(57)【要約】      （修正有）【課題】パケット輻輳の問題を改善する車車間通信システムと、これに用いる移動局および中継器と、これらを用いて行われる車車間通信とを提供する。【解決手段】複数の移動局から送信される車車間パケットのペイロードを、中継器のメモリ２４３に設けた複数の論理キュー２４３Ａ、２４３Ｂ、２４３Ｃ、２４３Ｄに分けて格納し、異なる論理キューに格納された２つのペイロードの排他的論理和を中間ペイロードとする。複数の中間ペイロードをペイロード合成部２４４で繋げて中継ペイロードを生成し、生成した中継ペイロードを含む中継パケットを複数の移動局に向けて送信することで、中継器が移動局の間の車車間通信をする際にパケット輻輳を低減する。【選択図】図４Ｃ
2019068164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに無線通信を行う複数の移動局と、
前記複数の移動局の間で行われる前記無線通信を中継する中継器と
を具備し、
前記複数の移動局のそれぞれは、
前記それぞれの移動局の走行状況を検出して前記走行状況を表す走行情報を生成する車両走行情報生成部と、
前記走行情報をペイロードに含む車車間パケットを生成して外部に送信する送信信号処理部と
を具備し、
前記中継器は、
前記複数の移動局から送信される複数の前記車車間パケットを受信する受信信号処理部と、
複数の論理キューを備え、前記複数の車車間パケットに含まれる複数の前記ペイロードを前記複数の論理キューに格納する中継記憶装置と、
前記複数の論理キューに含まれる２つの異なる論理キューにそれぞれ格納された２つのペイロードの排他的論理和である中間ペイロードを複数算出し、複数の前記中間ペイロードを合成した中継ペイロードを生成するペイロード合成部と、
前記中継ペイロードを含む中継パケットを前記複数の移動局に向けて送信する送信信号処理部と
を具備する
車車間通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の車車間通信システムにおいて、
前記中継器は、
前記複数の論理キューのうち、受信した前記複数の車車間パケットのそれぞれを格納する先の論理キューを、前記それぞれの車車間パケットに含まれる前記走行情報の内容に応じて決定するグループ分割部
をさらに具備する
車車間通信システム。
【請求項３】
請求項２に記載の車車間通信システムにおいて、
前記グループ分割部は、前記それぞれの車車間パケットを格納する先の前記論理キューを、前記走行情報に含まれる、前記走行情報が生成された移動局の位置情報に応じて決定する
車車間通信システム。
【請求項４】
請求項２に記載の車車間通信システムにおいて、
前記グループ分割部は、前記それぞれの車車間パケットを格納する先の前記論理キューを、前記走行情報に含まれる、前記走行情報が生成された移動局の速度の大きさに応じて決定する
車車間通信システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の車車間通信システムにおいて、
前記中継器は、
前記それぞれの論理キューに格納された複数のペイロードを、前記それぞれの論理キューの内部でソーティングし、
前記ソーティングの基準は、ソーティングされるペイロードに含まれる前記走行情報の内容である
車車間通信システム。
【請求項６】
請求項５に記載の車車間通信システムにおいて、
前記中継器は、
前記それぞれの論理キューに格納された複数のペイロードを、前記複数のペイロードのそれぞれに含まれる走行情報を生成した前記移動局の位置情報に応じてソーティングする
車車間通信システム。
【請求項７】
請求項５に記載の車車間通信システムにおいて、
前記中継器は、
前記それぞれの論理キューに格納された複数のペイロードを、前記複数のペイロードのそれぞれに含まれる走行情報を生成した前記移動局の速度の大きさに応じてソーティングする
車車間通信システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の車車間通信システムにおいて、
前記中継器は、
それぞれに異なる方向の指向性を有する複数のセクタ受信アンテナと、
前記複数のセクタ受信アンテナに含まれる２つのセクタ受信アンテナのそれぞれが同一の車車間パケットを受信した場合に、前記同一の車車間パケットのうち１つを残して残りを削除する冗長検出部と
をさらに具備する
車車間通信システム。
【請求項９】
他の移動局との間で互いに無線通信を行い、かつ、中継器による中継を介する前記他の移動局との無線通信も行う移動局であって、
前記移動局の走行状況を検出し、検出した前記走行状況を示す走行情報を生成する車両走行情報生成部と、
前記走行情報をペイロードに含む車車間パケットを無線通信で外部に送信する送信信号処理部と、
前記中継器から中継パケットを受信する受信信号処理部と、
前記走行情報および前記中継パケットを格納する記憶装置と
を具備し、
前記受信信号処理部は、さらに他の移動局から送信されるさらに他の車車間パケットを前記さらに他の移動局からの直接的な無線通信でさらに受信し、
前記記憶装置は、前記さらに他の車車間パケットに含まれる前記さらに他の移動局の走行情報をさらに格納し、
前記受信信号処理部は、前記中継器から送信される中継パケットから中間ペイロードを抽出し、前記記憶装置に格納されている走行情報および前記中間ペイロードの排他的論理和を演算して前記他の移動局の走行情報を算出する
移動局。
【請求項１０】
複数の移動局の間で行われる無線通信を中継する中継器であって、
前記複数の移動局から送信される複数の車車間パケットを受信する受信信号処理部と、
複数の論理キューを備え、前記複数の車車間パケットに含まれる複数のペイロードを前記複数の論理キューに格納する中継記憶装置と、
前記複数の論理キューに含まれる２つの異なる論理キューにそれぞれ格納された２つのペイロードの排他的論理和である中間ペイロードを複数算出して合成した中継ペイロードを生成するペイロード合成部と、
前記中継ペイロードを含む中継パケットを前記複数の移動局に向けて送信する送信信号処理部と
を具備する
中継器。
【請求項１１】
複数の移動局が、互いに無線通信を行うことと、
中継器が、前記複数の移動局の間で行われる前記無線通信を中継することと
を具備し、
前記互いに無線通信を行うことは、
前記複数の移動局のそれぞれが、前記それぞれの移動局の走行状況を検出することと、
前記それぞれの移動局が、前記走行状況を表す走行情報を生成することと、
前記それぞれの移動局が、前記走行情報をペイロードに含む車車間パケットを生成して外部に送信することと
を具備し、
前記中継することは、
前記中継器が、前記複数の移動局から送信される複数の前記車車間パケットを受信することと、
複数の論理キューを備える中継記憶装置が、前記複数の車車間パケットに含まれる複数の前記ペイロードを前記複数の論理キューに格納することと、
前記中継器が、前記複数の論理キューに含まれる２つの異なる論理キューにそれぞれ格納された２つのペイロードの排他的論理和である中間ペイロードを算出し、複数の前記中間ペイロードを合成した中継ペイロードを生成することと、
前記中継器が、前記中継ペイロードを含む中継パケットを前記複数の移動局に向けて送信することと
を具備する
車車間通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の車両が相互に無線で通信する車車間通信システムと、それぞれの車両に搭載されて無線通信を行う車載器としての移動局と、移動局による無線通信を中継する中継器と、この車車間通信システムを用いて行われる車車間通信方法とに係る。
【背景技術】
【０００２】
近年の無線通信システムの重要な応用分野として、高度化道路交通システム（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ：ＩＴＳ）が挙げられる。特に、自動運転などの運転支援システムにおいては、非常に高い信頼性が要求される。
【０００３】
運転支援システムでは、各車両が、自車の走行情報をペイロードに格納した車車間（Ｖｅｈｉｃｌｅ  ｔｏ  Ｖｅｈｉｃｌｅ：Ｖ２Ｖ）パケットを、近傍の車両に、所定の送信フレーム周期で定期的に送る。車両間でこのように行われる無線通信を、車車間通信と呼ぶ。ここで、走行情報には、例えば、自車の位置を示す位置情報や、自車の移動速度の大きさおよび方向などが含まれる。近傍の車両は、受信した車車間パケットから走行情報を検出すると、検出したデータに基づいて車両制御を行う。ここで、車両制御には、例えば、衝突回避のための制御などが含まれる。
【０００４】
