(57)【要約】【課題】  周波数ホッピング方式を用いて無線通信によりデータを送受信する際に、他のシステムとの衝突回避を高速に行う。【解決手段】  通信マスタ１０及び通信スレーブ２０は、連続する所定数の周波数チャンネル毎に複数の周波数チャンネルを複数のテーブルに分割したリストを予め保持しておき、このリストに従った順序で周波数チャンネルを変更しながらデータを送受信する。他の通信システムとの干渉がない場合においては、全テーブルの全周波数チャンネルを使用してホッピングを行う。通信マスタ１０は、パケットエラーが発生した周波数チャンネルの割合をテーブル毎に求め、その割合が閾値を超えたテーブルを使用不可能とし、例えば周波数チャンネルが利用可能な全てのテーブルで一巡する際に、各テーブルの利用可能／不可能の情報を通信スレーブ２０に通知する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の１以上の通信装置との間で複数の周波数チャンネルを順次変更しながら通信する通信装置であって、
連続する所定数の周波数チャンネル毎に上記複数の周波数チャンネルを複数のテーブルに分割したリストを保持し、当該リストに従った順序で周波数チャンネルを変更しながらデータを送受信する通信手段と、
上記複数の周波数チャンネルから通信に利用できない周波数チャンネルを検出し、当該通信に利用できない周波数チャンネルの割合が所定の閾値を超えたテーブルを利用不可能なテーブルとして分類するテーブル分類手段とを備え、
上記通信手段は、利用可能なテーブル及び／又は利用不可能なテーブルの情報を上記他の通信装置に通知し、利用可能なテーブルに含まれる周波数チャンネルを上記リストに従った順序で変更しながらデータを送受信する
ことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
上記テーブル分類手段は、定期的に、利用不可能と分類されたテーブルのうち、１又は２以上のテーブルを利用可能なテーブルとして分類することを特徴とする請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
上記通信手段は、利用可能なテーブルに含まれる周波数チャンネルを一巡する際に、利用可能なテーブル及び／又は利用不可能なテーブルの情報を上記他の通信装置に通知することを特徴とする請求項１記載の通信装置。
【請求項４】
他の１以上の通信装置との間で複数の周波数チャンネルを順次変更しながら通信する通信方法であって、
連続する所定数の周波数チャンネル毎に上記複数の周波数チャンネルを複数のテーブルに分割したリストを保持し、当該リストに従った順序で周波数チャンネルを変更しながらデータを送受信する通信工程と、
上記複数の周波数チャンネルから通信に利用できない周波数チャンネルを検出し、当該通信に利用できない周波数チャンネルの割合が所定の閾値を超えたテーブルを利用不可能なテーブルとして分類するテーブル分類工程とを有し、
上記通信工程では、利用可能なテーブル及び／又は利用不可能なテーブルの情報を上記他の通信装置に通知し、利用可能なテーブルに含まれる周波数チャンネルを上記リストに従った順序で変更しながらデータを送受信する
ことを特徴とする通信方法。
【請求項５】
上記テーブル分類工程では、定期的に、利用不可能と分類されたテーブルのうち、１又は２以上のテーブルを利用可能なテーブルとして分類することを特徴とする請求項４記載の通信方法。
【請求項６】
上記通信工程では、利用可能なテーブルに含まれる周波数チャンネルを一巡する際に、利用可能なテーブル及び／又は利用不可能なテーブルの情報を上記他の通信装置に通知することを特徴とする請求項４記載の通信方法。
【請求項７】
連続する所定数の周波数チャンネル毎に複数の周波数チャンネルを複数のテーブルに分割したリストを保持し、当該リストに従った順序で周波数チャンネルを変更しながら、第１の通信装置と１以上の第２の通信装置との間でデータを送受信する通信システムであって、
上記第１の通信装置は、上記複数の周波数チャンネルから通信に利用できない周波数チャンネルを検出し、当該通信に利用できない周波数チャンネルの割合が所定の閾値を超えたテーブルを利用不可能なテーブルとして分類して、利用可能なテーブル及び／又は利用不可能なテーブルの情報を上記１以上の第２の通信装置に通知し、
上記第１の通信装置及び上記１以上の第２の通信装置は、利用可能なテーブルに含まれる周波数チャンネルを上記リストに従った順序で変更しながらデータを送受信する
ことを特徴とする通信システム。
【請求項８】
上記第１の通信装置は、定期的に、利用不可能と分類されたテーブルのうち、１又は２以上のテーブルを利用可能なテーブルとして分類することを特徴とする請求項７記載の通信システム。
【請求項９】
