JP3719254B2 - 周波数ホッピング方式無線通信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定のホッピングパターンに従って、使用するホッピングキャリアの周波数が切り換えられる周波数ホッピング方式無線通信装置、その中でも他の無線機器との干渉に応じてホッピングパターンを変更する適応型周波数ホッピング方式無線通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、２．４ＧＨｚ帯のＩＳＭ（産業科学医療用）バンドは、電子レンジをはじめとする様々な機器が使用しており、機器間における電波干渉問題が発生し易い周波数帯であるため、無線ＬＡＮに代表される直接拡散方式スペクトラム拡散技術や、Bluetoothに代表される周波数ホッピング方式スペクトラム拡散技術を利用して電波干渉を回避する手段がとられている。後者の周波数ホッピング方式スペクトラム拡散技術においては、所定のホッピングパターンにしたがってキャリア周波数をホッピングさせるだけでは特定の周波数で一定期間干渉を受けるような場合には衝突するため、例えば、特開平７−１０７０１０号（特許文献１）に示されるように、ホッピングパターンを変更して干渉を回避する適応型周波数ホッピング方式が提案されている。以下、具体的な動作について図６を用いて説明する。図６は従来の適応型周波数ホッピング方式無線通信装置の構成図である。
【０００３】
図６に示すように従来のＦＨＳＳ無線通信装置は、周波数ホッピングパターンに従って周波数スロット（キャリア）を順次切り換えるための周波数スロット切換部１０４を有する。この周波数スロット切換部１０４では、監視手段１１０が周波数ホッピングパターンとして使用中の周波数スロットの受信状態を監視しており、この監視手段１１０より障害となり得る状態の伝達を受けたとき、ホッピングパターン変更手段１１１はホッピングパターンテーブル１１３からその周波数スロット（キャリア）を削除したり、未使用の周波数スロット（キャリア）を前記ホッピングパターンテーブルに加えたりすると共に、送信空き時間を利用して、その変更内容を通信相手に伝達するために送信データ伝達路１０５へ出力するよう構成することにより、通信に使用するホッピングパターンを相互に修正して干渉回避を実現している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１０７０１０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、所定のホッピングパターンにしたがってキャリア周波数をホッピングさせる方式はもちろんのこと、前記特許文献１に示されるようなホッピングパターンを変更して干渉を回避する方式においても、通信を開始してから最適なホッピングパターンに変更するまでには、ある程度の時間を要し、その間は干渉を招く可能性があるという問題点を有していた。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、通信を開始する以前に、通信に使用するキャリアの干渉状況を予め把握しておくことで、通信を開始してから最適なホッピングパターンに変更するまでの時間を短縮して他の装置との相互干渉を軽減することが可能な周波数ホッピング方式無線通信装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、通信を開始する以前に、通信に使用するキャリアの干渉状況を予め把握する手段においても、新たに特別な回路を必要としない周波数ホッピング方式無線通信装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明の周波数ホッピング方式無線通信装置は、通信を開始する前には所定のホッピングパターンにしたがってフレーム毎に周波数ホッピングを行いながら、無線基地局から制御チャネルで伝達される制御情報を一定フレーム周期毎に間欠的に起き上がって受信する間欠受信動作を行い、通信を開始した後はホッピングキャリアの干渉度合いに応じて、干渉のあったキャリア周波数を適時スペアのキャリア周波数と置換えることで干渉を回避しながら通話チャネルで情報転送を行うものであって、前記ホッピングパターンを記述しておくホッピングキャリアテーブルと、無線制御部に対してホッピングキャリアの周波数を切り換えるよう指示するホッピングキャリア指示手段と、前記間欠受信動作を行う間欠受信手段とを備えた上で、間欠受信を実施する周期フレーム数と、ホッピングキャリアテーブルに記載されるホッピングキャリアの総数とを互いに素の関係となるよう構成したことを特徴とする。
【０００９】
以上により、間欠受信をホッピングキャリアの総数の回数繰り返すだけでホッピングパターンに記載される全てのキャリア周波数が選択されるため、無線基地局が伝達する制御チャネルの情報を得ると同時に、通信を開始する前に全てのキャリアの干渉状況をモニタすることが可能となる。
【００１０】
また、モニタしたホッピングキャリアの干渉状態を監視する干渉監視手段と、通信開始前に干渉のあるホッピングキャリアを予め事前に判別しておく干渉キャリア事前判別手段と、通信開始後にホッピングキャリアの干渉頻度が所定の閾値を越えたと判別したらホッピングキャリア周波数をスペアのキャリア周波数に置換えるホッピングキャリア置換手段と、干渉によって置換えたホッピングキャリアの内容を通信相手に通知して相互のホッピングパターンを一致させる置換キャリア通知手段とを備えるよう構成することにより、通信開始前に事前に判別しておいたホッピングキャリアの干渉状態に応じて、通信開始後に干渉のあるキャリア周波数の置換えを判定する閾値を変化させ置換えタイミングを早めることで、通信における干渉回避能力を高めることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の周波数ホッピング方式無線通信装置は、ホッピングキャリアテーブルに基づき、所定のホッピングパターンで無線制御部に対してホッピングキャリアの周波数を切り換えるよう指示するホッピングキャリア指示手段と、無線通信を開始する前の状態において一定周期毎に前記ホッピングキャリア指示手段を起動して対向する無線基地局の制御チャネルを受信するよう指示する間欠受信手段とを備え、間欠受信周期と使用するホッピングキャリア数との関係において、間欠受信を実施する周期フレーム数と、前記ホッピングキャリアテーブルに記載されるホッピングキャリアの総数とを互いに素の関係、すなわち両者は共通の因数を持たずに最大公約数が１となるよう構成する。
【００１２】
この構成によると、前記間欠受信を実施する周期フレーム数と前記ホッピングキャリアの総数とはお互いに共通の因数を持たないため最小公倍数は各々の積となり、間欠受信周期タイミングにおけるフレーム番号を前記ホッピングキャリアの総数で除した剰余は、この最小公倍数で表されるフレーム区間内において同一になることは無く前記ホッピングキャリアの総数を周期として循環することになる。すなわち前記ホッピングキャリア指示手段は、この最小公倍数で表されるフレーム区間内に前記ホッピングキャリアの総数と等しい間欠受信周期タイミングを迎え、この循環する剰余をインデックスとして前記ホッピングキャリアテーブルを参照してホッピングキャリア周波数を選択することになる。したがって、本発明の周波数ホッピング方式無線通信装置は通信を開始する前の段階において対向無線基地局の制御チャネルの間欠受信を行うだけで、ホッピングキャリアテーブルに記載される全てのキャリア周波数を受信することが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の周波数ホッピング方式無線通信装置は、請求項１に記載の間欠受信手段による間欠受信をスーパーフレーム単位で行う間欠受信方式において、スーパーフレーム周期を２の階乗で表現できる数とし、前記ホッピングキャリアテーブルに記載されるホッピングキャリアの数を奇数となるよう構成する。
【００１４】
請求項３に記載の周波数ホッピング方式無線通信装置は、請求項１に記載の間欠受信手段による間欠受信を実施する周期フレーム数をスーパーフレーム周期の２の階乗倍とし、ホッピングキャリア数を奇数となるよう構成する。