車車間通信システムで用いる無線通信方式としては、ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ  Ｓｈｏｒｔ  Ｒａｎｇｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）や、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などが想定されている。これらの中でも、特に、各車両が分散的に通信制御を行う無線ＬＡＮベースの技術が、最も現実的である。
【０００５】
交差点などでは、自車と同じ道路に存在する車両のみならず、その道路に交差する別の道路に存在する車両についても、その走行情報が必要となる。しかし、交差点の付近に建造物が存在する場合は、この建造物の影響によって、車両同士の無線通信を行えない可能性がある。下記の非特許文献１（Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ＩＴＳ  Ｖ２Ｖ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  ＣＳＭＡ／ＣＡ  ａｎｄ  ａ  Ｒｏａｄｓｉｄｅ  Ｒｅｌａｙ  Ｓｔａｔｉｏｎ  ａｔ  Ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｓ）には、交差点の付近に配置した中継器で車車間通信を中継する技術に係る記載が開示されている。非特許文献１によれば、近隣に存在する建造物等の影響で、車両に搭載された車載器同士の直接的な無線通信が出来ない交差点でも、中継器が送信側移動局としての車載器から受信した車車間パケットを、中継パケットとして再生し、受信側移動局としての車載器に転送する中継動作を行うことで、走行情報を車両間で間接的にやり取りすることが可能となる。
【０００６】
一般的に、中継器は、中継範囲内にある移動局から届く全ての車車間パケットについて、そのペイロードの再生中継を行う。すると、中継範囲内を走行する車両の数が増加した場合に、中継すべき車車間パケットの数も増加する。また、車両が交差点を短時間で通過してしまうことを考慮すると、中継器および車載器の間で通信出来る機会は限られている。その結果、送信フレーム周期内で送信先の車載器への転送が成功しないままタイムアウトを迎えた中継パケットが破棄される、という問題が発生する。このような問題は、パケット輻輳と呼ばれる。
【０００７】
パケット輻輳の問題を解決するために、中継器においてパケットのネットワーク符号化（Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｃｏｄｉｎｇ：ＮＣ）を用いる技術に係る記載が、下記の非特許文献４（Ａｎ  ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｎｅｔｗｏｒｋ  ｃｏｄｉｎｇ  ｒｅｌａｙ  ｉｎ  ｉｔｓ  Ｖ２Ｖ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ａｔ  ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｓ）に開示されている。非特許文献４によれば、２つの走行情報をそれぞれに含む２つのペイロードをペアリングして両者の排他的論理和を算出することで、２つの走行情報を、本来なら１つの走行情報に対応する長さを有するデータブロックに符号化することが出来る。このデータブロックをペイロードに含む中継パケットを生成して、受信側の移動局に向けて送信することで、転送時のデータ量を削減出来る。受信側移動局が、中継パケットに含まれる排他的論理和の元となる２つの走行情報のうち、一方が既知であれば、他方の走行情報は、中継パケットのペイロードであるデータブロックと、既知である方の走行情報との排他的論理和を算出することによって得ることが出来る。
【０００８】
受信側移動局としての車載器が、中継パケットのペイロードから、元の２つの走行情報を含むペイロードのペアを正しく復号するためには、このペアのうちの１つのペイロードを、直接的な車車間通信によって送信側移動局から受信する必要がある。しかし、市街地の交差点における電波通信環境に注目すると、高層建造物等が電波障害物として作用してしまい、交差する２本の道路を走行する車両の間では直接的な車車間通信を行うことが出来ない場合がある。このような場合は、ネットワーク符号化された中継パケットを復号化するために必要なペイロードの受信が行えず、したがって中継パケットのペイロードを複合できず、結果的に中継器による車車間通信の中継効果が低下してしまう可能性が有る。
【０００９】
そこで、非特許文献４では、交差する２本の道路のうち、第１の道路を走行する第１の移動局から第１のペイロードを受信し、第２の道路を走行する第２の移動局から第２のペイロードを受信し、これら２つのペイロードをペアリングしてネットワーク符号化する方法が提案されている。受信局としての移動局は、もし第１の道路にいれば、同じ第１の道路から送信されるペイロードについてはこれを受信できる可能性が高く、したがって中継パケットのペイロードを正しく復号できる確率が高くなる。
【００１０】
しかし、たとえ受信側移動局としての車載器を搭載する車両が、送信側移動局としての車載器を搭載する車両と同じ道路にあったとしても、距離による無線信号強度の減衰や、空いていると誤検知したチャネルで信号を送信してそのチャネルを利用していた無線通信に影響を与えてしまう隠れ端末の影響により、受信側の車載器は、ペアリングされた２つのペイロードのどちらをも直接的な車車間通信で受信できない場合がある。このような場合、中継効果が低下する。
【００１１】
このように、非特許文献４で提案されている方法では、１回の送信機会に２つの走行情報を転送中継することで、中継すべきパケットの数が半分になり、輻輳問題が軽減されるものの、従来の個別中継法と比較して、その改善効果は限定的である。
【００１２】
パケット輻輳問題を別のアプローチから解決する方法が、下記の非特許文献２（Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒｅｌａｙ  Ｓｃｈｅｍｅ  ｗｉｔｈ  Ｐａｙｌｏａｄ  Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ  ｆｏｒ  ＩＴＳ  Ｖ２Ｖ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）で提案されている。非特許文献２では、車車間通信に係る規格の１つであるＩＥＥＥ  ８０２．１１ｐで要求されている条件を満たしつつ、１つの中継パケットに最大で１４個のペイロードを格納することで、複数の走行情報を１度の送信機会で中継することができる。このような中継方法を、ペイロード合成中継法（ＰＣＲＬ：  Ｐａｃｋｅｔ  Ｐａｙｌｏａｄ  Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ  ＲｅＬａｙ）と呼ぶ。
【００１３】
また、車車間通信にまつわる別の問題として、異なる道路上に存在するために互いの存在を認知できない、いわゆる「隠れ端末問題」によって、中継器でパケット衝突が発生するという問題がある。下記の非特許文献３（Ｒｅｌｉａｂｌｅ  Ｉｎｔｅｒ−Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｓｅｃｔｏｒｉｚｅｄ  Ｒｏａｄｓｉｄｅ  Ｒｅｌａｙ  Ｓｔａｔｉｏｎ）では、指向性を有するセクタアンテナを中継器に導入するセクタ化受信中継法が提案されている。この方法では、交差する２本の道路をそれぞれ走行する２台の車両からそれぞれ送信される２つの信号を、指向性が異なる２つのセクタアンテナで受信することにより、中継器におけるパケット受信成功率を改善することが出来る。その結果、宛先車両へのパケット配信成功率を向上することが可能となる。
【００１４】
非特許文献３が提案する方法では、セクタアンテナを導入することにより、中継器における受信成功率は向上するものの、中継すべきペイロードの数が増加し、輻輳が増加するという問題がある。
【００１５】
