JP3747679B2 - 通信方法及び無線通信装置並びに通信処理プログラムを記録した記録媒体。 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、微弱電波体として特に電波法による免許の不要な微弱電波を用い、スペクトラム拡散通信方式を用いた通信システムの通信環境適応化方法及び無線通信装置並びに通信環境適応化処理プログラムを記録した記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
微弱電波を利用した無線通信機器は、たとえば、キーレスエントリやドアオープナ、携帯電話の受信機(身につけるために本体とは別に用意されているバイブレータなど)など様々存在する。これらは、300MHz帯の周波数を用い、ASK(Amplitude Shift Keying)やFSK(Frequency Shift Keying)でキャリア変調され、占有帯域は狭く伝送レートも数Kbps程度である。
【0003】
このような300MHz帯の周波数の微弱電波を用いた通信機器は、それを使用するユーザはもとより製造する側も電波法による免許が不要であるため、日常に使われる比較的安価な機器に広く使用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種の通信機器は、使用する電波が微弱であることから通信を行う上で様々な問題もある。たとえば、微弱電波は電波法によりその出力が決められており、電界強度の規定としては発信装置の空中線から3メートルの地点で500uV/m以下でなくてはならないと定められている(300MHz付近)。
【0005】
このような規制があるために、電波が届きにくく、また、ノイズに埋もれて良好な通信が行えないなどの問題点も多い。
【0006】
たとえば、先に述べた携帯電話機の着信機を例に取れば、この着信機を身に付け、携帯電話機本体をかばんの中に入れておくというようなことがよく行われる。このような場合、携帯電話機本体が他の電話機からの信号を着信したとき、その携帯電話機から着信機に対して着信信号を発しても、着信機の位置によっては電波が届きにくいことがある。
【0007】
また、最近では、パーソナルコンピュータ(パソコンという)を利用して無線データ通信を手軽に行いたいという要求も多い。このような無線データ通信を行う際の通信環境は一般にはよいとはいえない場合が多く、ノイズ対策を行う必要がある。
【0008】
これに適応するための1つの方法として、スペクトラム拡散通信方式を採用することが考えられる。現実にスペクトラム拡散通信方式を用いたLSIを搭載した無線LANカードが存在するが、これは価格も高く、消費電力も大きいので、徹底的な低コスト化が要求され、しかも、消費電力も極力小さくする必要がある通信システムには採用できないのが現状である。
【0009】
そこで、本発明は電波法による免許の不要な微弱電波を用いる通信システムにおいて、低コスト、低消費電力で通信環境に対する適応化を可能とし、この種の微弱電波を利用する安価な通信システムで高品質な通信を可能とすることを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明の通信システムの通信方法は、通信環境下のノイズレベルを検出し、検出されたノイズレベルに基づいて、当該通信環境に適応化した無線通信を可能とするスペクトラム拡散通信方式を用いた通信システムの通信方法であって、 受信側は、受信待機時に自己の存在する通信環境下におけるノイズレベルを検出する工程と、前記ノイズレベルに基づいた前記スペクトラム拡散通信方式における拡散率を設定する工程と、自己の信号送受信部の受信系回路に存在するフィルタの帯域を、前記検出したノイズレベルに基づいて決定された拡散率に応じて設定する工程と、前記拡散率を、スペクトラム拡散処理を行って送信すべきデータに与える拡散率として送信側に通知する工程と、前記通知した拡散率に基づいてスペクトラム拡散処理がされたデータを、前記送信側から受信する工程と、を含む、ことを特徴とする。
また、通信環境下のノイズレベルを検出し、検出されたノイズレベルに基づいて、当該通信環境に適応化した無線通信を可能とするスペクトラム拡散通信方式を用いた通信システムの通信方法であって、送信側は、受信側から検出したノイズレベルに基づいた前記スペクトラム拡散通信方式における拡散率が通知されると、自己の信号送受信部の送信系回路に存在するフィルタの帯域を、前記受信側から通知された拡散率に応じて設定する工程と、スペクトラム拡散処理を行って送信すべきデータに、前記拡散率に基づいたスペクトラム拡散をする工程と、前記スペクトラム拡散したデータを受信側に送信する工程と、を含む処理を行うことを特徴とする。
また、本発明の無線通信装置は、通信環境下のノイズレベルを検出し、検出されたノイズレベルに基づいて、当該通信環境に適応化した無線通信を可能とするスペクトラム拡散通信方式を用いた無線通信装置であって、アンテナを介して信号の送受信を行うとともに、自己の機器の存在する通信環境下における信号強度を出力可能な信号送受信部と、信号の送信時には送信すべき信号をスペクトラム拡散処理し、信号の受信時には受信した信号を逆拡散処理するスペクトラム拡散処理部と、前記信号送受信部から得られた信号強度に基づいてその環境下のノイズレベルを求め、このノイズレベルに基づき、前記スペクトラム拡散処理部における拡散率を決定する処理を行う制御部と、を有し、自己の機器が受信側である場合、受信待機時に自己の機器の存在する通信環境下におけるノイズレベルを検出し、前記ノイズレベルに基づいた前記スペクトラム拡散通信方式における拡散率を設定し、自己の機器における前記制御部は、自己の機器における信号送受信部の受信系回路に存在するフィルタの帯域を、前記検出したノイズレベルに基づいて決定された拡散率に応じて設定し、前記拡散率を、スペクトラム拡散処理を行って送信すべきデータに与える拡散率として相手の送信側の機器に通知し、前記通知された拡散率に基づいてスペクトラム拡散処理がされたデータを受信することを特徴とする。
