JPH10327127A - 周波数ホッピング方式スペクトラム拡散通信方法及び受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 送信側装置と受信側装置との間で通信に使用
する周波数チャンネルをホッピングパターンに従って切
り換える周波数ホッピングスペクトラム拡散通信におい
て、チャンネル同期の外れに対して同期を迅速に回復さ
せる。 【解決手段】 受信側装置は、メモリ６に送信側装置に
対応したホッピングパターン及び周波数チャンネルの切
り換えを行う時間間隔が記憶されており、送信側装置か
ら送信された送信対象のデータ及びビーコンフレームを
受信手段１によって受信し、各ビーコンフレームの受信
時間間隔をタイマ５が計時する。そして、正常にビーコ
ンフレームを受信している状態では、ビーコンフレーム
の受信に基づいて制御手段４が周波数チャンネルを切り
換えさせる一方、ビーコンフレームを取りこぼした状態
（前回のビーコンフレームの受信からメモリに記憶され
た時間間隔が経過しても次のビーコンフレームを受信し
得ない状態）では、当該時間間隔が経過したところで制
御手段４が周波数チャンネルをメモリ６に記憶したホッ
ピングパターンに従って切り換えさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、送信側装置と受信
側装置との間で通信に使用する周波数チャンネルをホッ
ピングパターンに従って切り換える周波数ホッピングス
ペクトラム拡散通信方式に関し、特に、この周波数チャ
ンネルの切り換え同期を保持するための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】スペクトラム拡散通信方式（ＳＳ通信方
式）は、データ伝送に必要な周波数帯域幅より広い周波
数帯域に信号を拡散して、送信対象のデータを伝送する
通信方式であり、この周波数帯域幅の拡散に周波数ホッ
ピング変調方式（ＦＨ方式）を用いた方式が周波数ホッ
ピングスペクトラム拡散通信方式（ＳＳ−ＦＨ方式）と
呼ばれている。周波数ホッピング変調方式は、搬送波の
周波数を符号系列の状態に同期して順次ホッピングさせ
る（切り換えさせる）方式であり、ホッピングパターン
に従って搬送周波数チャンネルを順次切り換えて送信す
る方式である。

【０００３】図４には、ＳＳ−ＦＨ方式におけるホッピ
ングパターンの一例として、無線伝送に使用可能な周波
数（２．４７１GHz〜２．４９６GHz）の周波数チャンネ
ル（７１ｃｈ〜９６ｃｈ）を順次切り換える場合のパタ
ーンを示してある。実際のＳＳ−ＦＨ方式の通信におい
ては、上記のようなホッピングパターンで送信側装置と
受信側装置とを同期させるため、例えば図５に示すよう
に、７１ｃｈ、７３ｃｈ、・・・・９６ｃｈといった順
序で周波数チャンネルを順次切り換えるパターンを１周
期とし、この周期的な切り換えを送信側装置と受信側装
置とで同期して行うことによりデータの送受信を行って
いる。

【０００４】ここで、このような周波数チャンネルの切
り換えには、図６に示すようにホッピングパターンに従
って切り換えるべき次の周波数チャンネルの情報（同図
では、チャンネル番号）を含んだビーコンフレーム５０
を用いている。すなわち、各周波数チャンネルで送信対
象のデータと共にビーコンフレーム５０を送信し、受信
側では図７に示すように送信されたデータ（受信デー
タ）と共にビーコンフレーム５０を受信し、当該ビーコ
ンフレーム５０に含まれているチャンネル番号に従って
受信処理に用いる周波数チャンネルを切り換えて、送信
側とのチャンネル同期をとっていた。

【０００５】図８には、ＳＳ−ＦＨ方式の通信に用いら
れる従来の受信側装置の概略構成を示してある。なお、
図示の受信側装置は、図外の送信側装置から送信されて
きた信号を受信する受信装置機能と、送信側装置へ信号
を送信する送信装置機能とを合わせ持った装置であり、
送信側装置から受信したビーコンフレームに従って受信
処理及び送信処理に用いる周波数チャンネルを切り換え
る。図８において、１は無線通信を行う送受信手段、２
は受信データを並列化するとともに送信データを直列化
するインタフェース、３は送信データ及び受信データを
一時記憶するバッファ、４はデータの送受信制御及び周
波数チャンネルの切り換え制御を行う制御手段（ＣＰ
Ｕ）である。

