JP2012169728A - 通信装置及び通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な方法で、初期周波数の分散化をはかり、混信確率を低減し、回路規模、消費電力ともに小さい通信装置及び通信方法を提供する。
【解決手段】通信装置は、通信帯域に通信チャンネルを割り付け、他の通信装置と通信する通信装置であって、信号帯域の整数倍よりも大きいか等しい通信チャンネル間隔（Ｎ）を算出し、前記通信帯域の帯域幅を前記通信チャンネル間隔（Ｎ）で除した通信チャンネル数（Ｍ）を算出し、かつ、前記通信チャンネル間隔（Ｎ）と前記通信チャンネル数（Ｍ）と前記通信装置が備える番号（ＩＤ）と前記帯域幅の最小周波数（Ｆｍｉｎ）とを用いて、周波数（Ｆ）を次式、 Ｆ＝（ＩＤ ｍｏｄ Ｍ）×Ｎ＋Ｆｍｉｎ に基づいて算出し、前記周波数（Ｆ）を前記通信チャンネルの周波数とする周波数決定手段を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、通信装置及び通信方法に関するものである。

従来から、近距離無線通信の規格のひとつであるブルートゥースでは、周波数ホッピング型のスペクトル拡散方式の通信方式を採用し、ひとつのマスター無線通信装置が管理する周波数ホッピングパターン及びスロットに番号を付与するためのカウンターを、無線回線にて接続されるマスター無線通信装置と複数のスレーブ無線通信装置との間で共有しピコネットと呼ばれる通信ネットワークを形成する。

また、家庭内においても、種々の電子機器間を無線により接続するようにしたワイヤレスＬＡＮシステム（無線ＬＡＮシステム）が構築されるようになってきている。ワイヤレスＬＡＮシステムの場合、ＬＡＮケーブルを引き回さなくてもすむので、ＬＡＮケーブルが屋内に露出して美観を損なうこともなく、また、電子機器の設置位置も柔軟に対応することができる。ワイヤレスＬＡＮシステムにおいては、通常、複数のワイヤレスチャンネル（無線通信チャンネル）を使用することができるようにされており、通信に用いるワイヤレスチャンネルを選択したり、変更したりする場合がある。

ただし、通信チャンネルが固定の場合、同一通信エリアで複数の通信をしようとすると干渉する。このため、通信エリアを離すか、ブルートゥースのシステムでは、接続可能な電子機器を画面上に表示し、ユーザーが選択する等の通信チャンネルの制御が行われる。また、ワイヤレスＬＡＮシステムでは、独自の未使用通信チャンネルを決定する方法が提供されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３４５１９３号公報

しかしながら、上記両システムの方法では簡単な１対１のシステムには複雑であり、通信チャンネルの確立のための時間も長くかかる。また、これらのシステムは高度であるがゆえに複雑であり、回路規模、消費電力ともに大きいシステムとなることが避けられない虞がある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］通信帯域に通信チャンネルを割り付け、他の通信装置と通信する通信装置であって、信号帯域の整数倍よりも大きいか等しい通信チャンネル間隔（Ｎ）を算出し、前記通信帯域の帯域幅を前記通信チャンネル間隔（Ｎ）で除した通信チャンネル数（Ｍ）を算出し、かつ、前記通信チャンネル間隔（Ｎ）と前記通信チャンネル数（Ｍ）と前記通信装置が備える番号（ＩＤ）と前記帯域幅の最小周波数（Ｆｍｉｎ）とを用いて、周波数（Ｆ）を次式、 Ｆ＝（ＩＤ ｍｏｄ Ｍ）×Ｎ＋Ｆｍｉｎ に基づいて算出し、前記周波数（Ｆ）を前記通信チャンネルの周波数とする周波数決定手段を備えることを特徴とする通信装置。

これによれば、通信装置の番号（ＩＤ）から計算される周波数（Ｆ）を通信チャンネルとして割り付けることにより、簡単な方法で、初期周波数の分散化をはかり、混信確率を低減し、回路規模、消費電力ともに小さい通信装置を提供する。

［適用例２］通信帯域に通信チャンネルを割り付ける第２の通信装置と通信する通信装置であって、前記第２の通信装置は、信号帯域の整数倍よりも大きいか等しい通信チャンネル間隔（Ｎ）を算出し、前記通信帯域の帯域幅を前記通信チャンネル間隔（Ｎ）で除した通信チャンネル数（Ｍ）を算出し、かつ、前記通信チャンネル間隔（Ｎ）と前記通信チャンネル数（Ｍ）と前記第２の通信装置が備える番号（ＩＤ）と前記帯域幅の最小周波数（Ｆｍｉｎ）とを用いて、周波数（Ｆ）を次式、 Ｆ＝（ＩＤ ｍｏｄ Ｍ）×Ｎ＋Ｆｍｉｎ に基づいて算出し、前記周波数（Ｆ）を前記通信チャンネルの周波数とする周波数決定手段を含み、前記第２の通信装置から受信した周波数を前記通信チャンネルとして通信路を確立する通信路確立手段を備えることを特徴とする通信装置。

これによれば、第２の通信装置のＩＤ番号（ＩＤ）から計算される周波数を通信チャンネルとして設定する第２の通信装置と、第１の通信装置が、同一の計算に基づき第２の通信装置の周波数を検索し、第２の通信装置との通信チャンネルを通信路として確立することにより、簡単な方法で、初期周波数の分散化をはかり、混信確率を低減し、回路規模、消費電力ともに小さい通信装置を提供する。

［適用例３］上記通信装置であって、前記通信路確立手段は、前記通信チャンネルにおける通信品質が所定の通信品質よりも劣化していると判断した場合には、前記第２の通信装置の前記番号（ＩＤ）を用いて計算される異なる周波数を前記通信チャンネルとして通信路を確立することを特徴とする通信装置。

