JP2001217853A - 通信装置 - Google Patents
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Abstract
luetoothの両方の無線システムの両方を通じて
インタフェースすることを可能にする。 【解決手段】 第1動作周波数範囲で動作する第1無線
システム(例えばBluetoothシステム)および
第2動作周波数範囲で動作する第2無線システム(例え
ばIEEE802.11システム)を組み込んだ装置が
提供される。前記第1および第2周波数範囲の少なくと
も一部は重なり合う。この装置は、さらに、一時に一方
の無線システムのみが伝送を行うように第1および第2
無線システムを制御するための制御手段106を有す
る。制御手段106は、第1および第2無線システムか
らの時間多重送信を可能にする多重化手段を有する。I
EEE802.11およびBluetoothの伝送
は、Bluetoothタイムスロットに多重化され
る。
Description
hおよびIEEE802.11の両方の無線通信方式に
関する。
5GHzのISM(industrial, scientific and medica
l)バンドで動作する無線方式の標準である。このISM
バンドは世界中で利用可能であり、スペクトラム拡散方
式の無免許の運用が可能である。米国および欧州では、
2,400〜2,483.5MHz帯が割り当てられ、
日本のような他の一部の国々では、2.4〜2.5GH
zのISMバンドの別の部分が割り当てられている。8
02.11標準は、アクセスポイント(AP)ベースの
ネットワークおよび臨時(ad-hoc)ネットワークのための
MAC(メディアアクセス制御)プロトコルおよびPH
Y(物理層)プロトコルに焦点を合わせている。
は、グループあるいはセル内の局(ステーション)は、
アクセスポイントとのみ直接に通信することができる。
このアクセスポイントは、同じセル内のデスティネーシ
ョン局へメッセージを転送し、あるいは、有線分散シス
テムを通じて別のアクセスポイントへメッセージを転送
してそこからこのメッセージは最終的にデスティネーシ
ョン局に到達する。臨時ネットワークでは、局は、ピア
ツーピアレベルで動作し、アクセスポイントや(有線)
分散システムはない。
する。 ・差分符号化BPSKおよびQPSKでのDSSS(直
接スペクトラム拡散) ・GFSK(ガウシアンFSK)でのFHSS(周波数
ホッピングスペクトラム拡散) ・PPM(パルス位置変調)での赤外 これらの3つの物理層プロトコル(DSSS、FHSS
および赤外)はすべて、2または1Mbit/sのビッ
トレートを提供する。802.11標準はさらに、拡張
11aおよび11bを含む。拡張11bは、高レートC
CK(相補符号キーイング)物理層プロトコルのための
ものであり、同じ2.4〜2.5GHzのISMバンド
内の基本DSSSビットレート2および1Mbit/s
とともに、ビットレート11および5.5Mbit/s
を提供する。拡張11aは、5GHz帯において6〜5
4Mbit/sの範囲のビットレートを提供する高ビッ
トレートOFDM(直交周波数分割多重)物理層プロト
コル標準のためのものである。802.11の基本メデ
ィア(媒体)アクセス動作は、CSMA/CA(carrier
sense multiple access with a collision avoidance)
プロトコルと、ビジーメディア条件後のランダムバック
オフ時間との使用により、両立する物理層プロトコル間
の相互接続を可能にする。さらに、すべての方向性のあ
るトラフィックは、即時の肯定応答(ACKフレーム)
を使用し、肯定応答がない場合には、再送が送信側によ
ってスケジュールされる。802.11CSMA/CA
プロトコルは、衝突が最も起こりやすい時点でメディア
にアクセスする複数の局間の衝突確率を低減するように
設計されている。衝突の最高確率は、ビジーメディアに
続いてメディアが空いた直後に起こる。これは、複数の
局が、メディアが再び空くのを待っていたためである。
そのため、ランダムバックオフ方式を用いて、メディア
競合衝突を解決する。さらに、802.11MACは、
パケットの断片化のための特殊機能動作、RTS/CT
S(request-to-send/clear-to-send)ポーリング相互作
用によるメディア予約、および、(時限サービスのため
の)ポイント協調(point co-ordination)を定義する。
Pの存在をモニタすることを可能にするためにAPによ
って定期的な間隔で送信されるビーコン(Beacon)フレー
ムを定義する。IEEE802.11もまた、STAに
よって送信されるプローブ要求(Probe Request)フレー
ム(この後に、APによってプローブ応答(Probe Respo
nse)フレームが送信される)を含む管理フレームのセッ
トを定義する。プローブ要求フレームにより、STA
は、あるチャネル周波数で動作しているAPがあるかど
うかを能動的にスキャンすることが可能となり、AP
は、このAPが使用しているパラメータ設定がどのよう
なものであるかをSTAに示すことが可能である。
接続する多くの独自ケーブルを、1つのユニバーサルな
短距離無線リンクで置換することを可能にする。例え
ば、セルラ電話機とラップトップの両方に組み込まれた
Bluetooth無線技術は、ラップトップをセルラ
電話機に接続するために今日使用されている面倒なケー
ブルを置換することになる。プリンタ、携帯情報端末
(PDA)、デスクトップ、コンピュータ、ファクシミ
リ機、キーボード、ジョイスティックおよび仮想的に任
意のその他のディジタル機器が、Bluetoothシ
ステムの一部となりうる。しかし、ケーブルを置き換え
ることによって機器の束縛を解くことを超えて、Blu
etooth無線技術は、従来のデータネットワークへ
のユニバーサルなブリッジ、周辺インタフェース、およ
び、固定ネットワークインフラストラクチャとは独立の
接続された機器の小規模で私的な臨時のグループ化を形
成するメカニズムを提供する。
うに設計されているため、Bluetooth無線シス
テムは、リンクをロバスト(堅牢)にするために、高速
アクノリッジメント(確認)および周波数ホッピング方
式を使用する。Bluetooth無線モジュールは、
1つのパケットを送受信した後に新しい周波数にホップ
することによって、他の信号からの干渉を回避する。同
じ周波数バンドで動作する他の方式と比べて、Blue
tooth無線方式は通常、より高速にホップし、より
短いパケットを使用する。これにより、Bluetoo
th無線システムは、他のシステムよりもロバストとな
る。また、短いパケットおよび高速なホッピングは、家
庭用および業務用の電子レンジの影響を制限する。前方
