JP6528798B2 - 車載ミリ波通信装置および通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、ミリ波通信に関し、特に、車両通信においてミリ波通信を効率的に中継可能とする通信制御に関する。

次世代移動通信システム（５Ｇ）において大容量通信の実現にミリ波（２４ＧＨｚ〜８６ＧＨｚ帯）の利用が提案されている。ミリ波は直進性が強いため、通信を行うためには通信方向（指向性）を適切に調整する必要がある。

特許文献１は、携帯電話端末と固定無線通信装置の間の通信について、無線中継機が中継を行うことを開示する。具体的には、特許文献１における無線中継機は、無線通信機からデータを受信した場合に、周囲の無線通信機を呼び出して通信可能な無線通信機のリストを作成し、このリストから選択した１つの他の無線通信機に対してデータを送信する。この無線中継機は、それ以降におけるリストに掲載された無線通信機によるデータの送受信の管理も行う。この無線中継機を介して携帯電話端末と固定無線通信端末との間の送受信を行うことができる。

特開２００３−６０６４３号公報

ミリ波通信において車載通信装置が２つの無線通信機の間の通信を中継する場合、ミリの直進性の高さにより電波が確実に届かない事態が想定される。

本発明は、車載通信装置をミリ波通信の中継装置として用い、従来よりも確実に通信の中継を行うことを目的とする。

本発明の第一の態様は、指向性を変更可能なアンテナユニットを用いて通信方向を時間的に変更しながら通信を行う車載ミリ波通信装置であって、
第１の通信相手から、通信の中継を要求する中継要求を取得する取得手段と、
前記第１の通信相手および第２の通信相手の、自車両から見た方向を検出する検出手段と、
前記第１の通信相手から中継要求を受信しており、かつ、前記第２の通信相手と通信可能である場合に、前記第１の通信相手の方向および前記第２の通信相手の方向に対してその他の方向よりも通信時間を多く設定して通信を行い、前記第１の通信相手および前記第２の通信相手の間の通信の中継を行うように制御する通信制御手段と、
を備える、車載ミリ波通信装置である。

このように、第１の通信相手と第２の通信相手が存在する方向に対してその他の方向よりも多くの通信時間を割り当てて通信を行うことで、第１の通信相手と第２の通信相手の間の中継処理をより確実に行える。

第１および第２の通信相手（無線通信装置）は、ミリ波を用いた無線通信装置であれば任意の装置であってよいが、たとえば、携帯電話端末やスマートフォン端末などの移動通
信装置と、路側に固定された固定通信装置（路側機）とすることができる。

本態様における通信制御手段は、前記第１の通信相手から中継要求を受信しており、かつ、前記第２の通信相手と通信可能である場合に、前記第１の通信相手の方向および前記第２の通信相手の方向に対して通信時間を多く行う通信と、全ての方向に通信時間を均等に設定して行う通信とを、交互に行うように制御してもよい。通信制御手段は、この２種類の通信モードを均等の時間比率で採用してもよいし、いずれか一方をより大きな比率で採用してもよい。

このような構成によれば、第１および第２の通信相手に対して多くの通信資源を割り当てて短時間でより多くの通信を行えるとともに、その他の方向に位置する通信相手との通信も確保できる。

本態様におけるアンテナユニットとして、例えば、異なる方向を向いた複数の固定型アンテナを採用できる。それぞれの固定型アンテナの指向性は調整できなくても、通信制御手段は、使用するアンテナを選択することで指向性を調整可能であり、各固定型アンテナの選択期間を調整することで、方向ごとの通信時間の設定を変更可能である。

本態様におけるアンテナユニットの別の例として、回転型アンテナを採用できる。通信制御手段は、アンテナを回転させることで指向性を調整可能であり、それぞれの角度（向き）での回転速度を調整することで、方向ごとの通信時間の設定を変更可能である。

本態様におけるアンテナユニットのさらに別の例として、多素子のアレイアンテナを採用することもできる。通信制御手段は、ビームフォーミングによって指向性を調整可能であり、どの方向にどれだけ指向性を向けるかを調整することで、方向ごとの通信時間の設定を変更可能である。

本態様における検出手段は、ミリ波通信による通信が成立した際の通信方向に基づいて、通信相手の方向を検出することができる。ミリ波通信は直進性が強いので、通信が成立した際の通信方向が通信相手の存在する方向であると分かる。

