JP2015046750A - 無線受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無線受信装置においてハングアップが発生した場合に自動的にかつ短期間で初期化を行う。
【解決手段】制御部５は、受信信号処理部４を受信状態にする期間をカウントする受信期間カウンタと、受信信号処理部４によりパケット検出情報が通知されるとパケット期間をカウントするパケット期間カウンタとを有する。制御部５は、受信期間カウンタが通信プロトコルに準拠して予定されるパケット受信予定期間を考慮した第１のしきい値に達するまでに受信信号処理部４からパケット検出情報を通知されなかった場合、もしくはパケット期間カウンタが推定されるパケット受信完了予定タイミングに相当する第２のしきい値に達するまでに受信信号処理部４からパケット受信完了情報が通知されなかった場合に、受信信号処理部４のハングアップを判断して受信信号処理部４に初期化処理を指示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、パケット形式の無線信号を受信する無線受信装置に関する。

無線通信は空間を伝送路としてデータの送受信を行うため、受信処理では何らかの想定外の状況が発生する可能性が高い。そして、その想定外の状況により仮に無線受信装置がハングアップしてしまった場合、無線受信装置は送信装置から送られてくるパケットを受信することができなくなり無線受信装置として機能しなくなる。そこで、自動的に無線受信装置の初期化を行うことで、無線通信を回復させる技術が考えられ既に知られている。

例えば、特許文献１には、無線受信装置のハングアップを検出し初期化を行う目的で、通信プロトコルに準拠して周期的に受信されるべきパケットが受信されないことを複数回検出することによってハングアップを検出し、初期化を行う無線受信装置について開示されている。

しかし、今までの自動的に無線受信装置の初期化を行う方法では、無線受信装置のエラーレートをもとに状態の判断を行い、無線受信装置のリセットを行っているに過ぎなかった。具体的に説明すると、無線受信装置内の誤り訂正部により算出されるエラーレートが大きい場合に自動的に無線受信装置の初期化を行う。このようなエラーレートをもとにして無線受信装置の初期化を行う場合には、無線受信装置がエラーレート自体を算出できない状況においては判断できず無線受信装置の初期化を行うことができないという問題があった。

上述の特許文献１においては、エラーレートを算出できない状況においても自動的にハングアップを検出し初期化を行っているが、短期間に初期化を行うという問題は解消できていない。

本発明の目的は以上の問題点を解決し、無線通信システムのための無線受信装置においてハングアップが発生した場合に自動的にかつ短期間で初期化を行うことができる無線受信装置を提供することにある。

本発明に係る無線受信装置は、
パケット形式の受信信号を受信して、パケットの同期検出、復調、復号を含む受信処理を行い、ヘッダー及びペイロードデータの転送とパケット検出情報及びパケット受信完了情報の通知を行い、初期化処理の指示を受けると受信開始状態に初期化する受信信号処理手段と、
前記受信信号処理手段を受信状態にする期間をカウントする受信期間カウンタと、前記受信信号処理手段によりパケット検出情報が通知されるとパケット期間をカウントするパケット期間カウンタとを有する制御手段とを備えた無線受信装置であって、
前記制御手段は、
（１）前記受信期間カウンタが通信プロトコルに準拠して予定されるパケット受信予定期間を考慮した所定の第１のしきい値に達するまでに前記受信信号処理手段からパケット検出情報を通知されなかった場合、もしくは
（２）前記パケット期間カウンタが推定されるパケット受信完了予定タイミングに相当する所定の第２のしきい値に達するまでに前記受信信号処理手段からパケット受信完了情報が通知されなかった場合に、
前記受信信号処理手段のハングアップを判断して受信信号処理手段に初期化処理を指示することを特徴とする。

本発明に係る無線受信装置によれば、無線通信システムのための無線受信装置においてハングアップが発生した場合に自動的にかつ短期間で初期化を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る無線通信システムのための無線受信装置の構成を示すブロック図である。 図１の無線受信装置によって受信される無線信号のパケットフォーマットを示す図である。 図１の無線受信装置の制御部５により実行される受信開始処理を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。

