JP4491350B2

JP4491350B2 - 無線集積回路

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Publication number: JP4491350B2
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Inventors: 茂幸佐藤
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Description

本発明は、物理層のインタフェースがIEEE（米国電気電子技術者協会）802.15.4に準拠し、無線LAN(Local Area Network)規格のIEEE802.11bと同じ2.4GHz帯の周波数帯域を16のチャネルに分割して利用する無線通信用規格に含まれる近距離無線通信用規格の１つであるZigBee(ZigBee Allianceの商標）を用いた大規模な無線集積回路（以下「無線LSI」という。）、特にその受信データ制御に関するものである。

従来、ZigBeeを用いた無線LSIとしては、例えば、次のような文献に記載されるものがあった。

沖テクニカルレビュー、沖電気工業（株）、２００４年１０月１日、第７１巻、第４号、p．２４−２９，７０−７３

図７は近距離無線通信に用いられるZigBeeのプロトコル構成を示す通信階層モデル図、及び図８はZigBeeのネットワークモデルである。

ZigBeeのプロトコル構成は、例えば、WL-PAN(Wireless Personal Area Network)の国際標準規格であるIEEE802.15.4の物理層（Physical Layer）１及びデータリンク層(Data Link Layer)２を用い、その上位にネットワーク層(Network Layer)３、トランスポート層(Transport Layer)４、セション管理層(Session Layer)５、プレゼンテーション層(Presentation Layer)６、及びアプリケーション層(Application Layer)７を規格化している。

物理層１は、受信電力測定やリンク品質通知、チャネルの使用状況を確認するCSMA-CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance ；搬送波感知多重アクセス−衝突回避)等のデータ送受信機能を持っており、ネットワーク構築時に各チャネルの受信電力を測定し、他システムからの干渉電力が少ないチャネルを探すことができる。又、使用しているチャネル品質が劣化した場合に、通信チャネルを変更する仕組みも提供されている。物理層１の仕様は、例えば、周波数が2.4GHz、チャネル数が１６、変調方式がO-QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)、拡散方式がDSSS(Direct Sequence Spread Spectrum；直接シーケンス・スペクトラム拡散)、データレートが250kbit/s、使用可能地域が全世界である。

データリンク層２は、データフォーマット処理層である媒体アクセス制御層（Media Access Control Layer、以下「MAC層」という。）を有している。ネットワーク層３は、ネットワーク上に接続された２ノード間でのデータ転送管理を行う層である。トランスポート層４は、通信管理を行う層である。セクション層５は、通信の開始から終了の管理を行う層である。プレゼンテーション層６は、アプリケーション層７−セション層５間のインタフェース管理を行う層である。

データリンク層３におけるMAC層では、間欠動作や帯域保証通信を行うビーコンモードと、全ノード間で互いに直接通信するノンビーコンモードが規定されている。ビーコンモードは、PAN(Personal Area Network)コーディネータ１１と呼ばれるネットワーク管理ノードを中心とするスター型ネットワークで使われる。PANコーディネータ１１がビーコン信号を定期的に送信し、他のノードはビーコン信号に同期して、割り当てられた期間に通信する。コーディネータ１１が割り当てた唯一のノードのみが、チャネルを占有して衝突が起こることなく通信が可能であり、低遅延が要求される通信に利用される。一方、ノンビーコンモードは、CSMA-CAで常にチャネルアクセスするモードである。周辺ノードと直接通信するメッシュリンク１４で使う場合、各ノードがいつでも直接通信できる代わりに、常に自分宛のデータを受信できるように受信待機する必要があり、ビーコンモードのように間欠動作により省電力化することはできない。

ノンビーコンモードをスターリンク１５で使う場合、親機のみを常時受信とし、エンドデバイス１３側を停止、又は待機状態とした間欠動作とする使用方法を採ることにより、エンドデバイス１３の省電力化を実現できる。この方法では、エンドデバイス１３から定期的に親機へ要求を出して下り方向のデータを受け取るために、下り方向の通信に伝送遅延は出るものの、センサネットワークとして支配的なデータ流れであるエンドデバイス１３からの上り方向の通信は、CSMA-CAを用いて常時可能となる。

