無線通信デバイス
【課題】受信アンテナを順次切り替える方式としてマルチパスフェージングを回避する。全体として受信アンテナの切り替えを低減させる。
【解決手段】起動後、アンテナＡ，Ｂを交互に切り替え、その切り替えたアンテナを受信アンテナとする。登録されている送信ノードの各々について、その送信ノードからのデータの受信に成功した受信アンテナを最適受信アンテナとして記憶する。登録されている送信ノードの全てからのデータの受信に成功した場合、記憶されている各送信デバイスの最適受信アンテナに基づいて、多数決によりベースアンテナを決定する。そして、このベースアンテナの決定後、受信アンテナの切り替え制御を中断させ、その決定されたベースアンテナを受信アンテナとして固定する。
【解決手段】起動後、アンテナＡ，Ｂを交互に切り替え、その切り替えたアンテナを受信アンテナとする。登録されている送信ノードの各々について、その送信ノードからのデータの受信に成功した受信アンテナを最適受信アンテナとして記憶する。登録されている送信ノードの全てからのデータの受信に成功した場合、記憶されている各送信デバイスの最適受信アンテナに基づいて、多数決によりベースアンテナを決定する。そして、このベースアンテナの決定後、受信アンテナの切り替え制御を中断させ、その決定されたベースアンテナを受信アンテナとして固定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、メッシュネットワーク構造の無線通信システムに用いて好適な無線通信デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信を利用して、環境計測・監視・制御などを行うシステムが増加している。この環境計測・監視・制御などを行う無線通信システムでは、対象エリアが比較的広い、又は、対象エリア内に無線通信の障害物が多々存在する場合が多い。このような場合、対象エリアをカバーするためには、受信器と送信器の設置位置や電波状況等の環境により直接通信できなくても、他のデバイスを中継して通信を行うことができる無線通信ネットワークを利用することが有利である。
【０００３】
この種の無線通信ネットワークとして、ジグビー（Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標））プロトコルを利用した無線通信ネットワーク（例えば、特許文献１、２参照）など、メッシュネットワークが提案されている。このメッシュネットワークでは、コーディネータとルータとの間の双方向の通信を直接通信圏内にある他のルータを中継して行うもので、１つの通信経路がマルチパスフェージングの影響を受けて通信不能に陥ったとしても、他の通信経路を探索して通信を継続することができる技術である。なお、マルチパスフェージングとは、複数の通信電波反射経路の間に発生する位相差により受信電波が打ち消され、受信ができなくなる現象をいう。また、このメッシュネットワークにおいて、最下層のルータには無線センサなどのエンドデバイスが接続される。
【０００４】
このメッシュネットワークにおいて、ネットワーク上の末端に置かれるエンドデバイスはネットワーク内に多数設置され、また、電池により動作するためにその構成を可能な限り簡略して設計され、例えば通信に関すると、送信専用のアンテナ１本とし、ルータに対して送信のみ可能で、受信はできない構成とされることが一般的である。このため、設置環境において人の移動などによりマルチパスフェージングが生じていると、ルータとの間を通信を継続して行うことができなくなる。
【０００５】
特許文献３には、通信ノードが複数の送信アンテナを有し、１つの送信アンテナで他の通ノードとの通信が不可能になった場合に他の送信アンテナに切り替えて、他の通信ノードとの通信を継続する技術が示されており、受信アンテナについても同様にして逐次切り替える方式としてもよい旨の記載がある。
【０００６】
この特許文献３には、受信アンテナを逐次切り替える方式とする場合の具体的な方法については言及されていないが、受信アンテナを所定間隔で順次切り替えて、他の通信ノードから送信されてくるデータを受信する方式とすることが一般的である。この方式を上述したメッシュネットワークにおけるルータとエンドデバイスとの間の通信に適用した場合、ルータにおける受信アンテナを所定間隔で順次切り替えて、エンドデバイスから所定の周期で送られてくるデータを受信することになる。
【０００７】
例えば、図２４に示すように、ルータ１が２つのアンテナＡとＢを有するものとした場合、このアンテナＡとＢとを所定間隔で交互に切り替え、その切り替えたアンテナをエンドデバイス２から所定周期Ｔで送られてくるデータの受信アンテナとする。この場合、エンドデバイス２とアンテナＡとの間にマルチパスフェージングが生じても、エンドデバイス２からのデータをアンテナＢで受信することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−５９２８号公報
【特許文献２】特開２００６−４２３７０号公報
【特許文献３】特開２００６−３５２４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ルータにおけるアンテナを順次切り替えてエンドデバイスからのデータを受信する方式とした場合、受信側のアンテナ状態が不定となり、ルータ同士の通信を行った時、通信経路が電波的に極めて不安定な状態に置かれてしまう。なお、この場合、送信ダイバシティアンテナによるリトライ（送信アンテナの切り替え）で回避することも考えられるが、リトライによる通信量が増えるという問題が生じる。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、受信アンテナを順次切り替える方式としてマルチパスフェージングを回避する一方、全体として受信アンテナの切り替えを低減させることが可能な無線通信デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的を達成するために本発明は、登録されている送信デバイスから所定の送信周期で送られてくるデータを受信する無線通信デバイスにおいて、複数のアンテナと、起動後、複数のアンテナを所定間隔で順次切り替え、その切り替えたアンテナを送信デバイスからのデータの受信アンテナとする受信アンテナ切替制御手段と、前記送信デバイス（登録されている送信デバイス）の各々についてその送信デバイスからのデータの受信に成功した受信アンテナを最適受信アンテナとして記憶する最適受信アンテナ記憶手段と、前記送信デバイス（登録されている送信デバイス）の全てからのデータの受信に成功した場合、最適受信アンテナ記憶手段が記憶している各送信デバイスの最適受信アンテナに基づいて、その最適受信アンテナのうちの何れか１つをベースアンテナとして決定するベースアンテナ決定手段と、ベースアンテナが決定された場合、受信アンテナ切替制御手段による受信アンテナの切り替え制御を中断させ、その決定されたベースアンテナを受信アンテナとして固定する受信アンテナ固定手段とを設けたものである。
【００１２】
本発明の無線通信デバイスは、起動後、複数のアンテナを所定間隔で順次切り替え、その切り替えたアンテナを送信デバイスからのデータの受信アンテナとする。例えば、アンテナとしてＡとＢの２つのアンテナを有するものとした場合、起動後、アンテナＡとアンテナＢとを交互に切り替え、その切り替えたアンテナを受信アンテナとして、登録されている送信デバイスからのデータを受信する。以下では、説明を簡単とするために、アンテナＡとアンテナＢの２つの例で説明する。
【００１３】
〔送信デバイスの登録数を１つとした場合〕
最小構成として、送信デバイスの登録数を１つとした場合、本発明の無線通信デバイスは、アンテナＡとアンテナＢとを交互に切り替えて、登録されている１つの送信デバイスからのデータを受信する。ここで、送信デバイスとアンテナＡとの間にマルチパスフェージングが生じており、アンテナＡを受信アンテナとして選択している時には送信デバイスからのデータを受信することができず、アンテナＢを受信アンテナとして選択している時にのみ送信デバイスからのデータを受信することができるものとする。この場合、アンテナＢがその送信デバイスの最適受信アンテナとして記憶される。
【００１４】
そして、登録されている送信デバイスの全て、この例では１つの送信デバイスからのデータの受信に成功すれば、この送信デバイスに対して記憶されている最適受信アンテナに基づいて、その最適受信アンテナのうちの何れか１つがベースアンテナとして決定される。この場合、送信デバイスの最適受信アンテナとしてアンテナＢが記憶されており、このアンテナＢをベースアンテナとして決定する。そして、このベースアンテナの決定後、受信アンテナの切り替えが中断され、その決定されたベースアンテナ（アンテナＢ）が受信アンテナとして固定される。
【００１５】
〔送信デバイスの登録数を２つとした場合〕
送信デバイスの登録数を２つとした場合、本発明の無線通信デバイスは、起動後、アンテナＡとアンテナＢとを交互に切り替えて、登録されている２つの送信デバイス（第１の送信デバイス、第２の送信デバイス）からのデータを受信する。ここで、第１および第２の送信デバイスとアンテナＡとの間にマルチパスフェージングが生じており、アンテナＡを受信アンテナとして選択している時には、第１および第２の送信デバイスからのデータを受信することができず、アンテナＢを受信アンテナとして選択している時にのみ、第１および第２の送信デバイスからのデータを受信することができるものとする。この場合、アンテナＢが第１および第２の送信デバイスの最適受信アンテナとして記憶される。
【００１６】
そして、登録されている送信デバイスの全て、この例では第１および第２の送信デバイスからのデータの受信に共に成功すれば、この第１および第２の送信デバイスに対して記憶されている最適受信アンテナに基づいて、その最適受信アンテナのうちの何れか１つがベースアンテナとして決定される。この場合、第１および第２の送信デバイスの最適受信アンテナとしてアンテナＢが記憶されており、このアンテナＢをベースアンテナとして決定する。そして、このベースアンテナの決定後、受信アンテナの切り替えが中断され、その決定されたベースアンテナ（アンテナＢ）が受信アンテナとして固定される。
【００１７】
送信デバイスの登録数を２つとした場合、第１の送信デバイスとアンテナＡとの間および第２の送信デバイスとアンテナＢとの間にマルチパスフェージングが生じており、アンテナＡを受信アンテナとして選択している時には、第２の送信デバイスからのデータを受信することはできるが、第１の送信デバイスからのデータは受信することができず、アンテナＢを受信アンテナとして選択している時には、第１の送信デバイスからのデータを受信することはできるが、第２の送信デバイスからのデータは受信することができないというような状況も考えられる。
【００１８】
この場合、アンテナＢが第１の送信デバイスの最適受信アンテナとして記憶され、アンテナＡが第２の送信デバイスの最適受信アンテナとして記憶され、第１および第２の送信デバイスからのデータの受信に共に成功すれば、この第１および第２の送信デバイスに対して記憶されている最適受信アンテナに基づいて、その最適受信アンテナのうちの何れか１つがベースアンテナとして決定される。この場合、第１の送信デバイスの最適受信アンテナとしてアンテナＢが記憶されており、第２の送信デバイスの最適受信アンテナとしてアンテナＡが記憶されており、このアンテナＡおよびＢの何れか一方、例えばアンテナＡをベースアンテナとして決定する。そして、このアンテナＡの決定後、受信アンテナの切り替えが中断され、その決定されたベースアンテナ（アンテナＡ）が受信アンテナとして固定される。
【００１９】
