JP4389575B2 - 無線中継装置 - Google Patents

Description

本発明は、マスタ・スレーブ型の無線ネットワークで、データ通信、通話、印刷を行う通信データを中継することが可能な無線中継装置に関する。

近年、無線ネットワークはさまざまな規格が標準化され、さまざまな用途を持つ装置が同じ規格の無線ネットワークに接続されるようになってきている。

例えば、無線ネットワーク規格であるブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標））は、コンピュータのみならず、プリンタ、スキャナなどのコンピュータ周辺機器や、ファクシミリ装置、オーディオ装置、コードレス電話機などの電子装置がブルートゥースの規格で接続することができ、それぞれの電子装置が、情報、音声や画像などが送受信できる仕様となっている。

ブルートゥースでは、無線ネットワークであるピコネットに、１台のマスタと呼ばれる通信の主制御を行う電子装置と、スレーブと呼ばれるその他の電子装置が、マスタの制御を受けながら通信を行っている。また、ブルートゥースでは、１つのピコネットに１つのマスタがあり、スレーブは複数のピコネットのマスタに接続することで、それぞれのピコネットに接続することができる。

また、ブルートゥースは、無線電波を媒体として通信を行っているので、同時に複数の電子装置が送信を行うと、お互いの送信データの衝突が発生し、通信ができない。従って、送信するタイミングを時分割スロットとして、それぞれの電子装置に割り当てることで、送受信データが衝突しないようにしている。

ピコネットに接続可能な電子装置の一例であるコードレス電話機は、親機をマスタとし、子機をスレーブとして、ピコネットを形成し、無線電波が届く範囲内であればどこへでも移動して会話をすることができる。また、ピコネットの範囲内に無線中継装置であるリピータを設置することで、子機が通信できる範囲を広くできるので、リピータはますます需要が増えるものと思われる。

リピータは、マスタである親機と接続する場合にはスレーブとして動作し、スレーブである子機と接続する場合にはマスタとして動作する。

従来の無線中継装置を図１０に基づいて説明する。図１０は、従来の無線中継装置の一例であるリピータが、無線ネットワークに接続している図である。

従来の無線中継装置であるリピータ１００は、２台のコードレス電話機の中継を行っている。無線ネットワークである第１のピコネット１０１の範囲内にあるコードレス電話機の子機１０２は、リピータ１００を介して、第２のピコネット１０３の範囲内であるコードレス電話機の親機１０４と接続して公衆回線網１０５に接続している通話相手と会話している。

第３のピコネット１０６の範囲内にある携帯端末装置（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）１０７は、リピータ１００を介して第４のピコネット１０８の範囲内にある親機１０９を経由して公衆回線網１０５を通じてインターネットなどに接続している。

まず、マスタである親機１０４と、スレーブであるリピータ１００との間の通信は、親機１０４が、親機１０４のクロックに同期したパケットを送信する。リピータ１００は、受信したパケットから親機１０４のクロックのタイミングを検出する。リピータ１００から親機１０４へ送信する場合には、親機１０４のクロックのタイミングから、親機１０４に同期したパケットを送信する。

次に、マスタとなるリピータ１００と、スレーブである子機１０２との間の通信は、リピータ１００のクロックに同期したパケットをスレーブである子機１０２へ送信する。子機１０２は、受信したパケットから、リピータ１００のクロックのタイミングを検出する。子機１０２からリピータ１００へ送信する場合には、リピータ１００のクロックのタイミングから、リピータ１００のクロックに同期したパケットを送信する。

そして、マスタである親機１０９と、スレーブであるリピータ１００との間の通信は、親機１０９が、親機１０９のクロックに同期したパケットを送信する。リピータ１００は、受信したパケットから親機１０９のクロックのタイミングを検出する。リピータ１００から親機１０９へ送信する場合には、親機１０９のクロックのタイミングから、親機１０９に同期したパケットを送信する。同様にしてリピータ１００とＰＤＡ１０７との間は、リピータ１００のクロックのタイミングに同期したパケットで通信が行われる。

このようにして、スレーブがマスタと通信する場合には、スレーブはマスタのクロックに同期させてパケットを送信することで、確実に通信相手にパケットが到達するようにしている。

しかし、従来の無線中継装置においては、スレーブとして動作するリピータ１００は、マスタである親機１０４に同期を合わせて通信しながら、子機１０２に対してはマスタとして動作する。すなわち、スレーブである子機１０２はマスタであるリピータ１００に同期を合わせて通信する。

このリピータ１００が親機１０４と子機１０２との間で、周期的にパケットの送受信が行われる回線交換式のパケットを中継する場合では、親機１０４とリピータ１００のクロックの周波数が完全に一致せず僅かにずれていると、それぞれのクロックに同期して送信されるパケットが、親機１０４とリピータ１００のクロックの差によるジッタで、少しずつそれぞれのパケットの送信タイミングがずれてしまう。

