WO2015008328A1 - 無線通信装置および無線通信制御方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a wireless communication apparatus and a wireless communication control method capable of improving the throughput of wireless communication.
- the counterpart wireless communication device 8 performs wireless LAN and Bluetooth communication in a time division manner using a common antenna 11a by switching the antenna switch 11 (time division operation).
- the wireless communication device 1 has insufficient antenna isolation between the wireless LAN antenna 2a and the Bluetooth antenna 3a in wireless LAN and Bluetooth communication with the counterpart wireless communication device 8.
- the time division operation is performed to control the wireless LAN transmission / reception timing of the counterpart wireless communication device 8.
- the timing of the time division operation cannot be matched as in the case where one of the wireless communication devices controls, and the wireless LAN throughput decreases. .
- the communication partner is a single-antenna wireless communication device, and when it is determined that the communication partner is a single-antenna wireless communication device, simultaneous operation is performed.
- the wireless communication device is not an antenna type, a time division operation is performed. By doing so, the throughput of the wireless LAN can be improved.
- the wireless LAN communication unit 2 is a wireless communication unit that performs wireless LAN communication using the wireless LAN antenna 2 a and includes a wireless unit 20 and a communication control unit 21.
- the wireless unit 20 transmits and receives wireless LAN signals via the wireless LAN antenna 2a.
- the communication control unit 21 is a communication control unit that controls communication by the wireless unit 20, and outputs state information indicating the communication state of the wireless unit 20 or a control signal received from a communication partner to the time division control unit 14.
- the communication control unit 21 includes a signal detection unit 210.
- the signal detection unit 210 generates timing information indicating the timing at which the wireless LAN packet is received from the communication partner and outputs the timing information to the timing monitoring unit 12.
- the time division control determination unit 13 of the wireless communication device 1 is not a single-antenna wireless communication device based on the monitoring result by the timing monitoring unit 12 (the counterpart wireless communication device 4). , 6).
- the time division control unit 14 receives state information or control input from the wireless LAN communication unit 2 and the Bluetooth communication unit 3, respectively.
- the priority of the wireless LAN packet and the Bluetooth packet is determined based on the signal.
- the time division control determination unit 13 of the wireless communication device 1 is based on the monitoring result of the timing monitoring unit 12 and the communication partner is a single-antenna wireless communication device (partner wireless communication device 8). ).
- the time division control determination unit 13 determines that the communication partner is a single-antenna wireless communication device
- the time division control unit 14 does not perform the time division operation and switches the wireless LAN communication unit 2 and the Bluetooth communication unit 3 to each other. Control and perform simultaneous operation. As a result, it is possible to reduce the time during which communication cannot be performed due to useless wireless LAN timing control by the time-sharing operation of the wireless communication device 1, and thus the throughput of the wireless LAN is improved.
- the time division control unit 14 transmits a Ps-Poll packet or a U-APSD packet to request data from the communication partner when exiting the active mode and shifting to the power save mode in the time division operation. Controls the transmission timing of the wireless LAN packet. Therefore, when the time division operation is not performed, the wireless communication device 1 does not transmit the Ps-Poll packet or the U-APSD packet for controlling the transmission timing of the wireless LAN packet in the partner wireless communication device 8, and does not transmit the partner wireless communication device. The timing is controlled by the time division operation of the communication device 8. This eliminates unnecessary transmission of Ps-Poll packets or U-APSD packets, eliminates the time lag due to polling waiting, improves communication efficiency, and improves the throughput of the wireless LAN.
- the time division control unit 14 determines that the communication partner is a single antenna wireless communication device by the time division control determination unit 13, the wireless communication device of the communication partner
- the communication timings of the wireless LAN communication unit 2 and the Bluetooth communication unit 3 are matched with the time division communication timing control performed by the communication partner wireless communication device without controlling the time division communication timing in FIG. In this way, the communication quality can be maintained by the timing control of the time division operation performed by the wireless communication device of the communication partner.
