JP2006135891A - 無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で妨害波検出を行うと共に、妨害波検出の信頼性を向上させることの可能な無線通信方法を提供することにある。
【解決手段】適応型周波数ホッピング方式を用いた無線通信方法において、送信側デバイスが送信パケットを送信完了した時点で、各タイムスロットの間隔Ａと次のスロットの準備に必要な時間Ｂとスロット先頭からパケット送信完了までの時間Ｃとに基づいて、Ａ−Ｂ−Ｃの計算値と所定の閾値（Ｔｈ）とを比較する（Ｓ２３）ことにより妨害波検出を行うか否かを判定する。
【選択図】図２

Description

この発明は、同じ周波数帯を利用する通信相手以外の他のデバイスや他の無線システムとの相互干渉の影響を低減するために用いられる適応型周波数ホッピング方式を用いた無線通信方法、特に、妨害波の検出方法に関する。

ＩＳＭバンドを使用するなどの理由で他のデバイスや他の無線システムとの干渉の影響を低減するために周波数ホッピングを用いるＦＨ−ＳＳ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｈｏｐｐｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｓｐｒｅａｄ）方式無線システムにおいて、ＤＳ−ＳＳ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｓｐｒｅａｄ）方式との干渉や、その他の無線方式、電子レンジとの間の干渉によりサービスが低下することが問題となっている。また、自デバイスが干渉によりサービス低下することも問題であるが、干渉している他システムのサービス低下も問題となっている。

そのような背景から、ＦＨ−ＳＳ方式を用いる無線システムでは、干渉波を検出した周波数チャネルを避けてホッピングするといった適応周波数ホッピング方式が考えられている。しかし実際には、どのようにしてこの干渉波を検出して回避するかは、実装依存となっており、ＦＨ−ＳＳ方式を適用する無線規格で定められているものではない。

特許文献１には、隣接する無線エリアでの干渉の度合いを直接に検出して回線品質を監視することができるようにすると共に、システムの運用、保守、管理を容易に行うために、基地局もしくは端末局は、通話もしくは制御スロットの内の一つもしくは複数を予約することにより、当該スロットを空きの状態とし、この空きの状態のスロットの着信レベルを検出することにより自局に於ける干渉状態を監視すると共に、該監視に基づき干渉波の送信元を判別するようにした構成が記載されている。
特開平１１−３５５８４０号公報

サービス中の周波数チャネルにおける妨害波を検出する方法は、通信サービス中の受信状態（転送率や受信時のエラーステータス、ＲＳＳＩ （Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ：受信信号強度表示）情報）から判断できる。

しかし、一度妨害波を検出しサービスされなくなった周波数チャネルは通信サービス中において選択されなくなるので、通信サービス外で妨害波の有無を検出し、その後も通信サービス外に置いておくか、通信サービスに復帰させるかを判断する必要がある。

この問題を解決するために、当該デバイスが通信サービスを提供しない空きスロット、または、サービスする必要のない空きスロットを利用し、サービス外の周波数チャネルにおいて妨害波検出を実施し、妨害波が検出されなければその周波数チャネルをサービス除外状態から解除する方法がある。この妨害波検出方法の一例として、調査したい周波数チャネルに無線機を設定し、受信ウィンドウを開放し、受信電界を測定するようなキャリアセンスと呼ばれるような手法が用いられる。

このように空きスロットを使用する場合には、当該通信デバイスの通信相手の送信タイミングをあらかじめ知っていなくてはならないという条件がある。

マスタデバイス・スレーブデバイス（以下単にマスタ・スレーブと呼ぶ）にてネットワークを構成するような通信システムでは、スロットマネジメント権を持つマスタのみがスロットを使用するか否かを知っており、そのマスタに追従する複数のスレーブは知り得ない。このため、マスタのみに妨害波検出を頼らざるを得ない状況となっている。

そのため、一度通信サービスからはずれた周波数チャネルにおける妨害波検出には時間がかかり、また、マスタのみが判定するために情報の信頼性が低くなる問題が存在している。

この発明の課題は、短時間で妨害波検出を行うと共に、妨害波検出の信頼性を向上させることの可能な無線通信方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の無線通信方法に於いては、適応型周波数ホッピング方式を用いた無線通信方法において、送信側デバイスが送信パケットを送信完了した時点で、各タイムスロットの間隔Ａと次のスロットの準備に必要な時間Ｂとスロット先頭からパケット送信完了までの時間Ｃとに基づいて、Ａ−Ｂ−Ｃの計算値と所定の閾値（Ｔｈ）とを比較することにより妨害波検出を行うか否かを判定する。また、受信側デバイスにおいては、エラー無くパケットを受信した時点で、前記計算値を計算しその値を前記閾値と比較して妨害波検出を行うか否かを判定する。

