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技術 無線通信装置、および無線通信方法

出願人 株式会社デンソー
発明者 杉浦泰伸
出願日 2012年8月23日 (8年2ヶ月経過) 出願番号 2012-183917
公開日 2014年3月6日 (6年7ヶ月経過) 公開番号 2014-042184
状態 特許登録済
技術分野 移動無線通信システム
主要キーワード 送信周波数選択 受信周波数選択 切り換え中 相手位置 プローブ信号 空き周波数 テレビ放映 通信途絶
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (13)

課題

通信相手との間で共通の空き周波数が存在しなくても通信途絶させることなくコグニティブ無線通信を継続する。

解決手段

自己位置での空き周波数リストの中から送信周波数を選択し、相手位置での空き周波数リストの中から通信相手が送信に使用する周波数を検出して、受信周波数として選択する。そして、送信周波数と受信周波数とを切り換えながらコグニティブ無線通信を実施する。こうすれば、通信相手との間で共通の空き周波数が存在しなくても、それぞれの位置での空き周波数リストの中から選択した送信周波数および受信周波数を用いてコグニティブ無線通信することができるので、通信途絶を回避することが可能となる。

概要

背景

複数の無線通信装置無線を用いて通信するシステム無線通信システム)は、予め割り当てられた周波数を用いて通信することが前提である。また、異なる無線通信システムに対しては、システム内での通信が他のシステム内での通信を妨げることが無いように異なる周波数が割り当てられる。もっとも、無線通信利用可能な周波数範囲には限りがあるから、無線通信システムの数が多くなると割り当てる周波数が不足する虞がある。そこで今日では、コグニティブ無線通信と呼ばれる通信技術が注目されるようになり、盛んに研究開発が進められている。

コグニティブ無線通信とは、次のような通信技術である。無線通信システムの大部分は、割り当てられた周波数を必ずしも24時間連続して使用しているわけではない。従って、その無線通信システムに割り当てられた周波数には、実際には使われていない時間帯が存在している。また、テレビ放送局などのように無線通信システムが一定の地域を通信対象としている場合には、その無線通信システムに割り当てられた周波数は対象地域の外側では使われていない。コグニティブ無線通信とは、このように時間的あるいは場所的に使われていない周波数(「空き周波数」あるいは「ホワイトスペース」と呼ばれる)を利用して無線通信する技術である。

もっとも、コグニティブ無線通信は、時間的あるいは場所的な要因でたまたま使われていない周波数(空き周波数)を用いて通信する技術なので、使用中の通信周波数をそのまま使い続けられるわけではない。特に自動車などのように高速で移動しながらコグニティブ無線で通信する場合には、場所の移動に伴って通信周波数を切り換える必要が生じる。通信周波数の切り換え中は通信に支障を来す虞があり、このような時間をできるだけ短縮するために、新たに使用する通信周波数を迅速に探索して切換可能とする技術が提案されている(特許文献1)。

概要

通信相手との間で共通の空き周波数が存在しなくても通信を途絶させることなくコグニティブ無線通信を継続する。自己位置での空き周波数リストの中から送信周波数を選択し、相手位置での空き周波数リストの中から通信相手が送信に使用する周波数を検出して、受信周波数として選択する。そして、送信周波数と受信周波数とを切り換えながらコグニティブ無線通信を実施する。こうすれば、通信相手との間で共通の空き周波数が存在しなくても、それぞれの位置での空き周波数リストの中から選択した送信周波数および受信周波数を用いてコグニティブ無線通信することができるので、通信途絶を回避することが可能となる。

目的

この発明は、従来の技術が有する上述した課題に鑑みてなされたものであり、通信する相手との間で共通の空き周波数が存在しなくても、コグニティブ無線通信の通信途絶を回避可能な技術の提供を目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

無線通信に用いる周波数割り当てを受けた当事者が使用していない周波数である空き周波数を使用して、コグニティブ無線通信を行う無線通信装置であって、該無線通信装置の現在位置である自己位置に関する情報を取得する自己位置取得手段と、通信相手の現在位置である相手位置に関する情報を取得する相手位置取得手段と、前記自己位置での前記空き周波数を示すリストである第1空き周波数リストを取得する第1取得手段と、前記相手位置での前記空き周波数を示すリストである第2空き周波数リストを取得する第2取得手段と、前記通信相手への送信に使用する周波数である送信周波数を、前記第1空き周波数リストの前記空き周波数の中から選択する送信周波数選択手段と、前記通信相手が前記送信周波数として用いる周波数を前記第2空き周波数リストの前記空き周波数の中から検出して、該通信相手からの受信に使用する周波数である受信周波数として選択する受信周波数選択手段と、前記送信周波数と前記受信周波数とを切り換えて前記コグニティブ無線通信を行う通信手段とを備える無線通信装置。

請求項2

請求項1に記載の無線通信装置であって、前記送信周波数選択手段は、前記送信周波数を選択する際に前記第2空き周波数リストも参照して、該第2空き周波数リストに含まれていない前記空き周波数よりも、該第2空き周波数リストにも含まれる前記空き周波数を優先して選択する手段である無線通信装置。

