JP2006174171A

JP2006174171A - 通信装置およびその制御方法

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Publication number: JP2006174171A
Application number: JP2004364790A
Authority: JP
Inventors: Koichi Mizutani; 孝一水谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】 Bluetooth (BT)およびIEEE802.11b (WLAN)の無線通信手段を時分割に動作させる方法は、元々伝送レートが1Mbpsと低いBTの無線通信手段の伝送が停止させることになり、実効伝送レートを著しく低下させ、通信時間を増大させる。
【解決手段】 BT方式の無線通信、および、WLAN方式の無線通信を行う際、BT方式の無線通信を行う単位期間における、BT方式のパケット(a)が送信されない期間に、WLAN方式のパケット(e)を送信する。
【選択図】図2

Description

本発明は通信装置およびその制御方法に関し、例えば、複数の通信方式による無線通信を行う通信装置に関する。

近年、無線通信技術の発達に伴い、無線電波を使ったパーソナルエリアの無線通信システムであるIEEE802.11b/g規格の無線LANや、Bluetooth規格（以下「BT」と呼ぶ）などが注目されている。オフィス環境においてもIEEE802.11b/g規格の機器が普及し、BTを採用する携帯機器も、同様に、普及することが期待される。

このような動向の中、複数方式の無線通信手段を搭載する機器が開発されている。例えば、同じ2.4GHzのISM (Industrial Scientific Medical)バンドを使用するBTの無線通信手段およびIEEE802.11b/g規格に基づく無線通信手段を搭載する機器がある。このような機器において、二つの無線通信手段を同時に動作させると、同じ周波数帯域（2.4GHz帯）を使用するため、互いに干渉して、通信速度の低下、伝送レートの低下を引き起こす問題がある。この問題の解決法として、例えば、特開2003-174453公報には、二つの異なる方式の無線通信手段、すなわちBTの無線通信手段とIEEE802.11b/g規格の無線通信手段を時分割に動作させる装置が開示されている。

しかし、上記技術は、両方式の無線通信手段をそれぞれ時分割動作させる方式であるから、元々伝送レートが1Mbpsと低いBTの無線通信手段は、伝送が停止する期間の存在により、実効伝送レートが著しく低下して通信時間が増大する問題があり、これに派生して消費電力も増大する問題がある。

特開2003-174453公報

本発明は、複数の通信方式の無線通信を行う場合に、効率のよい通信を行うことを目的とする。

本発明は、前記の目的を達成する一手段として、以下の構成を備える。

本発明は、第一の方式の無線通信、および、前記第一の方式とは異なる第二の方式の無線通信を行う際、第一の方式の無線通信を行う単位期間における、第一の方式のパケットが送信されない期間に、第二の方式のパケットを送信するように制御することを特徴とする。

また、第一の方式のキャリアを検出し、そのキャリアを検出しない期間に、第二の方式のパケットを送信するように制御することを特徴とする。

本発明によれば、複数の通信方式の無線通信を行う場合に、効率のよい通信を行うことができる。

以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、無線通信手段としてBT規格およびIEEE802.11b（以下「WLAN」と呼ぶ）規格のワイヤレス通信部を有する画像通信装置を例に挙げて説明するが、無線方式の組み合わせはこれに限定されるわけではなく、同一周波数帯の電波を使用する無線方式の組み合わせであればよい。

［システムの形態］
図1は実施例1の無線通信システムの形態を示す図である。

図1において、例えば無線通信機能を有するディジタルカメラなどの画像通信装置1は、インターネットや構内LANなどのネットワーク11への接続ポイントであるアクセスポイント2とWLAN方式の無線通信を行う。また、画像通信装置1は、撮影画像を遠隔モニタするための機器であるビューワ3とBT方式の無線通信を行う。ビューワ3は、BTのプロファイルであるBasic Imaging Profile (BIP)に従い、画像通信装置1のモニタリング画像を周期的に受信し、表示する。

