JPH10178370A - 周波数ホッピング無線通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 送信周波数のホッピング周期が通信情報の１
シンボルよりも長い、いわゆる、低速周波数ホッピング
方式を用いた無線通信システムにおいて、妨害波や雑音
が少なく良好な通信が可能な状態でのデータ伝送効率を
向上する。 【解決手段】 最小送信時間Ｔと応答監視時間Ｒとから
なる最小ホッピング周期（Ｔ＋Ｒ）で通信を開始する。
送信側の通信端末は、応答監視時間Ｒ内に相手側からの
ＡＣＫ信号を受信することで良好な通信がなされている
と判定する。送信側の通信端末は、良好な通信状態が所
定時間継続すると、データの送信時間を２倍に変更する
ことを相手側に通知した後に、送信時間を２倍に変更す
る。通信障害が発生しないかぎり、送信時間をさらに２
倍にすることを最大送信時間に達するまで繰り返す。送
信側の通信端末は、通信障害が発生した周波数を記憶し
ておき、障害発生から所定時間経過するまでは、障害発
生の虞れがある周波数を使用しないで送信を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、周波数ホッピン
グシーケンスに基づいて無線通信を行なう周波数ホッピ
ング無線通信システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特開平７−２９７７６１号公報には、シ
ステム帯域内の全周波数チャネルのエラー率を検出し、
エラー率の低いチャネルを抽出してホッピングシーケン
スを形成することで、妨害や雑音を回避するようにした
ホッピングチャネル選択方法が記載されている。

【０００３】特開平８−１３９４６１号公報には、所定
時間における平均誤り率に基づいて、周波数ホッピング
通信モードと非周波数ホッピング通信モードとを自動的
に切り換えるようにしたデジタル無線通信装置が記載さ
れている。

【０００４】特開平８−１９５６９９号公報には、各周
波数に対する雑音レベルを検出し、突出した雑音がない
場合はスペクトル拡散方式として直接拡散方式を選択
し、突出した雑音レベルが存在する場合には、その雑音
レベルが得られた周波数を除いた周波数ホッピング方式
を選択するようにしたスペクトル拡散通信装置が記載さ
れている。

【０００５】特開平８−２０６４１５号公報には、周波
数ホッピングパターンの変更または周波数ホッピングパ
ターンの位相を調整する指示を発信するに先立って、そ
の指示が確実に伝わるように、予告指示を前もって発信
するようにした周波数ホッピング方式無線ＬＡＮシステ
ムが記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】周波数ホッピングシー
ケンスに基づいて無線通信を行なうシステムでは、前述
の公報等に記載されているように、データを誤りなく伝
送するために種々の提案がなされている。しかしなが
ら、ＲＣＲ−ＳＴＤ３３等で規定される周波数ホッピン
グ型のスペクトル（スペクトラム）拡散無線機において
は、通信状態が良好でデータを誤りなく伝送できる状態
であっても、周波数のホッピング速度（送信周波数切換
の周期，ホッピング周期）が固定されているため、周波
数のホッピング速度によってデータ伝送速度が制限され
てしまい、データを効率良く伝送できない。

【０００７】例えば、ホッピング周期が通信情報の１シ
ンボル（１ビット，チップ）よりも長い、いわゆる、低
速周波数ホッピング方式を用い、情報データの複数ビッ
ト単位で周波数のホッピングを行なうとともに、誤り訂
正符号を含めた複数バイト構成のデータフォーマットか
らなるデータブロックを送信し、受信側はデータを正常
に受信できた場合は正常受信を示す信号を送信側へ送出
し、送信側は正常受信を示す信号が所定の監視時間内に
供給されない場合は、先のデータブロックを再送信する
通信規約（プロトコル）においては、帯域内に妨害波が
多く存在し受信エラーになると再送を繰り返すことにな
り、この結果、データ伝送効率（実質的なデータ伝送速
度）が低下する。

【０００８】また、従来の無線通信システムは、周波数
のホッピング速度が固定されているために、妨害波がな
く安定した通信がなされている（感度が充分取れてい
る）状態でも、ホッピング速度を遅くして、妨害波がな
く安定した通信がなされている周波数で送るデータ量を
増加させてデータ伝送効率を向上させることができな
い。

【０００９】さらに、従来の無線通信システムは、予め
設定したホッピングシーケンスに基づいて送受信に用い
る周波数を切り替えていくため、雑音等が存在するため
再送が発生したチャネル（通信障害が発生した周波数）
を再度使用することになる。この結果、特定のホッピン
グチャネルで再送が多発し、データ伝送効率が低下する
ことがある。

