JP2017139562A - 通信機、通信方法、および通信機のプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】デバイスノイズが発生しても、デバイスの動作を停止したりデバイスの機能を制限したりせずに、通信を可能とする通信機を提供する。【解決手段】接続先と通信する通信部２０１と、動作するとノイズを発生する少なくとも１つのデバイス２０４と、前記ノイズと通信品質値の劣化量とを関連付けた情報と、通信の複数のデータレートの各所要通信品質値とを関連付けた情報とを記憶する記憶部２０３と、前記デバイス２０４が起動することを検知し、通信部２０１が検知する通信中の電波の通信品質値と前記通信品質値の劣化量に基づいてデバイス２０４起動後の通信品質値を算出し、デバイス２０４起動後の通信品質値が前記所要通信品質値を満足する前記データレートで通信することを通信部２０１に指示する制御部２０２とを備える。【選択図】図７

Description

本発明は、通信機、通信方法、および通信機のプログラムに関するものである。

近年、無線通信以外の様々な機能を有する無線通信機が多くなり、これらの様々な機能を実現するためのデバイス、例えばカメラ等が、無線通信の障害となるノイズを発生する場合も多くなっている。

これらのデバイスのノイズ（デバイスノイズ）が無線通信に障害を及ぼさないように、一般的にデバイスのノイズ源を電磁シールド（shield；遮蔽）するなどの対策が実施されている。しかし、移動端末などの無線通信機は装置寸法が小さいのでノイズ源とアンテナとの距離が近く、アンテナから侵入するノイズを低減しきれない場合がある。

そこで、特許文献１の無線通信機では、デバイスを動作する場合に、デバイスノイズが無線通信の周波数と一致すると、デバイスを停止したり、デバイスの機能を制限したりすることで、通信に支障を与えるノイズの発生を抑制している。

特開２０１２−０７４７８９号公報

ここで、例えばセンサデバイスを内蔵した無線通信機が、センサデバイスによって一定時間間隔で、ある計測を実施して、無線通信によって他の無線通信機に計測結果を送信する様な場合を想定する。この場合、計測の度にセンサデバイスがノイズを発生するとしても、無線通信機はセンサデバイスの機能を制限したり、センサデバイスの動作を途絶えさせることは出来ない。従って、この例の様な用途には、特許文献１に示される無線通信機では対応できない。

本発明の通信機は、デバイスノイズが発生しても、デバイスの機能を制限したりデバイスの動作を停止したりせずに、通信を可能とすることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の通信機は、接続先と通信する通信部と、動作するとノイズを発生する少なくとも１つのデバイスと、前記ノイズと前記通信の通信品質値の劣化量とを関連付けた情報と、前記通信の複数のデータレートの各所要通信品質値とを関連付けた情報とを記憶する記憶部と、前記デバイスが起動することを検知し、前記通信部が検知する通信中の電波の通信品質値と前記通信品質値の劣化量に基づいて前記デバイス起動後の通信品質値を算出し、前記デバイス起動後の通信品質値が前記所要通信品質値を満足する前記データレートで通信することを前記無線部に指示する制御部とを備える。

上記の目的を達成するために、本発明の通信方法は、ノイズを発生するデバイスが起動することを検知し、通信中の電波の通信品質値と予め認識するノイズによる通信品質値の劣化量に基づいて前記デバイス起動後の通信品質値を算出し、前記デバイス起動後の通信品質値が所要通信品質値を満足するデータレートで通信する。

上記の目的を達成するために、本発明の通信機のプログラムは、ノイズを発生するデバイスが起動することを検知し、通信中の電波の通信品質値と予め認識するノイズによる通信品質値の劣化量に基づいて前記デバイス起動後の通信品質値を算出し、前記デバイス起動後の通信品質値が所要通信品質値を満足するデータレートで通信する。

本発明の通信機、通信方法、および通信機のプログラムによれば、デバイスノイズが発生しても、デバイスの動作を停止したりデバイスの機能を制限したりせずに通信が可能である。

