(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信の一単位であるフレームを切り換えるフレーム切換手段と、切り換えたフレームに対応させる周波数を選択する周波数選択手段と、フレームごとに周波数をホップさせて複数の機器間相互の無線通信を行う周波数ホッピング方式の無線送受信手段とを備えた通信装置であって、
前記フレーム切換手段は、前記フレームとして、基準フレームと該基準フレームよりも長いフレームとの少なくとも２種類以上のフレームを用い、前記長いフレームを、前記基準フレームの切換タイミングに同期させて切り換え、
前記周波数選択手段は、前記長いフレームの通信に用いる前記周波数として、当該長いフレームの切換タイミングに相当する前記基準フレームの切換タイミングで切り換えられた当該基準フレームの通信に用いる前記周波数を選択する、ことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記周波数選択手段は、基準フレームが切り換られるごとに周波数を対応させるために、夫々異なる周波数からなる有限個の周波数群内において順次選択を繰り返し、前記フレーム切換手段は、長いフレームの周波数と基準フレームの周波数とが、当該繰り返しの周期内において少なくとも一度一致するタイミングで長いフレームの切り換えを行い、当該切り換えの周期を前記繰り返しの周期と一致させないことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記周波数群の有限個数Ｎは、基準フレームの１フレーム長を単位フレーム長とした時の長いフレームの１フレーム長をαとすると、前記有限個数Ｎを前記１フレーム長αで除した時の剰余βが、前記１フレーム長αとの間で１以外の公約数を持たないような数となるように設定されていることを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記長いフレームの切り換えタイミングで各機器に対する呼出を行う呼出制御手段を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の通信装置。
【請求項５】
前記無線送受信手段は、音声データまたは音声データ以下の伝送速度の音声等価データに対しては前記基準フレームを用い、音声データよりも伝送速度の高い高速非音声データに対しては前記長いフレームを用いて送受信を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スペクトラム拡散方式により所定の拡散符号に応じた通信を行う無線通信装置の技術分野に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、前記スペクトラム拡散通信方式を用いた通信システムにおいては、周波数の有効利用、かつ、秘匿性を高めるために、周波数ホッピング方式（以下ＦＨ方式とする）による通信方式が用いられている。ＦＨ方式は搬送波を拡散符号系列により予め定められた規則に従い、ホッピングさせることにより拡散を行うものである。ＦＨ方式によるスペクトラム拡散通信方式を使用した従来の双方向通信システムにおける送受信装置は、例えば図１１に示す様に構成されている。
【０００３】
まず、送信が行われる場合には、拡散符号系列発生器２０５から出力される拡散符号系列に従って、周波数シンセサイザ２０６からランダムな周波数の信号が出力される。一方、送信データ入力端子２２０には一次変調信号が入力され、当該一次変調信号は、前記周波数シンセサイザ２０６からの出力によりアップコンバータ２０３で出力周波数が決定される。アップコンバータ２０３により周波数変換された送信データは、増幅器２０８で増幅された後、共用器２１０を経てアンテナ２１１から送信出力される。
【０００４】
次に受信が行われる場合には、アンテナ２１１で受信された信号は共用器２１０で送信波と分離され、増幅器２０９で増幅された後にダウンコンバータ２０７に入力される。そして、ダウンコンバータ２０７により前記周波数シンセサイザ２０６からの周波数を指定する信号に基づいて周波数変換され、復調器２１２により復調されて受信データとされる。この受信データは図示外のデータ演算回路に出力されると共に同期回路２０４にも出力される。同期回路２０４では受信信号からホッピング周波数の位相が検出され、同期回路２０４から拡散符号系列発生器２０５に同期信号が出力される。そして、拡散符号系列発生器２０５は入力された同期信号に従い、拡散符号系列を出力し、拡散符号系列発生器２０５から出力された拡散符号系列は周波数シンセサイザ２０６に供給され、周波数シンセサイザ２０６は入力された拡散符号系列に従ってランダムな周波数の出力を発生する。
【０００５】
また、ダウンコンバータ２０７は受信信号と周波数シンセサイザ２０６からの出力とを乗算して受信信号を逆拡散する。ダウンコンバータ２０７において逆拡散された逆拡散信号は復調器２１２で復調され、復調された受信データは受信データ出力端子２２１から出力される。
【０００６】
そして、以上の様な送信部と受信部が同時に動作することより、双方向通信が行われる。
【０００７】
また、前記ランダムな周波数とは、前記拡散符号発生器２０５から同期信号の入力の度に出力される拡散符号がランダムに変更することを意味し、この拡散符号の系列（周波数ホッピングパターン）を一組の通信装置相互で共有することにより、送受信が行われるのである。
【０００８】
この様な通信方式を用いた装置の具体例としては、親機と子機間の通信に前記通信方式を用いたコードレス電話装置が挙げられ、近年においては、子機を音声用端末として用いるだけでなく、子機とパーソナルコンピューター等を接続することにより、データ用端末として用いるものがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の装置においては、前記周波数をホップさせる期間は、音声データの場合と非音声データの場合とに拘わらず共通であったため、効率的な通信を行うことができないという問題があった。
【００１０】
