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1. (WO2008126295) 通信方法、移動局及び基地局
Document

明 細 書

発明の名称 通信方法、移動局及び基地局

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014  

発明の開示

発明が解決しようとする課題

0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024  

課題を解決するための手段

0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041  

発明の効果

0042   0043  

図面の簡単な説明

0044   0045  

発明を実施するための最良の形態

0046  

実施例 1

0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066  

実施例 2

0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074  

実施例 3

0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083  

実施例 4

0084  

実施例 5

0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104  

産業上の利用可能性

0105  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22  

明 細 書

通信方法、移動局及び基地局

技術分野

[0001]
 本発明は移動通信システムにおける通信方法、移動局及び基地局に関する。本発明は、特にITS(Information Transfer System)等の路車間及び車車間通信のMAC(Media Access Control)における通信モード切替方法に適用するのが望ましい。

背景技術

[0002]
 近年、無線通信による車車間通信を使い各車輌情報を車輌間で交換・共有することで、安全運転支援を行うための研究開発(例えばITC)が進められている。各車輌情報は、その使用目的に鑑み、一定の範囲内の車輌同士で共有することが必要で、かつ、車輌間で瞬時に正確に伝達する必要がある。従って、一般の携帯電話のように基地局を経由した通信ではなく、車載無線機同士が直接通信することが望ましい。直接通信の例として、例えば、IEEE802.11に規定されるアド・ホック(Ad-hoc)モードなどを使うことが出来る。
[0003]
 ここで、車車間通信に用いるアクセス方法としては、限られた周波数帯域の中でより多くのユーザを収容することを考えれば、TDMA(Time Division Multiple Access)のような、基地局制御による無線リソース配分を行うのが効率的であるが、郊外のユーザ密度の低いエリアに基地局を設置するのは、コスト対効果の観点で効率的でない。そこで、市街地などユーザの多いエリアでは基地局制御によるリソース割り当てを行い、郊外のユーザの少ないエリアでは自律分散的にリソースを使用するのが、最も効果的である。
[0004]
 このようなアクセス方法として、VRCP(Vehicle and Road-side Collaborative MAC Protocol)(1.藤村、長谷川(埼玉大学)、「車車間・統合型MACプロトコルVRCPの性能評価」、路車間信学技報ITS2005-1(2005-1)、2.K. Fujimura, T. Hasegawa, “A Collaborative MAC Protocol for Inter-Vehicle and Road to Vehicle Communication”, 2004 IEEE Intelligent Transportation System Conference Washington, D.C.,USA, October 3-6,2004)などが提案されている。
[0005]
 図1はVRCPのシステム構成を示す図である。図1に示すように、VRCPにおいては、基地局エリア内11では基地局(路側機ともいう)12が各車輌13内の移動局(以下車輌とは車輌内の移動局を意味する場合がある。)に送信用タイムスロットTSの割り当てを行う中央集中型の時分割多重アクセスTDMA方式によりモード-Iで車車間通信及び路車間通信を行う。基地局エリア外14ではノンパーシステント・キャリア・センス・マルティプル・アクセス( Non-persistent CSMA)(Carrier Sense Multiple Access)により、モード-Aで車車間通信を行う。
[0006]
 図2の(a)はモード-A、すなわち基地局エリア外14でチャネルCH1を使ったノンパーシステント(Non-persistent) CSMA方式によるチャネル構成を示す図であり、図2の(b)はモード-I、すなわち基地局エリア内11でチャネルCH1及びCH2を使ったTDMA方式によるチャネル構成を示す図である。
[0007]
 図2の(a)に示すモード-Aでは、基地局エリア外14の各車輌はチャネルCH1をランダムアクセスチャネルとして用い、ノンパーシステント(Non-persistent) CSMA方式にしたがって自車の情報を近隣車輌に車車間通信IVC (Inter-Vehicle Communications)によりブロードキャストする。即ち、基地局エリア外14の各車輌は送信したいタイミングでキャリアセンスを行うことにより周囲の車輌が送信していないタイミングを検知し、そのタイミングで送信をする。
[0008]
 図2の(b)に示すモード-Iでは波長帯域の異なる2つのチャネルCH1及びCH2を使ったTDMA方式にしたがって各車輌に搭載された車載機(即ち、移動局)の送信タイムスロットを割り当てる。即ち、ダウンリンクでは、基地局12から、フレーム制御信号FCMSとメッセージデータスロットMDSが、基地局エリア内の車輌のチャネルCH2にRVC (Road to Vehicle)によりブロードキャストされる。そして、チャネルCH1では、ブロードキャストされたフレーム制御信号FCMSに従って割り当てられたチャネルCH1のメッセージデータスロットMDSを使って、自車内の移動局の情報を近隣車輌に車車間通信IVC (Inter-Vehicle Communications)によりにブロードキャストするか、または、アップリンクでは自車の情報を基地局12にRVC (Road to Vehicle)により送信する。図2の(a)に示したチャネルCH1のモードAから図2の(b)に示したモード-Iへの切り替えはチャネルCH2のフレームの先頭にある制御データFCMS(Frame Control Message Slot)の受信に成功すると実行される。図2の(a)及び(b)に示した方式では、ダウンリンクで使用されるチャネルCH2とアップリンクで使用されるチャネルCH1が互いに異なる周波数帯域であるので、相互に干渉することなく通信することが可能である。
[0009]
 一方、新規システムに割り当て可能な周波数帯は限られている場合がある。例えば、車車間・路車間統合通信用に1チャネルしか確保できない場合は、1チャネルを車車間通信と路車間通信で共有せざるを得ない。これを実現する方式として、特願2006-188270に示すような時間方向または周波数方向で車車間通信と路車間通信を分割多重する方法が考えられる。基地局エリア外では自律分散制御を用いるので、より効率的にリソースを使用する方法として特願2006-195504に示すようなCSMAの改良方式を使うことができる。
[0010]
 図3は特願2006-195504に示されるフレーム構成例と基地局エリア内外の通信の様子を示す図である。図3において、基地局(即ち路側機)31の制御範囲外のエリアは自律制御の車車間通信を行うエリア(自律エリアと呼ぶ)32及び33であり、基地局31の制御範囲は基地局31の制御の下で路車間通信及び車車間通信を行うエリア(制御エリアと呼ぶ)34である。即ち、制御エリア34内では、路車間通信、車車間通信の双方とも基地局31の制御により実行される。自律エリア32及び33における送信信号のフレーム構成は図3の最下部に示されており、制御エリア34における送信信号のフレーム構成は自律エリアのフレーム構成の上に示されている。図示のように、制御エリアでの信号のフレーム構成は、路車間通信部と車車間通信部からなっている。
[0011]
 制御信号のフレーム中の路車間通信部はフレームの先頭に設けられた広域プレアンブルと基地局31により割り当てられた路車間通信用タイムスロットからなっている。車車間通信部は連続する広域タイムスロットTSからなっており、その中の1つが自車輌の送信用タイムスロットとして基地局31から割り当てられ、他のタイムスロットはその車輌にとっては受信用タイムスロットである。制御エリアのフレーム構成におけるタイムスロットTSの長さは一定である。また、自律エリアでの信号のフレーム構成は、最大キャリアセンス時間と、プレアンブル+車車間データとを一組とする自律区間のタイムスロットが連続して配置されている。
[0012]
 自律エリア32にいる車輌351は自律型車車間通信を行う。自律型車車間通信では、キャリアセンス時間にキャリアを検出した場合は近隣の車輌がブロードキャスト中であると判断して自車からは送信をせず、キャリアセンス時間にキャリアを検出しなかった場合は近隣の車輌がブロードキャストをしていないと判断して送信をする。
[0013]
 特願2006-195504に開示の技術ではGPS(Grobal Positioning System)により、フレームタイミング、スロットタイミングの同期を行うが、同様に、基地局エリア34内で用いるフレームタイミング同期もGPS同期を用いることで、エリア内外の同期も可能である。従って、基地局エリア内外問わず、フレーム長をT[秒]とした場合、おおよそT[秒]間隔で自車の情報を定期的に送信することが可能である。また、図3にも示すように、自律制御の車車間通信を行う自律エリア32、33と基地局制御による車車間通信を行う制御エリア34の間を車輌が移動する場合、それぞれのエリアに応じて通信方式を切り替える必要がある。この場合、基地局から送信されるフレーム同期用制御信号を含むプレアンブル(Preamble)の受信に成功したことを契機に自律型から制御型へ移行する。逆に、プレアンブルが受信不可能になった時点で制御型から自律型へ移行する。
[0014]
 自律エリア32から制御エリア34への移行時には、自車にタイムスロットTSを割り当ててもらうために、基地局への自車の登録が必要である。この動作をリンク確立等と呼ぶが、基地局からのタイムスロットTSの割り当ては、このリンク確立が完了した後に行われることになる。

