JP3604807B2 - 無線通信システムおよび無線通信装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数ホッピング方式等の無線通信を用いた無線通信システムおよび無線通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、通信の無線化が急速に進みさまざまな分野で利用されてきている。
【0003】
特に、デジタル無線通信方式が実用化されつつあり、その中で特に注目されているのがスペクトラム拡散通信である。スペクトラム拡散通信は、伝送する情報を広い帯域に拡散することで、妨害除去能力が高く、秘話性に優れたものとして知られている。世界各国で2.4GHz帯の周波数がスペクトラム拡散通信のために割り当てられ、全世界で普及が進もうとしている。
【0004】
スペクトラム拡散通信方式としては、大きく分けて周波数ホッピング(FH)方式と直接拡散(DS)方式がある。前者は変調周波数を一定時間以内に変化させることによって、広い帯域を使用した伝送を行うものであり、後者は伝送する情報をその十倍から数百倍の速度の疑似雑音符号で拡散変調することにより広い帯域を使用するものである。
【0005】
このうち、比較的簡単な回路構成で実現できることから、周波数ホッピングを用いたシステムが既に開発されてきている。
【0006】
その周波数ホッピング方式において通信を行うためには、送信側端末と受信側端末の周波数ホッピングパターンが同じであり、その周波数切り替えの同期がとれている必要があった。
【0007】
しかしながら、送信端末と受信端末の周波数ホッピングパターンが同じであり、その周波数切り替えの同期がとれていても、その周波数ホッピングパターンに使用する周波数チャネルの中で特定の周波数チャネルのノイズが多い場合には、その特定の周波数チャネルにおいて送受信を行うと誤ったデータを受信する場合が多かった。
【0008】
そのため、初期設定時に、集中制御局は使用可能な周波数帯域の周波数チャネルの電波環境を測定し、その周波数チャネルの電波が良い環境にあるものから順番をつけ、その順番に従って周波数ホッピングパターンを決定し、その周波数ホッピングパターンを無線端末に通知し、無線端末は、その周波数ホッピングパターンを用いて通信を行うことにより、ノイズにより誤ったデータを受信することを減らしていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、リアルタイムデータの通信を行う場合に、電波環境がよい環境にあるものから順番をつけ、その順番に従って周波数ホッピングパターンを決定し、その周波数ホッピングパターンにより、リアルタイムデータの通信を行うと、電波環境が良い順番にリアルタイムデータの通信を行うために、その順番が後の方になると、データの誤りが多くなり、全くリアルタイムデータの通信が行えない場合があった。
【0010】
また、リアルタイムデータの通信で用いる周波数ホッピングパターンと、リアルタイムデータでない周波数ホッピングパターンとが同じであると、その分、データの競合が増し、リアルタイムデータ通信において、データ通信が遅くなる場合が多くなるという問題があった。
【0011】
また、上述のような無線通信システムにおいて、無線通信の問題点として秘話性や雑音の問題があった。
【0012】
本発明は、無線通信を良好に行うことができ、雑音の問題も解決できるようにすることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明では、初期設定時、集中制御局は使用可能な周波数帯域の周波数チャネルの電波環境を測定し、その周波数チャネルの電波が良い環境にあるものから順位をつけ、その順位の特定の順位までをグループとし、そのグループ内で周波数ホッピングパターンを決定し、そのホッピングパターンをリアルタイムデータを通信する無線端末に通知し、リアルタイムデータを通信する無線端末は、そのホッピングパターンを用いて通信を行う。また、集中制御局は、その特定の順位以下の順位をグループとし、そのグループ内で周波数ホッピングパターンを決定し、そのホッピングパターンをリアルタイムデータを通信する無線端末以外の無線端末に通知し、リアルタイムデータを通信する無線端末以外の無線端末は、そのホッピングパターンを用いて通信を行うことにより、無線端末間のリアルタイムデータ通信を円滑に行わせるようにした。
【0014】
また、本発明では、複数の周波数チャネルの電波環境を測定し、この測定結果に応じて、リアルタイムデータ通信用の周波数チャネルと、ノンリアルタイムデータ通信用の周波数チャネルとを割り当てることにより、円滑に無線通信できるようにした。
【0015】
【発明の実施の形態および実施例】
(システム構成)
図1は、本発明の一実施例で想定するシステムの構成を示す説明図である。
【0016】
本システムは、システム内に収容される端末同士の通信を管理、制御する集中制御局101と、端末局102とから構成され、後述する本システムの無線フレームを用いて、集中制御局101から指定された制御データを元に通信を行う端末同士が無線通信を行う。
【0017】
なお、集中制御局101には、システム内の端末局の中から任意の1台(または、それ以上)がなることができる。
【0018】
また、上記端末局102は、リアルタイムデータの通信を行うリアルタイムデータ端末103と、リアルタイムデータの通信を行わないノンリアルタイムデータ端末104より構成される。
【0019】