ここで、受信アンテナとして固定されたアンテナＡでは、第１の送信デバイスからのデータは受信することができできない。そこで、本発明では、送信デバイスからのデータの送信周期を記憶する送信周期記憶手段と、送信デバイスからのデータの受信に成功した際の受信タイミングと送信デバイスからのデータの送信周期とから送信デバイスからのデータの次の送信タイミングを求める送信タイミング演算手段と、この送信タイミング演算手段によって求められた次の送信タイミングを含む前後の所定期間、送信デバイスからのデータの受信に使用するアンテナがその送信デバイスの最適受信アンテナでない場合、そのアンテナを当該送信デバイスの最適受信アンテナに一時的に切り替える受信アンテナ強制切替制御手段とを設けるようにする。このような手段を設けることにより、受信アンテナとして固定されているアンテナＡ（ベースアンテナ）が、第１の送信デバイスからのデータを受信する場合、第１の送信デバイスの最適受信アンテナ（アンテナＢ）に一時的に切り替えられる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、起動後、複数のアンテナを所定間隔で順次切り替え、その切り替えたアンテナを送信デバイスからのデータの受信アンテナとする一方、登録されている送信デバイスの各々についてその送信デバイスからのデータの受信に成功した受信アンテナを最適受信アンテナとして記憶するものとし、登録されている送信デバイスの全てからのデータの受信に成功した場合、記憶されている各送信デバイスの最適受信アンテナに基づいて、その最適受信アンテナのうちの何れか１つをベースアンテナとして決定し、受信アンテナの切り替え制御を中断させ、その決定されたベースアンテナを受信アンテナとして固定するようにしたので、登録されている送信デバイスの全てからのデータの受信に成功するまでは受信アンテナを順次切り替えるようにし、登録されている送信デバイスの全てからのデータの受信に成功した後は受信アンテナを固定するようにして、マルチパスフェージングを回避しつつ、全体として受信アンテナの切り替えを低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る無線通信デバイスを用いた無線通信システムの一実施の形態の概略を示す構成図である。
【図２】この無線通信システムにおけるルータ（受信ノード）が有する受信アンテナ制御機能を説明するためのフローチャートである。
【図３】この受信アンテナ制御機能の一部として実行されるベースアンテナ切替制御の処理を示すフローチャートである。
【図４】この受信アンテナ制御機能の一部として実行される送信ノードからの受信処理を示すフローチャートである。
【図５】この受信アンテナ制御機能の一部として実行される個別受信アンテナ制御の処理を示すフローチャートである。
【図６】この受信アンテナ制御機能の一部として実行される送信ノード状態監視の処理を示すフローチャートである。
【図７】この無線通信システムにけるエンドデバイス（送信ノード）の設置例を示す図である。
【図８】アンテナＡとアンテナＢとが交互に切り替えられる様子を示す図である。
【図９】送信ノードが設置される前の状態監視テーブルへの送信ノードの状態、最適受信アンテナ、最終受信からの経過時間、次回送信時刻の格納状況を示す図である。
【図１０】１つ目の送信ノードが設置された後の状態監視テーブルへの送信ノードの状態、最適受信アンテナ、最終受信からの経過時間、次回送信時刻の格納状況を示す図である。
【図１１】１つ目の送信ノードが設置された場合の受信アンテナの制御状況を示す図である。
【図１２】２つ目の送信ノードが設置された後の状態監視テーブルへの送信ノードの状態、最適受信アンテナ、最終受信からの経過時間、次回送信時刻の格納状況の第１例を示す図である。
【図１３】２つ目の送信ノードが設置された場合の受信アンテナの制御状況（第１例）を示す図である。
【図１４】２つ目の送信ノードが設置された後の状態監視テーブルへの送信ノードの状態、最適受信アンテナ、最終受信からの経過時間、次回送信時刻の格納状況の第２例を示す図である。
【図１５】２つ目の送信ノードが設置された場合の受信アンテナの制御状況（第２例）を示す図である。
【図１６】送信ノードからのデータの受信可能アンテナが変化した場合の受信アンテナの制御状況を示す図である。
【図１７】送信ノードからのデータの受信可能アンテナが変化した場合の状態監視テーブルへの送信ノードの状態、最適受信アンテナ、最終受信からの経過時間、次回送信時刻の格納状況を示す図である。
【図１８】送信ノードからのデータの受信可能アンテナが変化した後、受信アンテナの切り替え制御によって、別のアンテナでデータが受信されるようになった場合の状態監視テーブルへの送信ノードの状態、最適受信アンテナ、最終受信からの経過時間、次回送信時刻の格納状況を示す図である。
【図１９】送信ノードが消滅した場合の受信アンテナの制御状況を示す図である。
【図２０】送信ノードが消滅した場合の状態監視テーブルへの送信ノードの状態、最適受信アンテナ、最終受信からの経過時間、次回送信時刻の格納状況を示す図である。
【図２１】送信ノードの登録数が１つである場合の受信ノードでのデータの受信状況を例示する図である。
【図２２】この受信状況での受信アンテナの制御状況を示す図である。
【図２３】受信ノードの要部の機能ブロック図である。
【図２４】複数の受信アンテナを有するルータとエンドデバイスとを用いた無線通信システムを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明に係る無線通信デバイスを用いた無線通信システムの一実施の形態の概略を示す構成図である。同図において、図２４と同一符号は図２４を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。
【００２３】
この実施の形態において、ルータ１のメモリには、エンドデバイス２からのデータの送信周期Ｔなどが記憶されている。また、ルータ１は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、本実施の形態特有の機能として受信アンテナ制御機能を有している。
【００２４】
なお、この実施の形態において、ルータ１に対して登録されているエンドデバイス２は、エンドデバイス２−１と２−２の２つとする。また、ルータ１を受信ノード、エンドデバイス２−１，２−２を送信ノードと呼び変えることとする。この実施の形態において、受信ノード１が本発明でいう無線通信デバイスに対応し、送信ノード２が送信デバイスに対応する。
【００２５】
以下、図２〜図６に示すフローチャートに従って、受信ノード１が有する受信アンテナ制御機能について説明する。受信ノード１は、起動後（図２：ステップＳ１０１）、登録されている全送信ノードの状態（監視状態）を「通知待ち」としたうえ（ステップＳ１０２）、受信アンテナの制御を開始する（ステップＳ１０３）。この受信アンテナの制御では、図３〜図６に示すフローチャートに従う処理を相互に関連させながら逐次実行する。
【００２６】
〔送信ノード２−１，２−２がいずれも設置されていない状態〕
今、運用開始前の状態として、送信ノード２−１，２−２がいずれも設置されていないものとする（図７（ａ）参照）。この場合、受信ノード１は、送信ノード２−１，２−２の状態を「通知待ち」としたまま、図３にそのフローチャートを示すベースアンテナ切替制御を開始する。
【００２７】
このベースアンテナ切替制御において、受信ノード１は、登録されている全送信ノードの状態が「通知継続中」であるか否かをチェックする（ステップＳ２０１）。この場合、送信ノード２−１，２−２の状態は「通知待ち」であるので、ステップＳ２０１のＮＯに応じて、ステップＳ２０２以降の処理へ進む。ステップＳ２０２以降の処理では受信アンテナの切り替え制御を行う。
【００２８】
〔受信アンテナの切り替え制御〕
受信ノード１は、ステップＳ２０２において、現在の受信アンテナが最終アンテナ（アンテナＢ）であるか否かをチェックし、最終アンテナ（アンテナＢ）でなければ（ステップＳ２０２のＮＯ）、すなわちアンテナＡであれば、受信アンテナを次アンテナ（アンテナＢ）に切り替える（ステップＳ２０３）。
【００２９】
そして、次回アンテナ切り替えタイミングのカウントを開始し（ステップＳ２０５）、次回アンテナ切り替えタイミングとなれば（ステップＳ２０６のＹＥＳ）、全送信ノードの状態が「通知継続中」でないことを確認のうえ（ステップＳ２０１のＮＯ）、ステップＳ２０２へ戻る。
【００３０】
この場合、現在の受信アンテナはアンテナＢであるので（ステップＳ２０２のＹＥＳ）、受信アンテナを先頭アンテナ（アンテナＡ）に切り替える（ステップＳ２０４）。そして、次回アンテナ切り替えタイミングのカウントを開始し（ステップＳ２０５）、次回アンテナ切り替えタイミングとなれば（ステップＳ２０６のＹＥＳ）、全送信ノードの状態が「通知継続中」でないことを確認のうえ（ステップＳ２０１のＮＯ）、再びステップＳ２０２へ戻る。
【００３１】
以下、同様動作を繰り返すことにより、受信ノード１は、図８に示すように、アンテナＡとアンテナＢとを交互に切り替えて、切り替えた方（選択した方）のアンテナを受信に使用するアンテナ（受信アンテナ）とする。なお、この実施の形態において、受信ノード１は、送信ノード２からのデータの送信周期Ｔと同じ周期で受信アンテナの切り替えを行うものとする。
【００３２】
〔送信ノード２−１が設置された場合〕
このような状態から、送信ノード２−１が設置され、送信ノード２−１からのデータの送信が開始されたとする。なお、この場合、送信ノード２−１からのデータは、アンテナＢでのみ受信可能とする（図７（ｂ）参照）。
【００３３】
受信ノード１は、上述したように、受信アンテナを交互に切り替えながら、送信ノード２からのデータの受信を待っている（図４：ステップＳ３０１）。ここで、送信ノード２−１からのデータを受信すると（ステップＳ３０２のＹＥＳ）、送信ノード２−１の状態を「通知継続中」とし（ステップＳ３０３）、その時の受信アンテナ（現在の受信アンテナ）を送信ノード２−１の最適受信アンテナとして記憶する（ステップＳ３０４）。
【００３４】
また、受信ノード１は、そのデータの受信タイミングを送信ノード２−１からのデータの最終受信とし、その最終受信からの経過時間ＴＭＲの計時を開始する（ステップＳ３０５）。また、その最終受信のタイミングと送信周期Ｔとから送信ノード２−１からの次回のデータの送信時刻ｔrnextを求め、その求めた送信時刻ｔrnextを次回送信時刻として記憶する（ステップＳ３０６）。
【００３５】
図９に送信ノード２−１が設置される前の登録されている各送信ノードに対応づけてのその送信ノードの状態、最適受信アンテナ、最終受信からの経過時間ＴＭＲ、次回送信時刻ｔrnextのメモリ内のテーブルＴＢ１（以下、このテーブルを状態監視テーブルと呼ぶ）への格納状況を示す。
【００３６】
送信ノード２−１が設置される前は、送信ノード２−１，２−２の送信ノードＮＯ．を「＃１」，「＃２」として、送信ノードの状態がそれぞれ「通知待ち」とされている。最適受信アンテナ、最終受信からの経過時間ＴＭＲ、次回送信時刻ｔrnextは、何れもまだ求められていないので、「−」とされている。
【００３７】
図１０に送信ノード２−１が設置された場合の登録されている各送信ノードに対応づけてのその送信ノードの状態、最適受信アンテナ、最終受信からの経過時間ＴＭＲ、次回送信時刻ｔrnextの状態監視テーブルＴＢ１への格納状況を示す。
【００３８】
送信ノード２−１からのデータが受信されると、状態監視テーブルＴＢ１において、送信ノード２−１の状態が「通知継続中」とされ、送信ノード２−１の最適受信アンテナがアンテナＢとして記憶され、送信ノード２−１の最終受信からの経過時間ＴＭＲがＴＭＲ１として記憶され、送信ノード２−１の次回送信時刻ｔrnextがｔr1nextとして記憶される。
【００３９】
なお、送信ノード２−１の最終受信からの経過時間ＴＭＲ１は、送信ノード２−１からのデータが受信される毎にリセットされ、その計時が再スタートされる。また、送信ノード２−１の次回送信時刻ｔr1nextは、送信ノード２−１からのデータが受信される毎に更新される。
【００４０】
図１１に送信ノード２−１が設置された場合の受信アンテナの制御状況を示す。この例において、送信ノード２−１からのデータはアンテナＢでのみ受信可能であるため、アンテナＡが受信アンテナとして選択された時には送信ノード２−１からのデータを受信することができず（ｔ１点）、アンテナＢが受信アンテナとして選択された時に送信ノード２−１からのデータが受信される（ｔ２点）。また、状態監視テーブルＴＢ１における送信ノード２−２の状態は「通知待ち」のままであるから、図３に示したベースアンテナ切替制御におけるステップＳ２０１での判断結果がＮＯとなり、前述した受信アンテナの切り替え制御が続行される。
【００４１】
