JPH08163091A - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回線品質の悪いチャネルの使用を防止し、効
率の良い伝送を行うことができる無線通信システムを提
供することを目的とする。 【構成】 １パケット送信する毎に使用するチャネルを
切り替える機能と、パケット中の誤りの有無を検出する
機能と、チャネル毎にパケット中に誤りが存在した場合
の回数をカウントする機能と、一定時間内におけるカウ
ント値が予め定められた値を越える場合には、該当する
チャネルの使用を禁止する機能とを設け、回線品質が悪
いチャネルは、選択しないようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パケット単位でデータ
を送信するデジタル無線通信システムに関し、特に、複
数のデータ伝送チャネルを有するシステムに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、デジタル無線を用いたデータ通信
のニーズが高まってきている。その中で、デジタル無線
通信の一方式としてスペクトル拡散通信方式が用いられ
るようになって来ており、特に、構成の簡単なことか
ら、伝送するパケット毎に使用する周波数を変化させる
という低速周波数ホッピング方式が盛んに利用されるよ
うになってきている。

【０００３】従来は、予め定められたパターンで使用す
る周波数を変化させるものであり、使用するチャネルは
固定されたものであった。

【０００４】図１１は、従来の送信側の動作を示すフロ
ーチャートであり、図１２は、受信側の動作を示すフロ
ーチャートである。

【０００５】ここでは、第１のデータ端末から第２のデ
ータ端末にデータを送信する場合について説明する。

【０００６】まず、待機状態において（Ｓ１）、データ
端末からデータの送信要求が発生した場合（Ｓ２）、送
信側のデータ端末は自己の無線アダプタ部に対してデー
タパケットを送信する。通常のイーサネットインタフェ
ースでの規定に基づき、送られるデータパケット長は約
５０〜１５００オクテットの長さである。

【０００７】この段階で送信側の無線アダプタと受信側
の無線アダプタの間で、データを送信する無線チャネル
を決める必要がある。ここで、受信側の無線アダプタを
含めた全てのアイドル状態の無線アダプタは、予め定め
られた制御用の周波数チャネル１（Ｆ１）で待機してい
るので、送信側の無線アダプタは、キャリア検出信号を
利用して周波数チャネル１の使用状況の監視を行い（Ｓ
３）、そのチャネルがあいていれば、制御パケットを送
出する（Ｓ４、Ｓ５）。

【０００８】ここで、制御パケットには、送信先のアド
レス、データ送信に使用する周波数チャネル番号（例え
ば、Ｎｏ．４）、パケット種別（送信要求か受信許可）
などの情報が含まれている。

【０００９】このような送信要求制御パケットの送信終
了後は、チャネルを切り替え、第２の制御用の周波数チ
ャネル２で待機する（Ｓ６）。

【００１０】受信側では、待機状態において（Ｓ２
１）、送信要求制御パケットを受信した受信側の無線ア
ダプタは（Ｓ２２）、送信開始を了解する制御パケット
を周波数チャネル２（Ｆ２）を介して送信し（Ｓ２３、
Ｓ２４）、先に送られた送信要求パケットで指定された
データ用の周波数チャネル４で待機する（Ｓ２５）。

【００１１】以上の手順により、お互いの端末はデータ
パケットを送出する周波数チャネルを決めることができ
たので、無線アダプタはデータパケットの送信を開始す
る。制御パケットの送信時と同様の手順で、使用する周
波数チャネル４の使用状況を監視する（Ｓ７、Ｓ８）。

【００１２】これは、チャネル４の周波数の電波強度を
測定することによって行う。もし、そのチャネルが使用
されている場合は、チャネルが空くまで待機する（Ｓ
９）。そして、チャネルが空いたところで、データパケ
ット送出手順にはいる（Ｓ１０）。ここでは、先に送ら
れてきていた送信側のデータ端末のデータは、フラグ、
送信先、送信元のアドレス、エラー検出用のＣＲＣチェ
ック部を付加したフレームに組み立てられ、プリアンブ
ル信号に続いてデータの送出が開始される。

【００１３】一方、受信側の受信側の無線アダプタにお
いても、使用する周波数チャネル４の使用状況を監視す
る（Ｓ２６、Ｓ２７）。そして、パケットを受信する
と、そのアドレスが一致しており、かつＣＲＣチェック
部の検査の結果パケット中に誤りがないと判明した場
合、受信したデータはメモリに格納される。同時に、受
信応答パケットを組み立て、チャネル４を使用して、そ
のパケットを送信側の無線アダプタに対して送出する
（Ｓ２８）。

