(57)【要約】      （修正有）【課題】筐体による反射波を用いて無線通信を行う際に、筐体に開口が生じた場合でも通信品質を担保する。【解決手段】制御装置１および通信機器２間で、筐体による反射波を用いて無線通信を行う通信システムは、制御装置１と、通信機器２と、制御装置１および通信機器２に対して直接波を用いた無線通信が可能な中継機器３を備える。制御装置１は、筐体に開口が生じたことを検知する開口検知部と、開口検知部によって開口が生じたことが検知されると、中継機器３に対して、制御装置１および通信機器２間の通信を中継する中継指示を送信するリンク制御部を備える。中継機器３は、制御装置１から中継指示を受信すると、通信機器２との間でリンクを確立するリンク制御部と、制御装置１および通信機器２間の通信を中継する中継部を備える。【選択図】図３
2019193142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置および通信機器間で、筐体による反射波を用いて無線通信を行う通信システムであって、
前記制御装置と、
前記通信機器と、
前記制御装置および前記通信機器に対して直接波を用いた無線通信が可能な中継機器を備え、
前記制御装置は、
前記筐体に開口が生じたことを検知する開口検知部と、
前記開口検知部によって前記開口が生じたことが検知されると、前記中継機器に対して、前記制御装置および前記通信機器間の通信を中継する中継指示を送信するリンク制御部を備え、
前記中継機器は、
前記制御装置から前記中継指示を受信すると、前記通信機器との間でリンクを確立するリンク制御部と、
前記制御装置および前記通信機器間の通信を中継する中継部を備える
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記制御装置の前記リンク制御部は、前記制御装置との間でリンクが確立した通信機器について、前記中継機器に前記中継指示を送信する
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記制御装置の前記リンク制御部は、前記制御装置との間でリンクが確立しかつデータを送受信している通信機器について、前記中継機器に前記中継指示を送信する
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
前記制御装置の前記リンク制御部は、前記開口検知部によって前記開口が生じたことが検知されると、前記通信機器に対して、前記制御装置との間で確立されたリンクを切断する切断指示を送信する
ことを特徴とする請求項２または３に記載の通信システム。
【請求項５】
前記開口検知部はさらに、前記筐体の開口によって、前記制御装置および前記通信機器間の反射波を用いた無線通信の劣化が生じることを検知し、
前記制御装置の前記リンク制御部は、前記開口検知部によって前記開口が生じたことが検知され、かつ前記反射波を用いた無線通信の劣化が生じることが検知されると、前記中継機器に対して前記中継指示を送信する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項６】
制御装置および通信機器間で、筐体による反射波を用いて無線通信を行う通信方法であって、
前記制御装置が、前記筐体に開口が生じたことを検知するステップと、
前記制御装置が、前記検知するステップによって前記開口が生じたことが検知されると、前記制御装置および前記通信機器に対して直接波を用いた無線通信が可能な中継機器に対して、前記制御装置および前記通信機器間の通信を中継する中継指示を送信するステップと、
前記中継機器が、前記制御装置から前記中継指示を受信すると、前記通信機器との間でリンクを確立するステップと、
前記中継機器が、前記制御装置および前記通信機器間の通信を中継するステップ
を備えることを特徴とする通信方法。
【請求項７】
通信機器との間で、筐体による反射波を用いて無線通信を行う制御装置であって、
前記筐体に開口が生じたことを検知する開口検知部と、
前記開口検知部によって前記開口が生じたことが検知されると、前記制御装置および前記通信機器に対して直接波を用いた無線通信が可能な中継機器に対して、前記制御装置および前記通信機器間の通信を中継する中継指示を送信するリンク制御部
を備えることを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置および通信機器間で、筐体による反射波を用いて無線通信を行う通信システム、通信方法および制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、車のボディなどの筐体内において、機器間を無線で通信し、機器間で通信を行う場合がある。無線LAN、Bluetooth（登録商標）などの狭帯域無線を、金属導体の筐体内の無線通信に用いる場合、金属導体の筐体による多重反射の干渉現象により、電波強度の著しい落ち込みが発生する場合がある。電波強度の著しい落ち込みが発生する場所に無線端末が設置されると、その無線端末における通信品質が劣化し、無線通信が不可能となる場合がある（非特許文献１参照）。
【０００３】
そこで、車のボディなどの金属導体の筐体内における無線通信において、ＵＷＢ（Ultra Wide Band：超広帯域）無線が用いられる場合がある（例えば非特許文献２および非特許文献３参照）。ＵＷＢ無線は、非常に広い無線周波数成分を含み、機器間において、直接波のみならず反射波によっても通信可能である。従って、ＵＷＢ無線の周波数ダイバーシティ効果により電波強度の空間的な変動が少なく、電波強度の著しい落ち込みが発生しづらいことが期待される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】金森  勝美、外６名、“自動車内における電波伝搬特性の無線通信への影響”、２０１２年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、通信講演論文集１、２０１２年９月１１−１４日
