JP2005203898A - デジタル無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基地局を一基として無線通信を行うデジタル無線通信装置の適切なチャネル切り替え条件を設定することにより安定した無線通信を実現する。
【解決部】 発明のコードレス電話子機（１０）は、基地局との間で無線信号を送受信する無線部（１２）と、無線信号からフレームを抽出するフレーム抽出部（１４）と、フレームエラーレートを算出するフレームエラーレート算出部（１９）と、フレームエラーが生じているフレームであって、且つ受信信号強度が所定の閾値を超えているフレームのフレーム数を計数するカウンタ（２１）と、フレームエラーレート算出部（１９）が算出したフレームエラーレートが所定の閾値以上となり、且つカウンタ（２１）がカウントしたフレーム数が所定の閾値以上となっている場合にチャネル切り替え条件が満たされていると判定するチャネル切り替え判定部（２２）を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は基地局数を一基として無線通信を行うデジタル無線通信装置のチャネル切り替え技術に関する。

ＰＨＳ（Personal Handy phone System）はデジタルコードレス電話機を発展させたシステムであり、子機に相当するＰＨＳ端末と、親機に相当する基地局との間の無線インターフェースは「第二世代コードレス電話システム標準規格（ＲＣＲ ＳＴＤ−２８）」として標準化されている。同規格では通話中の干渉対策として、ＦＥＲ（Frame Error Rate）によって無線回線の品質を測定し、その程度によってチャネル切り替え等の処理を行うように規定されている。また、弱電界の環境においてはＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）レベルが閾値以下であれば、チャネル切り替えを行うように規定されている。一方、２．４ＧＨｚ帯のＤＳＳＳ（Direct Sequence Spread Spectrum）通信方式を採用するコードレス電話機においては、ＩＳＭ（Industry Science Medical）バンドを利用する無線ＬＡＮや電子レンジ等の様々な干渉源から電波干渉を受けることがあるため、適切にチャネル切り替えを行う必要がある。関連技術として、特開２０００−９２５５９号公報には、移動無線端末が使用チャネルの受信状態情報を基地局に通知することにより、基地局がチャネル切り替えを行う技術が提案されている。
特開２０００−９２５５９号公報

しかし、コードレス電話機の場合、基地局（親機）は通常一基であるため、弱電界でチャネル切り替えを行うことは再接続を不可能にし、かえって状況を悪化させることになりかねない。このため、ＳＴＤ−２８の条件ではチャネル切り替えを行うことはできなかった。

そこで、本発明は基地局を一基として無線通信を行うデジタル無線通信装置の適切なチャネル切り替え条件を設定することにより、安定した無線通信を実現することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明のデジタル無線通信装置は、基地局数を一基として無線通信を行い、予め定められたチャネル切り替え条件が満たされた場合にチャネル切り替えを行うデジタル無線通信装置であって、基地局との間で無線信号を送受信する無線部と、無線信号からフレームを抽出するフレーム抽出部と、フレーム抽出部によって抽出されたフレームのフレームエラーレートを算出するフレームエラーレート算出部と、フレーム抽出部によって抽出されたフレームのうちフレームエラーが生じているフレームであって、且つ受信信号強度が所定の閾値を超えているフレームのフレーム数をカウントするカウンタと、フレームエラーレート算出部が算出したフレームエラーレートが所定の閾値以上となり、且つ、カウンタがカウントしたフレーム数が所定の閾値以上となっている場合にチャネル切り替え条件が満たされていると判定するチャネル切り替え判定部とを備える。基地局数が一基の場合において、無線環境が弱電界になったことのみを理由にチャネル切り替えをするのではなく、受信信号強度が所定の閾値以上の状況で生じたフレームエラーの原因が干渉波によるものであるのか、又はフェージングや周波数ホッピングのように突発的に生じるものであるのかを区別することにより、適切なチャネル切り替えを行うことができる。

チャネル切り替え条件が満たされた場合に、基地局との間で予め共有されているチャネル切り替え情報に基づいて基地局と同期してチャネルを切替える制御部を更に備えるのが好ましい。これにより、ミュートレスでチャネル切り替えを行うことができる。

複数のチャネルのうち基地局との接続に使用してないチャネルで受信信号強度を測定する測定部を更に備え、制御部は測定部が測定した受信信号強度の低い順に再接続チャネルの優先順位を高く設定するのが望ましい。干渉波の存在の有無は受信信号強度によって区別できるため、受信信号強度の低い順に再接続チャネルの優先順位を高く設定することで通話品質を高めることができる。

