JP2005184188A - 無線通信システムおよびそのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信装置が最適な周波数を選択すること。
【解決手段】無線通信手段１と、周波数記憶手段６と、電波状況問い合わせ手段７と、周波数決定手段８と、タイマー手段９と、制御手段３とを備え、制御手段３は、タイマー手段９が送信する信号を受信すると、電波状況問い合わせ電文を電波状況問い合わせ手段７で生成し、無線通信手段１を用いて送信する。そして前記電波状況問い合わせ電文に対する応答電文数から周波数決定手段８を用いて、通信に使用する周波数を決定し、周波数記憶手段６に記憶する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電波を用いてデータ通信を行う無線通信システムおよびそのプログラムであって、特に家庭においてホームネットワークを構成するための無線通信システムに関するものである。

従来、この種の無線通信システムは以下に記載されているようなものがあった（例えば、特許文献１参照）。

図８は、特許文献１に記載された従来の無線通信システムを示すものである。図８に示すように、他の無線通信装置と無線通信を行う無線通信手段１と、外部からの信号の入力を検知する外部機器接続手段２と、外部機器接続手段２からの信号を受信して無線通信手段１で用いる周波数を変更する制御手段３、外部機器接続手段２と通信を行う設定器等の外部機器４とから構成されている。

制御手段２は、無線通信手段１の制御を行い、固定された周波数で無線通信を行っている。前記の固定された周波数を変更したい場合、外部機器接続手段２に設定器等の外部機器４を接続する。そして、外部機器４から外部機器接続手段２を介して制御手段３に対して、変更する周波数情報を送信する。制御手段３は、前記周波数情報に基づき、無線通信手段１を用いて無線通信を行う際の周波数を変更する。
特開２００１−１２６１７８号公報

しかしながら、前記従来の構成では、制御手段は、外部機器接続手段に接続された外部機器からの周波数情報を受信した時のみ周波数を変更するので、周波数を変更するためには設定器等の外部機器が必要となる。また、周波数を変更する必要があるか否か、あるいは、どの周波数に変更するのが最適化などの判断が正確にできないという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、設定器等の外部機器を必要とせず、かつ無線通信装置自体が無線通信に最適な周波数に自律的に変更する無線通信システムを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の無線通信システムおよびそのプログラムは、制御手段は電波状況問い合わせ手段を用いて電波状況問い合わせ電文を生成し、前記電波状況問い合わせ電文を他の無線通信装置に対して、無線通信手段を用いて送信するとしたものである。

これによって、電波状況問い合わせ電文に対して返信される応答電文数により、自システムと同じ周波数を使用している他の無線通信装置の台数を判別し、前記他の無線通信装置の台数に基づき、周波数決定手段を用いて自システムで使用する周波数の変更を決定する。

本発明の無線通信システムおよびそのプログラムは、設定器やハンディーコントローラ等の外部機器を必要とせず、かつ周波数を変更する必要があるか否か、あるいは、どの周波数に変更するのが最適かなどの判断を、外部機器を操作する作業員が行う必要がなく、無線通信装置設置後も設置環境の変化により電波環境に変化が生じても、無線通信装置自体が無線通信を行うために最適な周波数に自律的に変更するため、作業員が無線通信装置の設置場所に赴く必要がなく、また人為的なミスも発生しないため確実に最適な周波数に変更できる。従って、手間のかからない設置性に優れた無線通信システムを提供することができる。

第１の発明は、制御手段は、電波状況問い合わせ電文を他の無線通信装置に対して、無線通信手段を用いて送信することにより、電波状況問い合わせ電文に対して返信される応答電文数から他の無線通信装置の台数を判別し、周波数決定手段を用いて自システムで使用する周波数の変更を決定することとなり、設定器やハンディーコントローラ等の外部機器を必要とせず、かつ周波数を変更する必要があるか否か、あるいは、どの周波数に変更するのが最適化などの判断を、外部機器を操作する作業員が行う必要がなく、無線通信装置の設置後も設置環境の変化により電波環境に変化が生じても、無線通信装置自体が無線通信を行うために最適な周波数に自律的に変更するため、作業員が無線通信装置の設置場所に赴く必要がなく、また人為的なミスも発生しないため確実に最適な周波数に変更できる。従って、手間のかからない設置性に優れた無線通信システムを提供することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、タイマー手段に代わり、自システムで使用する周波数の変更を制御手段に対して指示する信号を出力する外部入力手段を備えることにより、使用者は、いつでも無線通信に最適な周波数に変更することができるため、使い勝手の優れた無線通信システムを提供することができる。

