JP2014022770A - 無線通信システム、無線装置、及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無線信号の衝突や干渉を抑制する。
【解決手段】第１の無線装置（子局装置）は、信号を送信する際の送信電力を選択する無線電力選択部と、無線電力選択部が選択した送信電力で第２の無線装置（親局装置）宛の信号を送信する無線通信部と、無線通信部が第２の無線装置宛の信号を送信する際に無線電力選択部に最小の送信電力から予め定められた増加量で送信電力を増加させ、第２の無線装置から応答が得られたときの送信電力を示す情報を記憶部に記憶させ、以後、第２の無線装置に信号を送信する際には記憶部に記憶させた送信電力に基づいて無線電力選択部に送信電力を選択させる制御部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信システム、無線装置、及び無線通信方法に関する。

複数の無線装置が存在する中で、特定の無線装置とのみ無線通信を行うためには、一般に、通信相手との間でお互いの無線装置を識別するアドレス情報等を予め交換し、当該アドレス情報等を用いて無線装置を特定した上で無線通信を行う必要があった。特に、秘匿性が必要とされる無線通信においては、暗号鍵などをお互いの無線装置で予め設定する必要があった（特許文献１）。

このようなアドレス情報や暗号鍵などは、コンピュータなどの端末装置を用いて無線装置に設定することが一般的に行われている。しかし、近年、無線センサーネットワークなどにおいてセンサを備えた多数のセンサノードが一度に導入（設置）されるようになり、導入時におけるアドレス情報等の設定に時間を要するようになっている。また、センサノードの故障等による交換や新設においても同様に、センサノードにアドレス情報等を設定する必要があり、無線センサーネットワークの運用が煩雑になる原因となっている。

そこで、無線通信を行う通信相手を設定するペアリング処理を簡便に行うために、広く用いられている方法として、センサノードに備えられたスイッチ等を押下することにより、センサノードがアドレス情報等を含むペアリング用のデータを送信し、無線装置は受信したデータに含まれるアドレス情報により通信相手を決定することにより、通信相手を決定することが行われている。

特許第３８６５１２４号公報

しかしながら、無線センサーネットワークや電灯用コントローラなどのように、比較的狭い範囲に複数のセンサノード（無線装置）が位置する場合、アドレス情報等を用いてペアリング処理が行われていたとしても、各センサノード（無線装置）が同じタイミングで無線信号を送信することにより無線信号が衝突や干渉することにより無線通信が行えなくなるという問題がある。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、無線信号の衝突や干渉を抑制できる無線通信システム、無線装置、及び無線通信方法を提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明は、第１の無線装置と、第１の無線装置と通信をする第２の無線装置とを具備する無線通信システムであって、前記第１の無線装置は、信号を送信する際の送信電力を選択する無線電力選択部と、前記無線電力選択部が選択した送信電力で前記第２の無線装置宛の信号を送信する無線通信部と、前記無線通信部が前記第２の無線装置宛の信号を送信する際に前記無線電力選択部に最小の送信電力から予め定められた増加量で送信電力を増加させ、前記第２の無線装置から応答が得られたときの送信電力を示す情報を記憶部に記憶させ、以後、前記第２の無線装置に信号を送信する際には前記記憶部に記憶させた送信電力に基づいて前記無線電力選択部に送信電力を選択させる制御部とを備えることを特徴とする無線通信システムである。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記第２の無線装置に対して通信相手としての登録を要求するメッセージを含む信号を前記無線通信部に送信させ、該信号に対する応答として最初に受信したメッセージに含まれる識別情報で識別される第２の無線装置を通信相手に決定し、該識別情報を前記記憶部に記憶させることを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記制御部は、前記記憶部に記憶されている前記第２の無線装置を識別する識別情報を読み出し、読み出した識別情報が示す第２の無線装置を宛先とする信号を送信するたびに前記増加量で送信電力を増加させ、前記識別情報が示す第２の無線装置から応答があったときの送信電力を示す情報で、前記記憶部に記憶されている送信電力を示す情報を更新することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記制御部は、前記第２の無線装置に信号を送信してから所定の時間が経過しても応答がない場合に、前記無線電力選択部に選択させる送信電力を増加させることを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記制御部は、前記第２の無線装置に信号を送信する際には前記記憶部に記憶させた送信電力に所定の送信電力を上乗せした送信電力を前記無線電力選択部に選択させることを特徴とする。

