DE60117457T2

DE60117457T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung drahtloser Kommunikation unter Verwendung einer Vielzahl von Frequenzkanälen

Info

Publication number: DE60117457T2
Application number: DE2001617457
Authority: DE
Inventors: Kazuyoshi Kabushiki Kaisha Toshiba Kuwahara
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2021-12-21
Also published as: CN1162985C; JP3443094B2; US20020080739A1; DE60117457D1; TW533719B; EP1220499A2; EP1220499B1; EP1220499A3; JP2002198867A; CN1362794A; US7006451B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchführen von drahtloser Kommunikation mit einer Mehrzahl von Frequenzkanälen. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchführen von drahtloser Kommunikation, die auf ein drahtloses Nahbereichs-Kommunikationssystem angewendet werden.
Ein neues Nahbereichs-Funkkommunikationssystem zum drahtlosen Verbinden elektronischer Vorrichtungen durch Funksignale wurde jüngst entwickelt. Die IEEE 802.11b und Bluetooth^TM sind als typische drahtlose Nahbereichs-Kommunikationssysteme bekannt.
Die IEEE 802.11b ist ein Standard eines drahtlosen Nahbereichs-Kommunikationssystems, der auf ein drahtloses LAN gerichtet ist, während Bluetooth^TM ein Standard eines drahtlosen Nahbereichs-Kommunikationssystems ist, der auf eine drahtlose Kommunikation zwischen verschiedenartigen Stücken von mobilen und digitalen Geräten gerichtet ist. Bei jedem der beiden obigen drahtlosen Kommunikationssystemen wird eine Mehrzahl von Frequenzkanälen in einem 2,4 GHz Frequenzband, genannt ISM-Band (Industrial, Scientific and Medical Band) definiert, und diese Frequenzkanäle werden selektiv verwendet.
Wenn jedoch drahtlose Kommunikation mit IEEE 802.11b und drahtlose Kommunikation mit Bluetooth^TM in dem gleichen Bereich ausgeführt werden, besteht ein Risiko, das eine Störung von elektromagnetischen Signalen zwischen ihnen auftritt. Diese Störung verringert die drahtlose Kommunikationsleistung von sowohl der IEEE 802.11b als auch Bluetooth^TM. Insbesondere beeinflusst die Störung sehr die drahtlose Kommunikationsleistung von IEEE 802.11b. Die drahtlose Kommunikationsleistung von IEEE 802.11b wird daher erheblich verringert. Außerdem gibt es einen Fall, in dem die Trennung einer Funkverbindung die drahtlose Kommunikation von IEEE 802.11b deaktiviert.
Die US-A-6 130 905 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen von Anspruch 1 bzw. Anspruch 8. Die GB-A-2261141 und US-A-59270032 offenbaren weitere Einzelheiten der Bluetooth- und WLAN-Kommunikation.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, den Wirkungsgrad der Kanalverwendung zu verbessern, während ein drahtloses Kommunikationsverfahren und eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung bereitgestellt werden, die im Stande sind, das Auftreten von Störungen zwischen unterschiedlichen drahtlosen Kommunikationssystemen zu verhindern, die das gleiche Frequenzband verwenden.
Die obige Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 8 erreicht. Die abhängigen Ansprüche sind auf weitere vorteilhafte Aspekte der Erfindung gerichtet.
Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung dargelegt und teilweise aus der Beschreibung offensichtlich oder sie können durch Anwenden der Erfindung gelernt werden. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung können mittels der Vorrichtungen und Kombinationen verwirklicht und erhalten werden, die insbesondere hier nachstehend aufgezeigt werden.
Die Erfindung kann vollständiger aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, in denen zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Funkkommunikationssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 ein Blockdiagramm von Kommunikationen, die in einem einzigen Funkkommunikationsmodus bei dem in 1 gezeigten System durchgeführt werden;
3 eine graphische Darstellung von Verwendungszuständen von Frequenzen bei den in 2 gezeigten Kommunikationen;
4 ein Blockdiagramm von Kommunikationen, die in einer Mehrzahl von Funkkommunikationsmodi bei dem in 1 gezeigten System durchgeführt werden;
5 eine graphische Darstellung von Verwendungszuständen von Frequenzen bei den in 2 gezeigten Kommunikationen;
6 ein Blockdiagramm von Kommunikationen, die durch selektives Verwenden von Kommunikationskanälen in einer Mehrzahl von Funkkommunikationsmodi bei dem in 1 gezeigten System durchgeführt werden;
7 eine graphische Darstellung von Verwendungszuständen von Frequenzen bei den in 6 gezeigten Kommunikationen;
8 eine graphische Darstellung, die einen Kommunikationskanal von jedem einer Mehrzahl von Funkkommunikationsmodi erläutert, die bei dem in 1 gezeigten System verwendet werden;
9 ein Diagramm, das die Vermeidung von Kanalstörung bei dem in 1 gezeigten System zeigt;
10 ein Diagramm, das die Vermeidung von Kanalstörung bei dem in 1 gezeigten System zeigt;
11 ein Ablaufdiagramm eines Kanalauswahl-Steuerprozesses, der bei dem in 1 gezeigten System durchgeführt wird;
12 ein Diagramm, das eine Kommunikation zwischen Bluetooth^TM-Knoten zeigt, die bei dem in 1 gezeigten System verwendet werden;
13 ein Ablaufdiagramm, das einen Vorgang eines erneuten Verwendens eines suspendierten Kanals bei dem in 1 gezeigten System erläutert; und
14 ein Ablaufdiagramm eines weiteren Kanalauswahl-Steuerprozesses, der bei dem in 1 gezeigten System durchgeführt wird.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine Konfiguration eines drahtlosen Kommunikationssystems, auf das ein drahtloses Kommunikationsverfahren gemäß der Ausführungsform der Erfindung angewendet wird. Das drahtlose Kommunikationsverfahren wird verwendet, um das Auftreten von Störung von Funksignalen zwischen einer Mehrzahl von drahtlosen Kommunikationssystemen zu verhindern, die das gleiche Frequenzband verwenden. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden IEEE 802.11b und Bluetooth^TM als die drahtlosen Kommunikationssysteme beispielhaft dargestellt. Bei jedem der beiden Systeme wird eine Mehrzahl von Frequenzkanälen innerhalb eines 2,4 GHz Frequenzbandes definiert, das ein ISM-Band (Industrial, Scientific and Medical Band) genannt wird, und diese Frequenzkanäle werden selektiv verwendet.
