(57)【要約】【課題】受信能力が低下することを避け、通信スループットを向上させる。【解決手段】クロック信号を発生するデジタル信号処理部を有する機器に接続している無線通信装置において、クロック信号の周波数情報を取得する取得手段６０１，６０２と、第１周波数帯域での信号電力を測定する測定手段６２０と、信号電力を閾値と比較する比較手段６１９と、信号電力が閾値よりも低い第２周波数帯域の帯域幅が、データ通信に要求される周波数帯域の帯域幅よりも大きい場合に、第２周波数帯域からデータ通信に要求される第３周波数帯域を選択する第１選択手段６１９と、周波数情報に応じて、データ通信の複数の通信方式から最適な通信方式を選択する第２選択手段６１９と、第３周波数帯域で、最適な通信方式を使用してデータ通信を行う通信手段６０３〜６１８と、を具備する。【選択図】図６
2008271252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロック信号を発生するデジタル信号処理部を有する機器に接続している無線通信装置において、
前記クロック信号の周波数情報を取得する取得手段と、
第１周波数帯域での信号電力を測定する測定手段と、
前記信号電力を閾値と比較する比較手段と、
前記信号電力が前記閾値よりも低い第２周波数帯域の帯域幅が、データ通信に要求される周波数帯域の帯域幅よりも大きい場合に、前記第２周波数帯域からデータ通信に要求される第３周波数帯域を選択する第１選択手段と、
前記周波数情報に応じて、データ通信の複数の通信方式から最適な通信方式を選択する第２選択手段と、
前記第３周波数帯域で、前記最適な通信方式を使用してデータ通信を行う通信手段と、を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記取得手段は、前記周波数情報として、クロック周波数の中心周波数、クロック変調の変調周波数、および、クロック変調の周波数変調幅を取得することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記取得手段が前記周波数情報としてクロック周波数の中心周波数のみを取得している場合、該中心周波数に対応する、クロック変調の変調周波数、および、クロック変調の周波数変調幅を測定する測定手段をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記第２選択手段は、前記複数の通信方式として、シングルキャリア通信方式と、マルチキャリア通信方式があり、これらの通信方式から１つの通信方式を選択することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記デジタル信号処理部に接続する接続手段をさらに具備し、
前記取得手段は、前記接続手段を介して前記周波数情報を取得することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記第１選択手段は、クロック周波数の中心周波数の自然数倍をデータ通信に使用する周波数帯域として選択する優先度を下げることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記第２選択手段は、クロック周波数の中心周波数のＮ（Ｎは自然数）倍が存在する周波数帯域を用いてデータ通信を行い、かつ、該中心周波数に対応するクロック変調の周波数変調幅のＮ倍が幅閾値以下の場合に、前記中心周波数のＮ倍を中心に前記周波数変調幅のＮ倍に相当するサブキャリアにヌル信号を挿入することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記幅閾値は、前記第３周波数帯域の幅に比例することを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記第２選択手段は、クロック周波数の中心周波数のＮ（Ｎは自然数）倍が存在する周波数帯域を用いてデータ通信を行い、かつ、該中心周波数に対応するクロック変調の周波数変調幅のＮ倍が幅閾値よりも大きく、かつ、該中心周波数に対応するクロック変調の変調周波数が変調閾値以下の場合に、マルチキャリア通信方式を選択することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記第２選択手段は、クロック周波数の中心周波数のＮ（Ｎは自然数）倍が存在する周波数帯域を用いてデータ通信を行い、かつ、該中心周波数に対応するクロック変調の周波数変調幅のＮ倍が幅閾値よりも大きく、かつ、該中心周波数に対応するクロック変調の変調周波数が変調閾値よりも大きい場合に、シングルキャリア通信方式を選択することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
前記変調閾値は前記第３周波数帯域の幅に反比例し、前記幅閾値は前記第３周波数帯域の幅に比例することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の無線通信装置。
【請求項１２】
第１クロック信号を発生するデジタル信号処理部を有する第１機器に接続している第１無線通信装置と、第２クロック信号を発生するデジタル信号処理部を有する第２機器に接続している第２無線通信装置と、を含む無線通信システムにおいて、
前記第１無線通信装置は、
