JP3828873B2

JP3828873B2 - 無線通信システム及びその無線通信方法

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Publication number: JP3828873B2
Application number: JP2003080970A
Authority: JP
Inventors: 泰珍李; 均鉉車; 起壽張; 五錫權; 良翊朱; 宗洙呉; 用錫金; 斗燮嚴
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2006-10-04
Anticipated expiration: 2023-03-24
Also published as: US20040085981A1; CN1499742A; JP2004159282A; EP1420552A1; KR100938845B1; US7369565B2; KR20040039900A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブルートゥースシステムのような近距離無線通信システム及びその通信方法に関し、より詳しくは、１つの無線通信機器が複数の無線通信機器とデータを送受信する場合における各無線通信機器の高スループットと公平性を同時に保障することができる無線通信システム及びその通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））は、電気通信、ネットワーキング、コンピューティング、及び消費財部門の全般にわたる無線データ通信技術の規格である。このブルートゥース技術を用いれば、近距離内においてケーブルなしでも様々な機器を無線接続することができるようになる。例えば、ブルートゥース無線技術を携帯電話とラップトップコンピュータに適用すると、ケーブルなしでも両者を無線接続し、相互通信できるようになる。ブルートゥースシステムを構成し得る装置としては、プリンタ、ＰＤＡ、デスクトップ、ＦＡＸ、キーボード、ジョイスティックなどがあるが、事実上全てのデジタル装備がブルートゥースシステムを構成しうる。
【０００３】
一般に、ブルートゥースは、１Ｍｂｐｓの最大データ伝送速度及び１０ｍの最大伝送距離を有する。１Ｍｂｐｓの伝送速度が、ユーザが免許なしに利用できる２．４ＧＨｚ帯（ＩＳＭ（ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＭｅｄｉｃａｌ）周波数帯域）を用いて容易に且つ安価で実現できる。また、伝送距離の１０ｍは、オフィス内でユーザが携帯している機器と机の設けておいたＰＣとの間の伝送距離として十分であるという判断により決められたものである。また、ブルートゥースは、雑音の多い無線周波数環境で作動するように工夫されているため、秒当たりに使用周波数を１６００回切り替える周波数ホッピング方式を用いることにより、雑音の多い無線周波数環境でも安定したデータのやり取りができる。
【０００４】
この周波数ホッピング方式は、ＦＨＳＳ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＨｏｐｐｉｎｇＳｐｒｅａｄＳｐｅｃｔｒｕｍ）方式とも呼ばれ、ＦＨＳＳ方式では、先ず、与えられた周波数帯域を多数のホッピングチャンネルに分割し、送信側において１次変調された信号（中間周波数）をＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）周波数帯（２．４ＧＨｚ）に切り替える時に、予め決められた順に従って相互異なるホッピングチャンネルに割り当てる。
【０００５】
この時、信号が割り当てられるチャンネルが、高速で切り替わるため、多重チャンネル干渉及び狭帯域インパルス性雑音の影響を低減することができるようになる。受信端側では、複数のホッピングチャンネルに分散して送られてきた信号を、送信端側における順番の通りに連結することにより元の信号へと復元する。ＩＥＥＥ８０２．１１の規格では、７９のホッピングチャンネルを用い、各ホッピングチャンネルは、相互１ＭＨｚの間隔をおいて配置されている。信号が複数のチャンネル間をホッピングしながら割り当てられる時、時間的に連続する２つのホッピングチャンネル間では、相互干渉を避けるために少なくとも６ＭＨｚ以上の間隔をおくようにし、ホッピングチャンネルを切り替える速度（ホッピング率）は、１秒当たり２．５回以上に規定している。
【０００６】
ブルートゥースシステムは、１対１のみならず、１対多重の接続も可能である。ブルートゥースシステムは、例えば図１に示すように、相互接続可能な複数のピコネットからなり、それぞれのピコネットは、相互異なる周波数ホッピングの順に区分される。ここで、ピコネットとは、１つのマスタ機器に対し１つ以上のスレーブ機器が接続されて構成されるブルートゥースユニットの構成単位をいう。１つのピコネットでは、１つのマスタ機器と最大７つのスレーブ機器を有することができる。
