JP2018121255A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通信状態の変動にかかわらず通信品質を一定以上に維持することができる無線通信装置を提供すること。【解決手段】無線通信装置１は、２つの無線通信部１０、２０を用いた第１の通信（ＭＩＭＯ方式の通信）と、一方の無線通信部１０のみを用いた第２の通信とが切り替え可能であり、他方の無線通信部２０を用いて電波状態が第２の通信における電波状態よりも良好な通信チャネルを検索して、第２の通信に用いられる通信チャネルを切り替える通信チャネル設定部３４等と、第２の通信における通信品質が閾値Ａよりも悪化したときに、第２の通信から第１の通信（ＭＩＭＯ方式の通信）に切り替える通信方式切替部３６等とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、車両等に搭載されて他の無線機器との間で無線通信を行う移動可能な無線通信装置に関する。

従来から、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式で通信を行うとともに電波環境を監視し、干渉波がない状態ではストリーム数が４のＭＩＭＯ方式の通信を行い、レベルの高い干渉波を検出するとＭＩＭＯのストリーム数を１に変更するようにした無線通信機器が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このように、干渉波が発生した場合に、ストリーム数を１に減じることにより、安定した通信が可能となる。

特開２０１３−１８３３２１号公報

ところで、上述した特許文献１に開示された無線通信機器では、干渉波が発生していない状態において、備わっている複数（４つ）の送受信部を用いたＭＩＭＯ方式の通信を行っているため、電波状態が悪化して別の周波数に切り替える際に周波数をスキャンして電波状態が良好な別の周波数を探す必要があり、一時的に通信が途切れて通信品質が低下するおそれがあるという問題があった。また、別の周波数を探している間は一部の送受信部を用いて通信状態を継続することになるが、それ以前のＭＩＭＯ方式を解除して一部の送受信部を用いた通信を維持することになるため、さらなる通信状態の悪化を招き、長期間通信状態が中断され、通信品質が大幅に低下するおそれがある。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、通信状態の変動にかかわらず通信品質を一定以上に維持することができる無線通信装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の無線通信装置は、複数の通信部を用いた第１の通信と、複数の通信部の一部を用いた第２の通信とが切り替え可能な無線通信装置において、複数の通信部の残りを用いて電波状態が第２の通信における電波状態よりも良好な通信チャネルを検索して、第２の通信に用いられる通信チャネルを切り替える通信チャネル設定手段と、第２の通信における電波状態が第１の基準よりも悪化したときに、第２の通信から第１の通信に切り替える通信方式切替手段とを備えている。

通常動作時に一部の通信部を用いた第２の通信を、電波状態が良好なチャネルを検索して切り替えながら実施することにより、電波状態が変動しても通信品質を一定以上に維持することができる。また、電波状態が悪化して第２の通信を用いた動作に支障をきたす場合には、複数の通信部を用いた第１の通信に切り替えることにより、電波状態が悪化した場合であっても一定の通信品質を維持することができる。

また、上述した通信チャネル設定手段による電波状態がより良好な通信チャネルの検索は、第２の通信と並行してバックグラウンドで行われることが望ましい。これにより、通常動作の通信において使用するチャネルの通信品質が低下したときに別の通信品質が良好な他のチャネルに迅速に切り替えることが可能となる。

また、上述した第１の通信は、複数の通信部を用いたＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式の通信であることが望ましい。電波状態が悪化した場合にＭＩＭＯ方式の通信に切り替えることにより、確実に通信品質の低下を防止することができる。

また、上述した通信方式切替手段は、第１の通信における電波状態が第２の基準よりも良好なときに、第１の通信から第２の通信に切り替えることが望ましい。第２の通信における電波状態が悪化して第１の通信に切り替わった後、この第１の通信における電波状態が良好な状態になるということは、元の第２の通信における電波状態も元の良好な状態に復帰すると考えられるため、元の第２の通信に戻しても通信品質を維持することができる。

また、本発明の無線通信装置は車両に搭載されていることが望ましい。走行位置によって電波状態が大きく変化する場合であっても、可能な限り一定以上の通信品質を維持することが可能となる。

一実施形態の無線通信装置の構成を示す図である。 通常動作である一方の無線通信部を用いた通信中に電波状態が悪化してＭＩＭＯ方式の通信に切り替える動作手順を示す流れ図である。 通信方式および通信チャネルの切り替えの概要を示す図である。 ＭＩＭＯ方式の通信中に電波状態が回復して通常動作である一方の無線通信部を用いた通信動作に切り替える動作手順を示す流れ図である。

