JP5794302B2 - 無線通信システムおよび無線通信装置 - Google Patents

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Description

本発明は、無線通信を行う無線通信システムおよび無線通信装置に関する。
近年、医療やヘルスケアの分野において、人体に設置したセンサのデータを無線で送受信することで、ユーザのＱｏＬ（Quality of Life）を維持しながら、人体の情報を収集し、治療や健康維持に役立てる人体近傍の無線通信技術が注目されている。
人体近傍の無線通信技術としては、例えば、ＢＡＮ（Body Area Network）が提案されている。ＢＡＮの標準化は、IEEE802.15.6で進められており、異なる周波数帯（例えば、４００ＭＨｚ／９００ＭＨｚ／２．４ＧＨｚなど）での変調方式やデータレート等の物理仕様（ＰＨＹ：Physical layer）等が定義されている。
従来技術として、人体通信を行う構成部と他の通信を行う構成部とを共用化する技術が提案されている。
特開２０１０−２１９８４号公報
ＢＡＮでは、医療データなどを扱うことから、従来の無線通信と比較して、より高い信頼性が要求されている。このため、通信障害等によって通信断が生じたような場合でも、短時間ですみやかに通信を再開する技術が要望されている。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、通信断の時間を低減して短時間で通信を再開する無線通信システムおよび無線通信装置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、無線通信システムが提供される。無線通信システムは、周波数帯が互いに異なる通信を行う複数の通信部を含む第１の無線通信装置と、前記通信部と接続して通信を行う第２の無線通信装置とを備え、複数の前記通信部は、同一の制御信号およびデータを、異なる周波数帯で送信して、前記第２の無線通信装置の通信スロットを複数の経路上に割り当てた状態にしておき、前記第２の無線通信装置が、１つの前記通信部に接続して第１の経路で通信を実行中に通信障害を検出し、別の前記通信部に切り替えて第２の経路で通信を継続する場合、前記第２の無線通信装置は、前記第１の無線通信装置から送信されるべき信号が、一定回数連続未受信が続いた場合、または一定以上の割合で得られない場合、または受信不可通知が一定以上の割合で得られた場合に、前記通信障害を検出し、前記制御信号に含まれる第１のビーコンを受信して１つの前記通信部との時間同期を確立し、前記第１の経路の第１の通信スロットで通信を実行中に前記通信障害を検出した際は、前記制御信号に含まれる第２のビーコンを受信して別の前記通信部との時間同期を確立して、別の前記通信部に切り替えて前記第２の経路の第２の通信スロットで通信を継続する。
通信断の時間を低減して、短時間で通信を再開することが可能になる。
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
無線通信システムの構成例を示す図である。 無線通信システムの構成例を示す図である。 親局の構成例を示す図である。 子局の構成例を示す図である。 親局と子局との通信動作を示す図である。 親局と子局との通信動作を示す図である。 親局と子局との通信動作を示す図である。 子局における通信切替動作を示すフローチャートである。 親局と子局との通信動作を示す図である。 親局におけるＰＨＹトランシーバの起動切替動作を示すフローチャートである。 親局におけるＰＨＹトランシーバの起動切替動作を示すフローチャートである。 親局と子局との通信動作を示す図である。 データの優先度を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は無線通信システムの構成例を示す図である。無線通信システム１は、無線通信装置１０ａ（第１の無線通信装置）と無線通信装置２０ａ（第２の無線通信装置）を備える。
無線通信装置１０ａは、通信部１１ａ−１〜１１ａ−ｎおよび制御部１２ａを含む。通信部１１ａ−１〜１１ａ−ｎは、周波数帯が互いに異なる通信を行う複数の通信インタフェース部（ＰＨＹ）である。また、通信部１１ａ−１〜１１ａ−ｎは、同一ハードウェア上での構成が可能である。制御部１２ａは、通信部１１ａ−１〜１１ａ−ｎまたは外部ネットワークの通信制御を行う。
無線通信装置２０ａは、通信部２１ａおよび制御部２２ａを含む。通信部２１ａは、通信部１１ａ−１〜１１ａ−ｎのいずれかと通信を行う。制御部２２ａは、通信部２１ａの通信制御や外部機器などの動作制御を行う。