【０００７】
ここで、マスタ機器は、ピコネット内のチャンネルに対する全体的な特性を決定する。マスタのブルートゥースデバイスアドレス（ＢｌｕｅｔｏｏｔｈＤｅｖｉｃｅＡｄｄｒｅｓｓ）つまりＢＤ＿ＡＤＤＲは、周波数のホッピング列とチャンネルのアクセスコードを決定する。即ち、マスタ機器のブルートゥース周波数は、ホッピング列の位相を決め、タイミングを設定する。また、マスタ機器は、チャンネル上のトラフィックを制御する。デジタル機器であれば、いずれもマスタ機器にでき、一旦ピコネットが形成されると、追ってマスタ機器とスレーブ機器の役割を再び変更することもできる。
【０００８】
マスタ機器とスレーブ機器は、基本的に１ホッピングスロット（６２５μｓ＝１／１６００秒）を単位にして時分割方式（ＴＤＤ：ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ）により双方向通信を行う。複数のピコネットが組織的に接続されてなるものをスキャッタネットという。
【０００９】
ここで図２は、マスタ機器とスレーブ機器との間の時分割方式による通信を示す図である。図２を参照すると、タイムスロットに割り当てられた各チャンネルの長さは、６２５μｓである。タイムスロットの数は、ピコネットのマスタ機器のブルートゥース周波数により決められる。また、タイムスロットによりマスタ機器とスレーブ機器では、交互にパケットを伝送することができる。即ち、マスタ機器では、偶数で示されたタイムスロットでのみパケットを伝送し、スレーブ機器では、奇数で示されたタイムスロットでのみパケットを伝送する。また、マスタ機器若しくはスレーブ機器により伝送されるパケットは、５つ以内のタイムスロット内で具現されなければならない。ここで、パケットとは、ピコネットチャンネルを通じて伝送されるデータの単位をいう。
【００１０】
ピコネット内において、２つ以上のスレーブ機器を１つのマスタ機器に接続する場合、マスタ機器は、各スレーブ機器を区別するために、各スレーブ機器をアクティベートする時に使用される臨時的な３ビットアドレスを割り当てる。即ち、マスタ機器とスレーブ機器との間でやり取りされるパケットは、いずれもＡＭ＿ＡＤＤＲ（ＡｃｔｉｖｅＭｅｍｂｅｒＡｄｄｒｅｓｓ）を運ぶ。ここで、ＡＭ＿ＡＤＤＲはメンバーアドレスを指し、ピコネット内に参加するアクティブなメンバー機器を識別するためのアドレスである。ＡＭ＿ＡＤＤＲは、マスタ機器からスレーブ機器へのパケットのみならず、スレーブ機器からマスタ機器へのパケットの両方に使用される。スレーブ機器がマスタ機器に接続されていないか、若しくはスレーブ機器がパークモード状態にある場合には、割り当てられたＡＭ＿ＡＤＤＲは破棄され、マスタ機器に再び接続する時に、新しいＡＭ＿ＡＤＤＲを割り当てられなければならない。ピコネットが１つのマスタ機器と最大７つのスレーブ機器に制限される理由は、ブルートゥースの標準規格において、マスタ機器がアクティブなスレーブ機器に割り当てるＡＭ＿ＡＤＤＲが、３ビット長と指定されているためである。即ち、最大８つのＡＭ＿ＡＤＤＲのうちの“０００”は、マスタ機器からスレーブ機器へのブロードキャスティングの用途として使用し、残りの“００１”から“１１１”までの最大７つのアドレスを使用できるためである。
【００１１】
ピコネット内において、１つのマスタ機器が２つ以上のスレーブ機器とデータを送受信する場合、マスタ機器は、タイムスロットを同じ間隔に分けてそれぞれのスレーブ機器に割り当て、各スレーブ機器に割り当てられたタイムスロットにより、データの衝突がない、スムーズなデータの送受信を行うことができるようになる。
【００１２】
従来の技術による無線通信では、マスタ機器が各スレーブ機器とデータを送受信する方法として主にラウンドロビンポーリング（ｒｏｕｎｄ−ｒｏｂｉｎｐｏｌｌｉｎｇ）方法を使用してきた。例えば図３は、１つのマスタ機器が３つのスレーブ機器とデータを送受信する場合のラウンドロビンポーリング方法によるデータの送受信を示す図である。図３を参照すると、ラウンドロビンポーリング方法は、マスタ機器がスレーブ機器をポーリングする時にポーリングを受けたスレーブ機器のみがマスタ機器にデータを伝送することができるようにする方法である。即ち、マスタ機器では、偶数番目のスロットからデータの伝送が可能であり、スレーブ機器では、マスタ機器からポーリングを受けた場合にのみ隣接する奇数番目のスロットからデータの伝送が可能である。その他の残りのスレーブ機器では、該当スロットからのデータの伝送が禁止される。
【００１３】
この場合、マスタ機器では、それぞれの第１スレーブ機器、第２スレーブ機器、及び第３スレーブ機器を順次にポーリングし、マスタ機器のポーリングによりそれぞれのマスタ−スレーブ対は、全体の伝送率の１／３に相当する割合で、データを送受信することができるようになる。
