特開 2022-185211 パターン生成装置、パターン生成方法、及び、無線通信システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022185211

(43)【公開日】2022-12-14

(54)【発明の名称】パターン生成装置、パターン生成方法、及び、無線通信システム

(51)【国際特許分類】

   H04W 72/04 20090101AFI20221207BHJP

   G06F 7/58 20060101ALI20221207BHJP

   H04B 1/7143 20110101ALI20221207BHJP

【ＦＩ】

H04W72/04 134

G06F7/58 620

H04W72/04 132

H04B1/7143

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021092728

(22)【出願日】2021-06-02

(71)【出願人】

【識別番号】000102511

【氏名又は名称】ＳＭＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】尾崎 憲正

(72)【発明者】

【氏名】桑原 寿明

【テーマコード（参考）】

5K067

【Ｆターム（参考）】

5K067AA23

5K067CC10

5K067EE02

5K067EE16

5K067HH21

(57)【要約】      （修正有）

【課題】同一エリア内に周波数ホッピング方式で通信を行う通信ネットワークが多数存在する場合、互の電波衝突の確率を低減する装置を提供する。
【解決手段】産業用の無線通信システム１０において、通信ネットワーク１４は、ベース無線装置１８に付与される固有の番号を種として複数の乱数を生成する乱数生成部と、各々のチャネルの周波数に異なる乱数を対応付ける対応付け部と、各々の乱数が表す数値に基づいて複数の乱数の順番を判定し、乱数と同じ順番で乱数に対応する周波数を並べることによって変更パターンを生成するパターン生成部と、を備えるパターン生成装置２４を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベース無線装置と少なくとも１つのリモート無線装置とが周波数を変更しながら通信を行う無線通信システムで使用される前記周波数の変更パターンを生成するパターン生成装置であって、
前記ベース無線装置に付与される固有の番号を種として複数の乱数を生成する乱数生成部と、
各々のチャネルの前記周波数に異なる前記乱数を対応付ける対応付け部と、
各々の前記乱数が表す数値に基づいて複数の前記乱数の順番を判定し、前記乱数と同じ順番で前記乱数に対応する前記周波数を並べることによって前記変更パターンを生成するパターン生成部と、
を備える、パターン生成装置。

【請求項2】

請求項１に記載のパターン生成装置であって、
前記対応付け部は、
複数の前記乱数及び複数の前記周波数を複数のグループに区分し、
前記パターン生成部は、
各々の前記乱数が表す前記数値に基づいて各々の前記グループ内での複数の前記乱数の順番を判定し、
各々の前記グループから所定順位の前記乱数を選択し、
選択された各々の前記乱数が表す前記数値に基づいて選択された複数の前記乱数の順番を判定し、前記乱数と同じ順番で前記乱数に対応する前記周波数を並べることによって前記変更パターンを生成する、パターン生成装置。

【請求項3】

請求項１に記載のパターン生成装置であって、
前記対応付け部は、
複数の前記乱数及び複数の前記周波数を２つのグループに区分し、
前記パターン生成部は、
各々の前記乱数が表す前記数値に基づいて２つの前記グループ内での複数の前記乱数の順番を判定し、
２つの前記グループから前記乱数と同じ順番で１つずつ前記乱数を選択する処理を交互に行い、選択した順番で前記乱数を並べることによって前記変更パターンを生成する、パターン生成装置。

【請求項4】

ベース無線装置と少なくとも１つのリモート無線装置とが周波数を変更しながら通信を行う無線通信システムで使用される前記周波数の変更パターンを生成するパターン生成方法であって、
前記ベース無線装置に付与される固有の番号を種として複数の乱数を生成する乱数生成ステップと、
各々のチャネルの前記周波数に異なる前記乱数を対応付ける対応付けステップと、
各々の前記乱数が表す数値に基づいて複数の前記乱数の順番を判定し、前記乱数と同じ順番で前記乱数に対応する前記周波数を並べることによって前記変更パターンを生成するパターン生成ステップと、
を備える、パターン生成方法。

【請求項5】

ベース無線装置と少なくとも１つのリモート無線装置とが周波数を変更しながら通信を行う無線通信システムであって、
前記ベース無線装置に付与される固有の番号を種として複数の乱数を生成する乱数生成部と、
各々のチャネルの前記周波数に異なる前記乱数を対応付ける対応付け部と、
各々の前記乱数が表す数値に基づいて複数の前記乱数の順番を判定し、前記乱数と同じ順番で前記乱数に対応する前記周波数を並べることによって前記周波数の変更パターンを生成するパターン生成部と、
前記ベース無線装置から前記リモート無線装置への通信で使用する電波の前記周波数を前記変更パターンに基づいて変更するベース周波数変更部と、
前記リモート無線装置から前記ベース無線装置への通信で使用する電波の前記周波数を前記変更パターンに基づいて変更するリモート周波数変更部と、
を備える、無線通信システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、周波数の変更パターンを生成するパターン生成装置と、周波数の変更パターンを生成するパターン生成方法と、周波数ホッピング方式で双方向通信を行う無線通信システムとに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、コンピュータと、複数の通信ネットワークと、を備える産業用の無線通信システムが示される。コンピュータは、複数のロボット等を管理及び制御する。各々の通信ネットワークは、１つのベース無線装置と、複数のリモート無線装置と、を備える。ベース無線装置は、コンピュータに接続される。一方、リモート無線装置は、センサ及びアクチュエータに接続される。センサ及びアクチュエータは、ロボット等に設けられる。ベース無線装置とリモート無線装置は、周波数ホッピング方式で双方向通信を行う。特許文献１には、周波数の変更パターンを生成する特定の演算式が示される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１８８８６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