第１の実施形態の構成例を示す図である。 第１の実施形態の動作を示す図である。 第１の実施形態の動作を補足する図である。 第１の実施形態の動作を補足する図である。 第２の実施形態の動作を示す図である。 第１および第２の実施形態の構成の変形例を示す図である 第３の実施形態の構成例を示す図である。 第１の実施形態の動作を補足する図である。

［第１の実施形態］
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
［構成の説明］
図１に第１の実施形態の構成を示す。

本実施形態の無線通信機１０は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）や、ＬＴＥ（Long Term Evolution）などの無線通信システムを用いて、基地局などの他の無線通信機と無線通信を行う無線端末である。この無線端末は、例えばセンサデバイスを内蔵して一定時間間隔でセンサの計測データを送る無線機や、スマートホン、タブレット、携帯電話機などである。

無線通信機１０は、アンテナ部１１、無線部１２、制御部１３、記憶部１４、およびデバイス２１〜デバイス２ｎによって構成される。

アンテナ部１１は無線基地局などの他の無線通信機と電波をやりとりするアンテナである。スマートホンや携帯電話などの様に小型無線端末では、アンテナは筐体内部に組み込まれている場合が多い。

無線部１２は無線通信を行うための無線回路である。制御部１３は、無線通信機１０の各構成要素を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit；中央処理装置）である。記憶部１４は、情報を記憶する記憶素子である。

また、デバイス２１〜デバイス２ｎは、計測用センサ、カメラ、ワンセグ（1seg、One seg）テレビ受信機などの無線通信機１０の付加機能を実現するための、部品やモジュールである。
［動作の説明］
次に本実施形態の動作について、図２および図８を参照して説明する。

無線通信機１０が動作を開始すると、無線通信機１０は、はじめにキャリアセンス（carrier sense）を実行して、近くで他の無線通信機が使用していない周波数（空きチャンネル）があるかどうかを判断する（Ｓ１０１）。

キャリアセンスは、近くで他の通信機が使用していない周波数を探知する一般的な通信手順である。具体的には、制御部１３は、アンテナ部１１を経由して無線部２１が受信した、ある周波数（チャンネル）の受信電力が一定の閾値未満であれば、そのチャンネルは空きチャンネルであると判断する。また、閾値以上であれば、そのチャンネルは空きチャンネルで無いと判断する。そして、制御部１３は、無線部２１の受信チャンネルを順次変えて、空きチャンネルを把握する。

そして、ステップＳ１０１で、空きチャンネルがあると判断されれば（Ｓ１０１でＹ）、ステップＳ１０２にすすむ。また、ステップＳ１０１で、空きチャンネルが無いと判断されれば（Ｓ１０１でＮ）、ステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０２で制御部１３は、無線通信機１０が使用する通信周波数帯のそれぞれについて、少なくとも１つの空きチャンネルにおける無線部１２の受信電力強度を、ベースノイズレベルとして記憶部１４に記憶する（Ｓ１０２）。

続いて、制御部１３は無線部２１を制御してステップＳ１０２で記憶したベースノイズレベルと同一のチャンネル、若しくは同一の通信周波数帯の他のチャンネルにおいて、接続しようとする無線通信機から発せられるビーコン（beacon）を受信する。そして、制御部１３は、無線部２１で受信したビーコンの受信電力強度を検知する（Ｓ１０３）。

続いて、制御部１３は、ステップＳ１０３で検知した受信電力強度と、ステップＳ１０２で記憶部１４に記憶したベールノイズレベルの値に基づいて、Ｓ／Ｎ（signal-to-noise ratio；信号対雑音比 ）を算出する（Ｓ１０４）。ステップＳ１０４におけるＳ／Ｎはデシベル［dB］表記による次式によって求められる。ここで、ビーコンの電力強度とベースノイズレベルの電力値は［dBm］表示である。尚、［dBm］は、1mW（ミリワット）を0dBmとして電力の大きさをデシベルで表示したものである。