【００１５】
これらの構成によると、スーパーフレーム同期を保つことができるため、スーパーフレーム周期で通知される着信通知など特定の情報受信を行うことで、通信を行わない待機時の機器の消費電流を軽減すると共に、通信前にホッピングしている全てのキャリア周波数を受信することが可能となる。
【００１６】
請求項４に記載の周波数ホッピング方式無線通信装置は、請求項１に記載の間欠受信手段による間欠受信周期を奇数とし、ホッピングキャリア数を２の階乗で表現できる数とするよう構成しても、同様に通信前にホッピングしている全てのキャリア周波数を受信することが可能となる。
【００１７】
請求項５に記載の周波数ホッピング方式無線通信装置は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の周波数ホッピング方式無線通信装置の無線制御部より受信した受信データをモニタし、ホッピングキャリアの干渉状況を監視する干渉監視手段と、通信開始前に受信したホッピングキャリアの中から干渉のあるキャリア周波数を予め事前に判別しておく干渉キャリア事前判別手段とを備えるよう構成する。
【００１８】
この構成によると、通信を開始する前に間欠受信タイミングで対向する無線基地局の制御チャネルの干渉状況をモニタするだけで、制御チャネルの受信を行うのと同時に、ホッピングキャリアテーブルに記載される全てのホッピングキャリアの干渉状況を一定周期毎にモニタし、受信したホッピングキャリアの中から干渉のあるキャリア周波数を予め事前に判別しておくことが可能となり、同一周波数帯を使用する他の機器による固定妨害波の周波数が変化しても追従して検出を行うことができる。
【００１９】
請求項６に記載の周波数ホッピング方式無線通信装置は、ホッピングキャリアテーブルに記載しているキャリア周波数以外に予備のキャリア周波数を記載しておくスペアキャリアテーブルと、請求項５に記載の前記干渉監視手段の監視結果に基づきホッピングキャリアの干渉頻度が所定の閾値を越えたと判別したら前記ホッピングキャリアテーブルに記載のホッピングキャリア周波数を前記スペアキャリアテーブルに記載のキャリア周波数に置換えるホッピングキャリア置換手段と、干渉によって置換えたホッピングキャリアの内容を通信相手に通知して相互のホッピングパターンを一致させる置換キャリア通知手段とを備えるよう構成する。
【００２０】
この構成によると、使用するホッピングキャリア群が通信を開始した後に同一周波数帯を使用する他の機器の妨害により干渉を受けていることを検出したら、干渉のあるキャリア周波数を、未使用のスペアキャリア群の中から選択したキャリア周波数と置換えると共に、通信相手にも干渉のあるキャリア周波数と置換えるキャリア周波数とを通知して同一のホッピングパターンとなるように修正させるので、通信で使用するホッピングキャリアの干渉状況の変化に追従しながら妨害を回避することが可能となる。
【００２１】
請求項７に記載の周波数ホッピング方式無線通信装置は、請求項５に記載の干渉キャリア事前判別手段の判別結果に基づき、請求項６に記載のホッピングキャリア置換手段にて、ホッピングキャリアの干渉頻度をあらわす累積干渉レベルをスペアキャリアに置換える閾値に近くなるよう設定することで、通信開始後に干渉のあるホッピングキャリアの置換えを早め、干渉回避能力を高めることが可能となる。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を示す周波数ホッピング方式無線通信装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２３】
図１は本発明の実施の形態における周波数ホッピング方式無線通信装置の一構成例を示す図で、図１において、１は同実施の形態における周波数ホッピング方式無線通信装置の通信相手となる無線基地局を示しており、２から１０は同実施の形態における周波数ホッピング方式無線通信装置の無線通信制御部の構成ブロックを示すものであり、２は無線制御部、３は間欠受信手段、４はホッピングキャリア指示手段、５はホッピングキャリアテーブル、６はスペアキャリアテーブル、７は干渉監視手段、８は干渉キャリア事前判別手段、９はホッピングキャリア置換手段、１０は置換キャリア通知手段である。
【００２４】
図２は本発明の実施の形態における周波数ホッピング方式の概念を示す説明図、図３は同実施の形態で使用するホッピングキャリアテーブルの一例の説明図、図４は同実施の形態において間欠受信周期と使用するホッピングキャリアの総数を指定した場合に間欠受信周期番号と受信するフレーム番号と受信するホッピングキャリアテーブルのインデックスとの関係を示した図である。
【００２５】
図４は本発明の実施の形態において間欠受信周期と使用するホッピングキャリアの総数を指定した場合に間欠受信周期番号と受信するフレーム番号と受信するホッピングキャリアテーブルのインデックスとの関係を示した説明図であり、図４（ａ）は一例として間欠受信周期を７とし、使用するホッピングキャリア数を１５とした場合の関係図である。また図４（ｂ）は一例として間欠受信周期を１６とし、使用するホッピングキャリア数を１５とした場合の関係図である。図４（ｃ）は一例として間欠受信周期を６４とし、使用するホッピングキャリア数を１５とした場合の関係図である。図４（ｄ）は一例として間欠受信周期を１５とし、使用するホッピングキャリア数を１６とした場合の関係図である。
【００２６】
図５は公知のＤＥＣＴ（Digital Enhanced Cordless Telephone）方式において、例えばＥＴＳＩ標準ＥＮ ３００ １７５−３に示されるスーパーフレームの説明図、およびスーパーフレーム内のフレームインデックス毎に無線基地局から送信される送信データの種別の関係を示す説明図である。以下これらの図面を用いて動作を説明する。
【００２７】
最初に図２を用いて本発明の実施の形態における周波数ホッピング方式の動作の概念を説明する。無線基地局と無線端末との間の通信は、あらかじめ決められた時間をフレームとして区切り、前記フレーム内の時間をさらに複数のスロットに区切って時分割多重を行うとともに、上り下り双方向の情報を同一フレームで通信可能なように構成している。各スロットが通信で使用される場合、フレーム内の上りと下りのペアスロットで同じ周波数を使用するとともに、次のフレーム時間においては周波数を切り換えて（ホッピング）、固定妨害による無線干渉を回避する。この周波数の切り換え順序（シーケンス）は前記無線基地局と前記無線端末との間であらかじめ決めておき、同一シーケンスでオフセットを変えた複数のパターンと合わせて双方でホッピングキャリアテーブルとして備え持つことで通信の同期を確保し継続することを可能とし、さらに同一システムが複数存在する場合には同一スロットでオフセットの異なる複数のホッピングパターンの共存が可能なため、妨害によるシーケンス衝突を回避するとともにシステム容量を高めることが可能となる。
【００２８】
次に、上記周波数ホッピング方式の動作の概念に基づき、本発明の周波数ホッピング方式無線通信装置の動作について説明する。図１において、無線基地局１は少なくとも１つのスロットを使って制御チャネルを割り当て、基準となる制御信号を常時送信することで無線圏内に存在する複数の無線端末に対して自分自身の存在を知らせると共に同期させ、前記無線端末に対して着信の通知や自分自身の能力や無線リンクの設定に必要な状態の報知などを行う。無線端末の無線制御部２は、図示しない変調回路及び復調回路を内蔵しており、送信データを変調して電波として送信し、受信した電波を復調して受信データを抽出する制御部である。無線端末の間欠受信手段３は、通信前の待機中状態においてのみ動作し、前記無線基地局１が報知している制御チャネル情報の無線スロットのみをあらかじめ決めておいたフレーム周期毎に前記無線制御部２を動作させて間欠的に受信を行わせる手段である。
【００２９】
前記無線制御部２を間欠的に動作させることの目的は待機中状態における回路の消費電力を低減させるためであり、一般的に電池で動作するような携帯型の無線端末においては有効な手段である。ここで前記制御チャネル情報を受信するために前記無線制御部２に対して指示するキャリア周波数は、ホッピングキャリア指示手段４がホッピングキャリアテーブル５を読み出すことにより決定される。このホッピングキャリアテーブル５は、図示してはいないが前記無線基地局１の内部にも同一のものが備えられており、キャリア周波数をホッピングさせるシーケンスと該ホッピングシーケンスを時間的にシフトした複数のパターンが記載してあり、その一例は図３に示すようになる。