前記第１クロック信号の第１周波数情報を取得する取得手段と、
第１周波数帯域での第１信号電力を測定する第１測定手段と、
前記第１信号電力を第１閾値と比較する第１比較手段と、
前記第１信号電力が前記第１閾値よりも低い第２周波数帯域の帯域幅が、データ通信に要求される周波数帯域の帯域幅よりも大きい場合に、データ通信を開始することが可能であると判定する判定手段と、
データ通信を開始する通信要求信号を前記第２無線通信装置に送信する第１送信手段と、を具備し、
前記第２無線通信装置は、
前記通信要求信号を受信する第１受信手段と、
前記通信要求信号に対応する応答信号を送信する第２送信手段と、を具備し、
前記第１無線通信装置は、
前記第２周波数帯域からデータ通信に要求される第３周波数帯域を選択する第１選択手段と、
前記第１周波数情報に応じて、データ通信の複数の通信方式から最適な通信方式を選択する第２選択手段と、
前記第３周波数帯域と前記最適な通信方式とを含む情報を前記第２無線通信装置に送信する第３送信手段と、をさらに具備し、
前記第２無線通信装置は、
前記第３周波数帯域と前記最適な通信方式とを含む情報を受信する第２受信手段と、
前記第３周波数帯域での第２信号電力を測定する第２測定手段と、
前記第２信号電力を第２閾値と比較する第２比較手段と、
前記第３周波数帯域で前記第２信号電力が第２閾値よりも低い場合に、該第３周波数帯域および前記最適な通信方式をそれぞれ決定周波数帯域および決定通信方式としてデータ通信を行うことを決定する決定手段と、
前記決定周波数帯域と前記決定通信方式とを含む情報を前記第１無線通信装置に送信する第４送信手段と、をさらに具備し、
前記第１無線通信装置は、
前記決定周波数帯域と前記決定通信方式とを含む情報を受信する第３受信手段と、
前記決定周波数帯域および前記決定通信方式によって前記第２無線通信装置との間で通信を開始する第１開始手段と、をさらに具備し、
前記第２無線通信装置は、
前記決定周波数帯域および前記決定通信方式によって前記第１無線通信装置との間で通信を開始する第２開始手段をさらに具備することを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境に合わせて通信方法変化させるコグニティブ無線通信システムに関係する無線通信装置およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線通信装置に含まれるデジタル信号処理部が発生させるノイズにより無線通信装置の受信能力が低下する問題に対して、例えば、無線通信の受信周波数にデジタル信号処理装置が発生させるノイズが重ならないように、デジタル信号処理に供給されるクロック周波数を変更する技術（例えば、特許文献１参照）やクロック周波数を時間的に変化させることにより、クロック信号にＦＭ変調をかけて、拡散する事により発生する干渉信号の電力を抑圧する技術（例えば、特許文献２参照）が考えられている。
【特許文献１】特開２００６−１９１３１５公報
【特許文献２】特開平９−２８９５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、デジタル信号処理部や電子機器が発生するノイズは、通信に使用しようとする周波数帯域にも多く観測される。通信に使用しようとする帯域すべてを避けるように、デジタル信号処理のクロックを変更することは、周波数資源が逼迫してきて多数の通信が行われている今日において困難となっている。また、上述した技術を導入するに当たり、デジタル信号処理のクロック周波数を可変にするための回路（ＰＬＬや制御回路）をすべてのデジタル信号処理回路に搭載することは、回路規模やコストの面から非現実的であると考えられる。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、デジタル信号処理部が発生させるノイズにより無線通信装置の受信能力が低下することを避け、無線通信システムの通信スループットを向上させる無線通信装置およびシステム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】
【０００５】
上述の課題を解決するため、本発明の無線通信装置は、クロック信号を発生するデジタル信号処理部を有する機器に接続している無線通信装置において、前記クロック信号の周波数情報を取得する取得手段と、第１周波数帯域での信号電力を測定する測定手段と、前記信号電力を閾値と比較する比較手段と、前記信号電力が前記閾値よりも低い第２周波数帯域の帯域幅が、データ通信に要求される周波数帯域の帯域幅よりも大きい場合に、前記第２周波数帯域からデータ通信に要求される第３周波数帯域を選択する第１選択手段と、前記周波数情報に応じて、データ通信の複数の通信方式から最適な通信方式を選択する第２選択手段と、前記第３周波数帯域で、前記最適な通信方式を使用してデータ通信を行う通信手段と、を具備することを特徴とする。
【０００６】
本発明の無線通信システムは、第１クロック信号を発生するデジタル信号処理部を有する第１機器に接続している第１無線通信装置と、第２クロック信号を発生するデジタル信号処理部を有する第２機器に接続している第２無線通信装置と、を含む無線通信システムにおいて、
