRSUパケット信号の構成を説明する。図6(a)−(b)は、通信システム100において規定されるパケット信号に格納されるMACフレームのフォーマットを示す。図6(a)は、MACフレームのフォーマットを示す。MACフレームは、先頭から順に、「MACヘッダ」、「LLCヘッダ」、「メッセージヘッダ」、「データペイロード」、「FCS」を配置する。データペイロードに検出結果が含まれる場合、当該MACフレームを格納したパケット信号が、制御パケット信号に相当する。また、生成部46は、ネットワーク通信部80から、渋滞情報や工事情報等のデータを受けつけた場合、それらをデータペイロードに含める。そのようなMACフレームを格納したパケット信号が、RSUパケット信号に相当する。ここで、ネットワーク通信部80は、図示しないネットワーク202に接続される。また、優先期間および一般期間において報知されるパケット信号も、図6(a)に示されたMACフレームを格納する。
図6(b)は、生成部46によって生成されるメッセージヘッダの構成を示す図である。メッセージヘッダには、基本部分と拡張部分とが含まれている。前述のごとく、制御パケット信号とRSUパケット信号との構成は同一なので、これらには、基本部分と拡張部分とが含まれている。基本部分は、「プロトコルバージョン」、「送信ノード種別」、「再利用回数」、「TSFタイマ」、「RSU送信期間長」を含み、拡張部分は、「車車スロットサイズ」、「優先一般比率」、「優先一般しきい値」、「優先エリア識別子」を含む。
プロトコルバージョンは、対応しているプロトコルのバージョンを示す。送信ノード種別は、MACフレームが含まれたパケット信号の送信元を示す。例えば、「0」は端末装置を示し、「1」は基地局装置10を示す。選択部42が、入力した復調結果のうち、他の基地局装置10からの復調結果を抽出する場合に、選択部42は、送信ノード種別の値を利用する。再利用回数は、メッセージヘッダが端末装置によって転送される場合の有効性の指標を示し、TSFタイマは、送信時刻を示す。RSU送信期間長は、路車送信期間の長さを示しており、路車送信期間に関する情報といえる。
車車スロットサイズは、優先期間に含まれるスロットのサイズを示し、優先一般比率は、優先期間と一般期間との比率を示し、優先一般しきい値は、優先期間の使用あるいは一般期間の使用を端末装置14に選択させるためのしきい値であって、かつ受信電力に対するしきい値である。優先エリア識別子は、第1配置と第2配置とのいずれかが使用されているかを示すための識別子である。ここで、第1配置が使用される場合、つまり図4(a)の配置が使用される場合、優先エリア識別子は「0」に設定される。また、第2配置が使用される場合、つまり図4(b)の配置が使用される場合、優先エリア識別子は「1」に設定される。このように拡張部分は、優先期間と一般期間とに関する情報に相当する。図2に戻る。
処理部26は、変復調部24、RF部22に対して、路車送信期間においてパケット信号をブロードキャスト送信させる。つまり、処理部26は、基本部分と拡張部分とが含まれた制御パケット信号とRSUパケット信号を基地局報知期間にて報知する。制御部30は、基地局装置10全体の処理を制御する。
この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのCPU、メモリ、その他のLSIで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
図7は、車両12に搭載された端末装置14の構成を示す。端末装置14は、アンテナ50、RF部52、変復調部54、処理部56、制御部58を含む。処理部56は、生成部64、タイミング特定部60、転送決定部90、通知部70、取得部72を含む。また、タイミング特定部60は、抽出部66、選択部92、キャリアセンス部94を含む。アンテナ50、RF部52、変復調部54は、図2のアンテナ20、RF部22、変復調部24と同様の処理を実行する。そのため、ここでは、差異を中心に説明する。
変復調部54、処理部56は、図示しない他の端末装置14や基地局装置10からのパケット信号を受信する。なお、前述のごとく、変復調部54、処理部56は、路車送信期間において、基地局装置10からのパケット信号を受信する。前述のごとく、変復調部54、処理部56は、優先期間と一般期間とにおいて他の端末装置14からのパケット信号を受信する。
抽出部66は、変復調部54からの復調結果が、図示しない基地局装置10からのパケット信号である場合に、路車送信期間が配置されたサブフレームのタイミングを特定する。また、抽出部66は、サブフレームのタイミングと、パケット信号のメッセージヘッダにおける基本部分の内容、具体的には、RSU送信期間長の内容をもとに、フレームを生成する。なお、フレームの生成は、前述のフレーム規定部40と同様になされればよいので、ここでは説明を省略する。その結果、抽出部66は、基地局装置10において形成されたフレームに同期したフレームを生成する。
抽出部66は、基地局装置10からのパケット信号の受信電力を測定する。抽出部66は、測定した受信電力をもとに、第1エリア210に存在しているか、第2エリア212に存在しているか、第2エリア外214に存在しているかを推定する。例えば、抽出部66は、エリア判定用しきい値を記憶する。エリア判定用しきい値は、前述の優先一般しきい値に相当する。受信電力がエリア判定用しきい値よりも大きければ、抽出部66は、第1エリア210に存在していると決定する。受信電力がエリア判定用しきい値以下であれば、抽出部66は、第2エリア212に存在していると決定する。基地局装置10からのパケット信号を受信していない場合、抽出部66は、第2エリア212外に存在すると決定する。なお、抽出部66は、受信電力の代わりに、誤り率を使用してもよく、受信電力と誤り率との組合せを使用してもよい。
抽出部66は、推定結果と優先エリア識別子とをもとに、現在存在しているエリアが優先エリアであるか、あるいは一般エリアであるかを決定する。優先エリア識別子が「1」である場合、抽出部66は、第1エリア210に存在していれば優先エリアを選択し、第2エリア212に存在していれば一般エリアを選択する。一方、優先エリア識別子が「0」である場合、抽出部66は、第1エリア210に存在していれば一般エリアを選択し、第2エリア212に存在していれば優先エリアを選択する。
