特許 5727812 無線通信端末、無線通信装置及び無線通信方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5727812

(24)【登録日】2015年4月10日

(45)【発行日】2015年6月3日

(54)【発明の名称】無線通信端末、無線通信装置及び無線通信方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 5/02 20060101AFI20150514BHJP

   G07B 15/00 20110101ALI20150514BHJP

   G06K 17/00 20060101ALI20150514BHJP

   G06K 19/00 20060101ALI20150514BHJP

【ＦＩ】

   H04B5/02

   G07B15/00 501

   G06K17/00

   G06K19/00

【請求項の数】12

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2011-27720(P2011-27720)

(22)【出願日】2011年2月10日

(65)【公開番号】特開2012-169779(P2012-169779A)

(43)【公開日】2012年9月6日

【審査請求日】2013年10月18日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度、総務省、超高速近距離無線伝送技術等の研究開発の委託事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000005821

【氏名又は名称】パナソニック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100119552

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 公秀

(74)【代理人】

【識別番号】100108589

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 利光

(72)【発明者】

【氏名】安道 和弘

(72)【発明者】

【氏名】浦部 嘉夫

(72)【発明者】

【氏名】入江 誠隆

(72)【発明者】

【氏名】高橋 洋

【審査官】 高野 洋

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０９２２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２８８８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９９７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２９５２８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ５／０２

Ｇ０７Ｂ １５／００

Ｇ０６Ｋ １７／００

Ｇ０６Ｋ １９／０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

近接無線通信、および前記近接無線通信よりも広い通信可能エリアを有する近距離無線通信、で通信が可能な無線通信端末であって、
前記近接無線通信の通信可能エリアに関する情報を含み、前記近接無線通信によって通信相手装置から送信された第１ビーコン信号を受信するビーコン受信部と、
前記第１ビーコン信号を用いて、自装置位置を判断する通信可能エリア判断部と、
前記通信可能エリア判断部の判断結果に基づき、
前記ビーコン受信部が前記第１ビーコン信号を受信可能であっても、
前記自装置位置が前記近接無線通信の通信可能エリア外と判断した場合に、
前記通信相手装置と前記近接無線通信を用いて接続せず、
前記ビーコン受信部が前記第１ビーコン信号を受信可能であり、かつ、
前記自装置位置が前記近接無線通信の通信可能エリア内と判断した場合には、
前記通信相手装置と前記近接無線通信を用いて接続する
接続制御部と、
を備え、
前記ビーコン受信部は、
更に、
前記近接無線通信の通信可能エリアよりも広い通信可能エリアを有する前記近距離無線通信によって、前記通信相手装置から送信された第２ビーコン信号を受信し、
前記通信可能エリア判断部は、
更に、前記第２ビーコン信号を用いて、前記自装置位置を判断し、
前記接続制御部は、
前記通信可能エリア判断部の判断結果に基づき、
前記自装置位置が前記近距離無線通信の通信可能エリア内であり、かつ、
前記近接無線通信の通信可能エリア外に存在する場合には、
前記通信相手装置と前記近距離無線通信を用いて接続する、
無線通信端末。

【請求項2】

前記近接無線通信の通信可能エリアは、前記第１ビーコン信号を受信できるエリアよりも狭いエリアである
請求項１記載の無線通信端末。

【請求項3】

前記接続制御部は、
前記ビーコン受信部が前記第１ビーコン信号を受信可能であり、かつ、
前記自装置位置が前記近接無線通信の通信可能エリア内と判断した場合には、
前記通信相手装置に、近接無線通信接続要求信号を出力する、
請求項１記載の無線通信端末。

【請求項4】

前記ビーコン信号は、前記通信可能エリアに関する情報として、前記ビーコン信号の送信電力情報、通信可能エリア定義情報を含み、
前記通信可能エリア判断部は、前記ビーコン信号の受信信号強度情報、前記送信電力情報、前記通信可能エリア定義情報を用いて、前記通信相手装置との距離の推定、及び前記通信可能エリア内外を判断する、
請求項１記載の無線通信端末。

【請求項5】

前記接続制御部は、
前記第２ビーコン信号を用いた前記通信エリア近傍判断部の判断結果が、
自装置位置は前記通信可能エリア外の近傍に存在する場合に、
前記通信相手装置に、前記第１ビーコン信号の送信要求信号を通知する
請求項１記載の無線通信端末。

【請求項6】

前記第２ビーコン信号は近距離無線通信用識別情報を含み、
前記第１ビーコン信号は近接無線通信用識別情報を含んでおり、
前記第１ビーコン信号は、前記第２ビーコン信号よりも、送信電力が小さく、送信周期が短い、
請求項１記載の無線通信端末。

【請求項7】

近接無線通信、および前記近接無線通信よりも広い通信可能エリアを有する近距離無線通信、で通信が可能な無線通信端末であって、
前記近接無線通信の通信可能エリアに関する情報を含む第１ビーコン信号を生成するビーコン生成部と、
前記第１ビーコン信号を、第１周期によって、前記通信可能エリアを超えて到達可能な送信電力を用いて送信するビーコン送信部と、
前記第１ビーコンを受信した通信相手端末から近接無線通信の接続を要求する近接無線通信接続要求信号を受信する信号受信部と、
前記近接無線通信接続要求信号に基づき、
前記通信相手端末が前記第１ビーコン信号を受信可能であっても、
前記通信相手端末位置が前記近接無線通信の通信可能エリア外である場合には、
前記通信相手端末と前記近接無線通信を用いて接続せず、
前記通信相手端末が前記第１ビーコン信号を受信可能であり、かつ、
前記通信相手端末位置が前記近接無線通信の通信可能エリア内である場合には、
前記通信相手端末と前記近接無線通信を用いて接続する
接続制御部と、
を備え、
前記ビーコン生成部は、
更に、
前記近接無線通信の通信可能エリアよりも広い通信可能エリアを有する前記近距離無線通信用の第２ビーコン信号を生成し、
前記ビーコン送信部は、
更に、
前記第２ビーコン信号を、第２周期によって送信し、
前記第１ビーコン信号は、
前記第２ビーコン信号を受信した前記通信相手端末から、前記第１ビーコン信号の送信要求信号を受信した場合に、送信される、
無線通信装置。

【請求項8】

前記ビーコン生成部は、前記通信可能エリアに関する情報として、前記ビーコン信号の送信電力情報、通信可能エリア定義情報を含むビーコン信号を生成する、
請求項７記載の無線通信装置。

【請求項9】

更に、
前記近接無線通信接続要求信号を用いて、前記通信相手端末との距離を推定し、
前記通信相手端末の位置情報を出力する通信可能エリア判断部、
を有する、
請求項７記載の無線通信装置。

【請求項10】

前記第２ビーコン信号は近距離無線通信用識別情報を含み、
前記第１ビーコン信号は近接無線通信用識別情報を含み、
前記ビーコン送信部は、前記第１ビーコン信号を送信する場合、前記第２ビーコン信号よりも、小さい送信電力、短い送信周期を用いて送信する、
請求項７記載の無線通信装置。

