(57)【要約】【課題】車両間通信などに適用可能な自律分散型同期通信を行う場合に、各通信装置で迅速に通信タイミングの同期がとれるようにする。【解決手段】他の通信装置から送信された無線信号の受信信号に基づいて、自らの通信装置が管理している通信タイミングを補正する。そして、ＧＰＳ信号などの外部から送信される時刻情報（又はタイミング情報）を受信し、その時刻情報を受信できた場合に、その受信した時刻情報を、他の通信装置に送信する無線信号に含ませる。また、時刻情報が受信できない場合には、自らの通信装置が管理している通信タイミングの情報を、他の通信装置に送信する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
近隣の他の通信装置との間で双方向に無線信号の送信及び受信を行う通信装置において、
通信タイミングを管理しているタイミング管理部と、
前記無線信号の受信処理を行う無線信号受信部と、
前記無線信号受信部で受信した無線信号に基づいて、前記タイミング管理部が管理する通信タイミングを補正するタイミング補正部と、
外部から送信される時刻情報又はタイミング情報を受信する時刻情報又はタイミング情報受信部と、
無線信号の送信を行う送信部と、
前記送信部から送信される無線信号として、前記時刻情報又はタイミング情報受信部で時刻情報又はタイミング情報が受信できた場合に、その受信した時刻情報又はタイミング情報を含ませ、前記時刻情報又はタイミング情報が受信できない場合に、前記タイミング管理部で管理された通信タイミングの情報を含ませる制御部とを備えたことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
請求項１記載の通信装置において、
前記送信部から送信させる無線信号に含ませる、前記タイミング管理部で管理されたタイミングの情報は、前記タイミング管理部が管理するタイミングと前記無線信号受信部が受信した無線信号の受信タイミングとのずらし量に、受信した無線信号に含まれるずらし量情報で示されるずらし量を加算した時間の情報であることを特徴とする通信装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の通信装置において、
前記時刻情報又はタイミング情報受信部は、測位用の時刻情報の受信部であることを特徴とする通信装置。
【請求項４】
請求項３記載の通信装置において、
前記制御部は、前記測位用の時刻情報の受信部で正確な時刻情報が受信できてから、予め決められた一定期間だけ、前記送信部が送信させる無線信号に受信した時刻情報を含ませ、前記一定期間経過後に、前記タイミング管理部で管理されたタイミングについての情報を含ませるように切替えることを特徴とする通信装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の通信装置において、
当該通信装置は車両に搭載された通信装置であり、
複数の車両間で自律分散型ＴＤＭＡ方式で通信を行うことを特徴とする通信装置。
【請求項６】
近隣の複数台の通信装置で双方向に無線信号の送信及び受信を行う場合に適用される通信タイミング同期方法において、
自らの通信装置内での通信タイミングを管理し、
他の通信装置から送信された無線信号の受信信号に基づいて、前記管理している通信タイミングを補正し、
前記無線信号とは別の、外部から送信される時刻情報又はタイミング情報を受信し、
前記時刻情報又はタイミング情報を受信できた場合に、その受信した時刻情報又はタイミング情報を、他の通信装置に送信する無線信号に含ませ、前記時刻情報又はタイミング情報が受信できない場合に、前記タイミング管理部で管理された通信タイミングの情報を、他の通信装置に送信する無線信号に含ませることを特徴とする通信タイミング同期方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車などの車両間で通信を行うのに適用して好適な通信装置、及びその通信装置に適用される通信タイミング同期方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車などの車両どうしの間で無線通信（以下車車間通信と称する）を行うようにして、各車両の走行状態などを近隣の車両とデータ伝送して、交通事故防止などを目的とした安全運転支援システムを構築することが提案され、各種実験が行われている。
