JP2011029952A - 無線通信装置及び無線通信装置の通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】周辺装置の送信電波を検知した場合には送信の停止が求められる無線ＬＡＮ規格に準拠する無線装置において、安心・安全のため等の緊急情報を送信することに関し、送信遅延をなくす手段を提供する。
【解決手段】２以上の通信方式を有するマルチモード無線通信方式において、通信方式の優劣をつけておく。アクセスポイント側から端末側へ出力される制御チャネルのフレームの「メッセージ種別」データフィールドにメッセージの優先順位の高低を記載しておく。端末側が制御チャネルのフレームを復号化した際に、このメッセージ種別を確認することで以降用いるサービス用チャネルの種別を確認し、該チャネルの接続を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、緊急情報と緊急性を要しない各種サービス情報の両方をサポートするＩＴＳ（高度道路情報システム）において、緊急情報の送信待ちによる送信遅延を回避する方式に関する。

マルチモード無線通信方式を実現する手段としてコグニティブ無線がある。コグニティブ無線とは、無線方式や電波の利用状況を管理し、ネットワークや無線のノードが送受信に用いるパラメータを変化させ干渉を防ぎ効率的な通信を可能にする無線通信方式の概念である。

コグニティブ無線においては、ネットワーク側が全ての無線通信状態を把握している。従って、切り替え先のチャネルが既に使用状態にあるため待ち状態になることはない。しかし、ネットワーク側で全ての無線通信状態を管理・制御する必要があり、システム規模（開発及び維持コスト）が大きくなる問題があった。

狭域無線システムで無線ＬＡＮの規格（ＩＥＥＥ８０２．１１）に従うシステムでは、周辺装置の送信電波を認識した場合には、そのチャネル（無線通信帯域）での無線送信を停止する必要がある。したがって、送信待ち状態になる可能性が出てくる。このようなシステムでは、緊急性を要する無線通信に関して、待ち状態を回避する必要があるという問題を内在している。

特開２００７−１１６６７２号公報（特許文献１）では、マルチモード無線端末は、無線通信方式を切り換えるリコンフィギュラブル信号処理部と、通信方式の切り換え方法の組み合わせに基づいて、リコンフィギュラブル信号処理部に通信方式の切り換えと切り換え方法とを指示する制御部と、制御部から通信環境情報を入手し、判断情報記憶部から切換設定判断係数を入手し、組み合わせを決定し、制御部に組み合わせを指示する切換設定判断部と、切換設定判断係数を保持する判断情報記憶部と、を備え、複数種類の無線通信方式に対応し、通信方式を切り換えて通信を行うことで通信環境に応じて自動的に最適な無線通信方式の切り換え方法を選択することができるマルチモード無線通信装置を提供する。

また、特開２００８−１３１５７４号公報（特許文献２）では、自ノードおよび全隣接ノードの通信負荷情報と自ノードの利用可能通信容量情報とに基づいて、自ノードが隣接ノードに与える干渉の影響の大きさを表す指標値を算出し、各ノードに係る指標値を格納するルーティングテーブルを他ノードとの間で交換し、通信ルート上の中継ノードに係る指標値に基づいて自ノードからデスティネーションノードに至る通信ルートの候補を評価し、通信ルートを選択する制御部を備え、コグニティブ無線通信機能を備えた無線局（ノード）によってマルチホップネットワークを構成する場合において、Ｅｎｄ ｔｏ Ｅｎｄの通信ルートを選択する際に、通信ルートの切替えによって切替先ノードの周辺ノードに与える周波数チャネル干渉の影響を軽減する方法を提示する。

特開２００７−１１６６７２号公報 特開２００８−１３１５７４号公報

しかし、特許文献１記載の技術では、マルチモード通信をソフトウエア無線にて実現するに際して回路の変更方法についての概念は記載されているが、周辺装置を含めたシステムとしての切り替え概念や複数の無線モジュールを用いて無線通信方式の切替を行う概念については記載されていない。