これによれば、通信路確立手段を備えることにより、簡単な方法で、初期周波数の確実な分散化をはかる。

［適用例４］上記通信装置であって、前記通信路が確立した後、前記通信チャンネルにおいて、前記第２の通信装置の前記番号（ＩＤ）を登録するペアリング処理を行うペアリング処理手段を備えることを特徴とする通信装置。

これによれば、ペアリング処理手段を備えることにより、ペアリング処理を容易に行う。

［適用例５］上記通信装置であって、前記ペアリング処理手段は、複数の前記第２の通信装置が発見された場合あるいは通信エラーが発生した場合には通常通信時よりも通信エリアを小さくして前記ペアリング処理を行うことを特徴とする通信装置。

これによれば、ペアリング処理手段を備えることにより、簡単な方法で、初期周波数の確実な分散化をはかる。

［適用例６］上記通信装置であって、前記ペアリング処理手段は、通常通信時よりも通信エリアを小さくして通信を行うことを特徴とする通信装置。

これによれば、ペアリング処理手段を備えることにより、簡単な方法で、初期周波数の確実な分散化をはかる。

［適用例７］上記通信装置であって、前記通信チャンネルの通信品質が所定の通信品質よりも低下したと判断した場合は、予め決められた前記第２の通信装置の前記番号（ＩＤ）を用いて計算される周波数順に前記通信チャンネルを切り替える通信チャンネル切替え手段を備えることを特徴とする通信装置。

これによれば、通信チャンネル切替え手段を備えることにより、簡単な方法で、初期周波数の確実な分散化をはかる。

［適用例８］通信帯域に通信チャンネルを割り付け、他の通信装置と通信する通信方法であって、信号帯域の整数倍よりも大きいか等しい通信チャンネル間隔（Ｎ）を算出することと、前記通信帯域の帯域幅を前記通信チャンネル間隔（Ｎ）で除した通信チャンネル数（Ｍ）を算出することと、前記通信チャンネル間隔（Ｎ）と前記通信チャンネル数（Ｍ）と前記第２の通信装置が備える番号（ＩＤ）と前記帯域幅の最小周波数（Ｆｍｉｎ）とを用いて、周波数（Ｆ）を次式、 Ｆ＝（ＩＤ ｍｏｄ Ｍ）×Ｎ＋Ｆｍｉｎ に基づいて算出することと、前記周波数（Ｆ）を前記通信チャンネルの周波数とすることと、を含むことを特徴とする通信方法。

これによれば、通信装置の番号（ＩＤ）から計算される周波数（Ｆ）を通信チャンネルとして割り付けることにより、簡単な方法で、初期周波数の分散化をはかり、混信確率を低減する通信方法を提供する。

第１の実施形態に係る近距離通信システムの概念を示す図。 第１の実施形態に係るウォッチ型情報機器のブロックを示す図。 第１の実施形態に係るコンピューターのブロックを示す図。 第１の実施形態に係る通信タイミングチャートを示す図。 第１の実施形態に係るペアリングシーケンスチャートを示す図。 第１の実施形態に係る通信チャンネルの周波数の基本的な考え方を説明する図。 第１の実施形態に係るＩＤ番号（ＩＤ）と周波数との計算式を説明する図。 第１の実施形態に係るデフォルト周波数を示す図。 第１の実施形態に係るペアリング処理時検索シーケンスを示す図。 第１の実施形態に係る通信動作を説明するフローチャート。 第１の実施形態に係る通信処理及び通信チャンネル設定処理を説明するフローチャート。 第２の実施形態に係る周波数テーブルを示す図。 第２の実施形態に係るデータ通信時シーケンスチャートを示す図。 第２の実施形態に係るデータ通信時シーケンスチャートを示す図。 第２の実施形態に係る周波数テーブルを示す図。 第３の実施形態に係るペアリング処理時通信エラーへの対処方法を示すフローチャート。 第４の実施形態に係るペアリング処理時通信エラーへの対処方法を示すフローチャート。

以下、本実施形態に係る通信装置を備えた近距離通信システムを図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る近距離通信システムの概念を示す図である。本実施形態に係る近距離通信システム２は、第１の通信装置（通信装置）としてのコンピューター４と、第２の通信装置（通信装置）としてのウォッチ型情報機器６と、を備える。

近距離通信システム２は、コンピューター４とウォッチ型情報機器６とをコンピューター４のＵＳＢポートに接続されるドングル形態の通信ユニット１０を介して無線接続して、コンピューター４とウォッチ型情報機器６と間の相互通信を行う。この場合、通信に用いる帯域は、例えばＩＳＭバンド（２４００〜２４８３．５ＭＨｚ）である。近距離通信システム２は、通信帯域に通信チャンネルを割り付ける。

また、この帯域を使った標準規格も提案されており、ブルートゥース、ＷＬＡＮなどが同じ帯域で用いられている。高度化省電力規格としては、出力が１０ｍＷ以下で、使用帯域幅が２６ＭＨｚ以下であれば、帯域内の通信チャンネル設定を自由に行うことができる。通信エリア８は一般に信号の出力とデータレート、アンテナ特性などによって決まるが、１Ｍｂｐｓ、１ｍＷ出力時おおむね１０ｍ程度、１０ｍＷで５０〜１００ｍと言われている。出力を小さくすれば、通信エリア８は小さくなるが、消費電流が小さくできる利点があり、用途によって使い分けられている。また、双方向通信システムを構築するにあたり、データに通信のパラメーターを含むパケットを送信し、ウォッチ型情報機器６側がそのパラメーターを元に通信周波数、送信出力、送信回数などを設定することで近距離通信システム２を制御することが可能である。双方向通信により、多様な近距離通信システム２の使い方ができる。

