(57)【要約】【課題】  ブルートゥース通信のようなパケット通信であって再送機能を持たない同期通信において、受信したデータの信頼度を評価して通信の信頼性を向上させることができる通信制御技術および無線通信装置を提供する。【解決手段】  ブルートゥース通信のようなパケット通信であって再送機能を持たない同期通信において、先ず受信したパケットの種別に基づいてデータ信頼度の初期値を決定し、次に無線通信装置において一般的に用いられているＲＳＳＩ（受信信号強度表示）機能や伝送路を監視するキャリアセンス機能を利用して、ＲＳＳＩ機能で得られた検出値とキャリアセンス機能で得られた検出値でデータ信頼度の初期値を下方修正して受信したデータの信頼度の評価値とする。さらに、音声通信や動画像通信の場合には、受信したデータの信頼度の評価値から信頼度が低いと判定した場合には既に受信したデータで補間を行なうようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の無線通信規格によって規定されているプロトコルに従って同期通信を行なうことが可能な無線通信用半導体集積回路であって、受信したデータの信頼性を評価し、データ補間の必要性の有無または必要性の大小を示す情報を、所定のフォーマットのデータ形態で上位の制御装置へ知らせる機能を備えることを特徴とする無線通信用半導体集積回路。
【請求項２】
上記所定の無線通信規格はブルートゥース規格であり、上記データ形態はＨＣＩイベントパケットであり、該ＨＣＩイベントパケットのイベントコード領域にて当該パケットが受信データの信頼度を知らせるパケットであることを宣言し、該イベントコード領域の後続のパラメータ領域内に上記データ補間の必要性の有無または必要性の大小を示す情報を格納して送出することを特徴とする請求項１に記載の無線通信用半導体集積回路。
【請求項３】
上記イベントコード領域内のブルートゥース規格によって未定義のコードもしくはベンダが自由に設定することが規定されているコードを用いて、当該パケットが受信データの信頼度を知らせるパケットであることを宣言することを特徴とする請求項２に記載の無線通信用半導体集積回路。
【請求項４】
上記所定の無線通信規格はブルートゥース規格であり、上記データ形態はＨＣＩデータパケットであることを特徴とする請求項１に記載の無線通信用半導体集積回路。
【請求項５】
上記ＨＣＩデータパケット内のブルートゥース規格で用途が規定されていない予約領域にて当該パケットが受信データの信頼度を知らせるパケットであることを宣言して送出することを特徴とする請求項４に記載の無線通信用半導体集積回路。
【請求項６】
上記ＨＣＩデータパケットのデータ領域内に上記データ補間の必要性の有無または必要性の大小を示す情報を格納して送出することを特徴とする請求項５に記載の無線通信用半導体集積回路。
【請求項７】
ブルートゥース規格によって規定されているプロトコルに従って同期通信を行なうことが可能であり、第一機能と、受信信号強度を検出する第二機能と、干渉波強度を検出する第三機能とを備える無線通信用半導体集積回路であって、
上記第一機能は、
（１）ブルートゥース規格によって規定されている同期通信のための複数の通信モードごとに予め設定されている符号化方式によって定まる受信データの初期信頼度、
（２）上記受信信号強度を検出する機能によって得られるＲＳＳＩ（受信信号強度）値、
（３）上記干渉波強度を検出する機能によって得られる干渉波強度値、
のうち（１）を除くいずれかひとつまたは（１）〜（３）のうちいずれか２以上の組み合わせよりデータ補間の必要性の有無または必要性の大小を示す第一情報を生成し、上位の制御装置へ知らせるものであることを特徴とする無線通信用半導体集積回路。
【請求項８】
無線通信用半導体集積回路と上位の制御装置とを有する無線通信装置であって、
上記無線通信用半導体集積回路はブルートゥース規格によって規定されているプロトコルに従って同期通信を行なうことが可能であり、第一機能と、受信信号強度を検出する第二機能と、干渉波強度を検出する第三機能とを備え、
上記第一機能は、
（１）ブルートゥース規格によって規定されている同期通信のための複数の通信モードごとに予め設定されている符号化方式によって定まる受信データの初期信頼度、
（２）上記受信信号強度を検出する機能によって得られるＲＳＳＩ（受信信号強度）値、
（３）上記干渉波強度を検出する機能によって得られる干渉波強度値、
のうち（１）を除くいずれかひとつまたは（１）〜（３）のうちいずれか２以上の組み合わせよりデータ補間の必要性の有無または必要性の大小を示す第一情報を生成し、上位の制御装置へ知らせるものであり、
上記上位の制御装置は、
受信したデータが音声データである場合に、上記第一情報がデータ補間の必要性の有無を示す情報である場合には上記第一情報に基づいて、または上記第一情報がデータ補間の必要性の大小を示す情報である場合には上記第一情報と所定のしきい値とを比較して比較結果に基づいて、データ補間を行なうことを特徴とする無線通信装置。
【請求項９】
ブルートゥース規格によって規定されているプロトコルに従って同期通信を行なうことが可能であり、受信したデータの信頼性を評価してデータ補間の必要性の有無または必要性の大小を示す情報を所定のフォーマットのデータ形態で上位の制御装置へ知らせる機能と、受信信号強度を検出する機能と、干渉波強度を検出する機能とを有する無線通信用半導体集積回路内のマイクロプロセッサによって実行されるプログラムであって、
（１）ブルートゥース規格によって規定されている同期通信のための複数の通信モードごとに予め設定されている符号化方式によって定まる受信データの初期信頼度を決定するステップ、
（２）上記受信信号強度を検出する機能によって得られるＲＳＳＩ（受信信号強度）値から受信データの信頼度を決定するステップ、
（３）上記干渉波強度を検出する機能によって得られる干渉波強度値から受信データの信頼度を決定するステップ、
のうち少なくともひとつを上記マイクロプロセッサに実行させるためのプログラム。
【請求項１０】