この受信アンテナの切り替え制御の続行中、受信ノード１は、状態監視テーブルＴＢ１（図１０）に記憶されている送信ノード２−１の次回送信時刻ｔr1nextをチェックし、次回送信時刻ｔrnext１における受信アンテナが送信ノード２−１の最適受信アンテナ（アンテナＢ）でない場合、そのアンテナを送信ノード２−１の最適受信アンテナ（アンテナＢ）に一時的に切り替える（図１１に示すｔ３、ｔ５点参照）。
【００４２】
受信ノード１は、この受信アンテナの一時的な切り替え（強制切替）を、図５にそのフローチャートを示す個別受信アンテナ制御によって行う。この個別受信アンテナ制御において、受信ノード１は、予め定められている時間幅をαとし、現在時刻が送信ノード２−１の次回送信時刻ｔr1next−αに達すると（ステップＳ４０１のＹＥＳ）、現在の受信アンテナを保存する（ステップＳ４０２）。
【００４３】
今、次回送信時刻ｔr1nextを図１１に示すｔ３点とする。この場合、受信ノード１は、現在時刻が次回送信時刻ｔ３−αに達した時点で（ステップＳ４０１のＹＥＳ）、現在の受信アンテナＡを保存する。そして、現在の受信アンテナＡが送信ノード２−１の最適受信アンテナ（アンテナＢ）でないことを確認し（ステップＳ４０３のＮＯ）、受信アンテナを送信ノード２−１の最適受信アンテナ（アンテナＢ）に切り替える（ステップＳ４０４）。
【００４４】
そして、現在時刻が次回送信時刻ｔ３＋αに達した時点で（ステップＳ４０５のＹＥＳ）、現在の受信アンテナ（アンテナＢ）がステップ４０２で保存した受信アンテナ（保存受信アンテナ（アンテナＡ））でないことを確認のうえ（ステップＳ４０６のＮＯ）、受信アンテナを保存受信アンテナ（アンテナＡ）に切り替える（ステップＳ４０７）。そして、送信ノード２−１の次回送信時刻ｔr1nextをｔ４として更新し（ステップＳ４０８）、ステップＳ４０１へ戻る。
【００４５】
受信ノード１は、現在時刻が次回送信時刻ｔ４−αに達すると（ステップＳ４０１のＹＥＳ）、現在の受信アンテナＢを保存する。この場合、現在の受信アンテナＢは送信ノード２−１の最適受信アンテナ（アンテナＢ）であるので（ステップＳ４０３のＹＥＳ）、受信アンテナの強制切替は行わない。また、現在時刻が次回送信時刻ｔ４＋αに達すると、現在の受信アンテナが保存受信アンテナであるか否かをチェックする（ステップＳ４０６）。この場合、現在の受信アンテナはアンテナＢであり、保存受信アンテナ（アンテナＢ）と同じであるので、ステップＳ４０７へは進まず、送信ノード２−１の次回送信時刻ｔr1nextをｔ５として更新し（ステップＳ４０８）、ステップＳ４０１へ戻る。
【００４６】
〔送信ノード２−２が設置された場合〕
このような状態から、さらに送信ノード２−２が設置され、送信ノード２−２からのデータの送信が開始されたとする。なお、この場合、送信ノード２−２からのデータも、アンテナＢでのみ受信可能とする（図７（ｃ）参照）。
【００４７】
受信ノード１は、上述したように、受信アンテナを交互に切り替えながら、送信ノード２からのデータの受信を待っている（図４：ステップＳ３０１）。ここで、送信ノード２−２からのデータを受信すると（ステップＳ３０２のＹＥＳ）、送信ノード２−２の状態を「通知継続中」とし（ステップＳ３０３）、その時の受信アンテナ（現在の受信アンテナ）を送信ノード２−２の最適受信アンテナとして記憶する（ステップＳ３０４）。
【００４８】
また、受信ノード１は、そのデータの受信タイミングを送信ノード２−２からのデータの最終受信とし、その最終受信からの経過時間ＴＭＲの計時を開始する（ステップＳ３０５）。また、その最終受信のタイミングと送信周期Ｔとから送信ノード２−２からの次回のデータの送信時刻ｔrnextを求め、その求めた送信時刻ｔrnextを次回送信時刻として記憶する（ステップＳ３０６）。
【００４９】
図１２に送信ノード２−２が設置された場合の登録されている各送信ノードに対応づけてのその送信ノードの状態、最適受信アンテナ、最終受信からの経過時間ＴＭＲ、次回送信時刻ｔrnextの状態監視テーブルＴＢ１への格納状況を示す。
【００５０】
送信ノード２−２からのデータが受信されると、状態監視テーブルＴＢ１において、送信ノード２−２の状態が「通知継続中」とされ、送信ノード２−２の最適受信アンテナがアンテナＢとして記憶され、送信ノード２−２の最終受信からの経過時間ＴＭＲがＴＭＲ２として記憶され、送信ノード２−２の次回送信時刻ｔrnextがｔr2nextとして記憶される。
【００５１】
なお、送信ノード２−２の最終受信からの経過時間ＴＭＲ２は、送信ノード２−２からのデータが受信される毎にリセットされ、その計時が再スタートされる。また、送信ノード２−２の次回送信時刻ｔr2nextは、送信ノード２−１からのデータが受信される毎に更新される。
【００５２】
図１３に送信ノード２−２が設置された場合の受信アンテナの制御状況を示す。この例において、送信ノード２−２からのデータはアンテナＢでのみ受信可能であるため、アンテナＡが受信アンテナとして選択された時には送信ノード２−２からのデータを受信することができず（ｔ２点）、アンテナＢが受信アンテナとして選択された時に送信ノード２−２からのデータが受信される（ｔ４点）。
【００５３】
また、送信ノード２−２からのデータがアンテナＢで受信されると、状態監視テーブルＴＢ１における送信ノード２−１，２−２の状態が共に「通知継続中」となり、図３に示したベースアンテナ切替制御におけるステップＳ２０２での判断結果がＹＥＳとなって、ステップＳ２０７以降の処理へ進む。ステップＳ２０７以降の処理では受信アンテナの固定が行われる。
【００５４】
〔受信アンテナの固定〕
この受信アンテナの固定において、受信ノード１は、状態監視テーブルＴＢ１中の各送信ノードの最適受信アンテナに基づいて、多数決によりベースアンテナを決定する（ステップＳ２０７）。なお、同数の場合は何れか一方をベースアンテナとする。この例では、送信ノード２−１，２−２の最適受信アンテナは共にアンテナＢであるので、アンテナＢをベースアンテナとして決定する。
【００５５】
そして、受信ノード１は、現在の受信アンテナが決定されたベースアンテナであるか否かをチェックし（ステップＳ２０８）、現在の受信アンテナが決定されたベースアンテナでなければ（ステップＳ２０８のＮＯ）、受信アンテナを決定されたベースアンテナに切り替える（ステップＳ２０９）。現在の受信アンテナが決定されたベースアンテナであれば（ステップＳ２０８のＹＥＳ）、受信アンテナの切り替えは行わず、現在の受信アンテナのままとする。これにより、それまでの受信アンテナの切り替え制御が中断され、受信ノード１における受信アンテナは、ステップＳ２０７で決定されたベースアンテナ（アンテナＢ）に固定されるものとなる。
【００５６】
このようにして、送信ノード２−１，２−２のデータの受信に成功するまでは受信アンテナの切り替え制御が行われ、送信ノード２−１，２−２からのデータの受信に成功した後は受信アンテナが固定されるものとなり、マルチパスフェージングを回避しつつ、全体として受信アンテナの切り替えが低減されるものとなる。
【００５７】
なお、上述した例では、送信ノード２−１，２−２からのデータは何れもアンテナＢでのみ受信可能としたが、送信ノード２−１からのデータはアンテナＢでのみ受信可能であり、送信ノード２−２からのデータはアンテナＡでのみ受信可能であるという状況も考えられる（図７（ｄ）参照）。
【００５８】
図１４にこの場合の登録されている各送信ノードに対応づけてのその送信ノードの状態、最適受信アンテナ、最終受信からの経過時間ＴＭＲ、次回送信時刻ｔrnextの状態監視テーブルＴＢ１への格納状況を示す。
【００５９】
送信ノード２−２からのデータが受信されると、送信ノード２−２の状態が「通知継続中」とされ、送信ノード２−２の最適受信アンテナがアンテナＡとして記憶され、送信ノード２−２の最終受信からの経過時間ＴＭＲがＴＭＲ２として記憶され、送信ノード２−２の次回送信時刻ｔrnextがｔr2nextとして記憶される。
【００６０】
図１５にこの場合の受信アンテナの制御状況を示す。この例において、送信ノード２−２からのデータはアンテナＡでのみ受信可能であるため、アンテナＢが受信アンテナとして選択された時には送信ノード２−２からのデータを受信することができず（ｔ３点）、アンテナＡが受信アンテナとして選択された時に送信ノード２−２からのデータが受信される（ｔ５点）。
【００６１】
また、送信ノード２−２からのデータがアンテナＡで受信されると、状態監視テーブルＴＢ１における送信ノード２−１，２−２の状態が共に「通知継続中」となり、図３に示したベースアンテナ切替制御におけるステップＳ２０２での判断結果がＹＥＳとなって、ステップＳ２０７以降の処理へ進み、受信アンテナの固定が行われる。
【００６２】
この受信アンテナの固定において、受信ノード１は、状態監視テーブルＴＢ１中の各送信ノードの最適受信アンテナに基づいて、多数決によりベースアンテナを決定する（ステップＳ２０７）。なお、同数の場合は何れか一方をベースアンテナとする。この例では、送信ノード２−１の最適受信アンテナはアンテナＢ、送信ノード２−２の最適受信アンテナはアンテナＡであるので、アンテナＡ，Ｂの何れか一方をベースアンテナとして決定する。この例では、アンテナＡをベースアンテナとして決定するものとする。
【００６３】
そして、受信ノード１は、現在の受信アンテナが決定されたベースアンテナであるか否かをチェックし（ステップＳ２０８）、現在の受信アンテナが決定されたベースアンテナでなければ（ステップＳ２０８のＮＯ）、受信アンテナを決定されたベースアンテナに切り替える（ステップＳ２０９）。現在の受信アンテナが決定されたベースアンテナであれば（ステップＳ２０８のＹＥＳ）、受信アンテナの切り替えは行わず、現在の受信アンテナのままとする。これにより、受信アンテナの切り替え制御が中断され、受信ノード１における受信アンテナは、ステップＳ２０７で決定されたベースアンテナ（アンテナＡ）に固定されるものとなる。
【００６４】
この受信アンテナの固定中、受信ノード１は、前述した個別受信アンテナ制御（図５）により、状態監視テーブルＴＢ１中の送信ノード２−１，２−２の次回送信時刻ｔr1next，ｔr2nextに基づき、次回送信時刻ｔrnext１，ｔr2nextにおける受信アンテナが送信ノード２−１，２−２の最適受信アンテナでない場合、そのアンテナを送信ノード２−１，２−２の最適受信アンテナに一時的に切り替える。
【００６５】
この場合、受信アンテナは送信ノード２−２の最適受信アンテナであるアンテナＡに固定されるので、個別受信アンテナ制御により、送信ノード２−１の次回送信時刻ｔr1next（ｔ４、ｔ６，ｔ８，ｔ１０点）を中心とする±αの期間で、受信アンテナがアンテナＡからアンテナＢに強制的に切り替えられる。なお、この場合、送信ノード２−２の最適受信アンテナはアンテナＡであり、不要であるので、アンテナの強制切替は行われない。
【００６６】
このようにして、送信ノード２−１，２−２のデータの受信に成功するまでは受信アンテナの切り替え制御が行われ、送信ノード２−１，２−２からのデータの受信に成功した後は送信ノード２−１からのデータの送信タイミングを中心とする±αの僅かな期間（数秒）を除いて受信アンテナが固定されるものとなり、マルチパスフェージングを回避しつつ、全体として受信アンテナの切り替えが低減されるものとなる。
【００６７】
〔送信ノードからのデータの受信可能アンテナが変化した場合〕
ここで、マルチパスフェージングの状態が変化し、送信ノード２−１からのデータを受信できるアンテナがアンテナＢからアンテナＡに変化したとする（図７（ｅ）参照）。この場合、送信ノード２−１からのデータの受信は常にアンテナＢを受信アンテナとして行われているが、このアンテナＢでの受信が行えなくなる（図１６に示すｔ３，ｔ５点参照）。
【００６８】
受信ノード１は、状態監視テーブルＴＢ１中の送信ノード２−１，２−２の最終受信からの経過時間ＴＭＲ１，ＴＭＲ２に基づいて、送信ノード２−１，２−２の状態を監視している。図６はこの最終受信からの経過時間ＴＭＲに基づく送信ノードの状態監視のフローチャートである。
【００６９】
受信ノード１は、このフローチャートに従って、送信ノード２−１，２−２の最終受信からの経過時間ＴＭＲ１，ＴＭＲ２をチェックし（ステップＳ５０１）、この経過時間ＴＭＲ１，ＴＭＲ２が予め定められている所定時間ＴＸを経過した場合（ステップＳ５０２のＹＥＳ）、送信ノード２−１，２−２の監視状態を「通知継続中」から「通知待ち」の状態に遷移させる。なお、所定時間ＴＸは、データの送信周期Ｔよりも長い時間に設定しておく。この例では、２Ｔ＜ＴＸ＜３Ｔとし、２回のリトライ分を見込んだ時間としている。