ネットワーク層３におけるZigBeeネットワークは、IEEE802.15.4で想定しているスター型のトポロジとメッシュ型のトポロジを融合したクラスタツリー構造のネットワークである。ZigBeeネットワークは、ZigBeeコーディネータ１１、ZigBeeルータ１２、及びZigBeeエンドデバイス１３より構成されている。コーディネータ１１とルータ１２は、PANコーディネータの機能を持ち、スターリンク（クラスタ）１５を形成する。又同時にコーディネータ１１とルータ１２の間で、メッシュリンク１４を構成することにより、マルチホップネットワークを構成することができる。

一方、エンドデバイス１３は、コーディネータ１１やルータ１２にスターリンク１５で接続することにより、ネットワークに参加する。エンドデバイス１３は、接続したルータ１２を介してマルチホップ通信することにより、ネットワークに接続されている他のデバイスと通信することができる。

図９は、図７の物理層１での送受信データフォーマットを示す図である。
図９の送受信データフォーマットにおいて、フィールド「Preamble-Sequence」は同期を取るための信号、フィールド「Start of Frame Delimiter」は転送開始信号、フィールド「Frame-Length」はフィールド「Frame-Control」〜フィールド「FCS」までのデータ長（バイト数、１バイト(Byte)＝８ビット(bit））である。フィールド「Frame-Control」はデータタイプを示す信号であり、このデータタイプには、Beacon/Data/Ack/Commandのフレームタイプ、Source、Destのアドレスタイプ(16bitモード）、及び、転送モード（セキュリティ／スルーモード）等がある。フィールド「Sequence-Number」は転送時の識別信号(Sequence Number)、フィールド「Addressing-Filed」は発信元(Souce)や宛先(Destination)のアドレスであって「Frame-Control」の値により可変(0-21Byte)、フィールド「Data-Payload」は転送可能なデータ量(0-122Byte)、フィールド「FCS」はデータチェック(Frame Check Sequence)信号である。この図１１のようなデータフォーマットにてデータの送受信が行われる。

ZigBee用の無線LSIとしては、図７の物理層１、データリンク層２、及びネットワーク層３をどのような機能ブロックで構成するかでLSIの仕様が異なってくる。例えば、非特許文献１では、無線周波数（Radio Frequency、以下「RF」という。）信号にて送受信を行うアナログ無線回路からなる無線送受信部（以下「RF部」という。）と、物理層部だけをチップ化し、MAC層をホスト側の中央処理装置（以下「CPU」という。）上でソフト（プログラム）により実行するものに対して、RF部、物理層部、及びMAC層部を１チップ化し、IEEE802.15.4に完全準拠した無線LSIを実現し、複雑なMAC処理を無線LSI内部で行い、８ビット程度の低い能力のホストCPUでZigBeeネットワークを実装・制御することができる技術が記載されている。

何れの無線LSIにおいても、物理層１においてデータの送受信を制御し、データリンク層２において送受信されたデータの解析を行ってスルーモード、セキュリティモードでの転送を決定する。セキュリティモードの場合は、暗号化／復号化が行われて次の層へデータを渡す。ネットワーク層３では、シリアル回路等を用いてホストCPUとそれらのデータの送受信を行う。

