(57)【要約】【課題】スペクトラムセンシングの間隔を適切に決定する。【解決手段】コヒーレンス距離またはコヒーレンス時間を、場所のカテゴリごとに記憶し、車両が存在する場所のカテゴリを取得し、センシングの間隔を、取得されたカテゴリに対応するコヒーレンス距離以上走行した後またはカテゴリに対応するコヒーレンス時間以上経過した後とする。ここで場所のカテゴリの取得は、位置情報取得手段と地図情報に基づいて行っても良いし、カメラによって撮影された画像を画像処理することによって行っても良い。また、プライマリーユーザから無線信号を受信している場合は、この信号からチャネル伝達関数を算出して、それに基づいてコヒーレンス時間やコヒーレンス距離を算出しても良い。また、受信信号に基づいて算出したコヒーレンス時間やコヒーレンス距離を後からの利用のために、現在の場所のカテゴリと関連づけて記憶しておくことも好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載無線通信装置が行うスペクトラムセンシング方法であって、
スペクトラムセンシングの結果が非相関になる距離であるコヒーレンス距離またはスペクトラムセンシングの結果が非相関になる時間であるコヒーレンス時間を、場所のカテゴリごとに記憶するコヒーレンス記憶ステップと、
車両が存在する場所のカテゴリを取得する地理カテゴリ取得ステップと、
スペクトラムセンシングを繰り返し行うセンシングステップと、
を含み、
前記センシングステップにおいて、スペクトラムセンシングを行ってから次のスペクトラムセンシングを行う間隔を、前記地理カテゴリ取得ステップにおいて取得されたカテゴリに対応するコヒーレンス距離以上走行した後または前記カテゴリに対応するコヒーレンス時間以上経過した後とする、
スペクトラムセンシング方法。
【請求項２】
前記地理カテゴリ取得ステップにおいて、
車両の位置情報を取得し、
位置ごとのカテゴリが格納された地図情報記憶部を参照して、カテゴリを取得する
請求項１に記載のスペクトラムセンシング方法。
【請求項３】
前記地理カテゴリ取得ステップにおいて、
車両外の画像を撮影し、
撮影された画像を解析してカテゴリを取得する、
請求項１または２に記載のスペクトラムセンシング方法。
【請求項４】
前記センシングステップは、所定の距離走行するごとまたは所定の時間経過するごとに、周波数が空いているか否かの判定を行う判定ステップを含み、当該所定の距離を走行する間または前記所定の時間が経過する間に繰り返し行った複数のスペクトラムセンシング結果に基づいて、前記判定を行う、
請求項１〜３のいずれかに記載のスペクトラムセンシング方法。
【請求項５】
前記センシングステップでは、プライマリーユーザからの無線信号を受信した場合に、当該無線信号に基づいてコヒーレンス距離またはコヒーレンス時間を求め、スペクトラムセンシングを行う間隔を、求められたコヒーレンス距離以上走行した後またはコヒーレンス時間以上経過した後とする、
請求項１〜４のいずれかに記載のスペクトラムセンシング方法。
【請求項６】
前記プライマリーユーザからの無線信号に基づいて求められたコヒーレンス距離またはコヒーレンス時間を、前記地理カテゴリ取得ステップにおいて取得される現在の場所のカテゴリと関連づけて記憶する、
請求項５に記載のスペクトラムセンシング方法。
【請求項７】
スペクトラムセンシングを行う車載無線通信装置であって、
スペクトラムセンシングの結果が非相関になる距離であるコヒーレンス距離またはスペクトラムセンシングの結果が非相関になる時間であるコヒーレンス時間を、場所のカテゴリごとに記憶するコヒーレンス記憶手段と、
車両が存在する場所のカテゴリを取得する地理カテゴリ取得手段と、
スペクトラムセンシングを繰り返し行うセンシング手段と、
を備え、
前記センシング手段は、スペクトラムセンシングを行ってから次のスペクトラムセンシ
ングを行う間隔を、前記地理カテゴリ取得手段によって取得されたカテゴリに対応するコヒーレンス距離以上走行した後または前記カテゴリに対応するコヒーレンス時間以上経過した後とする、
車載無線通信装置。
【請求項８】
前記地理カテゴリ取得手段は、
位置情報を取得する位置情報取得手段と、
位置ごとのカテゴリが格納された地図情報記憶手段と、
から構成される、請求項７に記載の車載無線通信装置。
【請求項９】
前記地理カテゴリ取得手段は、
車両外の画像を撮影する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮影された画像を解析してカテゴリを取得する画像処理手段と、
