JP6481600B2 - 無線通信方法および無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信に関連し、特に、利用する通信方式を動的に決定して通信を行う無線通信に関連する。

車両のような移動環境では、周囲の状況やアプリケーションの要求が変化するので、単一の通信方式（通信プロファイル）のみを用いるのは効率的ではない。通信効率の向上のためには、周辺状況に応じて通信方式を動的に選択することが必要である。

特許文献１は、複数のアンテナを利用し、無線通信装置の設置状態に応じた適切な指向性に調整することで、送信性能を向上させることを開示する。特許文献２は、車両の位置がデジタルテレビ放送との電波干渉の度合いが高い領域内あるいはその近傍であるときに、電力レベルを下げたり変調レートを下げたりすることで、電波干渉の抑制と通信性能の維持を両立させることを開示する。特許文献３は、通信管理装置が車両の画像を撮影し、衝突の可能性が高い車両を特定して専用通信チャネルを割り当てる。車両は、割り当てられた専用通信チャネルを用いて状況判定と危機回避とを実行する。

特開２０１４−０５００２８号公報 特開２０１１−０１５１１５号公報 特開２００５−０３２０１０号公報

特許文献１，２では、自装置の状況を考慮しているに過ぎないので、周辺装置の状況を考慮した通信方式の制御が行えない。特許文献３あるいは携帯電話システムのように中央集権的な管理装置を設置すれば全ての状況を把握した上での制御が可能となるが、導入コストが高い。

本発明は、複数の移動無線装置それぞれ複数の無線通信方式を用いて通信を行う環境において、移動無線装置が自律的に無線通信方式を選択して、システム全体での通信効率を向上させることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第一の態様では、移動無線装置が、周囲の移動無線装置の通信状況を収集し、通信方式を切り替えた後の影響を推定して、利用する通信方式を決定する。

より具体的には、本態様に係る無線通信方法は、第１の移動無線装置によって行われる、通信方式を動的に決定して行う無線通信方法であり、測定ステップと、受信ステップと、送信ステップと、推定ステップと、判定ステップと、を含む。

測定ステップでは、第１の移動無線装置が、通信負荷を測定する。通信負荷は、通信方式ごとに定義され、測定ステップではそれぞれの通信方式における通信負荷が測定される。ある通信方式における通信負荷は、当該通信方式を用いた通信に及ぼされる悪影響を評価する指標である。通信負荷として、通信の混雑、チャネルの利用率、通信エラーの割合
などのいずれかまたはこれらの組み合わせを採用することができる。測定のタイミングは、他の移動無線装置と同期して行う必要はない。各移動無線装置がそれぞれ適切なタイミングで測定すればよい。

通信方式は、通信を行う際に選択可能な手法やパラメータ等の組み合わせを意味する。通信方式は、通信スタックによって提供される各層における通信資源の組み合わせであると表現することもできる。通信方式は、例えば、トランスポートプロトコル、ネットワークプロトコル、アクセス技術、チャネル（周波数帯）の組み合わせによって定義される。通信方式は、通信プロファイルとも呼ばれる。

受信ステップでは、第１の移動無線装置が、直接通信が可能な移動無線装置（第２の移動無線装置）から通信状況を受信する。第２の移動無線装置が送信する通信状況には、第２の移動無線装置が測定した通信負荷と、第２の移動無線装置が周囲の移動無線装置（第３の移動無線装置）から受信した通信負荷（第３の移動無線装置が測定したもの）が含まれる。

送信ステップでは、第１の移動無線装置が、直接通信が可能な移動無線装置（第２の移動無線装置）に対して通信状況を送信する。第１の移動無線装置が送信する通信状況には、第１の移動無線装置が測定した通信負荷と、第２の移動無線装置が測定した通信負荷（受信ステップにおいて受信したもの）が含まれる。送信ステップにおいて送信する情報には、移動無線装置の位置、移動方向、移動速度、利用可能（対応可能）な通信方式、周辺の移動無線装置の密度または数など、通信負荷以外の状況を含めることも好ましい。