同一エリア内に周波数ホッピング方式で通信を行う通信ネットワークが多数存在する場合、互いに電波の衝突を避けるために、各々の通信ネットワークが異なるホッピングパターンを使用することが好ましい。しかし、特許文献１の演算式で生成されるホッピングパターンは、数パターン～数十パターンである。通信ネットワークの数が少ない場合、数パターン～数十パターンのホッピングパターンであっても電波が衝突する可能性は低い。しかし、通信ネットワークの数が増えた場合に、電波が衝突する可能性が高くなる。

【0005】

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１態様は、ベース無線装置と少なくとも１つのリモート無線装置とが周波数を変更しながら通信を行う無線通信システムで使用される前記周波数の変更パターンを生成するパターン生成装置であって、前記ベース無線装置に付与される固有の番号を種として複数の乱数を生成する乱数生成部と、各々のチャネルの前記周波数に異なる前記乱数を対応付ける対応付け部と、各々の前記乱数が表す数値に基づいて複数の前記乱数の順番を判定し、前記乱数と同じ順番で前記乱数に対応する前記周波数を並べることによって前記変更パターンを生成するパターン生成部と、を備える。

【0007】

本発明の第２態様は、ベース無線装置と少なくとも１つのリモート無線装置とが周波数を変更しながら通信を行う無線通信システムで使用される前記周波数の変更パターンを生成するパターン生成方法であって、前記ベース無線装置に付与される固有の番号を種として複数の乱数を生成する乱数生成ステップと、各々のチャネルの前記周波数に異なる前記乱数を対応付ける対応付けステップと、各々の前記乱数が表す数値に基づいて複数の前記乱数の順番を判定し、前記乱数と同じ順番で前記乱数に対応する前記周波数を並べることによって前記変更パターンを生成するパターン生成ステップと、を備える。

【0008】

本発明の第３態様は、ベース無線装置と少なくとも１つのリモート無線装置とが周波数を変更しながら通信を行う無線通信システムであって、前記ベース無線装置に付与される固有の番号を種として複数の乱数を生成する乱数生成部と、各々のチャネルの前記周波数に異なる前記乱数を対応付ける対応付け部と、各々の前記乱数が表す数値に基づいて複数の前記乱数の順番を判定し、前記乱数と同じ順番で前記乱数に対応する前記周波数を並べることによって前記周波数の変更パターンを生成するパターン生成部と、前記ベース無線装置から前記リモート無線装置への通信で使用する電波の前記周波数を前記変更パターンに基づいて変更するベース周波数変更部と、前記リモート無線装置から前記ベース無線装置への通信で使用する電波の前記周波数を前記変更パターンに基づいて変更するリモート周波数変更部と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、周波数ホッピング方式で通信を行う複数の通信ネットワーク同士で電波の衝突が発生しにくくなる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】無線通信システムの構成を示す図である。

【図2】通信ネットワークの機能ブロックを示す図である。

【図3】変更パターン生成処理を示すフローチャートである。

【図4】乱数生成処理のプロセスの一例を示す図である。

【図5】第１実施形態における周波数整列処理のプロセスを示す図である。

【図6】第２実施形態における周波数整列処理のプロセスを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［１ 無線通信システム１０］
図１は、無線通信システム１０の構成を示す図である。図２は、通信ネットワーク１４の機能ブロックを示す図である。産業用の無線通信システム１０は、１つのコンピュータ１２と、少なくとも１つの通信ネットワーク１４と、パターン生成装置２４と、を備える。１つの通信ネットワーク１４は、１つのベース無線装置１８と、複数のリモート無線装置２０と、を備える。ベース無線装置１８とリモート無線装置２０は、互いに周波数を変更しながら双方向通信を行う。産業設備には、図示しない１又は複数のロボット等が設けられる。

【0012】

コンピュータ１２は、１又は複数のロボット等の監視及び制御を行う。コンピュータ１２は、例えば、ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）を有しても良い。コンピュータ１２は、有線で送受信を行うためのインターフェース（不図示）を備える。コンピュータ１２は、インターフェースを介して、ベース無線装置１８に信号を送信する。また、コンピュータ１２は、インターフェースを介して、ベース無線装置１８から送信される信号を受信する。

【0013】

１又は複数のロボット等は、アクチュエータとセンサとを備える。アクチュエータは、コンピュータ１２の指示に従って動作する。センサは、ロボットの動作を検知する。本明細書では、センサとアクチュエータをまとめてＳ／Ａ２２と称する。アクチュエータは、ベース無線装置１８及びリモート無線装置２０を介して、コンピュータ１２から送信される制御信号を受信する。センサは、ベース無線装置１８及びリモート無線装置２０を介して、検出結果を示すセンサ信号をコンピュータ１２に送信する。