また、上記問題を解決するために、本発明は、無線装置と、無線装置と通信をする親局装置とを具備する無線通信システムにおける無線装置であって、信号を送信する際の送信電力を選択する無線電力選択部と、前記無線電力選択部が選択した送信電力で前記親局装置宛の信号を送信する無線通信部と、前記無線通信部が前記親局装置宛の信号を送信する際に前記無線電力選択部に最小の送信電力から予め定められた増加量で送信電力を増加させ、前記親局装置から応答が得られたときの送信電力を示す情報を記憶部に記憶させ、以後、前記親局装置に信号を送信する際には前記記憶部に記憶させた送信電力に基づいて前記無線電力選択部に送信電力を選択させる制御部とを備えることを特徴とする無線装置である。

また、上記問題を解決するために、本発明は、第１の無線装置と、第１の無線装置と通信をする第２の無線装置とを具備する無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記第１の無線装置が、前記第２の無線装置宛の信号を最小の送信電力から予め定められた増加量で送信電力を増加させながら送信するステップと、前記第１の無線装置が、前記第２の無線装置から応答が得られたときの送信電力を示す情報を記憶するステップと、前記第１の無線装置が、記憶している送信電力に基づいて選択された送信電力で前記第２の無線装置宛の信号を送信するステップとを有することを特徴とする無線通信方法である。

この発明によれば、第１の無線装置は、第２の無線装置宛の信号を送信する際に、予め定められた増加量で送信電力を増加させつつ、第２の無線装置からの応答を待つことにより、当該第２の無線装置と無線通信を行うために必要な送信電力を検出することができる。第１の通信装置は、検出した送信電力に基づいて以後の無線通信を行うことにより、第２の無線装置との通信が可能な範囲内で送信電力を抑えることができるので、他の第１の無線装置が送信する無線信号や、第２の無線装置が送信する無線信号に対する衝突や干渉を抑えることができ、無線通信システムにおける通信品質を向上させることができる。

本発明に係る一実施形態における無線通信システム１の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における子局装置１０が行うペアリング処理のフローチャートである。 同実施形態における無線通信システム１で行われるペアリング処理の一例を示すシーケンス図である。 同実施形態における子局装置１０が行う送信電力再設定処理を示すフローチャートである。 同実施形態における無線通信システム１で行われる送信電力再設定処理の一例を示すシーケンス図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る一実施形態における無線通信システム、無線装置、及び無線通信方法を説明する。

図１は、本発明に係る一実施形態における無線通信システム１の構成を示す概略ブロック図である。無線通信システム１は、同図に示すように、第１の無線装置としての子局装置１０と、第２の無線装置としての親局装置２０とを具備している。子局装置１０は、例えば、無線センサーネットワークにおけるセンサノードや、電灯制御システムにおける電灯操作リモートコントローラなどである。親局装置２０は、例えば、無線センサーネットワークにおける中継ノードや、電灯制御システムにおける照明装置などである。なお、図１には、１つの子局装置１０と１つの親局装置２０とを具備する無線通信システム１が記載されているが、これに限ることなく、複数の子局装置１０を具備するようにしてもよいし、複数の親局装置２０を具備するようにしてもよい。

子局装置１０は、ユーザの操作に応じて、無線通信を行う相手としての親局装置２０を探索するペアリング処理を行い、ペアリング処理により選択された親局装置２０と無線通信を行う。また、子局装置１０は、選択された親局装置２０と無線通信を行う際の送信電力を制御する。

子局装置１０は、図１に示すように、入力部１１、制御部１２、無線通信部１３、無線電力選択部１４、アンテナ１５、タイマ部１６、及び、識別情報記憶部１７を備えている。
入力部１１はユーザの操作を受け付ける。入力部１１は、例えば、押しボタンやスイッチなどのユーザインタフェースである。
制御部１２は、入力部１１が受け付けるユーザの操作や、無線通信部１３を介して入力される信号、タイマ部１６から入力される信号に基づいて、無線通信部１３と無線電力選択部１４とを制御する。

無線通信部１３は、制御部１２からの制御を受けて所定の無線信号を生成する。無線通信部１３は、無線電力選択部１４を介して生成した無線信号をアンテナ１５に出力し、無線信号を送信する。また、無線通信部１３には、アンテナ１５で受信した信号が無線電力選択部１４を介して入力される。

