JP2009077224A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】妨害波到来による干渉を回避し、信頼性の高い無線通信を可能とする。
【解決手段】無線通信装置１−１の制御部２３は、妨害波判定部２５により、複数の無線周波数チャネルそれぞれで受信された無線信号から受信電界強度をそれぞれ検出し、検出された各無線周波数チャネルの受信電界強度を妨害波レベルとして妨害波テーブル２４１に格納する。制御部２３は、周波数選択部２６により、受信電界強度が希望波を受信するために予め定められた閾値以上であって、かつ前記受信電界強度が低い無線周波数チャネルから順に通信用チャネルの候補として優先順位を設定し、優先順位テーブル２４２を作成する。制御部２３は、この優先順位テーブル２４２にしたがって複数の無線周波数チャネルの中から優先順位の高い無線周波数チャネルを選択し、選択された無線周波数チャネルを用いて相手先の無線通信装置との間の通信路を確立する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、複数の無線周波数チャネルを選択的に用いて送受信を行う無線通信装置に関する。

無線通信装置同士で直接通信する場合、周囲の環境により到来するさまざまな妨害波の存在により干渉を受け、通信品質が劣化するおそれがある。干渉源としては、例えば、無線通信装置の近辺に設置されている電子機器からのノイズ放射や、発生源が特定できない外来到来波による干渉などが考えられる。

通常、無線通信装置には希望波以外の妨害波を無線機内部のフィルタにより減衰させる選択度特性があるため、希望波と周波数の異なる妨害波であれば、ある一定以上の妨害波干渉に耐えうる能力を持つ。しかし、該当する妨害波が希望波の周波数と同一の場合には、もはや従来無線機によりこの問題を解決することはできず、ノイズ放射源となる電子機器を取り去るか、中継増幅器により弱い無線信号を増幅させ中継通信動作するような、妨害波レベルを上回る希望波レベルで通信するしかない。

なお、マルチチャネルアクセス方式の無線通信システムにおいて、圏内判定を行うために、的確に受信電界強度を検出する手法が開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。
特開平９−２４７０７５号公報

上述したように、無線通信装置において、希望波の受信周波数と妨害波の受信周波数が同一であり、妨害波源の除去や、中継増幅器を用いる設備投資が困難である場合、通信品質が低下し、通信の接続が不安定になる、あるいは通信の接続自体が不可能となるおそれがある。また、実際の運用において、複雑な電波環境を完全に把握することは困難であり、刻々と変化する電波環境によって通信品質が悪化する場合がある。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、妨害波到来による干渉を回避し、信頼性の高い無線通信を行うことができる無線通信装置を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明は、複数の移動局それぞれに設けられ、複数の無線周波数チャネルを介して通信範囲内にある他の移動局との間で無線信号を送受信する無線通信装置であって、前記複数の無線周波数チャネルそれぞれで受信された無線信号から受信電界強度をそれぞれ検出する手段と、前記検出された各無線周波数チャネルの受信電界強度をもとに妨害波のレベルが所定の値を超えたか否かを判定する手段と、前記妨害波のレベルが所定の値を超えたと判定された場合に、前記受信電界強度が希望波を受信するために予め定められた閾値以上であって、かつ前記受信電界強度が低い無線周波数チャネルから順に通信用チャネルの候補として優先順位を設定する手段と、前記設定された優先順位にしたがって前記複数の無線周波数チャネルの中から優先順位の高い無線周波数チャネルを選択する手段と、前記選択された無線周波数チャネルを用いて前記他の移動局との間の通信路を確立する手段とを具備することを特徴とする。

上記構成では、マルチチャネルアクセス方式の無線通信システムにおいて、無線周波数チャネル毎に受信入力電界強度を検出し、これを周囲の電波環境の優劣を推定する判断材料とすることで、より品質の良い無線周波数チャネルを自動選択し通信を行う。すなわち、希望波以外の受信入力は全て妨害波であると仮定することで、無線通信装置は、希望波以外の高いレベルの受信電界強度を検出した場合に、周囲環境に存在する妨害波レベルが高いと判断し、通信品質が劣化ないし、不可であるものとしてその無線周波数チャネルを選択しないようにする。低いレベルの受信電界強度を検知した場合には、周囲環境に存在する妨害波レベルが低いと判断し、当該無線周波数チャネルを優先的に用いるようにする。

