JP2013162338A - 無線通信装置及び無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信で使用する周波数チャネルとは異なる周波数チャネルの干渉を把握し、干渉源が自らの無線通信システム内であるか否かを判別する無線通信装置を提供する。
【解決手段】無線送受信部で使用する周波数チャネルと同一または異なる周波数チャネルの電波干渉を検出する電波干渉検出部を備え、無線送受信部は、識別信号の送信間隔を所定の順序で変化させて識別信号の送信を指示する識別信号間隔管理部を備える。電波干渉検出部は、無線送受信部でデータ通信を行う周波数チャネルとは別の周波数チャネルを受信して、同一システム干渉の有無を判定する。即ち、識別信号フレームの間隔が送信間隔の所定の順序と一致するか否かを判別し、受信部で選択した周波数チャネルに同一システム干渉が存在するか否かを判定する。
【選択図】図７

Description

本発明は、無線通信装置及び無線通信システムに関する。

本技術分野の背景技術として特許文献１がある。この公報の要約には、「ビーコン周期検出部は受信部において復調及び復号された信号からビーコンを抽出して、そのビーコンを送信した無線通信装置毎にビーコン周期を検出する。エラー率測定部は受信部において復調及び復号された信号からビーコン及びデータを抽出して、それぞれのエラー率を測定する。ビーコン周期管理部はエラー率測定部において測定されたビーコンのエラー率がデータのエラー率よりも高ければ自己のビーコン周期を長くなるよう補正する。その後、ビーコンのエラー率がデータのエラー率よりも高くなくなれば、ビーコン周期管理部は自己のビーコン周期を補正前の状態に戻す。」と記載されている。

特開２００７−５８５９号公報

前記特許文献１には、ビーコン周期の検出とビーコン及びデータのエラー率の検出により、ビーコン衝突を回避する無線通信装置の仕組みが記載されている。しかし、特許文献１の無線通信装置は、ビーコンを抽出するためには受信した信号を復調及び復号することが必要であり、無線通信で使用する周波数チャネルとは異なる周波数チャネルの干渉把握や干渉源が自らの無線通信システム内であるか否かを検出するためには復調及び復号する受信部が複数必要となる。

そこで、本発明は、無線通信で使用する周波数チャネルとは異なる周波数チャネルの干渉を把握し、干渉源が自らの無線通信システム内であるか否かを判別できる無線通信装置を提供する。例えば、干渉源が自らの無線通信システム内である場合に、電波干渉源の周波数チャネルまたは送信電力を制御することにより電波干渉を低減し、通信の信頼性を向上させる無線通信装置を提供する。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、電波信号を用いてデータ通信を行う無線通信装置であって、前記電波信号を送受信してデータ通信を行う無線送受信部と、当該無線送受信部で使用する前記電波信号の周波数チャネルと同一の周波数チャネル、及び異なる周波数チャネルからの電波干渉を検出する電波干渉検出部と、前記無線送受信部と前記電波干渉検出部を制御する制御部と、を備え、
前記無線送受信部は、識別信号を送信する時間間隔を所定の順序で変化させて識別信号の送信を指示する識別信号間隔管理部と、当該識別信号間隔管理部からの送信指示に応じて識別信号を生成する識別信号生成部と、当該識別信号生成部で生成された識別信号フレームを無線信号として送信する送信部と、を備え、
前記電波干渉検出部は、前記無線送受信部でデータ通信を行う周波数チャネルとは別の周波数チャネルの電波信号を受信する受信部と、当該受信部で受信した信号の信号レベルを検出する信号レベル検出部と、当該信号レベル検出部の検出結果に基づき、同一システム干渉の有無を判定する同一システム干渉判定部と、を備え、
当該同一システム干渉判定部は、前記電波干渉部の受信部で受信した電波信号が含む識別信号フレームの時間間隔が前記識別信号間隔管理部で指示する時間間隔の所定の順序と一致するか否かを判別して、前記電波干渉検出部の前記受信部で選択した周波数チャネルに同一システム干渉が存在するか否かを判定する、ことを特徴とする。

本発明によれば、無線通信で使用する周波数チャネルとは異なる周波数チャネルの干渉を把握し、干渉源が自らの無線通信システム内であるか否かを判別できる無線通信装置を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

一実施例における無線通信システムを示すブロック図である。 一実施例における無線通信装置、特に基地局を示すブロック図である。 一実施例における無線通信装置、特に中継局を示すブロック図である。 一実施例における無線通信装置、特に端末局を示すブロック図である。 一実施例における無線通信装置の無線送受信部を示すブロック図である。 一実施例における識別信号間隔管理部で生成されるタイミング信号生成周期の例を示す図である。 一実施例における無線通信装置の電波干渉検出部を示すブロック図である。 一実施例における信号レベル検出部から同一システム干渉判定部に供給される信号強度情報の一例を示す図である。 一実施例における無線通信装置の動作を説明する第１のフローチャートである。 一実施例における無線通信装置の受信フレームの送受信に用いられる伝送チャネルの一例を示す図である。 一実施例における無線通信装置の動作を説明する第２のフローチャートである。

以下、実施例について図面を用いて説明する。なお、図面において、同一符号は、同一または相当部分を示す。また、本発明は、図示例に限定されるものではない。

本実施例では、無線通信で使用する周波数チャネルとは異なる周波数チャネルからの干渉を把握し、干渉源が自らの無線通信システム内であるか否かを判別できる無線通信装置及び無線通信システムの例を説明する。
図１は、一実施例における無線通信システムを示すブロック図である。図１において無線通信システム１０は、システム制御部４００と、アンテナ２００ａ又はアンテナ３００のうち少なくとも一つのアンテナを備える無線通信装置１０１と、アンテナ２００ｂ、アンテナ２００ｃ又はアンテナ３００のうち少なくとも一つのアンテナを備える無線通信装置１０２−１〜ｎ（ｎは１以上の整数）と、アンテナ２００ｄを備える無線通信装置１０３と、端末５００と、から構成される。

