JP2017511984A - 無線通信 - Google Patents

Abstract

第一デバイス８と第二デバイス２との間のデジタル無線通信の方法が開示されている。各デバイスは、無線送信機４、１０および無線受信機６、１２を備えていて、該方法は、第一デバイス８が前記第二デバイス２にデータ値を含む第一メッセージ２２を送信することと、第二デバイス２が前記第一メッセージ２２を受信して前記データ値が存在するかどうかを判断することと、第二デバイス２が前記メッセージ２２と関係付けられた受信信号強度を決定することと、前記データ値が存在すると判断した場合は第二デバイス２が前記受信信号強度を閾値と比較することと、第二デバイス２が、前記受信信号強度が前記閾値を超える場合は第二メッセージ３２を第一デバイス８に送信するが、前記受信信号強度が前記閾値を下まわる場合は前記第二メッセージ３２を送信しないこととを含む。【選択図】図３

Description

本発明は、二台のデバイス間の無線通信、特に、該通信がブルートゥース（登録商標）やブルートゥース低エネルギーなどの標準プロトコルに従う場合に関する。

ブルートゥースなどの多くの無線通信プロトコルでは、該プロトコルに従って接続を確立するためにデバイス間でメッセージを交換する必要がある。片方または両方のデバイスのユーザが実行したい場合のみ接続が確立されることを保証する必要があるので、ユーザが積極的に接続を開始し承認することがしばしば必要になる。アプリケーションやデバイスによっては、このプロセスは、ユーザにとって戸惑い手間のかかるものである。

最近になって、標準通信プロトコルでの接続は、近距離無線通信（ＮＦＣ）技術を用いるなど、別の通信媒体を使用して確立させることができると提案されている。ＮＦＣは、複数のデバイスが相互磁気誘導を介してデータを交換するために物理的に相互に近接させる必要があるので、接続手順の途中でユーザの介入を必要とする一方で必要時のみ接続されることを保証するというステップを部分的に委ねる良い方法かもしれない。しかし、このアプローチには、両方のデバイスに別々のアンテナと駆動回路などの追加ハードウェアが必要となるという重大な欠点がある。したがって、全体的なコストと消費電力が増加し、統合されたシステムオンチップ（ＳｏＣ）製品として供給することは非現実的である。

第一の側面から見ると、本発明は、各々が無線送信機および無線受信機を備えた第一デバイスと第二デバイスとの間のデジタル無線通信方法を提供するものであって、前記方法は、
前記第一デバイスが前記第二デバイスにデータ値を含む第一メッセージを送信することと、
前記第二デバイスが前記第一メッセージを受信して前記データ値が存在するかどうかを判断することと、
前記第二デバイスが前記第一メッセージと関係付けられた受信信号強度を決定することと、
前記データ値が存在すると判断した場合は前記第二デバイスが前記受信信号強度を閾値と比較することと、
前記第二デバイスが、前記受信信号強度が前記閾値を超える場合は第二メッセージを前記第一デバイスに送信するが、前記受信信号強度が前記閾値を下まわる場合は前記第二メッセージを送信しないこととを含む。

また、本発明は、各々が無線送信機および無線受信機を備えた第一デバイスと第二デバイスとを備えるデジタル無線通信システムにまで及び、前記第一デバイスは前記第二デバイスにデータ値を含む第一メッセージを送信するように構成され、前記第二デバイスは、
前記第一メッセージを受信して前記データ値が存在するかどうかを判断し、
前記第一メッセージと関係付けられた受信信号強度を決定し、
前記データ値が存在すると判断した場合は前記受信信号強度を閾値と比較し、
前記受信信号強度が前記閾値を超える場合は前記第一デバイスに第二メッセージを送信するが、前記受信信号強度が前記閾値を下まわる場合は前記第二メッセージを送信しないように構成される。

また、本発明は、無線送信機および無線受信機を備えたデジタル無線通信用デバイスにも及び、前記デバイスは、
別のデバイスから第一メッセージを受信してデータ値が存在するかどうかを判断し、
前記第一メッセージと関係付けられた受信信号強度を決定し、
前記データ値が存在すると判断した場合は前記受信信号強度を閾値と比較し、
前記受信信号強度が前記閾値を超える場合は他方のデバイスに第二メッセージを送信するが、前記受信信号強度が前記閾値を下まわる場合は前記第二メッセージを送信しないように構成される。

