JP5027955B2 - 無線通信装置、無線通信システムおよびチャネルの切替方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信技術に関する。

ＩＥＥＥ８０２仕様は、ＯＳＩモデルの２つの下位層である物理層（ＰＨＹ：Physical Layer）と、データリンク層（ＤＬＬ：Data Link Layer）の要素を組み込んでおり、フレームの送受信は、ＰＨＹとＤＬＬによって制御される。ＤＬＬは、論理リンク制御（ＬＬＣ：Logical Link Control）副層と、媒体アクセス制御（ＭＡＣ：Media Access Control）副層とに分割される。ＰＨＹは、ＭＡＣと無線伝送路の間のインタフェースとして動作し、ＭＡＣは、ＬＬＣとＰＨＹの間のインタフェースとして動作する。

インフラストラクチャネットワークは、アクセスポイントを備え、無線ＬＡＮ（Local Area Network）クライアントは、アクセスポイントとフレームの送受信を行う。アクセスポイントのＭＡＣ部は、使用する周波数チャネルを決定し、その周波数チャネルで、無線ＬＡＮクライアントとの間のフレーム送受信を管理する。無線ＬＡＮクライアントは、アクセスポイントが決定した周波数チャネルを用いて、アクセスポイントとフレームの送受信を行う。

無線ＬＡＮクライアントは、インフラストラクチャネットワークに参加するために、ネットワークを発見するスキャニングプロセスを実行する。スキャニングプロセスの１つに、アクティブスキャンと呼ばれる技術がある。アクティブスキャンでは、無線ＬＡＮクライアントが、チャネルリストに含まれる複数の周波数チャネル上で、プローブ要求フレームを送信し、その周波数チャネルを使用するアクセスポイントが存在すれば、そのアクセスポイントは、プローブ応答フレームを生成して、無線ＬＡＮクライアントに応答する。これにより、無線ＬＡＮクライアントは、インフラストラクチャネットワークを発見でき、発見したネットワークに参加できるようになる。

ＩＥＥＥ８０２．１１仕様において、無線媒体へのアクセスは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）によって提供される。この通信プロトコルでは、所定の周波数チャネルで通信を開始する前に、一度受信を試みることで、現在通信している他の端末が存在しているか確認し（Carrier Sense）、同じ周波数チャネルを共用する他の端末が通信していなければ自分の通信を開始する（Multiple Access）。Carrier Senseによって、通信中の他の端末が存在していることが検出された場合、他の端末の通信終了と同時に送信を試みると衝突する可能性が高いため、他の端末の通信終了の検知後、自分が送信を開始する前に、ランダムな長さの待ち時間をとる（Collision Avoidance）。このようにして、無線ＬＡＮ端末は、他の端末と競合しないことを確認して、アクセスポイントとフレームの送受信を行うようにしている。

ＵＳ２００６／０３４３１５号公開公報

無線通信装置に、アクセスポイントとして動作する外部の無線中継装置と接続し、同時に外部の無線端末装置とも接続する（すなわち無線通信装置がアクセスポイントとして動作する）機能をもたせる場合、無線通信装置は、ＭＡＣ部とＰＨＹ部のセットを２つ備えることが好ましい。ＭＡＣ部とＰＨＹ部の２つのセットは、基本的に互いの影響を受けることなく独立して動作できるため、このような無線通信装置は、一方のセットを用いて、外部無線中継装置に対して無線ＬＡＮクライアントとして動作し、他方のセットを用いて、外部の無線端末装置に対してアクセスポイントとして動作できる。

一方で、たとえば製造コストを削減するなどの理由から、無線通信装置は、１つのＰＨＹ部を利用して、外部無線中継装置と外部無線端末装置に接続する構成をとることもできる。このような無線通信装置は、外部無線中継装置および外部無線端末装置のそれぞれと、１つのＰＨＹ部で生成される同じ周波数チャネルを使用してフレームの送受信を行う。このとき、外部無線中継装置がなんらかの事情により、使用する周波数チャネルを変更すると、無線通信装置と外部無線中継装置との間の無線リンクが切断される。無線通信装置が外部無線中継装置との接続を回復するためには、スキャニングプロセスを実行して外部無線中継装置を探索しなければならない。しかしながら、スキャニングプロセスでは、使用チャネルを順次切り替えるため、外部無線端末装置との間で使用していた周波数チャネルが変更されて、外部無線端末装置との接続が維持できないという問題がある。

そこで本発明は、スキャニングプロセスの実行中も、無線端末装置との接続を維持することのできる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様は無線通信装置であって、第１端末装置との通信を制御する第１通信制御部と、第２端末装置との通信を制御する第２通信制御部と、複数の周波数チャネルのうち、１つの周波数チャネルを用いてフレームの送信および受信を行う送受信部と、を備えた無線通信装置を提供する。この無線通信装置において、第１通信制御部は、複数の周波数チャネルをスキャンして、第１端末装置を探索する探索処理部を有し、探索処理部が第１端末装置を探索している間、第２通信制御部は、第２端末装置との接続を維持しつつ、探索処理部が第１端末装置を検出して、検出した第１端末装置が使用する周波数チャネルを特定すると、第２通信制御部は、探索処理部により特定された周波数チャネルを使用して、第２端末装置との通信を制御する。

本発明の別の態様は、無線通信装置と、当該無線通信装置と接続する第１端末装置と、当該無線通信装置と接続する第２端末装置とを備えた無線通信システムに関する。第１端末装置は、無線通信装置に対してアクセスポイントとして動作し、無線通信装置は、第２端末装置に対してアクセスポイントとして動作する。無線通信装置は、第１端末装置との通信を制御する第１通信制御部と、第２端末装置との通信を制御する第２通信制御部と、複数の周波数チャネルのうち、１つの周波数チャネルを用いてフレームの送信および受信を行う送受信部と、を有する。第１通信制御部は、複数の周波数チャネルをスキャンして、第１端末装置を探索する探索処理部を有し、探索処理部が第１端末装置を探索している間、第２通信制御部は、第２端末装置との接続を維持しつつ、探索処理部が第１端末装置を検出して、検出した第１端末装置が使用する周波数チャネルを特定すると、第２通信制御部は、探索処理部により特定された周波数チャネルを使用して、第２端末装置との通信を制御する。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によると、スキャニングプロセスの実行中も、無線端末装置との接続を維持する技術を提供することができる。

本発明の実施例における無線通信システムを示す図である。 従来の通信システムにおけるチャネル切替の遷移シーケンスを示す説明図である。 実施例１の無線通信装置の機能ブロックを示す図である。 実施例１の無線通信装置を備えた無線通信システムにおけるチャネル切替の遷移シーケンスを示す説明図である。 チャネル切替用の情報要素のフォーマットを示す図である。 チャネル切替用の情報要素を付加したマネージメントフレームを利用して、チャネル切替を実行するシーケンスを示す図である。 チャネル切替用の情報要素を付加したデータフレームを利用して、チャネル切替を実行するシーケンスを示す図である。 実施例２の無線通信装置の機能ブロックを示す図である。 実施例２の無線通信装置を備えた無線通信システムにおけるチャネル切替の遷移シーケンスを示す説明図である。 チャネル切替用の情報要素を付加したマネージメントフレームを利用して、チャネル切替を実行するシーケンスを示す図である。 （ａ）はカウント値決定用テーブルを示す図であり、（ｂ）は別の例を示す図である。 端末装置の機能ブロックを示す図である。 （ａ）は残り時間決定用テーブルを示す図であり、（ｂ）は別の例を示す図である。 図９に示すチャネル切替の遷移シーケンスの変形例を示す説明図である。 図１４に示すチャネル切替の遷移シーケンスの詳細を示す図である。

図１は、本発明の実施例における無線通信システム１を示す。無線通信システム１は、無線通信装置１０、端末装置３０ａ、３０ｂ（以下、総称する場合には、「端末装置３０」とよぶ）および無線中継装置４０を備え、アクセスポイントを利用したインフラストラクチャネットワークを構築する。無線通信装置１０、端末装置３０および無線中継装置４０は、それぞれ無線ＬＡＮ端末装置であって、端末装置３０および無線中継装置４０は、無線通信装置１０との間で、フレーム（またはデータ）の送受信を行う。無線通信システム１において端末装置３０は１台であってもよく、また３台以上であってもよい。

