JP2005328366A - 無線通信方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 無線LANなどで無線通信を行う場合に、妨害となるレーダーの検出を簡単かつ正確に行って対処する。
【解決手段】 所定の周波数帯域で無線信号の通信を行う場合において、所定の周波数帯域で受信した無線信号を復調して、その復調が不可能である場合、或いは所定時間幅以下の短時間だけ受信される信号である場合に、その信号を受信したタイミングを基準として、周期的に同じ無線信号が受信されることを判別し、その判別に基づいて無線信号の通信状態の設定を行うようにし、周期的に送信されるレーダーを素早く検出できるようにした。
【選択図】 図6
【解決手段】 所定の周波数帯域で無線信号の通信を行う場合において、所定の周波数帯域で受信した無線信号を復調して、その復調が不可能である場合、或いは所定時間幅以下の短時間だけ受信される信号である場合に、その信号を受信したタイミングを基準として、周期的に同じ無線信号が受信されることを判別し、その判別に基づいて無線信号の通信状態の設定を行うようにし、周期的に送信されるレーダーを素早く検出できるようにした。
【選択図】 図6
Description
本発明は、例えば無線LAN(local area network)を構成する通信機器に適用して好適な無線通信方法及び装置に関する。
近年、無線LANなどの比較的近距離の無線通信に使用する周波数帯域が高周波数化する傾向にある。例えば、2GHz帯や5GHz帯を使用して、100m程度までの範囲内で、複数台のコンピュータ装置やその周辺機器等の多数の機器間でデータ通信を行う無線LANが実用化されている。これらの高周波数帯域を使用することで、高速なデータ通信が可能になる。
ところで、このような高周波数帯域を無線通信で使用する上で、問題となる点として、同じ周波数帯域を使用する別の通信が存在することである。例えば、5GHz帯を使用する場合に、既存の各種レーダー探知システムが、同じ5GHz帯を使用する場合があり、それらのレーダーシステムとの共存のために、何らかの対処が必要であった。
特許文献1には、レーダーシステムで使用される信号を検出する処理の一例についての開示がある。
特開2000−46512号公報
しかしながら、従来提案されているレーダー検出処理では、無線LANの如き多数の無線通信機器が存在するシステムでは、適用が困難であった。即ち、例えば特許文献1に記載された処理では、レーダー波に相当する信号強度を検出して、無線信号と同一周波数帯を使用するレーダーを検出するようにしてあった。ここで、2台の通信機器間で1対1の無線通信を行う場合には、このような信号強度の検出でレーダーを検出する構成でも、それなりには対処が可能であるが、無線LANの如き多数の無線通信機器が存在するシステムでは、常に他の機器からの割り込みに対応しなければならず、信号強度の検出だけでレーダーに対処するのは困難である。
信号強度以外からレーダーを検出する処理として、受信したレーダーを復調して、レーダーの内容を判断する方法もあるが、実際の無線環境では多種多様なレーダーが存在するため、レーダーの内容を判断することは現実的ではない。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、この種の無線通信を行う場合に、レーダーの検出を簡単かつ正確に行って対処することを目的とする。
本発明は、所定の周波数帯域で無線信号の通信を行う場合において、所定の周波数帯域で受信した無線信号を復調して、その復調が不可能である場合、或いは所定時間幅以下の短時間だけ受信される信号である場合に、その信号を受信したタイミングを基準として、周期的に同じ無線信号が受信されることを判別し、その判別に基づいて無線信号の通信状態の設定を行うようにしたものである。
このようにしたことで、周期的に送信される通常の無線信号と異なる信号を検出でき、周期的に送信されるレーダーを素早く検出できるようになる。
本発明によると、周期的に送信される信号を検出でき、周期的に送信されるレーダーを素早く検出でき、例えば、レーダーを避けた通信周波数に変更させることや、レーダーを避けた通信タイミングを設定する等の対処がとれるようになる。通信する相手側に報知することで、受信する周波数帯やタイミングなどについても変更可能である。
