(57)【要約】【課題】通信におけるUSBパケットの転送効率を改善することができる通信システムを提供。【解決手段】無線USBシステム10の無線USBマスタ装置18および無線USBスレーブ装置20は、それぞれ、USB（Universal Serial Bus） 28、USB-無線変換部30、ベースバンド部32およびRF（Radio Frequency）部34を含み、USB-無線変換部30は、転送モード検出機能部30a、フォーマット変換機能部30b、タイミングオフセット機能部30cおよびタイミング補正機能部30dを含むことにより無線区間での転送効率を改善して、USBパケットの転送効率を向上させる。【選択図】図１
2007074641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホスト側のホスト装置とスレーブ側のデバイスとの間の一部通信路に無線を用いる通信システムにおいて、該システムは、無線通信に時分割多重方式を用いることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、該システムは、マスタ側の無線マスタ装置およびスレーブ側の無線スレーブ装置を含み、
該無線マスタ装置および無線スレーブ装置は、さらに、USB（Universal Serial Bus）規格において扱われるパケットの転送モードを検出するモード検出機能と、
前記パケットを無線通信で使用する前記時分割多重方式におけるタイムスロットの形式に変更し、逆に変更されたタイムスロットを前記パケットの形式に変更する変更機能とを含むことを特徴とする通信システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載のシステムにおいて、前記無線マスタ装置および無線スレーブ装置は、さらに、前記タイムスロットのタイミングをオフセット分ずらすオフセット機能を含むことを特徴とする通信システム。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載のシステムにおいて、前記無線マスタ装置は、前記スレーブ側に存在する前記無線スレーブ装置の数に応じて前記タイムスロットの対応を補正する割当て補正機能を含むことを特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムに関するものである。本発明の通信システムは、とくに、無線USB（Universal Serial Bus）での通信に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の無線通信方式には、たとえばTDD（Time Division Duplex）方式とCSMA（Carrier Sense Multiple Access）方式がある。前者の方式は同一周波数を時間分割して使用する方式で、携帯電話機、PHS（Personal Handy Phone）等で広く利用されている。また、後者の方式は通信したいときに通信状況をみて、データを送出する方式であり、無線LAN（Local Area Network）等で利用されている。
【０００３】
特許文献１には、接続確率方法、通信方法、状態変化伝達方法、状態変化実行方法、無線装置、無線デバイス、およびコンピュータが記載されている。特許文献１は無線LANをベースとしたCSMA方式を採用している。特許文献１では、USBパケットデータをそのまま、無線パケットデータに置き換えて転送する。USBトランザクションには、５つのイン、アウト、セットアップ、非同期インおよび非同期アウトトランザクションがある。
【０００４】
【特許文献１】日本国特許第3045985号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した特許文献１のようにUSBパケットをそのまま、CSMA方式、すなわち現無線LAN方式を採用して、データ転送を行なった場合、次のような問題が発生する。
【０００６】
無線通信のための同期用信号をパケットの先頭付加することが要求される。この情報付加により実質的に転送するデータ量が減少してしまい、結果的にデータ転単速度の低下が生じる。
【０００７】
また、半二重通信を利用した場合、無線送信、無線受信の切替え時問が要することからも、通信速度が低下してしまう。このような通信速度は、通信環境が悪い場合でも実質的に低下が生じる。通信速度の低下は、この場合再送が発生したり、転送レートを変更して通信したりすることが主な原因である。
【０００８】
