JP2015076737A - 無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法および無線機器 - Google Patents

Abstract

【課題】既存のマイクロ波近接無線通信方式と同様の使用感で無線通信を行う。【解決手段】無線通信装置は、通信相手装置からの受信信号強度を測定して第１の閾値以上か否かを検知し、第１の閾値以上と検知された場合、あるいは前記通信相手装置から所定の信号が受信された場合に、通信相手装置との接続処理を行い、接続処理が終了すると、通信相手装置と近接無線通信によりデータ通信を行い、データ通信を開始した後、第１の閾値以上であれば第１の閾値を当該受信信号強度に更新し、受信信号強度が低下して第１の閾値との差分が第２の閾値より大きくなったことが検知されると、通信相手装置との通信を切断する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、高速近接無線通信を行う無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法および無線機器に関する。

ＲＦＩＤやＦｅｌｉｃａ（登録商標）、ＮＦＣ（Near field communication）に代表される非接触近接無線通信が広く普及しつつある。非接触近接無線通信の一つとして、大容量のデータを高速に通信する技術も開発されつつあり、その一例としてTransferJet（登録商標）を始めとするマイクロ波近接無線通信方式が実用化されている（特許文献１、２、３参照）。

より大容量のデータを送受するには、無線通信周波数帯域をできるだけ高くするのが望ましい。そこで、３０ＧＨｚ以上のミリ波を利用した大容量高速近接無線通信が検討されている。ミリ波はTransferJetのようなカプラではなく、放射電磁界を送受するアンテナを利用するため、TrasferJetよりも通信距離が長くなるおそれがある。

NFCやTransferJet等の既存のマイクロ波近接無線通信方式は、ユーザが所持する携帯端末を据置通信装置にかざした場合のみ無線通信を行うものであり、TransferJet等の代用としてミリ波通信を行う場合も、TransferJetと同様の使用感をユーザに提供するのが望ましい。そうでないと、ユーザに混乱を与えてしまうためである。

特開２００８−９９２３６号公報 特開２００８−１８２７１４号公報 特開２００９−１３５６１０号公報

本発明が解決しようとする課題は、既存のマイクロ波近接無線通信方式と同様の使用感で無線通信を行うことが可能な無線通信装置、無線通信システムおよび無線通信方法を提供するものである。

本実施形態に係る無線通信装置は、通信相手装置からの受信信号強度を測定する受信信号強度測定部と、
前記受信信号強度測定部にて測定された前記受信信号強度が第１の閾値以上か否かを検知する第１検知部と、
前記第１検知部により前記第１の閾値以上と検知された場合、あるいは前記通信相手装置から所定の信号が受信された場合に、前記通信相手装置との接続処理を行う接続処理部と、
前記接続処理が終了すると、前記通信相手装置と近接無線通信によりデータ通信を行うデータ通信部と、
前記データ通信部によるデータ通信を開始した後に前記受信信号強度測定部にて測定された前記受信信号強度が前記第１の閾値以上になると、前記第１の閾値を当該受信信号強度に更新して、再び前記第１検知部の処理を行う閾値更新部と、
前記データ通信部によるデータ通信を開始した後に前記受信信号強度測定部にて測定された前記受信信号強度が低下して、前記受信信号強度と前記第１の閾値との差分が第２の閾値より大きくなったか否かを検知する第２検知部と、
前記第２検知部により前記第２の閾値より大きくなったことが検知されると、前記通信相手装置との通信を切断する通信切断処理部と、を備える。

本発明に係る無線通信システム１の概略構成を示すブロック図。 据置通信装置２または移動通信端末３の内部構成の一例を示すブロック図。 （ａ）〜（ｃ）は移動通信端末３を所持するユーザが移動通信端末３を据置通信装置２のかざし部２ｂにかざす動作を行う場合の移動通信端末３の移動軌跡を矢印で示す図。 第１の実施形態による無線通信システム１の動作タイミングと受信信号強度を示す図。 第１の実施形態に係る無線通信システム１の処理動作を示すフローチャート。 構成部品のばらつきにより受信信号強度に＋７ｄＢの利得が加えられた例を示す図。 第２の実施形態に係る無線通信システム１の概略構成を示すブロック図。 第２の実施形態に係る無線通信システム１の処理動作を示すフローチャート。 第３の実施形態に係る無線通信システム１の概略構成を示すブロック図。 第３の実施形態による無線通信システム１の動作タイミングと受信信号強度を示す図。 第４の実施形態に係る無線通信システム１の概略構成を示すブロック図。 リンクアダプテーション部２４が設定するＭＣＳの具体例を示す図。 第４の実施形態のリンクアダプテーションの一例を示す図。 第４の実施形態によるリンクアダプテーションの第１変形例を示す図。 第４の実施形態によるリンクアダプテーションの第２変形例を示す図。 （ａ）〜（ｃ）は第５の実施形態の概要を説明する図。 複数の移動通信端末３が連続して据置通信装置２と近接無線通信を行う場合の動作タイミングと受信信号強度を示す図。 Ｃ点に到達する前に通信を切断する例を示す図。 図２の無線通信装置４にバッファ３３を追加したブロック図。 図１９の構成に加えて、バス３４、外部インタフェース部３５およびプロセッサ３６を追加した無線通信装置４のブロック図。 図２の無線通信装置４にクロック生成部３７を追加したブロック図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明に係る無線通信システム１の概略構成を示すブロック図である。図１の無線通信システム１は、固定の場所に設置された据置通信装置２と、この据置通信装置２と近接無線通信を行うことが可能な移動通信端末３とを備えている。

据置通信装置２は、例えば図１に示すように、駅の改札口等に設けられるワイヤレスゲート２ａである。図１のワイヤレスゲート２ａの上面には、移動通信端末３をかざす位置を明示したかざし部２ｂが設けられている。なお、据置通信装置２は、必ずしもワイヤレスゲート２ａに限定されるものではなく、ユーザが所持する移動通信端末３をかざすと、特定のデータを移動通信端末３に伝送するデータ提供キオスクのようなものでもよい。

