(57)【要約】【課題】周波数ホッピング無線装置において、少ない計算量で、干渉の程度が比較的小さな周波数チャネルを使用可能な周波数チャネルとして優先的に選択する。【解決手段】予め定められた複数の周波数チャネルのうちから１つの周波数チャネルを選択し、かつ、選択する周波数チャネルを時間経過とともに切り換え、１つの周波数チャネルに所定のパケットデータを割り当てて無線通信を行なう周波数ホッピング無線通信部11と、周波数ホッピング無線通信部により選択された周波数チャネルのそれぞれについて所定の判定基準にしたがって使用可能かどうかを継続的に判定し、使用不可能と判定した周波数チャネルを避けて周波数ホッピングを行なわせるように周波数ホッピング無線通信部を制御する周波数チャネル評価部12と、周波数チャネル評価部により使用不可能と判定された周波数チャネルの数に基づいて周波数チャネル評価部の判定基準を更新する評価基準決定部13とを具備する。【選択図】    図１
2005130122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた複数の周波数チャネルのうちから１つの周波数チャネルを選択し、かつ、選択する周波数チャネルを時間経過とともに切り換え、１つの周波数チャネルに所定のパケットデータを割り当てて無線通信を行なう周波数ホッピング無線通信部と、
前記周波数ホッピング無線通信部により選択された周波数チャネルのそれぞれについて所定の判定基準にしたがって使用可能かどうかを継続的に判定し、使用不可能と判定した周波数チャネルを避けて周波数ホッピングを行なわせるように前記周波数ホッピング無線通信部を制御する周波数チャネル評価部と、
前記周波数チャネル評価部により使用不可能と判定された周波数チャネルの数に基づいて前記周波数チャネル評価部の判定基準を更新する評価基準決定部
とを具備することを特徴とする周波数ホッピング無線装置。
【請求項２】
前記周波数チャネル評価部は、受信信号強度が所定の閾値を越える頻度を測定し、その頻度が所定の判定基準を越えるかどうかを判定することによって前記周波数チャネルが使用可能かどうかを判定することを特徴とする請求項１記載の周波数ホッピング無線装置。
【請求項３】
前記周波数チャネル評価部は、受信データの誤りが発生する頻度を測定し、その誤りの発生頻度が所定の判定基準を越えるかどうかを判定することによって前記周波数チャネルが使用可能かどうかを判定することを特徴とする請求項１記載の周波数ホッピング無線装置。
【請求項４】
前記評価基準決定部は、前記判定基準の値を越えていると判定された周波数チャネルの数が周波数チャネル数制御範囲の下限値と上限値との間の範囲内にある場合には、前記判定基準の値を越えていると判定された周波数チャネルの数に応じて閾値を増加させることによって、使用不可能な周波数チャネルの数を抑制することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の周波数ホッピング無線装置。
【請求項５】
前記周波数チャネル評価部により使用可能と判定された周波数チャネルのデータおよび前記評価基準決定部により更新決定する判定基準のデータを格納した記憶回路部をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の周波数ホッピング無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数ホッピング無線装置に係り、特に通信のために選択した周波数チャネルのそれぞれが使用可能かどうかを判定する基準を決定する評価基準決定部に関するもので、例えばブルートゥース対応の携帯端末に使用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やＰＤＡ（パーソナルデジタルアシスタント）、ノートパソコン、音声端末機器（ヘッドホンなど）などの間でデータを交換するために、携帯端末向けの無線通信の新しい規格として提唱されているブルートゥース(Bluetooth)は、2.4GHz帯の周波数を使用し、通信速度として最大で例えば12Mbpsを実現することができる。
【０００３】
ブルートゥース対応の携帯端末（以下、ブルートゥースデバイスと記す）では、2.40GHzから2.48GHzまでの周波数帯に定められた79個の周波数チャネルのうちから選択する１つの周波数チャネルを時間経過とともに切り換えて無線通信を行なう周波数ホッピング方式を採用している。この周波数ホッピング方式は、予め決められた疑似ランダムアルゴリズムに基づいて一定時間間隔（例えば625μｓ）で繰り返すようにチャネル選択を行い、１つのチャネルに１パケットデータを割り当てて通信を行なう。
【０００４】
ところで、前記周波数帯は、ブルートゥースデバイスだけではなく、例えば無線LANステーションでも使用されている。無線LANステーションは、ブルートゥースデバイスとは異なり、周波数ホッピングを行なわず、常に固定的に設定された周波数帯域（ブルートゥースデバイスのほぼ20チャネル分に相当する連続した周波数幅）を使用する。
【０００５】
