JP2010114961A - 電力通信装置、電力通信システム、電力通信方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電力通信装置、電力通信システム、電力通信方法、およびプログラムを提供すること。
【解決手段】指向性を有する複数の指向性アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄと、指向性を有する複数の電力通信部１０９Ａ〜１０９Ｄと、相手通信装置から送信される無線信号の受信が検出された指向性アンテナに応じ、前記複数の電力通信部のうちのいずれを前記相手通信装置との間での電力伝送に利用するかを制御する電力通信制御部と、を備える電力通信装置１０。
【選択図】図８

Description

本発明は、電力通信装置、電力通信システム、電力通信方法、およびプログラムに関する。

ＷｉＭｅｄｉａ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ＭＡＣ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎには、各無線通信装置が所定の周期でビーコン信号を交換して、自律分散型無線ネットワークを構築する方法が記載されている。さらに、所定の周期でスーパーフレーム周期を形成し、スーパーフレーム周期の先頭部分に複数のビーコンスロットからなるビーコン期間を配置し、各無線通信装置が利用するビーコンスロットを決定する方法が記載されている。なお、ビーコンの送受信は、無指向性のアンテナにより行なわれることが想定されている。

また、近日、複数の電力通信装置の間で電力伝送を行なうための電力伝送技術が提案されている。電力伝送技術によれば、複数の電力通信装置が特定の位置関係を有するように配置された場合に、一方の電力通信装置から他方の電力通信装置への電力伝送が行なわれる。また、電力伝送技術によれば、例えば、数ｍの近距離の範囲内で、数ミリワット〜数百ミリワットの電力伝送を行なうことが可能である。なお、特許文献１には、複数の通信装置の存在位置を管理する方法が記載されている。

特開２００５−６２９５２号公報

しかし、上記の電力通信装置では、任意の方向に配置されている電力通信装置との間で電力伝送を行なうことが困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、相手通信装置との間で指向性を適切に制御して電力伝送を行なうことが可能な、新規かつ改良された電力通信装置、電力通信システム、電力通信方法、およびプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、指向性を有する複数の指向性アンテナと、指向性を有する複数の電力通信部と、相手通信装置から送信される無線信号の受信が検出された指向性アンテナに応じ、前記複数の電力通信部のうちのいずれを前記相手通信装置との間での電力伝送に利用するかを制御する電力通信制御部と、を備える電力通信装置が提供される。

前記電力通信装置は、１のアンテナにおける無線信号の受信を検出する受信検出部と、前記１のアンテナを前記複数の指向性アンテナのうちで順次に切り替えるアンテナ制御部と、をさらに備えてもよい。

前記電力通信装置は、無指向性アンテナをさらに備え、前記アンテナ制御部は、前記１のアンテナを、前記複数の指向性アンテナおよび前記無指向性アンテナのうちで順次に切り替えてもよい。

前記電力通信制御部は、前記受信検出部により無線信号の受信が検出された指向性アンテナと指向方向が最も近い電力通信部を前記相手通信装置との間での電力伝送に利用してもよい。

前記電力通信装置は、無線信号の送信を前記無指向性アンテナから行なってもよい。

前記受信検出部は、前記相手通信装置から送信された無線信号に基づき、前記相手通信装置から以降に無線信号が送信される時間帯をさらに検出し、前記アンテナ制御部は、前記受信検出部により検出された時間帯に、前記１のアンテナを、前記相手通信装置から送信された無線信号の受信が検出された指向性アンテナに切り替えてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１の電力通信装置と、指向性を有する複数の指向性アンテナ、指向性を有する複数の電力通信部、および、前記第１の電力通信装置から送信される無線信号の受信が検出された指向性アンテナに応じ、前記複数の電力通信部のうちのいずれを前記第１の電力通信装置との間での電力伝送に利用するかを制御する電力通信制御部、を有する第二の電力通信装置と、を備える電力通信システムが提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、相手通信装置が無線信号を送信するステップと、前記無線信号が複数の指向性アンテナのうちのいずれにおいて受信されたかを検出するステップと、受信が検出された指向性アンテナに応じ、指向性を有する複数の電力通信部のうちのいずれを前記相手通信装置との間での電力伝送に利用するかを制御するステップと、を含む電力通信方法が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータに、相手通信装置から送信された無線信号が複数の指向性アンテナのうちのいずれにおいて受信されたかを検出するステップと、受信が検出された指向性アンテナに応じ、指向性を有する複数の電力通信部のうちのいずれを前記相手通信装置との間での電力伝送に利用するかを制御するステップと、を実行させるプログラムが提供される。

以上説明したように本発明にかかる電力通信装置、電力通信システム、電力通信方法、およびプログラムによれば、相手通信装置との間で指向性を適切に制御して電力伝送を行なうことができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

また、以下に示す項目順序に従って当該「発明を実施するための最良の形態」を説明する。
１．本実施形態にかかる無線通信システムの概要
[無線通信システムの構成例]
[時分割制御について]
[ビーコン、および各情報エレメントの構成]
２．背景
３．本実施形態にかかる無線通信装置の構成
４．本実施形態にかかる無線通信装置の動作
５．まとめ、および補足