上記第１の通信装置は、利用可能なテーブルに含まれる周波数チャンネルを一巡する際に、利用可能なテーブル及び／又は利用不可能なテーブルの情報を上記１以上の第２の通信装置に通知することを特徴とする請求項７記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、利用する周波数チャンネルをホッピングさせながら無線通信によりデータを送受信する通信システム、並びにそのような通信システムに用いられる通信装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線ＬＡＮ（Local Area Network）などを用いたデジタル無線伝送機器は発展の一途を辿っている。実際、ＰＣ（Personal Computer）のみにとどまらず、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）やテレビジョン機器、オーディオ機器といった多種の機器において無線機能が搭載されている。また、免許不要で利用できるＩＳＭ（Industry Science Medical）バンドの１つである２．４ＧＨｚ帯域においては、IEEE802.11b/gやBluetoothなどの国際規格が制定され、それらの規格に対応した製品が数多く発売されている。
【０００３】
ところで、複数の通信方式が混在する通信帯域において、異なる通信方式の無線機器同士が互いに干渉し合うということは、無線機器が普及しつつある今日において重要な問題である。
【０００４】
そこで、例えば上述したBluetooth規格では、他の通信方式の通信システムとの干渉を避けるため、他の通信システムで占有している周波数チャンネルを避け、利用できる周波数チャンネルでホッピングを行うというＡＦＨ（Adaptive Frequency Hopping）機能を採用している。また、下記特許文献１には、例えば通信に利用できない周波数チャンネルを通信マスタから通信スレーブに通知する技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６８６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、Bluetooth規格のＡＦＨや特許文献１記載の技術では、周波数チャンネルの利用の可否を周波数チャンネル単位で管理しているため、低速なクロックで動作している機器或いはシステムにおいては、他の通信方式の通信システムが特定の周波数チャンネルを占有しているか否かの判断を即座に行うことが困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、周波数ホッピング方式を用いて無線通信によりデータを送受信する際に、他の通信システムとの衝突回避を高速に行うことが可能な通信システム、並びにその通信システムに用いられる通信装置及びその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した目的を達成するために、本発明に係る通信装置は、他の１以上の通信装置との間で複数の周波数チャンネルを順次変更しながら通信する通信装置であって、連続する所定数の周波数チャンネル毎に上記複数の周波数チャンネルを複数のテーブルに分割したリストを保持し、当該リストに従った順序で周波数チャンネルを変更しながらデータを送受信する通信手段と、上記複数の周波数チャンネルから通信に利用できない周波数チャンネルを検出し、当該通信に利用できない周波数チャンネルの割合が所定の閾値を超えたテーブルを利用不可能なテーブルとして分類するテーブル分類手段とを備え、上記通信手段は、利用可能なテーブル及び／又は利用不可能なテーブルの情報を上記他の通信装置に通知し、利用可能なテーブルに含まれる周波数チャンネルを上記リストに従った順序で変更しながらデータを送受信する。
【０００９】
また、上述した目的を達成するために、本発明に係る通信方法は、他の１以上の通信装置との間で複数の周波数チャンネルを順次変更しながら通信する通信方法であって、連続する所定数の周波数チャンネル毎に上記複数の周波数チャンネルを複数のテーブルに分割したリストを保持し、当該リストに従った順序で周波数チャンネルを変更しながらデータを送受信する通信工程と、上記複数の周波数チャンネルから通信に利用できない周波数チャンネルを検出し、当該通信に利用できない周波数チャンネルの割合が所定の閾値を超えたテーブルを利用不可能なテーブルとして分類するテーブル分類工程とを有し、上記通信工程では、利用可能なテーブル及び／又は利用不可能なテーブルの情報を上記他の通信装置に通知し、利用可能なテーブルに含まれる周波数チャンネルを上記リストに従った順序で変更しながらデータを送受信する。
【００１０】