Abstract
Description
シングルアンテナ方式の場合、双方の無線通信方式による通信を時分割で行うことで、無線通信間の干渉を回避しながら、1つのアンテナを使用した通信を実現している。
また、特許文献2には、同様に、無線LANおよびBluetoothの無線通信を行う無線通信装置において、伝送範囲に応じて、2つのアンテナを利用してそれぞれの無線通信を行う並行動作(以下、同時動作と呼ぶ)と1つのアンテナを共用する時分割動作とを切り替える技術が開示されている。
これにより、一方の無線通信装置が制御する場合のように時分割動作のタイミングを合わせることができず、無線LANのスループットが低下するという課題があった。
なお、特許文献1,2に代表される従来の技術では、上述した無線通信装置間の通信を考慮していないため、上記課題を解決することはできない。
実施の形態1.
図1は、この発明で想定している無線通信の概要を示す図であって、無線LANおよびBluetoothで無線通信を行う場合を示している。
図1において、この発明に係る無線通信装置1は、無線LANアンテナ2a、Bluetoothアンテナ3a、無線LAN通信部2およびBluetooth通信部3を備えて構成される。また、無線通信装置1は、無線LAN通信部2およびBluetooth通信部3を制御することで、互いに独立したアンテナ2a,3aを用いて、無線LANとBluetoothの無線通信を並行して行う同時動作と時分割で行う時分割動作との切り替えが可能である。
相手無線通信装置4においては、無線LANアンテナ5aを用いて無線LAN通信部5が無線LANの通信を行い、相手無線通信装置6においては、Bluetoothアンテナ7aを用いてBluetooth通信部7がBluetoothの通信を行う。
なお、無線通信装置1としてはカーナビゲーション装置が考えられ、相手無線通信装置4,6としては2台のスマートフォンが考えられる。
図1(a)において、無線通信装置1と相手無線通信装置4,6との間の無線LANとBluetoothの通信で無線LANアンテナ2aとBluetoothアンテナ3aとの間のアンテナのアイソレーションが不十分である場合、両無線通信間の干渉を回避するため、無線通信装置1が、時分割動作を行って相手無線通信装置4の無線LANの送受信タイミングを制御する。
相手無線通信装置8は、アンテナスイッチ11の切り替えに応じて無線LAN通信部9およびBluetooth通信部10を制御することで、共通のアンテナ11aを用いて無線LANとBluetoothの無線通信を時分割で行う時分割動作が可能である。
例えば、省スペース化の要望から、このようなシングルアンテナ方式のスマートフォンは広く普及している。
一方、無線通信装置1は、図1(a)と同様に、相手無線通信装置8との無線LANとBluetoothの通信で無線LANアンテナ2aとBluetoothアンテナ3aとの間のアンテナのアイソレーションが不十分である場合、上述したように、時分割動作を行って相手無線通信装置8の無線LANの送受信タイミングを制御しようとする。
このように互いに通信相手の無線LANの送受信タイミングを制御しようとした場合、一方の無線通信装置が制御する場合のように時分割動作のタイミングを合わせることができず、無線LANのスループットが低下する。
無線部20は、無線LANアンテナ2aを介して無線LAN信号を送受信する。
通信制御部21は、無線部20による通信を制御する通信制御部であり、無線部20の通信状態を示す状態情報あるいは通信相手から受信された制御信号を時分割制御部14に出力する。また、通信制御部21は信号検出部210を備えている。
信号検出部210は、通信相手から無線LANパケットが受信されたタイミングを示すタイミング情報を生成してタイミング監視部12に出力する。
無線部30は、Bluetoothアンテナ3aを介して、Bluetooth信号を送受信する。通信制御部31は、無線部30による通信を制御する通信制御部であって、無線部30の通信状態を示す状態情報あるいは通信相手から受信された制御信号を時分割制御部14に出力する。また、通信制御部31は、Bluetoothパケットの送受信タイミングを示すタイミング情報を生成してタイミング監視部12に出力する。
時分割制御判定部13は、タイミング監視部12による監視結果に基づいて通信相手がシングルアンテナ方式の無線通信装置であるか否かを判定する判定部である。判定の方法は、実施の形態2~5で後述する。