Ｓ／Ｎ［dB］＝（受信電力強度［dBm］）−（ベースノイズレベル［dBm］）

記憶部１４には、図３に示すように、予めデータレート毎の所要Ｓ／Ｎの情報が保存されている。制御部１３は、記憶部１４に保存されているデータレート毎の所要Ｓ／Ｎの情報を参照して、ステップＳ１０４で算出したＳ／Ｎで所要データレートを満足する最高のデータレートを選択する（Ｓ１０５）。

制御部１３は無線部２１を制御して、ステップＳ１０３で受信したビーコンを送信する無線通信機と接続し、ステップＳ１０５で選択したデータレートで通信を開始する（Ｓ１０６）。

続いて、制御部１３は、デバイス２１〜２ｎが動作を開始するかどうかを判断する（Ｓ１０７）。ステップＳ１０７で、制御部１３がデバイス２１〜２ｎの少なくとも１つが動作を開始すると判断すると（Ｓ１０７でＹ）、ステップＳ１０８に進む。また、ステップＳ１０７でデバイス２１〜２ｎのいずれも動作を開始しないと判断すると（Ｓ１０７でＮ）、ステップＳ１０７に戻る。

ステップＳ１０８では、制御部１３は記憶部１４を参照して、これから動作するデバイスの発するノイズ（デバイスノイズ）が、現在通信中の電波の周波数と一致するかどうかを判断する（Ｓ１０８）。

ここで、記憶部１４には、図４に示す様に、デバイス２１〜２ｎのそれぞれが動作した際に発生するデバイスノイズの周波数と、デバイスノイズによる周波数毎の通信品質劣化量の情報が予め記憶されている。デバイスノイズによる周波数毎の通信品質劣化量は、無線通信機１０の設計時点で把握して、記憶部１４に記憶されている。

ステップＳ１０８で、デバイスノイズが通信周波数と一致すれば（Ｓ１０８でＹ）、ステップＳ１０９に進み、一致しなければ（Ｓ１０８でＮ）、ステップＳ１０７に戻る。

ステップＳ１０９で、制御部１３は以下のパラメータに基づいて、Ｓ／Ｎを算出する（Ｓ１０９）。即ち、記憶部１４に記憶される、通信周波数におけるデバイスノイズによる通信品質劣化量、ステップＳ１０２で記憶部１４に記憶したノイズレベル、およびステップＳ１０３で検知した信号強度をパラメータとする。

ステップＳ１０９における、Ｓ／Ｎの算出は次式に従う。ここでは、Ｓ／Ｎはデシベル［dB］、接続相手の信号強度、およびベースノイズレベルは［dBm］、デバイスノイズによる通信品質劣化量は［dB］で表されるものとする。

Ｓ／Ｎ［dB］＝（接続相手の信号強度［dBm］）−（ノイズレベル［dBm］）−（デバイスノイズによる通信品質劣化量［dB］）

ここで、後述のステップＳ１１１の後に、ステップＳ１０７に戻り、新たなデバイスが起動して（Ｓ１０７でＹ）、更にステップＳ１０８で新たなデバイスのデバイスノイズが通信周波数と一致した場合（Ｓ１０８でＹ）について説明する。この場合は、通信周波数と一致する、各デバイスノイズの通信品質劣化量［dB］を加算した値を、上式のデバイスノイズによる通信品質劣化量［dB］としてＳ／Ｎ［dB］を算出する。

ステップＳ１０９に続いて、ステップＳ１１０で制御部１３は、記憶部１４に記憶されている前述の図３の情報を参照して、ステップＳ１０９で求めたＳ／Ｎが、現在通信中のデータレートの所要Ｓ／Ｎを満足しているか否かを判断する（Ｓ１１０）。

ステップＳ１１０で所要Ｓ／Ｎを満足していると判断されると（Ｓ１１０でＹ）、ステップＳ１０７に戻る。ステップＳ１１０で所要Ｓ／Ｎを満足していないと判断されると（Ｓ１１０でＮ）、ステップＳ１１１へ進む。

ステップＳ１１１では、制御部１３は記憶部１４に保存されているデータレート毎の所要Ｓ／Ｎの情報を参照して、ステップＳ１０９で算出したＳ／Ｎで所要データレートを満足する最高のデータレートを選択する。そして、制御部１３は無線部２１を制御して、選択したデータレートに変更する（Ｓ１１１）。