請求項3

請求項1または請求項2に記載の無線通信装置であって、前記受信周波数選択手段は、前記第2空き周波数リストの中から選択した前記受信周波数である第2受信周波数に加えて、前記第1空き周波数リストの中から選択した前記受信周波数である第1受信周波数も選択する手段であり、前記通信手段は、前記送信周波数と前記第1受信周波数と前記第2受信周波数とを切り換えて前記コグニティブ無線通信を行う手段である無線通信装置。

請求項4

請求項1ないし請求項3の何れか一項に記載の無線通信装置であって、前記自己位置取得手段、前記相手位置取得手段、前記第1取得手段、前記第2取得手段、前記送信周波数選択手段、および前記受信周波数選択手段は、所定時間が経過あるいは所定距離を移動する度に、それぞれの動作を行う手段である無線通信装置。

請求項5

請求項4に記載の無線通信装置であって、前記送信周波数選択手段は、前回に取得した前記第1空き周波数リストが今回に取得した前記第1空き周波数リストと一致していた場合は、前回に選択した前記送信周波数を今回も前記送信周波数として選択する手段である無線通信装置。

請求項6

請求項5に記載の無線通信装置であって、前記受信周波数選択手段は、前回に取得した前記第2空き周波数リストが今回に取得した前記第2空き周波数リストと一致していた場合は、前回に選択した前記受信周波数を今回も前記受信周波数として選択する手段である無線通信装置。

請求項7

無線通信に用いる周波数の割り当てを受けた当事者が使用していない周波数である空き周波数を使用して、コグニティブ無線通信を行う無線通信方法であって、該無線通信装置の現在位置である自己位置に関する情報を取得する工程と、通信相手の現在位置である相手位置に関する情報を取得する工程と、前記自己位置での前記空き周波数を示すリストである第1空き周波数リストを取得する工程と、前記相手位置での前記空き周波数を示すリストである第2空き周波数リストを取得する工程と、前記通信相手への送信に使用する周波数である送信周波数を、前記第1空き周波数リストの前記空き周波数の中から選択する工程と、前記通信相手が前記送信周波数として用いる周波数を前記第2空き周波数リストの前記空き周波数の中から検出して、該通信相手との間での受信に使用する周波数である受信周波数として選択する工程と、前記送信周波数と前記受信周波数とを切り換えて前記コグニティブ無線通信を行う工程とを備える無線通信方法。

技術分野

0001

本発明は、移動しながらコグニティブ無線通信する無線通信装置に関し、詳しくはコグニティブ無線通信に使用する通信周波数を選択する技術に関する。

背景技術

0002

複数の無線通信装置が無線を用いて通信するシステム無線通信システム)は、予め割り当てられた周波数を用いて通信することが前提である。また、異なる無線通信システムに対しては、システム内での通信が他のシステム内での通信を妨げることが無いように異なる周波数が割り当てられる。もっとも、無線通信利用可能な周波数範囲には限りがあるから、無線通信システムの数が多くなると割り当てる周波数が不足する虞がある。そこで今日では、コグニティブ無線通信と呼ばれる通信技術が注目されるようになり、盛んに研究開発が進められている。

0003

コグニティブ無線通信とは、次のような通信技術である。無線通信システムの大部分は、割り当てられた周波数を必ずしも24時間連続して使用しているわけではない。従って、その無線通信システムに割り当てられた周波数には、実際には使われていない時間帯が存在している。また、テレビ放送局などのように無線通信システムが一定の地域を通信対象としている場合には、その無線通信システムに割り当てられた周波数は対象地域の外側では使われていない。コグニティブ無線通信とは、このように時間的あるいは場所的に使われていない周波数(「空き周波数」あるいは「ホワイトスペース」と呼ばれる)を利用して無線通信する技術である。

0004

もっとも、コグニティブ無線通信は、時間的あるいは場所的な要因でたまたま使われていない周波数(空き周波数)を用いて通信する技術なので、使用中の通信周波数をそのまま使い続けられるわけではない。特に自動車などのように高速で移動しながらコグニティブ無線で通信する場合には、場所の移動に伴って通信周波数を切り換える必要が生じる。通信周波数の切り換え中は通信に支障を来す虞があり、このような時間をできるだけ短縮するために、新たに使用する通信周波数を迅速に探索して切換可能とする技術が提案されている(特許文献1)。

先行技術

0005

特開2010−136291号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかし、提案されている技術においても、通信する相手との間で共通の空き周波数が存在しなければ、コグニティブ無線通信することができないという問題があった。特に、自動車などは短時間でも長い距離を移動するので、コグニティブ無線通信中に共通の空き周波数が存在しない状態となって通信が途絶する可能性があった。

0007

この発明は、従来の技術が有する上述した課題に鑑みてなされたものであり、通信する相手との間で共通の空き周波数が存在しなくても、コグニティブ無線通信の通信途絶回避可能な技術の提供を目的とする。