つまり、親機１０４からリピータ１００に向けて送信されるパケットの送信タイミングと、リピータ１００から子機１０２に向けて送信されるパケットの送信タイミングが段々同一タイミングにずれてくることで、パケットの衝突が発生する。

このような問題を解決したものに、公衆基地局である第１の無線通信装置と、携帯電話である第２の無線通信装置の通信データの中継を行う無線中継装置が特許文献１に記載されている。

この特許文献１の無線中継装置によれば、公衆基地局の送受信タイミングと携帯電話との送受信タイミングが予め決められた時間差以下となったとき、公衆基地局に対し送受信タイミングを変更する制御データを送信することにより、公衆基地局の送受信タイミングと、携帯電話の送受信タイミングが重なり合うことが避けることができる。

また、特許文献２に記載の移動体端末の通信を中継する中継局では、複数の中継局を介して中継し移動体端末の通信を、交換局へ中継する際に、中継局の全体スロットタイミングを同期させて１スロットずつ遅延させながら信号を伝送するか、または各中継局が受信
した信号の周波数を変えて送信することで、遅延の少ない信号による応答性のよい通信が可能になる。
特開平１０−２３３７３０号公報 特開２００２−３５９５９０号公報

特許文献１に記載の無線中継装置では、公衆基地局の送受信タイミングと携帯電話との送受信タイミングが予め決められた時間差以下となったことを検出する必要があるため、回路規模が大きくなるという問題点がある。

また、公衆基地局に対し送受信タイミングを変更する制御データを送信することで、公衆基地局の送受信タイミングと、携帯電話の送受信タイミングが重なり合うことを回避しているため、通信手順が煩雑となる。

回線交換式のパケットの場合、決まったスロットの間隔で通信が行われるため、変更はデータ品質の低下を招く。また、ブルートゥースでは、そのよう送受信タイミングを変更する制御データは仕様として存在しないので、ブルートゥースのような無線ネットワークには、適用ができない。

また、特許文献２に記載の中継局は、複数の中継局を１スロットずつ遅延させているので、中継局の段数が重なるとパケットの遅延が増大する。また、送信するパケットの周波数を変える場合には、ブルートゥースのような無線ネットワークでは、送受信に使用する周波数は周波数ホッピングにより送受信に使用する周波数が決まっているため、任意に変更することができない。

そこで、本発明は、複数の無線ネットワークの通信データを中継する際に、通信データの衝突を防止し、小型でコストを抑えた無線中継装置を提供することを目的とする。

本発明は、回線交換式のパケットを無線ネットワークに接続したマスタとなる電子装置からスレーブとして受信し、この受信したパケットを前記無線ネットワークとは異なる無線ネットワークに接続するスレーブとなる他の電子装置へマスタとして中継する通信手段と、前記通信手段が通信するためのクロックを発生する手段とを有する無線中継装置において、前記マスタとなる電子装置から送信されたパケットにより前記マスタとなる電子装置と同期するタイミングを検出する同期タイミング検出手段と、前記同期するタイミングと前記クロックの基準となるタイミングとの差を補正値として算出するタイミング補正手段と前記補正値を格納する記憶手段とを備え、前記通信手段は、前記マスタとなる電子装置から前記スレーブとなる他の電子装置へパケットを中継するときは、前記記憶手段から取り出した補正値に基づいて補正したタイミングで、前記パケットを前記スレーブとなる電子装置へ送信することを特徴とする無線中継装置としたものである。

以上のように本発明の無線中継装置によれば、マスタとなる電子装置から送信されたパケットにより、マスタとなる電子装置と同期するタイミングを検出する同期タイミング検出手段と、同期するタイミングと無線中継装置のクロックの基準となるタイミングの差を補正値として算出するタイミング補正手段と、補正値を格納する記憶手段とを備えたことにより、マスタとなる電子装置から送信されたパケットから、無線中継装置のクロックの基準となるタイミングとの差を算出し、スレーブなる他の電子装置への通信時には補正したタイミングで通信することができ、マスタとなる電子装置とのパケット送受信とスレー
ブとなる他の電子装置とのパケット送受信は、マスタとなる電子装置のクロックに同期したタイミングで行われる。

よって、無線中継装置の送信タイミングの基準となるクロックの周波数や位相を変更することなく、マスタとなる電子装置と無線中継装置間、および無線中継装置とスレーブとなる他の電子装置間の通信のタイミングの同期が取れ、パケットの送信タイミングが段々同一タイミングにずれることが抑止できるので、パケットの衝突を防止できる。