Ein Bluetooth^TM-Modul 11 ist eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung, die drahtlose Kommunikation basierend auf dem Bluetooth^TM-Standard durchführt. Das drahtlose Kommunikationssystem des Bluetooth^TM-Standards verwendet Spreizspektrumfrequenzspringen (SS-FH = spread spectrum-frequency hopping), das Signale überträgt, während deren Trägerfrequenzen in regelmäßigen Zeitintervallen verändert werden. 79 Frequenzkanäle werden einem 2,4 GHz Frequenzband in Intervallen von 1 MHz zugewiesen. Die Frequenzkanäle (hier nachstehend als Kommunikationskanäle bezeichnet), die als Trägerfrequenzen dienen, werden selektiv auf einer Zeitteilungsbasis für jeden Zeitschlitz basierend auf einem Pseudo-Rausch-Code verwendet, der ein Sprungmuster (Frequenzspringen) angibt. D.h., das Spreizspektrum-Frequenzspringen (SS-FH) ist eine Spreizspektrum-Kommunikationstechnik, bei der die Frequenz eines Trägers pseudozufällig geändert wird.
Die drahtlose Kommunikation des Bluetooth^TM-Standards wird durch ein Master-Slave-System erreicht, und ein Master verwaltet die zu verwendenden Sprungmuster. Mit dem gleichen Sprungmuster kann ein drahtloses Netzwerk, genannt Piconet, maximal zwischen einem Master und sieben Slaves organisiert werden.
Ein drahtloses LAN-Modul 21 ist eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung, die drahtlose Kommunikation basierend auf dem IEEE 802.11b Standard durchführt. Eine Spreizspektrum-Direktsequenz (SS-DS = spread spectrum-direct sequence) wird bei dem drahtlosen Kommunikationssystem des IEEE 802.11b Standards verwendet. 14 Frequenzkanäle (hier nachstehend als Kommunikationskanäle bezeichnet) werden einem Frequenzband von 2,4 GHz in Intervallen von etwa 5 MHz zugewiesen. Ein oder mehrere ausgewählte Kommunikationskanäle können verwendet werden. Ein Träger mit einer Trägerfrequenz, die die gleiche wie die Mittenfrequenz eines ausgewählten Kommunikationskanals ist, wird durch ein Informationssignal primär-moduliert und dann durch einen Pseudo-Rausch-Code (Spreiz-Code) sekundär-moduliert (spreizmoduliert). Das drahtlose Netzwerk umfasst ein Ad-hoc-Netzwerk zum Durchführen einer Peer-to-Peer-Kommunikation zwischen Stationen in einem Bereich, der ein BSA (basic service area) genannt wird, und ein Infrastruktur-Netzwerk zum Durchführen von One-to-Many-Kommunikationen zwischen Stationen durch einen Zugriffspunkt. Um zu vermeiden, dass eine Kollision von Signalen an dem drahtlosen Netzwerk auftritt, wird eine Kollisions-Vermeidungsfunktion, genannt CSMA/CA (carrier sense multiple access with collision avoidance) verwendet.
Bei der Ausführungsform umfassen das Bluetooth^TM-Modul 11 und das drahtlose LAN-Modul 21 Kommunikationskanal-Steuereinheiten 111 bzw. 112, um zu verhindern, dass Störung von Funksignalen zwischen IEEE 802.11b und Bluetooth^TM auftritt, die das gleiche Funkfrequenzband verwenden.
Bluetooth^TM-Modul
Die Kommunikationskanal-Steuereinheit 111 erfasst einen Kommunikationskanal (Störkanal), der ein anderes drahtloses Kommunikationssystem, wie beispielsweise IEEE 802.11b in den durch das Bluetooth^TM-Modul 11 verwendeten Kommunikationskanälen stört, und stoppt oder suspendiert das Verwenden des erfassten Kommunikationskanals (gibt den Störkanal für ein anderes drahtloses Kommunikationssystem frei). Die Kommunikationskanal-Steuereinheit 111 umfasst eine Bitfehlerraten-Erfassungseinheit (BER-Erfassungseinheit = bit error rate detection unit) 112, eine Störkanal-Bestimmungseinheit 113 und eine Verwendungskanal-Begrenzungseinheit 114, wie in 1 gezeigt sind.
Die BER-Erfassungseinheit 112 überwacht eine Datenfehlerrate jedes der durch das Bluetooth^TM-Modul 11 verwendeten Kommunikationskanäle, um die Kommunikationsleistung jedes der Kommunikationskanäle zu bewerten. Die Datenfehlerrate (die manchmal als eine Informationsfehlerrate oder einfach als eine Fehlerrate bezeichnet wird) ist eine Kennziffer zum Auswerten der Kommunikationsleistung, die als eine BER (Bitfehlerrate), eine Paketfehlerrate, ein Rauschabstand etc. dargestellt wird. Hier wird nachstehend die BER als die Datenfehlerrate verwendet. Bei Bluetooth^TM werden grundsätzlich alle 79 Kommunikationskanäle selektiv für jeden Zeitschlitz verwendet. Die BER-Erfassungseinheit 112 überwacht daher eine BER für jeden der Kommunikationskanäle.
