(57)【要約】【課題】本発明は、通信トラフィックを混雑させることなく、確実な情報伝達が可能な車車間通信システムを提供することを目的とする。【解決手段】自車両である第１車両の送信モード制御部２０８は、第１車両の送信アンテナ２０１ｂを介して送信したパケットを周辺の他車両である第２車両が受信したときの第３サブスロットの受信結果と、第２車両が送信したパケットを第１車両が受信アンテナ２０１ａを介して受信したときの第３サブスロットの受信結果と、スロット状況判別部２０９が判定した空きスロットの使用状況から、送信モードを制御する。【選択図】図４
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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辺の他車両と自律分散型の車車間通信を行う通信端末装置であって、
前記他車両にパケットをスロット送信する送信手段と、
この送信手段による送信スロットの前記他車両における受信状態情報を含むパケットを前記他車両から受信する受信手段と、
前記受信手段が受信したパケットから前記他車両による送信スロットの自車両における受信状態情報を判定する判定手段と、
前記受信手段が受信した前記送信手段による送信スロットの前記他車両における受信状態情報と、前記判定手段が判定した前記他車両による送信スロットの自車両における受信状態情報とに基づいて、前記送信手段が前記他車両にパケットを次回スロット送信する際のスロット長および送信タイミングの少なくとも一つを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする通信端末装置。
【請求項２】
前記制御手段は、さらに、自車両と前記他車両との距離関係に基づいて前記送信手段が前記他車両にパケットを次回スロット送信する際のスロット長および送信タイミングの少なくとも一つを制御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】
前記制御手段は、前記受信手段が受信した前記送信手段による送信スロットの前記他車両における受信状態情報が否定応答で、前記判定手段が判定した前記他車両による送信スロットの自車両における受信状態情報が肯定応答の場合に、前記送信手段が前記他車両にパケットを次回スロット送信する際のスロット長を長くすることおよび送信タイミングを早くすることの少なくとも一つを行う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４】
前記受信手段は、周辺車両によるスロットの使用状況を含んだパケットを前記他車両から受信し、
前記制御手段は、前記受信手段が受信した周辺車両によるスロットの使用状況に基づいて、前記送信手段が前記他車両にパケットを次回スロット送信する際に、スロット長を制御するか送信タイミングを制御するかを決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、自動車に搭載される通信端末装置に関する。この通信端末装置は、特に、車両間での無線通信を行うための車車間通信方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
安全運転支援システムの一つとして、車両同士が無線で直接通信する車車間通信システムの導入が検討されている。車車間通信はブロードキャストでパケットを送出し不特定多数の周辺車両に情報を伝達するシステムであり、これにより見通し外にある車両の位置や挙動も把握でき、見通しの悪い交差点での出会い頭の事故防止を支援することが可能となる。
【０００３】
本システムは基本的に基地局のように中心となって通信制御を行うマスター局が存在しない自律分散型のネットワーク構成をとり、個々の車両は無線チャネルの使用状況を確認しながら自らの判断で送信スロットを割り当て、パケットを送出する。
【０００４】
しかしながら、このような自律分散型のネットワーク構成は，通信エリア内の車両数が増えるにつれてパケット衝突により通信が不成立となってスループットが低下する。図５は、従来技術におけるパケットフォーマットを説明する図である。図５に示すように、送信スロットをＴＤＭＡ化し、送信フレームの中に周辺車両のスロット使用状況を示すフレーム情報を付加して通信する方法が提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００５】
さらに、通信失敗時に送出タイミングを早めたり、間隔を詰めたりする送信周期制御方法も提案されている（例えば、非特許文献２を参照）。
【０００６】