ユーザが所持する移動通信端末３は、ＩＣカードでもよいし、携帯電話やスマートフォン、タブレット等に組み込まれたものでもよい。

据置通信装置２と移動通信端末３とは、３０〜７０ＨＧｚ帯のミリ波を利用した高速大容量近接無線通信を行う。本実施形態に係る無線通信システム１では、TranferJetのような既存のマイクロ波近接無線通信方式との使用感を共通にするために、３〜４ｃｍの通信距離での無線通信を行い、１０ｃｍを超えた通信距離での無線通信ができないことを特徴とする。

図２は据置通信装置２または移動通信端末３の内部構成の一例を示すブロック図である。据置通信装置２と移動通信端末３の少なくとも一方は、図２の内部構成を取りうるため、以下では、図２の内部構成を持つ装置を無線通信装置４と呼び、この無線通信装置４とミリ波による高速大容量近接無線通信を行う通信相手を通信相手装置と呼ぶ。

図２の無線通信装置４は、アンテナ５と、無線送受信部６と、上位層処理部７とを備えている。無線送受信部６は、無線部８と、変復調部９と、ＭＡＣ処理部１０とを有する。

無線部８は、アンテナ５で受信された無線信号をベースバンド信号に変換する処理を行うとともに、アンテナ５から送信すべきベースバンド信号を無線信号に変換する処理を行う。本実施形態では、例えば６０ＧＨｚのミリ波の無線信号をアンテナ５で送受する。

変復調部９は、アンテナ５で受信された無線信号に対応するベースバンド信号を復調する処理を行う復調部９ａと、アンテナ５から送信すべき無線信号に対応するベースバンド信号を変調する変調部９ｂとを有する。

ＭＡＣ処理部１０は、ベースバンド信号に含まれるＭＡＣフレームのヘッダ解析等を行う。上位層処理部７は、ＭＡＣ層よりも上位層のパケットを処理する。

ＭＡＣ処理部１０は、受信信号強度測定部１１と、第１検知部１２と、閾値更新部１３と、接続処理部１４と、受信部１５と、送信部１６と、第２検知部１７と、通信切断処理部１８と、待機処理部１９と、ビーコン検出部２０とを有する。

受信信号強度測定部１１は、通信相手装置からの受信信号強度を測定する。より具体的には、受信信号強度測定部１１は、時間平均により平均化した受信信号強度を測定する。

第１検知部１２は、受信信号強度測定部１１にて測定された受信信号強度が第１の閾値以上か否かを検知する。

接続処理部１４は、第１検知部１２により第１の閾値以上と検知された場合、あるいは通信相手装置から所定の信号（例えば、ビーコン信号）を受信した場合に、通信相手装置との接続処理を行う。

受信部１５および送信部１６は、接続処理部１４による接続処理が終了すると、通信相手装置と近接無線通信によりデータを送受する。これら受信部１５および送信部１６はデータ通信部に対応する。

閾値更新部１３は、データ通信部１５，１６によるデータ通信を開始した後、受信信号強度が第１の閾値以上であれば第１の閾値を当該受信信号強度に更新して、再び第１検知部１２の処理を行う。

第２検知部１７は、データ通信部１５，１６によるデータ通信を開始した後、受信信号強度測定部１１にて測定された受信信号強度が徐々に低下して、受信信号強度と第１の閾値との差分が第２の閾値より大きくなったか否かを検知する。

通信切断処理部１８は、第２検知部１７により第２の閾値より大きくなったことが検知されると、通信相手装置との通信を切断する。

待機処理部１９は、通信切断処理部１８が通信相手装置（例えば、据置通信装置２）との通信を切断してからの経過時間を測定し、経過時間が所定時間を超えるまでは、新たな前記接続処理を禁止する。

ビーコン検出部２０は、通信相手装置が定期的に送信するビーコン信号を検出する。ビーコン信号が検出されると、図２の無線通信装置４は通信相手装置に対して接続要求信号を送信する。

図３は移動通信端末３を所持するユーザが移動通信端末３を据置通信装置２のかざし部２ｂにかざす動作を行う場合の移動通信端末３の移動軌跡を矢印で示す図である。図３（ａ）に示すように移動通信端末３は、Ａ点を通過してかざし部２ｂに徐々に近づいて、図３（ｂ）に示すように最近接点Ｂを通過した後、徐々にかざし部２ｂから遠ざかり、図３（ｃ）に示すようにＣ点を通過する。

図４は第１の実施形態による無線通信システム１の動作タイミングと受信信号強度を示す図である。図４の横軸は時間である。

据置通信装置２は、移動通信端末３が近くにいるか否かにかかわらず、定期的にビーコン信号を周囲に送信している。移動通信端末３は、Ａ点に到達したときにビーコン信号を検知し（時刻ｔ１）、据置通信装置２に対して接続要求信号を送信する（時刻ｔ２）。据置通信装置２は、接続要求信号を受信すると、接続応答信号を移動通信端末３に送信する（時刻ｔ３）。この接続応答信号を移動通信端末３が受信すると、移動通信端末３と据置通信装置２との間でデータ通信を行う（時刻ｔ４以降）。

図４のグラフに示すように、移動通信端末３がＡ点からＢ点に向かって移動する間に、受信信号強度は徐々に高くなり、Ｂ点で最大となる。Ｂ点を過ぎると、Ｃ点に近づくにしたがって受信信号強度は徐々に低くなる。

移動通信端末３がＣ点に到達すると、移動通信端末３は据置通信端末に対して切断要求信号を送信し（時刻ｔ５）、据置通信装置２は、切断要求信号を受信すると、移動通信端末３に対して切断応答信号を送信する（時刻ｔ６）。

図５は第１の実施形態に係る無線通信システム１の処理動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、移動通信端末３を所持するユーザが移動しながら、据置通信装置２のかざし部２ｂに移動通信端末３をかざす動作を行う前後の処理動作を示している。

