(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両等の複数の移動体間の協調認識メッセージＣＡＭの交換等の通信を管理する方法において、
通信のために１個以上の通信チャネルが使用され、
各移動体は前記１個以上のチャネルを通じて情報を送信するための自己の送信パワーレベルを調節するように動作可能であり、
各移動体は前記１個以上の通信チャネルを通じて情報を送出するための自己の送信レートを調節するように動作可能であり、
該方法が、前記移動体のそれぞれについて実行される以下のステップ、すなわち
ａ）目標協調認識比が達成されるように、他の移動体とは独立に各移動体の前記送信パワーレベルを調節するステップと、
ｂ）それぞれの通信チャネルのチャネル負荷が所定の負荷範囲内に入るように、各移動体における送信レートを他の移動体とは独立に適応させるステップと
を含むことを特徴とする、複数の移動体間の通信を管理する方法。
【請求項２】
前記送信パワーレベルに関する情報が、第１移動体によって送信される情報に挿入され、第２移動体によって前記チャネル負荷を決定するために使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
移動体によって決定される環境通信情報が、前記チャネル負荷を決定するために使用されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
トポロジカル近隣情報が、前記チャネル負荷を決定するために使用されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
ステップａ）〜ｂ）が周期的に実行されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
各時間周期において、前記送信パワーレベルを調節すべきかどうか、および、どのように調節すべきかが決定されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記送信レートが、チャネルビジー比、協調認識比、送信レートの少なくとも１つに基づいて計算されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
ステップａ）およびｂ）が移動体の相異なるグループごとに実行されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
送信パワーレベルが経路損失指数推定に基づいて調節されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
ある個数および／または割合の近隣移動体のみがステップａ）〜ｂ）を実行するために考慮されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記送信パワーレベルの計算が目標認識距離に基づくことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記目標認識距離が移動体の現在の近隣移動体の関数に基づいて計算されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
移動体が動作する現在のコンテキストが、ステップａ）およびｂ）を実行するために使用され、前記コンテキストが、移動体の速度、方向、アプリケーション要求の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
ステップａ）およびｂ）が、伝搬環境および／またはアプリケーション環境に適応するように実行されることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
送信レートを調節するため、ＬＩＭＥＲＩＣ等の適応レート制御手続きが使用されることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
車両等の複数の移動体間の通信を管理するシステムにおいて、
通信のために１個以上の通信チャネルが使用され、
各移動体は前記１個以上のチャネルを通じて情報を送信するための自己の送信パワーレベルを調節するように動作可能であり、
各移動体は前記１個以上の通信チャネルを通じて情報を送出するための自己の送信レートを調節するように動作可能であり、
前記移動体の少なくとも１つが、
ａ）目標協調認識比が達成されるように、他の移動体とは独立に各移動体の前記送信パワーレベルを調節し、
ｂ）それぞれの通信チャネルのチャネル負荷が所定の負荷範囲内に入るように、各移動体における送信レートを他の移動体とは独立に適応させる
ように動作可能であることを特徴とする、複数の移動体間の通信を管理するシステム。
【請求項１７】
車両等の複数の移動体間の協調認識メッセージＣＡＭの交換等の通信を管理する方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一過性のコンピュータ可読媒体において、
通信のために１個以上の通信チャネルが使用され、
各移動体は前記１個以上の通信チャネルを通じて情報を送信するための自己の送信パワーレベルを調節するように動作可能であり、
各移動体は前記１個以上の通信チャネルを通じて情報を送出するための自己の送信レートを調節するように動作可能であり、
該方法が、前記移動体のそれぞれについて実行される以下のステップ、すなわち
ａ）目標協調認識比が達成されるように、各移動体の前記送信パワーレベルを他の移動体とは独立に調節するステップと、
ｂ）それぞれの通信チャネルのチャネル負荷が所定の負荷範囲内に入るように、各移動体における送信レートを他の移動体とは独立に適応させるステップと
を含む、
ことを特徴とする、非一過性のコンピュータ可読媒体。