これらの従来技術は、自身の送信タイミングから遡って１フレーム区間観測したスロットの使用状況と受信結果に関わるフレーム情報を送信パケットに付加して送信し、通信エリア内に存在する全ての車両間でこの情報を共有し、通信成功確率が高まるように送信スロットの割り当てを制御するものである。例えば、自車両が送信したパケットのスロットが他車両の受信において受信失敗であった場合や、もしくはパケット衝突として通知された場合に、空スロットとして通知されているスロットが次の送信機会における送信スロットとして割り当てられる。受信成功として通知されている限りにおいては既定周期として次フレームもそのスロットを用いた送信が継続される。また、送信周期の制御では、受信失敗として通知された場合に既定周期より前の空スロットが探し出され、この空スロットが次回のパケット送信機会における送信スロットに割り当てられる。
【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）
【非特許文献２】田所幸浩、伊藤健二、今井純志、鈴木徳祥、伊藤修朗「安全運転支援システムのための自律分散型ＴＤＭＡプロトコル向け送信周期制御方式」（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】
【０００７】
従来技術では、通信失敗時にあらかじめ設定されている規定の送信周期より早い周期で、次のパケット送信が行われる。しかしながら、この周期が短時間で車両の移動距離も短いような場合は電波伝搬状態が改善されず再び通信失敗に終わる可能性が残存する。さらに、このような制御を行おうとする車両が多数存在する場合、早出しのために選択した空
きスロットに複数車両が殺到してパケット衝突を起こす可能性が高くなる。
【０００８】
また、車両位置が充分に離れている車両どうしの場合では即刻の出会い頭事故の危険性がないことから、通信が失敗したとしてもパケット送信のタイミングをあえて早める必要性は非常に低い。このように有効でない通信のために通信チャネルのリソースを多く占有することは通信トラフィックを混雑させ、切迫状況にあるような他車両のパケット送信の機会を阻害する要因となる。
【０００９】
本発明は、通信トラフィックを混雑させることなく、確実な情報伝達が可能な車車間通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の通信端末装置は、自車両に搭載されて周辺の他車両と自律分散型の車車間通信を行う通信端末装置であって、他車両にパケットをスロット送信する送信手段と、この送信手段による送信スロットの他車両における受信状態情報を含むパケットを他車両から受信する受信手段と、受信手段が受信したパケットから他車両による送信スロットの自車両における受信状態情報を判定する判定手段と、受信手段が受信した送信手段による送信スロットの他車両における受信状態情報と、判定手段が判定した他車両による送信スロットの自車両における受信状態情報とに基づいて、送信手段が他車両にパケットを次回スロット送信する際のスロット長および送信タイミングの少なくとも一つを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、必要な状況下にのみ無線チャネルのリソースを多めに確保し、通信トラフィックを混雑させることなく、確実な情報伝達が可能な車車間通信システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における車車間通信システムのスロット構成を説明する図である。
【００１４】
通常の通信スロットは、通信の同期をとるための同期区間と、比較的伝送レートは低いが誤り強度の高い第１のＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｓｃｈｅｍｅ）セットが用いられる第１のサブスロットと、伝送レートも誤り強度も中程度の第２のＭＣＳセットが用いられる第２のサブスロットと、誤り強度は低いものの伝送レートの高い第３のＭＣＳセットが用いられる第３のサブスロットで構成される。各サブスロットには受信側で誤り検査を行うためのＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ：巡回冗長検査）ビットが付加される。遠距離の車両とスロット通信するための第１のサブスロットには遠方の車両に至る全ての周辺車両に対して確実に伝達しなければならない最低限の情報が含まれる。中距離の車両とスロット通信するための第２のサブスロットには第１のサブスロットの情報を補間して情報精度を高めるやや詳細な情報が含まれる。近距離の車両とスロット通信するための第３のサブスロットには第１および第２のサブスロットの情報をさらに補間し完全な情報とする最も詳細な全ての情報が含まれる。拡張時には通常の通信スロットに連なるもう一つのスロットを拡張サブスロットとして連結したスロット構成となり、拡張サブスロットでは第３のサブスロットと同一のデータを含ませ第２のＭＣＳセットを用いて伝送する。
【００１５】
（表１）は本発明の実施の形態１における車車間通信システムのフレーム情報ＦＩ（Ｆｒａｍｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）のテーブルを説明する図である。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