【０００６】このような受信側装置では、図９に示すよ
うな処理手順によって、送信側装置と通信に用いる周波
数チャンネルの同期をとっていた。通信開始に際して、
予め最初の周波数チャンネルとして設定されているチャ
ンネル（例えば、Ａｃｈ）に送受信手段１を初期化し
（ステップＳ１）、受信待ち状態となる（ステップＳ
２）。そして、送信側装置からのビーコンフレームを受
信したところで（ステップＳ３）、当該ビーコンフレー
ムに含まれているチャンネル番号に従って制御手段４が
送受信手段１を制御して、送受信手段１が通信に用いる
周波数チャンネルを次のチャンネルに変更する（ステッ
プＳ４）。このような処理を繰り返し行うことにより、
ビーコンフレームに基づいて通信に用いる周波数チャン
ネルを順次変更する。

【０００７】すなわち、図１０に示すように、送信側装
置では、送信データ５１を送信した後に所定の周波数チ
ャンネル切り換えタイミングでビーコンフレーム５０を
送信する。そして、受信側装置では、送信されてきたビ
ーコンフレーム５０を受信したタイミングで、制御手段
４からｃｈ切換信号が出力され、このｃｈ切換信号によ
って送受信手段１が通信に用いる周波数チャンネルがＡ
ｃｈ、Ｂｃｈ、Ｃｃｈ、Ｄｃｈ、・・・・と順次変更さ
れる。そして、Ｃｃｈに示すように、切り換えた周波数
チャンネルに送信データ５１がある場合にはこれを受信
する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のＳＳ−ＦＨ通信方式では、図１０のＥｃｈ
部分に示すように、電波障害等によって受信側でビーコ
ンフレーム５０を受信できなかった場合に、受信側では
切り換え先のチャンネルと切り換えのタイミングが判ら
なくなり、そのままのチャンネルでビーコンフレームを
待ち続けることとなってしまう。送信側は順次チャンネ
ルを切り換えながらビーコンフレームを送信しているこ
とから、受信側は或るチャンネルでのビーコンフレーム
を取りこぼすと、ホッピングパターンが１周して再び同
じチャンネルとなるまで、次のビーコンフレームを受信
できる機会を失ってしまう。このため、送信側と受信側
とのチャンネル同期が長時間に亘って外れ、正常なデー
タ受信が長時間に亘って阻害されてしまうといった問題
があった。

【０００９】本発明は上記従来の事情に鑑みなされたも
ので、ＳＳ−ＦＨ方式の通信において、チャンネル同期
の外れを防止し、或いは、チャンネル同期を迅速に回復
させ、データ伝送を迅速且つ確実に行うことができる通
信方法及び受信装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、ホッピングパターンに従って複数の周波数チャンネ
ルを順次切り換えて通信を行うＳＳ−ＦＨ方式の通信に
おいて、本発明に係る通信方法では、まず予め、送信側
装置に対応したホッピングパターンと周波数チャンネル
の切り換えを行う時間間隔とを受信側装置に設定してお
く。そして、この受信側装置では、送信側装置から送信
されたビーコンフレームを受信することにより周波数チ
ャンネルを切り換えるが、前回のビーコンフレームの受
信から前記時間間隔が経過しても次のビーコンフレーム
を受信し得ない場合には、当該時間間隔が経過したとこ
ろで周波数チャンネルを予め設定されているホッピング
パターンに従って切り換える。

【００１１】したがって、受信側装置は、或る周波数チ
ャンネルにおいてビーコンフレームを受信することがで
きなかった場合においても、自ら切り換えるべき周波数
チャンネルに切り換え処理を行う。このため、後続する
ビーコンフレームを受信することができる状態に迅速に
回復することができ、送信側とのチャンネル同期の外れ
防止或いはチャンネル同期の早期回復を実現することが
できる。

【００１２】また、本発明に係る受信装置は、送信側装
置から送信されてきた信号を受信する受信装置単体とし
て、或いは、送信側装置へ信号を送信する送信機能とを
合わせ持った送受信装置として実現され、送信側装置と
の間で、上記の方法によりホッピングパターンに従った
ＳＳ−ＦＨ無線通信を行う。すなわち、受信装置は、メ
モリに送信側装置に対応したホッピングパターン及び周
波数チャンネルの切り換えを行う時間間隔が記憶されて
おり、送信側装置から送信された送信対象のデータ及び
ビーコンフレームを受信手段によって受信し、この受信
手段で受信される各ビーコンフレームの受信時間間隔を
タイマが計時する。

