通信装置、通信制御方法
【課題】周波数偏差に起因するクロックまたは時刻情報のずれを精度よく算出する通信装置、及び通信方法を提供すること
【解決手段】基準クロック生成部２０は、クロック信号を出力する。無線部１０は、クロック信号に基づいて、情報の送受信を行う。距離推定部４０は、情報を送受信した時刻を示す複数の時刻情報に基づいて対向する通信装置との推定距離を算出する。補正部５０は、推定距離と、予め設定された対向する通信装置との装置間距離と、の差分に基づいて、時計部３０の生成する時刻情報または基準クロック生成部２０の生成するクロック信号の補正処理を行う。
【解決手段】基準クロック生成部２０は、クロック信号を出力する。無線部１０は、クロック信号に基づいて、情報の送受信を行う。距離推定部４０は、情報を送受信した時刻を示す複数の時刻情報に基づいて対向する通信装置との推定距離を算出する。補正部５０は、推定距離と、予め設定された対向する通信装置との装置間距離と、の差分に基づいて、時計部３０の生成する時刻情報または基準クロック生成部２０の生成するクロック信号の補正処理を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信装置及び通信制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、無線ＬＡＮ等の無線通信では、送受信端末間でのデータ衝突の回避手段が必要となる。このデータ衝突の回避手段は、通信規格毎に方法が定められる。これらの方法はいずれも、全ての送受信装置のタイマーの精度が許容範囲内に収まっていることが前提に定められている。
【０００３】
近年、通信速度の向上により、上述のタイマー精度の許容範囲が小さくなってきている。タイマーの精度を向上させるためには精度の高い発振器を搭載する必要があるが、これによりコストが高くなってしまう。このため、精度の高い発振器を搭載しなくとも装置の出荷後にタイマーの基準となるクロックの誤差を正しく調整する手段が求められる。一般的な手法として、ユーザがロジックアナライザ等のツールを用いて装置のタイマー誤差を観測し、観測結果に応じて手動で調整するという方法がある。しかし、この方法ではユーザの手間を要する。
【０００４】
特許文献１には、時刻同期を用いた無線データ通信によって高速な検出回路を用いることなく周波数偏差を検出して補正することができる無線装置に関する技術が開示されている。図１１に当該無線装置の構成を示す。
【０００５】
無線装置は、無線チップ２０１と、発振回路２０２と、ＰＬＬ２０３と、時計２０４と、時刻同期手段２０５と、差分抽出回路２０６と、ＲＡＭ２０７と、微分回路２０８と、補正パターン生成回路２０９と、を備える。時計２０４は、発振回路２０２から供給されるクロック信号を動作元として時刻情報を生成する。時刻同期手段２０５は、通信相手と時刻情報を送受信することにより同期時刻情報を出力する。ＲＡＭ２０７は、時刻情報と同期時刻情報との誤差値としての時刻補正幅の履歴情報を記憶する。微分回路２０８は、履歴情報に基づいてクロック信号の周波数偏差を算出する。補正パターン生成回路２０９を備える発振周波数補正手段（図示せず）は、周波数偏差に基づいてクロック周波数を補正する。
【０００６】
特許文献２には、正確な時刻情報を有する主局と、従局との間で時刻同期を行う時刻同期システムが開示されている。特許文献３には、基準時刻送信装置から送信される基準時刻により時刻の同期を行う時刻同期システムが開示されている。特許文献４には、標準時刻を管理する送信装置により、他の装置の時計を同期させる時刻同期システムが開示されている。しかしながら、特許文献２〜４に開示の技術は、一定の装置が正しい時刻情報を持つことが前提となっており、前述の無線通信の環境に応用することが困難な技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２５８８００号公報
【特許文献２】特開平１０−２８５１４０号公報
【特許文献３】特開２００６−１１９０１０号公報
【特許文献４】特開２００６−２３４４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の特許文献１に記載の無線装置は、通信相手と時刻情報を送受信することにより同期時刻情報を算出し、この情報を用いて時刻の補正を行っている。しかしながら、無線装置及び通信相手のクロック周波数がともに理想値からずれている（周波数偏差が０ではない）場合、誤差を正確に算出できない。たとえば、無線装置及び通信相手の装置が１００ＭＨｚのクロック周波数で動作することが理想である場合であって、両者が１０１ＭＨｚのクロック周波数で動作しているとする。この場合、両装置は、理想値とは異なる周波数である１０１ＭＨｚでの動作が正常であると判定し、補正を行わずに動作を続けてしまう。
【０００９】
換言すると、特許文献１に記載の無線装置は、理想値からの周波数偏差の測定精度が十分ではなく、この測定に基づいて補正を行ってしまう。理想値と異なるクロック周波数により通信を行う場合、たとえば周期的な転送処理において音声の音飛びやコマ落ち等の問題を引き起こす恐れがある。すなわち、特許文献１に記載の無線装置では、周波数偏差（理想値からのクロック周波数のずれ）の測定精度が十分ではないために、通信において様々な問題が生じてしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明にかかる通信装置の一態様は、
クロック信号を出力する基準クロック生成部と、
前記クロック信号に基づいて、情報の送受信を行う無線部と、
前記クロック信号に基づいて、時刻情報を生成する時計部と、
前記情報を送受信した時刻を示す複数の時刻情報に基づいて対向する通信装置との推定距離を算出する距離推定部と、
前期推定距離と、予め設定された前記対向する通信装置との装置間距離と、の差分に基づいて、前記クロック信号の周波数偏差を算出する補正部と、を備える、ものである。
【００１１】
本発明にかかる通信制御方法の一態様は、
クロック信号に基づいて、情報の送受信を行い、
前記クロック信号に基づいて、時刻情報を生成し、
前記情報を送受信した時刻を示す複数の時刻情報に基づいて対向する通信装置との推定距離を算出し、
前期推定距離と、予め設定された前記対向する通信装置との装置間距離と、の差分に基づいて、前記クロック信号の周波数偏差を算出する、ものである。
【００１２】
本発明では、通信装置は、対向する通信装置との推定距離と、対向する通信装置との装置間距離と、の差分を算出し、当該差分から周波数偏差を算出する。対向する通信装置との装置間距離は、正確な値を設定することが可能である。このため、通信装置は、対向する通信装置が正常であるか否かに関わらず、正確な周波数偏差を算出することが可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、周波数偏差を精度よく算出する通信装置、及び通信制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１にかかる通信装置の代表的な構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかる通信装置の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１にかかる通信装置の構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態１にかかる通信装置の構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態１にかかる通信装置によるパケット送受信を示す模式図である。
【図６】実施の形態１にかかる通信装置による処理を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態１にかかる通信装置の代表的な構成を示すブロック図である。
【図８】実施の形態２にかかる通信装置の構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態３にかかる通信装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態４にかかる通信装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】特許文献１にかかる通信装置の代表的な構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施の形態１＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる通信装置の構成を示すブロック図である。通信装置１は、無線部１０と、基準クロック生成部２０と、時計部３０と、距離推定部４０と、補正部５０と、を備える。通信装置１は、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network）、ワイヤレスＵＳＢ（Universal Serial Bus）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等による無線通信が可能な各種の装置である。例えば、通信装置１の一例として、携帯電話端末、タブレット型コンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）が挙げられる。
