JP7140470B2 - 無線通信装置およびその制御方法 - Google Patents
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特許文献1には、無線通信装置が接続されるデータ通信装置において、メインCPUの動作クロックの逓倍周波数が、無線通信装置が無線通信に使用する周波数帯域に妨害を与えないようにクロック制御を行う点が開示されている。
そこで、本発明は、有線通信のデータ通信により発生するノイズが無線通信性能へ及ぼす悪影響を低減することを目的としている。
図1は、本実施形態に係る無線通信装置20の構成例である。本実施形態では、電子機器10に、無線通信装置20が搭載されている場合について説明する。ここで、電子機器10は、例えばデジタルカメラとすることができ、無線通信装置20は、無線信号により他の無線通信装置と通信を行う無線通信モジュールとすることができる。
無線通信装置20は、複数の無線通信規格に準拠した複数の無線通信方式に対応した無線通信機能を有する。本実施形態では、無線通信装置20が使用する無線通信規格は、無線LANの通信規格であるIEEE802.11規格シリーズである場合について説明する。ここで、IEEE802.11規格シリーズは、IEEE802.11a規格、IEEE802.11b規格、IEEE802.11g規格、IEEE802.11n規格、IEEE802.11ac規格およびIEEE802.11ax規格を含む。上記の各無線通信方式において、無線通信を行う上で使用する周波数帯(使用周波数帯)は、2.4GHz帯および5GHz帯の少なくとも一方である。
有線通信においては、データ通信を行う上で、データ通信を起因とするノイズ(データノイズN)が発生し得る。このデータノイズNをアンテナ22が受信すると、無線通信に悪影響を及ぼすおそれがある。無線通信装置20は、上述したように無線通信機能と有線通信機能とを有しており、小型な電子機器10に組み込まれる場合、電子回路基板21自体が非常に小さい場合がある。その場合、電子回路基板21上に設けられた、無線通信を行うためのアンテナ22と、有線通信を行うためのケーブル25、コネクタ24および電子回路基板21上の配線等との距離が近くなる。すると、有線通信のデータノイズNをアンテナ22が受信しやすくなり、無線通信に悪影響を及ぼしやすくなる。
電子機器10は、無線通信装置20との通信を制御する通信制御部100を備える。通信制御部100は、例えば上述したメイン電子回路基板に実装することができる。この通信制御部100は、I/F部101と、ホストCPU102と、記憶部103と、を備える。I/F部101は、USBインターフェースである。ここで、USB1.0からUSB3.1は、それぞれ互換性を有するため、I/F部101は、USB1.0からUSB3.1までのいずれのインターフェースとしても動作することができる。I/F部101の動作の切り替えは、ホストCPU102によって行われる。
制御部202は、無線通信装置20における動作を統括的に制御する。制御部202は、CPUにより構成することができる。記憶部203は、制御部202が処理を実行するために必要な制御プログラム等を記憶する。無線部204は、IEEE802.11規格シリーズに準拠した無線通信を行う。無線部204は、WiFiチップ23により構成することができる。アンテナ制御部205は、2.4GHz帯および/または5GHz帯で通信可能な上述したアンテナ22の出力制御を行う。
なお、本実施形態においては、以下に示す各機能ブロックは、ソフトウェアプログラムとして機能が実現されるものとして説明するが、本機能ブロックに含まれる一部または全部をハードウェアにより実現してもよい。ハードウェアにより実現する場合、例えば、所定のコンパイラを用いることで、各ステップを実現するためのプログラムからFPGA上に自動的に専用回路を生成すればよい。FPGAとは、Field Programmable Gate Arrayの略である。また、FPGAと同様にしてGate Array回路を形成し、ハードウェアとして実現するようにしてもよい。また、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)により実現するようにしてもよい。なお、図4に示した機能ブロック図は一例であり、複数の機能モジュールが1つの機能モジュールを構成するようにしてもよいし、いずれかの機能モジュールが複数の機能を行うモジュールに分かれてもよい。