課題を解決するための手段

0008

上述した問題を解決するために、本発明の無線通信装置および無線通信方法は、コグニティブ無線通信を開始するに際して、自己位置での空き周波数リストの中から送信周波数を選択し、相手位置での空き周波数リストの中から通信相手が送信に使用する周波数を検出して、受信周波数として選択する。そして、送信周波数と受信周波数とを切り換えながらコグニティブ無線通信を実施する。

0009

こうすれば、通信相手との間で共通の空き周波数が存在しなくても、それぞれの位置での空き周波数リストの中から選択した送信周波数および受信周波数を用いてコグニティブ無線通信することができるので、通信途絶を回避することが可能となる。

0010

また、上述した本発明の無線通信装置においては、送信周波数を選択するに際して、自己位置の第1空き周波数リストだけでなく、相手位置の第2空き周波数リストも参照してもよい。そして、第2空き周波数リストに含まれていない空き周波数よりも、第2空き周波数リストにも含まれる空き周波数を優先して、送信周波数として選択するようにしてもよい。尚、「第2空き周波数リストに含まれていない空き周波数よりも、第2空き周波数リストにも含まれる空き周波数を優先して選択する」とは、第1空き周波数リストにも第2空き周波数リストにも含まれる空き周波数(共通の空き周波数)が存在する場合には、必ず共通の空き周波数を選択することをいう。

0011

こうすれば、共通の空き周波数を送信周波数としてコグニティブ無線通信しながら通信相手がいる領域に進入したとしても、そのまま送信周波数を継続して使用することができる。もちろん、相手がいる領域に進入しているので、受信周波数もそのまま継続して使用することができる。このため、送信周波数および受信周波数の切り換えに伴って通信途絶などの問題が生じることがない。

0012

また、上述した本発明の無線通信装置においては、相手位置での第2空き周波数リストの中から選択した受信周波数(第2受信周波数)だけでなく、自己位置での第1空き周波数リストの中からも受信周波数(第1受信周波数)を選択してもよい。そして、送信周波数と、第1受信周波数と、第2受信周波数とを切り換えてコグニティブ無線通信することとしてもよい。

0013

こうすれば、通信相手を特定したユニキャスト通信では、送信周波数および第2受信周波数を使用し、その一方で、自己位置と同じ領域内の第3の無線通信装置からブロードキャスト送信されたデータは、第1受信周波数を用いて受信することが可能となる。

0014

また、上述した本発明の無線通信装置においては、所定時間が経過する度に、あるいは所定距離を移動する度に、自己位置および第1空き周波数リストを取得して送信周波数を選択し、相手位置および第2空き周波数リストを取得して受信周波数を選択してもよい。

0015

こうすれば、コグニティブ無線通信中に、自己あるいは通信相手の一方または両方が移動した場合でも、新たな送信周波数あるいは受信周波数を選択してコグニティブ無線通信を継続することが可能となる。

0016

また、所定時間が経過する度に、あるいは所定距離を移動する度に、送信周波数あるいは受信周波数を選択する上述した本発明の無線通信装置においては、前回に取得した第1空き周波数リストと今回に取得した第1空き周波数リストとが一致していた場合は、前回に選択した送信周波数を、今回も送信周波数として選択することとしてもよい。

0017

前回の第1空き周波数リストと今回の第1空き周波数リストとが一致していれば、前回の送信周波数を今回の送信周波数としても使用可能なことは明らかである。従って、こうすることで、新たに送信周波数を選択する必要がなくなるので手間が省けるだけでなく、送信周波数の変更に伴う弊害が発生する虞も回避することが可能となる。

0018

また、上述した本発明の無線通信装置においては、前回に取得した第2空き周波数リストと今回に取得した第2空き周波数リストと一致していた場合は、前回に選択した受信周波数を、今回も受信周波数として選択することとしてもよい。

0019

自己位置での第2空き周波数リストは、通信相手にとっては第1空き周波数リストとなる。そして、通信相手にとっての第1空き周波数リストが前回と今回とで一致している場合に、通信相手も前回の送信周波数を今回も送信周波数として選択することとしておけば、自己にとっての受信周波数は前回と今回とで同じ周波数となることは明らかである。従って、前回と今回とで取得した第2空き周波数リストと一致していれば、今回も前回と同じ受信周波数を選択することとしておけば、第2空き周波数リストの中から新たな受信周波数を選択する手間を省くことが可能となる。

図面の簡単な説明

0020

車両10がテレビの空き周波数を用いてコグニティブ無線通信する様子を概念的に示した説明図である。
車両10がコグニティブ無線通信を行うための大まかな無線通信システム1を示す説明図である。
本実施例の無線通信装置100の構成を示す説明図である。
本実施例の車両10がコグニティブ無線通信時に実行する通信制御処理フローチャートである。
通信制御処理の中で送信周波数および受信周波数を選択する通信周波数選択処理のフローチャートである。
空き周波数が異なる2つの領域の境界を跨いだ状態で送信周波数および受信周波数が選択された様子を例示した説明図である。
空き周波数が異なる2つの領域の境界を2台の車両がコグニティブ無線通信しながら横断する様子を例示した説明図である。
第1変形例の通信周波数選択処理のフローチャートである。
第1変形例の通信周波数選択処理によって送信周波数および受信周波数が選択された様子を例示した説明図である。
第2変形例の通信周波数選択処理の前半部分のフローチャートである。
第2変形例の通信周波数選択処理の後半部分のフローチャートである。
第2変形例の通信周波数選択処理によって送信周波数および受信周波数が選択された様子を例示した説明図である。

