JP2009246727A - 通信装置及びその補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スーパーフレームタイマ部の誤差補正を簡易に行うこと。
【解決手段】通信装置１は、第１基準クロック信号Ｓ１を生成する基準クロック生成部２と、基準クロック生成部２により生成された第１基準クロック信号Ｓ１に基づいて、スーパーフレームの周期を計時するスーパーフレームタイマ部３ａと、を備える。さらに、通信装置１は、無線通信を行うと共に、第２基準クロック信号Ｓ２を生成する物理層部４と、基準クロック生成部２により生成された第１基準クロック信号Ｓ１と、物理層部４により生成された第２基準クロック信号Ｓ２と、に基づいて、スーパーフレームタイマ部３ａの計時における誤差を補正するタイマ補正部３ｂと、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線通信を行う通信装置及びその補正方法に関し、詳細には、スーパーフレーム周期を計時する際に生じる誤差の補正を行う通信装置及びその補正方法に関するものである。

超広帯域無線（ＵＷＢ）を使用してＵＳＢ通信を無線化した、ＷＵＳＢによる通信形態において、複数のＷＵＳＢデバイスが、１つのＷＵＳＢホストを中心にして接続されている。これらＷＵＳＢホスト及びＷＵＳＢデバイスは、ＷｉＭｅｄｉａ規格で定義されたスーパーフレームという周期に基づいて、無線通信を実施している。したがって、ＷＵＳＢホスト及びＷＵＳＢデバイスのスーパーフレームを、ＷｉＭｅｄｉａ規格に定義された周期に合わせる必要が生じる。なお、ＷｉＭｅｄｉａ規格において、スーパーフレーム周期を計時するスーパーフレームタイマ部（Super Frame Timer）の精度許容範囲は、２０ｐｐｍと規定されている。

したがって、このＷｉＭｅｄｉａ規格に準拠するＷＵＳＢホスト及びＷＵＳＢデバイスは、上記精度許容範囲内で、各スーパーフレームタイマ部を動作させなくてはならない。なお、スーパーフレームタイマ部の精度が、上記精度許容範囲外の値となる場合に、他のＷＵＳＢデバイスとの間で通信衝突が発生し、データ転送に障害が生じる虞がある。そこで、ＷＵＳＢホスト及びＷＵＳＢデバイスの各スーパーフレームタイマ部の精度が、上記精度許容範囲内となるように、各スーパーフレームタイマ部を補正する必要が生じる。

例えば、スーパーフレームタイマ部は、システムクロック信号に基づいて制御されている。また、システムクロック信号の精度は、外部水晶発振子に依存するものであり、この外部水晶発振子の精度が低下すると、システムクロック信号の精度も低下する。これにより、スーパーフレームタイマ部の精度も低下し、上記精度許容範囲外となる虞がある。

上記スーパーフレームタイマ部の精度の補正方法の１つとして、外部水晶発振子を変更する方法がある。この方法において、ボード回路の決定後に負荷容量が机上で算出され、この負荷容量に合う外部水晶発振子がボード回路に実装される。なお、外部水晶発振子の発振周波数自体は、その水晶発振子の特性によって決まる。

また、ソフトウェアによるスーパーフレームタイマ部の精度の補正方法として、外部測定器を使用して、レジスタ部の比率値（Ｒａｔｉｏ値）Ｒを適正値に修正する方法がある。なお、この比率値Ｒとは、システムクロックとスーパーフレームタイマ部の固有周期（固定サイクル）との比率を設定する値である。このスーパーフレームタイマ部の補正方法において、まず、外部測定器により測定されるＷＵＳＢホストのスーパーフレーム周期（例えば、６５５３９ｕｓ）が、規格値（６５５３６ｕｓ）対して、どの位ずれているのかを示す差分値（この場合、６５５３９ｕｓ−６５５３６ｕｓ＝３ｕｓ）が算出される。そして、最適な比率値Ｒがこの差分値を用いて算出され、ＳｅｒｉａｌＲＯＭ内に初期値として設定される。さらに、再度、外部測定器を用いて、スーパーフレーム周期が期待値に補正されたことを確認する。