ホスト装置とデバイスとの間にUSBマスタ機器とUSBスレーブ機器を設けるとき、ホストのパーソナルコンピュータ（PC）とUSBマスタ機器（M）を有線で接続し、USBマスタ機器（M）とUSBスレーブ機器（S）を無線通信し、USBスレーブ機器（S）とデバイスを優先で接続する場合、それぞれの装置間で所定の時間以上の時間を要することが知られている。
【０００９】
たとえば、PCとUSBマスタ機器（M）との間でデータを送出する場合、SOF（Start Of Frame）、待ち時間、アウトトランザクション、待ち時間、データ送出に、それぞれ2.7μsec、1.33μsec、2.7μsec、1.33μsecおよび45.3μsecを要する。USB機器（M）はPCに対してNAK（Non-ACKnowledge）の送信に1.33μsec、USBマスタ機器（M）はUSBスレーブ機器（S）との通信にDIFS（Distributed Inter-Frame Space）に９μsec、プリアンブルに16μsecおよびデータに144μsecを要する。次にUSB機器（S）は、120μsecの時間を経た後、動作する。
【００１０】
USB機器（S）は、ACK（ACKnowledge）に2.7μsec、デバイスへのアウトトランザクションにSIFS（Short Inter-Frame Space）に９μsec、プリアンブルに16μsecおよびACKに７μsecを要する。次にUSB機器（S）は、待ち時間およびデータに、1.33μsecおよび45.3μsecを要する。
【００１１】
デバイスは、USB機器（S）に対するACKに1.33μsecかかる。USB機器（S）は、データ受信の応答であるACK_DATAのUSB機器（M）への送信に対してDIFSに９μsec、プリアンブルに16μsecおよびACKに７μsecの時間が使われる。ここで、再び、120μsecの時間を経た後、動作を開始する。USB機器（M）は、USB機器（S）にSIFSに９μsec、プリアンブルに16μsecおよびACKに７μsecを要して、ACKを出力する。
【００１２】
ホスト（PC）は、USB機器（M）からのACKが得られるまで待ち時間、アウトトランザクション、待ち時間およびデータを1.33、2.7、1.33、45.3μsecで繰り返す。ACKを受信後、526.36μsec以上の時間経過後、次の処理を開始する。このようにあらかじめホスト−デバイス間に規定された時間も考えに入れて動作を構築することが要求される。
【００１３】
また、PHSのようなTDD方式を採用し、USBパケットをそのままPHSのTDD方式の無線に乗せ換えを行なう場合が考えられる。しかしながら、この場合、同期用信号が短くなり、送信時間と受信時間が決まっていることからUSBのトランザクションに一致しないことが生じる。この結果通信における転送速度が上がらない。USBのトランザクションが固定的でないことから、TDDのように送受信が固定的に決まっているものへのデータの転送に向かないことがわかる。
【００１４】
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、通信におけるUSBパケットの転送効率を改善することができる通信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】
【００１５】
本発明は上述の課題を解決するために、ホスト側のホスト装置とスレーブ側のデバイスとの間の一部通信路に無線を用いる通信システムにおいて、このシステムは、無線通信に時分割多重方式を用いることを特徴とする。
【００１６】
本発明の通信システムによれば、無線通信に時分割多重方式を用いることでプリアンブルに使用する時間や同期時間を短縮することが可能になり、タイミングが固定されることから、CSMAでのデータの衝突を回避する処理が不要になり、データの転送効率を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に添付図面を参照して本発明による通信システムの一実施例を詳細に説明する。
【００１８】
本実施例は、本発明の通信システムを無線USBシステム10に適用した場合である。本発明と直接関係のない部分について図示および説明を省略する。以下の説明で、信号はその現れる接続線の参照番号で指示する。
【００１９】
無線USBシステム10は、図２に示すように、USBホスト12側とUSBスレーブ14側との間を無線で通信する。USBホスト12側にはホスト装置16および無線USBマスタ装置18を含む。また、USBスレーブ14側には、無線USBスレーブ装置20およびデバイス22を含む。ホスト装置16は、パーソナルコンピュータのようにUSBホストとして、接続された下位側の装置を制御する機能を有する。ホスト装置16は、無線USBマスタ装置18に接続される。無線USBマスタ装置18は、ホスト装置16と有線24で接続し、無線USBスレーブ装置20と無線26で通信する。