【請求項11】

近接無線通信と近接無線通信よりも通信可能エリアが広い近距離無線通信とが可能な無線通信端末における無線通信方法であって、
前記近距離無線通信用の第２ビーコン信号を受信するステップと、
前記第２ビーコン信号の受信によって前記第２ビーコン信号を送信した通信相手装置と近距離無線通信を用いて接続するステップと、
前記第２ビーコン信号または前記近距離無線通信の通信信号を用いて、自装置位置を判断するステップと、
前記自装置位置の判断結果に基づき、自装置位置が前記通信可能エリア近傍と判断した場合に、前記通信相手装置に前記第１ビーコン信号の送信要求信号を通知するステップと、
前記近接無線通信の通信可能エリアに関する情報を含み、前記通信相手装置から送信された近接無線通信用の第１ビーコン信号を受信するステップと、
前記第１ビーコン信号を用いて、自装置位置を判断するステップと、
前記自装置位置の判断結果に基づき、前記第１ビーコン信号を受信可能であっても、前記自装置位置が前記近接無線通信の通信可能エリア外と判断した場合に、前記通信相手装置と前記近接無線通信を用いて接続せず、前記第１ビーコン信号を受信可能であり、かつ、前記自装置位置が前記近接無線通信の通信可能エリア内と判断した場合には、前記通信相手装置と近接無線通信を用いて接続するステップと、
を有する無線通信方法。

【請求項12】

近接無線通信と近接無線通信よりも通信可能エリアが広い近距離無線通信とが可能な無線通信装置における無線通信方法であって、
前記近距離無線通信用の第２ビーコン信号を生成するステップと、
前記第２ビーコン信号を、第２周期によって、送信するステップと、
前記第２ビーコン信号を受信した通信相手端末と近距離無線通信を用いて接続するステップと、
前記近接無線通信の通信可能エリアに関する情報を含む近接無線通信用の第１ビーコン信号を生成するステップと、
前記第２ビーコン信号を受信した通信相手端末から、前記第１ビーコン信号の送信要求信号を受信した場合に、前記第１ビーコン信号を、第１周期によって、送信するステップと、
前記第１ビーコン信号を受信した通信相手端末から近接無線通信の接続を要求する近接無線通信接続要求信号を受信するステップと、
前記近接無線通信接続要求信号に基づき、前記通信相手端末が前記第１ビーコン信号を受信可能であっても、前記通信相手端末位置が前記近接無線通信の通信可能エリア外である場合には、前記通信相手端末と前記近接無線通信を用いて接続せず、前記通信相手端末が前記第１ビーコン信号を受信可能であり、かつ、前記通信相手端末位置が前記近接無線通信の通信可能エリア内である場合には、前記通信相手端末と近接無線通信を用いて接続するステップと、
を有する無線通信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、互いに近接した装置間での近接無線通信が可能な無線通信端末、無線通信装置及び無線通信方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近接無線通信は、数ｃｍ程度の近接した距離において無線通信するものである。例えば、鉄道駅の改札口での入出場、商店のレジでの決済などのために、例えばＮＦＣ（Near Field Communication）などによる非接触ＩＣカードとリーダ／ライタとを用いた近接無線通信が利用されている。

【0003】

近接無線通信より広いエリアを対象とした無線通信として、無線ＬＡＮなどの近距離無線通信がある。近距離無線通信は、数十ｃｍ〜数ｍ程度の近距離において無線通信するものである。

【0004】

近接無線通信または近距離無線通信を用いる通信システムにおいては、近距離のエリアに複数の無線通信装置（通信端末、ＩＣカードを含む）が混在する可能性があり、装置間の誤接続、誤通信を防止することが一つの課題となっている。この種の通信システムの例として、特許文献１には、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を含む近距離無線通信を用いる送受信システムにおいて、マスタの周辺に複数存在するスレーブの中から、近接しているスレーブに対してのみに、通信する送受信システムが開示されている。また、特許文献２には、互いに近距離無線通信を用いるキャッシュレジスタ装置とＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）携帯端末を含む通信端末による近距離通信システムにおいて、誤接続を防止し、所望の通信相手と確実に通信できるようにした送受信システムが開示されている。

【0005】

これらの近接無線通信及び近距離無線通信では、より多くの情報を、短時間のうちに伝送するために、高速化の検討がされている。例えば無線ＬＡＮのIEEE 802.11n規格では、２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚを含むマイクロ波帯を用い、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）及びチャンネルボンディングを適用することにより、伝送レートを数百Ｍｂｐｓ程度まで上げて高速化を図っている。

【0006】

また、TransferJet（商標）を含む近接無線通信についても、４．５ＧＨｚのマイクロ波帯を用い、伝送レートを数百Ｍｂｐｓ程度に高速化したものが検討されている。特許文献３には、TransferJet（商標）を含む大容量伝送に対応した近接無線通信を用いる第１無線通信部と、磁界を介してＮＦＣを含む近接無線通信を用いた第２無線通信部とを備える無線通信装置において、磁界の検出結果に基づいて無線通信を制御することにより、消費電力を抑えることが可能なものが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００３−７８４７８号公報

【特許文献2】特開２００４−２４７７９４号公報

【特許文献3】特開２０１０−１９９７５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

近接無線通信において、近接距離（数ｃｍ程度）を超える範囲において通信可能であると、近接位置にある装置間以外の他の装置との誤通信が生じる恐れがある。例えば鉄道駅の改札口を想定すると、自装置を近接させているリーダ／ライタがある改札ではなく、隣の改札のリーダ／ライタと通信する不具合が生じる。

【0009】

そこで、従来では、マスタ装置からスレーブ装置に向けて送信するビーコンの送信電力と、装置間において送受信するデータの送信電力とを小さくすることで、電波の到達範囲を小さくし、通信距離を近接距離以内に制約していた。しかし、物理的に電波の到達範囲を制限して通信可能エリアを限定すると、ロバスト性が低下する課題が生じ、通信の信頼性が低下する恐れがある。特に、近接無線通信の更なる高速化を図り、伝送レートを数Ｇｂｐs程度に高速化した無線通信システムを実施するには、誤通信の防止、通信の信頼性の確保が重要な課題となる。

【0010】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、近接無線通信における通信可能エリアを適切に制限し、誤通信を防止することが可能にすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の無線通信端末は、近接無線通信の通信可能エリアに関する情報を含み、前記近接無線通信によって通信相手装置から送信された第１ビーコン信号を受信するビーコン受信部と、前記第１ビーコン信号を用いて、前記通信相手装置との距離を推定し、自装置位置を判断する通信可能エリア判断部と、前記通信可能エリア判断部の判断結果に基づき、前記ビーコン受信部が前記第１ビーコン信号を受信可能であっても、前記自装置位置が前記近接無線通信の通信可能エリア外と判断した場合に、前記通信相手装置と前記近接無線通信を用いて接続せず、前記ビーコン受信部が前記第１ビーコン信号を受信可能であり、かつ、前記自装置位置が前記近接無線通信の通信可能エリア内と判断した場合には、前記通信相手装置と近接無線通信を用いて接続する接続制御部と、を備える。

【0012】

本発明の無線通信装置は、近接無線通信の通信可能エリアに関する情報を含む第１ビーコン信号を生成するビーコン生成部と、前記第１ビーコン信号を、第１周期によって、前記通信可能エリアを超えて到達可能な送信電力を用いて送信するビーコン送信部と、前記第１ビーコンを受信した通信相手端末から近接無線通信の接続を要求する近接無線通信接続要求信号を受信する信号受信部と、前記近接無線通信接続要求信号に基づき、前記通信相手端末が前記第１ビーコン信号を受信可能であっても、前記通信相手端末位置が前記近接無線通信の通信可能エリア外である場合には、前記通信相手端末と前記近接無線通信を用いて接続せず、前記通信相手端末が前記第１ビーコン信号を受信可能であり、かつ、前記通信相手端末位置が前記近接無線通信の通信可能エリア内である場合には、前記通信相手端末と近接無線通信を用いて接続する接続制御部と、を備える。