無線通信システム１０において、無線通信装置１０１は基地局として動作し、無線通信装置１０２−１〜ｎは中継局として動作し、無線通信装置１０３は端末局として動作する。以下、無線通信装置１０１を基地局１０１、無線通信装置１０２−１〜ｎを中継局１０２−１〜ｎ、無線通信装置１０３を端末局１０３と記す。
無線通信システム１０において、システム制御部４００が端末５００に対してデータを送信する場合は、システム制御部４００が基地局１０１にデータを供給し、基地局１０１が中継局１０２−１へデータを転送し、中継局１０２−１が中継局１０２−２へデータを転送し、以下順に中継局がデータを転送し、中継局１０２−ｎが端末局１０３にデータを中継し、端末局１０３が端末５００へデータを供給する。システム制御部４００が端末５００に対してデータを送信することを以下では、下り方向通信と記す。

一方、端末５００がシステム制御部４００にデータを送信する場合は、下り方向通信とは逆に、端末５００が端末局１０３にデータを供給し、端末局１０３が中継局１０２−ｎへデータを転送し、中継局１０２−ｎが中継局１０２−（ｎ−１）へデータを転送し、以下順に中継局がデータを転送し、中継局１０２−１が基地局１０１にデータを転送し、基地局１０１がシステム制御部４００へデータを供給する。端末５００がシステム制御部４００に対してデータを送信することを以下では、上り方向通信と記す。

次に基地局１０１の構成について、図２を用いて説明する。
図２は、一実施例の無線通信システムにおける無線通信装置、特に基地局を示すブロック図である。図２において基地局１０１は、無線送受信部１１０と制御部１２０と記憶部１３０と電波干渉検出部１４０と送受信アンテナ２００ａと受信アンテナ３００とを備える。

図２においてシステム制御部４００が端末５００にデータを送信する場合にシステム制御部４００は、端末５００宛ての送信データを無線送受信部１１０に供給する。無線送受信部１１０はシステム制御部４００から供給された送信データを信号処理することにより高周波信号に変換し、アンテナ２００ａに供給する。アンテナ２００ａは無線送受信部１１０から供給された高周波信号を無線電波として放出する。
一方、図２において端末５００がシステム制御部４００にデータを送信する場合に基地局１０１のアンテナ２００ａは、中継局１０２−１のアンテナ２００ｂから放出された無線電波を受信し、高周波信号を無線送受信部１１０に供給する。無線送受信部１１０はアンテナ２００ａから供給された高周波信号を信号処理することにより受信データを抽出し、システム制御部４００に供給する。

また、アンテナ３００は無線電波を受信し、高周波信号を電波干渉検出部１４０に供給する。電波干渉検出部１４０はアンテナ３００から供給された高周波信号における電波干渉情報を検出し、電波干渉判定結果を制御部１２０に供給する。
基地局１０１の制御部１２０と無線送受信部１１０は制御バスで接続されており、制御部１２０が無線送受信部１１０の動作を制御する。また、基地局１０１の制御部１２０と電波干渉検出部１４０は制御バスで接続されており、制御部１２０が電波干渉検出部１４０の動作を制御する。また、システム制御部４００と基地局１０１の制御部１２０は制御バスで接続されており、システム制御部４００が基地局１０１の制御部１２０を制御する。また、基地局１０１の制御部１２０と記憶部１３０はメモリバスで接続されており、無線送受信部１１０に対する制御情報と電波干渉検出部１４０に対する制御情報及び電波干渉検出部１４０での取得情報を記憶部１３０に記憶することができる。

本実施例の無線通信システムにおける基地局１０１では、アンテナ２００ａとアンテナ３００とを独立に設けたが、一つのアンテナを共通して用い、無線送受信部１１０と電波干渉検出部１４０に高周波信号を分配することも可能である。更に、アンテナ２００ａはアンテナダイバーシティ用に複数のアンテナを設けることも可能である。
なお、基地局１０１内の無線送受信部１１０は、その電波到達範囲に複数の中継局や端末局が存在する親局として動作し、論理的な接続関係をマネージメントする機能を有する。

次に、中継局１０２−１〜ｎ内の構成について図３を用いて説明する。なお、中継局１０２−１〜ｎの構成はそれぞれ同様の構成を有しており、図３の説明では中継局１０２と記す。
図３は、一実施例の無線通信システムにおける無線通信装置、特に中継局を示すブロック図である。図３において中継局１０２は、二つの無線送受信部１１０ａ及び１１０ｂと、制御部１２０と、記憶部１３０と、アンテナ２００ｂと、アンテナ２００ｃと、アンテナ３００と、を備える。

図３においてシステム制御部４００が端末５００にデータを送信する場合に中継局１０２のアンテナ２００ｂは、上流側の基地局１０１のアンテナ２００ａまたは中継局１０２のアンテナ２００ｃから放出された無線電波を受信し、高周波信号を無線送受信部１１０ａに供給する。無線送受信部１１０ａは、アンテナ２００ｂから供給された高周波信号を信号処理することにより受信データを抽出し、無線送受信部１１０ｂに転送データとして供給する。無線送受信部１１０ｂは、無線送受信部１１０ａから供給された転送データを信号処理することにより高周波信号に変換し、アンテナ２００ｃに供給する。アンテナ２００ｃは無線送受信部１１０ｂから供給された高周波信号を無線電波として放出する。

一方、図３において端末５００がシステム制御部４００へデータを送信する場合に中継局１０２は、前述した中継局１０２の下り方向通信時の動作を逆方向に行う。
また、アンテナ３００は無線電波を受信し、高周波信号を電波干渉検出部１４０に供給する。電波干渉検出部１４０はアンテナ３００から供給された高周波信号における電波干渉情報を検出し、電波干渉判定結果を制御部１２０に供給する。

