(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の通信チャンネルを利用してデータを無線送信する無線通信装置であって、
データを無線送信する時刻であるデータ送信時刻を複数決定する送信時刻決定手段と、
前記送信時刻決定手段により決定された複数の前記データ送信時刻のそれぞれについて、該データ送信時刻を示す送信時刻情報と、該データ送信時刻と異なるデータとから構成される送信時刻付加データに基づいて、メッセージ認証符号もしくは電子署名を生成する生成手段と、
前記通信チャンネルが空いているか否かを判定するチャンネル判定手段と、
前記通信チャンネルが空いていると前記チャンネル判定手段が判定した場合に、現在時刻に最も近い前記データ送信時刻を示す送信時刻情報を有する前記送信時刻付加データと、該送信時刻付加データに基づいて前記生成手段により生成された前記メッセージ認証符号もしくは前記電子署名とから構成される送信データを無線送信する送信手段とを備える
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
当該無線通信装置は、搬送波感知多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）方式を用いて無線送信を行い、
前記生成手段がメッセージ認証符号もしくは前記電子署名を生成するのに要する時間として予め設定された固定時間である固定生成時間と、前記通信チャンネルが空いていると前記チャンネル判定手段が判定してから無線送信を開始するまでに待機する時間として予め設定された固定待機時間とを加算した時間を第１固定時間とし、
前記ＣＳＭＡ／ＣＡ方式におけるバックオフ時間の最小単位時間であるスロットタイムを第２固定時間として、
前記データ送信時刻をｔｇ、現在時刻をｔ０、前記第１固定時間をＴ１、前記第２固定時間をＴ２、ｎを予め設定された整数値、ｉを０から（ｎ−１）までの整数値とすると、
前記送信時刻決定手段は、
前記データ送信時刻を、下式（１）により決定する
ｔｇ  ＝  ｔ０  ＋  Ｔ１  ＋  ｉ×Ｔ２      ・・・（１）
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
当該無線通信装置は、搬送波感知多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）方式を用いて無線送信を行い、
前記生成手段が前記メッセージ認証符号もしくは前記電子署名を生成するのに要する時間として予め設定された固定時間である固定生成時間と、前記通信チャンネルが空いていると前記チャンネル判定手段が判定してから無線送信を開始するまでに待機する時間として予め設定された固定待機時間とを加算した時間を第１固定時間とし、
前記ＣＳＭＡ／ＣＡ方式におけるバックオフ時間の最小単位時間であるスロットタイムを第２固定時間とし、
前記データ送信時刻をｔｇ、現在時刻をｔ０、前記第１固定時間をＴ１、前記第２固定時間をＴ２、ｎを予め設定された整数値、ｉを０から（ｎ−１）までの整数値、（Ｔ２×ｎ）より長くなるように予め設定された第３固定時間をＴ３、ｍを予め設定された整数値、ｊを０から（ｍ−１）までの整数値とすると、
前記送信時刻決定手段は、
前記データ送信時刻を、下式（２）により決定する
ｔｇ  ＝  ｔ０  ＋  Ｔ１  ＋  ｉ×Ｔ２  ＋  ｊ×Ｔ３    ・・・（２）
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項４】
当該無線通信装置の周辺に存在する無線通信装置の数である周辺通信装置数を、当該無線通信装置のデータ受信状況に基づいて推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された前記周辺通信装置数に基づいて、該周辺通信装置数との間で正の相関を有するように前記ｎおよび前記ｍの少なくとも一方の値を設定する値設定手段とを備える
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記送信手段が前記送信データを無線送信するときの時刻と、前記送信データに含まれる前記送信時刻情報が示す前記データ送信時刻との差が、予め設定された送信許容時間以上であるか否かを判断する送信許容時間判断手段と、
前記送信許容時間判断手段により前記送信許容時間以上であると判断された場合には、前記送信許容時間判断手段での判断に用いた前記送信データの前記送信手段による無線送信を禁止するとともに、前記送信時刻決定手段を再度実行させる禁止再実行手段とを備える
ことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の無線通信装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の無線通信装置で構成されることを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信時刻を含むデータを無線送信する無線通信装置および無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線送信されるデータが悪意ある第三者により改竄されることを防止するために、送信データにメッセージ認証符号（Message Authentication code）を付加して送信する方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５８８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に記載の技術において、送信データを送信する時刻を示す送信時刻情報をこの送信データに付加する場合には、以下の手順でデータの送信が行われる。
まず、送信データの送信要求があると、現在時刻情報を取得する。そして、この現在時刻情報を送信時刻情報として送信データに付加する。以下、送信時刻情報が付加された状態の送信データを送信時刻付加送信データという。
【０００５】
その後、送信時刻付加送信データを元データとしてメッセージ認証符号を生成し、生成したメッセージ認証符号を上記の送信時刻付加送信データに付加した後に、無線送信を行う。
【０００６】
したがって、無線送信が実際に行われた時刻と、送信データに付加された送信時刻情報が示す送信時刻との間には、メッセージ認証符号の生成に要する時間分の差がある。
このため、上記送信データを受信した無線通信装置が、このデータに含まれる送信時刻情報に基づいて、自身の時計を同期させると、データを送信した無線通信装置の時計の時刻と、データを受信した無線通信装置の時計の時刻との間で、上記の差が生じ、送信側無線通信装置と受信側無線通信装置の間で十分な同期精度が得られなくなるといった問題があった。
【０００７】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、送信データの送信が実際に行われた時刻と、送信データに付加された送信時刻情報が示す送信時刻と差を低減させる技術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】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の無線通信装置は、所定の通信チャンネルを利用してデータを無線送信し、送信時刻決定手段が、データを無線送信する時刻であるデータ送信時刻を複数決定するとともに、生成手段が、送信時刻決定手段により決定された複数のデータ送信時刻のそれぞれについて、データ送信時刻を示す送信時刻情報と、データ送信時刻と異なるデータとから構成される送信時刻付加データに基づいて、メッセージ認証符号もしくは電子署名を生成する。そしてチャンネル判定手段が、通信チャンネルが空いているか否かを判定し、送信手段が、通信チャンネルが空いているとチャンネル判定手段が判定した場合に、現在時刻に最も近いデータ送信時刻を示す送信時刻情報を有する送信時刻付加データと、送信時刻付加データに基づいて生成手段により生成されたメッセージ認証符号もしくは電子署名とから構成される送信データを無線送信する。