また、通信環境下のノイズレベルを検出し、検出されたノイズレベルに基づいて、当該通信環境に適応化した無線通信を可能とするスペクトラム拡散通信方式を用いた無線通信装置であって、アンテナを介して信号の送受信を行うとともに、自己の機器の存在する通信環境下における信号強度を出力可能な信号送受信部と、信号の送信時には送信すべき信号をスペクトラム拡散処理し、信号の受信時には受信した信号を逆拡散処理するスペクトラム拡散処理部と、前記信号送受信部から得られた信号強度に基づいてその環境下のノイズレベルを求め、このノイズレベルに基づき、前記スペクトラム拡散処理部における拡散率を決定する処理を行う制御部と、を有し、自己の機器が送信側である場合、受信側の機器が検出したノイズレベルに基づいた前記スペクトラム拡散通信方式における拡散率が通知されると、自己の機器における前記制御部は、自己の機器における信号送受信部の送信系回路に存在するフィルタの帯域を、前記受信側の機器から通知された拡散率に応じて設定し、スペクトラム拡散処理を行って送信すべきデータに、前記拡散率に基づいたスペクトラム拡散処理を行って、受信側の機器に送信することを特徴とする。
また、本発明の通信処理プログラムを記録した記録媒体は、通信環境下のノイズレベルを検出し、検出されたノイズレベルに基づいて、当該通信環境に適応化した無線通信を可能とするスペクトラム拡散通信方式を用いた通信システムの通信処理プログラムを記録した記録媒体であって、その処理プログラムは、受信待機時に自己の機器の存在する通信環境下におけるノイズレベルを検出する手順と、自己の機器が受信側である場合には、前記検出されたノイズレベルに基づいたスペクトラム拡散通信方式における拡散率を設定する手順と、自己の機器における信号送受信部の受信系回路に存在するフィルタの帯域を、前記検出したノイズレベルに基づいて決定された拡散率に応じて設定する手順と、前記拡散率を送信側に通知する手順と、自己の機器が送信側である場合には、前記受信側から通知された拡散率によるスペクトラム拡散処理を行う手順と、前記拡散処理されたデータを前記受信側に送信する手順と、を含むことを特徴とする。
また、通信環境下のノイズレベルを検出し、検出されたノイズレベルに基づいて、当該通信環境に適応化した無線通信を可能とするスペクトラム拡散通信方式を用いた通信システムの通信処理プログラムを記録した記録媒体であって、その処理プログラムは、受信待機時に自己の機器の存在する通信環境下におけるノイズレベルを検出する手順と、自己の機器が受信側である場合には、前記検出されたノイズレベルに基づいたスペクトラム拡散通信方式における拡散率を設定する手順と、その拡散率を送信側に通知する手順と、自己の機器が送信側である場合には、受信側からの拡散率の通知を受けると、自己の機器における信号送受信部の送信系回路に存在するフィルタの帯域を、前記受信側から通知された拡散率に応じて設定する手順と、前記受信側から通知された拡散率によるスペクトラム拡散処理を行う手順と、この拡散処理されたデータを前記受信側に送信する手順と、を含むことを特徴とする。
【0011】
また、本発明の無線通信装置は、通信環境下のノイズレベルを検出し、検出されたノイズレベルに基づいて、当該通信環境に適応化した無線通信を可能とするスペクトラム拡散通信方式を用いた無線通信装置であって、アンテナを介して信号の送受信を行うとともに、自己の機器の存在する通信環境下における信号強度を出力可能な信号送受信部と、信号の送信時には送信すべき信号をスペクトラム拡散処理し、信号の受信時には受信した信号を逆拡散処理するスペクトラム拡散処理部と、前記信号送受信部から得られた信号強度に基づいてその環境下のノイズレベルを求め、このノイズレベルに基づき、前記スペクトラム拡散処理部における拡散率を決定する処理を行う制御部とを有し、受信待機時に自己の機器の存在する通信環境下におけるノイズレベルを検出し、受信側では、そのノイズレベルに基づいた前記スペクトラム拡散通信方式における拡散率を設定し、その拡散率を送信側に通知し、送信側では、受信側から通知された拡散率によるスペクトラム拡散処理を行って送信すべきデータを受信側に送るようにしている。
【0012】
また、本発明の通信環境適応化処理プログラムを記録した記録媒体は、通信環境下のノイズレベルを検出し、検出されたノイズレベルに基づいて、当該通信環境に適応化した無線通信を可能とするスペクトラム拡散通信方式を用いた通信システムの通信環境適応化処理プログラムを記録した記録媒体であって、その処理プログラムは、受信待機時に自己の機器の存在する通信環境下におけるノイズレベルを検出する手順と、自己の機器が受信側である場合には、前記検出されたノイズレベルに基づいたスペクトラム拡散通信方式における拡散率を設定する手順と、その拡散率を送信側に通知する手順と、自己の機器が送信側である場合には、前記受信側から通知された拡散率によるスペクトラム拡散処理を行う手順と、この拡散処理されたデータを前記受信側に送る手順とを含むものである。