中継局１０２の制御部１２０と二つの無線送受信部１１０ａ及び１１０ｂは制御バスでそれぞれ接続されており、制御部１２０が二つの無線送受信部１１０ａ及び１１０ｂの動作をそれぞれ制御する。また、中継局１０２の制御部１２０と電波干渉検出部１４０は制御バスで接続されており、制御部１２０が電波干渉検出部１４０の動作を制御する。また、中継局１０２の制御部１２０と記憶部１３０はメモリバスで接続されており、二つの無線送受信部１１０に対する制御情報と電波干渉検出部１４０に対する制御情報及び電波干渉検出部１４０での取得情報を記憶部１３０に記憶することができる。

本実施例の無線通信システムにおける中継局１０２では、アンテナ２００ｂとアンテナ３００と、ならびに、アンテナ２００ｃとアンテナ３００と、を独立に設けたが、それぞれ一つのアンテナを共通して用い、無線送受信部１１０ｂと電波干渉検出部１４０に高周波信号を分配することも可能である。更に、アンテナ２００ｂ及びアンテナ２００ｃはアンテナダイバーシティ用にそれぞれ複数のアンテナを設けることも可能である。
なお、中継局１０２内の無線送受信部１１０ａは、特定の一つの親局、例えば、基地局１０１内の無線送受信部１１０と論理的な接続関係を確立し、子局として動作する。一方、中継局１０２内の無線送受信部１１０ｂは、その電波到達範囲に複数の中継局や端末局が存在する親局として動作し、論理的な接続関係をマネージメントする機能を有する。

次に端末局１０３の構成について、図４を用いて説明する。
図４は、一実施例の無線通信システムにおける無線通信装置、特に端末局を示すブロック図である。図４において端末局１０３は、無線送受信部１１０と、制御部１２０と、記憶部１３０と、アンテナ２００ｄと、を備える。

図４において端末５００がシステム制御部４００にデータを送信する場合に端末５００は、システム制御部４００宛ての送信データを無線送受信部１１０に供給する。無線送受信部１１０は端末５００から供給された送信データを信号処理することにより高周波信号に変換し、アンテナ２００ｄに供給する。アンテナ２００ｄは無線送受信部１１０から供給された高周波信号を無線電波として放出する。
一方、図４においてシステム制御部４００が端末５００にデータを送信する場合に端末局１０３のアンテナ２００ｄは、中継局１０２−ｎのアンテナ２００ｃから放出された無線電波を受信し、高周波信号を無線送受信部１１０に供給する。無線送受信部１１０はアンテナ２００ｄから供給された高周波信号を信号処理することにより受信データを抽出し、端末５００に供給する。

端末局１０３の制御部１２０と無線送受信部１１０は制御バスで接続されており、制御部１２０が無線送受信部１１０の動作を制御する。また、端末５００と端末局１０３の制御部１２０は制御バスで接続されており、端末５００が端末局１０３の制御部１２０を制御する。また、端末局１０３の制御部１２０と記憶部１３０はメモリバスで接続されており、無線送受信部１１０に対する制御情報を記憶部１３０に記憶することができる。

本実施例の無線通信システムにおける端末局１０３のアンテナ２００ｄは、アンテナダイバーシティ用に複数のアンテナを設けることも可能である。
なお、端末局１０３内の無線送受信部１１０は、特定の一つの親局、例えば、中継局１０２内の無線送受信部１１０ｂと論理的な接続関係を確立し、子局として動作する。

図１における無線通信システム１０の説明では、システム制御部４００より端末５００に至る下り方向通信と、端末５００よりシステム制御部４００に至る上り方向通信について述べたが、その他に対向する無線通信装置間、即ち、親局と子局との間における制御フレーム通信を行うことが可能である。また、システム制御部４００は、基地局１０１の制御部１２０と中継局１０２−１〜ｎの制御部１２０と端末局１０３の制御部１２０に対して制御フレームを送信することが可能であり、それぞれの無線通信装置における伝送チャネルや送信パワーを制御する。また、基地局１０１の制御部１２０と中継局１０２−１〜ｎの制御部１２０と端末局１０３の制御部１２０は、システム制御部４００に対して制御フレームを送信することが可能であり、それぞれの無線通信装置において取得した情報をシステム制御部４００に通知することができる。

本実施例の無線通信システム１０では、基地局１０１と中継局１０２−１〜ｎと端末局１０３の間で使用される無線電波の伝送チャネルは、システム制御部４００が決定し、制御フレームを転送することによって集中的に制御を行う。
次に、本実施例の無線通信装置１００における無線送受信部１１０及び電波干渉検出部１４０の構成について、図５より図８を用いて説明する。図１における無線通信システム１０の構成要素である基地局１０１、中継局１０２、端末局１０３は、図２から図４において説明したように、無線送受信部１１０の数と電波干渉検出部１４０の有無が異なるが、無線送受信部１１０と電波干渉検出部１４０の構成は同様である。以下の説明では、基地局１０１と中継局１０２と端末局１０３とを総称して無線通信装置１００と記す。

なお、本実施例の無線通信装置１００では、コンピュータネットワーク通信で一般的に用いられるイーサネットフレームフォーマット（イーサネットは登録商標）が入出力されるデータとして使用され、アクセス制御方式及び無線通信規格としてコンピュータネットワーク通信で用いられる無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の技術標準であるＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎが使用される場合を例として説明する。

まず、本実施例の無線送受信部の構成について、図５を用いて説明する。
図５は、一実施例における無線通信装置の無線送受信部を示すブロック図である。図５において無線通信装置１００の無線送受信部１１０は、送受信部１１１と変復調部１１２とアクセス制御部１１３と送受信アンテナ２００とを備える。また、無線送受信部１１０のアクセス制御部１１３は、フレーム送受信部１１４と識別信号生成部１１６と識別信号間隔管理部１１７とを備える。また、フレーム送受信部１１４はエラーレート検出部１１５を備える。また、制御部１２０から送受信部１１１と変復調部１１２とアクセス制御部１１３に対して制御線が接続されており、制御部１２０が送受信部１１１と変復調部１１２とアクセス制御部１１３とを制御する。

