JP2006295730A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の通信品質に応じた適切な数のチャネルを用いてデータ通信を行う。
【解決手段】チャネル管理手段１６Ｂで、任意のチャネルでのパケット送受信のエラー発生有無に応じて当該チャネルの使用可否を確認し、この確認結果から得られた使用可能チャネルの過不足を示すチャネル状況に基づき、出力レベル制御手段で、無線送受信部１２での無線出力レベルを調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線通信技術に関し、特にBluetooth（登録商標:ブルートゥース）などの汎用無線インターフェースで用いるスペクトラム拡散変調方式の周波数ホッピング技術に関する。

汎用無線インターフェースであるBluetooth（非特許文献１など参照）では、変調方式として周波数ホッピング・スペクトラム拡散（FHSS:Frequency Hopping Spread Spectrum）変調方式が用いられている。周波数ホッピング・スペクトラム拡散変調方式は、一定時間ごとに搬送波周波数を変えてすなわち周波数ホッピングして伝送する方式である。
一般に、任意の帯域幅の電力は周波数ホッピングする周期に対して十分長い時間で平均すると低くなるので他のシステムの通信を妨害しにくく、また特定の周波数に妨害波が存在してもすぐ別の周波数にホッピングするので他のシステムからの干渉に強いといわれている。

Bluetoothでは、２．４ＧＨｚ帯に１ＭＨｚ間隔で７９個または２３個のチャネルを設け、通信開始時にマスタ側とスレーブ側との間で設定したチャネル選択順に基づき、１６００回／秒という速度で周波数ホッピングを繰り返し、その際、選択したチャネルを用いて相手無線装置と所望のパケットを送受信することにより、データ通信を行うものとなっている。

従来、このような周波数ホッピング技術として、他の機器から送信されている電波により任意のチャネルが使用できない場合、そのチャネルを使用不可とするアダプティブ周波数ホッピング（以下、ＡＦＨという：Adaptive Frequency Hopping）技術が使用される（例えば、非特許文献２など参照／Bluetooth 1.2）。
このアダプティブ周波数ホッピング技術によれば、使用不可と判断されたチャネルはチャネル選択順から除外されるため、そのチャネルに対してそれ以降周波数ホッピングが行われなくなり、当該チャネルの搬送波周波数における他の装置との電波の相互干渉や、同種の無線通信装置との当該チャネルにおけるパケット送受信の衝突による無線通信の途切れを低減できる。

www.bluetooth.org/spec/ www.ericsson.com/bluetooth/files/whitepaper_on_afh_final.pdf

しかしながら、このような従来技術は、使用不可と判断したチャネルをそれ以降の周波数ホッピングで選択しないという消極的な制御しか行わないため、データ通信に対して所望の通信品質が得られるようチャネル数を増減できないという問題点があった。

例えば、周波数ホッピング・スペクトラム拡散変調方式では、使用できないチャネルが増加するとデータ通信全体の通信帯域幅が狭くなり、結果として通信速度の低下すなわち通信品質の低下を招く。特に、音声通信の場合、音声信号に対するノイズ発生の原因となり、音声品質の劣化を招く原因となる。また、使用可能なチャネル数は削減されるものの、送信電力を削減すれば他の無線通信への影響も低減でき、通信帯域を効率よく共用できる。さらに、無線出力レベルの低減により電力消費を抑制でき、電池などの二次電源で動作する無線通信端末では、電力消費の抑制により動作時間を延長できる。したがって、所望の通信品質に応じた適切な数のチャネルを用いてデータ通信を行うことが重要となる。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、所望の通信品質に応じた適切な数のチャネルを用いてデータ通信を行うことができる無線通信装置および方法を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかる無線通信装置は、無線回線を介して相手無線装置と接続されて、搬送波周波数の異なる複数のチャネルのうちから所定のチャネル選択順にしたがって順次選択したチャネルを用いて所望のパケットを送受信することにより、相手無線装置とデータ通信を行うとともに、任意のチャネルでパケット送受信のエラーが発生した場合には当該チャネルを使用不可とする無線通信装置であって、各チャネルの使用可否を管理するチャネルテーブルと、各チャネルの無線出力レベルを管理する出力レベルテーブルとを記憶する記憶部と、選択されたチャネルを用いて相手無線装置からパケットを受信するとともに、出力レベルテーブルに設定されている当該チャネルの無線出力レベルで相手無線装置へパケットを送信する無線送受信部と、データ通信時にチャネル選択順にしたがってチャネルテーブルから使用可を示すチャネルを順次選択して無線送受信部によりパケットの送受信を行う通信制御手段と、任意のチャネルでのパケット送受信のエラー発生有無に応じて当該チャネルの使用可否を確認してチャネルテーブルに設定するチャネル管理手段と、チャネルテーブルから得たデータ通信に用いる使用可能チャネル数の過不足を示すチャネル状況に基づき前記チャネルの無線出力レベルを調整して出力レベルテーブルに設定する出力レベル制御手段とを備えている。

この際、具体的な出力レベルの調整例として、出力レベル制御手段で、チャネル状況が使用可能チャネル数の不足を示す場合、使用不可チャネルの無線出力レベルを増加させるようにしてもよい。

また、具体的な出力レベルの他の調整例として、出力レベル制御手段で、チャネル状況が使用可能チャネル数の過剰を示す場合、使用可能チャネルの無線出力レベルを低減させるようにしてもよい。

また、チャネル使用可否を確認する場合、チャネル管理手段で、相手無線装置との間でデータ通信が行われていない未通信時に、相手無線装置に対して確認を行うチャネルを通知した後、当該チャネルを選択して相手無線装置との間で確認用パケットの送受信を行い、そのエラー発生有無に応じて当該チャネルの使用可否を確認するようにしてもよい。