また、本発明は、コンピュータによって実行されると前記コンピュータに所定の方法を遂行させる命令を含む非一時的なコンピュータ可読媒体にも及び、前記方法は、
一方のデバイスから第一メッセージを受信して前記第一メッセージにデータ値が存在するかどうかを判断することと、
前記第一メッセージと関係付けられた受信信号強度を決定することと、
前記データ値が存在すると判断した場合は前記受信信号強度を閾値と比較することと、
前記受信信号強度が前記閾値を超える場合は他方のデバイスに第二メッセージを送信するが、前記受信信号強度が前記閾値を下まわる場合は前記第二メッセージを送信しないこととを含む。

本発明は、さらに、上述の命令を含むコンピュータソフトウェア製品にまで及ぶ。当業者であれば、上記コンピュータが、携帯可能なデジタル無線通信デバイス内のマイクロプロセッサであることが多いことをよく理解できるであろう。

したがって、当業者であれば、前記第一デバイスおよび前記第二デバイスとの間の少なくともいくつかの無線通信タイプは、前記第一デバイスから前記第二デバイスへの信号が比較的強い状況に限られることを理解できるであろう。前記データ値は、この機能を利用すべきであるという指示を前記第二デバイスに与えるものである。

前記受信信号強度が前記閾値を超えない場合、前記第二デバイスは、単純にメッセージを送信しないようにできるし、別のメッセージを送信するようにもできる。例えば、後者の場合、前記第二デバイスは、否定応答（通常、ＮＡＣＫと呼ばれる）を送信することが多い。

この機能がどのように使用されるかの例としては、二つの前記デバイス間で接続を確立中の場合が該当する。したがって、前記接続は、前記受信信号強度が前記閾値を超える場合にのみ発生することができる。こうすれば、例えば、前記第一デバイスおよび前記第二デバイスが物理的に互いに近接しているときは、簡略化した接続プロトコルであってもよい。このような実施形態では、したがって、前記第一メッセージおよび前記第二メッセージは、予め定められた接続確立プロトコルの一部を含むことができる。

前記第一デバイスおよび前記第二デバイスは、ブルートゥースやブルートゥース低エネルギーのような予め定義された通信プロトコルの下で動作するように構成されることが多い。例えば、一連の実施形態において、これらのデバイスは、ブルートゥース低エネルギー仕様４.０以上と互換性のあるプロトコルを動作させることができることが多い。したがって、本明細書で説明する機能は、コアとなるブルートゥース低エネルギーの拡張仕様を表し、上述の前記データ値は、前記第一デバイスが前記拡張仕様と互換性があるので拡張機能が採用されるべきであることを前記第二デバイスに対して裏付ける作用をすることができる。

前記データ値は、本明細書に記載された信号強度依存型伝送を前記第二デバイスが採用すべきであることを示すフラグを構成するだけでもよく、前記第二デバイスが信号強度比較を行なうときに利用する前記閾値は、プロトコル内などで事前決定されるかどこか他の場所から決定される。しかしながら、一連の好ましい実施形態において、前記データ値は、前記第二デバイスが利用する前記受信信号強度の閾値に関連する情報を含む。こうすれば、前記第一デバイスは、前記第二デバイスが応答するためにはどれだけ前記第二デバイスに近くなければいけないか（したがって、どれだけ受信信号が強くなければいけないか）を決定することによって、手順を制御することができる。

このような構成は、それ自体で新規性があり進歩性があるので、さらなる態様から見ると、本発明は、無線送信機および無線受信機を備えたデジタル無線通信用デバイスを提供するものであって、前記デバイスは、データ値を含む第一メッセージを別デバイスに送信するように構成され、前記データ値は、前記別デバイスが前記第一メッセージにどのように返信するかを決定する際に利用することが予想される信号強度の閾値を含む。

本発明のいずれの態様によっても、データ値が存在しないこと（前記第二デバイスが、受信信号強度指標（ＲＳＳＩ）閾値の検証を行なわないことにつながる）は、単純に前記第一メッセージの関連部分（先端部など）に何もデータを送信しないことによって、空データを送信することによって、あるいは、ゼロの値または有効であると事前定義されていないデータの送信に相当するように事前定義された一つ以上の値を送信することによって、表すことができる。当然、前記第二デバイス内でＲＳＳＩ閾値の検証を引き起こす複数のデータ値候補が存在し得ることになる。実際、好ましい実施形態において、前記データ値が前記第二デバイスによって使用される前記ＲＳＳＩ閾値を搬送する場合がこれに該当するであろう。