【００３０】
図３の例では、ホッピングに使用するキャリア周波数が５５個、ホッピングパターンとしてＰ０からＰ９までの１０通りが準備してあり、ホッピングシーケンスインデックス番号とホッピングパターン番号を指定することでキャリア周波数番号が一意に求まることを示している。また、ホッピングシーケンスの１周期の期間（図のｉｎｄｅｘ番号００からｉｎｄｅｘ番号５４まで）においては同じキャリア周波数番号が２度現れない構成としてあり、ホッピングシーケンスはｉｎｄｅｘ番号００からｉｎｄｅｘ番号５４まで進んだら再びｉｎｄｅｘ番号００に戻って繰り返すことになる。なお、どのホッピングパターンを使用中であるかは、前記無線基地局１が前記制御チャネルにて報知しており無線端末との間で情報が共有される。
【００３１】
ところで、本発明の周波数ホッピング方式無線通信装置は後で述べる無線干渉回避の目的のため、ホッピングキャリアとして使用していない予備のキャリア周波数をスペアキャリアテーブル６に登録している。図３に記載している例では、本発明の周波数ホッピング方式無線通信装置が利用可能なキャリア周波数は、キャリア番号０から９５までの全９６個を用意しているため、ホッピングキャリアとして使用する５５個を除いた４１個のキャリア周波数が予備として前記スペアキャリアテーブル６に登録されることとなる。
【００３２】
続いて本発明の周波数ホッピング方式無線通信装置における受信動作について説明する。前記無線制御部２にて受信、復調された受信データは、図示しない受信データに含まれるＣＲＣなどの誤り検出符号を干渉監視手段７にて検査することで前記無線基地局１からの無線伝送途中に妨害を受けて受信データ符号が誤っていないかどうかを判定する。ここでは受信データが前記制御チャネルで伝送されるデータか、送信を伴う無線通信で伝送されるデータかには関係無く受信データ符号の正常性について判定される。
【００３３】
ここで本発明の周波数ホッピング方式無線通信装置が通信前の待機中状態にある場合、前記干渉監視手段７の受信データ正常性判定結果を受けて干渉キャリア事前判別手段８にて検査したキャリア周波数の干渉度合いを通信で使用する前にあらかじめ判別しておく。例えば具体的には、前記干渉監視手段７の判定結果がエラーである場合には、干渉判別レベルＸに１を加算してＸ＝Ｘ＋１とし、判定結果が正常の場合には、前記干渉判別レベルＸから１を減算してＸ＝Ｘ−１とする。但し減算結果は０を最小値とし、負の値は採らないものとする。このようにして計算された前記干渉判別レベルＸが、あらかじめ設定しておいた閾値の値を超えた場合には、対象となるキャリア周波数を事前干渉有りと判別するが、この干渉判別レベルの計算は通信を開始するまで継続して行われる。
【００３４】
また、ここで受信している制御チャネルの情報は前記無線基地局１の無線圏内に存在する複数の無線端末に対して報知している下り方向のみの情報であるため、前記ホッピングキャリアテーブル５に示されるシーケンスに従ってキャリア周波数がホッピングしている。逆にいえば、ホッピングシーケンスに従わない場合には無線端末が前記無線基地局１の制御チャネル情報を受信できずに同期を外すことになる。
【００３５】
次に本発明の周波数ホッピング方式無線通信装置が前記無線基地局１との間で通信を開始した後の状態について説明する。データ送受信を行う通信状態に移行するには、前述の制御チャネルで使用するスロットとは別の独立したスロットペアを使用して双方向の個別通信リンク（以降通話チャネルと記載）を設定する必要がある。通話チャネルも通信開始直後は前記ホッピングキャリアテーブル５に示されるシーケンスに従ってキャリア周波数がホッピングするが、通話チャネルは制御チャネルと異なり双方向の個別通信リンクであるため、前記無線基地局１と無線端末との間で合意が成立すればホッピングシーケンスで使用するキャリア周波数を双方で変更して干渉のあるキャリア周波数を使用せずに回避するよう制御することが可能となる。以下、前記スペアキャリアテーブル６に登録したスペアキャリアを利用した干渉回避手順の一例について説明する。
【００３６】
無線端末が通信チャネルのキャリア周波数でデータを受信した結果、前記干渉監視手段７でエラーと判定された場合には判定結果がホッピングキャリア置換手段９に送られる。該ホッピングキャリア置換手段９にて対象となるキャリア周波数が定常的な干渉を受けていると判断したら、前記スペアキャリアテーブル６に登録されている予備のキャリア周波数を１つ選択して前記ホッピングキャリアテーブル５に記載されるホッピングシーケンスの中の干渉キャリア周波数と入れ換えるよう修正する。加えて修正の内容を置換キャリア通知手段１０に通知し、前記無線基地局１に対してキャリア周波数の入れ換えを指示する送信データを作成して前記無線制御部２から上りの通話チャネルを使って送信する。
【００３７】
これを通信中の状態の間繰り返すことにより、通信で使用するホッピングキャリアの干渉状況の変化に追従しながら常に干渉の少ないキャリア周波数を利用していく。このキャリア周波数入れ換えは個別の通信リンクである通話チャネルでのみ行われるため、制御チャネルを聞いている他の無線端末に影響を与えることは無い。
【００３８】
次に前記ホッピングキャリア置換手段９が干渉を受けていると判断する条件についてその一例を示す。受信データを前記干渉監視手段７で検査して、その判定結果がエラーのときのみ累積干渉レベルＹに１を加算してＹ＝Ｙ＋１とする。ここで計算された累積干渉レベルＹが、あらかじめ設定しておいた閾値の値を超えた場合には、対象となるキャリア周波数を干渉有りとして判断してホッピングキャリア周波数の入れ換えを実施するのである。
【００３９】
ところで、通信を開始する前の待機中の状態において、前記干渉キャリア事前判別手段８にて干渉のあるキャリア周波数を事前に判別しておいた。この判別結果に基づき、対象となるキャリア周波数の累積干渉レベルＹの値を閾値から１だけ減じた値に設定しておくことで、通信状態に移行した後に前記ホッピングキャリア置換手段９が干渉を判別するタイミングを早めることができる。すなわち通信を開始する前に通信に利用する全てのホッピングキャリアの干渉状況を把握しておくことで、通信における干渉回避能力を高めることができる。
【００４０】
通信を開始する前の待機中の状態において全てのホッピングキャリアの干渉状態を把握するには、全てのホッピングキャリアを受信する必要があり、無線端末は前記無線基地局１がホッピングシーケンスに従って報知している制御チャネルを毎フレーム受信し続ければ可能なのであるが、実際には間欠受信を行っているため受信するフレーム番号が飛び飛びとなり、全てのホッピングキャリア周波数を均等に受信できるとは限らず、何らかの工夫が必要となる。
【００４１】
本発明の周波数ホッピング方式無線通信装置は、この点に着目して間欠受信を実施する周期フレーム数と使用するホッピングキャリアの総数とを互いに素の関係、すなわち両者は共通の因数を持たずに最大公約数が１となるよう構成する。
【００４２】
以下、図４、図５を用いて具体的に説明する。図４は間欠受信を実施する周期フレーム数と使用するホッピングキャリア数とをパラメータとし、間欠受信周期毎に受信するフレーム番号とホッピングシーケンスの参照ｉｎｄｅｘ番号との関係を示している。ここで、ホッピングシーケンスの参照ｉｎｄｅｘ番号はフレーム番号を使用するホッピングキャリア数で除した剰余となる。図４（ａ）は一例として間欠受信周期を７とし、使用するホッピングキャリア数を１５とした場合の関係図であって、間欠周期順序番号が１つ増加する毎にフレーム番号は間欠受信周期フレーム数である７づつ増加するのに対して、参照ｉｎｄｅｘ番号は使用するホッピングキャリア数である１５を周期として同じ数が現れること無く循環している。すなわち間欠受信タイミングにおいてホッピングシーケンスに現れる全てのキャリア周波数を同一頻度で受信できることを示している。
【００４３】
