(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数ホッピング方式により所定のホッピングパターンに従って周波数を切り換えながら通信機相互間で双方向通信を行う無線通信システムであって、
呼出側の通信機は、通信開始処理時に、通信処理時のホッピングパターンのホップ数よりも少ないホップ数を有する通信開始処理時のホッピングパターンで呼出信号を拡散した拡散変調信号を送信し、前記拡散変調信号を受信した被呼出側の通信機からの応答信号を受信したか否かを判定し、前記応答信号を受信したと判定した場合には前記通信処理時のホッピングパターンで通信処理を行い、
前記被呼出側の通信機は、通信開始処理時に、前記呼出側の通信機が送信した前記拡散変調信号を受信し、受信した前記拡散変調信号を逆拡散して得た前記呼出信号に基づいて自己を呼出したものか否かを判定し、自己を呼出したものと判定した場合は前記応答信号を送信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
通信開始処理時に周波数ホッピングの同期を確立することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
通信開始処理時に、前記被呼出側の通信機は、前記通信開始処理時のホッピングパターンの周波数のうちの１つの周波数で受信待機して前記拡散変調信号を受信し、前記応答信号を送信した後に周波数ホッピングを開始することを特徴とする請求項１または２記載の無線通信システム。
【請求項４】
通信開始処理時に、前記被呼出側の通信機は、前記通信開始処理時のホッピングパターンの周波数のうちの１つの周波数で受信待機し、該周波数が干渉されているとき、残りの周波数のうちの１つの周波数で受信待機するという処理を所定の周波数となるまで繰り返して前記拡散変調信号を受信し、前記応答信号を送信した後に周波数ホッピングを開始することを特徴とする請求項１または２記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記被呼出側の通信機は、通信開始処理毎に、受信待機する周波数をランダムに設定することを特徴とする請求項３または４記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記通信開始処理時のホッピングパターンが全通信機間で同一に設定されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項７】
通信機として、外部回線に接続された親機と、その親機と通信可能且つ相互に通信可能な複数の子機とを有し、
親機−各子機間の通信と、子機−子機間の通信では、ホッピングパターンが異なることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記通信開始処理時のホッピングパターンで使用される周波数と、前記通信処理時のホッピングパターンで使用される周波数とが異なることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数ホッピング方式により所定のホッピングパターンに従って周波数を切り換えながら通信機相互間で双方向通信を行う無線通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年において、通信データを変調後に拡散して送信する一方、受信した信号を逆拡散して復調することにより通信データを得るスペクトラム拡散方式の無線通信システムが、周波数の有効利用および低い電力密度の通信を可能にすることから注目されている。そして、特に、スペクトラム拡散方式による送受信時に、拡散および逆拡散を周波数を順次切り換える周波数ホッピングで行うと、信号の秘匿性が極めて高いものとなるため、この周波数ホッピングを適用したスペクトラム拡散方式の無線通信システムが例えば電話機やファクシミリ装置等の各種の分野において広範囲に採用されようとしている。
【０００３】
従来、上記方式の無線通信システムは、拡散および逆拡散のパターンを示す拡散符号に基づき複数チャンネルをランダムに配置した同一のホッピングパターンを全通信機に備えさせている。そして、例えば親機となる通信機から特定の子機となる通信機に対して通信を行う場合には、先ず、通信開始処理において子機のＩＤデータ等を含む呼出信号を親機で形成させ、この呼出信号を一定の滞留時間毎に周波数ホッピングさせながら拡散変調信号として送信させる。この際、子機に対しては、所定チャンネルの周波数の拡散変調信号を受信するように待機させておき、親機からの拡散変調信号を捕捉したときに、滞留時間毎にホッピングパターンに従った周波数の切り換えを行わせて親機からの呼出信号を逆拡散して受信させる。この後、親機と子機との同期を確立させた後、周波数ホッピングを親機および子機において繰り返して行わせることによって、音声データ等の通信データを継続して送受信させる通信処理を実行させるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のように、ホッピングパターンに従って滞留時間毎に周波数ホッピングを行う構成では、通信開始処理において所定チャンネルの拡散変調信号を受信するように待機した子機が捕捉に失敗すると、親機がホッピングパターンに従って周波数ホッピングを一巡させ、この捕捉に失敗したチャンネルの拡散変調信号を次に送信するまで待ち時間が発生することになる。