【０００９】
このように構成された無線通信装置では、送信手段が送信データを無線送信する時刻（データ送信時刻）を予め決定してから、送信時刻情報が付加されたデータ（送信時刻付加データ）に基づいて、メッセージ認証符号もしくは電子署名を生成し、その後に、通信チャンネルが空いているときに、現在時刻に最も近いデータ送信時刻を示す送信時刻情報が含まれた送信データを送信する。
【００１０】
このため、送信時刻付加データに含まれている送信時刻情報が示すデータ送信時刻を、メッセージ認証符号もしくは電子署名の生成に要する時間と、通信チャンネルの使用状況とを考慮して予め決定しておくことで、当該無線通信装置が実際にデータを無線送信した時刻と、送信手段が無線送信した送信データに含まれている送信時刻情報が示すデータ送信時刻との差を最小限に抑えることができる。
【００１１】
したがって、当該無線通信装置から送信されたデータを受信した無線通信装置は、自身の時計の時刻を、受信したデータ内の送信時刻情報が示すデータ送信時刻に同期させることにより、当該無線通信装置との間での同期精度を向上させることができる。
【００１２】
また、送信時刻情報を含む送信時刻付加データと、この送信時刻付加データに基づいて生成されたメッセージ認証符号もしくは電子署名とが、互いに異なる複数のデータ送信時刻のそれぞれに対応して、送信手段による無線送信の前に予め生成されている。
【００１３】
このため、通信チャンネルが空いているとチャンネル判定手段が判定した後に、現在時刻に最も近いデータ送信時刻を示す送信時刻情報を含む送信時刻付加データに対応したメッセージ認証符号もしくは電子署名を生成するという処理を行うことなく、通信チャンネルが空いているとチャンネル判定手段が判定した直後に、現在時刻に最も近いデータ送信時刻を示す送信時刻情報を含む送信時刻付加データと、この送信時刻付加データに対応したメッセージ認証符号もしくは電子署名とから構成される送信データを無線送信することができる。したがって、通信チャンネルが空いているとチャンネル判定手段が判定した後にメッセージ認証符号もしくは電子署名を生成する処理を省略することができる分、通信効率を向上させることができる。
【００１４】
また、請求項１に記載の無線通信装置において、当該無線通信装置が、搬送波感知多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）方式を用いて無線送信を行う場合には、請求項２に記載のように、生成手段がメッセージ認証符号もしくは電子署名を生成するのに要する時間として予め設定された固定時間である固定生成時間と、通信チャンネルが空いているとチャンネル判定手段が判定してから無線送信を開始するまでに待機する時間として予め設定された固定待機時間とを加算した時間を第１固定時間とし、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式におけるバックオフ時間の最小単位時間であるスロットタイムを第２固定時間として、データ送信時刻をｔｇ、現在時刻をｔ０、第１固定時間をＴ１、第２固定時間をＴ２、ｎを予め設定された整数値、ｉを０から（ｎ−１）までの整数値とすると、送信時刻決定手段は、データ送信時刻を、下式（１）により決定するようにするとよい。
【００１５】
ｔｇ  ＝  ｔ０  ＋  Ｔ１  ＋  ｉ×Ｔ２      ・・・（１）
なお、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式では、アクセス制御によって通信チャンネルが空いていると判断すると、その後、予め設定された一定時間ＤＩＦＳ（Distributed Inter Frame Space）と、ランダムに設定されるバックオフ時間とを加算した時間が経過した後に、データ送信を開始する。そしてバックオフ時間は、０からコンテンションウィンドウＣＷの範囲でランダムに生成される整数値ｒ（以下、乱数値ｒいう）と、一定時間であるスロットタイムとを乗じて算出される。
【００１６】
すなわち、請求項２に記載の無線通信装置では、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式においてデータを送信する時間間隔に対応して、複数のデータ送信時刻を決定する。このため、当該無線通信装置が実際にデータを無線送信した時刻と、送信手段が無線送信した送信データに含まれている送信時刻情報が示すデータ送信時刻との差とが非常に大きいという状況の発生を抑制することができる。さらに、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式におけるデータ送信間隔よりも短い時間間隔のデータ送信時刻に対応する送信時刻付加データとメッセージ認証符号もしくは電子署名とを多数生成するということがなく、当該無線通信装置の処理負荷を低減することができる。
【００１７】
また、請求項１に記載の無線通信装置において、当該無線通信装置が、搬送波感知多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）方式を用いて無線送信を行う場合には、請求項３に記載のように、生成手段がメッセージ認証符号もしくは電子署名を生成するのに要する時間として予め設定された固定時間である固定生成時間と、通信チャンネルが空いているとチャンネル判定手段が判定してから無線送信を開始するまでに待機する時間として予め設定された固定待機時間とを加算した時間を第１固定時間とし、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式におけるバックオフ時間の最小単位時間であるスロットタイムを第２固定時間とし、データ送信時刻をｔｇ、現在時刻をｔ０、第１固定時間をＴ１、第２固定時間をＴ２、ｎを予め設定された整数値、ｉを０から（ｎ−１）までの整数値、（Ｔ２×ｎ）より長くなるように予め設定された第３固定時間をＴ３、ｍを予め設定された整数値、ｊを０から（ｍ−１）までの整数値とすると、送信時刻決定手段は、データ送信時刻を、下式（２）により決定するようにしてもよい。
【００１８】
ｔｇ  ＝  ｔ０  ＋  Ｔ１  ＋  ｉ×Ｔ２  ＋  ｊ×Ｔ３    ・・・（２）
このように構成された無線通信装置では、下式（２）に基づいて、図１０に示すように、データ送信時刻を小さい順に以下のように決定する。
【００１９】
（ｔ０＋Ｔ１），（ｔ０＋Ｔ１＋Ｔ２），（ｔ０＋Ｔ１＋２×Ｔ２），（ｔ０＋Ｔ１＋３×Ｔ２），・・・，｛ｔ０＋Ｔ１＋（ｎ−１）×Ｔ２｝，（ｔ０＋Ｔ１＋Ｔ３），（ｔ０＋Ｔ１＋Ｔ３＋Ｔ２），（ｔ０＋Ｔ１＋Ｔ３＋２×Ｔ２），（ｔ０＋Ｔ１＋Ｔ３＋３×Ｔ２），・・・，｛ｔ０＋Ｔ１＋Ｔ３＋（ｎ−１）×Ｔ２｝，（ｔ０＋Ｔ１＋２×Ｔ３），（ｔ０＋Ｔ１＋２×Ｔ３＋Ｔ２），（ｔ０＋Ｔ１＋２×Ｔ３＋２×Ｔ２），（ｔ０＋Ｔ１＋２×Ｔ３＋３×Ｔ２），・・・。
【００２０】
このため、｛ｔ０＋Ｔ１＋（ｊ−１）×Ｔ３＋（ｎ−１）×Ｔ２｝と（ｔ０＋Ｔ１＋ｊ×Ｔ３）との差（例えば、｛ｔ０＋Ｔ１＋Ｔ３＋（ｎ−１）×Ｔ２｝と（ｔ０＋Ｔ１＋２×Ｔ３）との差）は、｛ｔ０＋Ｔ１＋（ｊ−１）×Ｔ３＋（ｎ−１）×Ｔ２｝と｛ｔ０＋Ｔ１＋（ｊ−１）×Ｔ３＋ｎ×Ｔ２｝との差（例えば、｛ｔ０＋Ｔ１＋Ｔ３＋（ｎ−１）×Ｔ２｝と（ｔ０＋Ｔ１＋ｎ×Ｔ２）との差）よりも大きくなる。
【００２１】