Die Störkanal-Bestimmungseinheit 113 bestimmt, ob ein Kommunikationskanal ein anderes drahtloses Kommunikationssystem, wie beispielsweise IEEE 802.11b, stört, basierend auf der BER des durch die BER-Erfassungseinheit 112 erfassten Kommunikationssignals. Wenn die BER eines Kommunikationskanals höher als ein spezifischer Schwellenwert für eine feste Zeitspanne ist, bestimmt die Einheit 113, dass der Kommunikationskanal ein anderes drahtloses Kommunikationssystem stört.
Die Verwendungskanal-Begrenzungseinheit 114 führt eine Steuerung durch, um das Verwenden eines Kommunikationskanals der 79 Kommunikationskanäle von Bluetooth^TM zu stoppen oder zu suspendieren, der als ein Störkanal durch die Störkanal-Bestimmungseinheit 113 bestimmt wird. Der Kommunikationskanal, der als ein Störkanal bestimmt wird, wird von den zum Frequenzspringen anvisierten Kommunikationskanälen weggelassen. Das Frequenzspringen wird daher zwischen den Kommunikationskanälen durchgeführt, die von dem Störkanal verschieden sind.
Bei Bluetooth^TM führt ein Master primär die gesamte Kommunikationssteuerung einschließlich des Managements eines Sprungmusters durch. Demgemäß führt lediglich der Master die oben beschriebenen Prozesse des Überwachens einer BER und des Bestimmens eines Störkanals durch. Der Master muss lediglich den Slaves den Stopp der Verwendung eines Kommunikationskanals mitteilen, der als ein Störkanal bestimmt wurde.
Das Bluetooth^TM-Modul 11 ist gewöhnlicherweise als ein Einchip-LSI oder Zweichip-LSI mit einer RF-Einheit, einer Basisbandeinheit und einer Speichereinheit konfiguriert, die Firmware (enthält Protokoll-Stack) zum Steuern der RF- und Basisbandeinheiten umfasst. Da ein Protokoll-Stack der Basisbandeinheit die Steuerung für das Frequenzspringen durchführt, kann die Funktion der obigen Kommunikationskanal-Steuereinheit 111 in den Protokoll-Stack der Basisbandeinheit aufgenommen werden. Außerdem kann eine BER-Erfassungsfunktion in ein L2CAP (logical link control and adaptation protocol) zum Zusammenfügen und Auftrennen eines Pakets aufgenommen werden. Bei dem L2CAP wird, wann immer jedes Paket empfangen wird, sein BER als ein BER eines aktuellen Kommunikationskanals erfasst, der zum Empfangen des Pakets verwendet wird. Eine BER eines Kommunikationskanals kann ebenfalls in Übereinstimmung mit einem Antwortpaket von einem Zielknotenpunkt erfasst werden. Das Antwortpaket gibt an, ob das sendende Paket, das durch Verwenden eines Kommunikationskanals übertragen wird, normalerweise an dem Zielknoten empfangen wird.
Drahtloses LAN-Modul
Das drahtlose LAN-Modul 21 umfasst eine Kommunikationskanal-Steuereinheit 121. Die Einheit 121 erfasst einen Kommunikationskanal (Störkanal), der ein anderes drahtloses Kommunikationssystem, wie beispielsweise Bluetooth^TM, in den durch das drahtlose LAN-Modul 21 verwendeten Kommunikationskanälen stört, und stoppt oder suspendiert das Verwenden des erfassten Kommunikationskanals (gibt den Störkanal an ein anderes drahtloses Kommunikationssystem frei). Die Kommunikationskanal-Steuereinheit 121 umfasst eine Bitfehlerraten-Erfassungseinheit (BER-Erfassungseinheit) 122, eine Störkanal-Bestimmungseinheit 123 und eine Kanalverwendungs-Beschränkungseinheit 124, wie in 1 gezeigt ist.
Die BER-Erfassungseinheit 122 überwacht eine BER jedes der Kommunikationskanäle, die durch das drahtlose LAN-Modul 21 verwendet werden, um die Kommunikationsleistung jedes der Kommunikationskanäle zu bewerten. Bei IEEE 802.11b können grundsätzlich ein oder mehrere Kommunikationskanäle, die unter 14 Kommunikationskanälen ausgewählt werden, verwendet werden. Die BER-Erfassungseinheit 122 überwacht daher eine BER für jeden im Einsatz befindlichen Kommunikationskanal.
Die Störkanal-Bestimmungseinheit 123 bestimmt, ob ein Kommunikationskanal ein weiteres drahtloses Kommunikationssystem, wie beispielsweise Bluetooth^TM, stört, basierend auf der BER des durch die BER-Erfassungseinheit 122 erfassten Kommunikationskanals. Wenn die BER eines Kommunikationskanals höher als ein spezifischer Schwellenwert für eine feste Zeitspanne ist, bestimmt die Einheit 123, dass der Kommunikationskanal ein anderes drahtloses Kommunikationssystem stört.
Die Kanalverwendungs-Beschränkungseinheit 124 ist ausgestaltet, um die Verwendung eines Kommunikationskanal zu stoppen oder zu suspendieren, der als ein Störkanal durch die Störkanal-Bestimmungseinheit 123 bestimmt wird. Beispielsweise schaltet die Einheit 124 einen Störkanal in einen von dem Störkanal verschiedenen Kommunikationskanal um. Wenn zwei oder mehrere Kommunikationskanäle für eine bestimmte Kommunikation verwendet werden, kann einer von ihnen, der als ein Störkanal bestimmt wird, gestoppt oder suspendiert werden, und nur der andere kann verwendet werden, um die Kommunikation fortzusetzen.
Ähnlich dem Bluetooth^TM-Modul 11 kann eine kleine Vorrichtung, die Firmware beinhaltet, das drahtlose LAN-Modul 21 zustandebringen. Somit muss die Funktion der Kommunikationskanal-Steuereinheit 121 lediglich in der Firmware enthalten sein.
