(57)【要約】【課題】無線親機から無線子機へ所定のデータを簡単に送信できるようにすると共に、無線親機と無線子機とが接続中であっても、この接続を切断することなく別の無線親機から無線子機に所定のデータを送信可能とする。【解決手段】無線親機１は、ＵＲＬなどの所定のデータを送信する際に、所定のデータに応じてビーコン信号の電波強度に強弱を付与する電波強度強弱付与部１１と、電波強度の強弱が付与されたビーコン信号を送信するビーコン信号送信部１２とを備える。無線子機３は、ビーコン信号送信部１２から送信されたビーコン信号の電波強度を計測する電波強度計測部３２と、計測結果に基づいてビーコン信号に電波強度の強弱が付与されているか否かを判定する電波強度強弱判定部３３と、ビーコン信号に電波強度の強弱が付与されていると判定した場合、電波強度の強弱に従って所定のデータを復号するデータ復号部３４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線親機と無線子機とを有する無線通信システムであって、
前記無線親機は、所定のデータを送信する際に、該所定のデータに応じてビーコン信号の電波強度に強弱を付与する電波強度強弱付与部と、該電波強度の強弱が付与されたビーコン信号を送信するビーコン信号送信部とを備え、
前記無線子機は、前記無線親機の前記ビーコン信号送信部から送信されたビーコン信号の電波強度を計測する電波強度計測部と、計測結果に基づいて前記ビーコン信号に電波強度の強弱が付与されているか否かを判定する電波強度強弱判定部と、前記ビーコン信号に電波強度の強弱が付与されていると判定した場合、該電波強度の強弱に従って前記所定のデータを復号するデータ復号部とを備えたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記電波強度強弱判定部は、複数の前記無線親機から送信されたビーコン信号それぞれについて電波強度の強弱が付与されているか否かを判定し、
前記データ復号部は、前記複数の無線親機のうちのいずれか１つの無線親機と通信可能に接続された状態で、前記電波強度強弱判定部により電波強度の強弱が付与されていると判定されたビーコン信号から前記所定のデータを復号することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記所定のデータは、ビット列からなり、前記電波強度強弱付与部は、前記ビット列の各ビット値に応じてビーコン信号の電波強度に強弱を付与することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線通信システムを構成する無線親機。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線通信システムを構成する無線子機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、無線親機、及び無線子機に関し、より詳細には、無線ＬＡＮ（Local Area Network）等の無線ネットワークを介して無線通信を行う無線通信システム、無線親機、及び無線子機に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ＬＡＮ通信のインフラストラクチャモードにおいては、アクセスポイント（ＡＰ）等の無線親機が、その存在を示すパケットを定期的（例えば、１００ｍｓ間隔）に送出している。このパケットはビーコン（Beacon）と呼ばれ、通信に必要な様々な情報が含まれている。具体的には、例えば、暗号設定情報、通信伝送レート設定情報、ＳＳＩＤ（Service Set Identifier）などが含まれる。
【０００３】
一方、無線子機は、自身で設定可能なチャネルをスキャンして、近傍に存在する無線親機のビーコン信号を収集する。そして、無線子機は、収集したビーコン信号に基づいて最適な無線親機として、例えば、最も電波強度の強い無線親機を選択し、選択した無線親機との接続を確立する。
【０００４】
