JP3656339B2 - 無線通信システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数ホッピング方式により所定のホッピングパターンに従って周波数を切り換えながら通信機相互間で双方向通信を行う無線通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年において、通信データを変調後に拡散して送信する一方、受信した信号を逆拡散して復調することにより通信データを得るスペクトラム拡散方式の無線通信システムが、周波数の有効利用および低い電力密度の通信を可能にすることから注目されている。そして、特に、スペクトラム拡散方式による送受信時に、周波数を順次切り換える周波数ホッピングを行うと、信号の秘匿性が極めて高いものとなるため、この周波数ホッピングを適用したスペクトラム拡散方式の無線通信システムが例えば電話機やファクシミリ装置等の各種の分野において広範囲に採用されようとしている。
【０００３】
従来、上記方式の無線通信システムは、拡散および逆拡散のパターンを示すものとして、使用する周波数を示すホップ周波数データの組み合わせとして表現されるホッピングパターンを有している。一つのホッピングパターン（周波数の変化パターン）は、複数のホップ周波数データの系列として予め設定されており、、このデータ（拡散符号ともいう）を滞留時間毎に読みだして通信周波数を順次変更しつつ、通信機間で送受信が行われるのである。この通信を行うため、全ての通信機に同一のホッピングパターンが設定されているのである。これが周波数ホッピングによるスペクトラム拡散通信である。そして、例えば、親機となる通信機から特定の子機となる通信機に対して通信を行う場合に、親機は、送信する信号を一定の滞留時間毎に周波数ホッピングさせて変調する拡散変調信号とし、この拡散変調信号を子機に対して送信する。子機は、送信された前記の拡散変調信号を、予め与えられているホッピングパターンに従った逆拡散による復調によって、送信信号を受信処理することが可能となっている。
【０００４】
そして、このように滞留時間毎に周波数をホッピングさせながら、送信側の拡散と受信側の逆拡散とを繰り返すことにより、通信機器の相互間においてスペクトラム拡散方式に基づく送受信が可能となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、周波数ホッピングにより拡散変調される信号を通信機器の相互間において送受信しようとすると、受信側は前記のごとく送信信号を逆拡散により復調する必要がある。そのため、無線通信システムを構成する全ての通信機は、送受信の際に使用されるホッピングパターンを予め備えていることが必要である。
【０００６】
しかし、無線通信システムにホッピングパターンの異なる新たな通信機を導入したい場合や、使用するホッピングパターンを新たに追加したい場合がある。また、複数用意されるホッピングパターンのうち、従来使用していたものと異なるものに更新しようとする場合に、電源が切られている等の通信機については、その更新を認識させることができない場合がある。このような場合には、無線通信システムの各通信機の相互間において、拡散変調信号による送受信ができないことになる。
【０００７】
そこで、本発明は、無線通信システムに新たな通信機を導入する場合や、使用するホッピングパターンが新たに追加、あるいは更新される等の場合にも、拡散変調信号による送受信を可能とすることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、周波数ホッピング方式により所定のホッピングパターンに従って通信機相互間で双方向通信を行う無線通信システムにおいて、一方の通信機は、前記所定のホッピングパターンを繰り返して送信する送信手段を備え、他方の通信機は、前記所定のホッピングパターンの開始点として選ばれる周波数を基準として他の周波数を受信するまでの送信間隔を計測する第一計測手段と、前記第一計測手段が計測した計測順に並べられた前記他の周波数と前記送信間隔とを前記送信間隔の小さい順に並び変える並び変え手段と、前記並び変え手段が並び変えた前記他の周波数と前記送信間隔とが示す前記所定のホッピングパターンを学習する学習手段とを備えることを特徴とする無線通信システムである。
【０００９】
