JP2005142860A - 通信装置、通信制御方法、ゲーム機およびゲームシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のマスタが存在する環境で、リアルタイム性の優れた周波数ホッピングを実現する技術を提供する。
【解決手段】 本発明によるゲーム機２０は、周波数ホッピングを行う複数の通信モジュール２４と、通信モジュール２４による通信を制御する制御部２２を備える。制御部２２は、複数の通信モジュール２４で使用する周波数チャネルが時間的に重ならないように、少なくとも１つの通信モジュール２４の周波数ホッピングを制御する。その方法として、例えば周波数帯域を分割して、分割した帯域をそれぞれの通信モジュール２４に割り当ててもよい。また、各通信モジュール２４が、同一の基準ホッピングパターンの位相をずらして使用してもよく、また基準ホッピングパターンに所定のオフセットを加えて使用してもよい。
【選択図】 図２

Description

本発明は、通信技術に関し、とくにマスタとスレーブとの間で周波数ホッピング方式による無線通信を実現する技術に関する。

ゲーム機と、ユーザにより操作されるゲーム機用のコントローラはケーブルにより接続されるのが一般的であったが、近年、ゲーム機とコントローラとを無線接続するシステムが提案されるようになった。無線コントローラを使用することで、ユーザは自由な姿勢でゲームを楽めるようになる。

従来提案されているシステムでは、ゲーム機に設けられた無線通信機と無線コントローラとが１対１の無線接続を行い、接続相手が一意に決まることを前提としている。そのため、複数のユーザが無線コントローラを使用する場合には、それぞれの無線コントローラに対して割当てられる専用の通信機を、無線コントローラごとにゲーム機に取り付ける必要がある。そのためユーザは、無線コントローラと、ゲーム機に取り付けるための無線通信機とを常にセットで用意しなければならず、無線コントローラの使用が手間のかかるものとなっている。

無線通信を実現する手法の一つに、周波数ホッピング方式がある。周波数ホッピング方式は、広い周波数帯域を複数に分割してチャネルを設定し、チャネル切替を行いながら通信を行うスペクトル拡散通信方式である。日本のBluetooth（ブルートゥース）では、2.4GHz帯の広帯域（2402〜2480MHz）の中に1MHzごと79個のチャネルを設定し、1秒間に1600回のチャネル切替を行って通信を行う。同じ周波数を使う信号が衝突して伝送エラーが発生する場合は、他の周波数にホッピングして同一のデータを再送する。

ここでBluetooth信号の衝突の種類としては、IEEE802.11b規格の信号との衝突、電子レンジの出すノイズとの衝突、その他Bluetoothと同一周波数帯に存在するノイズとの衝突などが想定される。また、複数のピコネットが同一の通信エリア内に形成される場合には、Bluetooth信号同士の衝突も想定される。ホッピングパターンはそれぞれのピコネット内でユニークに決定され、Bluetooth信号同士が衝突する確率は高くないといえるが、仮に衝突しても再送により通信品質が保たれるという思想のもとに、Bluetooth通信システムは成り立っている。重複したエリア内にピコネットが２つ存在する場合、ピコネット間で干渉を起こす確率は1/79となる。

ゲームシステムにおいて、周波数ホッピング方式によりゲーム機と複数の無線コントローラとの無線通信を実現する場合、レイテンシー、すなわちデータの転送にかかる遅延に配慮する必要がある。特に、格闘ゲームなどのリアルタイム性の高いゲームにおいては、通信遅延を最小限にする必要があり、レイテンシーが悪化すると、ゲーム性を損なう事態も生じうる。そのため、高いリアルタイム性が要求される通信環境において周波数ホッピング方式を利用する場合には、エラーが発生したときに再送することを前提とするのではなく、エラーを発生させないように制御することが好ましいといえる。

本発明の目的は、周波数ホッピング方式を利用した場合に、信号同士の干渉を回避ないしは低減する通信技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様は、周波数ホッピング方式によりスレーブと無線接続可能な複数のマスタと、少なくとも１つのマスタのホッピングする周波数チャネルを定める制御部とを備える通信装置を提供する。なおマスタとは、通信の管理側の装置であり、スレーブとは、管理される側の装置として位置づけられる。

本発明の別の態様は、周波数ホッピング方式によりスレーブと無線接続可能なマスタを取り付ける取付部と、取付部にマスタが取り付けられた状態で、少なくとも１つのマスタのホッピングする周波数チャネルを定める制御部とを備える通信装置を提供する。