上記に関連して、特許文献１（特開２００９−００９４８６号公報）には、無線通信装置に係る発明が開示されている。この無線通信装置は、無線通信により車両間でデータの授受を行う車車間通信システムにおいて、各車両に搭載される。この無線通信装置は、検出手段と、データ送出手段と、データ受信手段と、処理実行手段と、優先度設定手段とを備える。ここで、検出手段は、自車の車両状態を検出する。データ送出手段は、検出手段の検出結果に基づき、自車の車両データとして、自車の車両状態を表す車両データを、無線にて外部空間に送出する。データ受信手段は、他車の無線通信装置から無線にて送出された他車の車両データを受信する。処理実行手段は、データ受信手段が受信した車両データ毎に、車両データを用いた所定の処理を実行する。優先度設定手段は、データ受信手段が受信した車両データに対し、車両データ毎に、優先度を設定する。処理実行手段は、優先度設定手段により設定された優先度の高い車両データから順に、所定の処理を実行する構成にされている。
【００１６】
また、特許文献２（特開２００９−１８８５８５号公報）には、移動体通信方法に係る記載が開示されている。この移動体通信方法は、移動体におけるデータの通信方法である。この移動体通信方法では、送信データを複数パケットに分割して、この複数パケットの中から任意に選択された任意個数のパケットの排他的論理和から成る組合パケットを複数生成して、この組合パケットにこの組合パケットを構成するパケットの識別子を付与して、誤り訂正符号又は誤り検出符号を用いて符号化した複数の符号化パケットを、異なる複数の通信媒体に分散させて送信する。また、この移動体通信方法では、異なる複数の通信媒体を介して、この送信された複数の符号化パケットを受信し、誤り訂正復号又は誤り検出符号により組合パケットを復号し、誤りなく受信された組合パケットのみを用いて、送信時の各パケットに復調する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００９−００９４８６号公報
【特許文献２】特開２００９−１８８５８５号公報
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】Ｈ．  Ｃｈｅｎｇ  ａｎｄ  Ｙ．  Ｙａｍａｏ著、「Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ＩＴＳ  Ｖ２Ｖ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  ＣＳＭＡ／ＣＡ  ａｎｄ  ａ  Ｒｏａｄｓｉｄｅ  Ｒｅｌａｙ  Ｓｔａｔｉｏｎ  ａｔ  Ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｓ」、Ｊ．  ｏｆ  Ｉｎｆｏｒｍ．  Ｐｒｏｃｅｓｓ．，  Ｖｏｌ．  ２１，  ｎｏ．  １，  ｐｐ．  １−９，  ２０１３年１月１５日
【非特許文献２】Ｌ．  Ｔ．  Ｔｒｉｅｎ，  ｅｔ  ａｌ．著、「Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒｅｌａｙ  Ｓｃｈｅｍｅ  ｗｉｔｈ  Ｐａｙｌｏａｄ  Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ  ｆｏｒ  ＩＴＳ  Ｖ２Ｖ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」、Ｐｒｏｃ．  ＩＥＥＥ  ＷｉＶＥＣ，  Ｄｒｅｓｄｅｎ，  Ｇｅｒｍａｎｙ、２０１３年６月２〜３日
【非特許文献３】Ｈ．  Ｃｈｅｎｇ  ａｎｄ  Ｙ．  Ｙａｍａｏ著、「Ｒｅｌｉａｂｌｅ  Ｉｎｔｅｒ−Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｓｅｃｔｏｒｉｚｅｄ  Ｒｏａｄｓｉｄｅ  Ｒｅｌａｙ  Ｓｔａｔｉｏｎ」、Ｐｒｏｃ．  ＩＥＥＥ  ＶＴＣ２０１３−Ｓｐｒｉｎｇ，  Ｄｒｅｓｄｅｎ，  Ｇｅｒｍａｎｙ、２０１３年６月２〜５日
【非特許文献４】Ｌ．  Ｔ．  Ｔｒｉｅｎ  ａｎｄ  Ｙ．  Ｙａｍａｏ著、「Ａｎ  ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｎｅｔｗｏｒｋ  ｃｏｄｉｎｇ  ｒｅｌａｙ  ｉｎ  ｉｔｓ  Ｖ２Ｖ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ａｔ  ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｓ」、Ｐｒｏｃ．  ＩＥＥＥ  ＩＣ−ＮＩＤＣ，  Ｂｅｉｊｉｎｇ，  Ｃｈｉｎａ、２０１４年９月１９〜２１日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の目的は、パケット輻輳の問題を改善する車車間通信システムと、これに用いる移動局および中継器と、これらを用いて行われる車車間通信とを提供することである。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００２１】
一実施の形態によれば、複数の移動局（３Ａ、３Ｂ）から送信される車車間パケットのペイロードを、中継器（２）のメモリ（２４３）に設けた複数の論理キュー（２４３Ａ、２４３Ｂ）に分けて格納し、異なる論理キュー（２４３Ａ、２４３Ｂ）に格納された２つのペイロードの排他的論理和を中間ペイロードとし、複数の中間ペイロードを繋げた中継ペイロードを含む中継パケットを複数の移動局（３Ａ、３Ｂ）に向けて送信する。
【発明の効果】
【００２２】
前記一実施の形態によれば、中継器が移動局の間の車車間通信をする際にパケット輻輳を低減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、一実施形態による車車間通信システムを使用できる通信環境の一例を示す俯瞰図である。
【図２Ａ】図２Ａは、一実施形態による車車間通信システムの一構成例を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、コンピュータの一構成例を示すブロック回路図である。
【図３】図３は、一実施形態による移動局としての車載器の一構成例を示すブロック回路図である。
【図４Ａ】図４Ａは、一実施形態による中継器の一構成例を示すブロック回路図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、非特許文献２の中継器に含まれる中継処理部の構成を示すブロック回路図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、一実施形態による中継器の中継処理部のうち、特にメモリの一構成例を示すブロック回路図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、一実施形態による中継ペイロードの一構成例を示すメモリ図である。
【図５】図５は、一値実施形態による移動局としての車載器の動作の一構成例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、一値実施形態による中継器の動作の一構成例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、一実施形態による中継器の一構成例を示すブロック回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
添付図面を参照して、本発明による車車間通信システム、車載器、中継器および車車間通信方法を実施するための形態を以下に説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
本実施形態では、中継器が受信したパケットを再生中継するまでに格納するメモリに、複数の論理キューを設ける。中継器は、送信側の移動局としての車両から受信したパケットのペイロードを、それぞれ、その内容に応じていずれかの論理キューに振り分けて格納する。中継器が、異なる論理キューに格納された２つのペイロードの排他的論理和を算出し、算出された排他的論理和を含む中継パケットを受信側の移動局としての車両に向けて送信する。こうすることでパケット輻輳の問題が改善することを、以下に説明する。
【００２６】
なお、本実施形態では、中継器および車載器が、通信方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）を用いる通信装置を備えている前提で以下の説明を行う。ただし、この通信方式はあくまでも一例であって、他の通信方式の利用を除外しない。
【００２７】