図５で示されるように、ＤＥＣＴ方式では１６フレームをスーパーフレームとして定義しており、スーパーフレーム内のフレーム順序番号毎に送信するデータ種別が定められている。図で着信を通知するＰｔメッセージは、スーパーフレーム内フレーム順序番号０、２、４、６、１０、１２で送信されることになっているが、通常はフレーム順序番号０でＰｔメッセージの送信が開始され、引続きＰｔメッセージが存在する場合のみ、２、４、６、１０、１２のフレーム順序番号を使って送信される。すなわち無線端末はスーパーフレーム内フレーム順序番号０のタイミングで間欠受信を実施すればスーパーフレーム同期を保ったまま着信の待受けを行うことが可能となる。
【００４４】
また、ＤＥＣＴ方式では、より積極的に間欠受信を行う無線端末をサポートするため、最大４スーパーフレーム周期、すなわち最大６４フレーム周期での間欠受信を考慮している。
【００４５】
これらのことから本発明の周波数ホッピング方式無線通信装置においてもスーパーフレーム同期に対応した間欠受信の一例を図４（ｂ）、図４（ｃ）に示す。図４（ｂ）は間欠受信周期のフレーム数を、１スーパーフレームを構成するフレーム数である１６とし、使用するホッピングキャリア数を１５とした場合の関係図であって、間欠周期順序番号が１つ増加する毎にフレーム番号は間欠受信周期フレーム数である１６づつ増加するのに対して、参照ｉｎｄｅｘ番号は使用するホッピングキャリア数である１５を周期として同じ数が現れること無く循環している。すなわち間欠受信タイミングにおいてホッピングシーケンスに現れる全てのキャリア周波数を同一頻度で受信できることを示している。
【００４６】
これは、スーパーフレームを構成するフレーム数の１６が、２の階乗で表現される（２の４乗）ため、ホッピングキャリア数が因数として２を含まない、すなわち奇数に設定すれば間欠受信を実施する周期フレーム数とホッピングキャリア数とが、互いに素の関係となる条件を満足するためである。
【００４７】
図４（ｃ）は間欠受信周期のフレーム数を、４スーパーフレーム周期のフレーム数である６４とし、使用するホッピングキャリア数を１５とした場合の関係図であって、間欠周期順序番号が１つ増加する毎にフレーム番号は間欠受信周期フレーム数である６４づつ増加するのに対して、参照ｉｎｄｅｘ番号は使用するホッピングキャリア数である１５を周期として同じ数が現れること無く循環している。これは、スーパーフレームを構成するフレーム数の１６が、２の階乗で表現されることに加え、間欠受信周期をスーパーフレーム周期の２の階乗倍に設定することで因数を２のみとし、ホッピングキャリア数にも因数として２を含まない奇数に設定しているため、間欠受信を実施する周期フレーム数とホッピングキャリア数とが、互いに素の関係となる条件を満足するためである。
【００４８】
次にスーパーフレームを構成するフレーム数が前述の説明のような２の階乗で表現できない場合の例として、スーパーフレームを構成するフレーム数が奇数の場合の例を図４（ｄ）に示す。図４（ｄ）は間欠受信周期のフレーム数を、１スーパーフレームを構成するフレーム数である１５とし、使用するホッピングキャリア数を１６とした場合の関係図であって、間欠周期順序番号が１つ増加する毎にフレーム番号は間欠受信周期フレーム数である１５づつ増加するのに対して、参照ｉｎｄｅｘ番号は使用するホッピングキャリア数である１６を周期として同じ数が現れること無く循環している。すなわち間欠受信タイミングにおいてホッピングシーケンスに現れる全てのキャリア周波数を同一頻度で受信できることを示している。
【００４９】
これは、スーパーフレームを構成するフレーム数の１５が奇数であるため、ホッピングキャリア数に共通の因数を持たない、すなわち２の階乗で表現される数を設定すれば、間欠受信を実施する周期フレーム数とホッピングキャリア数とが、互いに素の関係となる条件を満足するためである。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明の周波数ホッピング方式無線通信装置によれば、通信を開始する前に無線基地局から制御チャネルで伝達される制御情報を一定フレーム周期毎に間欠的に起き上がって受信し、この間欠受信動作をホッピングキャリアの総数の回数繰り返すだけで無線基地局が伝達する制御チャネルの情報を得ると同時に、ホッピングパターンに記載される全てのキャリア周波数の干渉状況をモニタすることが可能となるため、事前の干渉状況を把握するのに新たな回路や手段を設ける必要が無い。
【００５１】
また、通信開始前に事前に判別しておいたホッピングキャリアの干渉状態に応じて、通信開始後に干渉のあるキャリア周波数の置換えを判定する閾値を変化させ置換えタイミングを早めることで、通信を開始してから最適なホッピングパターンに変更するまでの時間を短縮して他の装置との相互干渉を軽減し、干渉回避能力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における周波数ホッピング方式無線通信装置の構成図
【図２】周波数ホッピング方式の概念を示す説明図
【図３】本発明の実施の形態で使用するホッピングキャリアテーブルの説明図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態において、間欠受信周期を７とし、使用するホッピングキャリア数を１５とした場合の間欠受信周期番号と受信するフレーム番号と受信するホッピングキャリアテーブルのインデックスとの関係を示した説明図
（ｂ）本発明の実施の形態において、間欠受信周期を１６とし、使用するホッピングキャリア数を１５とした場合の間欠受信周期番号と受信するフレーム番号と受信するホッピングキャリアテーブルのインデックスとの関係を示した説明図（ｃ）本発明の実施の形態において、間欠受信周期を６４とし、使用するホッピングキャリア数を１５とした場合の間欠受信周期番号と受信するフレーム番号と受信するホッピングキャリアテーブルのインデックスとの関係を示した説明図（ｄ）本発明の実施の形態において、間欠受信周期を１５とし、使用するホッピングキャリア数を１６とした場合の間欠受信周期番号と受信するフレーム番号と受信するホッピングキャリアテーブルのインデックスとの関係を示した説明図
【図５】ＤＥＣＴ方式におけるスーパーフレームの説明図、およびスーパーフレーム内のフレームインデックス毎に無線基地局から送信される送信データの種別の関係を示す説明図
【図６】従来の周波数ホッピング通信装置の構成図
【符号の説明】
１ 無線基地局
２ 無線制御部
３ 間欠受信手段
４ ホッピングキャリア指示手段
５ ホッピングキャリアテーブル
６ スペアキャリアテーブル
７ 干渉監視手段
８ 干渉キャリア事前判別手段
９ ホッピングキャリア置換手段
１０ 置換キャリア通知手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定のホッピングパターンに従って、使用するホッピングキャリアの周波数が切り換えられる周波数ホッピング方式無線通信装置、その中でも他の無線機器との干渉に応じてホッピングパターンを変更する適応型周波数ホッピング方式無線通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、２．４ＧＨｚ帯のＩＳＭ（産業科学医療用）バンドは、電子レンジをはじめとする様々な機器が使用しており、機器間における電波干渉問題が発生し易い周波数帯であるため、無線ＬＡＮに代表される直接拡散方式スペクトラム拡散技術や、Bluetoothに代表される周波数ホッピング方式スペクトラム拡散技術を利用して電波干渉を回避する手段がとられている。後者の周波数ホッピング方式スペクトラム拡散技術においては、所定のホッピングパターンにしたがってキャリア周波数をホッピングさせるだけでは特定の周波数で一定期間干渉を受けるような場合には衝突するため、例えば、特開平７−１０７０１０号（特許文献１）に示されるように、ホッピングパターンを変更して干渉を回避する適応型周波数ホッピング方式が提案されている。以下、具体的な動作について図６を用いて説明する。図６は従来の適応型周波数ホッピング方式無線通信装置の構成図である。
【０００３】