ここで、通信部１１ａ−１〜１１ａ−ｎは、同一の制御信号およびデータを、異なる周波数帯で送信して、通信部１１ａ−１〜１１ａ−ｎが無線通信装置２０ａの通信スロットを、互いに周波数帯が異なる複数の経路上に割り当てた状態にしておく。
無線通信装置２０ａは、通信部１１ａ−１〜１１ａ−ｎのいずれかと接続して通信を行う。このとき、通信部１１ａ−１に接続して一方の経路で通信を実行していた際に、通信障害を検出した場合は、別の通信部１１ａ−２に自律的に切り替えて他方の経路で通信を継続する。
例えば、無線通信装置２０ａは、第１の周波数帯（２．４ＧＨｚ）の経路で通信していた通信部１１ａ−１に対して、通信障害を検出した場合は、第２の周波数帯（９００ＭＨｚ）の経路を使用する通信部１１ａ−２に接続を切り替えて、通信部１１ａ−２を通じて第２の周波数帯で通信を継続する。
このように、無線通信システム１では、無線通信装置１０ａにおいては、複数の通信部１１ａ−１〜１１ａ−ｎから、同一の制御信号およびデータを、異なる周波数帯で送信して、無線通信装置２０ａの通信スロットを複数経路上に割り当てた状態にしておく。そして、通信障害発生時には、無線通信装置２０ａが現在使用中の通信部から他の通信部へ移行する構成にした。
これにより、どの通信部１１ａ−１〜１１ａ−ｎでも、無線通信装置２０ａの通信の参入が準備されているため、無線通信装置２０ａは、現在使用している通信部の経路で通信障害が発生した場合でも、他の通信部へ移行して別経路で即時に通信を継続することができる。このため、通信断の時間を低減して、短時間で通信を再開することが可能になる。
次に人体近傍の無線通信に無線通信システム１を適用した場合の構成および動作について以降詳しく説明する。図２は無線通信システムの構成例を示す図である。人体３には、センサ４−１〜４−３が取り付けられる。また、センサ４−１〜４−３は、子局２０−１〜２０−３にそれぞれ接続している。親局１０は、人体３の近傍に配置される。なお、親局１０は、図１の無線通信装置１０ａに対応し、子局２０−１〜２０−３は、図１の無線通信装置２０ａに対応する。
センサ４−１〜４−３は、例えば、血圧、脈拍、血糖値などの生体シグナルを測定する装置であり、親局１０は、例えば、携帯電話機に該当する。センサ４−１〜４−３で測定された生体シグナルは、子局２０−１〜２０−３を介して、親局１０へ送信される。
また、親局１０は、図示しない無線基地局を通じて、医療機関等に配置されているサーバと無線接続しており、測定された生体シグナルは、医療機関へと通知される。
図３は親局の構成例を示す図である。親局１０は、アンテナａ１、ＰＨＹトランシーバ１１−１、１１−２および制御部１２を備える。ＰＨＹトランシーバ１１−１、１１−２は、図１の通信部１１ａ−１、１１ａ−２に対応し、制御部１２は、図１の制御部１２ａに対応する。
ＰＨＹトランシーバ１１−１、１１−２は、異なる周波数帯での変調方式やデータレート等の物理仕様で通信を行うトランシーバである。なお、ＰＨＹトランシーバ１１−１、１１−２は、同一ハードウェア上で構成されていてもよい。制御部１２は、ＰＨＹトランシーバ１１−１、１１−２の通信制御および外部ネットワークとの通信制御を行う。
親局１０からデータを送信する場合、ＰＨＹトランシーバ１１−１、１１−２のいずれか一方からのデータ送信と、ＰＨＹトランシーバ１１−１、１１−２の両方からのデータ同時送信とが可能である。
また、データを受信する際には、ＰＨＹトランシーバ１１−１、１１−２のいずれか一方からのデータ受信と、ＰＨＹトランシーバ１１−１、１１−２の両方からのデータ同時受信とが可能である。
なお、アンテナａ１は、ＰＨＹトランシーバ１１−１、１１−２のそれぞれの周波数を共用可能なアンテナである。また、図では、ＰＨＹトランシーバを２つ設ける構成としたが、３つ以上設けることが可能である。
図４は子局の構成例を示す図である。子局２０は、アンテナｂ１、ＰＨＹトランシーバ２１および制御部２２を備える。ＰＨＹトランシーバ２１は、図１の通信部２１ａに対応し、制御部２２は、図１の制御部２２ａに対応する。
また、子局２０には、図２に示したようなセンサなどの外部機器が接続される（外部機器が子局２０に内蔵される構成でもよい）。ＰＨＹトランシーバ２１は、親局１０のＰＨＹトランシーバ１１−１、１１−２と通信を行うトランシーバである。
制御部２２は、ＰＨＹトランシーバ２１の通信制御および外部機器の動作制御を行う。なお、子局２０では、トランシーバは切替方式となっており、データ送信またはデータ受信のどちらか片方で使用し、これらの切替制御は制御部２２で行われる。
ここで、ＰＨＹとは、物理層における伝送周波数および伝送方式の組み合わせを示すものである。図３に示した、ＰＨＹトランシーバ１１−１、１１−２においては、周波数が互いに異なり、例えば、ＰＨＹトランシーバ１１−１は２．４ＧＨｚ帯、ＰＨＹトランシーバ１１−２は９００ＭＨｚ帯である。