これにより、他方の通信機は、一方の通信機が繰り返して送信する前記所定のホッピングパターンについて、その周波数と前記所定のホッピングパターンの開始点として選ばれる周波数を基準として他の周波数を受信するまでの送信間隔とを並べ替えて、前記所定のホッピングパターンを学習する。他方の通信機は、学習をしたホッピングパターンに基づいて一方の通信機と送受信することができる。ここで、他方の通信機の具体例として、従来より機能している無線システムに増設される新規な通信機や、従来より保有している通信機であって異なる無線システムに追加されるもの、ホッピングパターンの更新中に電源が切られていた通信機等を挙げることができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、前記他方の通信機は、前記所定のホッピングパターンの特定周波数を受信した後再び前記特定周波数を受信することにより、前記ホッピングパターンの送信周期を計測する第二計測手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の無線通信システムである。これにより、他方の通信機は、ホッピングパターンに含まれる特定周波数を受信した後に再び特定周波数を受信するまでの周期によって、ホッピングパターンの送信周期を計測する。次に、この送信周期を計測上の最大間隔として設定し、前記特定周波数を基準として他の周波数を受信するまでの送信間隔を計測する。即ち、一つの周波数の送信間隔の計測は、特定周波数の受信時点より開始され、送信周期を計測の上限として行われる。このようにして計測された送信間隔の順に、周波数の並べ替えが行われ、一方の通信機により送信されたホッピングパターンが構成される。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記送信間隔は、前記特定周波数を検出してからある周波数に切り換え、前記特定周波数の受信から前記のある周波数の検出までの時間で計測し、前記周期内に前記のある周波数を検出できない場合には、次の周期内で前記のある周波数を検出し一周期分を減算して時間を計測する請求項２記載の無線通信システムである。これにより、送信間隔を計測する上で、他方の通信機の受信周波数を特定周波数からある周波数へ切り換えることが遅れた場合でも、一周期後にある周波数を検出することができる。該検出までに計測されたある周波数の送信間隔は一周期分加算されたものであるので、この一周期を減算すると、ある周波数の送信間隔を時間で計測することができる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、前記一方の通信機は、通常の通信データの送信から前記所定のホッピングパターンを繰り返して送信する前記送信手段による送信に切り換える第一切り換え手段を有し、前記他方の通信機は、通常の通信データの受信から前記学習手段による学習を行うための受信に切り換える第二切り換え手段を有する請求項１記載の無線通信システムである。これにより、他方の通信機がホッピングパターンの学習を行う場合には、一方の通信機は第一切り換え手段により通常の通信から前記送信手段による通信に切り換えられ、他方の通信機は第二切り換え手段により通常の通信から前記学習手段による通信に切り換えられる。そして、請求項１記載の前記並び変え手段が並び変えた前記他の周波数と前記送信間隔とが示す前記所定のホッピングパターンの学習が行われる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし図９に基づいて以下に説明する。本実施の形態に係る無線通信システムは、図２に示すように、外部回線に接続された１台の親機１０（通信機）と、子機１１（通信機）と、子機１２（通信機）とによって構成されている。これらのうち、親機１０と子機１１は、既に所定の周波数ホッピングパターンによって相互に通信可能に構成されている。
【００１４】
この例では、子機１２が新規に増設されるものとして他方の通信機を構成し、該子機１２が前記所定の周波数ホッピングパターンを学習するものとする。子機１２は、周波数ホッピングパターンを学習した後において、親機１０および子機１１と該周波数ホッピングパターンの下に相互に通信することが可能である。
【００１５】