また、上述した目的を達成するために、本発明に係る通信システムは、連続する所定数の周波数チャンネル毎に複数の周波数チャンネルを複数のテーブルに分割したリストを保持し、当該リストに従った順序で周波数チャンネルを変更しながら、第１の通信装置と１以上の第２の通信装置との間でデータを送受信する通信システムであって、上記第１の通信装置は、上記複数の周波数チャンネルから通信に利用できない周波数チャンネルを検出し、当該通信に利用できない周波数チャンネルの割合が所定の閾値を超えたテーブルを利用不可能なテーブルとして分類して、利用可能なテーブル及び／又は利用不可能なテーブルの情報を上記１以上の第２の通信装置に通知し、上記第１の通信装置及び上記１以上の第２の通信装置は、利用可能なテーブルに含まれる周波数チャンネルを上記リストに従った順序で変更しながらデータを送受信する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る通信装置及びその方法、並びに通信システムによれば、複数の周波数チャンネルを順次変更しながら複数の通信装置間で通信する際に、周波数チャンネルの利用の可否を、周波数チャンネル単位ではなく複数の周波数チャンネルを纏めたテーブル単位で管理するため、他の通信方式の通信システムとの衝突回避を高速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。この実施の形態は、本発明を、周波数ホッピング方式を用いてＩＳＭバンドの１つである２．４ＧＨｚ帯域において無線通信によりデータを送受信する際に、他の通信方式の通信システムとの衝突回避を高速に行うことが可能な通信システム、並びにその通信システムに用いられる通信装置（通信マスタ）及びその通信方法に適用したものである。
【００１３】
先ず、本実施の形態における通信システムの概略構成を図１に示す。図１に示すように、本実施の形態における通信システム１は、例えば音楽再生装置である１台の通信マスタ１０と、例えばリモートコントローラ付きワイヤレスヘッドホンである１台の通信スレーブ２０とが互いにデータを送受信するものである。
【００１４】
通信マスタ１０は、大きく分けてメインシステム１１と無線部１２とを有する。このうち無線部１２は、不揮発性記憶媒体であるＲＯＭ（Read Only Memory）１３と、揮発性記憶媒体であるＲＡＭ（Random Access Memory）１４と、ベースバンド処理部１５と、ＲＦ（Radio Frequency）処理部１６と、アンテナ１７とからなる。同様に通信スレーブ２０は、大きく分けてメインシステム２１と無線部２２とを有し、無線部２２は、ＲＯＭ２３と、ＲＡＭ２４と、ベースバンド処理部２５と、ＲＦ処理部２６と、アンテナ２７とからなる。そして、通信マスタ１０は、例えばメインシステム１１で圧縮符号化した音楽信号を無線部１２で変調し、搬送波と混合して送信する。一方、通信スレーブ２０は、その信号を無線部２２で受信して復調し、メインシステム２１で復号伸張して図示しないスピーカから出力する。また、通信スレーブ２０は、アクノリッジ信号やリモートコントローラの制御信号等を無線部２２で変調し、搬送波と混合して通信マスタ１０に送信する。
【００１５】
ここで、通信マスタ１０及び通信スレーブ２０は、それぞれ単位時間毎に１パケットのデータを送信する。この際、通信マスタ１０及び通信スレーブ２０は、データ送信に利用する搬送波の周波数をホッピングさせる。すなわち、単位時間毎の１回のデータ送受信において、通信マスタ１０から通信スレーブ２０への送信時と通信スレーブ２０から通信マスタ１０への送信時とでは異なる搬送波周波数が利用される。
【００１６】
ところで、他の通信システムとの干渉を避けるためには、他の通信システムで占有している周波数チャンネルを避け、利用できる周波数チャンネルでホッピングを行う必要があるが、本実施の形態では、利用の可否を周波数チャンネル単位で管理するのではなく、通信帯域を幾つかの周波数範囲に分けてテーブルを定義し、このテーブル単位で管理する。以下、具体的に説明する。
【００１７】
２．４ＧＨｚ帯ＩＳＭバンドで国際的に使用されている通信帯域は２４００ＭＨｚ〜２４８３．５ＭＨｚである。本実施の形態では、上述したようにこの通信帯域を幾つかの周波数範囲に分けてテーブルを定義する。搬送波周波数を１ＭＨｚ間隔で設ける場合、利用可能な周波数チャンネル数は８３チャンネルである。仮に図２及び図３に示すように各テーブル８チャンネル、全１０テーブルで分けたとすると、各テーブルの周波数範囲は以下のようになり、利用可能な周波数チャンネル数は８０チャンネル（１０テーブル×８チャンネル）となる。
・テーブル０：  ２４０２〜２４０９ＭＨｚ（全８チャンネル）
・テーブル１：  ２４１０〜２４１７ＭＨｚ（全８チャンネル）
・テーブル２：  ２４１８〜２４２５ＭＨｚ（全８チャンネル）
・テーブル３：  ２４２６〜２４３３ＭＨｚ（全８チャンネル）
・テーブル４：  ２４３４〜２４４１ＭＨｚ（全８チャンネル）
・テーブル５：  ２４４２〜２４４９ＭＨｚ（全８チャンネル）
・テーブル６：  ２４５０〜２４５７ＭＨｚ（全８チャンネル）