例えば、パーソナルコンピュータ等において取り扱われる通信データは、高いデータ送受信レートが必要なので、前記ホップさせる期間を長くする必要があるが、このようにホップさせる期間を長くした状態で、音声データの送受信を行うと、特定の周波数に対する妨害が生じた場合には、それ以降の音声が聞き取れなくなるという問題がある。また、秘匿性を高めるという周波数ホッピング方式の利点を損なうことになる。
【００１１】
一方、前記ホップさせる期間を音声データに合わせて短くしたとすると、周波数をホップさせるたびに、周波数の安定のための占有期間が必要となるため、前記のような通信データ等については、データの送受信レートが低下することになる。
【００１２】
従って、前記ホップさせる期間として、長い期間と短い期間との双方を用意し、データの種類に合わせて何れかを選択することも考えられるが、何れかの期間を用いるかによって、所定時間内にホップされる周波数の個数が異なることになる。その結果、前記通信データと音声データとの双方を取り扱うことになるコードレス電話装置の親機においては、例えば長い期間を用いて通信を行った後に短い期間で通信を行う場合に、同期が取れないことになり、送受信装置において複雑な制御を行う必要がある。
【００１３】
本発明は、上述の問題点に鑑みなされたものであり、周波数ホッピング方式を用いて音声データと非音声データの双方の通信を行う通信装置において、簡易な構成で、効率的な通信を行うことのできる通信装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の通信装置は、前記課題を解決するために、通信の一単位であるフレームを切り換えるフレーム切換手段と、切り換えたフレームに対応させる周波数を選択する周波数選択手段と、フレームごとに周波数をホップさせて複数の機器間相互の無線通信を行う周波数ホッピング方式の無線送受信手段とを備えた通信装置であって、前記フレーム切換手段は、前記フレームとして、基準フレームと該基準フレームよりも長いフレームとの少なくとも２種類以上のフレームを用い、前記長いフレームを、前記基準フレームの切換タイミングに同期させて切り換え、前記周波数選択手段は、前記長いフレームの通信に用いる前記周波数として、当該長いフレームの切換タイミングに相当する前記基準フレームの切換タイミングで切り換えられた当該基準フレームの通信に用いる前記周波数を選択することを特徴とする。
【００１５】
請求項１に記載の通信装置によれば、通信の一単位であるフレームとして基準フレームを用い、フレーム切換手段により、基準フレームが１回目、２回目、…と順次切り換えられると、この切り換えごとに周波数選択手段により周波数が予め定められた順序で選択され、その時の基準フレームの切換タイミングにおける周波数となる。従って、夫々の基準フレームには夫々異なる周波数が対応することになる。一方、前記フレームとして長いフレームを用いた場合には、フレーム切り換え手段により、当該長いフレームを前記基準フレームの切換タイミングに同期させて１回目、２回目、…と切り換える。従って、長いフレームの切り換えの一周期中における基準フレームの切り換え回数は整数個となる。そして、周波数選択手段は、長いフレームを用いる場合には、長いフレームの切り換えられるごとに、その切り換えタイミングまでの基準フレームの切り換え回数に相当する順序の周波数を、長いフレームの周波数として選択する。その結果、基準フレームを用いた場合でも、長いフレームを用いた場合でも、切り換えタイミングにおける周波数はいずれかの周波数で一致することになり、ホップ周波数の同期が維持される。
【００１６】
請求項２に記載の通信装置は、前記請求項１に記載の通信装置において、前記周波数選択手段は、基準フレームが切り換られるごとに周波数を対応させるために、夫々異なる周波数からなる有限個の周波数群内において順次選択を繰り返し、前記フレーム切換手段は、長いフレームの周波数と基準フレームの周波数とが、当該繰り返しの周期内において少なくとも一度一致するタイミングで長いフレームの切り換えを行い、当該切り換えの周期を前記繰り返しの周期と一致させないことを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載の通信装置によれば、前記フレーム切換手段による長いフレームの切り換えタイミングは、夫々異なる周波数からなる有限個の周波数群内において順次繰り返される周波数の選択の繰り返し周期内において、基準フレームの周波数と、長いフレームの周波数とが、少なくとも一度一致するタイミングで行われ、長いフレームの切換周期は、前記繰り返し周期と一致させないので、ホップ周波数の同期を維持しつつ、長いフレームの周波数として、少なくとも前記周波数群内における複数個の異なる周波数を選択させる。これにより、長いフレームにおいても確実に周波数のホップが行われる。
【００１８】
請求項３に記載の通信装置は、前記請求項２に記載の通信装置において、前記周波数群の有限個数Ｎは、基準フレームの１フレーム長を単位フレーム長とした時の長いフレームの１フレーム長をαとすると、前記有限個数Ｎを前記１フレーム長αで除した時の剰余βが、前記１フレーム長αとの間で１以外の公約数を持たないような数となるように設定されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項３に記載の通信装置によれば、基準フレームの１フレーム長を単位フレーム長とした時の長いフレームの１フレーム長をαとし、前記有限個数Ｎを前記１フレーム長αで除した時の剰余βとした時に、剰余βは前記１フレーム長αとの間で１以外の公約数を持たないような数とされるので、長いフレームに対応される周波数は、長いフレームの切り換えを繰り返していく内に、前記有限個の周波数群内の全てが選択されることになる。その結果、長フレームにおいても短フレームと同様の周波数のホップが行われる。
【００２０】
請求項４に記載の通信装置は、前記請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の通信装置において、前記長いフレームの切り換えタイミングで各機器に対する呼出を行う呼出制御手段を更に備えたことを特徴とする。
【００２１】
