JPH1141143A - 周波数ホッピング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のグループが、周波数ホッピングスペク
トラム拡散通信方式でデータ通信を行う場合、同一チャ
ネルの同時使用によるデータの衝突をなくす。 【解決手段】 複数のグループで使用する周波数ホッピ
ングの周波数の切り替え順番（ホッピングパターン）
を、同一周波数を含まない一種類のホッピングパターン
に固定し、他のグループでの通信の周波数切り替え時間
と同期をとって周波数ホッピングを行い、周波数ホッピ
ングを開始する時間に、他のグループが使用していない
周波数から、周波数ホッピングを開始する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、周波数ホッピング
を用いたスペクトル拡散方式における周波数ホッピング
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複数のパソコンで一台のプリンタを共用
する場合などのデータ伝送に、周波数ホッピングを用い
たスペクトラム拡散通信方式（以下ＦＨ方式と称す）が
使用されている。このＦＨ方式では、周波数分割された
帯域内の周波数チャネル（以後、単に周波数またはチャ
ネルと称す）を一定時間間隔で切り替えながら、データ
を伝送している。送信側と受信側では、周波数切り替え
の時間間隔、周波数の切り替え順番（ホッピングパター
ン）を統一しておき、同期をとって、そのホッピングパ
ターンに従い周波数を切り替えて送信、受信することで
通信を行っている。図２はホッピングパターンの例を示
すもので、グループ１の周波数（チャネル）の切り替え
順番（ホッピングパターン）は、７１ch、７５ch、７３
ch、７６chであり、この順番で送信側はチャネルを切り
替えて送信し、受信側でも送信側と同期をとり、７１c
h、７５ch、７３ch、７６chと順に受信して通信を行
う。もちろん、このホッピングパターンは７６chの次は
７１chと繰り返し使用されて、周波数切り替えも周期的
に繰り返される。さらに、プリンタが複数あり、グルー
プごとに使用するプリンタが異なる場合には、図２のグ
ループ１とグループ２に示すように、グループごとに異
なったホッピングパターンを用いて、使用するプリンタ
がグループごとに異なるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記したようなシステ
ムにおいて、異なったグループが同時にプリンタを使用
する場合、同じ時間に同じ周波数を送信するチャネルを
使用すると、データが正しく受信できなくなる欠点があ
った。たとえば、図２のようにグループ１がタイムスロ
ットt１で７１ch、t２で７５ch、タイムスロットt３で
７３ch、タイムスロットt４で７６chと送信し、グルー
プ２がタイムスロットt１で７４ch、タイムスロットt２
で７２ch、タイムスロットt３で７３ch、タイムスロッ
トt４で７５chと送信したとすると、タイムスロットt３
ではともに７３chを使用しているので、データを送信し
たときに衝突が起きる。このような同じ周波数でのデー
タ衝突があると、一方のデータが相手に届かなくなった
り、双方のデータが誤ったりして、データの信頼性が損
なわれ問題があった。とくに、単方向通信でデータを伝
送する場合は、送信側では、受信側で正しくデータが受
信されたか否かがわからないため、この衝突による問題
は大きかった。

【０００４】本発明の目的は、同時に、複数のグループ
でＦＨ方式を使用しても、信頼性の高いデータ伝送を行
うことの出来る周波数ホッピング方法を提供することで
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、複数のグループで使用する周波数ホ
ッピングの周波数の切り替え順番（ホッピングパター
ン）を、同一周波数を含まない一種類のホッピングパタ
ーンに固定し、通信を行う場合には、通信に先立ち、前
記ホッピングパターンで決まる周波数ホッピングの周期
以上の時間、他のグループでの通信を受信し、他のグル
ープでの通信がある場合には、前記受信した他のグルー
プでの通信の周波数切り替え時間と同期をとって、周波
数ホッピングを開始する時間（タイムスロット）に、前
記受信した他のグループが使用していない周波数から、
周波数ホッピングを開始し、前記固定されたホッピング
パターンに従い周波数ホッピングを繰り返し行うように
した周波数ホッピング方法を開示している。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。図１は、本発明の周波数ホッピングの説明
図である。図３は、本発明の無線機の構成図で符号１０
はアンテナ、符号１１は周波数ホッピング方式の無線
部、符号１２は主制御部、符号１３はホッピングパター
ンを記憶してあるメモリ、符号１４はデータ送受信部、
符号１５は周波数ホッピングのためのチャネル切り替え
制御部、符号１６は同期部である。図４は、通信を行う
制御フローである。以下、図１、図３、図４を用いて説
明する。