実施例

0021

以下では、上述した本願発明の内容を明確にするために実施例について説明する。
A.装置構成
先ず始めに、本実施例の無線通信装置100を搭載した車両10で行われるコグニティブ無線通信の概要について簡単に説明しておく。本実施例では、テレビ放映用の周波数を用いてコグニティブ無線通信を行う。各テレビ局には固有の周波数が割り当てられており、各テレビ局は割り当てられた周波数を用いて、それぞれの領域内に向かってテレビ番組放映する。尚、本実施例ではテレビ放映用の空き周波数を用いてコグニティブ無線通信するものとして説明するが、もちろん、テレビ放映用以外の空き周波数を用いてコグニティブ無線通信する場合にも、全く同様にして本実施例の無線通信装置100を適用することができる。

0022

図1には、複数のテレビ局A〜Cと、各テレビ局がテレビ番組を放映する領域RA〜RCが概念的に示されている。たとえば、テレビ局Aは領域RAに対してテレビ番組を放映し、テレビ局Bは領域RBに対して、テレビ局Cは領域RCに対してテレビ番組を放映する。また、各テレビ局A〜Cは、予め割り当てられた固有の周波数を用いて放映する。従って、領域RAでは、テレビ局Bあるいはテレビ局Cに割り当てられた周波数は使用されておらず、領域RBでは、テレビ局Aあるいはテレビ局Cに割り当てられた周波数は使用されていない。同様に領域RCでは、テレビ局Aあるいはテレビ局Bに割り当てられた周波数は使用されていない。車両10は、これら使用されていない周波数(空き周波数)を用いて、他の車両(図示は省略)との間でコグニティブ無線通信する。
尚、各テレビ局A〜Cがテレビ番組を放映するそれぞれの領域RA〜RCは、半径にして数+Kmにも及ぶ広大なものである。これに対して、車両10が他の車両との間で通信可能な領域(通信領域)は、半径にして100m〜200m程度である。このように、領域RA〜RCや、車両10の通信領域、車両10の大きさは、桁が大きく異なっているが、表示の便宜上から、図1では実際の比率とは異なる比率で表示されている。

0023

図2には、車両10がコグニティブ無線通信を行うための大まかな無線通信システム1が示されている。図示されるように、車両10には本実施例の無線通信装置100が搭載されており、携帯電話回線を使用して無線基地局2に接続することができる。また、無線基地局2は、公衆通信回線網3を介してデータベース4に接続されている。データベース4には、空き周波数に関する多数の情報が蓄積されている。また、無線通信装置100は、車両10を制御する車両制御部12や、カーナビゲーションシステム14とデータをやり取りして必要なデータを取得することができる。

0024

図3には、無線通信装置100の詳細な構成が示されている。図示されるように、本実施例の無線通信装置100は、無線通信装置100の全体の動作を制御する通信制御部102を中心として、無線通信部104と、記憶部106と、GPS部108と、外部インターフェース部110と、タイマー112などが、バス114で相互にデータをやり取り可能に接続されて構成されている。
この中の無線通信部104は、通信制御部102の制御の下で、無線基地局2(図2参照)や他の車両などとの間で無線通信する処理を司る。また、記憶部106は、通信に伴って得られた各種のデータを記憶する。GPS部108は、図示しないGPS衛星からのGPS信号を受信して現在位置(自己位置)を検出する。外部インターフェース部110は、車両10に搭載された他の機器(車両制御部12やカーナビゲーションシステム14など)との間でのデータのやり取りを司る。タイマー112は、通信制御部102によって起動あるいは初期化されて経過時間を測定する。

0025

B.通信制御処理:
図4には、無線通信装置100がコグニティブ無線通信する際に実行する通信制御処理のフローチャートが示されている。この処理は、車両10の運転者の操作によって、あるいは車両制御部12からの要求に応じて通信制御部102が開始する。
通信制御処理を開始すると、先ず始めに通信制御部102は、経過時間および走行距離を初期化する(S100)。後述するように、本実施例の通信制御処理では、コグニティブ無線通信に用いる通信周波数(送信周波数および受信周波数)を、一定時間が経過する度に、あるいは一定距離を走行する度に定期的に選択する。このことに対応して、タイマー112で経過時間を計時するとともに、車両制御部12あるいはカーナビゲーションシステム14から走行距離に関するデータを取得して記憶部106に記憶している。本実施例の通信制御処理を開始すると、先ず始めに、これら経過時間および走行距離を初期化する。