【００１４】
ところが、ラウンドロビンポーリング方法によると、それぞれのマスタ−スレーブ対のデータの伝送率が同一の場合には何ら不具合はないものの、応用サービスの種類に応じてそれぞれのマスタ−スレーブ対のデータの伝送率が同一でない場合では、システムの性能が低下するという不具合がある。即ち、ピコネット内において、あるマスタ−スレーブ対の間で送受信するデータの量が他のマスタ−スレーブ対の間で送受信するデータの量に比べて少ないか、またはない場合にもそれぞれに割り当てられたスロットをＰＯＬＬ−ＮＵＬＬパケットのやり取りに使用するため、データを伝送することができるスロットの浪費をもたらし、結果的にシステムの性能の低下にもつながるためである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の無線通信システム及びその通信方法に関する上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、１つの無線通信機器が複数の外部機器とデータを送受信する場合、送受信するデータのキュー状態に応じて通信機器間の通信順位を変更することにより無線通信の伝送効率を高め得る無線通信システム及びその通信方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を解決するための本発明による無線通信システムは、パケット単位のデータ内に備えられたキュー状態情報を検索するキュー情報検索部と、検索された前記キュー状態情報に基づき、キューの個数が多い順に従って複数の外部機器のそれぞれに対する通信順位を決める通信順位決定部と、決められた前記通信順位に従ってそれぞれの前記外部機器と通信を開始する通信開始部と、前記外部機器別に開始する通信の回数をカウントするカウンタと、送受信する前記データに対応する第１の外部機器のカウント値と最大カウント値を有する第２の外部機器のカウント値とを比べる比較部と、を備え、前記第１の外部機器のカウント値と前記第２の外部機器のカウント値との差が設定値より小さい場合、前記通信開始部が、前記通信順位が最上位である第３の外部機器と通信を開始し、前記第１の外部機器のカウント値と前記第２の外部機器のカウント値との差が設定値より大きい場合、前記通信開始部が、前記第１の外部機器と通信を開始し、前記第１の外部機器のカウント値と前記第２の外部機器のカウント値との差が設定値より小さく、前記第１の外部機器の通信順位が最上位でない場合、前記カウンタが、前記第１の外部機器のカウント値から前記第１の外部機器の連続して増加したカウント値の変化量を減算することを特徴とする。ここで、前記カウンタが、通信順位が最上位である前記第３の外部機器のカウント値を１だけ増加させることもできる。
【００１７】
前記目的を解決するための本発明による他の無線通信システムは、パケット単位のデータ内に備えられたキュー状態情報を検索するキュー情報検索部と、検索された前記キュー状態情報に基づいて、キューの個数が多い順に複数の外部機器に対する通信順位を決定する通信順位決定部と、決められた通信順位に従って、前記外部機器と通信を開始する通信開始部と、前記外部機器別に、開始する通信の回数をカウントするカウンタと、送受信する前記データに対応する第１の外部機器のカウント値と、最大カウント値を有する第２の外部機器のカウント値とを比べる比較部とを備え、前記第１の外部機器のカウント値と前記第２の外部機器のカウント値との差が設定値より小さい場合、前記通信開始部が、前記通信順位が最上位である第３の外部機器と通信を開始し、前記第１の外部機器のカウント値と前記第２の外部機器のカウント値との差が設定値より大きい場合、前記通信開始部が、前記第１の外部機器と通信を開始し、前記カウンタが、前記第１の外部機器のカウント値に、複数の前記外部機器の連続するカウント値の変化量のうち、最大カウント値の変化量と前記第１の外部機器の連続するカウント値の変化量との差を加算することを特徴とする。
【００１９】
この結果、本発明による無線通信システムは、複数の外部機器とデータを送受信する場合、送受信するデータのキュー状態に応じて通信機器間の通信順位を変更することにより無線通信の伝送効率を高めることができるようになる。
【００２０】