尚、ステップＳ１１１で、制御部１３は、ステップＳ１０９で算出したＳ／Ｎで所要データレートを満足する最高のデータレートを選択した。しかし、必ずしも最高のデータレートである必要は無く、ステップＳ１０９で算出したＳ／Ｎで所要データレートを満足していれば、他のデータレートを選択しても良い。

ステップＳ１１１を終えると、ステップＳ１０７に戻る。

以上説明した様に、本実施形態の無線通信機１０は、デバイスが起動する前に、予め記憶するデバイスノイズによる通信品質劣化量による通信品質の劣化を推定し、デバイスノイズが発生しても通信が継続できるデータレートに変更する。

その結果、本実施形態の無線通信機１０は、ノイズを発生するデバイスが動作すると、通信速度は低下するが、デバイスの動作を停止したりデバイスの機能を制限せずに通信が可能である。
（ノイズの周波数毎の通信品質劣化量に関する補足）
本実施形態では、記憶部１４には、図４に示す様に、デバイス２１〜２ｎのそれぞれが動作した際に発生するノイズの周波数と、ノイズの周波数毎の通信品質劣化量の情報が予め記憶されている。

しかし、無線通信機１０の個体差がある様な場合を想定して、無線通信機毎にデバイスノイズによる通信品質劣化量の測定方法の例として図８を参照して説明する。尚、近隣の無線通信機が通信で使用している周波数については、近隣の無線通信機の通信が終了するまで測定は完了しないので、電波暗室などで測定することが望ましい。

図８において、ノイズ測定開始後、制御部１３は無信号時のノイズ（ベースノイズ）の未測定周波数（未測定チャンネル）の有無を判断する（Ｓ３０１）。

Ｓ３０１でベースノイズの未測定チャンネルがあると判断されると（Ｓ３０１でＹ）、制御部１３は無線部１２を制御して未測定チャンネルの受信電力強度を、ベースノイズレベルとしてチャンネルと関連付けて記憶部１４に記憶する（Ｓ３０５）。ステップＳ３０５を終えるとステップＳ３０１に戻る。

また、ステップＳ３０１でベースノイズの未測定チャンネルが無いと判断されると（Ｓ３０１でＮ）、ステップＳ３０２に進む。

ステップＳ３０２で、制御部１３は、デバイス２１〜デバイス２ｎの内、未測定のデバイスがあるかどうかを判断する（Ｓ３０２）。ステップＳ３０２で未測定デバイスが無いと判断されると（Ｓ３０２でＮ）、制御部１３はデバイスノイズによる通信品質劣化量の測定を終了する。

ステップＳ３０２で未測定デバイスがあると判断されると（Ｓ３０２でＹ）、制御部１３はデバイス２１〜デバイス２ｎの未測定のデバイスを１つ動作させる（Ｓ３０３）。

続いて、制御部１３は、ステップＳ３０３で動作させたデバイスについて、デバイスノイズの未測定チャンネルがあるかどうかを判断する（Ｓ３０４）。

ステップＳ３０４で未測定チャネルがあると判断されると（Ｓ３０４でＹ）、ステップＳ３０６に進む。

また、ステップＳ３０４で未測定チャネルが無いと判断されると（Ｓ３０４でＮ）、デバイスの動作を停止して、ステップＳ３０２に戻る。

ステップＳ３０６では、制御部１３は無線部１２を制御して未測定チャンネルの受信電力強度を検知する。そして、制御部１３は、検知した受信電力強度と、ステップＳ３０５で記憶部１４に記憶した、対応チャンネルのベースノイズレベルとの差を算出する。そして、制御部１３は算出結果をデバイスノイズによる通信品質劣化量として、チャンネルと関連付けて記憶部１４に記憶する（Ｓ３０８）。ステップＳ３０８を終えるとステップＳ３０４に戻る。

以上の補足の様に、無線通信機１００は、デバイスノイズによる通信品質劣化量を測定することも可能である。
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について図１、図５および図２を参照して説明する。
［構成の説明］
第２の実施形態の構成は、第１の実施形態の構成を示す図１と同じであるが、制御部１３の動作が異なる。
［動作の説明］
次に、第２の実施形態の動作を図５に示す。