【００２０】
無線USBマスタ装置18および無線USBスレーブ装置20は、それぞれ、図１に示すように、USB 28、USB-無線変換部30、ベースバンド部32およびRF部34を含む。USB 28は、ホスト装置16またはデバイス22と接続して有線でのUSB通信を処理する機能を有する。ホスト装置16と接続する場合、USB 28は、図２に示すように、有線24を介してホスト装置16に接続される。また、USB 28は、USB-無線変換部30をUSBのデータ36をやりとりする。
【００２１】
USB-無線変換部30は、USBのデータ30をTDD方式による無線データヘ変換、無線データをUSBのデータへ変換、無線とベースバンドの制御およびUSB 28の制御機能を有する。USB-無線変換部30は、ベースバンド部32に無線データ38を送信し、ベースバンド部32から復調された無線データ38を受信する。ベースバンド部32は、変換された無線データ38を無線で通信する変調する機能および変調された無線データ40を復調する機能を有する。
【００２２】
さらに、本発明の特徴であるUSB-無線変換部30の構成要素について述べる。USB-無線変換部30は、転送モード検出機能部30a、フォーマット変換機能部30b、タイミングオフセット機能部30cおよびタイミング補正機能部30dを含む。各機能は、回路で構成してもよいし、プログラム動作により実現させるようにしてもよい。転送モード検出機能部30aは、USB-無線変換部30に供給されるパケットやデータの転送モードがいかなるモードかを検出する機能を有する。転送モードには、後述するように、アウト、イントランザクション、非同期転送モード等がある。フォーマット変換機能部30bは、供給される情報に応じてUSB/無線スロットのフォーマットに変換する機能を有する。変換するフォーマットの関係は後段で示す。タイミングオフセット機能部30cは、基本のタイミングにおいて転送モードに応じてタイミングにオフセットさせて、タイミングをずらしてTDDの通信を実現させる機能を有する。これにより、たとえば基本のタイミングを実現させるタイミング回路に対してオフセットさせるオフセット回路を設けるだけでTDD通信の実現できる。タイミング補正機能部30dは、無線USBシステム10内に複数の無線USBスレーブ装置が配設されている場合、タイミング補正して無線USBスレーブ装置それぞれのスロットに対応する補正機能を有する。USB-無線変換部30には、上述したようにTDDを適用する上で様々な機能を考慮することが要求され、従来の技術を単に転用しても実現できない。
【００２３】
ベースバンド部32は、RF部34に変調した無線データ40を送信し、RF部34から変調された無線データ40を受信する。RF部34は、実際に無線通信する機能を有する。RF部34は、無線データ40を所定の周波数に変換して、無線26を送信し、所定の周波数に変換された無線26を受信する。無線USBマスタ装置18および無線USBスレーブ装置20は、上述した機能を実現するLSI（Large Semiconductor Integration）等を含む。
【００２４】
図１に戻って、無線USBスレーブ装置20においてデバイス22と接続する場合、USB 28は、有線42をデバイス22に接続される。デバイス22は、USB接続可能な装置であり、たとえば、デジタルカメラ、プリンタ、メモリ等がある。
【００２５】
ここで、無線USBシステム10において扱うUSBパケットの種類とそのパケットの概要について簡略化して図３に示す。PID（Physical Interface Devices）タイプには、トークン、データ、ハンドシェークおよび特殊タイプがある。図３において斜体字は、USBバージョン2.0での規定であることを意味する。とくに、DATA0/1パケットの場合、このパケットはデバイスの終点、すなわちデバイスのインタフェースを規定したサイズにより最大データサイズが決まる。
【００２６】
また、USB規格における転送モードと転送速度との対応を図４に示す。転送モードには、コントロール転送、バルク転送、割込み転送および非同期転送がある。転送速度の内、ハイスピードモード（HS: High Speed mode）は、本実施例では考慮していないことから除外する。
【００２７】
本実施例では各転送モードに対してフルスピードおよびロースピードを検討する。バルク転送モードおよび非同期転送モードではロースピードが使用不可である。図４の項目には送受信可能なサイズと設定可能なサイズを設けられ、それぞれ、対応可能な転送速度の範囲と取り得るバイトまたはその転送速度の範囲が各スピードの欄に数値で表わす。バルク転送モードおよび非同期転送モードにおけるトランザクション回数/1フレームを逆数で表わしている。