無線送受信部211は、IEEE802.11規格シリーズに準拠した無線通信方式により、外部の無線通信装置との間で無線信号を送受信する。通信方式選択部212は、無線送受信部211による無線通信に使用される無線通信方式に応じて、後述するデータ送受信部214による有線通信に使用される有線通信方式を選択する。具体的には、通信方式選択部212は、無線通信の使用周波数帯に、有線通信の基本周波数が重ならない、あるいは近接しない有線通信方式を選択する。有線通信方式の選択方法については後述する。
通信方式切替部213は、データ送受信部214による有線通信に使用される有線通信方式を、通信方式選択部212において選択された有線通信方式に切り替える。データ送受信部214は、USB規格に準拠した有線通信方式によりデータ通信を行う。
まず、USB規格におけるデータ転送速度および基本周波数について説明する。図5は、USB規格における最大データ転送速度および基本周波数の関係を示す図である。ここで、基本周波数は、データ通信に使用する周波数帯において、およそエネルギーが最大となる周波数である。この基本周波数が、無線通信の使用周波数帯に重なると、データ通信により発生するデータノイズNがアンテナ22から混入し、無線通信に悪影響を与えることになる。
これに対して、本実施形態では、本実施形態における無線通信装置20は、データ通信に使用する基本周波数が異なる複数の有線通信方式に対応した有線通信機能を有し、無線通信の使用周波数帯に応じて有線通信方式を切り替える。したがって、クロック線を持たず、データ転送速度を任意に変更できない有線通信方式を採用した場合であっても、データ通信により発生するノイズが無線通信に悪影響を与えることを抑制し、無線通信性能の劣化を低減することができる。
さらに、無線通信装置20は、有線通信規格としてUSB規格を採用する。USB規格は、データ転送速度が異なる規格を複数有しており、かつそれらは互換性を有する。USB1.1からUSB3.1までは上位互換であるため、USB規格に準拠した有線通信方式を採用すれば、ハードウェアを変えることなくデータ転送速度を切り替えることが可能となる。つまり、無線通信の使用周波数帯に応じて、有線通信のデータ転送速度を切り替えて使用したい場合に、複数の有線通信用のハードウェアを電子回路基板21に実装する必要がない。そのため、その分のコストカットや基板面積の縮小が図れる。
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。
上述した第一の実施形態では、無線通信の使用周波数帯近傍に有線通信の基本周波数が存在しないような有線通信方式を選択し、有線通信方式を切り替える場合について説明した。この第二の実施形態では、さらに、無線通信の環境の変化により信号電力が変化した場合に、それに対応して適切に有線通信方式を変更する場合について説明する。
そこで、本実施形態では、無線通信の環境の変化により信号電力が変化した場合には、その変化に対応して適切に有線通信の規格を変更するようにする。具体的には、本実施形態では、無線通信のSNRを所定の周期で取得し、取得されたSNRに応じて、有線通信方式を現在使用している有線通信方式から変更するようにする。
S3では、無線送受信部211は、無線通信を行っている際のSNRを測定する。例えば、無線送受信部211は、WiFiチップ23内の処理で測定されたSNRを取得してもよい。
なお、通信方式選択部212は、各有線通信方式について、SNRとそれに適した有線通信方式との関係を予めテーブルとして保持しておき、そのテーブルを参照してSNRに適した有線通信方式であるか否かを判定してもよい。
また、無線通信方式によって、SNRとそれに適した有線通信方式の関係は異なるため、各無線通信方式における、SNRとそれに適した有線通信方式との関係を予めテーブルとして保持しておき、そのテーブルを参照してSNRに適した有線通信方式であるか否かを判定してもよい。
S6では、通信方式選択部212は、S3において測定されたSNRに適した有線通信方式を選択し、通信方式切替部213は、選択された有線通信方式に切り替える。上述したように、SNRが大きければ無線通信の通信速度は速くなり、SNRが小さければ無線通信の通信速度は遅くなる。そこで、通信方式選択部212は、SNRが第1の閾値以下である場合には、SNRを適正範囲内まで上げ、無線通信の通信速度を上げるために、データノイズの電力を下げるような有線通信方式を選択する。一方、通信方式選択部212は、SNRが第2の閾値以上である場合には、SNRが十分に大きく、データノイズの電力を上げても安定した無線通信が可能であるため、データノイズの電力を上げるような有線通信方式を選択する。
