JP4069094B2 - 通信装置、通信システムおよび通信方法 - Google Patents

Description

この発明は、所定の通信可能領域内においてデータ通信を行なう通信装置、通信システムおよび通信方法に関する。

従来の無線通信システムにおいては、データの伝送速度を適正なものに制御可能とする構成例として、無線ＬＡＮによるホットスポットを用いるものがある。無線ＬＡＮでのデータ伝送速度の制御方法としては、所望のデータを送信するに際して、最初の通信では、予め設定されたデータ伝送速度を用い、その受信信号からノイズの影響や誤り量などの伝送品質を観測し、その結果によってデータ伝送速度の制御を行なうようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２９０４１７号公報（第４頁、第４図）

しかし、上記したデータ伝送速度の制御方法の場合、予め設定されたデータ伝送速度が大きすぎると、送信されるデータにおいて誤りが発生してしまう。したがって、当該誤りの訂正を受信機において行なうことができない場合には、当該データの再送を行わなければならない。この誤りの発生は、高速で移動する移動体（例えば、車両）と、所定の場所（例えば、道路）に設置されたアクセスポイントとの間でデータ通信を行なう無線通信システムに前記制御方法を適用した場合に特に問題となる。

また、上述のように誤りの発生に応じてデータの再送を行なうにしても、上述のような移動体とアクセスポイントとの間で行なう通信システムのように、通信可能な領域（以下、通信可能領域という。）が限られた通信システムの場合には、当該通信可能領域において前記移動体がアクセスポイントと通信可能な時間が限られてしまうため、必ずしも再送を行なうことが可能であるとは限らず、また、当該データを再送したとしても再送したデータの全てが前記移動体に受信されないにも関わらず前記移動体が通信可能領域から進出してしまう場合もある。さらに、データの再送を行なうことは、伝送効率の観点からも好ましくない。

上記問題の解決策として、予め設定するデータ伝送速度を小さくして誤りの発生を抑えることにより、データの再送の必要性を小さくすることも考えられる。

しかし、データ伝送速度が小さすぎると、移動体とアクセスポイントとの間で送受信するデータの大きさ（サイズ）が大きい場合、移動体が通信可能領域内を移動している間に通信を完了することができない。

また、通信可能領域内に他の移動体が存在する場合には、１の移動体の通信時間が長くなることは望ましくない。さらに、各移動体の移動速度によって通信可能領域に前記移動体が滞在する時間（以下、滞在時間という。）が異なる。さらにまた、移動体が要求するデータのサイズは各々の移動体で異なるため、最適なデータ伝送速度の初期設定は困難である。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであって、所定の通信可能領域内でのデータ通信において最適なデータ伝送速度を得ることができる通信装置、通信システムおよび通信方法を得ることを目的とする。

本発明における通信装置は、所定の通信可能領域内でデータ通信を行なう通信装置であって、該通信装置の移動速度および前記通信可能領域の大きさに基づいて、当該通信装置が前記通信可能領域内に進入してから進出するまでの時間である滞在時間を演算する滞在時間演算手段、および、該滞在時間演算手段において演算された前記滞在時間と、当該通信装置によって送信されるデータのサイズとに基づいて前記データの伝送速度を制御する伝送速度制御手段を備える。

この発明によれば、所定の通信可能領域内でのデータ通信において最適なデータ伝送速度を得ることができる。

以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１における通信システムの構成を説明するための説明図である。なお、実施の形態１においては、当該通信システムの適用例として、移動体である車両１と、道路３等に設置されたアクセスポイント２との間で無線通信を行なう路車間通信システムについて説明する。当該路車間通信システムは、図１に示すように、道路３に設置され、無線ＬＡＮのホットスポットを利用したアクセスポイント２と、前記道路３を走行する車両１との間でデータ（信号）の送受信を行なう無線通信システムである。前記アクセスポイント２は通信可能領域４を形成し、車両１は当該通信可能領域４内において前記アクセスポイント２とのデータの送受信を行なう。

図２は、車両１に設置される第１の送受信手段１０の構成およびアクセスポイント２に設置される第２の送受信手段２０の構成を示すブロック図である。

前記第１の送受信手段１０は、第１の受信機１１、第１の送信機１２、および第１の制御部１３を有して構成される。前記第１の受信機１１は、アクセスポイント２から送信される所望のデータ（後述する）に対応する信号（データ信号）の受信、またはアクセスポイント２から出力されるＡＰ信号（後述する）の受信等を行なう。

また、前記第１の送信機１２は、前記所望のデータを要求する信号（以下、要求信号という。）のアクセスポイント２への送信、車両情報（後述する）に対応する車両信号の送信等を行なう。なお、前記所望のデータとは、例えば、前記アクセスポイント２から出力される信号に基づいて車両１に設ける再生手段（図示せず）により映像や音声の再生を行なう場合には、当該映像または音声に対応するデータが所望のデータである。

すなわち、当該所望のデータは、第１の送受信手段１０と第２の送受信手段２０との間でのデータ通信において、当該第１の送受信手段１０または第２の送受信手段２０の制御に最低限必要なデータ以外のデータである。

なお、図２に示した第１の送受信手段１０において、送信データは、前記要求データ等を含むデータである。また、受信データは、前記所望のデータ等を含むデータである。これらのデータは図示しないメモリ等に記憶され前記第１の制御部１３により制御される。

また、前記車両情報とは、車両１の走行速度（移動速度）、当該第１の送受信手段１０における、信号の受信に関する特性（以下、受信特性という。）または信号の送信に関する特性（以下、送信特性という。）に対して設定される指向性（以下、第１の指向性という。）等を含む情報である。さらに、車両１とアクセスポイント２との間でＩＤ等の確認を行なってデータ通信を行なう場合には、当該ＩＤも車両情報に含まれる。