【００１６】
無線部１０は、データパケットを無線信号として通信相手に送出する。さらに、無線部１０は、通信相手からのデータパケットを受信し、受信したデータパケットを無線装置１内の各処理部に供給する処理部である。
【００１７】
基準クロック生成部２０は、発振回路２１と、ＰＬＬ２２と、を備える。発振回路２１は、クロック信号ｆｂ（第１クロック信号）を生成し、ＰＬＬ２２に供給する回路である。ＰＬＬ２２は、クロック信号ｆｂを基に、高速クロックＣＬ（第２クロック信号）を生成する回路である。
【００１８】
時計部３０は、高速クロックＣＬを基に、時刻情報を生成し、生成した時刻情報を距離推定部４０に供給する処理部である。時刻情報とは、例えば高速クロックＣＬのカウント数がデジタル化された情報である。
【００１９】
距離推定部４０は、時計部３０が生成した時刻情報を含むデータパケットを、通信相手と少なくとも２往復の送受信をすることにより、通信相手との推定距離Ｌ１及びＬ２を計算する処理部である。距離推定部４０による推定距離の算出については後述する。
【００２０】
補正部５０は、差分抽出部５１と、周波数偏差計算部５２と、補正パターン生成部５３と、を備える。差分抽出部５１は、距離推定部４０が算出した推定距離Ｌ１及びＬ２と、装置間距離Ｌと、の差分を計算し、当該差分を周波数偏差計算部５２に供給する。ここで、装置間距離Ｌとは自身と対向する通信装置との正確な距離である。
【００２１】
周波数偏差計算部５２は、差分抽出部５１から供給された距離差分から、ＰＬＬ２２の生成する高速クロックＣＬの周波数偏差（理想とする周波数からのずれの割合）を算出する処理部である。周波数偏差計算部５２は、算出した周波数偏差を補正パターン生成回路５３に供給する。
【００２２】
補正パターン生成回路５３は、周波数偏差を基に、発振回路２１に対する補正に用いる補正パターン、ＰＬＬ２２に対する補正に用いる補正パターン、時計部３０に対する補正に用いる補正パターン、のいずれかを生成する。以下、図２〜図４を用いて各処理部に対する補正パターンの生成について説明する。なお、図２〜図４の構成では、装置間距離Ｌの入力を外部から受け付ける装置間距離入力部６０を有する。
【００２３】
発振回路２１に対して補正を行う場合の通信装置１の構成、動作を図２を参照して説明する。なお、同一符号を付した処理部は、前述の動作を行う。発振回路２１の生成するクロック信号ｆｂを補正する場合、補正パターン生成部５３は、基準クロック生成部５０内のキャパシタンス２３に対して補正パターンを供給する。
【００２４】
キャパシタンス２３は、発振回路２１と接続されている。キャパシタンス２３は、発振回路２１の容量調整回路として動作する。本例では補正パターンは、キャパシタンス２３の容量を調整する指示信号である。補正パターン生成部５３は、周波数偏差に応じてキャパシタンス２３の容量を調整する指示信号を生成する。例えば、周波数偏差が５％である（クロック周波数の理想値に対して５％遅い）場合、補正パターン生成部５３は、５％の遅れを取り戻すように、補正パターンを生成する。
【００２５】
続いて、図３を参照して、ＰＬＬ２２の補正を行う場合の通信装置１の構成、動作を説明する。ＰＬＬ２２は、一般的な位相同期回路であり、本例では、ＰＬＬ２２は、ＰＦＤ（Phase Frequency Detector）２４と、アナログフィルタ２５と、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）２６と、分周器２７と、を備える。
【００２６】
ＰＬＬ２２の生成する高速クロックＣＬを補正する場合、補正パターン生成部５３は、分周器２７に対して補正パターンを供給する。本構成では、補正パターンは、分周器２７の分周比を変更する指示信号である。
【００２７】
続いて、図４を参照して時計部３０に対して補正を行う場合の通信装置１の構成、動作を説明する。時計部３０は、セレクタ３１と、カウンタ３２と、加算器３３と加算器３４と、を備える。セレクタ３１は、加算器３３からの出力、加算器３４からの出力、経路３５からの出力、のいずれか１つを補正パターン生成部５３からの出力に応じて選択するセレクタである。カウンタ３２は、高速クロックＣＬが入力されたタイミングでセレクタ３１からの出力を記憶する。カウンタ３２は、いわゆるフリップフロップ回路である。加算器３３は、カウンタ３２からの出力値に１を加算し、加算値をセレクタ３１に供給する。加算器３４は、カウンタ３２からの出力値に２を加算し、加算値をセレクタ３１に供給する。
【００２８】
本構成では、補正パターンは、セレクタ３１がどの入力を選択するかを指示する指示信号である。周波数偏差が０である場合、補正パターンは、セレクタ３１が常に加算器３３からの出力を選択するように指示する信号となる。例えば、周波数偏差が５％である（クロック周波数の理想値に対して５％遅い）場合、補正パターンは、大半は加算器３３からの出力を選択するように指示する信号となるが、この遅れを取り戻すために所定のタイミングで加算器３４からの出力を選択するような指示信号となる。一方、周波数偏差が−５％である（クロック周波数の理想値に対して５％速い）場合、補正パターンは、大半は加算器３３からの出力を選択するように指示する信号となるが、所定のタイミングで経路３５からの出力を選択するような指示信号となる。
【００２９】
続いて、本実施の形態にかかる通信装置の動作について説明する。図５は、本実施の形態にかかる通信装置同士が通信を実施し、この通信によって補正パターンを作成する際の様子を示す模式図である。以下の説明において、通信装置１−１及び１−２は上述の図１の通信装置１の構成を持つ。通信装置１−１は、通信装置１−２に対して、送信時刻Ｔ１の情報を含むデータパケット１０１を送信する。通信装置１−２は、通信装置１−１に対して、受信時刻Ｒ１及び送信時刻Ｔ２の情報を含むデータパケット１０２を送信する。そして、通信装置１−１は、受信時刻Ｒ２の情報を含むデータパケット１０３を通信装置１−２に送信する。以上の送受信により、通信装置１−１及び通信装置１−２は、通信装置１−２が測定した受信時刻Ｒ１及び送信時刻Ｔ２、通信装置１−１が測定した送信時刻Ｔ１及び受信時刻Ｒ２、の情報を保持する。
【００３０】
次に、通信装置１−２は、通信装置１−１に対して、送信時刻Ｔ３の情報を含むデータパケット１０４を送信する。通信装置１−１は、通信装置１−２に対して、受信時刻Ｒ３及び送信時刻Ｔ４の情報を含むデータパケット１０５を送信する。そして、通信装置１−２は、受信時刻Ｒ４の情報を含むデータパケット１０６を通信装置１−１に送信する。以上の送受信により、通信装置１−１及び通信装置１−２は、通信装置１−２が測定した送信時刻Ｔ３及び受信時刻Ｒ４、通信装置１−１が測定した受信時刻Ｒ３及び送信時刻Ｔ４、の情報を保持する。
【００３１】
通信装置１−１及び通信装置１−２は、この送信時刻Ｔ１〜Ｔ４、受信時刻Ｒ１〜Ｒ４を用いて自身または対向する通信装置の少なくとも一方の周波数偏差を算出する。図５及び図６を参照して、周波数偏差の算出方法を説明する。図６は、本実施の形態にかかる通信装置１−１の周波数偏差の算出方法を示すフローチャートである。なお、通信装置１−１及び通信装置１−２は、ともに内部の高速クロックＣＬの周波数の理想値をｆとする。
【００３２】
通信装置１−１及び通信装置１−２には、この装置間の正確な距離である装置間距離Ｌが入力される。通信装置１−１及び通信装置１−２は、パケット１０１〜１０３を送受信する（Ｓ１２〜Ｓ１４）。これにより、通信装置１−１及び通信装置１−２は、通信装置１−２が測定した受信時刻Ｒ１及び送信時刻Ｔ２、通信装置１−１が測定した送信時刻Ｔ１及び受信時刻Ｒ２、の情報を保持する。
【００３３】
通信装置１−１内の距離推定部４０は、これらの情報から通信装置１−２との推定距離Ｌ１を以下の式（１）から求める（Ｓ１５）。以下の式は、（距離）＝（時間）×（速度）を基に算出したものである。以下の式において光速をｃとする。なお、高速クロックＣＬの周波数の理想値がｆである場合、１クロックにかかる時間は（１／ｆ）秒となる。そのため、以下の式（１）が導出される。
【００３４】
【００３５】
通信装置１−１内の時計部３０が生成する時刻情報には、時刻Ｔ１〜時刻Ｒ２の間にクロック信号ｆｂの周波数偏差に起因する誤差△１ｃが生じているものとする。同様に、通信装置１−２内の時計部３０が生成する時刻情報には、時刻Ｒ１〜時刻Ｔ２の間にクロック信号ｆｂの周波数偏差に起因する誤差△２ｃが生じているものとする。距離推定部４０は、上述の式（１）、誤差△１ｃ、及び誤差△２ｃを基に装置間距離Ｌを以下の式（２）により表わす。
【００３６】
【００３７】
