JP3700289B2 - 周波数ホッピング通信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スペクトラム拡散通信方式に使用され、かつ周波数スロットをホッピングしながら通信を行う周波数ホッピング通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スペクトラム拡散通信方式の１つとして、周波数ホッピング方式が知られている。
この方式は、一定時間毎に、周波数スロットを切り替える順番を示すパターン（以下、周波数ホッピングパターンと称する）にしたがって、搬送波の周波数スロットを順次切り替えながら通信を行うものである。この方式によれば、特定の周波数スロットに妨害や混信があっても、他の周波数スロットにホッピングすると通信が可能となり、妨害や混信に強い等の特徴がある。また、周波数ホッピングパターンには、拡散ＲＳ（リードソロモン）符号のような擬似ランダムなパターン等を使用するので、第３者が通信を傍受することは困難で、秘話性が高い等の特徴がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記周波数ホッピングパターンに於ける特定の周波数スロットが、連続的、または、一定の期間にわたって干渉を受け続ける場合、従来の周波数ホッピング方式では、周波数ホッピングパターンが擬似ランダム性を有してはいるが、その特定の周波数にホッピングすることによって、通信の信頼性や伝送速度の低下を招く等の問題点があった。
【０００４】
これらの問題点を解決するために、例えば、特開平７−１０７０１０号公報に於いては、監視手段により各周波数スロットの受信状態を監視し、干渉を受けている周波数スロットを周波数ホッピングパターンから削除したり、未使用の周波数スロットで干渉を受けていないものを挿入することによって、周波数ホッピングパターンを順次変更し、通信の空き時間を利用して、受信側から送信側に、周波数ホッピングパターンの変更情報を伝達する構成の周波数ホッピング通信装置が開示されている。
【０００５】
しかしながら、前記特開平７−１０７０１０号公報に開示されている周波数ホッピング通信装置に於いても、通信開始当初の所定の初期状態の周波数ホッピングパターンから、最適な状態の周波数ホッピングパターンに変更されるまでに、ある程度の時間を要し、それまでの間は、干渉を受けている周波数スロットも使用されるので、通信開始当初は誤り率が大きくなる。ここで、一旦通信装置の使用を終了し、再び電源を投入して通信を再開する場合、前記の変更動作を再び行わなければならず、使用の度に、通信開始当初の誤り率が大きくなる問題があった。
【０００６】
さらに、前記の周波数ホッピング通信装置に於いては、モバイル運用される際に、時間の経過や通信位置の変化による、ノイズや受信レベル等の状態の変化に対して、その都度周波数ホッピングパターンを変更しなければならず、場合によっては、直前に使用した周波数ホッピングパターンよりも、さらに以前に用いられていた周波数ホッピングパターンの方が良好な通信を行える場合も生じた。
【０００７】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、通信の状況に対応して、通信開始当初、特に、通信再開当初に於いても誤り率を小さくすることが可能な周波数ホッピング通信装置を提供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】
この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の周波数ホッピング通信装置は、周波数ホッピングパターンにしたがって、選択される周波数スロットを順次切り替えながら通信するものであって、各周波数スロットの受信状態を測定する受信状態測定手段と、その受信状態測定手段によって測定された受信状態に応じて、前記周波数ホッピングパターンに於ける、周波数スロットの選択の際の条件に修正を加える修正手段と、前記周波数スロットの選択の際の条件に於ける所定の初期条件を記憶する初期状態メモリと、前記受信状態、または、前記修正手段により修正された前記周波数スロットの選択の際の条件を記憶する作動状態メモリと、通信を開始する際、前記初期状態メモリに記憶された所定の初期条件に基づいて前記周波数スロットを選択するか、前記初期状態メモリに記憶された所定の周波数ホッピングパターンと前記作動状態メモリとを照合して前記周波数スロットを選択するかを切り換える切り換え手段とを備えることを特徴としている。
【０００９】
ここで、「周波数スロットの選択の際の条件」とは、選択される周波数スロットを順次切り替えながら通信を行う際の、その切り替えのルールを指すものである。
【００１０】
例えば、前記受信状態に応じて、前記修正手段により、周波数ホッピングパターンのホッピングパターンテーブルに修正を加える場合であれば、「周波数スロットの選択の際の条件」とは、その修正されたホッピングパターンテーブルそのものに相当する。
【００１１】
また、前記修正手段により、所定の初期条件のホッピングパターンテーブルに対して、受信状態に応じた属性を付与し、前記初期条件のホッピングパターンテーブルから、所定の属性の周波数スロットのみを順次選択しながら通信を行う場合であれば、「周波数スロットの選択の際の条件」とは、その受信状態に応じた属性に相当する。
【００１２】
周波数スロットの選択の際の条件のかわりに、受信状態そのものを記憶保持手段に記憶保持する場合は、記憶保持手段には、例えば、所定の初期条件のホッピングパターンテーブル、及び、前記受信状態測定手段によって測定された誤り率や受信レベル等の受信状態そのものを記憶保持し、周波数スロットの選択の際には、その記憶された受信状態の測定値に一定のしきい値を設け、そのしきい値よりも良好な受信状態の周波数スロットのみを選択して通信を行う。ここで、前記修正手段は、前記記憶保持手段に於ける前記測定値の記憶保持内容を、前記受信状態測定手段からの情報に応じて通信中に逐次修正することによって、周波数スロットの選択の際の条件に修正を加える。したがって、この場合の「周波数スロットの選択の際の条件」とは、前記受信状態そのものを意味する。
【００１３】