【００２８】
このようなUSB規定の基で動作させる前提条件を規定する。この前提条件は、一例に過ぎず、このフォ一マット以外の類似なフォーマットとしてもよい。第１の条件は無線データタイムスロットのプリアンブル等は、PHSのフォーマットに準拠する。第２の条件として無線の転送レートは4Mbpsとする。第３の条件は、フレームフォーマットをUSB規格に合わせて1msecとする。また、第４の条件で接続形態は、１対１とする。USB-無線変換処理時間または逆変換時間は、省略した論理レベルでの処理シーケンスとする。転送データ数を32バイトに設定する。
【００２９】
USBパケットフォーマットと無線スロットフォーマット、は、図５に示す通りである。図5(a)のSOF（Start Of Frame）におけるUSBパケットは、SYNC ８ビット、PID ８ビット、フレーム番号 11ビットおよびCRC（Cyclic Redundancy Check：巡回符号）５ビット、計32ビットである。また、無線スロットの場合、R（Ramp time：過渡応答用ランプタイム）４ビット、UW（同期ワード）16ビット、チャネル数指定２ビット、PID ８ビット、CRC 16ビットおよびG（Guard bit）16ビット、計68ビットが対応する。
【００３０】
図5(b)のイン、アウトおよびセットアップにおけるUSBパケットは、SYNC ８ビット、PID ８ビット、ADDR（アドレス情報）７ビット、ENDP（END Point情報）４ビットおよびCRC 16ビット、計32ビットである。また、無線スロットの場合、R ４ビット、PR（プリアンブル）６ビット、UW ８ビット、チャネル数指定２ビット、PID ８ビット、ADDR ７ビット、ENDP ４ビット、CRC 16ビットおよびG 16ビット、計71ビットが対応する。
【００３１】
また、図5(c)のデータにおけるUSBパケットは、SYNC ８ビット、PID ８ビット、データ（DATA）0〜1023ビットおよびCRC 16ビット、計32〜1055ビットである。また、無線スロットの場合、R ４ビット、PR ６ビット、UW ８ビット、チャネル数指定２ビット、PID ８ビット、データ、CRC 16ビットおよびG 16ビット、計60ビット＋データが対応する。
【００３２】
さらに、図5(d)のACKにおけるUSBパケットは、SYNC ８ビット、PID ８ビット、計16ビットである。無線スロットの場合、R ４ビット、PR ６ビット、UW ８ビット、チャネル数指定２ビット、PID ８ビット、CRC 16ビットおよびG 16ビット、計60ビットが対応する。
【００３３】
無線USBシステム10は、無線通信にTDD形式を使用することで、プリアンブル時間を短縮し、さらに同期時間を短縮させることによりデータの転送率を改善することができる。また、無線USBシステム10では、無線通信においてビーコン情報を削除して、転送すると、転送効率を改善することもできる。
【００３４】
次に本実施例における１トランザクションの転送時間を図６に示す。USBビット数および無線ビット数は、それぞれフォーマットにおけるビット総数を表わす。とくに、データの大きさはUSBおよび無線ビットにてともに512ビットとする。また、USB区間の転送時間は、SOF、イン、アウトおよびセットアップトランザクションにて2.7μsec、データトランザクションにて45.3μsec、ならびにACKおよびUSB待ち時間にて1.33μsecとする。無線区間の転送時間は、それぞれ異なる。すなわち、SOFにて17μsec、イン、アウトおよびセットアップトランザクションにて17.75μsec、データトランザクションにて142μsec、ACKトランザクションにて15μsec、ならびにRF切替時間にて120μsecとする。このフォーマットは一例である。
【００３５】
ここで、各トランザクションにおいて上述した設定を適用した場合を説明する。アウトトランザクションにおけるTDD方式のスロット構成とともに、所要時間およびデータを反映した長さと幅を持たせて表わす。また、通信状態には、USBパケットと対比するため、USBによるパケット通信には誤り等がない状態での通信状態が仮定される。この通信状態は以後の各トランザクションでも同様に仮定される。図7(a)はUSBのアウトトランザクションにおいて、シーケンシャルにSOF、アウト（OUT）パケットおよびデータを所定の時間間隔毎にホスト装置16から無線USBホスト装置18に転送し、USBデータを無線データに変換するまでを示す。また、返信されたACKパケットを示す。