(57)【要約】【課題】受信側における演算処理を複雑とせずに、チャネル推定の精度を向上させることが可能な技術を提供する。【解決手段】移動体に搭載される通信装置１０であって、通信装置１０の移動速度を検出する車速検出部１２と、車速検出部１２が検出した移動速度に応じてフレームの長さであるフレーム長を決定し、フレーム長をフレーム全体の長さとする送信フレームを生成する送信フレーム生成部１４と、送信フレーム生成部１４が生成した送信フレームを送信する送信部１７と、を備える通信装置１０が提供される。送信フレーム生成部１４は、移動速度とフレーム長とが対応付けられたフレーム長決定情報を保持し、フレーム長決定情報から、車速検出部１２が検出した移動速度に対応付けられているフレーム長を取得することによってフレーム長を決定する。【選択図】図２
2010081179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載される通信装置であって、
前記通信装置の移動速度を検出する移動速度検出部と、
前記移動速度検出部が検出した前記移動速度に応じてフレームの長さであるフレーム長を決定し、当該フレーム長をフレーム全体の長さとする送信フレームを生成する送信フレーム生成部と、
前記送信フレーム生成部が生成した前記送信フレームを送信する送信部と、
を備えることを特徴とする、通信装置。
【請求項２】
前記送信フレーム生成部は、
移動速度とフレーム長とが対応付けられたフレーム長決定情報を保持し、当該フレーム長決定情報から、前記移動速度検出部が検出した前記移動速度に対応付けられているフレーム長を取得することによって前記フレーム長を決定する
ことを特徴とする、請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記送信フレーム生成部は、
移動速度からフレーム長を算出することが可能な計算式を用いてフレーム長を取得することによって前記フレーム長を決定する
ことを特徴とする、請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
移動体に搭載され、移動速度検出部と、送信フレーム生成部と、送信部とを備える通信装置による通信方法であって、
前記移動速度検出部が、前記通信装置の移動速度を検出するステップと、
前記送信フレーム生成部が、前記移動速度検出部が検出した前記移動速度に応じてフレームの長さであるフレーム長を決定するステップと、
前記送信フレーム生成部が、当該フレーム長をフレーム全体の長さとする送信フレームを生成するステップと、
前記送信部が、前記送信フレーム生成部が生成した前記送信フレームを送信するステップと、
を含むことを特徴とする、通信方法。
【請求項５】
前記送信フレーム生成部は、
移動速度とフレーム長とが対応付けられたフレーム長決定情報を保持し、当該フレーム長決定情報から、前記移動速度検出部が検出した前記移動速度に対応付けられているフレーム長を取得することによって前記フレーム長を決定する
ことを特徴とする、請求項４に記載の通信方法。
【請求項６】
前記送信フレーム生成部は、
移動速度からフレーム長を算出することが可能な計算式を用いてフレーム長を取得することによって前記フレーム長を決定する
ことを特徴とする、請求項４に記載の通信方法。
【請求項７】
移動体に搭載される送信装置と、受信装置とを備える通信システムであって、
前記送信装置は、
前記送信装置の移動速度を検出する移動速度検出部と、
前記移動速度検出部が検出した前記移動速度に応じてフレームの長さであるフレーム長を決定し、当該フレーム長をフレーム全体の長さとする送信フレームを生成する送信フレーム生成部と、
前記送信フレーム生成部が生成した前記送信フレームを送信する送信部と、
を有し、
前記受信装置は、
前記送信装置が送信した前記送信フレームを受信フレームとして受信する受信部と、
前記受信部が受信した前記受信フレームの一部をもとにしてチャネル推定値を算出し、当該チャネル推定値に基づいて、前記受信フレームの残りの部分をチャネル補償する受信フレーム処理部と、
を有することを特徴とする、通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両同士が直接通信を行う車々間通信システムにおいて、送信フレーム長を設定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車々間通信システムは、自律分散制御を用いた無線通信技術により、路側装置等のインフラを介在することなく、車両同士が直接通信を行うことで、走行時における安全運転支援サービスや娯楽情報提供サービスを実現することを目的としている。
