JP7128138B2 - 半導体装置、無線端末装置および無線端末装置の通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置、無線端末装置および無線端末装置の通信方法に関する。

Ｖ２Ｘ無線通信システムは、交通の安全、事故防止、渋滞緩和などを目的とした、運転者の安全運転を支援する無線通信システムである。Ｖ２Ｘ無線通信システムは、無線制御装置（基地局）および無線端末装置（車載機）で構成される。無線制御装置と無線端末装置との間では、路車間通信が行われる。路車間通信では、無線制御装置は、周囲の通信制御と、信頼性の高い周辺情報を無線端末装置へ通知する。一方、無線端末装置間では、車車間通信が行われる。車車間通信では、無線端末装置は、自車両および他車両の車両速度や車両位置などを交換し合う。

特許文献１は、アクセス制御装置（無線制御装置）および端末装置（無線端末装置）から構成される無線通信システムを開示する。特許文献１の無線制御装置は、交差点に設置され、無線端末装置とのデータ通信に使用するためのフレームを送信する。特許文献１の無線端末装置は、受信したフレームに同期して、データを送信する。

特開２０１０－１２４３３０号公報

特許文献１に記載のように、Ｖ２Ｘ無線通信システムにおける無線制御装置は、交通事故の発生リスクが高い交差点に設置される。しかしながら、交差点は無数に存在するため、無線制御装置が全ての交差点に設置されることは想定し難い。無線制御装置が設置されていない交差点では、車車間通信のみが行われる。車車間通信では、各車両の無線端末装置は、フリーランカウンタとして動作するタイマーを備え、タイマーのカウント値に基づいて、それぞれが単独で送信タイミングを決めている。各車両の無線端末装置は、データを送信するときのタイマーのカウント値を含めた送信データを他車両へ送信するが、車両間において、タイマーは同期して動作していない。そのため、各車両の無線端末装置は、他車両の無線端末装置から受け取ったデータの送信時期を把握することができない。

その他の課題および新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

一実施の形態に係る半導体装置は、受信データから制御情報を抽出する受信制御部と、送信データを出力する送信制御部と、車両が交差点エリアに位置しているか否かを判定するエリア判定部と、抽出した制御情報に含まれる発信元を識別するための識別情報およびエリア判定部の判定結果に基づいて、制御モードもしくは端末モードのいずれかを無線端末装置の動作モードとして決定する動作モード決定部を備える。動作モードが制御モードに決定された場合、送信制御部は、生成した制御情報を含む通信フレームを送信データとして出力する。動作モードが端末モードに決定された場合、送信制御部は、受信した制御情報を含む通信フレームに同期して送信データを出力する。

他の実施の形態に係る半導体装置は、受信データから制御情報を抽出する受信制御部と、車両が交差点エリアに位置しているか否かを判定するエリア判定部と、抽出した制御情報に含まれる発信元を識別するための識別情報およびエリア判定部の判定結果に基づいて、制御モードもしくは端末モードのいずれかを無線端末装置の動作モードとして決定する動作モード決定部と、動作モードに応じて、第１の送信処理もしくは第２の送信処理を実行する送信制御部を備える。動作モードが制御モードに決定された場合、送信制御部は、生成した制御情報を含む通信フレームを送信データとして出力する第１の送信処理を実行する。動作モードが端末モードに決定された場合、送信制御部は、受信した制御情報を含む通信フレームに同期して送信データを出力する第２の送信処理を実行する。

他の実施の形態に係る無線端末装置の通信方法は、第１の通信フレームを受信するステップと、第１の通信フレームから受信データを生成するステップと、受信データから制御情報を抽出するステップと、車両の位置情報を取得するステップと、車両が交差点エリアに位置しているか否かを判定するステップと、抽出した制御情報に含まれる発信元を識別するための識別情報を確認するステップと、確認した識別情報および判定するステップで判定した結果に基づいて、制御モードもしくは端末モードのいずれかを無線端末装置の動作モードとして決定するステップと、送信データを送信するステップを備える。送信するステップは、動作モードが制御モードに決定された場合、生成した制御情報を含む通信フレームを送信データとして出力するステップと、動作モードが端末モードに決定された場合、受信した制御情報を含む通信フレームに同期して送信データを出力するステップを含む。

一実施の形態に係る半導体装置では、無線制御装置が設置されていない交差点であっても、無線端末装置間の送信データの相対的な時間を共有した無線通信が可能となり、他車両の無線端末装置から受け取ったデータの送信時期を把握することができる。

図１は、一実施の形態に係る無線通信システムの構成の一例を示す図である。 図２は、一実施の形態に係る無線端末装置の構成の一例を示すブロック図である。 図３は、一実施の形態に係る無線端末装置の動作モードの決定フローの一例を示すフローチャートである。 図４は、一実施の形態に係る無線端末装置の動作モードの遷移の一例を示すタイミングチャートである。 図５は、一実施の形態に係る無線通信システムの動作の一例を示すタイミングチャートである。 図６は、一実施の形態に係る無線通信システムの構成の一例を示す図である。 図７は、一実施の形態に係る無線端末装置の構成の一例を示すブロック図である。 図８は、一実施の形態に係る無線端末装置の動作モードの決定フローの一例を示すフローチャートである。 図９は、一実施の形態に係る無線通信システムの構成の一例を示す図である。 図１０は、一実施の形態に係る無線端末装置の構成の一例を示すブロック図である。 図１１は、一実施の形態に係る無線端末装置の動作モードの決定フローの一例を示すフローチャートである。 図１２は、一実施の形態に係る無線端末装置の構成の一例を示すブロック図である。

以下、一実施の形態に係る半導体装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、明細書および図面において、同一の構成要素または対応する構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面では、説明の便宜上、構成を省略または簡略化している場合もある。また、実施の形態の各々は、他の実施の形態の少なくとも一部と任意に組み合わされてもよい。

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に係る無線通信システム１００の構成の一例を示す図である。図１に示されるように、無線通信システム１００は、車両１０１、１０２および１０３を含む。車両１０１には、無線端末装置１１１が搭載されている。車両１０２には、無線端末装置１１２が搭載されている。車両１０３には、無線端末装置１１３が搭載されている。

また、図１は、図面の上下方向に向かう道路と図面の左右方向に向かう道路とが交差するＴ字路（交差点）を示す。図１の交差点には、無線制御装置は設置されていない。なお、図１では、無線制御装置が設置されていない交差点として、Ｔ字路が示されているが、例えば、十字路であってもよい。さらには、無線制御装置が設置されていない場所は、交差点に限らず、例えば、見通しの悪い道路の曲がり角であってもよい。以下、Ｔ字路および十字路などの交差点、見通しの悪い道路の曲がり角を総称して、交差点という。

図１において、車両１０１および１０２は、図面の上下方向に向かう道路を直進している。車両１０３は、図面の左右方向に向かう道路を直進している。車両１０１は、交差点エリア１２１を走行中である。なお、交差点エリアは、交差点に含まれる領域であって、道路と道路とが交わる部分、もしくは、見通しの悪い道路が屈曲する部分を含む領域である。以下、これらの領域を総称して、交差点エリアという。

無線端末装置１１１、１１２および１１３は、制御モードと端末モードを切り替えて、動作可能である。制御モードで動作中の無線端末装置は、無線制御装置の機能の一部を代行する。すなわち、制御モードで動作中の無線端末装置は、自身で制御情報を生成し、生成した制御情報を含む通信フレームを送信する。１つの通信フレームには、１つの制御情報が含まれる。つまり、制御情報の送信間隔によって、通信フレームが規定される。なお、以降の説明では、制御モードで動作中の無線端末装置は、制御モード装置とも称される。

一方、端末モードで動作中の無線端末装置は、本来の無線端末装置として動作する。すなわち、端末モードで動作中の無線端末装置は、受信した通信フレーム、換言すれば、受信した制御情報に同期して、データの送受信を行う。なお、以降の説明では、端末モードで動作中の無線端末装置は、端末モード装置とも称される。

無線端末装置は、当初は端末モードで動作する。その後、車両が交差点エリアに侵入した際に、車両に搭載された無線端末装置は、無線制御装置からのデータを受け取れなかった場合、端末モードから制御モードへの動作モードの切り替えを行う。

図１において、車両１０１は、交差点エリア１２１を走行中である。図１の交差点には、無線制御装置が設置されていないため、車両１０１に搭載された無線端末装置１１１は、無線制御装置からのデータを受信することはできない。この場合、無線端末装置１１１は、動作モードを端末モードから制御モードに切り替え、制御モード装置となる。制御モード装置となった無線端末装置１１１は、制御情報を含んだ通信フレームを送信する。弓形１３１は、制御モードで動作する無線端末装置１１１から送信される通信フレームの受信可能範囲を示す。