本発明のさらに別の態様は、周波数ホッピング方式により無線コントローラと無線接続可能な複数の通信モジュールと、少なくとも１つの通信モジュールのホッピングする周波数チャネルを定める制御部とを備えるゲーム機を提供する。

本発明のさらに別の態様は、周波数ホッピング方式により無線コントローラと無線接続可能な複数の通信モジュール、および少なくとも１つのマスタのホッピングする周波数チャネルを定める制御部とを備えたゲーム機とを備えるゲームシステムを提供する。

本発明のさらに別の態様は、ゲーム機用の無線コントローラと、周波数ホッピング方式により無線コントローラと無線接続可能な通信モジュールを取り付ける取付部と、前記取付部に通信モジュールが取り付けられた状態で、少なくとも１つのマスタのホッピングする周波数チャネルを定める制御部とを備えたゲーム機とを備えるゲームシステムを提供する。

本発明のさらに別の態様は、周波数ホッピング方式を用いて通信する複数のマスタが存在する環境において、複数のマスタが独立して周波数ホッピングするときよりも信号の衝突確率が低くなるように少なくとも１つのマスタのホッピング周波数チャネルを定めて、マスタとスレーブとの間の通信を実現する通信制御方法を提供する。

本発明のさらに別の態様は、周波数ホッピング方式を用いて通信する複数のマスタを管理するコンピュータに、複数のマスタが独立して周波数ホッピングするときよりも信号の衝突確率が低くなるように少なくとも１つのマスタのホッピング周波数チャネルを定める機能を実行させるためのプログラムを提供する。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によると、周波数ホッピング方式を利用した通信環境において、信号同士の衝突を回避ないしは低減することが可能となる。

図１は、本発明の実施例に係るゲームシステム１の全体構成を示す。ゲームシステム１は、マスタとスレーブ間の無線通信を実現する通信システムとしての機能をもつ。本実施例のゲームシステム１は、ユーザによる入力インタフェースとして、ゲーム機２０との間で無線通信を行う無線コントローラ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇおよび１０ｈ（以下、総称する場合は、「無線コントローラ１０」と呼ぶ）を備える。図示の例では、８つの無線コントローラ１０が示されているが、無線コントローラ１０の個数はこれに限定するものではなく、７つ以下であってもよいし、また９つ以上であってもよい。ゲーム機２０は無線通信機能を有する通信装置として構成され、無線コントローラ１０はゲーム機２０と通信する端末装置として構成される。ゲーム機２０は、無線コントローラ１０から伝送されるユーザからのゲーム操作指示をもとに、ゲームのＡＶ（Audio Visual）データを生成する。出力装置３０はディスプレイ３２やスピーカ３４を含んで構成され、ゲーム機２０からネットワーク４０を介してゲームのＡＶデータを受け取り、ディスプレイ３２にゲーム映像を表示し、またスピーカ３４からゲーム音声を出力する。ゲームシステム１においては、通常の処理モードにおいて、ディスプレイ３２の表示周期の関係から、ゲーム機２０と無線コントローラ１０との間で、１／６０秒に少なくとも１回、すなわち１往復の通信が行われる必要がある。

ゲーム機２０と出力装置３０は、有線により接続されてもよく、また無線により接続されてもよい。ゲーム機２０と出力装置３０とを接続するネットワーク４０は、例えばネットワーク（LAN）ケーブルやワイヤレスLANなどで構築したホームネットワークの形態をとってもよい。ゲーム機２０と出力装置３０とが無線接続される場合には、ケーブル等で有線接続する場合と比べてゲーム機２０と出力装置３０を比較的自由に設置することができるため、ユーザがロケーションフリーでゲームを楽しむことができる。

無線コントローラ１０とゲーム機２０は、周波数ホッピング方式により無線接続する。周波数ホッピング方式を採用する通信プロトコルとしては、例えばBluetoothがあげられる。ゲーム機２０は、複数の無線コントローラ１０との無線接続を可能とし、すなわちゲームシステム１においては、ゲーム機２０と無線コントローラ１０の１対Ｎ接続を実現することができる。本実施例におけるゲーム機２０は、複数の通信モジュールと、複数の通信モジュールにおける通信を制御する制御部を備え、複数の通信モジュールのそれぞれは、複数の無線コントローラ１０と接続する機能を有する。なおゲームシステム１において、ゲーム機２０に設けられる通信モジュールは、親機すなわちマスタとして機能し、無線コントローラ１０はスレーブとして機能する。