発明の開示

発明が解決しようとする課題

[0015]
 図3に示したシステムにおいて、自律制御で車車間通信を行っている車輌が制御エリア34に進入して基地局31から送信されたプレアンブルの受信を契機に制御型の通信へ切り替えようとする場合、基地局31との間でリンク確立してタイムスロットTSが割り当てられるまでの間は自車の情報を送信することが出来ない。一方、制御エリア34内で、タイムスロットTSが割り当てられるまでの間、自律型通信を続けた場合、制御エリア34内では一般に車輌の密度が高いので周辺の制御型路車間・車車間通信に対する干渉を与えることが多くなる。従って、いずれの場合も通信性能を劣化させる原因となり、安全運転支援という観点から、非常に危険な状態を作ることになる。
[0016]
 また、制御型から自律型への移行時には、車輌354に搭載された送受信機(即ち移動局)は全フレームで自律型の通信を行うように通信モードを切り替える必要があり、基地局31では制御エリア34から離脱した車輌に割り当てていたタイムスロットTSを開放しなければならない。しかし、車輌側では、プレアンブルの受信失敗により制御エリアからの離脱を検出できるが、基地局側では、車輌が制御エリア34を離脱したことを検出できないので、タイムスロットTSの開放が出来ず、したがって無線リソースを有効活用できない。
[0017]
 更に詳細に課題を整理すると、車輌が自律型及び制御型でそれぞれで動作しているときだけでなく、相互に切り替える際にも、自車情報の送信および周辺車輌情報の受信を、途切らせることなく、実行することが可能でなければならないが、上述した従来の技術では、以下の問題がある。
[0018]
(1)第1に、プレアンブル受信を契機に制御型に切り替えた場合、リンク確立、すなわち自車用のタイムスロットTSを割り当てられるまでは、自車の情報を送信できず、この送信できない間は無信号状態となり、安全運転支援という観点から、非常に危険な状態を作ることになる、という問題がある。
[0019]
(2)第2に、制御エリア34に突入した車輌に基地局31から自車用のタイムスロットTSが割り当てられるまではその車輌が自律型者車車間通信を続行する場合は、制御エリア34内で他の車輌により制御型車車間通信のタイムスロットTSで送信されたデータと自律型車車間通信のタイムスロットTSで送信されたデータとが衝突する危険がある。これを図4により説明する。図4の(a)は従来の制御エリアでの制御型通信用信号のフレーム構成を示す図である。図4の(a)に示されるように、制御型通信用信号のフレームは、先頭にフレーム同期を取るための広域プレアンブルがあり、路車間通信のためのタイムスロットTS1~TS5が基地局31により割り当てられ、次に車車間通信のための等間隔のタイムスロットTS1~TSnが基地局31により割り当てられている。
[0020]
 図4の(b)は従来の自律型通信用信号のフレーム構成を示す図である。自律型通信を行っている車輌が、キャリアセンスCSを行った結果、ビジーであれば他の車輌が通信中であると判断して次のタイムスロットでは送信をしないので空きスロットとなる。キャリアセンスCSを行った結果、制御エリアのフレームの対応する箇所が空きスロットであると判明したら近隣の車輌は送信をしていないと判断してその次のタイムスロットで送信をする。
[0021]
 図示のように、リンク確立までの間の自律型通信用信号のフレーム構成を、制御型通信用信号のタイムスロットTS長とは無関係に定義し、制御型通信用信号のタイムスロットTSの割り当てをランダムに行った場合、自律型車車間通信のタイムスロットTSにおいてキャリアセンス信号CSにより制御エリアのフレーム構成中の空きスロットを検出し(1)、その空きスロットにおいて送信開始すると(2)、制御型車車間通信のタイムスロットTSにおいて送信がなされていて(3)自律型車車間通信のタイムスロットTSにおける送信と衝突することがあり、この衝突が起きると受信品質が劣化するという問題がある。
[0022]
(3)第3に、図5に示すように、ある基地局51のサービスが保証されるべき区間である制御エリア52の範囲Dが予め規定されていて、その範囲に応じた送信電力で基地局51から信号が送信されているとする。この場合、制御エリア52の境界より外側、すなわち、制御型路車間通信により基地局51から送信される下り信号の受信限界の外側で、あるタイミングで制御型路車間通信のプレアンブルの受信を開始した自律型車車間通信を行っている車輌は、制御型路車間通信により基地局51から送信されたキャリアを検出することが出来ないので、その車輌はそのタイミングでは周囲の車輌が送信中ではない空きスロットであると認識してパケットを送信する。すると、第3の問題として、そのタイミングで行われている基地局エリア52内の制御型路車間通信により送信されたパケットと衝突が起こるという問題がある。
[0023]
(4)第4に、プレアンブル受信を契機に、送受信とも自律型から制御型に切り替えてしまった場合、制御エリア52の境界付近では、制御エリア52の内側の車輌と外側の車輌とは距離的には近くにいる車輌同士であっても、通信モードが異なるために、相互にパケットを受信できないという問題がある。
[0024]
(5)第5に、制御型通信を行っていた車輌が、制御エリア52から離れて、自律型通信に切り替える場合に、その車輌に搭載されている送受信機ではプレアンブルの受信に失敗した場合に制御エリア外と判定できるが、基地局51では、ある車輌が制御エリア52から出たことを確定できない。このため、送受信機はプレアンブル受信失敗などを契機に自律型通信に切り替えることが出来るが、基地局側はタイムスロットTSを開放できない。この状態が連続した場合、未開放のタイムスロットTSが多くなりすぎてあるタイミングでリソースが不足状態に陥り、新規にタイムスロットTSを割り当てることが出来なくなってしまうという問題がある。