図１は、一実施形態による車車間通信システム１を使用できる通信環境の一例を示す俯瞰図である。図１の通信環境には、２本の道路が交差する交差点およびその周辺が含まれている。この通信環境を、より厳密に、４本の道路１１Ａ〜１１Ｄと、狭義の交差点１２の集合として定義する。すなわち、図１に向かって左右方向に延びる第１の道路を、道路１１Ａ、交差点１２および道路１１Ｃに分けて考える。同様に、図１に向かって上下方向に延びる第２の道路を、道路１１Ｂ、交差点１２および道路１１Ｄに分けて考える。さらに言い換えれば、第１の道路および第２の道路は、交差点１２で交差し、また、交差点１２を共有している。以下、道路を区別する必要が無い場合に、単に道路１１と表記する場合がある。
【００２８】
図１の道路１１Ａを、車両１３Ａが走行している。同様に、道路１１Ｂを車両１３Ｂが走行しており、道路１１Ｃを車両１３Ｃが走行している。以下、車両を区別する必要が無い場合に、単に車両１３と表記する場合がある。図１では図示を省略しているが、道路１１Ａ〜１１Ｄおよび交差点１２には、さらに多くの車両１３が同時に走行していても良いし、駐停車している車両１３があっても良い。
【００２９】
図１の交差点１２には、中継器２が設置されている。なお、実際には、中継器２は車両の走行を遮らない場所に設置されることが好ましい。例えば、中継器２は交差点１２に設けられた信号機に一体化して設けても良い。いずれの場合も、中継器２は、道路１１上にある車両１３との間で直接的な無線通信が行える位置に配置されていることが好ましい。
【００３０】
図１の交差点１２の周囲には、建造物１４Ａ〜１４Ｄがある。これらの建造物のうち、道路１１Ａおよび道路１１Ｂに接するように配置されているものを建造物１４Ａと呼ぶ。同様に、道路１１Ｂおよび道路１１Ｃに接するように配置されている建造物を建造物１４Ｂと呼び、道路１１Ｃおよび道路１１Ｄに接するように配置されている建造物を建造物１４Ｃと呼び、道路１１Ｄおよび道路１１Ａに接するように配置されている建造物を建造物１４Ｄと呼ぶ。以下、建造物を区別する必要が無い場合に、単に建造物１４と表記する場合がある。
【００３１】
建造物１４は、無線通信において遮蔽物として作用する場合がある。例えば、道路１１Ｃを走行する車両１３Ｃが、道路１１Ｂを走行する車両１３Ｂに向けて、無線信号１５Ａを送信しても、建造物１４Ｂに遮られて、車両１３Ｂは無線信号１５Ａを正しく受信できない場合がある。
【００３２】
このような場合において、中継器２は、車両１３Ｃから送信された無線信号１５Ｂを受信することが出来る。また中継器２が、無線信号１５Ｂのペイロードに含まれる情報を含む無線信号１５Ｃを生成して車両１３Ｂに向けて送信すれば、車両１３Ｂが無線信号１５Ｃを受信することが出来る。こうすることで、中継器２は、建造物１４Ｂによって遮られる無線通信を、車両１３Ｃおよび車両１３Ｂの間で中継することが出来る。
【００３３】
また、中継器２は、無線信号１５Ｃをブロードキャスト通信で送信することにより、道路１１Ａに位置する車両１３Ａも、無線信号１５Ｃの内容を受信することが出来る。ただし、図１では区別のために、中継器２から車両１３Ａに届く無線信号を無線信号１５Ｄと表記している。
【００３４】
以下、無線信号を区別する必要が無い場合に、単に無線信号１５と表記する場合がある。
【００３５】
図２Ａは、一実施形態による車車間通信システム１の一構成例を示す図である。図２Ａの車車間通信システム１は、移動局としての車載器３Ａ〜３Ｃと、中継器２とを備える。車載器３Ａは、車両１３Ａに搭載されている。同様に、車載器３Ｂは車両１３Ｂに搭載されており、車載器３Ｃは車両１３Ｃに搭載されている。以下、車載器を区別する必要が無い場合に、単に車載器３と表記する場合がある。
【００３６】
図２Ａでは図示を省略しているが、車車間通信システム１はさらに多くの車載器３を含んでいても良い。ただし、これらの車載器３は、それぞれ、車両１３に搭載されていることが好ましい。
【００３７】
中継器２および車載器３のそれぞれは、その全体または一部が、所定のプログラムを実行して動作するコンピュータとして構成されても良い。図２Ｂは、コンピュータ４の一構成例を示すブロック回路図である。図２Ｂのコンピュータ４は、バス４１と、入出力インタフェース４２と、演算装置４３と、記憶装置４４と、外部記憶装置４５と、センサ装置４６とを備える。
【００３８】
バス４１は、入出力インタフェース４２、演算装置４３、記憶装置４４、外部記憶装置４５およびセンサ装置４６のそれぞれと、電気的に通信可能に接続されている。また、外部記憶装置４５は、記録媒体４５１との間で着脱自在に接続されている。なお、外部記憶装置４５は、接続中の記録媒体４５１との間で、データの読み書きが可能である。
【００３９】
演算装置４３は、記憶装置４４に格納されているプログラムを実行することで所定の動作を行う。演算装置４３が行う動作には、例えば、入出力インタフェース４２を介する外部との通信、記憶装置４４に格納されているデータの読み出し、読み出したデータを用いた演算、演算結果の記憶装置４４への格納、外部記憶装置４５を介する記録媒体４５１からのデータの読み出しおよび書き込み、などが含まれる。
【００４０】
センサ装置４６は、コンピュータ４の内部または外部の状態を電気信号に変換する。センサ装置４６は、より具体的には、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）装置や、速度計などを備えていても良い。
【００４１】
センサ装置４６が生成する電気信号は、プログラムを実行して動作する演算装置４３によって読み出されても良いし、記憶装置４４または記録媒体４５１に書き込まれても良い。
【００４２】
なお、センサ装置４６が不要である場合には、コンピュータ４からセンサ装置４６を省略しても良い。
【００４３】
図３は、一実施形態による移動局としての車載器３の一構成例を示すブロック回路図である。車載器３は、図２Ｂで説明したコンピュータ４として構成されても良いが、図３に示すブロック回路図のように構成されても良い。言い換えれば、車載器３は、物理的な構成としては図２Ｂのように表すことが出来る一方で、機能ブロック的な構成としては図３のように表すことも出来る。
【００４４】
図３の車載器３の構成要素について説明する。図３の車載器３は、車両走行情報生成部３１と、メモリ３２と、送信信号処理部３３と、送受信アンテナ３４と、受信信号処理部３５と、出力部３６とを備える。
【００４５】
図３の車載器３の構成要素の接続関係について説明する。車両走行情報生成部３１の第１出力には、メモリ３２が接続されている。車両走行情報生成部３１の第２出力には、送信信号処理部３３が接続されている。送信信号処理部３３の出力には、送受信アンテナ３４が接続されている。送受信アンテナの出力には、受信信号処理部３５が接続されている。受信信号処理部３５の第１出力には、メモリ３２が接続されている。受信信号処理部３５の第２出力には、出力部３６が接続されている。
【００４６】
図３の車載器３の構成要素の動作について説明する。
【００４７】
車両走行情報生成部３１は、車載器３が搭載されている送信側移動局としての車両１３の走行状況を検出し、この走行状況を表す走行情報信号を生成する。ここで、走行情報信号には、車両１３の位置や、車両１３が走行する方向や、車両１３が走行する速度の大きさなどが含まれることが好ましい。車両１３の位置は、例えば、ＧＰＳ装置で検出することが可能である。車両１３が走行する方向は、速度計などで検出することが可能である。また、車両１３が走行する速度の大きさも、速度計などで検出することが可能である。生成された走行情報信号は、一方ではメモリ３２に格納され、他方では送信信号処理部３３に向けて送信される。
【００４８】
メモリ３２は、車両走行情報生成部３１から走行情報信号を受信して格納する。また、後述するように、メモリ３２は、受信信号処理部３５から車車間パケットまたは中継パケットに含まれる走行情報信号を受信して格納する。メモリ３２に格納されている情報は、受信信号処理部３５からの読み出しが可能である。
【００４９】
送信信号処理部３３は、車両走行情報生成部３１から走行情報信号を受信して、ペイロードに走行情報を含む車車間パケットを生成する。なお、所定のフォーマットで表現された走行情報を含むペイロードの長さは、１００バイト程度であっても良い。車車間パケットは、ペイロードの他に、ヘッダを含む。
【００５０】
送受信アンテナ３４は、送信信号処理部から車車間パケットを受信して無線送信で外部空間に送信する。厳密には、電子データとしての車車間パケットを、無線通信によって外部空間に送信するためには、所定のプロトコルに則った電気信号に変換する必要がある。この変換を行う回路は、送信信号処理部３３に含まれていても良いし、送受信アンテナ３４に含まれていても良い。いずれの場合も、このような変換は公知技術であるので、ここではその詳細な説明を省略する。
【００５１】
