(57)【要約】  基地局（６１）からの信号を受信するステップと、その信号の受信に応答して、基地局から送信される信号に基づいた制御により使用可能な第１の通信領域を用いて基地局との間で通信を行い、且つ基地局から送信される信号に基づいた制御によらずに使用可能な第２の通信領域を用いて、該基地局を介さずに他の移動局との間で通信を行うステップと、を備え、それによりエリア間を移動する際にも車車間通信を途切らせることなく常に送受信可能にした通信方法、又は基地局（６１）は、連続する複数のタイムスロットのうち、キャリアセンス（CS）がなされる区間を含むタイムスロットから順にタイムスロットを移動局に割り当てをし、移動局は、キャリアセンスにより空きを確認すると、前記連続する複数のタイムスロットを用いて移動局間で通信を行い、それにより複数の制御エリア用タイムスロットの空きを確認可能にした通信方法が提供される。
2008126295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局からの信号を受信するステップと、
前記信号の受信に応答して、該基地局から送信される信号に基づいた制御により使用可能な第１の通信領域を用いて該基地局との間で通信を行い、且つ該基地局から送信される信号に基づいた制御によらずに使用可能な第２の通信領域を用いて、該基地局を介さずに他の移動局との間で通信を行うステップと、
を備えたことを特徴とする通信方法。
【請求項２】
前記基地局からの前記信号を受信しない第１の状態では、前記基地局から送信される信号に基づいた制御によらずに使用可能な前記第２の通信領域を用いて、前記基地局を介さずに他の移動局との間で通信を行い、
前記基地局からの前記信号の受信後、前記基地局から前記第２の通信領域内の通信領域を割り当てられた場合は、該割り当てられた領域を用いて、他の移動局との間で通信を行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の通信方法。
【請求項３】
前記移動局が、前記基地局の介在なしで移動局同士の間で通信を行う自律型通信エリアから、前記基地局による制御下で前記基地局から割り当てられたタイムスロットを用いて前記基地局と前記移動局との間又は前記移動局と他の移動局との間で通信を行う制御型通信エリアに移動するまでの間に、移行エリアを設け、該移行エリアにおいては、前記移動局は、前記基地局から送られてくる前記制御型通信エリアのためのフレーム内のフレーム同期信号を含む制御信号の受信を契機に移行エリアモードに移行し、該移行エリアモードでは、前記第１の通信領域で前記移動局が前記基地局との間で通信を行うための路車間通信用タイムスロットのフレームフォーマットとして前記制御型通信エリアのためのフレームフォーマットを用い、前記第２の通信領域で前記移動局が他の移動局と通信を行うための車車間通信用タイムスロットのフレームフォーマットとして前記自律型通信エリアのためのフレームフォーマットを用いる、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
【請求項４】
前記自律型通信エリアのタイムスロットの先頭と前記制御型通信エリアのタイムスロットとのうち、いずれか一方がタイムスロットの先頭と一致するようにし、且つ、前記自律型通信エリアのタイムスロットと前記制御型通信エリアのタイムスロットのうちいずれか一方のタイムスロット長に対する他方のタイムスロット長の比を１：N(Nは1又は2以上の整数）とし、このとき前記基地局による前記制御型通信エリアのタイムスロットの割り当ては、自律型タイムスロットのキャリアセンス時間にあたるタイムスロットから優先的に割り当てることを特徴とする、請求項３に記載の通信方法。
【請求項５】
前記基地局が送信する前記制御型通信エリアのための制御信号の送信電力を調整することにより、前記移行エリアの開始地点を決定し、それにより前記自律型通信エリア内の車車間通信が前記制御エリア内での路車間通信及び車車間通信の少なくとも一方に干渉することを抑制することを特徴とする、請求項３に記載の通信方法。
【請求項６】
前記移動局は、車車間通信のタイムスロットのスロットタイミングを契機に、受信信号の先頭nシンボル(nは任意の整数)を復調し、復調したnシンボルが前記制御型通信エリアで用いられるタイムスロットか否かを判定し、復調したnシンボルが前記制御型通信エリアで用いられるタイムスロットの場合には前記制御型通信における復調モードに切り替え、復調したnシンボルが前記制御型通信エリアで用いられるタイムスロットで無い場合は前記制御型通信モードから前記自律型通信モードに切り替えて復調処理を行うことを特徴とする、請求項３に記載の通信方法。
【請求項７】
前記移動局が前記基地局からの制御信号の受信の失敗が一定期間または一定回数連続した場合に、前記移動局は前記制御型通信エリアから離脱する時であるとみなして、前記移動局が通信行うためのフレームフォーマットとして前記自律型通信エリアのためのフレームフォーマットを用い、前記基地局においては、周期的に前記基地局と前記車両との間でヘルスチェック通信を行い、前記移動局からの応答が無い場合は、前記基地局において前記移動局に割り当てたタイムスロットの開放を行うことを特徴とする、請求項３に記載の通信方法。
【請求項８】
移動通信システムにおける通信方法において、
基地局は、連続する複数のタイムスロットのうち、キャリアセンスがなされる区間を含むタイムスロットから順にタイムスロットを移動局に割り当てをし、
移動局は、キャリアセンスにより空きを確認すると、前記連続する複数のタイムスロットを用いて移動局間で通信を行う、
ことを特徴とする通信方法。
【請求項９】
前記キャリアセンスがなされる区間を含むタイムスロットを、前記連続する複数のタイムスロットのうち先頭のタイムスロットとすることを特徴とする請求項８に記載の通信方法。
【請求項１０】
基地局からの信号を受信する手段と、
前記信号の受信に応答して、該基地局から送信される信号に基づいた制御により使用可能な第１の通信領域を用いて該基地局との間で通信を行う路車間通信部と、
前記信号の受信に応答して、該基地局から送信される信号に基づいた制御によらずに使用可能な第２の通信領域を用いて、該基地局を介さずに他の移動局との間で通信を行う基地局制御型車車間通信部と、
を備えたことを特徴とする移動局。
【請求項１１】
前記基地局制御型車車間通信部は、
前記基地局からの前記信号を受信しない第１の状態では、前記基地局から送信される信号に基づいた制御によらずに使用可能な前記第２の通信領域を用いて、前記基地局を介さずに他の移動局との間で通信を行う手段と、
前記基地局からの前記信号の受信後、前記基地局から前記第２の通信領域内の通信領域を割り当てられた場合は、該割り当てられた領域を用いて、他の移動局との間で通信を行う手段と、
を備えていることを特徴とする請求項1０に記載の移動局。
【請求項１２】
前記移動局が、前記基地局の介在なしで移動局同士の間で通信を行う自律型通信エリアから、前記基地局による制御下で前記基地局から割り当てられたタイムスロットを用いて前記基地局と前記移動局との間又は前記移動局と他の移動局との間で通信を行う制御型通信エリアに移動するまでの間に設けられた移行エリアにおいて、前記基地局から送られてくる前記制御型通信エリアのためのフレーム内のフレーム同期信号を含む制御信号の受信を契機に前記移動局を移行エリアモードに移行させる手段と、該移行エリアモードで、前記第１の通信領域で前記移動局が前記基地局との間で通信を行うための路車間通信用タイムスロットのフレームフォーマットとして前記制御型通信エリアのためのフレームフォーマットを用い、前記第２の通信領域で前記移動局が他の移動局と通信を行うための車車間通信用タイムスロットのフレームフォーマットとして前記自律型通信エリアのためのフレームフォーマットを用いる手段と、
を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の移動局。
【請求項１３】
前記移動局は、車車間通信のタイムスロットのスロットタイミングを契機に、受信信号の先頭nシンボル(nは任意の整数)を復調する手段と、復調したnシンボルが前記制御型通信エリアで用いられるタイムスロットか否かを判定する手段と、復調したnシンボルが前記制御型通信エリアで用いられるタイムスロットの場合には前記制御型通信における復調モードに切り替え、復調したnシンボルが前記制御型通信エリアで用いられるタイムスロットで無い場合は前記制御型通信モードから前記自律型通信モードに切り替えて復調処理を行う手段とを備えていることを特徴とする、請求項１２に記載の移動局。
【請求項１４】
前記移動局が前記基地局からの制御信号の受信の失敗が一定期間または一定回数連続した場合に、前記移動局は前記制御型通信エリアから離脱する時であるとみなして、前記移動局が通信行うためのフレームフォーマットとして前記自律型通信エリアのためのフレームフォーマットを用いることを特徴とする請求項１２に記載の移動局。
【請求項１５】
移動通信システムにおける基地局において、