図６に示すように従来のＦＨＳＳ無線通信装置は、周波数ホッピングパターンに従って周波数スロット（キャリア）を順次切り換えるための周波数スロット切換部１０４を有する。この周波数スロット切換部１０４では、監視手段１１０が周波数ホッピングパターンとして使用中の周波数スロットの受信状態を監視しており、この監視手段１１０より障害となり得る状態の伝達を受けたとき、ホッピングパターン変更手段１１１はホッピングパターンテーブル１１３からその周波数スロット（キャリア）を削除したり、未使用の周波数スロット（キャリア）を前記ホッピングパターンテーブルに加えたりすると共に、送信空き時間を利用して、その変更内容を通信相手に伝達するために送信データ伝達路１０５へ出力するよう構成することにより、通信に使用するホッピングパターンを相互に修正して干渉回避を実現している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１０７０１０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、所定のホッピングパターンにしたがってキャリア周波数をホッピングさせる方式はもちろんのこと、前記特許文献１に示されるようなホッピングパターンを変更して干渉を回避する方式においても、通信を開始してから最適なホッピングパターンに変更するまでには、ある程度の時間を要し、その間は干渉を招く可能性があるという問題点を有していた。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、通信を開始する以前に、通信に使用するキャリアの干渉状況を予め把握しておくことで、通信を開始してから最適なホッピングパターンに変更するまでの時間を短縮して他の装置との相互干渉を軽減することが可能な周波数ホッピング方式無線通信装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、通信を開始する以前に、通信に使用するキャリアの干渉状況を予め把握する手段においても、新たに特別な回路を必要としない周波数ホッピング方式無線通信装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明の周波数ホッピング方式無線通信装置は、通信を開始する前には所定のホッピングパターンにしたがってフレーム毎に周波数ホッピングを行いながら、無線基地局から制御チャネルで伝達される制御情報を一定フレーム周期毎に間欠的に起き上がって受信する間欠受信動作を行い、通信を開始した後はホッピングキャリアの干渉度合いに応じて、干渉のあったキャリア周波数を適時スペアのキャリア周波数と置換えることで干渉を回避しながら通話チャネルで情報転送を行うものであって、前記ホッピングパターンを記述しておくホッピングキャリアテーブルと、無線制御部に対してホッピングキャリアの周波数を切り換えるよう指示するホッピングキャリア指示手段と、前記間欠受信動作を行う間欠受信手段とを備えた上で、間欠受信を実施する周期フレーム数と、ホッピングキャリアテーブルに記載されるホッピングキャリアの総数とを互いに素の関係となるよう構成したことを特徴とする。
【０００９】
以上により、間欠受信をホッピングキャリアの総数の回数繰り返すだけでホッピングパターンに記載される全てのキャリア周波数が選択されるため、無線基地局が伝達する制御チャネルの情報を得ると同時に、通信を開始する前に全てのキャリアの干渉状況をモニタすることが可能となる。
【００１０】
また、モニタしたホッピングキャリアの干渉状態を監視する干渉監視手段と、通信開始前に干渉のあるホッピングキャリアを予め事前に判別しておく干渉キャリア事前判別手段と、通信開始後にホッピングキャリアの干渉頻度が所定の閾値を越えたと判別したらホッピングキャリア周波数をスペアのキャリア周波数に置換えるホッピングキャリア置換手段と、干渉によって置換えたホッピングキャリアの内容を通信相手に通知して相互のホッピングパターンを一致させる置換キャリア通知手段とを備えるよう構成することにより、通信開始前に事前に判別しておいたホッピングキャリアの干渉状態に応じて、通信開始後に干渉のあるキャリア周波数の置換えを判定する閾値を変化させ置換えタイミングを早めることで、通信における干渉回避能力を高めることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の周波数ホッピング方式無線通信装置は、ホッピングキャリアテーブルに基づき、所定のホッピングパターンで無線制御部に対してホッピングキャリアの周波数を切り換えるよう指示するホッピングキャリア指示手段と、無線通信を開始する前の状態において一定周期毎に前記ホッピングキャリア指示手段を起動して対向する無線基地局の制御チャネルを受信するよう指示する間欠受信手段とを備え、間欠受信周期と使用するホッピングキャリア数との関係において、間欠受信を実施する周期フレーム数と、前記ホッピングキャリアテーブルに記載されるホッピングキャリアの総数とを互いに素の関係、すなわち両者は共通の因数を持たずに最大公約数が１となるよう構成する。
【００１２】
この構成によると、前記間欠受信を実施する周期フレーム数と前記ホッピングキャリアの総数とはお互いに共通の因数を持たないため最小公倍数は各々の積となり、間欠受信周期タイミングにおけるフレーム番号を前記ホッピングキャリアの総数で除した剰余は、この最小公倍数で表されるフレーム区間内において同一になることは無く前記ホッピングキャリアの総数を周期として循環することになる。すなわち前記ホッピングキャリア指示手段は、この最小公倍数で表されるフレーム区間内に前記ホッピングキャリアの総数と等しい間欠受信周期タイミングを迎え、この循環する剰余をインデックスとして前記ホッピングキャリアテーブルを参照してホッピングキャリア周波数を選択することになる。したがって、本発明の周波数ホッピング方式無線通信装置は通信を開始する前の段階において対向無線基地局の制御チャネルの間欠受信を行うだけで、ホッピングキャリアテーブルに記載される全てのキャリア周波数を受信することが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の周波数ホッピング方式無線通信装置は、請求項１に記載の間欠受信手段による間欠受信をスーパーフレーム単位で行う間欠受信方式において、スーパーフレーム周期を２の階乗で表現できる数とし、前記ホッピングキャリアテーブルに記載されるホッピングキャリアの数を奇数となるよう構成する。
【００１４】
請求項３に記載の周波数ホッピング方式無線通信装置は、請求項１に記載の間欠受信手段による間欠受信を実施する周期フレーム数をスーパーフレーム周期の２の階乗倍とし、ホッピングキャリア数を奇数となるよう構成する。
【００１５】
これらの構成によると、スーパーフレーム同期を保つことができるため、スーパーフレーム周期で通知される着信通知など特定の情報受信を行うことで、通信を行わない待機時の機器の消費電流を軽減すると共に、通信前にホッピングしている全てのキャリア周波数を受信することが可能となる。
【００１６】
請求項４に記載の周波数ホッピング方式無線通信装置は、請求項１に記載の間欠受信手段による間欠受信周期を奇数とし、ホッピングキャリア数を２の階乗で表現できる数とするよう構成しても、同様に通信前にホッピングしている全てのキャリア周波数を受信することが可能となる。
【００１７】
請求項５に記載の周波数ホッピング方式無線通信装置は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の周波数ホッピング方式無線通信装置の無線制御部より受信した受信データをモニタし、ホッピングキャリアの干渉状況を監視する干渉監視手段と、通信開始前に受信したホッピングキャリアの中から干渉のあるキャリア周波数を予め事前に判別しておく干渉キャリア事前判別手段とを備えるよう構成する。
【００１８】
この構成によると、通信を開始する前に間欠受信タイミングで対向する無線基地局の制御チャネルの干渉状況をモニタするだけで、制御チャネルの受信を行うのと同時に、ホッピングキャリアテーブルに記載される全てのホッピングキャリアの干渉状況を一定周期毎にモニタし、受信したホッピングキャリアの中から干渉のあるキャリア周波数を予め事前に判別しておくことが可能となり、同一周波数帯を使用する他の機器による固定妨害波の周波数が変化しても追従して検出を行うことができる。