一方で、特許文献１において、ＲＴＣ部からのクロック信号と基準クロック発生部からのクロック信号とを比較して周波数誤差を算出し、この周波数誤差に基づいて、ＲＴＣ補正を自動的に行う携帯電話機が開示されている。
特開２００４−２８２２６４号公報

しかしながら、上記外部水晶発振子を変更する補正方法は、外部水晶発振子の差し替えや半田付けを行う作業が必要になり、ユーザの負担が増加する。また、上記ソフトウェアによる補正方法においては、上記差分値を算出する際に、外部測定器による測定が必要となるため、この外部測定器による制約を受けることとなる。さらに、最終的な比率値Ｒを求める際に人を介した計算処理が必要となるため、ユーザの負担が増加する。なお、上記特許文献１に開示された携帯電話機において、ＲＴＣ補正が行われているが、スーパーフレームタイマ部によって計時されるスーパーフレーム周期の誤差補正に関して開示されていない。

本発明の一態様は、第１基準クロック信号を生成する基準クロック生成部と、前記基準クロック生成部により生成された前記第１基準クロック信号に基づいて、スーパーフレームの周期を計時するスーパーフレームタイマ部と、を備える通信装置であって、無線通信を行うと共に、第２基準クロック信号を生成する物理層部と、前記基準クロック生成部により生成された前記第１基準クロック信号と、前記物理層部により生成された前記第２基準クロック信号と、に基づいて、前記スーパーフレームタイマ部の前記計時における誤差を補正するタイマ補正部と、を備えることを特徴とする通信装置である。

この一態様によれば、タイマ補正部は、ＷｉＭｅｄｉａ規格を満たした物理層部により生成された第２基準クロック信号を基準にして、スーパーフレームタイマ部の計時における誤差を自動的に補正する。したがって、スーパーフレームタイマ部の誤差補正を簡易に行うことができる。

他方、本発明の一態様は、第１基準クロック信号を生成する第１基準クロック生成工程と、前記第１基準クロック生成工程で生成された前記第１基準クロック信号に基づいて、スーパーフレームの周期を計時するスーパーフレーム計時工程と、を含む通信装置の補正方法であって、物理層部により無線通信を行うと共に、第２基準クロック信号を生成する第２基準クロック生成工程と、前記第１基準クロック生成工程で生成された前記第１基準クロック信号と、前記第２基準クロック生成工程で生成された前記第２基準クロック信号と、に基づいて、前記スーパーフレームタイマ部の前記計時における誤差を補正するタイマ補正工程と、を含む、ことを特徴とする通信装置の補正方法であってもよい。

この一態様によれば、タイマ補正工程において、ＷｉＭｅｄｉａ規格を満たした物理層部により生成された第２基準クロック信号を基準にして、スーパーフレームタイマ計時工程の計時における誤差が自動的に補正される。したがって、スーパーフレームタイマ部の誤差補正を簡易に行うことができる。

本発明によれば、スーパーフレームタイマ部の誤差補正を簡易に行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら一実施形態を挙げて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る通信装置を搭載したＷＵＳＢホスト及びＷＵＳＢデバイスの一構成例を示す図である。

図１に示す如く、ＷＵＳＢによる通信形態において、複数のＷＵＳＢデバイス１０１が、１つのＷＵＳＢホスト１００を中心にして接続されている。ここで、ＷＵＳＢとは、超広帯域無線（Ultra Wide Band：以下、ＵＷＢ）を使用して、ＵＳＢ通信を無線化したものである。また、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）とは、ＰＣと周辺機器との間の接続を目的としたインターフェースの規格である。さらに、ＷＵＳＢホスト１００とは、例えば、ＵＳＢインターフェースを制御するコントローラであり、ＰＣに搭載されている。ＷＵＳＢデバイス１０１とは、ＰＣに接続される周辺機器を指す。