本実施例の無線通信装置１０は、１つ以上のＰＨＹ部と、ＰＨＹ部の数と等しいまたはそれ以上の数のＭＡＣ部を備える。図１に示す例では、無線通信装置１０が、１つのＰＨＹ部１２と、１つのＭＡＣ部２０とを有して構成されているが、ＰＨＹ部１２、ＭＡＣ部２０のそれぞれの個数は、これに限定するものではない。図１に示すＭＡＣ部２０は、第１ＭＡＣ部２０ａ、第２ＭＡＣ部２０ｂを有している。本実施例において第１ＭＡＣ部２０ａおよび第２ＭＡＣ部２０ｂは、ＭＡＣ部２０における機能を実現するための呼び名であり、第１ＭＡＣ部２０ａおよび第２ＭＡＣ部２０ｂが１つのモジュールとして構成されても、別個のモジュールとして構成されてもよい。またＭＡＣ部２０は、物理的に１チップで構成されてもよいが、複数の（たとえば２つの）チップで構成されてもよく、その場合には、第１ＭＡＣ部２０ａおよび第２ＭＡＣ部２０ｂのそれぞれの機能がそれぞれ１チップで構成されてもよい。

端末装置３０ａは、ＭＡＣ部３４ａおよびＰＨＹ部３２ａを有し、端末装置３０ｂは、ＭＡＣ部３４ｂおよびＰＨＹ部３２ｂを有する。また無線中継装置４０は、ＭＡＣ部４４およびＰＨＹ部４２を有する。なお無線中継装置４０は、ＭＡＣ部４４とＰＨＹ部４２のセットを複数有して構成されてよい。

無線通信システム１においては、２つのインフラストラクチャネットワークが構築される。無線中継装置４０および無線通信装置１０から構築されるインフラストラクチャネットワークでは、無線中継装置４０がアクセスポイントとして動作し、無線通信装置１０が無線ＬＡＮクライアントとして動作する。また、無線通信装置１０および端末装置３０から構築されるインフラストラクチャネットワークでは、無線通信装置１０がアクセスポイントとして動作し、端末装置３０が無線ＬＡＮクライアントとして動作する。

たとえば無線通信装置１０は、ゲームアプリケーションを実行するゲーム装置であり、また端末装置３０は、ユーザからのゲーム操作入力をゲーム装置に送信する無線ゲームコントローラであってよい。また無線中継装置４０は、インターネットなどのネットワークに接続されたアクセスポイントであってよい。無線通信システム１の環境下において、無線通信装置１０は、ゲームコントローラである端末装置３０からの操作入力を受け付けるとともに、別のユーザによるゲーム操作入力をインターネット経由で無線中継装置４０を介して受け付けることができ、無線通信装置１０が、各ユーザのゲーム操作入力をゲーム進行に反映することで、複数ユーザの対戦ゲームを実行できる。

無線通信装置１０では、無線中継装置４０との間のフレーム送受信を制御する第１ＭＡＣ部２０ａと、端末装置３０との間のフレーム送受信を制御する第２ＭＡＣ部２０ｂとが１つのＰＨＹ部１２を共用している。既述したように、第１ＭＡＣ部２０ａと第２ＭＡＣ部２０ｂとは、１つのモジュールとして構成されてもよく、また、それぞれ別個のモジュールとして構成されていてもよい。したがって、無線中継装置４０と無線通信装置１０の間のフレームの送受信、および無線通信装置１０と端末装置３０の間のフレームの送受信は、通常は、ＰＨＹ部１２により生成される同一の周波数チャネル上で実行される。無線中継装置４０と無線通信装置１０の間で使用される周波数チャネルは、無線中継装置４０により決定されるため、無線通信装置１０は、端末装置３０との間で使用する周波数チャネルを、無線中継装置４０で決定された周波数チャネルに合わせる必要がある。

そのため、たとえば無線通信装置１０が、端末装置３０と無線接続している際に、新たに無線中継装置４０と接続する必要が生じると、無線通信装置１０は、アクティブスキャンなどのスキャニングプロセスを実行して、無線中継装置４０を探索しなければならない。アクティブスキャンでは、無線通信装置１０は、チャネルリストに含まれる全チャネルをスキャンし、すなわちチャネルを周期的に切り替えて無線中継装置４０を探索する。そのため、無線通信装置１０は、端末装置３０との間で使用していた周波数チャネルを変更することとなり、従来の通信システムにおいて、１つのＰＨＹ部１２しかもたない無線通信装置１０は、端末装置３０との接続を維持できなくなる。また無線通信装置１０が、無線中継装置４０および端末装置３０と同時に無線接続している際に、無線中継装置４０が使用チャネルを切り替えたような場合にも、無線通信装置１０はアクティブスキャンにより無線中継装置４０を探索することで、端末装置３０と無線通信装置１０の間の無線接続が切断される。同様に、無線通信装置１０が、無線中継装置４０および端末装置３０と同時に無線接続している際に、接続中の無線中継装置４０とは別の無線中継装置４０を探索する場合にも、無線通信装置１０との間の無線接続が切断される。

図２は、従来の通信システムにおけるチャネル切替の遷移シーケンスを示す説明図である。説明の便宜上、ここでは１台の端末装置３０のみを示すが、複数台存在してもよい。図２に示す例では、最初の段階で、無線通信装置１０が、無線中継装置４０および端末装置３０と、チャネルｘ（ＣＨ−ｘ）で無線リンクを確立しており、無線中継装置４０が時間ｔ１で、使用チャネルを、チャネルｙ（ＣＨ−ｙ）に切り替えている。

時間ｔ１後、無線通信装置１０は、ＣＨ−ｘで無線中継装置４０に対してフレーム６０の送信を試みても、無線中継装置４０の使用チャネルはＣＨ−ｘではないため、フレーム６０の送信に失敗する。無線通信装置１０は、この失敗を所定回数繰り返すと、無線中継装置４０がＣＨ−ｘを使用していないことを認識し、時間ｔ２でアクティブスキャンを開始する。一方、端末装置３０は、時間ｔ２後、ＣＨ−ｘで無線通信装置１０に対してフレーム６２の送信を試みても、無線通信装置１０はアクティブスキャン実行中であるため、フレーム６２の送信に失敗する。端末装置３０は、この失敗を所定回数繰り返すと、時間ｔ３でアクティブスキャンを開始する。その後、無線通信装置１０が、いずれかの周波数チャネル（この場合は、ＣＨ−ｙ）上で無線中継装置４０を発見し、全チャネルのアクティブスキャンを終了すると、ＰＨＹ部１２の周波数チャネルを無線中継装置４０の使用チャネル（ＣＨ−ｙ）に合わせて、時間ｔ４で、無線中継装置４０がアクセスポイントとして動作するインフラストラクチャネットワークに参加する。これにより、無線通信装置１０は、ＣＨ−ｙで、無線中継装置４０とフレームの送受信を行えるようになる。

時間ｔ４後、端末装置３０は、アクティブスキャンにより、ＣＨ−ｙで無線通信装置１０を発見し、チャネルリストに含まれる全チャネルのアクティブスキャンを終了すると、ＰＨＹ部３２の周波数チャネルを無線通信装置１０の使用チャネル（ＣＨ−ｙ）に合わせて、時間ｔ５で、無線通信装置１０がアクセスポイントとして動作するインフラストラクチャネットワークに参加する。これにより端末装置３０は、時間ｔ５から、ＣＨ−ｙで、無線通信装置１０とフレームの送受信を行えるようになる。

このチャネル遷移シーケンスにおいて、端末装置３０は、時間ｔ３からｔ５までのスキャニング期間中、無線通信装置１０とフレームを送受信することができない。端末装置３０は、チャネルリストにしたがってアクティブスキャンを実行するが、このチャネルリストには、たとえば１３個のチャネルが含まれ、また、１チャネルあたりのスキャニング時間は、１００ｍｓ（ミリ秒）程度かかる。したがって、アクティブスキャンの実行には、少なくとも１秒以上かかる。さらに端末装置３０は、無線通信装置１０が無線中継装置４０を発見して使用チャネルを確定するまで（時間ｔ４）、有効なアクティブスキャンを実行できないため、その時間も加えると、端末装置３０のスキャニング期間は、２秒以上かかることになる。