図２は、本実施形態に係るウォッチ型情報機器６のブロックを示す図、図３は、本実施形態に係るコンピューター４のブロックを示す図である。ウォッチ型情報機器６は、図２に示すように、情報機器機能部１２と、近距離送受信回路１４と、を備える。ウォッチ型情報機器６は、通信帯域に通信チャンネルを割り付け、他の通信装置とネットワークを介して通信する通信装置である。情報機器機能部１２は、制御部１６、記憶部１８、表示部２０、操作ボタン２１、及び図示しない入力デバイス、電池等からなり、アプリケーションソフトの実行等の機能を有する。

制御部１６は、アプリケーションソフト等のプログラムにより、図示しない周波数決定手段を備える。周波数決定手段は、信号帯域の整数倍よりも大きいか等しい通信チャンネル間隔（Ｎ）を算出する。周波数決定手段は、通信帯域の帯域幅を通信チャンネル間隔（Ｎ）で除した通信チャンネル数（Ｍ）を算出する。周波数決定手段は、通信チャンネル間隔（Ｎ）と通信チャンネル数（Ｍ）とウォッチ型情報機器６が備えるＩＤ番号（ＩＤ）と帯域幅の最小周波数（Ｆｍｉｎ）とから、周波数（Ｆ）を算出する。周波数（Ｆ）は、 Ｆ＝（ＩＤ ｍｏｄ Ｍ）×Ｎ＋Ｆｍｉｎ に基づいて算出される。周波数決定手段は、周波数（Ｆ）を通信チャンネルの周波数として割り付ける。

近距離送受信回路１４は、送受信回路２２、レジスター２４、Ｔｘ増幅器２６、低雑音増幅器２８、及びアンテナ３０等を備える。近距離送受信回路１４は、送信出力をＴｘ増幅器２６のゲインを可変することによって制御する。一般的には、フルゲインに対してゲインを減じる方向に制御する。近距離送受信回路１４は、情報機器機能部１２と接続され、他の近距離送受信回路付きの電子回路との無線によるデータ通信機能を提供する。また、情報機器機能部１２は、近距離送受信回路１４の作動開始及び停止する機能を有し、ユーザーの操作ボタン２１の操作等により切替え処理を行う。

コンピューター４は、図３に示すように、コンピューター機能部３２と、コンピューター機能部３２のＵＳＢインターフェイスに接続されるドングル形態の通信ユニット１０と、を備える。コンピューター４は、通信帯域に通信チャンネルを割り付け、他の通信装置とネットワークを介して通信する通信装置である。コンピューター機能部３２は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ハードディスク、キーボード、マウス、ＣＲＴ、ＵＳＢインターフェイス等からなり、アプリケーションソフトの実行等のいわゆる通常のコンピューター機能を有する。

コンピューター機能部３２は、アプリケーションソフト等のプログラムにより、図示しない通信路確立手段と、ペアリング処理手段と、通信チャンネル切替え手段と、を備えていてもよい。通信路確立手段は、ウォッチ型情報機器６から受信した周波数を通信チャンネルとして通信路を確立する。通信路確立手段は、通信チャンネルにおける通信品質が劣化していると判断した場合には、ウォッチ型情報機器６のＩＤ番号（ＩＤ）から計算される異なる周波数を通信チャンネルとして割り付けることが好ましい。

ペアリング処理手段は、通信路が確立した後、通信チャンネルにおいて、ペアリング処理を行う。ペアリング処理手段は、複数のウォッチ型情報機器６が発見された場合あるいは通信エラーが発生した場合には通信エリアを小さくして再度ペアリング処理を行うことが好ましい。ペアリング処理手段は、通常通信時より通信エリアを小さくして通信を行うことが好ましい。

通信チャンネル切替え手段は、ペアリング処理後、通信チャンネルの通信品質が低下したと判断しない場合は通信チャンネルを維持し、通信チャンネルの通信品質が低下したと判断した場合は、予め決められたウォッチ型情報機器６のＩＤ番号（ＩＤ）から計算される周波数順に通信チャンネルを切り替えることが好ましい。

通信ユニット１０は、アンテナ３４と、ＵＳＢインターフェイス（図示せず）と、ウォッチ型情報機器６側と同じ近距離送受信回路（図示せず）と、を備え、コンピューター機能部３２内にインストールされているアプリケーションソフトにより制御される。通信ユニット１０は、他の近距離送受信回路付きの電子機器との無線によるデータ通信機能を提供する。

コンピューター４とウォッチ型情報機器６とのデータのやり取りは、近距離送受信回路１４と通信ユニット１０の近距離送受信回路とを経由して行われる。また、コンピューター機能部３２は、通信ユニット１０の作動開始及び停止する機能を有し、ユーザーのキー操作等により切替え処理を行う。

図４は、本実施形態に係る通信タイミングチャートを示す図である。本実施形態において、通信の開始にあたって、一方が送信状態（Ｔｘ）となり、他方が受信状態（Ｒｘ）となる。本実施形態では、通信開始時にコンピューター４は送信状態（Ｔｘ）で、ウォッチ型情報機器６は通信モード開始時点から受信状態（Ｒｘ）となるとして説明する。

図５は、本実施形態に係るペアリングシーケンスチャートを示す図である。本実施形態において、コンピューター４とウォッチ型情報機器６とで同じ周波数を用いて、以下のような手順にてペアリング処理を行う。ここでのペアリング処理とはＩＤ番号（ＩＤ）の登録を意味する。図５に示すように、ペアリングシーケンスチャートにおいて、まず、ステップＳ１０は検索過程と呼ばれ、コンピューター４が所定のパケットを複数回送信し、ウォッチ型情報機器６においてそのパケットが受信された場合に、ステップＳ２０において、ウォッチ型情報機器６が確認応答を返信する過程を示す。