【０００５】
この場合、ホッピングパターンにより一巡する時間は、ホップ数（チャンネル数）と滞留時間との積算値であるため、ホップ数が少なければ待ち時間を短縮することができる。ところが、このようにホップ数を減少させると、盗聴が容易となるため、周波数ホッピングの特質である高い秘匿性を十分に発揮させることができないという問題が生じることになる。その一方、ホップ数を増加させると、高い秘匿性を得ることはできるが、上述のようにホッピングパターンにより一巡する時間が増大することによって、呼出しに長時間を要し易くなるという問題が生じることになる。
【０００６】
従って、本発明は、高い秘匿性を実現しながら短時間で呼出しを完了させることができる無線通信システムを提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、周波数ホッピング方式により所定のホッピングパターンに従って周波数を切り換えながら通信機相互間で双方向通信を行う無線通信システムであって、呼出側の通信機は、通信開始処理時に、通信処理時のホッピングパターンのホップ数よりも少ないホップ数を有する通信開始処理時のホッピングパターンで呼出信号を拡散した拡散変調信号を送信し、前記拡散変調信号を受信した被呼出側の通信機からの応答信号を受信したか否かを判定し、前記応答信号を受信したと判定した場合には前記通信処理時のホッピングパターンで通信処理を行い、前記被呼出側の通信機は、通信開始処理時に、前記呼出側の通信機が送信した前記拡散変調信号を受信し、受信した前記拡散変調信号を逆拡散して得た前記呼出信号に基づいて自己を呼出したものか否かを判定し、自己を呼出したものと判定した場合は前記応答信号を送信することを特徴としている。これにより、通信開始処理時において、開始処理のエラーや同期捕捉の失敗、同期外れ等が生じても、通信開始処理時のホップ数が少ないため、短時間で同期の再捕捉等を行うことができる。従って、受信待機時間を短縮化することができると共に、通信開始処理時の消費電力を低減して省電力化を図ることができる。また、通信処理時においては、通信開始処理時よりも多くのホップ数で周波数ホッピングすることによって、通信内容についての高い秘匿性を実現することが可能になっている。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の無線通信システムであって、通信開始処理時に周波数ホッピングの同期を確立することを特徴としている。これにより、少ないホップ数のホッピングパターンで通信開始処理が行われているため、同期の確立に失敗しても即座に同期の再確立が可能となる。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の無線通信システムであって、通信開始処理時に、前記被呼出側の通信機は、前記通信開始処理時のホッピングパターンの周波数のうちの１つの周波数で受信待機して前記拡散変調信号を受信し、前記応答信号を送信した後に周波数ホッピングを開始することを特徴としている。これにより、通信開始処理時のホッピングパターンの１つの周波数で受信待機するため、該ホッピングパターンによる呼出しが繰り返されることによって、呼出側の通信機からの信号を確実に受信することができる。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１または２記載の無線通信システムであって、通信開始処理時に、前記被呼出側の通信機は、前記通信開始処理時のホッピングパターンの周波数のうちの１つの周波数で受信待機し、該周波数が干渉されているとき、残りの周波数のうちの１つの周波数で受信待機するという処理を所定の周波数となるまで繰り返して前記拡散変調信号を受信し、前記応答信号を送信した後に周波数ホッピングを開始することを特徴としている。これにより、通信開始処理時のホッピングパターンのうちの１つまたは２つ以上の周波数が干渉を受けていた場合でも、残りの周波数で呼出側の通信機からの信号を受信することができるため、通信開始処理を安定して行うことができる。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項３または４記載の無線通信システムであって、前記被呼出側の通信機は、通信開始処理毎に、受信待機する周波数をランダムに設定することを特徴としている。これにより、通信開始処理毎にランダムに設定された周波数で受信待機するため、特定の周波数において干渉を受ける確率を小さくすることができる。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の無線通信システムであって、前記通信開始処理時のホッピングパターンが全通信機間で同一に設定されていることを特徴としている。これにより、呼び出す通信機に応じてホッピングパターンを変更する必要がなく一斉呼出しが可能となる。