JPWO2019123748A1 - 通信システム、及び、無線センサシステム - Google Patents

Abstract

アンテナのインピーダンスを容易に調整できる通信システム、及び、無線センサシステムを提供する。通信システムは、第１アンテナと、前記第１アンテナのインピーダンスを調整する可変素子とを有する複数の第１通信端末と、第２アンテナを有し、前記複数の第１通信端末に前記可変素子のインピーダンスの調整を開始させる調整開始指令を前記第２アンテナからブロードキャスト通信で送信する第２通信端末とを含み、前記第１通信端末は、前記ブロードキャスト通信による前記調整開始指令を受信すると、調整開始指令の受信強度が大きくなるように前記可変素子のインピーダンスを調整する。

Description

本発明は、通信システム、及び、無線センサシステムに関する。

従来より、アンテナと、アンテナ整合回路と、前記アンテナが受信した信号レベルを検出するレベル検出部と、前記アンテナを介してテスト信号を送信するテスト信号送信部と、受信したテスト信号の受信レベル情報を相手装置に返信する手段と、をそれぞれ備えた第１通信装置及び第２の通信装置を含む無線通信システムがある。

この無線通信システムでは、第１通信装置及び第２の通信装置の間で物理レベルのリンクを確立した状態で、次のようにしてアンテナ整合回路が設定される技術が知られている。

第２の通信装置がテスト信号を送信し、第１の通信装置が該テスト信号を受信し、その受信レベルが最大になるように前記アンテナ整合回路を調整し、その調整値を受信時最適値として記憶する。第１の通信装置がテスト信号を送信し、第２の通信装置が該テスト信号を受信し、その受信レベルを第１の通信装置に返信する。アンテナ整合回路の設定を変更しながら上記手順を複数回実行し、最大効率の調整値を割り出し、割り出した調整値を送信時最適値として記憶する（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−０８２５９２号公報

ところで、従来の無線通信システムでは、第１通信装置及び第２の通信装置の間で物理レベルのリンクを確立してからアンテナ整合回路を整合させるので、容易に調整できない。より具対的には、無線仕様やリソースの問題からリンク接続台数に制限が存在し、複数台機器のアンテナインピーダンス調整工程に時間がかかるなどの問題が存在する。

そこで、アンテナのインピーダンスを容易に調整できる通信システム、及び、無線センサシステムを提供することを目的とする。

本発明の実施の形態の通信システムは、第１アンテナと、前記第１アンテナのインピーダンスを調整する可変素子とを有する複数の第１通信端末と、第２アンテナを有し、前記複数の第１通信端末に前記可変素子のインピーダンスの調整を開始させる調整開始指令を前記第２アンテナからブロードキャスト通信で送信する第２通信端末とを含み、前記第１通信端末は、前記ブロードキャスト通信による前記調整開始指令を受信すると、調整開始指令の受信強度が大きくなるように前記可変素子のインピーダンスを調整する。

アンテナのインピーダンスを容易に調整できる通信システム、及び、無線センサシステムを提供することができる。

実施の形態の通信システム１００の構成を示す図である。 通信端末１１０の構成例を示す図である。 調整開始指令、未完了通知、及び完了通知のパケット構造を示す図である。 通信端末１２０の構成例を示す図である。 調整開始指令の受信レベルに応じた重みと、チャンネル３７、３８、３９の調整開始指令の受信強度の評価結果とを示す図である。 通信端末１２０の制御部１２５Ａが実行する処理を表すフローチャートを示す図である。 通信端末１１０の制御部１１５Ａが実行する処理を表すフローチャートを示す図である。 無線センサシステム２００を示す図である。

以下、本発明の通信システム、及び、無線センサシステムを適用した実施の形態について説明する。

＜実施の形態＞
図１は、実施の形態の通信システム１００の構成を示す図である。

通信システム１００は、通信端末１１０と、通信端末１２０とを含む。通信端末１１０は、１つの通信端末１２０に対して複数設けられている。図１には、３つの通信端末１１０を示すが、１つの通信端末１２０に対する通信端末１１０の個数は、一つ以上であればいくつあってもよく、例えば、１００個程度設けられていてもよい。

また、図１に示すような複数の通信端末１１０と１つの通信端末１２０との組は、複数組設けられていてもよい。各組における複数の通信端末１１０と、通信端末１２０との構成及び動作は同じであるため、以下では１組の複数の通信端末１１０と通信端末１２０とについて説明する。