Kanalauswahlsteuerung
Das Prinzip eines Kanalauswahl-Steuervorgangs, um zu Verhindern, dass ein Störkanal auftritt, wird nun beschrieben.
1. Durchführen einer Kommunikation in einem einzigen drahtlosen Kommunikationsmodus (2 und 3):
2 zeigt einen Zustand, bei dem lediglich eine drahtlose IEEE-802.11b-Kommunikation in einem bestimmten Bereich durchgeführt wird. In 2 ist eine Mehrzahl von Personal-Computern, die als mit den Bluetooth^TM-Modulen 11 bestückte elektronische Geräte dienen, und eine Mehrzahl von Personal-Computern, die als mit den drahtlosen LAN-Modulen 21 bestückte elektronische Geräte dienen, in dem gleichen Bereich, wie beispielsweise einem Zimmer in einem Büro, vorhanden. Das vorstehende Ad-hoc-Netzwerk oder Infrastruktur-Netzwerk wird zwischen den drahtlosen LAN-Modulen 21 aufgebaut. Eine Funkkommunikation wird zwischen Knoten in den Netzwerken in Übereinstimmung mit dem Protokoll des IEEE 802.11b ausgeführt. Keine Funkkommunikation wird zwischen Knoten durchgeführt, die mit den Bluetooth^TM-Modulen 11 bestückt sind.
In diesem Fall wird das ISM-Band lediglich bei dem drahtlosen Kommunikationssystem gemäß IEEE 802.11b verwendet, wie in 3 gezeigt ist. 3 zeigt einen Fall, in dem drei Kommunikationskanäle gleichzeitig durch IEEE 802.11b verwendet werden. Wenn ein derartiges einziges drahtloses Kommunikationssystem verwendet wird, wird kein Einfluss auf eine Bitfehlerrate (BER) oder eine wirksame Kommunikationsgeschwindigkeit ausgeübt.
2. Gleichzeitiges Verwenden einer Mehrzahl von drahtlosen Kommunikationsmodi des gleichen Frequenzbandes (4 und 5):
Wenn die drahtlose Kommunikation zwischen Bluetooth^TM-Modulen 11 startet, wie in 4 dargestellt ist, werden Signale von zwei unterschiedlichen drahtlosen Kommunikationssystemen gemischt, die das gleiche Frequenzband verwenden, wie in 5 dargestellt ist. Bei einem Kommunikationskanal, auf dem sich eine Störung ereignet, steigt eine BER bei sowohl IEEE 802.11b als auch bei Bluetooth^TM an, mit dem Ergebnis, dass die Anzahl von Malen der Steuerung der erneuten Übertragung ansteigt, sich die wirksame Kommunikationsgeschwindigkeit verringert und schlimmstenfalls eine Funkverbindung getrennt wird.
3. Selektives Verwenden von Kommunikationskanälen (6 und 7):
Bei der vorliegenden Ausführungsform führt das Bluetooth^TM-Modul 11 eine drahtlose Kommunikation gemäß dem Protokoll des Bluetooth^TM-Standards durch und bestimmt gleichzeitig, ob jeder der im Einsatz befindlichen Kommunikationskanäle für die Funkkommunikation ein anderes Kommunikationssystem stört (IEEE 802.11b). Wenn das Modul 11 einen Kommunikationskanal als ein Störkanal bestimmt, stoppt es das Verwenden des Störkanals. Das drahtlose LAN-Modul 21 führt ebenfalls eine drahtlose Kommunikation gemäß dem Protokoll des IEEE-802.11b-Standards durch und bestimmt gleichzeitig, ob jeder der für die Funkkommunikation im Einsatz befindlichen Kommunikationskanäle ein anderes Kommunikationssystem (Bluetooth^TM) stört. Wenn das Modul 21 einen Kommunikationskanal als einen Störkanal bestimmt, stoppt es die Verwendung des Störkanals.
Beispielsweise bestimmt das drahtlose LAN-Modul gemäß IEEE 802.11b, das die Kommunikation zuerst startet, ob jeder der im Einsatz befindlichen Kommunikationskanäle ein Störkanal ist, in der Reihenfolge von abnehmender Frequenz. Wenn das Modul einen Kommunikationskanal als einen Störkanal bestimmt, stoppt es die Verwendung des Störkanals. Das Bluetooth^TM-Modul, das die Kommunikation danach startet, bestimmt, ob jeder der im Einsatz befindlichen Kommunikationskanäle ein Störkanal ist, in der Reihenfolge von zunehmender Frequenz. Wenn das Modul einen Kommunikationskanal als einen Störkanal bestimmt, stoppt es die Verwendung des Störkanals.
Da der Störkanal durch selektives Verwenden der Kommunikationskanäle gemäß den Kommunikationssystemen von IEEE 802.11b und Bluetooth^TM ausgeschlossen wird (siehe 7), ist es möglich, das Problem zu lösen, dass entweder IEEE 802.11b oder Bluetooth^TM nicht zur Kommunikation verwendet werden kann, oder dass die wirksame Kommunikationsgeschwindigkeit einer von ihnen extrem verringert wird. Insbesondere werden bei Bluetooth^TM einige der zum Springen anvisierten Kommunikationskanäle einfach verringert, obwohl die Verwendung des Störkanals gestoppt wird, sodass ein Einfluss auf die wirksame Kommunikationsgeschwindigkeit verringert werden kann. Außerdem ermöglicht die Verringerung der zum Springen anvisierten Kommunikationskanäle, dass die BER der Kommunikationskanäle von IEEE 802.11b in einem Band verringert werden, bei dem die Kommunikationskanäle von Bluetooth^TM nicht verwendet werden.