また、変調方式やデータレートが互いに異なっていてもよく、例えば、ＰＨＹトランシーバ１１−１は、π／４シフトＱＰＳＫ（Quadrature phase shift keying）であり、ＰＨＹトランシーバ１１−２は、ＧＦＳＫ（Gaussian filtered frequency shift keying）である。さらには、誤り訂正符号等が互いに異なっていてもよい。
次に動作について説明する。図５は親局と子局との通信動作を示す図である。通常運用時の通信状態を示している。図中、Bilink Allocation（双方向通信割当期間）は、親局１０の送信要求（ポーリングメッセージ）を契機に、子局２０がデータを送信する期間である。なお、Bilink Allocationでは、親局１０から子局２０へデータ送信を行うこともできる。
Uplink Allocation（アップリンク通信割当期間）は、ポーリングメッセージ無しに、子局２０が親局１０へ向けてデータ送信を行う期間である。また、Downlink Allocation（ダウンリンク通信割当期間）は、親局１０から子局２０へ向けてデータ送信を行う期間である。
〔Beacon＃１〕親局１０は、ビーコンを送信する。子局２０は、ビーコンを受信すると、ビーコンに含まれる時間同期情報から、自局がどのタイムスロットにいるかを認識し、親局１０との時間同期を確立する。
〔Bilink Allocation＃２〕親局１０は、ポーリングメッセージ（Poll）を送信して、データ送信要求を行う。子局２０は、ポーリングメッセージを受信するとデータを送信する。親局１０は、データを受信すると、受信確認を知らせるAck（acknowledgement）メッセージを返信する。
〔Uplink Allocation＃３〕子局２０は、データを親局１０へ送信し、データを受信した親局１０は、Ackメッセージを返信する。
〔Beacon＃４〕親局１０は、ビーコンを送信する。子局２０は、ビーコンを受信して、次のビーコン周期の同期を確立する。
〔Bilink Allocation＃５〕親局１０は、ポーリングメッセージを送信して、データ送信要求を行う。子局２０は、ポーリングメッセージを受信するとデータを送信する。親局１０は、データを受信するとAckメッセージを返信する。
〔Downlink Allocation＃６〕親局１０は、データを子局２０へ送信し、データを受信した子局２０は、Ackメッセージを返信する。
なお、実際には１つのビーコン周期中に、複数の子局２０への通信割当が行われるが、説明を簡潔にするために、上記では、１つのビーコンの周期中に、親局１０と子局２０との１：１の通信を示した。
次に通信障害が発生した場合の従来システムにおける動作について説明する。図６は親局と子局との通信動作を示す図である。図５に示した運用中に、通信障害である干渉が発生したものとし、干渉発生領域ｒ１において、親局から送信された制御信号（Ackメッセージ、ビーコン等）およびデータが、子局へ届かなくなる状態を示している。
なお、ここでいう干渉とは、例えば、人体やその他の障害物等の影響による伝送品質の劣化が該当する。または、同一システム内の他ネットワークからの干渉や他システムからの干渉（電子レンジ（２．４ＧＨｚ）などの雑音も含む）などがある。
図６では、Uplink Allocation＃３の先頭部分で子局のみに対する干渉が発生しために、子局が送信したデータは、親局には届いてはいるものの、子局がAckメッセージを受信できなくなっている。
また、親局は、データは受信できているので、すぐに干渉の存在に気づくことができない。このため、その後も親局は、ビーコンやポーリングメッセージ等を継続的に送信しており、子局は、これらを受信できず適切な応答ができない状況になっている。
次に無線通信システム１における干渉発生時の動作について説明する。前提として、１つの親局１０に対して１つ又は複数の子局２０が接続され、親局１０は、同時に複数のＰＨＹトランシーバ（中心周波数が一定以上異なる）を利用してデータの送受信を行う。また、子局２０は、親局１０の複数のＰＨＹトランシーバのうち１つを選択してデータの送受信を行うものとする。
このとき、親局１０は、制御信号およびデータを複数のＰＨＹトランシーバから同時に送信し、すべてのＰＨＹトランシーバ上で、子局２０の受信可能な状態を常に維持する。
子局２０は、親局１０の１つのＰＨＹトランシーバ上で通信を行っているが、干渉の発生により、通信悪化が生じた際は、親局１０の別のＰＨＹトランシーバに即時に切り替えて通信を継続する。
このとき、親局１０は、すべてのＰＨＹトランシーバから同一の制御信号およびデータを送信しているため、子局２０は、親局１０に対して、ＰＨＹトランシーバの切替を行う旨の通知をすることなく、ＰＨＹトランシーバの自律切替が可能である。このような構成により、子局２０は即時に通信の再開が可能である。