前記第１無線通信装置は、前記第１クロック信号の第１周波数情報を取得する取得手段と、第１周波数帯域での第１信号電力を測定する第１測定手段と、前記第１信号電力を第１閾値と比較する第１比較手段と、前記第１信号電力が前記第１閾値よりも低い第２周波数帯域の帯域幅が、データ通信に要求される周波数帯域の帯域幅よりも大きい場合に、データ通信を開始することが可能であると判定する判定手段と、データ通信を開始する通信要求信号を前記第２無線通信装置に送信する第１送信手段と、を具備し、
前記第２無線通信装置は、前記通信要求信号を受信する第１受信手段と、前記通信要求信号に対応する応答信号を送信する第２送信手段と、を具備し、
前記第１無線通信装置は、前記第２周波数帯域からデータ通信に要求される第３周波数帯域を選択する第１選択手段と、前記第１周波数情報に応じて、データ通信の複数の通信方式から最適な通信方式を選択する第２選択手段と、前記第３周波数帯域と前記最適な通信方式とを含む情報を前記第２無線通信装置に送信する第３送信手段と、をさらに具備し、
前記第２無線通信装置は、前記第３周波数帯域と前記最適な通信方式とを含む情報を受信する第２受信手段と、前記第３周波数帯域での第２信号電力を測定する第２測定手段と、前記第２信号電力を第２閾値と比較する第２比較手段と、前記第３周波数帯域で前記第２信号電力が第２閾値よりも低い場合に、該第３周波数帯域および前記最適な通信方式をそれぞれ決定周波数帯域および決定通信方式としてデータ通信を行うことを決定する決定手段と、前記決定周波数帯域と前記決定通信方式とを含む情報を前記第１無線通信装置に送信する第４送信手段と、をさらに具備し、
前記第１無線通信装置は、前記決定周波数帯域と前記決定通信方式とを含む情報を受信する第３受信手段と、前記決定周波数帯域および前記決定通信方式によって前記第２無線通信装置との間で通信を開始する第１開始手段と、をさらに具備し、
前記第２無線通信装置は、前記決定周波数帯域および前記決定通信方式によって前記第１無線通信装置との間で通信を開始する第２開始手段をさらに具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の無線通信装置およびシステムによれば、デジタル信号処理部が発生させるノイズにより無線通信装置の受信能力が低下することを避け、無線通信システムの通信スループット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】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る無線通信装置およびシステムについて詳細に説明する。なお、以下の実施形態中では、同一の番号を付した部分については同様の動作を行うものとして、重ねての説明を省略する。  
本実施形態の無線通信システムについて図１を参照して説明する。  
本実施形態の無線通信システムは、例えばＰＣ（Personal Computer）１０１、無線通信モジュール１０２、アンテナ１０３を含む無線通信装置と、アンテナ１０４、無線通信モジュール１０５、プロトコル処理部１０６を含む無線通信装置とを含む。無線通信モジュール１０５とプロトコル処理部１０６はアクセスポイント１０７と称す。
【０００９】
無線通信モジュール１０２は、例えば、ＰＣ１０１にＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）バスやＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のインターフェースを介して接続されている。また、アクセスポイント１０７のような通信機器の中の部品としてＬＳＩの中に、専用インターフェースを用いて、プロトコル処理部１０６と接続されていてもよい。無線通信モジュール１０２および１０５は、ＰＣ１０１もしくは、プロトコル処理部１０６の通信要求に従い、通信に適した中心周波数と通信方式を選択して、これを用いてアンテナ１０３、１０４を介して通信を行う。
【００１０】
このような構成において、無線通信モジュール１０２では、ＰＣ１０１のクロックが発生する雑音信号を、アンテナ１０３を介して受信してしまう可能性がある。同様に、無線通信モジュール１０５では、プロトコル処理部１０６のクロックが発生する雑音信号を、アンテナ１０４を介して受信してしまう可能性がある。
【００１１】
次に、デジタル信号処理部や電子機器が発生するノイズの一例として、ＰＣ付近の信号について図２を参照して説明する。  
図２は、３ＧＨｚから４ＧＨｚにかけて、スペクトラムアナライザを用いて、実際に測定した、ＰＣ付近での信号の様子を示す。このように、帯域内に多数の信号のようなノイズが発生していることがわかる。図２の横軸のスケールでは、ある周波数で電力が髭状に突出している信号、ある周波数帯域に渡って台形状に突出している信号があり、これらがノイズである。
【００１２】
次に、ＰＣ１０１の構成の一例について図３を参照して説明する。  
ＰＣ１０１は、画像処理モジュール、ＬＡＮ（Local Area Network）アダプタモジュール、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＢＩＯＳ（Basic Input Output System）、無線通信モジュール等の外部モジュールを含み、ＣＰＵ（例えば、２つのＣＰＵ １，２）、ＡＧＰ ＩＦ、ブリッジ回路、メモリ、ＰＣＩスロット、ＩＳＡスロットを含んでいる。
【００１３】
