JP5245522B2 - 無線リソース割当装置、無線リソース割当システムおよび無線リソース割当方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線リソース割当装置、無線リソース割当システムおよび無線リソース割当方法に関し、特に、車載装置間の通信および車載装置と車載装置以外の通信装置との通信に割り当てられる無線リソースの使用効率を高める無線リソース割当装置、無線リソース割当システムおよび無線リソース割当方法に関するものである。

従来より、安全性の向上、輸送効率の向上、および快適性の向上を目指したサービスを実現するため、道路と車両を一体のシステムとした高度道路交通システム（ＩＴＳ：Intelligent Transport Systems）が知られている。このシステムでは、車両と道路を管轄するために配置された無線基地局装置（例えば、路側機）と車両に搭載された車載装置との間で行う路車間通信および複数の車載装置間で行う車車間通信の並存が、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）やＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）等の多元接続方式によって、実現されようとしている。

このような路車間通信および車車間通信が並存するシステムの例として、路車間通信の可能な領域では、無線基地局装置が使用する周波数と異なる周波数を車車間通信に割り当てる技術が開示されている（特許文献１）。また、渋滞に遭遇した車両から渋滞情報を受信した無線基地局装置が当該車両の後続車両に渋滞情報を伝達する路車間通信および渋滞情報を受信した車両が後続車両に渋滞情報を伝達する車車間通信が開示されている（特許文献２）。

特開２０００−２０１１０３号公報 特開２００６−２５９８６１号公報

しかしながら、従来の路車間通信および車車間通信が並存するシステムでは、路車間通信の可能な領域で路車間通信および車車間通信にそれぞれ割り当てられた周波数や時間等の無線リソースの使用効率が悪いという問題があった。

すなわち、無線リソースが、例えばＯＦＤＭＡによって路車間通信および車車間通信に割り当てられたとき、割り当てられた無線リソースが使用されなければ、使用されない無線リソースは無駄となり、割り当てられた無線リソースの使用効率が低くなる。

また、上述した特許文献１のように、路車間通信および車車間通信に異なる周波数が割り当てられたとき、どちらか一方の通信においてでも割り当てられた周波数が使用されない時間が長時間継続すると、使用されない時間における周波数の割り当てが無駄となり、割り当てられた周波数の使用効率が低くなる。

さらに、上述した特許文献２でも、仮に路車間通信および車車間通信を並存させて無線リソースが割り当てられたとしても、割り当てられた無線リソースが使用されなければ、使用されない無線リソースが無駄となり、割り当てられた無線リソースの使用効率が低くなる。

本件開示の装置は、上記に鑑みてなされたものであって、車載装置間の通信および車載装置と車載装置以外の通信装置との通信に割り当てられる無線リソースの使用効率を高める無線リソース割当装置、無線リソース割当システムおよび無線リソース割当方法を提供することを目的とする。

上述した問題を解決し、目的を達成するために、無線リソース割当装置は、車両に搭載された車載装置が所定のエリア内にあることを示す信号を受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された前記信号から前記エリア内にある車載装置の数を算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された車載装置の数に基づいて、前記エリア内における複数の車載装置間の車間通信および車載装置と車載装置以外の通信装置との非車間通信に使用する無線リソースを割り当てる割当手段と、前記割当手段によって割り当てられる無線リソースを使用するように前記エリア内にある車載装置に指示する指示手段と、を備えた構成を採る。

かかる構成によれば、無線リソース割当装置は、所定のエリア内にある車載装置の数に基づいて車間通信および非車間通信に使用される無線リソースを割り当てるため、所定のエリア内にある車載装置の数が多いとき車間通信に使用する無線リソースの割り当てを多くすると、各車載装置が無線リソースを使用して確実に車間通信を行うことが可能となり、一方車載装置の数が少ないとき車間通信に使用する無線リソースの割り当てを少なくすると、無線リソースが無駄に車間通信に割り当てられることを防止することが可能となり、車間通信および非車間通信の無線リソースの使用効率を高めることができる。また、無線リソース割当装置は、所定のエリア内で車間通信および非車間通信に使用する無線リソースの割り当てを行うため、所定のエリア内で異なる無線リソースを使って車間通信および非車間通信が行なわれることとなり、車間通信と非車間通信との干渉を防止することができる。

本明細書に開示された無線リソース割当装置、無線リソース割当システムおよび無線リソース割当方法は、車載装置間の通信および車載装置と車載装置以外の通信装置との通信に割り当てられる無線リソースの使用効率を高めることができるという効果を奏する。

以下に、無線リソース割当装置、無線リソース割当システムおよび無線リソース割当方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本実施例に係る無線リソース割当システムの概要を示す図である。同図に示すように、無線リソース割当システムでは、無線リソース割当装置１００が、通信可能なエリア内にある車載機Ａ２００−１との路車間通信および当該車載機Ａ２００−１と他の車載機Ｃ２００−３との車車間通信に使用される無線リソースを割り当てる。但し、路車間通信は、車載機Ａ２００−１と無線リソース割当装置１００以外の通信装置との通信であっても良い。

この無線リソース割当システムにおける車載機Ａ２００−１は、無線リソース割当装置１００によって割り当てられた無線リソースを使用して、無線リソース割当装置１００および無線リソース割当装置１００が通信可能なエリア内にある車載機Ｃ２００−３と通信する。ここで、通信可能なエリアは、例えばＤＳＲＣの通信方式では数十メートルの範囲内であり、本実施例では、通信可能なエリアを「路車間通信エリア」という。