【００７０】
この場合、送信ノード２−１からのデータが受信できなくなり、送信ノード２−１の最終受信からの経過時間ＴＭＲ１がＴＸを超えるので（ステップＳ５０２のＹＥＳ、図１６に示すｔ６点）、受信ノード１は、送信ノード２−１の監視状態を「通知継続中」から「通知待ち」の状態に遷移させる。これにより、状態監視テーブルＴＢ１では、図１７に示すように、送信ノード２−１の状態が「通知待ち」となる。
【００７１】
このため、ベースアンテナ切替制御（図３）において、全送信ノードの状態が「通知継続中」とならなくなり（ステップＳ２０１のＮＯ）、受信ノード１は、受信アンテナの切り替え制御を再開する。この受信アンテナの切り替え制御の再開によって、受信アンテナがアンテナＢに切り替わると、個別受信アンテナ制御によって、送信ノード２−２の次回送信時刻ｔr2next（図１６に示すｔ９点）の±αの期間では、一時的に受信アンテナがアンテナＡに切り替えられるものとなり、送信ノード２−２からのデータが受信される。
【００７２】
そして、受信アンテナの切り替え制御によって、受信アンテナがアンテナＡに切り替わると、送信ノード２−１からのデータの受信に成功する（図１６に示すｔ１０点）。この時、受信ノード１は、図１８に示すように、状態監視テーブルＴＢ１において、送信ノード２−１の状態を「通知継続中」とし、送信ノード２−１の最適受信アンテナをアンテナＡとして記憶する。また、送信ノード２−１の最終受信からの経過時間ＴＭＲをＴＭＲ１として記憶し、送信ノード２−１の次回送信時刻ｔrnextをｔr1nextとして記憶する。
【００７３】
また、この時点で、全送信ノードの状態が「通知継続中」となるので（ステップＳ２０１のＹＥＳ）、受信ノード１は、受信アンテナの固定を行う。この場合、送信ノード２−１，２−２の最適受信アンテナは共にアンテナＡであるので、多数決によってアンテナＡをベースアンテナとして決定し、この決定したベースアンテナ（アンテナＡ）を受信アンテナとして固定する。以降、この固定された受信アンテナＡで、送信ノード２−１，２−２からのデータが受信される。なお、この場合、送信ノード２−１，２−２の最適受信アンテナはアンテナＡであり、不要であるので、アンテナの強制切替は行われない。
【００７４】
〔送信ノードが消滅した場合〕
ここで、送信ノード２−２が、故障などの原因により消滅したとする（図７（ｆ）参照）。この場合、送信ノード２−２からのデータの受信は常にアンテナＡを受信アンテナとして行われているが、このアンテナＡでの受信が行われなくなる（図１９に示すｔ６，ｔ８点参照）。
【００７５】
この場合、送信ノード２−２からのデータが受信されなくなり、送信ノード２−２の最終受信からの経過時間ＴＭＲ２がＴＸを超えるので（ステップＳ５０２のＹＥＳ、図１９に示すｔ９点）、受信ノード１は、送信ノード２−２の監視状態を「通知継続中」から「通知待ち」の状態に遷移させる。これにより、状態監視テーブルＴＢ１では、図２０に示すように、送信ノード２−２の状態が「通知待ち」となる。
【００７６】
このため、ベースアンテナ切替制御（図３）において、全送信ノードの状態が「通知継続中」とならなくなり（ステップＳ２０１のＮＯ）、受信ノード１は、受信アンテナの切り替え制御を再開する。この受信アンテナの切り替え制御の再開によって、受信アンテナがアンテナＢに切り替わっている時には、個別受信アンテナ制御によって、受信アンテナがアンテナＡに一時的に切り替えられる（図１９に示すｔ１０点参照）。なお、この場合、受信アンテナがアンテナＡに切り替わっている時には、送信ノード２−１の最適受信アンテナはアンテナＡであり、不要であるので、アンテナの強制切替は行われない。
【００７７】
以降、送信ノード２−２からのデータを受信するまで、この状態が継続する。送信ノード２−２が再設置された場合でも、受信アンテナの切り替え制御によって、受信アンテナがアンテナＡとアンテナＢとに交互に切り替わっているので、どちらかの受信アンテナによって送信ノード２−２からのデータを受信することができる。
【００７８】
なお、上述した実施の形態では、説明を簡単とするために、受信ノード１に登録されている送信ノード２は送信ノード２−１と２−２の２としたが、２つに限られるものではなく、さらに多くの送信ノード２が登録されているものとしてもよい。また、最小構成として、受信ノード１に登録されていている送信ノード２は１つの場合もあり得る。
【００７９】
〔送信ノードの登録数が１つである場合〕
受信ノード１に登録されている送信ノード２を１つとした場合、受信ノード１は、受信アンテナの切り替え制御によって、アンテナＡとアンテナＢとを受信アンテナとして交互に切り替える。
【００８０】
ここで、図２１に示すように、送信ノード２とアンテナＡとの間にマルチパスフェージングが生じており、アンテナＡを受信アンテナとして選択している時には送信ノード２からのデータを受信することができず（図２２に示すｔ１点）、アンテナＢを受信アンテナとして選択している時に送信ノード２からのデータを受信することができたとする（図２２に示すｔ２）。
【００８１】
この場合、受信ノード１は、送信ノード２の状態を「通知継続中」とし、アンテナＢを送信ノード２の最適受信アンテナとして記憶する。そして、登録されている全送信ノードの状態が「通知継続中」になったと判断し、受信アンテナの固定を行う。この場合、送信ノード２の最適受信アンテナはアンテナＢとして記憶されているので、アンテナＢをベースアンテナとして決定する。そして、このベースアンテナの決定後、受信アンテナの切り替え制御を中断し、その決定されたベースアンテナ（アンテナＢ）を受信アンテナとして固定する。
【００８２】
また、上述した実施の形態では、受信アンテナＡと受信アンテナＢとの切替周期を送信ノード２からのデータの送信周期Ｔと同じとしたが、必ずしも同じ周期としなくてもよく、送信ノード２からのデータの送信周期Ｔよりも長い周期としてもよく、短い周期としてもよい。
【００８３】
また、上述した実施の形態では、受信ノード１に設ける受信アンテナを受信アンテナＡと受信アンテナＢの２つとしたが、さらに多くの受信アンテナを設けた場合にも同様に構成することが可能である。
【００８４】
図２３に受信ノード１の要部の機能ブロック図を示す。受信ノード１は、起動後、アンテナＡ，Ｂを交互に切り替え、その切り替えたアンテナを送信ノードからのデータの受信アンテナとする受信アンテナ切替制御部１Ａと、登録されている送信ノードの各々についてその送信ノードからのデータの受信に成功した受信アンテナを最適受信アンテナとして記憶する最適受信アンテナ記憶部１Ｂと、登録されている送信ノードの全てからのデータの受信に成功した場合、最適受信アンテナ記憶部１Ｂが記憶している各送信ノードの最適受信アンテナに基づいて、その最適受信アンテナのうちの何れか１つを多数決（同数の場合はアンテナＡ，Ｂの何れか一方）によりベースアンテナとして決定するベースアンテナ決定部１Ｃと、ベースアンテナが決定された場合、受信アンテナ切替制御部１Ａによる受信アンテナの切り替え制御を中断させ、その決定されたベースアンテナを受信アンテナとして固定する受信アンテナ固定部１Ｄとを備えている。
【００８５】
また、受信ノード１は、受信アンテナ固定部１Ｄによる受信アンテナのベースアンテナへの固定中、登録されている送信ノードの各々について、その送信ノードからのデータを受信してから所定時間ＴＸ内に次のデータの送信があるか否かをチェックし、所定時間ＴＸ内に次のデータの送信を確認することができなかった場合、受信アンテナ切替制御部１Ａによる受信アンテナの切り替え制御を再開させる受信アンテナ切替制御再開部１Ｅと、送信ノードからのデータの送信周期Ｔを記憶する送信周期記憶部１Ｆと、送信ノードからのデータの受信に成功した際の受信タイミングと送信ノードからのデータの送信周期Ｔとから送信ノードからのデータの次の送信タイミングｔrnextを求める送信タイミング演算部１Ｇと、送信タイミング演算部１Ｇによって求められた次の送信タイミングｔrnextを含む前後の所定期間（ｔrnext±α）、送信ノードからのデータの受信に使用するアンテナがその送信ノードの最適受信アンテナでない場合、そのアンテナを当該送信ノードの最適受信アンテナに一時的に切り替える受信アンテナ強制切替制御部１Ｈとを備えている。
【００８６】
なお、この受信ノード１において、最適受信アンテナ記憶部１Ｂには、受信アンテナ切替制御再開部１Ｅによる受信アンテナの切り替え制御の再開後、データの送信を確認することができなくなった送信ノードからのデータの受信に成功した場合、そのデータの受信に成功した受信アンテナが当該送信ノードの最適受信アンテナとして更新記憶される。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明の無線通信デバイスは、通信幹線無線化したメッシュネットワーク構造の中規模、大規模の監視制御システムなど様々な分野で利用することが可能である。具体的には、ＶＡＶ（可変風量調節）による居室内空調システムへの利用などが考えられる。
【符号の説明】
【００８８】
１…ルータ（受信ノード）、Ａ，Ｂ…受信アンテナ、２（２−１，２−２）…エンドデバイス（送信ノード）、ＴＢ１…テーブル（状態監視テーブル）、１Ａ…受信アンテナ切替制御部、１Ｂ…最適受信アンテナ記憶部、１Ｃ…ベースアンテナ決定部、１Ｄ…受信アンテナ固定部、１Ｅ…受信アンテナ切替制御再開部、１Ｆ…送信周期記憶部、１Ｇ…送信タイミング演算部、１Ｈ…受信アンテナ強制切替制御部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、メッシュネットワーク構造の無線通信システムに用いて好適な無線通信デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信を利用して、環境計測・監視・制御などを行うシステムが増加している。この環境計測・監視・制御などを行う無線通信システムでは、対象エリアが比較的広い、又は、対象エリア内に無線通信の障害物が多々存在する場合が多い。このような場合、対象エリアをカバーするためには、受信器と送信器の設置位置や電波状況等の環境により直接通信できなくても、他のデバイスを中継して通信を行うことができる無線通信ネットワークを利用することが有利である。
【０００３】
この種の無線通信ネットワークとして、ジグビー（Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標））プロトコルを利用した無線通信ネットワーク（例えば、特許文献１、２参照）など、メッシュネットワークが提案されている。このメッシュネットワークでは、コーディネータとルータとの間の双方向の通信を直接通信圏内にある他のルータを中継して行うもので、１つの通信経路がマルチパスフェージングの影響を受けて通信不能に陥ったとしても、他の通信経路を探索して通信を継続することができる技術である。なお、マルチパスフェージングとは、複数の通信電波反射経路の間に発生する位相差により受信電波が打ち消され、受信ができなくなる現象をいう。また、このメッシュネットワークにおいて、最下層のルータには無線センサなどのエンドデバイスが接続される。
【０００４】
このメッシュネットワークにおいて、ネットワーク上の末端に置かれるエンドデバイスはネットワーク内に多数設置され、また、電池により動作するためにその構成を可能な限り簡略して設計され、例えば通信に関すると、送信専用のアンテナ１本とし、ルータに対して送信のみ可能で、受信はできない構成とされることが一般的である。このため、設置環境において人の移動などによりマルチパスフェージングが生じていると、ルータとの間を通信を継続して行うことができなくなる。
【０００５】
特許文献３には、通信ノードが複数の送信アンテナを有し、１つの送信アンテナで他の通ノードとの通信が不可能になった場合に他の送信アンテナに切り替えて、他の通信ノードとの通信を継続する技術が示されており、受信アンテナについても同様にして逐次切り替える方式としてもよい旨の記載がある。
【０００６】