＜１．本実施形態にかかる無線通信システムの概要＞
[無線通信システムの構成例]
まず、図１を参照して本実施形態にかかる無線通信システム１の構成例を説明する。

図１は、本実施形態にかかる無線通信システム１の構成を示した説明図である。無線通信システム１は、無線通信装置１０Ａ〜１０Ｅを備える。各無線通信装置１０Ａ〜１０Ｅは、各々の電波到達範囲１２Ａ〜１２Ｅに含まれる無線通信装置と自律分散的に通信することができる。また、各無線通信装置１０Ａ〜１０Ｅは、電力伝送を行なう電力通信装置としての機能も有する。

具体的には、無線通信装置１０Ａは、電波到達範囲１２Ａに含まれる無線通信装置１０Ｂと通信可能である。また、無線通信装置１０Ｂは、電波到達範囲１２Ｂに含まれる無線通信装置１０Ａおよび１０Ｃと通信可能である。また、無線通信装置１０Ｃは、電波到達範囲１２Ｃに含まれる無線通信装置１０Ｂ、１０Ｄおよび１０Ｅと通信可能である。

同様に、無線通信装置１０Ｄは、電波到達範囲１２Ｄに含まれる無線通信装置１０Ｃと通信可能である。また、無線通信装置１０Ｅは、電波到達範囲１２Ｅに含まれる無線通信装置１０Ｃと通信可能である。

より詳細には、図１においては、無線通信装置１０Ｃの約９０°の方向に無線通信装置１０Ｄが存在し、約１８０°の方向に無線通信装置１０Ｅが存在し、約２７０°の方向に無線通信装置１０Ｂが存在する例を示している。

また、このような各無線通信装置１０Ａ〜１０Ｅは、所定周期で通信管理情報の一例としてのビーコンを送受信して自律分散的な無線通信システム１を構成する。そして、無線通信システム１を構成する各無線通信装置１０Ａ〜１０Ｅは各種データを送受信することができる。各種データとしては、音楽、講演およびラジオ番組などの音楽データや、映画、テレビジョン番組、ビデオプログラム、写真、文書、絵画および図表などの映像データや、ゲームおよびソフトフェアなどの任意のデータが挙げられる。

なお、以下では無線通信装置１０Ａ〜１０Ｅを特に区別する必要が無い場合は単に無線通信装置１０と、電波到達範囲１２Ａ〜１２Ｅを特に区別する必要が無い場合は単に電波到達範囲１２と総称する。

また、無線通信装置１０は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、家庭用映像処理装置（ＤＶＤレコーダ、ビデオデッキなど）、携帯電話、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、携帯用音楽再生装置、携帯用映像処理装置、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、家庭用ゲーム機器、携帯用ゲーム機器、家電機器などの情報処理装置であってもよい。また、無線通信装置１０は、アプリケーション機器として機能するこれら情報処理装置に外部接続されても、内蔵されてもよい。

[時分割制御について]
以上、自律分散型の無線通信システム１の構成例を説明した。続いて、無線通信システム１における時分割制御のためのスーパーフレームについて図２を参照して説明する。

図２は、スーパーフレームの構成例を示した説明図である。スーパーフレーム周期は、所定の時間（例えば、約６５ｍｓ）により定義され、２５６個のメディアアクセススロット（ＭＡＳ；Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｌｏｔ）に細分化されている。一の無線ネットワークを構成する無線通信装置１０は、該スーパーフレーム周期を所定周期のフレームとして共有し、上記細分化されたＭＡＳを単位としてメッセージの転送が行われる。

さらに、スーパーフレームの先頭には、ビーコンにより管理情報の送受信を行うための管理領域としてのビーコン期間（ＢＰ）があり、所定の間隔をおいてビーコンスロット（ＢＳ）が配置されている。また、無線通信装置１０毎に、固有のビーコンスロットが設定され、周囲の無線通信装置１０との間で、ネットワークの管理やアクセス制御を行うためのパラメータが交換される。図２においては、ビーコン期間として、ＢＳ０〜ＢＳ８の９個のビーコンスロットが設定されている例を示している。なお、ビーコン期間として設定されていない期間は、通常、データ伝送領域として利用される。

[ビーコン、および各情報エレメントの構成]
続いて、無線通信装置１０により送受信されるビーコン、およびビーコンに含まれる各情報エレメントの構成について図３〜図７を参照して説明する。

図３は、ビーコンのフレーム構成例を示した説明図である。図３に示したように、ビーコンは、プリアンブル４１、ＰＨＹヘッダ４２、ＭＡＣヘッダ４３、ヘッダーチェックシーケンス（ＨＣＳ）４４、ビーコンペイロード（Ｂｅａｃｏｎ Ｐａｙｌｏａｄ）４５、およびフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ）４６を含む。

また、ＭＡＣヘッダ４３は、図３に示したように、フレーム制御情報４０１、受信側の無線通信装置を識別する届け先アドレス４０２、送信側の無線通信装置を識別する送り元アドレス４０３を含む。さらに、ＭＡＣヘッダ４３は、シーケンス番号などのシーケンス制御情報４０４、およびアクセス制御に必要なパラメータが記載されたアクセス制御情報４０５を含む。

また、ビーコンペイロード４５には、図３に示したように、ビーコンパラメータ４１０、任意の情報エレメント（その１）４１１〜情報エレメント（そのＮ）４１２が必要に応じて配置される。なお、ここでの「Ｎ」は、ビーコンに付加されて送信される情報エレメントの数を示しており、送信ビーコンごとに異なる値をとってもよい。また、各情報エレメントは、必要に応じて追加、削除が行なわれてビーコンフレームが構成されてもよい。例えば、ビーコンは、図４に示すビーコン期間利用情報エレメント（ＢＰＯ ＩＥ）や、図５および図６に示す電力伝送に関する情報エレメントなどを含んでもよい。