また、特許文献２の記載では、コグニティブ無線において通信ルートを切り替える概念が記載されているが具体的な切り替え方法は記載されていない。

加えて、ストリーミングサービスをサービス用チャネルで行っている場合、制御用チャネルの存在によるサービス用チャネルのデータ通信の不連続性に起因する画質の乱れを防止するためには、制御チャネルによる割り込み時間に応じた大きさのバッファーメモリーを設けてメモリーから読み出した後のデータの連続性を担保する必要がある。このことは、ＬＳＩのチップサイズを大きくする要因となり、ＬＳＩのコスト高を招くと言う問題につながる。

また、制御チャネル（Ｃｃｈ）は、通信周波数や無線通信方式、および、緊急情報の送信にのみ使用することを仮定している。したがって、常時連続的に送信されることはなく、多くの時間は電波が送信されていない状態となる。サービス用チャネル（Ｓｃｈ）は、ストリーミング情報を始めとする各種の情報送信に用いる。複数の装置が存在するために、同じタイミングで異なる装置からの電波送信が干渉しあうことが想定される。

本発明の目的は、周辺装置の送信電波を検知した場合には送信の停止が求められる無線ＬＡＮ規格に準拠する無線装置において、安心・安全のため等の緊急情報を送信することに関し、送信遅延をなくす手段を提供することにある。

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。

本発明の代表的な実施の形態に関わる無線通信装置は、基地局との間でリンクを有する複数の無線通信機が共用する制御チャネルと、優先度の高い第１のサービス用チャネルと、優先度の低い第２のサービス用チャネルと、を有する無線通信方式に対応し、該無線通信装置は、制御チャネルで通信を行う制御チャネル通信部と、第１のサービス用チャネルで通信を行う第１サービス用チャネル送受信部と、第２のサービス用チャネルで通信を行う第２サービス用チャネル送受信部と、制御部と、周波数設定部と、干渉検出部と、を有し、制御部は制御チャネル通信部で受信した制御チャネルのフレームを復号し、該復号後のフレームが自身への通信要求である場合フレームの通信優先度を検出し、通信優先度で使用する周波数の使用状況を干渉検出部で検出し、高い優先度を持つフレームの接続が可能なときに制御部は第１サービス用チャネル送受信部の動作周波数を周波数設定部に設定させ、かつ干渉検出部に使用するチャネルの空き状況を確認させ、低い優先度を持つ前記フレームの接続が可能なときに制御部は第２サービス用チャネル送受信部の動作周波数を周波数設定部に設定させかつ干渉検出部に使用するチャネルの空き状況を確認させることを特徴とする。

この無線通信装置において、制御部はフレームのメッセージ種別データフィールドを用いて優先度の判定を行うことを特徴としてもよい。

本発明の代表的な実施の形態に関わる無線通信装置の通信方法は、基地局との間でリンクを有する複数の無線通信機が共用する制御チャネルと、優先度の高い第１のサービス用チャネルと、優先度の低い第２のサービス用チャネルと、を有する無線通信方式に対応し、該無線通信装置は、制御チャネルで通信を行う制御チャネル通信部と、第１のサービス用チャネルで通信を行う第１サービス用チャネル送受信部と、第２のサービス用チャネルで通信を行う第２サービス用チャネル送受信部と、制御部と、周波数設定部と、を有し、制御部が制御チャネル通信部で受信した制御チャネルのフレームを復号するフレーム復号ステップと、フレーム復号ステップで復号したフレームから、制御部がメッセージ種別データフィールドを抽出するメッセージ種別データフィールド抽出ステップと、メッセージ種別データフィールド抽出ステップで抽出したメッセージ種別データフィールドから、制御部が接続するサービス用チャネルの優先度を求め、第１サービス用チャネル送受信部あるいは第２のサービス用チャネル送受信部のいずれを用いるか決定するサービス用チャネル送受信部選択ステップと、サービス用チャネル送受信部選択ステップで決定したサービス用チャネル送受信部で使用する周波数の使用状況を干渉検出部に検出させる想定周波数空き状況検出ステップと、制御部が周波数設定部に対して、想定周波数空き状況検出ステップで干渉検出部が検出した空き周波数にサービス用チャネル送受信部選択ステップで決定したサービス用チャネル送受信部を設定させるサービス用チャネル送受信部周波数設定ステップと、を含むことを特徴とする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。