【0013】
これら各発明において使用する無線媒体は、電波法による免許の不要な微弱電波である。
【0014】
また、自己の機器が受信側である場合には、自己の機器における信号送受信部の受信系回路に存在するフィルタの帯域を、その時点のノイズレベルに基づいて決定された拡散率に応じて設定するようにしている。
【0015】
また、自己の機器が送信側である場合には、前記受信側からの拡散率の通知を受けると、自己の機器における信号送受信部の送信系回路に存在するフィルタの帯域を、前記受信側から通知された拡散率に応じて設定するようにしている。
【0016】
本発明は、電波法による免許の不要な微弱電波を用いた通信システムに好適な発明である。その基本的な動作は、自己の機器の存在する通信環境下におけるノイズレベルを検出し、そのノイズレベルに基づいたスペクトラム拡散の拡散率を設定する。そして、自己の機器が受信側である場合には、その拡散率を送信側に通知し、自己の機器が送信側である場合には、受信側から通知された拡散率によるスペクトラム拡散処理を行って送信すべきデータを受信側に送る。
【0017】
このスペクトラム拡散方式による通信は、ノイズの多い通信環境下においてもノイズの影響を受けにくい高品質な通信が可能となることが特徴であり、拡散率を高くすれば、より一層、ノイズの影響を除去することができる。しかし、このスペクトラム拡散処理を行う場合、拡散率を上げるにはそれだけパワーが必要であり、消費電力も大きくなる。
【0018】
これに対処するために、本発明では、通信環境下におけるノイズレベルによって、拡散率を変化させるようにして、消費電力が増大するのを極力抑えるようにしている。すなわち、受信側のノイズレベルの小さいときは拡散率を小さくしてデータ通信を行い、ノイズレベルの大きい時は高い拡散率での通信を行うようにしている。
【0019】
これによって、通信環境に左右されやすい微弱電波による通信を行う際、通信環境が良好で、電波の伝搬状態が安定している場合には、拡散率を小さく(最良の場合は拡散率を「1」とすることも可)するというように、通信環境が良好であれば拡散率を最小限とするようにしているので、拡散処理を行うための電力消費を極力抑えることができる。また、通信環境が悪い場合には、それに応じた拡散率を設定することで、通信環境が悪くても高品質な通信が可能となるので、電波法による免許の不要な微弱電波による通信における大きな課題、すなわち、悪い通信環境での通信に弱いという課題を克服できる。
【0020】
また、本発明は前述したように、電波法による免許の不要な微弱電波を用いた通信システムに適用されることを前提としている。このような微弱電波による通信システムは、それを使用するユーザ側は勿論、その機器を製造するメーカ側においても免許が不要であるので、特に低コスト化が要求されるような通信機器に適用されることで大きな効果を得ることができる。
【0021】
また、そのときのノイズの状態に応じて拡散率を設定する際、自己の機器が受信側である場合、その信号送受信(RF:Radio Frequency)部の受信系側回路に存在するフィルタの帯域をその時の拡散率に応じて設定するようにしている。これは、フィルタの帯域が高い拡散率に合わせて広く設定された固定的な帯域であると、送信側から拡散率が低い信号が送られてきた場合、その拡散率の低い信号に対しては効率の悪いフィルタ動作となる。したがって、自己の機器で決定した拡散率に応じて、フィルタの帯域を最適な帯域に設定する処理を行う。これによって、効率的なフィルタ動作が可能となる。
【0022】
また、自己の機器が送信側である場合は、受信側からの拡散率の通知を受けると、その拡散率に応じて、自己の信号送受信(RF:Radio Frequency)部の送信系に存在するフィルタ(ローパスフィルタ)の帯域を最適な帯域に設定する。これによれば、受信側のノイズレベルに合わせた拡散率での拡散処理が行われた信号に対し、その拡散率に応じた帯域を設定することができ、効率のよいフィルタ動作を行うことができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、この実施の形態で説明する内容は、本発明の通信環境適応化方法および無線通信装置についての説明であるとともに、本発明の通信環境適応化処理プログラムを記録した記録媒体における通信環境適応化処理プログラムの具体的な処理内容をも含むものである。
【0024】
図1は本発明の無線通信装置の実施の形態を説明するブロック図であり、大きく分けると、送受信用のアンテナ1が接続された信号送受信部2、スペクトラム拡散(逆拡散)処理を行うスペクトラム拡散処理部3、全体の制御を行う制御部(CPU)4、インターフェース部5などから構成されている。このインターフェース部5にパソコンなどの機器が接続される。
【0025】
信号送受信部2は一般にはRF( Radio Frequency)と呼ばれている部分で、その詳細については後述するが、本発明を実現する上での概略動作としては、信号の送受信に必要な通常の動作の他に、この無線通信装置の置かれている現在の通信環境下における通信環境データとしての信号強度を、RSSI情報として制御部4に送る。また、制御部4からの指示によって電源供給制御、信号送受信制御、PLL制御(送受信周波数設定制御など)、フィルタの帯域制御などがなされる。なお、これらの制御のうちフィルタの帯域制御については後に説明する。