本発明によれば、チャネル管理手段により、任意のチャネルでのパケット送受信のエラー発生有無に応じて当該チャネルの使用可否が確認され、この確認結果から得られた使用可能チャネルの過不足を示すチャネル状況に基づき、出力レベル制御手段で、無線送受信部での無線出力レベルが調整されるため、使用可能チャネル数を増減でき、所望の通信品質に応じた適切な数のチャネルを用いてデータ通信を行うことができる。

これにより、使用可能チャネル数が不足している場合には、使用不可チャネルの出力レベルを増加することにより、電波環境が改善されたチャネルでは使用可能となる。これにより、全体として使用可能チャネル数を増加でき、所望の通信品質を得ることができる。
また、使用可能チャネルが過剰な場合には、使用可能チャネルの出力レベルを低減することにより、電波環境が劣化したチャネルでは使用不可となる。これにより、全体として所望の通信品質に見合った送信電力まで削減でき、他の無線通信への影響を低減でき、通信帯域を効率よく共用できる。さらに、無線出力レベルの低減により電力消費を抑制でき、電池などの二次電源で動作する無線通信端末では、電力消費の抑制により動作時間を延長できる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる無線通信装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる無線通信装置の構成を示すブロック図である。
この無線通信装置（マスタ側）１は、Bluetooth（登録商標）無線通信方式の周波数ホッピング・スペクトラム拡散（FHSS:Frequency Hopping Spread Spectrum）変調方式に基づいて、無線回線３を介して相手無線装置（スレーブ側）２と無線データ通信を行うことにより各種機能を実現する端末装置であり、無線モジュール１１、機能処理部１５、およびホスト制御部１６を有している。

本実施の形態では、無線通信装置１のチャネル管理手段で、周期数ホッピングで用いる各チャネルの使用可否を示すチャネル状況を確認し、出力レベル制御手段で、そのチャネル状況が示す使用可能チャネルの過不足に応じて各チャネルの無線出力レベルを制御するようにしたものである。

以下、図１を参照して、無線通信装置１の構成について詳細に説明する。
無線モジュール１１は、Bluetooth無線通信方式に準拠した無線インターフェースを提供する機能モジュールであり、各種機能部が無線通信装置１を構成する１つの構成要素として一体に実装されている。
無線モジュール１１に設けられている主な機能部としては、無線送受信部１２、モジュール記憶部１３、およびモジュール制御部１４がある。

無線送受信部１２は、Bluetooth無線通信方式に準拠して無線信号を送受信する回路部であり、相手無線装置２との間で無線信号を送受信することにより無線回線３を介したデータ通信を行う機能と、無線信号送信の際、任意の無線出力レベルで無線信号を送信する機能とを有している。この際、無線送受信部１２は、周波数ホッピング・スペクトラム拡散変調方式に基づき２．４ＧＨｚ帯に１ＭＨｚ間隔で設けた７９個または２３個のチャネルをモジュール制御部１４からの指示に基づき周波数ホッピングを繰り返し、その周波数ホッピングで選択したチャネルを用いて相手無線装置２と所望のパケットを送受信することによりデータ通信を行う。

モジュール記憶部１３は、メモリなどの記憶装置からなり、モジュール制御部１４での処理動作に用いる各種処理情報を記憶する機能を有している。モジュール記憶部１３で記憶する主な処理情報として、チャネルテーブル１３Ａと出力レベルテーブル１３Ｂがある。
チャネルテーブル１３Ａは、周波数ホッピング・スペクトラム拡散変調方式で順次選択する各チャネルの使用可否を管理するための処理情報であり、図２に示すように、チャネル番号ごとに当該チャネルの使用可否情報が対応付けて登録されている。

出力レベルテーブル１３Ｂは、無線送受信部１２での無線出力レベルを制御するための処理情報であり、図３に示すように、チャネルごとにそれぞれの無線出力レベルが組として登録されている。ここでは、実際の出力電力と対応する出力レベル段階により、無線出力レベルが設定されている。
このほか、モジュール記憶部１３には、モジュール制御部１４に読み込まれて実行されることにより各種機能手段を実現するためのプログラムなどを予め格納しておいてもよい。

モジュール制御部１４は、ＣＰＵとその周辺回路からなるハードウェアとこれらＣＰＵあるいは周辺回路に設けたメモリ（図示せず）やモジュール記憶部１３に予め格納されているプログラムとを協働させることにより、Bluetooth無線通信方式に準拠して無線送受信部１２を制御するための機能手段を実現する。

このモジュール制御部１４で実現される主な機能手段としては、通信制御手段１４Ａがある。
通信制御手段１４Ａは、無線送受信部１２を制御して相手無線装置２とホスト制御部１６との間のデータ通信を制御する機能と、周波数ホッピング・スペクトラム拡散変調方式に基づき、相手無線装置２との間でデータ通信開始時に取り決めたチャネル選択順に基づき各チャネルのうちからいずか１つを順次選択し、モジュール記憶部１３の出力レベルテーブル１３Ｂから得た当該チャネルの無線出力レベルとともに、無線送受信部１２へ指示する機能とを有している。この際、通信制御手段１４Ａは、モジュール記憶部１３のチャネルテーブル１３Ａを参照し、チャネル選択順にしたがって選択される次のチャネルが使用不可の場合、後続する使用可のチャネルまでスキップし、その使用可のチャネルを選択する。