図１０は、図７の受信時に行われる一般的な受信データの処理フローを示す図である。
ステップＳ１において、RF部がRF信号でデータを受信すると、ステップＳ２において、復調部(Demodulator)により、その受信データをシンボル（Symbol、メッセージともいう。）に変換する復調処理が行われる。図９の受信データのデータ長は、最大１３３Byteである。即ち、図９中のフレーム「Frame-Length」は、「Frame-Control」〜「FCS」までのデータ長を示し、１Byte（＝８bit）であるので、最大１２７Byteの設定が可能である。１２７Byteを超えなければ、各フィールドのバイト構成は自由であるから、最大１３３Byteのデータ長は、次のように計算できる。
フィールド「Preamble-Sequence」；４Byte
フィールド「Start of Frame Delimiter」；１Byte
フィールド「Frame-Length」；１Byte
フィールド「Frame-Control」〜フィールド「FCS」；１２７Byte
合計；１３３Byte

ステップＳ３において、最大１３３Byteの受信データは、一旦、物理層１にて次のデータリンク層２にデータを渡すために保持される。この物理層１では、Symbolデータをバイトデータに変換する（１Symbolは１６μｓ受信し、２Symbolで１Byteデータを構成する）。ステップＳ４において、データリンク層２では、総てのデータの受信が完了すると、転送モードを決定し、データの吸い上げを開始する。この時、フィールド「Frame-Control」やフィールド「Addressing-Filed」の値により、受信データの転送モード決定が行われる。この決定は、一般的にMAC層にて行われ、処理されたデータはネットワーク層３へ渡され（転送（スルー／セキュリティ）され）、ステップＳ５において、ネットワーク層３によりホストCPUへ送信（転送）される。

図１１は、図７のMAC層が無線LSIの外部のホストCPUに設けられている場合の処理フローを示す図である。

無線LSIの機能ブロックとして、MAC層を無線LSI内部に保持している場合、受信データの一連の処理フローは、図１０に示すように、無線LSI内部で総て実行可能である。しかし、図１０に示されたデータリンク層２に位置づけられているMAC層の機能が、無線LSI外部のホストCPUに設けられていた場合、図１１に示すように、ステップＳ４Aにおいて、受信データは一旦、無線LSI内部で保持され、外部のMAC層の判断を待つことになる。そしてステップＳ５Aにおいて、転送モードの判断に必要なデータ（「Frame-Control」や[Addressing-Filed」）は、ネットワーク層３にて外部のMAC層へ送信（転送）され、ステップＳ６において、MAC層での転送モード判断（スルー／セキュリティ）後に、この転送モードの判断（決定）が内部へ通知されて転送が再開されることになる。

しかしながら、従来の無線LSIでは、次の（ａ）、（ｂ）のような課題があった。
（ａ） MAC層の機能が無線LSI外部に設けられている場合、ネットワーク層３のデバイスのデータ転送レートの設定はユーザ要求により行われるため、転送速度が極端に遅い場合も考えられる。又、物理層１で総てのデータ（最大１３３Byte）を受信した後に、外部のMAC層へ転送に必要なデータを送信していたのでは、MAC層での転送判断がおくれ、無線通信システムのスペックダウン（性能低下）を招く課題があった。

（ｂ） MAC層の機能が無線LSI内部に設けられている場合でも、MAC層の負担を減らしたり、フィールド「Addressing-Fileds」の情報をより早くMAC層へ通知して、一連のデータ転送処理のパフォーマンス（性能）をより向上させるという課題もあった。

前記課題を解決するために、本発明は、データの送受信を制御する物理層と、前記物理層で制御された送受信データの解析を行って転送モードを判断し、この判断した転送モードにより前記送受信データを処理して次の層へ転送するMAC層を有するデータリンク層と、前記データリンク層から転送された前記送受信データの転送管理を行うネットワーク層とを含む無線通信用規格（例えば、ZigBee等）に従い、無線電波を用いて前記データの送受信を行う無線LSIにおいて、RF部と、復調部と、データ送受信制御部及び転送モード決定部を有する物理層部と、変調部とを備えている。

前記RF部は、受信時は到来する前記無線電波を受信して受信データを出力し、送信時は送信データを前記無線電波にして送信する。前記復調部は、前記受信データをシンボルに復調して受信用シンボルデータを出力する。