【0026】
図2は信号送受信部2の概略構成を示すものであり、アンテナ1に接続されたフィルタF1、送受信切替スイッチsw1、受信系回路21、送信系回路22とを有した構成となっている。送受信切替スイッチsw1は、1本のアンテナを送受信で共用するために、この無線通信装置が受信動作を行う際は、端子t1に切り替わり、送信動作を行う際は、端子t2に切り替わる。
【0027】
受信系回路21は、ダイレクトコンバージョン方式のICが用いられ、このダイレクトコンバージョン方式のICは、アンプA1、周波数変換を行うミキサMX1,MX2、アンプA3,A4、フィルタF2,F3、D型フリップフロップDFなどからなる。このダイレクトコンバージョン方式では、ある拡散率でスペクトラム拡散された信号(たとえば300MHzを中心に拡散された信号)を一気にベースバンドに変換した信号としてミキサMX1,MX2から取り出すことができる。
【0028】
これらミキサMX1,MX2からは、それぞれ90度位相のずれた信号が取り出され、これらの信号は、フィルタF2,F3を通過してD型フリップフロップDFに与えられる。このとき、ミキサMX1からの信号をデータ端子Dに与え、ミキサMX2からの信号をクロック端子Tに与える。
【0029】
このD型フリップフロップDFから出力されるデータは、所定の拡散率でスペクトラム拡散されたデータであり、このデータはスペクトラム拡散処理部3に送られ、逆拡散される。
【0030】
ミキサMX1,MX2が周波数変換をするための局部発振器には、発振器OSの無変調発振信号を利用する。
【0031】
また、前述した通信環境データ(信号強度データ)は、受信系回路21が制御部4により定期的に起動されることによって検出され、その検出結果をRSSI情報として制御部4に送る。この場合、アンプA2からの信号強度データを制御部4に送る。制御部4では、この信号強度データに基づいてその時点のノイズレベルを求め、そのノイズレベルによって様々な制御を行うが、これについては後述する。
【0032】
一方、この信号送受信回路2における送信系回路22は、フィルタ(ローパスフィルタ)F4、発振器OS、送受信切替スイッチsw2、パワーアンプA4などから構成されている。送受信切替スイッチsw2は、この通信装置が受信動作を行う際は、端子t1に切り替わり、送信動作を行う際は、端子t2に切り替わる。これによって、受信時または送信時に応じた発振動作がなされる。
【0033】
また、制御部4は、この無線通信装置全体の制御を行うものであるが、本発明を説明する上で必要な制御としては、前述したように、信号送受信部2に対する電源供給制御、信号送受信制御、、PLL制御、フィルタの帯域制御などの他、信号送受信部2からの信号強度データに基づいて、その時点のノイズレベルを求め、そのノイズレベルに応じた拡散率を決定し、それによって、スペクトラム拡散処理部3に対して拡散率の指定を行う。勿論、これら以外にもスペクトラム拡散方式による通信を行う上で必要な様々な制御を行う。
【0034】
次に、スペクトラム拡散処理部3について説明する。図3はスペクトラム拡散処理部3の概略構成を示すもので、受信系回路31と送信系回路32とで構成され、さらに、両者に共通の拡散符号発生器33を有した構成となっている。
【0035】
受信系回路31は、図2で示されD型フリップフロップDFの出力が与えられるA/D変換器34、逆拡散処理部35、復調処理部36などを有している。
【0036】
送信系回路32は、変調処理部37、拡散処理部38、D/A変換器39などを有した構成となっている。このD/A変換器39の出力は、図2で示した信号送受信部2における受信系回路22のローパスフィルタF4に入力される。
【0037】
また、拡散符号発生器33は、制御部4の指示によって拡散処理部38に対しては拡散符号を与えるもので、これによって、拡散処理部38では、送信すべき信号にその拡散符号を掛け合わせて所定の拡散率とした信号を生成する。同様に、逆拡散処理部35に対しては、送信されてきた信号に与えられた拡散符号と同じ拡散符号を与えるもので、これによって、逆拡散処理部35では、送られてきた信号に対しその拡散符号を掛けて元の信号に戻す。
【0038】
なお、以上説明した図2の信号送受信部2、図3のスペクトラム拡散処理部3の構成は、本発明を説明する上で必要な構成要素のみについて示したが、実際には、これらの構成要素以外にも様々な構成要素が存在する。また、それぞれの処理動作についても本発明に関する説明のみであったが実際には通信装置として様々な処理を行うものである。
【0039】
ところで、本発明の無線通信装置は、自己の機器の存在する通信環境下におけるノイズレベルを検出する。すなわち、信号送受信部2のアンプA2からの信号強度データを制御部4が受けて、その時点のノイズレベルを検出する。そして、自己が受信側である場合には、そのノイズレベルに基づいて、前記スペクトラム拡散処理部3の拡散率を設定し、その拡散率を送信側に通知する。そして、送信側では、受信側から通知された拡散率によるスペクトラム拡散処理を行って、送信すべきデータを受信側に送るようにしている。このとき、信号処理部2に存在するフィルタの帯域の制御も行う。このフィルタの帯域制御について以下に説明する。
【0040】
