JP5156464B2 - チャネル選択回路およびその選択方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信チャネル選択を行う通信装置に関するもので、とくに効率よくチャネル選択を行うことが可能となるチャネル選択回路およびその選択方法に関するものである。

近年、テレビリモコンなどの通信装置において、2.4GHz 近距離無線規格IEEE802.15.4 の LSI(Large Scale Integration)製品が使用されている。IEEE802.15.4 では、2.4GHzから約2.484MHzの帯域に5MHzおきに2MHz幅で16チャネルがch11〜ch26として割り当てられている。しかしこの2.4GHz 周波数帯域には、身近に使用されている無線LAN(Local Area Network)、Bluetooth、電子レンジなど様々な規格の電波を発信している製品が存在しており、効率よく通信するために通信装置は、これらの電波との干渉を回避して最適なチャネルを選択することが求められる。

とくにIEEE802.15.4 規格の場合には、電池駆動を想定した低消費電力が特徴の規格であるため、たとえばテレビリモコンの場合に空きチャネルを素早く見つけて応答速度を速くすることで、省電力化を推進し長時間での駆動を実現することが求められる。

従来、このチャネル選択において、最下位チャネル(ch11)または最上位チャネル(ch26)から順次スキャンし、すべてのチャネルの状況を測定して空きチャネルを確保していた。

ところで、特許文献１には、干渉電波の干渉源を推定することによる優先順位でチャネル選択を行う無線通信装置が、また特許文献２には、過去の使用頻度を考慮してチャネルの選択を行う無線通信装置が開示されている。
特開2005-198028号公報 特開平11-341554号公報

従来のチャネル選択回路およびその選択方法では、最下位または最上位のチャネルから順番にスキャンが実行される。とくに図５に示すように無線LANと共有する環境下での最下位からのスキャンがされた場合、下位チャネルの４つのチャネル(ch11〜ch14)は、無線LANでよく使用されるチャネル(Ch.1)と重複しており空きチャネルの確保ができない可能性が高いにもかかわらず、スキャンされ空き状況を確認するため無駄な時間を要していた。

本発明は、このような従来技術の欠点を解消し、空きチャネルを効率よく確保し、通信を開始するまでの時間すなわちシステムの立ち上がりの時間を早くすることができ、低消費電力化を実現するチャネル選択回路およびその選択方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、上述の課題を解決するために、チャネルを順次スキャンしながら、アンテナから受信する電波強度の測定データに基づいてチャネルの空き状態を確認し、通信チャネルの選択を行って通信を行う通信装置のチャネル選択回路は、チャネル制御回路に接続されたデータ記録部に、あらかじめ設定された優先チャネル情報を格納する優先チャネル情報格納手段と、判定回路とチャネル制御回路に接続された第２のデータ記録部に、過去の使用実績のある実績チャネル情報を格納する実績チャネル情報格納手段と、実績チャネル情報の使用実績回数があらかじめ設定した回数以上のときは実績チャネル情報を、未満のときは優先チャネル情報を選択チャネル情報とする選択チャネル情報選択手段と、この選択チャネル情報に基づき、高周波(RF:Radio Frequency)回路で選択チャネルを設定し電波強度の測定を行う受信データの定量測定手段と、受信信号強度インジケータ(RSSI:Receive Signal Strength Indicator)格納回路で受信データの測定データを格納する測定データ格納手段と、判定回路で測定データをあらかじめ設定した閾値と比較し、閾値以下のときは、空きチャネルと判定し、閾値を超えるときは他の機器の使用中チャネルと判定するチャネルの空き状態判定手段と、チャネル制御回路で、判定回路の判定された結果が空きチャネルのときは通信開始の指示を、使用中チャネルのときは次の優先チャネルの設定指示を行うチャネルスキャン手段とを含むことを特徴とする。

また、チャネルを順次スキャンしながら、アンテナから受信する電波強度の測定データに基づいてチャネルの空き状態を確認し、通信チャネルの選択を行って通信を行う通信装置のチャネル選択を行う方法は、チャネル制御回路に接続されたデータ記録部に、あらかじめ設定された優先チャネル情報を格納する優先チャネル情報格納工程と、判定回路とチャネル制御回路に接続された第２のデータ記録部に、過去の使用実績のある実績チャネル情報を格納する実績チャネル情報格納工程と、実績チャネル情報の使用実績回数があらかじめ設定した回数以上のときは実績チャネル情報を、未満のときは前記優先チャネル情報を選択チャネル情報とする選択チャネル情報選択工程と、この選択チャネル情報に基づき、RF回路で選択チャネルを設定し電波強度の測定を行う受信データの定量測定工程と、RSSI格納回路で受信データの測定データを格納する測定データ格納工程と、判定回路で測定データをあらかじめ設定した閾値と比較し、閾値以下のときは、空きチャネルと判定し、閾値を超えるときは他の機器の使用中チャネルと判定するチャネルの空き状態判定工程と、チャネル制御回路で、判定回路の判定された結果が空きチャネルのときは通信開始の指示を、使用中チャネルのときは次の優先チャネルの設定指示を行うチャネルスキャン工程とを含むことを特徴とする。