外部モジュールは、ホストバス、ＰＣＩバス、ＩＳＡ（Industrial Standard Architecture）バス、各種ＩＦ（Interface）回路およびブリッジ回路を介して、各ＣＰＵやメモリと接続されている。一般的には、それぞれのモジュールはそれぞれ独自の動作クロック周波数を持っている。
【００１４】
次に、デジタル信号処理に使用するクロック信号（例えば、ＰＣで使用する）の周波数特性の一例について図４を参照して説明する。  
デジタル信号処理では、クロック周波数を一定にするものが一般的である。この場合、特定の周波数に強いクロックノイズが発生する。図２の髭状に細く、強く観測されている信号はクロック周波数が一定のクロックにより発生しているものと考えられる。
【００１５】
一方、クロック周波数を図４のように時間的に動かすクロック変調を行うことにより、拡散させ、一定の周波数につよいノイズ信号が出ないように工夫しているクロックもある。これをスペクトラム拡散クロック（ＳＳＣ）と呼ぶ。ＳＳＣは中心周波数ｆｃ、周波数変調幅ｆｗ、変調周波数ｆｍの３つのパラメータでその特徴を表すことができる。中心周波数ｆｃはクロックの動作周波数と等しい。ｆｗは一般的に数ＭＨｚ程度、変調周波数ｆｍは数ｋＨｚ程度である。ｆｗとｆｍは拡散方法によって異なる値となる。また、クロックが発生するＮ（Ｎは自然数）次高調波におけるパラメータは、図４のように、それぞれ、Ｎｆｃ、Ｎｆｗ、ｆｍとなる。
【００１６】
ＳＳＣを行わないクロックは、ｆｗ＝０と表すことができる。周波数ｆｃで動作するＳＳＣをしないクロック（ｆｗ＝０）では周波数ｆｃにおいてピークを持つ細いスペクトラムが観測できる。また、ＳＳＣを行うクロックでは、周波数ｆｃにおいて、幅ｆｗを持ったスペクトラムが観測できる。無線通信モジュールにとっては、これらは干渉信号となり、受信性能を劣化させる恐れがある。周波数ｆｃにおいてピークを持つ細いスペクトラムに対応する干渉信号は図２で示した髭状の信号に対応し、幅ｆｗを持ったスペクトラムに対応する干渉信号は図２で示した台形状の信号に対応する。
【００１７】
次に、図１の無線通信システムでの、各無線通信装置での処理と無線通信装置間の処理の一例について図５を参照して説明する。  
ここで、ＰＣ１０１と無線通信モジュール１０２はＵＳＢ ＩＦ等を介してデータの通信が可能であり、無線通信モジュール１０５とプロトコル処理部１０６は独自のＩＦを介してデータの通信が可能であるものとする。また、無線通信モジュール１０２と無線通信モジュール１０５は、同期信号を用いて同期が確立しているものとし、制御信号用チャネルを用いて、付近に存在する他通信システムへの与干渉を最低限に保ちつつ低レートでの制御信号のやり取りを行うことができているものとする。  
なお、制御信号とは、例えば、通信開始要求信号やデータ通信帯域通知信号、データ通信方式通知信号、応答通知信号である。付近に存在する他通信システムへの与干渉を最低限に保ちつつ低レートでの通信を行う方法としては、例えば、狭帯域の制御信号チャネル専用周波数帯域を用いて通信を行う方法やＵＷＢのように大きな拡散を用いて通信を行う方法がある。
【００１８】
まず、無線通信モジュール１０２はＰＣ１０１に対してクロック情報要求信号を送信する（ステップＳ５０１）。するとＰＣ１０１はこれに応じて、デジタル信号処理を行っているモジュールのｆｃ，ｆｗ，ｆｍを示すクロック情報を無線通信モジュール１０２に通知する（ステップＳ５０２）。図３に示したようにＰＣにはデジタル信号処理を行うモジュールが多数存在する。また、ＰＬＬ（Phase Lock Loop）で生成するクロック周波数の他に、水晶自身が発生する周波数も存在する。このため、ステップＳ５０２で通知するｆｃ，ｆｗ，ｆｍの組は複数存在することになる。  
ｆｃ，ｆｗ，ｆｍの収集方法としては、例えば、周波数の情報を各モジュールがドライバを経由してＯＳ（Operating System）に通知し、ＵＳＢ ＩＦを介して接続されている無線通信モジュールにその情報を伝える方法や、ＢＩＯＳがＰＣの起動時に各モジュールのｆｃ，ｆｗ，ｆｍを一括で管理しておき、無線通信モジュールからの要求に応じてＢＩＯＳからｆｃ，ｆｗ，ｆｍの情報を無線通信モジュールに与える方法が考えられる。また、無線通信モジュール１０２からの要求がなくても、ＣＰＵ等のように、処理量や熱、電池の残量により、動作周波数が変化するモジュールにおいては、ＰＣ１０１側がマスターとなり、動作周波数が変更する度に、無線通信モジュール１０２にｆｃ，ｆｗ，ｆｍを通知してもよい。
【００１９】
一方、他の無線通信装置でも、上記と同様の処理がなされる（ステップＳ５０３、Ｓ５０４）。上記の例とは異なる例を以下に示す。例えば、無線通信モジュール１０５がプロトコル処理部１０６に対してクロック情報要求信号を通知したとき（ステップＳ５０３）に、プロトコル処理部１０６が動作周波数の中心周波数ｆｃのみを無線通信モジュール１０５に通知した場合（ステップＳ５０４）、無線通信モジュールは、データの通信を行っていない時間を見計らって、センシングを行い、ｆｗ，ｆｍの推定を行う。ｆｗ，ｆｍの推定は、ｆｗより細かい周波数解像度を持った電力解析を１／（２×ｆｍ）より短い周期で行うことにより、可能となる。これらの処理はステップＳ５０１、ステップＳ５０２でも行ってもよい。  
