(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の周辺端末との間で、所定周期で繰り返されるフレームを複数のスロットで時分割し、スロット単位でデータをブロードキャストする通信端末装置であって、
前記周辺端末が送信したパケットを受信するパケット受信手段と、
前記パケット受信手段により受信されたパケットに基づいて、前記フレーム内で占有されているスロットの割合を示すスロット占有率を検出するスロット占有率検出手段と、
前記スロット占有率検出手段により検出されたスロット占有率に基づいて、自身が送信するフレーム時間当たりの占有スロット数と、占有スロット数に応じたデータの伝送レートと、を制御する制御手段と、
前記制御手段により制御された占有スロット数及び伝送レートに従ってパケットを送信するパケット送信手段と、
を備えた通信端末装置。
【請求項２】
前記制御手段は、スロット占有率が第１の占有率以上であるときに伝送レートを上げることで自身が占有するスロットの数を減らし、スロット占有率が第２の占有率以下のときに自身が占有するスロットの数を増やすことで伝送レートを下げる制御をする
請求項１に記載の通信端末装置。
【請求項３】
前記パケット受信手段により受信されたパケットに基づいて、通信が成立している周辺端末の数を表す通信成立端末数を検出する通信成立端末数検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記通信成立端末数検出手段により検出された通信成立端末数を更に用いて、自身が送信するフレーム時間当たりの占有スロット数と、占有スロット数に応じたデータの伝送レートと、を制御する
請求項１に記載の通信端末装置。
【請求項４】
前記制御手段は、スロット占有率が第１の占有率以上であり、かつ、通信成立端末数が第１の端末数以上であるときに、伝送レートを上げることで自身が占有するスロットの数を減らす制御をする
請求項３に記載の通信端末装置。
【請求項５】
前記制御手段は、スロット占有率が第２の占有率以下であり、かつ、通信成立端末数が第２の端末数未満であるときに、自身が占有するスロットの数を増やすことで伝送レートを下げる制御をする
請求項３または請求項４に記載の通信端末装置。
【請求項６】
前記パケット受信手段により受信されたパケットに基づいて、受信電力を検出する受信電力検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記受信電力検出手段により検出された受信電力を更に用いて、自身が送信に使用するフレーム時間当たりの占有スロット数と、占有スロット数に応じたデータの伝送レートと、を制御する
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の通信端末装置。
【請求項７】
スロット占有率検出手段で検出されたスロット占有率が第１の占有率以上であるときに、伝送レートを上げても通信が成立するかを判定する第１の通信成立判定手段を更に備え、
前記制御手段は、前記第１の通信成立判定手段により伝送レートを上げても通信が成立すると判定されたときに、伝送レートを上げることで自身が占有するスロットの数を減らす制御をする
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の通信端末装置。
【請求項８】
伝送レートを下げることで通信が成立する端末が増えるかどうかを判定する第２の通信成立判定手段を更に備え、
前記制御手段は、スロット占有率が第２の占有率以上であるが伝送レートを下げることで通信成立台数が増えると前記第２の通信成立判定手段により判定されたときに、自身が占有するスロットの数を増やすことで伝送レートを下げる制御をする
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の通信端末装置。
【請求項９】
各周辺端末が使用しているスロット数の平均値を演算する平均値演算手段を更に備え、
前記制御手段は、自身の占有スロット数が前記平均値演算手段により演算された平均値以下であるとき占有スロット数を増やすことで伝送レートを下げ、自身の占有スロット数が前記平均値演算手段により演算された平均値以上であるとき伝送レートを上げることで占有スロット数を減らす制御をする
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の通信端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信端末装置に係り、例えば、移動体に搭載され移動体間で周期的に情報を交換するのに用いて好適な通信端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
定期的にデータを計測して通信により情報を交換するアドホックネットワークでは、単位時間内に確実に隣接する端末と通信できること、すなわち帯域保証と到達性が重要となる。
【０００３】
従来、システム全体の単位時間あたりの実効転送量であるスループットの安定性を向上することを目的とした通信システムが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。特許文献１に記載された通信システムでは、送信部１０３および変調部１０５の伝送方式として、符号化率や変調／復調方式などが伝送方式選択部１１１により選択され、この伝送方式で通信が行われる。アプリケーションからの要求Ｓｍｒに応じて送信メモリ１０１および受信メモリ１０７の記憶領域が割り当てられる。データ受信時において、この記憶領域に書き込まれる受信データの平均的なスループットが測定される。伝送方式は、この測定値に応じて新たに選択される。スループットの測定期間は、現在選択中の伝送方式と割り当てられた記憶領域のサイズに応じて設定され、例えば記憶領域が大きいほど測定間隔を長くすることができる。このため、伝送方式が頻繁に変更されなくなり、スループットを安定させることができる。
【０００４】
また、特許文献２では、チャネルコンディションの良くないアクセス端末ＡＴへも最低限のデータ転送サービスを保証するスケジューリングアルゴリズムが提案されている。
【０００５】