また、親機１０は、通常の通信から子機１２が学習を行うための送信モードに切り換えるスイッチ１５を備えており、子機１２は、通常の通信から前記の学習を行うための受信モードに切り換えるためのスイッチ１６を備えている。子機１２には、必要に応じて動作状況を表示するための表示装置としてＬＥＤやＬＣＤ１７等も備わる。このスイッチ１５は第一切換手段を構成し、スイッチ１６は第二切換手段を構成する。本発明では、周波数ホッピングパターンを学習するためのルーチンとして、後で説明する二つの学習ルーチンＩ、ＩＩを備えており、スイッチ１６はいずれのルーチンをも任意に選択できるように構成されている。なお、子機１２が学習を行っている間は、他の子機１１と通信することができないため、前記のＬＥＤ等の点灯により子機１２が学習中であることを表示すると、通信機の使用上便利である。
【００１６】
このスイッチ１５、１６の操作により、周波数ホッピングパターンを学習するためのモードへの切り換えが行われたことは、後に説明する無線通信部１に備わるコントローラ３５に検知されるようになっている。このスイッチ１５、１６については、誤操作を防ぐ等の観点から機器の底部等に備えられ、また、細い棒を用いる等しなければその操作ができないように構成すると、使用上便利である。
【００１７】
尚、これらの親機１０や子機１１、１２には、電話機やファクシミリ装置、プリンタ装置、コンピュータ等を適用することができる。親機１０と子機１１、１２との通信および子機１１、１２間の通信は、図３に示すように、ＴＤＤ(TimeDivision Duplex)方式により行われるようになっており、一方が送信状態（ＴＸ）のときには他方を受信状態（ＲＸ）とし、この送信状態（ＴＸ）と受信状態（ＲＸ）とを交互に置き換えることにより通信を行うようになっている。
【００１８】
上記の親機１０および子機１１、１２は、図４に示すように、通信データを周波数ホッピングするスペクトラム拡散方式により送受信する無線通信部１を有している。この無線通信部１については、親機１０と、本発明にかかる学習等を行う子機１２とは、多くの部分が共通であるが、区別する必要がある場合には親機１０について１ａで表し、子機１２を１ｂとして表す。また、部材や信号等について、子機１２の１ｂについて付加されるものがあるが、かかる部材には添字ｂを付加することによって区別できるように表す。
【００１９】
無線通信部１は、図示しない外部回路に対して通信データをデータ処理して入出力するインターフェース部２１を有している。インターフェース部２１は、通信データが音声信号である場合、音声信号とデジタル信号とを相互変換するコーデックおよび圧縮器を有している一方、通信データが非音声信号である場合、バッファやエラー訂正処理等を行うデータ変換器を有している。
【００２０】
上記のインターフェース部２１は、通信データを変調する変調部２２ａと、通信データを復調する復調部２２ｂとを有した変復調器２２に接続されている。変復調器２２は、コントローラ３５からの送信指令信号ｐおよび受信指令信号ｑにより変調部２２ａと復調部２２ｂとの作動状態を通信データの送信時と受信時とで切り換えるようになっている。そして、送信時に作動される変調部２２ａは、ミキサを備えたアップコンバータ２３に接続されている。
【００２１】
上記のアップコンバータ２３には、ＰＬＬ局部発振器２５が接続されており、ＰＬＬ局部発振器２５には、図５にも示すように、複数チャンネルC1,C2,...CL分のホップ周波数データf1,f2,...fL を格納したホップテーブル２６が接続されている。これらのホップテーブル２６およびＰＬＬ局部発振器２５には、コントローラ３５から所定の滞留時間毎にホップ信号ｒが入力されるようになっており、ホップテーブル２６は、ホップ信号ｒが入力されるたびに、ホップ信号ｒが示すチャンネル設定値Ｓのチャンネルに対応するホップ周波数データｆをＰＬＬ局部発振器２５に出力し、ＰＬＬ局部発振器２５からホップ周波数データf1,f2,...fL に対応した周波数のホップ周波数信号（局部発信信号）ｓをアップコンバータ２３に出力させるようになっている。特定のホップ周波数データ、例えばf1に対応する周波数を示すとき、周波数（f1）と示すことにする。そして、アップコンバータ２３は、ＰＬＬ局部発振器２５からのホップ周波数信号ｓと、変調部２２ａからの通信データの変調信号ｔとを加え合わせることによって、拡散された周波数の拡散変調信号ｕを形成するようになっている。
【００２２】
また、親機１０について、学習を行うための送信モードに切り換わった場合には、所定のホッピングパターンを繰り返して送信するように、無線通信部１ａのコントローラ３５がホップ信号ｒａを調整して出力するようになっている。このホップ信号ｒa が出力されると、ホップテーブル２６から信号ｒａに対応するホップ周波数データｆa がＰＬＬ局部発振器２５に出力されてＰＬＬ局部発振器２５からホップ周波数信号ｓがアップコンバータ２３に出力され、アップコンバータ２３はホップ周波数信号ｓと変調部２２ａからの学習用通信データの変調信号ｔとを加え合わせることによって拡散変調信号ｕa が出力される。前記ホップ信号ｒa を滞留時間毎に出力することにより、ホップテーブルからｆa が順次出力され、所定のホッピングパターンが繰り返されるのである。コントローラ３５のこの動作が送信手段を構成する。