１台の車両が送出するＦＩは、フレーム内に存在するスロット数分の情報数で構成される。表１に示すように、ある一つのスロットは、受信レベルが充分に低く空スロットであったことを示す「Ｆｒｅｅ」、受信レベルが充分にあるものの同期確立できなかった、もしくは複数パケット検出したことを示す「Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ」、同期がとれたが第１のサブスロットの受信結果がＮＧであったことを示す「ＭＣＳ１＿ＮＡＣＫ」、第１のサブスロットの受信結果がＯＫだが第２のサブスロットの受信結果がＮＧであったことを示す「ＭＣＳ２＿ＮＡＣＫ」、第２のサブスロットまで受信結果がＯＫだが第３のサブスロットの受信結果がＮＧであったことを示す「ＭＣＳ３＿ＮＡＣＫ」、全てのサブスロットの受信結果がＯＫであったことを示す「ＡＬＬ＿ＡＣＫ」、当該スロットが拡張スロットであって受信結果がＯＫであったことを示す「ＥＸＴ＿ＡＣＫ」、当該スロットが拡張スロットであって受信結果がＮＧであったことを示す「ＥＸＴ＿ＮＡＣＫ」の、８つの値のいずれかを有する。ＦＩは、周辺にある全ての他車両に確実に通知したい情報であるため最も誤り強度の高い第１のサブスロットにて伝送する必要がある。
【００１８】
システムの通常時の基本動作は、ある１台の車両が他車両に使われていない任意の１つのスロットを占有してブロードキャストで送信し、周囲に存在する全車両が、自車両が送信に用いるスロット以外の全てのスロットに関するＦＩを自車両以外の他の各車両から受信する形態となる。送信スロットは、周辺の各車両から通知されたＦＩの「Ｆｒｅｅ」のスロットを参照し自車の判断で決定される。車車間通信で交換しあう情報には、車両ＩＤ、位置情報、速度、方位角、方位角速度、ブレーキ制御情報、方向指示器情報、などがある。例えば、第１のサブスロットではＦＩの他に車両ＩＤとおおまかな位置情報、第２のサブスロットでは速度と方位角情報とやや詳細な位置情報、第３のサブスロットでは方位角速度、ブレーキ制御情報、方向指示器情報、高精度な位置情報、などのように、距離関係に応じて情報を階層化して割り振ることが考えられる。
【００１９】
次に本発明の実施の形態における車車間通信装置の構成について説明する。図２は車車間通信装置の主要部の構成を説明する図である。
【００２０】
受信アンテナ２０１ａで受信した他車両が送出したスロット信号を復調部２０２によりベースバンド信号に変換し、第１のＭＣＳセットの受信信号は第１の復号回路２０３、第２のＭＣＳセットの受信信号は第２の復号回路２０４、第３のＭＣＳセットの受信信号は第３の復号回路２０５を経て受信データ処理部２０６に渡されると同時に、各復号回路から出力されるＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報はＦＩ生成部２０７、および、送信モード制御部２０８に送られる。また、受信ＦＩは送信モード制御部２０８とスロット状況判別部２０９に
送られる。同時に、スロット状況判別部２０９には復調部２０２で測定したスロットごとのＲＳＳＩデータがスロット使用状況を判別するために送られる。
【００２１】
ここで、送信モード制御部２０８は、受信パケットのサブスロットごとのＣＲＣ検査により得られた受信ＯＫ／ＮＧ結果と、復号したＦＩデータから得られた他車両の受信状態であるＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報、および、スロット状況判別部２０９にて把握した空スロット情報を基に、次回の送信機会における送信モードを決定する。
【００２２】
送信情報は送信データ階層化部２１０に送られ、ここで階層化された送信データは階層化されてサブスロットごとに振り分けられ、第１のサブスロットで送られる第１のＭＣＳセットの送信データは第１の符号化回路２１１で、第２のサブスロットで送られる第２のＭＣＳセットの送信データは第２の符号化回路２１２で、第３のサブスロットで送られる第３のＭＣＳセットの送信データは第３の符号化回路２１３でそれぞれ符号化され、変調部２１４へと送られ、送信アンテナ２０１ｂから無線信号として出力される。拡張サブスロットで送られる送信データは第３のサブスロットで送られるものと同一であるため第２の符号化回路２１２にて符号化されることになる。
【００２３】
次に本発明の実施の形態１における車車間通信システムの通信品質と車両状況の関係を説明する。図３は、本発明の実施の形態１における２台の車両間の通信動作を説明する図であり、（表２）は本車車間通信システムを利用した場合の通信品質と車両状況の関係を示す表である。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