無線リソース割当装置１００は、路上に配置され、路車間通信エリア内にある車載機の数に基づいて、路車間通信エリア内にある車載機との路車間通信および路車間通信エリア内にある車載機同士の車車間通信に使用する無線リソースの割り当てを行う。具体的には、車載機Ａ２００−１が路車間通信エリア内に進入したとき、無線リソース割当装置１００は、車載機Ａ２００−１が路車間通信エリア内にあることを示す信号を受信する。そして、無線リソース割当装置１００は、受信された信号から現在の路車間通信エリア内にある車載機の数を判断し、判断された車載機の数に基づいて路車間通信エリア内において路車間通信および車車間通信に使用する無線リソースの配分を決定し、決定された配分によって無線リソースを割り当てる。このとき、無線リソース割当装置１００は、通信単位時間を示すフレーム内の複数のタイムスロットを決定された配分によって路車間通信と車車間通信とに分配して無線リソースを割り当てる。そして、無線リソース割当装置１００は、割り当てられた無線リソースの情報を路車間通信エリア内にある車載機Ａ２００−１に対して送信する。以下、フレーム内の路車間通信用に分配された全てのタイムスロットを「路車領域」といい、車車間通信用に分配された全てのタイムスロットを「車車領域」というものとする。

車載機Ａ２００−１は、車両に搭載され、路車間通信エリア外では、他の通信と独立した自律型車車間通信を、路車間通信エリア外にある車載機Ｂ２００−２と行っている。そして、車載機Ａ２００−１は、路車間通信エリア内では、自律型車車間通信を停止し、割り当てられた無線リソースの情報を受信し、割り当てられた無線リソースから路車領域および車車領域を判断して、路車領域を使用して路車間通信を行い、車車領域を使用して車車間通信を行う。

次に、図２は、実施例に係る無線リソース割当装置１００の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、無線リソース割当装置１００は、ＭＡＣ処理部１１０と、ＰＨＹ処理部１２０と、監視制御部１３０と、を備える。なお、通信システムには、ＯＦＤＭＡ方式、ＴＤＭＡ方式どちらを採用しても良いが、本実施例ではＯＦＤＭＡ方式を適用した場合を説明する。

ＭＡＣ処理部１１０は、例えば無線リソース割当装置１００外部のセンサーから受信された道路情報等通信データのエンコードおよび誤り訂正等を行うＭＡＣレイヤ機能を有する。

ＰＨＹ処理部１２０は、車載機と通信するための物理的な接続・伝送方式を定める処理部であり、送信機能および受信機能を有する。ＰＨＹ処理部１２０は、送信機能に対応する処理部としては、Ｐｒｅａｍｂｌｅ信号送信部１２１と、割当指示送信部１２３と、を備え、受信機能に対応する処理部としては、Ｒａｎｇｉｎｇ信号受信部１２２を備える。

Ｐｒｅａｍｂｌｅ信号送信部１２１は、路車間通信エリア内に近づく車載機と通信を開始するために、フレームの先頭にプリアンブル信号を重畳して送信する。なお、プリアンブル信号は、ＯＦＤＭＡ方式によって規定される通信データの先頭に常に重畳される。

割当指示送信部１２３は、路車間通信エリア内で路車間通信および車車間通信を行うときに使用する無線リソースの割り当ての指示を車載機に送信する。なお、路車間通信および車車間通信に使用する無線リソースの割り当ての詳細については、後述する。

Ｒａｎｇｉｎｇ信号受信部１２２は、車載機から路車間通信エリア内にあることを知らせるレンジング信号を受信して、レンジング信号を受信したことを車載機数算出部１３１に通知する。

監視制御部１３０は、無線リソース割当装置１００内で行う各種処理を監視し制御するが、特に本実施例に密接に関連する処理部としては、車載機数算出部１３１と、路車・車車配分決定部１３２と、路車・車車配分テーブル１３３と、無線リソース割当部１３４と、を備える。

車載機数算出部１３１は、Ｒａｎｇｉｎｇ信号受信部１２２による通知を用いて、現在路車間通信エリア内にある車載機の数を算出する。例えば、車載機数算出部１３１は、現在までの所定の時間内におけるＲａｎｇｉｎｇ信号受信部１２２からの通知の数を加算して路車間通信エリア内の車載機の数とする。また、車載機数算出部１３１は、過去に無線リソースを割り当てられた車載機が現在も路車間通信エリア内にあるか否かを確認するために、定期的にＰＹＨ処理部１２０から送信される問い合わせ情報に対する応答の数を路車間通信エリア内の車載機の数としても良い。但し、Ｒａｎｇｉｎｇ信号受信部１２２によって受信されたレンジング信号が同一の車載機から送信されたものであるとき、車載機数算出部１３１は、二重に加算しないものとする。

路車・車車配分決定部１３２は、車載機数算出部１３１によって算出された車載機数から、路車間通信エリア内にある車載機との路車間通信および路車間通信エリア内にある車載機同士の車車間通信を行うための無線リソースの配分を決定する。具体的には、路車・車車配分決定部１３２は、車載機数算出部１３１によって算出された車載機数をキーにして路車・車車配分テーブル１３３から路車間通信と車車間通信との無線リソースの配分を検索する。

路車・車車配分テーブル１３３は、路車間通信エリア内にある車載機の数に対応させて路車間通信と車車間通信とに配分する無線リソースの比率を保持する。ここで、実施例に係る路車・車車配分テーブル１３３のデータ構造について図３を参照しながら説明する。同図に示すように、路車・車車配分テーブル１３３は、車載機数（台）と、路車間通信に使用する無線リソースの配分を示す路車配分（％）と、車車間通信に使用する無線リソースの配分を示す車車配分（％）と、を保持する。以下に、無線リソースの路車配分と車車配分の一例を示す。

