JP2010183178A - 車載通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両に搭載されてブロードキャスト型のデータ送信を行う車載通信装置において、車両相互間でのデータ通信により車両走行時の安全性を確保しつつ、不必要なデータ送信による通信量の増加を抑え、電波干渉の発生を低減する。
【解決手段】ＥＣＵ２で生成されたアプリケーションデータを送信する際には、送信タイミング毎に、変調部で送信パケットを送信信号に変換する際の送信レート、及び、送信信号を増幅する増幅部にて設定される送信電力の少なくとも一方を、変化させることで、通信距離を周期的に変化させる。この結果、衝突の危険性が高い（換言すれば衝突までの時間が短い）近距離の車両に対しては、高頻度にデータを送信し、衝突する危険性が低い（換言すれば衝突までの時間が長い）遠距離の車両に対しては、低頻度にデータを送信することができるようになる。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数の通信端末が共通の無線チャンネルを介してブロードキャスト型のデータ送信を行う無線通信システムにおいて用いられる車載通信装置に関する。

近年、各車両に搭載された通信端末を利用した車車間通信により、車両の走行情報を車両相互間で交換する無線通信システムが開発されている。この無線通信システムの目的としては、各車両が他車両の位置や速度などを知ることによって、追突事故や出会い頭の事故を防止することや、交通流を円滑化するといったことが挙げられる。

ところで、この無線通信システムでは、各車両が移動しながら通信を行うため、通信環境が時々刻々と変化する。特に、都市部と山間部のように、車両密度が大きく異なる通信環境下では、最適な送信パラメータ（送信電力・送信レート・送信周期等）が異なることになる。

つまり、例えば、遠方の車両との通信を実現するためには、送信電力を高く設定したほうがよいが、全ての車両が、固定の高い送信電力で通信すると、通信の干渉が発生し易くなる。また、交差点付近や渋滞している地域では、車両密度が高いため、車両密度が低い地域と同様の送信電力で通信すると、通信の干渉が多くなって非効率な通信しかできなくなる。

そこで、このような問題を解決するために、従来から下記１）〜４）の提案がなされている。

１）自車両の車速に応じて、車速が大きいほど送信電力が大きくなるように、送信電力を制御する（例えば、特許文献１等参照）。この技術によれば、渋滞時のような車両密度が高い場合は近距離のみに情報が届き、高速走行時は遠くまで情報を届けることができるため、車両密度の変化に対応して送信電力を制御することができる。

２）自車両と通信相手との所定時間後の相対距離を予測し、その予測した相対距離に基づいて送信電力を制御する（例えば、特許文献２等参照）。この技術によれば、送信電力を、通信相手に情報を届けるのに必要十分な電力に制御することができるため、不必要に遠くまで電波を飛ばすことを防ぎ、電波干渉を軽減することができる。

３）自車両の車速と、自車両周囲の車両密度に影響を与える走行環境（道路幅、天候等）とに基づき、送信電力及び送信周期を制御する（例えば、特許文献３等参照）。この技術によれば、渋滞や通常走行、都市部や山間部、といった通信環境の変化に対応して送信電力及び送信周期を制御することができ、電波干渉を軽減することができる。

４）自車両の車速に応じて送信周期を制御する（例えば、非特許文献１等参照）。この技術によれば、必要な情報更新間隔を保ちながら通信量を削減することができる。

特開２００４−３４３４６７号公報 特開２００７−６３９５号公報 特開２００８−２２７７９７号公報

先進安全自動車（ＡＳＶ）推進計画報告書 −第３期ＡＳＶ計画における活動成果について−（平成１８年３月 国土交通省自動車交通局先進安全自動車推進検討会） 第７５頁 （http://www.mlit.go.jp/jidosha/anzen/01asv/resourse/data/asv3seikahoukokusyocorrection.pdf ）

しかしながら、上記１）〜４）提案の技術は、何れも、車速等で規定された制御条件に従い送信電力や送信周期を一定値に設定するため、不特定多数の通信端末にデータ送信を行うブロードキャスト型通信では、車両走行時の安全性を確保するのが難しいなど、電波干渉を充分低減できないという問題があった。

つまり、特許文献１に記載の技術では、車速に応じて送信電力を制御するため、低速走行時には近距離のみに情報が届き、高速走行時には遠くまで情報が届くこととなる。しかし、実際の環境では、低速走行時でも見通し外通信を実現するためには大電力で通信する必要があるため、車両走行時の安全性を充分確保することはできない。また、高速走行時でも、常に遠くまで情報を届ける必要はなく、高速走行時に常に大電力で送信することは電波干渉の原因となる。

また、特許文献２に記載の技術は、通信相手との相対距離に応じて電力を制御するものであることから、通信相手不定のブロードキャスト型通信に適用することは難しい。

また、特許文献３に記載の技術では、走行速度と走行環境を用いて送信電力及び送信周期を制御するが、車両の高速走行時には遠くの車両にも近くの車両にも同一の高頻度で情報が届くことになる。しかし、安全用途を考えた場合、遠くの車両に高頻度で情報を届ける必要はなく、不要な電波干渉を発生することになる。

また、非特許文献１に記載の技術では、走行速度に応じて送信周期を制御するが、特許文献３に記載の技術と同様、車両の高速走行時には遠くの車両にも近くの車両にも同一の高頻度で情報が届くことになり、不要な電波干渉を発生することになる。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、車両に搭載されてブロードキャスト型のデータ送信を行う車載通信装置において、車両相互間でのデータ通信により車両走行時の安全性を確保しつつ、不必要なデータ送信による通信量の増加、延いては電波干渉の発生を抑えることを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の車載通信装置においては、送信制御手段が、送信手段が送信データを送信信号に変換して無線送信させる際の送信パラメータを制御することにより、送信データの通信距離を周期的に変化させる。

このため、本発明の車載通信装置によれば、自車両に近接した車両に対しては、データを高頻度に送信でき、自車両から遠く離れた車両に対しては、データを低頻度に届けることができる。