以下、本発明を適用した一実施形態の無線通信装置について、図面を参照しながら説明する。

図１は、一実施形態の無線通信装置の構成を示す図である。図１に示す無線通信装置１は、２．４ＧＨｚ帯および５ＧＨｚ帯に含まれる複数のチャネルの中から使用チャネルを指定して無線通信を行うとともに、通信環境悪化時にＩＥＥＥ８０２．１１ｎで規定されたＭＩＭＯ方式で無線通信を行うためのものであり、無線通信部１０、２０、ＤＦＳ（Dynamic Frequency Selection）機能部１２、２２、チャネル切替処理部（Ｃｈ切替処理部）３０、スキャン処理部（ＳＣＡＮ処理部）４０、ＭＩＭＯ処理部５０を含んで構成されている。この無線通信装置１は、車両に搭載されている。また、この無線通信装置１は、ナビゲーション動作やラジオ受信動作、オーディオ再生動作、動画再生動作等を行う車載装置としてのヘッドユニットに内蔵あるいは外付けされており、スマートフォン等の端末装置（図示せず）との間で無線通信を行う際にアクセスポイントとして動作する。

無線通信部１０は、ＩＥＥＥ８０２．１１等の規格に基づいて２．４ＧＨｚ帯および５ＧＨｚ帯に含まれるいずれかのチャネルを用いたＷｉ−Ｆｉによる無線通信を制御する。同様に、無線通信部２０は、ＩＥＥＥ８０２．１１等の規格に基づいて２．４ＧＨｚ帯および５ＧＨｚ帯に含まれるいずれかのチャネルを用いたＷｉ−Ｆｉによる無線通信を制御する。なお、上述した５ＧＨｚ帯には、気象レーダー等との干渉が発生する帯域であるＷ５３やＷ５６のタイプに属する各チャネルが含まれている。

ＤＦＳ機能部１２は、無線通信部１０における無線通信に用いられるチャネルについて、気象レーダ等が使用している電波を検出（レーダー検出）し、そのチャネルを避けて通信を行うための処理を行う。同様に、ＤＦＳ機能部２２は、無線通信部２０における無線通信に用いられるチャネルについて、気象レーダ等が使用している電波を検出（レーダー検出）し、そのチャネルを避けて通信を行うための処理を行う。

チャネル切替処理部３０は、無線通信部１０、２０のそれぞれにおいて使用されるチャネルを切り替える。

スキャン処理部４０は、無線通信部２０の使用チャネルを所定の順番に切り替えて通信品質が良好な（電波状態が良好な／スループットが高い）チャネルを検索する。このチャネルの検索は、無線通信部１０を用いた通信動作と並行してバックグラウンドで行われる。

ＭＩＭＯ処理部５０は、無線通信部１０、２０に別々に備わった２つのアンテナから異なるデータを送信するとともに、これら２つのアンテナで同時にデータを受信することで複数のデータストリームを送受信するＭＩＭＯ方式の通信を行う。

上述したチャネル切替処理部３０には、通信品質判定部３２、通信チャネル設定部（通信Ｃｈ設定部）３４、通信方式切替部３６が含まれる。本実施形態の無線通信装置１では、２つの無線通信部１０、２０を用いたＭＩＭＯ方式の通信（第１の通信）と、２つの無線通信部１０、２０の一方（無線通信部１０）のみを用いた通信（第２の通信）とが切替可能であり、通常動作時には第２の通信が行われ、電波状態が悪化したときのみ第１の通信に切り替えられる。

通信品質判定部３２は、無線通信部１０で通信に用いるチャネル（使用チャネル）の通信品質が閾値Ａや閾値Ｂ（＞Ａ）よりも悪化したか否かを判定する。また、通信品質判定部３２は、ＭＩＭＯ方式の通信における通信品質が閾値Ｃよりも高くなったか否かを判定する。閾値Ａは、無線通信部１０による通信動作を伴うアプリケーションの動作（オーディオ再生や動画再生等）が中断しない通信品質の最小値よりも高く設定されており、無線通信部１０の使用チャネルの通信品質がこの値以下になったときに、ＭＩＭＯ方式の通信に切り替える基準（第１の基準）となるものである。また、閾値Ｂは、無線通信部１０の使用チャネルの通信品質がこの値以下になったときに、無線通信部２０を用いて検索されたより良好な通信品質を有する他のチャネルに切り替える基準となるものである。また、閾値Ｃは、ＭＩＭＯ方式の通信における通信品質がこの値よりも高くなったときに、ＭＩＭＯ方式の通信を中止して一方の無線通信部１０を用いた通信動作に復帰する基準（第２の基準）となるものである。この復帰後の無線通信部１０の使用チャネルの通信品質が閾値Ａよりも確実に高くなるように、余裕をもって閾値Ｃが設定されている。

通信チャネル設定部３４は、通常動作である一方の無線通信部１０の使用チャネルの通信品質が閾値Ｂ以下になったときであって、スキャン処理部４０によって通信品質が閾値Ｂよりも高い他のチャネル（無線通信部１０の使用チャネル以外のチャネル）が検索されると、無線通信部１０の使用チャネルを、この検索により得られた他のチャネルに切り替える。