さらに、抽出部66は、第2エリア外214に存在していることを推定すると、フレームの構成と無関係のタイミングを選択する。抽出部66は、一般エリアを選択した場合、一般期間を選択する。抽出部66は、優先エリアを選択した場合、優先期間を選択する。抽出部66は、優先期間を選択した場合、制御パケット信号のデータペイロードに含まれた検出結果を選択部92へ出力する。抽出部66は、一般期間を選択した場合、フレームおよびサブフレームのタイミング、車車送信期間に関する情報をキャリアセンス部94へ出力する。抽出部66は、フレームの構成と無関係のタイミングを選択すると、キャリアセンスの実行をキャリアセンス部94に指示する。
選択部92は、抽出部66から、検出結果を受けつける。前述のごとく、検出結果は、優先期間に含まれた複数のスロットのそれぞれに対して、空きスロット、使用スロット、衝突スロットのいずれかであるかを示している。選択部92は、空きスロットのうちのいずれかを選択する。既にスロットを選択している場合、選択部92は、当該スロットが使用スロットであれば、同一のスロットを継続して選択する。一方、既にスロットを選択している場合、選択部92は、当該スロットが衝突スロットであれば、空きスロットを新たに選択する。選択部92は、選択したスロットに関する情報を送信タイミングとして生成部64へ通知する。
キャリアセンス部94は、抽出部66から、フレームおよびサブフレームのタイミング、車車送信期間に関する情報を受けつける。キャリアセンス部94は、一般期間において、キャリアセンスを実行することによって、干渉電力を測定する。また、キャリアセンス部94は、干渉電力をもとに、一般期間における送信タイミングを決定する。具体的に説明すると、キャリアセンス部94は、所定のしきい値を予め記憶しており、干渉電力としきい値とを比較する。干渉電力がしきい値よりも小さければ、キャリアセンス部94は、送信タイミングを決定する。キャリアセンス部94は、抽出部66から、キャリアセンスの実行を指示された場合、フレームの構成を考慮せずに、CSMAを実行することによって、送信タイミングを決定する。キャリアセンス部94は、決定した送信タイミングを生成部64へ通知する。
取得部72は、図示しないGPS受信機、ジャイロスコープ、車速センサ等を含んでおり、それらから供給されるデータによって、図示しない車両12、つまり端末装置14が搭載された車両12の存在位置、進行方向、移動速度等(以下、「位置情報」と総称する)を取得する。なお、存在位置は、緯度・経度によって示される。これらの取得には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。取得部72は、位置情報を生成部64へ出力する。
転送決定部90は、メッセージヘッダの転送を制御する。転送決定部90は、パケット信号からメッセージヘッダを抽出する。パケット信号が基地局装置10から直接送信されている場合には、再利用回数が「0」に設定されているが、パケット信号が他の端末装置14から送信されている場合には、再利用回数が「1以上」の値に設定されている。転送決定部90は、抽出したメッセージヘッダから、転送すべきメッセージヘッダを選択する。ここでは、例えば、再利用回数が最も小さいメッセージヘッダが選択される。また、転送決定部90は、複数のメッセージヘッダに含まれた内容を合成することによって新たなメッセージヘッダを生成してもよい。転送決定部90は、選択対象のメッセージヘッダを生成部64へ出力する。その際、転送決定部90は、再利用回数を「1」増加させる。
生成部64は、取得部72から位置情報を受けつけ、転送決定部90からメッセージヘッダを受けつける。生成部64は、図6(a)−(b)に示されたMACフレームを使用し、位置情報をデータペイロードに格納する。生成部64は、MACフレームが含まれたパケット信号を生成するとともに、選択部92またはキャリアセンス部94において決定した送信タイミングにて、変復調部54、RF部52、アンテナ50を介して、生成したパケット信号をブロードキャスト送信する。なお、送信タイミングは、車車送信期間に含まれている。
通知部70は、路車送信期間において、図示しない基地局装置10からのパケット信号を取得するとともに、車車送信期間において、図示しない他の端末装置14からのパケット信号を取得する。通知部70は、取得したパケット信号に対する処理として、パケット信号に格納されたデータの内容に応じて、図示しない他の車両12の接近等を運転者へモニタやスピーカを介して通知する。制御部58は、端末装置14全体の動作を制御する。
以上の構成による通信システム100の動作を説明する。図8は、基地局装置10における優先エリア識別子の設定手順を示すフローチャートである。第1エリア210が優先エリアに設定されていれば(S10のY)、生成部46は、優先エリア識別子を「1」に設定する(S12)。一方、第1エリア210が優先エリアに設定されていなければ(S10のN)、生成部46は、優先エリア識別子を「0」に設定する(S14)。
図9は、端末装置14における優先期間あるいは一般期間の選択手順を示すフローチャートである。優先エリア識別子が「1」であり(S30のY)、受信電力がしきい値より大きければ(S32のY)、抽出部66は、優先期間の使用を決定する(S34)。受信電力がしきい値より大きくなければ(S32のN)、抽出部66は、一般期間の使用を決定する(S36)。優先エリア識別子が「1」でなく(S30のN)、受信電力がしきい値より大きければ(S38のY)、抽出部66は、一般期間の使用を決定する(S40)。受信電力がしきい値より大きくなく(S38のN)、抽出部66は、優先期間の使用を決定する(S42)。
変形例を説明する。本発明の変形例において、第1エリアに存在する車両は、交差点の近くに存在している車両であるので、当該車両に搭載された端末装置からのパケット信号は、衝突事故の抑制の点から重要な情報といえる。このようなエリアの規定に対応して、車車間通信のための期間(以下、「車車送信期間」という)は、優先期間、一般期間の時間分割多重によって形成されている。優先期間は、第1エリアに存在する端末装置が使用するための期間であり、優先期間を形成している複数のスロットのうちのいずれかにおいて、端末装置はパケット信号を送信する。また、一般期間は、第2エリアに存在する端末装置が使用するための期間であり、端末装置は、一般期間においてCSMA方式にてパケット信号を送信する。なお、第2エリア外に存在する端末装置は、フレームの構成に関係なくCSMA方式にてパケット信号を送信する。ここで、車両に搭載された端末装置が、どのエリアに存在するかを判定する。なお、基地局装置によっては、第1エリアを形成しない場合もある。その場合、車車送信期間は、優先期間を含まず、一般期間のみによって形成される。
