(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データの通信に用いるデータチャネルの選択のための第１条件に基づき、第１無線周波数帯域と、第２無線周波数帯域とのうちの１つを決定し、
前記第１条件とは異なる条件であって、かつ前記データチャネルの制御情報の通信に用いる制御チャネルの選択のための第２条件に基づき、前記第１無線周波数帯域と前記第２無線周波数帯域とのうちの１つを決定し、
前記第１無線周波数帯域は複数の第１候補チャネルを含み、前記第２無線周波数帯域は複数の第２候補チャネルを含み、前記第２候補チャネルの個数は前記第１候補チャネルの個数より少なく、前記第２無線周波数帯域は通信の使用用途に関する制限があり、
前記データチャネルの選択のために前記第１無線周波数帯域を決定した場合に、前記複数の第１候補チャネルの中から前記データチャネルを選択し、
前記データチャネルの選択のために前記第２無線周波数帯域を決定した場合に、前記複数の第２候補チャネルの中から前記データチャネルを選択し、
前記制御チャネルの選択のために前記第１無線周波数帯域を決定した場合に、前記複数の第１候補チャネルの中から前記制御チャネルを選択し、
前記制御チャネルの選択のために前記第２無線周波数帯域を決定した場合に、前記複数の第２候補チャネルの中から前記制御チャネルを選択する、制御部と、
前記データチャネルで第１報知信号を送信し、前記制御チャネルで、前記制御情報を含む第２報知信号を送信する送信部と、を備える、
無線通信装置。
【請求項２】
前記第２無線周波数帯域は、信号の送信前に少なくとも一定期間の間、キャリアセンスを行い、キャリアセンス結果がアイドルの場合に、前記信号を送信することが許容されている無線周波数帯域である
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記複数の第２候補チャネルの中かから選択された前記制御チャネルの電波状況を測定し、
前記制御部は、前記電波状況が前記制御チャネルの使用条件を満たさない場合は、前記制御チャネルを、前記第２無線周波数帯域内の別の第２候補チャネルに切り換える
請求項１または２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記複数の第２候補チャネルから選択された前記制御チャネルの電波状況を測定し、
前記制御部は、前記電波状況が前記制御チャネルの使用条件を満たさない場合は、前記制御チャネルを、前記複数の第１候補チャネルのうちの１つに切り換える
請求項１または２に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記制御チャネルを前記複数の第１候補チャネルから選択し、
前記制御部は、前記制御チャネルの電波状況を測定し、
前記制御部は、前記電波状況が前記制御チャネルの使用条件を満たさない場合は、前記制御チャネルを、前記複数の第２候補チャネルのうちの１つに切り換える
請求項１または２に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記制御部は、キャリアセンスにより前記複数の第１候補チャネルの空き状況を検査し、前記複数の第１候補チャネルのいずれも空いていないときは、前記複数の第２候補チャネルの中から前記データチャネルを選択する
請求項１または２に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記複数の第１候補チャネルの中から選択した前記データチャネルの通信状況に基づいて、前記無線通信装置の通信負荷が大きいか否かを測定し、
前記制御部は、前記通信負荷が大きい場合は、前記データチャネルを前記複数の第２候補チャネルの中から選択し、選択した第２候補チャネルに前記データチャネルを切り替える
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記制御部は、第１の情報に基づき前記第２無線周波数帯域が存在するか否かを決定し、
前記制御部は、前記第２無線周波数帯域が存在するときは、前記制御チャネルを前記複数の第２候補チャネルの中から選択し、
前記制御部は、前記第２無線周波数帯域が存在しないときは、前記制御チャネルを前記複数の第１候補チャネルの中から選択する
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記第１の情報は、前記無線通信装置が存在する国、地域および位置の少なくとも１つに関する情報を含む