【0013】

本発明の無線通信方法は、近接無線通信が可能な無線通信端末における無線通信方法であって、近接無線通信の通信可能エリアに関する情報を含み、前記近接無線通信によって通信相手装置から送信された第１ビーコン信号を受信するステップと、前記第１ビーコン信号を用いて、前記通信相手装置との距離を推定し、自装置位置を判断するステップと、前記自装置位置の判断結果に基づき、前記第１ビーコン信号を受信可能であっても、前記自装置位置が前記近接無線通信の通信可能エリア外と判断した場合に、前記通信相手装置と前記近接無線通信を用いて接続せず、前記第１ビーコン信号を受信可能であり、かつ、前記自装置位置が前記近接無線通信の通信可能エリア内と判断した場合には、前記通信相手装置と近接無線通信を用いて接続するステップと、を有する。

【0014】

本発明の無線通信方法は、近接無線通信が可能な無線通信装置における無線通信方法であって、近接無線通信の通信可能エリアに関する情報を含む第１ビーコン信号を生成するステップと、前記第１ビーコン信号を、第１周期によって、前記通信可能エリアを超えて到達可能な送信電力を用いて送信するステップと、前記ビーコン信号を受信した通信相手端末から近接無線通信の接続を要求する近接無線通信接続要求信号を受信するステップと、前記近接無線通信接続要求信号に基づき、前記通信相手端末が前記第１ビーコン信号を受信可能であっても、前記通信相手端末位置が前記近接無線通信の通信可能エリア外である場合には、前記通信相手端末と前記近接無線通信を用いて接続せず、前記通信相手端末が前記第１ビーコン信号を受信可能であり、かつ、前記通信相手端末位置が前記近接無線通信の通信可能エリア内である場合には、前記通信相手端末と近接無線通信を用いて接続するステップと、を有する。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、近接無線通信における通信可能エリアを適切に制限し、誤通信を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムの概略配置構成を示す図

【図2】本実施形態のマスタ装置の機能的構成を示すブロック図

【図3】本実施形態のスレーブ装置の機能的構成を示すブロック図

【図4】第１の実施形態における近接無線通信の開始及び終了時の動作を示す動作説明図

【図5】第１の実施形態における近接無線通信の開始及び終了時のマスタ装置及びスレーブ装置の処理を示すシーケンス図

【図6】本実施形態の無線通信システムにおいて用いるビーコン信号のフォーマットの例を示す図

【図7】本実施形態のスレーブ装置における近接無線通信エリア内外判断処理の手順を示すフローチャート

【図8】第２の実施形態に係る無線通信システムの概略配置構成を示す図

【図9】第２の実施形態における近接無線通信の開始及び終了時の動作を示す動作説明図

【図10】第２の実施形態における近接無線通信の開始までのマスタ装置及びスレーブ装置の処理を示すシーケンス図

【図11】本実施形態の無線通信システムの第１応用例を示す図

【図12】本実施形態の無線通信システムの第２応用例を示す図

【図13】本実施形態の無線通信システムの第３応用例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0017】

本実施形態では、数ｃｍ程度の近接距離において近接無線通信が可能な無線通信システムに用いられる、無線通信端末、無線通信装置及び無線通信方法を例示する。特に、本実施形態では、近接無線通信以外に、更に、数十ｃｍ〜数ｍ程度の近距離において近距離無線通信が可能な無線通信装置及び無線通信端末を想定し、構成及び動作の一例を示す。

【0018】

ここで、近接無線通信としては、TransferJet（商標）の伝送レート数百Ｍｂｐｓを超えて、更なる高速化を図り、数Ｇｂｐｓ程度の伝送レートを持つ超高速の無線通信システムを検討する。例えば、WiGig Alliance（Wireless Gigabit Alliance）によって仕様策定が進められているWiGig（商標）では、６０ＧＨｚのミリ波帯を用いて、伝送レート６Ｇｂｐｓを目指している。

【0019】

ミリ波帯の周波数帯域を用いた超高速の無線通信システムでは、近接無線通信を用いるには、誤通信の防止、通信の信頼性の確保が重要となる。本実施形態は、近接無線通信における通信可能エリアを適切に制限し、誤通信を防止可能にしたものである。

【0020】

（第１の実施形態）
第１の実施形態は、近接無線通信における通信可能エリアの制限方法、並びに近接無線通信を用いる無線通信端末及び無線通信装置の一例を示すものである。

【0021】

第１の実施形態では、システム的に通信可能エリアを制限するために、受信信号の信号強度を用いて、近接無線通信を用いる装置間の距離を推定し、近接無線通信エリア（通信可能エリア）内において通信接続する。無線通信システムとしては、無線通信装置としてのマスタ装置（無線通信装置Ａ）と無線通信端末としてのスレーブ装置（無線通信装置Ｂ）との間において、近接無線通信によって通信するものを想定する。本実施形態では、スレーブ装置とマスタ装置とを区別するために、スレーブ装置を無線通信端末、マスタ装置を無線通信装置として説明する。

【0022】

図１は、第１の実施形態に係る無線通信システムの概略配置構成を示す図である。マスタ装置１０は、近接無線通信によって通信するためのビーコン信号を周囲空間に送信する。ビーコン信号の送信電力は近接無線通信エリア３０を超えて到達可能なように設定し、近接無線通信エリア外でもビーコン受信可能とする。

【0023】

マスタ装置１０からのビーコン信号を受信したスレーブ装置２０は、ビーコン信号の受信信号強度（あるいは送信電力の減衰量）を用いて、マスタ装置１０との距離を推定する。そして、スレーブ装置２０は、マスタ装置１０との距離が近接無線通信エリア内であるかを判定し、近接無線通信エリア内においては、マスタ装置１０と接続し、近接無線通信によってデータを授受する。

【0024】

つまり、スレーブ装置２０Ａ、２０Ｂのように、スレーブ装置は、近接無線通信エリア３０のエリア外（２０Ａ）から移動してエリア内（２０Ｂ）に入ると、マスタ装置１０と接続し、データを送受信する。

【0025】

一方、離れた距離にあるスレーブ装置４０は、マスタ装置１０からのビーコン信号の受信が困難となるか、あるいは距離推定結果が近接無線通信エリア外であるため、マスタ装置１０と通信しない。

【0026】

＜装置構成＞
図２は、本実施形態のマスタ装置１０の機能的構成を示すブロック図である。

【0027】

マスタ装置１０は、アンテナ１０１、ミリ波高周波部１０２、フレーム送信部１０３、ミリ波変調部１０４、ミリ波復調部１０５、フレーム受信部１０６、メモリ１０７、送信電力制御部１０８、タイマ１０９、処理部１１０を有する。

【0028】

ミリ波高周波部１０２は、例えば６０ＧＨｚのミリ波帯の無線通信用フロンドエンドであり、アンテナ１０１を介してミリ波帯の無線信号の送信、受信を行う。メモリ１０７は、送信データ及び受信データを格納する記憶部である。

【0029】

フレーム送信部１０３は、メモリ１０７より出力される送信データを元に、送信信号のフレーム生成を行うもので、例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａｄ準拠の送信フレームを生成する。

【0030】

ミリ波変調部１０４は、フレーム送信部１０３にて生成した送信フレームの変調を行うもので、例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａｄ準拠の変調処理を行い、変調後の送信信号をミリ波高周波部１０２に出力する。