また、本態様における検出手段は、通信によって受信される通信相手の位置情報に基づいて、前記通信相手の方向を検出してもよい。通信相手からその位置情報が送信される場合には、検出手段は、受信した位置情報と自車両の位置情報から通信相手の方向を求めることができる。位置情報が送信される通信は、ミリ波通信であってもよいし、ミリ波通信以外の通信であってもよい。ミリ波通信以外の通信の例としては、３Ｇや４Ｇなどの携帯電話通信や、無線ＬＡＮ（IEEE 802.11a/b/g/n）、ＤＳＲＣ、ＷＡＶＥ（IEEE 802.11p）、700MHz帯高度道路交通システム（ARIB STD-T109)などが想定される。

また、本態様における検出手段は、自車両に搭載されたセンサから得られるセンサ情報に基づいて、前記通信相手の方向を検出してもよい。センサの例としてカメラが挙げられ、画像処理によって通信相手（たとえば、車両や路側通信装置）を検出することで、その方向が求められる。また、センサの例としてレーダやレーザセンサ等を用いてもよい。

また、通信相手が路側通信装置（固定された通信装置）である場合には、検出手段は、あらかじめ記憶した、路側通信装置の設置位置およびその通信方向を含む設置情報に基づいて、前記通信相手の方向を検出してもよい。ここで「あらかじめ記憶」というのは「通信方向を検出する前まで記憶」することを意味する。設置情報は、たとえば、車両の走行開始前に通信経由や記録媒体経由で取得して車載ミリ波通信装置に格納されてもよいし、車両の走行中に通信（ミリ波通信に限定されない）経由で取得して車載ミリ波通信装置に
格納されてもよい。

なお、本発明は、上記手段の少なくとも一部を備える車載ミリ波通信装置として捉えることもできる。本発明は、また、上記処理の少なくとも一部を実行する無線通信方法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、車載通信装置がミリ波通信の中継装置となり、従来よりも確実に通信の中継を行うことができる。

実施形態に係る車載ミリ波通信装置の構成を示すブロック図ある。 実施形態におけるアンテナの構成を説明する図である。 アンテナの構成の変形例を説明する図である。 実施形態における通信制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態における通信時間割当の例を説明する図である。 実施形態における通信時間割当の例を説明する図である。 実施形態に係る報酬付与に関する構成および処理を説明する図である。

（第１の実施形態）
本実施形態は、ミリ波を用いて通信を行う車載ミリ波通信装置に関する。本明細書において「ミリ波」は２４ＧＨｚ帯〜８６ＧＨｚ帯の電波を意味する。ミリ波は直進性が強いため通信方向の制御を適切に行う必要がある。車両環境は特に通信相手との位置関係が頻繁に変化し、本実施形態はこのような車両環境に特に適した通信装置および通信方法を採用する。本実施形態における車載ミリ波通信装置は、携帯基地局（固定基地局）と携帯電話端末（移動通信装置）との間の通信の中継を行う中継装置として機能するように構成される。

＜構成＞
図１は、本実施形態の車載ミリ波通信装置の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る車載ミリ波通信装置は、アンテナユニット１、アンテナ制御部２、通信部３、上位層処理部４、通信制御部５を含む。通信制御部５は、上位層処理部４以外に、各種のセンサ６、ミリ波通信以外の通信システム７、ナビゲーション装置８、ＧＰＳ装置１０などから情報を取得可能に構成される。

アンテナユニット１は、本実施形態では、４つの固定型のパッチアンテナ１ａ〜１ｄから構成される。個々のパッチアンテナの指向性は固定であるが、利用するパッチアンテナを切り替えることでアンテナユニット全体としては通信方向（指向性）を変更可能である。アンテナ制御部２が利用するアンテナを時間的に変更することで、車載ミリ波通信装置は通信方向を時分割で変更して通信を行う。

アンテナユニット１は、図２（Ａ）に示すように車両のルーフトップに設置され、４つのパッチアンテナ１ａ〜１ｄはそれぞれ前後左右の方向を向いて設置される。各パッチアンテナ１ａ〜１ｄがそれぞれ９０度の範囲をカバーする。

図２（Ｂ）は、アンテナユニット１の構成をより具体的に示した図である。各パッチア
ンテナ１ａ〜１ｄはそれぞれアンテナ給電点１１ａ〜１１ｄを有しており、アンテナ制御部２が、通信装置の接点１２と接続するアンテナ給電点１１の選択を切り替えることで、どのアンテナをオンにするかを制御できる。各パッチアンテナの指向性は固定であるが、アンテナ制御部２の切り替え制御の際に各パッチアンテナの選択期間を調整することによって、通信方向ごと通信時間の割り当てを変更することができる。アンテナの切り替え制御は、物理的なスイッチによって行ってもよいし、電子スイッチ（電気回路や電子回路）によって行ってもよい。