特許文献２に記載された方法（アルゴリズム）は、スロットからなるフレームに分割されたＴＤＭＡチャネルにより、複数の受信機に通信を動的にスケジューリングする方法である。具体的には、この方法は、各受信機のチャネルコンディションを計測し、チャネルコンディションに基づいて、複数の受信機を受信機グループに分割し、ＴＤＭＡチャネルをスロットからなる連続シーケンスに分割し、各シーケンスをある数のスロットグループに分割し、受信機のチャネルコンディションに基づいて、スロットグループを受信機グループに割り当てる。
【０００６】
このように、特許文献１及び２に記載された技術は、システム全体の単位時間あたりの実効転送量であるスループットを向上することを図っている。
【特許文献１】特開２００３−１９８４１６号公報
【特許文献２】特許３６１６７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された技術は、突発的なスループットの低下に対して頻繁に変調方式が変化しないようにすることで接続を維持し、安定したスループットを得るための制御技術である。したがって、特定の通信リンクに対して安定した連続的に通信を維持させたいような用途に向いているが、多くのユーザが定期的にデータを交換し短い時間間隔で頻繁に制御を行うことが必要とされる通信システムには適さない。
【０００８】
特許文献２に記載された技術は、システム全体でスループットの向上を狙ったものである。Ｓ／Ｎに応じてスロットが割り当てられるため、Ｓ／Ｎの良い端末に優先的に多くのスロットが割り当てられる。逆に、Ｓ／Ｎの悪い端末へ割り当てられるスロットは相対的に少なくなる。このため、システム全体での実伝送量は大きくなるが、各端末が所定間隔でデータを繰り返し送信したい場合には、Ｓ／Ｎの悪いユーザが帯域を確保できなくなる可能性がある。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、各ユーザが所定周期で確実にデータ伝送の機会が得られるようにすること、すなわち、安定したリンクの維持と帯域保証とを行うことができる通信端末装置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】
【００１０】
本発明に係る通信端末装置は、１つ以上の周辺端末との間で、所定周期で繰り返されるフレームを複数のスロットで時分割し、スロット単位でデータをブロードキャストする通信端末装置であって、前記周辺端末が送信したパケットを受信するパケット受信手段と、前記パケット受信手段により受信されたパケットに基づいて、前記フレーム内で占有されているスロットの割合を示すスロット占有率を検出するスロット占有率検出手段と、前記スロット占有率検出手段により検出されたスロット占有率に基づいて、自身が送信するフレーム時間当たりの占有スロット数と、占有スロット数に応じたデータの伝送レートと、を制御する制御手段と、前記制御手段により制御された占有スロット数及び伝送レートに従ってパケットを送信するパケット送信手段と、を備えている。
【００１１】
通信端末装置は、１つ以上の周辺端末との間でデータをブロードキャストする。このデータは、所定周期で繰り返されるフレームを複数のスロットで時分割し、スロット単位で送信される。データパケットの占有スロットは、データの伝送レートに応じて決まる。すなわち、データ伝送レートが高い場合には、１パケットは１スロットを占有する。データ伝送レートが下がるにつれて、１パケットの占有スロット数が増加する。
【００１２】
パケット受信手段は、前記周辺端末が送信したパケットを受信する。スロット占有率検出手段は、受信されたパケットに基づいて、フレーム内で占有されているスロットの割合を示すスロット占有率を検出する。ここで占有されているスロットとは、そのスロットのデータが正しく受信できた場合に限らず、正しく受信できなくてもパケットの存在が検出されたスロットも含まれる。
【００１３】
制御手段は、スロット占有率検出手段により検出されたスロット占有率に基づいて、自身が送信するフレーム時間当たりの占有スロット数と、占有スロット数に応じたデータの伝送レートと、を制御する。すなわち、現在のスロット占有率に応じて、各々の端末が占有スロット数を増減し、それに対応した伝送レートの制御を行う。
【００１４】
したがって、上記通信端末装置は、スロット占有率に基づいて自身が送信に使用するフレーム時間当たりのスロット数を増減させ、それに応じて送信レートを制御することにより、システム全体における単位時間当たりのフレーム占有率を安定させるので、各端末が所定周期でデータを送信することを保証することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る通信端末装置は、１つ以上の周辺端末との間で、所定周期で繰り返されるフレームを複数のスロットで時分割し、スロット単位でデータをブロードキャストするにあたり、検出されたスロット占有率に基づいて、自身が送信するフレーム時間当たりの占有スロット数と、占有スロット数に応じたデータの伝送レートとを制御することにより、各端末が所定周期でデータを送信することを保証することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る無線端末装置の構成を示すブロック図である。無線端末装置は、移動体に搭載され、他の移動体に搭載された無線端末装置（以下「周辺端末」という。）に対してパケットをブロードキャストすることで、相互通信する。
【００１８】
上記無線端末装置は、受信アンテナ１０を介して他の無線端末装置が送信したパケットを受信する受信回路２０と、受信したパケットからスロット情報を検出するスロット情報検出部３０と、スロット情報に基づいて自身が占有するスロットの増減や伝送レート等を選択するスロット／レート選択部４０と、スロット／レート選択部４０で選択されたスロット数及び伝送レートになるようにアクセス制御するアクセス制御部５０と、アクセス制御部５０からの送信タイミング、伝送レートに基づいて、送信アンテナ７０を介して、パケットを送信するパケット送信部６０と、を備えている。
【００１９】
受信回路２０は、受信アンテナ１０を介して受信したパケットをスロット情報検出部３０に供給する。スロット情報検出部３０は、受信したパケットからスロット情報を検出するために、次のように構成されている。
【００２０】
スロット情報検出部３０は、受信回路２０で受信されたパケットが１フレーム時間でどのスロットを用いて送信されてきたかのパケットタイミングを検出するパケットタイミング検出部３１と、検出されたパケットから元のデータを復元するデータ復元部３２と、を備えている。
【００２１】