よって、本発明の車載通信装置によれば、車速等の制御条件に応じて送信電力（延いては通信距離）や送信周期を一定値に設定する従来装置に比べて、車両走行時の安全性を確保しつつ、無線通信システム全体の通信量を抑えて、電波干渉の発生を低減することができる。

ここで、送信制御手段は、請求項２に記載のように、送信手段の送信パラメータとして、送信レート及び送信電力の少なくとも一方を制御することにより、送信データの通信距離を周期的に変化させるように構成するとよい。

そして、送信制御手段にて、送信レートを制御するようにすれば、通信距離と共に通信による時間占有率を制御することができるようになり、送信電力を制御するようにすれば、他の通信に干渉するエリアを制御することができるようになる。

次に、請求項３に記載の車載通信装置において、送信制御手段は、送信パラメータの制御パターンが予め記憶された記憶手段を備え、記憶手段に記憶された制御パターンに従い送信パラメータを制御することにより、送信データの通信距離を周期的に変化させる。

このため、請求項３に記載の車載通信装置によれば、記憶手段に記憶させる制御パターンによって、送信データの通信距離及びその変化パターンを任意に設定することができるようになる。

また次に、請求項４に記載の車載通信装置においては、記憶手段には、送信データの種類毎に、送信パラメータの制御パターンが記憶されており、送信制御手段は、その記憶手段に記憶された制御パターンに従い、種類の異なる送信データ毎に送信パラメータを制御する。

従って、請求項４に記載の車載通信装置によれば、送信データの通信距離及びその変化パターンを、例えば、位置や車速を表す車両情報、運転者によるブレーキ操作やアクセル操作を表す運転情報、といった送信データの種類に応じて、最も適した値に設定することができる。また、このように送信データの通信距離及びその周期的変化パターンを送信データの種類に応じて個々に設定できるので、複数のアプリケーションソフトで生成された種類の異なる送信データを同時に扱うことが可能となる。

一方、請求項５に記載の車載通信装置には、受信信号の受信レベルから他の通信装置からのデータ送信を検出し、その検出時には送信手段にキャリアセンス信号を出力することで、送信手段によるデータ送信を禁止する受信手段が設けられている。

つまり、この車載通信装置は、所謂キャリアセンスによって無線チャンネルの空き状態を判定して、無線チャンネルが空いているときにデータの送信許可を行うようにされている。

そして、送信制御手段においては、判定値制御手段が、当該送信制御手段が周期的に変化させる送信データの通信距離が長くなるほど、受信手段が他の通信装置からのデータ送信を検出するのに用いる受信レベルの判定値が低くなるよう、受信レベルの判定値を制御する。

従って、請求項５に記載の車載通信装置によれば、送信データの通信距離が短い場合には、遠方で行われている別の通信に対して干渉を与える可能性が低いため、受信レベルの判定値を高く（受信感度を悪く）し、逆に、送信データの通信距離が長い場合には、遠方の通信にも干渉を与える可能性があるため、受信レベルの判定値を低く（受信感度を良く）することができる。

よって、この装置によれば、周囲で通信が行われている間に、データ送信を開始して、電波干渉を発生させてしまうとか、電波干渉が発生しないにも関わらず、データ送信を禁止してしまい、データの送信遅れが発生する、といったことを防止できる。

次に、請求項６に記載の車載通信装置においては、送信制御手段が、車載装置から送信手段に送信データが入力されたタイミングを送信タイミングとして、各送信タイミング毎に送信パラメータを制御することで、送信データの通信距離を周期的に変化させる。

従って、請求項６に記載の車載通信装置によれば、送信手段に送信データを入力する車載装置側で、例えば送信データを生成するアプリケーションソフトによって、送信データの送信周期を制御することができる。

また次に、請求項７に記載の車載通信装置においては、送信制御手段が、車載装置側で、送信データに送信パラメータの制御情報を付加する制御情報付加手段と、車載装置から送信手段に入力された送信データに付加されている制御情報を取り込み、その制御情報に従い送信手段の送信パラメータを制御する送信パラメータ制御手段と、を備える。

このため、請求項７に記載の車載通信装置によれば、送信手段に送信データを入力する車載装置側で、例えば送信データを生成するアプリケーションソフトによって、送信データの通信距離を制御することができる。

また、請求項８に記載の車載通信装置においては、自車両の車速を含む自車情報を取得する自車情報取得手段を備え、送信制御手段は、自車情報取得手段にて取得された車速に応じて送信パラメータの制御パターンを変化させる。

このため、請求項８に記載の車載通信装置によれば、データ送信時の通信距離を周期的に変化させることによって、自車両からの距離に応じてデータの送信頻度を設定できるだけでなく、その送信頻度を車速に応じて変化させることができる。よって、この装置によれば、車速に応じて、不要なデータ送信をより良好に削減することができるようになり、電波干渉の発生をより低減することが可能となる。

次に、請求項９に記載の車載通信装置においては、送信制御手段が、自車情報取得手段にて取得された車速が高くなるほど周期が短くなるよう送信周期を制御すると共に、その送信周期の制御によって車速が高いときに追加される送信タイミングで送信データの通信距離が短くなるよう、送信パラメータの制御パターンを変化させる。

従って、この請求項９に記載の車載通信装置によれば、自車両に近い地域では、車速が高くなるほど、高頻度でデータが届き、逆に自車両から遠く離れた地域には、データが届き難くなる。よって、この装置によれば、車両走行時の安全性をより向上することができると共に、不要なデータ送信を削減して、電波干渉の発生を防止することができる。

また、請求項１０に記載の車載通信装置においては、送信制御手段が、自車情報取得手段にて取得された車速が高いほど、各送信タイミングで送信される送信データの通信距離が長くなるよう、送信パラメータの制御パターンを変化させる。

従って、請求項１０に記載の車載通信装置によれば、車両の高速走行時には、低速走行時に比べて、より遠くまでデータを送信することができるようになり、これによって高速走行時の安全性を高めることができる。