請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記無線通信装置は、基地局として動作し、
前記制御部は、チャネルスキャンを行うことにより、他の基地局が使用している制御チャネルを特定し、
前記第１の情報は、前記他の基地局が使用している前記制御チャネルの情報を含む
請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
前記無線通信装置は、ハブとノードとを含むボディエリアネットワークにおける前記ハブである
請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記データチャネルを用いて、複数の無線通信装置に予め割り当てた時間スロットで、前記複数の無線通信装置と通信する
請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項１３】
前記第１無線周波数帯域はＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｙ−Ｓｃｉｅｎｃｅ−Ｍｅｄｉｃａｌ）バンドであり、前記第２無線周波数帯域はＭ（Ｍｅｄｉｃａｌ）バンドである
請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項１４】
少なくとも１つのアンテナを備えた請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項１５】
データの通信に用いるデータチャネルで第１報知信号を受信し、前記データチャネルの制御情報の通信に用いる制御チャネルで第２報知信号を受信する受信部と、
前記データチャネル及び前記制御チャネルのそれぞれを、第１無線周波数帯域内の複数の第１候補チャネル又は第２無線周波数帯域内の複数の第２候補チャネルの中から選択する制御部と、を備え、
前記第２候補チャネルの個数は前記第１候補チャネルの個数より少なく、
前記第２無線周波数帯域は通信の使用用途の制限があり、
前記制御部は、
前記制御チャネルをサーチするための無線周波数帯域として前記第２無線周波数帯域を優先的に決定し、
前記第２報知信号が前記複数の第２候補チャネルのうちの１つで受信されたかを調べ、
前記第２報知信号が前記複数の第２候補チャネルのうちの１つで受信された場合、第２報知信号が受信された前記第２候補チャネルを前記制御チャネルに決定し、
前記第２報知信号が前記複数の第２候補チャネルのいずれでも受信されなかった場合、前記第２報知信号が前記複数の第１候補チャネルのうちの１つで受信されたかを調べ、
前記第２報知信号が前記複数の第１候補チャネルのうちの１つで受信された場合、第２報知信号が受信された前記第１候補チャネルを前記制御チャネルに決定し、
前記決定された制御チャネルで受信された前記第２報知信号に基づいて、前記データチャネルを決定する
無線通信装置。
【請求項１６】
前記制御部は、複数の前記第２無線周波数帯域のそれぞれにおいて前記複数の第２候補チャネルのうちの１つで前記第２報知信号が受信されたかを調べ、
前記制御部は、複数の前記第２無線周波数帯域のいずれにおいても前記複数の第２候補チャネルのうちの１つで前記第２報知信号が受信されなかった場合に、前記第２報知信号が前記複数の第１候補チャネルのうちの１つで受信されたかを調べる、
請求項１５に記載の無線通信装置。
【請求項１７】
ハブとノードとを含むボディエリアネットワークにおける前記ノードである
請求項１５または１６に記載の無線通信装置。
【請求項１８】
前記制御部は、前記データチャネルを用いて、予め割り当てられた時間スロットで通信する
請求項１５ないし１７のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項１９】
前記第１無線周波数帯域はＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｙ−Ｓｃｉｅｎｃｅ−Ｍｅｄｉｃａｌ）バンドであり、前記第２無線周波数帯域はＭ（Ｍｅｄｉｃａｌ）バンドである
請求項１５ないし１７のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項２０】