図2は画像通信装置1の無線伝送状況をBTに注目して示すタイミングチャートである。

BT方式は、周波数ホッピングスペクトラム拡散(Frequency Hopping Spread Spectram: FHSS)を採用し、キャリア周波数が1秒間に1600回遷移することでスペクトラムを約85MHzの帯域に拡散する。図2において、fkはある時点のキャリア周波数を示し、一つのキャリア周波数に留まる期間は625μsである。この通信の単位期間をスロットと呼ぶ。また、伝送方向が時分割であり、1スロットパケット(DM1、DH1)での伝送の場合、偶数スロットはマスタからスレーブ方向、奇数スロットはスレーブからマスタ方向にパケットが伝送される。

図2(a)は画像通信装置1のパケット伝送の様子を示し、ここでは画像通信装置1がマスタであるから、偶数スロットでパケットを送信し、奇数スロットでパケットを受信する。BTにおいては、詳細は後述するが、1スロットで伝送可能なパケット長は最大で366μsである。すなわち、スロットの後半の259μsの期間はパケットが存在しない。そこで、本実施例においては、この259μsの期間を利用して図2(e)のようにWLANのパケットを伝送する。

［画像通信装置の構成］
図3は画像通信装置1の構成例を示すブロック図である。

画像通信装置1は、アンテナ101、RF部102およびBB/LMP部103を有するBT送受信部104、アンテナ105、RF部106およびBB/MAC部107を有するWLAN送受信部108、制御部109、並びに、タイミング調停部110を備える。

RF部102は、PLL (Phase-Locked Loop)、ガウシアンフィルタ、増幅器などから構成され、ガウス型周波数シフトキーイング(Gaussian Frequency Shift Keying: GFSK)変復調、および、2.4GHzへのアップコンバートないし2.4GHzからのダウンコンバートを行う。すなわち、RFフロントエンドおよびモデム機能を有する。また、BB/LMP部103は、同期保持、フレームの分解/組立、誤り検出処理、スクランブル処理およびリンク制御を行う。すなわち、ベースバンドおよびLMP (Link Management Protocol)機能を有する。また、アンテナ101は2.4GHz帯の電波を送受信する。FHSS (Frequency Hopping Spectrum Spread)方式のスペクトラム拡散通信を実現するBT送受信部104を構成する。

一方、RF部106は、PLL、レイク受信器、増幅器などから構成され、相補的符号キーイング(Complementary Code Keying: CCK)変復調、および、2.4GHzへアップコンバートないし2.4GHzからのダウンコンバートを行う。すなわち、RFフロントエンドおよびモデム機能を有する。また、BB/MAC部107は、同期保持、フレームの分解/組立、誤り検出処理、スクランブル処理および媒体アクセス制御を行う。すなわち、ベースバンドおよびMAC (Medium Access Control)機能を有する。また、アンテナ105は2.4GHz帯の電波を送受信する。これらは直接シーケンススペクトラム拡散(Direct Sequence Spread Spectrum: DSSS)方式のスペクトラム拡散通信を実現するWLAN送受信部108を構成する。

制御部109は、画像通信装置1の各部を制御するもので、マイクロコンピュータなどのプロセッサ(CPU)109a、動作プログラムや初期設定データを格納する不揮発性のメモリやROM 109b、並びに、BT送受信部104ないしWLAN送受信部108から受信したデータのバッファ、BT送受信部104ないしWLAN送受信部108へ送信するデータの一時記憶、その他の設定の記憶、および、CPU 109aのワークエリアなどに使用するRAM109cを有する。

制御部109は、ROMに格納されたプログラムに従い、BT送受信部104およびWLAN送受信部108の動作を制御するとともに、RAM上の送信データをBT方式の所定のパケットフォーマットに組み立ててBT送受信部104へ送信し、また、BT送受信部104が受信した所定のパケットフォーマットのデータを分割してユーザデータを抽出するなど、BT方式のデータパケットのハンドリングを行う。