図１では、車両１０２および１０３は、交差点エリア１２１の外側を走行中であるため、車両１０２および１０３に搭載された無線端末装置１１２および１１３は、端末モード装置となる。端末モード装置である無線端末装置１１２および１１３は、弓形１３１の内側に位置するため、無線端末装置１１１から送信される制御情報を含んだ通信フレームを受信する。無線端末装置１１２および１１３は、受信した通信フレームに同期して、データの送受信を行う。これにより、車両１０１、１０２および１０３は、無線制御装置が設置されていない交差点であっても、時間軸がそろった無線通信を実行可能となる。

次いで、実施の形態１に係る無線端末装置１１１、１１２および１１３の構成について説明する。無線端末装置１１１、１１２および１１３は同一の構成を有するため、ここでは、無線端末装置１１１の構成のみが説明される。

図２は、実施の形態１に係る無線端末装置１１１の構成の一例を示すブロック図である。図２に示されるように、無線端末装置１１１は、アンテナ２１０および外部モジュール２３０に接続される。アンテナ２１０は、電波を放射または電波を受信するために使用される。無線端末装置１１１は、アンテナ２１０を介して、無線制御装置および他の無線端末装置と無線通信を行う。無線通信の変調方式としては、例えば、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式、時分割多重（ＴＤＭＡ）方式、周波数分割多重（ＦＤＭＡ）方式などが採用され得る。

外部モジュール２３０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）モジュールおよび通信モジュールを含む。ＧＰＳモジュールは、ＧＰＳ衛星から位置情報を含むＧＰＳ信号を受信する。通信モジュールは、インターネット回線に接続され、地図情報を取得する。また、外部モジュール２３０は、カメラモジュールもしくはその他のセンサーモジュールを含んでもよい。外部モジュール２３０は、受信したＧＰＳ信号などを無線端末装置１１１へ出力する。

無線端末装置１１１は、半導体装置２２０を備える。半導体装置２２０は、通信部２２１、受信制御部２２２、送信制御部２２３、第１のエリア判定部２２４および動作モード決定部２２５を有する。通信部２２１は、アンテナ２１０、受信制御部２２２および送信制御部２２３に接続される。

通信部２２１は、アンテナ２１０を介して無線信号を受信する。通信部２２１は、受信した無線信号から受信データを生成し、生成した受信データを受信制御部２２２へ出力する。また、通信部２２１は、送信制御部２２３から送信データを受け取る。通信部２２１は、アンテナを介して受け取った送信データを無線信号として送信する。

受信制御部２２２は、通信部２２１、送信制御部２２３および動作モード決定部２２５に接続される。受信制御部２２２は、通信部２２１から受信データを受け取り、受け取った受信データから制御情報を抽出する。受信制御部２２２は、抽出した制御情報を送信制御部２２３および動作モード決定部２２５へ出力する。

第１のエリア判定部２２４は、外部モジュール２３０および動作モード決定部２２５に接続される。第１のエリア判定部２２４は、外部モジュール２３０に含まれるＧＰＳモジュールおよび通信モジュールからから位置情報を含むＧＰＳ信号および地図情報を受け取る。第１のエリア判定部２２４は、受け取った位置情報と地図情報に基づいて、自車両が交差点エリアに位置しているか否かを判定する。第１のエリア判定部２２４は、判定結果を第１のエリア判定結果として動作モード決定部２２５へ出力する。

なお、第１のエリア判定部２２４は、外部モジュール２３０に含まれるカメラモジュールもしくはその他センサーモジュールからの情報に基づいて、自車両が交差点エリアに位置しているか否かを判断してもよい。

また、第１のエリア判定部２２４は、位置情報取得信号を動作モード決定部２２５へ出力する。位置情報取得信号は、第１のエリア判定部が外部モジュール２３０から位置情報などを取得したタイミング、もしくは、判定処理を行ったタイミングに同期して、出力されることが好ましい。

動作モード決定部２２５は、受信制御部２２２、第１のエリア判定部２２４および送信制御部２２３に接続される。動作モード決定部２２５は、受信制御部２２２から制御情報を受け取る。動作モード決定部２２５は、第１のエリア判定部２２４から第１のエリア判定結果および位置情報取得信号を受け取る。動作モード決定部２２５は、位置情報取得信号を受け取ったタイミングで、受け取った制御情報および第１のエリア判定結果に基づいて、制御モードもしくは端末モードのいずれかを無線端末装置１１１の動作モードとして決定する。動作モード決定部２２５は、決定した動作モードを送信制御部２２３へ出力する。

送信制御部２２３は、通信部２２１、受信制御部２２２および動作モード決定部２２５に接続される。また、送信制御部２２３は、タイマー２２６を有する。タイマー２２６は、無線端末装置１１１の起動後、フリーランカウンタとして動作する。

送信制御部２２３は、動作モード決定部２２５から動作モードを受け取る。受け取った動作モードが制御モードである場合、送信制御部２２３は、制御モード装置として送信動作を行う。具体的には、送信制御部２２３は、制御情報を含む通信フレームを生成し、生成した制御情報を含む通信フレームを送信データとして通信部２２１へ出力する。このとき、送信制御部２２３は、送信データの送信処理が実行されるとき、より詳細には、送信データが通信部２２１へ出力されるときのタイマー２２６のカウント値および無線端末装置１１１を識別するための識別情報を、制御情報に含める。また、送信制御部２２３は、制御情報に、自車両の車両情報、例えば、位置情報もしくは速度情報、を含めてもよい。

一方、送信制御部２２３は、動作モード決定部２２５から受け取った動作モードが端末モードである場合、端末モード装置として送信動作を行う。具体的には、送信制御部２２３は、送信データの送信処理が実行されるとき、より詳細には、送信データが通信部２２１へ出力されるときのタイマー２２６のカウント値および無線端末装置１１１を識別するための識別情報を含む送信データを生成する。送信制御部２２３は、受信制御部２２２から制御情報を受け取り、受け取った制御情報を含む通信フレームに同期して、生成した送信データを通信部２２１へ出力する。なお、送信データには、自車両の車両情報が含まれてもよい。

このように、送信制御部２２３は、無線端末装置１１１の動作モードに応じて、２種類の送信処理、すなわち、第１の送信処理もしくは第２の送信処理を実行する。無線端末装置１１１の動作モードとして制御モードが決定された場合、送信制御部２２３は、生成した制御情報を含む通信フレームを送信データとして通信部２２１へ出力する第１の送信処理を実行する。一方、無線端末装置１１１の動作モードとして端末モードが決定された場合、送信制御部２２３は、受信した制御情報を含む通信フレームに同期して、送信データを通信部２２１へ出力する第２の送信処理を実行する。

図３は、実施の形態１に係る無線端末装置１１１の動作モードの決定フローの一例を示すフローチャートである。図３に示されるように、ステップＳ３０１において、第１のエリア判定部２２４は、外部モジュール２３０から受け取った自車両の位置情報および地図情報に基づいて、自車両が交差点エリアに位置しているか否かを判定する。自車両が交差点エリアに位置していると判定された場合（ステップＳ３０１のＹＥＳ）、ステップＳ３０２へ進む。一方、自車両が交差点エリアに位置していないと判定された場合（ステップＳ３０１のＮＯ）、ステップＳ３０５へ進む。

ステップＳ３０２において、無線端末装置１１１は、通信フレームを受信したか否かを判定する。通信フレームが受信されたと判定された場合（ステップＳ３０２のＹＥＳ）、ステップＳ３０３へ進む。一方、通信フレームが受信されていないと判定された場合（ステップＳ３０２のＮＯ）、ステップＳ３０５へ進む。

ステップＳ３０３において、動作モード決定部２２５は、受信制御部２２２から通信フレームに含まれる制御情報を受け取り、受け取った制御情報に含まれる識別情報を確認する。識別情報は、通信フレームの送信元を示す情報である。

ステップＳ３０４において、動作モード決定部２２５は、確認した識別情報に基づいて、受信した通信フレームが無線制御装置から送信された通信フレームであるか否かを判定する。当該判定は、例えば、受信した通信フレームの識別情報に含まれる識別ＩＤが不図示の記憶部に格納された無線制御装置のＩＤに一致するか否かによって行われてもよい。

受信した通信フレームが無線制御装置から送信された通信フレームであると判定された場合（ステップＳ３０４のＹＥＳ）、ステップＳ３０５へ進む。一方、受信した通信フレームが無線制御装置から送信された通信フレームはないと判定された場合（ステップＳ３０４のＮＯ）、ステップＳ３０６へ進む。

