JP2006128748A

JP2006128748A - 車載用無線通信装置

Info

Publication number: JP2006128748A
Application number: JP2004310438A
Authority: JP
Inventors: Tokikazu Sakashita; 時一坂下
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-10-26
Filing date: 2004-10-26
Publication date: 2006-05-18

Abstract

【課題】車内の電波環境にかかわらず通信状態を良好に保つ。
【解決手段】 Bluetooth通信手段１５に、各ホッピングチャネルの通信状態をチェックする車内電波環境測定処理手段２１と、車内電波環境測定処理手段２１によりチェックされた通信状態の結果に基づきホッピングチャネル毎に通信可否を判定し、通信可否の判定結果に基づいてホッピングチャネルリストを作成するホッピングチャネルリスト作成処理手段２２と、ホッピングチャネルリストに従い通信可のホッピングチャネルのみを用いて通信データの送受信を行う通信処理手段２３とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は携帯電話との間で無線通信を行う車載用無線通信装置に関するものである。

現在、車載用無線通信装置（車載用ハンズフリー装置）と車内に持ち込む携帯電話のそれぞれにBluetooth通信手段を搭載し、車内において無線通信によるハンズフリー通話やデータの送受信が行われている。この場合、特許文献１に示されるように、車載用無線通信装置側のアンテナを運転席より車両前側に配置させ、運転者近傍に位置する携帯電話側のアンテナとの間で無線通信の妨げとなるものを少なくすることにより、車載用無線通信装置と携帯電話との間で良好な無線通信を行っている。

特開２００２−１１１８３１号公報

しかし、車内でBluetooth通信を使う場合、車載用無線通信装置側のアンテナと携帯電話側のアンテナとの間に無線通信の妨げが少なくなるようにしたとしても、車内では車両のボディや乗員（人）の影響により電波の反射が起こり、マルチパスフェージングが発生するため、アンテナ間に電波の妨げが少ないからといって良好な無線通信が行えるとは限らない。

本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、車内の電波環境にかかわらず通信状態を良好に保つことができる車載用無線通信装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明においては、Bluetooth通信手段に、各ホッピングチャネルの通信状態をチェックする車内電波環境測定処理手段と、通信状態に基づきホッピングチャネル毎に通信可否を判定し、通信可否の判定結果に基づいてホッピングチャネルリストを作成するホッピングチャネルリスト作成処理手段と、ホッピングチャネルリストに従い通信可のホッピングチャネルのみを用いて通信データの送受信を行う通信処理手段とを備えた。

本発明に係る車載用無線通信装置においては、ホッピングチャネルリストに従い通信可のホッピングチャネルのみを用いて通信データの送受信を行うから、車内の電波環境にかかわらず通信状態を良好に保つことができる。

図１は本発明に係る車載用無線通信装置の基本構成を示す図である。１５は通信相手との間で無線通信を実行するBluetooth通信手段、１０９は車載用無線通信装置のアプリケーションの処理を行うメインＣＰＵ、１０６はBluetooth通信手段１５の制御用ソフトウェアおよび各種設定情報を格納しているメモリ（ＥＥＰＲＯＭ：Electrionically Erasable and Programable Read Only Memory）、１０５はＲＡＭ（Random Access Memory）、１０７は情報出力用の表示部、１０８は操作入力部である。

Bluetooth通信手段１５において、１００は無線通信電波を送信／受信するアンテナ、１０１はBluetooth通信手段１５の下位レイヤの処理（信号の拡散等）を行うＲＦ（Radio Frequency）部、１０２は拡散変調処理（周波数ホッピング）、下部レイヤのパケットの送受信等を行うＢＢ（Base Band）部、１０３はＢＢ部１０２の処理を行うためのレジスタ、１０４はBluetooth通信手段１５の上位レイヤの処理（プロトコル、プロファイル処理等）を行うBluetooth用ＣＰＵである。なお、本基本構成において、Bluetooth用ＣＰＵ１０４とメインＣＰＵ１０９は別構成としているが、メインＣＰＵ１０９の処理能力が高ければ、１つのＣＰＵ構成にすることも可能である。