図５において無線通信装置１００の無線送受信部１１０が無線信号を送信する場合の動作について説明する。まず、制御部１２０は無線送受信部１１０で送信する伝送チャネルを決定し、ベースバンド信号から周波数変換される高周波信号の伝送チャネルを送受信部１１１に設定する。また、制御部１２０は変復調部１１２に対して無線送受信部１１０で送信する伝送チャネルに応じた設定を行う。なお、受信動作と送信動作とが同じ伝送チャネルである場合は、アクセス制御部１１３から送受信部１１１への伝送チャネルの設定を電源起動後及び伝送チャネル切替え時に限定してもよい。

ここで、無線通信装置１００の無線送受信部１１０に入力信号として外部から送信フレームが供給された場合の送信動作を説明する。アクセス制御部１１３のフレーム送受信部１１４は、無線通信装置１００に供給された送信フレームを受け取る。アクセス制御部１１３のフレーム送受信部１１４は供給された送信フレームを解析し、他局宛の送信フレームであればアクセス制御用ヘッダ情報を付加した無線通信フレームに変換し、変復調部１１２に供給する。ここで、アクセス制御部１１３から変復調部１１２に供給される無線通信フレームには、送受信部１１０において出力される高周波信号の信号レベル設定の情報が含まれており、変復調部１１２及び送受信部１１１はその情報を元に増幅度を決定する。

次に、変復調部１１２はアクセス制御部１１３のフレーム送受信部１１４から供給された無線送信フレームを符号化及び変調し、ベースバンド信号を送受信部１１１に供給する。送受信部１１１は、変復調部１１２から供給されたベースバンド信号を制御部１２０から設定された伝送チャネル帯域の高周波信号に周波数変換すると共に、出力される高周波信号を所定の信号レベルへ増幅し、高周波信号を送受信アンテナ２００に供給する。送受信アンテナ２００は、送受信部１１１から供給された高周波信号を無線信号として放出する。

次に、図５において無線通信装置１００の無線送受信部１１０が無線信号からデータを受信する場合の動作について説明する。まず、制御部１２０は無線送受信部１１０で受信する伝送チャネルを決定し、送受信部１１１においてベースバンド信号に周波数変換される高周波信号の伝送チャネルを送受信部１１１に設定する。また、制御部１２０は変復調部１１２に対して無線送受信部１１０で受信する伝送チャネルに応じた設定を行う。なお、受信動作と送信動作とが同じ伝送チャネルである場合は、アクセス制御部１１３から送受信部１１１への伝送チャネルの設定を電源起動後及び伝送チャネル切替え時に限定してもよい。

次に、送受信アンテナ２００は無線信号を受信し、高周波信号を送受信部１１１に供給する。送受信部１１１はアンテナ２００から供給された高周波信号の内、制御部１２０から設定された伝送チャネル帯域の高周波信号をベースバンド信号に変換し、変復調部１１２に供給する。変復調部１１２は、送受信部１１１から供給されるベースバンド信号を復調及び復号して無線通信フレームを抽出し、アクセス制御部１１３のフレーム送受信部１１４に供給する。

アクセス制御部１１３のフレーム送受信部１１４は、変復調部１１２から供給された無線通信フレームを解析し、自局宛の無線通信フレームであれば無線通信フレームからアクセス制御用ヘッダ情報を省いた受信フレームを無線通信装置１００の出力信号として出力する。また、アクセス制御部１１３のフレーム送受信部１１４は、自局宛の無線通信フレームを正常に受信した場合に、正常に受信を完了したことを通知する応答確認フレームを生成し、変復調部１１２に供給する。
変復調部１１２及び送受信部１１１は、前述の送信動作と同様に、フレーム送受信部１１４から供給された確認応答フレームを符号化及び変調し、高周波信号への周波数変換と所定の信号レベルへの増幅を行い、送受信アンテナ２００から無線信号として放出する。

ここで、フレーム送受信部１１４のエラーレート検出部１１５は、無線通信フレームを送信した回数と応答確認フレームを受信した回数とを予め定められた期間で区切ってカウントし、無線通信フレーム送信回数と応答確認フレーム受信回数との差をエラー発生として、そのエラーレートを検出する。制御部１２０は、エラーレート検出部１１５で検出したエラーレート情報をアクセス制御部１１４から取得して記憶部１３０に記憶させると共に、制御フレームを転送することによって予め定められた間隔でシステム制御部４００に通知する。

なお、ＩＥＥＥ８０２．１１規格標準では、信号を送信する前に最低限の送出信号間隔としてＩＦＳ（Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ：フレーム間隔）が定義されている。前述した確認応答フレームは最優先の送出信号間隔が割り当てられており、データフレームを受信後に他の無線通信装置に割り込まれることなく確認応答フレームを送信することができる。この最優先の送出信号間隔はＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）と呼ばれ、一般的に１６マイクロ秒が用いられている。アクセス制御部１１３は、送受信アンテナ２００において一つの無線通信フレームからなる無線信号の受信終了時点から、応答確認フレームより生成される無線信号の送信開始までの送出信号間隔が１６マイクロ秒となるようにフレーム送受信部１１４での応答確認フレームの生成を制御する。

次に、図５において無線通信装置１００の無線送受信部１１０が識別信号を送信する場合の動作について説明する。本実施例の無線通信システム１０においては、基地局１０１の無線送受信部１１０と、中継局１０２の無線送受信部１１０ｂが、その電波到達範囲に複数の中継局や端末局が存在する親局として動作し、識別信号を送信する。
ここで、無線通信装置１００の記憶部１３０は識別信号フレームの送出間隔パターンを保持しており、制御部１２０が識別信号フレームの送出間隔パターンを記憶部１３０から読み出し、アクセス制御部１１３の識別信号間隔管理部１１７に設定する。