本発明の代表的な実施の形態に関わるマルチモード無線通信方式では、複数の無線チャネルを使い分ける、すなわち、大容量のサービス情報を通信するための無線チャネルと、緊急性を要する小容量の情報を通信するための無線チャネルとを別チャネルとする。その結果、緊急情報を通信する無線チャネルの回線使用率を下げ、無線ＬＡＮ規格（ＩＥＥＥ８０２．１１）による送信待ちが生じる確率を下げることができ、緊急情報の通信に際して、送信待ちに起因する送信遅延を無くすることができる効果がある。

本発明に関わるマルチモード無線通信方式のシステム構成を表す構成図である。 本発明に関わるマルチモード無線通信方式で用いられるアクセスポイントの構成を表す構成図である。 本発明に関わるマルチモード無線通信方式で用いられる端末の構成図である。 本発明に関わる端末の制御チャンネル処理動作を表すフローチャートである。 受信する制御チャネルのフレーム構成を表す構成図である。

以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。

図１は、本発明に関わるマルチモード無線通信方式のシステム構成を表す構成図である。図２はこのマルチモード無線通信方式で用いられるアクセスポイント（基地局）の構成を表す構成図である。また、図３はこのマルチモード無線通信方式で用いられる端末の構成図である。

このマルチモード無線通信方式ではアクセスポイント３００とアクセスポイント４００がインターネット５００を介して接続される。各アクセスポイントは、該アクセスポイントと通信可能な所定の範囲のアクセスポイントエリアを有する。図１において、アクセスポイント３００はアクセスポイントエリア３２０、アクセスポイント４００はアクセスポイントエリア４２０を各々有する。このアクセスポイントエリアに端末１００、２００が入ると各アクセスポイントに該当する端末との間で通信が可能となる。

本実施の形態における各アクセスポイントは、共用部３１０、切り替え回路３１１、ＷＡＶＥ通信部３１２、ＷｉＦｉ通信部３１３、ＤＳＲＣ通信部３１４を含んで構成される。

共用部３１０は通信方式（ＷＡＶＥ通信部３１２、ＷｉＦｉ通信部３１３、ＤＳＲＣ通信部３１４など）によるフィルタやアンプ、給電点の調整に際し、可変機構等を有し共用できる部分をまとめた回路を言う。なお、フィルタやアンプを全てＷＡＶＥ通信部３１２等の通信方式に依存した回路に含めても問題は無い。

切り替え回路３１１は、ＷＡＶＥ通信部３１２等の通信方式に依存した回路のうちいずれを用いるかを切り替えるためのスイッチである。

ＷＡＶＥ通信部３１２は、車載用のＷＡＶＥ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ａｃｃｅｓｓ ｉｎ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）規格に対応した送受信回路である。ＷＡＶＥ規格は５．９ＧＨｚの周波数帯域に対応している。ＷＡＶＥ通信部３１２は、規格に対応し、制御チャネルと１以上のサービス用チャネルを有している。

ＷｉＦｉ通信部３１３は、ＷｉＦｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）に対応した送受信回路である。ＷｉＦｉはＩＥＥＥ８０２．１１の相互接続認証規格であるため、時代によって変化するが、ここでは２．４ＧＨｚ（ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ）、４．９ＧＨｚ（ＩＥＥＥ８０２．１１ｊ）、５ＧＨｚ（ＩＥＥＥ８０２．１１ｊ）の各周波数帯域に対応する。ＷｉＦｉ通信部３１３は１以上のサービス用チャネルを有していることを想定する。

