JP6515630B2 - 無線通信装置 - Google Patents

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Description

本発明は、無線通信装置にかかり、特に、TDMA(Time Division Multiple Access)網で無線通信を行う無線通信装置に関する。
複数の無線通信装置が同一のタイミングで同期を維持するTDMA網がある。このTDMA網では、無線通信装置が同期を確立することが重要となり、そのような方法が特許文献1に開示されている。
そして、TDMA網では、図1に示すように、無線環境の変化によりTDMA網が2つ以上に分離され、それぞれ独立したタイミングで同期を維持しなければならない場合がしばしば生じる(図1のCase1からCase2、符号10,20を参照)。このタイミングのずれは、無線通信装置に実装されている発信器の精度に依存するが、高精度の発信器は高価であり、低コスト化を要求される無線通信装置に実装するのは容易ではない。
このタイミングのずれを無視できない状況において、TDMA網が分離された後に、再び無線環境が変化し、互いのTDMA網の一部から無線通信が可能となる場合がある(図1のCase2からCase3)。この場合には、すぐに全ての無線通信装置で同期が復帰できず、直接、無線通信が可能な比較的近接している特定の無線通信装置14から順次タイミングを補正し、同期が復帰することになる(図1のCase3からCase4、符号30参照)。そして、その後、全ての無線通信装置11〜15で同期が復帰される(図1のCase5)。
特開2011−234327号公報
しかしながら、図1のCase4の状況において、上述した特定の無線通信装置14が同期に復帰している間に、他のTDMA網と直接無線通信ができない無線通信装置15は、一時的に同一のTDMA網の無線通信装置との同期のタイミングに追従できなくなり、同期が切断されるという問題がある。この無線通信装置を使用するユーザにとって、通信可能と思われる無線通信装置との通信が想定外に切断されることとなると、運用上大きな問題となる。このように無線通信が切断される無線通信装置は、TDMA網が大規模になるほどその台数も増えることになる。
このため、本発明の目的は、上述した課題である、無線通信が切断されること、を解決することができる無線通信装置を提供することにある。
本発明の一形態である無線通信装置は、
他の無線通信装置との間でTDMA(Time Division Multiple Access)同期処理を行う同期処理部を備えた無線通信装置であって、
前記同期処理部は、自装置が属するTDMA網とは異なる同期タイミングである他のTDMA網に属する無線通信装置から同期信号を受信した際に、当該受信した同期信号に基づいて、自装置が属するTDMA網での同期状態を維持したまま、当該TDMA網の同期タイミングを変更する、
という構成をとる。
また、本発明の一形態であるプログラムは、
無線通信装置が備える演算装置に、
他の無線通信装置との間でTDMA(Time Division Multiple Access)同期処理を行う同期処理部を実現させるためのプログラムであって、
前記同期処理部は、自装置が属するTDMA網とは異なる同期タイミングである他のTDMA網に属する無線通信装置から同期信号を受信した際に、当該受信した同期信号に基づいて、自装置が属するTDMA網での同期状態を維持したまま、当該TDMA網の同期タイミングを変更する、
という構成をとる。
また、本発明の一形態である無線通信システムは、
他の無線通信装置との間でTDMA(Time Division Multiple Access)同期処理を行う同期処理部を備えた無線通信装置が属するTDMA網を複数備えた無線通信システムであって、
前記無線通信装置の前記同期処理部は、自装置が属するTDMA網とは異なる同期タイミングである他のTDMA網の無線通信装置から同期信号を受信した際に、当該受信した同期信号に基づいて、自装置が属するTDMA網での同期状態を維持したまま、当該TDMA網の同期タイミングを変更する、
という構成をとる。
また、本発明の一形態である無線通信方法は、
他の無線通信装置との間でTDMA(Time Division Multiple Access)同期処理を行う無線通信装置による無線通信方法であって、
無線通信装置が、自装置が属するTDMA網とは異なる同期タイミングである他のTDMA網に属する無線通信装置から同期信号を受信した際に、当該受信した同期信号に基づいて、自装置が属するTDMA網での同期状態を維持したまま、当該TDMA網の同期タイミングを変更する、
という構成をとる。
本発明は、以上のように構成されることにより、TDMA網において無線通信装置間の無線通信が切断されることを抑制することができる。
