JP2010124188A - 無線lsi装置及び妨害波検出回路 - Google Patents

無線lsi装置及び妨害波検出回路 Download PDF

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Abstract

【目的】無線チャネルに妨害波が存在する状態をより確実に判断することによって、動作遅延及び消費電力の増大を招くことのない無線LSI装置及び妨害波検出回路を提供する。
【構成】本発明による無線LSI装置は、現在送受信チャネルにおけるRSSI信号を取り込む妨害波検出回路を含む。該妨害波検出回路は、該RSSI信号の値が所定の閾値以上であるか否かを判定する電界強度判定器と、判定結果が所定の閾値以上である妨害波の継続時間をカウントする継続時間カウンタと、該継続時間が該継続時間比較値を超えたときに割込信号を生成する継続時間比較器とを含み、該無線LSI装置は該割込信号の生成に応じて現在送受信チャネルの設定を変更する。
【選択図】図5

Description

本発明は、複数の無線チャネルうちの何れかのチャネルを選択して無線通信を行う無線LSI装置に関し、特に、チャネル選択を妨害波の検出に応じて行う無線LSI装置、並びにかかる妨害波の検出を行う妨害波検出回路に関する。
図1は、テレビジョン装置1と、この操作を遠隔にて行うためのリモートコントローラ(以下、リモコンと称する)2との間で通常行われる信号のやり取りの様子を示している。テレビジョン(以下、TVと称する)装置1は、通常の地上又は衛星を介したアナログ又はデジタル放送を再生する装置であり、リモコン2に仕様上対応するリモコン送受信部3を備えている。リモコン送受信部3は、リモコン2からコントロール信号の内容に応じてTV装置1の放送チャネルの変更や音量調整等を行う。リモコン2は、複数の無線チャネルうちの何れかのチャネルを選択して無線通信を行う無線LSI装置を含み、操作者の任意のリモコンボタン操作に応じて対応するコントロール信号をTV装置1に1つのチャネルを介して送信する。
図1における信号のやり取りの手順を説明すると、最初に、TV装置1は、電源ONに応じてリモコン送受信部3が起動され、コントロール信号を受信するまで待機している。一方、リモコン2は、ボタン押下による電源ONに応じて起動され、チャネル選択(CCA: Clear Channel Assessment)を実行して、選択した当該チャネル上の電波の有無を判定する。リモコン2は、当該チャネルに電波があった場合には、乱数等で定まる遅延時間の後に再度チャネル選択を行い、チャネルが空きになるまでこの処理を繰り返し、当該チャネルに電波が無かった場合に、初めて操作者のリモコンボタン操作に応じたコントロール信号を当該チャネルに送信して待機する。
TV装置1は、リモコン2からコントロール信号を受信すると、正常に受信した旨のAck信号を送信する。TV装置1は、当該コントロール信号に応じた対応動作(例えば音量調整)を行って、次のコントロール信号を待ち受ける。一方、リモコン2は、TV装置1から送信されたAck信号を受信すると1つの遠隔操作の動作を完了する。
図1の下段は、妨害波が存在する場合の状況を説明している。ここで、リモコン2がコントロール信号を送信した時に妨害波が介在すると、TV装置1は、このコントロール信号に応じたAck信号を送信することがない、或いは送信したとしてもリモコン2に到来することがない。この場合、リモコン2は、Ack信号が所定期間を過ぎても到来しない場合には当該チャネルにおけるコントロール信号の送信を諦め、改めてチャネル選択からやり直してチャネル切替を行うことになる。かかる現象はリモコン2の動作遅延を招くと共に内蔵する電池の消費電力の増大を招くことになる。
特許文献1は、無線チャネルの切替に起因したスループット低下を回避する技術を開示している。特許文献1の図2及び段落[0023]を参照すると、「一回目の無線チャネル電界強度測定の結果と、1回目の測定から所定時間(設定されたカウント時間)が経過した後の2回目の無線チャネル電界強度測定の結果とが共に基準値を上回っていると判断された場合に、無線チャネルの切り替えを実行する」との記載がある。
特開2000−069565号公報
しかしながら、特許文献1の如き従来技術においては、特定の2つのタイミングでのみ電界強度(RSSI:Received Signal Strength Indication)測定を行うので、少なくともそれらのタイミングで無線チャネル電界強度が基準値を上回ってさえすれば、妨害波による干渉を受けていると判断され、無線チャネルが切り替えられてしまう可能性がある(図2参照)。つまり、本来は、干渉を受ける状態ではない無線チャネルが「干渉を受け得る」と判断されて、不必要に無線チャネルの切り替えが実行されてしまう可能性がある。かかる現象は、なおスループットの低下を招くと共に消費電力の増大を招くことになる。とりわけ、その電源を電池によってまかなうリモートコントローラにおいては電池寿命を著しく損なうことになる。