【非特許文献２】小林 岳彦、“電波伝搬および既存システムへの干渉の立場から見たUWB車内通信への期待”、２０１０年電子情報通信学会基礎・境界ソサイエティ大会、基礎・境界講演論文集、２０１０年９月１４日−１７日
【非特許文献３】松井  研輔、外５名、“乗用車室内UWB 電波伝搬特性の実測と解析”、一般社団法人  電子情報通信学会、信学技報、２０１７年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＵＷＢ無線通信は、自動車の車内等の金属導体の筐体内の通信に使用する場合、好適な通信品質が得られると期待されるが、ドアの開扉などにより金属導体に開口が生じることによって、通信品質が一時的に低下する場合がある。例えば、車のドア等の電波反射体を開けた際、無線通信に用いる電波が車両の外部へ漏れ出て、車両内での無線通信に必要な十分な電波強度を確保できない場合がある。
【０００６】
従って本発明の目的は、筐体による反射波を用いて無線通信を行う際に、筐体に開口が生じた場合でも通信品質を担保することが可能な通信システム、通信方法および制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の特徴は、制御装置および通信機器間で、筐体による反射波を用いて無線通信を行う通信システムに関する。本発明の第１の特徴に係る通信システムは、制御装置と、通信機器と、制御装置および通信機器に対して直接波を用いた無線通信が可能な中継機器を備える。制御装置は、筐体に開口が生じたことを検知する開口検知部と、開口検知部によって開口が生じたことが検知されると、中継機器に対して、制御装置および通信機器間の通信を中継する中継指示を送信するリンク制御部を備える。中継機器は、制御装置から中継指示を受信すると、通信機器との間でリンクを確立するリンク制御部と、制御装置および通信機器間の通信を中継する中継部を備える。
【０００８】
制御装置のリンク制御部は、制御装置との間でリンクが確立した通信機器について、中継機器に中継指示を送信しても良い。
【０００９】
制御装置のリンク制御部は、制御装置との間でリンクが確立しかつデータを送受信している通信機器について、中継機器に中継指示を送信しても良い。
【００１０】
制御装置のリンク制御部は、開口検知部によって開口が生じたことが検知されると、通信機器に対して、制御装置との間で確立されたリンクを切断する切断指示を送信しても良い。
【００１１】
開口検知部はさらに、筐体の開口によって、制御装置および通信機器間の反射波を用いた無線通信の劣化が生じることを検知し、制御装置のリンク制御部は、開口検知部によって開口が生じたことが検知され、かつ反射波を用いた無線通信の劣化が生じることが検知されると、中継機器に対して中継指示を送信しても良い。
【００１２】
本発明の第２の特徴は、制御装置および通信機器間で、筐体による反射波を用いて無線通信を行う通信方法に関する。本発明の第２の特徴に係る通信方法は、制御装置が、筐体に開口が生じたことを検知するステップと、制御装置が、検知するステップによって開口が生じたことが検知されると、制御装置および通信機器に対して直接波を用いた無線通信が可能な中継機器に対して、制御装置および通信機器間の通信を中継する中継指示を送信するステップと、中継機器が、制御装置から中継指示を受信すると、通信機器との間でリンクを確立するステップと、中継機器が、制御装置および通信機器間の通信を中継するステップを備える。
【００１３】
本発明の第３の特徴は、通信機器との間で、筐体による反射波を用いて無線通信を行う制御装置に関する。本発明の第３の特徴に係る制御装置は、筐体に開口が生じたことを検知する開口検知部と、開口検知部によって開口が生じたことが検知されると、制御装置および通信機器に対して直接波を用いた無線通信が可能な中継機器に対して、制御装置および通信機器間の通信を中継する中継指示を送信するリンク制御部を備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、筐体による反射波を用いて無線通信を行う際に、筐体に開口が生じた場合でも通信品質を担保することが可能な通信システム、通信方法および制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る通信システムを説明する図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る通信システムを用いる車内において、前方左右のドアを開いた状態を説明する図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る通信方法を説明するシーケンス図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る制御装置のハードウエア構成と機能ブロックを説明する図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係るリンク状態データのデータ構造とデータの一例を説明する図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る通信機器のハードウエア構成と機能ブロックを説明する図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る中継機器のハードウエア構成と機能ブロックを説明する図である。
【図８】図８は、第１の変形例に係る通信システムを用いる車内において、前方左右および後方左右のドアを開いた状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。