ＤＳＲＣ通信部３１４は料金収受システム（日本国内ではＥＴＣ）で採用されているＩＥＥＥ８０２．１１Ｐ準拠のＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｓｈｏｒｔ Ｒａｎｇｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）に対応した送受信回路である。ＤＳＲＣ通信部３１４は５．８ＧＨｚと７００ＭＨｚの各周波数帯域に対応することを想定している。上述の通りＤＳＲＣもＩＥＥＥ８０２．１１に対応しているため1以上のサービスチャンネルを有する。

これらの通信規格ごとにアクセスポイントのアクセスポイントエリアは広狭する。一部の規格しか使えない範囲も存在するが、ここでは３つ全てが使える範囲をアクセスポイントのアクセスポイントエリアとする。

また、ＷＡＶＥ通信部３１２、ＷｉＦｉ通信部３１３、ＤＳＲＣ通信部３１４はそれぞれ独立に動作している。また、これらはそれぞれインターネットに接続されている。

このアクセスポイント３００においては、ＷＡＶＥ通信部３１２が制御用チャネル及び１以上のサービス用チャネルを担当し、ＤＳＲＣ通信部３１４が優先度の高い１以上のサービス用チャネルを、ＷｉＦｉ通信部３１３が優先度の低い１以上のサービス用チャネルをそれぞれ担当する。

次に端末１００、２００について説明する。

各端末は制御用チャネル通信部１０１、第１サービス用チャネル通信部１０２、第２サービス用チャネル通信部１０３、干渉検出部１０５、共用部１０６、制御部１０７、周波数設定部１０８を含んで構成される。

制御用チャネル通信部１０１はＩＥＥＥ８０２．１１ｐ（ＷＡＶＥ）規格の制御チャネルを動作させるための送受信回路である。すなわち、ＷＡＶＥ通信部３１２と対になる通信モジュールである。制御チャネルは同一のアクセスポイントに接続されている端末全てで用いる共通チャネルである。制御チャネル中に流れるフレームは制御部１０７での復号を行うこととなる。復号後、制御チャネルの中に自端末を識別するＩＤが含まれていた場合には自端末向けの呼と認識する。

第１サービス用チャネル通信部１０２及び第２サービス用チャネル通信部１０３はサービス用チャネルを動作させるための送受信回路である。本端末では、第１サービス用チャネル通信部１０２を高優先度の、第２サービス用チャネル通信部１０３を低優先度のサービス用チャネルを担当することを想定する。

記述の通りＤＳＲＣ通信部３１４を優先度の高いサービス用チャネル、ＷｉＦｉ通信部３１３が優先度の低いサービス用チャネルを担当するとした場合、第１サービス用チャネル通信部１０２とＤＳＲＣ通信部３１４が、第２サービス用チャネル通信部１０３とＷｉＦｉ通信部３１３がそれぞれ対となって通信を行うこととなる。

干渉検出部１０５は使用を想定する周波数帯域がすでに他の端末によって使用されているかを判断する回路である。既に使用されていればその帯域をさらに用いようとすれば干渉が生じることとなる。干渉検出部１０５は、ＷｉＦｉ通信部３１３及びＤＳＲＣ通信部３１４で用いる周波数帯の干渉の検出が行える必要がある。

共用部１０６は、フィルタやアンプ、給電点の調整に際し、可変機構等を有し各通信方式に対応して共用できる部分をまとめた回路を言う。

制御部１０７は第１サービス用チャネル通信部１０２、第２サービス用チャネル通信部１０３がいずれの通信方式に対応するか、周波数設定部１０８の動作を制御するための制御回路である。また、制御用チャネル通信部１０１から渡される制御チャネル内包のデータの復号も行う。

