JP5474105B2 - 無線通信装置、無線通信システム、及び無線通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置、無線通信システム、及び無線通信制御方法に関し、特に、通信状態に応じて通信チャネルを適切に切り替える制御に関する。

無線通信において、１台の無線通信装置は複数の周波数チャネルを使用可能であり、通信に使用する周波数チャネル（以降、通信チャネルと呼ぶ）を合わせることによって複数台の他の無線通信装置と通信可能となる。使用する通信チャネルは、周辺の無線通信装置や電子レンジ等が発する電磁波と異なる周波数に設定して、電波干渉を避けることが望ましい。このように電波干渉を避けるために、従来より、電波状態を監視し、自動で通信チャネルを設定する無線通信装置が提案されている。

例えば、特許文献１には、通信チャネルの自動設定を行う無線通信システムが開示されている。特許文献１では、親局と子局と呼ばれる無線通信装置間で通信する無線通信システムにおいて、親局が立ち上り時に使用可能な全通信チャネルの電波状態を判断して、通信チャネルを設定する。無線通信中、親局は定期的にデータ通信を停止させて、子局は、その間に近隣の電波状態を監視する。この監視の結果を用いて、親局及び子局は、周囲の電波状態に応じた通信チャネルを設定する。

また、特許文献２には、通信チャネルの自動設定を行う別の無線通信システムが開示されている。特許文献２では、親局と子局と呼ばれる無線通信装置間で通信する無線通信システムにおいて定期的（例として、１０分間隔）にデータ通信を停止させて、親局が、電波状態を測定及び記録する。親局は、長期間にわたる電波状態の記録を用いて変更候補となる周波数チャネルを予め用意する。そして、通信状態が悪化した場合に、親局と子局との間の通信チャネルを変更候補の周波数チャネルに設定する。

これら特許文献１及び特許文献２の無線通信システムは、定期的に通信を中断し、周囲の電波状態を監視し、監視した結果によって電波干渉の小さい通信チャネルを決定、又は、候補として用意するものである。

特開２００２−１５８６６７号公報 特開２００７−１５８４８５号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２では、無線通信装置が１つの送受信部しか備えていないので、通信に使用していない他のチャネルの電波状態を監視するためには、通信を一時停止し、他のチャネルに切り替えて監視する必要がある。このように電波状態の監視のために他のチャネルに切り替えると、データ通信が一時中断されて、データ通信の遅延が発生することになる。特に、制御デバイスに接続される無線通信装置の場合、データ通信の遅延が発生すると、制御のリアルタイム性が損なわれ、制御デバイスの信頼性が低下してしまう。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、データ通信が一時中断されてデータ通信の遅延が発生することなく、制御のリアルタイム性が維持されるとともに、デバイスの信頼性を確保することができる技術を提供する。

上記課題を解決するために、本発明では、通信用の第１の送受信部とは別の第２の受信部を設けて、この第２の受信部を用いて周囲の電波状態を監視して、その監視の結果に基づいて変更候補となる予備通信チャネルを予め用意し、現在の通信チャネルにおける通信状態が悪化した場合に予備通信チャネルに変更する。

即ち、本発明において親局として機能する無線通信装置は、第１の送受信部を用いて別の無線通信装置と通信する無線送受信手段と、第１の送受信部における現在の通信チャネルの通信状態に関する情報を測定する測定手段と、第２の受信部を有し、第２の受信部で受信した外来電波の電波状態に関する情報を測定する電波状態監視手段と、変更候補となる予備通信チャネルを決定する予備通信チャネル決定手段と、第１の送受信部における現在の通信チャネルを予備通信チャネルに変更するかを決定する通信チャネル制御手段とを備える。ここで、無線送受信手段が、別の無線通信装置から別の無線通信装置が測定した情報を受信し、予備通信チャネル決定手段が、外来電波の電波状態に関する情報と、別の無線通信装置が測定した情報とに基づいて、予備通信チャネルを決定し、通信チャネル制御手段が、予備通信チャネルに関する情報と、現在の通信チャネルの通信状態に関する情報と、別の無線通信装置が測定した情報とに基づいて、第１の送受信部における現在の通信チャネルを予備通信チャネルに変更するかを決定し、無線送受信手段が、予備通信チャネルへの変更指示を別の無線通信装置に送信する。

また、本発明において子局として機能する無線通信装置は、第１の送受信部を用いて別の無線通信装置と通信する無線送受信手段と、第１の送受信部における現在の通信チャネルの通信状態に関する情報を測定する測定手段と、第２の受信部を有し、第２の受信部で受信した外来電波の電波状態に関する情報を測定する電波状態監視手段とを備える。ここで、無線送受信手段が、外来電波の電波状態に関する情報と現在の通信チャネルの通信状態に関する情報とを別の無線通信装置に送信し、無線送受信手段が、別の無線通信装置から通信チャネルの変更指示を受信する。

また、本発明は、親局として機能する第１の無線通信装置と、子局として機能する第２の無線通信装置とを備える無線通信システムとしても構成することが可能である。この場合、第２の無線通信装置の第２の無線送受信手段が、外来電波の電波状態に関する情報と現在の通信チャネルの通信状態に関する情報とを第１の無線通信装置に送信し、第１の無線通信装置の第１の無線送受信手段が、第２の無線通信装置から、第２の無線通信装置における外来電波の電波状態に関する情報と第２の無線通信装置における現在の通信チャネルの通信状態に関する情報とを受信し、第１の無線通信装置の予備通信チャネル決定手段が、第１の無線通信装置における外来電波の電波状態に関する情報と、第２の無線通信装置における外来電波の電波状態に関する情報とに基づいて、予備通信チャネルを決定し、第１の無線通信装置の通信チャネル制御手段が、予備通信チャネルに関する情報と、第１の無線通信装置における現在の通信チャネルの通信状態に関する情報と、第２の無線通信装置における現在の通信チャネルの通信状態に関する情報とに基づいて、第１の親局送受信部における現在の通信チャネルを予備通信チャネルに変更するかを決定し、第１の無線通信装置の第１の無線送受信手段が、予備通信チャネルへの変更指示を第２の無線通信装置に送信し、第２の無線通信装置の第２の無線送受信手段が、第１の無線通信装置から予備通信チャネルへの変更指示を受信する。

本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本発明の態様は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される特許請求の範囲の様態により達成され実現される。また、本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本発明の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味に於いても限定するものではないことを理解する必要がある。

本発明によれば、データ通信が一時中断されてデータ通信の遅延が発生することなく、制御のリアルタイム性が維持されるとともに、デバイスの信頼性を確保することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る無線通信システムの概略構成を示した図である。 本発明の一実施形態に係る無線通信装置の概略内部構成を示した図である。 本発明の一実施形態に係る電波状態監視処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る監視チャネル制御処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る通信チャネル制御処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の別の実施形態に係る無線通信装置の概略内部構成を示した図である。 本発明の一実施形態に係る電波状態監視部において測定する電波状態に関する情報を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る予備通信チャネル変更処理におけるＡＰとＳＴＡ間のデータ通信の流れを示した図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示されている。なお、添付図面は本発明の原理に則った具体的な実施形態と実装例を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、決して本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。

本実施形態では、当業者が本発明を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本発明の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。

＜無線通信システムの構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの概略構成を示した図である。無線通信システム１００は、ＡＰ１０１（Access Point、親局）と、ＳＴＡ１１０（Station、子局）とを有している。なお、無線通信システム１００は、１台以上のＡＰと１台以上のＳＴＡを有していればよく、１台のＡＰは、１台以上のＳＴＡと無線通信を行う。図１では、無線通信システム１００が、１台のＡＰ１０１と、３台のＳＴＡ１１０ａ、ＳＴＡ１１０ｂ、及びＳＴＡ１１０ｃとを有している。ＡＰ１０１は、例えば周波数Ａの通信チャネルで、３台のＳＴＡ１１０ａ、ＳＴＡ１１０ｂ、及びＳＴＡ１１０ｃと同時に無線通信する。

ＡＰ１０１は、図示しない外部インターフェースを介してＷＡＮ等のバックボーンネットワーク１０２に接続されている。また、バックボーンネットワーク１０２には、ＡＰ１０１を介して情報を収集して制御を行う制御デバイス１０３が接続されている。また、ＳＴＡ１１０ａ、ＳＴＡ１１０ｂ、及びＳＴＡ１１０ｃは、それぞれ、図示しない外部インターフェースを介してデバイス１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃに接続されている。デバイス１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃは、ＳＴＡ１１０ａ、ＳＴＡ１１０ｂ、及びＳＴＡ１１０ｃを介してデータの送受信を行う。