ブルートゥース規格によって規定されている同期通信によって受信されたデータを処理する無線通信制御用半導体集積回路内のマイクロプロセッサによって実行されるプログラムであって、
（１）無線レイヤから受け取った受信データの補間の必要性の大小を示す情報と所定のしきい値とを比較してデータ補間を行なうか否か決定する第１ステップ、
（２）上記第１ステップでデータ補間を行なうべきと決定された受信データに補間処理を行なう第２ステップ、
を上記マイクロプロセッサに実行させるためのプログラム。
【請求項１１】
ブルートゥース規格によって規定されているプロトコルに従って同期通信を行なうことが可能な無線通信装置の動作方法であって、
（１）ブルートゥース規格によって規定されている同期通信のための複数の通信モードごとに予め設定されている符号化方式によって定まる受信データの初期信頼度を決定するステップ、
（２）上記受信信号強度を検出する機能によって得られるＲＳＳＩ（受信信号強度）値から受信データの信頼度を決定するステップ、
（３）上記干渉波強度を検出する機能によって得られる干渉波強度値から受信データの信頼度を決定するステップ、
のうち（１）を除くいずれかひとつまたは（１）〜（３）のうちいずれか２以上の組み合わせよりデータ補間の必要性の有無または必要性の大小を決定することを特徴とする無線通信装置の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信制御技術さらには再送機能を持たない無線通信における受信データの信頼度を評価し無線通信の信頼性を向上させる技術に関し、例えばブルートゥース通信規格のパケットを送受信処理する無線通信用ＩＣ（半導体集積回路）およびそれを用いた通信装置並びにそのプログラム、動作方法に利用して特に有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信規格の１つにブルートゥースと呼ばれ、２．４ＧＨｚ〜２．４８ＧＨｚの周波数帯を使用し短距離無線通信を行うものがある。ブルートゥース規格の無線通信方式は、所定量のデータにヘッダを付けて送信するパケット通信方式であり、再送機能を持つ非同期通信（ＡＣＬ：Asynchronous Connectionless）と、再送機能を持たず所定の周期でパケットの送信を行なう同期通信（ＳＣＯ：Synchronous Connection Oriented）の２つの通信モードを備え、それぞれ時分割で送信と受信を行なう。
【０００３】
また、ブルートゥース通信では、マスタ機器とスレーブ機器との間でクロックの同期をとるとともに通信接続を確立するために、ブルートゥースクロックと呼ばれる３．２ｋＨｚのクロック信号に基づき、３．２ｋＨｚの２倍の周期（６２５μｓ）でパケットデータの交換が行なわれる。
【０００４】
ブルートゥース通信が可能なデバイスは、非同期通信と同期通信を自由に使い分けて通信を行なうことができ、テキストデータのように高い信頼性を必要とするデータを送信したい場合には非同期通信を使用し、音声データやのようにリアルタイム性が要求されるデータの送信には同期通信を使用するというような使い分けが行なわれる。
【０００５】
周知のように、無線通信では使用環境の変化により一時的に電波の強度が低下して通信不能になることがあり、ブルートゥース通信においてもかかる状況下でパケットの損失が起こる。ブルートゥース通信の非同期通信の場合、パケット損失があってもパケットを受信した側は次の送信パケットにデータを受信したことを示す情報を格納して送信する。そのため、送信側は送信後に受け取ったパケットにその情報が含まれていないときはパケット損失と判定して同一データを再送信するので、支障はない。図１にブルートゥース通信における非同期通信の様子が示されている。
【０００６】
図１に示されているように、ブルートゥース通信デバイスＡが３回目と５，６，８回目に送信したパケットが通信デバイスＢに届かなかった場合、通信デバイスＡは４回目の送信パケットに３回目と同じデータＣを入れて再送し、６，７回目の送信パケットに５回目と同じデータＤを入れ、９回目の送信パケットに８回目と同じデータＥを入れて再送する。通信デバイスＢが送信したパケットが通信デバイスＡに届かなかった場合も同様であり、図１に示されているように、例えば通信デバイスＢが８回目に送信したパケットが通信デバイスＡに届かなかった場合、通信デバイスＢは９回目の送信パケットに８回目と同じデータ"ｄ"を入れて再送することとなる。このようなデータの再送により、非同期通信ではデータの損失が回避される。
【０００７】
一方、同期通信の場合には、このようなデータの再送がなされないため、データの損失が起こる。図２にはブルートゥース通信における同期通信の様子が示されている。図２に示されているように、通信デバイスＡが３回目と５，６回目に送信したパケットが通信デバイスＢに届かなかった場合、データＣとＥ，Ｆが損失することになる。また、従来の同期通信では受信側デバイスが受信データの修復機能を持たないため、通信伝送路の状態が悪いと受信データに誤りが生じることがあった。図２には通信デバイスＡが８回目に送信したパケットにエラーが発生した様子が示されている。この場合、通信デバイスＡが送信したパケットは通信デバイスＢに届くことは届くが、パケット内のデータＨに誤りが含まれていることになる。
【０００８】
従来、再送機能を有していないパケット通信方式における損失データの補償技術として、例えばＩＰ電話システムにおいて、パケットのヘッダ部にパケットの順序を示すシーケンス番号を入れるとともに時系列的に分割されたデータを連続する複数のパケットに重複して入れて送信するようにした発明が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−１６３７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ブルートゥース規格においては、異なるメーカより提供された通信デバイス間の通信を保障するため、ヘッダを含むパケットの構成について厳格に仕様が決められており、規格と異なる仕様を持たせることはできない。そして、ブルートゥース規格の送信パケットのヘッダには、シーケンス番号のようなパケットの順序を示すような情報が入る領域は設けられていない。そのため、前記先願発明のようなデータ補償を行なうことができない。また、前記先願発明は、連続する複数のパケットに同一のデータを重複して入れて送信する方式であるため、データの伝送効率が悪い。また、音声や動画像送信のような大量のデータを短時間に送信したい場合には適していないという不具合がある。