また、制御部109は、RAM上の送信データをWLAN方式の所定のフレームフォーマットに組み立ててWLAN送受信部108へ送信し、また、WLAN送受信部108が受信した所定のフレームフォーマットのデータを分割してユーザデータを抽出するなど、WLAN方式のデータパケットのハンドリングを行う。

タイミング調停部110は、BT方式のスロットのタイミングを決定するクロックCLKを基に、BT方式とWLAN方式の通信タイミングを調停する。具体的には、RF部102のオンオフ制御を行うBT_RF_ON信号、RF部106のオンオフ制御を行うWLAN_RF_ON信号を生成し、さらにBB/MAC部107およびBB/LMP部103の動作タイミングを調停するBT_BB信号およびWLAN_BB信号を生成する。

図4はタイミング調停部110の詳細な構成例を示すブロック図である。

図4において、カウンタ202は、BTクロックソース201が発生するクロックCLKを計数して、スロットのタイミング基準信号を生成する。タイミング生成回路203は、カウンタ202の出力に基づき各種のタイミング信号である、BT_RF_ON信号、WLAN_RF_ON、BT_BB信号、WLAN_BB信号を生成する。

図5はBT方式のシングルスロットパケットであるDH1のパケットフォーマットを示す図である。

アクセスコードは、同期動作のためのプリアンブルおよび同期ワードから構成され、合計72ビットである。続いて、リンク制御情報からなるヘッダ（54ビット）、ペイロードヘッダ（8ビット）、ユーザデータ（216ビット）、エラー検出用のCRC（16ビット）が存在し、合計で366ビットになる。BT方式のデータ伝送レートは1Mbpsであるから、パケット長は、366ビット/1Mビット/秒 = 366μsになる。

［画像通信装置の動作］
図6は画像通信装置1の動作を説明するフローチャートである。

画像通信装置1がマスタになり、ビューワ3とBT方式の無線リンクを確立している場合、両者はBIP (Basic Imaging Profile)に基づき動作し、ビューワ3は、画像通信装置1の制御コマンドを発行し、画像通信装置1の撮影画像をモニタする機能を有する。すなわち、ビューワ3は、画像通信装置1を遠隔操作するリモートコントローラおよび外部ビューワとして機能し、通常の状態では、画像通信装置1のモニタリング画像を周期的に受信して表示する。また、アクセスポイント2は、WLAN方式の所定のビーコンを定期的に送信し、画像通信装置1とアクセスポイント2はフレーム同期を確立し、通信可能な状態になっている(S801)。

ここで、ビューワ3のユーザがユーザインタフェイスを操作してネットワーク11を介した装置への画像送信を指示すると、ビューワ3は送信開始コマンドを送信する。画像通信装置1は、送信開始コマンドを受信すると(S802)、直後の撮影画像をバッファへ保管し(S803)、アクセスポイント2とWLAN接続すべく所定の動作を開始する。

画像通信装置1は、タイミング調停部110によりWLAN送受信部108とBT送受信部104の同期がとれていて、図5(a)に示すBT方式のパケットが存在しない期間（259μs）に、図7(b)に示すようにキャリアセンスを行う(S804)。キャリアセンスの結果がビジーであれば、WLAN方式の所定のフレーム間隔(Inter Frame Space: IFS)の期間待機し(S805)、その後、再びキャリアセンスを行う(S804)。キャリアセンスの結果がアイドルであれば、図7(c)に示すように、BT方式のパケットが存在しない期間にアクセスポイント2へWLAN方式のパケットを送信する(S806)。