【０００３】
車車間通信を行う場合の通信方式としては、例えば、無線ＬＡＮなどに適用されているＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）方式を適用することが考えられる。このＣＳＭＡ方式では、各車両の通信装置で、用意された伝送チャンネルの状態を一定期間モニタして、通信中であると判断した場合には送信を行わず、通信が行われていないと判断したとき、パケットの送信を行う方式である。このＣＳＭＡ方式を車車間通信に適用した場合には、比較的混雑していない道路を走行中の場合には、近隣の車両の台数が限られているため、比較的良好に通信が可能である。
【０００４】
しかしながら、ＣＳＭＡ方式では、自らの通信装置と直接無線通信ができない隠れ端末の問題や、制御メッセージの伝送によるトラヒックの増大による通信品質の低下などの問題がある。このため、車車間通信においては、自律分散型ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式が注目されている。この自律分散型ＴＤＭＡ方式では、フレーム周期を定めて、そのフレーム周期内の１つのスロットを使ってパケットの送信を行う方式である。但し、車車間通信の場合には基本的に制御信号などを送信する基地局が存在しない通信であるので、フレーム周期を他の車両の通信装置とどのように同期させるのかが問題になる。
【０００５】
図７は、従来の自律分散型タイミング同期手法を適用した通信装置の構成例を示した図である。
図７に基づいて構成を説明すると、この例では、送受信アンテナ１０１を備え、この送受信アンテナ１０１が、切替スイッチ１０２を介して無線受信部１０３と無線送信部１０４とに選択的に接続される構成としてある。無線送信部１０４は、データ生成部１１２から供給される送信パケットを、クロック発生部１１１で発生させたクロックに同期させて送信させる。無線受信部１０３は、受信したパケットをずらし量取得部１０５に供給すると共に位相差検出部１０６に供給する。
【０００６】
ずらし量取得部１０５は、受信部１０３で受信したパケットに含まれる情報である、ずらし量の情報を取得する。このずらし量は、パケットの送信元で付与された情報であり、受信可能な全ての通信装置で取得される。取得されたずらし量の情報は、加算器１０７に供給する。
【０００７】
位相差検出部１０６は、クロック発生部１１１から供給されるクロックパルスのタイミングと、受信部１０３でパケットを受信するタイミングとの位相差を検出する。検出した位相差の情報は加算器１０７に供給する。
【０００８】
加算器１０７では、ずらし量取得部１０５で取得したずらし量の情報と、位相差検出部１０６で取得した位相差の情報とを加算してタイミング誤差情報とし、そのタイミング誤差情報をメモリ１０８に供給して記憶させる。メモリ１０８には、複数の各端末（通信装置）から送信されたパケットごとに、位相差検出部１０６で検出された位相差とずらし量とを加算して得たタイミング誤差情報を記憶させてある。
ここでのタイミング誤差情報とは、クロック発生部１１１から出力されるパルスのタイミングと、自局に近接した信号を受信可能な各通信装置が次にパケットを送信すると予想されるタイミングとの差の情報である。
【０００９】
メモリ１０８に記憶されたタイミング誤差情報は、平均算出部１０９に送られる。平均算出部１０９では、メモリ１０８に蓄積されている複数の通信装置毎に算出されているタイミング誤差の平均値が算出される。
【００１０】
平均算出部１０９で算出されたタイミング誤差の平均値は、較正部１１０に送られる。較正部１１０では、タイミング誤差の平均値に基づいた較正出力を生成し、この較正出力をクロック発生部１１１及びデータ生成部１１２に供給する。
【００１１】
データ生成部１１２では、指示された較正出力をタイミング情報として含まれた送信パケットを生成させ、生成された送信パケットを無線送信部１０４に供給して、無線送信部１０４に接続された送受信アンテナ１０１から、近隣の通信装置に対して無線送信させる。無線送信させるタイミングについても、クロック発生部１１１から指示される。