誤差△１ｃ、△２ｃは、単位時間当たりの周波数偏差をそれぞれ△１、△２とすると以下のように示される。
△１ｃ＝△１×（Ｒ２−Ｔ１）
△２ｃ＝△２×（Ｔ２−Ｒ１）
【００３８】
距離推定部４０は、これらの式を式（２）に代入することにより、以下の式（３）を得る。
【００３９】
【００４０】
差分抽出部５１は、上述の式（１）と式（３）の差分を算出した以下の式（４）を算出する（Ｓ１６）。
【００４１】
【００４２】
通信装置１−１及び通信装置１−２は、Ｓ１２〜Ｓ１６と同様の方法で、パケット１０４〜１０６を送受信し（Ｓ１７〜Ｓ１９）、推定距離Ｌ２を算出し（Ｓ２０）、以下のＬ２の算出式（５）及び、式（４）に対応する以下の式（６）を算出する（Ｓ２１）。
【００４３】
【００４４】
上記の式（４）、（６）において、変数値は△１及び△２の２つである。周波数偏差計算部５２は、式（４）、（６）から連立一次方程式を解くことにより以下の式（７）及び（８）を算出する（Ｓ２２）。
【００４５】
【００４６】
通信装置１−１の補正パターン生成部５３は、算出された周波数偏差△１の値に応じて発振回路２１に対する補正に用いる補正パターン、ＰＬＬ２２に対する補正に用いる補正パターン、時計部３０に対する補正に用いる補正パターン、のいずれかを生成する（Ｓ２３）。
【００４７】
以下に、図５を参照して、通信装置１−１及び通信装置１−２の周波数偏差の算出の具体例を示す。通信装置１−１及び通信装置１−２は、ともに高速クロックＣＬの理想値を４２２４ＭＨｚとする。装置間距離Ｌは、７．１ｍ（７１００ｍｍ）とする。光速度ｃは、２９９７９２４５８０００ｍｍ／ｓとする。また、通信装置１−１及び通信装置１−２の高速ＣＬの理想値は４２２４ＭＨｚ（４２２４０００Ｈｚ）とする。
【００４８】
通信装置１−１の計測した送信時刻Ｔ１は０、受信時刻Ｒ２は３２０とする。通信装置１−２の計測した受信時刻Ｒ１は０、送信時刻Ｔ２は１００とする。通信装置１−１と通信装置１−２は、内部にそれぞれ異なる時計部３０を持つため、これらは各通信装置の時計情報である。
【００４９】
同様に通信装置１−２の計測した送信時刻Ｔ３は０、受信時刻Ｒ４は２８０とする。通信装置１−１の計測した受信時刻Ｒ３は０、送信時刻Ｔ４は１００とする。なお、本例では、通信装置１−１は、送信時刻Ｔ１及び受信時刻Ｒ３を基準としているため両者を０としているが、実際にはこれに限られない。
【００５０】
以上の数値を上述の式（１）に代入することにより以下のＬ１の算出式（９）を導出できる。
【００５１】
【００５２】
同様にＬ２についても以下の式（１０）ように算出することができる。
【００５３】
【００５４】
Ｌ１、Ｌ２、Ｒ１〜Ｒ４、Ｔ１〜Ｔ４を上述の式（７）、（８）に代入することにより、周波数誤差△１＝−０．０４５２２６１３、△２＝０．０５５２７６３８１を算出できる。本例では、通信装置１−１のクロック周波数が理想値よりも約５％速く、通信装置１−２のクロック周波数が理想値よりも約５％遅いことになる。これに応じて、補正パターン生成部５３は、補正パターンを生成する。
【００５５】
続いて、本実施の形態にかかる通信装置の効果について説明する。本実施の形態にかかる通信装置１−１は、対向する通信装置１−２との推定距離Ｌ１、Ｌ２と、対向する通信装置１−２との装置間距離Ｌと、の差分を算出し、当該差分から補正値（周波数誤差△１に基づく補正パターン）を算出する。対向する通信装置との装置間距離は、正確な値を設定することが可能である。このため、通信装置は、対向する通信装置が正常であるか否かに関わらず、基準クロック生成部２０の生成するクロック信号（ＣＬまたはｆｂ）または時計部３０の生成する時刻情報の補正を正確に行うことが可能である。
【００５６】
なお、特許文献１に記載の通信装置では、３台以上での通信を行うことができないという問題がある。例えば、３台の端末の高速クロックの理想値が１００ＭＨｚとした場合に、端末１が１０１ＭＨｚ、端末２が１０２ＭＨｚ、端末３が９８ＭＨｚで動作しているとする。この場合、端末１と端末２が補正を行うものとする。端末１が１００クロックをカウントした場合、端末２は１０１クロックのカウントを行う。そのため、誤差値は１となり、この誤差値を基に算出する周波数偏差は１％となる。この周波数偏差を基に補正を行うと、端末１及び端末２は、１０１ＭＨｚにて動作することになる。しかし、端末１と端末２の通信の最中に端末３が通信に参加した場合、動作周波数が異なってしまう。ここで、端末１と端末３にて補正処理を行っても、端末２の動作周波数とずれが生じてしまう。このため、特許文献１に記載の通信装置を用いた技術では、３台以上の通信を行うことができない。
【００５７】
一方、本実施の形態にかかる通信装置は、上述のように正確な補正値を算出することが可能である。そのため、本実施の形態にかかる通信装置は、通信相手が複数となっても正確に動作を継続することができる。
【００５８】
また、図２に示す構成であれば、ずれが生じているクロック信号ｆｂを補正することができる。これにより、周波数偏差を根本的に補正することができる。
【００５９】
図４に示す構成であれば、時計部３０の生成する時刻情報を補正することができる。時計部３０に含まれる回路群はデジタル回路であるため、補正処理もデジタル処理により実行する。すなわち、アナログ回路を用いる必要がないため、回路規模を削減することができる。時刻情報を補正する構成は、無線部１０に供給するクロックに周波数偏差があっても通信の問題にならないがパケット衝突の回避を行うプロトコル層では正確な時刻情報を要する場合に有効である。
【００６０】
なお、上述の構成では、ＰＬＬ２２が高速クロックＣＬを時計部３０と無線部１０に供給する構成としたが必ずしもこれに限られない。例えば、図７に示すように、発振回路２１がクロック信号ｆｂをＰＬＬ２２及び時計部３０に供給し、ＰＬＬ２２が高速クロックＣＬを無線部１０に供給する構成としても良い。すなわち、補正部５０は、基準クロック生成部２０の出力するクロック信号（ｆｂまたはＣＬ）、時計部３０の出力する時刻情報、のいずれかを補正する構成であれば、クロック信号の供給関係は特に限定されない。クロック信号の供給関係に応じて、上述の周波数偏差の算出方法は適宜変更可能である。
【００６１】
＜実施の形態２＞
実施の形態２にかかる通信装置は、記憶部が装置間距離Ｌを予め保持しておくことを特徴とする。図８を参照して、本実施の形態にかかる通信装置の構成、動作について実施の形態１と異なる部分を説明する。なお、図８において、同一名及び同一符号を付した処理部は実施の形態１と基本的に同じ処理を行う。本実施の形態及び以降の実施の形態にかかる補正部５０は、基準クロック生成部２０または時計部３０のどちらを補正対象としても良い。
【００６２】
通信装置１は、図１に示す構成に加えて記憶部７０を備える。記憶部７０は、メモリ装置であり、上述の装置間距離Ｌを記憶する。記憶部７０は、一般的な通信装置であれば内部に備えている。ユーザは、予め通信装置１の操作部（図示せず）を操作して装置間距離Ｌを入力する。本構成によれば、装置間距離入力部６０を備えない構成とすることができるため、通信装置１の構成を簡略化することができる。
【００６３】
＜実施の形態３＞
実施の形態３にかかる通信装置は、自身および対向する通信装置の補正処理が終わっている場合に、両装置間の正確な距離を算出できることを特徴とする。図９を参照して、本実施の形態にかかる通信装置の構成、動作について実施の形態２と異なる部分を説明する。なお、図９において、同一名及び同一符号を付した処理部は実施の形態２と基本的に同じ処理を行う。
【００６４】
補正パターン生成部５３は、補正パターンを生成した際に、記憶部７０に補正済フラグを書き込む。補正済フラグとは、補正部５０による補正処理が行われたことを示すフラグである。無線部１０は、パケット通信時に補正済みフラグが設定されているか否かも併せて送信する。
【００６５】
距離推定部４０は、パケット受信時に受信パケットに補正済みフラグが設定されているかを判定する。補正済みフラグが設定されている場合、距離推定部４０は、自身の記憶部７０にも補正済みフラグが設定されているかを判定する。両判定が成功した場合、距離推定部４０は、上述の式（１）にて算出した距離Ｌ１を正確な距離として任意の処理部に出力する。例えば、距離推定部４０は、通信装置１の液晶ディスプレイ等の表示部（図示せず）に当該距離を表示する。
【００６６】
本実施の形態にかかる通信装置は、自身と対向する通信装置の両者のクロック周波数が正しい場合に通信装置間の距離を正確に計測及び表示することができる。
【００６７】
＜実施の形態４＞
実施の形態４にかかる通信装置は、装置間距離Ｌを自動的に算出し、設定できることを特徴とする。図１０を参照して、本実施の形態にかかる通信装置の構成、動作について他の実施の形態と異なる部分を説明する。なお、図１０において、同一名及び同一符号を付した処理部は他の実施の形態と基本的に同じ処理を行う。
【００６８】