【０００７】図１で、周波数ホッピングに使用するチャ
ネルは、２．４７１GHzの７１chから２．４９６GHzの９
６chまでの２６chとする。各グループで使用するホッピ
ングパターンは、７１ch、７２ch、７３ch、・・・・、
９５ch、９６chの順序に固定する。通信を行う無線機
は、このホッピングパターンに従い、繰り返して周波数
（チャネル）を切り替えている。もちろん、固定するホ
ッピングパターンは、このようにチャネルの順序どうり
である必要はなく、７１chから９６chまでの、本システ
ムで選択可能なチャネルが一回のみふくまれていればよ
く、７１chから９６chまでのすべてを含む必要はない。

【０００８】まず、グループ１の無線機が、通信を行う
場合について説明する。図３で、グループ１の無線機が
通信を行う場合、主制御部１２は、まずチャネル切り替
え制御部１５を任意のチャネルに設定する。たとえば７
１chに設定して（図４のSTEP１０）、アンテナ１０から
の電波を無線部１１でホッピングパターンの１周期の時
間以上受信し、他の無線機が電波を出しているかを検出
する（STEP１１）。この他の無線機が動作しているかの
チェックは、７１ch受信時の、無線キャリアを検出する
などでも可能であるが、１つのチャネルで１つのパケッ
トが送信されるような場合には、ビット同期用信号やス
タート信号等から成るパケットのヘッダを構成するデー
タが検出できたかどうかで判定することもできる。そし
てその判定により、他の無線機が動作していないと判定
したときは（STEP１１でNO）、主制御部１２は、ホッピ
ングパターンメモリ１３から、ホッピングパターンを読
み出し、そのホッピングパターンに従い、任意のタイム
スロットからチャネル切り替え制御部１５を駆動する。
ここでは図１のタイムスロットt１から周波数ホッピン
グを開始する（STEP１６）。すなわち、タイムスロット
t１で７１ch、タイムスロットt２で７２ch、タイムスロ
ットt３で７３ch、・・・・、タイムスロットt２６で９
６ch、さらに次のホッピングパターンの周期のタイムス
ロットt１で７１ch、タイムスロットt２で７２ch・・・
とチャネルの切り替えを行なう。自分の送信相手の装置
とのデータ通信では、送信相手の装置とあらかじめ決め
ておいたチャネル、たとえば７１chで、最初に自分の送
信相手の装置の識別番号をデータ送受信部１４から送出
し、その後で、実際の送信データを各チャネルでデータ
送受信部１４から送出する（STEP１５）。送信相手の装
置では、常時、あらかじめ決めておいた７１chを受信し
ていて、この７１chの受信データに、自分の装置の識別
番号があれば、自分あてのデータ通信であると判断し、
７１ch、７２ch、７３chと受信出力と同期をとりながら
固定しているホッピングパターンにしたがい周波数ホッ
ピングを行い、以後のデータを受信する。

