JP3809725B2

JP3809725B2 - Wireless communication apparatus using frequency hopping method

Info

Publication number: JP3809725B2
Application number: JP15716998A
Authority: JP
Inventors: 和也滝
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1998-06-05
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2018-06-05
Also published as: JPH11355246A

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を用いた無線通信装置の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話等の移動体通信環境での無線通信装置には、スベクトラム拡散通信方式が用いられている。スベクトラム拡散通信方式は、変調信号のスベクトラム成分を広範な周波数帯域に拡散する方式であり、この拡散には拡散符号系列と呼ばれる一種の暗号化のための鍵となるものが使用されている。従って、この拡散符号系列が判らなければ、受信信号を復調することができず、高い秘匿性を確保することができる。また、スベクトラム拡散通信方式は、変調信号の占有帯域幅が通常の狭帯域変調方式に比べて極めて広いため、妨害波（または干渉波。以下、同様とする）の排除能力に優れている。
【０００３】
特に、携帯電話等の移動体通信環境での無線通信装置には、限られた周波数帯域に極めて多くの需要が発生しており、妨害波の排除能力のより一層の向上が求められている。
【０００４】
そのため、最近では、スベクトラム拡散通信方式の中でも特に妨害波または干渉波の排除能力が高い、周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置が主流となっている。この周波数ホッピング方式とは、搬送波周波数が時間と共に広い周波数範囲を飛び回る（ホッピングする）ようにしたものである。従って、妨害波または干渉波が、例えば無変調の正弦波等である場合には、搬送周波数が、たまたまその無変調の正弦波等の周波数に相当する周波数位置にホッピングされていない限り、影響を受けることがない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、会社内等で、同じ周波数ホッピングパターンを有する周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置が複数用いられており、複数の無線通信装置が夫々別の無線通信装置との間で通信を行うような場合には、一方の無線通信装置が他方の無線通信装置に対して妨害波を発することになるという問題があった。
【０００６】
この問題を解決するために、妨害波を検出した場合には、ホッピングさせる周波数の順序を変更する方法が考えられるが、この方法では、通信相手の無線通信装置がホッピングさせる周波数を追従させるための時間をある程度必要とするため、一時的に通信不能になる場合があり、好ましくない。
【０００７】
本発明は、前記の問題点に鑑みなされたものであり、周波数ホッピングパターンの等しい周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置が複数用いられる場合でも、他の無線通信装置による通信に妨害波を与えることなく、また、他の無線通信装置から妨害波を与えられた場合には、速やかに回避することのできる周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置は、前記課題を解決するために、他局間通信を監視し、当該他局間通信におけるホッピングパターンと自局のホッピングパターンとの衝突の有無を判定するホッピングパターンの衝突判定手段と、前記衝突判定手段によりホッピングパターンの衝突有りと判定された場合には、一の周波数へのホッピングから次の周波数へのホッピングまでのフレーム期間を一時的に長くする周波数ホッピングのタイミングシフト手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置によれば、ホッピングパターンの衝突判定手段により、他局間通信が監視され、当該他局間通信におけるホッピングパターンと自局のホッピングパターンとの衝突の有無が判定される。そして、この衝突判定手段によりホッピングパターンの衝突有りと判定された場合には、周波数ホッピングのタイミングシフト手段により、自局における一の周波数へのホッピングから次の周波数へのホッピングまでのフレーム期間が、一時的に長くなるように調整される。しかし、前記他局間通信における周波数のホッピングは、それまでと変わらない一定の間隔で行われるので、周波数のホッピングタイミングに互いにずれが生じ、最終的には前記他局間通信におけるホッピングパターンと、自局のホッピングパターンとの衝突が回避される。このように、本発明によれば、基本的なホッピングパターンを変更することなく、フレーム期間の調整のみにより他局間通信とのホッピングパターンの衝突を回避する。従って、既に行われている他局間通信に自局が妨害を与えることがなく、かつ、自局が他局間通信からの妨害を受けることがないので、信頼性の高い周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置を提供することができる。
【００１０】
請求項２に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置は、前記課題を解決するために、請求項１に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置において、前記ホッピングパターンの衝突判定手段は、自局と他局との実体的データの送受信を行っていない待機時においては、他局間通信における送信信号の自局での受信状態に基づき、前記ホッピングパターンの衝突の有無の判定を行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置によれば、自局と他局との実体的データの送受信を行っていない待機時においては、前記ホッピングパターンの衝突判定手段により、他局間通信における送信信号についての、自局での受信状態が監視される。そして、この受信状態が所定の基準の状態よりも良好である場合には、前記ホッピングパターンの衝突有りと判定され、上述のようにフレーム期間の調整が行われる。また、所定の基準の状態よりも悪い場合には、前記衝突無しと判定される。従って、これから通信を開始しようとする場合でも、既に通信中の他局間通信に対する妨害を確実に防止して、信頼性の高い通信を行うことができる。
【００１２】
請求項３に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置は、前記課題を解決するために、請求項２に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置において、前記ホッピングパターンの衝突判定手段は、他局間通信における送信信号の自局での受信信号強度に基づいて前記ホッピングパターンの衝突の有無の判定を行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置によれば、自局と他局との実体的データの送受信を行っていない待機時においては、前記ホッピングパターンの衝突判定手段により、他局間通信における送信信号について、自局での受信信号強度が監視される。そして、この受信信号強度が所定の基準値以上である場合には、前記ホッピングパターンの衝突有りと判定され、上述のようにフレーム期間の調整が行われる。また、この受信信号強度が所定の基準値未満である場合には、前記衝突無しと判定される。従って、これから通信を開始しようとする場合でも、既に通信中の他局間通信に対する妨害を確実かつ容易に防止することができ、信頼性の高い通信を行うことができる。
【００１４】
請求項４に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置は、前記課題を解決するために、請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置において、前記ホッピングパターンの衝突判定手段は、自局と他局との実体的データの送受信を行っている通信時においては、他局間通信による妨害状態に基づき、前記ホッピングパターンの衝突の有無の判定を行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置によれば、自局と他局との実体的データの送受信を行っている通信時においては、前記ホッピングパターンの衝突判定手段により、他局間通信による自局に対する妨害状態が監視される。そして、妨害が生じた場合には、前記ホッピングパターンの衝突有りと判定され、上述したようにフレーム期間の調整が行われる。また、妨害が生じない場合には、前記衝突無しと判定される。従って、通信中における互いの妨害を確実に防止することができ、信頼性の高い通信を行うことができる。
【００１６】
請求項５に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置は、前記課題を解決するために、請求項４に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置において、前記ホッピングパターンの衝突判定手段は、自局と他局との通信上のエラーに基づき、前記ホッピングパターンの衝突の有無の判定を行うことを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置によれば、自局と他局との実体的データの送受信を行っている通信時においては、前記ホッピングパターンの衝突判定手段により、自局と他局との通信上のエラーが監視される。そして、エラーが生じた場合には、前記ホッピングパターンの衝突有りと判定され、上述したようにフレーム期間の調整が行われる。また、エラーが生じない場合には、前記衝突無しと判定される。従って、通信中における互いの妨害を確実に確実かつ容易に防止することができ、信頼性の高い通信を行うことができる。
【００１８】
請求項６に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置は、前記課題を解決するために、請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置において、前記タイミングシフト手段は、自局と他局との実体的データの送受信を行っていない待機時においては、前記ホッピングパターンの衝突有りの判定前の前記フレーム期間に相当する時間よりも長い時間分、周波数ホッピングのタイミングをシフトすることを特徴とする。
【００１９】