ＢＢ部１０２において、２１は車内電波環境測定サイクルを実行する車内電波環境測定処理手段、２２はホッピングチャネルリスト作成サイクルを実行するホッピングチャネルリスト作成処理手段、２３は通信サイクルを実行する通信処理手段である。

送受信に用いるBluetooth通信方式は、2.4ＧＨzのＩＳＭ帯（Industry Science Medical band）の電波を使用している近距離無線方式の１方式である。また、周波数ホッピングスペクトラム拡散通信方式を採用し、2.402ＧＨz〜2.480ＧＨzの周波数帯域に79チャネルが1ＭＨz間隔で配置されており、この79チャネルを１秒間に1600回ランダムにホッピングしている。

図２は本発明のBluetooth通信時に使用する一般的なパケット構成を示す。Bluetooth通信方式ではパケット単位で通信が行われており、図２のパケット構成において、９１はアクセスコード、９２はパケットヘッダ、及び９３のペイロードである。

アクセスコード９１は72ビット、パケットヘッダ９２は54ビットの固定長の構成であり、ペイロード９３は0から2745ビットの可変長の構成である。また、パケットヘッダ９２はＡＭ＿ＡＤＤＲ（3ビット）、ＴＹＰＥ（4ビット）、ＦＬＯＷ（1ビット）、ＡＲＱＮ（1ビット）、ＳＥＱＮ（1ビット）、ＨＥＣ（8ビット）の18ビットの構成であり、1/3ＦＥＣにより3倍に冗長化され、54ビット構成となっている。パケットヘッダ９２のＴＹＰＥビットにより、パケットヘッダ９２に続くペイロード９３を含めて、どのようなパケットであるかを示している。ペイロード９３のパケット内容としては、制御などを行う共通パケット９４、リアルタイム性を重視する64Kb/sコーデックの音声を伝送するためのＳＣＯパケット９６、再送機能を持ちデータを伝送するＡＣＬパケット９５の3種類のパケットがある。ＳＣＯパケット９６は、音声データのみの構成となり、ＡＣＬパケット９５はペイロードヘッダ、データ、及びＣＲＣ９８の構成となる。

伝送するデータの正常性を判断する方法として、パケットヘッダ９２にはＨＥＣ（Header Error Check）９７、ペイロード９３にはＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）９８というエラーチェック用のコードがある。ＨＥＣ９７は、パケットヘッダ９２に対するエラーチェック用のコードであり、データ送信側ではＨＥＣ９７以外の10ビットに対してｇ（Ｄ）＝Ｄ^８＋Ｄ^７十Ｄ^５＋Ｄ^２＋Ｄ＋１の生成多項式を用いて8ビットを生成し、生成された8ビットをＨＥＣ９７に挿入し送信する。一方、データ受信側では、ＨＥＣ９７を含めた18ビットに対してデータ送信側と同じｇ（Ｄ）＝Ｄ^８＋Ｄ^７十Ｄ^５＋Ｄ^２十Ｄ＋１の生成多項式を用いて演算し、結果が”0”であればエラーなし、”0”以外であればエラーありと判断する。

また、ＣＲＣ９８は、ペイロード９３に対するエラーチェック用のコードであり、ＣＲＣ９８以外の情報ビットに対してｇ（Ｄ）＝Ｄ^１６＋Ｄ^１２＋Ｄ^５＋１の生成多項式を用いて16ビットを生成し、生成された16ビットをＣＲＣ９８に挿入して伝送する。データ受信側では、ＣＲＣ９８を含めた全ビットに対してデータ送信側と同じｇ（Ｄ）＝Ｄ^１６＋Ｄ^１２＋Ｄ^５＋１の生成多項式を用いて演算し、結果が”0”であればエラーなし、”0”以外であればエラーありと判断する。