たとえば、上記したように、無線通信装置１０がゲーム装置、端末装置３０が無線ゲームコントローラである場合、無線ゲームコントローラへの操作入力が、ゲーム画面に実質的にリアルタイムで反映されるためには、無線ゲームコントローラからゲーム装置へのデータ送信は、ゲーム画面のフレームレート（６０ｆｐｓ）に応じた周期で行われることが好ましい。厳密なリアルタイム性を追求すると、無線ゲームコントローラからゲーム装置へのデータ送信周期は、１６．６ｍ秒（１／６０）以下に設定される必要がある。また厳密なリアルタイム性を追求しない場合であっても、たとえば１秒以上の遅れは、ユーザに違和感を与える可能性が高く好ましくない。したがって従来の通信システムにおいて、無線ゲームコントローラが２秒以上、操作入力データを送信できないことは、ゲーム進行上、許容できないものとなる。

次に、無線ゲームコントローラの動作モードについて説明する。無線ゲームコントローラはバッテリ駆動であるため、省電力モードで動作することが好ましい。８０２．１１標準仕様において、Ｕ−ＡＰＳＤ（Unscheduled Automatic Power-Save Delivery：不定期自動省電力配信）は、次の利点をもつ。

Ｕ−ＡＰＳＤでは、無線ゲームコントローラがデータフレームの送受信を、アクセスポイントであるゲーム装置と同期化させることで、送受信以外の期間、無線ゲームコントローラが省電力モードに入ることができる。無線ゲームコントローラは、データフレームに含まれるビット値１のＥＯＳＰ（End of Service Period：サービス時間終了）を受信するまで、ゲーム装置との接続を維持し、ビット値１を受信するとスリープする。無線ゲームコントローラは、次回起動するタイミングを自身で設定し、起動するとゲーム装置にトリガ信号を送信して、ゲーム装置とのフレーム送受信を再開する。たとえば無線ゲームコントローラは、１０ｍｓ周期で起動して、１６．６ｍｓ以下のデータ送信周期を実現する。

以下の２つの実施例において、無線通信装置１０（ゲーム装置）が無線中継装置４０をアクティブスキャンにより探索しつつ、端末装置３０（無線ゲームコントローラ）と無線通信装置１０（ゲーム装置）の間で通信不能な期間を可能な限り短くする技術を示す。なお無線通信装置１０は、Ｕ−ＡＰＳＤで動作する例を示すが、これに限定するものではない。

（実施例１）
図３は、実施例１の無線通信装置１０の機能ブロックを示す。無線通信装置１０は、送受信部５０、第１通信制御部１００および第２通信制御部２００を備える。図１を参照して、送受信部５０はＰＨＹ部１２に対応し、送信部５２および受信部５４を有する。また、第１通信制御部１００は、無線中継装置４０との間のフレーム送受信を制御する第１ＭＡＣ部２０ａに、第２通信制御部２００は、端末装置３０との間のフレーム送受信を制御する第２ＭＡＣ部２０ｂに、それぞれ対応する。第１通信制御部１００は、通信状況監視部１０２、探索処理部１０４、周波数チャネル決定部１０６、送信フレーム生成部１０８および受信フレーム取得部１１０を有する。第２通信制御部２００は、スキャン情報取得部２０２、ＣＬ送信タイミング決定部２０４、送信フレーム生成部２０６および受信フレーム取得部２０８を有する。なお説明の便宜上、図３において、第１通信制御部１００および第２通信制御部２００は、別個の機能ブロックとして示しているが、既述したように第１ＭＡＣ部２０ａおよび第２ＭＡＣ部２０ｂは１つのＭＡＣモジュールとして構成されてもよい。１つのＭＡＣモジュールとして構成される場合、送信フレーム生成部１０８、送信フレーム生成部２０６は、単一の送信フレーム生成部としてまとめることができる。なお、１つのＭＡＣモジュールとして構成される場合であっても、受信フレーム取得部１１０および受信フレーム取得部２０８のそれぞれは、別個の受信フレーム取得部として存在する。

第１通信制御部１００および第２通信制御部２００の各機能は、ＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされたプログラムなどによって実現され、図３においてはそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがってこれらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者に理解されるところである。

図４は、実施例１の無線通信装置１０を備えた無線通信システム１におけるチャネル切替の遷移シーケンスを示す説明図である。説明の便宜上、ここでは１台の端末装置３０のみを示すが、複数台存在していてもよい。端末装置３０はＵ−ＡＰＳＤを利用した省電力モードで動作し、アクセスポイントである無線通信装置１０に対してトリガ信号を送信して、無線通信装置１０からビット値１のＥＯＳＰを受信するとスリープする。端末装置３０は、次回起動するタイミングを自身で設定し、起動すると無線通信装置１０にトリガ信号を送信して、ビット値１のＥＯＳＰを受信するまで、フレームの送受信を行う。たとえば端末装置３０は１０ｍｓ周期で起動する。

図４に示す例では、最初の段階で、無線通信装置１０が、無線中継装置４０および端末装置３０と、チャネルｘ（ＣＨ−ｘ）で無線リンクを確立しており、無線中継装置４０が時間ｔ１で、使用チャネルを、チャネルｙ（ＣＨ−ｙ）に切り替えている。時間ｔ１後、無線通信装置１０は、ＣＨ−ｘで無線中継装置４０に対してフレーム６０の送信を試みても、無線中継装置４０の使用チャネルはＣＨ−ｘではないため、フレーム６０の送信に失敗する。無線通信装置１０は、この失敗を所定回数繰り返すと、無線中継装置４０がＣＨ−ｘを使用していないことを認識し、時間ｔ１０でアクティブスキャンを開始する。

無線通信装置１０は、使用可能な周波数チャネルのリストを、チャネルリストとして保持している。実施例１では、無線通信装置１０が、チャネルリストに含まれる全ての周波数チャネルを連続してスキャンするのではなく、複数回に分割してスキャンする。各回において、無線通信装置１０は、少なくとも１つの周波数チャネル上で無線中継装置４０を探索する。たとえば、チャネルリストに１３個のチャネルが含まれ、１チャネルあたりのスキャン（探索）時間が１００ｍｓである場合、無線通信装置１０は、１チャネルごとに分けて、無線中継装置４０の探索処理を実行する。したがって、この場合は、非連続に１３の周波数チャネルのアクティブスキャンが実行されることになる。隣り合う探索処理の間には、無線通信装置１０と端末装置３０とが通信可能な期間が設定される。

なお、１回あたりのスキャン時間は、無線通信装置１０と端末装置３０との間で許容される通信ディレイ時間に依存する。許容される通信ディレイ時間が２００ｍｓであれば、無線通信装置１０は、１回の探索処理で２つのチャネルをスキャンしてもよい。また１チャネルあたりのスキャン時間が５０ｍｓであって、許容される通信ディレイ時間が１００ｍｓであれば、無線通信装置１０は、１回の探索処理で２つのチャネルをスキャンしてもよい。なお図４では、図示の都合上、３回の探索処理しか示されていないが、上記したように、実施例１では、無線通信装置１０が、１３回の探索処理を間欠的に実行する。

無線通信装置１０は、アクティブスキャンの開始前に、端末装置３０に対して、ビット値１のＥＯＳＰとともに、次にトリガ信号を送信するべきタイミングを通知する。端末装置３０がトリガ信号を送信するべきタイミングは、無線通信装置１０が探索処理を行っていないときに設定され、すなわち、当回の無線通信装置１０による探索処理が終了した後であって、次回の無線通信装置１０による探索処理が開始する前のタイミングに設定される。この通知を受けると、端末装置３０はスリープするとともに、次の起動タイミングを、通知されたタイミングの直前に設定する。無線通信装置１０が通知するタイミング情報は、絶対時刻を指定する時間情報であってもよく、また、何ｍｓ後といった、相対時刻を指定する時間情報であってもよい。端末装置３０は、通知されたタイミングの直前に起動し、通知されたタイミングでトリガ信号を無線通信装置１０に送信する。

図４において、タイミングの通知は、ビット値１のＥＯＳＰを含むデータフレーム６４ａ、６４ｂ、６４ｃを送信することで行われる。無線通信装置１０は、送信タイミングを指定した情報を含むデータフレーム６４を生成し、探索処理の開始前に端末装置３０に送信する。Ｕ−ＡＰＳＤモードでは、端末装置３０は、次回起動するタイミングを自身で設定するように動作するが、データフレーム６４を受信したときには、送信タイミング指定情報にしたがって、次回起動するタイミングを設定する。たとえばデータフレーム６４に所定のフラグが設定され、端末装置３０は、そのフラグを参照すると、データフレーム６４に含まれている送信タイミング指定情報を抽出して、次回起動するタイミングを決定してもよい。端末装置３０は、所定のフラグが設定されたデータフレーム６４を受信したときだけ、次回の起動タイミングを設定し、受信しなければ、前回起動時の１０ｍｓ後に、起動するタイミングを自律的に設定する。なお、送信タイミング指定情報は、データフレームに限らず、他の種類のフレームに含まれていてもよい。