据置通信装置２は、定期的にビーコン信号を送信する待ち受け状態にあるものとする（ステップＳ１）。一方、ユーザが所持する移動通信端末３は、ビーコン信号を受信したか否かを常に検知している（ステップＳ２）。移動通信端末３がビーコン信号を検知するまで、ステップＳ１とＳ２の処理が繰り返される。

ユーザが移動通信端末３を据置通信装置２にかざす動作を開始すると、移動通信端末３はビーコン信号を検知し、接続処理を開始する（ステップＳ３）。ここでは、図４に示したように、移動通信端末３から据置通信装置２に接続要求信号を送信し、この接続要求信号を受信した据置通信装置２は移動通信端末３に接続応答信号を送信する。

ステップＳ３の接続処理が完了すると、据置通信装置２と移動通信端末３は、所望のデータを送受する（ステップＳ４）。例えば、据置通信装置２から移動通信端末３に大容量データを送信する。移動通信端末３内の受信信号強度測定部１１は、データの受信中に、受信信号強度を測定する。より具体的には、受信信号強度測定部１１は、予め設定した期間内の信号強度の時間平均を取って、信号強度Ｒ（ｎ）を算出する（ステップＳ５）。時間平均を取る期間が短いと、信号伝搬の影響を受けて、安定した信号強度が得られない。本実施形態は、TransferJet等の既存のマイクロ波近接無線通信方式と同様の使用感を得ることを狙っているため、ユーザが使用感の違いを認識できない程度の期間で時間平均を取る必要がある。このため、時間平均を取る期間は２００マイクロ秒から１００ミリ秒の間に設定するのが望ましい。ここでは、２００マイクロ秒で平均化処理を行うことにする。

ステップＳ４のデータ送受処理が行われるのに並行して、閾値更新部１３は、予め記憶しておいた第１の閾値Ｒmaxを初期化する（ステップＳ４）。そして、第１検知部１２は、受信信号強度測定部１１で測定した受信信号強度Ｒ（ｎ）が第１の閾値Ｒmax未満か否かを検知する（ステップＳ６）。受信信号強度が第１の閾値Ｒmax以上であれば、閾値更新部１３にて第１の閾値Ｒmaxを受信信号強度Ｒ（ｎ）とする更新処理を行って（ステップＳ７）、ステップＳ５およびＳ６の処理を継続して行う。

このように、第１の閾値Ｒmaxは、受信信号強度が徐々に高くなっていくと、最新の受信信号強度に更新される。例えば、図４の場合、Ａ点の受信信号強度が（−５０ｄＢｍ）で、Ｂ点の受信信号強度が（−２８ｄＢｍ）であり、第１の閾値Ｒmaxは最終的に（−２８ｄＢｍ）に更新される。

ステップＳ６で、受信信号強度が第１の閾値Ｒmax未満であると検知されると、第２検知部１７にて、第１の閾値Ｒmaxと受信信号強度との差分が第２の閾値Ｒth未満か否かを検知する（ステップＳ８）。差分が第２の閾値Ｒth未満であれば、ステップＳ５〜Ｓ８の処理を継続して行い、第２の閾値Ｒth以上であれば、通信切断処理部１８にて据置通信装置２との通信を切断する（ステップＳ９）。

図４の場合、最終的な第１の閾値Ｒmaxは（−２８ｄＢｍ）であり、Ｃ点の受信信号強度との差分が第２の閾値Ｒth（例えば１５ｄＢｍ）を超えたことが第２検知部１７で検知されて、通信切断処理部１８は通信相手装置との通信を切断する。

ステップＳ９における通信切断処理が終了した直後にステップＳ１の待ち受け状態に戻ってしまうと、Ｃ点での受信信号強度は、ビーコン検出部２０がビーコン信号を検知可能な受信信号強度（−５０ｄＢｍ）よりも高いため、即座にステップＳ３以降の処理を行って、据置通信装置２との再接続を行ってしまう。

このため、ステップＳ９の通信切断処理が終了した後に、例えばタイマを用いて所定の待機時間の間待機した後に（ステップＳ１０）、ステップＳ１の待ち受け状態に移行する。

図１の無線通信システム１内の少なくとも一部は、ＩＣチップやディスクリート部品で構成することが可能であるが、ＩＣチップやディスクリート部品は、製造ばらつきにより電気的特性に差異が生じることが考えられる。例えば図６は構成部品のばらつきにより受信信号強度に＋７ｄＢの利得が加えられた例を示している（図６の破線曲線）。図６の破線曲線と理想的な特性である実線曲線とを比較すればわかるように、Ｂ点での最大受信信号強度とＣ点で観測される受信信号強度との差分は、製造ばらつきの影響をほとんど受けず、通信距離に依存して変化する。したがって、図５のステップＳ８の第２検知部１７のように、最大受信信号強度と受信信号強度との差分を第２の閾値Ｒthと比較することで、ＩＣチップ等の製造ばらつきの影響を受けずに、通信距離に応じて通信の切断を行うことができる。

このように、第１の実施形態では、据置通信装置２が定期的に送信するビーコン信号を移動通信端末３が受信すると、据置通信装置２との間で接続処理を開始し、受信信号強度が最大になるまで受信信号強度をモニタして最大受信信号強度を検出し、その後、最大受信信号強度と受信信号強度との差分が第２の閾値Ｒth以上になると、強制的に通信を切断する。これにより、TransferJet等の既存のマイクロ波近接無線方式と同様の通信範囲でのみ、据置通信装置２との通信を行うことができ、既存のマイクロ波近接無線方式と同様の使用感を得ることができる。

上述したように、本実施形態では、最大受信信号強度と現在の受信信号強度との差分に基づいて通信距離を同定し、同定した通信距離で強制的に通信を切断する。例えば、マイクロ波のセルラー方式で１００ｍ近辺（例えば９０〜１００ｍの間）で通信を切断する場合、５０ｍと１００ｍでは距離は２倍しか離れておらず、２乗則を考慮すると、受信信号強度の差は６ｄＢしかない。また、８０ｍと１００ｍとでは２ｄＢ以下である。このため、これらの距離の違いで精度よく通信を切断するのは不可能である。