この特許文献３には、受信アンテナを逐次切り替える方式とする場合の具体的な方法については言及されていないが、受信アンテナを所定間隔で順次切り替えて、他の通信ノードから送信されてくるデータを受信する方式とすることが一般的である。この方式を上述したメッシュネットワークにおけるルータとエンドデバイスとの間の通信に適用した場合、ルータにおける受信アンテナを所定間隔で順次切り替えて、エンドデバイスから所定の周期で送られてくるデータを受信することになる。
【０００７】
例えば、図２４に示すように、ルータ１が２つのアンテナＡとＢを有するものとした場合、このアンテナＡとＢとを所定間隔で交互に切り替え、その切り替えたアンテナをエンドデバイス２から所定周期Ｔで送られてくるデータの受信アンテナとする。この場合、エンドデバイス２とアンテナＡとの間にマルチパスフェージングが生じても、エンドデバイス２からのデータをアンテナＢで受信することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−５９２８号公報
【特許文献２】特開２００６−４２３７０号公報
【特許文献３】特開２００６−３５２４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ルータにおけるアンテナを順次切り替えてエンドデバイスからのデータを受信する方式とした場合、受信側のアンテナ状態が不定となり、ルータ同士の通信を行った時、通信経路が電波的に極めて不安定な状態に置かれてしまう。なお、この場合、送信ダイバシティアンテナによるリトライ（送信アンテナの切り替え）で回避することも考えられるが、リトライによる通信量が増えるという問題が生じる。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、受信アンテナを順次切り替える方式としてマルチパスフェージングを回避する一方、全体として受信アンテナの切り替えを低減させることが可能な無線通信デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的を達成するために本発明は、登録されている送信デバイスから所定の送信周期で送られてくるデータを受信する無線通信デバイスにおいて、複数のアンテナと、起動後、複数のアンテナを所定間隔で順次切り替え、その切り替えたアンテナを送信デバイスからのデータの受信アンテナとする受信アンテナ切替制御手段と、前記送信デバイス（登録されている送信デバイス）の各々についてその送信デバイスからのデータの受信に成功した受信アンテナを最適受信アンテナとして記憶する最適受信アンテナ記憶手段と、前記送信デバイス（登録されている送信デバイス）の全てからのデータの受信に成功した場合、最適受信アンテナ記憶手段が記憶している各送信デバイスの最適受信アンテナに基づいて、その最適受信アンテナのうちの何れか１つをベースアンテナとして決定するベースアンテナ決定手段と、ベースアンテナが決定された場合、受信アンテナ切替制御手段による受信アンテナの切り替え制御を中断させ、その決定されたベースアンテナを受信アンテナとして固定する受信アンテナ固定手段とを設けたものである。
【００１２】
本発明の無線通信デバイスは、起動後、複数のアンテナを所定間隔で順次切り替え、その切り替えたアンテナを送信デバイスからのデータの受信アンテナとする。例えば、アンテナとしてＡとＢの２つのアンテナを有するものとした場合、起動後、アンテナＡとアンテナＢとを交互に切り替え、その切り替えたアンテナを受信アンテナとして、登録されている送信デバイスからのデータを受信する。以下では、説明を簡単とするために、アンテナＡとアンテナＢの２つの例で説明する。
【００１３】
〔送信デバイスの登録数を１つとした場合〕
最小構成として、送信デバイスの登録数を１つとした場合、本発明の無線通信デバイスは、アンテナＡとアンテナＢとを交互に切り替えて、登録されている１つの送信デバイスからのデータを受信する。ここで、送信デバイスとアンテナＡとの間にマルチパスフェージングが生じており、アンテナＡを受信アンテナとして選択している時には送信デバイスからのデータを受信することができず、アンテナＢを受信アンテナとして選択している時にのみ送信デバイスからのデータを受信することができるものとする。この場合、アンテナＢがその送信デバイスの最適受信アンテナとして記憶される。
【００１４】
そして、登録されている送信デバイスの全て、この例では１つの送信デバイスからのデータの受信に成功すれば、この送信デバイスに対して記憶されている最適受信アンテナに基づいて、その最適受信アンテナのうちの何れか１つがベースアンテナとして決定される。この場合、送信デバイスの最適受信アンテナとしてアンテナＢが記憶されており、このアンテナＢをベースアンテナとして決定する。そして、このベースアンテナの決定後、受信アンテナの切り替えが中断され、その決定されたベースアンテナ（アンテナＢ）が受信アンテナとして固定される。
【００１５】
〔送信デバイスの登録数を２つとした場合〕
送信デバイスの登録数を２つとした場合、本発明の無線通信デバイスは、起動後、アンテナＡとアンテナＢとを交互に切り替えて、登録されている２つの送信デバイス（第１の送信デバイス、第２の送信デバイス）からのデータを受信する。ここで、第１および第２の送信デバイスとアンテナＡとの間にマルチパスフェージングが生じており、アンテナＡを受信アンテナとして選択している時には、第１および第２の送信デバイスからのデータを受信することができず、アンテナＢを受信アンテナとして選択している時にのみ、第１および第２の送信デバイスからのデータを受信することができるものとする。この場合、アンテナＢが第１および第２の送信デバイスの最適受信アンテナとして記憶される。
【００１６】
そして、登録されている送信デバイスの全て、この例では第１および第２の送信デバイスからのデータの受信に共に成功すれば、この第１および第２の送信デバイスに対して記憶されている最適受信アンテナに基づいて、その最適受信アンテナのうちの何れか１つがベースアンテナとして決定される。この場合、第１および第２の送信デバイスの最適受信アンテナとしてアンテナＢが記憶されており、このアンテナＢをベースアンテナとして決定する。そして、このベースアンテナの決定後、受信アンテナの切り替えが中断され、その決定されたベースアンテナ（アンテナＢ）が受信アンテナとして固定される。
【００１７】
送信デバイスの登録数を２つとした場合、第１の送信デバイスとアンテナＡとの間および第２の送信デバイスとアンテナＢとの間にマルチパスフェージングが生じており、アンテナＡを受信アンテナとして選択している時には、第２の送信デバイスからのデータを受信することはできるが、第１の送信デバイスからのデータは受信することができず、アンテナＢを受信アンテナとして選択している時には、第１の送信デバイスからのデータを受信することはできるが、第２の送信デバイスからのデータは受信することができないというような状況も考えられる。
【００１８】
この場合、アンテナＢが第１の送信デバイスの最適受信アンテナとして記憶され、アンテナＡが第２の送信デバイスの最適受信アンテナとして記憶され、第１および第２の送信デバイスからのデータの受信に共に成功すれば、この第１および第２の送信デバイスに対して記憶されている最適受信アンテナに基づいて、その最適受信アンテナのうちの何れか１つがベースアンテナとして決定される。この場合、第１の送信デバイスの最適受信アンテナとしてアンテナＢが記憶されており、第２の送信デバイスの最適受信アンテナとしてアンテナＡが記憶されており、このアンテナＡおよびＢの何れか一方、例えばアンテナＡをベースアンテナとして決定する。そして、このアンテナＡの決定後、受信アンテナの切り替えが中断され、その決定されたベースアンテナ（アンテナＡ）が受信アンテナとして固定される。
【００１９】
ここで、受信アンテナとして固定されたアンテナＡでは、第１の送信デバイスからのデータは受信することができできない。そこで、本発明では、送信デバイスからのデータの送信周期を記憶する送信周期記憶手段と、送信デバイスからのデータの受信に成功した際の受信タイミングと送信デバイスからのデータの送信周期とから送信デバイスからのデータの次の送信タイミングを求める送信タイミング演算手段と、この送信タイミング演算手段によって求められた次の送信タイミングを含む前後の所定期間、送信デバイスからのデータの受信に使用するアンテナがその送信デバイスの最適受信アンテナでない場合、そのアンテナを当該送信デバイスの最適受信アンテナに一時的に切り替える受信アンテナ強制切替制御手段とを設けるようにする。このような手段を設けることにより、受信アンテナとして固定されているアンテナＡ（ベースアンテナ）が、第１の送信デバイスからのデータを受信する場合、第１の送信デバイスの最適受信アンテナ（アンテナＢ）に一時的に切り替えられる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、起動後、複数のアンテナを所定間隔で順次切り替え、その切り替えたアンテナを送信デバイスからのデータの受信アンテナとする一方、登録されている送信デバイスの各々についてその送信デバイスからのデータの受信に成功した受信アンテナを最適受信アンテナとして記憶するものとし、登録されている送信デバイスの全てからのデータの受信に成功した場合、記憶されている各送信デバイスの最適受信アンテナに基づいて、その最適受信アンテナのうちの何れか１つをベースアンテナとして決定し、受信アンテナの切り替え制御を中断させ、その決定されたベースアンテナを受信アンテナとして固定するようにしたので、登録されている送信デバイスの全てからのデータの受信に成功するまでは受信アンテナを順次切り替えるようにし、登録されている送信デバイスの全てからのデータの受信に成功した後は受信アンテナを固定するようにして、マルチパスフェージングを回避しつつ、全体として受信アンテナの切り替えを低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る無線通信デバイスを用いた無線通信システムの一実施の形態の概略を示す構成図である。
【図２】この無線通信システムにおけるルータ（受信ノード）が有する受信アンテナ制御機能を説明するためのフローチャートである。
【図３】この受信アンテナ制御機能の一部として実行されるベースアンテナ切替制御の処理を示すフローチャートである。
【図４】この受信アンテナ制御機能の一部として実行される送信ノードからの受信処理を示すフローチャートである。
【図５】この受信アンテナ制御機能の一部として実行される個別受信アンテナ制御の処理を示すフローチャートである。
【図６】この受信アンテナ制御機能の一部として実行される送信ノード状態監視の処理を示すフローチャートである。
【図７】この無線通信システムにけるエンドデバイス（送信ノード）の設置例を示す図である。
【図８】アンテナＡとアンテナＢとが交互に切り替えられる様子を示す図である。
【図９】送信ノードが設置される前の状態監視テーブルへの送信ノードの状態、最適受信アンテナ、最終受信からの経過時間、次回送信時刻の格納状況を示す図である。
【図１０】１つ目の送信ノードが設置された後の状態監視テーブルへの送信ノードの状態、最適受信アンテナ、最終受信からの経過時間、次回送信時刻の格納状況を示す図である。
【図１１】１つ目の送信ノードが設置された場合の受信アンテナの制御状況を示す図である。
【図１２】２つ目の送信ノードが設置された後の状態監視テーブルへの送信ノードの状態、最適受信アンテナ、最終受信からの経過時間、次回送信時刻の格納状況の第１例を示す図である。
【図１３】２つ目の送信ノードが設置された場合の受信アンテナの制御状況（第１例）を示す図である。
【図１４】２つ目の送信ノードが設置された後の状態監視テーブルへの送信ノードの状態、最適受信アンテナ、最終受信からの経過時間、次回送信時刻の格納状況の第２例を示す図である。
【図１５】２つ目の送信ノードが設置された場合の受信アンテナの制御状況（第２例）を示す図である。
【図１６】送信ノードからのデータの受信可能アンテナが変化した場合の受信アンテナの制御状況を示す図である。
【図１７】送信ノードからのデータの受信可能アンテナが変化した場合の状態監視テーブルへの送信ノードの状態、最適受信アンテナ、最終受信からの経過時間、次回送信時刻の格納状況を示す図である。