図６は、無線LANステーションが周波数ホッピング無線装置に干渉を与える様子を示している。周波数ホッピング無線装置61相互が周波数ホッピングを行ってブルートゥース通信を行なう際に、無線LANステーション62で使用している周波数帯域に重なる周波数チャネルにデータを送信した場合には、周波数ホッピング無線装置61が送信する信号と、無線LANステーション62が送信する信号とが干渉するので、それぞれの受信データのどちらか一方または両方がエラーになる可能性が高くなる。
【０００６】
なお、周波数ホッピング無線装置61が無線LANステーション62以外の他の電子機器（例えば電子レンジ）から漏洩するノイズ信号の影響を受けた場合にも、上記と同様に受信データのエラーが発生するおそれがある。
【０００７】
このようなブルートゥースデバイスのデータ転送のエラーを避けるため、無線LANステーションが使用している周波数チャネルをブルートゥースデバイスで自律的に検出し、検出した周波数チャネルを避けて周波数ホッピングを行なう（検出した周波数チャネルをブルートゥース通信では使用しない）評価手法が、大別して２つ提案されている。
【０００８】
（１）第１の評価手法は、受信データのエラーを周波数チャネル毎に継続的にモニタし、エラーの時間的な平均を計算してエラー率を測定し、測定したエラー率が所定の閾値を越える頻度が高い（受信データにエラーが発生する割合が高い）場合には該当する周波数チャネルを使用しないようにする。
【０００９】
（２）第２の評価手法は、RSSI(Received Signal Strength Indication：受信信号強度)を周波数チャネル毎に継続的にモニタし、RSSI値が所定の閾値を越える頻度が高い場合には該当する周波数チャネルを使用しないようにする。
【００１０】
即ち、上記したように受信データのエラー率やRSSI値を継続的に測定し、エラー率あるいはRSSI値が所定の閾値を越える頻度が高い周波数チャネルを特定し、特定した周波数チャネルは、無線LANステーションが使用中の周波数と重なっていると判断し、周波数ホッピングには使用しないようにすればよい。
【００１１】
一方、ブルートゥース通信を行なうデバイスが独立して複数存在する場合には、複数のブルートゥースデバイスが互いに異なった系列の周波数ホッピングを行なっているので、それらの相互間で干渉する可能性は低いが、零ではない。また、ブルートゥースデバイス相互間の距離が遠くなると、受信データのエラー率が高くなる。
【００１２】
このようにブルートゥースデバイス相互間で通信を行なう場合にも、前述したように受信データのエラー率やRSSI値を継続的に測定し、エラー率あるいはRSSI値が所定の判定基準を越える頻度が高い周波数チャネルを特定し、特定した周波数チャネルを周波数ホッピングでは使用しないようにすればよい。
【００１３】
しかし、前記したような評価方法において、エラー率あるいはRSSI値の判定基準となる閾値を固定的に定めると、閾値を越える周波数チャネルの数が増えてきた場合に、どの周波数チャネルを特に避けたいのかを特定することができない。
【００１４】
また、ブルートゥース通信を行なうデバイスが使用可能な周波数チャネルの数が非常に少ない状況では、独立してブルートゥース通信を行なうデバイス相互間の干渉が無視できなくなるようなエラー率あるいはRSSI値の判定基準を越えていても、干渉の程度が比較的小さな周波数チャネルは引続き使用することとし、使用可能な周波数チャネルの数が極端に少なくならないようにすることが望ましい。
【００１５】
この場合、エラー率あるいはRSSI値の判定基準を越えた周波数チャネルの中から、エラー率あるいはRSSI値の大きさを並び換え（ソート）することによって干渉の程度が比較的小さな周波数チャネルを選択する必要がある。しかし、多数の周波数チャネルに対応する各データ（エラー率あるいはRSSI値）のソートを行なうための計算量は一般に大きく、ブルートゥースデバイスの低消費電力化への要求と両立させることが困難であった。
【００１６】
なお、ブルートゥース通信を行なっているデバイスが、周波数ホッピングで使用しないチャネルを使うタイミングになった時、パケットを送受信しないようにする方式が非特許文献１に開示されている。
【非特許文献１】N.Golmie, N.Chevrollier, and I.Elbakkouri, "Interference Aware Bluetooth Packet Scheduling", in Proceedings of GLOBECOM '01, IEEE Volume:5, 2001, Page 2857-2863.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上記したように従来の周波数ホッピング無線装置は、受信データのエラー率やRSSI値が所定の判定基準を越える頻度が高い周波数チャネルを周波数ホッピングには使用しないようにする際、判定基準を固定的に定めているので、使用しない周波数チャネルの数が増えてきた場合にどの周波数チャネルを特に避けたいのかを特定することができないという問題があった。
【００１８】