今、自己が受信側である場合には、ミキサMX1.MX2によってベースバンドに変換された信号は、アンプA2,A3で増幅されたのち、フィルタF2,F3を通過するが、このとき、フィルタF2,F3は、制御部4で決定した拡散率に応じて、その帯域を設定するようにした方が効率的なフィルタ動作が行える。つまり、フィルタF1,F2の帯域が固定であって、高い拡散率に合わせた広い帯域としておくと、拡散率が低い場合、広い帯域でのフィルタ動作では効率のよいフィルタ動作が行えない。これは、最終的に受信信号の信号品質を劣化させることになり、受信感度低下の原因になる。そこで、本発明では、このフィルタF2,F3のフィルタ帯域を制御できるようにしている。
【0041】
このフィルタF1.F2のフィルタ帯域の制御は制御部4によって行う。この制御は、現在のノイズレベルによって決定された拡散率に基づいて、フィルタF2,F3に対し、フィルタ帯域の指定を行う。つまり、拡散率に応じて、フィルタのカットオフ周波数を可変とし、たとえば、拡散率が低く狭い帯域の信号に対しては、カットオフ周波数を低くするというような処理を行う。
【0042】
また、自己が送信側である場合には、信号送受信部2の送信系回路22に設けられたフィルタ(ローパスフィルタ)F4に対し、送信すべき信号の拡散率(受信側から通知された拡散率)に基づいて、そのフィルタ帯域を自己の制御部4によって設定される。
【0043】
次に本発明の具体的な処理例を図4及び図5のフローチャートを参照しながら説明する。なお、ここでの説明においては、図6のような通信システムを想定する。つまり、一方の通信機器50側は本発明による無線通信装置51にパソコン61が接続され、他方の通信機器60側も本発明による無線通信装置52とパソコン62が接続された構成となっており、これら各通信機器50,60の無線通信装置51、52は、これまで説明した構成(図1から図3参照)となっているものとする。そして、ここでは、説明の都合上、通信機器50を送信側、通信機器60を受信側として説明する。
【0044】
図4は送信側の処理手順を示すフローチャート、図5は受信側の処理手順を示すフローチャートであり、これらの両方を参照しながら説明する。まず、送信側では、通信を行うかどうかを判断し(ステップs1)、通信を行わなければ受信待機状態となる(ステップs2)。この受信待機状態というのは受信モードであり、他機(この場合は、通信機器60)からの信号を待つ状態である。
【0045】
今、ここでは、通信機器50が通信機器60に対して通信を行うものとする。この通信を行うに際して、初期設定パケットを生成し(ステップs3)、それを送信する(ステップs4)。そして、受信側からのACKパケットを待つ。
【0046】
一方、受信側では、受信待機状態にあり(ステップs21)、その受信待機状態においてノイズレベルの検出を行う(ステップs22)。このノイズレベルが予め設定したしきい値以下か否かを調べ(ステップs23)、しきい値より大きければ、通信不能と判断して(ステップs24)、ステップs21の受信待機状態に戻る。
【0047】
また、ノイズレベルがしきい値以下であれば、通信可能と判断して、そのノイズレベルに応じた拡散率を決定する(ステップs25)。この拡散率の決定は、たとえば、ノイズレベルを幾つかの段階にわけて、それぞれの段階ごとのノイズレベルにそれぞれ拡散率を対応づけしたノイズレベル・拡散率対応テーブルを用意しておき、そのときのノイズレベルに対してはどの拡散率とするかを決めるようにすることができる。なお、このステップs22からステップs25までの一連の処理は、制御部4が信号送受信部2からのRSSIデータとしての信号強度データを受け取って行う。
【0048】
そして、送信側から送られてきた初期設定パケットを受信すると(ステップs26)、通信が継続可能かどうかを判断する(ステップs27)。この初期設定パケットは、通信を確率させるためのパケットであり、受信側で確実に受信できるように、通信速度を低速(50bps程度)とし、その拡散率を1000(50kcps)程度として送る。このような設定とすることにより、ノイズの影響を受けにくく、受信側で受信される確率を高くすることができる。なお、この初期設定パケットのデータ構成は、図7(a)に示すように、プリアンブルPA、送信元アドレスAD1、送信先アドレスAD2、空き領域Eなどから構成されている。
【0049】
図5のフローチャートに説明が戻って、前述のステップs27では、通信が継続可能かどうかの判定を行うが、これは、ステップs25において決定された拡散率が余りにも大きな値であって、拡散率をその値に設定することが現実には無理であるような場合であり、このような場合には、それ以上の通信の継続は不可能と判断する。この場合、応答パケット(ACKパケット)の拡散率記入欄にたとえば「x」を記入して(ステップs28)、そのACKパケットを送信側に送り(ステップs29)、ステップs21の受信待機状態に戻る。
【0050】
一方、ステップs25によって決定された拡散率が適当な値であって、通信が継続可能であると判断した場合には、その拡散率をACKパケットの拡散率記入欄に記入するとともに、図2で示したフィルタF2,F3のフィルタ帯域をその拡散率に応じた帯域に設定する(ステップs30,s31)。そして、そのACKパケットを送信側に送る(ステップs32)。
【0051】
このACKパケットのデータ構成は、図7(b)に示すように、プリアンブルPA、送信元アドレスAD1、送信先アドレスAD2、拡散率Sなどから構成されている。この拡散率Sには、拡散率があまりにも大きく通信不可能であると場合には、前述したように、「x」が記入され、拡散率が適当な値である場合には、その拡散率が記入される。
【0052】