したがってこの発明によれば、妨害波到来による干渉を回避し、信頼性の高い無線通信を行うことができる無線通信装置を提供することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施形態について詳細に説明する。
図１に、本発明に係る無線通信装置を用いた無線通信システムの一実施形態を示す構成例と周囲に存在する干渉源を示す。
図１において、無線通信装置１−１と無線通信装置１−２との間で送受信波２を介して無線通信を行う。このとき、近接に存在する電子機器３から発せられる電磁ノイズ４や、発生元が不明な外来から到来するノイズ５または、同一の無線通信システムに属する無線通信装置６が発射する電磁波７は、通信対象とする系である無線通信装置１−１および無線通信装置1−２にとっては通信品質の劣化を引き起こす妨害波である。なお、無線通信装置１−１および無線通信装置1−２は同一構成であるため、以下、無線通信装置１−１を例に挙げて説明を行う。

図２は、無線通信装置１−１の構成を示すブロック図である。無線通信装置１−１は、アンテナ２１と、送受信部２２と、制御部２３と、記憶部２４と、妨害波判定部２５と、周波数選択部２６とを備える。送受信部２２は、制御部２３による制御の下で、複数の無線周波数チャネルを選択的に用いて通信相手先の無線通信装置１−２との間で無線信号の送受信を行う。記憶部２４には、妨害波テーブル２４１および優先順位テーブル２４２が記憶される。

妨害波判定部２５は、各無線周波数チャネル全て又は、必要とする無線周波数チャネルについて、無線周波数チャネルごとに受信電界強度を表す受信信号強度表示信号（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）を検出する。検出の結果得られた受信電界強度を妨害波レベルとしてテーブル化して妨害波テーブル２４１に記憶する。妨害波判定部２５は、この妨害波テーブル２４１をもとに周囲の電波環境の優劣を判定する。図３に、無線周波数チャネルとＲＳＳＩの表す受信電界強度との対応関係の一例を表す。妨害波判定部２５は、希望波以外の受信入力は全て妨害波であると仮定することで、希望波以外の高いレベルの受信入力電界強度を検出した場合に、周囲環境に存在する妨害波レベルが高いと判定し、その無線周波数チャネルは、通信品質が劣化ないし、通信不可であるものと判断する。一方、低いレベルの受信入力電界強度を検知した場合には、周囲環境に存在する妨害波レベルが低いと判断する。

周波数選択部２６は、上記作成された妨害波テーブル２４１をもとに、最適な受信周波数チャネルを選択するための優先順位テーブル２４２を作成する。例えば、図３において、無線周波数チャネルを選択する際は、希望波を受信するために予め定められた閾値Ｌ０以上であって、かつ妨害波レベルが低いチャネルの順にＬ１、Ｌ３、Ｌ２、…という順序で受信周波数チャネルの候補として優先順位を設定し、優先順位テーブル２４２に格納する。周波数選択部２６は、この優先順位テーブル２４２にしたがって、複数の無線周波数チャネルの中から優先順位の高い無線周波数チャネルを選択し、選択された無線周波数チャネルを用いて通信相手先の無線通信装置１−２との間の通信路を確立する。

次に、このように構成された無線通信装置１−１の動作について説明する。
（妨害波テーブルの更新処理）
図４は、妨害波テーブルの更新処理の手順とその内容を示すフローチャートである。
無線通信装置１−１の制御部２３は、妨害波判定部２５によりすべての無線周波数チャネル、または必要のある無線周波数チャネルについて妨害波レベルの判定を行う。図４において、制御部２３は、ＲＳＳＩをもとに受信電界強度を検出する（ステップＳ４ａ）。そして、自己の通信システム固有のプロトコルにしたがって同期がとれるか否かを判定する（ステップＳ４ｂ）。この判定において、同期が取れた場合は、希望波と判定し、次のチャネルの処理に移行する（ステップＳ４ｃ）。上記判定において、同期が取れなかった場合は妨害波と判定する（ステップＳ４ｄ）。妨害波と判定された場合は、妨害波テーブル２４１において当該無線周波数チャネルの受信電界強度の値を更新する（ステップＳ４ｅ）。

（周波数チャネルの選択処理）
図５は、周波数チャネルの選択処理の手順とその内容を示すフローチャートである。ここでは３つの周波数チャネルを受信周波数チャネルの候補とする場合を示している。
制御部２３は、周波数選択部２６により、妨害波テーブル２４１から３つの受信周波数チャネル（ｆ１〜ｆ３）の候補となる優先順位テーブル２４２を作成する（ステップＳ５ａ）。次に、作成した優先順位テーブル２４２を通信相手である無線通信装置１−２に向けて送信する（ステップＳ４ｂ）。通信相手である無線通信装置１−２は、この優先順位テーブル２４２にしたがって複数の無線周波数チャネルの中から優先順位の高い無線周波数チャネルを送信周波数チャネルに選択し、優先順位テーブル２４２の送信元の無線通信装置１−１に対し、一定時間無線信号の送信を行う。