送受信アンテナ３４は、さらに、他の車載器３から送信される車車間パケットおよび中継器２から送信される中継パケットを、無線信号として受信する。ここで受信される無線信号は、中継パケットの内容を所定のプロトコルに則った電気信号であって、厳密には、送信時と同様に、この電気信号を、電子データとしての中継パケットに変換する必要がある。この変換を行う回路は、送受信アンテナ３４に含まれていても良いし、受信信号処理部３５に含まれていても良い。いずれの場合も、このような変換は公知技術であるので、ここではその詳細な説明を省略する。
【００５２】
受信信号処理部３５は、受信した車車間パケットおよび中継パケットを、必要に応じて復号する。ここで、復号には、２つの意味が含まれる。すなわち、第１の意味としての復号では、車車間パケットおよび中継パケットのうち、ペイロードに含まれる走行情報を取り出す処理が行われる。また、第２の意味としての復号では、中継パケットのペイロードが、２つのペイロードの排他的論理和であり、かつ、そのうち一方のペイロードがメモリ３２に格納されている場合に、排他的論理和の演算によって他方のペイロードを算出する処理が行われる。復号によって得られた他の車両１３の走行情報は、一方ではメモリ３２に格納され、他方では出力部３６に向けて送信される。
【００５３】
出力部３６は、他の車両１３の走行情報を、車両１３の制御システムに提供する。このとき、出力部３６は、メモリ３２に格納されている走行情報を総合的に制御システムに提供しても良い。その意味で、図３には、メモリ３２および出力部３６を直接的に結ぶ線を追加しても良い。
【００５４】
図４Ａは、一実施形態による中継器２の一構成例を示すブロック回路図である。中継器２は、図２Ｂで説明したコンピュータ４として構成されても良いが、図４Ａに示すブロック回路図のように構成されても良い。言い換えれば、中継器２は、物理的な構成としては図２Ｂのように表すことが出来る一方で、機能ブロック的な構成としては図４Ａのように表すことも出来る。
【００５５】
図４Ａの中継器２の構成要素について説明する。図４Ａの中継器２は、受信アンテナ２１と、受信信号処理部２２と、中継処理部２４と、送信信号処理部２５と、送信アンテナ２６とを備える。
【００５６】
中継処理部２４は、ヘッダ除去部２４１と、グループ分割部２４２と、メモリ２４３と、ペイロード合成部２４４とを備える。メモリ２４３は、複数の論理キューを備えるが、その詳細については後述する。
【００５７】
図４Ａの中継器２の構成要素の接続関係について説明する。受信アンテナ２１の出力には、受信信号処理部２２が接続されている。受信信号処理部２２の出力には、中継処理部２４が接続されている。中継処理部２４の出力には、送信信号処理部２５が接続されている。送信信号処理部２５の出力には、送信アンテナ２６が接続されている。
【００５８】
中継処理部２４の構成要素の接続関係について説明する。受信信号処理部２２の出力は、ヘッダ除去部２４１に接続されている。ヘッダ除去部２４１の出力は、グループ分割部２４２に接続されている。グループ分割部２４２の出力は、メモリ２４３に接続されている。メモリ２４３の出力は、ペイロード合成部２４４に接続されている。ペイロード合成部２４４の出力は、送信信号処理部２５に接続されている。
【００５９】
図４Ａの中継器２の構成要素の動作について説明する。
【００６０】
受信アンテナ２１は、車両１３から送信される車車間パケットを、無線信号として受信し、電気信号として後段に出力する。ここで出力される電気信号は、車車間パケットの内容を所定のプロトコルに則って表している。受信アンテナ２１は、この電気信号を、後段の受信信号処理部２２に向けて出力する。なお、受信アンテナ２１は、あらゆる方向に存在する車両１３から送信される車車間パケットを受信できるように、無指向性のアンテナであることが好ましい。
【００６１】
受信信号処理部２２は、受信アンテナ２１から入力する電気信号を、車車間パケットを所定のフォーマットに則って表す電気信号に変換して、中継処理部２４に向けて出力する。
【００６２】
中継処理部２４は、受信した複数の車車間パケットの内容を含む１つの中継ペイロードを生成して、後段の送信信号処理部２５に出力する。
【００６３】
送信信号処理部２５は、中継ペイロードに対応する中継ヘッダを生成し、これらの中継ヘッダおよび中継ペイロードをつなげて中継パケットを生成する。さらに、電子データとしての中継パケットを、所定の通信プロトコルに則った電気信号に変換して、後段の送信アンテナ２６に出力する。この通信プロトコルは、無線ＬＡＮによるブロードキャスト通信のプロトコルであっても良い。
【００６４】
送信アンテナ２６は、中継パケットを表す電気信号を無線信号に変換して外部に向けて送信する。
【００６５】
中継処理部２４の構成要素の動作について説明する。
【００６６】
ヘッダ除去部２４１は、入力した車車間パケットのヘッダを除去し、残るペイロードを後段のグループ分割部２４２に出力する。
【００６７】
グループ分割部２４２は、入力したペイロードに含まれる走行情報の内容を読み取り、読み取った走行状態に応じて、メモリ２４３に含まれる複数の論理キューのいずれかを選択し、その論理キューに向けてペイロードを出力する。
【００６８】
メモリ２４３は、複数の論理キューのそれぞれに、前段のグループ分割部２４２から入力したペイロードを格納する。
【００６９】
ペイロード合成部２４４は、メモリの複数の論理キューから複数のペイロードを読み出し、読み出した複数のペイロードを含む１つの中継ペイロードを生成し、生成した中継ペイロードを後段の送信信号処理部２５に出力する。
【００７０】
メモリ２４３に含まれる複数の論理キューの使い方について説明する。本実施形態のより良い理解のために、比較対象として、非特許文献２について説明する。
【００７１】
図４Ｂは、非特許文献２の中継器２に含まれる中継処理部２４の構成を示すブロック回路図である。図４Ｂの中継処理部２４は、ヘッダ除去部２４１と、メモリ２４３と、ペイロード合成部２４４とを備えている。メモリ２４３は、論理キュー２４３０を備えている。論理キュー２４３０には、複数のペイロードＱ（０）、Ｑ（１）、…、Ｑ（ｋ−１）が格納されている。ここで、「ｋ」は任意の正整数である。また、括弧の中の整数は、格納された順番を示しており、「（０）」は最初に格納されたことを示している。なお、図４Ｂのメモリ２４３には、論理キュー２４３０が１つしかないので、図４Ａの中継処理部２４の場合とは異なり、図４Ｂの中継処理部２４は、グループ分割部２４２を備えていない。
【００７２】
図４Ｂの中継処理部２４は、前段から入力する車車間パケットのうち、ヘッダ除去部２４１がヘッダを除去して残るペイロードを、入力した順番に、メモリ２４３の論理キュー２４３０に格納する。論理キュー２４３０に格納されたペイロードの数が所定の閾値に達すると、ペイロード合成部２４４はこの閾値のペイロードを連結した中継ペイロードを生成する。この中継ペイロードは、閾値の数だけの走行情報を含んでいる。
【００７３】
非特許文献２では、中継処理部２４がこのように動作することによって、１つの走行情報だけを含む１つのペイロードおよび１つのヘッダを含む中継ペイロードを中継する場合と比較して、パケット輻輳を減少させることが出来る。このような効果が得られる理由としては、ペイロードの長さが１００バイト程度であって、ヘッダの長さに対して比較的短いことにも挙げられる。
【００７４】
本実施形態では、非特許文献２の技術を発展させたことによって、パケット輻輳をさらに減少させることが出来ることを、以下に説明する。
【００７５】
図４Ｃは、一実施形態による中継器２の中継処理部２４のうち、特にメモリ２４３の一構成例を示すブロック回路図である。図４Ｃの中継処理部２４は、図４Ａで説明したとおり、ヘッダ除去部２４１、グループ分割部２４２、メモリ２４３およびペイロード合成部２４４を備えている。ここでは、メモリ２４３の構成に注目して説明する。
【００７６】
メモリ２４３は、第１の論理キュー２４３Ａ〜第４の論理キュー２４３Ｄを備えている。以降、論理キューを区別する必要が無い場合には、単に論理キュー２４３ｉと記す場合がある。なお、図４Ｃではメモリ２４３が備える論理キューの総数が４であるが、これはあくまでも一例にすぎず、この総数として他の値が除外されない。
【００７７】
第１の論理キュー２４３Ａには、複数のペイロードＱ１（０）、…、Ｑ１（ｉ）、…Ｑ１（３）およびＱ１（４）が格納されている。同様に、第２の論理キュー２４３Ｂには、複数のペイロードＱ２（０）、…、Ｑ２（ｉ）、…Ｑ２（３）およびＱ２（４）が格納されている。第３の論理キュー２４３Ｃには、複数のペイロードＱ３（０）、…、Ｑ３（ｉ）、…Ｑ３（３）が格納されている。第４の論理キュー２４３Ｄには、複数のペイロードＱ４（０）、…、Ｑ４（ｉ）、…Ｑ４（３）が格納されている。ここで、「Ｑ」の直後の整数は、論理キューの番号を示している。