【００１３】そして、正常にビーコンフレームを受信し
ている状態（すなわち、前回のビーコンフレームの受信
からメモリに記憶された時間間隔が経過する前に次のビ
ーコンフレームを受信する状態）では、ビーコンフレー
ムを受信したことに基づいて制御手段が受信手段に周波
数チャンネルを切り換えさせる。一方、ビーコンフレー
ムを取りこぼした状態（すなわち、前回のビーコンフレ
ームの受信からメモリに記憶された時間間隔が経過して
も次のビーコンフレームを受信し得ない状態）では、当
該時間間隔が経過したところで制御手段が受信手段に周
波数チャンネルをメモリに記憶したホッピングパターン
に従って切り換えさせる。

【００１４】なお、ビーコンフレームを正常に受信した
場合において、一般的にビーコンフレームに含まれてい
るチャンネル番号によって次の周波数チャンネルに切り
換えを行うが、ビーコンフレームの受信は切り換えタイ
ミングを得るだけとして、切り換え先の周波数チャンネ
ルはメモリに記憶されているホッピングパターンから得
るようにしてもよく、このようにすれば、チャンネル番
号をビーコンフレームから省略することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明を適用したＳＳ−ＦＨ通信
システムにおける受信側装置の一実施形態を、図面を参
照して説明する。図１には、本実施形態に係る受信側装
置の概略構成を示してある。なお、図８に示した従来例
と同一部分には同一符号を付してある。なお、本実施形
態の受信側装置は、図外の送信側装置から送信されてき
た信号を受信する受信装置機能と、送信側装置へ信号を
送信する送信装置機能とを合わせ持った装置であり、送
信側装置から受信したビーコンフレームに従って受信処
理及び送信処理に用いる周波数チャンネルを切り換え
る。

【００１６】この受信側装置には、図外の送信側装置と
の間でＳＳ−ＦＨ方式の無線通信を行う送受信手段１
と、受信データを並列化するとともに送信データを直列
化するインタフェース２と、送信データ及び受信データ
を一時記憶するバッファ３と、データの送受信制御及び
周波数チャンネルの切り換え制御を行う制御手段（ＣＰ
Ｕ）４と、受信した各ビーコンフレームの時間間隔を計
時するタイマ５と、送信側装置と同一なホッピングパタ
ーン及び送信側装置の時間間隔より若干長いチャンネル
切り換えの時間間隔（ホッピング間隔）を記憶したメモ
リ６と、が備えられている。

【００１７】メモリ６には送信側装置と同一なホッピン
グパターン及びチャンネル切り換えの時間間隔が予め登
録記憶されており、制御手段４がこの記憶内容及びビー
コンフレームの受信状況に応じて送受信手段１の通信に
用いる周波数チャンネルを切り換えさせる。すなわち、
制御手段４は、タイマ５のセット及びリセットを制御す
るとともに、送受信手段１によるビーコンフレームの受
信タイミングとタイマ５による計時とを監視しており、
このタイマ５による計時がメモリに設定されている切り
換え時間間隔を上回るか否かによって、図２及び図３を
参照して後述するようなチャネル切り換え制御を行う。

【００１８】この受信側装置は、制御手段４からのチャ
ンネル切り換え信号（ｃｈ切換信号）によって送受信手
段１で通信に用いる周波数チャンネルを切り換え、送信
側装置と使用する周波数チャンネルを同期させて通信を
行う。このチャンネル切り換えは、原則的には従来と同
様に送信側装置からのビーコンフレームに基づいて行わ
れるが、電波障害等によってビーコンフレーム取りこぼ
した場合に対処するための処理も行われる。

【００１９】次に、上記構成の受信側装置で行われるチ
ャンネル切り換え処理を、図２を参照して説明する。ま
ず、通信開始に際して、制御手段４がｃｈ切換信号を出
力して予め最初の周波数チャンネルとして設定されてい
るチャンネル（例えば、Ａｃｈ）に送受信手段１を初期
化し（ステップＳ１１）、受信待ち状態とするとともに
（ステップＳ１２）、タイマ５を起動させる。そして、
制御手段４がタイマ５の計時値とメモリ６に記憶されて
いる時間間隔とを比較し（ステップＳ１５）、計時値が
当該時間間隔を上回る前に送受信手段１で次のビーコン
フレームを受信したかを判断する（ステップＳ１３）。