【請求項１８】
移動体の通信を管理する方法において、前記移動体が、
目標協調認識比が達成されるように、各移動体の前記送信パワーレベルを他の移動体とは独立に調節し、
それぞれの通信チャネルのチャネル負荷が所定の負荷範囲内に入るように、各移動体における送信レートを他の移動体とは独立に適応させる、
ことを特徴とする方法。
【請求項１９】
移動体が、
通信のために１個以上の通信チャネルを使用し、
前記１個以上の通信チャネルを通じて情報を送信するための自己の送信パワーレベルを調節し、
前記１個以上の通信チャネルを通じて情報を送出するための自己の送信レートを調節し、
さらに、
ａ）目標協調認識比が達成されるように前記自己の送信パワーレベルを調節し、
ｂ）それぞれの通信チャネルのチャネル負荷が所定の負荷範囲内に入るように、前記送信レートを適応させる、
ことを特徴とする移動体。
【請求項２０】
移動体の通信を管理する方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一過性のコンピュータ可読媒体において、前記移動体が、
目標協調認識比が達成されるように、各移動体の送信パワーレベルを他の移動体とは独立に調節するステップと、
それぞれの通信チャネルのチャネル負荷が所定の負荷範囲内に入るように、各移動体における送信レートを他の移動体とは独立に適応させるステップと、
を実行する、ことを特徴とする、非一過性のコンピュータ可読媒体。
【請求項２１】
請求項１−１５のいずれか１項に記載の方法において、協調認識メッセージＣＡＭが車両の位置および／または移動に関する近隣車両の情報のために交換され、協調認識が、車両の伝搬環境および該車両のアプリケーションのアプリケーション要求に適応することによって改善されることを特徴とする、レートとパワーを複合した分散輻輳制御方法。
【請求項２２】
ＣＡＭの送信パワーレベルが現在の車両動作コンテキストに基づいて調節されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
同時に、前記ＣＡＭによって使用されるチャネルのチャネル負荷が、適応レート制御手続きによって制御されることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
協調認識が、近隣認識比、範囲外近隣比の少なくとも１つに基づいて評価されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
協調認識が分散輻輳制御のパフォーマンスに基づいて評価されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
分散輻輳制御の前記パフォーマンスが、平均メッセージレート、平均Ｔｘパワー、チャネルビジー比ＣＢＲの少なくとも１つによって決定されることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
欧州特許出願第１４１９４０３３．８号の内容は、ここに本明細書の一部を構成するものとして援用される。
【０００２】
本発明は、車両等の複数の移動体間の通信を管理する方法に関する。
【０００３】
また、本発明は、車両等の複数の移動体間の通信を管理するシステムに関する。
【０００４】
また、本発明は、前記移動体によって実行される移動体の通信を管理する方法に関する。
【０００５】
また、本発明は、車両等の複数の移動体間の通信を管理する方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一過性のコンピュータ可読媒体に関する。
【０００６】
本発明の実施形態は、移動体間の通信を使用するいかなる種類の応用分野にも適用可能であるが、以下では安全および効率の応用分野に関して説明する。
【０００７】
本発明の実施形態は、送受信されるいかなる種類の情報にも適用可能であるが、以下では車両間で交換される協調認識メッセージに関して説明する。
【０００８】
本発明の実施形態は、いかなる種類の移動体にも適用可能であるが、以下では例えば自動車等の車両のような車両の高度輸送システムステーション（intelligent transport system station, ＩＴＳ−Ｓ）に関して説明する。
【背景技術】
【０００９】
車両間、および車両と道路沿いのインフラストラクチャとの接続およびブロードバンド無線アクセスに対する需要の増大により、車両アドホックネットワーク（vehicular ad hoc network）の概念が生じている。このようないわゆるＶＡＮＥＴは、この十年来、ますます注目を集めている。高度輸送に関する最も重要なアプリケーションの１つは、車両がＶＡＮＥＴ上で情報を交換することにより交差点で相互を認識することである。これにより、交差点での衝突の可能性が減少する。もう１つの例として、幹線道路上でＶＡＮＥＴによって提供される衝突回避がある。道路の一部で交通事故や交通渋滞があるとき、この情報が交換され、進路変更の機会を有する車両に通知される。他方、快適さのためのアプリケーションとして、インターネット接続、超広帯域通信システム等がある。娯楽情報番組やピアツーピアアクセスは、この種のＶＡＮＥＴアプリケーションの例である。
【００１０】
ＶＡＮＥＴに関してこれまでかなりの研究努力がなされてきているが、解決する必要のあるいくつかの重要な技術的課題が依然として存在する。これには以下の課題が含まれる。
・ネットワークトポロジーおよびリンク状態が時間変化する。車両ノード間の距離が距離および時間に関して変化する可能性があるからである。
・安全目的のために自車両を近隣車両に接続することが必要となっても、障害物、交差点、樹木の葉等のために接続が困難なことがある。
・限られたパワーおよびレートのリソースを用いて認識（アウェアネス）を増大させること。