【００１２】
図８のフローチャートは、この通信装置での通信動作を示したものである。このフローチャートは、各通信装置が通信タイミングを周辺の通信装置と同期を確保して、その同期を維持するための動作である。
まず、通信装置は各自の通信の最小単位である一周期の間、周辺の通信装置から送られてくるビーコンやデータパケットなどをもとに周辺装置の通信タイミングを観測する（ステップＳ１）。この周辺装置の通信タイミングの観測は、平均算出部１０９での処理に相当する。そして、周辺の通信装置の通信タイミングの分布や平均などの統計値をもとに、自身の通信タイミングを補正する（ステップＳ２）。この補正処理は、較正部１１０での処理に相当する。そして、ステップＳ２において補正した自身の通信タイミングの情報を送信パケットに付加し、周辺の通信装置に対し通知を行なう（ステップＳ３）。そしてステップＳ１の処理に戻る。
【００１３】
この図８のフローチャートに示す処理をそれぞれの通信装置が行うことで、近隣の通信装置との間で通信タイミングの同期が取れるようになり、同期したタイミングで良好に通信が可能となる。
特許文献１には、このような同期処理を行う通信技術の例についての記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００８−２２３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
図７に示した構成の通信装置で、図８に示したようにタイミング情報を通知しあって同期させることで、例えば近隣の通信装置の台数が少ない場合には、比較的短時間で適正に同期させることが出来る。ところが、実際に車車間通信を行う状態を想定した場合には、例えば混雑した道路を走行しているような場合には、非常に多くの通信装置が近隣に存在することが想定され、そのような場合には、図８のフローチャートに示した処理を行うだけでは、種々の要因から全ての通信装置で完全に同期させるのは困難である。
【００１６】
この問題点を解決するための別の同期処理としては、例えばそれぞれの通信装置で、何らかの基準となる時刻情報を受信して、その受信した時刻情報でクロックタイミングを補正して、同期させることが考えられる。例えば、衛星から送信される測位用の時刻情報信号であるＧＰＳ（Global Positioning System)信号を受信して、通信装置で設定される通信タイミングを、その受信した測位信号により得られた時刻に同期したタイミングに設定することが考えられる。
【００１７】
ところが、現実環境においては様々な要因により、ＧＰＳ信号で得られる時刻の精度の劣化が発生する。その１つとして挙げられるのが、ビルや森林、トンネルなどの遮蔽物による測位率の低下である。一般にＧＰＳ受信機に搭載されている内部時計の精度は高くなく、数十秒間測位ができない状態となった場合、車車間通信で要求される同期精度から大きく外れてしまう。また、ＧＰＳ信号の精度に関しても常に保証されてはおらず、ＧＰＳ衛星の配置や天候、さらに車車間通信の場合は移動体環境であるためにフェージングの影響も受けることになり、大幅な時刻精度の劣化が起こりうる。
【００１８】
ここで、外部信号による時刻情報を用いたタイミング同期の同期状態の安定性を確認するために、シミュレーションを行なった例について説明する。ここでは、１００台の通信装置を一定間隔で格子状に配置し、各通信装置は周辺の１２台と通信可能であるとし、初期状態では、全ての通信装置の通信タイミングが同期している状態を想定する。
但し、シミュレーション時の条件として、各通信装置は、内部時計が、１秒あたり６μsの範囲でずれているものとする。そして、ここでは周辺の通信装置のうち１台でも３２μs以上のタイミングのずれが生じたとき、その通信装置の同期が外れたとみなす。
【００１９】
そのような環境を想定して、シミュレーションを開始させると、通信開始から３秒程度までは、内部時計の精度で全ての通信装置で同期が維持され、１００％の通信装置で同期状態となっているが、３秒経過後から徐々に同期が外れだしてしまう。例えば、ＧＰＳ信号を受信している通信装置であっても、ビル街などの測位率の低い環境においては、８秒経過で、同期状態にある通信装置の割合が３０％程度まで低下してしまう。ＧＰＳ信号のような時刻情報を全く受信していない通信装置の場合には、８秒経過でほぼ１００％の通信装置で、同期外れ状態となってしまう。従って、車車間通信のような通信システムでは、外部信号のみでタイミング同期を維持することが困難である。