通信端末１１０と通信端末１２０は、一例として、ＢＬＥ(Bluetooth（登録商標） Low Energy)のブロードキャスト通信を利用してデータ通信を行う。通信端末１１０と通信端末１２０は、一例として、２．４５ＧＨｚ帯の周波数で通信する。２．４５ＧＨｚ帯の周波数とは、ＩＳＭ(Industrial, Scientific, and Medical radio bands)で規定される２．４５ＧＨｚ前後の所定の周波数帯である。ここでは、一例として、チャンネル３７、３８、３９を利用して、通信端末１１０と通信端末１２０が互いに相手を見つけて通信を確立する手法について説明する。

なお、チャンネル３７、３８、３９は、チャンネル３７の周波数が最も低く、チャンネル３８の周波数が３つのチャンネルのうちの中間の周波数であり、チャンネル３９の周波数が最も高い。

各通信端末１１０は、ブロードキャスト通信によって通信端末１２０から送信される調整開始指令を受信すると、アンテナのインピーダンスの調整を開始する。各通信端末１１０は、アンテナのインピーダンスを調整中であるときには、調整が未完了であることを表す未完了通知を通信端末１２０に送信する。また、各通信端末１１０は、アンテナのインピーダンスの調整が完了すると、調整が完了したことを表す完了通知を通信端末１２０に送信する。通信端末１２０は、通信端末１１０からの受信信号がすべて完了通知となるまで、調整開始指令を定期的に送信する。調整開始指令、未完了通知、及び完了通知は、パケットデータとして通信される。

このように、通信端末１１０と通信端末１２０は、すべての通信端末１１０のアンテナのインピーダンスの調整が完了するまで、ブロードキャスト通信によってパケットデータを双方向に通信する。このため、通信端末１１０と通信端末１２０は、ブロードキャスト通信におけるブロードキャスタ(Broadcaster)及びオブザーバ(Observer)のどちらにも成り得る。すなわち、通信端末１１０と通信端末１２０は、マルチロール型の通信端末である。

通信端末１２０が通信端末１１０に調整開始指令を送信する場合には、通信端末１２０がブロードキャスタになり、通信端末１１０がオブザーバになる。この場合には、通信端末１２０は、調整開始指令をアドバタイズ(Advertise)信号として送信し、通信端末１２０は、スキャン(Scan)動作を行うことによって調整開始指令を受信する。

これとは逆に、通信端末１１０が通信端末１２０に未完了通知又は完了通知を送信する場合には、通信端末１１０がブロードキャスタになり、通信端末１２０がオブザーバになる。この場合には、通信端末１１０は、未完了通知又は完了通知をアドバタイズ信号として送信し、通信端末１２０は、スキャンすることによってアドバタイズ信号を受信する。

以上のようにして、各通信端末１１０は、アンテナのインピーダンスを調整し、最終的に、アンテナのインピーダンスがチャンネル３７、３８、３９のうちでチャンネル３８に最も整合するように調整する。チャンネル３８の周波数は、通信端末１１０のアンテナのインピーダンスを最終的に設定したい目標値であり、所望の周波数の一例である。以下では、各通信端末１１０のアンテナがチャンネル３８の周波数で共振するように、アンテナのインピーダンスを調整する。

また、ここでは、通信端末１２０のアンテナのインピーダンスは、通信端末１１０とブロードキャスト通信を行うにあたり、予め最適なインピーダンスに調整されているものとする。

なお、複数の通信端末１１０と通信端末１２０は、すべての通信端末１１０のアンテナのインピーダンスの調整が完了した後は、ネットワークを構築し、パケットデータを利用したデータ通信を行う。この場合に、すべての通信端末１１０は、通信端末１２０を介してデータ通信を行う形態であってもよいし、一部の通信端末１１０のロール（役割）を組み替えることによって、ロールを組み替えた通信端末１１０を介して通信するようにしてもよい。

図２は、通信端末１１０の構成例を示す図である。複数の通信端末１１０は、互いに等しい構成を有する。

通信端末１１０は、アンテナ１１１、コンデンサ１１２、整合回路１１３、抵抗器１１４、及びＭＣＵ(Micro Computer Unit：マイクロコンピュータ装置)１１５を有する。

アンテナ１１１は、ブロードキャスト通信用のアンテナであり、２．４５ＧＨｚ帯の周波数で通信するアンテナである。アンテナ１１１は、コンデンサ１１２及び整合回路１１３を介して、ＭＣＵ１１５に接続されている。

コンデンサ１１２は、アンテナ１１１と整合回路１１３との間に直列に挿入されている。コンデンサ１１２は、ＤＣ(Direct Current:直流)カップリング用のコンデンサである。