・都市、郊外および農村地域のようないかなる種類の環境特性にも対処すること。例えば、都市域のほうが車両の速度は遅く、障害物、散乱体および反射の効果は高い。これに対して、幹線道路のケースでは速度は速く、道路の周りに障害物はほとんどない。
【００１１】
協調車両間アプリケーションは通常、単一の制御チャネル上で車両間でブロードキャストされる単一ホップのステータスメッセージの交換に基づいている。これは、車両の位置、速度、進行方向、加速度およびその他の興味のあるデータに関する詳細な情報を提供する。このようなメッセージをビーコンといい、固定または可変のビーコン発信レートで周期的に送信される。周期的ビーコンによる無線チャネル上の負荷が集積すると、他のタイプのメッセージの送信を制限または阻害し得る点に達することがある。これを、ビーコン発信活動によるチャネル輻輳という。この状況を防止するため、例えば各車両のビーコン発信レートを制御する方式を提供することができる。
【００１２】
例えば、非特許文献１には、送信レートとしての次のビーコンレートが、現在のチャネルビジー比のフィードバックを使用することにより適応される。反復の結果として、ビーコンレートは単一の一定値に収束する。
【００１３】
別のレート適応手続きが、例えば非特許文献２および非特許文献３に開示されている。
【００１４】
パワー適応手続きは、例えば非特許文献４に開示されている。この文献においては、送信パワーが近隣の数に応じて適応される。送信パワーは、近隣の数が閾値を下回る場合に増大され、そうでない場合は減少される。しかし、これは無制限のチャネル容量に対してのみ適切である。また、この場合のもう１つの問題として、変化する環境条件を考慮に入れることができない。
【００１５】
非特許文献５には、リソースの持分を等しくして送信パワーと送信レートの間の関係を用いた、パワー・レート複合適応手続きが示されている。しかし、それぞれの自ノードの所望のビーコンレートが車両の速度および距離に応じて異なり得るのに、同じ帯域幅が割り当てられている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】G. Bansal, K. Rohrs, J. B., and C. E., "Limeric: A linear adaptive message rate algorithm for dsrc congestion control," IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 62, no. 9, pp. 4182-4197, Nov. 2013
【非特許文献２】K. Ogura, J. Katto, and M. Takai, "Braeve: Stable and adaptive bsm rate control over ieee802.11p vehicular networks," in IEEE Consumer Communications and Networking Conference (CCNC). New York: IEEE, 2013, pp. 745 -748
【非特許文献３】T. Tielert, D. Jiang, Q. Chen, L. Delgrossi, and H. Hartenstein, "Design methodology and evaluation of rate adaptation based congestion control for vehicle safety communications," in IEEE Vehicular Networking Conference (VNC). New York: IEEE, 2011, pp. 116-123
【非特許文献４】G. Caizzone, P. Giacomazzi, L. Musumeci, and G. Verticale, "A power control algorithm with high channel availability for vehicular ad hoc networks." New York: IEEE, 2005, pp. 3171 - 3176
【非特許文献５】L. L., R. Baldessari, P. Salvador, A. Festag, and Z. Wenhui, "Performance Evaluation of Beacon Congestion Control Algorithms for VANETs ," in IEEE Global Telecommunications Conference (GLOBECOM 2011), Dec. 2011, pp. 1-6
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
そこで、本発明の実施形態は、上記の課題に加えて、とりわけ容易な実装と、到達距離内の通信および移動体のセットにおける変動への迅速な適応という問題を解決する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
一実施形態において、本発明は、車両等の複数の移動体間の協調認識メッセージＣＡＭの交換等の通信を管理する方法を提供する。本方法において、
・通信のために１個以上の通信チャネルが使用され、
・各移動体は前記１個以上のチャネルを通じて情報を送信するための自己の送信パワーレベルを調節するように動作可能であり、
・各移動体は前記１個以上のチャネルを通じて情報を送出するための自己の送信レートを調節するように動作可能であり、
該方法は、前記移動体のそれぞれについて実行される以下のステップ、すなわち
ａ）目標協調認識比が達成されるように、他の移動体とは独立に各移動体の前記送信パワーレベルを調節するステップと、