【００２０】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、車両間通信などに適用可能な自律分散型同期通信を行う場合に、各通信装置で迅速に通信タイミングの同期がとれるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、他の通信装置から送信された無線信号の受信信号に基づいて、自らの通信装置が管理している通信タイミングを補正する。そして、外部から送信される時刻情報又はタイミング情報を受信し、その時刻情報又はタイミング情報を受信できた場合に、その受信した時刻情報又はタイミング情報を、他の通信装置に送信する無線信号に含ませる。また、時刻情報が受信できない場合には、自らの通信装置が管理している通信タイミングの情報を、他の通信装置に送信する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、自律分散型ＴＤＭＡ方式のようなタイミング同期を必要とする通信システムにおいて、高速かつ安定な同期状態を実現することができる。特に本発明は、車車間通信のような、通信装置を搭載した車両などの移動が顕著な環境においても安定した効果が見込まれる。また、本発明が使用する外部参照信号により得られる時刻情報又はタイミング情報は、精度がある程度悪くても利用が可能という特徴をもつため、既存の外部信号の利用が可能である。本発明は特にＩＴＳにおける交通安全運転システムでの利用が期待されている。また、ＭＩＭＯにおける基地局間同期などの分野での活用も考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施の形態による通信装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態によるタイミング通知処理例を示したフローチャートである。
【図３】本発明の一実施の形態によるタイミング設定処理例を示したフローチャートである。
【図４】本発明の一実施の形態によるフレーム周期の設定例を示す説明図である。
【図５】無線通信可能な通信装置の配置例を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施の形態により同期する通信装置の比率の変化例を示す特性図である。
【図７】従来の通信装置の構成例を示すブロック図である。
【図８】従来のタイミング通知処理例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施の形態の例を、図１〜図６を参照して説明する。この図１〜図６において、従来技術として説明した図１及び図２に対応する部分には同一符号を付す。
本実施の形態においては、自動車などの車両（移動体）に搭載する通信装置としてある。そして、自ら（自局）の通信装置を中心として例えば半径数百メートル程度の範囲内の他の通信装置と双方向に通信を行うものである。通信可能な距離は一例であり、より遠くの通信装置と通信を行う構成でもよい。
【００２５】
図１は、本実施の形態の通信装置の構成例を示した図である。
本実施の形態の通信装置は、送受信アンテナ１０１を備え、この送受信アンテナ１０１が、切替スイッチ１０２を介して無線受信部１０３と無線送信部１０４とに選択的に接続される構成としてある。無線送信部１０４は、データ生成部１１２から供給される送信パケットを、クロック発生部１１１で発生させたクロックに同期させて送信させる。無線受信部１０３は、受信したパケットをずらし量取得部１０５に供給すると共に位相差検出部１０６に供給する。クロック発生部１１１は、各部に供給するクロックで、送信や受信などの通信タイミングを管理するタイミング管理部として機能する。
【００２６】
ずらし量取得部１０５は、受信部１０３で受信したパケット（又はビーコン）に含まれる情報である、ずらし量の情報又は時刻情報を取得する。このずらし量又は時刻情報は、パケットの送信元で付与された情報であり、受信可能な全ての通信装置で取得される。取得されたずらし量の情報又は時刻情報は、加算器１０７に供給する。