【００１９】
請求項６に記載の周波数ホッピング方式無線通信装置は、ホッピングキャリアテーブルに記載しているキャリア周波数以外に予備のキャリア周波数を記載しておくスペアキャリアテーブルと、請求項５に記載の前記干渉監視手段の監視結果に基づきホッピングキャリアの干渉頻度が所定の閾値を越えたと判別したら前記ホッピングキャリアテーブルに記載のホッピングキャリア周波数を前記スペアキャリアテーブルに記載のキャリア周波数に置換えるホッピングキャリア置換手段と、干渉によって置換えたホッピングキャリアの内容を通信相手に通知して相互のホッピングパターンを一致させる置換キャリア通知手段とを備えるよう構成する。
【００２０】
この構成によると、使用するホッピングキャリア群が通信を開始した後に同一周波数帯を使用する他の機器の妨害により干渉を受けていることを検出したら、干渉のあるキャリア周波数を、未使用のスペアキャリア群の中から選択したキャリア周波数と置換えると共に、通信相手にも干渉のあるキャリア周波数と置換えるキャリア周波数とを通知して同一のホッピングパターンとなるように修正させるので、通信で使用するホッピングキャリアの干渉状況の変化に追従しながら妨害を回避することが可能となる。
【００２１】
請求項７に記載の周波数ホッピング方式無線通信装置は、請求項５に記載の干渉キャリア事前判別手段の判別結果に基づき、請求項６に記載のホッピングキャリア置換手段にて、ホッピングキャリアの干渉頻度をあらわす累積干渉レベルをスペアキャリアに置換える閾値に近くなるよう設定することで、通信開始後に干渉のあるホッピングキャリアの置換えを早め、干渉回避能力を高めることが可能となる。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を示す周波数ホッピング方式無線通信装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２３】
図１は本発明の実施の形態における周波数ホッピング方式無線通信装置の一構成例を示す図で、図１において、１は同実施の形態における周波数ホッピング方式無線通信装置の通信相手となる無線基地局を示しており、２から１０は同実施の形態における周波数ホッピング方式無線通信装置の無線通信制御部の構成ブロックを示すものであり、２は無線制御部、３は間欠受信手段、４はホッピングキャリア指示手段、５はホッピングキャリアテーブル、６はスペアキャリアテーブル、７は干渉監視手段、８は干渉キャリア事前判別手段、９はホッピングキャリア置換手段、１０は置換キャリア通知手段である。
【００２４】
図２は本発明の実施の形態における周波数ホッピング方式の概念を示す説明図、図３は同実施の形態で使用するホッピングキャリアテーブルの一例の説明図、図４は同実施の形態において間欠受信周期と使用するホッピングキャリアの総数を指定した場合に間欠受信周期番号と受信するフレーム番号と受信するホッピングキャリアテーブルのインデックスとの関係を示した図である。
【００２５】
図４は本発明の実施の形態において間欠受信周期と使用するホッピングキャリアの総数を指定した場合に間欠受信周期番号と受信するフレーム番号と受信するホッピングキャリアテーブルのインデックスとの関係を示した説明図であり、図４（ａ）は一例として間欠受信周期を７とし、使用するホッピングキャリア数を１５とした場合の関係図である。また図４（ｂ）は一例として間欠受信周期を１６とし、使用するホッピングキャリア数を１５とした場合の関係図である。図４（ｃ）は一例として間欠受信周期を６４とし、使用するホッピングキャリア数を１５とした場合の関係図である。図４（ｄ）は一例として間欠受信周期を１５とし、使用するホッピングキャリア数を１６とした場合の関係図である。
【００２６】
図５は公知のＤＥＣＴ（Digital Enhanced Cordless Telephone）方式において、例えばＥＴＳＩ標準ＥＮ ３００ １７５−３に示されるスーパーフレームの説明図、およびスーパーフレーム内のフレームインデックス毎に無線基地局から送信される送信データの種別の関係を示す説明図である。以下これらの図面を用いて動作を説明する。
【００２７】
最初に図２を用いて本発明の実施の形態における周波数ホッピング方式の動作の概念を説明する。無線基地局と無線端末との間の通信は、あらかじめ決められた時間をフレームとして区切り、前記フレーム内の時間をさらに複数のスロットに区切って時分割多重を行うとともに、上り下り双方向の情報を同一フレームで通信可能なように構成している。各スロットが通信で使用される場合、フレーム内の上りと下りのペアスロットで同じ周波数を使用するとともに、次のフレーム時間においては周波数を切り換えて（ホッピング）、固定妨害による無線干渉を回避する。この周波数の切り換え順序（シーケンス）は前記無線基地局と前記無線端末との間であらかじめ決めておき、同一シーケンスでオフセットを変えた複数のパターンと合わせて双方でホッピングキャリアテーブルとして備え持つことで通信の同期を確保し継続することを可能とし、さらに同一システムが複数存在する場合には同一スロットでオフセットの異なる複数のホッピングパターンの共存が可能なため、妨害によるシーケンス衝突を回避するとともにシステム容量を高めることが可能となる。
【００２８】
次に、上記周波数ホッピング方式の動作の概念に基づき、本発明の周波数ホッピング方式無線通信装置の動作について説明する。図１において、無線基地局１は少なくとも１つのスロットを使って制御チャネルを割り当て、基準となる制御信号を常時送信することで無線圏内に存在する複数の無線端末に対して自分自身の存在を知らせると共に同期させ、前記無線端末に対して着信の通知や自分自身の能力や無線リンクの設定に必要な状態の報知などを行う。無線端末の無線制御部２は、図示しない変調回路及び復調回路を内蔵しており、送信データを変調して電波として送信し、受信した電波を復調して受信データを抽出する制御部である。無線端末の間欠受信手段３は、通信前の待機中状態においてのみ動作し、前記無線基地局１が報知している制御チャネル情報の無線スロットのみをあらかじめ決めておいたフレーム周期毎に前記無線制御部２を動作させて間欠的に受信を行わせる手段である。
【００２９】
前記無線制御部２を間欠的に動作させることの目的は待機中状態における回路の消費電力を低減させるためであり、一般的に電池で動作するような携帯型の無線端末においては有効な手段である。ここで前記制御チャネル情報を受信するために前記無線制御部２に対して指示するキャリア周波数は、ホッピングキャリア指示手段４がホッピングキャリアテーブル５を読み出すことにより決定される。このホッピングキャリアテーブル５は、図示してはいないが前記無線基地局１の内部にも同一のものが備えられており、キャリア周波数をホッピングさせるシーケンスと該ホッピングシーケンスを時間的にシフトした複数のパターンが記載してあり、その一例は図３に示すようになる。
【００３０】
図３の例では、ホッピングに使用するキャリア周波数が５５個、ホッピングパターンとしてＰ０からＰ９までの１０通りが準備してあり、ホッピングシーケンスインデックス番号とホッピングパターン番号を指定することでキャリア周波数番号が一意に求まることを示している。また、ホッピングシーケンスの１周期の期間（図のｉｎｄｅｘ番号００からｉｎｄｅｘ番号５４まで）においては同じキャリア周波数番号が２度現れない構成としてあり、ホッピングシーケンスはｉｎｄｅｘ番号００からｉｎｄｅｘ番号５４まで進んだら再びｉｎｄｅｘ番号００に戻って繰り返すことになる。なお、どのホッピングパターンを使用中であるかは、前記無線基地局１が前記制御チャネルにて報知しており無線端末との間で情報が共有される。
【００３１】
ところで、本発明の周波数ホッピング方式無線通信装置は後で述べる無線干渉回避の目的のため、ホッピングキャリアとして使用していない予備のキャリア周波数をスペアキャリアテーブル６に登録している。図３に記載している例では、本発明の周波数ホッピング方式無線通信装置が利用可能なキャリア周波数は、キャリア番号０から９５までの全９６個を用意しているため、ホッピングキャリアとして使用する５５個を除いた４１個のキャリア周波数が予備として前記スペアキャリアテーブル６に登録されることとなる。
