JP2010068285A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】狭帯域無線通信を利用することによって広帯域無線通信の性能向上を実現可能な無線通信装置を提供する。
【解決手段】キャリア信号検出部２１６は、Ｔｃ３＞Ｔmaxとなった場合に処理開始信号を報告要求生成部２１８に対して出力する。報告要求生成部２１８は、送信状態の報告要求信号を生成する。狭帯域無線通信部２４は、狭帯域無線通信により、報告要求信号を隣接ノードに対して送信し、隣接ノードから送信状態報告信号を受信して、ノイズ判定部２２０に対して出力する。ノイズ判定部２２０は、送信状態報告信号を解析して隣接ノードがキャリア信号を送信しているか否かを判定する。ノイズ判定部２２０は、隣接ノードがキャリア信号を送信している場合は、自ノードがノイズを含む信号を受信していないと判断し、隣接ノードがキャリア信号を送信していない場合は、自ノードがノイズを含む信号を受信していると判断する。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線通信装置に関する。

たとえば、特許文献１は、マルチキャリア通信システムにおいてデジタル情報を無線伝送するに際して、各サブキャリア毎に伝搬路状況を推定などして最適な変調方式を通信に使用することにより、各サブキャリア毎に適応的に変調方式を選択する通信装置を開示する。
特開２００６−２９５３５５号公報

本発明は、上述した背景からなされたものであり、狭帯域無線通信を利用することによって広帯域無線通信の性能向上を実現可能な無線通信装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る無線通信装置は、広帯域無線通信のための処理を行う広帯域無線通信手段と、前記広帯域無線通信手段が受信した信号を検出する信号検出手段と、前記信号の受信期間が所定時間を超えた場合に、狭帯域無線通信を利用して、他の無線通信装置に対して、前記他の無線通信装置が信号を送信しているか否かの報告を要求するための報告要求を送信し、前記報告要求に応じて前記他の無線通信装置から送信された報告を受信する狭帯域無線通信手段と、前記報告に基づいて、前記広帯域無線通信手段によって受信された信号が前記他の無線通信装置から送信された信号であるか否かを判定する判定手段とを有する。

本発明によれば、狭帯域無線通信を利用することによって広帯域無線通信の性能向上を実現可能な無線通信装置を提供できる。

［本発明の背景］
本発明の理解を助けるために、まず、本発明がなされるに至った背景を説明する。

ＩＥＥＥ８０２．１１（Institute of Electrical and Electronic Engineers）に準拠した無線ＬＡＮ（Local Area Network）に用いられているＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）方式の通信において、機器の故障または同一周波数帯の一部を発する他の無線通信機器の影響などによって妨害信号が発生することがある。
ここで、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式のキャリアセンス機能において、発生した妨害信号を他ノードからのキャリア信号と誤判断し、この妨害信号を検出している期間に自ノードの無線送信が止まってしまうという問題があった。
これに対する妨害回避方法としては、利用するサブキャリアを切り替えながら通信を行う周波数ホッピング方式があるが、この周波数ホッピング方式は、妨害の無い状態におけるキャリアの利用効率を改善することができない。
以下に説明する無線通信システム１および無線通信装置２は、このような不具合を解決し得るように改良されている。

［無線通信システム１］
図１は、無線通信システム１の構成を示す図である。
図１に示すように、無線通信システム１は、無線通信を行うノード１０−Ａ〜１０−Ｌから構成され、これらノード１０−Ａ〜１０−Ｌがアドホックネットワークを構築している。ノード１０−Ａ〜１０−Ｌは、たとえば移動局であり、情報処理および通信の主体となり、無線通信システム１において無線通信を行う。
なお、以下の各図においては、図示の具体化および明確化のために、本発明の説明に必要ない構成部分については、適宜省略されている。
さらに、以下、ノード１０−Ａ〜１０−Ｌなど、複数ある構成部分のいずれかを特定せずに示す場合には、単にノード１０などと略記することがある。