第３の発明は、特に、第１の発明において、制御手段の制御により無線通信の履歴に基づき周波数を変更することにより、例えば無線通信装置の台数は少ないが、通信トラフィックが非常に多い他システムが存在する場合でも、最適な周波数に変更することができるため、通信の信頼性をより向上させた無線通信システムを提供することができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明において、電波状況問い合わせ電文に含まれる送信元機器識別符号としてあらかじめランダムな値である仮機器識別符号を用いることにより、電波状況問い合わせ電文に対する応答電文に含まれる送信先機器識別符号がランダムな値となるため、複数の無線通信装置が同時に設置されることにより、他の無線通信装置が送信する電波状況問い合わせ電文に対する応答電文を誤って受信することが少なくなり、通信の信頼性が向上する。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明において、制御手段の制御により乱数を発生させる乱数発生手段を備え、周波数を変更する際は、前記乱数発生手段が発生する乱数に基づき、あらかじめ決められた複数の周波数からランダムに選択した周波数を用いるとすることにより、複数の無線通信システムが周波数を変更した場合でも、同じ周波数に変更されることが少なくなるため、無線電文同士が衝突する確率が低くなり、通信成功率が向上するため、無線通信の信頼性が向上する。

第６の発明は、特に、第５の発明において、乱数発生手段に用いる初期値は、無線システム識別符号、機器識別符号、製造番号、仮機器識別符号の少なくとも一つを用いることにより、各無線通信装置の乱数発生手段で発生する値が同一になることが少なくなるため、応答電文同士が衝突する確率が低くなり、より正確に他の無線通信装置の台数を取得することができる。

第７の発明は、特に、第１〜６のいずれか１つの発明において、マスターのみが電波状況問い合わせ電文に対して応答電文を返信するとすることにより、無線通信装置の台数に代わり無線通信システムのシステム数を用いて、制御手段が自システムで使用する周波数を決定することとなり、複数の無線通信システムが自システムと同じ周波数を用いて通信を行っている場合、一つの無線通信システムからは一つの応答となるため、通信のトラフィックを低減でき、応答電文同士が衝突する確率が低くなり、通信成功率が向上するため無線通信の信頼性が向上する。かつ電波状況を取得するのに要する時間も短縮されるため、効率よく電波状況を取得することができる。

第８の発明は、特に、第７の発明において、電波状況問い合わせ電文の送信に対してマスターから返信される応答電文中に含まれる、マスターが管理するスレーブの台数情報を含めることにより、すべての無線通信装置が応答電文を返信しなくとも、他の無線通信装置の台数を取得できるため、応答電文同士が衝突する確率が低くなり、通信成功率が向上するため、より正確に他の無線通信装置の台数を取得することができる。かつ電波状況を取得するのに要する時間も短縮されるため、効率よく電波状況を取得することができる。

第９の発明は、特に、第１〜８のいずれか１つの発明において、電波状況問い合わせ電文中に含まれる無線システム識別符号には、すべての無線通信装置が受信できる無線システム識別符号を設定するとすることにより、複数の無線通信システムがある場合でも、各無線通信システムに対応した無線システム識別符号をそれぞれ記憶する必要がないため、設置性が優れ、かつ無線システム識別符号を記憶するためのメモリ容量も低減することができる。

第１０の発明は、特に、第１〜９のいずれか１つの発明において、電波状況問い合わせ電文中に前記下位通信ソフトウェアで処理する電文であることを示すフラグを立て、電波状況問い合わせ手段を用いて、前記電波状況問い合わせ電文を送信することにより、受信側では前記電波状況問い合わせ電文を、アプリケーションソフトウェアや通信ミドルウェアに関係なく、下位通信ソフトウェアで処理できるため、伝送メディアが複数ある場合でも、アプリケーションソフトウェアや通信ミドルウェアを変更する必要がないため、汎用性が優れ、かつソフトウェアの開発効率も向上する。

第１１の発明は、特に、第１〜１０のいずれか１つの発明において、無線通信装置の手段の少なくとも一部をコンピュータに実現させるためのプログラムである。そして、プログラムであるのでＣＰＵ（マイコン）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、記憶装置、Ｉ／Ｏなどを備えた電気情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させて本発明の無線通信装置の少なくとも一部を容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布やインストール作業が簡単にできる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における無線通信システムのシステム図、図２は無線通信システムを構成する無線通信装置のブロック図、図３は通信に使用する周波数を決定する際の通信シーケンス図、図４は無線通信で使用する電文フォーマット図を示すものである。

図２において、無線通信装置５Ａ〜５Ｄは、他の無線通信装置と無線で通信を行う無線通信手段１と、無線通信手段１を用いた通信に使用する周波数を記憶する周波数記憶手段６と、他の無線通信装置が使用している周波数を確認するための電波状況問い合わせ電文を生成する電波状況問い合わせ手段７と、自システムで使用する周波数の変更を決定する周波数決定手段８と、時刻または時間を計時するタイマー手段９と、無線通信システム毎にユニークになるように割り当てられた無線システム識別符号を記憶する無線システム識別符号記憶手段１０と、同一の無線システム識別符号を有する無線通信システム内で各無線通信装置を識別するためにユニークに割り当てられた機器識別符号を記憶する機器識別符号記憶手段１１と、ユニークではないがあらかじめランダムに設定された仮機器識別符号を記憶する仮機器識別符号記憶手段１２と、マスターとして動作するかスレーブとして動作するかの動作モードを記憶する動作モード記憶手段１３と、前記各手段を制御する制御手段３とを備える。