連続する複数のタイムスロットのうち、キャリアセンスがなされる区間を含むタイムスロットから順にタイムスロットを移動局に割り当てる手段を備えた、
ことを特徴とする基地局。
【請求項１６】
前記キャリアセンスがなされる区間を含むタイムスロットを、前記連続する複数のタイムスロットのうち先頭のタイムスロットとすることを特徴とする請求項１５に記載の基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動通信システムにおける通信方法、移動局及び基地局に関する。本発明は、特にITS（Information Transfer System）等の路車間及び車車間通信のMAC(Media Access Control)における通信モード切替方法に適用するのが望ましい。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信による車車間通信を使い各車輌情報を車輌間で交換・共有することで、安全運転支援を行うための研究開発（例えばITC）が進められている。各車輌情報は、その使用目的に鑑み、一定の範囲内の車輌同士で共有することが必要で、かつ、車輌間で瞬時に正確に伝達する必要がある。従って、一般の携帯電話のように基地局を経由した通信ではなく、車載無線機同士が直接通信することが望ましい。直接通信の例として、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１に規定されるアド・ホック（Ad-hoc）モードなどを使うことが出来る。【０００３】
ここで、車車間通信に用いるアクセス方法としては、限られた周波数帯域の中でより多くのユーザを収容することを考えれば、TDMA(Time Division Multiple Access)のような、基地局制御による無線リソース配分を行うのが効率的であるが、郊外のユーザ密度の低いエリアに基地局を設置するのは、コスト対効果の観点で効率的でない。そこで、市街地などユーザの多いエリアでは基地局制御によるリソース割り当てを行い、郊外のユーザの少ないエリアでは自律分散的にリソースを使用するのが、最も効果的である。【０００４】
このようなアクセス方法として、VRCP(Vehicle and Road-side Collaborative MAC Protocol)（１．藤村、長谷川（埼玉大学）、「車車間・統合型MACプロトコルVRCPの性能評価」、路車間信学技報ITS2005-1(2005-1)、２．K. Fujimura, T. Hasegawa, “A Collaborative MAC Protocol for Inter-Vehicle and Road to Vehicle Communication”, 2004 IEEE Intelligent Transportation System Conference Washington, D.C.,USA, October 3-6,2004)などが提案されている。【０００５】
図１はVRCPのシステム構成を示す図である。図１に示すように、VRCPにおいては、基地局エリア内１１では基地局（路側機ともいう）１２が各車輌１３内の移動局（以下車輌とは車輌内の移動局を意味する場合がある。）に送信用タイムスロットTSの割り当てを行う中央集中型の時分割多重アクセスTDMA方式によりモード-Iで車車間通信及び路車間通信を行う。基地局エリア外１４ではノンパーシステント・キャリア・センス・マルティプル・アクセス（ Non-persistent CSMA）（Carrier Sense Multiple Access）により、モード-Aで車車間通信を行う。【０００６】
図２の(a)はモード-A、すなわち基地局エリア外１４でチャネルCH1を使ったノンパーシステント（Non-persistent） CSMA方式によるチャネル構成を示す図であり、図２の(b)はモード-I、すなわち基地局エリア内１１でチャネルCH1及びCH2を使ったTDMA方式によるチャネル構成を示す図である。【０００７】
図２の（a）に示すモード-Aでは、基地局エリア外１４の各車輌はチャネルCH1をランダムアクセスチャネルとして用い、ノンパーシステント（Non-persistent） CSMA方式にしたがって自車の情報を近隣車輌に車車間通信IVC (Inter-Vehicle Communications)によりブロードキャストする。即ち、基地局エリア外１４の各車輌は送信したいタイミングでキャリアセンスを行うことにより周囲の車輌が送信していないタイミングを検知し、そのタイミングで送信をする。【０００８】
図２の（ｂ）に示すモード-Iでは波長帯域の異なる２つのチャネルCH1及びCH2を使ったTDMA方式にしたがって各車輌に搭載された車載機（即ち、移動局）の送信タイムスロットを割り当てる。即ち、ダウンリンクでは、基地局１２から、フレーム制御信号FCMSとメッセージデータスロットMDSが、基地局エリア内の車輌のチャネルCH2にRVC (Road to Vehicle)によりブロードキャストされる。そして、チャネルCH1では、ブロードキャストされたフレーム制御信号FCMSに従って割り当てられたチャネルCH1のメッセージデータスロットMDSを使って、自車内の移動局の情報を近隣車輌に車車間通信IVC (Inter-Vehicle Communications)によりにブロードキャストするか、または、アップリンクでは自車の情報を基地局１２にRVC (Road to Vehicle)により送信する。図２の（a）に示したチャネルCH1のモードAから図２の（b）に示したモード-Iへの切り替えはチャネルCH2のフレームの先頭にある制御データFCMS（Frame Control Message Slot）の受信に成功すると実行される。図２の（a）及び（b）に示した方式では、ダウンリンクで使用されるチャネルCH2とアップリンクで使用されるチャネルCH1が互いに異なる周波数帯域であるので、相互に干渉することなく通信することが可能である。【０００９】
一方、新規システムに割り当て可能な周波数帯は限られている場合がある。例えば、車車間・路車間統合通信用に１チャネルしか確保できない場合は、１チャネルを車車間通信と路車間通信で共有せざるを得ない。これを実現する方式として、特願2006-188270に示すような時間方向または周波数方向で車車間通信と路車間通信を分割多重する方法が考えられる。基地局エリア外では自律分散制御を用いるので、より効率的にリソースを使用する方法として特願2006-195504に示すようなCSMAの改良方式を使うことができる。【００１０】
図３は特願2006-195504に示されるフレーム構成例と基地局エリア内外の通信の様子を示す図である。図３において、基地局（即ち路側機）３１の制御範囲外のエリアは自律制御の車車間通信を行うエリア（自律エリアと呼ぶ）３２及び３３であり、基地局３１の制御範囲は基地局３１の制御の下で路車間通信及び車車間通信を行うエリア（制御エリアと呼ぶ）３４である。即ち、制御エリア３４内では、路車間通信、車車間通信の双方とも基地局３１の制御により実行される。自律エリア３２及び３３における送信信号のフレーム構成は図３の最下部に示されており、制御エリア３４における送信信号のフレーム構成は自律エリアのフレーム構成の上に示されている。図示のように、制御エリアでの信号のフレーム構成は、路車間通信部と車車間通信部からなっている。【００１１】
制御信号のフレーム中の路車間通信部はフレームの先頭に設けられた広域プレアンブルと基地局３１により割り当てられた路車間通信用タイムスロットからなっている。車車間通信部は連続する広域タイムスロットTSからなっており、その中の１つが自車輌の送信用タイムスロットとして基地局３１から割り当てられ、他のタイムスロットはその車輌にとっては受信用タイムスロットである。制御エリアのフレーム構成におけるタイムスロットTSの長さは一定である。また、自律エリアでの信号のフレーム構成は、最大キャリアセンス時間と、プレアンブル＋車車間データとを一組とする自律区間のタイムスロットが連続して配置されている。【００１２】
自律エリア３２にいる車輌３５１は自律型車車間通信を行う。自律型車車間通信では、キャリアセンス時間にキャリアを検出した場合は近隣の車輌がブロードキャスト中であると判断して自車からは送信をせず、キャリアセンス時間にキャリアを検出しなかった場合は近隣の車輌がブロードキャストをしていないと判断して送信をする。【００１３】
特願2006-195504に開示の技術ではGPS（Grobal Positioning System）により、フレームタイミング、スロットタイミングの同期を行うが、同様に、基地局エリア３４内で用いるフレームタイミング同期もGPS同期を用いることで、エリア内外の同期も可能である。従って、基地局エリア内外問わず、フレーム長をT[秒]とした場合、おおよそT[秒]間隔で自車の情報を定期的に送信することが可能である。また、図３にも示すように、自律制御の車車間通信を行う自律エリア３２、３３と基地局制御による車車間通信を行う制御エリア３４の間を車輌が移動する場合、それぞれのエリアに応じて通信方式を切り替える必要がある。この場合、基地局から送信されるフレーム同期用制御信号を含むプレアンブル（Preamble）の受信に成功したことを契機に自律型から制御型へ移行する。逆に、プレアンブルが受信不可能になった時点で制御型から自律型へ移行する。【００１４】