次に添付図面を参照にして、本発明によるチャネル選択回路100の実施例を詳細に説明する。たとえば本実施例のチャネル選択回路100は、図１に示すように制御回路12と、この制御回路12に電気的に接続されたLSI 14 と、LSI 14に電気的に接続されたアンテナ16とを含んで構成される。なお、本発明の理解に直接関係のない部分は、図示を省略し、冗長な説明を避ける。

制御回路12は、LSI 14 のチャネル制御回路18に接続され、命令の発行やチャネル情報の授受を行い、チャネル選択などのシステム制御を行う。

LSI 14 は、チャネル制御回路18、第1のRAM(Random Access Memory)20、RF回路22、RSSI格納回路24、および判定回路26を含んで構成される。

アンテナ16は、LSI 14 のRF回路22に接続され、電波の送受信を行う。

LSI 14 のチャネル制御回路18は、接続されている制御回路12からの命令信号112、116に基づき、第1のRAM 20からの優先チャネル情報、判定回路26からのチャネル判定結果情報を得てチャネルの選択を行う。またチャネル制御回路18は、RF回路22に接続されておりチャネル選択結果120をRF回路22に通知する。

第1のRAM 20は、制御回路12からチャネル制御回路18を経由して送付される優先チャネル情報を一時的に格納する。

RF回路22は、チャネル制御回路18から送られる信号を受けてチャネルの設定を行い、設定されたチャネルの電波状態をアンテナ16で受信し、その受信電波の電波強度を定量的に測定したRSSI値122をRSSI格納回路24に送信する。

RSSI格納回路24は、RF回路22と判定回路26とに接続され、RF回路22から送られるRSSI値122を一旦格納し、判定回路26に提供する。

判定回路26は、RSSI格納回路24とチャネル制御回路18とに接続され、RSSI格納回路24に格納された124値がある閾値以上であれば使用中チャネであると、また閾値未満であれば空きチャネルであるとの判定を行い、その結果をチャネル制御回路18に通知する。

次に、本実施例のチャネル選択回路100におけるチャネル選択の動作について、図２の動作フロー図を参照しながら説明する。

キー操作など外部からの通信開始指令が行われると、近くで使用されている無線LANなど他のワイヤレスシステムでよく使用されるチャネルと重複しないチャネルが優先されるようにあらかじめ設定された優先チャネル設定命令112が制御回路12から発行され(S202)、LSI 14 のチャネル制御回路18を経て第１のRAM 20へ優先チャネル情報114が一時的に格納される(S204)。

続いて制御回路12からチャネルスキャン設定命令116がチャネル制御回路18に発行され(S206)、チャネル制御回路18では第１のRAM 20から優先チャネル情報118が読み込まれ(S208)、優先チャネル、たとえばチャネル１ が決定され(S210)、その決定チャネル情報120がRF回路22に送られる。

RF回路22ではチャネル制御回路18から送付された決定チャネル情報120からチャネル１が設定され、アンテナ16において、設定されたチャネルのデータが受信され(S212)、その電波強度が定量的に測定される(S214)。

測定結果は、RSSI値122としてRSSI格納回路24に格納される(S216)。

判定回路26においてRSSI格納回路24から呼び出されたRSSI値124は、あらかじめ設定されたある一定の閾値以上であればチャネル１は使用中チャネルと、閾値未満であれば空きチャネルと判定される(S218)。

空きチャネルと判定されるとその判定結果126は、チャネル制御回路18を経て、制御回路12へ通知され(S222)、そのチャネルにてデータ通信が開始される。

使用中チャネルと判定された場合には、チャネル制御回路18において第１のRAM 20に格納された次の優先チャネルたとえばチャネル２が決定され(S220)、RF回路22に送られる。

以降同様にして、空きチャネルが見つかるまで優先チャネルから順にチャネルスキャンが繰り返し実行される。

ここで、使用チャネルと空きチャネルの判定のための閾値は、周りの他のワイヤレス通信を行っている製品の状況などの電波環境を考慮して任意に設定できる。

次に、本発明によるチャネル選択回路の他の実施例、すなわち第２の実施例の構成について図３を参照して詳細に説明する。なお第１の実施例と同じ構成部は、同じ参照符号で示し、できるだけ反復説明を避ける。