図３は、本発明の車載用無線通信装置と携帯電話とを示す図である。携帯電話４０のBluetooth通信手段２１５はBluetooth通信手段１５と同様の構成である。

かかる構成において、例えば携帯電話４０が外部から受けた音声等の受信信号は、携帯電話４０のBluetooth通信手段２１５でBluetooth通信信号に変換されて車載用無線通信装置３０へ送信される。車載用無線通信装置３０は、Bluetooth通信手段１５で受信したBluetooth通信信号を音声等に変換し、出力することで受信動作が完成する。また、車載用無線通信装置３０からの音声等の出力信号は、車載用無線通信装置３０のBluetooth通信手段１５でBluetooth通信信号に変換されて携帯電話４０へ送信され、携帯電話４０のBluetooth通信手段２１５でBluetooth通信信号から送信信号に変換され、外部に送信することで、送信動作が完成する。

図４は本発明の車載用無線通信装置と携帯電話間のBluetooth通信手段による通信概要を示す。例えば車載用無線通信装置３０からの送信時には、送信したBluetooth通信信号には上述したＨＥＣ９７及びＣＲＣ９８が挿入されており、携帯電話４０は、受信したBluetooth通信信号のＨＥＣ９７及びＣＲＣ９８をチェックし、ホッピングチャネル毎のエラーの有無を検出する。同様に、携帯電話４０からの送信時には、送信したBluetooth通信信号にはＨＥＣ９７及びＣＲＣ９８が挿入されており、車載用無線通信装置３０は、受信したBluetooth通信信号のＨＥＣ９７及びＣＲＣ９８のチェックを行いホッピングチャネル毎のエラーの有無を検出する。なお、ホッピングチャネル毎のエラーの有無は79チャネルすべてについて行う。

図５に本発明に係る車載用無線通信装置における無線通信方法の概要を示す。図５（ａ）において、最小単位１０の構成は、車内電波環境測定サイクル１１、ホッピングチャネルリスト作成サイクル１２、通信サイクル１３であり、車内電波環境測定サイクル１１は車内電波環境測定手段２１で、ホッピングチャネルリスト作成サイクル１２はホッピングチャネル作成手段２２で、通信サイクル１３は通信手段でそれぞれ実行される。車内電波環境測定サイクル１１、ホッピングチャネルリスト作成サイクル１２、通信サイクル１３はこの順序で順次実行され、最小単位１０が繰返し実行される。

図５（ｂ）は無線通信方法の通信手順を説明した図である。先ず、Ｓ１１で車内電波環境測定処理手段２１により、車内電波環境測定サイクル１１を実行する。即ち、ＡＣＬパケット９５のデータエリアにＰＲＢＳ９等の擬似ランダムデータを挿入したパケットを使用して、予め定めたエラーチェック回数に到達するまで、ホッピングする79チャネルのすべてについて通信状態のエラーチェックを行う。なお、エラーチェックに際しては、79チャネルをランダムにホッピングする方法でも、順にスキャンする方法でもいずれでも構わない。Ｓ１１の終了後にＳ１２に進む。

次に、Ｓ１２ではホッピングチャネルリスト作成処理手段２２により、ホッピングチャネルリスト作成サイクル１２を実行する。即ち、車載用無線通信装置３０及び携帯電話４０のそれぞれで行ったエラーチェック結果(エラーリスト)をお互いに交換し、車載用無線通信装置３０と携帯電話４０のエラーチェック結果を合わせ、いずれのチェック結果からもエラーのないホッピングチャネルを選定し、ホッピングチャネルリストを作成する。Ｓ１２の終了後にＳ１３に進む。

最後に、Ｓ１３では通信処理手段２３により通信サイクル１３を実行する。通信サイクル１３では選定されたエラーのないホッピングチャネルを使い、実データ（ハンズフリー通話の場合は音声データ、データ通信の場合は通信データ。）の送受信を行う。

図６は車載用無線通信装置及び携帯電話それぞれのエラーチェック時及びホッピングチャネルリスト作成時のレジスタ役割を示す図である。５１はＨＥＣエラーカウント（エラー発生回数）、ＣＲＣエラーカウントを記録するエラーカウントレジスタ、５３は予め定めたチェック閾値（エラー発生率閾値）を記録したエラー閾値設定レジスタ、５４は予め定めたエラーチェック回数を記録したエラーチェック回数設定レジスタ、５５はチェック閾値、エラーチェック回数、エラーカウントに基づいて、各ホッピングチャネル毎の通信可否を判定する閾値処理手段、５２は閾値処理手段５５の判定結果を記録するOK/NGレジスタ、５８は携帯電話４０のOK/NGレジスタ、５７はホッピングチャネルリストである。