アクセス制御部１１３の識別信号間隔管理部１１７は、制御部１２０から設定された識別信号フレームの送出間隔パターンとなるよう、識別信号を送出するタイミング信号を生成し、識別信号生成部１１６に供給する。アクセス制御部１１３の識別信号生成部１１６は、識別信号間隔管理部１１７からタイミング信号が供給された場合に、無線通信に必要となる運用管理情報を含む識別信号フレームを生成し、フレーム送受信部１１４に供給する。この運用管理情報は、無線通信装置１００を識別するための識別子情報、無線通信装置１００がサポートしている全ての無線伝送レートの情報、使用している伝送チャネル情報、識別信号送出周期の情報が含まれる。

アクセス制御部１１３のフレーム送受信部１１４は、識別信号生成部１１６から供給された識別信号フレームを変復調部１１２に供給する。変復調部１１２及び送受信部１１１は、前述の送信動作と同様に、フレーム送受信部１１４から供給された識別信号フレームを符号化及び変調し、高周波信号への周波数変換と所定の信号レベルへの増幅を行い、送受信アンテナ２００から無線信号として放出する。
ここで、アクセス制御部１１３の識別信号間隔管理部１１７で生成されるタイミング信号の例について、図６を用いて説明する。

図６は、一実施例における識別信号間隔管理部１１７で生成されるタイミング信号生成周期の例を示す図である。
図６において、横軸は時間であり、タイミング信号１１８が識別信号生成部１１６に対して識別信号生成を通知するタイミングを示している。また、図６のタイミング信号１１８は、無線通信装置１００から識別信号フレームが無線信号として送出されるタイミングと等価である。

図６に示した例においては、時刻ｔ１で識別信号フレームが無線信号として送出されてから、時間Ｔ１経過後の時刻ｔ２で識別信号フレームが無線信号として送出される。次に、時刻ｔ２で識別信号フレームが無線信号として送出されてから、時間Ｔ１経過後の時刻ｔ３で識別信号フレームが無線信号として送出される。次に、時刻ｔ３で識別信号フレームが無線信号として送出されてから、時間Ｔ２経過後の時刻ｔ４で識別信号フレームが無線信号として送出される。次に、時刻ｔ４で識別信号フレームが無線信号として送出されてから、時間Ｔ１経過後の時刻ｔ５で識別信号フレームが無線信号として送出される。次に、時刻ｔ５で識別信号フレームが無線信号として送出されてから、時間Ｔ２経過後の時刻ｔ６で識別信号フレームが無線信号として送出される。

以下同様に、識別信号フレームの送出間隔が「Ｔ１」「Ｔ１」「Ｔ２」「Ｔ１」「Ｔ２」の繰り返しとなるように識別信号間隔管理部１１７がタイミング信号１１８を生成する。なお、送出間隔「Ｔ１」と「Ｔ２」の一例として、Ｔ１＝７０ミリ秒、Ｔ２＝１２０ミリ秒など種々の組み合わせを取り得る。
なお、無線通信装置１００から送信される識別信号フレームの送出間隔パターンは、無線通信システム１０内の親局となる無線送受信部１１０の全てで同様のパターンを用いるものとする。
なお、図６に示した識別信号間隔管理部１１７で生成されるタイミング信号生成周期は一例であり、識別信号フレームの送出間隔の繰り返しパターンは種々の組み合わせを取り得る。また、ＩＥＥＥ８０２．１１規格で一般的に用いられる識別信号の送出間隔（１００ミリ秒）と異なる一定周期（例えば、７０ミリ秒）を用いてもよい。

次に本実施例の電波干渉検出部の構成について、図７を用いて説明する。
図７は、一実施例における無線通信装置の電波干渉検出部を示すブロック図である。図７において無線通信装置１００の電波干渉検出部１４０は、受信部１４１と信号レベル検出部１４２と電波干渉度判定部１４３と同一システム干渉判定部１４４とを備える。また、制御部１２０と受信部１４１及び同一システム干渉判定部１４４が制御線で接続されており、制御部１２０が受信部１４１と同一システム干渉判定部１４４とを制御する。

次に、図７において無線通信装置１００の電波干渉検出部１４０が電波干渉状況の確認を行う場合の動作について説明する。まず、制御部１２０が電波干渉検出部１４０において電波干渉を検出すべき伝送チャネル帯域を決定し、ベースバンド信号に周波数変換される高周波信号の伝送チャネルを受信部１４１に設定する。
次に、受信アンテナ３００は無線信号を受信し、高周波信号を受信部１４１に供給する。受信部１４１はアンテナ３００から供給された高周波信号の内、制御部１２０から設定された伝送チャネル帯域の高周波信号をベースバンド信号に変換し、信号レベル検出部１４２に供給する。

次に、信号レベル検出部１４２は、受信部１４１から供給されるベースバンド信号の振幅値を検出し、信号強度情報として電波干渉度判定部１４３と同一システム干渉判定部１４４に供給する。ここで信号強度情報は、ベースバンド信号の振幅値に比例したＤＣ電圧で表される。次に、電波干渉度判定部１４３は、信号レベル検出部１４２から供給された信号強度情報に基づいて、制御部１２０から設定された伝送チャネル帯域の電波干渉度合いを判定し、電波干渉度情報を制御部１２０に供給する。次に、同一システム干渉判定部１４４は、信号レベル検出部１４２から供給された信号強度情報の変化を読み取り、信号強度情報の立ち上がりタイミングとパルス幅を基に、制御部１２０から設定された伝送チャネル帯域に同一システム内の干渉が存在するか否かを判定する。また、同一システム干渉判定部１４４は同一システム干渉判定結果を制御部１２０に供給する。