【００１０】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、データ伝送効率の向上を図ることので
きる周波数ホッピング無線通信システムを提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係る周波数ホッピング無線通信システムは、
データ伝送の障害発生の有無に応じてホッピング周期を
可変することを特徴とする。

【００１２】この発明に係る周波数ホッピング無線通信
システムは、データ伝送の障害発生の有無に応じて搬送
波の滞留時間を可変することを特徴とする。

【００１３】この発明に係る周波数ホッピング無線通信
システムは、データ伝送に障害を発生した周波数を所定
時間未使用にすることを特徴とする。

【００１４】データ伝送が良好に行なわれている場合に
は、ホッピング周期を長く設定することで、妨害波がな
く安定した通信がなされている周波数で送るデータ量を
増すことができる。これにより、データ伝送効率を向上
させることができる。

【００１５】データ伝送が良好に行なわれている場合に
は、搬送波の滞留時間を長く設定することで、妨害波が
なく安定した通信がなされている周波数で送るデータ量
を増すことができる。これにより、データ伝送効率を向
上させることができる。

【００１６】データ伝送に障害を生じた周波数を所定時
間未使用にすることで、通信障害を発生する虞れのある
周波数の使用を一時的に回避できる。これにより、再送
を少なくでき、データ伝送効率を向上させることができ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて添付図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係
る周波数ホッピング無線通信システムのシステム構成図
である。周波数ホッピング無線通信システムは、複数の
通信端末１からなる。各通信端末１は、無線部２と制御
部３とからなる周波数ホッピング型の無線機４と、外部
機器としてのデータ送受信部５とからなる。

【００１８】無線部２は、制御部３から供給されるチャ
ネル指定データＣＨＤをチャネル指定データ取り込みタ
イミング信号ＣＨＬに基づいて取り込み、取り込んだチ
ャネル指定データＣＨＤによって指定された周波数（チ
ャネル）で無線通信を行なう。無線部２は、制御部３か
ら供給される送信データＴＸＤに基づいて指定された送
信周波数の搬送波を変調して、送信データＴＸＤを送信
する。無線部２は、指定された受信周波数を選局して受
信し、受信した信号を復調して得た受信データＲＸＤを
制御部３へ供給する。制御部３は、無線部２から出力さ
れる受信データＲＸＤを所定のフォーマットに基づいて
分解し、受信データの誤りチェック等を行って受信デー
タＲＤをデータ送受信部５に供給する。

【００１９】制御部３は、マイクロコンピュータシステ
ムを用いて構成している。制御部３は、データ送受信部
５から供給される送信データＴＤに基づいて予め設定し
た無線伝送用のデータフォーマットの送信データＴＸＤ
を生成し、生成した送信データＴＸＤを無線部２へ供給
する。

【００２０】図２は無線伝送用のデータフォーマットの
一具体例を示す説明図である。無線伝送用のデータフォ
ーマットは、４バイトのプリアンブルと、２バイトのソ
ースアドレスと、２バイトのデスティネーションアドレ
スと、２バイトのメッセージＩＤと、１バイトのレング
スと、４８バイトのデータと、２バイトのＣＲＣチェッ
クサムと、４バイトのポストアンブルとからなり、合計
６５バイトである。以下、この６５バイトからなるデー
タを１ブロックと記す。

【００２１】図３は無線機の周波数ホッピング動作を示
す説明図である。図３（ａ）はこの無線通信システムに
おける最小ホッピング周期を、図３（ｂ）はデータの送
信時間（搬送波の滞留時間）を２倍にした状態を示す。
データ送信側の無線機４は、最小データ送信時間Ｔと応
答信号監視時間Ｒとからなる最小ホッピング周期Ｔ＋Ｒ
毎に、搬送波の周波数を予め設定したホッピングシーケ
ンスに基づいて変更する。例えば、周波数Ｆａ，Ｆｂ，
Ｆｃ……と送信周波数（送信チャネル）を順次変更す
る。

【００２２】データ送信側の無線機４は、最小データ送
信時間Ｔに、１または複数のブロックのデータを送信す
る。データ受信側の無線機４内の制御部３は、受信デー
タＲＸＤに対してＣＲＣに基づく誤りチェックならびに
誤り訂正を行なう。データ受信側の制御部３は、受信デ
ータＲＸＤに誤りがない場合、ならびに、誤り訂正が可
能な場合は、データを正常に受信できたことを示すＡＣ
Ｋ信号（肯定信号）を含む送信データを生成し、無線部
２を介して送信する。なお、複数のブロックのデータを
受信し、その中で一部のブロックが正常に受信できなか
った場合は、正常に受信できなかったブロックを指定す
るデータを含めて再送を要求する信号を送信するように
してもよい。