また、独立してブルートゥース通信を行なうデバイス相互間の干渉の程度が比較的小さな周波数チャネルは引続き使用する場合、使用可能な周波数チャネルの数が極端に少なくならないようにするために、エラー率あるいはRSSI値の判定基準を越えた周波数チャネルの中からエラー率あるいはRSSI値の大きさをソートする。その際、ソートのための計算量は一般に大きいので、ブルートゥースデバイスの低消費電力化の要求を満たすことが困難であるという問題があった。
【００１９】
本発明は上記の問題点を解決すべくなされたもので、受信データのエラー率やRSSI値が所定の判定基準を越える頻度が高い周波数チャネルを周波数ホッピングには使用しないようにする際、使用しない周波数チャネルの数が増えてきた場合に周波数チャネルの数を抑制することができ、それに伴うソート計算を必要とすることなく、ブルートゥースデバイスに適用した場合の低消費電力化の要求を満たすことが容易になる周波数ホッピング無線装置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】
【００２０】
本発明の周波数ホッピング無線装置は、予め定められた複数の周波数チャネルのうちから１つの周波数チャネルを選択し、かつ、選択する周波数チャネルを時間経過とともに切り換え、１つの周波数チャネルに所定のパケットデータを割り当てて無線通信を行なう周波数ホッピング無線通信部と、前記周波数ホッピング無線通信部により選択された周波数チャネルのそれぞれについて所定の判定基準にしたがって使用可能かどうかを継続的に判定し、使用不可能と判定した周波数チャネルを避けて周波数ホッピングを行なわせるように前記周波数ホッピング無線通信部を制御する周波数チャネル評価部と、前記周波数チャネル評価部により使用不可能と判定された周波数チャネルの数に基づいて前記周波数チャネル評価部の判定基準を更新する評価基準決定部とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の周波数ホッピング無線装置によれば、使用可能な周波数チャネルの数が少なくなるほど判定基準値を大きくすることにより、少ない計算量で、干渉の程度が比較的小さな周波数チャネルを使用可能な周波数チャネルとして優先的に選択することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の周波数ホッピング無線装置の第１の実施形態を概略的に示すブロック図である。図１に示す周波数ホッピング無線装置10において、11は周波数ホッピング無線通信部、12は周波数チャネル評価部、13は評価基準決定部、14は無線アンテナである。
【００２３】
周波数ホッピング無線通信部11は、予め定められた複数の周波数チャネルのうちから１つの周波数チャネルを選択し、かつ、選択する周波数チャネルを時間経過とともに切り換え、１つの周波数チャネルに例えば１パケットデータを割り当てて無線通信を行なう機能を有する。この場合、選択する周波数チャネルを時間経過とともに切り換える手法として、通常は、予め決められた疑似ランダムアルゴリズムに基づいて一定時間間隔で繰り返すように周波数チャネルの選択を行なうように構成されている。
【００２４】
周波数チャネル評価部12は、周波数ホッピング無線通信部11により選択された周波数チャネルのそれぞれについて所定の判定基準にしたがって使用可能かどうかを継続的に判定する判定機能と、使用不可能（あるいは使用しない）と判定した周波数チャネルを避けて周波数ホッピングを行なわせるように周波数ホッピング無線通信部11を制御する制御機能を有する。
【００２５】
上記判定機能の具体例１は、選択された各周波数チャネルについてRSSI値が所定の閾値を越える頻度を測定し、その頻度が所定の判定基準を越えるかどうかを判定することによって周波数チャネルのそれぞれが使用可能かどうかを判定する機能である。
【００２６】
上記判定機能の具体例２は、選択された各周波数チャネルについて受信データの誤りが発生する頻度を測定し、その誤りの発生頻度が所定の判定基準を越えるかどうかを判定することによって周波数チャネルが使用可能かどうかを判定する機能である。
【００２７】
評価基準決定部13は、周波数チャネル評価部12により使用不可能（あるいは使用しない）と判定された周波数チャネルの数に基づいて周波数チャネル評価部12の判定基準（閾値）を更新する更新機能を有する。この更新機能は、使用不可能（あるいは使用しない）と判定された周波数チャネルの数に応じて前記判定基準の値（閾値）を単調増加させるように判定基準を更新特性を有する。
【００２８】
図２は、図１中の評価基準決定部13の更新機能による判定基準（閾値）更新特性の一具体例を示している。図３は、図２の更新特性によって更新された判定基準（閾値）と、選択された各周波数チャネルにおける干渉の程度との関係の一例を示している。
【００２９】
図２に示すように、判定基準である閾値を越えていると判定された周波数チャネル（使用不可能あるいは使用しないと判定された周波数チャネル）の数ｎが周波数チャネル数制御範囲の下限値n_lo以下である場合には、ブルートゥース通信を支障なく行なうことができる状態であるので、閾値を更新する必要がない。
【００３０】