図１は本発明の一実施形態に係る無線通信システムのための無線受信装置の構成を示すブロック図である。図１の無線受信装置は、アンテナ１と、ＲＦ回路２と、ＡＤ変換器３と、受信信号処理部４と、制御部５と、操作部６と、表示部７とを備えて構成される。ここで、当該無線受信装置は、無線通信システムの無線受信装置における初期化処理に際して、以下の特徴を有する。すなわち、
（１）通信プロトコルに準拠して予定されるパケット受信予定期間においてパケット検出ができなかった場合、又は、
（２）パケットを検出しパケット受信完了予定タイミングを推測しパケット受信完了予定タイミングまでにパケット受信完了情報が得られなかった場合に、
ハングアップしたと自ら判断して初期化を行うことを特徴とする。

図２は図１の無線受信装置によって受信されるパケット形式の無線信号のパケットフォーマットを示す図である。図１の無線受信装置によって受信される受信信号のデータは、相手方の無線送信装置からパケット単位で送信される。パケットはプリアンブル、ヘッダー、ペイロードから構成される。プリアンブルは規定された波形パターンからなり、受信の際の同期検出、伝送路特性推定などに用いられる。ヘッダーは、パケットに関する情報を含み、実際に送りたいデータであるペイロード長（ＬＥＮＧＴＨ）やデータレート（ＲＡＴＥ）などの情報と、当該ヘッダーデータに対するチェックサム情報（ＨＣＳ（Header Check Sum））を含む。また、ヘッダーはペイロードよりも誤り訂正能力の高い符号化が行われている。このため、パケットの受信処理ではヘッダーに対してデコードエラーが検出された場合、その後のペイロードデータを正常に受信できないと事前に判断することが可能となる。

図１において、無線送信装置から送信された無線信号はアンテナ１により受信されて、ＲＦ回路２に入力される。ＲＦ回路２は入力される無線信号に対して高周波増幅、搬送波帯域からベースバンド信号へのダウンコンバート、余分な周波数成分の除去、信号レベルの調節を行い、ＡＤ変換器３に出力する。ＡＤ変換器３は入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して受信信号処理部４に出力する。受信信号処理部４は、制御部５からの制御に従って、ＲＦ回路２及びＡＤ変換器３の動作の制御を行いながら受信処理を行い、ペイロード長（ＬＥＮＧＴＨ）及びデータレート（ＲＡＴＥ）を含むヘッダー及びペイロードを抽出して制御部５に渡す。受信信号処理部４は、具体的には、受信パケット内のプリアンブルを用いたタイミング同期処理（同期検出）や伝送路推定処理などにより後続するヘッダー及びペイロードを正しくデコード（復調、復号）するための準備を行う。受信信号処理部４はその事前処理を経てヘッダー及びペイロードの復調や誤り訂正や復号を行い制御部５に渡す。また、その際、制御部５にプリアンブルを用いてパケットを検出すると、パケット検出情報の通知を行う。また、受信信号処理部４はパケット受信を完了するとパケット受信完了情報の通知及び、チェックサム情報（ＨＣＳ）を用いたヘッダーエラー検出情報の通知などを行う。また、受信信号処理部４は制御部５から初期化処理を指示されると、受信開始状態となるように初期化処理を行う。ここで、受信信号処理部４の初期化処理では必要に応じて受信信号処理部４の制御によりＲＦ回路２及びＡＤ変換器３の初期化処理も行う。

制御部５は、規定される通信プロトコルに従って受信信号処理部４の制御を行いながら、受信信号処理部４から渡されたペイロード長（ＬＥＮＧＴＨ）及びデータレート（ＲＡＴＥ）を含むヘッダー及びペイロードから必要とされる情報を無線受信装置の外部回路に渡す。すなわち、制御部５はインターフェースとしての役割を果たす。通信プロトコルに従った制御としては、ある期間は無線受信装置が他の無線通信装置からのパケットを受信するべき期間（パケット受信予定期間）として予め把握することができ、その期間は受信信号処理部４に対して受信状態となるよう制御する。また、受信信号処理部４からパケット検出情報やヘッダーエラー検出情報やパケット受信完了情報も通知される。

そして、制御部５は、これらの情報をもとに受信状態期間をカウントする受信期間カウンタ及びパケット期間をカウントするパケット期間カウンタを動作させ、それを用いて必要に応じて受信信号処理部４に対し初期化処理を指示する。ここで、制御部５は、パケット受信予定期間の開始時などに受信信号処理部４を受信状態となるように制御するのと同時に受信期間カウンタを動作させる。そして、制御部５は受信予定期間内のある期間内において受信信号処理部４からパケット検出情報が通知されなかった場合、無線受信装置がハングアップしているとして検出し受信信号処理部４に対し初期化処理を指示する。