また、容易な構成でパケットの同期が取れるので、制御データなどによる送信タイミングの変更をするための通信手順や、回路などが必要ない。

また、マスタとなる電子装置が複数である場合に、記憶手段は、マスタとなる電子装置のそれぞれに対応させて、補正値を格納し、通信手段は、マスタとなる電子装置の通信の際には、それぞれに対応する補正値でクロックを補正して通信することにより、複数のマスタとなる電子装置のパケットを中継した場合でも、それぞれの電子装置と対応した補正値に基づいてクロックを補正して通信することができるので、マスタとなる複数の電子装置およびスレーブとなる複数の他の電子装置とのパケットの中継をすることができる。また、補正値に基づいて通信を行うので、クロックを複数持つ必要がなく、通信するマスタが変わる度にクロックの周波数や位相を切り替える必要がない。よって、回路規模を小さいものとすることができる。

また、マスタとなる複数の電子装置からのパケットがパケット交換式のパケットである場合に、通信手段は、スレーブとなる他の電子装置へパケット交換式のパケットを中継する際に、自装置のクロックに同期させて通信することにより、音声データの通信に使用される回線交換式のパケットだけでなく、データ通信に使用されるパケット交換式のパケットの中継をすることが可能であり、幅広い用途のデータを中継することが可能な無線中継装置とすることができる。

第１の発明は、回線交換式のパケットを無線ネットワークに接続したマスタとなる電子装置からスレーブとして受信し、この受信したパケットを無線ネットワークとは異なる無線ネットワークに接続するスレーブとなる他の電子装置へマスタとして中継する通信手段と、通信手段が通信するためのクロックを発生する手段とを有する無線中継装置において、マスタとなる電子装置から送信されたパケットによりマスタとなる電子装置と同期するタイミングを検出する同期タイミング検出手段と、同期するタイミングとクロックの基準となるタイミングとの差を補正値として算出するタイミング補正手段と補正値を格納する記憶手段とを備え、通信手段は、マスタとなる電子装置からスレーブとなる他の電子装置へパケットを中継するときは、記憶手段から取り出した補正値に基づいてクロックを補正したタイミングで、パケットをスレーブとなる電子装置のタイミングと同期させて通信することを特徴とする無線中継装置としたものであり、同期タイミング検出手段によりマスタとなる電子装置から送信されたパケットから電子装置と同期するタイミングを検出し、タイミング補正手段により同期するタイミングと無線中継装置のクロックとの差を補正値として算出して、記憶手段にその補正値を格納して、通信手段が他の電子装置と通信する場合に、記憶手段に格納した補正値に基づいてクロックを補正して通信する。

第２の発明は、マスタとなる電子装置が複数である場合に、記憶手段は、電子装置のそれぞれに対応させて補正値を格納し、通信手段は、それぞれの電子装置との通信の際に、電子装置に対応する補正値でクロックを補正して通信することを特徴とする無線中継装置としたものであり、記憶手段が複数のマスタとなる電子装置に対応させて補正値を格納しており、通信手段が、それぞれの電子装置との通信の際には、電子装置に対応する補正値
でクロックを補正することで、クロックの周波数や位相を変更することなく、クロックを補正するだけで、複数のマスタのパケットを中継することができる。

第３の発明は、電子装置からのパケットが、パケット交換式のパケットである場合、通信手段は、他の電子装置へ前記パケット交換式のパケットを中継する際には、クロックに同期させて通信することを特徴とする無線中継装置したものであり、通信手段が、パケット交換式のパケットを中継する際には、マスタである電子装置との通信では、マスタに同期してパケットの送受信を行い、スレーブである他の電子装置との通信では、無線中継装置のクロックに同期して通信することにより、音声データの通信に使用される回線交換式のパケットだけでなく、データ通信に使用されるパケット交換式のパケットの中継をすることが可能であり、幅広い用途のデータを中継することが可能な無線中継装置とすることができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る無線中継装置の一例であるリピータが、無線ネットワークに接続している図である。

図１に示す例では、無線中継装置であるリピータ１は４つの無線ネットワーク、すなわち第１のピコネット１０１，第２のピコネット１０３，第３のピコネット１０６，第４のピコネット１０８に属している。その中の第１のピコネット１０１と第３のピコネット１０６はリピータ１がマスタとなって形成されている。第２のピコネット１０３では、リピータ１はスレーブとして、マスタである親機１０４に接続されている。また第４のピコネット１０８では、リピータ１はスレーブとして、マスタである親機１０９に接続されている。

第１のピコネット１０１の範囲内にあるコードレス電話機の子機１０２は、リピータ１を介して、第２のピコネット１０３の範囲内であるコードレス電話機の親機１０４と接続して公衆回線網１０５に接続している通話相手と会話している。