前記のような構成を有する周波数ホッピング通信装置に於いては、周波数ホッピングパターンに於いて使用中の周波数スロットに干渉がある場合、受信状態測定手段により、誤り率の増大や受信レベル低下等が測定され、その測定された受信状態に応じ、修正手段によって、周波数スロットの選択の際の条件が修正され、前記受信状態、または、前記周波数スロットの選択の際の条件が、記憶保持手段により記憶保持される。そして、一旦通信が終了した後、次に通信が再開される際、前記初期状態メモリに記憶された所定の初期条件に基づいて前記周波数スロットを選択するか、前記初期状態メモリに記憶された所定の周波数ホッピングパターンと前記作動状態メモリとを照合して前記周波数スロットを選択するかが前記切り換え手段によって切り換えられる。
【００１４】
請求項２に記載の周波数ホッピング通信装置に於いては、前記切り換え手段は、通信終了時からカウントを開始するタイマを含み、該タイマによってカウントされる通信終了から通信開始までの経過時間に応じて切り換えることを特徴としている。したがって、通信終了から通信開始までの経過時間に応じて、前記初期状態メモリに記憶された所定の初期条件に基づいて前記周波数スロットを選択するか、前記初期状態メモリに記憶された所定の周波数ホッピングパターンと前記作動状態メモリとを照合して前記周波数スロットを選択するかが切り換えられる。
【００１５】
請求項３に記載の周波数ホッピング通信装置に於いては、前記切り換え手段は、操作者のスイッチ操作によって切り換えることを特徴としている。したがって、操作者のスイッチ操作によって、前記初期状態メモリに記憶された所定の初期条件に基づいて前記周波数スロットを選択するか、前記初期状態メモリに記憶された所定の周波数ホッピングパターンと前記作動状態メモリとを照合して前記周波数スロットを選択するかが切り換えられる。
【００１６】
請求項４に記載の周波数ホッピング通信装置は、初期状態メモリおよび作動状態メモリが、不揮発性記憶手段、または、装置本体の作動の有無に拘らず電源を供給される揮発性記憶手段より構成されることを特徴としている。したがって、前記記憶保持手段は、装置本体の作動の有無に拘らず、前記記憶保持内容を記憶保持しており、通信が再開される当初に於ける周波数スロット選択の際の条件を決定するために、その記憶保持内容が参照される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一つの実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本実施の形態の周波数ホッピング通信装置１Ａ、１Ｂを用いた、スペクトラム拡散通信システムの概略を示すブロック図である。
【００１９】
各周波数ホッピング通信装置１Ａ、１Ｂは同一構成のものであり、複数のスロットの周波数を送信及び受信する機能を有するトランシーバ回路２を備えている。そのトランシーバ回路２は、図示しない変調回路及び復調回路を内蔵しており、その変調回路は、送信すべきデータを変調し、その変調されたデータは、アンテナ３を介して送信される。また、前記復調回路は、アンテナ３に於いて受信した電波を復調する。
【００２０】
各周波数ホッピング通信装置１Ａ、１Ｂはまた、周波数ホッピングパターンにしたがって、周波数スロットを順次切り替えるための、周波数スロット切替回路４を備えており、その周波数スロット切替回路４の回路構成の概略を図２に示す。
【００２１】
なお、図１及び図２に於いて、送信データ伝達路５は、前記周波数スロット切替回路４より出力された送信データを、トランシーバ回路２へ伝達するための信号線であり、また、受信データ伝達路６は、トランシーバ回路２によって受信された受信データを、前記周波数スロット切替回路４へ伝達するための信号線である。
【００２２】
図２に示す周波数スロット切替回路４は、受信状態測定手段としての監視回路７と、修正手段としてのホッピングパターン変更回路８、及び、ホッピングパターン変更要求検出回路９と、記憶保持手段１０と、周波数スロット選択回路１１とから構成されている。
【００２３】
前記監視回路７は、各周波数スロットの受信状態を測定するためのものであり、受信品質検出回路１２と誤り率検出回路１３とから構成されている。
【００２４】
前記受信品質検出回路１２は、トランシーバ回路２に接続されており、そのトランシーバ回路２に於ける受信レベルの強弱や、前記トランシーバ回路２の復調回路から出力される受信データの品質に関する信号等を監視し、それらが通信の障害となり得るか否かをホッピングパターン変更回路８へ伝達する。
【００２５】
前記誤り率検出回路１３は、受信データ伝達路６を介してトランシーバ回路２に接続されており、受信データを監視して、その誤り率を検出し、その誤り率が通信の障害となり得るか否かをホッピングパターン変更回路８へ伝達する。
【００２６】
記憶保持手段１０は、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリ素子により構成され、所定の初期条件に於ける周波数ホッピングパターンに対応して、周波数スロットが行列状に配列されたホッピングパターンテーブルを記憶する初期状態メモリ１０ａ、及び、前記ホッピングパターンテーブルに対応して、各周波数スロットの受信状態が記憶される作動状態メモリ１０ｂとから構成されている。
【００２７】
前記初期状態メモリ１０ａに記憶されるホッピングパターンテーブルは、例えば、拡散ＳＲ符号により生成された数字の一覧表であり、その一例を図３（ａ）に示す。そのホッピングパターンテーブルの０乃至１２７の番号に対応して、各周波数スロットが割り当てられる。
【００２８】
また、前記作動状態メモリ１０ｂに記憶される受信状態は、前記のホッピングパターンテーブルに対応して配列され、前記監視回路７に於ける受信状態の測定結果に応じて、図３（ｂ）に示すように、各周波数スロットの通信状態が良好であれば「０」、干渉等の障害があれば「１」のフラグが立つように構成され、通信中に於ける前記監視回路７の測定結果に応じて、前記ホッピングパターン変更回路８によって逐次更新される。
【００２９】
周波数スロット選択回路１１は、前記記憶保持手段１０の前記初期状態メモリ１０ａに記憶されている、図３（ａ）に示すホッピングパターンテーブルと、前記作動状態メモリ１０ｂに記憶されている、図３（ｂ）に示す受信状態テーブルとを照合して、その受信状態テーブルに於いてフラグ「０」の状態の、使用可能な周波数スロットのみを順次選択し、