また、時分割制御部14は、時分割制御判定部13により通信相手がシングルアンテナ方式の無線通信装置であると判定された場合に、無線LAN通信部2およびBluetooth通信部3を制御して同時動作に切り替え、通信相手がシングルアンテナ方式の無線通信装置でないと判定された場合には無線LAN通信部2およびBluetooth通信部3を制御して時分割動作に切り替える。
図1(a)に示す場合、無線通信装置1の時分割制御判定部13は、タイミング監視部12による監視結果に基づいて通信相手がシングルアンテナ方式の無線通信装置ではない(相手無線通信装置4,6)と判定する。
時分割制御部14は、時分割制御判定部13により通信相手がシングルアンテナ方式の無線通信装置ではないと判定された場合、無線LAN通信部2およびBluetooth通信部3からそれぞれ入力した状態情報または制御信号に基づいて、無線LANパケットとBluetoothパケットの優先度を判定する。
時分割制御部14は、時分割制御判定部13により通信相手がシングルアンテナ方式の無線通信装置であると判定された場合、時分割動作を行わず、無線LAN通信部2およびBluetooth通信部3を制御して同時動作を行う。
これにより、無線通信装置1の時分割動作による無駄な無線LANのタイミング制御によって生じる通信できない時間を短縮することが可能となるため、無線LANのスループットが向上する。
このように相手無線通信装置8が行う時分割動作のタイミング制御によって、無線通信装置1は、通信品質を維持することができる。
まず、時分割制御部14は、時分割制御判定部13により通信相手がシングルアンテナ方式の無線通信装置であると判定された場合には、無線LAN通信部2を制御することにより、通信相手の無線通信装置8による無線LANパケットの送信タイミングを制御するためのCTS(Clear To Send)-to-selfパケットを送信しない。
従って、時分割動作を行わない場合、無線通信装置1は、相手無線通信装置8における無線LANパケットの送信タイミングを制御するためのCTS-to-selfパケットの送信を行わず、相手無線通信装置8の時分割動作によるタイミング制御に合わせる。
これにより、無駄なCTS-to-selfパケットの送信が不要であり、これに伴う通信相手の無線LANの送信タイミング制御によって通信できなくなる時間が省略され、無線LANのスループットを向上させることができる。
従って、時分割動作を行わない場合、無線通信装置1は、相手無線通信装置8における無線LANパケットの送信タイミングを制御するためのPs-PollパケットまたはU-APSDパケットの送信を行わず、相手無線通信装置8の時分割動作によるタイミング制御に合わせる。
これにより、無駄なPs-PollパケットまたはU-APSDパケットの送信が不要であり、これに伴うポーリング待ちによるタイムラグが省略されて通信効率が改善され、無線LANのスループットを向上させることができる。
このように無線LANとBluetoothの通信が可能な無線通信装置と通信する際に、通信相手の無線通信装置におけるアンテナ方式を判定して、この判定の結果に応じてデュアルアンテナ方式における同時動作と時分割動作を切り替えることで、無線LANの通信スループットを向上させることができる。
なお、無線LANおよびBluetooth以外に、上記課題を生じる異なる無線通信方式についても、この発明を適用することができる。これにより、無線通信のスループットを向上させることができる。
このようにすることで、無駄なCTS-to-selfパケットの送信が不要であり、これに伴う通信相手の無線LANの送信タイミング制御によって通信できなくなる時間が省略され、無線LANのスループットを向上させることができる。
このようにすることで、無駄なPs-PollパケットまたはU-APSDパケットの送信が不要であり、これに伴うポーリング待ちによるタイムラグが省略されて通信効率が改善され、無線LANのスループットを向上させることができる。
実施の形態2は、時分割制御判定部13による判定方法の一態様を示している。
通信相手がシングルアンテナ方式の無線通信装置である場合、通信相手の無線通信装置は、無線LANとBluetoothの時分割動作となる。
このとき、通信相手の無線通信装置が送信する無線LANパケットには、以下の特徴がある。このため、時分割制御判定部13は、その特徴を検出することにより、通信相手がシングルアンテナ方式の無線通信装置であるか否かを判定することができる。
相手無線通信装置8は、時分割動作を行うため、図3に示すようにBluetoothパケットの送受信タイミングの時間Aを避けて、無線LANパケットを送信する。