図２は、無線端末装置によって送受信されるフレームの構成を示す図である。１フレームは、例えば１００ｍｓに設定され、時分割されたｎ個のスロットで構成されている。各無線端末装置は、スロット単位で時分割アクセスする。具体的には、フレーム内のｎ個のスロットのうちの１つ又は複数の空きスロットを選択し、選択したスロットのタイミングでパケットを送信する。なお、１フレームの周期は各端末のデータ送信周期に合わせて設定するとよい。例えば、各端末が１００ｍｓに１度の送信を保証するためには１００ｍｓに設定すると良い。
【００２２】
図３は、パケットの構成を示す図である。パケットは、送信元の識別情報等が含まれるヘッダ情報（ＨＤ）、変調パラメータを表す変調パラメータ情報（ＭＯＤ）、本パケットの優先度を表す優先度情報（ＰＲＩ）、１フレーム時間で本無線端末装置が使用しているスロット数を表すパケット長情報（ＬＥＮＧ）と、データ（ＤＡＴＡ）と、を有している。
【００２３】
パケット内のデータは、変調パラメータ情報が表す変調方式で変調されている。変調パラメータ情報は、例えば２ビットで構成され、具体的には“００” はＢＰＳＫ、“０１” はＱＰＳＫ、“１０” は１６ＱＡＭ、“１１” は６４ＱＡＭを表している。優先度情報は、例えば１ビットで構成され、“０”は通常データを表し、“１”は緊急データであることを表している。
【００２４】
パケットタイミング検出部３１は、受信回路２０で受信されたすべてのパケットについてパケットタイミングを検出し、１フレーム時間で占有されているスロットの割合（以下「スロット占有率」という。）を算出し、算出したスロット占有率をスロット／レート選択部４０に供給する。
【００２５】
データ復元部３２は、受信回路２０で受信されたパケットを解析し、パケットの変調パラメータ情報から変調方式を検出し、その変調方式を考慮してデータを復調してデータを復元する。そして、データ復元部３２は、パケットから当該パケットの優先度情報を抽出する。
【００２６】
また、データ復元部３２は、１フレーム時間でデータを正しく受信できたパケットと、パケットの存在は検出できたが正しく受信できなかったパケットと、をそれぞれカウントする。そして、データ復元部３２は、各パケットのヘッダ情報、パケット長情報を用いて、本無線端末装置と通信が成立している周辺端末の数（以下「通信成立端末数」という。）を検出する。さらに、データ復元部３２は、パケットの受信電力も検出する。そして、データ復元部３２は、受信した各パケットについての優先度、受信電力、変調方式、及び現在の通信成立端末数をスロット／レート選択部４０に供給する。
【００２７】
スロット／レート選択部４０は、スロット情報検出部３０から供給される情報（スロット占有率、優先度、受信電力、変調方式、通信成立端末数）の全部又は一部を用いて、占有スロット数及び伝送レートを選択する。
【００２８】
アクセス制御部５０は、スロット／レート選択部４０で選択された伝送レートなるように伝送レート（変調方式）を制御する伝送レート制御部５１と、パケットの送信タイミングを制御する送信タイミング制御部５２と、を備えている。伝送レートを制御するためには、次のように変調方式を変えればよい。
【００２９】
図４は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａで規定されている各変調方式の内容を示す図である。同図に示すように、変調方式、伝送レート及び受信感度は相関関係がある。例えば、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭの各変調方式の順に、伝送レートが高くなる。また、６４ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、ＱＰＳＫ、ＢＰＳＫの各変調方式の順に、受信感度がよくなる。なお、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭは符号化率は１／２であり、６４ＱＡＭは符号化率が２／３である。以下では、変調方式を制御することによって伝送レートを制御することを例に挙げて説明する。
【００３０】
送信部６０は、伝送レート制御部５１で制御された伝送レート（変調方式）で送信情報を変調する。そして、送信部６０は、送信タイミング制御部５２で制御された送信タイミングに従って、変調されたデータを含んだパケットを、送信アンテナ７０を介して周辺端末にブロードキャストする。
【００３１】
以上のように構成された無線端末装置は、次のように伝送レート及び１フレーム時間で占有するスロットの数（占有スロット数）を制御する。本実施形態では、ＱＰＳＫ（１２Ｍｂｐｓ）で２スロットを占有して１つのパケットを伝送している無線端末装置を例に挙げて説明する。
【００３２】
図５は、スロット占有率による伝送レート及び占有スロット数の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【００３３】
ステップＳ１では、スロット／レート選択部４０は、パケットタイミング検出部３１で検出されたスロット占有率が閾値ＯH以上であるか否かを判定する。閾値ＯHは、占有されているスロットが多くて回線が混雑しているとみなされるスロット占有率の下限値を表す。したがって、スロット／レート選択部４０は、肯定判定のときは端末密度が高くて回線が混み合っている状態であるのでステップＳ２の処理に移行し、否定判定のときはステップＳ３の処理に移行する。
【００３４】
ステップＳ２では、スロット／レート選択部４０は、自身が送信に使用する占用スロット数を減らすために、送信レートを上げる。本実施形態では、本実施形態では、スロット／レート選択部４０は、変調方式として現在のＱＰＳＫ（１２Ｍｂｐｓ）から１６ＱＡＭ（２４Ｍｂｐｓ）に変更して伝送レートを上げることで、占有スロット数を２つから１つに減らすことを選択する。そして、伝送レート制御部５１は選択された変調方式になるように送信部６０を制御し、送信タイミング制御部５２は送信部６０の送信タイミングを制御する。
【００３５】
これにより、無線端末装置は、スロット数を半分に減少するものの伝送レートを倍にすることによって、１フレーム時間に伝送するデータ量を維持できる。なお、多値変調方式（１６ＱＡＭ）になると、受信感度が−７９ｄＢｍから−７４ｄＢｍとなり５ｄＢ劣化するため、通信可能距離が約０．６倍（自由空間伝搬を仮定した場合）となる。しかしながら、一方で端末密度が高くなることにより隣接端末との距離も小さくなっているので問題はない。
【００３６】
