(57)【要約】【課題】車両において効率的なミリ波通信を実現する。【解決手段】指向性を変更可能なアンテナユニットを用いて通信方向を時間的に変更しながら通信を行う車載ミリ波通信装置であって、周辺に存在する通信相手の自車両から見た方向を検出する検出手段と、前記通信相手の方向に対してその他の方向よりも通信時間を多く設定して通信を行うように制御する通信制御手段と、を備える。前記通信制御手段は、前記通信相手との通信内容の種別が車両の制御に関するものである場合や、前記通信相手との通信量が閾値以上である場合に、当該通信相手の方向に対して通信時間を多く設定する制御を行うことも好ましい。【選択図】図９
2018170684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性を変更可能なアンテナユニットを用いて通信方向を時間的に変更しながら通信を行う車載ミリ波通信装置であって、
周辺に存在する通信相手の自車両から見た方向を検出する検出手段と、
前記通信相手の方向に対してその他の方向よりも通信時間を多く設定して通信を行うように制御する通信制御手段と、
を備える、車載ミリ波通信装置。
【請求項２】
前記通信相手との通信内容の種別を取得する通信種別取得手段をさらに備え、
前記通信制御手段は、前記通信相手との通信内容の種別が車両の制御に関するものである場合に、当該通信相手の方向に対して通信時間を多く設定する制御を行う、
請求項１に記載の車載ミリ波通信装置。
【請求項３】
前記通信相手との通信量を取得する通信量取得手段をさらに備え、
前記通信制御手段は、前記通信相手との通信量が閾値以上である場合に、当該通信相手の方向に対して通信時間を多く設定する制御を行う、
請求項１または２に記載の車載ミリ波通信装置。
【請求項４】
前記通信制御手段は、周辺に通信相手が存在する場合に、当該通信相手の方向に対して通信時間を多く設定して行う通信と、全ての方向に通信時間を均等に設定して行う通信とを、交互に行うように制御する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の車載ミリ波通信装置。
【請求項５】
前記検出手段は、ミリ波通信による通信が成立した際の通信方向に基づいて、前記通信相手の方向を検出する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の車載ミリ波通信装置。
【請求項６】
前記検出手段は、通信によって受信される通信相手の位置情報に基づいて、前記通信相手の方向を検出する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の車載ミリ波通信装置。
【請求項７】
前記検出手段は、自車両に搭載されたセンサから得られるセンサ情報に基づいて、前記通信相手の方向を検出する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の車載ミリ波通信装置。
【請求項８】
前記検出手段は、あらかじめ記憶した、路側通信装置の設置位置およびその通信方向を含む設置情報に基づいて、前記通信相手の方向を検出する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の車載ミリ波通信装置。
【請求項９】
異なる方向を向いた複数の固定型アンテナを有するアンテナユニットをさらに備え、
前記通信制御手段は、複数の固定型アンテナを切り替えて使用する際の、選択期間を調整することにより方向ごとの通信時間の設定を変更する、
請求項１から８のいずれか１項に記載の車載ミリ波通信装置。
【請求項１０】
回転型アンテナを有するアンテナユニットをさらに備え、
前記通信制御手段は、前記回転型アンテナの回転速度を調整することで方向ごとの通信時間の設定を変更する、
請求項１から８のいずれか１項に記載の車載ミリ波通信装置。
【請求項１１】
指向性を変更可能なアンテナユニットを用いて通信方向を時間的に変更しながら通信を行う車載ミリ波通信装置における通信制御方法であって、
周辺に存在する通信相手の自車両から見た方向を検出する検出ステップと、
前記通信相手の方向に対してその他の方向よりも通信時間を多く設定して通信を行うように制御する通信制御ステップと、
を含む、通信制御方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミリ波通信に関し、特に、車両通信において効率的な通信を可能とする通信制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代移動通信システム（５Ｇ）において大容量通信の実現にミリ波（２４ＧＨｚ〜８６ＧＨｚ帯）の利用が提案されている。ミリ波は直進性が強いため、通信を行うためには通信方向（指向性）を適切に調整する必要がある。