このほか、通信制御手段１４Ａは、データ通信時に周波数ホッピングで選択したチャネルでの相手無線装置２とのパケット送受信の通信状況をホスト制御部１６へ通知する機能と、ホスト制御部１６からの指示に応じてモジュール記憶部１３のチャネルテーブル１３Ａについて任意のチャネルの使用可否情報を更新する機能と、ホスト制御部１６からの指示に応じてモジュール記憶部１３のチャネルテーブル１３Ａを相手無線装置２へ通知して更新する機能と、ホスト制御部１６からの指示に応じて各チャネルの無線出力レベルあるいはモジュール記憶部１３の出力レベルテーブル１３Ｂを相手無線装置２へ通知して更新する機能とを有している。

また、通信制御手段１４Ａは、周波数ホッピングのチャネル選択順とは別にホスト制御部１６から指定されたチャネルを用いて、空きチャネル確認要求パケットや空き確認パケットを相手無線装置２へ送信する機能と、これらパケットに応じて相手無線装置２から返送された空きチャネル確認要求応答パケットや空き確認応答パケットを受信する機能と、これら空きチャネル確認要求応答パケットや空き確認応答パケットの通信状況をホスト制御部１６へ通知する機能を有している。

機能処理部１５は、ホスト制御部１６からの制御に基づき無線通信装置１が持つ各種機能、例えば音声通話、コンテンツ表示、決済、データ管理などの各種端末機能を提供する機能を有している。

ホスト制御部１６は、ＣＰＵさらにはその周辺回路を含むハードウェアとこれらＣＰＵあるいは周辺回路に設けたメモリに予め格納されているプログラムとを協働させることにより、所望の端末機能を提供するための各種機能手段を実現する。
このホスト制御部１６で実現される主な機能手段としては、データ通信手段１６Ａ、チャネル管理手段１６Ｂ、および出力レベル制御手段１６Ｃがある。

データ通信手段１６Ａは、無線モジュール１１を介して相手無線装置２とデータ通信を行う機能を有している。
チャネル管理手段１６Ｂは、無線モジュール１１からの通信状況に応じて各チャネルの使用可否を判断し、必要に応じて無線モジュール１１にチャネルテーブル１３Ａの更新を指示する機能と、無線モジュール１１に各チャネルに関する相手無線装置２との間での使用可否の再確認を指示する機能と、所定周期で無線モジュール１１に使用不可チャネルに関する相手無線装置２との間での使用可否の再確認を指示する機能と、チャネルテーブル１３Ａの更新に応じて無線モジュール１１に相手無線装置２へのチャネルテーブル１３Ａの通知更新を指示する機能とを有している。

この際、チャネル管理手段１６Ｂは、図４に示す空きチャネル確認要求パケットを無線モジュール１１から相手無線装置２へ送信することにより両者間で確認すべきチャネルを通知し、図５に示す空き確認パケットを無線モジュール１１から相手無線装置２へ送信し、これに応じて相手無線装置２から空き確認応答パケットを受信することにより、当該チャネルの空きすなわち使用可否を確認する。

図４の空きチャネル確認要求パケットには、同期やオプションに関する情報からなるアクセスコード２００と、パケットのアドレスや制御情報を格納するヘッダ２０１と、パケットで送信する所望のデータを格納するペイロード２０２が設けられており、このペイロード２０２内に、当該パケットが空きチャネル確認の要求を行うコマンドであることを示すコマンド２０３と、両者間で確認するチャネルを示す指定チャネル番号２０４が記述されている。確認するチャネルが通常のデータ通信における周波数ホッピングでのチャネル選択順とは異なるため、このパケットを用いて次の周波数ホッピングで当該チャネルを一時的に選択することを相互に確認する。

また、図５の空き確認パケットには、同期やオプションに関する情報からなるアクセスコード２１０と、パケットのアドレスや制御情報を格納するヘッダ２１１と、パケットで送信する所望のデータを格納するペイロード２１２が設けられており、このペイロード２１２内に、当該パケットが空き確認の応答を行うコマンドであることを示すコマンド２１３と、両者間で確認したチャネルを示す指定チャネル番号２１４が記述されている。なお、空き確認応答パケットには、ペイロード２１２内に、無線通信装置１から送信した空き確認パケットに対する相手無線装置２における確認状況が追記される。

出力レベル制御手段１６Ｃは、チャネル管理手段１６Ｂにより確認した各チャネルの使用可否から得た使用可能チャネル数の過不足を示すチャネル状況を求める機能と、そのチャネル状況に基づき使用可能チャネルあるいは使用不可チャネルの出力レベルを調整し、無線モジュール１１に対して出力レベルテーブル１３Ｂの更新を指示する機能とを有している。また、その無線出力レベルの変更に応じて無線モジュール１１に相手無線装置２への出力レベル変更の通知を指示する機能も併せて有している。

［第１の実施の形態の動作］
次に、図６および図７を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる無線通信装置の動作について説明する。図６は、本発明の第１の実施の形態にかかる無線通信装置の無線出力レベル制御処理を示すフローチャート図である。図７は、本発明の第１の実施の形態にかかる無線通信装置の無線出力レベル制御動作に用いる判定基準を示す説明図である。

無線モジュール１１のモジュール制御部１４は、相手無線装置２との間でデータ通信が行われている場合、あるいはデータ通信が行われていない未通信時に、出力レベル制御手段１６Ｃにより、例えば所定の周期で、図７の判定基準に基づいて図６に示す無線出力レベル制御処理を行う。
ここでは、使用可能チャネル数に基づき判定を行う場合を例として説明するが、これに限定されるものではなく、全チャネル数に対する使用可能チャネルの割合を用いてもよく、あるいは使用不可チャネルの数や全チャネル数に対する使用不可チャネルの割合を用いてもよい。