具体的な動作例で説明する。なお、以降の説明では、親局１０のＰＨＹトランシーバ１１−１と子局２０との通信の周波数帯は例えば、２．４ＧＨｚであり、ＰＨＹトランシーバ１１−２と子局２０との通信の周波数帯は例えば、９００ＭＨｚとする。
図７は親局と子局との通信動作を示す図である。
〔Beacon＃１ａ、＃１ｂ〕親局１０のＰＨＹトランシーバ１１−１、１１−２は、ビーコンを同時に送信する。
〔Bilink Allocation＃２ａ〕ＰＨＹトランシーバ１１−１は、ポーリングメッセージを送信して、データ送信要求を行う。子局２０は、ポーリングメッセージを受信するとデータを送信する。ＰＨＹトランシーバ１１−１は、データを受信するとAckメッセージを返信する。
〔Bilink Allocation＃２ｂ〕ＰＨＹトランシーバ１１−２は、ポーリングメッセージを送信して、データ送信要求を行う。なお、ＰＨＹトランシーバ１１−１側で子局２０との通信が行われているので、Bilink Allocation＃２ｂ内における、ポーリングメッセージ送信以降の通信のやりとりはない。
〔Uplink Allocation＃３ａ〕Uplink Allocation＃３ａは、干渉発生領域ｒ１内にある。このため、子局２０が送信したデータは、親局１０には届いているが、親局１０が送信したAckメッセージを子局２０は受信できない状態になっている。
〔Uplink Allocation＃３ｂ〕ＰＨＹトランシーバ１１−１と子局２０とでアップリンクの通信が行われるため、Uplink Allocation＃３ｂ内における、ＰＨＹトランシーバ１１−２との通信のやりとりはない。
〔Ｔ１〕子局２０は、通信障害を検出する。ここでは、Ackメッセージを２回連続して受信できなかった場合、通信路に何らかの異常が起きたと判断するものとする。子局２０は、通信障害を検出したため、現在使用していたＰＨＹトランシーバ１１−１から別のＰＨＹトランシーバ１１−２へ通信を移行する。
〔Beacon＃４ａ、＃４ｂ〕親局１０のＰＨＹトランシーバ１１−１、１１−２は、ビーコンを同時に送信する。
〔Bilink Allocation＃５ｂ〕ＰＨＹトランシーバ１１−２は、ポーリングメッセージを送信して、データ送信要求を行う。子局２０は、ポーリングメッセージを受信するとデータを送信する。ＰＨＹトランシーバ１１−２は、データを受信するとAckメッセージを返信する。
〔Bilink Allocation＃５ａ〕ＰＨＹトランシーバ１１−１は、ポーリングメッセージを送信して、データ送信要求を行う。なお、ＰＨＹトランシーバ１１−２側で子局２０との通信が行われているので、Bilink Allocation＃５ａ内における、ポーリングメッセージ送信以降の通信のやりとりはない。
〔Downlink Allocation＃６ｂ〕ＰＨＹトランシーバ１１−２は、データを子局２０へ送信し、データを受信した子局２０は、Ackメッセージを返信する。
〔Downlink Allocation＃６ａ〕ＰＨＹトランシーバ１１−１は、データを子局２０へ送信する。なお、ＰＨＹトランシーバ１１−２側で子局２０との通信が行われているので、Downlink Allocation＃６ａ内における、子局２０からのAckメッセージの返信はない。
図８は子局における通信切替動作を示すフローチャートである。
〔Ｓ１〕制御部２２は、データ送信可能か否かを判断する。可能ならばステップＳ２へ行き、可能でないならば該判断処理を続ける。
〔Ｓ２〕ＰＨＹトランシーバ２１は、データを送信する。
〔Ｓ３〕制御部２２は、Ackメッセージを受信したか否かを判断する。受信した場合はステップＳ４へ行き、未受信の場合はステップＳ５へ行く。
〔Ｓ４〕制御部２２は、Ackメッセージの未受信回数をカウントするカウンタをリセットする。ステップＳ１へ戻る。
〔Ｓ５〕制御部２２は、Ackメッセージの未受信をカウントする（２回カウントしたとする）。
〔Ｓ６〕制御部２２は、カウント値が規定値以上か否かを判断する。例えば、規定値＝２とする。規定値以上の場合はステップＳ７へ行き、規定値未満の場合はステップＳ１へ戻る。
〔Ｓ７〕制御部２２は、ＰＨＹトランシーバ１１−１からＰＨＹトランシーバ１１−２へ通信経路を切り替える。
ここで、子局２０における干渉検出の契機は、例えば、以下に示す事項が挙げられる。
（１ａ）親局１０が送信すべき制御信号やデータをあらかじめ設定した数分、連続未受信のとき、または一定回数（例えば５回）中、一定の割合（例えば４回）で受信できなかったとき（制御信号としては、例えば、Ackメッセージなど）。または、受信不可通知（NAck）が一定以上の割合で得られたとき。
（２ａ）受信信号が、一定以上の受信レベルがあるにも関わらず、該受信信号を復調することができなかったとき（電子レンジから発出される電波や、他システムデバイスなどからの信号はこれに該当する）。