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の無線通信システムであって、通信機として、外部回線に接続された親機と、その親機と通信可能且つ相互に通信可能な複数の子機とを有し、親機−各子機間の通信と、子機−子機間の通信では、ホッピングパターンが異なることを特徴としている。これにより、親機−各子機間の通信と、子機−子機間の通信とが同時に行われた場合に、両通信が異なるホッピングパターンで行われるようになっているため、両通信の周波数が干渉しあう確率が低下して高い信頼性で通信を行うことができる。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の無線通信システムであって、前記通信開始処理時のホッピングパターンで使用される周波数と、前記通信処理時のホッピングパターンで使用される周波数とが異なることを特徴としている。これにより、通信開始処理時に使用される周波数と、通信処理時に使用される周波数とが異なるため、通信機間で通信が行われている最中に、他の通信機間で通信開始処理を行う場合に干渉を受けることがなく、確実な呼出しが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし図９に基づいて以下に説明する。本実施の形態に係る無線通信システムは、図２に示すように、外部回線に接続された１台の親機１０（通信機）と、この親機１０と通信可能且つ相互に通信可能な５台の子機１１〜１５（通信機）とを有している。尚、これらの親機１０や子機１１〜１５には、電話機やファクシミリ装置、プリンタ装置、コンピュータ等を適用することができる。親機１０と子機１１〜１５との通信および子機１１〜１５間の通信は、図３に示すように、ＴＤＤ(Time Division Duplex)方式により行われるようになっており、一方が送信状態（ＴＸ）のときには他方を受信状態（ＲＸ）とし、この送信状態（ＴＸ）と受信状態（ＲＸ）とを交互に置き換えることにより通信を行うようになっている。
【００１６】
上記の親機１０および子機１１〜１５は、図４に示すように、通信データを周波数ホッピングしながらスペクトラム拡散方式により送受信する無線通信部１を有している。無線通信部１は、図示しない外部回路に対して通信データをデータ処理して入出力するインターフェース部２１を有している。インターフェース部２１は、通信データが音声信号である場合、音声信号とデジタル信号とを相互変換するコーデックおよび圧縮器を有している一方、通信データが非音声信号である場合、バッファやエラー訂正処理等を行うデータ変換器を有している。
【００１７】
上記のインターフェース部２１は、通信データを変調する変調部２２ａと、通信データを復調する復調部２２ｂとを有した変復調器２２に接続されている。変復調器２２は、コントローラ３５からの送信指令信号ｐおよび受信指令信号ｑにより変調部２２ａと復調部２２ｂとの作動状態を通信データの送信時と受信時とで切り換えるようになっている。そして、送信時に作動される変調部２２ａは、ミキサを備えたアップコンバータ２３に接続されている。
【００１８】
上記のアップコンバータ２３には、ＰＬＬ局部発振器２５が接続されており、ＰＬＬ局部発振器２５には、図５にも示すように、複数チャンネルC1,C2,...CL,..CM分の拡散符号（拡散周波数データ）f1,f2,...fL,...fM を格納したホップテーブル２６が接続されている。これらのホップテーブル２６およびＰＬＬ局部発振器２５には、コントローラ３５から所定の滞留時間毎にホップ信号ｒが入力されるようになっており、ホップテーブル２６は、ホップ信号ｒが入力されるたびに、ホップ信号ｒが示すチャンネル設定値Ｓのチャンネルに対応する拡散符号ｆをＰＬＬ局部発振器２５に出力し、ＰＬＬ局部発振器２５から拡散符号f1,f2,...fL,...fM に対応した周波数の拡散信号（局部発振信号）ｓをアップコンバータ２３に出力させるようになっている。以下、特定の拡散符号（例えばｆ１）に対応する周波数を示すとき、例えば周波数(f1)と示すこととする。そして、アップコンバータ２３は、ＰＬＬ局部発振器２５からの拡散信号ｓと、変調部２２ａからの通信データの変調信号ｔとを加え合わせることによって、拡散された周波数の拡散変調信号ｕを形成するようになっている。
【００１９】
上記のアップコンバータ２３は、拡散変調信号ｕを増幅するパワーアンプ２４を介して送受切換器２７に接続されている。送受切換器２７には、コントローラ３５から送信指令信号ｐおよび受信指令信号ｑが入力されるようになっており、送信指定信号ｐが入力されたときには、作動状態を送信可能状態としてパワーアンプ２４からの拡散変調信号ｕをアンテナ２８から送信させるようになっている。一方、受信指定信号が入力されたときには、作動状態を受信可能状態とし、アンテナ２８を介して受信された拡散変調信号ｕをローノイズアンプ３１に出力させるようになっている。
【００２０】
上記のローノイズアンプ３１は、ダウンコンバータ３２に接続されており、ダウンコンバータ３２に対して拡散変調信号ｕを増幅して出力するようになっている。ダウンコンバータ３２には、上述のアップコンバータ２３に入力される拡散信号ｓがＰＬＬ局部発振器２５から入力されるようになっており、ダウンコンバータ３２は、拡散信号ｓを基にして拡散変調信号ｕを逆拡散して変調信号ｔを形成し、この変調信号ｔを復調部２２ｂに出力するようになっている。そして、復調部２２ｂは、入力された変調信号ｔを復調した後、インターフェース部２１に出力するようになっている。