図２は、ゲーム機２０の通信機能を実現する構成を示す。ゲーム機２０は、スレーブと無線接続可能な通信モジュール２４ａおよび２４ｂ（以下、総称する場合は、「通信モジュール２４」と呼ぶ）と、通信モジュール２４の情報伝送を制御する制御部２２とを備える。ゲーム機２０は、３つ以上の通信モジュール２４を備えてもよい。

本実施例における通信機能は、ゲーム機２０において、ＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされたプログラムなどによって実現され、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。プログラムは、ゲーム機２０に内蔵されていてもよく、また記録媒体に格納された形態で外部から供給されるものであってもよい。したがってこれらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者に理解されるところである。また、制御部２２による通信機能が通信モジュール２４の１つの機能として組み込まれる場合には、プログラムは通信モジュール２４、すなわちマスタに内蔵されていてもよい。

複数の通信モジュール２４は、実質的に同一の通信能力を有し、その無線通信範囲は互いに重なっている。複数の通信モジュール２４は、その通信範囲と比較すると物理的に非常に近接した位置に配置され、これらの無線通信範囲は実質的に同一であってもよい。したがって、ゲームシステム１において、通信モジュール２４ａの通信範囲内に存在する無線コントローラ１０は、通信モジュール２４ｂの通信範囲内にも存在し、無線コントローラ１０は、通信モジュール２４ａまたは通信モジュール２４ｂの任意の一方に接続可能な環境にある。制御部２２は、図示のごとく通信モジュール２４とは別の構成として存在してもよいが、１つの通信モジュール２４の機能に組み込まれて、他の通信モジュール２４の通信を制御してもよい。

通信モジュール２４は、ゲーム機本体に内蔵されるタイプのものであってもよく、また外付けでゲーム機２０に接続されるタイプのものであってもよい。後者の場合、ゲーム機２０は、通信モジュール２４を取り付ける取付部を有し、制御部２２は、取付部に通信モジュール２４が取り付けられた状態で、少なくとも１つの通信モジュール２４の通信を管理する。ゲーム機２０の筐体に全ての通信モジュール２４が内蔵されていてもよく、または一部の通信モジュール２４、さらには全ての通信モジュール２４が取付部を介して接続されてもよい。例えば、ゲーム機２０は、出荷時に１つの通信モジュール２４を筐体に内蔵しており、さらに１以上の取付部を有して、通信モジュールを追加接続できる構成を有していてもよい。なお、全ての通信モジュール２４が取付部を介して接続される場合、制御部２２は、いずれか又は全ての通信モジュール２４を内蔵するアダプタの筐体に組み込まれていてもよい。

本実施例において、制御部２２は、少なくとも１つの通信モジュール２４の周波数ホッピングを制御する。以下に詳細に説明するが、制御部２２は、少なくとも１つの通信モジュールのホッピングする周波数チャネルを定める。具体的に、実施例では、複数の通信モジュール２４で使用する周波数チャネルが時間的に重ならないように少なくとも１つの通信モジュール２４の周波数ホッピングを制御する。なお、複数の通信モジュール２４で使用する周波数チャネルは完全に重ならないことが好ましいが、このような厳密なレベルの要求を緩和してもよく、その場合に制御部２２は、複数の通信モジュール２４が独立して周波数ホッピングするときよりも信号の衝突確率が低くなるように、少なくとも１つの通信モジュール２４のホッピングする周波数チャネルを定めればよい。日本でいえば、ある環境内に２つの通信モジュール２４が存在する場合に、衝突確率が1/79よりも小さくなるように、制御部２２が１つの通信モジュール２４の周波数ホッピングを制御する。これにより、複数の通信モジュール２４が存在し、且つ１／６０秒に１回の通信がなされなければならない環境において、各通信モジュール２４がランダムに独自のホッピングパターンで通信する場合と比較して、通信の安定性を実現することが可能となる。

図３は、ゲームシステム１において周波数ホッピング方式による通信を行う構成例を示す。説明の便宜上、ゲーム機２０の通信モジュール２４を送信側の構成として示し、無線コントローラ１０の通信モジュール６０を受信側の構成として示すが、ゲーム機２０および無線コントローラ１０が、送信側および受信側の双方の構成を備えていることは言うまでもない。