測定ステップ、受信ステップ、および送信ステップによって、システムを構成する移動無線装置は、２ホップ先までの周囲の移動無線装置の通信状況を把握できる。これらの処理は、定期的に繰り返し実行することが好ましい。なお、送信ステップにおいて、１ホップ先の移動無線装置（第２の移動無線装置）の通信状況だけでなく、Ｎ（Ｎは２以上の整数）ホップ先の移動無線装置の通信状況も合わせて送信するようにすれば、Ｎ＋１ホップ先までの周囲の移動無線装置の通信状況を把握できる。

推定ステップでは、第１の移動無線装置が、通信方式を変更したと仮定した場合に、周囲の移動無線装置（第２および第３の移動無線装置）の通信負荷がどのように変化するかを推定する。推定された通信負荷を、以下では推定通信負荷と呼ぶ。通信負荷の変化は、通信方式ごとの所定値と、第１の移動無線装置からの距離、周辺の移動無線装置の密度（数）などに基づいて推定することができる。

判定ステップでは、第１の移動無線装置が、推定通信負荷に基づいて、第１の移動無線装置が通信に利用する通信方式を変更するかどうかを決定する。通信方式を変更する場合には、どの通信方式を利用するかも決定される。

通信に利用する通信方式を変更するかどうかの判定は、次のようにして行うことができる。まず、第１の移動無線装置が通信方式を変更した場合の、変更後の通信方式についての第２および第３の移動無線装置の推定通信負荷の最大値が求められる。これは、推定ステップにおいて推定した推定通信負荷を参照することで求められる。次に、現在利用中の通信方式以外の通信方式について、下記条件を満たすものが存在するかが判定され、条件を満たす通信方式が存在する場合に、利用する通信方式を変更すると判定される。
（条件）変更後の通信方式についての第２および第３の移動無線装置の通信負荷の最大値が、変更前の（現在利用中の）通信方式についての第２および第３の移動無線装置の通信負荷の最大値に係数β（０＜β＜１）を掛けた値以下である。

係数βの値は、通信方式の切り替えに要するオーバヘッドを考慮して適宜決めればよい。また、係数βの値は、変更後の通信方式ごとに異なる値としてもよいし、変更後の通信方式によらず同一の値としてもよい。

なお、通信方式を変更すると判定された場合には、例えば、以下のいずれかの方法によって、どの通信方式に変更するかを決定することができる。

・上記条件を満たす通信方式の中から、ランダムに選択する
・上記条件を満たす通信方式の中から、推定通信負荷の最大値が最小のものを選択する
・上記条件を満たす通信方式の中から、チャネル番号等が最も小さい（あるいは大きい）ものを選択する

判定ステップにおいては、通信負荷以外の要素も考慮して、通信方式を変更するか否かおよびどの通信方式に変更するかを決定してもよい。例えば、通信に対する要求が存在する場合には、上記条件に、変更後の通信方式による通信が要求を満足する、という条件を付け加えることができる。

上記の判定ステップでは、第２および第３の移動無線装置の推定通信負荷のみを考慮して判定を行っているが、第１の移動無線装置の推定通信負荷も考慮して判定を行うことも好ましい。この場合、推定ステップにおいて、第１の移動無線装置が通信方式を変更したと仮定したときの、変更後の通信方式についての第１の移動無線装置の通信負荷も推定する必要がある。

このようにすれば、第１の移動無線装置が第２および第３の移動無線装置の状況まで考慮した上で、適切な通信方式を自律的に決定することができる。

本態様に係る無線通信方法は、さらに、通信方式を変えると判定ステップにおいて判定した場合に、その旨の通知を周囲の移動無線装置に対して送信する通知ステップを含むことが好ましい。この通知は、実際に通信方式を変更する前に送信することが望ましい。そして、周囲の移動無線装置から、上記の通知を受信した場合には、所定期間の間通信方式の変更を行わない、ことが好ましい。この通知は、通信方式の変更抑制通知と捉えられる。通信方式の変更を行わない所定期間は、測定ステップの実行間隔以上とすることが望ましい。

複数の移動無線装置が同時に通信方式を変更することを許容すると、複数の移動無線装置が同時に同一の通信方式に変更することがあり得る。そうすると、当該通信方式での通信負荷が極端に増加してしまい、効率的な通信が行えなくなる。上記の構成を採用することで、このような事態を避けることができる。