したがって、請求項３に記載の無線通信装置によれば、一定時間範囲にわたってデータ送信時刻を決定する場合に、式（１）に基づくデータ送信時刻の決定と比較して、データ送信時刻の数を少なくすることができる。このため、請求項２に記載の無線通信装置よりも、送信時刻付加データとメッセージ認証符号もしくは電子署名を生成する数が少なくなり、当該無線通信装置の処理負荷を低減することができる。
【００２２】
また、請求項３に記載の無線通信装置において、請求項４に記載のように、推定手段が、当該無線通信装置の周辺に存在する無線通信装置の数である周辺通信装置数を、当該無線通信装置のデータ受信状況に基づいて推定し、値設定手段が、推定手段により推定された周辺通信装置数に基づいて、周辺通信装置数との間で正の相関を有するようにｎおよびｍの少なくとも一方の値を設定する。
【００２３】
このように構成された無線通信装置によれば、周辺通信装置数が多くなるほど、ｎおよびｍの少なくとも一方の値が大きくなり、送信時刻決定手段が、より遅いデータ送信時刻を決定することができる。これにより、周辺通信装置数が多いために、送信時刻決定手段が決定したデータ送信時刻の中で最も遅い時刻が経過しても通信チャンネルが空かないという状況の発生を抑制することができる。
【００２４】
また、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の無線通信装置において、請求項５に記載のように、送信許容時間判断手段が、送信手段が送信データを無線送信するときの時刻と、送信データに含まれる送信時刻情報が示すデータ送信時刻との差が、予め設定された送信許容時間以上であるか否かを判断し、禁止再実行手段が、送信許容時間判断手段により送信許容時間以上であると判断された場合には、送信許容時間判断手段での判断に用いた送信データの送信手段による無線送信を禁止するとともに、送信時刻決定手段を再度実行させるようにするとよい。
【００２５】
すなわち、送信許容時間判断手段により送信許容時間以上であると判断された場合には、送信時刻決定手段により新たにデータ送信時刻が複数決定され、これに伴い、新たなデータ送信時刻が付加された送信データが生成される。これにより、当該無線通信装置が実際にデータを無線送信した時刻と、送信手段が無線送信した送信データに含まれている送信時刻情報が示すデータ送信時刻との差が、送信許容時間を越えて非常に大きくなってしまうことを抑えることができる。
【００２６】
また、請求項６に記載の無線通信システムは、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の無線通信装置で構成されることを特徴とする。
このように構成された無線通信システムによれば、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の無線通信装置と同様の効果を得ることができ、無線通信システムの同期タイミングを保護できる安全性の高い無線通信システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】無線通信システム１の構成及び動作の概要を示す説明図である。
【図２】通信装置２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…が実行する処理の概要を示す機能ブロック図である。
【図３】定期フレーム送信処理を示すフローチャートである。
【図４】ランダムフレーム送信処理を示すフローチャートである。
【図５】フレーム検証処理を示すフローチャートである。
【図６】従来と本発明とのフレーム送信タイミングの相違を説明するタイミングチャートである。
【図７】第２実施形態のランダムフレーム送信処理を示すフローチャートである。
【図８】パラメータ設定処理を示すフローチャートである。
【図９】送信可能時刻算出パラメータ表の構成を示す図である。
【図１０】データ送信時刻または送信可能時刻ｔｇの算出方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（第１実施形態）
以下に本発明の第１実施形態を図面とともに説明する。
図１は、無線通信システム１の構成及び動作の概要を示す説明図である。
【００２９】
本実施形態の無線通信システム１は、図１（ａ）に示すように、路上機として自動車の走行路付近に分散して設置される複数の通信装置２Ａと、自動車に搭載され、路上機や他の車両との間で無線通信を行う通信装置２Ｂ，２Ｃ，…とから構成されている。
【００３０】
通信装置２Ａは、交通情報等の各種情報を周囲の自動車に定期的に送信する定期送信機能を有し、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…は、自動車に搭載された制御装置からの送信要求を受けて、自車両の状態等を路上機や他の車両に送信するランダム送信機能（ＣＳＭＡ／ＣＡアクセス制御による送信機能）を有する。
【００３１】
そして、これら各通信装置２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…間の通信には、全て共通の通信チャンネルが使用され、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…がランダム送信する際には、搬送波感知多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）方式のアクセス制御によって通信チャンネルが空いているか否かを判断し、通信チャンネルが空いているときにデータ送信を開始する。
【００３２】
具体的には、上記アクセス制御によって通信チャンネルが空いていると判断すると、その後、予め設定された一定時間ＤＩＦＳ（Distributed Inter Frame Space）と、ランダムに設定されるバックオフ時間とを加算した時間が経過した後に、データ送信を開始する。なおバックオフ時間は、０からコンテンションウィンドウＣＷ（本実施形態では１５）の範囲でランダムに生成される整数値ｒ（以下、乱数値ｒいう）と、一定時間であるスロットタイムとを乗じて算出される。これにより、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…が同時にデータ送信を開始する状況の発生を抑制し、各通信装置２Ｂ，２Ｃ，…からの送信データが衝突する確率を低くすることができる。
【００３３】
また通信装置２Ａは、定期送信を行うが、この定期送信の周期は、予め決められており、通信装置２Ａには、定期送信一周期内のどの期間を定期送信に利用するかが割り当てられている。
【００３４】
そして通信装置２Ａは、その割り当てられた定期送信期間を、定期送信によって他の通信装置２Ｂ，２Ｃ，…に通知し、他の通信装置２Ｂ，２Ｃ，…は、その通知された定期送信期間中は、ランダム送信を禁止する。
【００３５】
つまり本実施形態では、定期送信機能を有する通信装置２Ａが、図１（ｂ）に示すように、送信時刻データと定期送信データとＭＡＣ（Message Authentication code）もしくは電子署名とから構成されるフレームを、周囲に定期送信する。なお、上記送信時刻データは、通信装置２Ａがフレームを送信する時刻を示す情報である。また上記定期送信データは、交通情報等の各種情報と、定期送信期間の開始タイミングと定期送信期間の長さ（期間長）を表す定期送信期間情報とから構成される。また上記ＭＡＣもしくは電子署名は、送信時刻データと定期送信データとから構成される送信メッセージを元データとして生成されたものである。
【００３６】
そして、ランダム送信機能を有する他の通信装置２Ｂ，２Ｃ，…は、通信装置２Ａが送信したフレームを受けると、そのフレームに含まれている定期送信期間情報に基づき、図１（ｃ）に示すように、通信装置２Ａの定期送信期間内にランダム送信を開始してしまうことのないよう自らのランダム送信禁止期間を設定し、そのランダム送信禁止期間以外の期間（ランダム送信期間）内に、ランダム送信を行う。
