JP2007158976A - 通信装置、通信プログラム、及び通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】周期性のある雑音信号が存在する環境下においても、支障なくパケット通信を行うことができるようにする。
【解決手段】無線によるパケット通信を行う通信装置において、通信に使用する周波数における、存在区間及び非存在区間を繰り返す周期性雑音信号の有無を判定する手段（ステップ６７〜６９）と、周期性雑音信号が存在する旨の判定がなされた場合、該周期性雑音信号の非存在区間内にパケットの送受を行う区間が存在するようにパケットの送出タイミングを制御する手段（ステップ６９、７４）とを設ける。該制御手段は、送出タイミングの制御に際し、パケット長を増大又は減少させるものであってもよい。
【選択図】図６

Description

本発明は、無線によるパケット通信を行う通信装置、並びに該装置に適したプログラム及び通信方法に関する。

一般に、無線ＬＡＮ等のパケット通信において、受信レベルが低い場合や、雑音レベルが高い場合には、通信を行う際の伝送速度を低いものに切り替える処理を行ってから通信を行うようにしている。たとえば特許文献１においては、受信側で受信データの誤りを検出し、この検出結果を送信側に送り、送信側はこれに基づき伝送レートを変更するようにしている。また、通信相手からの受信信号の受信レベルを測定し、測定結果に基づいて通信相手に送信するデータの伝送レートを決定するようにしている。

特開２００３−５１７８１号公報

図２は電子レンジ等に起因する周期性を有する雑音信号を示す。この雑音信号は、電子レンジにおいて周期的に繰り返される発振及び停止により発生する。このような周期性雑音信号が存在する使用中の電子レンジの近傍で通信を行う場合には、通信エラーが頻発するおそれがある。

図３は周期性雑音信号が存在する環境下でパケット通信を行う場合の各信号間のタイミングを示すタイミングチャートである。同図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、送信パケット、受信パケット、及び周期性雑音信号による妨害波のタイミング波形である。同図に示されるように、周期性雑音信号の存在下でパケット通信を行うと、送受信パケットの存在する区間と、妨害波の存在する区間とが重複する場合とそうでない場合とが生じる。このような場合、通信エラーが増加し、再送回数が多くなる。そうすると、上述の従来技術によれば、伝送速度は低いものに切り替えられることになる。

図４は伝送速度が低い値に切り替えられた場合における各信号間のタイミングチャートである。同図（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ、送信パケット、受信パケット、妨害波、有効送信パケット、及び有効受信パケットのタイミング波形である。同図に示すように、伝送速度が低くなると、パケット長が長くなるので、送受信パケットの区間は、妨害波の区間と重複する確率が高くなり、却って通信状況を悪化させてしまうことになる。また、パケット長が妨害波の存在しない区間より長い場合には、必ず妨害波と重複する区間が生じるので、再送を行うようにしても通信が不能になるという問題がある。

本発明の目的は、このような従来技術の問題点に鑑み、周期性のある雑音信号が存在する環境下においても、支障なくパケット通信を行うことができるようにすることにある。

上記目的を達成するため、本発明では、雑音信号の種類を判定し、その種類に応じた処理を行うことにより、より良好なパケット通信を行うことができるようにしている。すなわち第１の発明に係る通信装置は、無線によるパケット通信を行う通信装置であって、通信に使用する周波数における、存在区間と非存在区間を繰り返す周期性雑音信号の有無を判定する手段と、周期性雑音信号が存在する旨の判定がなされた場合、該周期性雑音信号の非存在区間内にパケットの送信又はさらに受信を行う区間が存在するようにパケットの送出タイミングを制御する手段とを具備することを特徴とする。

この構成において、通信に使用する周波数において周期性雑音信号が存在する旨の判定がなされた場合、周期性雑音信号の非存在区間内にパケットの送受を行う区間が存在するようにパケットの送出タイミングが制御される。したがって、パケットの送信及び受信は周期性雑音の非存在区間において、周期性雑音の影響を受けることなく行われる。なお、一方向の通信を行う場合には、周期性雑音信号の非存在区間内にパケットの送信区間が存在するように制御すればよい。