課題を解決するための手段

[0025]
 上記のいずれかの課題を解決するために又は従来技術では得られない効果を得るために本発明の第1の態様により、基地局からの信号を受信するステップと、信号の受信に応答して、該基地局から送信される信号に基づいた制御により使用可能な第1の通信領域を用いて該基地局との間で通信を行い、且つ該基地局から送信される信号に基づいた制御によらずに使用可能な第2の通信領域を用いて、該基地局を介さずに他の移動局との間で通信を行うステップと、を備えたことを特徴とする通信方法が提供される。
[0026]
 本発明の第2の態様によれば、第1の態様において、基地局からの信号を受信しない第1の状態では、基地局から送信される信号に基づいた制御によらずに使用可能な第2の通信領域を用いて、基地局を介さずに他の移動局との間で通信を行い、基地局からの信号の受信後、基地局から第2の通信領域内の通信領域を割り当てられた場合は、該割り当てられた領域を用いて、他の移動局との間で通信を行う。
[0027]
 本発明の第3の態様によれば、移動局が自律型通信エリアから制御型通信エリアに移動するまでの間に、移行エリアを設け、その移行エリアにおいては、移動局は、フレーム同期信号を含む制御信号の受信を契機に移行エリアモードに移行し、その移行エリアモードでは、移動局が基地局との間で通信を行うための路車間通信用タイムスロットのフレームフォーマットとして制御型通信エリアのためのフレームフォーマットを用い、移動局が他の移動局と通信を行うための車車間通信用タイムスロットのフレームフォーマットとして自律型通信エリアのためのフレームフォーマットを用いることを特徴とする通信モード切替方法が提供される。
[0028]
 即ち、本発明の第3の態様によれば、車車間通信エリアを基地局による制御型通信を行うエリアと自律型通信を行うエリアに加えて、その境界で、両モードの切り替えの過渡的な状態を取るエリアとして移行エリアを設ける。各移動局はエリア毎に通信モードを切り替えながら車車間通信を継続する。
[0029]
 本発明の第4の態様によれば、第3の態様において、自律型通信エリアのためのフレームフォーマットにおける車車間通信タイムスロットは制御型通信エリアのためのフレームフォーマットにおける車車間通信タイムスロットの整数倍の長さを持つことを特徴とし、このとき基地局による車車間通信用タイムスロットの割り当ては、先頭から順次割り当てるか、自律型タイムスロットのキャリアセンス時間にあたるタイムスロットから優先的に割り当てる。
[0030]
 本発明の第5の態様によれば、第3の態様において、基地局が送信する制御型通信エリアのための制御信号の送信電力を調整することにより、移行エリアの開始地点を決定し、それにより自律型通信エリア内の車車間通信が制御エリア内での路車間通信及び車車間通信の少なくとも一方に干渉することを抑制する。
[0031]
 本発明の第6の態様によれば、第3の態様において、車輌は、車車間通信のタイムスロットのスロットタイミングを契機に、受信信号の先頭nシンボル(nは任意の整数)を復調し、復調したnシンボルが制御型通信エリアで用いられるタイムスロットか否かを判定し、復調したnシンボルが制御型通信エリアで用いられるタイムスロットの場合には制御型通信における復調モードに切り替え、復調したnシンボルが制御型通信エリアで用いられるタイムスロットで無い場合は制御型通信モードから自律型通信モードに切り替えて復調処理を行う。
[0032]
 本発明の第7の態様によれば、第3の態様において、車輌が基地局からの制御信号の受信の失敗が一定期間または一定回数連続した場合に、車輌は制御型通信エリアから離脱する時であるとみなして、車輌が通信を行うためのフレームフォーマットとして自律型通信エリアのためのフレームフォーマットを用い、基地局においては、周期的に基地局と車両との間でヘルスチェック通信を行い、車輌からの応答が無い場合は、基地局において車輌に割り当てたタイムスロットの開放を行う。
[0033]
 本発明の第8の態様によれ、移動通信システムにおける通信方法において、基地局は、連続する複数のタイムスロットのうち、キャリアセンスがなされる区間を含むタイムスロットから順にタイムスロットを移動局に割り当てをし、移動局は、キャリアセンスにより空きを確認すると、前記連続する複数のタイムスロットを用いて移動局間で通信を行うことを特徴とする通信方法が提供される。
[0034]
 本発明の第9の態様によれば、第8の態様において、キャリアセンスがなされる区間を含むタイムスロットを、記連続する複数のタイムスロットのうち先頭のタイムスロットとする。
[0035]
 本発明の第10の態様によれば、第1~第10の態様による方法を実施するための移動局及び基地局が提供される。
[0036]
 本発明によれば、全エリアで、GPS等によるフレームタイミング同期を行い、フレーム長を統一することで、処理を簡易化し、モード切替をスムーズにする。
[0037]
 自律エリアでは、フレームを一定長のタイムスロットTSで区切り、各タイムスロットTS内でCSMAを行うスロッテッドCSMA(slotted-CSMA)方式で通信する。移動局が移行エリアに進入したことは、基地局からの制御信号の受信により検出する。移行エリアでは、フレーム前半は、制御エリア同様路車間通信用に使用し、後半部分を車車間通信用に使用するが、車車間通信部分では、自車の送信タイミングは自律区間と同じタイムスロットTS長のスロッテッドCSMA(slotted-CSMA)方式で獲得する。移行エリアに進入後、路車間通信部分では基地局-移動局(送受信機)間でリンク確立およびタイムスロットTS割り当てを行い、やがて、当該移動局用の(自律型)タイムスロットTSが基地局より割り当てられる。タイムスロットTSの割り当てを契機に移動局は移行エリアから制御エリアへ移動したとみなし、車車間通信における自車情報の送信は、割り当てられたタイムスロットTSによって行う。
[0038]
 また、自律エリアの車車間通信のTSと制御区間の車車間通信TSとのうちいずれか一方のTS長に対する他方のTS長の比を1:N(Nは1又は2以上の整数)とし、制御型(路側機割り当て)TSの割り当ては、先頭から順次割り当てるか、または、自律型のキャリアセンス区間に当たるTSから優先的に割り当てることで、キャリアセンスCSの失敗によるパケット衝突を防ぐ。
[0039]
 このようなモード切替を行う場合に、基地局サービスエリア内では制御型の通信を行い、自律エリアからの干渉を受けないようにするために、基地局プリアンブルの送信電力の最適化を行う。つまり、基地局プリアンブルの送信電力を調整することにより、移行エリア開始地点を調整し、自律エリアの移動局から送信される信号がサービスエリアに到達しないようにする。
[0040]
 前述のモード切替の説明では、自車の送信タイミングのみの規定であったが、それぞれのエリアにおいては、エリア外のモードの異なる車車間通信も受信可能でなければならない。そこで、スロットタイミングを契機に受信手順を開始し、スロット先頭の一定区間を復調し、制御型のタイムスロットTSか否かを判定する。その結果により、制御型タイムスロットと判定した場合は制御型タイムスロットTSの復調処理を行い、自律型タイムスロットTSと判定した場合には、CSMAの処理手順を実行する。
[0041]
 最後に、制御エリアから離脱する場合には、車輌に搭載された送受信機は基地局からのフレームのプレアンブル受信の失敗が一定期間または一定回数連続した場合には自律車車間に移行し、基地局は周期的に車載機との間でヘルスチェック等の通信を行い、応答がない場合は、基地局、車載機共に自律車車間に移行と認識し、基地局はタイムスロットTSを開放する。

発明の効果

[0042]
 移動局がエリアを移動する際に、自律エリアと制御エリアの間に移行エリアを設け、一定の規則に従って通信モードを切り替えることにより、車車間通信を途切らせることなく常に送受信可能とすることができる。
[0043]
 本発明の上記特徴は、添付の図面を参照しながら説明する以下の発明を実施するための最良の形態の記載により一層明らかとなる。

図面の簡単な説明

[0044]
[図1] 周知のVRCPのシステム構成を示す図である。
[図2] (a)はモード-A、すなわち基地局エリア外14でチャネルCH1を使ったノンパーシステント(Non-persistent) CSMA方式によるチャネル構成を示す図であり、図2の(b)はモード-I、すなわち基地局エリア内11でチャネルCH1及びCH2を使ったTDMA方式によるチャネル構成を示す図である。
[図3] 特願2006-195504に示されるフレーム構成例と基地局エリア内外の通信の様子を示す図である。
[図4] (a)は従来の制御エリアでの制御型通信用信号のフレーム構成を示す図、(b)は従来の自律型通信用信号のフレーム構成を示す図である。
[図5] 本発明が解決しようとする第3~5の課題を説明するための図である。
[図6] 本発明の実施例1による通信モード切替方法の概略を説明するする図である。
[図7] 本発明の実施例1による移動局の構成例を示すブロック図である。
[図8] 本発明の実施例1による基地局の構成例を示すブロック図である。
[図9] 図7に示した移動局と図8に示した基地局による通信モード切替方法を説明するフローチャートである。
[図10] 図9で説明した移行手順の例を示す図である。
[図11] 本発明の実施例1による移行エリアのフレームフォーマットの例を示す図である。
[図12] 本発明の実施例2による3つのエリアにおけるフレームフォーマットを示す図である。
[図13] 本発明の実施例3による受信状態を説明する図である。
[図14] 本発明の実施例1~3により移行エリアを設けたことにより得られる効果を説明するための図である。
[図15] 本発明の実施例4による復調方法を説明するフローチャートである。
[図16] 本発明の実施例5によるエリア離脱時の基地局及び移動局のモード切替及びタイムスロットTSの開放手順を説明するフローチャートである。
[図17] 図16で説明するタイムスロットTSの解放手順を補足説明する図である。
[図18] 上記実施例1~5に共通する本発明による通信モード切替方法をまとめとして説明する図である。
[図19] 本発明の他の実施例による基地局の構成を示すブロック図である。
[図20] 本発明の更に他の実施例による移動局の構成を示すブロック図である。
[図21] 本発明の更に他の実施例による基地局の構成を示すブロック図である。
[図22] 本発明の更に他の実施例による移動局の構成を示すブロック図である。

