CN103650613B

CN103650613B - 无线通信装置、无线通信系统以及信道选择方法

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Publication number: CN103650613B
Application number: CN201180072169.2A
Authority: CN
Inventors: 石原正裕; 后迫弘明; 小泉吉秋
Original assignee: Mitsubishi Corp
Current assignee: Mitsubishi Corp
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2031-07-08
Also published as: JP5687344B2; US9282474B2; EP2731394B1; CN103650613A; JPWO2013008291A1; EP2731394A4; WO2013008291A1; EP2731394A1; US20140153378A1

Abstract

电场强度测定电路（13）反复多次测定在数据通信中能够利用的多个通信信道各自的电场强度。信道判别部（14）将由电场强度测定电路（13）测定的多次的电场强度与包括作为载波侦听阈值的第1阈值和受到干扰而接收灵敏度劣化的被干扰电平即第2阈值的多个不同的阈值进行比较，针对每个通信信道，对电场强度超过各阈值的次数进行计数，根据所计数的在各通信信道中超过各阈值的次数，选择要利用的通信信道。

Description

无线通信装置、无线通信系统以及信道选择方法

技术领域

本发明涉及无线通信装置、无线通信系统以及信道选择方法。更详细而言，涉及在多个无线通信系统混合存在的通信环境下使用的无线通信装置、无线通信系统以及信道选择方法。

背景技术

在无线通信系统中，设法使用CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance，载波侦听多路访问/冲突避免）等通信过程，避免多个无线通信装置同时进行发送，避免引起串线。在该通信过程中，多个无线通信装置通过时间分割来使利用通信信道的时间偏移，从而防止串线。

另外，还进行如下：例如如以下那样准备一点一点地偏移了无线电波的频率带的多个通信信道，多个无线通信装置分别利用各频率带的通信信道，由此避免串线。

（2.4GHz带的信道例）

信道1：2412MHz

信道2：2417MHz

信道3：2422MHz

信道4：2427MHz

信道5：2432MHz

信道6：2437MHz

（中间省略）

信道13：2472MHz

在该通信过程中，如果使得新启动的无线通信装置选择使用频度少的通信信道，则能够延长本机能够利用通信信道的时间，所以能够实现高效的通信。

作为选择使用频度少的通信信道的方法，有如下方法：在本机启动而开始通信之前，针对多个能够利用的通信信道测定电场强度，选择有空闲的通信信道。

例如，公开了如下数据通信装置，在该数据通信装置中，反复多次测定在数据通信中能够利用的多个通信信道各自的电场强度，比较电场强度的测定结果和阈值（以下称为“电场强度阈值”），将小于电场强度阈值的测定结果的次数最多的通信信道选择为要利用的通信信道（例如，参照专利文献1）。

根据该无线通信装置，即使在各种通信装置混合存在的通信环境下，也能够尽可能避免与其他无线通信系统的串线。

专利文献1：日本特开2010-103665号公报

发明内容

在专利文献1所记载的无线通信装置中，一般设定无线通信装置的载波侦听阈值作为上述电场强度阈值。载波侦听阈值是指，在CSMA/CA的载波侦听中测定出了超过其的电场强度的情况下不实施发送的阈值。如果这样的话，能够判别在测定了电场强度的通信信道中能够发送的时间是长还是短。

但是，一般情况下，无线通信装置的接收灵敏度被设计为低于载波侦听阈值，所以在有载波侦听阈值以下的同时发送波的情况下，在无线通信装置中，受到该同时发送波的干扰，其接收灵敏度劣化。因此，在将电场强度阈值设定为载波侦听阈值的情况下，虽然能够判别在各通信信道中能够发送的时间是长还是短，但难以判别受到载波侦听阈值以下的同时发送波的干扰的频度是高还是低。

本发明是鉴于上述实情而完成的，其目的在于提供一种无线通信装置、无线通信系统以及信道选择方法，能够延长可发送时间，通过选择干扰的频度小的信道，能够提高通信效率。

为了达成上述目的，在本发明的无线通信装置中，电场强度测定部反复多次测定在数据通信中能够利用的多个通信信道各自的电场强度。信道判别部将由电场强度测定部测定的多次的电场强度与多个不同的阈值进行比较，针对每个通信信道，对电场强度超过各阈值的次数进行计数，并根据所计数的在各通信信道中超过各阈值的次数，选择要利用的通信信道，其中，所述多个不同的阈值包括作为载波侦听阈值的第1阈值和第2阈值，该第2阈值是受到干扰而接收灵敏度劣化的被干扰电平。

