JP2005045448A

JP2005045448A - 無線通信機および無線通信方法

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Publication number: JP2005045448A
Application number: JP2003201813A
Authority: JP
Inventors: Koji Tsuchie; 江孝二土
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2005-02-17

Abstract

【課題】複数のチャネルを使用し、通信品質が充分に保証され得る無線通信機および無線通信方法を提供する。
【解決手段】無線通信機１００は、互いに周波数の異なる複数のチャネルを用いて相手方通信機と無線通信し、複数のチャネルのそれぞれについて通信状態を測定する通信状態測定部５０、６０と、複数のチャネルの通信状態に基づいて、複数のチャネルのうち第１のチャネルをデータ通信に用いられる主回線として選択し、かつ、複数のチャネルのうち第２のチャネルを、該第２のチャネルの通信状態を測定するために相手方通信機器との接続を維持する副回線として選択し、主回線の選択後に測定された複数のチャネルの通信状態に基づいて主回線を第１のチャネルから第２のチャネルへ切り替える制御部７０とを備えている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線通信機および無線通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の無線通信機は、動画データや音声データ等のマルチメディアデータを頻繁に伝送する。このようなマルチメディアデータの一連のストリームデータを途切れることなく伝送するためには、無線通信機の通信品質を確保する必要がある。無線通信機の通信品質を確保するために、サービス品質制御技術のＱｏＳ（ＱｕａｌｉｔｙｏｆＳｅｒｖｉｃｅ）機能が盛んに研究開発されている。
【０００３】
しかし、無線通信機の普及に伴い、通信に使用されるチャネルの混雑度は急速に増加している。また、マルチメディアデータはデータ量が多いので、そのチャネルの混雑度の上昇は著しい。従って、無線通信機の通信品質を確保することが困難であるという問題が生じている。
【０００４】
この問題に対処するために、従来は、▲１▼ユーザごとに時分割でデータを送受信する、▲２▼通信ポートごとに処理の優先順位をつける、▲３▼誤り訂正処理を強化するなどの方法を採用していた。
【０００５】
また、複数のチャネルを使用して通信品質を向上させる技術がある。この技術においては、或るチャネルが混雑している場合に、無線通信機は、混雑度の比較的小さい他のチャネルを検索し、そのチャネルを使用して通信を行う。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−４４６７号公報
【特許文献２】
特開平５−１３００８４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
▲１▼から▲３▼のいずれの方法も、単一のチャネルを使用している限り、チャネルの混雑度が増加してくると通信品質を保証できない。
【０００８】
また、複数のチャネルを使用する技術においては、無線通信機は、まず、チャネルを検索し、他のチャネルに通信回線を切り替え、そのチャネルを介して通信相手との接続を新たに確立するという段階が必要である。無線通信機がこれらの段階を実行するには長時間かかる。無線通信機がこれらの段階を実行する間、無線通信機は、相手方とデータの送受信を行うことができないので、その結果、通信品質は保証され得ない。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、複数のチャネルを使用し、通信品質が充分に保証され得る無線通信機および無線通信方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に従った実施の形態による無線通信機は、互いに周波数の異なる複数のチャネルを用いて相手方通信機器と無線通信する無線通信機であって、
前記複数のチャネルのそれぞれについて通信状態を測定する通信状態測定部と、前記複数のチャネルの通信状態に基づいて、前記複数のチャネルのうち第１のチャネルをデータ通信に用いられる主回線として選択し、かつ、前記複数のチャネルのうち第２のチャネルを、該第２のチャネルの通信状態を測定するために前記相手方通信機器との接続を維持する副回線として選択し、前記主回線の選択後に測定された前記複数のチャネルの通信状態に基づいて前記主回線を前記第１のチャネルから前記第２のチャネルへ切り替える制御部とを備えている。
【００１１】
本発明に従った実施の形態による無線通信方法は、互いに周波数の異なる複数のチャネルを用いて相手方通信機器と無線通信する無線通信機を用いた無線通信方法であって、