以上のように構成された無線通信装置から構成される無線通信システムについて、以下その動作、作用を説明する。

図１のように、無線通信システムは、マスターと呼ばれる無線通信装置とスレーブと呼ばれる無線通信装置から構成され、マスター５Ａ、５Ｃには機器識別符号として０１が固定値として設定されている。また、マスター５Ａ、５Ｃには無線システム識別符号記憶手段１０に、製造時にあらかじめユニークな無線システム識別符号が設定されている。スレーブ５Ｂ、５Ｄは、登録時にマスターから、マスターが有する無線システム識別符号と、スレーブ毎にユニークとなる機器識別符号と、あらかじめ決められた複数の使用可能な周波数から通常の通信で使用する周波数とを割り当てられる。そして、これらを用いて互いに通信を行う。

ここでは、他システム（５Ｃ、５Ｄ）の通信エリア内に設置されている自システム（５Ａ、５Ｂ）が、周波数を変更する方法について図１、２、３、４を用いて説明する。自システムは、マスターである無線通信装置５Ａ（機器識別符号：０１）、スレーブである無線通信装置５Ｂ（機器識別符号：０２）、無線システム識別符号：００２、使用周波数：Ａとする。他システムは、マスターである無線通信装置５Ｃ（機器識別符号：０１）、スレーブである無線通信装置５Ｄ（機器識別符号：０２）、無線システム識別符号：００２、使用周波数：Ａとする。

図１において、無線通信装置５Ａにおける動作モード記憶手段１３にはあらかじめマスターとして動作するように設定されている。一方、無線通信装置５Ｂにおける動作モード記憶手段１３にはあらかじめスレーブとして動作するように設定されている。そして、無線通信装置５Ａにおいて、タイマー手段９は、あらかじめ決められた時刻（あるいは一定時間間隔）毎に制御手段３に対して、周波数変更モードに移行する旨の信号を出力する。制御手段３はタイマー手段９からの前記信号を受信すると周波数変更モードに移行し（図３のＳ１）、動作モード記憶手段１３に記憶された動作モードからマスターとして動作することを判別する。

次に、マスターである無線通信装置５Ａにおける制御手段３は、自システムで使用している周波数と同じ周波数を使用している他の無線通信装置の台数を確認するため、電波状況問い合わせ手段７を用いて、電波状況問い合わせ電文を生成し、無線通信手段１を用いて、無線システム識別符号をオール１、送信先機器識別符号を同報指定であるＦＦ、送信元機器識別符号を無線通信装置５Ａの機器識別符号である０１に設定し、周波数記憶手段６に記憶された周波数Ａを取得し、この周波数Ａで電波状況問い合わせ電文を同報で送信する（Ｓ２）。

例えば、電波状況問い合わせ電文の電文フォーマットとしては、図４に示す電文フォーマットを用い、電波状況問い合わせ電文を示すために制御コード２（図４中２０）の部分にフラグを立てることなどが考えられる。

同報で送信された電波状況問い合わせ電文は、無線通信装置５Ｃおよび無線通信装置５Ｄにおいて、制御手段３の制御により、無線通信手段１を用いて受信される（無線通信装置５Ｃと無線通信装置５Ｄ間では周波数Ａを用いて通信しているため）。そして、無線通信装置５Ｃおよび無線通信装置５Ｄにおける制御手段３は、無線通信手段１を用いて、無線システム識別符号をオール１、送信先機器識別符号を電波状況問い合わせ電文における送信元機器識別符号に設定されている０１、送信元機器識別符号を無線通信装置５Ｃの機器識別符号である０１および無線通信装置５Ｄの機器識別符号である０２に設定し、応答電文１を返信する（Ｓ３）。

無線通信装置５Ａにおける制御手段３は、無線通信手段１を用いて、無線通信装置５Ｃおよび無線通信装置５Ｄから返信される応答電文１を受信し、応答電文１の数（ここでは、２）を周波数決定手段８に記憶する。そして、周波数決定手段８には、あらかじめ閾値として、例えば１が記憶されており、この閾値との比較を行い、閾値＜応答電文数が成立する場合に、自システム（無線通信装置５Ａおよび無線通信装置５Ｂ間）で使用する周波数を、周波数Ａから周波数Ｂに変更し、周波数記憶手段６に周波数Ｂを記憶する。

そして、無線通信装置５Ａにおける制御手段３は、無線通信手段１を用いて、無線システム識別符号を００１、送信先機器識別符号を無線通信装置５Ｂの機器識別符号である０２、送信元機器識別符号を無線通信装置５Ａの機器識別符号である０１に設定した周波数変更電文を無線通信装置５Ｂに対して送信する（Ｓ４）。例えば、周波数情報として、図４における電文フォーマットの伝送データ部２１に、周波数記憶手段６に記憶された周波数Ｂを設定する。