【００２１】
上記の構成を有した無線通信部１は、電源部３６から電力を供給されることにより作動するようになっており、電源部３６は、通信開始処理前において一部またはコントローラ３５を除く全部の無線通信部１に対して電力供給を制限するように、コントローラ３５により電力の供給先が設定されるようになっている。即ち、コントローラ３５は、スリープモード時にコントローラ３５に対してのみ電力供給するように制御し、受信待機モード時にアップコンバータ２３およびパワーアンプ２４からなる送信部を除いて電力供給するように制御し、通信モード時に無線通信部１の全体に電力供給するように制御するようになっている。
【００２２】
また、上記のようにして各部を制御するコントローラ３５は、図６および図７の通信開始処理および通信処理を行う通信制御ルーチンを実行するようになっている。通信制御ルーチンは、通信開始処理において特定の親機１０や子機１１〜１５との間で拡散変調信号ｕの同期を確立するように、呼出信号を送信する呼出し処理や呼出信号を受信する受信待機処理を行い、拡散変調信号ｕの同期を確立した後、音声データ等を送受信する通信処理に移行するようになっている。また、この通信制御ルーチンは、通信開始処理時のホッピングパターンのホップ数が通信処理時のホッピングパターンのホップ数よりも少なくなるように、通信開始処理における呼出し処理時にホップテーブル２６の一部のチャンネルC1,C2,...CL を用いたホッピングパターンで周波数ホッピングを行わせるようになっている一方、通信処理時にホップテーブル２６の全チャンネルC1,C2,...CL,..CMを用いたホッピングパターンで周波数ホッピングを行わせるようになっている。
【００２３】
上記の構成において、無線通信システムの動作を図６および図７のフローチャートに基づいて説明する。
【００２４】
先ず、図４に示すように、コントローラ３５がスリープモードを実行することによって、電源部３６からの電力供給がコントローラ３５だけに制限され、消費電力が必要最小限に抑制される（Ｓ１）。電力供給を受けるコントローラ３５は、通信制御ルーチンの実行を継続しており、図示しない呼出スイッチ等の操作状態を確認することによって、呼出しを行うように指示されたか否かを判定する（Ｓ２）。呼出しを行うと判定した場合には（Ｓ２，ＹＥＳ）、通信モードとなって電源部３６から無線通信部１の各部に対して電力供給を開始させると共に、図５のホップテーブル２６の一部のチャンネルC1,C2,...CL を用いたホッピングパターンとなるように、最大チャンネルカウント値Ｃmax を“Ｌ”、チャンネル設定値Ｓを“１”、およびチャンネルカウント値Ｃを“１”に設定する（Ｓ３）。
【００２５】
この後、コントローラ３５が送信指令信号ｐを変復調器２２および送受切換器２７に出力することによって、変復調器２２の変調部２２ａを作動状態に設定すると共に、送受切換器２７を送信状態に設定する。また、チャンネル設定値Ｓが“１”のホップ信号ｒをホップテーブル２６およびＰＬＬ局部発振器２５に出力することによって、ホップテーブル２６に対して第１番目のチャンネルC1の拡散符号f1をＰＬＬ局部発振器２５に出力させ、この拡散符号f1に対応した周波数(f1)の拡散信号ｓをＰＬＬ局部発振器２５からアップコンバータ２３およびダウンコンバータ３２に出力させる。
【００２６】
次に、被呼出側の親機１０や子機１１〜１５のＩＤデータ等を含む呼出信号をインターフェース部２１を介して変復調器２２に取り込み、変調部２２ａにより変調した後、変調信号ｔとしてアップコンバータ２３に出力する。そして、このアップコンバータ２３において、変調信号ｔとＰＬＬ局部発振器２５からの拡散信号ｓとを加え合わせて拡散変調信号ｕを形成させる。この後、この拡散変調信号ｕをパワーアンプ２４で増幅させた後、送受切換器２７を介してアンテナ２８から送信する（Ｓ４）。
【００２７】
上記のＳ４により呼出送信が終了すると、コントローラ３５が受信指令信号ｑを変復調器２２および送受切換器２７に出力することによって、変復調器２２の復調部２２ｂを作動状態に設定すると共に、送受切換器２７を受信状態に設定し（Ｓ５）、被呼出側からの応答信号を受信したか否かを判定する（Ｓ６）。応答がない場合には（Ｓ６，ＮＯ）、チャンネルカウント値Ｃが最大チャンネルカウント値Ｃmax （“Ｌ”）よりも小さな値であるか否かを判定し（Ｓ７）、小さな値であれば（Ｓ７，ＹＥＳ）、チャンネル設定値Ｓおよびチャンネルカウント値Ｃを“１”カウントアップする一方（Ｓ８）、小さな値でなければ（Ｓ７，ＮＯ）、チャンネル設定値Ｓおよびチャンネルカウント値Ｃを“１”にリセットする（Ｓ９）。そして、図示しない内部タイマー等により所定の滞留時間が経過したときに、チャンネル設定値Ｓを示すホップ信号ｒをホップテーブル２６およびＰＬＬ局部発振器２５に出力して周波数ホッピングさせた後（Ｓ１０）、Ｓ４から再実行して呼出し処理を継続する。
【００２８】