図４は、ビーコン期間利用情報エレメントの構成例を示した説明図である。図４に示したように、ビーコン期間利用情報エレメントは、当該情報エレメントがビーコン期間利用情報エレメントであることを示すエレメントＩＤ（Ｅｌｅｍｅｎｔ ＩＤ）４２１、当該情報エレメントの情報長（Ｌｅｎｇｔｈ）４２２を含む。また、ビーコン期間利用情報エレメントは、ビーコン期間の長さを示すＢＰ長（ＢＰ Ｌｅｎｇｔｈ）４２３、ビーコンスロットの利用状況を示すビーコンスロット情報ビットマップ（Ｂｅａｃｏｎ Ｓｌｏｔ Ｉｎｆｏ Ｂｉｔｍａｐ）４２４を含む。さらに、ビーコン期間利用情報エレメントには、受信のあったデバイスアドレス（ＤｅｖＡｄｄｒ１〜ＤｅｖＡｄｄｒＮ）４２５〜４２６が付加されている。

図５は、電力供給可能情報エレメントの構成例を示した説明図である。当該電力供給可能情報エレメントは、電力供給機能が備わっている無線通信装置１０において、自装置の電力供給に関する能力を、周囲に存在する他の無線通信装置１０に対して公開するために利用される。

具体的には、電力供給可能情報エレメントは、図５に示したように、当該情報エレメントが電力供給可能情報エレメントであることを示すエレメントＩＤ（Ｅｌｅｍｅｎｔ ＩＤ）４３１、当該情報エレメントの情報長（Ｌｅｎｇｔｈ）４３２を含む。また、電力供給可能情報エレメントは、自装置の対応している電力供給方式を示す電力供給タイプ（Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｔｙｐｅ）４３３、供給可能な最大電力（Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ ｌｅｖｅｌ）４３４を含む。

なお、電力供給タイプ４３３に記載される電力供給方式としては、電磁誘導方式、電場共鳴方式、磁場共鳴方式、および電波受信方式などがあげられる。電磁誘導方式は、送信側と受信側の双方がコイルを用い、コイルの間における磁束の変化によって生じる起電力を利用する方式であり、例えば電動歯ブラシの充電に利用されている。

電場共鳴方式は、送信側と受信側の双方が誘電体を用い、双方の誘電体の間に生じる電場の共鳴現象を利用する方式である。また、磁場共鳴方式は、送信側と受信側の双方にＲＣ共振器を設け、双方のＲＣ共振器の間に生じる磁場の共鳴現象を利用する方式である。また、電波受信方式は、送信側から送信された高周波信号を、受信側において共振回路で共振させ、さらに整流することにより直流電力に変換する方式である。

図６は、電力伝送要求情報エレメントの構成例を示した説明図である。当該電力伝送要求情報エレメントは、自装置の電力が不足した場合等に、周囲の無線通信装置１０に対して電力供給を依頼するための情報エレメントである。

具体的には、電力伝送要求情報エレメントは、図６に示したように、当該情報エレメントが電力伝送要求情報エレメントであることを示すエレメントＩＤ（Ｅｌｅｍｅｎｔ ＩＤ）４４１、当該情報エレメントの情報長（Ｌｅｎｇｔｈ）４４２を含む。また、電力伝送要求情報エレメントは、電力の供給元の無線通信装置１０を指定する要求デバイスアドレス（Ｒｅｑｕｅｓｔ ＤｅｖＡｄｄｒ）４４３、要求する電力量を示す要求電力量（Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｐｏｗｅｒ）４４４を含む。さらに、電力伝送要求情報エレメントは、電力供給を要求する頻度（例えば、３スーパーフレームに１回など）を示した要求稼働比率（Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｄｕｔｙ Ｃｙｃｌｅ）４４５を含む。

図７は、送信ＭＡＳ通知情報エレメントの構成例を示した説明図である。当該送信ＭＡＳ通知情報エレメントは、特定の無線通信装置１０宛にデータを送信する場合に、宛先の無線通信装置１０の特定と、送信を行なうＭＡＳを１つの情報エレメントで指定できるように構成されている。

具体的には、送信ＭＡＳ通知情報エレメントは、図７に示したように、当該情報エレメントが送信ＭＡＳ通知情報エレメントであることを示すエレメントＩＤ（Ｅｌｅｍｅｎｔ ＩＤ）４５１、当該情報エレメントの情報長（Ｌｅｎｇｔｈ）４５２を含む。また、送信ＭＡＳ通知情報エレメントは、受信先となる無線通信装置１０を指定する対象デバイスアドレス（Ｔａｒｇｅｔ ＤｅｖＡｄｄｒ）４５３を含む。さらに、送信ＭＡＳ通知情報エレメントは、送信可能なＭＡＳをビットマップ形式で示した送信可能ＭＡＳビットマップ（Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ ＭＡＳ Ｂｉｔｍａｐ）４５４を含む。