前記複数のチャネルのそれぞれについて通信状態を測定するステップと、前記複数のチャネルの通信状態に基づいて、前記複数のチャネルのうち第１のチャネルをデータ通信に用いられる主回線として選択し、かつ、前記複数のチャネルのうち第２のチャネルを、該第２のチャネルの通信状態を測定するために前記相手方通信機器との接続を維持する副回線として選択するステップと、前記主回線の選択後に測定された前記複数のチャネルの通信状態に基づいて前記主回線を前記第１のチャネルから前記第２のチャネルへ切り替えるステップとを具備する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明による実施の形態を説明する。これらの実施の形態は本発明を限定するものではない。
【００１３】
本発明に係る実施の形態による無線通信機は、複数のチャネルの通信状態を測定し、通信状態の良好なチャネルを通信回線として選択する。チャネルの選択後も無線通信機は他のチャネルを介して通信相手方との接続を維持し、該他のチャネルの通信状態を継続的または周期的に測定する。従って、通信回線を他のチャネルへ切り替える際に、通信相手との接続を新たに確立する必要がないので、充分な通信品質を保証することができる。
【００１４】
図１は、本発明に係る実施形態に従った多チャネルトランシーバ１００（以下、単に、トランシーバ１００という）のブロック図である。トランシーバ１００は、アンテナ１０、アンテナ２０、モデム部３０、モデム部４０、通信状態判定部５０、通信状態判定部６０および制御部７０を備えている。
【００１５】
アンテナ１０および２０は、それぞれモデム部３０および４０に接続されている。アンテナ１０および２０は、互いに異なる周波数のチャネルを用いて信号を送信および受信する。モデム部３０および４０は、それぞれアンテナ１０および２０を介して送信されるデータを変調し、あるいは、それぞれアンテナ１０および２０を介して受信されたデータを復調する。モデム部３０および４０は、互いに異なる周波数の信号を変調および復調する。
【００１６】
通信状態判定部５０および６０は、それぞれモデム部３０および４０に接続されており、モデム部３０および４０において復調された受信データの通信状態（以下、チャネル状態ともいう）を判定する。
【００１７】
ここで、チャネル状態とは、チャネル使用可能度、受信電界強度、変調精度（ＥＶＭ（ＥｒｒｏｒＶｅｃｔｏｒＭａｇｎｉｔｕｄｅ）値）等のパラメータ、これらのパラメータの組み合わせ、あるいは、これらのパラメータの演算で表されたチャネルの通信状態をいう。チャネル使用可能度とは、単位時間当たりに受信電界強度がある閾値を超えた時間の割合である。従って、通信状態判定部５０および６０は、チャネル使用可能度が大きいほど、チャネル状態は良好であると判断する。チャネル使用可能度は相関器出力によっても測定することができる。ここで言う相関器とは、受信信号と既知信号との間の相関を計算するものであり、計算された相関値が単位時間当たりにある閾値を超える時間あるいは回数を測定することによりチャネル使用可能度を測定することができる。
【００１８】
また、通信状態判定部５０および６０は、受信データ信号の受信電界強度または変調精度が大きいほど（ＥＶＭ値が小さいほど）、チャネル状態が良好であると判断する。チャネル状態が良好であるほど、トランシーバ１００は高速通信を行うことができる。制御部７０は、通信状態判定部５０および６０から得られた各チャネルのチャネル状態に基づいてモデム部３０および４０の制御を行う。
【００１９】
図２は、トランシーバ１００の動作の流れを示すフロー図である。図２を参照して、制御部７０が実行する制御動作をさらに詳細に説明する。モデム部３０および４０が、それぞれアンテナ１０および２０を介して通信相手から信号を受信する。モデム部３０および４０は、さらにこれらの受信信号を復調し、それぞれ通信状態判定部５０および６０へ送信する。通信状態判定部５０および６０は、それぞれの受信信号に基づいてチャネル状態を判定する（Ｓ１０）。
【００２０】
制御部７０は、通信状態判定部５０のチャネル状態と通信状態判定部６０のそれとを比較する（Ｓ２０）。通信状態判定部５０から得られたチャネル状態が通信状態判定部６０のそれよりも良好である場合、制御部７０は、モデム部３０を用いて通信相手と通信を行う。即ち、制御部７０は、モデム部３０に対応するチャネルをデータ通信に用いられる主回線として選択し、モデム部４０に対応するチャネルを副回線とする（Ｓ３０）。
【００２１】
主回線として用いられるチャネルが選択された後も、モデム部４０は、副回線を介して通信相手との通信接続を維持する。トランシーバ１００は、主回線を介して主なデータ通信を行い、副回線を介して、チャネル状態を得るために必要な最低限のデータを通信相手から受信する（Ｓ５０）。チャネル状態を得るために必要な最低限のデータとは、例えば、同期信号として用いられる管理フレームなどである。尚、この管理フレームは、トランシーバ１００専用のデータではなく、一般的に通信機が周期的にマルチキャストするものである。よって、管理フレームはチャネルを混雑させる原因にはならない。
【００２２】