これにより、図１に示すように、被呼出側（子機１１）がスリープモードとなっていて応答しない場合には、Ｓ４からＳ１０を繰り返して実行することによって、初期値“１”から最大チャンネルカウント値Ｃmax “Ｌ”までのホッピングパターンの拡散変調信号ｕで呼出し処理が行われることになる。従って、図５のホップテーブル２６の一部のチャンネルC1,C2,...CL を用いたホップ数であるため、ホッピングパターンを一巡する周期がホップテーブル２６の全チャンネルC1,C2,...CL,..CMを用いた場合よりも短いものとなっており、被呼出側（子機１１）が拡散符号f1に対応した逆拡散で受信待機する受信待機モードとなってから早期に同期捕捉することが可能になっている。
【００２９】
次に、被呼出側からの応答信号を受信した場合には（Ｓ６，ＹＥＳ）、図５のホップテーブル２６の全チャンネルC1,C2,...CL,..CMを用いたホッピングパターンとなるように、最大チャンネルカウント値Ｃmax を“Ｍ”に設定する（Ｓ１１）。この後、チャンネルカウント値Ｃが最大チャンネルカウント値Ｃmax （“Ｍ”）よりも小さな値であるか否かを判定し（Ｓ１２）、小さな値であれば（Ｓ１２，ＹＥＳ）、チャンネル設定値Ｓおよびチャンネルカウント値Ｃを“１”カウントアップする一方（Ｓ１３）、小さな値でなければ（Ｓ１２，ＮＯ）、チャンネル設定値Ｓおよびチャンネルカウント値Ｃを“１”にリセットする（Ｓ１４）。そして、図示しない内部タイマー等により所定の滞留時間が経過したときに、チャンネル設定値Ｓを示すホップ信号ｒをホップテーブル２６およびＰＬＬ局部発振器２５に出力して周波数ホッピングさせた後（Ｓ１５）、チャンネル設定値Ｓの拡散符号fSに対応した周波数の拡散変調信号ｕで通信データを送信（Ｓ１６）および受信（Ｓ１７）する。そして、通信が終了した否かを判定し（Ｓ１８）、終了していれば（Ｓ１８，ＹＥＳ）、スリープモードの電源状態となるように電源部３６をオフ状態にし（Ｓ１９）、終了していなければ（Ｓ１８，ＮＯ）、Ｓ１２から再実行することによって、滞留時間毎の周波数ホッピングを繰り返しながら通信データの送受信を継続する。
【００３０】
これにより、図１に示すように、呼出側（親機１０）と被呼出側（子機１１）との同期が確立（ｆ１）した後は、Ｓ１２からＳ１８までの通信処理を繰り返して実行することによって、初期値“１”から最大チャンネルカウント値Ｃmax “Ｍ”までのホッピングパターンの拡散変調信号ｕで通信処理が行われることになる。従って、通信処理は、図５のホップテーブル２６の全部のチャンネルC1,C2,...CL,..CMを用いたホップ数で行われるため、通信開始処理における呼出し処理時のホッピングパターンで通信を行う場合よりも、干渉を受ける確率が１／Ｌから１／Ｍに減少したものになっていると共に、秘匿性が向上したものになっている。
【００３１】
次に、Ｓ２において、呼出しを行わないと判定した場合には（Ｓ２，ＮＯ）、内部タイマー等を用いて所定時間の経過によりタイムアップしたか否かを判定し（Ｓ２０）、タイムアップしていなければ（Ｓ２０，ＹＥＳ）、Ｓ１のスリープモードを継続する。一方、タイムアップすると（Ｓ２０，ＮＯ）、受信待機モードとなって電源部３６から無線通信部１の送信部（アップコンバータ２３、パワーアンプ２４）を除いて電力供給を開始させると共に、図５のホップテーブル２６の一部のチャンネルC1,C2,...CL を用いたホッピングパターンとなるように、最大チャンネルカウント値Ｃmax を“Ｌ”に設定し（Ｓ２１）、チャンネル設定値Ｓおよびチャンネルカウント値Ｃを“１”に設定する（Ｓ２２）。
【００３２】
この後、コントローラ３５が受信指令信号ｑを変復調器２２および送受切換器２７に出力することによって、変復調器２２の復調部２２ｂを作動状態に設定すると共に、送受切換器２７を受信状態に設定する。また、チャンネル設定値Ｓが“１”のホップ信号ｒをホップテーブル２６およびＰＬＬ局部発振器２５に出力し、ホップテーブル２６に対して第１番目のチャンネルC1の拡散符号f1をＰＬＬ局部発振器２５に出力させ、この拡散符号f1に対応した周波数(f1)の拡散信号ｓをＰＬＬ局部発振器２５からダウンコンバータ３２に出力させる。そして、ダウンコンバータ３２に対して周波数(f1)で逆拡散させるように設定し、この周波数(f1)の拡散変調信号ｕを受信可能な状態にして待機する（Ｓ２３）。
【００３３】
次に、上記の拡散変調信号ｕを受信したか否かを判定し（Ｓ２４）、受信していなければ（Ｓ２４，ＮＯ）、チャンネルカウント値Ｃが最大チャンネルカウント値Ｃmax （“Ｌ”）よりも小さな値であるか否かを判定する（Ｓ２５）。そして、小さな値であれば（Ｓ２５，ＹＥＳ）、チャンネルカウント値Ｃのみを“１”カウントアップした後（Ｓ２８）、Ｓ２３を再実行して受信待機する。一方、小さな値でなければ（Ｓ２５，ＮＯ）、現在の周波数(f1)が例えば他の子機１１〜１５同士の周波数(f1)と干渉し合っている場合のように、妨害を受けているか否かを判定する（Ｓ２７）。そして、妨害を受けていなければ（Ｓ２７，ＮＯ）、スリープモードの電源状態となるように電源部３６をオフ状態にする（Ｓ１９）。一方、妨害を受けていれば（Ｓ２７，ＹＥＳ）、チャンネル設定値Ｓを“４”に切り換えると共にチャンネルカウント値Ｃを“１”に設定した後（Ｓ２７）、Ｓ２３を再実行することによって、図８に示すように、拡散符号f4に対応した周波数(f4)の拡散変調信号ｕを受信可能な状態にして待機する。これにより、周波数(f1)同士の干渉により通信が妨害されていた場合でも、他の周波数(f4)に変更することによって、通信の接続条件を向上させることができるようになっている。尚、この周波数の干渉の程度は、データ冗長により算出したエラーレートにより判別することができ、そのエラーレートが所定の基準値を超えるか否かにより妨害の有無を判定し、超えるときに、妨害ありと判定するようになっている。