・テーブル７：  ２４５８〜２４６５ＭＨｚ（全８チャンネル）
・テーブル８：  ２４６６〜２４７３ＭＨｚ（全８チャンネル）
・テーブル９：  ２４７４〜２４８１ＭＨｚ（全８チャンネル）
【００１８】
通信マスタ１０及び通信スレーブ２０は、初期状態、すなわち他の通信システムとの干渉がない場合においては、全テーブルの全周波数チャンネルを使用してホッピングを行う。具体的には、例えば図３に示すような周波数チャンネルリストを通信マスタ１０と通信スレーブ２０とで予め保持しておき、この周波数チャンネルリストで示された周波数チャンネルを交互に且つラスタスキャン順にホッピングさせてデータの送受信を行う。
【００１９】
ここで図３では、各テーブルの長さが上述した８チャンネルの倍の１６チャンネルとなっているが、後半の８チャンネルは前半の８チャンネルのチャンネル順序を変えたものである。具体的には、各テーブル内チャンネル順序の８番目から１２番目は同３番目から７番目と同じものであり、各テーブル内チャンネル順序の１３番目から１５番目は同０番目から２番目と同じものである。このように、前半の８チャンネルのチャンネル順序を変えた後半の８チャンネルを追加しているのは、今回、利用可能なチャンネル数が８０チャンネルと偶数であり、各テーブル８チャンネルのままでホッピングした場合、通信マスタ１０、通信スレーブ２０共に送信時（又は受信時）に使用する周波数チャンネルが限定されてしまい、全ての周波数チャンネルを利用することができないためである。
【００２０】
なお、図３に示したような周波数チャンネルリストにおいて、テーブル順序及びテーブル内チャンネル順序はランダムとし、同一ネットワーク内のみ共通とする。このように、ホッピングの順序にランダム性を持たせることで、同一の通信システムの共存が可能となる。同一ネットワーク内で周波数チャンネルリストを共通化する方法としては、例えば通信マスタと通信スレーブとの間の最初の機器認証の段階でＩＤを交換し、そのＩＤに基づいて発生させた同一の乱数に基づいて周波数チャンネルリストを作成することが挙げられる。または、通信マスタがランダムな周波数チャンネルリストを作成し、これを通信スレーブに予め送信しておくようにしても構わない。
【００２１】
上述したように、通信マスタ１０及び通信スレーブ２０は、例えば図３に示すような周波数チャンネルリストで示された周波数チャンネルを交互に且つラスタスキャン順にホッピングさせてデータの送受信を行うが、他の通信システムとの干渉によりデータが受信できず、パケットエラーが起きる場合がある。このような場合、通信マスタ１０は、テーブル毎にパケットエラーが起きた周波数チャンネルの割合を求め、その割合が所定の閾値を超えたテーブルを後述するタイミングで全て削除する。例えば、無線ＬＡＮとの干渉によってテーブル０〜テーブル２が利用不可能となった場合、図３で示されるようにテーブル３→テーブル０→テーブル７→テーブル２→テーブル１→テーブル４→・・・の順にホッピングしていたのが、テーブル３→テーブル７→テーブル４→・・・というように利用不可能なテーブルを避けてホッピングするようになる。
【００２２】
また、通信マスタ１０は、一度削除したテーブルを試験的に復帰させ、そのテーブルに含まれる周波数チャンネルが利用可能であるか否かを確認するため、後述するタイミングでテーブルを追加する。テーブル削除の場合と異なり、テーブル追加は１テーブル毎とすることが好ましいが、複数のテーブルを纏めて追加するようにしても構わない。通信マスタ１０は、追加したテーブルに含まれる周波数チャンネルの通信状態やその周波数チャンネルにおける干渉の有無を確認し、パケットエラーが起きた周波数チャンネルの割合が所定の閾値以上であれば、再度テーブル削除を行う。
【００２３】
ここで、テーブルを削除し、又は追加するタイミングは、周波数チャンネルが利用可能な全てのテーブルで一巡して先頭に戻る時とする。そのため、通信マスタ１０は、次のサイクルで利用するテーブルを前サイクル中に通信スレーブ２０に通知しておく必要がある。そこで、通信マスタ１０は、最終パケットから数えて所定数以上前のパケットから、利用するテーブルをマッピングしたデータをヘッダ部に付加し、テーブルの削除／追加を通信スレーブ２０に通知する。送受信を行うデータフォーマットを図４に示す。図４において、プリアンブル部にはデータ送受信のためのトレーニング信号が記録され、ヘッダ部にはデータを送受信するために必要なデータが、データ部には上位レイヤで送受信するデータがそれぞれ記録される。利用するテーブルをマッピングしたデータは、アドレスやデータ長などと共にヘッダ部に含められる。テーブルのデータは、ビットとテーブル番号とを対応させ、例えば“１”であれば使用可能、”０”であれば利用不可とする。図４の“１１００１１１００１”の場合、テーブル０，３，４，５，８，９は利用可能であり、テーブル１，２，６，７は利用不可であることを示している。