本発明によれば、基地局数が一基の場合において、無線環境が弱電界になったことのみを理由にチャネル切り替えをするのではなく、受信信号強度が所定の閾値以上の状況で生じたフレームエラーの原因が干渉波によるものであるのか、又はフェージングや周波数ホッピングのように突発的に生じるものであるのかを区別することにより、適切なチャネル切り替えを行うことができる。

以下、各図を参照して本実施形態について説明する。図３は本実施形態のチャネル切り替え条件を示している。同図において、ＲＳＳＩ−ＦＥＲ曲線は干渉のない無線環境におけるＦＥＲとＲＳＳＩとの関係を示している。上述したＳＴＤ−２８で規定されているチャネル切り替え条件はエリア１とエリア２で示された箇所である。エリア１はＦＥＲに関係なく、ＲＳＳＩが閾値Ｓ１以下になったことを条件にチャネル切り替えを行うことを規定している。エリア２はＲＳＳＩが閾値Ｓ１以上、且つＦＥＲが閾値Ｓ２以上になったことを条件にチャネル切り替えを行うことを規定している。コードレス電話機のように一基の基地局を介して無線通信を行うデジタル無線通信システムにおいては、チャネル切り替え条件として下記の条件を満たすことが要求される。
（１）弱電界でチャネル切り替えを行ってはならない。
（２）フェージングによってチャネル切り替えを行ってはならない。
（３）周波数ホッピングをする干渉波に対してはチャネル切り替えを行ってはならない。

その理由は、弱電界でチャネル切り替えを行うと再接続が困難となり、また、フェージングでチャネル切り替えを行うと不必要なミュート時間が増大して通話者に不快感を与えるためである。また、周波数ホッピングする干渉波の周波数は極めて短時間で変化し、コードレス電話機に与える影響は少ないので、このような干渉波によってチャネル切り替えを行う必要はない。

上述の条件（１）〜（３）を満たすには、エリア２でチャネル切り替えを行う必要がある。エリア２でチャネル切り替えを行うには、無線環境が弱電界であるか否かを見分ける必要があるとともに、フレームエラーの原因が干渉波によるものであるのか、又はフェージングや周波数ホッピングのように突発的に生じるものであるのかを適切に見分ける必要がある。エリア２でチャネル切り替えを行うためのデジタル無線通信装置（ここでは、コードレス電話子機を例示する）の構成について、以下に詳述する。

図１は一基の親機（基地局）との間で無線通信を行うデジタルコードレス電話子機１０の受信回路を示している。子機１０は、音声信号の復号系統（アンテナ１１、無線部１２、復調部１３、フレーム抽出部１４、及び音声復号部１５）と、フレームエラーレートを算出するためのフレームエラーレート算出系統（エラー検出部１６、エラーカウンタ１７、フレームカウンタ１８、及びＦＥＲ算出部１９）と、ある一定レベル以上のＲＳＳＩでフレームエラーが生じているフレーム数をカウントするためのＲＳＳＩカウント系統（ＲＳＳＩレベル判定部２０、及びＲＳＳＩカウンタ２１）と、チャネル切り替えを判定するチャネル切り替え判定部２２と、チャネル切り替えを制御する制御部２３と、親機との間でチャネル切り替え情報を共有するための記憶部２４を備えて構成されている。

アンテナ１１を介して受信した受信信号は無線部１２にて増幅等された後、復調部１３にて復調される。復調された信号はフレーム抽出部１４において信号処理され、フレームが抽出される。抽出されたフレームは音声復号部１５において、フレームエラー検出を行うエラー検出部１６の出力により聴特性を上げる音声信号処理が施された上で復号され、音声信号として出力される。更に、フレーム抽出部１４にて抽出されたフレームはエラー検出部１６にて符号誤りの有無がチェックされる。エラー検出部１６にて符号誤りが検出されると、エラーカウンタ１７は符号誤りをカウントする。フレームカウンタ１８はフレーム割り込み信号に基づいてフレーム数をカウントする。ＦＥＲ算出部１９は受信フレーム数が規定数（例えば、数百フレーム）に達すると、エラーカウンタ１７がカウントしたエラー数に基づいてフレームエラーレートを算出する。