図３において最初に第１車両が、階層化されたパケットを送信アンテナ２０１ｂから送信する。第２車両の受信アンテナ２０１ａは、この階層化されたパケットを受信し、第２車両の送信機会にその受信結果をＦＩに入れて他の送信データとともに第１の車両にパケット送信する。第１車両の受信アンテナ２０１ａは、第２の車両から送信されたパケットに含まれる受信結果を受信する。第１の車両は、この第２の車両から送信されたパケットに含まれる受信結果に基づいて送信モード制御部２０８が決定した送信モードにより、送信アンテナ２０１ｂを介して次の送信機会において第２の車両にパケットを送信する。
【００２６】
（表２）は、第１車両が送信したパケットを第２車両が受信したときの各サブスロットの受信結果（以下、第２車両のサブスロットの受信結果と記す）と、第２車両が送信したパケットを第１車両が受信したときの各サブスロットの受信結果（以下、第１車両のサブスロットの受信結果と記す）の組み合わせを表し、双方の受信結果に基づいて、送信モード制御部２０８が、互いの車両の距離関係を判定した結果と第１車両のスロット送信モー
ドを変更するか否かの判定した結果を示したものである。
【００２７】
表２（ａ）のように、第２車両の全てのサブスロットの受信結果がＡＣＫで、第１車両の全てのサブスロットの受信結果がＯＫであれば、送信モード制御部２０８は、互いに全情報を誤りなく伝達しあえていると判定し、第１車両と第２車両との距離が接近していると判定する。表２（ｆ）のように、第２車両の第１のサブスロットの受信結果がＡＣＫで、第１車両の第１のサブスロットの受信結果がＯＫだが、第２車両の第２および第３のサブスロットの受信結果がＮＡＣＫで、第１車両の第２および第３のサブスロットの受信結果がＮＧの場合は第１の車両と第２の車両に互いに一部の情報しか伝達されていないことになる。しかし、送信モード制御部２０８は、このような状態では第１の車両と第２の車両間の距離が離れており、緊迫度が低いと判定する。ところが、表２（ｃ）のように、第１車両の全サブスロットの受信結果がＯＫにも関わらず、第２車両の第２のサブスロットまでしか受信結果がＡＣＫとならず第３のサブスロットの受信結果がＮＡＣＫの場合、送信モード制御部２０８は、第１の車両と第２の車両との距離は目安として非常に近い距離にあり、かつ、接近する方向に進んでいると判定する。これは、第１車両の方が、第２車両より先にパケット送信するため、第２車両の第３のサブスロットの受信結果がＮＡＣＫとなる範囲まで第１車両と第２の車両との距離が離れていた後に、第１車両の第３のサブスロットの受信結果がＯＫとなる範囲まで第１車両と第２車両との距離が接近したと判定するからである。このような状態は緊迫度が非常に高い状況であるにも関わらず第２車両に詳細情報が伝達されていないことから、送信モード制御部２０８は、第１車両が第２車両に対して確実に詳細情報を伝達可能にするために、次回送信機会における送信モードの変更を試みる。一方、表２（ｂ）のように、第２車両の全サブスロットの受信結果がＡＣＫにも関わらず、第１車両の第３のサブスロットの受信結果がＮＧである場合、送信モード制御部２０８は、第１の車両と第２の車両とが目安として距離が近いものの遠ざかる方向に進んでおり、緊迫度が低いと判定する。これは、第１車両の方が、第２車両より先にパケット送信するため、第２車両の第３のサブスロットの受信結果がＡＣＫとなる範囲まで第１車両と第２の車両との距離が接近していた後に、第１車両の第３のサブスロットの受信結果がＮＧとなる範囲まで第１車両と第２車両との距離が離れたと判定するからである。そして、送信モード制御部２０８は、あえて送信モードを変更せず現在の送信モードを維持する。
【００２８】
次に、表２に基づいて送信モード制御部２０８が第１車両における送信モードを制御する動作について説明する。図４は本発明の実施の形態１における送信モード決定動作のフローチャート図である。
【００２９】
ステップＳ４０１に示すように、第１車両の送信モード制御部２０８は、第２車両から受信アンテナ２０１ａを介して受信した第１車両の第３サブスロットの受信結果がＯＫであるか否かを判定する。
【００３０】
ステップＳ４０１でＮＯの場合、すなわち、第１車両の第３サブスロットの受信結果がＮＧであった場合、ステップＳ４０２に示すように、第１車両の送信モード制御部２０８は、表２に基づいて、第１車両と第２車両とは距離が遠い、もしくは離れていく方向であり、緊迫度が低いと判定し、送信モードを変更せずに現在の送信モードを維持し、既定周期により通常スロットで送信する。
【００３１】
ステップＳ４０１でＹＥＳの場合、すなわち、第１車両の第３サブスロットの受信結果がＯＫであった場合、ステップＳ４０３に示すように、第１車両の送信モード制御部２０８は、ＦＩを参照して第２車両の第３サブスロットの受信結果を判定する。
【００３２】
ステップＳ４０３でＹＥＳの場合、すなわち、第２車両の第３サブスロットの受信結果
がＡＣＫであった場合、第１車両の送信モード制御部２０８は、第１車両から第２車両に詳細情報まで伝達されていると判定し、送信モードを変更せずに現在の送信モードを維持し、既定周期により通常スロットで送信する。