なお、図3のBluetoothの送信におけるMはマスター送信、Sはスレーブ送信を示している。
また、この判定を行うためには、無線LANとBluetoothの両方が通信状態であり、両無線通信方式のパケットが存在する状況が必要である。
上述の判定は、無線通信装置間で実際の通信が開始されてから実行しているが、事前にダミーパケットの通信を行うことで実際の通信が始まる前に判定してもよい。
さらに、通信トラフィックが高い状況を作り出すことで判定の精度を上げることも可能である。
実施の形態3は、時分割制御判定部13による判定方法の一態様を示している。
通信相手がシングルアンテナ方式の無線通信装置である場合、通信相手の無線通信装置は、無線LANとBluetoothの時分割動作となる。
このとき、通信相手の無線通信装置が送信する無線LANパケットには、以下の特徴がある。このため、時分割制御判定部13は、その特徴を検出することにより、通信相手がシングルアンテナ方式の無線通信装置であるか否かを判定することができる。
なお、図4のBluetoothの送信におけるMはマスター送信、Sはスレーブ送信を示している。
また、この判定を行うためには、無線LANとBluetoothの両方が通信状態であり、両無線通信方式のパケットが存在する状況が必要である。
上述の判定は、無線通信装置間で実際の通信が開始されてから実行しているが、事前にダミーパケットの通信を行うことで実際の通信が始まる前に判定してもよい。
さらに、通信トラフィックが高い状況を作り出すことで判定の精度を上げることも可能である。
実施の形態4は、時分割制御判定部13による判定方法の一態様を示している。
通信相手がシングルアンテナ方式の無線通信装置である場合、通信相手の無線通信装置は、無線LANとBluetoothの時分割動作となる。
このとき、通信相手の無線通信装置が送信する無線LANパケットには、以下の特徴がある。このため、時分割制御判定部13は、その特徴を検出することにより、通信相手がシングルアンテナ方式の無線通信装置であるか否かを判定することができる。
なお、図5のBluetoothの送信におけるMはマスター送信、Sはスレーブ送信を示している。
また、この判定を行うためには、無線LANとBluetoothの両方が通信状態であり、両無線通信方式のパケットが存在する状況が必要である。
上述の判定は、無線通信装置間で実際の通信が開始されてから実行しているが、事前にダミーパケットの通信を行うことで実際の通信が始まる前に判定してもよい。
さらに、通信トラフィックが高い状況を作り出すことで判定の精度を上げることも可能である。
実施の形態5は、時分割制御判定部13による判定方法の一態様を示している。
通信相手がシングルアンテナ方式の無線通信装置である場合、通信相手の無線通信装置は、無線LANとBluetoothの時分割動作となる。
このとき、通信相手の無線通信装置が送信する無線LANパケットには、以下の特徴がある。このため、時分割制御判定部13は、その特徴を検出することにより、通信相手がシングルアンテナ方式の無線通信装置であるか否かを判定することができる。
なお、図6のBluetoothの送信におけるMはマスター送信、Sはスレーブ送信を示している。
すなわち、図6に示すように、相手無線通信装置8により、通信相手(無線通信装置1)からの無線LANパケットの送信タイミングが、Bluetoothパケットの送受信時間に重ならないように制御される。
このため、Ps-PollパケットまたはU-APSD(WMM-PS)パケットは、図6に示すように、Bluetoothパケットの送受信タイミングの時間(送受信時間A)前の期間Dに送信されない。
また、この判定を行うためには、無線LANとBluetoothの両方が通信状態であり、両無線通信方式のパケットが存在する状況が必要である。
上述の判定は、無線通信装置間で実際の通信が開始されてから実行しているが、事前にダミーパケットの通信を行うことで実際の通信が始まる前に判定してもよい。
さらに、通信トラフィックが高い状況を作り出すことで判定の精度を上げることも可能である。
このようにすることでも通信相手がシングルアンテナ方式の無線通信装置であるか否かを的確に判定することができる。
Claims (10)
- 互いに独立したアンテナを用いて異なる無線通信方式の無線通信を行う各無線通信部を備えた無線通信装置であって、