送信側の通信モジュール２４において、制御部２２から送信データが送られ、１次変調器５０がＰＳＫなどによりデータ信号を１次変調する。ホッピングパターン発生器５２は、通常、ＰＮ（擬似拡散）系列の拡散符号を生成し、周波数シンセサイザ５４が、拡散符号に応じて一定周期で搬送波周波数すなわち周波数チャネルを時間的に切り替える。ホッピングパターンは、周波数チャネルを切り替える順を示し、所定の周期をもつサイクリックなパターンである。拡散変調器５６は、周波数シンセサイザ５４の出力に応じて１次変調信号を周波数変換する。データ信号の周波数チャネルを拡散符号に応じて切り替える（ホップさせる）ことで、データ信号のベースバンド帯域幅に比べて広い占有周波数帯域幅を用いた拡散変調方式を実現できる。

受信側の通信モジュール６０では、ホッピングパターン発生器６４が、送信側と同じ拡散符号を生成し、周波数シンセサイザ６６が、拡散符号に応じて一定周期で周波数チャネルを時間的に切り替える。送信側および受信側のホッピングパターンの位相が合うように同期をとり、受信信号の搬送波周波数と周波数シンセサイザ６６から出力する搬送波周波数を同一にすることで、拡散復調器６２が受信信号を周波数変換し、拡散復調する。信号復調器６８は、拡散復調された受信信号を復調する。

周波数シンセサイザ５４は、ＤＤＳ回路を用いてもよい。ＤＤＳ回路は、デジタル信号をもとに周波数を変化させる。例えば、ホッピングパターン発生器５２がＰＮ符号を出力すると、ＤＤＳ回路はそれを直列−並列変換して、周波数を決定してもよい。この直列−並列変換は、シリアルに入力されたビット順に下位ビットから割り当てることで行われる。シリアルな入力信号を(1011010)とすると、ＤＤＳ回路にパラレルで入力される信号は(0101101)となる。このパラレルな入力信号を２進数表現された７ビットのデータとして処理すると、その値は45となり、したがって最も単純な例は、ＤＤＳ回路から出力される周波数が45MHzとなる。

Bluetoothにおいては、マスタが固有に有しているBluetoothアドレスのうち、ＬＡＰ(Lower Address Part)24ビット、ＵＡＰ(Upper Address Part)4ビットの計28ビットを拡散符号として利用する。また、Bluetoothクロックに位相オフセット分を加えたものをもとに、周波数シンセサイザ５４が周波数を定めて出力する。マスタのアドレス情報をもとにホッピングパターンを定めることで、マスタ固有のホッピングパターンを生成することができる。

図２に戻って本実施例では、既述のごとく、各通信モジュール２４が周波数ホッピングにより無線コントローラ１０と無線通信を行う。各通信モジュール２４は、それぞれマスタとして独自のホッピングパターンを生成することができるが、そのホッピングパターンを互いに独立して使用した場合には、同一の周波数を利用する場合に送信信号の衝突が発生する。そのため、制御部２２は、複数のマスタで使用する周波数チャネルが時間的に重ならないように少なくとも１つのマスタの周波数ホッピングを制御する。これにより、ゲームシステム１における高速通信を実現することができ、ゲームのリアルタイム性を向上することができる。以下では、通信モジュール２４ａを「マスタＡ」と呼び、また通信モジュール２４ｂを「マスタＢ」と呼ぶ。

図４（ａ）は、Bluetoothにおいて周波数ホッピングに割り当てられている周波数帯域(2402MHz〜2480MHz)を示す。Bluetoothでは、2.4GHz帯の周波数帯域が1MHzごとに79個の周波数チャネルに分割され、1秒間に1600回のチャネル切替を行って通信を行う。

図４（ｂ）は、周波数帯域を２つに分割した状態を示す。第１の実施例では、制御部２２は、2.4GHz帯の周波数帯域をマスタＡ用とマスタＢ用に分割する。制御部２２は、分割した2402MHz〜2440MHzの周波数帯域をマスタＡに割り当て、また2441MHz〜2480MHzの周波数帯域をマスタＢに割り当てる。この例では、マスタＡには39の周波数チャネルが設定され、またマスタＢには40の周波数チャネルが設定される。マスタＡおよびマスタＢは、分割した異なる周波数帯域において周波数ホッピングを行うため、マスタＡが属するピコネットとマスタＢが属するピコネットとの間で、使用する周波数が同一となることがなく、送信信号の衝突を回避することができる。

図４（ｃ）は、周波数帯域を４つに分割した状態を示す。制御部２２は、分割した2402MHz〜2421MHzと2441MHz〜2460MHzの周波数帯域をマスタＡに割り当て、また2422MHz〜2440MHzと2461MHz〜2480MHzの周波数帯域をマスタＢに割り当てる。この例では、周波数帯域をマスタの数より多い数となるように分割し、分割した複数の周波数帯域を各マスタに割り当てている。周波数帯域の分割数は、３つであってもよく、また５つ以上であってもよい。例えば、79の周波数チャネルをマスタＡとマスタＢに奇数番目のチャネルおよび偶数番目のチャネルとしてそれぞれ交互に割り当ててもよく、その場合は、周波数帯域を79に分割したことに等しい。