から構成される、請求項７または８に記載の車載無線通信装置。
【請求項１０】
前記センシング手段は、所定の距離走行するごとまたは所定の時間経過するごとに、周波数が空いているか否かの判定を行うものであり、当該所定の距離を走行する間または前記所定の時間が経過する間に繰り返し行った複数のスペクトラムセンシング結果に基づいて、前記判定を行う、
請求項７〜９のいずれかに記載の車載無線通信装置。
【請求項１１】
前記センシング手段は、プライマリーユーザからの無線信号を受信した場合に、当該無線信号に基づいてコヒーレンス距離またはコヒーレンス時間を求め、スペクトラムセンシングを行う間隔を、求められたコヒーレンス距離以上走行した後またはコヒーレンス時間以上経過した後とする、
請求項７〜１０のいずれかに記載の車載無線通信装置。
【請求項１２】
前記プライマリーユーザからの無線信号に基づいて求められたコヒーレンス距離またはコヒーレンス時間を、前記地理カテゴリ取得手段から取得される現在の場所のカテゴリと関連づけて前記コヒーレンス記憶手段に記憶する、
請求項１１に記載の車載無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スペクトラムセンシングに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両間通信を活用したアプリケーションの研究開発が大いに進められている。車両間通信により種々の連携を行うＩＴＳ（Intelligent Transport Systems）アプリケーション
が実現できるため、車両間通信の役割が今後益々重要になると予想される。しかしながら、車両間通信に割り当てられた周波数資源は十分とはいえず、ＩＴＳアプリケーションを実用化させるだけの十分な通信帯域が無いことが問題視されている。
【０００３】
この解決策として、コグニティブ無線を利用することが検討されている。コグニティブ無線は、周囲の電波環境を認識・認知して、無線通信に利用する周波数や無線方式などを無線通信装置が適応的に変更することで周波数の利用効率を向上させる技術である。車両間通信では、利用されていない空き周波数で通信を行うスペクトラム検知コグニティブ無線を用いることが考えられている。特に免許者（プライマリーユーザ）に割り当てられているが実際には使用されていない周波数を、無免許者（セカンダリーユーザ）が使用する形態が考えられる。このような周波数は、２次的に使用可能な周波数、あるいはホワイトスペースなどと称される。
【０００４】
ＩＥＥＥ  ８０２．２２標準(非特許文献１）では、テレビ周波数帯のホワイトスペー
スを用いて通信を行う規格が策定されている。この中でホワイトスペースを検出するための方式として、地理情報データベースを用いる方法と、実際にスペクトラムセンシングを行う方式が採用されている。ＩＥＥＥ  ８０２．２２標準では、ノードが固定されていることを前提としている。したがって、ここで規定されたセンシング手法を移動ノードにそのまま適用した場合には、センシングの頻度が不十分となり、プライマリーユーザを適切に保護することができない。
【０００５】
移動環境におけるスペクトラムセンシングを扱った先行技術文献として、非特許文献２，３が挙げられる。これらの文献では、複数の測定が十分に非相関であれば、空間的あるいは時間的なダイバーシティ効果が得られセンシングの精度を上げられることが示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Cognitive Wireless RAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specification: Policies and Procedures for Operation in the TV Bands, NJ, IEEE, 2011.
【非特許文献２】Alexander W. Min and Kang G. Shin, "Impact of mobility on spectrum sensing in cognitive radio networks", In Proceedings of the 2009 ACM workshop on Cognitive Radio networks (CoRoNet '09), ACM, 2009.
【非特許文献３】Shellhammer S., "The theoretical performance of ATSC spectrum sensing", IEEE DySpan 2011.
