JP2004247908A - 周波数ホッピング通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】情報伝送効率を下げずに、ＦＨ（周波数ホッピング）方式による通信への新規・中途参加・加入を可能にする。
【解決手段】加入したい局側では、同期情報を要求する動作（同期要求送信）及びそれに続く同期情報の到来待ち動作（スキャン受信）を、ＦＨ運用チャネルとは別に準備したＦＨ同期チャネルを用いて実行する。統制局側では、ＦＨ同期チャネルをスキャン受信して間欠的に監視し、同期情報に関する要求を受信したとき、それに応答して同期情報を返送すること（同期信号送信）によって、参加・加入を許可する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数ホッピング（ＦＨ）方式により通信を実行する周波数ホッピング通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＨ方式は、通信に使用する周波数を所定のパターンに従って遷移させる方式であり、スペクトル拡散通信の代表的形態として認知されている。ＦＨ方式に従いある局と他の局との間で通信を行うには、それらの局の間で周波数の遷移パターンを一致させることと、周波数の遷移タイミングを精密に同期させることが必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、ＦＨ方式に従い通信を行っている通信網に、それまでその通信に参加していなかった局が参加を求める場合がある。本発明の目的の一つは、実質的な情報伝送効率を下げずに、ＦＨ方式による通信への新規（中途）参加を実現することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の適用対象となる通信システムは、通信に使用する周波数を所定のＦＨパターンに従い遷移させるＦＨ方式により、複数の局間で通信を行う通信システムである。本発明においては、ＦＨ方式による通信に使用される複数の周波数を含むＦＨ運用チャネルとは別に、同期要求信号及び同期信号の送信に使用する周波数を含むＦＨ同期チャネルを準備する。本発明においては、既に通信に参加している局又はこの通信を管理する局は、ＦＨ同期チャネルにおける同期要求信号の検出を間欠的に実行し、同期要求信号を検出した場合には更にその同期要求信号の送信元の局に対しＦＨ同期チャネルを介して同期信号を送信する。他方、新たに通信に参加することを求める局は、同期要求信号を送信しその後暫時同期信号を待機する動作を、ＦＨ同期チャネルを用いてかつ同期信号を検出するまで繰り返し実行し、同期信号を検出した場合にはその同期信号によって与えられるタイミングに同期してＦＨ運用チャネルを用いたＦＨ方式による通信に参加する。
【０００５】
従って、本発明においては、ＦＨ同期チャネルを用いた同期要求信号送信／検出／及び同期信号送信／検出を通じて同期確立しているため、通信システム（通信網）への新規又は中途参加・加入、即ちＦＨ方式による通信への参加・加入が可能である。ＦＨ運用チャネルとは別に準備したＦＨ同期チャネルを用いて同期要求信号／同期信号の送受信を行っているため、ＦＨ運用チャネルを用いたＦＨ方式による通信に対して当該同期要求信号／同期信号が妨害波となることはない（又はその危険性が低い）。更に、ＦＨ運用チャネルとは別のチャネルにて同期情報を放送する方式やシステム外の普遍的クロックと同期する方式ではないため、本発明においては、ＦＨ方式における同期情報（ＦＨパターンへの同期タイミングに関する情報）が漏洩しにくく、伝送される情報に関し高い秘匿性が保たれる。
【０００６】
また、ＦＨ運用チャネルへの同期情報の付加送信（同期プリアンブル等の信号・情報を付加した信号形式によるＦＨ運用チャネルの運用）等の従来手法では、その容量のうち一部が同期情報の送信に割り振られるためＦＨ運用チャネルにおける情報伝送効率が低下する。これに対して、本発明においては、同期情報の送信に使用していないためＦＨ運用チャネルにおける情報伝送効率は実質的に低下しない。更に、本発明は、同期要求信号検出及びそれに応じた同期信号送信に当たってＦＨ運用チャネルによる通信を一時的に中断するシステム構成にて、実施されることがあろう。その場合でも、ＦＨ運用チャネルによる通信が絶たれるのは最大で同期要求信号の検出及び同期信号の送信に要するわずかな時間に過ぎないため、ＦＨ運用チャネルにおける情報伝送効率は実質的に低下しないと見なせる。