以下、WLANパケットの送信(S806)を詳細に説明する。

BB/MAC部107は、画像データを分割して、図8に示すフレームフォーマットのユーザデータ領域であるPLCP Service Data Unit (PSDU)に格納し(S807)、プリアンブル、ヘッダを付加して図8のフレームフォーマットを組み立てる(S808)。IEEE802.11bのロングフレームフォーマットの場合、物理レイヤ集中プロトコル(Physical Layer Convergence Protocol: PLCP)プリアンブルが144ビット、PLCPヘッダが48ビットで、両者の合計は144+48=192バイトである。この部分のデータ伝送レートは1Mbpsであるからプリアンブルとヘッダの伝送に192ビット/1Mビット/秒 = 192μsを要する。また、PSDU部分は最大11Mbpsであるから、ユーザデータをFrame Check Sequence (FCS)を含めて737ビット以下にすればBTパケットが存在しない期間（259μs）内の伝送が可能になる。

当該フレームデータは、タイミング調停部110により、BTパケットが存在しない期間にタイミングが適合されて、BB/MAC部107からRF部106へ転送される(S809)。

図2(b)に示すように、DH1パケットの存在する期間（366μs）が終了し、所定のガードタイムの後、BT_RF_ON信号が‘H’（アクティブ状態）から‘L’（非アクティブ状態）になる。ガードタイムはビットスリップやジッタによる送受信のタイミングのずれを考慮して決めるが、一般に20μs以下である。BT_RF_ON=‘L’によりRF部102はオフになる。同時に、タイミング調停部110によりWLAN_RF_ON信号が‘H’になり、RF部106がオンになる。RF部106により、フレームデータは2.4GHz帯のDSSS信号に変換され、アクセスポイント2へ送信される(S810)。

なお、近年の半導体プロセスの進展により、高周波増幅器は数10〜数100nsでオン/オフ動作が可能になった。このため、BT_RF_ON信号の変化からRF部102の動作が変化するまでの遅延、および、WLAN_RF_ON信号の変化からRF部106の動作が変化するまでの遅延は、無視できる範囲にある。

BT_RF_ON=‘L’の後、PLL周波数切替が行われ、図2(c)に示すようにPLLロックアップは‘L’になる。そして、次スロットの開始時点より以前に周波数切替が完了し、PLLロックアップが‘H’になる。

以上のようにして、画像通信装置1は、ステップS803でバッファに保管した撮影画像をアクセスポイント2へ転送する。すなわち、BT方式の通信を維持しながら同時に、WLANによる通信が実行される。このときのWLAN方式の伝送は、通常のフレームフォーマットで行われるので、回路および制御ファームウェアなどの構成に互換性を保つことができる。なお、アクセスポイント2に受信されたパケットは、ネットワーク11を介してPLCPプリアンブルおよびヘッダが示す宛先（クライアント、サーバ、プリンタ、ディジタルカメラなど）へ転送される。

上記では、フレームフォーマットとしてIEEE802.11bのロングフレームフォーマットを用いる例を説明したが、IEEE802.11bのショートフレームフォーマットであってもよい。その場合、PLCPプリアンブルおよびヘッダは合計96μsになり、BTパケットが存在しない期間内に、WLANによりデータフレームを伝送可能である。なお、IEEE802.11gにおけるロングフレームフォーマット、ショートフレームフォーマット、直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplex: OFDM)方式のフレームフォーマットの場合も、PLCPプリアンブルおよびヘッダの合計はそれぞれ192μs、96μs、20μsになり、明らかにBTパケットが存在しない期間内にデータフレームを伝送可能である。

また、上記では、データ伝送スロットとしてDH1を用いる例を説明したが、マルチスロットであるDH3やDH5を用いる場合でも、最終スロットの後半部分にはBTパケットが存在しない期間があり、この期間を使用してWLAN方式による通信が可能である。

また、上記では、BTパケットが存在しない期間に、画像通信装置1からアクセスポイント2へ画像データを伝送する例を説明したが、同様に、アクセスポイント2から画像通信装置1へデータを伝送することもできる。