無線電力選択部１４は、制御部１２の制御を受けて、無線通信部１３から入力される無線信号の送信電力を変化させる。無線電力選択部１４は、スイッチ部１４１と、アッテネータ１４２及びアッテネータ１４３とを有している。スイッチ部１４１は、制御部１２の制御を受けて、無線通信部１３とアンテナ１５との接続を切り替える。

具体的には、スイッチ部１４１は、アッテネータ１４２を介して無線通信部１３とアンテナ１５とを接続させること、アッテネータ１４３を介して無線通信部１３とアンテナ１５とを接続させること、又は、無線通信部１３とアンテナ１５とを直接接続させることのうち、いずれかを選択する。

アッテネータ１４２は４０［ｄＢ］の減衰量を有し、アッテネータ１４３は２０［ｄＢ］の減衰量を有している。すなわち、子局装置１０が送信を行う場合において、無線通信部１３とアンテナ１５とを直接接続したときの送信電力を１とすると、アッテネータ１４３を介して接続すると送信電力が１０分の１になり、アッテネータ１４２を介して接続すると送信電力が１００分の１になる。なお、制御部１２は、無線通信部１３が送信信号をアンテナ１５から送信する際には、上述の接続のうちいずれかをスイッチ部１４１で選択するが、無線通信部１３がアンテナ１５を介して受信をする際には常に無線通信部１３とアンテナ１５とを直接接続させる。

タイマ部１６は、制御部１２からの制御を受けて起動し、起動してから所定の時間が経過すると当該時間が経過したこと示す信号を制御部１２に出力する。
識別情報記憶部１７は、親局装置２０から受信した信号に含まれる当該親局装置２０を識別する情報と送信電力を示す情報とを記憶する。

親局装置２０は子局装置１０と無線通信をする。親局装置２０は、図１に示すように、制御部２１、無線通信部２２、アンテナ２３、タイマ部２４、及び、識別情報記憶部２５を備えている。
制御部２１は、無線通信部２２を介して入力される信号に基づいて、無線通信部２２を制御する。

無線通信部２２はアンテナ２３で受信された信号を制御部２１に出力する。また、無線通信部２２は制御部２１の制御を受けて所定の無線信号を生成し、生成した無線信号をアンテナ２３を介して送信する。
タイマ部２４は、制御部２１からの制御を受けて起動し、所定の時間が経過すると当該時間が経過したことを示す信号を制御部２１に出力する。
識別情報記憶部２５は、子局装置１０から受信した信号に含まれる当該子局装置１０を識別する情報を記憶する。

図２は、本実施形態における子局装置１０が行うペアリング処理のフローチャートである。子局装置１０は、ユーザによる所定の操作（例えば、押しボタンが押下される）を入力部１１が受け付けることにより、ペアリング処理を開始する。
子局装置１０において、ペアリング処理が開始されると、制御部１２は、アッテネータ１４２を介して無線通信部１３とアンテナ１５とを接続させる制御をスイッチ部１４１に対して行うことにより、送信電力を最小にする（ステップＳ１０１）。

制御部１２は、通信相手となる親局装置２０を探していることを示す情報と、自装置を識別する子局識別情報とを含む親局探索メッセージを生成する。制御部１２は、生成した親局探索メッセージを無線通信部１３に出力するとともに、親局探索メッセージを含む送信信号を無線通信部１３に生成させる制御をする。無線通信部１３は、生成した送信信号を無線電力選択部１４に出力することにより、アンテナ１５から送信信号を送信する（ステップＳ１０２）。

制御部１２は、親局探索メッセージを含む送信信号が送信されると、無線通信部１３とアンテナ１５とを直接接続させる制御をスイッチ部１４１に対して行い、無線通信部１３を受信状態にさせる。また、制御部１２は、タイマ部１６を起動させて、所定の時間待機する（ステップＳ１０３）。

制御部１２は、所定の時間が経過したことをタイマ部１６から通知されると、親局探索メッセージに対する応答としての応答メッセージを親局装置２０から受信したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。

応答メッセージを受信していた場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、制御部１２は、受信した応答メッセージに含まれる親局識別情報であって当該応答メッセージを送信した親局装置２０を示す親局識別情報を応答メッセージから検出する。制御部１２は、検出した親局識別情報と、現在の送信電力を示す情報とを識別情報記憶部１７に記憶させる（ステップＳ１０５）。