まず、出力レベル制御手段１６Ｃは、出力レベルテーブル１３Ｂの更新を無線モジュール１１へ指示することにより、各チャネルの出力レベルを最大値などの所定の値に初期化する（ステップ３００）。
次に、出力レベル制御手段１６Ｃは、無線モジュール１１のチャネルテーブル１３Ａを参照してチャネル管理手段１６Ｂで確認された使用可能チャネル数Ｘを計数し（ステップ３０１）、その使用可能チャネル数Ｘと基準値とを比較する（ステップ３０２）。基準値は、所望の通信品質を得るために最低必要となる使用可能チャネル数である。

ここで、使用可能チャネル数Ｘが基準値より小さい場合（ステップ３０２：ＮＯ）、使用可能チャネルの過不足を示すチャネル状況として、使用可能チャネルが不足していると判断する（ステップ３１０）。
使用可能チャネルが不足している場合、出力レベル制御手段１６Ｃは、各使用不可チャネルについて、現在の出力レベルが最大値か否か確認する（ステップ３１１）。そして、各使用不可チャネルのうち出力レベルが最大値より小さいチャネルがあれば（ステップ３１１：ＮＯ）、これらチャネルの出力レベルを所定分だけ増加させ（ステップ３１４）、これに応じた出力レベルテーブル１３Ｂの更新、およびこれらチャネルの出力レベル変更に関する相手無線装置２への通知を無線モジュール１１に対して指示し、ステップ３０１へ戻る。

任意のチャネルの出力レベルを増減する際、図８に示すように、各出力レベルを段階的に区分して、それぞれの出力レベル段階ごとに対応する実際の出力電力を予め設定しておいてもよい。これにより、出力レベルを増減する際、出力レベル段階を上下に１段階ずつ変移させればよく、無線モジュール１１に対して所望の出力ベルを容易に指定できる。
この際、各出力レベル段階の間の出力電力差として、電波伝搬特性に応じて任意の電力幅を設定でき、出力レベル段階の切り替えに応じて出力レベルを効果的に増減できる。

一方、使用不可チャネルについてそのすべてのチャネルの出力レベルがそれぞれ最大値である場合（ステップ３１１：ＹＥＳ）、使用可能チャネル数Ｘと下限値とを比較する（ステップ３１２）。下限値は、データ通信に最低限必要な使用可能チャネル数である。
ここで、使用可能チャネル数Ｘが下限値未満の場合（ステップ３１２：ＹＥＳ）、使用可能チャネル数Ｘでは通信不能と判断し、通信不能の旨を可視または可聴表示するなどの通信不能制御を行い（ステップ３１３）、ステップ３０１へ戻る。
また、使用可能チャネル数Ｘが下限値以上の場合（ステップ３１２：ＮＯ）、通信品質は低いものの通信可能と判断して、ステップ３０１へ戻る。

また、ステップ３０２において、使用可能チャネル数Ｘが基準値以上の場合（ステップ３０２：ＹＥＳ）、その使用可能チャネル数Ｘと上限値とを比較する（ステップ３０３）。上限値は、所望の通信品質を得るのに必要な上限の使用可能チャネル数である。
ここで、使用可能チャネル数Ｘが上限値以上の場合（ステップ３０３：ＹＥＳ）、使用可能チャネルの過不足を示すチャネル状況として、使用可能チャネルが過剰していると判断する（ステップ３２０）。

使用可能チャネルが過剰している場合、出力レベル制御手段１６Ｃは、各使用可能チャネルについて、現在の出力レベルが最小値か否か判断する（ステップ３２１）。そして、各使用可能チャネルのうち出力レベルが最小値より大きいチャネルがあれば（ステップ３２１：ＮＯ）、これらチャネルの出力レベルを所定分だけ低減させ（ステップ３２２）、これに応じた出力レベルテーブル１３Ｂの更新、およびこれらチャネルの出力レベル変更に関する相手無線装置２への通知を無線モジュール１１に対して指示し、ステップ３０１へ戻る。
一方、使用可能チャネルについてそのすべてのチャネルの出力レベルがそれぞれ最小値である場合（ステップ３２１：ＹＥＳ）、出力レベルを低減させるチャネルがないことから、ステップ３０１へ戻る。

また、ステップ３０３において、利用可能チャネル数Ｘが上限値未満である場合（ステップ３０３：ＮＯ）、使用可能チャネルの過不足を示すチャネル状況として、現在の使用可能チャネル数が適正であると判断し（ステップ３３０）、ステップ３０１へ戻る。

このように、本実施の形態は、チャネル管理手段１６Ｂで、任意のチャネルでのパケット送受信のエラー発生有無に応じて当該チャネルの使用可否を確認し、この確認結果から得られた使用可能チャネルの過不足を示すチャネル状況に基づき、出力レベル制御手段で、無線送受信部１２での無線出力レベルを調整するようにしたので、使用可能チャネル数を増減でき、所望の通信品質に応じた適切な数のチャネルを用いてデータ通信を行うことができる。

これにより、使用可能チャネル数が不足している場合には、使用不可チャネルの出力レベルを増加することにより、電波環境が改善されたチャネルでは使用可能となる。これにより、全体として使用可能チャネル数を増加でき、所望の通信品質を得ることができる。
また、使用可能チャネルが過剰な場合には、使用可能チャネルの出力レベルを低減することにより、電波環境が劣化したチャネルでは使用不可となる。これにより、全体として所望の通信品質に見合った送信電力まで削減でき、他の無線通信への影響を低減でき、通信帯域を効率よく共用できる。さらに、無線出力レベルの低減により電力消費を抑制でき、電池などの二次電源で動作する無線通信端末では、電力消費の抑制により動作時間を延長できる。