【００３４】
一方、Ｓ２４において、周波数(f1)の拡散変調信号ｕを受信した場合には（Ｓ２４，ＹＥＳ）、続いて、逆拡散した呼出信号中のＩＤデータを基にして自己を呼び出したものであるか否かを判定する（Ｓ２９）。自己を呼び出した呼出信号でなければ（Ｓ２９，ＮＯ）、上述のＳ２５を実行してチャンネルカウント値Ｃを確認する一方、自己を呼び出した呼出信号であれば（Ｓ２９，ＹＥＳ）、呼出側のＩＤデータ等を含んだ応答信号を送信する（Ｓ３０）。
【００３５】
この後、上記のようにして通信開始処理時において同期を確立させると、通信処理を開始するように、最大チャンネルカウント値Ｃmax を“Ｍ”に設定する（Ｓ３１）。この後、チャンネルカウント値Ｃが最大チャンネルカウント値Ｃmax（“Ｍ”）よりも小さな値であるか否かを判定する（Ｓ３２）。小さな値であれば（Ｓ３２，ＹＥＳ）、チャンネル設定値Ｓおよびチャンネルカウント値Ｃを“１”カウントアップする一方（Ｓ３３）、小さな値でなければ（Ｓ３２，ＮＯ）、チャンネル設定値Ｓおよびチャンネルカウント値Ｃを“１”にリセットする（Ｓ３４）。そして、図示しない内部タイマー等により所定の滞留時間が経過したときに、チャンネル設定値Ｓを示すホップ信号ｒをホップテーブル２６およびＰＬＬ局部発振器２５に出力して周波数ホッピングさせた後（Ｓ３５）、チャンネル設定値Ｓの拡散符号ｆS に対応した周波数(fs)の拡散変調信号ｕで通信データを受信（Ｓ３６）および送信（Ｓ３７）する。そして、通信が終了したか否かを判定し（Ｓ３８）、終了していれば（Ｓ３８，ＹＥＳ）、スリープモードの電源状態となるように電源部３６をオフ状態にし（Ｓ１９）、終了していなければ（Ｓ３８，ＮＯ）、Ｓ３２から再実行することによって、滞留時間毎の周波数ホッピングを繰り返しながら通信データの送受信を継続する。
【００３６】
以上のように、本実施形態の無線通信システムは、図１に示すように、通信開始処理時のホッピングパターン（チャンネルC1,C2,...CL ）のホップ数が通信処理時のホッピングパターン（チャンネルC1,C2,...CL,..CM）のホップ数よりも少ない構成としている。これにより、通信開始処理時において、開始処理のエラーや同期捕捉の失敗、同期外れ等が生じても、少ないホップ数により周波数ホッピングの一巡時間が短いため、短時間で同期の再捕捉等を行うことができる。従って、受信待機時間を短縮化することができると共に、通信開始処理時の消費電力を低減して各通信機の省電力化を図ることができるようになっている。
【００３７】
また、本実施形態の無線通信システムは、通信開始処理時に周波数ホッピングの同期を確立する構成としている。これにより、少ないホップ数のホッピングパターンで通信開始処理を実施するため、同期の確立に失敗しても即座に同期を再確立することが可能になっている。
【００３８】
また、本実施形態の無線通信システムは、通信開始処理時に、呼出側の通信機（親機１０）は、通信開始処理時のホッピングパターン（チャンネルC1,C2,...CL ）で呼出しを行い、被呼出側の通信機は、通信開始処理時のホッピングパターンの周波数（f1,f2,...fL)のうちの１つの周波数（f1) で受信待機し、呼出側の通信機からの信号を受信した後に周波数ホッピングを開始する構成としている。これにより、通信開始処理時のホッピングパターンの１つの周波数で受信待機するため、ホッピングパターンによる呼出しが繰り返されることによって、呼出側の通信機からの信号を確実に受信することが可能になっている。
【００３９】
また、本実施形態の無線通信システムは、図８に示すように、通信開始処理時に、呼出側の通信機は、通信開始処理時のホッピングパターン（チャンネルC1,C2,...CL ）で呼出しを行い、被呼出側の通信機は、通信開始処理時のホッピングパターンの周波数（f1,f2,...fL)のうちの１つの周波数（f1) で受信待機し、該周波数が干渉されているとき、残りの周波数（f2,...fL) のうちの１つの周波数(f4)で受信待機するという処理を所定の周波数(f4)となるまで繰り返し、呼出側の通信機からの信号を受信した後に周波数ホッピングを開始する構成としている。これにより、通信開始処理時のホッピングパターンのうちの１つまたは２つ以上の周波数(f1)が干渉を受けていた場合でも、残りの周波数(f4)で呼出側の通信機からの信号を受信することができるため、通信開始処理を安定して行うことができるようになっている。
【００４０】
また、本実施形態においては、図１に示すように、被呼出側の子機１１が周波数（f1) で受信待機するようになっているが、これに限定されることはなく、被呼出側の通信機は、通信開始処理毎に、受信待機する周波数をランダムに設定するようになっていても良い。そして、この構成によれば、通信開始処理毎にランダムに設定された周波数で受信待機するため、特定の周波数において干渉を受ける確率を小さくすることができる。