制御部５は、受信信号処理部４からのパケット検出情報が通知されると、パケット期間カウンタを動作させる。そして、推定されるパケット受信完了予定タイミング内に受信信号処理部４からパケット受信完了情報が通知されない場合、無線受信装置がハングアップしているとして検出し受信信号処理部４に対し初期化処理を指示する。また、受信信号処理部４からのパケット検出情報が通知され、その後ヘッダーエラー検出情報によりヘッダーエラーがあると通知されると、無線受信装置がハングアップしているとして検出し受信信号処理部４に対し初期化処理を指示する。ここで、パケット受信完了予定タイミングは、通信プロトコルで規定されるパケット長の最大の期間をもとに推定しておく。その後、受信信号処理部４からヘッダーデータが渡されかつヘッダーエラー検出情報がない場合は、渡されたヘッダー内のペイロード長（ＬＥＮＧＴＨ）及びデータレート（ＲＡＴＥ）の情報をもとにペイロード長期間を算出する。そしてプリアンブル長期間、ヘッダー期間を考慮してパケット長期間を算出し、それをもとに推定する。

パケット長期間に基づいた受信完了予定タイミングの推定は、例えば、「パケットが検出されたタイミングに対し、パケット長期間からパケット検出に必要な期間及び処理時間などを考慮した時間を差し引いた期間だけ経過したタイミングとする」のように行う。なお、無線受信装置がハングアップした状態では、制御部５が受信信号処理部４に対して受信状態となるよう制御を行っているにも関わらず、正常なパケットの受信が行われず制御部５に正常なデータが届けられないものとする。

操作部６は例えばキーボードなどで構成され、制御部５に接続され、受信期間カウンタ機能をオン又はオフに設定する操作などを含む操作を入力してその情報を制御部５に出力する。表示部７は例えば液晶ディスプレイあって、操作部６の入力内容の表示、制御部５の動作の表示を行う。

図３は図１の無線受信装置の制御部５により実行される、初期化処理の発生のための受信開始処理を示すフローチャートである。

図３において、制御部５はパケット受信予定期間の開始時などに受信信号処理部４を受信状態となるように制御するのと同時に、受信期間カウンタの動作（以下、受信期間のカウント値を計数する動作をいう。）を開始させる（Ｓ１）。次いで、制御部５は受信信号処理部４からパケット検出情報が通知されるのを待ち、パケット検出情報が通知されない場合（Ｓ２でＮｏ）、受信期間カウンタ機能はオンか否かが判断される（Ｓ２Ａ）。ここで、受信期間カウンタ機能はオンであるときは（Ｓ２ＡでＹｅｓ）受信期間カウント値が所定の第１のしきい値を越えていないかを確認する（Ｓ３）。受信期間カウンタ機能はオフであるときは（Ｓ２ＡでＮｏ）ステップＳ３の処理を実行しないでステップＳ４に進む。本実施形態では、受信期間カウンタ機能のオン又はオフ（当該機能を中止）を設定することができるので、受信するパケットがあるかどうかわかならないような状況においてスキャンする場合に不必要に初期化処理を行うことを防止できる。

ここで、第１のしきい値としては、パケット受信予定期間に相当する値を超えない範囲で最低限この期間内にパケットを検出できなければ無線受信装置の初期化処理を行うこととする値を設定する。受信期間カウント値が第１のしきい値を越えている場合（Ｓ３でＹｅｓ）、制御部５は無線受信装置がハングアップしているとして判断し、受信信号処理部４に対し初期化処理の指示を行い、それを受けて受信信号処理部４は初期化処理を行う（Ｓ４）。一方、受信期間カウント値が第１のしきい値以下である場合（Ｓ３でＮｏ）、制御部５はステップＳ２の処理に戻る。

受信信号処理部４からのパケット検出情報が制御部５に通知された場合（Ｓ２でＹｅｓ）、制御部５はパケット期間カウンタのカウント動作（以下、パケット期間のカウント値を計数する動作をいう。）を開始させる（Ｓ５）。制御部５は、受信信号処理部４からのヘッダーエラー検出が通知されるのを待ち、ヘッダーエラー検出情報が通知された場合（Ｓ６でＹｅｓ）、無線受信装置がハングアップしているとして判断する。そして、受信信号処理部４に対し初期化処理の指示を行い、それを受けて受信信号処理部４は初期化処理を行う（Ｓ４）。これにより、ヘッダーエラーが発生した場合における最短期間で無線受信装置のハングアップを検出し初期化を行うことができる。