請求項６に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置によれば、自局と他局との実体的データの送受信を行っていない待機時においては、前記タイミングシフト手段により、前記ホッピングパターンの衝突有りの判定前の前記フレーム期間に相当する時間よりも長い時間分、新たなフレーム期間が長くなるように、周波数ホッピングのタイミングのシフトが行われる。従って、これから通信を開始しようとする場合でも、既に通信中の他局間通信に対する妨害を迅速かつ確実に防止して、信頼性の高い通信を行うことができる。
【００２０】
請求項７に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置は、前記課題を解決するために、請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置において、前記タイミングシフト手段は、自局と他局との実体的データの送受信を行っている通信時においては、前記ホッピングパターンの衝突有りの判定前の前記フレーム期間に相当する時間よりも短い時間分、周波数ホッピングのタイミングをシフトすることを特徴とする。
【００２１】
請求項７に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置によれば、自局と他局との実体的データの送受信を行っている通信時においては、前記タイミングシフト手段により、前記ホッピングパターンの衝突有りの判定前の前記フレーム期間に相当する時間よりも短い時間分、新たなフレーム期間が長くなるように、周波数ホッピングのタイミングのシフトが行われる。従って、通信中において、自局と相手局との周波数ホッピングの同期を外すことなく、容易に他局間通信からの妨害及び他局間通信への妨害を防止することができる。
【００２２】
請求項８に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置は、前記課題を解決するために、請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置において、ホッピングする周波数を示すデータ群をホッピングテーブルとして記憶する記憶手段を更に備え、前記タイミングシフト手段は、前記ホッピングテーブルからの前記周波数を示すデータの読み出しタイミングをシフトすることを特徴する。
【００２３】
請求項８に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置によれば、前記タイミングシフト手段は、記憶手段に記憶されるホッピングテーブルから、ホッピングする周波数を示すデータの読み出しタイミングをシフトすることにより、上述したフレーム期間の調整を行う。従って、簡単な処理により確実に他局間通信との間の互いの妨害を防止することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２５】
（無線通信装置の構成）
まず、本実施形態における周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置の構成を図１に基づいて説明する。
【００２６】
図１に示すように、本実施形態の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置は、電話またはパーソナルコンピュータ等と接続可能なインターフェース４８を備える。このインターフェース４８は、コーデック及び圧縮器を含み、電話が接続された場合には、電話内で処理される音声信号と、無線通信装置内で処理されるディジタルデータとの相互変換を行う。また、インターフェース４８は、バッファ及びデータ変換器を含み、パーソナルコンピュータ等が接続された場合には、パーソナルコンピュータ等から出力されるディジタルデータをバッファへ格納すると共に、後述する変復調器４７から出力されるディジタルデータのエラー訂正処理をデータ変換器により行う。
【００２７】
前記インターフェース４８には、変復調器４７が接続される。この変復調器４７は、インターフェースから出力されるディジタルデータを、中間周波数信号に変調すると共に、後述するダウンコンバータ４６から出力される中間周波数信号をディジタルデータに復調する。
【００２８】
前記変復調器４７には、アップコンバータ４１とダウンコンバータ４６が接続され、アップコンバータ４１にはパワーアンプ４２が、また、ダウンコンバータ４６にはローノイズアンプ４５が夫々接続される。更に、パワーアンプ４２とローノイズアンプ４５には、アンテナ１３を備えた送受切換器４３が接続される。また、前記アップコンバータ４１とダウンコンバータ４６には、ＰＬＬ局部発振器４０が接続される。
【００２９】
アップコンバータ４１はミキサを備えており、変復調器４７から出力される中間周波数信号とＰＬＬ局部発振器４０からの搬送波信号とを加え合わせることにより、中間周波数信号を通信用周波数の信号に変換する。このようにアップコンバータ４１により変換された信号は、パワーアンプ４２によって増幅され、送受切換器４３によってアンテナ１３を介して送信される。
【００３０】
一方、アンテナ１３を介して送受切換器４３によって受信された信号は、ローノイズアンプ４５によって増幅され、ダウンコンバータ４６に入力される。ダウンコンバータ４６はミキサを備えており、ローノイズアンプ４５で増幅された受信信号から、ＰＬＬ局部発振器４０の出力信号である搬送波信号を減算し、受信信号を中間周波数信号に変換する。
【００３１】
ＰＬＬ局部発振器４０は、周波数が可変な発振器であり、ホッピングテーブル３６から読み出される周波数データに基づいて発振周波数が制御される。なお、アップコンバータ４１及びダウンコンバータ４６並びにＰＬＬ局部発振器４０を用いた周波数変換は、１段で行う必要はなく、これらの組み合わせをもう１段設けて２段構成で行うようにしても良い。
【００３２】
以上に説明したインターフェース４８、変復調器４７、アップコンバータ４１、ダウンコンバータ４６、ＰＬＬ局部発振器４０は、コントローラ３５によって制御されており、夫々が所定のタイミングで駆動するように構成されている。特に、ホッピングするための周波数データ群を記憶する記憶手段としてのホッピングテーブル３６からの周波数データの読み出しと、読み出した周波数データのＰＬＬ局部発振器４０への設定タイミングは、このコントローラ３５によって制御されており、後述するフレームと呼ばれる期間の長さを決定している。
【００３３】
また、この衝突判定手段及びタイミングシフト手段としてのコントローラ３５には、図１に示すように、キャリア検出器５０と、エラー検出器５１が接続されている。キャリア検出器５０は、ダウンコンバータ４６にも接続されており、ダウンコンバータ４６からの中間周波数信号を入力するように構成される。キャリア検出器５０は、入力した中間周波数信号のレベルを監視し、このレベルが一定値以上であれば、コントローラ３５に検出信号を出力する。この検出信号をキャリア検出器５０から入力したコントローラ３５は、電波（キャリア）を受信したと判断し、後述する周波数ホッピングのタイミングシフト処理を行う。なお、キャリア検出は、中間周波数信号に基づいて行う場合に限られず、受信信号のレベルを直接検出するように構成しても良い。
【００３４】
一方、エラー検出器５１には、インターフェース４８が接続されている。上述したように、インターフェース４８にはデータ変換器が備えられており、変復調器４７から出力されるディジタルデータについてのエラー訂正処理が行われる。訂正可能なエラー数の場合には訂正が行われ、インターフェース４８から出力される信号にはエラーは含まれない。しかし、エラー数が多く、訂正不能の場合には、インターフェース４８から信号は出力されず、エラー検出器５１に対して訂正不能である旨の信号を出力する。エラー検出器５１は、この信号を入力すると、コントローラ３５に対してエラー検出信号を出力する。そして、コントローラ３５は、このエラー検出信号に基づいて、後述する周波数ホッピングのタイミングシフト処理を行う。
【００３５】
（フレームの構成）
次に、以上のような無線通信装置において、周波数のホッピングを行う際の時間的単位である、フレームと呼ばれる期間について説明する。図２（ａ）はフレームの構成を示す一例であり、コントローラ３５は、まず、期間Ｔ１にてホッピングテーブル３６から次の周波数データを読み出し、ＰＬＬ局部発振器４０にセットする。そして、送受切換器４３を送信に切り換えて、期間Ｔ２を送信期間とし、送受切換器４３を送信のままで、セットした周波数にて送信を行う。この時この送信期間Ｔ２内の決まった時点において、同期信号を送信し、通信相手とのホッピングのタイミングを一致させる。更に、次の期間Ｔ３を受信期間とし、送受切換器４３を受信に切り換えて、セットした周波数にて受信を行う。これらの期間Ｔ１、期間Ｔ２、及び期間Ｔ３で構成される期間Ｔｆが１フレームであり、この１フレーム毎に周波数のホッピングが行われることになる。なお、フレームの構成は、図２（ａ）に示したものに限られず、図２（ｂ）に示すように、期間Ｔ１で周波数のホッピングを行った後、期間Ｔ４で送信のみを行うようにしても良い。また、図２（ｃ）に示すように、期間Ｔ１で周波数のホッピングを行った後、期間Ｔ４で受信のみを行うようにしても良い。図２（ｂ），（ｃ）の場合には、期間Ｔ１と期間Ｔ４で構成される期間Ｔｆが１フレームとなる。このようなフレームが用いられるのは、例えば、パーソナルコンピュータ等と接続して大量のデータを送信あるいは受信する場合が考えられる。
【００３６】
（無線システムの構成）
次に、前記無線通信装置を用いた無線通信システムの一例について説明する。図３はこのような無線通信システムの一例であり、前記無線通信装置は、無線端末１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄとして、パーソナルコンピュータ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに接続されている。なお、パーソナルコンピュータの代わりに電話を接続しても良い。また、以下の説明では、無線端末１ｄとパーソナルコンピュータ２ｄの組み合わせを「自局」とし、無線端末１ｃとパーソナルコンピュータ２ｃの組み合わせを「他局１」、無線端末１ｂとパーソナルコンピュータ２ｂの組み合わせを「他局２」、無線端末１ａとパーソナルコンピュータ２ａの組み合わせを「他局３」とする。
【００３７】
この無線通信システムでは、各局の夫々が独立して他の局に対して通信要求を送信することにより、個別に通信可能であり、例えば図３に示すように、自局と他局１の通信と、他局２と他局３との通信が同時に行われる。また、各局の無線端末は、等しい値の周波数データが等しい順序で並べられたホッピングテーブル３６を備えているものとする。
【００３８】
（周波数ホッピングのタイミングシフト処理）
次に、図４のタイミング図及び図５のフローチャート並びに図６のフローチャートに基づいて、図３の無線通信システムを用いた場合の周波数ホッピングのタイミングシフト処理を、いくつかの例を挙げて説明する。なお、図４において、ｆ１，ｆ２，…はホッピングテーブル３５に格納された周波数データの値を示しており、これらの値が記載された個々の区切りが、１フレーム期間Ｔｆを示している。
【００３９】
［送信待機中の例］