【0031】

ミリ波高周波部１０２は、送信信号の周波数変換、電力増幅等を行い、ミリ波帯の無線信号としてアンテナ１０１を介して送信する。また、ミリ波高周波部１０２は、アンテナ１０１を介してミリ波帯の無線信号を受信し、信号増幅、周波数変換等を行い、受信信号をミリ波復調部１０５に出力する。

【0032】

ミリ波復調部１０５は、ミリ波高周波部１０２にて受信した受信信号の復調を行うもので、例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａｄ準拠の復調処理を行い、復調後の受信フレームをフレーム受信部１０６に出力する。

【0033】

フレーム受信部１０６は、受信信号のフレーム解析を行うもので、例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａｄ準拠の受信フレームを解析し、解析結果の受信データをメモリ１０７に入力して記憶させる。

【0034】

送信電力制御部１０８は、処理部１１０からの指示に従って、近接無線通信用または近距離無線通信用のビーコン信号、及び他の送信信号の送信電力を制御する。

【0035】

処理部１１０は、プロセッサ及びメモリを有するマイコン等によって構成される。処理部１１０は、メモリに格納された所定のプログラムを実行することによって、マスタ装置１０における各動作の処理を行う。タイマ１０９は、所定の時間をカウントし、ビーコン信号の送信タイミングを決めるための時間情報を処理部１１０に出力する。

【0036】

処理部１１０は、ビーコン生成部１１３、通信可能エリア判断部１１１、接続制御部１１２を有する。ビーコン生成部１１３は、近接無線通信の通信可能エリアに関する情報を含む近接無線通信用のビーコン信号を生成する。また、近距離無線通信を行う場合は、近距離無線通信に関する情報を含む近距離無線通信用のビーコン信号を生成する。このとき、処理部１１０は、タイマ１０９から与えられるビーコン信号の送信タイミングに合わせて、所定の周期でビーコン信号を出力する。

【0037】

通信可能エリア判断部１１１は、通信相手端末との距離を推定し、通信相手端末が近接無線通信の通信可能エリア内であるかを判断して、通信相手端末の位置情報を出力する。通信相手端末までの距離推定は、ミリ波高周波部１０２にて受信した受信信号を用いて、受信電力（受信信号強度）を測定し、通信相手端末の送信電力と比較する方法などによって可能である。

【0038】

接続制御部１１２は、ビーコン信号を受信した通信相手端末から近接無線通信の接続を要求する近接無線通信接続要求信号を受信すると、近接無線通信を用いて通信相手端末と接続する。このとき、接続制御部１１２は、通信相手端末がビーコン信号を受信可能であっても、通信相手端末位置が近接無線通信の通信可能エリア外である場合には、通信相手端末と近接無線通信を用いて接続しない。一方、接続制御部１１２は、通信相手端末がビーコン信号を受信可能であり、かつ、通信相手端末位置が近接無線通信の通信可能エリア内である場合には、通信相手端末と近接無線通信を用いて接続する。

【0039】

上記構成において、タイマ１０９、処理部１１０、メモリ１０７、フレーム送信部１０３、ミリ波変調部１０４、ミリ波高周波部１０２、及びアンテナ１０１が、ビーコン送信部の機能を実現する。また、アンテナ１０１、ミリ波高周波部１０２、ミリ波復調部１０５、フレーム受信部１０６、メモリ１０７、及び処理部１１０が、信号受信部の機能を実現する。

【0040】

図３は、本実施形態のスレーブ装置２０の機能的構成を示すブロック図である。

【0041】

スレーブ装置２０は、アンテナ２０１、ミリ波高周波部２０２、フレーム送信部２０３、ミリ波変調部２０４、ミリ波復調部２０５、フレーム受信部２０６、メモリ２０７、受信電力測定部２０８、タイマ２０９、処理部２１０を有する。

【0042】

ミリ波高周波部２０２は、例えば６０ＧＨｚのミリ波帯の無線通信用フロンドエンドであり、アンテナ２０１を介してミリ波帯の無線信号の送信、受信を行う。メモリ２０７は、送信データ及び受信データを格納する記憶部である。

【0043】

フレーム送信部２０３は、メモリ２０７より出力される送信データを元に、送信信号のフレーム生成を行うもので、例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａｄ準拠の送信フレームを生成する。

【0044】

ミリ波変調部２０４は、フレーム送信部２０３にて生成した送信フレームの変調を行うもので、例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａｄ準拠の変調処理を行い、変調後の送信信号をミリ波高周波部２０２に出力する。

【0045】

ミリ波高周波部２０２は、送信信号の周波数変換、電力増幅等を行い、ミリ波帯の無線信号としてアンテナ２０１を介して送信する。また、ミリ波高周波部２０２は、アンテナ２０１を介してミリ波帯の無線信号を受信し、信号増幅、周波数変換等を行い、受信信号をミリ波復調部２０５に出力する。

【0046】

ミリ波復調部２０５は、ミリ波高周波部２０２にて受信した受信信号の復調を行うもので、例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａｄ準拠の復調処理を行い、復調後の受信フレームをフレーム受信部２０６に出力する。

【0047】

フレーム受信部２０６は、受信信号のフレーム解析を行うもので、例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａｄ準拠の受信フレームを解析し、解析結果の受信データをメモリ２０７に入力して記憶させる。

【0048】

受信電力測定部２０８は、ミリ波高周波部２０２にて受信した近接無線通信用のビーコン信号の受信電力を測定し、測定結果を処理部２１０に出力する。

【0049】

処理部２１０は、プロセッサ及びメモリを有するマイコン等によって構成される。処理部２１０は、メモリに格納された所定のプログラムを実行することによって、スレーブ装置２０における各動作の処理を行う。タイマ２０９は、所定の時間をカウントし、ビーコン信号の受信タイミングを決めるための時間情報を処理部２１０に出力する。

【0050】

処理部２１０は、通信可能エリア判断部２１１、接続制御部２１２を有する。通信可能エリア判断部２１１は、通信相手装置との距離を推定し、自装置位置が近接無線通信の通信可能エリア内であるかを判断する。通信相手装置までの距離推定は、ミリ波高周波部２０２にて受信したビーコン信号を用いて、受信電力（受信信号強度）を測定し、通信相手装置の送信電力と比較する方法などによって可能である。

【0051】

接続制御部２１２は、近接無線通信の通信可能エリア内外の判断結果に基づき、近接無線通信を用いて通信相手装置と接続する。このとき、接続制御部２１２は、近接無線通信用のビーコン信号を受信可能であっても、自装置位置が近接無線通信の通信可能エリア外である場合には、通信相手装置と近接無線通信を用いて接続しない。一方、接続制御部２１２は、近接無線通信用のビーコン信号を受信可能であり、かつ、自装置位置が近接無線通信の通信可能エリア内である場合には、通信相手装置と近接無線通信を用いて接続する。ここで、近接無線通信の通信可能エリアは、近接無線通信用のビーコン信号を受信できるエリアよりも狭いエリアである。

【0052】

上記構成において、アンテナ２０１、ミリ波高周波部２０２、ミリ波復調部２０５、フレーム受信部２０６、メモリ２０７、及び処理部２１０が、ビーコン受信部の機能を実現する。

【0053】

＜無線通信システムの動作＞
次に、第１の実施形態の無線通信システムにおけるマスタ装置１０及びスレーブ装置２０の動作を説明する。図４は、第１の実施形態における近接無線通信の開始及び終了時の動作を示す動作説明図である。図４において、横軸は時間であり、マスタ装置１０とスレーブ装置２０との間において送受信される信号を示している。ここで、装置間において送受信されるビーコン信号を含む通信信号は、パケットとして伝送されるものとする。また、図５は、第１の実施形態における近接無線通信の開始及び終了時のマスタ装置１０及びスレーブ装置２０の処理を示すシーケンス図である。