【００３７】
また図１（ａ）に示すように、通信装置２Ｂが、通信装置２Ａからの送信電波が届くエリア（図に斜線で示す領域）内に位置し、通信装置２Ｃがそのエリア外に位置する場合、通信装置２Ｃには通信装置２Ａから送信された定期送信データが届かず、通信装置２Ｃが通信装置２Ａの定期送信期間内にランダム送信を開始し、通信装置２Ｂ側では、通信装置２Ａ，２Ｃからの送信電波が同時に届き、それぞれの送信データを受信できなくなることが考えられる。
【００３８】
そこで本実施形態では、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…が定期送信データを受信したときには、その定期送信データを再送信することにより、通信装置２Ａから離れた他の通信装置に定期送信期間情報を通知するようにされている。
【００３９】
また通信装置２Ｂ，２Ｃ，…側で、定期送信期間情報に基づきランダム送信禁止期間を設定するには、通信装置２Ａ側で認識されている定期送信の周期と、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…側で認識されている定期送信の周期とを一致させる必要がある。
【００４０】
そこで本実施形態では、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…が定期送信期間情報を転送するときには、その送信時刻を自らの時計から読み出して、少なくとも送信時刻データと定期送信期間情報とから構成されるフレームを生成して送信する。そして、送信時刻データと定期送信期間情報を含むフレームを受信した通信装置２Ｂ，２Ｃ，…側では、受信したフレームの中の送信時刻と、自らの時計から読み出した受信時刻とを比較することで、時計の時刻を、定期送信期間情報を送信してきた通信装置２Ａ，２Ｂ，…側の時刻と同期させる。
【００４１】
つまり、例えば、図１（ａ）において、通信装置２Ａから送信された定期送信期間情報は通信装置２Ｂに届き、通信装置２Ｂは、その定期送信期間情報を通信装置２Ｃに転送することになるが、通信装置２Ｂ，２Ｃが定期送信期間情報を受信した際に、自らの時計の時刻を、定期送信期間情報を送信してきた通信装置２Ａ，２Ｂの時計と同期させることで、定期送信期間情報を受信した各通信装置２Ｂ，２Ｃ，…の時計が、全て、通信装置２Ａの時計と同一時刻となるように時刻同期させるのである。
【００４２】
この結果、各通信装置２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…は、自らの時計を用いて、定期送信の一周期を同タイミングで検知できるようになる。
図２（ａ）は、通信装置２Ａが実行する処理の概要を示す機能ブロック図である。
【００４３】
通信装置２Ａは、図２（ａ）に示すように、データ入力部１１、データ処理部１２、ＭＡＣ・電子署名処理部１３、及び送信部１４を備える。
これらのうちデータ入力部１１は、通信装置２Ａの外部に設置された情報局と有線または無線でデータ入力可能に構成されており、この情報局から、交通情報等の各種情報を示すデータを入力して、データ処理部１２に送信する。
【００４４】
またデータ処理部１２は、データ入力部１１から受信したデータに送信時刻データを付加して送信メッセージを生成し、生成した送信メッセージをＭＡＣ・電子署名処理部１３に送信するともに、ＭＡＣ・電子署名処理部１３から受信したＭＡＣもしくは電子署名を送信メッセージに付加してフレームを生成し、生成したフレームを送信部１４に送信する。なおデータ処理部１２は、内部クロックをカウントすることにより時刻を計時する時計（不図示）を備え、この時計を用いて、送信時刻データが示す送信時刻を決定する。
【００４５】
またＭＡＣ・電子署名処理部１３は、データ処理部１２から受信した送信メッセージを元データとしてＭＡＣもしくは電子署名を生成し、生成したＭＡＣもしくは電子署名をデータ処理部１２に送信する。
【００４６】
また送信部１４は、データ処理部１２からフレームを受信し、このフレームを無線で送信する。
なお通信装置２Ａは、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ及びこれらの構成を接続するバスラインなどからなる周知のマイクロコンピュータを中心に構成されており、ＲＯＭに記憶されたプログラムに基づいて、上記のデータ入力部１１、データ処理部１２、ＭＡＣ・電子署名処理部１３、及び送信部１４に相当する処理を実行する。
【００４７】
図２（ｂ）は、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…が実行する処理の概要を示す機能ブロック図である。
通信装置２Ｂ，２Ｃ，…は、図２（ｂ）に示すように、データ入出力部２１、データ処理部２２、ＭＡＣ・電子署名処理部２３、送受信部２４、同期処理部２５、及びデータ記憶部２６を備える。
【００４８】
これらのうちデータ入出力部２１は、自動車に搭載された制御装置から送信データを入力して、データ処理部２２に送信するとともに、データ処理部２２から制御装置への送信データ（制御データ）を受信した場合に、制御装置に制御データを送信する。
【００４９】
またデータ処理部２２は、データ入出力部２１からデータを受信した場合には、受信したデータにヘッダ等の付加情報を付加して送信メッセージを生成し、生成した送信メッセージをＭＡＣ・電子署名処理部２３に送信するともに、ＭＡＣ・電子署名処理部２３から受信したＭＡＣもしくは電子署名を送信メッセージに付加してフレームを生成し、生成したフレームを送受信部２４に送信する。
【００５０】
さらにデータ処理部２２は、送受信部２４からフレームと受信時刻を受信した場合には、受信フレームと検証命令からなる検証依頼メッセージをＭＡＣ・電子署名処理部２３に送信し、検証結果（受理もしくは棄却）を受信するとともに、データ処理部２２がＭＡＣ・電子署名処理部から検証結果として受理を受信した場合に、受信したフレームに含まれているメッセージをデータ記憶部２６に記憶する。さらに、データ処理部２２は、フレームに含まれている送信時刻と（送受信部２４がつけた）受信時刻の差分を算出し、算出した差分時間と共に時刻補正命令を同期処理部２５へ送信する。
【００５１】
さらにデータ処理部２２は、制御データを制御装置に送信する必要がある場合に、データ記憶部２６からメッセージを受信し、受信したメッセージより制御データを生成し、生成した制御データをデータ入出力部２１へ送信する。
【００５２】
またＭＡＣ・電子署名処理部２３は、データ処理部２２から受信した検証依頼メッセージの受信フレームのＭＡＣもしくは電子署名を検証し、検証結果（受理もしくは棄却）をデータ処理部２２に送信する。
【００５３】
また送受信部２４は、データ処理部２２からフレームを受信した場合には、このフレームを無線で送信するとともに、フレームを無線受信した場合には、このフレームをフレームの受信時刻とともにデータ処理部２２に送信する。
【００５４】
また同期処理部２５は、内部クロックをカウントすることにより時刻を計時する時計（不図示）を備えている。そして同期処理部２５は、データ処理部２２から差分時間と時刻補正命令を受信し、差分がゼロになるように自装置の時計（内部クロック）を補正する。
【００５５】
またデータ記憶部２６は、データ処理部２２がＭＡＣ・電子署名処理部から検証結果として受理を受信した場合に、受信したフレームに含まれているメッセージを記憶するとともに、記憶したメッセージをデータ処理部２２に送信する。
【００５６】