なおＵ−ＡＰＳＤモードで端末装置３０が動作しない場合には、無線通信装置１０が、端末装置３０がトリガ信号を送信するタイミングを制御してもよい。無線通信装置１０は、端末装置３０に送信するフレームに、次のフレームを送信するタイミングを指定した情報を付加する。これにより端末装置３０は、無線通信装置１０からフレームを受信するたびに、フレーム送信タイミング指定情報を参照して、次にフレームを送信するタイミングを設定する。

また端末装置３０が、無線通信装置１０がスキャニング処理を行うときの動作モードを有していてもよい。たとえば、無線通信装置１０が、所定の時刻からスキャニング処理を行うことを端末装置３０に通知すると、端末装置３０は、所定の動作モードに入る。この動作モードでは、所定の時刻から周期的にスリープモードと、データ送信モードとを繰り返す。スリープモードは無線通信装置１０による探索処理期間に実行され、データ送信モードは無線通信装置１０による隣り合う探索処理の間の期間に実行される。

図４において、無線通信装置１０は、時間ｔ１後、無線中継装置４０がＣＨ−ｘを使用していないことを認識すると、端末装置３０の次回のトリガ信号の送信タイミングを指定した情報を含むデータフレーム６４ａを端末装置３０に送信する。無線通信装置１０は、時間ｔ１０で、１つの周波数チャネルの探索処理を開始し、時間ｔ１１で終了する。無線通信装置１０は、探索処理終了後、使用する周波数チャネルをＣＨ−ｘに戻す。端末装置３０は、データフレーム６４ａで指定された送信タイミングの前に、スリープ状態から起動状態に遷移し、指定されたタイミング（時間ｔ１２）でトリガ信号を送信して、フレームの送受信を行う。無線通信装置１０は、次回の探索処理の前に、ビット値１のＥＯＳＰとともに、端末装置３０の次回のトリガ信号の送信タイミングを指定した情報を含むデータフレーム６４ｂを端末装置３０に送信し、時間ｔ１３でチャネル切替を行って、時間ｔ１４で、新たな周波数チャネルの探索処理を実行する。以降、無線通信装置１０は、探索処理と、端末装置３０とのフレーム送受信処理とを繰り返す。

具体的に、無線通信装置１０は、時間ｔ１４からｔ１５までの間、探索処理を実行し、その後、使用チャネルをＣＨ−ｘに戻し、時間ｔ１６で、端末装置３０からトリガ信号を受信し、フレームの送受信を行う。無線通信装置１０は、データフレーム６４ｃを送信して、次にトリガ信号を送信するべきタイミング（時間ｔ２０）を通知した後、時間ｔ１７でチャネル切替を行って、時間ｔ１８で、新たな周波数チャネルの探索処理を実行する。無線通信装置１０は、時間１８からｔ１９までの間、探索処理を実行し、その後、使用チャネルをＣＨ−ｘに戻し、時間ｔ２０で、端末装置３０からトリガ信号を受信し、フレームの送受信を行う。

アクティブスキャン処理では、無線通信装置１０がプローブ要求フレーム６６を送信し、無線中継装置４０が、プローブ要求フレーム６６の周波数チャネルを使用していれば、プローブ応答フレーム６８を生成して、無線通信装置１０に応答する。図４に示す例では、３回目のアクティブスキャン処理（探索処理）で、無線通信装置１０が無線中継装置４０からプローブ応答フレーム６８を受信する。これにより端末装置３０は、無線中継装置４０が存在していることを確認し、また無線中継装置４０が使用する周波数チャネルを特定できる。なお既述したように、図４では３回の探索処理が示されているが、実際には１３回の探索処理が実行される。

すべての探索処理が終了した後、無線通信装置１０は、無線中継装置４０と接続する周波数チャネルを決定する。無線通信装置１０は、時間ｔ２０からｔ２１の間に、端末装置３０に対して、決定した周波数チャネルを通知するとともに、チャネルの切替タイミングを通知する。具体的に無線通信装置１０は、決定した周波数チャネルとチャネルの切替タイミングを含むフレーム６５を端末装置３０に送信する。

８０２．１１仕様において、ビーコンフレームとマネージメントフレームを利用したチャネル切替の方法が定義されている。いずれのフレームを利用した場合であっても、チャネル切替用のＩＥ（Information Element：情報要素）をフレームに付加し、クライアントに通知するようになっている。

図５は、チャネル切替用の情報要素のフォーマットを示す。このフォーマットには、"Element ID"、"Length"、"Channel Switch Mode"、"New Channel Number"、"Channel Switch Count"のフィールドが設けられ、それぞれ８ビットのデータが書き込まれる。このうち、"Channel Switch Mode"には、チャネル切替を行うか否かの情報が書き込まれ、"New Channel Number"には、次に遷移するチャネルを特定するデータが書き込まれ、"Channel Switch Count"には、遷移するまでのカウントダウン情報が書き込まれる。この情報要素を受信したクライアントは、"New Channel Number"のデータにより、遷移するチャネルを把握し、"Channel Switch Count"のカウントダウン情報により、遷移するタイミングを把握する。クライアントは、カウントダウン情報が０になると、遷移するタイミングであることを認識するが、仮に、カウントダウン情報が０のフレームを受信できなくても、それ以前に受信したカウントダウン情報から、カウントダウン情報が０となるタイミングを予測することで、次のチャネルに遷移できるように構成されている。

図６は、チャネル切替用の情報要素を付加したマネージメントフレームを利用して、チャネル切替を実行するシーケンスを示す。図６では、図４においてチャネル切替のための処理が行われる時間ｔ２０以降の詳細なシーケンスを示す。端末装置３０は、Ｕ−ＡＰＳＤ動作を行うため、ビット値１のＥＯＳＰを受信すると、スリープする。

端末装置３０が、トリガ信号７０ａを無線通信装置１０に送信すると、無線通信装置１０が、マネージメントフレーム７２ａを端末装置３０に送信する。マネージメントフレーム７２ａは、図５に示す情報要素を含んで構成される。ここでは、"New Channel = y"、および"Count = 9"のデータが含まれている。図５を参照して、"New Channel = y"は、次に遷移するチャネルがＣＨ−ｙであることを示し、"Count = 9"は、カウントダウン情報が９であることを示す。無線通信装置１０は、マネージメントフレーム７２ａを送信後、ビット値１を示すＥＯＳＰを付加したデータフレーム７４ａを端末装置３０に送信する。マネージメントフレーム７２ａをデータフレーム７４ａの前に送信することで、端末装置３０は、スリープ前に、マネージメントフレーム７２ａを受信できる。

図４を参照して、実施例１の無線通信システム１では、周波数チャネルあたりのスキャニング期間が１００ｍｓに設定されており、また、スキャニングプロセスに挟まれる端末装置３０とのフレーム送受信期間も１００ｍｓに設定されている。端末装置３０が複数存在する場合、各端末装置３０は独立して非同期で動作するため、ＣＳＭＡ／ＣＡによって、端末装置３０の送信が延期されることがある。そのため、端末装置３０とのフレーム送受信期間を１００ｍｓ程度に設定しておくことで、この期間内に、端末装置３０と無線通信装置１０との間のデータ送受信が確実に行われるようにしている。

端末装置３０は、１０ｍｓの周期でスリープ状態から復帰して、トリガ信号７０ｂを送信し、無線通信装置１０から、マネージメントフレーム７２ｂおよびデータフレーム７４ｂを、この順に受信する。マネージメントフレーム７２ｂでは、"Channel Switch Count"の値が１デクリメントされている。このように、"Channel Switch Count"の値は、カウントダウン情報として利用される。この処理は繰り返され、端末装置３０が、トリガ信号７０ｄの送信後、カウント値０を含むマネージメントフレーム７２ｄを受信すると、データフレーム７４ｄの受信後の時間ｔ２２で、使用チャネルをＣＨ−ｙに切り替える。図６におけるマネージメントフレーム７２ａ〜７２ｄは、図４に示すフレーム６５に対応する。