自律エリア３２から制御エリア３４への移行時には、自車にタイムスロットTSを割り当ててもらうために、基地局への自車の登録が必要である。この動作をリンク確立等と呼ぶが、基地局からのタイムスロットTSの割り当ては、このリンク確立が完了した後に行われることになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
図３に示したシステムにおいて、自律制御で車車間通信を行っている車輌が制御エリア３４に進入して基地局３１から送信されたプレアンブルの受信を契機に制御型の通信へ切り替えようとする場合、基地局３１との間でリンク確立してタイムスロットTSが割り当てられるまでの間は自車の情報を送信することが出来ない。一方、制御エリア３４内で、タイムスロットTSが割り当てられるまでの間、自律型通信を続けた場合、制御エリア３４内では一般に車輌の密度が高いので周辺の制御型路車間・車車間通信に対する干渉を与えることが多くなる。従って、いずれの場合も通信性能を劣化させる原因となり、安全運転支援という観点から、非常に危険な状態を作ることになる。【００１６】
また、制御型から自律型への移行時には、車輌３５４に搭載された送受信機（即ち移動局）は全フレームで自律型の通信を行うように通信モードを切り替える必要があり、基地局３１では制御エリア３４から離脱した車輌に割り当てていたタイムスロットTSを開放しなければならない。しかし、車輌側では、プレアンブルの受信失敗により制御エリアからの離脱を検出できるが、基地局側では、車輌が制御エリア３４を離脱したことを検出できないので、タイムスロットTSの開放が出来ず、したがって無線リソースを有効活用できない。【００１７】
更に詳細に課題を整理すると、車輌が自律型及び制御型でそれぞれで動作しているときだけでなく、相互に切り替える際にも、自車情報の送信および周辺車輌情報の受信を、途切らせることなく、実行することが可能でなければならないが、上述した従来の技術では、以下の問題がある。【００１８】
（１）第１に、プレアンブル受信を契機に制御型に切り替えた場合、リンク確立、すなわち自車用のタイムスロットTSを割り当てられるまでは、自車の情報を送信できず、この送信できない間は無信号状態となり、安全運転支援という観点から、非常に危険な状態を作ることになる、という問題がある。【００１９】
（２）第２に、制御エリア３４に突入した車輌に基地局３１から自車用のタイムスロットTSが割り当てられるまではその車輌が自律型者車車間通信を続行する場合は、制御エリア３４内で他の車輌により制御型車車間通信のタイムスロットTSで送信されたデータと自律型車車間通信のタイムスロットTSで送信されたデータとが衝突する危険がある。これを図４により説明する。図４の（a)は従来の制御エリアでの制御型通信用信号のフレーム構成を示す図である。図４の（a)に示されるように、制御型通信用信号のフレームは、先頭にフレーム同期を取るための広域プレアンブルがあり、路車間通信のためのタイムスロットTS1〜TS5が基地局３１により割り当てられ、次に車車間通信のための等間隔のタイムスロットTS1〜TSnが基地局３１により割り当てられている。【００２０】
図４の（ｂ）は従来の自律型通信用信号のフレーム構成を示す図である。自律型通信を行っている車輌が、キャリアセンスCSを行った結果、ビジーであれば他の車輌が通信中であると判断して次のタイムスロットでは送信をしないので空きスロットとなる。キャリアセンスCSを行った結果、制御エリアのフレームの対応する箇所が空きスロットであると判明したら近隣の車輌は送信をしていないと判断してその次のタイムスロットで送信をする。【００２１】
図示のように、リンク確立までの間の自律型通信用信号のフレーム構成を、制御型通信用信号のタイムスロットTS長とは無関係に定義し、制御型通信用信号のタイムスロットTSの割り当てをランダムに行った場合、自律型車車間通信のタイムスロットTSにおいてキャリアセンス信号CSにより制御エリアのフレーム構成中の空きスロットを検出し（１）、その空きスロットにおいて送信開始すると（２）、制御型車車間通信のタイムスロットTSにおいて送信がなされていて（３）自律型車車間通信のタイムスロットTSにおける送信と衝突することがあり、この衝突が起きると受信品質が劣化するという問題がある。【００２２】
（３）第３に、図５に示すように、ある基地局５１のサービスが保証されるべき区間である制御エリア５２の範囲Dが予め規定されていて、その範囲に応じた送信電力で基地局５１から信号が送信されているとする。この場合、制御エリア５２の境界より外側、すなわち、制御型路車間通信により基地局５１から送信される下り信号の受信限界の外側で、あるタイミングで制御型路車間通信のプレアンブルの受信を開始した自律型車車間通信を行っている車輌は、制御型路車間通信により基地局５１から送信されたキャリアを検出することが出来ないので、その車輌はそのタイミングでは周囲の車輌が送信中ではない空きスロットであると認識してパケットを送信する。すると、第３の問題として、そのタイミングで行われている基地局エリア５２内の制御型路車間通信により送信されたパケットと衝突が起こるという問題がある。【００２３】
（４）第４に、プレアンブル受信を契機に、送受信とも自律型から制御型に切り替えてしまった場合、制御エリア５２の境界付近では、制御エリア５２の内側の車輌と外側の車輌とは距離的には近くにいる車輌同士であっても、通信モードが異なるために、相互にパケットを受信できないという問題がある。【００２４】
（５）第５に、制御型通信を行っていた車輌が、制御エリア５２から離れて、自律型通信に切り替える場合に、その車輌に搭載されている送受信機ではプレアンブルの受信に失敗した場合に制御エリア外と判定できるが、基地局５１では、ある車輌が制御エリア５２から出たことを確定できない。このため、送受信機はプレアンブル受信失敗などを契機に自律型通信に切り替えることが出来るが、基地局側はタイムスロットTSを開放できない。この状態が連続した場合、未開放のタイムスロットTSが多くなりすぎてあるタイミングでリソースが不足状態に陥り、新規にタイムスロットTSを割り当てることが出来なくなってしまうという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記のいずれかの課題を解決するために又は従来技術では得られない効果を得るために本発明の第１の態様により、基地局からの信号を受信するステップと、信号の受信に応答して、該基地局から送信される信号に基づいた制御により使用可能な第１の通信領域を用いて該基地局との間で通信を行い、且つ該基地局から送信される信号に基づいた制御によらずに使用可能な第２の通信領域を用いて、該基地局を介さずに他の移動局との間で通信を行うステップと、を備えたことを特徴とする通信方法が提供される。【００２６】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様において、基地局からの信号を受信しない第１の状態では、基地局から送信される信号に基づいた制御によらずに使用可能な第２の通信領域を用いて、基地局を介さずに他の移動局との間で通信を行い、基地局からの信号の受信後、基地局から第２の通信領域内の通信領域を割り当てられた場合は、該割り当てられた領域を用いて、他の移動局との間で通信を行う。【００２７】
本発明の第３の態様によれば、移動局が自律型通信エリアから制御型通信エリアに移動するまでの間に、移行エリアを設け、その移行エリアにおいては、移動局は、フレーム同期信号を含む制御信号の受信を契機に移行エリアモードに移行し、その移行エリアモードでは、移動局が基地局との間で通信を行うための路車間通信用タイムスロットのフレームフォーマットとして制御型通信エリアのためのフレームフォーマットを用い、移動局が他の移動局と通信を行うための車車間通信用タイムスロットのフレームフォーマットとして自律型通信エリアのためのフレームフォーマットを用いることを特徴とする通信モード切替方法が提供される。【００２８】
即ち、本発明の第３の態様によれば、車車間通信エリアを基地局による制御型通信を行うエリアと自律型通信を行うエリアに加えて、その境界で、両モードの切り替えの過渡的な状態を取るエリアとして移行エリアを設ける。各移動局はエリア毎に通信モードを切り替えながら車車間通信を継続する。【００２９】
本発明の第４の態様によれば、第３の態様において、自律型通信エリアのためのフレームフォーマットにおける車車間通信タイムスロットは制御型通信エリアのためのフレームフォーマットにおける車車間通信タイムスロットの整数倍の長さを持つことを特徴とし、このとき基地局による車車間通信用タイムスロットの割り当ては、先頭から順次割り当てるか、自律型タイムスロットのキャリアセンス時間にあたるタイムスロットから優先的に割り当てる。【００３０】