この例では、図３に示す他局２と他局３が既に通信中であり、自局は既に他の何れの局からも自局に対する呼び出し信号が無かったことを確認済みの状態、即ち送信待機中であるものとする。なお、他局からの呼び出し信号が自局に対するものであるか否かの判定は、ＩＤ番号によって行われる。つまり、図３に示す各局には、夫々個々のＩＤ番号が設定されており、呼び出し局は相手局のＩＤ番号を指定して呼び出し信号を送信するように構成されている。
【００４０】
以下、図４（ａ）のタイミング図及び図５のフローチャートを用いて、送信待機中の例について説明する。
【００４１】
まず、送信待機中において、自局のパーソナルコンピュータ２ｄから無線端末１ｄに対して他局１への通信開始要求信号が出力されると、この通信開始要求信号は、インターフェース４８を介してコントローラ３５に入力され（ステップＳ１）、コントローラ３５の制御により通信処理が開始される。
【００４２】
但し、本実施形態においては、従来と異なり、直ちに他局１に対する呼び出し信号の送信するのではなく、これから他局１との通信において用いようとするホッピングパターンと、他局１を除く他局間で用いられているホッピングパターンとの衝突の有無を検出する。このような検出を行うことにより、これから通信を開始しようとする場合であっても、既に通信中の他局に対する妨害を未然に防止することができ、かつ、自局に対する妨害も未然に防止することができる。
【００４３】
まず、コントローラ３５によって、ホッピングテーブル３６から送信を開始する周波数を読み出し、この周波数をＰＬＬ局部発振器４０にセットする（ステップＳ２）。
【００４４】
次に、コントローラ３５によって送受切換器４３を受信側に切り換え、セットした周波数で受信を行う（ステップＳ３）。そして、キャリア検出器５０からキャリア検出信号が出力されたか否かを監視し、キャリア検出信号が出力されなかった場合には、キャリア無しと判定し（ステップＳ４；ＮＯ）、他局１との通信を開始する（ステップＳ１１）。
【００４５】
一方、キャリア検出信号がキャリア検出器５０から出力されされた場合には、キャリア有りと判定し（ステップＳ４；ＹＥＳ）、次にこのキャリア有りの判定が所定数の周波数ホッピングを行った場合に連続して行われたものであるか否かを判定する（ステップＳ５）。これは、連続したキャリア検出が行われない場合には、周波数ホッピング方式の特性上、ホッピングパターンの衝突の確率が著しく小さいと考えられるためである。例えば、図４（ａ）に示すように、自局（図４（ａ）においては「送信開始局」と表す）において、最初のフレーム期間の周波数をｆ１にセットしてキャリア検出を行ったところ、他局２と他局３（図４（ａ）においては「妨害局」と表す）が既に周波数ｆ１で通信を行っており、キャリア有りと判定されたとする（ステップＳ５；ＹＥＳ）。しかし、この場合には１回目の判定であり、未だ所定数の周波数ホッピングが行われていないので（ステップＳ５；ＮＯ）、ホッピングテーブル３６から次の周波数ｆ２を読み出し、ＰＬＬ局部発振器４０にセットして、１回目の周波数ホッピングを行う（ステップＳ６）。以下、これらの処理を繰り返し（ステップＳ２〜ステップＳ６）、図４（ａ）に示すように、３回目（この例では「所定数」が「３」に設定されていたものとする）の周波数ホッピング後の周波数ｆ４においてもキャリア有りと判定された場合には（ステップＳ５；ＹＥＳ）、周波数をｆ４とするフレーム期間の長さを、それまでの１フレーム期間であるＴｆよりも２．５フレーム分遅らせた（Ｔｆ＋２．５Ｔｆ）とする（ステップＳ７）。しかし、他局２と他局３の周波数は、図４（ａ）に示すように、それまでの同じフレーム期間であるＴｆの間隔で、ｆ４からｆ５，ｆ６，ｆ７へとホッピングを行うので、自局が４回目の周波数ホッピングを行い（ステップＳ８）、周波数をｆ５にセットしたフレーム期間においては、他局２及び他局３との周波数の衝突はなく、キャリア検出を行っても（ステップＳ９）、キャリア有りと判定されることはない（ステップＳ１０；ＮＯ）。従って、以下このホッピングパターンで他局１と通信を行っても他の通信（例えば他局２と他局３の通信）との周波数の衝突は生じないと考えられるので、他局１との通信を開始する（ステップＳ１１）。具体的には、他局１に対して同期信号を送信し、他局１のＩＤ番号を指定して他局１を呼び出す。但し、フレーム期間を２．５フレーム分シフトした後に、更にキャリア有りの判定が行われ、他局２と他局３以外の更に他の局が妨害局となる場合には（ステップＳ１０；ＹＥＳ）、再びフレーム期間を２．５フレーム分シフトし（ステップＳ７）、以下これらの処理を繰り返す（ステップＳ８乃至ステップＳ１０）。
【００４６】
以上のように、本実施形態においては、通信を開始する前に、ホッピングパターンの衝突検出処理を行い、衝突を検出した際には、フレーム期間を一時的に長くすることにより衝突を回避するので、他の通信への妨害を確実に防止するこどかできると共に、他の通信による妨害をも確実に防ぎ、良好に通信を行うことができる。また、待機中においては、通常のフレーム期間よりも長い期間分のシフトを行うので、迅速に衝突を回避することができる。
【００４７】
［通信中に自局が妨害を受ける例］
次に、通信中に自局が妨害を受ける例を図４（ｂ）のタイミング図及び図６のフローチャートに基づいて説明する。
【００４８】
この例では、図３に示す自局と他局１が通信中である場合に、途中から他局２と他局３が通信を開始する場合について説明する。通信中においては、エラー発生状況から妨害の有無を検出する。上述したように、エラー訂正はインターフェース４８にて行われ、エラーが多く訂正不能の場合には、エラー検出器５１からエラー検出信号がコントローラ３５に出力される。コントローラ３５は、通信中において常にこのエラー検出信号の有無を監視しており（ステップＳ２０〜ステップＳ２１）、エラー検出信号がエラー検出器５１から出力されされた場合には、妨害有りと判定し（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、次にこの妨害有りの判定が所定数の周波数ホッピングを行った場合に連続して行われたものであるか否かを判定する（ステップＳ２２）。これは、特定の周波数のみの妨害であれば、周波数ホッピング方式の特性上、衝突する確率が著しく低いためである。なお、このような妨害が生じた場合には、自局は他局１からの信号を十分に受け取れなくなるが、他局１は自局からの信号（少なくとも同期信号部分）を受け取ることができるものとする。また、他局１は、同期信号を受け取らないと自動的に１フレーム期間後に周波数ホッピングを行うものとする。
【００４９】
例えば、図４（ｂ）に示すように、自局（図４（ｂ）には「被妨害局」と表す）において、通信を開始してからｎ回目の周波数ホッピングを行い、周波数をｆ１にセットして他局１（図４（ｂ）には「相手局」と表す）との通信を行っていたとすると、周波数をｆ１にセットしたフレーム期間では、自局は妨害を受けていないため、通常の通信が行われる（ステップＳ２１；ＮＯ〜ステップＳ２０）。しかし、ｎ＋１回目の周波数ホッピングを行い、周波数をｆ２にセットして他局１との通信を行うフレーム期間においては、他局２と他局３が周波数ｆ２で通信を開始し、この影響で自局における受信信号に訂正不能な数のエラーが発生したとする。この場合には、妨害有りと判定されるが（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、１回目の判定であり、妨害有りと判定した後の所定数の周波数ホッピングが行われていないので（ステップＳ２２；ＮＯ）、ｎ＋２回目の周波数ホッピングを行い、周波数ｆ３をセットする（ステップＳ２３）。そして、この周波数ｆ３で他局１との通信を行うが（ステップＳ２４）、図４（ｂ）に示すように、他局２と他局３も周波数ｆ３に周波数ホッピングを行い、この影響で再び自局における受信信号に訂正不能な数のエラーが発生したとする。従って、再び妨害有りの判定が行われるが（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、妨害有りと判定した後の周波数ホッピング回数は未だ１回であり、所定数に達していないため（ステップＳ２２；ＮＯ）、ｎ＋３回目の周波数ホッピングを行い、周波数ｆ４をセットする（ステップＳ２３）。
【００５０】
そして、この周波数ｆ４で他局１との通信を行うが（ステップＳ２４）、図４（ｂ）に示すように、他局２と他局３も周波数ｆ４に周波数ホッピングを行い、この影響で三度目の訂正不能なエラー発生があったとする。従って、三度目の妨害有りの判定が行われ（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、妨害有りと判定した後の周波数ホッピング回数が所定数である２回に達し（この例では予め「所定数」が「２」に設定されていたものとする）、３フレーム期間に亘って連続して妨害が行われたため（ステップＳ２２；ＹＥＳ）、周波数ホッピングを行うタイミングを０．５フレーム分遅らせる。つまり、通常であれば、フレーム期間Ｔｆの間隔で周波数ホッピングを行うが、この場合には、ｎ＋４回目の周波数ホッピングを行うための周波数ｆ５の読み出しは、ｎ＋３回目の読み出しから期間（Ｔｆ＋０．５Ｔｆ）後に行う（ステップＳ２５）。そして、この周波数をｆ５にＰＬＬ局部発振器４０にセットし（ステップＳ２６）、他局１との通信を行う（ステップＳ２７）。
【００５１】
この通信中においても妨害の有無についての判定が行われる（ステップＳ２８）。この時、図４（ｂ）に示すように、０．５フレーム遅らせて周波数ホッピングを行った後の周波数ｆ５が、他局２と他局３の通信における周波数ｆ５と衝突する期間があり、この影響で、訂正不能なエラー発生があったとする。この場合には、妨害有りと判定され（ステップＳ２８；ＹＥＳ）、ｎ＋５回目の周波数ホッピングを行うための周波数ｆ６の読み出しタイミングについても、通常より０．５フレーム遅らせ（ステップＳ２５）、周波数ｆ６をセットして（ステップＳ２６）、他局１との通信を続ける（ステップＳ２７）。
【００５２】
このように２度に亘ってホッピングタイミングを０．５フレームシフトした結果、図４（ｂ）に示すように、自局の周波数ｆ６は、他局２と他局３の周波数ｆ７と衝突せず、妨害無しと判定される（ステップＳ２８；ＮＯ）。しかし、この状態では、互いに衝突を生じる周波数がセットされた、他局２と他局３のフレーム期間と、自局のフレーム期間とのずれが小さく、またはずれが無いので、何れかのホッピングタイミングが誤差等によりずれた場合には、再び衝突が起こる可能性がある。そこで、余裕をもたせるために、妨害無しと判定された後においても、更にホッピングタイミングを０．５フレームシフトさせる（ステップＳ２９）。そして、ｎ＋６回目の周波数ホッピングを行い、周波数をｆ７にセットし（ステップＳ３０）、他局１と通信を行う（ステップＳ３１）。
【００５３】
この状態において、妨害無しと判定される場合には（ステップＳ３２；ＮＯ）、他局１との通常の通信を行い（ステップＳ３３）、新たな妨害局により妨害有りと判定される場合には（ステップＳ３２；ＹＥＳ）、最初から処理を繰り返す（ステップＳ２２）。図４（ｂ）の例では、自局の周波数ｆ７に対して、他局２と他局３の周波数はｆ８またはｆ９であり、互いのホッピングタイミングが誤差等でずれたとしても、周波数の衝突は生じない。従って、ｎ＋７回目以降の周波数ホッピングからは、通常のフレーム期間Ｔｆの間隔で周波数ホッピングが行われる。