通信相手が共通のアンテナを用いて前記異なる無線通信方式の無線通信を時分割で行うシングルアンテナ方式の無線通信装置であるか否かを判定する判定部と、
前記各無線通信部を制御して、前記異なる無線通信方式の無線通信を並行して行う同時動作と時分割で行う時分割動作との切り替えを行う制御部とを備え、
前記制御部は、前記判定部により通信相手が前記シングルアンテナ方式の無線通信装置であると判定された場合に、前記各無線通信部を制御して前記同時動作に切り替え、前記通信相手が前記シングルアンテナ方式の無線通信装置でないと判定された場合には、前記各無線通信部を制御して前記時分割動作に切り替えることを特徴とする無線通信装置。 - 前記制御部は、前記判定部により通信相手が前記シングルアンテナ方式の無線通信装置であると判定された場合、前記通信相手の無線通信装置における時分割の通信タイミングを制御せず、前記無線通信部の通信タイミングを前記通信相手の無線通信装置が行う時分割の通信タイミング制御に合わせることを特徴とする請求項1記載の無線通信装置。
- 前記異なる無線通信方式は、無線LAN(Local Area Network)の無線通信方式およびBluetooth(登録商標)の無線通信方式であることを特徴とする請求項2記載の無線通信装置。
- 前記制御部は、前記判定部により通信相手が前記シングルアンテナ方式の無線通信装置であると判定された場合、前記通信相手の無線通信装置における無線LANパケットの送信タイミングを制御するためのCTS(Clear To Send)-to-selfパケットの送信を行わないことを特徴とする請求項3記載の無線通信装置。
- 前記制御部は、前記判定部により通信相手が前記シングルアンテナ方式の無線通信装置であると判定された場合、前記通信相手の無線通信装置における無線LANパケットの送信タイミングを制御するためのPs-Poll(Power saved-Poll)パケットまたはU-APSD(Unscheduled-Automatic Power Save Delivery)パケットの送信を行わないことを特徴とする請求項3記載の無線通信装置。
- 前記判定部は、通信相手の無線通信装置から送信された無線LANパケットがBluetoothパケットの送受信タイミングの時間に受信されない場合、前記通信相手が前記シングルアンテナ方式の無線通信装置であると判定することを特徴とする請求項3記載の無線通信装置。
- 前記判定部は、通信相手の無線通信装置から送信されたCTS-to-selfパケットがBluetoothパケットの送受信タイミングの時間前に受信され、そのSIFS(Short InterFrame Space)の経過後にデータパケットが受信されない場合、前記通信相手が前記シングルアンテナ方式の無線通信装置であると判定することを特徴とする請求項3記載の無線通信装置。
- 前記判定部は、前記通信相手の無線通信装置から送信されたCTS-to-selfパケットのDuration値に基づくNAV(Network Allocation Vector)時間が、前記CTS-to-selfパケットに続くBluetoothパケットの送受信タイミングの時間を含む場合に、前記通信相手が前記シングルアンテナ方式の無線通信装置であると判定することを特徴とする請求項3記載の無線通信装置。
- 前記判定部は、前記通信相手の無線通信装置から送信されたPs-PollパケットまたはU-APSDパケットがBluetoothパケットの送受信タイミングの各時間前に受信されない場合、前記通信相手が前記シングルアンテナ方式の無線通信装置であると判定することを特徴とする請求項3記載の無線通信装置。
- 互いに独立したアンテナを用いて異なる無線通信方式の無線通信を行う各無線通信部、判定部および制御部を備えた無線通信装置で実行される無線通信制御方法であって、
前記判定部が、通信相手が共通のアンテナを用いて前記異なる無線通信方式の無線通信を時分割で行うシングルアンテナ方式の無線通信装置であるか否かを判定するステップと、
前記制御部が、前記判定部により通信相手が前記シングルアンテナ方式の無線通信装置であると判定された場合に、前記各無線通信部を制御して前記異なる無線通信方式の無線通信を並行して行う同時動作に切り替え、前記通信相手が前記シングルアンテナ方式の無線通信装置でないと判定された場合には、前記各無線通信部を制御して前記異なる無線通信方式の無線通信を時分割で行う時分割動作に切り替えるステップとを備えたことを特徴とする無線通信制御方法。
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