［第２の実施の形態］
次に、図９を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる無線通信装置について説明する。図９は、本発明の第２の実施の形態にかかる無線通信装置のチャネル使用可否確認動作を示すシーケンス図である。
本実施の形態では、相手無線装置２との間でデータ通信が行われていない未通信時に、チャネル使用可否確認を行う場合について詳細に説明する。

無線通信装置１は、相手無線装置２との間でデータ通信が行われていない未通信時に、図９に示すシーケンスに基づき、各チャネルに対する使用可否の確認を行う。
まず、チャネル管理手段１６Ｂは、所定の順序でいずれかのチャネルを選択し（ステップ１００）、そのチャネルの使用可否を確認するため、無線モジュール１１に対してチャネル確認要求パケットを出力する（ステップ１０１）。

無線モジュール１１のモジュール制御部１４は、通信制御手段１４Ａにより、ホスト制御部１６からチャネル確認要求パケットを受け取り、使用可能ないずれかのチャネルで、無線送受信部１２から無線回線３を介して相手無線装置２へ送信する（ステップ１０２）。
相手無線装置２は、このチャネル確認要求パケットに応じて、チャネル確認要求応答を返送し（ステップ１０３）、次のチャネル空き確認の際、当該パケットで指定されたチャネルを一時的に選択する。

無線通信装置１のチャネル管理手段１６Ｂは、無線モジュール１１の通信制御手段１４Ａを介してチャネル確認要求応答を受信した後、指定したチャネルの使用可否を確認するための空き確認パケットを無線モジュール１１に対して出力する（ステップ１０５）。
無線モジュール１１のモジュール制御部１４は、通信制御手段１４Ａにより、ホスト制御部１６から空き確認パケットを受け取り、先のチャネル確認要求で指定されたチャネルで、無線送受信部１２から無線回線３を介して相手無線装置２へ送信する（ステップ１０６）。

相手無線装置２は、先のチャネル確認要求で指定されたチャネルから空き確認パケットを受信し、その空き確認パケットの受信状況をスレーブ側確認状況として含む空き確認応答パケットを、そのチャネルを用いて無線通信装置１へ送信する（ステップ１０７）。
無線通信装置１のモジュール制御部１４は、通信制御手段１４Ａにより、無線送受信部１２を介して相手無線装置２からの空き確認応答パケットを受信し、そのパケットと当該パケットの受信状況をマスタ側確認状況としてホスト制御部１６へ渡す（ステップ１０８）。

ホスト制御部１６のチャネル管理手段１６Ｂは、相手無線装置２から通知されたスレーブ側確認状況とホスト側確認状況を無線モジュール１１から受け取り、当該チャネルの使用可否を確認する。この場合、スレーブ側確認状況とホスト側確認状況がエラー発生を示していないことから当該チャネルは使用可であると判断し（ステップ１１０）、無線モジュール１１に対して当該チャネルを使用可とするチャネルテーブル１３Ａの更新を指示する（ステップ１１１）。
なお、スレーブ側確認状況またはホスト側確認状況がエラー発生を示している場合には当該チャネルは使用不可であると判断し（ステップ１１０）、無線モジュール１１に対して当該チャネルを使用不可とするチャネルテーブル１３Ａの更新を指示する（ステップ１１１）。

このようにして、ホスト制御部１６のチャネル管理手段１６Ｂは、ステップ１００〜１１２をチャネルごとに繰り返し実行することにより、各チャネルの使用可否を確認してチャネルテーブル１３Ａを更新する。
その後、チャネル管理手段１６Ｂは、所定のタイミング、例えば周期的あるいは各チャネルに対する使用可否確認が一巡した時点で、更新したチャネルテーブル１３Ａの相手無線装置２に対する通知を指示する（ステップ１２０）。

これに応じて、無線モジュール１１の通信制御手段１４Ａは、モジュール記憶部１３のチャネルテーブル１３Ａのうち、当該チャネルの使用可否情報を使用不可に更新する（ステップ１１２）。
また、通信制御手段１４Ａは、送信データに代えてモジュール記憶部１３から読み出しチャネルテーブル１３Ａの内容全体を含むパケットを、使用可能ないずれかのチャネルで、無線送受信部１２から無線回線３を介して相手無線装置２へ送信する（ステップ１２１）。

相手無線装置２は、無線通信装置１からの通知に応じてチャネルテーブルを更新し（ステップ１２２）、テーブル通知応答を返送する（ステップ１２３）。
無線通信装置１のチャネル管理手段１６Ｂは、無線モジュール１１の通信制御手段１４Ａを介してテーブル通知応答を受信し（ステップ１２４）、チャネルテーブル更新を確認する。
これにより、無線通信装置１と相手無線装置２との間でチャネルテーブルの内容について同期がとられ、その後のデータ通信開始時に両者間で使用不可チャネルを把握することができる。

このように、本実施の形態では、チャネル管理手段１６Ｂにより、相手無線装置２との間でデータ通信が行われていない未通信時に、チャネルごとに所定の確認用パケットを相手無線装置２と送受信することにより各チャネルの使用可否を確認し、これらチャネルの使用可否をチャネルテーブル１３Ａに設定するようにしたので、データ通信開始前にチャネルの使用可否を把握することができる。

したがって、このようなチャネル使用可否の確認結果に基づいて、第１の実施の形態で説明した無線出力制御動作を未通信時に実行することにより、各チャネルの無線出力レベルを適正な値に設定しておくことができ、すべてのチャネルを所定の無線出力レベルに初期化してデータ通信を開始する場合と比較して、データ通信開始時から所望の通信品質を得ることができるとともに、過不足のないチャネルを効率よく利用できる。