図２（Ａ），２（Ｂ）では４つのパッチアンテナを利用する例を説明したが、図２（Ｃ）に示すように、８つのパッチアンテナを用いてそれぞれが４５度をカバーするようにしてもよい。また、ルーフトップに設置する代わりに、図３（Ａ），３（Ｂ）に示すように、車両の前後左右のそれぞれにパッチアンテナ１ａ〜１ｄを設置しても同様の効果が得られる。

また、図３（Ｃ），３（Ｄ）に示すように車両のルーフトップに回転型アンテナを設置して、アンテナ制御部２からの指示にしたがってこのパッチアンテナを水平面において物理的に回転させることで各方向との通信を実現してもよい。任意の時間において通信できる方向は１つであるが、回転速度を制御することにより、各方向についての通信時間を調整できる。さらに、特定の方向においてその他の方向よりも回転速度を遅くすることで、その方向に対する通信時間を長くすることができる。

また、アンテナユニット１としてビームフォーミング機能を有するアダプティブアンテナを採用して、指向性を調整することで通信方向を時間的に変更するようにしてもよい。

通信部３は、通信に関する処理のうち、物理層およびＭＡＣ層に関する処理を行う。通信部３は、受信部３ａと送信部３ｂを含む。受信部３ａは、アンテナユニット１を介して受信帯域で受信した無線信号に対して受信無線処理（ダウンコンバート、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換など）および復調処理を施し、得られた信号を、上位層処理部４に出力する。送信部３ｂは、上位層処理部４によって生成された信号に、変調処理および送信無線処理（アップコンバート、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換など）を施して、アンテナユニット１を介して送信する。通信部３は、通信制御部５によって決定されたタイムスロットにおいて送受信を行う。本実施形態では、時刻同期は基本的にＧＰＳ装置１０から得られるＧＰＳ時刻（絶対時刻）に基づいて行われる。

上位層処理部４は、ＭＡＣ層よりも上位のプロトコル処理を実施する。したがって、上位層処理部４は、通信相手から受信した受信データに基づいて、通信相手ごとの通信内容種別（たとえば、車両制御に関する通信、エンタテインメントに関する通信、交通安全に関する通信）を判断できる。上位層処理部４は、また、携帯通信装置からの中継要求の有無を判別できる。

また、上位層処理部４は、通信相手から受信した受信データに基づいて、通信相手に対して大量の通信を行う必要がある旨を通知する大量通信要求を送信したり、あるいは通信相手からの大量通信要求を取得したりする。大量通信の基準は、通信量が所定の閾値以上であるか否かによって決定すればよい。この通信量の閾値は、適宜決定すればよいが、特にこの通信に対して多くの通信時間を割り当てなければ通信が完了しないと認められる通信量に設定することが望ましい。

また、上位層処理部４は、通信相手に自車両の位置情報を通知したり、通信相手から位置情報を取得したりしてもよい。さらに、上位層処理部４は、ミリ波通信が成立した時の通信方向に基づいて、通信相手の自車両から見た方向を把握できる。

通信制御部５は、ミリ波通信に関する全体的な処理を司る。ここでは、通信方向ごとの通信時間の割り当て（設定）と通信の中継に関して主に説明する。通信制御部５は、通信相手方向検出部５１、中継判断部５２、通信方向設定部５３、中継通信量カウント部５４および中継通信量送信部５５のサブ機能部を備える。通信相手方向検出部５１、中継判断部５２、および通信方向設定部５３は、通信時間の設定と通信中継制御に関するサブ機能部であり、中継通信量カウント部５４および中継通信量送信部５５は中継通信量をカウントしサーバ装置に報告するためのサブ機能部である。

通信相手方向検出部５１（以下、方向検出部５１と称する）は、自車両の周辺に存在する通信相手（ミリ波通信装置）の、自車両から見た方向を検出する。方向検出部５１は、通信部３、上位層処理部４、センサ６、通信システム７、ナビゲーション装置８等から得られる周囲車両情報や路側機設置情報に基づいて通信相手の方向を検出する。