【００１７】
（通信システム）
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る通信システム１０を説明する。本発明の実施の形態において通信システム１０は、車の車内（筐体）１１において実装される。図１に示す車内１１は、車を上方から観察した図であって、ルーフおよびピラーを省略して記載している。車内１１の前方（図１の左側）に、エンジンルーム１２が設けられ、車内１１の後方（図１の右側）に、トランク／ラゲッジルーム１３が設けられる。
【００１８】
通信システム１０は、制御装置１、第１の通信機器２ａ、第２の通信機器２ｂ、第３の通信機器２ｃ、中継機器３（第４の通信機器２ｄ）、第１の開扉センサ１５ａ、第２の開扉センサ１５ｂ、第３の開扉センサ１５ｃおよび第４の開扉センサ１５ｄを備える。
【００１９】
制御装置１、第１の開扉センサ１５ａ、第２の開扉センサ１５ｂ、第３の開扉センサ１５ｃおよび第４の開扉センサ１５ｄは、ワイヤーハーネス、光ファイバ、ＬＡＮケーブルなどの有線通信ネットワーク６により、有線で接続される。本発明の実施の形態において、第１の開扉センサ１５ａ、第２の開扉センサ１５ｂ、第３の開扉センサ１５ｃまたは第４の開扉センサ１５ｄを区別しない場合、単に開扉センサ１５と記載する場合がある。
【００２０】
本発明の実施の形態において、開扉センサ１５から、制御装置１に一方向の通信ができれば足りるが、双方向に通信ができても良い。また制御装置１および開扉センサ１５間は、無線で接続されても良い。
【００２１】
第１の開扉センサ１５ａは、右前方の第１のドア１４ａが開いたことを検知する。第２の開扉センサ１５ｂは、左前方の第２のドア１４ｂが開いたことを検知する。第３の開扉センサ１５ｃは、右後方の第３のドア１４ｃが開いたことを検知する。第４の開扉センサ１５ｄは、左後方の第４のドア１４ｄが開いたことを検知する。各開扉センサ１５は、ドアが開いたことを検知すると、その旨の電気信号を有線通信ネットワーク６に送出する。電気信号は、有線通信ネットワーク６を介して制御装置１に送信される。
【００２２】
開扉センサ１５は、各ドアが車体から離れ、開き始めるタイミングを検知するのが好ましい。これにより、開扉による通信品質の低下が発生する前に、新たなリンクを確立し、通信品質を担保することが可能になる。
【００２３】
制御装置１、第１の通信機器２ａ、第２の通信機器２ｂ、第３の通信機器２ｃ、および中継機器３は、ＵＷＢ無線通信ネットワーク７により、相互に通信可能に接続される。第１の通信機器２ａ、第２の通信機器２ｂおよび第３の通信機器２ｃは、中継機器３による中継対象である。本発明の実施の形態において、第１の通信機器２ａ、第２の通信機器２ｂまたは第３の通信機器２ｃを特に区別しない場合、単に通信機器２と記載する場合がある。
【００２４】
通信機器２は、制御装置１からＵＷＢ無線通信ネットワーク７を介して送信された指示に従って動作するアクチュエーターとして機能する。例えば、通信機器２は、ドア、トランク、バックドアの施錠または解錠などを行ったり、ルームランプの点灯、消灯または照度調整などを行ったりする。なお、これらの通信機器２の機能は、一例であり、これに限定するものではない。また通信機器２は、対象機器の状態を検知するセンサであって、そのセンサの測定値を制御装置１に送信するように機能しても良い。
【００２５】
中継機器３は、制御装置１および中継対象の通信機器２の両方に対して直接波を用いた無線通信が可能な位置に設置される。中継機器３は、制御装置１と、第１の通信機器２ａ、第２の通信機器２ｂまたは第３の通信機器２ｃ等の他の通信機器２とのＵＷＢ無線通信ネットワーク７を中継するとともに、第４の通信機器２ｄとして機能しても良い。また本発明の実施の形態において中継機器３は、車内１１のルーフのルームランプ近傍に設けられる場合を説明するが、制御装置１および中継対象の通信機器２の両方に対して直接波を用いた無線通信が可能であれば、どのような位置に設置されても良い。
【００２６】
ここで、ＵＷＢについて説明する。ＵＷＢは、無線LAN、Bluetooth（登録商標）などの狭帯域無線に対して、超広帯域無線である。米連邦通信委員会（FCC：Federal Communications Commission）の定義によると、ＵＷＢは、比帯域幅が20 %以上若しくは帯域幅が500 MHz以上の無線周波数を指す。比帯域幅ηは以下の式（１）で与えられる。
【００２７】
【数１】
2019193142.tif 000003
【００２８】
実際に電波を空間に放射する際、電波に関する法律の下でＵＷＢによる無線通信ネットワーク７が運用される。
【００２９】
例えば、米国ではFCCにより3.1〜10.6 GHzの周波数帯について、ＵＷＢとしての利用が認可される。さらにその周波数範囲で、実効等方放射電力（EIRP：effective isotropically radiated power）が-41.25 dBm/MHz以下であることを要する。欧州では欧州電気通信標準化機構（ETSI（エッツィ、欧州電気通信標準化機構）：European Telecommunications Standards Institute）により3.1〜4.8 GHzおよび6.0〜9.0 GHzでの利用が認められる。さらにその周波数範囲で、EIRPが、-41.25 dBm/MHz以下であることを要する。日本では、電波の放射は電波法により規制を受けるが、利用可能なUWB無線の具体的な仕様については一般社団法人電波産業会（ARIB：Association of Radio Industries and Businesses）による規格で定められている。それによると、日本では3.4〜4.8 GHzおよび7.25〜10.25GHzでのＵＷＢ無線の利用が認められている。さらにその周波数範囲で、EIRPが、-41.25 dBm/MHz以下であることを要する。