第２の発明に係る通信装置は、第１発明において、前記制御手段は、パケットの送出タイミングの制御に際し、パケット長を増大又は減少させるものであることを特徴とする。

第３の発明に係る通信装置は、第１又は第２発明において、パケットに係る信号のレベルと雑音信号のレベルとの比を取得する手段を備え、前記制御手段は、パケットの送出タイミングの制御に際し、前記比の値が所定値以下である場合、通信速度を低減させるものであることを特徴とする。

第４の発明に係る通信装置は、第１〜第３のいずれかの発明において、通信に使用する周波数における連続性雑音信号の有無を判定する手段を備え、前記制御手段は連続性雑音信号が存在する旨の判定がなされた場合、通信速度を低減させるものであることを特徴とする。

第５の発明に係る通信装置は、第１〜第４のいずれかの発明において、通信状況の良否を判定する通信状況判定手段を備え、通信状況が良好であるとの判定がなされた場合には、前記制御手段は、送出タイミングの制御又は通信速度の低減は行わないものであることを特徴とする。

第６の発明に係る通信装置は、第５発明において、通信状況判定手段は、通信エラーのカウント値が所定値以下の場合に通信状況が良好である旨の判定を行うものであることを特徴とする。

第７の発明に係る通信装置は、第５発明において、通信状況判定手段は、パケットに係る信号のレベルと雑音信号のレベルとの比が所定値以上である場合に通信状況が良好である旨の判定を行うものであることを特徴とする。

第８の発明に係る通信装置は、第５〜第７のいずれかの発明において、通信状況判定手段により通信状況が良好ではないとの判定がなされた場合、使用中のチャンネル以外の他のチャンネルにおける使用状況、雑音信号のレベル、及び雑音信号の種類に基づき、使用チャンネルを他のいずれかのチャンネルに切り替える手段を有することを特徴とする。

第９の発明に係る通信プログラムは、無線によるパケット通信を行う通信装置に、通信に使用する周波数における、存在区間と非存在区間を繰り返す周期性雑音信号の有無を判定する手順と、周期性雑音信号が存在する旨の判定がなされたとき、該周期性雑音信号の非存在区間にパケットの送信又はさらに受信を行う区間が存在するようにパケットの送出タイミングを制御する手順とを実行させることを特徴とする。

第１０の発明に係る通信方法は、無線によるパケット通信を行う通信装置における通信方法であって、通信に使用する周波数における、存在区間と非存在区間を繰り返す周期性雑音信号の有無を判定する手順と、周期性雑音信号が存在する旨の判定が行われたとき、該周期性雑音信号の非存在区間にパケットの送信又はさらに受信を行う区間が存在するようにパケットの送出タイミングを制御する手順とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、周期性雑音信号が存在する環境下においても、支障なくパケット通信を行うことができる。

図１は本発明の一実施形態に係る通信装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、この通信装置は、送信データｔｄを供給し、受信データｒｄを受け取る外部機器１１、外部機器１１に接続され、送受信データに関する所定のデジタル処理を施すデジタル処理部１２、デジタル処理部１２に接続され、送受信データに関する変復調等を含む所定のベースバンド処理を施すベースバンド処理部１３、ベースバンド処理部１３からの変調信号を無線周波数帯の送信信号ｔｓに変換してアンテナに出力する送信部１４、アンテナを介して所定周波数の受信信号ｒｓを受信し、ベースバンド周波数に変換してベースバンド処理部１３に供給する受信部１５、並びにアンテナとの接続を送信部１４及び受信部１５間で切り替える切替器１６を備える。図中の実線、破線及び点線の矢印はそれぞれ、送信系、受信系、及び制御系における信号の流れを示している。