この場合、判断手段で判断する周期は、可変設定することで、複数の周期のレーダーに対応できるようになる。
また、受信した信号の周期性を判断するウィンドウ幅を可変設定することで、通信装置側で設定された周期と、送信されるレーダーとの間に周期などに微妙なずれがある場合でも、良好に検出できるようになる。例えば、レーダーが検出されていない状態の場合に、ウィンドウ幅を広くし、レーダーが検出されている状態の場合に、ウィンドウ幅を狭くすることで、レーダーが受信されていない状況では、レーダーを捕捉しやすい状況になり、レーダーが受信されている状況では、そのレーダーだけを確実に捕捉できる状況になる。
また、複数のレーダーを検出して判断できる構成とすることで、異なる周期又はタイミングのレーダーの捕捉が可能になり、より迅速な検出が可能になる。
以下、本発明の一実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
本例においては、無線LANに使用する通信装置に適用した例としたものである。まず、本例の無線LANのシステム構成例を、図3を参照して説明する。ここでは、2.4GHz帯又は5GHz帯を通信周波数として使用して、最大で約100m程度までの範囲内で無線通信を行うシステムに適用してある。
図3に示した構成では、基地局(親局)として機能する無線通信装置1を、ルータ2を介して電話回線などの通信回線に接続してあり、図示しないサーバを経由してインターネット等にアクセスできる構成としてある。ここでは、基地局1と無線通信を行う機器として、デスクトップ型のコンピュータ装置3に接続された無線通信装置3aと、ノート型のコンピュータ装置4に接続された無線通信用カード4aと、PDA(personal digital assistant)等と称されるデータ処理端末5に内蔵された無線通信部5aを有する。このように、無線通信を行う機器としての形態はそれぞれ異なるが、無線通信装置としての基本的な構成は同じであり、以下の説明では、いずれも無線通信装置と称する。
図3の例では、基地局である無線通信装置1が、他の無線通信装置3a,4a,5aと直接通信を行う構成を想定しているが、無線通信装置3a,4a,5aの間で直接無線通信を行うようにしてもよい。また、基地局が存在しないいわゆるアドホックネットワークとして構成してもよい。
次に、このようなネットワークで使用される各無線通信装置の構成例を、図1を参照して説明すると、受信構成としては、アンテナ11が接続された高周波部12で、2.4GHz帯又は5GHz帯等の所定の高周波信号を受信して中間周波信号又はベースバンド信号とする。受信した信号は変復調部13に供給されて、受信信号の無線方式に対応した復調方式での復調が行われる。例えば、OFDM方式、CDMA方式などの各通信方式に適用される変調方式に対応した復調が行われる。変復調部13で復調された受信データは、データ処理部14に供給して、受信データ処理を行い、このデータ処理部14で抽出された受信データを、接続された機器(コンピュータ装置など)に供給する。
また、送信を行う際には、データ処理部14で送信データを生成させる処理を行い、生成された送信データを変復調部13に供給して送信用に変調する。変調された送信信号は、高周波部12に供給して、所定の高周波信号に周波数変換し、変換された送信信号をアンテナ11から無線送信させる。
これらの受信処理及び送信処理は、通信制御手段であるコントロール部15の制御で実行される。変復調部13には、レーダー検出部16,17が接続してあり、変復調部13での受信信号の復調状況から、レーダー検出部16,17で受信信号に含まれるレーダーを検出するようにしてある。図1では、2つのレーダー検出部16,17を設けた構成としてあるが、1つのレーダー検出部だけでもよい。レーダー検出部の構成及び処理については後述する。
レーダー検出部16,17では、例えば、変復調部13で受信信号の復調を試みて、復調できないときに出力されるフラグ(以下フォーマットなしフラグと称する)の供給を受けて、周期的に存在するレーダー波を検出する。各レーダー検出部16,17でレーダーを検出した場合には、コントロール部15に検出データを出力する。