ここで、前記指向性とは、当該第１の送受信手段１０の受信特性における受信感度、または送信特性における信号の出力強度等をある特定の方向に対して大きくまたは小さくするように前記第１の送受信手段１０に設定する特性をいう。当該指向性は、例えばアンテナ１００の指向性を変えることによって設定することができる。また、前記アンテナ１００の指向性を変えなくても当該アンテナ１００によって受信された信号のうち、特定の信号に重み付けを行なう等により実質的に指向性を設定することもできる。

前記指向性を第１の送受信手段１０に設定した場合、アクセスポイント２に対する第１の送受信手段１０の位置によって、当該第１の送受信手段１０においてアクセスポイント２から送信された信号を受信した際に得られる、前記信号に対応する受信電力を大きくまたは小さくすることができる。また、アクセスポイント２に対する第１の送受信手段１０の位置によって、前記アクセスポイント２に対して当該第１の送受信手段１０から送信する種々の信号の強度を大きくまたは小さくすることができる。

例えば、図３におけるＤ１〜Ｄ４のように第１の送受信手段１０の送信特性に対して指向性を設定した場合、通信可能領域４内に車両１が進入した際、Ｄ１に示すように、アクセスポイント２に対する指向性が最も大きくなる。よって、当該第１の送受信手段１０から出力される信号の強度（電力）が大きくなる。したがって、通信可能領域４内に車両１が進入した際、アクセスポイント２は前記信号を確実かつ迅速に受信することができ、当該信号を前記車両信号とした場合には車両１の走行速度等を迅速に認識することができる。なお、前記指向性のうち、送信特性に関する指向性と受信特性に関する指向性とは同一の指向性にする必要はなく、例えば、送信特性に対する指向性を前記図３のように設定し、受信特性に対する指向性を無指向性と設定してもよい。

一方、第２の送受信手段２０は、第２の受信機２１、第２の送信機２２、および第２の制御部２３を有して構成される。前記第２の受信機２１は、車両１における第１の送受信手段１０から出力された車両信号の受信等を行なう。

また、前記第２の送信機２２は、前記第１の送受信手段１０が要求するデータに対応するデータ信号の送信、アクセスポイント２に関する情報であるアクセスポイント情報（以下、ＡＰ情報という。）に対応するＡＰ信号の送信等を行なう。

なお、前記ＡＰ情報とは、通信可能領域４の大きさ、アクセスポイント２の送信特性または受信特性に関する指向性、前記通信可能領域４における車両の数（以下、車両数という。）等が含まれる情報である。また、前記第１の送受信手段１０の要求に応じて送信するデータに課金がされている場合には、当該課金に関する情報（料金等。以下、課金情報という。）等も当該ＡＰ情報に含まれる。

また、図２に示した第２の送受信手段２０において、送信データは、前記データ信号に対応するデータ等を含むデータである。また、受信データは、前記要求信号を含むデータである。これらのデータは図示しないメモリ等に記憶され前記第２の制御部２３により制御される。

なお、第２の送受信手段２０における指向性（以下、第２の指向性という。）は、前記第１の送受信手段１０における指向性と同様であるが、当該第２の指向性を設定した場合には、通信可能領域４内において前記第１の受信手段１０がアクセスポイント２から送信される種々の信号を受信した際に得られる受信電力の大きさが当該通信可能領域４内の位置によって異なる。したがって、通信可能領域４内における一部の領域において前記第１の受信手段１０における受信電力を大きくまたは小さくすることができる。

例えば、図４のように、アクセスポイント２から遠い通信可能領域４の境界に近い領域の指向性（Ｄ１、Ｄ５）を他の領域の指向性（Ｄ２〜Ｄ４）よりも高くすることで、アクセスポイント２から遠いことにより信号強度が小さくなってしまう通信可能領域４の境界に近い部分おいてもデータの送受信を確実に行なうことができる。なお、前記第１の指向性および前記第２の指向性は、任意に設定することができ、前記第１の指向性と前記第２の指向性とを異なる指向性にすることができる。

以下、第１の送受信手段１０における各構成について詳細に説明する。当該車両１が通信可能領域４に進入すると、第１の受信機１１は、アクセスポイント２から送信されるＡＰ信号を受信する。そして、第１の受信機１１は受信したＡＰ信号に対応するＡＰ情報を第１の制御部１３に出力する。

第１の制御部１３は、入力された前記ＡＰ情報に基づいて第１の送信機１２から出力される車両信号、要求信号等の信号をアクセスポイント２に出力する際のデータ伝送速度を設定し、当該データ伝送速度に対応する信号を第１の送信機１２に出力する。

第１の送信機１２は、前記第１の制御部１３から出力された信号に対応するデータ伝送速度に従って車両信号、要求信号等をアクセスポイント２に送信する。

図５は、第１の制御部１３の構成を示すブロック図である。以下、当該第１の制御部１３の構成及び動作について説明する。第１の制御部１３は、第１の車両滞在時間情報獲得手段１４、および第１の伝送速度制御手段１５を有して構成される。