一方、送信側では、図4に示されるように、ACKパケットが受信できたか否かを調べ(ステップs5)、ACKパケットが受信できなければ、ACKパケット待ちを行い(ステップs6)、予め定められたある一定時間内にACKパケットが受信できたかどうかを判断する(ステップs7)。そして、一定時間経過してもACKパケットが受信できなければ通信不能とみなし(ステップs8)、ステップs1に戻る。
【0053】
また、ステップs5またはステップs7においてACKパケットが受信できた場合には、ACKパケットに記述されている拡散率にしたがって拡散符号をセットするとともに、信号送受信部2における送信系のフィルタ(ローパスフィルタ)F4のフィルタ帯域をACKパケットに記述されている拡散率に応じて設定する(ステップs9)。ここでの拡散符号のセットというのは、図3で示された拡散符号発生器33によって拡散処理部38に拡散符号が与えられることであり、これにより所定の拡散率が設定される。
【0054】
これらの設定ができたかどうか調べて(ステップs10)、設定できなかった場合は、通信不能とみなして(ステップs8)、ステップs1に戻る。また、設定できた場合には、データパケットの送出を行う(ステップs11)。このデータパケットは、図7(c)に示すように、プリアンブルPA、送信元アドレスAD1、送信先アドレスAD2、データDTから構成されている。
【0055】
一方、このとき受信側では、前述したように、自己の機器の置かれている通信環境におけるノイズレベルに応じた拡散率が既に求められていて、その拡散率に応じて信号送受信部の受信系のフィルタF2,F3のフィルタ帯域が最適な帯域に設定された受信待機状態となっている。
【0056】
この状態で、送信側から送られてきたデータパケットを受信すると(ステップs33)、受信終了したことを示すACKパケット(受信終了ACKパケット)を送信側に返し(ステップs34)、ステップs21に戻る。
【0057】
このとき送信側では、受信終了ACKパケット(以下、単にACKパケットという)の受信待機状態にあり、そのACKパケットを受信できたか否かを判定し(ステップs12)、ACKパケットが受信できなければ、ACKパケット待ちを行い(ステップs13)、予め定められたある一定時間内にACKパケットが受信できたかどうかを判断する(ステップs14)。そして、一定時間経過してもACKパケットが受信できなければ通信不能とみなし(ステップs15)、ステップs1に戻る。
【0058】
また、ステップs12またはステップs14によってACKパケットが受信された場合には通信終了となる。
【0059】
以上が送信側および受信側で行われる一連の処理である。このように、受信側では、自己の置かれている通信環境におけるノイズレベルを検出し、そのノイズレベルに応じた拡散率を設定する。たとえば、ノイズレベルが非常に小さく、きわめて良好な通信環境であると判断すれば、拡散率は「1」(拡散を行わない状態)とし、ノイズレベルが大きく劣悪な通信環境であると判断すれば、それに応じた拡散率を設定し、その拡散率を送信側に通知する。このノイズレベルと拡散率の関係は、予め対応テーブルを作成しておいて、その対応テーブルによって、どの雑音レベルのときはどのような拡散率とするかを決定するということが可能である。なお、このとき、信号送受信部2の受信系回路のフィルタF2,F3のフィルタ帯域もその拡散率に合わせて最適な帯域に設定しておく。
【0060】
一方、送信側では、受信側から通知された拡散率にしたがって自己のスペクトラム拡散処理部3での拡散処理を行って、データパケットを受信側に送信するようにしている。なお、このとき、信号送受信部2の送信系回路に設けられているフィルタ(ローパスフィルタ)F4のフィルタ帯域をその時の拡散率に応じて最適な帯域に設定する。
【0061】
このような処理を行うことにより、通信環境に左右されやすい微弱電波による通信を行う際、通信環境が良好で電波の伝搬状態が安定している場合には、拡散率を小さく(最良の場合は拡散率を「1」とすることも可)し、通信環境が悪い場合にはそれに応じた拡散率の設定を行ういうように、通信環境によって拡散率を設定するようにしているので、拡散処理を行うための電力消費を極力抑えることができる。また、通信環境が多少悪くても通信が可能となるので、電波法による免許の不要な微弱電波による通信を行う場合の大きな課題である悪い通信環境での通信に弱いという点を克服できる。
【0062】
なお、図4および図5で示された処理手順での説明では、図6で示される通信機器50,60に対し、一方を送信側と他方を受信側として考えたが、これらの通信機器50,60は、送信側と受信側の両方を取ることができるもので、通信環境におけるノイズレベルの検出は、それぞれの受信待機状態時において、定期的に検出するようになっている。
【0063】
このノイズレベル検出は、それぞれの通信機器50,60におけるそれぞれの制御部(図1における制御部4)が、定期的にそれぞれの信号送受信部(図1における信号送受信部2)を起動して、その時点における信号強度を測定し、それに基づいてノイズレベルを検出する。そして、自己の機器が受信側となったときは、その時点におけるノイズレベルに基づいて拡散率を決定するようにして、その拡散率を送信側に送る。
【0064】