通信方式切替部３６は、無線通信部１０を用いた通信中（通常動作）に、この無線通信部１０による通信における電波状態が第１の基準よりも悪化したとき（無線通信部１０の使用チャネルの通信品質が閾値Ａよりも低くなったとき）に、２つの無線通信部１０、２０を用いたＭＩＭＯ方式の通信に切り替える。

また、通信方式切替部３６は、ＭＩＭＯ方式の通信中に、この通信における電波状態が第２の基準よりも良好なとき（ＭＩＭＯ方式の通信における通信品質が閾値Ｃよりも高くなったとき）に、２つの無線通信部１０、２０を用いたＭＩＭＯ方式の通信から一方の無線通信部１０を用いた通信に切り替える。

上述した通信品質判定部３２、通信チャネル設定部３４、スキャン処理部４０が通信チャネル設定手段に、通信品質判定部３２、通信方式切替部３６が通信方式切替手段にそれぞれ対応する。

本実施形態の無線通信装置１はこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。

図２は、通常動作である一方の無線通信部１０を用いた通信中に電波状態が悪化してＭＩＭＯ方式の通信に切り替える動作手順を示す流れ図である。この動作手順は、所定の時間間隔で行われる。

まず、通信品質判定部３２は、通常動作における通信品質（一方の無線通信部１０の使用チャネルの通信品質）が閾値Ａ以下になったか否かを判定する（ステップ１００）。通信品質が悪化して閾値Ａ以下になると肯定判断が行われる。次に、通信方式切替部３６は、ＭＩＭＯ処理部５０に指示を送って、それまでの無線通信部１０を用いた通信から２つの無線通信部１０、２０を用いたＭＩＭＯ方式の通信に切り替える（ステップ１０２）。このようにしてＭＩＭＯ方式の通信へ切り替えられた後、電波状態悪化（通信品質低下）に伴う通信方式切替に関する一連の処理が終了する。

また、通常動作における通信品質が閾値Ａよりも高い場合にはステップ１００の判定において否定判断が行われる。この場合は、通信チャネル設定部３４は、一方の無線通信部１０による使用チャネルを用いた通信状態を維持する（ステップ１０４）。また、通信品質判定部３２は、無線通信部１０の使用チャネルの通信品質が閾値Ｂ以下か否かを判定する（ステップ１０６）。通信品質が閾値Ｂよりも高い場合にはステップ１０６の判定において否定判断が行われ、無線通信部１０の使用チャネルの切り替えが行われずに、電波状態悪化（通信品質低下）に伴う通信方式切替に関する一連の処理が終了する。

また、通信品質が閾値Ｂ以下になるとステップ１０６の判定において肯定判断が行われる。次に、通信チャネル設定部３４は、通信品質が閾値Ｂよりも高い他のチャネルがあるか否かを判定する（ステップ１０８）。他のチャネルの検索は、無線通信部２０を用いてスキャン処理部４０によって、無線通信部１０を用いた通信動作と並行してバックグランドで行われており、ステップ１０８における判定は、この検索結果を参照することで速やかに行うことができる。該当する他のチャネルがない場合にはステップ１０８の判定において否定判断が行われ、使用チャネルの切り替えが行われずに、電波状態悪化（通信品質低下）に伴う通信方式切替に関する一連の処理が終了する。

また、通信品質が閾値Ｂよりも高い他のチャネルがある場合にはステップ１０８の判定において肯定判断が行われる。次に、通信チャネル設定部３４は、無線通信部１０の使用チャネルを、通信品質が閾値Ｂよりも高い他のチャネルに切り替える（ステップ１１０）。このようにして使用チャネルが切り替えられた後、電波状態悪化（通信品質低下）に伴う通信方式切替に関する一連の処理が終了する。

図３は、通信方式および通信チャネルの切り替えの概要を示す図である。図３に示すように、無線通信部１０の使用チャネルｃｈ１における通信環境が良好であって通信品質が閾値Ｂよりも高い状態から、通信環境が劣化して通信品質が閾値Ｂ以下になると、通信品質が閾値Ｂよりも高い他のチャネル（例えば、チャネルｃｈ２）が存在する場合にはこのチャネルｃｈ２に使用チャネルが切り替えられる。この使用チャネルの通信品質が閾値Ｂ以下になり、通信品質が閾値Ｂよりも高い他のチャネルが存在せず、さらに通信品質が劣化して閾値Ａ以下になると、通信中断が生じる前にＭＩＭＯ方式の通信に切り替えられ、通信品質の低下が抑制される。