図2は、レーダー検出部16の構成例を示した図である。変復調部13から出力されたフォーマットなしフラグは、端子21を介して判定回路22及びウィンドウ生成回路23に供給する。判定回路22では、フォーマットなしフラグが供給されると、それ以後に供給されるフォーマットなしフラグが、ウィンドウ生成回路23から供給される一定周期のウィンドウ内に存在するか否か判定し、ウィンドウ内に存在すると判定した場合に、端子25を介してコントロール部15に検出データを出力する。
ウィンドウ生成回路23は、端子21に供給されるフォーマットなしフラグをトリガとして、一定周期のウィンドウを所定回数(例えば3回)生成する回路であり、そのウィンドウを生成させる周期は、周期設定回路24により設定される。周期設定回路24により設定されるウィンドウ生成周期としては、例えば、この通信装置が通信に使用する周波数帯域と重なる帯域で使用されるレーダー波の代表的な周期を設定してある。この周期設定回路24に設定される周期は、過去のレーダー波検出状態に基づいて、修正するようにしてもよい。また、ウィンドウ生成回路23で生成されるウィンドウのウィンドウ幅についても、フォーマットなしフラグの供給状態に基づいて変更するようにしてある。このウィンドウ幅の変更処理の詳細については後述する。
なお、図示はしないが、レーダー検出部17についても同一の構成である。但し、2つのレーダー検出部16,17では、内部の周期設定回路24により設定される周期や、ウィンドウ生成回路23で設定されるウィンドウ幅は、異なる値が設定してある場合もある(同じ場合もある)。また、2つのレーダー検出部16,17は、同時に起動するのではなく、交互に起動するようにしてもよい。例えば、一方のレーダー検出部にフラグが供給されて、ウィンドウを発生させてレーダーを検出するように起動している状態で、別のフラグが供給されたとき、他方のレーダー検出部を起動させて、その別のフラグに同期させたウィンドウを発生させてレーダーを検出するようにしてもよい。
ここで、本例の無線通信装置が使用される周波数帯域での、無線伝送信号やレーダーの使用状態の例を、図4、図5を参照して説明する。例えば5GHz帯を通信周波数として使用する無線LANの場合には、日本国内では、図4に示すように、使用周波数が割り当てられている。具体的には、5GHz帯の無線LANバンドとして、100MHz帯域幅の2つの帯域と61MHz帯域幅の1つの帯域が用意されている。現状では、この図4に示す3つの帯域の内、低い方の2つの帯域は屋外用の無線LANバンドであり、最も高い帯域は屋内用の無線LANバンドである。この帯域割り当ては、マルチメディア移動アクセス推進協議会(MMAC)で規定されているものである。
屋内用の無線LANバンド(図4でMMACと示すバンド)は、図4の下側に示すように、20MHz間隔で4つのチャンネルが構成してあり、そのいずれかのチャンネルを使用して通信が行われる。
そして、このバンド(MMACバンド)は、その下段に示すように、移動衛星業務(MSS)で使用が許可された帯域と重なる。また、その移動衛星業務用の帯域に隣接して、気象レーダーの帯域や自動着陸誘導システム(MLS)の帯域が存在する。
また、2.4GHz帯を通信周波数として使用する無線LANの場合には、日本国内では、図5に示すように、使用周波数が割り当てられている。具体的には、2.4GHz帯の無線LANバンドとして、小電力データ通信システム(IEEE802.11b/11g等)用の帯域が、2400MHzから2483.5MHzまで設定されている。この帯域は、別の小電力データ通信システム(2471MHzから2497MHz)と一部が重なるとともに、アマチュア無線とも重なる。さらに、移動体識別システム(RFID)で使用される帯域とも重なり、移動衛星業務(MSS)や道路交通情報通信システム(VICS)で使用される帯域も隣接した帯域に存在する。
本例においては、このように無線通信装置が使用される周波数帯域内(又はその隣接帯域)に存在するレーダーを検出して、そのレーダーを避けた通信を行うようにしたものである。この処理は、図1に示したレーダー検出部16又は17で検出されたデータに基づいて、コントロール部15の制御で実行される。図6のフローチャートは、レーダー検出部での検出に基づいて実行される処理例を示したものである。なお、図6から図8に示す例では、レーダー検出部は1個だけ使用した例としてある。