トランシーバ回路２に対して、使用すべき周波数スロットを伝達する。
【００３０】
ホッピングパターン変更回路８は、受信側（自身）の周波数スロットの選択の際の条件を修正するため、前記監視回路７から、ある特定の周波数スロットに於いて通信の障害となりうる状態が発生したことが伝達されると、前記作動状態メモリ１０ｂに記憶される受信状態テーブルを更新する。
【００３１】
前記ホッピングパターン変更回路８はまた、送信側（相手側）の周波数スロットの選択の際の条件を修正するため、前記受信状態テーブルが更新されたときは、データ伝送の空き時間を利用して、その変更内容を、変更要求信号として、送信側の周波数ホッピング通信装置１Ａまたは１Ｂに伝達する。
【００３２】
ホッピングパターン変更要求検出回路９は、受信データ伝達路６を介して、トランシーバ回路２に接続されており、送信側の周波数ホッピング通信装置１Ａまたは１Ｂからの前記変更要求信号を検出すると、その変更要求信号に応じて、前記作動状態メモリ１０ｂに記憶されている前記受信状態テーブルの内容を変更する。
【００３３】
次に、上述したような構成のスペクトラム拡散通信システムに於ける、データ通信の概要について説明する。
【００３４】
一方の周波数ホッピング通信装置１Ａから他方の周波数ホッピング通信装置１Ｂへデータを送信する場合、送信側の周波数ホッピング通信装置１Ａに於いて、周波数スロット選択回路１１は、前述したように、記憶保持手段１０の初期状態メモリ１０ａ及び作動状態メモリ１０ｂの記憶内容にしたがって周波数スロットを順次選択して、これをトランシーバ回路２へ伝達し、そのトランシーバ回路２は、伝達された周波数スロットを使用して、送信すべきデータをアンテナ３より発信する。
【００３５】
受信側の周波数ホッピング通信装置１Ｂに於いては、以下に記述するの動作が行われる。
【００３６】
トランシーバ回路２がアンテナ３を介してデータを受信すると、監視回路７の受信品質検出回路１２及び誤り率検出回路１３は、誤り率等の受信状態を監視し、それが通信の障害となりうるか否かを判断する。
【００３７】
ホッピングパターン変更回路８は、前記監視回路７から、ある特定の周波数スロットに於いて通信の障害となりうる状態が発生したことが伝達されると、その周波数スロットに対応する前記作動状態テーブル上のフラグを「１」に変更することによって、前記作動状態メモリ１０ｂに記憶される受信状態テーブルを更新する。
【００３８】
また、データ通信の空き時間中に、ホッピングパターン変更回路８は、周波数スロット選択回路１１を制御して、前記作動状態メモリ１０ｂに於いて「１」フラグが立った周波数スロットに対する受信状態の再検査を、トランシーバ回路２及びアンテナ３を用いて行い、受信状態が良好に回復した周波数スロットに対しては、対応する作動状態テーブルのフラグを「０」に復帰させる。
【００３９】
そして、その空き時間中に、前記ホッピングパターン変更回路８はまた、送信側の周波数ホッピング通信装置１Ａの受信状態テーブルと、変更された周波数ホッピング通信装置１Ｂの受信状態テーブルとを一致させるために、その変更内容を含む変更要求信号を、送信側の周波数ホッピング通信装置１Ａへ伝達するために送信データ伝達路５へ出力する。
【００４０】
送信側の周波数ホッピング通信装置１Ａに於いて、ホッピングパターン変更要求検出回路９は、前記変更要求信号を検出すると、その内容に応じて、記憶保持手段１０の記憶保持内容を、受信側の周波数ホッピング通信装置１Ｂのものと同様となるように変更する。
【００４１】
このように、周波数ホッピングパターンに於ける周波数スロットの選択の際の条件の変更は、変更要求信号として受信側から送信側に伝達されるため、通信に使用される周波数スロットは送信側と受信側との間で一致が保たれる。なお、その変更要求信号は、送信側と受信側との間で双方向に伝達してもよい。
【００４２】
次に、データの通信が一旦終了し、再び通信が再開された場合の動作について説明する。
【００４３】
例えば、省エネルギーのために、送信側の周波数ホッピング通信装置１Ａのメイン電源が遮断されたり、若しくは、送信側の周波数ホッピング通信装置１Ａが移動された後、新たに相手側の周波数ホッピング通信装置１Ｂと通信を行う場合等が相当する。
【００４４】
前記記憶保持手段１０は、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリ素子によって構成されているため、送信側の周波数ホッピング通信装置１Ａのメイン電源が遮断されている間も、直前に通信を行った際の受信状態の情報等を記憶している。
【００４５】
通信を再開する際、前記記憶保持手段１０の作動状態メモリ１０ｂは、以前の通信時の受信状態テーブルが記憶保持されており、周波数スロット選択回路１１は、その記憶保持内容に基づき、通信再開当初の、周波数スロットの選択の際の条件を決定することが可能である。この条件に於ける周波数スロットは、以前に行った通信に於いて受信レベルが良好であった、または、誤り率が低かったものである。
【００４６】
したがって、以前の通信から時間がそれほど経過していない場合や、移動距離が少ない場合は、ノイズ等の通信環境がそれほど変化していないことが予想されるため、以前の通信時に障害のあった周波数スロットが再び不具合を生じさせることは十分に予想される。このような場合でも、本実施の形態の周波数ホッピング通信装置１Ａ、１Ｂによれば、通信当初から干渉等のない良好な通信が行えることが期待できる。
【００４７】
以上に詳述したように、本実施の形態の周波数ホッピング通信装置によれば、通信の状況に対応して、通信開始当初、特に、通信再開当初に於いても誤り率を小さくすることが可能であり、また、周波数スロットの選択の際の条件は、受信状態テーブルのフラグ操作のみによって変更することができるため、メモリ容量が小さくても、良好な耐ノイズ特性を得ることが可能となり、周波数ホッピングパターンテーブル自体に変更を加える場合の複雑なファイル、メモリ、及び、レジスタ操作の必要がなく、安価な周波数ホッピング通信装置を提供することが可能となる。
【００４８】
尚、本発明は、以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内に於いて、種々の変更が可能である。
【００４９】