なお通信装置２Ｂ，２Ｃ，…は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ及びこれらの構成を接続するバスラインなどからなる周知のマイクロコンピュータを中心に構成されており、ＲＯＭに記憶されたプログラムに基づいて、上記のデータ入出力部２１、データ処理部２２、ＭＡＣ・電子署名処理部２３、送受信部２４、同期処理部２５、及びデータ記憶部２６に相当する処理を実行する。
【００５７】
このように構成された無線通信システム１において、通信装置２Ａは、定期送信期間内にフレームを送信する定期フレーム送信処理を実行する。また通信装置２Ｂ，２Ｃ，…は、ランダム送信期間内にフレームを送信するランダムフレーム送信処理と、受信したフレームを検証するフレーム検証処理を実行する。
【００５８】
まず、通信装置２Ａが実行する定期フレーム送信処理の手順を図３を用いて説明する。図３は定期フレーム送信処理を示すフローチャートである。この定期フレーム送信処理は、通信装置２ＡのＣＰＵが起動すると開始される処理である。
【００５９】
この定期フレーム送信処理が実行されると、通信装置２Ａは、まずＳ１０にて、通信装置２Ａの外部からの入力データを受信する。
【００６０】
入力データを受信した場合、Ｓ２０にて、送信順指示値ｉを１に設定し、Ｓ３０にて、現在時刻ｔ０を、データ処理部１２が備える上記時計から取得する。その後Ｓ４０にて、未来送信時刻ｔｉを取得する。この未来送信時刻ｔｉは、現在時刻ｔ０を基準として、ｉ番目にフレームを送信する時刻を示す。本実施形態において、通信装置２Ａでは、定期送信期間の開始から予め設定された固定時間ｔｆが経過した後に１回のみフレームを送信するように、１回の定期送信期間内における送信時刻が設定されている。すなわち、通信装置２Ａがフレーム送信する時刻は既に決定されている。そして、定期送信の周期をＴｐとすると、未来送信時刻ｔｉは下式（３）で表される。なお、ｉは１以上の整数である。
【００６１】
ｔｉ  ＝  ｔ１  ＋  Ｔｐ×（ｉ−１）          ・・・（３）
そしてＳ５０にて、未来送信時刻ｔｉと現在時刻ｔ０との差を送信猶予時間Δｔとして算出し、さらにＳ６０にて、Ｓ１０の処理で受信したデータと、未来送信時刻ｔｉを示す情報と、定期送信期間情報とから構成される送信メッセージを元データとしてＭＡＣもしくは電子署名を生成するのに要する時間（以下、第１ＭＡＣ・電子署名生成処理時間ｔｍ１という）を、上記元データのデータ長に基づいて算出する。
【００６２】
その後Ｓ７０にて、送信猶予時間Δｔが第１ＭＡＣ・電子署名生成処理時間ｔｍ１より長いか否かを判断する。ここで、送信猶予時間Δｔが第１ＭＡＣ・電子署名生成処理時間ｔｍ１より長くない場合には（Ｓ７０：ＮＯ）、Ｓ８０にて、送信順指示値ｉをインクリメント（１加算）して、Ｓ３０に移行し、上述の処理を繰り返す。
【００６３】
一方、送信猶予時間Δｔが第１ＭＡＣ・電子署名生成処理時間ｔｍ１より長い場合には（Ｓ７０：ＹＥＳ）、Ｓ９０にて、予測送信時刻ｔｓを未来送信時刻ｔｉに設定する。その後Ｓ１００にて、Ｓ１０の処理で受信したデータと、予測送信時刻ｔｓを示す予測送信時刻情報と、定期送信期間情報とから構成される送信メッセージを元データとしてＭＡＣもしくは電子署名を生成する。そしてＳ１１０にて、予測送信時刻情報と、Ｓ１０の処理で受信したデータと、定期送信期間情報と、Ｓ１００の処理で生成されたＭＡＣもしくは電子署名とから構成されるフレームを生成する。
【００６４】
その後Ｓ１２０にて、現在時刻が予測送信時刻ｔｓであるか否かを判断する。ここで、現在時刻が予測送信時刻ｔｓでない場合には（Ｓ１２０：ＮＯ）、Ｓ１２０の処理を繰り返し、現在時刻が予測送信時刻ｔｓとなるまで待機する。一方、現在時刻が予測送信時刻ｔｓである場合には（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、Ｓ１３０にて、Ｓ１１０の処理で生成されたフレームを無線送信して、データ受信待ち（Ｓ１０）に戻る。
【００６５】
次に、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…が実行するランダムフレーム送信処理の手順を図４を用いて説明する。図４はランダムフレーム送信処理を示すフローチャートである。このランダムフレーム送信処理は、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…のＣＰＵが起動すると開始される処理である。
【００６６】
このランダムフレーム送信処理が実行されると、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…は、まずＳ２１０にて、自動車に搭載された制御装置から送信データを受信する。
【００６７】
送信データを受信し（Ｓ２１０）たのち、Ｓ２２０にて、現在時刻ｔ０を、同期処理部２５が備える上記時計から取得する。そしてＳ２３０にて、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式のアクセス制御によってフレーム送信の機会を取得する可能性がある時刻ｔｇ（以下、送信可能時刻ｔｇという）を算出する。
【００６８】
この送信可能時刻ｔｇは、現在時刻ｔ０、第１固定時間Ｔ１（後述）、および第２固定時間Ｔ２（後述）を用いて下式（４）で表される。
ｔｇ  ＝  ｔ０  ＋  Ｔ１  ＋  ｉ×Ｔ２      ・・・（４）
式（４）中の第１固定時間Ｔ１は、下式（５）に示すように、制御装置から入力した送信データと、定期送信期間情報とから構成される送信メッセージを元データとしてＭＡＣもしくは電子署名を生成するのに要する時間（以下、第２ＭＡＣ・電子署名生成処理時間ｔｍ２という）と、ＤＩＦＳに相当する時間（以下、ＤＩＦＳ時間ｔｄという）とを加算した時間である。なお、第２ＭＡＣ・電子署名生成処理時間ｔｍ２およびＤＩＦＳ時間ｔｄは予め設定された固定値である。
【００６９】
Ｔ１  ＝  ｔｍ２  ＋  ｔｄ          ・・・（５）
そして、式（４）中の第２固定時間Ｔ２はスロットタイムである。また、式（４）中のｉは、０から（ＣＷ−１）の整数値である。なお上述のように、ＣＷはコンテンションウィンドウであり、本実施形態ではＣＷ＝１５である。したがってＳ２３０では、ＣＷ（＝１５）個の送信可能時刻ｔｇが算出される。
【００７０】
その後Ｓ２４０にて、送信可能時刻ｔｇを示すＣＷ個の送信可能時刻情報のそれぞれと、Ｓ２１０の処理で受信したデータとから構成される送信メッセージ（以下、送信可能時刻付加データという）を生成する。すなわち、各送信可能時刻ｔｇに応じてＣＷ個の送信可能時刻付加データが生成される。
【００７１】
そしてＳ２５０にて、ＣＷ個の送信可能時刻付加データを元データとしてＭＡＣもしくは電子署名を生成する。すなわち、各送信可能時刻ｔｇに応じてＣＷ個のＭＡＣもしくは電子署名が生成される。
【００７２】
さらにＳ２６０にて、ＣＷ個の送信可能時刻付加データのそれぞれについて、Ｓ２５０で生成されたＭＡＣもしくは電子署名を付加して、ＣＷ個のフレームを生成する。
その後Ｓ２７０にて、フレーム送信の機会を取得したか否かを判断する。ここで、フレーム送信の機会を取得していない場合には（Ｓ２７０：ＮＯ）、Ｓ２７０の処理を繰り返し、フレーム送信の機会を取得するまで待機する。一方、フレーム送信の機会を取得した場合には（Ｓ２７０：ＹＥＳ）、Ｓ２８０にて、現在時刻ｔ０を、同期処理部２５が備える上記時計から取得する。
【００７３】
そしてＳ２９０にて、Ｓ２６０の処理で生成されたＣＷ個のフレームの中から、Ｓ２８０で取得した現在時刻ｔ０との差が最も小さい送信可能時刻ｔｇが付加されたフレームを無線送信して、送信データ受信まち（Ｓ２１０）に戻る。
【００７４】