ステップＳ３０５において、動作モード決定部２２５は、動作モードを端末モードに決定する。すなわち、自車両が交差点エリアに位置していない場合、無線端末装置１１１が通信フレームを受信していない場合、もしくは、無線端末装置１１１が無線制御装置から送信された通信フレームを受信した場合、無線端末装置１１１の動作モードは、端末モードに決定される。一方、ステップＳ３０６において、動作モード決定部２２５は、動作モードを制御モードに決定する。すなわち、自車両が交差点エリアに位置し、無線端末装置１１１によって受信されたフレームが無線制御装置から送信された通信フレームではなかった場合、無線端末装置１１１の動作モードは、制御モードに決定される。

図４は、実施の形態１に係る無線端末装置１１１の動作モードの遷移の一例を示すタイミングチャートである。図４の横方向は、時間に相当する。図４の縦方向は、第１のエリア判定結果、位置情報取得信号および動作モードを示す。第１のエリア判定結果は、Ｈｉｇｈレベル信号またはＬｏｗレベル信号で示される。Ｈｉｇｈレベル信号は、自車両が交差点エリアに位置していると判定されたことを示し、Ｌｏｗレベル信号は、自車両が交差点エリアに位置していないと判定されたことを示す。

図４は、車両１０１が図１の上下方向の道路を直進し、時刻ｔ２のときに交差点エリア１２１に侵入し、時刻ｔ７のときに交差点エリア１２１を通過する場合を想定する。また、図４は、図１に示される無線制御装置が設定されていない交差点を想定しているため、車両１０１に搭載された無線端末装置１１１は、図４に示された全期間において、無線制御装置からの通信フレームを受信しないと想定する。

図４に示されるように、時刻ｔ０において、動作モード決定部２２５は、第１のエリア判定部２２４から位置情報取得信号を受け取る。動作モード決定部２２５は、位置情報取得信号に応答して、第１のエリア判定部２２４から受け取った第１のエリア判定結果を確認する。第１のエリア判定結果は、自車両が交差点エリアに位置していないことを示しているため、動作モード決定部２２５は、時刻ｔ１において、端末モードでの動作を継続する。

時刻ｔ３において、動作モード決定部２２５は、第１のエリア判定部２２４から位置情報取得信号を受け取る。このとき、第１のエリア判定結果は、時刻ｔ２において、ＬＯＷレベル信号からＨｉｇｈレベル信号に遷移しているため、動作モード決定部２２５は、自車両が交差点エリアに位置していることを認識する。その結果、動作モード決定部２２５は、時刻ｔ４において、動作モードを端末モードから制御モードに切り替える。

時刻ｔ５において、動作モード決定部２２５は、位置情報取得信号に応答して、第１のエリア判定結果を確認する。第１のエリア判定結果は、自車両が交差点エリアに位置していることを示しているため、動作モード決定部２２５は、時刻ｔ６において、制御モードでの動作を継続する。

時刻ｔ８において、動作モード決定部２２５は、第１のエリア判定部２２４から位置情報取得信号を受け取る。このとき、第１のエリア判定結果は、時刻ｔ７において、Ｈｉｇｈレベル信号からＬｏｗレベル信号に遷移しているため、動作モード決定部２２５は、自車両が交差点エリアに位置していないことを認識する。その結果、動作モード決定部２２５は、時刻ｔ９において、動作モードを制御モードから端末モードに切り替える。

次いで、実施の形態１に係る無線通信システム１００の動作の一例について説明する。図５は、図１における無線通信システムの動作の一例を示すタイミングチャートである。図５の横方向は、時間に相当する。図５の縦方向は、車両１０１に搭載された無線端末装置１１１の動作モードおよび送信データ、車両１０２に搭載された無線端末装置１１２の動作モードおよび送信データ、車両１０３に搭載された無線端末装置１１３の動作モードおよび送信データを示す。

無線端末装置１１１、１１２および１１３の各々は、タイマー２２６のカウント値に基づいて、送信データの送信タイミングを決める。図５では、無線端末装置１１１、１１２および１１３は、各々のタイマー２２６が“１００”カウントするたびにデータ送信を実行する。また、図５において、送信データの上に記載された数字は、送信データが送信処理されたときのタイマー２２６のカウント値を示す。

また、図５に示されるように、時刻ｔ３－ｔ６の期間では、第１の通信フレーム、第２の通信フレーム、第３の通信フレームが示される。それぞれの通信フレームは、制御モードで動作する無線端末装置１１１から送信される制御情報を１つ含み、各通信フレームの周期は、制御情報の送信間隔によって規定される。図５では、各通信フレームの周期は、無線端末装置１１１のタイマー２２６が“１００”カウントする期間に設定される。

車両１０１は、時刻ｔ０－ｔａの期間では、交差点エリア１２１の外側に位置し、時刻ｔａ－ｔ６の期間では、交差点エリア１２１の内側に位置すると想定する。そのため、図５に示されるように、時刻ｔａにおいて、車両１０１に搭載された無線端末装置１１１の動作モードが端末モードから制御モードへ切り替わる。また、車両１０２および１０３は、時刻ｔ０－ｔ６の全期間で、交差点エリア１２１の外側に位置すると想定する。そのため、車両１０２および１０３の動作モードは、時刻ｔ０－ｔ６の全期間で、端末モードのままである。

図５に示されるように、時刻ｔ０－ｔａの期間には、制御モードで動作する無線端末装置が存在しないため、無線端末装置１１１、１１２および１１３の各々は、各自のタイマー２２６のカウント値に基づいて、送信データの送信処理を行う。無線端末装置１１１、１１２および１１３のタイマー２２６は、無線端末装置１１１、１１２および１１３の起動後にフリーランカウンタとして動作するため、図５の送信データの上に記載された数字は、無線端末装置１１１、１１２および１１３間で整合がとれていない。これらのカウント値は、送信データに含まれて他車両へ送信される。

一方、時刻ｔａ－ｔ６の期間において、無線端末装置１１１は、制御モードで動作する。無線端末装置１１１は、時刻ｔ３のタイミングで、タイマー２２６のカウント値を“０”にリセットし、タイマー２２６のカウント値“０”を制御情報に含める。そして、無線端末装置１１１は、制御情報を含んだ第１の通信フレームの送信処理を実行する。その後、無線端末装置１１１は、タイマー２２６のカウント動作を再開させる。

無線端末装置１１２および１１３は、無線端末装置１１１から時刻ｔ３において送信処理された第１の通信フレームに含まれる制御情報を受信する。無線端末装置１１２および１１３は、制御情報に含まれる無線端末装置１１１のタイマー２２６のカウント値“０”を、各自のタイマー２２６にセットする。その後、無線端末装置１１２および１１３は、各自のタイマー２２６のカウント動作を再開させる。タイマー２２６のカウント値が所定のカウント値になったとき、無線端末装置１１２および１１３は、第１の通信フレーム内において、送信データの送信処理をそれぞれ行う。図５に示される例では、無線端末装置１１２は、タイマー２２６のカウント値が“２５”になったときに送信データの送信処理を実行する。無線端末装置１１３は、タイマー２２６のカウント値が“５０”になったときに送信データの送信処理を実行する。

その後、無線端末装置１１１は、タイマー２２６のカウント値が“１００”となった時刻ｔ４のタイミングで、送信データの送信処理を実行する。具体的には、無線端末装置１１１は、タイマー２２６のカウント値“１００”を制御情報に含め、制御情報を含んだ第２の通信フレームの送信処理を実行する。

無線端末装置１１２および１１３は、無線端末装置１１１から時刻ｔ４において送信処理された第２の通信フレームに含まれる制御情報を受信する。無線端末装置１１２および１１３は、制御情報に含まれる無線端末装置１１１のタイマー２２６のカウント値“１００”を、各自のタイマー２２６にセットする。その後、無線端末装置１１２および１１３は、各自のタイマー２２６のカウント動作を再開させる。タイマー２２６のカウント値が所定のカウント値になったとき、無線端末装置１１２および１１３は、第２の通信フレーム内において、送信データの送信処理をそれぞれ行う。図５に示される例では、無線端末装置１１２は、タイマー２２６のカウント値が“１２５”になったときに送信データの送信処理を実行する。無線端末装置１１３は、タイマー２２６のカウント値が“１５０”になったときに送信データの送信処理を実行する。

無線端末装置１１１、１１２および１１３は、時刻ｔ５－ｔ６の期間にも、時刻ｔ４－ｔ５の期間で行った送信処理と同じ処理を実行し、第３の通信フレームに同期した無線通信が行われる。

このように、実施の形態１によれば、制御モードで動作する無線端末装置１１１の送信データ（換言すれば、制御情報を含む通信フレーム）に同期して、無線端末装置１１２および１１３が送信データの送信処理を実行する。すなわち、無線制御装置が設置されていない交差点であっても、制御モードで動作する無線端末装置が基準となり、端末モードで動作する無線端末装置は、制御モードで動作する無線端末装置に同期した共通の時間軸上で送信制御を行うことで、他車両の無線端末装置から受け取ったデータの送信時期を把握することができる。また、無線端末装置は、受信した他車両の送信データに含まれる送信処理時のタイマーのカウント値を参照することによって、受信した送信データの相対的な時間を共有することができ、自車両の無線端末装置は、他車両の無線端末装置から受け取ったデータの送信時期をより正確に把握することができる。