各ノード１０は、無線通信装置２を有する。この無線通信装置２は、図２を用いて後述するように、広帯域無線通信および狭帯域無線通信を行うことが可能である。
ここで、狭帯域無線通信とは、ｋＨｚオーダ以下の周波数帯域を利用する無線通信であり、たとえば、ＳＳＢ（Single Sideband；抑圧搬送波単側波帯），ＡＭ（Amplitude Modulation；振幅変調），ＦＭ（Frequency Modulation；周波数変調）方式のアマチュア無線通信、業務用ディジタル無線通信またはタクシー無線通信などである。
広帯域無線通信とは、ＭＨｚオーダ以上の周波数帯域を利用する無線通信であり、たとえば、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）方式携帯電話通信、地上波ディジタル放送、無線ＬＡＮ通信またはＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）通信などである。
ノード１０−Ａにおける広帯域無線通信の可能範囲をＡ１、狭帯域無線通信の可能範囲をＡ２と例示する。Ａ１はノード１０−Ａ〜１０−Ｄを含み、Ａ２はノード１０−Ａ〜１０−Ｌを含む。つまり、狭帯域無線通信の方が広帯域無線通信に比べて、通信可能範囲が大きくなる傾向がある。
無線通信システム１において、たとえば、ノード１０−Ａは、近隣ノード（ノード１０−Ｂ，１０−Ｃ，１０−Ｄ）との間で移動局−移動局間通信を行う。なお、以後、ノード１０−Ａを自ノードと称することがある。

［無線通信装置２］
図２は、図１に示したノード１０が有する無線通信装置２の構成を示す図である。
図２に示すように、無線通信装置２は、広帯域無線通信部２０および狭帯域無線通信部２４から構成される。
また、広帯域無線通信部２０は、制御部２００、外部インタフェース部２０２、アプリケーション部２０４、ベースバンド処理部２０６、高周波無線部２０８、アンテナ２１０、ネットワーク処理部２１２、キャリア信号検出部２１６、狭帯域無線通信制御部２１４、報告要求生成部２１８、ノイズ判定部２２０、サブキャリア変更制御部２２２および送信状態解析部２２４から構成され、これらはハードウェアまたはソフトウェアによって実現されたバスを介して接続されている。

広帯域無線通信部２０は、広帯域無線通信のための処理を行い、狭帯域無線通信部２４は、狭帯域無線通信のための処理を行う。
制御部２００は、広帯域無線通信部２０の各構成要素を制御する。
外部インタフェース部２０２は、無線通信を用いて他のノードに搬送するデータを、ユーザのキーボード等の操作によって受け入れ、また、無線通信を用いて他のノードから搬送されたデータを、モニタ等に出力する。
アプリケーション部２０４は、外部インタフェース部２０２が受け入れたデータに対して、このデータをネットワークを介して他のノードへ送信するために必要な変換（メディア変換等）を行い、また、他のノードから受け入れたデータに対して逆の変換を行う。
ベースバンド処理部２０６は、アプリケーション部２０４が変換したデータを変調してベースバンド信号を生成し、また、他のノードからのベースバンド信号をデータに復調する。

高周波無線部２０８は、ベースバンド信号を無線信号に変換し、アンテナ２１０を介してネットワークに対して送信する。また、高周波無線部２０８は、アンテナ２１０を介してネットワークから無線信号を受け入れ、ベースバンド信号に変換する。
ネットワーク処理部２１２は、他のノードと移動局−移動局間通信（たとえばアドホックネットワーク通信）を構築するために必要なプロトコルに関する処理を行う。また、ネットワーク処理部２１２は、無線通信システム１の他のノード１０と通信をするためのルーティングテーブルを管理する。
狭帯域無線通信制御部２１４は、狭帯域無線通信部２４とデータを送受信してそのデータに対して必要な変換を行い、また、図４を用いて後述する処理を行うために狭帯域無線通信部２４を制御する。
キャリア信号検出部２１６は、高周波無線部２０８が受信した無線信号から、サブキャリアごとにキャリア信号を検出し、さらに、サブキャリアの継続時間を検出する。

図３は、キャリア信号検出部２１６の信号検出状態を例示する図であり、（Ａ）は自ノードがノイズを受信していない場合を例示し、（Ｂ）は自ノードがノイズを受信している場合を例示する。
ここで、ノイズとは、広帯域無線通信において使用されるキャリア信号以外の、通信を妨げる信号を含む。
図３（Ａ）に示す例において、隣接ノード（たとえば図１のノード１０−Ｂ）がキャリア信号を送信している場合に、自ノード（たとえば図１のノード１０−Ａ）のキャリア信号検出部２１６がキャリア信号を検出する。
一方、隣接ノードのキャリア信号の送信が完了すると自ノードのキャリア信号検出部２１６はキャリア信号を検出せず、したがって、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式により、信号伝送路に空きがあると判断されるので、自ノードから隣接ノードへの信号の送信が可能となる。
このとき、キャリア信号検出時間Ｔｃ１，Ｔｃ２は、広帯域無線通信方式における最大送信時間Ｔmax（電波伝搬による遅延マージンを含む）を超えないことが多い。すなわち、Ｔｃ１＜Ｔmax、Ｔｃ２＜Ｔmaxである。