次に、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…が実行するフレーム検証処理の手順を図５を用いて説明する。図５はフレーム検証処理を示すフローチャートである。このフレーム検証処理は、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…のＣＰＵが起動すると開始される処理である。
【００７５】
このフレーム検証処理が実行されると、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…は、まずＳ４１０にて、通信装置２Ａからフレームを受信する。
【００７６】
一方、フレームを受信した場合には（Ｓ４１０：ＹＥＳ）、Ｓ４２０にて、Ｓ４１０の処理で受信したと判断されたフレームから、送信メッセージ（すなわち、図１（ｂ）に示す送信時刻データと定期送信データ）とＭＡＣもしくは電子署名を抽出する。さらにＳ４３０にて、受信メッセージのＭＡＣもしくは電子署名を検証する。
【００７７】
そしてＳ４４０にて、Ｓ４３０の検証が受理されたか否かで処理を分ける。Ｓ４３０の検証を棄却した場合（Ｓ４４０：ＮＯ）、Ｓ４５０にて、Ｓ４１０の処理で受信したフレームを廃棄して、フレーム受信待ち（Ｓ４１０）に戻る。
【００７８】
一方、Ｓ４３０の検証を受理した場合（Ｓ４４０：ＹＥＳ）、Ｓ４６０にて、受信したフレームに含まれているメッセージの受信処理（メッセージをデータ入出力部１１から出力する）を行い、さらにＳ４７０にて、Ｓ４２０の処理で抽出された送信時刻データが示す時刻に、同期処理部２５が備える時計を同期させ、フレーム受信待ち（Ｓ４１０）に戻る．ここで、Ｓ４６０とＳ４７０の処理の順序は逆でもよい。
【００７９】
このように構成された無線通信システム１の通信装置２Ａでは、まず、フレームを無線送信する予測送信時刻ｔｓを決定し（Ｓ３０〜Ｓ９０）、入力データと予測送信時刻情報と定期送信期間情報とから構成される送信メッセージに基づいて、メッセージ認証符号（ＭＡＣ）もしくは電子署名を生成する（Ｓ１００）。そして、予測送信時刻ｔｓになると（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、送信メッセージとメッセージ認証符号（ＭＡＣ）もしくは電子署名とから構成されるフレームを無線送信する（Ｓ１３０）。
【００８０】
このように構成された通信装置２Ａでは、フレームを送信する時刻を予め決定してから、予測送信時刻情報が付加されたデータ（送信メッセージ）に基づいて、メッセージ認証符号（ＭＡＣ）もしくは電子署名を生成し、その後に、予測送信時刻ｔｓになると、メッセージ認証符号（ＭＡＣ）もしくは電子署名と送信メッセージとから構成されるフレームを無線送信する。このため、通信装置２Ａが実際にフレームを無線送信した時刻と、送信したフレームに含まれている予測送信時刻情報が示す予測送信時刻ｔｓとを一致させることができる。
【００８１】
したがって、通信装置２Ａから送信されたデータを受信した通信装置２Ｂ，２Ｃ，…は、自身の時計の時刻を、受信したデータ内の予測送信時刻情報が示す時刻に同期させることにより、通信装置２Ａとの間での同期精度を向上させることができる。
【００８２】
また、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…では、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式のアクセス制御によってフレーム送信の機会を取得する可能性がある時刻ｔｇ（送信可能時刻ｔｇ）を複数算出する（Ｓ２３０）とともに、複数の送信可能時刻ｔｇのそれぞれについて、送信可能時刻ｔｇを示す送信可能時刻情報と、送信可能時刻ｔｇと異なるデータとから構成される送信可能時刻付加データに基づいて、ＭＡＣもしくは電子署名を生成する（Ｓ２５０）。そして、フレーム送信の機会を取得したか否かを判断し（Ｓ２７０）、フレーム送信の機会を取得したと判断した場合に（Ｓ２７０：ＹＥＳ）、現在時刻ｔ０との差が最も小さい送信可能時刻ｔｇが付加されたフレームを無線送信する（Ｓ２９０）。
【００８３】
このように構成された通信装置２Ｂ，２Ｃ，…では、送信可能時刻ｔｇを予め決定してから、送信可能時刻ｔｇが付加されたデータ（送信可能時刻付加データ）に基づいて、ＭＡＣもしくは電子署名を生成し、その後に、通信チャンネルが空いているときに、現在時刻に最も近い送信可能時刻ｔｇを示す送信可能時刻情報が含まれたフレームを送信する。
【００８４】
このため、送信可能時刻付加データに含まれている送信可能時刻情報が示す送信可能時刻ｔｇを、ＭＡＣもしくは電子署名の生成に要する時間と、通信チャンネルの使用状況とを考慮して予め決定しておくことで、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…が実際にフレームを無線送信した時刻と、無線送信したフレームに含まれている送信可能時刻情報が示す送信可能時刻ｔｇとの差を最小限に抑えることができる。
【００８５】
したがって、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…から送信されたデータを受信した通信装置は、自身の時計の時刻を、受信したフレーム内の送信可能時刻情報が示す送信可能時刻ｔｇに同期させることにより、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…との間での同期精度を向上させることができる。
【００８６】
また、送信可能時刻情報を含む送信可能時刻付加データと、この送信可能時刻付加データに基づいて生成されたＭＡＣもしくは電子署名とが、互いに異なる複数の送信可能時刻ｔｇのそれぞれに対応して、フレームの無線送信の前に予め生成されている。
【００８７】
このため、フレーム送信の機会を取得したと判断した後に、現在時刻に最も近い送信可能時刻ｔｇを示す送信可能時刻情報を含む送信可能時刻付加データに対応したＭＡＣもしくは電子署名を生成するという処理を行うことなく、フレーム送信の機会を取得したと判断した直後に、現在時刻に最も近い送信可能時刻ｔｇを示す送信可能時刻情報を含む送信可能時刻付加データと、この送信可能時刻付加データに対応したＭＡＣもしくは電子署名とから構成されるフレームを無線送信することができる。
【００８８】
例えば図６に示すように、従来方式の通信装置Ｃ１１では、車両Ｖ１１に搭載された制御装置Ｅ１１が、車両Ｖ１１に搭載された通信装置Ｃ１１に対して送信データＤ１１を出力すると（時刻ｔ１１を参照）、ＭＡＣもしくは電子署名を生成した後に（生成時間Ｔ１１を参照）、フレーム送信を行うとする（時刻ｔ１２を参照）。そして、制御装置Ｅ１１が通信装置Ｃ１１に対して送信データＤ１２を出力したときに、車両Ｖ１１の周辺に位置する車両Ｖ１２に搭載された通信装置Ｃ１２がフレーム送信中であった場合に（時刻ｔ１３を参照）、通信装置Ｃ１１は、通信装置Ｃ１２によるフレーム送信の終了から（時刻ｔ１４を参照）、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式のアクセス制御に基づいた待機時間Ｔ１２が経過した後に（時刻ｔ１５を参照）、ＭＡＣもしくは電子署名を生成して（生成時間Ｔ１３を参照）、フレーム送信を行う（時刻ｔ１６を参照）。
【００８９】
一方、本実施形態の方式を適用した通信装置Ｃ１３では、車両Ｖ１３に搭載された制御装置Ｅ１３が、車両Ｖ１３に搭載された通信装置Ｃ１３に対して送信データＤ１３を出力したときに、車両Ｖ１１の周辺に位置する車両Ｖ１２に搭載された通信装置Ｃ１２がフレーム送信中であった場合に（時刻ｔ１３を参照）、送信データＤ１３の入力直後にＭＡＣもしくは電子署名を生成し（生成時間Ｔ１４を参照）、通信装置Ｃ１２によるフレーム送信の終了から（時刻ｔ１４を参照）、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式のアクセス制御に基づいた待機時間Ｔ１２が経過した後に、フレーム送信を行う（時刻ｔ１５を参照）。