少なくとも１つのアンテナを備えた請求項１５ないし１９のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、無線通信用集積回路、無線通信端末および無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体に形成する無線ネットワークとして、ボディエリアネットワーク（ＢＡＮ）と呼ばれるネットワークが知られている。ボディエリアネットワークは、たとえば人体に対し、中央装置としてのハブと、端末装置としてのノードを装着して、ハブおよびノード間で通信を行う。ＢＡＮの無線通信規格であるＳｍａｒｔＢＡＮでは、ノードの低消費電力を目的として、ハブに対して制御チャネルとデータチャネルとの２チャネルでアクセスする方式が提案されている。制御チャネルは、一例として、３チャネル程度を用意することが考えられている。制御チャネルは、データチャネルよりも干渉が少ない環境で使用することが望ましい。
【０００３】
ボディエリアネットワークで使用する周波数帯域としては、ＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｙ−Ｓｃｉｅｎｃｅ−Ｍｅｄｉｃａｌ）  ｂａｎｄが考えられる。また、ＩＳＭ  ｂａｎｄに加えて、例えば、ＩＳＭ  ｂａｎｄに隣接して設定されているＭｅｄｉｃａｌ  ｂａｎｄ（Ｍ−ｂａｎｄ）と呼ばれるライセンスバンドを用いることも考えられる。しかしながら、Ｍ−ｂａｎｄのチャネル幅は狭いため、医療関連の様々なシステムが全てＭ−ｂａｎｄを用いることは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−５０１４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、複数の周波数帯域を有効に活用して、干渉耐性の高いシステムを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態としての無線通信用集積回路は、ベースバンド集積回路を備える。前記ベースバンド集積回路は、第１チャネルで第１報知信号をＲＦ集積回路を介して送信し、第２チャネルで第２報知信号を前記ＲＦ集積回路を介して送信する。前記ベースバンド集積回路は、前記第１チャネルにおいて、前記第１報知信号の送信間隔の間、前記ＲＦ集積回路を介して通信を行う。前記ベースバンド集積回路は、前記第１チャネルを第１無線周波数帯域から選択し、前記第２チャネルを第２無線周波数帯域から選択し、前記第２無線周波数帯域の使用用途は、前記第１無線周波数帯域よりも限定されている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態１に係る無線ネットワークシステムの一例を示す図。
【図２】ハブのタイミング図。
【図３】各国のＭｅｄｉｃａｌ  Ｂａｎｄと、ＩＳＭ  Ｂａｎｄの説明図。
【図４】ハブが備える無線通信装置のブロック図。
【図５】ノードが備える無線通信装置のブロック図。
【図６】ハブの第１の動作例のフローチャート。
【図７】ハブの第２の動作例のフローチャート。
【図８】ハブの第３の動作例のフローチャート。
【図９】ハブの第４の動作例のフローチャート。
【図１０】ハブの第５の動作例のフローチャート。
【図１１】ハブの第６の動作例のフローチャート。
【図１２】ノードの動作例のフローチャート。
【図１３】実施形態２に係るハブが備える無線通信装置のブロック図。
【図１４】実施形態２に係るノードが備える無線通信装置のブロック図。
【図１５】実施形態３に係るハブが備える無線通信装置のブロック図。
【図１６】実施形態３に係るノードが備える無線通信装置のブロック図。
【図１７】実施形態４に係るハブが備える無線通信装置のブロック図。
【図１８】実施形態４に係るノードが備える無線通信装置のブロック図。
【図１９】実施形態５に係る、ハブまたはノードの全体構成の例を示す図。
【図２０】実施形態５に係る無線通信装置のハードウェアブロック図。
【図２１】実施形態６に係る無線通信端末の斜視図。
【図２２】実施形態６に係るメモリーカードを示す図。
【図２３】実施形態１５に係る無線通信システムを示す図。
【図２４】実施形態１５に係るノードのハードウェアブロック図。
【図２５】実施形態１５に係るハブのハードウェアブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１に第１の実施形態に係る無線ネットワークシステムの一例を示す。図１に示す無線ネットワークシステム１００は、ハブ１０と、複数のノード２０、２１、２２とを含む。ハブ１０は中央装置として動作する無線通信装置を含む。各ノードは、中央装置に対する端末として動作する無線通信装置を含む。ハブ１０およびノード２０〜２２は、それぞれ無線通信端末の一形態である。