また、上記では、BT方式の通信において画像通信装置1がマスタ、ビューワ3がスレーブと説明したが、ビューワ3がマスタ、画像通信装置1がスレーブであってもよい。

以下、本発明にかかる実施例2の画像通信装置1を説明する。なお、実施例2において、実施例1と略同様の構成については、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。

実施例1では、画像通信装置1のタイミング調停部110により、BT方式とWLAN方式の通信タイミングを調停を行う例を説明した。具体的には、BTクロックに基づきWLAN方式の通信タイミングを示す信号を生成したが、BT方式の通信のキャリア（以下「BTキャリア」と呼ぶ）の有無を検出することで、タイミング信号を生成してもよい。

図9は実施例2の画像通信装置1の構成例を示すブロック図で、図3に示したタイミング調停部110の代わりに、RF部102からBTキャリアを検出してWLAN方式の通信を行うためのタイミング信号を生成するBTキャリア検出部111を備える。

図10はBTキャリア検出部111の詳細な構成例を示すブロック図である。

図10において、コンパレータ211は、アナログ/ディジタル変換機能を有し、RF部102が出力する受信信号強度表示信号(Received Signal Strength Indicator: RSSI)をディジタル値に変換し、RSSIに対応するディジタル値（以下「RSSI値」と呼ぶ）が所定値以上であればキャリアセンス信号CS=‘H’を出力し、所定値未満であればキャリアセンス信号CS=‘L’を出力する（図11(c)参照）。なお、RSSIは、受信信号強度を表すアナログ信号で、無線受信機が一般に備える機能である。

フリップフロップ(F/F) 212は、制御部109から供給される、キャリアセンスタイミングに同期したサンプリングクロックCLKのエッジタイミングで、キャリアセンス信号CSをラッチする（図11(b)参照）。

タイミングロジック213は、F/F 212にラッチされたキャリアセンス信号CSに基づき、RF部106をオンオフするWLAN_RF_ON信号およびBB/MAC部107の動作タイミングを制御するWLAN_BB信号を生成する。

図12は画像通信装置1の動作を説明するフローチャートである。なお、図6に示したステップと同様のステップには、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。

画像通信装置1は、上述したBTキャリアのキャリアセンスを行う(S902)。なお、図11(b)に示すように、キャリアセンスの間隔を細かくする、すなわち制御部109が出力するサンプリングクロックCLKの周波数を高くすれば、BTキャリア、すなわちBTパケットが存在する期間を知ることができる。図11(a)に示すBTパケットが存在すればキャリアセンス信号CS=‘H’、BTパケットが存在しなければキャリアセンス信号CS=‘L’になる。このキャリアセンス結果から、RF部106のWLAN_RF_ON信号（図11(d)参照）、および、BB/MAC部107の動作タイミングを示すWLAN_BB信号が生成される(S903)。

以降の動作は、図6に示したステップと同じである。

このように、BTキャリアを検出してWLAN方式の通信タイミングを示す信号を生成することができる。

以下、本発明にかかる実施例3の画像通信装置1を説明する。なお、実施例3において、実施例1、2と略同様の構成については、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。

図13は実施例3の無線通信システムの形態を示す図である。

図13において、アクセスポイント4はBT方式およびWLAN方式の通信機能を有し、WLAN方式の通信機能を有するパーソナルコンピュータ(PC) 5、および、BT方式の通信機能を有する携帯情報端末(Personal Digital Attendant: PDA) 6と通信可能である。つまり、PC 5とアクセスポイント4はWLAN方式の通信により接続され、PDA 6とアクセスポイント4はBT方式の通信により接続される。また、アクセスポイント4は、インターネットや構内LANなどのネットワーク11に接続している。

図13に示すシステム構成のアクセスポイント4に、実施例1または2で説明したタイミング調停部110またはBTキャリア検出部111を組み込み、BTパケットが存在しない期間にWLAN方式による通信を行うようにすれば、例えば、PC 5とPDA 6が同時にインターネットのウェブサイトを閲覧する際、実効伝送レートを低下させることなく、PC 5およびPDA 6のユーザにストレスのないブラウジング環境を提供することができる。