（３ａ）受信信号が、同一システムの他ネットワークからの信号だったとき（例えば、本来の親局ＩＤ（識別子）に、別の親局ＩＤが記されていたとき）。
子局２０は、上記（１ａ）〜（３ａ）の事象を検出することにより、通信障害が発生していることをすみやかに認識することが可能になる。
以上説明したように、親局１０では、ＰＨＹトランシーバ１１−１、１１−２の両方からビーコンや、ポーリングメッセージ等の制御信号と、データとを同時に送信する。
このとき、子局２０の通信障害の検出処理として、例えば、Ackメッセージが２回連続で受けられなかった場合、通信路に何らかの異常が起きたと判断し、現在通信を行っていたＰＨＹトランシーバ１１−１から、他のＰＨＹトランシーバ１１−２へ移行する。
親局１０では、ＰＨＹトランシーバ１１−１、１１−２から同一の制御信号およびデータを同時に送信しているため、子局２０がＰＨＹトランシーバ１１−２に移行しても即時に通信を継続することができる。これにより、通信断の時間を低減して短時間で通信を再開することが可能になる。
なお、子局２０は、その後、ＰＨＹトランシーバ１１−２で通信を続ける。また、親局１０では、子局２０が再び移行を試みることを想定して、ＰＨＹトランシーバ１１−１側からも同一の制御信号およびデータを送信しておく。
次に干渉発生時の他の動作について説明する。親局１０は、通常運用時では、複数のＰＨＹトランシーバの内、１つのＰＨＹトランシーバでネットワークを形成する。また、使用中のＰＨＹトランシーバ上で通信障害があった場合に、他ＰＨＹトランシーバからも制御信号およびデータを同時送信して、子局２０がＰＨＹトランシーバの切替を行って参入可能となるように準備する。
そして、子局２０は、親局１０の１つのＰＨＹトランシーバ上で通信を行っているが、干渉等の発生により、通信悪化が生じた際は、親局１０の別のＰＨＹトランシーバに即時に切り替えて別経路で通信を継続する。
具体的な動作例で説明する。図９は親局と子局との通信動作を示す図である。子局２０に割り当てられた帯域はすべて、Bilink Allocationになっている。
〔Ｓ１１〕子局２０は、ＰＨＹトランシーバ１１−１との通信時、Bilink Allocationにも関わらず、ポーリングメッセージを受信できないことから干渉が発生したものと判断する。
〔Ｓ１２〕子局２０は、ＰＨＹトランシーバ１１−２へ移行する。この時点では、親局１０は、ＰＨＹトランシーバ１１−２を起動していない。
〔Ｓ１３〕親局１０は、ポーリングメッセージに対するデータによる応答が、一定回数（本例では連続２回）ないことを検出し、ＰＨＹトランシーバ１１−２の起動を開始して、ＰＨＹトランシーバ１１−１、１１−２の同時運用とする。
〔Ｓ１４〕子局２０は、ＰＨＹトランシーバ１１−２と通信を実行する。
〔Ｓ１４ａ〕子局２０は、タイマを起動して、定められた時間だけＰＨＹ１１−２と通信を行う。
〔Ｓ１５〕子局２０は、タイムアップ後、ＰＨＹトランシーバ１１−１へ移行する。
〔Ｓ１６〕ＰＨＹトランシーバ１１−１の通信が可能な場合、子局２０は、ＰＨＹトランシーバ１１−１で通信を継続する。
〔Ｓ１７〕親局１０は、ＰＨＹトランシーバ１１−２で通信を行う子局２０が退去したことを認識すると、ＰＨＹトランシーバ１１−２の起動を終了する（なお、本例では、子局１つに対しての記載であるが、ＰＨＹトランシーバ１１−２が終了できる条件は、すべての子局がＰＨＹトランシーバ１１−２から退去することである）。
図１０、図１１は親局におけるＰＨＹトランシーバの起動切替動作を示すフローチャートである。
〔Ｓ２０〕親局１０の制御部１２は、ＰＨＹトランシーバ１１−１を起動する。
〔Ｓ２１〕制御部１２は、ＰＨＹトランシーバ１１−１から、ポーリングメッセージまたはデータが送信可能か否かを判断する。可能ならばステップＳ２２へ行き、可能でないならば該判断処理を続ける。
〔Ｓ２２〕ＰＨＹトランシーバ１１−１は、ポーリングメッセージまたはデータを送信する。
〔Ｓ２３〕制御部１２は、ポーリングメッセージに対する子局２０からのデータを受信したか、またはデータに対する子局２０からのAckメッセージを受信したか否かを判断する。受信した場合はステップＳ２４へ行き、未受信の場合はステップＳ２５へ行く。
〔Ｓ２４〕制御部１２は、データの未受信回数をカウント、およびAckメッセージの未受信回数をカウントするカウンタをリセットする。ステップＳ２１へ戻る。
〔Ｓ２５〕制御部１２は、データまたはAckメッセージの未受信をカウントする（いずれか２回カウントしたとする）。
〔Ｓ２６〕制御部１２は、カウント値が規定値以上か否かを判断する。例えば、規定値＝２とする。規定値以上の場合はステップＳ２７へ行き、規定値未満の場合はステップＳ２１へ戻る。