また、リアルタイムデータ端末103には、無線専用電話機111、ファクシミリ109、テレビ電話112、テレビ会議端末108等の端末が該当し、ノンリアルタイムデータ端末104には、リアルタイムデータの通信を行わないコンピュータ105、プリンタ106、複写機107、電子カメラ、スキャナ、ビデオカメラ等の端末が該当する。
【0020】
以下、集中制御局101、リアルタイムデータ端末103、ノンリアルタイムデータ端末104の構成について説明する。
【0021】
(集中制御局の構成)
図2は、集中制御局101の構成を示すブロック図である。
【0022】
CPU201は、集中制御局101の中枢であり、通話チャネル制御、無線部制御を含め集中制御局101全体の制御を司るものである。ROM202は、CPU201の制御プログラムが格納されたものであり、RAM203は、CPU201の制御のための各種データを記憶するとともに、各種演算用にワークエリアを提供するものである。EEPROM204は、本交換システムの呼出符号(システムID)を記憶するものである。
【0023】
チャネルコーデック205は、CPU201の制御の下、所定のフレームに時分割多重化するものである。無線部206は、CPU201の制御の下、チャネルコーデック205からのフレーム化されたデジタル信号を変調して無線で送信できるように処理してアンテナに送信するとともに、アンテナより無線で受信した信号を復調してフレーム化したデジタル信号に処理するものである。
【0024】
(リアルタイムデータ端末の構成)
上述のようにリアルタイムデータ端末103には各種あるが、次に代表的なリアルタイムデータ端末として無線専用電話機111の構成について説明する。
【0025】
図4は、無線専用電話機111の構成を示すブロック図である。
【0026】
CPU401は、無線専用電話機111の中枢であり、無線部制御、通話制御を含め無線専用電話機111全体の制御を司るものであり、ROM402は、CPU401の制御プログラムが格納されたものである。
【0027】
EEPROM403は、本交換システムの呼出符号(システムID)、無線専用電話機のサブIDを記憶するものであり、RAM404は、CPU401の制御のための各種データを記憶するとともに、各種演算用にワークエリアを提供するものである。
【0028】
通話回路405は、CPU401の制御の下、後述する送受話器410、マイク411、スピーカ412からの通話信号の入出力を行うものである。
【0029】
ADPCMコーデック406は、CPU401の制御の下、通話回路405からのアナログ音声信号をADPCM符号に変換し、後述のチャネルコーデック407に送信するとともに、チャネルコーデック407からのADPCM符号化された通話信号をアナログ音声信号に変換して通話回路に送信するものである。
【0030】
チャネルコーデック407は、CPU401の制御の下、ADPCM符号化された通話信号および制御信号にスクランブル等の処理を行うとともに、所定のフレームに時分割多重化するものである。
【0031】
無線部408は、CPU401の制御の下、チャネルコーデック407からのフレーム化されたデジタル信号を変調して無線で送信できるように処理して後述するアンテナに送信するとともに、アンテナより無線で受信した信号を復調してフレーム化したデジタル信号に処理するものである。
【0032】
送受話器410は、通話するために音声信号を入出力するものであり、マイク411は、音声信号を集音入力するものである。スピーカ412は、音声信号を拡声出力するものであり、表示部413は、後述するキーマトリクス414より入力したダイヤル番号や外線の使用状況等を表示する。
【0033】
キーマトリクス414は、ダイヤル番号等を入力するダイヤルキーや、外線キー、保留キー、スピーカキー等の機能キーからなる。
(ノンリアルタイムデータ端末の構成)
上述のようにノンリアルタイムデータ端末104には各種あるが、次に代表的なノンリアルタイムデータ端末としてリアルタイムデータの通信を行わないデータ端末(コンピュータ105)について説明する。
【0034】
図5は、リアルタイムデータでないデータを通信するコンピュータ105に接続される無線アダプタ502の構成を示すブロック図である。
【0035】
同図において、コンピュータ105は、無線アダプタ502と通信ケーブルもしくは内部バスを介して接続される。
【0036】
無線アダプタ502の無線部503は、接続装置または他の無線アダプタの無線部と無線信号のやり取りを行うものである。
【0037】
主制御部504は、制御の中枢となるCPU、割り込み制御およびDMA制御等を行う周辺デバイス、システムクロック用の発振器等から構成され、無線アダプタ内の各ブロックの制御を行う。
【0038】
メモリ505は、主制御部504が使用するプログラムを格納するためのROMや、各種処理用のバッファ領域として使用するRAM等から構成される。
【0039】
通信i/f部506は、上述のデータ端末501に示すようなデータ端末機器が標準装備する通信i/f、例えば、RS232C、セントロニクス、LAN等の通信i/fや、パーソナルコンピュータ、ワークステーションの内部バス、例えば、ISAバス、PCMCIAi/f等が該当する。
【0040】
端末制御部507は、通信i/f506を介してデータ端末501と無線アダプタ502間のデータ通信の際に必要となる各種の通信制御を司る。
【0041】