【００４１】
また、本実施形態の無線通信システムは、通信開始処理時のホッピングパターンが全通信機間で同一に設定されていることが望ましい。これにより、呼び出す通信機に応じてホッピングパターンを変更する必要がなく一斉呼出しが可能となる。
【００４２】
さらに、本実施形態の無線通信システムは、通信処理時のホッピングパターンが各通信機間で異なることが望ましく、特に、ホッピングパターンが外部回線に接続された親機と、その親機と通信可能且つ相互に通信可能な複数の子機とを有している場合には、親機−各子機間の通信と、子機−子機間の通信では、ホッピングパターンが異なる構成であることが望ましい。さらには、通信開始処理時のホッピングパターンで使用される周波数と、通信処理時のホッピングパターンで使用される周波数とが異なる構成であることが望ましい。
【００４３】
具体的に説明すると、図９に示すように、親機１０および子機１１〜１５には、共通の通信開始処理用のホッピングパターンが備えられている。そして、例えば親機１０が第１の子機１１に対して周波数(f1,f2,...fL) のホッピングパターンで送信信号を送信して通信開始処理を行うと、この子機１１は、スリープモードから周波数(f1)で受信待機モードとなった後、親機１０との同期を確立する。この後、通信開始処理用のホッピングパターンの最終の周波数(fL)となった後、親機１０および子機１１は、通信処理用の周波数（g1,g2,...gL,...gM)のホッピングパターンに切り換えて通信処理を継続する。
【００４４】
また、上記のようにして親機１０と第１の子機１１との間で通信処理が行われている際に、第２の子機１２が第３の子機１３に対して周波数(f1,f2,...fL) のホッピングパターンで送信信号を送信して通信開始処理を行った場合、第３の子機１３は、スリープモードから周波数(f2)で受信待機モードとなった後、第２の子機１２との同期を確立する。この後、通信開始処理用のホッピングパターンの最終の周波数(fL)となった後、これらの子機１２・１３は、上述の親機１０と第１の子機１１との通信処理に使用されている周波数（g1,g2,...gL,...gM)のホッピングパターンとは異なる通信処理用の周波数（h1,h2,...hL,...hM)のホッピングパターンに切り換えて通信処理を継続する。また、第４および第５の子機１４・１５間においても、周波数（f1,f2,...fL)のホッピングパターンで通信開始処理を行った後、これらの子機１４・１５間の特有の周波数（k1,k2,...kL,...kM)のホッピングパターンに切り換えて通信処理を継続する。
【００４５】
これにより、親機１０と第１の子機１１、第２および第３の子機１２・１３同士、および第４および第５の子機１４・１５同士のように、同時に通信が行われた場合に、各通信処理が異なる周波数のホッピングパターンで実施されるようになっているため、各通信処理の周波数が干渉しあう確率が低下して高い信頼性で通信を行うことができるようになっている。また、通信開始処理時に使用される周波数（f1,f2,...fL)と、通信処理時に使用される周波数（g1〜gM,h1 〜hM,k1〜kM) とが異なるため、通信機間で通信が行われている最中に、他の通信機間で通信開始処理を行う場合に干渉を受けることがなく、確実な呼出しが可能となっている。
【００４６】
尚、上記の図９を用いた説明においては、同期を確立した後においても、最終の周波数（fL) となるまでは通信開始処理用の周波数（f1,f2,...fL)で通信処理を行っているが、同期を確立した直後に通信処理用の周波数（g1〜gM,h1 〜hM,k1 〜kM) に切り換えるようになっていても良い。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１の発明は、周波数ホッピング方式により所定のホッピングパターンに従って周波数を切り換えながら通信機相互間で双方向通信を行う無線通信システムであって、呼出側の通信機は、通信開始処理時に、通信処理時のホッピングパターンのホップ数よりも少ないホップ数を有する通信開始処理時のホッピングパターンで呼出信号を拡散した拡散変調信号を送信し、前記拡散変調信号を受信した被呼出側の通信機からの応答信号を受信したか否かを判定し、前記応答信号を受信したと判定した場合には前記通信処理時のホッピングパターンで通信処理を行い、前記被呼出側の通信機は、通信開始処理時に、前記呼出側の通信機が送信した前記拡散変調信号を受信し、受信した前記拡散変調信号を逆拡散して得た前記呼出信号に基づいて自己を呼出したものか否かを判定し、自己を呼出したものと判定した場合は前記応答信号を送信する構成である。これにより、通信開始処理時において、開始処理のエラーや同期捕捉の失敗、同期外れ等が生じても、通信開始処理時のホップ数が少ないため、短時間で同期の再捕捉等を行うことができる。従って、受信待機時間を短縮化することができると共に、通信開始処理時の消費電力を低減して省電力化を図ることができる。また、通信処理時においては、通信開始処理時よりも多くのホップ数で周波数ホッピングすることによって、通信内容についての高い秘匿性を実現することが可能であるという効果を奏する。