【００２３】送信側の制御部３は、図３に示した監視時
間Ｒ内に通信の相手側端末装置１からＡＣＫ信号（肯定
信号）を受け取ると、次のホッピング周期Ｔで次のデー
タを送信する。送信側の制御部３は、監視時間Ｒ内に相
手側端末装置１から何ら応答がない場合は、その時の送
信周波数ならびに受信周波数を制御部３内のメモリ等に
一時記憶させる。送信側の制御部３は、相手側端末装置
１から再送を要求する信号が供給された場合は、その時
の送信周波数を制御部３内のメモリ等に一時記憶させ
る。送信側の制御部３は、相手側端末装置１から何ら応
答がない場合、ならびに、再送を要求する信号が供給さ
れた場合は、正常に送信できなかったブロックを次のホ
ッピング周期で前回の周波数とは異なる周波数で再送信
する。

【００２４】送信側の制御部３は、最小ホッピング周期
Ｔ＋Ｒでデータの送信を行ないながら所定時間内におけ
る再送回数を計数する。送信側の制御部３は、所定時間
（例えば１秒間）に亘って再送が発生していない場合、
または、所定時間（例えば１秒間）内に再送回数が予め
設定した再送許容回数以下である場合は、妨害波等の少
ない良好な通信がなされているものと判断し、図３
（ｂ）に示すように、データ送信時間を最小データ送信
時間Ｔの２倍（２Ｔ）に設定して、データの伝送効率を
向上させる。

【００２５】図４はデータ送受信時間の変更動作を示す
フローチャートである。良好な通信状態が所定時間継続
すると、送信側の制御部４は、送信データに次の送信か
ら送信時間を２倍にする旨のデータを入れた送信データ
ＴＸＤを生成し（ステップＳ１）、生成した送信データ
ＴＸＤを無線部２を介して送信する（ステップＳ２）。
受信側の制御部３は、受信データを認識し、次の受信タ
イミングから受信時間を２倍にするよう設定し（ステッ
プＳ３）、ＡＣＫ信号を送信する（ステップＳ４）。送
信側の制御部４は、ＡＣＫ信号を受信し、次の送信タイ
ミングから送信時間を先の送信時間の２倍に設定する
（ステップＳ５）。

【００２６】図３（ａ）に示す最小ホッピング周期で
は、ホッピング周期Ｔ＋Ｒ中の送信時間はＴであるが、
図３（ｂ）に示すように、データの送信時間（搬送波の
滞留時間）を２倍にした状態では、ホッピング周期２Ｔ
＋Ｒ中で送信時間は２Ｔとなる。応答信号監視時間Ｒは
一定であるから、ホッピング周期中の送信時間の比率が
大きくなり、データ伝送効率が向上する。

【００２７】送信側の制御部３は、データの送信時間
（搬送波の滞留時間）を最小送信時間Ｔの２倍（２Ｔ）
にした通信状態においても、再送の発生回数が許容範囲
である（良好な通信が行なわれている）場合は、データ
の送信時間をさらに２倍に設定する。送信側の制御部３
は、良好な通信が行なわれているかぎり、予め設定した
最大送信時間に達するまで、データの送信時間を２倍に
設定することを順次繰り返す。

【００２８】最小送信時間Ｔを例えば４ミリ秒（４ｍ
Ｓ）とし、最大送信時間を例えば５１２ミリ秒（５１２
ｍＳ）とした場合、送信時間を８段階に亘って変化させ
ることができる。

【００２９】送信側の制御部３は、送信時間を先の２倍
に設定した後に再送の発生回数が許容範囲を越えた場合
は、次の送信タイミングで送信時間を１／２にする旨の
データを送信し、これに対するＡＣＫ信号を受信した次
の送信タイミングから送信時間を１／２にする。送信時
間を１／２にしても再送の発生回数が許容範囲を越えて
いれば、送信時間をさらに１／２にする。ただし、最小
送信時間Ｔよりも短く設定することはない。

【００３０】送信側の制御部３は、一度長く設定した送
信時間をその１／２に戻した場合、その１／２に戻した
送信時間での通信状態が所定時間（例えば１秒間）に亘
って良好であっても送信時間を２倍に直ちに戻さずに、
１／２に戻した送信時間での通信状態が充分長い時間
（例えば５分間程度）継続して良好であった場合に、送
信時間を２倍に変更する。ＲＣＲ−ＳＴＤ３３で使用す
る２４７１メガヘルツ〜２４９６メガヘルツの周波数帯
域は、電子レンジ，ハイパーサーミア等の機器も使用し
ており、これらの機器から妨害波が発生していることが
ある。そこで、これらの機器の平均的な使用時間（３〜
４分）を考慮して、１／２に戻した送信時間を２倍にす
るまでの時間を充分長く設定している。