路車・車車配分テーブル１３３は、路車間通信エリア内の車載機数が０台または１台のときの路車配分を１００％とし、車車配分を０％として保持している。したがって、路車間通信エリア内の車載機数が０台または１台のときには、車車間通信に無線リソースが割り当てられることがなく、無線リソースの無駄な割り当てを低下させることができる。

また、路車間通信エリア内の車載機数が２台以上９９台以下のときの車車配分は、車載機数が多くなるごとに１０％から５０％まで増加し、路車配分は、車載機数が多くなるごとに９０％から５０％まで減少する。そして、路車間通信エリア内の車載機数が飽和状態を示す１００台以上のときの路車配分は１００％であり、車車配分は０％である。これは、路車間通信エリア内の車載機数が飽和状態であるとき、路車間通信エリア内は渋滞であるためである。すなわち、路車間通信エリア内では、車載機が移動できず車車間通信の必要性が希薄となるため、無線リソース割当装置１００は、全ての無線リソースを路車間通信に割り当てることによって、無線リソースの無駄な割り当てを低下させることができる。なお、車載機の数に対応させた無線リソースの路車配分と車車配分は、前述した数字に限定されるものではない。また、路車・車車配分テーブル１３３は、路車配分および車車配分に実際配分等の比率の代わりに無線リソースの絶対量を保持しても良い。

図２に戻って、無線リソース割当部１３４は、路車・車車配分決定部１３２によって決定された路車間通信および車車間通信に使用する無線リソースの配分を適用して、路車間通信および車車間通信に使用する無線リソースを割り当てる。具体的には、無線リソース割当部１３４は、路車・車車配分決定部１３２によって決定された路車間通信および車車間通信に使用する無線リソースの配分に従って、フレーム内のタイムスロットを分配することにより、路車間通信および車車間通信に使用する無線リソースを割り当てる。なお、無線リソース割当部１３４は、路車間通信および車車間通信に使用する無線リソースの配分に従って、複数のフレームをフレーム単位で分配して、路車間通信および車車間通信に使用する無線リソースを割り当てても良い。また、無線リソース割当部１３４は、路車間通信および車車間通信に使用する無線リソースの配分に従って、路車間通信エリア内で使用可能な周波数帯域を分割して、路車間通信および車車間通信に使用する無線リソースを割り当てても良い。

これによって、無線リソース割当装置１００は、路車間通信エリア内の車載機数が少ないときは車車間通信の無線リソースの配分を少なくし、車載機数が多いときは車車間通信の無線リソースの配分を多くすることによって、車載機数に応じて、車車間通信および路車間通信を行わせることができ、車車間通信および路車間通信に使用する無線リソースの使用効率を高めることができる。また、無線リソース割当装置１００は、路車間通信エリア内で車車間通信および路車間通信に使用する無線リソースの割り当てを行うことによって、路車間通信エリア内で異なる無線リソースを使って車車間通信および路車間通信が行われることとなり、車車間通信と路車間通信との干渉を防止することができる。

次に、図４は、実施例に係る車載機の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、車載機２００は、外部センサーインターフェース部２２０および送受信制御部２３０を備える統合ＭＡＣ部２１０と、ＭＡＣ処理部２５０およびＰＨＹ処理部２６０を備える路車間通信部２４０と、同期確立部２７１を備える監視制御部２７０と、ＭＡＣ処理部２９０およびＰＨＹ処理部３００を備える車車間通信部２８０と、を備える。ここで、車載機２００は、無線リソース割当装置１００から送信される路車間通信エリア内で路車間通信および車車間通信を行うときに使用する無線リソースの割り当ての指示に従って、車車間通信および路車間通信を行う。従って、車載機２００は、無線リソースが車車領域のときは車車間通信を行い路車間通信を停止し、路車領域のときは路車間通信を行い車車間通信を停止する。

外部センサーインターフェイス部２２０は、例えば速度情報、車両情報を車載機外部から受信し、路車間通信部２４０のＭＡＣ処理部２５０または車車間通信部２８０のＭＡＣ処理部２９０に通知する。また、外部センサーインターフェイス部２２０は、無線リソース割当装置１００および他の車載機から送信された情報をＭＡＣ処理部（２５０、２９０）から通知されると、車載機外部に送信する。

送受信制御部２３０は、割当認識部２３１と、切替指示部２３２と、車車間通信停止部２３３と、を備える。割当認識部２３１は、路車間通信エリア内の路車間通信および車車間通信に使用する無線リソースの割り当て指示をＭＡＣ処理部２５０から取得し、路車間通信エリア内の路車間通信および車車間通信に使用する無線リソースの割り当てを認識する。すなわち、割当認識部２３１は、路車間通信および車車間通信に使用する無線リソースの割り当ての指示に基づいて、路車間通信に使用する路車領域および車車間通信に使用する車車領域を認識する。

切替指示部２３２は、割当認識部２３１によって認識された無線リソースの路車領域および車車領域に従って、路車間通信および車車間通信を切り替える。具体的には、例えば、切替指示部２３２は、路車領域の開始タイミングが到来すると、車車間通信部２８０のＭＡＣ処理部２９０に車載機に対する送信停止を通知し、路車間通信部２４０のＭＡＣ処理部２５０に無線リソース割当装置１００に対する送信停止の解除を通知する。これにより、車載機２００は、無線リソースが割り当てられた路車領域で路車間通信を行うことができる。一方、切替指示部２３２は、車車領域の開始タイミングが到来すると、路車間通信部２４０のＭＡＣ処理部２５０に無線リソース割当装置１００に対する送信停止を通知し、車車間通信部２８０のＭＡＣ処理部２９０に車載機に対する送信停止の解除を通知する。これにより、車載機２００は、無線リソースが割り当てられた車車領域で車車間通信を行うことができる。