例えば、デバイス１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃは、ＳＴＡ１１０ａ、ＳＴＡ１１０ｂ、及びＳＴＡ１１０ｃにデータを送信し、ＳＴＡ１１０ａ、ＳＴＡ１１０ｂ、及びＳＴＡ１１０ｃは、受信したデータをＡＰ１０１に無線送信する。データを受信したＡＰ１０１は、バックボーンネットワーク１０２を介して制御デバイス１０３にデータを転送したり、制御デバイス１０３で処理した後のデータを再度、宛て先に応じてＳＴＡ１１０ａ、ＳＴＡ１１０ｂ、及びＳＴＡ１１０ｃに送信する。データを受信したＳＴＡ１１０ａ、ＳＴＡ１１０ｂ、及びＳＴＡ１１０ｃは、そのデータをデバイス１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃに送信する。

なお、ここで、通信範囲を拡大するために中継局を用いて良く、この中継局は、ＡＰ（親局）とＳＴＡ（子局）の両方の機能を備えていても良い。例えば、図１に示すように、ＳＴＡ１１０ａに更にＡＰ１１２を接続して、ＳＴＡ１１０ａとＡＰ１１２とによって中継局を構成しても良い。この場合、ＡＰ１１２は、子局となるＳＴＡ１３０ａ、ＳＴＡ１３０ｂ、及びＳＴＡ１３０ｃと無線通信を行う。なお、この構成の場合、ＡＰ１１２は、ＡＰ１０１による周波数Ａの通信と干渉しないように、別の周波数Ｂによって無線通信をすることが望ましい。

＜無線通信装置の内部構成＞
以下、本発明の一実施形態に係る無線通信装置の内部構成について説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る無線通信装置（ＡＰ２０１及びＳＴＡ２０２）の概略内部構成を示すブロック図である。以下では、ＡＰ２０１とＳＴＡ２０２の内部構成を分けて説明する。

［１］ＡＰ２０１（親局）の内部構成
ＡＰ２０１は、図１におけるＡＰ１０１に相当するものである。ＡＰ２０１は、外部インターフェース２０３と、通信制御部２０４ａと、無線送受信処理部２０５と、無線通信用アンテナ２０６と、電波状態監視用アンテナ２０７と、電波状態監視用受信部２０８と、予備通信チャネル決定部２１０と、通信状態測定部２１１と、通信チャネル制御部２１３とを有している。

外部インターフェース２０３は、他の外部デバイス（例えば、図１の制御デバイス１０３）からデータを受信した場合、そのデータを必要に応じてフレーム形式に変換して、変換したデータフレームを通信制御部２０４ａに転送する。また、外部インターフェース２０３は、通信制御部２０４ａからデータフレームを転送された場合、外部デバイスのインターフェースに適合したデータ形式に変換して、変換したデータを外部デバイスに送信する。

通信制御部２０４ａは、外部インターフェース２０３からデータフレームを転送された場合や、通信制御もしくは再送制御のためにＡＰ１０１が自律的に制御用フレームやデータフレームを送信する場合に、それぞれの場合に応じた制御用フレームやデータフレームを生成し、生成した制御用フレームやデータフレームを所定の送信タイミングで無線送受信処理部２０５へ転送する。以下、制御用フレームやデータフレームを「通信フレーム」と総称する。また、通信制御部２０４ａは、通信チャネル制御部２１３から通信チャネルの変更を指令する通信フレームを転送された場合に、所定の送信タイミングで無線送受信処理部２０５へ通信フレームを転送する。
ここで、所定の送信タイミングは、通信チャネルの使用状態や、通信フレームの種別や、通信制御の状態によって異なる。

また、通信制御部２０４ａは、無線送受信処理部２０５からデータフレームを転送された場合、そのデータフレームを外部インターフェース２０３へ転送する。

また、通信制御部２０４ａは、ＳＴＡ２０２の通信状態を通知する通信フレームを無線送受信処理部２０５から転送された場合、ＳＴＡ２０２の通信状態に関する情報を通信チャネル制御部２１３へ転送する。ここで、ＳＴＡ２０２の通信状態を通知するフレームには、ＳＴＡ２０２の無線送受信処理部２０５で測定された誤り訂正率や、受信信号強度、ＳＮ比（信号とノイズの比）等の情報と、ＳＴＡ２０２の通信制御部２０４ｂで測定されたデータフレームの送信回数や、正常受信を通知するＡＣＫフレームの受信数や、データフレームの再送回数や、データフレーム生成から送信までの送信待機時間等の情報と、ＳＴＡ２０２の通信状態測定部２１１でデータフレームの送信回数や、正常受信を通知するＡＣＫフレームの受信数や、データフレームの再送回数から計算した通信エラー率や、データ再送率や、通信データロス率が含まれている。
以下では、無線送受信処理部２０５で測定される誤り訂正率や、受信信号強度、ＳＮ比（信号とノイズの比）等の情報を「無線受信状態に関する情報」と呼び、通信制御部２０４ａ乃至ｂで測定されるデータフレームの送信回数や、正常受信を通知するＡＣＫフレームの受信数や、データフレームの再送回数や、データフレーム生成から送信までの送信待機時間や、通信状態測定部２１１で計算される通信エラー率や、データ再送率や、通信データロス率等の情報を「無線通信ログに関する情報」と呼び、「無線受信状態に関する情報」と「無線通信ログに関する情報」を合わせて「通信状態に関する情報」と呼ぶ。

また、通信制御部２０４ａは、ＳＴＡ２０２の電波状態を通知する通信フレームを無線送受信処理部２０５から転送された場合、ＳＴＡ２０２の電波状態に関する情報を予備通信チャネル決定部２１０へ転送する。なお、電波状態に関する情報については後述する。

また、通信制御部２０４ａは、ＡＰ２０１の無線通信ログに関する情報を測定及び保持する。ＡＰ２０１の無線通信ログに関する情報は、データフレームの送信回数や、正常受信を通知するＡＣＫフレームの受信数や、データフレームの再送回数や、データフレーム生成から送信までの送信待機時間等の情報である。通信制御部２０４ａは、これらの情報の少なくとも１つを測定する。無線送受信処理部２０４ａは、ＡＰ２０１の無線通信ログに関する情報の全てを通信状態測定部２１１に転送しても良いし、いくつかを転送しても良い。また、無線送受信処理部２０４ａは、ＡＰ２０１の無線通信ログに関する情報をそのまま転送しても良いし、評価値に変換してから転送しても良い。評価値への変換方法については後述する。

また、通信制御部２０４ａは、ＡＰ２０１の無線送受信処理部２０５で測定されたＡＰ２０１の無線受信状態に関する情報を無線送受信処理部２０５から取得し、ＡＰ２０１の無線受信状態に関する情報を通信状態測定部２１１へ転送する。

なお、通信制御部２０４ａは、ＡＰ２０１の通信状態に関する情報を通信状態測定部２１１へ所定時間経過時に転送しても良いし、所定回数通信後に転送しても良いし、通信状態が所定値より悪化した場合に転送しても良い。

無線送受信処理部２０５は、ＳＴＡ２０２へ送信する通信フレームを通信制御部２０４ａから転送された場合、その通信フレームを無線信号に変換し、無線通信用アンテナ２０６を介して無線通信電波を送信する。また、無線送受信処理部２０５は、無線通信用アンテナ２０６が無線信号を受信した場合、無線信号を通信フレームに変換し、その通信フレームを通信制御部２０４ａへ転送する。

また、無線送受信処理部２０５は、ＡＰ２０１の無線受信状態に関する情報を測定及び保持する。ＡＰ２０１の無線受信状態に関する情報は、誤り訂正率や、受信信号強度、ＳＮ比等の情報である。無線送受信処理部２０５は、これらの情報の少なくとも１つを測定する。無線送受信処理部２０５は、ＡＰ２０１の無線受信状態に関する情報の全てを通信制御部２０４ａに転送しても良いし、いくつかを転送しても良い。また、無線送受信処理部２０５は、ＡＰ２０１の無線受信状態に関する情報をそのまま転送しても良いし、評価値に変換してから転送しても良い。評価値への変換方法については後述する。

また、無線送受信処理部２０５は、通信チャネル制御部２１３から通信チャネルの変更指令を受けた場合に、ＡＰ２０１の通信チャネルの変更を実施する。

電波状態監視用受信部２０８は、電波状態監視部２１５と、監視チャネル制御部２１６とを有している。
電波状態監視部２１５は、電波状態監視用アンテナ２０７を有しており、電波状態監視用アンテナ２０７が外来電波を受信した場合、外来電波の電波状態に関する情報を測定及び保持する。ここで、電波状態監視部２１５は、図示しない監視時間タイマー及び電波受信時間タイマーと、電波受信カウンターと、電波受信フラグと、最大受信強度記録部とを有しており、これらを用いて外来電波の電波状態に関する情報を測定する。