第３のピコネット１０６の範囲内にある携帯端末装置（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）１０７は、リピータ１を介して第４のピコネット１０８の範囲内にある親機１０９を経由して公衆回線網１０５を通じてインターネットなどに接続している。

音声データを送受信している親機１０４と子機１０２のパケットをリピータ１が中継する場合、第２のピコネット１０３のマスタである親機１０４から送信されたパケットを、スレーブであるリピータ１が受信し、そして第１のピコネット１０１のマスタとして動作するリピータ１はスレーブである子機１０２へ送信する。

同様に、インターネットからの通信データを親機１０９とＰＤＡ１０７へリピータ１が中継する場合、第４のピコネット１０８のマスタである親機１０９から送信されたパケットは、スレーブであるリピータ１が受信し、そして第３のピコネット１０６のマスタとしてリピータ１はスレーブであるＰＤＡ１０７へ送信する。

次に、本発明の実施の形態に係る無線中継装置の一例であるリピータの構成を図２に基づいて説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る無線中継装置の一例であるリピータの構成図である。

リピータ１は、アンテナ１０と、無線部１１と、同期相関器１２と、受信パケット解析部１３と、受信パケット処理部１４と、送信パケット生成部１５と、同期タイミング検出器１６と、タイミング補正部１７と、クロックカウンタ１８と、ビットカウンタ１９と、
タイミング補正値バッファ２０と、通信制御部２１とを備えている。

アンテナ１０は、無線ネットワークに接続された他の電子装置や、直接または中継装置であるリピータ装置から無線電波で送信されたパケットを受信する。

無線部１１は、ＩＳＭ（Industry Science Medical）バンドとよばれる、２．４０２ＧＨｚから２．４８０ＭＨｚまでの周波数帯域を使用して２値周波数変調方式（Binary Frequency Shift Keying）で変調、復調する。

同期相関器１２は、受信したパケットを格納するバッファを持ち、パケットの各１ビットずつバッファに格納して、パケットの先頭部であるアクセスコードにより、受信したパケットがリピータ１に対してのパケットであるか否かを監視している。リピータ１に対してパケットであると同期相関器１２が判定すると、パケットを受信パケット解析部１３へ出力する。

受信パケット解析部１３は、主に音声データ等の同期通信に使用される回線交換式のＳＣＯパケットや、データ送受信等の非同期通信に使用されるパケット交換式のＡＣＬパケットなどを解析する。

受信パケット処理部１４は、受信した回線交換式のＳＣＯパケットや、ＡＣＬパケット交の処理を行う。送信パケット生成部１５は、送信するデータを通信制御部２１から入力し、入力したデータからＳＣＯパケットや、ＡＣＬパケットのフォーマットに合わせてパケットを生成する。

同期タイミング検出器１６は、同期相関器１２からのパケットにより、パケットの先頭部であるアクセスコードに含まれるプリアンブルと同期語の受信を完了したタイミング（Ｔ）の検出により、タイミング補正部２１に割り込みを発生する。

クロックカウンタ１８は、ピコネット内で使用する基本となるクロックを生成する。このクロックカウンタ１８が生成するクロックＣＬはブルートゥースクロックと呼ばれており、周期は３１２．５μｓである。図８に示すように、このクロックＣＬの２周期時間（６２５μｓ）で１スロットを構成し、例えば偶数スロットでマスタが送信する場合は、奇数スロットでスレーブが送信する。つまり、最小スロット通信（１スロットで送信し、１スロットで受信する場合）では１．２５ｍｓ毎に送信タイミングとなり、１．２５ｍｓ毎に受信タイミングとなる。

ビットカウンタ１９は、１μｓのパルスをカウントし、最大「１２４９」で次ぎに「０」に戻るカウント値を出力する。このビットカウンタ１９がカウントするクロックは、通信相手の電子装置が送信するデータからスロットオフセットと呼ばれるズレを補正するための基本となるクロックである。

通常マスタでは自分のクロックと自分のタイミングで通信するため、最小スロット通信ではビットカウンタの値が０から６２４までの時間が送信時間であり、ビットカウンタの値が６２５から１２４９までが受信時間となる。スレーブでは、マスタと自分のタイミングのズレは自分のビットカウンタに補正をかけることで、マスタのビットカウント６２５から１２４９のタイミングに送信時間を合わせる。

タイミング補正部１７は、マスタからのパケットを受信する場合には、同期タイミング検出器１６から、同期するタイミングを検出したことを示す割り込みを入力すると、ビットカウンタ１９からスロットオフセットである補正値を読み出し、タイミング補正値バッ
ファ２０に格納する。