図４は、ＭＩＭＯ方式の通信中に電波状態が回復して通常動作である一方の無線通信部１０を用いた通信動作に切り替える動作手順を示す流れ図である。

まず、通信品質判定部３２は、ＭＩＭＯ方式の通信における通信品質が閾値Ｃよりも高くなったか否かを判定する（ステップ２００）。通信品質が閾値Ｃよりも低い場合には否定判断が行われ、ＭＩＭＯ方式の通信状態を維持したまま処理が終了する。

また、通信品質が閾値Ｃよりも高くなると、すなわち、一方の無線通信部１０を用いて通常の通信動作に復帰したときに通信品質が閾値Ａよりも高くなることが予想できる程度に通信環境がよくなるとステップ２００の判定において肯定判断が行われる。次に、通信方式切替部３６は、それまでのＭＩＭＯ方式の通信から無線通信部１０を用いた通信に切り替える（ステップ２０２）。このようにして無線通信部１０を用いた通信に切り替えらた後、通常動作に復帰する一連の処理が終了する。

このように、本実施形態の無線通信装置１では、通常動作時に一方の無線通信部１０を用いた通信を、電波状態が良好な他のチャネルを検索して切り替えながら実施することにより、電波状態が変動しても通信品質を一定以上に維持することができる。また、電波状態が悪化して一方の無線通信部１０による通信を用いた動作（音楽再生や動作再生などの動作）に支障をきたす場合には、２つの無線通信部１０、２０を用いたＭＩＭＯ方式の通信に切り替えることにより、電波状態が悪化した場合であっても一定の通信品質を維持することができる。

また、通常動作における電波状態がより良好な他のチャネルの検索をバックグラウンドで行うことにより、通常動作の通信において使用するチャネルの通信品質が低下したときに別の通信品質が良好な他のチャネルに迅速に切り替えることが可能となる。

また、通信品質が低下（電波状態が悪化）した場合にＭＩＭＯ方式の通信に切り替えることにより、確実に通信品質の低下を防止することができる。

また、ＭＩＭＯ方式の通信に切り替えた後に、ＭＩＭＯ方式の通信における通信品質が閾値Ｃより高い状態に回復したときに、通常動作としての無線通信部１０を用いた通信に切り替えることにより、この無線通信部１０を用いた通信における通信品質を良好な状態とすることができ、切り替えの前後で通信品質を維持することができる。

また、車両に搭載され、走行位置によって電波状態が大きく変化する場合であっても、可能な限り一定以上の通信品質を維持することが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、２つの無線通信部１０、２０が備わっている場合について説明したが、３つ以上の無線通信部が備わっている場合についても本発明を適用することができる。

また、上述した実施形態では、車両に搭載された無線通信装置について説明したが、スマートフォン等の携帯端末装置に内蔵された無線通信装置について本発明を適用することもできる。

また、上述した実施形態では、２．４ＧＨｚ帯および５ＧＨｚ帯に含まれるチャネルを用いて通信を行う場合について説明したが、使用する帯域はこれらに限定されるものではなく、これらのどちらか一方あるいは別の通信帯域に含まれるチャネルを用いて通信を行う場合について本発明を適用することができる。

上述したように、本発明によれば、通常動作時に一部の通信部を用いた第２の通信を、電波状態が良好なチャネルを検索して切り替えながら実施することにより、電波状態が変動しても通信品質を一定以上に維持することができる。また、電波状態が悪化して第２の通信を用いた動作に支障をきたす場合には、複数の通信部を用いた第１の通信に切り替えることにより、電波状態が悪化した場合であっても一定の通信品質を維持することができる。

１ 無線通信装置
１０、２０ 無線通信部
１２、２２ ＤＦＳ機能部
３０ チャネル切替処理部（Ｃｈ切替処理部）
３２ 通信チャネル設定部（通信Ｃｈ設定部）
３４ 通信方式切替部
４０ スキャン処理部（ＳＣＡＮ処理部）
５０ ＭＩＭＯ処理部

Claims (5)

1. 複数の通信部を用いた第１の通信と、前記複数の通信部の一部を用いた第２の通信とが切り替え可能な無線通信装置において、
   前記複数の通信部の残りを用いて電波状態が前記第２の通信における電波状態よりも良好な通信チャネルを検索して、前記第２の通信に用いられる通信チャネルを切り替える通信チャネル設定手段と、
   前記第２の通信における電波状態が第１の基準よりも悪化したときに、前記第２の通信から前記第１の通信に切り替える通信方式切替手段と、
   を備えることを特徴とする無線通信装置。
2. 前記通信チャネル設定手段による電波状態がより良好な通信チャネルの検索は、前記第２の通信と並行してバックグラウンドで行われることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記第１の通信は、前記複数の通信部を用いたＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式の通信であることを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
4. 前記通信方式切替手段は、前記第１の通信における電波状態が第２の基準よりも良好なときに、前記第１の通信から前記第２の通信に切り替えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の無線通信装置。
5. 車両に搭載されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の無線通信装置。

Images