請求項４に記載の通信装置によれば、呼出制御手段により、前記長いフレームの切り換えタイミングで各機器に対する呼出が行われ、この時の周波数は、上述したように基準フレームに対応する周波数と一致しているので、長いフレームを用いて通信を行う機器と、基準フレームを用いて通信を行う機器との両方に対して呼出を行って、これらのいずれの機器からの応答があった場合でも、同期を損なうことなく良好な通信が行われる。
【００２２】
請求項５に記載の通信装置、前記請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の通信装置において、前記無線送受信手段は、音声データまたは音声データ以下の伝送速度の音声等価データに対しては前記基準フレームを用い、音声データよりも伝送速度の高い高速非音声データに対しては前記長いフレームを用いて送受信を行うことを特徴とする。
【００２３】
請求項５に記載の通信装置によれば、音声データまたは音声データ以下の伝送速度の音声等価データに対しては、前記基準フレームを用いて短い周期で周波数がホップされるため、比較的データ送受信レートは低下するが、特定の周波数に対する妨害があったとしても、音声データまたは音声等価データの聴取等に支障を来すことはない。また、高速非音声データに対しては、前記長いフレームを用いて長い周期で周波数がホップされるため、データの送受信レートが高くなる。また、特定の周波数に対して妨害を受けた場合でも、高速非音声データについてはパケット化による通信を行うことにより支障を来すことがない。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態を図１乃至図８に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態における通信装置を構成する親機及び子機の概略構成を示すブロック図、図２は図１の通信装置に用いられる無線通信部の概略構成を示すブロック図である。
【００２５】
本実施形態における通信装置は、図１に示す様に、プリンタ機能及びファクシミリ機能並びに親子電話機能を有する親機１と、一般の商用アナログ電話回線に有線接続され、更に前記親機１と周波数ホッピング方式による無線接続された無線ターミナル２と、該親機１と周波数ホッピング方式による無線接続された４台の音声端末子機３ａ〜３ｄと、パーソナルコンピュータ等の２台のデータ端末６ａ，６ｂと、該データ端末６ａ，６ｂに有線接続され、前記親機１と周波数ホッピング方式による無線接続がなされた２台の無線アダプタ４ａ，４ｂとから構成されている。
【００２６】
まず、親機１の構成について説明する。親機１は、スキャナ機能、ファクシミリ機能、プリント機能、及び親子電話機能を有する複合機であり、子機との間で後述する周波数ホッピング方式の無線通信を行うための無線送受信手段としての無線通信部１１と、記録材上に画像を形成する画像出力部１２と、スキャナ等から構成される画像読取部１３と、外部有線ネットワーク７に接続されたネットワーク制御部１４とを備えている。尚、当該親機１を操作するためのスイッチ等からなる操作部については図示を省略している。
【００２７】
次に、以上の様な親機１を構成する各部の構成について詳しく説明する。
【００２８】
無線通信部１１は、図２に示す様に、親機１の内部で取り扱われるデータと、無線送受信されるデータとについて、復調または変調を行う変復調器５２と、該変復調器５２から出力された信号を通信用の周波数に変換するアップコンバータ５３と、該アップコンバータ５３から出力される信号を増幅するパワーアンプ５４と、送信と受信とを切り換える送受切換器５５と、アンテナ５６と、受信された信号の増幅するローノイズアンプ５７と、該ローノイズアンプ５７から出力される信号の周波数を変換して変復調器５２に出力するダウンコンバータ５８と、前記アップコンバータ５３及びダウンコンバータ５８に前記変換用の周波数を出力するＰＬＬ局部発振器５９と、該ＰＬＬ局部発振器５９の発振周波数を制御するためのホップゲート６０と、図３に示されるようなＮ個のホップ周波数データが記録されたホップテーブル６１と、前記変復調器５２、ホップゲート６０、ホップテーブル６１、及び送受切換器５５を制御するコントローラ６２と、電源６３とを備えている。
【００２９】
以上のような構成において、例えば親機１のネットワーク制御部１４から出力されるデジタルデータが変復調器５２に出力されると、該デジタルデータは変復調器５２において中間周波数信号に変調され、アップコンバータ５３に出力される。
【００３０】
アップコンバータ５３は、ミキサを備えており、前記変復調器５２から出力される中間周波数信号と、ＰＬＬ局部発振器５９から出力される発振周波数信号とを掛け合わせ、通信用の周波数信号に変換する。尚、周波数変換は１段で行う必要はなく、他の局部発振器を用いた２段構成でも良い。
【００３１】
前記アップコンバータ５３により変換された通信用の周波数信号は、パワーアンプ５４にて増幅され、増幅された信号は送受切換器５５を通してアンテナ５６から送信される。
【００３２】
また、該アンテナ５６で受信された信号は、送受切換器５５によって受信側に送られ、ローノイズアンプ５７により増幅されて、ダウンコンバータ５８に出力される。
【００３３】
ダウンコンバータ５８も、前記アップコンバータ５３と同様にミキサを備えており、ＰＬＬ局部発振器５５から出力される発振周波数信号の周波数を受信した信号の周波数から減算することにより、中間周波数信号に変換する。尚、受信側においても、周波数変換は１段で行う必要はなく、他の局部発振器を用いた２段構成でも良い。
【００３４】
前記ダウンコンバータ５８により変換された中間周波数信号は、変復調器５２に出力され、該変復調器５２において復調され、デジタルデータとして例えばネットワーク制御部１４に出力される。
【００３５】
以上のような各手段の動作制御及び電源のオンオフ制御はコントローラ６２により行われており、更に該コントローラ６２は、フレーム切換手段として機能し、所定のホッピングタイミングで周波数選択手段としてのホップゲート６０を制御することにより、ホップゲート６０にホップテーブル６１からのデータ選択を行わせ、選択したデータのＰＬＬ局部発振器５９への出力を行わせる。これにより、送受信される信号の周波数は、前記所定のホッピングタイミングで次々にホップされ、秘匿性及び周波数の利用効率性の高い無線通信が行われることになる。