TDMA網による同期処理の様子の一例を示す図である。 本発明におけるTDMA網による同期処理の様子を示す図である。 本発明における無線通信装置の構成を示すブロック図である。 図3に開示した無線通信装置の動作を示すフローチャートである。 図4に開示したタイミング補正処理の詳細を示すフローチャートであり、本発明の場合と比較する他の動作例を示す図である。 本発明における、図4に開示したタイミング補正処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の付記1における無線通信装置の構成を示すブロック図である。
<実施形態1>
本発明の第1の実施形態を、図2乃至図6を参照して説明する。図2は、無線通信システム全体における同期処理の様子を示す図である。図3は、無線通信装置の構成を示すブロック図である。図4乃至図6は、無線通信装置の動作を示すフローチャートである。
本発明における無線通信装置は、TDMA(Time Division Multiple Access)網において他の無線通信装置との間でTDMA同期処理を行い、これにより無線通信を行うものである。そして、本発明では、図2に示すように、複数の無線通信装置11〜15が属するTDMA網10,20を複数備えた無線通信システムを構成している。
具体的に、本発明では、図2に示すように、まず、無線環境の変化により2つのTDMA網10,20に分離されて(図2のCase1からCase2)、複数のTDMA網10,20となった場合を想定する。その後、再び無線環境が変化して互いのTDMA網の一部から無線通信が可能となると(図2のCase3)、全ての無線通信装置11〜15が同一のTDMA網30で同期が復帰することを可能としている(図1のCase4)。つまり、本発明では、上記課題で説明した図2のCase4を経ることなく、一時的にある無線通信端末15の同期が切断されることを抑制するものである。
但し、本発明における無線通信システム及び装置は、必ずしも図2に示す状況にあるものに限定されない。つまり、本発明における無線通信システム及び装置は、いかなる状況のもとでTDMA同期処理を行う場合にも適用可能である。
続いて、無線通信装置11〜15の構成及び動作を詳細に説明する。なお、無線通信装置11〜15はいずれも同様の構成をとるため、以下では、1つの無線通信装置101を例に挙げて説明する。
無線通信装置101は、通信装置、演算装置、記憶装置を備えた無線通信可能な情報処理装置である。そして、無線通信装置101は、図3に示すように、通信装置として、RF部104とアンテナ部105とを備える。また、無線通信装置101は、演算装置がプログラムを実行することで構築された、通信アプリケーション処理部102と、無線制御部103と、を備える。無線制御部103は、さらに、TDMA同期処理部106と、変復調処理部107と、RF制御部108と、を備える。
上記各構成の機能を、動作とともに説明する。TDMA網においては、音声やデータの送受信の前に、他の無線通信装置との間でTDMA同期を確立する必要がある。受信系を例にして説明する。初期の段階では、TDMA同期処理部106にて同期信号の受信待ち状態となり、RF制御部108からRF部104に対して受信待ちを指示する。
アンテナ部105にて他の無線通信装置から送信された無線信号を受信すると、RF部104にてRF受信処理を行い、無線制御部103へ信号が伝達される。無線制御部103においてTDMA同期処理部106にて同期処理が行われ、タイミングの補正後、TDMA同期が確立する。
以降は、上述のTDMA同期処理を定期的に行いつつ、音声やデータの信号の送受において、RF部104から無線制御部103を経由して通信アプリケーション処理部102に信号が伝達され、音声処理やデータの転送を実施する。
そして、本発明においては、特に、TDMA同期処理部106の内部処理に特徴を有する。TDMA同期処理部106(同期処理部)の内部処理の詳細を、図4乃至図6のフローチャートを参照して説明する。
まず、受信状態の動作全体の流れを、図4を参照して説明する。まず処理が開始され、受信待ち処理(ステップS1)が行われる。そして、同期信号の受信の有無を確認し(ステップS2)、同期信号を受信していないときは再び受信待ちに入り(ステップS2でNo,ステップS1)、同期信号を受信するとタイミング補正処理を行う(ステップS2でYes,ステップS3)。なお、ここでは、あるTDMA網に属する無線通信装置が、異なる同期タイミングである他のTDMA網に属する他の無線通信装置から同期信号を受信した際に、タイミング補正処理を行うこととする。
続いて、図4のタイミング補正処理(ステップS3)のルーチン処理について、従来の方法の場合と、本発明の方法の場合を説明する。