【００５４】
なお、相手局である他局１は、常に、自局からの同期信号（図４（ｂ）において下向き矢印で示す）を受け取ってから所定期間Ｔｈ後にホッピングを行うように設定されている。従って、上述のように自局側でホッピングタイミングをシフトした場合であっても、シフト中あるいはシフト後の何れにおいても、自局に追従して周波数ホッピングを行うことができる。
【００５５】
以上のように、通信中においては、エラーレートにより他局からの妨害を検出し、フレーム期間を通常のフレーム期間よりも短い期間分シフトするので、相手局との同期を外すことなく、容易に妨害を回避することができる。
【００５６】
［通信中に自局と共に相手局が妨害を受ける例］
次に、通信中に自局と共に相手局が妨害を受ける例を図４（ｃ）のタイミング図及び図６のフローチャートに基づいて説明する。
【００５７】
前記の例では、自局のみが妨害を受ける場合について説明したが、この例では、両者の距離が近い場合等において、自局と共に相手局が妨害を受ける場合について説明する。
【００５８】
上述したように、各局の無線端末は同じ構成であり、夫々の無線端末に備えられたコントローラ３５は共通の制御プログラムにより動作する。従って、自局だけでなく、相手局である他局１が妨害を受けた場合には、他局１においても、図６に示すような処理が実行されることになる。例えば、図４（ｃ）に示すように、３フレーム期間（周波数ｆ２，ｆ３，ｆ４のフレーム期間）に亘って連続して、自局と他局１との何れもが、他局２または他局３からの妨害を受ける場合には（ステップＳ２１；ＹＥＳ〜ステップＳ２２；ＹＥＳ）、自局だけでなく、他局１においても、ホッピングタイミングを０．５フレーム分遅らせる（ステップＳ２５）。つまり、通常の状態であれば、自局からの同期信号を受け取ってから、所定期間Ｔ０後に周波数ホッピングを行うが、この場合には、０．５フレーム遅らせた期間（Ｔ０＋０．５Ｔｆ）後に周波数ｆ５に周波数ホッピングを行う（ステップＳ２６，２７）。
【００５９】
そして、妨害が無くなるまで（ステップＳ２８；ＮＯ）、また、妨害が無くなってからも１フレームについては、０．５フレーム分シフトさせて周波数ホッピングを行って（ステップＳ２９〜ステップＳ３２；ＮＯ）、通常の通信を行う（ステップＳ３３）。
【００６０】
このように、各局夫々に妨害検出とホッピングタイミングシフト処理が行われるので、より一層確実に妨害の無い良好な通信が行われることになる。
【００６１】
なお、前記二つの通信中に妨害を受ける例においては、ホッピングタイミングのシフト中には妨害を受ける可能性が高いので、通常の通信状態に戻るまではダミーデータを送信するように構成しても良い。
【００６２】
なお、上述した実施形態においては、待機中においては２．５フレーム分、通信中については０．５フレーム分のシフトを行う例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、適宜シフトする長さを変えても良い。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置によれば、他局間通信におけるホッピングパターンと自局のホッピングパターンとの衝突の有無を判定する手段と、衝突有りと判定された場合に、一の周波数へのホッピングから次の周波数へのホッピングまでのフレーム期間を一時的に長くする周波数ホッピングのタイミングシフト手段とを備えたので、基本的なホッピングパターンを変更することなく、フレーム期間の調整のみにより他局間通信とのホッピングパターンの衝突を回避することができる。従って、既に行われている他局間通信に自局が妨害を与えることがなく、かつ、自局が他局間通信からの妨害を受けることがないので、信頼性の高い周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置を提供することができる。
【００６４】
請求項２に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置によれば、自局と他局との実体的データの送受信を行っていない待機時にて、他局間通信における送信信号の自局での受信状態に基づき、前記ホッピングパターンの衝突の有無の判定するようにしたので、これから通信を開始しようとする場合でも、既に通信中の他局間通信に対する妨害を確実に防止して、信頼性の高い通信を行うことができる。
【００６５】
請求項３に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置によれば、他局間通信における送信信号の自局での受信信号強度に基づいて前記ホッピングパターンの衝突の有無の判定を行うようにしたので、これから通信を開始しようとする場合でも、既に通信中の他局間通信に対する妨害を確実かつ容易に防止することができ、信頼性の高い通信を行うことができる。
【００６６】
請求項４に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置によれば、自局と他局との実体的データの送受信を行っている通信時にて、他局間通信による妨害状態に基づき、前記ホッピングパターンの衝突の有無の判定を行うようにしたので、通信中における互いの妨害を確実に防止することができ、信頼性の高い通信を行うことができる。
【００６７】
請求項５に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置によれば、自局と他局との通信上のエラーに基づき、前記ホッピングパターンの衝突の有無の判定を行うようにしたので、通信中における互いの妨害を確実に確実かつ容易に防止することができ、信頼性の高い通信を行うことができる。
【００６８】
請求項６に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置によれば、自局と他局との実体的データの送受信を行っていない待機時にて、前記ホッピングパターンの衝突有りの判定前の前記フレーム期間に相当する時間よりも長い時間分、周波数ホッピングのタイミングをシフトするようにしたので、これから通信を開始しようとする場合でも、既に通信中の他局間通信に対する妨害を迅速かつ確実に防止して、信頼性の高い通信を行うことができる。
【００６９】
請求項７に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置によれば、自局と他局との実体的データの送受信を行っている通信時にて、前記ホッピングパターンの衝突有りの判定前の前記フレーム期間に相当する時間よりも短い時間分、周波数ホッピングのタイミングをシフトするようにしたので、通信中において、自局と相手局との周波数ホッピングの同期を外すことなく、容易に他局間通信からの妨害及び他局間通信への妨害を防止することができる。
【００７０】
請求項８に記載の周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置によれば、ホッピングする周波数を示すデータ群をホッピングテーブルとして記憶し、前記ホッピングテーブルからの前記周波数を示すデータの読み出しタイミングをシフトするようにしたので、簡単な処理により確実に他局間通信との間の互いの妨害を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における周波数ホッピング方式を用いた無線通信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１の無線通信装置にて用いられるフレーム期間を説明するタイミング図であり、（ａ）は１フレーム期間に送信と受信を行う例、（ｂ）は１フレーム期間に送信のみを行う例、（ｃ）は１フレーム期間に受信のみを行う例を夫々示すタイミング図である。
【図３】図１の無線通信装置を用いた無線通信システムの一例を示す模式図である。
【図４】図３の無線通信システムにおけるホッピングパターンの衝突を示すタイミング図であり、（ａ）は待機中に自局と他局との衝突が生じた場合、（ｂ）は通信中に自局と他局との衝突が生じた場合、（ｃ）は通信中に自局及び相手局と他局との衝突が生じた場合を夫々示すタイミング図である。
【図５】待機中の場合の周波数ホッピングのタイミングシフト処理を示すフローチャートである。
【図６】通信中の場合の周波数ホッピングのタイミングシフト処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ…無線端末
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ…パーソナルコンピュータ
１３…アンテナ
３５…コントローラ
３６…ホッピングテーブル
４０…ＰＬＬ局部発振器
４１…アップコンバータ
４２…パワーアンプ
４３…送受切換器
４５…ローノイズアンプ
４６…ダウンコンバータ
４７…変復調器
４８…インターフェース
５０…キャリア検出器
５１…エラー検出器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of wireless communication devices using a frequency hopping method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a spectrum spread communication system is used for a wireless communication apparatus in a mobile communication environment such as a mobile phone. The spectrum spread communication system is a system for spreading the spectrum component of a modulated signal over a wide frequency band, and a key for a kind of encryption called a spread code sequence is used for this spreading. Therefore, if this spreading code sequence is not known, the received signal cannot be demodulated, and high secrecy can be ensured. Further, the spectrum spread communication system is excellent in the ability to eliminate interfering waves (or interference waves, the same shall apply hereinafter) because the occupied bandwidth of the modulation signal is much wider than that of a normal narrowband modulation system.