すなわち図２のホスト装置16−無線USBホスト装置18間のデータを時間系列で示している。図7(b)ではこの変換後の無線USBマスタ装置18-無線USBスレーブ装置20間における無線データは、間隔を開けることなく、SOF、アウトパケットおよびデータを送信する。この無線データは間隔を空けない分、それぞれの転送に時間を要する。このため図7(b)の各領域は長さを長く幅を広くして表わす。さらに、図7(c)は、無線USBスレーブ装置20とデバイス22での転送を示す。ここでの転送はUSB規格に戻し、転送する。したがって、図7(a)に示したSOF、アウトおよびデータパケットと同じ長さになる。ただし、この転送においてSOFからアウトまでは時間間隔は後述するように転送時間を広くする要求に応じて開けられている。図7(a), (b)および(c)におけるACKも同様に転送時間を考慮して表わされる。
【００３６】
アウトトランザクションにおけるTDDによるデータ通信手順を図８に示す。ホスト装置16からデバイス22にデータを転送する場合、フレームの先頭を示すSOFパケットを転送時間2.7μsecで出力する。ホスト装置16はSOFを周期的に出力する。この周期はUSB規格で１msecである。そして、図示しないがこの転送から待ち時間1.33μsecの経過後に無線USBマスタ装置18はSOFを無線USBスレーブ装置20に転送時間17μsecで転送する。
【００３７】
ホスト装置16はアウトパケット（OUT）44を転送時間2.7μsecで無線USBマスタ装置18に出力する。また、図示しないがこの出力とほぼ並行して無線USBスレーブ装置20はデバイス22にSOFを転送時間2.7μsecで転送する。この後、待機時間1.33μsec経過後、無線USBマスタ装置18は、アウトトランザクションのフォーマットに合わせたTDDの無線データに変換したアウトパケット46を転送時間17.75μsecかけて無線USBスレーブ装置20に転送する。アウトパケット46の送出タイミングは、USBのSOFを受け取った後にSOFに相当する周期スロットで送出される。無線USBスレーブ装置20はデバイス22にアウトパケット48を転送時間2.7μsecで転送する。無線USBスレーブ装置20は、この転送後、データパケット54を送出するまで1.33μsecにわたって待機する。
【００３８】
次にホスト装置16はSOFパケットおよびアウトパケットに続いて、データパケット（DATA）50を無線USBマスタ装置18に転送時間45.3μsecかけて転送する。無線USBマスタ装置18はデータ（DATA）52を無線USBスレーブ装置20に転送時間143μsecで転送する。データ（DATA）52の送出タイミングは、ここでも、図示しないがUSBのデータパケット50を受け取った後にアウト46を転送した次のスロットで無線USBスレーブ装置22に送出する。また、無線USBマスタ装置18は、ホスト装置16にNAKパケットを転送時間1.33μsecかけて送る。
【００３９】
無線USBスレーブ装置22は、図８の送出タイミングと相前後するが、実際正確にはデータ52の受信後、アウトパケット48を送出し、待ち時間1.33μsecの経過後、転送時間45.3μsecかけて、データパケット（DATA）54をデバイス22にUSB規格に則って転送する。ホスト装置16は、ACKを受けるまで所定の時間間隔で繰り返しアウトおよびデータパケットを出力する（OUT 56およびDATA 58）。デバイス22は、データパケット54を受信したことに対する応答としてACKパケット60を無線USBスレーブ装置20に転送時間1.33μsecをかけて転送する。
【００４０】
ホスト装置16、無線USBマスタ装置18、無線USBスレーブ装置20およびデバイス22それぞれのデータ転送で、送信データ数は既知であることから、たとえばデータパケット50の転送終了を見越して、アウト（OUT）46を送信開始すると、転送時間の有効利用となる。ここでは、一例としているが、同様のことを他の転送モード、すなわちアウト、インおよび非同期転送モード等でも考慮することが可能である。
【００４１】
図８に現れていないが、無線USBスレーブ装置20はRF（無線周波数）を切り替えている。RF切替えには、図６に示したように時間に120μsecとしている。データを転送した後にデバイス22との転送時間帯(1.33+45.3+1.33)μsecに切替えを実施すると、RF切替え時間は120-(1.33+45.3+1.33)=72.04μsecで済む。
【００４２】