無線通信装置５Ｂにおける制御手段３は、周波数変更電文を受信し、周波数変更電文の伝送データ部に含まれる周波数情報である周波数Ｂを周波数記憶手段６に記憶する。そして、無線通信手段１を用いて、無線システム識別符号を００１、送信先機器識別符号を無線通信装置５Ａの機器識別符号である０１、送信元機器識別符号を無線通信装置５Ｂの機器識別符号である０２に設定した応答電文２を、無線通信装置５Ａに対して送信する（Ｓ５）。

そして、無線通信装置５Ａにおいて周波数変更モードが解除され（Ｓ６）、通常の通信を行う通常モードに移行する。以降は、無線通信装置５Ａおよび無線通信装置５Ｂ間では、制御手段３の制御により、周波数記憶手段６に記憶された周波数Ｂを用いて通信を行う。

なお、本実施例では、電波状況問い合わせ電文の送信に対して、自ステムである無線通信装置５Ｂからは応答電文１が返信されないとして説明した。これは、あらかじめ、無線通信装置５Ａが個別通信あるいは同報通信を用いて無線通信装置５Ｂと通信を行い、電波状況問い合わせ電文に対する応答を返信しないように設定することで実現できる。

あるいは、自ステムである無線通信装置５Ｂからは応答電文１が返信された場合、無線通信装置５Ａは、自システム内にあるスレーブの無線通信装置の台数は把握しているので（この場合は１台）、応答電文１の数から自システム内のスレーブ台数を引くことで、他システムの無線通信装置を判別できる（本例では、３−１＝２台）。

なお、タイマー手段９としては、マイコン等の内部タイマーを用いる方法や、外部にリアルタイムクロックＩＣ等を接続する方法が考えられる。また、タイマー手段９が制御手段３に対して信号を出力する時間間隔は、一定時間間隔でなくても構わない。例えば、夜中などの通信頻度の少ない時間帯に出力する方法や、ランダムに出力する方法や、常時同じ時刻に電波状況問い合わせ電文を送信しないようにするために、２５時間毎等に出力する方法等が考えられる。

以上のように、本実施の形態においては、電波状況問い合わせ電文に対して返信される応答電文１の数により、自システムと同じ周波数を使用している他の無線通信装置の台数を取得し、前記周波数決定手段８を用いて、前記取得した無線通信装置の台数に基づき、自システムで使用する周波数の変更を決定するため、設定器やハンディーコントローラ等の外部機器を必要としない。

また、周波数を変更する必要があるか否か、あるいはどの周波数に変更するのが最適化などの判断を、外部機器を操作する作業員が行う必要がなく、無線通信装置自体が無線通信を行うために最適な周波数に自律的に変更するため、作業員が無線通信装置の設置場所に赴く必要がなく、人為的なミスも発生しない。また、無線通信装置設置後に設置環境の変化により電波環境が悪化しても、確実に最適な周波数に変更することができる。従って、手間のかからない設置性に優れた無線通信システムを提供することができる。

また、前述のタイマー手段９に代わり、自システムで使用する周波数の変更を制御手段３に対して指示する外部入力手段１４を備えことにより、使用者は、いつでも無線通信に最適な周波数に変更することができるため、使い勝手の優れた無線通信システムを提供することができる。なお、外部入力手段１４としては、スイッチやタッチパネルを使用者が操作する方法や、他のマイコン等の制御回路からの信号による方法や、外部入力手段１４を介して制御手段３に接続された機器からのシリアル通信などによる方法が考えられる。

また、前述のタイマー手段９に代わり、制御手段３の制御により無線通信の履歴を記憶する通信履歴記憶手段１５を備え、例えば、無線通信装置５Ａにおける制御手段３は、無線通信装置５Ｂと無線通信を行う際の、キャリアビジー回数、通信失敗回数、再送回数、無線データの誤り率などの無線通信履歴を通信履歴記憶手段１５に記憶する。そして、制御手段３は、通信履歴記憶手段１５を監視しておき、あらかじめ決められていた閾値を超えたときに、前述のタイマー手段９の時と同様に電波状況問い合わせ電文を送信するようにすることもできる。

以上のように、通信履歴記憶手段１５を備えることにより、他システムの無線通信装置の台数は少ないが、通信トラフィックが非常に多い場合でも、通信履歴記憶手段１５に記憶された無線通信履歴をも併用するため、より最適な周波数に変更することができる。よって、通信の信頼性をより向上させた無線通信システムを提供することができる。

また、本実施の形態では、電波状況問い合わせ電文Ｓ２に含まれる送信元機器識別符号は、無線通信装置５Ａの機器識別符号として説明したが、無線通信装置５Ａにおける仮機器識別符号記憶手段１２に記憶されたランダムな値である仮機器識別符号を用いる方法も考えられる。

以上のように、電波状況問い合わせ電文に含まれる送信元機器識別符号として仮機器識別符号を用いることにより、電波状況問い合わせ電文に対する応答電文１に含まれる送信先機器識別符号が０１と固定にならずランダムな値となるため、複数の無線通信装置が同時に設置されることにより、他の無線通信装置が送信する電波状況問い合わせ電文に対する応答電文１を誤って受信することが少なくなり、通信の信頼性が向上する。