【０００３】
車々間通信システムは、その通信において各々車両が移動しながら通信を行うため、通信路の影響により特性を劣化させることがある。具体的には、車々間通信装置から送信された無線信号が、車両速度に応じたドップラー周波数変動を受けることにより、通信品質が劣化する。その影響は車両速度が大きいほど強い影響を受けることになる。その様子を図７に示した。車両９０１は、車両９０２、９０３とそれぞれ通信を行うが、車両９０２は車両９０１と同じ方向に進行しているのに対し、車両９０３は車両９０１と対向する方向に進行しているので、相対速度が異なる。この場合、車両９０１と車両９０２との間の通信と比較して車両９０１と車両９０３との間の通信特性は劣化する。
【０００４】
上記の対策として、送信するフレームの先頭にプリアンブル部９１（図８参照）として、既に受信側に信号が送信されて受信側で既知となっている部分（既知信号部分）を設け、受信側では既知信号部分であるプリアンブル部９１（図８参照）のチャネル状態を把握する（チャネル推定）方式が一般的には用いられている。これによって、推定されたチャネル推定値に基づき、プリアンブル部９１（図８参照）に続くデータ部９３（図８参照）に補正を行う（チャネル補償）ことができる。ここでいう、チャネルとは、移動局における基準周波数信号の周波数ずれ等により回転した複素シンボルの位相のことである。また、この位相がずれる現象をチャネルの変動といい、この位相のずれをチャネル変動量という。チャネル推定では、このチャネル変動量を推定する。
【０００５】
一方で、チャネルの変動の様子は、車両の移動速度に大きく依存する。これを表すパラメータとしては、チャネルの最大ドップラー周波数がある。チャネルの最大ドップラー周波数ｆＤは、搬送波周波数ｆｃ、車両速度ｖを用いて以下のように表される。
【０００６】
ｆＤ＝ｖ／（ｃ／ｆｃ）・・・（１）
【０００７】
上記（１）の式からも明らかなように、車両速度が大きくなるに従い、最大ドップラー周波数は大きくなり、チャネルの変動の様子が激しくなる。チャネルの変動が激しい場合には、上記したプリアンブル部９１（図８参照）をもとにしたチャネル推定・チャネル補償が上手く働かない場合がある。すなわち、車両速度が大きい場合には、既知信号部分であるプリアンブル部９１（図８参照）をもとにしてチャネル推定したチャネル推定値と、実際にデータ部９３（図８参照）に生じるチャネル変動量との間の違いが大きくなる。この様子を図８に示した。図８の上段には、フレームの構成が示されており、フレームが、プリアンブル部９１を含むヘッダ部９２、データ部９３等から構成されていることが示されている。また、下段には、プリアンブル部９１をもとにして算出したチャネル推定値と、実際のチャネル変動量との時刻ｔごとの関係が示されており、図８（ａ）は、車両速度が小さい場合、図８（ｂ）は、車両速度が大きい場合について示したものである。
【０００８】
図８（ａ）では、車両速度が小さいために、プリアンブル部９１をもとにして推定したチャネル推定値とデータ部９３でのチャネル変動量との間の誤差が小さい。そのため、チャネル推定・チャネル補償が比較的上手く動作する。しかし、図８（ｂ）に示したように、車両速度が大きい場合には、プリアンブル部９１（図８参照）をもとにして推定したチャネル推定値とデータ部９３で生じるチャネル変動量との間の誤差が大きくなるため、チャネル推定・チャネル補償が上手く動作しないことになる。
【０００９】
この問題に鑑み、例えば、特許文献１では、受信側において推定したチャネル状態を補正する技術が開示されている。
【００１０】
【特許文献１】国際公開 第ＷＯ２００６／０７５５４７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、受信側において推定したチャネル状態を補正するための演算処理が複雑になるという問題があった。
【００１２】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、受信側における演算処理を複雑とせずに、チャネル推定の精度を向上させることが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記問題を解決するために、本発明のある観点によれば、移動体に搭載される通信装置であって、通信装置の移動速度を検出する移動速度検出部と、移動速度検出部が検出した移動速度に応じてフレームの長さであるフレーム長を決定し、フレーム長をフレーム全体の長さとする送信フレームを生成する送信フレーム生成部と、送信フレーム生成部が生成した送信フレームを送信する送信部と、を備える通信装置が提供される。