誤り訂正(FEC)の使用は、長距離リンク上のランダ
ムノイズの影響を制限する。符号化は、非協調環境に対
して最適化される。Bluetooth無線は、2.4
GHzにおける無免許ISMバンドで動作する。干渉お
よびフェージングに対処するために、周波数ホップトラ
ンシーバが適用される。トランシーバの複雑さを最小限
にするために、整形されたバイナリFM変調が適用され
る。全データレートは1Mb/sである。
用される。Bluetoothベースバンドプロトコル
は、回線交換とパケット交換の組合せである。同期パケ
ットのためにスロットを予約することができる。各パケ
ットは、異なるホップ周波数で伝送される。パケットは
名目上、1個のスロットをカバーするが、5個までのス
ロットをカバーするように拡張することができる。Bl
uetoothは、1個の非同期データチャネル、同時
に3個までの同期音声チャネル、あるいは、同時に非同
期データおよび同期音声をサポートする1個のチャネル
をサポートすることができる。各音声チャネルは、64
kb/s同期(音声)リンクをサポートする。非同期チ
ャネルは、戻り方向に57.6kb/sを許容しながら
片方向で最大721kb/sの非対称リンク、または、
432.6kb/sの対称リンクをサポートすることが
できる。
であり、ローカルエリアネットワークが、通常はオフィ
ス環境で、この標準に基づいて既に実装されている。B
luetoothが市場に出れば、例えば、家庭内の通
信のために家庭環境で実装される可能性が高い。そのた
め、ラップトップコンピュータの所有者は、仕事場では
IEEE802.11無線ローカルエリアネットワーク
に接続するとともに、仕事場の外部ではBluetoo
thインタフェースを用いて移動電話機のような機器に
接続したいと考えるであろう。
目的は、このような単一の機器がIEEE802.11
無線システムおよびBluetooth無線システムの
両方を通じてインタフェースすることを可能にする手段
を提供することである。
れば、第1動作周波数範囲で動作する第1無線システム
および第2動作周波数範囲で動作する第2無線システム
を組み込んだ装置が提供される。前記第1および第2周
波数範囲の少なくとも一部は重なり合う。この装置は、
さらに、一時に一方の無線システムのみが伝送を行うよ
うに第1および第2無線システムを制御するための制御
手段を有する。第1無線システムは例えばBlueto
othシステムであり、第2無線システムは例えばIE
EE802.11システムである。
が送信中に他方のデバイスが送受信できないように制御
されることも可能である。本発明の装置は、さらに、一
方のデバイスが受信中に他方のデバイスが送受信できな
いように制御されることも可能である。
とが可能である。スイッチング手段は、第1および第2
無線システムのオンオフを切り替えることが可能であ
る。
からの時間多重送信を可能にする多重化手段を有するこ
とが可能である。
EEE802.11無線システムからの時間多重送信を
可能にする多重化手段を有することが可能である。IE
EE802.11およびBluetoothの伝送は、
Bluetoothタイムスロットに多重化される。
SCOリンクコネクションを通じて行い、IEEE8
02.11伝送は4個ごとに2個のタイムスロットで行
うことが可能である。Bluetooth伝送は、1個
のHV3 SCOリンクコネクションを通じて行い、I
EEE802.11伝送は6個ごとに4個のタイムスロ
ットで行うことが可能である。Bluetooth伝送
は、2個のHV3 SCOリンクコネクションを通じて
行い、IEEE802.11伝送は6個ごとに2個のタ
イムスロットで行うことが可能である。
パケット伝送中にIEEE802.11パケットの伝送
をしないようにすることが可能である。制御手段は、I
EEE802.11パケット伝送中にBluetoot
h ACLパケットの伝送をしないようにすることが可
能である。
層を共有することが可能である。
作周波数範囲で動作する第1無線システムおよび第2動
作周波数範囲で動作する第2無線システムを単一の装置
に組み込む方法が提供される。前記第1および第2周波
数範囲の少なくとも一部は重なり合う。第1および第2
無線システムは、一時に一方の無線システムのみが伝送
を行うように制御される。第1無線システムは例えばB
luetoothシステムであり、第2無線システムは
例えばIEEE802.11システムである。
が送信中に他方のデバイスが送受信できないように無線
システムを制御することを含むことも可能である。
が受信中に他方のデバイスが送受信できないように無線
システムを制御することを含むことも可能である。
テムのオンオフを切り替えることにより制御されること
が可能である。
テムからの時間多重送信によって制御されることが可能
である。
びIEEE802.11無線システムからの時間多重送
信を含むことが可能である。IEEE802.11およ
びBluetoothの伝送は、Bluetoothタ
イムスロットに多重化される。
SCOリンクコネクションを通じて行い、IEEE8
02.11伝送は4個ごとに2個のタイムスロットで行
うことが可能である。Bluetooth伝送は、1個
のHV3 SCOリンクコネクションを通じて行い、I
EEE802.11伝送は6個ごとに4個のタイムスロ
ットで行うことが可能である。Bluetooth伝送
は、2個のHV3 SCOリンクコネクションを通じて
行い、IEEE802.11伝送は6個ごとに2個のタ
イムスロットで行うことが可能である。
th ACLパケット伝送中にIEEE802.11パ
ケットの伝送をしないようにすることを含むことが可能
である。本発明の方法は、さらに、IEEE802.1
1パケット伝送中にBluetooth ACLパケッ
トの伝送をしないようにすることを含むことが可能であ
る。
層を共有することが可能である。
ランシーバおよびBluetooth無線トランシーバ
の両方が単一の装置内にある場合(例えばラップトップ
コンピュータの場合)、これらは、両方の通信標準が約
2.4GHz付近の同じ85MHz幅を利用しても、同
じ無線周波数で同時に送受信を行うことができる。これ
は、コンピュータにおいて、802.11デバイスとB
luetoothデバイスの一方がデータを受信しよう
としている間に他方がデータを送信しないようにするこ
とによって実現される。
が、送信デバイスが使用しているRF周波数とは異なる
が同じバンド内にある場合でも、放出パワーは受信機を
妨害し、目的とする信号を受信できなくしてしまう。
のメディアアクセスコントローラおよびBluetoo
thデバイスのベースバンドコントローラの両方に接続
された相互接続デバイスを導入することにより、この問
題点を解決する。
う別の解決法も提案する。この場合、IEEE802.