通信状態判定部６０は、主回線として用いられるチャネルが選択された後も、モデム部４０に対応するチャネル状態を周期的または継続的に判定し続ける。さらに、ステップＳ１０において制御部７０は、通信状態判定部５０のチャネル状態と通信状態判定部６０のそれとを比較する。
【００２３】
一方で、通信状態判定部６０から得られたチャネル状態が通信状態判定部５０のそれよりも良好になった場合には、制御部７０は、主回線をモデム部４０に対応したチャネルを主回線として選択し、モデム部３０に対応するチャネルを副回線とする（Ｓ３１）。既に、モデム部３０に対応したチャネルが主回線となっていた場合には、制御部７０は、主回線をモデム部４０に対応したチャネルへ切り替える。この場合、モデム部４０は、既に、管理フレーム等のデータを継続して受信しており、通信相手と通信することができる状態にある。よって、トランシーバ１００は、モデム部４０に対応したチャネルについて通信接続を新たに確立することなく、チャネル状態の良好なチャネルへ切り替えて通信を行うことができる。
【００２４】
ステップＳ３１の後、ステップＳ５０に従い、トランシーバ１００は、主回線を介して主なデータ通信を行い、副回線を介して、チャネル状態を得るために必要な最低限のデータを通信相手から受信する。通信状態判定部５０は、モデム部３０に対応するチャネル状態を周期的または継続的に判定し続ける。さらに、ステップＳ１０において制御部７０は、通信状態判定部５０のチャネル状態と通信状態判定部６０のそれとを比較する。ステップＳ１０からＳ５０までの動作は、通信が終了するまで継続して実行される。
【００２５】
本実施形態は、一旦、主回線として選択されたチャネルの通信状態が、混雑または妨害などによって劣化したとしても、副回線であるチャネルを主回線として切り替えることによって、マルチメディアデータなどのストリームデータを途切れることなく通信することができる。
【００２６】
本実施形態において、制御部７０は、チャネル状態に基づいてだけでなく、トランシーバ１００の消費電力を考慮してモデム部３０および４０を制御してもよい。例えば、モデム部３０および４０のそれぞれのチャネル状態が同程度であった場合には、制御部７０は、モデム部３０および４０のうち、消費電力の小さいモデム部を選択する。
【００２７】
図３は、本実施形態を無線ＬＡＮに適用した具体例を示す図である。この具体例では、トランシーバ１００は、５ＧＨｚ帯の周波数の信号を送受信することができるアンテナ１０およびモデム部３０と、２．４ＧＨｚ帯の周波数の信号を送受信することができるアンテナ２０およびモデム部４０とを備えている。アンテナ１０およびモデム部３０は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に従って５ＧＨｚ帯の周波数帯域中のチャネルＣＨ１を用いて高速無線ＬＡＮ通信を行うことができる。アンテナ２０およびモデム部４０は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格に従って２．４ＧＨｚ帯の周波数帯域中のチャネルＣＨ２を用いて高速無線ＬＡＮ通信を行うことができる。
【００２８】
トランシーバ２００、３００、４００は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格またはＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格のいずれかにのみ適合する端末である。基地局５００は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格およびＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格の両方に従ってチャネルＣＨ１およびＣＨ２を用いて高速無線ＬＡＮ通信を行うことができる。
【００２９】
図４は、この具体例におけるトランシーバ１００の動作の流れを示すフロー図である。まず、トランシーバ１００は、チャネルＣＨ１およびＣＨ２の両方を介して基地局５００との接続を確立する（Ｓ１２）。すなわち、トランシーバ１００は、チャネルＣＨ１およびＣＨ２の両方について、認証および接続の手続きを実行し、ＩＥＥＥ８０２．１１ａおよびＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格に従って信号を基地局５００と送受信することができる状態になる。
【００３０】
次に、通信状態判定部５０および６０がそれぞれチャネルＣＨ１のチャネル状態およびチャネルＣＨ２のチャネル状態を検出する（Ｓ２２）。この具体例において、通信状態判定部５０および６０は、チャネルＣＨ１およびＣＨ２のチャネル状態として、チャネル使用可能度およびＥＶＭ値を測定する。
【００３１】