符号の説明

[0045]
 61  基地局
 62  制御エリア
 63  移行エリア
 64  自律エリア
 71  路車間通信部
 72  基地局制御型車車間通信部
 73  自律制御型車車間通信部
 74  送受信部
 75  通信方式切替制御部
 81  路車間通信制御部
 82  車車間通信制御部
 84  送受信部
 141  制御エリア
 142  移行エリア
 143  自律エリア
 144  基地局
 181  制御エリア
 182  移行エリア
 183  移行エリア
 184  自律エリア
 185  自律エリア
 186  車輌
 P  プレアンブル
 CS  キャリアセンス

発明を実施するための最良の形態

[0046]
 以下、本発明を実施するための最良の形態を図面により説明する。

実施例 1

[0047]
 図6は本発明の実施例1による通信モード切替方法の概略を説明する図である。図6に示すように、この実施例においては、車車間(移動局間)通信のエリアを3つに分ける。即ち、基地局61の制御下にある制御エリア62と、その外側の移行エリア63と、さらにその外側の自律エリア64である。
[0048]
 制御エリア62は自律型通信の影響を受けることなく、制御型車車間通信が行えるエリアである。
[0049]
 移行エリア63は制御型通信(路車間通信及び車車間通信)と自律型通信が影響し合うエリアである。この移行エリア63では、制御型通信への干渉を抑えつつ、可能な範囲で自律型通信を可能にする。
[0050]
 自律エリア64は、制御型通信(路車間通信及び車車間通信)の影響を受けることなく、自律型車車間通信が行えるエリアである。
[0051]
 図7は本発明の実施例1による移動局の構成例を示すブロック図である。図7において、移動局は、基地局61(図6参照)との間で通信を行う路車間通信部71と、基地局61による制御の下に他の移動局との間で通信を行う基地局制御型車車間通信部72と、基地局61を介さずに他の移動局との間で通信を行う自律型車車間通信部73、送受信部74と、スイッチ76と、基地局61からの信号に応じて、スイッチ76を制御して、路車間通信部71と、基地局制御型車車間通信部72と、自律型車車間通信部73とのいずれを送受信部74に接続して通信を行うかを決定する通信方式切替制御部75とを備えている。送受信部74は、基地局からの信号を受信する手段を構成している。路車間通信部72は、基地局からの信号の受信に応答して、該基地局から送信される信号に基づいた制御により使用可能な第1の通信領域を用いて該基地局との間で通信を行う。自律制御型車車間通信部73は、移動局が移行エリア63にいるときで、且つ路車間通信部71により移動局と基地局の間で通信が行われるとき以外のときは、該基地局から送信される信号に基づいた制御によらずに使用可能な第2の通信領域を用いて、該基地局を介さずに他の移動局との間で自律型車車間通信を行う。自律型車車間通信部73はまた、移動局が自律エリア64にいるときは他の移動局と自律型車車間通信を行う。
[0052]
 1実施の形態では、基地局制御型車車間通信部72及び自律制御型車車間通信部73は、基地局61からの信号を受信しない第1の状態では、基地局61から送信される信号に基づいた制御によらずに使用可能な第2の通信領域を用いて、基地局を介さずに他の移動局との間で通信を行う手段と、基地局からの信号の受信後、基地局から第2の通信領域内の通信領域を割り当てられた場合は、該割り当てられた領域を用いて、他の移動局との間で通信を行う手段とを備えている。
[0053]
 1実施の形態では、移動局は、移動局が、基地局61の介在なしで移動局同士の間で通信を行う自律型通信エリア64から、基地局61による制御下で基地局から割り当てられたタイムスロットを用いて基地局61と移動局との間又は移動局と他の移動局との間で通信を行う制御型通信エリア62に移動するまでの間に設けられた移行エリア63において、基地局61から送られてくる制御型通信エリアのためのフレーム内のフレーム同期信号を含む制御信号の受信を契機に移動局を移行エリアモードに移行させる手段と、該移行エリアモードで、第1の通信領域で移動局が基地局との間で通信を行うための路車間通信用タイムスロットのフレームフォーマットとして制御型通信エリアのためのフレームフォーマットを用い、第2の通信領域で移動局が他の移動局と通信を行うための車車間通信用タイムスロットのフレームフォーマットとして自律型通信エリアのためのフレームフォーマットを用いる手段とを備えている。
[0054]
 1実施の形態では、移動局は、車車間通信のタイムスロットのスロットタイミングを契機に、受信信号の先頭nシンボル(nは任意の整数)を復調する手段と、復調したnシンボルが制御型通信エリアで用いられるタイムスロットか否かを判定する手段と、復調したnシンボルが制御型通信エリアで用いられるタイムスロットの場合には制御型通信における復調モードに切り替え、復調したnシンボルが制御型通信エリアで用いられるタイムスロットで無い場合は制御型通信モードから自律型通信モードに切り替えて復調処理を行う手段とを備えている。
[0055]
 1実施の形態では、移動局が基地局からの制御信号の受信の失敗が一定期間または一定回数連続した場合に、移動局は制御型通信エリアから離脱する時であるとみなして、移動局が通信行うためのフレームフォーマットとして自律型通信エリアのためのフレームフォーマットを用いる。
[0056]
 図8は本発明の実施例1による基地局の構成例を示すブロック図である。図8において、基地局は、基地局と移動局の間の通信を行う路車間通信部81と、移動局の間の通信を制御する車車間通信制御部82と、送受信アンテナ83と路車間通信部81の間に設けられた送受信部84とを備えている。
[0057]
 1実施の形態では、基地局61は、連続する複数のタイムスロットのうち、キャリアセンスがなされる区間を含むタイムスロットから順にタイムスロットを移動局に割り当てる手段を備えている。
[0058]
 1実施の形態では、キャリアセンスがなされる区間を含むタイムスロットを、連続する複数のタイムスロットのうち先頭のタイムスロットとする。
[0059]
 図9は図7に示した移動局と図8に示した基地局による通信モード切替方法を説明するフローチャートである。図9において、車輌に搭載された送受信機(車載機)は、自律エリア64にいるときはステップ901にて自律制御型車車間通信部73による自律モード動作をする。この自律モード動作では、図3に示したように自律型の通信を行う。即ち、GPS等により同期確立したフレーム内を一定長のタイムスロットTSに分割し、各タイムスロットTSごとにキャリアセンスCSを行い、ビジー判定の場合は、次のタイムスロットTSで再びキャリアセンスCSを行う。この動作を、空きスロットが見つかるまで繰り返し、空きスロットが存在した場合には、タイムスロットTS同期用制御信号を含むプレアンブル付きのデータパケットを送信する。
[0060]
 そして、ステップ902にて、基地局内の路車間通信部81は制御型通信の同期用制御信号を含むプレアンブルを送信する。ステップ903では、移動局内の通信方式切替制御部75が路車間通信部71を経由してプレアンブルの受信があったかを判定し、プレアンブルの受信があった場合は、ステップ904にて移動局を移行モードに切り替える。即ち、移動局は、基地局から所定の信号を受信したかどうか判定し、受信した場合は、モードの移行を行うのである。
[0061]
 次いでステップ905にて移動局は基地局61(図6参照)との間のリンクの確立要求を基地局61に送信する。即ち、移動局は、基地局との間で無線通信を開始する。次いでステップ906にて基地局61はリンク確立要求を受信したかを判定し、受信したならステップ907にて基地局61はリンク確立応答を送信する。移動局はステップ908にてこのリンク確立応答の受信があったかを判定し、受信したならステップ909にてタイムスロットTSの割当要求を基地局61に向けて送信する。
[0062]
 基地局61はステップ910でこのタイムスロットTSの割当応答を受信したかを判定し、受信した場合はステップ911にてタイムスロットTS割当応答を送信をする。移動局では、ステップ909のタイムスロットTS割当要求を送信し、且つ、ステップ911で基地局61がタイムスロットTS割当応答を送信した後に、ステップ912にてタイムスロットTS割当応答を受信したかを判定し、受信していれば、ステップ913にて移動局の送信動作モードを制御エリア62での制御モードに切替える。尚、移動局の受信動作モードでは、移動局がどのエリアにいるかに無関係に、常に、受信タイムスロットが自律型タイムスロットか制御型タイムスロットかを判別している。
[0063]
 図10は図9で説明した移行手順の例を示す図である。図10に示されるように、(1)で移動局は基地局61からプレアンブルを受信し(ステップ903)、(2)で基地局61からプレアンブルを受信した移動局は、その基地局61の制御下にある制御エリアの近くに進入したと判断して、通信モードを自律モードから移行モードに変更する(ステップ904)。
[0064]
 図11は本発明の実施例1による移行エリアのフレームフォーマットの例を示す図である。図11に示されるように、移行モードにおいては、図10の(3)で1フレームの前半の路車間通信領域で制御型通信にて基地局-移動局間の通信を行い、後半の車車間通信領域でスロッテッドCSMAパケットにて自律型車車間通信(送信)を行う。路車間通信領域では、図10の(4)で基地局61に対してリンク確立要求を行い(ステップ905)、(5)で基地局61からのリンク確立応答を待って、(6)でタイムスロットTS割り当て要求を送信する(ステップ909)。リンク確立要求信号は、基地局から送信される信号(MAP情報)に基づいて送信が許容された領域で送信する。
[0065]
 この後、基地局61では(7)でタイムスロットTS割り当て処理を行い、定まったタイムスロットTSを移動局に通知する(TS割り当て応答、ステップ911)。これらの、一連の処理が行われ、自車内移動局の割り当てタイムスロットTSが通知されるまでの間の車車間通信(送信)は、自律型通信により行われる。即ち、タイムスロットTS毎にキャリアセンスCSを行い、空きスロットが発見されればパケットを送信する。最終的に(8)でタイムスロットTS割り当て応答を受信した後、(9)にて通信モードを移行モードから制御モードに切り替えて(ステップ913)、(8)で割り当てられたタイムスロットTSを用いて制御型フレーム構成に従って路車間・車車間通信を行う。
[0066]
 このように、少なくとも移行エリアでは、移動局は、基地局から送信される信号に基いた制御により使用可能な第1の通信領域を用いて基地局との間で通信を行い、基地局から送信される信号に基いた制御によらずに使用可能な第2通信領域を用いて、基地局を介さずに他の移動局との間で通信を行うことが許容される。即ち、異なる通信領域のそれぞれを用いて、基地局との間の通信及び他の移動局との間の通信(直接通信)を行うことができる。