ここで、現在の送信電力を示す情報とは、直前のステップＳ１０２において親局探索メッセージを送信した際における、スイッチ部１４１が選択していた接続を示す情報である。すなわち、送信信号の電力を減衰させずに送信したか、１０分の１に減衰させて送信したか、１００分の１に減衰させて送信したかを示す情報が送信電力を示す情報となる。また、識別情報記憶部１７に記憶させた親局識別情報が示す親局装置２０が自装置の通信相手となる。

制御部１２は、ステップＳ１０５において検出した親局識別情報が示す親局装置２０を宛先とした受信確認メッセージを生成する。制御部１２は、生成した受信確認メッセージを無線通信部１３に出力するとともに、受信確認メッセージを含む送信信号を無線通信部１３に生成させる制御をする。無線通信部１３は、生成した送信信号を無線電力選択部１４に出力することにより、アンテナ１５から送信信号を送信し（ステップＳ１０６）、ペアリング処理を終了する。

ここで、受信確認メッセージは、親局装置２０が送信した応答メッセージを受信したことを示す情報であって自装置を識別する子局装置１０を含む情報である。

一方、ステップＳ１０４において、応答メッセージを受信していない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、制御部１２は、現在の送信電力が最大であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。ここで、送信電力が最大であるとは、直前のステップＳ１０２において親局探索メッセージを送信した際に、スイッチ部１４１が無線通信部１３とアンテナ１５とを直接接続していた場合である。

送信電力が最大であった場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、制御部１２は、自装置が通信可能な範囲内に親局装置２０が存在しないと判断し、ペアリング処理を終了する。
一方、送信電力が最大でなかった場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、制御部１２は、直前のステップＳ１０２において親局探索メッセージを送信した際の送信電力より１段階高い送信電力となるように、スイッチ部１４１を制御し（ステップＳ１０８）、処理をステップＳ１０２に戻して、ステップＳ１０２以降の処理を繰り返す。

ここで、送信電力を１段階高くするとは、直前のステップＳ１０２においてスイッチ部１４１がアッテネータ１４２を介して無線通信部１３とアンテナ１５とを接続していた場合にはアッテネータ１４３を介して無線通信部１３とアンテナ１５とを接続させることを意味する。また、直前のステップＳ１０２においてスイッチ部１４１がアッテネータ１４３を介して無線通信部１３とアンテナ１５とを接続していた場合には無線通信部１３とアンテナ１５とを直接接続することを意味する。

図３は、本実施形態における無線通信システム１で行われるペアリング処理の一例を示すシーケンス図である。ここでは、１つの子局装置１０と、２つの親局装置２０Ａ、２０Ｂとがあり、親局装置２０Ａが親局装置２０Ｂより子局装置１０の近くに位置している場合におけるペアリング処理が示されている。親局装置２０Ａ、２０Ｂは図１に示した親局装置２０と同じ構成を有している。また、子局装置１０が最小の送信電力で無線通信できないが、最小の送信電力より１段階高い送信電力で無線通信できる距離に親局装置２０Ａは位置している。一方、親局装置２０Ｂは、子局装置１０が最小の送信電力より１段階高い送信電力で無線通信できない距離に位置している。以上の条件におけるペアリング処理の一例を説明する。

子局装置１０において、押しボタンが押下されるなどして入力部１１がペアリング処理の開始を示す操作を受け付けると（ステップＳ２０１）、制御部１２が最小の送信電力を選択する制御をスイッチ部１４１に対して行い、無線通信部１３が親局探索メッセージを含む送信信号を最小の送信電力で送信する（ステップＳ２０２）。
制御部１２はタイマ部１６を起動させ所定の時間待機する。制御部１２は、所定の時間が経過するまでに応答メッセージを受信できなかったので、送信電力を１段階高くする制御を無線電力選択部１４に対して行い、無線通信部１３に親局探索メッセージを含む送信信号を再度送信させる（ステップＳ２０３）。

親局装置２０Ａにおいて、無線通信部２２が子局装置１０から送信された送信信号を受信し、受信した信号に含まれる親局探索メッセージを制御部２１に出力する。制御部２１は、親局探索メッセージが入力されると、当該親局探索メッセージに含まれる子局識別情報が示す子局装置１０を宛先とする応答メッセージを無線通信部２２に出力する。応答メッセージは、自装置を識別する親局識別情報を含む。無線通信部２２は、入力された応答メッセージを含む送信信号をアンテナ２３から送信する（ステップＳ２０４）。このとき、制御部２１はタイマ部２４を起動させる。