なお、本実施の形態では、相手無線装置２との間でデータ通信が行われていない未通信時に、各チャネルの使用可否を確認する場合を例として説明したが、常にチャネル使用可否確認動作を行うのではなく、ある程度の間隔を持って使用可否確認動作を行ってもよい。例えば、チャネルの使用可否確認を各チャネルに対して一巡させ、その後所定の間隔を開けて繰り返して行う用にしてもよく、チャネルごとの使用可否確認をデータ通信に用いる周波数ホッピングの間隔より長い間隔で繰り返し行うようにしてもよい。
これにより、未通信時におけるチャネルの使用可否確認動作による処理負担を軽減できるとともに、チャネルの使用頻度すなわちトラヒックを低減でき、同一通信帯域を利用する他の無線機器への影響を抑制できる。

また、本実施の形態では、使用不可のチャネルの使用可否を再確認する際、予め再確認するチャネルを、毎回、相手無線装置２に通知する場合を例として説明したが、相手無線装置２とのデータ通信に用いる周波数ホッピングのチャネル選択順に基づき使用可否チャネルを順次選択してもよい。
この場合、ホスト制御部１６のチャネル管理手段１６Ｂは、例えばデータ通信時の周波数ホッピングに用いるチャネル選択順やチャネル番号順などのチャネル選択順を、未通信時におけるチャネルの使用可否確認でのチャネル選択順として相手無線装置２へ通知しておく。

これにより、個々のチャネル使用可否確認の際、どのチャネルを確認するかを毎回相手無線装置２へ通知する必要がなくなり、前述した図９のステップ１０１〜１０４を省くことができる。したがって、未通信時におけるチャネルの使用可否確認動作による処理負担を軽減できるとともに、チャネルの使用頻度すなわちトラヒックを低減でき、同一通信帯域を利用する他の無線機器への影響を抑制できる。

［第３の実施の形態］
次に、図１０を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかる無線通信装置の動作について説明する。図１０は、本発明の第３の実施の形態にかかる無線通信装置のデータ通信動作（データ通信エラー時）を示すシーケンス図である。図１１は、本発明の第３の実施の形態にかかる無線通信装置のチャネル使用可否確認（使用可時）を示すシーケンス図である。

Bluetooth無線通信方式においてマスタ側となる無線通信装置１は、スレーブ側となる相手無線装置２とデータ通信を行う際、図１０に示すシーケンスに基づきデータ通信を行う。この際、データ通信開始時にすでに両者間で周波数ホッピングでのチャネル選択順などの各種取り決めが行われているものとする。

無線通信装置１のホスト制御部１６は、データ通信手段１６Ａにより、所望データの送信パケットを含むデータ送信指示を無線モジュール１１へ出力する（ステップ１３０）。
これに応じて、無線モジュール１１のモジュール制御部１４は、通信制御手段１４Ａにより、モジュール記憶部１３のチャネルテーブル１３Ａを参照して所定のチャネル選択順に基づき使用可状態にある次のチャネルを選択し、ホスト制御部１６からのデータ送信指示の送信パケットを、無線送受信部１２から無線回線３を介して相手無線装置２へ送信する（ステップ１３１）。

相手無線装置２は、無線開始時に無線通信装置１との間で取り決めた周波数ホッピングでのチャネル選択順に基づきチャネルを選択して無線通信装置１からのパケットを受信してデータを受け取り、送信すべきデータと無線通信装置１から送信されたデータに対するスレーブ側受信状況とを含むパケットを、そのチャネルを用いて無線通信装置１へ送信する（ステップ１３２）。
無線通信装置１のモジュール制御部１４は、通信制御手段１４Ａにより、無線送受信部１２を介して相手無線装置２からのパケットを受信し、そのパケットと当該パケットのマスタ側受信状況をホスト制御部１６へ渡す（ステップ１３３）。

ホスト制御部１６のデータ通信手段１６Ａは、無線モジュール１１からのパケットからデータを受け取る。また、チャネル管理手段１６Ｂは、相手無線装置２から通知されたスレーブ側受信状況とホスト側受信状況を無線モジュール１１から受け取り、当該チャネルの使用可否を確認する。この場合、スレーブ側受信状況とホスト側受信状況がエラー発生を示していないことから当該チャネルは使用可であると判断する。

このようにして、無線通信装置１のモジュール制御部１４は、通信制御手段１４Ａにより、無線開始時に相手無線装置２との間で取り決めた周波数ホッピングでのチャネル選択順に基づき順次チャネルを選択して、相手無線装置２との間でパケットをやり取りする（ステップ１３５〜１３８）。
ここで、例えば無線通信装置１から送信したパケットが相手無線装置２で受信できなかった場合（ステップ１３６）、相手無線装置２からのスレーブ側受信状況がエラー発生を示すことになる。

無線通信装置１のチャネル管理手段１６Ｂは、スレーブ側受信状況あるいはマスタ側受信状況がエラー発生を示す場合、当該チャネルは使用不可であると判断し（ステップ１４０）、無線モジュール１１に対して当該チャネルを使用不可とするチャネルテーブル１３Ａの更新を指示するとともに（ステップ１４１）、更新したチャネルテーブル１３Ａの相手無線装置２に対する通知を指示する（ステップ１５０）。