【図１８】送信ノードからのデータの受信可能アンテナが変化した後、受信アンテナの切り替え制御によって、別のアンテナでデータが受信されるようになった場合の状態監視テーブルへの送信ノードの状態、最適受信アンテナ、最終受信からの経過時間、次回送信時刻の格納状況を示す図である。
【図１９】送信ノードが消滅した場合の受信アンテナの制御状況を示す図である。
【図２０】送信ノードが消滅した場合の状態監視テーブルへの送信ノードの状態、最適受信アンテナ、最終受信からの経過時間、次回送信時刻の格納状況を示す図である。
【図２１】送信ノードの登録数が１つである場合の受信ノードでのデータの受信状況を例示する図である。
【図２２】この受信状況での受信アンテナの制御状況を示す図である。
【図２３】受信ノードの要部の機能ブロック図である。
【図２４】複数の受信アンテナを有するルータとエンドデバイスとを用いた無線通信システムを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明に係る無線通信デバイスを用いた無線通信システムの一実施の形態の概略を示す構成図である。同図において、図２４と同一符号は図２４を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。
【００２３】
この実施の形態において、ルータ１のメモリには、エンドデバイス２からのデータの送信周期Ｔなどが記憶されている。また、ルータ１は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、本実施の形態特有の機能として受信アンテナ制御機能を有している。
【００２４】
なお、この実施の形態において、ルータ１に対して登録されているエンドデバイス２は、エンドデバイス２−１と２−２の２つとする。また、ルータ１を受信ノード、エンドデバイス２−１，２−２を送信ノードと呼び変えることとする。この実施の形態において、受信ノード１が本発明でいう無線通信デバイスに対応し、送信ノード２が送信デバイスに対応する。
【００２５】
以下、図２〜図６に示すフローチャートに従って、受信ノード１が有する受信アンテナ制御機能について説明する。受信ノード１は、起動後（図２：ステップＳ１０１）、登録されている全送信ノードの状態（監視状態）を「通知待ち」としたうえ（ステップＳ１０２）、受信アンテナの制御を開始する（ステップＳ１０３）。この受信アンテナの制御では、図３〜図６に示すフローチャートに従う処理を相互に関連させながら逐次実行する。
【００２６】
〔送信ノード２−１，２−２がいずれも設置されていない状態〕
今、運用開始前の状態として、送信ノード２−１，２−２がいずれも設置されていないものとする（図７（ａ）参照）。この場合、受信ノード１は、送信ノード２−１，２−２の状態を「通知待ち」としたまま、図３にそのフローチャートを示すベースアンテナ切替制御を開始する。
【００２７】
このベースアンテナ切替制御において、受信ノード１は、登録されている全送信ノードの状態が「通知継続中」であるか否かをチェックする（ステップＳ２０１）。この場合、送信ノード２−１，２−２の状態は「通知待ち」であるので、ステップＳ２０１のＮＯに応じて、ステップＳ２０２以降の処理へ進む。ステップＳ２０２以降の処理では受信アンテナの切り替え制御を行う。
【００２８】
〔受信アンテナの切り替え制御〕
受信ノード１は、ステップＳ２０２において、現在の受信アンテナが最終アンテナ（アンテナＢ）であるか否かをチェックし、最終アンテナ（アンテナＢ）でなければ（ステップＳ２０２のＮＯ）、すなわちアンテナＡであれば、受信アンテナを次アンテナ（アンテナＢ）に切り替える（ステップＳ２０３）。
【００２９】
そして、次回アンテナ切り替えタイミングのカウントを開始し（ステップＳ２０５）、次回アンテナ切り替えタイミングとなれば（ステップＳ２０６のＹＥＳ）、全送信ノードの状態が「通知継続中」でないことを確認のうえ（ステップＳ２０１のＮＯ）、ステップＳ２０２へ戻る。
【００３０】
この場合、現在の受信アンテナはアンテナＢであるので（ステップＳ２０２のＹＥＳ）、受信アンテナを先頭アンテナ（アンテナＡ）に切り替える（ステップＳ２０４）。そして、次回アンテナ切り替えタイミングのカウントを開始し（ステップＳ２０５）、次回アンテナ切り替えタイミングとなれば（ステップＳ２０６のＹＥＳ）、全送信ノードの状態が「通知継続中」でないことを確認のうえ（ステップＳ２０１のＮＯ）、再びステップＳ２０２へ戻る。
【００３１】
以下、同様動作を繰り返すことにより、受信ノード１は、図８に示すように、アンテナＡとアンテナＢとを交互に切り替えて、切り替えた方（選択した方）のアンテナを受信に使用するアンテナ（受信アンテナ）とする。なお、この実施の形態において、受信ノード１は、送信ノード２からのデータの送信周期Ｔと同じ周期で受信アンテナの切り替えを行うものとする。
【００３２】
〔送信ノード２−１が設置された場合〕
このような状態から、送信ノード２−１が設置され、送信ノード２−１からのデータの送信が開始されたとする。なお、この場合、送信ノード２−１からのデータは、アンテナＢでのみ受信可能とする（図７（ｂ）参照）。
【００３３】
受信ノード１は、上述したように、受信アンテナを交互に切り替えながら、送信ノード２からのデータの受信を待っている（図４：ステップＳ３０１）。ここで、送信ノード２−１からのデータを受信すると（ステップＳ３０２のＹＥＳ）、送信ノード２−１の状態を「通知継続中」とし（ステップＳ３０３）、その時の受信アンテナ（現在の受信アンテナ）を送信ノード２−１の最適受信アンテナとして記憶する（ステップＳ３０４）。
【００３４】
また、受信ノード１は、そのデータの受信タイミングを送信ノード２−１からのデータの最終受信とし、その最終受信からの経過時間ＴＭＲの計時を開始する（ステップＳ３０５）。また、その最終受信のタイミングと送信周期Ｔとから送信ノード２−１からの次回のデータの送信時刻ｔrnextを求め、その求めた送信時刻ｔrnextを次回送信時刻として記憶する（ステップＳ３０６）。
【００３５】
図９に送信ノード２−１が設置される前の登録されている各送信ノードに対応づけてのその送信ノードの状態、最適受信アンテナ、最終受信からの経過時間ＴＭＲ、次回送信時刻ｔrnextのメモリ内のテーブルＴＢ１（以下、このテーブルを状態監視テーブルと呼ぶ）への格納状況を示す。
【００３６】
送信ノード２−１が設置される前は、送信ノード２−１，２−２の送信ノードＮＯ．を「＃１」，「＃２」として、送信ノードの状態がそれぞれ「通知待ち」とされている。最適受信アンテナ、最終受信からの経過時間ＴＭＲ、次回送信時刻ｔrnextは、何れもまだ求められていないので、「−」とされている。
【００３７】
図１０に送信ノード２−１が設置された場合の登録されている各送信ノードに対応づけてのその送信ノードの状態、最適受信アンテナ、最終受信からの経過時間ＴＭＲ、次回送信時刻ｔrnextの状態監視テーブルＴＢ１への格納状況を示す。
【００３８】
送信ノード２−１からのデータが受信されると、状態監視テーブルＴＢ１において、送信ノード２−１の状態が「通知継続中」とされ、送信ノード２−１の最適受信アンテナがアンテナＢとして記憶され、送信ノード２−１の最終受信からの経過時間ＴＭＲがＴＭＲ１として記憶され、送信ノード２−１の次回送信時刻ｔrnextがｔr1nextとして記憶される。
【００３９】
なお、送信ノード２−１の最終受信からの経過時間ＴＭＲ１は、送信ノード２−１からのデータが受信される毎にリセットされ、その計時が再スタートされる。また、送信ノード２−１の次回送信時刻ｔr1nextは、送信ノード２−１からのデータが受信される毎に更新される。
【００４０】
図１１に送信ノード２−１が設置された場合の受信アンテナの制御状況を示す。この例において、送信ノード２−１からのデータはアンテナＢでのみ受信可能であるため、アンテナＡが受信アンテナとして選択された時には送信ノード２−１からのデータを受信することができず（ｔ１点）、アンテナＢが受信アンテナとして選択された時に送信ノード２−１からのデータが受信される（ｔ２点）。また、状態監視テーブルＴＢ１における送信ノード２−２の状態は「通知待ち」のままであるから、図３に示したベースアンテナ切替制御におけるステップＳ２０１での判断結果がＮＯとなり、前述した受信アンテナの切り替え制御が続行される。
【００４１】
この受信アンテナの切り替え制御の続行中、受信ノード１は、状態監視テーブルＴＢ１（図１０）に記憶されている送信ノード２−１の次回送信時刻ｔr1nextをチェックし、次回送信時刻ｔrnext１における受信アンテナが送信ノード２−１の最適受信アンテナ（アンテナＢ）でない場合、そのアンテナを送信ノード２−１の最適受信アンテナ（アンテナＢ）に一時的に切り替える（図１１に示すｔ３、ｔ５点参照）。
【００４２】
受信ノード１は、この受信アンテナの一時的な切り替え（強制切替）を、図５にそのフローチャートを示す個別受信アンテナ制御によって行う。この個別受信アンテナ制御において、受信ノード１は、予め定められている時間幅をαとし、現在時刻が送信ノード２−１の次回送信時刻ｔr1next−αに達すると（ステップＳ４０１のＹＥＳ）、現在の受信アンテナを保存する（ステップＳ４０２）。
【００４３】
今、次回送信時刻ｔr1nextを図１１に示すｔ３点とする。この場合、受信ノード１は、現在時刻が次回送信時刻ｔ３−αに達した時点で（ステップＳ４０１のＹＥＳ）、現在の受信アンテナＡを保存する。そして、現在の受信アンテナＡが送信ノード２−１の最適受信アンテナ（アンテナＢ）でないことを確認し（ステップＳ４０３のＮＯ）、受信アンテナを送信ノード２−１の最適受信アンテナ（アンテナＢ）に切り替える（ステップＳ４０４）。
【００４４】
そして、現在時刻が次回送信時刻ｔ３＋αに達した時点で（ステップＳ４０５のＹＥＳ）、現在の受信アンテナ（アンテナＢ）がステップ４０２で保存した受信アンテナ（保存受信アンテナ（アンテナＡ））でないことを確認のうえ（ステップＳ４０６のＮＯ）、受信アンテナを保存受信アンテナ（アンテナＡ）に切り替える（ステップＳ４０７）。そして、送信ノード２−１の次回送信時刻ｔr1nextをｔ４として更新し（ステップＳ４０８）、ステップＳ４０１へ戻る。
【００４５】
受信ノード１は、現在時刻が次回送信時刻ｔ４−αに達すると（ステップＳ４０１のＹＥＳ）、現在の受信アンテナＢを保存する。この場合、現在の受信アンテナＢは送信ノード２−１の最適受信アンテナ（アンテナＢ）であるので（ステップＳ４０３のＹＥＳ）、受信アンテナの強制切替は行わない。また、現在時刻が次回送信時刻ｔ４＋αに達すると、現在の受信アンテナが保存受信アンテナであるか否かをチェックする（ステップＳ４０６）。この場合、現在の受信アンテナはアンテナＢであり、保存受信アンテナ（アンテナＢ）と同じであるので、ステップＳ４０７へは進まず、送信ノード２−１の次回送信時刻ｔr1nextをｔ５として更新し（ステップＳ４０８）、ステップＳ４０１へ戻る。
【００４６】
〔送信ノード２−２が設置された場合〕
このような状態から、さらに送信ノード２−２が設置され、送信ノード２−２からのデータの送信が開始されたとする。なお、この場合、送信ノード２−２からのデータも、アンテナＢでのみ受信可能とする（図７（ｃ）参照）。
【００４７】
受信ノード１は、上述したように、受信アンテナを交互に切り替えながら、送信ノード２からのデータの受信を待っている（図４：ステップＳ３０１）。ここで、送信ノード２−２からのデータを受信すると（ステップＳ３０２のＹＥＳ）、送信ノード２−２の状態を「通知継続中」とし（ステップＳ３０３）、その時の受信アンテナ（現在の受信アンテナ）を送信ノード２−２の最適受信アンテナとして記憶する（ステップＳ３０４）。
【００４８】
また、受信ノード１は、そのデータの受信タイミングを送信ノード２−２からのデータの最終受信とし、その最終受信からの経過時間ＴＭＲの計時を開始する（ステップＳ３０５）。また、その最終受信のタイミングと送信周期Ｔとから送信ノード２−２からの次回のデータの送信時刻ｔrnextを求め、その求めた送信時刻ｔrnextを次回送信時刻として記憶する（ステップＳ３０６）。
【００４９】
図１２に送信ノード２−２が設置された場合の登録されている各送信ノードに対応づけてのその送信ノードの状態、最適受信アンテナ、最終受信からの経過時間ＴＭＲ、次回送信時刻ｔrnextの状態監視テーブルＴＢ１への格納状況を示す。
【００５０】