一方、請求項１１に記載の車載通信装置においては、自車両の位置を含む自車情報を取得する自車情報取得手段と、他車両の位置を含む他車情報取得手段とを備え、送信制御手段は、自車情報取得手段及び他車情報取得手段にて取得された自車両と他車両との位置関係に応じて、送信データの送信周期及び送信パラメータの制御パターンを変化させる。

従って、請求項１１に記載の車載通信装置によれば、データ送信時の通信距離を周期的に変化させることによって、自車両からの距離に応じてデータの送信頻度を設定できるだけでなく、その送信頻度を自車両と他車両との位置関係に応じて変化させることができる。よって、この装置によれば、自車両と他車両との位置関係に応じて、データ送信をより最適に行うことができるようになり、電波干渉の発生をより確実に低減することが可能となる。

また次に、請求項１２に記載の車載通信装置においては、送信制御手段が、自車両に最も近接する他車両との距離に応じて、距離が短いほど送信周期が短くなるよう送信周期を制御すると共に、その送信周期の制御によって距離が短いときに追加される送信タイミングで送信データの通信距離が短くなるよう、送信パラメータの制御パターンを変化させる。

このため、請求項１２に記載の車載通信装置によれば、最近接車両との間で必要となる通信距離と送信周期を元に、通信距離を周期的に変化させることができるようになり、必要以上に高頻度・広範囲にデータを送信するのを防止して、通信量を削減することができる。

また、請求項１３に記載の車載通信装置は、請求項１２に記載の車載通信装置に、請求項９に記載の技術を適用したものであり、自車情報取得手段が、自車両の位置に加えて車速を取得するよう構成されており、送信制御手段は、自車両の車速に応じて、車速が高いほど送信周期が短くなるよう送信周期を制御すると共に、その送信周期の制御によって車速が高いときに追加される送信タイミングで送信データの通信距離が短くなるよう、送信パラメータの制御パターンを変化させる。

従って、この請求項１３に記載の車載通信装置によれば、自車両の車速、及び、自車両と近接車両との距離、に基づき、送信周期及び通信距離をより最適に制御することができるようになり、必要以上に高頻度・広範囲にデータを送信するのを防止して、通信量を削減することができる。

第１実施形態の車載通信装置の構成を表すブロック図である。 第１実施形態で用いられる制御情報リストを表す説明図である。 第１実施形態の送信制御部の動作を表すフローチャートである。 第１実施形態の送信制御によって生じる送信距離の変化を表す説明図である。 第１実施形態の変形例１の構成を表すブロック図である。 第１実施形態の変形例１で用いられる制御情報リストを表す説明図である。 第１実施形態の変形例２の構成を表すブロック図である。 第１実施形態の変形例３の構成を表すブロック図である。 第２実施形態の車載通信装置の構成を表すブロック図である。 第２実施形態で用いられる制御情報リストを表す説明図である。 第２実施形態の送信制御部の動作を表すフローチャートである。 第２実施形態の送信制御によって生じる送信距離の変化を表す説明図である。 第２実施形態の効果を評価するのに用いたシミュレーションモデルを表す説明図である。 シミュレーションモデルにおける送信距離の変化を従来技術と比較して表す説明図である。 受信車両における単位時間当たりの受信パケット数のシミュレーション結果を表す説明図である。 衝突までの時間に対する情報更新間隔のシミュレーション結果を表す説明図である。 第２実施形態の変形例１の動作を説明する説明図である。 第３実施形態の車載通信装置の構成を表すブロック図である。 第３実施形態で用いられる制御情報リストを表す説明図である。 第３実施形態の送信制御部の動作を表すフローチャートである。 第３実施形態の変形例１で用いられる制御情報リストを表す説明図である。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明が適用された第１実施形態の車載通信装置の送信部１０の構成を表すブロック図である。

図１に示すように、送信部１０には、車両に搭載された１又は複数の電子制御装置２から送信データとしてのアプリケーションデータを取得し、送信用のパケットデータ（送信パケット）を生成する送信情報生成部１２、この送信情報生成部にて生成された送信パケットを、所定の送信レートで送信信号に変換する変調部１４、この変調部１４から出力される送信信号を無線送信用の高周波信号に周波数変換する周波数変換部１６、及び、この周波数変換部にて周波数変換された送信信号を、所定の送信電力となるように増幅して、アンテナ４から無線送信させる増幅部１８、が設けられている。

また、送信部１０には、送信情報生成部１２、変調部１４、及び増幅部１８をそれぞれ制御することで、アプリケーションデータの送信周期、送信レート、及び、送信電力を制御する送信制御部２０が設けられている。

この送信制御部２０は、送信情報生成部１２から変調部１４への送信パケットの出力タイミングを制御することでアプリケーションデータの送信周期を制御する送信周期制御部２６と、変調部１４が送信パケットを送信信号に変換する際の送信レートを設定する送信レート制御部２２と、増幅部１８がアンテナ４から無線送信させる送信信号の送信電力を設定する送信電力制御部２４とから構成されている。

また、送信制御部２０は、上記各部２２〜２６の動作によって、アプリケーションデータ送信時の送信周期、送信レート、及び送信電力を制御するが、これら各パラメータの制御情報は、制御情報リストとして、記憶部３０に記憶されている。

図２に例示するように、この制御情報リストは、ＥＣＵ２から送信情報生成部１２に入力されるアプリケーションデータの種類（換言すればアプリケーションデータを生成したアプリケーションソフトの種類）毎に、送信周期、送信タイミング毎に通信距離を変化させる際のパターン数、及び、各送信タイミングで通信距離を変化させるための制御データ（本実施形態では、送信電力及び送信レート）、を記述したものである。また、この制御情報リストは、送信制御部２０から、各アプリケーションデータが有効であるか無効であるかを示すフラグを記述できるようになっている。

具体的には、例えば、アプリケーションデータＡ（以下、単にアプリＡという）は、送信周期が１００ｍｓであり、１パケット目は送信電力２０ｄＢｍ・送信レート３Ｍｂｐｓで送信し、２パケット目は送信電力５ｄＢｍ・送信レート１２Ｍｂｐｓで送信し、３パケット目は送信電力１０ｄＢｍ・送信レート６Ｍｂｐｓで送信し、以降同様にパケット単位で送信電力と送信レートを制御し、８パケット目の次は最初に戻るように設定されている。