また、マスタに同期させてパケットを送信する場合には、タイミング補正部１７は、タイミング補正値バッファ２０から補正値を読み出し、ビットカウンタ１９の値に、その補正値に基づいて補正をかけたタイミングを、通信制御部２１へ通知する。

タイミング補正値バッファ２０は、スロットオフセットである補正値が格納されるとともに、ブルートゥースアドレス（BD_ADDR）により通信相手を識別した電子装置をスロットオフセットに対応させて格納する記憶手段である。

通信制御部２１は、同期相関器１２、受信パケット解析部１３と、受信パケット処理部１４と、送信パケット生成部１５の全体の制御を行っている。

また、通信制御部２１は、ＳＣＯパケットの通信をしている親機１０４と子機１０２のデータの中継においては、マスタである親機１０９との通信については親機１０９からのパケットに同期したタイミングでパケットを返すことによりスレーブとして通信する。また子機１０２との通信においても親機１０４に同期したタイミングでＳＣＯパケットの通信を行うよう制御をする。つまり、タイミング補正部１７により、親機１０４から受信したＳＣＯパケットのクロックのズレを検出し、親機１０４および子機１０２への送信は、通信制御部２１がクロックカウンタ１８が生成するクロックＣＬをこのズレから求めた補正値で補正して得られたタイミングでＳＣＯパケットを送信する。

また、ＡＣＬパケットで通信をしている親機１０９とＰＤＡ１０７のデータの中継において、マスタである親機１０９との通信については、親機１０９からのパケットに同期したタイミングでパケットを返すことによりスレーブとして通信する。但し対ＰＤＡ１０７との通信についてはマスタとして動作し、リピータ１内のクロックを基に生成したスロットタイミングでＡＣＬパケットを送信するよう制御する。つまり親機１０９への送信については、タイミング補正部１７により親機１０９から受信したＡＣＬパケットからクロックのズレを検出し、通信制御部２１がクロックカウンタ１８が生成するクロックＣＬをこのズレから求めた補正値で補正して得られたタイミングでＡＣＬパケットを送信するが、ＰＤＡ１０７への送信はクロックの補正はせず、クロックカウンタ１８が生成するリピータ１固有のクロックＣＬに同期したタイミングでＡＣＬパケットで送受信を行う。

これらの、受信パケット解析部１３、受信パケット処理部１４、送信パケット生成１５、クロックカウンタ１８、ビットカウンタ１９、通信制御部２１、同期タイミング検出器１６、タイミング補正部１７などは、ゲートアレイや、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）、プログラムが読み書きに使用するＲＡＭ（Random Access Memory）により構成することが可能である。

また、タイミング補正値バッファ２０は、書き換え可能な、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）や、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などが使用できる。

このように構成される本発明の実施に形態に係る無線中継装置の動作について図１から図５に基づいて説明する。

図３は、ブルートゥースで使用されるパケットのフォーマットと、クロックの関係を示す図である。図４は、リピータがマスタから受信したパケットで、マスタに同期するタイミングからのズレである補正値の算出を説明するフローチャートである。図５は、タイミング補正値バッファ２０の内容の一例を示す図である。図６は、リピータからパケットを送信する際に、マスタに同期して送信するタイミングを説明するフローチャートである。

ブルートゥースで使用されるパケットには、回線交換式のパケットであるＳＣＯパケットとパケット交換式のＡＣＬパケットがあり、これらパケットは、アクセスコード、パケットヘッダ、およびペイロードから構成される。図３に示すように、マスタである親機１０４または親機１０９から送信されるこれらパケットの先頭部にあるアクセスコードよりマスタタイミングが抽出される。このアクセスコードは、バイナリで１と０が４ビット繰り返し配置されたプリアンブルと、各電子装置に設定されているブルートゥースアドレスと呼ばれる６４ビットの識別子である同期語と、プリアンブルと同様にバイナリで１と０が４ビット繰り返し配置されたトレーラから構成される。

パケットヘッダは、通信を管理するために必要なパラメータを格納している。ペイロードは、通話の音声データや、通信するデータや、制御コマンドなどを格納している。

スレーブであるリピータ１は、同期相関器１２で受信したパケットがリピータ１が接続する無線ネットワークのパケットであるか、また受信パケット処理部１４で受信したパケットのＡＭ＿ＡＤＤＲがリピータ１に対してのパケットを示しているか否かを監視している。あるパケットが受信され、それがリピータ１向けのパケットであると判定された場合に、同期タイミング検出部１６がプリンアンブルと同期語の最終ビットを検出したタイミングで割り込みを発生することにより、ビットカウンタ１９からその時のクロックの値を読み込み、その値に基づいてマスタとのクロックのズレを認識する。