従来、例えば、特許文献１には、複数の無線ＡＰを備えたデジタルサイネージと、モバイル端末とが無線通信する無線通信システムが開示されている。これによれば、モバイル端末は、デジタルサイネージの各無線ＡＰが利用する通信チャネルでの接続要求を所定の間隔で順次に送信し、対応する無線ＡＰから順次に返信される接続応答の電波強度を計測する電波強度計測部と、各接続応答の電波強度を時系列で集計する電波強度集計部と、この集計結果に基づいてデジタルサイネージに対する移動状況を推定する移動状況推定部と、移動状況の推定結果に基づいて無線ＡＰとの接続を制御する無線接続制御部とを有して構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−７０１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、従来の無線ＬＡＮでは、無線親機から無線子機に、ＵＲＬ（Uniform Resource Locator）などの小容量のデータを送信したい場合に、その都度、無線親機と無線子機との間で接続を確立する必要があり、簡単に送信できる仕組みがなかった。
【０００７】
また、無線ＬＡＮにおけるインフラストラクチャモードでは、無線子機側から見ると、一度に接続できる無線親機は１つのみである。従って、無線親機と無線子機とが接続された状態で、別の無線親機から無線子機に上記のようなデータを送りたい場合、現在接続中の無線親機との接続を切断した後に、改めて別の無線親機との接続を行う必要があり、手間がかかっていた。
【０００８】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、無線親機から無線子機へ所定のデータ（ＵＲＬなど）を簡単に送信できるようにすると共に、無線親機と無線子機とが接続中であっても、この接続を切断することなく別の無線親機から無線子機に所定のデータを送信することができる無線通信システム、無線親機、及び無線子機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、無線親機と無線子機とを有する無線通信システムであって、前記無線親機は、所定のデータを送信する際に、該所定のデータに応じてビーコン信号の電波強度に強弱を付与する電波強度強弱付与部と、該電波強度の強弱が付与されたビーコン信号を送信するビーコン信号送信部とを備え、前記無線子機は、前記無線親機の前記ビーコン信号送信部から送信されたビーコン信号の電波強度を計測する電波強度計測部と、計測結果に基づいて前記ビーコン信号に電波強度の強弱が付与されているか否かを判定する電波強度強弱判定部と、前記ビーコン信号に電波強度の強弱が付与されていると判定した場合、該電波強度の強弱に従って前記所定のデータを復号するデータ復号部とを備えたことを特徴としたものである。
【００１０】
第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記電波強度強弱判定部は、複数の前記無線親機から送信されたビーコン信号それぞれについて電波強度の強弱が付与されているか否かを判定し、前記データ復号部は、前記複数の無線親機のうちのいずれか１つの無線親機と通信可能に接続された状態で、前記電波強度強弱判定部により電波強度の強弱が付与されていると判定されたビーコン信号から前記所定のデータを復号することを特徴としたものである。
【００１１】
第３の技術手段は、第１または第２の技術手段において、前記所定のデータは、ビット列からなり、前記電波強度強弱付与部は、前記ビット列の各ビット値に応じてビーコン信号の電波強度に強弱を付与することを特徴としたものである。
【００１２】
第４の技術手段は、第１〜第３のいずれか１の技術手段における無線通信システムを構成する無線親機である。
【００１３】
第５の技術手段は、第１〜第３のいずれか１の技術手段における無線通信システムを構成する無線子機である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、無線親機が一定周期で送信するビーコン信号の電波強度に、所定のデータ（ＵＲＬなど）に応じた強弱を付与してビーコン信号を変調し、無線子機側で受信したビーコン信号の強弱を復号することにより、無線親機から無線子機へシリアル通信によるデータ送信を行うことができ、さらに、ビーコン信号を利用するため、無線親機と無線子機とが接続中であっても、この接続を切断することなく別の無線親機から無線子機にデータ送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る無線通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】無線親機から送信される通常のビーコン信号の一例を示す図である。