Zur einfachen Beschreibung werden in 3, 5 und 7 Bluetooth^TM und IEEE 802.11b gezeigt, die die gleiche Kommunikationskanalbreite aufzuweisen. Tatsächlich werden, wie in 8 gezeigt ist, 79 Kommunikationskanäle in Intervallen von 1 MHz innerhalb des ISM-Bands bei Bluetooth^TM definiert, während 14 Kommunikationskanäle innerhalb des ISM-Bands bei IEEE 802.11b definiert werden. Die Bandbreite eines Kommunikationskanals von IEEE 802.11b beträgt 22 MHz (±11 MHz von der Mittenfrequenz). Mit anderen Worten stören höchstens 22 fortlaufender Kommunikationskanäle von Bluetooth^TM einen Kommunikationskanal von IEEE 802.11b.
Wenn die Verwendung eines Störkanals auf der Bluetooth^TM-Seite gestoppt wird, wird die Verwendung von 22 Kommunikationskanälen von Bluetooth^TM gestoppt, die jene von IEEE 802.11b überlappen, wie durch die gestrichelten Linien in 9 angegeben ist. Es ist offensichtlich, dass nicht alle der 22 Kommunikationskanäle von Bluetooth^TM, die einen Kommunikationskanal von IEEE 802.11b überlappen, in der BER zunehmen. Wie in 10 gezeigt ist, wird die vorliegende Ausführungsform tatsächlich erfüllt, wenn lediglich die Verwendung von Kommunikationskanälen der 22 Kommunikationskanäle von Bluetooth^TM, deren BER einen festen Wert überschreitet, gestoppt wird.
Prozess der Kanalauswahlsteuerung
Ein Beispiel eines spezifischen Prozesses einer Kanalauswahlsteuerung, die durch jede der Kommunikationskanal-Steuereinheiten 111 und 121 durchgeführt wird, wird nun mit Bezug auf das Ablaufdiagramm von 11 beschrieben.
Zuerst prüft die Kommunikationskanal-Steuereinheit die aktuelle BER eines im Einsatz befindlichen Kommunikationskanals (n = Kanalnummer) und bestimmt, ob die BER höher als ein Schwellenwert ist (Schritt S101). Der Schwellenwert ist ein spezifischer Wert, der vorbestimmt ist, um zu bestimmen, ob Störung auftritt oder nicht. Da bei Bluetooth^TM ein Kommunikationskanal für jeden Zeitschlitz geschaltet wird, kann die aktuelle BER des Kommunikationskanals n durch Hinzufügen und Mitteln von BERs entsprechend einiger Zeitschlitze unter Verwendung einer Kanalnummer n während einer Einheitszeitspanne erhalten werden. Wenn die aktuelle BER der Kanalnummer n höher als der Schwellenwert ist (JA bei Schritt S101), fährt die Steuereinheit fort, die BER der Kanalnummer n für eine feste Zeit T1 (T1 > Einheitszeit) zu überwachen (Schritt S102) und bestimmt, ob die BER auf nicht höher als der Schwellenwert innerhalb der festen Zeit T1 abnimmt (Schritt S103).
Wenn die BER der Kanalnummer n nicht auf nicht höher als der Schwellenwert abnimmt, bevor die fest Zeit T1 abläuft, oder die BER der Kanalnummer n fortfährt, höher als der Schwellenwert für nicht kürzer als die feste Zeit T1 zu sein (NEIN bei Schritt S103), bestimmt die Steuereinheit die Kanalnummer n als ein Kommunikationskanal, der ein anderes drahtloses Kommunikationssystem stört, und stoppt die Verwendung der Kanalnummer n (Schritt S104). Dann teilt der Knoten, der den Stopp der Verwendung des Kommunikationskanals n bestimmt, seinen kommunizierenden Zielknoten den Stopp der Verwendung des Kommunikationskanals n (Schritt S105) mit. Daher wird der Kommunikationskanal n nicht mehr verwendet.
Dann wird die Kanalnummer n um 1 inkrementiert (+1) oder um 1 dekrementiert (–1) (Schritt S106), und der obige Prozess wird erneut von Schritt S101 durchgeführt. Somit prüft die Steuereinheit die BER alle im Einsatz befindlichen Kommunikationskanäle und bestimmt, ob jeder der Kommunikationskanäle kontinuierlich verwendet oder freigegeben (suspendiert) ist.
Bei Bluetooth^TM wird die Kanalnummer n in aufsteigender Reihenfolge inkrementiert, sodass die BER der Reihe nach von einem Kommunikationskanal mit niedrigerer Frequenz bestimmt wird. Bei IEEE 802.11b wird sie in absteigender Reihenfolge dekrementiert, sodass die BER der Reihe nach von einem Kommunikationskanal höherer Frequenz bestimmt wird. Folglich kann das Problem überwunden werden, dass sowohl IEEE 802.11b als auch Bluetooth^TM die Verwendung des gleichen Kommunikationskanals stoppen, und die jeweils durch IEEE 802.11b und Bluetooth^TM verwendeten Kommunikationskanäle können wirksam optimiert werden. Es ist offensichtlich, dass die Prüfung der BER bei IEEE 802.11b und die von Bluetooth^TM in entgegengesetzter Reihenfolge zueinander ohne Rücksicht auf ihre Arten durchgeführt werden können.
Wie oben beschrieben ist, wird die Kommunikation des Bluetooth^TM durch ein Master-Slave-System ausgeführt. Daher muss der Prozess von 11 lediglich an der Knotenseite durchgeführt werden, die als ein Master dient. Kommunikation zwischen Knoten von Bluetooth^TM.
11 zeigt eine Kommunikation zwischen Knoten von Bluetooth^TM.