【０００３】
特許文献１は、２．４ＧＨｚあるいは５．８ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ用の通信アンテナに関する技術であるが、状況に応じてアンテナの指向性を変化させて通信品質を保つことを開示する。具体的には、特許文献１は、アンテナに指向性を調整して、障害物が存在する場合でも通信相手と品質良く通信できるようにすることを開示する。
【０００４】
また、特許文献２は、直接波と路面反射波の干渉によって受信電力が減衰するという問題に対して、複数のアンテナを地面からの高さが互いに異なるように設置することを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２１４８６４号公報
【特許文献２】特開２００１−３６４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
車両が通信する際には、電波を送受信したい相手の位置は、状況によって変化する。従来技術は、特定の相手との通信を考慮していたり、アンテナの送信方向が固定されていたりするため、状況に応じて通信方向を変えることはできない。
【０００７】
本発明は、車両において効率的なミリ波通信を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の態様は、指向性を変更可能なアンテナユニットを用いて通信方向を時間的に変更しながら通信を行う車載ミリ波通信装置であって、
周辺に存在する通信相手の自車両から見た方向を検出する検出手段と、
前記通信相手の方向に対してその他の方向よりも通信時間を多く設定して通信を行うように制御する通信制御手段と、
を備える、車載ミリ波通信装置である。
【０００９】
このように、通信相手の存在する方向に対して多くの通信時間を設定することで短時間でより多くの通信を行えるとともに、その他の方向に対して通信時間を設定することでその他の通信相手（たとえば新規の通信相手）との通信も確保できる。
【００１０】
本態様に係る車載ミリ波通信装置は、前記通信相手との通信内容の種別を取得する通信種別取得手段をさらに備え、前記通信制御部は、前記通信相手との通信内容の種別が車両の制御に関するものである場合に、当該通信相手の方向に対して通信時間を多く設定する制御を行ってもよい。あるいは、本態様に係る車載ミリ波通信装置は、前記通信相手との
通信量を取得する通信量取得手段をさらに備え、前記通信制御部は、前記通信相手との通信量が閾値以上である場合に、当該通信相手の方向に対して通信時間を多く設定する制御を行ってもよい。
【００１１】
このような構成によれば、全ての通信相手に対して通信時間を多く設定するのではなく、車両の制御に関する通信を行う相手や大量の通信を行う必要のある相手、すなわちより必要性が高い相手に対して、多くの通信資源を割り当てることができる。なお、通信制御手段は、通信内容と通信量の両方を考慮して通信時間の割当を決定してもよい。
【００１２】
また、本態様における通信制御手段は、周辺に通信相手が存在する場合に、当該通信相手の方向に対して通信時間を多く設定して行う通信と、全ての方向に通信時間を均等に設定して行う通信とを、交互に行うように制御してもよい。通信制御手段は、この２種類の通信モードを均等の時間比率で採用してもよいし、いずれか一方をより大きな比率で採用してもよい。
【００１３】
このような構成によれば、通信相手に対して多くの通信資源を割り当てて短時間でより多くの通信を行えるとともに、その他の方向に位置する通信相手との通信も確保できる。
【００１４】
本態様におけるアンテナユニットとして、例えば、異なる方向を向いた複数の固定型アンテナを採用できる。それぞれの固定型アンテナの指向性は調整できなくても、通信制御手段は、使用するアンテナを選択することで指向性を調整可能であり、各固定型アンテナを選択する期間を調整することで、方向ごとの通信時間の設定を変更可能である。
【００１５】
本態様におけるアンテナユニットの別の例として、回転型アンテナを採用できる。通信制御手段は、アンテナを回転させることで指向性を調整可能であり、それぞれの角度（向き）での回転速度を調整することで、方向ごとの通信時間の設定を変更可能である。
【００１６】
本態様におけるアンテナユニットのさらに別の例として、多素子のアレイアンテナを採用することもできる。通信制御手段は、ビームフォーミングによって指向性を調整可能であり、どの方向にどれだけ指向性を向けるかを調整することで、方向ごとの通信時間の設定を変更可能である。
【００１７】
本態様における検出手段は、ミリ波通信による通信が成立した際の通信方向に基づいて、前記通信相手の方向を検出することができる。ミリ波通信は直進性が強いので、通信が成立した際の通信方向が通信相手の存在する方向であると分かる。