【００３６】
次に、画像出力部１２は、バッファに格納されたデータを画像出力する手段であり、例えば電子写真方式による感光体ドラム等を用いた手段、或いはサーマルヘッドを用いた熱転写手段、もしくはインクジェットヘッドを備えた手段等により構成されている。前記バッファに格納されるデータとしては、ネットワーク制御手段を通して受信されたネットワーク通信データ、或いは無線アダプタ４ａ，４ｂを介してデータ用端末６ａ，６ｂから送信されたネットワーク通信データもしくは画像データ等が含まれる。
【００３７】
また、画像読取部１３は、スキャナ等から構成され、スキャナ等により読み取られた画像データは、バッファに一旦格納され、前記画像出力部に出力されるか、あるいは前記無線通信部１１を介して無線通信あるいはネットワーク通信に供される。
【００３８】
次に、以上のような親機１と及び音声用端末子機３ａ〜３ｄと無線接続される外部通信機としての無線ターミナル２について説明する。
【００３９】
無線ターミナル２は、前記親機１の無線通信部１１と同様の構成の無線送受信手段としての無線通信部２１と、該無線通信部２１により無線通信されるコード化された音声データと外線通信される音声データとの間の相互の変換を行う音声変換部２２と、前記無線通信部２１により無線通信される２値データと外線通信される非音声データとの間の相互の変換を行うデータ変換部２３と、複数の外部回線８，９に接続された回線制御部２４とを備えている。
【００４０】
無線通信部２１の構成は、上述した親機１の無線通信部１１と同様の構成であるため説明を省略する。但し、親機においては、非音声データのみが取り扱われるが、無線ターミナル２においては親機１との間の無線通信による非音声データのみならず、音声用端末子機３ａ〜３ｄとの間の音声データも取り扱われる。
【００４１】
音声変換部２２は、図示しないＣＰＵの制御により、音声とデジタル信号との相互変換を行うコーデック及び圧縮器から構成されており、子機３ａ〜３ｄからデジタルコード化されて送信される音声データをアナログデータに変換して回線制御部２４に出力すると共に、回線制御部２４を介して受信したアナログ音声データを子機３ａ〜３ｄへ送信するためにデジタルコード化するものである。
【００４２】
データ変換部２３は、パーソナルコンピュータ等から出力されるデジタルの非音声データあるいはＦＡＸ信号等の画像信号を扱うバッファと、エラー訂正処理等を行うデータ変換器等を備えており、例えばＧ３規格に合致した端末特性と伝送手順を実現させるために、ＭＨ（Modified Huffman）方式等によりデータ圧縮を行い、ＨＤＬＣフレームを用いたバイナリー符号信号方式を採用し、14400bpsの伝送速度によりデータの伝送を行う。
【００４３】
外線制御を行うための回線制御部２４は、外部回線８，９に接続されており、ＣＰＵ（図示せず）の制御により、外部回線８，９からの信号を前記音声変換部２２またはデータ変換部２３のいずれかに出力すると共に、前記音声変換部２２またはデータ変換部２３から出力されるデータを外部回線８，９のいずれかにより送信させるものである。
【００４４】
次に、音声用端末子機３ａ〜３ｄの構成について説明する。
【００４５】
子機３ａ〜３ｄは、コードレス電話器であり、図１に示す様に、上述した無線通信部１１と同様な構成の無線送受信手段としての無線通信部３１ａ〜３１ｄと、上述した無線ターミナル２の音声変換部２２と同様な構成を含むと共にＡ／Ｄ相互変換器の機能をも有する音声変換部３２ａ〜３２ｄとを備えている。また、図示を省略しているが、子機３ａ〜３ｄには、音声を入出力するためのマイク及びスピーカとが備えられている。
【００４６】
無線通信部３ａ〜３ｄの構成については、前記無線通信部１１の構成と同様なので説明を省略する。但し、無線通信部３ａ〜３ｄにおいて取り扱われるデータは音声データのみである。
【００４７】
以上のような構成において、マイクから入力された音声は、音声変換部３２ａ〜３２ｄにおいて例えば１９２００ｂｐｓのデジタル信号に変換された後に、前記無線通信部３１ａ〜３１ｄへ出力される。そして、無線通信部３１ａ〜３１ｄにおいて、上述したような周波数ホッピング方式によりアンテナから送信される。一方、アンテナで受信された信号は、無線通信部３１ａ〜３１ｄから音声変換部３２ａ〜３２ｄへと出力され、該音声変換部３２ａ〜３２ｄによりデコード化された後、アナログ音声信号に変換され、スピーカへ出力される。尚、各部の制御は図示しないＣＰＵにより行われている。
【００４８】
次に、高速非音声データ端末子機としての無線アダプタ４ａ，４ｂの構成について説明する。無線アダプタ４ａ，４ｂは、パーソナルコンピュータ或いはＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等の非音声データを取り扱うデータ用端末６ａ，６ｂと接続されており、図１に示す様に、上述した無線通信部１１と同様な構成の無線送受信手段としての無線通信部４１ａ，４１ｂと、無線ターミナル２のデータ変換器２３と同様な構成のデータ変換部４２ａ，４２ｂとを備えている。
【００４９】
無線通信部４１ａ，４１ｂの構成については、前記無線通信部１１の構成と同様なので説明を省略する。但し、無線通信部４１ａ，４１ｂにおいて取り扱われるデータは非音声データのみである。
【００５０】
データ用端末６ａ，６ｂから出力される画像データあるいはテキストデータ等は、データ変換部４２ａ，４２ｂで無線通信用のデータとして変換され、無線通信部４１ａ，４１ｂによって、親機１へ周波数ホッピング方式により無線送信される。また、親機１から送信され、無線通信部４１ａ，４１ｂで受信されたデータは、データ変換部４２ａ，４２ｂで画像データまたはテキストデータ等に変換され、データ用端末６ａ，６ｂに送信される。尚、各部の制御は図示しないＣＰＵにより行われる。
【００５１】