かざした場合のみ無線通信を行う近接無線通信方式の場合、通信距離が１〜３ｃｍ程度のときのみ無線通信を許容する。この場合、通信距離が１ｃｍと１０ｃｍでは距離比が１０倍であり、受信信号強度の差は２０ｄＢになる。本実施形態では、このような距離比が１０倍程度ある場合の受信信号強度の差を利用して通信の切断を行うものであり、受信信号の差が大きいことから、精度よく通信距離を同定することができる。

（第２の実施形態）
以下に説明する第２の実施形態は、ＭＡＣ層ではなく、その上位層で通信の切断を行うことを特徴とし、かつ通信の切断後に再接続を行えるようにしたものである。

図７は第２の実施形態に係る無線通信システム１の概略構成を示すブロック図である。図７の無線通信システム１は、図１と比べて、通信切断処理部１８がＭＡＣ処理部１０ではなく上位層処理部７に設けられていることと、上位層処理部７に第３検知部２１、再接続処理部２２および第４検知部２３が設けられていることとが異なっている。

第３検知部２１は、通信切断処理部１８が通信相手装置との通信を切断した後に受信信号強度測定部１１にて測定された受信信号強度が通信切断時の受信信号強度よりも第３の閾値より大きくなったか否かを検知する。

再接続処理部２２は、第３検知部２１にて第３の閾値より大きくなったことが検知されると、通信相手装置との接続処理を再度行う。

第４検知部２３は、第３検知部２１にて第３の閾値以下であることが検知されると、通信セッションを切断してからの経過時間が所定時間を超えたか否かを検知する。通信切断処理部１８は、第４検知部２３にて所定時間を超えたことが検知されると、セッション層より下位の層を切断する。

通信切断処理部１８は、ＭＡＣ層以下の階層では、据置通信装置２と移動通信端末３との接続を維持したまま、上位層であるセッション層を切断する。一般に、ＭＡＣ層はＩＣチップ等のハードウェア部品で実装されることが多く、ハードウェア部品に通信切断処理の機能まで実装すると、画一的な処理動作となってしまい、拡張性に乏しくなる。一方、ＭＡＣ層よりも上位のセッション層はソフトウェアで実装されることが多く、受信信号だけでなく、例えばアプリケーションの属性や電池残量などの他の判断要素を採り入れて、きめ細かに通信切断処理を行うことができる。すなわち、ソフトウェアによりセッション層の切断処理を行えば、柔軟性および拡張性のある通信切断処理を行うことが可能となる。

なお、「セッションの切断」とは、再接続処理を行うことを考慮すると、セッションの中断、停止または保留を行うものである。すなわち、「セッションの切断」とは、セッション層によるデータ送受信の一時的な停止を含む概念である。

図８は第２の実施形態に係る無線通信システム１の処理動作を示すフローチャートである。ステップＳ２１〜Ｓ２８は、図５のステップＳ１〜Ｓ８と同様である。ステップＳ８で、第１の閾値Ｒmaxと受信信号強度との差分が第２の閾値Ｒth以上であると検知されると、図５のステップＳ９とは異なり、セッション層の切断処理を行う（ステップＳ２９）。そして、セッション層を切断したときの受信信号強度Ｒrelを記憶しておく。

ステップＳ２９でセッション層の切断処理を行っても、ＭＡＣ層以下の階層では、通信相手装置（例えば、据置通信装置２）との間で定期的に接続保持信号の送受信を行う。そこで、接続保持信号の受信信号強度Ｒｂ（ｎ）を測定する（ステップＳ３０）。

次に、第３検知部２１にて、接続保持信号の受信信号強度Ｒｂ（ｎ）とステップＳ２９で記憶したセッション層の切断時の受信信号強度との差分が第３の閾値Ｒth2より大きいか否かを検知する（ステップＳ３１）。第３の閾値Ｒth2より大きければ、セッション層の再接続処理を行って（ステップＳ３２）、ステップＳ２４以降の処理を行う。一方、第３の閾値Ｒth2以下であれば、第４検知部２３にて、セッション層の切断処理を行ってからの経過時間Ｔ（ｎ）が所定時間Ｔ１を超えたか否かを検知する（ステップＳ３３）。超えていなければ、ステップＳ３０以降の処理を行い、超えていれば、ＭＡＣ層以下の通信の切断処理を行って（ステップＳ３４）、ステップＳ２１に戻る。

図８のフローチャートでは、セッション層の再接続を行うか否かを決定するために、接続保持信号をＭＡＣ層以下で送受信して、その受信信号強度を測定しているが、その代わりに、いったん待ち受け状態に戻って、据置通信装置２からのビーコン信号を受信し、その受信信号強度を測定して再接続処理の判断を行ってもよい。

このように、第２の実施形態では、通信の切断処理を行う際に、ＭＡＣ層以下の階層にて切断処理を行うのではなく、ＭＡＣ層より上位階層であるセッション層の切断処理を行うため、切断処理をソフトウェアで実装できる。よって、切断処理を行う条件をきめ細やかに制御できる。

（第３の実施形態）
上述した第１および第２の実施形態では、通信相手装置（例えば据置通信装置２）から定期的に送信されるビーコン信号を受信したときに接続処理を開始していた。これに対して、以下に説明する第３の実施形態は、据置通信装置２がビーコン信号の代わりに接続要求信号を定期的に送信し、この信号を移動通信端末３が受信すると、接続処理を開始するものである。

図９は第３の実施形態に係る無線通信システム１の概略構成を示すブロック図である。図９の無線通信システム１は、図２からビーコン検出部２０を省略したものである。

図１０は第３の実施形態による無線通信システム１の動作タイミングと受信信号強度を示す図である。図１０に示すように、据置通信装置２は、定期的に接続要求信号を送信する。移動通信端末３がＡ点に到達したときに、移動通信端末３は接続要求信号を受信し（時刻ｔ１）、接続応答信号を送信する（時刻ｔ２）。この接続応答信号を据置通信装置２が受信すると、移動通信端末３と据置通信装置２との間でデータ通信が行われる。その後の処理動作は、図４と同じである。