図6のフローチャートに従って説明すると、まずレーダー検出部に、フォーマットなしフラグが供給されたか否か判断し(ステップS11)、フォーマットなしフラグが供給されない場合には、供給されるまで待機する。ステップS11でフォーマットなしフラグが供給されたことを判断すると、フォーマットなしフラグの検出に周期性があるか否か判断する(ステップS12)。ここでの周期性の判断としては、例えば、そのフラグが供給されるタイミングを基準にして、レーダー検出部内で複数回のウィンドウを生成させて、そのウィンドウが開いているタイミングに、フォーマットなしフラグが検出された場合に、周期性のあるフォーマットなしフラグが検出されたと判断する。
このステップS12での判断で、周期性が検出されない場合には、ステップS11の判断に戻る。そして、ステップS12で周期的にフォーマットなしフラグが検出されたと判断された場合には、レーダー波を検出したと判断して、レーダー検出部16からコントロール部15に、レーダー検出データを供給する(ステップS13)。
このとき、コントロール部15では、現在の高周波部12での受信状態などから、検出したレーダーが送信されるタイミング以外のタイミングで通信可能か否か判断し(ステップS14)、通信可能であると判断した場合には、現在高周波部12で受信している信号の送信元に対して、レーダーが送信される周期や時刻などの情報を報知し、この無線通信装置が受信する無線信号が、レーダーと重ならないように、通信タイミングを設定させる(ステップS15)。また、無線通信装置の高周波部12が送信する信号についても、レーダーが送信されるタイミングと重ならないように設定する。
そして、ステップS14の判断で、検出したレーダーが送信されるタイミング以外のタイミングでの通信が不可能であると判断した場合には、現在高周波部12で受信している信号の送信元に対して、通信に使用する周波数(チャンネル)の変更を要求する情報を報知し、この無線通信装置が受信する無線信号が、レーダーと異なる周波数で送信させる(ステップS16)。また、無線通信装置の高周波部12が送信する信号についても、周波数を変更させる。ここでの周波数(チャンネル)の変更は、例えば、図4に示した20MHz間隔の4つのチャンネルの内で、通信に使用する周波数を変更する処理である。
なお、レーダー検出部16又は17では、フォーマットなしフラグの検出状態に基づいて、内部のウィンドウ生成回路23で生成されるウィンドウのウィンドウ幅を変更するようにしてある。このウィンドウ幅を変更処理は、例えば図7のフローチャートに基づいた処理で実行される。この図7のフローチャートに基づいて処理を説明すると、まずウィンドウ生成回路23には、基準となるウィンドウ幅が設定してある。そして、その基準となるウィンドウ幅が設定された状態で、周期性のあるフォーマットなしフラグが検出されない状態が継続しているか否か判断し(ステップS21)、フラグが検出されない状態が継続していると判断した場合には、ウィンドウ幅を広げる処理を行う(ステップS22)。
ステップS21で、周期性のあるフォーマットなしフラグが検出されない状態でない場合には、周期性のあるフォーマットなしフラグが検出されているか否か判断する(ステップS23)。ここで、周期性のあるフォーマットなしフラグが検出されている状態である場合には、ウィンドウ幅を狭める処理を行う(ステップS24)。それぞれの処理が行われた後は、ステップS21の判断に戻る。このようにして、少なくとも基準となるウィンドウ幅と、基準幅よりも広いウィンドウ幅と、基準幅よりも狭いウィンドウ幅の、少なくとも3種類のウィンドウ幅を設定させる。なお、より細かくウィンドウ幅を変化させてもよい。また、ウィンドウを発生させる周期についても、同様に検出状態に基づいて変化させるようにしてもよい。
次に、図6に示すように処理を行って、受信信号と帯域が重なるレーダーを検出する処理例を、図8を参照して説明する。まず、本例の無線通信装置が使用される位置の近傍で、図8(a)に示すように、周期t0のレーダーが送信されている。このレーダーの周波数は、本例の無線通信装置で受信する信号と帯域が重なっているものとする。また、このレーダーとは別に、ノイズについても図8(b)に示すように受信されているものとする。なお、無線通信装置内のレーダー検出部では、レーダー周期t0が検出周期として設定してあるものとする。