【００１４】また、送信側で受信応答パケットを受け取
ると、データの送信動作は終了し、端末からの次のデー
タの受信を待つと同時に、他の無線アダプタからの制御
パケットの受信に備え、チャネル１で待機する（Ｓ１１
〜Ｓ１３、Ｓ１）。

【００１５】一方、送信側で所定の時間以内に受信応答
パケットを受け取らない場合（Ｓ１２）、送信側は受信
応答パケットを受け取るまで、または所定の回数の再送
を行うまでデータチャネルの送信を繰り返す。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、無線回
線は他の通信局の妨害などにより、特定のチャネルのみ
長期間にわたって回線品質が悪化することがある。そし
て、回線品質が悪い場合、送信するデータに誤りが発生
するため上位プロトコルで再送処理などを行うことにな
り、結果としてスループットの低下を招くという問題が
あった。

【００１７】本発明は、回線品質の悪いチャネルの使用
を防止し、効率の良い伝送を行うことができる無線通信
システムを提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本出願の第１の発明は、
１パケット送信する毎に使用するチャネルを切り替える
手段と、パケット中の誤りの有無を検出する手段と、チ
ャネル毎にパケット中に誤りが存在した場合の回数をカ
ウントする手段と、一定時間内におけるカウント値が予
め定められた値を越える場合には、該当するチャネルの
使用を禁止する手段とを有することを特徴とする。

【００１９】本出願の第２の発明は、１パケット送信す
る毎に使用するチャネルを切り替える手段と、パケット
中の誤りの有無を検出する手段と、パケット中に誤りが
あった場合には再送を行う手段と、チャネル毎に再送を
行った回数をカウントする手段と、一定時間内における
カウント値が予め定められた値を越える場合には、該当
するチャネルの使用を禁止する手段とを有することを特
徴とする。

【００２０】本出願の第３の発明は、１パケット送信す
る毎に使用するチャネルを切り替える手段と、チャネル
毎に回線ビット誤り率を測定する手段と、測定したビッ
ト誤り率が所定の値以上である場合には、当該チャネル
の使用を禁止する手段とを有することを特徴とする。

【００２１】

【実施例】図１は、本発明の第１実施例による無線シス
テムを示す構成図である。

【００２２】図示のように、本システムは、第１のデー
タ端末１１と、第２のデータ端末１２と、第３のデータ
端末１３と、第４のデータ端末１４とを有する。

【００２３】そして、第１のデータ端末１１は、第１の
無線アダプタ１１’を有し、第２のデータ端末１２は、
第２の無線アダプタ１２’を有する。なお、本実施例に
おいては、データ端末は、イーサネットインタフェース
によって無線部を持つアダプタと接続されている。

【００２４】また、第３のデータ端末１３および第４の
データ端末１４は、それぞれ無線アダプタに相当する無
線送受信部を内蔵している。

【００２５】図２は、本実施例における無線アダプタ部
２２（上記１１’または１２’）の構成を示すブロック
図である。

【００２６】この無線アダプタ部２２は、データ端末２
１（１１または１２）を接続するＬＡＮコントローラ２
３と、本無線アダプタ部２２の制御を司るＣＰＵ２４
と、データを格納するＲＡＭ２５と、パケットの組立、
分解を行う通信コントローラ２６と、ビット同期回路
（ＤＰＬＬ）２７と、変調、復調部などを含む無線部２
８と、無線通信用のアンテナ２９と、データのやり取り
を行うためのデータバス３０とを有する。そして、ＣＰ
Ｕ２４と無線部２８との間で、キャリア検出信号３１お
よびチャネル選択信号３２等の制御信号をやり取りす
る。

【００２７】図３は、本実施例で使用するパケットのフ
ォーマットを示す説明図であり、図４は、本実施例の動
作シーケンスを示す説明図である。

【００２８】また、図５は、本実施例でのチャネル使用
状態を示す説明図である。ここでは、上述した４つの端
末が通信を行っている状態を示している。

【００２９】図６は、本実施例の送信側の動作を示すフ
ローチャートであり、図７は、受信側の動作を示すフロ
ーチャートである。

【００３０】本実施例では、まず、第１のデータ端末か
ら第２のデータ端末にデータを送信する場合について説
明する。

【００３１】まず、データ端末からデータ送信要求が生
じた場合、第１のデータ端末は第１の無線アダプタ部に
対してデータパケットを送信する。第１の無線アダプタ
部は、制御チャネルとして使用するＦ１チャネルの空き
を確認した後（Ｓ１０１）、データ送信に使用する周波
数チャネルの選択を行う（Ｓ１０２）。この選択する周
波数チャネルは、予め定められたパターン（例えば、
３、４、５、６、７…という順番）にしたがって決定さ
れる。そして、この選択したチャネルが後述する方法に
より使用禁止されている場合には（Ｓ１０３）、Ｓ１０
２に戻って他のチャネルを選択する。