【００１０】
本実施形態では、図１の無線ネットワークシステムは、ボディネットワークであることを想定する。ボディエリアネットワークでは、各ノードおよびハブが人体に対して装着される。人体に対して装着とは、人体に直接接触する形態、服の上から装着する形態、首からかけた紐に設ける形態、ポケットの収容する形態など、人体に近接した位置に配置するあらゆる場合を含でよい。各ノードは、たとえば１つまたは複数のセンサを内蔵している。センサは、たとえば睡眠センサ、加速度センサ、心電図センサ、体温センサ、脈センサなどの生体センサが想定される。ハブは、各ノードに、ハブとの通信に必要な制御情報等を含む報知信号を無線で送信する。各ノードは、報知信号を受信してハブと接続することによりネットワークに参加する。ハブと接続した各ノードは、自ノードのセンサで取得したセンサデータをハブ１０に無線で送信する。ハブは、各ノードから送信されるセンサデータを受信することで、人体の状態に関するセンサデータを収集および管理する。
【００１１】
本実施形態はボディエリアネットワークに限定されず、ハブとノードを配置して通信可能である限り、任意のネットワークを構築できる。たとえばハブとノードを、動物や植物等の人体以外の生体に設置してもよいし、生体以外の物体、たとえば自動車の複数箇所（たとえばボディと車輪など）に設置してもよい。
【００１２】
図２は実施形態１に係るハブの動作の一例を説明するためのタイミング図である。図２を用いて、ハブおよびノード間の動作を説明する。本実施形態では、ハブは、制御チャネル（「Ｃｃｈ」と記述することもある）と、データチャネル（「Ｄｃｈ」と記述することもある）とを運用チャネルとして用いて、各ノードと通信する。制御チャネルとデータチャネルは、互いに周波数帯（中心周波数）が異なるチャネルであり、チャネル幅は同じであっても、異なってもかまわない。
【００１３】
ハブは、制御チャネルと、データチャネルとのそれぞれで、ビーコンフレームの信号（ビーコン信号）を送信する。ビーコンフレームは、ハブが中心となって形成するネットワーク内のノードに、当該ネットワークの基本的な情報あるいは制御情報を報知する報知フレームである。ビーコンフレームは、報知フレームと呼ばれ、ビーコン信号は報知信号と呼ばれることもある。ハブは、制御チャネルとデータチャネルを運用するため、動作チャネルを２つのチャネル間で切り換えながら運用してもよい。または、ハブは、複数のチャネルを同時に運用可能なハードウェア構成を有する場合、制御チャネルとデータチャネルを同時に使用することも可能である。以下の説明では、２つのチャネルを切り換えながら運用する場合を想定する。
【００１４】
図２の上側には、制御チャネルのタイミング図、下側にはデータチャネルのタイミング図が示される。便宜上、制御チャネルをチャネル番号Ｎ１、データチャネルをチャネル番号Ｎ２によって識別している。上側の図および下側の図とも、横軸は時間軸である。「Ｂ」の文字が入った矩形は、ビーコン信号を表している。
【００１５】
上側の図で、「Ｃｃｈ  ｏｎ」が付された区間は、制御チャネルが動作していることを示し、「Ｃｃｈ  ｏｆｆ」が付された区間は、制御チャネルが停止していることを表す。本例では、制御チャネルが停止しているとは、具体的には、データチャネルが設定されている状態を意味する。
【００１６】
同様に、下側の図で、「Ｄｃｈ  ｏｎ」が付された区間は、データチャネルが動作していることを示し、「Ｄｃｈ  ｏｆｆ」が付された区間は、データチャネルが停止していることを表す。データチャネルが停止しているとは、具体的には、制御チャネルが設定されている状態を意味する。
【００１７】
ハブは、制御チャネルでは、予め定めたタイミング、例えば、一定の周期で、制御チャネル用のビーコン信号（１０１１、１０１２、１０１３、・・・）を送信する。制御チャネルのビーコン信号には、データチャネルに関する情報（チャネル番号、データチャネルで送信するビーコン信号の周期など）が含まれる。ビーコン信号の送信はブロードキャストによって行われるのが一般的であるが、マルチキャストによって行われることも可能である。
【００１８】
ハブは、データチャネルでも、予め定めたタイミング、例えば一定の周期で、データチャネル用のビーコン信号（１００１、１００３、１００５・・・）を送信する。制御チャネルのビーコン信号の送信タイミングと、データチャネルのビーコン信号の送信タイミングは異なるが、送信周期は、それぞれ同じである。ただし、送信周期が互いに異なっていてもかまわない。データチャネルで送信するビーコン信号間を、データチャネルのビーコンインターバルと呼ぶ。