なお、無線通信装置１００の記憶部１３０は識別信号フレームの送出間隔パターンを保持しており、制御部１２０が無線通信システム１０で使用される識別信号フレームの送出間隔パターン記憶部１３０から読み出し、同一システム干渉判定部１４４に通知する。
ここで、同一システム干渉判定部１４４において無線通信システム１０内の無線通信装置１００からの干渉か否かを判定する動作について図８を用いて説明する。
図８は、一実施例における信号レベル検出部１４２から同一システム干渉判定部１４４に供給される信号強度情報の一例を示す図である。

図８において横軸は時間、縦軸は受信部１４１で受信した伝送チャネル帯域に含まれる信号強度を示している。ここで、図８の（ａ）は、図６に示した識別信号フレームの送出間隔パターンが含まれる場合の信号強度情報の変化例を示している。一方、図８の（ｂ）は、一般的に用いられる一定周期の識別信号フレームが含まれる場合の信号強度情報の変化例を示している。図８においてパルス２０１は識別信号フレームを表しており、パルス２０２はデータフレームを表している。図８の（ａ）の場合、図６に示した識別信号フレームの送出間隔パターンと同じ「Ｔ１」「Ｔ１」「Ｔ２」「Ｔ１」「Ｔ２」の繰り返しが存在する。一方、図８の（ｂ）の場合、一定の送出間隔「Ｔ０」で識別信号フレームが存在する。

ここで、ＩＥＥＥ８０２．１１規格では識別信号フレームのデータ長が６３オクテットから３３４オクテットで定義されている。これを各種伝送レート（６Ｍｂｐｓ〜５４Ｍｂｐｓ）で変調した場合の無線電波のバースト長は３２マイクロ秒〜４７２マイクロ秒となる。同一システム干渉判定部１４４は、信号レベル検出１４２から供給された信号強度情報のパルス幅を測定し、３２マイクロ秒〜４７２マイクロ秒となるパルスを識別信号フレーム候補として、その信号強度情報の立ち上がり時の時刻情報を保持する。次に同一システム干渉判定部１４４は、予め定められた期間の識別信号フレーム候補を検出し、それらの間隔をＴ１とＴ２と照らし合わせ、図６に示した識別信号フレームの送出間隔パターンと同じ「Ｔ１」「Ｔ１」「Ｔ２」「Ｔ１」「Ｔ２」の繰り返しに合致するものがないかを探索する。

同一システム干渉判定部１４４は、検出した識別信号フレーム候補の検出間隔が、識別信号フレームの送出間隔パターンと同じであると判断した場合は、制御部１２０から設定された伝送チャネル帯域に同一システム内の干渉が存在すると判断し、同一システム内干渉有りの情報を制御部１２０に通知する。一方、同一システム干渉判定部１４４は、検出した識別信号フレーム候補の検出間隔が、識別信号フレームの送出間隔パターンと同じでないと判断した場合は、制御部１２０から設定された伝送チャネル帯域に同一システム内の干渉が存在しないと判断し、同一システム内干渉無しの情報を制御部１２０に通知する。

制御部１２０は、受信部１４１に設定した伝送チャネル帯域情報と、電波干渉度判定部１４３から供給された電波干渉度情報と、同一システム干渉判定部１４４から供給された同一システム内干渉有無情報と、を記憶部１３０に記憶させる。
以上のように、無線通信装置１００では、無線送受信部１１０において送受信フレームの送受信を行いながら、無線送受信部１１０で使用されている伝送チャネルと同一または異なる伝送チャネルに関して、電波干渉検出部１４０で受信信号を復調及び復号することなく電波干渉の判定を並行して実行することが可能となっている。

以下、本実施例の無線通信装置において、無線通信で使用する周波数チャネルとは異なる周波数チャネルの干渉を把握し、干渉源が自らの無線通信システム内であるか否かを判別する方法について図９を用いて詳述する。

図９は、一実施例における無線通信装置の動作を説明する第１のフローチャートであり、干渉源が自らの無線通信システム内である場合に、電波干渉源の周波数チャネルまたは送信電力を制御することにより電波干渉を低減し、通信の信頼性を向上させる動作を説明するためのフローチャートである。
まず、ステップＳ１００において無線通信装置１００の電源が起動されると、ステップＳ１０１において制御部１２０は無線通信装置１００の初期設定を行い、ステップＳ１０２に進む。このステップＳ１０１の段階で、無線通信装置１００の無線送受信部１０１は、制御部１２０で決定した伝送チャネルＣＨ［ｎ］を用いて送受信フレームの送受信を行っているものとする。

次にステップＳ１０２において制御部１２０は、無線送受信部１１０で使用している周波数チャネルを電波干渉検出対象の伝送チャネルＣＨ［ｎ］として初期選択し、ステップＳ１０３に進む。次に、ステップＳ１０３において制御部１２０は、受信部１４１に対して伝送チャネルＣＨ［ｎ］を選択するように設定し、電波干渉検出を開始させ、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４において制御部１２０は、電波干渉検出部１４０の電波干渉度判定部１４３から電波干渉度情報を取得し、記憶部１３０に記憶させ、ステップＳ１０５に進む。次に、ステップＳ１０５において制御部１２０は、同一システム干渉判定部１４４から同一システム内干渉有無情報を取得し、記憶部１３０に記憶させ、ステップＳ１０６に進む。

次にステップＳ１０６において制御部１２０は、アクセス制御部１１４からエラーレート情報を取得し、記憶部１３０に記憶させ、ステップＳ１０７に進む。次にステップＳ１０７において制御部１２０は、ステップＳ１０６において取得したエラーレートが予め設定した閾値以上であるか否かを判定し、閾値以上であればステップＳ１０８に進み、閾値以下であればステップＳ１０３に進む。ここでエラーレートの閾値は、無線通信が干渉により影響を受けているか否かを判定するもので、例えば１０％のエラーレートを閾値とする。なお、閾値の値は変更することができる。