ｂ）それぞれの通信チャネルのチャネル負荷が所定の負荷範囲内に入るように、各移動体における送信レートを独立に適応させるステップと
を含む。
【００１９】
さらなる実施形態において、本発明は、車両等の複数の移動体間の協調認識メッセージＣＡＭの交換等の通信を管理するシステムを提供する。本システムにおいて、
・通信のために１個以上の通信チャネルが使用され、
・各移動体は前記１個以上のチャネルを通じて情報を送信するための自己の送信パワーレベルを調節するように動作可能であり、
・各移動体は前記１個以上のチャネルを通じて情報を送出するための自己の送信レートを調節するように動作可能であり、
前記移動体の少なくとも１つが、
ａ）目標協調認識比が達成されるように、他の移動体とは独立に各移動体の前記送信パワーレベルを調節し、
ｂ）それぞれの通信チャネルのチャネル負荷が所定の負荷範囲内に入るように、各移動体における送信レートを独立に適応させる
ように動作可能である。
【００２０】
さらなる実施形態において、本発明は、車両等の移動体の協調認識メッセージＣＡＭの交換等の通信を管理する方法を提供する。該方法は該移動体によって実行され、該移動体が、
・通信のために１個以上の通信チャネルを使用し、
・前記１個以上の通信チャネルを通じて情報を送信するための自己の送信パワーレベルを調節し、
・前記１個以上の通信チャネルを通じて情報を送出するための自己の送信レートを調節する
ように適応されるとともに、
ａ）目標協調認識比が達成されるように、自己の送信パワーレベルを調節し、
ｂ）それぞれの通信チャネルのチャネル負荷が所定の負荷範囲内に入るように、送信レートを適応させる
ように適応される。
【００２１】
さらなる実施形態において、本発明は、車両等の複数の移動体間の協調認識メッセージＣＡＭの交換等の通信を管理する方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一過性のコンピュータ可読媒体を提供する。本コンピュータ可読媒体において、
・通信のために１個以上の通信チャネルが使用され、
・各移動体は前記１個以上のチャネルを通じて情報を送信するための自己の送信パワーレベルを調節するように動作可能であり、
・各移動体は前記１個以上のチャネルを通じて情報を送出するための自己の送信レートを調節するように動作可能であり、
該方法は、前記移動体のそれぞれについて実行される以下のステップ、すなわち
ａ）目標協調認識比が達成されるように、他の移動体とは独立に各移動体の前記送信パワーレベルを調節するステップと、
ｂ）それぞれの通信チャネルのチャネル負荷が所定の負荷範囲内に入るように、各移動体における送信レートを独立に適応させるステップと
を含む。
【００２２】
さらなる実施形態において、本発明は、１個以上の車両によって実行される、レートとパワーを複合した分散輻輳制御ＤＣＣ方法を提供する。本方法において、協調認識メッセージＣＡＭが車両の位置および／または移動に関する近隣車両の情報のために交換され、協調認識が、車両の伝搬環境および該車両のアプリケーションのアプリケーション要求に適応することによって改善される。
【００２３】
さらなる実施形態において、本発明は、複数の車両を含むレートとパワーを複合した分散輻輳制御ＤＣＣを行うシステムを提供する。本システムにおいて、前記車両はそれぞれ、協調認識メッセージＣＡＭを送信する送信部と、近隣車両からＣＡＭを受信する受信部とを有し、前記ＣＡＭは車両の位置および／または移動に関する情報を含み、協調認識が、車両の伝搬環境および／または該車両のアプリケーションのアプリケーション要求に適応することによって改善される。
【００２４】
さらなる実施形態において、本発明は、請求項１ないし１９のいずれか１項および／または請求項２０ないし２６のいずれか１項に記載の方法を実行するように動作可能な複数の車両を提供する。
【００２５】
さらなる実施形態において、本発明は、１個以上の車両によって実行可能なレートとパワーを複合した分散輻輳制御ＤＣＣ方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一過性のコンピュータ可読媒体を提供する。本コンピュータ可読媒体において、協調認識メッセージＣＡＭが車両の位置および／または移動に関する近隣車両の情報のために交換され、協調認識が、車両の伝搬環境および該車両のアプリケーションのアプリケーション要求に適応することによって改善される。
【００２６】
実施形態の少なくとも１つは、以下の利点の少なくとも１つを有する。
・所与の認識レートに対するチャネル利用の改善、または、所与のチャネル利用に対する協調認識の改善
・所望の認識（アウェアネス）に対するパワーを調節するためにさまざまな手段を利用することに関するフレキシビリティ
・従来技術と比較して良好な伝搬環境におけるレートの増大
・集中的なインフラストラクチャが不要であることによる容易な実装
・チャネル特性および到達距離内の移動体のセットにおける変動への迅速な適応
【００２７】
「移動体」という用語は、その最も広い意味で解されるべきであり、明細書において好ましくは、そして特許請求の範囲において特に、例えば自動車、トラック、飛行機、バス、自転車、ドローン等の車両高度輸送システムステーションのように移動可能な任意の種類の物体を指す。
【００２８】
「計算装置」、「コンピュータ」あるいは「計算要素」等の用語は、特許請求の範囲において特に、そして明細書において好ましくは、パーソナルコンピュータ、タブレット、携帯電話、サーバ等のような計算を実行するのに適応した装置を指し、１個以上のコアを有する１個以上のプロセッサを備え、本発明の１個以上の実施形態の対応するステップを実行するのに適応したアプリケーションを格納するメモリに接続可能である。アプリケーションは、プロセッサが作用可能なメモリにインストールされたソフトウェアおよび／またはハードウェアのいずれでもよい。計算装置、コンピュータあるいは計算要素は、計算されるべき対応するステップが最適化された形で実行されるように適応可能である。例えば、相異なるステップが単一のプロセッサで、その相異なるコア上で並列に実行されてもよい。