【００１８】
また、本態様における検出手段は、通信によって受信される通信相手の位置情報に基づいて、前記通信相手の方向を検出してもよい。通信相手からその位置情報が送信される場合には、検出手段は、受信した位置情報と自車両の位置情報から通信相手の方向を求めることができる。位置情報が送信される通信は、ミリ波通信であってもよいし、ミリ波通信以外の通信であってもよい。ミリ波通信以外の通信の例としては、３Ｇや４Ｇなどの携帯電話通信や、無線ＬＡＮ（IEEE 802.11a/b/g/n）、ＤＳＲＣ、ＷＡＶＥ（IEEE 802.11p）、700MHz帯高度道路交通システム（ARIB STD-T109）などが想定される。
【００１９】
また、本態様における検出手段は、自車両に搭載されたセンサから得られるセンサ情報に基づいて、前記通信相手の方向を検出してもよい。センサの例としてカメラが挙げられ、画像処理によって通信相手（たとえば、車両や路側通信装置）を検出することで、その方向が求められる。また、センサの例としてレーダやレーザセンサ等を用いてもよい。
【００２０】
また、通信相手が路側通信装置（固定された通信装置）である場合には、検出手段は、
あらかじめ記憶した、路側通信装置の設置位置およびその通信方向を含む設置情報に基づいて、前記通信相手の方向を検出してもよい。ここで「あらかじめ記憶」というのは「通信方向を検出する前までに記憶」することを意味する。設置情報は、たとえば、車両の走行開始前に通信経由や記録媒体経由で取得して車載ミリ波通信装置に格納されてもよいし、車両の走行中に通信（ミリ波通信に限定されない）経由で取得して車載ミリ波通信装置に格納されてもよい。
【００２１】
なお、本発明は、上記手段の少なくとも一部を備える車載ミリ波通信装置として捉えることもできる。本発明は、また、上記処理の少なくとも一部を実行する無線通信方法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、あるいはこのコンピュータプログラムを非一時的に記憶したコンピュータ可読記憶媒体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】
【００２２】
本発明によれば、車両において効率的なミリ波通信を実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態に係る車載ミリ波通信装置の構成を示すブロック図ある。
【図２】第１の実施形態におけるアンテナの構成を説明する図である。
【図３】アンテナの構成の変形例を説明する図である。
【図４】第１の実施形態における通信制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】第１の実施形態における通信時間割当の例を説明する図である。
【図６】第１の実施形態における通信時間割当の例を説明する図である。
【図７】第１の実施形態における通信時間割当の例を説明する図である。
【図８】第２の実施形態に係る車載ミリ波通信装置の構成を示すブロック図ある。
【図９】第２の実施形態における通信制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】第２の実施形態における通信時間割当の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１の実施形態）
本実施形態は、ミリ波を用いて通信を行う車載ミリ波通信装置に関する。本明細書において「ミリ波」は２４ＧＨｚ帯〜８６ＧＨｚ帯の電波を意味する。ミリ波は直進性が強いため通信方向の制御を適切に行う必要がある。車両環境は特に通信相手との位置関係が頻繁に変化し、本実施形態はこのような車両環境に特に適した通信装置および通信方法を採用する。
【００２５】
＜構成＞
図１は、本実施形態の車載ミリ波通信装置の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る車載ミリ波通信装置は、アンテナユニット１、アンテナ制御部２、通信部３、上位層処理部４、通信制御部５を含む。通信制御部５は、上位層処理部４以外に、各種のセンサ６、ミリ波通信以外の通信システム７、ナビゲーション装置８、ＧＰＳ装置１０などから情報を取得可能に構成される。
【００２６】
アンテナユニット１は、本実施形態では、４つの固定型のパッチアンテナ１ａ〜１ｄから構成される。個々のパッチアンテナの指向性は固定であるが、利用するパッチアンテナを切り替えることでアンテナユニット全体としては通信方向（指向性）を変更可能である。アンテナ制御部２が利用するアンテナを時間的に変更することで、車載ミリ波通信装置は通信方向を時分割で変更して通信を行う。