例えば、前記実施の形態に於いては、誤り率や受信レベル等の受信状態に応じて、各周波数スロットの属性情報（フラグ）を記憶保持し、所定の周波数ホッピングパターンのホッピングパターンテーブルと前記属性情報とを照合することによって、使用可能な周波数スロットのみを選択して通信を行ったが、属性情報のかわりに、受信状態の測定値そのものを記憶してもよい。
【００５０】
また、ホッピングパターンテーブル上の特定の周波数スロットを削除したり、または追加する等の操作によって、ホッピングパターンテーブル自体に変更を加えることも可能である。
【００５１】
また、前記実施の形態に於いては、データの通信が一旦終了し、再び通信が再開された場合に、記憶保持手段の記憶保持内容を参照して通信を開始したが、一時的な妨害による中断の後の再開時にも、同様に記憶内容を参照してもよい。
【００５２】
また、前記実施の形態に於いては、記憶保持手段として、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリ素子を用いたが、例えば、ＲＡＭ等の揮発性メモリ素子を用いても、これに通信装置本体のメイン電源のＯＮ／ＯＦＦに拘らずバックアップ電源を供給すればよい。
【００５３】
さらに、前記実施の形態に於いては、通信を開始する際、記憶保持手段に記憶保持された、直前に通信を行った際の受信状態の情報を参照して、通信開始当初の周波数スロットの選択の際の条件を決定したが、これに限定されるものではなく、例えば、操作者の所望、または、通信中断時間若しくは移動距離等に応じ、適当な選択手段によって、周波数スロットの選択の際の条件を、直前に通信を行った際の受信状態の情報に基づくものと、所定の初期条件のものとから選択可能な構成としてもよい。
【００５４】
例えば、図２に於いて、周波数スロット選択回路１１を選択手段とし、その周波数スロット選択回路１１には、通信装置本体のメイン電源のＯＮ／ＯＦＦに拘らずバックアップ電源を供給されたタイマが内蔵されており、そのタイマは、通信終了時からカウントを開始し、カウント開始から所定時間、例えば、１時間以上経過した場合、次の通信開始の際には、作動状態メモリ１０ｂに記憶保持された内容を参照せず、初期状態メモリ１０ａに記憶保持された、所定の初期条件の周波数ホッピングパターンを選択し、所定時間の経過前であれば、上述したように、初期状態メモリ１０ａと作動状態メモリ１０ｂとを照合しながら、直前に通信を行った際の受信状態に基づいて通信を行う。
【００５５】
これは、直前の通信から長時間経過した場合、ノイズ等の通信状態が大きく変化する場合が多く、また、長時間経過後は、一般に長距離の移動を伴うことも多いため、これらの場合、直前に通信を行った際の通信状態に基づいて周波数スロットを選択しても、ノイズに対する効果がないことがあり、むしろ、所定の初期条件で通信を行った方がよい場合もあるからである。
【００５６】
なお、前記の例では、選択手段は、通信中断時間によって選択を行ったが、例えば、ジャイロセンサー等を用い、所定距離の移動によって選択を切り換えたり、操作者のスイッチ操作によって選択可能に構成してもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上に説明したことから明かなように、本発明の請求項１に記載の周波数ホッピング通信装置に於いては、一旦通信が終了した後、次に通信が再開される際、前記初期状態メモリに記憶された所定の初期条件に基づいて前記周波数スロットを選択するか、前記初期状態メモリに記憶された所定の周波数ホッピングパターンと前記作動状態メモリとを照合して前記周波数スロットを選択するかが前記切り換え手段によって切り換えることが可能となる。
【００５８】
請求項２に記載の周波数ホッピング通信装置に於いては、通信終了から通信開始までの経過時間に応じて、前記初期状態メモリに記憶された所定の初期条件に基づいて前記周波数スロットを選択するか、前記初期状態メモリに記憶された所定の周波数ホッピングパターンと前記作動状態メモリとを照合して前記周波数スロットを選択するかが切り換えることができる。
【００５９】
請求項３に記載の周波数ホッピング通信装置に於いては、操作者のスイッチ操作によって、前記初期状態メモリに記憶された所定の初期条件に基づいて前記周波数スロットを選択するか、前記初期状態メモリに記憶された所定の周波数ホッピングパターンと前記作動状態メモリとを照合して前記周波数スロットを選択するかが切り換え可能となる。
【００６０】
請求項４に記載の周波数ホッピング通信装置は、前記記憶保持手段は、装置本体の作動の有無に拘らず、前記記憶保持内容を記憶保持しており、通信が再開される当 初に於ける周波数スロット選択の際の条件を決定するために、その記憶保持内容が参照される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態である周波数ホッピング通信装置を用いたスペクトラム拡散通信システムの概略を示すブロック図である。
【図２】周波数ホッピング通信装置の要部を示すブロック図である。
【図３】記憶保持手段の記憶内容の一例を示す図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ 周波数ホッピング通信装置
４ 周波数スロット切替回路
７ 監視回路
８ ホッピングパターン変更回路
９ ホッピングパターン変更要求回路
１０ 記憶保持手段
１０ａ 初期状態メモリ
１０ｂ 作動状態メモリ
１１ 周波数スロット選択回路
１２ 受信品質検出回路
１３ 誤り率検出回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、スペクトラム拡散通信方式に使用され、かつ周波数スロットをホッピングしながら通信を行う周波数ホッピング通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スペクトラム拡散通信方式の１つとして、周波数ホッピング方式が知られている。
