JP5611489B2

JP5611489B2 - 無線通信システムおよび無線通信装置

Info

Publication number: JP5611489B2
Application number: JP2014514232A
Authority: JP
Inventors: 久雄中野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-05-10
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2032-05-10
Also published as: DE112012006350B4; CN104272784B; CN104272784A; US9451615B2; DE112012006350T5; JPWO2013168197A1; US20150023271A1; WO2013168197A1

Description

この発明は、他の無線システムと周波数帯を共用する無線通信システムおよび無線通信装置に関する。

５ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）は、気象レーダー等のレーダーシステムと周波数帯を共用している。共用条件として、無線ＬＡＮシステムには、ＤＦＳ（ＤｙｎａｍｉｃＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｅｌｅｃｔｉｏｎ；動的周波数選択）機能の搭載が義務付けられている。
ＤＦＳでは、各周波数チャネルの通信開始前（例えば電源投入後またはチャネル変更後）にレーダー波が検出されるか否かを１分間確認する必要があり、この確認の間はその周波数チャネルで通信ができない。また、通信中にレーダー波が検出されるとそれまで通信していた周波数チャネルの使用を止め、別の周波数チャネルに変更する必要がある。

上述の場合、それまでの通信を継続するために別の周波数チャネルに変更しても、変更先の周波数チャネルにおいても、１分間のレーダー波検出確認を実行しなければならず、その間は通信が中断される。変更先の周波数チャネルでもレーダー波が検出された場合には、さらに別の周波数チャネルに変更する必要があり、通信の中断がさらに長くなる可能性がある。このような利便性の課題を解決するために様々な技術が提案されている。
例えば、特許文献１に記載される装置では、無線ＬＡＮアクセスポイントが複数の無線インタフェースを有しており、レーダー波の検出等により、一方の無線インタフェースにおける通信が停止すると、他方の無線インタフェースを介して通信が提供される。
また、特許文献２に記載の無線通信機器では、無線ＬＡＮアクセスポイントがレーダー波の検出とデータ通信機能とをそれぞれ有する複数の無線部を備えており、チャネル変更に際して、一時的に、一方の無線部がデータ通信動作を行い、他方の無線部がレーダー波の検出を行うよう並列に動作する。

特開２００９−１００２１０号公報特開２０１１−１４６９４５号公報

従来の技術は、１つの無線ＬＡＮアクセスポイントに複数の無線インタフェースまたは複数の無線部が必要であるため、無線部品およびアンテナ部品といった部品点数が不可避的に増加し、コスト、実装スペースおよび消費電力が増大するという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、簡易な構成で、通信中に周波数帯を共用する他の無線システムの無線信号が検出された場合であっても、周波数帯の共用条件を維持しつつ、通信を継続することができる無線通信システムおよび無線通信装置を得ることを目的とする。

この発明に係る無線通信システムは、他の無線システムと周波数帯を共用する無線通信システムにおいて、互いに異なる周波数チャネルを用いた通信を行う複数の親局の無線通信装置と、複数の親局の無線通信装置のいずれかに接続して無線通信を行う子局の無線通信装置とを備え、親局の無線通信装置が、他の無線システムの無線信号を検出して、それまでの周波数チャネルでの通信を停止する場合に、この周波数チャネルを用いて無線通信していた子局の無線通信装置に対して、異なる周波数チャネルを用いた通信を行う他の親局の無線通信装置に接続先を変更するよう指示し、子局の無線通信装置が、親局の無線通信装置からの指示に従って他の親局の無線通信装置に接続先を変更し、親局の無線通信装置は、自無線通信装置で通信に用いる周波数チャネルおよび他の無線システムの無線信号を検出した周波数チャネルを示す通信チャネル情報を子局の無線通信装置へ送信し、当該子局の無線通信装置から複数の親局ごとの通信チャネル情報を合わせた共有情報を受信して、当該共有情報に基づきそれまでの周波数チャネルでの通信を停止して他の親局の無線通信装置および他の無線システムと異なる周波数チャネルに切り替える。

この発明によれば、簡易な構成で、通信中に周波数帯を共用する他の無線システムの無線信号が検出された場合であっても、周波数帯の共用条件を維持しつつ、通信を継続することができるという効果がある。

この発明の実施の形態１に係る無線通信システムを示す図である。実施の形態１に係る無線通信システムの動作手順を示すタイミングチャートである。この発明の実施の形態２に係る無線通信システムの動作手順を示すタイミングチャートである。

