(57)【要約】【課題】本発明は、通信スロットの状態を周囲の車両に報知する場合に、他の車両との通信状態を示す情報であるフレーム情報のパケット長を短くしてスループットを改善するとともに、この通信端末装置を用いた車々間通信システム内の車両収容台数を増やすことを目的とする。【解決手段】本発明は、受信状態信号生成部９が、サブフレーム選択部１３が選択した２つのサブフレームの受信状態信号の情報を送信ベースバンド部１０で変調されるパケット情報に付加し、無線送信部４がこの２つのサブフレームの受信状態信号の情報を送信することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両に搭載されて周囲の他の各車両と自律分散型の車々間通信を行う通信端末装置であって、
フレームにおける特定のスロットを利用して別の通信端末装置とパケット通信する通信手段と、
前記別の通信装置による前記フレームにおけるスロットの利用状況を示した情報を収集する収集手段と、
この収集手段によって収集された情報に基づいて前記フレームにおけるスロットの利用状況を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づいて前記フレームにおけるスロットの利用状況を生成してパケット通信に用いられるパケットに付加する生成手段とを備え、
前記生成手段は、前記フレームを構成する複数のサブフレームのうち、一部のサブフレームに含まれるスロットの利用状況を生成する
ことを特徴とする通信端末装置。
【請求項２】
前記生成手段は、前記フレームを少なくとも３つ以上のサブフレームに分割し、これらのサブフレームのうち、一部の連続するサブフレームに含まれるスロットの利用状況を生成することを特徴とする請求項１に記載の通信端末装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記収集手段が収集した前記別の通信装置による前記フレームのスロットの利用状況を示した情報の論理和をとって通信スロット全体の利用状況を判定することを特徴とする請求項１に記載の通信端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自律分散型の車々間通信に用いられる通信端末装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、事故低減、衝突回避につながる予防安全技術として、安全運転支援のための車々間通信システムが検討されている。この車々間通信では、各車両に搭載された通信端末装置を集中制御する基地局を用いず、自律分散型の通信プロトコルが用いられる。各車両は、パケットの送受信により、相互に所定の周期で車両位置や速度などの情報交換を行っている。しかし、互いの車両の位置関係や、建物などの遮蔽物によって互いを認識できない車両同士が通信干渉を起こす隠れ端末の問題があった。
【０００３】
この問題を解決するため、従来は、周辺に存在する各車両は、他の車両との通信状態を示す情報であるフレーム情報を交換することで、隠れ端末の存在を検知して通信干渉を回避していた（例えば、特許文献１や非特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００５−２５２６４５号公報
【非特許文献１】原田知育、鈴木徳祥、牧戸知史、伊藤修朗、林宏明、寺田重雄「自律分散型ＴＤＭＡ車車間通信システムの開発」（情報処理学会研究報告Ｖｏｌ．２００７ Ｎｏ．１１６ Ｎｏｖ２００７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来技術では、他の車両との通信状態を示す情報であるフレーム情報をフレームのスロット数分だけ送信しなければならない。そのため他の車両とパケット通信するときに、ＦＩによって占められるパケット長が長くなる。これにより、スループットの低下や、車々間通信システム内の車両の収容台数が減るという課題があった。
【０００５】
本発明は、通信スロットの状態を周囲の車両に報知する場合に、他の車両との通信状態を示す情報であるＦＩのパケット長を短くしてスループットを改善するとともに、この通信端末装置を用いた車々間通信システム内の車両収容台数を増やすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の通信端末装置は、車両に搭載されて周囲の他の各車両と自律分散型の車々間通信を行う通信端末装置であって、フレームにおける特定のスロットを利用して別の通信端末装置とパケット通信する通信手段と、前記別の通信装置による前記フレームにおけるスロットの利用状況を示した情報を収集する収集手段と、この収集手段によって収集された情報に基づいて前記フレームにおけるスロットの利用状況を