【００２７】
位相差検出部１０６は、クロック発生部１１１から供給されるクロックパルスのタイミングと、受信部１０３でパケットを受信するタイミングとの位相差を検出する。検出した位相差の情報は加算器１０７に供給する。
【００２８】
加算器１０７では、ずらし量取得部１０５で取得したずらし量又は時刻情報の情報と、位相差検出部１０６で取得した位相差の情報とを加算してタイミング誤差情報とし、そのタイミング誤差情報をメモリ１０８に供給して記憶させる。メモリ１０８には、複数の各端末（通信装置）から送信されたパケットごとに、位相差検出部１０６で検出された位相差又は時刻情報とずらし量とを加算して得たタイミング誤差情報を記憶させてある。
ここでのタイミング誤差情報とは、クロック発生部１１１から出力されるパルスのタイミングと、自局に近接した信号を受信可能な各通信装置が次にパケットを送信すると予想されるタイミングとの差の情報である。
【００２９】
メモリ１０８に記憶されたタイミング誤差情報は、平均算出部１０９に送られる。平均算出部１０９では、メモリ１０８に蓄積されている複数の通信装置毎に算出されているタイミング誤差の平均値が算出される。
【００３０】
平均算出部１０９で算出されたタイミング誤差の平均値は、較正部１１０に送られる。較正部１１０では、タイミング誤差の平均値に基づいた較正出力を生成し、この較正出力をクロック発生部１１１に供給する共に、切替スイッチ１１９を介してデータ生成部１１２に供給する。切替スイッチ１１９は、較正部１１０の出力とメモリ１１６の時刻情報とを切替えるスイッチであり、その切替制御については後述する。ずらし量取得部１０５と位相差検出部１０６と加算器１０７とメモリ１０８と平均算出部１０９と較正部１１０とは、タイミング補正部として機能し、タイミング管理部であるクロック発生部１１１が管理するクロックタイミングを補正する処理が行われる。
ここまでの切替スイッチ１１９を除いた構成については、従来例として図７に示した構成と同じである。
【００３１】
そして本実施の形態の通信装置は、外部の時刻情報又はタイミング情報を受信するための時刻情報又はタイミング情報受信部としての構成を備える。図１の構成では、ＧＰＳ信号を受信する構成としてある。
即ち、ＧＰＳ信号を受信する受信アンテナ１１３を備え、その受信アンテナ１１３が外部信号受信部１１４に接続してある。外部信号受信部１１４では、ＧＰＳ衛星から送信される時間情報を含む測位用の信号であるＧＰＳ信号を受信処理する。ＧＰＳ信号を受信処理する外部信号受信部１１４は、通常複数チャンネルの信号受信を行う構成としてあり、複数の衛星からのＧＰＳ信号の捕捉を行う。外部信号受信部１１４で受信したＧＰＳ信号は、時刻参照部１１５に供給する。
【００３２】
時刻参照部１１５では、外部信号受信部１１４で受信した複数の衛星からの時間情報に基づいて、正確な現在時刻を算出して、内部時計の時刻をその算出した時刻とする時刻合わせ処理を行う。そして、時刻参照部１１５で得られる時刻情報と、取得した瞬間の時刻をメモリ１１６に記憶させる。
【００３３】
そして、時刻参照部１１５で得られる現在の時刻情報を、切替スイッチ１１９に供給する。また、メモリ１１６に記憶された、受信したＧＰＳ信号に基づいて正確な時刻を取得した瞬間の時刻と、時刻参照部１１５で得られる現在時刻とを比較器１１８に供給し、２秒設定部１１７で設定された閾値以内かどうか比較する。ここでは、閾値として２秒としてあり、時刻参照部１１５で得られる現在時刻が、ＧＰＳ信号に基づいて時刻合わせをした時刻から２秒以内である場合には、切替スイッチ１１９を、メモリ１１６の出力側とする。ＧＰＳ信号に基づいて時刻合わせをした時刻から２秒経過した場合には、切替スイッチ１１９を、較正部１１０の出力側とする。
【００３４】
切替スイッチ１１９で選択された出力は、既に説明したようにデータ生成部１１２に供給して、送信パケットに含ませる。このため、ＧＰＳ信号に基づいて時刻合わせをした時刻から２秒以内である場合には、メモリ１１６に格納された現在時刻情報によるタイミング情報が、送信パケットに付加される。また、ＧＰＳ信号に基づいて時刻合わせをした時刻から２秒経過した以後は、較正部１１０が出力するタイミング情報が、送信パケットに付加される。このように、切替スイッチ１１９とその切替え制御を行うための２秒設定部１１７及び比較器１１８とで、送信データに含ませるタイミング情報を選択させる制御部として機能する。