【００３０】
本発明の実施の形態においてＵＷＢは、各国の法令等で定められた周波数範囲のＵＷＢ無線に限らない。本発明の実施の形態に係るＵＷＢは、無線LAN、Bluetooth（登録商標）などの狭帯域無線に対する超広帯域無線と、それに準じた広さを有する帯域幅の無線周波数を対象とする。より具体的には、ＵＷＢは、車などの金属導体の筐体内において、直接波または反射波で機器間の通信を行うことが可能な無線周波数である。
【００３１】
本発明の実施の形態において、通信を行う２つの機器の位置の直線上（厳密には第１フレネルゾーン）に電波の進行を遮る障害物が存在しない場合、受信位置に直接波と複数の反射波が到来する。一方障害物が存在する場合、受信位置に複数の反射波が到来する。
【００３２】
電波の反射空間の一部に電波が車外へ漏洩する開口が存在し、その漏洩量が増加すると、受信位置における反射波が減少し、全体的な電波強度が低下する。受信位置に到達する直接波の強度が小さく、相対的に反射波の割合が大きい場合、受信位置における全体的な電波強度が低下する。電波強度の低下により、通信品質が劣化し、さらに通信自体が不可能となる場合がある。
【００３３】
本発明の実施の形態は、図２に示すように、前方の第１のドア１４ａまたは第２のドア１４ｂが開扉した場合、制御装置１と、第１の通信機器２ａ、第２の通信機器２ｂまたは第３の通信機器２ｃとの通信品質の劣化を回避する。
【００３４】
（通信方法）
図３を参照して、本発明の実施の形態に係る通信方法の概要を説明する。
【００３５】
ステップＳ１において、制御装置１および中継機器３間で無線回線（リンク）を確立し、ステップＳ２において、制御装置１および通信機器２間でリンクを確立する。また、イベント発生など通信の必要性に応じて、これらのリンクを用いて通信が行われる。
【００３６】
まず図２に示すように第１のドア１４ａおよび第２のドア１４ｂの２つのドアが開くと、第１の開扉センサ１５ａおよび第２の開扉センサ１５ｂは、第１のドア１４ａおよび第２のドア１４ｂの２つのドアが開き、車内１１が開口（開扉）したことを検知する。第１の開扉センサ１５ａおよび第２の開扉センサ１５ｂは、開口した旨を制御装置１に通知する。ステップＳ３において制御装置１が車内１１の開口を検知すると、ステップＳ４において制御装置１は、通信機器２とのリンクを切断する。ステップＳ５において制御装置１は、通信機器２にリンクの切断指示を送信する。制御装置１から切断指示を受信すると通信機器２は、ステップＳ６において、制御装置１とのリンクを切断する。
【００３７】
ステップＳ７において制御装置１は、中継機器３に対して、通信機器２との通信を中継するよう中継指示を送信する。中継指示を受信すると中継機器３は、ステップＳ８において、中継機器３および通信機器２間でリンクを確立する。これにより制御装置１と中継機器３の間および中継機器３と通信機器２の間の複数端末間での通信リンクが、確立される。
【００３８】
その後、制御装置１が通信機器２にデータを送信する際、ステップＳ９において制御装置１が中継機器３にデータを送信し、ステップＳ１０において中継機器３が通信機器２にデータを送信する。同様に、通信機器２が制御装置１にデータを送信する際、ステップＳ１１において通信機器２が中継機器３にデータを送信し、ステップＳ１２において中継機器３が制御装置１にデータを送信する。
【００３９】
図１に示すように機器が配置される場合、通信機器２（第１の通信機器２ａ、第２の通信機器２ｂまたは第３の通信機器２ｃ）は、第１のドア１４ａおよび第２のドア１４ｂによる反射波を受信することで通信品質を担保する。しかしながら、第１のドア１４ａまたは第２のドア１４ｂが開扉すると、これらのドアに放射される直接波またはこれらのドアによる反射波が、通信機器２に到達する前に車外に漏洩する。これにより通信機器２に到達する反射波が相対的に少なくなり、通信品質が劣化する。
【００４０】
そこで本発明の実施の形態に係る通信システム１０において、制御装置１から通信機器２への通信を、中継機器３に中継させることによって、開扉による通信品質の劣化を回避する。中継機器３は、制御装置１および通信機器２と直接波を用いて通信することができるので、通信機器２は、反射波に頼ることなく、中継機器３からの直接波を用いて、電波強度を維持し通信品質の安定化に寄与することができる。
【００４１】
（制御装置）
制御装置１は、インスツルメントパネルに設置される。制御装置１は、有線通信ネットワーク６をおよびＵＷＢ無線通信ネットワーク７の両方式で通信する。
【００４２】
また制御装置１は、多元接続方式の採用により、通信機器２との間、および中継機器３との間の２つの経路において同時にリンクを確立し、イベント発生時にこれらの２つの経路において通信を行うことが可能である。多重接続方式には、ＴＤＭＡ（時分割多元接続：Time Division Multiple Access）、ＣＤＭＡ（符号分割多元接続：Code Division Multiple Access）、ＳＤＭＡ（空間分割多元接続：Spatial Division Multiple Access）、ＦＤＭＡ（周波数分割多元接続：Frequency-Division Multiple Access）などの各種手法を採用することが可能である。
【００４３】
図４を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置１を説明する。制御装置１は、記憶装置１１０、処理装置１２０、有線通信制御装置１３０および無線通信制御装置１４０を備える一般的なコンピュータである。一般的なコンピュータが制御プログラムを実行することにより、図４に示す機能を実現する。
【００４４】