また、上記課題を解決するために、本発明の無線通信方法に於いては、前記計算値を満足するパケット種別が予め分かっている時、送信側デバイスにおいて、送信パケット送信後、当該送信パケットが前記計算値を満足するパケットで有るか否かに基づいて、妨害波検出を行い、受信側デバイスにおいては、エラー無くパケットを受信した時点で、当該受信パケットが前記計算値を満足するパケットで有るか否かに基づいて、妨害波検出を行う。

本発明に係る無線通信方法においては、パケットの送受信を完了した時点で、干渉波検出の為に十分な時間的余裕が有るか否かを判定することにより、或いは、予め干渉波検出の為に必要な時間を満足するパケット種別が分かっている時にはパケット種別を判定することにより、干渉波検出を実行するようにしているので、マスター装置のみならず、スレーブ装置においても妨害波検出が可能となり、妨害波検出時間を短縮すること及び検出の信頼性を向上させることが可能となる。

以下、この発明の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、各図面は、この発明が理解できる程度に概略的に記載されているにすぎない。

（１）第１の実施形態
第１の実施の形態においては、空きスロットを利用するのではなく、通信を行うスロットでの空き時間を利用して妨害波検出を行う。

この場合、空き時間を見つけ出すために、以下の情報を利用する。
（Ａ１）次のスロットの準備に必要な時間（例：無線機のＰＬＬの安定時間）。
（Ａ２）送信パケット送出完了、受信パケット送出完了時点に於ける次のスロットまでの残り時間。

図１は、この発明による妨害波検出を説明する為のタイムチャートであり、Ｄｅｖｉｃｅ−１がパケットを送出する時の妨害波検出可能時間を表している。Ａは各タイムスロット間隔を表し、Ｂは次のスロットの準備に必要な時間を表している。Ｃはスロット先頭からＤｅｖｉｃｅ−１がパケット送出を完了するまでの時間を表している。

このＡ−Ｂ−Ｃで算出される時間がその無線デバイスにおいて妨害波検出するのに必要な時間以上であれば、このタイミングで妨害波検出を実施できる。

このときＤｅｖｉｃｅ−２のスロットは受信スロットとなっており、Ｄｅｖｉｃｅ−１の算出ケースにおいてＣの時間をスロット先頭からＤｅｖｉｃｅ−２がパケット受信を完了するまでの時間に置き換えるだけで同様に扱うことができる。

図２は、Ｄｅｖｉｃｅ−１の送信時の動作手順を示すフローチャートであり、図３は、Ｄｅｖｉｃｅ−２の受信時の動作手順を示すフローチャートである。

送信時の動作フロー２０について図２に沿って説明する。送信スロットにおいて送信データを送出した場合（ステップＳ２１）、ステップＳ２２に進む。このスロットにおいて何も送信しない場合には、ステップＳ２５に進み送信動作を終了する。

ステップＳ２２では、妨害波検出を行うか否かを判断し、実施する場合はステップＳ２３に進み、実施しない場合は、ステップＳ２５において送信スロット動作を終了する。

ステップＳ２３では、送信データ送出完了時点において妨害波検出を実施できるだけの時間が存在しているか判定する。もし、図１のＡ−Ｂ−Ｃが妨害波検出を実施するために必要な時間（Ｔｈ）より大きい場合には、ステップＳ２４において妨害波検出動作を行い、ステップＳ２５において送信スロット動作を終了する。ステップＳ２３で、Ａ−Ｂ−Ｃ≦Ｔｈの場合には、当該スロットにおいての妨害波検出は断念し、ステップＳ２５において送信スロット動作を終了する。

受信時の動作フロー３０について図３に沿って説明する。受信スロットにおいて受信データを検出した場合（ステップＳ３１）、ステップＳ３２に進む。このスロットにおいて何も受信しない場合には、ステップＳ２６に於いて受信動作を終了する。

ステップＳ３２では、当該パケット受信において受信エラーを検出したか否かを判定する。エラーなく受信した場合には、ステップＳ３３に進み、そうでなければ、Ｓ３６に進み受信スロット動作を終了する。ステップＳ３２に於いて、受信エラーがあった場合には、パケット長フィールドやパケット種別を誤って受け取っている危険性が考えられ、実際にはスレーブが受信完了した後もマスタは送信している可能性がある。このように、受信エラーを検出した場合は、キャリアセンスを実施しないようにすることにより、信頼性の高い妨害波検出が可能になる。