整合回路１１３は、コンデンサ１１２とＭＣＵ１１５との間に設けられており、コイル１１３Ａ、コンデンサ１１３Ｂ、及びバラクタダイオード１１３Ｃを有する。整合回路１１３は、コイル１１３Ａ、コンデンサ１１３Ｂ、及びバラクタダイオード１１３ＣがＴ字型に配置されたＣＬＣ型の整合回路である。

コイル１１３Ａとコンデンサ１１３Ｂは、コンデンサ１１２とＭＣＵ１１５との間に直列に挿入されている。バラクタダイオード１１３Ｃは、コンデンサ１１２とＭＣＵ１１５との接続点にカソードが接続され、アノードが接地されている。バラクタダイオード１１３Ｃは、可変素子の一例である。

抵抗器１１４は、コンデンサ１１２及びＭＣＵ１１５の接続点と、バラクタダイオード１１３Ｃのカソードとの間の接続点１１３Ｄに一端が接続され、他端はＭＣＵ１１５に接続されている。抵抗器１１４は、ＭＣＵ１１５が接続点１１３Ｄの電位を調整する線路に直列に挿入される抵抗器である。

ＭＣＵ１１５は、制御部１１５Ａ、通信部１１５Ｂ、調整部１１５Ｃ、及びメモリ１１５Ｄを有する。

制御部１１５Ａは、アンテナ１１１のインピーダンスを調整する際に、アンテナ１１１を介して受信する調整開始指令の受信レベルを計測する。制御部１１５Ａは、計測した受信レベルを表すデータをメモリ１１５Ｄに保存する。

制御部１１５Ａは、チャンネル３７、３８、３９の調整開始指令をそれぞれ複数回受信し、チャンネル３７、３８、３９における受信強度を評価する。受信強度の評価には、複数回分の受信強度の平均値に応じた重み付けを行う。

そして、制御部１１５Ａは、評価結果に基づいて、チャンネル３７、３８、３９のうちでチャンネル３８における受信強度が最大になるように、バラクタダイオード１１３Ｃの静電容量を調整部１１５Ｃに調整させる。

通信部１１５Ｂは、通信端末１１０が通信する際のインターフェイスになる部分である。通信部１１５Ｂは、通信端末１１０の外部では、整合回路１１３を介してアンテナ１１１に接続されており、通信端末１１０の内部では、制御部１１５Ａに接続されている。

調整部１１５Ｃは、通信端末１１０の外部では、抵抗器１１４を介して接続点１１３Ｄに接続されており、通信端末１１０の内部では、制御部１１５Ａに接続されている。調整部１１５Ｃは、制御部１１５Ａから送信されるバラクタダイオード１１３Ｃの静電容量を調整する指令に基づいて、接続点１１３Ｄの電位を調整する。これにより、バラクタダイオード１１３Ｃのカソードの電位が変化し、バラクタダイオード１１３Ｃの静電容量が調整される。

メモリ１１５Ｄは、制御部１１５Ａがアンテナ１１１のインピーダンスを調整する際に、調整開始指令の受信レベルを計測する処理、及び、チャンネル３７、３８、３９の調整開始指令の受信強度を評価する処理を実行するために必要なプログラム及びデータ等を格納する。また、メモリ１１５Ｄは、制御部１１５Ａによって計測された受信レベルを表すデータを格納する。

また、メモリ１１５Ｄは、さらに、評価結果に基づいてバラクタダイオード１１３Ｃの静電容量を調整部１１５Ｃに調整させる処理、及び、すべての通信端末１１０のアンテナ１１１のインピーダンスの調整が完了した状態で通信端末１２０とデータ通信を行う処理等を実行するために必要なプログラム及びデータ等を格納する。

図３は、調整開始指令、未完了通知、及び完了通知のパケット構造を示す図である。図３には、一例として、ＢＬＥにおけるアドバタイズ信号のパケットデータの構造を示す。

ＢＬＥのパケットデータは、プレアンブル(Preamble)、アクセスアドレス(Access Address)、ヘッダ(Header)、レングス(Length)、データ(Data BD Address)、データ(Data Advertise Packet)、CRC(Cyclic Redundancy Check)を有する。

それぞれのデータ長は、プレアンブルが１バイト、アクセスアドレスが４バイト、ヘッダが１バイト、レングスが１バイト、データ（ＢＤアドレス）が６バイト、データ（アドバタイズパケット）が最大３1バイト（０〜３１バイト）、CRCが３バイトである。