記憶装置１１０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random access memory）、ハードディスク等である。記憶装置１１０は、処理装置１２０が処理を実行するための入力データ、出力データおよび中間データなどの各種データを記憶する。処理装置１２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。処理装置１２０は、記憶装置１１０に記憶されたデータを読み書きしたり、有線通信制御装置１３０または無線通信制御装置１４０とデータを入出力したりして、制御装置１における処理を実行する。
【００４５】
有線通信制御装置１３０は、有線通信ネットワーク６と接続するための通信インタフェースである。有線通信制御装置１３０は、有線通信ネットワーク６を介して、開扉センサ１５からドアが開いた通知を受けて、処理装置１２０に入力する。
【００４６】
無線通信制御装置１４０は、ＵＷＢ無線通信ネットワーク７を使って通信するための通信インタフェースである。無線通信制御装置１４０は、ＵＷＢ無線の電波を送受信するアンテナを含む。無線通信制御装置１４０は、処理装置１２０の制御によって、通信機器２または中継機器３とリンクを確立し、確立したリンクを使って通信を行う。
【００４７】
記憶装置１１０は、制御プログラムを記憶するとともに、リンク状態データ１１１を記憶する。リンク状態データ１１１は、図５に示すように、現時点で制御装置１がリンクを確立している対象機器の識別子を含む。リンク状態データ１１１は、制御装置１がリンクを確立または切断する度に更新される。またリンク状態データ１１１は、制御装置１が確立したリンクのログデータであっても良い。
【００４８】
処理装置１２０は、開口検知部１２１、リンク制御部１２２および無線通信部１２３を備える。
【００４９】
開口検知部１２１は、車内（筐体）１１に開口が生じたことを検知する。本発明の実施の形態において開口検知部１２１は、第１のドア１４ａおよび第２のドア１４ｂが開扉したことを検知する。第１の開扉センサ１５ａによって、第１のドア１４ａが開扉したことが検知され、有線通信ネットワーク６を介して制御装置１に通知されると、有線通信制御装置１３０は、第１のドア１４ａが開扉した旨の通知を、開口検知部１２１に入力する。開口検知部１２１は、開扉を検知すると、その旨をリンク制御部１２２に通知する。
【００５０】
本発明の実施の形態において開口検知部１２１は、ドアが開くことによって開口が生じる場合を検知したが、これに限られない。例えば、車のドアは一部に窓が形成され、窓を開閉することが可能である。ＵＷＢ無線電波は、窓からの常時漏洩するものが一定量あり、前席ドアを開けた時その漏洩量がさらに大きくなる場合がある。従って開口検知部１２１は、窓が所定量以上開いたことを検知するようにしても良い。
【００５１】
リンク制御部１２２は、制御装置１と通信機器２または中継機器３とのリンクの確立または切断を制御する。リンク制御部１２２は、リンクを確立または切断する度に、リンク状態データ１１１を更新する。リンク制御部１２２は、リンク状態データ１１１に、少なくとも現在リンクを確立している通信機器２または中継機器３の識別子を含ませる。
【００５２】
リンク制御部１２２は、通信機器２または中継機器３との間で、リンクを確立したり切断したりする要求を送信する。リンク制御部１２２は、リンクを確立すると、リンク確立対象の機器の識別子をリンク状態データ１１１に含ませる。またリンク制御部１２２は、リンクを切断すると、リンク切断対象の機器の識別子をリンク状態データ１１１から削除する。
【００５３】
リンク制御部１２２は、開口検知部１２１によって開口が生じたことが検知されると、中継機器３に対して、制御装置１および通信機器２間の通信を中継する中継指示を送信する。中継指示が送信されると、中継機器３と通信機器２との間でリンクが確立される。リンク制御部１２２は、中継機器３との間でリンクが確立されていない場合、中継機器３との間でリンクを確立した後、中継機器３に中継指示を送信する。
【００５４】
リンク制御部１２２は、開口検知部１２１によって開口が生じたことが検知されると、通信機器２に対して、制御装置１との間で確立されたリンクを切断する切断指示を送信する。リンク制御部１２２は、通信品質の劣化が生じるリンクを切断し、確立中のリンクの数を減らすことで、制御装置１の負荷を軽減することができる。リンク制御部１２２はさらに、リンク状態データ１１１から切断対象の通信機器２の識別子を削除して更新する。
【００５５】
ここでリンク制御部１２２は、制御装置１との間でリンクが確立した通信機器２について、中継機器３に中継指示を送信しても良い。制御装置１との間でリンクが確立した通信機器２について、データの送受信が行われているか否かを問わず、その通信機器２とデータを送受信する場合に備えて中継機器３を介してリンクを確立する。これにより現時点でデータを送受信していない場合でも、データを送受信するイベントが生じた際にスムーズに通信を行うことが可能になる。
【００５６】
またリンク制御部１２２は、制御装置１との間でリンクが確立しかつデータを送受信している通信機器２について、中継機器３に中継指示を送信しても良い。これにより、制御装置１と現在通信を行っている通信機器２について、中継機器３に中継させることによって、現在進行中の通信を優先的に完結させることができる。さらに制御装置１との間でリンクが確立しかつデータを送受信している通信機器２について、中継機器３に中継させた後、制御装置１との間でリンクが確立し、データの送受信が行われていない通信機器２について、中継機器３に中継させても良い。
【００５７】
無線通信部１２３は、リンク制御部１２２により確立されたリンクを使って、通信機器２または中継機器３にデータを送信し通信を行う。本発明の実施の形態において無線通信部１２３は、閉扉時は、通信機器２と無線通信を行い、開扉時は、中継機器３と通信を行う。