つまり、2種類のフレームの構成が規定されている。基地局装置は、路車送信期間において報知するパケット信号によって、使用しているフレームに関する情報を端末装置に通知する。ここで、優先期間が含まれていないフレーム(以下、「第1フレーム」という)は、優先期間が含まれているフレーム(以下、「第2フレーム」という)よりもフレーム構成が簡易であるので、制御情報の情報量を少なくできる。本変形例に係る基地局装置では、制御情報の構成を簡易にするために、第1フレームを使用する場合に、路車送信期間に関する情報をパケット信号に含め、第2フレームを使用する場合に、路車送信期間に関する情報に加えて、優先期間に関する情報をパケット信号に含める。
図10は、本発明の変形例に係る通信システム1100の構成を示す。これは、ひとつの交差点を上方から見た場合に相当する。通信システム1100は、基地局装置1010、車両1012と総称される第1車両1012a、第2車両1012b、第3車両1012c、第4車両1012d、第5車両1012e、第6車両1012f、第7車両1012g、第8車両1012h、ネットワーク1202を含む。通信システム1100の基地局装置1010、車両1012、ネットワーク1202、第1エリア1210、第2エリア1212、第2エリア外1214は、図1に示された通信システム100の基地局装置10、車両12、ネットワーク202、第1エリア210、第2エリア212、第2エリア外214に対応するので、ここでは説明を省略する。
図11は、本発明の変形例に係る通信システム1100の別の構成を示す。図11の通信システム1100は、図10と同様に構成されているが、第1エリア1210が形成されていない。例えば、図11が想定される交差点は、図10が想定される交差点と別であるとする。図11の場合、車車送信期間には、優先期間が含まれずに、一般期間だけが含まれる。この場合、基地局装置1010からのパケット信号として、制御パケット信号は不要になり、RSUパケット信号だけが報知される。また、制御情報として、拡張部分は不要になり、基本部分だけが含まれる。つまり、図11のような第1フレームが使用される場合は、図10のような第2フレームが使用される場合と比較して、路車送信期間にて報知される複数のパケット信号の一部が報知され、制御信号の一部がパケット信号に含まれる。ここで、図10に示す基地局装置1010であるか、図11に示す基地局装置1010であるかは、事業者によって設定される。
図12は、基地局装置1010の構成を示す。基地局装置1010は、アンテナ1020、RF部1022、変復調部1024、処理部1026、制御部1030、ネットワーク通信部1080を含む。処理部1026は、フレーム規定部1040、選択部1042、検出部1044、生成部1046、設定部1048を含む。基地局装置1010のアンテナ1020、RF部1022、変復調部1024、処理部1026、制御部1030、ネットワーク通信部1080、フレーム規定部1040、選択部1042、検出部1044、生成部1046、設定部1048は、図2の基地局装置10のアンテナ20、RF部22、変復調部24、処理部26、制御部30、ネットワーク通信部80、フレーム規定部40、選択部42、検出部44、生成部46、設定部48に対応する。ここでは、差異を中心に説明する。図13(a)−(d)は、通信システム1100において規定されるフレームのフォーマットを示す。これらは、図3(a)−(d)と同様であるので、ここでは説明を省略する。
設定部1048は、事業者からの指示を受けつけるためのインターフェイスを有し、インターフェイスを介して、パラメータの設定指示を受けつける。例えば、インターフェイスはボタンであり、設定部1048は、ボタンへの入力によってパラメータの設定指示を受けつける。また、インターフェイスは、後述のネットワーク通信部1080との接続端子であってもよい。その際、設定部1048は、ネットワーク通信部1080、図示しないネットワーク1202、PCを介して、パラメータの設定指示を受けつける。ここで、パラメータの設定指示は、第1フレームを使用するか、あるいは第2フレームを使用するかについてである。設定部1048は、受けつけた設定指示を検出部1044および生成部1046へ出力する。
検出部1044は、設定部1048からの設定指示を受けつける。設定指示が第1フレームの使用である場合、処理を実行しない。設定指示が第2フレームの使用である場合、検出部1044は、優先期間に含まれた複数のスロットのそれぞれが、未使用であるか、使用中であるか、衝突が発生しているかを特定する。検出部1044の処理を説明する前に、ここでは、第2フレームにおけるサブフレームの構成を説明する。
図14(a)−(b)は、サブフレームの構成を示す。これは、図10の基地局装置1010において規定されるサブフレーム、つまり第2フレームが使用されているときのサブフレームに相当する。図示のごとく、ひとつのサブフレームは、路車送信期間、優先期間、一般期間の順に構成される。路車送信期間では、基地局装置1010がパケット信号を報知し、優先期間は、複数のスロットの時間分割多重にて形成され、かつ各スロットにて端末装置1014がパケット信号を報知可能であり、一般期間は、所定の長さを有し、かつ端末装置1014がパケット信号を報知可能である。優先期間および一般期間が図13(b)等の車車送信期間に相当する。なお、サブフレームに路車送信期間が含まれない場合、サブフレームは、優先期間、一般期間の順に構成される。その際、路車送信期間も優先期間になっている。ここで、一般期間も、複数のスロットの時間分割多重にて形成されていてもよい。図14(b)については説明を省略する。
図15(a)−(c)は、通信システム1100において規定されるパケット信号に格納されるMACフレームのフォーマットを示す。図15(a)については説明を省略する。図15(b)は、第2フレームを使用する場合に、生成部1046によって生成されるメッセージヘッダの構成を示す図である。メッセージヘッダには、基本部分と拡張部分とが含まれている。前述のごとく、制御パケット信号とRSUパケット信号との構成は同一なので、第2フレーム使用時に報知される制御パケット信号とRSUパケット信号の両方には、基本部分と拡張部分とが含まれている。基本部分は、「プロトコルバージョン」、「送信ノード種別」、「再利用回数」、「TSFタイマ」、「RSU送信期間長」を含み、拡張部分は、「車車スロットサイズ」、「優先一般比率」、「優先一般しきい値」を含む。