前記物理層部の内の前記データ送受信制御部は、受信時は前記受信用シンボルデータを受信用バイトデータに変換し、送信時は送信用シンボルデータを出力する。前記物理層部の内の前記転送モード決定部は、前記受信データにおける前記転送モードの判断に必要な前記受信データ中の第１特定データが確定した第１時点で後の第２特定データのデータ長を決定し、この決定した第２特定データのデータ長分のデータが確定した第２時点で前記受信データの転送モード決定に必要なデータをラッチし、前記MAC層へ転送する。前記変調部は、前記送信用シンボルデータを前記送信データに変調して前記RF部へ出力する。

本発明の内の請求項１、４に係る発明によれば、物理層部にて受信データの転送モード判断に必要なデータが確定した時点で、そのデータのラッチとMACへの通知を行うようにしているので、その後の受信データの受信中にネットワーク層でのデータ転送とMACの転送モード判断が行えるようになる。これにより、MACへの転送モード判断材料のデータ送付と、MACによる転送モード判断処理に時間的余裕を与えることが可能になり、より多くのユーザ要求に応じることが可能となる。

請求項２、３に係る発明によれば、無線LSIにMACを内蔵させたので、複雑なMAC処理を無線LSI内部で行うことができ、例えば８ビット程度の低い能力のホストCPUでZigBeeネットワークを実装・制御することができる。しかも、MAC内蔵の無線LSI内に物理層部を設け、この物理層部にて受信データの転送モード判断に必要なデータが確定した時点で、そのデータのラッチとMACへの通知を行うようにしているので、MACの負担を減らす効果や、例えばフィールド「Addressing-Fields」の情報をいち早くMACへ通知することが可能となり、一連のデータ転送処理のパフォーマンスを向上できる。

本発明を実施するための最良の形態では、ZigBeeに従い、近距離無線電波を用いてデータの送受信を行う無線LSIにおいて、RF部と、復調部と、データ送受信制御部及び転送モード決定部を有する物理層部と、変調部とを備えている。

RF部では、受信時は到来する近距離無線電波を受信して受信データを出力し、送信時は送信データを近距離無線電波にして送信する。復調部は、受信データをシンボルに復調して受信用シンボルデータを出力する。物理層部の内のデータ送受信制御部では、受信時は受信用シンボルデータを受信用バイトデータに変換し、送信時は送信用シンボルデータを出力する。物理層部の内の転送モード決定部では、受信データにおける転送モードの判断に必要な受信データ中の第１特定データが確定した第１時点で後の第２特定データのデータ長を決定し、この決定した第２特定データのデータ長分のデータが確定した第２時点で受信データの転送モード決定に必要なデータをラッチし、MAC層へ転送する。変調部は、送信用シンボルデータを送信データに変調してRF部へ出力する。

（構成）
図１は、本発明の実施例１を示す無線LSIの概略の機能ブロック図である。
本実施例１の無線LSI２０は、近距離無線通信規格の１つであるZigBeeに対応したLSIであり、アンテナ２１に接続されたRF部２２、復調部２３、変調部２４、データ格納用の２面のランダムアクセスメモリ（Random Access Memory、以下「RAM」という。）２５、ワーキングデータ格納用のRAM２６、ホストインタフェース部（以下「ホストI/F部」という。）２７、及び物理層部３０等をチップ化し、MAC層をホストCPU４０上でプログラムにより実行するようになっている。