【００３５】
データ生成部１１２では、供給されたいずれかのタイミング情報が含まれた送信パケット（又はビーコン）を生成させ、生成された送信パケットを無線送信部１０４に供給して、無線送信部１０４に接続された送受信アンテナ１０１から、近隣の通信装置に対して無線送信させる。無線送信させるタイミングは、クロック発生部１１１から指示される。
【００３６】
図２のフローチャートは、本実施の形態の通信装置での通信動作の原理を示したものである。このフローチャートは、各通信装置が通信タイミングを周辺の通信装置と同期を確保して、その同期を維持するための動作である。
まず、通信装置は各自の通信の最小単位である一周期の間、周辺の通信装置から送られてくるビーコンやデータパケットなどをもとに周辺装置の通信タイミングを観測する（ステップＳ１１）。この周辺装置の通信タイミングの観測は、平均算出部１０９での処理に相当する。そして、周辺の通信装置の通信タイミングの分布や平均などの統計値をもとに、自身の通信タイミングを補正する（ステップＳ１２）。この補正処理は、較正部１１０での処理に相当する。
【００３７】
そして次に、直近のタイミングで外部信号（ここではＧＰＳ信号）を参照したか否か判断する（ステップＳ１３）。この判断は、図１の比較器１１８での比較処理に相当し、図１の構成例ではＧＰＳ信号により現在時刻が取得できてから２秒以内かどうか判断していることになる。ここで、外部信号を参照していない場合（即ち現在時刻が取得できてから２秒以内でない場合）には、ステップＳ１２において補正した自身の通信タイミングの情報を送信パケットに付加し、周辺の通信装置に対し通知を行なう（ステップＳ１４）。そしてステップＳ１１の処理に戻る。
また、ステップＳ１３で、外部信号を参照している場合（即ち現在時刻が取得できてから２秒以内である場合）には、その外部信号の時刻情報を送信パケットに付加し、周辺の通信装置に対し通知を行なう（ステップＳ１５）。そしてステップＳ１１の処理に戻る。
【００３８】
この図２のフローチャートから判るように、本実施の形態においては、通信装置での同期合わせのために、外部信号（ＧＰＳ信号）を直接的に利用してその通信装置でタイミング合わせするのではなく、受信した時刻情報は他の周辺の通信装置に送信して、間接的に利用することを意味している。その結果、外部信号のもつ時刻情報の精度や受信精度の不安定性などを大幅に低減させることを実現している。
【００３９】
次に、本実施の形態の例の通信装置での、より具体的な同期処理の動作を、図３のフローチャートを参照して説明する。
本例の通信装置は、自律分散型ＴＤＭＡ方式に無線通信を行う。まず図４を参照して、自律分散型ＴＤＭＡ方式により通信を行う場合のフレーム構成について説明する。
自律分散型ＴＤＭＡ方式では、図４（ａ）に示すように、１フレーム期間が規定してあり、その１フレーム期間内に所定数のスロットが配置される構成としてある。図４（ａ）では、その複数のスロットの内で、無線通信に使用されているスロットを斜線を付与して示してあり、それ以外のスロットが空きスロットである。ここでは、例えば各通信装置は、１フレーム内の決められたスロット位置の１つのスロットを使って、毎フレームごとにパケットを送信する。１スロット長は、ここでは１ｍｓとする。
【００４０】
各通信装置が送信するパケットは、例えは図４（ｂ）に示すように、先頭部分のプリアンブルに続いて、データ部が配置される。車車間通信の場合には、データ部には、自車の現在位置、現在速度、進行方向、ブレーキなどの走行状態情報が付加される。さらに、通信同期処理のための情報として、先に説明したタイミング情報が付加される。このタイミング情報は、プリアンブル部とデータ部のいずれに配置しても良い。
【００４１】
このようなフレーム構成で通信が行われることを前提として、各通信装置での具体的な同期処理について、図３のフローチャートに基づいて説明する。このフローチャートでは、自らの通信装置を通信端末Ｘと称する。