なお、本発明は以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能となるものである。また、以上説明した本発明の処理を行う通信環境適応化処理プログラムは、フロッピィディスク、光ディスク、ハードディスクなどの記録媒体に記録させておくことができ、本発明はその記録媒体をも含むものである。また、ネットワークから処理プログラムを得るようにしてもよい。
【0065】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、電波法による免許の不要な微弱電波を用いた通信システムに好適な発明であり、通信方式としてノイズの影響を受けにくいスペクトラム拡散通信方式を用いている。その基本的な動作は、自己の機器の存在する通信環境下におけるノイズレベルを検出し、そのノイズレベルに基づいたスペクトラム拡散の拡散率を設定する。そして、自己の機器が受信側である場合には、その拡散率を送信側に通知し、送信側では、受信側から通知された拡散率によるスペクトラム拡散処理を行って送信すべきデータを受信側に送る。
【0066】
このように、本発明では、通信環境下におけるノイズレベルによって、拡散率を変化させるようにして、消費電力が増大するのを極力抑えるようにしている。すなわち、受信側のノイズレベルの小さいときは拡散率を小さくしてデータ通信を行い、ノイズレベルの大きい時は高い拡散率での通信を行うようにしている。
【0067】
これによって、通信環境に左右されやすい微弱電波による通信を行う際、通信環境が良好で、電波の伝搬状態が安定している場合には、拡散率を小さく(最良の場合は拡散率を「1」とすることも可)するというように、通信環境が良好であれば拡散率を最小限とするようにしているので、拡散処理を行うための電力消費を極力抑えることができる。また、通信環境が悪い場合には、それに応じた拡散率を設定することで、通信環境が悪くても高品質な通信が可能となる。これによって、電波法による免許の不要な微弱電波による通信における大きな課題、すなわち、悪い通信環境での通信に弱いという課題を克服できる。
【0068】
また、本発明は前述したように、電波法による免許の不要な微弱電波を用いた通信システムに適用されることを前提としている。このような微弱電波による通信システムは、それを使用するユーザ側は勿論、その機器を製造するメーカ側に置いても免許が不要であるので、特に低コスト化が要求されるような通信機器に適用されることで大きな効果を得ることができる。
【0069】
また、そのときのノイズの状態に応じて拡散率を設定する際、自己の機器が受信側である場合、その信号送受信(RF)部の受信系側に存在するフィルタの帯域をその時の拡散率に応じて設定するようにしている。これは、フィルタの帯域が高い拡散率に合わせて広く設定された固定的な帯域であると、送信側から拡散率が低い信号が送られてきた場合、その拡散率の低い信号に対するフィルタ動作を行う行う場合、効率の悪い動作となる。したがって、自己の機器で設定した拡散率に応じて、フィルタの帯域を最適な帯域に設定する処理を行う。これによって、効率的なフィルタ動作が可能となる。
【0070】
また、自己の機器が送信側である場合は、受信側からの拡散率の通知を受けると、その拡散率に応じて、自己の信号送受信(RF)部の送信系に存在するフィルタ(ローパスフィルタ)の帯域を最適な帯域に設定する。これによれば、受信側のノイズレベルに合わせた拡散率での拡散処理を行った信号に対し、その拡散率に応じた帯域を設定することができ、効率のよいフィルタ動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の無線通信装置の概略を説明するブロック図である。
【図2】図1で示された信号送受信部の構成を示す図である。
【図3】図1で示されたスペクトラム拡散処理部の構成を概略的に示す図である。
【図4】本発明の処理手順を説明するフローチャートであり、自己の無線通信装置が受信側である場合の処理手順を説明するフローチャートである。
【図5】本発明の処理手順を説明するフローチャートであり、自己の無線通信装置が送信側である場合の処理手順を説明するフローチャートである。
【図6】図5及び図6の処理手順を説明するために用いた通信システムの一例を示す図である。
【図7】送信側と受信側で用いられる各種パケットを説明する図であり、(a)は初期設定パケット、(b)はACKパケット、(c)はデータパケットを示す図である。
【符号の説明】
1 アンテナ
2 信号送受信部
3 スペクトラム拡散処理部
4 制御部
5 インタフェース部
21 信号処理部2の受信系回路
22 信号処理部2の送信系回路
31 スペクトラム拡散処理部の受信系回路
32 スペクトラム拡散処理部の送信系回路
33 拡散符号発生器
A1,A2,A3,A4 アンプ
F1,F2,F3,F4 フィルタ
MX1,MX2 ミキサ
DF D型フリップフロップ
OS 発振器
sw1,sw2 送受信切替スイッチ
Claims (6)
- 通信環境下のノイズレベルを検出し、検出されたノイズレベルに基づいて、当該通信環境に適応化した無線通信を可能とするスペクトラム拡散通信方式を用いた通信システムの通信方法であって、
受信側は、
受信待機時に自己の存在する通信環境下におけるノイズレベルを検出する工程と、
前記ノイズレベルに基づいた前記スペクトラム拡散通信方式における拡散率を設定する工程と、
自己の信号送受信部の受信系回路に存在するフィルタの帯域を、前記検出したノイズレベルに基づいて決定された拡散率に応じて設定する工程と、
前記拡散率を、スペクトラム拡散処理を行って送信すべきデータに与える拡散率として送信側に通知する工程と、