即ち、無線LSI２０は、発振器等から供給されるクロックφに基づき動作する回路であり、この内部にRF部２２が設けられている。RF部２２は、IEEE802.15.4に準拠し、アンテナ２１に対して2.4GHzの無線信号を送受信するアナログ回路からなる送受信回路により構成され、この出力側に復調部２３が接続され、入力側に変調部２４が接続されている。復調部２３は、IEEE802.15.4に準拠し、IF(Intermediate Frequency)インタフェースにてRF部２２より受信データを取り込み、この受信データを復調して復調データを出力する回路であり、この出力側に物理層部３０が接続されている。変調部２４は、IEEE802.15.4に準拠し、IQデータとして入力される変調データを変調信号に変調してRF部２２に出力する回路であり、この入力側に物理層部３０が接続されている。物理層部３０は、IEEE802.15.4物理層に準拠し、例えば送受信データ格納用に各１２８Byteの２面のRAM２５を有し、受信時は復調データを復調部２３から取り込み、送信時は変調データを変調部２４へIQデータとして出力する回路である。この物理層部３０には、例えばワーキングデータ格納用の６KbitのRAM２６、及びホストI/F部２７も接続されている。ホストI/F部２７は、物理層部３０と外部のホストCPU４０との間の信号の授受を行う際のインタフェース回路である。

物理層部３０内には、、従来の物理層の機能と同様に、受信電力測定やリンク品質通知、チャネルの使用状況を確認するCSMA-CA等のデータ送受信機能を持つデータ送受信制御部３１が設けられている。データ送受信制御部３１の仕様は、従来と同様に、例えば、周波数が2.4GHz、チャネル数が１６、変調方式がO-QPSK、拡散方式がDSSS、データレートが250kbit/s、使用可能地域が全世界である。本実施例１の特徴は、物理層部３０内に新たに、従来、データリンク層で行われる転送モード（スルー／セキュリティ）の判断に必要なデータ（「Frame-Control」や「Addressing-Filed」)のラッチとMAC層への送信処理を行う転送モード決定部３２を設けたことである。この転送モード決定部３２は、例えば、復調部２３からの復調データのフィールド「Frame-Control」及びフィールド「Addressing-Filed」をラッチするラッチ回路３２ａと、このラッチ回路３２ａでラッチされたフィールド「Frame-Control」値をデコード（解析）するデコーダ３２ｂと、ラッチ回路３２ａでラッチされたフィールド「Addressing-Filed」値とデコード結果とを比較してフィールド「Addressing-Filed」のデータ長を決定し、ホストCPU４０へ通知するか否かの判断を行う比較回路３２ｃと、この比較回路３２ｃの判断結果をホストI/F部２７へ転送するホストI/Fインタフェース３２ｄとにより構成されている。

ホストCPU４０は、発振器等から供給されるクロックφに基づき動作し、IEEE802.15.4のMAC層を有するデータリンク層(Data Link Layer)４１、ネットワーク層(Network Layer)４２、トランスポート層(Transport Layer)４３、セション管理層(Session Layer)４４、プレゼンテーション層(Presentation Layer)４５、及びアプリケーション層(Application Layer)４６の機能を実行する共に、各種の信号の入／出力（以下「I/O」という。）機能、ディジタル信号からアナログ信号へディジタル／アナログ（以下「D/A」という。）変換して出力する機能、及び供給されるアナログ信号をディジタル信号にアナログ／ディジタル（以下「A/D」という。）変換して入力する機能等を有している。

データリンク層４１は、データフォーマット処理層であるMAC層を有し、このMAC層の機能の一部、例えば、データリンク層４１で行われる転送モード（スルー／セキュリティ）の判断に必要なデータのラッチとこのMAC層への送信処理の機能が除かれ、この除かれた機能の一部が無線LAN２０内の物理層部３０に設けられている。他の層は、従来と同様のものである。即ち、ネットワーク層４２は、ネットワーク上に接続された２ノード間でのデータ転送管理を行う層である。トランスポート層４３は、通信管理を行う層である。セクション層４４は、通信の開始から終了の管理を行う層である。プレゼンテーション層４５は、アプリケーション層４６−セション層４４間のインタフェース管理を行う層である。

（動作）
図２は、図１の物理層部３０でのデータ受信フォーマットを示す図である。
図１の無線LSI２０及びホストCPU４０では、図２のデータフォーマットにて、下記のようにしてデータの送受信が行われる。