無線通信モジュール自身が持っている、デジタル信号処理部のクロックに関するｆｃ，ｆｗ，ｆｍも情報として、無線通信モジュールが持っていてもよい。このように、無線通信モジュールは各モジュールがデジタル信号処理に使用しているクロック群のｆｃ，ｆｗ，ｆｍを情報として持つ。
【００２０】
ＰＣ１０１を含む無線通信装置からアクセスポイント１０７を含む無線通信装置に対して通信を行う時、ＰＣ１０１は、まず、無線通信モジュール１０２に対して通信要求信号を通知する（ステップＳ５０５）。この通信要求を受け取った無線通信モジュール１０２は、通信候補となる周波数帯域（メインバンド）内のセンシングを行う（ステップＳ５０６）。この時メインバンドは例えば１ＧＨｚであり、センシングの周波数的な解像度は例えば１ＭＨｚであり、センシングは、周波数毎に受信信号電力を測定し、クロックが発生するクロックノイズを調査するためのものである。センシング結果とクロック情報を用いて通信可能であるか不可能であるかの判定を行う（ステップＳ５０７）。この判定については後に図７を参照して説明する。ここでは通信可能と判定されたものとする。通信不可能であると判定された場合には、通信不可能である不可能通知信号を相手の無線通信装置に通知し、異なる周波数帯域で通信を行うように処理を進める。
【００２１】
ステップＳ５０７で通信可能であると判定された場合、無線通信モジュール１０２は、制御信号チャネルを用いて、通信要求信号を無線通信モジュール１０５に通知する（ステップＳ５０８）。無線通信モジュール１０５は、通信要求信号を受信し、ＰＣ１０１から通信要求信号を受信したことをプロトコル処理部１０６に通知する（ステップＳ５０９）。また、通信要求信号を受け取った旨を無線通信モジュール１０２に制御信号用チャネルを用いて通信要求応答信号を通知する（ステップＳ５１０）。無線通信モジュール１０２は、通信要求応答信号を受信し、通信帯域および通信方式の候補を選択する処理を行う（ステップＳ５１１）。この通信帯域・通信方式候補選択処理については後に図７を参照して説明する。ここで、通信帯域とは、データ信号の通信を行う周波数帯域のことであり、通信方式とは、データ信号の通信を行うための通信方式である。データ信号の通信を行うための通信周波数帯域は、制御信号の通信とは異なり、伝送レートを高くする必要がある。このため、一般的に、広い帯域で高い電力による通信が要求されることなり、他システムへ干渉を与える可能性が高い。したがって、通信周波数帯域では、制御信号用チャネルと比べて、空き帯域を慎重に選択する必要がある。また、通信方式には、シングルキャリア通信とマルチキャリア通信の区別や変調方式（ＱＰＳＫ，１６ＱＡＭ等）が考えられる。ここでのマルチキャリア通信は、ＯＦＤＭのような直交周波数を用いた通信方式や、シングルキャリア通信を周波数多重した方法など、周波数的にキャリアが並んでいる通信方式であるものとする。ここで、無線通信モジュール１０２と無線通信モジュール１０５の間で行われる通信がＦＤＤ（Frequency Division Duplex）である場合は受信に関する通信帯域および通信方式の候補を選択する。
【００２２】
無線通信モジュール１０２で選択した通信帯域・通信方式の候補は制御チャネルを用いて、無線通信モジュール１０５に通知される（ステップＳ５１２）。無線通信モジュール１０５では、無線通信モジュール１０２と同様に、通信帯域・通信方式候補の選択（ステップＳ５１３）を行い、お互いの候補をつき合わせて、通信帯域および通信方式を決定する（ステップＳ５１４）。ＴＤＤ（Time Division Duplex）の場合、ステップＳ５１３では、センシングだけして、その通信帯域が空いているかだけを調査して、空いていたらステップＳ５１４でこの通信帯域に決定してもよい。
【００２３】
無線通信モジュール１０５で決定された通信帯域および通信方式は制御チャネルを用いて、無線通信モジュール１０２に通知され（ステップＳ５１５）、決定された通信帯域および通信方式を用いて無線通信装置間でデータの通信が開始される（ステップＳ５１６）。
【００２４】
次に、図１の無線通信モジュール１０２、１０５の一例について図６を参照して説明する。この例では、ホストとの接続にＵＳＢ ＩＦ６０１を用いているが、例えば、ＰＣＩバス経由で接続する場合ＰＣＩ ＩＦとなる。また、無線通信モジュール１０５のように上位レイヤ処理と直接接続されている場合は、専用ＩＦを用いてもよい。
【００２５】
無線通信モジュール１０２、１０５は、図６に示す装置部分を有している。  
ＵＳＢ ＩＦ６０１は、ＭＡＣ処理部６０２と通信を行う。ここでの通信の内容は、送受信するデータ信号のほか、ＰＣ側で用いているデジタル信号処理部のクロックに関するｆｃ，ｆｗ，ｆｍの情報や、例えば、通信開始要求信号やデータレートの指定信号などの制御信号も含まれる。
【００２６】
ＭＡＣ処理部６０２は、データレートの調整、通信方式・通信周波数選択処理部６１９、センシング周波数選択処理部６２１に対する情報の出力とそれらから渡される結果の保存、ＰＣ側から伝えられたｆｃ，ｆｗ，ｆｍの保存および、データの誤りチェック、再送制御等を行う。
【００２７】
ＭＡＣ処理部６０２から出力される通信データは、誤り訂正符号化処理部６０３、変調処理部６０４、マッピング処理部６０５、周波数変換処理部６０６、アップサンプル処理部６０７、ＬＰＦ（Low Pass Filter）６０８、中間周波数・無線周波数（ＩＦ／ＲＦ）回路６０９を経て、アンテナ６２２から出力される。  