【０００９】次にグループ１の無線機がデータを送って
いるとき、グループ２の無線機が通信を行う場合につい
て説明する。図３で、グループ２の無線機は通信を行う
場合、主制御部１２で、まずチャネル切り替え制御部１
５を任意のチャネルに設定する。たとえば７１chとして
（図４のSTEP１０）、アンテナ１０からの電波を、１ホ
ッピングパターン周期以上の時間、無線部１１で受信
し、データ送受信部１４で受信出力があるか、同期部１
６で同期が取れたか、つまりパケットヘッダが検出でき
たかを見る（STEP１１）。この場合グループ１の無線機
が通信を行っているので、図１のタイムスロットt１お
よび、それから１ホッピングパターン周期ずれたタイム
スロットt１で、グループ１の無線機からの７１chのデ
ータが受信される（STEP１１でYES）。そうすると、当
該無線機はすでに送信を行っている無線機とのホッピン
グパターンの同期をとる（STEP１２）。これは自機のホ
ッピングパターン駆動用の信号を他の無線機で使ってい
るホッピングパターンと同期させることである。次に、
７１chで空のタイムススロットがあるかを見る（STEP１
３）。空のタイムスロットがなければ（STEP１３でNO）
空のタイムスロットがあるまで待つ（STEP１３のNOのル
ープ）。いまは、グループ１の無線機が通信を行ってい
るだけなので、タイムスロットt１のみに出力があり、
タイムスロットt２〜t２６は空である（STEP１３でYE
S）。そこで、主制御部１２は、ホッピングパターンメ
モリ１３から、ホッピングパターンを読み出し、空タイ
ムスロットt２を７１chとし、以下１タイムスロットご
とに順に７２ch、７３ch・・・と周波数ホッピングを行
う（STEP１４）。この場合、まず、送信相手の装置とあ
らかじめ決めておいたチャネル、たとえば７１chで、最
初に自分の送信相手の装置の識別番号をデータ送受信部
１４から送出し、その後で、実際の送信データを各チャ
ネルでデータ送受信部１４から送出する（STEP１５）。
送信相手の装置では、常時、７１chを受信していて、こ
の７１chの受信データに、自分の装置の識別番号があれ
ば、自分あてのデータ通信であると判断し、７１ch、７
２ch、７３chと受信出力と同期をとりながら固定してい
るホッピングパターンにしたがい周波数ホッピングを行
い、以後のデータを受信する。

【００１０】次にグループ１とグループ２の無線機がデ
ータを送っているとき、グループ３の無線機が通信を行
う場合について説明する。図３で、グループ３の無線機
は通信を行う場合、主制御部１２で、まずチャネル切り
替え制御部１５を任意のチャネルに設定する。たとえば
７１chとして（図４でSTEP１０）、アンテナ１０からの
電波を、１ホッピングパターン周期以上の時間、無線部
１１で受信し、データ送受信部１４で受信出力がある
か、同期部１６で同期の取れた受信が出来たか、つまり
パケットヘッダが検出できたかを見る（STEP１１）。こ
の場合グループ１とグループ２の無線機が通信を行って
いるので、図１のタイムスロットt１、t２および、それ
からホッピングパターンの１周期分ずれたタイムスロッ
トで、グループ１とグループ２の無線機からの７１chの
データ出力および同期出力が得られる（STEP１１でYE
S）。そこでこれらの信号からホッピングパターンの同
期検出を行い（STEP１２）、次に、空のタイムススロッ
トがあるかを見る（STEP１３）。いまは、グループ１と
グループ２の無線機が通信を行っているので、タイムス
ロットt１、t２に出力があり、タイムスロットt３〜t２
６までは空である（STEP１３でYES）。そこで、主制御
部１２は、ホッピングパターンメモリ１３からホッピン
グパターンを読み出し、空タイムスロットt３を７１ch
とし、以下１タイムスロットごとに順に７２ch、７３ch
・・・と周波数ホッピングを行う（STEP１４）。この場
合、まず、送信相手の装置とあらかじめ決めておいたチ
ャネル、たとえば７１chで、最初に自分の送信相手の装
置の識別番号をデータ送受信部１４から送出し、その後
で、実際の送信データを各チャネルでデータ送受信部１
４から送出する（STEP１５）。このようにすると、図１
に示すように、グループ１の無線機とグループ２の無線
機の周波数ホッピングで同一チャネルを同じ時間すなわ
ち、同じタイムスロットで使用することはなく、送信デ
ータの衝突を起こすことはない。