無線USBスレーブ装置20は無線USBマスタ装置18に転送時間15μsecかけてACK 62を転送する。無線USBシステム10は待ち時間1.33μsecを経過する。ホスト装置16は、上述したようにアウトパケット64を転送時間2.7μsecで転送する。ホスト装置16は、待ち時間1.33μsecを経過後、データパケット66を転送する。無線USBマスタ装置18はACKパケット68をホスト装置16に対し転送時間1.33μsecで転送する。
【００４３】
このようにトランザクション終了後、スロットの繰り返しを考慮すると、再びRFの切替えが発生する。この場合、最速でACKパケット68をホスト装置16への転送が成功すると、ホスト装置16へのACK転送時間は1.33μsecである(1)。次のホスト装置16からアウトトランザクションの転送を仮定すると、(1.33+2.7+1.33+45.3)=50.66μsecとなる(2)。
【００４４】
しかしながら、この時間(2)の内、無線でアウトパケットを転送するために転送時問17.75μsecを要することから、切替えにおける余裕時間は、50.66-17.75=32.91μsecとなる。これらの要求を鑑みて、余裕時間を除くと、切替え時間は、120-(1.33十32.91)=85.76μsecとなる。この切替え時間は、前のトランザクションにおけるACK正常受渡しのホスト転送が遅れると、さらに時間の余裕が生まれることになる。また、タイムスロット方式を採用していることにより時間測定の結果、500μsecを１トランザクションに割り当てることが望ましい。さらに、転送データが64バイト以外の転送の場合には、データサイズに合わせたスロットフォーマットに合わせたスロットに変更が可能である。無線区間におけるスロットフォーマットを簡易的に示すと、図９のようになる。ただし、(3)は、無線USBスレーブ装置20からの転送を示す。
【００４５】
次にイントランザクションにおけるTDD方式を示す。イントランザクションにおけるTDD方式のスロット構成とともに、図７と同様に所要時間およびデータを反映した長さと幅を持たせて表わす。図10(a)はUSBのイントランザクションにおいて、シーケンシャルにSOFおよびイン（IN）パケットを所定の時間間隔毎にホスト装置16から無線USBホスト装置18に転送し、INパケットを無線データに変換するまでと返信されたデータおよびACK送信とを示す。図10(b)ではこの変換後の無線USBマスタ装置20-無線USBスレーブ装置22間における無線データは、間隔を開けることなく、SOFおよびインパケットを変換して送信する。図10(b)の各領域は長さを長く幅を広くして表わす。さらに、図10(c)は、無線USBスレーブ装置20とデバイス22での転送を示す。ここでの転送はUSB規格に戻し、SOFおよびインパケットがデバイス22に転送される。図10(a)に示したSOFおよびインパケットと同じ長さで表わされる。
【００４６】
デバイス22は図10(c), (b)および(a)の順にデータパケットおよびACKパケットを転送時間を考慮して無線USBスレーブ装置20に転送する。無線USBスレーブ装置20はデータパケット、その後に出力されるACKパケットを無線データに変換して、無線USBマスタ装置18に転送する。無線USBマスタ装置18はUSB規格のデータパケットやACKパケットをホスト装置16に出力する。
【００４７】
イントランザクションにおけるシーケンシャルについて図11を用いて説明する。このシーケンシャルも図６の転送時間を考慮するが、図11のシーケンシャルにおける説明では単にコマンドの送受信だけを述べる。SOFは省略する。ホスト装置16は、インパケット70を無線USBマスタ装置18に転送する。無線USBマスタ装置18はインパケット70を無線データに変換し、インデータ72を無線USBスレーブ装置20に転送する。無線USBスレーブ装置20は、インデータ72をUSB規格のインパケット74に変換して、デバイス22にインパケット74を出力する。無線USBマスタ装置18は要求したデータを受信していないことから、NAKパケット76をホスト装置16に出力する。ホスト装置16は、再びインパケット78を出力する。ホスト装置16と無線USBマスタ装置18との間では、無線USBスレーブ装置20から無線データを受信し、データパケットを出力するまで、インパケットとNAKパケットとが繰り返し出力される（IN 78, NAK 80およびIN 82）。
【００４８】
デバイス22は、データパケット84を無線USBスレーブ装置20に出力する。無線USBスレーブ装置20は、データパケット84を無線データ86に変換し、無線USBマスタ装置18に無線データ86を出力する。無線USBマスタ装置18は、ホスト装置16にデータパケット88を出力する。また、デバイス22は、データパケット84を送出後、無線USBスレーブ装置20にACKパケット90を出力する。無線USBスレーブ装置20は、ACKパケット90を無線データ、すなわちACKデータ92に変換し、無線USBマスタ装置18に無線データ92を出力する。無線USBマスタ装置18は、ホスト装置16にACKパケット94を出力する。