【００２３】
上記のアップコンバータ２３は、拡散変調信号ｕを増幅するパワーアンプ２４を介して送受切換器２７に接続されている。送受切換器２７には、コントローラ３５から送信指令信号ｐおよび受信指令信号ｑが入力されるようになっており、送信指令信号ｐが入力されたときには、作動状態を送信可能状態としてパワーアンプ２４からの拡散変調信号ｕをアンテナ２８から送信させるようになっている。一方、受信指令信号ｑが入力されたときには、作動状態を受信可能状態とし、アンテナ２８を介して受信された拡散変調信号ｕをローノイズアンプ３１に出力させるようになっている。
【００２４】
上記のローノイズアンプ３１は、ダウンコンバータ３２に接続されており、ダウンコンバータ３２に対して拡散変調信号ｕを増幅して出力するようになっている。ダウンコンバータ３２には、上述のアップコンバータ２３に入力されるホップ周波数信号ｓがＰＬＬ局部発振器２５から入力されるようになっており、ダウンコンバータ３２は、ホップ周波数信号ｓを基にして拡散変調信号ｕを逆拡散して変調信号ｔを形成し、この変調信号ｔを復調部２２ｂに出力するようになっている。そして、復調部２２ｂは、入力された変調信号ｔを復調した後、インターフェース部２１に出力するようになっている。
【００２５】
また、子機１２の無線通信部１ｂについては、復調器２２ｂはコントローラ３５に接続される構成である。本発明にかかる周波数ホッピングパターンの学習等を行うため、復調信号ｕb をコントローラ３５に入力するようになっている。
【００２６】
コントローラ３５は上記のようにして各部の制御を行い、スペクトラム拡散通信方式に基づく通信機として機能するための部材に加え、本発明にかかる学習を行うための部材として、特に、記憶部６１ｂ、解析部６２ｂ、タイマ部６３ｂ、カウンタ部６４ｂをも備えている。
【００２７】
記憶部６１ｂには、学習ルーチンが備わっている。この学習ルーチンは、所定のホッピングパターンの開始点として選ばれる周波数を基準として他の周波数を受信するまでの送信間隔を計測する第一計測手段、前記第一計測手段が計測した計測順に並べられた前記他の周波数と前記送信間隔とを前記送信間隔の小さい順に並び変える並び変え手段、前記並び変え手段が並び変えた前記他の周波数と前記送信間隔とが示す前記所定のホッピングパターンを学習する学習手段及びホッピングパターンの送信周期を計測する第二計測手段を構成する。
【００２８】
この学習ルーチンには、ホッピングパターンを構成する送信間隔を時間で計測する学習ルーチンＩと、送信間隔をホッピング数で計測する学習ルーチンＩＩが用意されている。その実行手順については図６、図７に示されるが、学習ルーチンの実行に伴うホッピングパターンを学習する動作については後に説明する。
【００２９】
解析部６２ｂは、子機１２で受信された拡散変調信号の周波数を検出する部分である。この解析部６２ｂで検出される送信周波数と、後に説明する学習ルーチンにセットされる受信周波数とを一致させることにより、拡散変調信号に含まれる各周波数の信号を受信できるようにしている。なお、解析部６２ｂの構成を、例えばローノイズアンプ３１の出力を外部のＦＦＴアナライザ等に接続し、ここで検出される周波数を読み込むようにすることもできる。
【００３０】
タイマ部６３ｂは、送信周期や送信間隔等の時間を計数するための部材である。この例では、タイマＡとタイマＢとを備える。カウンタ部６４ｂは、コントローラ３５が発生するクロック等のパルス数を計数するための部材である。この例では、コントローラ３５が発生するクロックパルスの数を計数するためのカウンタＡと、特にホップ数に対応するパルス数を計数するためのホップカウンタＢとを備えている。
【００３１】
解析部６２ｂ、カウンタ部６３ｂ、タイマ部６４ｂは、記憶部６１ｂに対して、Ｉ／Ｏを介する等により接続されている。これにより、解析部６２ｂで検出された送信周波数を学習ルーチンに読み込むことができる。また、学習ルーチンの指令によりタイマ部６３ｂおよびカウンタ部６４ｂにリセットやストップをかけることや、計数された時間等を学習ルーチンに読み込むことができるようになっており、学習ルーチンが、送信信号のホッピングパターンを構成する周波数や送信間隔を計測できるようになっている。