これに応じて、無線モジュール１１の通信制御手段１４Ａは、モジュール記憶部１３のチャネルテーブル１３Ａのうち、当該チャネルの使用可否情報を使用不可に更新する（ステップ１４２）。
また、通信制御手段１４Ａは、送信データに代えてモジュール記憶部１３から読み出しチャネルテーブル１３Ａの内容全体を含むパケットを、例えば次の周波数ホッピングで選択されたチャネルで、無線送受信部１２から無線回線３を介して相手無線装置２へ送信する（ステップ１５１）。

相手無線装置２は、無線通信装置１からの通知に応じてチャネルテーブルを更新し（ステップ１５２）、テーブル通知応答を返送する（ステップ１５３）。
無線通信装置１のチャネル管理手段１６Ｂは、無線モジュール１１の通信制御手段１４Ａを介してテーブル通知応答を受信し（ステップ１５４）、チャネルテーブル更新を確認する。
このようにして、無線通信装置１のホスト制御部１６は、チャネル管理手段１６Ｂによる、使用不可となったチャネルに対する両者のチャネルテーブル更新処理を終了した後、データ通信手段１６Ａにより、次のデータの送信を再開する（ステップ１３０〜１３３）。これにより、使用不可となったチャネルは周波数ホッピングで選択されなくなる。

その後、無線通信装置１は、図１１に示すシーケンスに基づき、使用不可となったチャネルに対する使用可否の再確認を行う。
この際、前述した図１０と同様にして、チャネル管理手段１６Ｂは、データ通信中（ステップ１３０〜１３３）、図９のステップ１００〜１０８と同様に、所定の周期で無線モジュール１１のチャネルテーブル１３Ａを参照し、使用不可に設定されているチャネルを選択し、無線モジュール１１を介して相手無線装置２との間でチャネル確認要求用のパケットや空き確認用のパケットをやり取りすることにより、当該チャネルの使用可否を確認する。

その後、必要に応じて、図９のステップ１１０〜１１２と同様にして、その使用可否に基づきチャネルテーブル１３Ａに更新し、さらには図９のステップ１２０〜１２４と同様にして、更新したチャネルテーブル１３Ａの相手無線装置２に対する通知を行い、両者のチャネルテーブルをそれぞれ更新する。そして、元のデータ通信（ステップ１３０〜１３３）を再開する。

なお、チャネル管理手段１６Ｂは、空き確認用のパケットを相手無線装置２との間でやり取りした結果、そのスレーブ側確認状況またはホスト側確認状況がエラー発生を示している場合、当該チャネルは使用不可であると判断する（ステップ１１０）。この際、チャネルテーブル１３Ａの更新は必要ないため、図１１のステップ１１１，１１２，１２０〜１２４は実行されず、元のデータ通信（ステップ１３０〜１３３）が再開される。

このように、本実施の形態では、ホスト制御部１６のチャネル管理手段１６Ｂにより、チャネルテーブル１３Ａで使用不可と設定されているチャネルについて、データ通信中にそのチャネルの使用可否を再確認し、使用可が確認された場合は当該チャネルが使用可である旨にチャネルテーブル１３Ａを更新するようにしたので、データ通信中にチャネルの使用可否を把握することができる。

したがって、このようなチャネル使用可否の確認結果に基づいて、第１の実施の形態で説明した無線出力制御動作を無線通信中に実行することにより、各チャネルの無線出力レベルを常に適正な値に設定しておくことができ、データ通信中に電波環境が変化した場合でも、その変化に対応して所望の通信品質を得ることができるとともに、過不足のないチャネルを効率よく利用できる。

なお、本実施の形態では、周期的あるいは使用不可チャネルの発生状況に応じてチャネル使用可否の再確認を行う場合を例として説明したが、これらに限定されるものではなく、求められている通信品質に応じて他のタイミングで行うようにしてもよい。
例えば、使用不可チャネルの発生に応じて直ちに使用可否の再確認を開始してもよく、当該チャネルに対する使用可をより短い期間で確認でき、高い通信品質を維持できる。この際、同一チャネルに対する再確認の周期については、当該データ通信に求められている通信品質に応じて任意に選択すればよい。
あるいは使用不可チャネルの発生から、その電波状況に変化が現れるよう、ある程度時間が経過した後に使用可否の再確認を開始してもよく、より効率よく再確認を行える。

また、再確認を行うチャネルの選択方法として、相手無線装置２とのデータ通信に用いている周波数ホッピングのチャネル選択順に基づいて、各チャネルのうち使用不可チャネルを順次選択するようにしてもよい。
これにより、データ通信中にチャネル使用可否を再確認する際に必要となる、相手無線装置２に対する再確認チャネルの通知を省くことができ、チャネル使用可否再確認動作に起因するデータ通信の遅延や途切れなどの影響を低減できる。

この際、チャネル管理手段１６Ｂにより、チャネル使用可否の再確認後の周波数ホッピングの回数や一連のチャネル選択順の周回数を計数し、あるいはチャネル使用可否の再確認からの経過時間を直接計時することにより、チャネル使用可否の再確認動作が所定間隔以上の頻度かどうか確認し、所定間隔が得られていない場合、通信制御手段１４Ａからの使用不可チャネルの通知に応じて、使用可否再確認を実行せずに、次の使用可チャネルまでスキップしてデータ通信を継続するよう通信制御手段１４Ａへ指示するようにしてもよい。
これにより、周波数ホッピングのチャネル選択順にしたがって使用不可チャネルが連続あるいは集中している場合でも、チャネル使用可否再確認動作に起因するデータ通信の遅延や途切れなどの影響を低減できる。