【0054】

マスタ装置１０（無線通信装置Ａ）は、近接無線通信を用いて通信するためのビーコン信号５１を周期的に送信する（Ｓ１１）。マスタ装置１０は、所定の短い周期（例えば１ｍｓ）毎にビーコン信号５１を送信する。

【0055】

すなわち、図５におけるビーコン送信処理Ｓ１１は周期的に実行される。ビーコン信号５１に含まれる近接無線通信情報としては、近接無線通信用識別情報、送信電力情報、及び、通信可能エリア定義情報（数ｃｍ程度）のうち、少なくとも１つ以上を含む。このうち、送信電力情報、及び通信可能エリア定義情報は、近接無線通信の通信可能エリアに関する情報として用いられる。通信可能エリア定義情報としては、例えば、近接無線通信エリアの大きさを定義する大きさ情報、近接無線通信の通信距離上限情報などを用いればよい。近接無線通信の通信距離上限情報として、例えば、近接無線通信エリアにおける送信電力の最大減衰量などを用いてもよい。

【0056】

ビーコン信号５１の送信電力は、ビーコン信号５１の到達距離が近接無線通信エリアを超える程度とし、例えば、消費電力を考慮して比較的小さい値に設定する。

【0057】

なお、近接無線通信の通信可能エリア定義情報（数ｃｍ程度）、及び、送信電力情報は、無線通信システムにおいて予め設定した値を用いてもよい。予め設定した値を用いる場合には、ビーコン信号５１には、情報を省略することが出来る。

【0058】

スレーブ装置２０（無線通信装置Ｂ）は、ビーコン信号５１を受信すると（Ｓ２１）、ビーコン信号５１に含まれる近接無線通信情報を解析し、ビーコン信号５１の受信強度を測定する。そして、スレーブ装置２０は、ビーコン信号５１の近接無線通信情報と受信信号強度の情報とを用いて、ビーコン信号５１の送信元のマスタ装置１０との距離を推定することにより、近接無線通信エリア内外を判断する（Ｓ２２）。

【0059】

スレーブ装置２０は、近接無線通信エリア内外判断処理において、近接無線通信エリア内であると判断すると（Ｓ２３）、通信接続要求信号５２をマスタ装置１０に対して送信する（Ｓ２４）。通信接続要求信号５２に含まれる接続要求情報としては、近接無線通信用識別情報、送信電力情報などを用いる。

【0060】

マスタ装置１０は、スレーブ装置２０からの通信接続要求信号５２を受信すると（Ｓ１２）、通信接続要求信号５２に含まれる接続要求情報を解析し、通信接続要求信号５２の受信強度を測定する。そして、マスタ装置１０は、通信接続要求信号５２の接続要求情報と受信信号強度の情報とを用いて、通信接続要求信号５２の送信元のスレーブ装置２０との距離を推定することにより、近接無線通信エリア内外を判断する。

【0061】

マスタ装置１０は、スレーブ装置２０が近接無線通信エリア内であると判断すると、通信接続許可信号５３をスレーブ装置２０に対して送信する（Ｓ１３）。マスタ装置１０は、スレーブ装置２０との距離を推定して、近接無線通信エリア内であれば、通信接続許可信号５３を送信してもよいし、近接無線通信エリア内の判断処理を省略して通信接続許可信号５３をスレーブ装置２０に対して送信してもよい。

【0062】

スレーブ装置２０は、マスタ装置１０からの通信接続許可信号５３を受信すると（Ｓ２５）、マスタ装置１０との間において近接無線通信が接続された状態となる。そして、次のビーコン信号５１の送信後より、近接無線通信が開始され、データ信号５４がマスタ装置１０とスレーブ装置２０との間において送受信される（Ｓ１４、Ｓ２６）。なお、図４では、マスタ装置１０からスレーブ装置２０へ伝送されるデータ信号５４が示されている。

【0063】

その後、スレーブ装置２０は、近接無線通信エリア内外判断処理において、近接無線通信エリア外であると判断すると（Ｓ２７）、通信切断要求信号５５をマスタ装置１０に対して送信する（Ｓ２８）。マスタ装置１０は、スレーブ装置２０からの通信切断要求信号５５を受信すると（Ｓ１５）、通信切断許可信号５６をスレーブ装置２０に対して送信する（Ｓ１６）。スレーブ装置２０は、マスタ装置１０からの通信切断許可信号５６を受信すると（Ｓ２９）、マスタ装置１０との間において近接無線通信が切断された状態となる。

【0064】

＜ビーコンフォーマット＞
ビーコン信号５１の一例を示す。図６は、本実施形態の無線通信システムにおいて用いるビーコン信号のフォーマットの例を示す図である。図示例は、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａｄ Ｄｒａｆｔ１．０に準拠したビーコンフレームフォーマットを利用した例である。

【0065】

ビーコン信号５１は、図６（Ａ）に示すように、ＦＣ（Frame Control）３０１、Ｄｕｒａｔｉｏｎ３０２、ＲＡ３０３、Ｂｏｄｙ３０４、ＦＣＳ（Frame Check Sequence）３０５を含むものである。ＦＣ３０１は、フレーム種別情報であり、ミリ波通信用ビーコンのフレームの場合は０ｘ０３である。Ｄｕｒａｔｉｏｎ３０２は、ビーコン送信期間終了までの残り時間を示す情報である。Ｂｏｄｙ３０３は、ビーコン情報の本体であり、後述する。ＲＡ３０４は、親局（マスタ装置）のＢＳＳＩＤである。ＦＣＳ３０５は、フレームの誤り検査用ビット列である。

【0066】

ビーコン信号５１のＢｏｄｙは、図６（Ｂ）に示すように、先頭部分にTimestamp３１１、Sector Sweep３１２、Beacon Interval３１３、Beacon Interval Control３１４、mmWave Parameters３１５を含む。これらは、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａｄ準拠の情報である。そして、ビーコン信号５１のＢｏｄｙには、所定数のInformation Element（ＩＥ）が含まれる。本例では、Information Elementとして、SSID element３１６、近接無線通信情報element３１７を含む。

【0067】

SSID element３１６は、特定のネットワークを指定するための識別情報であるＳＳＩＤ（Service Set IDentifier）を示すＩＥのことで、ＩＥＥＥ ８０２．１１シリーズの無線ＬＡＮ規格で規定されている。SSID element３１６は、図６（Ｃ）に示すように、Element ID３２１、Length３２２、ＳＳＩＤ３２３を含む。

【0068】

近接無線通信情報element３１７は、近接無線通信用のビーコン信号を示すＩＥであり、近接無線通信の通信可能エリアに関する情報を含む。近接無線通信情報element３１７は、図６（Ｄ）に示すように、Element ID３３１、Length３３２、識別情報３３３、送信電力情報３３４、最大減衰量情報３３５を含む。本例では、Element ID＝１７２、Length＝５としている。識別情報３３３は、近接無線通信用の場合は「１」、近距離無線通信用の場合は「０」とする。

【0069】

送信電力情報３３４は、ビーコン信号の送信電力を０〜２５５ｄＢで表した１バイトの情報である。最大減衰量情報３３５は、通信可能エリア定義情報の一例として、近接無線通信の通信距離上限情報に相当するものであり、近接無線通信エリアにおける送信電力の最大減衰量を示す情報である。最大減衰量情報３３５は、近接無線通信の通信距離上限までの最大減衰量を０〜２５５ｄＢで表した１バイトの情報である。