【００３３】
ステップＳ４０３でＮＯの場合、すなわち、第２車両の第３サブスロットの受信結果がＮＡＣＫであった場合、第１車両の送信モード制御部２０８は、第１車両から第２車両に詳細情報が伝わらずに、第１車両と第２車両が接近しており、緊迫度が高まった状況と判定し、第２車両に対していち早く確実に詳細な情報を伝達するため送信モードの変更を試みる。
【００３４】
そのプロセスとしてまず、ステップＳ４０４に示すように、第１車両の送信モード制御部２０８は、これまでの既定周期前の空スロットがあるか否かを第１車両のスロット状況判別部２０９にて把握した空スロット情報によって判定する。
【００３５】
ステップＳ４０４でＹＥＳの場合、すなわち、これまでの既定周期前の空スロットがあった場合、ステップＳ４０５に示すように、第１車両の送信モード制御部２０８は、さらに２スロット以上連続で空いているか否かを第１車両のスロット状況判別部２０９にて把握した空スロット情報によって判定する。
【００３６】
ステップＳ４０５でＮＯの場合、すなわち、２スロット連続で空いていない場合、ステップＳ４０６に示すように、第１車両の送信モード制御部２０８は、通常通りの１スロット長で、送信タイミングを早めた早出し送信のみを実行する。
【００３７】
ステップＳ４０５でＹＥＳの場合、すなわち、２スロット連続で空いている場合、ステップＳ４０７に示すように、第１車両の送信モード制御部２０８は、スロット長を拡張して第３サブスロットと同じデータを誤り強度の高いＭＣＳにて、送信タイミングを早めた早出し送信を実行する。
【００３８】
一方、ステップＳ４０４でＹＥＳの場合、すなわち、これまでの既定周期前の空スロットがない場合、ステップＳ４０８に示すように、第１車両の送信モード制御部２０８は、既定周期において２スロット以上連続で空いているか否かを第１車両のスロット状況判別部２０９にて把握した空スロット情報によって判定する。
【００３９】
ステップＳ４０８でＮＯの場合、すなわち、既定周期において２スロット以上連続で空いていない場合、ステップＳ４０９に示すように、第１車両の送信モード制御部２０８は、送信タイミングを早くすることもスロット長の拡張もできないので、これまで通りの既定周期で、通常の１スロット長でパケット送信を実行する。
【００４０】
ステップＳ４０８でＹＥＳの場合、すなわち、これまでの既定周期前の空スロットがある場合、ステップＳ４１０に示すように、第１車両の送信モード制御部２０８は、スロット長を拡張して第３サブスロットと同じデータを誤り強度の高いＭＣＳにて送信する。
【００４１】
このように第１車両の送信モード制御部２０８は、スロット状況判別部２０９によりスロット使用状況を確認しながら、自車両である第１車両が送信したパケットを周辺の他車両である第２車両が受信したときの各サブスロットの受信状態と、周辺の他車両である第２車両が送信したパケットを自車両である第１車両が受信したときの各サブスロットの受信状態の双方に基づいた送信モード判定を行うことにより、通信トラフィックを混乱させることなく、周辺の他車両である第２車両にいち早く確実な情報伝達が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の通信端末装置は、通信トラフィックを混雑させることなく通信状況と車両距離関係に応じた確実な情報伝達を行うことにより、車両どうしの事故の予防に貢献でき、自律分散型の車車間通信に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態１における車車間通信システムのスロット構成を説明する図
【図２】本発明の実施の形態１における車車間通信装置の主要部の構成を説明する図
【図３】本発明の実施の形態１における２台の車両間の通信動作を説明する図
【図４】本発明の実施の形態１における送信モード決定動作のフローチャート図
【図５】従来技術におけるパケットフォーマットを説明する図
【符号の説明】
【００４４】
２０１ａ    受信アンテナ
２０１ａ    送信アンテナ
２０２      復調部
２０３      第一の復号部
２０４      第二の復号部
２０５      第三の復号部
２０６      受信データ処理部
２０７      ＦＩ生成部
２０８      送信モード制御部
２０９      スロット状況判別部
２１０      送信データ階層化部
２１１      第一の符号化部
２１２      第二の符号化部
２１３      第三の符号化部
２１４      変調部
【図１】
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【図２】
2010213147.tif 000006
【図３】
2010213147.tif 000007
【図４】
2010213147.tif 000008
【図５】
2010213147.tif 000009