この通信装置はまた、受信部１５及びベースバンド処理部１３の間に介在し、受信周波数における目的信号のレベル及び雑音レベルを検出する検出器１８、検出器１８の出力に基づいて受信信号に含まれる雑音信号の種類を判定する判定器１９、並びに、目的信号レベル、雑音レベル、及び判定器１９による判定結果に基づいて通信動作の状態を切り替える制御部１７を備える。この構成により、通信信号に混入する雑音信号の種類に応じて最適な通信を行うことができるようにしている。雑音信号の種類としては、連続性雑音や周期性雑音が該当する。

図２は電子レンジによる周期性雑音のタイミングチャートの一例を示す。電子レンジとしては、マグネトロンが発振及び停止を商用電源周期で繰り返すことにより動作するものが多い。同図の例では、８［ｍｓ］の発振区間及び１２［ｍｓ］の停止区間を周期的に繰り返している。発振区間では通信に支障を及ぼすが、停止区間では支障を及ぼすことはない。このような周期性雑音が存在する環境下においては、図３及び図４を用いて上述したように、従来の通信装置によれば、周期性雑音が妨害波となり、通信に悪影響を及ぼす場合がある。

図５は図１の通信装置により通信を行う場合の送受信パケットや妨害波等のタイミング波形の一例を示すタイミングチャートである。同図（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ、送信パケット、受信パケット、周期性雑音による妨害波、有効送信パケット、及び有効受信パケットの各タイミング波形である。

制御部１７は同図（ｃ）のような妨害波の周期を把握し、同図（ａ）及び（ｂ）のように、妨害波の発振停止区間においてのみパケットの送受を行うようにパケットの送信タイミングを制御する。制御部１７はその際、妨害波の発振停止区間の長さに応じて送信パケットのパケット長を変化させる。これにより、伝送速度を落とすことなく、効率的に通信が行われる。

一方、連続性雑音が存在する場合には、制御部１７は、通信速度を低い方に切り替えて雑音の影響が少なくなるようにすることによって、通信の確保を行う。

また、制御部１７は、パケットを搬送する目的波のレベルを測定し、雑音レベルとの比が予め定められたしきい値を超えている場合、すなわち雑音レベルに対して目的信号レベルが十分大きくて通信に支障がない場合には、上述のような動作状態の切替えを行うことなく、通常の動作状態のままで通信を行う。

図６は図１の通信装置における処理の一部を示すフローチャートである。この処理は制御部１７が所定のプログラムに従って行う。制御部１７は、ステップ６１において目的信号の受信を開始すると、ステップ６２において、目的信号レベルの測定を行う。次に、ステップ６３において受信が終了すると、ステップ６４において、通信エラーの有無を判定する。通信エラーがなく、受信を正常に行うことができたと判定した場合には、ステップ６５へ進み、通常通りに送信を開始する。その後、ステップ６６において送信が終了したとき、ステップ６１に戻る。

ステップ６４において通信エラーがあると判定した場合には、ステップ６７において雑音レベルの測定を行い、さらにステップ６８において、雑音信号の周期の測定を行う。次に、ステップ６９において、雑音信号に周期性があるか否かの判定を行う。周期性がないと判定した場合には、ステップ７０において通信速度を低減させる。この後、ステップ６５へ進み、送信を開始する。

ステップ６９において雑音信号に周期性があると判定した場合には、ステップ７１において目的信号レベルと雑音レベルとの比が所定のしきい値以下であるか否かを判定する。しきい値以下であると判定した場合には、ステップ７２において通信速度の低減を行い、ステップ７４へ進む。ステップ７１においてしきい値以下ではないと判定した場合には、ステップ７３において通信速度の変更を行うことなく、ステップ７４へ進む。

ステップ７４では、雑音信号が存在する区間と、パケットの送受信区間との重複が回避されるようなタイミングでパケットの送信を行う同期送信を開始する。この同期送信においては、図５に示されるように、パケットの送信タイミングを雑音信号の周期に同期させて、雑音成分のない非雑音区間においてパケットを送出する。この送出タイミングは、これに応答して相手側が送出するパケットを、同様に非雑音区間において受信できるようなタイミングでなければならない。その後、ステップ６６において送信が終了したとき、ステップ６１に戻る。