第２のチャネル選択回路200は、さらに過去の使用チャネル実績を利用してさらに短時間で空きチャネルを検出するもので、制御回路12と、この制御回路12に電気的に接続されたLSI34と、LSIに電気的に接続されたアンテナ16とを含んで構成される。

LSI34は、チャネル制御回路38、第1のRAM 20、RF回路22、RSSI格納回路24、判定回路46、および第2のRAM 48を含んで構成される。

判定回路46は、第2のRAM 48に接続されており、第１の実施例と同じ動作でチャネルの判定を行った結果、空きチャネルと判定したときにその情報を第2のRAM 48に送付する。

第2のRAM 48は、判定回路46とチャネル制御回路38とに接続され、チャネル制御回路38にてチャネル選択を行う際に過去の空きチャネル実績の情報を提供するために、判定回路46において空きチャネルと判定されたときの情報を累積して格納する。

次に、第２の実施例の動作について図４の動作フロー図を参照にしながら説明する。なお、新たに追加した動作以外は、第１の実施例と同じ動作であるので簡略化して説明し詳細な反復説明を避ける。

まず、第１の実施例と同様に通信開始指令が行われると、あらかじめ設定された優先チャネル設定命令112が制御回路12から発行され(S302)、LSI34のチャネル制御回路38を経て第１のRAM 20へ優先チャネル情報114が一時的に格納される(S304)。

続いて制御回路12からチャネルスキャン設定命令116がチャネル制御回路38に発行され(S306)、チャネル制御回路38では第１のRAM 20から優先チャネル情報118が読み込まれ(S308)、第２のRAM 48から過去の使用チャネル情報130が読み込まれる(S310)。

チャネル制御回路38で、過去の使用チャネル情報から使用実績回数による判定が行われ(S312)、使用実績回数があらかじめ設定した回数以上、たとえば５回以上のチャネルが実績チャネルたとえばチャネル１として決定され(S314)、その結果が決定チャネル情報120としてRF回路22に送られる。所望回数以上の使用実績チャネルがない場合には、第１の実施例と同様に第１のRAM 20からの優先チャネル情報から優先チャネルが決定され(S316)、決定チャネル情報120としてRF回路22に送られる。

以降、決定されたチャネルは、第１の実施例と同様に、アンテナ16で設定されたチャネルのデータが受信され(S318)、RSSI値122がRSSI格納回路24に格納され(S322)、RSSI格納回路24から呼び出されたRSSI値124からその電波強度が定量的に測定され(S320)、判定回路46においてあらかじめ設定されたある一定の閾値で空きチャネルか、使用中チャネルかが判定される(S324)。

空きチャネルと判定されるとその判定結果126は、第２のRAM 48に実績チャネル情報128として格納するとともに、チャネル制御回路38を経て、制御回路32へ通知され(S328)、そのチャネルにてデータ通信が開始される。

使用中チャネルと判定された場合には、チャネル制御回路38において第１のRAM 20に格納された次の優先チャネルおよび第２のRAM 48に格納された次の過去の使用チャネル情報が読み込まれ(S326)、1回目と同様に判定が行われ、たとえばチャネル２が決定され、RF回路22に送られる。

チャネルの空き状態が定量的に測定され、空きチャネルが見つかるまで実績チャネルスキャンもしくは優先チャネルスキャンが繰り返し実行される。

以上、本発明の実施例を説明したが、第１の実施例によれば、無線LANなどのワイヤレスシステムが使用するチャネルと明らかに重複する可能性の高いチャネルを避けて優先順位を設定することにより、効率よく開きチャネルを検出することが可能となる。

たとえば図５に示すとおり、無線LANで使用頻度の高いCh.1、Ch.６、Ch.11が使用されている環境で空きチャネルを検出しようとする場合、IEEE802.15.4のch11からch14までは無線LANのCh.1と重複しているにもかかわらずch11から順次空きチャネルの確認をする。そのため空きチャネルの可能性の高いch.15を確認するまで無駄な時間を要するが、本実施例のとおりあらかじめch.15、ch.20、ch.25など重複のしないチャネルの情報を設定しておくことで、空きチャネルを早く検出できる確立が高くなる。いま優先チャネル１（ch.15）で空きチャネルが検出されれば、従来の順次スキャンしながら空きチャネルを探すよりもおよそ1/5の時間に短縮して検出することが可能となり（図６）、データ通信を早く開始することができる。