また、本態様における推定ステップおよび判定ステップの実行タイミングは、以下のいずれかとするとよい。１つ目は、現在利用中の通信方式についての、第１の移動無線装置の通信負荷が所定の閾値以上の場合に実行する。２つ目は、現在利用中の通信方式についての、第１，第２，および第３の移動無線装置の通信負荷の最大値が所定の閾値以上の場合に実行する。３つ目は、所定の時間間隔で実行する。通信負荷の閾値は、効率的な通信が行えなくなるような値とすればよい。所定の時間間隔は、測定ステップの実行間隔の所定倍（例えば、２倍、５倍、１０倍）などとするとよい。

１つ目、２つ目の方法によれば、不必要な通信方式の切り替えを抑制できるとともに、推定ステップと判定ステップの実行回数を抑制できる。したがって、処理負荷を軽減できる。３つ目の方法によれば、通信方式の切り替え回数が増加するものの、ある通信方式の
通信負荷が増大することを抑制できる。

本発明において、移動無線装置は、車両・飛行体・船舶等の移動体に搭載または備え付けられた無線通信装置や、持ち運び可能な無線通信装置（スマートフォン、通信機能付きのコンピュータなどを含む）などが含まれる。

なお、本発明は、上記処理の少なくとも一部を実行する通信方法として捉えることもできる。本発明は、上記処理の少なくとも一部を実行する手段を備える無線通信装置として捉えることができる。また、本発明は、この方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム、あるいはこのコンピュータプログラムを非一時的に記憶したコンピュータ可読記憶媒体として捉えることもできる。上記手段および処理の各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。

本発明によれば、複数の移動無線装置それぞれ複数の無線通信方式を用いて通信を行う環境において、移動無線装置が自律的に無線通信方式を選択して、システム全体での通信効率を向上させることができる。

図１Ａは本実施形態にかかる車載通信装置の構成図、図１Ｂは本実施形態にかかる車載通信装置の機能ブロック図である。 図２は本実施形態における無線通信方法（通信方式決定方法）のフローチャートである。 図３は本実施形態において無線通信を行う車両の位置関係の例を示す図である。 図４は本実施形態における通信状況の測定タイミングの例を示す図である。 図５は本実施形態における通信状況テーブルの例を示す図である。 図６は本実施形態における通信方法の決定方法を説明する図である。 図７は本実施形態における通信方法の決定方法を説明する図である。

以下では、複数の無線通信方式に対応した複数の車両（車載無線通信装置）から構成される車両ネットワークが説明される。各車両は、周囲の車両の通信状況を考慮した上で適切な通信方式を自律的に決定する。なお、以下の実施形態は車載無線通信装置に本発明を適用した例であるが、本発明は任意の移動無線装置に対して適用可能である。

なお、以下の説明において、通信方式は、通信を行う際に選択可能な手法やパラメータ等の組み合わせを意味する。通信方式は、通信スタックによって提供される各層における通信資源の組み合わせであると表現することもできる。通信方式は、例えば、トランスポートプロトコル、ネットワークプロトコル、アクセス技術、チャネル（周波数帯）の組み合わせによって定義される。通信方式は、通信プロファイル（Communication Profile）
とも称し、ＣＰと略称することもある。

＜構成＞
図１Ａは、本実施形態にかかる車両ネットワークを構成する車両１００の装置構成を示す図である。車両１００は、演算装置１、メモリ２、ＧＰＳ装置３、入出力装置４、複数の無線通信装置５を備える。

演算装置１は、マイクロプロセッサやＣＰＵ（中央演算装置）などの汎用プロセッサであり、メモリ２に格納されたプログラムを実行することにより、以下で説明する機能を提
供する。メモリ２は、主記憶装置および補助記憶装置を含む。補助記憶装置には、上記のプログラムが格納される。ＧＰＳ装置３は、衛星信号を受信して車両１００の位置情報を取得する装置である。なお、位置情報が取得可能であれば、ＧＰＳ以外の衛星測位システムや携帯基地局測位システムなども利用可能である。入出力装置４は、スイッチ、ボタン、キーボード等の入力装置、ディスプレイ、スピーカなどの出力装置を含み、ユーザとの間で情報の入出力を行う。

複数の無線通信装置５は、それぞれ異なる無線通信規格に対応した無線通信装置である。利用可能な無線通信規格の一例として、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、５ＧＨｚ帯
ＤＳＲＣ（Dedicated Short-Range Communication）、２．４ＧＨｚ帯ＷｉＦｉ、５．６
ＧＨｚ帯ＷｉＦｉなどが挙げられるが、これらに限られるものではない。これら複数の無線通信装置によって、車両１００は、異なる通信方式を利用した無線通信が可能である。