図３に示す例では、同期語の最終ビット（６８）のタイミングではビットカウンタの値が「３４」なので、３４μｓのズレであることを示している。このようにマスタから送信されるパケットの同期語の最後のビットのタイミングが、スレーブのクロックとのズレとなる。

次に、リピータ１がスレーブとしてパケットを受信する場合のマスタとのクロックのズレの補正値の検出方法を説明する。

図４において、Ｓ１０にて、マスタである親機１０４または親機１０９から送信されるパケットを無線部１１が受信すると、同期相関器１２はパケット内のデータを１ビットずつ蓄積し、プリンアンブルおよび同期語の６４ビットの情報によりそのパケットがリピータ１向けであるか否かを監視する。Ｓ２０にて、同期タイミング検出部１６は、同期相関器１２により蓄積されたパケットの同期語の最後のビットのタイミングが検出できるまで、Ｓ１０に戻る。同期タイミング検出部１６は、マスタとの同期のタイミングである同期語の最後のビットを検出すると、タイミング補正部１７へクロックの同期を示す割り込みを発生する。

Ｓ３０にて、タイミング補正部１７は、同期タイミング検出部１６から割り込みの発生により、ビットカウンタ１９からクロックの値を読み込む。

Ｓ４０にて、タイミング補正部１７は、ビットカウンタ１９からの値から「６８」を引いた値Ｎを算出する処理を行う。例えば、図３の場合では、ズレは「３４」であるので、Ｎの値は「−３４」となる。

Ｓ５０にて、タイミング補正部１７は、Ｎの値が０以上か否かの判定をする。Ｎが０以下である場合は、Ｓ６０にて、Ｎをそのまま補正値Ｍとする。従って、Ｎは「−３４」であるので、Ｍは「−３４」となる。

Ｎが「０」以上である場合では、Ｓ７０にて、Ｎから「１２４９」を引いた値を算出し
、その値を補正値Ｍとする。

Ｓ８０にて、タイミング補正部１７は、補正値Ｍをタイミング補正値バッファ２０へ、マスタを識別する情報に対応させて補正値Ｍを格納する。すなわち、複数のマスタを相手に通信を行っている場合には、それぞれのマスタを識別する情報に対応させて個別に補正値Ｍを格納する。図５に、マスタを識別する情報に対応させて補正値Ｍが格納されたタイミング補正値バッファ２０の内容の一例を示す。図５では、例えばマスタである親機１０９との間の通信に用いる補正値Ｍとして１２１５が格納されており、リピータ１が親機１０９との間で送受信するためのスロットのタイミング補正はＭ：１２１５が適用される。リピータ１が親機１０４との間で送受信するためのスロットのタイミング補正はＭ：５６が適用される。

なお、マスタを識別する装置名は、呼び出しのときにマスタから送信されるＦＨＳパケットの、ＢＤ＿ＡＤＤＲとデバイスクラスとによって対応を取っている。デバイスクラスは、ＦＨＳパケット内に格納された２４ビットの装置の種類を規定する領域で、コンピュータ、電話機、オーディオの種別や、その種別の詳細情報等がコード化されて格納されているので、マスタを識別する装置名として、ＢＤ＿ＡＤＤＲとともに、使用することができる。

次に、リピータ１がスレーブとして親機へパケットを返す場合、およびリピータ１がマスタとして子機へＳＣＯパケットを送信する場合の補正について図６及び図７に基づいて説明する。

Ｓ１００にて、タイミング補正部１７は、タイミング補正値バッファ２０から補正値Ｍを読み出す。図３の場合では、Ｍは「−３４」である。またＳ１１０にて、タイミング補正部１７は、ビットカウンタ１９の値を読み出す。

Ｓ１２０にて、タイミング補正部１７は、ビットカウンタ１９の読み出した値と「−３４」の和を算出して、「０」になるタイミングを待ち、「０」が検出されると、通信制御部２１へ通知する。

Ｓ１３０にて、通信制御部２１は、タイミング補正部１７の通知により送信パケット生成部１５へ親機向けパケットの送信開始，子機向けパケットの送信開始を指示をすることで、ＳＣＯパケットや、ＡＣＬパケットが無線部１１を介して送信される。

図７はリピータ１における、補正された親機向けおよび子機向けのＳＣＯパケット送信開始タイミングを詳細に示す。リピータ１は、前述のようにクロックカウンタ１８によりピコネット内で使用される基本クロックＣＬ（ブルートゥースクロック）が生成され、このクロックＣＬの２周毎に切り替わる送受信スロットで通信を行う。但し図７に示すように、リピータ（スレーブ）が親機（マスタ）から送信されるＳＣＯパケットを受信してから該親機へパケットを返すまでの時間差ａは、タイミング補正部１７によって補正された時間差となる。また親機から送信されるＳＣＯパケットを受信してからＳＣＯパケットを子機へ送信するまでの時間差ｂもタイミング補正部１７によって補正された時間差となる。このようにタイミング補正部１７によってパケット送信タイミングが補正されるので、リピータの正規の送受信スロットからずれた時間位置でＳＣＯパケットが送信される。