本発明の第５の態様によれば、第３の態様において、基地局が送信する制御型通信エリアのための制御信号の送信電力を調整することにより、移行エリアの開始地点を決定し、それにより自律型通信エリア内の車車間通信が制御エリア内での路車間通信及び車車間通信の少なくとも一方に干渉することを抑制する。【００３１】
本発明の第６の態様によれば、第３の態様において、車輌は、車車間通信のタイムスロットのスロットタイミングを契機に、受信信号の先頭nシンボル(nは任意の整数)を復調し、復調したnシンボルが制御型通信エリアで用いられるタイムスロットか否かを判定し、復調したnシンボルが制御型通信エリアで用いられるタイムスロットの場合には制御型通信における復調モードに切り替え、復調したnシンボルが制御型通信エリアで用いられるタイムスロットで無い場合は制御型通信モードから自律型通信モードに切り替えて復調処理を行う。【００３２】
本発明の第７の態様によれば、第３の態様において、車輌が基地局からの制御信号の受信の失敗が一定期間または一定回数連続した場合に、車輌は制御型通信エリアから離脱する時であるとみなして、車輌が通信を行うためのフレームフォーマットとして自律型通信エリアのためのフレームフォーマットを用い、基地局においては、周期的に基地局と車両との間でヘルスチェック通信を行い、車輌からの応答が無い場合は、基地局において車輌に割り当てたタイムスロットの開放を行う。【００３３】
本発明の第８の態様によれ、移動通信システムにおける通信方法において、基地局は、連続する複数のタイムスロットのうち、キャリアセンスがなされる区間を含むタイムスロットから順にタイムスロットを移動局に割り当てをし、移動局は、キャリアセンスにより空きを確認すると、前記連続する複数のタイムスロットを用いて移動局間で通信を行うことを特徴とする通信方法が提供される。【００３４】
本発明の第９の態様によれば、第８の態様において、キャリアセンスがなされる区間を含むタイムスロットを、記連続する複数のタイムスロットのうち先頭のタイムスロットとする。【００３５】
本発明の第１０の態様によれば、第１〜第１０の態様による方法を実施するための移動局及び基地局が提供される。【００３６】
本発明によれば、全エリアで、GPS等によるフレームタイミング同期を行い、フレーム長を統一することで、処理を簡易化し、モード切替をスムーズにする。【００３７】
自律エリアでは、フレームを一定長のタイムスロットTSで区切り、各タイムスロットTS内でCSMAを行うスロッテッドCSMA(slotted-CSMA)方式で通信する。移動局が移行エリアに進入したことは、基地局からの制御信号の受信により検出する。移行エリアでは、フレーム前半は、制御エリア同様路車間通信用に使用し、後半部分を車車間通信用に使用するが、車車間通信部分では、自車の送信タイミングは自律区間と同じタイムスロットTS長のスロッテッドCSMA(slotted-CSMA)方式で獲得する。移行エリアに進入後、路車間通信部分では基地局−移動局（送受信機）間でリンク確立およびタイムスロットTS割り当てを行い、やがて、当該移動局用の（自律型）タイムスロットTSが基地局より割り当てられる。タイムスロットTSの割り当てを契機に移動局は移行エリアから制御エリアへ移動したとみなし、車車間通信における自車情報の送信は、割り当てられたタイムスロットTSによって行う。【００３８】
また、自律エリアの車車間通信のTSと制御区間の車車間通信TSとのうちいずれか一方のTS長に対する他方のTS長の比を１：Ｎ（Ｎは１又は２以上の整数）とし、制御型（路側機割り当て）TSの割り当ては、先頭から順次割り当てるか、または、自律型のキャリアセンス区間に当たるTSから優先的に割り当てることで、キャリアセンスCSの失敗によるパケット衝突を防ぐ。【００３９】
このようなモード切替を行う場合に、基地局サービスエリア内では制御型の通信を行い、自律エリアからの干渉を受けないようにするために、基地局プリアンブルの送信電力の最適化を行う。つまり、基地局プリアンブルの送信電力を調整することにより、移行エリア開始地点を調整し、自律エリアの移動局から送信される信号がサービスエリアに到達しないようにする。【００４０】
前述のモード切替の説明では、自車の送信タイミングのみの規定であったが、それぞれのエリアにおいては、エリア外のモードの異なる車車間通信も受信可能でなければならない。そこで、スロットタイミングを契機に受信手順を開始し、スロット先頭の一定区間を復調し、制御型のタイムスロットTSか否かを判定する。その結果により、制御型タイムスロットと判定した場合は制御型タイムスロットTSの復調処理を行い、自律型タイムスロットTSと判定した場合には、CSMAの処理手順を実行する。【００４１】
最後に、制御エリアから離脱する場合には、車輌に搭載された送受信機は基地局からのフレームのプレアンブル受信の失敗が一定期間または一定回数連続した場合には自律車車間に移行し、基地局は周期的に車載機との間でヘルスチェック等の通信を行い、応答がない場合は、基地局、車載機共に自律車車間に移行と認識し、基地局はタイムスロットTSを開放する。
【発明の効果】
【００４２】
移動局がエリアを移動する際に、自律エリアと制御エリアの間に移行エリアを設け、一定の規則に従って通信モードを切り替えることにより、車車間通信を途切らせることなく常に送受信可能とすることができる。【００４３】
本発明の上記特徴は、添付の図面を参照しながら説明する以下の発明を実施するための最良の形態の記載により一層明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】周知のVRCPのシステム構成を示す図である。
【図２】(a)はモード-A、すなわち基地局エリア外１４でチャネルCH1を使ったノンパーシステント（Non-persistent） CSMA方式によるチャネル構成を示す図であり、図２の(b)はモード-I、すなわち基地局エリア内１１でチャネルCH1及びCH2を使ったTDMA方式によるチャネル構成を示す図である。
【図３】特願2006-195504に示されるフレーム構成例と基地局エリア内外の通信の様子を示す図である。
【図４】（a)は従来の制御エリアでの制御型通信用信号のフレーム構成を示す図、（ｂ）は従来の自律型通信用信号のフレーム構成を示す図である。
【図５】本発明が解決しようとする第３〜５の課題を説明するための図である。
【図６】本発明の実施例１による通信モード切替方法の概略を説明するする図である。
【図７】本発明の実施例１による移動局の構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施例１による基地局の構成例を示すブロック図である。
【図９】図７に示した移動局と図８に示した基地局による通信モード切替方法を説明するフローチャートである。
【図１０】図９で説明した移行手順の例を示す図である。
【図１１】本発明の実施例１による移行エリアのフレームフォーマットの例を示す図である。
【図１２】本発明の実施例２による３つのエリアにおけるフレームフォーマットを示す図である。
【図１３】本発明の実施例３による受信状態を説明する図である。
【図１４】本発明の実施例１〜３により移行エリアを設けたことにより得られる効果を説明するための図である。
【図１５】本発明の実施例４による復調方法を説明するフローチャートである。
【図１６】本発明の実施例５によるエリア離脱時の基地局及び移動局のモード切替及びタイムスロットTSの開放手順を説明するフローチャートである。
【図１７】図１６で説明するタイムスロットTSの解放手順を補足説明する図である。
【図１８】上記実施例１〜５に共通する本発明による通信モード切替方法をまとめとして説明する図である。
【図１９】本発明の他の実施例による基地局の構成を示すブロック図である。
【図２０】本発明の更に他の実施例による移動局の構成を示すブロック図である。
【図２１】本発明の更に他の実施例による基地局の構成を示すブロック図である。
【図２２】本発明の更に他の実施例による移動局の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４５】
６１    基地局
６２    制御エリア
６３    移行エリア
６４    自律エリア
７１    路車間通信部
７２    基地局制御型車車間通信部
７３    自律制御型車車間通信部
７４    送受信部
７５    通信方式切替制御部
８１    路車間通信制御部
８２    車車間通信制御部
８４    送受信部
１４１    制御エリア
１４２    移行エリア
１４３    自律エリア
１４４    基地局
１８１    制御エリア
１８２    移行エリア
１８３    移行エリア
１８４    自律エリア
１８５    自律エリア
１８６    車輌
P    プレアンブル
CS    キャリアセンス
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面により説明する。