根据本发明，例如，能够根据电场强度超过第1阈值的次数判别可发送的时间是长还是短，而且，能够根据超过第2阈值的次数判别受到载波侦听阈值以下的同时发送波的干扰的频度是高还是低。因此，只要根据超过这些阈值的次数选择要利用的通信信道，就能够延长可发送时间，能够选择干扰的频度小的通信信道。其结果，能够提高通信效率。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的无线通信系统的结构的框图。

图2是示出本发明的实施方式的无线通信装置（主机）的结构的框图。

图3是示出本发明的实施方式的无线通信装置（子机）的结构的框图。

图4是示出本发明的实施方式的无线通信装置（主机）的动作的流程图。

图5是示出电场强度的测定结果的一个例子的图表。

图6是示出表示在本发明的实施方式的各通信信道中超过各阈值的次数的表的图。

图7是示出本发明的实施方式的无线通信装置（子机）的动作的流程图。

（符号说明）

11：天线；12：无线电路；13：电场强度测定电路；14：信道判别部；15：调制解调器部；16：控制部；21：天线；22：无线电路；23：电场强度测定电路；24：调制解调器部；25：控制部；100：无线通信系统；101：无线通信装置（主机）；102：无线通信装置（子机）；201：无线通信装置；202：无线通信装置；301：无线通信装置；302：无线通信装置。

具体实施方式

参照附图，详细说明本发明的实施方式。

图1示出该实施方式的无线通信系统的结构。该实施方式的无线通信系统100具备无线通信装置（主机）101和无线通信装置（子机）102。

在该无线通信系统100的通信环境下，存在多个其他无线通信系统。在图1中，作为其他无线通信装置，例如，示出了无线通信装置201、202、301、302。无线通信装置201、202和无线通信装置301、302分别是在不同的无线通信系统中使用的无线通信装置。无线通信装置201、202以及无线通信装置301、302既可以分别使用不同的通信信道，也可以使用相同的通信信道。

接下来，参照图2，说明该实施方式的无线通信装置（主机）101的结构。

如图2所示，无线通信装置（主机）101具备：天线11、无线电路12、电场强度测定电路13、信道判别部14、调制解调器部15、以及控制部16。

天线11进行无线电波的发送接收。天线11与无线电路12连接。

无线电路12具备接收与通过天线11接收的无线电波相当的无线信号的接收部（未图示）。无线电路12的接收部具备：例如，对无线信号进行带宽限制的滤波器；对无线信号进行放大的LNA（Low Noise Amp.，低噪声放大器）；以及将无线信号变换为IF（IntermediateFrequency，中频）段的混频器等。另一方面，无线电路12具备发送与从天线11发送的无线电波相当的无线信号的发送部（未图示）。无线电路12的发送部具备PA（Power Amp.，功率放大器）等。

电场强度测定电路13具有多个通信信道，从由无线电路12输出的无线信号中抽出各通信信道的无线信号。电场强度测定电路13测定所抽出的各通信信道的无线信号的电场强度（接收电平）。更具体而言，电场强度测定电路13反复多次测定从无线电路12输出的在数据通信中能够利用的多个通信信道各自的无线信号的电场强度。

信道判别部14与电场强度测定电路13连接。信道判别部14是例如微型控制器。信道判别部14根据由电场强度测定电路13测定的电场强度，判别该信道的无线信号的接收状态。

信道判别部14具备存储用于信道判别的多个阈值、判别结果的存储器（未图示）。其中包括作为载波侦听阈值的阈值a1（第1阈值）、和阈值a2（第2阈值），所述阈值a2是受到干扰而接收灵敏度劣化的被干扰电平。

信道判别部14将由电场强度测定电路13测定的多次的电场强度与包括阈值a1和阈值a2的多个不同的阈值进行比较，针对每个通信信道，对电场强度超过各阈值a1、a2的次数进行计数，并存储到存储器中。

另外，信道判定部14根据所计数的在各通信信道中超过各阈值a1、a2的次数，选择要利用的通信信道。

无线电路12还与调制解调器部15连接。调制解调器部15进行从无线电路12输出的无线信号的解调，并且进行向无线电路12输出的无线信号的调制。

信道判别部14和调制解调器部15与控制部16连接。控制部16是例如微型控制器。控制部16具备CPU以及存储器（都未图示），通过由CPU执行储存在存储器中的程序而工作。

控制部16总体地控制无线通信装置（主机）101。控制部16接收经由天线11、无线电路12、调制解调器部15的信号，并且经由调制解调器部15、无线电路12、天线11来发送信号。另外，控制部16切换发送接收该信号的通信信道。