図７は、チャネル切替用の情報要素を付加したデータフレームを利用して、チャネル切替を実行するシーケンスを示す。図７に示す例では、データフレームに情報要素を付加することで、図６におけるマネージメントフレーム７２の送信を不要としている。端末装置３０は、マネージメントフレームを受信しなくてよいため、トリガ信号の送信から、データフレームの受信までの期間を短くでき、その分、スリープ期間を長くとれるようになる。図７におけるデータフレーム７４ａ〜７４ｄは、図４に示すフレーム６５に対応する。

図３〜図７を参照して、無線通信装置１０における各構成の動作を説明する。第１通信制御部１００は、無線中継装置４０との通信を制御し、第２通信制御部２００は、端末装置３０との通信を制御する。送受信部５０は、チャネルリストに含まれる複数の周波数チャネルのうち、１つの周波数チャネルを用いてフレームの送信および受信を行う。

第１通信制御部１００において、通信状況監視部１０２は、第１通信制御部１００と無線中継装置４０との間の通信状況を監視する。通信状況監視部１０２は、ＣＨ−ｘで受信フレーム取得部１１０が受信部５４を介してフレームを取得できなくなったことを判定すると、探索処理部１０４にスキャニングプロセスの実行指示を送る。探索処理部１０４は、チャネルリストを保持し、チャネルリストに含まれる複数の周波数チャネルをスキャンして、無線中継装置４０を探索する。

本実施例１では、無線通信装置１０が、無線中継装置４０および端末装置３０と同時に接続している際に、無線中継装置４０が使用チャネルを切り替えた状況を示している。たとえば、無線通信装置１０が端末装置３０と接続しているときに無線中継装置４０と接続する必要が生じたときや、また別の無線中継装置４０を探索する場合においても、本実施例１の技術が適用される。

図４に示すように、実施例１の無線通信システム１において、探索処理部１０４は、チャネルリストに含まれる複数の周波数チャネルを、複数の組に分割して、周期的に非連続なアクティブスキャンを実行し、無線中継装置４０を探索する。各組には、少なくとも１つの周波数チャネルが含まれ、この例では、探索処理部１０４が、１回の探索処理において、１つの周波数チャネル上で無線中継装置４０を探索する。探索処理部１０４が無線中継装置４０を探索している間、第２通信制御部２００は、端末装置３０との無線リンクが切断されないように、端末装置３０との接続を維持する。そのために探索処理部１０４は、探索時間に関する情報をスキャン情報取得部２０２に提供する。探索処理部１０４は、各探索処理の開始前に、探索時間に関する情報を提供するようにしてもよいが、全チャネルをスキャンする場合には、予めアクティブスキャンをスケジューリングできるため、最初の探索処理の開始前に、全ての探索処理の時間に関する情報を提供してもよい。

第２通信制御部２００において、スキャン情報取得部２０２は、探索時間に関する情報（以下、「スキャン情報」と呼ぶ）を取得する。スキャン情報は、探索処理を実行する開始時刻および終了時刻に関する情報であってよい。この時刻情報は、絶対的な時間であっても、相対的な時間であってもよい。ＣＬ送信タイミング決定部２０４は、取得したスキャン情報をもとに、端末装置３０のトリガ信号を送信するべきタイミングを導出する。ＣＬ送信タイミング決定部２０４は、このタイミングを、探索処理部１０４が探索処理を行っていないときに設定し、具体的には、隣り合う探索処理の間の期間、すなわち、当回の探索処理の終了後であって、次回の探索処理の開始前のタイミングに設定する。ＣＬ送信タイミング決定部２０４は、受信フレーム取得部２０８が受信部５４を介してトリガ信号を取得した時点でタイミングの導出処理を行ってもよく、またスキャン情報取得部２０２がスキャン情報を取得した時点で、導出処理を行ってもよい。送信フレーム生成部２０６は、トリガ信号を送信するべきタイミングを指定するタイミング情報と、ビット値１のＥＯＳＰを付加した送信フレーム（図４のデータフレーム６４ａ〜６４ｃ）を生成する。送信部５２は、生成された送信フレームを端末装置３０に送信する。

探索処理部１０４は、アクティブスキャンにより無線中継装置４０を検出すると、検出した無線中継装置４０が使用する周波数チャネルを特定し、バッファに記憶する。探索処理部１０４は、１回の探索処理が終了すると、周波数チャネル決定部１０６にその旨を通知し、周波数チャネル決定部１０６は、送受信部５０で使用する周波数チャネルを、ＣＨ−ｘに戻す。これにより、第２通信制御部２００が、端末装置３０とフレームを送受信できるようになる。なお、第２通信制御部２００もスキャンの終了時刻を把握しているため、第２通信制御部２００が、送受信部５０で使用する周波数チャネルを、ＣＨ−ｘに戻してもよい。探索処理部１０４は、次の探索処理の開始時刻になると、送受信部５０で使用する周波数チャネルを、スキャンする周波数チャネルに設定し、スキャニング処理を実行する。以上の処理を繰り返し、探索処理部１０４は、全チャネルのアクティブスキャンを完了する。

時間ｔ１９で、全チャネルのアクティブスキャンが終了すると、周波数チャネル決定部１０６は、探索処理部１０４によりバッファに記憶された周波数チャネルを参照し、その周波数チャネルに切り替えることを決定する。周波数チャネル決定部１０６は、使用する周波数チャネル（ＣＨ−ｙ）を決定すると、その情報を送信フレーム生成部２０６に通知する。送信フレーム生成部２０６は、時間ｔ２０以降、図６または図７に示すようなチャネル切替用の情報要素を付加した送信フレームを生成し、送信部５２が、端末装置３０に送信する。これにより、第２通信制御部２００と端末装置３０とが、使用する周波数チャネルを、探索処理部１０４により特定された周波数に設定できるようになる。なお、周波数の切替処理については、実施例２において詳述する。

実施例１によると、チャネルリストに含まれる全チャネルのアクティブスキャンを連続して実行するのではなく、少なくとも１つのチャネル上での探索処理を時分割的に実行することで、隣り合う探索処理の間に無線通信装置１０と端末装置３０とのデータ送受信を実現できるようになる。これにより、通信ディレイ時間を短縮でき、データ送受信に、ある程度のリアルタイム性を担保できる。

（実施例２）
図８は、実施例２の無線通信装置１０の機能ブロックを示す。無線通信装置１０は、送受信部５０、第１通信制御部１００および第２通信制御部２００を備える。図１を参照して、送受信部５０はＰＨＹ部１２に対応し、送信部５２および受信部５４を有する。また、第１通信制御部１００は、無線中継装置４０との間のフレーム送受信を制御する第１ＭＡＣ部２０ａに、第２通信制御部２００は、端末装置３０との間のフレーム送受信を制御する第２ＭＡＣ部２０ｂに、それぞれ対応する。第１通信制御部１００は、通信状況監視部１０２、探索処理部１０４、周波数チャネル決定部１０６、送信フレーム生成部１０８および受信フレーム取得部１１０を有する。第２通信制御部２００は、スキャン情報取得部２０２、切替処理部２２０、送信フレーム生成部２０６および受信フレーム取得部２０８を有する。図８において、図３と同一の符号を付した構成は、図３の対応する構成と同一または同様の機能を有している。なお説明の便宜上、図８において、第１通信制御部１００および第２通信制御部２００は、別個の機能ブロックとして示しているが、既述したように第１ＭＡＣ部２０ａおよび第２ＭＡＣ部２０ｂは１つのＭＡＣモジュールとして構成されてもよい。１つのＭＡＣモジュールとして構成される場合、送信フレーム生成部１０８、送信フレーム生成部２０６は、単一の送信フレーム生成部としてまとめることができる。なお、１つのＭＡＣモジュールとして構成される場合であっても、受信フレーム取得部１１０および受信フレーム取得部２０８のそれぞれは、別個の受信フレーム取得部として存在する。

第１通信制御部１００および第２通信制御部２００の各機能は、ＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされたプログラムなどによって実現され、図８においてはそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがってこれらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者に理解されるところである。

図９は、実施例２の無線通信装置１０を備えた無線通信システム１におけるチャネル切替の遷移シーケンスを示す説明図である。説明の便宜上、ここでは１台の端末装置３０のみを示すが、複数台存在していてもよい。端末装置３０はＵ−ＡＰＳＤを利用した省電力モードで動作し、アクセスポイントである無線通信装置１０に対してトリガ信号を送信し、無線通信装置１０からビット値１のＥＯＳＰを受信するとスリープする。端末装置３０は、次回起動するタイミングを自身で設定し、起動すると無線通信装置１０にトリガ信号を送信して、ビット値１のＥＯＳＰを受信するまで、フレームの送受信を行う。たとえば端末装置３０は１０ｍｓ周期で起動する。実施例２の無線通信装置１０では、探索処理部１０４が無線中継装置４０を探索している周波数チャネル上で、第２通信制御部２００が端末装置３０と通信する。