最大３1バイトのデータ（アドバタイズパケット）領域に固有のデータを含ませることによって、調整開始指令、未完了通知、及び完了通知のいずれであるかを識別できるようにする。また、未完了通知及び完了通知については、複数の通信端末１１０のそれぞれに、固有のＩＤ(Identifier)を割り振り、最大３１バイトのデータ（アドバタイズパケット）領域に含ませるようにすればよい。これにより、複数の通信端末１１０の各々が送信する未完了通知及び完了通知を識別することができる。

図４は、通信端末１２０の構成例を示す図である。

通信端末１２０は、アンテナ１２１、コンデンサ１２２、整合回路１２３、及びＭＣＵ１２５を有する。通信端末１２０は、タブレットコンピュータやパーソナルコンピュータ等の上位機器にネットワークを介して接続されていてもよい。

アンテナ１２１は、通信端末１１０のアンテナ１１１と同様に、ブロードキャスト通信用のアンテナであり、２．４５ＧＨｚ帯の周波数で通信するアンテナである。アンテナ１２１は、コンデンサ１２２及び整合回路１２３を介して、ＭＣＵ１２５に接続されている。

コンデンサ１２２は、アンテナ１２１と整合回路１２３との間に直列に挿入されている。コンデンサ１２２は、ＤＣカップリング用のコンデンサである。

整合回路１２３は、コンデンサ１２２とＭＣＵ１２５との間に設けられており、アンテナ１２１及びコンデンサ１２２と、ＭＣＵ１２５との間でインピーダンスを整合させる回路である。

ＭＣＵ１２５は、制御部１２５Ａ、通信部１２５Ｂ、及びメモリ１２５Ｄを有する。

制御部１２５Ａは、通信端末１１０のアンテナ１１１のインピーダンスを調整する処理を行う際に、定期的に（例えば、１秒毎に）チャンネル３７、３８、３９の調整開始指令を時分割的に送信する。

制御部１２５Ａは、通信端末１１０からアンテナ１２１を介して未完了通知又は完了通知を受信し、すべての通信端末１１０から完了通知を受信するまで、繰り返しチャンネル３７、３８、３９の調整開始指令を時分割的に送信する。

通信部１２５Ｂは、通信端末１２０が通信する際のインターフェイスになる部分である。通信部１２５Ｂは、通信端末１２０の外部では、整合回路１２３を介してアンテナ１２１に接続されており、通信端末１２０の内部では、制御部１２５Ａに接続されている。

メモリ１２５Ｄは、制御部１２５Ａがチャンネル３７、３８、３９の調整開始指令を時分割的に送信する処理や、すべての通信端末１１０のアンテナ１１１のインピーダンスの調整が完了した状態で通信端末１１０とデータ通信を行う処理を実行するために必要なプログラム及びデータ等を格納する。

図５は、調整開始指令の受信レベルに応じた重みと、チャンネル３７、３８、３９の調整開始指令の受信強度の評価結果とを示す図である。

機器１１０の受信状況の評価方法としては特に指定はないが、ここでは一例として、調整開始指令の受信強度を表す値としてＲＳＳＩ(Received Signal Strength Indicator)値を用いる。図５は、調整開始指令の受信レベルに応じた重みと、チャンネル３７、３８、３９の調整開始指令の受信強度の評価結果とを示す図である。通信端末１１０は、チャンネル３７、３８、３９の調整開始指令を複数回にわたって繰り返し受信し、複数回分の調整開始指令のＲＳＳＩ値の平均値をチャンネル毎に求める。例えば、通信端末１２０がチャンネル３７、３８、３９の調整開始指令を任意の指定時刻t2の間に１３０回にわたって繰り返し送信する場合には、通信端末１１０の制御部１１５Ａは、１３０回のうち受信した回数分の受信強度の平均値をチャンネル毎に求める。

図５（Ａ）には、受信強度の平均値に応じた重みを示す。ＲＳＳＩ値の平均値が−１００ｄＢｍから−２０ｄＢｍまでの区間を５ｄＢｍ毎に区切って、重みを付与している。ＲＳＳＩ値の平均値が−１００ｄＢｍの場合の重みは０．１であり、−２０ｄＢｍに向かって段階的に重みを大きくし、−２０ｄＢｍで重みが１になるように設定している。ＲＳＳＩ値の平均値が大きいチャンネルほど、アンテナのインピーダンスが整合しているため、ＲＳＳＩ値の平均値が大きくなるほど重みが大きくなるように設定してある。

図５（Ｂ）には、チャンネル(ch)３７、３８、３９の各チャンネルにおける調整開始指令の受信数（受信回数）、平均ＲＳＳＩ値、重み、及び評価値を示す。

チャンネル３７、３８、３９の受信数は、それぞれ、１００、１２０、１３０とする。ここでは、通信端末１２０がチャンネル３７、３８、３９の調整開始指令を任意の所定時間（仮にt2とする）に１３０回にわたって繰り返し送信しているため、チャンネル３７の調整開始指令は、１３０回分のうちの１００回分が通信端末１１０によって受信されたことを表す。

