JP2010136255A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の周波数帯域における干渉波の信号強度を推定し、受信パケット毎のプリアンブル部において干渉波の信号強度を推定する。
【解決手段】希望波以外のバンドの干渉波を受信した後、同受信シンボル内で受信周波数帯域切換部により別の希望波以外のバンドの干渉波周波数帯域に切り換え干渉波を受信し、干渉波信号強度推定部によって２つのバンドの周波数帯域における干渉波信号強度を推定する。同一希望波周波数帯域シンボルにおいては、干渉波をシンボルの前半、後半で干渉波周波数帯域の順を入れ替えて受信する。入れ替えによりどのタイミングで干渉波のガードインターバルを受信しても、複数の同一希望波周波数帯域シンボルにより複数のバンドの周波数帯域の干渉波信号強度を推定することが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、周波数ホッピングによりデータを送受信する無線通信装置に関する。

近年、ＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）と言われる近距離無線通信では、パソコンやＡＶ（Ａｕｄｉｏ Ｖｉｓｕａｌ）機器間において映像や音の高品質な通信や大量のデータのやりとりが実現できるとして、ＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）が注目されている。このＷＵＳＢには無線通信方式として、ＷｉＭｅｄｉａ（登録商標） Ａｌｌｉａｎｃｅが推進するＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）方式が採用されている。ＵＷＢは低消費電力でありながら、現在普及している無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）８０２．１１ａ／ｂ／ｇをはるかに上回る高速通信が可能であることから、オフィスでの効率化や生活の利便性向上のために様々な機器に搭載されていくことが期待されている。
図６は、ＵＷＢ方式の概略を示した図である。
ＵＷＢ方式では、３．１〜１０．６ＧＨｚ帯域を１バンド５２８ＭＨｚ帯域で１４バンドに分割し、低域のバンドからバンド＃１、バンド＃２と番号が付けられている。また、３バンドずつをグループ化してチャネルと呼び、低域のチャネルからチャネル＃１（バンド＃１〜バンド＃３）、チャネル＃２（バンド＃４〜バンド＃６）と番号が付けられている。
図７は、ホッピングパターンによる通信の一例を示した図であり、１つのバンドを用いて行う場合を示している。
チャネル＃１（バンド＃１〜バンド＃３）で通信を行う場合には、１つのバンド（例えば、バンド＃１など）を用いて通信を行ったりすることができる。
図８は、ホッピングパターンによる通信の一例を示した図であり、３つのバンドを用いて行う場合を示している。
チャネル＃１（バンド＃１〜バンド＃３）で通信を行う場合には、３つのバンド（例えば、バンド＃１、バンド＃２、バンド＃３）を用いて通信を行ったりすることができる。

オフィスや公衆における無線ＬＡＮのアクセスポイントの設置は多くの場合、専任のネットワーク管理者があらかじめ近隣のアクセスポイントと電波干渉をしないように、適切なチャネルや場所に設定する。しかしながら、ＰＡＮのような近距離無線通信では専任のネットワーク管理者を設置することがないため、近隣の無線装置との電波干渉を考慮したチャネル設定をすることができない。そのため、ＷＵＳＢでは電波干渉が起こることは避けられず、電波干渉に強い無線通信装置が要求される。
図９は、マルチバンドＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）信号の概略を示した図である。
ＷｉＭｅｄｉａ（登録商標） Ａｌｌｉａｎｃｅで策定された“ＭｕｌｔｉＢａｎｄ ＯＦＤＭ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｖｅｒｓｉｏｎ１．２”によれば、マルチバンドＯＦＤＭ信号はＴＦＣ（Ｔｉｍｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｄｅ）によって１０のホッピングパターンで通信が行われる。複数のＷＵＳＢが近距離で異なるＴＦＣによって通信を行った場合、電波干渉が生じ受信性能が悪化してしまう問題がある。
図１０は、マルチバンドＯＦＤＭ信号における電波干渉の一例を示した図である。
例えば、近距離でＷＵＳＢ１がＴＦＣ１、ＷＵＳＢ２がＴＦＣ３で図に示すタイミングで同時に通信を行えば、シンボル＃１、シンボル＃６においてＷＵＳＢ１、ＷＵＳＢ２のシンボルが衝突し電波干渉が生じ、結果通信速度の低下が生じる。
そこで、干渉波のホッピングパターンを把握することができれば、最も干渉の少ないホッピングパターンで通信を行うことによって干渉に対しての耐性を高めることが可能となる。
また、干渉波は常に変動し続けるので、干渉波に対応するためにはデータ受信時の干渉波状況を推定する必要がある。データ受信毎の干渉波状況を常に推定することが可能となれば、データ受信毎の干渉波に対してフィルタをかけるなど干渉波に対応することで干渉に対して耐性を高めることが可能となる。
従来の技術には、干渉波の信号を推定し、電波干渉を考慮する無線通信装置がある。
特開２００６−１６５６９７号公報