次にステップＳ１０８において制御部１２０は、ステップＳ１０５において取得した同一システム内干渉有無情報に基づき、伝送チャネルＣＨ［ｎ］に同一システム内の干渉が存在するか否かを判定し、存在する場合はステップＳ１０９に進み、存在しない場合はステップＳ１０３に進む。次にステップＳ１０９において制御部１２０は、同一システム内の干渉によりエラーレートが閾値を超えているとして、干渉源の周波数または送信レベルを変更するように、システム制御部４００に通知する。この時に通知する制御フレームには、伝送チャネルＣＨ［ｎ］の情報と、電波干渉度情報と、同一システム内干渉有無情報と、エラーレート情報が含まれている。

この通知を受けたシステム制御部４００は、通知された伝送チャネルＣＨ［ｎ］を用いている無線装置に対して、周波数チャネルを変更または送信レベルを下げるように制御する。
以上のように、本実施例の無線通信装置では、自システム内の識別信号送出周期を特定パターンとし、干渉監視用受信部の信号レベル検出により特定のパターンを検出した場合に自システム内からの干渉と判定することができる。また、本実施例の無線通信装置では、干渉源が自らの無線通信システム内である場合に、電波干渉源の周波数チャネルまたは送信電力を制御することにより電波干渉を低減し、通信の信頼性を向上させる無線通信装置を提供することができる。

また、識別信号フレームが同一無線システムからの信号か否かを判定する検出回路において、受信信号を復調及び復号せずに信号レベルを検出することにより判定するため、復調及び復号回路を設ける場合に比べて安価な構成で実現できる。
なお、本実施例の無線通信装置１００では、制御部１２０に入出力されるデータとしてコンピュータネットワーク通信で一般的に用いられるイーサネットフレームフォーマットが使用され、アクセス制御方式及び無線通信規格としてコンピュータネットワーク通信で用いられる無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の技術標準であるＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎが使用される場合について説明したが、入出力データフォーマットとアクセス制御方式と無線通信規格はそれぞれ限定されるものではなく、種々のデータフォーマットとアクセス制御方式と無線通信規格を用いても同様の効果を得ることができる。

本実施例では、電波干渉が比較的少ない切替え先チャネルを予め用意することにより通信の信頼性を向上させる無線通信装置及び無線通信システムの例を説明する。
本実施例の無線通信システムの構成及び無線通信装置の構成は、実施例１の構成と同様であり、説明を省略する。
以下、本実施例の無線通信装置において、干渉の少ない切替え先チャネルを決定する方法について図１０及び図１１を用いて詳述する。

図１０は、一実施例における無線通信装置の受信フレームの送受信に用いられる伝送チャネルの一例を示す図である。図１０では便宜的に２．４ＧＨｚ帯と５．２ＧＨｚ帯と５．３ＧＨｚ帯と５．６ＧＨｚ帯の４つの帯域に分類して一例を示した。電波干渉検出部１４０における電波干渉検出の対象となる伝送チャネルは、ＣＨ[１〜３２]についてスキャンするものとして説明する。
図１１は、一実施例における無線通信装置の動作を説明する第２のフローチャートであり、干渉の少ない切替え先チャネルを決定する動作を説明するためのフローチャートである。

まず、ステップＳ２００において無線通信装置１００の電源が起動されると、ステップＳ２０１において制御部１２０は無線通信装置１００の初期設定を行い、ステップＳ２０２に進む。このステップＳ２０１の段階で、無線通信装置１００の無線送受信部１１０は、制御部１２０で決定した伝送チャネルを用いて送受信フレームの送受信を行っているものとする。
次にステップＳ２０２において制御部１２０は、電波干渉を検出する対象となる伝送チャネルをＣＨ[ｎ＝１]として初期選択し、ステップＳ２０３に進む。次に、ステップＳ２０３において制御部１２０は、受信部１４１に対して伝送チャネルＣＨ［ｎ］を選択するように設定し、電波干渉検出を開始させ、ステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４において制御部１２０は、電波干渉検出部１４０の電波干渉度判定部１４３から電波干渉度情報を取得し、記憶部１３０に記憶させ、ステップＳ２０５に進む。次に、ステップＳ２０５において制御部１２０は、同一システム干渉判定部１４４から同一システム内干渉有無情報を取得し、記憶部１３０に記憶させ、ステップＳ２０６に進む。

次にステップＳ２０６において制御部１２０は、全チャネルの電波干渉度情報と同一システム内干渉有無情報を取得したか否かを判定し、完了していればステップＳ２０８に進み、完了していなければステップＳ２０７に進む。また、ステップＳ２０７において制御部１２０は、電波干渉検出の対象となる伝送チャネルをＣＨ[ｎ]からＣＨ[ｎ＋１]に更新し、ステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０２からステップＳ２０７のループによって、本実施例では図１０に示した伝送チャネルのＣＨ[１]からＣＨ[３２]の全ての伝送チャネルについて電波干渉判定結果を取得することとなる。

次にステップＳ２０８において制御部１２０は、記憶部１３０に記憶させた全チャネルの電波干渉判定結果に基づいて、切替え先チャネルの候補を決定してステップＳ２０９に進む。ここで切替え先チャネルの候補としての優先度は、第１に「同一システム内外の干渉が少ない伝送チャネル」、第２に「同一システム内の電波干渉があるが、システム外からの干渉の少ない伝送チャネル」とする。次にステップＳ２０９において制御部１２０は、ステップＳ２０８において決定した切替え先チャネルの候補を記憶部１３０に記憶させ、ステップＳ２１０に進む。次にステップＳ２１０において制御部１２０は、切替え先チャネルが「同一システム内の電波干渉があるが、システム外からの干渉の少ない伝送チャネル」であるか否かを判定し、切替え先チャネルが「同一システム内の電波干渉があるが、システム外からの干渉の少ない伝送チャネル」である場合にはステップＳ２１１に進み、そうでない場合はステップＳ２０２に進む。次にステップＳ２１１において制御部１２０は、基地局１０１のシステム制御部４００に対して、該当する伝送チャネルを使用している無線通信装置の伝送チャネルを変更するように通知し、ステップＳ２０２に進む。