【非特許文献４】M. Gudmundson, "Correlation Model for Shadow Fading in Mobile Radio System", Electronics Letters, vol. 27, pp. 2145-2146, Nov. 1991.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献２，３に示されるように、センシング結果に相関がないような複数の測定を行うことで、センシングの精度を向上させられると共に、センシングの回数を適正なものとすることができる。しかしながら、非特許文献２，３においては、どのようにして相関のない複数の測定が実現できるかについては示していない。
【０００８】
そこで、本発明は、移動環境においてスペクトラムセンシングのセンシング間隔を適切に決定して精度および効率の良いスペクトラムセンシングを実現す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】
【０００９】
本発明は、車載無線通信装置が行うスペクトラムセンシング方法であって、スペクトラムセンシングの結果が非相関になる距離であるコヒーレンス距離またはスペクトラムセンシングの結果が非相関になる時間であるコヒーレンス時間を、場所のカテゴリごとに記憶するコヒーレンス記憶ステップと、車両が存在する場所のカテゴリを取得する地理カテゴリ取得ステップと、スペクトラムセンシングを繰り返し行うセンシングステップと、を含み、前記センシングステップにおいて、スペクトラムセンシングを行ってから次のスペクトラムセンシングを行う間隔を、前記地理カテゴリ取得ステップにおいて取得されたカテゴリに対応するコヒーレンス距離以上走行した後または前記カテゴリに対応するコヒーレンス時間以上経過した後とする。
【００１０】
コヒーレンス距離は、複数のスペクトラムセンシングを行う際に、その距離間隔だけ離れた位置で測定を行えば測定の結果に相関がないことが期待される距離である。また、コヒーレンス時間は、複数のスペクトラムセンシングを行う際に、その時間間隔だけ離れたタイミングで測定を行えば測定の結果に相関がないことが期待される時間である。本発明においては、このようなコヒーレンス距離あるいはコヒーレンス時間を場所のカテゴリごとに記憶する。カテゴリ分けはどのように行っても構わないが、１つのカテゴリ内ではコヒーレンス距離あるいはコヒーレンス時間がほぼ同じになるような分類を用いることが好ましい。
【００１１】
スペクトラムセンシングを繰り返し行うセンシングステップにおいて、センシングの間隔を、現在の位置のカテゴリに応じたコヒーレンス距離あるいはコヒーレンス時間により決定している。これにより、１つの車載無線通信装置におけるスペクトラムセンシングであっても、ダイバーシティ効果を得ることができ、センシングの精度が向上する。また、不必要に多くの回数センシングを行うことも避けられるので、効率的である。さらに、カテゴリごとのコヒーレンス距離あるいはコヒーレンス時間を記憶しているので、スペクトラムセンシングを行う際に通信を行う必要がないという利点もある。
【００１２】
本発明の地理カテゴリ取得ステップにおいて、車両の位置情報を取得し、位置ごとのカテゴリが格納された地図情報記憶部を参照して、カテゴリを取得することも好ましい。
【００１３】
このように位置ごとのカテゴリが格納された地図情報記憶部を用いることで、車両の位置を取得するだけで、車両が存在する場所のカテゴリを取得することができる。位置ごとのカテゴリとしては、例えば、都市部、近郊部、地方部等を挙げることができる。もちろん、３つではなくより多くの数のカテゴリに分けても構わない。また、走行している道路に応じたカテゴリを採用するようにしても良い。
【００１４】
また、本発明の地理カテゴリ取得ステップにおいては、車両外の画像を撮像し、撮影された画像を解析してカテゴリを取得することも好ましい。たとえば、画像から周囲の車両台数を取得したり、周囲の風景（例えば、ビルが多い、開けた平野、山間部）を取得したりしてカテゴリを取得することが考えられる。
【００１５】
このように、画像に基づいてカテゴリを取得するので、あらかじめ位置ごとのカテゴリを記憶しておかなくてもカテゴリの取得が可能となる。また、位置ごとのカテゴリと併用する場合には、同じ位置であっても周囲の状況に応じて異なるカテゴリに分類することができ、カテゴリ分けの精度が向上する。適切なカテゴリを取得することは、適切なコヒーレンス距離やコヒーレンス時間を取得するために有効である。
【００１６】