本実施形態の通信装置は、以上のような構成において、ＦＡＸ受信、ＦＡＸ送信、電話通信、及びパーソナルコンピュータ等のデータ通信が可能であり、それぞれの通信は、以下のような組み合わせで行われる。
【００５２】
Ａ．ＦＡＸ受信：外部回線９→無線ターミナル２→親機１→画像出力部１２
Ｂ．ＦＡＸ送信：画像読取部１３→親機１→無線ターミナル２→外部回線９
Ｃ．電話通信  ：外部回線８←→無線ターミナル２←→子機３ａ〜３ｄ
Ｄ．データ通信：データ用端末６ａ，６ｂ←→無線アダプタ４ａ，４ｂ←→親機１←→ネットワーク制御部１４←→データ回線７
なお、前記Ｄにおいて、ネットワーク制御部ではなく、出力部又は読取部と接続して、印字や画像読み取りをデータ用端末６ａ，６ｂとの間で行っても良い。
【００５３】
以上のように、本実施形態の通信装置においては、音声データと、ＦＡＸデータと、パーソナルコンピュータ等から入出力される非音声データとが取り扱われるが、これらのデータはそれぞれ性質が異なる。
【００５４】
つまり、音声データについては、通信速度は遅くても良いが、リアルタイム双方通信が必要であり、電波の妨害による聴取障害を防ぐ必要がある。また、ＦＡＸデータについては、１４．４ｋｂｐｓ程度の遅いデータレートで、リアルタイム双方通信の必要性は無い。更に、パーソナルコンピュータ等から入出力される高速非音声データについては、高速転送あるいはパケット通信による高スループットが必要であり、例えば６４ｋｂｐｓ以上のデータレートが必要である。
【００５５】
しかしながら、上述のような周波数ホッピング方式による無線通信においては、ホップ時における周波数の安定を図るための時間が必要であり、単位時間当たりのホップ数によってデータレートに影響を与える。
【００５６】
つまり、単位時間当たりのホップ数が多い場合には、データレートが低くなるため、前記のような高速非音声データに対して不適当であり、逆に単位時間当たりのホップ数が少ない場合には、データレートは高くなる一方で、一つの周波数が妨害を受けると、聴感上認識できる程の聴取障害を生じ、好ましくない。
【００５７】
また、データの種類に応じて単位時間当たりのホップ数のみを変えるように構成した場合には、ホップされる周波数の同期が、機器間において取れなくなり、特に、上述したような音声データと非音声データとの双方を取り扱う親機１においては、無線通信部１１の構成が複雑になってしまう。
【００５８】
そこで、本実施形態においては、周波数のホップをフレーム単位で行い、当該フレームとして図４に示すように短フレーム７０と長フレーム８０とを用意し、短フレーム７０と長フレーム８０との切り換えタイミングを同期させると共に、、長フレーム８０による通信に用いる周波数には、長フレーム８０の切り換えタイミングに相当する短フレーム７０の切り換えタイミングにおける周波数を用いることとした。以下、具体的に詳述する。
【００５９】
図４に示すように、短フレーム７０及び長フレーム８０共に、周波数を安定のための占有時間スロット７１，８１と、データスロット７２，８２を有しており、占有時間スロット７１，８１においては、データの送受信は行われない。
【００６０】
短フレーム７０は、図４に示すように、短い一定の周期Ｔ１でホップを行い、３２ｋｂｐｓあるいは６４ｋｂｐｓ以下のデータ伝送に用いる。従って、本実施形態では、音声データとＦＡＸデータを短フレーム７０により送受信する。但し、音声フレームについては、リアルタイム双方通信が必要なため、図６に示すようなＴＤＤ（時分割デュープレクス）を用いて送受の切り換えを行う。ＦＡＸデータを短フレーム７０で送受信するのは、データレートが１４．４ｋｂｐｓ程度だからである。
【００６１】
このように、音声データあるいは音声データと等価なデータを短フレーム７０により送受信することで、ある一つのフレームに妨害が生じ、データが消失しても連続的にフレームが消失しない限り、消失が瞬間的なため聴感上は検知できないという利点がある。また、エラー訂正が不要あるいは簡単で済むという利点を有する。更に、伝送遅れも小さく、高品質な音声通信が可能となる。
【００６２】
また、１周期分のホップを完了する時間が短いため、無線ターミナル２と子機３ａ〜３ｄとの間における周波数ホップタイミングの同期の捕捉に要する時間が短時間で済むという利点がある。つまり、無線ターミナル２と子機３ａ〜３ｄとの間では、データの送受信を開始する前に、互いのホップ周波数を一致させるための同期捕捉処理を行うが、一方が一つの周波数で待機していても、他方がその周波数に戻ってくるまでの時間が短いため、すぐに同期捕捉を行うことができる。
【００６３】
一方、長フレーム８０は、図４に示すように、短フレーム７０の例えば５倍の周期である一定周期Ｔ２という長い周期でホップを行い、６４ｋｂｐｓ以上の高速な非音声データの送受信に用いる。従って、本実施形態では、データ用端末６ａ，６ｂと親機１との間の通信データに用いている。
【００６４】
長フレーム８０を用いることにより、単位時間当たりのホップ数が少なくなるため、前記占有時間が少ないので、その分データレートを高速化することができる。
【００６５】
データ用端末６ａ，６ｂに接続された無線アダプタ４ａ，４ｂと親機１との間においては、絶えず同期が維持されており、フレームが空いていれば直ちに送受信が可能とされている。そのため、高速アクセスが可能である。
【００６６】
このように、絶えず同期を維持することとしたのは、フレームが長いため、ホップする周期も長くなり、同期捕捉に長時間を要するためである。従って、電源投入時等の初期において同期捕捉は完了し、その後はそれを維持し続けている。
【００６７】
また、以上のように２種類のフレームを用いると、親機１のように両方のフレームの送受信を行う装置においては、複雑な処理が必要となる。
【００６８】
そこで、本実施形態においては、短フレーム７０を基準フレームとし、上述した周波数選択手段としてのホップゲート６０により、ホップテーブル６１に記録された図３に示すホップデータの番号Ｃを、基準フレームである短フレーム７０の切り換えタイミングと同期させて常にカウントしており、長フレーム８０が切り換えられた時は、その切り換えタイミングで、その時の番号Ｃに対応するホップデータを長フレーム８０の周波数として選択することとした。
【００６９】