Zuerst wird ein Prozess zum Zertifizieren von Vorrichtungen eines Masters und eines Slaves durchgeführt, und der Master teilt dem Slave Information mit (Sprungmuster #A), die die Frequenzsprungsequenz angibt, die zur Kommunikation zwischen dem Master und dem Slave verwendet wird. Dann wird eine drahtlose Kommunikation zwischen dem Master und dem Slave durch das Spreizspektrum-Frequenzsprungverfahren (SS-FH) mit dem Sprungmuster #A ausgeführt. Wenn IEEE 802.11b in diesem Zustand eine Kommunikation startet und die BER des im Einsatz befindlichen Kommunikationskanals n ansteigt, teilt der Master den Slave den Stopp der Verwendung des Kommunikationskanals n mit. Danach wird das Sprungmuster #A in ein neues (Sprungmuster #B) geändert, das zum Springen zwischen Kommunikationskanälen mit Ausnahme des Kommunikationskanals n verwendet wird. Es ist offensichtlich, dass der Master den Slave die Änderung in das neue Sprungmuster, das den Kommunikationskanal n ausschließt, explizit mitteilen kann.
Obwohl die Kommunikation von IEEE 802.11b nicht durch das Master-Slave-System durchgeführt wird, kann die Verwendung eines Kommunikationskanals für die tatsächliche Datenkommunikation von dem Informationstransfer zwischen den Knoten abhängen. Daher muss der Knoten von IEEE 802.11b, der die Störung mit Bluetooth^TM zuerst erfasst hat, den Zielknoten IEEE 802.11b den Stopp der Verwendung eines Störkommunikationskanals n, die Nummer eines neuen Kommunikationskanals etc. mitteilen.
In dem Ablaufdiagramm von 13 wird nun ein Prozess eines erneuten Verwendens eines Kommunikationskanals, der durch die Kommunikationskanal-Steuereinheiten 111 und 121 durchgeführt wird, beschrieben.
Zuerst prüft die Einheit die aktuelle BER (BER#1) eines im Einsatz befindlichen Kommunikationskanals m (m = Kanalnummer) (Schritt S201). Dann versucht die Einheit eine Kommunikation mit einem suspendierten Kommunikationskanal n für eine feste Zeit T2 durchzuführen und prüft die BER (BER#2) des Kommunikationskanals n (Schritt S203). Dieser Schritt wird wie folgt durchgeführt. Bei IEEE 802.11b schaltet die Einheit zwangsweise und vorübergehend einen Kommunikationskanal zur Verwendung in den Kommunikationskanal n. Bei Bluetooth^TM fügt die Einheit vorübergehend den Kommunikationskanal n zu einem Ziel zum Springen hinzu und prüft dann die BER (BER#2) des Kommunikationskanals n.
Es ist bedeutsam, dass die Zeit T2, um zu versuchen, eine Kommunikation mit einem Kommunikationskanal n durchzuführen, kürzer als die Zeit T1 zum Erfassen eines Störungskanals sein sollte, wie mit Bezug auf 11 beschrieben ist. Der Grund ist wie folgt. wenn ein Versuch zur Kommunikation mit einem Kommunikationskanal n länger als die Zeit T1 durchgeführt wird, besteht ein Risiko, dass ein anderes Kommunikationssystem, das eine Kommunikation tatsächlich mit dem Kommunikationskanal n durchführt, den Kommunikationskanal n als einen Störkanal bestimmen wird und aufhören wird, ihn zu verwenden.
Wenn die BER#1 höher als die BER#2 oder wenn die Funkumgebung des suspendierten Kommunikationskanals n besser als die des im Einsatz befindlichen Kommunikationskanals m ist (JA bei Schritt S204), stört der Kommunikationskanal n nicht länger ein anderes drahtloses Kommunikationssystem, und somit wird der Kommunikationskanal n wiederaufgenommen (Schritt S205). Dieser Schritt wird wie folgt durchgeführt. Bei IEEE 802.11b ändert die Einheit einen Kommunikationskanal zur Verwendung von dem Kommunikationskanal m in den Kommunikationskanal n. Bei Bluetooth^TM fügt die Einheit den Kommunikationskanal n zu einem Ziel zum Springen hinzu.
Andererseits führt, wenn die Bedingung von Schritt S204 nicht erfüllt ist (NEIN bei Schritt S204), die Einheit keinen Prozess einer Änderung an dem Kommunikationskanal n, eine Hinzufügung des Kommunikationskanals n zu einem Ziel zum Springen oder dergleichen durch, sondern hält den aktuellen Kommunikationszustand mit dem Kommunikationskanal m aufrecht (Schritt S206).
Ein weiteres Beispiel der Kanalauswahlsteuerung
Ein weiteres Beispiel einer durch die Kommunikationskanal-Steuereinheit 111 des Bluetooth^TM-Modul 11 durchgeführten Kanalauswahlsteuerung wird nun mit Bezug auf das Ablaufdiagramm von 14 beschrieben. Unter Berücksichtigung, dass das Frequenzband eines bei Bluetooth^TM verwendeten Kommunikationskanals schmaler als das bei IEEE 802.11b ist, teilt die Einheit 111 die bei Bluetooth^TM verwendeten 79 Kommunikationskanäle in einige Gruppen in Übereinstimmung mit der Zuteilung von Frequenzen von Kommunikationskanälen bei IEEE 802.11b auf und bestimmt, ob jede der Gruppen einen Störkanal aufweist.
Wie oben beschrieben ist, beträgt die Bandbreite eines Kommunikationskanals bei IEEE 802.11b 22 MHz und die eines Kommunikationskanals bei Bluetooth^TM 1 MHz. Demgemäß können die 79 Kommunikationskanäle von Bluetooth^TM in eine Mehrzahl von benachbarten Kommunikationskanal-Gruppen aufgeteilt werden. In diesem Fall beträgt die Anzahl von Kommunikationskanälen jeder Gruppe 22 und die Bandbreite jeder Gruppe 22 MHz.