通信装置１は、位置情報処理部８０を備える。位置情報処理部８０は、通信装置１の位置情報を処理する処理部であり、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）の機能を有する。位置情報処理部８０は、通信装置１の位置情報を取得し、取得した位置情報を無線部１０に通知する。無線部１０は、当該位置情報を含むパケットを対向する通信装置に送信する。無線部１０は、パケット受信時に、当該パケットに含まれる位置情報を位置情報処理部８０に通知する。
【００６９】
位置情報処理部８０は、自身の位置情報と、対向する通信装置の位置情報と、から装置間距離Ｌを算出する。ここで位置情報とは、例えば緯度、経度、高度、にかかる情報を含む。位置情報処理部８０は、既存の測量技術を用いることにより装置間距離Ｌを算出することができる。他の処理は、実施の形態１と同様である。
【００７０】
本実施の形態にかかる通信装置は、外部からの装置間距離Ｌの入力を行うことなく、上述の補正を行うことができる。
【００７１】
＜実施の形態５＞
実施の形態５にかかる通信装置は、対向する通信装置の補正部５０が補正処理を終了している場合に、装置間距離Ｌの入力を行うことなく自身の補正処理を行えることを特徴とする。本実施の形態にかかる通信装置の構成、動作について他の実施の形態と異なる部分を説明する。なお、本実施の形態にかかる通信装置は図９と同一の構成を持つため、処理の異なる点のみを説明する。
【００７２】
実施の形態２、３の構成と異なり、記憶部７０は、装置間距離Ｌを記憶していない。距離推定部４０は、パケット受信時に受信パケットに補正済みフラグが設定されているか、すなわち対向する通信装置の補正処理が終了しているかを判定する。同様に距離推定部４０は、記憶部７０に補正済みフラグが設定されているか、すなわち自身の補正処理が終了しているかを判定する。
【００７３】
いずれか一方の装置の補正が終了している場合、距離推定部４０は、上述の各式において、補正が終了している装置の誤差（△１，△２の一方）を０と設定する。ここで、△１を０とし、△２及びＬを未知数とした場合として、式（４）及び式（６）にこれらを代入すると以下の式（１１）及び式（１２）となる。
【００７４】
【００７５】
周波数偏差計算部５２は、式（１１）、（１２）から連立一次方程式を解くことにより以下の式（１３）（１４）を得ることができる。
【００７６】
【００７７】
これにより、対向する通信装置の補正処理が終了している場合、通信装置１は、装置間距離Ｌの入力を必要とすることなく、周波数偏差及び装置間距離Ｌを算出することができる。
【００７８】
＜実施の形態６＞
実施の形態６にかかる通信装置は、対向する通信装置の補正部５０が補正処理を終了しており、装置間距離Ｌを保持する場合に、自身の補正処理を行えることを特徴とする。本実施の形態にかかる通信装置の構成、動作について他の実施の形態と異なる部分を説明する。なお、本実施の形態にかかる通信装置は図９と同一の構成である。また、実施の形態
５にかかる通信装置との相違点は、装置間距離Ｌを有するか否かである。すなわち、本実施の形態にかかる通信装置は予め記憶部７０に装置間距離Ｌが入力されているが、実施の形態５にかかる通信装置は装置間距離Ｌを有さない点が異なる。
【００７９】
自身または対向する通信装置いずれか一方の装置の補正が終了している場合、距離推定部４０は、上述の式（３）において、補正が終了している装置の誤差（△１，△２の一方）を０、記憶部７０が記憶する装置間距離Ｌの定数を設定する。ここで、△１を０とし、△２を未知数とした場合として、式（３）にこれらを代入すると以下の式（１５）となる。
【００８０】
【００８１】
これにより、対向する通信装置の補正処理が終了しており、装置間距離Ｌを認識できている場合、通信装置１は、上述の式（１５）により周波数偏差を算出することができる。
【００８２】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上述の本発明の説明では、周波数偏差を測定して通信装置の補正に用いることを記載したが必ずしもこれに限られない。例えば、本発明を製品出荷前の通信装置のクロック周波数が正常であるか否かの品質検査に用いても良い。本発明では、周波数偏差を正確に算出できるため、クロック周波数が理想値からずれている通信装置を検出し、当該通信装置の出荷を中止することも可能である。
【００８３】
さらに、本発明の周波数偏差の算出処理を数回繰り返し、その平均を算出することにより、より精度の高い周波数偏差を求めることも可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１ 通信装置
１０ 無線部
２０ 基準クロック生成部
２１ 発振回路
２２ ＰＬＬ
２３ キャパシタンス
２４ ＰＦＤ
２５ アナログフィルタ
２６ ＶＣＯ
２７ 分周器
３０ 時計部
３１ セレクタ
３２ カウンタ
３３ 加算器
３４ 加算器
４０ 距離推定部
５０ 補正部
５１ 差分抽出部
５２ 周波数偏差計算部
５３ 補正パターン生成部
６０ 装置間距離入力部
７０ 記憶部
８０ 位置情報処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信装置及び通信制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、無線ＬＡＮ等の無線通信では、送受信端末間でのデータ衝突の回避手段が必要となる。このデータ衝突の回避手段は、通信規格毎に方法が定められる。これらの方法はいずれも、全ての送受信装置のタイマーの精度が許容範囲内に収まっていることが前提に定められている。
【０００３】
近年、通信速度の向上により、上述のタイマー精度の許容範囲が小さくなってきている。タイマーの精度を向上させるためには精度の高い発振器を搭載する必要があるが、これによりコストが高くなってしまう。このため、精度の高い発振器を搭載しなくとも装置の出荷後にタイマーの基準となるクロックの誤差を正しく調整する手段が求められる。一般的な手法として、ユーザがロジックアナライザ等のツールを用いて装置のタイマー誤差を観測し、観測結果に応じて手動で調整するという方法がある。しかし、この方法ではユーザの手間を要する。
【０００４】
特許文献１には、時刻同期を用いた無線データ通信によって高速な検出回路を用いることなく周波数偏差を検出して補正することができる無線装置に関する技術が開示されている。図１１に当該無線装置の構成を示す。
【０００５】
無線装置は、無線チップ２０１と、発振回路２０２と、ＰＬＬ２０３と、時計２０４と、時刻同期手段２０５と、差分抽出回路２０６と、ＲＡＭ２０７と、微分回路２０８と、補正パターン生成回路２０９と、を備える。時計２０４は、発振回路２０２から供給されるクロック信号を動作元として時刻情報を生成する。時刻同期手段２０５は、通信相手と時刻情報を送受信することにより同期時刻情報を出力する。ＲＡＭ２０７は、時刻情報と同期時刻情報との誤差値としての時刻補正幅の履歴情報を記憶する。微分回路２０８は、履歴情報に基づいてクロック信号の周波数偏差を算出する。補正パターン生成回路２０９を備える発振周波数補正手段（図示せず）は、周波数偏差に基づいてクロック周波数を補正する。
【０００６】
特許文献２には、正確な時刻情報を有する主局と、従局との間で時刻同期を行う時刻同期システムが開示されている。特許文献３には、基準時刻送信装置から送信される基準時刻により時刻の同期を行う時刻同期システムが開示されている。特許文献４には、標準時刻を管理する送信装置により、他の装置の時計を同期させる時刻同期システムが開示されている。しかしながら、特許文献２〜４に開示の技術は、一定の装置が正しい時刻情報を持つことが前提となっており、前述の無線通信の環境に応用することが困難な技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２５８８００号公報
【特許文献２】特開平１０−２８５１４０号公報
【特許文献３】特開２００６−１１９０１０号公報
【特許文献４】特開２００６−２３４４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の特許文献１に記載の無線装置は、通信相手と時刻情報を送受信することにより同期時刻情報を算出し、この情報を用いて時刻の補正を行っている。しかしながら、無線装置及び通信相手のクロック周波数がともに理想値からずれている（周波数偏差が０ではない）場合、誤差を正確に算出できない。たとえば、無線装置及び通信相手の装置が１００ＭＨｚのクロック周波数で動作することが理想である場合であって、両者が１０１ＭＨｚのクロック周波数で動作しているとする。この場合、両装置は、理想値とは異なる周波数である１０１ＭＨｚでの動作が正常であると判定し、補正を行わずに動作を続けてしまう。
【０００９】
換言すると、特許文献１に記載の無線装置は、理想値からの周波数偏差の測定精度が十分ではなく、この測定に基づいて補正を行ってしまう。理想値と異なるクロック周波数により通信を行う場合、たとえば周期的な転送処理において音声の音飛びやコマ落ち等の問題を引き起こす恐れがある。すなわち、特許文献１に記載の無線装置では、周波数偏差（理想値からのクロック周波数のずれ）の測定精度が十分ではないために、通信において様々な問題が生じてしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明にかかる通信装置の一態様は、