一方、ヘッダーエラー検出情報が通知されない場合（Ｓ６でＮｏ）、ペイロードデータ長及びデータレートの情報に基づいて第２のしきい値を推定して設定しもしくは設定し直し（Ｓ６Ａ）、ステップＳ７の処理に進む。これにより、検出されたパケットの長さに対する正確な情報に基づいて短期間で無線受信装置のハングアップを判断して初期化を行うことができる。次いで、制御部５はパケット期間カウント値が所定の第２のしきい値を超えていないかを確認する（Ｓ７）。ここで、第２のしきい値としては、前述した方法によりパケット受信完了予定タイミングを推定した値を設定する。すなわち、第２のしきい値は、通信プロトコルで規定されるパケットの最大長に基づいて推定して設定されることが好ましい。これにより、検出されたパケットの正確な長さがわからない状況でも不必要に待つこと無く短期間で無線受信装置のハングアップを検出し初期化を行うことができる。

パケット期間カウント値が第２のしきい値を超えている場合（Ｓ７でＹｅｓ）、制御部５は無線受信装置がハングアップしているとして判断し、受信信号処理部４に対し初期化処理の指示を行い、それを受けて受信信号処理部は初期化処理を行う（Ｓ４）。一方、パケット期間カウント値が第２のしきい値を超えていない場合（Ｓ７でＮｏ）、受信信号処理部４からのパケット受信完了情報が通知されるのを待つ。そして、パケット受信完了情報が通知されると（Ｓ８でＹｅｓ）、受信処理を終了するために受信信号処理部４に対し初期化処理の指示を行い、それを受けて受信信号処理部４は初期化処理を行う（Ｓ４）。一方、パケット受信完了情報が通知されない場合（Ｓ８でＮｏ）、制御部５はステップＳ６の処理に戻る。

以上説明したように、本実施形態に係る無線受信装置によれば、通信プロトコルに準拠して予定されるパケット受信予定期間においてパケット検出ができなかった場合にハングアップしたと自ら判断して初期化を行う。もしくは、パケットの検出後、パケット受信完了予定タイミングを推測しパケット受信完了予定タイミングまでにパケット受信完了情報が得られなかった場合にハングアップしたと自ら判断して初期化を行う。よって、エラーレートを算出できない状況においてもハングアップを検出できる。さらには、パケット検出後にハングアップが発生した状況ではパケットの長さに相当する早いタイミングでハングアップを検出できる。また、パケット検出ができない状況においても通信プロトコルに準拠した複数周期の間も待たずにハングアップを検出することができる。従って、無線通信システムの無線受信装置においてハングアップが発生した場合に自動的にかつ短期間で初期化を行うことができる。

本発明の第１の態様に係る無線受信装置によれば、受信信号処理手段及び制御手段を備える。前記受信信号処理手段は、パケット形式の受信信号を受信して、パケットの同期検出、復調、復号を含む受信処理を行い、ヘッダー及びペイロードデータの転送とパケット検出情報及びパケット受信完了情報の通知を行い、初期化処理の指示を受けると受信開始状態に初期化する。前記制御手段は、前記受信信号処理手段を受信状態にする期間をカウントする受信期間カウンタと、前記受信信号処理手段によりパケット検出情報が通知されるとパケット期間をカウントするパケット期間カウンタとを有する。
前記制御手段は、
（１）前記受信期間カウンタが通信プロトコルに準拠して予定されるパケット受信予定期間を考慮した所定の第１のしきい値に達するまでに前記受信信号処理手段からパケット検出情報を通知されなかった場合、もしくは
（２）前記パケット期間カウンタが推定されるパケット受信完了予定タイミングに相当する所定の第２のしきい値に達するまでに前記受信信号処理手段からパケット受信完了情報が通知されなかった場合に、
前記受信信号処理手段のハングアップを判断して受信信号処理手段に初期化処理を指示することを特徴とする。

これにより、無線通信システムのための無線受信装置においてハングアップが発生した場合に自動的にかつ短期間で初期化を行うことができる。

また、本発明の第２の態様に係る無線受信装置によれば、第１の態様に係る無線受信装置において、前記第２のしきい値は、通信プロトコルで規定されるパケットの最大長に基づいて推定し設定されたことを特徴とする。これにより、検出されたパケットの正確な長さがわからない状況でも不必要に待つこと無く短期間で無線受信装置のハングアップを検出し初期化を行うことができる。