【００２４】
なお、ＦＣＣ（Federal Communications Commission；アメリカ連邦通信委員会）では、ホッピングを行う周波数チャンネル数は１５チャンネル以上であることが規定されているため、ホッピングを行う周波数チャンネル数が１５チャンネル以上となるように、テーブル数を決定しなくてはならない。本実施の形態の場合、１テーブル当たり実際には８チャンネルしか存在しないため、最低２テーブル以上を利用することとする。２テーブルを利用中に１テーブルでもパケットエラー率が閾値を超えた場合には、テーブル削除を行わず、即座に他のテーブルが追加可能か否かの追加確認を行う。上述のように追加確認は周波数チャンネルが利用可能な全てのテーブルで一巡して先頭に戻る時に行うが、上記のような場合には、残りの８テーブルを１サイクル毎に連続して追加する。
【００２５】
以上説明したように、本実施の形態における通信システム１によれば、ＩＳＭバンドにおける周波数チャンネルの利用の可否を、周波数チャンネル単位ではなく複数の周波数チャンネルを纏めたテーブル単位で管理するため、他の通信方式のシステムとの衝突回避を高速に行うことができ、また、ＲＡＭ等のリソース消費を低減することができる。
【００２６】
このような高速処理を行うことにより、音声や映像の伝送などリアルタイム性の要求される通信においてもシームレスに通信を行うことができる。また、例えばオフィスなどの１フロアで複数の無線ＬＡＮを構築している環境においては、場所によって利用する周波数帯域を変えていることが多いが、上述のように随時テーブルを削除、追加することにより、移動中であっても環境に応じた周波数帯域を選択し使用することが可能となる。
【００２７】
また、無線ＬＡＮで複数のネットワークを構築している環境においては、使用する無線チャネルを想定することができるため、無線ＬＡＮの帯域幅に合わせてテーブルを設定することにより、無線ＬＡＮの検出速度、検出精度を向上させることができる。すなわち、干渉する通信システムに合わせてテーブルを設定することで、より高速に衝突回避を行うことができる。
【００２８】
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【００２９】
例えば、上述した実施の形態では、テーブル削除、追加の判断基準をパケットエラーが起きた周波数チャンネルの割合としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、受信強度信号が所定の閾値以下であった周波数チャンネルの割合を判断基準としても構わない。
【００３０】
また、上述した実施の形態では、テーブル毎の利用可能／不可能の情報を通信スレーブに通知するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、利用可能なテーブルの情報のみ、或いは利用不可能なテーブルの情報のみを通信スレーブに通知するようにしても構わない。
【００３１】
また、上述した実施の形態では、テーブル毎の利用可能／不可能の情報をヘッダ部に付加するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、制御パケット等で通知ようにしても構わない。この場合、テーブルを削除し、又は追加するタイミングを制御パケットに同期させてもよい。
【００３２】
また、上述の説明では、テーブルを削除し、又は追加するタイミングを、周波数チャンネルが利用可能な全てのテーブルで一巡して先頭に戻る時としたが、必ずしもテーブルリストの先頭に戻る時に限定されず、テーブルリストの途中からであっても構わない。但し、この場合にも変更する直前のパケットのみで変更通知を行うことは避け、直前のパケットから数えて所定数以上前のパケットから、利用するテーブルをマッピングしたデータをヘッダ部に付加する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施の形態における通信システムの概略構成を示す図である。
【図２】２．４ＧＨｚ帯ＩＳＭバンド内の通信帯域を所定の周波数範囲毎に１０テーブルに分けた状態を示す図である。
【図３】データ送受信に用いる周波数チャンネルリストの一例を示す図である。
【図４】次のサイクルで利用するテーブルを通知する場合において通信マスタから通信スレーブに送信されるデータのフォーマットを示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  通信システム、１０  通信マスタ、１１  メインシステム、１２  無線部、２０  通信スレーブ、２１  メインシステム、２２  無線部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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