また、第２の実施例によれば、空きチャネルを効率よく検出できる第１の実施例に加えて、空きチャネルの可能性の高い過去の使用実績チャネルから検出するため、それぞれ単独の情報で検出するよりもさらに短時間で空きチャネルの検出が可能となる。

なお、本実施例では、優先チャネルや実績チャネルなどのチャネル情報の記憶素子としてRAMを用いた例を説明したが、たとえば、Flip Flopなどを用いたロジック回路などの他のデータ記憶手段を用いてもかまわない。

このように、本発明によれば、IEEE802.15.4の規格を利用する通信装置の使用において、他の装置で使われている電波との干渉を回避して最適なチャネルを効率よく短時間で選択することができるため、省電力期間を長く確保することが可能となり、システムとして低消費電力化をはかることが可能となる。

本実施例は、通信システムとしてIEEE802.15.4規格を使用した例について説明したが、チャネル選択が必要な通信システムならば、どれでも適用可能であることは、いうまでもない。

本発明の実施例によるチャネル選択回路の構成例を示すブロック図である。 図１に示すチャネル選択回路の動作を示すフローチャートある。 本発明の他の実施例によるチャネル選択回路の構成例を示すブロック図である。 図３に示すチャネル選択回路の動作を示すフローチャートある。 本発明の実施例によるチャネル選択回路の使用チャネルを示す図である。 本発明の実施例によるチャネル選択回路のチャネル選択動作を示す図である

符号の説明

100、200 チャネル選択回路
12、32 制御回路
14、34 LSI
16 アンテナ
18、38 チャネル制御回路
20 第１のRAM
22 RF回路
24 RSSI格納回路
26、46 判定回路
48 第２のRAM

Claims (2)

1. チャネルを順次スキャンしながら、アンテナから受信する電波強度の測定データに基づいてチャネルの空き状態を確認し、通信チャネルの選択を行って通信を開始する通信装置のチャネル選択回路において、該回路は、
   チャネル制御回路に接続されたデータ記録部に、あらかじめ設定された優先チャネル情報を格納する優先チャネル情報格納手段と、
   前記優先チャネル情報に基づき、高周波回路で選択チャネルを設定し電波強度の測定を行う受信データの定量測定手段と、
   受信信号強度インジケータ格納回路で前記受信データの測定データを格納する測定データ格納手段と、
   判定回路で前記測定データをあらかじめ設定した閾値と比較し、閾値以下のときは空きチャネルと判定し、閾値を超えるときは他の機器の使用中チャネルと判定するチャネルの空き状態判定手段と、
   チャネル制御回路で、前記判定回路の判定結果が空きチャネルのときは通信開始の指示を、使用中チャネルのときは次の選択チャネルの設定指示を行うチャネルスキャン手段と、
   前記判定回路と前記チャネル制御回路に接続した第２のデータ記録部に、過去の使用実績のある実績チャネル情報を格納する実績チャネル情報格納手段と、
   前記実績チャネル情報の使用実績回数があらかじめ設定した回数以上のときは実績チャネル情報を、未満のときは前記優先チャネル情報を選択チャネル情報とする選択チャネル情報選択手段とを含むことを特徴とするチャネル選択回路。
2. チャネルを順次スキャンしながら、アンテナから受信する電波強度の測定データに基づいてチャネルの空き状態を確認し、通信チャネルの選択を行って通信を開始する通信装置のチャネル選択方法において、該方法は、
   チャネル制御回路に接続されたデータ記録部に、あらかじめ設定された優先チャネル情報を格納する優先チャネル情報格納工程と、
   前記優先チャネル情報に基づき、高周波回路で選択チャネルを設定し電波強度の測定を行う受信データの定量測定工程と、
   受信信号強度インジケータ格納回路で前記受信データの測定データを格納する測定データ格納工程と、
   判定回路で前記測定データをあらかじめ設定した閾値と比較し、閾値以下のときは、空きチャネルと判定し、閾値を超えるときは他の機器の使用中チャネルと判定するチャネルの空き状態判定工程と、
   チャネル制御回路で、前記判定回路の判定結果が空きチャネルのときは通信開始の指示を、使用中チャネルのときは次の優先チャネルの設定指示を行うチャネルスキャン工程と、
   前記判定回路と前記チャネル制御回路に接続した第２のデータ記録部に、過去の使用実績のある実績チャネル情報を格納する実績チャネル情報格納工程と、
   前記実績チャネル情報の使用実績回数があらかじめ設定した回数以上のときは実績チャネル情報を、未満のときは前記優先チャネル情報を選択チャネル情報とする選択チャネル情報選択工程とを含むことを特徴とするチャネル選択方法。

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