これにより、長フレーム８０を用いた送受信と、短フレーム７０を用いた送受信が混在して行われる場合でも、同期ずれを生ずることがなく、無線通信部の構成を共通化することができる。
【００７０】
そして、総ホップ数Ｎは、短フレーム７０の周期Ｔ１と長フレーム８０の周期Ｔ２との割合を１：αとし、総ホップ数Ｎをαで除した時の余りをβとし、Ｍを整数とすると、Ｎ＝Ｍα＋βとなるように設定し、αとβは互いに１以外の公約数を持たないように選択した。
【００７１】
このように構成することにより、長フレーム８０においてもホップテーブルの全ての周波数を抜けなく使用できる。
【００７２】
例えば、Ｎ＝５１、α＝５、β＝１、Ｍ＝１０とした時の例を図５に示す。図５（ａ）に示すように、ホップゲート６０が短フレーム７０の周期Ｔ１でホップデータのカウントを行うと、長フレーム８０の周波数がｆ１から開始された場合には、１１回目の切り換え時におけるカウント値は５１であり、長フレーム８０の周波数はｆ５１となる。そして、カウント値が５１に達すると、再び１からカウントが開始されるために、図５（ｂ）に示すように１２回目の切り換え時におけるカウント値は５であり、長フレーム８０の周波数はｆ５となる。以下、同様にして、図５（ｄ）に示すように４１回目ではｆ４９、最後の５１回目ではｆ４７となる。
【００７３】
以上のようにして、長フレーム８０でも全ての周波数を抜けなく使用できる。なお、総ホップ数をＮ＝５１、α＝５、Ｍ＝１０とした場合には、βとして、２、３、４を用いることができる。また、Ｎ、α、β、Ｍの数値の組み合わせは、前記条件を満たせば限定する必要はない。
【００７４】
更に、十分なホップ数が確保できる場合には、前記条件を満たす必要はなく、ホップテーブルの全周波数を用いる必要もない。α、βが１以外の公約数を持つように選べば十分である。この場合、使用しない周波数については、近接して設置された同様のシステムで利用するようにすれば互いに妨害を与えることがなくなる。
【００７５】
なお、上述したようなホップ周波数の制御は、ホップゲート６０を用いることなく、ソフトウェアによる制御により行っても良い。
【００７６】
次に、以上のようなフレーム内におけるスロットの構成について図６を用いて説明する。
【００７７】
図６（ａ）に示すように、短フレーム７０は４つのスロットに分割されている。ＴＸ１とＲＸ１は親機１と無線ターミナル２との通信に用いる送受信スロットであり、ＴＸ２とＲＸ２は子機３ａ〜３ｄと無線ターミナル２との通信に用いる送受信スロットである。このように、ＴＤＤ方式により通信を行うので、リアイルタイム双方通信が行われる。
【００７８】
また、子機３ａ〜３ｄ間の通信においても、同様のフレームを用いる。但し、ホッピングのシーケンスを変え、無線ターミナル２と親機１との通信を妨害しないようにする。
【００７９】
また、図６（ｂ）に示すように、無線アダプタ４ａ，４ｂは、長フレーム８０のみを用いる。図６（ｂ）に示す例では、無線アダプタ４ａは受信専用スロットになっており、親機１からの高速非音声データを受信するようになっている。親機１においては、ｔ１のタイミングまでは短フレーム７０により無線ターミナル２との通信を行っていたが、ｔ１のタイミングにて、無線アダプタ４ａに対して高速非音声データを送信している。更に、無線ターミナル２と子機３ａとの通信も並行して行われている。
【００８０】
次に、図７及び図８に基づいて本実施形態の通信装置における通信処理について説明する。
【００８１】
まず、図７を用いて親機１における通信処理について説明する。親機１内の無線通信部１１におけるＣＰＵは、ホップタイミングカウンタＨＣを有しており、このホップタイミングカウンタＨＣを１から５（αの値）まで繰り返してカウントするように設定されている。最初は、ホップタイミングカウンタＨＣの値が１からスタートし（ステップＳ１）、親機１から無線ターミナル２（図７においてはＷＴと表示する）を呼び出すか否かを判定する（ステップＳ２）。例えば、親機１からＦＡＸデータを送信する場合には、無線ターミナル２を呼び出す（ステップＳ２；ＹＥＳ）。そして、ＦＡＸデータの場合には、データレートが１４．４ｋｂｐｓ程度なので、短フレーム７０を選択し（ステップＳ３）、無線ターミナル２に対する呼出信号を親機１から送信する（ステップＳ４）。この送信は無線ターミナル２からの応答があるまで継続され（ステップＳ５）、応答があった場合には（ステップＳ５；ＹＥＳ）、無線ターミナル２に対して短フレーム７０を用いてＦＡＸデータの送信を行う（ステップＳ６）。この時、ホップタイミングカウンタＨＣの値が１になるごとにホップを行う。そして、ホップタイミングカウンタＨＣが５（＝α）に達した場合には（ステップＳ７；ＹＥＳ）、再びホップタイミングカウンタＨＣを１に戻し（ステップＳ１）、引き続き通信を行う。つまり、この場合には、無線ターミナル２の呼出を行わず（ステップＳ２；ＮＯ）、通信中なので（ステップＳ８；ＹＥＳ）、ビジー信号を無線アダプタ４ａ，４ｂに対して送信し（ステップＳ９）、以下、ホップタイミングカウンタＨＣのクリアを行いつつ、通信を継続する（ステップＳ１０〜ステップＳ１１〜ステップＳ１）。
【００８２】
次に、無線アダプタ４ａ，４ｂとの通信を行う場合には（ステップＳ２；ＮＯ〜ステップＳ８；ＮＯ）、無線ターミナル２の呼出に親機１が応答できるか否かを判定する（ステップＳ１２）。これは、親機１と無線アダプタ４ａ，４ｂとの間においては、パケットで通信を行うため、断続的な通信で良く、適宜通信を中断して、無線ターミナル２の呼出に応答することができるためである。
【００８３】
まず、無線アダプタ４ａ，４ｂとの通信の開始時には、無線アダプタ４ａ，４ｂと通信を行うため（ステップＳ１２；ＮＯ）、無線アダプタ４ａ，４ｂに対して通信可能であることを示すアイドル信号を送信し（ステップＳ１３）、長フレーム８０を選択し（ステップＳ１４）、ホップタイミングカウンタＨＣの値が５以下の間は（ステップＳ１５；ＹＥＳ）、パケット通信に備え、必要に応じて通信を行う（ステップＳ１６）。そして、ホップタイミングカウンタＨＣが５に達したら（ステップＳ１５；ＮＯ）、再びホップタイミングカウンタＨＣを１に戻し（ステップＳ１）、ビジー信号を無線ターミナル２に対して送信し（ステップＳ２〜ステップＳ８〜ステップＳ９）、通信を継続する（ステップＳ１０）。