【００３２】そして、このようにして使用チャネルを選
択すると、この選択した周波数チャネル番号（例えば、
Ｎｏ．５）の他に、送信先のアドレスやパケット種別
（送信要求か受信許可）などの情報を含む制御パケット
（図３）を組み立て（Ｓ１０４）、制御チャネル１（Ｆ
１）で送信する（Ｓ１０５）。

【００３３】このような送信要求制御パケットの送信終
了後は、ＣＰＵ２４がチャネル選択信号２２によってチ
ャネルを切り替え、第２の制御チャネル２（Ｆ２）で待
機する（Ｓ１０６）。

【００３４】一方、受信側では、制御チャネル（Ｆ１）
での待機状態において（Ｓ１２０）、第２の無線アダプ
タが送信要求制御パケットを受信すると（Ｓ１２１）、
送信開始を了解する制御パケットを周波数チャネル２
（Ｆ２）を介して送信し（Ｓ１２２、Ｓ１２３）、先に
送られた送信要求パケットで指定されたデータ用の周波
数チャネル５で待機する（Ｓ１２４）。

【００３５】そして、受信側からに制御パケットを所定
時間（Ｓ１０８）内に送信側で受信すると（Ｓ１０
７）、お互いの端末は、データパケットを伝送する周波
数チャネルを決めることができたので、第１の無線アダ
プタはデータパケットの送信を開始する。

【００３６】第１の無線アダプタは、制御パケットの送
信時と同様の手順で、使用する周波数チャネル５の空き
を確認し（Ｓ１０９）、データパケットを送出する（Ｓ
１１０）。すなわち、チャネル５の使用状況は、チャネ
ル５の周波数の電波強度を測定することによって行う。
そして、先に送られてきたデータは、フラグ、送信先、
送信元のアドレス、エラー検出用のＣＲＣチェック部を
付加したフレームに組み立てられ、無線部２８を介し
て、プリアンブル信号に続いてデータの送出が開始され
る。

【００３７】一方、受信側の第２の無線アダプタにおい
て、所定時間（Ｓ１２６）以内にデータパケットを受信
すると、そのアドレスが一致しており、かつＣＲＣチェ
ック部の検査の結果パケット中に誤りがないと判明した
場合、正常受信と判断して、受信したデータをＲＡＭ２
５に格納する。同時に、受信応答パケットを組み立て、
チャネル５を使用して、そのパケットを第１の無線アダ
プタに対して送出する（Ｓ１２９）。

【００３８】また、受信したデータパケット中に誤りが
あると判断した場合には（Ｓ１２７）、再送回数カウン
タ値を１増加して（Ｓ１２８）、再送要求を含む受信応
答パケットを組み立て、チャネル５を使用して、そのパ
ケットを第１の無線アダプタに対して送出する（Ｓ１２
９）。この後、電源オフでなければ、Ｓ１２０に戻って
受信処理を継続する。

【００３９】送信側では、受信応答パケットを受け取る
と、再送要求を検出した場合には（Ｓ１１１）、再送回
数カウンタ値を１増加して（Ｓ１１３）、この値を予め
設定されている値（例えば１０）と比較する（Ｓ１１
４）。そして、カウンタ値が設定値１０に達している場
合には、当該周波数チャネル（この場合は５）の回線状
況が悪いものとみなし、以後は、そのチャネルを使用し
ないものとする（Ｓ１１５）。つまり、上記Ｓ１０２の
制御チャネルによるチャネル割り当て動作においては、
通常ならば、３、４、６、７、…となるところを、３、
４、６、７、…とする。

【００４０】第１の端末がさらに続けてデータパケット
を送出する場合には、以上の手順を繰り返すこととな
る。ただし、先に使用したチャネルとは異なるチャネル
を使用することとなる。