0026

続いて、コグニティブ無線通信に用いる通信周波数を選択する(S200)。後述するように本実施例の無線通信装置100は、送信時と受信時とで異なる周波数を用いて通信しており、そのことと対応して、送信用の周波数(送信周波数)と受信用の周波数(受信周波数)とを選択する。通信周波数を選択するための詳細な処理については後述する。

0027

そして、送信すべきデータ(送信データ)が存在するか否かを判断する(S102)。通信制御部102は、無線通信装置100の全体の制御を司っており、送信データの有無は直ちに判断することができる。その結果、送信データが存在する場合は(S102:yes)、無線通信部104に対して通信周波数を送信周波数に切り換えるように指示した後、無線通信部104から送信データを送信する(S104)。
また、送信データが存在しない場合は(S102:no)、送信周波数で送信する処理(S104)は行わない。

0028

次に、無線通信部104に対して通信周波数を受信周波数に切り換えるように指示した後(S106)、無線通信部104で受信データが検出されるか否かを判断する(S108)。その結果、受信データが検出されれば(S108:yes)、受信データを受信する(S110)。
これに対して、受信データが検出されない場合は(S108:no)、受信データの受信は行わない。

0029

その後、タイマー112で計時中の経過時間が所定時間に達したか否かを判断し(S112)、所定時間に達していない場合は(S112:no)、走行距離が所定距離に達したか否かを判断する(S114)。そして、走行距離が所定距離に達していない場合は(S114:no)、再びS102に戻って、送信データがあるか否かを判断する。

0030

これに対して、所定時間が経過するか(S112:yes)、あるいは走行距離が所定距離に達したと判断したら(S114:yes)、S100に戻って経過時間および走行距離を初期化した後、コグニティブ無線通信に用いる送信周波数および受信周波数を選択する処理(通信周波数選択処理)を開始する(S200)。
尚、通信制御部102の制御の下で、実際に送信周波数および受信周波数を切り換えながらコグニティブ無線通信する動作は、無線通信部104が実施する。従って本実施例では、無線通信部104が本発明における「通信手段」に対応する。

0031

C.通信周波数選択処理:
図5には、通信周波数選択処理(S200)のフローチャートが示されている。尚、この処理は、上述した通信制御処理の中で通信制御部102によって実施される。
通信周波数選択処理を開始すると、先ず始めに、無線通信装置100の現在位置(自己位置)に関する情報を取得する(S202)。自己位置に関する情報は、GPS部108を用いて取得することができる。
尚、本実施例では、無線通信装置100に内蔵されたGPS部108を用いて自己位置に関する情報を取得するものとして説明するが、図2に示したように、無線通信装置100は携帯電話回線を用いて無線基地局2に接続できるので、無線基地局2からの情報に基づいて自己位置を取得しても良い。あるいは、外部インターフェース部110を介してカーナビゲーションシステム14から自己位置を取得しても良い。本実施例では、GPS部108が本発明における「自己位置取得手段」に対応する。

0032

自己位置を取得すると、無線基地局2および公衆通信回線網3を介してデータベース4に接続することにより、自己位置での空き周波数リストを取得する(S204)。
ここで「空き周波数リスト」とは、無線通信のために割り当てられているが使用されていない周波数(空き周波数)を列挙したリストである。図1の例示に則して説明すれば、車両10はテレビ局Aの領域RA内にいるので、テレビ局Bあるいはテレビ局Cに割り当てられた周波数と、テレビ局A〜Cの何れにも割り当てられていない周波数とが空き周波数となる。従って、車両10が領域RAで空き周波数リストを取得すると、そのリストには、これらの空き周波数が記載されている。
尚、本実施例では、無線基地局2および公衆通信回線網3を介してデータベース4に接続することによって、空き周波数リストを取得するものとして説明するが、無線通信装置100にデータベースを予め内蔵しておき、このデータベースから空き周波数リストを取得しても良い。
また、本実施例では、現在位置での空き周波数リストが本発明における「第1空き周波数リスト」に対応し、現在位置での空き周波数リストを取得するための制御を実行する通信制御部102が、本発明における「第1取得手段」に対応する。

0033

続いて、自己位置についての空き周波数リストの中から送信周波数を1つ選択した後(S206)、その送信周波数でプローブ信号を送信する(S208)。ここでプローブ信号とは、無線通信を開始するに際して機器同士が互いを認識するために送信される信号であり、プローブ信号には、無線通信装置100毎に割り当てられた識別番号などの情報が含まれている。尚、プローブ信号は、複数回、続けて送信される。

0034

以上のようにして送信周波数の選択に関する処理(S202〜S208)を行ったら、今度は受信周波数を選択するために、通信相手の現在位置(相手位置)に関する情報を取得する(S210)。相手位置に関する情報は、携帯電話回線など、コグニティブ無線通信以外の通信方法を用いて通信相手から取得する。尚、本実施例では、通信制御部102の制御の下で無線通信部104が通信相手から相手位置の情報を取得することから、無線通信部104が本発明における「相手位置取得手段」に対応する。

0035

そして、無線基地局2および公衆通信回線網3を介してデータベース4に接続することにより、相手位置についての空き周波数リストを取得する(S212)。
尚、本実施例では、相手位置での空き周波数リストが本発明における「第2空き周波数リスト」に対応する。また、相手位置での空き周波数リストを取得するための制御を実行する通信制御部102が、本発明における「第2取得手段」に対応する。