これに対し、図３（Ｂ）に示す例においては、妨害ノード（たとえば図１のノード１０−Ｃ）が妨害信号等のノイズを送信している場合、自ノードのキャリア信号検出部２１６は、妨害ノードからのノイズをキャリア信号と誤検出してしまい、隣接ノードのキャリア信号の送信および送信完了を正しく検出できない。
このとき、キャリア信号検出時間Ｔｃ３は、最大送信時間Ｔmaxを超える可能性がある。キャリア信号検出部２１６は、Ｔｃ３＞Ｔmaxとなった場合に、ノイズの存在しないサブキャリアを選択しノイズを回避する処理を開始する信号（処理開始信号）を、報告要求生成部２１８に対して出力する。

報告要求生成部２１８（図２）は、隣接ノードの信号の送信状態を報告させるための報告要求信号を生成し、この報告要求信号を狭帯域無線通信制御部２１４に対して出力する。
狭帯域無線通信制御部２１４は、狭帯域無線通信部２４に対し報告要求信号を送信するように制御し、狭帯域無線通信部２４は、狭帯域無線通信により、報告要求信号を隣接ノードに対して送信する。
ここで、狭帯域無線通信を利用すれば、自ノードがノイズを受信している状態であっても、隣接ノードと確実に通信可能である。

隣接ノード（たとえばノード１０−Ｂ）の狭帯域無線通信部２４が自ノード（たとえばノード１０−Ａ）から報告要求信号を受信すると、隣接ノード（ノード１０−Ｂ）の送信状態解析部２２４は、広帯域無線通信の送信状態を解析し、解析した結果に関する情報を含む送信状態報告信号を作成する。
隣接ノード（ノード１０−Ｂ）の狭帯域無線通信部２４は、狭帯域無線通信により、送信状態報告信号を自ノード（ノード１０−Ａ）に対して送信する。

自ノード（ノード１０−Ａ）の狭帯域無線通信部２４は、隣接ノード（ノード１０−Ｂ）から送信状態報告信号を受信し、ノイズ判定部２２０に対して出力する。
ノイズ判定部２２０は、送信状態報告信号を解析して隣接ノード（ノード１０−Ｂ）がキャリア信号を送信しているか否かを判定する。
ここで、ノイズ判定部２２０は、隣接ノード（ノード１０−Ｂ）がキャリア信号を送信している場合は、自ノード（ノード１０−Ａ）がキャリア信号を受信しており、ノイズを含む信号を受信していないと判断し、隣接ノード（ノード１０−Ｂ）がキャリア信号を送信していない場合は、自ノード（ノード１０−Ａ）がノイズを含む信号を受信していると判断する。
自ノード（ノード１０−Ａ）がノイズを受信していると判断された場合、キャリア信号検出部２１６は、利用可能なサブキャリア、言い換えれば、ノイズのないサブキャリアを判定し、ノイズがないと判定された１つ以上のサブキャリアに関する情報（ノイズ無サブキャリア情報）をサブキャリア変更制御部２２２に対して出力する。

サブキャリア変更制御部２２２は、受け入れたノイズ無サブキャリア情報に基づいて、サブキャリアの変更を要求するための信号（サブキャリア変更要求信号）を生成し、狭帯域無線通信制御部２１４に対して出力する。
狭帯域無線通信制御部２１４は、狭帯域無線通信部２４に対しサブキャリア変更要求信号を送信するように制御し、狭帯域無線通信部２４は、狭帯域無線通信により、サブキャリア変更要求信号を隣接ノードに対して送信する。

隣接ノード（たとえばノード１０−Ｂ）の狭帯域無線通信部２４が自ノード（たとえばノード１０−Ａ）からサブキャリア変更要求信号を受信すると、隣接ノード（ノード１０−Ｂ）のキャリア信号検出部２１６は、受信したサブキャリア変更要求信号に基づいてノイズのないサブキャリアを判定し、判定結果を隣接ノード（ノード１０−Ｂ）のサブキャリア変更制御部２２２に対して出力する。
隣接ノード（ノード１０−Ｂ）のサブキャリア変更制御部２２２は、サブキャリア変更要求信号に関するサブキャリアの全てがノイズを含まないか否かを判断し、全てのサブキャリアにノイズが含まれない場合は変更を肯定することを示す変更肯定応答信号を生成し、うち１つでもノイズを含む場合は変更を否定することを示す変更否定応答信号を生成する。
隣接ノード（ノード１０−Ｂ）の狭帯域無線通信部２４は、狭帯域無線通信により、変更肯定応答信号または変更否定応答信号（応答信号）を自ノード（ノード１０−Ａ）に対して送信する。