Zuerst prüft die Steuereinheit 111 die aktuelle BER jedes der Kommunikationskanäle n (n = Kanalnummer) bis n + α (α = 21) (Schritt S301). Dann berechnet die Einheit 111 einen Durchschnitt (oder eine Summierung) der Kommunikationskanäle n bis n + α als eine BER einer Gruppe von Kommunikationskanälen n bis n + α und bestimmt, ob die BER höher als ein vorbestimmter Schwellenwert ist (Schritt S302). Wenn die BER höher als der Schwellenwert ist (JA bei Schritt S302), fährt die Einheit fort, die BER für eine feste Zeit T1 zu überwachen (Schritt S303), und bestimmt, ob die BER auf nicht mehr als den Schwellenwert innerhalb einer festen Zeit T1 abnimmt (Schritt S304).
Wenn die BER einer Gruppe von Kommunikationskanälen n bis n + α nicht auf nicht höher als den Schwellenwert abnimmt, bevor die feste Zeit T1 abgelaufen ist, oder wenn die BER fortfährt, höher als der Schwellenwert für nicht kürzer als die feste Zeit T1 zu sein (NEIN bei Schritt S304), bestimmt die Steuereinheit die Kommunikationskanäle n bis n + α als jene, die ein anderes drahtloses Kommunikationssystem stören, und stoppt die Verwendung der Kommunikationskanäle (Schritt S305). Dann benachrichtigt der Master-Knoten, der den Stopp der Verwendung der Kommunikationskanäle n bis n + α bestimmt, seine Ziel-Slave-Knoten (Schritt S306). Die Kommunikationskanäle n bis n + α werden daher von den Zielen zum Springen weggelassen, und folglich wird das Frequenzspringen zwischen den Kommunikationskanälen mit Ausnahme der Kommunikationskanäle n bis n + α durchgeführt.
Dann wird die Kanalnummer n = n + α + 1 oder n = n – α – 1 aktualisiert (Schritt S307), und der obige Prozess wird erneut von Schritt S301 durchgeführt. Somit prüft die Steuereinheit die BER aller Kommunikationskanal-Gruppen und bestimmt, ob jede der Kommunikationskanal-Gruppen kontinuierlich verwendet wird oder freigegeben (suspendiert) ist.
Nachdem die Verwendung einer Kommunikationskanal-Gruppe suspendiert ist, kann die Steuereinheit 111 einen Wiederverwendungsprozess ausführen. Bei dem Wiederverwendungsprozess prüft die Steuereinheit 111 die BER der suspendierten Frequenzkanalgruppe. D.h., die Steuereinheit 111 fügt vorübergehend die Kommunikationskanäle der suspendierten Kommunikationskanal-Gruppe zu einem Sprungziel hinzu und prüft dann die BER der suspendierten Frequenzkanalgruppe, indem versucht wird, die drahtlose Kommunikation durchzuführen. Wenn die BER niedriger als die einer anderen im Einsatz befindlichen Frequenzkanalgruppe ist, nimmt die Steuereinheit 111 die suspendierte Frequenzkanalgruppe wieder auf, um die Wiederverwendung der Kommunikationskanal-Gruppe zu starten.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform wird eine Fehlerrate von jedem der im Einsatz befindlichen Kommunikationskanäle für jedes der drahtlosen Kommunikationssysteme erfasst, und ein Kommunikationskanal, der bei jedem der Systeme zu verwenden ist, wird basierend auf dem Erfassungsergebnis erfasst. Somit ist es möglich, die Probleme zu überwinden, dass die wirksame Kommunikationsgeschwindigkeit aufgrund von Funkstörung stark verringert und die Funkverbindung getrennt wird.
Bei der obigen Ausführungsform der Erfindung wurden lediglich das IEEE 802.11b und das Bluetooth^TM als drahtlose Kommunikationssysteme beschrieben. Die Erfindung kann jedoch ebenfalls auf verschiedene drahtlose Kommunikationssysteme des IEEE-802.11b-Standards und des Home-RF angewendet werden. Sie kann ebenfalls auf die Umgebung angewendet werden, die drei oder mehr drahtlose Kommunikationssysteme aufweist. Die BER kann durch einen Signal/Rausch-Abstand als eine Kennziffer zum Bewerten der Kommunikationsleistung ersetzt werden.
Die Funktionen der Kommunikationskanal-Steuereinheiten 111 und 112 können durch Software erfüllt werden, die auf elektronischem Gerät, wie beispielsweise einem mit dem drahtlosen LAN-Modul 21 bestückten Personal-Computer, ausgeführt wird.