エラー検出部１６はフレームエラーを検出すると、エラー検出信号をＲＳＳＩレベル判定部２０へ出力する。ＲＳＳＩレベル判定部２０はフレームエラーが検出されたフレームのＲＳＳＩが閾値Ｓ１以上であるか否かを判定する。閾値Ｓ１としては、干渉波が存在しない無線環境下でフレームエラーが生じない程度のＲＳＳＩ値に設定するのが望ましい。ＲＳＳＩカウンタ２１はフレームエラーが検出されたフレームであって、且つ、ＲＳＳＩが閾値Ｓ１を超えているフレームのフレーム数をカウントする。ＲＳＳＩが閾値Ｓ１以上でフレームエラーが生じたフレームは干渉波の影響を受けてフレームエラーが生じたものと推認できる。このようなフレームを連続してある一定時間継続的に検出（例えば、フレーム数ＮＥ）すると、コードレス電話機は周波数ホッピングをする干渉波や突発的なフェージングによってフレームエラーを生じているのではなく、無線ＬＡＮシステムや電子レンジ等の干渉源によってフレームエラーを生じているものと考えられる。

チャネル切り替え判定部２２はＦＥＲ算出部１９が算出したフレームエラーレートが閾値Ｓ２以上であり、且つ、ＲＳＳＩカウンタ２１がカウントしたフレーム数が閾値ＮＥ以上である場合には、チャネル切り替え条件が満たされていると判定する。閾値ＮＥとしては、電波干渉がフェージングや周波数ホッピング等によるものであるか否かを判断する目安になるフレーム数に設定するのが望ましい。チャネル切り替え条件が満たされている場合には、無線環境には干渉波が存在していると考えられるため、制御部２３は無線部１２を制御してチャネル切り替えを行う。

記憶部２４にはチャネル切り替え時に新しく接続するチャネルの情報（チャネル切り替え情報）が格納されている。このチャネル切り替え情報と同一の情報は親機にも保持されており、子機１０と親機が同期してチャネル変更できるように構成されている。チャネル切り替え情報は、例えば、子機１０と親機との間で制御チャネル等を通じて共有されているものでもよく、また、チャネルの切り替え順番が予め定められているものでもよい。制御部２３は記憶部２４に格納されたチャネル切り替え情報に基づいて次に接続すべきチャネルを選択し、親機がチャネル変更を行うタイミングと略同一のタイミングでチャネル変更を行う。これにより、ミュートレスでチャネル切り替えを行うことができる。

尚、チャネル切り替えの優先順位としては、できるだけ干渉波の存在しない通話チャネルの優先順位が高くなるように順位を設定するのが望ましい。このように通話チャネルの優先順位を設定するには、例えば、基地局との接続に使用してない通話チャネルを一定時間だけ制御チャネルに割り当ててＲＳＳＩを測定し、そのＲＳＳＩのレベルから干渉波の有無をチェックすればよい。各チャネルのＲＳＳＩは、例えば、ＲＳＳＩレベル判定部２０において測定することができる。ＲＳＳＩレベル判定部２０はＲＳＳＩを測定するための測定部として機能する。各チャネルのＲＳＳＩ測定結果はＲＳＳＩレベル判定部２０から制御部２３に出力される。制御部２３は基地局との接続に使用されてない各通話チャネルのＲＳＳＩ測定結果からチャネル切り替えの優先順位を定め、これを記憶部２４に格納する。

図２はチャネル切り替え判定ルーチンを示している。上述のチャネル切り替え判定を同判定ルーチンに基づいて再述すると、以下のようになる。フレームカウンタ１８はフレーム抽出部１４からフレーム割り込み信号を受信すると（ステップＳ１；ＹＥＳ）、フレームカウント数を１だけインクリメントする（ステップＳ２）。次いで、エラー検出部１６にてフレームエラーが生じているか否かがチェックされる（ステップＳ３）。フレームエラーが検出されると（ステップＳ３；ＹＥＳ）、エラーカウンタ１７はカウント値を１だけインクリメントする（ステップＳ４）。ＲＳＳＩレベル判定部２０はフレームエラーの検出されたフレームのＲＳＳＩレベルが閾値Ｓ１以上であるか否かをチェックする（ステップＳ５）。フレームエラーの検出されたフレームのＲＳＳＩレベルが閾値Ｓ１以上である場合には、ＲＳＳＩカウンタ２１はカウンタ値を１だけインクリメントする（ステップＳ６）。フレームエラーが検出されない場合（ステップＳ３；ＮＯ）、又はフレームエラーの検出されたフレームのＲＳＳＩレベルが閾値Ｓ１未満である場合には（ステップＳ５；ＮＯ）、ステップＳ７にジャンプする。