第１の車両滞在時間情報獲得手段１４は、滞在時間、すなわち通信可能領域４に車両１が進入してから進出するまでの時間をＡＰ情報及び車両情報に基づいて演算する。具体的には、車両情報に含まれる車両の走行速度と、前記ＡＰ信号に対応するＡＰ情報に含まれる通信可能領域４の大きさとに基づいて前記滞在時間を求める。なお、前記通信可能領域４の大きさ（距離）は、第１の車両滞在時間情報獲得手段１４に予め設定しておいてもよく、その場合、当該第１の車両滞在時間情報獲得手段１４はＡＰ信号を受信しなくても前記滞在時間を演算することができる。また、前記通信可能領域４の大きさは、当該通信システムを適用するシステムの仕様等に応じて適宜設定することができる。

第１の伝送速度制御手段１５は、前記第１の車両滞在時間情報獲得手段１４によって演算された滞在時間と、前記第１の送信機１２からアクセスポイント２に送信する信号に対応するデータのサイズまたはデータの種類とに基づいて、アクセスポイント２に対する前記データの送信に最適なデータ伝送速度を設定して、当該データ伝送速度に対応する信号を第１の送信機１２に出力する。第１の制御部１３は、データ伝送速度に対応する信号を第１の送信機１２に出力することにより、前記データ伝送速度に従って第１の送信機１２が動作するように制御する。

例えば、滞在時間が短い場合にはデータ伝送速度の値を大きく設定し、滞在時間が長い場合にはデータ伝送速度の値を小さく設定する。また、送信するデータのサイズが大きい場合にはデータ伝送速度の値を大きく設定し、送信するデータのサイズが小さい場合にはデータ伝送速度の値を小さく設定する。さらに、送信するデータのサイズが大きくても滞在する時間が長い場合には、データ伝送速度の値を小さく設定することで、データ中に発生する誤りの数を少なくして通信を行なうことができる。

また、例えば、前記車両信号は当該車両の走行速度等を含みアクセスポイント２とのデータ通信を行なう際に必要なデータであるため、データ伝送速度の値を大きく設定することで、より早くアクセスポイント２に当該車両信号を受信させるようにしてもよい。また、車両信号に対応するデータのサイズが大きくない場合には、伝送速度を下げることによりアクセスポイント２においてより正確かつ確実に当該車両信号を受信できるようにしてもよい。一方、要求信号は、アクセスポイントとのデータ通信を行なう際に必須のデータではないことからデータ伝送速度の値をそれほど大きくない値に設定してもよい。このように、第１の伝送速度制御手段１５は、滞在時間、当該第１の送受信手段１０から送信されるデータのサイズまたはデータの種類に応じて最適なデータ伝送速度を設定する。

第２の送受信手段２０における第２の受信機２１は、第１の送受信手段１０から送信された車両信号、要求信号等の信号を受信する。そして、前記要求信号、および受信した車両信号に対応する車両情報を第２の制御部２３に出力する。

第２の制御部２３は、前記要求信号および前記車両情報に基づいて、データ伝送速度を設定して第２の送信機２２に出力する。第２の送信機２２は、第２の制御部２３において設定されたデータ伝送速度に従って、前記要求信号に対応するデータまたは前記車両１に対応するＡＰ信号を当該車両１に送信する。

図６は、第２の制御部２３の構成を示すブロック図である。当該第２の制御部２３は、第２の車両滞在時間情報獲得手段２４、第２の伝送速度制御手段２５、データ送信中止手段２６、および車両数情報獲得手段２７を有して構成される。

第２の車両滞在時間情報獲得手段２４は前記滞在時間を得る手段である。具体的に説明すると、当該第２の車両滞在時間情報獲得手段２４は、前記ＡＰ情報に含まれる通信可能領域４の大きさ、および車両１から送信された信号に対応する車両情報に含まれる前記車両１の走行速度に基づいて前記車両滞在時間を求める。

第２の伝送速度制御手段２５は、前記滞在時間、車両１に送信するデータのサイズまたはデータの種類に応じて車両１にデータを送信するのに適正なデータ伝送速度を設定し、当該データ伝送速度に対応する信号を第２の送信機２２に出力する。そして、第２の送信機２２は前記第２の伝送速度制御手段２５から出力された信号に応じてデータ伝送速度を変更し、前記車両１にＡＰ信号またはデータ信号を送信する。

なお、当該第２の送信機２２から前記車両１に送信されるデータは、前記要求信号に対応するデータ（所望のデータ）、ＡＰ情報等である。したがって、当該第２の伝送速度制御手段２５は、例えば、前記車両１における第１の送受信手段１０と当該第２の送受信手段２０とのデータ通信に必要なデータであるＡＰ情報に対応するデータ伝送速度の値は大きく設定し、第１の送受信手段１０と当該第２の送受信手段２０とのデータ通信に必須ではない、前記要求信号に対応するデータの伝送速度の値を小さく設定する。また、前記要求信号に対応するデータのサイズが大きい場合（例えば、当該データが映像に対応するデータである場合等）には当該データに対応するデータ伝送速度の値を大きく設定する。

データ送信中止手段２６は、通信可能領域４から進出した車両１に対するデータ送信を中止する手段である。なお、データ送信の中止は、当該第２の制御部２３において演算された滞在時間を経過した時に通信可能領域４から前記車両１が進出したと判断して行なってもよいし、車両１が通信可能領域４から進出する際、当該車両１から信号を出力させ当該信号に基づいてデータ送信の中止を行なってもよい。

車両数情報獲得手段２７は、通信可能領域４内の車両数に対応する情報を得る手段である。なお、この車両数情報は、当該車両数情報獲得手段２７において、車両から送信される車両信号の数をカウントする等によって得ることができる。また、当該車両数情報は前記ＡＰ情報の一部に含まれて送信される。