チャネルコーデック508は、フレーム処理、無線制御を行うものであり、その構成は図8に示す。このチャネルコーデック508でフレームに組み立てられたデータが無線部を介して主装置や対向端末に伝送されることになる。
【0042】
誤り訂正処理部509は、無線通信によりデータ中に発生するビット誤りを低減するために用いる。送信時には、通信データ中に誤り訂正符号を挿入する。また、受信時には、演算処理により誤り位置並びに誤りパターンを算出し、受信データ中のビット誤りを訂正する。
【0043】
タイマ510は、無線アダプタ内部の各ブロックが使用するタイミング信号を提供するものである。
【0044】
次に、上述した集中制御局101、リアルタイムデータ端末103、ノンリアルタイムデータ端末104で使用する無線部およびチャネルコーデックについて説明する。
【0045】
(無線部の構成)
図6は、本システムの主装置、無線専用電話機、データ端末で共通の構成を有する無線部を示すブロック図である。
【0046】
送受信用アンテナ601a、601bは、無線信号を効率よく送受信するためのものであり、切り換えスイッチ602は、アンテナ601a、601bを切り換えるものである。バンド・パス・フィルタ(以下、BPFという)603は、不要な帯域の信号を除去するためのものであり、切り換えスイッチ604は、送受信を切り換えるものである。
【0047】
アンプ605は、受信系のアンプであり、アンプ606は、送信系のパワーコントロール付アンプである。コンバータ607は、1st.IF用のダウンコンバータであり、コンバータ608は、アップコンバータである。
【0048】
切り換えスイッチ609は、送受信を切り換えるものであり、BPF610は、ダウンコンバータ607によりコンバートされた信号から不要な帯域の信号を除去するためのものである。コンバータ611は、2nd.IF用のダウンコンバータであり、2つのダウンコンバータ607、611により、ダブルコンヴァージョン方式の受信形態を構成する。
【0049】
BPF612は、2nd.IF用であり、90度移相器613は、BPF612の出力位相を90度移相するものである。クオドラチャ検波器614は、BPF612、90度移相器613により受信した信号の検波、復調を行うものである。さらに、コンパレータ615は、クオドラチャ検波器614の出力を波形整形するためのものである。
【0050】
また、電圧制御型発振器(以下、VCOという)616と、ロー・パス・フィルタ(以下、LPFという)617と、プログラマブルカウンタ、プリスケーラ、および位相比較器等から構成されるPLL618とによって、受信系の周波数シンセサイザが構成される。
【0051】
また、キャリア信号生成用のVCO619と、LPF620と、プログラマブルカウンタ、プリスケーラ、および位相比較器等から構成されるPLL621とによって、ホッピング用の周波数シンセサイザが構成される。
【0052】
また、変調機能を有する送信系のVCO622と、LPF623と、プログラマブルカウンタ、プリスケーラ、および位相比較器等から構成されるPLL624とによって、周波数変調の機能を有する送信系の周波数シンセサイザが構成される。
【0053】
基準クロック発振器625は、各種PLL618、621、624用の基準クロックを供給するものであり、ベースバンドフィルタ626は、送信データ(ベースバンド信号)の帯域制限用フィルタである。
【0054】
以下、以上のような無線部の動作について説明する。
【0055】
1.送信時
プロセッサ等の外部回路から入力されたデータ(ディジタルデータ)は、ベースバンドフィルタ626により帯域制限を受けた後、送信系VCO622の変調端子に入力される。
【0056】
送信系VCO622は、送信系PLL624とLPF623の回路より出力される制御電圧により周波数を決定し、直接変調により中間周波(IF)の変調波を生成する。
【0057】
VCO622、LPF623、PLL624の周波数シンセサイザにより生成された中間周波(IF)の変調波は、アップコンバータ608に入力され、VCO619、LPF620、ホッピング用PLL621から構成される周波数シンセサイザにより生成されたキャリア信号と加算された後、送信系アンプ606に入力される。
【0058】
送信系アンプ606により所定のレベルに増幅された信号は、BPF603により不要な帯域の信号を除去された後、アンテナ601から電波として空間に発射される。
【0059】
2.受信時
アンテナ601により受信された信号は、BPF603により不要な帯域の信号を除去された後、受信系のアンプ605により所定のレベルに増幅される。
【0060】
所定のレベルに増幅された受信信号は、ダウンコンバータ607によりキャリア信号を除去され、1st.IFの周波数にコンバートされる。
【0061】
1st.IFの受信信号は、BPF610で不要な帯域の信号を除去された後、2nd.IF用のダウンコンバータ611に入力される。
【0062】
ダウンコンバータ611は、VCO616、LPF617、受信系PLL618から構成される周波数シンセサイザにより生成された信号と1st.IFからの入力信号により2nd.IFの周波数の信号を生成する。
【0063】
2nd.IFの周波数にダウンコンバートされた受信信号は、BPF612により不要な帯域の信号を除去された後、90度移相器613とクオドラチャ検波器614に入力される。
【0064】
クオドラチャ検波器614は、90度移相器613により位相をシフトされた信号と元の信号を使用して検波、復調を行う。
【0065】