【００２７】
アンテナユニット１は、図２（Ａ）に示すように車両のルーフトップに設置され、４つのパッチアンテナ１ａ〜１ｄはそれぞれ前後左右の方向を向いて設置される。各パッチアンテナ１ａ〜１ｄがそれぞれ９０度の範囲をカバーする。
【００２８】
図２（Ｂ）は、アンテナユニット１の構成をより具体的に示した図である。各パッチアンテナ１ａ〜１ｄはそれぞれアンテナ給電点１１ａ〜１１ｄを有しており、アンテナ制御部２が、通信装置の接点１２と接続するアンテナ給電点１１の選択を切り替えることで、どのアンテナをオンにするかを制御できる。各パッチアンテナの指向性は固定であるが、アンテナ制御部２の切り替え制御の際に各パッチアンテナの選択期間を調整することによって、通信方向ごと通信時間の割り当てを変更することができる。アンテナの切り替え制御は、物理的なスイッチによって行ってもよいし、電子スイッチ（電気回路や電子回路）によって行ってもよい。
【００２９】
図２（Ａ），２（Ｂ）では４つのパッチアンテナを利用する例を説明したが、図２（Ｃ）に示すように、８つのパッチアンテナを用いてそれぞれが４５度をカバーするようにしてもよい。また、ルーフトップに設置する代わりに、図３（Ａ），３（Ｂ）に示すように、車両の前後左右のそれぞれにパッチアンテナ１ａ〜１ｄを設置しても同様の効果が得られる。
【００３０】
また、図３（Ｃ），３（Ｄ）に示すように車両のルーフトップに回転型アンテナを設置して、アンテナ制御部２からの指示にしたがってこのパッチアンテナを水平面において物理的に回転させることで各方向との通信を実現してもよい。任意の時間において通信できる方向は１つであるが、回転速度を制御することにより、各方向についての通信時間を調整できる。さらに、特定の方向においてその他の方向よりも回転速度を遅くすることで、その方向に対する通信時間を長くすることができる。
【００３１】
また、アンテナユニット１としてビームフォーミング機能を有するアダプティブアンテナを採用して、指向性を調整することで通信方向を時間的に変更するようにしてもよい。
【００３２】
通信部３は、通信に関する処理のうち、物理層およびＭＡＣ層に関する処理を行う。通信部３は、受信部３ａと送信部３ｂを含む。受信部３ａは、アンテナユニット１を介して受信帯域で受信した無線信号に対して受信無線処理（ダウンコンバート、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換など）および復調処理を施し、得られた信号を、上位層処理部４に出力する。送信部３ｂは、上位層処理部４によって生成された信号に、変調処理および送信無線処理（アップコンバート、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換など）を施して、アンテナユニット１を介して送信する。通信部３は、通信制御部５によって決定されたタイムスロットにおいて送受信を行う。本実施形態では、時刻同期は基本的にＧＰＳ装置１０から得られるＧＰＳ時刻（絶対時刻）に基づいて行われる。
【００３３】
上位層処理部４は、ＭＡＣ層よりも上位のプロトコル処理を実施する。したがって、上位層処理部４は、通信相手から受信した受信データに基づいて、通信相手ごとの通信内容種別（たとえば、車両制御に関する通信、エンタテインメントに関する通信、交通安全に関する通信）を判断できる。
【００３４】
また、上位層処理部４は、通信相手から受信した受信データに基づいて、通信相手に対して大量の通信を行う必要がある旨を通知する大量通信要求を送信したり、あるいは通信相手からの大量通信要求を取得したりする。大量通信の基準は、通信量が所定の閾値以上であるか否かによって決定すればよい。この通信量の閾値は、適宜決定すればよいが、特にこの通信に対して多くの通信時間を割り当てなければ通信が完了しないと認められる通信量に設定することが望ましい。
【００３５】
また、上位層処理部４は、通信相手に自車両の位置情報を通知したり、通信相手から位置情報を取得したりしてもよい。さらに、上位層処理部４は、ミリ波通信が成立した時の通信方向に基づいて、通信相手の自車両から見た方向を把握できる。
【００３６】
通信制御部５は、ミリ波通信に関する全体的な処理を司る。ここでは、通信方向ごとの通信時間の割り当て（設定）に関して主に説明する。通信制御部５は、通信時間割り当て制御に関連して、通信相手方向検出部５１と通信方向設定部５２のサブ機能部を有する。
【００３７】
通信相手方向検出部５１（以下、方向検出部５１と称する）は、自車両の周辺に存在する通信相手（ミリ波通信装置）の、自車両から見た方向を検出する。方向検出部５１は、通信部３、上位層処理部４、センサ６、通信システム７、ナビゲーション装置８等から得られる周囲車両情報や路側機設置情報に基づいて通信相手の方向を検出する。