【００７８】
グループ分割部２４２が、入力した複数のペイロードをどの論理キュー２４３ｉに格納するかを選択する方法の一例について説明する。この選択は、入力したペイロードの内容、すなわち走行情報に応じて決定される。
【００７９】
選択の基準としては、例えば、車両１３が位置する道路が利用可能である。この場合、走行情報には、車両１３の位置情報が含まれていることが好ましい。この位置情報と、予め用意されている地図情報とを用いることで、図１に示した道路１１Ａ〜１１Ｄのいずれに車両１３が位置しているかを判定することが出来る。この地図情報には、道路１１Ａ〜１１Ｄのそれぞれについて、含まれる領域を緯度および経度で定義しておいても良い。また、この地図情報はメモリ２４３に格納してあっても良いし、中継器２から読み出し可能な他のストレージに格納されていても良い。こうすることで、車両１３が位置する道路１１に応じて、そのペイロードを格納する論理キュー２４３ｉを選択することが可能である。このような場合は、例えば、道路１１Ａに位置する車両１３から受信した車車間パケットのペイロードを、第１の論理キュー２４３Ａに格納する。同様に、道路１１Ｂ〜１１Ｄに位置する車両１３から受信した車車間パケットのペイロードは、それぞれ、第２の論理キュー２４３Ｂ〜第４の論理キュー２４３Ｄに格納する。
【００８０】
選択の基準としては、例えば、車両１３の中継器２からの距離が利用可能である。中継器２の位置情報を予めメモリ２４３または中継器２から読み出し可能なストレージなどに格納しておくことで、走行情報に含まれている車両１３の位置情報から、両者の間の距離が算出可能である。さらに、距離の閾値を３つ定義し、距離の範囲を、第１閾値未満の第１範囲、第１閾値以上第２閾値未満の第２範囲、第２閾値以上第３閾値未満の第３範囲、第３閾値以上の第４範囲を定義する。こうすることで、中継器２との間の距離に応じて、その車両１３から受信したペイロードを格納する論理キューを選択することが出来る。すなわち、第１範囲に位置する車両１３から受信した車車間パケットのペイロードを、第１の論理キュー２４３Ａに格納する。同様に、第２範囲〜第３範囲に位置する車両１３から受信した車車間パケットのペイロードは、それぞれ、第２の論理キュー２４３Ｂ〜第４の論理キュー２４３Ｄに格納する。
【００８１】
選択の基準としては、例えば、車両１３が走行する速度の大きさが利用可能である。この場合、走行情報には、車両１３の速度情報が含まれていることが好ましい。速度の閾値を３つ定義し、速度の範囲を、第１閾値未満の第１範囲、第１閾値以上第２閾値未満の第２範囲、第２閾値以上第３閾値未満の第３範囲、第３閾値以上の第４範囲を定義する。こうすることで、第１範囲に含まれる速度で走行する車両１３から受信した車車間パケットのペイロードを、第１論理キュー２４３Ａに格納する。同様に、第２範囲〜第３範囲に含まれる速度で走行する車両１３から受信した車車間パケットのペイロードは、それぞれ、第２の論理キュー２４３Ｂ〜第４の論理キュー２４３Ｄに格納する。
【００８２】
選択の基準としては、その他、車両１３のＩＤ番号、車種、重量など、走行情報に含められる情報であれば何を利用しても良い。
【００８３】
中継ペイロードを生成する方法について説明する。本実施形態では、異なる論理キュー２４３ｉに格納されている２つのペイロードの排他的論理和を算出して１つの中間ペイロードを生成する。ここでは、排他的論理和を算出する２つのペイロードを選択する際に、各論理キュー２４３ｉに格納された順番が同じペイロードを用いる場合について説明する。図４Ｃの例では、４つの論理キュー２４３Ａ〜２４３Ｄから、順番ｉのペイロードＱ１（ｉ）、Ｑ２（ｉ）、Ｑ３（ｉ）およびＱ４（ｉ）の排他的論理和を算出する。これら４つのペイロードからは最大で６種類の排他的論理和が算出可能であるが、本実施形態では、そのうち３つだけを算出する。すなわち、算出する排他的論理和の総数は、論理キュー２４３ｉの総数ｋより１つ少ない。また、ｋ−１個の排他的論理和の算出に用いられる２×（ｋ−１）個のペイロードは、各論理キュー２４３ｉから少なくとも１つずつ選出することが好ましい。
【００８４】
図４Ｃの例では、以下の３つの排他的論理和が算出される。第１の排他的論理和は、Ｑ１（ｉ）ＸＯＲＱ２（ｉ）である。第２の排他的論理和は、Ｑ１（ｉ）ＸＯＲＱ３（ｉ）である。第３の排他的論理和は、Ｑ１（ｉ）ＸＯＲＱ４（ｉ）である。ここで、「ＸＯＲ」は、排他的論理和を示す記号である。また、図４Ｃに描かれた、円の中のプラス記号も、排他的論理和を示す記号である。
【００８５】
ペイロード合成部２４４は、上記３つの排他的論理和をつなげた中継ペイロードを生成し、さらに、この中継ペイロードに対応する中継ヘッダを生成し、これらの中継ヘッダおよび中継ペイロードを含む中継パケットを生成する。
【００８６】
中継パケットは、ＩＥＥＥ  ８０２．１１ｐの規格にしたがい、最大で１４個のペイロードを含むことが出来る。すると、中継パケットに対する中継ヘッダの割合を最小化する観点から、１つの中継パケットにはなるべく多くのペイロードを含めることで、パケット輻輳をより減少させることが出来る。
【００８７】
その一方で、車両の走行における安全性の観点から、車車間通信はなるべく高い頻度で行われることが好ましい。現実的な目安として、１秒間に１０回程度の車車間通信を行うことが好ましい。
【００８８】
したがって、ペイロード合成部２４４は、以下の２つの条件のうち、少なくとも一方が満たされたことを検出する度に、中継パケットの生成を行うことが好ましい。第１の条件は、１４個の中間ペイロードに相当する個数のペイロードがメモリ２４３に格納されることである。第２の条件は、中継ペイロードを前回生成した時刻から所定の期間が経過したときである。
【００８９】
図４Ｃの例では、第１の論理キュー２４３Ａおよび第２の論理キュー２４３Ｂに、それぞれ５つのペイロードが格納され、第３の論理キュー２４３Ｃおよび第４の論理キュー２４３Ｄに、それぞれ４つのペイロードが格納されているが、これら合計１８個のペイロードは、１４個の中間ペイロードに相当する。このことを、図４Ｄを参照して説明する。
【００９０】
図４Ｄは、一実施形態による中継ペイロードの一構成例を示すメモリ図である。図４Ｄのメモリ図は、図４Ｃの信号の流れに合わせて、左側が低位のアドレスを意味し、右側が高位のアドレスを意味している。
【００９１】
図４Ｄの中継ペイロードは、合計１４個の中間ペイロードを繋げて構成されている。これら１４個の中間ペイロードのうち、第１〜第３の中間ペイロードは、順番が「０」である４つのペイロードＱ１（０）〜Ｑ４（０）を適宜に組み合わせて算出された３つの排他的論理和Ｑ１（０）ＸＯＲＱ２（０）、Ｑ１（０）ＸＯＲＱ３（０）およびＱ１（０）ＸＯＲＱ４（０）である。その次に、順番「ｉ」が１乃至３の場合に得られる、３つの排他的論理和Ｑ１（ｉ）ＸＯＲＱ２（ｉ）、Ｑ１（ｉ）ＸＯＲＱ３（ｉ）およびＱ１（ｉ）ＸＯＲＱ４（ｉ）が３組、合計９個続く。最後に、順番が「４」であり、２つだけ残ったペイロードＱ１（４）およびＱ２（４）が続く。このように、メモリ２４３に格納された合計１８個のペイロードは、排他的論理和の演算により１４個の中間ペイロードに変換され、全体的なデータ長も減少させることが出来ている。
【００９２】
ここで、最後の２つのペイロードＱ１（４）およびＱ２（４）を、あえてその排他的論理和である中間ペイロードＱ１（４）ＸＯＲＱ２（４）に変換しなかった理由について説明する。それは、中継ヘッダのデータ長を節約するためである。すなわち、図４Ｄの例では、中継ペイロードに含まれる合計１４の中間ペイロードのうち、高位アドレスの１２個は、４個一組のペイロードを３個一組の排他的論理和に変換したものである。残る低位アドレスの２個は排他的論理和の演算を行わない、中継器２で受信したままの状態のペイロードである。この中継ペイロードを受信した車両１３が１４個の中間ペイロードを正しく解釈するためには、この情報を中継ヘッダに所定のフォーマットで書き込む必要がある。図４Ｄの例では、想定される中継ヘッダのフォーマットにおいて、中継パケットのデータ長がより短くなるため、最後の２つのペイロードペイロードＱ１（４）およびＱ２（４）を、あえてその排他的論理和ペイロードＱ１（４）ＸＯＲＱ２（４）に変換していない。ただし、採用される中継ヘッダのフォーマットによっては、この変換を行った方が中継パケットのデータ長を短く出来る可能性もある。そのような場合は、この変換を行うことが好ましい。