【００１４】
上記した送信フレーム生成部は、移動速度とフレーム長とが対応付けられたフレーム長決定情報を保持し、フレーム長決定情報から、移動速度検出部が検出した移動速度に対応付けられているフレーム長を取得することによってフレーム長を決定することとしてもよい。
【００１５】
上記した送信フレーム生成部は、移動速度からフレーム長を算出することが可能な計算式を用いてフレーム長を取得することによって前記フレーム長を決定することとしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、受信側における演算処理を複雑とせずに、チャネル推定の精度を向上させることが可能な技術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】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。なお、説明は以下の順序で行う。
【００１８】
１．    本実施形態に係る通信システムの構成
２．    本実施形態に係る通信装置の構成
３．    本実施形態に係るフレーム長決定情報のデータ構成
４．    本実施形態に係るフレームのデータ構成
５．    本実施形態に係る通信装置によるフレーム送信時の動作
６．    本実施形態に係る通信装置によるフレーム受信時の動作
７．    本実施形態による効果
８．    本実施形態の変形例
【００１９】
［１．本実施形態に係る通信システムの構成］
図１は、本実施形態に係る通信システムの構成を示す図である。図１を参照して、本実施形態に係る通信システムの構成について説明する。
【００２０】
図１に示すように、通信システム１は、通信装置１０（１０Ａ〜１０Ｃ）を備えている。通信装置１０（１０Ａ〜１０Ｃ）は、車両Ｃ（Ｃ１〜Ｃ３）のそれぞれに搭載されている。本実施形態では、車両Ｃは、車両Ｃ１〜Ｃ３の３台存在することとするが、車両Ｃの台数は複数であれば特に限定されるものではない。したがって、通信システム１は、複数の通信装置１０を備えているものである。また、本実施形態では、通信装置１０が車両Ｃに搭載されることとするが、通信装置１０は何らかの移動体に搭載されればよく、搭載先の移動体は特に限定されるものではない。
【００２１】
また、本実施形態において、通信装置１０のそれぞれは、無線信号を送信する機能と、無線信号を受信する機能との両方を備えることとするが、かかる構成に限定されない。通信システム１は、例えば、無線信号を送信する送信装置と、送信装置から送信された無線信号を受信する受信装置とを備える構成であることとしてもよい。
【００２２】
［２．本実施形態に係る通信装置の構成］
図２は、本実施形態に係る通信装置の構成を示す図である。図２を参照して（適宜図１参照）、本実施形態に係る通信装置の構成について説明する。なお、ここでいう通信装置は、上記した受信装置としての機能と送信装置としての機能との両方を備えるものである。
【００２３】
通信装置１０は、制御部１１と、車速検出部１２と、受信フレーム処理部１３と、送信フレーム生成部１４と、変調部１５と、復調部１６と、送信部１７と、受信部１８とを備えて構成される。車速検出部１２と、送信フレーム生成部１４と、変調部１５と、送信部１７とは、送信装置としての機能する構成であり、受信フレーム処理部１３と、復調部１６と、受信部１８とは、受信装置として機能する構成である。
【００２４】
制御部１１は、送信データを生成し、送信フレーム生成部１４に出力する機能を有する。また、制御部１１は、受信フレーム処理部１３から出力された情報に基づいて処理を行う機能を有する。
【００２５】
車速検出部１２は、車両Ｃ（あるいは通信装置１０）の走行速度（車速）を検出する機能を有するものである。上記したように、通信装置１０は、車両Ｃ以外の移動体に搭載されることとしてもよく、その場合には、車速検出部１２は、移動体の移動速度を検出する移動速度検出部として機能する。
【００２６】
受信フレーム処理部１３は、復調部１６によって復調されて出力された信号に対して復号化し、復号化して得られた受信データの一部をもとにしてチャネル推定値を算出する機能を有する。また、受信フレーム処理部１３は、算出したチャネル推定値に基づいて、受信フレームの残りの部分をチャネル補償する機能を有する。
【００２７】
送信フレーム生成部１４は、車速検出部１２が検出した車両速度に応じてフレームの長さであるフレーム長を決定する機能を有する。また、送信フレーム生成部１４は、決定したフレーム長をフレーム全体の長さとする送信フレームを生成する機能を有する。送信フレーム生成部１４は、生成した送信フレームを符号化して変調部１５に出力する。