なお、前記第１の伝送速度制御手段１５または前記第２の伝送速度制御手段２５における前記データ伝送速度の設定は、具体的には以下のようにして行なうことができる。

図７は、伝送速度制御手段１５、２５における伝送速度の設定方法を説明するための説明図である。伝送速度制御手段１５、２５は、車両情報獲得手段１７、２７において演算された滞在時間ｔに対応してポイントが設定された時間テーブル（図７（Ａ））と、送信機１２、２２から送信するデータの大きさｄに対応してポイントが設定されたデータテーブル（図７（Ｂ））とが設けられる。また、前記時間テーブルのポイントおよび前記データテーブルのポイントを加算した結果と、データ伝送速度とを関係付ける所定の関数が図７（Ｅ）のように設定される。

なお、図７（Ａ）におけるｔ１ないしｔ３は前記車両情報獲得手段１７、２７によって演算された演算時間ｔを所定の区分に分けるためのしきい値であり、ｔ３＞ｔ２＞ｔ１となるように設定される。すなわち、滞在時間ｔがｔ３よりも大きい場合は滞在時間が長いと判断し、また、滞在時間ｔがｔ１よりも小さい場合には滞在時間が短いと判断する。なお、前記しきい値は、当該通信システムを適用するシステムの仕様等に応じて適宜設定することができる。

また、図７（Ｂ）におけるｄ１ないしｄ３は前記送信機１１、２１から送信するデータの大きさを所定の区分に分けるためのしきい値であり、ｄ１＞ｄ２＞ｄ３となるように設定される。すなわち、データの大きさｄがｄ１よりも大きい場合はデータが大きいと判断し、また、データの大きさｄがｄ３よりも小さい場合にはデータのサイズが小さいと判断する。

さらに、図７（Ｅ）におけるＲ１ないしＲ７は、Ｒ７＞Ｒ６＞Ｒ５＞Ｒ４＞Ｒ３＞Ｒ２＞Ｒ１となるように設定される。

なお、前記時間テーブルに設定された各々のポイントとデータテーブルに設定された各々のポイントとを加算した結果は図７（Ｄ）のようになり前記図７（Ｅ）における加算結果は当該図７（Ｄ）に示した値に対応する。また、前記図７（Ｄ）に示したポイントの加算結果は図７（Ｃ）に示した加算テーブルの式に従って行なったものである。

伝送速度制御手段１５、２５は、滞在時間情報獲得手段１４、２４において演算された滞在時間ｔに対応するポイントを時間テーブルから選択し、送信機１２、２２から送信するデータｄの大きさに対応するポイントをデータテーブルから選択する。そして、各テーブルから選択したポイントを加算する。そして、当該加算の結果に応じて、図７（Ｅ）に示した関数に従ってデータ伝送速度を選択し、当該選択したデータ伝送速度に対応する信号を送信機１２、２２に出力する。したがって、例えば、演算された滞在時間ｔがｔ１よりも小さく、データのサイズｄがｄ１よりも大きい場合には、前記時間テーブルおよびデータテーブルからそれぞれ４ポイントが選択され、加算結果が８となり、図７（Ｅ）において最大の伝送速度Ｒ７が選択される。すなわち、上述のようにｔ１＞ｔの条件およびｄ＞ｄ１の条件を満足する場合、当該伝送速度制御手段は、当該滞在時間が短くデータのサイズが大きいと判断し、データ伝送速度の値を大きく設定する。

なお、当該伝送速度制御手段１２、２５に設定される関数は、前記加算結果の増加に伴って伝送速度が増加するような関数であればよく、図７（Ｅ）に示したような１次関数でもよいし、また、図７（Ｆ）に示すような２次関数でもよい。

また、当該伝送速度制御手段１５、２５には、前記時間テーブル及びデータテーブルに加えて図７（Ｇ）のように送信機１２、２２から送信する信号の種類に対応してポイントを設定した種別テーブルを設けてもよい。当該種別テーブルを設定した場合には、送信機１２、２２から送信する信号の種類に応じて伝送速度を設定することができる。例えば、図７（Ｇ）のように種別テーブルを設定した場合には、滞在時間およびデータの大きさが同一であっても、例えば、第１のデータ送受信手段１０から送信される信号に対応する伝送速度のうち、アクセスポイント２により早く伝送する必要がある車両信号に対する伝送速度は、要求信号に対する伝送速度よりも大きく設定される。具体的に説明すると、例えば、車両信号または要求信号のそれぞれに対する加算結果が５ポイントの場合であっても、車両信号に対しては１ポイント加算されることにより設定される伝送速度はＲ５となる。一方、要求信号に対して設定される伝送速度はＲ４となる。

図８は、実施の形態１における路車間通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。

通信可能領域４内に車両１が進入すると、第１の受信機１１は、第２の送信機２２が送信しているＡＰ信号を受信（Ｓ１）して、当該ＡＰ信号に含まれるＡＰ情報に対応する信号を第１の制御部１３に出力する。なお、アクセスポイント２は通信可能領域４内の車両全てが受信できるように当該ＡＰ信号を送信（ブロードキャスト送信）する。

第１の制御部１３における第１の車両滞在時間情報獲得手段１４は、車両１が有する車両情報と前記第１の受信機１１から出力された信号に対応するＡＰ情報とに基づいて、滞在時間を演算し、当該滞在時間に対応する信号を第１の伝送速度制御手段１５に出力する（Ｓ２）。

第１の伝送速度制御手段１５は、前記滞在時間と、前記第１の送信機１２から送信されるデータ（要求信号に対応する情報、車両情報等）の大きさまたはデータの種類とに基づいて最適なデータ伝送速度を設定して当該データ伝送速度に対応する信号を第１の送信機１２に出力する（Ｓ３）。