＜２．背景＞
ここで、本実施形態の背景を説明する。ＷｉＭｅｄｉａ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ＭＡＣ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎには、各無線通信装置が所定の周期でビーコン信号を交換して、自律分散型無線ネットワークを構築する方法が記載されている。さらに、所定の周期でスーパーフレーム周期を形成し、スーパーフレーム周期の先頭部分に複数のビーコンスロットからなるビーコン期間を配置し、各無線通信装置が利用するビーコンスロットを決定する方法が記載されている。

しかし、ＷｉＭｅｄｉａ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ＭＡＣ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎに記載されている方法では、全ての無線通信装置が無指向性のアンテナを用いてお互いの存在を把握するため、通信範囲の広さか限られていた。また、各無線通信装置は、周囲の無線通信装置の存在方向を判断することができなかった。

一方、近日、複数の電力通信装置の間で電力伝送を行なうための電力伝送技術が提案されている。電力伝送技術によれば、複数の電力通信装置が特定の位置関係を有するように配置された場合に、一方の電力通信装置から他方の電力通信装置への電力伝送が行なわれる。また、電力伝送技術によれば、例えば、数ｍの近距離の範囲内で、数ミリワット〜数百ミリワットの電力伝送を行なうことが可能である。

ここで、上記の電力伝送技術では、電力の供給元装置と受領先装置が事前に対応付けられている必要があり、任意の受領先装置に対して電力を伝送するには、別途、電力の供給元装置と受領先装置との認証を行なう必要があった。しかし、ある機器認証方法では、相手側装置に設定されている固有の識別情報を事前に設定しておく必要があった。このため、ユーザに識別情報の入力画面における設定操作を強いることになり、ユーザにとって手間であるという問題があった。

なお、各電力通信装置に、特定の電力通信装置とのみ電力を交換できるような設定を事前にしておく方法が考えられていた。この場合、電力伝送が無駄に行なわれてしまう場合を防止できるが、任意の電力通信装置に電力を伝送できないという制限が伴ってしまう。また、本実施形態に関連する電力通信装置では、任意の方向に配置されている電力通信装置との間で電力伝送を行なうことが困難であるという問題があった。

そこで、上記事情を一着眼点にして本実施形態にかかる電力通信装置１０を創作するに至った。本実施形態にかかる電力通信装置１０によれば、相手通信装置との間で指向性を適切に制御して電力伝送を行なうことができる。以下、このような電力通信装置１０について図８〜図１４を参照して詳細に説明する。

＜３．本実施形態にかかる無線通信装置の構成＞
図８は、本実施形態にかかる無線通信装置１０の構成を示した機能ブロック図である。図８に示したように、無線通信装置１０は、無線受信処理部１０１と、受信ビーコン解析部１０２と、ネットワーク管理部１０３と、送信ビーコン設定部１０４と、無線送信処理部１０５と、無指向性アンテナ１０６と、を備える。さらに、無線通信装置１０は、アンテナ制御部１０７と、複数の指向性アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄと、複数の電力通信部１０９Ａ〜１０９Ｄと、駆動電源装置１１０と、電力伝送制御部１１１と、を備える。

無線受信処理部１０１は、無指向性アンテナ１０６または指向性アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄのいずれかにより受信された無線信号（例えば、ビーコン）を処理する。具体的には、無線受信処理部１０１は、無線信号をベースバンドにダウンコンバージョンし、さらにコンスタレーションに基づいてビット列に変換する。この無線受信処理部１０１は、無指向性アンテナ１０６または指向性アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄのいずれかによる無線信号の受信を検出する受信検出部としての機能を包含する。

受信ビーコン解析部１０２は、無線受信処理部１０１により処理されたビーコンを解析する。ネットワーク管理部１０３は、ビーコンを受信したアンテナ、およびビーコンに記載されているパラメータなどに基づき、周囲に存在する無線通信装置１０を管理する。なお、ネットワーク管理部１０３による管理の具体例については図１２を参照して後述する。

送信ビーコン設定部１０４は、自装置から送信するためのビーコンに記載するパラメータの設定を行う。例えば、送信ビーコン設定部１０４は、必要に応じ、電力伝送要求情報エレメントのパラメータを設定してビーコンに付加する。

無線送信処理部１０５は、送信ビーコン設定部１０４により設定されたビーコンを高周波信号に変換し、無指向性アンテナ１０６から送信させる。なお、ビーコンは、複数の指向性アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄのいずれかから送信されてもよい。

無指向性アンテナ１０６は、指向性を有さず、周囲で送信された無線信号を受信したり、無線信号を送信したりする。指向性アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄは、指向性を有し、特定の方向から送信された無線信号を受信したり、特定の方向へ無線信号を送信したりする。

アンテナ制御部１０７は、このような無指向性アンテナ１０６および指向性アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄのうちのいずれを通信に利用するかを制御する。例えば、アンテナ制御部１０７は、データの送信先の無線通信装置１０の存在方向が既知である場合、無線通信装置１０の存在方向に対応する指向性アンテナ１０８の利用を設定してもよい。また、アンテナ制御部１０７は、データの送信元の無線通信装置１０の存在方向が既知である場合、無線通信装置１０の存在方向に対応する指向性アンテナ１０８の利用を設定してもよい。また、アンテナ制御部１０７によるビーコン期間における受信アンテナの制御例については、図１０および図１１を参照して後述する。

電力通信部１０９Ａ〜１０９Ｄは、指向性を有し、特定の方向から伝送される電力を受領したり、特定の方向へ電力を伝送したりする。駆動電源装置１１０は、電力通信部１０９へ電力を供給し、また、電力通信部１０９から電力を受領する。