【００１９】
ここでデータチャネルのビーコンインターバルには、割当ベースアクセス期間（ＳＰ：Ｓｃｈｅｄｕｌｅｄ  Ｐｅｒｉｏｄ）、競合ベースアクセス期間（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ  Ｐｅｒｉｏｄ）、および、インアクティブ期間（ＩｎＡｃｔｉｖｅ  Ｐｅｒｉｏｄ）が設けられる。
【００２０】
割当ベースアクセス期間は、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：時分割多元接続）でノードと通信を行う期間である。ＴＤＭＡ方式では、期間を時間方向に複数の時間スロットに分割し、ハブが、ハブに接続している各ノードに１つ以上の時間スロットを割り当てる。各ノードは、それぞれ割り当てられたスロットで、データ等を含むフレームを送信または受信することができる。なお、時間スロットのうちどのノードにも割り当てられていないスロットを共有スロットとして用いてもよい。この場合、各ノードが、自ノードに割り当てられた時間スロット以外にも、この共有スロットを用いて、フレームを送信することが許容されてもよい。
【００２１】
競合ベースアクセス期間は、ＣＳＭＡまたはスロット付きアロハ（ｓｌｏｔｔｅｄ  ａｌｏｈａ）といった、競合ベース方式で通信を行う期間である。スロット付きアロハ方式では、期間が複数の時間スロットに分割され、各時間スロットはノード間の共有スロットとなる。ノードが送信用のデータを有する場合、乱数を発生させ、乱数に基づく確率で、当該データの送信または非送信を決定する。送信が決定された場合は、当該データを含むフレームを該当する時間スロットで送信する。非送信が決定された場合は、送信を見送る。乱数と確率の関係は、パラメータとして変更可能である。なお、競合ベースアクセス期間では、各ノードは、スロットの割り当てを受ける必要はない。一方、ＣＳＭＡベース方式では、ノードが送信用のデータを有する場合、一定時間と、乱数で決めたバックオフ時間との間、キャリアセンスを行い、キャリアセンス結果がアイドルであれば、送信権を獲得し、当該データを含むフレームを送信する。
【００２２】
インアクティブ期間は、ノードおよびハブともに、データチャネルでの送受信を行わない期間である。
【００２３】
データチャネルで送信されるビーコン信号では、当該ビーコン信号の周期や、各種の情報を通知する。各種の情報の例として、全時間スロット数のうち割当済みまたは未割り当ての時間スロット数に関する情報を含んでもよい。割当ベースアクセス期間、競合ベースアクセス期間およびインアクティブ期間の位置および長さ等に関する情報は、データチャネルのビーコン信号に含めてもよいし、制御チャネルのビーコン信号に含めても良い。データチャネルのビーコン信号の長さは、制御信号のビーコン信号の長さより短く、ノードがハブとの通信を継続するために最低限もしくは少ない情報量を有する。ノードはハブに接続後は、基本的にデータチャネルのビーコン信号を受信すればよい。これにより制御チャネルのビーコン信号を監視する場合に比べて、ノードの消費電力を削減できる。
【００２４】
制御チャネルとビーコンチャネル間の切り替え方法、または切り替えタイミングは任意でよい。一例として、データチャネルのインアクティブ期間で、データチャネルから制御チャネルに動作チャネルを変更し、制御チャネルのビーコン信号を送信してもよい。そして、制御チャネルでビーコン信号を送信した後、同じインアクティブ期間内で、制御チャネルを再び、データチャネルに戻す。このように、インアクティブ期間で、データチャネルから制御チャネルへの切り替え、制御チャネルでのビーコン信号の送信、制御チャネルからデータチャネルへの切り替えが行われてもよい。図２ではこの場合の例が示されている。制御チャネルとデータチャネルの両方を同時に動作させることができる場合は、このような動作チャネルの切り替えを行わずに、常に両チャネルとも動作させることも可能である。
【００２５】