【００２９】
「コンピュータ可読媒体」という用語は、計算装置、要素あるいはコンピュータとともに使用可能であって情報を格納することができるいかなる種類の媒体を指してもよい。前記情報は、コンピュータのメモリに読込可能ないかなる種類のデータであってもよい。例えば、前記情報は、前記コンピュータで実行されるプログラムコードを含んでもよい。コンピュータ可読媒体の例としては、テープ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ブルーレイ、ＤＡＴ、ミニディスク、ソリッドステートディスクＳＳＤ、フロッピーディスク、ＳＤカード、ＣＦカード、メモリースティック、ＵＳＢスティック、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等がある。
【００３０】
本発明の実施形態による方法は、計算装置にとって利用可能な１個以上のメモリで実行可能である。
【００３１】
さらなる特徴、利点およびさらなる実施形態は、以下で説明されるか、またはその説明から明らかとなるであろう。
【００３２】
前記送信パワーレベルに関する情報が、移動体によって送信される情報に挿入され、該移動体によって前記チャネル負荷を決定するために使用されてもよい。例えば、送信パワー値をいくつかの送信パケットに挿入しチャネル相反性定理を使用することによって、受信側移動体のそれぞれのパワーを推定することが可能である。そして、送信パワーレベルは、ある一定割合の近隣移動体に到達するのに必要なパワーに基づいて調節される。前記割合の値は、アプリケーション要求に従って決定されてもよい。
【００３３】
移動体によって決定される環境通信情報が、前記チャネル情報を決定するために使用されてもよい。環境通信情報は、例えば、自移動体の周りのある一定距離内における他の移動体の伝搬特性に関する情報を示すいわゆる伝搬マップ情報であってもよい。これにより、フレキシブルな形で前記チャネル情報をより正確に決定することが可能となる。
【００３４】
トポロジカル近隣情報および／または近隣移動体からの短期チャネル負荷が、前記チャネル負荷を決定するために使用されてもよい。これにより、別のやり方で前記チャネル情報を正確に決定することが可能となる。トポロジカル近隣情報は、例えば直接到達可能な近隣移動体の数を含む。
【００３５】
ステップａ）〜ｂ）は周期的に実行されてもよい。これにより、通信チャネルの効率的使用と、対応する送信パワーの適応を連続的に行うことが可能となる。したがって、変化する環境条件にフレキシブルに対処することができる。
【００３６】
各時間周期において、前記送信パワーレベルを調節すべきかどうか、および、どのように調節すべきかを決定してもよい。これにより、移動体の移動、チャネル負荷等による変化する条件への効率的適応が可能となり、例えば送信パワーは必要な場合だけ調節される。したがって、新たな送信パワー値の不要な計算が回避され、計算リソースが節約される。
【００３７】
前記送信レートが、チャネルビジー比、協調認識比、送信レートの少なくとも１つに基づいて計算されてもよい。例えば、チャネル負荷は、チャネルビジー比（ＣＢＲ）に基づいて決定することができる。ＣＢＲは、全チャネル時間のうちビジーとして検知される割合として定義される。これにより、送信レートを計算する際に正確でありながらフレキシビリティを向上させることが可能となる。
【００３８】
ステップａ）およびｂ）は移動体の相異なるグループごとに実行されてもよい。これにより、計算リソースを節約しながらフレキシビリティが向上する。例えば、選択された数の移動体のみに対してパワー適応を実行しながら、すべての移動体に対してレート適応が実行され、あるいはこの逆の形で実行される。
【００３９】
送信パワーレベルが経路損失指数推定に基づいて調節されてもよい。経路損失指数の計算は、送信パワーをどのように適応させるかの指標を正確かつ確実に提供する。
【００４０】
ある個数および／または割合の近隣移動体のみがステップａ）〜ｂ）を実行するために考慮されてもよい。これにより、例えば、ステップａ）〜ｂ）を周期的に実行する際にある一定の数の移動体に対する送信パワーおよび／または送信レートのみが適応されることになるので、フレキシビリティが向上し、送信レートおよび／または送信パワーが迅速に適応される。
【００４１】
前記送信パワーの計算が目標認識距離に基づいてもよい。これにより、自移動体からある一定距離内の移動体のみを含めることが可能となる。目標認識距離の値は、移動体の通信を使用するアプリケーションのタイプに依存してもよい。
【００４２】
前記目標認識距離が移動体の現在の近隣移動体の関数に基づいて計算されてもよい。これにより、より適応的な形で相異なる移動体のケースを考慮することが可能となる。したがってフレキシビリティが向上する。
【００４３】
移動体が動作する現在のコンテキストが、ステップａ）およびｂ）を実行するために使用されてもよい。これにより、送信パワーレベルおよび／または送信レートのより正確な適応につながる可能性がある。
【００４４】
ステップａ）およびｂ）が、伝搬環境および／またはアプリケーション環境に適応するように実行されてもよい。これにより、送信パワーレベルおよび／または送信レートのさらに正確な適応につながる可能性がある。
【００４５】
前記コンテキストが、移動体の速度、方向、アプリケーション要求の少なくとも１つを含んでもよい。これにより、交換される情報を最小限にしながら送信パワーレベルおよび／または送信レートのさらに正確な適応につながる可能性がある。したがって、計算リソースが節約される。