この方式は、一定時間毎に、周波数スロットを切り替える順番を示すパターン（以下、周波数ホッピングパターンと称する）にしたがって、搬送波の周波数スロットを順次切り替えながら通信を行うものである。この方式によれば、特定の周波数スロットに妨害や混信があっても、他の周波数スロットにホッピングすると通信が可能となり、妨害や混信に強い等の特徴がある。また、周波数ホッピングパターンには、拡散ＲＳ（リードソロモン）符号のような擬似ランダムなパターン等を使用するので、第３者が通信を傍受することは困難で、秘話性が高い等の特徴がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記周波数ホッピングパターンに於ける特定の周波数スロットが、連続的、または、一定の期間にわたって干渉を受け続ける場合、従来の周波数ホッピング方式では、周波数ホッピングパターンが擬似ランダム性を有してはいるが、その特定の周波数にホッピングすることによって、通信の信頼性や伝送速度の低下を招く等の問題点があった。
【０００４】
これらの問題点を解決するために、例えば、特開平７−１０７０１０号公報に於いては、監視手段により各周波数スロットの受信状態を監視し、干渉を受けている周波数スロットを周波数ホッピングパターンから削除したり、未使用の周波数スロットで干渉を受けていないものを挿入することによって、周波数ホッピングパターンを順次変更し、通信の空き時間を利用して、受信側から送信側に、周波数ホッピングパターンの変更情報を伝達する構成の周波数ホッピング通信装置が開示されている。
【０００５】
しかしながら、前記特開平７−１０７０１０号公報に開示されている周波数ホッピング通信装置に於いても、通信開始当初の所定の初期状態の周波数ホッピングパターンから、最適な状態の周波数ホッピングパターンに変更されるまでに、ある程度の時間を要し、それまでの間は、干渉を受けている周波数スロットも使用されるので、通信開始当初は誤り率が大きくなる。ここで、一旦通信装置の使用を終了し、再び電源を投入して通信を再開する場合、前記の変更動作を再び行わなければならず、使用の度に、通信開始当初の誤り率が大きくなる問題があった。
【０００６】
さらに、前記の周波数ホッピング通信装置に於いては、モバイル運用される際に、時間の経過や通信位置の変化による、ノイズや受信レベル等の状態の変化に対して、その都度周波数ホッピングパターンを変更しなければならず、場合によっては、直前に使用した周波数ホッピングパターンよりも、さらに以前に用いられていた周波数ホッピングパターンの方が良好な通信を行える場合も生じた。
【０００７】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、通信の状況に対応して、通信開始当初、特に、通信再開当初に於いても誤り率を小さくすることが可能な周波数ホッピング通信装置を提供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】
この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の周波数ホッピング通信装置は、周波数ホッピングパターンにしたがって、選択される周波数スロットを順次切り替えながら通信するものであって、各周波数スロットの受信状態を測定する受信状態測定手段と、その受信状態測定手段によって測定された受信状態に応じて、前記周波数ホッピングパターンに於ける、周波数スロットの選択の際の条件に修正を加える修正手段と、前記周波数スロットの選択の際の条件に於ける所定の初期条件を記憶する初期状態メモリと、前記受信状態、または、前記修正手段により修正された前記周波数スロットの選択の際の条件を記憶する作動状態メモリと、通信を開始する際、前記初期状態メモリに記憶された所定の初期条件に基づいて前記周波数スロットを選択するか、前記初期状態メモリに記憶された所定の周波数ホッピングパターンと前記作動状態メモリとを照合して前記周波数スロットを選択するかを切り換える切り換え手段とを備えることを特徴としている。
【０００９】
ここで、「周波数スロットの選択の際の条件」とは、選択される周波数スロットを順次切り替えながら通信を行う際の、その切り替えのルールを指すものである。
【００１０】
例えば、前記受信状態に応じて、前記修正手段により、周波数ホッピングパターンのホッピングパターンテーブルに修正を加える場合であれば、「周波数スロットの選択の際の条件」とは、その修正されたホッピングパターンテーブルそのものに相当する。
【００１１】
また、前記修正手段により、所定の初期条件のホッピングパターンテーブルに対して、受信状態に応じた属性を付与し、前記初期条件のホッピングパターンテーブルから、所定の属性の周波数スロットのみを順次選択しながら通信を行う場合であれば、「周波数スロットの選択の際の条件」とは、その受信状態に応じた属性に相当する。
【００１２】
周波数スロットの選択の際の条件のかわりに、受信状態そのものを記憶保持手段に記憶保持する場合は、記憶保持手段には、例えば、所定の初期条件のホッピングパターンテーブル、及び、前記受信状態測定手段によって測定された誤り率や受信レベル等の受信状態そのものを記憶保持し、周波数スロットの選択の際には、その記憶された受信状態の測定値に一定のしきい値を設け、そのしきい値よりも良好な受信状態の周波数スロットのみを選択して通信を行う。ここで、前記修正手段は、前記記憶保持手段に於ける前記測定値の記憶保持内容を、前記受信状態測定手段からの情報に応じて通信中に逐次修正することによって、周波数スロットの選択の際の条件に修正を加える。したがって、この場合の「周波数スロットの選択の際の条件」とは、前記受信状態そのものを意味する。
【００１３】
前記のような構成を有する周波数ホッピング通信装置に於いては、周波数ホッピングパターンに於いて使用中の周波数スロットに干渉がある場合、受信状態測定手段により、誤り率の増大や受信レベル低下等が測定され、その測定された受信状態に応じ、修正手段によって、周波数スロットの選択の際の条件が修正され、前記受信状態、または、前記周波数スロットの選択の際の条件が、記憶保持手段により記憶保持される。そして、一旦通信が終了した後、次に通信が再開される際、前記初期状態メモリに記憶された所定の初期条件に基づいて前記周波数スロットを選択するか、前記初期状態メモリに記憶された所定の周波数ホッピングパターンと前記作動状態メモリとを照合して前記周波数スロットを選択するかが前記切り換え手段によって切り換えられる。
【００１４】