【0014】

パターン生成装置２４は、ベース無線装置１８及びリモート無線装置２０において変更される周波数の変更パターン８８（図５、図６）を生成する。変更パターン８８は、複数の同期周波数又は複数の搬送周波数（ホッピング周波数）を有する。同期周波数は、ベース無線装置１８とリモート無線装置２０とが同期処理を行うときに使用される電波の周波数である。搬送周波数は、ベース無線装置１８とリモート無線装置２０とが周波数ホッピング方式で双方向通信を行うときに使用される電波の周波数である。無線通信システム１０において、ベース無線装置１８とリモート無線装置２０が、パターン生成装置２４として機能する。但し、ベース無線装置１８とリモート無線装置２０とのいずれか一方が、パターン生成装置２４として機能しても良い。また、パーソナルコンピュータ等の独立した装置が、パターン生成装置２４として機能しても良い。ベース無線装置１８がパターン生成装置２４として機能しない場合、ベース無線装置１８は、パターン生成装置２４から変更パターン８８を取得する。同様に、リモート無線装置２０がパターン生成装置２４として機能しない場合、リモート無線装置２０は、パターン生成装置２４から変更パターン８８を取得する。

【0015】

［２ ベース無線装置１８（パターン生成装置２４）］
図２で示されるように、ベース無線装置１８は、ベース演算部３０と、ベース記憶部３２と、ベース通信部３４と、ベースインターフェース３６と、を備える。上述したように、ベース無線装置１８は、パターン生成装置２４として機能する。

【0016】

ベース演算部３０は、処理回路を有する。処理回路は、ＣＰＵ等のプロセッサを有する。処理回路は、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等の集積回路を有しても良い。例えば、プロセッサは、ベース記憶部３２に記憶されるプログラムを実行することによって各種の機能を有する。本実施形態において、ベース演算部３０は、ベース周波数変更部３８、ベース送受信処理部４０、ベース入出力制御部４２、乱数生成部４４、対応付け部４６、及び、パターン生成部４８として機能する。

【0017】

ベース周波数変更部３８は、パターン生成部４８が生成する変更パターン８８に基づいて、ベース通信部３４が使用するチャネルの周波数を切り替える。

【0018】

ベース送受信処理部４０は、ベース通信部３４の送信回路を使用して、リモート無線装置２０に信号を送信する処理を行う。また、ベース送受信処理部４０は、ベース通信部３４の受信回路を使用して、リモート無線装置２０が送信する信号を受信する処理を行う。

【0019】

ベース入出力制御部４２は、ベースインターフェース３６を使用して、他の装置に信号を送信する処理を行う。また、ベース入出力制御部４２は、ベースインターフェース３６を使用して、他の装置から信号を受信する処理を行う。ベース入出力制御部４２が行う送受信の処理は、ベース送受信処理部４０が行う送受信の処理と異なる。ベース入出力制御部４２は、ベースインターフェース３６を使用して、ベース無線装置１８に着脱可能な記憶媒体にデータを書き込む処理を行っても良い。また、ベース入出力制御部４２は、ベースインターフェース３６を使用して、ベース無線装置１８に着脱可能な記憶媒体からデータを読み込む処理を行っても良い。

【0020】

乱数生成部４４は、ベース無線装置１８に付与される固有の番号（ＰＩＤ）をベース記憶部３２又は入力装置（不図示）から取得する。乱数生成部４４は、ＰＩＤを種７０（図４）として複数の乱数を生成する。

【0021】

対応付け部４６は、使用可能なチャネルの周波数に異なる乱数を対応付ける。対応付け部４６は、使用可能なチャネルの情報を、ベース記憶部３２又は外部の装置（不図示）から取得する。

【0022】

パターン生成部４８は、乱数が表す数値に基づいて複数の乱数の順番を判定する。パターン生成部４８は、乱数と同じ順番で乱数に対応する周波数を並べることによって変更パターン８８を生成する。

【0023】

ベース記憶部３２は、揮発性メモリ及び不揮発性メモリを有する。揮発性メモリとしては、例えばＲＡＭ等が挙げられる。不揮発性メモリとしては、例えばＲＯＭ、フラッシュメモリ等が挙げられる。揮発性メモリは、例えば外部から取得したデータ及びベース演算部３０が演算したデータ等を記憶する。不揮発性メモリは、例えば所定のプログラム及び所定の数値等を記憶する。なお、ベース記憶部３２は、パターン生成部４８が生成する変更パターン８８を記憶する。ベース記憶部３２の少なくとも一部が、上述したようなプロセッサ、集積回路等に備えられていても良い。

【0024】

ベース通信部３４は、通信回路を有する。通信回路は、送信回路と受信回路を含む。ベース通信部３４は、リモート無線装置２０に信号を送信する。また、ベース通信部３４は、リモート無線装置２０が送信する信号を受信する。

【0025】

ベースインターフェース３６は、ベース無線装置１８が他の装置とデータの入出力を行うためのインターフェースを有する。例えば、ベースインターフェース３６は、ベース無線装置１８が他の装置と有線通信を行うための有線インターフェースを有しても良い。ベースインターフェース３６は、ベース無線装置１８が他の装置と近距離無線通信を行うための無線インターフェースを有しても良い。ベースインターフェース３６は、ベース無線装置１８に着脱可能な記憶媒体にデータの書き込みを行うためのインターフェースを有しても良い。また、ベースインターフェース３６は、ベース無線装置１８に着脱可能な記憶媒体からデータの読み込みを行うためのインターフェースを有しても良い。