クオドラチャ検波器614により復調されたデータ(アナログデータ)は、コンパレータ615によりディジタルデータとして波形整形され、外部の回路に出力される。
【0066】
(チャネルコーデックの構成)
図8は、チャネルコーデックの構成を示すブロック図である。
【0067】
図中、801はチャネルコーデックであり、802は無線部、803は無線端末などに内蔵されるADPCMコーデック、804は無線端末や無線アダプタのCPUである。
【0068】
また、チャネルコーデック801の内部において、無線制御部805は、無線部に対して送受信の切り替えの制御と周波数ホッピングを制御する。さらに、データ送信に先立ちキャリア検出を行う機能も有する。ADPCMコーデックi/f806は、ADPCMコーデック803との間で通話信号をやり取りするためのシリアルデータ、同期クロックのやり取りを行うインタフェースである。
【0069】
CPUi/f807は、CPU804との間で制御情報をやり取りするためのインタフェースであり、チャネルコーデック内の各部の状態や動作モードを記憶するレジスタを内蔵する。そして、CPU804からの制御信号やチャネルコーデック内の各部の状態に応じてチャネルコーデックの各部の制御を行うものである。
【0070】
送信フレーム処理部808は、ADPCMコーデック803からの信号やCPU804から入力された論理制御データを後述の図3に示す送信フレームに組み立てる。受信フレーム処理部809は、無線部からの信号フレームから制御情報や通話データを取り出し、ADPCMコーデックi/f806やCPUi/f807に渡すものである。同期処理部810は、DPLLで構成され、受信信号からクロックを再生し、ビット同期の捕捉を行うものである。
【0071】
(無線フレーム)
図3(1)〜(4)は、本システムにおいて使用する無線フレームの構成を示す説明図である。
【0072】
本システムにおいては、周波数ホッピングパターンを通信する場合には、「ホッピングパターンフレーム」(以下、HPFという)のフレームを用い、実際のデータを通信する際には「データフレーム」(以下、DTFという)のフレームを用いる。また、周波数ホッピングパターン割り当て要求する際には、「ホッピングパターン割り当て要求フレーム」を用いる。以下、そのフレームの内部データの詳細について説明する。
【0073】
図3(1)にHPFを示す。同図において、CNTは同期信号、LCCHは回線制御情報を格納し、HP1からHP26は、5msごとに周波数ホッピングしていく周波数を格納する。このHP1からHP26により、周波数ホッピングを行う。集中制御局は、周波数ホッピングパターン割り当て要求を受信すると、このフレームに周波数ホッピングパターンを格納し、周波数ホッピングパターン割り当て要求を送信したデータ端末に対して送信する。
【0074】
図3(2)にDTFを示す。同図において、CNTは同期信号、LCCHは回線制御情報を示し、DATAは実際のデータを収容するデータ用スロットであり、GTはガードタイムを表す。また、この図において、F9、F3、F14とあるのは、このフレームを無線で伝送する際に使用する周波数のことである。
【0075】
図3(3)にCNTフレームを示す。同図において、PRは、財団法人電波システム開発センタ(以下、RCRという)で規定する周波数同期捕捉のための62ビットのプリアンブルであり、SYNは、RCRで規定する31ビットのフレーム同期信号である。また、IDは、RCRで規定する63ビットの呼び出し信号であり、FIは、2ビットのチャネル種別信号でHPF・DTFを区別する信号である。さらに、UWは、送信元データ端末のユニークワードである。
【0076】
図3(4)にLCCHフレームを示す。同図において、CSは、キャリアセンス時間であり、PRは、ビット同期捕捉のためのプリアンブルである。UWは、送信元データ端末のユニークワードであり、UW1は、これから周波数ホッピングをし無線データ通信を行う宛先データ端末のユニークワードであり、DAは、宛先データ端末のユニークワードを記入するフィールドである。
【0077】
TPは、これから通信を開始するデータの種類を格納するフィールドであり、集中制御局はこのフィールドを認識することにより、周波数ホッピングパターンのグループの種類を決定し、周波数ホッピングパターンを決定する。このTPが、仮に0000の場合にはリアルタイムデータ、1111の場合にはノンリアルタイムデータであると認識する。
【0078】
RQは、周波数ホッピングパターンを要求しているかどうかを示し、このフィールドが00の場合には、周波数ホッピングパターンを要求していないことを示し、11の場合には、周波数ホッピングパターンを要求していることを示す。
【0079】
ACKは、周波数ホッピングパターンを認識したかどうかを示し、このフィールドが00の場合は、周波数ホッピングパターンを認識していないことを示し、11の場合は、周波数ホッピングパターンを認識していることを示す。
【0080】
STは、集中制御局が、これから周波数ホッピングをし無線データの送信受信を行う端末局に周波数ホッピングをするきっかけをあたえるために送信するためのデータで、このフィールドが00の場合には、周波数ホッピングをするきっかけでないことを示し、11の場合には、周波数ホッピングをするきっかけであることを示す。
【0081】
TCは、送信側の端末局が無線データ送信を終了し、周波数ホッピングの解放を要求するために使用されるフィールドであり、このフィールドの値が00の場合には、周波数ホッピングの解放を要求していないことを示し、11の場合には、周波数ホッピングの解放を要求していることを示す。