また、切替指示部２３２は、車車間通信停止部２３３から車車間通信の停止を行うように指示を取得したとき、車車間通信部２８０のＭＡＣ処理部２９０に車載機に対する送信停止を通知する。

車車間通信停止部２３３は、同期確立部２７１から車車間通信を停止する指示を取得したとき、切替指示部２３２に対して、車車間通信の停止を行うように指示する。

路車間通信部２４０のＭＡＣ処理部２５０は、路車間通信データのエンコードおよび誤り訂正等を行うＭＡＣレイヤ機能を有する。

路車間通信部２４０のＰＨＹ処理部２６０は、無線リソース割当装置１００と通信するための物理的な接続・伝送方式を定める処理部であり、送信機能および受信機能を有する。

路車間通信部２４０のＰＨＹ処理部２６０は、受信機能に対応する処理部としては、Ｐｒｅａｍｂｌｅ信号受信部２６１と、割当指示受信部２６３と、を備え、送信機能に対応する処理部としては、Ｒａｎｇｉｎｇ信号送信部２６２を備える。

Ｐｒｅａｍｂｌｅ信号受信部２６１は、車載機２００が路車間通信エリア内に進入したとき、無線リソース割当装置１００から送信されたフレームの先頭に重畳されたプリアンブル信号を受信する。そして、Ｐｒｅａｍｂｌｅ信号受信部２６１は、プリアンブル信号の受信があったことをＲａｎｇｉｎｇ信号送信部２６２に通知する。

割当指示受信部２６３は、無線リソース割当装置１００から送信された路車間通信エリア内で路車間通信および車車間通信を行うときに使用する無線リソースの割り当ての指示を受信する。

Ｒａｎｇｉｎｇ信号送信部２６２は、Ｐｒｅａｍｂｌｅ信号受信部２６１からプリアンブル信号の受信があったことを通知されたとき、自車載機２００が路車間通信エリア内にあることを知らせるレンジング信号を無線リソース割当装置１００に送信する。

監視制御部２７０は、車載機２００内で行う各種処理を監視し制御するが、特に本実施例に密接に関連する処理部としては、同期確立部２７１を備える。同期確立部２７１は、Ｐｒｅａｍｂｌｅ受信部２６１によって受信されたプリアンブル信号を用いて、無線リソース割当装置１００と同期を確立する。このとき、同期確立部２７１は、車車間通信停止部２３３に、車車間通信を停止するように指示する。すなわち、路車間通信エリア内に近づいていた車載機２００が、無線リソース割当装置１００から指示される無線リソースの割り当てに従って路車間通信および車車間通信を行うために、路車間通信エリア外で行っていた車車間通信を停止するように指示する。

車車間通信部２８０のＭＡＣ処理部２９０は、車車間通信データのエンコードおよび誤り訂正等を行うＭＡＣレイヤ機能を有する。

路車間通信部２８０のＰＨＹ処理部３００は、他の車載機と通信するための物理的な接続・伝送方式を定める処理部であり、送信機能および受信機能を有する。

このようにして、車載機２００は、路車間通信エリア内で使用する車車間通信および路車間通信を行うときに使用する無線リソースの割り当て指示を受信したとき、受信された無線リソースに従って車車間通信および路車間通信を行うことによって、車車間通信と路車間通信との干渉が発生しないこととなり、正常な情報を受信することができる。

次に、一般的な無線リソースの割り当てについての一例を、図５を用いて説明する。図５は、無線リソースの割り当てを示すフレーム構成の一例である。同図に示すように、フレームは、複数のタイムスロットに分割された構成となっている。１フレームは、Ｐｒｅａｍｂｌｅと、ＦＣＨと、上下回線割り当て情報（ＭＡＰ）と、下り回線の送信データを含む下りバースト（ＤＬ＿Ｂｕｒｓｔ）と、上り回線の送信データを含む上りバースト（ＵＬ＿Ｂｕｒｓｔ）と、を備える。上下回線割り当て情報（ＭＡＰ）は、上り回線割り当て情報と下り回線割り当て情報を含む。上り回線割り当て情報は、上りバースト（ＵＬ＿Ｂｕｒｓｔ）のインデックスであり、車載機２００から無線リソース割当装置１００に送信する上りバーストの開始タイミングを表している。下り回線割り当て情報は、下りバースト（ＤＬ＿Ｂｕｒｓｔ）のインデックスであり、無線リソース割当装置１００から車載機２００に送信する下りバーストの開始タイミングを表している。

しかし、このような固定的な無線リソースの割り当てにすると、割り当てられたタイムスロットが使用されないとき、使用されない無線リソースは無駄となってしまい、割り当てられた無線リソースの使用効率が低くなる。

そこで、本実施例においては、車車間通信および路車間通信に使用する無線リソースを可変に割り当てる。以下、実施例に係る路車間通信および車車間通信に使用する無線リソースの割り当てを図６から図８を用いて説明する。

まず、図６は、同一フレーム内の複数のタイムスロットを路車間通信および車車間通信に分配して割り当てるフレーム構成である。１フレームは、Ｐｒｅａｍｂｌｅと、ＦＣＨと、上下回線割り当て情報（ＭＡＰ）と、路車間通信の下り回線の送信データを含む下りバースト（路車ＤＬ領域）と、車車間通信の送信データを含む下りバースト（車車領域）と、路車間通信の上り回線の送信データを含む上りバースト（路車ＵＬ領域）と、車車間通信の送信データを含む上りバースト（車車領域）と、を備える。上下回線割り当て情報（ＭＡＰ）は、下りバースト（路車ＤＬ領域、車車領域）および上りバースト（路車ＵＬ領域、車車領域）のインデックスであり、各下りバーストおよび各上りバーストの開始位置を表している。