【００９０】
したがって、フレーム送信の機会を取得したと判断した後にＭＡＣもしくは電子署名を生成する処理を省略することができる分、通信効率を向上させることができる。
また、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…は、式（４）により送信可能時刻ｔｇを算出する。すなわち、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式においてデータを送信する時間間隔に対応して、複数の送信可能時刻ｔｇを決定する。このため、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…が実際にデータを無線送信した時刻と、無線送信した送信フレームに含まれている送信可能時刻情報が示す送信可能時刻ｔｇとの差とが非常に大きいという状況の発生を抑制することができる。さらに、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式におけるデータ送信間隔よりも短い時間間隔の送信可能時刻に対応する送信可能時刻付加データとＭＡＣもしくは電子署名とを多数生成するということがなく、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…の処理負荷を低減することができる。
【００９１】
以上説明した実施形態において、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…は本発明における無線通信装置、Ｓ２３０の処理は本発明における送信時刻決定手段、Ｓ２５０の処理は本発明における生成手段、Ｓ２７０の処理は本発明におけるチャンネル判定手段、Ｓ２９０の処理は本発明における送信手段である。
【００９２】
また、送信可能時刻ｔｇは本発明におけるデータ送信時刻、送信可能時刻情報は本発明における送信時刻情報、送信可能時刻付加データは本発明における送信時刻付加データ、第２ＭＡＣ・電子署名生成処理時間ｔｍ２は本発明における固定生成時間、ＤＩＦＳ時間ｔｄは本発明における固定待機時間である。
【００９３】
（第２実施形態）
以下に本発明の第２実施形態を図面とともに説明する。なお、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【００９４】
第２実施形態における無線通信システム１は、ランダムフレーム送信処理が変更された点と、送信可能時刻ｔｇを算出するためのパラメータを設定するパラメータ設定処理を通信装置２Ｂ，２Ｃ，…が実行する点以外は第１実施形態と同じである。
【００９５】
次に、第２実施形態のランダムフレーム送信処理の手順を図７を用いて説明する。図７は第２実施形態のランダムフレーム送信処理を示すフローチャートである。このランダムフレーム送信処理は、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…のＣＰＵが起動している間に繰り返し実行される処理である。
【００９６】
このランダムフレーム送信処理が実行されると、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…は、まずＳ５１０にて、自動車に搭載された制御装置から送信データを受信する（Ｓ５１０）。
【００９７】
送信データを受信したのち、Ｓ５２０にて、現在時刻ｔ０を、同期処理部２５が備える上記時計から取得する。そしてＳ５３０にて、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式のアクセス制御によってフレーム送信の機会を取得する可能性がある時刻ｔｇ（以下、送信可能時刻ｔｇという）を算出する。
【００９８】
この送信可能時刻ｔｇは、現在時刻ｔ０、第１固定時間Ｔ１（後述）、第２固定時間Ｔ２（後述）、および第３固定時間Ｔ３（後述）を用いて下式（６）で表される。
ｔｇ  ＝  ｔ０  ＋  Ｔ１  ＋  ｉ×Ｔ２  ＋  ｊ×Ｔ３    ・・・（６）
式（６）中の第１固定時間Ｔ１は、制御装置から入力した送信データと、定期送信期間情報とから構成される送信メッセージを元データとしてＭＡＣもしくは電子署名を生成するのに要する時間と、ＤＩＦＳに相当する時間とを加算した時間である。なお、第１固定時間Ｔ１は、パラメータ設定処理（後述）で設定される値である。
【００９９】
また、式（６）中の第２固定時間Ｔ２はスロットタイムである。また、式（６）中のｉは、０から（ｎ−１）の整数値である。なお、第２固定時間Ｔ２および整数値ｎは、パラメータ設定処理（後述）で設定される値である。
【０１００】
また、式（６）中の第３固定時間Ｔ３は、（Ｔ２×ｎ）より長くなるように予め設定された値である。さらに式（６）中のｊは、０から（ｍ−１）の整数値である。なお、第３固定時間Ｔ３および整数値ｍは、パラメータ設定処理（後述）で設定される値である。
【０１０１】
したがってＳ５３０では、ｎ×ｍ個の送信可能時刻ｔｇが算出される。
その後Ｓ５４０にて、送信可能時刻ｔｇを示すｎ×ｍ個の送信可能時刻情報のそれぞれと、Ｓ５１０の処理で入力したと判断されたデータとから構成される送信メッセージ（以下、送信可能時刻付加データという）を生成する。すなわち、各送信可能時刻ｔｇに応じてｎ×ｍ個の送信可能時刻付加データが生成される。
【０１０２】
そしてＳ５５０にて、ｎ×ｍ個の送信可能時刻付加データを元データとしてＭＡＣもしくは電子署名を生成する。すなわち、各送信可能時刻ｔｇに応じてｎ×ｍ個のＭＡＣもしくは電子署名が生成される。
【０１０３】
さらにＳ５６０にて、ｎ×ｍ個の送信可能時刻付加データのそれぞれについて、Ｓ５５０で生成されたＭＡＣもしくは電子署名を付加して、ｎ×ｍ個のフレームを生成する。
その後Ｓ５７０にて、フレーム送信の機会を取得したか否かを判断する。ここで、フレーム送信の機会を取得していない場合には（Ｓ５７０：ＮＯ）、Ｓ５７０の処理を繰り返し、フレーム送信の機会を取得するまで待機する。一方、フレーム送信の機会を取得した場合には（Ｓ５７０：ＹＥＳ）、Ｓ５８０にて、現在時刻ｔ０を、同期処理部２５が備える上記時計から取得する。
【０１０４】
そしてＳ５９０にて、Ｓ５６０の処理で生成されたｎ×ｍ個のフレームの中から、Ｓ５８０で取得した現在時刻ｔ０との差が最も小さい送信可能時刻ｔｇと、現在時刻ｔ０との差、すなわち、ｎ×ｍ個の送信可能時刻ｔｇと現在時刻ｔ０との差の絶対値の最小値（以下、送信時刻差最小値という）が、予め設定された送信許容判定値未満であるか否かを判断する。
【０１０５】
ここで、送信時刻差最小値が送信許容判定値以上である場合には（Ｓ５９０：ＮＯ）、Ｓ５２０に移行して、上述の処理を繰り返す。一方、送信時刻差最小値が送信許容判定値未満である場合には（Ｓ５９０：ＹＥＳ）、Ｓ６００にて、Ｓ５６０の処理で生成されたｎ×ｍ個のフレームの中から、Ｓ５８０で取得した現在時刻ｔ０との差が最も小さい送信可能時刻ｔｇが付加されたフレームを無線送信して、送信しなかった（ｎ×ｍ−１）個のフレームを破棄し、送信データの受信待ち（Ｓ５１０）に戻る。
【０１０６】
次に、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…が実行するパラメータ設定処理の手順を図８と図９を用いて説明する。図８はパラメータ設定処理を示すフローチャートである。図９は、送信可能時刻算出パラメータ表の構成を示す図である。このパラメータ設定処理は、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…のＣＰＵが起動している間に繰り返し実行される処理である。
【０１０７】