また、本発明による無線通信方法は、パケット単位のデータ内に備えられたキュー状態情報を検索するステップと、検索された前記キュー状態情報に基づき、キューの個数が多い順に従って複数の外部機器のそれぞれに対する通信順位を決めるステップと、前記外部機器別に開始する通信の回数をカウントするステップと、送受信する前記データに対応する第１の外部機器のカウント値と最大カウント値を有する第２の外部機器のカウント値とを比較するステップと、決められた通信順位に従ってそれぞれの前記外部機器と通信を開始するステップとを含み、前記比較するステップにおいて、前記第１の外部機器のカウント値と前記第２の外部機器のカウント値との差が設定値より小さい場合、前記通信開始ステップでは、前記通信順位が最上位である第３の外部機器と通信を開始し、前記比較するステップにおいて、前記第１の外部機器のカウント値と前記第２の外部機器のカウント値との差が設定値より大きい場合、前記通信開始ステップでは、前記第１の外部機器と通信を開始し、前記第１の外部機器のカウント値と前記第２の外部機器のカウント値との差が設定値より小さく、前記第１の外部機器の通信順位が最上位でない場合、前記カウントするステップでは、前記第１の外部機器のカウント値から前記第１の外部機器の連続して増加したカウント値の変化量を減算することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら、本発明にかかる無線通信システム及びその通信方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
初めに、標準的なパケットの形態を図４に示す。ピコネット内においてマスタ機器とスレーブ機器との間で送受信するデータは、パケット単位で伝達される。図４を参照すると、一般に各パケットは、３つのブロック、即ち、アクセスコード、ヘッダ及びペイロードで構成される。その他のパケットの構成としては、アクセスコードのみの形態、アクセスコード＋ヘッダの形態がある。
【００２３】
パケットは、アクセスコードから始まる。アクセスコードの次にヘッダがある場合、アクセスコードは７２ビットの長さであり、アクセスコードの次にヘッダがない場合、アクセスコードは、６８ビットの長さになる。アクセスコードにより、ピコネット内のチャンネルを通じてやり取りされる全てのパケットが識別される。
【００２４】
ヘッダは、ＬＣ（ＬｉｎｋＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）情報を含み、ＡＭ＿ＡＤＤＲ、ＴＹＰＥ、ＦＬＯＷ、ＡＲＱＮ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＲｅｐｅａｔｒｅＱｕｅｓｔＮｕｍｂｅｒ）、ＳＥＱＮ（ＳｅｑｕｅｎｔｉａｌＮｕｍｂｅｒｉｎｇｓｃｈｅｍｅ）、及びＨＥＣ（Ｈｅａｄｅｒ−Ｅｒｒｏｒ−Ｃｈｅｃｋ）の６つのフィールドで構成される。
【００２５】
ＡＭ＿ＡＤＤＲは、１つのマスタに複数のスレーブが接続された場合、ピコネット内に参加するアクティブなメンバーを識別する。ＴＹＰＥは、パケットがＳＣＯ（ＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＯｒｉｅｎｔｅｄｌｉｎｋ）またはＡＣＬ（ＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎｌｅｓｓＬｉｎｋ）のどちらの方式を通じて伝送すべきパケットであるかを決めている。また、ＴＹＰＥは、受信したパケットのタイプがＳＣＯのタイプか若しくはＡＣＬのタイプかを記している。ＦＬＯＷは、ＡＣＬリンクのパケットの流れを制御するために使用する。ＡＲＱＮは、ペイロードの受信が成功したかを示すソースに使用される。受信が成功すると、ＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ：ＡＲＱＮ＝１）がリターンし、失敗の場合は、ＮＡＫ（ＮＲＱＮ＝０）がリターンする。ＳＥＱＮは、データパケットストリームの連続するナンバリング方法を提供する。ＨＥＣは、ヘッダの完全性を検証する。
【００２６】
ペイロードは、同期音声フィールドと非同期データフィールドとに分けられ、ＡＣＬパケットはデータフィールドのみを有し、ＳＣＯパケットは音声フィールドのみを有する。ペイロードには、ペイロードヘッダが備えられる。ペイロードヘッダは、ペイロードの長さに関する情報を有している。
【００２７】
本実施の形態における、ピコネットで構成された無線通信システムを、概略的に例えば図５に示す。図５においてブルートゥースシステム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは、それぞれキュー情報検索部５１、通信順位決定部５３、通信開始部５５、カウンタ５７、及び比較部５９を備えている。
【００２８】
マスタ機器として動作するブルートゥースシステム５０ａのキュー情報検索部５１では、スレーブ機器として動作する他のブルートゥースシステム５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと送受信するパケット単位のデータに含まれているキュー状態情報を検索する。ここで、キュー状態情報は、パケットのペイロードヘッダのリザーブビットを用いてやり取りされる。