11デバイスは、Bluetoothシステムとは異な
る無線周波数バンドで動作する。
1トランシーバおよびBluetoothトランシーバ
を統合する通信システムに相互接続デバイスを導入する
ことである。このデバイスは、一方のトランシーバが受
信中に他方が送信しないようにして、受信トランシーバ
での干渉を防ぐ。さらに、このデバイスは、両方のシス
テムが同時に送信中にならないようにして、受信デバイ
スでの干渉を回避する。オプションとして、このデバイ
スは、両方のトランシーバの同時受信を禁止する。この
ようにして、無線受信機をデバイス間で共有することが
できるため、より安価で小型のハードウェア設計が可能
となる。また、本発明は、デュアルバンドモードにも対
応している。この場合、IEEE802.11デバイス
とBluetoothデバイスは異なる周波数バンドで
動作し、2つのデバイスの完全並列動作が可能となる。
線システムおよびIEEE802.11無線システムを
単一の装置で提供することに関連する基本的な問題を解
決するのに有用である。確認されている基本的な問題
は、一方の無線システムが送信している場合に、他方の
無線システムが受信を行わないようにする必要があるこ
とである。そうしないと、受信システムの受信は、送信
システムによってかき消されてしまう。以下でも説明す
るように、IEEE802.11およびBluetoo
th無線システムのデュアル動作に関連するもう1つの
問題は、後述の本発明の好ましい実施例によって克服さ
れる。
ムトランシーバおよびBluetooth無線システム
トランシーバを単一のシステムに組み合わせるととも
に、本発明による相互接続デバイスを有する高水準アー
キテクチャを示す。当業者には理解されるように、本発
明の実施に必要な要素のみを図1に示している。
EEE802.11物理層機能要素112、IEEE8
02.11MAC層機能要素108、Bluetoot
h物理層機能要素114、Bluetoothベースバ
ンド制御機能要素110、および、相互接続デバイス1
06を有し、これらすべてが、全体的に参照符号100
で示すIEEE802.11/Bluetooth統合
トランシーバを構成する。さらに、IEEE802.1
1ドライバ102およびBluetoothドライバ1
04が図1に示されている。
ライン116を通じてデュアルモードトランシーバ10
0からIEEE802.11パケットを受信し、ライン
116を通じてデュアルモードトランシーバ100へI
EEE802.11パケットを送信する。Blueto
othドライバ104は、ライン118を通じてデュア
ルモードトランシーバ100からBluetoothパ
ケットを受信し、ライン118を通じてデュアルモード
トランシーバ100へBluetoothパケットを送
信する。ドライバ102および104のそれぞれの動作
は、デバイスに単一のIEEE802.11またはBl
uetoothのトランシーバがそれぞれ設けられてい
る場合の動作と全く同一である。しかし、それらのドラ
イバの機能は、アプリケーションからのスイッチング信
号を相互接続デバイス106に渡すという点で拡張され
ることが可能である。
8およびIEEE802.11物理層機能要素112
は、デュアルモードトランシーバのIEEE802.1
1トランシーバを形成する。IEEE802.11MA
C機能要素108は、接続されているデバイスによるI
EEE802.11伝送媒体へのアクセスを制御するよ
うに、IEEE標準方式に従って動作する。IEEE8
02.11MAC機能要素108は、ライン120を通
じて相互接続デバイス106との間でIEEE802.
11パケットを送受信し、ライン124を通じてIEE
E802.11物理層機能要素112との間でIEEE
802.11パケットを送受信する。IEEE802.