同様に、チャンネル３８の調整開始指令は、１３０回分のうちの１２０回分が通信端末１１０によって受信されたことを表し、チャンネル３９の調整開始指令は、１３０回分のうちの１３０回分が通信端末１１０によって受信されたことを表す。

このような場合に、一例として、チャンネル３７、３８、３９の調整開始指令の平均ＲＳＳＩ値は、それぞれ、−９０ｄＢｍ、−８５ｄＢｍ、−８０ｄＢｍであったとする。このため、チャンネル３７、３８、３９における重みは、それぞれ、０．１、０．３５、０．４になる。

実施の形態では、チャンネル３７、３８、３９の評価値を求め、評価値に基づいてアンテナ１１１のインピーダンスの調整が完了したかどうかを判定する。評価値は、チャンネル毎に、受信数に重みを乗算することによって求められる。なお、このような処理は、制御部１１５Ａが実行する。

チャンネル３７、３８、３９の評価値は、それぞれ、１０、４２、５２と求まる。このような例では、チャンネル３９の調整開始指令の受信強度が最も高く、チャンネル３７の調整開始指令の受信強度が最も低いことになる。

実施の形態では、アンテナ１１１のインピーダンスがチャンネル３８に最も整合するように調整するため、制御部１１５Ａは、調整部１１５Ｃにバラクタダイオード１１３Ｃの静電容量を調整させて、チャンネル３８の調整開始指令の受信強度が最も高くなるようにする。

すなわち、チャンネル３８の評価値が最も高くなれば、アンテナ１１１のインピーダンスの調整が完了したことになる。

図６は、通信端末１２０の制御部１２５Ａが実行する処理を表すフローチャートを示す図である。図６に示すフローは、一例として、制御部１２５Ａが定期的（例えば２４時間に１回）実行するものとして説明する。

制御部１２５Ａは、調整開始指令の送信処理を開始する（ステップＳ１）。調整開始指令の送信処理は、通信端末１２０がアドバタイズ信号を送信する処理である。

ステップＳ１が実施されると、制御部１２５Ａは、チャンネル３７、３８、３９による調整開始指令送信を繰り返す動作に入る。

制御部１２５Ａは、スキャン動作を行う（ステップＳ２）。制御部１２５Ａは、完了通知又は未完了通知を通信端末１１０から受信するために、スキャン動作を行う。

制御部１２５Ａは、スキャン動作を開始してから所定時間ｔ１が経過するまで待機する（ステップＳ３）。すなわち、制御部１２５Ａは、所定時間ｔ１にわたってスキャン動作を行う。所定時間ｔ１は、一例として、６００秒である。

制御部１２５Ａは、ステップＳ３で１０秒間待機し終えると、すべての通信端末１１０から完了通知を受信したかどうかを判定する（ステップＳ４）。すべての通信端末１１０のアンテナ１１１のインピーダンスの調整が完了するまで調整開始指令を送信する必要があるため、このような判定処理を行うものである。

制御部１２５Ａは、すべての通信端末１１０から完了通知を受信していない（Ｓ４：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ２にリターンする。再びスキャン動作を行い、完了通知又は未完了通知を通信端末１１０から受信するためである。

制御部１２５Ａは、すべての通信端末１１０から完了通知を受信した（Ｓ４：ＹＥＳ）と判定すると、調整開始指令の送信処理を終了する（ステップＳ５）。ステップＳ５の処理により、調整開始指令は送信されなくなる。

制御部１２５Ａは、ステップＳ５の処理を終えると、一連の処理を終了する（エンド）。

図７は、通信端末１１０の制御部１１５Ａが実行する処理を表すフローチャートを示す図である。図７に示すフローは、一例として、制御部１１５Ａが定期的（例えば２４時間に１回）実行するものとして説明する。

制御部１１５Ａは、チャンネル３７、３８、３９におけるスキャン動作を行う（ステップＳ１１）。制御部１１５Ａは、調整開始指令を通信端末１２０から受信するために、チャンネル３７、３８、３９におけるスキャン動作を同時に行う。通信端末１２０は、チャンネル３７、３８、３９の３つの調整開始指令を送信している。