１フレーム内の路車間通信で使用する路車領域（路車ＤＬ領域および路車ＵＬ領域）および車車間通信で使用する車車領域の配分は、路車間通信エリア内にある車載機の数に基づいて無線リソース割当装置１００によって行われる。例えば、路車間通信エリア内にある車載機の数によって定められる車車領域および路車領域の配分に基づいて、車車領域および路車領域が割り当てられる。なお、車車領域は、さらに分割されて、個々の車載機と車載機との車車間通信に割り当てられる。この分割および割り当ては、無線リソース割当装置１００が行っても良いし、車載機が行っても良い。

このようにして、無線リソース割当装置１００は、フレーム内のタイムスロットを車車間通信および路車間通信に配分することによって、車車間通信および路車間通信が同一周波数を異なる時間に使用することになるので、それぞれの無線信号の干渉が発生しないこととなり、受信側の車載機は、正常な情報を受信することができる。

次に、図７は、複数のフレームを路車間通信および車車間通信にフレーム単位に分配して割り当てるフレーム構成である。すなわち、路車間通信に割り当てられたフレームは、車車間通信に割り当てられたフレームと異なる。

１個のフレーム（図７ではｎフレーム）は、路車間通信を行うフレームの構成であり、Ｐｒｅａｍｂｌｅと、ＦＣＨと、上下回線割り当て情報（ＭＡＰ）と、路車間通信の下り回線の送信データを含む下りバースト（路車ＤＬ領域）と、路車間通信の上り回線の送信データを含む上りバースト（路車ＵＬ領域）と、を備える。上下回線割り当て情報（ＭＡＰ）は、下りバースト（路車ＤＬ領域）および上りバースト（路車ＵＬ領域）のインデックスであり、下りバーストおよび上りバーストの開始位置を表している。

また、次フレーム（図７ではｎ＋１フレーム）は、車車間通信を行うフレームの構成であり、Ｐｒｅａｍｂｌｅと、ＦＣＨと、上下回線割り当て情報（ＭＡＰ）と、車車間通信の送信データを含む車車領域と、を備える。上下回線割り当て情報（ＭＡＰ）は、車車領域のインデックスであり、車車領域の開始位置を表している。なお、車車領域は、さらに分割されて、個々の車載機と車載機との車車間通信に割り当てられる。この分割および割り当ては、無線リソース割当装置１００が行っても良いし、車載機が行っても良い。

路車間通信を行うフレームおよび車車間通信を行うフレームの分配は、路車間通信エリア内にある車載機の数に基づいて無線リソース割当装置１００によって行われる。例えば、路車間通信エリア内にある車載機の数に基づいて、フレームの数が割り当てられる。また、フレームが路車間通信および車車間通信のどちらに割り当てられるかは、例えばフレームの上下回線割り当て情報（ＭＡＰ）内に含まれるフレームのインデックスによって区別可能としておく。

このようにして、無線リソース割当装置１００は、複数のフレームを路車間通信および車車間通信にフレーム単位に分配することによって、路車間通信および車車間通信が異なる時間に使用することになるので、それぞれの無線信号の干渉が発生しないこととなり、受信側の車載機は、正常な情報を受信することができる。

次に、図８は、同一フレーム内の複数のタイムスロットを路車間通信および車車間通信に分配して且つ路車間通信エリア内で使用可能な周波数帯域の周波数を分割して割り当てるフレーム構成である。同図に示すように、フレームは、路車間通信と車車間通信の組み合わせに対して路車間通信エリア内で使用可能な周波数帯域を分割して割り当て、さらに、各組み合わせ内における路車間通信および車車間通信に対して複数のタイムスロットを分配して割り当てる構成となっている。ここで、組み合わせとは、例えば、路車ＤＬ領域と路車ＵＬ領域との組み合わせ、車車間領域と路車ＵＬ領域との組み合わせ、路車ＤＬ領域と車車間領域との組み合わせおよび車車間領域と車車間領域との組み合わせを指すが、これらに限定するものではない。

各組み合わせ内における路車間通信および車車間通信に対して行われる複数のタイムスロットの分配は、路車間通信エリア内にある車載機の数に基づいて無線リソース割当装置１００によって行われる。例えば、路車間通信エリア内にある車載機の数によって定められる車車領域および路車領域の配分に基づいて、車車領域および路車領域が割り当てられる。また、各組み合わせに対して路車間通信エリア内で使用可能な周波数帯域の分割は、無線リソース割当装置１００によって行われ、路車間通信エリア内にある車載機の数に基づいて行われても良いし、等分であっても良い。

このようにして、無線リソース割当装置１００は、同一フレーム内の複数のタイムスロットを路車間通信および車車間通信に分配して且つ路車間通信エリア内で使用可能な周波数帯域の周波数を分配して割り当てることによって、車車間通信および路車間通信が異なる無線リソースを使用することになるので、それぞれの無線信号の干渉が発生しないこととなり、受信側の車載機は、正常な情報を受信することができる。

次に、本実施例に係る無線リソース割当システムによる処理概要について図９および図１０を参照しながら説明する。図９は、車載機Ａが路車間通信エリアに近づく場合の無線リソース割当システムの処理概要を示すシーケンス図である。なお、図９および図１０に関して、無線リソース割当装置１００は、路車間通信および車車間通信に使用する無線リソースの割り当てをフレーム内の複数のタイムスロットを分配することによって行うものとする。