周波数設定部１０８は、第１サービス用チャネル通信部１０２、第２サービス用チャネル通信部１０３および干渉検出部１０５の用いる周波数を設定するための設定回路である。

次に端末の動作について図４を用いて説明する。図４は、本発明に関わる端末の制御チャンネル処理動作を表すフローチャートである。

端末は待ち受け時に、制御用チャネル通信部１０１で下り制御チャネルを受信する（Ｓ２００）。この受信した制御チャネルをまず復号化し、自身への送信か否かを確認する（Ｓ２０１）。以下、このフローチャートでは、このフレームが自身に送られてきているものとして説明する。

図５は、この受信する制御チャネルのフレーム構成を表す構成図である。

この下り制御チャネルは、メッセージ種別４０１、端末ＩＤ４０２、無線通信方式４０３を含むフレームより構成される。制御チャネル上には上記フレームを連続的または断続的に出力する。図５ではフレーム＃０及びフレーム＃１が連続して出力されることを想定している。

メッセージ種別４０１は該フレームに含まれる該メッセージの種類を現すデータフィールドである。このメッセージ種別４０１中に記載されるデータには優先度を含む。緊急呼は優先度を高く設定する。

端末ＩＤ４０２は呼び出し対象の端末を特定するための端末ＩＤを記載するデータフィールドである。制御チャネルが復号化した際には、端末はまずこのデータフィールドを確認し、自身へのメッセージか否かを確認する。ステップＳ２０１ではこの端末ＩＤを見て自端末向けかを判断している。

無線通信方式４０３は接続時に用いるサービス用チャネルを特定するためのデータフィールドである。「方式名」とはなっているが識別子のような形式であってもよい。

図４の説明に戻る。

判定した結果、優先度が高い緊急呼の場合（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）、第１サービス用チャネル通信部１０２を起動する。第１サービス用チャネル通信部１０２の起動後、制御部１０７は周波数設定部１０８に対して干渉検出部１０５による他の端末の周波数利用状況を確認させる。

この後、周波数設定部１０８は、干渉検出部１０５により検出した空き帯域のうち最も高速に通信が行える周波数を第１サービス用チャネル通信部１０２の周波数として設定する。あわせて、周波数設定部１０８は共用部１０６の設定も行う。

これらの設定後、第１サービス用チャネル通信部１０２、共用部１０６、及び接続しているアクセスポイントの対応した通信部を経由してインターネット５００と接続する（ステップＳ２０３）。

制御部１０７により復号した呼の優先度が低い場合には（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、第２サービス用チャネル通信部１０３を起動する。第２サービス用チャネル通信部１０３の起動後、制御部１０７は周波数設定部１０８に対して干渉検出部１０５による他の端末の周波数利用状況を確認させる。

この後、周波数設定部１０８は、干渉検出部１０５により検出した空き帯域のうち最も高速に通信が行える周波数を第２サービス用チャネル通信部１０３の周波数として設定する。あわせて、周波数設定部１０８は共用部１０６の設定も行う。

これらの設定後、第２サービス用チャネル通信部１０３、共用部１０６、及び接続しているアクセスポイントの対応した通信部を経由してインターネット５００と接続する（ステップＳ２０５）。

なお、本発明においては、第１サービス用チャネル通信部１０２ではＷＡＶＥ規格に、第２サービス用チャネル通信部ではＷｉＦｉ又はＤＳＲＣを想定しているが、必ずしもこれに拘るものではない。

このようにすることで、大容量のサービス情報を通信するための優先度の低い無線チャネルと、緊急性を要する小容量の情報を通信するための優先度の高い無線チャネルを別チャネルとする。これにより緊急情報を通信する無線チャネルの回線仕様率を下げ、無線ＬＡＮ規格（ＩＥＥＥ８０２．１１）による送信待ちが生じる確立を下げることができる。結果として、緊急情報の送信に際して、送信待ちに起因する送信の遅延をなくすことが可能となる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは言うまでもない。