【０００７】
また、ＦＨ同期チャネルが複数の周波数を含む実施の形態では、同期要求信号及び同期信号の送信にはそれら複数の周波数を選択的に又は交番的に使用するのが望ましい。受信側では、それらの周波数における同期要求信号又は同期信号の有無をサーチする。かかる手法の採用によって、新規又は中途での通信への参加・加入時における同期妨害に対してより強い通信システムを実現できる。また、その通信システムによる通信の開始時（即ちまだどの局も通信状態に入っていない時点で任意の複数の局が通信を始めるとき）における同期確立に際し同期情報のサーチを行う機能が既に各局に設けられているのであれば、新規又は中途での通信への参加・加入時における同期要求信号又は同期信号のサーチは、当該通信開始時用のサーチ機能をそのまま転用して実行できるため、新規又は中途での通信への参加・加入時向けに同期捕捉用の回路を新設する必要がなく、経済性が高い。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態に関し図面に基づき説明する。
【０００９】
図１に、本発明に係る通信システムにおける局の一例構成を示す。この図に示す局は、制御器およびデータ端末（以下「端末」と略称）１０と無線機１２との間にＡＬＥモデム１４及びデータモデム１６を設けた構成を有している。端末１０は使用者等から与えられる情報をデータとしてデータモデム１６に供給し、データモデム１６はこれを所定の変調方式（例えばＦＳＫ）に従い変調して無線機１２に供給し、無線機１２は変調後の信号を他の局へと無線送信する。無線機１２は、他の局からの信号を無線受信しデータモデム１６に供給し、データモデム１６はこの信号を所定の変調方式に従い復調してデータとして端末１０に供給し、端末１０はこのデータに基づき使用者等に対し情報を出力・供給する。
【００１０】
この通信は、ＦＨ運用チャネルを用いたＦＨ方式による通信である。即ち、ＦＨ運用チャネルには複数の周波数が属しており、通信に使用する周波数は、ＦＨ運用チャネルに属する複数の周波数からＦＨパターンに従い選択される。送受信両局は所定・同一のＦＨパターンを用いており、同期情報（後述）に従い同期してかつ当該所定・同一のＦＨパターンに従い、通信に使用する周波数を遷移させる。かかる方式によるスペクトラム拡散通信を実行するには、データモデム１６或いは無線機１２の動作を、同期情報及びＦＨパターンに基づき制御する必要がある。端末１０は、この制御を含め、局の各部の制御を実行する。なお、図中の１８は無線機１２のアンテナであり、ＦＨ運用チャネルを用いた通信やＦＨ同期チャネルを用いた送受信に使用される。
【００１１】
ＦＨ運用チャネルを用いたＦＨ方式による通信を行うには、通信に参加・加入しようとしている局（「加入局」）は、通信を管理する局（「統制局」）等から同期情報を受け取る必要がある。図１に示した局では、その際に無線送受信される信号を所定の方式に従い変復調するモデムであるＡＬＥモデム１４を、データモデム１６とは別に設けている。端末１０は、使用者からの要求や所定時間の到来・経過等、所定のイベントの発生に応じてＡＬＥモデム１４を動作させ、ＡＬＥモデム１４及び無線機１２を用いて、同期要求信号の送信及びスキャン受信（加入局の場合）や、スキャン受信及び同期信号の送信（統制局の場合）等を実行する。また、これらの動作は、ＦＨ運用チャネルとは別に準備されているＦＨ同期チャネルを用いて実行される。
【００１２】
図２に示す例では、ＦＨ運用チャネルを用いたＦＨ方式による通信が、統制局を含め複数の局間で既に開始されている。統制局は、ＦＨ同期チャネルを用いて間欠的に、同期要求信号検出のためのスキャン受信動作を実行する。スキャン受信動作とは、ＦＨ同期チャネルに属する複数の周波数をスキャンし、期待する信号の有無を探る動作である。この場合に統制局により実行されるスキャン受信は、同期要求信号の有無を検出するための受信動作である。同期要求信号とは、統制局に対して同期情報の送信を要求する信号であるから、スキャン受信によって有効な同期要求信号を受信した場合、統制局は、引き続いてＦＨ同期チャネルにより同期信号を送信する。この同期信号は、ＦＨ方式による通信を成立させるために必要な同期情報を搬送する信号であり、これを正常に受信復調できた局はＦＨ運用チャネルを用いたＦＨ方式による通信に参加できる。従って、統制局からの同期信号の送信は、他局によって行われている通信に参加・加入することを望んでいる局に対する通信への参加・加入の許可・許諾、という意味を有している。逆に、スキャン受信動作を実行したにもかかわらず、ＦＨ同期チャネルに属する複数の周波数から有効な同期要求信号を受信できなかったときは、統制局は、現状の局参加状態のままＦＨ方式による通信を継続させる。