以下、この発明をより詳細に説明するため、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る無線通信システムを示す図である。ここでは、図１に示す無線通信システムが、車両等の移動体に搭載される搬送波の周波数が５ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮシステムである場合を示している。また、この無線ＬＡＮシステムと周波数帯を共用する他の無線システムには、気象レーダー等のレーダーシステムがある。
この発明に係る無線ＬＡＮシステムは、他の無線通信装置を、子機（子局）として制御する基地局（親局）であるアクセスポイント（以下、ＡＰと記載する）を介して通信を行う。

図１では、２つのＡＰ１，２と子機３〜５とを備えて構成される無線ＬＡＮシステムを示している。例えば、子機３〜５は、車載のナビゲーション装置および表示モニタ（インストルメントパネルに設置されるモニタ、後部座席用モニタ）の通信装置である。また、子機３〜５は、ＡＰ１またはＡＰ２に有線または無線で通信接続する車載のリアカメラ等のカメラ（不図示）と、ＡＰ１またはＡＰ２の制御に基づいて通信を行う。

ＡＰ１，２および子機３〜５は、それぞれ無線部と制御部を備える。
無線部１１，２１，３１，４１，５１は、無線通信を行う機能ブロックであり、例えば無線信号を送受信するアンテナ部、受信された高周波信号を処理するＲＦ処理部、およびＲＦ処理部で処理された無線信号から、制御部で処理可能な信号を抽出するベースバンド処理部を備える。
制御部１２，２２，３２，４２，５２は、無線部による通信を制御する機能ブロックである。ＡＰが備える制御部１２，２２は、無線部１１，１２を制御して子機３〜５と上記カメラ等の通信相手との間の通信を中継する。また、子機３〜５が備える制御部３２，４２，５２は、無線部３１，４１，５１を制御して、ＡＰ１またはＡＰ２と通信を行う。

図１に示す無線ＬＡＮシステムは、レーダーシステムと周波数帯を共用するため、共用条件としてＤＦＳ機能が搭載されている。
従来は、あるＡＰが子機と通信中に、車両がレーダーシステムのレーダー使用エリアに移動し、このＡＰがレーダー波（レーダー波信号）を検出した場合は、ＤＦＳ機能によりそれまで子機と通信していた周波数チャネルが使用不可になる。このとき、ＡＰは、子機との通信を継続するために別の周波数チャネルに変更するが、変更先の周波数チャネルにおいても、１分間のレーダー波検出確認を実行しなければならず、その間は子機との通信が中断される。
また、ＡＰが変更先の周波数チャネルでもレーダー波を検出した場合、さらに別の周波数チャネルに変更する必要があり、通信の中断がさらに長くなる可能性がある。
複数のレーダー波が運用されている環境であると、通信開始前の周波数チャネル選択においてレーダー波が検出されない周波数チャネルを見つけるまでに複数の周波数チャネルでレーダー波検出確認が必要となり、通信開始までに長時間を要する場合がある。

そこで、実施の形態１に係る無線ＬＡＮシステムでは、子機と通信中のＡＰが、レーダー波を検出した場合に、それまで自身に帰属していた子機に対して別の周波数チャネルで動作している別のＡＰに接続先を変更するよう要求し、この要求に従って子機は別のＡＰに接続先を変更する。図１を用いてその概要を説明する。

図１（ａ）では、ＡＰ１がチャネルｃｈ１０８で動作し、ＡＰ２がチャネルｃｈ１２４で動作しており、子機３〜５はチャネルｃｈ１０８でＡＰ１を介して通信している。
また、ＡＰ１，２は、上述のように別々の周波数チャネルで通信しながら、レーダー波検出確認を常に実施している。この状態で、ＡＰ１が、チャネルｃｈ１０８でレーダー波を検出すると、自身に帰属している子機３〜５に対して別の周波数チャネル（ｃｈ１２４）で動作しているＡＰ２に接続先を変更するように指示する。子機３〜５は、ＡＰ１からの指示に従って、図１（ｂ）に示すように、接続先をＡＰ２に変更する。
このようにすることで、子機３〜５は、ＡＰ１がレーダー波を検出した場合であっても通信を継続することができる。

次に動作について説明する。
図２は、実施の形態１に係る無線通信システムの動作手順を示すタイミングチャートであり、図１に示した無線通信システムでＡＰがレーダー波を検出した場合のシステム動作の詳細を述べる。
ＡＰ１およびＡＰ２は、ビーコン信号を周期的に送信しており、互いに異なるチャネルで動作している。ＡＰ１はチャネルｃｈ１０８で動作し、ＡＰ２はチャネルｃｈ１２４で動作している。また、レーダー波を検出前に、ＡＰ１は子機３〜５とチャネルｃｈ１０８で通信している。