まず、無線リソース割当装置１００のＰｒｅａｍｂｌｅ信号送信部１２１は、フレームの先頭にプリアンブル信号を重畳して送信する（Ｓ１０１）。しかし、車載機Ａ２００−１は、路車間通信エリア外にあるとき、無線リソース割当装置１００が送信したプリアンブル信号を受信することができない。このとき、車載機Ａ２００−１は、他の車載機Ｂ２００−２と自律型車車間通信を行うため、例えば渋滞等情報を含んだプリアンブル信号を送信する（Ｓ１０２）。すると、車載機Ｂ２００−２は、車載機Ａ２００−１から送信された例えば車載機Ａ２００−１付近の道路情報とともにプリアンブル信号を受信して（Ｓ１０３）、車載機Ｂ２００−２と自律型車車間通信を行う。

その後、無線リソース割当装置１００のＰｒｅａｍｂｌｅ信号送信部１２１は、フレームの先頭にプリアンブル信号を重畳して送信する（Ｓ１０４）。

このとき、路車間通信エリアに進入している車載機Ａ２００−１は、無線リソース割当装置１００によって送信されたプリアンブル信号を、Ｐｒｅａｍｂｌｅ信号受信部２６１によって受信する（Ｓ１０５）。そして、車載機Ａ２００−１は、同期確立部２７１によって同期を確立した後、車車間通信停止部２３３によって車載機Ｂ２００−２との自律型車車間通信を停止する（Ｓ１０６）。それと同時に、Ｒａｎｇｉｎｇ信号送信部２６２は、無線リソース割当装置１００に対してレンジング信号を送信する（Ｓ１０７）。

そして、無線リソース割当装置１００のＲａｎｇｉｎｇ信号受信部１２２は、レンジング信号を受信する（Ｓ１０８）。

引き続き、無線リソース割当装置１００の車載機数算出部１３１は、Ｒａｎｇｉｎｇ信号受信部１２２によってレンジング信号が受信されると、現在路車間通信エリア内にある車載機の数を算出する（Ｓ１０９）。例えば、車載機数算出部１３１は、現在までの所定の時間内に受信されたレンジング信号の数を加算する。

そして、無線リソース割当装置１００の無線リソース割当部１３４は、車載機数算出部１３１によって算出された車載機の数に基づいて、車載機Ａ２００−１に対して無線リソースを路車領域および車車領域に割り当てる領域割当処理を行う（Ｓ１１０）。

そして、無線リソース割当装置１００の割当指示送信部１２３は、無線リソース割当部１３４の領域割当処理によって割り当てられた無線リソースを使用するように指示する指示情報をプリアンブル信号とともに車載機Ａ２００−１に対して送信する（Ｓ１１１）。

すると、車載機Ａ２００−１の割当指示受信部２６３は、無線リソース割当装置１００によって送信された指示情報を受信する（Ｓ１１２）。そして、ＰＨＹ処理部２６０は、割当指示受信部２６３によって受信された指示情報に従って、路車領域を使用して自車載機Ａ２００−１の車両情報を無線リソース割当装置１００に対して送信する（Ｓ１１３）。このとき、車載機Ａ２００−１は路車領域を使用して路車間通信を行っているため、車載機Ａ２００−１と車載機Ｂ２００−２との車車間通信は停止されており、車載機Ａ２００−１は、車載機Ｂ２００−２と通信することができない。

そして、無線リソース割当装置１００のＰＨＹ処理部１２０は、車載機Ａ２００−１によって送信された車両情報を受信する（Ｓ１１４）。

一方、車載機Ａ２００−１のＰＨＹ処理部３００は、割当指示受信部２６３によって受信された無線リソースの指示情報に従って、車車領域を使用して、プリアンブル信号とともに例えば車載機Ａ２００−１付近の道路情報を車載機Ｂ２００−２に対して送信する（Ｓ１１５）。このとき、無線リソースが車車領域であり無線リソース割当装置１００と車載機Ａ２００−１との路車間通信は停止されるため、無線リソース割当装置１００は、車載機Ａ２００−１と通信することができない。

そして、車載機Ｂ２００−２のＰＨＹ処理部３００は、車載機Ａ２００−１によって送信されたプリアンブル信号とともに道路情報を受信する（Ｓ１１６）。

その後、車載機Ａ２００−１は、路車間通信エリアから遠ざかると、プリアンブル信号とともに例えば車載機Ａ２００−１付近の道路情報を送信する（Ｓ１１７）。そして、車載機Ｂ２００−２は、車載機Ａ２００−１によって送信されたプリアンブル信号とともに道路情報を受信して（Ｓ１１８）、車載機Ａ２００−１と自律型車車型通信を行う。

次に、図１０は、車載機Ａおよび車載機Ｂが路車間通信エリアに進入する場合の無線リソース割当システムの処理概要を示すシーケンス図である。なお、車載機Ａ２００−１が無線リソース割当装置１００との路車間通信および車載機Ｂ２００−２との車車間通信を行う処理概要（Ｓ２０１〜Ｓ２１６）は、図９の処理概要（Ｓ１０１〜Ｓ１１６）と同様であるため、説明は省略する。

まず、車載機Ａ２００−１は、無線リソース割当装置１００から車車領域および路車領域を割り当てられた無線リソースを使用するように指示する指示情報を受信して（Ｓ２１２）、指示情報に従って、路車間通信を行い（Ｓ２１３）、車車間通信を行っている（Ｓ２１５）。