図７は、電波状態監視部２１５によって測定される外来電波の電波状態に関する情報を説明するための図である。図７（ａ）に示すように、電波状態監視部２１５は、所定の時間内において受信信号強度（ＲＳＳＩ）がある閾値を超えた時間の割合を測定及び保持する（図の例では、時間の割合＝約５０％）。さらに、図７（ｂ）に示すように、電波状態監視部２１５は、所定の時間内において外来電波の受信信号強度が所定の閾値を超えた回数を測定及び保持する（図の例では、回数＝４回）。ここで、所定の閾値は、通信に影響を与えないレベルや、送信を開始しても良いレベルに設定するのが良く、例えば、−６２ｄＢｍに設定する。なお、閾値を超えた時間の割合だけでなく、回数も測定するのは、時間の割合が小さくても頻繁に閾値を超えていると、データを送信できる時間幅が非常に短い可能性があり、通信チャネルとして不適切な場合があるためである。また、電波状態監視部２１５は、所定の時間内における最大受信強度も測定して良い。
なお、所定の時間内において受信信号強度がある閾値を超えた時間の割合と、所定の時間内において外来電波の受信信号強度が所定の閾値を超えた回数と、所定の時間内における最大受信強度等の情報を「電波状態に関する情報」と呼ぶ。

電波状態監視部２１５は、監視チャネル制御部２１６から監視するチャネルの変更指令を受けた場合に、監視するチャネルを変更する。なお、電波状態監視部２１５は、監視するチャネル毎に電波状態に関する情報を測定及び保持する。

また、電波状態監視部２１５は、監視する必要のある全ての電波状態に関する情報を保持した場合や、所定のチャネル数分の電波状態に関する情報を保持した場合、電波状態に関する情報を予備通信チャネル決定部２１０に転送する。なお、電波状態監視部２１５は、保持した電波状態に関する情報が悪い場合、所定のチャネル数分の情報を保持していない場合でも、電波状態に関する情報を予備通信チャネル決定部２１０に転送するようにしても良い。ここで、電波状態監視部２１５は、電波状態に関する情報をそのまま転送しても良いし、これらの情報を評価値に変換してから転送しても良い。なお、評価値への変換方法については後述する。

監視チャネル制御部２１６は、一定周期で電波状態監視部２１５へ監視するチャネルの変更指令を出す。また、監視チャネル制御部２１６は、ＡＰ２０１の電源起動時に、電波状態監視部２１５へ監視するチャネルの設定指令を出す。なお、監視チャネル制御部２１６は、監視するチャネルの変更指令を出す周期を、電波状態監視部２１５から得られる電波状態に関する情報や、現在の通信チャネルの状態、ＡＰ２０１の状態に応じて変更しても良い。例えば、電波状態が悪い場合、通信状態が悪い場合、ＡＰ２０１が電源起動直後、通信チャネル変更直後で予備通信チャネルを準備していない場合は、監視するチャネルの変更指令を出す周期を短くした方が良い。また、電波状態が良い場合、通信状態が良い場合は、監視するチャネルの変更指令を出す周期を長くした方が良い。

予備通信チャネル決定部２１０は、現在の通信チャネルの通信状態が悪化した場合等に次に用いる予備通信チャネルを決定する。
予備通信チャネル決定部２１０は、電波状態監視用受信部２０８の電波状態監視部２１５から電波状態に関する情報を転送された場合、ＡＰ２０１の電波状態に関する情報を保持する。また、予備通信チャネル決定部２１０は、ＳＴＡ２０２の電波状態に関する情報を通信制御部２０４ａから転送された場合、ＳＴＡ２０２の電波状態に関する情報を保持する。

そして、予備通信チャネル決定部２１０は、ＡＰ２０１とＳＴＡ２０２の電波状態に関する情報に基づいて、電波状態の良い通信チャネルを予備通信チャネルとして決定し、その予備通信チャネルに関する情報を保持する。ここで、「電波状態の良いチャネル」とは、例えば、外来電波の受信信号強度が低い、受信信号強度が閾値を超えた時間割合及び頻度が小さいチャネル等、通信に用いるチャネルに適したチャネルである。また、予備通信チャネル決定部２１０は、予備通信チャネルを決定した後も予備通信チャネルの更新を行う。予備通信チャネルの更新は、ＡＰ２０１とＳＴＡ２０２の電波状態に関する情報を新たに転送されたときや、現在の通信チャネルの通信状態の悪化の兆候が観測されたときに実施するのが良い。

通信状態測定部２１１は、通信制御部２０４ａから転送されたＡＰ２０１の通信状態に関する情報を保持する。さらに、通信状態測定部２１１は、通信制御部２０４ａから転送されたＡＰ２０１のデータフレームの送信回数や、正常受信を通知するＡＣＫフレームの受信数や、データフレームの再送回数から通信エラー率や、データ再送率や、通信データロス率等を計算し、ＡＰ２０１の通信状態に関する情報として保持してもよい。
ここで、通信エラー率や、データ再送率、通信データロス率は、以下の式で計算可能である。
通信エラー率＝（データフレームの送信回数＋データフレームの再送回数−ＡＣＫフレームの受信数）／（データフレームの送信回数＋データフレームの再送回数）
データ再送率＝（データフレームの再送回数）／（データフレームの送信回数＋データフレームの再送回数）
通信データロス率＝（データフレームの送信回数−ＡＣＫフレームの受信数）／（データフレームの送信回数）

通信状態測定部２１１は、一定周期で、ＡＰ２０１の通信状態に関する情報を通信チャネル制御部２１３に転送する。なお、通信状態測定部２１１は、測定した通信状態に関する情報が悪い場合に、通信状態に関する情報を通信チャネル制御部２１３に転送しても良い。ここで、通信状態測定部２１１は、通信状態に関する情報をそのまま転送しても良いし、評価値に変換してから転送しても良い。なお、評価値への変換方法については後述する。
また、通信状態測定部２１１は、通信制御部２０４ａから転送されたＡＰ２０１の通信状態に関する情報を、電波状態監視部２１５及び監視チャネル制御部２１６に転送する。

通信チャネル制御部２１３は、通信状態測定部２１１からＡＰ２０１の通信状態に関する情報を転送された場合、これらの情報を保持する。さらに、通信チャネル制御部２１３は、通信制御部２０４ａからＳＴＡ２０２の通信状態に関する情報を転送された場合、それらの情報を保持する。ＡＰ２０１の通信状態に関する情報と、ＳＴＡ２０２の通信状態に関する情報とを含めて「現在の通信チャネルの通信状態」と呼ぶ。
また、通信チャネル制御部２１３は、予備通信チャネル決定部２１０から予備通信チャネルに関する情報を取得し、それらの情報を保持する。

そして、通信チャネル制御部２１３は、現在の通信チャネルに関する情報と、予備通信チャネルに関する情報とに基づいて、現在の通信チャネルを予備通信チャネルに変更するかを決定する。ここで、通信チャネル制御部２１３は、現在の通信チャネルに関する情報と予備通信チャネルに関する情報とを比較して、予備通信チャネルに変更した場合に通信状態の改善が見込まれる場合に通信チャネルの変更を実施しても良い。ここで、情報の全てを比較しても良いし、情報に優先順を付けて重要なものから比較していっても良い。また、情報が評価値に変換されている場合は、評価値同士を比較しても良い。

通信チャネル制御部２１３は、予備通信チャネルへの変更を実施する場合、保持している予備通信チャネルに関する情報を用いて、無線送受信処理部２０５にチャネルの変更指令を出す。また、通信チャネル制御部２１３は、予備通信チャネルへの変更を実施する場合、保持している予備通信チャネルに関する情報を用いて、現在の通信チャネルを予備通信チャネルへ変更を指令するフレームを通信制御部２０４ａに転送する。このとき、通信制御部２０４ａが、通信チャネルの変更を指令するフレームに対する正常受信を通知するＡＣＫフレームを受信した後等、ＳＴＡ２０２が通信チャネルの変更を認識したことを確認後に、通信チャネル制御部２１３は、予備通信チャネルへ変更する指令を無線送受信処理部２０５へ出す方が良い。

なお、予備通信チャネル決定部２１０に予備通信チャネルに関する情報が無く、通信チャネル制御部２１３が予備通信チャネルに関する情報を保持していない場合、通信チャネルの変更を延期する。

［２］ＳＴＡ２０２（子局）の内部構成
次に、ＳＴＡ２０２について説明する。ＳＴＡ２０２は、図１におけるＳＴＡ１１０ａ、ＳＴＡ１１０ｂ、及びＳＴＡ１１０ｃに相当するものである。なお、ＳＴＡ２０２においてＡＰ２０１と処理内容が同じ部分は説明を省略し、処理内容が異なる部分のみを説明する。

ＳＴＡ２０２は、外部インターフェース２０３と、通信制御部２０４ｂと、無線送受信処理部２０５と、無線通信用アンテナ２０６と、電波状態監視用アンテナ２０７と、電波状態監視用受信部２０８と、電波状態通知部２０９と、通信状態測定部２１１と、通信状態通知部２１２と、通信チャネル設定部２１４とを有している。