前記第一デバイスは、ブルートゥース対応の周辺機器などのスレーブデバイスであることが多い。前記第二デバイスは、ブルートゥース対応の中枢デバイスなどのマスタデバイスであることが多い。前記第一メッセージは、存在通知メッセージであることが多い。一連の実施形態において、前記第一メッセージは、前記受信信号強度情報などの前記データ値を含んだＵＵＩＤ・サービスデータメッセージを含む。

前記第一デバイスは、前記第二デバイスから受信した信号強度を決定し、前記信号強度を使用して通信、または少なくともいくつかのタイプの通信、を信号が比較的強い状況に制限することもできる。したがって、一連の実施形態では、前記第一デバイスは、前記信号強度が閾値を超える場合にのみ前記第二デバイスからのメッセージ（前記第二メッセージであっても後続メッセージであってもよい）に対して受信確認または応答をするように構成されている。これは、常に、または、前記第二デバイスからのメッセージがデータ値を含む場合のみ、行なうことができる。このようにして、前記第一デバイスおよび前記第二デバイスは、相互に作用し合うことができる。

前記メッセージは、ポーリングメッセージ、または、接続やペアリングをしたいという意思表示を示すなどの、存在通知メッセージであってもよい。その代わりに、前記第二デバイスから受信したメッセージの受信確認であってもよい。

前記第一デバイスは周辺機器であって、前記第二デバイスは中枢デバイスであってもよいし、または、前記最第一デバイスが中枢デバイスであってもよい。

既述のように、本発明は、優位点として、二つのデバイスが互いに十分に近づけられた場合、特定の状況では自動的に接続手順を実行することができるようにしている。このような構成は、それ自体で新規性があるので、更なる態様から見ると、本発明は、各々が無線送信機および無線受信機を備えた第一デバイスと第二デバイスとの間の接続を確立する方法を提供するものであって、前記方法は、
前記第一デバイスおよび前記第二デバイスの一方が、前記無線送信機および前記無線受信機をそれぞれ使用して両デバイス間で送信された信号に対して受信信号強度を決定することと、前記受信信号強度が所定の閾値を超える場合、前記両デバイスが、前記無線送信機と前記無線受信機を使用して双方向の通信接続を確立するために、事前定義された通信確立プロトコルを自動的に実施することとを含む。

ほんの一例として、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明することにする。
互いに通信し合う第一デバイスおよび第二デバイスを示す一般的な図である。 本発明の実施形態に係るスレーブデバイスの処理手順を示すフローチャートである。 図２を参照しながら説明した実施形態における、マスタデバイスとスレーブデバイスとの間で交換されるメッセージの概略図である。 図２および図３を参照しながら説明した実施形態に係るマスタデバイスの処理手順を示すフローチャートである。 本発明の別の実施形態における、マスタデバイスとスレーブデバイスとの間で交換されるメッセージの概略図である。

図１は、無線送信部４と無線受信部６とを有するマスタデバイス２（別名：中枢デバイス）、および、同様に無線送信部１０と無線受信部１２とを有するスレーブデバイス８（別名：周辺機器）を示している。第一無線受信部６には、受信した信号の強度の絶対値を決定することができる受信信号強度指標（ＲＳＳＩ）モジュール１４がリンクされている。同様に、第二無線受信部１２には、第二ＲＳＳＩモジュール１６がリンクされている。

これ以降は、違うと明記された場合を除き、マスタデバイス２とスレーブデバイス８は、ブルートゥース低エネルギー（ＢＴＬＥ）コア仕様バージョン４.０に従って動作するように構成されている。

図２、図３、および図４は、本発明の実施形態に係る動作を示している。図２は、スレーブ８によって実行されるステップのシーケンスを示し、図３は、マスタデバイス２とスレーブデバイス８との間のメッセージ交換を示し、図４は、マスタデバイス２により実行されるステップのシーケンスを示している。ステップ１８において、スレーブデバイス８がマスタデバイス２に接続したいということから処理が始まる。スレーブデバイス８は、ステップ２０において、ＲＳＳＩデータを表す追加データ値を含む存在通知メッセージ２２を送信する。これは、ポーリングメッセージで送信されたユニバーサリーユニークＩＤ（ＵＵＩＤ）データの一部である。これは、スレーブデバイスから指定された、接続が確立される最小信号強度をマスタデバイスに対して示すものである。これは、ステップ２４（図４参照）において、マスタデバイス２によって受信される。ステップ２６において、マスタデバイス２は受信信号強度を測定する。