【００１１】送信相手の装置に識別番号を送出するチャ
ネルは、あらかじめ送信相手の装置と決めておけば、７
１chでなくて任意のチャネルでよい。しかし、送信相手
の装置が識別番号を受信するまでは、受信状態にならな
いため、データ送受信部１４からデータを送出しても、
相手装置は受信することはできない。たとえば図１で、
グループ１の相手装置への識別番号送出を７３chとする
と、周波数ホッピングはタイムスロットt１で７１chか
ら開始しているのに、タイムスロットt３で７３chに切
り替わるまで相手装置の識別番号を送出することができ
ない。そのため、７１ch、７２chのタイムスロットt
１、t２の時間にデータ送出ができないため、この時間
が無駄になる。これを避けるには、送信相手の装置との
間では、あらかじめ一番最初に周波数ホッピングを開始
するチャネルを定めておいて、そのチャネルで送信相手
の装置の識別番号を送出するのがよい。また、この送信
相手の装置の識別番号を送出するチャネルを、本例に示
したように、すべてのグループで同じチャネルとしてお
けば、送出する識別番号を変更するだけでグループの異
なった相手装置にデータを送ることができる利点が生じ
る。

【００１２】また、他のグループの通信があるかを受信
するチャネルも、ホッピングパターンのなかの任意のチ
ャネルでよい。ただし、周波数ホッピングを開始するチ
ャネルと同じ周波数にすると、制御が簡易化される。た
とえば、図１で他のグループの通信があるかを受信する
チャネルを７３chとし、周波数ホッピングを開始するチ
ャネルを７１chとすると、グループ３の受信機は、まず
７３chを受信し、使用タイムスロットがタイムスロット
t３、t４であることがわかる。ただし、周波数ホッピン
グを開始するチャネルは７１chであるので、他のグルー
プの無線機が７１chを使用しているのはタイムスロット
t１、t２であることを計算または表から求め、そのタイ
ムスロットをさけて、周波数ホッピングを開始する必要
がある。ところが他のグループの通信があるかを受信す
るチャネルを７１chと周波数ホッピングを開始するチャ
ネルと同じにすれば、他のグループが使用していて、さ
けねばならないタイムスロットt１、t２を即座に抽出で
きることになる。

【００１３】以上の説明では、グループ間での同一チャ
ネルの使用によるデータ衝突を避ける方法を述べたが、
同一グループ内の複数の無線機が、同一装置にデータを
送出する場合もある。この場合であっても、本発明の方
法でデータの衝突が発生することはない。しかしなが
ら、送信相手の装置は１台であるので、あとから通信を
行った無線機からのデータは、相手装置で受信すること
はできない。そのため、この通信を行わせると、無効の
チャネル使用が生じ、チャネルの有効利用を損なうこと
になる。これをさけるには、相手装置からの応答信号が
受信できる両方向通信の場合には、図４のSTEP１５で、
相手装置識別番号の送出を行ったことに対する、相手装
置からの応答信号を受信したときのみ、以後のデータ送
信を行うことにすればよい。無線機からの単方向通信で
データ送出を行っている場合には、図４のSTEP１５で相
手装置識別番号の送出を、周波数ホッピングを開始する
最初のときだけに行うのでなく、７１chでのデータ送出
の際には、必ず相手装置識別番号も一緒に送出してお
き、他の無線機が通信を行う場合には、STEP１１で７１
chのデータ受信出力の内容を見て、自分のグループが使
用する相手装置の識別番号があれば、通信を中止するこ
とで、無効なチャネル使用を避けることができる。