ステップＳ７では受信フレーム数が規定数に達したか否かがチェックされる。受信フレーム数が規定数に達しない場合には（ステップＳ７；ＮＯ）、規定数に達するまでステップＳ１〜ステップＳ６を繰り返し行う。受信フレーム数が規定数に達したならば（ステップＳ７；ＹＥＳ）、エラーカウンタ１７のカウント値に基づいて算出したフレームエラーレートが閾値Ｓ２以上であるか否かをチェックする（ステップＳ８）。フレームエラーレートが閾値Ｓ２以上であるならば（ステップＳ８；ＹＥＳ）、ＲＳＳＩカウンタ２１のカウンタ値が閾値ＮＥ以上であるか否かをチェックする（ステップＳ９）。ＲＳＳＩカウンタ２１のカウンタ値が閾値ＮＥ以上であるならば（ステップＳ９；ＹＥＳ）、チャネル切り替え判定部２２はチャネル切り替え条件が満たされていると判定し、制御部２３はチャネル切り替え処理を行う（ステップＳ１０）。但し、フレームエラーレートが閾値Ｓ２未満である場合（ステップＳ８；ＮＯ）、又はＲＳＳＩカウンタ２１のカウンタ値が閾値ＮＥ未満である場合には（ステップＳ９；ＮＯ）、チャネル切り替え条件は満たされてないものと判定され、チャネル切り替え処理は行われない。

本実施形態によれば、基地局数が一基の場合において、無線環境が弱電界になったことのみを理由にチャネル切り替えをするのではなく、ＲＳＳＩが閾値Ｓ１以上の状況で生じたフレームエラーの原因が干渉波によるものであるのか、又はフェージングや周波数ホッピングのように突発的に生じるものであるのかを区別することにより、適切なチャネル切り替えを行うことができる。

尚、本実施形態においてはコードレス電話機を例示して説明を行ったが、本発明はこれに限られるものではなく、基地局数を一基として無線通信を行うデジタル無線通信装置であれば、セルラー端末、無線ＬＡＮシステム、Bluetooth等も適用できる。

本実施形態のコードレス電話子機の回路構成図である。 チャネル切り替え判定ルーチンを記述したフローチャートである。 チャネル切り替え条件の説明図である。

符号の説明

１０…子機
１１…アンテナ
１２…無線部
１３…復調部
１４…フレーム抽出部
１５…音声復号部
１６…エラー検出部
１７…エラーカウンタ
１８…フレームカウンタ
１９…ＦＥＲ算出部
２０…ＲＳＳＩレベル判定部
２１…ＲＳＳＩカウンタ
２２…チャネル切り替え判定部
２３…制御部
２４…記憶部

Claims (3)

1. 基地局数を一基として無線通信を行い、予め定められたチャネル切り替え条件が満たされた場合にチャネル切り替えを行うデジタル無線通信装置であって、
   前記基地局との間で無線信号を送受信する無線部と、
   前記無線信号からフレームを抽出するフレーム抽出部と、
   前記フレーム抽出部によって抽出されたフレームのフレームエラーレートを算出するフレームエラーレート算出部と、
   前記フレーム抽出部によって抽出されたフレームのうちフレームエラーが生じているフレームであって、且つ受信信号強度が所定の閾値を超えているフレームのフレーム数をカウントするカウンタと、
   前記フレームエラーレート算出部が算出したフレームエラーレートが所定の閾値以上となり、且つ、前記カウンタがカウントしたフレーム数が所定の閾値以上となっている場合に前記チャネル切り替え条件が満たされていると判定するチャネル切り替え判定部と、
   を備える、デジタル無線通信装置。
2. 請求項１に記載のデジタル無線通信装置であって、
   前記チャネル切り替え条件が満たされた場合に、前記基地局との間で予め共有されているチャネル切り替え情報に基づいて前記基地局と同期してチャネルを切替える制御部を更に備える、デジタル無線通信装置。
3. 請求項２に記載のデジタル無線通信装置であって、
   複数のチャネルのうち前記基地局との接続に使用してないチャネルで受信信号強度を測定する測定部を更に備え、
   前記制御部は前記測定部が測定した受信信号強度の低い順に再接続チャネルの優先順位を高く設定する、デジタル無線通信装置。
   
   

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