【0070】

また、近接無線通信用のビーコン信号を示すＩＥとして、近接無線通信情報element３１７の代わりに、Vender Specific information element３１８を用いてもよい。Vender Specific information element３１８は、無線通信端末及び装置のベンダが独自に使用可能なＩＥである。Vender Specific information element３１８は、図６（Ｅ）に示すように、Element ID３４１、Length３４２、ＯＵＩ（Organizationally Unique Identifier）３４３、識別情報３４４、送信電力情報３４５、最大減衰量情報３４６を含む。本例では、Element ID＝２２１、Length＝８としている。

【0071】

ＯＵＩ３４３は、ＬＡＮ内で使用されるＭＡＣアドレスの前半２４ビット部分を示すもので、無線通信端末及び装置の各ベンダに割り当てられた識別情報である。識別情報３４４、送信電力情報３４５、最大減衰量情報３４６は、上記の近接無線通信情報element３１７と同様の情報を用いることができる。

【0072】

＜近接無線通信エリア内外判断処理＞
近接無線通信エリア内外判断処理の手順の一例を示す。図７は、本実施形態のスレーブ装置２０における近接無線通信エリア内外判断処理の手順を示すフローチャートである。以下に説明する各手順は、主にスレーブ装置２０の処理部２１０において実行される。図７では、図６に示したビーコン信号５１を受信した場合の動作を示している。

【0073】

スレーブ装置２０は、無線信号を受信すると、処理部２１０において、受信フレームがミリ波通信用のビーコン信号であるかどうかを判定する（Ｓ１０１）。このとき、処理部２１０は、受信フレームのＦＣ３０１を参照し、ＦＣ＝０ｘ０３である場合、ミリ波通信用のビーコン信号であると判定する。ミリ波通信用のビーコン信号でない場合（Ｓ１０１ Ｎｏ）、処理部２１０は、近接無線通信エリア外であると判断し（Ｓ１０８）、処理を終了する。

【0074】

ミリ波通信用のビーコン信号である場合（Ｓ１０１ Ｙｅｓ）、処理部２１０は、続いてビーコン信号に含まれる情報（ビーコン情報）を解析する（Ｓ１０２）。ビーコン情報の解析としては、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａｄ準拠のフレーム解析処理を行う。具体的には、Ｄｕｒａｔｉｏｎ３０２、ＲＡ３０３、並びにＢｏｄｙ３０４のTimestamp３１１、Sector Sweep３１２、Beacon Interval３１３、Beacon Interval Control３１４、mmWave Parameters３１５の解析を行う。

【0075】

次に、処理部２１０は、ＩＥのElement IDを参照し、近接無線通信情報element３１７のエレメントＩＤであるかどうかを判定する（Ｓ１０３）。処理部２１０は、ＩＥが近接無線通信情報element３１７である場合は、次の処理に進み、そうでない場合は、近接無線通信エリア外であると判断し（Ｓ１０８）、処理を終了する。

【0076】

続いて、処理部２１０は、近接無線通信情報element３１７内の識別情報３３３を参照し、識別情報３３３が近接無線通信用（＝１）であるかどうかを判定する（Ｓ１０４）。処理部２１０は、識別情報３３３が近接無線通信用である場合は、次の処理に進み、そうでない場合は、近接無線通信エリア外であると判断し（Ｓ１０８）、処理を終了する。

【0077】

続いて、処理部２１０は、送信電力情報３３４、最大減衰量情報３３５、及び、受信したビーコン信号の受信信号強度の情報を用いて、近接無線通信エリア内外を判断するための演算を行う（Ｓ１０５）。処理部２１０は、ビーコン信号の送信電力から受信信号強度を減算して最大減衰量と比較し、（送信電力）−（受信信号強度）＜（最大減衰量）である場合に、次の処理に進む。そうでない場合は、処理部２１０は、近接無線通信エリア外であると判断し（Ｓ１０８）、処理を終了する。

【0078】

次に、処理部２１０は、ＦＣＳ３０５を用いて、誤り検査処理を行い、誤り検査結果が正常であるかどうかを判断する（Ｓ１０６）。処理部２１０は、誤り検査結果が正常である場合、近接無線通信エリア内であると判断し（Ｓ１０７）、処理を終了する。誤り検査結果が異常の場合、処理部２１０は、近接無線通信エリア外であると判断し（Ｓ１０８）、処理を終了する。

【0079】

本実施形態によれば、物理的な電波の到達距離とは別に、距離判断を用いて、通信可能エリアを制限でき、物理的な電波の到達距離であっても、通信可能エリア外では、接続しないことにより、近接無線通信時の誤送信を防止できる。特に、ミリ波帯を用いた超高速の無線通信システム、無線通信端末及び無線通信装置に適用すると、高伝送レートと高信頼性とを両立でき、より大きな効果が得られる。

【0080】

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、近接無線通信の通信接続及び通信切断方法、並びに近接無線通信を用いる無線通信端末及び無線通信装置の一例を示すものである。

【0081】

第２の実施形態では、無線通信端末及び無線通信装置は、効率的に近接無線通信を接続及び切断するために、初めに近距離無線通信エリア（数十ｃｍ〜数ｍ程度）において近距離無線通信により通信を接続しておき、近接無線通信エリア（数ｃｍ程度）に近づいたときに近接無線通信によって接続する。

【0082】

つまり、無線通信端末及び無線通信装置は、近距離無線通信による受信信号の信号強度を用いて、通信相手局が近接無線通信エリアの近傍に位置するかを判断し、近接無線通信エリアの近傍であると判断すると、近接無線通信の通信接続動作を開始し、近接無線通信エリア（通信可能エリア）内において、近接無線通信によって接続する。

【0083】

第１の実施形態と同様、無線通信システムとしては、マスタ装置（無線通信装置Ａ）とスレーブ装置（無線通信装置Ｂ）との間において近接無線通信によって通信するものを想定し、ここでは第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。

【0084】

図８は、第２の実施形態に係る無線通信システムの概略配置構成を示す図である。マスタ装置１０は、まず近距離無線通信によって通信するためのビーコン信号を、周囲空間に送信する。ビーコン信号は、近距離無線通信エリア（数十ｃｍ〜数ｍ程度）に到達可能なように送信電力を大きくし、長い送信周期によって送信する。

【0085】

マスタ装置１０からの近距離無線通信用ビーコン信号を受信したスレーブ装置２０は、近距離無線通信によってマスタ装置１０と通信接続を開始し、データを送受信する。そして、スレーブ装置２０は、近距離無線通信用ビーコン信号の受信信号強度、データ信号の受信信号強度、又は、送信電力の減衰量を用いて、マスタ装置１０との距離を推定する。

【0086】

スレーブ装置２０は、近接無線通信エリアの近傍であると推定すると、通信エリア近傍通知をマスタ装置１０に送信する。マスタ装置１０は、スレーブ装置２０からの通信エリア近傍通知を受信すると、ビーコン信号を近接無線通信用に切り替えて周囲空間に送信する。ビーコン信号は、送信電力を小さくして到達距離が近接無線通信エリアを超える程度（近傍まで）にし、短い送信周期によって送信する。

【0087】

マスタ装置１０からの近接無線通信用ビーコン信号を受信したスレーブ装置２０は、第１の実施形態と同様に近接無線通信エリア内外を判断する。スレーブ装置２０は、近接無線通信エリア内であると判断すると、マスタ装置１０と接続し、近接無線通信によってデータを授受する。