[0003]
In particular, a great deal of demand is generated in a limited frequency band for a wireless communication apparatus in a mobile communication environment such as a mobile phone, and further improvement in the ability to eliminate interference waves is required.
[0004]
For this reason, recently, wireless communication apparatuses using a frequency hopping method, which has a particularly high ability to eliminate interfering waves or interference waves, have become mainstream among the spectrum spread communication methods. This frequency hopping method is such that the carrier frequency flies (hops) over a wide frequency range with time. Therefore, if the interfering wave or interference wave is, for example, an unmodulated sine wave or the like, the influence is not caused unless the carrier frequency happens to be hopped to a frequency position corresponding to the frequency of the unmodulated sine wave or the like. I do not receive it.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, a plurality of wireless communication devices using the frequency hopping method having the same frequency hopping pattern are used in a company or the like, and a plurality of wireless communication devices communicate with different wireless communication devices. In this case, there is a problem that one radio communication device emits an interference wave to the other radio communication device.
[0006]
In order to solve this problem, a method of changing the order of frequencies to be hopped when an interference wave is detected can be considered. However, in this method, the frequency to be hopped by the wireless communication device of the communication partner is considered. Since some time is required, communication may be temporarily disabled, which is not preferable.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and even when a plurality of wireless communication devices using a frequency hopping method having the same frequency hopping pattern are used, an interference wave is given to communication by other wireless communication devices. In addition, another object of the present invention is to provide a wireless communication apparatus using a frequency hopping method that can be quickly avoided when an interference wave is given from another wireless communication apparatus.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A wireless communication apparatus using the frequency hopping method according to claim 1 monitors communication between other stations and solves the above-mentioned problem, and a collision between a hopping pattern in the communication between other stations and a hopping pattern of the own station. Hopping pattern collision determination means for determining the presence or absence of a hopping pattern, and if the collision determination means determines that there is a hopping pattern collision, the frame period from hopping to one frequency to hopping to the next frequency is temporarily And frequency hopping timing shift means for making the frequency longer.
[0009]
According to the wireless communication apparatus using the frequency hopping method according to claim 1, the communication between other stations is monitored by the collision determination means of the hopping pattern, and the hopping pattern in the communication between the other stations and the hopping pattern of the own station are Whether or not there is a collision is determined. And, when it is determined that there is a collision of the hopping pattern by this collision determination means, the frame period from the hopping from one frequency to the next frequency in the own station by the frequency hopping timing shift means, It is adjusted to be longer temporarily. However, since the frequency hopping in the communication between the other stations is performed at a constant interval that is not changed so far, the frequency hopping timing is shifted from each other, and finally the hopping pattern in the communication between the other stations, Collisions with your hopping pattern are avoided. As described above, according to the present invention, the collision of the hopping pattern with the communication between other stations is avoided only by adjusting the frame period without changing the basic hopping pattern. Therefore, since the own station does not interfere with the communication between other stations already performed and the own station is not affected by the communication between other stations, a highly reliable frequency hopping method is used. A wireless communication device can be provided.
[0010]
A radio communication apparatus using the frequency hopping method according to claim 2 is a radio communication apparatus using the frequency hopping method according to claim 1, wherein the hopping pattern collision determination means In a standby state where substantial data transmission / reception between the own station and the other station is not performed, the presence / absence of the collision of the hopping pattern is determined based on the reception state of the transmission signal in the communication between the other stations. It is characterized by that.
[0011]
According to the wireless communication device using the frequency hopping method according to claim 2, in the standby time when the actual data is not transmitted / received between the own station and the other station, the collision determination unit of the hopping pattern The reception state of the transmission signal in the inter-station communication at the own station is monitored. When this reception state is better than a predetermined reference state, it is determined that there is a collision of the hopping pattern, and the frame period is adjusted as described above. If it is worse than a predetermined reference state, it is determined that there is no collision. Therefore, even when communication is to be started from now on, it is possible to reliably prevent interference with communication between other stations already in communication and perform highly reliable communication.
[0012]
A radio communication apparatus using the frequency hopping scheme according to claim 3 is a radio communication apparatus using the frequency hopping scheme according to claim 2, wherein the hopping pattern collision determination means The presence or absence of collision of the hopping pattern is determined based on the received signal strength of the transmission signal at the local station in communication between other stations.
[0013]
According to the wireless communication device using the frequency hopping method according to claim 3, in a standby state where substantial data is not transmitted / received between the own station and another station, the collision determination unit of the hopping pattern Regarding the transmission signal in the inter-station communication, the received signal strength at the own station is monitored. When the received signal strength is greater than or equal to a predetermined reference value, it is determined that there is a collision of the hopping pattern, and the frame period is adjusted as described above. When the received signal strength is less than a predetermined reference value, it is determined that there is no collision. Therefore, even when communication is to be started from now on, it is possible to reliably and easily prevent interference with communication between other stations already in communication, and to perform highly reliable communication.
[0014]
A radio communication apparatus using the frequency hopping scheme according to claim 4 is a radio communication apparatus using the frequency hopping scheme according to any one of claims 1 to 3, in order to solve the problem. The hopping pattern collision determination means determines whether or not there is a collision of the hopping pattern based on an interference state due to communication between other stations during communication in which substantial data is transmitted and received between the own station and the other station. It is characterized by performing.
[0015]
According to the wireless communication apparatus using the frequency hopping method according to claim 4, during communication in which substantial data is transmitted and received between the local station and another station, the collision determination unit of the hopping pattern Interference between the stations due to inter-station communication is monitored. When interference occurs, it is determined that there is a collision with the hopping pattern, and the frame period is adjusted as described above. If no interference occurs, it is determined that there is no collision. Therefore, mutual interference during communication can be surely prevented, and highly reliable communication can be performed.
[0016]
A radio communication apparatus using the frequency hopping system according to claim 5 is a radio communication apparatus using the frequency hopping system according to claim 4, wherein the hopping pattern collision determination means The presence or absence of a collision of the hopping pattern is determined based on an error in communication between the own station and another station.
[0017]
According to the wireless communication device using the frequency hopping method according to claim 5, during communication in which substantial data is transmitted and received between the local station and another station, the collision determination unit of the hopping pattern Communication errors between the station and other stations are monitored. When an error occurs, it is determined that there is a collision of the hopping pattern, and the frame period is adjusted as described above. If no error occurs, it is determined that there is no collision. Therefore, mutual interference during communication can be reliably and easily prevented, and highly reliable communication can be performed.
[0018]
A radio communication apparatus using the frequency hopping scheme according to claim 6 is a radio communication apparatus using the frequency hopping scheme according to any one of claims 1 to 5, in order to solve the problem. The timing shift means, during a standby time when substantial data transmission / reception between the own station and the other station is not performed, is performed for a time longer than a time corresponding to the frame period before the determination that the hopping pattern collides. The frequency hopping timing is shifted.
[0019]
According to the wireless communication device using the frequency hopping method according to claim 6, the hopping pattern of the hopping pattern is received by the timing shift unit during a standby time in which no substantial data is transmitted / received between the local station and another station. The frequency hopping timing is shifted so that the new frame period becomes longer by a time longer than the time corresponding to the frame period before the determination that there is a collision. Therefore, even when communication is about to be started from now on, it is possible to quickly and surely prevent interference with communication between other stations already in communication and to perform highly reliable communication.
[0020]
A radio communication apparatus using the frequency hopping scheme according to claim 7 is a radio communication apparatus using the frequency hopping scheme according to any one of claims 1 to 6, in order to solve the problem. The timing shift means, during communication in which substantive data is transmitted and received between the local station and another station, is shorter than a time corresponding to the frame period before the determination that the hopping pattern collides. The frequency hopping timing is shifted.