【００３２】
また、コントローラ３５は、前記のごとくスイッチ１５、１６の操作による学習を行うためのモードに切り換えられたことを検知するようになっている。無線通信部１ａについては、学習を行うためのモードに切り換えらると、前記のとおりホップ信号ｒａが出力され、所定のホッピングパターンによる送信を繰り返して行う。
【００３３】
無線通信部１ｂについては、この学習のためのモードへの切り換えを検知すると、コントローラ３５が受信切換信号ｑを出力して子機１２を受信可能な状態とし、前記の学習ルーチンの実行を開始するともに、解析部６２ｂ、カウンタ部６３ｂ、タイマ部６４ｂを作動できるようになっている。
【００３４】
電源部３６は、無線通信部１を作動させるための電力を供給する部分である。この電源部３６は、コントローラ３５の制御の下に無線通信部１の各部へ電力を供給する。この無線通信部１の各部への電力の供給について、コントローラ３５を除く部分につき、電力の供給を制限すること等が行われる。送受信の動作との関係から、無線通信部１の構成各部のうち動作する必要のない部分について、電力供給を制限することにより、電力の無駄な消費を防ぐことができる。
【００３５】
以下に、ホッピングパターンの学習に伴う無線通信システムの動作について説明する。なお、ホッピングパターンの学習を行う場合には、親機１０と子機１２とは十分に近接させて設置するものとする。これにより、子機１２は、親機１０の送信を確実に受信でき、学習を行い易いからである。
【００３６】
まず、親機１０について、前記のスイッチ１５を操作し、学習のための送信モードに切り換える。親機１０は、このモードに設定されている間は、前記のごとく所定のホッピングパターンを繰り返して送信するのみであり、異なるホッピングパターンの送信が行われることはない。
【００３７】
次に、子機１２について、前記のスイッチ１６を操作し、学習を行うための受信モードに切り換えると、学習ルーチンの実行が開始される。学習ルーチンには、前記のとおり学習ルーチンＩと、学習ルーチンＩＩとが用意されているが、まず、学習ルーチンＩの実行について図６を用いて説明する。
【００３８】
前記のスイッチ１６の操作により学習ルーチンの実行が開始されると（Ｓ１）、まず、子機１２の受信周波数を（f1）にセットした（Ｓ２、Ｓ３）後に、タイマＡをリセットし（Ｓ４）、受信待機する（Ｓ５）。ここで、（f1）には、この無線通信システムに許容されている周波数帯域のうちで最低の周波数を選ぶ。
【００３９】
所定の時間、例えば、ホッピングパターンの送信周期ＴH 以上の時間であるＴmax の間、親機１０からの送信を受信しなければ、この周波数の送信はないものと判断し（Ｓ６、Ｎ、Ｓ２２、Ｎ）、次の周波数（f2）で同様のことを行う（Ｓ２３〜）。送信周波数を受信できれば（Ｓ６、Ｙ）、再びタイマＡをリセットし（Ｓ７）、次に、先の送信周波数を再び受信すると（Ｓ８、Ｙ）、タイマＡをストップする（Ｓ９）。ここで、再び受信された周波数がホッピングパターンの特定周波数（fs）として、この間のタイマＡにより測定された時間がホッピングパターンの送信周期ＴH として決定される（Ｓ１０）。
【００４０】
ここで、特定周波数とは、親機１０が送信する周波数のうち最低のものである。ホッピングパターンは一周期学習すればよく、その開始点は特に指定されないが、ここでは開始点として特定周波数を選ぶこととする。
【００４１】
なお、送信周期ＴH については、親機１０が送信する信号のうち特定の周波数（fm）にのみ同位相で特定の信号ｕｗを重畳させ、この特定信号が送信される時間の間隔を測定することによっても計測することが可能である。この方法により計測する場合には、受信周波数を特定信号の周波数（fm）にセットして受信待機し、前記で周波数（fs）の送信される時間間隔を測定した場合と同じ手順を用いると、送信周期ＴH を計測することができる。
【００４２】
次に、前記特定周波数（fs）で受信待機し（Ｓ１３、Ｓ１４）、親機１０の信号を受信したら（Ｓ１５、Ｙ）、タイマＡ、タイマＢをリセットし（Ｓ１６）、計測を開始する。この時点が計測開始点となる。次に、受信周波数を（fi）にセットし受信待機する（Ｓ１７、Ｓ１８）。この（fi）を受信したら（Ｓ１８、Ｓ１９、Ｙ）、タイマＢをストップし（Ｓ２０）、送信時間間隔Ｔi を決定する（Ｓ２１）。セットする受信周波数を変更して（Ｓ１１）、これを繰り返す（Ｓ１１〜Ｓ２１）。