ステップＳ１１の段階では、どのチャンネルにおけるアンテナ１１１のインピーダンスが最も良いか分からないため、３つのチャンネルでスキャン動作を行う。

制御部１１５Ａは、調整開始指令を受信したかどうかを判定する（ステップＳ１２）。

制御部１１５Ａは、調整開始指令を受信した（Ｓ１２：ＹＥＳ）と判定すると、チャンネル３７、３８、３９の未完了通知の送信を開始する。（ステップＳ１３）。制御部１１５Ａは、チャンネル３７、３８、３９の未完了通知を一定間隔（例えば１０ｓ毎）に送信する。未完了通知の送信処理は、通信端末１１０がアドバタイズ信号を送信する処理である。

なお、制御部１１５Ａは、ステップＳ１２で受信した調整開始指令は、評価のための受信回数としてはカウントしない。制御部１１５Ａは、後述するステップＳ１３からＳ２５のループ処理の中で受信回数のカウントを行う。

制御部１１５Ａは、チャンネル３７でスキャン動作を行う（ステップＳ１４）。チャンネル３７の調整開始指令を受信するためである。

制御部１１５Ａは、ステップＳ１４でチャンネル３７でスキャン動作を開始してから所定時間ｔ２が経過するまで待機する（ステップＳ１５）。すなわち、制御部１１５Ａは、所定時間ｔ２にわたってスキャン動作を行う。所定時間ｔ２は、一例として、１分である。制御部１１５Ａは、チャンネル３７の調整開始指令を受信した場合には、受信回数のカウントを行う。

制御部１１５Ａは、チャンネル３８でスキャン動作を行う（ステップＳ１６）。チャンネル３８の調整開始指令を受信するためである。

制御部１１５Ａは、ステップＳ１６でスキャン動作を開始してから所定時間ｔ２が経過するまで待機する（ステップＳ１７）。すなわち、制御部１１５Ａは、所定時間ｔ２にわたってスキャン動作を行う。所定時間ｔ２は、一例として、１分である。制御部１１５Ａは、チャンネル３８の調整開始指令を受信した場合には、受信回数のカウントを行う。

制御部１１５Ａは、チャンネル３９でスキャン動作を行う（ステップＳ１８）。チャンネル３９の調整開始指令を受信するためである。

制御部１１５Ａは、ステップＳ１８でスキャン動作を開始してから所定時間ｔ２が経過するまで待機する（ステップＳ１９）。すなわち、制御部１１５Ａは、所定時間ｔ２にわたってスキャン動作を行う。所定時間ｔ２は、一例として、１分である。制御部１１５Ａは、チャンネル３９の調整開始指令を受信した場合には、受信回数のカウントを行う。

制御部１１５Ａは、チャンネル３７、３８、３９の評価値を求める（ステップＳ２０）。評価値は、チャンネル３７、３８、３９の各々について、調整開始指令の受信数に重みを乗算することによって求められる。

制御部１１５Ａは、チャンネル３８の評価値が最高値であるかどうかを判定する（ステップＳ２１）。アンテナ１１１のインピーダンスが、最終的に調整したいチャンネル３８に調整しているかどうかを最初に判定することとしたものである。なお、チャンネル３８の評価値が最高値であることは、チャンネル３８の評価値が、チャンネル３７及び３９の評価値よりも高い所定強度以上になることである。

制御部１１５Ａは、ステップＳ２１において、チャンネル３８の評価値が最高値ではない（Ｓ２１：ＮＯ）と判定すると、チャンネル３７の評価値が最高値であるかどうかを判定する（ステップＳ２２）。

制御部１１５Ａは、ステップＳ２２において、チャンネル３７の評価値が最高値である（Ｓ２２：ＹＥＳ）と判定すると、アンテナ１１１のインピーダンスがより高い周波数に整合するように、調整部１１５Ｃにバラクタダイオード１１３Ｃの静電容量を調整させる（ステップＳ２３）。

チャンネル３７は、チャンネル３８よりも周波数が低いため、チャンネル３７の評価値が最高値である場合には、最終的に合わせたいチャンネル３８よりも低周波数側にアンテナ１１１のインピーダンスがずれているからである。

制御部１１５Ａは、ステップＳ２２において、チャンネル３７の評価値が最高値ではない（Ｓ２２：ＮＯ）と判定すると、チャンネル３９の評価値が最高値であるかどうかを判定する（ステップＳ２４）。

制御部１１５Ａは、ステップＳ２４において、チャンネル３９の評価値が最高値である（Ｓ２４：ＹＥＳ）と判定すると、アンテナ１１１のインピーダンスがより低い周波数に整合するように、調整部１１５Ｃにバラクタダイオード１１３Ｃの静電容量を調整させる（ステップＳ２５）。