また親機（マスタ）から送信されたパケットがＡＣＬパケットであっても、該親機へパケットを返すまでの時間差はタイミング補正部１７によって補正される。すなわちリピータ１が送信するパケットが、ＳＣＯパケットであっても、ＡＣＬパケットであっても親機の通信クロックに同期させて送信することが可能である。

次に、リピータ１が親機１０４と子機１０２、および親機１０９とＰＤＡ１０７の通信の一例を図８に基づいて説明する。

図８は、リピータ１が親機１０４と子機１０２、および親機１０９とＰＤＡ１０７の中継を行っている通信の一例を説明する図である。図８の例では、リピータ１は親機１０４と子機１０２が音声データを回線交換式のＳＣＯパケットの通信を中継をし、同時に他の親機１０９とＰＤＡ１０７との間でパケット交換式のＡＣＬパケットの通信を中継をしている。

この場合、マスタである親機１０４の通信クロックと同期してスレーブとして動作するリピータ１はＳＣＯパケットを送受信する。リピータ１が親機１０４との間で送受信するためのスロットのタイミングは、親機１０４の送信タイミングによって同期が取られている。そしてリピータ１が子機１０２との間で送受信するためのスロットのタイミングは、リピータ１がマスタであるから、スレーブである子機１０２はリピータ１の送信タイミングに従う。

但し、前述のようにリピータ１は、リピータ１のシステムクロックであるクロックカウンタ１８が生成するクロックＣＬを補正値で補正して得られたスロットタイミングで子機１０２へＳＣＯパケットを送信する。このようにリピータ１の子機１０２への送信タイミングは、常に親機１０４の送信タイミングに同期するように補正をかけられているので、パケットタイミングが段々同一タイミングにずれてくることが抑止できる。

またＰＤＡ１０７が親機１０９を介してインターネットなどのホームページにアクセスするためにリピータ１はＰＤＡ１０７と親機１０９の間でパケット交換式のＡＣＬパケットの通信を中継をしており、この場合、マスタである親機１０９の通信クロックと同期してスレーブであるリピータ１はＡＣＬパケットを送受信する。そして、リピータ１は、マスタとなり子機１０２へリピータ１のシステムクロックであるビットカウンタ１９のタイミングに同期させて通信する。親機１０９やＰＤＡ１０７は、ＡＣＬパケットであり、ページの送信要求や、テキストの通信に使用されるＤＨ１パケットや、画像などの大量データの通信に使用されるＤＨ３パケットで、ＰＤＡ１０７の画面にホームページなどを閲覧する。

このようにリピータ１は、親機１０４との間で音声通話のための回線交換式（同期通信）のＳＣＯパケットを送受信しながら親機１０４と子機１０２との中継を行い、並行して親機１０９との間でデータ通信に使用されるパケット交換式（非同期）のＡＣＬパケットを送受信しながら親機１０９とＰＤＡ１０７との中継を行うことができる。図９はこのようにリピータ１が２つ中継を並行して行う場合の、親機１０４向けおよび子機１０２向けのＳＣＯパケット送信開始タイミングと、親機１０９向けおよびＰＤＡ１０７向けのパケット送信開始タイミングを詳細に示す。

このようにリピータ１が複数の親機を相手に中継する場合、リピータ１と親機１０４や親機１０９のクロックは僅かにずれているので、最初は送信タイミングが重ならないようにしていても、時間が経つにつれて各装置の送信タイミングが重なり、パケットの衝突が起こり得る。しかしながら本願発明では、親機から送られたパケット（ＳＣＯまたＡＣＬ）に対してそれぞれの親機へパケットを返す場合には、それぞれの親機の通信クロックに同期させて送信するので、リピータ１と各親機１０４の送信タイミングが前記クロックのズレに起因して重なるという可能性は極めて少ない。さらに、ＡＣＬパケット（非同期）を送信する親機１０９とリピータ１間の通信は親機１０９の通信クロックに同期させるが、図９に示すようにリピータ１とＰＤＡ１０７間との通信では、リピータ１はマスタとし
てリピータ自体のクロックＣＬに同期を取ってＰＤＡ１０７に送信するので、リピータ１はＰＤＡ１０７に送信するスロットを他の親機等の送受信に重ならない（接近しすぎない）適切な時間位置に選ぶ事ができる。

このようにリピータ１は、回線交換式（同期通信）のＳＣＯパケットとパケット交換式（非同期）のＡＣＬパケットが混在する複数の中継動作を並行して行う場合でも、パケットの衝突を回避しつつ時間の無駄を最小限に、通信効率を上げる事ができる。