一方、ステップＳ３では、スロット／レート選択部４０は、スロット占有率が閾値ＯL未満であるか否かを判定する。閾値ＯLは、占有されているスロットが少なく回線に余裕がある状態のスロット占有率の上限値を表す。したがって、スロット／レート選択部４０は、肯定判定のときはステップＳ４の処理に移行し、否定判定のときはそのまま本ルーチンの処理を終了し、リターンしてステップＳ１の処理から開始する。
【００３７】
ステップＳ４では、スロットに余裕があるので、スロット／レート選択部４０は、より遠方の端末との通信を成立させることを優先させ、占有スロット数を増やすことで送信レートを下げることを選択する。本実施形態では、スロット／レート選択部４０は、変調方式として現在のＱＰＳＫ（１２Ｍｂｐｓ）からＢＰＳＫ（６Ｍｂｐｓ）に変更して伝送レートを下げ、占有スロット数を２つから４つに増やすことを選択する。
【００３８】
これにより、無線端末装置は、伝送レートを半分にするが、占有スロット数を倍にするので、１フレーム時間内での伝送データの情報量を維持することができる。また、変調多値数を減らすことによって、受信感度が−７９ｄＢｍから−８２ｄＢｍへ３ｄＢ改善される。よって、自由空間伝搬を仮定すれば通信距離が約１．４倍となるので、無線端末装置はより遠くの周辺端末へデータを送信することが可能となる。
【００３９】
以上のように、第１の実施形態に係る無線端末装置は、周辺端末から送信されたパケットから１フレームのスロット占有率を検出し、スロット占有率が閾値ＯH以上のときは、端末密度が高くなって回線（スロット）が混み合っているので、自身の占有スロットの数を減らすと共に多値変調方式に切り替えて伝送レートを上げる。これにより、単位時間内の伝送データ量を維持しつつ、回線を増やすことができる。つまり、通信可能な状態を維持しつつ周辺端末に等しくパケットを送信する機会を与えることができる。
【００４０】
また、上記無線端末装置は、スロット占有率が閾値ＯL以下のときは、端末密度が低く回線（スロット）が混み合っていないので、自身の占有スロットの数を増やすと共に変調多値数の少ない変調方式に切り替えて伝送レートを下げる。これにより、単位時間内の伝送データ量を維持しつつ、変調多値数を減らすことによって、受信感度を向上させて、より遠くの端末にデータを送信することができる。このように、上記無線端末装置は、帯域割り当てを変えることによって、最大通信可能距離を制御している。
【００４１】
なお、本実施形態では、伝送レートの制御方法について、ＩＥＥＥ８０２．１１ａで規定された変調方式を変えることを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、スペクトル拡散変調を用いている場合には拡散率を変えてもよいし、誤り訂正符号の符号化率を変えてもよい。また、自身の占有スロットの数は、上述した１つ、２つ、４つに限定されるものではないのは勿論である。
【００４２】
［第２の実施形態］
つぎに、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一の部位や処理については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４３】
第１の実施形態に係る無線端末装置は、自身の占有スロット数を減らすと共に伝送レートを上げることによって、通信状態を維持しつつ周辺端末に等しくパケット送信の機会を与えた。しかし、伝送レートを上げることで、逆に周辺端末との通信が成り立たなくなる可能性もある。
【００４４】
図６は、無線端末装置を搭載した移動体の第１の交通状況を示す図である。図６では、移動体Ａが交通量の多い道路に向かって移動している。移動体Ａは、他の多くの移動体（周辺端末）が送信した信号を検出することができるが、十分な受信電力が得られず、データを復号することができない。この場合でも確実に通信するためには、スロット数を減らさずにＳ／Ｎを確保する必要がある。
【００４５】
図７は、図６に示す移動体Ａが検出した占有スロットの例を示す図である。なお、図７（Ａ）及び（Ｂ）において、移動体Ａはスロット１、２を占有しており、１フレームのスロット占有率は同じである。しかし、パケットの受信状況は次のように異なっている。
【００４６】
図７（Ａ）の場合、移動体Ａは、スロット３〜６、１１〜１４でパケットの存在を検出したが正しく受信できず（受信失敗）、スロット１５、１６で移動体Ｆのパケットを正しく受信している。図７（Ｂ）の場合、移動体Ａは、スロット１１、１２でパケットの存在を検出したが正しく受信できなかった。しかし、移動体Ａは、スロット３、４で移動体Ｂについて、スロット５、６で移動体Ｃについて、スロット１３、１４で移動体Ｅについて、スロット１５、１６で移動体Ｆについての各々のパケットを正しく受信している。
【００４７】
図７（Ａ）の場合、移動体Ａは、移動体Ｆのみとしか通信が成立していないので、自身の占有スロットの数を減らして伝送レートを上げるのは好ましくない。図７（Ｂ）の場合、移動体Ａは、移動体Ｂ、Ｃ、Ｅ、Ｆと通信が成立しているので、自身の占有スロットの数を減らしても通信可能な端末が存在する可能性が高い。
【００４８】
そこで、第２の実施形態に係る無線端末装置は、スロット占有率だけでなく、通信が成立している周辺端末の数（以下「通信成立端末数」という。）に基づいて、伝送レート及び自身が占有するスロットの数を制御する。
【００４９】
図８は、スロット占有率及び通信成立端末数による伝送レート及び占有スロット数の制御ルーチンを示すフローチャートである。図８の制御ルーチンは、図５の制御ルーチンにステップＳ５を追加したものである。すなわち、ステップＳ１でスロット占有率が閾値ＯH以上であったときは、スロット／レート選択部４０はステップＳ５の処理に移行する。
【００５０】
ステップＳ５では、スロット／レート選択部４０は、通信成立端末数がＣH台以上であるか否かを判定する。ＣH台は、通信成立端末数が多いと考えられる数の下限値である。そして、スロット／レート選択部４０は、肯定判定のときはステップＳ２の処理に移行し、否定判定のときは本ルーチンを終了して、リターンして再びステップＳ１の処理を開始する。
【００５１】
したがって、スロット／レート選択部４０は、スロット占有率が高く、通信成立端末数が多い場合に、伝送レートを上げて自身の占有スロット数を減らすことを選択する。すなわち、スロット／レート選択部４０は、周辺端末との通信状態が良好なときに、自身の占有スロット数を減らして、回線を空けている。また、スロット／レート選択部４０は、次のような制御ルーチンを実行してもよい。