【００２９】
なお、キューとは、プロセッシングのためにバッファー部に待機しているデータの待機列をいい、キュー状態情報とは、待機しているデータの待機列の状態情報、即ち待機中のデータの長さに関する情報をいう。
【００３０】
通信順位決定部５３では、各スレーブ機器５０ｂ、５０ｃ、５０ｄから受信したキュー状態情報に基づき、キューの個数が多い順に従って各スレーブ機器５０ｂ、５０ｃ、５０ｄに対する通信順位を決定する。
【００３１】
通信開始部５５は、通信順位決定部５３により決定された通信順位に従って通信を開始する。例えば、第１スレーブ機器５０ｂ、第２スレーブ機器５０ｃ、第３スレーブ機器５０ｄとマスタ機器５０ａとの間で通信するデータが、１パケットずつであり、マスタ機器５０ａと第１スレーブ機器５０ｂ、マスタ機器５０ａと第２スレーブ機器５０ｃ及びマスタ機器５０ａと第３スレーブ機器５０ｄのそれぞれに対するキューの個数が、（３−１）、（１−１）及び（２−１）であるとすると、マスタ機器５０ａは、第１スレーブ機器５０ｂ、第３スレーブ機器５０ｄ、第２スレーブ機器５０ｃの順に通信を開始する。
【００３２】
カウンタ５７は、マスタ機器５０ａに対する通信チャンネルであるマスタ機器５０ａと第１スレーブ機器５０ｂ、マスタ機器５０ａと第２スレーブ機器５０ｃ及びマスタ機器５０ａと第３スレーブ機器５０ｄを通じてパケットを連続して送受信する時、それぞれのスレーブ機器５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ別に開始する通信の回数をカウントする。比較部５９では、例えば、マスタ機器５０ａとスレーブ機器５０ｂとの間でデータの送受信を行っている時、スレーブ機器５０ｂに対するカウント値と他のスレーブ機器５０ｃまたは５０ｄの最大カウント値とを比較する。
【００３３】
次に、図６は、本実施の形態における無線通信方法を示すフローチャートであり、また、図７は、図６に示したキュー状態のスケジューリング方法に基づいた、データの送受信を示す図である。図６と図７を参照して本実施の形態をより詳しく説明する。
【００３４】
なお、ここでは説明のために、マスタ機器５０ａは、第１スレーブ機器５０ｂ、第２機器スレーブ５０ｃ、第３スレーブ機器５０ｄとデータの送受信を行っている途中であり、パケット単位で開始されたマスタ機器５０ａと第１スレーブ機器５０ｂ、マスタ機器５０ａと第２スレーブ機器５０ｃ、及びマスタ機器５０ａと第３スレーブ機器５０ｄ間の通信カウント値は、それぞれ３０、２０、及び５０とする。また、マスタ機器５０ａと第１スレーブ機器５０ｂ、マスタ機器５０ａと第２スレーブ機器５０ｃ、及びマスタ機器５０ａと第３スレーブ機器５０ｄの間で送受信するパケット単位のデータのキューの個数は、それぞれ（３−１）、（３−０）、及び（０−１）であり、それぞれのチャンネルを通じて送受信するパケットは、連続するものとする。
【００３５】
初めに、マスタ機器５０ａと第２スレーブ機器５０ｃとの間でデータを送受信する場合に、マスタ機器５０ａのキュー情報検索部５１では、第２スレーブ機器５０ｃに送信するパケット単位のデータからキュー状態情報を検索し、また、第２スレーブ機器５０ｃから受信するデータからキュー状態情報を検索する（Ｓ６０１）。次に比較部５９では、受信するデータに対応するスレーブ機器、即ち第２スレーブ機器５０ｃに対するカウント値２０と現在までのカウント値のうちの最大カウント値（カウント値_max）、即ち第３スレーブ機器５０ｄに対するカウント値５０とを比べ、比べられた値の差が設定値Ｋより大きいか否かを判断する（Ｓ６０３）。
【００３６】
比べられた値の差が設定値Ｋより小さいと、通信順位決定部５３では、検索されたキュー状態情報に基づいてキューの個数が多い順に第１スレーブ機器５０ｂ、第２スレーブ機器５０ｃ、及び第３スレーブ機器５０ｄの通信順位を決める（Ｓ６０５）。この場合、マスタ機器５０ａと第１スレーブ機器５０ｂ、マスタ機器５０ａと第２スレーブ機器５０ｃ、及びマスタ機器５０ａと第３スレーブ機器５０ｄの間で送受信するパケット単位のデータのキューの個数は、それぞれ（３−１）、（３−０）、及び（０−１）であるため、マスタ機器５０ａと第１スレーブ機器５０ｂ、マスタ機器５０ａと第２スレーブ機器５０ｃ、及びマスタ機器５０ａと第３スレーブ機器５０ｄに対する通信順位は、それぞれ１、２、３になる。しかし、このような通信順位は、パケット単位のデータを送受信する度に変更されることとなる。図７には、連続して送受信するパケット単位のデータにより、通信順位が可変する場合の例が示されている。即ち、図７では、連続して送受信するパケット単位のデータが、マスタ機器５０ａと第１スレーブ機器５０ｂ、マスタ機器５０ａと第２スレーブ機器５０ｃ、マスタ機器５０ａと第１スレーブ機器５０ｂ、マスタ機器５０ａと第３スレーブ機器５０ｄ、マスタ機器５０ａと第１スレーブ機器５０ｂの順にキューの個数が多いことを示す。