ＷＵＳＢによる無線データ通信において、ＭＡＣ（Medium Access Control：媒体アクセス制御）を通信媒体とし、時間区切りの単位（周期）としてスーパーフレーム（Super Frame）が定義されている。また、このＭＡＣは、データ送受信を実施するためのＵＷＢプロトコルの策定などを行っている、非営利組織（WiMedia Alliance）の規格（以下、ＷｉＭｅｄｉａ規格と称す）に基づいて、定められている。

ＷＵＳＢホスト１００及び各ＷＵＳＢデバイス１０１は、ＷｉＭｅｄｉａ規格で定義されたスーパーフレームという周期に従って無線通信を実施している。なお、スーパーフレームは、1区切り（１周期）で６５５３６ｕｓとなっている。また、1つのスーパーフレーム内は、さらに２５６個のエリアに分割されている。このエリアは、ＭＡＳ（Medium access slots）と呼ばれ、１ＭＡＳは２５６ｕｓとなっている。ＷＵＳＢホスト１００は、データ転送のスケジュールを全て制御しており、ＷＵＳＢデバイス１０１は、ＷＵＳＢホスト１００の制御指示に従ってデータ転送を行う。ＷＵＳＢホスト１００は、データ転送のためにスーパーフレーム内のＭＡＳを予約し、データ転送のスケジュールを行う。

図２は、本発明の一実施形態に係る通信装置の機能ブロック図である。本実施形態に係る通信装置１は、第１基準クロック信号Ｓ１を生成する基準クロック生成部２と、基準クロック生成部２により生成された第１基準クロック信号Ｓ１に基づいて、スーパーフレームの周期（時間）を計時するスーパーフレームタイマ部３ａと、を備えている。

また、通信装置１は、ＷＵＳＢ通信を行うと共に、第２基準クロック信号Ｓ２を生成する物理層部４と、基準クロック生成部２により生成された第１基準クロック信号Ｓ１と、物理層部４により生成された第２基準クロック信号Ｓ２と、に基づいて、スーパーフレームタイマ部３ａによって計時されるスーパーフレーム周期の誤差を補正するタイマ補正部３ｂと、を備えている。本実施形態によれば、タイマ補正部３ｂは、ＷｉＭｅｄｉａ規格を満たす物理層部４の第２基準クロック信号Ｓ２を基準にして、スーパーフレームタイマ部３ａによって計時されるスーパーフレーム周期の誤差を、自動的に補正する。このため、スーパーフレームタイマ部３ａの誤差補正を簡易に行うことができる。

図３は、本実施形態に係る通信装置１のシステム構成の一例を示すブロック図である。本実施形態に係る通信装置１は、例えば、ＷＵＳＢホスト１００に装着されるインターフェースボードである。

本実施形態に係る通信装置１は、外部水晶発振子２と、制御部３と、物理層部４と、記憶部５と、アンテナ部６と、を備えている。

制御部３は、制御処理、演算処理等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成されており、例えば、ＬＳＩチップが用いられている。また、制御部３は、スーパーフレーム周期を計時するスーパーフレームタイマ部３ａと、スーパーフレームタイマ部３ａの比率値Ｒを補正するタイマ補正部３ｂと、処理データ等を記憶するレジスタ部３ｃと、を有している。

スーパーフレームタイマ部３ａは、予め設定された比率値Ｒに基づいて、スーパーフレーム周期（６５５３６ｕｓ）を計時する（スーパーフレーム計時工程）。したがって、比率値Ｒが増減され補正されることで、スーパーフレームタイマ部３ａによって計時されるスーパーフレーム周期の誤差を補正することができる。ここで、比率値（Ｒａｔｉｏ値）Ｒとは、後述のシステムクロックと、スーパーフレームタイマ部３ａの固有周期（固定サイクル）との比率を設定する値（０．０〜１．０）である。