存在通知メッセージに追加のデータ値があると、ステップ２８で、マスターデバイスは、測定された信号強度を、存在通知メッセージから得られるＲＳＳＩデータ値によって指定された閾値と比較する。

ＲＳＳＩが低すぎる場合、マスタデバイス２は存在通知メッセージ２２（ステップ３０）を無視するが、それが閾値を超えた場合、マスタデバイスはステップ３４において接続要求３２を送信する。これをスレーブデバイスがステップ３８において受信し、ステップ４２で受信確認メッセージ４０で応答する。ステップ４４でマスタデバイス８が受信確認メッセージ４０を受信すると接続４６が確立したとみなされ、万一信号強度が減少したとしても（誤り率が仕様の範囲内にあることを条件として）、メッセージおよびデータを交換することができる。

したがって、上述の実施形態によれば、ブルートゥース低エネルギープロトコルの下で動作中のマスタデバイスおよびスレーブデバイスは、マスターデバイスが高い信号強度を受信するように、単純に互いに近づけるだけで簡単かつ迅速につながることができる。これによって、近距離無線通信のために必要とされるような追加のハードウェアやソフトウェアを必要とせずに、自動近距離接続の確立を可能にする洗練されたやり方が提供される。

図５を参照しながら、本発明の追加実施形態を説明する。本実施の形態では、マスタデバイス２とスレーブデバイス８が既に接続状態にあるとき、上述したものと同様の近距離判断手順が使用される。

接続時に、マスタデバイス２は、ＵＵＩＤ・ＲＳＳＩデータを含むポーリングメッセージ４８をスレーブデバイス８に送信する。スレーブデバイス８はこれを受信すると、ポーリングメッセージ４８の受信信号強度を判断する処理に進む。その結果は、ポーリングメッセージ４８中のＲＳＳＩデータで指定された閾値と比較して検証される。信号が弱すぎる場合、ポーリングメッセージ４８は無視されるが、信号が十分に強い場合、スレーブデバイス８はメッセージ５０を送信して応答する。

所定時間後、マスタデバイス２は、通常のポーリングメッセージ５４でスレーブデバイス８にポーリングをかけると、スレーブデバイスは、ＵＵＩＤ・ＲＳＳＩデータを含む別のメッセージ５６で応答する。その結果として、マスタデバイスは、該メッセージに含まれたデータに基づいて、ＲＳＳＩ閾値の検証を行なう。この例では、受信信号強度が指定閾値を下まわることが分かる。マスタデバイス２がメッセージを無視するだけであれば、該接続は、やがて接続監視タイマが満了した後に切断されるであろう。しかし、その代わりに、マスタデバイス２は、図示したように、スレーブデバイスがメッセージは処理されていないことを知ることができるように、スレーブデバイス８に否定応答（ＮＡＣＫ）５８を送信する。しかし、接続状態を維持するためには、これで十分である。

したがって、この実施例から、受信信号強度が十分に高い場合のみメッセージを交換する本原理は、接続を確立するためだけでなく、接続した状態で交換される任意のメッセージに対して使用してもよいことが理解されるであろう。

本発明の具体的な実施形態を説明してきたが、本発明の範囲内で多くの変形および代替が可能であることは、当業者には理解されよう。例えば、二つの実施例で説明した手順は、同じデバイスまたは同じ方法において一緒に使用することができることももちろん理解されるであろう。同様に、ブルートゥース低エネルギープロトコルを参照しながら本実施形態を説明したが、本原理は、他のどんな通信プロトコルにも利用することができる。

Claims (15)