クロック信号を出力する基準クロック生成部と、
前記クロック信号に基づいて、情報の送受信を行う無線部と、
前記クロック信号に基づいて、時刻情報を生成する時計部と、
前記情報を送受信した時刻を示す複数の時刻情報に基づいて対向する通信装置との推定距離を算出する距離推定部と、
前期推定距離と、予め設定された前記対向する通信装置との装置間距離と、の差分に基づいて、前記クロック信号の周波数偏差を算出する補正部と、を備える、ものである。
【００１１】
本発明にかかる通信制御方法の一態様は、
クロック信号に基づいて、情報の送受信を行い、
前記クロック信号に基づいて、時刻情報を生成し、
前記情報を送受信した時刻を示す複数の時刻情報に基づいて対向する通信装置との推定距離を算出し、
前期推定距離と、予め設定された前記対向する通信装置との装置間距離と、の差分に基づいて、前記クロック信号の周波数偏差を算出する、ものである。
【００１２】
本発明では、通信装置は、対向する通信装置との推定距離と、対向する通信装置との装置間距離と、の差分を算出し、当該差分から周波数偏差を算出する。対向する通信装置との装置間距離は、正確な値を設定することが可能である。このため、通信装置は、対向する通信装置が正常であるか否かに関わらず、正確な周波数偏差を算出することが可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、周波数偏差を精度よく算出する通信装置、及び通信制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１にかかる通信装置の代表的な構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかる通信装置の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１にかかる通信装置の構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態１にかかる通信装置の構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態１にかかる通信装置によるパケット送受信を示す模式図である。
【図６】実施の形態１にかかる通信装置による処理を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態１にかかる通信装置の代表的な構成を示すブロック図である。
【図８】実施の形態２にかかる通信装置の構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態３にかかる通信装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態４にかかる通信装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】特許文献１にかかる通信装置の代表的な構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施の形態１＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる通信装置の構成を示すブロック図である。通信装置１は、無線部１０と、基準クロック生成部２０と、時計部３０と、距離推定部４０と、補正部５０と、を備える。通信装置１は、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network）、ワイヤレスＵＳＢ（Universal Serial Bus）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等による無線通信が可能な各種の装置である。例えば、通信装置１の一例として、携帯電話端末、タブレット型コンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）が挙げられる。
【００１６】
無線部１０は、データパケットを無線信号として通信相手に送出する。さらに、無線部１０は、通信相手からのデータパケットを受信し、受信したデータパケットを無線装置１内の各処理部に供給する処理部である。
【００１７】
基準クロック生成部２０は、発振回路２１と、ＰＬＬ２２と、を備える。発振回路２１は、クロック信号ｆｂ（第１クロック信号）を生成し、ＰＬＬ２２に供給する回路である。ＰＬＬ２２は、クロック信号ｆｂを基に、高速クロックＣＬ（第２クロック信号）を生成する回路である。
【００１８】
時計部３０は、高速クロックＣＬを基に、時刻情報を生成し、生成した時刻情報を距離推定部４０に供給する処理部である。時刻情報とは、例えば高速クロックＣＬのカウント数がデジタル化された情報である。
【００１９】
距離推定部４０は、時計部３０が生成した時刻情報を含むデータパケットを、通信相手と少なくとも２往復の送受信をすることにより、通信相手との推定距離Ｌ１及びＬ２を計算する処理部である。距離推定部４０による推定距離の算出については後述する。
【００２０】
補正部５０は、差分抽出部５１と、周波数偏差計算部５２と、補正パターン生成部５３と、を備える。差分抽出部５１は、距離推定部４０が算出した推定距離Ｌ１及びＬ２と、装置間距離Ｌと、の差分を計算し、当該差分を周波数偏差計算部５２に供給する。ここで、装置間距離Ｌとは自身と対向する通信装置との正確な距離である。
【００２１】
周波数偏差計算部５２は、差分抽出部５１から供給された距離差分から、ＰＬＬ２２の生成する高速クロックＣＬの周波数偏差（理想とする周波数からのずれの割合）を算出する処理部である。周波数偏差計算部５２は、算出した周波数偏差を補正パターン生成回路５３に供給する。
【００２２】
補正パターン生成回路５３は、周波数偏差を基に、発振回路２１に対する補正に用いる補正パターン、ＰＬＬ２２に対する補正に用いる補正パターン、時計部３０に対する補正に用いる補正パターン、のいずれかを生成する。以下、図２〜図４を用いて各処理部に対する補正パターンの生成について説明する。なお、図２〜図４の構成では、装置間距離Ｌの入力を外部から受け付ける装置間距離入力部６０を有する。
【００２３】
発振回路２１に対して補正を行う場合の通信装置１の構成、動作を図２を参照して説明する。なお、同一符号を付した処理部は、前述の動作を行う。発振回路２１の生成するクロック信号ｆｂを補正する場合、補正パターン生成部５３は、基準クロック生成部５０内のキャパシタンス２３に対して補正パターンを供給する。
【００２４】
キャパシタンス２３は、発振回路２１と接続されている。キャパシタンス２３は、発振回路２１の容量調整回路として動作する。本例では補正パターンは、キャパシタンス２３の容量を調整する指示信号である。補正パターン生成部５３は、周波数偏差に応じてキャパシタンス２３の容量を調整する指示信号を生成する。例えば、周波数偏差が５％である（クロック周波数の理想値に対して５％遅い）場合、補正パターン生成部５３は、５％の遅れを取り戻すように、補正パターンを生成する。
【００２５】
続いて、図３を参照して、ＰＬＬ２２の補正を行う場合の通信装置１の構成、動作を説明する。ＰＬＬ２２は、一般的な位相同期回路であり、本例では、ＰＬＬ２２は、ＰＦＤ（Phase Frequency Detector）２４と、アナログフィルタ２５と、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）２６と、分周器２７と、を備える。
【００２６】
ＰＬＬ２２の生成する高速クロックＣＬを補正する場合、補正パターン生成部５３は、分周器２７に対して補正パターンを供給する。本構成では、補正パターンは、分周器２７の分周比を変更する指示信号である。
【００２７】
続いて、図４を参照して時計部３０に対して補正を行う場合の通信装置１の構成、動作を説明する。時計部３０は、セレクタ３１と、カウンタ３２と、加算器３３と加算器３４と、を備える。セレクタ３１は、加算器３３からの出力、加算器３４からの出力、経路３５からの出力、のいずれか１つを補正パターン生成部５３からの出力に応じて選択するセレクタである。カウンタ３２は、高速クロックＣＬが入力されたタイミングでセレクタ３１からの出力を記憶する。カウンタ３２は、いわゆるフリップフロップ回路である。加算器３３は、カウンタ３２からの出力値に１を加算し、加算値をセレクタ３１に供給する。加算器３４は、カウンタ３２からの出力値に２を加算し、加算値をセレクタ３１に供給する。
【００２８】