[0021]
According to the wireless communication apparatus using the frequency hopping method according to claim 7, the hopping pattern of the hopping pattern is transmitted by the timing shift means during communication in which substantial data is transmitted and received between the local station and another station. The frequency hopping timing is shifted so that the new frame period becomes longer by a time shorter than the time corresponding to the frame period before the determination that there is a collision. Accordingly, during communication, it is possible to easily prevent interference from communication between other stations and interference with communication between other stations without removing the synchronization of frequency hopping between the own station and the partner station.
[0022]
A radio communication device using the frequency hopping method according to claim 8 is a radio communication device using the frequency hopping method according to any one of claims 1 to 7, in order to solve the problem. And a storage means for storing a data group indicating the frequency to be hopped as a hopping table, wherein the timing shift means shifts the read timing of the data indicating the frequency from the hopping table.
[0023]
According to the wireless communication apparatus using the frequency hopping method according to claim 8, the timing shift unit shifts the read timing of data indicating the frequency to be hopped from the hopping table stored in the storage unit, The frame period is adjusted as described above. Therefore, it is possible to reliably prevent mutual interference with communication between other stations by simple processing.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0025]
(Configuration of wireless communication device)
First, the configuration of a wireless communication apparatus using the frequency hopping method in this embodiment will be described with reference to FIG.
[0026]
As shown in FIG. 1, the wireless communication apparatus using the frequency hopping method of this embodiment includes an interface 48 that can be connected to a telephone or a personal computer. The interface 48 includes a codec and a compressor. When a telephone is connected, the interface 48 performs mutual conversion between an audio signal processed in the telephone and digital data processed in the wireless communication apparatus. The interface 48 includes a buffer and a data converter. When a personal computer or the like is connected, the interface 48 stores digital data output from the personal computer or the like in the buffer and is output from a modem 47 described later. Digital data error correction processing is performed by a data converter.
[0027]
A modem 47 is connected to the interface 48. The modem 47 modulates the digital data output from the interface into an intermediate frequency signal and demodulates the intermediate frequency signal output from the down converter 46 described later into digital data.
[0028]
An up-converter 41 and a down-converter 46 are connected to the modem 47, a power amplifier 42 is connected to the up-converter 41, and a low-noise amplifier 45 is connected to the down-converter 46. Further, a transmission / reception switching device 43 having an antenna 13 is connected to the power amplifier 42 and the low noise amplifier 45. A PLL local oscillator 40 is connected to the up converter 41 and the down converter 46.
[0029]
The up-converter 41 includes a mixer, and converts the intermediate frequency signal into a communication frequency signal by adding the intermediate frequency signal output from the modem 47 and the carrier signal from the PLL local oscillator 40. The signal thus converted by the up-converter 41 is amplified by the power amplifier 42 and transmitted via the antenna 13 by the transmission / reception switch 43.
[0030]
On the other hand, the signal received by the transmission / reception switch 43 via the antenna 13 is amplified by the low noise amplifier 45 and input to the down converter 46. The down converter 46 includes a mixer, and subtracts the carrier signal, which is the output signal of the PLL local oscillator 40, from the reception signal amplified by the low noise amplifier 45, and converts the reception signal into an intermediate frequency signal.
[0031]
The PLL local oscillator 40 is an oscillator having a variable frequency, and the oscillation frequency is controlled based on the frequency data read from the hopping table 36. Note that the frequency conversion using the up-converter 41, the down-converter 46, and the PLL local oscillator 40 does not have to be performed in one stage, and another combination of these may be provided and performed in a two-stage configuration.
[0032]
The interface 48, the modulator / demodulator 47, the up converter 41, the down converter 46, and the PLL local oscillator 40 described above are controlled by the controller 35, and each is configured to be driven at a predetermined timing. In particular, the controller 35 controls the reading of the frequency data from the hopping table 36 as a storage means for storing the frequency data group for hopping and the setting timing of the read frequency data to the PLL local oscillator 40. The length of a period called a frame to be described later is determined.
[0033]
Further, as shown in FIG. 1, a carrier detector 50 and an error detector 51 are connected to the controller 35 as the collision determination means and the timing shift means. The carrier detector 50 is also connected to the down converter 46 and is configured to input an intermediate frequency signal from the down converter 46. The carrier detector 50 monitors the level of the input intermediate frequency signal and outputs a detection signal to the controller 35 if the level is equal to or higher than a certain value. The controller 35 having received this detection signal from the carrier detector 50 determines that the radio wave (carrier) has been received, and performs a frequency hopping timing shift process to be described later. Note that the carrier detection is not limited to the case where it is performed based on the intermediate frequency signal, but may be configured to directly detect the level of the received signal.
[0034]
On the other hand, an interface 48 is connected to the error detector 51. As described above, the interface 48 includes a data converter, and performs error correction processing on the digital data output from the modem 47. In the case of the correctable number of errors, correction is performed, and no error is included in the signal output from the interface 48. However, when the number of errors is large and correction is impossible, no signal is output from the interface 48 and a signal indicating that correction is impossible is output to the error detector 51. When this signal is input, the error detector 51 outputs an error detection signal to the controller 35. Then, the controller 35 performs frequency hopping timing shift processing, which will be described later, based on the error detection signal.
[0035]
(Frame structure)
Next, a period called a frame, which is a time unit when performing frequency hopping in the wireless communication apparatus as described above, will be described. FIG. 2A shows an example of the frame configuration. First, the controller 35 reads the next frequency data from the hopping table 36 in the period T 1 and sets it in the PLL local oscillator 40. Then, the transmission / reception switch 43 is switched to transmission, the period T2 is set as a transmission period, and transmission is performed at the set frequency while the transmission / reception switch 43 remains in transmission. At this time, at a predetermined time within the transmission period T2, a synchronization signal is transmitted to match the timing of hopping with the communication partner. Further, the next period T3 is set as a reception period, the transmission / reception switch 43 is switched to reception, and reception is performed at the set frequency. A period Tf composed of these periods T1, T2, and T3 is one frame, and frequency hopping is performed for each frame. Note that the frame configuration is not limited to that shown in FIG. 2A. As shown in FIG. 2B, after performing frequency hopping in period T1, only transmission is performed in period T4. May be. Further, as shown in FIG. 2C, after receiving frequency hopping in the period T1, only reception may be performed in the period T4. In the case of FIGS. 2B and 2C, the period Tf composed of the period T1 and the period T4 is one frame. Such a frame is used, for example, when a large amount of data is transmitted or received by connecting to a personal computer or the like.
[0036]
(Configuration of wireless system)
Next, an example of a wireless communication system using the wireless communication device will be described. FIG. 3 shows an example of such a wireless communication system, and the wireless communication device is connected to personal computers 2a, 2b, 2c, and 2d as wireless terminals 1a, 1b, 1c, and 1d. A telephone may be connected instead of a personal computer. In the following description, the combination of the wireless terminal 1d and the personal computer 2d is “own station”, the combination of the wireless terminal 1c and the personal computer 2c is “other station 1”, and the combination of the wireless terminal 1b and the personal computer 2b is “ The combination of the other station 2 ”and the wireless terminal 1a and the personal computer 2a is referred to as“ other station 3 ”.
[0037]
In this wireless communication system, each station can independently communicate with each other by independently transmitting a communication request to the other station. For example, as shown in FIG. Then, communication between the other station 2 and the other station 3 is performed simultaneously. In addition, it is assumed that the radio terminal of each station includes a hopping table 36 in which frequency data of equal values are arranged in the same order.
[0038]
(Frequency hopping timing shift processing)
Next, based on the timing chart of FIG. 4, the flowchart of FIG. 5, and the flowchart of FIG. 6, the frequency hopping timing shift process when the wireless communication system of FIG. 3 is used will be described with some examples. . 4, f1, f2,... Indicate the values of the frequency data stored in the hopping table 35, and individual delimiters in which these values are described indicate one frame period Tf.
[0039]
[Example waiting for transmission]
In this example, the other station 2 and the other station 3 shown in FIG. 3 are already communicating, and the own station has already confirmed that there is no call signal to the own station from any other station, that is, transmission. Assume that you are waiting. Whether or not the call signal from the other station is for the own station is determined based on the ID number. That is, each station shown in FIG. 3 is set with an individual ID number, and the calling station is configured to specify the ID number of the partner station and transmit a calling signal.
[0040]
Hereinafter, an example of waiting for transmission will be described with reference to the timing chart of FIG. 4A and the flowchart of FIG.
[0041]
First, when a communication start request signal to the other station 1 is output from the personal computer 2d of the own station to the wireless terminal 1d in the transmission standby state, the communication start request signal is sent to the controller 35 via the interface 48. The communication process is started under the control of the controller 35 (step S1).