図７は車内電波環境測定サイクルでの処理手順を示すフローチャートである。先ずＳ２１で、車載用無線通信装置３０及び携帯電話４０それぞれにおいて、ＨＥＣ９７及びＣＲＣ９８により79チャネルの全てについてエラーチェックを行う。

次にＳ２２で、ＨＥＣ９７、ＣＲＣ９８で検出したそれぞれのエラーチェック結果をエラーカウントレジスタ５１に保存する。エラーカウントレジスタ５１はレジスタ1から79までを用いて、ＨＥＣエラーカウント、ＣＲＣエラーカウントに分けて、79チャネルのチャネル番号に対応させている。エラーチェックはパケット単位で行われ、各パケットごとにエラーのあり／なしの判断が行われる。受信したパケットにエラーがあった場合には、エラーカウントレジスタ５１の値を＋1カウントアップし、エラーがなかった場合には、エラーカウントレジスタ５１の値をそのまま保持する。

次に、Ｓ２３でエラーチェック設定回数がエラーチェック回数設定レジスタ５４に予め設定してあるエラーチェック回数を超えたか否かを判別して通信の可否を判定し、エラーチェック回数を超えていない場合には、車内電波環境測定サイクル１１を再度実行し、エラーチェック回数を超えた場合には、車内電波環境測定サイクル１１を終了し、ホッピングチャネルリスト作成サイクル１２に移行する。

図８はホッピングチャネルリスト作成サイクルのフローチャートを示す。Ｓ３１で、車内電波環境測定サイクル１１の実行により検出し、エラーカウントレジスタ５１に記録した、ＨＥＣエラーカウント値及びＣＲＣエラーカウント値と、エラーチェック回数設定レジスタ５４に記録したエラーチェック回数とを用いて、エラー発生率を算出する。例えば、図９に示すように、ホッピングチャネル２のＨＥＣエラーカウント値が50であると、エラーチェック回数は2000であるから、エラー発生率は2.5×10^−２と算出される。次に、この算出したエラー発生率が、エラー閾値設定レジスタ５３に予め設定してあるＨＥＣチェック閾値若しくはＣＲＣチェック閾値を超えたか否かの判断を行う。例えば、ホッピングチャネル２のＨＥＣのエラー発生率は2.5×10^−２であり、ＨＥＣチェック閾値は1×10^−２であるから、エラー発生率はＨＥＣチェック閾値を超えていると判断される。

Ｓ３２で算出したホッピングチャネルのエラー発生率が設定した閾値を超えた場合は、OK/NGレジスタ５２のチャネルに対応したレジスタを“ＮＧ”に設定する。一方、エラー発生率が設定した閾値を超えなかった場合は、Ｓ３３に進み、OK/NGレジスタ５２の対応レジスタを“ＯＫ”に設定する。次にＳ３４に進み、OK/NGレジスタ５２の結果をエラーリスト６２として携帯電話４０に送信する。この時、携帯電話４０から携帯電話４０の作成したエラーリストを受信する。Ｓ３５で、図１０に示すように、受信した携帯電話４０のエラーリスト７２と自機器のエラーリスト６２をつき合わせて、いずれかのエラーリストで“ＮＧ”に設定されたチャネルは“ＮＧ”に、いずれも“ＯＫ”に設定されたチャネルのみを“ＯＫ”に設定するホッピングチャネルリスト５７を作成する。図１０に示す場合には、エラーリスト６２ではホッピングチャネル２が“ＮＧ”で、エラーリスト７２ではホッピングチャネル３が“ＮＧ”であるから、ホッピングチャネルリスト５７では、ホッピングチャネル２およびホッピングチャネル３が“ＮＧ”となる。

図１１は通信サイクル１３のフローチャートを示す。Ｓ４１で、ホッピングチャネルリスト５７に“ＯＫ”に設定されたホッピングチャネルのみを使用して、データの送受信を行うものである。即ち、ホッピングチャネルリスト５７に“ＯＫ”に設定されたホッピングチャネルをランダムにホッピングさせて、データの送受信を行う。