0036

続いて、相手位置での空き周波数リストの中から空き周波数を1つ選択し(S214)、選択した空き周波数で通信相手からのプローブ信号を検出したか否かを判断する(S216)。その結果、プローブ信号が検出できない場合は(S216:no)、選択した空き周波数は、通信相手が送信に用いる周波数ではないと判断できる。そこで、相手位置の空き周波数リストの中から新たな空き周波数を1つ選択し(S214)、その空き周波数で相手からのプローブ信号が検出できるか否かを判断する(S216)。その結果、プローブ信号が検出できない場合は(S216:no)、再びS214に戻って新たな空き周波数を選択し、その周波数でプローブ信号が検出できるか否かを判断する(S216)。
こうした処理をプローブ信号が検出されるまで繰り返し、プローブ信号が検出されたら(S216:yes)、その時に選択していた空き周波数を受信周波数として決定する(S218)。
以上のようにして、送信周波数および受信周波数を決定したら、図5の通信周波数選択処理を終了して、図4の通信制御処理に復帰する。
尚、送信周波数および受信周波数は、通信制御部102が上述した通信周波数選択処理を実行することによって選択されることから、本実施例では通信制御部102が、本発明における「送信周波数選択手段」および「受信周波数選択手段」に対応する。

0037

図6には、本実施例の無線通信装置100を搭載した車両10が上述した通信周波数選択処理を行うことによって、相手車両20との間で送信周波数および受信周波数を選択した様子が例示されている。図示した例では、車両10は図面上で左側の領域R1に存在しており、相手車両20は図面上で右側の領域R2に存在している。また、領域R1と領域R2とでは、コグニティブ無線通信に使用可能な空き周波数も異なっており、共通の空き周波数も存在していない。

0038

もっとも、車両10と相手車両20とは、互いの通信領域(電波が届く範囲)内に存在するので、車両10から送信した電波は相手車両20で受信することができ、相手車両20から送信した電波は車両10で受信することができる。
そこで、車両10の無線通信装置100は、領域R1での空き周波数リストの中から空き周波数を1つ選択して、その空き周波数を送信周波数に用いてプローブ信号を送信する(図5のS202〜S208参照)。また、相手車両20の無線通信装置100でも同様に、領域R2での空き周波数リストの中から送信周波数を選択してプローブ信号を送信する。
続いて、車両10の無線通信装置100は、領域R2での空き周波数リストを取得し、空き周波数リストに含まれる空き周波数(図示した例では、ch3、ch5、ch8)を切り換えながら、相手車両20からのプローブ信号を探索する。そして、プローブ信号が検出された空き周波数を受信周波数として決定する。
その結果、車両10の無線通信装置100は、たとえば送信周波数としてはch2を、受信周波数としてはch3を、それぞれ選択することができる。また、この場合は、相手車両20の無線通信装置100でも同様な処理を行うことにより、送信周波数としてはch3が、受信周波数としてはch2が、それぞれ選択される。

0039

このようにして、コグニティブ無線通信の送信周波数と受信周波数とを別々に選択してやれば、たとえ車両10と相手車両20とがコグニティブ無線通信しながらの走行中に領域の境界を跨いで、共通の空き周波数が存在しない事態が生じても、通信途絶を回避することが可能となる。尚、「領域」とは、空き周波数リストが同じとなる一続きの範囲をいう。また、「領域の境界」とは、空き周波数リストが切り換わる境界線をいう。

0040

図7には、車両10と相手車両20とがコグニティブ無線通信しながら領域の境界を横断する様子が例示されている。図7(a)では、車両10および相手車両20は何れも同じ領域R1に存在している。車両10および相手車両20では、図5を用いて前述した通信周波数選択処理が実行されて、領域R1での空き周波数リストの中からそれぞれに送信周波数が選択される。
また、受信周波数を選択するに際しては、領域R1での空き周波数リスト中の空き周波数を探索することによって、車両10および相手車両20がそれぞれに受信周波数を選択する。図示した例では、車両10は送信周波数としてch2を選択し、受信周波数としてch4を選択した場合が示されている。この場合は、相手車両20では送信周波数としてch4が選択され、受信周波数としてch2が選択されることになる。

0041

図4を用いて前述したように、送信周波数および受信周波数の選択後、所定時間が経過するか(図4のS112:yes)、所定距離を走行すると(S114:yes)、図5の通信周波数選択処理(S200)が再び実行されて、送信周波数および受信周波数が更新される。尚、通信周波数選択処理で自己位置の空き周波数リストを取得したときに、その空き周波数リストが前回の空き周波数リストと同一であった場合には、現在の送信周波数をそのまま使用することとしてもよい。同様に、相手位置の空き周波数リストが前回の空き周波数リストと同一であった場合には、現在の受信周波数をそのまま使用することとしてもよい。