なお、ステップＳ２０２からステップＳ２１０のループによって、切替え先チャネルの候補は順次更新されることとなる。
以上のように、本実施例の無線通信装置では、自システム内の識別信号送出周期を特定パターンとし、干渉監視用受信部の信号レベル検出により特定のパターンを検出した場合に自システム内からの干渉と判定することにより、より干渉の少ない伝送チャネルを切替え先チャネルとして確保する。本発明によれば、電波干渉が比較的少ない切替え先チャネルを予め用意することにより通信の信頼性を向上させる無線通信装置を提供することができる。

また、本実施例の無線通信システムでは、切替え先チャネルに同一の無線通信システム内の与干渉が存在する場合に、その与干渉の伝送チャネルを変更することにより、干渉発生時に無線通信装置で使用している周波数チャネルを切替える場合に、切替え先チャネルでの相互の電波干渉を回避することができる。
また、識別信号フレームが同一無線システムからの信号か否かを判定する検出回路において、受信信号を復調及び復号せずに信号レベルを検出することにより判定するため、復調及び復号回路を設ける場合に比べて安価な構成で実現できる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換えをすることが可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１０…無線通信システム、１００…無線通信装置、１０１…基地局、１０２…中継局、１０３…端末局、１１０…無線送受信部、１１１…送受信部、１１２…変復調部、１１３…アクセス制御部、１１４…フレーム送受信部、１１５…エラーレート検出部、１１６…識別信号生成部、１１７…識別信号間隔管理部、１２０…制御部、１３０…記憶部、１４０…電波干渉検出部、１４１…受信部、１４２…信号レベル検出部、１４３…電波干渉度判定部、１４４…同一システム干渉判定部、２００，３００…アンテナ、４００…システム制御部、５００…端末。

Claims (3)

1. 電波信号を用いてデータ通信を行う無線通信装置であって、
   前記電波信号を送受信してデータ通信を行う無線送受信部と、
   当該無線送受信部で使用する前記電波信号の周波数チャネルと同一の周波数チャネル、及び異なる周波数チャネルからの電波干渉を検出する電波干渉検出部と、
   前記無線送受信部と前記電波干渉検出部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記無線送受信部は、
   識別信号を送信する時間間隔を所定の順序で変化させて識別信号の送信を指示する識別信号間隔管理部と、
   当該識別信号間隔管理部からの送信指示に応じて識別信号を生成する識別信号生成部と、
   当該識別信号生成部で生成された識別信号フレームを無線信号として送信する送信部と、
   を備え、
   前記電波干渉検出部は、
   前記無線送受信部でデータ通信を行う周波数チャネルとは別の周波数チャネルの電波信号を受信する受信部と、
   当該受信部で受信した信号の信号レベルを検出する信号レベル検出部と、
   当該信号レベル検出部の検出結果に基づき、同一システム干渉の有無を判定する同一システム干渉判定部と、
   を備え、
   当該同一システム干渉判定部は、
   前記電波干渉部の受信部で受信した電波信号が含む識別信号フレームの時間間隔が前記識別信号間隔管理部で指示する時間間隔の所定の順序と一致するか否かを判別して、前記電波干渉検出部の前記受信部で選択した周波数チャネルに同一システム干渉が存在するか否かを判定する、
   ことを特徴とする無線通信装置。
2. 電波信号を用いてデータ通信を行う無線通信装置であって、
   前記電波信号を送受信してデータ通信を行う無線送受信部と、
   当該無線送受信部で使用する前記電波信号の周波数チャネルと同一の周波数チャネル、及び異なる周波数チャネルからの電波干渉を検出する電波干渉検出部と、
   前記無線送受信部と前記電波干渉検出部を制御する制御部と、
   前記電波干渉検出部で取得した情報を保持する記憶部と、
   を備え、
   前記無線送受信部は、
   識別信号を送信する時間間隔を変化させて識別信号の送信を指示する識別信号間隔管理部と、
   当該識別信号間隔管理部からの送信指示に応じて識別信号を生成する識別信号生成部と、
   当該識別信号生成部で生成された識別信号フレームを無線信号として送信する送信部と、
   を備え、
   前記電波干渉検出部は、
   前記無線送受信部でデータ通信を行う周波数チャネルとは別の周波数チャネルの電波信号を受信する受信部と、
   当該受信部で受信した信号の信号レベルを検出する信号レベル検出部と、
   当該信号レベル検出部の検出結果に基づき、識別信号フレームを判別する同一システム干渉の有無を判定する同一システム干渉判定部と、
   前記信号レベル検出部の検出結果に基づき、電波干渉の度合いを判定する電波干渉度判定部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記電波干渉度判定部と前記同一システム干渉判定部の判定結果に基づき、干渉発生時に備えた切替え先周波数チャネルの候補を前記記憶部に記憶させるよう、前記無線送受信部と前記電波干渉検出部と前記記憶部を制御する
   ことを特徴とする無線通信装置。
3. 無線基地局と無線端末器により無線通信を行う無線通信システムであって、
   請求項１または請求項２に記載の無線通信装置を用いた無線基地局と、
   当該無線基地局とデータ通信を行い他の前記無線通信装置に対してデータ通信を仲介する請求項１または請求項２に記載の無線通信装置を用いた無線中継局と、
   当該無線中継局とデータ通信を行い前記無線端末器に対してデータ通信を仲介する請求項１または請求項２に記載の無線通信装置を用いた無線端末局と、
   当該無線端末局とデータ通信を行う請求項１または請求項２に記載の無線通信装置を用いた無線端末器と、
   を備えることを特徴とする無線通信システム。

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