通信制御部２０４ｂは、外部インターフェース２０３からデータフレームを転送された場合や、通信制御もしくは再送制御のためにＳＴＡ２０２が自律的に制御用フレームやデータフレームを送信する場合に、それぞれの場合に応じた通信フレームを生成し、生成した通信フレームを所定の送信タイミングで無線送受信処理部２０５へ転送する。ここで、所定の送信タイミングは、通信チャネルの使用状態や、通信フレームの種別や、通信制御の状態によって異なる。

また、通信制御部２０４ｂは、電波状態に関する情報を含んだ通信フレームを電波状態通知部２０９から転送された場合や、通信状態に関する情報を含んだ通信フレームを通信状態通知部２１２から転送された場合に、所定の送信タイミングで無線送受信処理部２０５へ通信フレームを転送する。また、通信制御部２０４ｂは、無線送受信処理部２０５からデータフレームを転送された場合、そのデータフレームを外部インターフェース２０３へ転送する。

また、通信制御部２０４ｂは、ＳＴＡ２０２の無線通信ログに関する情報を測定及び保持する。通信制御部２０４ｂは、これらの情報の少なくとも１つを測定する。無線送受信処理部２０４ｂは、ＳＴＡ２０２の無線通信ログに関する情報の全てを通信状態測定部２１１に転送しても良いし、いくつかを転送しても良い。また、無線送受信処理部２０４ｂは、ＳＴＡ２０２の無線通信ログに関する情報をそのまま転送しても良いし、評価値に変換してから転送しても良い。評価値への変換方法については後述する。

また、通信制御部２０４ｂは、ＳＴＡ２０２の無線送受信処理部２０５で測定されたＳＴＡ２０２の無線受信状態に関する情報を無線送受信処理部２０５から取得し、ＳＴＡ２０２の無線受信状態に関する情報を通信状態測定部２１１へ転送する。

なお、通信制御部２０４ｂは、ＳＴＡ２０２の通信状態に関する情報を通信状態測定部２１１へ所定時間経過時に転送しても良いし、所定回数通信後に転送しても良いし、通信状態が所定値より悪化した場合に転送しても良い。

また、通信制御部２０４ｂは、無線送受信処理部２０５から、ＡＰ２０１が送信した通信チャネルの変更を指令する通信フレームを受信した場合、その通信フレーム内の通信チャネル変更の情報を通信チャネル設定部２１４へ転送する。

無線送受信処理部２０５は、ＡＰ２０１へ送信する通信フレームを通信制御部２０４ｂから転送された場合、その通信フレームを無線信号に変換し、無線通信用アンテナ２０６を介して無線通信電波を送信する。また、無線送受信処理部２０５は、無線通信用アンテナ２０６が無線信号を受信した場合、無線信号を通信フレームに変換し、その通信フレームを通信制御部２０４ｂへ転送する。

また、無線送受信処理部２０５は、ＳＴＡ２０２の無線受信状態に関する情報を測定及び保持する。ＳＴＡ２０２の無線受信状態に関する情報は、誤り訂正率や、受信信号強度、ＳＮ比等の情報である。無線送受信処理部２０５は、これらの情報の少なくとも１つを測定する。無線送受信処理部２０５は、ＳＴＡ２０２の無線受信状態に関する情報の全てを通信制御部２０４ｂに転送しても良いし、いくつかを転送しても良い。また、無線送受信処理部２０５は、ＳＴＡ２０２の無線受信状態に関する情報をそのまま転送しても良いし、評価値に変換してから転送しても良い。評価値への変換方法については後述する。

また、無線送受信処理部２０５は、通信チャネル設定部２１４から通信チャネルの変更指令を受けた場合に、ＳＴＡ２０２の通信チャネルの変更を実施する。

電波状態監視用受信部２０８の電波状態監視部２１５は、電波状態監視用アンテナ２０７を有しており、電波状態監視用アンテナ２０７が外来電波を受信した場合、外来電波の受信信号強度を測定及び保持する。そして、電波状態監視部２１５は、受信した外来電波の受信信号強度に基づいて、外来電波の電波状態に関する情報を測定する。「電波状態に関する情報」は、ＡＰ２０１で測定される情報と同じでものある。

電波状態監視部２１５は、監視する必要のある全ての電波状態に関する情報を保持した場合や、所定のチャネル数分の電波状態に関する情報を保持した場合、電波状態に関する情報を電波状態通知部２０９に転送する。なお、電波状態監視部２１５は、保持した電波状態に関する情報が悪い場合、所定のチャネル数分の情報を保持していない場合でも、電波状態に関する情報を電波状態通知部２０９に転送するようにしても良い。ここで、電波状態監視部２１５は、電波状態に関する情報をそのまま転送しても良いし、これらの情報を評価値に変換してから転送しても良い。なお、評価値への変換方法については後述する。

電波状態通知部２０９は、電波状態監視用受信部２０８の電波状態監視部２１５から電波状態に関する情報を転送された場合、電波状態に関する情報を通知する通信フレームを生成し、その通信フレームを通信制御部２０４ｂへ転送する。

通信状態測定部２１１は、通信制御部２０４ｂから転送されたＳＴＡ２０２の通信状態に関する情報を保持する。さらに、通信制御部２０４ｂから転送されたＳＴＡ２０２のデータフレームの送信回数や、正常受信を通知するＡＣＫフレームの受信数や、データフレームの再送回数から通信エラー率や、データ再送率や、通信データロス率等を計算し、ＳＴＡ２０２の通信状態に関する情報として保持する。また、通信状態測定部２１１は、通信制御部２０４ｂから転送されたＳＴＡ２０２の通信状態に関する情報を、電波状態監視部２１５及び監視チャネル制御部２１６へ転送する。

通信状態測定部２１１は、一定周期で、ＳＴＡ２０２の通信状態に関する情報を通信状態通知部２１２に転送する。なお、通信状態測定部２１１は、測定した通信状態に関する情報が悪い場合に、通信状態に関する情報を通信状態通知部２１２に転送しても良い。ここで、通信状態測定部２１１は、通信状態に関する情報をそのまま転送しても良いし、評価値に変換してから転送しても良い。なお、評価値への変換方法については後述する。

通信状態通知部２１２は、通信状態測定部２１１から通信状態に関する情報を転送された場合、通信状態に関する情報を通知する通信フレームを生成し、その通信フレームを通信制御部２０４ｂへ転送する。

通信チャネル設定部２１４は、通信チャネルの変更を指令する通信フレームを通信制御部２０４ｂから転送された場合、その通信フレームに含まれる情報に基づいて予備通信チャネルへ変更する指令を無線送受信処理部２０５に出す。このとき、通信制御部２０４ｂが、通信チャネルの変更を指令するフレームに対する正常受信を通知するＡＣＫフレームを送信した後等に、通信チャネル設定部２１４は、無線送受信処理部２０５へ通信チャネルを予備通信チャネルへ変更する指令を出す方が良い。

＜評価値への変換処理の概要＞
次に、ＡＰ２０１及びＳＴＡ２０２において測定した情報を評価値へ変換する処理について説明する。ここで、評価値とは、現在の通信チャネルの通信状態に関する情報や外来電波の電波状態に関する情報の通信チャネルとしての適切性を表す評価尺度である。
以後の説明では「テーブル」形式によって本発明の各情報について説明するが、これら情報は必ずしもテーブルによるデータ構造で表現されていなくても良く、リスト、ＤＢ、変換式等のデータ構造やそれ以外で表現されていても良い。

上述したように、電波状態監視部２１５は、電波状態に関する情報として、所定の時間内における外来電波の最大受信信号強度や、所定の時間内において受信信号強度が閾値を超えた時間割合及び頻度を測定する。電波状態監視部２１５は、これらの情報を評価値に変換するためのテーブルを有する。

例えば、最大受信信号強度の場合、予め実験等においてどの程度の値だと通信チャネルとして適切又は不適切であるかを調べておき、各受信信号強度の値或いは範囲に対して評価値（例えば、点数）を割り当てておく。例えば、より適切な通信チャネルであると判定できる値に対しては大きな点数を割り当てておくと良い。テーブルには、各受信信号強度の値と評価値とが対応させて格納されている。電波状態監視部２１５は、測定された最大受信信号強度をテーブルの中で検索し、対応する評価値に変換する。また、電波状態監視部２１５は、受信信号強度が閾値を超えた時間割合や頻度についてもテーブルを有しても良い。