子局装置１０において、無線通信部１３が親局装置２０Ａから送信された送信信号をアンテナ１５を介して受信し、受信した送信信号に含まれる応答メッセージを制御部１２に出力する。制御部１２は、入力された応答メッセージの宛先が自装置である場合、当該応答メッセージに含まれる親局識別情報を識別情報記憶部１７に記憶させるとともに、直前に親局探索メッセージを送信した際の送信電力を示す情報を識別情報記憶部１７に記憶させる（ステップＳ２０５）。これにより、子局装置１０において親局装置２０Ａが通信相手として登録される。

制御部１２は、通信相手として登録された親局装置２０Ａ宛の受信確認メッセージを生成して無線通信部１３に出力し、当該受信確認メッセージを無線通信部１３に送信させる（ステップＳ２０６）。このとき、制御部１２は、識別情報記憶部１７に記憶されている送信電力を無線電力選択部１４に選択させる。

親局装置２０Ａにおいて、無線通信部２２が子局装置１０から送信された送信信号を受信し、受信した信号に含まれる受信確認メッセージを制御部２１に出力する。制御部２１は、受信確認メッセージが入力されると、タイマ部２４を用いて応答メッセージを送信してから所定の時間が経過していないか否かを判定し、所定の時間が経過していない場合に当該受信確認メッセージに含まれる子局識別情報を識別情報記憶部２５に記憶させる（ステップＳ２０７）。これにより、親局装置２０Ａにおいて子局装置１０が通信相手として登録される。

以上のようにして、子局装置１０は最初に応答した親局装置２０Ａを通信相手として登録し、親局装置２０Ａは応答メッセージに対して受信確認メッセージを返信した子局装置１０を通信相手として登録する。子局装置１０は、親局装置２０Ａに対してデータを送信する際には、ステップＳ２０５において識別情報記憶部１７に記憶させた送信電力で当該データを含む送信信号を送信する（ステップＳ２１０）。

無線通信システム１では、ペアリング処理において、子局装置１０が送信信号を送信する際の送信電力を、通信相手となった親局装置２０との通信可能な範囲で抑えるようにした。これにより、他の子局装置１０や親局装置２０から送信される信号に対する衝突や与干渉を抑制することができ、狭い範囲に複数の子局装置１０が存在する環境でも、無線通信システム１における通信品質の低下を抑えることができる。

ここまでの説明では、子局装置１０はペアリング処理により通信相手としての親局装置２０を登録した際の送信電力で当該親局装置２０と無線通信をする構成を示した。例えば、無線センサーネットワークなどではペアリング処理を行った後に子局装置１０（センサノード）を測定位置に設置することがある。このような場合、ペアリング処理で設定した送信電力では親局装置２０と無線通信できなかったり、逆に親局装置２０により近い位置に設置されてより低い送信電力で無線通信できたりすることがある。ペアリング処理をした後に子局装置１０を移動させる場合、以下に説明する送信電力再設定処理を子局装置１０が行うことにより適切な送信電力を選択することができる。

図４は、本実施形態における子局装置１０が行う送信電力再設定処理を示すフローチャートである。子局装置１０は、ユーザによる所定の操作（例えば、押しボタンが押下される）を入力部１１が受け付けることにより、送信電力再設定処理を開始する。なお、所定の操作は、ペアリング処理を開始する際に入力される操作と異なる。
子局装置１０において、送信電力再設定処理が開始されると、制御部１２は、アッテネータ１４２を介して無線通信部１３とアンテナ１５とを接続させる制御をスイッチ部１４１に対して行うことにより、送信電力を最小にする（ステップＳ３０１）。

制御部１２は、応答要求メッセージを生成して無線通信部１３に出力し、当該応答要求メッセージを含む送信信号を無線通信部１３に送信させる（ステップＳ３０２）。この応答要求メッセージは、識別情報記憶部１７に記憶されている親局識別情報が示す親局装置２０が宛先であり、当該親局装置２０に対して応答メッセージの送信を要求する情報である。また、応答要求メッセージは自装置の子局識別情報を含む。

制御部１２は、応答要求メッセージを含む送信信号が送信されると、無線通信部１３とアンテナ１５とを直接接続される制御をスイッチ部１４１に対して行い、無線通信部１３を受信状態にさせる。また、制御部１２は、タイマ部１６を起動させて、所定の時間待機する（ステップＳ３０３)。