まず、上述したタイミング補正処理(図4のステップS3)が、従来の処理であった場合についての内部処理を、図5を参照して説明する。処理が開始され、受信した他のTDMA網の同期タイミングに、自装置が属するTDMA網の同期タイミングを一括でシフトする処理を行う(ステップS11)。かかる処理を行って、再び図4の受信待ち(ステップS1)に戻る。この場合、同期タイミングのシフト量(変更量)が大きいと、当該同期タイミングをシフトした無線通信装置が属しているTDMA網における同期から外れることがあり、通信が切断されるおそれがある。
これに対して、本発明の方法では、上述したタイミング補正処理(図4のステップS3)の内部処理が、図6に示すよう行われる。処理が開始され、まずタイミング検知とそのタイミングを保存する処理(ステップS21)が行われる。次に、タイミング検知して一定時間経過したかを確認し(ステップS22)、経過していなければ処理が終了して(ステップS22でNo)、再び図4の処理に戻る。一定時間経過した場合は(ステップS22でYes)、その間に取得した他の無線通信装置の同期タイミングと、自装置が属しているTDMA網の同期タイミングと、に基づいて、シフト(変更)する同期タイミングの目標値を算出する(ステップS23)。
上記目標値の算出は、例えば、取得した他の無線通信装置の同期タイミングを目標値としたり、両同期タイミングの中間の値を目標値として算出する。このとき、同期タイミングを取得した他の無線通信装置と自装置との固有の値、例えば、MACアドレスなどの値に応じて、両同期タイミングに重み付けをして、目標値を算出してもよい。例えば、予め設定された基準により他の無線通信装置の重みが大きい場合には、当該他の無線通信装置から取得した同期タイミングの値あるいはそれに近い値を、目標値として算出する。
続いて、自装置の同期タイミングと目標値との誤差があるかを確認する(ステップS24)。ここで、誤差がある、とは、同期タイミングと目標値との差が、予め設定された閾値以上である場合をいう。誤差が無ければ(ステップS24でNo)、処理を終了させ、図4の処理に戻る。誤差がある場合は(ステップS24でYes)、同期タイミングのシフト(変更)を行う(ステップS25)。
上述した同期タイミングのシフトは、無線通信装置が、自装置が属するTDMA網での同期状態を維持したまま、同期タイミングが目標値に対して近づくように行う。このとき、無線通信装置が、属しているTDMA網において同期維持可能な最大値だけ、同期タイミングをシフトする。例えば、シフト量は、無線通信装置が属するTDMA網において設定されているガードタイムの値とする。なお、ガードタイムとは、TDMA網での2つ以上の装置間のクロック精度における不可避の誤差及び伝搬時間の差異に起因して時間的に重複することを防止するための付加時間である。ここで、同期タイミングのシフト量は、属しているTDMA網における同期を維持できる範囲であれば、上述した同期維持可能な最大値以下やガードタイム以下の値であってもよく、いかなる値であってもよい。
上述した同期タイミングのシフト処理後(ステップS25)、図4の処理に戻る。これらの処理を繰り返すことで、各TDMA網の同期維持可能な範囲で徐々に目標値へ同期タイミングをシフトすることできる。その結果、ユーザにとって想定外の通信の切断なしに、TDMA網全体が1つのタイミングに同期することが可能となる。
以上のように、本発明では、複数の同期タイミングが異なるTDMA網が結合した場合に、同期タイミングの目標値を各TDMA網で決定し、結合前の各TDMA網にて同期を維持したまま、目標値に近づくよう繰り返し同期タイミングをシフトする。これにより、同期が切断することなく、TDMA網全体で1つのタイミングに合わせることができる。また、その目標値の計算において、無線通信装置ごとに独立した任意の値で重みづけを行うことで繰り返し計算の早期収束を促すことができる。また、複数の無線通信装置間で同期信号以外の情報のやり取りをする必要がなく、分散的に同期処理が可能である。
なお、上記では、同期信号を受信した無線通信装置が同期タイミングのシフト処理を行う場合を例示したが、同期信号を送信した側も目標値を受け取って同期タイミングのシフト処理を行ってもよい。つまり、複数のTDMA網において、1つのTDMA網で同期タイミングのシフトを行ってもよく、複数のTDMA網で同期タイミングのシフトを行ってもよい。
<付記>
上記実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうる。以下、本発明における無線通信装置(図7参照)、プログラム、無線通信方法の構成の概略を説明する。但し、本発明は、以下の構成に限定されない。
(付記1)
他の無線通信装置との間でTDMA(Time Division Multiple Access)同期処理を行う同期処理部201を備えた無線通信装置200であって、
前記同期処理部201は、自装置が属するTDMA網とは異なる同期タイミングである他のTDMA網に属する無線通信装置から同期信号を受信した際に、当該受信した同期信号に基づいて、自装置が属するTDMA網での同期状態を維持したまま、当該TDMA網の同期タイミングを変更する、
無線通信装置。