ステップ２２における通信状態判定部５０および６０の動作をステップＳ２２−１からＳ２２−３において詳述する。通信状態判定部５０および６０は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格では、いわゆるＣＳＭＡ／ＣＡ（ＣａｒｒｉｅｒＳｅｎｓｅＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ／ＣｏｌｌｉｓｉｏｎＡｖｏｉｄａｎｃｅ）にしたがって通信媒体を検出する。ＣＳＭＡ（ＣａｒｒｉｅｒＳｅｎｓｅＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）は、送信前に通信媒体にキャリア（信号）が存在するか否かを調べ、通信媒体にキャリアが無い場合にフレームを送信する機能である。これは、キャリア検出機能と呼ばれる。ＣＡ（ＣｏｌｌｉｓｉｏｎＡｖｏｉｄａｎｃｅ）は、フレームの中に通信媒体の占有時間の情報を含め、通信媒体の使用時間を予約する。この予約された時間中は通信媒体にキャリアが存在するものとみなしフレームを送信することは許されない。これは、バーチャルキャリア検出機能と呼ばれる。チャネル使用可能度は、単位時間あたりにキャリア検出機能およびバーチャルキャリア検出によってキャリアが検出された時間と定義することができる。この具体例では、チャネルＣＨ１のチャネル使用可能度は、トランシーバ１００が単位時間あたりにチャネルＣＨ１を使用することができる時間Ｔ_ＣＨ１であり、チャネルＣＨ２のチャネル使用可能度は、トランシーバ１００が単位時間あたりにチャネルＣＨ２を使用することができる時間Ｔ_ＣＨ２であるとする。通信状態判定部５０および６０は、これらの時間Ｔ_ＣＨ２および時間Ｔ_ＣＨ１を測定する（Ｓ２２−１）。
【００３２】
また、通信状態判定部５０および６０は、変調精度（ＥＶＭ値）に基づいて、使用可能な最大の送信データレートを決定する。ＩＥＥＥ８０２．１１ａの送信データレートは、６Ｍｂｐｓ、９Ｍｂｐｓ、１２Ｍｂｐｓ、１８Ｍｂｐｓ、２４Ｍｂｐｓ、３６Ｍｂｐｓ、４８Ｍｂｐｓおよび５４Ｍｂｐｓの８種類ある。ＩＥＥＥ８０２．１１ｂの送信データレートは、１Ｍｂｐｓ、２Ｍｂｐｓ、５．５Ｍｂｐｓ、１１Ｍｂｐｓの４種類ある。トランシーバ１００は、ＥＶＭ値が所定の閾値以下である送信データレートのうち通信速度が最大の送信データレートを選択する。チャネルＣＨ１およびＣＨ２において使用可能な最大の送信データレートがそれぞれＲ_ＣＨ１およびＲ_ＣＨ２であるとする。通信状態判定部５０および６０は、最大送信データレートＲ_ＣＨ１およびＲ_ＣＨ２を測定する（Ｓ２２−２）。
【００３３】
次に、通信状態判定部５０および６０は、最大送信データレート×チャネル使用可能度、即ち、Ｒ_ＣＨ１×Ｔ_ＣＨ１およびＲ_ＣＨ２×Ｔ_ＣＨ２を演算する（Ｓ２２−３）。Ｒ_ＣＨ１×Ｔ_ＣＨ１およびＲ_ＣＨ２×Ｔ_ＣＨ２は、それぞれチャネルＣＨ１およびＣＨ２の推定の通信速度を示す。制御部７０は、Ｒ_ＣＨ１×Ｔ_ＣＨ１およびＲ_ＣＨ２×Ｔ_ＣＨ２をそれぞれチャネルＣＨ１およびＣＨ２のチャネル状態とし、これらを比較することによって、チャネルＣＨ１およびＣＨ２の何れのチャネル状態が良好であるかを判断することができる。Ｒ_ＣＨ１×Ｔ_ＣＨ１がＲ_ＣＨ２×Ｔ_ＣＨ２よりも大きい場合には、制御部７０は、チャネルＣＨ１を主回線として選択し、チャネルＣＨ２を副回線とする（Ｓ３２）。
【００３４】
主回線チャネルＣＨ１がデータ通信に用いられている間であっても、副回線チャネルＣＨ２に対応するモデム部４０は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１で既定されたパワーセーブモードに設定され、Ｂｅａｃｏｎなどの管理フレームの定期的な受信を行う（Ｓ４２）。副回線に対応するモデム部４０は、ＢｅａｃｏｎのＥＶＭ値の算出および副回線のチャネル混雑度の測定のみを実行する。それにより、トランシーバ１００は電力の浪費を回避することができる。
【００３５】
その後、チャネルＣＨ２のチャネル状態がチャネルＣＨ１のチャネル状態よりも良くなった場合、即ち、チャネルＣＨ２の推定の通信速度がチャネルＣＨ１の推定の通信速度よりも速いと判断された場合には、制御部７０は、チャネルＣＨ２を主回線とし、チャネルＣＨ１を副回線とする（Ｓ３３）。このとき既に、モデム部４０は、それまで副回線として用いられていたチャネルＣＨ２を介して通信相手と接続されている。よって、トランシーバ１００は、通信相手との通信を切断することなく、周期的または継続的に通信を行うことができる。また、このとき、副回線に対応するモデム部３０は、ＢｅａｃｏｎのＥＶＭ値の算出および副回線のチャネル使用可能度の測定のみを実行することが好ましい。これにより、トランシーバ１００は電力の浪費を回避する。
【００３６】
このように、本実施形態によるトランシーバ１００は、副回線を介して既に通信相手と接続されているので、主回線を切り替える時に通信品質を劣化させることなく安定した通信を維持することができる。また、トランシーバ１００は、副回線をパワーセーブモードで動作させておくことによって電力の浪費を抑えることができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明による無線通信機および無線通信方法は、複数のチャネルを使用し、通信品質を充分に保証することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態に従ったトランシーバ１００のブロック図。