図９に示す例では、最初の段階で、無線通信装置１０が、無線中継装置４０および端末装置３０と、チャネルｘ（ＣＨ−ｘ）で無線リンクを確立しており、無線中継装置４０が時間ｔ１で、使用チャネルを、チャネルｙ（ＣＨ−ｙ）に切り替えている。時間ｔ１後、無線通信装置１０は、ＣＨ−ｘで無線中継装置４０に対してフレーム６０の送信を試みても、無線中継装置４０の使用チャネルはＣＨ−ｘではないため、フレーム６０の送信に失敗する。無線通信装置１０は、この失敗を所定回数繰り返すと、無線中継装置４０がＣＨ−ｘを使用していないことを認識し、時間ｔ３０でアクティブスキャンを開始する。

無線通信装置１０は、周波数チャネルをスキャンする前に、端末装置３０に対して、ビット値１のＥＯＳＰとともに、スキャンする周波数チャネル（以下、「スキャンチャネル」と呼ぶ）に関する情報を通知する。実施例２では、端末装置３０が、無線通信装置１０のスキャンチャネルに追従するように、周波数チャネルを切り替える。端末装置３０がスキャンチャネルに追従できるように、無線通信装置１０は、スキャンチャネルに関する情報とともに、各スキャンチャネルの探索処理を開始するタイミングに関する情報も、端末装置３０に通知する。端末装置３０は、この通知を受けると、新たな周波数チャネルの探索処理を開始するタイミングで、使用チャネルをスキャンチャネルに合わせる。

無線通信装置１０は、使用可能な周波数チャネルのリストを、チャネルリストとして保持している。実施例２では、無線通信装置１０が、チャネルリストに含まれる全ての周波数チャネルを連続してスキャンする。このとき端末装置３０は、スキャンチャネルの切替に追従して、使用チャネルを切り替えるため、無線通信装置１０のアクティブスキャン中に、端末装置３０と無線通信装置１０との接続が切断される状況を回避できるとともに、端末装置３０と無線通信装置１０とがリアルタイムでデータの送受信を行うことができる。

無線通信装置１０は、時間ｔ３０で、１つの周波数チャネル（ＣＨ−ｎ）の探索処理を開始し、時間ｔ３１で終了する。次に無線通信装置１０は、時間ｔ３２で、ＣＨ−ｍの探索処理を開始し、時間ｔ３３で終了する。続いて無線通信装置１０は、時間ｔ３４からｔ３５の間、ＣＨ−ｙの探索処理を行い、時間ｔ３６からｔ３７の間、ＣＨ−ｘの探索処理を行い、時間ｔ３８からｔ３９の間、ＣＨ−ｚの探索処理を行う。無線通信装置１０は、次回のスキャンチャネルおよび探索処理を開始するタイミングに関する情報を、当回の探索処理中に端末装置３０に通知する。

アクティブスキャン処理では、無線通信装置１０がプローブ要求フレーム６６を送信し、無線中継装置４０が、プローブ要求フレーム６６の周波数チャネルを使用していれば、プローブ応答フレーム６８を生成して、無線通信装置１０に応答する。図９に示す例では、３つめの周波数チャネルに対するアクティブスキャン処理（探索処理）で、無線通信装置１０が無線中継装置４０からプローブ応答フレーム６８を受信する。これにより無線通信装置１０は、無線中継装置４０が存在していることを確認し、また無線中継装置４０が使用する周波数チャネルを特定できる。なお、図９では５つの周波数チャネルに対するアクティブスキャン処理が示されているが、実際には連続して１３の周波数チャネルに対するアクティブスキャン処理が実行される。

すべての周波数チャネルについてのアクティブスキャン処理が終了した後、無線通信装置１０は、無線中継装置４０と接続する周波数チャネルを決定する。無線通信装置１０は、時間ｔ３８からｔ３９の間に、端末装置３０に対して、決定した周波数チャネルを通知する。このとき、無線通信装置１０は、チャネルの切替タイミングも通知してよい。

実施例２において、端末装置３０は、無線通信装置１０のスキャンチャネルに合わせて、使用チャネルを切り替える。この切替処理は、実施例１において図６，図７で説明したように、チャネル切替用の情報要素をマネージメントフレームまたはデータフレームに含めることで実現される。

図８〜図９を参照して、無線通信装置１０における各構成の動作を説明する。第１通信制御部１００は、無線中継装置４０との通信を制御し、第２通信制御部２００は、端末装置３０との通信を制御する。送受信部５０は、チャネルリストに含まれる複数の周波数チャネルのうち、１つの周波数チャネルを用いてフレームの送信および受信を行う。

第１通信制御部１００において、通信状況監視部１０２は、第１通信制御部１００と無線中継装置４０との間の通信状況を監視する。通信状況監視部１０２は、ＣＨ−ｘで受信フレーム取得部１１０が受信部５４を介してフレームを取得できなくなったことを判定すると、探索処理部１０４にスキャニングプロセスの実行指示を送る。探索処理部１０４は、チャネルリストに含まれる複数の周波数チャネルをスキャンして、無線中継装置４０を探索する。

本実施例２では、無線通信装置１０が、無線中継装置４０および端末装置３０と同時に接続している際に、無線中継装置４０が使用チャネルを切り替えた状況を示している。たとえば、無線通信装置１０が端末装置３０と接続しているときに無線中継装置４０と接続する必要が生じたときや、また別の無線中継装置４０を探索する場合においても、本実施例２の技術が適用される。

図９に示すように、実施例２の無線通信システム１において、探索処理部１０４は、チャネルリストに含まれる複数の周波数チャネルを、連続的に切り替えて、アクティブスキャンを実行する。探索処理部１０４が無線中継装置４０を探索している間、第２通信制御部２００は、端末装置３０との無線リンクが切断されないように、端末装置３０との接続を維持する。そのために探索処理部１０４は、スキャンチャネルに関する情報をスキャン情報取得部２０２に提供する。探索処理部１０４は、各周波数チャネルの探索処理の開始前に、遷移するチャネルに関する情報を提供するようにしてもよいが、全チャネルをスキャンする場合には、予め全てのアクティブスキャンをスケジューリングできるため、最初の周波数チャネルの探索処理の開始前に、全てのアクティブスキャンのチャネルに関する情報を提供してもよい。また、探索処理部１０４は、各周波数チャネルの探索処理を開始するタイミングに関する情報もスキャン情報取得部２０２に提供する。

第２通信制御部２００において、スキャン情報取得部２０２は、スキャンチャネルに関する情報および探索処理を開始するタイミングに関する情報を取得する。切替処理部２２０は、取得した情報を用いて、端末装置３０にチャネル切替を知らせるための情報を生成する。送信フレーム生成部２０６は、スキャンチャネルおよびスキャン開始タイミングに関する情報と、ビット値１のＥＯＳＰを付加した送信フレームを生成する。送信部５２は、生成された送信フレームを端末装置３０に送信する。

探索処理部１０４は、アクティブスキャンにより無線中継装置４０を検出すると、検出した無線中継装置４０が使用する周波数チャネルを特定し、バッファに記憶する。時間ｔ３９で、全チャネルのアクティブスキャンが終了すると、周波数チャネル決定部１０６は、探索処理部１０４によりバッファに記憶された周波数チャネルを参照し、その周波数チャネルに切り替えることを決定する。周波数チャネル決定部１０６は、使用する周波数チャネル（ＣＨ−ｙ）を決定すると、その情報を送信フレーム生成部２０６に通知する。送信フレーム生成部２０６は、図６または図７に示すようなチャネル切替用の情報要素を付加した送信フレームを生成し、送信部５２が、端末装置３０に送信する。これにより、第２通信制御部２００と端末装置３０とが、使用する周波数チャネルを、探索処理部１０４により特定された周波数に切り替えられるようになる。なお、図１５に関して後述するように、無線中継装置４０を検出した時点でスキャンを強制終了する場合には、送信フレーム生成部２０６は、スキャン強制終了時に、無線中継装置４０が使用する周波数チャネルを特定する情報を付加した送信フレームを生成してもよい。