そして、この制御情報は、アプリケーションデータの種類に応じて設定することで、送信情報生成部１２に、異なるアプリケーションソフトで生成されたアプリケーションデータが入力されても、各アプリケーションデータを、それぞれ、最適な送信周期で送信できるようにしている。また、この構成により、ＥＣＵ２側では、複数のアプリケーションソフトを同時に動かすことができるようになる。

なお、図２において、アプリＣは、パターンが１つしかないため、常に同一の送信パラメータで送信することになる。

次に、図３は、送信制御部２０の動作を表すフローチャートである。なお、図３に示す処理は、送信制御部２０を構成するマイクロコンピュータにおいて繰り返し実行される処理であり、図１に示した送信レート制御部２２、送信電力制御部２４及び送信周期制御部２６としての機能は、マイクロコンピュータが図３に示す処理を実行することにより実現される。

図３に示すように、送信制御部２０は、まずＳ１１０（Ｓはステップを表す）にて、送信情報生成部１２から、制御情報リストに記述された各アプリケーションデータが現在有効であるか無効であるかを表すアプリ情報を受信したか否かを判断する。

つまり、送信情報生成部１２は、各アプリケーションデータ毎に、ＥＣＵ２からのアプリケーションデータの更新タイミングを監視し、アプリケーションデータが一定期間更新されなければ、そのアプリケーションデータは無効であると判断して、送信制御部２０へ通知し、アプリケーションデータが更新されると、そのアプリケーションデータは有効であると判断して、送信制御部２０へ通知するよう構成されている。このため、Ｓ１１０では、アプリケーションデータの有効・無効の通知があったか否かを判断するのである。

そして、Ｓ１１０にて、アプリ情報を受信したと判断すると、Ｓ１２０に移行して、受信したアプリ情報に基づき、記憶部３０に格納された制御情報リスト内のフラグをセット若しくはリセットすることで、記憶部３０に記憶されているアプリケーションデータの有効・無効を更新し、Ｓ１３０に移行する。また、Ｓ１１０にて、アプリ情報を受信していないと判断した場合には、そのままＳ１３０に移行する。

Ｓ１３０では、記憶部３０に記憶された制御情報リストの中から、有効なアプリケーションデータに対する制御情報を取得する。

そして、Ｓ１４０では、その取得した制御情報に基づき、現在送信タイミングのアプリケーションデータがあるか否かを判断し、現在送信タイミングのアプリケーションデータがなければ、Ｓ１１０に移行する。なお、Ｓ１４０の処理は、送信周期制御部２６としての機能を実現している。

一方、Ｓ１４０にて、現在送信タイミングのアプリケーションデータがあると判断されると、Ｓ１５０に移行して、Ｓ１３０で取得した制御情報の中から、現在の送信タイミングに対応した送信レート及び送信電力を読み出し、その送信レート及び送信電力を変調部１４及び増幅部１８にそれぞれ設定する。なお、このＳ１５０の処理は、送信レート制御部２２、送信電力制御部２４としての機能を実現している。

そして、続くＳ１６０では、送信情報生成部１２に対し、現在送信タイミングにあるアプリケーションデータの送信を指示し、再度Ｓ１１０に移行する。

なお、送信情報生成部１２は、送信制御部２０からアプリケーションデータの送信が指示されると、ＥＣＵ２から取得したアプリケーションデータの中から、該当するアプリケーションデータを選択して、送信パケットに変換し、変調部１４に出力する。このため、変調部１４では、その送信パケットが、送信制御部２０により設定された送信レートで送信信号に変換される。

また、その送信信号は、周波数変換部１６にて周波数変換されて増幅部１８に入力され、増幅部１８にて増幅されるが、増幅部１８では、その入力された送信信号を、アンテナ４からの送信電力が送信制御部２０にて設定された送信電力となるよう増幅する。従って、アンテナ４からの送信電波が届く範囲（つまりアプリケーションデータの通信距離）は、制御情報リストに記述された送信レート及び送信電力で決まることになる。

そして、この送信レート及び送信電力は、アプリケーションデータ毎に設定された送信周期及び変化パターンにて、周期的に変化することから、図４（ａ）に例示するように、アプリケーションデータの通信距離も、周期的に変化することになる。なお、図４（ａ）はアプリケーションデータＡの通信距離の時系列変化を表している。

このため、例えば、送信データがアプリＡの場合、図４（ｂ）に示すように、送信車両から１００ｍの範囲内では、１００ｍｓ毎に送信車両からの送信データを受信することができ、１００〜２００ｍの範囲内では、２００ｍｓ毎に送信車両からの送信データを受信することができ、２００〜３００ｍの範囲内では、４００ｍｓ毎に送信車両からの送信データを受信することができ、３００〜４００ｍの範囲内では、８００ｍｓ毎に送信車両からの送信データを受信することができるようになる。

従って、本実施形態の車載通信装置によれば、アプリケーションデータの送信電力及び送信レートを周期的に変化させることで、衝突の危険性が高い（換言すれば衝突までの時間が短い）近距離の車両に対しては、高頻度にデータを送信し、衝突する危険性が低い（換言すれば衝突までの時間が長い）遠距離の車両に対しては、低頻度にデータを送信することができるようになる。

このため、送信データが安全用のアプリケーションデータであれば、車両走行時の安全性を確保しつつ、不要な遠距離送信の頻度を抑えて、電波干渉が発生するのを防止できる。また、送信データが交通流円滑化等を目的とした他のアプリケーションであっても、近接車両と高頻度で情報交換を行うことができるので、周囲の交通状況をより正確に把握することができるようになる。