無線送受信処理部２０５は、無線通信用アンテナ２０６における通信状態に関する情報として、誤り訂正率や、受信信号強度、ＳＮ比等を測定する。無線送受信処理部２０５は、これらの情報を評価値に変換するために、誤り訂正率や、受信信号強度、ＳＮ比のそれぞれの情報についてのテーブルを有する。上述と同様に、これらの情報に関して、予め実験等においてどの程度の値だと通信チャネルとして適切又は不適切であるかを調べておき、各値に対して評価値を割り当てておく。そして、各テーブルには、各情報の値と評価値とが対応させて格納されている。無線送受信処理部２０５は、測定された値をテーブルの中で検索し、対応する評価値に変換する。
なお、通信制御部２０４ａ及び２０４ｂにおいて、データフレーム内から取得した誤り訂正率や、受信信号強度、ＳＮ比の情報を評価値に変換する場合についても同様のやり方で行うことができる。

また、通信状態測定部２１１は、通信状態に関する情報から、通信エラー率や、データ再送率や、通信データロス率や、送信待機時間等の無線通信ログに関する情報を測定する。通信状態測定部２１１は、これらの情報を評価値に変換するために、通信エラー率や、データ再送率や、通信データロス率や、送信待機時間のそれぞれの情報についてのテーブルを有する。上述と同様に、これらの情報に関して、予め実験においてどの程度の値だと通信チャネルとして適切又は不適切であるかを調べておき、各値に対して評価値を割り当てておく。そして、各テーブルには、各情報の値と評価値とが対応させて格納されている。通信状態測定部２１１は、測定された値をテーブルの中で検索し、対応する評価値に変換する。

上述では、評価値の例として、点数を挙げたがその他の評価情報でも良い。例えば、評価情報は、何段階によるランク情報等でも良い。また、電波状態監視部２１５、無線送受信処理部２０５、及び通信状態測定部２１１においては、測定した情報の全てを評価値に変換しても良いし、いくつかの情報のみを評価値に変換してもよい。また、複数の情報を評価値に変換した場合に、評価値に対して重み付けを行い、より重要な情報について評価値の影響を大きく反映させても良い。また、複数の情報を評価値に変換した場合に、複数の評価値を合計して、総合の評価値としても良い。

＜電波状態監視処理の概要＞
次に、本発明の一実施形態に係る電波状態監視処理について説明する。図３は、電波状態監視処理の概要を説明するためのフローチャートである。図３における処理は、図２の電波状態監視部２１５の処理に相当する。

まず、ステップＳ３０１において、電波状態監視部２１５は、監視時間タイマー及び電波受信時間タイマーと、電波受信カウンターと、電波受信フラグと、最大受信強度記録部をリセットする。ここで、監視時間タイマーは、ある監視チャネルについての監視時間を示すものであり、電波受信時間タイマーは、ある監視チャネルにおいて受信信号強度がある閾値を超えた時間を示すものである。また、電波受信カウンターは、ある監視チャネルにおいて受信信号強度がある閾値を超えた回数を示すものである。
電波受信フラグは、電波受信時間タイマーをスタート又はストップするかを判定するのに用いられるものである。電波受信フラグは、受信信号強度を測定したときに、その測定の１つ前に測定した受信信号強度が閾値以上であった場合に１、その測定の１つ前に測定した受信信号強度が閾値未満、もしくはその測定の１つ前に測定した受信信号強度が無い場合が０になるものである。
このリセット処理では、監視時間タイマー及び電波受信時間タイマーは、０に設定され且つストップ状態となる。また、電波受信カウンター及び電波受信フラグは、０に設定される。最大受信強度記録部は、予測される最小の受信信号強度に設定され、例えば、−１００ｄＢｍに設定される。

次に、ステップＳ３０２において、電波状態監視部２１５は、監視チャネルを設定する。監視チャネルは、監視チャネル制御部２１６から指令されたチャネルに設定される。そして、ステップＳ３０３において、電波状態監視部２１５は、監視時間タイマーをスタートする。

次に、ステップＳ３０４において、電波状態監視部２１５は、監視チャネル制御部２１６から監視チャネルの変更指令があるかを確認し、変更指令が無い場合は、ステップＳ３０５に移行する。変更指令が有る場合は、ステップＳ３１０に移行する。

以降では、まず、監視チャネル制御部２１６からの変更指令が無く、ステップＳ３０５に移行した場合について説明する。ステップＳ３０５において、電波状態監視部２１５は、受信信号強度を測定し、ステップＳ３０６−１に移行する。

次に、ステップＳ３０６−１において、電波状態監視部２１５は、ステップＳ３０５で取得した受信信号強度が最大受信強度記録部に保持された値以上か未満かを判定する。ステップＳ３０５で取得した受信信号強度が、最大受信強度記録部の値以上である場合、ステップＳ３０６−２に移行する。そして、ステップＳ３０６−２において、最大受信強度記録部の値を、ステップＳ３０５で取得した受信信号強度に更新し、ステップＳ３０７に移行する。

一方、ステップＳ３０６−１において、ステップＳ３０５で取得した受信信号強度が、最大受信強度記録部の値未満である場合、最大受信強度記録部の値を更新せずに、ステップＳ３０７に移行する。

次に、ステップＳ３０７において、電波状態監視部２１５は、ステップＳ３０５で取得した受信信号強度が閾値以上か未満かを判定する。ステップＳ３０５で取得した受信信号強度が閾値以上の場合、ステップＳ３０８に移行する。一方、ステップＳ３０５で取得した受信信号強度が閾値未満の場合、ステップＳ３０９に移行する。ここで、受信信号強度の閾値は、通信に影響を与えないレベルや、送信を開始しても良いレベルに設定するのが良く、例えば、−６２ｄＢｍに設定する。

次に、ステップＳ３０８において、電波状態監視部２１５は、電波受信フラグが０か１かを判定する。電波受信フラグが０の場合、電波受信時間タイマーをスタートし、電波受信カウンターをカウントアップし、電波受信フラグを１にしてから、ステップＳ３０４に移行する。電波受信フラグが１の場合、何も操作を行わずにステップＳ３０４に移行する。ここで、電波受信時間タイマーの時間が０以外の場合にも、その時間からスタートする。

ステップＳ３０９に移行している場合、電波状態監視部２１５は、電波受信フラグが０か１かを判定する。電波受信フラグが１の場合、電波受信時間タイマーをストップし、電波受信フラグを０にしてから、ステップＳ３０４に移行する。電波受信フラグが０の場合、何も操作を行わずにステップＳ３０４に移行する。

次に、ステップＳ３０４において、監視チャネル制御部２１６からの変更指令が有り、ステップＳ３１０に移行した場合について説明する。

ステップＳ３１０において、電波状態監視部２１５は、電波状態に関する情報の保持と、その情報の転送処理を実施する。まず、電波状態監視部２１５は、電波受信時間タイマーと、監視時間タイマーをストップし、監視時間タイマーと電波受信時間タイマーの比から、監視チャネルにおいて受信信号強度が閾値を超えた時間割合を測定及び保持する。また、電波状態監視部２１５は、電波受信カウンターから、監視チャネルにおいて受信信号強度が閾値を超えた回数を測定及び保持する。また、電波状態監視部２１５は、最大受信強度記録部の値から、監視チャネルにおける最大受信強度を測定及び保持する。
送信処理に関して、電波状態監視部２１５は、監視する必要のある全てのチャネル数分、もしくは、所定のチャネル数分の電波状態を保持した場合に、電波状態に関する情報を転送する。ＡＰ２０１の場合、電波状態監視部２１５は、予備通信チャネル決定部２１０へ電波状態に関する情報を転送する。ＳＴＡ２０２の場合、電波状態監視部２１５は、電波状態通知部２０９へ電波状態に関する情報を転送する。なお、電波状態監視部２１５は、得られた情報をそのまま転送しても良いし、この時点で、外来電波の最大受信信号強度や、受信信号強度が閾値を超えた時間割合及び頻度等の情報を評価値に変換して転送しても良い。

＜監視チャネル制御処理の概要＞
次に、本発明の一実施形態に係る監視チャネル制御処理について説明する。図４は、監視チャネル制御処理の概要を説明するためのフローチャートである。図４における処理は、図２の監視チャネル制御部２１６の処理に相当する。

まず、ステップＳ４０１において、監視チャネル制御部２１６は、電波状態監視部２１５に対して、監視チャネルの設定及び変更の指令を出し、ステップＳ４０２に移行する。ここで、設定及び変更指令に含まれるチャネルは、監視する必要のあるチャネルとする。例えば、ＡＰ２０１やＳＴＡ２０２が電源を起動した場合は、監視するチャネルの中で最も低い周波数のチャネルを設定するように指令を出す。例えば、監視するチャネルを変更する場合は、直前に監視したチャネルの次に低い周波数のチャネルに変更指令を出すか、又は、直前に監視したチャネルの次に低い周波数のチャネルが無いときは、最も低い周波数のチャネルに変更指令を出す。また、設定及び変更指令に含まれるチャネルは、無線送受信処理部２０５において設定可能な全てのチャネルとしても良いし、設定する可能性のあるチャネルのみとしても良いし、設定中の通信チャネル以外のチャネルとしても良い。