（実施の形態２）
図５は、本発明の第２の実施の形態のブロック図である。実施の形態１と同一符号は、同一機能を有するものとする。実施の形態１と異なる点は、乱数を発生する乱数発生手段１６を設けた点である。

以上のように構成された無線通信装置から構成される無線通信システムについて、以下その動作、作用を説明する。

先の実施の形態１では、同報で送信された電波状況問い合わせ電文は、無線通信装置５Ｃおよび無線通信装置５Ｄにおいて、制御手段３の制御により、無線通信手段１を用いて受信し、この受信した電波状況問い合わせ電文に対して、無線システム識別符号をオール１、送信先機器識別符号を電波状況問い合わせ電文における送信元機器識別符号に設定されている０１、送信元機器識別符号を無線通信装置５Ｃの機器識別符号である０１および無線通信装置５Ｄの機器識別符号である０２に設定した応答電文１を返信する（Ｓ３）として説明したが、本実施の形態では、この際に、制御手段３は、電波状況問い合わせ電文受信後、乱数発生手段１６を用いて乱数を発生させ、この発生させた乱数から得られた時間経過後に応答電文１を返信する。

以上のように、電波状況問い合わせ電文受信後に返信される応答電文１は、乱数発生手段１６が発生する乱数に基づき、ランダムな時間で返信されるため、５Ｃ、５Ｄから送信される応答電文１同士が衝突する確率が低くなり、通信成功率が向上するため、より正確に他の無線通信装置の台数を取得することができる。

また、先の実施の形態１では、無線通信装置５Ａにおける制御手段３は、電波状況問い合わせ電文の送信に対して返信される応答電文１を受信し、応答電文１の数（ここでは２）を周波数決定手段８に記憶する。そして、周波数決定手段８には、あらかじめ閾値として、例えば、１が記憶されており、この閾値との比較を行い、閾値＜応答電文数が成立する場合に、自システム（無線通信装置５Ａおよび無線通信装置５Ｂ間）で使用する周波数を、周波数Ａから周波数Ｂに変更し、周波数記憶手段６に周波数Ｂを記憶するとして説明したが、本実施の形態では、周波数を変更する際に制御手段３は、乱数発生手段１６を用いて乱数を発生させ、この発生させた乱数値に基づき使用する周波数を決定し、周波数記憶手段６に前記周波数を記憶する。例えば、無線通信装置５Ａおよび無線通信装置５Ｂ間で使用できる周波数がＡ〜Ｆまであれば、周波数Ｂ〜Ｆの中からランダムに選択する。

以上のように、自システムで使用する周波数をランダムに選択することとなるため、複数の無線通信システムが同時に周波数を変更した場合でも、同じ周波数に変更されることが少なくなるため、無線電文同士が衝突する確率が低くなり、通信成功率が向上するため、無線通信の信頼性が向上する。

また、本実施の形態における乱数発生手段１６において、乱数を発生させる方法としては、平均採中法や合同法を用いる方法が考えられる。この時に用いる初期値としては、現在の時刻情報、無線通信装置の電源ＯＦＦからの起動時間、無線通信装置の内部タイマーのタイマー値、無線通信装置の無線システム識別符号、無線通信装置の機器識別符号、無線通信装置の製造番号または無線通信装置の仮機器識別符号を用いることが考えられる。スレーブである無線通信装置も、動作モード記憶手段１３にマスターと設定されると、マスターとして動作するため、あらかじめユニークな無線システム識別符号を記憶しているものとする。

以上のように、乱数発生手段１６で使用する初期値が無線通信装置毎に異なる値となるため、乱数発生手段１６で発生する値が同一になることが少なくなり、応答電文１同士が衝突する確率が低くなり、より正確に他の無線通信装置の台数を取得することができる。

なお、本実施の形態では、乱数発生手段１６において、平均採中法や合同法のアルゴリズムを用いて乱数を発生させるとして説明したが、乱数ではないが簡易的な方法として、無線通信装置の内部タイマーのタイマー値、無線通信装置の無線システム識別符号、無線通信装置の機器識別符号、無線通信装置の製造番号または無線通信装置の仮機器識別符号を用いて演算を行うことにより、応答電文１を返信する時間や使用する周波数を選択する方法も考えられる。例えば、仮機器識別符号が１６進で８０からＦＦの範囲で設定されている場合、（下１桁×α）ｍｓｅｃとの演算式から応答電文１を返信する時間を算出する（αは応答電文１を送信するのに要する時間や処理時間を考慮して決める）方法や、あらかじめ使用する周波数がＡ〜Ｆと決められている場合は、下１桁が０以上５以下の場合はＡ（１６進数）を加算してＡからＦに変換し、下１桁が６以上９以下の場合は４（１６進数）を加算しＡからＤに変換し、下１桁がＡ以上Ｆ以下の場合は０を加算することにより使用する周波数を決定する方法などが考えられる。