このように、第３の実施形態では、据置通信装置２がビーコン信号を送信する代わりに、定期的に接続要求信号を送信するため、この接続要求信号を受信した移動通信端末３は接続応答信号を送信して迅速に接続処理を完了することができ、ビーコン信号を用いるよりも、接続処理に要する時間を短縮できる。

（第４の実施形態）
以下に説明する第４の実施形態では、無線通信システム１にリンクアダプテーション機能を実装するものである。

リンクアダプテーション機能を実装した無線通信システム１が知られている。リンクアダプテーション機能とは、通信距離と受信信号強度等に応じて、伝送速度、符号化率およびリピテーション回数などを制御するものである。例えば、通信距離が長くて受信信号強度が弱い場合は、伝送速度を低くし、かつ符号化率を高くし、かつリピテーション回数を多くするなどして、Ｓ／Ｎ比が低くても通信可能なＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）を用いて通信を行う。また、別の例としては、通信距離が短くて受信信号強度が強い場合は、符号化率とリピテーション回数を低くして高い伝送速度で通信を行う。

図１１は第４の実施形態に係る無線通信システム１の概略構成を示すブロック図である。図１１の無線通信システム１は、図７にリンクアダプテーション部２４を追加した構成になっている。図７のリンクアダプテーション部２４は、受信信号強度に基づいて、伝送速度、符号化率およびリピテーション回数などを調整する。

図１２はリンクアダプテーション部２４が設定するＭＣＳの具体例を示す図である。図１２の例では、ＭＣＳ０〜２の３種類のＭＣＳがあり、各ＭＣＳは、変調方式（Data Modulation）、畳み込み符号（Convolution Codes）、リードソロモン符号、リピテーション回数、およびＰＨＹ伝送レートのデータを含んでいる。

図１３は第４の実施形態のリンクアダプテーションの一例を示す図である。Ａ点では、据置通信装置２と移動通信端末３との距離は離れており、受信信号のＳ／Ｎ比は低いため、例えば図１２のＭＣＳ０を選択して接続処理を行う。その後、据置通信装置２と移動通信端末３との距離が近づくとＭＣＳ１に切り替えて、さらに距離が近づくとＭＣＳ２に切り替える。これにより、高速伝送を行う。Ｂ点を過ぎると、受信信号のＳ／Ｎ比が次第に低くなるため、ＭＣＳ１に切り替えて、Ｃ点をすぎるとＭＣＳ０に切り替える。据置通信装置２と移動通信端末３との距離が離れるとＭＣＳ０を選択することで、Ｄ点までは通信を継続することができる。

このように、リンクアダプテーションを行うことで、通信距離を伸ばすことができる。これに対して、第４の実施形態では、リンクアダプテーションを採用しつつも、据置通信装置２と移動通信端末３との距離が所定の長さまで離れると、強制的に通信を切断する。すなわち、図１３のＣ点に移動通信端末３が到達すると、リンクアダプテーションによりまだ据置通信装置２との通信を継続できるにもかかわらず、図５のステップＳ８，Ｓ９または図８のステップＳ２８，Ｓ２９により、強制的に通信を切断する。

図１４は第４の実施形態によるリンクアダプテーションの第１変形例を示す図である。図１４は、リンクアダプテーションの具体的内容が図１３とは異なっている。図１４では、リンクアダプテーションによりＭＣＳを下げる動作は接続処理の開始直後のみ行う。接続処理時においても、Ｓ／Ｎ比が高ければ、なるべく高いＭＣＳで通信を行った方が短時間で処理が完了する。ただし、Ａ点付近では、十分なＳ／Ｎ比が得られないため、移動通信端末３がＡ点を過ぎると、ＭＣＳを下げて接続処理を行う。その後、データ通信を行う際には、ＭＣＳを最大のＭＣＳ２まで上げて高速のデータ伝送を行う。その後、移動通信端末３がＢ点を通過しても、ＭＣＳ２を維持し続ける。そして、移動通信端末３がＣ点に到達すると、図５のステップＳ８，Ｓ９または図８のステップＳ２８，Ｓ２９により、強制的に通信を切断する。

通信距離が最短になった後、徐々に通信距離が長くなる場合に、ＭＣＳを低くすることで、できるだけ長い通信距離でデータ通信を行うことができるが、本実施形態では、既存のマイクロ波近接無線通信方式と同じ通信範囲内でのみデータ通信を行うことを意図しているため、データ通信を開始した後にＭＣＳを低くする必要はない。

したがって、リンクアダプテーション部２４は、接続処理を行っている最中のみＭＣＳを調整すればよく、データ通信を開始後はＭＣＳを一定に維持できるため、リンクアダプテーション部２４の処理動作を簡略化できる。

図１５は第４の実施形態によるリンクアダプテーションの第２変形例を示す図である。図１５では、移動通信端末３がＡ点を通過して、移動通信端末３と据置通信装置２との間で接続処理を行う期間内のみ、リンクアダプテーションを行う。Ａ点付近では、まだ通信距離が長いため、受信信号のＳ／Ｎ比も低い。そこで、ＭＣＳ２から、ＭＣＳ１、ＭＣＳ０と徐々にＭＣＳを落として接続処理を行う。接続処理が完了すると、最大のＭＣＳ２に設定して、高速でデータ伝送を行う。移動通信端末３がＢ点を通過しても、ＭＣＳ２を維持し続ける。そして、移動通信端末３がＣ点に到達すると、図５のステップＳ８，Ｓ９または図８のステップＳ２８，Ｓ２９により、強制的に通信を切断する。

このように、第４の実施形態では、リンクアダプテーションを行う場合でも、受信信号強度の差分が第２の閾値Ｒthを超えた時点で強制的に通信を切断する。よって、データ伝送を開始した後は、リンクアダプテーションを行う必要がなくなり、リンクアダプテーション部２４の処理動作を簡略化できる。

（第５の実施形態）
以下に説明する第５の実施形態は、リンクアダプテーションによる通信切断処理を行うか、あるいはリンクアダプテーションによらずに受信信号強度の差分の大きさにより通信切断処理を行うかを、ユーザが任意に切り替えることができるようにしたものである。