11物理層機能要素112は、IEEE802.11パ
ケットの変調などを実行しライン128(この要素を機
器アンテナにインタフェースする)を通じてパケットを
送受信するように、IEEE標準方式に従って動作す
る。
要素110およびBluetooth物理層機能要素1
14は、デュアルモードトランシーバのBluetoo
thトランシーバを形成する。Bluetoothベー
スバンド制御機能要素110は、接続されているデバイ
スによる伝送媒体へのアクセスを制御するように、Bl
uetooth標準方式に従って動作する。Bluet
oothベースバンド制御機能要素110は、ライン1
22を通じて相互接続デバイス106との間でBlue
toothパケットを送受信し、ライン126を通じて
Bluetooth物理層機能要素114との間でBl
uetoothパケットを送受信する。Bluetoo
th物理層機能要素114は、Bluetoothパケ
ットの変調などを実行しライン130(この要素を機器
アンテナにインタフェースする)を通じてパケットを送
受信するように、Bluetooth標準方式に従って
動作する。
らそれぞれのトランシーバ要素108/112および1
10/114へのIEEE802.11パケットおよび
Bluetoothパケットの制御は、本発明に従っ
て、相互接続デバイス106によって制御される。図1
に示すように、相互接続デバイスは、さらに、制御信号
ライン132を通じて機器内の制御回路に接続される。
発明によれば、2つのモードのうちの1つで動作する。
第1のモードはスイッチングモードであり、第2のモー
ドは多重化モードである。これらの両方のモードについ
て、以下でさらに詳細に説明する。
バイス106は、IEEE802.11トランシーバ
(108/112)とBluetoothトランシーバ
(110/114)の一方が動作中に他方を停止させ
る。相互接続デバイス106は、どちらの動作モードに
切り替えるか(どちらの動作モードを起動するか)につ
いての決定を行うことが可能である。相互接続デバイス
がこの決定を行う際のいくつかの判断基準の選択肢があ
る。
らのモードに切り替えるかを決定することができる。例
えば、ユーザが自宅にいて、電話を通じてインターネッ
トに接続したいとき、ユーザは、Bluetoothモ
ードに切り替え、インターネットサービスプロバイダ
(ISP)にダイヤルアップすることができる。ユーザ
が、IEEE802.11無線LANのあるオフィスに
いるとき、ユーザは、IEEE802.11モードを選
択して、ネットワークにログオンすることが可能であ
る。このモードは、ユーザが、選択されるアプリケーシ
ョンで使用すべき適当なインタフェースがいずれである
かを知っていることが必要である。ユーザコマンドは、
機器自体のスクリーンやキーパッドのようなインタフェ
ースを通じて提供され、機器内の中央プロセッサやコン
トローラからのコマンド信号により相互接続デバイス1
06に通知されるという可能性が高い。さらに、Blu
etoothおよびIEEE802.11の両方が存在
する混在環境が、例えばオフィス環境には存在する可能
性がある。
ドライバを通じて、あるいは、専用の相互接続デバイス
ドライバを通じてのCPUからの制御により、トランシ
ーバに提供されることも可能である。
トウェアが、どちらのモードに切り替えるかを決定する
ことができる。例えば、ユーザが、携帯情報端末(PD
A)を同期させることを選択したとき、PC内のデータ
同期アプリケーションが、相互接続デバイスに、Blu
etoothモードに切り替えるように指令することが
可能である。ユーザがワールドワイドウェブ(WWW)
をサーフィンすることを選択したとき、ブラウザアプリ
ケーション(あるいは、それをサポートするネットワー
クドライバソフトウェア)が、相互接続デバイスに、I
EEE802.11モードに切り替えるように指令する
ことが可能である。この場合も、相互接続デバイス10
6は、中央プロセッサあるいはコントローラからのコマ
ンド信号により命令されることも可能である。
(protocol sniffer)が、無線インタフェース上のIEE
E802.11デバイスあるいはBluetoothデ
バイスの存在を検出したかどうかを判断し、それに従っ
て相互接続デバイスのモードを設定することができる。
プロトコルスニッファは、BluetoothおよびI
EEE802.11の両方のデバイスを検出したとき、
ユーザが優先するほうとして指示したモードを選択する
ことも可能であり、あるいは、第1の選択肢の場合のよ
うにユーザに指示を求めることも可能である。別法とし
て、プロトコルスニッファは、第2の選択肢の場合のよ
うに、アプリケーションに決定させることも可能であ
る。
互接続デバイスは、デュアルモードトランシーバ内の2
つのトランシーバのうちの1つを単に停止する(オフに
切り替える)ように動作する。この動作は、それぞれの
トランシーバの機能要素にとっても、機器自体の他の処
理機能にとってもトランスペアレント(透過的)であ
る。相互接続デバイスが「IEEE802.11」モー
ドに切り替わると、トランシーバ100は、IEEE8
02.11トランシーバとして動作する。相互接続デバ
イスが「Bluetooth」モードに切り替わると、
トランシーバ100は、Bluetoothトランシー
バとして動作する。
ーバが送信中に一方のトランシーバをオフにすること
は、他方のトランシーバが送信中に一方のトランシーバ
が送受信することができないことを意味する。このよう
に、スイッチングモードを使用する場合、与えられた時
点で一方の無線システムのみが動作していればよく、こ
れは、無線ハードウェアが再使用可能であることを意味
する。
成された図1のデュアルモードトランシーバを示す。図
2からわかるように、IEEE802.11物理層機能
要素112およびBluetooth物理層機能要素1
14は、IEEE802.11/Bluetoothデ
ュアル物理層機能要素という単一の機能要素(参照符号
200で示す)に組み合わされる。デュアル機能要素2
00は、機器アンテナへの信号ライン204を通じてI
EEE802.11およびBluetoothのパケッ
トを送受信する。
hデュアル物理層機能要素は、選択された現在の動作モ
ードに従ってIEEE802.11またはBlueto