〔Ｓ２７〕制御部１２は、ＰＨＹトランシーバ１１−２を起動し、ＰＨＹトランシーバ１１−１と共に同時運用を行う。
〔Ｓ２８〕制御部１２は、ＰＨＹトランシーバ１１−２から、ポーリングメッセージまたはデータが送信可能か否かを判断する。可能ならばステップＳ２９へ行き、可能でないならば該判断処理を続ける。
〔Ｓ２９〕ＰＨＹトランシーバ１１−２は、ポーリングメッセージまたはデータを送信する。
〔Ｓ３０〕制御部１２は、ＰＨＹトランシーバ１１−２において、ポーリングメッセージに対する子局２０からのデータを受信したか、またはデータに対する子局２０からのAckメッセージを受信したか否かを判断する。受信した場合はステップＳ３１へ行き、未受信の場合はステップＳ３２へ行く。
〔Ｓ３１〕制御部１２は、ＰＨＹトランシーバ１１−２上で、データの未受信回数をカウント、およびAckメッセージの未受信回数をカウントするカウンタをリセットする。すなわち、ＰＨＹトランシーバ１１−２と子局２０との通信が行われている場合は、カウンタをリセットする。ステップＳ２８へ戻る。
〔Ｓ３２〕制御部１２は、ＰＨＹトランシーバ１１−２上で、データまたはAckメッセージの未受信をカウントする（いずれか２回カウントしたとする）。すなわち、ＰＨＹトランシーバ１１−２と子局２０との通信が行われていない場合は、カウントされることになる。
〔Ｓ３３〕制御部１２は、ＰＨＹトランシーバ１１−１で、ポーリングメッセージに対する子局２０からのデータを受信したか、またはデータに対する子局２０からのAckメッセージを受信したか否かを判断する。受信した場合はステップＳ３４へ行き、未受信の場合はステップＳ２８へ戻る。
〔Ｓ３４〕制御部１２は、ステップＳ３２のカウント値が規定値以上か否かを判断する。例えば、規定値＝２とする。規定値以上の場合はステップＳ３５へ行き、規定値未満の場合はステップＳ２８へ戻る。
〔Ｓ３５〕制御部１２は、ＰＨＹトランシーバ１１−２と通信している子局２０が存在しないと判断して、ＰＨＹトランシーバ１１−２の起動を終了する。ステップＳ２１へ戻る。
なお、上記では、制御部１２は、子局２０がＰＨＹトランシーバ１１−２から退去し、ＰＨＹトランシーバ１１−１に収容されたことを確認して、ＰＨＹトランシーバ１１−２の起動を終了しているが、ＰＨＹトランシーバ１１−１に収容されなくてもＰＨＹトランシーバ１１−２の起動を終了する運用とすることもできる。
ここで、上記の親局１０における干渉検出の契機は、例えば、以下に示す事項が挙げられる。
（１ｂ）子局２０が送信すべき制御信号やデータをあらかじめ設定した数分、連続未受信のとき、または一定回数（例えば５回）中、一定の割合（例えば４回）で受信できなかったとき（制御信号としては、例えば、Ackメッセージなど）。または、受信不可通知（NAck）が一定以上の割合で得られたとき。
（２ｂ）受信信号が、一定以上の受信レベルがあるにも関わらず、該受信信号を復調することができなかったとき（電子レンジから発出される電波や、他システムデバイスなどからの信号はこれに該当する）。
（３ｂ）受信信号が、同一システムの他ネットワークからの信号だったとき（例えば、本来の子局ＩＤに、別の子局ＩＤが記されていたとき）。
親局１０は、上記（１ｂ）〜（３ｂ）の事象を検出することにより、通信障害が発生していることをすみやかに認識することが可能になる。
以上説明したように、親局１０は、ＰＨＹトランシーバ１１−１と子局２０との通信中に通信障害を検出したときに、ＰＨＹトランシーバ１１−２を起動し、子局２０は、ＰＨＹトランシーバ１１−１からＰＨＹトランシーバ１１−２へ切り替えて通信を継続する構成とした。これにより、通信障害が発生して通信断が生じた場合でも、通信断の時間を低減して短時間で通信を再開することが可能になる。
また、親局１０は、常時、複数のＰＨＹトランシーバを起動させず、通信切替が行われるときに所定のＰＨＹトランシーバを起動する構成としたので、消費電力を低減することができ、リソースの効率利用を図ることが可能になる。
さらに、子局２０は、ＰＨＹトランシーバ１１−２に切り替えて、例えば、９００ＭＨｚで通信を継続中、一定時間経過した場合は、元のＰＨＹトランシーバ１１−１への移行を試みる。
通信障害が消失している場合には、元のＰＨＹトランシーバ１１−１と例えば、２．４ＧＨｚでの通信を継続する。そして、親局１０は、ＰＨＹトランシーバ１１−２から子局２０が退去した後に、ＰＨＹトランシーバ１１−２の起動を停止する。このような制御により、リソースの効率利用を図ることが可能になる。
次に、親局１０が子局２０に対して、通信障害（干渉源）が消失したことを通知して通信元への切替を促す動作について説明する。図１２は親局と子局との通信動作を示す図である。子局２０に割り当てられた帯域はすべて、Bilink Allocationになっている。