なお、無線通信装置５は、制御ソフトウェアの変更によって無線通信方式を切り替え可能なソフトウェア無線通信装置であってもよい。この場合、複数の無線通信装置を利用せずに、１つのみのソフトウェア無線通信装置を用いてもよい。

図１Ｂは、本実施形態にかかる車両１００の機能構成を示す機能ブロック図である。演算装置１がプログラムを実行することにより、通信状況測定部１１、通信状況受信部１２、通信状況記憶部１３、通信状況送信部１４、通信状況推定部１５、通信方式変更判定部１６、通信制御部１７の各機能部が提供される。なお、図１Ｂには、通信方式の変更処理に関連する機能についてのみ示している。車両１００は、図１Ｂに示す機能以外にも、種々のアプリケーションプログラムが実行する機能や、アプリケーションプログラムからの指示に従って無線通信を行う機能なども提供される。ここで示した機能部のうちの一部または全部は、ＡＳＩＣなどの専用の論理演算回路によって実現されてもよい。

各機能部の詳細については、以下の無線通信方法の処理とともに説明する。

（方法）
図２は、車両１００が行う無線通信方法のうち、とくに通信方式の決定にかかわる処理の流れを示したフローチャートである。図２等を参照しながら、本実施形態における車両１００の無線通信方法の詳細について説明する。なお、車両１００は、図２のフローチャートに示す処理を繰り返し実行する。

ステップＳ１０では、まず、通信状況受信部１２が、他の車両から通信状況通知を受信したか判定される。通信状況受信部１２は、無線通信装置５を介して、周囲の車両から通信状況通知を適宜受信する。通信状況通知が受信されている場合（Ｓ１０−ＹＥＳ）には、処理はステップＳ１２に進み、そうでない場合（Ｓ１０−ＮＯ）にはステップＳ１４に進む。

詳細は後述するが、通信状況通知には、各通信方式についての、送信元車両およびその周囲の車両における通信状況が含まれる。送信元車両の通信状況は、当該送信元車両が測定したものである。周囲の車両の通信状況は、当該周囲の車両が測定し送信元車両に通知したものである。本実施形態では、送信元車両とそこから１ホップの車両についての通信状況が、通信状況通知に含まれる。また、通信状況以外にも、通信状況の取得日時、車両の位置、車両のホップ数などの情報も含まれる。

ステップＳ１２では、通信状況受信部１２が、受信した通信状況通知に基づいて、通信状況記憶部１３に記憶された通信状況テーブルを更新する。通信状況テーブルの更新処理の説明の前に、通信状況テーブルの構成について図５を参照して説明する。

図５は、通信状況テーブルの構成例を示す図であり、車両Ａ〜Ｄが図３の示す位置関係にあるときの、車両Ａが保持する通信状況テーブルの例である。通信状況テーブルには、車両ごとに、ホップ数、最終受信時刻、最終更新時刻、位置、各通信方式（ＣＰ_１〜ＣＰ_Ｎ）についての通信負荷が含まれる。ホップ数は、テーブル保持車両からのホップ数を表す。最終受信時刻は、最後に対象車両から通信状況通知を直接受信した時刻を表す。最終更新時刻は、最後に対象車両の通信状況が更新された時刻を表す。なお、最終受信時刻および最終更新時刻は、図５では、現在時刻との差によって表現されているが、絶対時刻を用いて表現してもよい。位置は、対象車両の位置を表す。車両の位置は、図５では、基準点からのＸ方向およびＹ方向の距離によって表現されているが、緯度経度情報によって表現されてもよい。通信負荷は、各通信方式を用いた通信の混雑度を表す。

ステップＳ１２では、他の車両から受信した通信状況通知に基づいて、通信状況テーブルが更新される。具体的には、通信状況通知に含まれる各データに基づいて、通信状況テーブルが更新される。ホップ数は、通信状況通知に含まれる値に１を増加した値で更新される。最終受信時刻は、受信状況通知の送信元車両についてのみ、その受信時刻で更新される。最終更新時刻は、受信状況通知に含まれる全ての車両について、その受信時刻で更新される。位置および通信負荷は、受信状況通知に含まれる全ての車両について、受信状況通知に含まれる位置および通信負荷で更新される。なお、通信負荷は、通信状況通知に含まれる値に置き換えてもよいが、忘却係数を用いた移動平均（指数移動平均）に置き換えてもよい。