次に、ステップＳ４０２において、監視チャネル制御部２１６は、監視チャネルを変更する時間を設定し、ステップＳ４０３に移行する。監視チャネルの変更時間は、電波状態監視部２１５から得られる電波状態に関する情報や、現在の通信チャネルの状態、ＡＰ２０１やＳＴＡ２０２の状態に応じて変更しても良い。例えば、受信信号強度が閾値を超えた時間割合及び頻度が大きい場合、無線通信用アンテナ２０６の通信状態が悪い場合、ＡＰ２０１やＳＴＡ２０２が電源起動直後、通信チャネル変更直後でＡＰ２０１において予備通信チャネルを準備していない場合は、監視するチャネルの変更指令を出す周期を短くした方が良い。また、受信信号強度が閾値を超えた時間割合及び頻度が小さい場合や、無線通信用アンテナ２０６における通信状態が良い場合は、監視するチャネルの変更指令を出す周期を長くした方が良い。

次に、ステップＳ４０３において、監視チャネル制御部２１６は、監視チャネルの変更時間を測定するためのチャネル変更時間タイマーのリセットとスタートを実施し、ステップＳ４０４に移行する。ここで、チャネル変更時間タイマーは、０に設定された後にスタートする。

次に、ステップＳ４０４において、監視チャネル制御部２１６は、チャネル変更時間タイマーが監視チャネルの変更時間以上か未満かを判定する。チャネル変更時間タイマーが監視チャネルの変更時間未満の場合、ステップＳ４０５に移行する。ステップＳ４０５において、監視チャネル制御部２１６は、一定時間の間スリープし、その後、ステップＳ４０４に移行する。ここで、スリープとは、監視チャネル制御部２１６において、チャネル変更時間タイマー以外の処理を実施しないことである。

また、スリープに用いる一定時間は、監視チャネルの変更時間に設定可能な最小の時間、もしくは、設定可能な時間の最大公約数の時間に設定するのが良い。例えば、監視チャネルの変更時間に設定可能な時間が、１０ｍｓ、２０ｍｓ、５０ｍｓ、１００ｍｓ、２００ｍｓ、５００ｍｓ、１ｓの場合、スリープに用いる一定時間は、１０ｍｓとした方が良い。

ステップＳ４０４において、チャネル変更時間タイマーが、監視チャネルの変更時間以上の場合、監視チャネル制御部２１６は、ステップＳ４０１に移行する。

＜通信チャネル制御処理の概要＞
次に、本発明の一実施形態に係る通信チャネル制御処理の概要について説明する。図５は、通信チャネル制御処理の概要を説明するためのフローチャートである。通信チャネルの制御処理は、図２の通信チャネル制御部２１３の処理に相当する。

まず、ステップＳ５０１において、通信チャネル制御部２１３は、保持している現在の通信チャネルに関する情報をリセットし、ステップＳ５０２に移行する。ここで、「現在の通信チャネルに関する情報」は、上述したように、ＡＰ２０１の通信状態に関する情報と、ＳＴＡ２０２の通信状態に関する情報とを含む。

次に、ステップＳ５０２において、通信チャネル制御部２１３は、現在の通信チャネルに関する情報を受信したか未受信かを判定し、全ての情報を受信した場合は、ステップＳ５０３に移行し、全ての情報が未受信である場合は、受信するまで待機する。

次に、ステップＳ５０３において、通信チャネル制御部２１３は、現在の通信チャネルに関する情報を更新し、ステップＳ５０４に移行する。

次に、ステップＳ５０４において、通信チャネル制御部２１３は、予備通信チャネルに関する情報の有無を確認し、予備通信チャネルに関する情報が有る場合は、ステップＳ５０５に移行する。一方、予備通信チャネルが無い場合は、ステップＳ５０２に移行する。予備通信チャネルに関する情報の有無は、通信チャネル制御部２１３が予備通信チャネル決定部２１０から予備通信チャネルに関する情報を取得する際に、予備通信チャネル決定部２１０においてその情報が保持されているかで判定することができる。

次に、ステップＳ５０５において、通信チャネル制御部２１３は、予備通信チャネル決定部２１０から予備通信チャネルに関する情報を取得し、ステップＳ５０６に移行する。

次に、ステップＳ５０６において、通信チャネル制御部２１３は、現在の通信チャネルに関する情報と、予備通信チャネルに関する情報とに基づいて、現在の通信チャネルを予備通信チャネルに変更するかを決定する。変更を決定した場合は、ステップＳ５０７に移行し、変更しない場合は、ステップＳ５０２に移行する。ここで、通信チャネル制御部２１３は、現在の通信チャネルに関する情報と予備通信チャネルに関する情報とを比較して、予備通信チャネルに変更した場合に通信状態の改善が見込まれる場合に通信チャネルの変更を実施する。

次に、ステップＳ５０７において、通信チャネル制御部２１３は、通信チャネルの変更を指令し、ステップＳ５０１に移行する。ここで、通信チャネル制御部２１３は、通信チャネルの変更を指令するフレームを図２の通信制御部２０４ａに送信する。さらに、通信チャネル制御部２１３は、通信チャネルを予備通信チャネルへ変更する指令を図２の無線送受信処理部２０５へ出す。

＜予備通信チャネルへの変更処理の概要＞
次に、本発明の一実施形態に係る予備通信チャネル変更処理の概要について説明する。図８は、予備通信チャネル変更処理におけるＡＰ２０１とＳＴＡ２０２間のデータ通信の流れを示した図である。

ＡＰ２０１において、通信チャネル制御部２１３は、現在の通信チャネルに関する情報と、予備通信チャネルに関する情報とに基づいて、現在の通信チャネルを予備通信チャネルに変更するかを決定する（図５のステップＳ５０６）。
その後、ＡＰ２０１において、通信チャネル制御部２１３は、通信チャネルの変更を指令する（図５のステップＳ５０７）。ここで、通信チャネル制御部２１３は、通信チャネルの変更を指令する通信フレームを図２の通信制御部２０４ａに転送する。そして、通信制御部２０４ａは、通信チャネル制御部２１３から通信チャネルの変更を指令する通信フレームが転送されると、無線送受信処理部２０５へ通信フレームを転送する。そして、図８に示すように、通信チャネルの変更を指令する通信フレームが、ＡＰ２０１からＳＴＡ２０２へ送信される。

次に、ＳＴＡ２０２において、通信チャネルの変更を指令する通信フレームが受信された場合、ＳＴＡ２０２の通信制御部２０４ｂは、通信チャネルの変更を指令する通信フレームに対する正常受信を通知するＡＣＫフレームを生成し、無線送受信処理部２０５へＡＣＫフレームを転送する。そして、図８に示すように、ＡＣＫフレームが、ＳＴＡ２０２からＡＰ２０１へ送信される。

ＡＰ２０１において、通信制御部２０４ａが、ＳＴＡ２０２のＡＣＫフレームを受信し、ＳＴＡ２０２が通信チャネルの変更を認識したと判定できた場合に、通信チャネル制御部２１３が、通信チャネルを予備通信チャネルへ変更する指令を図２の無線送受信処理部２０５へ出す。
一方、ＳＴＡ２０２においては、通信制御部２０４ｂは、ＡＣＫフレームを送信した後の所定の待機時間後に、通信チャネル変更の情報を通信チャネル設定部２１４へ転送する。

なお、ＡＰ２０１の通信制御部２０４ａは、通信チャネルの変更を指令するデータフレームを送信した後に所定時間待ってもＡＣＫフレームが受信できない場合に、通信チャネルの変更を指令するデータフレームを再送しても良い。また、ＳＴＡ２０２において、通信制御部２０４ｂがＡＣＫフレームを送信してから通信チャネル変更の情報を転送するまでの待機時間は、ＡＰ２０１の通信制御部２０４ａにおけるフレームの再送までの時間程度に設定しておくのが良い。

＜変形例＞
本発明の他の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図６は、監視停止制御部を備えた無線通信装置（ＡＰ６０１及びＳＴＡ６０２）の概略内部構成を示す図である。

図６の無線通信装置ＡＰ６０１及びＳＴＡ６０２は、それぞれ、図２のＡＰ２０１及びＳＴＡ２０２に監視停止制御部６０３を加えた構成であり、この構成の追加により電波状態監視用受信部６０４の処理内容が異なる。図６において、図２と同じ要素には同じ番号を付しており、以下で説明される構成要素以外の構成要素は、図２の実施形態と同じ処理を行う。