【００４３】
セットした受信周波数が受信されない場合（Ｓ１９、Ｎ）で、送信周期ＴH を経過している場合（Ｓ２５、Ｎ）、受信周波数の切り換えが遅れたことが原因で受信できなかったことも考えられるので、タイマＡ、タイマＢをリセットし（Ｓ２６）、引き続き計測を行う（Ｓ２７）。ここで、タイマＢをリセットすることは、切り換えの遅れた周波数（fi）を一周期後に検出して一周期ＴH 分を減算して時間を計測する操作に相当する。受信できない場合は、その周波数は、使用されていないと判断し、Ｔi ＝ＮＯとする（Ｓ２８、Ｎ、Ｓ２９）。そして、次の周波数の計測に移る（Ｓ１１）。以上を許可されている帯域の最高周波数（ｆend ）まで繰り返す（Ｓ１２、Ｎ、Ｓ２４）。
【００４４】
なお、送信間隔について、学習ルーチンＩは、前記のようにタイマＡ、タイマＢを用いて時間を測定するとしているが、コントローラ３５が発生するクロックパルス数をカウンタＡにより計数することに基づく測定も可能である。
【００４５】
以上の手順によって、ホッピングパターンを構成する周波数や送信時間間隔を決定することができるが、その手順の時系列を、図１に示される親機１０からの送信信号のタイミングチャート（ｉ）と、子機１２が受信待機するタイミングチャート（ｉｉ）とを用いて以下に説明する。図１（ａ）は、送信周期ＴH が決定されるタイミングチャートである。子機１２は特定周波数（f1）で受信待機する（〜Ｓ５）。親機１０が（f1）で送信を行ってから、次に（f1）で送信を行うまでの時間を計測し、送信周期ＴHが決定される（〜Ｓ１０）。
【００４６】
なお、送信周期ＴH の計測を、図１（ｄ）に示されるように、親機１０が送信する信号のうち周波数（f1）にのみ同位相ｔp で含まれる特定の信号、例えば同期信号ｕｗを検出して行う場合には、周波数（f1）で受信待機し、親機１０が（f1）で特定の信号ｕｗの送信を行ってから、次に特定の信号ｕｗが送信されるまでの時間を計測する。
【００４７】
図１（ｂ）は、各周波数についての送信間隔時間が決定されるタイミングチャートである。親機１０が（f1）で送信を行ってから、計測したい周波数（f2）を送信するまでの時間Ｔ2 を子機が計測する。子機１２は受信周波数（f1）で受信待機し（Ｓ１３、Ｓ１４）、親機１０が（f1）を送信するとタイマを作動させ、受信周波数を（f2）に切り換えて、親機１０から送信された（f2）の信号を受信するまでの時間Ｔ2 を計測する（〜Ｓ２１）。
【００４８】
図１（ｃ）は、計測したい周波数への受信周波数の切り換えが遅れた場合に、一周期待って計測するタイミングチャートである。親機１０が（f1）で送信してから、計測したい周波数（f6）を送信するまでの時間Ｔ6 を子機１２が計測する。子機１２は受信周波数（f1）で受信待機し（Ｓ１３、Ｓ１４）、親機１０が（f1）を送信するとタイマを作動させ、受信周波数を（f6）に切り換える（〜Ｓ１７）。この切り換えが間に合わないことも考えられるので、一周期ＴH 待ってから計測を開始する（Ｓ１９、Ｎ）。ＴH 経過後（Ｓ２５、Ｎ）、一度タイマをリセットしてから（Ｓ２６）、親機１０から送信された（f6）の信号を受信するまでの時間Ｔ6 を計測する（〜Ｓ２１）。この計測された時間Ｔ6 は、切り換えが間に合わなかった周波数（f6）を、次の周期で検出し一周期ＴH 分を減算して計測される時間となる。これにより、切り換えが間に合わない場合でも、一周期後には受信周波数を受信して計測できるので、計測の信頼度が向上する。
【００４９】
次に、学習ルーチンＩＩの実行について、該ルーチンの手順を示す図７と、ホップ数を計測するためのタイミングチャートを表す図８とに基づいて説明する。図８において、（ｉ）は親機１０が送信するタイミングチャートであり、（ｉｉ）は子機１２が受信するタイミングチャートである。また、図８（ａ）はホッピングパターンの送信周期ＴH を決定するための基準クロック５１を発生するタイミングチャートを表している。図８（ｂ）は周波数（f2）の送信間隔を決定するためのタイミングチャートを表している。図８（ｃ）は、周波数（f1）に続いて送信される周波数（f6）の送信間隔を決定するためのタイミングチャートを表している。
【００５０】