タイマ補正部３ｂは、スーパーフレームタイマ部３ａの比率値Ｒを補正することで、スーパーフレームタイマ部３ａによって計時されるスーパーフレーム周期の誤差を、ＷｉＭｅｄｉａ規格に従った精度許容範囲内（２０ｐｐｍの範囲内）に補正する（タイマ補正工程）。レジスタ部３ｃには、スーパーフレームタイマ部３ａの比率値Ｒが設定される。制御部３には、外部水晶発振子２、物理層部４、及び記憶部５が接続されている。

外部水晶発振子（基準クロック生成部）２は、例えば、略３０ＭＨｚの第１基準クロック信号Ｓ１を生成し、この第１基準クロック信号Ｓ１を制御部３に対して供給する（第１基準クロック生成工程）。制御部３は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop：位相同期回路）を用いて、供給された第１基準クロック信号Ｓ１を２艇倍し、６０ＭＨｚのシステムクロック信号として使用する。

物理層部（ＰＨＹ：Physical layer）４には、アンテナ部６が接続されている。ＷＵＳＢホスト１００に搭載された通信装置１の物理層部４は、アンテナ部６を介して、各ＷＵＳＢデバイス１０１との間でＷＵＢＳ通信を行う。なお、物理層部４としては、例えば、物理層（ＰＨＹ）ＬＳＩが用いられている。

物理層部４は、第２基準クロック信号Ｓ２を生成するクロック生成部４ａと、データを記憶するレジスタ部４ｂと、を有している。クロック生成部４ａは、第２基準クロック信号（ＰＨＹクロック信号）Ｓ２を生成し、この生成した第２基準クロック信号Ｓ２を、制御部３に対して供給している（第２基準クロック生成工程）。なお、第２基準クロック信号Ｓ２は、WiMedia MAC PHY Interfaceの規格に基づいた２０ｐｐｍの精度を満たすように構成されている。

記憶部５は、制御部３が実行するための制御プログラム、各種設定データ等が記憶されている。なお、記憶部５として、例えば、ＳｅｒｉａｌＲＯＭが用いられている。

ところで、外部水晶発振子は、外部に搭載される水晶発振子であるため、ＷｉＭｅｄｉａ規格に基づいた２０ｐｐｍの精度を満たしていない虞がある。したがって、従来、スーパーフレームタイマ部が、外部水晶発振子により生成された第１基準クロック信号のみを用いて、スーパーフレーム周期を計時した場合（図４）に、スーパーフレーム周期の誤差がＷｉＭｅｄｉａ規格の精度許容範囲外となる虞がある。

そこで、本実施形態に係る通信装置１において、タイマ補正部３ｂは、外部水晶発振子２からの第１基準クロック信号Ｓ１だけでなく、ＷｉＭｅｄｉａ規格を満たした物理層部４のクロック生成部４ａにより生成された第２基準クロック信号Ｓ２をも用いて、スーパーフレームタイマ部３ａの比率値Ｒを補正する（図５）。これにより、タイマ補正部３ｂは、ＷｉＭｅｄｉａ規格を満たす物理層部４の第２基準クロック信号Ｓ２を基準にして、スーパーフレームタイマ部３ａによって計時されるスーパーフレーム周期の誤差を、ＷｉＭｅｄｉａ規格の精度許容範囲内に自動的に補正する。したがって、スーパーフレームタイマ部３ａの誤差補正を簡易かつ高精度に行うことができる。

例えば、通信装置１が大量に製造された場合に、その製造直後若しくは使用過程で、各通信装置１のスーパーフレームタイマ部３ａによって計時されるスーパーフレーム周期に、誤差が生じ得る。この場合でも、本実施形態に係る通信装置１によれば、タイマ補正部３ｂがスーパーフレームタイマ部３ａの計時における誤差を、ＷｉＭｅｄｉａ規格の精度許容範囲内に自動的に補正する。したがって、ユーザ自身が専門知識（ＷＵＳＢ製品の知識、ＷｉＭｅｄｉａ規格の知識等）を有しない場合でも、簡易にスーパーフレームタイマ部３ａの誤差補正が可能となる。また、特別な外部測定器を使用せずに、上記誤差補正が可能となるため、コスト低減にも繋がる。