図４（ｄ）は、図４（ｃ）に示した周波数帯域において、他の機器からの信号により干渉が発生した状態を示す。これは、周波数帯域の一部の帯域に、Bluetooth以外の機器で使用する信号周波数が重なった状態に相当する。図示の例では、2402MHz〜2440MHzの間の周波数帯域の一部が干渉帯域となっている。この干渉帯域で通信を行うと、当然のことながら通信エラーの発生する確率が高い。一般に、周波数ホッピング方式において通信エラーが発生すると再送処理を行うことになるが、リアルタイム性が要求されるアプリケーションの実行中は、再送処理により通信の高速性が損なわれるため、干渉帯域の存在が判明すると、その干渉帯域以外の周波数帯域を用いて通信を行うことが好ましい。例えば、制御部２２は、周波数帯域を各マスタに割り当てる前に、周波数帯域における信号干渉をスキャンして調べてもよい。

制御部２２は、干渉帯域が判明した後に周波数帯域を分割して各マスタに割り当てるのであれば、予め干渉帯域を除いた周波数帯域を複数に分割すればよい。一方、周波数帯域を分割し、既に各マスタへの割り当てが完了している状態で、干渉帯域の存在を認識した場合には、制御部２２は、干渉帯域の周波数を除いて周波数帯域を再設定する必要がある。これは、通信モジュール２４による通信の開始後、他の機器で通信が開始されたような場合が該当する。この場合は、図４（ｄ）に示すように、予め多数の帯域に細分化しておくことで、マスタ間に割り当てる周波数帯域の広狭に差が生じる可能性を低減できる。2402MHz〜2440MHzの間に干渉帯域が生じる場合、図４（ｂ）に示すように、周波数帯域を２分割している場合には、マスタＡの使用帯域が著しく減ることになるが、図４（ｄ）に示すように周波数帯域を４分割している場合には、マスタＡとマスタＢの使用帯域が結果としてほぼ均等となり、通信の安定化を実現する上で好ましい。

以上のように、第１の実施例では、制御部２２が周波数帯域を分割し、分割した異なる周波数帯域を各マスタが周波数ホッピングに利用する周波数帯域として各マスタに割り当てることで、ピコネット間の信号の衝突を回避し、リアルタイム性に優れた信号伝送を実現することができる。なお、この例では２つのマスタが存在していることを前提としているが、３つ以上のマスタが存在している場合でも同様に周波数帯域を分割することができる。具体的に、マスタが３つ存在する場合は、79チャネルを、26チャネル、26チャネル、27チャネルの３つに分割すればよく、マスタが４つ存在する場合は、19チャネル、20チャネル、20チャネル、20チャネルの４つに分割すればよい。各マスタは、割り当てられた周波数チャネルの範囲内でホッピングパターンを生成し、周波数ホッピングによる無線通信を行う。なお、ホッピング数の下限値、すなわち周波数チャネル数の下限値が定められる場合には、その下限値を満足するように、周波数帯域を分割する。

第２の実施例では、基準となるホッピングパターンまたは拡散符号をもとに、少なくとも１つのマスタが使用するホッピングパターンを生成する。ここでは、１つのマスタが使用するホッピングパターンを基準として、他のマスタは、そのホッピングパターンの位相をずらしたホッピングパターンを使用する。１つのホッピングパターンを位相をずらして使用することで、各ピコネットにおいて使用する通信周波数が時間的に重なることなく、信号の衝突を回避することができる。

図５は、各ピコネットで使用するホッピングシーケンスを示す。ここでは、マスタＡとスレーブＡとが通信し、またマスタＢとスレーブＢとが通信する場合を例にとる。マスタＡは、自身のアドレス情報をもとにホッピングパターンを生成し、またスレーブＡも、マスタＡのアドレス情報をもとにホッピングパターンを生成する。第２の実施例では、このホッピングパターンを基準ホッピングパターンと呼ぶ。制御部２２は、マスタＡのアドレス情報をマスタＢに通知する。