【００３２】
続いて本発明の周波数ホッピング方式無線通信装置における受信動作について説明する。前記無線制御部２にて受信、復調された受信データは、図示しない受信データに含まれるＣＲＣなどの誤り検出符号を干渉監視手段７にて検査することで前記無線基地局１からの無線伝送途中に妨害を受けて受信データ符号が誤っていないかどうかを判定する。ここでは受信データが前記制御チャネルで伝送されるデータか、送信を伴う無線通信で伝送されるデータかには関係無く受信データ符号の正常性について判定される。
【００３３】
ここで本発明の周波数ホッピング方式無線通信装置が通信前の待機中状態にある場合、前記干渉監視手段７の受信データ正常性判定結果を受けて干渉キャリア事前判別手段８にて検査したキャリア周波数の干渉度合いを通信で使用する前にあらかじめ判別しておく。例えば具体的には、前記干渉監視手段７の判定結果がエラーである場合には、干渉判別レベルＸに１を加算してＸ＝Ｘ＋１とし、判定結果が正常の場合には、前記干渉判別レベルＸから１を減算してＸ＝Ｘ−１とする。但し減算結果は０を最小値とし、負の値は採らないものとする。このようにして計算された前記干渉判別レベルＸが、あらかじめ設定しておいた閾値の値を超えた場合には、対象となるキャリア周波数を事前干渉有りと判別するが、この干渉判別レベルの計算は通信を開始するまで継続して行われる。
【００３４】
また、ここで受信している制御チャネルの情報は前記無線基地局１の無線圏内に存在する複数の無線端末に対して報知している下り方向のみの情報であるため、前記ホッピングキャリアテーブル５に示されるシーケンスに従ってキャリア周波数がホッピングしている。逆にいえば、ホッピングシーケンスに従わない場合には無線端末が前記無線基地局１の制御チャネル情報を受信できずに同期を外すことになる。
【００３５】
次に本発明の周波数ホッピング方式無線通信装置が前記無線基地局１との間で通信を開始した後の状態について説明する。データ送受信を行う通信状態に移行するには、前述の制御チャネルで使用するスロットとは別の独立したスロットペアを使用して双方向の個別通信リンク（以降通話チャネルと記載）を設定する必要がある。通話チャネルも通信開始直後は前記ホッピングキャリアテーブル５に示されるシーケンスに従ってキャリア周波数がホッピングするが、通話チャネルは制御チャネルと異なり双方向の個別通信リンクであるため、前記無線基地局１と無線端末との間で合意が成立すればホッピングシーケンスで使用するキャリア周波数を双方で変更して干渉のあるキャリア周波数を使用せずに回避するよう制御することが可能となる。以下、前記スペアキャリアテーブル６に登録したスペアキャリアを利用した干渉回避手順の一例について説明する。
【００３６】
無線端末が通信チャネルのキャリア周波数でデータを受信した結果、前記干渉監視手段７でエラーと判定された場合には判定結果がホッピングキャリア置換手段９に送られる。該ホッピングキャリア置換手段９にて対象となるキャリア周波数が定常的な干渉を受けていると判断したら、前記スペアキャリアテーブル６に登録されている予備のキャリア周波数を１つ選択して前記ホッピングキャリアテーブル５に記載されるホッピングシーケンスの中の干渉キャリア周波数と入れ換えるよう修正する。加えて修正の内容を置換キャリア通知手段１０に通知し、前記無線基地局１に対してキャリア周波数の入れ換えを指示する送信データを作成して前記無線制御部２から上りの通話チャネルを使って送信する。
【００３７】
これを通信中の状態の間繰り返すことにより、通信で使用するホッピングキャリアの干渉状況の変化に追従しながら常に干渉の少ないキャリア周波数を利用していく。このキャリア周波数入れ換えは個別の通信リンクである通話チャネルでのみ行われるため、制御チャネルを聞いている他の無線端末に影響を与えることは無い。
【００３８】
次に前記ホッピングキャリア置換手段９が干渉を受けていると判断する条件についてその一例を示す。受信データを前記干渉監視手段７で検査して、その判定結果がエラーのときのみ累積干渉レベルＹに１を加算してＹ＝Ｙ＋１とする。ここで計算された累積干渉レベルＹが、あらかじめ設定しておいた閾値の値を超えた場合には、対象となるキャリア周波数を干渉有りとして判断してホッピングキャリア周波数の入れ換えを実施するのである。
【００３９】
ところで、通信を開始する前の待機中の状態において、前記干渉キャリア事前判別手段８にて干渉のあるキャリア周波数を事前に判別しておいた。この判別結果に基づき、対象となるキャリア周波数の累積干渉レベルＹの値を閾値から１だけ減じた値に設定しておくことで、通信状態に移行した後に前記ホッピングキャリア置換手段９が干渉を判別するタイミングを早めることができる。すなわち通信を開始する前に通信に利用する全てのホッピングキャリアの干渉状況を把握しておくことで、通信における干渉回避能力を高めることができる。
【００４０】
通信を開始する前の待機中の状態において全てのホッピングキャリアの干渉状態を把握するには、全てのホッピングキャリアを受信する必要があり、無線端末は前記無線基地局１がホッピングシーケンスに従って報知している制御チャネルを毎フレーム受信し続ければ可能なのであるが、実際には間欠受信を行っているため受信するフレーム番号が飛び飛びとなり、全てのホッピングキャリア周波数を均等に受信できるとは限らず、何らかの工夫が必要となる。
【００４１】
本発明の周波数ホッピング方式無線通信装置は、この点に着目して間欠受信を実施する周期フレーム数と使用するホッピングキャリアの総数とを互いに素の関係、すなわち両者は共通の因数を持たずに最大公約数が１となるよう構成する。
【００４２】
以下、図４、図５を用いて具体的に説明する。図４は間欠受信を実施する周期フレーム数と使用するホッピングキャリア数とをパラメータとし、間欠受信周期毎に受信するフレーム番号とホッピングシーケンスの参照ｉｎｄｅｘ番号との関係を示している。ここで、ホッピングシーケンスの参照ｉｎｄｅｘ番号はフレーム番号を使用するホッピングキャリア数で除した剰余となる。図４（ａ）は一例として間欠受信周期を７とし、使用するホッピングキャリア数を１５とした場合の関係図であって、間欠周期順序番号が１つ増加する毎にフレーム番号は間欠受信周期フレーム数である７づつ増加するのに対して、参照ｉｎｄｅｘ番号は使用するホッピングキャリア数である１５を周期として同じ数が現れること無く循環している。すなわち間欠受信タイミングにおいてホッピングシーケンスに現れる全てのキャリア周波数を同一頻度で受信できることを示している。
【００４３】
図５で示されるように、ＤＥＣＴ方式では１６フレームをスーパーフレームとして定義しており、スーパーフレーム内のフレーム順序番号毎に送信するデータ種別が定められている。図で着信を通知するＰｔメッセージは、スーパーフレーム内フレーム順序番号０、２、４、６、１０、１２で送信されることになっているが、通常はフレーム順序番号０でＰｔメッセージの送信が開始され、引続きＰｔメッセージが存在する場合のみ、２、４、６、１０、１２のフレーム順序番号を使って送信される。すなわち無線端末はスーパーフレーム内フレーム順序番号０のタイミングで間欠受信を実施すればスーパーフレーム同期を保ったまま着信の待受けを行うことが可能となる。
【００４４】
また、ＤＥＣＴ方式では、より積極的に間欠受信を行う無線端末をサポートするため、最大４スーパーフレーム周期、すなわち最大６４フレーム周期での間欠受信を考慮している。
【００４５】
これらのことから本発明の周波数ホッピング方式無線通信装置においてもスーパーフレーム同期に対応した間欠受信の一例を図４（ｂ）、図４（ｃ）に示す。図４（ｂ）は間欠受信周期のフレーム数を、１スーパーフレームを構成するフレーム数である１６とし、使用するホッピングキャリア数を１５とした場合の関係図であって、間欠周期順序番号が１つ増加する毎にフレーム番号は間欠受信周期フレーム数である１６づつ増加するのに対して、参照ｉｎｄｅｘ番号は使用するホッピングキャリア数である１５を周期として同じ数が現れること無く循環している。すなわち間欠受信タイミングにおいてホッピングシーケンスに現れる全てのキャリア周波数を同一頻度で受信できることを示している。