【００４６】
送信レートを調節するため、ＬＩＭＥＲＩＣ等の適応レート制御手続きを使用してもよい。これにより、現在のチャネルビジー比を用いて次の送信レートを適応させることが可能となる。
【００４７】
ＣＡＭの送信パワーレベルが現在の車両動作コンテキストに基づいて調節されてもよい。これにより、送信パワーレベルおよび／または送信レートのより正確な適応につながる可能性がある。
【００４８】
同時に、前記ＣＡＭによって使用されるチャネルのチャネル負荷が、適応レート制御手続きによって制御されてもよい。これにより、送信レートの迅速かつフレキシブルな適応が可能となる。
【００４９】
前記適応レート制御手続きがＬＩＭＥＲＩＣに基づいてもよい。これにより、確実な適応が可能となる。
【００５０】
協調認識が、近隣認識比（Neighborhood Awareness Ratio, ＮＡＲ）、範囲外近隣比（Ratio of Neighbors Above Range, ＲＮＡＲ）の少なくとも１つに基づいて評価されてもよい。これにより、フレキシブルでありながら協調認識の確実な決定が可能となる。ＮＡＲは、所定の時間間隔内にメッセージが受信された特定の範囲内の車両高度輸送システムステーションＩＴＳ−Ｓの割合として定義されてもよい。これにより、協調認識を満たす協調メッセージ交換の能力を測定することが可能となる。ＲＮＡＲは、観測される移動体（例えば車両）からある一定距離を超える近隣の比として定義されてもよい。これにより、離れた近隣から聴取される潜在的に不要なトラフィックの指標を提供することが可能となる。
【００５１】
協調認識が分散輻輳制御のパフォーマンスに基づいて評価されてもよい。これにより、レートのさらに正確な適応が行われる。
【００５２】
分散輻輳制御ＤＣＣの前記パフォーマンスが、平均メッセージレート、平均Ｔｘパワー、チャネルビジー比ＣＢＲの少なくとも１つによって決定されてもよい。前記平均メッセージレートは、１個の車両ＩＴＳ−Ｓが毎秒送信可能なメッセージ数を所与の１秒間のすべての車両ＩＴＳ−Ｓにわたって平均したものとして定義されてもよい。前記平均Ｔｘパワーは、１個の車両ＩＴＳ−Ｓが送信する際の平均送信パワーレベルを所与の１秒間のすべてのメッセージにわたって平均したものとして定義されてもよい。前記ＣＢＲは、チャネル上で測定されるエネルギーがクリアチャネル評価（clear channel assessment, ＣＣＡ）閾値を上回るチャネル時間の割合として定義されてもよい。これにより、ＤＣＣパフォーマンスの正確な決定が可能となる。
【００５３】
本発明の教示を好ましい態様で設計しさらに展開するにはいくつもの可能性がある。このためには、一方で独立請求項に従属する諸請求項を参照しつつ、他方で図面により例示された本発明のさらなる実施形態についての以下の説明を参照されたい。図面を用いて本発明のさらなる実施形態を説明する際には、本発明の教示による実施形態一般およびその変形例について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態による方法のステップの一部を示す図である。
【図２】本発明のさらなる実施形態による方法の一部を示す図である。
【図３】本発明のさらなる実施形態によるシステムを示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による方法の実装の一部を示す図である。
【図５】本発明のさらなる実施形態による方法のステップを示す図である。
【図６】本発明のさらなる実施形態による方法のステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
図１は、本発明の一実施形態による方法のステップの一部を示している。
【００５６】
図１に、送信パワーを適応させるためのフローチャートが示されている。図示されているパワー適応手続きは、すべての通信ペアに対して最大ビーコンレート（すなわち１０Ｈｚ）を使用し、現在の経路損失指数（path loss exponent, ＰＬＥ）と、オペレータが入力として設定する目標認識距離とに基づいて送信パワーを適応させる。目標認識距離の値は、通信が使用されるアプリケーションのタイプに依存してもよい。例えば、緊急およびブレーキ制御アプリケーションは５０〜１００ｍの範囲を認識する必要があるのに対して、トラフィックおよび道路制御メッセージはさらに遠くまで送信される必要があるとしてもよい。同様に、達成したい目標認識が、パワー適応手続きの入力として使用されてもよい。各近隣移動体ごとに自移動体の次の送信パワーが現在のＰＬＥおよび目標認識距離を使用することによって計算されると、自移動体が目標認識割合の近隣を認識するような送信パワー値が自移動体によって使用されるべきものとして選択される。
【００５７】
図１のフローチャートに示されている送信パワー適応手続きについて以下で詳細に説明する。
【００５８】
・時刻ｔにおける自移動体送信パワー
【数１】
0006633630.tif 000002
と、時刻ｔにおけるｉ番目の近隣移動体の送信パワー
【数２】
0006633630.tif 000003
（ただしｉ＝１，...，Ｎ）が与えられる。
【００５９】
近隣移動体テーブルを探索し、近隣移動体距離を取得する。ただし、時刻ｔにおける近隣移動体距離ベクトルはＤ（ｔ）である。
【００６０】
次式のように標準経路損失の対数を使用することによりＰＬＥｉ（ｔ）を計算する（ステップＳ１およびＳ２）。
【数３】
0006633630.tif 000004
ただし、ｄｉ（ｔ）は、近隣移動体の現在の距離、ＰＬｉ（ｔ）は、対応する近隣移動体の送信パワーから受信パワーを減算することによって得られる対応するチャネル上の経路損失である。
【数４】
0006633630.tif 000005