物理層部３０内のデータ送受信制御部３１においてデータの送受信を制御し、データリンク層４１において送受信されたデータの解析を行ってスルーモード、セキュリティモードでの転送を決定する。セキュリティモードの場合は、暗号化／復号化が行われて次のネットワーク層４２へデータを渡す。ネットワーク層４２では、シリアル回路等を用いてホストCPU４０とそれらのデータの送受信を行う。

次に、受信時に行われる受信データの処理フローを説明する。
RF部２２がRF信号でアンテナ２１からデータを受信すると、復調部２３により、その受信データをシンボルに変換する復調処理が行われる。図２に示されるように、受信データのデータ長は最大１３３Byteである。最大１３３Byteの受信データは、一旦、物理層部３０内のデータ送受信制御部３１にて次のデータリンク層４１にデータを渡すために保持される。このデータ送受信制御部３１では、Symbolデータを図２のようなバイトデータに変換する。物理層部３０にて受信データの転送モード判断に必要なフィールド「Frame-Control」データが確定した図２の第１時点５１で、この「Frame-Control」値により後のフィールド「Addressing-Filed」のデータ長が決定するため、ラッチ回路３２ａでラッチした「Frame-Control」値をデコーダ３２ｂでデコード（解析）し、このデコード結果と、ラッチ回路３２ａでラッチしたフィールド「Addressing-Filed」値とを、比較回路３２ｃにより比較してフィールド「Addressing-Filed」のデータ長を決定し、ホストI/Fインタフェース３２ｄを介してホストI/F部２７へ送る。次に、確定した「Addressing-Filed」のデータ長分のデータが確定した図２の第２時点５２で、受信データの転送モード決定に必要なデータ（「Frame-Control」や「Addressing-Filed」等）をデータ送受信制御部３１でラッチし、ホストI/F部２７を介してデータリンク層４１のMAC層へ転送（通知）する。

データリンク層４１では、総てのデータの受信が完了すると、転送モードを決定し、データの吸い上げを開始する。吸い上げられたデータは、ネットワーク層４２へ渡される（転送（スルー／セキュリティ）される）。

図３及び図４は、MACヘッダ長（MAC header)と「Addressing-Fileds」のデータ長を決定する方法を示すものであり、図３は、図２のMACヘッダ長（MAC header)の詳細図、及び図４は、図２のフィールド「Frame-Control」データの解析結果を示す図である。

図２の時点５１での「Addressing-Filed」のデータ長決定方法について説明する。
図３に示すMACヘッダ（MAC header)は、２Byteの「Frame-Control」、１Byteの「Sequence-Number」、及び０−２１Byteの「Addressing-Fileds」により構成され、３Byte〜２３Byteと可変であるが、最初の２Byteの「Frame-Control」を解析することで、MACヘッダ長を知ることができる。解析に必要なデータは、２Byteの「Frame-Control」を構成する１６bitの内の６ビット目の「IntraPAN」（１bit）、１０〜１１ビット目の「Dest-addressing-mode」（以下「Daddmode」という。）（２bit）、及び１４〜１５ビット目の「Source-addressing-mode」（以下「Saddmode」という。）（２bit）の計５bitである。この５bitがとる値に対するMACヘッダ長が図４に示されている。

図４において、「D.PAN」、「D.Add」はデータの送り先の情報を示すデータ、「S.PAN」、「S.Add」はデータの送り元の情報を示すデータである。これらのデータ「D.PAN」、「D.Add」、「S.PAN」、「S.Add」の設定は、図３の３信号「IntraPAN」、「Daddmode」、「Saddmode」の設定により変更することが可能になっている。