図１０は、チャネル切替用の情報要素を付加したマネージメントフレームを利用して、チャネル切替を実行するシーケンスを示す。図１０では、図９における時間ｔ３０からｔ３２の間の詳細なシーケンスを示す。端末装置３０は、Ｕ−ＡＰＳＤ動作を行うため、図１０に示すように、ビット値１のＥＯＳＰを受信すると、スリープする。

端末装置３０が、トリガ信号８０ａを無線通信装置１０に送信すると、無線通信装置１０が、マネージメントフレーム８２ａを端末装置３０に送信する。マネージメントフレーム８２ａは、図５に示す情報要素を含んで構成される。ここでは、"New Channel = m"、および"Count = 9"のデータが含まれている。図５を参照して、"New Channel = m"は、次に遷移するチャネルがＣＨ−ｍであることを示し、"Count = 9"は、カウントダウン情報が９であることを示す。無線通信装置１０は、マネージメントフレーム８２ａを送信後、ビット値１を示すＥＯＳＰを付加したデータフレーム８４ａを端末装置３０に送信する。

図９を参照して、実施例２の無線通信システム１では、１チャネルあたりの探索期間が１００ｍｓに設定されている。端末装置３０は、１０ｍｓの周期でスリープ状態から復帰して、トリガ信号８０ｂを送信し、無線通信装置１０から、マネージメントフレーム８２ｂおよびデータフレーム８４ｂを、この順に受信する。マネージメントフレーム８２ｂでは、"Channel Switch Count"の値が１デクリメントされている。このように、"Channel Switch Count"の値は、カウントダウン情報として利用される。この処理は繰り返され、端末装置３０が、トリガ信号８０ｄの送信後、カウント値０を含むマネージメントフレーム８２ｄを受信すると、データフレーム８４ｄの受信後の時間ｔ３２で、使用チャネルをＣＨ−ｍに切り替える。

スキャン情報取得部２０２は、探索処理部１０４から、アクティブスキャンのチャネルを特定する情報と、スキャンの開始タイミングを特定する情報とを取得する。切替処理部２２０は、スキャン情報取得部２０２で取得された情報から、マネージメントフレームに付加する情報要素を作成する。以下、"Count"値の生成手法を説明する。

切替処理部２２０は、各周波数チャネルのスキャンの開始タイミングを把握しており、受信フレーム取得部２０８がトリガ信号を取得したタイミングからスキャン開始タイミングまでの残り時間をもとに、カウント値を決定する。
図１１（ａ）は、カウント値決定用テーブルを示す。このテーブルは、１０ｍｓの周期でトリガ信号を送信する端末装置３０に対して用意され、予めメモリに格納されている。たとえば複数台の端末装置３０が存在する場合、切替処理部２２０は、端末装置３０ごとに、トリガ信号の送信周期Ｔを保持しておく。切替処理部２２０は、以下の式で、周波数チャネルあたりのアクティブスキャン時間（１００ｍ秒）を用いて、Count値の最大値を求める。１カウントの時間幅を送信周期Ｔと等しくすると、
最大Count値＝（アクティブスキャン時間／送信周期Ｔ）−１
が求まる。ここで１カウントの時間幅は、図１１（ａ）を参照して、残り時間の時間幅に相当し、したがって同じカウント値であっても、最大で時間幅だけのずれがある。

図１１（ｂ）は、カウント値決定用テーブルの別の例を示す。このテーブルは、２０ｍｓの周期でトリガ信号を送信する端末装置３０に対して用意される。上記式により、最大Count値は、４となる。

無線通信システム１では、複数の端末装置３０が独立して動作しており、たとえば、ある端末装置３０は、省電力のために、送信周期Ｔを非常に長く設定していることも想定される。そのため、切替処理部２２０は、端末装置３０が選択可能なすべての送信周期Ｔについてのテーブルを保持しておき、また、クライアントとして接続している端末装置３０が選択している送信周期Ｔを把握しておくことが好ましい。これにより、端末装置３０の送信周期Ｔに対応じた切なテーブルを参照することができ、端末装置３０ごとに適切なCount値を導出することが可能となる。

無線通信システム１では、ＣＳＭＡ／ＣＡのプロトコルを利用するために、端末装置３０が、トリガ信号を送信できないことがあり、また無線環境のもとでは、無線通信装置１０からのフレーム信号を好適に受信できないこともある。この場合、パケットロスが生じることになるが、切替処理部２２０は、Count値を、前回の値から単純に１デクリメントするのではなく、図１１に示すテーブルにしたがって導出する。つまり、たとえば図１０において、受信フレーム取得部２０８がトリガ信号８０ａを取得できなくても、トリガ信号８０ｂを取得したときには、切替処理部２２０は、チャネル切替タイミングまでの残り時間から、Count値として８を導出する。

端末装置３０は、マネージメントフレーム８２を少なくとも１回でも受信できれば、次に切り替えるチャネルと、その時点でのCount値を取得でき、Count値から、チャネルの切替タイミングを導出することができる。このように、スキャニング中に、複数回のマネージメントフレーム８２を送信することは、チャネル切替に関する情報を、端末装置３０に伝達できる確実性を飛躍的に高めることになる。

なお、この例では、Count値などの情報要素をマネージメントフレームに含めることとしたが、図７に示すようにデータフレームに付加してもよい。また、Count値などの情報要素を用いずに、たとえば、チャネル切替タイミングまでの残り時間に関する情報がフレームに含まれて、端末装置３０に送信されてもよい。残り時間を直接フレームに含めることで、端末装置３０のチャネル切替制御が容易になる利点がある。

図１２は、端末装置３０の機能ブロックを示す。端末装置３０は、送受信部３００および通信制御部３２０を備える。図１を参照して、送受信部３００はＰＨＹ部３２に対応し、送信部３０２および受信部３０４を有する。通信制御部３２０はＭＡＣ部３４に対応し、受信フレーム取得部３２２、切替制御部３２４および送信フレーム生成部３２６を有する。

通信制御部３２０の各機能は、ＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされたプログラムなどによって実現され、図３においてはそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがってこれらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者に理解されるところである。

受信フレーム取得部３２２が、受信部３０４を介してチャネル切替用の情報要素を含むマネージメントフレームまたはデータフレームを取得すると、切替制御部３２４は、無線通信装置１０がこれからスキャンする周波数チャネルに関する情報（New Channel Number）およびスキャンを開始するタイミングに関する情報（Channel Switch Count）を抽出する。切替制御部３２４は、自身の送信周期Ｔを知っており、また、図１１に示すカウント値決定用テーブルに類するテーブルを保持している。

図１３（ａ）は、残り時間決定用テーブルを示す。図１３（ａ）に示すテーブルは、端末装置３０の送信周期Ｔが１０ｍｓである場合に用いられる。図１３（ｂ）は、残り時間決定用テーブルの別の例を示す。図１３（ｂ）に示すテーブルは、端末装置３０の送信周期Ｔが２０ｍｓである場合に用いられる。切替制御部３２４は、自身の送信周期Ｔをもとに、参照するテーブルを選択して、抽出したCount値から、残り時間を導出する。切替制御部３２４は、導出した残り時間が経過したタイミングで、使用チャネルを、抽出した周波数チャネルに切り替える。

なお、実施例２においては、端末装置３０は、最大で１０回、マネージメントフレームを受信する機会がある。たとえば受信フレーム取得部３２２が、複数回マネージメントフレームを取得した場合、切替制御部３２４は、最初に取得したマネージメントフレームのCount値をもとに、チャネル切替タイミングを決定してもよい。最初に通知されたCount値を利用することで、後続のマネージメントフレームの内容を解析しないですむ利点がある。なお、最後に取得したCount値をもとに、チャネル切替タイミングを決定してもよい。

実施例２において、全ての周波数チャネルをスキャンした後、無線中継装置４０の周波数チャネルを決定する例を説明したが、無線中継装置４０からプローブ応答フレーム６８を受信した時点で、アクティブスキャンを終了してもよい。

図１４は、図９に示すチャネル切替の遷移シーケンスの変形例を示す説明図である。時間ｔ３４の後、無線通信装置１０が、ＣＨ−ｙでプローブ要求フレーム６６を送信すると、無線中継装置４０がプローブ応答フレーム６８を送信する。これにより無線通信装置１０は、ＣＨ−ｙに無線中継装置４０が存在することを認識でき、以後、予定していたスキャン処理を中断して、無線中継装置４０との接続処理を行ってもよい。