なお、本実施形態の車載通信装置は、請求項１〜請求項４に記載の発明を適用したものであり、本実施形態では、送信情報生成部１２、変調部１４、周波数変換部１６、及び増幅部１８が、本発明の送信手段に相当し、送信制御部２０が、本発明の送信制御手段に相当し、記憶部３０が、本発明の記憶手段に相当する。
（変形例１）
ここで、本実施形態では、制御情報リストにアプリケーションデータ毎の送信周期を記述しておき、送信制御部２０が、その送信周期に基づき、各アプリケーションデータを周期的に送信するものとして説明したが、アプリケーションデータの送信タイミングは、ＥＣＵ２から送信情報生成部１２へのアプリケーションデータの入力タイミングとし、送信制御部２０では、各アプリケーションデータの入力タイミング毎に、変調部１４及び増幅部１８の送信レート及び送信電力を設定するようにしてもよい。

この場合、送信制御部２０には送信周期制御部２６としての機能を設ける必要がなく、送信部１０は、図５に示すように構成すればよい。また、この場合、制御情報リストは、図６に示すように、アプリケーション毎にパターン数と、各送信タイミングでの送信電力と送信レートとを記述したものとなり、図２に示した制御情報リストに比べて構成を簡単にすることができる。

そして、送信部１０の実際の動作としては、ＥＣＵ２からアプリケーションデータが入力されると、送信情報生成部１２が、その入力されたアプリケーションデータの種類を、送信制御部２０に伝え、送信制御部２０が、制御情報リストを参照して、そのアプリケーションデータの現在の送信タイミングでの送信レート及び送信電力を変調部１４及び増幅部１８に設定するようにすればよい。
（変形例２）
また次に、本実施形態及び上記変形例１では、送信制御部２０が記憶部３０に記憶された制御情報リストを参照して、送信レート及び送信電力を設定するものとして説明したが、アプリケーションデータを生成するＥＣＵ２側で、これら各送信パラメータを設定するようにしてもよい。

このようにするには、例えば、図７に示すように、アプリケーションデータを生成するＥＣＵ２側に、制御情報リストを記憶した記憶部３０、及び、その制御情報リストの内容に従いアプリケーションデータに送信レート及び送信電力を付加する送信制御情報付加部３２を設け、送信制御部２０では、ＥＣＵ２から送信情報生成部１２にアプリケーションデータが入力されると、アプリケーションデータに付加された送信レート及び送信電力を読み出し、変調部１４及び増幅部１８にこれら各パラメータを設定するようにすればよい。

そして、このようにすれば、ＥＣＵ２側で実行されるアプリケーションソフトによって、他車両に送信するアプリケーションデータの送信レート及び送信電力を設定できるようになる。

なお、図７において、送信制御情報付加部３２は、請求項７に記載の制御情報付加手段に相当し、送信制御部２０は、請求項７に記載の送信パラメータ制御手段に相当する。
（変形例３）
一方、上記説明では、送信情報生成部１２から出力された送信パケットは、単に変調部１４にて送信信号に変換されるものとして説明したが、本実施形態の車載通信装置は、複数の通信端末が共通の無線チャンネルを介してブロードキャスト型のデータ送信を行う無線通信システムにおいて用いられるものであるため、実際には、変調部１４は、キャリアセンスによって無線チャンネルが空いていることが確認されたときに、送信パケットの送信（つまり送信信号への変換）を開始する。

そして、この場合、無線チャンネルの空き状態を判定するのに用いられるキャリアセンスの判定レベル（以下、ＣＳレベルという）を一定にしていると、通信距離が短いにも関わらず、遠く離れた車両からの送信電波を受信することによりデータ送信を禁止してしまうとか、逆に、通信距離が長い場合に、自車両からの送信電波と干渉する虞のある遠方の車両からの送信電波を検出できず、データ送信を実行してしまうことが考えられる。

そこで、このような問題を防止するには、図８に記載のように、送信制御部２０に、アプリケーションデータの通信距離に応じて、通信距離が短いほどＣＳレベルが高くなるよう（換言すれば他車両からの送信電波の受信感度が低くなるよう）、ＣＳレベルを設定する、ＣＳ制御部２８を設けるとよい。

つまり、車載通信装置には、通常、他車両からの送信電波を受信する受信部５０が設けられており、送受信切替部４０を介して、送信部１０からの送信信号をアンテナ４へ出力し、アンテナ４にて受信された受信信号を受信部５０へ入力することができるようにされている。

そして、受信部５０には、受信信号を増幅する増幅部５２、受信信号を中間周波数帯（若しくはベースバンド）に周波数変換する周波数変換部５４、周波数変換部５４にて周波数変換された受信信号から受信データ（アプリケーションデータ）を復元する復調部５６等が設けられており、復調部５６では、受信信号の信号レベルが予め設定されたＣＳレベルに達しているか否かを判断することにより、現在、他の車載通信装置からの送信電波が届いているか否か（換言すれば無線チャンネルが空いているか否か）を判断する。

また、無線チャンネルが他の車載通信装置にて使用されている場合、復調部５６は、その旨を表すキャリアセンス信号（ＣＳ信号）を発生し、このＣＳ信号は、変調部１４に入力される。そして、変調部１４は、復調部５６からＣＳ信号が入力されていないとき（つまり、無線チャンネルが空いているとき）に、送信パケットを送信信号に変換することで、送信データ（アプリケーションデータ）の送信を開始する。

そこで、図８に記載の車載通信装置では、送信制御部２０に、ＣＳ制御部２８を設けて、復調部５６がキャリアセンスに用いるＣＳレベルを、アプリケーションデータの通信距離に応じて設定することで、他車両からの送信電波と自車両からの送信電波とが干渉して車車間通信に悪影響を及ぼすことのない範囲内で、アプリケーションデータの送信を速やかに実行できるようにしているのである。

なお、図８に示す車載通信装置において、受信部５０は、請求項５に記載の受信手段に相当し、ＣＳ制御部２８は、請求項５に記載の判定値制御手段に相当する。
（変形例４）
本実施形態では、送信データであるアプリケーションデータの送信タイミング毎に、通信距離を変化させるために、送信レートと送信電力の両方を制御するものとして説明したが、送信電力のみ、または送信レートのみを制御するようにしてもよい。

また、これら各送信パラメータの制御によって変化する通信距離の変化パターンについては、図４（ａ）に示すように、各送信パターン毎に順次増減するものとしたが、この通信距離の変化パターンについては、基準となる送信タイミングから徐々に増大させるようにしてもよく、或いは、徐々に減少させるようにしてもよい。