制御部１２は、所定の時間が経過したことをタイマ部１６から通知されると、親局探索メッセージに対する応答としての応答メッセージを、識別情報記憶部１７に記憶されている親局識別情報が示す親局装置２０から受信したか否かを判定する（ステップＳ３０４）。

応答メッセージを受信していた場合（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）、制御部１２は、現在の送信電力を示す情報を用いて、識別情報記憶部１７に記憶されている送信電力を示す情報を更新し（ステップＳ３０５）、送信電力再設定処理を終了する。
一方、応答メッセージを受信していない場合（ステップＳ３０４：ＮＯ）、制御部１２は、現在の送信電力が最大であるか否かを判定する（ステップＳ３０６）。

送信電力が最大である場合（ステップＳ３０６：ＹＥＳ）、制御部１２は、通信相手として記憶されている親局装置２０が通信可能な範囲に位置していないと判断し、識別情報記憶部１７に記憶されている親局識別情報及び送信電力を示す情報を削除し（ステップＳ３０７）、送信電力再設定処理を終了する。
一方、送信電力が最大でない場合（ステップＳ３０６：ＮＯ）、制御部１２は、直前のステップＳ３０２において応答要求メッセージを送信した際の送信電力より１段階高い送信電力となるように、スイッチ部１４１を制御し（ステップＳ３０７）、処理をステップＳ３０２に戻して、ステップＳ３０２以降の処理を繰り返す。

子局装置１０は、送信電力再設定処理において通信相手の親局装置２０が無線通信の可能な範囲に位置していないと判断した場合、送信すべきデータが発生したり、ユーザの操作に応じたデータが入力されたりしても、当該データを含む送信信号を送信しないようにする。

図５は、本実施形態における無線通信システム１で行われる送信電力再設定処理の一例を示すシーケンス図である。ここでは、子局装置１０と親局装置２０とが互いに通信相手であることが設定された後に、送信電力再設定処理が行われる場合について説明する。

子局装置１０において、押しボタンが押下されるなどして入力部１１が送信電力再設定処理の開始を含む操作を受け付けると（ステップＳ４０１）、制御部１２が最小の送信電力を選択する制御をスイッチ部１４１に対して行う。無線通信部１３が応答要求メッセージを含む送信信号を最小の送信電力で送信する（ステップＳ４０２）。
制御部１２はタイマ部１６を起動させ所定の時間待機する。制御部１２は、所定の時間が経過するまでに応答メッセージを受信できなかったので、送信電力を１段階高くする制御を無線電力選択部１４に対して行い、無線通信部１３に親局探索メッセージを含む送信信号を再度送信させる（ステップＳ４０３）。

親局装置２０において、無線通信部２２が子局装置１０から送信された送信信号を受信し、受信した信号に含まれる応答要求メッセージを制御部２１に出力する。制御部２１は、応答要求メッセージが入力されると、当該応答要求メッセージに含まれる子局識別情報と一致する子局識別情報が識別情報記憶部２５に記憶されているかを判定し、一致する子局識別情報が記憶されている場合、子局識別情報が示す子局装置１０を宛先とした応答メッセージを生成して無線通信部２２に出力する。無線通信部２２は、入力された応答メッセージを含む送信信号をアンテナ２３から送信する（ステップＳ４０４）。

子局装置１０において、無線通信部１３が親局装置２０から送信された送信信号をアンテナ１５を介して受信し、受信した送信信号に含まれる応答メッセージを制御部１２に出力する。制御部１２は、入力された応答メッセージの宛先が自走である場合、直前の応答要求メッセージを送信した際の送信電力を示す情報を用いて、識別情報記憶部１７に記憶されている送信電力を示す情報を更新し（ステップＳ４０５）、送信電力の再設定を行う。

以上のようにして、子局装置１０及び親局装置２０は、ペアリング処理が行われた後に子局装置１０が無線通信における送信電力を再設定する。そして、子局装置１０は、親局装置２０に対してデータを送信する際には、ステップＳ４０５において更新した送信電力で、当該データを含む送信信号を送信する（ステップＳ４１０）。

無線通信システム１では、送信電力再設定処理を行うことにより、子局装置１０と親局装置２０との間の通信環境が変化した場合、例えば、子局装置１０が移動したり、子局装置１０と親局装置２０との間に障害物等が設置されたりした場合においても、子局装置１０が送信信号を送信する際の送信電力を、親局装置２０と通信可能としつつ抑えることができる。これにより、子局装置１０の送信信号が、他の子局装置１０や親局装置２０から送信される信号に対する衝突や与干渉を抑制することができ、狭い範囲に複数の子局装置１０が存在する環境でも、無線通信システム１における通信品質の低下を抑えることができる。