また、本発明におけるセンシングステップは、所定の距離走行するごとまたは所定の時間経過するごとに、周波数が空いているか否かの判定を行う判定ステップを含み、当該所定の距離を走行する間または前記所定の時間が経過する間に繰り返し行った複数のスペクトラムセンシング結果に基づいて、前記判定を行うことも好ましい。
【００１７】
ここで、上記の判定を行う間隔である所定の距離や所定の時間は適宜決定すればよい。たとえば、プライマリーユーザの検出を行わなければならない間隔（距離または時間）が、規制あるいは規格として与えられることが考えられる。本発明における、所定の距離あるいは所定の時間は、このように規制あるいは規格として課される距離あるいは時間とすることが好ましい。
【００１８】
なお、この所定の距離あるいは所定の時間の中で複数回行われたセンシング結果から、プライマリーユーザが存在するか否かを判定する手法は任意とすることができる。例えば、複数回の測定のうち１回でもプライマリーユーザの電波が検出されたらそのチャネルがプライマリーユーザによって使用されていると判定することが考えられる。また、複数回の測定のうち、所定回数あるいは所定割合以上の測定においてプライマリーユーザの電波が検出されたそのチャネルがプライマリーユーザによって使用されていると判定することが考えられる。
【００１９】
また、本発明におけるセンシングステップでは、プライマリーユーザからの無線信号を受信した場合に、当該無線信号に基づいてコヒーレンス距離またはコヒーレンス時間を求め、スペクトラムセンシングを行う間隔を、求められたコヒーレンス距離以上走行した後またはコヒーレンス時間以上経過した後とする、ことも好ましい。
【００２０】
プライマリーユーザからの無線信号に基づいて、チャネル伝達関数を取得することができ、これに基づいてプライマリーユーザからの無線信号をセンシングする場合におけるコヒーレンス距離あるいはコヒーレンス時間を求めることができる。実際のプライマリーユーザからの無線信号に基づいてコヒーレンス距離あるいはコヒーレンス時間を求めているので、より正確である。このように、プライマリーユーザからの無線信号が受信できる場合には、そこから求められるコヒーレンス距離あるいはコヒーレンス時間に基づいてセンシングの間隔を決定することで、センシングの精度をより向上させることができる。
【００２１】
本発明において、前記プライマリーユーザからの無線信号に基づいて求められたコヒーレンス距離またはコヒーレンス時間を、前記地理カテゴリ取得ステップにおいて取得される現在の場所のカテゴリと関連づけて記憶する、ことも好ましい。
【００２２】
プライマリーユーザからの無線信号に基づいて求めれた正確なコヒーレンス距離あるいはコヒーレンス時間をその際のカテゴリと関連づけて記憶することで、後から同じ状況になったときにプライマリーユーザから信号を受信しなくても、再度利用することができる。
【００２３】
なお、本発明は、上記処理の少なくとも一部を実行するスペクトラムセンシング方法として捉えることもできる。本発明は、上記処理の少なくとも一部を実行する手段を備える
車載無線通信装置として捉えることができる。また、本発明は、この方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムとして捉えることもできる。上記手段および処理の各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、移動環境において精度および効率の良いスペクトラムセンシングが行えるようセンシングの間隔を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態にかかる車載無線通信装置（車載端末）の機能ブロック図である。
【図２】コヒーレンス時間記憶部に格納されるテーブルの例を示す図である。
【図３】車載無線通信装置が行うセンシング処理の全体の流れを示すフローチャートである。
【図４】センシング間隔決定処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
＜概要＞
本発明の実施形態は、ホワイトスペースを利用して通信を行う車載無線通信装置(車載
端末)である。ホワイトスペースとは、プライマリーユーザが利用していない周波数であ
る。車載端末はセカンダリーユーザとしてプライマリーユーザに干渉を与えない範囲で、ホワイトスペースを利用する。車載端末は、周波数をセンシングしてプライマリーユーザが利用していなければ、その周波数を使って無線通信を行う。無線通信を実行中もプライマリーユーザが利用しているかどうかを定期的にセンシングして、プライマリーユーザによる周波数利用を検知したら、即座にその周波数での無線通信を中止する必要がある。