たとえば、方向検出部５１は、ミリ波通信によって通信相手から送信される位置情報を上位層処理部４から取得し、ＧＰＳ装置１０から自車両の位置情報を取得し、通信相手と自車両の位置情報から通信相手の方向を検出できる。あるいは、方向検出部５１は、通信部３あるいは上位層処理部４からの通知に基づいて、ミリ波通信が成立したときに選択されていたアンテナの通信方向に通信相手が存在すると検出することができる。あるいは、方向検出部５１は、センサ６から得られるセンサ情報に基づいて通信相手の方向を検出してもよい。センサ６は、たとえば、車両に搭載されているカメラ、レーダ、カメラ、レーザー等である。方向検出部５１は、カメラによって撮影された画像に画像認識処理によって周囲の車両や路側通信装置（路側機）を検出し、その方向を通信相手の方向として決定する。また、レーダやレーザセンサによって通信相手を検出してもよい。

また、方向検出部５１は、ミリ波通信以外の通信システム７から得られる情報に基づいて、通信相手の方向を検出してもよい。通信システム７は、たとえば、無線ＬＡＮ（IEEE
802.11a/b/g/n）、ＤＳＲＣ、ＷＡＶＥ（IEEE 802.11p）、700MHz帯高度道路交通システム（ARIB STD-T109)などを用いた通信システムである。通信システム７から通信相手の位置情報が得られた場合には、方向検出部５１はこれらの情報およびＧＰＳ装置１０から得られる自車両の位置情報と走行方向に基づいて通信相手の方向を検出する。

また、方向検出部５１は、ナビゲーション装置８から得られる、走行経路上の路側機設置情報に基づいて、通信相手（ここでは路側機）の方向を検出する。ナビゲーション装置８は、自車両の走行経路を把握できるため、路側機設置情報記憶部９にアクセスして自車両の走行経路上に設置されている路側機の設置位置およびその通信方向を取得する。これらの情報に基づいて、路側機の方向を求めることができる。さらには、将来時点における自車両の予測位置に基づいて、将来時点における路側機の方向を予測することもできる。

中継判断部５２は、車載ミリ波通信装置が通信の中継を行う必要があるか否かを判断する。具体的には、中継判断部５２は、周囲の移動通信装置から中継要求を受信しており、かつ、固定基地局と通信可能である場合に、通信の中継を行う必要があると判断する。中継判断部５２は、判断結果を通信方向設定部５３に通知する。

通信方向設定部５３は、自車両の通信方向をどのように設定するかを決定する機能部である。本実施形態では、通信方向設定部５３は、中継判断部５２から通信の中継を行う必要があると通知された場合に、固定通信装置と移動通信装置が存在する方向に通信時間を多く設定して、固定通信装置と移動通信装置の間の通信を中継するように制御する。一方、中継判断部５２から通信の中継を行う必要があると通知されていない場合には、通信方向設定部５３は、全ての方向に対して均等に通信時間を設定して通信を行うように制御す
る。より具体的な決定方法については、後ほどフローチャートを参照しながら説明する。通信方向設定部５３は、通信方向の時間的な割り当てを決定して、アンテナ制御情報としてアンテナ制御部２に出力する。アンテナ制御部２はこのアンテナ制御情報にしたがってアンテナユニット１を制御することで、時間ごとの通信方向を切り替える。また、通信方向の決定は通信相手の決定でもある。したがって、通信方向設定部５３は、時間ごと（タイムスロットごと）の通信相手に関する情報を送信部３ｂに供給して、送信部３ｂがどのタイムスロットでどの通信相手向けの情報を送信するかを選択できるようにする。

中継通信量カウント部５４は、固定通信装置と移動通信装置の間の通信を中継した際の通信量をカウントして記憶する機能部である。本実施形態では、上位層処理部４から得られる情報に基づいて通信量をカウントするので、通信内容ごとの通信量をカウントできる。通信内容種別の分類は任意であり、たとえば、車両制御や交通安全に関する通信やエンターテイメント情報に関する通信、特定の情報（有料情報など）に関する通信などが含まれる。中継通信量カウント部５４は、中継対象の固定基地局および移動通信装置の識別子や、中継を行った際の位置、時刻および道路環境を、中継通信量と関連付けて記憶してもよい。

中継通信量送信部５５は、サーバ装置と通信可能となった際に、中継通信量カウント部５４によってカウントされ記憶されている中継通信量に関する情報をこのサーバ装置に送信する。この通信は、ミリ波通信に限定されず、セルラー通信やＷｉＦｉなどのその他の無線通信によって行われてもよい。

上述した機能部は、電気回路や電子回路によって実現しても良いし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が記憶装置に記憶されたプログラムを実行することによって実現してもよい。すなわち、本実施形態に係る車載ミリ波通信装置は、コンピュータとソフトウェアの組合せによって実現されてもよいし、ハードウェア回路によって実現されてもよいし、これらの組合せにより実現されてもよい。