送信ノード２−２からのデータが受信されると、状態監視テーブルＴＢ１において、送信ノード２−２の状態が「通知継続中」とされ、送信ノード２−２の最適受信アンテナがアンテナＢとして記憶され、送信ノード２−２の最終受信からの経過時間ＴＭＲがＴＭＲ２として記憶され、送信ノード２−２の次回送信時刻ｔrnextがｔr2nextとして記憶される。
【００５１】
なお、送信ノード２−２の最終受信からの経過時間ＴＭＲ２は、送信ノード２−２からのデータが受信される毎にリセットされ、その計時が再スタートされる。また、送信ノード２−２の次回送信時刻ｔr2nextは、送信ノード２−１からのデータが受信される毎に更新される。
【００５２】
図１３に送信ノード２−２が設置された場合の受信アンテナの制御状況を示す。この例において、送信ノード２−２からのデータはアンテナＢでのみ受信可能であるため、アンテナＡが受信アンテナとして選択された時には送信ノード２−２からのデータを受信することができず（ｔ２点）、アンテナＢが受信アンテナとして選択された時に送信ノード２−２からのデータが受信される（ｔ４点）。
【００５３】
また、送信ノード２−２からのデータがアンテナＢで受信されると、状態監視テーブルＴＢ１における送信ノード２−１，２−２の状態が共に「通知継続中」となり、図３に示したベースアンテナ切替制御におけるステップＳ２０２での判断結果がＹＥＳとなって、ステップＳ２０７以降の処理へ進む。ステップＳ２０７以降の処理では受信アンテナの固定が行われる。
【００５４】
〔受信アンテナの固定〕
この受信アンテナの固定において、受信ノード１は、状態監視テーブルＴＢ１中の各送信ノードの最適受信アンテナに基づいて、多数決によりベースアンテナを決定する（ステップＳ２０７）。なお、同数の場合は何れか一方をベースアンテナとする。この例では、送信ノード２−１，２−２の最適受信アンテナは共にアンテナＢであるので、アンテナＢをベースアンテナとして決定する。
【００５５】
そして、受信ノード１は、現在の受信アンテナが決定されたベースアンテナであるか否かをチェックし（ステップＳ２０８）、現在の受信アンテナが決定されたベースアンテナでなければ（ステップＳ２０８のＮＯ）、受信アンテナを決定されたベースアンテナに切り替える（ステップＳ２０９）。現在の受信アンテナが決定されたベースアンテナであれば（ステップＳ２０８のＹＥＳ）、受信アンテナの切り替えは行わず、現在の受信アンテナのままとする。これにより、それまでの受信アンテナの切り替え制御が中断され、受信ノード１における受信アンテナは、ステップＳ２０７で決定されたベースアンテナ（アンテナＢ）に固定されるものとなる。
【００５６】
このようにして、送信ノード２−１，２−２のデータの受信に成功するまでは受信アンテナの切り替え制御が行われ、送信ノード２−１，２−２からのデータの受信に成功した後は受信アンテナが固定されるものとなり、マルチパスフェージングを回避しつつ、全体として受信アンテナの切り替えが低減されるものとなる。
【００５７】
なお、上述した例では、送信ノード２−１，２−２からのデータは何れもアンテナＢでのみ受信可能としたが、送信ノード２−１からのデータはアンテナＢでのみ受信可能であり、送信ノード２−２からのデータはアンテナＡでのみ受信可能であるという状況も考えられる（図７（ｄ）参照）。
【００５８】
図１４にこの場合の登録されている各送信ノードに対応づけてのその送信ノードの状態、最適受信アンテナ、最終受信からの経過時間ＴＭＲ、次回送信時刻ｔrnextの状態監視テーブルＴＢ１への格納状況を示す。
【００５９】
送信ノード２−２からのデータが受信されると、送信ノード２−２の状態が「通知継続中」とされ、送信ノード２−２の最適受信アンテナがアンテナＡとして記憶され、送信ノード２−２の最終受信からの経過時間ＴＭＲがＴＭＲ２として記憶され、送信ノード２−２の次回送信時刻ｔrnextがｔr2nextとして記憶される。
【００６０】
図１５にこの場合の受信アンテナの制御状況を示す。この例において、送信ノード２−２からのデータはアンテナＡでのみ受信可能であるため、アンテナＢが受信アンテナとして選択された時には送信ノード２−２からのデータを受信することができず（ｔ３点）、アンテナＡが受信アンテナとして選択された時に送信ノード２−２からのデータが受信される（ｔ５点）。
【００６１】
また、送信ノード２−２からのデータがアンテナＡで受信されると、状態監視テーブルＴＢ１における送信ノード２−１，２−２の状態が共に「通知継続中」となり、図３に示したベースアンテナ切替制御におけるステップＳ２０２での判断結果がＹＥＳとなって、ステップＳ２０７以降の処理へ進み、受信アンテナの固定が行われる。
【００６２】
この受信アンテナの固定において、受信ノード１は、状態監視テーブルＴＢ１中の各送信ノードの最適受信アンテナに基づいて、多数決によりベースアンテナを決定する（ステップＳ２０７）。なお、同数の場合は何れか一方をベースアンテナとする。この例では、送信ノード２−１の最適受信アンテナはアンテナＢ、送信ノード２−２の最適受信アンテナはアンテナＡであるので、アンテナＡ，Ｂの何れか一方をベースアンテナとして決定する。この例では、アンテナＡをベースアンテナとして決定するものとする。
【００６３】
そして、受信ノード１は、現在の受信アンテナが決定されたベースアンテナであるか否かをチェックし（ステップＳ２０８）、現在の受信アンテナが決定されたベースアンテナでなければ（ステップＳ２０８のＮＯ）、受信アンテナを決定されたベースアンテナに切り替える（ステップＳ２０９）。現在の受信アンテナが決定されたベースアンテナであれば（ステップＳ２０８のＹＥＳ）、受信アンテナの切り替えは行わず、現在の受信アンテナのままとする。これにより、受信アンテナの切り替え制御が中断され、受信ノード１における受信アンテナは、ステップＳ２０７で決定されたベースアンテナ（アンテナＡ）に固定されるものとなる。
【００６４】
この受信アンテナの固定中、受信ノード１は、前述した個別受信アンテナ制御（図５）により、状態監視テーブルＴＢ１中の送信ノード２−１，２−２の次回送信時刻ｔr1next，ｔr2nextに基づき、次回送信時刻ｔrnext１，ｔr2nextにおける受信アンテナが送信ノード２−１，２−２の最適受信アンテナでない場合、そのアンテナを送信ノード２−１，２−２の最適受信アンテナに一時的に切り替える。
【００６５】
この場合、受信アンテナは送信ノード２−２の最適受信アンテナであるアンテナＡに固定されるので、個別受信アンテナ制御により、送信ノード２−１の次回送信時刻ｔr1next（ｔ４、ｔ６，ｔ８，ｔ１０点）を中心とする±αの期間で、受信アンテナがアンテナＡからアンテナＢに強制的に切り替えられる。なお、この場合、送信ノード２−２の最適受信アンテナはアンテナＡであり、不要であるので、アンテナの強制切替は行われない。
【００６６】
このようにして、送信ノード２−１，２−２のデータの受信に成功するまでは受信アンテナの切り替え制御が行われ、送信ノード２−１，２−２からのデータの受信に成功した後は送信ノード２−１からのデータの送信タイミングを中心とする±αの僅かな期間（数秒）を除いて受信アンテナが固定されるものとなり、マルチパスフェージングを回避しつつ、全体として受信アンテナの切り替えが低減されるものとなる。
【００６７】
〔送信ノードからのデータの受信可能アンテナが変化した場合〕
ここで、マルチパスフェージングの状態が変化し、送信ノード２−１からのデータを受信できるアンテナがアンテナＢからアンテナＡに変化したとする（図７（ｅ）参照）。この場合、送信ノード２−１からのデータの受信は常にアンテナＢを受信アンテナとして行われているが、このアンテナＢでの受信が行えなくなる（図１６に示すｔ３，ｔ５点参照）。
【００６８】
受信ノード１は、状態監視テーブルＴＢ１中の送信ノード２−１，２−２の最終受信からの経過時間ＴＭＲ１，ＴＭＲ２に基づいて、送信ノード２−１，２−２の状態を監視している。図６はこの最終受信からの経過時間ＴＭＲに基づく送信ノードの状態監視のフローチャートである。
【００６９】
受信ノード１は、このフローチャートに従って、送信ノード２−１，２−２の最終受信からの経過時間ＴＭＲ１，ＴＭＲ２をチェックし（ステップＳ５０１）、この経過時間ＴＭＲ１，ＴＭＲ２が予め定められている所定時間ＴＸを経過した場合（ステップＳ５０２のＹＥＳ）、送信ノード２−１，２−２の監視状態を「通知継続中」から「通知待ち」の状態に遷移させる。なお、所定時間ＴＸは、データの送信周期Ｔよりも長い時間に設定しておく。この例では、２Ｔ＜ＴＸ＜３Ｔとし、２回のリトライ分を見込んだ時間としている。
【００７０】
この場合、送信ノード２−１からのデータが受信できなくなり、送信ノード２−１の最終受信からの経過時間ＴＭＲ１がＴＸを超えるので（ステップＳ５０２のＹＥＳ、図１６に示すｔ６点）、受信ノード１は、送信ノード２−１の監視状態を「通知継続中」から「通知待ち」の状態に遷移させる。これにより、状態監視テーブルＴＢ１では、図１７に示すように、送信ノード２−１の状態が「通知待ち」となる。
【００７１】
このため、ベースアンテナ切替制御（図３）において、全送信ノードの状態が「通知継続中」とならなくなり（ステップＳ２０１のＮＯ）、受信ノード１は、受信アンテナの切り替え制御を再開する。この受信アンテナの切り替え制御の再開によって、受信アンテナがアンテナＢに切り替わると、個別受信アンテナ制御によって、送信ノード２−２の次回送信時刻ｔr2next（図１６に示すｔ９点）の±αの期間では、一時的に受信アンテナがアンテナＡに切り替えられるものとなり、送信ノード２−２からのデータが受信される。
【００７２】
そして、受信アンテナの切り替え制御によって、受信アンテナがアンテナＡに切り替わると、送信ノード２−１からのデータの受信に成功する（図１６に示すｔ１０点）。この時、受信ノード１は、図１８に示すように、状態監視テーブルＴＢ１において、送信ノード２−１の状態を「通知継続中」とし、送信ノード２−１の最適受信アンテナをアンテナＡとして記憶する。また、送信ノード２−１の最終受信からの経過時間ＴＭＲをＴＭＲ１として記憶し、送信ノード２−１の次回送信時刻ｔrnextをｔr1nextとして記憶する。
【００７３】
また、この時点で、全送信ノードの状態が「通知継続中」となるので（ステップＳ２０１のＹＥＳ）、受信ノード１は、受信アンテナの固定を行う。この場合、送信ノード２−１，２−２の最適受信アンテナは共にアンテナＡであるので、多数決によってアンテナＡをベースアンテナとして決定し、この決定したベースアンテナ（アンテナＡ）を受信アンテナとして固定する。以降、この固定された受信アンテナＡで、送信ノード２−１，２−２からのデータが受信される。なお、この場合、送信ノード２−１，２−２の最適受信アンテナはアンテナＡであり、不要であるので、アンテナの強制切替は行われない。
【００７４】
〔送信ノードが消滅した場合〕
ここで、送信ノード２−２が、故障などの原因により消滅したとする（図７（ｆ）参照）。この場合、送信ノード２−２からのデータの受信は常にアンテナＡを受信アンテナとして行われているが、このアンテナＡでの受信が行われなくなる（図１９に示すｔ６，ｔ８点参照）。
【００７５】
この場合、送信ノード２−２からのデータが受信されなくなり、送信ノード２−２の最終受信からの経過時間ＴＭＲ２がＴＸを超えるので（ステップＳ５０２のＹＥＳ、図１９に示すｔ９点）、受信ノード１は、送信ノード２−２の監視状態を「通知継続中」から「通知待ち」の状態に遷移させる。これにより、状態監視テーブルＴＢ１では、図２０に示すように、送信ノード２−２の状態が「通知待ち」となる。
【００７６】
このため、ベースアンテナ切替制御（図３）において、全送信ノードの状態が「通知継続中」とならなくなり（ステップＳ２０１のＮＯ）、受信ノード１は、受信アンテナの切り替え制御を再開する。この受信アンテナの切り替え制御の再開によって、受信アンテナがアンテナＢに切り替わっている時には、個別受信アンテナ制御によって、受信アンテナがアンテナＡに一時的に切り替えられる（図１９に示すｔ１０点参照）。なお、この場合、受信アンテナがアンテナＡに切り替わっている時には、送信ノード２−１の最適受信アンテナはアンテナＡであり、不要であるので、アンテナの強制切替は行われない。
【００７７】