【００４６】
これは、スーパーフレームを構成するフレーム数の１６が、２の階乗で表現される（２の４乗）ため、ホッピングキャリア数が因数として２を含まない、すなわち奇数に設定すれば間欠受信を実施する周期フレーム数とホッピングキャリア数とが、互いに素の関係となる条件を満足するためである。
【００４７】
図４（ｃ）は間欠受信周期のフレーム数を、４スーパーフレーム周期のフレーム数である６４とし、使用するホッピングキャリア数を１５とした場合の関係図であって、間欠周期順序番号が１つ増加する毎にフレーム番号は間欠受信周期フレーム数である６４づつ増加するのに対して、参照ｉｎｄｅｘ番号は使用するホッピングキャリア数である１５を周期として同じ数が現れること無く循環している。これは、スーパーフレームを構成するフレーム数の１６が、２の階乗で表現されることに加え、間欠受信周期をスーパーフレーム周期の２の階乗倍に設定することで因数を２のみとし、ホッピングキャリア数にも因数として２を含まない奇数に設定しているため、間欠受信を実施する周期フレーム数とホッピングキャリア数とが、互いに素の関係となる条件を満足するためである。
【００４８】
次にスーパーフレームを構成するフレーム数が前述の説明のような２の階乗で表現できない場合の例として、スーパーフレームを構成するフレーム数が奇数の場合の例を図４（ｄ）に示す。図４（ｄ）は間欠受信周期のフレーム数を、１スーパーフレームを構成するフレーム数である１５とし、使用するホッピングキャリア数を１６とした場合の関係図であって、間欠周期順序番号が１つ増加する毎にフレーム番号は間欠受信周期フレーム数である１５づつ増加するのに対して、参照ｉｎｄｅｘ番号は使用するホッピングキャリア数である１６を周期として同じ数が現れること無く循環している。すなわち間欠受信タイミングにおいてホッピングシーケンスに現れる全てのキャリア周波数を同一頻度で受信できることを示している。
【００４９】
これは、スーパーフレームを構成するフレーム数の１５が奇数であるため、ホッピングキャリア数に共通の因数を持たない、すなわち２の階乗で表現される数を設定すれば、間欠受信を実施する周期フレーム数とホッピングキャリア数とが、互いに素の関係となる条件を満足するためである。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明の周波数ホッピング方式無線通信装置によれば、通信を開始する前に無線基地局から制御チャネルで伝達される制御情報を一定フレーム周期毎に間欠的に起き上がって受信し、この間欠受信動作をホッピングキャリアの総数の回数繰り返すだけで無線基地局が伝達する制御チャネルの情報を得ると同時に、ホッピングパターンに記載される全てのキャリア周波数の干渉状況をモニタすることが可能となるため、事前の干渉状況を把握するのに新たな回路や手段を設ける必要が無い。
【００５１】
また、通信開始前に事前に判別しておいたホッピングキャリアの干渉状態に応じて、通信開始後に干渉のあるキャリア周波数の置換えを判定する閾値を変化させ置換えタイミングを早めることで、通信を開始してから最適なホッピングパターンに変更するまでの時間を短縮して他の装置との相互干渉を軽減し、干渉回避能力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における周波数ホッピング方式無線通信装置の構成図
【図２】周波数ホッピング方式の概念を示す説明図
【図３】本発明の実施の形態で使用するホッピングキャリアテーブルの説明図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態において、間欠受信周期を７とし、使用するホッピングキャリア数を１５とした場合の間欠受信周期番号と受信するフレーム番号と受信するホッピングキャリアテーブルのインデックスとの関係を示した説明図
（ｂ）本発明の実施の形態において、間欠受信周期を１６とし、使用するホッピングキャリア数を１５とした場合の間欠受信周期番号と受信するフレーム番号と受信するホッピングキャリアテーブルのインデックスとの関係を示した説明図（ｃ）本発明の実施の形態において、間欠受信周期を６４とし、使用するホッピングキャリア数を１５とした場合の間欠受信周期番号と受信するフレーム番号と受信するホッピングキャリアテーブルのインデックスとの関係を示した説明図（ｄ）本発明の実施の形態において、間欠受信周期を１５とし、使用するホッピングキャリア数を１６とした場合の間欠受信周期番号と受信するフレーム番号と受信するホッピングキャリアテーブルのインデックスとの関係を示した説明図
【図５】ＤＥＣＴ方式におけるスーパーフレームの説明図、およびスーパーフレーム内のフレームインデックス毎に無線基地局から送信される送信データの種別の関係を示す説明図
【図６】従来の周波数ホッピング通信装置の構成図
【符号の説明】
１ 無線基地局
２ 無線制御部
３ 間欠受信手段
４ ホッピングキャリア指示手段
５ ホッピングキャリアテーブル
６ スペアキャリアテーブル
７ 干渉監視手段
８ 干渉キャリア事前判別手段
９ ホッピングキャリア置換手段
１０ 置換キャリア通知手段
Claims (7)
- ホッピングキャリアテーブルに基づき、所定のホッピングパターンで無線制御部に対してホッピングキャリアの周波数を切り換えるよう指示するホッピングキャリア指示手段と、無線通信を開始する前の状態において一定周期毎に前記ホッピングキャリア指示手段を起動して対向する無線基地局の制御チャネルを受信するよう指示する間欠受信手段とを備え、間欠受信周期と使用するホッピングキャリア数との関係において、間欠受信を実施する周期フレーム数と、前記ホッピングキャリアテーブルに記載されるホッピングキャリアの総数とを互いに素の関係になるよう構成したことを特徴とする周波数ホッピング方式無線通信装置。
- 前記間欠受信手段による間欠受信をスーパーフレーム単位で行う間欠受信方式において、スーパーフレーム周期を２の階乗で表現できる数とし、前記ホッピングキャリアテーブルに記載されるホッピングキャリアの数を奇数となるよう構成したことを特徴とする請求項１に記載の周波数ホッピング方式無線通信装置。
- 前記間欠受信手段による間欠受信を実施する周期フレーム数をスーパーフレーム周期の２の階乗倍とし、ホッピングキャリア数を奇数となるよう構成したことを特徴とする請求項２に記載の周波数ホッピング方式無線通信装置。
- 前記間欠受信手段による間欠受信を実施する周期フレーム数を奇数とし、ホッピングキャリア数を２の階乗で表現できる数とするよう構成したことを特徴とする請求項１に記載の周波数ホッピング方式無線通信装置。
- 前記無線制御部より受信した受信データをモニタし、ホッピングキャリアの干渉状況を監視する干渉監視手段と、通信開始前に受信したホッピングキャリアの中から干渉のあるキャリア周波数をあらかじめ事前に判別しておく干渉キャリア事前判別手段とを備えるよう構成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の周波数ホッピング方式無線通信装置。
- 前記ホッピングキャリアテーブルに記載しているキャリア周波数以外に予備のキャリア周波数を記載しておくスペアキャリアテーブルと、通信開始後に前記干渉監視手段の監視結果に基づきホッピングキャリアの干渉頻度が所定の閾値を越えたと判別したら前記ホッピングキャリアテーブルに記載のホッピングキャリア周波数を前記スペアキャリアテーブルに記載のキャリア周波数に置換えるホッピングキャリア置換手段と、干渉によって置換えたホッピングキャリアの内容を通信相手に通知して相互のホッピングパターンを一致させる置換キャリア通知手段とを備えるよう構成した請求項５に記載の周波
数ホッピング方式無線通信装置。 - 通信開始前の状態における前記干渉キャリア事前判別手段の判別結果に基づき前記ホッピングキャリア置換手段にて、ホッピングキャリアの干渉頻度をあらわす累積干渉レベルをスペアキャリアに置換える閾値に近くなるよう設定することで、ホッピングキャリアの置換えを早め、干渉回避能力を高めたことを特徴とする請求項６に記載の周波数ホッピング方式無線通信装置。
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