また、ネットワーク11からサンプリングクロックを供給すれば、複数のアクセスポイント4および7を同期動作させて、アクセスポイント4と7の間における干渉を防ぐことができる。

以上説明した実施例によれば、下記の効果を得ることができる。

（1）BT方式とWLAN方式による通信を同時に行っても、互いに干渉することなく、両者の実効伝送レートを維持することができる。

（2）BT方式の通信を停止することなく、WLAN方式の通信を行うため、BT方式の実効伝送レートを低下させることは内。

（3）上記(1)(2)により、効率的な通信が可能になり、スループットが向上し、通信時間が短縮するため、画像通信装置1、ビューワ3、PC 5、PDA 6などの無線端末の消費電力を低減することができる。

（4）BT方式とWLAN方式ともに、独自の構成や制御を加えることなく、規格の範囲内で動作するので互換性を保つことができる。

［他の実施例］
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。

また、本発明の目的は、前述した実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはCPUやMPU）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施例の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施例の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施例の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施例の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。

実施例1の無線通信システムの形態を示す図、画像通信装置の無線伝送状況をBTに注目して示すタイミングチャート、画像通信装置の構成例を示すブロック図、タイミング調停部の詳細な構成例を示すブロック図、 BT方式のシングルスロットパケットであるDH1のパケットフォーマットを示す図、画像通信装置の動作を説明するフローチャート、通信タイミングを示すタイミングチャート、 WLAN方式のフレームフォーマットを示す図、実施例2の画像通信装置の構成例を示すブロック図、 BTキャリア検出部の詳細な構成例を示すブロック図、通信タイミングを示すタイミングチャート、画像通信装置の動作を説明するフローチャート、実施例3の無線通信システムの形態を示す図である。

Claims

第一の方式の無線通信を行う第一の通信手段と、
前記第一の方式とは異なる第二の方式の無線通信を行う第二の通信手段と、
前記第一の通信手段が通信を行う単位期間における、前記第一の通信手段がパケットを送信しない期間に、前記第二の通信手段がパケットを送信するように制御する制御手段とを有することを特徴とする通信装置。
前記制御手段は、前記第一の通信手段のクロックに基づき、第二の通信手段の動作タイミングを制御することを特徴とする請求項1に記載された通信装置。
前記第二の通信手段は、データフレームの長さが前記第一の通信手段がパケットを送信しない期間に収まるように、送信すべきデータを分割することを特徴とする請求項1または請求項2に記載された通信装置。
第一の方式の無線通信を行う第一の通信手段と、
前記第一の方式とは異なる第二の方式の無線通信を行う第二の通信手段と、
前記第一の通信手段のキャリアを検出する検出手段と、
前記第一の通信手段のキャリアが検出されない期間に、前記第二の通信手段がパケットを送信するように制御する制御手段とを有することを特徴とする通信装置。
第一の方式の無線通信を行う第一の通信手段、および、前記第一の方式とは異なる第二の方式の無線通信を行う第二の通信手段を有す通信装置の制御方法であって、
前記第一の通信手段が通信を行う単位期間における、前記第一の通信手段がパケットを送信しない期間に、前記第二の通信手段がパケットを送信するように制御することを特徴とする制御方法。
第一の方式の無線通信を行う第一の通信手段、および、前記第一の方式とは異なる第二の方式の無線通信を行う第二の通信手段を有す通信装置の制御方法であって、
前記第一の通信手段のキャリアを検出し、
前記第一の通信手段のキャリアを検出しない期間に、前記第二の通信手段がパケットを送信するように制御することを特徴とする通信装置。
通信装置を制御して、請求項5または請求項6に記載された制御を実現することを特徴とするプログラム。
請求項7に記載されたプログラムが記録されたことを特徴とする記録媒体。