実施例 2

[0067]
 図12は本発明の実施例2による3つのエリアにおける移動局からの送信信号のフレームフォーマットを示す図である。図12において、(a)は自律エリア用のフレーム構成を示し、(b)は移行エリア用のフレーム構成を示し、(c)は制御エリア用のフレーム構成を示している。図12の(a)に示される自律エリア用のフレーム構成においては、全タイムスロットはキャリアセンスCSとデータスロットからなる自律区間用タイムスロットT 0である。(b)に示される移行エリア用のフレーム構成においては、右側はキャリアセンスCSとデータスロットからなる自律区間用タイムスロットT 0で構成されており、左側が基地局制御による路車間通信用タイムスロットT で構成されている。移行エリアでは、移動局が制御エリアに近づいて基地局から送信されたプレアンブルを検出すると、路車間通信用タイムスロットT を使ってリンク確立要求を行う(図9のステップ903、905)。(c)に示される制御エリア用のフレーム構成においては、全タイムスロットが路車間通信用タイムスロットT と制御用のタイムスロットT 2で構成されている。制御エリアにおいては、移動局は、ステップ912にて割り当てられた制御用のタイムスロットT 2、例えば、TS4、を使って車車間通信を行うとともに、路車間通信用タイムスロットT を使って基地局61との間で路車間通信を行う。移行エリアにおいては、移動局が制御エリアに近づくにしたがって徐々に広帯域路車間通信基地局信号が強くなり、自律エリア内の移動局からの干渉は弱くなり、路車間通信が可能になる。
[0068]
 図4に示した従来例では、自律エリアと移行エリアのタイムスロットを制御エリア用のタイムスロットTSと無関係に定めた場合には、パケット衝突を生じる可能性があったが、このパケット衝突を回避するために、本実施例2では、図12に示すように、自律エリアのタイムスロットの先頭と制御エリアのタイムスロットとのうち、いずれか一方が他方のタイムスロットの先頭と一致するようにする。また、自律エリアのタイムスロットと制御エリアのタイムスロットのうちいずれか一方のタイムスロット長に対する他方のタイムスロット長の比を1:N(Nは1又は2以上の整数)とする。ここでは、自律エリアのタイムスロットの長さを、制御エリアのタイムスロットの長さの2倍に設定している。
[0069]
 さらに、制御エリア用タイムスロットTSの割り当ては、移行エリア及び自律エリアのタイムスロットTSのキャリアセンスCSに対応する区間を含むタイムスロットTSから優先的に割り当てられるようにする。連続する複数の制御エリア用タイムスロットのうち、キャリアセンスがなされる区間を含むタイムスロットから順に割り当てを行うようにする。
[0070]
 図12の例では、制御エリア用タイムスロットTSは、奇数番目のタイムスロットTSから優先的に割り当てる。このようにすれば、タイムスロットTS2にあたる部分でキャリアセンスCSが行われなくても、タイムスロットTS1区間のキャリアセンスCSにより空きが判定されれば、タイムスロットTS2を利用可能であることが分かる。
[0071]
 キャリアセンスを行うために所定時間が必要とされるため、自律エリア用のタイムスロットは比較的に長く設定する必要があるが、制御エリア用タイムスロットは、基地局がチャネルを指定するため、キャリアセンスのための時間だけ余分にスロットを長く設定することは想定していない。従って、制御エリア用タイムスロットを用いてキャリアセンスを行って通信を行おうとすると空きが検出されるスロット内における通信可能な期間が短くなり、効率が得られない。
[0072]
 そこで、好ましくは、制御エリア用タイムスロットの割り当て方を工夫して、キャリアセンスがなされることで、複数の制御エリア用タイムスロットの空きが確認可能となるように、制御エリア用タイムスロットの割り当てを工夫したのである。
[0073]
 即ち、連続する複数の制御エリア用タイムスロットのうち、キャリアセンスが(最初に)なされる区間を含むタイムスロットから順に割り当てを行うようにする。このとき、好ましくは、キャリアセンスがなされる区間を含むタイムスロットを、前記連続する複数の制御タイムスロットのうち先頭のタイムスロットとする。
[0074]
 これにより、キャリアセンスにより空きが検出されると連続する複数の制御タイムスロットを使用することが可能となる。