このとき、本例の無線通信装置内の変復調部13では、これらの受信信号の復調を試みるが、いずれの信号も本例の通信装置が適用される通信方式に適合した信号ではないので、復調が不可能で、フォーマットなしフラグが受信毎に出力される。図8(c)は、フォーマットなしフラグの出力状態を示したもので、図8(a)に示すレーダーのタイミングと、図8(b)に示すノイズのタイミングの双方で、フォーマットなしフラグが出力されている。
このようにフォーマットなしフラグが出力されると、レーダー検出部では、最初のフォーマットなしフラグf1の入力で起動されて、そのフラグf1の発生タイミングから周期t0が経過したタイミングの近傍で開くウィンドウw1を図8(d)に示すように発生させる。ここで、フラグf1はノイズによるフラグであるので、周期性はなく、フラグf1の発生タイミングから周期t0が経過したタイミングに、フラグが存在していなく、ウィンドウ内にフラグが検出されない。さらに、ウィンドウw1から周期t0が経過したタイミングでも、ウィンドウw2を図8(d)に示すように発生させるが、このときにもフラグは存在してなく、ウィンドウ内にフラグが検出されない。従って、この状態ではレーダー未検出であり、この周期でのウィンドウ発生を停止させる。
そして、ウィンドウw2を発生させた後に、再度、フォーマットなしフラグがレーダー検出部に供給されると(フラグf5)、そのフラグf5の発生タイミングから周期t0が経過したタイミングの近傍で開くウィンドウw3を図8(d)に示すように発生させる。ここのときには、周期t0のレーダー波によるフラグであるので、図8(d)に示すように、ウィンドウw3が開いているタイミングで、フラグf7が存在し、さらにt0周期で次々発生するウィンドウw4、w5でも、フラグf8、f9が存在し、周期的なレーダーが検出される。この図8の例では、3周期連続して検出された場合に、レーダー波を検出したと判断して、レーダー検出部からコントロール部に検出時刻や周期などの検出データを送り、ウィンドウの生成を停止させるようにしてある。
このようにしてレーダーが検出されることで、そのレーダーを避けた通信が可能になり、レーダーに影響されない良好な無線通信が可能になる。
なお、図8の例では、レーダー検出部が1個だけで処理する例としたが、図1に示すように、2個のレーダー検出部16,17を設けで、その2個のレーダー検出部16,17で並行して検出処理を行うことで、より迅速に検出できるようになる。
図9は、この2個のレーダー検出部16,17で並行して検出処理を行う場合の例で、図9(a)〜(c)の、レーダー発生状況とノイズ発生状況とフォーマットなしフラグ発生状況については、図8(a)〜(c)の状況と同じ状況を想定している。そして、レーダー検出部16で、図9(d)に示すように最初のフラグf1に同期させて、周期t0のウィンドウw1,w2を発生させる。このときには、フラグf1がノイズによるフラグであるので、レーダーを検出できない点は、図8の例と同じである。
これに対して、レーダー検出部17で、図9(e)に示すように次のフラグf2に同期させて、周期t0のウィンドウw11,w12,w13を発生させることで、フラグf2はレーダーによるフラグであるので、各ウィンドウw11,w12,w13内に、フラグf4,f5,f7が検出されて、レーダー波が検出される。従って、このように複数のレーダー検出部を備えることで、1個のレーダー検出部だけで検出するよりも迅速に検出できる可能性が高くなる。
なお、図1の例では物理的に複数の検出部を備える構成を示したが、例えば1つのレーダー検出部だけを備えた構成の場合でも、入力したフラグごとにウィンドウ生成タイミングが個別に起動する同時処理が可能な構成とすることで、同様な対処が可能である。
また、上述した実施の形態では、レーダー検出部でのレーダー波の検出処理として、変復調部(復調部)で受信信号の復調を試みて、復調できない場合に出力されるフラグの供給を受けて、そのフラグの出力状態からレーダーの存在を検出するようしたが、復調部で復調することなく、受信信号の状態から直接レーダー検出部でレーダー波を検出するようにしてもよい。例えば、レーダー検出部として、受信した無線信号が、レーダー波に相当する所定時間幅以下の短時間だけ受信される信号であることを検出し、その受信タイミング(検出タイミング)を基準として、周期的に同じ信号が受信されることを判断する判断手段を有する構成として、レーダーの存在を検出するようにしてもよい。