また、判定基準である閾値を越えていると判定された周波数チャネルの数ｎが周波数チャネル数制御範囲の上限値n_hi以上である場合には、ブルートゥース通信を行なうことができない状態であるので、閾値を更新する必要がない。
【００３１】
これに対して、判定基準である閾値を越えていると判定された周波数チャネルの数ｎが周波数チャネル数制御範囲の下限値n_loと上限値n_hiとの間の範囲内にある場合には、判定基準である閾値を越えていると判定された周波数チャネルの数ｎに応じて閾値を単調（本例では比例）増加させることによって、判定基準である閾値を越えていると判定された周波数チャネルの数ｎを一定数以下に抑制する、つまり、使用可能と判定される周波数チャネルを一定数以上確保することが可能になる。
【００３２】
なお、周波数チャネル評価部12および評価基準決定部13は、相互間でデータおよび制御信号の授受を行なうので同じ集積回路チップ上に搭載されていることが望ましい。また、周波数チャネル評価部12により使用可能と判定された周波数チャネルのデータおよび評価基準決定部13により更新する判定基準のデータを格納するための記憶回路部（後述する図４中の記憶回路部42）も同じ集積回路チップ上に搭載されていることが望ましい。
【００３３】
上記したような評価基準決定部13の更新機能は、周波数チャネル評価部12と同じ集積回路チップ上に搭載されているマイクロプロセッサ(MPU)と制御プログラムを用いて実現することが可能である。
【００３４】
図４は、図１中の評価基準決定部13の構成の一例の一部を模式的に示している。図４において、41はMPU（マイクロプロセッサ）、42は制御プログラムおよび関連するデータを格納する記憶回路部、43は信号バスである。
【００３５】
図５は、図４中の記憶回路部42に格納される制御プログラムによる制御フローの一例を示している。図５に示すように、まず、ブルートゥース通信のパラメータとして、パケットデータ中のエラー率（またはRSSI値）の最小値per_minおよび最大値per_max、このエラー率の範囲に対応する周波数チャネル数制御範囲の下限値n_loおよび上限値n_hi、これらの下限値n_loおよび上限値n_hiに各対応して設定される閾値th_minおよびth_max、周波数チャネル数制御範囲内において周波数チャネルと閾値との関係を示す単調増加特性の傾斜rate、判定基準となる閾値ref_thを、それぞれ例えば以下のように設定する。
【００３６】
per_min＝8％、per_max＝98 ％、n_lo＝40、n_hi＝59、
rate＝(th_max−th_min)/(n_hi−n_lo)
ref_th＝th_min
次に、閾値の初期値ref_thを越えている周波数チャネル数ｎが下限側チャネル数n_loより小さい(n<n_lo)か否かを判定し、判定結果がn<n_loである場合(Yes)には、ref_th＝th_minに設定して次回の更新に移る。
【００３７】
上記判定結果がn<n_loでない場合(No)には、周波数チャネル数n が上限側チャネル数n_hiより大きい（n>n_hi）か否かを判定し、判定結果がn>n_hiである場合(Yes)には、ref_th＝th_maxに設定して次回の更新に移る。
【００３８】
上記判定結果がn>n_hiでない場合(No)には、ref_th＝th_min＋(n-n_lo)*rateに設定することにより、閾値ref_thを最適化するように設定して次回の更新に移る。
【００３９】
上記したように、この周波数ホッピング無線装置は、エラー率あるいはRSSI値などのような各周波数チャネルの干渉の程度を表す測定値を判定基準と比較して使用可能な周波数チャネルを特定する場合に、使用可能な周波数チャネルの数に応じて判定基準値を変化させる。この場合、使用可能な周波数チャネルの数が少なくなるほど、使用可能な周波数チャネルが増える方向に判定基準値を変化させる。結果として、一般に計算量が大きくなるソート計算を必要とすることなく、本装置をブルートゥースデバイスに適用した場合に要求される低消費電力化を実現することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の周波数ホッピング無線装置の第１の実施形態を概略的に示すブロック図。
【図２】図１中の評価基準決定部の更新機能による判定基準（閾値）更新特性の一具体例を示す特性図。
【図３】図２の更新特性によって更新された判定基準（閾値）と選択された各周波数チャネルにおける干渉の程度との関係の一例を示す図。
【図４】図１中の評価基準決定部の構成の一例の一部を模式的に示す図。
【図５】図４中の記憶回路部に格納される制御プログラムによる制御フローの一例を示す図。
【図６】無線LAN ステーションが周波数ホッピング無線装置に干渉を与える様子を示す図。
【符号の説明】
【００４１】
10…周波数ホッピング無線装置、11…周波数ホッピング無線通信部、12…周波数チャネル評価部、13…評価基準決定部、14…無線アンテナ。
【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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