図１６は第５の実施形態の概要を説明する図である。第５の実施形態による無線通信システム１は、図１６（ａ）に示すように、ＰＣ３１からなる据置通信装置２と、携帯型記憶装置３２からなる移動通信端末３とを有する。携帯型記憶装置３２は、その内部にＮＡＮＤ型フラッシュメモリ等の大容量記憶媒体を含んでおり、近接無線通信により、ＰＣ３１とデータ通信を行う。

データ通信を開始する手順として、まずは、図１６（ｂ）に示すように、携帯型記憶装置３２をＰＣ３１のかざし部２ｂにかざす動作を行う。これにより、携帯型記憶装置３２とＰＣ３１とで接続処理が行われて、ＰＣ３１のＯＳ（オペレーティングシステム）は、携帯型記憶装置３２を外部ドライブとして認識する。その後は、図１６（ｃ）に示すように、携帯型記憶装置３２をＰＣ３１の周囲に置いて外部ドライブとして利用可能となる。

第１〜第４の実施形態では、既存のマイクロ波近接無線通信方式と使用感を共通化するために、据置通信装置２と移動通信端末３との通信距離が１０ｃｍ以上離れると、強制的に通信の切断処理を行っていた。ところが、第５の実施形態の場合、ＰＣ３１と携帯型記憶装置３２との接続処理が終了した後、ユーザがＰＣ３１の１０ｃｍ以内の距離に携帯型記憶装置３２を置くとは限らない。仮に両者の距離が１０ｃｍを超えた時点で強制的に通信を切断したとすると、ユーザは再び携帯型記憶装置３２をＰＣ３１にかざす動作を行わなければならず、使い勝手が悪くなる。

そこで、本実施形態では、いったん接続処理が終了すると、ユーザが携帯型記憶装置３２をＰＣ３１から１０ｃｍ以上離しても、継続してデータ通信ができるように、リンクアダプテーション機能により、できるだけ長い通信距離での通信を許容するＭＣＳ（例えばＭＣＳ０）に設定可能とする。また、上述した第１〜第４の実施形態と同様に、ＰＣ３１と携帯型記憶装置３２との距離が１０ｃｍを超えると強制的に通信を切断する処理も、必要に応じて選択できるようにする。これらの切替は、例えば物理的なスイッチ等で行えばよい。あるいは、ＰＣ３１に実装された無線通信装置４に、かざす動作を行った移動通信端末３の属性を読み出して、かざす動作を行った移動通信端末３が携帯型記憶装置３２であれば、受信信号強度の差分による通信の切断を行わないよう通知する信号を、ＰＣ３１から携帯型記憶装置３２に送信してもよい。

このように、第５の実施形態では、接続処理が完了してデータ通信を開始した後、リンクアダプテーションによる通信切断処理を行うか、あるいはリンクアダプテーションによらずに受信信号強度の差分の大きさにより通信切断処理を行うかを、必要に応じて、自動的または手動で切り替えることができるようにしたため、使い勝手が向上する。

（第６の実施形態）
以下に説明する第６の実施形態は、複数の移動通信端末３が連続して据置通信装置２と近接無線通信を行う場合を想定したものである。

据置通信装置２が例えばワイヤレスゲート２ａである場合、複数の移動通信端末３が次々と据置通信装置２のかざし部２ｂにかざす動作を行うことが予想される。この場合、一台の移動通信端末３がかざす動作を終えると、迅速にその移動通信端末３との通信を切断する必要がある。その理由は、近距離無線通信では、一対一の通信を基本にしており、一台の移動通信端末３との通信が切断されない限り、次の移動通信端末３との接続ができないためである。

また、据置通信装置２は、一台の移動通信端末３との接続中も、定期的にビーコン信号を送信しており、このビーコン信号を他の移動通信端末３が受信する可能性がある。したがって、あるユーザが据置通信装置２のかざし部２ｂに、自身の移動通信端末３（以下、第１の移動通信端末３）をかざす動作を行ってまだデータ通信が継続している最中に、他のユーザの移動通信端末３（以下、第２の移動通信端末３）が同じかざし部２ｂでかざす動作を開始する場合がありうる。

この場合、図１７に示すように、第２の移動通信端末３がビーコン信号を検知して、接続要求を行った場合には、据置通信装置２は第２の移動通信端末３との接続を優先し、第１の移動通信端末３がＣ点に到達する前に、第１の移動通信端末３との通信を切断する。このようにする理由は、上述したように、近接無線通信では、一対一の通信を基本としており、先行する移動通信端末３との通信を切断しない限り、後続する移動通信端末３との接続を行えないためである。よって、この場合、図５のステップＳ８における第１の閾値Ｒmaxをより小さく設定して、Ｃ点よりも手前で第１の移動通信端末３との通信を遮断する。

なお、図１８に示すように、後続の移動通信端末３が存在するか否かにかかわらず、据置通信装置２から送信されたデータの受信が終了した時点で、据置通信装置２との通信を切断してもよい。図１８は移動通信端末３がＣ点に到達する前に据置通信装置２からのデータ受信が終了し、その時点で移動通信端末３から据置通信装置２に対して切断要求信号を送信し、この信号を受信した据置通信装置２が移動通信端末３に切断応答信号を送信して、通信を切断する例を示している。図１８のような通信切断処理は、上述した第１〜第５の実施形態においても適用可能である。

このように、第６の実施形態では、複数の移動通信端末３が連続して据置通信装置２にかざす動作を行う場合には、後続の移動通信端末３との接続を優先させるべく、先行する移動通信端末３との通信を切断するタイミングを早める。これにより、ワイヤレスゲート２ａへの応用も可能となる。

（第７の実施形態）
以下に説明する第７の実施形態は、上述した第１〜第６の実施形態による無線通信装置４内に、送受信データを格納するバッファを設けたり、クロック生成部を設けるものである。