プロトコルバージョンは、対応しているプロトコルのバージョンを示すとともに、メッセージヘッダに基本部分だけが含まれていること、あるいはメッセージヘッダに基本部分と拡張部分とが含まれていることを識別するための識別を含む。前者は、図15(c)に対応し、後者は、図15(b)に対応する。また、前者の識別子は、「0」であり、後者の識別子は、「1」である。送信ノード種別は、MACフレームが含まれたパケット信号の送信元を示す。例えば、「0」は端末装置を示し、「1」は基地局装置1010を示す。選択部1042が、入力した復調結果のうち、他の基地局装置1010からの復調結果を抽出する場合に、選択部1042は、送信ノード種別の値を利用する。
再利用回数は、メッセージヘッダが端末装置によって転送される場合の有効性の指標を示し、TSFタイマは、送信時刻を示す。RSU送信期間長は、路車送信期間の長さを示しており、路車送信期間に関する情報といえる。車車スロットサイズは、優先期間に含まれるスロットのサイズを示し、優先一般比率は、優先期間と一般期間との比率を示し、優先一般しきい値は、優先期間の使用あるいは一般期間の使用を端末装置1014に選択させるためのしきい値であって、かつ受信電力に対するしきい値である。つまり、拡張部分は、優先期間と一般期間とに関する情報に相当する。図15(c)の説明は後述する。図12に戻る。
次に、設定指示が第1フレームの使用である場合を説明する。生成部1046は、受けつけたサブフレーム番号のサブフレームに路車送信期間を設定し、路車送信期間において報知すべきRSUパケット信号とを生成する。ここで、制御パケット信号は生成されない。図16(a)−(b)は、サブフレームの別の構成を示す。図16(a)は、図11の基地局装置1010において規定されるサブフレーム、つまり第1フレームが使用されているときのサブフレームに相当する。図示のごとく、ひとつのサブフレームは、路車送信期間、一般期間の順に構成される。図16(b)は、路車送信期間におけるパケット信号の配置を示す。図示のごとく、路車送信期間において、複数のRSUパケット信号が並べられており、制御パケット信号が並べられていない。ここで、前後のパケット信号は、SIFS(Short Interframe Space)だけ離れている。図12に戻る。
図15(c)は、第1フレームを使用する場合のメッセージヘッダの構成を示す。図示のごとく、生成部1046は、拡張部分を生成せずに、基本部分を生成する。基本部分に含まれる情報は、第1フレームであるか、第2フレームであるかにかかわらず同一である。図12に戻る。これらをまとめると、生成部1046は、第1フレーム使用時に、RSUパケット信号に基本部分を含める。
処理部1026は、変復調部1024、RF部1022に対して、路車送信期間においてパケット信号をブロードキャスト送信させる。つまり、処理部1026は、第1フレーム使用時に基本部分が含まれたRSUパケット信号を基地局報知期間にてブロードキャスト送信させ、第2フレーム使用時に基本部分と拡張部分とが含まれた制御パケット信号とRSUパケット信号を基地局報知期間にて報知する。制御部1030は、基地局装置1010全体の処理を制御する。
図17は、車両1012に搭載された端末装置1014の構成を示す。端末装置1014は、アンテナ1050、RF部1052、変復調部1054、処理部1056、制御部1058を含む。処理部1056は、生成部1064、タイミング特定部1060、転送決定部1090、通知部1070、取得部1072を含む。また、タイミング特定部1060は、抽出部1066、選択部1092、キャリアセンス部1094を含む。アンテナ1050、RF部1052、変復調部1054は、図12のアンテナ1020、RF部1022、変復調部1024と同様の処理を実行する。そのため、ここでは、差異を中心に説明する。
変復調部1054、処理部1056は、図示しない他の端末装置1014や基地局装置1010からのパケット信号を受信する。なお、前述のごとく、変復調部1054、処理部1056は、路車送信期間において、基地局装置1010からのパケット信号を受信する。前述のごとく、変復調部1054、処理部1056は、第1フレーム使用時に一般期間において他の端末装置1014からのパケット信号を受信し、第2フレーム使用時に優先期間と一般期間とにおいて他の端末装置1014からのパケット信号を受信する。
抽出部1066は、変復調部1054からの復調結果が、図示しない基地局装置1010からのパケット信号である場合に、路車送信期間が配置されたサブフレームのタイミングを特定する。また、抽出部1066は、サブフレームのタイミングと、パケット信号のメッセージヘッダにおける基本部分の内容、具体的には、RSU送信期間長の内容をもとに、フレームを生成する。なお、フレームの生成は、前述のフレーム規定部1040と同様になされればよいので、ここでは説明を省略する。その結果、抽出部1066は、基地局装置1010において形成されたフレームに同期したフレームを生成する。
抽出部1066は、路車送信期間において制御パケット信号とRSUパケット信号を受信していること、あるいは受信したパケット信号のメッセージヘッダに基本部分と拡張部分とが含まれていることを検出した場合に第2フレームの使用を認識する。一方、抽出部1066は、路車送信期間においてRSUパケット信号だけを受信していること、あるいは受信したパケット信号のメッセージヘッダに基本部分だけが含まれていることを検出した場合に第1フレームの使用を認識する。
第2フレームの使用を認識した場合、抽出部1066は、基地局装置1010からのパケット信号の受信電力を測定する。抽出部1066は、測定した受信電力をもとに、第1エリア1210に存在しているか、第2エリア1212に存在しているか、第2エリア外1214に存在しているかを推定する。例えば、抽出部1066は、エリア判定用しきい値を記憶する。エリア判定用しきい値は、前述の優先一般しきい値に相当する。受信電力がエリア判定用しきい値よりも大きければ、抽出部1066は、第1エリア1210に存在していると決定する。受信電力がエリア判定用しきい値以下であれば、抽出部1066は、第2エリア1212に存在していると決定する。基地局装置1010からのパケット信号を受信していない場合、抽出部1066は、第2エリア1212外に存在すると決定する。なお、抽出部1066は、受信電力の代わりに、誤り率を使用してもよく、受信電力と誤り率との組合せを使用してもよい。