【0082】
ENDは、送信側の端末局からの周波数ホッピングの解放を受け、周波数ホッピングの解放を完了したことを示すフィールドであり、このフィールドの値が00の場合には、周波数ホッピングの解放を完了していないことを示し、11の場合には、周波数ホッピングの解放を完了したことを示す。Dataは、回線制御情報データを格納するフィールドであり、CFは、周波数切り替え用のガードタイムを示す。
【0083】
以上のような構成において、CNTチャネルは、集中制御局が毎フレームの開始時に送信し、集中制御局以外の局は、ビット同期とフレーム同期を確立するために必ずCNTチャネルを受信する。
【0084】
LCCHチャネルは、回線接続や回線接断、回線接続に先だって集中制御局とホッピングパターンの割り当て要求をやり取りしたり、回線接断時に集中制御局とホッピングパターンの割り当て解除をやり取りする時等に使用する。回線の接続や接断は、LCCHチャネル内に設けたDAフィールドに通信を希望する相手の端末アドレスを記入し、直接相手とやり取りする。
【0085】
DATAチャネルは、回線接続時にやり取りするLCCHチャネルで相手と打ち合わせを行うことで、どのようにデータ伝送を行うかを決定する。
【0086】
次に、本実施例における無線データ通信の詳細動作について説明する。
【0087】
まず、集中制御局の初期設定について説明する。
【0088】
本無線通信システムが動作するためには、集中制御局がシステム内のホッピング周波数を管理し、端末局はホッピングパターンとタイムスロットで決められる通信チャネルを集中制御局から割り当てられることを前提としている。
【0089】
以下、端末局間での通信を行うための基本である集中制御局の通信チャネル管理について説明する。まず、集中制御局での通信チャネル管理は、端末局からのホッピングパターン割り当て要求に対し、未使用のHPを割り当て、解放を行うことである。この割り当て要求は、端末局からLCCHフレームにより、集中制御局に要求される。
【0090】
次に、周波数ホッピングパターンの決定方法について説明する。図7は、本システムで使用する周波数ホッピングの概念を示す説明図であり、図9は、集中制御局における通信チャネル管理の動作を示すフローチャートであり、図12は、本システムにおけるHP割り当て、解放動作を示すシーケンス図である。
【0091】
本実施例のシステムでは、日本において使用が認められている26MHzの帯域を利用した、1MHz幅の26の周波数を使用する。
【0092】
まず、集中制御局は、その26の周波数チャネルの電波環境を1チャネルずつ測定し(S901)、その測定した周波数チャネルの受信レベルが低いものから順位をつける。順位が1位の周波数チャネル(仮にF1)は、制御情報通信用の周波数チャネルに使用する。集中制御局は、常にこの周波数チャネルで受信待機し(S902)、また、この周波数チャネルで無線データの送受信を行い、また端末局は、無線データ通信時以外は、この周波数チャネルで待機する。
【0093】
次に、順位が2位から特定の順位(仮に10位)までは、端末極間のリアルタイムデータを通信する場合に使用し、これらの周波数チャネルを1つのグループとし、RAM203に格納しておく。
【0094】
集中制御局は、端末局からリアルタイムデータの周波数ホッピングパターン要求を受けた場合には、このグループ内で周波数ホッピングする順番を決定する。また、特定の順位(仮に10位)から26位までは、端末局間ノンリアルタイムデータを通信する場合に使用し、これらの周波数チャネルを1つのグループとし、これもまた、別の先ほど格納した場所でない場所に格納しておく。集中制御局は、端末局からノンリアルタイムデータの周波数ホッピングパターン要求を受けた場合には、このグループ内で周波数ホッピングする順番を決定する。
【0095】
次に、端末局の初期設定について説明する。図10、図11は、本実施例の端末局(コンピュータ)の動作を示すフローチャートである。
【0096】
端末局は、電源立ち上げ時、制御情報用周波数チャネルを設定する(S1001、S1101)。この周波数チャネルは、集中制御局の電波環境測定により、決定された制御情報用周波数チャネルと同じ周波数チャネルに手動により設定する。この制御用周波数チャネルが設定されると、この周波数チャネルF1で受信待機状態に入る(S1002、S1102)。集中制御局との通信は、常にこの設定した周波数チャネルF1により行われる。
【0097】
次に、端末局間の無線データ通信に関して説明する。
【0098】
まず、ノンリアルタイムデータ端末であるコンピュータ間での無線データ通信について説明する。ここで、送信側のコンピュータを第1のコンピュータ(図10)、受信側のコンピュータを第2のコンピュータ(図11)として以下に説明する。
【0099】
まず、第1のコンピュータが第2のコンピュータに対して、無線によりリアルタイムデータを送信する場合、まず、第1のコンピュータは、無線アダプタ502に対して送信要求コマンドを送信する(S1003)。その送信要求コマンドを受信した通信インターフェース部506は、端末制御部507に送信要求コマンドを受信したことを通知する。
【0100】
端末制御部507が送信要求コマンドを受信すると、主制御部504に対して送信要求コマンドを受信したことを通知する。主制御部504が送信要求コマンドを認識すると、主制御部504は、無線制御部508を介し、無線部503を制御し、集中制御局に対してHP割り当て要求4101を集中制御局に送る。