接下来，参照图3，说明实施方式中的无线通信装置（子机）102的结构。

如图3所示，无线通信装置（子机）102具备：天线21、无线电路22、电场强度测定电路23、调制解调器部24、以及控制部25。无线通信装置（子机）102的结构除了不具有信道判别部14以外，与无线通信装置（主机）101的结构相同。

接下来，说明该实施方式的无线通信系统100的动作。

在无线通信装置（主机）101中，当开始工作时，开始进行用于通信的通信信道的搜索。图4示出要利用的通信信道的搜索处理。

首先，控制部16从可利用的通信信道中，进行向尚未测定的通信信道的切换设定（步骤S100）。具体而言，控制部16经由信道判别部14进行电场强度测定电路13中的通信信道的切换设定。另外，在该时刻，所有通信信道未被测定，所以进行向任意通信信道的切换设定都可以。

接下来，电场强度测定电路13将被切换设定的通信信道的电场强度隔开一定时间而测定规定次数（步骤S101）。通过无线电路12对由天线11接收到的无线信号进行放大。电场强度测定电路104测定该被放大的各通信信道的无线信号的电场强度。

图5示出这样测定的电场强度的测定结果的一个例子。另外，在图5中，白点和黑点分别表示在不同的通信信道中测定的电场强度。

返回到图4，接下来，信道判别部14对电场强度分别超过阈值a1、a2的次数进行计数，并存储到存储器中（步骤S102）。由电场强度测定电路13测定的电场强度的测定结果被输入到信道判别部14。信道判别部14比较电场强度的多个测定值和预先存储在信道判别部14的存储器中的阈值a1、a2，对超过阈值a1、a2的次数分别进行计数，并记录到存储器中（参照图5）。

另外，如上所述，对阈值a1设定了无线通信装置（主机）101的载波侦听阈值，对阈值a2设定了无线通信装置（主机）101的接收灵敏度劣化的电平、即被干扰电平。无线通信装置（主机）101的接收灵敏度充分低于载波侦听阈值，所以阈值a1被设定为大于阈值a2。

另外，假设将输入了被干扰电平的干扰波的情况下的无线通信装置（主机）101的接收灵敏度劣化量规定为6dB，则对阈值a2、即被干扰电平，设定通过以下的式计算的值。

被干扰电平（dBm）=无线通信装置（主机）101的接收灵敏度（dBm）－无线通信装置（主机）101的必要SNR（SN比）（dB）+6dB

接下来，信道判别部14判定是否尚有可利用的通信信道（步骤S103）。如果有可利用的通信信道（步骤S103；“是”），则信道判定部14返回到步骤S100。以后，直至没有可利用的通信信道为止（步骤S103；“否”），反复步骤S100→S101→S102→S103。在该过程中，在信道判别部14的存储器中，针对可利用的所有通信信道的各个，存储电场强度测定结果超过阈值a1、阈值a2的次数。

接下来，信道判别部14根据各通信信道的电场强度的测定结果超过阈值a1、阈值a2的次数，依照预先设定的规则，选择要利用的通信信道（步骤S104）。

在该实施方式中，将选择超过阈值a1的次数是规定次数以下的通信信道群中的、超过阈值a2的次数最少的通信信道作为规则。

此处，例如，将各通信信道的电场强度的测定次数设为50次，并考虑设定了如下规则的情况：选择超过阈值a1的次数是5次以内的通信信道中的、超过阈值a2的次数最少的信道。

图6示出信道判别部14中的超过阈值a1、a2的次数的一个例子。在图6的情况下，超过阈值a1的次数是5次以内的通信信道群是信道C、信道D。接下来，针对信道C和信道D，比较超过阈值a2的次数，信道C被选择为要利用的通信信道。

另外，作为用于选择通信信道的规则，还能够应用其他规则。例如，也可以应用如下规则：对超过各个阈值（在该实施方式中是阈值a1、a2）的次数进行加权，选择合计的值最大的通信信道。

关于所设定的规则，优选是：无线通信系统100能够根据重视可发送的时间是长还是短、或重视受到干扰的频度是高还是低来适当变更。

返回到图4，控制部16将在信道判别部14中选定的通信信道设定为要利用的通信信道（步骤S105）。控制部16根据从信道判别部14取得的通信信道的选定结果，切换无线通信装置（主机）101在通信中利用的通信信道。

接下来，参照图7的流程图，说明无线通信装置（子机）102的动作。

如图7所示，首先，无线通信装置（子机）102的控制部25针对可利用的所有通信信道搜索无线通信装置（主机）101（步骤S201）。此处，也可以在确定通信信道之后，搜索从无线通信装置（主机）发送的信标信号，也可以从无线通信装置（子机）102能动地搜索无线通信装置（主机）101。