抽出部1066は、推定結果をもとに、優先期間、一般期間、フレームの構成と無関係のタイミングのいずれかを送信期間として決定する。具体的に説明すると、抽出部1066は、第2エリア外1214に存在していることを推定すると、フレームの構成と無関係のタイミングを選択する。抽出部1066は、第2エリア1212に存在していることを推定した場合、あるいは第1フレームが使用されていることを検出した場合、一般期間を選択する。抽出部1066は、第1エリア1210に存在していることを推定すると、優先期間を選択する。抽出部1066は、優先期間を選択した場合、制御パケット信号のデータペイロードに含まれた検出結果を選択部1092へ出力する。抽出部1066は、一般期間を選択した場合、フレームおよびサブフレームのタイミング、車車送信期間に関する情報をキャリアセンス部1094へ出力する。抽出部1066は、フレームの構成と無関係のタイミングを選択すると、キャリアセンスの実行をキャリアセンス部1094に指示する。
選択部1092、キャリアセンス部1094、取得部1072、転送決定部1090、生成部1064、通知部1070、制御部1058は、図7の選択部92、キャリアセンス部94、取得部72、転送決定部90、生成部64に対応する。ここでは、説明を省略する。
以上の構成による通信システム1100の動作を説明する。図18は、基地局装置1010におけるメッセージヘッダの生成手順を示すフローチャートである。設定部1048において優先期間の設定があれば(S1010のY)、生成部1046は、基本部分と拡張部分とを生成する(S1012)。生成部1046は、基本部分の識別子を「1」に設定する(S1014)。一方、設定部1048において優先期間の設定がなければ(S1010のN)、生成部1046は、基本部分を生成する(S1016)。生成部1046は、基本部分の識別子を「0」に設定する(S1018)。
図19は、基地局装置1010におけるメッセージヘッダの挿入手順を示すフローチャートである。設定部1048において優先期間の設定があれば(S1030のY)、生成部1046は、メッセージヘッダとして基本部分と拡張部分を生成する(S1032)。生成部1046は、生成したメッセージヘッダを制御パケット信号とRSUパケット信号に挿入する(S1034)。一方、設定部1048において優先期間の設定がなければ(S1030のN)、生成部1046は、メッセージヘッダとして基本部分を生成する(S1036)。生成部1046は、生成したメッセージヘッダをRSUパケット信号に挿入する(S1038)。
次に、本発明の別の変形例を説明する。別の変形例も、変形例と同様に、ITSに使用される通信システムに関する。変形例では、第1フレームが使用される場合に、基本部分によって形成されるメッセージヘッダがRSUパケット信号に格納され、第2フレームが使用される場合に、基本部分と拡張部分とによって形成されるメッセージヘッダが制御パケット信号とRSUパケット信号に格納される。別の変形例は、第2フレームが使用される場合の伝送効率を改善することを目的とする。別の変形例では、第2フレームが使用される場合に、基本部分と拡張部分とによって形成されるメッセージヘッダが制御パケット信号のみに格納する。別の変形例に係る通信システム1100は、図10と図11と同様のタイプであり、基地局装置1010は、図12と同様のタイプであり、端末装置1014は、図17と同様のタイプである。ここでは、差異を中心に説明する。
生成部1046は、第1フレームを使用する場合に、基地局報知期間において報知すべきRSUパケット信号を生成し、第2フレームを使用する場合に、基地局報知期間において報知すべき制御のパケット信号とRSUパケット信号とを生成する。生成部1046は、第1フレーム使用時に報知すべきRSUパケット信号のメッセージヘッダに基本部分を含め、第2フレーム使用時に報知すべき制御パケット信号のメッセージヘッダに基本部分と拡張部分とを含める。生成部1046は、第2フレーム使用時に報知すべきRSUパケット信号にメッセージヘッダを含めない。なお、生成部1046は、第2フレーム使用時に報知すべきRSUパケット信号のメッセージヘッダに基本部分のみを含めてもよい。
図20は、本発明の別の変形例に係る基地局装置1010におけるメッセージヘッダの挿入手順を示すフローチャートである。設定部1048において優先期間の設定があれば(S1050のY)、生成部1046は、メッセージヘッダとして基本部分と拡張部分を生成する(S1052)。生成部1046は、生成したメッセージヘッダを制御パケット信号に挿入する(S1054)。一方、設定部1048において優先期間の設定がなければ(S1050のN)、生成部1046は、メッセージヘッダとして基本部分を生成する(S1056)。生成部1046は、生成したメッセージヘッダをRSUパケット信号に挿入する(S1058)。
次に、本発明のさらに別の変形例を説明する。図12のフレーム規定部1040は、複数種類のフレームを規定しており、図14(a)に第2フレームが示され、図16(a)に第1フレームが示されている。さらに別の変形例では、フレーム規定部1040に規定されるさまざまなフレームフォーマットを説明する。さらに別の変形例に係る通信システム1100は、図10と図11と同様のタイプであり、基地局装置1010は、図12と同様のタイプであり、端末装置1014は、図17と同様のタイプである。ここでは、差異を中心に説明する。
図21(a)−(g)は、本発明のさらに別の変形例に係る通信システム1100において規定されるフレームのフォーマットを示す。図21(a)は、図16(a)に示された第1フレームに対応し、図21(b)は、図14(a)に示された第2フレームに対応する。図21(c)は、基地局報知期間と優先期間とが時間多重されるフレーム(以下、「第3フレーム」という)を示す。ここで、優先期間は、図21(b)における優先期間と同様に、複数のスロットにて構成されている。一方、図21(c)の優先期間は、図21(b)の優先期間よりも長くなっている。つまり、図21(c)の優先期間に含まれるスロット数は、図21(b)の優先期間に含まれるスロット数よりも多くなっている。なお、フレームを分割する数、前述の「N」が一定であれば、図21(a)−(c)のサブフレーム長は一定である。つまり、サブフレーム長を維持しながら、図21(a)−(c)の3つのフォーマットが規定されている。