以上説明したごとく、本発明によれば、ホッピングチャネルリスト５７に従い、通信可のホッピングチャネルのみを用いてデータの送受信を行うから、車内の電波環境にかかわらず通信状態を良好に保つことができるため、音声品質やデータ通信品質を良好に保つことができ、また車内における携帯電話４０の置き場所の制約も減らことができる。また、車内電波環境測定サイクル１１、ホッピングチャネルリスト作成サイクル１２、通信サイクル１３を順次実行するから、車内の電波環境が変化したとしても、通信状態を良好に保つことができる。また、エラーリスト６２とエラーリスト７２とに基づいて、ホッピングチャネルリスト５７を作成するから、より確実に通信状態を良好に保つことができる。

本発明の車載用無線通信装置の基本構成を示す図である。 Bluetooth通信パケットの一般的構成を示す図である。本発明の車載用無線通信装置と携帯電話とを示す図である。本発明の車載用無線通信装置と携帯電話間のBluetooth通信手段による通信概要を示す図である。本発明の車載用無線通信装置における無線通信方法の概要を示す図である。本発明の車載用無線通信装置のレジスタ構成とその役割を示す図である。本発明の車載用無線通信装置の車内電波環境測定サイクルの手順を示すフローチャートである。本発明の車載用無線通信装置のホッピングチャネルリスト作成サイクルの手順を示すフローチャートである。エラーチェック結果からエラーリストを作成する手順を示す図である。ホッピングチャネルリスト作成手順を示す図である。本発明の車載用無線通信装置の通信サイクルの手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…通信データの最小単位１１…車内電波環境測定サイクル
１２…ホッピングチャネルリスト作成サイクル
１３…通信サイクル１５…Bluetooth通信手段
２１…車内電波環境測定処理手段
２２…ホッピングチャネルリスト作成処理手段
２３…通信処理手段３０…車載用無線通信装置
４０…携帯電話
５１…エラーカウントレジスタ５２…OK/NGレジスタ
５３…エラー閾値設定レジスタ５４…エラーチェック回数設定レジスタ
５５…閾値処理手段６２…エラーリスト
５７…ホッピングチャネルリスト７２…エラーリスト
９７…ＨＥＣ９８…ＣＲＣ

Claims

周波数ホッピングスペクトラム拡散通信方式のBluetooth通信手段を有する車載用無線通信装置において、
上記Bluetooth通信手段に、各ホッピングチャネルの通信状態をチェックする車内電波環境測定処理手段と、上記通信状態に基づきホッピングチャネル毎に通信可否を判定し、上記通信可否の判定結果に基づいてホッピングチャネルリストを作成するホッピングチャネルリスト作成処理手段と、上記ホッピングチャネルリストに従い通信可の上記ホッピングチャネルのみを用いて通信データの送受信を行う通信処理手段とを備えたことを特徴とする車載用無線通信装置。
上記車内電波環境測定処理手段で実行する車内電波環境測定サイクルと、上記ホッピングチャネルリスト作成処理手段で実行するホッピングチャネルリスト作成サイクルと、上記通信処理手段で実行する通信サイクルとを上記順序で順次実行することを特徴とする請求項１に記載の車載用無線通信装置。
上記車内電波環境測定処理手段が、Bluetooth通信コードのパケットに含まれているＨＥＣまたはＣＲＣを用いて上記通信状態をチェックすることを特徴とする請求項１または２に記載の車載用無線通信装置。
上記ホッピングチャネルリスト作成処理手段が、上記車内電波環境測定処理手段の上記通信状態のチェックで得られた上記ホッピングチャネル毎のエラー発生回数を用いて上記ホッピングチャネル毎のエラー発生率を算出し、上記エラー発生率が予め設定したエラー発生率閾値を超えるか否かで上記ホッピングチャネル毎に上記通信可否を判定することを特徴とする請求項１、２または３に記載の車載用無線通信装置。
上記ホッピングチャネルリスト作成処理手段が、上記通信可否を示すエラーリストと携帯電話から受信したエラーリストとを用いて、上記ホッピングチャネルリストを作成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の車載用無線通信装置。