(付記2)
付記1に記載の無線通信装置であって、
前記同期処理部は、自装置が属するTDMA網での同期状態を維持できる最大量以内で、当該TDMA網の同期タイミングを変更する、
無線通信装置。
(付記3)
付記1又は2に記載の無線通信装置であって、
前記同期処理部は、自装置が属するTDMA網での無線通信において設定されているガードタイム以内で、当該TDMA網の同期タイミングを変更する、
無線通信装置。
(付記4)
付記1乃至3のいずれかに記載の無線通信装置であって、
前記同期処理部は、自装置が属するTDMA網の同期タイミングと、同期信号を受信した前記他のTDMA網の同期タイミングと、に基づいて、自装置が属するTDMA網の同期タイミングを変更する目標値を設定し、当該目標値に近づくよう、自装置が属するTDMA網での同期状態を維持したまま、当該TDMA網の同期タイミングを変更する、
無線通信装置。
(付記5)
付記4に記載の無線通信装置であって、
前記同期処理部は、自装置が属するTDMA網の同期タイミングと、同期信号を受信した前記他のTDMA網の同期タイミングとを、自装置と前記他のTDMA網に属する無線通信装置との固有の値に基づいて重み付けして、前記目標値を設定する、
無線通信装置。
(付記6)
他の無線通信装置との間でTDMA(Time Division Multiple Access)同期処理を行う同期処理部を備えた無線通信装置が属するTDMA網を複数備えた無線通信システムであって、
前記無線通信装置の前記同期処理部は、自装置が属するTDMA網とは異なる同期タイミングである他のTDMA網の無線通信装置から同期信号を受信した際に、当該受信した同期信号に基づいて、自装置が属するTDMA網での同期状態を維持したまま、当該TDMA網の同期タイミングを変更する、
無線通信システム。
(付記7)
付記1に記載の無線通信システムであって、
前記複数のTDMA網のうち、少なくとも1つのTDMA網に属する前記無線通信装置の前記同期処理部が、自装置が属するTDMA網の同期タイミングを変更する、
無線通信システム。
(付記8)
無線通信装置が備える演算装置に、
他の無線通信装置との間でTDMA(Time Division Multiple Access)同期処理を行う同期処理部を実現させるためのプログラムであって、
前記同期処理部は、自装置が属するTDMA網とは異なる同期タイミングである他のTDMA網に属する無線通信装置から同期信号を受信した際に、当該受信した同期信号に基づいて、自装置が属するTDMA網での同期状態を維持したまま、当該TDMA網の同期タイミングを変更する、
プログラム。
(付記9)
他の無線通信装置との間でTDMA(Time Division Multiple Access)同期処理を行う無線通信装置による無線通信方法であって、
無線通信装置が、自装置が属するTDMA網とは異なる同期タイミングである他のTDMA網に属する無線通信装置から同期信号を受信した際に、当該受信した同期信号に基づいて、自装置が属するTDMA網での同期状態を維持したまま、当該TDMA網の同期タイミングを変更する、
無線通信方法。
(付記10)
付記9に記載の無線通信方法であって、
複数のTDMA網のうち、少なくとも1つのTDMA網に属する前記無線通信装置が、自装置が属するTDMA網の同期タイミングを変更する、
無線通信方法。
(付記11)
付記10に記載の無線通信方法であって、
前記無線通信装置が、自装置が属するTDMA網での同期状態を維持できる最大量以内で、当該TDMA網の同期タイミングを変更する、
無線通信方法。
(付記12)
付記10又は11に記載の無線通信方法であって、
前記無線通信装置が、自装置が属するTDMA網での無線通信において設定されているガードタイム以内で、当該TDMA網の同期タイミングを変更する、
無線通信方法。
(付記13)
付記10乃至12のいずれかに記載の無線通信方法であって、
前記無線通信装置が、自装置が属するTDMA網の同期タイミングと、同期信号を受信した前記他のTDMA網の同期タイミングと、に基づいて、自装置が属するTDMA網の同期タイミングを変更する目標値を設定し、当該目標値に近づくよう、自装置が属するTDMA網での同期状態を維持したまま、当該TDMA網の同期タイミングを変更する、
無線通信方法。
(付記14)
付記13に記載の無線通信方法であって、
前記無線通信装置は、自装置が属するTDMA網の同期タイミングと、同期信号を受信した前記他のTDMA網の同期タイミングとを、自装置と前記他のTDMA網に属する無線通信装置との固有の値に基づいて重み付けして、前記目標値を設定する、
無線通信方法。
なお、上述したプログラムは、記憶装置に記憶されていたり、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されている。例えば、記録媒体は、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、及び、半導体メモリ等の可搬性を有する媒体である。