但し、「IntraPAN」中の「１」：
「Daddmode」及び「Saddmode」でアドレスが設定されている。
→「Addressing-Fileds」中の「Source PAN-identifier(ID)」が省略される。
「IntraPAN」中の「０」：
「Daddmode」及び「Saddmode」でアドレスが設定されている。
→「Addressing-Fileds」中の「Destination PAN-identifier(ID)」／「Source
PAN-identifier(ID)」の両方設定される。
「Daddmode」／「Saddmode」において：
「００」；アドレス、PAN-ID共に無し。
「０１」；予約(Reserve)
「１０」；16ビットアドレス、PAN-ID有り。
「１１」；64ビットアドレス、PAN-ID有り。

物理層は、送り先の情報を示すデータ「D.PAN」、「D.Add」により、自分宛のデータであるかを判断することができ、MACは、それらの情報を総合的に判断して動作を決定することができる。本実施例１では、ラッチ回路３２ａ、デコーダ３２ｂ及び比較回路３２ｃにより、３信号「IntraPAN」、「Daddmode」、「Saddmode」を解析・比較することで、MACヘッダ長と「Addressing-Fileds」のデータ長を決定している。

例えば、IntraPAN(1)、Daddmode(11)、Saddmode(11)の場合
D.PAN ； 2Byte
D.Add ； 8Byte
S.PAN ； 0Byte（送り元のPAN情報は無し）
S.ADD ； 8Byte
計１８Byteの「Addressing-Fields」構成となる。この場合、データの送り元の判断は「S.ADD」にて行われる。

（効果）
図５（ａ）、（ｂ）は、従来と本実施例１のデータ受信状態を示す図である。
本実施例１によれば、物理層部３０にて受信データの転送モード判断に必要なデータが確定した図２の第１時点５１で、そのデータのラッチとMACへの通知を行うようにしているので、図５（ｂ）に示すように、その後の「Data-Payload」〜「FCS」（０〜１２４Byte：０〜約４ｍｓ［１Byte（１６μｓ×２）×１２４］）受信中にネットワーク層４２でのデータ転送とMACの転送モード判断が行えるようになる。これにより、従来の図５（ａ）の受信状態に比べて、MACへの転送モード判断材料のデータ送付と、MACによる転送モード判断処理に時間的余裕を与えることが可能になり、より多くのユーザ要求に応じることが可能となる。

図６は、本発明の実施例２を示す無線LSIの機能ブロック図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通する要素には共通の符号が付されている。

本実施例２では、ホストCPU４０A内から、MAC層を有するデータリンク層が削除され、この削除されたMAC層を有するデータリンク層２９が無線LSI２０A内に設けられると共に、セキュリティ部（AES）２８が無線LSI２０A内に設けられている点が、実施例１と異なる。他の構成は、実施例１と同様である。

セキュリティ部２８及びデータリンク層２９は、物理層部３０とホストI/F部２７との間に接続され、これらにRAM２５，２６が接続されている。セキュリティ部２８は、IEEE802.15.4で規定されるセキュリティ機能（例えば、秘匿機能、認証機能等）を搭載し、例えば、ブロックデータは１２８bit、鍵長は１２８bit固定が適用される。データリンク層２９は、図１のデータリンク層４１と同様に、データフォーマット処理層であるMAC層を有し、このMAC層の機能の一部、例えば、転送モード（スルー／セキュリティ）の判断に必要なデータのラッチとこのMAC層への送信処理の機能が除かれ、この除かれた機能の一部が物理層部３０に設けられている。

図２のデータ受信フォーマット中のフィールド「Frame-Control」に含まれる図３の３ビット目の「Security enabled」（１bit）において、セキュリティデータ無しのときには、転送モードがスルーモードとなり、実施例１と同様の動作が行われる。セキュリティデータ有りのときには、転送モードがセキュリティモードとなり、送受信時にセキュリティ機能が実行される。

本実施例２では、無線LSI２０AにMACを内蔵させたので、複雑なMAC処理を無線LSI２０A内部で行うことができ、８ビット程度の低い能力のホストCPU４０AでZigBeeネットワークを実装・制御することができる。しかも、MAC内蔵の無線LSI２０A内に物理層部３０を設け、この物理層部３０にて受信データの転送モード判断に必要なデータが確定した第２時点で、そのデータのラッチとMACへの通知を行うようにしているので、MACの負担を減らす効果や、フィールド「Addressing-Fields」の情報をいち早くMACへ通知することが可能となり、一連のデータ転送処理のパフォーマンスを向上できる。