【００２０】この結果、タイマ５での計時値がメモリ６
に設定された時間間隔を上回る前に次のビーコンフレー
ムを受信した場合には、従来と同様にして、このビーコ
ンフレームに基づいて制御手段４がｃｈ切換信号を出力
し、送受信手段１が通信に使用する周波数チャンネルを
ホッピングパターンに従った次のチャンネルに変更させ
る（ステップＳ１４）。一方、次のビーコンフレームを
受信する前にタイマ５での計時値がメモリ６に設定され
た時間間隔を上回ってしまた場合には（ステップＳ１
５）、制御手段４が現在使用している周波数チャンネル
とメモリ６に設定されているホッピングパターンとを比
較してｃｈ切換信号を出力し、送受信手段１が通信に使
用する周波数チャンネルをホッピングパターンに従った
次のチャンネルに変更させるとともに、次のチャンネル
についての計時を行うためにタイマ５をリセットして再
起動させる（ステップＳ１６）。

【００２１】上記の処理（ステップＳ１２〜Ｓ１６）を
切り換えられた各周波数チャンネル毎に繰り返し行うこ
とにより、受信側装置の周波数チャンネルを送信側装置
に同期、或いは、送信側装置に同期した状態に早期に回
復させることができる。すなわち、ビーコンフレームを
取りこぼして同期外れが生じてしまう場合にあっても、
上記のステップＳ１６の処理により、送信側装置の切り
換えタイミングに若干の遅れは生ずるものの、受信側装
置の周波数チャンネルは送信側装置と同一のチャンネル
に切り換えられる。したがって、受信側装置は当該周波
数チャンネルで送信されてくる次のビーコンフレームを
受信できる機会が得られ、次のビーコンフレームの受信
に基づいて周波数チャンネルを切り換えることにより、
送信側装置と同期した状態に復旧することができる。

【００２２】ここで、次のビーコンフレームでの同期が
得られない場合にあっても、受信側装置の周波数チャン
ネルは送信側装置に追従して切り換えられるため、更に
次のビーコンフレーム、更に次の次のビーコンフレーム
といったように、ビーコンフレームに基づいた同期を図
る機会が得られるため、ホッピングパターンを１周待た
なければならない従来に比して、同期を早期に回復する
ことができる。

【００２３】図３には、同期が早期に回復する上記の状
況を示してある。周波数チャンネルがホッピングパター
ンに従って、Ａｃｈ、Ｂｃｈ、Ｃｃｈ、Ｄｃｈ、Ｅｃ
ｈ、・・・・と順次変更される場合において、Ｂｃｈの
チャンネルで受信側がビーコンフレーム５０を取りこぼ
してしまった時には、タイマ５から計時に基づいてチャ
ンネルを切り換えさせるトリガが発せられ、制御手段４
がｃｈ切換信号を送受信手段１へ出力する。この結果、
送信側装置に若干の遅れはあるものの、受信側装置の周
波数チャンネルは次のＣｃｈに切り換えられ、このＣｃ
ｈにおいて次のビーコンフレーム５０を受信する機会が
受信側装置に与えられる。図３に示す状況では、続くＣ
ｃｈ及びＤｃｈでもビーコンフレーム５０を取りこぼし
てしまったが、後続のＥｃｈにおいてビーコンフレーム
５０を受信できたことにより、当該ビーコンフレーム５
０の受信タイミングで制御手段４からｃｈ切換信号が出
力されて、受信側装置の周波数チャンネルが送信側装置
に同期した状態に回復している。