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づいて前記フレームにおけるスロットの利用状況を生成してパケット送信に用いられるパケットに付加する生成手段とを備え、前記生成手段は、前記フレームを構成する複数のサブフレームのうち、一部のサブフレームに含まれるスロットの利用状況を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、通信スロットの状態を周囲の車両に報知する場合に、他の車両との通信状態を示す情報であるフレーム情報のパケット長を短くしてスループットを改善することができ、この通信端末装置を用いた車々間通信システム内の車両収容台数を増やすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【０００９】
（実施の形態１）
まず、本発明の通信端末装置１について、図１を用いて説明する。
【００１０】
図１は、本発明の通信端末装置１の全体概念を説明する図である。
【００１１】
図１に示すように、通信端末装置１は、アンテナ２と、無線受信部３と、無線送信部４と、アクセス制御部５と、スイッチ６と、受信ベースバンド部７と、受信状態信号解析部８と、受信状態信号生成部９と、送信ベースバンド部１０と、車々間通信情報処理部１１とを備える。
【００１２】
アンテナ２は、スイッチ６を介して無線受信部３または無線送信部４との接続を切り替えられる。
【００１３】
無線受信部３は、アンテナ２を介して、他車両に搭載された別の通信端末装置からパケット情報を受信する。無線送信部４は、アンテナ２を介して、他車両に搭載された別の通信端末装置にフレームのスロットを利用したパケット情報を送信する。
【００１４】
アクセス制御部５は、無線受信部３および無線送信部４と接続し、スイッチ６によるアンテナ２と無線受信部３および無線送信部４との接続の切り替えを制御する。
【００１５】
受信ベースバンド部７は、無線受信部３と接続され、無線受信部３が受信したパケット情報を復調する。
【００１６】
受信状態信号解析部８は、受信ベースバンド部７と接続され、受信ベースバンド部７によって復調されたパケット情報を解析する。また、受信状態信号解析部８は、複数の車両に搭載された各通信端末装置から得たパケット情報を合成する情報合成部１２を有する。また、受信状態信号解析部８は、アクセス制御部５に接続され、解析結果に基づいて、無線受信部３と無線送信部４をスイッチ６の切り替えによって制御する。
【００１７】
受信状態信号生成部９は、アクセス制御部５に接続され、受信状態信号解析部８の解析結果に基づいて、受信状態信号を生成する。また、受信状態信号生成部９は、１つのフレームが分割された複数のサブフレームから特定のサブフレームを選択するサブフレーム選択部１３を有する。
【００１８】
車々間通信情報処理部１１は、受信ベースバンド部７および送信ベースバンド部１０と接続され、通信端末装置１における送信処理と受信処理の管理を行う。車々間通信情報処理部１１は、受信ベースバンド部７から得たパケット情報を処理し、外部に送信するためのパケット情報を送信ベースバンド部１０に送る。
【００１９】
送信ベースバンド部１０では、車々間通信情報処理部１１から得たパケット情報と、受信状態信号生成部９から得た受信信号とを変調して、無線送信部４にこの変調信号を送る。無線送信部４は、アンテナ２を介してこの変調信号を外部に送信する。
【００２０】
次に、通信端末装置１が受信状態信号を送信する処理について、図２を用いて説明する。図２は、通信端末装置Ａ〜Ｈと、各通信端末装置Ａ〜Ｈが送信するサブフレームとの関係を説明する図である。以下では、通信端末装置Ｂについて説明する。
【００２１】
受信状態信号生成部９は、フレームを４つのサブフレームに分割する。図２に示すように、フレームは１２のタイムスロットを有するので、各サブフレームは３つのタイムスロットを有する。サブフレーム選択部１３は、４つのサブフレームの中から、任意の連続するサブフレームを２つ選択する。受信状態信号生成部９は、サブフレーム選択部１３が選択した２つのサブフレームに含まれるタイムスロットの中から、無線送信部４がパケット送信に用いる送信スロットＴＸを決定する。受信状態信号生成部９は、サブフレーム選択部１３が選択した２つのサブフレームの受信状態信号の情報を送信ベースバンド部１０で変調されるパケット情報に付加し、送信スロットＴＸでパケットを送信する。ここで、フレーム情報は、１フレーム前に通信端末装置Ｂが検出した結果であり、空きの状態のＦＲＥＥ、他の通信端末装置からの受信が成功した状態のＡＣＫ、他の通信端末装置からの受信が失敗した状態のＮＡＣＫ、パケット衝突している状態のＲＴＣの２ビットの情報で構成される。具体的に図２の例では、端末Ｂは１フレーム前のスロット５で端末Ｇ，スロット６で端末Ｄ、スロット９で端末Ｃのパケットの受信を成功したので、上記のスロットはＡＣＫとする。また、１フレーム前のスロット８では、端末Ｂはどの端末からの信号も受信していないのでＦＲＥＥとする。また、１フレーム前のスロット７では、端末Ｂは端末Ｅおよび端末Ｆからのパケットを同時に受信するが、受信電界強度検出値であるＲＳＳＩ値（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）が閾値より小さいのでＮＡＣＫと判断する。以上のスロット５〜９に対する情報が端末Ｂにおける受信状態信号である。端末Ｂは受信状態信号を、自身が送信するパケットに付加し、スロット４でパケット送信を行う。