これによれば、周期性雑音が存在する環境において、雑音成分のない区間でパケットの送受が行われるので、雑音信号の影響を受けることなく、パケット通信を行うことができる。

図７は本発明の別の実施形態に係る通信装置における処理の一部を示すフローチャートである。通信装置の構成図としては図１をそのまま適用することができる。この処理は制御部１７が所定のプログラムに従って行う。図７中のステップ６１〜７４の処理はそれぞれ、図６における同一番号のステップの処理と同じである。つまり図７の処理は、図６の処理に対し、ステップ７５〜７９の処理を追加したものである。

図７の処理を開始すると、制御部１７は、図６の場合と同様に、目的信号を受信してそのレベルの測定を行い、受信終了後、通信エラーの有無を判定する（ステップ６１〜６４）。通信エラーがない場合には図６の場合と同様に、通常通りに送信を行う（ステップ６５、６６）。

一方、ステップ６４において通信エラーが存在すると判定した場合には、ステップ７５において、通信エラーの回数をカウントする。次に、ステップ７６において、通信エラーの回数が所定値を超えているか否かを判定する。所定値を超えていると判定した場合にはステップ７７へ進み、受信チャンネルを変更する処理を開始する。その後、ステップ７８において受信チャンネルの変更が終了すると、ステップ６１に戻る。この後、変更後のチャンネルについてステップ６１からの処理が再度行われることになる。

ステップ７６において通信エラーの回数が所定値を超えていない判定した場合には、図６の場合と同様に、雑音に周期性がなければ通信速度を低減させて送信を行い、周期性がある場合には、目的信号レベル及び雑音レベルの比を考慮して必要な通信速度の調整を行ってから同期送信を行う（ステップ６７〜７４）。ただしその際、本実施形態では、同期送信の開始前に、ステップ７９において、パケット長の最適化を行うようにしている。

パケット長の最適化は、たとえば、非雑音区間をより多く利用できるように、雑音区間にパケット区間が重ならないことを条件として、パケットの送出開始タイミングを早めに設定し、パケット長を長めに調整することにより行うことができる。ただしこの場合も、相手側からのパケットが、非雑音区間内において到着することができるタイミング及びパケット長でなければならない。ステップ７４の同期送信においては、この調整したタイミング及びパケット長によるパケットの送出が行われることになる。

図８は図７中のステップ７７及び７８におけるチャンネル変更処理を示すフローチャートである。チャンネル変更処理を開始すると、まずステップ８１において、通信を一旦、強制的に終了させる。次に、ステップ８２〜８４において、各チャンネルにおける信号レベル及び雑音レベルの測定、並びに雑音信号の周期の測定を行う。

次に、ステップ８５において、これらの測定結果に基づき、通信に最も適したチャンネルを選択し、そのチャンネルにおける受信待機状態に移行する。相手側の通信装置は、通信が強制終了された（ステップ８１）ことに応じて、新たにアクティブスキャンを行い、受信待機中のチャンネルにおける送信を開始するので、これをステップ８５〜８７において検出し、ステップ８８において通信を再開する。これにより、チャンネル変更処理が終了する。

本実施形態によれば、通信エラーが所定の回数を超える場合には、使用チャンネルを、他のチャンネルのうちの最良のものに変更するようにしたため、より良い状態において通信を行うことができる。また、パケット長の最適化を図るようにしたため、周期的雑音が存在する環境下においても、効率的にパケット通信を行うことができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されることなく適宜変形して実施することができる。たとえば、上述においては、通信エラーがない場合に、伝送速度の低減や同期送信を行わずに通常の送信を行うようにしているが（ステップ６４、６５）、この代わりに、目的信号のレベルと雑音レベルの比が所定値以上の場合に、伝送速度の低減や同期送信を行わずに通常の送信を行うようにしてもよい。