ステップＳ３３では、妨害波検出を行うか否かを判断し、実施する場合はステップＳ３４に進み、実施しない場合はＳ３５に於いて受信スロット動作は終了する。

ステップＳ３４では、データ受信完了時点において妨害波検出を実施できるだけの時間が存在しているか判定する。図１のＡ−Ｂ−Ｃ（この場合、Ｃは受信完了までの時間である）が妨害波検出を実施するために必要な時間（Ｔｈ）より大きい場合には、ステップＳ３５において妨害波検出動作を行い、検出動作が終了すると、ステップＳ３６において受信スロット動作を終了する。Ａ−Ｂ−Ｃ≦Ｔｈの場合には、当該スロットにおいての妨害波検出は断念し、ステップＳ３６において受信スロット動作を終了する。

以上説明したように、第１の実施形態のような動作フローを採用することにより、空きスロットの有無に左右されず、パケット送信時、或いはパケット受信時に妨害波検出を実施できる時間さえあれば妨害波検出ができる。このため、たとえマスタ・スレーブ構成のネットワークを組むシステムであってもスロットマネジメント権を持たない複数存在するスレーブによる測定も可能となり、検出速度の向上を図ることが出来ると共に、より多くの情報を得ることができるため、信頼性を向上させることが可能となる。

（２）第２の実施形態
本実施形態では、伝送パケットに含まれるパケット種別を判定し、データ送信、受信時点において妨害波検出を実施できる長さの条件（前述のＡ−Ｂ−Ｃ＞Ｔｈの条件）を満足するパケット種別の場合、このようなパケット種別であるか否かを判定する処理を行う。この場合、妨害波検出時間の充足関係を判定するステップが不要となる。

図４は、第２の実施形態に於ける送信時の動作手順を示すフローチャートであり、図５は、第２の実施形態に於ける受信時の動作手順を示すフローチャートである。

送信時の動作フロー４０について、図４を用いて説明する。第１の実施形態においては、パケット送信時点において（ステップＳ２３）、妨害波検出に必要な時間以上空き時間が存在するかを判定しているが、本実施形態では、その条件を満たすパケット種別を送信したかのみを判定している（ステップＳ４３）。図２の処理手順と異なるのは、このステップの処理内容のみであり、その他のステップの処理内容は図２の処理と同様である。

受信時の動作フロー５０について図５を用いて説明する。この処理フローにおいては、ステップＳ５４の受信完了時点において、妨害波検出に必要な時間を充足するパケット種別で有るか否かを判定しており、その他のステップに於ける処理内容は図３の処理内容と同様である。

以上説明したように、第２の実施形態においては、図４，５に示すような動作フローを採用することにより、第１の実施形態と同様に空きスロットの有無に左右されず、妨害波検出を実施できる。

また、妨害波検出に必要な時間が十分存在するか否かを判定する必要が無いので、処理が簡単になる。このことは、ハードウェアで単純に実装でき、またハードウェア面積も少なくてすむことを表しており、可搬性を求められる無線システムにおいて非常に有効である。

本発明による妨害波検出を説明する為のタイムチャートである。 第１の実施形態に於ける送信時の動作手順を示すフローチャートである。 第１の実施形態に於ける受信時の動作手順を示すフローチャートである。 第２の実施形態に於ける送信時の動作手順を示すフローチャートである。 第２の実施形態に於ける受信時の動作手順を示すフローチャートである。

符号の説明

Ａ タイムスロットの間隔
Ｂ 次のスロットの準備に必要な時間
Ｃ スロットの先頭からパケットの送信完了、或いは受信完了までの時間

Claims (4)

1. 適応型周波数ホッピング方式を用いた無線通信方法において、
   送信側デバイスが送信パケットを送信完了した時点で、各タイムスロットの間隔Ａと次のスロットの準備に必要な時間Ｂとスロット先頭からパケット送信完了までの時間Ｃとに基づいて、Ａ−Ｂ−Ｃの計算値と所定の閾値（Ｔｈ）とを比較することにより妨害波検出を行うか否かを判定することを特徴とする無線通信方法。
2. 適応型周波数ホッピング方式を用いた無線通信方法において、
   受信側デバイスが受信パケットをエラー無く受信完了した時点で、各タイムスロットの間隔Ａと次のスロットの準備に必要な時間Ｂとスロット先頭からパケット受信完了までの時間Ｃとに基づいて、Ａ−Ｂ−Ｃの計算値と所定の閾値（Ｔｈ）とを比較することにより妨害波検出を行うか否かを判定することを特徴とする無線通信方法。
3. 前記計算値を満足するパケット種別が予め分かっている時、送信側デバイスにおいて、送信パケット送信後、当該送信パケットが前記計算値を満足するパケットで有るか否かに基づいて、妨害波検出を行うことを特徴とする請求項１記載の無線通信方法。
4. 前記計算値を満足するパケット種別が予め分かっている時、受信側デバイスにおいて、受信パケットをエラー無く受信した後、当該受信パケットが前記計算値を満足するパケットで有るか否かに基づいて、妨害波検出を行うことを特徴とする請求項２記載の無線通信方法。

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