［実施の形態２］
次いで、実施の形態２を説明する。実施の形態２において、実施の形態１と同一の機能を有する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図６は、実施の形態２に係る無線通信システム４００の構成の一例を示す図である。図６には、無線制御装置が設置されていない交差点と無線制御装置が設置された交差点が示されている。これらの交差点は互いに隣接している。

図６の下側に示された無線制御装置が設置されていない交差点は、交差点エリア４２１を含む。無線制御装置が設置されていない交差点としては、例えば、実施の形態１の図１に示された交差点が該当する。以下、図６に示された交差点エリア４２１を含む交差点を、第１の交差点とも称する。

図６の上側に示された無線制御装置が設置された交差点は、交差点エリア４２２を含む。無線制御装置が設置された交差点としては、例えば、信号機が設置された大きな交差点が該当する。図６では、信号機４３０が設置されている。また、無線制御装置４４０が信号機４３０に設置されている。以下、図６に示された交差点エリア４２２を含む交差点を、第２の交差点とも称する。

図６に示されるように、無線通信システム４００は、車両４０１、４０２および４０３を含む。車両４０１には、無線端末装置４１１が搭載されている。車両４０２には、無線端末装置４１２が搭載されている。車両４０３には、無線端末装置４１３が搭載されている。なお、図６において、符号が付されていない白色の四角形も車両を示している。

弓形４５１は、制御モードで動作する無線端末装置４１１から送信される通信フレームの受信可能範囲を示す。また、弓形４５２は、無線制御装置４４０から送信される通信フレームの受信可能範囲を示す。第１の交差点と第２の交差点は、互いに隣接するため、弓形４５１と弓形４５２は、重複する領域を有する。

図６では、車両４０１は、第１の交差点の交差点エリア４２１を走行中である。交差点エリア４２１は、無線制御装置が設定されていない交差点に位置するため、車両４０１に搭載された無線端末装置４１１は、本来、制御モード装置として動作すべきである。

しかしながら、無線端末装置４１１は、弓形４５２の内側に位置し、無線制御装置４４０から送信される通信フレームを受信可能である。そのため、実施の形態１の動作モードの決定フローが適用された場合、無線端末装置４１１は、端末モード装置として動作する。すなわち、無線端末装置４１１は、第１の交差点において、制御モード装置となって行う通信制御の役目を果たすことができない。そこで、実施の形態２では、この問題を解決するための無線端末装置の構成および動作について説明する。

次いで、実施の形態２に係る無線端末装置４１１、４１２および４１３の構成について説明する。無線端末装置４１１、４１２および４１３は同一の構成を有するため、ここでは、無線端末装置４１１の構成のみが説明される。

図７は、実施の形態２に係る無線端末装置４１１の構成の一例を示すブロック図である。図７に示されるように、図２の半導体装置２２０および動作モード決定部２２５は、それぞれ、半導体装置２２０ａおよび動作モード決定部２２５ａに変更される。また、半導体装置２２０ａは、図２に示された半導体装置２２０の構成に加えて、第２のエリア判定部５０１を有する。

第２のエリア判定部５０１は、受信制御部２２２、第１のエリア判定部２２４、外部モジュール２３０および動作モード決定部２２５ａに接続される。第２のエリア判定部５０１は、受信制御部２２２から制御情報を受け取る。制御情報には、制御情報を含む通信フレームを送信した無線制御装置が設置されている場所の情報（無線制御装置の位置情報）が含まれている。また、第２のエリア判定部５０１は、外部モジュール２３０から自車両の位置情報および地図情報を受け取る。

第２のエリア判定部５０１は、第１のエリア判定部２２４から第１のエリア判定結果を受け取る。自車両が交差点エリアに位置していることを示す第１のエリア判定結果を受け取った場合には、第２のエリア判定部５０１は、制御情報に含まれる無線制御装置の位置情報を確認する。第２のエリア判定部５０１は、確認した無線制御装置の位置情報、受け取った自車両の位置情報および地図情報に基づいて、自車両が位置する交差点エリアを含む交差点と同じ交差点に無線制御装置が設置されているか否かを判定する。第２のエリア判定部５０１は、判定結果を第２のエリア判定結果として動作モード決定部２２５ａへ出力する。

動作モード決定部２２５ａは、受信制御部２２２、第１のエリア判定部２２４、第２のエリア判定部５０１および送信制御部２２３に接続される。動作モード決定部２２５ａは、受信制御部２２２から制御情報を受け取る。動作モード決定部２２５ａは、第１のエリア判定部２２４から第１のエリア判定結果および位置情報取得信号を受け取る。動作モード決定部２２５ａは、第２のエリア判定部５０１から第２のエリア判定結果を受け取る。動作モード決定部２２５ａは、位置情報取得信号を受け取ったタイミングで、受け取った制御情報、第１のエリア判定結果および第２のエリア判定結果に基づいて、制御モードもしくは端末モードのいずれかを無線端末装置４１１の動作モードとして決定する。動作モード決定部２２５ａは、決定した動作モードを送信制御部２２３へ出力する。

図８は、実施の形態２に係る無線端末装置４１１の動作モードの決定フローの一例を示すフローチャートである。図８に示されるように、図８のフローチャートは、図３のフローチャートに示されたステップに加えて、ステップＳ６０１およびステップＳ６０２を有する。ステップＳ３０４で、受信した通信フレームが無線制御装置から送信された通信フレームであると判定された場合（ステップＳ３０４のＹＥＳ）、ステップＳ６０１へ進む。

ステップＳ６０１において、第２のエリア判定部５０１は、受信制御部２２２から受け取った制御情報に含まれる無線制御装置の位置情報を確認する。

ステップＳ６０２において、第２のエリア判定部５０１は、無線制御装置の位置情報、自車両の位置情報および地図情報に基づいて、自車両が位置する交差点エリアを含む交差点と同じ交差点に無線制御装置が設置されているか否かを判定する。自車両が位置する交差点エリアを含む交差点と同じ交差点に無線制御装置が設置されていると判定された場合（ステップＳ６０２のＹＥＳ）、ステップＳ３０５へ進む。一方、自車両が位置する交差点エリアを含む交差点と同じ交差点に無線制御装置が設置されていないと判定された場合（ステップＳ６０２のＮＯ）、ステップＳ３０６へ進む。

例えば、図６に示される状況では、車両４０１に搭載された無線端末装置４１１は、第１の交差点の交差点エリア４２１に位置する（ステップＳ３０１のＹＥＳ）。また、車両４０１に搭載された無線端末装置４１１は、弓形４５２の内側に存在するため、第１の交差点に設置された無線制御装置４４０から送信された通信フレームを受信する（ステップＳ３０２のＹＥＳ）。

無線端末装置４１１は、受信した通信フレームから制御情報を抽出し、抽出した制御情報に含まれる識別情報を確認する（ステップＳ３０３）。無線端末装置４１１は、確認した識別情報に基づいて、受信した通信フレームの送信元が無線制御装置４４０であると判断する（ステップＳ３０４のＹＥＳ）。

また、無線端末装置４１１は、抽出した制御情報に含まれる無線制御装置４４０の位置情報を確認する（ステップＳ６０１）。車両４０１は、第１の交差点に位置し、一方、無線制御装置４４０は、第２の交差点に位置するため、無線端末装置４１１は、自車両（車両４０１）が位置する交差点エリアを含む交差点と同じ交差点に無線制御装置４４０が設置されていないと判断する（ステップ６０２のＮＯ）。その結果、無線端末装置４１１は、動作モードとして、制御モードを選択する（ステップＳ３０６）。これにより、車両４０２に搭載された無線端末装置４１２は、弓形４５１に含まれるため、制御モードで動作する無線端末装置４１１から送信される通信フレームに同期して、無線通信を行うことができる。

このように、実施の形態２によれば、無線制御装置が設置されている交差点と無線制御装置が設置されていない交差点とが隣接し、無線制御装置が設置されていない交差点の交差点エリアに位置する無線端末装置が、無線制御装置から送信される通信フレームを受信したとしても、無線端末装置は、動作モードに制御モードを選択して、制御モード装置として動作することができる。

なお、図６において、第２の交差点に位置する車両４０３は、弓形４５１および４５２の両方に含まれる。車両４０３に搭載された無線端末装置４１３は、端末モード装置として動作するが、無線制御装置４４０からの通信フレームと制御モードで動作する無線端末装置４１１からの通信フレームの両方を受信する。この場合、無線端末装置４１３は、どちらの通信フレームに同期して無線通信を行えばよいかを判断できない。