次に、ステップＳ３０において、ウォッチ型情報機器６がウォッチ型情報機器６固有の番号（ＩＤ）としてのＩＤ番号（ＩＤ）を送信し、コンピューター４においてそのＩＤ番号（ＩＤ）が受信された場合に、ステップＳ４０において、コンピューター４が確認応答を返信する過程を示す。

次に、ステップＳ５０において、コンピューター４がペアリング完了を送信し、ウォッチ型情報機器６においてペアリング完了が受信された場合に、ステップＳ６０において、ウォッチ型情報機器６が確認応答を返信する過程を示す。

次に、ステップＳ７０において、ウォッチ型情報機器６がペアリング応答を送信し、コンピューター４においてペアリング応答が受信された場合に、ステップＳ８０において、コンピューター４が確認応答を返信する過程を示す。

このとき、同一の通信チャンネルを固定的に使用する場合には、通信エリア８の重なる複数のペア同士が同時にペアリング処理動作を行う場合、お互いの間で、混信が発生する。その場合、通信チャンネルをマニュアルで変更するよう周波数設定を変更する仕様ではコンピューター４、ウォッチ型情報機器６ともに設定に時間がかかり、また、選択された通信チャンネルの通信品質を確認し、品質の良否を判断する手段を設けることも必要になってくる。したがって、簡単な操作で最適な通信チャンネルを自動的に設定する方法が望まれる。

一方、一旦ペアリング処理が確立した後で、通常通信時にＷＬＡＮなどの一般規格の通信システムと通信エリア８が重なる可能性があり、この場合には、受信率の低下となってその影響が現れるため、低下の大きい場合には、別の妨害のない通信チャンネルに移動することが望ましい。この場合も、ペアリング処理時と同様に、簡単な方法で周波数を変更することが望ましい。

自動的に周波数（通信チャンネル）を選択・設定する場合、例えば事前にある通信チャンネルで受信状態となり、現在送信しているウォッチ型情報機器６があるかをモニターし、もし送信信号を受信すれば、順次次の通信チャンネルに移って、同一の受信を行い、空き通信チャンネルかどうかを判断するという方法がある。また、予め混信を避ける意味で、通信チャンネルをランダムに高速ホッピングし、同一通信エリアでの干渉（混信）の影響を確率的に小さくするという方法もある。従来の技術では、このような方法で高速通信を実現しているが、これらのシステムは高度であるがゆえに複雑であり、回路規模、消費電力ともに大きいシステムとなることが避けられない。

本実施形態は簡単で確実な方法で、同一ウォッチ型情報機器６間の干渉確率を低減し、また、他のシステムからの妨害に対して適切な通信チャンネル設定を実現するものである。

次に、通信チャンネル確立について説明する。
図６は、本実施形態に係る通信チャンネルの周波数の基本的な考え方を説明する図であり、図７は、本実施形態に係るＩＤ番号（ＩＤ）と周波数との計算式を説明する図であり、図８は、本実施形態に係るデフォルト周波数を示す図である。まず、通信帯域内に設定する通信チャンネル数（Ｍ）を決める。

次に、ウォッチ型情報機器６の固有のＩＤ番号（ＩＤ）を通信チャンネル数（Ｍ）個の初期通信チャンネルに割り振る。

次に通信帯域内に通信チャンネルを均等に割り振るために、通信チャンネル間隔（Ｎ）を決める。（通信チャンネル間隔（Ｎ）は通信における信号帯域（例えば１ＭＨｚ）を適当に整数倍したものにあたる。）この計算を式であらわしたものが図６であり、本実施形態で用いられるＩＳＭバンドに実際に適用した例が図７である。

図６に示す（ＩＤ ｍｏｄ Ｍ）とは、ウォッチ型情報機器６のＩＤ番号（ＩＤ）を通信チャンネル数（Ｍ）で割った余りを示している。これを通信チャンネル間隔（Ｎ）（図７では１０ＭＨｚ）倍したものを、帯域の最も小さい周波数（図７では２４０２ＭＨｚ）に、加えることにより、通信帯域内に配置される周波数の各通信チャンネルが決まる。実際には図７のように簡単な計算式で表される。

この式により、予めウォッチ型情報機器６に書き込まれているＩＤ番号（ＩＤ）からウォッチ型情報機器６の使用すべき周波数の通信チャンネルが一義的に決定される。このとき、設定される通信チャンネル数がＭ個により決定されるが、この値は、実際のシステム使用状況において通信エリアが重複する確率と重複するシステムの数を勘案して決めればよく、本実施形態では通信チャンネル数を８個としてある。この値は通信時通信エリアの重複するシステム数に対し、お互いが同一通信チャンネルを使う確率を自動的に８分の１に低減する。

これは図７に示すように、ＩＳＭバンド内の周波数帯域において、１０ＭＨz毎に通信チャンネルを割り振ることを意味する。ウォッチ型情報機器６のＩＤ番号（ＩＤ）を元に計算されるすべての通信チャンネルを図８に示す。

ひとつの通信チャンネルにおけるペアリング処理シーケンスを図５に示すが、ウォッチ型情報機器６はＩＤ番号（ＩＤ）により計算されるひとつの周波数にて受信状態となっており、コンピューター４側は、図８に示すように、各通信チャンネルにて順次ペアリング処理シーケンスを実行する。これにより、自動にてウォッチ型情報機器６とのペアリング処理を開始することができる。