特許文献１には、受信シンボル毎に干渉波信号の電力を推定する方式が開示されている。この方式は、受信シンボル毎に推定した理想受信信号と受信信号の差分電力を、自局宛ての送信信号と他局宛ての送信信号との間でホッピングパターンの衝突による干渉信号の電力として推定する。

特許文献１では、受信信号は干渉波以外にノイズやフェージングの影響を受けることに対して考慮していないため、理想受信信号と受信信号の差分電力をホッピングパターンの衝突による干渉波の電力として推定することは、ノイズやフェージングによる大きな誤差が生じる可能性がある。

そこで、本発明の第１の目的は、周波数ホッピングを使用して通信を行う通信方式で受信するデータ内のプリアンブル部の一部において、干渉波周波数帯域で受信し、さらに、同受信シンボル内で受信周波数帯域を別の干渉波周波数帯域に切り換えることができる無線通信装置を提供することである。
本発明の第２の目的は、周波数ホッピングを使用して通信を行う通信方式で受信するデータ内のプリアンブル部の一部において、希望波以外のバンドでの干渉波周波数帯域で受信し、さらに、同受信シンボル内で受信周波数帯域を希望波以外の別バンドの干渉波周波数帯域に切り換えることができる無線通信装置を提供することである。

請求項１記載の発明では、周波数ホッピングを使用して通信を行う無線通信システムにおいて用いる無線通信装置であって、受信周波数を受信する受信部と、前記受信部において受信する受信周波数帯域を切り換える受信周波数帯域切換部と、を備え、前記受信周波数帯域切換部により切り換えられる受信周波数帯域で、前記受信部は、受信する受信周波数のデータ内のプリアンブル部の一部において、干渉波周波数帯域で受信し、前記受信部が受信する受信周波数のデータに存在するシンボル内で、前記受信周波数帯域を別の前記干渉波周波数帯域に切り換えることで、複数の周波数帯域における干渉波の信号強度を推定する干渉波信号強度推定部をさらに備えることで、前記第１の目的を達成する。
請求項２記載の発明では、前記干渉波信号強度推定部により推定される、前記データに存在する複数シンボルに渡る前記干渉波信号強度の情報より、干渉波ホッピングパターンを推定する干渉波ホッピングパターン推定部をさらに備えたことで、前記第２の目的を達成する。

請求項１記載の発明では、複数の周波数帯域における干渉波の信号強度を推定し、そして受信パケット毎のプリアンブル部において干渉波の信号強度を推定することで、常に変動する干渉波に対し受信パケット毎の検出後すぐに干渉状況を推定することができ、干渉波に対応することで干渉に対して耐性を高めることが可能となる。
請求項２記載の発明では、複数のバンドの周波数帯域における干渉波の信号強度を推定し、受信パケット毎の干渉波のホッピングパターンを推定することができ、最も干渉の少ないホッピングパターンを用いて通信を行うことで干渉に対して耐性を高めることが可能となる。