第１の送信機１２は、第１の伝送速度制御手段１５から出力された前記データ伝送速度に従って、車両信号をアクセスポイント２に出力する（Ｓ４）。

第２の受信機２１は、前記第１の送信機１２から出力された車両信号を受信する（Ｓ５）。なお、第２の受信機２１によって受信された車両信号に基づいてアクセスポイント２が前記車両情報を得ることで、当該アクセスポイント２と車両１とが同一の車両情報およびＡＰ情報を共有する。

また、第２の車両滞在時間情報獲得手段２４は、車両情報に含まれる車両１の走行速度と、アクセスポイント２自身が有するＡＰ情報に含まれる通信可能領域４の大きさとから滞在時間を演算する（Ｓ６）。

そして、車両１およびアクセスポイント２は、それぞれ車両１とアクセスポイント２との間が通信可能な状態にあるか否かを確認する（Ｓ７）。具体的に説明すると、第１の制御部１３は、前記第１の受信機１１がアクセスポイント２からブロードキャスト送信される信号を一定時間内に受信しているか否かを確認し、受信していれば通信可能な状態であると判断する。一方、アクセスポイント２における第２の制御部２３は、演算した滞在時間を経過していなければ通信可能状態であると判断する。

車両１およびアクセスポイント２の双方において通信可能状態であると判断された場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、前記第１の制御部１３は第１の送信機１２から送信するデータを第１の送受信手段１０が有するか否かを判断し、また、第２の制御部２３は第２の送信機２２から送信するデータを第２の送受信手段２０が有するか否かを判断する（Ｓ８）。当該判断の結果、第１の送受信手段１０または第２の送受信手段２０が送信するデータを有しない場合には（Ｓ８：ＮＯ）、前記Ｓ７に戻る。なお、前記第１の送信機１２から送信するデータは、前記車両情報または要求信号に対応するデータであり、一方、第２の送信機２２から送信するデータは前記要求信号に対応するデータまたはＡＰ情報である。

一方、前記Ｓ８における判断の結果、第１の送受信手段１０または第２の送受信手段２０が送信するデータを有する場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、各伝送速度制御手段１５、２５は、滞在時間と、送信するデータの大きさまたはデータの種類とに基づいて、データ伝送速度を設定する（ステップＳ９）。例えば、前記第２の送受信手段２０における第２の送信機２２から前記要求信号に対応するデータを送信する場合であって、当該データが車両１内の表示装置等（図示せず）によって再生される映像および音声に対応するデータである場合、通常このような映像等に対応するデータのサイズは大きいため、データ伝送速度の値は大きな値に設定される。

そして、第１の送信機１２は第１の伝送速度制御手段１５において設定されたデータ伝送速度に基づいてデータを送信し、また、第２の送信機２２は第２の伝送速度制御手段２５において設定されたデータ伝送速度に基づいてデータを送信する（ステップＳ１０）。

当該第１の送信機１２によって送信されたデータは第２の受信機２１によって受信され、また、第２の送信機２２によって送信されたデータは第１の受信機１１によって受信される（ステップＳ１１）。なお、第１の受信機１１によって第２の送信機２２から出力された信号を受信した場合、または第２の受信機２１によって第１の送信機１２から出力された信号を受信した場合、各送受信手段１０、２０はＳ７からの処理を前記滞在時間が経過するまで繰り返し行なう。

一方、前記Ｓ７における判断の結果、車両１とアクセスポイント２との通信が可能な状態でない場合（Ｓ７：ＮＯ）、車両１における第１の送受信手段１０、およびアクセスポイント２における第２の送受信手段２０は処理を終了する（ステップＳ１２）。

以上の説明のように、実施の形態１における無線通信システムを適用した路車間通信システムによれば、アクセスポイント２と車両１との間で行なうデータの送受信に対応するデータ伝送速度を適正なデータ伝送速度に設定（制御）することができる。したがって、データの送受信を効率的に行なうことができる。

また、データ送信中止手段２６により、通信可能領域４から進出した車両１に対するデータの送信を確実に防止することができる。したがって、データの送信に使用するチャネルを無駄に使用することを防ぐことができ、チャネルの利用効率を高くすることができる。

さらに、車両１とアクセスポイント２との間のデータの送受信を滞在時間内に確実に終了させることができる。

さらにまた、前記滞在時間を、車両情報とＡＰ情報とに基づいて求めることにより、車両１の走行速度や通信可能領域４の大きさが変化した場合でも、車両１とアクセスポイント２との間のデータの送受信を滞在時間内に確実に終了させることができる。

なお、伝送速度制御手段１５、２５において設定されるデータ伝送速度は、以上の説明のように滞在時間、データのサイズまたはデータの種類に応じて設定されるが、当該データ伝送速度は、第１の送受信手段１０と第２の送受信手段２０とのデータ通信が通信領域４内において完了するように設定されればよい。すなわち、例えば、第２の送受信手段２０から第１の送受信手段１０に対してデータ信号が送信される場合には、少なくとも、第１の送受信手段１０が前記データ信号に対応する所望のデータの全てを通信可能領域４内において受信できるようにデータ伝送速度を設定すればよく、当該データ伝送速度の値をより大きな値に設定してもよい。ただし、送信されるデータ中における誤りの数が受信機１１、２１において許容される誤りの数を越えないようにする必要がある。