また、ランダムに変化させるようにしてもよい。但し、図４（ａ）に示したように、上記実施形態では、遠距離の通信を補間するように近距離の通信を挿入することで、送信車両からの距離によらず等間隔で情報を伝達することができるため、最も好ましい。
［第２実施形態］
次に、図９は、本発明（詳しくは請求項８、９）が適用された第２実施形態の車載通信装置の構成を表すブロック図である。

本実施形態の車載通信装置は、図１に示した第１実施形態の車載通信装置とほぼ同様の構成をしており、構成上、第１実施形態のものと異なる点は、自車両の走行速度や現在位置を検出する自車情報検出部６０が設けられている点である。なお、自車情報検出部６０には、例えば、ＧＰＳ受信機等を用いることができる。

そして、送信制御部２０の動作についても、第１実施形態と共通するところが多いので、以下の説明では、共通部分についての詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。

まず、記憶部３０には、第１実施形態と同様、送信対象となるアプリケーションデータ毎に制御情報リストが記憶されるが、各アプリケーションデータ毎の制御情報リストは、図１０に示すように、自車情報検出部６０にて検出された車速に応じて通信距離の変化パターンを変更できるよう、複数に分けた車速領域毎に、送信タイミング及び各送信タイミングでの送信レート及び送信電力を設定した、複数の制御情報にて構成されている。

つまり、制御情報リストは、図１０に例示するように、アプリケーションデータの通信距離を所定の変化パターンで変化させる際の一周期を制御周期（図では８００ｍｓ）とし、例えば、車両が時速６０ｋｍ／ｈで走行している場合には、ある基準タイミングを０ｍｓとして、０ｍｓのタイミングで送信電力２０ｄＢｍ・送信レート３Ｍｂｐｓで送信し、２００ｍｓのタイミングで送信電力１０ｄＢｍ・送信レート６Ｍｂｐｓで送信し、４００ｍｓのタイミングで送信電力１５ｄＢｍ・送信レート６Ｍｂｐｓで送信し、６００ｍｓのタイミングで送信電力１０ｄＢｍ・送信レート６Ｍｂｐｓで送信し、一制御周期が終了した８００ｍｓのタイミングで０ｍｓの基準タイミングに戻り、送信電力２０ｄＢｍ・送信レート３Ｍｂｐｓで送信するよう設定される。

また、この制御情報リストは、車速に応じて、車速が高いほど一制御周期内の送信回数が多くなるように設定され、しかも、車速の増加に伴い追加される送信タイミングでは、通信距離が低速時に比べて短くなるよう、送信レート及び送信電力が設定される。

また、図１１は、本実施形態の送信制御部２０の動作を表すフローチャートであるが、このフローチャートから明らかなように、送信制御部２０の動作で、第１実施形態のもの（図３参照）と異なる点は、Ｓ１３０にて制御情報を取得する前に、Ｓ１２５にて、自車情報検出部６０から車速を取得し、Ｓ１３０では、記憶部３０に記憶された制御情報リストの中から、有効なアプリケーションデータに対する制御情報を取得する際、Ｓ１２５で取得した車速に対応した制御情報を取得する点である。

そして、送信制御部２０が、図１０に示した制御情報リストを用いて、アプリケーションデータＡの送信制御を行った場合、図１２に例示するように、車両が８０ｋｍ／ｈ以上で走行しているときには、自車両を中心として０〜１００ｍの範囲内の車両には、１００ｍｓ間隔でデータが届き、１００〜２００ｍの範囲内の車両には、２００ｍｓ間隔でデータが届き、２００〜３００ｍの範囲内の車両には、４００ｍｓ間隔でデータが届き、３００〜４００ｍの範囲内の車両には、８００ｍｓ間隔で情報が届くことになる。

これは第１実施形態と同様の動作になるが、車速が低下すると、この動作が変化する。

つまり、例えば、車両が４０ｋｍ／ｈで走行している場合、自車両を中心として０〜３００ｍの範囲内の車両には、４００ｍｓ間隔でデータが届き、３００〜４００ｍの範囲内の車両には、８００ｍｓ間隔でデータが届くことになり、周囲車両にデータが届く頻度が低下して、０〜２００ｍの範囲内に車両がいても、その車両には４００ｍｓの間隔でしかデータが届かないことになる。

これは安全上問題があるように見えるが、走行速度が遅い場合は、周辺車両との距離が近くても衝突までの時間は長くなるため、安全性が損なわれることはない。また、このように安全性は保たれるが、送信量は減っており、第１実施形態に比べてさらに通信量を低減できることになる。

なお、本実施形態においては、自車情報検出部６０が、本発明の自車情報取得手段に相当する。
（効果確認のためのシミュレーション）
次に、本実施形態の効果を定量的に調べるため、上述した非特許文献１に記載の従来技術（送信周期制御技術）と比較を行う簡易シミュレーションを行った。

このシミュレーションモデルを図１３、１４に示す。

図１３に示すように、このシミュレーションモデルは、上り方向、下り方向の車線が２車線とし、各車線を、車載通信装置を搭載した多数の車両が走行しているものとしている。

また、図１４に示すように、車載通信装置は、本実施形態のものでは、車速に応じて、送信周期及び送信距離（送信レート・送信電力）を制御し、従来技術のものでは、車速に応じて送信周期のみを制御し、送信距離（送信レート・送信電力）を固定するものとした。

また、シミュレーションの条件は、車両の走行速度が高速な場合と低速な場合の２通りを設定し、速度・車間はそれぞれ図１３の下欄に示す通りに設定した。

そして、受信車両が交差点中央にいることを想定し、周囲の車両から受信するパケット数と、どれだけの間隔で情報が更新されるか（情報更新間隔）を評価した。

図１５，１６は、シミュレーション結果を表しており、図１５は、高速走行時及び低速走行時の経過時間に対する受信車両での１００ｍｓあたりの受信パケット数の推移を表し、図１６は、高速走行時及び低速走行時の衝突までの時間と情報更新間隔との関係を表している。