【００１０】
本発明の目的は、ブルートゥース通信のようなパケット通信であって再送機能を持たない同期通信において、受信したデータの信頼度を評価して通信の信頼性を向上させることができる通信制御技術および無線通信装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、ブルートゥース通信のようなパケット通信であって再送機能を持たない同期通信モードによる音声通信機能や動画像通信機能を備える場合に、受信したデータの信頼度を評価して信頼度が低い場合にはデータを補間して受信側で再生される音声や映像の品質の低下を防止し、通信品質の向上を図ることができる通信制御技術および無線通信装置を提供することにある。
【００１２】
さらに、本発明の他の目的は、ブルートゥース通信のようなパケット通信であって再送機能を持たない同期通信において、ハードウェアを大幅に追加することなく受信したデータの信頼度を評価して通信の信頼性を向上させることができる通信制御技術および無線通信装置を提供することにある。
【００１３】
さらに、本発明の他の目的は、ブルートゥース通信のようなパケット通信であって再送機能を持たない同期通信において、本発明を適用していない同一規格の通信デバイスとの間の相互接続性を保障しつつ受信したデータの信頼度を評価して通信の信頼性を向上させることができる通信制御技術および無線通信装置を提供することにある。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、本発明は、ブルートゥース通信のようなパケット通信であって再送機能を持たない同期通信において、先ず受信したパケットの種別に基づいてデータ信頼度の初期値を決定し、次に無線通信装置において一般的に用いられているＲＳＳＩ（受信信号強度表示）機能や伝送路を監視するキャリアセンス機能を利用して、ＲＳＳＩ機能で得られた検出値とキャリアセンス機能で得られた検出値でデータ信頼度の初期値を下方修正して受信したデータの信頼度の評価値とする。さらに、音声通信や動画像通信の場合には、受信したデータの信頼度の評価値から、信頼度があるレベル（しきい値）よりも低いと判定した場合には既に受信したデータで補間を行なうようにしたものである。
【００１５】
ここで、ＲＳＳＩ機能は受信信号強度を検出して出力する機能であり、受信電力に比例し、伝送路が長い場合や伝送路の途中に電波を遮る通信障害物がある場合にはＲＳＳＩ値は低くなる。キャリアセンス機能は、他の機器が無線信号を送出しているか否かを検出する機能であり、使用周波数帯における干渉電波の有無を判別できる。一般に、受信強度が低い場合や干渉電波が存在する場合は、伝送路にてパケットエラーが生じる可能性が高いといえる。
【００１６】
上記した手段によれば、新たな通信エラー検出機能を設けなくても、再送機能を持たない同期通信において受信したデータの信頼度を評価することができ、それによって通信の信頼性を向上させることができるとともに、データの補間によって通信品質の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
すなわち、本発明に従うと、ブルートゥース通信のようなパケット通信であって再送機能を持たない同期通信において、受信したデータの信頼度を評価して通信の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。
本発明を適用して最も好適な無線通信装置は、ブルートゥース通信機能を備えた無線通信装置である。ブルートゥース通信機能を備えた無線通信装置の具体例としては、例えばオーディオプレーヤからのオーディオデータを受信して再生するワイヤレスヘッドホンや携帯電話機との間で音声通信を行なってハンズフリー通話を可能にするヘッドセットがある。
【００１９】
ブルートゥース規格は、携帯電話機とヘッドセットあるいは携帯電話機とヘッドセットの各々に内蔵されるブルートゥース通信デバイスがそれぞれ別のベンダから提供されたものであっても相互接続を保証する規格である。携帯電話機とヘッドセットの各々に内蔵されるブルートゥース通信デバイスがどちらか一方でもブルートゥース規格（プロトコル）から外れた独自機能を持つ場合に相互に接続できない。このように所定の規格で相互に通信を行う通信デバイス間において、所定の規格から外れた独自機能を持つ場合には相互に接続できなくなるような性質を相互接続性（インタオペラビリティ）という。
【００２０】
なお、携帯電話機には他の携帯電話機との間でＣＤＭＡやＧＳＭなどセルラ方式の広域無線通信を行なう機能や液晶パネルなどの表示機能、テンキーを使って入力操作機能などの複数の機能が設けられており、本明細書ではそれらの機能のうちブルートゥース通信をサポートするＩＣ（半導体集積回路）あるいは複数のＩＣや電子部品を絶縁基板上やセラミックパッケージ内に実装してブルートゥース通信機能を有するようにしたモジュールなどの電子デバイスをブルートゥース通信デバイスと称する。
【００２１】
図３は、ブルートゥース規格に従った通信機能を備えたブルートゥース通信デバイスの第１の実施例の構成を示す。
図３に示されているように、ブルートゥース通信デバイスは大きく分けると、アンテナＡＮＴを介してデータの送受信を行なうコントローラと呼ばれる通信実行部１１０とそれを制御するホストと呼ばれる制御部１２０とからなり、通信実行部１１０と制御部１２０との間はＨＣＩ（ホストコントロールインタフェース）と呼ばれるブルートゥース規格で規定されているプロトコルに従ってデータやコマンドのやりとりを行なうように構成される。通信実行部１１０と制御部１２０はそれぞれ別個の半導体集積回路として構成しても良いし、後述（図１１）のように１つの半導体チップ上に半導体集積回路として構成しても良い。