此处，说明无线通信装置（主机）101发送信标信号的情况。在无线通信装置（子机）102中，控制部25切换所使用的通信信道。无线通信装置（子机）102在各通信信道中，在一定时间内等待接收。在由无线通信装置（主机）101确定的通信信道中，控制部25经由天线21、无线电路22、调制解调器部23，接收信标信号。

在接收到信标信号的无线通信装置（子机）102中，控制部25经由调制解调器部23将连接请求发送到无线通信装置（主机）101（步骤S202）。接收到来自无线通信装置（子机）102的连接请求的控制部25经由调制解调器部24等，返回许可无线通信装置（子机）102的连接的响应。

当无线通信装置（子机）102接收来自无线通信装置（主机）101的响应从而无线通信装置（主机）101和无线通信装置（子机）102的连接建立时，无线通信装置（子机）102的控制部25在与无线通信装置（主机）101的控制部16之间开始通信（步骤S203）。

如以上详细说明，根据该实施方式，能够根据电场强度超过第1阈值a1的次数判别可发送的时间是长还是短，而且，能够根据超过第2阈值a2的次数判别受到载波侦听阈值以下的同时发送波的干扰的频度是高还是低。因此，只要根据这些次数来选择要利用的通信信道，就能够延长可发送时间，能够选择干扰的频度小的通信信道。其结果，能够提高通信效率。

在上述实施方式中，将构成无线通信系统100的无线通信装置101、102分别设为主机和子机，但也可以不区分主机和子机，而构成为首先激活的一方进行信道选定。

另外，在上述实施方式中，也可以通过将所执行的程序保存到软盘、CD-ROM（Compact Disk Read-Only Memory，压缩盘只读存储器）、DVD（Digital Versatile Disk，数字多功能盘）、MO（Magneto-Optical Disk，磁光盘）等计算机可读取的记录介质中来分发，并安装该程序，从而构成执行上述处理的系统。

另外，也可以将程序保存到因特网等通信网络上的规定的服务器装置所具有的盘装置等中，例如重叠于载波而下载等。

另外，在OS（Operating System，操作系统）分担上述功能来实现的情况或者通过OS和应用程序的协作来实现上述功能的情况等下，也可以仅将OS以外的部分保存到介质中来分发，另外也可以下载等。

本发明在不脱离本发明的广义的精神和范围的情况下能够实现各种实施方式以及变形。另外，上述实施方式用于说明本发明，而不限定本发明的范围。即，本发明的范围并非由实施方式示出而是由权利要求书示出。而且，在权利要求书内以及与其等同的发明的意义的范围内实施的各种变形被视为本发明的范围内。

产业上的可利用性

本发明适合用于无线通信装置。

Claims

1.一种无线通信装置，具备：

电场强度测定部，反复多次测定在数据通信中能够利用的多个通信信道各自的电场强度；以及

信道判别部，将由所述电场强度测定部测定的多次的电场强度与多个不同的阈值进行比较，针对每个所述通信信道，对所述电场强度超过各所述阈值的次数进行计数，并根据所计数的在各所述通信信道中超过各所述阈值的次数选择要利用的通信信道，其中，所述多个不同的阈值包括作为载波侦听阈值的第1阈值和第2阈值，该第2阈值是受到干扰而接收灵敏度劣化的被干扰电平。

2.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，

所述信道判别部将超过所述第1阈值的次数是规定数以下的信道中的、超过所述第2阈值的次数最小的通信信道选择为要利用的通信信道。

3.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，

所述信道判别部根据超过各所述阈值的次数的加权累计值，确定要利用的通信信道。

4.一种无线通信系统，

具备权利要求1至3中的任意一项所述的无线通信装置。

5.一种信道选择方法，包括：

电场强度测定工序，反复多次测定在数据通信中能够利用的多个通信信道各自的电场强度；以及

信道判别工序，将在所述电场强度测定工序中测定的多次的电场强度与多个不同的阈值进行比较，针对每个所述通信信道，对所述电场强度超过各所述阈值的次数进行计数，并根据所计数的在各所述通信信道中超过各所述阈值的次数选择要利用的通信信道，其中，所述多个不同的阈值包括作为载波侦听阈值的第1阈值和第2阈值，该第2阈值是受到干扰而接收灵敏度劣化的被干扰电平。

6.根据权利要求5所述的信道选择方法，其特征在于，

在所述信道判别工序中，将超过所述第1阈值的次数是规定数以下的信道中的、超过所述第2阈值的次数最小的通信信道选择为要利用的通信信道。

7.根据权利要求5所述的信道选择方法，其特征在于，

在所述信道判别工序中，根据超过各所述阈值的次数的加权累计值，确定要利用的通信信道。