センサ６、通信システム７、ナビゲーション装置８については、上記で説明しているので繰り返しの説明は省略する。

路側機設置情報記憶部９には、路側機や携帯基地局などの設置位置およびその通信方向（あわせて、路側機設置情報と呼ぶ）が格納される。路側機設置情報はどのように取得されてもかまわない。たとえば、路側機設置情報は、記憶媒体経由や無線通信経由で取得されて記憶部９に格納することができる。特に、路側機設置情報は、車両が走行中にミリ波通信あるいはその他の通信システムを用いて取得されてもよい。

ＧＰＳ装置１０は、車両の位置情報と現在時刻を取得するために用いられる。なお、同様の情報が取得できれば、ＧＰＳ装置以外の任意の位置情報取得装置・時刻情報取得装置を採用可能である。たとえば、位置情報取得装置として、ＧＰＳ以外の衛星測位システム（ガリレオ、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｃｏｍｐａｓｓ等の全地球航法衛星システムや、北斗、ＤＯＲＩＳ等の地域航法衛星システムなど）を用いた測位装置や、基地局測位装置などを利用してもよい。

（処理）
図４は、本実施形態における通信制御処理を示すフローチャートである。図４に示す処理は、所定の時間（たとえば、１秒、３秒、５秒など）ごとに繰り返し実行される。

ステップＳ１０１において、通信制御部５は、周囲の通信デバイス（たとえば、携帯通
信装置、車両および路側機）に関する情報を取得し、方向検出部５１が通信相手の方向を検出する（通信相手が存在する場合）。

ステップＳ１０２において、中継判断部５２は、周囲の通信デバイスから中継要求を受信しているか否かを判断する。周囲の通信デバイスから中継要求を受信している場合（Ｓ１０２−ＹＥＳ）は、ステップＳ１０２に進み、中継判断部５２は、周囲の路側機と通信可能であるか否かを判断する。ステップＳ１０２およびＳ１０３の判定が両方とも肯定される場合（Ｓ１０２−ＹＥＳかつＳ１０３−ＹＥＳ）は、ステップＳ１０４に進み、通信デバイスと路側機の間の通信中継を行う。一方、ステップＳ１０２およびＳ１０３の判定のいずれか一方が否定される場合（Ｓ１０２−ＮＯまたはＳ１０３−ＮＯ）は、ステップＳ１０６に進み、全ての方向に対して均等に通信時間を割り当てて通信を行う。

ステップＳ１０４では、通信方向設定部５３は、方向検出部５１から通信デバイスと路側機の自車両から見た方向を取得し、これらの装置が存在する方向に対して通信時間を多く設定する。ステップＳ１０５では、通信制御部５は、通信デバイスと路側機の間の通信を中継するように制御を行う。この間、中継通信量カウント部５４は、通信デバイスと路側機の間で中継した通信量をカウントおよび記憶する。

ステップＳ１０６では、通信方向設定部５３は全ての方向に対して均等に通信時間を割り当てて通信を行う。

ステップＳ１０７では、ステップＳ１０４またはＳ１０６にて設定された通信時間割り当てを用いて所定時間のあいだ通信を行う。所定時間が経過したら、ステップＳ１０１からの処理を繰り返し実行する。なお、設定された通信時間割り当てで通信を行っている最中も自車両の位置や周囲の通信デバイスの情報などは随時更新する。

（動作例）
ステップ１０４およびＳ１０５の通信時間割り当てに関して、図５〜図７に示す具体的な動作例に基づいてより詳細に説明する。

図５は、全ての通信方向に対して均等に通信時間を割り当てるケース（ステップＳ１０６の処理）を説明する図である。ここでは、１０ミリ秒を１つの単位時間（通信サイクル）として説明する。全方向に均等に通信時間を割り当てる場合には、単位時間である１０ミリ秒を４等分して、２．５ミリ秒ずつ前後左右の方向に通信時間を割り当てる。基本スロットを繰り返し使用することで、全方向の通信相手と均等に通信機会が得られる。