【００２２】
通信実行部１１０は送信信号のアップコンバート機能や変調機能、増幅機能、受信信号の増幅機能や復調機能、ダウンコンバート機能などを備える高周波信号処理部としての物理層（無線レイヤ）１１１と、該物理層１１１により送受信されるデータをブルートゥース通信プロトコルに従って処理したり通信相手のデバイスとの間の通信接続状態を確立したりパケットの分析、解読、再構築などを行なったりするリンクコントローラ１１２と、該リンクコントローラ１１２と前記制御部１２０との間の信号のやりとりを行なうＨＣＩインタフェース部１１３と、物理層１１１とリンクコントローラ１１２との間のリンク制御を管理するリンクマネージャ１１４などから構成される。
【００２３】
上記物理層１１１内に、受信信号強度を検出して出力するＲＳＳＩ機能や、他の機器が無線信号を送出しているか否かを検出するキャリアセンス機能が設けられている。本実施例のブルートゥースデバイスにおいては、通信実行部１１０内に上記物理層１１１内のＲＳＳＩ機能やキャリアセンス機能により得られた受信状態に関する情報に基づいて受信データの信頼度を評価し、それを数値化（γ）して制御部１２０へ知らせる信頼度評価部１１５が設けられている。また、通信実行部１１０には、ブルートゥース通信の周期を決定するブルートゥースクロックと呼ばれる３．２ｋＨｚの基準クロック信号φ０を生成する基準クロック生成回路が設けられる。リンクマネージャ１１４は、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）とその動作プログラムを格納したメモリとから構成することができる。
【００２４】
制御部１２０は、ブルートゥース通信プロトコルに従って通信実行部１１０に対する信号を制御したり通信実行部１１０からのデータのデパケット化や通信実行部１１０へ渡すデータのパケット化を行なったりするＬＬＣＡプロトコル部１２１、通信相手の機器の有効なサービスの確認を行なうＳＤプロトコル部１２２、ＲＳ−２３２ＣをエミュレートするＳＣＥプロトコル部１２３、アプリケーションとブルートゥース通信プロトコルとの橋渡しを担い機器固有の通信手順を製品の特性ごとに標準化したプロファイル部１２４、通信デバイス全体を制御するアプリケーション部１２５、既に受信したデータを一時的に保持するバッファ部１２６などから構成される。
【００２５】
アプリケーション部１２５は、制御プログラムそのもの、あるいはかかる制御プログラムを格納した不揮発性メモリを含めたものを意味する。また、各プロトコル部１２２，１２３やプロファイル部１２４も制御プログラムそのものを指すこともあるし、メモリに格納されている制御プログラムを読み出して解読する機構を含めたものを指すこともある。要するに、プロトコル部１２２，１２３やプロファイル部１２４とアプリケーション部１２５の切り分けは制御部の機能を分かりやすくするための便宜的なものであり、このような分け方に限定されない。
【００２６】
本実施例のように、制御部（ホスト）１２０と通信実行部（コントローラ）１１０とが別個の装置として構成される場合、一般には、デバイスベンダ（部品メーカ）が通信実行部１１０を開発し、セットメーカが制御部１２０を開発することが行われている。このように、通信実行部１１０と制御部１２０の開発主体（ベンダ）が異なる場合においても、上記のようにＨＣＩと呼ばれるブルートゥース規格のインタフェースを用いて通信実行部１１０と制御部１２０との間のやりとりを行えるように構成しておくことより、システムの開発を容易に行なうことができるようになっている。
【００２７】
図４にはブルートゥース通信デバイス間で送受信される送信パケットの構成が、また図５には制御部（ホスト）１２０と通信実行部（ホストコントローラ）１１０との間でやりとりされるＨＣＩデータパケットの構成が示されている。通信実行部１１０のリンクコントローラ１１２によって、他の通信デバイスから受信した図４のような構成のパケットを分析、解読し図５のような構成のＨＣＩ同期通信データパケットに再構築する処理と、制御部１２０から受け取った図５のような構成のＨＣＩ同期通信データパケットを分析、解読し図４のような構成のパケットに再構築する処理が行われる。
【００２８】
なお、図４において、符号"ＡＣ"が付されている部分はパケットを送る相手先を示すタグが入るアクセスコード領域、"ＨＥＡＤ"が付されている部分はパケットの種類や通信リンクを管理するためのパラメータが入るパケットヘッダ領域、"ＰＬ"は伝送するデータが入るペイロード領域である。また、図５において、符号"ＤＡＴＡ"が付されている部分は伝送されるデータが入るデータ領域、"ＣＨ"が付されている部分は複数のブルートゥースデバイスとデータ通信をする場合にデバイスを区別するコードや音声データあるいは画像データなのかコンテンツを区別するコードが入るコネクションハンドル領域、"ＲＳＶ"が付されている部分はブルートゥース規格でまだ用途が規定されていないが予め確保しておくことが規定されている予約領域、"ＤＴＬ"はデータ領域ＤＡＴＡに入っているデータの長さを示す情報が入るデータ長指定領域である。
【００２９】
ブルートゥース規格では、ＨＣＩパケットとして上記データパケットの他に、ホストからホストコントローラへ与えるコマンドを発行するときに使用するコマンドパケットと、逆にホストコントローラからホストに対してコマンドを発行するときに使用するイベントパケットとがある。また、ホストとホストコントローラとの間のデータのやり取りをするためのデータパケットに関しては、ホストからホストコントローラへデータを送るときに使用する下りのデータパケットと、ホストコントローラからホストへデータを送るときに使用する上りのデータパケットとがある。
【００３０】