一方、通信方式選択部212は、SNRが第1の閾値以下であり、無線通信の通信速度が適正速度ではない場合には、使用する有線通信方式を、より低速な有線通信方式に変更する。例えば、通信方式選択部212は、使用する有線通信方式を、一段階低速な有線通信方式に変更する。これにより、無線通信の使用周波数帯におけるデータノイズのノイズ電力を低減することができ、無線通信の高速化が図れる。
S6において有線通信方式を変更した後は、S5に移行し、一定期間経過後に再度S3に戻る。なお、S6において、通信方式選択部212は、上述したテーブルを参照し、SNRに適した有線通信方式を選択するようにしてもよい。
上述した第一の実施形態における有線通信方式の選択方法では、無線通信については高速な無線通信が行われ、有線通信については低速な有線通信が行われる、というケースが生じ得る。この場合、電子機器10の通信システムとしては、有線通信のデータ転送速度が遅いことに律速して無線通信の通信速度が低下する場合も生じる。これに対して、本実施形態では、無線通信の通信環境によっては、より高速な有線通信方式を選択することが可能となるため、無線通信の通信速度の高速化を図ることができ、無線通信の使用周波数帯の占有率を下げることができる。さらに、無線通信に必要な電力も少なくすることが可能となる。
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。
上述した第一の実施形態および第二の実施形態では、無線通信の使用周波数帯に応じて、使用する有線通信方式を切り替える場合について説明した。この第三の実施形態では、電子機器(無線通信装置)が電子データの送信側であるか受信側であるかによって、使用する有線通信方式を切り替える場合について説明する。ここで、上記電子データは、コンピュータ内にあるか、コンピュータに取り込める形になっているデータであり、例えば、画像データや動画データ等を含む。
なお、電子機器10は、電子データを対向機器から受信した際、対向機器に対してACKパケットのような少量のデータを送信する必要がある。よって、電子機器10が電子データの受信側である場合であっても、ACKパケットのような少量のデータを送信する際には、最速の有線通信方式を選択するようにしてもよい。
ただし、電子機器10がACKパケットをほぼ受信できないような状態になると、電子機器10は、対向機器に対する電子データの再送を繰り返してしまう。したがって、そのような場合には、ACKパケットを受信する際に、第一の実施形態や第二の実施形態で述べた方法を用いて有線通信方式を選択してもよい。あるいは、上述した電子機器10(無線通信装置20)が電子データの受信側の場合に使用する有線通信方式よりも高速で、かつ最速の有線通信方式よりも低速の有線通信方式を選択してもよい。
上記各実施形態においては、電子機器10がデジタルカメラである場合について説明したが、電子機器10はデジタルカメラに限定されるものではない。例えば、電子機器10は、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、パーソナルコンピュータ(PC)、プリンタ、ビデオカメラ、スマートウォッチ、PDA等であってもよい。
また、上記各実施形態においては、無線通信機能と有線通信機能とを有する無線通信装置20の電子回路基板において、有線通信方式を選択する場合について説明した。しかしながら、電子機器10のメイン電子回路基板において有線通信方式の選択が行われてもよい。つまり、無線通信機能と有線通信機能とを有する無線通信装置と有線通信を行う他の通信装置が、無線通信装置が無線通信に使用する無線通信方式に応じて有線通信方式を選択してもよい。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記録媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
Claims (16)
- 無線通信装置であって、
第1の周波数帯を利用する第1無線通信方式と、前記第1の周波数帯よりも高い第2の周波数帯を利用する第2無線通信方式とを含む複数の無線通信方式に対応した無線通信を、アンテナと無線通信チップと第1の電子回路基板とを用いて行う第一の通信手段と、