ステップＳ１４では、通信状況の測定タイミングが到来しているかどうかを、通信状況測定部１１が判定する。測定タイミングが到来している場合（Ｓ１４−ＹＥＳ）には、処理はステップＳ１６に進み、そうでない場合（Ｓ１４−ＮＯ）には、処理はＳ２２に進む。

本実施形態では、通信状況の測定は、各車両が所定の時間間隔で行う。この時間間隔は、通信に必要とされる要求に基づいて適宜設定すればよく、例えば、１０秒、３０秒、１分などの値とすることができる。ステップＳ１４では、通信状況測定部１１が、前回の測定から上記所定の時間間隔が経過したかを判定すればよい。

なお、本実施形態では、各車両における測定タイミングを同期させる必要はなく、図４に示すように各車両が適宜のタイミングで通信状況の測定を行えばよい。また、通信状況の測定間隔は、全車両で共通とすることが好ましいが、車両ごとに異なる時間間隔で測定を行うようにしてもよい。

ステップＳ１６では、通信状況測定部１１が、複数の無線通信装置５を用いて各通信方式を用いた通信における通信負荷を測定する。通信負荷として、通信の混雑度、チャネルの利用率、通信エラーの割合などを採用することができる。

ステップＳ１８では、通信状況測定部１１が、通信状況記憶部１３内の通信状況テーブルを、測定結果を用いて更新する。具体的には、自車両についての各通信方式の通信負荷が、測定された通信負荷に更新される。また、最終更新時刻が測定時刻に更新され、位置が測定時においてＧＰＳ装置３から取得される位置に更新される。

ステップＳ２０では、通信状況送信部１４が、自車両および１ホップ先の車両についての通信状況についての情報を、周囲の車両に向けて送信する。具体的には、通信状況送信部１４は、通信状況テーブルを参照して、自車両および１ホップ先の車両（図５の例では、車両Ａ，Ｂ，Ｃ）についての情報を含む通信状況通知メッセージを生成し、無線通信装
置５から送信する。通信状況通知の送信は、各車両が常時利用する、車車間通信専用の通信チャネルを用いて行うとよい。ただし、通信状況通知の送信は、各車両が切り替えて利用する通信方式のいずれか、あるいはそれら複数または全てを用いて行うようにしてもよい。ステップＳ１０における受信処理は、通信状況通知の送信方法に合わせて行う。

ステップＳ２２では、通信方式の変更判定を行うタイミングであるか否かが判定される。変更判定のタイミングが到来している場合（Ｓ２２−ＹＥＳ）には、処理はステップＳ２４に進み、そうでない場合（Ｓ２２−ＮＯ）にはステップＳ１０に戻って処理を繰り返す。

通信方式の変更判定の実施タイミングは、以下のいずれかとすることが好ましい。

（１）所定の時間間隔で実行する
（２）現在利用中の通信方式での通信の通信負荷が閾値以上となった場合に実行する

（１）の方法では、所定の時間間隔として、例えば、通信状況の測定間隔の所定倍（例えば、１倍、２倍、５倍、１０倍など）を採用できる。（２）の方法の場合の通信負荷の閾値も、適宜決定すればよい。所定の時間間隔を短くしたり、通信負荷の閾値を小さくしたりすれば、通信負荷が大きくなりすぎる前に通信方式を切り替えることができる。例えば、他の通信方式は通信負荷が小さいにもかかわらず、通信方式が変更されないという事態を抑制できる。反面、通信方式の変更頻度が大きくなる事態も想定される。逆に、所定の時間間隔を長くしたり、通信負荷の閾値を大きくしたりすれば、高頻度な通信方式の変更を抑制できる。ただし、通信負荷の増大を招くこともある。このように、実行間隔や閾値の設定には、通信方式の変更頻度と通信負荷の増大抑制とのトレードオフがあるので、実証実験あるいはシミュレーションを用いて、適切な値とすることが好ましい。