次に、図５に示す如く、タイマ補正部３ｂが、スーパーフレームタイマ部３ａの比率値Ｒを補正する補正方法について、詳細に説明する。

図６は、物理層部４における基準となる全アクセス応答時間Ｔ１の算出方法の処理フローを示すフローチャートである。

まず、タイマ補正部３ｂは、物理層部４のクロック生成部４ａがレジスタ部４ｂの特定アドレスＸにアクセスする際のアクセス応答時間ｔ１を計測し、そのアクセス回数ｎを設定する（ステップＳ１０１）。

また、タイマ補正部３ｂは、アクセス応答時間ｔ１の計測をｎ回繰り返し（ステップＳ １０２）、ｎ回繰り返したときの全アクセス応答時間Ｔ１（Ｔ１＝ｔ１×ｎ）を算出し（ステップＳ１０３）、この全アクセス応答時間Ｔ１を後述の基準値として設定する。

次に、上記タイマ補正部３ｂにより算出された基準値の全アクセス応答時間Ｔ１を用いて、スーパーフレームタイマ部３ａの比率値Ｒを補正する際の補正処理フローについて、詳細に説明する。図７は、スーパーフレームタイマ部３ａの比率値Ｒを補正するための補正処理フローの一例を示すフローチャートである。

タイマ補正部３ｂは、外部水晶発振子２からのシステムクロック信号が、レジスタ部４ｂの特定アドレスＸへアクセスする際のアクセス応答時間ｔ２を計測する（ステップＳ２０１）。

また、タイマ補正部３ｂは、アクセス応答時間ｔ２の計測をｎ回繰り返し（ステップＳ２０２）、ｎ回繰り返したときの全アクセス応答時間Ｔ２（Ｔ２＝ｔ２×ｎ）を算出する（ステップＳ２０３）。

さらに、タイマ補正部３ｂは、上記算出した物理層部４のクロック生成部４ａによる全アクセス応答時間Ｔ１と、外部水晶発振子２による全アクセス応答時間Ｔ２と、を比較して、全アクセス応答時間Ｔ１と全アクセス応答時間Ｔ２とが同一（Ｔ１＝Ｔ２）であるか否かを判断する（ステップＳ２０４）。

タイマ補正部３ｂは、全アクセス応答時間Ｔ１と全アクセス応答時間Ｔ２とが同一であると判断したとき（ステップＳ２０４のＹＥＳ）、本補正処理を終了する。この場合、制御部３のレジスタ部３ｃに設定された比率値Ｒは、補正されない。このため、スーパーフレームタイマ部３ａは、初期設定された比率値Ｒを用いて、スーパーフレーム周期の計時を行う。

一方、タイマ補正部３ｂは、全アクセス応答時間Ｔ１と全アクセス応答時間Ｔ２とが同一でない（Ｔ１＞Ｔ２又はＴ１＜Ｔ２）と判断したとき（ステップＳ２０４のＮＯ）、レジスタ部３ｃに設定された比率値Ｒを補正し（ステップＳ２０５）、本補正処理を終了する。

この場合、タイマ補正部３ｂは、まず、基準値の全アクセス応答時間Ｔ１と全アクセス応答時間Ｔ２との差分値ΔＴ（ΔＴ＝｜Ｔ２−Ｔ１｜）を算出する。そして、タイマ補正部３ｂは、算出された差分値ΔＴが減少するように（差分値ΔＴが０となるように）、記憶部５に記憶された比率値Ｒを補正する。これにより、ＷｉＭｅｄｉａ規格を満たした物理層部４のクロック生成部４ａにより生成された、第２基準クロック信号Ｓ２を基準にして、比率値Ｒを適正値に補正することができる。