【００２２】
次に、通信端末装置１が受信状態信号を送信する処理によって、どの程度スループットが向上するかについて図３を用いて説明する。図３に示すパケット情報は、先頭のプリアンブル情報と、受信状態信号の情報を示すフレーム情報と、制御情報と、データ情報とから構成される。ここで、プリアンブル情報は、１シンボルあたり１６ｕｓであり、その他の情報は、１シンボルあたり８ｕｓである。図３では、パケット１つあたりに含めるデータ長は、１６０８ビットである。したがって、データ長は、１６ＱＡＭ−ＯＦＤＭの変調方式、誤り符号率ｒ＝１／２で、１８シンボルである。また、制御情報は２４ビットであり、ＢＰＳＫ−ＯＦＤＭ変調方式、誤り符号率ｒ＝１／２で、１シンボルである。図３（ａ）は、従来のパケット情報を説明する図である。この従来のパケット情報は、フレーム全てについて受信状態信号の情報を付加されて送信される。図３では、１フレームは２５６タイムスロットに分割されており、１タイムスロットは、２ビットなので、図３（ａ）における受信状態信号の情報は５１２ビットであり、ＢＰＳＫ−ＯＦＤＭの変調方式、誤り符号率ｒ＝１／２で、２２シンボルである。したがって、図３（ａ）に示すパケット情報のパケット長は、３６０ｕｓとなる。一方、図３（ｂ）は、本実施形態におけるパケット情報を説明する図である。本実施形態のパケット情報は、受信状態信号生成部９によって２つのサブフレームの受信状態信号の情報を付加されて送信される。図３（ｂ）における受信状態信号の情報は２５６ビットであり、ＢＰＳＫ−ＯＦＤＭの変調方式、誤り符号率ｒ＝１／２で、１１シンボルである。したがって、図３（ｂ）に示すパケット情報のパケット長は、２７２ｕｓとなる。これにより、従来よりもパケット長を８８ｕｓ短縮でき、約２５％のスループット向上を図ることができる。
【００２３】
次に、通信端末装置１の受信状態信号解析部８が受信状態信号を解析する処理について、図２を用いて説明する。ここでは、通信端末装置Ａについて説明する。通信端末装置Ａの無線受信部３は、通信端末装置Ｂ〜Ｈから、図２に示すように送信スロットが属するサブフレームとその隣のサブフレームについて受信状態信号の情報の受信を試みる。ただし、通信端末装置Ｄ，Ｇは、通信端末装置Ａからは隠れ端末になっている。したがって、通信端末装置Ａは、通信端末装置Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｆ，Ｈから受信状態信号の情報を得ることができる。そして、受信状態信号解析部８は、通信端末装置Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｆ，Ｈから得た受信状態信号の情報の論理和を取ることにより、各スロットの利用状態を把握することがで
きる。通信端末装置１の送信スロットであるスロット１については、ＡＣＫ信号の情報を得ることができたので、受信状態信号解析部８は、通信端末装置１の通信が成功したことを識別できる。また、通信端末装置Ｂのフレーム情報によれば、スロット５がＡＣＫ、スロット６がＡＣＫなので、受信状態信号解析部８は、隠れ端末である通信端末装置Ｄ，Ｇの存在を判別できる。したがって、本実施形態の処理によれば、各通信端末装置から送信されるフレーム情報を半分のサイズにして、スロット１〜１２全ての状態を把握することができる。
【００２４】
以上より、各通信端末装置が送信する受信状態信号の情報を削減でき、送信パケット長を短くすることができる。したがって、スループットが向上し、車々間通信システム内の車両収容台数を増やすことができる。
【００２５】
（変形例１）
実施の形態１では、サブフレーム内の各スロットごとに、ＡＣＫ、ＮＡＣＫ、ＲＴＣ、ＦＲＥＥの２ビットの受信状態信号をフレーム情報に用いていたが、本変形例では、サブフレームごとに、パケット衝突しているか否かを２値情報で示したデータテーブルＡ、空きか否かを２値情報で示したデータテーブルＢのいずれかをフレーム情報に用いる。
【００２６】