第２の実施形態の動作は、第１の実施形態の動作を示す図２のステップＳ１０６とステップＳ１０７の間に、ステップＳ２０７が追加されている。

図５において、はじめに、無線通信機１０が動作を開始した後、ステップＳ２０１からステップＳ２０６までは、図２のステップＳ１０１からステップＳ１０６までと同一の動作であるので、説明を省略する。

ステップＳ２０７では、制御部１３はデバイス２１〜２ｎの内で、動作が終了したデバイスがあるかどうかを判断する（Ｓ２０７）。

ステップＳ２０７で動作が終了したデバイスが無いと判断されると（Ｓ２０７でＮ）、ステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０８からステップＳ２１２は、第１の実施形態のステップＳ１０７からステップＳ１１１までと同じであるので、説明を省略する。

また、ステップＳ２０７で、動作が終了したデバイスがあると判断されると（Ｓ２０７でＹ）、ステップＳ２１３に進む。

ステップＳ２１３では、制御部１３は、無線部１２が通信中の電波の信号強度を検知する。

次に、ステップＳ２１４で、制御部１３は、無線部１２を操作して無線通信機１０も接続先も電波を送信していない状態にして、無線部１２が受信する受信電力をベースノイズレベルとして検知する（Ｓ２１４）。

そして、ステップＳ２１３で検知した信号強度と、ステップＳ２１４で検知したベースノイズレベルから、Ｓ／Ｎを算出する（Ｓ２１５）。Ｓ／Ｎの算出方法は、図２のステップＳ１０４と同じである。

Ｓ２１５に続きステップＳ２１６では、制御部１３は記憶部１４に記憶されている図３の情報を参照して、ステップＳ２１５で求めたＳ／Ｎで、所要Ｓ／Ｎを満足する現在通信中より上位（高速）のデータレートがあるかどうかを判断する（Ｓ２１６）。

ステップＳ２１６で、所要Ｓ／Ｎを満足する上位のデータレートがあると判断されると（Ｓ２１６でＹ）、ステップＳ２１２に進む。

ステップＳ２１６で、所要Ｓ／Ｎを満足する上位のデータレートがないと判断されると（Ｓ２１６でＮ）、ステップＳ２０７に戻る。

以上説明した様に、本実施形態の無線通信機１０は、デバイスの動作が終了すると、通信中の信号強度と無送信状態のベースノイズレベルに基づいて、Ｓ／Ｎを再計算する。そして、所要Ｓ／Ｎを満足する現在通信中のデータレートより、上位（高速）のデータレートがあれば、無線通信機１０は上位のデータレートに変更して通信する。

第１の実施形態の無線通信機は、デバイスの動作が終了しても、データレートを上げることは出来なかったが、本実施形態の無線通信機は、デバイスの動作が終了すると、データレートを上げることが可能である。従って、本実施形態の無線通信機は、第１の実施形態の無線通信機と比べて、デバイスの動作状況に応じて、より適切なデータレートによる通信が可能となる。
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態について、図７を参照して説明する。

本実施形態の通信機２００は、接続先と通信する通信部２０１と、動作するとノイズを発生するデバイス２０４を備える。また、通信機２００は、前記ノイズの周波数と前記通信の通信品質値の劣化量とを関連付けた情報と、前記通信の複数のデータレートと前記各データレートの所要通信品質値とを関連付けた情報とを記憶する記憶部２０３を備える。更に通信機２００は、制御部２０２を備える。制御部２０２は、前記デバイス２０４が動作することを検知すると、前記通信部２０１が検知する通信中の電波の通信品質値と前記通信中の電波の周波数における前記通信品質値の劣化量に基づいてデバイス２０４の起動後の通信品質値を算出する。そして、制御部２０２は、前記デバイス起動後の通信品質値が前記所要通信品質値を満足する前記データレートで通信することを前記無線部に指示する。