そこで、無線端末装置４１３は、無線制御装置４４０および制御モードで動作する無線端末装置４１１の位置情報に基づいて、同期すべき通信フレームを決定する。具体的には、まず、無線端末装置４１３は、外部モジュール２３０から自車両の位置情報と地図情報を取得する。

また、無線端末装置４１３は、受信した通信フレームに含まれる制御情報から通信フレームの発信元の位置情報を取得する。図６の場合には、無線端末装置４１３は、無線制御装置４４０から送信された通信フレームに含まれる制御情報から無線制御装置４４０の位置情報を取得し、無線端末装置４１１から送信された通信フレームに含まれる制御情報から無線端末装置４１１が搭載された車両４０１の位置情報を取得する。

次に、無線端末装置４１３は、自車両の位置情報、無線制御装置４４０の位置情報、無線端末装置４１１が搭載された車両４０１の位置情報および地図情報に基づいて、無線制御装置４４０から送信される通信フレーム、もしくは、無線端末装置４１１から送信される通信フレームのいずれかに同期して無線通信を行うべきかを決定する。図６の場合には、車両４０３は、無線制御装置４４０が設置された交差点の交差点エリア４２２に位置しているため、無線制御装置４１３は、無線制御装置４４０から送信される通信フレームに同期して無線通信を行うべきであると決定する。

このように、実施の形態２に係る端末モードで動作する無線端末装置は、複数の通信フレームを受信したとしても、受信した通信フレームの発信元の位置情報を確認することによって、いずれの通信フレームに同期すべきかを決定することができる。

［実施の形態３］
次いで、実施の形態３を説明する。実施の形態３において、実施の形態１および２と同一の機能を有する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図９は、実施の形態３に係る無線通信システム７００の構成の一例を示す図である。図９は、図１と同様に、無線制御装置が設置されていない交差点が示されている。図９に示される無線通信システム７００は、図１に示された無線通信システム１００の構成に加えて、車両７０４を有する。車両７０４には、無線端末装置７１４が搭載されている。また、図１の無線端末装置１１１、１１２および１１３は、それぞれ、７１１、７１２および７１３に変更される。弓形７３１は、制御モードで動作する無線端末装置７１１から送信される通信フレームの受信可能範囲を示す。

図９に示されるように、車両１０１は、交差点エリア１２１を走行中であるため、車両１０１に搭載された無線端末装置７１１は、制御モード装置として動作している。このとき、車両７０４が、交差点エリア１２１に侵入したことを想定する。交差点エリア１２１には、すでに制御モード装置として動作する無線端末装置７１１が存在するため、後から交差点エリア１２１に侵入した車両７０４に搭載された無線端末装置７１４は、本来、端末モード装置として動作すべきである。

しかしながら、実施の形態１もしくは実施の形態２の動作モードの決定フローが適用された場合、無線端末装置７１４は、制御モード装置として動作する。ここで、弓形７３２は、無線端末装置７１４が制御モードで動作した場合に無線端末装置７１４から送信される通信フレームの受信可能範囲を示す。車両１０２は、弓形７３１に含まれ、かつ、弓形７３２に含まれないため、無線端末装置７１２は、無線端末装置７１１から送信される通信フレームに同期して無線通信を行うことができる。一方、車両１０３は、弓形７３１および７３２の両方に含まれるため、無線端末装置７１３は、無線端末装置７１１から送信される通信フレームおよび無線端末装置７１４から送信される通信フレームの両方を受信する。この場合、無線端末装置７１３は、どちらの通信フレームに同期して無線通信を行えばよいかを判断できない。そこで、実施の形態３では、この問題を解決するための無線端末装置の構成および動作について説明する。

次いで、実施の形態３に係る無線端末装置７１１、７１２、７１３および７１４の構成について説明する。無線端末装置７１１、７１２、７１３および７１４は同一の構成を有するため、ここでは、無線端末装置７１１の構成のみが説明される。

図１０は、実施の形態３に係る無線端末装置７１１の構成の一例を示すブロック図である。図１０に示されるように、図２の半導体装置２２０および動作モード決定部２２５は、それぞれ、半導体装置２２０ｂおよび動作モード決定部２２５ｂに変更される。また、半導体装置２２０ｂは、図２に示された半導体装置２２０の構成に加えて、第３のエリア判定部５０２を有する。

第３のエリア判定部５０２は、受信制御部２２２、第１のエリア判定部２２４、外部モジュール２３０および動作モード決定部２２５ｂに接続される。第３のエリア判定部５０２は、受信制御部２２２から制御情報を受け取る。制御情報には、制御情報を含む通信フレームを送信した制御モード装置が搭載される他車両が位置している場所の情報（制御モード装置が搭載される他車両の位置情報）が含まれている。また、第３のエリア判定部５０２は、外部モジュール２３０から自車両の位置情報および地図情報を受け取る。

第３のエリア判定部５０２は、第１のエリア判定部２２４から第１のエリア判定結果を受け取る。自車両が交差点エリアに位置していることを示す第１のエリア判定結果を受け取った場合には、第３のエリア判定部５０２は、制御情報に含まれる制御モード装置が搭載された他車両の位置情報を確認する。第３のエリア判定部５０２は、確認した制御モード装置が搭載された他車両の位置情報、受け取った自車両の位置情報および地図情報に基づいて、自車両が位置する交差点エリアを含む交差点と同じ交差点に制御モード装置が搭載された他車両が位置しているか否かを判定する。第３のエリア判定部５０２は、判定結果を第３のエリア判定結果として動作モード決定部２２５ｂへ出力する。

動作モード決定部２２５ｂは、受信制御部２２２、第１のエリア判定部２２４、第３のエリア判定部５０２および送信制御部２２３に接続される。動作モード決定部２２５ｂは、受信制御部２２２から制御情報を受け取る。動作モード決定部２２５ｂは、第１のエリア判定部２２４から第１のエリア判定結果および位置情報取得信号を受け取る。動作モード決定部２２５ｂは、第３のエリア判定部５０２から第３のエリア判定結果を受け取る。動作モード決定部２２５ｂは、位置情報取得信号を受け取ったタイミングで、受け取った制御情報、第１のエリア判定結果および第３のエリア判定結果に基づいて、制御モードもしくは端末モードのいずれかを無線端末装置７１１の動作モードとして決定する。動作モード決定部２２５ｂは、決定した動作モードを送信制御部２２３へ出力する。

図１１は、実施の形態３に係る無線端末装置７１１の動作モードの決定フローの一例を示すフローチャートである。図１１に示されるように、図１１のフローチャートは、図３のフローチャートに示されたステップに加えて、ステップＳ８０１およびステップＳ８０２を有する。ステップＳ３０４で、受信した通信フレームが無線制御装置から送信された通信フレームではないと判定された場合（ステップＳ３０４のＮＯ）、ステップＳ８０１へ進む。

ステップＳ８０１において、第３のエリア判定部５０２は、受信制御部２２２から受け取った制御情報に含まれる制御モード装置が搭載される他車両の位置情報を確認する。

ステップＳ８０２において、第３のエリア判定部５０２は、制御モード装置が搭載される他車両の位置情報、自車両の位置情報および地図情報に基づいて、自車両が位置する交差点エリアを含む交差点と同じ交差点に制御モード装置が搭載される他車両が位置しているか否かを判定する。自車両が位置する交差点エリアを含む交差点と同じ交差点に制御モード装置が搭載される他車両が位置していると判定された場合（ステップＳ８０２のＹＥＳ）、ステップＳ３０５へ進む。一方、自車両が位置する交差点エリアを含む交差点と同じ交差点に制御モード装置が搭載される他車両が位置していないと判定された場合（ステップＳ８０２のＮＯ）、ステップＳ３０６へ進む。

例えば、図９に示される状況では、車両７０４に搭載された無線端末装置７１４は、交差点エリア１２１に位置する（ステップＳ３０１のＹＥＳ）。車両７０４に搭載された無線端末装置７１４は、弓形７３１の内側に存在するため、制御モード装置として動作する無線端末装置７１１から送信された通信フレームを受信する（ステップＳ３０２のＹＥＳ）。

無線端末装置７１４は、受信した通信フレームから制御情報を抽出し、抽出した制御情報に含まれる識別情報を確認する（ステップＳ３０３）。無線端末装置７１４は、確認した識別情報に基づいて、受信した通信フレームの送信元が無線制御装置ではなく、制御モード装置（無線端末装置７１１）であると判断する（ステップＳ３０４のＮＯ）。