変形例１における受信状態信号解析部８が受信状態信号を解析する処理について図４を用いて説明する。図４は、変形例１における通信端末装置Ａ〜Ｈと、各通信端末装置Ａ〜Ｈが送信するサブフレームとの関係を説明する図である。本変形例では、実施の形態１と同様に、図４の通信端末装置Ａについて説明する。各通信端末装置Ａ〜Ｈの装置構成は、実施の形態１の通信端末装置１と同様なので詳細な説明を省略する。
【００２７】
受信状態信号解析部８は、各通信端末装置Ｂ〜Ｈから、送信スロットが属するサブフレームとその隣の２つのサブフレームについて受信状態信号の情報の受信を試みる。ただし、通信端末装置Ｄ，Ｇは、通信端末装置Ａからは隠れ端末になっている。したがって、通信端末装置Ａは、通信端末装置Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｆ，Ｈから受信状態信号の情報を得ることができる。そして、受信状態信号解析部８は、通信端末装置Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｆ，Ｈから得た受信状態信号の情報の論理和を取ることにより、各スロットの利用状態を把握することができる。ここで、各通信端末装置でパケット送信に用いられる送信スロットが属するサブフレームおよびこのサブフレームの次のサブフレームについては、データテーブルＡが受信状態信号の情報として用いられる。また、さらに次のサブフレームについては、データテーブルＢが受信状態信号の情報として用いられる。ただし、受信状態信号の情報には、サブフレームごとに、データテーブルＡまたは、データテーブルＢのいずれかが用いられればよく、どのサブフレームにどのデータテーブルを選択するかは任意である。受信状態信号解析部８は、通信端末装置Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｆ，Ｈから得たデータテーブルＡについて論理和をとる。この論理和によって、スロット１２９でパケット衝突が起こっていることがわかる。また、受信状態信号解析部８は、通信端末装置Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｆ，Ｈから得たデータテーブルＢについて論理和をとる。これにより、空きスロットがわかる。また、通信端末装置Ｃ，Ｅ，Ｆから得たサブフレーム１のデータテーブルＢについて、受信状態信号解析部８は、スロット１では空きがないこと、また、通信端末装置Ａが通信端末装置Ｃ，Ｅ，Ｆによって認識されていると判断することができる。また、通信端末装置Ｈから得たサブフレーム１のデータテーブルＢによって、受信状態信号解析部８は、スロット１で衝突が起きていないこと、また、通信端末装置Ａと通信端末装置Ｈとが衝突していないと判断することができる。
【００２８】
本変形例では、３つのサブフレームにおける各スロットについてデータテーブルＡまたはデータテーブルＢの２値情報が受信状態信号の情報として用いられるので、通信端末装置Ａによって送信される受信状態信号の情報は、１９２ビットになる。この受信状態信号
の情報は、ＢＰＳＫ−ＯＦＤＭの変調方式、誤り符号率ｒ＝１／２で８シンボルとなる。このとき、パケット長は２４８ｕｓとなるため、図３（ａ）に示す従来のパケット長３６０ｕｓより、パケット長を１１２ｕｓ短縮できる。すなわち、受信状態信号の情報を表現するビット数を減らすことができるので、スループットを約３１％向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明に係る通信端末装置は、自立分散型の車々間通信システムに用いられる通信端末装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１における通信端末装置１の全体概念を説明する図
【図２】通信端末装置Ａ〜Ｈと、各通信端末装置Ａ〜Ｈが送信するサブフレームとの関係を説明する図
【図３】（ａ）従来のパケット情報を説明する図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるパケット情報を説明する図
【図４】本発明の変形例１における通信端末装置Ａ〜Ｈと、各通信端末装置Ａ〜Ｈが送信するサブフレームとの関係を説明する図
【符号の説明】
【００３１】
１      通信端末装置
２      アンテナ
３      無線受信部
４      無線送信部
５      アクセス制御部
６      スイッチ
７      受信ベースバンド部
８      受信状態信号解析部
９      受信状態信号生成部
１０    送信ベースバンド部
１１    車々間通信情報処理部
１２    情報合成部
１３    サブフレーム選択部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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