othのいずれかの物理層機能要素として動作するよう
に、信号ライン202を通じて相互接続デバイスによっ
て制御される。
h送信機がデータを受信中にIEEE802.11送信
機はオフに切り替えられ、IEEE802.11デバイ
スがデータを受信中にBluetooth送信機はオフ
に切り替えられる。このようにして、他方の無線システ
ムが受信中に一方の無線システムは決して送信中とはな
らず、その逆も同様である。相互接続デバイス106
は、メディアアクセス制御プロトコルの規則を守り、I
EEE802.11およびBluetoothの無線シ
ステムの送受信が時間多重化される間、ユーザには、2
つのシステムが並列に動作するように見えることにな
る。しかし、パフォーマンスには多少の影響(データス
ループットの低下、データ誤り率の増大、音声品質の低
下)がある。
しくは、IEEE802.11およびBluetoot
hの無線システムが同時に送信しないようにする。こう
して、外部の(リモート)受信機で一方の信号が他方の
信号と干渉しないようにされる。
EE802.11パケットが送信されなければならない
場合、すべてのBluetoothデータコネクション
はいわゆるPARK(パーク)モードにされる。相互接
続デバイス106は、Bluetoothトランシーバ
へのアクティブなACL(Asynchronous Connectionless
data)コネクションごとに1つのHLC_Park_M
odeプリミティブを発行し、すべてのACLコネクシ
ョンをPARKモードにする。Bluetooth無線
システムのPARKモードは、当業者に周知である。こ
のようにして、IEEE802.11送信が行われてい
る間、Bluetooth無線システムは停止される。
モードに関して実施例を説明したが、当業者には認識さ
れるように、BluetoothのHOLD(ホール
ド)モードを代わりに利用することも可能である。
(Synchronous, connection-oriented voice)コネクショ
ン(これは、0.625msのBluetoothスロ
ットで周期的に送受信を行う)がある場合、IEEE8
02.11トランシーバは、これらのBluetoot
hパケットの間でパケット送信をスケジュールしなけれ
ばならない。Bluetooth SCOコネクション
は、リアルタイム(音声)コネクションである。相互接
続デバイス106は、IEEEパケット交換期間全体を
考慮に入れなければならない。IEEEパケット交換期
間には、アクノリッジメント(確認)パケット(AC
K)および(RTS/CTS伝送モードが使用されると
き)RTSおよびCTSパケットが含まれる。
ンにおいてIEEE802.11パケットをスケジュー
リングするための詳細な実施例について説明する。「ス
ロットスチール(slot-stealing)」方式について説明
し、達成可能なデータスループットの計算を行う。
れるとき、IEEE802.11パケットは、単一スロ
ットと同程度に短いことが必要とされることがある。こ
れは、相互接続デバイス106がパケット断片化・再組
立方式を実装して、IEEE802.11パケットを、
利用可能なBluetoothスロット数で収容可能な
チャンクに分割することができなければならないことを
意味する。IEEE802.11自体の断片化メカニズ
ムは使うことができない。このメカニズムは、すべての
断片(フラグメント)が連続して送信されると仮定して
いるからである。以下で述べる詳細な実施例では、適当
な断片化方式について説明する。
luetooth無線システムに導入して、両方の無線
システムが同じ機器でともに機能することを可能にする
例を示す。以下の例は、本発明を限定するものではな
く、当業者には認識されるように、このようなアーキテ
クチャの実装には他の可能性も存在する。しかし、Bl
uetooth仕様は優勢であるので、以下のものは好
ましい実施例である。
は、周波数シフトキーイング(FSK)変調を使用し、
1μsのシンボル時間ごとに1個の情報ビットを送信す
る。このため、生のビットレートは1Mbit/sであ
る。1つのパケットは、チャネルアクセスコードを含む
プリアンブルと、ペイロードからなる。さらに、ペイロ
ードは、ヘッダ(パケットタイプ、デスティネーション
アドレスおよびその他の情報フィールドを含む)と、ユ
ーザペイロードフィールドに分かれる。
は、音声パケットが使用される。音声パケットは通常、
高品質音声(HV)タイプHV1、HV2またはHV3
のものである。これらのパケットタイプはすべて、30
バイトのペイロードを有する。最もロバストなパケット
HV1は、レート1/3前方誤り訂正(FEC)を使用
する。パケットタイプHV2は、レート2/3FECを
使用し、タイプHV3は、FECを全く使用しない。ユ
ーザバイト数はHV1、HV2およびHV3でそれぞれ
10、20および30バイトである。HV−i(ただし
i=1,2,3)パケットのパケットレイアウトを図3
に示す。HV−i音声パケットの全継続時間は330μ
sである。図3を参照するとわかるように、HV−iパ
ケット300は、72ビットのプリアンブル302、1
8ビットのヘッダ304、および240ビット(すなわ
ち30バイト)のペイロード306を有する。
uetoothには、データ音声(DV)タイプのパケ
ットも存在する。DVタイプのパケットは、HV3(す
なわち、FECなし)と同じパフォーマンスを提供し、
同じパケットで音声とともに可変長のデータを運ぶ。し
かし、DVパケットは、10バイトのユーザバイト(す
なわち、HV3のユーザバイト数の3分の1)しか運ば
ない。DVパケットの継続時間は、運ばれるデータ量に
依存して、238〜356μsである。
ロットとして送信され、各タイムスロットの継続時間は
625μsである。しかし、タイムスロット間で別の周
波数にホップするのに十分な時間を無線システムに与え
るために、パケットは625μsより短くなければなら
ない。HV1、HV2およびHV3コネクションに対す
るチャネル動作の例を図4に示し、以下で詳細に説明す
る。
(図4(b))、あるいはHV3(図4(c))に基づ
く、単一のBluetooth音声コネクションに対す
るタイミング図である。黒のパケットは順方向(Blu
etoothマスタ機器からBluetoothスレー
ブ機器へ)であり、白のパケットは逆方向(Bluet