【0101】
HP割り当て要求4101は、制御情報用周波数チャネルF1により、LCCHフレームを用い通知する(S1004)。このフレームのUWには、第1のコンピュータのユニークワード、DAには、第2のコンピュータのユニークワード、TPには、これから無線データ通信を行うデータの種別(リアルタイムデータまたはノンリアルタイムデータ)などのパラメータが含まれる。
【0102】
集中制御局は、常に周波数チャネルF1で待機しているので、このLCCHフレームを受信する。
【0103】
集中制御局が、周波数チャネルF1で無線部206、チャネルコーデック205を介してLCCHフレームを受信(S903)すると、そのフレームをRAM202に格納する。次に、そのフレームのRQフレームを調べ、その内容が11であり、周波数ホッピングパターンを要求していると認識した場合には、次に、TPフィールドを調べる。
【0104】
このTPフィールドを調べた結果、ノンリアルタイムデータ用の周波数ホッピングパターン1111であると認識した場合には、RAM203に格納してあるノンリアルタイムデータ用の周波数チャネルグループデータから未使用のHPが存在すれば、HP割り当て4102を制御情報用周波数チャネルF1により、第1のコンピュータと第2のコンピュータに通知する(S904)。
【0105】
その際、無線フレームは図3(1)のホッピングパターンフレームを用いる。そのフレームUWには集中制御局のユニークワードを格納し、DAには第1のコンピュータに対して送信する場合には第1のコンピュータユニークワード、第2のコンピュータに対して送信する場合には第2のコンピュータのユニークワードを格納し、HP1からHP26には、無線データ通信において周波数ホッピングする周波数チャネルの順番に周波数チャネルを格納する。
【0106】
例えば実際の周波数チャネルのデータとしては、周波数チャネルがF1の場合には00000001、周波数チャネルがF2の場合には00000010、周波数チャネルがF3の場合には00000011・・・、F26の場合には00011010を格納して送信する。
【0107】
第1のコンピュータと第2のコンピュータは、無線データ通信を行っていない場合には周波数チャネルF1で待機しているので、このLCCHフレームを受信する(S1005、S1103)。
【0108】
第1のコンピュータは、周波数チャネルF1により、無線部503を介してホッピングパターンフレームを受信し、そのフレームをチャネルコーデック508で分解し、DAフィールドが第1のコンピュータのユニークワードであると認識した場合には、そのフレームをメモリ505に格納する。
【0109】
次に、第1のコンピュータは、ホッピングパターンフレームを受信すると、集中制御局に対し、LCCHフレームを用いてHPパターン認識を送信する。そのLCCHフレームのUWフィールドには、第1のコンピュータのユニークワードを格納し、ACKフィールドには、HPパターン認識を示す値11を格納する(S1006)。
【0110】
また、同様に、第2のコンピュータも、ホッピングパターンフレームを受信すると、集中制御局に対し、LCCHフレームを用いてHPパターン認識を送信する(S1104)。
【0111】
集中制御局は、第1のコンピュータ、第2のコンピュータからのHPパターン認識したことを知らせるフレームを受信する(S905)と、周波数チャネルF1により、LCCHフレームを用いて周波数ホッピング開始を命令する(S906)。このLCCHフレームのUWフィールドには、送信側端末の第1のコンピュータのユニークワード、UW1フィールドには、受信側の端末の第2のコンピュータのユニークワード、STフィールドには、周波数ホッピング開始を示す11を格納する。
【0112】
第1のコンピュータが、周波数チャネルF1により、無線部503を介してLCCHフレームを受信し、そのフレームをチャネルコーデック508で分解し、UWフィールドが第1のコンピュータのユニークワードであると認識した場合には、そのフレームをメモリ505に格納する。
【0113】
第1のコンピュータは、LCCHフレームを受信すると、次に、周波数ホッピングを開始を示すSTフィールドを調べ、周波数ホッピング開始を示す値11である場合(S1007)には、先に受信した周波数ホッピングパターンにより、周波数ホッピングを行い、データフレームを用いてノンリアルタイムデータの送信を開始する(S1008)。
【0114】
その際、データフレーム内のLCCH、CNTフレームのUWフィールドには、第1のコンピュータのユニークワードを格納し、LCCHフレームのDAフィールドには、第2のコンピュータのユニークワードを格納し、DATAフレームには、ノンリアルタイムデータを格納する。
【0115】
また、第2のコンピュータが、周波数チャネルF1により、無線部503を介してLCCHフレームを受信し、そのフレームをチャネルコーデック508で分解し、UW1フィールドが第2のコンピュータのユニークワードであると認識した場合には、そのフレームをメモリ505に格納する。
【0116】
第2のコンピュータは、LCCHフレームを受信すると、次に、周波数ホッピングを開始を示すSTフィールドを調べ、周波数ホッピングの開始を示す値11である場合(S1105)には、先に受信した周波数ホッピングパターンによって周波数ホッピングを行い、データフレームを用いてノンリアルタイムデータの受信を開始する(S1106)。その際、受信したデータフレームのDAフィールドを調べ、第2のユニークワードであると認識した場合には、データを受信する。