請求項２に記載の周波数ホッピング通信装置に於いては、前記切り換え手段は、通信終了時からカウントを開始するタイマを含み、該タイマによってカウントされる通信終了から通信開始までの経過時間に応じて切り換えることを特徴としている。したがって、通信終了から通信開始までの経過時間に応じて、前記初期状態メモリに記憶された所定の初期条件に基づいて前記周波数スロットを選択するか、前記初期状態メモリに記憶された所定の周波数ホッピングパターンと前記作動状態メモリとを照合して前記周波数スロットを選択するかが切り換えられる。
【００１５】
請求項３に記載の周波数ホッピング通信装置に於いては、前記切り換え手段は、操作者のスイッチ操作によって切り換えることを特徴としている。したがって、操作者のスイッチ操作によって、前記初期状態メモリに記憶された所定の初期条件に基づいて前記周波数スロットを選択するか、前記初期状態メモリに記憶された所定の周波数ホッピングパターンと前記作動状態メモリとを照合して前記周波数スロットを選択するかが切り換えられる。
【００１６】
請求項４に記載の周波数ホッピング通信装置は、初期状態メモリおよび作動状態メモリが、不揮発性記憶手段、または、装置本体の作動の有無に拘らず電源を供給される揮発性記憶手段より構成されることを特徴としている。したがって、前記記憶保持手段は、装置本体の作動の有無に拘らず、前記記憶保持内容を記憶保持しており、通信が再開される当初に於ける周波数スロット選択の際の条件を決定するために、その記憶保持内容が参照される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一つの実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本実施の形態の周波数ホッピング通信装置１Ａ、１Ｂを用いた、スペクトラム拡散通信システムの概略を示すブロック図である。
【００１９】
各周波数ホッピング通信装置１Ａ、１Ｂは同一構成のものであり、複数のスロットの周波数を送信及び受信する機能を有するトランシーバ回路２を備えている。そのトランシーバ回路２は、図示しない変調回路及び復調回路を内蔵しており、その変調回路は、送信すべきデータを変調し、その変調されたデータは、アンテナ３を介して送信される。また、前記復調回路は、アンテナ３に於いて受信した電波を復調する。
【００２０】
各周波数ホッピング通信装置１Ａ、１Ｂはまた、周波数ホッピングパターンにしたがって、周波数スロットを順次切り替えるための、周波数スロット切替回路４を備えており、その周波数スロット切替回路４の回路構成の概略を図２に示す。
【００２１】
なお、図１及び図２に於いて、送信データ伝達路５は、前記周波数スロット切替回路４より出力された送信データを、トランシーバ回路２へ伝達するための信号線であり、また、受信データ伝達路６は、トランシーバ回路２によって受信された受信データを、前記周波数スロット切替回路４へ伝達するための信号線である。
【００２２】
図２に示す周波数スロット切替回路４は、受信状態測定手段としての監視回路７と、修正手段としてのホッピングパターン変更回路８、及び、ホッピングパターン変更要求検出回路９と、記憶保持手段１０と、周波数スロット選択回路１１とから構成されている。
【００２３】
前記監視回路７は、各周波数スロットの受信状態を測定するためのものであり、受信品質検出回路１２と誤り率検出回路１３とから構成されている。
【００２４】
前記受信品質検出回路１２は、トランシーバ回路２に接続されており、そのトランシーバ回路２に於ける受信レベルの強弱や、前記トランシーバ回路２の復調回路から出力される受信データの品質に関する信号等を監視し、それらが通信の障害となり得るか否かをホッピングパターン変更回路８へ伝達する。
【００２５】
前記誤り率検出回路１３は、受信データ伝達路６を介してトランシーバ回路２に接続されており、受信データを監視して、その誤り率を検出し、その誤り率が通信の障害となり得るか否かをホッピングパターン変更回路８へ伝達する。
【００２６】
記憶保持手段１０は、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリ素子により構成され、所定の初期条件に於ける周波数ホッピングパターンに対応して、周波数スロットが行列状に配列されたホッピングパターンテーブルを記憶する初期状態メモリ１０ａ、及び、前記ホッピングパターンテーブルに対応して、各周波数スロットの受信状態が記憶される作動状態メモリ１０ｂとから構成されている。
【００２７】
前記初期状態メモリ１０ａに記憶されるホッピングパターンテーブルは、例えば、拡散ＳＲ符号により生成された数字の一覧表であり、その一例を図３（ａ）に示す。そのホッピングパターンテーブルの０乃至１２７の番号に対応して、各周波数スロットが割り当てられる。
【００２８】
また、前記作動状態メモリ１０ｂに記憶される受信状態は、前記のホッピングパターンテーブルに対応して配列され、前記監視回路７に於ける受信状態の測定結果に応じて、図３（ｂ）に示すように、各周波数スロットの通信状態が良好であれば「０」、干渉等の障害があれば「１」のフラグが立つように構成され、通信中に於ける前記監視回路７の測定結果に応じて、前記ホッピングパターン変更回路８によって逐次更新される。
【００２９】
周波数スロット選択回路１１は、前記記憶保持手段１０の前記初期状態メモリ１０ａに記憶されている、図３（ａ）に示すホッピングパターンテーブルと、前記作動状態メモリ１０ｂに記憶されている、図３（ｂ）に示す受信状態テーブルとを照合して、その受信状態テーブルに於いてフラグ「０」の状態の、使用可能な周波数スロットのみを順次選択し、
トランシーバ回路２に対して、使用すべき周波数スロットを伝達する。
【００３０】
ホッピングパターン変更回路８は、受信側（自身）の周波数スロットの選択の際の条件を修正するため、前記監視回路７から、ある特定の周波数スロットに於いて通信の障害となりうる状態が発生したことが伝達されると、前記作動状態メモリ１０ｂに記憶される受信状態テーブルを更新する。
【００３１】
前記ホッピングパターン変更回路８はまた、送信側（相手側）の周波数スロットの選択の際の条件を修正するため、前記受信状態テーブルが更新されたときは、データ伝送の空き時間を利用して、その変更内容を、変更要求信号として、送信側の周波数ホッピング通信装置１Ａまたは１Ｂに伝達する。
【００３２】