なお、実施の形態１および実施の形態２において、電波状況問い合わせ電文に対する応答電文１は、無線通信装置５Ｃ（マスター）および無線通信装置５Ｄ（スレーブ）の両方が返信することにより、無線通信装置の台数を取得し、この台数に基づき使用する周波数を決定するとして説明したが、マスターである無線通信装置５Ｃの無線システム識別符号がスレーブである無線通信装置５Ｄの無線システム識別符号に設定されるため、応答電文１の返信はマスター（無線通信装置５Ｃ）のみが行うようにする方法も考えられる。

以上のように、例えば、複数の無線通信システムが自システムと同じ周波数（周波数Ａ）を用いて通信を行っている場合、一つの無線通信システムからは一つの応答となるため、通信のトラフィックを低減でき、応答電文１同士が衝突する確率が低くなり、通信成功率が向上するため信頼性が向上する。かつ電波状況を取得するのに要する時間も短縮されるため、効率よく電波状況を取得することができる。

（実施の形態３）
図６は、本発明の第３の実施の形態のブロック図である。実施の形態１および実施の形態２と同一符号は、同一機能を有するものとする。実施の形態１および実施の形態２と異なる点は、マスターと呼ばれる無線通信装置に、自システム内のスレーブと呼ばれる無線通信装置の台数を記憶するスレーブ台数記憶手段１７を設けた点である。

以上のように構成された無線通信装置から構成される無線通信システムについて、以下その動作、作用を説明する。

先の実施の形態では、電波状況問い合わせ電文に対する応答電文１は、無線通信装置５Ｃ（マスター）が返信するとして説明したが、本実施の形態では、この際に、マスターと呼ばれる無線通信装置５Ｃにおける制御手段３は、自システム内のスレーブの台数を記憶したスレーブ台数記憶手段１７から、自装置に登録されたスレーブ台数を取得し、この取得したスレーブ台数の情報を前記応答電文１に含めて無線通信装置５Ａに対して返信する。スレーブ台数記憶手段１７にスレーブの台数を記憶する方法としては、例えば、登録モードでスレーブと呼ばれる無線通信装置を登録する際に台数をカウントして記憶する方法などが考えられる。

以上のように、電波状況問い合わせ電文に対して返信する応答電文１中に、スレーブの台数情報が含まれることにより、すべての無線通信装置が応答電文１を返信しなくとも、他の無線通信装置の台数を取得できるため、応答電文１同士が衝突する確率が低くなり、通信成功率が向上するため、より正確に他の無線通信装置の台数を取得することができる。かつ電波状況を取得するのに要する時間も短縮されるため、効率よく電波状況を取得することができる。

なお、先の実施の形態において、電波状況問い合わせ電文中に含まれる無線システム識別符号には、すべての無線通信装置が受信できる無線システム識別符号（例えば、オール１）を設定することが考えられる。

以上のように、電波状況問い合わせ電文をすべての無線通信装置が受信できるため、複数の無線通信システムがある場合でも、各無線通信システムに対応した無線システム識別符号をそれぞれ記憶する必要がないため、設置性が優れかつ無線システム識別符号を記憶するためのメモリ容量も低減することができる。

なお、先の実施の形態において、図７の通信レイヤ構成図に示すように、制御手段３を、伝送メディア毎に特有の通信プロトコル処理を行う下位通信ソフトウェア３１と、前記伝送メディアを利用したアプリケーションソフトウェア３２と、前記下位通信ソフトウェアと前記アプリケーションソフトウェア間に挟まれた位置に設けられ、異なる伝送メディアを用いてもアプリケーションソフトウェアからは異なる伝送メディアを意識しなくてよい、つまり単一ネットワークと見せる働きをする通信ミドルウェア３３から構成する。

制御手段３は、電波状況問い合わせ手段７で生成された電波状況問い合わせ電文を送信する際に、下位通信ソフトウェア３１で処理する電文であることを示すフラグを立て（例えば、図４における制御コード２（図４中２０）の部分）、無線通信手段１を用いて、電波状況問い合わせ電文を同報で送信する（図３中ｓ２）。そして、電波状況問い合わせ電文は、無線通信装置５Ｃおよび無線通信装置５Ｄにおいて、制御手段３の制御により、無線通信手段１を用いて受信し、電波状況問い合わせ電文中の制御コード２の部分を確認する。

この時、下位通信ソフトウェア３１で処理する電文であることを示すフラグが立っていれば、下位通信ソフトウェア３１より上位層にある、通信ミドルウェア３３やアプリケーションソフトウェア３２には、電波状況問い合わせ電文を受信したことを通知せず、応答電文１を返信する。仮に、下位通信ソフトウェア３１で処理する電文であることを示すフラグが立っていなければ、通信ミドルウェア３３やアプリケーションソフトウェア３２には、電波状況問い合わせ電文を受信したことを通知し、通信ミドルウェア３３やアプリケーションソフトウェア３２からの指示により応答電文１を返信する。