以上、本実施形態に係る通信装置１において、タイマ補正部３ｂは、外部水晶発振子２からの第１基準クロック信号Ｓ１と、ＷｉＭｅｄｉａ規格を満たした物理層部４のクロック生成部４ａからの第２基準クロック信号Ｓ２と、に基づいて、スーパーフレームタイマ部３ａの比率値Ｒを補正する。これにより、タイマ補正部３ｂは、ＷｉＭｅｄｉａ規格を満たす物理層部４の第２基準クロック信号Ｓ２を基準にして、スーパーフレームタイマ部３ａによって計時されるスーパーフレーム周期の誤差を、精度許容範囲内に自動的に補正することができる。すなわち、スーパーフレームタイマ部３ａの誤差補正を簡易に行うことができる。

なお、本発明を実施するための最良の形態について一実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした一実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した一実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

本発明の実施形態に係る通信装置を搭載したＷＵＳＢホスト及びＷＵＳＢデバイスの一構成例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る通信装置の機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る通信装置のシステム構成の一例を示すブロック図である。 従来のスーパーフレームタイマ部が外部水晶発振子により生成された第１基準クロック信号のみを用いてスーパーフレームの周期を計時する構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係るタイマ補正部が、外部水晶発振子２からの第１基準クロック信号と、物理層部からの第２基準クロック信号とを用いて、スーパーフレームタイマ部を補正する構成を示す図である。 物理層部における基準となる全アクセス応答時間Ｔ１の算出方法の処理フローを示すフローチャートである。 スーパーフレームタイマ部の比率値Ｒを補正するための補正処理フローの一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 通信装置
２ 外部水晶発振子
３ 制御部
３ａ スーパーフレームタイマ部
３ｂ タイマ補正部
３ｃ レジスタ部
４ 物理層部
４ａ クロック生成部
４ｂ レジスタ部
５ 記憶部
６ アンテナ部
１００ ＷＵＳＢホスト
１０１ ＷＵＳＢデバイス
Ｓ１ 第１基準クロック信号
Ｓ２ 第２基準クロック信号

Claims (4)

1. 第１基準クロック信号を生成する基準クロック生成部と、
   前記基準クロック生成部により生成された前記第１基準クロック信号に基づいて、スーパーフレームの周期を計時するスーパーフレームタイマ部と、を備える通信装置であって、
   無線通信を行うと共に、第２基準クロック信号を生成する物理層部と、
   前記基準クロック生成部により生成された前記第１基準クロック信号と、前記物理層部により生成された前記第２基準クロック信号と、に基づいて、前記スーパーフレームタイマ部の前記計時における誤差を補正するタイマ補正部と、を備えることを特徴とする通信装置。
2. 請求項１記載の通信装置であって、
   前記タイマ補正部は、前記第１基準クロック信号と前記スーパーフレームタイマ部の固有周期との比である比率値を補正することで、前記誤差の補正を行う、ことを特徴とする通信装置。
3. 請求項２記載の通信装置であって、
   前記物理層部はレジスタ部を有しており、
   前記タイマ補正部は、前記基準クロック生成部からの前記第１基準クロック信号が前記レジスタ部にアクセスするアクセス時間と、前記物理層部からの前記第２基準クロック信号が前記レジスタ部にアクセスするアクセス時間と、に基づいて、前記比率値を補正する、ことを特徴とする通信装置。
4. 第１基準クロック信号を生成する第１基準クロック生成工程と、
   前記第１基準クロック生成工程で生成された前記第１基準クロック信号に基づいて、スーパーフレームの周期を計時するスーパーフレーム計時工程と、を含む通信装置の補正方法であって、
   物理層部により無線通信を行うと共に、第２基準クロック信号を生成する第２基準クロック生成工程と、
   前記第１基準クロック生成工程で生成された前記第１基準クロック信号と、前記第２基準クロック生成工程で生成された前記第２基準クロック信号と、に基づいて、前記スーパーフレームタイマ部の前記計時における誤差を補正するタイマ補正工程と、を含む、ことを特徴とする通信装置の補正方法。

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