【００３７】
次に、通信開始部５５は、現在データを送受信しているスレーブ機器に対する通信順位が最上位であるか否かを判断する（Ｓ６０７）。ここで、現在送受信しているデータに対し、マスタ機器５０ａと第２スレーブ機器５０ｃの通信順位が最上位でないと判断したとする。
【００３８】
すると、現在送受信しているデータに対応する第２スレーブ機器５０ｃとの通信順位が最上位でないため、カウンタ５７は、スレーブ機器５０ｃに対するカウント値、即ち２０から第２スレーブ機器５０ｃの、連続して増加したカウント値の変化量を減算する（Ｓ６０９）。ここで、第２スレーブ機器５０ｃの連続して増加したカウント値とは、連続して送受信するパケットに対してマスタ機器５０ａと第２スレーブ機器５０ｃとの通信開始が連続して行われることにより、連続して増加したカウント値の変化量をいう。即ち、現在送受信しているデータの以前にマスタ機器５０ａと第２スレーブ機器５０ｃの通信が連続して３回開始されたとすると、第２スレーブ機器５０ｃのカウント値の変化量は３になる。従って、第２スレーブ機器５０ｃに対するカウント値は、２０から１７に変化する。
【００３９】
次に、通信開始部５５は、最上位のスレーブ機器、即ち第１スレーブ機器５０ｂと通信を開始する（Ｓ６１１）。この結果、マスタ機器５０ａは、複数のスレーブ機器５０ｂ、５０ｃ、５０ｄとデータを送受信する時、パケットに対するキューの個数が多いデータから処理することにより、ピコネット内における全体のシステムに対する伝送効率を高めることができるようになる。
【００４０】
次に、通信開始部５５において、最上位のスレーブ機器、即ち第１スレーブ機器５０ｂと通信を開始すると、カウンタ５７は、第１スレーブ機器５０ｂに対するカウント値を１だけ増加させる（Ｓ６１３）。１つのパケットの処理が済むと、マスタ機器５０ａは、送受信すべき次のパケットに対し前記と同様な動作を繰り返す（Ｓ６１５）。
【００４１】
一方、ステップＳ６０７において現在送受信しているデータに対応するスレーブ機器との通信順位が最上位である場合、例えば、マスタ機器５０ａが第１スレーブ機器５０ｂとデータを送受信している場合には、マスタ機器５０ａの通信開始部５５は、第１スレーブ機器５０ｂと通信を開始し、送受信するデータを処理する（Ｓ６１９）。この場合、カウンタ５７は、通信が開始された第１スレーブ機器５０ｂに対するカウント値を１だけ増加させる（Ｓ６２１）。そして、送受信するパケット単位のデータの処理が済むと、マスタ５０ａは、次の送受信すべきパケットに対し前記と同様な動作を繰り返す（Ｓ６１５）。
【００４２】
なお、Ｓ６０３において現在送受信しているデータに対応するスレーブ機器のカウント値と最大カウント値との差が設定値Ｋより大きい場合、例えば、マスタ機器５０ａと第２スレーブ機器５０ｃとがデータを送受信し、最大カウント値５０と第２スレーブ機器５０ｃに対するカウント値２０との差である３０が設定値Ｋより大きい場合には、カウンタ５７は、第２スレーブ機器５０ｃのカウント値２０に最大カウント値の変化量と第２スレーブ５０ｃのカウント値の変化量との差を加算する（Ｓ６１７）。ここで、最大カウント値の変化量とは、マスタ機器５０ａが第１スレーブ機器５０ｂ、第２スレーブ機器５０ｃ、及び第３スレーブ機器５０ｄとそれぞれインクワイアリ及びページング過程を経て接続を開始した後における、それぞれのスレーブ機器に対し連続して増加したカウント値の変化量のうちの最大のカウント値の変化量をいう。ここで、第１スレーブ機器５０ｂに対するカウント値の変化量が２、第２スレーブ機器５０ｃに対するカウント値の変化量が３、第３スレーブ機器５０ｄに対するカウント値の変化量が７であるとすると、カウンタ５７は、第２スレーブ機器５０ｃのカウント値２０に、最大カウント値の変化量７と第２スレーブ機器５０ｃのカウント値の変化量３との差である４を加算する。送受信するデータに対応するスレーブ機器のカウント値と最大カウント値との差が設定値Ｋより大きい場合、このような方法でカウント値を変化させることにより、設定値Ｋに達したデータの送受信方式がラウンドロビン方式に変化することを防止する。
【００４３】
そして通信開始部５５は、送受信するデータに対応するスレーブ機器、即ち、第２スレーブ機器５０ｃと通信を開始する（Ｓ６１９）。カウンタ５７は、通信を開始した第２スレーブ機器５０ｃのカウント値を１だけ増加させる（Ｓ６２１）。ここで、送受信するデータに対応するスレーブ機器がマスタ５０ａと通信を開始する場合には、カウンタ５７によりカウント値を１だけ増加させるステップを省略することもできる。
【００４４】