【００４９】
次に無線USBマスタ装置18と無線USBスレーブ装置20との間のTDDに着目して転送を説明する。イントランザクションもアウトトランザクション同様に転送時間の高速化が図ることができる。図12の転送スロットは、図９の転送スロットと比較すると、同じでタイミングを一つだけずらしたものであることがわかる。このため、USB-無線変換部30には、一つのタイミング回路が設けられる。タイミングのずれ分をオフセットとする。オフセット分ずらしただけで無線USBシステム10は、イントランザクションのスロットフォーマットを構成することが可能になる。したがって、USB-無線変換部30は新たに複雑なタイミング回路が不要となる。
【００５０】
次に非同期（Isochronous）トランザクションにおけるTDD方式を示す。この場合のアウトおよびインは、それぞれ図７および図10におけるACKを除いたものに同じである。煩雑さを避けるため、図示を省略する。
【００５１】
非同期トランザクションにおけるアウトのシーケンシャルにおいてホスト装置16は、アウトトークンパケット96を無線USBマスタ装置18に転送する。無線USBマスタ装置18は、アウトパケット96を無線データに変換し、変換した無線データ、アウトデータ98を無線USBスレーブ装置20に送信する。無線USBスレーブ装置20は、アウトデータ98をUSB規格のアウトパケット100に変換し、アウトパケット100をデバイス22に転送する。
【００５２】
ホスト装置16は、アウトトークンに続いてデータパケット102を無線USBマスタ装置18に転送する。ここで、データサイズは、転送サイズが分かっているため転送データの可変に対してはスロットフォーマットの１スロット時間情報を基に転送サイズを可変にすることが可能である。
【００５３】
無線USBマスタ装置18は、データパケット102を無線データに変換し、変換した無線データ、データ104を無線USBスレーブ装置20に送信する。無線USBスレーブ装置20は、受信したデータ104をUSB規格のデータパケット106に変換し、データパケット106をデバイス22に転送する。
【００５４】
無線USBマスタ装置18と無線USBスレーブ装置20との間では、図14(a)に示すように、マスタ側から(1), (2), (1), (2), (1), (2)がスレーブ側に転送されることがわかる。
【００５５】
また、この非同期アウトの場合、CSMA転送に比べると、無線区間でのACKが不要となるため転送効率の効果が大幅に改善される。しかしながら、これだけでは、スレーブの生存を確認することができないためフレームの１箇所または数フレームに１度確認用の制御スロットを挿入すると、対処可能である。対処回路として、一例として、基本タイミンク回路を応用し、通常フレームは、図14(a)の(1), (2), (1), (2), (1), (2)・・・を適用し、確認フレームを挿入する場合、図14(b)に示すように、最後のスロット(2), (3), (1), (2), (3), (1)・・・というタイミング回路を補正することで若干の回路タイミング補正器を追加するだけで済む。
【００５６】
さらに、非同期トランザクションにおけるインのシーケンシャルにおいてホスト装置16は、イントークンパケット108を無線USBマスタ装置18に転送する。無線USBマスタ装置18は、インパケット108を無線データに変換し、変換した無線データ、インデータ110を無線USBスレーブ装置20に送信する。無線USBスレーブ装置20は、インデータ110をUSB規格のインパケット112に変換し、インパケット112をデバイス22に転送する。
【００５７】
ホスト装置16は、イントークンに続いてイントークン114を無線USBマスタ装置18に転送する。一方、デバイス22は、要求されたデータをデータパケット116にして無線USBスレーブ装置20に転送する。無線USBスレーブ装置20は、供給されたデータパケット116を無線データ118に変換して、無線データ118を無線USBマスタ装置18に転送する。無線USBスレーブ装置20はインパケット120をデバイス22に転送する。
【００５８】
また、無線USBマスタ装置18は受信した無線データ118をUSB規格のデータパケット122に変換し、データパケット122をホスト装置16に転送する。一方、デバイス22は、受信したインパケット120に対応してデータパケット124を無線USBスレーブ装置20に転送する。ホスト装置16は、データパケット122の受信に応答してACKパケット126を無線USBマスタ装置18に送る。