なお、前記データ伝送速度は、車両１が通信可能領域４に進入した際に設定した後、当該車両１が通信可能領域４内を移動している間は変更することなく一定のデータ伝送速度としてもよいし、前記車両１が通信可能領域４内を移動している間に随時変更してもよい。一定のデータ伝送速度とした場合には、当該データ伝送速度の演算を１回だけ行なえばよいので、データ伝送速度の演算に必要な電力消費等を抑えることができる。また、前記データ伝送速度を随時変更するようにすれば、前記車両１の移動中、常に最適なデータ伝送速度でデータ通信を行なうことができる。

なお、前記データ伝送速度を前記車両１が通信可能領域４内を移動している間に随時変更する場合には、通信可能領域４の大きさ（図９における範囲（距離）Ａ）に基づいて前記滞在時間を演算するのではなく、当該車両１の現在位置から通信可能領域４の終端（図９における位置ｅ_１）までの間の距離（図９におけるａ_１）に基づいて前記滞在時間の演算を行なうことが望ましい。前記ａ_１に基づいてデータ伝送速度の演算を行なう場合には、前記ＡＰ情報に当該ａ_１に対応する情報を含めればよい。または、第１の車両滞在時間情報獲得手段１４に予め設定された通信可能領域４の大きさから当該車両１の移動距離を減算することで前記前記ａ_１を演算し、当該演算の結果に基づいて前記滞在時間を演算してもよい。

また、以上の説明においては、第１の送受信手段１０および第２の送受信手段２０の双方でデータ伝送速度を演算する場合について説明したが、例えば、車両１にのみ車両滞在時間情報獲得手段を設けて当該車両滞在時間獲得手段に予め通信可能領域４の大きさ等を設定し、当該車両滞在時間獲得手段において前記滞在時間を演算した後に、当該滞在時間をアクセスポイント２に送信するようにしてもよい。

第１の送受信手段１０および第２の送受信手段２０の双方でデータ伝送速度を演算する場合には、例えば、双方で演算された滞在時間が同一の滞在時間であるかを確認することによって、演算された滞在時間が正確であるか否かを判断することができる。そして、正確な滞在時間に基づいて、最適なデータ伝送速度をより確実に設定することができる。一方、第１の送受信手段１０または第２の送受信手段２０の一方でデータ伝送速度を演算する場合には、いずれか一方の制御部１３、２３を簡易な構成とすることができ、装置の小型化を図ることができる。

また、以上の説明においては、前記第１の送受信手段１０から車両情報を送信する際のデータ伝送速度を通信可能領域４の大きさに基づいて演算する場合について説明したが、当該第１の送受信手段１０から送信される信号の種類に応じて、当該信号を送信する領域を設定してもよい。例えば、図１０のように当該通信可能領域４内に車両情報送信領域ａ_２をＡ＜ａ_２となるように設定し、当該ａ_２の大きさ（距離）に基づいて前記車両情報の送信に対応するデータ伝送速度を演算してもよい。なお、前記ａ_２に基づいてデータ伝送速度の演算を行なう場合、当該ａ_２に対応する情報を前記ＡＰ情報に含めてアクセスポイント２から送信することにより車両１がａ_２に対応する情報を得るようにしてもよいし、予め車両１に設ける車両滞在時間情報獲得手段１４にａ_２の大きさを設定しておいてもよい。なお、前記ａ_２は、当該通信システムを適用するシステムの仕様等に応じて適宜設定することができる。

＜実施の形態２＞
上述した実施の形態１における路車間通信システムは、滞在時間に基づいてデータ伝送速度を制御したが、実施の形態２における路車間通信システムは、通信可能領域４における車両数に基づいてデータ伝送速度を制御する。なお、本実施の形態２において前記実施の形態１と異なる部分は、第１の制御部１３Ａの構成および第２の制御部２３Ａの構成のみであるため、以下、当該第１の制御部１３Ａの構成および第２の制御部２３Ａについてのみ説明する。また、実施の形態２において前記実施の形態１における構成と同様の構成については同一の符号を使用し、詳細な説明を省略する。

図１１は、実施の形態２における第１の制御部１３Ａの構成を示すブロック図である。また、図１２は、第２の制御部２３Ａの構成を示すブロック図である。

前記第１の制御部１３Ａ（車両側）は、図１１に示すように、通信可能領域４内における車両数を演算する第１の車両数情報獲得手段１７、および、前記車両数と、第１の送受信手段１０から送信されるデータの大きさまたはデータの種類とに応じてデータ伝送速度を設定する第１の伝送速度制御手段１５Ａとを有して構成される。

一方、第２の制御部２３Ａ（アクセスポイント側）は、図１２に示すように、前記車両数を演算する第１の車両数情報獲得手段２７と、当該車両数と、送信するデータのサイズまたはデータの種類とに応じてデータ伝送速度を設定する第２の伝送速度制御手段２５Ａとを有する。

第２の車両数情報獲得手段２７は、第２の受信機２１によって受信された車両信号に対応する車両情報およびＡＰ情報に基づいて前記車両数を演算して、当該車両数を第２の送信機２２に出力する。具体的には、第２の受信機２１が受信した車両信号の個数を当該通信可能領域４における車両数とする。そして、第２の送信機２２は、前記車両数を含むＡＰ情報に対応するＡＰ信号を第１の送受信手段１０に送信する。

一方、第１の送受信手段１０における第１の受信機１１は、前記第２の送信機２２から出力されたＡＰ信号を受信して、当該ＡＰ信号に対応するＡＰ情報を第１の制御部１３Ａに出力する。前記第１の受信機１１から出力された前記ＡＰ情報は、第１の制御部１３Ａにおける前記第１の車両数情報獲得手段１７に出力される。そして、当該第１の車両数情報獲得手段１７は、入力されたＡＰ情報に含まれる車両数を、そのまま記憶する。