【００５２】
図９は、スロット占有率及び通信成立端末数による他の伝送レート及び占有スロット数の制御ルーチンを示すフローチャートである。図９の制御ルーチンは、図８の制御ルーチンにステップＳ６を追加したものである。すなわち、ステップＳ３でスロット占有率が閾値ＯL以下であったときは、スロット／レート選択部４０はステップＳ６の処理に移行する。
【００５３】
ステップＳ６では、スロット／レート選択部４０は、通信成立端末数がＣL台以上であるか否かを判定する。ＣL台は、通信成立端末数が少ないと考えられる数の上限値である。そして、スロット／レート選択部４０は、肯定判定のときは本ルーチンを終了してリターンし、否定判定のときはステップＳ４の処理に移行する。
【００５４】
したがって、スロット／レート選択部４０は、スロット占有率が低く、通信成立端末数が少ない場合に、自身が送信に使用する占有スロット数を増やし送信レートを下げることを選択する。
【００５５】
以上のように、第２の実施形態に係る無線端末装置は、スロット占有率が閾値ＯH以上であって、通信成立端末数がＣH台以上であるときに、伝送レートを上げることで自身が送信に使用する占有スロット数を減らしている。これにより、無線端末装置は、多くの周辺端末と通信状態を維持できる場合に限り、自身のスロット数を減らして、より多くの周辺端末が通信できるようにスロットを空けている。また、無線端末装置は、スロット占有率が閾値ＯH以上であっても通信成立端末数がＣH台以下であるときは、周辺端末との通信を維持するために、占有スロット数の制御を行わず、現状を維持している。
【００５６】
また、無線端末装置は、スロット占有率が閾値ＯL以下であって、通信成立端末数がＣL未満であるときに、自身が送信に使用する占有スロットを増やし伝送レートを下げる。その結果、伝送レートが下がったことにより、無線端末装置は必要なＳ／Ｎが確保でき、より多くの周辺端末と通信することが可能になる。
【００５７】
［第３の実施形態］
つぎに、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、上述した実施形態と同一の部位や処理については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５８】
図１０は、無線端末装置を搭載した移動体の第２の交通状況を示す図である。図１０では、移動体群（周辺端末群）が存在し、移動体Ａは、移動体群から孤立した状態で、その移動体群の中の所定の移動体と通信している。このような場合に、移動体Ａは、自身の占用スロット数を減らして伝送レートを上げると、Ｓ／Ｎが低下して通信が成立しなくなる可能性がある。
【００５９】
そこで、第３の実施形態に係る無線端末装置は、スロット占有率だけでなく、自身が検出したパケットの受信電力に基づいて、伝送レート及び自身の占用スロット数を制御する。
【００６０】
図１１は、スロット占有率及び受信電力による伝送レート及び占有スロット数の制御ルーチンを示すフローチャートである。図１１の制御ルーチンは、図５の制御ルーチンにステップＳ７を追加したものである。すなわち、ステップＳ１でスロット占有率が閾値ＯH以上であったときは、スロット／レート選択部４０はステップＳ７の処理に移行する。
【００６１】
ステップＳ７では、スロット／レート選択部４０は、受信電力が所定値以上であるパケットの送信元である周辺端末がＣH台以上あるか否かを判定する。ここで所定値とは、受信電力が十分に大きいと考えられる受信電力の下限値である。例えば、現在ＱＰＳＫの変調方式（受信感度−７９ｄＢｍ）でパケットが送信されている場合、所定値は、ＱＰＳＫ変調方式より１段階上の−８２ｄＢｍとするとよい。そして、スロット／レート選択部４０は、肯定判定のときはステップＳ２の処理に移行し、否定判定のときは本ルーチンを終了してリターンする。
【００６２】
このように、スロット／レート選択部４０は、スロット占有率だけでなく受信電力に基づいて伝送レート及び自身の占有スロット数を制御することによって、より確実に通信可能状態を維持しつつ、周辺端末が使用できる回線を増やすことができる。
【００６３】
以上のように、第３の実施形態に係る無線端末装置は、パケットの受信電力を利用することによって、ステップＳ２の処理効果を予想することが可能になるので、不要な制御を減らすことができる。
【００６４】
［第４の実施形態］
つぎに、本発明の第４の実施形態について説明する。なお、上述した実施形態と同一の部位や処理については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。第１乃至第３の実施形態では、全ての端末が等しいデータ量のパケットを、１フレーム時間に１度ずつ送信する例を前提にしていた。これに対して、第４の実施形態では、端末によってデータサイズの異なるパケットを送信する無線端末装置について説明する。
【００６５】
図１２は、無線端末装置を搭載した移動体の第３の交通状況を示す図である。図１２では、移動体Ａ及びＢが、他の移動体の倍のサイズのデータを送信する。このような場合、各移動体の端末は、使用しているスロットの数が同じであっても、データの変調方式（受信感度）が異なることがある。
【００６６】
例えば、多くの移動体の無線端末装置がＱＰＳＫの変調方式で４スロットを占有した場合、移動体Ａ及びＢの無線端末装置はＱＰＳＫの変調方式で８スロットを占有したり、１６ＱＡＭの変調方式で４スロットを占有したりする。したがって、各端末で占有スロット数や受信電力が同じであっても、変調方式（受信感度）の違いによって通信成立端末数が異なることがある。
【００６７】
そこで、第４の実施形態に係る無線端末装置は、スロット占有率だけでなく、伝送レートを制御した場合に通信状態がどのようになるかを考慮して、伝送レート及び自身の占用スロット数を制御する。
【００６８】
図１３は、スロット占有率及び通信状態を考慮した伝送レート及び占有スロット数の制御ルーチンを示すフローチャートである。図１３の制御ルーチンは、図５の制御ルーチンにステップＳ８及びステップＳ９を追加したものである。すなわち、ステップＳ１でスロット占有率が閾値ＯH以上であったときは、スロット／レート選択部４０はステップＳ８の処理に移行する。
【００６９】
ステップＳ８では、スロット／レート選択部４０は、伝送レートを上げても通信が成立するか（現在の通信状態を維持できるか）否かを判定し、肯定判定のときはステップＳ２の処理に移行し、否定判定のときは本ルーチンを終了してリターンする。具体的には、スロット／レート選択部４０は、次の判定ルールを実行する。