oothスレーブ機器からBluetoothマスタ機
器へ)である。8個のタイムスロットTS1〜TS8が
示されている。図からわかるように、順方向パケット
は、基数番号のタイムスロットで送信され、逆方向パケ
ットは、偶数番号タイムスロットで送信される。周波数
は、Bluetooth標準に従って、タイムスロット
ごとにホップし、タイムスロットTS1〜TS8でそれ
ぞれ周波数f 1〜f8にホップする。
kbit/sになるように指定される。このレートを達
成するため、HV1パケットは、1スロットおきに送信
されなければならない。各HV1パケットでは、(1/
3)×30×8=80ビットのユーザデータが送信され
るからである。(1/3)は、HV1で使用されるFE
Cであり、30×8は、30バイトペイロード内のビッ
ト数である。1個のパケットは、2×0.625ms、
すなわち、1.25ミリ秒のタイムスロットごとに送信
される。0.625msは、各スロットの長さである。
したがって、ユーザビットレートは、80/1.25b
it/ms=64kbit/sとなる。音声リンクは全
二重であるため、残りの1つおきの空スロットは逆方向
リンクのために必要となる。順方向および逆方向のパケ
ットの、タイムスロットへのこの割当てが図4(a)に
示されている。
のユーザビット数を運ぶため、図4(b)に示すよう
に、4スロットごとに1個の順方向パケットおよび1個
の逆方向パケットがあればよい。
のユーザビット数を運ぶため、図4(c)に示すよう
に、6スロットごとに1個の順方向パケットおよび1個
の逆方向パケットがあればよい。したがって、2個のH
V3リンクがアクティブであっても、6タイムスロット
ごとに4個のタイムスロットしか必要でなく、依然とし
て6個のうちの2個のタイムスロットは空いたままとな
る。
に、10個のユーザバイトしか運ばないため、DVパケ
ットは、64kbit/sのレートを達成するために
は、同様に、1スロットおきに送信されなければならな
い。
リンクでは、伝送の音声品質を低下させずにIEEE8
02.11データトラフィックを送受信することはでき
ない。
リンクでは、IEEE802.11トラフィックのため
に2個のスロットが利用可能である。単一のHV3リン
クでは、IEEE802.11トラフィックのために4
個のスロットが利用可能である。
設定されるこれらのパラメータの範囲内で、与えられた
利用可能なタイムスロットに対して、どのIEEE80
2.11ユーザビットレートが可能であるかを判定する
必要がある。以下で詳細に説明するように、これは、I
EEE802.11パケットのオーバーヘッドにある程
度依存する。
トプリアンブルまたはロングプリアンブル(それぞれ、
96または192μs)のいずれかを有する。IEEE
802.11パケットペイロードは、8/11μsの継
続時間のシンボル時間ごとに1バイトのレートで送信さ
れる。これによりビットレートは11Mbit/sとな
る。ペイロードは、24バイトのヘッダと、32ビット
(4バイト)のCRCフィールドを含み、全体を送信す
るのに28×(8/11)=20.3μsかかる。パケ
ットの正しい受信の後の10μsのSIFS(Short Int
erframe Space)時間の後、受信側は、アクノリッジメン
ト(確認)パケットを送信する。これは、96または1
92μsのヘッダからなる。ペイロードは、14バイト
のMACプロトコル制御情報を含み、これを送信するに
は14×8/11=10.2μsかかる。図5に、IE
EE802.11パケット送信を示す。
順方向データパケット500は、プリアンブル504、
MACヘッダ506およびデータフィールド508から
なる。正しく受信された場合、受信機は、SIFS期間
の後、アクノリッジメントパケット502で応答する。
このパケットは、プリアンブル510と、MAC情報を
含むアクノリッジメント(ACK)フィールド512か
らなる。
なわち、2個の可能なIEEEプリアンブル長(96お
よび192μs)があり、かつ、2個または4個のBl
uetooth「アイドル」期間(2個または4個のス
ロット)がある。
で、2個のBluetoothスロットが送信のために
利用可能な場合を考える。
ーバーヘッドによるオーバーヘッドは、[2×192]
+10+[(28+14)×(8/11)]=424.
5μsとなる。2個のアイドルスロットのうち、Blu
etooth仕様により625+366=991μsを
使用することのみが許容される。これは、無線システム
が次のスロットの周波数にホップすることができるよう
に625−366=259μsを残すためである。99
1から424.5を差し引くと、566.5が得られ
る。これが、11Mbit/sでの実際のデータ送信に
残される時間である。この時間で、566.5/(8/
11)=779バイトのIEEE802.11バイトを
送信することができる。このデータを、4スロットごと
に送信することができる。したがって、実行ビットレー
トは、(8×779)/(4×625)=2.5Mbi
t/sとなる。
E送信で、4個のBluetoothスロットが送信の
ために利用可能な場合を考える。
可能な場合、ペイロード送信のための時間は、ペイロー
ド時間625×3+366−424.5=1817に等
しい。これは、1817/(8/11)=2498バイ
トのIEEE802.11CCKバイトと等価である。
したがって、実行ビットレートは(8×2498)/
(6×625)=5.33Mbit/sとなる。
ブルの場合にも計算を繰り返すと、1個のHV2コネク
ションまたは2個のHV3コネクションの場合には、ビ
ットレートは3.33Mbit/sである。単一のHV
3コネクションの場合、ビットレートは5.89Mbi
t/sである。これらの結果を表1にまとめる。
が、Bluetoothによりアイドルのまま残された
スロットで送信される場合のIEEE802.11ユー
ザスループットを示す。1個のHV2コネクションまた
は2個のHV3コネクションがある場合、送信のために
2個のアイドルスロットがある。1個のHV3コネクシ
ョンがある場合、送信のために4個のアイドルスロット
がある。1個のHV1またはDVコネクションがある場
合、アイドルスロットはない。SCOコネクションが全
くない場合、すべてのスロットが送信に利用可能であ
り、理論的なIEEE802.11の最大値11Mbi