［実施の形態の拡張］
以上の各実施の形態では、無線通信装置１がマスタ側となった場合を例として説明したが、Bluetooth無線通信方式では、同一装置がスレーブ側の機能も有している。各実施の形態では、スレーブ側のチャネル使用可否確認機能として、マスタ側からのチャネル確認要求パケットや空き確認パケットを処理する機能が必要となるが、このような機能についてはホスト制御部１６のチャネル管理手段１６Ｂで行えばよい。またスレーブ側の無線出力レベル制御機能については、前述したマスタ側の無線出力レベル制御機能を提供するホスト制御部１６の出力レベル制御手段１６Ｃで同様の機能を提供すればよい。

また、以上では、チャネル管理手段１６Ｂや出力レベル制御手段１６Ｃをホスト制御部１６に設けた場合を例として説明したが、これら手段のいずれかまたはすべてをモジュール制御部１４で実現してもよく、Bluetooth無線通信方式のアダプティブ周波数ホッピング機能の１つとして無線モジュール内に実装できる。これにより、ホスト制御部１６での処理を大幅に軽減でき、全体として安価な無線通信装置を実現できる。

また、以上では、出力レベル制御手段１６Ｃでの無線出力レベル制御動作を周期的に実行する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えばチャネル使用可否の変化に応じて実行するようにしてもよい。

また、出力レベルの変更については、相手無線装置２へ通知してもよく、相手通信装置２によりその内容に応じて各チャネルの無線出力レベルを調整することにより、マスタ側だけで調整する場合と比較してより大きな効果が得られる。
この場合、変更したチャネルに関する出力レベルのみを通知してもよく、すべてのチャネルに関する出力レベル、例えば出力レベルテーブル１３Ｂ全体をチャネルテーブル１３Ａと同様にして、相手無線装置２へ通知してもよい。また、チャネルテーブル１３Ａに、出力レベル欄を設け、チャネルテーブル１３Ａの一部データとして相手無線装置２へ通知してもよい。

また、以上の各実施の形態では、Bluetoothを例として説明したが、周波数ホッピング・スペクトラム拡散変調方式については、無線ＬＡＮ（IEEE802.11）など他の無線インターフェースでも使用されており、これらにも前述と同様にして各実施の形態を適用でき、同様の作用効果が得られる。

本発明の第１の実施の形態にかかる無線通信装置の構成を示すブロック図である。 チャネルテーブルの構成例である。 出力レベルテーブルの構成例である。 空きチャネル確認要求パケットの構成例である。 空き確認パケットの構成例である。 本発明の第１の実施の形態にかかる無線通信装置の無線出力レベル制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態にかかる無線通信装置の無線出力レベル制御動作に用いる判定基準を示す説明図である。 出力レベル段階を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる無線通信装置のチャネル使用可否確認動作を示すシーケンス図である。 本発明の第３の実施の形態にかかる無線通信装置のデータ通信動作（データ通信エラー時）を示すシーケンス図である。 本発明の第３の実施の形態にかかる無線通信装置のチャネル使用可否確認（使用可時）を示すシーケンス図である。

符号の説明

１…無線通信装置、１１…無線モジュール、１２…無線送受信部、１３…モジュール記憶部、１３Ａ…チャネルテーブル、１３Ｂ…出力レベルテーブル、１４…モジュール制御部、１４Ａ…通信制御手段、１５…機能処理部、１６…ホスト制御部、１６Ａ…データ通信手段、１６Ｂ…チャネル管理手段、１６Ｃ…出力レベル制御手段、２…相手無線装置、３…無線回線。

Claims (4)

1. 無線回線を介して相手無線装置と接続されて、搬送波周波数の異なる複数のチャネルのうちから所定のチャネル選択順にしたがって順次選択したチャネルを用いて所望のパケットを送受信することにより、前記相手無線装置とデータ通信を行うとともに、任意のチャネルでパケット送受信のエラーが発生した場合には当該チャネルを使用不可とする無線通信装置であって、
   前記各チャネルの使用可否を管理するチャネルテーブルと、前記各チャネルの無線出力レベルを管理する出力レベルテーブルとを記憶する記憶部と、
   選択されたチャネルを用いて前記相手無線装置からパケットを受信するとともに、前記出力レベルテーブルに設定されている当該チャネルの無線出力レベルで前記相手無線装置へパケットを送信する無線送受信部と、
   前記データ通信時に前記チャネル選択順にしたがって前記チャネルテーブルから使用可を示すチャネルを順次選択して前記無線送受信部によりパケットの送受信を行う通信制御手段と、
   任意のチャネルでのパケット送受信のエラー発生有無に応じて当該チャネルの使用可否を確認し前記チャネルテーブルに設定するチャネル管理手段と、
   前記チャネルテーブルから得た前記データ通信に用いる使用可能チャネル数の過不足を示すチャネル状況に基づき前記チャネルの無線出力レベルを調整して前記出力レベルテーブルに設定する出力レベル制御手段と
   を備えることを特徴とする無線通信装置。
2. 請求項１に記載の無線通信装置において、
   前記出力レベル制御手段は、前記チャネル状況が使用可能チャネル数の不足を示す場合、前記使用不可チャネルの無線出力レベルを増加させることを特徴とする無線通信装置。
3. 請求項１に記載の無線通信装置において、
   前記出力レベル制御手段は、前記チャネル状況が使用可能チャネル数の過剰を示す場合、前記使用可能チャネルの無線出力レベルを低減させることを特徴とする無線通信装置。
4. 請求項１に記載の無線通信装置において、
   前記チャネル管理手段は、前記相手無線装置との間で前記データ通信が行われていない未通信時に、前記相手無線装置に対して確認を行うチャネルを通知した後、当該チャネルを選択して前記相手無線装置との間で確認用パケットの送受信を行い、そのエラー発生有無に応じて当該チャネルの使用可否を確認することを特徴とする無線通信装置。

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