本構成では、補正パターンは、セレクタ３１がどの入力を選択するかを指示する指示信号である。周波数偏差が０である場合、補正パターンは、セレクタ３１が常に加算器３３からの出力を選択するように指示する信号となる。例えば、周波数偏差が５％である（クロック周波数の理想値に対して５％遅い）場合、補正パターンは、大半は加算器３３からの出力を選択するように指示する信号となるが、この遅れを取り戻すために所定のタイミングで加算器３４からの出力を選択するような指示信号となる。一方、周波数偏差が−５％である（クロック周波数の理想値に対して５％速い）場合、補正パターンは、大半は加算器３３からの出力を選択するように指示する信号となるが、所定のタイミングで経路３５からの出力を選択するような指示信号となる。
【００２９】
続いて、本実施の形態にかかる通信装置の動作について説明する。図５は、本実施の形態にかかる通信装置同士が通信を実施し、この通信によって補正パターンを作成する際の様子を示す模式図である。以下の説明において、通信装置１−１及び１−２は上述の図１の通信装置１の構成を持つ。通信装置１−１は、通信装置１−２に対して、送信時刻Ｔ１の情報を含むデータパケット１０１を送信する。通信装置１−２は、通信装置１−１に対して、受信時刻Ｒ１及び送信時刻Ｔ２の情報を含むデータパケット１０２を送信する。そして、通信装置１−１は、受信時刻Ｒ２の情報を含むデータパケット１０３を通信装置１−２に送信する。以上の送受信により、通信装置１−１及び通信装置１−２は、通信装置１−２が測定した受信時刻Ｒ１及び送信時刻Ｔ２、通信装置１−１が測定した送信時刻Ｔ１及び受信時刻Ｒ２、の情報を保持する。
【００３０】
次に、通信装置１−２は、通信装置１−１に対して、送信時刻Ｔ３の情報を含むデータパケット１０４を送信する。通信装置１−１は、通信装置１−２に対して、受信時刻Ｒ３及び送信時刻Ｔ４の情報を含むデータパケット１０５を送信する。そして、通信装置１−２は、受信時刻Ｒ４の情報を含むデータパケット１０６を通信装置１−１に送信する。以上の送受信により、通信装置１−１及び通信装置１−２は、通信装置１−２が測定した送信時刻Ｔ３及び受信時刻Ｒ４、通信装置１−１が測定した受信時刻Ｒ３及び送信時刻Ｔ４、の情報を保持する。
【００３１】
通信装置１−１及び通信装置１−２は、この送信時刻Ｔ１〜Ｔ４、受信時刻Ｒ１〜Ｒ４を用いて自身または対向する通信装置の少なくとも一方の周波数偏差を算出する。図５及び図６を参照して、周波数偏差の算出方法を説明する。図６は、本実施の形態にかかる通信装置１−１の周波数偏差の算出方法を示すフローチャートである。なお、通信装置１−１及び通信装置１−２は、ともに内部の高速クロックＣＬの周波数の理想値をｆとする。
【００３２】
通信装置１−１及び通信装置１−２には、この装置間の正確な距離である装置間距離Ｌが入力される。通信装置１−１及び通信装置１−２は、パケット１０１〜１０３を送受信する（Ｓ１２〜Ｓ１４）。これにより、通信装置１−１及び通信装置１−２は、通信装置１−２が測定した受信時刻Ｒ１及び送信時刻Ｔ２、通信装置１−１が測定した送信時刻Ｔ１及び受信時刻Ｒ２、の情報を保持する。
【００３３】
通信装置１−１内の距離推定部４０は、これらの情報から通信装置１−２との推定距離Ｌ１を以下の式（１）から求める（Ｓ１５）。以下の式は、（距離）＝（時間）×（速度）を基に算出したものである。以下の式において光速をｃとする。なお、高速クロックＣＬの周波数の理想値がｆである場合、１クロックにかかる時間は（１／ｆ）秒となる。そのため、以下の式（１）が導出される。
【００３４】
【００３５】
通信装置１−１内の時計部３０が生成する時刻情報には、時刻Ｔ１〜時刻Ｒ２の間にクロック信号ｆｂの周波数偏差に起因する誤差△１ｃが生じているものとする。同様に、通信装置１−２内の時計部３０が生成する時刻情報には、時刻Ｒ１〜時刻Ｔ２の間にクロック信号ｆｂの周波数偏差に起因する誤差△２ｃが生じているものとする。距離推定部４０は、上述の式（１）、誤差△１ｃ、及び誤差△２ｃを基に装置間距離Ｌを以下の式（２）により表わす。
【００３６】
【００３７】
誤差△１ｃ、△２ｃは、単位時間当たりの周波数偏差をそれぞれ△１、△２とすると以下のように示される。
△１ｃ＝△１×（Ｒ２−Ｔ１）
△２ｃ＝△２×（Ｔ２−Ｒ１）
【００３８】
距離推定部４０は、これらの式を式（２）に代入することにより、以下の式（３）を得る。
【００３９】
【００４０】
差分抽出部５１は、上述の式（１）と式（３）の差分を算出した以下の式（４）を算出する（Ｓ１６）。
【００４１】
【００４２】
通信装置１−１及び通信装置１−２は、Ｓ１２〜Ｓ１６と同様の方法で、パケット１０４〜１０６を送受信し（Ｓ１７〜Ｓ１９）、推定距離Ｌ２を算出し（Ｓ２０）、以下のＬ２の算出式（５）及び、式（４）に対応する以下の式（６）を算出する（Ｓ２１）。
【００４３】
【００４４】
上記の式（４）、（６）において、変数値は△１及び△２の２つである。周波数偏差計算部５２は、式（４）、（６）から連立一次方程式を解くことにより以下の式（７）及び（８）を算出する（Ｓ２２）。
【００４５】
【００４６】
通信装置１−１の補正パターン生成部５３は、算出された周波数偏差△１の値に応じて発振回路２１に対する補正に用いる補正パターン、ＰＬＬ２２に対する補正に用いる補正パターン、時計部３０に対する補正に用いる補正パターン、のいずれかを生成する（Ｓ２３）。
【００４７】
以下に、図５を参照して、通信装置１−１及び通信装置１−２の周波数偏差の算出の具体例を示す。通信装置１−１及び通信装置１−２は、ともに高速クロックＣＬの理想値を４２２４ＭＨｚとする。装置間距離Ｌは、７．１ｍ（７１００ｍｍ）とする。光速度ｃは、２９９７９２４５８０００ｍｍ／ｓとする。また、通信装置１−１及び通信装置１−２の高速ＣＬの理想値は４２２４ＭＨｚ（４２２４０００Ｈｚ）とする。
【００４８】
通信装置１−１の計測した送信時刻Ｔ１は０、受信時刻Ｒ２は３２０とする。通信装置１−２の計測した受信時刻Ｒ１は０、送信時刻Ｔ２は１００とする。通信装置１−１と通信装置１−２は、内部にそれぞれ異なる時計部３０を持つため、これらは各通信装置の時計情報である。
【００４９】
同様に通信装置１−２の計測した送信時刻Ｔ３は０、受信時刻Ｒ４は２８０とする。通信装置１−１の計測した受信時刻Ｒ３は０、送信時刻Ｔ４は１００とする。なお、本例では、通信装置１−１は、送信時刻Ｔ１及び受信時刻Ｒ３を基準としているため両者を０としているが、実際にはこれに限られない。
【００５０】
以上の数値を上述の式（１）に代入することにより以下のＬ１の算出式（９）を導出できる。
【００５１】
【００５２】
同様にＬ２についても以下の式（１０）ように算出することができる。
【００５３】
【００５４】
Ｌ１、Ｌ２、Ｒ１〜Ｒ４、Ｔ１〜Ｔ４を上述の式（７）、（８）に代入することにより、周波数誤差△１＝−０．０４５２２６１３、△２＝０．０５５２７６３８１を算出できる。本例では、通信装置１−１のクロック周波数が理想値よりも約５％速く、通信装置１−２のクロック周波数が理想値よりも約５％遅いことになる。これに応じて、補正パターン生成部５３は、補正パターンを生成する。
【００５５】
続いて、本実施の形態にかかる通信装置の効果について説明する。本実施の形態にかかる通信装置１−１は、対向する通信装置１−２との推定距離Ｌ１、Ｌ２と、対向する通信装置１−２との装置間距離Ｌと、の差分を算出し、当該差分から補正値（周波数誤差△１に基づく補正パターン）を算出する。対向する通信装置との装置間距離は、正確な値を設定することが可能である。このため、通信装置は、対向する通信装置が正常であるか否かに関わらず、基準クロック生成部２０の生成するクロック信号（ＣＬまたはｆｂ）または時計部３０の生成する時刻情報の補正を正確に行うことが可能である。
【００５６】
なお、特許文献１に記載の通信装置では、３台以上での通信を行うことができないという問題がある。例えば、３台の端末の高速クロックの理想値が１００ＭＨｚとした場合に、端末１が１０１ＭＨｚ、端末２が１０２ＭＨｚ、端末３が９８ＭＨｚで動作しているとする。この場合、端末１と端末２が補正を行うものとする。端末１が１００クロックをカウントした場合、端末２は１０１クロックのカウントを行う。そのため、誤差値は１となり、この誤差値を基に算出する周波数偏差は１％となる。この周波数偏差を基に補正を行うと、端末１及び端末２は、１０１ＭＨｚにて動作することになる。しかし、端末１と端末２の通信の最中に端末３が通信に参加した場合、動作周波数が異なってしまう。ここで、端末１と端末３にて補正処理を行っても、端末２の動作周波数とずれが生じてしまう。このため、特許文献１に記載の通信装置を用いた技術では、３台以上の通信を行うことができない。
【００５７】
一方、本実施の形態にかかる通信装置は、上述のように正確な補正値を算出することが可能である。そのため、本実施の形態にかかる通信装置は、通信相手が複数となっても正確に動作を継続することができる。
【００５８】
また、図２に示す構成であれば、ずれが生じているクロック信号ｆｂを補正することができる。これにより、周波数偏差を根本的に補正することができる。
【００５９】