図６（Ａ），６（Ｂ）は、通信相手が存在する方向に対して多めの通信時間を割り当てるケース（ステップＳ１０５の処理）を説明する図である。図６（Ａ）は、図６（Ｂ）に示すように自車両６５の後方に携帯通信装置６６が位置し右方向に携帯基地局６７が存在し、携帯通信装置６６から中継要求を受信している場合の通信時間の割り当てを示す図である。ここでは、３つの単位時間６２，６３，６２からなる割当期間６１を１単位として、これを繰り返して通信を行う。このケースでは自車両の後方と右方向にそれぞれ通信相手が存在することから、通信方向設定部５３は、期間６２では後方と右方向のみに通信時間を設定する。具体的には、後方と右方向の通信に、それぞれ均等に５ミリ秒ずつ割り当てられる。期間６３では、全方向に均等に通信時間が割り当てられる。全体として、周辺に通信相手が存在する場合に、通信相手の方向に対して通信時間を多く設定して通信する期間６２と、全ての方向に通信時間を均等に設定して通信する期間６３とが交互になるように制御される。

このように、本実施形態では、通信相手がいる方向だけに通信時間を割り当てる期間６
２と全方向に均等に通信時間を割り当てる期間６３を交互に組み合わせる。これにより、全体として、通信相手がいる方向に対してその他の方向よりも通信時間を多く割り当てることができる。中継が必要な通信相手がいる方向に対して通信時間を多く割り当てることで、より確実かつ高スループットで通信の中継が行えるとともに、その他の方向に通信時間を割り当てることでその他の通信相手（中継が不要な通信相手および新規の通信相手）との通信も確保できる。

中継が必要な通信相手の存在方向に通信時間を割り当てる期間と全方向に均等に通信時間を割り当てる期間の時間比率は、上記の例では２対１となるが、それ以外の任意の比率としてかまわない。両方の期間を同じ時間となるようにしてもよいし、均等割り当ての期間の方が長くなるように設定してもかまわない。

図７は、車両Ｖ（車載ミリ波通信装置）が中継通信量をサーバ装置７０へ送信して報酬を受け取る仕組みについて説明する図である。

車載ミリ波通信装置は、ミリ波通信やその他の通信（セルラー通信やWiFi通信）を介して、サーバ装置７０と通信可能に構成される。サーバ装置７０は、通信を中継した無線通信装置のユーザに対して報酬を付与する機能を有する。サーバ装置７０は、マイクロプロセッサなどの演算装置と記憶装置とを有し、演算装置がプログラムを実行することで、中継通信量取得部７１および報酬付与部７２として機能する。中継通信量取得部７１は、車載ミリ波通信装置から、通信内容種別ごとの中継通信量を取得する。報酬付与部７２は、中継通信量取得部７１が取得した情報に基づいて、車載ミリ波通信装置のユーザに対して付与する報酬を決定する。報酬はどのようなものであってもかまわず、たとえば、物品、金銭相当のポイント、割引や優待を受ける権利、特定情報へのアクセス権、会員ランクの向上やそのためのポイントなどを例示することができる。報酬額は、単純な中継通信量に基づいて決定されてもよいし、中継した通信内容種別や道路状況などを考慮して決定されてもよい。

車両Ｖは、まず上述したように、携帯通信装置Ｍと携帯通信装置７３との間の通信を中継し、その中継通信量をカウントする。そして、その後に車両Ｖがサーバ装置７０と通信可能になった時点で、中継通信量送信部５５がサーバ装置７０へ中継通信量を通知する。この際、車両Ｖあるいはそのユーザの認証処理を行ってもよい。サーバ装置７０との通信は、路側機７５を介したミリ波通信による通信に限られず、セルラー通信（４Ｇ）や無線ＬＡＮなどのその他の通信で行ってもよい。

サーバ装置７０の中継通信量取得部７１が車両Ｖから中継通信量に関する情報を取得し、報酬付与部７２が車両Ｖのユーザに付与する報酬額を決定し付与する。報酬の付与は、データとして付与（コンピュータ内で処理）されてもよいし、現実の物品がユーザの手元に配送されてもよい。

＜本実施形態の有利な効果＞
本実施形態によれば、直進性の強いミリ波を用いた通信において、通信相手の存在する方向により多くの通信時間を割り当てることにより短時間で多くの通信が可能となるとともに、その他の方向との通信も確保できる。すなわち、全ての方向に存在する通信相手（潜在的な通信相手を含む）と通信可能としつつ、実際に通信している相手との通信スループットを大きくでき、効率性と可用性の両立が可能となる。

また、全方向と通信を可能とするために、通信方向ごとにアンテナと無線通信処理部を設けて対応することも可能であるが、そうすると無線通信処理部の数が増え、コストが増大する。本実施形態では、１つの無線通信処理部（通信部）を用いて各方向の通信を時分
割で処理することで、コストを抑えることができる。