0042

こうしてコグニティブ無線通信しながら走行していると、車両10あるいは相手車両20の一方が、異なる領域内に入り込むことが起こり得る。図7(b)に示した例では、相手車両20が領域R2に入り込んだ結果、車両10と相手車両20とが領域の境界を跨いだ状態となっている。また、車両10が存在する領域R1と、相手車両20が存在する領域R2との間には、共通の空き周波数が存在していない。
しかし、このような場合でも、車両10は領域R1の空き周波数リストの中から送信周波数を選択(図示した例ではch2を選択)し、相手車両20は領域R2の空き周波数リストの中から送信周波数を選択(図示した例ではch3を選択)する。更に、車両10は、相手車両20が存在する領域R2の空き周波数リストを探索して、相手車両20が送信周波数として選択したch3を受信周波数として選択する。また、相手車両20は、車両10が存在する領域R1の空き周波数リストを探索して、車両10が送信周波数として選択したch2を受信周波数として選択する。
こうすれば、車両10および相手車両20が、共通の空き周波数が存在しない2つの領域R1,R2に存在する場合でも、2つの通信周波数(図示した例では、ch2およびch3)を用いてコグニティブ無線通信を継続することができる。

0043

更に車両10および相手車両20が走行すると、車両10も領域R2に進入して、車両10も相手車両20も同じ領域R2に存在する状態となる(図7(c)参照)。この場合は、車両10も相手車両20も、領域R2の空き周波数リストの中からそれぞれの送信周波数および受信周波数を選択する。図示した例では、車両10の送信周波数(従って相手車両20の受信周波数)としてはch5が選択され、相手車両20の送信周波数(従って車両10の受信周波数)としてはch3が選択されている。こうして選択した2つの通信周波数を用いてコグニティブ無線通信を継続する。

0044

このように、本実施例の無線通信装置100では、たとえ図7に示すように、共通の空き周波数が存在しない2つの領域を跨ぐような場合でも、通信途絶が生ずることを回避することが可能となる。

0045

D.変形例 :
上述した実施例には、幾つかの変形例が存在している。以下では、上述した実施例との相違点を中心として、これら変形例について簡単に説明する。

0046

D−1.第1変形例 :
上述した実施例では、車両10が送信周波数を選択する際には、車両10の現在位置(自己位置)での空き周波数リストを参照して送信周波数を選択し、相手車両20の現在位置での空き周波数リストを参照して受信周波数を選択するものとして説明した。これに対して、送信周波数を選択する際に、車両10の空き周波数リストだけでなく相手車両20の空き周波数リストも参照して、送信周波数を選択することとしてもよい。

0047

図8には、第1変形例の無線通信装置100がコグニティブ無線通信に使用する送信周波数および受信周波数を選択する処理のフローチャートが示されている。この処理は、図4に示した通信制御処理の中でS200の通信周波数選択処理の代わりに、通信制御部102によって実施される処理である。

0048

第1変形例の通信周波数選択処理(S300)においても、先ず始めに、無線通信装置100の現在位置(自己位置)に関する情報を取得し(S302)、続いて自己位置についての空き周波数リストを取得する(S304)。
その後、第1変形例では、送信周波数を選択する前に、相手位置に関する情報を取得し(S306)、相手位置での空き周波数リストを取得する(S308)。そして、自己位置での空き周波数リストと相手位置での空き周波数リストとに共通する空き周波数があるか否かを判断する(S310)。
その結果、共通の空き周波数が存在している場合は(S310:yes)、その共通の空き周波数を送信周波数として選択する(S312)。尚、共通の空き周波数が複数存在していた場合には、それら複数の空き周波数の中から選択する。これに対して、共通の空き周波数が存在していない場合は(S310:no)、自己位置での空き周波数リストの中から送信周波数を選択する(S314)。

0049

こうして送信周波数を選択した後は、図5を用いて前述した通信周波数選択処理とほぼ同様な処理を行う。以下、簡単に説明すると、先ず、選択した送信周波数を用いてプローブ信号を送信する(S316)。
続いて、先に取得した相手位置の空き周波数リストの中から空き周波数を1つ選択し(S318)、選択した空き周波数で通信相手からのプローブ信号を検出したか否かを判断する(S320)。
その結果、プローブ信号が検出できない場合は(S320:no)、相手位置の空き周波数リストの中から新たな空き周波数を選択して(S318)、その空き周波数で相手からのプローブ信号が検出できるか否かを判断する(S320)。こうして、相手位置での空き周波数リストを探索して、プローブ信号が検出されたら(S320:yes)、その時の空き周波数を受信周波数として決定する(S322)。

0050

尚、S318で相手位置の空き周波数リストの中から空き周波数を選択するに際しては、共通の空き周波数が存在する場合には、その共通の空き周波数から選択するようにしてもよい。通信相手の無線通信装置100でも第1変形例の通信周波数選択処理を行っているのであれば、共通の空き周波数が送信周波数として選択されてプローブ信号が送信されている筈である。従って、共通の空き周波数から選択してやれば、プローブ信号を迅速に検出して受信周波数を決定することが可能となる。