【００５８】
（通信機器）
図６を参照して、本発明の実施の形態に係る通信機器２を説明する。図６に示す通信機器２は、中継機器３として機能しない。通信機器２は、制御装置１または中継機器３からのリンク確立を要求する信号を受信し、通信を行う。
【００５９】
図６に示す通信機器２は、記憶装置２１０、処理装置２２０、無線通信制御装置２３０を備える一般的なコンピュータである。一般的なコンピュータが通信プログラムを実行することにより、図６に示す機能を実現する。
【００６０】
記憶装置２１０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random access memory）、ハードディスク等である。記憶装置２１０は、処理装置２２０が処理を実行するための入力データ、出力データおよび中間データなどの各種データを記憶する。処理装置２２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。処理装置２２０は、記憶装置２１０に記憶されたデータを読み書きしたり、無線通信制御装置２３０とデータを入出力したりして、通信機器２における処理を実行する。
【００６１】
無線通信制御装置２３０は、ＵＷＢ無線を使って通信するための通信インタフェースである。無線通信制御装置２３０は、ＵＷＢ無線を送受信するアンテナを含む。無線通信制御装置２３０は、処理装置２２０の制御によって、制御装置１または中継機器３とリンクを確立し、確立したリンクを使って通信を行う。
【００６２】
無線通信制御装置２３０のアンテナは、送信用と受信用でそれぞれ個別に設けられても良いし、一つのアンテナが、定期的に送信用または受信用として切り替わっても良い。定期的に送信用または受信用として切り替わる場合、切り替えの時間的な周期は、開扉に伴う電波強度の変化の速さ、より具体的にはドアを開ける速さに応じて決定される。例えば、ドアを閉じた状態から全開するまでにかかる時間を「１」とした場合、切り替えの周期は、「１」に対して十分小さな値となる。
【００６３】
ドアを開け始めてから生じる電波強度の低下により、通信機器２の通信品質に与える影響が小さいうちに、無線通信制御装置２３０のアンテナは、制御装置１からの電波を受信可能に設定される。例えば、ドアを開け始めてから所定時間ｔが経過した際、通信機器２において電波強度の低下が生じ、通信品質に与える影響が出る場合、無線通信制御装置２３０のアンテナは、その所定時間ｔよりも短い時間で、送信用と受信用とを切り替える。これにより、通信機器２は、制御装置１との通信品質への影響が小さいうちに、中継機器３とリンクを確立することができる。なお、この切り替えの周期は、車両（車種）開発時に電波環境の変化の調査または測定の結果と、無線通信アプリケーションの仕様等を考慮して、最適な時間に設定される。
【００６４】
記憶装置２１０は、リンク状態データ２１１を記憶する。リンク状態データ２１１は、図５を参照して説明した制御装置１のリンク状態データ１１１と同様に、現時点で通信機器２がリンクを確立している対象機器の識別子を含む。リンク状態データ２１１は、通信機器２がリンクを確立または切断する度に更新される。
【００６５】
処理装置２２０は、リンク制御部２２１および無線通信部２２２を備える。
【００６６】
リンク制御部２２１は、制御装置１または中継機器３とのリンクの確立または切断を制御する。リンク制御部２２１は、リンクを確立または切断する度に、リンク状態データ２１１を更新する。リンク制御部２２１は、リンク状態データ２１１に、少なくとも現在リンクを確立している制御装置１または中継機器３の識別子を含ませる。
【００６７】
リンク制御部２２１は、制御装置１または中継機器３からの要求に応じて、リンクを確立したり切断したりする。リンク制御部２２１は、リンクを確立すると、リンク確立対象の機器の識別子をリンク状態データ２１１に含ませ、リンクを切断すると、リンク切断対象の機器の識別子をリンク状態データ２１１から削除する。
【００６８】
無線通信部２２２は、リンク制御部２２１により確立されたリンクを使って、制御装置１または中継機器３にデータを送信し通信を行う。本発明の実施の形態において無線通信部２２２は、閉扉時は、制御装置１と無線通信を行い、開扉時は、中継機器３と通信を行う。
【００６９】
（中継機器）
図７を参照して、本発明の実施の形態に係る中継機器３を説明する。中継機器３は、制御装置１からのリンク確立を要求する信号を、受信可能である。
【００７０】
図７に示す中継機器３は、記憶装置３１０、処理装置３２０、無線通信制御装置３３０を備える一般的なコンピュータである。一般的なコンピュータが中継プログラムを実行することにより、図７に示す機能を実現する。
【００７１】
記憶装置３１０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random access memory）、ハードディスク等である。記憶装置３１０は、処理装置３２０が処理を実行するための入力データ、出力データおよび中間データなどの各種データを記憶する。処理装置３２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。処理装置３２０は、記憶装置３１０に記憶されたデータを読み書きしたり、無線通信制御装置３３０とデータを入出力したりして、中継機器３における処理を実行する。
【００７２】
無線通信制御装置３３０は、ＵＷＢ無線を使って通信するための通信インタフェースである。無線通信制御装置３３０は、ＵＷＢ無線を送受信するアンテナを含む。無線通信制御装置３３０は、処理装置３２０の制御によって、制御装置１または通信機器２とリンクを確立し、確立したリンクを使って通信を行う。