なお、上記（１）（２）のいずれかの条件を満たしている場合であっても、周囲の車両から通信方式の変更通知（後述）を受信している場合には、当該受信の後の所定期間は、通信方式の変更判定を実施しないようにすることが好ましい。この期間は、測定処理の実行間隔よりも長い期間とするとよい。複数の車両が同時に通信方式を変更すると、これら複数の車両が同時に同じ通信方式に変更することがあり得る。そうすると、この通信方式での通信負荷が極端に増加してしまう。他の車両が通信方式を変更する際には通信方式の変更を抑制することで、このような事態を避けられる。

ステップＳ２４では、通信状況推定部１５が、通信方式を変更したと仮定した場合に、周囲の車両の通信負荷がどのように変化するかを推定する。周囲の車両に与える通信負荷は、車両間の距離によって変化し、その変化の度合いは通信方式によって異なる。したがって、通信状況推定部１５は、車両間の距離と変更後の通信方式に基づいて、通信方式変更後の通信負荷（推定通信負荷）を推定する。

図６は、通信方式ＣＰ１で通信中の車両Ａが通信方式を切り替えた場合に、周囲の車両Ｂの通信負荷を推定する処理を説明する図である。図６の右上部には、車両Ａが現在保持している通信状況テーブルの例が示されている。ここでは、通信方式はＣＰ１〜ＣＰ３の３つとする。また、テーブル中の距離は、車両Ａと車両Ｂの位置から計算によって求められる。

図６の左上部は、車両Ａからの距離と与干渉量との関係を通信方式ごとに模式的に示した図である。図中、実線は通信方式ＣＰ１、破線は通信方式ＣＰ２、点線は通信方式ＣＰ３の与干渉量を表す。距離と与干渉量の関係は、通信方式ごとにあらかじめ近似的に求められるのでルックアップテーブルや関数の形式で記憶しておけばよい。なお、距離と与干
渉量の関係は、距離以外にも、周囲の地形、当該通信方式あるいは近い周波数での通信量によっても変化するので、これらの周辺状況も考慮して与干渉量を推定することも好ましい。

上記の例では、車両Ａは車両Ｂに対して、通信方式ＣＰ１で１０％、通信方式ＣＰ２で４％、通信方式ＣＰ３で８％の通信負荷を与えると推定される。通信状況推定部１５は、この通信負荷量を、現在の通信状況テーブルに格納されている通信負荷に足し合わせることで、通信方式を変更した後の推定通信負荷を得る。なお、車両Ａは通信方式ＣＰ１で通信を行っていると仮定しているので、通信方式ＣＰ１については車両Ａが車両Ｂに与える通信負荷（上記の例では１０％）を、車両Ｂの通信方式ＣＰ１についての現在の通信負荷に足し合わせる必要はない。

なお、ステップＳ２４の推定処理は、必ずしも全ての通信方式を対象として行う必要は無い。アプリケーションプログラム等から要求される通信の要求条件（例えば、スループット、セキュリティ、通信料金など）を満足する通信方式のみを対象として行えばよい。

ステップＳ２６では、通信方式変更判定部１６が、推定通信負荷に基づいて、通信方式を変更する必要があるか否かを判定する。この判定は、具体的には次のようにして行うことができる。

まず、通信方式変更判定部１６が、通信方式を変更した場合の、変更後の各通信方式について、各車両の推定通信負荷の最大値を求める。例えば、図７に示すような推定通信負荷が得られている場合、通信方式ＣＰ１については４４％、通信方式ＣＰ２については３３％、通信方式ＣＰ３については５９％が最大通信負荷として求められる。なお、図７では通信方式ＣＰ４は通信要求を満たさずに対象外となっている。

次に、通信方式変更判定部１６は、アプリケーションプログラム等から要求される通信の要求条件を満たす通信方式ＣＰｋの中に、以下の条件を満たすものが存在するか判定する。

（条件）
通信方式ＣＰｋの推定通信負荷の最大値
≦ β×通信方式ＣＰ０の推定通信負荷の最大値

ここで、通信方式ＣＰ０は、車両１００（ステップＳ２６の判定処理を行っている車両）が現在利用している通信方式（すなわち変更前の通信方式）を表す。また、係数βは、０＜β＜１を満たす実数である。係数βは、通信方式の変更に要するオーバヘッドを考慮して適宜決定すればよい。例えば、係数βとして０．８程度の値を採用することができる。また、係数βは、変更後の通信方式ごとに異なる値としてもよいし、変更後の通信方式によらず同一の値としてもよい。