以降、送信ノード２−２からのデータを受信するまで、この状態が継続する。送信ノード２−２が再設置された場合でも、受信アンテナの切り替え制御によって、受信アンテナがアンテナＡとアンテナＢとに交互に切り替わっているので、どちらかの受信アンテナによって送信ノード２−２からのデータを受信することができる。
【００７８】
なお、上述した実施の形態では、説明を簡単とするために、受信ノード１に登録されている送信ノード２は送信ノード２−１と２−２の２としたが、２つに限られるものではなく、さらに多くの送信ノード２が登録されているものとしてもよい。また、最小構成として、受信ノード１に登録されていている送信ノード２は１つの場合もあり得る。
【００７９】
〔送信ノードの登録数が１つである場合〕
受信ノード１に登録されている送信ノード２を１つとした場合、受信ノード１は、受信アンテナの切り替え制御によって、アンテナＡとアンテナＢとを受信アンテナとして交互に切り替える。
【００８０】
ここで、図２１に示すように、送信ノード２とアンテナＡとの間にマルチパスフェージングが生じており、アンテナＡを受信アンテナとして選択している時には送信ノード２からのデータを受信することができず（図２２に示すｔ１点）、アンテナＢを受信アンテナとして選択している時に送信ノード２からのデータを受信することができたとする（図２２に示すｔ２）。
【００８１】
この場合、受信ノード１は、送信ノード２の状態を「通知継続中」とし、アンテナＢを送信ノード２の最適受信アンテナとして記憶する。そして、登録されている全送信ノードの状態が「通知継続中」になったと判断し、受信アンテナの固定を行う。この場合、送信ノード２の最適受信アンテナはアンテナＢとして記憶されているので、アンテナＢをベースアンテナとして決定する。そして、このベースアンテナの決定後、受信アンテナの切り替え制御を中断し、その決定されたベースアンテナ（アンテナＢ）を受信アンテナとして固定する。
【００８２】
また、上述した実施の形態では、受信アンテナＡと受信アンテナＢとの切替周期を送信ノード２からのデータの送信周期Ｔと同じとしたが、必ずしも同じ周期としなくてもよく、送信ノード２からのデータの送信周期Ｔよりも長い周期としてもよく、短い周期としてもよい。
【００８３】
また、上述した実施の形態では、受信ノード１に設ける受信アンテナを受信アンテナＡと受信アンテナＢの２つとしたが、さらに多くの受信アンテナを設けた場合にも同様に構成することが可能である。
【００８４】
図２３に受信ノード１の要部の機能ブロック図を示す。受信ノード１は、起動後、アンテナＡ，Ｂを交互に切り替え、その切り替えたアンテナを送信ノードからのデータの受信アンテナとする受信アンテナ切替制御部１Ａと、登録されている送信ノードの各々についてその送信ノードからのデータの受信に成功した受信アンテナを最適受信アンテナとして記憶する最適受信アンテナ記憶部１Ｂと、登録されている送信ノードの全てからのデータの受信に成功した場合、最適受信アンテナ記憶部１Ｂが記憶している各送信ノードの最適受信アンテナに基づいて、その最適受信アンテナのうちの何れか１つを多数決（同数の場合はアンテナＡ，Ｂの何れか一方）によりベースアンテナとして決定するベースアンテナ決定部１Ｃと、ベースアンテナが決定された場合、受信アンテナ切替制御部１Ａによる受信アンテナの切り替え制御を中断させ、その決定されたベースアンテナを受信アンテナとして固定する受信アンテナ固定部１Ｄとを備えている。
【００８５】
また、受信ノード１は、受信アンテナ固定部１Ｄによる受信アンテナのベースアンテナへの固定中、登録されている送信ノードの各々について、その送信ノードからのデータを受信してから所定時間ＴＸ内に次のデータの送信があるか否かをチェックし、所定時間ＴＸ内に次のデータの送信を確認することができなかった場合、受信アンテナ切替制御部１Ａによる受信アンテナの切り替え制御を再開させる受信アンテナ切替制御再開部１Ｅと、送信ノードからのデータの送信周期Ｔを記憶する送信周期記憶部１Ｆと、送信ノードからのデータの受信に成功した際の受信タイミングと送信ノードからのデータの送信周期Ｔとから送信ノードからのデータの次の送信タイミングｔrnextを求める送信タイミング演算部１Ｇと、送信タイミング演算部１Ｇによって求められた次の送信タイミングｔrnextを含む前後の所定期間（ｔrnext±α）、送信ノードからのデータの受信に使用するアンテナがその送信ノードの最適受信アンテナでない場合、そのアンテナを当該送信ノードの最適受信アンテナに一時的に切り替える受信アンテナ強制切替制御部１Ｈとを備えている。
【００８６】
なお、この受信ノード１において、最適受信アンテナ記憶部１Ｂには、受信アンテナ切替制御再開部１Ｅによる受信アンテナの切り替え制御の再開後、データの送信を確認することができなくなった送信ノードからのデータの受信に成功した場合、そのデータの受信に成功した受信アンテナが当該送信ノードの最適受信アンテナとして更新記憶される。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明の無線通信デバイスは、通信幹線無線化したメッシュネットワーク構造の中規模、大規模の監視制御システムなど様々な分野で利用することが可能である。具体的には、ＶＡＶ（可変風量調節）による居室内空調システムへの利用などが考えられる。
【符号の説明】
【００８８】
１…ルータ（受信ノード）、Ａ，Ｂ…受信アンテナ、２（２−１，２−２）…エンドデバイス（送信ノード）、ＴＢ１…テーブル（状態監視テーブル）、１Ａ…受信アンテナ切替制御部、１Ｂ…最適受信アンテナ記憶部、１Ｃ…ベースアンテナ決定部、１Ｄ…受信アンテナ固定部、１Ｅ…受信アンテナ切替制御再開部、１Ｆ…送信周期記憶部、１Ｇ…送信タイミング演算部、１Ｈ…受信アンテナ強制切替制御部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
登録されている送信デバイスから所定の送信周期で送られてくるデータを受信する無線通信デバイスにおいて、
複数のアンテナと、
起動後、前記複数のアンテナを所定間隔で順次切り替え、その切り替えたアンテナを前記送信デバイスからのデータの受信アンテナとする受信アンテナ切替制御手段と、
前記送信デバイスの各々についてその送信デバイスからのデータの受信に成功した受信アンテナを最適受信アンテナとして記憶する最適受信アンテナ記憶手段と、
前記送信デバイスの全てからのデータの受信に成功した場合、前記最適受信アンテナ記憶手段が記憶している各送信デバイスの最適受信アンテナに基づいて、その最適受信アンテナのうちの何れか１つをベースアンテナとして決定するベースアンテナ決定手段と、
前記ベースアンテナが決定された場合、前記受信アンテナ切替制御手段による受信アンテナの切り替え制御を中断させ、その決定されたベースアンテナを受信アンテナとして固定する受信アンテナ固定手段と
を備えることを特徴とする無線通信デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載された無線通信デバイスにおいて、
前記受信アンテナ固定手段による受信アンテナのベースアンテナへの固定中、前記送信デバイスの各々について、その送信デバイスからのデータを受信してから所定時間内に次のデータの送信があるか否かをチェックし、所定時間内に次のデータの送信を確認することができなかった場合、前記受信アンテナ切替制御手段による受信アンテナの切り替え制御を再開させる受信アンテナ切替制御再開手段と
を備えることを特徴とする無線通信デバイス。
【請求項３】
請求項２に記載された無線通信デバイスにおいて、
前記最適受信アンテナ記憶手段は、
前記受信アンテナ切替制御再開手段による前記受信アンテナの切り替え制御の再開後、前記データの送信を確認することができなくなった送信デバイスからのデータの受信に成功した場合、そのデータの受信に成功した受信アンテナを当該送信デバイスの最適受信アンテナとして更新記憶する
ことを特徴とする無線通信デバイス。
【請求項４】
請求項１−３の何れか１項に記載された無線通信デバイスにおいて、
前記送信デバイスからのデータの送信周期を記憶する送信周期記憶手段と、
前記送信デバイスからのデータの受信に成功した際の受信タイミングと前記送信デバイスからのデータの送信周期とから前記送信デバイスからのデータの次の送信タイミングを求める送信タイミング演算手段と、
この送信タイミング演算手段によって求められた次の送信タイミングを含む前後の所定期間、前記送信デバイスからのデータの受信に使用するアンテナがその送信デバイスの最適受信アンテナでない場合、そのアンテナを当該送信デバイスの最適受信アンテナに一時的に切り替える受信アンテナ強制切替制御手段と
を備えることを特徴とする無線通信デバイス。
【請求項１】
登録されている送信デバイスから所定の送信周期で送られてくるデータを受信する無線通信デバイスにおいて、
複数のアンテナと、
起動後、前記複数のアンテナを所定間隔で順次切り替え、その切り替えたアンテナを前記送信デバイスからのデータの受信アンテナとする受信アンテナ切替制御手段と、
前記送信デバイスの各々についてその送信デバイスからのデータの受信に成功した受信アンテナを最適受信アンテナとして記憶する最適受信アンテナ記憶手段と、
前記送信デバイスの全てからのデータの受信に成功した場合、前記最適受信アンテナ記憶手段が記憶している各送信デバイスの最適受信アンテナに基づいて、その最適受信アンテナのうちの何れか１つをベースアンテナとして決定するベースアンテナ決定手段と、
前記ベースアンテナが決定された場合、前記受信アンテナ切替制御手段による受信アンテナの切り替え制御を中断させ、その決定されたベースアンテナを受信アンテナとして固定する受信アンテナ固定手段と
を備えることを特徴とする無線通信デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載された無線通信デバイスにおいて、
前記受信アンテナ固定手段による受信アンテナのベースアンテナへの固定中、前記送信デバイスの各々について、その送信デバイスからのデータを受信してから所定時間内に次のデータの送信があるか否かをチェックし、所定時間内に次のデータの送信を確認することができなかった場合、前記受信アンテナ切替制御手段による受信アンテナの切り替え制御を再開させる受信アンテナ切替制御再開手段と
を備えることを特徴とする無線通信デバイス。
【請求項３】
請求項２に記載された無線通信デバイスにおいて、
前記最適受信アンテナ記憶手段は、
前記受信アンテナ切替制御再開手段による前記受信アンテナの切り替え制御の再開後、前記データの送信を確認することができなくなった送信デバイスからのデータの受信に成功した場合、そのデータの受信に成功した受信アンテナを当該送信デバイスの最適受信アンテナとして更新記憶する
ことを特徴とする無線通信デバイス。
【請求項４】
請求項１−３の何れか１項に記載された無線通信デバイスにおいて、
前記送信デバイスからのデータの送信周期を記憶する送信周期記憶手段と、
前記送信デバイスからのデータの受信に成功した際の受信タイミングと前記送信デバイスからのデータの送信周期とから前記送信デバイスからのデータの次の送信タイミングを求める送信タイミング演算手段と、
この送信タイミング演算手段によって求められた次の送信タイミングを含む前後の所定期間、前記送信デバイスからのデータの受信に使用するアンテナがその送信デバイスの最適受信アンテナでない場合、そのアンテナを当該送信デバイスの最適受信アンテナに一時的に切り替える受信アンテナ強制切替制御手段と
を備えることを特徴とする無線通信デバイス。
【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】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１１−１４７０６５（Ｐ２０１１−１４７０６５Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８１０９（Ｐ２０１０−８１０９）
【出願日】平成２２年１月１８日（２０１０．１．１８）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１８日（２０１０．１．１８）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
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