図１５は、図１４に示すチャネル切替の遷移シーケンスの詳細を示す。図１５では、図１４における時間ｔ３４以降のシーケンスを示す。探索処理部１０４がプローブ要求フレーム６６を送信し、受信フレーム取得部１１０がプローブ応答フレーム６８を取得すると、探索処理部１０４は、無線中継装置４０がＣＨ−ｙを使用していることを検出する。探索処理部１０４は、無線リンクを確立するために、無線中継装置４０に対して認証要求フレーム９４を送信する。

探索処理部１０４は、認証要求フレーム９４を送信した時点で、アクティブスキャンを強制停止することを決定する。一方で、送信フレーム生成部２０６はチャネル切替用の情報要素を付加した送信フレームを生成しているため、この処理も停止させる必要がある。そこで探索処理部１０４は、使用チャネルを、ＣＨ−ｙに決定したことをスキャン情報取得部２０２に通知する。スキャン情報取得部２０２は、この情報を切替処理部２２０に渡し、切替処理部２２０は、マネージメントフレームに付加する情報要素を作成する。具体的には、"New Channel = y"、"Switch Mode = 0"をマネージメントフレームに付加する。

"Switch Mode = 0"は、チャネル切替を実行しないことを示す。端末装置３０において、切替制御部３２４は、"Switch Mode = 0"を取得すると、チャネル切替の制御が終了したことを判定し、現状の周波数チャネル（ＣＨ−ｙ）を変更しない。これにより、切替制御部３２４は、過去に受信した情報要素にしたがってチャネルを切り替える制御を中止することができる。また、無線中継装置４０を発見した時点でアクティブスキャンを終了することで、無用なチャネル遷移をなくすことができ、端末装置３０の省電力化にも寄与する。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１・・・無線通信システム、１０・・・無線通信装置、１２・・・ＰＨＹ部、２０・・・ＭＡＣ部、３０・・・端末装置、３２・・・ＰＨＹ部、３４・・・ＭＡＣ部、４０・・・無線中継装置、４２・・・ＰＨＹ部、４４・・・ＭＡＣ部、５０・・・送受信部、５２・・・送信部、５４・・・受信部、１００・・・第１通信制御部、１０２・・・通信状況監視部、１０４・・・探索処理部、１０６・・・周波数チャネル決定部、１０８・・・送信フレーム生成部、１１０・・・受信フレーム取得部、２００・・・第２通信制御部、２０２・・・スキャン情報取得部、２０４・・・ＣＬ送信タイミング決定部、２０６・・・送信フレーム生成部、２０８・・・受信フレーム取得部、２２０・・・切替処理部、３００・・・送受信部、３０２・・・送信部、３０４・・・受信部、３２０・・・通信制御部、３２２・・・受信フレーム取得部、３２４・・・切替制御部、３２６・・・送信フレーム生成部。

本発明は、無線通信技術の分野で利用できる。

Claims (13)

1. 第１端末装置との通信を制御する第１通信制御部と、
   第２端末装置との通信を制御する第２通信制御部と、
   複数の周波数チャネルのうち、１つの周波数チャネルを用いてフレームの送信および受信を行う送受信部と、を備えた無線通信装置であって、
   前記第１通信制御部は、複数の周波数チャネルをスキャンして、第１端末装置を探索する探索処理部を有し、
   前記探索処理部が第１端末装置を探索している間、前記第２通信制御部は、第２端末装置との接続を維持しつつ、
   前記探索処理部が第１端末装置を検出して、検出した第１端末装置が使用する周波数チャネルを特定すると、前記第２通信制御部は、前記探索処理部により特定された周波数チャネルを使用して、第２端末装置との通信を制御することを特徴とする無線通信装置。
2. 前記探索処理部が第１端末装置の周波数チャネルを特定すると、前記送受信部は、特定された周波数チャネルの情報を、第２端末装置に通知することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記第２通信制御部は、特定された周波数チャネルの情報を含むフレームを生成する送信フレーム生成部を有し、
   前記送受信部は、生成されたフレームを、第２端末装置に送信する送信部を有する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記探索処理部が、少なくとも１つの周波数チャネル上で第１端末装置を探索する処理と、別の少なくとも１つの周波数チャネル上で第１端末装置を探索する処理との間に、第２通信制御部が第２端末装置と通信することを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
5. 前記第２通信制御部は、
   前記探索処理部による探索時間に関する情報を取得する取得部と、
   第２端末装置がフレームを送信するタイミングを導出する導出部と、を備え、
   前記導出部は、探索時間に関する情報を用いて、前記タイミングを、前記探索処理部が探索処理を行っていないときに設定し、
   前記送信フレーム生成部は、導出したタイミングに関する情報を含むフレームを生成する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
6. 前記導出部は、第２端末装置がフレームを送信するタイミングを、前記探索処理部が前記少なくとも１つの周波数チャネル上で第１端末装置を探索する処理を終了した後のタイミングに設定することを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
7. 前記探索処理部による探索処理の終了後、前記第１通信制御部または前記第２通信制御部は、前記送受信部が使用する周波数チャネルを、前記探索処理部が第１端末装置を探索していた周波数チャネルから、前記第２通信制御部と第２端末装置との間で使用していた周波数チャネルに切り替えることを特徴とする請求項５または６に記載の無線通信装置。
8. 前記探索処理部が探索用フレームを送信して第１端末装置を探索している周波数チャネル上で、前記第２通信制御部は、前記探索処理部が探索用フレームを送信するタイミングとは異なるタイミングで第２端末装置と通信することを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
9. 前記第２通信制御部は、
   前記探索処理部が第１端末装置を探索する周波数チャネルに関する情報を取得する取得部を有し、
   前記送信フレーム生成部は、周波数チャネルに関する情報を含むフレームを生成し、
   前記送信部は、生成されたフレームを、第２端末装置に送信する、
   ことを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。
10. 無線通信装置と、当該無線通信装置と接続する第１端末装置と、当該無線通信装置と接続する第２端末装置とを備えた無線通信システムであって、第１端末装置は、無線通信装置に対してアクセスポイントとして動作し、無線通信装置は、第２端末装置に対してアクセスポイントとして動作するものであって、
    前記無線通信装置は、
    第１端末装置との通信を制御する第１通信制御部と、
    第２端末装置との通信を制御する第２通信制御部と、
    複数の周波数チャネルのうち、１つの周波数チャネルを用いてフレームの送信および受信を行う送受信部と、を有し、
    前記第１通信制御部は、複数の周波数チャネルをスキャンして、第１端末装置を探索する探索処理部を有し、
    前記探索処理部が第１端末装置を探索している間、前記第２通信制御部は、第２端末装置との接続を維持しつつ、
    前記探索処理部が第１端末装置を検出して、検出した第１端末装置が使用する周波数チャネルを特定すると、前記第２通信制御部は、前記探索処理部により特定された周波数チャネルを使用して、前記第２端末装置との通信を制御することを特徴とする無線通信システム。
11. 第１端末装置との通信を制御する第１通信制御部と、第２端末装置との通信を制御する第２通信制御部と、複数の周波数チャネルのうち、１つの周波数チャネルを用いてフレームの送信および受信を行う送受信部とを備えた無線通信装置におけるチャネル切替方法であって、
    前記第１通信制御部が複数の周波数チャネルをスキャンして、第１端末装置を探索するステップと、
    前記第２通信制御部が、前記第１通信制御部が第１端末装置を探索している間、第２端末装置との接続を維持しつつ、前記第１通信制御部が第１端末装置を検出して、検出した第１端末装置が使用する周波数チャネルを特定すると、第２端末装置との間で使用する周波数チャネルを、前記第１通信制御部により特定された周波数チャネルに設定するステップと、
    を備えることを特徴とする無線通信装置のチャネル切替方法。
12. 第１通信制御部、第２通信制御部とを有し、無線通信機能を実行させることのできるコンピュータに、
    前記第１通信制御部が複数の周波数チャネルをスキャンして、第１端末装置を探索する機能と、
    前記第２通信制御部が、前記第１通信制御部が第１端末装置を探索している間、第２端末装置との接続を維持しつつ、前記第１通信制御部が第１端末装置を検出して、検出した第１端末装置が使用する周波数チャネルを特定すると、第２端末装置との間で使用する周波数チャネルを、前記第１通信制御部により特定された周波数チャネルに設定する機能と、
    を実現させるためのプログラム。
13. 請求項１２に記載のプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。

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