電力伝送制御部１１１は、相手通信装置から送信されるビーコンを受信した指向性アンテナ１０８に応じ、電力通信部１０９Ａ〜１０９Ｄのいずれを相手通信装置との間での電力伝送に利用するかを制御する電力通信制御部として機能する。例えば、電力伝送制御部１１１は、相手通信装置との間での電力伝送に利用すると決定した電力通信部１０９に、駆動電源装置１１０から供給される電力の伝送を行なわせる。

図９は、指向性アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄおよび電力通信部１０９Ａ〜１０９Ｄの指向性について模式的に示した説明図である。図９中の、アンテナ・電力交換方向―Ａは、指向性アンテナ１０８Ａおよび電力通信部１０９Ａの指向方向を示し、アンテナ・電力交換方向―Ｂは、指向性アンテナ１０８Ｂおよび電力通信部１０９Ｂの指向方向を示す。同様に、アンテナ・電力交換方向―Ｃは、指向性アンテナ１０８Ｃおよび電力通信部１０９Ｃの指向方向を示し、アンテナ・電力交換方向―Ｄは、指向性アンテナ１０８Ｄおよび電力通信部１０９Ｄの指向方向を示す。

なお、図９においては、指向性アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄと電力通信部１０９Ａ〜１０９Ｄの指向方向が一致する例を示しているが、指向性アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄと電力通信部１０９Ａ〜１０９Ｄの指向方向は異なってもよい。また、指向性アンテナ１０８の数、および電力通信部１０９の数は４に限定されず、２以上の任意の数であってもよい。さらに、指向性アンテナ１０８の数と電力通信部１０９の数は異なってもよい。

次に、図１０および図１１を参照し、アンテナ制御部１０７による受信アンテナの制御例を説明する。

図１０は、アンテナ制御部１０７による受信アンテナの制御例を示した説明図である。図１０に示したように、アンテナ制御部１０７は、各スーパーフレームのビーコン期間において、受信に利用するアンテナを指向性アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄのうちで順次に切替えることにより、受信方向を切替える。

より具体的には、アンテナ制御部１０７は、スーパーフレームごとに、受信方向Ａ、受信方向Ｂ、受信方向Ｃ、受信方向Ｄと切替えることにより、全方位からの受信を実現できる。アンテナ制御部１０７は、このようなビーコン全方位受信周期である４スーパーフレームが経過すると、受信方向を再度受信方向Ａに切替え、指向性アンテナ１０８の切替による受信方向の切替を継続する。なお、図１０においては、各スーパーフレームのビーコン期間で受信方向を切替える例を示したが、複数のスーパーフレームのビーコン期間にわたって受信方向を維持してもよい。

図１１は、アンテナ制御部１０７による受信アンテナの他の制御例を示した説明図である。図１１に示したように、アンテナ制御部１０７は、各スーパーフレームのビーコン期間において、受信に利用するアンテナを、指向性アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄおよび無指向性アンテナ１０６のうちで順次に切替えることにより、受信方向を切替えてもよい。

より具体的には、アンテナ制御部１０７は、スーパーフレームごとに、受信方向Ａ、無指向、受信方向Ｂ、無指向、受信方向Ｃ、無指向、受信方向Ｄ、無指向、と切替えてもよい。かかる構成においては、２スーパーフレームごとに無指向性アンテナ１０６による受信が行なわれるため、周囲の各無線通信装置１０から送信されたビーコンを、２スーパーフレーム周期で受信することが可能となる。

続いて、ネットワーク管理部１０３による周囲の無線通信装置１０の管理について具体的に説明する。

図１２は、ネットワーク管理部１０３により管理される管理テーブルの具体例を示した説明図である。より詳細には、当該管理テーブルは、図１に示した無線通信装置１０Ｃのネットワーク管理部１０３により管理される管理テーブルを想定している。-図１２に示したように、ネットワーク管理部１０３は、ビーコンスロット番号ごとに、ビーコンスロットの利用状態、利用装置のアドレス、移動表示（ムーバブルマーカ表示の有無）、アプリケーションパラメータなどを対応付けて管理する。

さらに、本実施形態においては、ネットワーク管理部１０３は、指向性アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄのいずれによりビーコンが受信されたかに基づき、全方位を３６０°とした場合のビーコンの受信方向を判定し、ビーコンスロット番号ごとに管理する。

例えば、ネットワーク管理部１０３は、指向性アンテナ１０８Ａによりビーコンが受信された場合には受信方向を０°と判定し、指向性アンテナ１０８Ｂによりビーコンが受信された場合には受信方向を９０°と判定してもよい。同様に、ネットワーク管理部１０３は、指向性アンテナ１０８Ｃによりビーコンが受信された場合には受信方向を１８０°と判定し、指向性アンテナ１０８Ｄによりビーコンが受信された場合には受信方向を２７０°と判定してもよい。

また、ネットワーク管理部１０３は、複数の指向性アンテナ１０８によりビーコンが受信された場合、複数の指向性アンテナ１０８の指向方向の中間値を受信方向として判定してもよい。例えば、ネットワーク管理部１０３は、指向性アンテナ１０８Ａおよび１０８Ｂによりビーコンが受信された場合には受信方向を４５°と判定してもよい。