[0042]
However, in the present embodiment, unlike the conventional case, the calling signal is not immediately transmitted to the other station 1, but the hopping pattern to be used in communication with the other station 1 and between the other stations except for the other station 1. The presence or absence of a collision with the hopping pattern used in is detected. By performing such detection, even if communication is to be started, it is possible to prevent interference with other stations that are already communicating, and also prevent interference with the local station. be able to.
[0043]
First, the controller 35 reads out the frequency at which transmission is started from the hopping table 36, and sets this frequency in the PLL local oscillator 40 (step S2).
[0044]
Next, the controller 35 switches the transmission / reception switch 43 to the receiving side and performs reception at the set frequency (step S3). Then, it is monitored whether or not a carrier detection signal is output from the carrier detector 50. If no carrier detection signal is output, it is determined that there is no carrier (step S4; NO), and communication with the other station 1 is performed. Is started (step S11).
[0045]
On the other hand, if the carrier detection signal is output from the carrier detector 50, it is determined that there is a carrier (step S4; YES), and then this carrier presence determination continues when a predetermined number of frequency hoppings are performed. It is then determined whether or not it has been performed (step S5). This is because, when continuous carrier detection is not performed, the probability of collision of hopping patterns is considered to be extremely small due to the characteristics of the frequency hopping method. For example, as shown in FIG. 4 (a), when the local station (represented as “transmission start station” in FIG. 4 (a)) sets the frequency of the first frame period to f1 and performs carrier detection. It is assumed that the other station 2 and the other station 3 (represented as “interfering station” in FIG. 4A) are already communicating at the frequency f1, and it is determined that there is a carrier (step S5; YES). However, in this case, the determination is the first time, and since the predetermined number of frequency hopping has not yet been performed (step S5; NO), the next frequency f2 is read from the hopping table 36 and set in the PLL local oscillator 40. The first frequency hopping is performed (step S6). Thereafter, these processes are repeated (steps S2 to S6), and as shown in FIG. 4A, the third frequency (assuming that “predetermined number” is set to “3” in this example). If it is determined that there is a carrier even at the frequency f4 after hopping (step S5; YES), the length of the frame period with the frequency f4 is set to 2.5 frames longer than Tf, which is the previous one frame period. Delayed by (Tf + 2.5Tf) (step S7). However, as shown in FIG. 4A, the frequencies of the other station 2 and the other station 3 are hopped from f4 to f5, f6, and f7 at an interval of Tf that is the same frame period until then. The own station performs the fourth frequency hopping (step S8), and there is no frequency collision between the other station 2 and the other station 3 in the frame period in which the frequency is set to f5, and carrier detection is performed (step S9). ), It is not determined that there is a carrier (step S10; NO). Therefore, since it is considered that frequency collision with other communication (for example, communication between the other station 2 and the other station 3) does not occur even if communication with the other station 1 is performed using this hopping pattern, communication with the other station 1 is performed. Is started (step S11). Specifically, a synchronization signal is transmitted to the other station 1 and the other station 1 is called by specifying the ID number of the other station 1. However, after the frame period is shifted by 2.5 frames, when the presence of a carrier is further determined and another station other than the other station 2 and the other station 3 becomes an interfering station (step S10; YES) The frame period is again shifted by 2.5 frames (step S7), and these processes are repeated thereafter (steps S8 to S10).
[0046]
As described above, in the present embodiment, the collision detection process of the hopping pattern is performed before the communication is started, and when the collision is detected, the collision is avoided by temporarily extending the frame period. Therefore, it is possible to surely prevent interference with other communications, and also reliably prevent interference with other communications, and perform good communication. In addition, during standby, a shift for a period longer than the normal frame period is performed, so that collision can be avoided quickly.
[0047]
[Example of own station being disturbed during communication]
Next, an example in which the local station is disturbed during communication will be described with reference to the timing chart of FIG. 4B and the flowchart of FIG.
[0048]
In this example, the case where the other station 2 and the other station 3 start communication from the middle when the own station and the other station 1 shown in FIG. 3 are communicating will be described. During communication, the presence or absence of interference is detected from the error occurrence status. As described above, error correction is performed by the interface 48. When there are many errors and correction is not possible, an error detection signal is output from the error detector 51 to the controller 35. The controller 35 always monitors the presence or absence of this error detection signal during communication (steps S20 to S21), and determines that there is interference when the error detection signal is output from the error detector 51 ( Step S21; YES) Next, it is determined whether or not the determination of the presence of interference is performed continuously when a predetermined number of frequency hoppings are performed (Step S22). This is because the probability of collision is extremely low due to the characteristics of the frequency hopping method if the interference is only at a specific frequency. When such interference occurs, the own station cannot sufficiently receive the signal from the other station 1, but the other station 1 can receive the signal (at least the synchronization signal portion) from the own station. And Further, the other station 1 automatically performs frequency hopping after one frame period if it does not receive a synchronization signal.
[0049]
For example, as shown in FIG. 4B, the local station (represented as “disturbed station” in FIG. 4B) performs n-th frequency hopping after the start of communication, and sets the frequency to f1. If it is set and communication is performed with another station 1 (represented as “partner station” in FIG. 4B), the own station is not disturbed during the frame period in which the frequency is set to f1, Normal communication is performed (step S21; NO to step S20). However, in the frame period in which the frequency hopping is performed for the (n + 1) th time, the frequency is set to f2, and communication with the other station 1 is performed, the other station 2 and the other station 3 start communication at the frequency f2, and this influence Assume that an uncorrectable number of errors occur in the received signal at the station. In this case, it is determined that there is interference (step S21; YES). This is the first determination, and a predetermined number of frequency hoppings after the determination that there is interference is not performed (step S22; NO). , N + 2th frequency hopping is performed, and the frequency f3 is set (step S23). Then, communication with the other station 1 is performed at this frequency f3 (step S24), but as shown in FIG. 4B, the other station 2 and the other station 3 also perform frequency hopping to the frequency f3, and this influence again. It is assumed that an uncorrectable number of errors occur in the received signal at its own station. Therefore, the determination of the presence of interference is made again (step S21; YES), but the frequency hopping count after determining that there is interference is still one and has not reached the predetermined number (step S22; NO), so n + 3 A second frequency hopping is performed and the frequency f4 is set (step S23).
[0050]
Then, communication with the other station 1 is performed at this frequency f4 (step S24). As shown in FIG. 4 (b), the other station 2 and the other station 3 also perform frequency hopping to the frequency f4. Assume that there was an uncorrectable error for the second time. Therefore, the third determination of the presence of interference is made (step S21; YES), and the frequency hopping count after determining the presence of interference reaches a predetermined number of two (in this example, the “predetermined number” is “2” in advance). Since the disturbance has been continuously performed over the period of 3 frames (step S22; YES), the timing for performing the frequency hopping is delayed by 0.5 frames. That is, normally, frequency hopping is performed at intervals of the frame period Tf. In this case, the reading of the frequency f5 for performing the n + 4th frequency hopping is a period (Tf + 0.5Tf) from the n + 3th reading. This will be done later (step S25). Then, this frequency is set to f5 in the PLL local oscillator 40 (step S26), and communication with the other station 1 is performed (step S27).
[0051]
Even during this communication, a determination is made as to whether or not there is interference (step S28). At this time, as shown in FIG. 4B, there is a period in which the frequency f5 after performing frequency hopping with a delay of 0.5 frame collides with the frequency f5 in the communication between the other station 2 and the other station 3, Assume that an error occurred that could not be corrected. In this case, it is determined that there is interference (step S28; YES), and the read timing of the frequency f6 for performing the (n + 5) th frequency hopping is also delayed by 0.5 frame from the normal time (step S25), and the frequency f6 is set. (Step S26), communication with the other station 1 is continued (Step S27).
[0052]
As a result of shifting the hopping timing by 0.5 frames twice as described above, the frequency f6 of the own station does not collide with the frequency f7 of the other station 2 and the other station 3 as shown in FIG. Then, it is determined that there is no interference (step S28; NO). However, in this state, since the difference between the frame period of the other station 2 and the other station 3 and the frame period of the own station where the frequencies causing the collisions are set is small or there is no deviation, any hopping timing If the error occurs due to an error or the like, a collision may occur again. Therefore, in order to provide a margin, the hopping timing is further shifted by 0.5 frames even after it is determined that there is no interference (step S29). Then, n + 6th frequency hopping is performed, the frequency is set to f7 (step S30), and communication with the other station 1 is performed (step S31).
[0053]
In this state, when it is determined that there is no interference (step S32; NO), normal communication with the other station 1 is performed (step S33), and when it is determined that there is interference by a new interference station (step S33) Step S32; YES), the process is repeated from the beginning (step S22). In the example of FIG. 4B, the frequency of the other station 2 and the other station 3 is f8 or f9 with respect to the frequency f7 of the own station. Does not occur. Therefore, frequency hopping is performed at intervals of the normal frame period Tf from the (n + 7) th frequency hopping.