以下、本発明に係わる好適な実施形態について図１から図５を参照して、詳細に説明する。
第１の実施例について、図１及び図２を用いて説明する。
図１は、ＷＵＳＢ無線通信を行う本発明の無線通信装置の実施形態に係わる無線通信装置１００の構成例を示した図である。
なお、本発明の干渉波状況推定に関する機能部について示しており、受信や送信に関する機能部については省略してある。
無線通信装置１００は、アンテナ１０、アンテナ１０からＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を受信するＲＦ部２０、受信周波数帯域を変更する受信周波数帯域切換部３０、ベースバンド受信部４０、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）部５０、及び干渉波信号強度推定部６０により構成される。なお、干渉波状況を推定する干渉波信号強度推定期間ではＡＧＣは行わない。

図２は、ＷＵＳＢプリアンブル部のデータにおける希望波及び受信波の構成例を示した図である。
まずパケット検出を行った後、ＡＧＣを開始するまでの間において１シンボル以上に渡り干渉波信号強度推定期間を設ける。そして希望波以外のバンドの干渉波を受信した後、同受信シンボル内で受信周波数帯域切換部３０によりさらに別の希望波以外のバンドの干渉波周波数帯域に切り換え干渉波を受信し、干渉波信号強度推定部６０によって２つのバンドの周波数帯域における干渉波信号強度を推定する。
例えば、バンド＃１の周波数帯域が希望波の場合、１シンボル内において前半をバンド＃２の周波数帯域で受信をした後、周波数帯域をバンド＃３に切り換えて、シンボルの後半ではバンド＃３の周波数帯域で受信を行う。そして、バンド＃２、バンド＃３の周波数帯域の干渉波信号強度をそれぞれ干渉波信号強度推定部６０の例として、ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）により検出する。

ここで、干渉波のガードインターバルで受信を行った場合、正確な干渉波信号強度を推定することができないということがある。また、希望波と干渉波は必ずしも同期しているわけではないので、干渉波のガードインターバルで受信するタイミングを把握することはできない。そこで、干渉波信号強度推定期間の同一希望波周波数帯域シンボルにおいては、干渉波をシンボルの前半、後半で干渉波周波数帯域の順を入れ替えて受信する。
例えば、図２に示すように、バンド＃１の周波数帯域が希望波の場合、１シンボル内において前半をバンド＃２の周波数帯域で受信を行い、シンボルの後半ではバンド＃３の周波数帯域で受信を行う。そしてさらに、次のバンド＃１の周波数帯域が希望波のシンボルでは、シンボルの前半をバンド＃３の周波数帯域で受信を行い、シンボルの後半はバンド＃２の周波数帯域で受信を行う。
このように、干渉波周波数帯域の順をシンボルの前半、後半で入れ替えることにより、どのタイミングで干渉波のガードインターバルを受信しても、複数の同一希望波周波数帯域シンボルにより、複数のバンドの周波数帯域の干渉波信号強度を推定することが可能となる。その結果、受信パケット検出後すぐに干渉状況を推定することが可能となる。
また、本実施例ではＷＵＳＢにおける例を示したが、ホッピングを行う通信方式であれば適用できる。

以下、第２の実施例を図３から図５を参照して、詳細に説明する。
図３は、ＷＵＳＢ無線通信を行う本発明の無線通信装置の実施形態に係わる無線通信装置２００の構成例を示した図である。
なお、本発明の干渉波状況検出に関する機能部について示しており、受信や送信に関する機能部については省略してある。
無線通信装置２００は、アンテナ１５、アンテナ１５からＲＦ信号を受信するＲＦ部２５、受信周波数帯域を変更する受信周波数帯域切換部３５、ベースバンド受信部４５、ＡＧＣ部５５、干渉波信号強度推定部６５、及び干渉波ホッピングパターン推定部７５により構成される。なお、干渉波状況を推定する干渉波信号強度推定期間ではＡＧＣは行わない。

まず、図２に示したように、パケット検出を行った後ＡＧＣを開始するまでの間において、ホッピングパターンを推定するために、複数シンボルに渡り干渉波信号強度推定期間を設ける。そして希望波以外のバンドの干渉波を受信した後、受信周波数帯域切換部３５によりさらに別の希望波以外のバンドの干渉波周波数帯域に切り換え、干渉波信号強度推定部６５によって２つのバンドの周波数帯域における干渉波信号強度を推定する。
次に、干渉波ホッピングパターン推定部７５において、干渉するＷＵＳＢの信号をノイズと判別する閾値を設け、干渉波信号強度推定部６５による２つの周波数帯域におけるバンドの干渉波信号強度と閾値とを比較することで、干渉するＷＵＳＢの信号を判断する。