【0117】
このようにして、第1のノンリアルタイムデータ端末と第2のノンリアルデータ端末との間でノンリアルタイムデータの無線データ通信を行う。
【0118】
そして、第1のコンピュータがノンリアルタイムデータの送信を終了する(S1009)と第1のコンピュータは、LCCHフレームにHP解放要求105を格納し、周波数チャネルF1により集中制御局に送信する(S1010)。その際、UWフィールドには、第1のコンピュータのユニークワード、DAフィールドには、集中制御局のユニークワード、TCフィールドには、HPパターン解放要求を示すデータ11を格納する。
【0119】
集中制御局は、そのHPパターン解放要求が格納されたLCCHフレームを受信する(S907)と、集中制御局は割り当てたHPの使用状況を変更し、LCCHフレームにHP解放終了4106を格納し、周波数チャネルF1により第1のコンピュータに送信する(S908)。
【0120】
その際、UWフィールドには、集中制御局のユニークワード、DAフィールドには、第1のコンピュータのユニークワード、ENDフィールドには、HP解放終了を示す11のデータを格納する。
【0121】
第1のコンピュータは、周波数チャネルHP解放終了4106を受けて通信を終了し、周波数チャネルF1により、無線データ送受信待機状態に入る。
【0122】
また、第2のコンピュータは、第1のコンピュータからの無線データの受信を完了すると、周波数チャネルをF1に切り替え、無線データ送受信待機状態に入る。
【0123】
以上で、集中制御局と第1のコンピュータと第2のコンピュータの初期設定から、周波数ホッピングパターンの決定、第1のコンピュータと第2のコンピュータとの無線データ通信が行えたことになるが、次に、集中制御局のHP割り当て、解放について、さらに詳細に説明する。
【0124】
図13は、集中制御局におけるHP割り当て動作を示すフローチャートである。なお、図13は、第1のコンピュータがHPを要求してから通信が始まるまでに集中制御局側が行う処理を示している。
【0125】
集中制御局は、第1のコンピュータからHP割り当て要求4101を受けると(S4201)、要求されたデータ種類の未使用HPが存在するか否かをHPテーブルで確認する(S4202)。ここで未使用HPが存在しなければ、第1のコンピュータに対し、未使用HP無しの通知4102を行う(S4204)。
【0126】
また、未使用HPが存在すれば、HPテーブルに仮登録を行い(S4203)、第1のコンピュータにHP仮割り当て4102を行なう(S4205)。
【0127】
集中制御局は、第1のコンピュータがHP認識4103に成功したか否か(S4207)を確認し、認識が成功していなければ、仮割り当てのHPをHPテーブルに未使用登録し(S4209)、接続が成功していれば、仮割り当てのHPをHPテーブルに使用登録する(S4208)。
【0128】
集中制御局は、HPテーブルに使用状況を登録終了後、第1のコンピュータに対してHP開始4104を送り(S4210)、要求のあったHP割り当てを終了する。
【0129】
図14は、集中制御局におけるHP解放動作を示すフローチャートである。なお、この図14は、第1のコンピュータで通信が終了した後、割り当てられたHPを解放する手順において、集中制御局側で行なう処理について示している。
【0130】
まず、集中制御局は、端末局からHP解放要求4105を受けると(S4301)、そのパラメータに含まれる端末IDや解放要求のHPを確認する(S4302)。解放要求のHPが正常に割り当てられたHPでなければ、エラー通知により通知し(S4304)、HPの解放を行なわない。また、解放要求のHPが正常に確認できれば、HPテーブルに未使用登録を行ない(S4303)、第1のコンピュータに対してHP解放終了4106を送る(S4305)。
【0131】
このようにして、本システムでは集中制御局システムに固有のHPテーブルを有し、各ノンリアルタイムデータ端末間で行なわれる通信の通信チャネルの割り当ては集中制御局がHPを割り当てることにより実現し、集中制御局がシステム内の全通信の管理を行なっている。
【0132】
以上、ノンリアルタイムデータ端末間でのノンリアルタイムデータ通信について説明したが、リアルタイムデータ端末間のリアルタイムデータ通信においても同様の手順で行うことができる。ただし、周波数ホッピングパターンの要求をする場合に、LCCHのTPフィールドに0000を格納し、リアルタイムデータ用の周波数ホッピングパターンを要求することが違っている。
【0133】
このように、初期設定に集中制御局が使用可能な周波数帯域の周波数チャネル電波環境を測定し、その周波数チャネルの電波が良い環境にあるものから順位をつけ、その順位の特定の順位までをグループとし、そのグループ内で周波数ホッピングパターンを決定し、そのホッピングパターンをリアルタイムデータを通信する無線端末に通知し、リアルタイムデータを通信する無線端末は、そのホッピングパターンを用いて通信を行ない、集中制御局は、その特定の順位以下の順位をグループとし、そのグループ内で周波数ホッピングパターンを決定し、そのホッピングパターンをリアルタイムデータを通信する無線端末以外の無線端末に通知し、リアルタイムデータを通信する無線端末以外の無線端末はそのホッピングパターンを用い通信を行なうことにより、無線端末間のリアルタイムデータ通信を円滑に行なうことができる。