本発明は、上記した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、無線チャネルに妨害波が存在する状態をより確実に判断することによって、動作遅延及び消費電力の増大を招くことのない無線LSI装置及び妨害波検出回路を提供することである。
本発明による無線LSI装置は、複数の無線チャネルを有するRF送受信部と、前記無線チャネルうちの何れか1のチャネルを選択し、これを前記RF送受信部の現在送受信チャネルに設定するRF制御部と、を含む無線LSI装置であって、前記RF送受信部から前記現在送受信チャネルのRSSI信号を取り込む妨害波検出回路を含み、前記妨害波検出回路は、前記RSSI信号の値が所定の閾値以上であるか否かを判定する電界強度判定器と、前記電界強度判定器の判定結果が所定の閾値以上である妨害波の継続時間をカウントする継続時間カウンタと、前記継続時間カウンタによってカウントされた妨害波の継続時間と所定の継続時間比較値とを比較し、前記妨害波の継続時間が前記継続時間比較値を超えたときに割込信号を生成する継続時間比較器と、を含み、前記RF制御部は、前記割込信号の生成に応じて前記現在送受信チャネルの設定を変更することを特徴とする。
本発明による妨害波検出回路は、RSSI信号の値に応じて妨害波の有無を検出する妨害波検出回路であって、前記RSSI信号の値が所定の閾値以上であるか否かを判定する電界強度判定器と、前記電界強度判定器の判定結果が所定の閾値以上である妨害波の継続時間をカウントする継続時間カウンタと、前記継続時間カウンタによってカウントされた妨害波の継続時間と所定の継続時間比較値とを比較し、前記妨害波の継続時間が前記継続時間比較値を超えたときに、前記妨害波の存在を示す割込信号を生成する継続時間比較器と、を含むことを特徴とする。
本発明による無線LSI装置及び妨害波検出回路によれば、無線チャネルに妨害波が存在する状態をより確実に判断することができる。これによって、動作遅延及び消費電力の増大を回避することができる。
本発明の実施例について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
図3は、本発明に実施例を示し、リモートコントローラと共に用いられるTV装置の構成を示している。TV装置100は、通常のTV放送受信再生機能(図示せず)と共に、電源15から電源ライン13及び14を介して動作電力が供給される無線LSI装置30とホストマイコン12とを備える。無線LSI装置30は、無線アンテナ11を介してリモートコントローラ(図4参照)との間でデータ信号、すなわち本実施例ではコントロール信号を送受信する。ホストマイコン12は、無線LSI装置30からのレディ信号(READY) に応じて、無線LSI装置30との間で、コントロール信号(SIO)を入出力し、該コントロール信号の内容に応じてTV装置100本体のマイコン(図示せず)に放送チャネルの変更や音量調整のための制御信号を供給する。ホストマイコン12は、また、無線LSI装置30に向けて電源制御信号(POW_ON)を出力することで無線LSI装置30自体の起動を行う。
図4は、本発明に実施例を示し、TV装置と共に用いられるリモートコントローラの構成を示している。リモートコントローラ(リモコン)200は、操作者の任意のボタン押下操作に応じてTV装置を遠隔制御する機能を有し、電源25から電源ライン23及び24を介して動作電力が供給される無線LSI装置30とホストマイコン22とを備える。無線LSI装置30は、無線アンテナ11を介してリモートコントローラ(図4参照)との間でデータ信号、すなわち本実施例ではコントロール信号を送受信する。ホストマイコン22は、無線LSI装置30からのレディ信号(READY)に応じて、無線LSI装置30との間で、コントロール信号(SIO)を入出力し、キースキャンユニット26に備えられたボタンの押下を検出して当該ボタンに対応するコントロール信号を無線LSI装置30に供給する。ホストマイコン22は、また、無線LSI装置30に向けて電源制御信号(POW_ON)を出力することで無線LSI装置30自体の起動を行う。
図5は、図3及び図4に示された無線LSI装置の内部構成を示している。無線LSI装置30は、複数の無線チャネルうちの何れかのチャネルを選択して無線通信を行う装置であって、1つの大規模集積半導体チップとして実現され得る。無線LSI装置30は、RF送受信部31と、復調部32と、RSSI測定部33と、RF制御部34と、変調部35と、妨害波検出回路40と、物理層処理部36と、MAC層処理部37と、ホストコントローラ38と、レギュレータ39とを含む。