図６（Ａ）〜（Ｃ）には、同期通信（ＳＣＯ）によるブルートゥース音声通信に規定されている３つのモードのタイミングが示されている。図６に示されているように、ブルートゥース音声通信における同期通信には、２スロット（１．２５ｍｓｅｃ）ごとにマスタからスレーブ、スレーブからマスタへパケットの送信を交互に行なうＨＶ１パケットモードと、４スロット（２．５ｍｓｅｃ）ごとにマスタからスレーブ、スレーブからマスタへパケットの送信を交互に行なうＨＶ２パケットモードと、６スロット（３．７５ｍｓｅｃ）ごとにマスタからスレーブ、スレーブからマスタへパケットの送信を交互に行なうＨＶ３パケットモードとがあり、２つのデバイス間で通信を確立する際にいずれのモードで通信を行なうか決定される。なお、通信途中でもマスタとスレーブとの間でモードを切り替える旨を通知することにより、モードを切り替えることができる。
【００３１】
次に、上記各パケットＨＶ１，ＨＶ２，ＨＶ３の符号化・復号化およびエラー検出について説明する。ＨＶ１パケットは、１／３ＦＥＣ（One Third Forward Error Correction）方式によりエラー訂正が可能なパケットである。本方式は、図７（Ａ）のように、送信側で送信データの各ビットを３ビットずつ繰り返すことで符号化し、受信側にて受信データの連続３ビットの多数決をとることで復号される。
【００３２】
ＨＶ２パケットは、２／３ＦＥＣ（Two Thirds Forward Error Correction）方式によりエラー訂正が可能なパケットである。本方式は、図７（Ｂ）のように、送信側でハミング符号を用いて１０ビットの送信データ"ｘ"に５ビットのパリティビットを付加することで符号語"ｙ"を生成し、受信側にてパリティビットを用いて受信データを復号する。（１５，１０）ハミング符号では１ビットの誤り訂正および２ビット誤り検出が可能である。一方、ＨＶ３パケットは、誤り検出・訂正のための符号化はなされないで送信データがそのまま受信側へ送られる。
【００３３】
さて、同期通信では、再送機能がないため、上述したようなエラー検出・訂正機構を有していても、通信伝送路での雑音により受信側で復号誤りを生じる場合がある。例えばＨＶ１パケットでは、図７（Ａ）に示されているように、受信側にて連続３ビットの多数決をとって復号するため３ビット繰り返しのうち２ビットに誤りが生じた場合には正しく復号されないことが分かる。（１５，１０）ハミング符号を用いるＨＶ２パケットでは、１ビットの誤り訂正および２ビット誤り検出が可能であるため、通信伝送路で３ビット以上の誤りが発生した場合に正しい復号がなされない。さらに、ＨＶ３パケットでは、誤り検出・訂正のための符号化はなされないため、図７（Ｃ）に示されているように、伝送路で誤りが発生した場合エラーを含むデータがそのまま受信側へ送られてしまう。
【００３４】
本実施例では、上記のような復号誤りや受信誤りを推測するために、通信部１１０の物理層１１１で得られる情報を利用して、信頼度評価部１１５において受信データの信頼度を評価し制御部１２０へ知らせることとした。具体的には、受信側のデバイスにて物理層１１１から得られる受信状態に関する情報として、物理層１１１に設けられているＲＳＳＩ機能やキャリアセンス機能により得られる情報がある。本実施例では、かかる情報を用いて以下のような手法により、受信データの信頼度を評価する。
【００３５】
以下、本実施例における受信データの信頼度の算出手法を、図８を用いて説明する。なお、以下の説明においては、受信データの信頼度をγで表わし、γの値が大きいほどデータの信頼度は高いことを意味するものとする。
【００３６】
先ず、通信部１１０では受信したパケットの種類を判別するためヘッダ領域の情報を読み込む（ステップＳ１）。そして、受信パケットが符号化されたパケットか否か調べて符号化されていない時はＨＶ３パケットと判定し、信頼度γの初期値を"ｃ"に設定する（ステップＳ２，Ｓ６）。一方、受信パケットが符号化されたパケットである時はＦＥＣのレートを調べて"１／３"のときはＨＶ１パケットと判定し、信頼度γの初期値を"ａ"に設定する（ステップＳ３，Ｓ４）。また、ステップＳ３でＦＥＣのレートが"２／３"のときはＨＶ２パケットと判定し、信頼度γの初期値を"ｂ"に設定する（ステップＳ５）。各パケットで異なる符号化方式が採用されているため、各パケットのデータ信頼度γの初期値ａ，ｂ，ｃはそれぞれ異なっており、ＨＶ１パケットの信頼度γの初期値"ａ"が最も高く、次がＨＶ２パケットの信頼度γの初期値"ｂ"で、ＨＶ３パケットの信頼度γの初期値"ｃ"が最も低いつまりａ>ｂ>ｃの順である。
【００３７】
次に、ステップＳ７へ移行してＲＳＳＩ機能により得られたＲＳＳＩ（受信信号強度）値を信頼度評価部１１５へ読み込んで、ＲＳＳＩ値が所定の範囲内に入っているか判定する（ステップＳ８）。無線通信システムでは、受信側デバイスがエラーのないパケットを受信するための受信信号強度には上限と下限があるが、この最適受信信号強度範囲はシステムで用いられるデバイスの性能に依存する。パケット受信時のＲＳＳＩ値が最適受信信号強度範囲から離れるほど受信データのビット誤りの可能性が高くなる。そこで、最適受信信号強度範囲外での受信データのビット誤りの可能性を"ｄ"とおくと、"ｄ"はパケット受信時のＲＳＳＩ値と最適受信信号強度範囲の上限値ＭＡＸまたは下限値ＭＩＮとの差に依存する。ステップＳ９では、ステップＳ４〜Ｓ６で設定した各パケットの信頼度γからこのビット誤りの可能性"ｄ"を引いた値"γ−ｄ"をＲＳＳＩ値考慮後の信頼度γとする。
【００３８】
その後、ステップＳ１０へ移行してキャリアセンス機能により得られた干渉波強度値を信頼度評価部１１５へ読み込んで、干渉波強度値が所定のレベル以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。一般に、干渉電波の電力が大きいほど受信データのビット誤りの可能性が高くなる。そこで、干渉電波による受信データのビット誤りの可能性を"ｅ"とおき、ステップＳ１２で、ステップＳ９で得られた受信データの信頼度γから干渉電波によるビット誤りの可能性"ｅ"を引いた値"γ−ｅ"を干渉電波強度値考慮後の信頼度γとして算出し制御部１２０へ知らせる。