【００７３】
無線通信制御装置３３０のアンテナは、送信用と受信用でそれぞれ個別に設けられても良いし、一つのアンテナが、定期的に送信用または受信用として切り替わっても良い。定期的に送信用または受信用として切り替わる場合、切り替えの時間的な周期は、開扉に伴う電波強度の変化の速さ、より具体的にはドアを開ける速さに応じて決定される。例えば、ドアを閉じた状態から全開するまでにかかる時間を「１」とした場合、切り替えの周期は、「１」に対して十分小さな値となる。
【００７４】
ドアを開け始めてから生じる電波強度の低下が、通信機器２における通信品質に与える影響が少ないうちに、無線通信制御装置３３０のアンテナは、制御装置１からの電波を受信可能に設定される。例えば、ドアを開け始めてから所定時間ｔが経過した際、通信機器２において電波強度の低下が生じ、通信品質に与える影響が大きい場合、無線通信制御装置３３０のアンテナは、その所定時間ｔよりも短い時間で、送信用と受信用とを切り替える。この切り替えの周期は、車両（車種）開発時に電波環境の変化の調査または測定の結果と、無線通信アプリケーションの仕様等を考慮して、最適な時間に設定される。
【００７５】
処理装置３２０は、リンク制御部３２１および無線通信部３２２を備える。
【００７６】
リンク制御部３２１は、制御装置１または通信機器２とのリンクの確立または切断を制御する。リンク制御部３２１は、リンクを確立または切断する度に、リンク状態データ３１１を更新する。リンク制御部３２１は、リンク状態データ３１１に、少なくとも現在リンクを確立している制御装置１または通信機器２の識別子を含ませる。
【００７７】
リンク制御部３２１は、制御装置１からの要求に応じて、リンクを確立したり切断したりする。リンク制御部３２１は、リンクを確立すると、リンク確立対象の機器の識別子をリンク状態データ３１１に含ませ、リンクを切断すると、リンク切断対象の機器の識別子をリンク状態データ３１１から削除する。
【００７８】
リンク制御部３２１は、制御装置１から中継指示を受信すると、通信機器２との間でリンクを確立する。閉扉時、リンク制御部３２１は、制御装置１とリンクを確立し、そのほかの通信機器２とはリンクを確立しない。一方開扉したことが検知されると、リンク制御部３２１は、制御装置１および通信機器２との通信を中継するために、さらに通信機器２との間でリンクを確立する。
【００７９】
無線通信部３２２は、リンク制御部３２１により確立されたリンクを使って、制御装置１または通信機器２にデータを送信し通信を行う。本発明の実施の形態において無線通信部３２２は、閉扉時は、制御装置１と無線通信を行い、開扉時は、制御装置１および通信機器２と通信を行う。
【００８０】
無線通信部３２２はさらに、中継部３２３を備える。中継部３２３は、制御装置１との間に確立されたリンクと、通信機器２との間に確立されたリンクを用いて、制御装置１および通信機器２間の通信を中継する。中継部３２３は、制御装置１から通信機器２宛のデータを受信し、そのデータを通信機器２に送信するとともに、通信機器２から制御装置１宛のデータを受信し、そのデータを制御装置１に送信する。
【００８１】
なお、本発明の実施の形態において、電波の送信と受信の可逆性を仮定している。制御装置１から通信機器２への電波が弱まることと、通信機器２から制御装置１への電波が弱まることは、同じ減衰量でかつ同時発生的な現象である。また、図２に示す例では第１のドア１４ａおよび第２のドア１４ｂの２枚のドアが開いたとしたときのものであるが、第１のドア１４ａおよび第２のドア１４ｂのどちらか一方が開いた時も同様に対応することが可能である。
【００８２】
（第１の変形例）
本発明の実施の形態において、前方の第１のドア１４ａおよび第２のドア１４ｂが開扉した場合、制御装置１と、第１の通信機器２ａ、第２の通信機器２ｂまたは第３の通信機器２ｃとの間の通信品質の劣化を回避する場合を説明したが、これに限られない。
【００８３】
例えば図８に示すように、第１のドア１４ａ、第２のドア１４ｂ、第３のドア１４ｃおよび第４のドア１４ｄが開扉した場合を想定する。このような状況で制御装置１と、トランク／ラゲッジルーム１３に設けられた第３の通信機器２ｃとの通信の品質の劣化を回避する場合も同様に対応することができる。ルームランプ近傍に設けられた中継機器３は、制御装置１および第３の通信機器２ｃの両方と直接波で通信することが可能である。従って中継機器３が、制御装置１および第３の通信機器２ｃの通信を中継することで、制御装置１および第３の通信機器２ｃ間で通信することができる。
【００８４】
（第２の変形例）
本発明の実施の形態において、車内１１に開口が生じた場合、各通信機器２について制御装置１との接続を切断し、中継機器３を介して通信をする場合を説明したが、これに限らない。例えば、通信システム１０の通信機器２のうち、無線通信の劣化が生じる通信機器２についてのみ、この制御装置１との接続を切断し、中継機器３を介して通信をしても良い。
【００８５】
この場合、制御装置１の開口検知部１２１はさらに、車内１１の開口によって、制御装置１および通信機器２間の反射波を用いた無線通信の劣化が生じることを検知する。リンク制御部１２２は、開口検知部１２１によって開口が生じたことが検知され、かつ反射波を用いた無線通信の劣化が生じることが検知されると、中継機器３に対して中継指示を送信する。
【００８６】
例えば図２に示す例のうち、第１のドア１４ａおよび第２のドア１４ｂが開いた際、第１のドア１４ａおよび第２のドア１４ｂの反射波を受信する第１の通信機器２ａおよび第２の通信機器２ｂは、通信品質の劣化が生じる。一方、第３の通信機器２ｃは、制御装置１からの直接波を受信可能な場合、通信品質の劣化が生じない。従って、第２の変形例において開口検知部１２１が、通信の劣化が生じると検知した第１の通信機器２ａおよび第２の通信機器２ｂについて、リンク制御部１２２は、中継機器３に中継させるように中継指示を送信する。一方、通信品質の劣化が生じないと検知した第３の通信機器２ｃについて、リンク制御部１２２は、中継指示を送信しない。第３の通信機器２ｃは、閉扉の場合と同様に、制御装置１とリンクを確立して通信を行う。