【００３８】
たとえば、方向検出部５１は、通信部３あるいは上位層処理部４からの通知に基づいて、ミリ波通信が成立したときに選択されていたアンテナの通信方向に通信相手が存在すると検出することができる。あるいは、方向検出部５１は、センサ６から得られるセンサ情報に基づいて通信相手の方向を検出してもよい。センサ６は、たとえば、車両に搭載されているカメラ、レーダ、カメラ、レーザー等である。方向検出部５１は、カメラによって撮影された画像に画像認識処理によって周囲の車両や路側通信装置（路側機）を検出し、その方向を通信相手の方向として決定する。また、レーダやレーザセンサによって通信相手を検出してもよい。
【００３９】
また、方向検出部５１は、ミリ波通信以外の通信システム７から得られる情報に基づいて、通信相手の方向を検出してもよい。通信システム７は、たとえば、無線ＬＡＮ（IEEE
802.11a/b/g/n）、ＤＳＲＣ、ＷＡＶＥ（IEEE 802.11p）、700MHz帯高度道路交通システム（ARIB STD-T109）などを用いた通信システムである。通信システム７から通信相手の
位置情報が得られた場合には、方向検出部５１はこれらの情報およびＧＰＳ装置１０から得られる自車両の位置情報と走行方向に基づいて通信相手の方向を検出する。
【００４０】
また、方向検出部５１は、ナビゲーション装置８から得られる、走行経路上の路側機設置情報に基づいて、通信相手（ここでは路側機）の方向を検出する。ナビゲーション装置８は、自車両の走行経路を把握できるため、路側機設置情報記憶部９にアクセスして自車両の走行経路上に設置されている路側機の設置位置およびその通信方向を取得する。これらの情報に基づいて、路側機の方向を求めることができる。さらには、将来時点における自車両の予測位置に基づいて、将来時点における路側機の方向を予測することもできる。
【００４１】
通信方向設定部５２は、方向検出部５１から得られる通信相手の方向に基づいて、自車両の通信方向をどのように設定するかを決定する。具体的な決定方法については、後ほどフローチャートを参照しながら説明する。通信方向設定部５２は、通信方向の時間的な割り当てを決定して、アンテナ制御情報としてアンテナ制御部２に出力する。アンテナ制御部２はこのアンテナ制御情報にしたがってアンテナユニット１を制御することで、時間ごとの通信方向を切り替える。また、通信方向の決定は通信相手の決定でもある。したがって、通信方向設定部５２は、時間ごと（タイムスロットごと）の通信相手に関する情報を送信部３ｂに供給して、送信部３ｂがどのタイムスロットでどの通信相手向けの情報を送信するかを選択できるようにする。
【００４２】
上述した機能部は、電気回路や電子回路によって実現しても良いし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が記憶装置に記憶されたプログラムを実行することによって実現しても
よい。すなわち、本実施形態に係る車載ミリ波通信装置は、コンピュータとソフトウェアの組合せによって実現されてもよいし、ハードウェア回路によって実現されてもよいし、これらの組合せにより実現されてもよい。
【００４３】
センサ６、通信システム７、ナビゲーション装置８については、上記で説明しているので繰り返しの説明は省略する。
【００４４】
路側機設置情報記憶部９には、路側機の設置位置およびその通信方向（あわせて、路側機設置情報と呼ぶ）が格納される。路側機設置情報はどのように取得されてもかまわない。たとえば、路側機設置情報は、記憶媒体経由や無線通信経由で取得されて記憶部９に格納することができる。特に、路側機設置情報は、車両が走行中にミリ波通信あるいはその他の通信システムを用いて取得されてもよい。
【００４５】
ＧＰＳ装置１０は、車両の位置情報と現在時刻を取得するために用いられる。なお、同様の情報が取得できれば、ＧＰＳ装置以外の任意の位置情報取得装置・時刻情報取得装置を採用可能である。たとえば、位置情報取得装置として、ＧＰＳ以外の衛星測位システム（ガリレオ、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｃｏｍｐａｓｓ等の全地球航法衛星システムや、北斗、ＤＯＲＩＳ等の地域航法衛星システムなど）を用いた測位装置や、基地局測位装置などを利用してもよい。
【００４６】
（処理）
図４は、本実施形態における通信制御処理を示すフローチャートである。図４に示す処理は、所定の時間（たとえば、１秒、３秒、５秒など）ごとに繰り返し実行される。
【００４７】
ステップＳ１０１において、通信制御部５は、周囲の通信相手（たとえば、車両および路側機）に関する情報を取得し、方向検出部５１が通信相手の方向を検出する（通信相手が存在する場合）。
【００４８】