図１２に示したように、ビーコンスロット０と１は、シグナリング用のスロットであるので、定常的なビーコンが受信されない。また、ビーコンスロット２は、通常のビーコンスロットとして無線通信装置１０Ｂ（アドレス＝０ｘ２２２２）が利用中であり、受信方向として２７０°が対応付けられている。

また、ビーコンスロット３は、自装置である無線通信装置１０Ｃ（アドレス＝０ｘ３３３３）が利用しているビーコンスロットとして登録されている。また、ビーコンスロット４は、通常のビーコンスロットとして無線通信装置１０Ｄ（アドレス＝０ｘ４４４４）が利用中であり、受信方向として９０°が対応付けられている。

また、ビーコンスロット５は、通常のビーコンスロットとして無線通信装置１０Ｅ（アドレス＝０ｘ５５５５）が利用中であり、受信方向として１８０°が対応付けられている。

また、ネットワーク管理部１０３は、ビーコンスロット６が利用されていることを、ビーコンスロット２を利用する無線通信装置１０Ｂから送信されるビーコン期間利用情報エレメントによって把握することができる。すなわち、ネットワーク管理部１０３は、自装置から２ホップ先に存在する無線通信装置１０Ａの存在は、１ホップ先の無線通信装置１０Ｂから送信されるビーコンを受信することにより把握することができる。

このため、ビーコンスロット６は、利用状況として隣接検出、アドレスとして０ｘ１１１１、受信方向として範囲外を示す値、アプリケーションパラメータとして不明、が対応付けられる。また、ビーコンスロット７および８は、現在利用されておらず、他の無線通信装置１０が新たに現れた場合に利用される。

電力伝送制御部１１１は、上記の管理テーブルに基づいて、相手通信装置との間での電力伝送に利用する電力通信部１０９を制御する。例えば、電力伝送制御部１１１は、相手通信装置のアドレスと管理テーブルにおいて対応付けられている受信方向に指向方向が最も近似する電力通信部１０９を電力伝送に利用する。かかる構成によれば、相手通信装置の方向へ電力を伝送、あるいは相手通信装置の方向から電力を受領できるため、電力伝送の効率化を図ることができる。

＜４．本実施形態にかかる無線通信装置の動作＞
以上、図８〜図１２を参照し、本実施形態にかかる無線通信装置１０の構成について説明した。続いて、図１３および図１４を参照し、本実施形態にかかる無線通信装置１０の動作について説明する。

図１３は、本実施形態にかかる無線通信装置１０の動作の流れを示したシーケンス図である。図１３においては、無線通信装置１０Ｃと無線通信装置１０Ｂが、定期的に交換するビーコンの情報エレメントによって電力伝送を開始するシーケンスを示している。以下、具体的に説明する。

まず、無線通信装置１０Ｃが電力供給可能情報エレメントを含むビーコンを送信し（Ｓ２０１）、無線通信装置１０Ｂもビーコンを送信する（Ｓ２０２）。そして、無線通信装置１０Ｃおよび無線通信装置１０Ｂのネットワーク管理部１０３は、受信方向や受信したビーコンに含まれるアドレスなどのパラメータを管理テーブルに記載する。なお、無線通信装置１０Ｂおよび１０Ｃは、ビーコンの送信を無指向性アンテナ１０６で行ないつつ、ビーコンの受信をスーパーフレームごとに指向性アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄのうちで切替えて行なう。

その後、無線通信装置１０Ｂにおいて電力が必要と判断されると（Ｓ２０３）、送信ビーコン設定部１０４が、管理テーブルから電力供給が可能な無線通信装置１０を検索するする（Ｓ２０４）。

そして、無線通信装置１０Ｃがビーコンを送信し（Ｓ２０５）、無線通信装置１０Ｂが電力供給が可能な無線通信装置１０への電力伝送要求情報エレメントを含むビーコンを送信する（Ｓ２０６）。なお、無線通信装置１０Ｃは、所定の周期で電力供給可能情報エレメントを含むビーコンを送信するため、Ｓ２０５において送信されるビーコンには電力供給可能情報エレメントが含まれていない。

無線通信装置１０Ｃの電力伝送制御部１１１は、電力伝送要求情報エレメントを含むビーコンが受信されると、管理テーブルを参照し、電力の受領先となる無線通信装置１０Ｂの存在方向に対応する電力通信部１０９の利用を設定する（Ｓ２０７）。同様に、無線通信装置１０Ｂも、無線通信装置１０Ｃの存在方向に対応する電力通信部１０９の利用を設定する（Ｓ２０８）。

その後、利用が設定された無線通信装置１０Ｃの電力通信部１０９が無線通信装置１０Ｂへの電力伝送を開始する（Ｓ２１０）。

さらに次のスーパーフレーム周期が到来すると、無線通信装置１０Ｃは、電力供給状況が更新された電力供給可能情報エレメントを含むビーコンを送信する（Ｓ２１１）。また、無線通信装置１０Ｂは、電力伝送の継続を要求する電力伝送要求情報エレメントを含むビーコンを継続して送信する（Ｓ２１２）。なお、図１３においては、無線通信装置１０Ｂが電力伝送を要求する間にわたって電力伝送要求情報エレメントを含むビーコンを送信する例を示しているが、無線通信装置１０Ｂは、電力伝送の終了タイミングを無線通信装置１０Ｃとの間で決めておいてもよい。