【0026】

［３ リモート無線装置２０（パターン生成装置２４）］
図２で示されるように、リモート無線装置２０は、リモート演算部５０と、リモート記憶部５２と、リモート通信部５４と、リモートインターフェース５６と、を備える。上述したように、リモート無線装置２０は、パターン生成装置２４として機能する。

【0027】

リモート演算部５０は、処理回路を有する。処理回路は、ＣＰＵ等のプロセッサを有する。処理回路は、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等の集積回路を有しても良い。例えば、プロセッサは、リモート記憶部５２に記憶されるプログラムを実行することによって各種の機能を有する。本実施形態において、リモート演算部５０は、リモート周波数変更部５８、リモート送受信処理部６０、リモート入出力制御部６２、乱数生成部６４、対応付け部６６、及び、パターン生成部６８として機能する。

【0028】

リモート周波数変更部５８は、パターン生成部６８が生成する変更パターン８８に基づいて、リモート通信部５４が使用するチャネルの周波数を切り替える。

【0029】

リモート送受信処理部６０は、リモート通信部５４の送信回路を使用して、ベース無線装置１８に信号を送信する処理を行う。また、リモート送受信処理部６０は、リモート通信部５４の受信回路を使用して、ベース無線装置１８が送信する信号を受信する処理を行う。

【0030】

リモート入出力制御部６２は、リモートインターフェース５６を使用して、他の装置に信号を送信する処理を行う。また、リモート入出力制御部６２は、リモートインターフェース５６を使用して、他の装置から信号を受信する処理を行う。リモート入出力制御部６２が行う送受信の処理は、リモート送受信処理部６０が行う送受信の処理と異なる。リモート入出力制御部６２は、リモートインターフェース５６を使用して、リモート無線装置２０に着脱可能な記憶媒体にデータを書き込む処理を行っても良い。また、リモート入出力制御部６２は、リモートインターフェース５６を使用して、リモート無線装置２０に着脱可能な記憶媒体からデータを読み込む処理を行っても良い。

【0031】

乱数生成部６４は、ベース無線装置１８に付与される固有の番号（ＰＩＤ）をリモート記憶部５２又は入力装置（不図示）から取得する。乱数生成部６４は、ＰＩＤを種７０として複数の乱数を生成する。乱数生成部６４は、ベース無線装置１８の乱数生成部４４と同じ処理を行う。このため、乱数生成部６４は、乱数生成部４４が生成する乱数と同じ乱数を生成する。

【0032】

対応付け部６６は、使用可能なチャネルの周波数に異なる乱数を対応付ける。対応付け部６６は、使用可能なチャネルの情報を、リモート記憶部５２又は外部の装置（不図示）から取得する。

【0033】

パターン生成部６８は、乱数が表す数値に基づいて複数の乱数の順番を判定する。パターン生成部６８は、乱数と同じ順番で乱数に対応する周波数を並べることによって変更パターン８８を生成する。パターン生成部６８は、ベース無線装置１８のパターン生成部４８と同じ処理を行う。このため、パターン生成部６８は、パターン生成部４８が生成する変更パターン８８と同じ変更パターン８８を生成する。

【0034】

リモート記憶部５２は、揮発性メモリ及び不揮発性メモリを有する。揮発性メモリとしては、例えばＲＡＭ等が挙げられる。不揮発性メモリとしては、例えばＲＯＭ、フラッシュメモリ等が挙げられる。揮発性メモリは、例えば外部から取得したデータ及びリモート演算部５０が演算したデータ等を記憶する。不揮発性メモリは、例えば所定のプログラム及び所定の数値等を記憶する。なお、リモート記憶部５２は、パターン生成部６８が生成する変更パターン８８を記憶する。リモート記憶部５２の少なくとも一部が、上述したようなプロセッサ、集積回路等に備えられていても良い。

【0035】

リモート通信部５４は、通信回路を有する。通信回路は、送信回路と受信回路を含む。リモート通信部５４は、ベース無線装置１８に信号を送信する。また、リモート通信部５４は、ベース無線装置１８が送信する信号を受信する。

【0036】

リモートインターフェース５６は、リモート無線装置２０が他の装置とデータの入出力を行うためのインターフェースを有する。例えば、リモートインターフェース５６は、リモート無線装置２０が他の装置と有線通信を行うための有線インターフェースを有しても良い。リモートインターフェース５６は、リモート無線装置２０が他の装置と近距離無線通信を行うための無線インターフェースを有しても良い。リモートインターフェース５６は、リモート無線装置２０に着脱可能な記憶媒体にデータの書き込みを行うためのインターフェースを有しても良い。また、リモートインターフェース５６は、リモート無線装置２０に着脱可能な記憶媒体からデータの読み込みを行うためのインターフェースを有しても良い。

【0037】

［４ 変更パターン生成処理］
図３～図６を用いてパターン生成部４８、６８が実行する変更パターン生成処理を説明する。図３は、変更パターン生成処理を示すフローチャートである。図３～図６で示される処理は、パターン生成装置２４として機能するベース無線装置１８で行われる。なお、図３～図６で示される処理は、パターン生成装置２４として機能するリモート無線装置２０でも行われる。