【００４１】このように、回線状態の悪いチャネルを使
用しないようにすることで、伝送効率を高めることが可
能である。

【００４２】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。

【００４３】上記第１実施例において、回線状態の悪い
チャネルの使用を禁止する場合、無期限に禁止するので
は使用可能なチャネルが減少してしまう。そこで、この
第２実施例では、使用禁止としてから、一定時間が経過
すると、禁止したチャネルの再使用を試みるようにす
る。なお、再使用を試みる場合も、第１実施例と同様
に、パケット中に誤りが存在した回数をカウントする。
そして、カウント値が一定値以上になれば、あいかわら
ず回線状況が悪いとみなして、そのチャネルを使用禁止
にすることができる。このようにして、伝送効率を上げ
つつ、チャネルの使用効率も向上させることができる。

【００４４】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。

【００４５】上記実施例においては、送信すべきデータ
に何も加工を加えないで無線回線に送出する場合につい
て述べた。この場合、受信したパケットに誤りがあるか
どうかでカウント値を増加させるものであった。しかし
ながら、送信すべきデータに誤り訂正符号などの処理を
施した場合にも同様の効果が得られると同時に、データ
誤りの低下により、実質的な伝送容量は一層増加するこ
ととなる。

【００４６】図８は、このような本実施例における無線
アダプタ部の構成を示すブロック図である。図示のよう
に、上記第１実施例（図２）の無線アダプタ部に誤り訂
正符号器／復号器４０を付加した構成となっている。

【００４７】また、図９は、本実施例における無線フレ
ームのフォーマットを示す説明図である。図示のよう
に、誤り訂正処理用の付加データが加えられている。

【００４８】さらに、図１０は、本実施例における受信
側の動作を示すフローチャートである。

【００４９】データの送信要求が発生した場合、ＲＡＭ
２５にデータが格納され、制御チャネルによって送信要
求が行われるところまでは、第１実施例と同じである。
なお、制御パケットは３０バイト以下と短いため、伝送
中に誤りを起こす確率は低く、誤り訂正符号化の処理は
施さない。

【００５０】次に、データパケットの送信手順にはい
る。データパケットは制御パケットよりも長く、約５０
バイトから１５００バイトの長さを持っている。制御パ
ケットの送信時と同様の手順で、使用する周波数チャネ
ル４の使用状況を監視する。もし、そのチャネルが使用
されている場合は、チャネルが空くまで待機する。チャ
ネルが空いたところで、データパケット送出手順にはい
る。

【００５１】データパケットの送出の際は、先に端末か
ら受信し、ＲＡＭ２５に格納されているデータを誤り訂
正符号器４０に送る。本実施例では、符号長１９６バイ
トの（１９６、１４４）符号を使用する。

【００５２】まず、アダプタ部は端末からデータを受信
すると、受信したデータの長さをカウントし、それが１
４４バイトの倍数であるかどうかを判断する。そして、
受信したデータが１４４バイト以下、例えば１００バイ
トの場合、１４４バイトとの差の４４バイト分を“Ｆ
Ｆ”データを付加して誤り訂正符号器４０に送る。ま
た、受信したデータの長さが１４４バイト以上の場合、
同様にして１４４の倍数となるように“ＦＦ”データを
付加して誤り訂正符号器４０に送る。例えば、受信した
データ長が１０００バイトの場合、１０００以上の最小
の１４４の倍数は１００８であるので、８バイト分のデ
ータを付加することになる。

【００５３】誤り訂正符号器４０からは、符号化された
データが１９６バイトずつ出力され、ＲＡＭ２５に格納
される。次いでＲＡＭ２５から通信コントローラ２６に
データが送られ、通信コントローラ２６において、フラ
グ、端末から受信したデータ長（例えば、１０００）を
示すデータ、送信先、送信元のアドレス、エラー検出用
のＣＲＣチェック部などの無線ヘッダが付加された後、
図９に示すフォーマットで、無線回線に送出される。

【００５４】受信側の無線アダプタ部においては、アド
レスが一致している場合、受信したデータはＲＡＭ２５
に格納される。ＲＡＭ２５から誤り訂正復号器４０に１
９６バイト単位でデータを入力し、受信したデータの訂
正処理を施す（Ｓ２００）。ここで、誤り訂正復号器４
０から出力される１４４バイト単位のデータは、再びＲ
ＡＭ２５に格納される。その後、パケットのヘッダに付
加されていた、端末から受信したデータ長分だけＲＡＭ
２５からＬＡＮコントローラ２３に転送し、ＬＡＮコン
トローラ２３を介して端末へと送られる。つまり、送信
時に付加された“ＦＦ”データは、ここで削除されるこ
とになる。

【００５５】受信したパケット中に訂正不能な誤りが検
出されない場合には、受信応答パケットを組み立て、チ
ャネル４を使用してそのパケットを無線アダプタに対し
て送出する。なお、受信応答パケットは短いため、誤り
訂正符号化を行わないで無線回線に送出する。