以上、上記実施形態等を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
10,20,30 TDMA網
11〜15,101 無線通信装置
102 通信アプリケーション処理部
103 無線制御部
104 RF部
105 アンテナ部
106 TDMA同期処理部
107 変復調処理部
108 RF制御部
200 無線通信装置
201 同期処理部

Claims (8)

  1. 他の無線通信装置との間でTDMA(Time Division Multiple Access)同期処理を行う同期処理部を備えた無線通信装置であって、
    前記同期処理部は、自装置が属するTDMA網とは異なる同期タイミングである他のTDMA網に属する無線通信装置から同期信号を受信した際に、自装置が属するTDMA網の同期タイミングと、同期信号を受信した前記他のTDMA網の同期タイミングとを、自装置と前記他のTDMA網に属する無線通信装置との固有の値に基づいて重み付けして、TDMA網全体の同期タイミングの目標値を設定し、当該目標値に近づくよう、自装置が属するTDMA網での同期状態を維持したまま、当該TDMA網の同期タイミングを変更する、
    無線通信装置。
  2. 請求項1に記載の無線通信装置であって、
    前記同期処理部は、自装置が属するTDMA網での同期状態を維持できる最大量以内で、当該TDMA網の同期タイミングを変更する、
    無線通信装置。
  3. 請求項1又は2に記載の無線通信装置であって、
    前記同期処理部は、自装置が属するTDMA網での無線通信において設定されているガードタイム以内で、当該TDMA網の同期タイミングを変更する、
    無線通信装置。
  4. 他の無線通信装置との間でTDMA(Time Division Multiple Access)同期処理を行う同期処理部を備えた無線通信装置が属するTDMA網を複数備えた無線通信システムであって、
    前記無線通信装置の前記同期処理部は、自装置が属するTDMA網とは異なる同期タイミングである他のTDMA網の無線通信装置から同期信号を受信した際に、自装置が属するTDMA網の同期タイミングと、同期信号を受信した前記他のTDMA網の同期タイミングとを、自装置と前記他のTDMA網に属する無線通信装置との固有の値に基づいて重み付けして、TDMA網全体の同期タイミングの目標値を設定し、当該目標値に近づくよう、自装置が属するTDMA網での同期状態を維持したまま、当該TDMA網の同期タイミングを変更する、
    無線通信システム。
  5. 請求項に記載の無線通信システムであって、
    前記複数のTDMA網のうち、少なくとも1つのTDMA網に属する前記無線通信装置の前記同期処理部が、自装置が属するTDMA網の同期タイミングを変更する、
    無線通信システム。
  6. 無線通信装置が備える演算装置に、
    他の無線通信装置との間でTDMA(Time Division Multiple Access)同期処理を行う同期処理部を実現させるためのプログラムであって、
    前記同期処理部は、自装置が属するTDMA網とは異なる同期タイミングである他のTDMA網に属する無線通信装置から同期信号を受信した際に、自装置が属するTDMA網の同期タイミングと、同期信号を受信した前記他のTDMA網の同期タイミングとを、自装置と前記他のTDMA網に属する無線通信装置との固有の値に基づいて重み付けして、TDMA網全体の同期タイミングの目標値を設定し、当該目標値に近づくよう、自装置が属するTDMA網での同期状態を維持したまま、当該TDMA網の同期タイミングを変更する、
    プログラム。
  7. 他の無線通信装置との間でTDMA(Time Division Multiple Access)同期処理を行う無線通信装置による無線通信方法であって、
    無線通信装置が、自装置が属するTDMA網とは異なる同期タイミングである他のTDMA網に属する無線通信装置から同期信号を受信した際に、自装置が属するTDMA網の同期タイミングと、同期信号を受信した前記他のTDMA網の同期タイミングとを、自装置と前記他のTDMA網に属する無線通信装置との固有の値に基づいて重み付けして、TDMA網全体の同期タイミングの目標値を設定し、当該目標値に近づくよう、自装置が属するTDMA網での同期状態を維持したまま、当該TDMA網の同期タイミングを変更する、
    無線通信方法。
  8. 請求項に記載の無線通信方法であって、
    複数のTDMA網のうち、少なくとも1つのTDMA網に属する前記無線通信装置が、自装置が属するTDMA網の同期タイミングを変更する、
    無線通信方法。
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