RF送受信部31は、例えばZigBee等の無線通信規格に基づく無線信号を無線アンテナを介して送受信し、無線アンテナを介して受信した無線信号を復調部32に供給すると共に、変調部35から供給される無線信号を送信する。RF送受信部31は、また、RF制御部34からの制御によって1つのチャネルを現在送受信チャネルとして使用する。RF送受信部31が用いる無線通信規格としてZigBee規格を用いた場合、物理層のインターフェースにはIEEE802.15.4の規格が適用され、無線LAN規格のIEEE802.11bと同じ2.4GHz帯の周波数帯域を16のチャンネルに分割して利用可能である。また、データ転送速度は最大250kbps、伝送距離は最大30m、1つのネットワークに最大64000個の機器を接続できる。
復調部32はOQPSK(Offset Quadrature Phase Shift Keying)等の変調方式を用いた変調された無線信号を復調しデータ信号を再生する。変調部35は、無線信号をデータ信号に応じて同様にOQPSK等の変調方式を用いて変調する。RSSI測定部33は、RF送受信部31に現在設定されている1つの現在送受信チャネルの無線信号の電界強度を測定し、電界強度を表すRSSI(Received Signal Strength Indication)信号を生成し、これを妨害波検出回路40に供給する。
RF制御部34は、物理層処理部36から供給される送受信切替信号に応じてRF送受信部31の送受信動作(RX_ON及びTX_ON等)を制御する。RF制御部34は、また、物理層処理部36から供給されるチャネル設定信号に応じてRF送受信部31の現在送受信チャネルを複数のチャネルのうちから選択する。妨害波検出回路40は、RF送受信部31から供給される現在送受信チャネルの無線信号が入力され、当該無線信号から妨害波を検出し、妨害波が検出された場合に割込信号を物理層処理部36に供給する。妨害波検出回路40は、また、物理層処理部36から供給される電界強度閾値等の値を取り込む。
物理層処理部36は、OSI参照モデルの物理層に位置する処理を担い、復調部32からのデータ信号を取り込むと共にデータ信号を変調部35に供給する。物理層処理部36は、また、妨害波検出回路40に電界強度閾値及び継続時間比較値を設定すると共に、妨害波検出回路40からチャネル切替を促す割込信号を取り込む。物理層処理部36は、この割込信号に応じてRF制御部34にチャネル設定信号を供給する。
MAC層処理部37は、ネットワークのOSI参照モデルのデータリンク層の処理を担い、無線信号のフレーム構造やCSMA/CA等のアクセス制御を行ってデータ信号をホストコントローラ38との間で中継する。ホストコントローラ38は、ホスト側すなわち外部のマイコン等の回路にレディ信号を供給してデータの入出力を行う。ホストコントローラ38は、また、外部から供給される電界強度閾値及び継続時間比較値をMAC層処理部37を介して物理層処理部36に供給する。レギュレータ39は、上記した各部に動作電力を安定供給する。
本実施例においては、無線LSI装置30が送受信する無線信号として例えばZigBee規格の無線信号が用いられると説明されたが、本発明にかかる限定はない。無線LSI装置30が送受信する無線信号は、赤外線等の光信号であってもよく、可聴信号や超音波信号等の音響信号であってもよい。従って、無線信号の伝送方式は、無線PAN標準の方式に限られず、無線LAN標準或いはブルートゥース等の方式であってもよい。
図6は、図5に示された妨害波検出回路40の内部構成を示している。妨害波検出回路40は、電界強度判定器41と、継続時間比較器42と、電界強度閾値レジスタ43と、継続時間比較値レジスタ44と、継続時間カウンタ45と、を含む。
電界強度判定器41は、RSSI値が所定の電界強度閾値(感度点を示す値)より大きいか小さいかを判定する判定回路である。継続時間比較器42は、継続時間カウンタ45のカウント値が所定の継続時間比較値と比較し、妨害波の継続時間が該継続時間比較値を超えたときに割込信号を発生する回路である。
電界強度閾値レジスタ43は、電界強度閾値が設定されるレジスタであり、外部から設定自在とする。継続時間比較値レジスタ44は、継続時間比較値が設定されるレジスタであり、外部から設定自在とする。継続時間カウンタ45は、電界強度判定器41からトリガに応じて時間カウントを行うカウンタである。