t/sが達成可能である。
信しなければならない場合、相互接続デバイス106は
単に、IEEE802.11パケットを遅らせる。AC
Lパケットはリアルタイムデータパケットではないの
で、遅らせることができる。Bluetooth AC
Lパケットが送信されるべきとき、IEEE802.1
1パケット送信は行われない。上記のように、IEEE
送信が行われる場合には、ACLコネクションはPAR
Kモードになるからである。
Lパケットの送信または受信が行われている場合、IE
EE802.11送信は、Bluetooth送受信が
完了するまで遅らされる。その後、Bluetooth
ACLコネクションがHOLDまたはPARKモード
になり、IEEE802.11送信が、上記のように、
SCO送信を避けてスケジューリングされ編成されるこ
とが可能となる。
802.11デバイスおよびBluetoothデバイ
スが並列に受信を行うことを許可しないもう1つのモー
ドを有する。これを許可しないことにより、与えられた
時刻において一方の無線のみが動作中となり、これは、
無線ハードウェアが再使用可能であることを意味する。
この場合も、図2に示したアーキテクチャが得られる。
このモードでは、Bluetooth SCOスロット
は常に受信される。Bluetooth送信機もIEE
E802.11送信機も送信する必要がない場合、共通
の受信機が、あるアルゴリズムに従って、Blueto
othまたはIEEE802.11のいずれかのパケッ
トをリスン(待機)する。
能である。例えば、受信機は、奇数スロットでIEEE
802.11をリスンし、偶数スロットでBlueto
othパケットをリスンする。また、Bluetoot
hとIEEE802.11の間のトラフィックの分布が
与えられれば、アルゴリズムは、一方を他方に対して優
先することも可能である。
することも可能である。この場合、チャネルをリスン
し、オンザフライで(即時に)どのタイプのパケットが
媒体(BluetoothまたはIEEE802.1
1)にあるかを検出し、これを受信機に報告することに
より、適当な受信モードに切り替える。
othの両方のパケットが、単一のスロットよりも長い
こともある。その場合、受信機は、完了までパケットを
受信しようとする。
02.11デバイスのMACコントローラおよびBlu
etoothデバイスのベースバンドコントローラは、
別個の専用プロセッサチップで実装可能である。相互接
続デバイスの機能は、別のチップで実装可能である。別
法として、相互接続デバイスの機能は、Bluetoo
thデバイスまたはIEEE802.11デバイスのい
ずれかのコントローラチップに追加することも可能であ
る。さらに別の方法では、IEEE802.11MAC
制御機能およびBluetooth制御機能を単一のチ
ップに統合し、相互接続機能も同じチップに追加するこ
とが可能である。その他のチップの構成および相互接続
機能の分割も可能である。
トローラおよびBluetoothベースバンドコント
ローラを組み合わせた「1チップシステム」実装の例を
示す。チップ600は、DMA(Direct Memory Access)
610、割込みコントローラ(INT CTRL)61
2、タイマ614、RAM(ランダムアクセスメモリ)
616を有し、これらはすべて、内部バス624を介し
てCPU(中央処理装置)に接続され、これらの要素は
すべて、IEEE802.11およびBluetoot
hの両方の機能に必要である。外部バス(EXT BU
S)ブロック608もまた、IEEE802.11およ
びBluetoothの両方の機能に必要であり、内部
バス624を介してCPU622に接続され、ライン6
26を介して外部フラッシュメモリあるいはROMに接
続される。USB(Universal Serial Bus)ブロック60
6は、内部バス624に接続され、Bluetooth
トランシーバ、およびオプションとしてIEEE80
2.11トランシーバを、コネクション628を介して
ホストPCとインタフェースするために使用される。
(ミニ)PCIブロック602は、内部バス624に接
続され、(コネクション628を介して)ホストPCと
IEEE802.11トランシーバの間をインタフェー
スするために使用される。ホストPCとBluetoo
thの間のPCIベースのインタフェースはまだ定義さ
れていないが、予想されている。UARTブロックもま
た内部バス624および外部コネクション628に接続
される。
EEE802.11MACおよびBluetoothベ
ースバンドの機能を実装したファームウェアを実行す
る。Bluetoothリンクコントローラブロック6
18およびIEEE802.11MACサポートブロッ
ク620は、内部バス624を介してCPUに接続さ
れ、CPU622とともに動作して、Bluetoot
hおよびIEEEのトランシーバのそれぞれのハードウ
ェア支援機能を実行する。
18は、コネクション632を介してBluetoot
h物理層機能要素(図示せず)に接続され、同様に、I
EEE802.11MACサポートブロック620は、
コネクション634を介して、IEEE802.11物
理層機能要素(図示せず)に接続される。
ある。
用することが可能な図1のアーキテクチャを示す図であ
る。
ある。
ムスロット割当ての図である。
ケットの構造を示す図である。
である。
合トランシーバ(デュアルモードトランシーバ) 102 IEEE802.11ドライバ 104 Bluetoothドライバ 106 相互接続デバイス 108 IEEE802.11MAC層機能要素 110 Bluetoothベースバンド制御機能要素 112 IEEE802.11物理層機能要素 114 Bluetooth物理層機能要素 200 IEEE802.11/Bluetoothデ
ュアル物理層機能要素 300 HV−iパケット 302 プリアンブル 304 ヘッダ 306 ペイロード 500 IEEE802.11順方向データパケット 502 アクノリッジメントパケット 504 プリアンブル 506 MACヘッダ 508 データフィールド 510 プリアンブル 512 アクノリッジメント(ACK)フィールド 600 チップ 602 PCI 604 UART 606 USB 608 外部バス 610 DMA 612 割込みコントローラ 614 タイマ 616 RAM 618 Bluetoothリンクコントローラ 620 IEEE802.11MACサポート 622 CPU(CPUマイクロコントローラ) 624 内部バス