【００２７】
周波数が利用中であるか否かの判定を行う必要がある最低間隔は、政府規制や通信規格によって定められることが想定される。例えば、１００メートル移動する度に判定を行うというように移動距離によって間隔が定められたり、１分間に少なくとも１回判定を行うというように時間によって間隔が定められることが検討されている。周波数が利用されているか否かの判定を１回のみのセンシング結果に基づいて行うことは精度の点から好ましくない。この期間内の複数回のセンシング結果に基づいて、周波数がプライマリーユーザによって利用されているか否かを判定することが好ましい。
【００２８】
ここで、センシングの回数をどの程度に設定するのが適当であるのかが問題となる。センシング回数を増やすほど判定精度が向上すると考えられるが、測定の時間的あるいは位置的な間隔が小さい場合には、複数の測定の間に相関関係があり必ずしも判定精度の向上に役立たない。したがって、判定精度を向上させられる範囲内で適正なセンシング間隔を決定することが必要である。
【００２９】
本実施形態にかかる車載無線通信装置は、以下のような構成を採用することによって、適切なセンシング間隔を決定する。センシング間隔の決定は、上述したように距離に基づいて決定する方法と、時間に基づいて決定する方法が考えられる。本実施形態では、時間に基づいてセンシング間隔を決定する例を説明する。また、本明細書においては、センシング間隔の決定について主に説明するので、それ以外の通常の無線通信装置が有する機能については説明を省略する。
【００３０】
＜構成＞
図１は、本実施形態にかかる車載無線通信装置(車載端末)１００の機能ブロックを示す図である。車載端末１００は、無線通信部１１０、制御部１２０、センサ１３０を有する
。制御部１２０は、センサ１３０から取得される情報に基づいて、センシングを行う間隔を決定する。無線通信部１１０は、制御部１２０によって決定された間隔でセンシングを実行し、複数回のセンシング結果に基づいて、プライマリーユーザを存在を検知する。
【００３１】
センサ１３０には、ＧＰＳ装置１３１、カメラ１３２、車速センサ１３３が含まれる。ＧＰＳ装置１３１は、ＧＰＳ衛星からの信号に基づいて車両の現在位置を取得する機能部である。位置情報取得の精度を向上させるために、ジャイロや地図情報などの用いた補正を行うことも好ましい。ＧＰＳ装置１３１から取得される位置情報は、車両が現在位置する場所がどのような場所であるのかを判定するために用いられる。カメラ１３２は、車両周辺の様子を撮影する。カメラ１３２によって撮影された画像は、画像認識処理が施されて、車両が現在位置する場所がどのような場所であるのかを判定するために用いられる。車速センサ１３３は、車両の移動速度を検知する。
【００３２】
制御部１２０は、地理カテゴリ取得部１２１、コヒーレンス時間記憶部１２２、コヒーレンス時間推定部１２３、規制値記憶部１２４、センシング間隔決定部１２５、センシングアルゴリズム選択部１２６を有する。
【００３３】
地理カテゴリ取得部１２１は、ＧＰＳ装置１３１やカメラ１３２から取得される情報に基づいて、車両が存在する場所のカテゴリ(分類)を取得する機能部である。地理カテゴリ取得部１２１は、場所ごとのカテゴリを記憶した地図情報を記憶している。そして、ＧＰＳ装置１３１から取得される位置情報に基づいて、現在の場所のカテゴリを取得する。また、カメラ１３２が撮影した画像に対して、パターン認識などの画像認識処理を施すことによって、現在の場所のカテゴリを取得するようにしても良い。
【００３４】
ここで、どのような基準によってカテゴリ分けを行うかは適宜設計することができる。ただし、１つのカテゴリ内においてはセンシングのコヒーレンス時間が同程度となるような分類を採用することが好ましい。位置情報のみに基づいて地理カテゴリを決定するのであれば、都市部、近郊部、地方部などの分類を採用することが考えられる。あるいは、より細かく分類して、高層ビル地帯、高速道路、山間部、平野部などのようなカテゴリ分類を採用しても良い。カメラ１３２の画像を解析して地理カテゴリを取得する場合には、周囲の風景に基づいてカテゴリを取得する。例えば、画像中に高層ビルが多ければ高層ビル地帯であることが分かるし、周囲が開けていれば平野部であることが分かる。カメラ１３２を用いれば、場所ごとの細かいカテゴリ分類をあらかじめ記憶していなくても、細かいカテゴリ分けが可能となる。また、カテゴリとして交通渋滞のように時間によって変化するような分類を採用することも可能となる。