【実施例１】
【００４７】
図６は本発明の実施例１による通信モード切替方法の概略を説明する図である。図６に示すように、この実施例においては、車車間（移動局間）通信のエリアを３つに分ける。即ち、基地局６１の制御下にある制御エリア６２と、その外側の移行エリア６３と、さらにその外側の自律エリア６４である。【００４８】
制御エリア６２は自律型通信の影響を受けることなく、制御型車車間通信が行えるエリアである。【００４９】
移行エリア６３は制御型通信(路車間通信及び車車間通信)と自律型通信が影響し合うエリアである。この移行エリア６３では、制御型通信への干渉を抑えつつ、可能な範囲で自律型通信を可能にする。【００５０】
自律エリア６４は、制御型通信(路車間通信及び車車間通信)の影響を受けることなく、自律型車車間通信が行えるエリアである。【００５１】
図７は本発明の実施例１による移動局の構成例を示すブロック図である。図７において、移動局は、基地局６１（図６参照）との間で通信を行う路車間通信部７１と、基地局６１による制御の下に他の移動局との間で通信を行う基地局制御型車車間通信部７２と、基地局６１を介さずに他の移動局との間で通信を行う自律型車車間通信部７３、送受信部７４と、スイッチ７６と、基地局６１からの信号に応じて、スイッチ７６を制御して、路車間通信部７１と、基地局制御型車車間通信部７２と、自律型車車間通信部７３とのいずれを送受信部７４に接続して通信を行うかを決定する通信方式切替制御部７５とを備えている。送受信部７４は、基地局からの信号を受信する手段を構成している。路車間通信部７２は、基地局からの信号の受信に応答して、該基地局から送信される信号に基づいた制御により使用可能な第１の通信領域を用いて該基地局との間で通信を行う。自律制御型車車間通信部７３は、移動局が移行エリア６３にいるときで、且つ路車間通信部７１により移動局と基地局の間で通信が行われるとき以外のときは、該基地局から送信される信号に基づいた制御によらずに使用可能な第２の通信領域を用いて、該基地局を介さずに他の移動局との間で自律型車車間通信を行う。自律型車車間通信部７３はまた、移動局が自律エリア６４にいるときは他の移動局と自律型車車間通信を行う。【００５２】
１実施の形態では、基地局制御型車車間通信部７２及び自律制御型車車間通信部７３は、基地局６１からの信号を受信しない第１の状態では、基地局６１から送信される信号に基づいた制御によらずに使用可能な第２の通信領域を用いて、基地局を介さずに他の移動局との間で通信を行う手段と、基地局からの信号の受信後、基地局から第２の通信領域内の通信領域を割り当てられた場合は、該割り当てられた領域を用いて、他の移動局との間で通信を行う手段とを備えている。【００５３】
１実施の形態では、移動局は、移動局が、基地局６１の介在なしで移動局同士の間で通信を行う自律型通信エリア６４から、基地局６１による制御下で基地局から割り当てられたタイムスロットを用いて基地局６１と移動局との間又は移動局と他の移動局との間で通信を行う制御型通信エリア６２に移動するまでの間に設けられた移行エリア６３において、基地局６１から送られてくる制御型通信エリアのためのフレーム内のフレーム同期信号を含む制御信号の受信を契機に移動局を移行エリアモードに移行させる手段と、該移行エリアモードで、第１の通信領域で移動局が基地局との間で通信を行うための路車間通信用タイムスロットのフレームフォーマットとして制御型通信エリアのためのフレームフォーマットを用い、第２の通信領域で移動局が他の移動局と通信を行うための車車間通信用タイムスロットのフレームフォーマットとして自律型通信エリアのためのフレームフォーマットを用いる手段とを備えている。【００５４】
１実施の形態では、移動局は、車車間通信のタイムスロットのスロットタイミングを契機に、受信信号の先頭nシンボル(nは任意の整数)を復調する手段と、復調したnシンボルが制御型通信エリアで用いられるタイムスロットか否かを判定する手段と、復調したnシンボルが制御型通信エリアで用いられるタイムスロットの場合には制御型通信における復調モードに切り替え、復調したnシンボルが制御型通信エリアで用いられるタイムスロットで無い場合は制御型通信モードから自律型通信モードに切り替えて復調処理を行う手段とを備えている。【００５５】
１実施の形態では、移動局が基地局からの制御信号の受信の失敗が一定期間または一定回数連続した場合に、移動局は制御型通信エリアから離脱する時であるとみなして、移動局が通信行うためのフレームフォーマットとして自律型通信エリアのためのフレームフォーマットを用いる。【００５６】
図８は本発明の実施例１による基地局の構成例を示すブロック図である。図８において、基地局は、基地局と移動局の間の通信を行う路車間通信部８１と、移動局の間の通信を制御する車車間通信制御部８２と、送受信アンテナ８３と路車間通信部８１の間に設けられた送受信部８４とを備えている。【００５７】
１実施の形態では、基地局６１は、連続する複数のタイムスロットのうち、キャリアセンスがなされる区間を含むタイムスロットから順にタイムスロットを移動局に割り当てる手段を備えている。【００５８】
１実施の形態では、キャリアセンスがなされる区間を含むタイムスロットを、連続する複数のタイムスロットのうち先頭のタイムスロットとする。【００５９】
図９は図７に示した移動局と図８に示した基地局による通信モード切替方法を説明するフローチャートである。図９において、車輌に搭載された送受信機（車載機）は、自律エリア６４にいるときはステップ９０１にて自律制御型車車間通信部７３による自律モード動作をする。この自律モード動作では、図３に示したように自律型の通信を行う。即ち、GPS等により同期確立したフレーム内を一定長のタイムスロットTSに分割し、各タイムスロットTSごとにキャリアセンスCSを行い、ビジー判定の場合は、次のタイムスロットTSで再びキャリアセンスCSを行う。この動作を、空きスロットが見つかるまで繰り返し、空きスロットが存在した場合には、タイムスロットTS同期用制御信号を含むプレアンブル付きのデータパケットを送信する。【００６０】
そして、ステップ９０２にて、基地局内の路車間通信部８１は制御型通信の同期用制御信号を含むプレアンブルを送信する。ステップ９０３では、移動局内の通信方式切替制御部７５が路車間通信部７１を経由してプレアンブルの受信があったかを判定し、プレアンブルの受信があった場合は、ステップ９０４にて移動局を移行モードに切り替える。即ち、移動局は、基地局から所定の信号を受信したかどうか判定し、受信した場合は、モードの移行を行うのである。【００６１】
次いでステップ９０５にて移動局は基地局６１（図６参照）との間のリンクの確立要求を基地局６１に送信する。即ち、移動局は、基地局との間で無線通信を開始する。次いでステップ９０６にて基地局６１はリンク確立要求を受信したかを判定し、受信したならステップ９０７にて基地局６１はリンク確立応答を送信する。移動局はステップ９０８にてこのリンク確立応答の受信があったかを判定し、受信したならステップ９０９にてタイムスロットTSの割当要求を基地局６１に向けて送信する。【００６２】
基地局６１はステップ９１０でこのタイムスロットTSの割当応答を受信したかを判定し、受信した場合はステップ９１１にてタイムスロットTS割当応答を送信をする。移動局では、ステップ９０９のタイムスロットTS割当要求を送信し、且つ、ステップ９１１で基地局６１がタイムスロットTS割当応答を送信した後に、ステップ９１２にてタイムスロットTS割当応答を受信したかを判定し、受信していれば、ステップ９１３にて移動局の送信動作モードを制御エリア６２での制御モードに切替える。尚、移動局の受信動作モードでは、移動局がどのエリアにいるかに無関係に、常に、受信タイムスロットが自律型タイムスロットか制御型タイムスロットかを判別している。【００６３】
図１０は図９で説明した移行手順の例を示す図である。図１０に示されるように、（１）で移動局は基地局６１からプレアンブルを受信し（ステップ９０３）、（２）で基地局６１からプレアンブルを受信した移動局は、その基地局６１の制御下にある制御エリアの近くに進入したと判断して、通信モードを自律モードから移行モードに変更する（ステップ９０４）。【００６４】
図１１は本発明の実施例１による移行エリアのフレームフォーマットの例を示す図である。図１１に示されるように、移行モードにおいては、図１０の（３）で１フレームの前半の路車間通信領域で制御型通信にて基地局−移動局間の通信を行い、後半の車車間通信領域でスロッテッドCＳMAパケットにて自律型車車間通信（送信）を行う。路車間通信領域では、図１０の（４）で基地局６１に対してリンク確立要求を行い（ステップ９０５）、（５）で基地局６１からのリンク確立応答を待って、（６）でタイムスロットTS割り当て要求を送信する（ステップ９０９）。リンク確立要求信号は、基地局から送信される信号（ＭＡＰ情報）に基づいて送信が許容された領域で送信する。【００６５】