【００５６】送信側で受信応答パケットを受け取ると、
データの送信動作は終了し、端末からの次のデータの受
信を待つと同時に、他の無線アダプタからの制御パケッ
トの受信に備え、チャネル１で待機する。

【００５７】また、誤り訂正復号を行った後にも、訂正
不能な誤りが存在する場合には、再送処理にはいる。同
時に、チャネル毎の再送回数カウンタ値を１だけ増加さ
せる。そして、このカウンタ値が一定値を越える場合に
は、そのチャネルを使用禁止とする。

【００５８】以上のような誤り訂正処理を施すことによ
り、データ誤り率の低下によってデータの再送などが減
少し、無線回線が有効に活用されることになる。その結
果、実質的な伝送容量は第１実施例に比べさらに向上す
る。

【００５９】また、以上の各実施例においては、回線状
態の判別をもっぱらパケット中の誤りの有無に基づいて
行っていたが、本発明の第４実施例として、回線のビッ
ト誤り率の測定によっても同様の効果を得ることができ
る。

【００６０】また、以上の各実施例においては、データ
端末からのデータをイーサネット・インタフェースを介
して無線アダプタが受信し、そのデータを無線回線に送
出するというものであった。しかし、データ端末と無線
アダプタの間のインタフェースは、イーサネットに限る
ものではない。また、無線アダプタの機能は、データ端
末に内蔵されるボードの形態でも実現可能である。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回線状態の悪いチャネルを使用しようとすることを防
ぎ、効率の良いデータ伝送を実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による無線システムを示す
構成図である。

【図２】上記第１実施例の無線アダプタ部の構成を示す
ブロック図である。

【図３】上記第１実施例で使用するパケットのフォーマ
ットを示す説明図である。

【図４】上記第１実施例の動作シーケンスを示す説明図
である。

【図５】上記第１実施例におけるチャネル使用状態を示
す説明図である。

【図６】上記第１実施例の送信側の動作を示すフローチ
ャートである。

【図７】上記第１実施例の受信側の動作を示すフローチ
ャートである。

【図８】本発明の第２実施例の無線アダプタ部の構成を
示すブロック図である。

【図９】上記第２実施例で使用するパケットのフォーマ
ットを示す説明図である。

【図１０】上記第２実施例の受信側の動作を示すフロー
チャートである。

【図１１】従来の送信側の動作例を示すフローチャート
である。

【図１２】従来の受信側の動作例を示すフローチャート
である。

【符号の説明】

１１〜１４、２１…データ端末、 １１’、１２’、２２…無線アダプタ部、 ２３…ＬＡＮコントローラ、 ２４…ＣＰＵ、 ２５…ＲＡＭ、 ２６…通信コントローラ、 ２７…ビット同期回路、 ２８…無線部、 ２９…アンテナ、 ３０…データバス、 ４０…誤り訂正符号器／復号器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 使用可能な通信チャネルを複数有する無
   線通信システムにおいて、 １パケット送信する毎に使用するチャネルを切り替える
   手段と、パケット中の誤りの有無を検出する手段と、チ
   ャネル毎にパケット中に誤りが存在した場合の回数をカ
   ウントする手段と、一定時間内におけるカウント値が予
   め定められた値を越える場合には、該当するチャネルの
   使用を禁止する手段とを有することを特徴とする無線通
   信システム。
2. 【請求項２】 使用可能な通信チャネルを複数有する無
   線通信システムにおいて、 １パケット送信する毎に使用するチャネルを切り替える
   手段と、パケット中の誤りの有無を検出する手段と、パ
   ケット中に誤りがあった場合には再送を行う手段と、チ
   ャネル毎に再送を行った回数をカウントする手段と、一
   定時間内におけるカウント値が予め定められた値を越え
   る場合には、該当するチャネルの使用を禁止する手段と
   を有することを特徴とする無線通信システム。
3. 【請求項３】 使用可能な通信チャネルを複数有する無
   線通信システムにおいて、 １パケット送信する毎に使用するチャネルを切り替える
   手段と、チャネル毎に回線ビット誤り率を測定する手段
   と、測定したビット誤り率が所定の値以上である場合に
   は、当該チャネルの使用を禁止する手段とを有すること
   を特徴とする無線通信システム。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項において、 チャネルの使用を禁止してから経過時間を計測する手段
   と、経過時間を予め定められた時間を越えた場合には、
   当該チャネルの使用を開始する手段とを有することを特
   徴とする無線通信システム。