Claims

Verfahren zum Durchführen drahtloser Kommunikation mit einer Mehrzahl von Frequenzkanälen, wobei das Verfahren umfasst: einen ersten Erfassungsschritt (112, 122, S101) zum Erfassen einer Fehlerrate jedes einer Mehrzahl von Frequenzkanälen, die bei der drahtlosen Kommunikation verwendet werden; einen Bestimmungsschritt (113, 123, S102, S105) zum Bestimmen, ob die erfasste Fehlerrate höher als ein spezifizierter Schwellenwert ist; einen Suspendierschritt (114, 124, S104, S105) zum Suspendieren der Verwendung eines Frequenzkanals, dessen Fehlerrate bestimmt wird, höher als der spezifizierte Schwellenwert zu sein; gekennzeichnet durch: einen zweiten Bestimmungsschritt (S201) zum Erfassen einer Fehlerrate des Frequenzkanals unter Suspension durch Versuchen, eine drahtlose Kommunikation mit dem Frequenzkanal unter Suspension durchzuführen; und einen Wiederaufnahmeschritt (205) zum Wiederaufnehmen der Verwendung des Frequenzkanals unter Suspension, wenn die erfasste Fehlerrate niedriger als die eines anderen Frequenzkanals in Gebrauch ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Erfassungsschritt (112, 122, S101) ein Auswählen eines Frequenzkanals umfasst, dessen Fehlerrate zu erfassen ist, sodass die Fehlerraten der Mehrzahl von Frequenzkanälen in der Reihenfolge abnehmender Frequenz erfasst werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Erfassungsschritt (112, 122, S101) ein Auswählen eines Frequenzkanals umfasst, dessen Fehlerrate zu erfassen ist, sodass die Fehlerraten der Mehrzahl von Frequenzkanälen in der Reihenfolge ansteigender Frequenz erfasst werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlose Kommunikation durch ein Master-Slave-System durchgeführt wird, wobei der erste Erfassungsschritt (112, 122, S101) und der Bestimmungsschritt (113, S102, S103) durch einen Master durchgeführt werden, und der Suspendierschritt (114, S104, S105) beinhaltet, einem Slave eine Suspension eines Frequenzkanals mitzuteilen, dessen Fehlerrate durch den Master bestimmt wird, höher als die spezifizierte Schwellenwert zu sein.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlose Kombination ein Spreizspektrumfrequenzsprungkommunikation ist, und dass der Suspendierschritt (114, S104, S105) ein Ausschließen des Frequenzkanals umfasst, dessen Fehlerrate bestimmt wird, höher als die spezifizierte Schwellenwert zu sein, aus einer Mehrzahl von Frequenzkanälen, die zum Frequenzspringen bestimmt sind.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlose Kombination eine Spreizspektrumfrequenzsprungkommunikation ist, die Frequenzspringen mit einer Mehrzahl von Frequenzkanälen durchführt, die unterschiedliche Trägerfrequenzen aufweisen, und in einem spezifizierten Frequenzband festgelegt sind, wobei der erste Erfassungsschritt (112, 122, S101) ein Erfassen einer Fehlerrate von jeder einer Mehrzahl von Frequenzkanalgruppen umfasst, in die die Mehrzahl von Frequenzkanälen für jeden Frequenzbereich aufgeteilt sind, jede der Frequenzkanalgruppen Frequenzkanäle aufweist, die in einen einzigen Frequenzbereich fallen, wobei jeder Frequenzbereich eine Bandbreite aufweist, die gleich einer Bandbreite jedes Frequenzkanals einer anderen drahtlosen Kommunikation ist, die eine drahtlose Kommunikation mit dem spezifizierten Frequenzband durchführt, und wobei der Suspendierschritt (114, S104, S105) ein Ausschließen jedes Frequenzkanals einer Frequenzkanalgruppe umfasst, dessen Fehlerrate höher als der spezifizierte Schwellenwert ist, aus Frequenzkanälen, die für das Frequenzspringen bestimmt sind.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Suspendierschritt (114, S104, S105) ein Stoppen der Verwendung eines Frequenzkanals umfasst, dessen Fehlerrate bestimmt wird, höher als das spezifizierte Schwellenwert zu sein, wobei das Verfahren ferner den Wechsel eines zu verwendenden Frequenzkanals von dem gestoppten Frequenzkanal zu einem anderen Frequenzkanal umfasst, der nicht verwendet wird.
Drahtlose Kommunikationsvorrichtung zum Durchführen drahtloser Kommunikation mit einer Mehrzahl von Frequenzkanälen, wobei die Vorrichtung umfasst: ein erstes Mittel (112, 122,) zum Erfassen, das konfiguriert ist, um eine Fehlerrate jedes einer Mehrzahl von Frequenzkanälen zu erfassen, die bei der drahtlosen Kommunikation verwendet werden; ein Mittel (113, 123) zum Bestimmen, das konfiguriert ist, um zu bestimmen, ob die erfasste Fehlerrate höher als ein spezifizierter Schwellenwert ist; ein Mittel (114, 124) zum Suspendieren, das konfiguriert ist, um die Verwendung eines Frequenzkanals zu suspendieren, dessen Fehlerrate bestimmt wird, höher als der spezifizierte Schwellenwert zu sein; gekennzeichnet durch: ein zweites Mittel (S201) zum Erfassen, das konfiguriert ist, um eine Fehlerrate des Frequenzkanals unter Suspension durch Versuchen, eine drahtlose Kommunikation mit dem Frequenzkanals unter Suspension durchzuführen, zu erfassen; ein Mittel (S205) zum Wiederaufnehmen, das konfiguriert ist, um die Verwendung des Frequenzkanals unter Suspension wieder aufzunehmen, wenn die erfasste Fehlerrate niedriger als die eines anderen Frequenzkanals in Gebrauch ist.
Drahtlose Kommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlose Kommunikation eine Spreizspektrumfrequenzsprungkommunikation ist, und das Mittel (114) zum Suspendieren ein Mittel umfasst, das den Frequenzkanal, dessen Fehlerrate bestimmt wird, höher als der spezifizierte Schwellenwert zu sein, von einer Mehrzahl von Frequenzkanälen ausschließt, die zum Frequenzspringen bestimmt sind.
Drahtlose Kommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlose Kommunikation eine Spreizspektrumfrequenzsprungkommunikation ist, die Frequenzspringen mit einer Mehrzahl von Frequenzkanälen durchführt, die unterschiedliche Trägerfrequenzen aufweisen, und in einem spezifizierten Frequenzband festgelegt sind, wobei das erste Mittel (112) zum Erfassen ein Mittel aufweist, das eine Fehlerrate jeder einer Mehrzahl von Frequenzkanalgruppen erfasst, in die die Mehrzahl von Frequenzkanälen für jeden Frequenzbereich aufgeteilt sind, wobei jede der Frequenzkanalgruppen Frequenzkanäle aufweist, die in einem einzigen Frequenzbereich fallen, wobei jeder Frequenzbereich eine Bandbreite aufweist, die gleich einer Bandbreite jedes Frequenzkanals einer anderen drahtlosen Kommunikation ist, die eine drahtlose Kommunikation mit dem spezifizierten Frequenzband durchführt, und wobei das Mittel (114) zum Suspendieren eine Einheit umfasst, die jeden Frequenzkanal einer Frequenzkanalgruppe, dessen Fehlerrate höher als das spezifizierte Schwellenwert ist, von Frequenzkanälen ausschließt, die für das Frequenzspringen bestimmt sind.