このパラメータ設定処理が実行されると、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…は、まずＳ８１０にて、送受信部２４で無線受信した単位時間当たりの受信フレーム数に基づいて、周辺に存在する通信装置の数（以下、周辺通信装置数という）を推定する。例えば、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…のそれぞれが通常、単位時間（例えば１秒間）当たりに１０個程度のフレームを送信する場合において、送受信部２４で無線受信した単位時間当たりの受信フレーム数が１００のときには、周辺通信装置数が１０であると推定する。
【０１０８】
そしてＳ８２０にて、送信可能時刻算出パラメータ表において、Ｓ８１０で推定された周辺通信装置数（以下、推定周辺通信装置数という）に対応する行の採用フラグが１に設定されているか否かを判断する。送信可能時刻算出パラメータ表は、データ記憶部２６に予め記憶されており、複数の周辺通信装置数の範囲と、周辺通信装置数の範囲のそれぞれに対応する第１固定時間Ｔ１、第２固定時間Ｔ２、第３固定時間Ｔ３、整数値ｎ、整数値ｍ、および採用フラグの組合せとから形成されている（図９を参照）。なお、第１固定時間Ｔ１、第２固定時間Ｔ２、第３固定時間Ｔ３、整数値ｎ、整数値ｍは固定値である。また採用フラグは、その値を０または１に書き換えることが可能である。
【０１０９】
ここで、推定周辺通信装置数に対応する行の採用フラグが１に設定されている場合には（Ｓ８２０：ＹＥＳ）、Ｓ８５０に移行する。一方、推定周辺通信装置数に対応する行の採用フラグが０に設定されている場合には（Ｓ８２０：ＮＯ）、Ｓ８３０にて、第１固定時間Ｔ１、第２固定時間Ｔ２、第３固定時間Ｔ３、整数値ｎ、および整数値ｍを、送信可能時刻算出パラメータ表における推定周辺通信装置数に対応する行の値に設定する。
【０１１０】
その後Ｓ８４０にて、送信可能時刻算出パラメータ表において、推定周辺通信装置数に対応する行の採用フラグを１に設定するとともに、その他の行の採用フラグを０に設定して、Ｓ８５０に移行する。
そしてＳ８５０に移行すると、予め設定された送信可能時刻算出パラメータ変更インターバルΔＴ（例えば１秒間）だけ待ち、その後Ｓ８１０に戻る。
【０１１１】
このように構成された通信装置２Ｂ，２Ｃ，…は、式（６）により送信可能時刻ｔｇを算出する。すなわち、図１０に示すように、データ送信時刻を小さい順に以下のように決定する。
（ｔ０＋Ｔ１），（ｔ０＋Ｔ１＋Ｔ２），（ｔ０＋Ｔ１＋２×Ｔ２），（ｔ０＋Ｔ１＋３×Ｔ２），・・・，｛ｔ０＋Ｔ１＋（ｎ−１）×Ｔ２｝，（ｔ０＋Ｔ１＋Ｔ３），（ｔ０＋Ｔ１＋Ｔ３＋Ｔ２），（ｔ０＋Ｔ１＋Ｔ３＋２×Ｔ２），（ｔ０＋Ｔ１＋Ｔ３＋３×Ｔ２），・・・，｛ｔ０＋Ｔ１＋Ｔ３＋（ｎ−１）×Ｔ２｝，（ｔ０＋Ｔ１＋２×Ｔ３），（ｔ０＋Ｔ１＋２×Ｔ３＋Ｔ２），（ｔ０＋Ｔ１＋２×Ｔ３＋２×Ｔ２），（ｔ０＋Ｔ１＋２×Ｔ３＋３×Ｔ２），・・・。
【０１１２】
そして、第３固定時間Ｔ３は、（Ｔ２×ｎ）より長くなるように設定されているため、｛ｔ０＋Ｔ１＋（ｊ−１）×Ｔ３＋（ｎ−１）×Ｔ２｝と（ｔ０＋Ｔ１＋ｊ×Ｔ３）との差（例えば、｛ｔ０＋Ｔ１＋Ｔ３＋（ｎ−１）×Ｔ２｝と（ｔ０＋Ｔ１＋２×Ｔ３）との差）は、｛ｔ０＋Ｔ１＋（ｊ−１）×Ｔ３＋（ｎ−１）×Ｔ２｝と｛ｔ０＋Ｔ１＋（ｊ−１）×Ｔ３＋ｎ×Ｔ２｝との差（例えば、｛ｔ０＋Ｔ１＋Ｔ３＋（ｎ−１）×Ｔ２｝と（ｔ０＋Ｔ１＋ｎ×Ｔ２）との差）よりも大きくなる。
【０１１３】
したがって、一定時間範囲にわたってデータ送信時刻を決定する場合に、式（４）に基づくデータ送信時刻の決定と比較して、データ送信時刻の数を少なくすることができる。このため、第１実施形態に記載の無線通信装置２Ｂ，２Ｃ，…よりも、送信可能時刻付加データとＭＡＣもしくは電子署名を生成する数が少なくなり、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…の処理負荷を低減することができる。
【０１１４】
また、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…の周辺に存在する無線通信装置の数（周辺通信装置数）を、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…のデータ受信状況に基づいて推定し（Ｓ８１０）、推定された周辺通信装置数（推定周辺通信装置数）に基づいて、周辺通信装置数との間で正の相関を有するようにｍの値を設定する。なお、本実施形態では、推定周辺通信装置数が１０未満の場合にはｍ＝０、推定周辺通信装置数が１０以上２０未満の場合にはｍ＝２となるように設定する。
【０１１５】
これにより、周辺通信装置数が多くなるほど、より遅い送信可能時刻ｔｇを算出することができる。これにより、周辺通信装置数が多いために、算出した送信可能時刻ｔｇの中で最も遅い時刻が経過しても通信チャンネルが空かないという状況の発生を抑制し、通信装置による無駄な計算を削減することができる。
【０１１６】
また、現在時刻ｔ０との差が最も小さい送信可能時刻ｔｇと現在時刻ｔ０との差が、予め設定された送信許容判定値以上であるか否かを判断し（Ｓ５９０）、送信許容判定値以上であると判断された場合には（Ｓ５９０：ＮＯ）、この判断に用いたフレームの無線送信を禁止するとともに、Ｓ５２０，Ｓ５３０の処理を再度実行させる。すなわち、Ｓ５９０の処理で送信許容値以上であると判断された場合には、Ｓ５３０の処理で新たに送信可能時刻ｔｇが複数算出され、これに伴い、新たな送信可能時刻ｔｇが付加されたフレームが生成される。
【０１１７】
これにより、通信装置２Ｂ，２Ｃ，…が実際にフレームを無線送信した時刻と、無線送信した送信フレームに含まれている送信可能時刻情報が示す送信可能時刻ｔｇとの差が、送信許容判定値を越えて非常に大きくなってしまうことを抑えることができる。つまり、通信装置間の時刻同期精度の劣化を抑えることができる。また、同期精度を劣化させうるフレームの送信を抑制することで、無線通信帯域を有効利用できる。
【０１１８】
以上説明した実施形態において、Ｓ８１０の処理は本発明における推定手段、Ｓ８３０の処理は本発明における値設定手段、Ｓ５９０の処理は本発明における送信許容時間判断手段、Ｓ５９０の判断がＮＯの場合の分岐は本発明における禁止再実行手段、送信許容判定値は本発明における送信許容時間である。
【０１１９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
例えば上記実施形態では、一定周期毎に繰り返される定期送信期間外にデータを無線送信する装置に本発明を適用したものを示したが、これに限定されるものではなく、送信時刻を含むデータを無線送信する無線通信装置であればよい。
【０１２０】
また上記実施形態では、周辺通信装置数との間で正の相関を有するようにｍの値を設定するものを示したが、周辺通信装置数との間で正の相関を有するようにｎの値を設定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１２１】
１…無線通信システム、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…通信装置、１１…データ入力部、１２…データ処理部、１３…ＭＡＣ・電子署名処理部、１４…送信部、２１…データ入出力部、２２…データ処理部、２３…ＭＡＣ・電子署名処理部、２４…送受信部、２５…同期処理部、２６…データ記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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６】
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