【0038】

［４－１ 第１実施形態］
図３～図５を用いて第１実施形態の変更パターン生成処理を説明する。

【0039】

ステップＳ１において、パターン生成装置２４は、乱数生成処理を行う。第１実施形態の乱数生成処理は、下記［４－１－１］で説明される。ステップＳ２において、パターン生成装置２４は、周波数整列処理を行う。第１実施形態の周波数整列処理は、下記［４－１－２］で説明される。ステップＳ２で変更パターン８８が生成される。

【0040】

［４－１－１ 乱数生成処理］
図４は、乱数生成処理のプロセスの一例を示す図である。図４で示される乱数生成処理は、乱数生成部４４で行われる。なお、図４で示される乱数生成処理は、乱数生成部６４でも行われる。

【0041】

図３のステップＳ１において、乱数生成部４４は、所定のアルゴリズムを実行することによって疑似乱数を生成する。本明細書では疑似乱数を単に乱数と称する。例えば、乱数生成部４４は、下記アルゴリズムで示されるＸｏｒｓｈｉｆｔによって乱数を生成する。
Ｘ＝ＳＥＥＤ
Ｘ¹＝Ｘ＾（Ｘ＜＜１３）；
Ｘ²＝Ｘ＾（Ｘ¹＞＞１７）；
Ｘ³＝Ｘ＾（Ｘ²＜＜１５）；
ＲｅｔｕｒｎＸ；

【0042】

図４で示される例において、乱数生成部４４は、８桁の数値「１２２２４００１」であるＰＩＤを種７０とする。図４で示されるＳ１１～Ｓ２０は、下記説明のステップＳ１１～ステップＳ２０の処理に対応する。

【0043】

ステップＳ１１において、乱数生成部４４は、ＰＩＤを４つのグループ７２に分ける。各々のグループ７２には２桁の数値が含まれる。

【0044】

ステップＳ１２において、乱数生成部４４は、各々のグループ７２に含まれる２桁の数値を１６進数とみなす。乱数生成部４４は、１６進数を８ビットの２進数に変換する。乱数生成部４４は、４つのグループ７２の２進数を繋げて一連のビットパターンを生成する。このビットパターンを第１ビットパターン７４と称する。第１ビットパターン７４には、０番のビットから３１番のビットまでの３２ビットの数値が含まれる。

【0045】

ステップＳ１３において、乱数生成部４４は、第１ビットパターン７４を左方向に１３ビット論理シフトする。この処理に伴い、乱数生成部４４は、第１ビットパターン７４の１９番から３１番までの各々のビット位置にあった数値を捨てる。また、乱数生成部４４は、０番から１２番までの各々のビット位置に０を入れる。シフト後のビットパターンを第１シフトパターン７６と称する。

【0046】

ステップＳ１４において、乱数生成部４４は、第１ビットパターン７４の複数のビット位置の数値と、第１シフトパターン７６の複数のビット位置の数値と、を加算する。具体的には、乱数生成部４４は、同じビット位置の数値同士を加算する。乱数生成部４４は、繰り上がった桁の数値を捨てる。加算後のビットパターンを第２ビットパターン７８と称する。

【0047】

ステップＳ１５において、乱数生成部４４は、第２ビットパターン７８を右方向に１７ビット論理シフトする。この処理に伴い、乱数生成部４４は、第２ビットパターン７８の０番から１６番までの各々のビット位置にあった数値を捨てる。また、乱数生成部４４は、１５番から３１番までの各々のビット位置に０を入れる。シフト後のビットパターンを第２シフトパターン８０と称する。

【0048】

ステップＳ１６において、乱数生成部４４は、第２ビットパターン７８の各々のビット位置の数値と、第２シフトパターン８０の各々のビット位置の数値と、を加算する。具体的には、乱数生成部４４は、同じビット位置の数値同士を加算する。乱数生成部４４は、繰り上がった桁の数値を捨てる。加算後のビットパターンを第３ビットパターン８２と称する。

【0049】

ステップＳ１７において、乱数生成部４４は、第３ビットパターン８２を左方向に１５ビット論理シフトする。この処理に伴い、乱数生成部４４は、第３ビットパターン８２の１７番から３１番までの各々のビット位置にあった数値を捨てる。また、乱数生成部４４は、０番から１４番までの各々のビット位置に０を入れる。シフト後のビットパターンを第３シフトパターン８４と称する。

【0050】

ステップＳ１８において、乱数生成部４４は、第３ビットパターン８２の各々のビット位置の数値と、第３シフトパターン８４の各々のビット位置の数値と、を加算する。具体的には、乱数生成部４４は、同じビット位置の数値同士を加算する。乱数生成部４４は、繰り上がった桁の数値を捨てる。加算後のビットパターンを第４ビットパターン８６と称する。

【0051】

ステップＳ１９において、乱数生成部４４は、３２ビットの第４ビットパターン８６を４つのグループ７２に分ける。各々のグループ７２には８ビットの２進数が含まれる。更に、乱数生成部４４は、４つのグループ７２の２進数を１６進数に変換する。

【0052】

ステップＳ２０において、乱数生成部４４は、４つのグループ７２の２桁の１６進数を繋げて乱数を生成する。図４で示される例において、乱数は、８桁の数値「７ＣＡＡ４Ｄ１０」となる。