学習ルーチンの実行を開始すると（Ｓ３１）、受信周波数を（f1）として受信待機する（Ｓ３２〜Ｓ３６）。親機１０が周波数（f1）で送信していることを確認後（送信していなければ次の周波数で待機、Ｓ３６、Ｎ、Ｓ５３、Ｎ→Ｓ３３→Ｓ３５）、受信周波数（f1）を受信すると、基準クロック５１を発生させる（Ｓ３７）。次に、カウンタＡをリセットし（Ｓ３８）、再度（f1）を受信するまでの間隔が、図８（ａ）にも示されるように、ホッピングの送信周期ＴH となる（Ｓ３９、Ｙ→Ｓ４０）。このホッピングの送信周期ＴH の間隔を、クロックパルスの計数値（カウンタＡの値）に対応させたものが送信ホップ数ＣH である（Ｓ４１）。この送信ホップ数ＣH に基づいて基準クロック５１を発生させる時期を設定し（Ｓ４２）、以降の手順においても、この間隔で基準クロック５１を継続的に発生させる。
【００５１】
次に、受信周波数を(fi)=(f2) として受信待機し、ホッピングカウンタＢをリセットする（Ｓ４４〜Ｓ４７）。このホッピングカウンタＢのリセットは、基準クロック５１に同期して行うようにする。この間において、受信周波数(fi)が許容周波数帯域の最高周波数(fend)を越えているかどうかを判断し（Ｓ４５）、越えている場合はルーチンを終了する（Ｓ４５、Ｎ→Ｓ５６）。(fend)を越えていない場合には、受信周波数（f2）を受信するまでホップ数をカウントする（Ｓ４８、Ｓ４９、Ｙ→Ｓ５０）が、ホップ数のカウントは図８（ｂ）に示すようにホップ開始パルス５３の数をカウントする。このホップカウンタＢの値により、受信周波数（f2）のホップ数（基準クロックからのホップ数）が決定される（Ｓ５１）。そして、カウンタＡの計数値が送信ホップ数ＣH を越えていない場合には、ホップ数の計測を開始してから送信周期ＴH を越えておらず、そのまま待機する（Ｓ５２、Ｙ）。カウンタＡの計数値が送信ホップ数ＣH を越えている場合には、受信周波数を次の周波数に切り換える（Ｓ５２、Ｎ）。
【００５２】
カウンタＡが送信ホップ数ＣH を計数する間に受信がなければ、その周波数は使用されていないと判断する（Ｓ５５、Ｎ）。この手順を、受信周波数を切り換えて各周波数について繰り返す（Ｓ４４〜Ｓ５２）。
【００５３】
このホッピング数を計測することは、カウンタによる計測であるため、時間を計測するよりも簡単に送信間隔を決定できる。また、先の学習ルーチンのように特定周波数（f1）を基準とする計測開始点を設けて各周波数に変化するまでの時間を測定するのでなく、受信周波数を計測したい周波数にセットして受信待機するのみで計測できる。そのため、図８（ｃ）に示すように、送信周波数が周波数（f1）から周波数（f6）に変化する場合にも、受信周波数を（f6）へ切り換えることの遅れにより受信の機会を逃すということもない。このホッピング数を計測する上で、基準クロック５１に誤差が生ずる場合には、適時、周波数（f1）で送信周期ＴH を再計測し、誤差を補正すればよい。
【００５４】
図９は、学習ルーチンＩを実行することにより得られた結果の一例を示している。図９（ａ）は、計測した周波数（ｆ）と、その周波数を受信するまでの送信間隔時間Ｔとを測定順に並べたものである。この図９（ａ）に示される測定結果を、時間Ｔの小さい順に並べ替えて示したものが図９（ｂ）である。即ち、この図９（ｂ）は、親機１０が送信し子機１２によって計測されたホッピングパターンの一例を示すものである。
【００５５】
この計測したホッピングパターンの結果について、学習ルーチンＩＩのように、送信間隔をホップ数によって計測した場合には、図９（ａ）に示される時間Ｔの代わりにホップ数により表した表を作るとよく、また、ホップ数の少ないものから順に図９（ｂ）のように並び替えるとよい。
【００５６】
この計測された周波数と送信間隔の結果を、送信間隔の順に並べ替える手順については特に図示していないが、前記の学習ルーチンＩ、ＩＩにルーチンの一部として含まれている。なお、ここでは、ホッピングパターンの計測について、学習ルーチンＩ、ＩＩともに、周波数の低い方から高い方へ順に計測を行うとして説明したが、周波数の高い方から低い方へ計測してもよく、計測する周波数の順についても限定されない。また、古いホップパターンに基づいて順に計測してもよく、これはホップパターンの変更が少ない場合に有効である。また、ＴH を測定するために特定の周波数（f1）の間隔を測定していたが、周波数と時間間隔を順次記憶していき、それらの変化パターンをパターンマッチング法により特定してＴH を決定することができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、本発明にかかる請求項１記載の発明は、他方の通信機の増設や、一方の通信機のホップパターンが随時更新される場合で他方の通信機の電源が切られている場合であっても、他方の通信機が一方の通信機の周波数ホッピングパターンを構成する周波数と送信間隔とを学習できるので、他方の通信機と一方の通信機は、該学習したホッピングパターンにより相互に送受信を行うことができる。これにより、新規な通信機を無線システムに増設することや、システムの異なる手持ちの通信機を無線システムに追加すること、ホッピングパターンの更新中に電源が切られていた通信機を使用することが可能になるという効果を奏する。