また、無線端末装置７１４は、抽出した制御情報に含まれる制御モード装置（無線端末装置７１１）が搭載される車両１０１の位置情報を確認する（ステップＳ８０１）。車両７０４および車両１０１は、交差点エリア１２１を含む交差点に位置しているため、無線端末装置７１４は、自車両（車両７０４）が位置する交差点と同じ交差点に制御モード装置（無線端末装置７１１）が搭載される車両１０１が位置していると判断する（ステップＳ８０２のＹＥＳ）。その結果、無線端末装置７１４は、動作モードとして、端末モードを選択する（ステップＳ３０６）。これにより、車両１０３に搭載された無線制御装置７１３は、制御モードで動作する無線端末装置７１１から送信される通信フレームのみを受信して、無線通信を行うことができる。

このように、実施の形態３によれば、無線制御装置が設置されていない交差点において、制御モードで動作する無線端末装置が存在する場合であっても、後から交差点エリアに侵入した無線端末装置は、端末モード装置として動作し、制御モードで動作する無線端末装置から送信される通信フレームに同期して、無線通信を行うことができる。

［実施の形態４］
次いで、実施の形態４を説明する。実施の形態４では、実施の形態１に係る無線端末装置１１１の別の形態となる無線端末装置１１１ｃについて説明する。実施の形態４において、実施の形態１と同一の機能を有する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１２は、実施の形態４に係る無線端末装置１１１ｃの構成の一例を示すブロック図である。図１２に示されるように、図２の半導体装置２２０、通信部２２１、受信制御部２２２、送信制御部２２３、第１のエリア判定部２２４および動作モード決定部２２５は、それぞれ、半導体装置２２０ｃ、通信部２２１ｃ、受信制御部２２２ｃ、送信制御部２２３ｃ、第１のエリア判定部２２４ｃおよび動作モード決定部２２５ｃに変更される。また、図１２において、図２の外部モジュール２３０が、ＧＰＳモジュール９０２、通信モジュール９０３およびカメラモジュール９０４に置き換えられる。無線端末装置１１１ｃは、図２に示された無線端末装置１１１の構成に加えて、ＲＦ（Radio Frequency）部９０１を有する。半導体装置２２０ｃは、図２に示された半導体装置２２０の構成に加えて、記憶部９１１を有する。

ＲＦ部９０１は、アンテナ２１０と半導体装置２２０ｃとの間に接続される。ＲＦ部９０１は、不図示のＲＦスイッチ、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、電力増幅器（ＰＡ）および低雑音増幅器（ＬＮＡ）を含む。ＲＦスイッチは、無線通信に利用する高周波信号の送信経路と受信経路とを切り替えるスイッチである。ＢＰＦは、送信経路および受信経路に配置され、特定の周波数を有する信号のみを通過させる。ＰＡは、送信経路に配置され、アンテナから送信される信号の電力を増幅する。ＬＮＡは、受信経路に配置され、アンテナ２１０を介して受信される信号を増幅する。

無線端末装置１１１ｃがデータの送信を行う場合、ＲＦ部９０１は、半導体装置２２０ｃから出力される無線周波数のパケット信号（送信信号）を、ＰＡ、ＢＰＦおよびＲＦスイッチを介して、アンテナ２１０から送信する。一方、無線端末装置１１１ｃがデータの受信を行う場合、ＲＦ部９０１は、アンテナ２１０から受信した無線周波数のパケット信号（受信信号）を、ＲＦスイッチ、ＢＰＦおよびＬＮＡを介して、半導体装置２２０ｃに出力する。

通信部２２１ｃは、ＲＦ部９０１、受信制御部２２２ｃおよび送信制御部２２３ｃに接続される。通信部２２１ｃは、不図示の送信回路、受信回路、デジタル－アナログ変換回路（Ｄ／Ａ）、アナログ－デジタル変換回路（Ａ／Ｄ）およびベースバンド部を含む。

通信部２２１ｃの送信経路には、送信回路、Ｄ／Ａおよびベースバンド部が含まれる。無線端末装置１１１ｃがデータの送信を行う場合、ベースバンド部は、送信制御部２２３ｃから受け取った送信データに対してＯＦＤＭ変調の処理を行い、ベースバンドＯＦＤＭのパケット信号を生成する。生成されたベースバンドＯＦＤＭ信号は、Ｄ／Ａにおいて、デジタル－アナログ変換され、送信回路に出力される。送信回路は、受け取ったベースバンドのＯＦＤＭ信号に対して、周波数変換の処理を行い、無線周波数のパケット信号を生成する。生成された無線周波数のパケット信号は、ＰＡへ出力される。

通信部２２１ｃの受信経路には、受信回路、Ａ／Ｄおよびベースバンド部が含まれる。無線端末装置１１１ｃがデータの受信を行う場合、受信回路は、ＬＮＡから受け取った無線周波数のパケット信号に対して周波数変換の処理を行い、ベースバンドＯＦＤＭのパケット信号を生成する。生成されたベースバンドＯＦＤＭのパケット信号は、Ａ／Ｄにおいてアナログ－デジタル変換され、ベースバンド部に出力される。ベースバンド部は、受け取ったベースバンドＯＦＤＭのパケット信号に対してＯＦＤＭ復調の処理を行い、受信データを生成する。生成された受信データは、受信制御部２２２ｃへ出力される。

受信制御部２２２ｃは、通信部２２１ｃ、送信制御部２２３ｃ、動作モード決定部２２５ｃおよび記憶部９１１に接続される。記憶部９１１は、無線端末装置１１１ｃに割り振られた識別ＩＤを含む識別情報を格納する。記憶部９１１は、不図示のＥＣＵ（Electronic Control Unit）装置によって取得された自車両の速度情報などを格納する。また、記憶部９１１は、後述されるように、受信データおよび自車両の位置情報などを格納する。なお、記憶部９１１は、レジスタやＲＡＭ（Random Access Memory）などデータを記憶できるものであれば何でもよく、また揮発性か不揮発性かを問われない。

受信制御部２２２ｃは、通信部２２１ｃのベースバンド部から出力された受信データを受け取り、記憶部９１１に格納する。また、受信制御部２２２ｃは、制御情報抽出部９２１を備える。制御情報抽出部９２１は、通信部２２１のベースバンド部から受け取った受信データから制御情報を抽出する。抽出された制御情報は、送信制御部２２３ｃおよび動作モード決定部２２５ｃへ出力される。なお、受信制御部２２２ｃは、有効期限切れとなっている通信フレームの受信データを削除する機能を有していてもよい。

第１のエリア判定部２２４ｃは、ＧＰＳモジュール９０２、通信モジュール９０３、カメラモジュール９０４、動作モード決定部２２５ｃおよび記憶部９１１に接続される。第１のエリア判定部２２４ｃは、ＧＰＳモジュール９０２から、自車両の位置情報を含むＧＰＳ信号を受け取る。第１のエリア判定部２２４ｃは、通信モジュール９０３から、地図情報を受け取る。第１のエリア判定部２２４ｃは、カメラモジュールから、自車両の周囲の撮像画像を受け取る。

第１のエリア判定部は、自車両の位置情報および地図情報から、もしくは、自車両の周囲の撮像画像から、自車両が交差点エリアに位置しているか否かを判断する。第１のエリア判定部２２４ｃは、判定結果を第１のエリア判定結果として動作モード決定部２２５ｃへ出力する。なお、第１のエリア判定部２２４ｃは、地図情報を、必ずしもインターネット回線に接続された通信モジュール９０３から受け取る必要はない。例えば、記憶部９１１は、予め地図情報を格納しておき、第１のエリア判定部２２４ｃが、記憶部９１１から地図情報を読み出すようにしてもよい。

第１のエリア判定部２２４ｃは、自車両の位置情報、地図情報、もしくは、撮像画像を受け取ったタイミング、もしくは、判定処理を行ったタイミングに同期して、位置情報取得信号を動作モード決定部２２５ｃへ出力する。位置情報取得信号は、第１のエリア判定部２２４ｃによって生成されてもよい。あるいは、位置情報取得信号は、ＧＰＳモジュール９０２、通信モジュール９０３、カメラモジュール９０４のいずれかから出力される信号、もしくは、それらの信号の組合せによって生成される信号であってもよい。

また、第１のエリア判定部２２４ｃは、ＧＰＳモジュール９０２から受け取った自車両の位置情報、通信モジュール９０３から受け取った地図情報およびカメラモジュールから受け取った自車両の周囲の撮像画像を記憶部９１１に格納する。

動作モード決定部２２５ｃは、受信制御部２２２ｃ、送信制御部２２３ｃ、第１のエリア判定部２２４ｃおよび記憶部９１１に接続される。動作モード決定部２２５ｃは、受信制御部２２２ｃから、制御情報抽出部９２１によって抽出された制御情報を受け取る。動作モード決定部２２５ｃは、第１のエリア判定部２２４ｃから、第１のエリア判定結果および位置情報取得信号を受け取る。動作モード決定部２２５ｃは、位置情報取得信号を受け取ったタイミングで、制御モードもしくは端末モードのいずれかを無線端末装置１１１ｃの動作モードとして決定する。