【0053】

以上のように、乱数生成部４４は、ＰＩＤを種７０としてステップＳ１１からステップＳ２０までの処理を１回行うことによって、１つの乱数を生成することができる。また、乱数生成部４４は、ステップＳ２０で生成された乱数を新たな種７０としてステップＳ１１からステップＳ２０までの処理を１回行うことによって、新たに乱数を生成することができる。このように、乱数生成部４４は、ステップＳ１１からステップＳ２０までの処理の実行回数を変えることによって、複数の乱数を生成することができる。

【0054】

なお、上述したアルゴリズムは一例である。乱数生成部４４が行う乱数生成処理はこれに限られない。乱数生成部４４は、他の方法で乱数を生成しても良い。

【0055】

［４－１－２ 周波数整列処理］
ＩＳＭバンドには、２４０３～２４８１［ＭＨｚ］の帯域が含まれる。２４０３～２４８１［ＭＨｚ］の帯域には、中心波長が２４０３［ＭＨｚ］のチャネルから中心波長が２４８１［ＭＨｚ］のチャネルまでの７９チャネルが含まれる。各々のチャネルの中心周波数と、隣接するチャネルの中心周波数と、の間には１［ＭＨｚ］の間隔が設定される。パターン生成装置２４は、下記の周波数整列処理を行うことによって、変更パターン８８を生成する。変更パターン８８は、複数のチャネルの各々の中心周波数を有する。

【0056】

図５は、第１実施形態における周波数整列処理のプロセスを示す図である。図５で示される周波数整列処理は、対応付け部４６及びパターン生成部４８で行われる。なお、図５で示される周波数整列処理は、対応付け部６６及びパターン生成部６８でも行われる。

【0057】

図３のステップＳ２において、対応付け部４６及びパターン生成部４８は、下記アルゴリズムを実行することによって変更パターン８８を生成する。図５で示されるＳ２１～Ｓ２４は、下記説明のステップＳ２１～ステップＳ２４の処理に対応する。

【0058】

ステップＳ２１において、対応付け部４６は、２４０３～２４８１［ＭＨｚ］の帯域に含まれる周波数を３つのグループに区分する。Ａグループには、２４０３～２４２９［ＭＨｚ］の周波数が含まれる。Ｂグループには、２４３０～２４５５［ＭＨｚ］の周波数が含まれる。Ｃグループには、２４５６～２４８１［ＭＨｚ］の周波数が含まれる。なお、対応付け部４６は、３以外の複数のグループに区分しても良い。対応付け部４６は、各々のグループに含まれる周波数の数を均等にする。周波数の数が均等にならない場合は、Ａグループ、Ｂグループ、の順に周波数の数を多くする。

【0059】

更に、対応付け部４６は、７９チャネルの各々の周波数に、乱数生成部４４が生成した異なる乱数を対応付ける。なお、図５で示される各々の周波数には、図４で示される「１２２２４００１」を種７０として生成された乱数の１０進数が対応付けられる。具体的には、２４０３＋Ｎ（Ｎ＝０～７８の自然数）［ＭＨｚ］には、乱数生成処理が１０＋Ｎ回行われることで生成された乱数の１０進数が対応付けられる。

【0060】

ステップＳ２２において、パターン生成部４８は、各々の乱数が表す数値に基づいて３つのグループの各々の中で、複数の乱数の順番を判定する。パターン生成部４８は、ｎ個の数字の列である乱数をｎ桁の数値とみなす。パターン生成部４８は、３つのグループの各々の中で、複数の乱数が表す数値を昇順に並べた場合の各々の乱数の順番を判定する。なお、パターン生成部４８は、複数の乱数が表す数値を昇順に並べる代わりに降順に並べても良い。

【0061】

ステップＳ２３において、パターン生成部４８は、各々のグループ内で最小となる乱数を選択する。図５で示されるＡグループでは、「３４０２４０６６４」が最小である。パターン生成部４８は、Ａグループから「３４０２４０６６４」に対応する２４２２［ＭＨｚ］を選択する。図５で示されるＢグループでは、「２７７２５６１４８」が最小である。パターン生成部４８は、Ｂグループから「２７７２５６１４８」に対応する２４３１［ＭＨｚ］を選択する。図５で示されるＣグループでは、「１０９３３３７４」が最小である。パターン生成部４８は、Ｃグループから「１０９３３３７４」に対応する２４６６［ＭＨｚ］を選択する。なお、パターン生成部４８は、各々のグループ内で最大となる乱数を選択しても良い。また、パターン生成部４８は、他の順位の乱数を選択しても良い。

【0062】

ステップＳ２４において、パターン生成部４８は、選択した乱数を昇順に並べる。更に、パターン生成部４８は、乱数と同じ順番で乱数に対応する周波数を並べる。パターン生成部４８は、周波数の並びを変更パターン８８とする。

【0063】

［４－２ 第２実施形態］
図３、図４及び図６を用いて第２実施形態の変更パターン生成処理を説明する。第１実施形態と同様に、第２実施形態では、図３で示される変更パターン生成処理が行われる。また、第２実施形態では、図４で示される乱数生成処理が行われる。また、第２実施形態では、図６で示される周波数整列処理が行われる。第２実施形態の各処理のうち、第１実施形態と同じ処理の説明は省略する。

【0064】

図６は、第２実施形態における周波数整列処理のプロセスを示す図である。図６で示される周波数整列処理は、対応付け部４６及びパターン生成部４８で行われる。なお、図６で示される周波数整列処理は、対応付け部６６及びパターン生成部６８でも行われる。