電界強度閾値及び継続時間比較値は任意に設定され得る。電界強度閾値は、好ましくは用いる無線通信規格や使用環境に従って適切に設定される。継続時間比較値は、好ましくは、パケットの同期外れを考慮して最大パケット長の略2倍に相当する時間に設定される。例えば、TV無線リモコン用に34バイトが規定されていた場合、34×2バイトの伝送時間に相当する時間が設定される。このように、継続時間比較値が任意に設定され得ることから、IEEE等の勧告に示される最大パケット長に制約されることなく、採用システムにとって最適な継続時間比較値を自由に設定することが可能である。これにより最小の待ち時間で妨害波を検出して他チャネルへの移行動作を行うことができ、無駄な待ち時間を最小に抑えることが出来る。尚、継続時間比較値の値は、実際的には、パケットを構成する各情報ビットやシンボルの数を数えることで実質的に継続時間を計数するようにしてもよい。
以上の実施例において、妨害波検出回路40はハードウェアとして実現される形態が示されたが、本発明にかかる限定はない。妨害波検出回路40は、通常の中央処理演算装置(CPU)によって実行されるソフトウェアによって実現されてもよい。
図7は、本発明による無線LSI装置の動作手順を示している。本図では、リモコンコントローラ(リモコン)200の動作手順が、TV装置100の動作との関連に着目して示されている。
先ず、TV装置100は、電源ONにすると(ステップS11)、受信ON状態(RX_ON)に設定する(ステップS12)。次いで、TV装置100は、現在送受信チャネルにおける妨害波の有無を判定する(ステップS13)。もし妨害波が有る場合には、受信OFF状態(RX_OFF)に再設定し(ステップS17)、次いで、チャネル切替を行う(ステップS18)。TV装置100は、ステップS13において当該チャネルに妨害波が無いと判定された場合には、コントロール信号の受信を待つ(ステップS14)。
一方、 リモコン200も、ボタン押下に応じて電源ONにすると(ステップS21)、受信ON状態(RX_ON)に設定する(ステップS22)。次いで、リモコン200は、妨害波の有無を判定する(ステップS23)。もし妨害波が有る場合には、受信OFF状態(RX_OFF)に再設定し(ステップS29)、次いで、チャネル切替を行う(ステップS210)。また、リモコン200は、ステップS23において妨害波が無いと判定された場合には、送信ON状態(TX_ON)に再設定し(ステップS24)、コントロール信号を送信する(ステップS25)。次いで、リモコン200は、送信ON状態(TX_ON)に再設定する(ステップS26)。
一方、TV装置100はコントロール信号の受信待ち状態にあって、反復的にその有無を判定している(ステップS14)。もしリモコン200からコントロール信号が到来したならば、TV装置100は、当該コントロール信号を受信してその内容に応じた動作(例えば音量調整)を行って、送信ON状態(TX_ON)に再設定し(ステップS15)、Ack信号を送信する(ステップS16)。
一方、リモコン200は、TV装置100からのAck信号待ち状態にあって、反復的にAck信号の有無を判定している(ステップS27)。もしAck信号が無い又は所定時間待機しても無い場合にはチャネル切替を行って(ステップS211)、新たなチャネルにおける妨害波の有無を判定する(ステップS23)。
図8は、図7に示された妨害波有無判定ステップ(S13及びS23)の詳細の動作手順を示している。妨害波有無判定ステップ(S13)は、TV装置100の妨害波検出回路40において実行される。妨害波有無判定ステップ(S23)は、リモートコントローラ200の妨害波検出回路40において実行される。
妨害波検出回路40は、現在送受信チャネルのRSSI信号を取り込みその値を判定する(ステップS31)。次に、妨害波検出回路40は、当該電波が所定の閾値以上であるか否か判定する(ステップS32)。もし閾値未満である場合には妨害波が無いと判定して処理を終了する(ステップS36)。一方、ステップS32において閾値以下である場合には、妨害波検出回路40は、時間カウントを開始する(ステップS33)。
次に、妨害波検出回路40は、妨害波の継続時間を判定する(ステップS34)。判定は所定の継続時間比較値と比較することによって、妨害波が所定継続時間を越えて継続しているか否かによって判定される。もし、所定継続時間以上、妨害波が継続している場合には妨害波が有ると判定して処理を終了する(ステップS35)。もし妨害波の継続が所定継続時間未満である場合には妨害波が無いと判定して処理を終了する(ステップS36)。
以上の実施例から明らかなように、本発明による無線LSI装置及び妨害波検出回路は、所定閾値を超えたRSSIの変化を継続してモニタすることによって、所定継続時間中においてRSSIが所定閾値を下回った場合は、「干渉を受け得ない状態である」と確実に判断することができる。その結果、不必要に無線チャネルの切替動作を実行せずに済み、無駄に電力を消費せずに済む(図10参照)。また、所定継続時間を越えてRSSIが所定閾値以上を維持しているかを判定することによって妨害波の存在を確実に判断できることから、混雑するチャネルを避けて安定して通信を行うことができる。