実施例 3

[0075]
 図13は本発明の実施例3による受信状態を説明する図である。図13において、予め規定される制御エリア(サービスエリア)は、基本的にはエリア外の自律型車車間通信から干渉を受けることなく、基地局制御による路車間・車車間通信が行われるエリアである。従って、この制御エリア内に自律エリアで送信されたパケットが到達しなければ良い。
[0076]
 制御エリアを基地局から半径d1のエリアと規定する場合を、図13を使って説明する。基地局アンテナ130からd1の距離にあるA点を定める。送信移動局のアンテナ131から送信された信号はA点で受信移動局アンテナ132に受信できなければよい。自律型車車間通信の受信限界電力をRmin1とする。A点での移動局からの信号の受信電力は、送信移動局アンテナ131からの送信電力s2、送信移動局アンテナ131の高さh2、受信移動局アンテナ132の高さha、及び送信移動局アンテナ131と受信移動局アンテナ132との間の距離d2、をパラメータとする関数で表される。そこで、A点での移動局からの信号の受信電力をra2 (s2, ha, h2, d2)とする。s2、ha、h1は既知であり、ra2 (s2, ha, h2, d2)<Rmin1となるような距離d2を定める。
[0077]
 次に、移動局のほうはプレアンブルの受信を契機に自律モードから移行モードに切り替えるため、基地局アンテナから距離d1+d2の地点がプレアンブル受信可能な限界点である。基地局の送信電力をs1、アンテナ高をh1とすると、基地局から距離d1+d2の地点Bでの基地局からの信号の受信電力r21は、s1、h1、h2、d1+d2をパラメータとする関数で表される。地点Bでのプレアンブルの受信限界電力をRmin2とすると、r21(s1, h1, h2, d1+d2)≧Rmin2となるようにs1を定めることで、距離d1+d2の地点以遠の自律型車車間通信から制御エリア内の通信が干渉を受けることをなくすことが出来る。
[0078]
 図14は本発明の実施例1~3により移行エリアを設けたことにより得られる効果を説明するための図である。図14において、制御エリア141とこれに隣接する移行エリア142とその外側の自律エリア143とが存在する。制御エリア141の範囲内では基地局124と移動局との通信は保障されている。
[0079]
 移行エリア142の距離dは自律エリア143内の移動局からの電波が制御エリア141内の移動局に干渉を与えない距離として定められる。
[0080]
 移行エリア142内では自律エリア143からの干渉はあるものの、制御エリア141に近づくにつれて徐々に広帯域路車間通信をする基地局144からの信号が強くなり、自律エリア143からの干渉は弱くなり、基地局144との間の路車間通信が可能になる。
[0081]
 移行エリア142を設けたので、自律エリア143内での車車間通信は、制御エリア141内での通信を妨害しない。
[0082]
 移行エリア142と自律エリア143との境界で、基地局144から送信される信号中の広域プリアンブルの受信を開始する。広域プリアンブルの電力を調整して自律エリア143内の移動局から送信される信号から、制御エリア141内での通信を保護するように移行エリア142を設定する。
[0083]
 このようにして、制御エリア141内では、路側機サービスエリアとして車輌の通信は保障される。

実施例 4

[0084]
 図15は本発明の実施例4による復調方法を説明するフローチャートである。図15において、上記実施例1及び実施例2の方法により、各モードのフレームフォーマットにおいて、車車間通信部分のタイムスロットTSのタイミング同期をとることが可能となる。従って、ステップ151にてTDMAにおけるタイムスロットTSの受信モードに設定をし、ステップ152にて自車割り当てのタイムスロットTS以外のTSではタイムスロットTSタイミングごとに先頭のnシンボル(nはシステムにより定まる任意の値)を復調する。次いでステップ153にて、復調シンボルが制御型通信のシンボルを含んでいるか否かを判定し、含んでいれば制御型TSと判定できてステップ154にてTDMAタイムスロットTSの復調を行う。ステップ153の判定で否であれば自律型TSと判定でき、ステップ155にてCSMAタイムスロットTSの受信モードに設定をし、ステップ156にてCSMAタイムスロットTSの復調処理を行う。