この後、基地局６１では（７）でタイムスロットTS割り当て処理を行い、定まったタイムスロットTSを移動局に通知する（TS割り当て応答、ステップ９１１）。これらの、一連の処理が行われ、自車内移動局の割り当てタイムスロットTSが通知されるまでの間の車車間通信（送信）は、自律型通信により行われる。即ち、タイムスロットTS毎にキャリアセンスCSを行い、空きスロットが発見されればパケットを送信する。最終的に（８）でタイムスロットTS割り当て応答を受信した後、（９）にて通信モードを移行モードから制御モードに切り替えて（ステップ９１３）、（８）で割り当てられたタイムスロットTSを用いて制御型フレーム構成に従って路車間・車車間通信を行う。【００６６】
このように、少なくとも移行エリアでは、移動局は、基地局から送信される信号に基いた制御により使用可能な第１の通信領域を用いて基地局との間で通信を行い、基地局から送信される信号に基いた制御によらずに使用可能な第２通信領域を用いて、基地局を介さずに他の移動局との間で通信を行うことが許容される。即ち、異なる通信領域のそれぞれを用いて、基地局との間の通信及び他の移動局との間の通信（直接通信）を行うことができる。
【実施例２】
【００６７】
図１２は本発明の実施例２による３つのエリアにおける移動局からの送信信号のフレームフォーマットを示す図である。図１２において、（a）は自律エリア用のフレーム構成を示し、(b)は移行エリア用のフレーム構成を示し、(c)は制御エリア用のフレーム構成を示している。図１２の（a）に示される自律エリア用のフレーム構成においては、全タイムスロットはキャリアセンスCSとデータスロットからなる自律区間用タイムスロットT0である。（ｂ）に示される移行エリア用のフレーム構成においては、右側はキャリアセンスCSとデータスロットからなる自律区間用タイムスロットT0で構成されており、左側が基地局制御による路車間通信用タイムスロットT１で構成されている。移行エリアでは、移動局が制御エリアに近づいて基地局から送信されたプレアンブルを検出すると、路車間通信用タイムスロットT１を使ってリンク確立要求を行う（図９のステップ９０３、９０５）。（c）に示される制御エリア用のフレーム構成においては、全タイムスロットが路車間通信用タイムスロットT１と制御用のタイムスロットT2で構成されている。制御エリアにおいては、移動局は、ステップ９１２にて割り当てられた制御用のタイムスロットT2、例えば、TS4、を使って車車間通信を行うとともに、路車間通信用タイムスロットT１を使って基地局６１との間で路車間通信を行う。移行エリアにおいては、移動局が制御エリアに近づくにしたがって徐々に広帯域路車間通信基地局信号が強くなり、自律エリア内の移動局からの干渉は弱くなり、路車間通信が可能になる。【００６８】
図４に示した従来例では、自律エリアと移行エリアのタイムスロットを制御エリア用のタイムスロットTSと無関係に定めた場合には、パケット衝突を生じる可能性があったが、このパケット衝突を回避するために、本実施例２では、図１２に示すように、自律エリアのタイムスロットの先頭と制御エリアのタイムスロットとのうち、いずれか一方が他方のタイムスロットの先頭と一致するようにする。また、自律エリアのタイムスロットと制御エリアのタイムスロットのうちいずれか一方のタイムスロット長に対する他方のタイムスロット長の比を１：Ｎ（Ｎは１又は２以上の整数）とする。ここでは、自律エリアのタイムスロットの長さを、制御エリアのタイムスロットの長さの２倍に設定している。【００６９】
さらに、制御エリア用タイムスロットTSの割り当ては、移行エリア及び自律エリアのタイムスロットTSのキャリアセンスCSに対応する区間を含むタイムスロットTSから優先的に割り当てられるようにする。連続する複数の制御エリア用タイムスロットのうち、キャリアセンスがなされる区間を含むタイムスロットから順に割り当てを行うようにする。【００７０】
図１２の例では、制御エリア用タイムスロットTSは、奇数番目のタイムスロットTSから優先的に割り当てる。このようにすれば、タイムスロットTS2にあたる部分でキャリアセンスCSが行われなくても、タイムスロットTS1区間のキャリアセンスCSにより空きが判定されれば、タイムスロットTS2を利用可能であることが分かる。【００７１】
キャリアセンスを行うために所定時間が必要とされるため、自律エリア用のタイムスロットは比較的に長く設定する必要があるが、制御エリア用タイムスロットは、基地局がチャネルを指定するため、キャリアセンスのための時間だけ余分にスロットを長く設定することは想定していない。従って、制御エリア用タイムスロットを用いてキャリアセンスを行って通信を行おうとすると空きが検出されるスロット内における通信可能な期間が短くなり、効率が得られない。【００７２】
そこで、好ましくは、制御エリア用タイムスロットの割り当て方を工夫して、キャリアセンスがなされることで、複数の制御エリア用タイムスロットの空きが確認可能となるように、制御エリア用タイムスロットの割り当てを工夫したのである。【００７３】
即ち、連続する複数の制御エリア用タイムスロットのうち、キャリアセンスが（最初に）なされる区間を含むタイムスロットから順に割り当てを行うようにする。このとき、好ましくは、キャリアセンスがなされる区間を含むタイムスロットを、前記連続する複数の制御タイムスロットのうち先頭のタイムスロットとする。【００７４】
これにより、キャリアセンスにより空きが検出されると連続する複数の制御タイムスロットを使用することが可能となる。
【実施例３】
【００７５】
図１３は本発明の実施例３による受信状態を説明する図である。図１３において、予め規定される制御エリア（サービスエリア）は、基本的にはエリア外の自律型車車間通信から干渉を受けることなく、基地局制御による路車間・車車間通信が行われるエリアである。従って、この制御エリア内に自律エリアで送信されたパケットが到達しなければ良い。【００７６】
制御エリアを基地局から半径d1のエリアと規定する場合を、図１３を使って説明する。基地局アンテナ１３０からd1の距離にあるA点を定める。送信移動局のアンテナ１３１から送信された信号はA点で受信移動局アンテナ１３２に受信できなければよい。自律型車車間通信の受信限界電力をRmin1とする。A点での移動局からの信号の受信電力は、送信移動局アンテナ１３１からの送信電力s2、送信移動局アンテナ１３１の高さh2、受信移動局アンテナ１３２の高さha、及び送信移動局アンテナ１３１と受信移動局アンテナ１３２との間の距離d2、をパラメータとする関数で表される。そこで、A点での移動局からの信号の受信電力をra2 (s2, ha, h2, d2)とする。s2、ha、h1は既知であり、ra2 (s2, ha, h2, d2)<Rmin1となるような距離d2を定める。【００７７】
次に、移動局のほうはプレアンブルの受信を契機に自律モードから移行モードに切り替えるため、基地局アンテナから距離d1+d2の地点がプレアンブル受信可能な限界点である。基地局の送信電力をs1、アンテナ高をh1とすると、基地局から距離d1+d2の地点Bでの基地局からの信号の受信電力r21は、s1、h1、h2、d1+d2をパラメータとする関数で表される。地点Bでのプレアンブルの受信限界電力をRmin2とすると、r21(s1, h1, h2, d1+d2)≧Rmin２となるようにs1を定めることで、距離d1+d2の地点以遠の自律型車車間通信から制御エリア内の通信が干渉を受けることをなくすことが出来る。【００７８】
図１４は本発明の実施例１〜３により移行エリアを設けたことにより得られる効果を説明するための図である。図１４において、制御エリア１４１とこれに隣接する移行エリア１４２とその外側の自律エリア１４３とが存在する。制御エリア１４１の範囲内では基地局１２４と移動局との通信は保障されている。【００７９】
移行エリア１４２の距離ｄは自律エリア１４３内の移動局からの電波が制御エリア１４１内の移動局に干渉を与えない距離として定められる。【００８０】
移行エリア１４２内では自律エリア１４３からの干渉はあるものの、制御エリア１４１に近づくにつれて徐々に広帯域路車間通信をする基地局１４４からの信号が強くなり、自律エリア１４３からの干渉は弱くなり、基地局１４４との間の路車間通信が可能になる。【００８１】
移行エリア１４２を設けたので、自律エリア１４３内での車車間通信は、制御エリア１４１内での通信を妨害しない。【００８２】
移行エリア１４２と自律エリア１４３との境界で、基地局１４４から送信される信号中の広域プリアンブルの受信を開始する。広域プリアンブルの電力を調整して自律エリア１４３内の移動局から送信される信号から、制御エリア１４１内での通信を保護するように移行エリア１４２を設定する。【００８３】
このようにして、制御エリア１４１内では、路側機サービスエリアとして車輌の通信は保障される。
【実施例４】
【００８４】