上記条件を満たす通信方式が１つ以上存在する場合は、通信方式変更判定部１６は、通信方式を変更する必要がある（Ｓ２６−ＹＥＳ）と判定し、処理はステップＳ２８に進む。一方、上記条件を満たす通信方式がない場合は、通信方式変更判定部１６は、通信方式を変更する必要がない（Ｓ２６−ＮＯ）と判定し、ステップＳ１０からの処理を繰り返す。

ステップＳ２８では、通信方式変更判定部１６が、上記条件を満たす通信方式の中から変更後の通信方式を決定する。条件を満たす通信方式が複数存在する場合の決定アルゴリズムは任意であってよい。例えば以下のような方法によって、どの通信方式に変更するか
を決定することができる。
・上記条件を満たす通信方式の中から、ランダムに選択する
・上記条件を満たす通信方式の中から、推定通信負荷の最大値が最小のものを選択する
・上記条件を満たす通信方式の中から、チャネル番号等が最も小さい（あるいは大きい）ものを選択する

ステップＳ３０では、周囲の車両に対して、通信方式を変更する旨の通知を送信する。ステップＳ２２に関連して説明したように、この通知を受信した車両は、所定期間の間、通信方式の変更処理を抑制する。すなわち、この通知は、通信方式の変更通知としての機能以外に、通信方式の変更抑制通知の機能も有する。

ステップＳ３２では、通信制御部１７が、ステップＳ２８において決定された通信方式に変更して通信を行うように制御する。

（本実施形態の有利な効果）
本実施形態によれば、複数の車両（車載無線通信装置）から構成されるシステムにおいて、通信負荷の低い通信方式を用いた効率的な無線通信が実現できる。この際、各車両は、直接通信可能な車両の通信状況だけでなく、２ホップ（以上）先の車両の通信状況を考慮しつつ、効率的な通信が行える通信方式を自律的に決定できる。

また、通信方式の変更にはオーバヘッドが伴うため、変更頻度を適切に設定することが望まれる。本実施形態では、通信方式変更の要否判定処理における係数βの値の調整や、当該判定処理の実行タイミングの調整によって、変更頻度を適切なものに設定できる。

（変形例）
上記の説明は、本発明を例示的に説明したものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その技術的思想の範囲内で、種々の変形が可能である。

上記の説明では、通信方式の例として、ＬＴＥ、５ＧＨｚ帯ＤＳＲＣ、２．４ＧＨｚ帯Ｗｉｆｉ、５．６ＧＨｚ帯ＷｉＦｉなど無線通信規格を挙げているが、本発明の実施において利用可能な無線通信規格はこれらに限られない。また、一つの無線通信規格において、変調レートや利用周波数帯を選択可能な場合には、これらの組み合わせごとに異なる通信方式とすることができる。

上記の説明では、周囲の無線通信装置の通信負荷、すなわちコストに着目して通信方式の変更を判定している。しかしながら、本発明の適用においては、これ以外の要素に着目して通信方式を変更してもよい。例えば、変更判定を行う車両の通信のスループット（単位時間あたりの通信量）のような通信の効用も考慮して、通信方式の変更判定を行うことも好ましい。

上記の説明では、通信状況の送信ステップ（Ｓ２０）において、自車両および自車両と直接通信可能な車両についての通信状況のみを送信しているが、自車両からＮ（Ｎは２以上の整数）ホップ先の車両の通信状況も合わせて送信するようにしてもよい。このようにすれば、Ｎ＋１ホップ先までの周囲の車両の通信状況を把握でき、これに基づいて通信方式の変更判定を行える。

上記の説明では、変更判定タイミングが到来しているかどうかの判定（Ｓ２２）において、周囲の車両から変更通知を受信している場合には、変更判定処理を実施しないものとしている。しかしながら、この場合でも、変更判定処理を実施し、変更通知において示される通信方式は変更先の通信方式から除外して、上記と同様の処理を行ってもよい。この
ようにすれば、複数の車両が同時に同一の通信方式に変更することを防止できる。