自ノード（ノード１０−Ａ）の狭帯域無線通信部２４は、隣接ノード（ノード１０−Ｂ）から応答信号を受信し、サブキャリア変更制御部２２２に対して出力する。
サブキャリア変更制御部２２２は、応答信号を解析し、隣接ノードからの応答が変更肯定応答である場合は、サブキャリアの変更の開始を通知するための信号（サブキャリア変更開始通知信号）を生成して狭帯域無線通信制御部２１４に対して出力するとともに、サブキャリアを変更するための処理を行う。
狭帯域無線通信制御部２１４は、狭帯域無線通信部２４に対しサブキャリア変更開始通知信号を送信するように制御し、狭帯域無線通信部２４は、狭帯域無線通信により、サブキャリア変更開始通知信号を隣接ノードに対して送信する。

隣接ノード（たとえばノード１０−Ｂ）の狭帯域無線通信部２４が自ノード（たとえばノード１０−Ａ）からサブキャリア変更開始通知信号を受信すると、隣接ノード（ノード１０−Ｂ）のサブキャリア変更制御部２２２は、サブキャリアを変更するための処理を行う。
以後、自ノードと隣接ノードとの広帯域無線通信は、変更されたサブキャリアを用いて行われる。

［全体的動作］
以下、全体的な動作について説明する。
図４は、自ノード（たとえばノード１０−Ａ）および隣接ノード（たとえばノード１０−Ｂ）それぞれの処理を示すフローチャート（Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０）であり、Ｓ１０は自ノードの処理を示し、Ｓ２０は自ノードから送信状態の報告要求を受信した場合の隣接ノードの処理を示し、Ｓ３０は自ノードからサブキャリア変更要求を受信した場合の隣接ノードの処理を示す。

まず、フローチャートＳ１０を説明する。
ステップ１０２（Ｓ１０２）において、キャリア信号検出部２１６は、キャリア信号検出時間Ｔｃ（たとえばＴｃ３）が最大送信時間Ｔmaxを超えたと判断する。
ステップ１０４（Ｓ１０４）において、狭帯域無線通信部２４は、狭帯域無線通信により、報告要求信号を隣接ノードに対して送信する。
ステップ１０６（Ｓ１０６）において、狭帯域無線通信部２４は、狭帯域無線通信により、隣接ノードから送信状態報告信号を受信する。
ステップ１０８（Ｓ１０８）において、ノイズ判定部２２０は、自ノードがノイズを含む信号を受信しているか否かを判断し、受信している場合はＳ１１０に進み、受信していない場合はサブキャリアを変更することなく処理を終了する。
ステップ１１０（Ｓ１１０）において、キャリア信号検出部２１６は、ノイズのないサブキャリアを判定する。

ステップ１１２（Ｓ１１２）において、狭帯域無線通信部２４は、狭帯域無線通信により、サブキャリア変更要求信号を隣接ノードに対して送信する。
ステップ１１４（Ｓ１１４）において、狭帯域無線通信部２４は、狭帯域無線通信により、隣接ノードから応答信号を受信する。
ステップ１１６（Ｓ１１６）において、サブキャリア変更制御部２２２は、隣接ノードからの応答が変更肯定応答であるか否かを判断し、変更肯定応答である場合はＳ１１８に進み、変更否定応答である場合はＳ１０２に戻る。
ステップ１１８（Ｓ１１８）において、狭帯域無線通信部２４は、狭帯域無線通信により、サブキャリア変更開始通知信号を隣接ノードに対して送信する。
ステップ１２０（Ｓ１２０）において、サブキャリア変更制御部２２２は、サブキャリア変更処理を完了し、処理を終了する。

次に、フローチャートＳ２０を説明する。
ステップ２００（Ｓ２００）において、隣接ノードの狭帯域無線通信部２４は、狭帯域無線通信により、自ノードから報告要求信号を受信する。
ステップ２０２（Ｓ２０２）において、隣接ノードの送信状態解析部２２４は、広帯域無線通信の送信状態を解析し、解析した結果に関する情報を含む送信状態報告信号を作成する。
ステップ２０４（Ｓ２０４）において、隣接ノードの狭帯域無線通信部２４は、狭帯域無線通信により、送信状態報告信号を自ノードに対して送信する。