次に、具体的なペアリング処理のための検索方法の例を示す。
図９は、本実施形態に係るペアリング処理時検索シーケンスを示す図である。図９の検索シーケンスにおいて、ウォッチ型情報機器６とコンピューター４との１対１の通信では、ステップＳ１００において、検索された通信チャンネルのうち、ステップＳ１１０において、ある通信チャンネルにおいて確認応答が返され、ペアリング処理動作が自動的に行われることになる。

ステップＳ１１０において、通信チャンネルの応答がない場合には終了し、ステップＳ１２０において、次の通信チャンネル検索へと移る。そして、ステップＳ１３０において、ある通信チャンネルにおいて確認応答が返され、ペアリング処理動作が自動的に行われることになる。ステップＳ１３０において、通信チャンネルの応答がない場合には終了し、以降、ステップＳ１２０，Ｓ１３０の組合せを繰り返す。また、１対１通信においては、ひとつのウォッチ型情報機器６とペアリング処理を行った場合には、以後のペアリング処理を省略することも可能である。

ペアリング処理が終了後は、継続して通信を行う場合も、一旦通信を終了して再度通信モードとした場合にも、コンピューター４側は登録されたＩＤ番号（ＩＤ）から計算されるデフォルト周波数において送信を開始し、再接続（通信チャンネル確立）までの時間を短縮することができる。通信の開始は、ユーザーがウォッチ型情報機器６を通信モードに設定すること、コンピューター４側にて接続アイコンをクリックすることにより、すべて自動で行われる。

接続後の通信の形態はシステムごとに設定可能であり、例えば、まとまった量のデータをウォッチ型情報機器６からコンピューター４にアップロードしたり、又は新しいソフトウェアをコンピューター４からウォッチ型情報機器６へダウンロードしたり、あるいは一定間隔（例えば１０秒に一回）でウォッチ型情報機器６において計測されたデータをコンピューター４へ送信するなどシステムの要求に応じて決めることができる。

本実施形態は上記のような通信チャンネルの確立、設定にあたって、ユーザーが周波数を設定したり、コンピューター４において周波数を選択したりすることなしに、自動で干渉の確率の少ない通信チャンネルを選択可能となっている。この干渉確率はＩＤ番号（ＩＤ）を基にした計算式を適当に変更することで（例えばｍｏｄ８をｍｏｄ１６にする）必要なレベルまで低減することが可能である。

ところで、ペアリング処理終了後、通常通信をデフォルト周波数において行う場合に、ＷＬＡＮ、ブルートゥースなど同じ帯域を使う他のシステムが同時に使用される場合、あるいは同じシステムを使う他者が同一通信チャンネルの使用である場合にはそれぞれが、受信率の低下を招く要因となる。

そこで、本実施形態においては、ペアリング処理後の通信モードにおいて、ウォッチ型情報機器６のＩＤ番号（ＩＤ）によりグループ化されたスキャン通信チャンネルをデフォルト通信チャンネルとは別に設け、デフォルト通信チャンネルに妨害があり、受信品質の低下があると判断される場合には、コンピューター４、ウォッチ型情報機器６ともに通信チャンネルを変更し、新たな通信チャンネルとする。

次に、コンピューター４とウォッチ型情報機器６と間の通信動作をフローにて説明する。
図１０は、本実施形態に係るコンピューター４とウォッチ型情報機器６と間の通信動作を説明するフローである。本実施形態に係る近距離通信システム２は、コンピューター４とウォッチ型情報機器６とで１対１（peer to peer）通信を行う。ウォッチ型情報機器６は、工場出荷時にウォッチ型情報機器６のＩＤ番号（ＩＤ）が記憶部１８に書き込まれ、保存される。このＩＤ番号（ＩＤ）はウォッチ型情報機器６ごとに固有の値であることが好ましく、ウォッチ型情報機器６の特定、識別に用いられる。ウォッチ型情報機器６とコンピューター４との間の通信は、２つの工程で行われる。

１つ目の工程は、ウォッチ型情報機器６とコンピューター４とでＩＤ番号（ＩＤ）を共有する。これはコンピューター４へウォッチ型情報機器６のＩＤ番号（ＩＤ）をデータとして送信し、コンピューター機能部３２のＲＡＭに記憶する（ＩＤ番号（ＩＤ）の登録）ことにより行われる。この操作をペアリング処理（pairing）と言う。

ペアリング処理について具体的に説明する。まず、図１０に示すように、ステップＳ２１０において、ウォッチ型情報機器６は、ＩＤ番号（ＩＤ）から計算される周波数の通信チャンネルに設定され、設定された周波数の通信チャンネルで待機（受信モード）状態となる。

次に、ステップＳ２２０において、コンピューター４は、予め決められた８つの周波数で初期データをウォッチ型情報機器６へ順次送信する。

次に、ステップＳ２３０において、ウォッチ型情報機器６は、コンピューター４からの初期データを受信する。ウォッチ型情報機器６は、ＩＤ番号（ＩＤ）等をデータとして送信する。

次に、ステップＳ２４０において、コンピューター４は、どれかひとつの周波数の通信チャンネルでウォッチ型情報機器６からのＩＤ番号（ＩＤ）等のデータの返信を受け、コンピューター４は、ＩＤ番号（ＩＤ）取得後、これを記憶し、確認応答を返信する。

次に、ステップＳ２５０において、ウォッチ型情報機器６は、コンピューター４からの受信確認を受け取る。これにより、コンピューター４とウォッチ型情報機器６との通信チャンネルが確立される。