ホッピングパターン変更要求検出回路９は、受信データ伝達路６を介して、トランシーバ回路２に接続されており、送信側の周波数ホッピング通信装置１Ａまたは１Ｂからの前記変更要求信号を検出すると、その変更要求信号に応じて、前記作動状態メモリ１０ｂに記憶されている前記受信状態テーブルの内容を変更する。
【００３３】
次に、上述したような構成のスペクトラム拡散通信システムに於ける、データ通信の概要について説明する。
【００３４】
一方の周波数ホッピング通信装置１Ａから他方の周波数ホッピング通信装置１Ｂへデータを送信する場合、送信側の周波数ホッピング通信装置１Ａに於いて、周波数スロット選択回路１１は、前述したように、記憶保持手段１０の初期状態メモリ１０ａ及び作動状態メモリ１０ｂの記憶内容にしたがって周波数スロットを順次選択して、これをトランシーバ回路２へ伝達し、そのトランシーバ回路２は、伝達された周波数スロットを使用して、送信すべきデータをアンテナ３より発信する。
【００３５】
受信側の周波数ホッピング通信装置１Ｂに於いては、以下に記述するの動作が行われる。
【００３６】
トランシーバ回路２がアンテナ３を介してデータを受信すると、監視回路７の受信品質検出回路１２及び誤り率検出回路１３は、誤り率等の受信状態を監視し、それが通信の障害となりうるか否かを判断する。
【００３７】
ホッピングパターン変更回路８は、前記監視回路７から、ある特定の周波数スロットに於いて通信の障害となりうる状態が発生したことが伝達されると、その周波数スロットに対応する前記作動状態テーブル上のフラグを「１」に変更することによって、前記作動状態メモリ１０ｂに記憶される受信状態テーブルを更新する。
【００３８】
また、データ通信の空き時間中に、ホッピングパターン変更回路８は、周波数スロット選択回路１１を制御して、前記作動状態メモリ１０ｂに於いて「１」フラグが立った周波数スロットに対する受信状態の再検査を、トランシーバ回路２及びアンテナ３を用いて行い、受信状態が良好に回復した周波数スロットに対しては、対応する作動状態テーブルのフラグを「０」に復帰させる。
【００３９】
そして、その空き時間中に、前記ホッピングパターン変更回路８はまた、送信側の周波数ホッピング通信装置１Ａの受信状態テーブルと、変更された周波数ホッピング通信装置１Ｂの受信状態テーブルとを一致させるために、その変更内容を含む変更要求信号を、送信側の周波数ホッピング通信装置１Ａへ伝達するために送信データ伝達路５へ出力する。
【００４０】
送信側の周波数ホッピング通信装置１Ａに於いて、ホッピングパターン変更要求検出回路９は、前記変更要求信号を検出すると、その内容に応じて、記憶保持手段１０の記憶保持内容を、受信側の周波数ホッピング通信装置１Ｂのものと同様となるように変更する。
【００４１】
このように、周波数ホッピングパターンに於ける周波数スロットの選択の際の条件の変更は、変更要求信号として受信側から送信側に伝達されるため、通信に使用される周波数スロットは送信側と受信側との間で一致が保たれる。なお、その変更要求信号は、送信側と受信側との間で双方向に伝達してもよい。
【００４２】
次に、データの通信が一旦終了し、再び通信が再開された場合の動作について説明する。
【００４３】
例えば、省エネルギーのために、送信側の周波数ホッピング通信装置１Ａのメイン電源が遮断されたり、若しくは、送信側の周波数ホッピング通信装置１Ａが移動された後、新たに相手側の周波数ホッピング通信装置１Ｂと通信を行う場合等が相当する。
【００４４】
前記記憶保持手段１０は、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリ素子によって構成されているため、送信側の周波数ホッピング通信装置１Ａのメイン電源が遮断されている間も、直前に通信を行った際の受信状態の情報等を記憶している。
【００４５】
通信を再開する際、前記記憶保持手段１０の作動状態メモリ１０ｂは、以前の通信時の受信状態テーブルが記憶保持されており、周波数スロット選択回路１１は、その記憶保持内容に基づき、通信再開当初の、周波数スロットの選択の際の条件を決定することが可能である。この条件に於ける周波数スロットは、以前に行った通信に於いて受信レベルが良好であった、または、誤り率が低かったものである。
【００４６】
したがって、以前の通信から時間がそれほど経過していない場合や、移動距離が少ない場合は、ノイズ等の通信環境がそれほど変化していないことが予想されるため、以前の通信時に障害のあった周波数スロットが再び不具合を生じさせることは十分に予想される。このような場合でも、本実施の形態の周波数ホッピング通信装置１Ａ、１Ｂによれば、通信当初から干渉等のない良好な通信が行えることが期待できる。
【００４７】
以上に詳述したように、本実施の形態の周波数ホッピング通信装置によれば、通信の状況に対応して、通信開始当初、特に、通信再開当初に於いても誤り率を小さくすることが可能であり、また、周波数スロットの選択の際の条件は、受信状態テーブルのフラグ操作のみによって変更することができるため、メモリ容量が小さくても、良好な耐ノイズ特性を得ることが可能となり、周波数ホッピングパターンテーブル自体に変更を加える場合の複雑なファイル、メモリ、及び、レジスタ操作の必要がなく、安価な周波数ホッピング通信装置を提供することが可能となる。
【００４８】
尚、本発明は、以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内に於いて、種々の変更が可能である。
【００４９】
例えば、前記実施の形態に於いては、誤り率や受信レベル等の受信状態に応じて、各周波数スロットの属性情報（フラグ）を記憶保持し、所定の周波数ホッピングパターンのホッピングパターンテーブルと前記属性情報とを照合することによって、使用可能な周波数スロットのみを選択して通信を行ったが、属性情報のかわりに、受信状態の測定値そのものを記憶してもよい。
【００５０】
また、ホッピングパターンテーブル上の特定の周波数スロットを削除したり、または追加する等の操作によって、ホッピングパターンテーブル自体に変更を加えることも可能である。
【００５１】
また、前記実施の形態に於いては、データの通信が一旦終了し、再び通信が再開された場合に、記憶保持手段の記憶保持内容を参照して通信を開始したが、一時的な妨害による中断の後の再開時にも、同様に記憶内容を参照してもよい。
【００５２】