【００８７】
開扉によって通信の劣化が生じるか否かは、予め計算されても良い。制御装置１は、例えば、開扉するドアの識別子と、そのドアの開扉により通信の劣化が生じる通信機器２の識別子とを対応づけたデータを保持する。制御装置１は、開扉されたドアの識別子から、中継機器３に中継させる通信機器２の識別子を特定する。
【００８８】
このように、通信の劣化が生じる通信機器２について、中継機器３に中継させ、通信の劣化が生じない通信機器２について、中継機器３に中継させない。これにより、中継機器３の中継のオーバヘッドに要するリソースを削減し、中継機器３のリソースを有効活用することが可能になる。
【００８９】
（第３の変形例）
本発明の実施の形態において、制御装置１が開扉を検知した場合、通信機器２に対してリンクの切断指示を明示的に送信する場合を説明したが、これに限らない。
【００９０】
例えば、制御装置１と通信機器２との間でリンクが確立されている間、制御装置１が通信機器２に所定のルールで確認信号を送信する場合、制御装置１は、その確認信号の送信を中断する。或いは、通信機器２が制御装置１に所定のルールで確認信号を送信し、制御装置１が応答信号を通信機器２に送信する場合、制御装置１は、その応答信号の送信を中断する。これにより通信機器２は、制御装置１との間のリンクを維持しないと理解し、制御装置１とのリンクを切断することができる。
【００９１】
（第４の変形例）
本発明の実施の形態において、開扉により車内１１に開口が生じた場合に中継機器３が制御装置１と通信機器２間の通信を中継する場合を説明した。第４の変形例において、さらに、閉扉により車内１１の開口が解消された場合、制御装置１は、中継機器３に中継終了指示を送信し、中継機器３が制御装置１と通信機器２間の通信の中継を終了する。
【００９２】
制御装置１は、開扉センサ１５等からドアが閉じた旨の通知を受けると、中継機器３に、中継を終了する中継終了指示を送信する。中継機器３は、中継終了指示を受信すると、通信機器２との間に確立したリンクを切断し、制御装置１および通信機器２間の通信の中継を終了する。制御装置１は、通信機器２とのリンクを確立し、中継機器３を介することなく通信を行う。ドアが閉じることにより、車内１１の開口が解消されるので、制御装置１と通信機器２とのリンクを確立し、直接波および反射波を用いた通信が可能になる。
【００９３】
（第５の変形例）
本発明の実施の形態において、車のトランク（またはラゲッジルーム）を含む車室内における反射波の通信劣化について説明したがこれに限られない。また車のエンジンルーム内で、ＵＷＢ無線通信を行う場合において、ボンネットを開けた場合の電波の漏洩についても、同様に対応することができる。
【００９４】
また自動車の車内のように、密閉された筐体に限らず、反射面を有する区切られた筐体内において、同様に対応することができる。反射面を有する区切られた筐体内は、例えば、立方体の６面のうち３面以上の面が電波の反射面でありその面で開口が生じる場合、対向する１組の反射面で開口が生じる場合などである。
【００９５】
本発明の実施の形態に係る通信システム１０はさらに、自動車の車内以外に、下記に示す筐体内についても同様に適用されても良い。
・トラックやバスのような大型の車両（荷室の扉や乗降口ドアの開閉検知に開扉センサを使用）
・自動販売機内やデータセンターの電子機器収納の金属製ラック内、PC、ワークステーションまたはスーパーコンピュータ等の筺体内（メンテナンス時の扉、ディスク媒体収納部等の開閉検知に開扉センサを使用）
・鉄道車両や航空機内、人工衛星内
・陸上（屋内屋外を問わない）、地下、海上、上空で運用する無人のドローン機体内（荷室の扉、乗降口ドア、メンテンアンス時のアクセスドアの開閉検知に開扉センサを使用）
このように本発明の実施の形態に係る通信システム１０は、ＵＷＢ無線通信の電波が漏洩する開口面積が一時的に増えて漏洩量が増加し、空間内の所定の２つの機器間の電波減衰量が増加して通信品質に影響を及ぼす状況に、適用することが可能である。
【００９６】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施の形態とその変形例１ないし５によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなる。
【００９７】
本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００９８】
１  制御装置
２  通信機器
３  中継機器
６  有線通信ネットワーク
７  無線通信ネットワーク
１１  車内
１２  エンジンルーム
１３  トランク／ラゲッジルーム
１４  ドア
１５  開扉センサ
１１０、２１０、３１０  記憶装置
１１１、２１１、３１１  リンク状態データ
１２０、２２０、３２０  処理装置
１２１  開口検知部
１２２、２２１、３２１  リンク制御部
１２３、２２２、３２２  無線通信部
１３０  有線通信制御装置
１４０  無線通信制御装置
【図１】
2019193142.tif 000004
【図２】
2019193142.tif 000005
【図３】
2019193142.tif 000006
【図４】
2019193142.tif 000007
【図５】
2019193142.tif 000008
【図６】
2019193142.tif 000009
【図７】
2019193142.tif 000010
【図８】
2019193142.tif 000011