【００３９】
制御部１２０はこの信頼度γを受け取ると、γが予め定めたしきい値よりも低いか高いか判定し、γがしきい値よりも低い場合には受信データの補間を行なう（ステップＳ１３〜Ｓ１５）。音声波形は、振幅と位相が時間的に緩やかに変化する正弦波の和で構成されているので、音声通信でデータ信頼度の低いパケットを受信した場合には、そのパケットのデータを既に受信している直前の信頼度の高いパケットのデータに置換するような処理を行なうことによって、データ欠落に比べて再生される音声の品質を向上させることができる。
【００４０】
通信処理部１１０で算出したデータ信頼度γを制御部１２０へ知らせる方法としては、データ信頼度γを表わすコードを信号で出力したり、データ信頼度γを表わすコードを格納するメモリあるいはレジスタを通信処理部１１０側に設けておいて、信頼度を算出したときに通信処理部１１０から制御部１２０へ割り込み信号を送って、制御部１２０が上記メモリあるいはレジスタ内のデータ信頼度を読み取りに行くなどの方法がある。また、通信処理部１１０に受信パケットの損失（欠落）を検出する手段を設けて制御部１２０へ知らせ、制御部１２０はパケットの欠落を受けた場合には、既に受信している直前の信頼度の高いパケットのデータで補間するような処理を行なうように構成しても良い。本明細書では、パケット欠落の際のデータ補間処理と前記信頼度の低いデータを信頼度の高いパケットのデータに置換する処理を含めて補間と称する。
【００４１】
図９は、ブルートゥース規格に従った通信機能を備えたブルートゥース通信デバイスの第２の実施例の構成を示す。
第１の実施例では、通信処理部１１０の信頼度評価部１１５で算出した信頼度γを直接制御部１２０へ通知しているのに対し、この第２の実施例は、図９に示されているように、信頼度評価部１１５で算出した信頼度γをＨＣＩインタフェース部１１３内のＨＣＩパケット生成部１１６へ渡し、ＨＣＩインタフェース部１１３からＨＣＩパケットによって制御部１２０へ知らせるように構成したものである。
【００４２】
具体的には、図１０に示されているようなフォーマットを有するＨＣＩイベントパケットに信頼度γを入れて制御部１２０へ送る。このように構成することにより、もともとブルートゥース通信デバイスが持っているハードウェアを利用して受信データの信頼度を通信処理部１１０から制御部１２０へ通知できるため、設計変更がソフトウェアのみで済み、開発期間を短縮しコストを低減することができる。また、ブルートゥース規格から外れた規格を用いないで済むので、ブルートゥース通信デバイス間の相互接続性（インタオペラビリティ）を保つことが容易となる。
【００４３】
ここで、ＨＣＩイベントパケットへの信頼度γの格納の仕方としては、例えばＨＣＩイベントパケットの先頭には８ビットのイベントコード領域ＥＣＡを設けることが規定されており、この領域には２５６個のイベントコードが格納可能であるが、今のところそれほど多くのイベントコードの種類はなく未定義のコードがあるので、その未定義のコードを用いて信頼度の低下を知らせ、後続のパラメータ領域内に算出した信頼度γを格納するとともに、イベントコード領域ＥＣＡの次のパラメータ長指定領域ＰＬＡ内に信頼度γが格納されているパラメータと長さを指定する情報を格納して知らせるようにする方式がある。
【００４４】
なお、ブルートゥース通信規格ではＨＣＩイベントパケットの先頭のイベントコード領域ＥＣＡに入れるイベントコード"ＦＦ"はベンダが自由に定義して使用できるコマンドとして開放しているので、このベンダ定義コマンドを受信データ信頼度通知コマンドと定義して用いるようにしても良い。
【００４５】
また、ＨＣＩイベントパケットに信頼度γを入れて制御部１２０へ知らせる代わりに、図５に示されているようなＨＣＩデータパケットに信頼度γを入れて制御部１２０へ知らせるように構成することも可能である。ＨＣＩデータパケットを利用する場合、音声データ用のＨＣＩデータパケットでは、コネクションハンドル領域ＣＨの次の４ビットがブルートゥース通信規格では用途が規定されていない予約領域ＲＳＶとなっているので、この領域に受信データの信頼度γを入れて制御部１２０へ送るようにすることができる。予約領域ＲＳＶの代わりに、データ領域ＤＡＴＡに受信データの信頼度γを入れて制御部１２０へ送るようにしても良い。
【００４６】
図１１には、実施例を適用したブルートゥース通信デバイスのより具体的な構成を示す。図１１において、図３と同一の機能を有するブロックには同一の符号を付して重複した説明は省略する。
この実施例のブルートゥース通信デバイスは、通信実行部１１０のリンクコントローラ１１２、インタフェース部１１３、リンクマネージャ１１４、信頼度評価部１１５と制御部１２０のプロトコル部１２１〜１２３およびプロファイル部１２４を１つの半導体チップに半導体集積回路（ブルートゥース通信用ＩＣ）１００として構成したものである。物理層１１１を構成する高周波信号処理装置としてのＲＦモジュール２００とアプリケーション部１２４としてのフラッシュメモリ３１０は、このブルートゥース通信用ＩＣ１００に外付け部品として接続され、これらがプリント配線基板などの上に実装されて通信システムが構成される。
【００４７】
ＲＦモジュール２００は、変復調用ＩＣやパワーアンプ（高周波電力増幅器）、不要波除去用のフィルタ、送受信切替えスイッチなどにより構成される。本実施例のブルートゥース通信用ＩＣ１００においては、リンクコントローラ１１２とリンクマネージャ１１４および信頼度評価部１１５は専用ロジック回路により一体的に構成されており、図１１には１つのブロックとして示されている。
【００４８】