【００７０】
図１４は、ステップＳ８及び後述するステップＳ９の判定ルールを示す図である。具体的な判定ルールは現在の伝送レートによって異なっている。
【００７１】
ステップＳ８では、スロット／レート選択部４０は、例えば現在の自身の変調方式がＢＰＳＫ（６Ｍｂｐｓ）の場合、伝送レートを１２Ｍｂｐｓに１段階上げた場合（ＱＰＳＫ、受信感度−７９ｄＢｍ）であっても通信が成立するか、より具体的には受信電力が−７９ｄＢｍ以上となるパケットの送信元である周辺端末が所定数以上あるか否かを判定する。
【００７２】
また例えば現在の変調方式がＱＰＳＫ（１２Ｍｂｐｓ）の場合、スロット／レート選択部４０は、伝送レートを２４Ｍｂｐｓに１段階上げた場合（１６ＱＡＭ、受信感度−７４ｄＢｍ）であっても通信が成立するか、より具体的には受信電力が−７４ｄＢｍ以上となるパケットの送信元である周辺端末が所定数以上あるか否かを判定する。
【００７３】
また例えば現在の変調方式が１６ＱＡＭ（２４Ｍｂｐｓ）の場合、スロット／レート選択部４０は、伝送レートを４８Ｍｂｐｓに１段階上げた場合（６４ＱＡＭ、受信感度−６６ｄＢｍ）であっても通信が成立するか、より具体的には受信電力が−６６ｄＢｍ以上となるパケットの送信元である周辺端末が所定数以上あるか否かを判定する。
【００７４】
これらの判定ルールは、１フレーム時間内で検出されたパケットのうち、自身の伝送レートより高速な伝送レートのパケットが所定数以上あるか否かを判定することを示している。いずれの判定ルールであっても、スロット／レート選択部４０は、肯定判定のときはステップＳ２の処理に移行し、否定判定のときは本ルーチンを終了してリターンする。
【００７５】
これにより、第４の実施形態に係る無線端末装置は、自身の伝送レートより高い伝送レートのパケットが所定数以上存在する場合、伝送レートを上げると共に自身の占有スロット数を減らすので、確実に通信可能状態を維持しつつ周辺端末に回線を開放することができる。
【００７６】
一方、ステップＳ３でスロット占有率が閾値ＯL以下であるとき、スロットに余裕があるので、スロット／レート選択部４０はスロット数を増やし伝送レートを下げることを選択し、より遠方の端末との通信の成立を狙う。ステップＳ３でスロット占有率が閾値ＯLを超えるとき、スロット／レート選択部４０はステップＳ９の処理に移行する。
【００７７】
ステップＳ９では、スロット／レート選択部４０は、伝送レートを下げることで通信成立端末数が増えるか否かを判定し、肯定判定のときはステップＳ４に移行し、否定判定のときは本ルーチンを終了してリターンする。具体的には、スロット／レート選択部４０は、次の判定ルールを実行する。
【００７８】
図１４に示すように、ステップＳ９では、スロット／レート選択部４０は、例えば現在の変調方式が６４ＱＡＭ（４８Ｍｂｐｓ）の場合、伝送レートを２４Ｍｂｐｓ（１６ＱＡＭ、受信感度−７４ｄＢｍ）に下げることで通信成立端末数が増えるか、より具体的には受信電力が−７４ｄＢｍ以上かつ−６６ｄＢｍ未満となるパケットの送信元である周辺端末数（通信成立端末数）が所定数（現在の通信成立端末数）以上あるか否かを判定する。
【００７９】
例えば現在の変調方式が１６ＱＡＭ（２４Ｍｂｐｓ）の場合、スロット／レート選択部４０は、伝送レートを１２Ｍｂｐｓ（ＱＰＳＫ、受信感度−７９ｄＢｍ）に下げることで通信成立端末数が増えるか、より具体的には受信電力が−７９ｄＢｍ以上かつ−７４ｄＢｍ未満となるパケットの送信元である周辺端末数（通信成立端末数）が所定数（現在の通信成立端末数）以上あるか否かを判定する。
【００８０】
また例えば現在の変調方式がＱＰＳＫ（１２Ｍｂｐｓ）の場合、スロット／レート選択部４０は、伝送レートを６Ｍｂｐｓ（ＢＰＳＫ、受信感度−８２ｄＢｍ）に下げることで通信成立端末数が増えるか、より具体的には受信電力が−８２ｄＢｍ以上かつ−７９ｄＢｍ未満となるパケットの送信元である周辺端末数（通信成立端末数）が所定数（現在の通信成立端末数）以上あるか否かを判定する。
【００８１】
これらの判定ルールは、１フレーム時間内に検出されたパケットのうち、自身の伝送レートより低速な伝送レートのパケットが所定数以上あるか否かを判定することを示している。いずれの判定ルールであっても、スロット／レート選択部４０は、肯定判定のときはステップＳ４の処理に移行し、否定判定のときは本ルーチンを終了してリターンする。
【００８２】
これにより、第４の実施形態に係る無線端末装置は、自身の伝送レートより低い伝送レートのパケットが所定数以上存在する場合、伝送レートを下げると共に自身の占有スロット数を増やす。したがって、通信成立端末数が増える効果が確認できる場合に限り、伝送レート及び占有スロット数を制御している。
【００８３】
以上のように、第４の実施形態に係る無線端末装置は、伝送レート及び自身が占有するスロットの数を制御する前に、通信が成立するか又は通信成立端末数が増えるかを判定する。これにより、確実に、通信状態を維持できる又は通信状態を向上させることができる。
【００８４】
［第５の実施形態］
つぎに、本発明の第５の実施形態について説明する。なお、上述した実施形態と同一の部位や処理については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８５】
第５の実施形態に係る無線端末装置は、第１乃至第４の実施形態を組み合わせたものである。具体的には、無線端末装置は次のような処理を行う。
【００８６】
図１５は、伝送レート及び占有スロット数の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【００８７】
ステップＳ１１では、スロット／レート選択部４０は、ステップＳ１と同様に、パケットタイミング検出部３１で検出されたスロット占有率が閾値ＯH以上であるか否かを判定し、肯定判定のときはステップＳ１２の処理に移行し、否定判定のときはステップＳ１８の処理に移行する。
【００８８】
ステップＳ１２では、スロット／レート選択部４０は、ステップＳ５と同様に、通信成立端末数がＣH台以上であるか否かを判定し、肯定判定のときはステップＳ１３の処理に移行し、否定判定のときはステップＳ１５の処理に移行する。
【００８９】
ステップＳ１３では、スロット／レート選択部４０は、ステップＳ８と同様に、伝送レートを上げても通信が成立するか（現在の通信状態を維持できるか）否かを判定し、肯定判定のときはステップＳ１４の処理に移行し、否定判定のときは本ルーチンを終了してリターンする。