これらの規定に対応して、図12の設定部1048には、パラメータの設定指示として、第1フレームを使用するか、第2フレームを使用するか、第3フレームを使用するかのうちのいずれかが入力される。さらに、第2フレームを使用する際に、優先期間の長さ、つまり優先期間に含まれるスロット数の情報が、設定部1048に入力されてもよい。このように、第2フレームが使用される場合、優先期間の長さは可変である。そのため、第2フレームの優先期間の長さが「0」になったときが、第1フレームに相当し、第2フレームの優先期間の長さが「最大値」になったときが、第3フレームに相当する。生成部1046は、第3フレームを使用する場合にも、図15(b)に示されたメッセージヘッダを生成する。その際、「優先一般比率」が最大値に設定される。
図21(d)は、図21(a)と同様の第1フレームであるが、複数のスロットにて一般期間が形成されている。このように、図21(d)は、前述のごとく、図21(a)の変形例である。図21(d)が使用される場合、検出部1044は、空きスロット等の検出を実行しない。その際、図17のキャリアセンス部1094は、スロットをランダムに選択すればよい。図21(e)は、図21(b)と同様の第2フレームであるが、複数のスロットにて一般期間が形成されている。つまり、図21(b)の一般期間が、図21(d)の一般期間と同様に形成されている。
図21(f)は、図21(b)と同様の第2フレームであるが、優先期間が複数のスロットにて形成されていない。その際、図17の選択部1092は、キャリアセンス部1094と同様に、優先期間においてキャリアセンスを実行する。このようなフォーマットを使用する際、生成部1046は、優先期間を使用すべきエリア、例えば第1エリア1210が狭くなるように、図15(b)の「優先一般しきい値」を設定する。具体的には、「優先一般しきい値」が大きくされる。その結果、第1エリア1210に存在する端末装置1014の数が少なくなり、それらから報知されるパケット信号の衝突確率が低減される。図21(g)は、図21(c)と同様の第3フレームであるが、優先期間が複数のスロットにて形成されていない。優先期間を使用するために、生成部1046は、図21(f)のときと同様に「優先一般しきい値」を設定する。
本発明の実施例によれば、一般期間では、本基地局装置の周囲の第1エリアに存在する端末装置がパケット信号を報知可能であり、優先期間では、第1エリアを囲む第2エリアに存在する端末装置がパケット信号を報知可能であるので、第2エリアでの通信の優先度を向上できる。また、第2エリアでの通信の優先度が向上されるので、第2エリアに存在する端末装置から報知されるパケット信号の受信確率を向上できる。また、第2エリアに存在する端末装置から報知されるパケット信号の受信確率が向上されるので、重要なデータを優先的に伝送できる。また、第1配置と第2配置とを切替え可能なので、第1エリアでの通信の優先度を向上させることと、第2エリアでの通信の優先度を向上させることとを切りかえることができる。また、第1エリアでの通信の優先度を向上させることと、第2エリアでの通信の優先度を向上させることとが切りかえられるので、交差点に応じて、優先させるべきエリアを選択できる。また、第1配置あるいは第2配置の選択を優先エリア識別子にて示すので、処理を簡易にできる。
第1エリアと第2エリアとを区別するために、受信電力を使用するので、伝搬損失が所定の程度に収まっている範囲を第1エリアに規定できる。また、伝搬損失が所定の程度に収まっている範囲が第1エリアに規定されているので、交差点の中心付近を第1エリアとして使用できる。また、優先期間ではスロットによる時間分割多重を実行するので、誤り率を低減できる。また、一般期間ではCSMA/CAを実行するので、柔軟に端末装置数を調節できる。
また、他の基地局装置から直接受信したパケット信号だけではなく、端末装置から受信したパケット信号をもとに、他の基地局装置によって使用されているサブフレームを特定するので、使用中のサブフレームの特定精度を向上できる。また、使用中のサブフレームの特定精度が向上するので、基地局装置から送信されるパケット信号間の衝突確率を低減できる。また、基地局装置から送信されるパケット信号間の衝突確率が低減されるので、端末装置が制御情報を正確に認識できる。また、制御情報が正確に認識されるので、路車送信期間を正確に認識できる。また、路車送信期間が正確に認識されるので、パケット信号の衝突確率を低減できる。
また、使用中のサブフレーム以外を優先的に使用するので、他の基地局装置からのパケット信号と重複したタイミングで、パケット信号を送信する可能性を低減できる。また、いずれのサブフレームも他の基地局装置によって使用されている場合に、受信電力の低いサブフレームを選択するので、パケット信号の干渉の影響を抑制できる。また、端末装置によって中継された制御情報の送信元になる他の基地局装置からの受信電力として、当該端末装置の受信電力を使用するので、受信電力の推定処理を簡易にできる。
また、第1フレームを使用する場合に基本部分を生成し、第2フレームを使用する場合に基本部分と拡張部分とを生成するので、フレーム構成に応じたメッセージヘッダを生成できる。また、フレーム構成に応じたメッセージヘッダが生成されるので、柔軟性の高い車車間通信を実現できる。また、柔軟性の高い車車間通信を実現するための柔軟性の高い端末装置を実現できる。また、第1フレームを使用する場合に基本部分を生成し、拡張部分を生成しないので、伝送効率を向上できる。また、第2フレームを使用する場合に基本部分と拡張部分とを生成するので、必要な情報を通知できる。また、第1フレームを使用するか、あるいは第2フレームを使用するかに応じて、拡張部分を生成するか否かを変更するだけなので、処理を簡易にできる。また、第1フレームを使用するか、あるいは第2フレームを使用するかにかかわらず、基本部分を生成するので、処理を簡易にできる。