【0065】

図３のステップＳ２において、対応付け部４６及びパターン生成部４８は、下記アルゴリズムを実行することによって変更パターン８８を生成する。図６で示されるＳ３１～Ｓ３３は、下記説明のステップＳ３１～ステップＳ３３の処理に対応する。

【0066】

ステップＳ３１において、対応付け部４６は、２４０３～２４８１［ＭＨｚ］の帯域に含まれる周波数を２つのグループに区分する。Ａグループには、２４０３～２４４２［ＭＨｚ］の周波数が含まれる。Ｂグループには、２４４３～２４８１［ＭＨｚ］の周波数が含まれる。対応付け部４６は、各々のグループに含まれる周波数の数を均等にする。周波数の数が均等にならない場合は、Ａグループの周波数の数を多くする。

【0067】

更に、対応付け部４６は、７９チャネルの各々の周波数に、乱数生成部６４が生成した異なる乱数を対応付ける。なお、図６で示される各々の周波数には、図４で示される「１２２２４００１」を種７０として生成された乱数の１０進数が対応付けられる。具体的には、２４０３＋Ｎ（Ｎ＝０～７８の自然数）［ＭＨｚ］には、乱数生成処理が１０＋Ｎ回行われることで生成された乱数の１０進数が対応付けられる。

【0068】

ステップＳ３２において、パターン生成部４８は、各々の乱数が表す数値に基づいて２つのグループの各々の中で、複数の乱数の順番を判定する。パターン生成部４８は、ｎ個の数字の列である乱数をｎ桁の数値とみなす。パターン生成部４８は、２つのグループの各々の中で、複数の乱数が表す数値を昇順に並べた場合の各々の乱数の順番を判定する。なお、パターン生成部４８は、複数の乱数が表す数値を降順に並べた場合の各々の乱数の順番を判定しても良い。

【0069】

ステップＳ３３において、パターン生成部４８は、２つのグループから乱数と同じ順番で１つずつ乱数を選択する処理を交互に行う。具体的には、パターン生成部４８は、Ａグループから最小の乱数を選択する処理と、Ｂグループから最小の乱数を選択する処理と、を交互に繰り返す。なお、パターン生成部４８は、Ａグループから最大の乱数を選択する処理と、Ｂグループから最大の乱数を選択する処理と、を交互に繰り返しても良い。パターン生成部４８は、選択した順番で乱数を並べる。更に、パターン生成部４８は、乱数と同じ順番で乱数に対応する周波数を並べる。パターン生成部４８は、周波数の並びを変更パターン８８とする。

【0070】

第１実施形態及び第２実施形態では、パターン生成部４８、６８が、ベース無線装置１８のＰＩＤを種７０とする乱数に基づいて変更パターン８８を生成する。ＰＩＤは各々のベース無線装置１８に割り振られる固有の番号である。つまり、パターン生成部４８、６８は、ベース無線装置１８毎に独自の乱数を生成することができる。従って、通信ネットワーク１４の数が増えたとしても、各々の通信ネットワーク１４は独自の変更パターン８８を使用して双方向通信を行うことができる。よって、複数の通信ネットワーク１４の電波が衝突する可能性は低くなる。

【0071】

なお、パターン生成装置２４は、無線通信システム１０が設けられるエリアで使用されていない電波の周波数を用いて変更パターン８８を生成しても良い。この場合、周波数測定装置（不図示）が、無線通信システム１０が設けられるエリアで電波の周波数を測定し、測定結果をパターン生成装置２４に提供しても良い。

【0072】

［５ ベース無線装置１８とリモート無線装置２０が行う無線通信］
ベース無線装置１８及びリモート無線装置２０は、最初に同一の変更パターン８８を共有する。例えば、ベース無線装置１８とリモート無線装置２０のペアリング時に、ベース無線装置１８はリモート無線装置２０にＰＩＤを送信する。これにより、ベース無線装置１８とリモート無線装置２０は、同一のＰＩＤを種７０とする乱数生成処理を行うことができる。その結果、ベース無線装置１８とリモート無線装置２０は、同一の変更パターン８８を生成することができる。なお、ベース無線装置１８が変更パターン８８を生成して、ペアリング時にリモート無線装置２０に変更パターン８８を送信しても良い。また、ベース無線装置１８及びリモート無線装置２０から独立したパターン生成装置２４が変更パターン８８を生成して、ベース無線装置１８に変更パターン８８を送信しても良い。

【0073】

ベース無線装置１８とリモート無線装置２０は、双方向通信を行う前に、同期処理を行う。ベース無線装置１８は、同期処理として、複数のリモート無線装置２０にブロードキャスト方式で同期用信号を送信する処理を行う。同期用信号には、ベース無線装置１８とリモート無線装置２０とが同期するために必要な情報（時刻データ等）が含まれる。なお、上述したように、同期用信号の送信時に使用される電波の周波数を同期周波数という。

【0074】

ベース周波数変更部３８及びリモート周波数変更部５８は、第１実施形態で生成された変更パターン８８に基づいて同期周波数を変更する。ベース周波数変更部３８は、第１時間間隔Ｔ１毎に同期周波数を切り替える。リモート周波数変更部５８は、第２時間間隔Ｔ２毎に同期周波数を切り替える。ベース送受信処理部４０は、同期周波数の電波で同期用信号を送信する処理を行う。一方、リモート送受信処理部６０は、同期周波数の電波を受信する処理を行う。ベース無線装置１８の同期周波数とリモート無線装置２０の同期周波数とが一致したタイミングで、リモート無線装置２０は、ベース無線装置１８が送信する同期用信号を受信することができる。