1. 各々が無線送信機および無線受信機を備えた第一デバイスと第二デバイスとの間のデジタル無線通信方法であって、前記方法は、
   前記第一デバイスが前記第二デバイスにデータ値を含む第一メッセージを送信することと、
   前記第二デバイスが前記第一メッセージを受信して前記データ値が存在するかどうかを判断することと、
   前記第二デバイスが前記第一メッセージと関係付けられた受信信号強度を決定することと、
   前記データ値が存在すると判断した場合は前記第二デバイスが前記受信信号強度を閾値と比較することと、
   前記第二デバイスが、前記受信信号強度が前記閾値を超える場合は第二メッセージを前記第一デバイスに送信するが、前記受信信号強度が前記閾値を下まわる場合は前記第二メッセージを送信しないこととを含む
   ことを特徴とするデジタル無線通信方法。
2. 前記第一デバイスおよび前記第二デバイスは、ブルートゥースやブルートゥース低エネルギーのような予め定義された通信プロトコルの下で動作する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記データ値は、前記第二デバイスが利用する前記受信信号強度の前記閾値に関連する情報を含む
   ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 前記第一メッセージは、存在通知メッセージである
   ことを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の方法。
5. 前記第一メッセージおよび前記第二メッセージは、予め定められた接続確立プロトコルの一部を含む
   ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の方法。
6. 前記第一デバイスは、信号強度も決定し、前記信号強度が閾値を超える場合にのみ前記第二デバイスからの前記第二メッセージまたは後続メッセージに対して受信確認または応答をするように構成されている
   ことを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の方法。
7. 各々が無線送信機および無線受信機を備えた第一デバイスと第二デバイスとを備えるデジタル無線通信システムであって、前記第一デバイスは前記第二デバイスにデータ値を含む第一メッセージを送信するように構成され、前記第二デバイスは、
   前記第一メッセージを受信して前記データ値が存在するかどうかを判断し、
   前記第一メッセージと関係付けられた受信信号強度を決定し、
   前記データ値が存在すると判断した場合に前記受信信号強度を閾値と比較し、
   前記受信信号強度が前記閾値を超える場合は前記第一デバイスに第二メッセージを送信するが、前記受信信号強度が前記閾値を下まわる場合は前記第二メッセージを送信しないように構成される
   ことを特徴とするデジタル無線通信システム。
8. 前記第一デバイスは、信号強度も決定し、前記信号強度が閾値を超える場合にのみ前記第二デバイスからの前記第二メッセージまたは後続メッセージに対して受信確認または応答をするように構成されている
   ことを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
9. 無線送信機および無線受信機を備えたデジタル無線通信用デバイスであって、前記デバイスは、
   別デバイスから第一メッセージを受信してデータ値が存在するかどうかを判断し、
   前記第一メッセージと関係付けられた受信信号強度を決定し、
   前記データ値が存在すると判断した場合は前記受信信号強度を閾値と比較し、
   前記受信信号強度が前記閾値を超える場合は他方のデバイスに第二メッセージを送信するが、前記受信信号強度が前記閾値を下まわる場合は前記第二メッセージを送信しないように構成される
   ことを特徴とするデジタル無線通信用デバイス。
10. 前記デバイス、または、前記第一デバイスおよび前記第二デバイスは、ブルートゥースやブルートゥース低エネルギーのような予め定義された通信プロトコルの下で動作する
    ことを特徴とする、請求項７乃至請求項９のいずれかに記載のシステムまたはデバイス。
11. 前記データ値は、他方のデバイスが利用する前記受信信号強度の前記閾値に関連する情報を含む
    ことを特徴とする、請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載のシステムまたはデバイス。
12. 前記第一メッセージは、存在通知メッセージである
    ことを特徴とする、請求項７乃至請求項１１のいずれかに記載のシステムまたはデバイス。
13. 前記第一メッセージおよび前記第二メッセージは、予め定められた接続確立プロトコルの一部を含む
    ことを特徴とする、請求項７乃至請求項１２のいずれかに記載のシステムまたはデバイス。
14. コンピュータによって実行されると前記コンピュータに所定の方法を遂行させる命令を含む非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記方法は、
    一方のデバイスから第一メッセージを受信してその中にデータ値が存在するかどうかを判断することと、
    前記第一メッセージと関係付けられた受信信号強度を決定することと、
    前記データ値が存在すると判断した場合は前記受信信号強度を閾値と比較することと、
    前記受信信号強度が前記閾値を超える場合は他方のデバイスに第二メッセージを送信するが、前記受信信号強度が前記閾値を下まわる場合は前記第二メッセージを送信しないこととを含む
    ことを特徴とする非一時的なコンピュータ可読媒体。
15. 前記方法は、請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の前記特徴を含む
    ことを特徴とする、請求項１４に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。

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