【００６１】
ステップＳ３で、次式のように、ＰＬＥｉ（ｔ）を用いて、次の時間ステップに対する対応する近隣移動体への自移動体送信パワー
【数５】
0006633630.tif 000006
を計算する。
【数６】
0006633630.tif 000007
ただし、ｒｅ（ｔ）は目標認識距離である。
【００６２】
ステップＳ４で、次の時間ステップにおけるこの特定の近隣移動体との接続をチェックする。接続がある場合、ステップＳ５で、本手続きが提案する送信パワー値を使用する。そうでない場合、ステップＳ５で可能な最大の送信パワーを使用する。
【００６３】
ステップＳ７で、目標認識割合を考慮すること、すなわち、近隣物体の総数のうち目標認識割合をカバーすることによって、次の時間ステップですべての近隣移動体への自移動体の送信パワーを選択する。
【数７】
0006633630.tif 000008
【００６４】
近隣移動体の距離へのより適応的な手続きを得るには、ｍｅａｎ（Ｄ（ｔ））−ｓｔｄ（Ｄ（ｔ））を計算することによって、目標認識距離を現在の近隣移動体距離の関数として使用することができる。ただしＤ（ｔ）は近隣距離のベクトルである。
【００６５】
図２は、本発明のさらなる実施形態による方法の一部を示している。
【００６６】
図２に、適応動作のための判定テーブルが示されている。例えば、チャネルビジー比がチャネルビジー比目標よりも小さく、認識が認識目標よりも小さく、レートが一般にレート目標に等しい場合、送信パワーは、既に最大でなければ、次の時間ステップで増大される。もう１つの例として、ステージ５で、チャネルビジー比、認識値および送信レートが対応する目標値よりも小さい場合、次の時間ステップで、レートおよびパワーが交互に増大される。
【００６７】
一実施形態で、レート適応がすべてのノード／移動体に対して実行される一方、パワー適応は、選択されたノード／移動体のみに対して実行される。さらなる実施形態で、加法的増大・乗法的減少（additive increase and multiplicative decrease, ＡＩＭＤ）、すなわち、１ｄＢｍの増大または２ｄＢｍの減少が実行されてもよい。
【００６８】
【表１】
0006633630.tif 000009
【００６９】
図３は、本発明のさらなる実施形態によるシステムを示している。
【００７０】
図３に、メッセージベースのネットワーク認識レート（network awareness rate, ＮＡＲ）のケースが示されている。ＮＡＲは、特定の通信範囲に対して、自移動体ＥＶが聴取できる車両１０、２０、３０、４０の数をすべての移動体１０、２０、３０、４０の数で割ったものとして定義される。図３に示すように、メッセージベースのＮＡＲは、特定の通信範囲において、受信成功した全制御メッセージ数を、送信された全制御メッセージの総数で割ったものである。
【００７１】
このメッセージベースのネットワーク認識レートは、一実施形態において、協調認識に対する基礎として使用される。協調認識が増大されるとすれば、ネットワーク認識レートもまた増大される可能性がある。
【００７２】
図４は、本発明の一実施形態による方法の実装の一部を示している。
【００７３】
図４は、車両通信に対するいわゆる環境アウェアなパワー・レート複合制御手続きを示している。最大送信パワーは２３ｄＢｍに設定され、最大ビーコンレートは１０Ｈｚに設定される。目標認識は目標距離の８５％に設定される。
【００７４】
図５は、本発明のさらなる実施形態による方法のステップを示している。
【００７５】
図５に、車両等の複数の移動体間の通信を管理する方法が示されている。本方法において、
・通信のために１個以上の通信チャネルが使用され、
・各移動体は前記１個以上のチャネルを通じて情報を送信するための自己の送信パワーレベルを調節するように動作可能であり、
・各移動体は前記１個以上のチャネルを通じて情報を送出するための自己の送信レートを調節するように動作可能であり、
該方法は、前記移動体のそれぞれについて実行される以下のステップ、すなわち
ａ）前記１個以上の通信チャネルのチャネル情報を決定するステップと、
ｂ）協調認識の量を示す所定の認識値が達成されるように、他の移動体とは独立に各移動体の前記送信パワーを調節するステップと、
ｃ）前記チャネル負荷が所定の負荷範囲内に入るように、各移動体における送信レートを独立に適応させるステップと
を含む。
【００７６】
図６は、本発明のさらなる実施形態による方法のステップを示している。
【００７７】
図６に、車両ネットワークにおいてパワーおよびレートの複合制御を行う方法が示されている。本方法は以下のステップを含む。
１）パケットに送信パワー情報を挿入するか、伝搬マップ情報を使用するか、または近隣情報によって、チャネル特性を推定するステップ。
２）所望の協調認識に到達するように、各移動体で独立に送信パワーを調節するステップ。
３）チャネル負荷が所定の限界内に保たれるように移動体ごとのレートを調節するために、各車両で独立にレート適応アルゴリズムを適用するステップ。
４）すべての移動体に対して並列に上記ステップを繰り返すステップ。
【００７８】
要約すれば、本発明の実施形態によれば、車両のビーコンレートに関して判定を行う制御メカニズムが可能となる。各車両は、いかなる集中的インフラストラクチャにも依拠せずに近隣車両とシグナリング情報を交換する。また、本発明の実施形態によれば、（トンネル、街路交差点等による）チャネル特性における変動、および、（移動体の任意の移動による）到達距離内の移動体のセットにおける変動への迅速な適応が可能となる。
【００７９】