誤り訂正符号化処理部６０３は、符号化処理の後、インターリーブを行うことで、データの並びをランダム化する。
【００２８】
変調処理部６０４は、誤り訂正符号化処理部６０３でランダム化されたデータを変調する。
【００２９】
マッピング処理部６０５は、定められたフレームフォーマットに応じてデータおよびパイロット信号をマッピングするとともに、マルチキャリア通信を行う場合、変調されたデータに対して、どの周波数に割り当てるかを決定する。
【００３０】
周波数変換処理部６０６は、通信方式・通信周波数選択処理部６１９の指示に従い、キャリア周波数をメインバンド内の任意の周波数に切り替える機能を持つ。また、ＯＦＤＭをもちいたマルチキャリア通信が選択されている場合は、周波数変換処理部６０６はＩＤＦＴ（Inversed Discrete Fourier Transform）処理やガードインターバル付加処理を行う。
【００３１】
アップサンプル処理部６０７、ＬＰＦ６０８、ＩＦ／ＲＦ回路６０９は、従来の無線通信装置と同様の動作をするので、説明は省略する。
【００３２】
アンテナ６２２から受信された信号は、無線周波数・中間周波数回路６１０、ＬＰＦ６１１、同期処理部６１２、ダウンサンプル処理部６１３、周波数変換処理部６１４、デマッピング処理部６１５、伝送路推定処理部６１７、復調処理部６１６、誤り訂正復号処理部６１８を経て、ＭＡＣ処理部６０２に受信データを通知する。  
周波数変換処理部６１４は、通信方式・通信周波数選択処理部６１９の指示に従い、メインバンド内に存在するデータ通信キャリアをベースバンド信号に変換する機能を持つ。また、ＯＦＤＭを用いてマルチキャリア通信を行っている場合は、ガードインターバル除去処理および、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）処理が行われる。
【００３３】
デマッピング処理部６１５は、定められたフレームフォーマットに応じてデータおよびパイロット信号を分割する。
【００３４】
誤り訂正復号処理部６１８は、誤り訂正復号を行う前に、送信系で行われたインターリーブの逆処理を行うことで、データの並びを基の順番に戻す。
【００３５】
通信方式・通信周波数選択処理部６１９は、送信系と受信系の、誤り訂正符号化処理部６０３から誤り訂正復号処理部６１８までの処理でのパラメータを設定する。各部はこの設定されたパラメータにしたがって動作をする。設定されるパラメータとしては、誤り訂正符号化処理部６０３および誤り訂正復号処理部６１８に対して、誤り訂正符号の種類、符号化率、インターリーブ長があり、変調処理部６０４、復調処理部６１６および伝送路推定処理部６１７に対して変調方式があり、マッピング処理部６０５、周波数変換処理部６０６、６１４、デマッピング処理部６１５および同期処理部６１２に対して、キャリアの周波数、シングルキャリア／マルチキャリアの区別、サブキャリア本数があり、アップサンプル処理部６０７およびダウンサンプル処理部６１３に対してシンボルレートがあり、ＬＰＦ６０８、６１１に対してベースバンド信号帯域幅があり、ＩＦ／ＲＦ回路６０９、６１０に対してメインバンドの中心周波数などが挙げられる。
【００３６】
通信方式・通信周波数選択処理部６１９は、ＰＣから要求されるデータ通信に使用するデータレート、ＰＣから受け取った、ｆｃ，ｆｗ，ｆｍの情報、センシング処理の結果に応じて、誤り訂正符号の種類、符号化率、インターリーブ長、変調方式、キャリアの周波数、シングルキャリア・マルチキャリアの区別、サブキャリアの本数、シンボルレート、ベースバンド信号帯域幅、メインバンドの中心周波数の候補を選択する。また、通信相手からの通信方式および通信周波数の候補を用いて、これらのパラメータを決定し、各処理に対してパラメータの設定を行う。パラメータの決定方法については後に図７を参照して説明する。
【００３７】
センシング処理部６２０は、メインバンド内の信号から各周波数における電力を測定する。センシング周波数選択処理部６２１の指示に従い、メインバンド内を細かいグリッドに区切って、各周波数における電力を測定し、収集した電力データをセンシング周波数選択処理部６２１に返す。
【００３８】
センシング周波数選択処理部６２１は、ＭＡＣ処理部６０２と連携して、センシング処理部６２０に対してセンシングタイミングの制御や、センシング結果の保存等を行う。
【００３９】
次に、図６の通信方式・通信周波数選択処理部６１９が行う、通信方式および通信周波数の選択の一例について図７から図１４までを参照して説明する。ここで、選択する通信方式および通信周波数はデータの転送用チャネル（ステップＳ５１６で通信を開始するチャネル）のことであり、ステップＳ５０８での通信要求、ステップＳ５１０通信要求応答、ステップＳ５１２での通信帯域・通信方式候補通知、ステップＳ５１５での通信帯域・通信方式通知などの制御信号はすでに決定しているものとする。また、ＰＣ１０１から各デジタル信号処理モジュールのｆｃ，ｆｍ，ｆｗのパラメータを受け取っているものとする。選択された通信周波数は、周波数変換処理部６０６、６１４に対して設定されるパラメータであり、また、選択された通信方式は、シングルキャリアとマルチキャリアとの区別であり、マッピング処理部６０５、周波数変換処理部６０６、６１４、デマッピング処理部６１５に対して設定されるものである。
【００４０】