その後、無線通信装置１０Ｃおよび１０Ｂは、指向性アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄのいずれによりビーコンが受信されたかに基づいて受信方向の判定を行なう（Ｓ２１３、Ｓ２１４）。そして、無線通信装置１０Ｃおよび１０Ｂは、他方を指向方向に含む電力通信部１０９を利用して電力伝送を行なう（Ｓ２１５）。

そして、無線通信装置１０Ｂは、電力を不要になった場合（Ｓ２１６）、電力伝送要求情報エレメントを含まないビーコンを送信する（Ｓ２１８）。無線通信装置１０Ｃは、無線通信装置１０Ｂからのビーコンに電力伝送要求情報エレメントが含まれなくなったため、電力伝送を停止する（Ｓ２１９）。

図１４は、本実施形態にかかる無線通信装置１０の動作の流れを示したフローチャートである。まず、無線通信装置１０は、電源が投入されると、周囲の無線通信装置１０から送信されるビーコンを受信し、スーパーフレーム周期やビーコン送信スロットの設定など、ネットワーク動作の初期設定を行う（Ｓ３０１）。

そして、無線通信装置１０のアンテナ制御部１０７は、ビーコン期間の先頭位置が到来した場合に（Ｓ３０２）、利用する指向性アンテナ１０８を設定する（Ｓ３０３）。そして、アンテナ制御部１０７は、周囲の無線通信装置１０に対する方向制御が必要であれば（Ｓ３０４）、指向性アンテナ１０８の切替えを行なう（Ｓ３０５）。具体的には、アンテナ制御部１０７は、ビーコン期間のうち、シグナリングスロットや、空きスロットでは、無指向性アンテナ１０６、または全ての指向性アンテナ１０８の利用を設定してもよい。

さらに、アンテナ制御部１０７は、ビーコン期間内で（Ｓ３０６）、自装置のビーコンスロットであれば（Ｓ３０７）、利用するアンテナを無指向性アンテナ１０６に設定する（Ｓ３０８）。その結果、ビーコンは無指向性アンテナ１０６から送信される（Ｓ３０９）。

また、自装置のビーコンスロット以外であれば、無線受信処理部１０１がビーコン受信処理を行ない（Ｓ３１０）、ビーコン受信があれば（Ｓ３１１）、利用中の指向性アンテナ１０８に応じた受信方向の値をネットワーク管理部１０３が管理テーブルに記載する（Ｓ３１２）。

さらに、無線通信装置１０は、受信した情報エレメントを獲得して解析し（Ｓ３１３）、自装置宛の電力伝送要求情報エレメントが含まれていれば（Ｓ３１４）、自装置から電力供給が可能であるか判断する（Ｓ３１５）。そして、自装置から電力供給が可能である場合、電力伝送制御部１１１が、受領先の無線通信装置１０の存在方向を管理テーブルを参照して判定し（Ｓ３１６）、利用する電力通信部１０９を設定し（Ｓ３１７）、電力伝送を開始する（Ｓ３１８）。

また、無線通信装置１０は、自装置宛の送信ＭＡＳ通知情報エレメントが含まれていれば（Ｓ３１９）、送信が記載されているＭＡＳのタイミングに受信の設定を行なう（Ｓ３２０）。

一方、無線通信装置１０は、ビーコン期間以外のタイミングでは、電力が必要になった場合（Ｓ３２１）、電力受領が可能か否かを判断し（Ｓ３２２）、可能であれば電力供給が可能な周囲の無線通信装置１０を管理テーブルから検索する（Ｓ３２３）。

そして、無線通信装置１０は、電力供給を可能な無線通信装置１０が存在したら（Ｓ３２４）、その無線通信装置１０への電力伝送要求情報エレメントをビーコンに設定する（Ｓ３２５）。さらに、電力伝送制御部１１１が、電力供給元となる無線通信装置１０の存在方向を管理テーブルを参照して判定し（Ｓ３２６）、利用する電力通信部１０９を設定し（Ｓ３２７）、電力の受領処理を行なう（Ｓ３２８）。

また、無線通信装置１０は、例えば接続されているアプリケーション機器からデータ送信要求を受理した場合には（Ｓ３２９）、管理テーブルから送信先の無線通信装置１０を検索する（Ｓ３３０）。そして、無線通信装置１０は、管理テーブルに送信先の無線通信装置１０が存在すれば（Ｓ３３１）、送信ＭＡＳ通知情報エレメントを構築する（Ｓ３３２）。

そして、無線通信装置１０のアンテナ制御部１０７は、自装置の送信タイミングが到来した場合には（Ｓ３３３）、例えば無指向性アンテナ１０６の利用を設定し（Ｓ３３４）、無指向性アンテナ１０６からデータ送信が行なわれる（Ｓ３３５）。また、アンテナ制御部１０７は、ビーコンの交換により設定された自装置の受信タイミングが到来した場合には（Ｓ３３６）、データの送信元となる無線通信装置の存在方向を管理テーブルを参照して判定する（Ｓ３３７）。そして、アンテナ制御部１０７が指向性アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄのいずれかの利用を設定し（Ｓ３３８）、データの受信処理が行なわれる（Ｓ３３９）。なお、これら一連の処理はＳ３０２に戻って繰り返し実行される。