チャンネル３９は、チャンネル３８よりも周波数が高いため、チャンネル３９の評価値が最高値である場合には、最終的に合わせたいチャンネル３８よりも高周波数側にアンテナ１１１のインピーダンスがずれているからである。

制御部１１５Ａは、ステップＳ２３又はＳ２４の処理を終えると、フローをステップＳ１３にリターンする。未完了通知を送信し（Ｓ１３）、受信強度の評価を再び行うためである。制御部１１５Ａは、ステップＳ２３又はＳ２５の処理を終えると、フローをステップＳ１４にリターンする。未完了通知を送信をつづけ、再度受信強度の評価を再び行うためである。

また、制御部１１５Ａは、ステップＳ２４において、チャンネル３９の評価値が最高値ではない（Ｓ２４：ＮＯ）と判定した場合も、同様の理由から、フローをステップＳ１３にリターンする。例えば、チャンネル３７と３８、又は、チャンネル３８と３９の評価値が等しい場合等に処理をやり直すためである。

制御部１１５Ａは、ステップＳ２１において、チャンネル３８の評価値が最高値である（Ｓ２１：ＹＥＳ）と判定すると、未完了通知を送信をやめ完了通知を送信する（ステップＳ２６）。完了通知の送信処理は、通信端末１１０がアドバタイズ信号を送信する処理である。

制御部１１５Ａは、チャンネル３７、３８、３９におけるスキャン動作を行う（ステップＳ２７）。通信端末１２０がすべての通信端末１１０から完了通知を受信していれば、調整開始指令が送られてこなくなるため、スキャン動作を行って確認するためである。

制御部１１５Ａは、スキャン動作を開始してから所定時間ｔ３が経過するまでの間に、調整開始指令を受信していないかどうかを判定する（ステップＳ２８）。

制御部１１５Ａは、ステップＳ２８において、調整開始指令を受信した（Ｓ２８：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ２６にリターンする。完了通知を送信するためである。

制御部１１５Ａは、ステップＳ２８において、調整開始指令を受信していない（Ｓ２８：ＹＥＳ）と判定すると、一連の処理を終了する（エンド）。

図６の処理によって通信端末１２０が調整開始指令をブロードキャスト通信によって繰り返し送信し、図７の処理によって通信端末１１０が未完了通知をブロードキャスト通信によって送信しながらバラクタダイオード１１３Ｃの静電容量を調整することにより、すべての通信端末１１０のアンテナ１１１のインピーダンスは、チャンネル３８に整合するように調整される。

このように、すべての通信端末１１０のアンテナ１１１のインピーダンスをチャンネル３８に整合させるための処理は、ブロードキャスト通信を利用して行えるものであり、すべての通信端末１１０のアンテナ１１１のインピーダンスを容易に行うことができる。

例えば、従来のように物理レベルのリンクを確立処理必要ななく、Broadcast(Adverrise)による単純な通信により実現できる。

従って、実施の形態によれば、通信端末１１０のアンテナ１１１のインピーダンスを容易に調整できる通信システム１００を提供することができる。

また、ＢＬＥのブロードキャスト通信を利用しているため、ブロードキャスト通信による調整開始指令、未完了通知、及び完了通知が届く範囲であれば、通信端末１１０の台数に制限はない。

このため、通信端末１１０の台数が多い場合でも、通信端末１１０のアンテナ１１１のインピーダンスを容易に調整することができる。

また、通信端末１１０には、電圧、電流、温度、湿度等の様々なデータを検出するセンサが接続されていてもよい。このようなセンサを各通信端末１１０に接続すれば、図８に示すような無線センサシステム２００を構築することができる。

図８は、無線センサシステム２００を示す図である。無線センサシステム２００は、複数の通信端末１１０、１つの通信端末１２０、及び各通信端末１１０に接続されるセンサ２１０を含む。

各通信端末１１０のアンテナ１１１のインピーダンスを調整し終えた後は、通信端末１２０から各通信端末１１０に指令が送信されると、通信端末１１０の制御部１１５Ａは、各センサ２１０で検出された電圧、電流、温度、湿度等の様々なデータを通信端末１２０に送信する。このようにすれば、通信端末１２０で膨大なデータを集めることができる。なお、データの集約は、特定の通信端末１１０が行うようにしてもよい。

従って、実施の形態によれば、アンテナ１１１のインピーダンスを容易に調整できる通信システム１００に加えて、アンテナ１１１のインピーダンスを容易に調整できる無線センサシステム２００を提供することができる。