また、特に制限されるものでないが、本実施例のシステムでは、３．３Ｖのようなバッテリ電源からの電源電圧を、ブルートゥース通信用ＩＣ１００およびＲＦモジュール２００に必要とされる２．８Ｖのような電源電圧に変換する電圧レギュレータ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）４００や、データの一時記憶領域やＣＰＵの作業領域を提供する外付けのＳＲＡＭ（スタティックメモリ）３２０が設けられている。ＳＲＡＭ３２０が設けられているため、前に受信したデータを保存しておくことができ、それによって受信データの信頼度が低かった場合に、すでに受信したデータに基づいてデータの補間を行なうことができる。音声データはテキストデータのように正確性をそれほど必要としないため、ブルートゥース通信を使用した音声通信において前に受信したデータに基づいてデータの補間を行なうことで音声の途切れによる音質の低下を回避することができるという利点がある。
【００４９】
また、この実施例のシステムにおいては、ＲＦモジュール２００に１３ＭＨｚのような高い周波数の発振子２１０が接続され、ＲＦモジュール２００の動作に必要なクロック信号φ０が生成されるとともに、そのクロック信号φ０がブルートゥース通信用ＩＣ１００にも供給され、プロトコルスタック部１２２の動作クロックφ１の基準となるクロック信号とされている。そして、本実施例のブルートゥース通信用ＩＣ１００には、ＲＦモジュール２００からのクロック信号φ０を逓倍して２６ＭＨｚまたは５２ＭＨｚの動作クロックφ１を生成するクロックパルスジェネレータ（ＣＰＧ）が設けられている。同様に、ＲＦモジュール２００から出力されるクロック信号φ０はブルートゥース通信の基準クロックとして通信実行部１１０に入力される。
【００５０】
この実施例では、リンクコントローラ１１２が物理層１１１としてのＲＦモジュール２００とは別個の半導体チップ上に形成されているため、ＲＦモジュール２００とリンクコントローラ１１２との間の信号のタイミングを調整したりレベルを合わせるためのＲＦインタフェース１６１が設けられている。
【００５１】
ＣＰＵ１７１には、第１ＣＰＵバスＬ−ｂｕｓを介してキャッシュメモリ１８１とＲＡＭ１８２が接続されている。キャッシュメモリ１８１とＲＡＭ１８２は第２ＣＰＵバスＩ−ｂｕｓに接続され、第２ＣＰＵバスＩ−ｂｕｓと周辺バスＨＰＢとの間にはバス間のデータのやりとりを行うバスブリッジＰＰＢＳが設けられている。また、第２ＣＰＵバスＩ−ｂｕｓにはＤＭＡ（ダイレクトメモリアクセス）転送制御を行なうＤＭＡコントローラＤＭＡＣが接続されている。
【００５２】
この実施例においては、図３のリンクコントローラ１２２は、フラッシュメモリ３１０内のアプリケーションプログラムのうちプロトコル処理ルーチンとそれを実行するＣＰＵ１７１とによりファームウェアとして構成されているとみることができる。図３のＬＬＣＡプロトコル部１２１〜ＳＣＥプロトコル部１２３も、フラッシュメモリ３１０内のアプリケーションプログラムのうちプロトコル処理ルーチンとそれを実行するＣＰＵ１７１とによりファームウェアとして構成されているとみることができる。
【００５３】
さらに、この実施例のブルートゥース通信デバイスにおいては、第２ＣＰＵバスＩ−ｂｕｓにバス上の信号のタイミング調整などの制御を行なうバスステートコントローラＢＳＣが設けられ、第２ＣＰＵバスＩ−ｂｕｓはこのバスステートコントローラＢＳＣを介してフラッシュメモリ３１０が接続された外部システムバス３３０との間でデータ信号のやり取りが可能にされている。
【００５４】
また、周辺バスＨＰＢには、各種時間管理用のタイマユニットＴＭＵ、外部デバイスとの間でシリアルで信号の入出力を行なうシリアルコミュニケーションインタフェースＳＣＩＦ１，ＳＣＩＦ０、外部デバイスからの割込みを受け付ける割込みコントローラＩＮＴＣ、アナログ・デジタルや変換やデジタル・アナログ変換を行なう変換回路ＤＡＣなどの周辺回路が接続されている。
【００５５】
特に制限されるものでないが、この実施例においては、通信実行部１１０側から制御部１２０側へ受信データの信頼度を第２実施例で説明したようなＨＣＩパケットで知らせるようにされている。通信実行部と制御部とが同一のチップ上に形成されているので、通信実行部側から制御部側へ受信データの信頼度を知らせる手段として必ずしもＨＣＩパケットを用いる必要はないが、ＨＣＩパケットを用いることにより、セットメーカ側においてフラッシュメモリ３１０に格納するアプリケーションプログラムを開発する際に、過去の設計資産を利用することができ開発が容易になるなどの利点がある。
【００５６】
以上説明したように、前記実施例においては、無線通信装置で一般的に用いられているＲＳＳＩ（受信信号強度表示）機能や伝送路を監視するキャリアセンス機能を利用して、ＲＳＳＩ機能で得られた検出値とキャリアセンス機能で得られた検出値でデータ信頼度の初期値を下方修正して受信したデータの信頼度の評価値とするようにしているので、ハードウェアを大幅に追加することなく受信したデータの信頼度を評価して通信の信頼性を向上させることができる。
【００５７】
また、受信側でパケットの信頼度を評価できるようにするために送信側で余分な情報をパケットに入れる必要がないので、本発明を適用していない同一規格の通信デバイスとの間の相互接続性を損なうことなくパケットの信頼度を評価できる。さらに、同期通信モードによる音声通信機能や動画像通信機能を備える場合に、受信したデータの信頼度を評価して信頼度があるレベル（しきい値）よりも低いと判定した場合には受信したデータの補間を行なうようにしたので、受信側で再生される音声や映像の品質の低下を防止し、通信品質の向上を図ることができる。
【００５８】
さらに、ブルートゥース規格で規定されている所定のプロトコルに従った通信処理を行なう回路から上位の制御装置へ供給されるＨＣＩイベントパケットやＨＣＩデータパケットを利用して、受信データの信頼度を示す情報を入れて上位の制御装置へ知らせるようにしたので、ハードウェアやソフトウェアを大幅に変更することなく受信データの信頼度を上位の制御装置へ知らせることができる。また、すでに受信した音声データを蓄積可能なバッファメモリを備えるため、受信したデータの信頼度が低い場合には既に受信してあるデータを用いて擬似的な修復を容易に行なうことが可能である。