マスタＢは、マスタＡのアドレス情報をもとに、ホッピングパターンを生成する。生成されるホッピングパターンは、基準ホッピングパターンである。すなわち、マスタＡのアドレス情報は、マスタＡとマスタＢとの間で共通の拡散符号となる。マスタＢは、マスタＡのアドレス情報をスレーブＢに通知し、スレーブＢも、マスタＡのアドレス情報をもとに、基準ホッピングパターンを生成する。このようにして、各マスタおよび各マスタと接続するスレーブは、共通の基準ホッピングパターンをもつことになる。

マスタＢは、この基準ホッピングパターンを、マスタＡで用いる基準ホッピングパターンと重ならないように、位相をずらして使用する。図５に示す例では、マスタＢが、基準ホッピングパターンの位相を、マスタＡよりも２スロット分だけ遅延させる。遅延量は制御部２２により、ホッピングパターンの１周期よりも短い時間として設定され、マスタＢは、制御部２２より通知される遅延量をもとに、基準ホッピングパターンの位相を遅延させる。なおマスタＢは、自身で予め遅延量を保持していてもよい。このように、同一のホッピングパターンを位相をずらして各マスタおよび各スレーブで使用することで、使用する通信周波数の重複を回避できる。なお、マスタＢは、マスタＡからのアドレス情報をもとにホッピングパターンを作成してもよいが、マスタＡで生成したホッピングパターンを制御部２２を介して受け取ってもよい。マスタＡは、制御部２２を介してホッピング開始タイミングをマスタＢに通知することで、互いに位相をずらした周波数ホッピングを実現することができる。

第３の実施例では、基準となるホッピングパターンまたは拡散符号をもとに、少なくとも１つのマスタで使用するホッピングパターンを生成し、ここでは、１つのマスタが使用するホッピングパターンを基準として設定し、他のマスタは、そのホッピングパターンを所定の周波数だけオフセットしたホッピングパターンを使用する。オフセット量は、基準ホッピングパターンとの間で干渉が生じない程度に設定され、Bluetoothの場合は、1MHz以上のオフセット量であればよい。基準となるホッピングパターンと、そのホッピングパターンの周波数帯域を所定量だけオフセットしたホッピングパターンを用いることで、各ピコネットにおいて使用する通信周波数が重なることなく、信号の衝突を回避することができる。

図６は、各ピコネットで使用するホッピングシーケンスを示す。ここでは、図５の例と同様に、マスタＡとスレーブＡとが通信し、またマスタＢとスレーブＢとが通信する場合を例にとる。マスタＡは、自身のアドレス情報をもとにホッピングパターンを生成し、またスレーブＡも、マスタＡのアドレス情報をもとにホッピングパターンを生成する。このホッピングパターンを基準ホッピングパターンと呼ぶ。制御部２２は、マスタＡのアドレス情報をマスタＢに通知する。

マスタＢは、マスタＡのアドレス情報をもとに、ホッピングパターンを生成する。このホッピングパターンは、基準ホッピングパターンである。続いて、マスタＢは、この基準ホッピングパターンを所定量の周波数だけオフセットする。マスタＢは、基準ホッピングパターンをオフセットしたものを、自身のホッピングパターンとして使用する。マスタＢは、マスタＡのアドレス情報と所定のオフセット量をスレーブＢに通知し、スレーブＢも、マスタＡのアドレス情報をもとに、基準ホッピングパターンを生成して、所定量オフセットする。このようにして、各マスタおよび各マスタと接続するスレーブは、互いに時間的に重なることのないホッピングパターンをもつことになる。

マスタＢは、オフセットした基準ホッピングパターンを、マスタＡで用いる基準ホッピングパターンと同一のタイミングすなわち同一の位相で使用する。オフセット量は制御部２２により設定されて、マスタＢに通知される。なおマスタＢは、自身で予めオフセット量を保持していてもよい。このように、マスタＢが基準ホッピングパターンを所定量だけオフセットして使用することで、使用する通信周波数の重複を回避できる。なお、マスタＢは、マスタＡからのアドレス情報をもとにホッピングパターンを作成してもよいが、マスタＡで生成したホッピングパターンを制御部２２を介して受け取ってもよい。またオフセット量を加えた通信周波数が、使用する周波数帯域から外れる場合には、周波数帯域内に入るように補正を行う。