そして、車載機Ｂ２００−２が路車間通信エリアに進入したとき、車載機Ｂ２００−２のＰｒｅａｍｂｌｅ信号受信部２６１は、無線リソース割当装置１００によって送信されたプリアンブル信号を受信する（Ｓ２１７）。そして、車載機Ｂ２００−２は、同期確立部２７１によって同期を確立した後、車車間通信停止部２３３によって他の車載機との自律型車車間通信を停止する（Ｓ２１８）。それと同時に、Ｒａｎｇｉｎｇ信号送信部２６２は、無線リソース割当装置１００に対してレンジング信号を送信する（Ｓ２１９）。

そして、無線リソース割当装置１００のＲａｎｇｉｎｇ信号受信部１２２は、レンジング信号を受信する（Ｓ２２０）。

引き続き、無線リソース割当装置１００の車載機数算出部１３１は、Ｒａｎｇｉｎｇ信号受信部１２２によってレンジング信号が受信されると、現在路車間通信エリア内にある車載機の数を算出する（Ｓ２２１）。例えば、車載機数算出部１３１は、現在までの所定の時間内に受信されたレンジング信号の数を加算する。

そして、無線リソース割当装置１００の無線リソース割当部１３４は、車載機数算出部１３１によって算出された車載機の数に基づいて、車載機Ａ２００−１および車載機Ｂ２００−２に対して無線リソースを路車領域および車車領域に割り当てる領域割当処理を行う（Ｓ２２２）。例えば、無線リソース割当部１３４は、車載機の数に基づいて、路車領域および車車領域を割り当て、各領域について車載機Ａ２００−１と車載機Ｂ２００−２が使用する領域を割り当てる。

そして、無線リソース割当装置１００の割当指示送信部１２３は、監視制御部１３０の領域割当処理によって路車領域と車車領域とに割り当てられた無線リソースを使用するように指示する指示情報をプリアンブル信号とともに車載機Ａ２００−１および車載機Ｂ２００−２に対して送信する（Ｓ２２３）。

すると、車載機Ａ２００−１および車載機Ｂ２００−２の割当指示受信部２６３は、無線リソース割当装置１００によって送信された指示情報をそれぞれ受信する（Ｓ２２４、Ｓ２２７）。

そして、車載機Ａ２００−１および車載機Ｂ２００−２のＰＨＹ処理部２６０は、割当指示受信部２６３によって受信された指示情報に従って、それぞれの路車領域を使用して自車載機の車両情報を無線リソース割当装置１００に対して送信する（Ｓ２２５、Ｓ２２８）。このとき、車載機Ａ２００−１および車載機Ｂ２００−２は路車領域を使用して路車間通信を行っているため、車載機Ａ２００−１と車載機Ｂ２００−２との車車間通信は停止されており、車載機Ａ２００−１および車載機Ｂ２００−２は、車車間通信を行うことができない。

そして、無線リソース割当装置１００のＰＨＹ処理部１２０は、車載機Ａ２００−１および車載機Ｂ２００−２によって送信された車両情報を受信する（Ｓ２２６、Ｓ２２９）。

一方、車載機Ａ２００−１のＰＨＹ処理部３００は、割当指示受信部２６３によって受信された無線リソースの指示情報に従って、車載機Ａ２００−１の車車領域を使用して、プリアンブル信号とともに例えば車載機Ａ２００−１付近の道路情報を車載機Ｂ２００−２に対して送信する（Ｓ２３０）。すると、車載機Ｂ２００−２のＰＨＹ処理部３００は、車載機Ａ２００−１によって送信された道路情報を受信する（Ｓ２３１）。また、車載機Ｂ２００−２のＰＨＹ処理部３００は、割当指示受信部２６３によって受信された無線リソースの指示情報に従って、車載機Ｂ２００−２の車車領域を使用して、プリアンブル信号とともに例えば車載機Ｂ２００−２付近の道路情報を車載機Ａ２００−１に対して送信する（Ｓ２３２）。すると、車載機Ａ２００−１のＰＨＹ処理部３００は、車載機Ｂ２００−２によって送信された道路情報を受信する（Ｓ２３３）。このとき、無線リソースが車車領域であり無線リソース割当装置１００と車載機Ａ２００−１および車載機Ｂ２００−２との路車間通信は停止されるため、無線リソース割当装置１００は、車載機Ａ２００−１および車載機Ｂ２００−２と通信することができない。

以上のように本実施例によれば、無線リソース割当装置１００は、車載機２００が、無線リソース割当装置１００が通信可能な路車間通信エリア内にあることを示す信号を受信し、受信された信号から路車間通信エリア内にある車載機の数を算出し、算出された車載機の数に基づいて、路車間通信エリアにおける複数の車載機間の車車間通信および車載機と車載機以外の無線リソース割当装置１００との路車間通信に使用する無線リソースを割り当て、割り当てられる無線リソースを使用するように路車間通信エリア内にある車載機２００に指示する。

このようにして、無線リソース割当装置１００は、路車間通信エリア内にある車載機２００の数に基づいて車車間通信および路車間通信に使用される無線リソースを割り当てるため、所定のエリア内にある車載機の数が多いとき車車間通信に使用する無線リソースの割り当てを多くすると、各車載機が無線リソースを使用して確実に車車間通信を行うことが可能となり、一方車載機の数が少ないとき車車間通信に使用する無線リソースの割り当てを少なくすると、無線リソースが無駄に車車間通信に割り当てられることを防止することが可能となり、車車間通信および路車間通信の無線リソースの使用効率を高めることができる。また、無線リソース割当装置１００は、路車間通信エリア内で車車間通信および路車間通信に使用する無線リソースの割り当てを行うため、路車間通信エリア内で異なる無線リソースを使って車車間通信および路車間通信が行なわれることとなり、車車間通信と路車間通信との干渉を防止することができる。