【００５８】
請求項２記載の発明は、前記ホッピングパターンを学習するにあたり、最初に一方の通信機の送信周期を計測し、その周期の中で周波数が出現する間隔である送信間隔を送信周期毎に計測するので、効率的に学習できるという効果を奏する。
【００５９】
請求項３記載の発明は、他方の通信機は、特定周波数を基準として検出するべきある周波数に切り換えて計測するため、検出すべきある周波数までの時間を正確に計測できる。また、ある周波数への切り換えに間に合わない場合でも、一周期分ずらすことで送信間隔を計測できるという効果を奏する。
【００６０】
請求項４記載の発明は、第一および第二切換手段を切り換えないと、学習ができないため、誤って学習モードになることを防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ホッピングパターンの学習を行う際のホッピングパターンの状態を示す説明図である。
【図２】親機と子機との関係を示す説明図である。
【図３】ＴＤＤ方式による通信形態を示す説明図である。
【図４】無線通信部のブロック図である。
【図５】ホップテーブルのデータ内容を示す説明図である。
【図６】学習ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】学習ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】ホッピングパターンの学習を行う際のホッピングパターンの状態を示す説明図である。
【図９】ホップテーブルのデータ内容を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 無線通信部
１０ 親機
１１、１２ 子機
１５、１６ 切り換えスイッチ
１７ 表示器
２１ インターフェース部
２２ 変復調器
２３ アップコンバータ
２４ パワーアンプ
２５ ＰＬＬ局部発振器
２６ ホップテーブル
２７ 送受切換器
２８ アンテナ
３１ ローノイズアンプ
３２ ダウンコンバータ
３５ コントローラ
３６ 電源部
６１ 記憶部
６２ 解析部
６３ タイマ部
６４ カウンタ部

Claims (4)

1. 周波数ホッピング方式により所定のホッピングパターンに従って通信機相互間で双方向通信を行う無線通信システムにおいて、
   一方の通信機は、前記所定のホッピングパターンを繰り返して送信する送信手段を備え、
   他方の通信機は、前記所定のホッピングパターンの開始点として選ばれる周波数を基準として他の周波数を受信するまでの送信間隔を計測する第一計測手段と、
   前記第一計測手段が計測した計測順に並べられた前記他の周波数と前記送信間隔とを前記送信間隔の小さい順に並び変える並び変え手段と、
   前記並び変え手段が並び変えた前記他の周波数と前記送信間隔とが示す前記所定のホッピングパターンを学習する学習手段とを備えることを特徴とする無線通信システム。
2. 前記他方の通信機は、前記所定のホッピングパターンの特定周波数を受信した後再び前記特定周波数を受信することにより、前記ホッピングパターンの送信周期を計測する第二計測手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記送信間隔は、前記特定周波数を検出してからある周波数に切り換え、前記特定周波数の受信から前記のある周波数の検出までの時間で計測し、前記周期内に前記のある周波数を検出できない場合には、次の周期内で前記のある周波数を検出し一周期分を減算して時間を計測する請求項２記載の無線通信システム。
4. 前記一方の通信機は、通常の通信データの送信から前記所定のホッピングパターンを繰り返して送信する前記送信手段による送信に切り換える第一切り換え手段を有し、前記他方の通信機は、通常の通信データの受信から前記学習手段による学習を行うための受信に切り換える第二切り換え手段を有する請求項１記載の無線通信システム。

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