まず、通信端末Ｘは、１フレームの間、自身の周辺に位置する複数の他の通信装置の送信データを受信し、それらの送信タイミングとずらし量Δを検出する（ステップＳ２１）。そして、検出されたずらし量Δと、通信装置Ｘ自身のずらし量Δｉとを用いてそれらの送信タイミングを補正し、１フレーム後の他の複数の受信しうるすべての通信端末の送信タイミングを予測する。その予測される送信タイミングから、通信端末Ｘ自身の次周期におけるずらし量Δｉ＋１を求める（ステップＳ２２）。
【００４２】
次に、直近のタイミングで、外部参照信号を受信出来たかどうかを判定する（ステップＳ２３）。ステップＳ２３で外部参照信号を受信出来たと判定した場合、参照時刻を、スロット長である１ｍｓで割った余りの値を基準タイミングとして算出する（ステップＳ２７）。そして、基準タイミングと自身の送信タイミングからずらし量ΔＴを求める（ステップＳ２８）。そして、データパケットを生成する。このとき、送信データにステップＳ２８で求めたずらし量ΔＴを含める（ステップＳ２９）。
【００４３】
また、ステップＳ２３で外部参照信号を受信出来なかったと判定した場合には、データパケットを生成する。このとき、送信データにずらし量Δｉ＋１の情報を含ませる（ステップＳ２４）。
【００４４】
そして、ステップＳ２４の処理後、又はステップＳ２９の処理後、ステップＳ２５に移り、送信タイミングをΔｉずらして、データを送信する。さらに、送信タイミングΔｉにΔｉ＋１の値を代入し、値ｉにｉ＋１を代入する（ステップＳ２６）。その後、ステップＳ２１へ戻る。
【００４５】
次に、図３のフローチャートのステップＳ２２での送信タイミングの補正と、自身の次周期におけるずらし量の求め方について、詳しく説明する。
まず、ステップＳ２１での送信タイミング測定データから、ずらし量を求める通信端末の１スロット長を基準として、他の通信端末が１スロット長のどのタイミングで送信したかについて分布を調べ、自己のずらし量と、他の通信端末のずらし量から送信タイミングを補正する。
【００４６】
例えば、ある他の通信端末Ｙの送信タイミングが０．４スロット長で、通信端末Ｙのずらし量が０．１スロット長であれば、補正された送信タイミングは０．５スロット長となる。次に、補正後の送信タイミングを相加平均し、周辺端末の平均タイミングを算出する。そして、その平均タイミングを次周期のずらし量Δｉ＋１とする。また、ずらし量が１／２スロット長以下であれば、ずらし量だけ送信タイミングを遅らせ、ずらし量が１／２スロット長より大きければ、１スロット長からずらし量を引いた値だけ送信タイミングを早めるものとする。ここでは相加平均を用いているが、加重平均を用いてもよいし、タイミング分布の最頻値を利用するなどの応用も考えられる。
【００４７】
次に、ステップＳ２３において、直近のタイミングで外部参照信号を参照できたかどうかの条件判定について説明する。ここでいう直近とは、外部参照信号を受信することにより時刻情報を最後に取得してから、ステップＳ２３の処理を行なう瞬間までのある短い時間のことをいう。この時間は、その参照信号により得られる時刻情報の正確さや、要求される同期の精度に応じて適切に設定される必要がある。たとえば、ＧＰＳ信号を外部参照信号として使用し、数十μｓ程度の同期精度を要求されているときであれば、直近の２０フレーム以内と設定する。この時間は、図１の２秒設定部１１７で設定した時間に相当する。
【００４８】
次に、ステップＳ２７からＳ２９までの、外部参照信号を直近のタイミングで参照出来たときの流れについて詳しく説明する。
まず、外部参照信号により得られた時刻についてスロット長で割った余り（ｍｏｄ）をとることによって基準タイミングを求める。たとえば、ＧＰＳ信号を外部参照信号として取得し、スロット長が１ｍｓである場合、ＧＰＳにより得られる世界標準時の０：００：００を基準として、１ｍｓで割った余りの値を使用すればよい。次に、ここで得た基準タイミングからの現在の時刻におけるタイミングと自身の送信タイミングのずれを元に、ずらし量ΔＴを算出する。たとえば、ある瞬間の送信タイミングが０．２スロット長で、基準タイミングに基づく参照時刻が０．６スロット長であったとき、ΔＴは０．８スロット長とする。そして、データ送信の準備として、データパケットを生成する。このとき、データパケットにここで求めたΔＴを含めるようにする。