【0088】

つまり、マスタ装置１０が近距離無線通信用ビーコン信号を送信し、スレーブ装置２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅのように、スレーブ装置が近接無線通信エリア３０のエリア外（２０Ｃ）において、まず近距離無線通信によりマスタ装置１０と通信接続する。そして、スレーブ装置が移動して近接無線通信エリア３０の近傍（２０Ｄ）に近づくと、マスタ装置１０が近接無線通信用ビーコン信号に切り替え、エリア近傍からエリア内（２０Ｅ）に入ると、マスタ装置１０と通信接続を開始し、データを送受信する。

【0089】

＜無線通信システムの動作＞
次に、第２の実施形態の無線通信システムにおけるマスタ装置１０及びスレーブ装置２０の動作を説明する。図９は、第２の実施形態における近接無線通信の開始及び終了時の動作を示す動作説明図である。図９において、横軸は時間であり、マスタ装置１０とスレーブ装置２０との間において送受信される信号を示している。ここで、装置間において送受信されるビーコン信号を含む通信信号は、パケットとして伝送されるものとする。また、図１０は、第２の実施形態における近接無線通信の開始までのマスタ装置１０及びスレーブ装置２０の処理を示すシーケンス図である。

【0090】

マスタ装置１０（無線通信装置Ａ）は、近距離無線通信による通信に用いるビーコン信号６１を周期的に送信する（Ｓ３１）。マスタ装置１０は、近距離無線通信及び近接無線通信に関する近距離・近接無線通信情報を含む近距離無線通信用のビーコン信号６１を生成する。マスタ装置１０は、近接無線通信用よりも長い所定の周期（例えば１００ｍｓ）毎にビーコン信号６１を送信する。

【0091】

すなわち、図１０における近距離無線通信用ビーコン送信処理Ｓ３１は周期的に実行される。ビーコン信号６１に含まれる近距離・近接無線通信情報は、近距離無線通信に関する近距離無線通信用識別情報、送信電力情報、及び、通信可能エリア定義情報（数十ｃｍ〜数ｍ程度）のうち、少なくとも１つ以上を含む。通信可能エリア定義情報としては、例えば、近距離無線通信エリアの大きさを定義する大きさ情報、近距離無線通信の通信距離上限情報などを用いればよい。近距離無線通信の通信距離上限情報として、例えば、近距離無線通信エリアにおける送信電力の最大減衰量などを用いてもよい。

【0092】

ビーコン信号６１の送信電力は、ビーコン信号６１の到達距離が近距離無線通信エリア内（数十ｃｍ〜数ｍ程度）をカバーできるように比較的大きい値に設定する。

【0093】

スレーブ装置２０（無線通信装置Ｂ）は、近距離無線通信用のビーコン信号６１を受信すると（Ｓ５１）、近距離無線通信の接続要求である通信接続要求信号６２をマスタ装置１０に対して送信する（Ｓ５２）。マスタ装置１０は、スレーブ装置２０からの通信接続要求信号６２を受信すると（Ｓ３２）、近距離無線通信の接続許可である通信接続許可信号６３をスレーブ装置２０に対して送信する（Ｓ３３）。

【0094】

スレーブ装置２０は、マスタ装置１０からの通信接続許可信号６３を受信すると（Ｓ５３）、マスタ装置１０との間において近距離無線通信が接続された状態となる。そして、次のビーコン信号６１の送信より以後において、近距離無線通信が開始され、データ信号がマスタ装置１０とスレーブ装置２０との間において送受信される（Ｓ３４、Ｓ５４）。近距離無線通信の通信接続手順は、例えば、公知の無線ＬＡＮの接続シーケンスと同じものを用いればよい。

【0095】

そして、スレーブ装置２０は、近距離無線通信用のビーコン信号６１の受信信号強度、または近距離無線通信を用いて送受信するデータ信号の受信信号強度によって、通信相手のマスタ装置１０との距離を推定することにより、近接無線通信エリア近傍であるかを判断する（Ｓ５５）。近接無線通信エリア近傍判断処理は、第１の実施形態における近接無線通信エリア内外判断処理と同様の手順によって実施可能である。

【0096】

スレーブ装置２０は、近接無線通信エリア近傍判断処理において、近接無線通信エリア近傍であると判断すると（Ｓ５６）、通信エリア近傍通知信号６４をマスタ装置１０に対して送信する（Ｓ５７）。マスタ装置１０は、スレーブ装置２０からの通信エリア近傍通知信号６４を受信すると（Ｓ３５）、近接無線通信によって通信するためのビーコン信号５１を周期的に送信する（Ｓ３６）。ビーコン信号の添付情報、送信電力及び送信周期を、近距離無線通信用から近接無線通信用に切り替える。

【0097】

マスタ装置１０は、第１の実施形態と同様に、近接無線通信に関する近接無線通信情報を含む近接無線通信用のビーコン信号５１を生成する。マスタ装置１０は、所定の短い周期（例えば１ｍｓ）毎にビーコン信号５１を送信する。すなわち、図１０における近接無線通信用ビーコン送信処理Ｓ３６は周期的に実行される。

【0098】

ビーコン信号５１に含まれる近接無線通信情報は、近接無線通信用識別情報、送信電力情報、及び、通信可能エリア定義情報（数ｃｍ程度）のうち、少なくとも１つ以上を含む。ビーコン信号５１の送信電力は、ビーコン信号５１の到達距離が近接無線通信エリア（数ｃｍ程度）を超える程度とし、例えば、消費電力を考慮して近距離無線通信用よりも小さい値に設定する。以下の近接無線通信の通信接続手順は第１の実施形態と同様である。

【0099】

スレーブ装置２０は、近接無線通信用のビーコン信号５１を受信すると（Ｓ５８）、ビーコン信号５１の近接無線通信情報と受信信号強度の情報とを用いて、マスタ装置１０との距離推定によって近接無線通信エリア内外を判断する（Ｓ５９）。近接無線通信エリア内外判断処理は、第１の実施形態と同様の手順によって実施可能である。

【0100】

スレーブ装置２０は、近接無線通信エリア内外判断処理において、近接無線通信エリア内であるとの判断では（Ｓ６０）、近接無線通信の接続要求である通信接続要求信号５２をマスタ装置１０に対して送信する（Ｓ６１）。

【0101】

マスタ装置１０は、スレーブ装置２０からの通信接続要求信号５２を受信すると（Ｓ３７）、近接無線通信の接続許可である通信接続許可信号５３をスレーブ装置２０に対して送信する（Ｓ３８）。マスタ装置１０は、スレーブ装置２０との距離を推定して、近接無線通信エリア内であれば、通信接続許可信号５３を送信してもよいし、近接無線通信エリア内の判断処理を省略して通信接続許可信号５３を送信してもよい。

【0102】

スレーブ装置２０は、マスタ装置１０からの通信接続許可信号５３を受信すると（Ｓ６２）、マスタ装置１０との間において近接無線通信が接続された状態となる。そして、次のビーコン信号５１の送信後より、近接無線通信が開始され、データ信号がマスタ装置１０とスレーブ装置２０との間において送受信される（Ｓ３９、Ｓ６３）。

【0103】

その後、スレーブ装置２０は、近接無線通信エリア外であるとの判断では、近接無線通信の切断要求である通信切断要求信号５５をマスタ装置１０に対して送信する。マスタ装置１０は、スレーブ装置２０からの通信切断要求信号５５を受信すると、近接無線通信の切断許可である通信切断許可信号５６をスレーブ装置２０に対して送信する。スレーブ装置２０は、マスタ装置１０からの通信切断許可信号５６を受信すると、マスタ装置１０との間において近接無線通信が切断された状態となる。