また、図７のステップ７９におけるパケット長の最適化処理においては、パケット長を増大させる例を挙げたが、この代わりに、パケットの送受を行う区間に比べて周期性雑音の非存在区間が短い場合には、パケット長を短縮するようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る通信装置の構成を示すブロック図である。 電子レンジによる周期性雑音の一例を示すタイミングチャートである。 周期性雑音信号が存在する環境下でパケット通信を行う場合の各信号間のタイミングを示すタイミングチャートである。 伝送速度が低い値に切り替えられた場合における各信号間のタイミングチャートである。 図１の通信装置により通信を行う場合の送受信パケットや妨害波等のタイミング波形の一例を示すタイミングチャートである。 図１の通信装置における処理の一部を示すフローチャートである。 本発明の別の実施形態に係る通信装置における処理の一部を示すフローチャートである。 図７中のチャンネル変更処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１１：外部機器、１２：デジタル処理部、１３：ベースバンド処理部、１４：送信部、１５：受信部、１６：切替部、１７：制御部、１８：検出器、１９：判定器。

Claims (10)

1. 無線によるパケット通信を行う通信装置であって、
   通信に使用する周波数における、存在区間及び非存在区間を繰り返す周期性雑音信号の有無を判定する手段と、
   前記周期性雑音信号が存在する旨の判定がなされた場合、該周期性雑音信号の非存在区間内にパケットの送信又はさらに受信を行う区間が存在するようにパケットの送出タイミングを制御する手段とを具備することを特徴とする通信装置。
2. 前記制御手段は、前記送出タイミングの制御に際し、パケット長を増大又は減少させるものであることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. パケットに係る信号のレベルと雑音信号のレベルとの比を取得する手段を備え、
   前記制御手段は、前記送出タイミングの制御に際し、前記比の値が所定値以下である場合、通信速度を低減させるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の通信装置。
4. 通信に使用する周波数における連続性雑音信号の有無を判定する手段を備え、
   前記制御手段は前記連続性雑音信号が存在する旨の判定がなされた場合、通信速度を低減させるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信装置。
5. 通信状況の良否を判定する通信状況判定手段を備え、
   通信状況が良好であるとの判定がなされた場合には、前記制御手段は、前記送出タイミングの制御又は前記通信速度の低減は行わないものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の通信装置。
6. 前記通信状況判定手段は、通信エラーのカウント値が所定値以下の場合に通信状況が良好である旨の判定を行うものであることを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
7. 前記通信状況判定手段は、パケットに係る信号のレベルと雑音信号のレベルとの比が所定値以上である場合に通信状況が良好である旨の判定を行うものであることを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
8. 前記通信状況判定手段により通信状況が良好ではないとの判定がなされた場合、使用中のチャンネル以外の他のチャンネルにおける使用状況、雑音信号のレベル、及び雑音信号の種類に基づき、使用チャンネルを他のいずれかのチャンネルに切り替える手段を有することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の通信装置。
9. 無線によるパケット通信を行う通信装置に、
   通信に使用する周波数における、存在区間及び非存在区間を繰り返す周期性雑音信号の有無を判定する手順と、
   前記周期性雑音信号が存在する旨の判定が行われたとき、該周期性雑音信号の非存在区間にパケットの送信又はさらに受信を行う区間が存在するようにパケットの送出タイミングを制御する手順とを実行させることを特徴とする通信プログラム。
10. 無線によるパケット通信を行う通信装置における通信方法であって、
    通信に使用する周波数における、存在区間及び非存在区間を繰り返す周期性雑音信号の有無を判定する手順と、
    前記周期性雑音信号が存在する旨の判定が行われたとき、該周期性雑音信号の非存在区間にパケットの送信又はさらに受信を行う区間が存在するようにパケットの送出タイミングを制御する手順とを具備することを特徴とする通信方法。
    
    

Images