実施例 5

[0085]
 図16は本発明の実施例5によるエリア離脱時の基地局及び移動局のモード切替及びタイムスロットTSの開放手順を説明するフローチャートである。図17は図16で説明するタイムスロットTSの解放手順を補足説明する図である。図16及び図17において、広域路側機(基地局)161は、ステップ162にてフレーム毎にプレアンブルを送信すると同時にステップ163にて車輌毎にタイマ監視を行う(図17の(2))。次いでステップ164にて設定された時間の間、ステップ165にてプレアンブルを受信した移動局からのレンジングの受信を待ち(図17の(3))、時間内に受信できなければステップ166にてタイムアウトとして、該当する移動局のタイムスロットTSを開放する(図17の(5))。
[0086]
 ステップ165にてレンジングを受信した場合は、ステップ167にてそのレンジングを送信した車輌に確認信号ACKを返す(図17の(4))。
[0087]
 一方移動局168では、制御エリア内ではステップ169にて制御型車車間通信モードに設定し(図17の(1))、ステップ170にてフレームタイミング毎にプレアンブルの受信を待ち(図17の(2))、受信成功の場合にはステップ171にてプレアンブルの受信のN(Nは任意の整数)回に1回、レンジングを送信し(図17の(3))、ステップ172にてレンジングに対する基地局161からの確認信号ACKを待つ(図17の(4))。ステップ172にて確認信号ACKを受信した場合にはステップ170のプレアンブル待ちの状態に戻る。ステップ172にて確認信号ACKが受信できないときにはステップ173にて制御型タイムスロットTSの割り当てがないものと判断して、ステップ174にてタイムスロットTS割り当てから再開する。
[0088]
 ステップ170にてプレアンブルが受信できなかった場合には、ステップ175にてタイマ監視をスタートし、ステップ176にて一定時間内(X秒)内にプレアンブル受信に一定回数(N回)成功した場合はステップ170のプレアンブル待ちの状態に戻る。ステップ176にてプレアンブル受信に失敗した場合にはステップ177にて自律型車車間通信モードに変更する。
[0089]
 図18は上記実施例1~4に共通する本発明による通信モード切替方法をまとめとして説明する図である。図18において、制御エリア181の両側に、本発明により移行エリア182及び183が設けられ、その外側に自律エリア184及び185が存在する。自律エリア184内の車輌186は全て自律型車車間通信を行っている。車輌186が制御エリア181に向けて走行し、路車間通信の受信を開始すると、車輌186内の移動局と基地局との間にリンクが確立される。この場合、リンク確立(スロット割り当て)完了までは自車の送信は自律型で受信は制御型と自律型が混在する。リンク確立後は自車の送信も制御型に移行する。移行エリア182の車車間通信は自律型と制御型が混在している。
[0090]
 制御エリア181ではすべての通信が制御型の路車間通信又は車車間通信となる。制御エリア181から移行エリア183に移行すると基地局及び車輌はそれぞれ独自に制御エリア181から離脱したかどうかを判断する。路車間通信の受信を終了すると車輌は自律型車車間通信を行う。
[0091]
 図19は本発明の他の実施例による基地局の構成を示すブロック図である。図19において、基地局は、送信電力計算部191と、アンテナ190に接続された送受信部192と、パラメータ取得部193と、路車間通信部194と、車車間通信制御部195と、パラメータ記憶部196とを備えている。これらのうち、送受信部192は図8に示した基地局における送受信部84に相等し、路車間通信部194は図8に示した路車間通信部81に相等し、車車間通信制御部195は図8に示した車車間通信制御部82に相等する。
[0092]
 本実施例では、パラメータ記憶部196に予め必要なパラメータを記憶しておき、パラメータ取得部193でパラメータ記憶部196に記憶されたパラメータを取得し送信電力計算部191へ渡す。送信電力計算部191ではパラメータに基づいて送信電力を計算しこの結果を用いて送受信部192で送信電力を設定して送信する。
[0093]
 このようにして、基地局が送信する制御型通信エリアのための制御信号の送信電力を調整することにより、移行エリアの開始地点を決定し、それにより自律型通信エリア内の車車間通信が制御エリア内での路車間通信及び車車間通信の少なくとも一方に干渉することを抑制する。
[0094]
 図20は本発明の更に他の実施例による移動局の構成を示すブロック図である。図20において、移動局は、アンテナ200に接続された受信部201と、路車間通信/車車間通信切替制御部202と、スイッチ213と、路車管通信復調部204と、通信方式判定部205と、基地局制御型車車間通信復調部206と、自律型車車間通信復調部207と、バッファ208及び209と、スイッチ210とを備えている。これらのうち、受信部201は図7に示した移動局における送受信部74に相等し、スイッチ203は図7に示したスイッチ76に相等し、路車管通信復調部204は図7に示した路車間通信部71に相等し、路車間通信/車車間通信切替制御部202は図7に示した通信方式切替制御部75に相等し、基地局制御型車車間通信復調部206は図7に示した基地局制御型車車間通信部72に相等し、自律型車車間通信復調部207は図7に示した自律型車車間通信部73に相等する。
[0095]
 本実施例では、制御型車車間通信用タイムスロットTSのスロットタイミングを契機に各車車間通信復調部206又は207では復調を開始し、その結果をバッファ208又は209に保存する。同時に、制御型車車間通信復調部206で復調されたシンボルは通信方式判定部205で制御型タイムスロットTSのシンボルか否かを判定され、判定結果に基づいて、どちらの復調データを採用するかを決定しスイッチ210を切り替える。また、判定結果に基づいて不要な車車間通信復調部206の動作を停止しても良い。
[0096]
 これにより、車輌は、車車間通信のタイムスロットのスロットタイミングを契機に、受信信号の先頭nシンボル(nは任意の整数)を復調し、復調したnシンボルが制御型通信エリアで用いられるタイムスロットか否かを判定し、復調したnシンボルが制御型通信エリアで用いられるタイムスロットの場合には制御型通信における復調モードに切り替え、復調したnシンボルが制御型通信エリアで用いられるタイムスロットで無い場合は制御型通信モードから自律型通信モードに切り替えて復調処理を行うことが可能になる。
[0097]
 図21は本発明の更に他の実施例による基地局の構成を示すブロック図である。図21において、基地局は、アンテナ210に接続された送受信部211と、車車間通信制御部212と、路車管通信部213とを備えている。路車間通信部213は、タイマ監視部214と、レンジング受信判定部215と、埔里アンブル生成部216と、ACK(確認信号)生成部217とを備えている。これらのうち、送受信部211は図8に示した基地局における送受信部84に相等し、車車間通信制御部212は図7における車車間通信制御部82に相等し、路車間通信部213は図8における路車間通信部81に相等する。
[0098]
 車輌が基地局からの制御信号の受信の失敗が一定期間または一定回数連続した場合に、車輌は制御型通信エリアから離脱する時であるとみなして、車輌が通信行うためのフレームフォーマットとして自律型通信エリアのためのフレームフォーマットを用い、基地局においては、周期的に基地局と車両との間でヘルスチェック通信を行い、車輌からの応答が無い場合は、基地局において車輌に割り当てたタイムスロットの開放を行うことが可能になる。
[0099]
 図21に示した基地局の動作は図16に示したフローチャートにより説明できる。すなわち、まず、プリアンブル生成部216にて生成したプリアンブルを送信する(ステップ162)。このときタイマ監視部214で車輌ごとにタイマ監視を開始し(ステップ163)、レンジングを受信できずタイムアウトの場合(ステップ164)は車車間通信制御部212へ通知し、リソースを開放する(ステップ166)。また、プリアンブルの送信後、レンジング受信を待ち(ステップ165)、レンジングを受信した場合は、ACK生成部217でACKを生成し、送信する(ステップ167)。
[0100]
 図22は本発明の更に他の実施例による移動局の構成を示すブロック図である。図22において、移動局は、アンテナ220に接続された送信部221と受信部229、スイッチ22と236、送信方式切替制御部223、路車間通信変調部224、基地局制御型車車間通信変調部227、自律型車車間通信変調部228、路車間通信/車車間通信切替制御部230、路車間通信復調部231、及び車車間通信復調部235を備えている。これらのうち、送信部221及び受信部229は図7に示した移動局における送受信部74に相等し、スイッチ222及び236は図7に示したスイッチ76に相等し、路車管通信復調部224及び路車間通信復調部231は図7に示した路車間通信部71に相等し、送信方式切替制御部223及び路車間通信/車車間通信切替制御部230は図7に示した通信方式切替制御部75に相等し、基地局制御型車車間通信変調部228は図7に示した基地局制御型車車間通信部72に相等し、自律型車車間通信変調部228及び車車間通信復調部235は図7に示した自律型車車間通信部73に相等する。
[0101]
 路車間通信変調部224は、レンジング生成部225と、タイムスロット割当要求生成部226と、基地局制御型車車間通信変調部227と、自律制御型車車間通信変調部228とを備えている。
[0102]
 路車間通信復調部231は、プリアンブル受信判定部232と、タイマ監視部223と、ACK(確認信号)受信判定部234とを備えている。
[0103]
 図22に示した移動局の動作は図16に示したフローチャートにより説明できる。即ち、まず、制御モードで動作中プリアンブル受信判定部232でフレームタイミング毎にプリアンブル受信したかどうかを判定し(ステップ170)、受信の場合はプリアンブル受信N回毎にレンジング生成部でレンジングを生成して送信する(ステップ171)。このレンジングに対するACK(確認信号)が返ってきたかどうかをACK受信判定部234で判定し(ステップ172)、ACKが受信された場合はモード変更せず、再びプリアンブルの受信を待ち、ACKが受信されなかった場合には、ACK受信判定部234からタイムスロット割当要求生成部226へ通知し、タイムスロット割当要求を送信する(ステップ174)。一方、フレームタイミングでプリアンブルが受信されなかった場合には、タイマ監視部233によるタイマ監視を開始し(ステップ175)、X秒間にプリアンブルの受信がN回あった場合は(ステップ176でYes)、モード変更せず、再びプリアンブルの受信を待ち、X秒間にプリアンブルの受信がN回無かった場合には(ステップ176でNo)、車車間通信の送信モードを自律型に変更する(ステップ177)。
[0104]
 図21及び図22の構成により、車輌が基地局からの制御信号の受信の失敗が一定期間または一定回数連続した場合に、車輌は制御型通信エリアから離脱する時であるとみなして、車輌が通信行うためのフレームフォーマットとして自律型通信エリアのためのフレームフォーマットを用い、基地局においては、周期的に基地局と車両との間でヘルスチェック通信を行い、車輌からの応答が無い場合は、基地局において車輌に割り当てたタイムスロットの開放を行う。

産業上の利用可能性

[0105]
 本発明によれば、車輌に搭載された送受信機が自律エリアから制御エリアに移動する際に、移行エリアを設け、その移行エリア内で一定の規則に従って通信モードを切り替えることにより、その車車間通信を途切らせることなく常に送受信可能とすることができるので安全運転支援のために極めて有効である。