【００９０】
ステップＳ１４では、スロット／レート選択部４０は、ステップＳ２と同様に、パケットの伝送レートを上げて自身の占有スロット数を減らすことを選択して、本ルーチンを終了しリターンする。そして、伝送レート制御部５１は選択された変調方式になるように送信部６０を制御し、送信タイミング制御部５２は送信部６０の送信タイミングを制御する。
【００９１】
また、ステップＳ１５では、スロット／レート選択部４０は、ステップＳ９と同様に、伝送レートを下げることで通信成立端末数が増えるか否かを判定し、肯定判定のときはステップＳ１６の処理に移行し、否定判定のときは本ルーチンを終了してリターンする。
【００９２】
ステップＳ１６では、スロット／レート選択部４０は、自身の占有スロットが増加してもスロット占有率が閾値Ｏmaxを超えないかを判定する。ここで、閾値Ｏmaxは、通信成立可能な最大スロット占有率を表す。そして、スロット／レート選択部４０は、肯定判定のときはステップＳ１７の処理に移行し、否定判定のときは本ルーチンを終了してリターンする。
【００９３】
ステップＳ１７では、スロット／レート選択部４０は、ステップＳ４と同様に、伝送レートを下げてスロットを増やすことを選択し、本ルーチンを終了しリターンする。そして、伝送レート制御部５１は選択された変調方式になるように送信部６０を制御し、送信タイミング制御部５２は送信部６０の送信タイミングを制御する。
【００９４】
一方、ステップＳ１８では、スロット／レート選択部４０は、ステップＳ３と同様にスロット占有率が閾値ＯL未満であるか否かを判定し、肯定判定のときはステップＳ２１の処理に移行し、否定判定のときはステップＳ１９に移行する。
【００９５】
ステップＳ１９では、スロット／レート選択部４０は、ステップＳ１２と同様に、通信成立端末数がＣH台以上であるか否かを判定し、肯定判定のときは本ルーチンを終了してリターンし、否定判定のときはステップＳ２０に移行する。
【００９６】
ステップＳ２０では、スロット／レート選択部４０は、ステップＳ１５と同様に、伝送レートを下げることで通信成立端末数が増えるか否かを判定し、肯定判定のときはステップＳ２１の処理に移行し、否定判定のときは本ルーチンを終了してリターンする。
【００９７】
ステップＳ２１では、スロット／レート選択部４０は、自身の送信スロットが増加してもスロット占有率が閾値ＯHを超えないかを判定し、肯定判定のときはステップＳ２２に移行し、否定判定のときは本ルーチンを終了してリターンする。
【００９８】
ステップＳ２２では、スロット／レート選択部４０は、ステップＳ１７と同様に伝送レートを下げてスロットを増やすことを選択し、本ルーチンを終了しリターンする。そして、伝送レート制御部５１は選択された変調方式になるように送信部６０を制御し、送信タイミング制御部５２は送信部６０の送信タイミングを制御する。
【００９９】
以上のように、第５の実施形態に係る無線端末装置は、スロット占有率が閾値ＯH以上であり（ステップＳ１１の肯定判定）、通信成立端末数がＣH台以上の場合は（ステップＳ１２の肯定判定）、伝送レートを上げても通信が成立する場合に限り、伝送レートを上げて自身の占有スロット数を減らす。これにより、現在の通信可能な状態を確実に維持しながら、周辺端末に等しくパケットを送信する機会を与えることができる。
【０１００】
無線端末装置は、スロット占有率が閾値ＯH以上であるが（ステップＳ１１の肯定判定）、通信成立端末数がＣH未満である場合（ステップＳ１２の否定判定）は、伝送レートを下げることで通信成立端末数が増加し、かつ自身の占有スロット数が増加してもスロット占有率が閾値Ｏmaxを超えない場合に限り、伝送レートを下げて自身の占有スロット数を増やす。これにより、データの受信に必要な条件が緩和されるので、通信可能な端末数を増やすことができる。
【０１０１】
無線端末装置は、スロット占有率が閾値ＯH未満であり（ステップＳ１１の否定判定）、スロット占有率が閾値ＯL未満（ステップＳ１８の肯定判定）の場合、自身の占有スロット数を増加してもスロット占有率が閾値ＯHを超えない場合には、データの占有スロット数を増やして伝送レートを下げる。これにより、データの受信に必要な条件が緩和されるので、より多くの端末と通信を成立させることができる。
【０１０２】
無線端末装置は、スロット占有率が閾値ＯH未満であり（ステップＳ１１の否定判定）、スロット占有率が閾値ＯL以上の場合（ステップＳ１８の否定判定）の場合、通信成立端末数がＣH台を超えておらず、かつ、伝送レートを下げることで通信成立端末数が増え、かつ、自身の占有スロットが増加してもスロット占有率が閾値ＯHを超えない場合に、自身の占有スロット数を増加させ伝送レートを下げる。これにより、データの受信に必要な条件が緩和されるので、より多くの端末との通信を成立させることができる。
【０１０３】
［第６の実施形態］
つぎに、本発明の第６の実施形態について説明する。なお、上述した実施形態と同一の部位や処理については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１０４】
図１６は、無線端末装置を搭載した１台の移動体が過剰にスロットを占有している状態を示す図である。各無線端末装置が同じ条件で相互通信するためには、１フレーム時間の各端末の占有スロット数はできる限り均等であることが望ましい。そこで、図１６の場合、優先度の高い情報でなければ、周辺端末との通信が成立しない可能性があっても占有スロット数を減らすことが好ましい。
【０１０５】
そこで、第６の実施形態に係る無線端末装置は、各端末の占有スロット数の均一化のため、次のように自身の占用スロット数を制御する。
【０１０６】
図１７は、占有スロット数の均一化処理ルーチンを示すフローチャートである。
【０１０７】
ステップＳ３１では、スロット／レート選択部４０は、データ復元部３２でパケットから抽出された優先度情報に基づいて、検出されたパケットが優先度の高い情報（緊急データ）であるか否かを判定し、肯定判定のときはステップＳ３２に移行し、否定判定のときはステップＳ３３に移行する。
【０１０８】
ステップＳ３２では、スロット／レート選択部４０は、検出したパケットに対して優先度情報に応じて所定の制御を施した後本ルーチンを抜けて、リターンする。一方、ステップＳ３３では、スロット／レート選択部４０は、周辺端末の平均使用スロット数を計算して、ステップＳ３４に移行する。なお、平均使用スロット数は、例えば、１フレーム時間の占有スロット数を通信成立端末数で除することで求められる。