ステップＳ１０２において、通信方向設定部５２は、自車両の周囲に通信相手が存在するか否かを判定する。自車両の周囲に通信相手が存在する場合（Ｓ１０２−ＹＥＳ）は、ステップＳ１０３に進み、通信方向設定部５２は、通信相手が存在する方向に通信時間を多く設定して通信を行う。自車両の周囲に通信相手が存在しない場合（Ｓ１０２−ＮＯ）は、ステップＳ１０４に進み、全方向に均等の通信時間を割り当てて通信を行う。
【００４９】
ステップＳ１０５では、ステップＳ１０３またはＳ１０４にて設定された通信時間割り当てを用いて所定時間のあいだ通信を行う。所定時間が経過したら、ステップＳ１０１からの処理を繰り返し実行する。なお、設定された通信時間割り当てで通信を行っている最中も自車両の位置や走行環境の情報は随時更新する。
【００５０】
（動作例）
ステップ１０３およびＳ１０４の通信時間割り当てに関して、図５〜図７に示す具体的な動作例に基づいてより詳細に説明する。
【００５１】
図５は、全ての通信方向に対して均等に通信時間を割り当てるケース（ステップＳ１０４の処理）を説明する図である。ここでは、１０ミリ秒を１つの単位時間（通信サイクル）として説明する。全方向に均等に通信時間を割り当てる場合には、単位時間である１０ミリ秒を４等分して、２．５ミリ秒ずつ前後左右の方向に通信時間を割り当てる。基本スロットを繰り返し使用することで、全方向の通信相手と均等に通信機会が得られる。
【００５２】
図６（Ａ）〜６（Ｄ）は、通信相手の通信方向に対して多めの通信時間を割り当てるケ
ース（ステップＳ１０３の処理）を説明する図である。図６（Ａ）は、図６（Ｂ）に示すように自車両の前方と後方にそれぞれ通信相手（車両Ａおよび車両Ｂ）が存在する場合の通信時間の割り当てを示す図である。ここでは、３つの単位時間６２，６３，６２からなる割当期間６１を１単位として、これを繰り返して通信を行う。このケースでは自車両の前方と後方にそれぞれ通信相手が存在することから、通信方向設定部５２は、期間６２では前方と後方のみに通信時間を設定する。具体的には、前方と後方の通信に、それぞれ均等に５ミリ秒ずつ割り当てられる。次の期間６３では、全方向に均等に通信時間が割り当てられる。全体として、周辺に通信相手が存在する場合に、通信相手の方向に対して通信時間を多く設定して通信する期間６２と、全ての方向に通信時間を均等に設定して通信する期間６３とが交互になるように制御される。
【００５３】
図６（Ｃ）は、図６（Ｄ）に示すように自車両の前方に通信相手が１台（車両Ｃ）存在する場合の通信時間の割り当てを示す図である。この例では、割当期間６５は、前方のみに通信時間を割り当てる期間６６と、全方向に均等に通信時間を割り当てる期間６７とから構成される。
【００５４】
このように、本実施形態では、通信相手がいる方向だけに通信時間を割り当てる期間（６２，６６）と全方向に均等に通信時間を割り当てる期間（６３，６７）を交互に組み合わせる。これにより、全体として、通信相手がいる方向に対してその他の方向よりも通信時間を多く割り当てることができる。通信相手がいる方向に対して通信時間を多く割り当てることで短時間でより多くの通信を行えるとともに、その他の方向に通信時間を割り当てることでその他の通信相手（新規の通信相手）との通信も確保できる。
【００５５】
通信相手の存在方向に通信時間を割り当てる期間と全方向に均等に通信時間を割り当てる期間の時間比率は、上記の例では２対１となるが、それ以外の任意の比率としてかまわない。両方の期間を同じ時間となるようにしてもよいし、均等割り当ての期間の方が長くなるように設定してもかまわない。
【００５６】
図７（Ａ）〜７（Ｄ）は路側機が通信相手となるケースを説明する図である。図７（Ａ）は、図７（Ｂ）に示すように自車両が走行中の道路の左側に路側機７４が存在することが路側機設置情報から把握できる場合の通信時間の割り当てを示す図である。この例では、割当期間７１は、左方向のみに通信時間を割り当てる期間７２と、全方向に均等に通信時間を割り当てる期間７３とから構成され、全体として左方向の通信時間が多く設定される。
【００５７】
図７（Ｃ）は、図７（Ｄ）に示すように自車両の右側に路側機７８が存在し、後方に車両Ａが存在する場合の通信時間の割り当てを示す図である。この例では、割当期間７５は、後方と右方向のみに通信時間を割り当てる期間７６と、全方向に均等に通信時間を割り当てる期間７７とから構成され、全体として後方と右方向の通信時間が多く設定される。
【００５８】
＜本実施形態の有利な効果＞
本実施形態によれば、直進性の強いミリ波を用いた通信において、通信相手の存在する方向により多くの通信時間を割り当てることにより短時間で多くの通信が可能となるとともに、その他の方向との通信も確保できる。すなわち、全ての方向に存在する通信相手（潜在的な通信相手を含む）と通信可能としつつ、実際に通信している相手との通信スループットを大きくでき、効率性と可用性の両立が可能となる。