【００９３】
図５を参照して、以上に説明した車車間通信システム１の動作のうち、車載器３の動作をまとめて説明する。図５は、一実施形態による移動局としての車載器３の動作の一構成例を示すフローチャートである。
【００９４】
図５のフローチャートは、第０ステップＳ１００〜第５ステップＳ１０５の合計６個のステップを含んでいる。図５のフローチャートは、第０ステップＳ１００から開始する。第０ステップＳ１００の次には、第１ステップＳ１０１が実行される。
【００９５】
第１ステップＳ１０１において、受信信号処理部３５は、パケットを受信する。この時、パケットを受信するまで第１ステップＳ１０１を繰り返しても良い。第１ステップＳ１０１の次には、第２ステップＳ１０２が実行される。
【００９６】
第２ステップＳ１０２において、受信信号処理部３５は、受信したパケットが、中継器２で生成された中継パケットであるか、他の車両１３の車載器３で生成された車車間パケットであるか、の判定を行う。前者（ＹＥＳ）の場合、第２ステップＳ１０２の次には、第３ステップＳ１０３が実行される。後者（ＮＯ）の場合、第２ステップＳ１０２の次には、第４ステップＳ１０４が実行される。
【００９７】
第３ステップＳ１０３において、受信信号処理部３５が、ネットワーク復号を用いて中継パケットを処理する。ここで、ネットワーク復号には、２つの意味が含まれている。第１の意味として、受信信号処理部３５は、受信した中継パケットを、中継ヘッダおよび中継ペイロードに分け、さらに、中継ペイロードを複数の中間ペイロードに分ける。次に、第２の意味として、受信信号処理部３５は、複数の中間ペイロードのうち、２つのペイロードの排他的論理和であるものについては、元の２つのペイロードへの復元を行う。この復元は、排他的論理和である中間ペイロードと、元の２つのペイロードの内の一方との排他的論理和を算出することで、他方のペイロードを復元することに等しい。排他的論理和の算出に用いるべきペイロードは、メモリ３２に格納されているペイロードを、１つずつ総当たりで試し続けることで探し出すことが可能である。ここで、総当たりの回数を最小限に抑えるために、ペイロードが生成された時刻などを参照して対象を制限することが好ましい。第３ステップＳ１０３の次には、第４ステップＳ１０４が実行される。
【００９８】
第４ステップＳ１０４において、受信信号処理部３５が、車両データの取り出しを行う。すなわち、ネットワーク復号に成功して得られたペイロードや、車車間パケットとして受信したペイロードなどに含まれる、他の車両１３の走行情報を取り出す。この取出し方法については、公知技術であるので、さらなる詳細な説明を省略する。第４ステップＳ１０４の次には、第５ステップＳ１０５が実行される。
【００９９】
第５ステップＳ１０５において、受信信号処理部３５は、取り出した車両データをメモリ３２に格納する。ここで格納された車両データは、第３ステップＳ１０３のネットワーク復号に再利用することが出来る。第５ステップＳ１０５の次には、第１ステップＳ１０１に戻ることが好ましい。
【０１００】
図６を参照して、以上に説明した車車間通信システム１の動作のうち、中継器２の動作をまとめて説明する。図６は、一値実施形態による中継器２の動作の一構成例を示すフローチャートである。
【０１０１】
図６のフローチャートは、第０ステップＳ２００〜第５ステップＳ２０５の合計６個のステップを含んでいる。図６のフローチャートは、第０ステップＳ２００から開始する。第０ステップＳ２００の次には、第１ステップＳ２０１が実行される。
【０１０２】
第１ステップＳ２０１において、中継処理部２４は、中継パケットの生成が必要であるかどうかの判定を行う。中継パケットの生成は、以下の２つの条件のうち、少なくとも一方が満たされたときに行われる。第１の条件は、所定の数の中間ペイロードに相当する個数のペイロードがメモリ２４３に格納されることである。第２の条件は、中継ペイロードを前回生成した時刻から所定の期間が経過したときである。以上の２つの条件のうち、少なくとも一方が満たされた場合（ＹＥＳ）、第２ステップＳ２０２が実行される。どちらの条件も満たされないうちは（ＮＯ）、第１ステップＳ２０１が繰り返し実行される。
【０１０３】
第２ステップＳ２０２において、中継処理部２４は、中継ペイロードのサイズを決定する。この決定は、図４Ｄを参照して説明したように、中間ペイロードの総数が所定の閾値を超えない範囲で、論理キューを跨る排他的論理和および受信たままの状態のペイロードを組み合わせる数を決定することに等しい。第２ステップＳ２０２の次には、第３ステップＳ２０３が実行される。
【０１０４】
第３ステップＳ２０３において、中継処理部２４は、ネットワーク符号化が必要であるかどうかについての判定を行う。例えば、複数の論理キューに格納されたペイロードの分布が均一的ではない場合や、所定の期間が経過してもメモリ２４３に格納されたペイロードの総数が少なすぎる場合などは、排他的論理和によるデータ長の圧縮効果が得られない可能性がある。そのような場合（ＮＯ）は、第３ステップＳ２０３の次に、第５ステップＳ２０５が実行される。その他の場合（ＹＥＳ）は、第３ステップＳ２０３の次に、第４ステップＳ２０４が実行される。
【０１０５】
第４ステップＳ２０４において、中継処理部２４および送信信号処理部２５が、ネットワーク符号化を用いて中継パケットを生成する。ここで、ネットワーク符号化には、２つの意味が含まれる。第１の意味としては、中継処理部２４が、複数の論理キュー２４３ｉを跨いでペイロードの排他的論理和を算出して中間ペイロードを生成する。第２の意味としては、中継処理部２４が、中間ペイロードを繋げて中継ペイロードを生成する。次に、送信信号処理部２５が、生成された中継ペイロードに対応する中継ヘッダを生成し、これらの中継ヘッダおよび中継ペイロードを含む中継パケットを生成する。第４ステップＳ２０４の次には、第１ステップＳ２０１が再度実行されることが好ましい。
【０１０６】
第５ステップＳ２０５において、中継処理部２４および送信信号処理部２５が、ネットワーク符号化を用いない従来法で中継パケットを生成する。この処理は公知技術であるので、さらなる詳細な説明を省略する。第５ステップＳ２０５の次には、第１ステップＳ２０１が再度実行されることが好ましい。
【０１０７】
以上、一実施形態による車車間通信システム、車載器、中継器および車車間通信方法について説明した。本実施形態によって得られる作用効果は、例えば、以下のとおりである。
【０１０８】
本実施形態では、中継器２のメモリ２４３が複数の論理キューを有する。中継器２は、複数の車両１３のそれぞれに搭載されている車載器３から送信された車車間パケットを受信した後、各車車間パケットからヘッダを取り除き、残るペイロードをメモリ２４３に格納する。ここで、車車間パケットのペイロードには、送信元の車両１３のＩＤ番号や、位置情報や、速度情報などの走行情報が含まれている。これらの情報に基づいて、各ペイロードはいずれかの論理キューに割り当てられて格納される。その後、異なる論理キューに割り振られた２つのペイロードの排他的論理和を算出することで、中間ペイロードが生成される。生成された複数の中間ペイロードを繋げて１つの中継パケットのペイロードに格納し、この中継パケットを複数の車両１３に向けて送信することで中継を行う。このとき、中継パケットのデータ長は、この中継パケットに含まれる走行情報がもともと含まれていた車車間パケットのデータ長の合計よりも少なく、したがって中継パケットのトラヒックは圧縮されている。
【０１０９】
また、車両１３の間で走行情報は、緊急性の高い情報を含んでいる。したがって、車車間通信には極めて厳しい遅延要求が課せられており、１つの車両１３から送信された車車間パケットは、限られた時間内に宛先の車両１３に届けられる必要がある。本実施形態では、限られた送信機会で中継する車車間パケットのペイロード数を増やすことが出来るため、より多くの車両の走行情報を中継することが可能となる。
【０１１０】
本実施形態を用いることで、同一数の車車間パケットのペイロードを、より短い時間で中継することが出来る。これにより、中継器２が無線通信の周波数チャネルを占有する時間がより短くなるため、車載器３の送信機会を増やすことが出来る。
【０１１１】
本実施形態を用いることで、同一数の車車間パケットのペイロードを、より短い時間で送信することが出来る。これにより、中継器の信号送信を検知できなかった車両１３が車車間パケットを同時に送信してしまうことで起こるパケット衝突の可能性を低減することが出来る。また、これにより、宛先の車両１３への配信成功確率を向上することが可能となる。