具体的には、動作モード決定部２２５ｃは、自車両が交差点エリアに位置していることを示す第１のエリア判定結果を受け取った場合、受け取った制御情報を参照して、通信フレームの送信元を示す識別情報を確認する。このとき、参照する制御情報としては、有効期限内の通信フレームに含まれる制御情報が対象とされる。

識別情報には、識別ＩＤが含まれる。識別ＩＤは、例えば、通信フレームを送信した装置を識別するために割り振られた情報である。記憶部９１１は、無線制御装置に割り振られた識別ＩＤを含むＩＤリストを格納する。動作モード決定部２２５ｃは、記憶部９１１に格納されたＩＤリストを参照して、確認した識別情報に含まれる識別ＩＤが無線制御装置に割り振られたＩＤであるか否かを判定する。

確認した識別情報に含まる識別ＩＤが無線制御装置に割り振られたＩＤであると判定された場合、動作モード決定部２２５ｃは、動作モードを端末モードに決定する。一方、確認した識別情報に含まる識別ＩＤが無線制御装置に割り振られたＩＤではないと判定された場合、動作モード決定部２２５ｃは、動作モードを制御モードに決定する。動作モード決定部２２５ｃは、決定した動作モードを送信制御部２２３ｃへ出力する。

送信制御部２２３ｃは、通信部２２１ｃ、受信制御部２２２ｃ、動作モード決定部２２５ｃおよび記憶部９１１に接続される。また、送信制御部２２３ｃは、タイマー２２６、制御情報生成部９２２および通信フレーム生成部９２３を備える。

送信制御部２２３ｃは、動作モード決定部２２５ｃから受け取った動作モードが制御モードである場合、制御モード装置として送信動作を行う。具体的には、制御情報生成部９２２は、タイマー２２６から、送信データの送信処理が実行されるとき、より詳細には、送信データが通信部２２１ｃのベースバンド部へ出力されるときのカウント値を受け取る。制御情報生成部９２２は、記憶部９１１から、無線端末装置１１１ｃの識別情報を読み出す。制御情報生成部９２２は、タイマー２２６のカウント値および無線端末装置１１１ｃの識別情報を含む制御情報を生成する。なお、制御情報生成部９２２は、記憶部９１１から、自車両の車両情報、例えば、位置情報もしくは速度情報を読み出し、読み出した自車両の車両情報を制御情報に含めてもよい。

通信フレーム生成部９２３は、制御情報生成部９２２によって生成された制御情報を含む通信フレームを送信データとして生成する。生成された送信データは、通信部２２１ｃのベースバンド部へ出力される。

一方、送信制御部２２３ｃは、動作モード決定部２２５ｃから受け取った動作モードが端末モードである場合、端末モード装置として送信動作を行う。具体的には、送信制御部２２３ｃは、タイマー２２６から、送信データの送信処理が実行されるとき、より詳細には、送信データが通信部２２１ｃのベースバンド部へ出力されるときのカウント値を受け取る。制御情報生成部９２２は、記憶部９１１から、無線端末装置１１１ｃの識別情報を読み出す。送信制御部２２３ｃは、無線端末装置１１１ｃを識別するための識別情報およびタイマー２２６のカウント値を含む送信データを生成する。送信制御部２２３は、受信制御部２２２ｃから制御情報を受け取り、受け取った制御情報を含む通信フレームに同期して、生成した送信データを通信部２２１ｃのベースバンド部へ出力する。なお、送信データには、自車両の車両情報が含まれてもよい。

このように、送信制御部２２３ｃは、無線端末装置１１１ｃの動作モードに応じて、２種類の送信処理、すなわち、第１の送信処理もしくは第２の送信処理を実行する。無線端末装置１１１ｃの動作モードとして制御モードが決定された場合、送信制御部２２３ｃは、通信フレーム生成部９２３によって生成された通信フレームを送信データとして通信部２２１ｃのベースバンド部へ出力する第１の送信処理を実行する。一方、無線端末装置１１１ｃの動作モードとして端末モードが決定された場合、送信制御部２２３ｃは、受信した制御情報を含む通信フレームに同期して、送信データを通信部２２１ｃのベースバンド部へ出力する第２の送信処理を実行する。

実施の形態４によれば、実施の形態１と同様に、無線制御装置が設置されていない交差点の交差点エリアにおいて、無線端末装置は、制御モード装置として動作することができる。すなわち、無線制御装置が設置されていない交差点であっても、制御モードで動作する無線端末装置が基準となり、端末モードで動作する無線端末装置は、制御モードで動作する無線端末装置に同期した共通の時間軸上で送信制御を行うことができる。

実施の形態１ないし４では、半導体装置２２０、２２０ａおよび２２０ｂは、通信部２２１を含む構成として、半導体装置２２０ｃは、通信部２２１ｃおよび記憶部９１１を含む構成として、それぞれ示されているが、これに限定されることはない。例えば、半導体２００では、通信部２２１とその他のブロックは、それぞれ別個の半導体装置として形成されることも可能である。また、半導体装置２２０、２２０ａ、２２０ｂおよび２２０ｃは、それぞれ、１つの半導体チップ上に形成されてもよく、複数の半導体チップに分けて形成されてもよい。

また、半導体装置２２０、２２０ａ、２２０ｂおよび２２０ｃは、ハードウェア（Ｈ／Ｗ）のみ、もしくは、Ｈ／Ｗとソフトウェア（Ｓ／Ｗ）の連携によって構成されることができる。すなわち、図２、図７、図１０および図１２には、Ｈ／Ｗのみ、Ｓ／Ｗのみ、もしくは、Ｈ／ＷとＳ／Ｗの連携によって実現される機能ブロックが示されている。

半導体装置２２０、２２０ａ、２２０ｂおよび２２０ｃが、Ｈ／Ｗのみで構成される場合には、半導体装置２２０、２２０ａ、２２０ｂおよび２２０ｃの各ブロック（通信部２２１および２２１ｃ、受信制御部２２２および２２２ｃ、送信制御部２２３および２２３ｃ、第１のエリア判定部２２４および２２４ｃ、動作モード決定部２２５、２２５ａ、２２５ｂおよび２２５ｃ、第２のエリア判定部５０１、第３のエリア判定部５０２、および記憶部９１１）は、それぞれ回路で構成される。

一方、半導体装置２２０、２２０ａ、２２０ｂおよび２２０ｃが、Ｈ／ＷとＳ／Ｗの連携によって構成される場合には、例えば、動作モード決定部２２５、２２５ａ、２２５ｂおよび２２５ｃは、プロセッサで構成され、プロセッサが不図示の記憶部に格納された所定のプログラムを読み出して実行することによって、動作モード決定部２２５、２２５ａ、２２５ｂおよび２２５ｃの機能が実現されることが可能である。

また、実施の形態１ないし４では、無線端末装置が車両に搭載されていると説明したが、ここでいう車両に搭載するとは、無線端末装置が車両本体に部品の一部として組み込まれている態様に限定されない。例えば、実施の形態１ないし４の機能を実現するアプリケーションソフトが動作可能なスマートフォンなどのモバイル端末を車両に持ち込まれる態様が含まれてもよい。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

１００、４００、７００： 無線通信システム
１０１－１０３、４０１－４０３、７０４： 車両
１１１－１１３、４１１－４１３、７１１－７１４、１１１ｃ： 無線端末装置
１２１、４２１、４２２： 交差点エリア
１３１、４５１、４５２、７３１、７３２： 弓形
２１０： アンテナ
２２０、２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ： 半導体装置
２２１、２２１ｃ： 通信部
２２２、２２２ｃ： 受信制御部
２２３、２２３ｃ： 送信制御部
２２４、２２４ｃ： 第１のエリア判定部
２２５、２２５ａ、２２５ｂ、２２５ｃ： 動作モード決定部
２２６： タイマー
２３０： 外部モジュール
４３０： 信号機
４４０： 無線制御装置
５０１： 第２のエリア判定部
５０２： 第３のエリア判定部
９０１： ＲＦ部
９０２： ＧＰＳモジュール
９０３： 通信モジュール
９０４： カメラモジュール
９１１： 記憶部
９２１： 制御情報抽出部
９２２： 制御情報生成部
９２３： 通信フレーム生成部

Claims (20)