【００２８】
送信フレーム生成部１４は、車両の移動速度としての車速１４１（図３参照）とフレーム長１４２（図３参照）とが対応付けられたフレーム長決定情報１４０（図３参照）を保持することとしてもよい。その場合には、送信フレーム生成部１４は、フレーム長決定情報１４０（図３参照）から、車速検出部１２が検出した車速に対応付けられているフレーム長１４２を取得することによってフレーム長を決定することとすればよい。また、送信フレーム生成部１４は、車速からフレーム長を算出することが可能な計算式を用いてフレーム長を取得することによってフレーム長を決定することとしてもよい。
【００２９】
変調部１５は、送信フレーム生成部１４が符号化した送信フレームを変調し、送信部１７を介して送信する機能を有する。
【００３０】
復調部１６は、受信部１８が受信した信号を復調し、受信フレーム処理部１３に出力する機能を有する。
【００３１】
送信部１７は、アンテナ等によって構成され、変調部１５から出力された信号を無線信号として送信する機能を有するものである。
【００３２】
受信部１８は、アンテナ等によって構成され、無線信号を受信する機能を有するものである。また、受信部１８は、受信した無線信号を復調部１６に出力する機能を有するものである。
【００３３】
［３．本実施形態に係るフレーム長決定情報のデータ構成］
【００３４】
図３は、本実施形態に係るフレーム長決定情報のデータ構成を示す図である。図３を参照して、本実施形態に係るフレーム長決定情報のデータ構成について説明する。
【００３５】
図３に示すように、フレーム長決定情報１４０は、車速１４１とフレーム長１４２とが対応付けられて構成されている。図３に示した例では、車速１４１がｎ段階に分けられて設定され、そのｎ段階に分けられた車速１４１のそれぞれにフレーム長１４２が割り当てられている。ｎは複数を示すものであればいくつであってもよい。フレーム長決定情報１４０の各項目に設定される値は、例えば、車速に応じて最適なフレーム長をシミュレーション・伝搬測定等で算出されたものであるとする。
【００３６】
［４．本実施形態に係るフレームのデータ構成］
【００３７】
図４は、本実施形態に係るフレームのデータ構成を示す図である。図４を参照して、本実施形態に係るフレームのデータ構成について説明する。
【００３８】
図４に示すように、フレームは、ヘッダ部２２とデータ部２３とを含んで構成される。ヘッダ部２２にはプリアンブル（不図示）、データ種別（不図示）等の値が設定されることとしてもよい。また、ヘッダ部２２には、フレーム長を示す値についても記述されている。
【００３９】
［５．本実施形態に係る通信装置によるフレーム送信時の動作］
【００４０】
図５は、本実施形態に係る通信装置によるフレーム送信時の動作を示す図である。図５を参照して（適宜他の図参照）、本実施形態に係る通信装置によるフレーム送信時の動作について説明する。
【００４１】
制御部１１で生成された車両情報は、送信フレーム生成部１４において、フレームの形に生成される。一方で、車速検出部１２は、常時に当該車両の車速を検出している。送信フレーム生成部１４は、フレームを生成する際、生成する際の当該車両の車速を判断し、車速に応じたフレーム長を決定する（ステップＳ１０１）。送信フレーム生成部１４は、車速がｖｘ（ただし、ｖ２≦ｖｘ＜ｖ３である）であった場合、フレーム長決定情報１４０より対応するフレーム長１４２は、ＬＦ３であることが分かるので、フレーム長をＬＦ３としてフレームを生成する（ステップＳ１０２）。
【００４２】
上記に示すように決定されたフレーム長がＬＦ３であった場合、ヘッダ部２２にはそのフレーム長が記述され、送信フレーム生成部１４は、全体のフレーム長がＬＦ３になるようにフレーム生成を行う。その後、生成されたフレームは、変調部１５で無線信号に変調された後、送信部１７を介して送信される（ステップＳ１０３）。
【００４３】
［６．本実施形態に係る通信装置によるフレーム受信時の動作］
【００４４】
図６は、本実施形態に係る通信装置によるフレーム受信時の動作を示す図である。図６を参照して（適宜他の図参照）、本実施形態に係る通信装置によるフレーム受信時の動作について説明する。
【００４５】
受信部１８は、無線信号によりフレームを受信する（ステップＳ２０１）。受信部１８が受信した無線信号は、復調部１６により復調されて受信フレーム処理部１３に出力される。受信フレーム処理部１３は、復調部１６から出力された受信フレームを処理する。この処理を行うに際して、受信フレーム処理部１３は、受信フレームの一部をもとにしてチャネル推定値を算出し（ステップＳ２０２）、チャネル推定値に基づいて、受信フレームの残りの部分をチャネル補償する（ステップＳ２０３）。この際、受信フレームには、ヘッダ部２２において、フレーム長を記述する部分（フレーム長２１）が設定されていることとしてもよく、受信フレーム処理部１３は、記述されているフレーム長２１を読み取ることで、データ部２３の長さを把握し、受信フレームから車両情報を取り出すことができる。