また、本実施形態においては、通信の中継を行った車載ミリ波通信装置（のユーザ）は、中継通信量に応じた報酬を受け取ることができる。このインセンティブによって中継を行う車載ミリ波通信装置が増え、したがって、通信中継サービスをより広範に受けられるようになる。

（その他）
上記の実施形態では、中継要求がない場合に、全ての方向に対して均等に通信時間を割り当てて通信を行うものとして説明した。しかしながら、中継要求がない場合に、周囲の環境に応じて各方向に通信時間を割り当てたり、通信相手の存在方向に通信時間を多く割り当てたりしてもよい。また、中継要求を受けている場合も、周囲の環境も考慮して通信方向ごとの通信時間の割当を決定してもよい。

また、上記の実施形態では、４方向あるいは８方向の異なる方向を向いたアンテナを切り替えて使う例およびアンテナを回転させる例を説明した。しかしながら、上記以外の構成を採用することができる。アンテナを複数利用する場合、その数は４個や８個に限られず、より多くても少なくてもかまわない。また、ビームフォーミングによって指向性を変更可能なアダプティブアンテナを利用して指向性を切り替えてもよい。さらに、異なる方向を向いた複数のアダプティブアンテナを利用して、利用するアンテナの切り替えとビームフォーミングの両方を使って通信方向を変更するようにしてもよい。

また、上記の説明では、２．５ミリ秒のスロット４つからなる１０ミリ秒の通信機関を１つの単位として通信時間割当を決定しているが、このような態様に限られない。より長い単位で通信時間の割り当てを変更するようにしてもかまわない。

上記の説明では、中継通信の通信量を上位層処理部４での処理に基づいてカウントしているが、通信部３（ＭＡＣ層）での処理に基づいてカウントするようにしてもよい。ただし、ＭＡＣ層での処理では、通信内容種別を把握できないので、単純な中継通信量に基づいて付与される報酬が決定されることになる。

また、上記の説明では、車載ミリ波通信装置は携帯通信端末と携帯基地局との間の通信を中継しているが、どのような通信装置の間の中継を行うかは特に限定されない。たとえば、車両（車載ミリ波通信装置）同士の通信を中継するものであってもよいし、固定基地局と車両（車載ミリ波通信装置）との間の通信を中継するものであってもよい。

本発明は、その技術的思想の範囲内において適宜変更し実施することが可能である。

１：アンテナユニット
２：アンテナ制御部
３：通信部
４：上位層処理部
５：通信制御部
５１：通信相手方向検出部
５２：中継判断部
５３：通信方向設定部
５４：中継通信量カウント部
５５：中継通信量送信部

Claims (15)