図４に示す構成であれば、時計部３０の生成する時刻情報を補正することができる。時計部３０に含まれる回路群はデジタル回路であるため、補正処理もデジタル処理により実行する。すなわち、アナログ回路を用いる必要がないため、回路規模を削減することができる。時刻情報を補正する構成は、無線部１０に供給するクロックに周波数偏差があっても通信の問題にならないがパケット衝突の回避を行うプロトコル層では正確な時刻情報を要する場合に有効である。
【００６０】
なお、上述の構成では、ＰＬＬ２２が高速クロックＣＬを時計部３０と無線部１０に供給する構成としたが必ずしもこれに限られない。例えば、図７に示すように、発振回路２１がクロック信号ｆｂをＰＬＬ２２及び時計部３０に供給し、ＰＬＬ２２が高速クロックＣＬを無線部１０に供給する構成としても良い。すなわち、補正部５０は、基準クロック生成部２０の出力するクロック信号（ｆｂまたはＣＬ）、時計部３０の出力する時刻情報、のいずれかを補正する構成であれば、クロック信号の供給関係は特に限定されない。クロック信号の供給関係に応じて、上述の周波数偏差の算出方法は適宜変更可能である。
【００６１】
＜実施の形態２＞
実施の形態２にかかる通信装置は、記憶部が装置間距離Ｌを予め保持しておくことを特徴とする。図８を参照して、本実施の形態にかかる通信装置の構成、動作について実施の形態１と異なる部分を説明する。なお、図８において、同一名及び同一符号を付した処理部は実施の形態１と基本的に同じ処理を行う。本実施の形態及び以降の実施の形態にかかる補正部５０は、基準クロック生成部２０または時計部３０のどちらを補正対象としても良い。
【００６２】
通信装置１は、図１に示す構成に加えて記憶部７０を備える。記憶部７０は、メモリ装置であり、上述の装置間距離Ｌを記憶する。記憶部７０は、一般的な通信装置であれば内部に備えている。ユーザは、予め通信装置１の操作部（図示せず）を操作して装置間距離Ｌを入力する。本構成によれば、装置間距離入力部６０を備えない構成とすることができるため、通信装置１の構成を簡略化することができる。
【００６３】
＜実施の形態３＞
実施の形態３にかかる通信装置は、自身および対向する通信装置の補正処理が終わっている場合に、両装置間の正確な距離を算出できることを特徴とする。図９を参照して、本実施の形態にかかる通信装置の構成、動作について実施の形態２と異なる部分を説明する。なお、図９において、同一名及び同一符号を付した処理部は実施の形態２と基本的に同じ処理を行う。
【００６４】
補正パターン生成部５３は、補正パターンを生成した際に、記憶部７０に補正済フラグを書き込む。補正済フラグとは、補正部５０による補正処理が行われたことを示すフラグである。無線部１０は、パケット通信時に補正済みフラグが設定されているか否かも併せて送信する。
【００６５】
距離推定部４０は、パケット受信時に受信パケットに補正済みフラグが設定されているかを判定する。補正済みフラグが設定されている場合、距離推定部４０は、自身の記憶部７０にも補正済みフラグが設定されているかを判定する。両判定が成功した場合、距離推定部４０は、上述の式（１）にて算出した距離Ｌ１を正確な距離として任意の処理部に出力する。例えば、距離推定部４０は、通信装置１の液晶ディスプレイ等の表示部（図示せず）に当該距離を表示する。
【００６６】
本実施の形態にかかる通信装置は、自身と対向する通信装置の両者のクロック周波数が正しい場合に通信装置間の距離を正確に計測及び表示することができる。
【００６７】
＜実施の形態４＞
実施の形態４にかかる通信装置は、装置間距離Ｌを自動的に算出し、設定できることを特徴とする。図１０を参照して、本実施の形態にかかる通信装置の構成、動作について他の実施の形態と異なる部分を説明する。なお、図１０において、同一名及び同一符号を付した処理部は他の実施の形態と基本的に同じ処理を行う。
【００６８】
通信装置１は、位置情報処理部８０を備える。位置情報処理部８０は、通信装置１の位置情報を処理する処理部であり、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）の機能を有する。位置情報処理部８０は、通信装置１の位置情報を取得し、取得した位置情報を無線部１０に通知する。無線部１０は、当該位置情報を含むパケットを対向する通信装置に送信する。無線部１０は、パケット受信時に、当該パケットに含まれる位置情報を位置情報処理部８０に通知する。
【００６９】
位置情報処理部８０は、自身の位置情報と、対向する通信装置の位置情報と、から装置間距離Ｌを算出する。ここで位置情報とは、例えば緯度、経度、高度、にかかる情報を含む。位置情報処理部８０は、既存の測量技術を用いることにより装置間距離Ｌを算出することができる。他の処理は、実施の形態１と同様である。
【００７０】
本実施の形態にかかる通信装置は、外部からの装置間距離Ｌの入力を行うことなく、上述の補正を行うことができる。
【００７１】
＜実施の形態５＞
実施の形態５にかかる通信装置は、対向する通信装置の補正部５０が補正処理を終了している場合に、装置間距離Ｌの入力を行うことなく自身の補正処理を行えることを特徴とする。本実施の形態にかかる通信装置の構成、動作について他の実施の形態と異なる部分を説明する。なお、本実施の形態にかかる通信装置は図９と同一の構成を持つため、処理の異なる点のみを説明する。
【００７２】
実施の形態２、３の構成と異なり、記憶部７０は、装置間距離Ｌを記憶していない。距離推定部４０は、パケット受信時に受信パケットに補正済みフラグが設定されているか、すなわち対向する通信装置の補正処理が終了しているかを判定する。同様に距離推定部４０は、記憶部７０に補正済みフラグが設定されているか、すなわち自身の補正処理が終了しているかを判定する。
【００７３】
いずれか一方の装置の補正が終了している場合、距離推定部４０は、上述の各式において、補正が終了している装置の誤差（△１，△２の一方）を０と設定する。ここで、△１を０とし、△２及びＬを未知数とした場合として、式（４）及び式（６）にこれらを代入すると以下の式（１１）及び式（１２）となる。
【００７４】
【００７５】
周波数偏差計算部５２は、式（１１）、（１２）から連立一次方程式を解くことにより以下の式（１３）（１４）を得ることができる。
【００７６】
【００７７】
これにより、対向する通信装置の補正処理が終了している場合、通信装置１は、装置間距離Ｌの入力を必要とすることなく、周波数偏差及び装置間距離Ｌを算出することができる。
【００７８】
＜実施の形態６＞
実施の形態６にかかる通信装置は、対向する通信装置の補正部５０が補正処理を終了しており、装置間距離Ｌを保持する場合に、自身の補正処理を行えることを特徴とする。本実施の形態にかかる通信装置の構成、動作について他の実施の形態と異なる部分を説明する。なお、本実施の形態にかかる通信装置は図９と同一の構成である。また、実施の形態
５にかかる通信装置との相違点は、装置間距離Ｌを有するか否かである。すなわち、本実施の形態にかかる通信装置は予め記憶部７０に装置間距離Ｌが入力されているが、実施の形態５にかかる通信装置は装置間距離Ｌを有さない点が異なる。
【００７９】
自身または対向する通信装置いずれか一方の装置の補正が終了している場合、距離推定部４０は、上述の式（３）において、補正が終了している装置の誤差（△１，△２の一方）を０、記憶部７０が記憶する装置間距離Ｌの定数を設定する。ここで、△１を０とし、△２を未知数とした場合として、式（３）にこれらを代入すると以下の式（１５）となる。
【００８０】
【００８１】
これにより、対向する通信装置の補正処理が終了しており、装置間距離Ｌを認識できている場合、通信装置１は、上述の式（１５）により周波数偏差を算出することができる。
【００８２】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上述の本発明の説明では、周波数偏差を測定して通信装置の補正に用いることを記載したが必ずしもこれに限られない。例えば、本発明を製品出荷前の通信装置のクロック周波数が正常であるか否かの品質検査に用いても良い。本発明では、周波数偏差を正確に算出できるため、クロック周波数が理想値からずれている通信装置を検出し、当該通信装置の出荷を中止することも可能である。
【００８３】
さらに、本発明の周波数偏差の算出処理を数回繰り返し、その平均を算出することにより、より精度の高い周波数偏差を求めることも可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１ 通信装置
１０ 無線部
２０ 基準クロック生成部
２１ 発振回路
２２ ＰＬＬ
２３ キャパシタンス
２４ ＰＦＤ
２５ アナログフィルタ
２６ ＶＣＯ
２７ 分周器
３０ 時計部
３１ セレクタ
３２ カウンタ
３３ 加算器
３４ 加算器
４０ 距離推定部
５０ 補正部
５１ 差分抽出部
５２ 周波数偏差計算部
５３ 補正パターン生成部
６０ 装置間距離入力部
７０ 記憶部
８０ 位置情報処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロック信号を出力する基準クロック生成部と、