ハブは、必要に応じて、制御チャネルまたはデータチャネルを、別のチャネル（制御チャネル候補または別のデータチャネル候補）に切り換えて、他システムからの信号（干渉信号）が受信されるかを検査してもよい。すなわち、当該チャネルが空いているかを検査してもよい。また、制御チャネルまたはデータチャネルを、別のチャネル（制御チャネル候補またはデータチャネル候補）に切り換えて、他のハブからビーコン信号が受信されるかに応じて、他のハブの制御チャネルまたはデータチャネルのチャネル運用状況を検査してもよい。例えば当該チャネルで、他のハブが送信するビーコン信号を受信した場合、他のハブで運用されている制御チャネルまたはデータチャネルの情報を把握することができる。なお、他のハブが、本ハブと同じ制御チャネル（同じ周波数）を使う場合、および異なる周波数の制御チャネルを使用する場合のいずれもあり得る。同じ制御チャネルを使う場合も、ビーコン信号の送信タイミングが異なれば、両ハブとも問題なく動作可能である。
【００２６】
ノードが、ハブとデータ通信するためには、まずハブに接続する必要がある。ノードは、１つまたは複数の制御チャネル候補をサーチすることで、ハブが使用している制御チャネルを特定する。ハブからビーコン信号を受信した制御チャネル候補を、当該ハブの制御チャネルとして特定する。ノードは、当該制御チャネルで受信したビーコン信号を解析することで、ハブが使用しているデータチャネルの情報（データチャネル番号等）を把握する。
【００２７】
ノードは、動作チャネルを制御チャネルからデータチャネルに変更し、データチャネルで送信されるビーコン信号を受信する。ビーコン信号を解析することで、割当ベースアクセス期間、競合ベースアクセス期間およびインアクティブ期間の位置および長さ等を把握する。ノードは、任意のタイミングで、競合ベースアクセス期間において、ハブに接続処理を行う。任意のタイミングとして、起動時、データの送信要求が発生した場合、ユーザの指示があった場合等がある。ノードは、接続処理として、接続要求フレームを含む信号である接続要求信号（Ｃ−Ｒｅｑ）をハブに送信し、接続応答フレームを含む接続応答信号（Ｃ−Ａｓｓ）をハブから受信することで、ハブとの接続を確立する。ハブは、接続要求を許可したノードに対し、割当ベースアクセス期間での時間スロットを割り当て、接続応答信号に、当該割り当てた時間スロットの情報を含める。
【００２８】
ノードは、ハブと接続した以降は、基本的には、データチャネルを動作チャネルに設定しておく。ノードは、データチャネルにて、センサデータ等のデータの送信、およびハブからの当該データに対する送達確認応答フレームの受信などを行う。また、ノードは、データの送信または受信が行われない間は、低消費電力の状態であるスリープ状態に遷移してもよい。スリープ状態では、送信部または受信部（図５参照）等の回路への電力供給を停止または低減したり、クロック周波数を低減したりすることで、低消費電力化を図ることができる。
【００２９】
ここで、本実施形態は、使用する制御チャネルまたはデータチャネルまたはこれらの両方を決定する方法に特徴の１つを有する。本システムでは、周波数帯域として、ＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｙ−Ｓｃｉｅｎｃｅ−Ｍｅｄｉｃａｌ）バンドと、Ｍｅｄｉｃａｌ  ｂａｎｄ（Ｍ−ｂａｎｄ）とを用いることを想定する。Ｍバンドは、特定の医療、ヘルスケア機器、および、生体センサ等のウェアラブルデバイス用途向けの医療用バンドである。産業、科学および医療目的のＩＳＭバンドに比べて、医療目的に使用用途が制限されている。すなわち、Ｍバンドは、ＩＳＭバンドに比べて使用用途が狭い。また、Ｍバンドは、規定されていない国も存在し、規定されている国でも、国毎に周波数帯域が異なっている。また国によっては使用場所等の制限も課せられている。また、Ｍバンドには、ＩＳＭバンドとは異なる通信方式の制限が課せられている場合もあり得る。
【００３０】
図３（Ａ）に米国（ＵＳＡ）およびヨーロッパ（ＥＰ）のＭバンドと、ＩＳＭバンドとの関係を、一例として示す。図３（Ｂ）に中国のＭバンドを、一例として示す。これらのバンドはかならずしも固定ではなく、将来変わる可能性もある。米国のＭバンドは、２．３６ＧＨｚ〜２．４０ＧＨｚである。このうち、２．３６ＧＨｚ〜２．３９ＧＨｚは、屋内のみ使用可能であり、２．３９〜２．４０は、屋外でも使用可能である。ヨーロッパでは、Ｍバンドは、２．４３８５ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚである。米国のような場所依存の制約は存在しない。２．４０〜２．４８５は、ＩＳＭバンドである。中国では、３つの分離した箇所に、Ｍバンドが配置されている。各Ｍバンドはそれぞれの中心周波数の値によって識別されるようになっている。
【００３１】