無線送受信処理部２０５は、無線信号を送信している状態か送信していない状態かを表す信号を監視停止制御部６０３に出す。
監視停止制御部６０３は、無線送受信処理部２０５が無線信号の送信を開始したときに、電波状態監視用受信部６０４の電波状態監視部６０５及び監視チャネル制御部６０６に監視を停止する指令を出す。そして、監視停止制御部６０３は、無線送受信処理部２０５から無線信号の送信終了が通知されたときに、電波状態監視部６０５及び監視チャネル制御部６０６に監視を再開する指令を出す。

電波状態監視部６０５は、監視停止制御部６０３から監視を停止する指令を受信した場合、外来電波の電波状態に関する情報の測定の処理を全て一時停止する。この際、電波状態監視部６０５は、監視時間タイマー及び電波受信時間タイマーなどの計測も含めて停止する。監視チャネル制御部６０６は、監視停止制御部６０３から監視を停止する指令を受信した場合、監視チャネルの変更指示の処理を停止する。また、電波状態監視部６０５及び監視チャネル制御部６０６は、監視停止制御部６０３から監視を再開する指令を受信した場合、全ての処理を再開する。

ここで、監視停止制御部６０３は、電波状態監視用受信部６０４で監視しているチャネルに対し、現在の通信チャネルが周波数的に近く、影響を及ぼす可能性があるチャネル設定の場合に、変更指示の処理を停止するようにしても良い。

＜まとめ＞
本実施形態によれば、電波状態監視用受信部２０８，６０４において周囲の電波状態を監視して、その監視の結果に基づいて予備通信チャネル決定部２１０において予備通信チャネルを用意し、通信チャネル制御部２１３において現在の通信チャネルを予備通信チャネルに変更するかを決定する。この構成によれば、通信状態が悪化した場合に、通信を一時停止することなく、通信状態が改善される予備通信チャネルに変更することが可能となる。特に、制御デバイスに接続される無線通信装置に適用すると、通信の遅延が発生することがないため、リアルタイム性が維持されるとともに制御デバイスの信頼性も確保でき、工業的価値が大きい。

本実施形態によれば、電波状態監視部２１５，６０５は、外来電波の電波状態に関する情報として、電波状態監視用アンテナ２０７で受信した外来電波の受信信号強度が所定の閾値を超えた時間の割合と、所定の時間内において外来電波の受信信号強度が所定の閾値を超えた回数とを測定する。閾値を超えた時間の割合だけでなく、回数も測定することにより、データ送信可能な時間幅が小さい不適切なチャネルを適切に判定することが可能となる。

本実施形態によれば、監視チャネル制御部２１６，６０６を備えているので、監視するチャネルを適宜変更し、複数チャネルの外来電波の電波状態に関する情報を収集することが可能となる。

本実施形態によれば、監視チャネル制御部２１６，６０６が、監視チャネルの変更時間を、電波状態に関する情報や、現在の通信チャネルの通信状態、無線通信装置の状態に応じて変更する。電波状態や通信状態などが悪い場合は変更時間の周期を早くすることによって、予備通信チャネルを決定するまでの時間を短縮することが可能となる。また、電波状態や通信状態などが良い場合には変更周期を長くすることによって、無駄な監視チャネルの変更を抑制することが可能である。

本実施形態によれば、ＡＰ２０１が、ＳＴＡ２０２側で測定した情報を受信する。ＳＴＡ２０２側で測定した情報は、現在の通信チャネルの通信状態に関する情報と、外来電波の電波状態に関する情報とを含んでいる。したがって、ＡＰ２０１が、ＡＰ２０１側で測定された情報だけでなく、ＳＴＡ２０２側で測定された情報も考慮に入れて、予備通信チャネルを決定したり、現在の通信チャネルを予備通信チャネルに変更するかを決定する。これにより、ＡＰ２０１（親局）とＳＴＡ２０２（子局）の両方側の通信状態や電波状態を把握することでき、無線通信システム全体の通信状態を改善することが可能となる。

本実施形態によれば、通信状態に関する情報や電波状態に関する情報を評価値に変換することによって、情報の送受信に要する時間やメモリの使用量を抑制することができる。また、変換後の評価値を用いることによって、予備通信チャネルの決定処理や予備通信チャネルへ変更するかの決定処理が、評価値の比較など、より簡単な処理で行うことが可能となる。

また、上述した変形例の形態によれば、無線通信用アンテナ２０６における通信が外来電波の電波状態の監視に影響を及ぼす可能性がある場合に電波状態の監視を停止することにより、電波状態の監視への影響を抑制し、精度の良い電波状態の把握が可能となる。

本実施形態によれば、ＡＰ２０１及びＳＴＡ２０２において、誤り訂正率や、受信信号強度や、ＳＮ比や、通信エラー率や、データ再送率や、通信データロス率や、送信待機時間の情報の少なくとも１つが測定される。これらの情報を用いることによって精度の良い通信状態の把握が可能となり、予備通信チャネルへの変更の決定も適切に行うことができる。

なお、本発明は、上述した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。例えば、図２の実施形態では、１台のＡＰ２０１と１台のＳＴＡ２０２との間の通信のみを示しているが、１台のＡＰ２０１は、同時に複数のＳＴＡと通信が可能であり、複数のＳＴＡからの情報に基づいて、予備通信チャネルの決定や、現在の通信チャネルを予備通信チャネルへ変更するかの決定を行っても良い。

本実施形態では、現在の通信チャネルの情報として、誤り訂正率や、受信信号強度や、ＳＮ比や、通信エラー率や、データ再送率や、通信データロス率や、送信待機時間の情報が測定されているが、現在の通信チャネルの通信状態を判断するためには、これらの少なくとも１つが測定されれば良い。

本発明は、実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードによっても実現できる。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体を無線通信システム或いは無線通信装置に提供し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそれを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどが用いられる。

また、プログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現されるようにしてもよい。さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータ上のメモリに書きこまれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータのＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現されるようにしてもよい。

さらに、実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを、ネットワークを介して配信することにより、それを無線通信システム又は無線通信装置のハードディスクやメモリ等の記憶手段又はＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ等の記憶媒体に格納し、使用時にそのシステム又は装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行するようにしても良い。

最後に、ここで述べたプロセス及び技術は本質的に如何なる特定の装置に関連することはなく、コンポーネントの如何なる相応しい組み合わせによってでも実装できることを理解する必要がある。更に、汎用目的の多様なタイプのデバイスがここで記述した教示に従って使用可能である。ここで述べた方法のステップを実行するのに、専用の装置を構築するのが有益であることが判るかもしれない。また、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。本発明は、具体例に関連して記述したが、これらは、すべての観点に於いて限定の為ではなく説明の為である。本分野にスキルのある者には、本発明を実施するのに相応しいハードウェア、ソフトウェア、及びファームウエアの多数の組み合わせがあることが解るであろう。例えば、本実施形態に記載の機能を実現するプログラムコードは、アセンブラ、Ｃ／Ｃ＋＋、ｐｅｒｌ、Ｓｈｅｌｌ、ＰＨＰ、Ｊａｖａ（登録商標）等の広範囲のプログラム又はスクリプト言語で実装できる。
上述の実施形態において、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。全ての構成が相互に接続されていても良い。

ＡＰ１０１ アクセスポイント（親局）
１０２ バックボーンネットワーク
１０３ 制御デバイス
ＳＴＡ１１０ａ，ＳＴＡ１１０ｂ，ＳＴＡ１１０ｃ ステーション（子局）
ＡＰ２０１ アクセスポイント（親局）
ＳＴＡ２０２ ステーション（子局）
２０３ 外部インターフェース
２０４ａ，２０４ｂ 通信制御部
２０５ 無線送受信処理部
２０６ 無線通信用アンテナ
２０７ 電波状態監視用アンテナ
２０８，６０４ 電波状態監視用受信部
２０９ 電波状態通知部
２１０ 予備通信チャネル決定部
２１１ 通信状態測定部
２１２ 通信状態通知部
２１３ 通信チャネル制御部
２１４ 通信チャネル設定部
２１５，６０５ 電波状態監視部
２１６，６０６ 監視チャネル制御部

Claims (12)