【００４６】
［７．本実施形態による効果］
本実施形態によれば、下記に示す効果が得られる。
【００４７】
車両速度に応じてフレーム長を可変にすることで、車両速度に依存するドップラー周波数の影響を軽減することができる。具体的には、車両速度が大きい場合にはフレーム長を短くし、車両速度が遅い場合にはフレーム長を長くする。フレーム長を短くすることにより、既知の信号が設定されるプリアンブル部をもとにしてチャネル推定をする場合に、チャネル推定のもとになるプリアンブル部を受信した時刻とチャネル補償を行う対象となるデータ部を受信した時刻とを近くすることになり、チャネル推定値と実際のデータ部のチャネル変動量との誤差を少なくすることができる。したがって、チャネル推定精度の向上が期待できる。
【００４８】
受信側の車々間通信装置が備えるべき機能としては、ヘッダ部に含まれるフレーム長に基づいて、ヘッダ部に続くデータ部の処理を行う機能のみであって、適応変調方式等に代表されるように送受信機間の変調方式のやり取りといったオーバヘッドが発生しない。したがって、簡易な構成でチャネル推定の向上が期待できる。
【００４９】
［８．本実施形態の変形例］
上記では、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５０】
例えば、本実施形態では、車両速度とフレーム長との関係において、あらかじめシミュレーション等で算出したテーブルを参照し、フレーム長を決定したが、例えば、車両速度からフレーム長を算出するための計算式をあらかじめ用意し、より小さい単位でフレーム長を可変にすることも可能である。
【００５１】
本実施形態では、可変長フレームを実現するためのフレーム長の指定のために、ヘッダ部にフレーム長を指定する部分を設け、受信側でフレーム長に基づいて処理を行う方式を説明したが、フレーム長情報については、他の方法で受信側に伝えても構わない。例えば、制御チャネルとデータチャネルを用いるようなシステム（携帯電話に代表される）においても適用することが可能である。
【００５２】
適応変調等に代表されるような、変調パラメータを可変にするようなシステムにおいても、本実施形態を適用することが可能である。
【００５３】
本実施形態では、プリアンブル部における既知信号を用いてチャネル推定値を算出したが、チャネル推定値の算出方法は問わない。送信フレームの一部分を用いてチャネル推定を求め、その残りの部分でチャネル補償を行うような方式であれば、本実施形態を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本実施形態に係る通信システムの構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る通信装置の構成を示す図である。
【図３】本実施形態に係るフレーム長決定情報のデータ構成を示す図である。
【図４】本実施形態に係るフレームのデータ構成を示す図である。
【図５】本実施形態に係る通信装置によるフレーム送信時の動作を示す図である。
【図６】本実施形態に係る通信装置によるフレーム受信時の動作を示す図である。
【図７】ドップラー周波数変動と車両速度との関係を説明する図である。
【図８】チャネル推定値とチャネル変動量との誤差を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１      通信システム
１０    通信装置
１１    制御部
１２    車速検出部
１３    受信フレーム処理部
１４    送信フレーム生成部
１５    変調部
１６    復調部
１７    送信部
１８    受信部
２１    フレーム長
２２    ヘッダ部
２３    データ部
１４０  フレーム長決定情報
１４１  車速
１４２  フレーム長
【図１】
2010081179.tif 000003
【図２】
2010081179.tif 000004
【図３】
2010081179.tif 000005
【図４】
2010081179.tif 000006
【図５】
2010081179.tif 000007
【図６】
2010081179.tif 000008
【図７】
2010081179.tif 000009
【図８】
2010081179.tif 000010