周波数チャネルの下限をF_min、上限をF_maxとし、オフセット量をF_off（0＜F_off）とする。周波数チャネルF(F_min≦F≦F_max)に対して、オフセットを加えた値(F+F_off)がF_max以下の場合（F+F_off≦F_max）、マスタＢは、(F+F_off)の周波数チャネルを使用することができる。一方、(F+F_off)がF_maxよりも大きい場合（F+F_off＞F_max）、この周波数を所定の周波数帯域内に補正するべく、搬送波周波数を(F+F_off-(F_max-F_min))に変更する。これにより、所定の周波数帯域内で、基準ホッピングパターンにオフセット量を加算した場合であっても、適切に周波数帯域内に収めることが可能となり、またピコネット間で周波数の重複使用を回避できる。

第４の実施例では、基準となるホッピングパターンまたは拡散符号をもとに、少なくとも１つのマスタが使用するホッピングパターンを生成し、ここでは、１つのマスタが周波数チャネルを指定するビットデータすなわち拡散符号から周波数チャネルを設定し、別のマスタが、そのビットデータを反転したビットデータをもとに周波数チャネルを設定する。これにより、各マスタにおいて使用する通信周波数が重なることなく、信号の衝突を回避することができる。

例えば、ＤＤＳ回路に入力されるパラレルな信号列が(0100101)であるとき、既述したようにホッピング周波数は45MHzとなり、一方でそれを反転したビットデータ(1011010)に対するホッピング周波数は82MHzとなって、これらのホッピング周波数は必ず異なったものとなる。このように、拡散符号をビット反転することで、マスタＡのピコネットおよびマスタＢのピコネットでは、互いに異なる周波数チャネルを設定することができる。なお、これまでの実施例と同様に、マスタＡの拡散符号は、制御部２２を介してマスタＢに通知され、マスタＢは、その拡散符号をビット反転する。この方法はBluetooth以外の環境でも利用することができるが、日本において79チャネルが割り当てられるBluetoothに利用する場合は、反転した後のホッピング周波数が、適切に周波数帯域内に含まれるように補正をかけることが必要である。

図７は、ビット反転した場合の２つのマスタの周波数チャネルを示す。ここでは、拡散符号を、ＰＮ符号の連続した３ビットで表現する。時間の経過とともに、ＰＮ符号は１ビットずつシフトする。図７（ａ）は、マスタＡの周波数チャネルが時間の経過とともに変化することを示し、図７（ｂ）は、マスタＢの周波数チャネルが時間の経過とともに変化することを示す。

図示するように、拡散符号をビット反転することで、マスタＡとマスタＢの周波数チャネルは常に異なるものとなる。これにより、各マスタにおいて使用する通信周波数が時間的に重なることなく、信号の衝突を回避することができる。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。実施例では主にBluetoothに関連して説明したが、本発明は、これに限定するものではなく、周波数ホッピング方式を利用する通信環境に適用することができる。例えば、本発明は、高速性が要求されるＡＶ系の伝送システムなどに適用することが好ましい。また、日本ではBluetoothに79チャネルが割り当てられているが、海外では数十チャネル程度しか割り当てられていない国もあり、複数マスタが存在する環境では、信号衝突が頻繁に発生しうると考えられ、本発明を有効に適用することができる。

また、実施例では、マスタ側でホッピングパターンを制御する例について説明したが、スレーブ側で制御することも可能である。例えば、スレーブがマスタに対してホッピングパターンの変更要求を送信し、マスタが、その要求に対する許可を与える。許可を与える場合、スレーブは、新しいホッピングパターンをマスタに送信し、マスタは、そのホッピングパターンを、自己のピコネットに所属する他のスレーブに対してブロードキャストする。これにより、スレーブ主導で、ピコネットのホッピングパターンを共通化することが可能となる。

また、Bluetoothでは、AFH(Adaptive Frequency Hopping)が規定され、周波数ホッピングを行わないシステムとの相互干渉を低減する対策が採用される予定になっている。この場合は、実施例における基準ホッピングパターンは、AFHを適用した後のホッピングパターンとなり、上述したように、この基準ホッピングパターンをもとに、好適な周波数ホッピングを実現することが可能となる。

さらに、上記した実施例では、各マスタで使用する周波数チャネルを適応的に設定する例として説明したが、予め制御部２２が、互いに重なり合うことのないホッピングパターンを複数用意し、そのホッピングパターンを各マスタに提供してもよい。また、制御部２２は、各マスタが生成したホッピングパターンを取得し、それらのホッピングパターンが、複数のマスタが独立して周波数ホッピングするときよりも信号の衝突確率が低くなる場合に、各マスタに対して、そのホッピングパターンの使用を許可するように制御してもよい。なお、理想的には、ホッピングパターンが互いに重なり合うことのないことが好ましい。ホッピングパターンにおける周波数帯域に時間的な重複がある場合は、その旨を各マスタに通知し、再度、新たなホッピングパターンを生成するように指示を行ってもよい。