図４は、希望波のホッピングパターンと干渉波のホッピングパターンの一例を示した図である。
縦軸はバンド＃１、＃２、＃３の周端数帯域を示し、横軸はシンボルを示す。そして、それぞれのシンボルにおいてデータが存在する周波数帯域に、希望波の場合は○を、干渉波の場合は△を印す。
ここで例えば、シンボル＃１において希望波の周波数帯域はバンド＃１であり、干渉波信号強度推定部６５によりバンド＃２，バンド＃３の周波数帯域における干渉波信号強度を推定する。
しかし、干渉波の周波数帯域はバンド＃１であるので、干渉波ホッピングパターン推定部は閾値によって、干渉するＷＵＳＢシンボルは存在しないと判断する。
同様に、シンボル＃２において希望波の周波数帯域はバンド＃２であり、干渉波信号強度推定部６５によりバンド＃１、バンド＃３の周波数帯域における干渉波信号強度と閾値を比較することで、干渉波ホッピングパターン推定部７５は干渉するＷＵＳＢの周波数帯域をバンド＃１と判断する。
このように以下複数シンボルに渡り、干渉するＷＵＳＢの周波数帯域を推定することで、干渉するＷＵＳＢのホッピングパターンを推定する。
図５は、干渉波ホッピングパターン推定部７５による干渉波のホッピングパターン推定結果の一例を示した図である。
ＷＵＳＢのホッピングパターンは１０パターンであるので、干渉するＷＵＳＢの周波数帯域を推定することで干渉波のホッピングパターンを推定することが可能となる。
また、本実施例ではＷＵＳＢにおける例を示したが、ホッピングを行う通信方式であれば適用できる。

無線通信装置の構成例を示した図である。 ＷＵＳＢプリアンブル部のデータにおける希望波及び受信波の構成例を示した図である。 無線通信装置の構成例を示した図である。 希望波のホッピングパターンと干渉波のホッピングパターンの一例を示した図である。 干渉波ホッピングパターン推定部による干渉波のホッピングパターン推定結果の一例を示した図である。 ＵＷＢ方式の概略を示した図である。 ホッピングパターンによる通信の一例を示した図である。 ホッピングパターンによる通信の一例を示した図である。 マルチバンドＯＦＤＭ信号の概略を示した図である。 マルチバンドＯＦＤＭ信号における電波干渉の一例を示した図である。

符号の説明

１００ 無線通信装置
１０ アンテナ
２０ ＲＦ部
３０ 受信周波数帯域切換部
４０ ベースバンド受信部
５０ ＡＧＣ部
６０ 干渉波信号強度推定部
２００ 無線通信装置
１５ アンテナ
２５ ＲＦ部
３５ 受信周波数帯域切換部
４５ ベースバンド受信部
５５ ＡＧＣ部
６５ 干渉波信号強度推定部
７５ 干渉波ホッピングパターン推定部

Claims (2)

1. 周波数ホッピングを使用して通信を行う無線通信システムにおいて用いる無線通信装置であって、
   受信周波数を受信する受信部と、
   前記受信部において受信する受信周波数帯域を切り換える受信周波数帯域切換部と、を備え、
   前記受信周波数帯域切換部により切り換えられる受信周波数帯域で、前記受信部は、受信する受信周波数のデータ内のプリアンブル部の一部において、干渉波周波数帯域で受信し、
   前記受信部が受信する受信周波数のデータに存在するシンボル内で、前記受信周波数帯域を別の前記干渉波周波数帯域に切り換えることで、複数の周波数帯域における干渉波の信号強度を推定する干渉波信号強度推定部をさらに備えたことを特徴とする無線通信装置。
2. 前記干渉波信号強度推定部により推定される、前記データに存在する複数シンボルに渡る前記干渉波信号強度の情報より、干渉波ホッピングパターンを推定する干渉波ホッピングパターン推定部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。

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