以上の様に、本実施形態の無線通信機２００は、ノイズを発生するデバイス２０４が動作すると、通信速度は低下するが、デバイス２０４の動作を停止したりデバイス２０４の機能を制限せずに通信が可能である。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、次のように拡張または変形できる。

第１の実施形態では、制御部１３は、データレートと所要Ｓ／Ｎの関連づけに基づいてデータレートを選択していた。しかし、データレートに関連付ける値を、Ｓ／Ｎではなく、例えばビットエラーレート（Bit error rate；符号誤り率）を利用した通信品質値などの様に、他の通信品質値としても良い。

第２の実施形態の動作の説明で、図５のステップＳ２１４において、無送信状態にしてベースノイズレベルを検知している。ここで、ステップＳ２１４を省略して、ステップＳ２０２で記憶したベースノイズレベルを用いてステップＳ２１５のＳ／Ｎを算出することも可能である。しかし、ステップＳ２１４を省略しない動作の方が、ステップＳ２０２でベースノイズレベルを検知してから、ステップＳ２０７で動作終了デバイスを認識するまでの時間にベースノイズレベルの変動があっても、正しいＳ／Ｎが得られる。

また、図６に示す様な有線通信機１００であっても、各実施形態に示した無線通信機と同様の動作をすることにより、各実施形態に示した無線通信機と同様の効果を得られる。即ち、デバイスが動作してノイズを発生すると、有線通信機１００の通信速度は低下するが、デバイスの動作を停止したりデバイスの機能を制限せずに通信が可能である。

また、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給される場合にも適用可能である。

１０ 無線通信機
１１ アンテナ部
１２ 無線部
１３ 制御部
１４ 記憶部
２１、２ｎ デバイス
１００ 有線通信機
１１２ 通信部
１１３ 制御部
１１４ 記憶部
１２１、１２ｎ デバイス
２００ 通信機
２０１ 通信部
２０２ 制御部
２０３ 記憶部
２０４ デバイス

Claims (9)

1. 接続先と通信する通信部と、
   動作するとノイズを発生する少なくとも１つのデバイスと、
   前記ノイズと前記通信の通信品質値の劣化量とを関連付けた情報と、前記通信の複数のデータレートの各所要通信品質値とを関連付けた情報とを記憶する記憶部と、
   前記デバイスが起動することを検知し、前記通信部が検知する通信中の電波の通信品質値と前記通信品質値の劣化量に基づいて前記デバイス起動後の通信品質値を算出し、前記デバイス起動後の通信品質値が前記所要通信品質値を満足する前記データレートで通信することを前記無線部に指示する制御部とを備えることを特徴とする通信機。
2. 前記制御部は、前記デバイスの動作が停止すると、前記通信部が通信中の電波の通信品質値が前記所要通信品質値を満足する前記データレートで通信することを前記無線部に指示することを特徴とする請求項１に記載の通信機。
3. 前記通信品質値はＳ／Ｎであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の通信機。
4. ノイズを発生するデバイスが起動することを検知し、通信中の電波の通信品質値と予め認識するノイズによる通信品質値の劣化量に基づいて前記デバイス起動後の通信品質値を算出し、前記デバイス起動後の通信品質値が所要通信品質値を満足するデータレートで通信する通信方法。
5. 前記デバイスの動作が停止すると、前記通信部が通信中の電波の通信品質値が前記所要通信品質値を満足する前記データレートで通信することを特徴とする請求項４に記載の通信方法。
6. 前記通信品質値はＳ／Ｎであることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の通信方法。
7. ノイズを発生するデバイスが起動することを検知し、通信中の電波の通信品質値と予め認識するノイズによる通信品質値の劣化量に基づいて前記デバイス起動後の通信品質値を算出し、前記デバイス起動後の通信品質値が所要通信品質値を満足するデータレートで通信する通信機のプログラム。
8. 前記デバイスの動作が停止すると、前記通信部が通信中の電波の通信品質値が前記所要通信品質値を満足する前記データレートで通信することを特徴とする請求項７に記載の通信機のプログラム。
9. 前記通信品質値はＳ／Ｎであることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の通信機のプログラム。

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