【図３】無線親機から送信される振幅変調を伴うビーコン信号の一例を示す図である。
【図４】ＲＳＳＩの集計結果の一例を示す図である。
【図５】無線子機に表示される画面例を示す図である。
【図６】本発明による無線親機の処理の一例を説明するためのフロー図である。
【図７】本発明による無線子機の処理の一例を説明するためのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の無線通信システム、無線親機、及び無線子機に係る好適な実施の形態について説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの構成例を示すブロック図である。この無線通信システムは、アクセスポイント（ＡＰ）等で例示される無線親機１，２と、携帯電話機，スマートフォン，タブレット端末等で例示される無線子機３とを有して構成される。無線子機３は、無線親機１あるいは無線親機２に無線ＬＡＮ等の無線ネットワークを介して無線通信可能に接続される。つまり、無線ＬＡＮのインフラストラクチャモードで無線接続する場合、無線親機１，２から見ると、複数の無線子機と接続することができるが、無線子機３から見ると、無線親機１あるいは無線親機２のいずれか一方としか接続できないようになっている。
【００１８】
無線親機１，２は、ビーコン信号を一定周期で絶えず送信しており、無線子機３が無線親機１，２のいずれかと無線接続する場合には、このビーコン信号の電波強度が強い方と接続される。すなわち、無線子機３が通常の無線接続を行う場合、まず、ビーコン信号受信部３１が、無線子機３で設定可能なチャネルをスキャンして、近傍に存在する無線親機（ここでは無線親機１，２）のビーコン信号を収集する。そして、電波強度計測部３２が、収集したビーコン信号の電波強度を計測し、無線接続部３５が、計測結果に基づいて無線親機１，２の中で最も電波強度の強い無線親機（ここでは無縁親機１）を選択し、選択した無線親機１との接続を確立する。電波強度の計測には、例えば、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）を用いることができる。また、無線子機３は、無線親機１との接続が確立した後も、無線親機１，２からビーコン信号を受け続ける。
【００１９】
このＲＳＳＩ（単位：ｄＢｍ）は、電波強度を示す指標の一つであり、無線ＬＡＮの場合、一般的に、−３０ｄＢｍ以上の場合に電波強度が比較的強く良好な通信が可能と判定され、−６０ｄＢｍ以下では電波強度が弱く通信が困難と判定される。
【００２０】
上記のように、無線子機３と無線親機１とが無線接続された状態において、例えば、無線親機２から無線子機３へ送信したい所定のデータ（以下、ビーコン送信用データという）がある場合には、ビーコン送信用データに応じて強弱が付与された電波強度を持つビーコン信号を一定周期で送信するように制御される。具体例として、無線親機１，２がある商業施設内に設置され、無線子機３を持つユーザがこの商業施設内にいる場合を想定する。無線子機３と無線親機１との接続が確立した状態で、無線親機２から商業施設内のある店舗のＵＲＬを、ビーコン送信用データとして無線子機３へ送信したい場合、無線親機２ではＵＲＬを示すビット列に応じてビーコン信号の電波強度に強弱を付与して送信する。つまり、ビーコン信号を搬送波とみなし、ビーコン信号の電波強度に強弱を与えることで振幅変調をかける。そして、無線子機３では受信したビーコン信号の電波強度の強弱に従ってＵＲＬを復号する。なお、無線子機３と無線親機１とが無線接続された状態で、無線親機１から無線子機３へ送信したいビーコン送信用データがある場合でも同様の処理がなされる。
【００２１】