0051

図9には、第1変形例の無線通信装置100を搭載した車両10が上述した通信周波数選択処理を行うことによって、相手車両20との間で送信周波数および受信周波数を選択した様子が例示されている。
図示した例では、車両10が存在する領域R1の空き周波数リストには、ch2、ch4、ch5、ch7の4つの空き周波数が設定されており、相手車両20が存在する領域R2の空き周波数リストには、ch3、ch5、ch7、ch8の4つの空き周波数が設定されている。第1変形例の通信周波数選択処理では、車両10は、これら2つの空き周波数リストを取得して、共通の空き周波数であるch5またはch7の何れか(図示した例ではch5)を送信周波数として選択する。
また、相手車両20についても同様に、領域R1および領域R2の2つの空き周波数リストを取得して、共通の空き周波数であるch5またはch7の何れか(図示した例ではch7)を送信周波数として選択する。
そして、車両10では、領域R2の空き周波数リストの中から相手車両20が送信周波数として選択した周波数(図示した例ではch7)を探索して、受信周波数として選択する。相手車両20についても同様に、領域R1の空き周波数リストの中から車両10が送信周波数として選択した周波数(図示した例ではch5)を探索して、受信周波数として選択する。
このようにして通信周波数(送信周波数および受信周波数)を選択してやれば、図9に例示したように2つの領域R1および領域R2を跨ぐ場合でも通信を途絶させることなく、コグニティブ無線通信を継続することが可能となる。

0052

D−2.第2変形例 :
上述した実施例では、送信周波数は車両10が存在する自己位置の空き周波数リストの中から選択し、受信周波数は相手車両20の現在位置での空き周波数リストの中から選択するものとして説明した。しかし、受信周波数については、相手車両20の空き周波数リストから選択するだけでなく、車両10が存在する自己位置の空き周波数リストの中からも参照することとしてもよい。

0053

図10および図11には、第2変形例の無線通信装置100がコグニティブ無線通信に使用する送信周波数および受信周波数を選択する処理のフローチャートが示されている。この処理は、図4に示した通信制御処理の中でS200の通信周波数選択処理の代わりに、通信制御部102によって実施される処理である。

0054

第2変形例の通信周波数選択処理(S400)においても、先ず始めに、無線通信装置100の現在位置(自己位置)に関する情報を取得し(S402)、続いて自己位置についての空き周波数リストを取得する(S404)。
そして、自己位置での空き周波数リストの中から送信周波数を選択し(S406)、選択した送信周波数を用いてプローブ信号を送信する(S408)。

0055

続いて、自己位置の空き周波数リストの中から空き周波数を1つ選択し(S410)、選択した空き周波数でプローブ信号が検出できるか否かを判断する(S412)。その結果、プローブ信号が検出できない場合は(S412:no)、自己位置の空き周波数リストの中から新たな空き周波数を選択して(S410)、その空き周波数でプローブ信号が検出できるか否かを判断する(S412)。こうして、自己位置での空き周波数リストを探索して、プローブ信号が検出されたら(S412:yes)、その空き周波数を第1受信周波数として決定する(S414)。

0056

次に、相手車両20の現在位置(相手位置)に関する情報を取得し(図11のS416)、続いて自己位置についての空き周波数リストを取得する(S418)。
そして、相手位置での空き周波数リストの中から空き周波数を1つ選択し(S420)、選択した空き周波数で相手車両20からのプローブ信号が検出できるか否かを判断する(S422)。その結果、プローブ信号が検出できない場合は(S422:no)、相手位置の空き周波数リストの中から新たな空き周波数を選択して(S420)、その空き周波数でプローブ信号が検出できるか否かを判断する(S422)。こうして、相手位置での空き周波数リストを探索して、プローブ信号が検出されたら(S422:yes)、その空き周波数を第2受信周波数として決定する(S424)。

0057

このように第2変形例の通信周波数選択処理(S400)では、相手位置での空き周波数リストの中から選択した受信周波数(第2受信周波数)だけでなく、自己位置での空き周波数リストの中からも第1受信周波数を選択する。そして、第2変形例の無線通信装置100では、図4に示した通信制御処理で通信周波数を受信周波数に切り換えて受信データを受信する処理(S106〜S110)を、第1受信周波数および第2受信周波数のそれぞれについて実施する。
こうすれば、たとえば図12に例示するように、領域R2にいる相手車両20からの送信は、領域R2の空き周波数リストの中から選択した第2受信周波数を用いて受信し、自己位置の領域R1に存在する第3の車両30からのブロードキャスト送信は、領域R1の空き周波数リストの中から選択した第1受信周波数を用いて受信することができる。

0058

以上、本実施例および変形例の無線通信装置100について説明したが、本発明は上記の実施例および変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することができる。

0059

1…無線通信システム、 2…無線基地局、 3…公衆通信回線網、
4…データベース、 10…車両、 12…車両制御部、
14…カーナビゲーションシステム、 20…相手車両、
100…無線通信装置、 102…通信制御部、 104…無線通信部、
106…記憶部、 110…外部インターフェース部、
112…タイマー、 114…バス

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