1. 第１の車両に搭載される無線端末装置を制御する半導体装置であって、
   第１の通信フレームを受信して受信データを生成するとともに、送信データを送信する通信部と、
   前記受信データから第１の制御情報を抽出する受信制御部と、
   前記送信データを前記通信部へ出力する送信制御部と、
   前記第１の車両が交差点エリアに位置しているか否かを判定する第１のエリア判定部と、
   前記第１の制御情報に含まれる前記第１の通信フレームの発信元を識別するための識別情報および第１のエリア判定部の判定結果に基づいて、制御モードもしくは端末モードのいずれかを前記無線端末装置の動作モードとして決定する動作モード決定部と、を備え、
   前記無線端末装置の動作モードが制御モードに決定された場合、前記送信制御部は、第２の制御情報を含む第２の通信フレームを前記送信データとして前記通信部へ出力し、
   前記無線端末装置の動作モードが端末モードに決定された場合、前記送信制御部は、前記第１の制御情報を含む前記第１の通信フレームに同期して、前記送信データを前記通信部へ出力する、
   半導体装置。
2. 請求項１に記載の半導体装置であって、
   前記第１のエリア判定部の判定結果が、前記第１の車両が交差点エリアに位置していることを示す場合、前記動作モード決定部は、前記第１の制御情報に含まれる識別情報に基づいて、前記第１の通信フレームが無線制御装置から送信された通信フレームであるか否かを判定する、
   半導体装置。
3. 請求項２に記載の半導体装置であって、
   前記動作モード決定部は、前記第１の通信フレームが無線制御装置から送信された通信フレームであると判定した場合、端末モードを前記無線端末装置の動作モードとして決定する、
   半導体装置。
4. 請求項２に記載の半導体装置であって、
   前記動作モード決定部は、前記第１の通信フレームが無線制御装置から送信された通信フレームではないと判定した場合、制御モードを前記無線端末装置の動作モードとして決定する、
   半導体装置。
5. 請求項１に記載の半導体装置であって、
   前記第１のエリア判定部の判定結果が、前記第１の車両が交差点エリアに位置していないことを示す場合、前記動作モード決定部は、端末モードを前記無線端末装置の動作モードとして決定する、
   半導体装置。
6. 請求項１に記載の半導体装置であって、
   前記第１のエリア判定部は、前記第１の車両の位置情報と地図情報に基づいて、前記第１の車両が交差点エリアに位置しているか否かを判定する、
   半導体装置。
7. 請求項１に記載の半導体装置であって、
   前記送信制御部は、タイマーを備え、前記送信データの送信処理が実行されるときの前記タイマーのカウント値を前記送信データに含める、
   半導体装置。
8. 請求項１に記載の半導体装置であって、
   前記送信制御部は、前記無線端末装置を識別するための識別情報を前記送信データに含める、
   半導体装置。
9. 請求項１に記載の半導体装置であって、
   前記第１の制御情報に含まれる無線制御装置の位置情報、前記第１の車両の位置情報および地図情報に基づいて、前記第１の車両が位置する交差点エリアを含む交差点と同じ交差点に前記無線制御装置が設置されているか否かを判定する第２のエリア判定部をさらに備える、
   半導体装置。
10. 請求項９に記載の半導体装置であって、
    前記第２のエリア判定部の判定結果が、前記第１の車両が位置する交差点エリアを含む交差点と同じ交差点に前記無線制御装置が設置されていることを示す場合、前記動作モード決定部は、端末モードを前記無線端末装置の動作モードとして決定する、
    半導体装置。
11. 請求項９に記載の半導体装置であって、
    前記第２のエリア判定部の判定結果が、前記第１の車両が位置する交差点エリアを含む交差点と同じ交差点に前記無線制御装置が設置されていないことを示す場合、前記動作モード決定部は、制御モードを前記無線端末装置の動作モードとして決定する、
    半導体装置。
12. 請求項１に記載の半導体装置であって、
    前記第１の制御情報に含まれる、制御モードで動作する無線端末装置が搭載された第２の車両の位置情報、前記第１の車両の位置情報および地図情報に基づいて、前記第１の車両が位置する交差点エリアを含む交差点と同じ交差点に前記第２の車両が位置しているか否かを判定する第３のエリア判定部をさらに備える、
    半導体装置。
13. 請求項１２に記載の半導体装置であって、
    前記第３のエリア判定部の判定結果が、前記第１の車両が位置する交差点エリアを含む交差点と同じ交差点に前記第２の車両が位置していることを示す場合、前記動作モード決定部は、端末モードを前記第１の車両に搭載される前記無線端末装置の動作モードとして決定する、
    半導体装置。
14. 請求項１２に記載の半導体装置であって、
    前記第３のエリア判定部の判定結果が、前記第１の車両が位置する交差点エリアを含む交差点と同じ交差点に前記第２の車両が位置していないことを示す場合、前記動作モード決定部は、制御モードを前記第１の車両に搭載される前記無線端末装置の動作モードとして決定する、
    半導体装置。
15. 請求項１に記載の半導体装置であって、
    前記受信制御部は、前記受信データから前記第１の制御情報を抽出する制御情報抽出部を有し、
    前記送信制御部は、前記第２の制御情報を生成する制御情報生成部と、前記第２の制御情報を含む前記第２の通信フレームを生成する通信フレーム生成部と、を有する、
    半導体装置。
16. 請求項１に記載の半導体装置と、
    前記半導体装置とアンテナの間に接続されるＲＦ（Radio Frequency）部と、を備える、
    無線端末装置。
17. 第１の車両に搭載される無線端末装置を制御する半導体装置であって、
    第１の通信フレームを受信して受信データを生成するとともに、送信データを送信する通信部と、
    前記受信データから第１の制御情報を抽出する受信制御部と、
    前記第１の車両が交差点エリアに位置しているか否かを判定する第１のエリア判定部と、
    前記第１の制御情報に含まれる前記第１の通信フレームの発信元を識別するための識別情報および第１のエリア判定部の判定結果に基づいて、制御モードもしくは端末モードのいずれかを前記無線端末装置の動作モードとして決定する動作モード決定部と、
    前記無線端末装置の動作モードに応じて、第１の送信処理もしくは第２の送信処理を実行する送信制御部と、を備え、
    前記無線端末装置の動作モードが制御モードに決定された場合、前記送信制御部は、第２の制御情報を含む第２の通信フレームを前記送信データとして前記通信部へ出力する前記第１の送信処理を実行し、
    前記無線端末装置の動作モードが端末モードに決定された場合、前記送信制御部は、前記第１の制御情報を含む前記第１の通信フレームに同期して、前記送信データを前記通信部へ出力する前記第２の送信処理を実行する、
    半導体装置。
18. 第１の車両に搭載される無線端末装置の通信方法であって、
    アンテナを介して、第１の通信フレームを受信するステップと、
    前記第１の通信フレームから受信データを生成するステップと、
    前記受信データを記憶部に格納するステップと、
    前記受信データから第１の制御情報を抽出するステップと、
    ＧＰＳ（Global Positioning System）モジュールを介して、前記第１の車両の位置情報を取得するステップと、
    前記第１の車両の位置情報および地図情報に基づいて、前記第１の車両が交差点エリアに位置しているか否かを判定するステップと、
    前記第１の制御情報に含まれる前記第１の通信フレームの発信元を識別するための識別情報を確認するステップと、
    前記確認するステップで確認した識別情報および前記判定するステップで判定した結果に基づいて、制御モードもしくは端末モードのいずれかを前記第１の車両に搭載される無線端末装置の動作モードとして決定するステップと、
    送信データを送信するステップと、を備え、
    前記送信するステップは、
    前記第１の車両に搭載される無線端末装置の動作モードが制御モードに決定された場合に、第２の制御情報を含む第２の通信フレームを前記送信データとして出力するステップと、
    前記第１の車両に搭載される無線端末装置の動作モードが端末モードに決定された場合に、前記第１の制御情報を含む前記第１の通信フレームに同期して、前記送信データを出力するステップと、を含む、
    無線端末装置の通信方法。
19. 請求項１８に記載の無線端末装置の通信方法であって、
    前記第１の制御情報に含まれる無線制御装置の位置情報を確認するステップと、
    前記位置情報を確認するステップで確認した無線制御装置の位置情報、前記取得するステップで取得した前記第１の車両の位置情報および前記地図情報に基づいて、記第１の車両が位置する交差点エリアを含む交差点と同じ交差点に前記無線制御装置が設置されているか否かを判定するステップと、をさらに備える、
    無線端末装置の通信方法。
20. 請求項１８に記載の無線端末装置の通信方法であって、
    前記第１の制御情報に含まれる、制御モードで動作する無線制御装置が搭載された第２の車両の位置情報を確認するステップと、
    前記第２の車両の位置情報を確認するステップで確認した前記第２の車両の位置情報、前記取得するステップで取得した前記第１の車両の位置情報および前記地図情報に基づいて、記第１の車両が位置する交差点エリアを含む交差点と同じ交差点に前記第２の車両が位置しているか否かを判定するステップと、をさらに備える、
    無線端末装置の通信方法。

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