次に、ＡＰ１の無線部１１でレーダー波が検出されると、ＡＰ１の制御部１２は、別の周波数チャネルで動作しているＡＰ２へ接続を変更する指示情報を生成し、無線部１１を介して子機３〜５に対して送信する。
子機３〜５の無線部３１，４１，５１が上記指示情報を受信すると、子機３〜５の制御部３２，４２，５２は、ＡＰ１からの指示に従って接続先をＡＰ２に切り替える。
すなわち、子機３〜５は、チャネルｃｈ１２４にそれぞれチャネル変更して、ＡＰ２と通信接続する。これにより、子機３〜５は通信を継続することができる。

なお、接続変更指示を行ったＡＰ１は、ＤＦＳ機能からチャネルｃｈ１０８が使用不可となったので、別のチャネルであるチャネルｃｈ１３６にチャネル変更し、１分間のレーダー波検出確認を行う。この結果、レーダー波が検出されなければ、ＡＰ１は、ビーコン信号を送信して通信可能な状態へ移行する。

以上のように、この実施の形態１によれば、互いに異なる周波数チャネルを用いた通信を行うＡＰ１，２と、ＡＰ１，２のいずれかに接続して無線通信を行う子機３〜５とを備え、ＡＰ１が、他の無線システムの無線信号であるレーダー波を検出して、それまでの周波数チャネルでの通信を停止する場合に、この周波数チャネルを用いて無線通信していた子機３〜５に対して、異なる周波数チャネルを用いた通信を行うＡＰ２に接続先を変更するよう指示し、子機３〜５が、ＡＰ１からの指示に従ってＡＰ２に接続先を変更する。このようにすることで、通信中に、１つのＡＰでレーダー波を検出してチャネル変更が必要になった場合であっても、子機３〜５は別のチャネルで動作しているＡＰ２に接続先を変更することで中断なく通信を継続することができる。

実施の形態２．
この実施の形態２では、無線通信システムを構成する複数のＡＰが互いの通信チャネル情報およびレーダー波検出チャネル情報の少なくとも一方を共有する。これにより、通信チャネル情報を共有した場合は、チャネル選択時に他のＡＰの通信チャネルとは別のチャネルを選択し、レーダー波検出チャネル情報を共有する場合には、チャネル選択時にそのチャネルを避けて選択する。

実施の形態２に係る無線通信システムの構成は、上記実施の形態１で図１を用いて説明したものと同様であるので、以降の説明では、システム構成については図１を参照する。
なお、実施の形態２に係る無線通信システムが、車両等の移動体に搭載される搬送波の周波数が５ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮシステムであり、この無線ＬＡＮシステムと周波数帯を共用する他の無線システムが気象レーダー等のレーダーシステムであるものとする。

次に動作について説明する。
図３は、実施の形態２に係る無線通信システムの動作手順を示すタイミングチャートであり、ＡＰが互いの情報を共有する際のシステム動作の詳細を述べる。
ＡＰ１の制御部１２およびＡＰ２の制御部２２は、レーダー波を検出した場合、レーダー波が検出された周波数チャネルを示すレーダー波検出チャネル情報を記憶する。

無線通信システムを構成するＡＰ１，２および子機３〜５は、独自のインフォメーションエレメント（以下、ＩＥと記載する）を無線通信システム全体で共通的に定義している。ＡＰ１の無線部１１は、自身の通信チャネルを示す通信チャネル情報と、レーダー波を検出していれば、上記レーダー波検出チャネル情報とを、定義したＩＥに格納し、ビーコン信号に埋め込んで送信する。また、ＡＰ２の無線部２１も同様に、自身の通信チャネルを示す通信チャネル情報と、レーダー波を検出していれば、上記レーダー波検出チャネル情報とを、定義したＩＥに格納し、ビーコン信号に埋め込んで送信する。ＡＰ１，２は、ビーコン信号を周期的に送信する。

子機３の無線部３１は、ＡＰ１からのビーコン信号を受信して、ＡＰ情報（ＡＰ１の通信チャネル情報およびレーダー波検出チャネル情報の少なくとも一方の情報を含む）を取得する。なお、接続先のＡＰ１からのビーコン信号は、子機３と動作周波数が同一であるため、周期的に受信することができる。これにより、子機３は、ＡＰ１の通信チャネル情報およびレーダー波検出チャネル情報の少なくとも一方の情報を取得する。