1. 指向性を変更可能なアンテナユニットを用いて通信方向を時間的に変更しながら通信を行う車載ミリ波通信装置であって、
   第１の通信相手から、通信の中継を要求する中継要求を取得する取得手段と、
   前記第１の通信相手および第２の通信相手の、自車両から見た方向を検出する検出手段と、
   前記第１の通信相手から中継要求を受信しており、かつ、前記第２の通信相手と通信可能である場合に、所定の期間において、前記第１の通信相手の方向および前記第２の通信相手の方向に対してその他の方向よりも通信時間を多く設定して通信を行い、前記第１の通信相手および前記第２の通信相手の間の通信の中継を行うように制御し、それ以外の場合に、全ての方向に通信時間を均等に設定して通信を行う通信制御手段と、
   を備える、車載ミリ波通信装置。
2. 前記第１の通信相手は、移動通信装置であり、
   前記第２の通信相手は、路側通信装置である、
   請求項１に記載の車載ミリ波通信装置。
3. 前記通信制御手段は、前記第１の通信相手から中継要求を受信しており、かつ、前記第２の通信相手と通信可能である場合に、前記第１の通信相手の方向および前記第２の通信相手の方向に対して通信時間を多く行う通信と、全ての方向に通信時間を均等に設定して行う通信とを、交互に行うように制御する、
   請求項１または２に記載の車載ミリ波通信装置。
4. 前記検出手段は、ミリ波通信による通信が成立した際の通信方向に基づいて、通信相手の方向を検出する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の車載ミリ波通信装置。
5. 前記検出手段は、通信によって受信される通信相手の位置情報に基づいて、前記通信相手の方向を検出する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の車載ミリ波通信装置。
6. 前記検出手段は、自車両に搭載されたセンサから得られるセンサ情報に基づいて、前記第１の通信相手および前記第２の通信相手の方向を検出する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の車載ミリ波通信装置。
7. 前記第２の通信相手は路側通信装置であり、
   前記検出手段は、あらかじめ記憶した、路側通信装置の設置位置およびその通信方向を含む設置情報に基づいて、前記路側通信装置の方向を検出する、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の車載ミリ波通信装置。
8. 異なる方向を向いた複数の固定型アンテナを有するアンテナユニットをさらに備え、
   前記通信制御手段は、複数の固定型アンテナを切り替えて使用する際の、選択期間を調整することにより方向ごとの通信時間の設定を変更する、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の車載ミリ波通信装置。
9. 回転型アンテナを有するアンテナユニットをさらに備え、
   前記通信制御手段は、前記回転型アンテナの回転速度を調整することで方向ごとの通信時間の設定を変更する、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の車載ミリ波通信装置。
10. 前記第２の通信相手は、路側通信装置であり、
    前記第１の通信相手と前記第２の通信相手の間で中継した通信量を記憶する通信量記憶手段と、
    中継した通信量に応じて報酬を付与するサーバ装置に、前記中継した通信量を送信する送信手段と、
    をさらに備える、請求項１から９のいずれか１項に記載の車載ミリ波通信装置。
11. 請求項１０に記載の車載ミリ波通信装置と、サーバ装置と、を含むミリ波通信システムであって、
    前記サーバ装置は、前記車載ミリ波通信装置から受信した中継通信量に応じて、前記車載ミリ波通信装置のユーザに対して報酬を付与する報酬付与手段を備える、
    ミリ波通信システム。
12. 指向性を変更可能なアンテナユニットを用いて通信方向を時間的に変更しながら通信を行う車載ミリ波通信装置における通信制御方法であって、
    第１の通信相手から、通信の中継を要求する中継要求を取得する取得ステップと、
    前記第１の通信相手および第２の通信相手の、自車両から見た方向を検出する検出ステップと、
    前記第１の通信相手から中継要求を受信しており、かつ、前記第２の通信相手と通信可能である場合に、所定の期間において、前記第１の通信相手の方向および前記第２の通信相手の方向に対してその他の方向よりも通信時間を多く設定して通信を行い、前記第１の通信相手および前記第２の通信相手の間の通信の中継を行うように制御し、それ以外の場合に、全ての方向に通信時間を均等に設定して通信を行う通信制御ステップと、
    を含む、通信制御方法。
13. 請求項１２に記載の方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
14. 指向性を変更可能なアンテナユニットを用いて通信方向を時間的に変更しながら通信を行う車載ミリ波通信装置であって、
    第１の通信相手から、通信の中継を要求する中継要求を取得する取得手段と、
    前記第１の通信相手および第２の通信相手の、自車両から見た方向を検出する検出手段と、
    前記第１の通信相手から中継要求を受信しており、かつ、前記第２の通信相手と通信可能である場合に、前記第１の通信相手の方向および前記第２の通信相手の方向に対してその他の方向よりも通信時間を多く設定して通信を行い、前記第１の通信相手および前記第２の通信相手の間の通信の中継を行うように制御する通信制御手段と、
    を備え、
    前記通信制御手段は、前記第１の通信相手から中継要求を受信しており、かつ、前記第２の通信相手と通信可能である場合に、前記第１の通信相手の方向および前記第２の通信相手の方向に対して通信時間を多く行う通信と、全ての方向に通信時間を均等に設定して行う通信とを、交互に行うように制御する、
    車載ミリ波通信装置。
15. 指向性を変更可能なアンテナユニットを用いて通信方向を時間的に変更しながら通信を行う車載ミリ波通信装置における通信制御方法であって、
    第１の通信相手から、通信の中継を要求する中継要求を取得する取得ステップと、
    前記第１の通信相手および第２の通信相手の、自車両から見た方向を検出する検出ステップと、
    前記第１の通信相手から中継要求を受信しており、かつ、前記第２の通信相手と通信可能である場合に、前記第１の通信相手の方向および前記第２の通信相手の方向に対してその他の方向よりも通信時間を多く設定して通信を行い、前記第１の通信相手および前記第２の通信相手の間の通信の中継を行うように制御する通信制御ステップと、
    を含み、
    前記通信制御ステップでは、前記第１の通信相手から中継要求を受信しており、かつ、前記第２の通信相手と通信可能である場合に、前記第１の通信相手の方向および前記第２の通信相手の方向に対して通信時間を多く行う通信と、全ての方向に通信時間を均等に設定して行う通信とを、交互に行うように制御する、
    通信制御方法。
    

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