〔Ｓ４１〕子局２０は、ＰＨＹトランシーバ１１−１との通信時、Bilink Allocationにも関わらず、ポーリングメッセージを受信できないことから干渉が発生したものと判断する。
〔Ｓ４２〕子局２０は、ＰＨＹトランシーバ１１−２へ移行する。この時点では、親局１０は、ＰＨＹトランシーバ１１−２を起動していない。
〔Ｓ４３〕親局１０は、ポーリングメッセージに対するデータによる応答が、一定回数（本例では連続２回）ないことを検出し、ＰＨＹトランシーバ１１−２の起動を開始して、ＰＨＹトランシーバ１１−１、１１−２の同時運用とする。
〔Ｓ４４〕子局２０は、ＰＨＹトランシーバ１１−２と通信を実行する。
〔Ｓ４５〕親局１０は、干渉源が消失したことを検出する。
〔Ｓ４６〕親局１０は、ＰＨＹトランシーバ１１−２で通信を行っている子局２０に対して、ＰＨＹトランシーバ１１−１に干渉がなくなった旨を通知する。例えば、ポーリングメッセージ（Poll）と干渉源消失メッセージ（ADV）とを合わせて送信する。
〔Ｓ４７〕子局２０は、ＰＨＹトランシーバ１１−２からＰＨＹトランシーバ１１−１へ通信先を切り替える。
〔Ｓ４８〕子局２０は、ＰＨＹトランシーバ１１−１で通信を継続する。
〔Ｓ４９〕親局１０は、ＰＨＹトランシーバ１１−２上から子局２０がすべて退去したことを確認したのち、ＰＨＹトランシーバ１１−２を終了させる。
以上説明したように、親局１０は、ＰＨＹトランシーバ１１−１で発生していた通信障害が消失したことを検出した場合は、消失したことを示すメッセージを子局２０へ通知する。
ＰＨＹトランシーバ１１−２で通信中の子局２０は、メッセージを受信すると、ＰＨＹトランシーバ１１−１へ移行する。そして、親局１０は、子局２０がＰＨＹトランシーバ１１−２から退去したことを確認して、ＰＨＹトランシーバ１１−２の起動を終了する。このような構成により、リソースの効率利用を図ることが可能になる。
次に変形例について説明する。変形例では、ある切替条件にもとづいて、図７で説明した動作モード（動作モードＡとする）と、図９で説明した動作モード（動作モードＢとする）との切替制御を行うものである。最初に、切替条件として、データトラフィックの優先度にもとづいて、動作モードを切り替える場合について説明する。
図１３はデータの優先度を示す図である。ＢＡＮでは、ＭＡＣ（Media Access Control）レベルで、データの優先度（User Priority）がレベル０からレベル７まで定義されている。最も優先度が高くなるのは、レベル７のEmergency／Medical Event Reportであり、医療上の緊急時などに利用される。
ここで、親局１０の通常運用時は、動作モードＢで使用し、切替条件として、レベル７のトラフィックが発生したとき、またはレベル６のトラフィックの割合が一定以上に達したときは、動作モードＡへ移行してＱｏＳ（Quality of Service）を高める。
すなわち、親局１０は、通常運用時には動作モードＢとして、ＰＨＹトランシーバ１１−１と子局２０との通信実行中に通信障害を検出した場合は、ＰＨＹトランシーバ１１−２を起動し、ＰＨＹトランシーバ１１−１と同一の制御信号およびデータを、ＰＨＹトランシーバ１１−２から送信させて、子局２０の通信スロットを割り当てる。
そして、動作モードＢの状態で、レベル７のトラフィックが発生したとき、またはレベル６のトラフィックの割合が一定以上に達したときは、ＰＨＹトランシーバ１１−１、１１−２から、同一の制御信号およびデータを、異なる周波数帯で送信して、子局２０の通信スロットを常時割り当てた状態にする動作モードＡへ移行する。
このような構成にすることにより、通常の生体シグナルの通信時は、動作モードＢで動作するので、消費電力の低減およびリソースの効率利用を図ることができる。また、緊急の生体シグナルが通信される場合には、動作モードＡで運用するので、このときに通信断が生じても即時に他ＰＨＹとの通信が再開でき、信頼性を高めることが可能になる。
逆に、レベル７のトラフィックが発生しておらず、かつレベル６のトラフィックの割合が一定以下になった場合は、動作モードＡから動作モードＢへ移行する。
一方、他の切替条件としては、消費電力の要求に応じて、動作モードを切り替えることも考えられる。ここで、新たに、単一のＰＨＹトランシーバのみを使用する動作モードを動作モードＣとする。
親局１０に対して、低消費電力を優先する場合は、動作モードＣとし、消費電力とＱｏＳとのバランスモードの場合は、動作モードＢとし、ＱｏＳを優先する場合は動作モードＡとする。これらの動作モード切替は、制御部１２の指示に応じて、または、電池残量に応じて自動的に行われる。
以上説明したように、無線通信システム１によれば、端末側の子局２０は複雑な手続きなしで自律的にＰＨＹの切替を行うことができるので、通信断が生じた場合でも、通信断の時間を低減して短時間で通信を再開することが可能になる。