まず、通信の可・不可の判定および、通信を行う周波数帯域候補の決定方法について説明する。無線通信モジュール１０２はＰＣ１０１から通信要求を受けると、周波数の利用状況を把握するため、メインバンド内のセンシングを開始する（ステップＳ７０１）。センシングされた結果に対して、電力が閾値Ｐｔｈを下回る周波数帯域は、空き帯域として判定する。
【００４１】
図８にセンシング結果の一例を示す。この場合、メインバンドの中央付近にピークのある信号が存在するが、その他の帯域では閾値Ｐｔｈを下回る電力しか検出されないため、メインバンドの大部分が空き帯域で占めることとなる。
【００４２】
ステップＳ７０１のセンシングの結果から、ＰＣ１０１から要求されている通信量から計算したデータ通信に必要な通信帯域幅が確保できるか否かを判定する（ステップＳ７０２）。空き帯域よりも、データ通信に要求されている帯域幅が狭ければ（ステップＳ７０２のＮＯ）、図９のように、空き帯域を用いて通信を行うように、通信周波数を候補として決定する（ステップＳ７０３）。この時、ＰＣ１０１から渡されている周波数帯域Ｎ×ｆｃをデータ通信に使用する周波数帯域に選択する優先度は下げる。また、通信方式に関しては、任意の通信方式を候補として決定する（ステップＳ７０４）。
【００４３】
一方、図１０のように、空き帯域よりデータ通信に要求されている帯域幅が狭い場合（ステップＳ７０２のＹＥＳ）、ＰＣ１０１から受け取ったｆｃのデータを基に、クロックノイズ信号と他の干渉信号の区別を行う。  
図１０のように、ＰＣ１０１から（ｆｃ１，ｆｗ１，ｆｍ１）、（ｆｃ２，ｆｗ２，ｆｍ２）、（ｆｃ３，ｆｗ３，ｆｍ３）のように３つのクロックノイズに関するデータを受け取っている場合、周波数Ｎ×ｆｃ１に存在する信号１００１、Ｍ×ｆｃ２に存在する信号１００２、ｆｃ３に存在する信号１００３はクロックノイズである可能性が高い。ここで、Ｎ、Ｍは自然数である。信号１００４に関しては、情報が無いため、他システムからの干渉信号である可能性もある。他システムからの干渉信号が検出できず、クロックノイズのみが存在する周波数帯域では、他システムに干渉を与える確率は十分に低いと考えられる。よって、クロックノイズのみが存在する周波数帯域はデータ通信に利用できる帯域であると考える。クロックノイズが存在する帯域を空き帯域とした場合、つまり、周波数Ｎ×ｆｃ１に存在する信号１００１、Ｍ×ｆｃ２に存在する信号１００２，ｆｃ３に存在する信号１００３は検出されなかったものとした場合の空き帯域と、要求される通信帯域幅を比較する（ステップＳ７０５）。クロックノイズが存在する帯域を空き帯域としても、要求される通信帯域より、空き帯域が小さい場合（ステップＳ７０５のＮＯ）、もしくは、空き帯域が存在したとしても、クロックノイズの電力がその周波数帯域で通信を行う場合に要求されるＳＩＲを確保できない場合（ステップＳ７０６のＮＯ）、要求される通信は出来ないと判定し、ＰＣ１０１に対してその旨を通知し（ステップＳ７０７）、新たな通信要求を待つ。なお、ステップＳ７０６では、クロックノイズの電力と閾値とを比較するが、この閾値は、ステップＳ７０１、Ｓ７０２での閾値Ｐｔｈとは異なる値であり、無線通信装置間の距離、相手の無線通信装置の送信電力、無線通信装置間で要求されるスループットで決定される。
【００４４】
クロックノイズが存在する帯域を空き帯域とした場合に、要求される通信帯域が空き帯域より小さく（ステップＳ７０５のＹＥＳ）かつ、クロックノイズの電力がその周波数帯域で通信を行う場合に要求されるＳＩＲを確保できる程度の電力である場合（ステップＳ７０６のＹＥＳ）、要求される通信が可能であると判定し、そのクロックノイズが存在する周波数帯域で、データ通信を行うように、通信周波数候補を決定する（ステップＳ７０８）。図１１は、ｆｃ３においてデータ通信を行うことを決定した場合の例である。
【００４５】
次に、クロックノイズの存在する周波数帯域において通信を行う場合の通信方式の決定方法について述べる。一例としてここでは、図１１のように、周波数ｆｃ３でデータ通信を行うものとする。この時ｆｃ３に対応するｆｗをｆｗ３とする。なお、Ｎ×ｆｃ１に対応するｆｗはＮ×ｆｗ１となる。ｆｗ３が閾値Ｆｔｈ１より小さい場合（ステップＳ７０９のＮＯ）、図１２のように、ｆｃ３およびｆｗ３に対応してヌルを挿入したマルチキャリア通信方式を通信方式候補とする（ステップＳ７１０）。ヌルサブキャリアを挿入する位置は、周波数ｆｃ３に対応する周波数であり、帯域幅ｆｗ３の広さに応じてヌルサブキャリアの本数を決定する。つまり、ヌルサブキャリアを挿入する周波数幅はｆｗ３より大きくする。また、この時の閾値Ｆｔｈ１は要求される通信周波数帯域幅に比例して決定される。例えば、通信周波数帯域幅の１／２を閾値Ｆｔｈ１とすることが考えられる。また、この閾値Ｆｔｈ１は要求される通信周波数帯域幅より小さくする。
【００４６】
ｆｗ３が閾値Ｆｔｈ１より大きい場合（ステップＳ７０９のＹＥＳ）、ｆｍについて判定を行う（ステップＳ７１１）。この時ｆｃ３に対応するｆｍをｆｍ３とする。なお、Ｎ×ｆｃ１に対応するｆｍはＮ×ｆｍ１とはならず、ｆｍ１となる。ｆｍ３が閾値Ｆｔｈ２より小さい場合（ステップＳ７１１のＮＯ）、図１３のように、マルチキャリア通信方式を通信方式の候補に決定する（ステップＳ７１２）。この時、ステップＳ７１０のようなヌルサブキャリアの設定は行わない。ｆｍ３が閾値Ｆｔｈ２より大きい場合（ステップＳ７１１のＹＥＳ）、図１４のように、シングルキャリア通信方式を通信方式の候補に決定する（ステップＳ７１３）。また、閾値Ｆｔｈ２はシンボル長が大きい場合に小さく、シンボル長が小さい場合に大きく決定される。ここで、シンボル長は通信周波数帯域幅の逆数に比例する。つまり、Ｆｔｈ２は要求される通信周波数に比例して決定される。