前記クロック信号に基づいて、情報の送受信を行う無線部と、
前記クロック信号に基づいて、時刻情報を生成する時計部と、
前記情報を送受信した時刻を示す複数の時刻情報に基づいて対向する通信装置との推定距離を算出する距離推定部と、
前期推定距離と、予め設定された前記対向する通信装置との装置間距離と、の差分に基づいて、前記クロック信号の周波数偏差を算出する補正部と、を備える通信装置。
【請求項２】
前記補正部は、前記周波数偏差に基づいて、前記時計部の生成する前記時刻情報または前記基準クロック生成部の生成する前記クロック信号の補正処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記距離推定部は、前記補正処理が実行され、前記対向する通信装置の生成する時刻情報が正確と推定される場合に、算出した前記推定距離を前記対向する通信装置との正確な距離として出力することを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記装置間距離を記憶する記憶部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項５】
現在の位置情報を取得し、前記位置情報と前記対向する通信装置の位置情報と、から前記装置間距離を算出する位置情報処理部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項６】
前記基準クロック生成部は、第１クロック信号を生成する発振回路と、前記第１クロック信号に基づいて第２クロック信号を生成するＰＬＬと、を備え、
前記クロック信号は、前記第1クロック信号または前記第２クロック信号であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項７】
前記補正部は、前記発振回路に接続された容量調整回路の容量を調整することにより前記補正処理を行うことを特徴とする請求項６に記載の通信装置。
【請求項８】
前記補正部は、前記ＰＬＬの分周比を調整することにより前記補正処理を行うことを特徴とする請求項６に記載の通信装置。
【請求項９】
前記時計部は、前記クロック信号の入力タイミングで保持するデータを更新し、かつ保持していたデータを出力するカウンタと、
前記カウンタからの出力値に加算する加算量を変更して生成した複数のカウント値の１つを選択するセレクタを備え、
前記補正部は、前記セレクタに前記複数のカウント値のうち、どの値を選択するかを指示する指示信号を供給することにより前記補正処理を行うことを特徴とする請求項６に記載の通信装置。
【請求項１０】
前記無線部は、第１のパケットを前記対向する通信装置に送信し、前記第１のパケットに応答する第２のパケットを前記対向する通信装置から受信し、第３のパケットを前記対向する通信装置から受信し、前記３のパケットに応答する第４のパケットを前記対向する通信装置に送信し、前記第４のパケットの到着時刻を前記対向する通信装置から受信し、
前記距離推定部は、前記第１及び第２のパケットの送受信時刻から第１の推定距離を算出し、前記第３及び第４のパケットの送受信時刻から第２の推定距離を算出し、
前記補正部は、前記クロック信号の周波数誤差を前記第１及び前記第２の推定距離と、前記装置間距離と、の連立方程式から算出し、当該周波数誤差に基づいて、前記補正処理を行う請求項２乃至請求項９のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項１１】
前記無線部は、ワイヤレスＵＳＢ、無線ＬＡＮ、及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈのいずれかによる通信を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項１２】
クロック信号に基づいて、情報の送受信を行い、
前記クロック信号に基づいて、時刻情報を生成し、
前記情報を送受信した時刻を示す複数の時刻情報に基づいて対向する通信装置との推定距離を算出し、
前期推定距離と、予め設定された前記対向する通信装置との装置間距離と、の差分に基づいて、前記クロック信号の周波数偏差を算出する、通信制御方法。
【請求項１】
クロック信号を出力する基準クロック生成部と、
前記クロック信号に基づいて、情報の送受信を行う無線部と、
前記クロック信号に基づいて、時刻情報を生成する時計部と、
前記情報を送受信した時刻を示す複数の時刻情報に基づいて対向する通信装置との推定距離を算出する距離推定部と、
前期推定距離と、予め設定された前記対向する通信装置との装置間距離と、の差分に基づいて、前記クロック信号の周波数偏差を算出する補正部と、を備える通信装置。
【請求項２】
前記補正部は、前記周波数偏差に基づいて、前記時計部の生成する前記時刻情報または前記基準クロック生成部の生成する前記クロック信号の補正処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記距離推定部は、前記補正処理が実行され、前記対向する通信装置の生成する時刻情報が正確と推定される場合に、算出した前記推定距離を前記対向する通信装置との正確な距離として出力することを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記装置間距離を記憶する記憶部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項５】
現在の位置情報を取得し、前記位置情報と前記対向する通信装置の位置情報と、から前記装置間距離を算出する位置情報処理部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項６】
前記基準クロック生成部は、第１クロック信号を生成する発振回路と、前記第１クロック信号に基づいて第２クロック信号を生成するＰＬＬと、を備え、
前記クロック信号は、前記第1クロック信号または前記第２クロック信号であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項７】
前記補正部は、前記発振回路に接続された容量調整回路の容量を調整することにより前記補正処理を行うことを特徴とする請求項６に記載の通信装置。
【請求項８】
前記補正部は、前記ＰＬＬの分周比を調整することにより前記補正処理を行うことを特徴とする請求項６に記載の通信装置。
【請求項９】
前記時計部は、前記クロック信号の入力タイミングで保持するデータを更新し、かつ保持していたデータを出力するカウンタと、
前記カウンタからの出力値に加算する加算量を変更して生成した複数のカウント値の１つを選択するセレクタを備え、
前記補正部は、前記セレクタに前記複数のカウント値のうち、どの値を選択するかを指示する指示信号を供給することにより前記補正処理を行うことを特徴とする請求項６に記載の通信装置。
【請求項１０】
前記無線部は、第１のパケットを前記対向する通信装置に送信し、前記第１のパケットに応答する第２のパケットを前記対向する通信装置から受信し、第３のパケットを前記対向する通信装置から受信し、前記３のパケットに応答する第４のパケットを前記対向する通信装置に送信し、前記第４のパケットの到着時刻を前記対向する通信装置から受信し、
前記距離推定部は、前記第１及び第２のパケットの送受信時刻から第１の推定距離を算出し、前記第３及び第４のパケットの送受信時刻から第２の推定距離を算出し、
前記補正部は、前記クロック信号の周波数誤差を前記第１及び前記第２の推定距離と、前記装置間距離と、の連立方程式から算出し、当該周波数誤差に基づいて、前記補正処理を行う請求項２乃至請求項９のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項１１】
前記無線部は、ワイヤレスＵＳＢ、無線ＬＡＮ、及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈのいずれかによる通信を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項１２】
クロック信号に基づいて、情報の送受信を行い、
前記クロック信号に基づいて、時刻情報を生成し、
前記情報を送受信した時刻を示す複数の時刻情報に基づいて対向する通信装置との推定距離を算出し、
前期推定距離と、予め設定された前記対向する通信装置との装置間距離と、の差分に基づいて、前記クロック信号の周波数偏差を算出する、通信制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１９５８４０（Ｐ２０１２−１９５８４０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５９４４６（Ｐ２０１１−５９４４６）
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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