本実施の形態における無線通信システムでは、ブルートゥースシステムのような時分割方式基盤の短距離通信範囲を有する無線通信システムにおける１つのマスタ機器に複数のスレーブ機器を接続する場合、パケットに対するキューの個数に応じて通信の順位を変化させることにより通信資源の浪費が防止できるのみならず、ピコネット内の全体的な無線通信システムの伝送効率も高めることができるようになる。
【００４５】
次に、本実施の形態で提示した方式を検証するために、１つのマスタ機器に６つのスレーブ機器を接続したピコネットに対してコンピュータによるシミュレーションを行った。データトラフィックは、表１のように生成した。ここで、第１、２、３及び４マスタ機器−スレーブ機器対では、ポワソン過程（Ｐｏｉｓｓｏｎｐｒｏｃｅｓｓ：ＭＰ）を通じてトラフィックが生成され、第５及び６マスタ機器−スレーブ機器対では、２進状態ＭＭＰＰ（ｔｗｏｓｔａｔｅＭａｒｋｏｖＭｏｄｕｌａｔｅｄＰｏｉｓｓｏｎＰｒｏｃｅｓｓ）によりトラフィックが生成される。
【００４６】
【表１】

【００４７】
ここで、図８は、ＳＣＯリンクのない場合の図６に示した方法により入力されたスロット数に対するスループットを示す図であり、図９は、ＳＣＯリンクが１つである場合の図６に示した方法により入力されたスロット数に対するスループットを示す図である。ここで、公平性のための設定値Ｋは３００とし、キュー状態に基づく通信方式が設定値Ｋに達した後にラウンドロビン方式に変わる場合と、閾値に達した後にカウント値を変化させることにより、継続してキュー状態に基づく方式による通信を行う方法とを比較してシミュレーションは導かれている。図８と図９を参照すると、本実施の形態における無線通信方法では、送受信するデータに対応するスレーブ機器のカウント値と最大カウント値との差が閾値に達した以降にも無線通信システムのスループットは殆ど変化しないことが分かる。
【００４８】
図１０は、図６に示した方法における、カウント値変化量に応じたリンク別のスループットの変化を示す図である。ここでは、初めにマスタ−スレーブのカウント値を変化させ、他のマスタ−スレーブのカウント値は固定させた後、各マスタ−スレーブ対ごとのスループットを比べた。図１０を参照すると、第１マスタ−スレーブ対のカウント値の変化量を増加させればさせるほどスループットが高くなることを確認することができる。従って、求められるＱｏＳに応じてカウント値の変化量を設定することで、求めるＱｏＳを満たし得るということが分かる。
【００４９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の無線通信システム及びその通信方法の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではなく、当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的思想に属するものと了解される。
【００５０】
【発明の効果】
本発明による無線通信システムによると、１つの無線通信機器が複数の無線通信機器とデータを送受信する場合における各無線通信機器の高スループットと公平性を同時に保障することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブルートゥースシステムのピコネットとスキャッタネットを示す図である。
【図２】マスタ機器とスレーブ機器との間のＴＤＤによる通信を示す図である。
【図３】１つのマスタ機器が３つのスレーブ機器とデータを送受信する場合のラウンドロビンポーリング方法によるデータの送受信を示す図である。
【図４】標準的なパケットの形態を示す図である。
【図５】本発明によるピコネットで構成された無線通信システムを概略的に示す図である。
【図６】本実施の形態における無線通信方法を示すフローチャートである。
【図７】図６に示したスケジューリング方法に基づくキュー状態によるデータの送受信を示す図である。
【図８】ＳＣＯリンクのない場合の入力されたスロット数に対するスループットを示す図である。
【図９】ＳＣＯリンクがある場合の入力されたスロット数に対するスループットを示す図である。
【図１０】図６によるカウントの変化量に応じたリンク別のスループットの変化を示す図である。
【符号の説明】
５０ａ(５０ｄ：ブルートゥースシステム
５１：キュー情報検索部
５３：通信順位決定部
５５：通信開始部
５７：カウンタ
５９：比較部

Claims

パケット単位のデータ内に備えられたキュー状態情報を検索するキュー情報検索部と、
検索された前記キュー状態情報に基づいて、キューの個数が多い順に複数の外部機器に対する通信順位を決定する通信順位決定部と、
決められた通信順位に従って、前記外部機器と通信を開始する通信開始部と、
前記外部機器別に、開始する通信の回数をカウントするカウンタと、
送受信する前記データに対応する第１の外部機器のカウント値と、最大カウント値を有する第２の外部機器のカウント値とを比べる比較部とを備え、