【００２４】なお、上記の例では、メモリ６に記憶させ
ておくチャンネル切換の時間間隔を送信側装置における
チャンネル切換の時間間隔より若干長いものとしたが、
メモリ６に記憶させておく時間間隔は、通信システムの
設定条件等といった実施の実情に応じて、送信側装置に
おける時間間隔を上回る値に設定される。このように、
メモリ６に記憶させておく時間間隔を送信側装置におけ
る時間間隔を上回る値としておくことにより、正常にビ
ーコンフレームを受信できる状況であるにも拘わらず、
タイマ５の計時に基づくチャンネル切換処理（ステップ
Ｓ１６）がなされてしまわないようにしている。しかし
ながら、メモリ６に記憶させておく時間間隔をあまり長
くしてしまうと、ビーコンフレームを幾度も連続して取
りこぼしてしまった場合では、送信側装置と受信装置側
でのチャンネルのずれが大きくなって、送信側装置と受
信装置側でのチャンネルが完全に外れてしまいビーコン
フレームを受信できる機会が得られない状況となってし
まう。本発明を実施するに際しては、このような相反す
る性質を考慮して、メモリ６に記憶させておく時間間隔
は実施の実情に応じた値に設定される。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
従来より用いられてきたビーコンフレームによるチャン
ネル切換処理に加えて、受信側の装置で計時に基づくチ
ャンネル切換処理を行うようにしたため、ＳＳ−ＦＨ方
式の通信において送信側と受信側との間のチャンネル同
期の外れを防止することができ、また、外れてしまった
場合にも迅速に同期を回復させることができ、データを
迅速且つ確実に伝送することができる。特に、従来のよ
うに同期外れに対する復旧に長時間を要しないことから
リアルタイムなデータ伝送を保証することができ、リア
ルタイムな情報伝達を要求される証券データ等の伝送に
適用して極めて効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る受信装置の構成を
示す図である。

【図２】 本発明の一実施形態に係るチャンネル切換処
理の手順を示すフローチャートである。

【図３】 本発明の一実施形態に係るチャンネル切換処
理を説明するタイムチャートである。

【図４】 ホッピングパターンの一例を説明する図であ
る。

【図５】 ホッピングパターンの一例を説明する図であ
る。

【図６】 ビーコンフレームの一構成例を示す図であ
る。

【図７】 ビーコンフレームに基づくチャンネル切換の
一例を説明するタイムフローチャートである。

【図８】 従来例に係る受信装置の構成を示す図であ
る。

【図９】 従来例に係るチャンネル切換処理の手順を示
すフローチャートである。

【図１０】 従来のチャンネル切換処理の一例を説明す
るタイムフローチャートである。

【符号の説明】

１・・・送受信手段、 ４・・・制御手段（ＣＰＵ）、
５・・・タイマ、 ６・・・メモリ、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮下 信一 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 (72)発明者 平野 隆行 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホッピングパターンに従って複数の周波
   数チャンネルを順次切り換えて通信を行う周波数ホッピ
   ング方式スペクトラム拡散通信方法において、 受信側の装置にホッピングパターン及び周波数チャンネ
   ルの切り換えを行う時間間隔を予め設定しておき、 受信側の装置は、送信側の装置から送信されたビーコン
   フレームを受信することにより周波数チャンネルを切り
   換える一方、前回のビーコンフレームの受信から前記時
   間間隔が経過してもビーコンフレームを受信し得ない場
   合には、当該時間間隔が経過したところで周波数チャン
   ネルを予め設定されているホッピングパターンに従って
   切り換えることを特徴とする周波数ホッピング方式スペ
   クトラム拡散通信方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の周波数ホッピング方式
   スペクトラム拡散通信方法において、 ビーコンフレームには次に切り換えるべき周波数チャン
   ネルの情報が含まれており、 受信側の装置は、ビーコンフレームを受信し得た場合に
   は当該ビーコンフレームに含まれる情報に従って周波数
   チャンネルを切り換えることを特徴とする周波数ホッピ
   ング方式スペクトラム拡散通信方法。
3. 【請求項３】 受信周波数チャンネルをホッピングパタ
   ーンに従って順次切り換えて送信側装置との間で無線通
   信を行う受信装置において、 送信側装置に対応したホッピングパターン及び周波数チ
   ャンネルの切り換えを行う時間間隔を記憶したメモリ
   と、 送信側装置から送信された送信対象のデータ及びビーコ
   ンフレームを受信する受信手段と、 受信手段で受信される各ビーコンフレームの受信時間間
   隔を計時するタイマと、 ビーコンフレームを受信手段で受信したことに基づいて
   受信手段に周波数チャンネルを切り換えさせる一方、前
   回のビーコンフレームの受信からメモリに記憶された時
   間間隔が経過してもビーコンフレームを受信し得ないこ
   とに基づいて、当該時間間隔が経過したところで受信手
   段に周波数チャンネルをメモリに記憶したホッピングパ
   ターンに従って切り換えさせる制御手段と、を備えたこ
   とを特徴とする受信装置。