また、ここまで説明した実施の形態では、無線LANに使用する通信装置に適用した例としたが、その他の無線通信システム用の無線通信装置にも適用可能である。また、本発明の処理を行う専用の通信装置として構成するのではなく、本発明の信号(レーダー)検出処理を、通信装置に接続されたコンピュータ装置に実装されたプログラムに基づいた演算で実行するようにしてもよい。
1…基地局(無線通信装置)、2…ルータ、3…コンピュータ装置、3a…無線通信装置、4…コンピュータ装置、4a…無線通信用カード、5…データ処理端末、5a…無線通信部、11…アンテナ、12…高周波部、13…変復調部、14…データ処理部、15…コントロール部、16,17…レーダー検出部、22…判定回路、23…ウィンドウ生成回路、24…周期設定回路
Claims (12)
- 所定の周波数帯域で無線信号の通信を行う無線通信方法において、
前記周波数帯域で受信した無線信号を復調して、その復調が不可能である場合に、
前記復調が不可能な信号を受信したタイミングを基準として、周期的に前記復調が不可能な無線信号が受信されることを判別し、
前記判別に基づいて前記無線信号の通信状態の設定を行う
無線通信方法。 - 所定の周波数帯域で無線信号の通信を行う無線通信方法において、
前記周波数帯域で受信した無線信号が所定時間幅以下の短時間だけ受信される信号である場合に、
前記短時間だけ受信される信号を受信したタイミングを基準として、周期的に前記短時間だけ受信される信号が受信されることを判別し、
前記判別に基づいて前記無線信号の通信状態の設定を行う
無線通信方法。 - 所定の周波数帯域で無線信号の通信を行う無線通信装置において、
前記周波数帯域で無線伝送される無線信号を受信する受信手段と、
前記受信手段が受信した無線信号を復調し、復調が不可能である場合に所定の信号を出力する復調手段と、
前記復調手段が前記所定の信号を出力するタイミングを基準として、周期的に前記所定の信号が検出される周期性を判断する判断手段と、
前記判断手段で周期性を検出した場合に、前記無線信号の通信状態の設定を行う通信制御手段とを備えた
無線通信装置。 - 請求項3記載の無線通信装置において、
前記判断手段で判断する周期は、可変設定する
無線通信装置。 - 請求項3記載の無線通信装置において、
前記判断手段は、前記所定の信号の周期性を判断するウィンドウ幅を可変設定する
無線通信装置。 - 請求項5記載の無線通信装置において、
前記可変設定は、前記所定の信号が検出されていない状態の場合に、ウィンドウ幅を広くし、前記所定の信号が検出されている状態の場合に、前記ウィンドウ幅を狭くする
無線通信装置。 - 請求項3記載の無線通信装置において、
前記判断手段を複数設け、それぞれの判断手段で、異なる周期又はタイミングの前記所定の信号の捕捉を行う
無線通信装置。 - 請求項3記載の無線通信装置において、
前記通信制御手段は、前記判断手段で周期性を検出した場合に、無線通信に使用する周波数を変更する制御を行う
無線通信装置。 - 請求項3記載の無線通信装置において、
前記通信制御手段は、前記判断手段で周期性を検出した場合に、検出した周期を避けて無線通信を行う制御を行う
無線通信装置。 - 所定の周波数帯域で無線信号の通信を行う無線通信装置において、
前記周波数帯域で無線伝送される無線信号を受信する受信手段と、
前記受信手段が受信した無線信号が所定時間幅以下の短時間だけ受信される信号であることを検出した場合に、その信号の受信タイミングを基準として、周期的に同じ信号が受信されることを判断する判断手段と、
前記判断手段で周期的な受信を検出した場合に、前記無線信号の通信状態の設定を行う通信制御手段とを備えた
無線通信装置。 - 請求項10記載の無線通信装置において、
前記通信制御手段は、前記判断手段で周期的な受信を検出した場合に、無線通信に使用する周波数を変更する制御を行う
無線通信装置。 - 請求項10記載の無線通信装置において、
前記通信制御手段は、前記判断手段で周期的な受信を検出した場合に、検出した周期を避けて無線通信を行う制御を行う
無線通信装置。
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