【００５９】
また、全方向と通信を可能とするために、通信方向ごとにアンテナと無線通信処理部を設けて対応することも可能であるが、そうすると無線通信処理部の数が増え、コストが増大する。本実施形態では、１つの無線通信処理部（通信部）を用いて各方向の通信を時分
割で処理することで、コストを抑えることができる。
【００６０】
（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態に係る車載ミリ波通信装置の構成を示す図である。第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して繰り返しの説明を省略する。
【００６１】
本実施形態は、第１の実施形態と比較して、通信制御部５に通信内容取得部５３が設けられている点が異なる。通信内容取得部５３は、車載ミリ波通信装置が通信相手とどのような通信を行うかを取得する機能部である。
【００６２】
通信内容取得部５３が取得する通信内容の一例は、ミリ波通信によって通信相手とどのような種類の情報を送受信するか、すなわち通信内容の種別を表す情報である。通信内容の種別の例として、車両の制御に関する通信や、交通情報に関する通信、エンターテイメント（エンタメ）に関する通信が挙げられる。また、通信の重要度や緊急度を通信内容種別として取り扱ってもかまわない。本実施形態では、たとえば、ミリ波通信を行う際に通信内容種別を送信データに格納して送信する。したがって、上位層処理部４が通信相手のごとの通信内容種別を解釈でき、通信内容取得部５３は上位層処理部４から通信内容種別を取得する。
【００６３】
通信内容取得部５３が取得する通信内容の他の例は、ミリ波通信によって通信相手とどの程度の量の通信を行うかという通信量を表す情報である。通信量は、数値によって指定されてもよいし、閾値以上であるか否かによって指定されてもよい。本実施形態では、通信内容取得部５３は、上位層処理部４から通信相手ごとの通信量を表す情報を取得する。本実施形態では、所定の閾値以上の通信量の通信を行う際には、その旨の要求である大量通信要求を送信する。したがって、通信相手が大量通信を要求していることは上位層処理部４が把握できる。また、自車両が大量通信を行う必要があることも上位層処理部４が把握できる。
【００６４】
図９は、本実施形態における通信制御処理を示すフローチャートである。第１の実施形態における処理（図４）と同様の処理については同一の符号を付して繰り返しの説明を省略する。本実施形態では、ステップＳ１０３の後に、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３の処理が加えられている点が第１の実施形態と異なる点である。
【００６５】
周囲に通信相手が存在する場合（Ｓ１０２−ＹＥＳ）に、通信相手が存在する通信方向に通信時間を多く設定して通信を行う（Ｓ１０３）点は第１の実施形態と同様である。車載ミリ波通信装置はステップＳ１０３での通信設定にしたがって通信を行い、ステップＳ２０１において、通信内容取得部５３が通信相手との通信内容に関する情報を取得する。ステップＳ２０２では、通信内容取得部５３は、通信相手との通信内容の種別が車両の制御に関するものであるという条件と、通信相手との通信量が閾値以上であるという条件の少なくともいずれかが成り立つかどうかを判定する。
【００６６】
ステップＳ２０２のいずれの条件も成り立たない場合（Ｓ２０２−ＮＯ）、ステップＳ１０５に進んで、ステップＳ１０３で設定された通信時間割り当てを用いて通信が継続される。
【００６７】
ステップＳ２０２のいずれかの条件が成り立つ場合（Ｓ２０２−ＹＥＳ）は、ステップＳ２０３に進んで、通信方向設定部５２が、車両制御に関する通信の通信相手あるいは大容量通信の通信相手に通信時間をより多く設定して通信を行う。
【００６８】
図１０を参照して、具体的な動作例に基づいて本実施形態における通信制御をより詳細
に説明する。
【００６９】
図１０（Ａ）は、図１０（Ｂ）に示すように自車両の前方と後方にそれぞれ通信相手（車両Ａおよび車両Ｂ）が存在し、後方の車両Ｂから大容量通信の要求を受けている場合の通信時間の割り当てを示す図である。割当期間１０１は、前方と後方のみに通信時間を割り当てる期間１０２と、全方向に均等に通信時間を割り当てる期間１０３とから構成される。ここで期間１０２においては、前方と後方のみに通信時間を割り当てるが、大容量通信を行う後方車両Ｂとの通信時間の方がより多く割り当てられている。このような割り当てによって、全体として、大容量通信を行う後方に対して最も多くの通信時間が割り当てられ、次に通信相手が存在する前方に２番目に多くの通信時間が割り当てられるとともに、その他の方向（左・右）に対しても通信時間が確保される。