【０１０９】
ステップＳ３４では、スロット／レート選択部４０は、自身の占有スロット数がステップＳ３３で求めた平均使用スロット数を所定値以上上回るか否かを判定し、肯定判定のときはステップＳ３５に移行し、否定判定のときはステップＳ３６に移行する。
【０１１０】
ステップＳ３５では、スロット／レート選択部４０は、伝送レートを上げることで占有スロット数を減らす。
【０１１１】
一方、ステップＳ３６では、スロット／レート選択部４０は、自身の占有スロット数がステップＳ３３で求めた平均使用スロット数を所定値以上下回らないか否かを判定し、肯定判定の場合にはステップＳ３７に移行し、否定判定のときは本ルーチンを抜けてリターンする。ステップＳ３７では、スロット／レート選択部４０は、占有スロット数を増加させることで送信レートを下げる。
【０１１２】
以上のように、第６の実施形態に係る無線端末装置は、自身の占有スロット数と平均値の占有スロット数とを比較し、その大小に応じて占有スロット数の増減の制御を行うため、１フレーム時間における各端末の占有スロット数を均一化することができる。
【０１１３】
また、本実施形態では、無線端末装置のスロット／レート選択部４０は、次の処理を行ってもよい。例えば、スロット／レート選択部４０は、スロット占有率が閾値ＯH以上であり、かつ、自身の占有スロット数が平均使用スロット数以上の場合、スロット数を減らし、伝送速度を上げてもよい。これにより、スロット占有率が低いときに更に占有スロット数が減ってしまうのを防止することができる。
【０１１４】
また、スロット／レート選択部４０は、スロット占有率が閾値ＯL未満であり、かつ、自身の占有スロット数が平均使用スロット数未満である場合、スロット数を増やし、伝送速度を下げてもよい。これにより、スロット占有率が高いときに更に占有スロット数が増加しまうのを防止することができる。
【０１１５】
また、スロット／レート選択部４０は、上述した実施形態のように、受信電力や変調方式の情報を併せて、伝送レート及び占用スロット数を制御してもよい。
【０１１６】
例えば、スロット／レート選択部４０は、自身の占用スロット数が平均使用スロット数よりも大きい場合、受信電力が所定値を超えるパケットの送信元の周辺端末がＣH台以上のときに伝送レートを上げると共に自身の占有スロット数を減らし、上記送信元の周辺端末がＣH台未満のときに上記制御を行わないようにしてもよい。これにより、通信可能状態を維持できる場合に限り、伝送レートと自身の占有スロット数を制御することができる。
【０１１７】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で設計上の変更をされたものにも適用可能であるのは勿論である。例えば、上述した第１乃至第６の実施形態は、任意に組み合わせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る無線端末装置の構成を示すブロック図である。
【図２】無線端末装置によって送受信されるフレームの構成を示す図である。
【図３】パケットの構成を示す図である。
【図４】ＩＥＥＥ８０２．１１ａで規定されている各変調方式の内容を示す図である。
【図５】スロット占有率による伝送レート及び占有スロット数の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】無線端末装置を搭載した移動体の第１の交通状況を示す図である。
【図７】移動体Ａが検出した占有スロットの例を示す図である。
【図８】スロット占有率及び通信成立端末数による伝送レート及び占有スロット数の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】スロット占有率及び通信成立端末数による他の伝送レート及び占有スロット数の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】無線端末装置を搭載した移動体の第２の交通状況を示す図である。
【図１１】スロット占有率及び受信電力による伝送レート及び占有スロット数の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】無線端末装置を搭載した移動体の第３の交通状況を示す図である。
【図１３】スロット占有率及び通信状態を考慮した伝送レート及び占有スロット数の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】ステップＳ８及び後述するステップＳ９の判定ルールを示す図である。
【図１５】伝送レート及び占有スロット数の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１６】無線端末装置を搭載した１台の移動体が過剰にスロットを占有している状態を示す図である。
【図１７】占有スロット数の均一化処理ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１９】
１０  受信アンテナ
２０  受信回路
３０  スロット情報検出部Ｐ
３１  パケットタイミング検出部
３２  データ復元部
４０  スロット／レート選択部
５０  アクセス制御部
５１  伝送レート制御部
５２  送信タイミング制御部
６０  送信部
７０  送信アンテナ
【図１】
0004595762.tif 000002
【図２】
0004595762.tif 000003
【図３】
0004595762.tif 000004
【図４】
0004595762.tif 000005
【図５】
0004595762.tif 000006
【図６】
0004595762.tif 000007
【図７】
0004595762.tif 000008
【図８】
0004595762.tif 000009
【図９】
0004595762.tif 000010
【図１０】
0004595762.tif 000011
【図１１】
0004595762.tif 000012
【図１２】
0004595762.tif 000013
【図１３】
0004595762.tif 000014
【図１４】
0004595762.tif 000015
【図１５】
0004595762.tif 000016
【図１６】
0004595762.tif 000017
【図１７】
0004595762.tif 000018