また、パケット信号には、パケット信号に基本部分だけが含まれていること、あるいはパケット信号に基本部分と拡張部分とが含まれていることを識別するための識別子が含まれているので、拡張部分が含まれているか否かを確実に通知できる。また、パケット信号には、パケット信号に基本部分だけが含まれていること、あるいはパケット信号に基本部分と拡張部分とが含まれていることを識別するための識別子が含まれているので、拡張部分が含まれているかを簡易に通知できる。また、拡張部分に、優先期間に含まれるスロットのサイズ、優先期間と一般期間との比率、優先期間の使用あるいは一般期間の使用を端末装置に選択させるためのしきい値を含めるので、優先期間が使用される場合に、動作に必要な情報を通知できる。
また、制御パケット信号とRSUパケット信号には、基本部分と拡張部分とが含まれているので、基本部分と拡張部分との受信確率を向上できる。また、受信確率が向上されるので、端末装置の処理を正確にできる。また、第1フレーム使用時に報知されるRSUパケット信号には、基本部分が含まれ、第2フレーム使用時に報知される制御パケット信号とRSUパケット信号には、基本部分と拡張部分とが含まれているので、伝送効率の悪化を抑制しながら、受信確率を向上できる。また、第1フレーム使用時に報知されるRSUパケット信号には、基本部分が含まれ、第2フレーム使用時に報知される制御パケット信号には、基本部分と拡張部分とが含まれているので、伝送効率を改善しながら、受信確率を向上できる。また、複数種類のフォーマットのフレームを使用可能であるので、さまざまな通信の状況に対応できる。また、優先期間の長さが調節されるので、さまざまな通信の状況に対応できる。
第1エリアと第2エリアとを区別するために、受信電力を使用するので、伝搬損失が所定の程度に収まっている範囲を第1エリアに規定できる。また、伝搬損失が所定の程度に収まっている範囲が第1エリアに規定されているので、交差点の中心付近を第1エリアとして使用できる。また、優先期間ではスロットによる時間分割多重を実行するので、誤り率を低減できる。また、一般期間ではCSMA/CAを実行するので、柔軟に端末装置数を調節できる。
また、他の基地局装置から直接受信したパケット信号だけではなく、端末装置から受信したパケット信号をもとに、他の基地局装置によって使用されているサブフレームを特定するので、使用中のサブフレームの特定精度を向上できる。また、使用中のサブフレームの特定精度が向上するので、基地局装置から送信されるパケット信号間の衝突確率を低減できる。また、基地局装置から送信されるパケット信号間の衝突確率が低減されるので、端末装置が制御情報を正確に認識できる。また、制御情報が正確に認識されるので、路車送信期間を正確に認識できる。また、路車送信期間が正確に認識されるので、パケット信号の衝突確率を低減できる。
また、使用中のサブフレーム以外を優先的に使用するので、他の基地局装置からのパケット信号と重複したタイミングで、パケット信号を送信する可能性を低減できる。また、いずれのサブフレームも他の基地局装置によって使用されている場合に、受信電力の低いサブフレームを選択するので、パケット信号の干渉の影響を抑制できる。また、端末装置によって中継された制御情報の送信元になる他の基地局装置からの受信電力として、当該端末装置の受信電力を使用するので、受信電力の推定処理を簡易にできる。
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
本実施例は、次の項目によって特徴付けられてもよい。
(項目1)
端末間通信を制御する基地局装置であって、
第1期間と第2期間と第3期間とが時間多重されるフレームに関する情報を生成する生成部と、
前記生成部において生成した情報が含まれたパケット信号を第1期間にて報知する報知部とを備え、
前記生成部において生成した情報に示された第3期間では、本基地局装置の周囲の第1エリアに存在する端末装置がパケット信号を報知可能であり、第2期間では、第1エリアを囲む第2エリアに存在する端末装置がパケット信号を報知可能であることを特徴とする基地局装置。
このような項目によれば、パケット信号を送信すべき位置に応じて重要度を設定できる。
(項目1)
端末間通信を制御する基地局装置であって、
第1期間と第2期間と第3期間とが時間多重されるフレームに関する情報を生成する生成部と、
前記生成部において生成した情報が含まれたパケット信号を第1期間にて報知する報知部とを備え、
前記生成部において生成した情報に示された第3期間では、本基地局装置の周囲の第1エリアに存在する端末装置がパケット信号を報知可能であり、第2期間では、第1エリアを囲む第2エリアに存在する端末装置がパケット信号を報知可能であることを特徴とする基地局装置。
このような項目によれば、パケット信号を送信すべき位置に応じて重要度を設定できる。
(項目2)
前記生成部は、情報に識別子を含め、識別子によって、本基地局装置の周囲の第1エリアに存在する端末装置が、第3期間でパケット信号を報知可能であり、かつ第1エリアを囲む第2エリアに存在する端末装置が、第2期間でパケット信号を報知可能である第1配置と、本基地局装置の周囲の第1エリアに存在する端末装置が、第2期間でパケット信号を報知可能であり、かつ第1エリアを囲む第2エリアに存在する端末装置が、第3期間でパケット信号を報知可能である第2配置とのいずれかの使用を示すことを特徴とする項目1に記載の基地局装置。
前記生成部は、情報に識別子を含め、識別子によって、本基地局装置の周囲の第1エリアに存在する端末装置が、第3期間でパケット信号を報知可能であり、かつ第1エリアを囲む第2エリアに存在する端末装置が、第2期間でパケット信号を報知可能である第1配置と、本基地局装置の周囲の第1エリアに存在する端末装置が、第2期間でパケット信号を報知可能であり、かつ第1エリアを囲む第2エリアに存在する端末装置が、第3期間でパケット信号を報知可能である第2配置とのいずれかの使用を示すことを特徴とする項目1に記載の基地局装置。
(項目3)
端末間通信を実行する端末装置であって、
第1期間と第2期間と第3期間とが時間多重されるフレームに関する情報を第1期間にて基地局装置から受信する通信部と、
前記通信部において受信した情報をもとに、第2期間の使用あるいは第3期間の使用を選択し、選択した期間におけるパケット信号の報知を前記通信部に通知する指示部とを備え、