【００４８】
請求項２の発明は、請求項１記載の無線通信システムであって、通信開始処理時に周波数ホッピングの同期を確立する構成である。これにより、少ないホップ数のホッピングパターンで通信開始処理が行われているため、同期の確立に失敗しても即座に同期の再確立が可能になるという効果を奏する。
【００４９】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の無線通信システムであって、通信開始処理時に、前記被呼出側の通信機は、前記通信開始処理時のホッピングパターンの周波数のうちの１つの周波数で受信待機して前記拡散変調信号を受信し、前記応答信号を送信した後に周波数ホッピングを開始する構成である。これにより、通信開始処理時のホッピングパターンの１つの周波数で受信待機するため、該ホッピングパターンによる呼出しが繰り返されることによって、呼出側の通信機からの信号を確実に受信することができるという効果を奏する。
【００５０】
請求項４の発明は、請求項１または２記載の無線通信システムであって、通信開始処理時に、前記被呼出側の通信機は、前記通信開始処理時のホッピングパターンの周波数のうちの１つの周波数で受信待機し、該周波数が干渉されているとき、残りの周波数のうちの１つの周波数で受信待機するという処理を所定の周波数となるまで繰り返して前記拡散変調信号を受信し、前記応答信号を送信した後に周波数ホッピングを開始する構成である。これにより、通信開始処理時のホッピングパターンのうちの１つまたは２つ以上の周波数が干渉を受けていた場合でも、残りの周波数で呼出側の通信機からの信号を受信することができるため、通信開始処理を安定して行うことができるという効果を奏する。
【００５１】
請求項５の発明は、請求項３または４記載の無線通信システムであって、前記被呼出側の通信機は、通信開始処理毎に、受信待機する周波数をランダムに設定する構成である。これにより、通信開始処理毎にランダムに設定された周波数で受信待機するため、特定の周波数において干渉を受ける確率を小さくすることができるという効果を奏する。
【００５２】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の無線通信システムであって、前記通信開始処理時のホッピングパターンが全通信機間で同一に設定されている構成である。これにより、呼び出す通信機に応じてホッピングパターンを変更する必要がなく一斉呼出しが可能になるという効果を奏する。
【００５３】
請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の無線通信システムであって、通信機として、外部回線に接続された親機と、その親機と通信可能且つ相互に通信可能な複数の子機とを有し、親機−各子機間の通信と、子機−子機間の通信では、ホッピングパターンが異なる構成である。これにより、親機−各子機間の通信と、子機−子機間の通信とが同時に行われた場合に、両通信が異なるホッピングパターンで行われるようになっているため、両通信の周波数が干渉しあう確率が低下して高い信頼性で通信を行うことができる。
【００５４】
請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の無線通信システムであって、前記通信開始処理時のホッピングパターンで使用される周波数と、前記通信処理時のホッピングパターンで使用される周波数とが異なる構成である。これにより、通信開始処理時に使用される周波数と、通信処理時に使用される周波数とが異なるため、通信機間で通信が行われている最中に、他の通信機間で通信開始処理を行う場合に干渉を受けることがなく、確実な呼出しが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】通信開始処理時および通信処理時のホッピングパターンの状態を示す説明図である。
【図２】親機と子機との関係を示す説明図である。
【図３】ＴＤＤ方式による通信形態を示す説明図である。
【図４】無線通信部のブロック図である。
【図５】ホップテーブルのデータ内容を示す説明図である。
【図６】通信制御ルーチンの一部を示すフローチャートである。
【図７】通信制御ルーチンの一部を示すフローチャートである。
【図８】通信開始処理時および通信処理時のホッピングパターンの状態を示す説明図である。
【図９】通信開始処理時および通信処理時のホッピングパターンの状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 無線通信部
１０ 親機
１１〜１５ 子機
２１ インターフェース部
２２ 変復調器
２３ アップコンバータ
２４ パワーアンプ
２５ ＰＬＬ局部発振器
２６ ホップテーブル
２７ 送受切換器
２８ アンテナ
３１ ローノイズアンプ
３２ ダウンコンバータ
３５ コントローラ
３６ 電源部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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