【０１１２】
（第２実施形態）
第１実施形態では、中継器２が受信する車車間パケットのペイロードを、それぞれの論理キュー２４３ｉに、受信した順番で格納する動作について説明した。本実施形態では、この順番を、受信時刻とは異なる基準で、論理キューごとにソーティングする。
【０１１３】
一例として、車両１３および中継器２の間の距離で、論理キューごとに、格納されたペイロードのソーティングを、降順または昇順で行っても良い。この場合、受信したペイロードを格納する論理キュー２４３ｉを選択する基準は、車両１３および中継器２の間の距離とは異なる基準であることが好ましい。
【０１１４】
別の一例として、このソーティングの方法を、降順および昇順の間で交互に切り替えても良い。この切り替えは、中継パケットを生成する度に行うことが好ましい。
【０１１５】
本実施形態による車車間通信システム、車載器、中継器および車車間通信方法の、その他の構成については、第１実施形態の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【０１１６】
（第３実施形態）
第２実施形態では、論理キューに格納されたペイロードをソーティングすることについて説明した。本実施形態では、さらに、ソーティングした後に、排他的論理和を算出するペイロードの選び方に変更を加えることで、車車間通信の成功率を向上できることについて説明する。
【０１１７】
本実施形態では、それぞれの論理キュー２４３ｉのペイロードを所定の基準でソーティングした後、濃くなる論理キュー２４３ｉに格納されている２つのペイロードの排他的論理和を算出する際に、一方の論理キュー２４３ｉではソーティング結果の高位要素から順番に選択し、他方の論理キュー２４３ｉではソーティング結果の低い要素から順番に選択する。
【０１１８】
一例として、ソーティングの基準が、車両１３から中継器２までの距離である場合は、距離が短い車両１３のペイロードと、距離が長い別の車両１３のペイロードとをペアリングして排他的論理和を算出し、中継ペイロードとする。
【０１１９】
別の一例として、ソーティングの基準が、車両１３の速度の大きさである場合は、高速で走行する車両１３のペイロードと、低速で走行する別の車両のペイロードとをペアリングして排他的論理和を算出し、中継ペイロードとする。
【０１２０】
このようにペアリングするペイロードを選択することによって、無線通信の成功率がより高い状態にある車両１３のペイロードと、より低い状態にある別の車両１３のペイロードとの排他的論理和が、中継ペイロードに含まれることになる。その結果、中継器２の周囲に存在する車両１３の全体としての無線通信の成功率が向上することを、発明者はコンピュータシミュレーションで確認した。
【０１２１】
本実施形態による車車間通信システム、車載器、中継器および車車間通信方法の、その他の構成については、第２実施形態の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【０１２２】
（第４実施形態）
第１〜第３実施形態では、中継器２の受信アンテナ２１として、あらゆる方向に存在する車両１３から送信される車車間パケットを受信できるように、無指向性のアンテナを用いた。本実施形態では、受信アンテナ２１を、中継器２から見た車両１３の方向ごとに指向性を有する複数のセクタ受信アンテナ２１Ａ〜２１Ｄに置き換える。こうすることで、中継器２から見て異なる方向に位置する複数の車両１３から同時に送信される複数の車車間パケットを中継器２が受信できる確率が向上する。このことは、中継器２の周囲における無線通信環境における全体的な無線通信の成功確率の向上につながる。
【０１２３】
図７は、一実施形態による中継器２の一構成例を示すブロック回路図である。図７の中継器２は、図４Ａに示した第１実施形態による中継器２と、以下の点で異なっている。
【０１２４】
まず、図４Ａの受信アンテナ２１は無指向性であるが、これが図７ではそれぞれの所定の方向に指向性を有する複数のセクタ受信アンテナ２１Ａ〜２１Ｄに置き換えられている。ここで、図７のセクタ受信アンテナ２１Ａ〜２１Ｄの総数は４であるが、これはあくまでも一例にすぎず、セクタ受信アンテナ２１Ａ〜２１Ｄの総数として他の値を除外しない。
【０１２５】
複数のセクタ受信アンテナ２１Ａ〜２１Ｄは、例えば、建造物１４に遮断されて相互の無線通信が困難な複数の道路１１で車両１３から送信された車車間パケットをそれぞれ受信できるように配置されていても良い。ここでは、図１を参照して、複数のセクタ受信アンテナ２１Ａ〜２１Ｄが、複数の道路１１Ａ〜１１Ｄを受信範囲とするように配置されている場合を想定して説明を続ける。このとき、道路１１Ａに位置する車両１３から送信される車車間パケットは、セクタ受信アンテナ２１Ａでは受信できるが、他のセクタ受信アンテナ２１Ｂ〜２１Ｄでは受信出来ない。同様に、道路１１Ｂ〜１１Ｄに位置する車両１３から送信される車車間パケットは、セクタ受信アンテナ２１Ｂ〜２１Ｄではそれぞれ受信できるが、他のセクタ受信アンテナ２１Ａ〜２１Ｄでは受信出来ない。このような配置を実現することで、異なる道路に位置する複数の車両１３から同時に送信される複数の車車間パケットを、中継器２は複数のセクタ受信アンテナ２１Ａ〜２１Ｄを介して同時に受信することが可能となる。
【０１２６】
次に、図４Ａでは受信アンテナ２１と同様に単独であった受信信号処理部２２が、図７では、セクタ受信アンテナ２１Ａ〜２１Ｄと同数の、複数の受信信号処理部２２Ａ〜２２Ｄに置き換えられている。より具体的には、複数の受信信号処理部２２Ａ〜２２Ｄが、複数のセクタ受信アンテナ２１Ａ〜２１Ｄの出力に、それぞれ、接続されている。なお、受信信号処理部２２Ａ〜２２Ｄの動作は、第１〜第３実施形態の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【０１２７】
最後に、図７では、複数の受信信号処理部２２Ａ〜２２Ｄの後段、かつ、中継処理部２４の前段に、冗長検出部２３が追加されている。冗長検出部２３は、もし、同一の車車間パケットが複数のセクタ受信アンテナ２１Ａ〜２１Ｄを介して中継器２によって受信された場合に、受信された車車間パケットを相互に照合することで冗長性を検出する。受信した複数の車車間パケットの間に冗長性が検出された場合は、冗長検出部２３が、同一の車車間パケットのうち１つを残して他を削除する処理を行う。その結果、内容が同一の車車間パケットは中継処理部２４に複数回入力されない。
【０１２８】
図７に示した中継器２のその他の構成は、図４Ａの場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【０１２９】
以上、発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。また、前記実施の形態に説明したそれぞれの特徴は、技術的に矛盾しない範囲で自由に組み合わせることが可能である。
【０１３０】
上記各実施形態では、道路上の車両の間で行う車車間通信システムおよび車車間通信方法について説明した。しかし、上記各実施形態による技術は、車両以外の、歩行者または航空機など、あらゆる移動体に搭載された移動局の間で行う無線通信システムおよび無線通信方法にも適用可能である。この意味で、上記各実施形態の車載器３は、より一般的に、移動局または移動端末などと言い換えても良い。
【符号の説明】
【０１３１】
１  車車間通信システム
１１Ａ〜１１Ｄ  道路
１２  交差点
１３Ａ〜１３Ｄ  車両
１４Ａ〜１４Ｄ  建造物
１５Ａ〜１５Ｄ  無線信号
２  中継器
２１  受信アンテナ
２１Ａ〜２１Ｄ  セクタ受信アンテナ
２２、２２Ａ〜２２Ｄ  受信信号処理部
２３  冗長検出部
２４  中継処理部
２４１  ヘッダ除去部
２４２  グループ分割部
２４３  メモリ
２４３０  論理キュー
２４３Ａ〜２４３Ｄ  論理キュー
２４４  ペイロード合成部
２５  送信信号処理部
２６  送信アンテナ
２６０  無指向性送信アンテナ
３、３Ａ〜３Ｃ  車載器（移動局）
３１  車両走行情報生成部
３２  メモリ
３３  送信信号処理部
３４  送受信アンテナ
３５  受信信号処理部
３６  出力部
４  コンピュータ
４１  バス
４２  入出力インタフェース
４３  演算装置
４４  記憶装置
４５  外部記憶装置
４５１  記録媒体
４６  センサ装置
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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