図１１は、本実施形態に係る通信処理及び通信チャンネル設定処理を説明するフローである。２つ目の工程は、ペアリング処理（Ｓ２００）後、図１１に示すように、ステップＳ３１０でコンピューター４からウォッチ型情報機器６に情報を送る場合、このＩＤ番号（ＩＤ）をパケットに添付し、特定のウォッチ型情報機器６向けのデータであることを宣言する。もし他の機器がこのパケットを受け取った場合は自身のデータではないとみなし、破棄し、自身のＩＤ番号（ＩＤ）と一致するデータのみを受信する。ペアリング処理は、ウォッチ型情報機器６登録時に１回行われればよく、その後は単に通信モードにおいて所定のデータ通信を行えばよい。

本実施形態においてはペアリング処理時に、ＩＤ番号（ＩＤ）をコンピューター４に登録し、通信チャンネルを確立する。また、ペアリング処理後の通常の通信モードにおいて、ステップＳ３２０で他のシステムによると考えられる妨害を検知した場合、初期通信チャンネル確立時に計算される、別の通信チャンネルを新たな通信チャンネルとして設定する。ユーザーは、ボタン操作によりウォッチ型情報機器６の通信モードを選択する。

まず、ステップＳ３１０において、通信モードで所定の手順により通常通信を行う。

次に、ステップＳ３２０において、他のシステムによると考えられる妨害があるか判断する。他のシステムによると考えられる妨害を検知した場合は、ステップＳ３３０へ進む。妨害がない場合は、ステップＳ３４０へ進む。

ステップＳ３３０において、予め計算される、別の通信チャンネルを新たな通信チャンネルとして設定する。以降、ステップＳ３１０へ戻る。

ステップＳ３４０において、データパケットの送受信を行う。

次に、ステップＳ３５０において、通信の終了を判断する。終了の場合は、終了する。継続の場合、ステップＳ３１０へ戻る。

（第２の実施形態）
次に第２の実施形態について説明する。本実施形態の説明においては第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態は、通信チャンネルにおいて妨害を検出した場合の混信回避について説明する。

図１２は、本実施形態に係る周波数テーブルを示す図であり、ペアリング処理後の周波数変更を説明する周波数（通信チャンネル）テーブルを示す。本実施形態においては、全帯域内に設定可能な通信チャンネルを有効に使って、通信時通信品質の良好な通信チャンネル設定を自動的に行う。上記の第１の実施形態の方法にて通信中、例えば同じＩＳＭバンドを使う他のシステム（ブルートゥース、ＷＬＡＮなど）が存在した場合、パケットの送受信のタイミングと、他のシステムのパケット送信のタイミングが重なると、通信エラーが発生する。この場合にはお互いに、あるいは一方に顕著に、ランダムなパケットエラーが発生し、受信確率（ＰＣＲ：Packet Completion Rate）が低下する。

通信中に受信率の低下を検出した場合、本実施形態においては、ＩＤ番号（ＩＤ）から計算されるデフォルト通信チャンネルの周波数に代表される周波数の組に属するスキャン通信チャンネルの周波数へと通信周波数を変更する。

以下、データ通信時の手順について説明する。
図１３は、本実施形態に係るデータ通信時シーケンスチャートを示す図である。図１３に示すように、データ通信時のシーケンスチャートにおいて、ステップＳ４００は検索過程と呼ばれ、コンピューター４が所定のパケットを複数回送信し、ウォッチ型情報機器６側においてそのパケットが受信された場合に、ステップＳ４１０において、確認応答を返信する過程を示す。

送信するパケットの数は例えば３０パケットであり、データレートが１Ｍｂｐｓの場合、３００ビットで１パケットが構成されるとし、１パケットあたり５００μｓｅｃの時間がかかるとすると、１５ｍｓｅｃ程度でこの過程は終了する。

次に、ステップＳ４２０において、ウォッチ型情報機器６側からＩＤ番号（ＩＤ）を送信し、ステップＳ４３０において、コンピューター４側でそれを確認したことを通知し、ＩＤ番号（ＩＤ）が添付されたパケットを送信し、ステップＳ４４０において、データ通信を行い、データ終了後にステップＳ４５０，Ｓ４６０において、通信終了設定を行い各通信を終了する。

なお、ステップＳ４００〜Ｓ４３０を統合して、ステップＳ４００においてＩＤ番号（ＩＤ）を添付したデータを用いて、検索を行い、シーケンスを短縮してもよい。

このようなシーケンスにおいて、使用通信チャンネルあるいは使用通信チャンネルを含む帯域において他のシステムが通信中である場合、同一タイミングにおいて、パケットが送信されると送信タイミングに対応した受信時に同時に複数のパケットが受信されることになり通信エラーが発生する。このエラーはそれぞれのシステムにおいて、ランダムに起こると考えられ、パケット受信率の低下となって現れる。そこで、この受信率が有る値以下となった場合に通信チャンネルをウォッチ型情報機器６、コンピューター４ともに変更する。

次に、周波数変更を含むデータ通信時の手順について説明する。
図１４は、本実施形態に係るデータ通信時シーケンスチャートを示す図である。図１４に示すように、検索時にパケットエラーが発生した場合には、ステップＳ４２２において、周波数変更通知をコンピューター４からウォッチ型情報機器６に対して発行する。そして、ステップＳ４２４において、ウォッチ型情報機器６が確認応答を返信する。この場合、ウォッチ型情報機器６のＩＤ番号（ＩＤ）により決められるグループ化されたスキャン通信チャンネルの周波数を用いることが特徴である。図８にデフォルト通信チャンネルの周波数を基に決められるペアリング処理時及び、通信時の周波数テーブルを示す。