第１の伝送速度制御手段１５Ａは、前記第１の車両数情報獲得手段１７に記憶された前記車両数と、送信するデータのサイズまたはデータの種類とに応じて、最適なデータ伝送速度を設定して、当該設定したデータ伝送速度に対応する信号を第１の送信機１２に出力する。そして、第１の送信機１２は入力された信号に対応するデータ伝送速度に従って車両信号または要求信号を出力する。

なお、前記第１の伝送速度制御手段１５におけるデータ伝送速度の設定について具体的に説明すると、当該第１の伝送速度制御手段１５は、前記第１の車両数情報獲得手段１７に記憶された車両数が多い場合にはデータ伝送速度の値を大きく設定し、一方、前記車両数が少ない場合にはデータ伝送速度の値を小さく設定する。また、第１の送受信手段１０と第２の送受信手段２とのデータ通信に必須なデータに対応する信号（例えば、車両信号）については無条件に最大のデータ伝送速度としてもよい。

通信可能領域４内における車両数が多い場合にデータ伝送速度の値を大きく設定することで、当該通信可能領域４内において、できるだけ多くの車両１がアクセスポイント２との間でデータの送受信を行なうことができる。一方、通信可能領域４内における車両数が少ない場合にデータ伝送速度の値を小さく設定することで、当該第１の送信機から送信されるデータ中における誤りを少なくして正確かつ確実なデータの送受信を行なうことができる。

前記第２の受信機２１は、前記第１の送信機１２から出力された要求信号または車両信号を受信して、当該要求信号に対応する情報または車両信号に対応する車両情報を第２の制御部２３Ａに送信する。

前記第２の受信機２１から出力された要求信号に対応する情報または車両情報は、第２の制御部２３Ａにおける前記第２の伝送速度制御手段２３Ａに入力される。そして、第２の伝送速度制御手段２３Ａは、前記第２の受信機２１から入力された前記情報のうち、要求信号に対応する情報に基づいて、送信するデータのサイズを演算し、前記第２の車両数情報獲得手段２７において演算された車両数および当該演算したデータのサイズに基づいてデータ伝送速度を設定する。

当該第２の伝送速度制御手段２３Ａにおいて設定された前記データ伝送速度は、第２の送信機２２に出力され、当該第２の送信機２２は入力されたデータ伝送速度に従って、前記第１の送受信手段１０から要求されたデータに対応する信号を出力する。

以上の説明のように、実施の形態２における無線通信システムを適用した路車間通信システムによれば、通信可能領域４内における車両数に応じて、アクセスポイント２と通信可能領域４内における車両１との間におけるデータ伝送速度を適正なものに制御できる。したがって、データの送受信を効率的に行なうことができる。

なお、当該実施の形態２においては、アクセスポイント２において通信可能領域４内の車両数を演算する場合について説明したが、車両１において前記通信可能領域４内の車両数を検知して、アクセスポイント２に当該車両数に対応する信号を出力するようにしてもよい。

車両１において通信可能領域４内の車両数を検知する場合には、第１の送受信手段１０における第１の受信機１１を他の車両から出力される車両信号を受信（検知）できるように構成し、前記車両数情報獲得手段１７において、前記通信可能領域４内で前記第１の受信機１１が受信した他の車両から出力された車両信号の数を計数することによって前記車両数を検知することができる。

そして、第１の送信機１２は、前記車両数情報獲得手段１７において計数された車両数を前記車両情報に含めて車両信号をアクセスポイント２に出力し、当該アクセスポイント２は前記車両信号に対応する車両情報に基づいてデータ伝送速度を演算し、車両１から要求されたデータを送信する。

なお、当該実施の形態２の伝送速度制御手段１５Ａ、２５Ａにおけるデータ伝送速度の設定は、前記実施の形態１において図７により説明した設定方法と同様にして行なうことができる。ただし、実施の形態２の場合には、車両数に基づいて伝送速度の設定を行なうため前記図７（Ａ）の時間テーブルに替えて図１３に示した車両数テーブルを使用する。

なお、前記実施の形態１および２においては、無線ＬＡＮのホットスポットを路車間狭域通信に適用した場合について説明したが、複数のデータ伝送速度を制御できる通信方式を用いた路車間通信システムにも適用してもよい。

すなわち、上述した実施の形態１および２では、１つのアクセスポイント２による狭域路車間通信について説明したが、複数のアクセスポイント２を道路３に設置し、１つ１つの通信可能領域４が互いに重なり合い、広域な通信可能領域４を形成する場合においても、本発明の無線通信システムを適用することができる。

また、ＡＰ情報の一部として車両数情報を含ませることにより、実施の形態１における路車間通信システムと実施の形態２における路車間通信システムとを組み合わせて構築することもできる。

実施の形態１における路車間通信システムと実施の形態２における路車間通信システムとを組み合わせた場合、前記データ伝送速度は滞在時間、車両数、データのサイズまたはデータの種類に基づいて設定される。したがって、滞在時間が短く、車両数が多く、そしてデータのサイズが大きいほど、データ伝送速度の値が大きく設定される。一方、滞在時間が長く、車両数が少なく、またデータのサイズが小さいほどデータ伝送速度の値が小さく設定される。

また、前記実施の形態１ないし２においては車両１と道路３上に設置されたアクセスポイント２との間でデータの送受信をする路車間通信システムを一例として説明したが、本発明に係る無線通信システムは他の場合にも適用できる。