また、ＡＰ２からのビーコン信号については、子機３の無線部３１が、ＡＰ１との通信中に周期的にチャネルスキャンを行って受信する。つまり、図３に示すように、子機３の無線部３１が、ＡＰ１とチャネルｃｈ１０８で通信中に、順にチャネルを切り替えながらスキャンを実施し、チャネルｃｈ１２４のスキャンによりＡＰ２を検出すると、ＡＰ２のビーコン信号を受信して、このビーコン信号に含まれるＡＰ２の通信チャネル情報およびレーダー波検出チャネル情報の少なくとも一方の情報を取得する。

子機３は、ＡＰ２からのビーコン信号を受信すると、通信接続先のＡＰ１以外の全てのＡＰのＡＰ情報を取得するまでチャネルスキャンを繰り返す。
すなわち、子機が通信中にチャネルスキャンに入ると、順にチャネルを切り替えて所定時間内でビーコン信号が受信されるのを待つ状態になる。ビーコン信号が受信されると、そのビーコン信号に独自のＩＥがあるか否かを確認する。このとき、独自のＩＥがある場合は、無線通信システムを構成するＡＰであると判別される。タイムアウトにより、次のチャネルに切り替える。上述の動作を最後のチャネルまで繰り返し、スキャン動作の終了となる。
なお、子機は、全てのチャネルのスキャンを終了するまで無線通信システムを構成する全てのＡＰを認識できず、またチャネルスキャン中にＡＰが追加される場合もある。このため、上述のようにＡＰ２が検出されても、引き続きチャネルスキャンを繰り返す。

子機３の無線部３１は、ＡＰ１およびＡＰ２の各ＡＰ情報を受信すると、ＡＰ１のＡＰ情報に含まれていたＡＰ１の通信チャネル情報およびレーダー波検出チャネル情報の少なくとも一方の情報と、ＡＰ２のＡＰ情報に含まれていたＡＰ２の通信チャネル情報およびレーダー波検出チャネル情報の少なくとも一方の情報とを合わせたＡＰ情報（ＡＰ１＋ＡＰ２情報）を生成する。

続いて、子機３の無線部３１は、図３に示すように、生成したＡＰ情報を通信接続先のＡＰ１へ送信するとともに、チャネルｃｈ１０８からＡＰ２のチャネルｃｈ１２４に一時的に周波数チャネルを変更して、上記生成したＡＰ情報をＡＰ２へ送信する。ＡＰ情報をＡＰ２へ送信した後に、子機３の無線部３１は、通信接続先をＡＰ１のチャネルｃｈ１０８に戻すチャネル変更を行って、ＡＰ１との通信を再開する。

上述のように子機がＡＰ情報を中継してＡＰ同士で互いのＡＰ情報を共有することで、ＡＰ１およびＡＰ２は、互いが通信中の周波数チャネルを示す通信チャネル情報と、レーダー波を検出した周波数チャネルを示すレーダー波検出チャネル情報とを共有することができる。これにより、この実施の形態２に係る無線ＬＡＮシステムを搭載する車両が移動して、レーダー波の検出状況が時々刻々と変わる場合であっても、互いの通信チャネルに関する情報が常に共有され、チャネル変更の必要が生じた場合に別々の周波数チャネルを選択することができ、またレーダー波を検出した周波数チャネルを避けることができる。

以上のように、この実施の形態２によれば、ＡＰ１，２が、通信を行う周波数チャネルおよびレーダー波を検出した周波数チャネルの少なくとも一方を示す通信チャネル情報を互いに共有するので、通信チャネル情報から、ＡＰ１，２が別々の周波数チャネルで通信しながらレーダー波検出確認を実施することができる。これにより、事前にレーダー波検出確認を完了させた別の周波数チャネルで動作するＡＰを準備することができ、チャネル変更が発生した場合であっても、レーダー波検出確認が不要である。
また、ＡＰ１，２間で、レーダー波検出チャネル情報を共有することで、そのチャネルに設定されることを防ぐことができる。これにより、レーダー波の検出確率が低下して、効率的にチャネル選択することが可能である。

また、この実施の形態２によれば、ＡＰ１，２が、それぞれの通信チャネル情報を子機が中継して互いの通信チャネル情報を共有するので、既存の装置である子機を用いて通信チャネル情報の共有が可能である。