また、前記実施の形態に於いては、記憶保持手段として、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリ素子を用いたが、例えば、ＲＡＭ等の揮発性メモリ素子を用いても、これに通信装置本体のメイン電源のＯＮ／ＯＦＦに拘らずバックアップ電源を供給すればよい。
【００５３】
さらに、前記実施の形態に於いては、通信を開始する際、記憶保持手段に記憶保持された、直前に通信を行った際の受信状態の情報を参照して、通信開始当初の周波数スロットの選択の際の条件を決定したが、これに限定されるものではなく、例えば、操作者の所望、または、通信中断時間若しくは移動距離等に応じ、適当な選択手段によって、周波数スロットの選択の際の条件を、直前に通信を行った際の受信状態の情報に基づくものと、所定の初期条件のものとから選択可能な構成としてもよい。
【００５４】
例えば、図２に於いて、周波数スロット選択回路１１を選択手段とし、その周波数スロット選択回路１１には、通信装置本体のメイン電源のＯＮ／ＯＦＦに拘らずバックアップ電源を供給されたタイマが内蔵されており、そのタイマは、通信終了時からカウントを開始し、カウント開始から所定時間、例えば、１時間以上経過した場合、次の通信開始の際には、作動状態メモリ１０ｂに記憶保持された内容を参照せず、初期状態メモリ１０ａに記憶保持された、所定の初期条件の周波数ホッピングパターンを選択し、所定時間の経過前であれば、上述したように、初期状態メモリ１０ａと作動状態メモリ１０ｂとを照合しながら、直前に通信を行った際の受信状態に基づいて通信を行う。
【００５５】
これは、直前の通信から長時間経過した場合、ノイズ等の通信状態が大きく変化する場合が多く、また、長時間経過後は、一般に長距離の移動を伴うことも多いため、これらの場合、直前に通信を行った際の通信状態に基づいて周波数スロットを選択しても、ノイズに対する効果がないことがあり、むしろ、所定の初期条件で通信を行った方がよい場合もあるからである。
【００５６】
なお、前記の例では、選択手段は、通信中断時間によって選択を行ったが、例えば、ジャイロセンサー等を用い、所定距離の移動によって選択を切り換えたり、操作者のスイッチ操作によって選択可能に構成してもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上に説明したことから明かなように、本発明の請求項１に記載の周波数ホッピング通信装置に於いては、一旦通信が終了した後、次に通信が再開される際、前記初期状態メモリに記憶された所定の初期条件に基づいて前記周波数スロットを選択するか、前記初期状態メモリに記憶された所定の周波数ホッピングパターンと前記作動状態メモリとを照合して前記周波数スロットを選択するかが前記切り換え手段によって切り換えることが可能となる。
【００５８】
請求項２に記載の周波数ホッピング通信装置に於いては、通信終了から通信開始までの経過時間に応じて、前記初期状態メモリに記憶された所定の初期条件に基づいて前記周波数スロットを選択するか、前記初期状態メモリに記憶された所定の周波数ホッピングパターンと前記作動状態メモリとを照合して前記周波数スロットを選択するかが切り換えることができる。
【００５９】
請求項３に記載の周波数ホッピング通信装置に於いては、操作者のスイッチ操作によって、前記初期状態メモリに記憶された所定の初期条件に基づいて前記周波数スロットを選択するか、前記初期状態メモリに記憶された所定の周波数ホッピングパターンと前記作動状態メモリとを照合して前記周波数スロットを選択するかが切り換え可能となる。
【００６０】
請求項４に記載の周波数ホッピング通信装置は、前記記憶保持手段は、装置本体の作動の有無に拘らず、前記記憶保持内容を記憶保持しており、通信が再開される当 初に於ける周波数スロット選択の際の条件を決定するために、その記憶保持内容が参照される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態である周波数ホッピング通信装置を用いたスペクトラム拡散通信システムの概略を示すブロック図である。
【図２】周波数ホッピング通信装置の要部を示すブロック図である。
【図３】記憶保持手段の記憶内容の一例を示す図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ 周波数ホッピング通信装置
４ 周波数スロット切替回路
７ 監視回路
８ ホッピングパターン変更回路
９ ホッピングパターン変更要求回路
１０ 記憶保持手段
１０ａ 初期状態メモリ
１０ｂ 作動状態メモリ
１１ 周波数スロット選択回路
１２ 受信品質検出回路
１３ 誤り率検出回路
Claims (4)
- 周波数ホッピングパターンにしたがって、選択される周波数スロットを順次切り替えながら通信する周波数ホッピング通信装置に於いて、
各周波数スロットの受信状態を測定する受信状態測定手段と、
その受信状態測定手段によって測定された受信状態に応じて、前記周波数ホッピングパターンに於ける、周波数スロットの選択の際の条件に修正を加える修正手段と、
前記周波数スロットの選択の際の条件に於ける所定の初期条件を記憶する初期状態メモリと、
前記受信状態、または、前記修正手段により修正された前記周波数スロットの選択の際の条件を記憶する作動状態メモリと、
通信を開始する際、前記初期状態メモリに記憶された所定の初期条件に基づいて前記周波数スロットを選択するか、前記初期状態メモリに記憶された所定の周波数ホッピングパターンと前記作動状態メモリとを照合して前記周波数スロットを選択するかを切り換える切り換え手段とを備えることを特徴とする周波数ホッピング通信装置。 - 前記切り換え手段は、通信終了時からカウントを開始するタイマを含み、該タイマによってカウントされる通信終了から通信開始までの経過時間に応じて切り換えることを特徴とする請求項１に記載の周波数ホッピング通信装置。
- 前記切り換え手段は、操作者のスイッチ操作によって切り換えることを特徴とする請求項１に記載の周波数ホッピング通信装置。
- 前記初期状態メモリおよび作動状態メモリは、不揮発性記憶手段、または、装置本体の作動の有無に拘らず電源を供給される揮発性記憶手段より構成されることを特徴とする請求項１に記載の周波数ホッピング通信装置。
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