本実施形態の無線通信システム１をビルオートメーションやホームオートメーションなどに適用した場合、親局装置２０は照明装置や空調装置などに接続され、子局装置１０を照明装置や空調装置のオン・オフなどを制御するための操作スイッチとして用いられる。このような場合には、比較的狭い範囲に多数の子局装置１０や親局装置２０が設置されることになる。しかし、無線通信システム１では子局装置１０が親局探索メッセージを送信する送信電力を徐々に大きくして通信相手となる親局装置２０を決定するので、子局装置１０が複数の親局装置２０とペアリングしてしまう状況を避けることができる。これにより、子局装置１０を用いて制御する照明装置や空調装置を適切に選択することができる。また、ビルオートメーションやホームオートメーションなどでは、照明装置や空調装置などは天井又は天井裏等の人が容易にアクセスできない場所に設置されることが多い。そのため、無線通信システム１は、親局装置２０を操作せずにペアリング処理を行うことができるので、メンテナンス性や利便性を向上させることができる。

より具体的な事例としては、電灯スイッチとしての子局装置１０と、電灯装置に接続された電灯コントローラとしての親局装置２０とをペアリングする際に、子局装置１０が親局探索メッセージを送信する際の送信電力を徐々に大きくする。これにより、隣の部屋の電灯装置に接続された親局装置２０などとペアリングしてしまうことを回避することができる。更には、ペアリングさせたい電灯装置（親局装置２０）の近傍に電灯スイッチ（子局装置１０）を移動させてペアリングさせた後に、送信電力再設定処理を行わせることにより、電灯装置のオン・オフを可能にしつつ、意図したペアリングをさせることができる。このとき、ユーザは電灯スイッチ（子局装置１０）のみを操作すればよいので、ペアリング処理を簡便に一人で行うことができる。すなわち、電灯装置（親局装置２０）の操作を合わせて行う必要がないため、ペアリング処理を複数人で行わずともよい。

なお、上述の実施形態では、無線電力選択部１４が送信電力を３段階で切り替える構成について説明したが、更に多く４段階以上で切り替える構成を備えるようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、無線電力選択部１４が、アッテネータ１４２、１４３を用いて、無線通信部１３から入力された送信電力を減衰させる構成について説明したが、可変増幅器を用いて予め定められた増加量で、最小の送信電力から増加させるようにしてもよい。可変増幅器を用いて無線電力選択部１４を構成する場合には、子局装置１０において消費される電力を下げられるので、色素増感型太陽電池（Dye-Sensitized Solar Cell：ＤＳＣ）などのエナジーハーベスト（Energy Harvest：環境発電）電源により電力が供給される場合に動作時間を延ばすことができる。また、送信電力を増加させる際の増加量は、上記の実施形態において示したように現在の送信電力に応じて異なっていてもよいし、一定にしてもよい。

また、上述の実施形態において、子局装置１０が親局装置２０と通信できない場合、例えば、ステップＳ１０７において送信電力が最大である場合や、ステップＳ３０６において送信電力が最大である場合、通信不可能であることをユーザに通知する出力部を子局装置１０に設けるようにしてもよい。

また、上述の実施形態において、ペアリング処理が行われることを前提に送信電力再設定処理を説明したが、子局装置１０の識別情報記憶部１７に親局識別情報を予め記憶させるとともに、親局装置２０の識別情報記憶部２５に子局識別情報を予め記憶させて、送信電力再設定処理を行うようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、親局装置２０から応答があったときの送信電力で子局装置１０が通信を行う構成を説明したが、親局装置２０から応答があったときの送信電力に所定の電力を上乗せした送信電力、例えば１段階高い送信電力で親局装置２０との通信を行うようにしてもよい。これにより、子局装置１０と親局装置２０との間に障害物等が設置されるなどして通信環境が変化した場合においても、送信電力再設定処理を行わずとも通信可能としつつ、送信電力を抑えることができる。

また、上述の実施形態では、子局装置１０と親局装置２０とが一対一で無線通信をする構成について説明したが、親局装置２０は複数の子局装置１０と無線通信をするようにしてもよい。この場合、親局装置２０の識別情報記憶部２５には、複数の子局装置１０それぞれを識別する子局識別情報が記憶されることになる。
同様に、子局装置１０は複数の親局装置２０と無線通信をするようにしてもよい。この場合、子局装置１０の識別情報記憶部１７には親局識別情報と送信電力を示す情報とが対応付けて記憶される。この場合、制御部１２は、宛先の親局装置２０に応じて、送信電力を切り替えることになる。