【００１３】
他方、既に開始されているＦＨ方式による通信にまだ参加していない局（図中の「加入局」）は、通信参加・加入を要求するイベントの発生に応じ、同期要求信号の送信及び同期信号待ちのスキャン受信の繰返しを、ＦＨ同期チャネルを用いて実行開始する（図中の「同期要求開始」）。同期要求信号は統制局に対して同期情報を要求するための信号であるが、その送信タイミングが統制局側におけるスキャン受信の実行タイミングと常に最初から一致するとは限らないため、その送信は繰返し実行される。何回か同期要求信号の送信及びそれに続く同期信号待ちのスキャン受信が繰り返されると、ある時点で、その同期要求信号が統制局により受信・検出され応答として同期信号が送信される。加入局側では、スキャン受信動作によりこの同期信号を受信し復調する。加入局は、その結果得られた同期情報に従い、ＦＨ運用チャネルを用いたＦＨ方式による通信に参加できる。
【００１４】
なお、ＦＨ同期チャネルに属する周波数チャネルの個数は、妨害波の発生状況・発生可能性・システムに要求される信頼性等を考慮して決定する。即ち、妨害波がまず以て発生しないと見られる用途であれば、ＦＨ同期チャネルを１チャネルとしてもよい。逆に、妨害波が顕著に発生する可能性がある環境では、ＦＨ同期チャネルを多数設けた方がよい。すなわち、ＦＨ同期チャネルが複数の周波数を含み、同期要求信号及び同期信号の送信にはそれら複数の周波数を選択的に又は交番的に使用し、受信側ではそれらの周波数における同期要求信号又は同期信号の有無をサーチするように設定する。また、統制局によるスキャン受信（及びそれに続く同期信号送信）動作は、一定時間毎に実行することとしてもよいし、統制局に接続されている装置或いは統制局を管理操作している人間からの要求に応じて実行することとしてもよい。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る周波数ホッピング通信システムによれば、実質的な情報伝送効率を下げずに、ＦＨ方式による通信への新規（中途）参加を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における局の一例構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態における新規・中途参加・加入のための手順を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０ 端末
１２ 無線機
１４ ＡＬＥモデム
１６ データモデム
１８ アンテナ

Claims (2)

1. 通信に使用する周波数を所定の周波数ホッピングパターンに従い遷移させる周波数ホッピング方式により複数の局間で通信を行う通信システムにおいて、
   周波数ホッピング方式による通信に使用される複数の周波数を含むＦＨ運用チャネルとは別に、同期要求信号及び同期信号の送信に使用する周波数を含むＦＨ同期チャネルを準備しておき、
   既に通信に参加している局又はこの通信を管理する局は、ＦＨ同期チャネルにおける同期要求信号の検出を間欠的に実行し、同期要求信号を検出した場合には更にその同期要求信号の送信元の局に対しＦＨ同期チャネルを介して同期信号を送信し、
   新たに通信に参加することを求める局は、同期要求信号を送信しその後暫時同期信号を待機する動作を、ＦＨ同期チャネルを用いてかつ同期信号を検出するまで繰り返し実行し、同期信号を検出した場合にはその同期信号によって与えられるタイミングに同期してＦＨ運用チャネルを用いた周波数ホッピング方式による通信に参加することを特徴とする周波数ホッピング通信システム。
2. 請求項１記載の周波数ホッピング通信システムにおいて、
   ＦＨ同期チャネルが複数の周波数を含み、同期要求信号及び同期信号の送信にはそれら複数の周波数を選択的に又は交番的に使用し、受信側ではそれらの周波数における同期要求信号又は同期信号の有無をサーチすることを特徴とする周波数ホッピング通信システム。

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