請求の範囲

[1]
 基地局からの信号を受信するステップと、
 前記信号の受信に応答して、該基地局から送信される信号に基づいた制御により使用可能な第1の通信領域を用いて該基地局との間で通信を行い、且つ該基地局から送信される信号に基づいた制御によらずに使用可能な第2の通信領域を用いて、該基地局を介さずに他の移動局との間で通信を行うステップと、
を備えたことを特徴とする通信方法。
[2]
 前記基地局からの前記信号を受信しない第1の状態では、前記基地局から送信される信号に基づいた制御によらずに使用可能な前記第2の通信領域を用いて、前記基地局を介さずに他の移動局との間で通信を行い、
 前記基地局からの前記信号の受信後、前記基地局から前記第2の通信領域内の通信領域を割り当てられた場合は、該割り当てられた領域を用いて、他の移動局との間で通信を行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の通信方法。
[3]
 前記移動局が、前記基地局の介在なしで移動局同士の間で通信を行う自律型通信エリアから、前記基地局による制御下で前記基地局から割り当てられたタイムスロットを用いて前記基地局と前記移動局との間又は前記移動局と他の移動局との間で通信を行う制御型通信エリアに移動するまでの間に、移行エリアを設け、該移行エリアにおいては、前記移動局は、前記基地局から送られてくる前記制御型通信エリアのためのフレーム内のフレーム同期信号を含む制御信号の受信を契機に移行エリアモードに移行し、該移行エリアモードでは、前記第1の通信領域で前記移動局が前記基地局との間で通信を行うための路車間通信用タイムスロットのフレームフォーマットとして前記制御型通信エリアのためのフレームフォーマットを用い、前記第2の通信領域で前記移動局が他の移動局と通信を行うための車車間通信用タイムスロットのフレームフォーマットとして前記自律型通信エリアのためのフレームフォーマットを用いる、
ことを特徴とする請求項1に記載の通信方法。
[4]
 前記自律型通信エリアのタイムスロットの先頭と前記制御型通信エリアのタイムスロットとのうち、いずれか一方がタイムスロットの先頭と一致するようにし、且つ、前記自律型通信エリアのタイムスロットと前記制御型通信エリアのタイムスロットのうちいずれか一方のタイムスロット長に対する他方のタイムスロット長の比を1:N(Nは1又は2以上の整数)とし、このとき前記基地局による前記制御型通信エリアのタイムスロットの割り当ては、自律型タイムスロットのキャリアセンス時間にあたるタイムスロットから優先的に割り当てることを特徴とする、請求項3に記載の通信方法。
[5]
 前記基地局が送信する前記制御型通信エリアのための制御信号の送信電力を調整することにより、前記移行エリアの開始地点を決定し、それにより前記自律型通信エリア内の車車間通信が前記制御エリア内での路車間通信及び車車間通信の少なくとも一方に干渉することを抑制することを特徴とする、請求項3に記載の通信方法。
[6]
 前記移動局は、車車間通信のタイムスロットのスロットタイミングを契機に、受信信号の先頭nシンボル(nは任意の整数)を復調し、復調したnシンボルが前記制御型通信エリアで用いられるタイムスロットか否かを判定し、復調したnシンボルが前記制御型通信エリアで用いられるタイムスロットの場合には前記制御型通信における復調モードに切り替え、復調したnシンボルが前記制御型通信エリアで用いられるタイムスロットで無い場合は前記制御型通信モードから前記自律型通信モードに切り替えて復調処理を行うことを特徴とする、請求項3に記載の通信方法。
[7]
 前記移動局が前記基地局からの制御信号の受信の失敗が一定期間または一定回数連続した場合に、前記移動局は前記制御型通信エリアから離脱する時であるとみなして、前記移動局が通信行うためのフレームフォーマットとして前記自律型通信エリアのためのフレームフォーマットを用い、前記基地局においては、周期的に前記基地局と前記車両との間でヘルスチェック通信を行い、前記移動局からの応答が無い場合は、前記基地局において前記移動局に割り当てたタイムスロットの開放を行うことを特徴とする、請求項3に記載の通信方法。
[8]
 移動通信システムにおける通信方法において、
 基地局は、連続する複数のタイムスロットのうち、キャリアセンスがなされる区間を含むタイムスロットから順にタイムスロットを移動局に割り当てをし、
 移動局は、キャリアセンスにより空きを確認すると、前記連続する複数のタイムスロットを用いて移動局間で通信を行う、
ことを特徴とする通信方法。
[9]
 前記キャリアセンスがなされる区間を含むタイムスロットを、前記連続する複数のタイムスロットのうち先頭のタイムスロットとすることを特徴とする請求項8に記載の通信方法。
[10]
 基地局からの信号を受信する手段と、
 前記信号の受信に応答して、該基地局から送信される信号に基づいた制御により使用可能な第1の通信領域を用いて該基地局との間で通信を行う路車間通信部と、
 前記信号の受信に応答して、該基地局から送信される信号に基づいた制御によらずに使用可能な第2の通信領域を用いて、該基地局を介さずに他の移動局との間で通信を行う基地局制御型車車間通信部と、
を備えたことを特徴とする移動局。
[11]
 前記基地局制御型車車間通信部は、
 前記基地局からの前記信号を受信しない第1の状態では、前記基地局から送信される信号に基づいた制御によらずに使用可能な前記第2の通信領域を用いて、前記基地局を介さずに他の移動局との間で通信を行う手段と、
 前記基地局からの前記信号の受信後、前記基地局から前記第2の通信領域内の通信領域を割り当てられた場合は、該割り当てられた領域を用いて、他の移動局との間で通信を行う手段と、
を備えていることを特徴とする請求項10に記載の移動局。
[12]
 前記移動局が、前記基地局の介在なしで移動局同士の間で通信を行う自律型通信エリアから、前記基地局による制御下で前記基地局から割り当てられたタイムスロットを用いて前記基地局と前記移動局との間又は前記移動局と他の移動局との間で通信を行う制御型通信エリアに移動するまでの間に設けられた移行エリアにおいて、前記基地局から送られてくる前記制御型通信エリアのためのフレーム内のフレーム同期信号を含む制御信号の受信を契機に前記移動局を移行エリアモードに移行させる手段と、該移行エリアモードで、前記第1の通信領域で前記移動局が前記基地局との間で通信を行うための路車間通信用タイムスロットのフレームフォーマットとして前記制御型通信エリアのためのフレームフォーマットを用い、前記第2の通信領域で前記移動局が他の移動局と通信を行うための車車間通信用タイムスロットのフレームフォーマットとして前記自律型通信エリアのためのフレームフォーマットを用いる手段と、
を備えていることを特徴とする請求項10に記載の移動局。
[13]
 前記移動局は、車車間通信のタイムスロットのスロットタイミングを契機に、受信信号の先頭nシンボル(nは任意の整数)を復調する手段と、復調したnシンボルが前記制御型通信エリアで用いられるタイムスロットか否かを判定する手段と、復調したnシンボルが前記制御型通信エリアで用いられるタイムスロットの場合には前記制御型通信における復調モードに切り替え、復調したnシンボルが前記制御型通信エリアで用いられるタイムスロットで無い場合は前記制御型通信モードから前記自律型通信モードに切り替えて復調処理を行う手段とを備えていることを特徴とする、請求項12に記載の移動局。
[14]
 前記移動局が前記基地局からの制御信号の受信の失敗が一定期間または一定回数連続した場合に、前記移動局は前記制御型通信エリアから離脱する時であるとみなして、前記移動局が通信行うためのフレームフォーマットとして前記自律型通信エリアのためのフレームフォーマットを用いることを特徴とする請求項12に記載の移動局。
[15]
 移動通信システムにおける基地局において、
 連続する複数のタイムスロットのうち、キャリアセンスがなされる区間を含むタイムスロットから順にタイムスロットを移動局に割り当てる手段を備えた、
ことを特徴とする基地局。
[16]
 前記キャリアセンスがなされる区間を含むタイムスロットを、前記連続する複数のタイムスロットのうち先頭のタイムスロットとすることを特徴とする請求項15に記載の基地局。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]

[ 図 14]

[ 図 15]

[ 図 16]

[ 図 17]

[ 図 18]

[ 図 19]

[ 図 20]

[ 図 21]

[ 図 22]