上記の説明では、無線通信装置を搭載した車両から構成される車両ネットワークシステムに対して本発明を適用した例を説明したが、本発明は、複数の通信方式に対応可能な複数の無線通信装置および当該無線通信装置から構成されるシステムに対して適用可能である。

１００：車両（車載無線通信装置）
１１：通信状況測定部 １２：通信状況受信部 １３：通信状況記憶部
１４：通信状況送信部 １５：通信状況推定部 １６：通信方式変更判定部
１７：通信制御部

Claims (9)

1. 第１の移動無線装置によって行われる、通信方式を動的に決定して行う無線通信方法であって、
   複数の通信方式における通信負荷を通信方式ごとに測定する測定ステップと、
   第２の移動無線装置から、当該第２の移動無線装置が測定した複数の通信方式ごとの通信負荷と、当該第２の移動無線装置が受信した第３の移動無線装置が測定した複数の通信方式ごとの通信負荷とを、受信する受信ステップと、
   前記測定ステップにおいて測定した複数の通信方式ごとの通信負荷と、前記受信ステップにおいて受信した前記第２の移動無線装置が測定した複数の通信方式ごとの通信負荷とを、周囲の移動無線装置に対して送信する送信ステップと、
   前記第１の移動無線装置が通信方式を変更したと仮定したときに、当該変更後の通信方式についての前記第２および第３の移動無線装置の推定通信負荷を推定する推定ステップと、
   前記推定通信負荷に基づいて、前記第１の移動無線装置が通信に利用する通信方式を変えるか否か、および通信方式を変える場合には変更後の通信方式を決定する判定ステップと、
   を含む、ことを特徴とする無線通信方法。
2. 前記判定ステップにおいて、通信方式を変えると判定した際に、その旨の通知を周囲の移動無線装置に対して送信する通知ステップを、さらに含み、
   周囲の無線通信装置から前記通知を受信した場合には、所定期間の間、通信方式の変更を行わない、
   請求項１に記載の無線通信方法。
3. 前記判定ステップでは、
   第１の移動無線装置が通信方式を変更した際に、変更後の通信方式についての前記第２および第３の移動無線装置の推定通信負荷の最大値を求め、
   前記推定通信負荷の最大値が、変更前の通信方式についての前記第２および第３の移動無線装置の通信負荷の最大値に係数β（０＜β＜１）を掛けた値以下となる、という条件を満たす通信方式が存在する場合に、当該条件を満たす通信方式の中から変更後の通信方式を決定する、
   請求項１または２に記載の無線通信方法。
4. 前記推定ステップでは、前記条件を満たす通信方式の中から、前記推定通信負荷の最大値が最小となる通信方式を、変更後の通信方式として決定する、
   請求項３に記載の無線通信方法。
5. 前記推定ステップでは、前記条件を満たす通信方式の中から、ランダムに変更後の通信方式を決定する、
   請求項３に記載の無線通信方法。
6. 現在利用中の通信方式についての、第１の移動無線装置の通信負荷、または第１，第２，および第３の移動無線装置の通信負荷の最大値が所定の閾値以上の場合に、前記推定ステップおよび前記判定ステップを実行する、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の無線通信方法。
7. 所定の時間間隔で、前記推定ステップおよび前記判定ステップを実行する、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の無線通信方法。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の無線通信方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
9. 通信方式を動的に決定して行う無線通信装置であって、
   複数の通信方式における通信負荷を通信方式ごとに測定する測定手段と、
   周囲の他の移動無線装置である第２の移動無線装置から、当該第２の移動無線装置が測定した複数の通信方式ごとの通信負荷と、当該第２の移動無線装置が受信した第３の移動無線装置が測定した複数の通信方式ごとの通信負荷と、を受信する受信手段と、
   前記測定手段によって測定された複数の通信方式ごとの通信負荷と、前記受信手段によって受信された前記第２の移動無線装置が測定した複数の通信方式ごとの通信負荷と、を周囲の移動無線装置に対して送信する送信手段と、
   通信方式を変更したと仮定したときに、当該変更後の通信方式についての前記第２および第３の移動無線装置の推定通信負荷を推定する推定手段と、
   前記推定通信負荷に基づいて、通信に利用する通信方式を変えるか否か、および通信方式を変える場合には変更後の通信方式を決定する判定手段と、
   を含む、ことを特徴とする無線通信装置。

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