【0104】

近接無線通信の終了後、マスタ装置１０は、近距離無線通信用のビーコン信号６１を周期的に送信する。ビーコン信号の添付情報、送信電力及び送信周期を、近接無線通信用から近距離無線通信用のものに切り替える。例えば、近接無線通信用識別情報を近距離無線通信用識別情報に切り替え、送信電力大を送信電力小に切り替え、送信周期１ｍｓを送信周期１００ｍｓに切り換える。

【0105】

本実施形態によれば、物理的な電波の到達距離とは別に、距離判断を用いて、通信可能エリアを制限でき、物理的な電波の到達距離であっても、通信可能エリア外では、接続しないことにより、近接無線通信時の誤送信を防止できる。

【0106】

また、マスタ装置１０は、一旦、近距離無線通信を用いて、スレーブ装置２０と接続した後に、近接無線通信の通信可能エリア近傍にスレーブ装置２０が存在すると、ビーコン信号を近距離無線通信用から近接無線通信用に切り替え、近接無線通信を用いてスレーブ装置２０と接続することで、効率的な通信接続及び通信切断が可能になる。

【0107】

これによって、通信接続を省電力化し、通信接続、通信切断を短時間化することができるようになる。また、近接無線通信と近距離無線通信との併用であっても、誤通信を防止でき、通信の信頼性を確保できる。特に、ミリ波帯を用いた超高速の無線通信システム、無線通信端末及び無線通信装置に適用することで、高伝送レートと高信頼性とを両立でき、より大きな効果が得られる。

【0108】

＜応用例＞
図１１は、本実施形態の無線通信システムの第１応用例を示す図である。第１応用例は、鉄道駅の改札口あるいは商店のレジにおいて本実施形態の無線通信システムを適用した例である。図１１は改札口の例を示している。

【0109】

改札部５１１Ａ、５１１Ｂには、それぞれマスタ装置５１０Ａ、５１０Ｂが設置されている。マスタ装置５１０Ａは、ユーザが携帯するスレーブ装置５２０が改札口を通過する間に、近接無線通信エリアにてスレーブ装置５２０と近接無線通信を行い、改札に関する情報の送受信を行う。このとき、ユーザ認証、切符情報または定期券情報の照合、料金の決済処理、入金処理、各種情報の配信などを行う。商店のレジに適用する場合は、ユーザ認証、代金の決済処理、入金処理、各種情報の配信などを行う。

【0110】

本実施形態の無線通信システムを適用することによって、近くに他のマスタ装置５１０Ｂが存在していても、通信可能エリアの制限、通信可能エリア内外判断を適切に行えるため、誤って他の無線通信装置と接続してしまうことを防止できる。また、マスタ装置５１０Ａとスレーブ装置５２０との間で、短時間で適切に近接無線通信の接続、切断が可能になる。

【0111】

図１２は、本実施形態の無線通信システムの第２応用例を示す図である。第２応用例は、デジタルコンテンツのダウンロードシステムにおいて本実施形態の無線通信システムを適用した例である。

【0112】

コンテンツダウンロード装置６１１は、公共エリアなどに設置され、ユーザが所望のデジタルコンテンツをダウンロードして取得するものである。コンテンツダウンロード装置６１１は、複数のデジタルコンテンツを表示し、ユーザによって選択可能にしている。デジタルコンテンツの種別などに対応して、複数のマスタ装置６１０Ａ、６１０Ｂ、６１０Ｃが設けられる。なお、マスタ装置とデジタルコンテンツとの対応関係は、一対一、一対他など、任意である。

【0113】

マスタ装置６１０Ａは、ユーザが保持するスレーブ装置６２０が近づいた場合、近接無線通信エリアにてスレーブ装置６２０と近接無線通信を行い、デジタルコンテンツのダウンロードに関する情報の送受信を行う。このとき、ユーザ認証、デジタルコンテンツのダウンロード処理、料金の決済処理、入金処理、各種情報の配信などを行う。

【0114】

本実施形態の無線通信システムを適用することによって、近くに他のマスタ装置６１０Ｂ、６１０Ｃが存在していても、通信可能エリアの制限、通信可能エリア内外判断を適切に行うことができる。これによって、スレーブ装置６２０のユーザが選択して近接させたマスタ装置６１０Ａと正常に近接無線通信を行うことができ、通信の信頼性を向上できる。

【0115】

図１３は、本実施形態の無線通信システムの第３応用例を示す図である。第３応用例は、無線通信端末同士でファイル交換、情報交換等の通信を行う場合に、本実施形態の無線通信システムを適用した例である。

【0116】

上記の実施の形態では、主に、無線通信装置がマスタ装置であり、無線通信端末がスレーブ装置として説明したが、無線通信装置又は無線通信端末は、マスタ装置とスレーブ装置とを含む構成であっても良い。

【0117】

無線通信装置又は無線通信端末は、通信する相手によって、マスタ装置とスレーブ装置とを切り換えて使用することが可能である。

【0118】

このため、マスタ装置は、図１１、図１２に示すような固定された装置に限らず、図１３に示すように移動可能な無線通信装置、無線通信端末となることが出来る。

【0119】

無線通信端末７１０と無線通信端末７２０とは、両者を互いに近接させることによって、近接無線通信エリアにて近接無線通信を行うことが可能となっている。この場合、一方がマスタ装置となり、他方がスレーブ装置となって近接無線通信を行い、デジタルコンテンツなどのファイル交換、個人情報の交換など、一対一の通信を行う。なお、近接無線通信において、一対他の通信など、複数装置間で通信を行うことも可能である。

【0120】

本実施形態の無線通信システムを適用することによって、近くに他の無線通信端末７３０が存在していても、通信可能エリアの制限、通信可能エリア内外判断を適切に行うことができる。これによって、近接無線通信を行うべき無線通信端末７１０と無線通信端末７２０との間で、正常に通信接続をすることができ、通信の信頼性を向上できる。

【0121】

なお、本発明は、本発明の趣旨ならびに範囲を逸脱することなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が様々な変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

【0122】

上記各実施形態では、ハードウェアを用いた構成を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアによって実現することも可能である。

【0123】

また、上記各実施形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

【0124】

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサを用いて実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、又は、ＬＳＩ内部の回路セルの接続及び設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

【0125】

さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックを集積化してもよい。バイオ技術の適応が可能性としてありえる。

【産業上の利用可能性】

【0126】

本発明は、近接無線通信における通信可能エリアを適切に制限し、誤通信を防止することが可能となる効果を有し、例えばミリ波帯を用いた近接無線通信が可能な無線通信端末、無線通信装置及び無線通信方法等として有用である。

【符号の説明】

【0127】

１０ マスタ装置
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ スレーブ装置
３０ 近接無線通信エリア
１０１ アンテナ
１０２ ミリ波高周波部
１０３ フレーム送信部
１０４ ミリ波変調部
１０５ ミリ波復調部
１０６ フレーム受信部
１０７ メモリ
１０８ 送信電力制御部
１０９ タイマ
１１０ 処理部
１１１ 通信可能エリア判断部
１１２ 接続制御部
１１３ ビーコン生成部
２０１ アンテナ
２０２ ミリ波高周波部
２０３ フレーム送信部
２０４ ミリ波変調部
２０５ ミリ波復調部
２０６ フレーム受信部
２０７ メモリ
２０８ 受信電力測定部
２０９ タイマ
２１０ 処理部
２１１ 通信可能エリア判断部
２１２ 接続制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】