図１９は図２の無線通信装置４にバッファ３３を追加したブロック図である。バッファ３３には、通信相手装置である据置通信装置２や移動通信端末３との間で送受されるデータが格納される。これにより、何らかの事情でデータを再送する場合や、通信相手装置に送信したデータを外部出力する場合の処理を迅速かつ容易に行うことができる。

図２０は、図１９の構成に加えて、バス３４、外部インタフェース部３５およびプロセッサ３６を追加した無線通信装置（無線機器）４のブロック図である。プロセッサ３６は、ファームウェアを実行する。より具体的には、プロセッサ３６は、図１９の無線通信装置による無線通信に関連するデータ処理を実行する。外部インタフェース部３５は、プロセッサ３６が実行するファームウェアを入出力することができる。バス３４は、外部インタフェース部３５とバッファ３３との間に接続されており、外部インタフェース部３５が外部から取得したファームウェアや、受信部１５にて受信されてバッファ（記憶部）３３に一時的に格納されたファームウェアを、プロセッサ３６に供給することで、プロセッサ３６が実行するファームウェアを更新することができる。また、バッファ３３には、プロセッサ３６が実行するデータ処理に関連するデータを記憶する。これにより、無線通信装置４の機能変更を容易に行うことができる。

図２１は図２の無線通信装置４にクロック生成部３７を追加した無線機器のブロック図である。図２１のクロック生成部３７が生成したクロック信号は、無線通信装置４内を同期化するために用いられるとともに、外部にも出力されている。外部に出力されたクロック信号は、ホスト装置や通信相手装置にも供給され、ホスト装置や通信相手装置をも同期化することができる。これにより、無線通信システム１内の各装置を同期化することができ、タイミングのずれ等を防止できる。

（第８の実施形態）
上述した第１〜第７の実施形態では、据置通信装置２と移動通信端末３との接続処理が完了すると、据置通信装置２から移動通信端末３にデータを伝送する例を示したが、各データを受信するたびに、移動通信端末３から据置通信装置２にＡＣＫ信号を返送してもよい。そして、このＡＣＫ信号の受信信号強度を据置通信装置２にて測定して、移動通信端末３との通信を切断するか否かを検知してもよい。

このように、第１〜第６の実施形態における無線通信装置４の処理動作の少なくとも一部は、据置通信装置２と移動通信端末３のいずれで行ってもよい。例えば、据置通信装置２と移動通信端末３のうち一方が図５や図８の処理を行って通信の接続を行った場合には、他方に対して通信を切断した旨を通知する接続状態通知部を無線通信装置４内に設けてもよい。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１ 無線通信システム、２ 据置通信装置、３ 移動通信端末、４ 無線通信装置、５ アンテナ、６ 無線送受信部、７ 上位層処理部、８ 無線部、９ 変復調部、１０ ＭＡＣ処理部、１１ 受信信号強度測定部、１２ 第１検知部、１３ 閾値更新部、１４ 接続処理部、１５ 受信部、１６ 送信部、１７ 第２検知部、１８ 通信切断処理部、１９ 待機処理部、２０ ビーコン検出部、２１ 第３検知部、３１ ＰＣ、３２ 携帯型記憶装置、３３ バッファ、３４ バス、３５ 外部インタフェース部、３６ プロセッサ

Claims (19)