ここで、通常のビーコン信号は、親機側から子機側へ一方通行で送信され、データ容量としては、１パケットあたり、１００Ｂｙｔｅ前後から数１００Ｂｙｔｅ程度のデータ容量である。そして、ビーコン信号は、ビーコン周期にもよるが基本的に低速で送信されるため、ビーコン送信用データとして、ビット列からなる簡単な小容量のデータを親機側から子機側に送りたい場合に特に望ましい。利用シーンとしては、例えば、家庭内ＬＡＮ、企業内ＬＡＮ、公衆ＬＡＮなど、あらゆるシーンで利用できるが、上記の商業施設の場合、店舗のＵＲＬの他に、店舗に係る様々な情報（例えば、特売の開始時間など）を送ることが可能である。また、無線親機１，２の設置場所が駅構内や車両内であれば、列車の運行状況などを通知する情報であってもよい。
【００２２】
図１において、無線親機１は、ビーコン送信用データを送信する際に、ビーコン送信用データに応じてビーコン信号の電波強度に強弱を付与する電波強度強弱付与部１１と、電波強度の強弱が付与されたビーコン信号を送信するビーコン信号送信部１２と、無線子機３との間で無線接続を確立する無線接続部１３とを備える。無線親機２も無線親機１と基本的に同様の構成を有しているものとする。無線親機１，２から送信されるビーコン信号は、前述したように、通信に必要な様々な情報が格納されたパケットであり、例えば、１００ｍｓ間隔などの一定周期で絶え間なく送信される。このビーコン送信周期は、無線ＬＡＮの場合、規格上、１〜６５５３５ｍｓ周期で適宜設定可能とされる。
【００２３】
また、無線子機３は、無線親機１及び無線親機２から送信される各ビーコン信号を受信するビーコン信号受信部３１と、受信した各ビーコン信号の電波強度を計測する電波強度計測部３２と、計測結果に基づいて各ビーコン信号に電波強度の強弱が付与されているか否かを判定する電波強度強弱判定部３３と、ビーコン信号に電波強度の強弱が付与されていると判定した場合、電波強度の強弱に従ってビーコン送信用データを復号するデータ復号部３４と、無線親機１または無線親機２との間で無線接続を確立する無線接続部３５とを備える。
【００２４】
従来、無線ＬＡＮのインフラストラクチャモードの場合、無線子機３は、無線親機１または無線親機２のいずれか一方としか接続できないため、例えば、無線子機３と無線親機１とが接続されている場合には、この接続を一旦切断しない限り、無線親機２から無線子機３へデータ送信することはできなかった。これに対して、本実施形態の場合、ビーコン信号の振幅変調を利用することで、無線子機３と無線親機１とが接続されている状態であっても、この接続を一旦切断することなく、無線親機２から無線子機３へデータ（ビーコン送信用データ）を送信することができる。
【００２５】
図２は、無線親機１から送信される通常のビーコン信号の一例を示す図で、図中、４１はビーコン信号、縦軸は電波強度、横軸は時間を示す。通常（振幅変調なし）の場合、ビーコン信号４１は、無線親機１から、一定の電波強度で且つ１００ｍｓなどの一定周期で絶え間なく送信される。なお、無線親機１と無線子機３との間で無線接続され、データ通信可能になった場合、無線親機１は、必要に応じて、ビーコンの一周期（例えば１００ｍｓ）の間に、データパケットを挿入して送信することができる。
【００２６】
図３は、無線親機１から送信される振幅変調を伴うビーコン信号の一例を示す図で、図中、４１ａは電波強度の強いビーコン信号、４１ｂは電波強度の弱いビーコン信号、縦軸は電波強度、横軸は時間を示す。上述したように、振幅変調を伴う場合、ビット列からなるビーコン送信用データ（ベースバンド信号）は、１ビットずつビーコン信号に重畳される。具体的には、ベースバンド信号の最初のビットが「１」であれば、電波強度の強いビーコン信号４１ａを出力し、２番目のビットが「０」であれば、電波強度の弱いビーコン信号４１ｂを出力する。以下同様にして、ベースバンド信号を構成する全てのビットが出力されるまで繰り返すことにより、「１０１００１０１」のベースバンド信号が、ビーコン信号に重畳される。なお、図２の場合と同様に、無線親機１と無線子機３との間で無線接続されている場合には、無線親機１は、必要に応じて、ビーコンの一周期（例えば１００ｍｓ）の間に、データパケットを挿入して送信することができる。
【００２７】