次に、ペアリング処理後の通信に用いられるスキャン通信チャンネル（新たな周波数）の設定例について説明する。
図１５は、本実施形態に係る周波数テーブルを示す図である。図１５に示すように、例えばＩＤ番号（ＩＤ）の下３桁が「０１９」の場合、デフォルト通信チャンネルから表の縦方向の周波数を選択的に使用する。３１チャンネルにおいて検索時にエラーが発生した場合（所定の通信パケット数に対して確認応答の数が少ない場合）、ステップＳ４２２において、５チャンネル（２４０６ＭＨｚ）を新たなスキャン通信チャンネルとしてコンピューター４側が指定する。このスキャン通信チャンネルは、ウォッチ型情報機器６自身のＩＤ番号（ＩＤ）と同じグループにのみ共有されており、この中のスキャン通信チャンネルを使用する限り、他のＩＤ番号（ＩＤ）のグループと妨害を及ぼしあうことがない。したがって、ＷＬＡＮ、ブルートゥースなどが原因で通信チャンネルを変更したとき、新たに設定される通信チャンネルは、ＷＬＡＮ、ブルートゥース及び同じシステムにおける他者の同時期の使用に対しその影響の無い通信チャンネルに移動して通信を行うことが可能である。

また、ステップＳ４２２において、パケットエラーが発生する状況で、例えばデフォルト通信チャンネルの変更を行うかの判断をパケット受信率９０％以下かどうかで判断する。このとき、パケット受信率が９０％（３０パケット中４パケットのエラーが有った場合周波数変更の過程ステップＳ４２２をへて変更が行われるが、例えば図１４の通信タイミングチャートに示すように、ステップＳ４２２において複数回の変更周波数データを送信することにより、変更周波数の確実な送信が可能である。その点、受信率がエラー率を上回る状態で周波数変更を行うことが望ましい。

このようにすることで、別のＩＤ番号（ＩＤ）のグループとの混信を避けつつ、他のシステム（ブルートゥース、ＷＬＡＮ）との干渉による受信率の低下を自動的に回避する。

グループごとに新たに設けられるスキャン通信チャンネルを区別しているので、通信チャンネルの設定に時間がかからない。利用できる通信チャンネルをグループに分散でき、効率的な帯域の利用が実現する。

以上、本実施形態においては、ペアリング処理時のデフォルト通信チャンネルの周波数をウォッチ型情報機器６のＩＤ番号（ＩＤ）から計算される周波数に分散し、デフォルト時の混信を回避することができる、また、同一帯域を使用する他のシステムによる受信率の低下を、同じくウォッチ型情報機器６のＩＤ番号（ＩＤ）から計算される周波数に基づくスキャン通信チャンネルグループに属する周波数に通信チャンネルを変更することで回避することができる。

なお、本実施形態において、わずかであるが、複数の通信エリアが重なることによって、ペアリング処理時に複数のＩＤ番号（ＩＤ）が発見される可能性、あるいは、ＩＤ番号（ＩＤ）によって計算される周波数の通信チャンネルが同一となる場合の可能性がある。これらの場合にも、本実施形態の構成によって、混信の回避が可能である。

（第３の実施形態）
次に第３の実施形態について説明する。本実施形態の説明においては第１及び第２の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態は、ペアリング処理時通信エラーへの対処について説明する。
図１６は、本実施形態に係るペアリング処理時通信エラーへの対処方法を示すフローである。図１６に示すように、ステップＳ３２２において、複数のＩＤ番号（ＩＤ）の発生があるか判断する。複数のＩＤ番号（ＩＤ）を発見した場合（異なる周波数の通信チャンネルを持つ他のウォッチ型情報機器６と通信エリア８が重なっている）は、ステップＳ３３２へ進む。発生がない場合は、ステップＳ３４０へ進む。

ステップＳ３３２において、Ｔｘパワーが小であるか判断する。Ｔｘパワーが小でない場合は、ステップＳ３３４へ進む。Ｔｘパワーが小である場合は、ステップＳ３３６へ進み、通信エラーを表示部等に出力し終了する。

ステップＳ３３４において、送信出力（Ｔｘパワー）を小さくし、通信エリア８を小さくすることにより、ステップＳ２００において、複数の通信エリア８を重ならないようにすることができる。この場合、コンピューター４において複数のＩＤ番号（ＩＤ）が発見された場合には再接続ボタンを押すことにより、Ｔｘパワーを小さくして送信し、複数のシステムの通信エリア８が重ならなくすることが可能である。これは例えば、図２のブロック図において、Ｔｘ増幅器２６のゲインを小さくすることによって達成されるが、例えば、最大出力で１ｍＷであるシステムにおいて、Ｔｘ増幅器２６のゲインを２０ｄＢ小さくすることで、通信エリア８を１０ｍから１ｍ程度に変更可能である。

（第４の実施形態）
次に第４の実施形態について説明する。本実施形態の説明においては第１〜第３の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態は、ペアリング処理時通信エラーへの対処について説明する。
図１７は、本実施形態に係るペアリング処理時通信エラーへの対処方法を示すフローである。本実施形態は、ペアリング処理時同一周波数が通信チャンネルであると計算されるＩＤ番号（ＩＤ）を持つウォッチ型情報機器６と通信エリア８が重なった場合の動作である。

図１７に示すように、ステップＳ３２４において、同一ＩＤ番号（ＩＤ）エラーは同一のグループとなるウォッチ型情報機器６と通信エリア８が重なった場合にはいずれも同じ周波数の通信チャンネルであるため、同時期に２つの返信を受けることになり、パケットエラー又は受信率低下となる。このエラーを検出した場合には、コンピューター４は再接続を行うがこの時、Ｔｘパワーを小さくするため、Ｔｘ増幅器２６のゲインを２０ｄＢ小さくする。その効果は第３の実施形態と同様である。