なお、上記の説明では、ＰＨＹトランシーバが２つとして記載したが、ＰＨＹトランシーバは３つ以上あってもよい。その場合、親局１０は、すべてのＰＨＹトランシーバ上に、制御信号およびデータを同時送信することにしてもよいし、親局１０と子局２０間で、どのＰＨＹトランシーバを利用するかあらかじめ取り決めておいてもよい。また、３つ以上ある場合、子局２０がどの順番で通信をトライするかは、あらかじめ取り決められておいてもよい。
上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。
１ 無線通信システム
１０ａ、２０ａ 無線通信装置
１１ａ−１〜１１ａ−ｎ、２１ａ 通信部
１２ａ、２２ａ 制御部

Claims (6)

  1. 周波数帯が互いに異なる通信を行う複数の通信部を含む第１の無線通信装置と、
    前記通信部と接続して通信を行う第２の無線通信装置と、
    を備え、
    複数の前記通信部は、同一の制御信号およびデータを、異なる周波数帯で送信して、前記第２の無線通信装置の通信スロットを複数の経路上に割り当てた状態にしておき、
    前記第２の無線通信装置が、１つの前記通信部に接続して第１の経路で通信を実行中に通信障害を検出し、別の前記通信部に切り替えて第２の経路で通信を継続する場合、
    前記第２の無線通信装置は、
    前記第１の無線通信装置から送信されるべき信号が、一定回数連続未受信が続いた場合、または一定以上の割合で得られない場合、または受信不可通知が一定以上の割合で得られた場合に、前記通信障害を検出し、
    前記制御信号に含まれる第１のビーコンを受信して１つの前記通信部との時間同期を確立し、前記第１の経路の第１の通信スロットで通信を実行中に前記通信障害を検出した際は、前記制御信号に含まれる第２のビーコンを受信して別の前記通信部との時間同期を確立して、別の前記通信部に切り替えて前記第２の経路の第２の通信スロットで通信を継続する、
    ことを特徴とする無線通信システム。
  2. 前記第１の無線通信装置の複数の前記通信部は、送信すべき前記データの優先度が高い第１モードの場合は、複数の前記通信部から同一データを常時送信しておき、前記データの優先度が低い第２モードの場合は、複数の前記通信部の中の１つの前記通信部から前記データを送信することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
  3. 前記第２の無線通信装置は、受信信号が、一定以上の電界強度を有するにも関わらず、復調できなかった場合に、前記通信障害を検出することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
  4. 前記第２の無線通信装置は、受信信号が、同一システムの他ネットワークからの信号である場合に、前記通信障害を検出することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
  5. 前記第２の無線通信装置は、別の前記通信部に切り替えて前記第２の経路で通信を継続中、一定時間経過した場合は、元の前記通信部への移行を試みることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
  6. 周波数帯が互いに異なる通信を行う複数の対向側通信部を含む対向装置に対して、前記対向側通信部と接続して通信を行う通信部と、
    通信制御を行う制御部と、
    を備え、
    複数の前記対向側通信部が、同一の制御信号およびデータを、異なる周波数帯で送信して、自装置の通信スロットが複数の経路上に割り当てられた状態であって、
    当該自装置が、１つの前記対向側通信部に接続して第１の経路での通信の実行中に通信障害を検出し、別の前記対向側通信部に切り替えて第２の経路で通信を継続する場合、
    前記制御部は、
    前記対向装置から送信されるべき信号が、一定回数連続未受信が続いた場合、または一定以上の割合で得られない場合、または受信不可通知が一定以上の割合で得られた場合に、前記通信障害を検出し、
    前記制御信号に含まれる第１のビーコンを受信して１つの前記対向側通信部との時間同期を確立し、前記第１の経路の第１の通信スロットで通信を実行中に前記通信障害を検出した際は、前記制御信号に含まれる第２のビーコンを受信して別の前記対向側通信部との時間同期を確立して、別の前記対向側通信部に切り替えて前記第２の経路の第２の通信スロットで通信を継続する、
    ことを特徴とする無線通信装置。

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