【００３５】
コヒーレンス時間記憶部１２２は、場所のカテゴリごとにコヒーレンス時間を記憶する。コヒーレンス時間とは、その時間だけ間隔をおけば、スペクトラムセンシングの結果が非相関になると推定される時間である。別の実施形態では、コヒーレンス時間ではなくコヒーレンス距離を記憶しても良い。コヒーレンス距離とは、その距離だけ間隔をおけば、スペクトラムセンシングの結果が非相関になると推定される距離である。
【００３６】
プライマリーユーザから送信される無線信号は、伝搬損失やシャドウイング、小規模フェージングなどの伝搬メカニズムに起因するランダムな変動を受ける。したがって、チャネル伝達関数Ｈ（ｆ，ｔｋ）は、時間ｔｋとともに変動する。時刻ｔｋと時刻ｔｋ−ｎにおけるスペクトラムセンシングの正規化自己相関ρは、次式のように表せる。
【数１】
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【００３７】
２つの測定の間隔が大きいほど相関は小さくなる。コヒーレンス時間ＴＣは、相関が所定値（典型的には０．５）となる時間間隔として決定される。スペクトラムセンシングを行う時間間隔をコヒーレンス時間ＴＣ以上とすることで、これらのセンシングの結果が独立（非相関）となる。
【００３８】
場所のカテゴリごとのコヒーレンス時間の求め方は、実測に基づいて決定する方法と、モデル計算によって決定する方法の２つが考えられる。実測によって決定する場合は、同一カテゴリ内の複数の個所で実際にスペクトラムセンシングを行って、その相関を求めることでコヒーレンス時間を決定することができる。また、後述するように、プライマリーユーザから送信される無線信号からチャネル推定を行い、チャネル伝達関数から相関ρを算出しても良い。モデル計算によってコヒーレンス時間を求める方法は、非特許文献４に記載された方法によって行うことができる。コヒーレンス時間記憶部１２２は、このようにしてあらかじめ算出されたカテゴリごとのコヒーレンス時間を記憶する。
【００３９】
コヒーレンス距離についても、基本的に同様の方法によって求めることができる。すなわち、実測に基づいて決定する方法とモデル計算によって決定する方法がある。なお、コヒーレンス時間ＴＣと車速ｖが与えられたときに、コヒーレンス距離ＤＣを近似的にＤＣ≒ＴＣ／ｖとして求めても構わない。
【００４０】
コヒーレンス時間記憶部１２２のテーブルの例を図２に示す。図２に示すように、場所のカテゴリごとにコヒーレンス時間が格納されている。地理カテゴリについては、都市部、近郊部、郊外部という大まかな３つの分類と、それよりも細かい分類とを採用している。
【００４１】
コヒーレンス時間推定部１２３は、現在の場所におけるスペクトラムセンシングのコヒーレンス時間を推定する。これには常時実行可能であるが精度の面で劣る推定方法と、プライマリーユーザからの信号を受信可能なときのみ実行可能であるが精度の面で優れる推定方法の２通りの方法がある。コヒーレンス時間推定部１２３は、これらの方法に対応して、低精度推定部１２３Ａと高精度推定部１２３Ｂを有する。
【００４２】
低精度推定部１２３Ａが実行する第１の方法は、地理カテゴリ取得部１２１から取得された現在の場所の地理カテゴリＣａｔに応じたコヒーレンス時間ＴＣ（Ｃａｔ）を、コヒーレンス時間記憶部１２２から取得する方法である。この方法は、ＧＰＳ装置１３１やカメラ１３２から現在の場所のカテゴリを取得できる限り、いつでも実行可能な方法である。
【００４３】
高精度推定部１２３Ｂが実行する第２の方法は、プライマリーユーザから受信した無線信号に基づいて行う方法である。本発明において、プライマリーユーザの通信方式は特に規定しないが、どのような通信方式を採用するにせよ、プライマリーユーザの無線信号には時刻同期やチャネル等化のための信号が含まれる。例えば、ＩＳＤＢ−ＴやＤＶＢにおけるパイロット信号や、ＡＴＳＣにおけるフィールド同期シンボルやセグメント同期シン
ボルなどが挙げられる。チャネル推定部１１２は、これらの信号に基づいてチャネル伝達関数Ｈを算出する。コヒーレンス時間推定部１２３は、この伝達関数Ｈから時間的相関を求め、この相関が所定値以下となる時間間隔としてコヒーレンス時間を推定できる。この第２の方法は、プライマリーユーザからの無線信号を受信しない限りは行えないという制限はあるものの、実際のプライマリーユーザからの信号に基づいてコヒーレンス時間を求めているので第１の方法よりも正確である。
【００４４】
なお、第２の方法によって求めたコヒーレンス時間は、現在の場所の地理カテゴリと関連づけて、コヒーレンス時間記憶部１２２に記憶しておくことが好ましい。実測値を記憶しておくことで、次回以降においてプライマリーユーザから無線信号を受信できない場合であってもこの値を用いることができる。