[0054]
The other station 1 which is the partner station is always set to perform hopping after a predetermined period Th after receiving a synchronization signal (indicated by a downward arrow in FIG. 4B) from the own station. Therefore, even when the hopping timing is shifted on the own station side as described above, frequency hopping can be performed following the own station either during or after the shift.
[0055]
As described above, during communication, interference from other stations is detected based on the error rate, and the frame period is shifted by a period shorter than the normal frame period. Interference can be avoided.
[0056]
[Examples where the other station is disturbed together with your station during communication]
Next, an example in which the other station is disturbed together with the own station during communication will be described with reference to the timing chart of FIG. 4C and the flowchart of FIG.
[0057]
In the above example, the case where only the own station is disturbed has been described, but in this example, the case where the other station is disturbed together with the own station when the distance between the two stations is short will be described.
[0058]
As described above, the wireless terminals of the respective stations have the same configuration, and the controller 35 provided in each wireless terminal operates according to a common control program. Therefore, when not only the own station but also the other station 1 which is the partner station is obstructed, the other station 1 executes the process as shown in FIG. For example, as shown in FIG. 4 (c), both the local station 1 and the other station 1 are continuously connected to the other station 2 or the other for 3 frame periods (frame periods of frequencies f2, f3, f4). When receiving a disturbance from the station 3 (step S21; YES to step S22; YES), the hopping timing is delayed by 0.5 frames not only at the own station but also at the other station 1 (step S25). In other words, in a normal state, frequency hopping is performed after a predetermined period T0 after receiving a synchronization signal from the own station. In this case, the frequency f5 after a period delayed by 0.5 frames (T0 + 0.5Tf). Frequency hopping is performed (steps S26 and S27).
[0059]
Then, until there is no interference (step S28; NO), and even after the interference is eliminated, one frame is shifted by 0.5 frames and frequency hopping is performed (step S29 to step S32; NO). (Step S33).
[0060]
In this way, since interference detection and hopping timing shift processing are performed for each station, good communication without interference can be performed more reliably.
[0061]
It should be noted that in the example in which interference occurs during the two communications, there is a high possibility of interference during the hopping timing shift. Therefore, the dummy data may be transmitted until the normal communication state is restored. good.
[0062]
In the above-described embodiment, the example of shifting by 2.5 frames during standby and 0.5 frames during communication has been described. However, the present invention is not limited to this, and is appropriately The shift length may be changed.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the radio communication apparatus using the frequency hopping method according to claim 1, the means for determining whether or not there is a collision between the hopping pattern in the communication between other stations and the hopping pattern of the own station, When it is determined that there is a frequency hopping timing shift means that temporarily extends the frame period from hopping to one frequency to hopping to the next frequency, the basic hopping pattern is changed. Therefore, the collision of the hopping pattern with the communication between other stations can be avoided only by adjusting the frame period. Therefore, since the own station does not interfere with the communication between other stations already performed and the own station is not affected by the communication between other stations, a highly reliable frequency hopping method is used. A wireless communication device can be provided.
[0064]
According to the radio communication apparatus using the frequency hopping method according to claim 2, the own station of the transmission signal in the communication between the other stations is in a standby state when the substantial data is not transmitted / received between the own station and the other station. The hopping pattern collision is determined based on the reception status of the receiver, so that even if communication is to be started from now, it is possible to reliably prevent interference with communication between other stations that are already in communication, and to improve reliability. High communication can be performed.
[0065]
According to the radio communication apparatus using the frequency hopping method according to claim 3, it is determined whether or not there is a collision of the hopping pattern based on the received signal strength of the transmission signal in the inter-station communication. Therefore, even when communication is to be started from now on, interference with communication between other stations already in communication can be reliably and easily prevented, and highly reliable communication can be performed.
[0066]
According to the wireless communication device using the frequency hopping method according to claim 4, during communication in which substantial data is transmitted and received between the local station and another station, based on the interference state due to communication between other stations, Since it is determined whether or not there is a collision of hopping patterns, mutual interference during communication can be reliably prevented, and highly reliable communication can be performed.
[0067]
According to the wireless communication device using the frequency hopping method according to claim 5, the presence / absence of collision of the hopping pattern is determined based on an error in communication between the local station and another station. It is possible to reliably and easily prevent mutual interference in the inside, and to perform highly reliable communication.
[0068]
According to the radio communication device using the frequency hopping method according to claim 6, the standby state before the determination that the collision of the hopping pattern is present during standby in which substantial data is not transmitted / received between the local station and another station. Since the timing of frequency hopping is shifted by a time longer than the time corresponding to the frame period, even when trying to start communication from now on, interference with other inter-station communication that is already in progress can be prevented quickly and reliably. Thus, highly reliable communication can be performed.
[0069]
According to the wireless communication apparatus using the frequency hopping method according to claim 7, the communication before the presence of collision of the hopping pattern is determined during communication in which substantial data is transmitted and received between the local station and another station. Since the frequency hopping timing is shifted by a time shorter than the time corresponding to the frame period, communication between other stations can be easily performed without losing the synchronization of frequency hopping between the local station and the partner station during communication. Can be prevented and interference with communication between other stations.
[0070]
According to the radio communication apparatus using the frequency hopping method according to claim 8, the data group indicating the frequency to be hopped is stored as a hopping table, and the read timing of the data indicating the frequency from the hopping table is shifted. Therefore, it is possible to reliably prevent mutual interference with communication between other stations by simple processing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a wireless communication apparatus using a frequency hopping method according to an embodiment of the present invention.
2 is a timing diagram for explaining a frame period used in the wireless communication apparatus of FIG. 1, in which (a) shows an example in which transmission and reception are performed in one frame period, and (b) shows only transmission in one frame period. (C) is a timing chart showing an example in which only reception is performed in one frame period.
3 is a schematic diagram showing an example of a wireless communication system using the wireless communication apparatus of FIG.
4 is a timing diagram showing a hopping pattern collision in the wireless communication system of FIG. 3, where (a) shows a collision between the own station and another station during standby, and (b) shows a collision during communication. When a collision between a station and another station occurs, (c) is a timing chart showing a case where a collision between the own station and the partner station and another station occurs during communication.
FIG. 5 is a flowchart showing timing shift processing of frequency hopping in a standby state.
FIG. 6 is a flowchart showing a timing shift process of frequency hopping during communication.
[Explanation of symbols]
1a, 1b, 1c, 1d ... wireless terminal
2a, 2b, 2c, 2d ... Personal computer
13 ... Antenna
35 ... Controller
36 ... Hopping table
40 ... PLL local oscillator
41 ... Upconverter
42 ... Power amplifier
43 ... Transmission / reception switch
45 ... Low noise amplifier
46 ... Down converter
47. Modem / Demodulator
48 ... Interface
50 ... Carrier detector
51. Error detector

Claims

Hopping pattern collision determination means for monitoring communication between other stations and determining whether or not there is a collision between the hopping pattern in the communication between other stations and the hopping pattern of the own station;
When it is determined by the collision determination means that there is a collision of hopping patterns, a frequency hopping timing shift means for temporarily extending a frame period from hopping to one frequency to hopping to the next frequency;
A wireless communication apparatus using a frequency hopping method.

The hopping pattern collision determination means is configured to determine whether the hopping pattern is based on the reception state of the transmission signal in the communication between other stations in a standby state where substantial data transmission / reception between the own station and the other station is not performed. The wireless communication apparatus using the frequency hopping method according to claim 1, wherein presence / absence of collision is determined.

3. The frequency according to claim 2, wherein the collision determination unit for the hopping pattern determines whether or not there is a collision of the hopping pattern based on a received signal strength at a local station of a transmission signal in communication between other stations. A wireless communication device using a hopping method.

The hopping pattern collision determination means determines whether or not there is a collision of the hopping pattern based on an interference state due to communication between other stations during communication in which substantial data is transmitted and received between the own station and the other station. A wireless communication apparatus using the frequency hopping method according to any one of claims 1 to 3, wherein the wireless communication apparatus performs the frequency hopping method.

The frequency hopping method according to claim 4, wherein the hopping pattern collision determination means determines whether or not there is a collision of the hopping pattern based on an error in communication between the local station and another station. Was a wireless communication device.

The timing shift means is in a standby time during which substantial data transmission / reception between the own station and another station is not performed, for a time longer than a time corresponding to the frame period before the determination that the hopping pattern collides, The radio communication apparatus using the frequency hopping method according to any one of claims 1 to 5, wherein a frequency hopping timing is shifted.

The timing shift means is a time shorter than the time corresponding to the frame period before the determination that there is a collision of the hopping pattern during communication in which substantial data is transmitted and received between the own station and another station, The radio communication apparatus using the frequency hopping method according to any one of claims 1 to 6, wherein a frequency hopping timing is shifted.

The storage device for storing a data group indicating a frequency to be hopped as a hopping table is further provided, and the timing shift unit shifts the read timing of the data indicating the frequency from the hopping table. Item 8. A wireless communication apparatus using the frequency hopping method according to any one of items 7 to 9.