図１５から明らかなように、従来技術と本実施形態とを比較すると、従来技術では、受信パケット数が常に本実施形態よりも多く、より多くの通信が発生していることがわかる。

また、図１６からは、従来技術では、衝突までの時間が長い（１０ｓｅｃ以上）場合でも、非常に短い間隔で情報が更新されている（図の一点鎖線で示す部分）が、本実施形態では、衝突までの時間が長くなることによって、従来技術に比べて更新間隔が長くなっていることがわかる。また、本実施形態では、衝突までの時間が短い場合には、従来技術に比べて更新間隔は長くなっておらず、安全性が損なわれていないことがわかる。

以上のことから、本実施形態の車載通信装置によれば、非特許文献１に記載の従来技術に比べ、車両走行時の安全性を損なうことなく、通信量を削減できることがわかる。
（変形例１）
ここで、本実施形態では、通信距離を周期的に変化させる際の制御パターンを、車速に応じて変化させるものとして説明したが、請求項１０に記載の技術を適用することで、例えば、図１７に例示するように、通信距離を周期的に変化させる際の制御パターンは同じにして、各送信タイミングでの通信距離を、車速に応じて変化させるようにしてもよい。

具体的には、車両の高速走行時の各送信タイミングでの通信距離が、低速走行時の各送信タイミングでの通信距離に比べて長くなるよう、各送信タイミングでの送信レート及び送信電力を、車速に応じて変更するのである。

そして、このようにすれば、車両の高速走行時には、低速走行時に比べて、より遠くまでデータを送信することができるようになり、これによって高速走行時の安全性を高めることができる。

また、本実施形態でも、第１実施形態の変形例３或いは変形例４を適用して、上記と同様の効果を得ることはできる。
［第３実施形態］
次に、図１８は、本発明（詳しくは請求項１１、１２）が適用された第３実施形態の車載通信装置の構成を表すブロック図である。

本実施形態の車載通信装置は、図８に示した第１実施形態の変形例３の車載通信装置とほぼ同様の構成をしており、この車載通信装置と異なる点は、自車両の走行速度や現在位置を検出する自車情報検出部６０と、他車情報検出部７０とが設けられている点である。

この他車情報検出部７０は、受信部５０の復調部５６にて復調された周囲車両からの送信データ（アプリケーションデータ）の中から、その車両の走行速度や現在位置を表す他車情報を抽出するものである。

なお、図８に示した車載通信装置と同様、受信部５０の復調部５６から変調部１４にはＣＳ信号が入力されるが、本実施形態では、キャリアセンス等の説明は省略するため、図１８には、ＣＳ信号やＣＳ制御部２８等は記載されていない。

次に、送信制御部２０の動作については、第２実施形態と共通するところが多いので、以下の説明では、共通部分についての詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。

まず、記憶部３０には、第１、第２実施形態と同様、送信対象となるアプリケーションデータ毎に制御情報リストが記憶されるが、各アプリケーションデータ毎の制御情報リストは、図１９に示すように、自車両と自車両に最も近い周囲車両（最近接車両）との間の距離に応じて通信距離の変化パターンを変更できるよう、複数に分けた距離領域毎に、送信タイミング及び各送信タイミングでの送信レート及び送信電力を設定した、複数の制御情報にて構成されている。

つまり、制御情報リストは、図１９に例示するように、制御周期を８００ｍｓとし、最近接車両との距離が１００〜２００ｍの範囲内である場合には、ある基準タイミングを０ｍｓとして、０ｍｓのタイミングで送信電力２０ｄＢｍ・送信レート３Ｍｂｐｓで送信し、２００ｍｓのタイミングで送信電力１０ｄＢｍ・送信レート６Ｍｂｐｓで送信し、４００ｍｓのタイミングで送信電力１５ｄＢｍ・送信レート６Ｍｂｐｓで送信し、６００ｍｓのタイミングで送信電力１０ｄＢｍ・送信レート６Ｍｂｐｓで送信し、一制御周期が終了した８００ｍｓのタイミングで０ｍｓの基準タイミングに戻り、送信電力２０ｄＢｍ・送信レート３Ｍｂｐｓで送信するよう設定される。

また、この制御情報リストは、最近接車両との距離に応じて、距離が短いほど一制御周期内の送信回数が多くなるように設定され、しかも、距離が短くなるにつれて追加される送信タイミングでは、通信距離が他の通信距離に比べて短くなるよう、送信レート及び送信電力が設定される。

次に、図２０は、本実施形態の送信制御部２０の動作を表すフローチャートであるが、このフローチャートから明らかなように、送信制御部２０の動作で、第２実施形態のもの（図１１参照）と異なる点は、Ｓ１３０にて制御情報を取得する前に、Ｓ１２５及びＳ１２８にて、自車情報検出部６０及び他車情報検出部７０から自車両及び最近接車両の位置をそれぞれ取得し、Ｓ１３０では、その取得した自車両の位置と最近接車両の位置とからこれら車両間の距離を算出し、制御情報リストの中から有効なアプリケーションデータに対する制御情報を取得する際に、その算出した距離に対応した制御情報を取得する点である。

そして、本実施形態のように、送信制御部２０が、他車両との距離に応じて送信制御を行うようにすれば、最近接車両に対して無駄なデータ送信を行うのを防止して、通信量を抑制することができる。

つまり、例えば、第２実施形態においては、車速が５０〜８０ｋｍ／ｈの範囲内にあれば、最近接車両との距離に関係なく、自車両から２００ｍの範囲内にしか届かないデータ送信を行うため、最近接車両との距離が２５０ｍである場合には、無駄なデータ送信を行うことになるが、本実施形態によれば、こうした無駄なデータ送信を行うのを防止することができる。

なお、本実施形態においては、他車情報検出部７０が、本発明の他車情報取得手段に相当する。
（変形例１）
ここで、本実施形態では、自車両と最近接車両との距離を使って、送信制御の周期及び送信パラメータ（送信レート及び送信電力）を変更しているが、更に第２実施形態と同様の技術を適用して、この距離と自車両の車速とに応じて、送信制御の周期及び送信パラメータ（送信レート及び送信電力）を変更するようにしてもよい。