本発明の第３の態様に係る無線受信装置によれば、第２の態様に係る無線受信装置において、前記受信信号処理手段は、ペイロードデータ長及びデータレートの情報を含むヘッダーに対するエラー検出を行う。そして、当該ヘッダーエラー検出情報を前記制御手段に通知し、前記制御手段はヘッダーエラーがない場合には、前記受信信号処理手段から転送されるペイロードデータ長及びデータレートの情報に基づいて推定して設定することを特徴とする。これにより、検出されたパケットの長さに対する正確な情報に基づいて短期間で無線受信装置のハングアップを判断して初期化を行うことができる。

本発明の第４の態様に係る無線受信装置によれば、第３の態様に係る無線受信装置において、前記制御手段は、前記受信信号処理手段からヘッダーエラー検出情報を受けると、受信信号処理手段のハングアップを判断して前記受信信号処理手段に初期化処理を指示することを特徴とする。これにより、ヘッダーエラーが発生した場合における最短期間で無線受信装置ｎハングアップを判断して初期化を行うことができる。

本発明の第５の態様に係る無線受信装置によれば、第１〜４の態様のうちのいずれか１つに係る無線受信装置において、前記受信期間カウンタを用いて無線受信装置のハングアップを検出し初期化を行う機能のオン又はオフを設定する操作部をさらに備える。そして、前記操作部により前記受信期間カウンタを用いて無線受信装置のハングアップを検出し初期化を行う機能をオフに設定されたときは、前記制御手段は、前記受信期間カウンタが前記第１のしきい値に達するか否かの判断を中止することを特徴とする。これにより、受信するパケットがあるか否かがわからない状況においてスキャンする場合に不必要に初期化処理を行うことを防止できる。

１…アンテナ、
２…ＲＦ回路、
３…ＡＤ変換器、
４…受信信号処理部、
５…制御部、
６…操作部、
７…表示部。

特許第４１９２３２６号公報

Claims (5)

1. パケット形式の受信信号を受信して、パケットの同期検出、復調、復号を含む受信処理を行い、ヘッダー及びペイロードデータの転送とパケット検出情報及びパケット受信完了情報の通知を行い、初期化処理の指示を受けると受信開始状態に初期化する受信信号処理手段と、
   前記受信信号処理手段を受信状態にする期間をカウントする受信期間カウンタと、前記受信信号処理手段によりパケット検出情報が通知されるとパケット期間をカウントするパケット期間カウンタとを有する制御手段とを備えた無線受信装置であって、
   前記制御手段は、
   （１）前記受信期間カウンタが通信プロトコルに準拠して予定されるパケット受信予定期間を考慮した所定の第１のしきい値に達するまでに前記受信信号処理手段からパケット検出情報を通知されなかった場合、もしくは
   （２）前記パケット期間カウンタが推定されるパケット受信完了予定タイミングに相当する所定の第２のしきい値に達するまでに前記受信信号処理手段からパケット受信完了情報が通知されなかった場合に、
   前記受信信号処理手段のハングアップを判断して受信信号処理手段に初期化処理を指示することを特徴とする無線受信装置。
2. 前記第２のしきい値は、通信プロトコルで規定されるパケットの最大長に基づいて推定し設定されたことを特徴とする請求項１記載の無線受信装置。
3. 前記受信信号処理手段は、ペイロードデータ長及びデータレートの情報を含むヘッダーに対するエラー検出を行い、当該ヘッダーエラー検出情報を前記制御手段に通知し、前記制御手段はヘッダーエラーがない場合には、前記受信信号処理手段から転送されるペイロードデータ長及びデータレートの情報に基づいて推定して設定することを特徴とする請求項２記載の無線受信装置。
4. 前記制御手段は、前記受信信号処理手段からヘッダーエラー検出情報を受けると、受信信号処理手段のハングアップを判断して前記受信信号処理手段に初期化処理を指示することを特徴とする請求項３記載の無線受信装置。
5. 前記受信期間カウンタを用いて無線受信装置のハングアップを検出し初期化を行う機能のオン又はオフを設定する操作部をさらに備え、
   前記操作部により前記受信期間カウンタを用いて無線受信装置のハングアップを検出し初期化を行う機能をオフに設定されたときは、前記制御手段は、前記受信期間カウンタが前記第１のしきい値に達するか否かの判断を中止することを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の無線受信装置。

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