次に、フローチャートＳ３０を説明する。
ステップ３００（Ｓ３００）において、隣接ノードの狭帯域無線通信部２４は、狭帯域無線通信により、自ノードからサブキャリア変更要求信号を受信する。
ステップ３０２（Ｓ３０２）において、隣接ノードのキャリア信号検出部２１６は、ノイズのないサブキャリアを判定する。
ステップ３０４（Ｓ３０４）において、隣接ノードのサブキャリア変更制御部２２２は、サブキャリア変更要求信号に関するサブキャリアの全てがノイズを含まないか否かを判断し、全てのサブキャリアがノイズを含まない場合はＳ３０８に進み、１つでもノイズを含む場合はＳ３０６に進む。
ステップ３０６（Ｓ３０６）において、隣接ノードの狭帯域無線通信部２４は、狭帯域無線通信により、変更否定応答信号を自ノードに対して送信し、処理を終了する。

ステップ３０８（Ｓ３０８）において、隣接ノードの狭帯域無線通信部２４は、狭帯域無線通信により、変更肯定応答信号を自ノードに対して送信する。
ステップ３１０（Ｓ３１０）において、隣接ノードの狭帯域無線通信部２４は、狭帯域無線通信により、自ノードからサブキャリア変更開始通知信号を受信する。
ステップ３１２（Ｓ３１２）において、隣接ノードのサブキャリア変更制御部２２２は、サブキャリア変更処理を完了して、処理を終了する。

なお、上述した実施例では、隣接ノードが１つである場合を例示したが、隣接ノードが複数の場合であっても、図４を用いて説明した処理手順を隣接ノードの個数分繰り返すようにすればよい。
また、各構成要素は、別の構成要素に含まれるようにしてもよく、各構成要素の複数の機能を複数の構成要素の機能としてもよい。
たとえば、報告要求生成部２１８、ノイズ判定部２２０、サブキャリア変更制御部２２２、送信状態解析部２２４のそれぞれの機能は、狭帯域無線通信制御部２１４で実現されてもよいし、キャリア信号検出部２１６で実現されてもよいし、狭帯域無線通信部２４で実現されてもよい。

以上説明したように、本発明にかかる無線通信装置は、妨害信号等のノイズを受信している場合であっても、ノイズを含まないサブキャリアを選択し、狭帯域無線通信により隣接ノードとのサブキャリアの変更を行うことができるので、最適なサブチャネルの集合を利用した広帯域無線通信が可能である。
また、本発明にかかる無線通信装置は、さまざまなノイズに応じて自動的にノイズを回避することができ、広帯域無線通信における耐ノイズ性能を向上させることができる。

本発明は、無線通信装置に利用可能である。

無線通信システムの構成を示す図である。 図１に示したノードが有する無線通信装置の構成を示す図である。 キャリア信号検出部の信号検出状態を例示する図である。 自ノードおよび隣接ノードそれぞれの処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・無線通信システム，
１０−Ａ〜１０−Ｌ・・・ノード，
２・・・無線通信装置，
２０・・・広帯域無線通信部，
２００・・・制御部，
２０２・・・外部インタフェース部，
２０４・・・アプリケーション部，
２０６・・・ベースバンド処理部，
２０８・・・高周波無線部，
２１０・・・アンテナ，
２１２・・・ネットワーク処理部，
２１４・・・狭帯域無線通信制御部，
２１６・・・キャリア信号検出部，
２１８・・・報告要求生成部，
２２０・・・ノイズ判定部，
２２２・・・サブキャリア変更制御部，
２２４・・・送信状態解析部，
２４・・・狭帯域無線通信部，

Claims (1)

1. 無線通信装置であって、
   広帯域無線通信のための処理を行う広帯域無線通信手段と、
   前記広帯域無線通信手段が受信した信号を検出する信号検出手段と、
   前記信号の受信期間が所定時間を超えた場合に、狭帯域無線通信を利用して、他の無線通信装置に対して、前記他の無線通信装置が信号を送信しているか否かの報告を要求するための報告要求を送信し、前記報告要求に応じて前記他の無線通信装置から送信された報告を受信する狭帯域無線通信手段と、
   前記報告に基づいて、前記広帯域無線通信手段によって受信された信号が前記他の無線通信装置から送信された信号であるか否かを判定する判定手段と
   を有する無線通信装置。

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