前記指示部は、基地局装置の周囲の第1エリアに存在する場合に第3期間の使用を選択し、第1エリアを囲む第2エリアに存在する場合に第2期間の使用を選択することを特徴とする端末装置。
端末間通信を実行する端末装置であって、
第1期間と第2期間と第3期間とが時間多重されるフレームに関する情報を第1期間にて基地局装置から受信する通信部と、
前記通信部において受信した情報をもとに、第2期間の使用あるいは第3期間の使用を選択し、選択した期間におけるパケット信号の報知を前記通信部に通知する指示部とを備え、
前記指示部は、基地局装置の周囲の第1エリアに存在する場合に第3期間の使用を選択し、第1エリアを囲む第2エリアに存在する場合に第2期間の使用を選択することを特徴とする端末装置。
10 基地局装置、 12 車両、 14 端末装置、 20 アンテナ、 22 RF部、 24 変復調部、 26 処理部、 30 制御部、 40 フレーム規定部、 42 選択部、 44 検出部、 46 生成部、 48 設定部、 50 アンテナ、 52 RF部、 54 変復調部、 56 処理部、 58 制御部、 60 タイミング特定部、 64 生成部、 66 抽出部、 70 通知部、 72 取得部、 80 ネットワーク通信部、 90 転送決定部、 92 選択部、 94 キャリアセンス部、 100 通信システム。
本発明によれば、柔軟性の高い端末間通信を実現できる。
Claims (9)
- 端末間通信を制御する基地局装置であって、
第1期間に関する情報が含まれた基本情報と、第2期間と第3期間とに関する情報が含まれた拡張情報とが規定され、パケット信号に基本情報と拡張情報のうちの基本情報が含まれていること、あるいはパケット信号に基本情報と拡張情報とが含まれていることを識別するための識別子が含まれたパケット信号を生成する生成部と、
前記生成部において生成した識別子が含まれたパケット信号を報知する報知部と、
を備えることを特徴とする基地局装置。 - 前記生成部は、第1期間と第3期間とが時間多重される第1フレームを使用する場合に、第1期間に関する情報が含まれた基本情報を生成し、第2期間が第1期間と第3期間とに加えて時間多重される第2フレームを使用する場合に、第2期間と第3期間とに関する情報が含まれた拡張情報を基本情報に加えて生成し、
前記報知部は、第1フレームを使用する場合に、前記生成部において生成した基本情報が含まれたパケット信号を第1期間にて報知し、第2フレームを使用する場合に、基本情報と拡張情報とが含まれたパケット信号を第1期間にて報知することを特徴とする請求項1に記載の基地局装置。 - 前記生成部は、第1期間と第2期間と第3期間とが時間多重されるフレームのうち、第1期間に関する情報が含まれた基本情報と、第2期間と第3期間とに関する情報が含まれた拡張情報とを生成し、
前記報知部は、基本情報と拡張情報とが含まれたパケット信号を第1期間にて報知することを特徴とする請求項1に記載の基地局装置。 - 前記生成部は、第2期間に含まれるスロットのサイズ、第2期間と第3期間との比率、第2期間の使用あるいは第3期間の使用を端末装置に選択させるためのしきい値を拡張情報に含めることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の基地局装置。
- 前記生成部は、第1期間と第2期間と第3期間とが時間多重されるフレームのうち、第1期間に関する情報が含まれた基本情報と、第2期間と第3期間とに関する情報が含まれた拡張情報とを生成し、
前記報知部は、第1期間において、第1種のデータが含まれた第1種のパケット信号と、第1種のデータとは異なった第2種のデータが含まれた第2種のパケット信号とを報知し、
前記報知部において報知される第1種のパケット信号と第2種のパケット信号には、基本情報と拡張情報とが含まれていることを特徴とする請求項1に記載の基地局装置。 - 前記生成部は、第1期間と第3期間とが時間多重される第1フレームを使用する場合に、第1期間に関する情報が含まれた基本情報を生成し、第2期間が第1期間と第3期間とに加えて時間多重される第2フレームを使用する場合に、第2期間と第3期間とに関する情報が含まれた拡張情報を基本情報に加えて生成し、
前記報知部は、第1フレームを使用する場合に、第1期間において、第1種のデータが含まれた第1種のパケット信号を報知し、第2フレームを使用する場合に、第1期間において、第1種のデータとは異なった第2種のデータが含まれた第2種のパケット信号を第1種のパケット信号に加えて報知し、
前記報知部において第1フレーム使用時に報知される第1種のパケット信号には、基本情報が含まれ、前記報知部において第2フレーム使用時に報知される第1種のパケット信号と第2種のパケット信号には、基本情報と拡張情報とが含まれていることを特徴とする請求項1に記載の基地局装置。 - 前記生成部は、第1期間と第3期間とが時間多重される第1フレームを使用する場合に、第1期間に関する情報が含まれた基本情報を生成し、第2期間が第1期間と第3期間とに加えて時間多重される第2フレームを使用する場合に、第2期間と第3期間とに関する情報が含まれた拡張情報を基本情報に加えて生成し、
前記報知部は、第1フレームを使用する場合に、第1期間において、第1種のデータが含まれた第1種のパケット信号を報知し、第2フレームを使用する場合に、第1期間において、第1種のデータとは異なった第2種のデータが含まれた第2種のパケット信号を第1種のパケット信号に加えて報知し、
前記報知部において第1フレーム使用時に報知される第1種のパケット信号には、基本情報が含まれ、前記報知部において第2フレーム使用時に報知される第2種のパケット信号には、基本情報と拡張情報とが含まれていることを特徴とする請求項1に記載の基地局装置。 - 前記生成部は、第1期間と第3期間とが時間多重される第1フレームと、第1期間と第2期間と第3期間とが時間多重される第2フレームと、第1期間と第2期間とが時間多重される第3フレームとが規定されており、第1フレーム、第2フレーム、第3フレームのうちのいずれかを使用する場合に、フレームに関する情報を生成し、
前記報知部は、前記生成部において生成した情報が含まれたパケット信号を第1期間にて報知することを特徴とする請求項1に記載の基地局装置。 - 前記生成部において第2フレームが使用される場合、第2期間の長さが可変であることを特徴とする請求項8に記載の基地局装置。
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