＜５．まとめ、および補足＞
以上説明したように、本実施形態にかかる無線通信装置１０は、相手通信装置との位置関係を定期的にビーコンを交換し合うことにより把握し、相手通信装置の方向に応じた電力通信部１０９を利用して電力伝送を行なうことが可能である。このため、無線通信装置１０は、相手通信装置が存在する方向へ効率的に電力伝送を行なうことができる。また、無線通信装置１０は、相手通信装置から伝送される電力を効率的に受領することができる。

具体的には、本実施形態にかかる無線通信装置１０は、異なる方向への指向性を有する複数の指向性アンテナ１０８Ａ〜１０８Ｄを備え、ビーコン期間に利用する指向性アンテナ１０８を切替えることにより、相手通信装置の方向を判定することができる。

また、無線通信装置１０は、電力伝送を開始した後、相手通信装置のビーコンによる確認ができなくなった場合に、その電力伝送を解除することによって、無用な電力の放出を回避することができる。

なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、本明細書の無線通信装置１０の処理における各ステップは、必ずしもシーケンス図またはフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、無線通信装置１０の処理における各ステップは、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）を含んでもよい。

また、無線通信装置１０に内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのハードウェアを、上述した無線通信装置１０の各構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供される。また、図８の機能ブロック図で示したそれぞれの機能ブロックをハードウェアで構成することで、一連の処理をハードウェアで実現することもできる。

本実施形態にかかる無線通信システムの構成を示した説明図である。 スーパーフレームの構成例を示した説明図である。 ビーコンのフレーム構成例を示した説明図である。 ビーコン期間利用情報エレメントの構成例を示した説明図である。 電力供給可能情報エレメントの構成例を示した説明図である。 電力伝送要求情報エレメントの構成例を示した説明図である。 送信ＭＡＳ通知情報エレメントの構成例を示した説明図である。 本実施形態にかかる無線通信装置の構成を示した機能ブロック図である。 指向性アンテナおよび電力通信部の指向性について模式的に示した説明図である。 アンテナ制御部による受信アンテナの制御例を示した説明図である。 アンテナ制御部による受信アンテナの他の制御例を示した説明図である。 ネットワーク管理部により管理される管理テーブルの具体例を示した説明図である。 本実施形態にかかる無線通信装置の動作の流れを示したシーケンス図である。 本実施形態にかかる無線通信装置の動作の流れを示したフローチャートである。

符号の説明

１０１ 無線受信処理部
１０３ ネットワーク管理部
１０４ 送信ビーコン設定部
１０５ 無線送信処理部
１０６ 無指向性アンテナ
１０７ アンテナ制御部
１０８ 指向性アンテナ
１０９ 電力通信部
１１０ 駆動電源装置
１１１ 電力伝送制御部

Claims (9)

1. 指向性を有する複数の指向性アンテナと；
   指向性を有する複数の電力通信部と；
   相手通信装置から送信される無線信号の受信が検出された指向性アンテナに応じ、前記複数の電力通信部のうちのいずれを前記相手通信装置との間での電力伝送に利用するかを制御する電力通信制御部と；
   を備える、電力通信装置。
2. １のアンテナにおける無線信号の受信を検出する受信検出部と；
   前記１のアンテナを前記複数の指向性アンテナのうちで順次に切り替えるアンテナ制御部と；
   をさらに備える、請求項１に記載の電力通信装置。
3. 前記電力通信装置は、
   無指向性アンテナをさらに備え、
   前記アンテナ制御部は、前記１のアンテナを、前記複数の指向性アンテナおよび前記無指向性アンテナのうちで順次に切り替える、請求項２に記載の電力交換装置。
4. 前記電力通信制御部は、前記受信検出部により無線信号の受信が検出された指向性アンテナと指向方向が最も近い電力通信部を前記相手通信装置との間での電力伝送に利用する、請求項３に記載の電力通信装置。
5. 無線信号の送信を前記無指向性アンテナから行う、請求項４に記載の電力通信装置。
6. 前記受信検出部は、前記相手通信装置から送信された無線信号に基づき、前記相手通信装置から以降に無線信号が送信される時間帯をさらに検出し、
   前記アンテナ制御部は、前記受信検出部により検出された時間帯に、前記１のアンテナを、前記相手通信装置から送信された無線信号の受信が検出された指向性アンテナに切り替える、請求項５に記載の電力通信装置。
7. 第１の電力通信装置と；
   指向性を有する複数の指向性アンテナ、
   指向性を有する複数の電力通信部、および、
   前記第１の電力通信装置から送信される無線信号の受信が検出された指向性アンテナに応じ、前記複数の電力通信部のうちのいずれを前記第１の電力通信装置との間での電力伝送に利用するかを制御する電力通信制御部、
   を有する第二の電力通信装置と；
   を備える、電力通信システム。
8. 相手通信装置が無線信号を送信するステップと；
   前記無線信号が複数の指向性アンテナのうちのいずれにおいて受信されたかを検出するステップと；
   受信が検出された指向性アンテナに応じ、指向性を有する複数の電力通信部のうちのいずれを前記相手通信装置との間での電力伝送に利用するかを制御するステップと；
   を含む、電力通信方法。
9. コンピュータに、
   相手通信装置から送信された無線信号が複数の指向性アンテナのうちのいずれにおいて受信されたかを検出するステップと；
   受信が検出された指向性アンテナに応じ、指向性を有する複数の電力通信部のうちのいずれを前記相手通信装置との間での電力伝送に利用するかを制御するステップと；
   を実行させる、プログラム。
   
   
   
   

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