【００５９】
無線USBスレーブ装置20は、再びデータパケット124を無線データ128に変換して、無線USBマスタ装置18に送信する。無線USBマスタ装置18は、受信した無線データ128をデータパケット130に変換して、ホスト装置16に転送する。
【００６０】
ところで、全般として、このような方式を採用することにより、第１にUSBフレームにおけるSOFデータの転送に際し、パケット転送で必要なビーコン情報等がSOF情報を含むスロットに割り当てることを可能にする。第２に複数のスレーブが存在した場合、繰り返しのスロットフォーマット部分を、図14(c)に示すように、別のスレーブに割り当てることが容易である。このとき、パケット転送では衝突回避回路やタイミングを考慮する必要があるが、タイムスロット方式では既にタイミングが固定されているので、複数のスレーブが存在していても衝突回避のためのタイミングを変更しなくて済み、１トランザクションのスロットフォーマットを別のスレーブに割り当てることが容易である。このとき、無線USBマスタ装置の転送能力は低下させないという利点がある。
【００６１】
以上のように動作させると、無線通信方式をパケット通信のように１データ転送に対してACKを返すのではなく、TDDフォーマットにすることにより転送速度の改善が可能となる。また、同期用のプリアンブル等を短くすることが可能となり全体のデータ転送に利用できる時間の確保が可能となる。
【００６２】
さらに、各転送モードによるスロットタイミングの変更がオフセットを持たせるだけで可能となり、回路規模の増大を制限することが可能である。そして、複数スレーブが存在する場合にあっても、TDD方式を利用することによりタイムスロットが固定となることから、衝突を回避することができ、衝突回避のためのシステム構成の考慮を不要にして、回路の簡易化を容易に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の通信システムを適用した無線USBマスタおよびスレーブ装置それぞれの概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の通信システムを適用した無線USBシステムの概略的な構成を示すブロック図である。
【図３】図２の無線USBシステムにおいて用いられるUSBパケットの種類およびその概要を示す図である。
【図４】図２の無線USBシステムにおいて用いられるUSB規格の転送モードと転送速度を示す図である。
【図５】図２の無線USBシステムにおいて用いられるUSBパケットと無線スロットのフォーマットを示す図である。
【図６】図２の無線USBシステムにおいて用いられる１トランザクションにおけるビット数と転送時間を示す図である。
【図７】データ、転送時間および規格に基づく各転送を示す図である。
【図８】図２の無線USBシステムにおけるアウトトランザクションのシーケンシャルチャートである。
【図９】図８のアウトトランザクションの内、無線USBマスタ装置と無線USBスレーブ装置との間のTDDによる通信を説明する図である。
【図１０】データ、転送時間および規格に基づく各転送を示す図である。
【図１１】図２の無線USBシステムにおけるアウトトランザクションのシーケンシャルチャートである。
【図１２】図11のイントランザクションの内、無線USBマスタ装置と無線USBスレーブ装置との間のTDDによる通信を説明する図である。
【図１３】図２の無線USBシステムにおける非同期転送のアウトでのシーケンシャルチャートである。
【図１４】図13の非同期転送における転送、確認用フレームおよび複数スレーブの場合、無線USBマスタ装置と無線USBスレーブ装置との間のTDDによる通信を説明する図である。
【図１５】図２の無線USBシステムにおける非同期転送のインでのシーケンシャルチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
10  無線USBシステム
16  ホスト装置
18  無線USBマスタ装置
20  無線USBスレーブ装置
22  デバイス
28  USB
30  USB-無線変換部
32  ベースバンド部
34  RF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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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