上記のビーコン信号４１ａ，４１ｂを受信した無線子機３は、ビーコン信号４１ａ，４１ｂの電波強度を計測し、計測結果に基づいてビーコン信号４１ａ，４１ｂに電波強度の強弱が付与されているか否かを判定する。そして、無線子機３は、電波強度の強弱が付与されていると判定した場合、電波強度の強弱に従って上記のベースバンド信号「１０１００１０１」を復号する。具体的には、電波強度が閾値よりも高い場合には、電波強度が強いと判定し、「１」を復号する。また、電波強度が閾値よりも低い場合には、電波強度が低いと判定し、「０」を復号する。なお、無線子機３は、ビーコン信号の電波強度の計測結果に基づいて、ビーコン信号に電波強度の強弱が付与されていないと判定した場合、通常のビーコン信号として処理する。
【００２８】
ここで、振幅変調を伴うビーコン通信の開始時と終了時には、無線親機１と無線子機３との間で同期を取る必要がある。同期方式は、調歩同期、キャラクタ同期、フラグ同期など、いずれの方式も利用可能である。例えば、フラグ同期を用いる場合、無線親機１は、ビーコン送信用データの送信前に、特定ビットの並び（フラグ）に合わせてビーコン出力を上下させ、ビーコン送信用データの送信後に、同様に同じビットの並びに合わせてビーコン出力を上下させる。これにより、無線親機１から無線子機３にビーコン通信の開始と終了を伝える。
【００２９】
図４は、ＲＳＳＩの集計結果の一例を示す図である。無線子機３には、応答した無線親機１，２のＭＡＣ（Media Access Control）アドレス毎に、無線親機１，２から受信したＲＳＳＩ（行末の括弧内の数字）が記録される。このＲＳＳＩは、その値が大きいほど受信電波強度が強く、通信距離が短いことを意味する。そして、無線子機３は、ＲＳＳＩの集計結果を参照することにより、最も電波強度が強い無線親機を判定することができる。また、各無線親機のＲＳＳＩの時系列の推移を見ることで、電波強度の強弱が付与されているか否かを判定することができる。
【００３０】
図５は、無線子機３に表示される画面例を示す図である。前述の図１において、無線子機３が例えば無線親機１を介してインターネットに接続され、検索サイト５を画面表示している場合を想定する。この際、別の無線親機２から無線子機３に、ある店舗のＵＲＬを通知するためのビーコン送信用データが送信されると、無線子機３は、これを復号して、ＵＲＬ情報６として表示する。そして、無線子機３は、ユーザによる所定の操作に従って、このＵＲＬ情報６から店舗のＷｅｂサイトにアクセスし、ユーザはＷｅｂサイト上の店舗情報を閲覧することができる。なお、Ｗｅｂサイトへのアクセスは、現在無線接続中の無線親機１を介して行われる。
【００３１】
図６は、本発明による無線親機１の処理の一例を説明するためのフロー図である。無線親機１は、稼働している間中、ビーコン信号を一定間隔で絶え間なく出力し、ステップＳ１〜ステップＳ１４まで無限ループとなる処理を行う。まず、無線親機１は、無線子機３へ送信すべきビーコン送信用データがあるか否かを判定し（ステップＳ２）、ビーコン送信用データがないと判定した場合（ＮＯの場合）、ビーコン信号を送信し（ステップＳ３）、一定期間（例えば１００ｍｓ）待機した後に（ステップＳ４）、ループに移行し（ステップＳ５）、ステップＳ１〜ステップＳ５の間で処理を繰り返す。
【００３２】
また、無線親機１は、ステップＳ２において、ビーコン送信用データがあると判定した場合（ＹＥＳの場合）、そのビーコン送信用データを変調し、誤り訂正符号を付与する（ステップＳ６）。次に、無線親機１は、無線同期処理を開始し（ステップＳ７）、ビーコン送信用データの送信完了までループ処理に移行する（ステップＳ８）。
【００３３】
無線親機１は、ビーコン送信用データの最初の送信ビット値が「１」であるか否かを判定し（ステップＳ９）、最初の送信ビット値が「１」であると判定した場合（ＹＥＳの場合）、高出力でビーコン信号を送信する（ステップＳ１０）。また、ステップＳ９において、最初の送信ビット値が「１」ではない、すなわち、「０」と判定した場合（ＮＯの場合）、低出力でビーコン信号を送信する（ステップＳ１１）。次に、無線親機１は、一定期間（例えば１００ｍｓ）待機した後に（ステップＳ１２）、ループに移行し（ステップＳ１３）、ステップＳ８〜ステップＳ１３の間で処理を繰り返す。
【００３４】