【0075】

同期処理後、ベース周波数変更部３８及びリモート周波数変更部５８は、第２実施形態で生成された変更パターン８８に基づいて搬送周波数を変更する。ベース周波数変更部３８とリモート周波数変更部５８は、同一の時間間隔Ｔ３毎に搬送周波数を切り替える。ベース送受信処理部４０は、搬送周波数の電波を送受信する処理を行う。同様に、リモート送受信処理部６０は、搬送周波数の電波を送受信する処理を行う。このようにして、ベース無線装置１８とリモート無線装置２０は、周波数ホッピング方式で双方向通信を行う。

【0076】

なお、第２実施形態において、対応付け部４６は、所定の周波数帯域（ＩＳＭバンド）を中間の周波数を境にして２つのグループに区分する。更に、パターン生成部４８は、２つのグループから交互に周波数を選択して変更パターン８８を生成する。この形態によれば、ベース無線装置１８とリモート無線装置２０とが双方向通信を行う場合に、他のネットワークが使用する変更パターン８８と電波の衝突が発生しにくくなる。

【0077】

［６ 実施形態から得られる技術的思想］
上述した実施形態から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。

【0078】

本発明の第１態様は、ベース無線装置１８と少なくとも１つのリモート無線装置２０とが周波数を変更しながら通信を行う無線通信システム１０で使用される前記周波数の変更パターン８８を生成するパターン生成装置２４であって、前記ベース無線装置１８に付与される固有の番号を種７０として複数の乱数を生成する乱数生成部４４、６４と、各々のチャネルの前記周波数に異なる前記乱数を対応付ける対応付け部４６、６６と、各々の前記乱数が表す数値に基づいて複数の前記乱数の順番を判定し、前記乱数と同じ順番で前記乱数に対応する前記周波数を並べることによって前記変更パターン８８を生成するパターン生成部４８、６８と、を備える。

【0079】

本発明の第１態様において、前記対応付け部４６、６６は、複数の前記乱数及び複数の前記周波数を複数のグループに区分し、前記パターン生成部４８、６８は、各々の前記乱数が表す前記数値に基づいて各々の前記グループ内での複数の前記乱数の順番を判定し、各々の前記グループから所定順位の前記乱数を選択し、選択された各々の前記乱数が表す前記数値に基づいて選択された複数の前記乱数の順番を判定し、前記乱数と同じ順番で前記乱数に対応する前記周波数を並べることによって前記変更パターン８８を生成しても良い。

【0080】

本発明の第１態様において、前記対応付け部４６、６６は、複数の前記乱数及び複数の前記周波数を２つのグループに区分し、前記パターン生成部４８、６８は、各々の前記乱数が表す前記数値に基づいて２つの前記グループ内での複数の前記乱数の順番を判定し、２つの前記グループから前記乱数と同じ順番で１つずつ前記乱数を選択する処理を交互に行い、選択した順番で前記乱数を並べることによって前記変更パターン８８を生成しても良い。

【0081】

本発明の第２態様はベース無線装置１８と少なくとも１つのリモート無線装置２０とが周波数を変更しながら通信を行う無線通信システム１０で使用される前記周波数の変更パターン８８を生成するパターン生成方法であって、前記ベース無線装置１８に付与される固有の番号を種７０として複数の乱数を生成する乱数生成ステップと、各々のチャネルの前記周波数に異なる前記乱数を対応付ける対応付けステップと、各々の前記乱数が表す数値に基づいて複数の前記乱数の順番を判定し、前記乱数と同じ順番で前記乱数に対応する前記周波数を並べることによって前記変更パターン８８を生成するパターン生成ステップと、を備える。

【0082】

本発明の第３態様はベース無線装置１８と少なくとも１つのリモート無線装置２０とが周波数を変更しながら通信を行う無線通信システム１０であって、前記ベース無線装置１８に付与される固有の番号を種７０として複数の乱数を生成する乱数生成部４４、６４と、各々のチャネルの前記周波数に異なる前記乱数を対応付ける対応付け部４６、６６と、各々の前記乱数が表す数値に基づいて複数の前記乱数の順番を判定し、前記乱数と同じ順番で前記乱数に対応する前記周波数を並べることによって前記周波数の変更パターン８８を生成するパターン生成部４８、６８と、前記ベース無線装置１８から前記リモート無線装置２０への通信で使用する電波の前記周波数を前記変更パターン８８に基づいて変更するベース周波数変更部３８と、前記リモート無線装置２０から前記ベース無線装置１８への通信で使用する電波の前記周波数を前記変更パターン８８に基づいて変更するリモート周波数変更部５８と、を備える。

【符号の説明】

【0083】

１０…無線通信システム １８…ベース無線装置
２０…リモート無線装置 ２４…パターン生成装置
３８…ベース周波数変更部 ４４、６４…乱数生成部
４６、６６…対応付け部 ４８、６８…パターン生成部
５８…リモート周波数変更部 ７０…種
８８…変更パターン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】