【００４５】
本実施形態では２つの推定方法を採用しているが、別の実施形態では地理カテゴリに基づく推定方法のみを採用しても構わない。
【００４６】
規制値記憶部１２４には、プライマリーユーザによる周波数利用を判定する必要のある間隔が記憶されている。本実施形態では、政府や自治体による規制を想定している。この規制値は場所ごとに異なっていても良く、その場合は規制値記憶部１２４は場所ごとの規制値を記憶する。判定の間隔は、時間の間隔として規定されていても良いし、距離の間隔として規定されていても良い。ここでは、たとえば少なくとも１分に１回などのように時間によって規定される場合を例に説明する。なお、判定の間隔は必ずしも政府等による規制によるものでなくても良く、通信規格などによって定められるものであっても良い。
【００４７】
センシング間隔決定部１２５は、センシング部１１３が行うセンシングの間隔を決定する。センシングの間隔とは、１回のスペクトラムセンシングを行ってから、次のスペクトラムセンシングを行うまでの間隔である。センシング間隔決定部１２５は、コヒーレンス時間推定部１２３が推定したコヒーレンス時間ＴＣに、所定の安全係数αを乗じた値をセンシング間隔として決定する。より正確には、判定間隔の規制値をＴとしたときに、この期間Ｔの間に次式で表されるＮ回のセンシングが行われるようにセンシング間隔ΔＴをΔＴ＝Ｔ／Ｎとして決定する。
【数２】
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【００４８】
ここでは、車載端末１００が現在の場所におけるコヒーレンス時間を推定する場合を例に説明したが、コヒーレンス距離を推定する場合にも同様にしてセンシング間隔を決定できる。すなわち、現在の場所におけるコヒーレンス距離をＤＣとし、車両の速度をｖとすれば、上記におけるコヒーレンス時間をＴＣ＝ＤＣ／ｖとした場合と同様である。
【００４９】
センシングアルゴリズム選択部１２６は、スペクトラムセンシングのアルゴリズムを選択する。スペクトラムセンシングの方法は任意の方法を採用可能であり、検出する無線通信方式に応じて、エネルギー検出、ウェーブレット分解技法、パイロットベースのスペクトラムセンシング、固有値に基づくスペクトラムセンシング、特徴（feature）検出、マ
ッチドフィルター（matched filter）方法などによって、周波数が使用中であるか未使用であるかを判別することができる。なお、センシング対象の無線通信方式が固定であれば、センシングアルゴリズム選択部１２６によるアルゴリズム選択は省略可能である。
【００５０】
センシング部１１３は、制御部１２０によって定められたスペクトラムセンシングアルゴリズムおよびセンシング間隔で、プライマリーユーザが利用中であるか否かのセンシン
グを行う。上述したように１回の判定の間に、Ｎ回のセンシングが行われるので、これらＮ回のセンシング結果に基づいて、プライマリーユーザが存在するか否かを判定する。なお、Ｎ回行われたセンシング結果から、どのようにして最終的な判定結果を得るかは適当な方法によって行えば良い。例えば、複数回の測定のうち１回でもプライマリーユーザの電波が検出されたらそのチャネルがプライマリーユーザによって使用されていると判定することが考えられる。また、複数回の測定のうち、所定回数あるいは所定割合以上の測定においてプライマリーユーザの電波が検出されたそのチャネルがプライマリーユーザによって使用されていると判定することが考えられる。
【００５１】
＜方法＞
本実施形態にかかる車載無線通信装置１００が行うセンシング方法について説明する。なお、コヒーレンス時間記憶部１２２には、あらかじめ場所のカテゴリごとのコヒーレンス時間が記憶されているものとして説明する。
【００５２】
図３は、プライマリーユーザが周波数を利用しているか否かを判定する判定処理全体の処理の流れを示すフローチャートである。車載端末１００は、規制等によって定められた判定間隔（例えば１分）の間に、センシング間隔決定部１２５によって決定されたセンシング間隔で複数回のスペクトラムセンシングを行う。具体的には、センシング部１１３がスペクトラムセンシングを行い（Ｓ３１）、規制値等によって定められる判定間隔が経過せずまだ判定タイミングではない場合は（Ｓ３２−ＮＯ）、センシング間隔決定部１２５によって決定されたセンシング間隔の間だけ待機し（Ｓ３３）、再びスペクトラムセンシングを行う（Ｓ３１）。判定タイミングが到来した場合（Ｓ３２−ＹＥＳ）は、複数回のセンシング結果に基づいて、周波数があいているか否か、すなわち周波数をプライマリーユーザが利用しているか否かを判定する（Ｓ３４）。