なお、無線リソース割当装置および車載機にて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現されても良い。

実施例に係る無線リソース割当システムの概要を示す図である。 実施例に係る無線リソース割当装置の構成を示す機能ブロック図である。 実施例に係る路車・車車配分テーブルのデータ構造の一例を示す図である。 実施例に係る車載機の構成を示す機能ブロック図である。 無線リソースの割り当てを示すフレーム構成の一例を示す図である。 路車・車車フレーム（時分割）構成の一例を示す図である。 路車・車車フレーム（フレーム分配）構成の一例を示す図である。 路車・車車フレーム（時分割および周波数分割）構成の一例を示す図である。 実施例に係る無線リソース割当システムの処理概要を示すシーケンス図である。 実施例に係る無線リソース割当システムの他の処理概要を示すシーケンス図である。

符号の説明

１００ 無線リソース割当装置
１１０ ＭＡＣ処理部
１２０ ＰＨＹ処理部
１２１ Ｐｒｅａｍｂｌｅ信号送信部
１２２ Ｒａｎｇｉｎｇ信号受信部
１２３ 割当指示送信部
１３０ 監視制御部
１３１ 車載機数算出部
１３２ 路車・車車配分決定部
１３３ 路車・車車配分テーブル
１３４ 無線リソース割当部

Claims (8)

1. 車両に搭載された車載装置が所定のエリア内にあることを示す信号を受信する受信手段と、
   前記受信手段によって受信された前記信号から前記エリア内にある車載装置の数を算出する算出手段と、
   前記算出手段によって算出された、前記エリア内にある車載装置の数が前記エリア内にある車載装置の飽和状態を示す所定の数以上であるとき、前記エリア内における複数の車載装置間の車間通信および車載装置と車載装置以外の通信装置との非車間通信のうち、前記非車間通信のみに無線リソースを割り当てる割当手段と、
   前記割当手段によって割り当てられる無線リソースを使用するように前記エリア内にある車載装置に指示する指示手段と、
   を備えることを特徴とする無線リソース割当装置。
2. 前記割当手段は、
   前記エリア内にある車載装置の数が０または１のとき、前記非車間通信のみに無線リソースを割り当てることを特徴とする請求項１に記載の無線リソース割当装置。
3. 前記割当手段は、
   前記算出手段によって算出された車載装置の数に基づいて、通信単位時間を示すフレーム内の複数のタイムスロットを前記車間通信および前記非車間通信に分配して無線リソースを割り当てることを特徴とする請求項１に記載の無線リソース割当装置。
4. 前記割当手段は、
   前記算出手段によって算出された車載装置の数に基づいて、それぞれ通信単位時間を示す複数のフレームを前記車間通信および前記非車間通信にフレーム単位に分配して無線リソースを割り当てることを特徴とする請求項１に記載の無線リソース割当装置。
5. 前記割当手段は、
   前記算出手段によって算出された車載装置の数に基づいて、前記エリア内で使用可能な周波数
   帯域を前記車間通信および前記非車間通信に分割して割り当てることを特徴とする請求項１に記載の無線リソース割当装置。
6. 前記割当手段は、
   前記車間通信および前記非車間通信のうち少なくとも１つを選択した複数の組み合わせに対して前記エリア内で使用可能な周波数帯域を分割して割り当て、さらに、各組み合わせにおける通信に対して、前記算出手段によって算出された車載装置の数に基づいて、フレーム内の複数のタイムスロットを分配して割り当てることを特徴とする請求項１に記載の無線リソース割当装置。
7. 車両に搭載された車載装置と無線リソース割当装置とを有する無線リソース割当システムであって、
   前記無線リソース割当装置は、
   前記車載装置が所定のエリア内にあることを示す信号を受信する受信手段と、
   前記受信手段によって受信された前記信号から前記エリア内にある車載装置の数を算出する算出手段と、
   前記算出手段によって算出された、前記エリア内にある車載装置の数が前記エリア内にある車載装置の飽和状態を示す所定の数以上であるとき、前記エリア内における複数の車載装置間の車間通信および車載装置と車載装置以外の通信装置との非車間通信のうち、前記非車間通信のみに無線リソースを割り当てる割当手段と、
   前記割当手段によって割り当てられる無線リソースを使用するように前記エリア内にある車載装置に指示する指示手段と、を備え、
   前記車載装置は、
   前記指示手段によって指示された前記車間通信と前記非車間通信に使用する無線リソースの割り当て指示を受信する受信手段と、
   前記受信手段によって受信された指示に従って、前記車間通信に割り当てられる無線リソースを使って車間通信を行うとともに、前記非車間通信に割り当てられる無線リソースを使って非車間通信を行う通信手段と、
   を備えることを特徴とする無線リソース割当システム。
8. 車両に搭載された車載装置が所定のエリア内にあることを示す信号を受信する受信工程と、
   前記受信工程によって受信された前記信号から前記エリア内にある車載装置の数を算出する算出工程と、
   前記算出工程によって算出された、前記エリア内にある車載装置の数が前記エリア内にある車載装置の飽和状態を示す所定の数以上であるとき、前記エリア内における複数の車載装置間の車間通信および車載装置と車載装置以外の通信装置との非車間通信のうち、前記非車間通信のみに無線リソースを割り当てる割当工程と、
   前記割当工程によって割り当てられる無線リソースを使用するように前記エリア内にある車載装置に指示する指示工程と、
   を含むことを特徴とする無線リソース割当方法。

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