同様に、優先順位テーブル２４２を送信した無線通信装置１−１は、優先順位テーブル２４２にしたがって、優先順位の高い順に無線周波数チャネルを受信周波数チャネルに選択して、順次受信処理を行い、自己の通信システム固有のプロトコルにしたがって同期が取れたか否かを判定する（ステップＳ５ｃ〜５ｅ）。上記判定において、同期が取れたチャネルを受信周波数チャネルに設定する（ステップＳ５ｆ〜５ｉ）。この周波数設定を通信相手である無線通信装置１−２に通知し（ステップＳ５ｊ）、送信周波数チャネルを決定することで通信路を確立する。以降は再度周波数の選択処理がなされるまで設定された周波数チャネルを用いて通信相手である無線通信装置１−２との間で通信を行う（ステップＳ５ｋ）。

このとき、通信相手である無線通信装置１−２に対しても上記同様の処理がなされることにより、双方の無線通信装置１−１、１−２において、より品質の良い通信路をアダプティブに選択することが可能となる。

以上述べたように上記実施形態では、無線通信装置１−１の制御部２３は、妨害波判定部２５により、複数の無線周波数チャネルそれぞれで受信された無線信号から受信電界強度をそれぞれ検出し、検出された各無線周波数チャネルの受信電界強度を妨害波レベルとして妨害波テーブル２４１に格納する。制御部２３は、周波数選択部２６により、受信電界強度が希望波を受信するために予め定められた閾値以上であって、かつ前記受信電界強度が低い無線周波数チャネルから順に通信用チャネルの候補として優先順位を設定し、優先順位テーブル２４２を作成する。制御部２３は、この優先順位テーブル２４２にしたがって複数の無線周波数チャネルの中から優先順位の高い無線周波数チャネルを選択し、選択された無線周波数チャネルを用いて相手先の無線通信装置との間の通信路を確立する。

すなわち、希望波以外の受信入力は全て妨害波であると仮定することで、無線通信装置１−１は、希望波以外の高いレベルの受信電界強度を検出した場合に、周囲環境に存在する妨害波レベルが高いと判断し、通信品質が劣化ないし、不可であるものとしてその無線周波数チャネルを選択しないようにする。一方、低いレベルの受信電界強度を検知した場合には、周囲環境に存在する妨害波レベルが低いと判断し、当該無線周波数チャネルを優先的に用いるようにする。

このようにすることで、無線通信装置１−１は、より品質の良い無線周波数チャネルを選択し続けるため、刻々と電波環境が変化し通信品質劣化を招くことが想定される状況においても、妨害波到来による干渉を回避し、信頼性の高い無線通信を行うことが可能となる。

なお、この発明は、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、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明に係る無線通信装置を用いた無線通信システムの一実施形態を示す構成例と周囲に存在する干渉源を示す図。 無線通信装置の構成を示すブロック図。 無線周波数チャネルと妨害波レベルとの対応関係の一例を示す図。 妨害波テーブルの更新処理の手順とその内容を示すフローチャート。 周波数チャネルの選択処理の手順とその内容を示すフローチャート。

符号の説明

１−１、１−２…無線通信装置、２…無線通信、３…電子機器、４…電子機器より発する妨害波、５…外来到来妨害波、6…他の無線通信装置、７…他の無線通信装置から送信される無線波、２１…アンテナ、２２…送受信部、２３…制御部、２４…記憶部、２４１…妨害波テーブル、２４２…優先順位テーブル、２５…妨害波判定部、２６…周波数選択部。

Claims (1)

1. 複数の移動局それぞれに設けられ、複数の無線周波数チャネルを介して通信範囲内にある他の移動局との間で無線信号を送受信する無線通信装置であって、
   前記複数の無線周波数チャネルそれぞれで受信された無線信号から受信電界強度をそれぞれ検出する手段と、
   前記検出された各無線周波数チャネルの受信電界強度をもとに妨害波のレベルが所定の値を超えたか否かを判定する手段と、
   前記妨害波のレベルが所定の値を超えたと判定された場合に、前記受信電界強度が希望波を受信するために予め定められた閾値以上であって、かつ前記受信電界強度が低い無線周波数チャネルから順に通信用チャネルの候補として優先順位を設定する手段と、
   前記設定された優先順位にしたがって前記複数の無線周波数チャネルの中から優先順位の高い無線周波数チャネルを選択する手段と、
   前記選択された無線周波数チャネルを用いて前記他の移動局との間の通信路を確立する手段と
   を具備することを特徴とする無線通信装置。

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