前記第１の外部機器のカウント値と前記第２の外部機器のカウント値との差が設定値より小さい場合、前記通信開始部が、前記通信順位が最上位である第３の外部機器と通信を開始し、
前記第１の外部機器のカウント値と前記第２の外部機器のカウント値との差が設定値より大きい場合、前記通信開始部が、前記第１の外部機器と通信を開始し、
前記第１の外部機器のカウント値と前記第２の外部機器のカウント値との差が設定値より小さく、前記第１の外部機器の通信順位が最上位でない場合、
前記カウンタが、前記第１の外部機器のカウント値から前記第１の外部機器の連続して増加したカウント値の変化量を減算すること、
を特徴とする無線通信システム。
前記カウンタが、通信順位が最上位である前記第３の外部機器のカウント値を１だけ増加させること、
を特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
パケット単位のデータ内に備えられたキュー状態情報を検索するキュー情報検索部と、
検索された前記キュー状態情報に基づいて、キューの個数が多い順に複数の外部機器に対する通信順位を決定する通信順位決定部と、
決められた通信順位に従って、前記外部機器と通信を開始する通信開始部と、
前記外部機器別に、開始する通信の回数をカウントするカウンタと、
送受信する前記データに対応する第１の外部機器のカウント値と、最大カウント値を有する第２の外部機器のカウント値とを比べる比較部とを備え、
前記第１の外部機器のカウント値と前記第２の外部機器のカウント値との差が設定値より小さい場合、前記通信開始部が、前記通信順位が最上位である第３の外部機器と通信を開始し、
前記第１の外部機器のカウント値と前記第２の外部機器のカウント値との差が設定値より大きい場合、
前記通信開始部が、前記第１の外部機器と通信を開始し、
前記カウンタが、前記第１の外部機器のカウント値に、複数の前記外部機器の連続するカウント値の変化量のうち、最大カウント値の変化量と前記第１の外部機器の連続するカウント値の変化量との差を加算すること、
を特徴とする無線通信システム。
パケット単位のデータ内に備えられたキュー状態情報を検索するステップと、
検索された前記キュー状態情報に基づき、キューの個数が多い順に従って複数の外部機器のそれぞれに対する通信順位を決めるステップと、
前記外部機器別に開始する通信の回数をカウントするステップと、
送受信する前記データに対応する第１の外部機器のカウント値と最大カウント値を有する第２の外部機器のカウント値とを比較するステップと、
決められた通信順位に従ってそれぞれの前記外部機器と通信を開始するステップとを含み、
前記比較するステップにおいて、前記第１の外部機器のカウント値と前記第２の外部機器のカウント値との差が設定値より小さい場合、前記通信開始ステップでは、前記通信順位が最上位である第３の外部機器と通信を開始し、
前記比較するステップにおいて、前記第１の外部機器のカウント値と前記第２の外部機器のカウント値との差が設定値より大きい場合、前記通信開始ステップでは、前記第１の外部機器と通信を開始し、
前記第１の外部機器のカウント値と前記第２の外部機器のカウント値との差が設定値より小さく、前記第１の外部機器の通信順位が最上位でない場合、
前記カウントするステップでは、前記第１の外部機器のカウント値から前記第１の外部機器の連続して増加したカウント値の変化量を減算すること、
を特徴とする無線通信方法。
前記カウントするステップでは、通信順位が最上位である前記第３の外部機器のカウント値を１だけ増加させること、
を特徴とする請求項４に記載の無線通信方法。
パケット単位のデータ内に備えられたキュー状態情報を検索するステップと、
検索された前記キュー状態情報に基づき、キューの個数が多い順に従って複数の外部機器のそれぞれに対する通信順位を決めるステップと、
前記外部機器別に開始する通信の回数をカウントするステップと、
送受信する前記データに対応する第１の外部機器のカウント値と最大カウント値を有する第２の外部機器のカウント値とを比較するステップと、
決められた通信順位に従ってそれぞれの前記外部機器と通信を開始するステップとを含み、
前記比較するステップにおいて、前記第１の外部機器のカウント値と前記第２の外部機器のカウント値との差が設定値より小さい場合、前記通信開始ステップでは、前記通信順位が最上位である第３の外部機器と通信を開始し、
前記比較するステップにおいて、前記第１の外部機器のカウント値と前記第２の外部機器のカウント値との差が設定値より大きい場合、
前記通信開始ステップでは、前記第１の外部機器と通信を開始し、
前記カウントするステップでは、前記第１の外部機器のカウント値に、複数の前記外部機器の連続するカウント値の変化量のうちの最大カウント値の変化量と前記第１の外部機器の連続するカウント値の変化量との差を加算すること、
を特徴とする無線通信方法。