本発明は、上記実施例１、２に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例である実施例３としては、例えば、次の（ａ）、（ｂ）のようなものがある。

（ａ）実施例１の物理層部３０は、物理層にて受信データの転送モード決定に必要なデータのラッチとMACへの通知を行う種々の回路に適用可能である。そのため、例えば、図６のホストCPU４０Aを無線LSI２０Aに内蔵させたワンチップ無線LSI等についても、同様の作用効果が得られる。

（ｂ）図１、図６の無線LSI２０，２０AやホストCPU４０，４０Aの回路構成は一例であるから、これらの回路２０，２０A，４０，４０Aにタイマ、リセット機能、クロック制御機能等の種々の回路を付加しても良い。

本発明の実施例１を示す無線LSIの概略の機能ブロック図である。図１の物理層部３０でのデータ受信フォーマットを示す図である。図２のMACヘッダ長（MAC header)の詳細図である。図２のフィールド「Frame-Control」データの解析結果を示す図である。本実施例１と従来のデータ受信状態を示す図である。本発明の実施例２を示す無線LSIの機能ブロック図である。 ZigBeeのプロトコル構成を示す通信階層モデル図である。 ZigBeeのネットワークモデル図である。図７の物理層１での送受信データフォーマットを示す図である。図７の受信時に行われる一般的な受信データの処理フローを示す図である。図７のMAC層が無線LSIの外部のホストCPUに設けられている場合の処理フローを示す図である。

符号の説明

２０，２０A 無線LSI
２２ RF部
２３復調部
２４変調部
２５，２６ RAM
２９，４１データリンク層
３０物理層部
３１データ送受信制御部
３２ａラッチ回路
３２ｂデコーダ
３２ｃ比較回路
４０，４０A ホストCPU
４２ネットワーク層
４３トランスポート層
４４セション層
４５プレゼンティション層
４６アプリケーション層

Claims

データの送受信を制御する物理層と、前記物理層で制御された送受信データの解析を行って転送モードを判断し、この判断した転送モードにより前記送受信データを処理して次の層へ転送する媒体アクセス制御層を有するデータリンク層と、前記データリンク層から転送された前記送受信データの転送管理を行うネットワーク層とを含む無線通信用規格に従い、無線電波を用いて前記データの送受信を行う無線集積回路において、
受信時は到来する前記無線電波を受信して受信データを出力し、送信時は送信データを前記無線電波にして送信する無線送受信部と、
前記受信データをシンボルに復調して受信用シンボルデータを出力する復調部と、
受信時は前記受信用シンボルデータを受信用バイトデータに変換し、送信時は送信用シンボルデータを出力するデータ送受信制御部と、前記受信データにおける前記転送モードの判断に必要な前記受信データ中の第１特定データが確定した第１時点で後の第２特定データのデータ長を決定し、この決定した第２特定データのデータ長分のデータが確定した第２時点で前記受信データの転送モード決定に必要なデータをラッチし、前記媒体アクセス制御層へ転送する転送モード決定部と、を有する物理層部と、
前記送信用シンボルデータを前記送信データに変調して前記無線送受信部へ出力する変調部と、
を備えたことを特徴とする無線集積回路。
請求項１記載の無線集積回路において、
前記媒体アクセス制御層を有する前記データリンク層の機能を前記無線集積回路に内蔵させたことを特徴とする無線集積回路。
請求項１記載の無線集積回路において、
前記無線通信用規格の機能を前記無線集積回路に内蔵させたことを特徴とする無線集積回路。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線集積回路において、
前記無線通信用規格は、ZigBeeであることを特徴とする無線集積回路。