実施例に係るゲームシステムの全体構成を示す図である。 ゲーム機の通信機能を実現する構成を示す図である。 ゲームシステムにおいて周波数ホッピング方式による通信を行う構成例を示す図である。 （ａ）は、Bluetoothにおける周波数帯域(2402MHz〜2480MHz)を示す図であり、（ｂ）は、周波数帯域を２つに分割した状態を示す図であり、（ｃ）は、周波数帯域を４つに分割した状態を示す図であり、（ｄ）は、他の機器からの信号により干渉が発生した状態を示す図である。 ホッピングシーケンスを示す図である。 ホッピングシーケンスを示す図である。 ビット反転した場合の２つのマスタの周波数チャネルを示す図である。

符号の説明

１・・・ゲームシステム、１０・・・無線コントローラ、２０・・・ゲーム機、２２・・・制御部、２４・・・通信モジュール、３０・・・出力装置、６０・・・通信モジュール。

Claims (15)

1. 周波数ホッピング方式によりスレーブと無線接続可能な複数のマスタと、
   少なくとも１つのマスタのホッピングする周波数チャネルを定める制御部と、
   を備えることを特徴とする通信装置。
2. 周波数ホッピング方式によりスレーブと無線接続可能なマスタを取り付ける取付部と、
   取付部にマスタが取り付けられた状態で、少なくとも１つのマスタのホッピングする周波数チャネルを定める制御部と、
   を備えることを特徴とする通信装置。
3. 制御部は、複数のマスタが独立して周波数ホッピングするときよりも信号の衝突確率が低くなるように、少なくとも１つのマスタのホッピング周波数チャネルを定めることを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
4. 制御部は、複数のマスタで使用する周波数チャネルが時間的に重ならないように少なくとも１つのマスタの周波数ホッピングを制御することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の通信装置。
5. 制御部は、所定の周波数帯域を分割し、分割した異なる周波数帯域を、各マスタが周波数ホッピングに利用する周波数帯域として各マスタに割り当てることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の通信装置。
6. 制御部は、周波数帯域を、マスタの数より多い数となるように分割し、分割した複数の周波数帯域を各マスタに割り当てることを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
7. 基準となるホッピングパターンまたは拡散符号をもとに、少なくとも１つのマスタで使用するホッピングパターンが生成されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の通信装置。
8. 少なくとも１つのマスタは、位相をずらした基準ホッピングパターンを用いて周波数ホッピングを行うことを特徴とする請求項７に記載の通信装置。
9. 少なくとも１つのマスタは、周波数をオフセットした基準ホッピングパターンを用いて周波数ホッピングを行うことを特徴とする請求項７に記載の通信装置。
10. 少なくとも１つのマスタは、周波数チャネルを指定するビットデータを反転したビットデータにより定められる周波数チャネルを用いて周波数ホッピングを行うことを特徴とする請求項７に記載の通信装置。
11. 周波数ホッピング方式により無線コントローラと無線接続可能な複数の通信モジュールと、
    少なくとも１つの通信モジュールのホッピングする周波数チャネルを定める制御部と、
    を備えることを特徴とするゲーム機。
12. ゲーム機用の無線コントローラと、
    周波数ホッピング方式により無線コントローラと無線接続可能な複数の通信モジュール、および少なくとも１つのマスタのホッピングする周波数チャネルを定める制御部とを備えたゲーム機と、
    を備えることを特徴とするゲームシステム。
13. ゲーム機用の無線コントローラと、
    周波数ホッピング方式により無線コントローラと無線接続可能な通信モジュールを取り付ける取付部と、前記取付部に通信モジュールが取り付けられた状態で、少なくとも１つのマスタのホッピングする周波数チャネルを定める制御部とを備えたゲーム機と、
    を備えることを特徴とするゲームシステム。
14. 周波数ホッピング方式を用いて通信する複数のマスタが存在する環境において、複数のマスタが独立して周波数ホッピングするときよりも信号の衝突確率が低くなるように少なくとも１つのマスタのホッピング周波数チャネルを定めて、マスタとスレーブとの間の通信を実現する通信制御方法。
15. 周波数ホッピング方式を用いて通信する複数のマスタを管理するコンピュータに、
    複数のマスタが独立して周波数ホッピングするときよりも信号の衝突確率が低くなるように少なくとも１つのマスタのホッピング周波数チャネルを定める機能を実行させるためのプログラム。

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