【００３１】送信側の制御部３は、ＡＣＫ信号が監視時
間Ｒ内に受信できなかったとき、ならびに、相手側から
再送要求が供給されたときの送信周波数ならびに受信周
波数を、通信障害となった時刻との対応を付けて制御部
３内のメモリ等に一時記憶している。送信側の制御部３
は、先に通信障害となった時刻から予め設定した使用禁
止時間（例えば１秒）内に通信障害が発生した周波数が
送信周波数として選択された場合は、通信障害が発生し
た周波数を使用せずに他の送信周波数を選択し、他の送
信周波数を用いて送信する。

【００３２】例えば、Ｆａ，Ｆｂ，……Ｆｍからなるｍ
個の送信周波数を用いて周波数ホッピングによる無線通
信を行なっている場合で、周波数Ｆｍで通信障害が発生
した場合、送信側の制御部３は、周波数Ｆｍを使用禁止
時間（例えば１秒）の間、使用しないで無線通信を行な
う。周波数Ｆｍの替わりに他の周波数Ｆｎを使用するよ
うにしてもよい。送信側の制御部３は、使用を禁止する
周波数Ｆｍに係るデータ、または、周波数Ｆｍの代替に
周波数Ｆｎを使用する旨のデータを相手側へ送信し、相
手側の無線機４からのＡＣＫ信号を受信した後に、周波
数Ｆｍを使用禁止にし、または代替周波数Ｆｎを使用す
る。

【００３３】なお、制御部３は、制御部３内のメモリ等
に通信障害となった時刻との対応を付けて記憶させた周
波数のデータを、使用禁止時間（例えば１秒）経過後も
消去せずに記憶させておくことで、通信障害の時刻と周
波数との履歴を残すようにし、特定の周波数が通信障害
となる場合はその特定の周波数を長期間に亘って使用禁
止にするようにしてもよい。また、各周波数毎の障害発
生累積数が予め設定した障害許容回数を越えた場合は、
その周波数を長期間に亘って使用禁止にするようにして
もよい。

【００３４】この発明に係る無線通信システムでは、通
信相手からのＡＣＫ信号が受信できない場合、ならび
に、通信相手からの再送要求に基づいて、通信状態が良
好であるか否かを判断し、通信状態の悪い周波数を特定
する構成であるから、雑音レベル等を検出するための回
路やエラー率を演算するための演算部等が不要であり、
無線機４のハード構成を何ら変更することなく、通信状
態に応じた送信時間制御ならびにホッピング周波数制御
が可能である。

【００３５】よって、この発明に係る無線通信システム
は、新たなハード構成を付加することなく、通信状態が
良好であれば送信時間を順次増加させてホッピング周期
を長くすることで、データ伝送効率を向上させることが
できる。また、通信障害となた周波数の使用を一時停止
することでデータの再送を少なくして、データ伝送効率
を向上させることができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係る周波
数ホッピング無線通信システムは、データ伝送が正常に
行なわれている場合には、ホッピング周期を長く設定す
ることで、妨害波がなく安定した通信がなされている周
波数で送るデータ量を増すことができる。これにより、
データ伝送効率を向上させることができる。

【００３７】すなわち、データ伝送が正常に行なわれて
いる場合には、搬送波の滞留時間を長く設定すること
で、妨害波がなく安定した通信がなされている周波数で
送るデータ量を増すことができる。これにより、データ
伝送効率を向上させることができる。

【００３８】さらに、この発明に係る周波数ホッピング
無線通信システムは、データ伝送に障害を生じた周波数
を所定時間未使用にすることで、通信障害を発生する虞
れのある周波数の使用を一時的に回避できる。これによ
り、再送を少なくでき、データ伝送効率を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る周波数ホッピング無線通信シス
テムのシステム構成図である。

【図２】無線伝送用のデータフォーマットの一具体例を
示す説明図である。

【図３】無線機の周波数ホッピング動作を示す説明図で
ある。

【図４】データ送受信時間の変更動作を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１ 通信端末 ２ 無線部 ３ 制御部 ４ 無線機 ５ データ送受信部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データ伝送の障害発生の有無に応じてホ
   ッピング周期を可変することを特徴とする周波数ホッピ
   ング無線通信システム。
2. 【請求項２】 データ伝送の障害発生の有無に応じて搬
   送波の滞留時間を可変することを特徴とする周波数ホッ
   ピング無線通信システム。
3. 【請求項３】 データ伝送に障害を発生した周波数を所
   定時間未使用にすることを特徴とする周波数ホッピング
   無線通信システム。