本発明の実施形態は、環境アウェアおよびコンテキストアウェアなパワー・レート複合分散輻輳制御ＥＣＰＲを提供する。該ＥＣＰＲによれば、パワーとレートの制御を組み合わせて、都市の交差点、広い幹線道路、郊外の道路のような特定の環境、および／または、相異なる目標協調認識範囲のようなアプリケーション要求に適応することによって、協調認識を改善することが可能となる。ＥＣＰＲは、目標距離で所望の認識比に到達するようにＣＡＭの送信パワーレベルを調節すると同時に、好ましくは、例えばＬＩＭＥＲＩＣに基づいて、適応レート制御手続きを通じてチャネル負荷を制御する。ＬＩＭＥＲＩＣは、例えば非特許文献１に開示されている。
【００８０】
本発明の実施形態によれば、協調認識をメトリックとして用いて、通信中の各移動体の送信パワーを最適化することにより、輻輳制御を通じて所与の範囲（自移動体で動作しているアプリケーションの要求に基づく）内で通知される近隣の割合を増大させることによって、チャネル輻輳を解決するパワー・レート複合制御手続きが可能となる。
【００８１】
協調認識のパラメータの特性は、以下の少なくとも１つを用いて推定することができる。
・送信パワー値情報を送信パケット（の一部）に挿入しチャネル相反性定理を使用して、受信側移動体のそれぞれにおけるパワーを推定し、近隣移動体のＸパーセンタイルに到達するのに要するパワーに基づいて送信パワーを選択する（ただしＸはアプリケーション要求を用いて決定される）。
・「伝搬マップ」情報、すなわち、自移動体の周囲の伝搬特性に関する情報を使用する。
・トポロジカル近隣情報（直接到達可能な近隣移動体の数）および近隣移動体のそれぞれによって経験される短期負荷を使用する。
【００８２】
そして、送信レート制御を用いて、以下の条件の少なくとも１つに従う利用可能なチャネルリソースを利用することができる（すなわち、移動体ごとにできるだけ高いレートを達成する）。
・チャネル上の複合負荷（これは、自移動体によってローカルに、または、１ホップおよび２ホップの近隣からの測定を用いて推定されることが可能である）が所定値より低く保たれる。例示的なチャネル負荷メトリックは、全チャネル時間のうちビジーとして検知される割合として定義されるチャネルビジー比（ＣＢＲ）である。
・車両ごとのレートが、所定の限界内に保たれることが必要とされる場合がある。例えば、車両には、毎秒１〜２０メッセージの間のウィンドウが与えられることが可能である。
【００８３】
複数の時間ステップにわたって、本発明の実施形態は、（もしあれば）どのパラメータ（レートまたはパワー）が変更されるかに関して決定することを必要としてもよい。このステップをどのように実行するかについての一実施形態は図２に示されている。
【００８４】
本発明の少なくとも１つの実施形態は、車両ネットワーク環境においてパワー・レート複合制御／割当を行う方法を提供し、以下のことを実現する。
ａ．以下の目標の少なくとも１つを達成するために協調認識をメトリックとして使用できることの認識。
１）所与の認識レートに対するチャネル利用の改善、および／または
２）所与のチャネル利用に対する協調認識の改善
ｂ．２ステップの輻輳制御アプローチの実装。例えば、まず、認識を達成するために送信パワーが設定され、その後、レート制御を用いて残りのチャネルリソースが分配される。
ｃ．さまざまな伝搬環境において所定の閾値より高く協調認識を保つためにパワー制御を使用すること（例えば、ビジーな都市伝搬環境では高い設定にパワーを調節し、広い幹線道路環境ではパワーを低減する）。
ｄ．所望の認識に対してパワーを調節するためにさまざまな手段が使用可能であること（受信機パワー推定、マップ情報、近隣情報等）。
ｅ．目標認識が達成された後にチャネルリソースを「消費」するためにレート制御を使用することにより、良好な伝搬環境におけるレート増大が可能であり（すなわち、従来の方法およびシステムに比べて高いレート）、その一方で、高密度環境では、高い認識を維持するためにレートを取引することが可能である。
【００８５】
本発明の少なくとも１つの実施形態は、車両ネットワークにおいてパワーおよびレートの複合制御を行う方法を提供する。本方法は以下のステップを含む。
１）パケットに送信パワー情報を挿入するか、伝搬マップ情報を使用するか、または近隣情報によって、チャネル特性を推定するステップ。
２）所望の協調認識に到達するように、各移動体で独立に送信パワーを調節するステップ。
３）チャネル負荷が所定の限界内に保たれるように移動体ごとのレートを調節するために、各車両で独立にレート適応アルゴリズムを適用するステップ。
４）すべての移動体に対して並列に上記ステップを繰り返すステップ。
【００８６】
本発明の実施形態は、従来の方法およびシステムよりも良好に動作する利点を有する可能性がある。例えば、本発明の実施形態は、従来のレート制御の方法およびシステムとほとんど同じレベルで限界内のチャネル負荷と干渉を保つことによって、認識が２０％増大する可能性がある。
【００８７】
また、本発明の実施形態は、目標認識を所定レベルに保つことによって、従来の方法およびシステムと比べて１５％より大きく平均メッセージレートを改善する可能性がある。
【００８８】
また、本発明の実施形態は、さまざまなタイプのレート適応手続き（例えば応答型、適応的、バイナリ制御、線型制御等）とともに使用可能である。これにより、フレキシビリティが向上する。
【００８９】
上記の説明および添付図面の記載に基づいて、当業者は本発明の多くの変形例および他の実施形態に想到し得るであろう。したがって、本発明は、開示した具体的実施形態に限定されるものではなく、変形例および他の実施形態も、添付の特許請求の範囲内に含まれるものと解すべきである。本明細書では特定の用語を用いているが、それらは総称的・説明的意味でのみ用いられており、限定を目的としたものではない。
【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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