以上の実施例において、本発明による無線LSI装置がTV装置及びリモートコントローラに備えられる形態が示されたが、本発明にかかる限定はない。本発明による無線LSI装置は、妨害波の存在が想定され、複数の無線チャネルうちの何れかのチャネルを選択して無線通信を行うことが求められる多様な通信装置の備えられてもよい。また、本発明による妨害波検出回路が、大規模半導体集積回路として実現される無線LSI装置に備えられる形態が示されたが、本発明にかかる限定はない。本発明による妨害波検出回路は、妨害波の電界強度の変化に応じて妨害波の有無を判定することが求められる多様な通信装置の一部として実現されてもよい。
TV装置とリモートコントローラとの間で通常行われる信号のやり取りの様子を示す説明図である。 図1に示された状況におけるリモコン側の電界強度(RSSI)と測定タイミングとの関係を示すタイミングチャートである。 本発明に実施例を示し、リモートコントローラと共に用いられるTV装置の構成を示すブロック図である。 本発明に実施例を示し、TV装置と共に用いられるリモートコントローラの構成を示すブロック図である。 図3及び図4に示された無線LSI装置の内部構成を示すブロック図である。 図5に示された妨害波検出回路の内部構成を示すブロック図である。 本発明による無線LSI装置の動作手順を示すシーケンス図である。 図7に示された妨害波有無判定ステップの詳細の動作手順を示すフローチャートである。 コントロール信号のフォーマットを示すブロック図である。 消費電流の変化を従来例と比較して示すタイムチャートである。
符号の説明
11、21 無線アンテナ
12、22 ホストマイコン
13、14、13、24 電源ライン
15、25 電源
26 キースキャンユニット
30 無線LSI装置
31 RF送受信部
32 復調部
33 RSSI測定部
34 RF制御部
35 変調部
36 物理層処理部
37 MAC層処理部
38 ホストコントローラ
39 レギュレータ
40 妨害波検出回路
41 電界強度判定器
42 継続時間比較器
43 電界強度閾値レジスタ
44 継続時間比較値レジスタ
45 継続時間カウンタ
100 テレビジョン(TV)装置
200 リモートコントローラ(リモコン)

Claims (5)

  1. 複数の無線チャネルを有するRF送受信部と、前記無線チャネルうちの何れか1のチャネルを選択し、これを前記RF送受信部の現在送受信チャネルに設定するRF制御部と、を含む無線LSI装置であって、
    前記RF送受信部から前記現在送受信チャネルのRSSI信号を取り込む妨害波検出回路を含み、
    前記妨害波検出回路は、
    前記RSSI信号の値が所定の閾値以上であるか否かを判定する電界強度判定器と、
    前記電界強度判定器の判定結果が所定の閾値以上である妨害波の継続時間をカウントする継続時間カウンタと、
    前記継続時間カウンタによってカウントされた妨害波の継続時間と所定の継続時間比較値とを比較し、前記妨害波の継続時間が前記継続時間比較値を超えたときに割込信号を生成する継続時間比較器と、
    を含み、前記RF制御部は、前記割込信号の生成に応じて前記現在送受信チャネルの設定を変更することを特徴とする無線LSI装置。
  2. 前記妨害波検出回路は、前記閾値を外部設定可能とする電界強度閾値レジスタと、前記継続時間比較値を外部設定可能とする継続時間比較値レジスタと、をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の無線LSI装置。
  3. 前記継続時間比較値レジスタには、前記継続時間比較値として、前記無線チャネルにおいて送受信される無線信号のパケット長の略2倍に相当する時間が設定されることを特徴とする請求項2記載の無線LSI装置。
  4. RSSI信号の値に応じて妨害波の有無を検出する妨害波検出回路であって、
    前記RSSI信号の値が所定の閾値以上であるか否かを判定する電界強度判定器と、
    前記電界強度判定器の判定結果が所定の閾値以上である妨害波の継続時間をカウントする継続時間カウンタと、
    前記継続時間カウンタによってカウントされた妨害波の継続時間と所定の継続時間比較値とを比較し、前記妨害波の継続時間が前記継続時間比較値を超えたときに、前記妨害波の存在を示す割込信号を生成する継続時間比較器と、
    を含むことを特徴とする妨害波検出回路。
  5. 前記閾値を外部設定可能とする電界強度閾値レジスタと、前記継続時間比較値を外部設定可能とする継続時間比較値レジスタと、をさらに含むことを特徴とする請求項4記載の妨害波検出回路。
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