【００４９】
以上説明した本実施の形態の通信装置による同期処理による同期性能を評価するために、シミュレーションによる解析を行なった例について、図５及び図６を参照して説明する。
ここでは、図５に示すように、３２×３２＝１０２４台の通信装置（移動体）を格子状に配置する。各通信装置は近傍の２８台の端末と通信が可能と想定する。
そして、ここでは１フレームの長さを１００ｍｓとし、１フレームのスロット数を４００と設定する。そして、周辺端末とのスロットのタイミングのずれの許容誤差をスロット長の１２％である±１５μｓとする。
【００５０】
そして、自動車のような移動体環境においてＧＰＳ信号を受信して参照することを想定し、ＧＰＳ信号の参照により得られる時刻の誤差を［−５０μｓ、  ５０μｓ］の一様乱数で与える。また、参照の頻度は２秒に１度、そしてビル街などの受信が困難な環境を想定して受信確率を４０％とする。また、初期条件として各通信装置のスロットのタイミングをランダムに設定する。また、外部同期信号（ＧＰＳ信号）はシミュレーション開始から２秒経過後から参照しはじめるものとする。
【００５１】
このような条件を設定して、初期条件から開始したときの経過時間を横軸に、周辺の通信装置と同期が得られている通信装置の割合（同期ノード率）を縦軸にとり、プロットした結果を図６に示す。図６において、特性ｂは本例の送信パケットにＧＰＳ信号によるタイミング情報を付加した場合の例であり、特性ａはＧＰＳ信号の受信を行わない場合の例である。さらに特性ｃは、受信したＧＰＳ信号で、自らの通信装置の同期タイミングを直接修正した場合の例である。
特性ａと特性ｂを比較すると判るように、本実施の形態の例である特性ｂの場合には、ＧＰＳ信号の参照開始後２秒で８割以上の通信装置が同期し、４秒程度で完全同期が得られた。これに対して、ＧＰＳ信号の受信を行わない特性ａの場合には、同期している通信装置の割合は４割程度から変化しない。
また、受信したＧＰＳ信号で、自らの通信装置の同期タイミングを直接修正した場合には、図６の特性ｃに示したように、そのときの各通信装置での受信精度に基づいて、同期状態にある通信装置の割合が絶えず変化してしまい、完全同期した状態にはならない。万一完全同期した状態になったとしても、一時的であり、受信したＧＰＳ信号で直接自らの通信装置を修正した場合には、同期状態が安定しない。
【００５２】
このように本実施の形態の例の場合には、自律分散型ＴＤＭＡ方式で通信を行う場合に、各通信装置が迅速かつ確実に同期できるようになる効果を有する。
【００５３】
なお、上述した実施の形態では、車車間通信を行う例について説明したが、その他の用途用の通信装置の同期処理に適用しても良い。例えば、ＭＩＭＯにおける基地局間同期などに適用しても良い。
【００５４】
また、上述した実施の形態では、時刻情報が得られる外部信号として、測位用信号であるＧＰＳ信号を使用したが、その他の時刻情報あるいはタイミング情報を使用しても良い。
例えば、地上波デジタル放送信号などの各種放送信号や、電波時計用の標準電波信号などを使用しても良い。また、外部信号そのものは、必ずしも時刻の情報を持つ必要はなく、基準となるタイミングが得られれば良い。具体的には、例えばテレビジョン放送信号の場合、フレーム周期などを示す同期信号が、絶対的なタイミング位置を示す信号である場合に、その同期信号を時刻情報の代わりのタイミング情報として使って、そのタイミング情報から、送信させるパケットに含ませるタイミング情報を生成させるようにすれば良い。
【符号の説明】
【００５５】
１０１…送受信アンテナ、１０２…切替スイッチ、１０３…無線受信部、１０４…無線送信部、１０５…ずらし量取得部、１０６…位相差検出部、１０７…加算器、１０８…メモリ、１０９…平均算出部、１１０…較正部、１１１…クロック発生部、１１２…データ生成部、１１３…受信アンテナ、１１４…外部信号受信部、１１５…時刻参照部、１１６…メモリ、１１７…２秒設定部、１１８…比較器、１１９…切替スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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