【００８４】
一方、一時通信を中断し（ステップＳ８；ＮＯ）、無線ターミナル２からの呼出に応答できる時は（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、無線ターミナル２に対して呼出許可信号を送信し（ステップＳ１７）、受信を待機する（ステップＳ１８）。
【００８５】
そして、一定時間待機して呼出が無かった場合は（ステップＳ１９；ＮＯ）、上述のように長フレームを選択して前記パケット通信を繰り返す（ステップＳ１４〜）。しかし、無線ターミナル２からの呼出があった時は（ステップＳ１９；ＹＥＳ）、短フレームを選択し（ステップＳ２０）、無線ターミナル２に対して応答し（ステップＳ２１）、ホップタイミングカウンタＨＣのカウントを行いながら無線ターミナル２との通信を行う（ステップＳ２２〜ステップＳ２３）。
【００８６】
次に、無線ターミナル２における通信処理を図８に基づいて説明する。
【００８７】
まず、無線ターミナル２においても、親機１と同期してホップタイミングカウンタＨＣのカウントを行っており、ホップタイミングカウンタＨＣの値が１の場合であって（ステップＳ２９；ＹＥＳ）、親機１（図８においてはＢと表示する）との通信中の場合には（ステップＳ３０；ＹＥＳ）、受信スロット（ＲＸ１）及び送信スロット（ＴＸ１）により通信を継続する（ステップＳ３１）。この時、次のスロットでは子機との通信に割当られているのでステップＳ４６へ進む。
【００８８】
また、親機１と通信中ではない場合には（ステップＳ３０；ＮＯ）、受信スロット（ＲＸ１）により受信待機し（ステップＳ３８）、親機１からの呼出を待つ（ステップＳ３９）。親機１からの呼出があった場合には（ステップＳ３９；ＹＥＳ）、これに対して送信スロット（ＴＸ１）により応答し（ステップＳ４０）、通信モードとなり（ステップＳ４１）、通信を開始する。
【００８９】
一方、親機１からの呼出が無く（ステップＳ３９；ＮＯ）、逆に無線ターミナル２から親機１を呼び出す場合には（ステップＳ４２；ＹＥＳ）、親機１からの呼出許可信号の受信を確認し（ステップＳ４３）、呼出許可信号を受信した場合には（ステップＳ４３；ＹＥＳ）、送信スロット（ＴＸ１）により呼出信号を親機に対して送信し（ステップＳ４４）、通信モードとなる（ステップＳ４５）。
【００９０】
通信モードでは、通信中となり、親機１からの応答があれば通信を開始し、継続する。また、親機１からの応答があるまで呼出を繰り返す。
【００９１】
また、親機１の呼出を行わず（ステップＳ４２；ＮＯ）、子機３ａ〜３ｄ（図８においてはＨと表示する）との通信中である場合には（ステップＳ４６；ＹＥＳ）、送信スロット（ＴＸ２）及び受信スロット（ＲＸ２）により通信を継続する（ステップＳ４７）。しかし、子機３ａ〜３ｄとの通信中ではなく（ステップＳ４６；ＮＯ）、子機３ａ〜３ｄを呼び出す場合には（ステップＳ４８；ＹＥＳ）、送信スロット（ＴＸ２）により呼出信号を子機３ａ〜３ｄに対して送信し（ステップＳ４９）、受信スロット（ＲＸ２）により子機３ａ〜３ｄの応答を受け取り（ステップＳ５０）、通信モードとなる（ステップＳ５１）。通信モードでは、通信中となり、子機３ａ〜３ｄからの応答があれば通信を開始し、継続する。また、子機３ａ〜３ｄからの応答があるまで呼出を繰り返す。
【００９２】
また、子機３ａ〜３ｄを呼び出さない場合には（ステップＳ４８；ＮＯ）、受信スロット（ＲＸ２）により受信待機し（ステップＳ５２）、子機３ａ〜３ｄからの呼出があった場合には（ステップＳ５３；ＹＥＳ）、通信モードとなる（ステップＳ５４）。
【００９３】
以上説明したように、本実施形態における通信装置によれば、各機器において共通の無線送受信装置を使用して、音声データ及びＦＡＸデータ並びにパーソナルコンピュータ等の高速通信データのそれぞれを、秘匿性及び周波数利用効率の高い周波数ホッピング方式により効率良く通信することができる。
【００９４】
また、前記フローチャートに基づいて説明したように、呼出制御手段としてのＣＰＵによる呼出は、ホップタイミングカウンタＨＣが１の時、即ち、長フレームの切り換えタイミングにて行われるので、長フレームを用いる機器及び短フレームを用いる機器の双方を呼び出すことができ、音声等価データと高速非音声データとが混在した状況においても効率の良い通信を行うことができる。
【００９５】
なお、長フレームの周波数と短フレームの周波数とは、必ずしも短フレームの繰り返し周期（Ｔ１×総ホップ数Ｎ）内で必ずしも複数回一致する必要はなく、図９（ａ）のように前記繰り返し周期内で２回周波数が一致するだけでも良い。図９（ａ）に示す例では、総ホップ数Ｎを５０とし、長フレームの切換周期Ｔ２をＴ２＝Ｔ１×５１としており、繰り返し周期Ｔ３内に長フレームの周波数と短フレームの周波数が一致するのは一度乃至二度だけである。このような構成にすると、高速非音声データのアクセス速度、転送レートをより一層向上させることができる。
【００９６】
また、図９（ｂ）に示す例では、長フレームの切換周期Ｔ２を短フレームの（総ホップ数＋１）の整数倍とした例であり、このようにしても、高速非音声データのアクセス速度、転送レートをより一層向上させることができる。
【００９７】
更に、総ホップ数Ｎとしてある程度大きな数を設定でき、比較的決まった周波数で妨害を受ける恐れが高い場合には、長フレームにおいて、全ホップ周波数を抜けなく使用する必要はなく、しかも前記α、βが１以外の公約数を持つようにしても良い。例えば、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、α＝６の場合には、総ホップ数Ｎを５１とすると、β＝３となり、αとβは公約数２を有することになる。この場合には、長フレームの周波数は、短フレームの繰り返し周期Ｔ３の２倍の周期で元の周波数ｆ１に戻る。
【００９８】