例えば、駅周辺に通信可能領域を設定して、鉄道車両と当該駅との間でデータ通信を行なう場合にも適用できるし、航空機と地上のアクセスポイントとの間でデータ通信を行なうこともできる。

なお、携帯端末（携帯電話、ＰＤＡ等）にも適用することは可能であるが、通常、これらの携帯端末は人が所有することが多く、また、人の移動速度はそれほど速くないことから当該人の移動速度に基づく通信可能領域４内における滞在時間が問題となることは少ない。したがって、本発明に係る無線通信システムは上述のような車両、鉄道車両、航空機といった高速移動体とアクセスポイントとの間でデータ通信を行なう場合において非常に効果的である。ただし、前記携帯端末を高速移動体で使用する場合には、前記車両等とアクセスポイントとの間のデータ通信に適用した場合と同様に非常に効果的である。

本発明の実施の形態１における通信システムを適用した路車間通信システムの構成を説明するための説明図である。 実施の形態１における、第１の送受信手段の構成および第２の送受信手段の構成を示すブロック図である。 第１の送受信手段の指向性を説明するための説明図である。 第２の送受信手段の指向性を説明するための説明図である。 実施の形態１における第１の制御部の構成を示すブロック図である。 実施の形態１における第２の制御部の構成を示すブロック図である。 実施の形態１における伝送速度制御手段における伝送速度の設定方法を説明するための説明図である。 実施の形態１における路車間通信システムの動作を示すフローチャートである。 滞在時間の演算を車両１の位置に応じて演算する場合を説明するための説明図である。 各信号の送信領域を通信可能領域内に設定する場合を説明するための説明図である。 実施の形態２における第１の制御部の構成を示すブロック図である。 実施の形態２における第２の制御部の構成を示すブロック図である。 実施の形態２における伝送速度制御手段における伝送速度の設定方法を説明するための説明図である。

符号の説明

１ 車両、２ アクセスポイント、３ 道路、４ 通信可能領域、１０ 第１の送受信手段、１１ 第１の受信機、１２ 第１の送信機、１３，１３Ａ 第１の制御部、１４ 第１の車両滞在時間情報獲得手段、１５，１５Ａ 第１の伝送速度制御手段、１７ 第１の両数情報獲得手段、２０ 第２の送受信手段、２１ 第２の受信機、２２ 第２の送信機、２３，２３Ａ 第２の制御部、２４ 第２の車両滞在時間情報獲得手段、２５，２５Ａ 第２の伝送速度制御手段、２６ データ送信中止手段、２７ 第２の車両数情報獲得手段。

Claims (7)

1. 所定の通信可能領域内でデータ通信を行なう通信装置であって、
   該通信装置の移動速度および前記通信可能領域の大きさに基づいて、当該通信装置が前記通信可能領域内に進入してから進出するまでの時間である滞在時間を演算する滞在時間演算手段、
   および、該滞在時間演算手段において演算された前記滞在時間と、当該通信装置によって送信されるデータのサイズとに基づいて前記データの伝送速度を制御する伝送速度制御手段を備える通信装置。
2. 伝送速度制御手段は、滞在時間、および当該通信装置によって送信されるデータのサイズに加えて、当該通信装置によって送信されるデータの種類に基づいて前記データの伝送速度を制御するように構成されてなる請求項１に記載の通信装置。
3. 通信可能領域の大きさは滞在時間演算手段に予め設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
4. 伝送速度制御手段は、
   前記滞在時間が予め定める第１のしきい値以上であって、かつ前記データのサイズが予め定める第２のしきい値より小さい場合には前記伝送速度を小さくするように制御を行ない、
   前記滞在時間が前記第１のしきい値よりも小さく、かつ前記データのサイズが前記第２のしきい値以上である場合には前記伝送速度を大きくするように制御を行なうように構成されてなる請求項１ないし３のいずれかに記載の通信装置。
5. 前記伝送速度制御手段は、
   前記滞在時間の長さに応じてポイントが設定された時間テーブル、
   前記データのサイズに応じてポイントが設定されたデータテーブル、
   および、前記時間テーブルに設定されたポイントと前記データテーブルに設定されたポイントとを加算した値と、所定の伝送速度とを所定の関数によって対応付けた伝送速度テーブルを有して構成され、
   前記滞在時間演算手段において演算された滞在時間の長さに応じて前記時間テーブルから選択した前記ポイントと、当該通信装置によって送信するデータのサイズに応じて前記データテーブルから選択したポイントとを加算し、当該加算の結果に応じて伝送速度テーブルから伝送速度を選択することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の通信装置。
6. 所定の場所に設置されるアクセスポイントと、
   請求項１ないし５のいずれかに記載の通信装置とを有して構成され、
   前記アクセスポイントは、前記通信装置が当該アクセスポイントと通信可能な領域である通信可能領域の大きさに対応する情報を前記通信装置に送信し、
   前記通信装置は、前記アクセスポイントから送信される信号に含まれる前記通信可能領域の大きさに対応する情報、および当該通信装置の移動速度に基づいて、当該通信装置が前記通信可能領域内に進入してから進出するまでの時間である滞在時間を演算して、当該通信装置から送信するデータの大きさまたはデータの種類、および前記滞在時間に基づいて前記データを伝送する速度を設定するように構成されてなる通信システム。
7. 所定の通信可能領域内でデータ通信を行なう通信装置の移動速度および前記通信可能領域の大きさに基づいて、当該通信装置が前記通信可能領域内に進入してから進出するまでの時間である滞在時間を演算し、
   前記滞在時間と、当該通信装置によって送信されるデータのサイズとに基づいて前記データの伝送速度を制御することを含む通信方法。

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