図１５は本発明の実施例４による復調方法を説明するフローチャートである。図１５において、上記実施例１及び実施例２の方法により、各モードのフレームフォーマットにおいて、車車間通信部分のタイムスロットTSのタイミング同期をとることが可能となる。従って、ステップ１５１にてTDMAにおけるタイムスロットTSの受信モードに設定をし、ステップ１５２にて自車割り当てのタイムスロットTS以外のTSではタイムスロットTSタイミングごとに先頭のnシンボル（nはシステムにより定まる任意の値）を復調する。次いでステップ１５３にて、復調シンボルが制御型通信のシンボルを含んでいるか否かを判定し、含んでいれば制御型TSと判定できてステップ１５４にてTDMAタイムスロットTSの復調を行う。ステップ１５３の判定で否であれば自律型TSと判定でき、ステップ１５５にてCSMAタイムスロットTSの受信モードに設定をし、ステップ１５６にてCSMAタイムスロットTSの復調処理を行う。
【実施例５】
【００８５】
図１６は本発明の実施例５によるエリア離脱時の基地局及び移動局のモード切替及びタイムスロットTSの開放手順を説明するフローチャートである。図１７は図１６で説明するタイムスロットTSの解放手順を補足説明する図である。図１６及び図１７において、広域路側機（基地局）１６１は、ステップ１６２にてフレーム毎にプレアンブルを送信すると同時にステップ１６３にて車輌毎にタイマ監視を行う(図１７の（２））。次いでステップ１６４にて設定された時間の間、ステップ１６５にてプレアンブルを受信した移動局からのレンジングの受信を待ち（図１７の（３））、時間内に受信できなければステップ１６６にてタイムアウトとして、該当する移動局のタイムスロットTSを開放する（図１７の（５））。【００８６】
ステップ１６５にてレンジングを受信した場合は、ステップ１６７にてそのレンジングを送信した車輌に確認信号ACKを返す（図１７の（４））。【００８７】
一方移動局１６８では、制御エリア内ではステップ１６９にて制御型車車間通信モードに設定し（図１７の（１））、ステップ１７０にてフレームタイミング毎にプレアンブルの受信を待ち（図１７の（２））、受信成功の場合にはステップ１７１にてプレアンブルの受信のN（Nは任意の整数）回に1回、レンジングを送信し（図１７の（３））、ステップ１７２にてレンジングに対する基地局１６１からの確認信号ACKを待つ（図１７の（４））。ステップ１７２にて確認信号ACKを受信した場合にはステップ１７０のプレアンブル待ちの状態に戻る。ステップ１７２にて確認信号ACKが受信できないときにはステップ１７３にて制御型タイムスロットTSの割り当てがないものと判断して、ステップ１７４にてタイムスロットTS割り当てから再開する。【００８８】
ステップ１７０にてプレアンブルが受信できなかった場合には、ステップ１７５にてタイマ監視をスタートし、ステップ１７６にて一定時間内（X秒）内にプレアンブル受信に一定回数（N回）成功した場合はステップ１７０のプレアンブル待ちの状態に戻る。ステップ１７６にてプレアンブル受信に失敗した場合にはステップ１７７にて自律型車車間通信モードに変更する。【００８９】
図１８は上記実施例１〜４に共通する本発明による通信モード切替方法をまとめとして説明する図である。図１８において、制御エリア１８１の両側に、本発明により移行エリア１８２及び１８３が設けられ、その外側に自律エリア１８４及び１８５が存在する。自律エリア１８４内の車輌１８６は全て自律型車車間通信を行っている。車輌１８６が制御エリア１８１に向けて走行し、路車間通信の受信を開始すると、車輌１８６内の移動局と基地局との間にリンクが確立される。この場合、リンク確立（スロット割り当て）完了までは自車の送信は自律型で受信は制御型と自律型が混在する。リンク確立後は自車の送信も制御型に移行する。移行エリア１８２の車車間通信は自律型と制御型が混在している。【００９０】
制御エリア１８１ではすべての通信が制御型の路車間通信又は車車間通信となる。制御エリア１８１から移行エリア１８３に移行すると基地局及び車輌はそれぞれ独自に制御エリア１８１から離脱したかどうかを判断する。路車間通信の受信を終了すると車輌は自律型車車間通信を行う。【００９１】
図１９は本発明の他の実施例による基地局の構成を示すブロック図である。図１９において、基地局は、送信電力計算部１９１と、アンテナ１９０に接続された送受信部１９２と、パラメータ取得部１９３と、路車間通信部１９４と、車車間通信制御部１９５と、パラメータ記憶部１９６とを備えている。これらのうち、送受信部１９２は図８に示した基地局における送受信部８４に相等し、路車間通信部１９４は図８に示した路車間通信部８１に相等し、車車間通信制御部１９５は図８に示した車車間通信制御部８２に相等する。【００９２】
本実施例では、パラメータ記憶部１９６に予め必要なパラメータを記憶しておき、パラメータ取得部１９３でパラメータ記憶部１９６に記憶されたパラメータを取得し送信電力計算部１９１へ渡す。送信電力計算部１９１ではパラメータに基づいて送信電力を計算しこの結果を用いて送受信部１９２で送信電力を設定して送信する。【００９３】
このようにして、基地局が送信する制御型通信エリアのための制御信号の送信電力を調整することにより、移行エリアの開始地点を決定し、それにより自律型通信エリア内の車車間通信が制御エリア内での路車間通信及び車車間通信の少なくとも一方に干渉することを抑制する。【００９４】
図２０は本発明の更に他の実施例による移動局の構成を示すブロック図である。図２０において、移動局は、アンテナ２００に接続された受信部２０１と、路車間通信／車車間通信切替制御部２０２と、スイッチ２１３と、路車管通信復調部２０４と、通信方式判定部２０５と、基地局制御型車車間通信復調部２０６と、自律型車車間通信復調部２０７と、バッファ２０８及び２０９と、スイッチ２１０とを備えている。これらのうち、受信部２０１は図７に示した移動局における送受信部７４に相等し、スイッチ２０３は図７に示したスイッチ７６に相等し、路車管通信復調部２０４は図７に示した路車間通信部７１に相等し、路車間通信／車車間通信切替制御部２０２は図７に示した通信方式切替制御部７５に相等し、基地局制御型車車間通信復調部２０６は図７に示した基地局制御型車車間通信部７２に相等し、自律型車車間通信復調部２０７は図７に示した自律型車車間通信部７３に相等する。【００９５】
本実施例では、制御型車車間通信用タイムスロットTSのスロットタイミングを契機に各車車間通信復調部２０６又は２０７では復調を開始し、その結果をバッファ２０８又は２０９に保存する。同時に、制御型車車間通信復調部２０６で復調されたシンボルは通信方式判定部２０５で制御型タイムスロットTSのシンボルか否かを判定され、判定結果に基づいて、どちらの復調データを採用するかを決定しスイッチ２１０を切り替える。また、判定結果に基づいて不要な車車間通信復調部２０６の動作を停止しても良い。【００９６】
これにより、車輌は、車車間通信のタイムスロットのスロットタイミングを契機に、受信信号の先頭nシンボル(nは任意の整数)を復調し、復調したnシンボルが制御型通信エリアで用いられるタイムスロットか否かを判定し、復調したnシンボルが制御型通信エリアで用いられるタイムスロットの場合には制御型通信における復調モードに切り替え、復調したnシンボルが制御型通信エリアで用いられるタイムスロットで無い場合は制御型通信モードから自律型通信モードに切り替えて復調処理を行うことが可能になる。【００９７】
図２１は本発明の更に他の実施例による基地局の構成を示すブロック図である。図２１において、基地局は、アンテナ２１０に接続された送受信部２１１と、車車間通信制御部２１２と、路車管通信部２１３とを備えている。路車間通信部２１３は、タイマ監視部２１４と、レンジング受信判定部２１５と、埔里アンブル生成部２１６と、ＡＣＫ（確認信号）生成部２１７とを備えている。これらのうち、送受信部２１１は図８に示した基地局における送受信部８４に相等し、車車間通信制御部２１２は図７における車車間通信制御部８２に相等し、路車間通信部２１３は図８における路車間通信部８１に相等する。【００９８】
車輌が基地局からの制御信号の受信の失敗が一定期間または一定回数連続した場合に、車輌は制御型通信エリアから離脱する時であるとみなして、車輌が通信行うためのフレームフォーマットとして自律型通信エリアのためのフレームフォーマットを用い、基地局においては、周期的に基地局と車両との間でヘルスチェック通信を行い、車輌からの応答が無い場合は、基地局において車輌に割り当てたタイムスロットの開放を行うことが可能になる。【００９９】
図２１に示した基地局の動作は図１６に示したフローチャートにより説明できる。すなわち、まず、プリアンブル生成部２１６にて生成したプリアンブルを送信する（ステップ１６２）。このときタイマ監視部２１４で車輌ごとにタイマ監視を開始し（ステップ１６３）、レンジングを受信できずタイムアウトの場合（ステップ１６４）は車車間通信制御部２１２へ通知し、リソースを開放する（ステップ１６６）。また、プリアンブルの送信後、レンジング受信を待ち（ステップ１６５）、レンジングを受信した場合は、ACK生成部２１７でACKを生成し、送信する（ステップ１６７）。【０１００】