1. 通信相手装置からの受信信号強度を測定する受信信号強度測定部と、
   前記受信信号強度測定部にて測定された前記受信信号強度が第１の閾値以上か否かを検知する第１検知部と、
   前記第１検知部により前記第１の閾値以上と検知された場合、あるいは前記通信相手装置から所定の信号が受信された場合に、前記通信相手装置との接続処理を行う接続処理部と、
   前記接続処理が終了すると、前記通信相手装置と近接無線通信によりデータ通信を行うデータ通信部と、
   前記データ通信部によるデータ通信を開始した後に前記受信信号強度測定部にて測定された前記受信信号強度が前記第１の閾値以上になると、前記第１の閾値を当該受信信号強度に更新して、再び前記第１検知部の処理を行う閾値更新部と、
   前記データ通信部によるデータ通信を開始した後に前記受信信号強度測定部にて測定された前記受信信号強度が低下して、前記受信信号強度と前記第１の閾値との差分が第２の閾値より大きくなったか否かを検知する第２検知部と、
   前記第２検知部により前記第２の閾値より大きくなったことが検知されると、前記通信相手装置との通信を切断する通信切断処理部と、を備える無線通信装置。
2. 前記受信信号強度測定部は、前記通信相手装置が送信したビーコン信号、接続要求信号またはＡＣＫ信号の信号強度を時間平均して前記受信信号強度を測定する請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記通信切断処理部が前記通信相手装置との通信を切断してからの経過時間を測定し、前記経過時間が所定時間を超えるまでは、新たな前記接続処理を禁止する待機処理部を備える請求項１または２に記載の無線通信装置。
4. 前記通信切断処理部は、前記第２検知部により前記第２の閾値を上回ったことが検知されると、セッション層の切断処理を行う請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信装置。
5. 前記通信切断処理部が前記通信相手装置との通信を切断した後に前記受信信号強度測定部にて測定された前記受信信号強度が通信切断時の前記受信信号強度よりも第３の閾値より大きくなったか否かを検知する第３検知部と、
   前記第３検知部にて前記第３の閾値より大きくなったことが検知されると、前記通信相手装置との接続処理を再度行う再接続処理部と、を備える請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信装置。
6. 前記通信切断処理部は、前記第２検知部により前記第２の閾値を上回ったことが検知されると、セッション層の切断処理を行い、
   前記第３検知部にて前記第３の閾値以下であることが検知されると、前記通信切断処理部がセッション層の切断処理を行ってからの経過時間が所定時間を超えたか否かを検知する第４検知部を備え、
   前記通信切断処理部は、前記所定時間を超えたことが検知されると、通信階層のうち前記セッション層より下位の層を切断する請求項５に記載の無線通信装置。
7. 当該無線通信装置は、携帯可能な移動通信端末であり、
   前記通信相手装置は、固定の場所に設置された据置通信装置であり、
   前記接続処理部および前記再接続処理部は、前記通信相手装置の所定箇所に当該無線通信装置をかざしたときに前記通信相手装置と前記接続処理を行い、
   前記通信切断処理部は、前記通信相手装置の所定箇所に当該無線通信装置をかざす動作を停止したときに前記通信相手装置との通信を切断する請求項５または６に記載の無線通信装置。
8. 当該無線通信装置は、固定の場所に設置された据置通信装置であり、
   前記通信相手装置は、携帯可能な移動通信端末であり、
   前記接続処理部および前記再接続処理部は、前記通信相手装置が当該無線通信装置の所定箇所にかざされたときに前記通信相手装置と前記接続処理を行い、
   前記通信切断処理部は、当該無線通信装置の所定箇所に前記通信相手装置をかざす動作を停止したときに前記通信相手装置との通信を切断する請求項５または６に記載の無線通信装置。
9. 前記接続処理部および前記再接続処理部が前記通信相手装置と前記接続処理を行ったことと、前記通信切断処理部が前記通信相手装置との通信を切断したこととを前記通信相手装置に通知する接続状態通知部を備える請求項７に記載の無線通信装置。
10. 前記通信相手装置との受信信号強度に応じて無線通信の変調方式および符号化率を含むＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）を調整するリンクアダプテーション部を備え、
    前記接続処理部が前記通信相手装置との接続処理を完了させて前記データ通信部が前記通信相手装置とのデータ通信を行っている間は、前記リンクアダプテーション部による調整処理を無効化する請求項１乃至９のいずれかに記載の無線通信装置。
11. 前記リンクアダプテーション部は、前記通信相手装置との通信距離が短くにつれて、伝送速度の速いＭＣＳを採用し、前記通信相手装置との通信距離が最短になった後は、通信距離が広がっても最短時に採用した前記ＭＣＳを維持する請求項１０に記載の無線通信装置。
12. 前記リンクアダプテーション部は、前記接続処理部が前記通信相手装置との接続処理を終えると、伝送速度が最速のＭＣＳを採用し、その後は前記通信切断処理部が前記通信相手装置との通信を切断するまで、前記ＭＣＳを維持する請求項１０に記載の無線通信装置。
13. 前記通信切断処理部は、前記データ通信部によるデータ通信を開始した後、前記受信信号強度測定部にて測定された前記受信信号強度が徐々に低下している最中に、前記通信相手装置とは別の通信装置からの信号を受信した場合には、前記第２検知部による検知結果を待たずに前記通信相手装置との通信を切断する請求項１乃至１２のいずれかに記載の無線通信装置。
14. 前記通信切断処理部は、前記データ通信部によるデータ通信が終了した時点で、前記第２検知部による検知結果を待たずに前記通信相手装置との通信を切断する請求項１乃至１２のいずれかに記載の無線通信装置。
15. 前記通信相手装置から送信された、放射電磁界による無線信号を受信するアンテナを備える請求項１乃至１４のいずれかに記載の無線通信装置。
16. 前記無線信号の周波数は、３０ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの範囲内である請求項１５に記載の無線通信装置。
17. 据置通信装置と、前記据置通信装置と近接無線通信を行うことが可能な移動通信端末と、を備えた無線通信システムにおいて、
    前記据置通信装置および前記移動通信端末の一方は、他方からの受信信号強度を測定する受信信号強度測定部と、
    前記受信信号強度測定部にて測定された前記受信信号強度が第１の閾値以上か否かを検知する第１検知部と、
    前記第１検知部により前記第１の閾値以上と検知された場合、あるいは前記通信相手装置から所定の信号が受信された場合に、前記据置通信装置と前記移動通信端末との接続処理を行う接続処理部と、
    前記接続処理が終了すると、前記据置通信装置と前記移動通信端末との間での近接無線通信によりデータ通信を行うデータ通信部と、
    前記データ通信部によるデータ通信を開始した後に前記受信信号強度測定部にて測定された前記受信信号強度が前記第１の閾値以上になると、前記第１の閾値を当該受信信号強度に更新して、再び前記第１検知部の処理を行う閾値更新部と、
    前記データ通信部によるデータ通信を開始した後に前記受信信号強度測定部にて測定された前記受信信号強度が低下して、前記受信信号強度と前記第１の閾値との差分が第２の閾値より大きくなったか否かを検知する第２検知部と、
    前記第２検知部により前記第２の閾値より大きくなったことが検知されると、前記据置通信装置と前記移動通信端末との間の通信を切断する通信切断処理部と、を備える無線通信システム。
18. 固定の場所に設置された据置通信装置と、移動通信端末と、の間で近接無線通信を行う無線通信方法において、
    前記据置通信装置および前記移動通信端末の一方は、他方からの受信信号強度を測定し、
    前記測定された前記受信信号強度が第１の閾値以上か否かを検知し、
    前記第１の閾値以上と検知された場合、あるいは前記通信相手装置から所定の信号が受信された場合に、前記据置通信装置と前記移動通信端末との接続処理を行い、
    前記接続処理が終了すると、前記据置通信装置と前記移動通信端末との間での近接無線通信によりデータ通信を行い、
    前記データ通信を開始した後に前記受信信号強度測定部にて測定された前記受信信号強度が前記第１の閾値以上になると、前記第１の閾値を当該受信信号強度に更新して、再び前記測定された前記受信信号強度が第１の閾値以上か否かを検知し、
    前記データ通信を開始した後に前記測定された前記受信信号強度が低下して、前記受信信号強度と前記第１の閾値との差分が第２の閾値より大きくなったか否かを検知し、
    前記第２の閾値より大きくなったことが検知されると、前記据置通信装置と前記移動通信端末との間の通信を切断する無線通信方法。
19. 外部と無線通信する無線機器であって、
    外部と無線通信するための請求項１乃至１６のいずれかに記載の無線通信装置と、
    前記無線通信装置による無線通信に関連するデータ処理を実行するプロセッサと、
    前記データ処理に関連するデータを記憶する記憶部と、を備える無線機器。