ペアリング処理時複数のＩＤ番号（ＩＤ）を発見した場合、あるいはパケットエラーを発見した場合にはそれぞれＴｘパワーを小さくして再接続するが、ペアリング処理時にはエラーの有無にかかわらずＴｘパワーを小さくすることも可能である。この場合には、通信エリア８が重なることがないので、混信は起こらない。

また、図１６及び１７のフローを工夫することにより、上記の再接続及び、Ｔｘパワーの制御を自動化することも可能である。また、Ｔｘパワーを変更することなしに、通信チャンネルの変更により、ペアリング処理時の通信チャンネルを変更することも可能である。この場合、例えばペアリング処理の周波数の図１５のスキャン通信チャンネルの５チャンネルで、ペアリング処理後の受信率の低下を検出した場合には、スキャン通信チャンネルの１４チャンネルに周波数を変更することにより、品質の良い通信チャンネルを得ることができる。

２…近距離通信システム ４…コンピューター（第１の通信装置）（通信装置） ６…ウォッチ型情報機器（第２の通信装置）（通信装置） ８…通信エリア １０…通信ユニット １２…情報機器機能部 １４…近距離送受信回路 １６…制御部 １８…記憶部 ２０…表示部 ２１…操作ボタン ２２…送受信回路 ２４…レジスター ２６…Ｔｘ増幅器 ２８…低雑音増幅器 ３０…アンテナ ３２…コンピューター機能部 ３４…アンテナ。

Claims (8)

1. 通信帯域に通信チャンネルを割り付け、他の通信装置と通信する通信装置であって、
   信号帯域の整数倍よりも大きいか等しい通信チャンネル間隔（Ｎ）を算出し、前記通信帯域の帯域幅を前記通信チャンネル間隔（Ｎ）で除した通信チャンネル数（Ｍ）を算出し、かつ、前記通信チャンネル間隔（Ｎ）と前記通信チャンネル数（Ｍ）と前記通信装置が備える番号（ＩＤ）と前記帯域幅の最小周波数（Ｆｍｉｎ）とを用いて、周波数（Ｆ）を次式、
   Ｆ＝（ＩＤ ｍｏｄ Ｍ）×Ｎ＋Ｆｍｉｎ
   に基づいて算出し、前記周波数（Ｆ）を前記通信チャンネルの周波数とする周波数決定手段を備えることを特徴とする通信装置。
2. 通信帯域に通信チャンネルを割り付ける第２の通信装置と通信する通信装置であって、
   前記第２の通信装置は、信号帯域の整数倍よりも大きいか等しい通信チャンネル間隔（Ｎ）を算出し、前記通信帯域の帯域幅を前記通信チャンネル間隔（Ｎ）で除した通信チャンネル数（Ｍ）を算出し、かつ、前記通信チャンネル間隔（Ｎ）と前記通信チャンネル数（Ｍ）と前記第２の通信装置が備える番号（ＩＤ）と前記帯域幅の最小周波数（Ｆｍｉｎ）とを用いて、周波数（Ｆ）を次式、
   Ｆ＝（ＩＤ ｍｏｄ Ｍ）×Ｎ＋Ｆｍｉｎ
   に基づいて算出し、前記周波数（Ｆ）を前記通信チャンネルの周波数とする周波数決定手段を含み、
   前記第２の通信装置から受信した周波数を前記通信チャンネルとして通信路を確立する通信路確立手段を備えることを特徴とする通信装置。
3. 請求項２に記載の通信装置において、
   前記通信路確立手段は、前記通信チャンネルにおける通信品質が所定の通信品質よりも劣化していると判断した場合には、前記第２の通信装置の前記番号（ＩＤ）を用いて計算される異なる周波数を前記通信チャンネルとして通信路を確立することを特徴とする通信装置。
4. 請求項２又は３に記載の通信装置において、さらに、
   前記通信路が確立した後、前記通信チャンネルにおいて、前記第２の通信装置の前記番号（ＩＤ）を登録するペアリング処理を行うペアリング処理手段を備えることを特徴とする通信装置。
5. 請求項４に記載の通信装置において、
   前記ペアリング処理手段は、複数の前記第２の通信装置が発見された場合あるいは通信エラーが発生した場合には通常通信時よりも通信エリアを小さくして前記ペアリング処理を行うことを特徴とする通信装置。
6. 請求項４に記載の通信装置において、
   前記ペアリング処理手段は、通常通信時よりも通信エリアを小さくして通信を行うことを特徴とする通信装置。
7. 請求項４〜６のいずれか一項に記載の通信装置において、
   前記通信チャンネルの通信品質が所定の通信品質よりも低下したと判断した場合は、予め決められた前記第２の通信装置の前記番号（ＩＤ）を用いて計算される周波数順に前記通信チャンネルを切り替える通信チャンネル切替え手段を備えることを特徴とする通信装置。
8. 通信帯域に通信チャンネルを割り付け、他の通信装置と通信する通信方法であって、
   信号帯域の整数倍よりも大きいか等しい通信チャンネル間隔（Ｎ）を算出することと、
   前記通信帯域の帯域幅を前記通信チャンネル間隔（Ｎ）で除した通信チャンネル数（Ｍ）を算出することと、
   前記通信チャンネル間隔（Ｎ）と前記通信チャンネル数（Ｍ）と前記第２の通信装置が備える番号（ＩＤ）と前記帯域幅の最小周波数（Ｆｍｉｎ）とを用いて、周波数（Ｆ）を次式、
   Ｆ＝（ＩＤ ｍｏｄ Ｍ）×Ｎ＋Ｆｍｉｎ
   に基づいて算出することと、
   前記周波数（Ｆ）を前記通信チャンネルの周波数とすることと、
   を含むことを特徴とする通信方法。

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