なお、本発明における第１の無線装置（子局装置１０）や第２の無線装置（親局装置２０）の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりペアリング処理や、送信電力再設定処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。更に「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。更に、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１…無線通信システム、１０…子局装置（第１の無線装置）、１１…入力部、１２…制御部、１３…無線通信部、１４…無線電力選択部、１５…アンテナ、１６…タイマ部、１７…識別情報記憶部、２０、２０Ａ、２０Ｂ…親局装置（第２の無線装置）、２１…制御部、２２…無線通信部、２３…アンテナ、２４…タイマ部、２５…識別情報記憶部、１４１…スイッチ部、１４２、１４３…アッテネータ

Claims (7)

1. 第１の無線装置と、第１の無線装置と通信をする第２の無線装置とを具備する無線通信システムであって、
   前記第１の無線装置は、
   信号を送信する際の送信電力を選択する無線電力選択部と、
   前記無線電力選択部が選択した送信電力で前記第２の無線装置宛の信号を送信する無線通信部と、
   前記無線通信部が前記第２の無線装置宛の信号を送信する際に前記無線電力選択部に最小の送信電力から予め定められた増加量で送信電力を増加させ、前記第２の無線装置から応答が得られたときの送信電力を示す情報を記憶部に記憶させ、以後、前記第２の無線装置に信号を送信する際には前記記憶部に記憶させた送信電力に基づいて前記無線電力選択部に送信電力を選択させる制御部と
   を備えることを特徴とする無線通信システム。
2. 請求項１に記載の無線通信システムであって、
   前記制御部は、
   前記第２の無線装置に対して通信相手としての登録を要求するメッセージを含む信号を前記無線通信部に送信させ、該信号に対する応答として最初に受信したメッセージに含まれる識別情報で識別される第２の無線装置を通信相手に決定し、該識別情報を前記記憶部に記憶させる
   ことを特徴とする無線通信システム。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載の無線通信システムであって、
   前記制御部は、
   前記記憶部に記憶されている前記第２の無線装置を識別する識別情報を読み出し、読み出した識別情報が示す第２の無線装置を宛先とする信号を送信するたびに前記増加量で送信電力を増加させ、前記識別情報が示す第２の無線装置から応答があったときの送信電力を示す情報で、前記記憶部に記憶されている送信電力を示す情報を更新する
   ことを特徴とする無線通信システム。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
   前記制御部は、
   前記第２の無線装置に信号を送信してから所定の時間が経過しても応答がない場合に、前記無線電力選択部に選択させる送信電力を増加させる
   ことを特徴とする無線通信システム。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
   前記制御部は、
   前記第２の無線装置に信号を送信する際には前記記憶部に記憶させた送信電力に所定の送信電力を上乗せした送信電力を前記無線電力選択部に選択させる
   ことを特徴とする無線通信システム。
6. 無線装置と、無線装置と通信をする親局装置とを具備する無線通信システムにおける無線装置であって、
   信号を送信する際の送信電力を選択する無線電力選択部と、
   前記無線電力選択部が選択した送信電力で前記親局装置宛の信号を送信する無線通信部と、
   前記無線通信部が前記親局装置宛の信号を送信する際に前記無線電力選択部に最小の送信電力から予め定められた増加量で送信電力を増加させ、前記親局装置から応答が得られたときの送信電力を示す情報を記憶部に記憶させ、以後、前記親局装置に信号を送信する際には前記記憶部に記憶させた送信電力に基づいて前記無線電力選択部に送信電力を選択させる制御部と
   を備えることを特徴とする無線装置。
7. 第１の無線装置と、第１の無線装置と通信をする第２の無線装置とを具備する無線通信システムにおける無線通信方法であって、
   前記第１の無線装置が、前記第２の無線装置宛の信号を最小の送信電力から予め定められた増加量で送信電力を増加させながら送信するステップと、
   前記第１の無線装置が、前記第２の無線装置から応答が得られたときの送信電力を示す情報を記憶するステップと、
   前記第１の無線装置が、記憶している送信電力に基づいて選択された送信電力で前記第２の無線装置宛の信号を送信するステップと
   を有することを特徴とする無線通信方法。

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