データ通信に利用する基本周波数が第1の周波数である第1の有線通信方式と、データ通信に利用する基本周波数が前記第1の周波数よりも高い第2の周波数である第2の有線通信方式とを含む複数の有線通信方式に対応した有線通信を、一端が前記第1の電子回路基板側の第1のコネクタに接続され、他端が前記第1の電子回路基板と異なる第2の電子回路基板側の第2のコネクタに接続されたフレキシブルケーブルであって、前記第1のコネクタへの接続と前記第2のコネクタへの接続が前記無線通信装置を含む電子機器内で行われているフレキシブルケーブルを介して行う第二の通信手段と、
前記第一の通信手段が前記第1無線通信方式で無線通信を行う場合は、前記第二の通信手段が前記第1の有線通信方式を利用し、前記第一の通信手段が前記第2無線通信方式で無線通信を行う場合は、前記第二の通信手段が前記第2の有線通信方式を利用するように制御する制御手段と、を備え、
前記第1の周波数は前記第1の周波数帯および前記第2の周波数帯に重ならず、前記第2の周波数は前記第2の周波数帯に重ならないことを特徴とする無線通信装置。 - 前記第一の通信手段による前記無線通信における信号対雑音比を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された信号対雑音比に基づいて、前記第二の通信手段による前記有線通信で使用する有線通信方式を、現在使用している有線通信方式から変更する変更手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。 - 前記変更手段は、
前記取得手段により取得された信号対雑音比が第1の閾値以下である場合、前記第二の通信手段による前記有線通信で使用する有線通信方式を、現在使用している有線通信方式よりもデータ転送速度が低い有線通信方式に変更し、
前記取得手段により取得された信号対雑音比が前記第1の閾値よりも大きい第2の閾値以上である場合、前記第二の通信手段による前記有線通信で使用する有線通信方式を、現在使用している有線通信方式よりもデータ転送速度が高い有線通信方式に変更することを特徴とする請求項2に記載の無線通信装置。 - 前記取得手段は、所定の周期で信号対雑音比を取得することを特徴とする請求項2または3に記載の無線通信装置。
- 前記無線通信装置が前記無線通信の受信側であるか送信側であるかを判定する判定手段をさらに備え、
前記制御手段は、
前記判定手段により前記無線通信の受信側であると判定された場合、
前記第一の通信手段が前記第1無線通信方式で無線通信を行う場合は、前記第二の通信手段が前記第1の有線通信方式を利用し、前記第一の通信手段が前記第2無線通信方式で無線通信を行う場合は、前記第二の通信手段が前記第2の有線通信方式を利用するように制御することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の無線通信装置。 - 前記制御手段は、
前記判定手段により前記無線通信の送信側であると判定された場合、
前記第一の通信手段による前記無線通信で利用する無線通信方式にかかわらず、前記第二の通信手段が前記複数の有線通信方式のうちデータ転送速度が最大である有線通信方式を利用するように制御することを特徴とする請求項5に記載の無線通信装置。 - 前記第二の通信手段は、
互換性を有する複数の有線通信方式に対応していることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の無線通信装置。 - 前記第二の通信手段は、
複数のUSB規格に準じた有線通信方式に対応していることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の無線通信装置。 - 前記第一の通信手段は、
使用周波数帯が、2.4GHz帯および5GHz帯の少なくとも一方である複数の無線通信方式に対応していることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の無線通信装置。 - 前記制御手段は、
前記第一の通信手段による前記無線通信の使用周波数帯が2.4GHz帯である場合、前記第二の通信手段が、前記基本周波数が2.4GHz以上2.5GHz以下の周波数帯域外である有線通信方式を利用するように制御することを特徴とする請求項9に記載の無線通信装置。 - 前記制御手段は、
前記第一の通信手段による前記無線通信の使用周波数帯が5GHz帯である場合、前記第二の通信手段が、前記基本周波数が5GHz以上6GHz以下の周波数帯域外である有線通信方式を利用するように制御することを特徴とする請求項9または10に記載の無線通信装置。 - 前記制御手段は、