このような場合は、長フレームでは、妨害を受ける恐れが高いｆ２，ｆ３，ｆ５，ｆ６…は使用しないこととする。これらの周波数は長フレームでは使用しないようホップテーブルは適時変更される。これにより、更に高い信頼性の通信を行うことができる。あるいは、図１０（ｃ），（ｄ）のように、例えば、近接したエリアに設置された同様のシステムにおいて、長フレームにｆ２，ｆ５，ｆ８，ｆ１１…と、図１０（ａ），（ｂ）で用いられていない周波数を用い、ホップしても良い。
【００９９】
これにより、完全に長フレーム間の妨害を排除でき、信頼性が向上する。なお、短フレームは妨害により断続的なフレームのエラーが生じても聴感上は認識されない。
【０１００】
【発明の効果】
請求項１に記載の通信装置によれば、長いフレームを、基準フレームの切換タイミングに同期させて切り換え、基準フレームが切り換えられるごとに、基準フレームの切換タイミングにおける周波数を、予め定められた順序で選択し、長いフレームが切り換えられるごとに、長いフレームの通信に用いる周波数として、その切換タイミングにおける基準フレームの周波数を選択するので、基準フレームを用いた場合でも、長いフレームを用いた場合でも、切り換えタイミングにおける周波数をいずれかの周波数で一致させることができ、複雑な制御等を行うことなく、ホップ周波数の同期を維持しつつ、音声等価データと高速非音声データとの効率の良い通信を行うことができる。
【０１０１】
請求項２に記載の通信装置によれば、フレーム切換手段による長いフレームの切り換えタイミングを、夫々異なる周波数からなる有限個の周波数群内において順次繰り返される周波数の選択の繰り返し周期内において、基準フレームの周波数と、長いフレームの周波数とが、少なくとも一度一致するタイミングとし、長いフレームの切換周期を、前記繰り返し周期と一致させないようにしたので、ホップ周波数の同期を維持しつつ、長いフレームに対応される周波数として、少なくとも前記周波数群内における複数個の異なる周波数を選択させることができ、長いフレームにおいても確実に周波数のホップを行い、秘匿性と周波数利用効率を向上させることができる。
【０１０２】
請求項３に記載の通信装置によれば、基準フレームの１フレーム長を単位フレーム長とした時の長いフレームの１フレーム長をαとし、前記有限個数Ｎを前記１フレーム長αで除した時の剰余βとした時に、剰余βは前記１フレーム長αとの間で１以外の公約数を持たないような数としたので、長いフレームに対応される周波数として、前記有限個の周波数群内の全てを選択することができ、長フレームにおいても短フレームと同様の周波数のホップを行うことができる。
【０１０３】
請求項４に記載の通信装置によれば、呼出制御手段により、前記長いフレームの切り換えタイミングで各機器に対する呼出を行うので、長いフレームを用いて通信を行う機器と、基準フレームを用いて通信を行う機器との両方に対して呼出を行って、これらのいずれの機器からの応答があった場合でも、同期を損なうことなく良好な通信を行うことができる。
【０１０４】
請求項５に記載の通信装置によれば、音声データまたは音声データ以下の伝送速度の音声等価データに対しては、前記基準フレームを用いて短い周期で周波数をホップするようにしたので、比較的データ送受信レートは低下するが、特定の周波数に対する妨害があったとしても、音声データまたは音声等価データの聴取等に支障を来すことはなく、良好な通信を行うことができる。また、高速非音声データに対しては、前記長いフレームを用いて長い周期で周波数をホップするようにしたので、データの送受信レートを高くすることができ、また、特定の周波数に対して妨害を受けた場合でも、高速非音声データについてはパケット化による通信を行うことにより支障を来すことがなく良好な通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態における通信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】  図１の通信装置における無線通信部の概略構成を示すブロック図である。
【図３】  図２の無線通信部におけるホップテーブルの一例を示す図である。
【図４】  図１の通信装置に用いられる短フレームと長フレームを示すブロック図である。
【図５】  図４のフレームを用いた周波数ホッピング方式による周波数ホップの一例を示すブロック図である。
【図６】  図１の通信装置において用いられるフレームのスロット構造を示すブロック図である。
【図７】  図１の通信装置における親機の無線通信処理を示すフローチャートである。
【図８】  図１の通信装置における無線ターミナルの無線通信処理を示すフローチャートである。
【図９】  本発明における長フレームの切り換えタイミングの変形例を示すブロック図である。
【図１０】  本発明における長フレームの切り換えタイミングの更に別の変形例を示すブロック図である。
【図１１】  従来の周波数ホッピング方式を用いた送受信装置の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…親機
２…無線ターミナル
３ａ〜３ｄ…音声端末用子機
４ａ，４ｂ…無線アダプタ
６ａ，６ｂ…データ用端末
７…外部有線ネットワーク
８，９…外部回線
１１…無線通信部
１２…画像出力部
１３…画像読取部
１４…ネットワーク制御部
２１…無線通信部
２２…音声変換部
２３…データ変換部
２４…回線制御部
３１ａ〜３１ｄ…無線通信部
３２ａ〜３２ｄ…音声変換部
４１ａ，４１ｂ…無線通信部
４２ａ，４２ｂ…データ変換部
７０…短フレーム
８０…長フレーム
【図１】
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【図２】
0003692694.tif 000003
【図３】
0003692694.tif 000004
【図４】
0003692694.tif 000005
【図５】
0003692694.tif 000006
【図６】
0003692694.tif 000007
【図７】
0003692694.tif 000008
【図８】
0003692694.tif 000009
【図９】
0003692694.tif 000010
【図１０】
0003692694.tif 000011
【図１１】
0003692694.tif 000012