【0134】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、無線通信装置間の通信を円滑に行なうことができ、また、雑音の問題を解消することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるシステム構成を示す説明図である。
【図2】上記実施例の集中制御局を示すブロック図である。
【図3】上記実施例の無線フレームを示す説明図である。
【図4】上記実施例の無線専用電話機を示すブロック図である。
【図5】上記実施例のコンピュータを示すブロック図である。
【図6】上記実施例の無線部を示す回路図である。
【図7】上記実施例の周波数ホッピングを示す説明図である。
【図8】上記実施例のチャネルコーデックを示すブロック図である。
【図9】上記実施例の集中制御局の動作を示すフローチャートである。
【図10】上記実施例の第1のコンピュータの動作を示すフローチャートである。
【図11】上記実施例の第2のコンピュータの動作を示すフローチャートである。
【図12】上記実施例におけるHP割り当て動作を示すシーケンス図である。
【図13】上記実施例におけるHP割り当て動作を示すフローチャートである。
【図14】上記実施例におけるHP解放動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
101…集中制御局、
105…リアルタイムデータ通信を行わないコンピュータ、
106…プリンタ、
107…複写機、
108…テレビ会議端末、
109…ファクシミリ、
111…無線専用電話機、
112…テレビ電話。
Claims (8)
- 2台以上の無線通信装置と1台以上の集中制御局とを有して構成され、集中制御局と無線通信装置との間、および無線通信装置と無線通信装置との間で、周波数ホッピング方式を用いた通信を行う無線通信システムにおいて、
上記集中制御局は、初期設定時に無線データ通信で使用可能な周波数チャネルの電波環境を測定する測定手段と、この測定手段により測定された各周波数チャネルのデータの受信レベルが小さいものから各周波数チャネルに対して順位を付与する順位付与手段と、上記順位が上位である周波数チャネルを制御用の周波数チャネルとする制御用チャネル設定手段と、上記順位が上位である周波数チャネルのうちの上記制御用チャネル以外の周波数チャネルから特定の順位の周波数チャネルまでをリアルタイムデータ通信用の周波数チャネルとするリアルタイムデータ用チャネル設定手段と、上記特定の順位以降の周波数チャネルをリアルタイムデータでない通信用の周波数チャネルとするノンリアルタイムデータ用チャネル設定手段とを有することを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1において、
上記集中制御局は、上記順位が1番の周波数チャネルを制御用の周波数チャネルとする制御用チャネル設定手段と、上記順位が2番の周波数チャネルから特定の順位の周波数チャネルまでをリアルタイムデータ通信用の周波数チャネルとするリアルタイムデータ用チャネル設定手段と、上記特定の順位以降の周波数チャネルをリアルタイムデータでない通信用の周波数チャネルとするノンリアルタイムデータ用チャネル設定手段とを有することを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1または2において、
上記集中制御局は、送信側の無線通信装置から無線データ通信開始時に上記制御用チャネルによって送信される周波数ホッピングパターン要求を受信し、
この要求が、リアルタイムデータ通信用の周波数ホッピングパターン要求であると認識した場合には、上記リアルタイムデータ通信用の周波数チャネルの中から周波数ホッピングパターンを決定し、リアルタイムデータでないデータ通信用の周波数ホッピングパターン要求であると認識した場合には、上記リアルタイムデータでない通信用の周波数チャネルの中から周波数ホッピングパターンを決定することを特徴とする無線通信システム。 - 請求項3において、
上記集中制御局は、決定した周波数ホッピングパターンを制御用チャネルにより送信側の無線通信装置と受信側の無線通信装置とに通知し、
上記送信側の無線通信装置は、上記集中制御局から通知された周波数ホッピングパターンにより周波数ホッピングして無線データを送信し、
上記受信側の無線通信装置は、上記集中制御局から通知された周波数ホッピングパターンにより周波数ホッピングし、送信側の無線通信装置から送信された無線データを受信することを特徴とする無線通信システム。 - 複数の周波数チャネルの電波環境を測定する測定手段と;
上記測定手段による測定結果に応じて、リアルタイムデータ通信用の周波数チャネルと、ノンリアルタイムデータ通信用の周波数チャネルとを割り当てるチャネル設定手段と;
を有することを特徴とする無線通信装置。 - 請求項5において、
上記チャネル設定手段は、電波環境の良い周波数チャネルを、リアルタイムデータ通信用の周波数チャネルとして割り当てることを特徴とする無線通信装置。 - 請求項5において、
上記測定手段による測定は、初期設定時に行われることを特徴とする無線通信装置。 - 請求項5において、
上記無線通信装置は、スペクトラム拡散通信によって無線通信を行うことを特徴とする無線通信装置。
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