前記第一の通信手段による前記無線通信の使用周波数帯がGHz帯域である場合に、前記第二の通信手段が、前記基本周波数がMHz帯域である有線通信方式を利用するように制御することを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の無線通信装置。 - 通信装置であって、
データ通信に利用する基本周波数が第1の周波数である第1の有線通信方式と、データ通信に利用する基本周波数が前記第1の周波数よりも高い第2の周波数である第2の有線通信方式とを含む複数の有線通信方式に対応し、アンテナと無線通信チップと第1の電子回路基板とを用いて無線通信を行う他の無線通信装置との間で、一端が前記第1の電子回路基板側の第1のコネクタに接続され、他端が前記第1の電子回路基板と異なる第2の電子回路基板側の第2のコネクタに接続されたフレキシブルケーブルであって、前記第1のコネクタへの接続と前記第2のコネクタへの接続が前記通信装置内で行われているフレキシブルケーブルを介して有線通信を行う通信手段と、
前記他の無線通信装置が第1の周波数帯を利用する第1無線通信方式による無線通信を行う場合は、前記第1の有線通信方式を利用し、前記他の無線通信装置が前記第1の周波数帯よりも高い第2の周波数帯を利用する第2無線通信方式による無線通信を行う場合は、前記第2の有線通信方式を利用するように制御する制御手段と、を備え、
前記第1の周波数は前記第1の周波数帯および前記第2の周波数帯に重ならず、前記第2の周波数は前記第2の周波数帯に重ならないように設定されていることを特徴とする通信装置。 - 無線通信装置であって、第1の周波数帯を利用する第1無線通信方式と、前記第1の周波数帯よりも高い第2の周波数帯を利用する第2無線通信方式とを含む複数の無線通信方式に対応した無線通信を、アンテナと無線通信チップと第1の電子回路基板とを用いて行うとともに、データ通信に利用する基本周波数が第1の周波数である第1の有線通信方式と、データ通信に利用する基本周波数が前記第1の周波数よりも高い第2の周波数である第2の有線通信方式とを含む複数の有線通信方式に対応した有線通信を、一端が前記第1の電子回路基板側の第1のコネクタに接続され、他端が前記第1の電子回路基板と異なる第2の電子回路基板側の第2のコネクタに接続されたフレキシブルケーブルであって、前記第1のコネクタへの接続と前記第2のコネクタへの接続が前記無線通信装置を含む電子機器内で行われているフレキシブルケーブルを介して行う無線通信装置の制御方法であって、
前記第1の周波数は前記第1の周波数帯および前記第2の周波数帯に重ならず、前記第2の周波数は前記第2の周波数帯に重ならないように設定されており、
前記無線通信装置が前記第1無線通信方式で無線通信を行う場合は、前記無線通信装置が前記第1の有線通信方式を利用し、前記無線通信装置が前記第2無線通信方式で無線通信を行う場合は、前記無線通信装置が前記第2の有線通信方式を利用するように制御することを特徴とする制御方法。 - 通信装置であって、データ通信に利用する基本周波数が第1の周波数である第1の有線通信方式と、データ通信に利用する基本周波数が前記第1の周波数よりも高い第2の周波数である第2の有線通信方式とを含む複数の有線通信方式に対応し、アンテナと無線通信チップと第1の電子回路基板とを用いて無線通信を行う他の無線通信装置との間で、一端が前記第1の電子回路基板側の第1のコネクタに接続され、他端が前記第1の電子回路基板と異なる第2の電子回路基板側の第2のコネクタに接続されたフレキシブルケーブルであって、前記第1のコネクタへの接続と前記第2のコネクタへの接続が前記通信装置内で行われているフレキシブルケーブルを介して有線通信を行う通信装置の制御方法であって、
前記他の無線通信装置は、第1の周波数帯を利用する第1無線通信方式と、前記第1の周波数帯よりも高い第2の周波数帯を利用する第2無線通信方式とを含む複数の無線通信方式に対応しており、
前記第1の周波数は前記第1の周波数帯および前記第2の周波数帯に重ならず、前記第2の周波数は前記第2の周波数帯に重ならないように設定されており、
前記他の無線通信装置が前記第1無線通信方式で無線通信を行う場合は、前記第1の有線通信方式を利用し、前記他の無線通信装置が前記第2無線通信方式で無線通信を行う場合は、前記第2の有線通信方式を利用するように制御することを特徴とする制御方法。 - コンピュータを、請求項1から12のいずれか1項に記載された無線通信装置の各手段として機能させるためのプログラム。
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