そして、この場合には、記憶部３０に格納する制御情報リストを、例えば、図２１に示すように構成し、車速と最近接車両との距離の組み合わせによって、送信制御の周期及び送信パラメータを設定するようにすればよい。

そして、このようにすれば、高速走行時に近くに他車両がいる場合に、高頻度に情報を送信し、速度が速くても近くに車両がいない場合には送信頻度を抑える、といったことが可能となる。また、近くに他車両がいる場合でも、自車両が低速走行している場合には、送信頻度を抑えることで、通信量を削減することも可能である。

なお、この場合の送信制御部２０の動作としては、図２０に示したＳ１２５にて、自車情報検出部から自車両の位置を取得する際に、車速も取得するようにすればよい。

また、本実施形態でも、第１実施形態の変形例３或いは変形例４を適用して、上記と同様の効果を得ることはできる。

２…電子制御装置（ＥＣＵ）、４…アンテナ、１０…送信部、１２…送信情報生成部、１４…変調部、１６…周波数変換部、１８…増幅部、２０…送信制御部、２２…送信レート制御部、２４…送信電力制御部、２６…送信周期制御部、２８…ＣＳ制御部、３０…記憶部、３２…送信制御情報付加部、４０…送受信切替部、５０…受信部、５２…増幅部、５４…周波数変換部、５６…復調部、６０…自車情報検出部、７０…他車情報検出部。

Claims (13)

1. 複数の通信装置が共通の無線チャンネルを介してブロードキャスト型のデータ送信を行う無線通信システムにて用いられる車載通信装置であって、
   送信データを無線送信用の送信信号に変換して無線送信させる送信手段と、
   前記送信手段が送信データを送信信号に変換して無線送信させる際の送信パラメータを制御することにより、前記送信データの通信距離を周期的に変化させる送信制御手段と、
   を備えたことを特徴とする車載通信装置。
2. 前記送信制御手段は、前記送信パラメータとして、送信レート及び送信電力の少なくとも一方を制御することにより、前記送信データの通信距離を周期的に変化させることを特徴とする請求項１に記載の車載通信装置。
3. 前記送信制御手段は、前記送信パラメータの制御パターンが予め記憶された記憶手段を備え、該記憶手段に記憶された制御パターンに従い前記送信パラメータを制御することにより、前記送信データの通信距離を周期的に変化させることを特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の車載通信装置。
4. 前記記憶手段には、送信データの種類毎に、前記送信パラメータの制御パターンが記憶されており、
   前記送信制御手段は、前記記憶手段に記憶された制御パターンに従い、種類の異なる送信データ毎に前記送信パラメータを制御することを特徴とする請求項３に記載の車載通信装置。
5. 受信信号の受信レベルから他の通信装置からのデータ送信を検出し、該検出時には前記送信手段にキャリアセンス信号を出力することで、前記送信手段によるデータ送信を禁止する受信手段を備え、
   前記送信制御手段は、
   当該送信制御手段が周期的に変化させる送信データの通信距離が長くなるほど、前記受信手段が他の通信装置からのデータ送信を検出するのに用いる受信レベルの判定値が低くなるよう、前記受信レベルの判定値を制御する判定値制御手段、
   を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の車載通信装置。
6. 前記送信制御手段は、車載装置から前記送信手段に送信データが入力されたタイミングを送信タイミングとして、各送信タイミング毎に前記送信パラメータを制御することで、前記送信データの通信距離を周期的に変化させることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載の車載通信装置。
7. 前記送信制御手段は、
   前記車載装置側で、前記送信手段に出力する送信データに、当該送信データの通信距離を制御するための送信パラメータを表す制御情報を付加する制御情報付加手段と、
   前記車載装置から前記送信手段に入力された送信データに付加されている制御情報を取り込み、該制御情報に従い前記送信手段の送信パラメータを制御する送信パラメータ制御手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項６に記載の車載通信装置。
8. 自車両の車速を含む自車情報を取得する自車情報取得手段を備え、
   前記送信制御手段は、前記自車情報取得手段にて取得された車速に応じて前記送信パラメータの制御パターンを変化させることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載の車載通信装置。
9. 前記送信制御手段は、前記自車情報取得手段にて取得された車速が高くなるほど周期が短くなるよう送信周期を制御すると共に、該送信周期の制御によって車速が高いときに追加される送信タイミングで前記送信データの通信距離が短くなるよう、前記送信パラメータの制御パターンを変化させることを特徴とする請求項８に記載の車載通信装置。
10. 前記送信制御手段は、前記自車情報取得手段にて取得された車速が高いほど、各送信タイミングで送信される送信データの通信距離が長くなるよう、前記送信パラメータの制御パターンを変化させることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の車載通信装置。
11. 自車両の位置を含む自車情報を取得する自車情報取得手段と、
    他車両の位置を含む他車情報取得手段と、
    を備え、前記送信制御手段は、前記自車情報取得手段及び前記他車情報取得手段にて取得された自車両と他車両との位置関係に応じて前記送信データの送信周期及び前記送信パラメータの制御パターンを変化させることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載の車載通信装置。
12. 前記送信制御手段は、自車両に最も近接する他車両との距離に応じて、距離が短いほど送信周期が短くなるよう送信周期を制御すると共に、該送信周期の制御によって距離が短いときに追加される送信タイミングで前記送信データの通信距離が短くなるよう、前記送信パラメータの制御パターンを変化させることを特徴とする請求項１１に記載の車載通信装置。
13. 前記自車情報取得手段は、自車両の位置に加えて車速を取得するよう構成されており、
    前記送信制御手段は、自車両の車速に応じて、車速が高いほど送信周期が短くなるよう送信周期を制御すると共に、該送信周期の制御によって車速が高いときに追加される送信タイミングで前記送信データの通信距離が短くなるよう、前記送信パラメータの制御パターンを変化させることを特徴とする請求項１２に記載の車載通信装置。