以上のように、受信側では電波状況問い合わせ電文を、アプリケーションソフトウェア３２や通信ミドルウェア３３に関係なく、下位通信ソフトウェア３１で処理するため、図７に示すように、伝送メディア３４が複数ある場合でも、アプリケーションソフトウェア３２や通信ミドルウェア３３を変更する必要がないため、汎用性が優れ、かつソフトウェアの開発効率も向上する。

なお、先の実施の形態において、無線通信システムの手段の少なくとも一部としてコンピュータを機能させるためのプログラムとすることにより、プログラムであるのでＣＰＵ（マイコン）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、記憶装置、Ｉ／Ｏなどを備えた電気情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させて本発明の無線通信装置の一部あるいは全てを容易に実現することができる。プログラムの形態であれば、磁気メディアや光メディアなどの記録媒体に記録したり、インターネットなどの通信回線を用いて配信することで新しい機能の配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。

なお、先の実施の形態において、仮機器識別符号としては、無線通信装置の製造番号の下二桁を用いる方法などが考えられる。

なお、先の実施の形態において、電波状況問い合わせ電文に設定する送信先機器識別符号として、同報通信を行うための機器識別符号であるＦＦを設定するとして説明したが、無線システム識別符号がオール１の場合は、すべての無線通信装置が電文を受信するとするか、あるいは、図４における電文フォーマットにおける制御コード１に、同報電文か個別通信用電文かを区別するフラグを設ける方法により、送信先機器識別符号はＦＦに限定されないようにすることもできる。

なお、先の実施の形態において、周波数決定手段８にあらかじめ設定しておく閾値の値を１として説明したが、例えば、１つの無線通信システムで使用する周波数が３チャンネルの場合は３つの無線通信システムまでが同時に通信を行うことが可能であるため２に設定しおくことなども考えられる。

なお、先の実施の形態において、無線通信装置５Ａおよび無線通信装置５Ｂ間で使用する周波数を、周波数Ａから周波数Ｂに変更するとして説明したが、変更した周波数Ｂでも前述と同様に電波状況問い合わせ電文を送信することにより、再度周波数を変更する方法も考えられる。

なお、無線通信装置５Ａおよび無線通信装置５Ｂ間で使用する周波数が、例えば、周波数Ａ〜Ｆまでであり、すべての周波数で閾値＜応答電文数である場合は、周波数Ａ〜Ｆの中で応答電文１の数が最も少ない周波数を選択し、無線通信装置５Ａおよび無線通信装置５Ｂ間の通信に使用する方法も考えられる。

なお、先の実施の形態において、無線通信装置５Ａをマスター（無線システム識別符号および機器識別符号を割り当てる機能を有する）、無線通信装置５Ｂをスレーブ（無線システム識別符号および機器識別符号を割り当てる機能を有しない）として、無線通信装置５Ａが無線通信装置５Ｂに対して、使用する周波数情報をも通知するとして説明したが、無線通信装置５Ａおよび無線通信装置５Ｂともにスレーブとして動作させる場合は、例えば、無線通信装置５Ａにおける外部入力手段１４をＯＮし、電波状況問い合わせ電文を送信して、使用する周波数を周波数記憶手段６に記憶する。そして、外部機器（パソコン等）を接続することにより、先の周波数記憶手段６に記憶された周波数情報を取得し、次に無線通信装置５Ｂに外部機器（パソコン等）を接続し、使用する周波数を設定する方法などが考えられる。

なお、先の実施の形態において、制御手段３が周波数決定手段８を用いて、自システムで使用する周波数の変更を決定し、自システム内の無線通信装置に対して、前記変更した周波数を通知する周波数変更電文を送信することにより自システムで使用する周波数を変更するとして説明したが、周波数の変更に代わり、無線電文のデータに、同一ビットが連続することを防ぐためや、暗号化のために行うスクランブル変換に用いるスクランブル符号を変更することも同様に実施することができる（例えば、周波数変更電文に代わり、図４における電文フォーマットの伝送データ部２１に、スクランブル符号記憶手段に記憶されたスクランブル符号を設定したスクランブル符号変更電文を送信することによりスクランブル符号を変更する）。

なお、先の実施の形態において、無線通信装置５Ａは、複数の使用可能な周波数毎に、他システムの機器台数を記憶する機器台数記憶手段を備え、制御手段３は、タイマー手段９からの信号を受信する毎に周波数を順次切り替え、電波状況問い合わせ電文を他の無線通信装置に対して無線通信手段１から送信し、電波状況問い合わせ電文に対する応答電文１の数から周波数毎の機器台数を取得し、周波数毎の機器台数を機器台数記憶手段に記憶し、機器台数記憶手段に記憶された機器台数に基づき、周波数決定手段８を用いて自システムで使用する周波数の変更を決定する方法も考えられる。