【００１４】

【発明の効果】本発明により、以下の効果がある。 （１）すべてのグループの無線機で同一のホッピングパ
ターンを使用し、同じ周波数チャネルの電波の送出は、
グループで異なった時間（タイムスロット）で行うの
で、異なったグループが同時に通信を行っても、同一周
波数の衝突がなく、信頼性の高いデータ通信を可能とし
た。 （２）ホッピングパターン内のチャネル数と同じ数の異
なったグループ数、本例では２６のグループ数での同時
送信が、衝突なく可能となり、各グループの通信時間を
考慮すると、さらに多くのグループでの共同使用が実現
でき、周波数効率の高いデータ通信が可能である。 （３）相手受信装置の識別番号を変更することで、他の
グループの受信装置にデータが送出でき、柔軟なグルー
プ構成が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の周波数ホッピングの説明図である。

【図２】従来の周波数ホッピングの説明図である。

【図３】無線機の構成図である。

【図４】通信を行う場合の制御フローである。

【符号の説明】

１０ アンテナ １１ 無線部 １２ 主制御部 １３ ホッピングパターンメモリ １４ データ送受信部 １５ チャネル切り替え制御部 １６ 同期部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸山 守 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 (72)発明者 大友 芳晃 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一つまたは複数の無線機と１台の装置間
   のデータ通信を行うグループが複数グループあり、前記
   複数グループで同一の周波数帯域を用い周波数ホッピン
   グスペクトラム拡散通信方式でデータ通信を行う場合の
   周波数ホッピング方法であって、 前記複数のグループで使用する周波数ホッピングの周波
   数チャネルの切り替え順番（ホッピングパターン）を、
   同一周波数チャネルを含まない一種類のホッピングパタ
   ーンに固定し、 通信を行う場合には、通信に先立ち、前記ホッピングパ
   ターンで決まる周波数ホッピングの１周期以上の時間、
   他のグループでの通信を受信し、 他のグループでの通信がある場合には、前記受信した他
   のグループでの通信の周波数チャネル切り替え時間と同
   期をとって周波数ホッピングを行うとともに、周波数ホ
   ッピングを開始する時間に前記受信した他のグループが
   使用していない周波数チャネルから、周波数ホッピング
   を開始し、 他のグループでの通信がない場合には、任意の時間に、
   前記ホッピングパターンに含まれる任意の周波数チャネ
   ルから周波数ホッピングを開始し、 かくして前記固定されたホッピングパターンに従い周波
   数チャネル切り替えを繰り返し行うことを特徴とする周
   波数ホッピング方法。
2. 【請求項２】 前記通信に先立ち他のグループでの通信
   を受信する周波数チャネルを、複数ある周波数ホッピン
   グの周波数チャネルのなかの一つの周波数チャネルに固
   定し、 他のグループでの通信がある場合には、前記固定した周
   波数チャネルの受信出力と同期をとり周波数ホッピング
   の時間を定め、 前記他のグループの受信出力がない時間から、前記固定
   した受信周波数チャネルと同じ周波数チャネルで周波数
   ホッピングを開始するようにしたことを特徴とする請求
   項１記載の周波数ホッピング方法。
3. 【請求項３】 前記周波数ホッピングを開始する周波数
   チャネルを、あらかじめ通信相手の装置に知らせてお
   き、周波数ホッピングを開始する際に、前記通信相手の
   装置の識別番号を前記周波数ホッピングを開始する周波
   数チャネルを介して送出することを特徴とする請求項１
   あるいは請求項２記載の周波数ホッピング方法。
4. 【請求項４】 前記周波数ホッピングを開始する周波数
   チャネルを、前記すべてのグループで同一とすることを
   特徴とする請求項３に記載の周波数ホッピング方法。
5. 【請求項５】 前記通信に先立ち他のグループでの通信
   を受信する周波数チャネルを、周波数ホッピングを開始
   する周波数と同一とすることを特徴とする請求項３また
   は請求項４記載の周波数ホッピング方法。