本発明は、マルチモード無線通信方式下における緊急呼時における制御チャネルの使用方法に関して説明した。しかし、緊急時通信には限られず、制御チャネルを用いた優先順位の高低を許容した通信方式であれば適用可能である。

１０１…制御用チャネル通信部、１０２…第１サービス用チャネル通信部、
１０３…第２サービス用チャネル通信部、１０５…干渉検出部、
１０６…共用部、１０７…制御部、１０８…周波数設定部、
３１０…共用部、３１１…切り替え回路、３１２…ＷＡＶＥ通信部、
３１３…ＷｉＦｉ通信部、３１４…ＤＳＲＣ通信部。

Claims (3)

1. 基地局との間でリンクを有する複数の無線通信機が共用する制御チャネルと、優先度の高い第１のサービス用チャネルと、優先度の低い第２のサービス用チャネルと、を有する無線通信方式に対応した無線通信装置であって、
   該無線通信装置は、前記制御チャネルで通信を行う制御チャネル通信部と、前記第１のサービス用チャネルで通信を行う第１サービス用チャネル送受信部と、前記第２のサービス用チャネルで通信を行う第２サービス用チャネル送受信部と、制御部と、周波数設定部と、干渉検出部と、を有し、
   前記制御部は前記制御チャネル通信部で受信した制御チャネルのフレームを復号し、
   該復号後のフレームが自身への通信要求である場合前記フレームの通信優先度を検出し、
   前記通信優先度で使用する周波数の使用状況を前記干渉検出部で検出し、
   高い優先度を持つ前記フレームの接続が可能なときに前記制御部は前記第１サービス用チャネル送受信部の動作周波数を前記周波数設定部に設定させ、かつ前記干渉検出部に使用するチャネルの空き状況を確認させ、
   低い優先度を持つ前記フレームの接続が可能なときに前記制御部は前記第２サービス用チャネル送受信部の動作周波数を前記周波数設定部に設定させかつ前記干渉検出部に使用するチャネルの空き状況を確認させることを特徴とする無線通信装置。
2. 請求項１記載の無線通信装置において、前記制御部は前記フレームのメッセージ種別データフィールドを用いて優先度の判定を行うことを特徴とする無線通信装置。
3. 基地局との間でリンクを有する複数の無線通信機が共用する制御チャネルと、優先度の高い第１のサービス用チャネルと、優先度の低い第２のサービス用チャネルと、を有する無線通信方式に対応した無線通信装置の通信方法であって、
   該無線通信装置は、前記制御チャネルで通信を行う制御チャネル通信部と、前記第１のサービス用チャネルで通信を行う第１サービス用チャネル送受信部と、前記第２のサービス用チャネルで通信を行う第２サービス用チャネル送受信部と、制御部と、周波数設定部と、干渉検出部と、を有し、
   前記制御部が、前記制御チャネル通信部で受信した制御チャネルのフレームを復号するフレーム復号ステップと、
   前記フレーム復号ステップで復号したフレームから、前記制御部がメッセージ種別データフィールドを抽出するメッセージ種別データフィールド抽出ステップと、
   前記メッセージ種別データフィールド抽出ステップで抽出したメッセージ種別データフィールドから、前記制御部が接続するサービス用チャネルの優先度を求め、前記第１サービス用チャネル送受信部あるいは前記第２サービス用チャネル送受信部のいずれを用いるか決定するサービス用チャネル送受信部選択ステップと、
   前記サービス用チャネル送受信部選択ステップで決定したサービス用チャネル送受信部で使用する周波数の使用状況を前記干渉検出部に検出させる想定周波数空き状況検出ステップと、
   前記制御部が前記周波数設定部に対して、前記想定周波数空き状況検出ステップで前記干渉検出部が検出した空き周波数にサービス用チャネル送受信部選択ステップで決定した前記サービス用チャネル送受信部を設定させるサービス用チャネル送受信部周波数設定ステップと、を含むことを特徴とする無線通信装置の通信方法。

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