1. 第１の送受信部を用いて別の無線通信装置と通信する無線通信装置において、
   前記第１の送受信部を用いて前記別の無線通信装置と通信する無線送受信手段と、
   前記第１の送受信部における現在の通信チャネルの通信状態に関する情報を測定する測定手段と、
   第２の受信部を有し、前記第２の受信部で受信した外来電波の電波状態に関する情報を測定する電波状態監視手段と、
   変更候補となる予備通信チャネルを決定する予備通信チャネル決定手段と、
   前記第１の送受信部における現在の通信チャネルを前記予備通信チャネルに変更するかを決定する通信チャネル制御手段と、を備え、
   前記無線送受信手段が、前記別の無線通信装置から前記別の無線通信装置が測定した情報を受信し、
   前記予備通信チャネル決定手段が、前記外来電波の電波状態に関する情報と、前記別の無線通信装置が測定した情報とに基づいて、前記予備通信チャネルを決定し、
   前記通信チャネル制御手段が、前記予備通信チャネルに関する情報と、前記現在の通信チャネルの通信状態に関する情報と、前記別の無線通信装置が測定した情報とに基づいて、前記第１の送受信部における現在の通信チャネルを前記予備通信チャネルに変更するかを決定し、
   前記無線送受信手段が、前記予備通信チャネルへの変更指示を前記別の無線通信装置に送信することを特徴とする無線通信装置。
2. 請求項１において、
   前記電波状態監視手段は、前記外来電波の電波状態に関する情報として、前記第２の受信部で受信した外来電波の受信信号強度が所定の閾値を超えた時間の割合と、前記所定の時間内において前記外来電波の受信信号強度が前記所定の閾値を超えた回数とを測定することを特徴とする無線通信装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記電波状態監視手段の監視チャネルの変更を制御する監視チャネル制御手段を更に備えることを特徴とする無線通信装置。
4. 請求項３において、
   前記監視チャネル制御手段が、前記外来電波の電波状態に関する情報と前記現在の通信チャネルの通信状態に関する情報と当該無線通信装置の状態に応じて、監視チャネルを変更する周期を変更することを特徴とする無線通信装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項において、
   前記別の無線通信装置が測定した情報は、前記別の無線通信装置における現在の通信チャネルの通信状態に関する情報と、前記別の無線通信装置において測定された外来電波の電波状態に関する情報とを含むことを特徴とする無線通信装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項において、
   前記電波状態監視手段が、前記外来電波の電波状態に関する情報を評価値に変換し、前記測定手段が、前記現在の通信チャネルの通信状態に関する情報を評価値に変換し、前記評価値は、通信チャネルとしての適切性を表す評価尺度であり、
   前記予備通信チャネル決定手段が、前記外来電波の電波状態に関する情報の評価値を用いて前記予備通信チャネルを決定し、前記通信チャネル制御手段が、前記現在の通信チャネルの通信状態に関する情報の評価値を用いて前記第１の送受信部における現在の通信チャネルを前記予備通信チャネルに変更するかを決定することを特徴とする無線通信装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項において、
   前記電波状態監視手段の処理を停止する監視停止制御手段を更に備え、
   前記監視停止制御手段は、前記第１の送受信部における前記現在の通信チャネルの通信が前記第２の受信部における前記外来電波の電波状態に関する情報の測定に影響を及ぼす場合に、前記電波状態監視手段の処理を停止することを特徴とする無線通信装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項において、
   前記測定手段は、前記現在の通信チャネルの通信状態に関する情報として、誤り訂正率と、受信信号強度と、ＳＮ比と、通信エラー率と、データ再送率と、通信データロス率と、送信待機時間の情報の少なくとも１つを測定することを特徴とする無線通信装置。
9. 第１の送受信部を用いて別の無線通信装置と通信する無線通信装置において、
   前記第１の送受信部を用いて前記別の無線通信装置と通信する無線送受信手段と、
   前記第１の送受信部における現在の通信チャネルの通信状態に関する情報を測定する測定手段と、
   第２の受信部を有し、前記第２の受信部で受信した外来電波の電波状態に関する情報を測定する電波状態監視手段と、を備え、
   前記無線送受信手段が、前記外来電波の電波状態に関する情報と前記現在の通信チャネルの通信状態に関する情報とを前記別の無線通信装置に送信し、
   前記無線送受信手段が、前記外来電波の電波状態に関する情報と前記現在の通信チャネルの通信状態に関する情報とを用いて決定された通信チャネルへの変更指示を前記別の無線通信装置から受信することを特徴とする無線通信装置。
10. 親局として機能する第１の無線通信装置と、子局として機能する第２の無線通信装置とを備える無線通信システムであって、
    前記第１の無線通信装置が、
    第１の親局送受信部を有し、前記第１の親局送受信部を用いて前記第２の無線通信装置と通信する第１の無線送受信手段と、
    前記第１の親局送受信部における現在の通信チャネルの通信状態に関する情報を測定する第１の測定手段と、
    第２の親局受信部を有し、前記第２の親局受信部で受信した外来電波の電波状態に関する情報を測定する第１の電波状態監視手段と、
    変更候補となる予備通信チャネルを決定する予備通信チャネル決定手段と、
    前記第１の親局送受信部における現在の通信チャネルを前記予備通信チャネルに変更するかを決定する通信チャネル制御手段と、を備え、
    前記第２の無線通信装置が、
    第１の子局送受信部を有し、前記第１の子局送受信部を用いて前記第１の無線通信装置と通信する第２の無線送受信手段と、
    前記第１の子局送受信部における現在の通信チャネルの通信状態に関する情報を測定する第２の測定手段と、
    第２の子局受信部を有し、前記第２の子局受信部で受信した外来電波の電波状態に関する情報を測定する第２の電波状態監視手段と、を備え、
    前記第２の無線通信装置の前記第２の無線送受信手段が、前記外来電波の電波状態に関する情報と前記現在の通信チャネルの通信状態に関する情報とを前記第１の無線通信装置に送信し、
    前記第１の無線通信装置の前記第１の無線送受信手段が、前記第２の無線通信装置から、前記第２の無線通信装置における前記外来電波の電波状態に関する情報と前記第２の無線通信装置における前記現在の通信チャネルの通信状態に関する情報とを受信し、
    前記第１の無線通信装置の前記予備通信チャネル決定手段が、前記第１の無線通信装置における前記外来電波の電波状態に関する情報と、前記第２の無線通信装置における前記外来電波の電波状態に関する情報とに基づいて、前記予備通信チャネルを決定し、
    前記第１の無線通信装置の前記通信チャネル制御手段が、前記予備通信チャネルに関する情報と、前記第１の無線通信装置における前記現在の通信チャネルの通信状態に関する情報と、前記第２の無線通信装置における前記現在の通信チャネルの通信状態に関する情報とに基づいて、前記第１の親局送受信部と第１の子局送受信部における現在の通信チャネルを前記予備通信チャネルに変更するかを決定し、
    前記第１の無線通信装置の前記第１の無線送受信手段が、前記予備通信チャネルへの変更指示を前記第２の無線通信装置に送信し、
    前記第２の無線通信装置の前記第２の無線送受信手段が、前記第１の無線通信装置から前記予備通信チャネルへの変更指示を受信することを特徴とする無線通信システム。
11. ある無線通信装置が別の無線通信装置と通信する際の無線通信制御方法であって、
    前記無線通信装置が、第１の送受信部を有する無線送受信手段と、測定手段と、第２の受信部を有する電波状態監視手段と、予備通信チャネル決定手段と、通信チャネル制御手段とを備え、
    前記無線通信制御方法が、
    前記測定手段が、前記第１の送受信部における現在の通信チャネルの通信状態に関する情報を測定するステップと、
    前記電波状態監視手段が、前記第２の受信部で受信した外来電波の電波状態に関する情報を測定するステップと、
    前記無線送受信手段が、前記第１の送受信部を用いて前記別の無線通信装置から前記別の無線通信装置が測定した情報を受信するステップと、
    前記予備通信チャネル決定手段が、前記外来電波の電波状態に関する情報と、前記別の無線通信装置が測定した情報とに基づいて、変更候補となる予備通信チャネルを決定するステップと、
    前記通信チャネル制御手段が、前記予備通信チャネルに関する情報と、前記現在の通信チャネルの通信状態に関する情報と、前記別の無線通信装置が測定した情報とに基づいて、前記第１の送受信部における現在の通信チャネルを前記予備通信チャネルに変更するかを決定するステップと、
    前記無線送受信手段が、前記予備通信チャネルへの変更指示を前記別の無線通信装置に送信するステップと、
    を含むことを特徴とする無線通信制御方法。
12. ある無線通信装置が別の無線通信装置と通信する際の無線通信制御方法であって、
    前記無線通信装置が、第１の送受信部を有する無線送受信手段と、無線送受信手段と、測定手段と、第２の受信部を有する電波状態監視手段とを備え、
    前記無線通信制御方法が、
    前記測定手段が、前記第１の送受信部における現在の通信チャネルの通信状態に関する情報を測定するステップと、
    前記電波状態監視手段が、前記第２の受信部で受信した外来電波の電波状態に関する情報を測定するステップと、
    前記無線送受信手段が、前記第１の送受信部を用いて前記外来電波の電波状態に関する情報と前記現在の通信チャネルの通信状態に関する情報とを前記別の無線通信装置に送信するステップと、
    前記無線送受信手段が、前記第１の送受信部を用いて前記外来電波の電波状態に関する情報と前記現在の通信チャネルの通信状態に関する情報とを用いて決定された通信チャネルへの変更指示を前記別の無線通信装置から受信するステップと、
    を含むことを特徴とする無線通信制御方法。

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