【００５３】
なお、ステップＳ３３における待機は、スペクトラムセンシングを待機するだけであり、その他の処理を実行して構わない。例えば、プライマリーユーザが存在しない場合には、セカンダリーユーザとしてその周波数帯で通信を行っても構わない。
【００５４】
次に、制御部１２０におけるセンシング間隔決定処理の流れについて図４を参照して説明する。センシング間隔の決定処理は、センシング対象の周波数においてプライマリーユーザからの無線信号を受信しているかいないかによって異なる。
【００５５】
直近においてプライマリーユーザからの無線信号を受信していない場合（Ｓ４１−ＮＯ）は、車両が存在する場所のカテゴリに応じたコヒーレンス時間をデータベースから取得して、その値に基づいてセンシング間隔を決定する。具体的には、ＧＰＳ装置１３１から位置情報を取得する（Ｓ４２）。また、カメラ１３２から車両の周囲の状況を撮影し、画像処理を行う（Ｓ４３）。このようにして得られた位置情報と画像処理の結果から、車両が位置する現在の場所の地理カテゴリを決定する（Ｓ４４）。例えば、高層ビル地帯であるとか、山間部であるといった地理カテゴリが決定される。そして、コヒーレンス時間推定部１２３が、コヒーレンス時間記憶部１２２に格納されている、現在の地理カテゴリに対応するコヒーレンス時間ＴＣを取得する（Ｓ４５）。このコヒーレンス時間ＴＣに対して所定の安全係数αをかけて、センシング間隔をα×ＴＣとして決定する（Ｓ４６）。
【００５６】
一方、直近においてプライマリーユーザからの無線信号を受信している場合（Ｓ４１−ＹＥＳ）は、この受信信号に基づいてセンシング間隔を決定する。具体的には、チャネル推定部１１２が、無線信号に基づいてチャネル推定を行い、チャネル伝達関数を求める（Ｓ４７）。コヒーレンス時間推定部１２３は、チャネル伝達関数から自己相関関数を算出し、自己相関が所定のしきい値以下となる時間として、コヒーレンス時間を算出する（Ｓ４８）。算出したコヒーレンス時間は、現在の場所と関連づけてコヒーレンス時間記憶部
１２２に記憶する（Ｓ４９）。この記憶処理は省略しても構わないが、記憶しておくことでプライマリーユーザからの無線信号を受信していない場合であっても記憶した値に基づいてセンシング間隔を決定するために利用することができる。コヒーレンス時間からセンシング間隔を決定する処理（Ｓ４６）は上記と同様である。
【００５７】
＜効果＞
本実施形態によれば、車両一台だけのセンシングであっても、時間的あるいは空間的なダイバーシティ効果を用いてスペクトラムセンシングが行える。そしてこの際に、スペクトラムセンシングを行う間隔を、車両が存在する場所に応じて適切な値にすることができる。車両が存在する場所におけるコヒーレンス時間に基づいて、センシングの間隔を相関が無いような値としているので、プライマリーユーザの検出精度が向上する。また、不必要に多数のセンシングを行わないので、処理の効率化も図られる。
【００５８】
＜変形例＞
上記の説明では、コヒーレンス時間に基づいてセンシング間隔を決定したが、コヒーレンス距離に基づいてセンシング間隔を決定しても良い。コヒーレンス距離をＤＣとした場合には、この値に安全係数αを乗じたα×ＤＣの距離だけ走行するごとにセンシングを行う。すなわち、車両の速度をｖとして、α×ＤＣ／ｖの時間が経過する度にセンシングを実行すればよい。
【００５９】
また、上記の説明では、プライマリーユーザの検出を行う間隔の規制値として、時間間隔が指定される場合（例えば１分に１回）を例に説明した。この規制値が距離によって指定される場合（例えば１００メートルごとに１回）であっても、スペクトラムセンシングを行ってから次のスペクトラムセンシングを行う間隔を、その場所におけるコヒーレンス時間が経過した後または、その場所におけるコヒーレンス距離を走行した後とするという点で変わりはない。
【符号の説明】
【００６０】
１００  車載無線通信装置
１１０  無線通信部
１２０  制御部
１２１  地理カテゴリ取得部
１２２  コヒーレンス時間記憶部
１２３  コヒーレンス時間推定部
１２４  規制値記憶部
１２５  センシング間隔決定部
１３０  センサ
１３１  ＧＰＳ装置
１３２  カメラ
１３３  車速センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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