なお、先の実施の形態において、自ステムは、マスターである無線通装置５Ａとスレーブである無線通装置５Ｂとで構成される１：１の無線システムの場合について説明したが、複数の無線通信装置から構成される１：Ｎシステムの場合についても同様に実施できる。例えば、無線通装置５Ａが周波数変更電文を複数のスレーブである無線通装置に対して送信する場合は、一台一台個別に送信する方法や、同報電文を用いて一斉に送信し、応答電文２が返信されない無線通信装置に対して個別に送信する方法などが考えられる。

以上のように、本発明にかかる無線通信システムおよびそのプログラムは、無線通信装置自体が無線通信に最適な周波数に自律的に変更することが可能となるので、家庭内のセキュリティセンサ群、家電機器群、流量計測装置群、健康機器群等の通信に加え、屋外でのテレメーター・テレコントロールなどの無線データ通信等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における無線通信システムのシステム図 本発明の実施の形態１における無線通信システムのブロック図 本発明の実施の形態１における無線通信システムの通信シーケンス図 本発明の実施の形態１における無線通信システムの電文フォーマット図 本発明の実施の形態２における無線通信システムのブロック図 本発明の実施の形態３における無線通信システムのブロック図 本発明の実施の形態３における無線通信システムの通信レイヤ図 従来の無線通信システのブロック図

符号の説明

１ 無線通信手段
２ 外部機器接続手段
３ 制御手段
４ 外部機器
５ 無線通信装置
６ 周波数記憶手段
７ 電波状況問い合わせ手段
８ 周波数決定手段
９ タイマー手段
１２ 仮機器識別符号記憶手段
１４ 外部入力手段
１５ 通信履歴記憶手段
１６ 乱数発生手段
１７ スレーブ台数記憶手段

Claims (11)

1. 無線で通信を行う無線通信手段と、自システムの周波数と同じ周波数を使用している他の無線通信装置の台数を確認するための電波状況問い合わせ電文を生成する電波状況問い合わせ手段と、自システムで使用する周波数の変更を判定する周波数決定手段と、時間を計時するタイマー手段と、前記各手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記タイマー手段が出力する信号を受信すると、前記電波状況問い合わせ手段を用いて生成した電波状況問い合わせ電文を、前記無線通信手段を用いて他の無線通信装置に対して送信し、前記電波状況問い合わせ電文に対して返信される応答電文数から他の無線通信装置の台数を判別し、前記周波数決定手段を用いて自システムで使用する周波数の変更を決定し、自システム内の無線通信装置に対して、前記変更した周波数を通知する周波数変更電文を送信することにより自システムで使用する周波数を変更するとした無線通信システム。
2. タイマー手段に代わり、自システムで使用する周波数の変更を制御手段に対して指示する信号を出力する外部入力手段を備え、前記制御手段は、前記外部入力手段が出力する信号を受信することにより、自システムで使用する周波数の変更を決定するとした請求項１に記載の無線通信システム。
3. 制御手段は、周波数決定手段を用いて無線通信履歴に基づき自システムで使用する周波数の変更を決定するとした請求項１に記載の無線通信システム。
4. 電波状況問い合わせ電文における送信元機器識別符号には、あらかじめランダムに設定された仮機器識別符号を設定するとした請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
5. 制御手段の制御により乱数を発生する乱数発生手段を備え、前記制御手段が周波数決定手段を用いて周波数を変更する際は、前記乱数発生手段が発生する乱数に基づき、あらかじめ決められた複数の周波数からランダムに選択した周波数を用いるとした請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
6. 乱数発生手段に用いる初期値は、無線システム識別符号、機器識別符号、製造番号、仮機器識別符号の少なくとも一つを用いるとした請求項５に記載の無線通信システム。
7. 同一の無線システム識別符号を有する無線通信システムが、マスターと呼ばれる１台の無線通信装置と、スレーブと呼ばれるマスター以外の無線通信装置とから構成される場合において、前記マスターのみが電波状況問い合わせ電文に対して応答電文を返信するとすることにより、無線通信装置の台数に代わり無線通信システムのシステム数に基づき、制御手段が自システムで使用する周波数を決定するとした請求項１〜６のいずれか１項に記載の無線通信システム。
8. 電波状況問い合わせ電文の送信に対して、マスターから返信される応答電文中に含まれるスレーブの台数情報に基づき、制御手段が自システムで使用する周波数を決定するとした請求項７に記載の無線通信システム。
9. 電波状況問い合わせ電文に含まれる無線システム識別符号には、すべての無線通信装置で受信できる無線システム識別符号が設定されているとした請求項１〜８のいずれか１項に記載の無線通信システム。
10. 制御手段は、伝送メディア毎に特有の通信プロトコル処理を行う下位通信ソフトウェアと、前記伝送メディアを利用したアプリケーションソフトウェアと、前記下位通信ソフトウェアと前記アプリケーションソフトウェア間に挟まれた通信ミドルウェアとから構成される場合において、制御手段は電波状況問い合わせ電文が前記下位通信ソフトウェアで処理する電文であることを示すフラグを立て、前記電波状況問い合わせ電文を送信するとした請求項１〜９のいずれか１項に記載の無線通信システム。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の無線通信システムの機能の少なくとも一部をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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