【００４７】
このほか、データ通信帯域内に存在するクロックノイズｆｃの数に応じて、誤り訂正符号をより高い訂正能力を持つものに変更したり、符号化率を下げたり、変調方式をより誤り率の低い変調方式に変更したりすることにより、クロックノイズが発生した場合の誤り率の低下を防いでもよい。また、ｆｍに比例させてインターリーブ長を増減させることにより、連続して誤りが発生する確率を下げて、パケットエラーレートの低下を防いでもよい。
【００４８】
ステップＳ７０３のように、空き周波数帯域が十分に存在する場合においても、登録されている動作クロック周波数ｆｃを避けた周波数帯域で通信を行うようにすることで、通信中に何らかのデジタル信号処理モジュールが動作を開始し、干渉が発生した場合においても、通信周波数変更の手続きに時間をとられることが無いため、通信のスループットを向上できる。
【００４９】
ステップＳ７１０のように、クロックノイズが存在する周波数帯域においてデータ通信を行い、かつ、ｆｗが閾値Ｆｔｈ１より小さい場合、登録されている動作クロック周波数ｆｃおよびＳＳＣの周波数変調幅ｆｍを考慮して、あらかじめヌルを挿入したマルチキャリア通信を行うことで、干渉を受けるサブキャリアを使用しなくなるため、誤り率を向上でき、通信のスループットを向上できる。
【００５０】
ステップＳ７１２のように、クロックノイズが存在する周波数帯域においてデータ通信を行い、かつ、ｆｗが閾値Ｆｔｈ１より大きく、かつ、ｆｍがＦｔｈ２より小さい場合に、マルチキャリア通信を行うことで、一部のサブキャリアのみが干渉を受けるため、誤り訂正符号により誤りを訂正でき、このことにより、パケットエラー率を低下させることができ、通信のスループットを向上できる。
【００５１】
ステップＳ７１３のように、クロックノイズが存在する周波数帯域においてデータ通信を行い、かつ、ｆｗが閾値Ｆｔｈ１より大きく、かつ、ｆｍがＦｔｈ２より大きい場合に、シングルキャリア通信を行うことで、一部のシンボルのみが干渉を受けるため、誤り訂正符号によって誤りを訂正でき、このことにより、パケットエラー率を低下させることができ、通信のスループットを向上できる。
【００５２】
以上に示した実施形態によれば、デジタル信号処理部の発生するノイズの特性に合わせて、通信周波数、通信方式、信号電力を決定することにより、干渉に強い通信形態を選択することが可能になり、無線通信の誤り率を低下させて、無線通信システムの通信スループット向上することができる。
【００５３】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本実施形態の無線通信システムのブロック図。
【図２】３ＧＨｚから４ＧＨｚにおけるＰＣ付近において、スペクトラムアナライザで実測した周波数特性を示す図。
【図３】図１のＰＣの構成の一例を示すブロック図。
【図４】デジタル信号処理に使用するＳＳＣを用いたクロック信号の周波数と時間の関係を示す図。
【図５】無線通信システムでの、各無線通信装置での処理と無線通信装置間の処理の一例を示すフローチャート。
【図６】図１の無線通信モジュールの一例を示すブロック図。
【図７】図６の通信方式・通信周波数選択処理部が行う動作の一例を示すフローチャート。
【図８】図７のステップＳ７０１の結果の一例を示す周波数対電力図。
【図９】図７のステップＳ７０３の結果の一例を示す周波数対電力図。
【図１０】図７のステップＳ７０２のＹＥＳの場合の一例を示す周波数対電力図。
【図１１】図７のステップＳ７０８の結果の一例を示す周波数対電力図。
【図１２】図７のステップＳ７１０の結果の一例を示す周波数対電力図。
【図１３】図７のステップＳ７１２の結果の一例を示す周波数対電力図。
【図１４】図７のステップＳ７１３の結果の一例を示す周波数対電力図。
【符号の説明】
【００５５】
１０１・・・ＰＣ、１０２、１０５・・・無線通信モジュール、１０３、１０４・・・アンテナ、１０６・・・プロトコル処理部、１０７・・・アクセスポイント、６０１・・・ＵＳＢ ＩＦ、６０２・・・ＭＡＣ処理部、６０３・・・誤り訂正符号化処理部、６０４・・・変調処理部、６０５・・・マッピング処理部、６０６、６１４・・・周波数変換処理部、６０７・・・アップサンプル処理部、６０８、６１１・・・ＬＰＦ、６０９、６１０・・・ＩＦ／ＲＦ回路、６１２・・・同期処理部、６１３・・・ダウンサンプル処理部、６１５・・・デマッピング処理部、６１６・・・復調処理部、６１７・・・伝送路推定処理部、６１８・・・誤り訂正復号処理部、６１９・・・通信方式・通信周波数選択処理部、６２０・・・センシング処理部、６２１・・・センシング周波数選択処理部、６２２・・・アンテナ。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2008271252.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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