前記通知した拡散率に基づいてスペクトラム拡散処理がされたデータを、前記送信側から受信する工程と、
を含む、ことを特徴とする通信方法。 - 通信環境下のノイズレベルを検出し、検出されたノイズレベルに基づいて、当該通信環境に適応化した無線通信を可能とするスペクトラム拡散通信方式を用いた通信システムの通信方法であって、
送信側は、
受信側から検出したノイズレベルに基づいた前記スペクトラム拡散通信方式における拡散率が通知されると、
自己の信号送受信部の送信系回路に存在するフィルタの帯域を、前記受信側から通知された拡散率に応じて設定する工程と、
スペクトラム拡散処理を行って送信すべきデータに、前記拡散率に基づいたスペクトラム拡散をする工程と、
前記スペクトラム拡散したデータを受信側に送信する工程と、
を含む処理を行うことを特徴とする通信方法。 - 通信環境下のノイズレベルを検出し、検出されたノイズレベルに基づいて、当該通信環境に適応化した無線通信を可能とするスペクトラム拡散通信方式を用いた無線通信装置であって、
アンテナを介して信号の送受信を行うとともに、自己の機器の存在する通信環境下における信号強度を出力可能な信号送受信部と、
信号の送信時には送信すべき信号をスペクトラム拡散処理し、信号の受信時には受信した信号を逆拡散処理するスペクトラム拡散処理部と、
前記信号送受信部から得られた信号強度に基づいてその環境下のノイズレベルを求め、このノイズレベルに基づき、前記スペクトラム拡散処理部における拡散率を決定する処理を行う制御部と、を有し、
自己の機器が受信側である場合、
受信待機時に自己の機器の存在する通信環境下におけるノイズレベルを検出し、
前記ノイズレベルに基づいた前記スペクトラム拡散通信方式における拡散率を設定し、
自己の機器における前記制御部は、自己の機器における信号送受信部の受信系回路に存在するフィルタの帯域を、前記検出したノイズレベルに基づいて決定された拡散率に応じて設定し、
前記拡散率を、スペクトラム拡散処理を行って送信すべきデータに与える拡散率として相手の送信側の機器に通知し、
前記通知された拡散率に基づいてスペクトラム拡散処理がされたデータを受信することを特徴とする無線通信装置。 - 通信環境下のノイズレベルを検出し、検出されたノイズレベルに基づいて、当該通信環境に適応化した無線通信を可能とするスペクトラム拡散通信方式を用いた無線通信装置であって、
アンテナを介して信号の送受信を行うとともに、自己の機器の存在する通信環境下における信号強度を出力可能な信号送受信部と、
信号の送信時には送信すべき信号をスペクトラム拡散処理し、信号の受信時には受信した信号を逆拡散処理するスペクトラム拡散処理部と、
前記信号送受信部から得られた信号強度に基づいてその環境下のノイズレベルを求め、このノイズレベルに基づき、前記スペクトラム拡散処理部における拡散率を決定する処理を行う制御部と、を有し、
自己の機器が送信側である場合、
受信側の機器が検出したノイズレベルに基づいた前記スペクトラム拡散通信方式における拡散率が通知されると、
自己の機器における前記制御部は、自己の機器における信号送受信部の送信系回路に存在するフィルタの帯域を、前記受信側の機器から通知された拡散率に応じて設定し、
スペクトラム拡散処理を行って送信すべきデータに、前記拡散率に基づいたスペクトラム拡散処理を行って、受信側の機器に送信することを特徴とする無線通信装置。 - 通信環境下のノイズレベルを検出し、検出されたノイズレベルに基づいて、当該通信環境に適応化した無線通信を可能とするスペクトラム拡散通信方式を用いた通信システムの通信処理プログラムを記録した記録媒体であって、その処理プログラムは、
受信待機時に自己の機器の存在する通信環境下におけるノイズレベルを検出する手順と、
自己の機器が受信側である場合には、
前記検出されたノイズレベルに基づいたスペクトラム拡散通信方式における拡散率を設定する手順と、
自己の機器における信号送受信部の受信系回路に存在するフィルタの帯域を、前記検出したノイズレベルに基づいて決定された拡散率に応じて設定する手順と、
前記拡散率を送信側に通知する手順と、
自己の機器が送信側である場合には、
前記受信側から通知された拡散率によるスペクトラム拡散処理を行う手順と、
前記拡散処理されたデータを前記受信側に送信する手順と、
を含むことを特徴とする通信処理プログラムを記録した記録媒体。 - 通信環境下のノイズレベルを検出し、検出されたノイズレベルに基づいて、当該通信環境に適応化した無線通信を可能とするスペクトラム拡散通信方式を用いた通信システムの通信処理プログラムを記録した記録媒体であって、その処理プログラムは、
受信待機時に自己の機器の存在する通信環境下におけるノイズレベルを検出する手順と、
自己の機器が受信側である場合には、
前記検出されたノイズレベルに基づいたスペクトラム拡散通信方式における拡散率を設定する手順と、
その拡散率を送信側に通知する手順と、
自己の機器が送信側である場合には、
受信側からの拡散率の通知を受けると、自己の機器における信号送受信部の送信系回路に存在するフィルタの帯域を、前記受信側から通知された拡散率に応じて設定する手順と、
前記受信側から通知された拡散率によるスペクトラム拡散処理を行う手順と、
この拡散処理されたデータを前記受信側に送信する手順と、
を含むことを特徴とする通信処理プログラムを記録した記録媒体。
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