無線親機１は、ステップＳ８〜ステップＳ１３までのループ処理により、ビーコン送信用データを構成する全ての送信ビット値について、ビーコン信号の送信が完了すると、無線同期処理を完了させ（ステップＳ１４）、ステップＳ１に戻り処理を繰り返す。なお、上述したように、振幅変調を伴うビーコン通信の開始時（ステップＳ７）と終了時（ステップＳ１４）には、無線親機１と無線子機３との間で同期を取る必要がある。同期方式は、調歩同期、キャラクタ同期、フラグ同期など、いずれの方式も利用可能である。例えば、フラグ同期を用いる場合、無線親機１は、ビーコン送信用データの送信前に、特定ビットの並び（フラグ）に合わせてビーコン出力を上下させ、ビーコン送信用データの送信後に、同様に同じビットの並びに合わせてビーコン出力を上下させる。これにより、無線子機３にビーコン通信の開示と終了を伝える。
【００３５】
図７は、本発明による無線子機３の処理の一例を説明するためのフロー図である。無線子機３は、稼働している間中、ステップＳ２１〜ステップＳ２７まで無限ループとなる処理を行う。ここでは、無線子機３と無線親機１とが無線接続中に、別の無線親機２が無線子機３にビーコン送信用データを送信する場合について説明する。
【００３６】
まず、無線子機３は、無線親機２との間で同期処理を開始し、無線親機２からビーコン信号を受信し（ステップＳ２２）、受信した無線親機２のビーコン信号の電波強度を計測する（ステップＳ２３）。例えば、ＲＳＳＩを用いて電波強度を計測する。次に、無線子機３は、ビーコン信号の電波強度が閾値よりも高いか否かを判定し（ステップＳ２４）、電波強度が閾値よりも高いと判定した場合（ＹＥＳの場合）、受信信号は「１」として復号する（ステップＳ２５）。また、ステップＳ２４において、電波強度が閾値よりも低いと判定した場合（ＮＯの場合）、受信信号は「０」として復号する（ステップＳ２６）。
【００３７】
以上の流れにより、無線親機２からビーコン信号を受信する度に、その電波強度に従って１ビットずつ復号していくことで、ビーコン送信用データを復号することができる。そして、最後に無線子機３と無線親機２との間で同期処理を完了させ、一連のデータ送信処理を終了する。
【００３８】
このように、本実施形態によれば、無線親機が一定周期で送信するビーコン信号の電波強度に、ビット列からなるビーコン送信用データに応じた強弱を付与してビーコン信号を変調し、無線子機側で受信したビーコン信号の強弱を復号することにより、無線親機から無線子機へシリアル通信によるデータ送信を行うことができる。そして、さらに、ビーコン信号を利用するため、無線親機と無線子機とが接続中であっても、この接続を切断することなく別の無線親機から無線子機にデータ送信することができる。
【００３９】
なお、無線親機側のビーコン送信周期は、無線ＬＡＮの規格上、１〜６５５３５ｍｓ周期で設定可能である。そして、ビーコン送信周期の何ｍｓかはビーコン信号の情報部分に対応しているため、無線子機側は受信したビーコン信号を読み取ることで、無線親機が送ってくるビーコン信号の周期を把握することができる。これにより、シリアル通信におけるボーレートを予め無線子機側で確認することができる。
【００４０】
また、本実施形態によれば、１つの無線親機によるビーコン送信用データを複数の無線子機が受信することができる。また、ビーコン送信用データに対してＭＡＣアドレスを指定することで、特定の無線子機のみを対象としてビーコン送信用データを送信することも可能である。
【００４１】
（第２の実施形態）
以上では、無線親機と無線子機とを有する無線通信システムの実施形態について説明したが、本発明は、この無線通信システムを構成する無線親機あるいは無線子機の実施形態としてもよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４２】
１，２…無線親機、３…無線子機、１１…電波強度強弱付与部、１２…ビーコン信号送信部、１３…無線接続部、３１…ビーコン信号受信部、３２…電波強度計測部、３３…電波強度強弱判定部、３４…データ復号部、３５…無線接続部、４１…ビーコン信号、４１ａ…電波強度の強いビーコン信号、４１ｂ…電波強度の弱いビーコン信号。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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