なお、以上では、通信端末１２０のアンテナ１２１のインピーダンスが予め調整されている形態について説明したが、通信端末１２０のアンテナ１２１のインピーダンスを上述の手法と同様の手法で調整する通信端末があってもよい。この場合には、通信端末１２０は、アンテナ１２１のインピーダンスを調整した後に、上述の手法によって通信端末１１０のアンテナ１１１のインピーダンスを調整すればよい。

また、以上では、３つのチャンネル３７、３８、３９の調整開始指令を利用して、チャンネル３８の調整開始指令の受信強度が最大になるようにインピーダンスを調整する形態について説明した。

しかしながら、３つのチャンネル３７、３８、３９の調整開始指令を用いずに、２つのチャンネル３７及び３８、若しくは、２つのチャンネル３８及び３９の調整開始指令、又は、１つのチャンネル３８の調整開始指令を用いてもよい。

２つのチャンネル３７及び３８を用いる場合には、チャンネル３７の調整開始指令の評価値がチャンネル３８の調整開始指令の評価値よりも高い状態にした後に、チャンネル３８の調整開始指令の評価値がチャンネル３７の調整開始指令の評価値よりも高くなるようにインピーダンスを調整した時点で、インピーダンスの調整が完了することとすればよい。２つのチャンネル３８及び３９の調整開始指令を用いる場合には、この逆となる。

１つのチャンネル３８の調整開始指令を用いる場合には、インピーダンスを調整しながら評価値を求め、評価値が最も大きくなったときにインピーダンスの調整が完了することとすればよい。

また、以上では、チャンネル毎に、受信数に重みを乗算した評価値を用いて、チャンネル３８のインピーダンスが最も整合しているかどうかを判定する形態について説明した。しかしながら、重み付けを行わずにＲＳＳＩ値の平均値で評価してもよいし、その他の手法で評価してもよい。

以上、本発明の例示的な実施の形態の通信システム、及び、無線センサシステムについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

尚、本国際出願は、２０１７年１２月１９日に出願した日本国特許出願２０１７−２４２９５７に基づく優先権を主張するものであり、その全内容は本国際出願にここでの参照により援用されるものとする。

１００ 通信システム
１１０ 通信端末
１２０ 通信端末
１１１、１２１ アンテナ
１１３Ｃ バラクタダイオード
１１５Ａ 制御部
１１５Ｃ 調整部
２００ 無線センサシステム
２１０ センサ

Claims (6)

1. 第１アンテナと、前記第１アンテナのインピーダンスを調整する可変素子とを有する複数の第１通信端末と、
   第２アンテナを有し、前記複数の第１通信端末に前記可変素子のインピーダンスの調整を開始させる調整開始指令を前記第２アンテナからブロードキャスト通信で送信する第２通信端末と
   を含み、
   前記第１通信端末は、前記ブロードキャスト通信による前記調整開始指令を受信すると、調整開始指令の受信強度が大きくなるように前記可変素子のインピーダンスを調整する、通信システム。
2. 前記第２通信端末は、前記調整開始指令として、所望の周波数の調整開始指令と、前記所望の周波数とは異なる周波数の調整開始指令とを含む複数の調整開始指令を時分割的に前記複数の第１通信端末に送信し、
   前記第１通信端末は、前記所望の周波数の調整開始指令の受信強度が大きくなるように前記可変素子のインピーダンスを調整する、請求項１記載の通信システム。
3. 前記第２通信端末は、前記複数の調整開始指令として、前記所望の周波数の調整開始指令と、前記所望の周波数よりも低い周波数の調整開始指令と、前記所望の周波数よりも高い周波数の調整開始指令との３つの調整開始指令を時分割的に前記複数の第１通信端末に送信し、
   前記第１通信端末は、前記３つの調整開始指令のうち、前記所望の周波数の調整開始指令の受信強度が最も大きくなるように前記可変素子のインピーダンスを調整する、請求項２記載の通信システム。
4. 前記第２通信端末は、前記複数の調整開始指令の各々を繰り返し前記複数の第１通信端末に送信し、
   前記第１通信端末は、前記調整開始指令の受信回数に基づいて前記受信強度に重み付けを行い、当該重み付けを行った受信強度が大きくなるように前記可変素子のインピーダンスを調整する、請求項２又は３記載の通信システム。
5. 前記第１通信端末は、前記所望の周波数の調整開始指令の受信強度が所定強度以上になると、前記可変素子のインピーダンスの調整が完了したことを表す完了通知をブロードキャスト通信で第２通信端末に送信する、請求項２乃至４のいずれか一項記載の通信システム。
6. 前記複数の第１通信端末にそれぞれ接続される複数のセンサと、
   請求項１乃至５のいずれか一項記載の通信システムと
   を含む、無線センサシステム。

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