本発明にかかる無線中継装置は、送信タイミングの基準となるクロックの周波数や位相を変更することなく、パケットの通信のタイミングの同期を取ることが必要な用途に適している。

本発明の実施の形態に係る無線中継装置の一例であるリピータが、無線ネットワークに接続している図 本発明の実施の形態に係る無線中継装置の一例であるリピータの構成図 ブルートゥースで使用されるパケットのフォーマットと、クロックの関係を示す図 リピータがマスタから受信したパケットで、マスタに同期するタイミングからのズレである補正値の算出の方法を説明するフローチャート タイミング補正値バッファの内容の一例を示す図 リピータからパケットを送信する際に、マスタに同期して送信するタイミングを説明するフローチャート リピータにおいてパケット送信タイミングの補正を詳細に示す図 リピータが親機と子機、および親機とＰＤＡの中継を行っている通信の一例を説明する図 リピータが２つ中継を並行して行う場合におけるパケット送信タイミングを詳細に示す図 従来の無線中継装置の一例であるリピータが、無線ネットワークに接続している図

符号の説明

１ リピータ
１０ アンテナ
１１ 無線部
１２ 同期相関器
１３ 受信パケット解析部
１４ 受信パケット処理部
１５ 送信パケット生成部
１６ 同期タイミング検出器
１７ タイミング補正部
１８ クロックカウンタ
１９ ビットカウンタ
２０ タイミング補正値バッファ
２１ 通信制御部
１０１ 第１のピコネット
１０２ 子機
１０３ 第２のピコネット
１０４ 親機
１０５ 公衆回線網
１０６ 第３のピコネット
１０７ ＰＤＡ
１０８ 第４のピコネット
１０９ 親機

Claims (4)

1. 回線交換式のパケットを無線ネットワークに接続したマスタとなる電子装置からスレーブとして受信し、この受信したパケットを前記無線ネットワークとは異なる無線ネットワークに接続するスレーブとなる他の電子装置へマスタとして中継する通信手段と、前記通信手段が通信するためのクロックを発生する手段と
   を有する無線中継装置において、
   前記マスタとなる電子装置から送信されたパケットにより前記マスタとなる電子装置と同期するタイミングを検出する同期タイミング検出手段と、
   前記同期するタイミングと前記クロックの基準となるタイミングとの差を補正値として算出するタイミング補正手段と
   前記補正値を格納する記憶手段とを備え、
   前記通信手段は、前記マスタとなる電子装置から前記スレーブとなる他の電子装置へパケットを中継するときは、前記記憶手段から取り出した補正値に基づいて前記クロックを補正したタイミングで前記スレーブとなる電子装置へパケットを送信することを特徴とする無線中継装置。
2. 前記マスタとなる電子装置が複数である場合に、前記記憶手段は、前記電子装置のそれぞれに対応させて前記補正値を格納し、前記通信手段は、それぞれの前記電子装置との通信の際に、前記電子装置に対応する前記補正値で前記クロックを補正して通信することを特徴とする請求項１記載の無線中継装置。
3. 前記電子装置からのパケットが、パケット交換式のパケットである場合、前記通信手段は、前記他の電子装置へ前記パケット交換式のパケットを中継する際には、前記クロックに同期させて通信することを特徴とする請求項１または２に記載の無線中継装置。
4. 回線交換式のパケットまたはパケット交換式のパケットを無線ネットワークに接続したマスタとなる電子装置からスレーブとして受信し、この受信したパケットを前記無線ネットワークとは異なる無線ネットワークに接続するスレーブとなる他の電子装置へマスタとして中継する通信手段と、前記通信手段が通信するためのクロックを発生する手段と
   を有する無線中継装置において、
   前記マスタとなる電子装置から送信されたパケットにより前記マスタとなる電子装置と同期するタイミングを検出する同期タイミング検出手段と、
   前記同期するタイミングと前記クロックの基準となるタイミングとの差を補正値として算出するタイミング補正手段と
   前記補正値を格納する記憶手段とを備え、
   マスタとなる複数の電子装置からのパケットをスレーブとなる他の電子装置へ中継する場合、
   前記通信手段は、マスタとなる第１の電子装置からのパケットが回線交換式のパケットであるならば、前記記憶手段から取り出した補正値に基づいて前記クロックを補正したタイミングでスレーブとなる電子装置へパケットを送信し、マスタとなる第２の電子装置からのパケットがパケット交換式のパケットであるならば、スレーブとなる電子装置へパケット交換式のパケットを中継する際には前記クロックに同期させてパケットを送信する
   ことを特徴とする無線中継装置。

Images