図２２は本発明の更に他の実施例による移動局の構成を示すブロック図である。図２２において、移動局は、アンテナ２２０に接続された送信部２２１と受信部２２９、スイッチ２２と２３６、送信方式切替制御部２２３、路車間通信変調部２２４、基地局制御型車車間通信変調部２２７、自律型車車間通信変調部２２８、路車間通信／車車間通信切替制御部２３０、路車間通信復調部２３１、及び車車間通信復調部２３５を備えている。これらのうち、送信部２２１及び受信部２２９は図７に示した移動局における送受信部７４に相等し、スイッチ２２２及び２３６は図７に示したスイッチ７６に相等し、路車管通信復調部２２４及び路車間通信復調部２３１は図７に示した路車間通信部７１に相等し、送信方式切替制御部２２３及び路車間通信／車車間通信切替制御部２３０は図７に示した通信方式切替制御部７５に相等し、基地局制御型車車間通信変調部２２８は図７に示した基地局制御型車車間通信部７２に相等し、自律型車車間通信変調部２２８及び車車間通信復調部２３５は図７に示した自律型車車間通信部７３に相等する。【０１０１】
路車間通信変調部２２４は、レンジング生成部２２５と、タイムスロット割当要求生成部２２６と、基地局制御型車車間通信変調部２２７と、自律制御型車車間通信変調部２２８とを備えている。【０１０２】
路車間通信復調部２３１は、プリアンブル受信判定部２３２と、タイマ監視部２２３と、ＡＣＫ（確認信号）受信判定部２３４とを備えている。【０１０３】
図２２に示した移動局の動作は図１６に示したフローチャートにより説明できる。即ち、まず、制御モードで動作中プリアンブル受信判定部２３２でフレームタイミング毎にプリアンブル受信したかどうかを判定し（ステップ１７０）、受信の場合はプリアンブル受信N回毎にレンジング生成部でレンジングを生成して送信する（ステップ１７１）。このレンジングに対するACK（確認信号）が返ってきたかどうかをACK受信判定部２３４で判定し（ステップ１７２）、ACKが受信された場合はモード変更せず、再びプリアンブルの受信を待ち、ACKが受信されなかった場合には、ACK受信判定部２３４からタイムスロット割当要求生成部２２６へ通知し、タイムスロット割当要求を送信する（ステップ１７４）。一方、フレームタイミングでプリアンブルが受信されなかった場合には、タイマ監視部２３３によるタイマ監視を開始し（ステップ１７５）、X秒間にプリアンブルの受信がN回あった場合は（ステップ１７６でYes)、モード変更せず、再びプリアンブルの受信を待ち、X秒間にプリアンブルの受信がN回無かった場合には（ステップ１７６でNo)、車車間通信の送信モードを自律型に変更する（ステップ１７７）。【０１０４】
図２１及び図２２の構成により、車輌が基地局からの制御信号の受信の失敗が一定期間または一定回数連続した場合に、車輌は制御型通信エリアから離脱する時であるとみなして、車輌が通信行うためのフレームフォーマットとして自律型通信エリアのためのフレームフォーマットを用い、基地局においては、周期的に基地局と車両との間でヘルスチェック通信を行い、車輌からの応答が無い場合は、基地局において車輌に割り当てたタイムスロットの開放を行う。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明によれば、車輌に搭載された送受信機が自律エリアから制御エリアに移動する際に、移行エリアを設け、その移行エリア内で一定の規則に従って通信モードを切り替えることにより、その車車間通信を途切らせることなく常に送受信可能とすることができるので安全運転支援のために極めて有効である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年6月17日(2009.6.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局からの信号を受信するステップと、
前記信号の受信に応答して、該基地局から送信される信号に基づいた制御により使用可能な第１の通信領域を用いて該基地局との間で通信を行い、且つ該基地局から送信される信号に基づいた制御によらずに使用可能な第２の通信領域を用いて、該基地局を介さずに他の移動局との間で通信を行うステップと、
を備えたことを特徴とする通信方法。
【請求項２】
前記基地局からの前記信号を受信しない第１の状態では、前記基地局から送信される信号に基づいた制御によらずに使用可能な前記第２の通信領域を用いて、前記基地局を介さずに他の移動局との間で通信を行い、
前記基地局からの前記信号の受信後、前記基地局から前記第２の通信領域内の通信領域を割り当てられた場合は、該割り当てられた領域を用いて、他の移動局との間で通信を行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の通信方法。
【請求項３】
前記移動局が、前記基地局の介在なしで移動局同士の間で通信を行う自律型通信エリアから、前記基地局による制御下で前記基地局から割り当てられたタイムスロットを用いて前記基地局と前記移動局との間又は前記移動局と他の移動局との間で通信を行う制御型通信エリアに移動するまでの間に、移行エリアを設け、該移行エリアにおいては、前記移動局は、前記基地局から送られてくる前記制御型通信エリアのためのフレーム内のフレーム同期信号を含む制御信号の受信を契機に移行エリアモードに移行し、該移行エリアモードでは、前記第１の通信領域で前記移動局が前記基地局との間で通信を行うための路車間通信用タイムスロットのフレームフォーマットとして前記制御型通信エリアのためのフレームフォーマットを用い、前記第２の通信領域で前記移動局が他の移動局と通信を行うための車車間通信用タイムスロットのフレームフォーマットとして前記自律型通信エリアのためのフレームフォーマットを用いる、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
【請求項４】
前記自律型通信エリアのタイムスロットの先頭と前記制御型通信エリアのタイムスロットとのうち、いずれか一方がタイムスロットの先頭と一致するようにし、且つ、前記自律型通信エリアのタイムスロットと前記制御型通信エリアのタイムスロットのうちいずれか一方のタイムスロット長に対する他方のタイムスロット長の比を１：N(Nは1又は2以上の整数）とし、このとき前記基地局による前記制御型通信エリアのタイムスロットの割り当ては、自律型タイムスロットのキャリアセンス時間にあたるタイムスロットから優先的に割り当てることを特徴とする、請求項３に記載の通信方法。
【請求項５】
前記基地局が送信する前記制御型通信エリアのための制御信号の送信電力を調整することにより、前記移行エリアの開始地点を決定し、それにより前記自律型通信エリア内の車車間通信が前記制御エリア内での路車間通信及び車車間通信の少なくとも一方に干渉することを抑制することを特徴とする、請求項３に記載の通信方法。
【請求項６】
前記移動局は、車車間通信のタイムスロットのスロットタイミングを契機に、受信信号の先頭nシンボル(nは任意の整数)を復調し、復調したnシンボルが前記制御型通信エリアで用いられるタイムスロットか否かを判定し、復調したnシンボルが前記制御型通信エリアで用いられるタイムスロットの場合には前記制御型通信における復調モードに切り替え、復調したnシンボルが前記制御型通信エリアで用いられるタイムスロットで無い場合は前記制御型通信モードから前記自律型通信モードに切り替えて復調処理を行うことを特徴とする、請求項３に記載の通信方法。
【請求項７】
前記移動局が前記基地局からの制御信号の受信の失敗が一定期間または一定回数連続した場合に、前記移動局は前記制御型通信エリアから離脱する時であるとみなして、前記移動局が通信行うためのフレームフォーマットとして前記自律型通信エリアのためのフレームフォーマットを用い、前記基地局においては、周期的に前記基地局と前記車両との間でヘルスチェック通信を行い、前記移動局からの応答が無い場合は、前記基地局において前記移動局に割り当てたタイムスロットの開放を行うことを特徴とする、請求項３に記載の通信方法。
【請求項８】
移動通信システムにおける通信方法において、
基地局は、連続する複数のタイムスロットのうち、キャリアセンスがなされる区間を含むタイムスロットから順にタイムスロットを移動局に割り当てをし、
移動局は、キャリアセンスにより空きを確認すると、前記連続する複数のタイムスロットを用いて移動局間で通信を行う、
ことを特徴とする通信方法。
【請求項９】
前記キャリアセンスがなされる区間を含むタイムスロットを、前記連続する複数のタイムスロットのうち先頭のタイムスロットとすることを特徴とする請求項８に記載の通信方法。
【請求項１０】
基地局からの信号を受信する手段と、
前記信号の受信に応答して、該基地局から送信される信号に基づいた制御により使用可能な第１の通信領域を用いて該基地局との間で通信を行う路車間通信部と、
前記信号の受信に応答して、該基地局から送信される信号に基づいた制御によらずに使用可能な第２の通信領域を用いて、該基地局を介さずに他の移動局との間で通信を行う基地局制御型車車間通信部と、
を備えたことを特徴とする移動局。
【国際調査報告】
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