Claims (26)
- 【請求項1】 第1動作周波数範囲で動作する第1無線
システムおよび第2動作周波数範囲で動作する第2無線
システムを組み込んだ通信装置において、 前記第1および第2周波数範囲の少なくとも一部は重な
り合い、 前記装置は、さらに、一時に一方の無線システムのみが
伝送を行うように第1および第2無線システムを制御す
るための制御手段を有することを特徴とする通信装置。 - 【請求項2】 前記第1無線システムはBluetoo
thシステムであり、前記第2無線システムはIEEE
802.11システムであることを特徴とする請求項1
に記載の装置。 - 【請求項3】 さらに、一方のシステムが送信中に他方
のシステムが送受信できないように制御されることを特
徴とする請求項1または2に記載の装置。 - 【請求項4】 さらに、一方のシステムが受信中に他方
のシステムが送受信できないように制御されることを特
徴とする請求項1または3に記載の装置。 - 【請求項5】 前記制御手段は、前記第1および第2無
線システムのオンオフを切り替えるためのスイッチング
手段を有することを特徴とする請求項1または2に記載
の装置。 - 【請求項6】 前記制御手段は、前記第1および第2無
線システムからの時間多重送信を行う多重化手段を有す
ることを特徴とする請求項1または2に記載の装置。 - 【請求項7】 前記制御手段は、Bluetoothお
よびIEEE802.11無線システムからの時間多重
送信を行う多重化手段を有し、IEEE802.11お
よびBluetoothの送信はBluetoothタ
イムスロットに多重化されることを特徴とする請求項2
に記載の装置。 - 【請求項8】 Bluetooth送信は、1個のHV
2 SCOリンクコネクションを通じて行い、IEEE
802.11送信は、4個ごとに2個のタイムスロット
で行うことを特徴とする請求項7に記載の装置。 - 【請求項9】 Bluetooth送信は、1個のHV
3 SCOリンクコネクションを通じて行い、IEEE
802.11送信は、6個ごとに4個のタイムスロット
で行うことを特徴とする請求項7に記載の装置。 - 【請求項10】 Bluetooth送信は、2個のH
V3 SCOリンクコネクションを通じて行い、IEE
E802.11送信は、6個ごとに2個のタイムスロッ
トで行うことを特徴とする請求項7に記載の装置。 - 【請求項11】 前記制御手段は、Bluetooth
ACLパケット送信中にIEEE802.11パケッ
トの送信をしないようにすることを特徴とする請求項2
に記載の装置。 - 【請求項12】 前記制御手段は、IEEE802.1
1パケット送信中にBluetooth ACLパケッ
トの送信をしないようにすることを特徴とする請求項2
に記載の装置。 - 【請求項13】 前記第1および第2無線システムは共
通の物理層を共有することを特徴とする請求項1ないし
12のいずれかに記載の装置。 - 【請求項14】 第1動作周波数範囲で動作する第1無
線システムおよび第2動作周波数範囲で動作する第2無
線システムを単一の装置に組み込む方法において、 前記第1および第2周波数範囲の少なくとも一部は重な
り合い、前記第1および第2無線システムは、一時に一
方の無線システムのみが伝送を行うように制御されるこ
とを特徴とする、第1動作周波数範囲で動作する第1無
線システムおよび第2動作周波数範囲で動作する第2無
線システムを単一の装置に組み込む方法。 - 【請求項15】 前記第1無線システムはBlueto
othシステムであり、前記第2無線システムは例えば
IEEE802.11システムであることを特徴とする
請求項14に記載の方法。 - 【請求項16】 一方のシステムが送信中に他方のシス
テムが送受信できないように無線システムを制御するこ
とを含むことを特徴とする請求項14または15に記載
の方法。 - 【請求項17】 一方のシステムが受信中に他方のシス
テムが送受信できないように無線システムを制御するこ
とを含むことを特徴とする請求項14または16に記載
の方法。 - 【請求項18】 前記無線システムは、前記第1および
第2無線システムのオンオフを切り替えることによって
制御されることを特徴とする請求項14または15に記
載の方法。 - 【請求項19】 前記無線システムは、前記第1および
第2無線システムからの時間多重送信によって制御され
ることを特徴とする請求項14または15に記載の方
法。 - 【請求項20】 前記方法は、Bluetooth無線
システムおよびIEEE802.11無線システムから
の時間多重送信を含み、IEEE802.11およびB
luetoothの送信は、Bluetoothタイム
スロットに多重化されることを特徴とする請求項15に
記載の方法。 - 【請求項21】 Bluetooth送信は、1個のH
V2 SCOリンクコネクションを通じて行い、IEE
E802.11送信は、4個ごとに2個のタイムスロッ
トで行うことを特徴とする請求項20に記載の方法。 - 【請求項22】 Bluetooth送信は、1個のH
V3 SCOリンクコネクションを通じて行い、IEE
E802.11送信は、6個ごとに4個のタイムスロッ
トで行うことを特徴とする請求項20に記載の方法。 - 【請求項23】 Bluetooth送信は、2個のH
V3 SCOリンクコネクションを通じて行い、IEE
E802.11送信は、6個ごとに2個のタイムスロッ
トで行うことを特徴とする請求項20に記載の方法。 - 【請求項24】 Bluetooth ACLパケット
送信中にIEEE802.11パケットの送信をしない
ようにすることをさらに含むことを特徴とする請求項1
5に記載の方法。 - 【請求項25】 IEEE802.11パケット送信中
にBluetooth ACLパケットの送信をしない
ようにすることを含むことを特徴とする請求項15に記
載の方法。 - 【請求項26】 前記第1および第2無線システムは共
通の物理層を共有することを特徴とする請求項14ない
し25のいずれかに記載の方法。
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