【図２】トランシーバ１００の動作の流れを示すフロー図。
【図３】第１の実施形態を無線ＬＡＮに適用した具体例を示す図。
【図４】第１の実施形態を無線ＬＡＮに適用した具体例における動作の流れを示すフロー図。
【符号の説明】
１００トランシーバ
１０アンテナ
２０アンテナ
３０モデム部
４０モデム部
５０通信状態判定部
６０通信状態判定部
７０制御部

Claims

互いに周波数の異なる複数のチャネルを用いて相手方通信機器と無線通信する無線通信機において、
前記複数のチャネルのそれぞれについて通信状態を測定する通信状態測定部と、
前記複数のチャネルの通信状態に基づいて、前記複数のチャネルのうち第１のチャネルをデータ通信に用いられる主回線として選択し、かつ、前記複数のチャネルのうち第２のチャネルを、該第２のチャネルの通信状態を測定するために前記相手方通信機器との接続を維持する副回線として選択し、前記主回線の選択後に測定された前記複数のチャネルの通信状態に基づいて前記主回線を前記第１のチャネルから前記第２のチャネルへ切り替える制御部とを備えた無線通信機。
前記通信状態測定部は、前記複数のチャネルのそれぞれについて、受信電界強度、相関器出力、信号の変調精度、チャネル使用可能度のうちの少なくとも１つを通信状態として測定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信機。
前記制御部は、前記複数のチャネルのうち、前記受信電界強度の最も高いチャネル、前記相関器出力の最も高いチャネル、前記変調精度の最も高いチャネルまたはチャネル使用可能度の最も高いチャネルのいずれかを前記主回線として選択することを特徴とする請求項２に記載の無線通信機。
前記通信状態測定部は、前記複数のチャネルのそれぞれについて、単位時間当たりの通信可能時間と送信データレートとの積をチャネルの通信状態として算出し、
前記制御部は、前記複数のチャネルのうち、単位時間当たりの通信可能時間と送信データレートとの積が最大であるチャネルを主回線として選択することを特徴とする請求項１に記載の無線通信機。
前記制御部は、前記複数のチャネルの通信状態がほぼ等しいときに、前記複数のチャネルのうち、当該無線通信機の消費電力が最も低いチャネルを前記主回線として選択することを特徴とする請求項２に記載の無線通信機。
前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルのうちいずれか一方は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に従った周波数帯のチャネルであり、他方は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格あるいはＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格に従った周波数帯のチャネルであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の無線通信機。
前記無線通信部は、前記副回線を介して管理フレームを受信し、
前記通信状態測定部は、前記管理フレームを用いて前記副回線のチャネルの通信状態を測定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信機。
互いに周波数の異なる複数のチャネルを用いて相手方通信機器と無線通信する無線通信機を用いた無線通信方法において、
前記複数のチャネルのそれぞれについて通信状態を測定するステップと、
前記複数のチャネルの通信状態に基づいて、前記複数のチャネルのうち第１のチャネルをデータ通信に用いられる主回線として選択し、かつ、前記複数のチャネルのうち第２のチャネルを、該第２のチャネルの通信状態を測定するために前記相手方通信機器との接続を維持する副回線として選択するステップと、
前記主回線の選択後に測定された前記複数のチャネルの通信状態に基づいて前記主回線を前記第１のチャネルから前記第２のチャネルへ切り替えるステップとを具備する無線通信方法。
前記複数のチャネルの通信状態は、通信波の受信電界強度、相関器出力、通信波の変調精度、チャネル使用可能度のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項８に記載の無線通信方法。
前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルのうちいずれか一方は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に従った周波数帯のチャネルであり、他方は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格あるいはＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格に従った周波数帯のチャネルであることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の無線通信方法。