【００５９】
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
例えば、前記実施例ではＨＣＩパケットを利用して受信データの信頼度を制御部へ知らせるようにしているが、ブルートゥース規格では通信処理部１１０のインタフェース部１１３に付随してテスト機能を支援するテスト制御インタフェース（ＴＣＩ）とそれに用いるＴＣＩパケットについて規定しているので、通信処理部１１０にテスト制御インタフェース（ＴＣＩ）を設ける場合には、このテスト制御インタフェースを利用して、ＴＣＩパケットに信頼度評価部１１５で算出した信頼度γを入れて制御部１２０へ知らせるように構成しても良い。このようにしても、ブルートゥース通信デバイス間の相互接続性（インタオペラビリティ）を保つことが可能である。
【００６０】
なお、ブルートゥース規格ではテスト制御インタフェース（ＴＣＩ）を設けた場合におけるホストコントローラと上位のホストとの間のパケット（ＴＣＩパケット）の構成について規定されているが、ホストコントローラ側に設けるＴＣＩの機能はハードウェアでもソフトウェアでも実現可能となっている。従って、テスト制御回路を専用回路として設計しても良いし、テスト制御回路として、例えばＪＴＡＧ（Joint Test Action Group）により決定されたバウンダリスキャンテストに関する規格で規定されているＴＡＰ（Test Access Port）と呼ばれるインタフェース回路を使用することができる。
【００６１】
また、図１１の実施例では、フラッシュメモリ３１０を外付けメモリとしてブルートゥース通信用ＩＣに接続するようにしているが、ブルートゥース通信用ＩＣに内部メモリとして内蔵させてもよい。また、所定量の受信データを蓄積可能なバッファメモリをリンクコントローラ側に設けておいて、受信データの信頼度を知らせるＨＣＩデータパケットの中にすでに受信したデータの中から適当なものを選択して制御部側へ渡すようにしても良い。これにより、制御部側におけるデータ補間処理を省き、ＣＰＵの負担を軽減することができる。さらに、上記実施例では、音声データの入ったパケットの通信を例にとって説明したが、本発明は音声データのみでなく画像データを通信する場合にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上本発明をブルートゥース通信具体的には携帯電話機とヘッドセットからなるハンズフリーシステムを想定した実施例に適用した場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、携帯電話機とカーオーディオをブルートゥース通信で結んだハンズフリーシステムやブルートゥース通信を用いたトランシーバあるいは内線電話システム、インターネットを利用した音声通信システム（いわゆるインターネットフォン）に使用するヘッドセットとパソコンとの間の音声通信、ＭＰ３プレーヤーなど携帯オーディオ機器とヘッドセットとの間の音楽データ通信、さらにはブルートゥース通信以外のパケットによる同期通信にも広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１はブルートゥース通信における非同期通信の例を示すタイミングチャートである。
【図２】図２はブルートゥース通信における同期通信の例を示すタイミングチャートである。
【図３】図３は、本発明を適用したブルートゥース通信デバイスの第１の実施例の構成を示すブロック図である。
【図４】図４はブルートゥース通信の同期通信に用いられる送受信パケットの構成を示すパケット構成図である。
【図５】図５はブルートゥース通信において制御部（ホスト）と通信実行部（ホストコントローラ）との間でやり取りされるＨＣＩデータパケットの構成を示すパケット構成図である。
【図６】図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はブルートゥース通信の同期通信に用いられる３種類のＨＶパケットの送信タイミングを示すタイミングチャートである。
【図７】図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はブルートゥースの同期通信に用いられるＨＶ１，ＨＶ２，ＨＶ３パケットのそれぞれの符号化方式を示す説明図である。
【図８】図８は第１の実施例のブルートゥース通信デバイスにおける受信パケットの信頼度の算出手順を示すフローチャートである。
【図９】図９は本発明を適用したブルートゥース通信デバイスの第２の実施例を示すブロック図である。
【図１０】図１０は受信データの信頼度を制御部へ知らせるＨＣＩパケットの一例としてのイベントパケットの構成を示すデータ構成図である。
【図１１】図１１は第１の実施例を適用したブルートゥース通信デバイスのより具体的な構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６４】
１１０  通信処理部
１１１  物理層（無線レイヤ）
１１２  リンクコントローラ
１１３  ＨＣＩインタフェース部
１１４  リンクマネージャ
１１５  信頼度評価部
１２０  制御部
１２１  ＬＬＣＡプロトコル部
１２２  ＳＤプロトコル部
１２３  ＳＣＥプロトコル部
１２４  プロファイル部
１２５  アプリケーション部
１２５  バッファ部
【図１】
2006180003.tif 000003
【図２】
2006180003.tif 000004
【図３】
2006180003.tif 000005
【図４】
2006180003.tif 000006
【図５】
2006180003.tif 000007
【図６】
2006180003.tif 000008
【図７】
2006180003.tif 000009
【図８】
2006180003.tif 000010
【図９】
2006180003.tif 000011
【図１０】
2006180003.tif 000012
【図１１】
2006180003.tif 000013