【００７０】
図１０（Ｃ）は、図１０（Ｄ）に示すように自車両の前方と左方向にそれぞれ通信相手（車両Ｃおよび車両Ｄ）が存在し、前方の車両Ｃと車両制御に関する通信を行い、左方向の車両Ｄとエンタメに関する通信を行う場合の通信時間の割り当てを示す図である。割当期間１０５は、前方と左方向のみに通信時間を割り当てる期間１０６と、全方向に均等に通信時間を割り当てる期間１０７とから構成される。ここで期間１０６においては、前方と左方向のみに通信時間を割り当てるが、車両制御に関する通信を行う前方車両Ｃとの通信時間の方がより多く割り当てられている。このような割り当てによって、車両制御に関する通信を行う前方に対して最も多くの通信時間が割り当てられ、次に通信相手が存在する左方向に２番目に多くの通信時間が割り当てられるとともに、その他の方向（右・後）に対しても通信時間が確保される。
【００７１】
本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、さらにより多くの通信時間が必要となる通信相手が存在する方向に対してより多くの通信時間を割り当てることができる。すなわち、より効率的な通信が実現可能である。
【００７２】
図９のフローチャートでは、通信内容種別に関して、車両制御に関する通信の場合のみ通信時間を多く割り当てるようにしているが、その他の通信内容種別に対して通信時間を多く割り当てるようにしてもよい。また、図９のフローチャートのように多く割り当てるか否かという制御に限られず、通信内容種別に応じてどの程度の通信時間を割り当てるかを切り替えるように制御してもかまわない。このような制御を実現するために、通信内容種別ごとに重要度スコアを設定し、重要度スコアの比に応じた通信時間の割り当てを行えば良い。具体的には、車両制御に関する通信にはスコア「２」を割り当て、交通情報に関する通信にスコア「１」を割り当てれば、通信時間を可変とする期間において２対１の割合で通信時間を割り当てることができる。
【００７３】
また、図９のフローチャートでは、１つの閾値によって通信量が大容量であるか否かの２段階に判別している。しかしながら、複数の閾値を用いて大容量通信の度合い（レベル）を複数設定し、レベルごとのスコアを用いて通信時間を割り当ててもよい。
【００７４】
さらに、本実施形態においては、通信内容種別と大容量通信種別の両方の評価を考慮して全体的な重要度を決定して、どの通信相手にどの程度の通信時間を割り当てるかを決定することもできる。典型的には、通信内容種別が重要な通信であり、かつ、大容量の通信に対して最も多くの通信時間を割り当てる。逆に、通信内容種別が重要ではなく、かつ、通信量が少ない通信に対しては少ない通信時間しか割り当てない。通信内容種別と大容量通信要求のいずれか一方のみが条件を満たす場合には、両方の場合を同程度に重要視してもよいし、いずれか一方をより重要視してより多くの通信時間を割り当ててもよい。通信内容種別と通信量に関して通信の重要度スコアをそれぞれ設定し、これら２つの重要度スコアの合計値に応じて通信時間を割り当てれば、これら２つの要素を考慮した通信時間設
定が可能となる。
【００７５】
（その他）
上記の実施形態では、４方向あるいは８方向の異なる方向を向いたアンテナを切り替えて使う例およびアンテナを回転させる例を説明した。しかしながら、上記以外の構成を採用することができる。アンテナを複数利用する場合、その数は４個や８個に限られず、より多くても少なくてもかまわない。また、ビームフォーミングによって指向性を変更可能なアダプティブアンテナを利用して指向性を切り替えてもよい。さらに、異なる方向を向いた複数のアダプティブアンテナを利用して、利用するアンテナの切り替えとビームフォーミングの両方を使って通信方向を変更するようにしてもよい。
【００７６】
また、上記の説明では、２．５ミリ秒のスロット４つからなる１０ミリ秒の通信機関を１つの単位として通信時間割当を決定しているが、このような態様に限られない。より長い単位で通信時間の割り当てを変更するようにしてもかまわない。
【００７７】
本発明は、その技術的思想の範囲内において適宜変更し実施することが可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１：アンテナユニット
２：アンテナ制御部
３：通信部
４：上位層処理部
５：通信制御部
５１：通信相手方向検出部
５２：通信方向設定部
５３：通信内容取得部
【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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