また、上記実施の形態１および上記実施の形態２において、通信状況に応じて、子機がＡＰに役割を変更してもよい。例えば、子機３がＡＰ１と接続して実施した無線通信が終了してその通信接続が不要になった場合、子機３が子機からＡＰに役割を変更してＡＰ３となる。このようにすることで、チャネル変更の際に通信可能なＡＰを、通信状況に応じて準備することが可能となる。
反対に、帰属する子機がないＡＰをＡＰから子機へ役割を変更させて、他のＡＰに接続させて通信するようにしてもよい。例えば、子機の無線通信が終了してＡＰ２との通信が不要となった場合には、ＡＰから子機に役割を変更する。これにより、通信接続先の候補として準備中であったＡＰにおいても通信が可能となる。
このように柔軟に無線通信装置の役割を変更することで、様々な通信状況に応じて構成を変更可能な無線通信システムを提供できる。

さらに、上記実施の形態１および上記実施の形態２において、無線通信システムを構成する全てのＡＰ１，２で通信開始前のレーダー波検出確認を同時に実施してもよい。
このようにすることで、無線通信システムを構成するＡＰのうちの１つが、レーダー波を検出した場合においても、レーダー波を検出しなかったＡＰで通信開始することが可能である。これにより、複数のチャネルでレーダーが運用されている環境であっても、順次チャネルを切り替えてレーダー波検出確認を繰り返す確率を下げることができ、チャネル選択時間を短縮できる。

なお、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

この発明に係る無線通信システムは、簡易な構成で、通信中に周波数帯を共用する他の無線システムの無線信号が検出された場合であっても、周波数帯の共用条件を維持しつつ、通信を継続することができるので、車両の移動によって様々な無線通信システムの通信圏内に進入する可能性がある車載用の無線通信システムに好適である。

１，２アクセスポイント（ＡＰ）、３〜５子機、１１，２１，３１，４１，５１無線部、１２，２２，３２，４２，５２制御部。

Claims

他の無線システムと周波数帯を共用する無線通信システムにおいて、
互いに異なる周波数チャネルを用いた通信を行う複数の親局の無線通信装置と、
前記複数の親局の無線通信装置のいずれかに接続して無線通信を行う子局の無線通信装置とを備え、
前記親局の無線通信装置は、
前記他の無線システムの無線信号を検出して、それまでの周波数チャネルでの通信を停止する場合に、この周波数チャネルを用いて無線通信していた前記子局の無線通信装置に対して、異なる周波数チャネルを用いた通信を行う他の親局の無線通信装置に接続先を変更するよう指示し、
前記子局の無線通信装置は、
前記親局の無線通信装置からの指示に従って、前記他の親局の無線通信装置に接続先を変更し、
前記親局の無線通信装置は、
自無線通信装置で通信に用いる周波数チャネルおよび前記他の無線システムの無線信号を検出した周波数チャネルを示す通信チャネル情報を前記子局の無線通信装置へ送信し、当該子局の無線通信装置から複数の親局ごとの通信チャネル情報を合わせた共有情報を受信して、当該共有情報に基づき前記それまでの周波数チャネルでの通信を停止して前記他の親局の無線通信装置および前記他の無線システムと異なる周波数チャネルに切り替えることを特徴とする無線通信システム。
前記子局の無線通信装置は、通信状況に応じて親局の無線通信装置となることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
前記親局の無線通信装置は、通信状況に応じて子局の無線通信装置となることを特徴とする請求項１または請求項２記載の無線通信システム。
前記複数の親局の無線通信装置は、前記他の無線システムの無線信号の検出確認を同時に実施することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の無線通信システム。
前記他の無線システムの無線信号は、レーダー波信号であり、
当該他の無線システムと周波数帯を共用する無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）であることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の無線通信システム。
他の無線システムと周波数帯を共用する無線通信システムが備える無線通信装置において、
子局の無線通信装置と通信する無線部と、
前記無線部が前記他の無線システムの無線信号を検出して、それまでの周波数チャネルでの通信を停止する場合に、この周波数チャネルを用いて無線通信していた前記子局の無線通信装置に対して、前記無線部を介して異なる周波数チャネルを用いた通信を行う他の親局の無線通信装置に接続先を変更するよう指示する制御部とを備え、
前記制御部は、自無線通信装置で通信に用いる周波数チャネルおよび前記他の無線システムの無線信号を検出した周波数チャネルを示す通信チャネル情報を前記子局の無線通信装置へ送信し、当該子局の無線通信装置から複数の親局ごとの通信チャネル情報を合わせた共有情報を受信して、当該共有情報に基づき前記それまでの周波数チャネルでの通信を停止して前記他の親局の無線通信装置および前記他の無線システムと異なる周波数チャネルに切り替えることを特徴とする無線通信装置。