Ｍ−ｂａｎｄは、医療関連の使用に制限されるため低干渉が期待できる反面、ＩＳＭに比べて周波数帯域幅が狭い。このため、ＩＳＭバンドに比べて、確保可能な候補チャネル数が少ない。例えば、ＳｍａｒｔＢＡＮで現在規定している２ＭＨｚチャネル幅の場合、７チャネルのみしか確保できない。したがって、医療関連の様々なシステムが全て、Ｍ−ｂａｎｄを用いることは難しい。そこで、本実施形態では、基本的に、制御チャネルのみをＭバンドで運用し、データチャネルはＩＳＭバンドで運用する。制御チャネルは、ハブが形成するネットワークの基本的な情報あるいは制御情報を通知するチャネルであるとともに、ノードがハブに接続するために必要なデータチャネルの情報を通知するチャネルである。このため、制御チャネルは、安定して運用できること、つまり、より干渉が無い方が望ましい。
【００３２】
以下、ハブに搭載される無線通信装置、およびノードに搭載される無線通信装置の基本的な構成および動作について説明する。
【００３３】
図４は、本実施形態のハブに搭載される無線通信装置の例を示すブロック図である。図４の無線通信装置は、アンテナ１０、ＰＨＹ＆ＲＦ部２０、ＭＡＣ部３０および上位処理部４０を備える。ＰＨＹ＆ＲＦ部２０は、送信部２１と受信部２２を含み、ＭＡＣ部３０は、送信処理部３１、受信処理部３２、アクセス制御部３３およびチャネル制御部３４を含む。
【００３４】
アクセス制御部３３は、ＩＳＭバンドおよびＭバンドにつき、チャネルサーチを行って、使用する制御チャネル、および使用するデータチャネルを決定する。
【００３５】
例えば、Ｍバンドに設定された制御チャネル候補の１つを送信部２１および受信部２２に設定し、ボディエリアネットワークシステム以外の他のシステムからの信号（干渉信号）があるか、あるいは、ボディエリアネットワークシステムの他のハブからのビーコン信号が受信されるかなどを調べることで、当該制御チャネル候補が空いているかを判断する。そして、空いている制御チャネル候補の中から制御チャネルに決定する。ＩＳＭバンドに、制御チャネル候補が設定されている場合に、同様にして、当該制御チャネル候補のチャネルサーチを行って、空いている制御チャネル候補を検出しても良い。ＩＳＭバンドでの制御チャネル候補のチャネルサーチは、Ｍバンドで制御チャネルが見つからなかった場合に行っても良い。
【００３６】
また、アクセス制御部３３は、ＩＳＭバンドに設定されているデータチャネル候補をチャネルサーチして、空いている候補を探しても良い。つまり、送信部２１および受信部２２に任意の１つのデータチャネル候補を設定し、ボディエリアネットワークシステム以外の他のシステムからの信号（干渉信号）があるか、あるいは、ボディエリアネットワークシステムの他のハブからのビーコン信号が受信されるかなどを調べることで、当該データチャネル候補が空いているかを判断する。空いているデータチャネル候補の中から、データチャネルを決定する。Ｍバンドにデータチャネル候補が設定されている場合に、Ｍバンドに設定されているデータチャネル候補のチャネルサーチを行っても良い。Ｍバンドでのデータチャネル候補のチャネルサーチは、ＩＳＭバンドでデータチャネルが見つからなかった場合に行っても良い。
【００３７】
ここで、アクセス制御部３３は、Ｍバンドを特定するため、ハブが位置する国に関する情報を上位処理部４０から取得し、現在位置している国にＭバンドが規定されているかを判断してもよい。例えば国とＭバンドとを対応づけた対応情報を記憶装置から取得し、対応情報に、現在位置している国が登録されている場合は、当該対応情報から当該国に対応するＭバンドを決定してもよい。上位処理部４０は、ボディエリアネットワークシステムとは別のシステムと通信する別の無線通信部を介して、外部装置と通信して、国に関する情報を取得してもよい。例えば、上位処理部４０は、ＧＰＳ機能を利用して、当該国に関する情報を取得してもよいし、ユーザの保持するスマートフォン等の移動体機器との通信により、当該情報を取得してもよい。ここではＭバンドの規定の有無が国単位で存在する場合の他、地域または位置ごとにＭバンドの規定の有無があってもよく、この場合も同様にしてＭバンドを特定してもよい。
【００３８】
アクセス制御部３３は、使用中の制御チャネル、および使用中のデータチャネルの少なくとも一方について、電波状況を検査して、制御チャネルの使用条件、データチャネルの使用条件を満たすかに応じて、当該制御チャネルおよびデータチャネルの少なくとも一方を、継続して使用するか（別の制御チャネル候補および別のデータチャネル候補に変更するか）を判断してもよい。これらの使用条件を満たすかの判断の詳細は後述する。
【００３９】
アクセス制御部３３は、制御チャネルおよびデータチャネルのアクセスを管理する。データチャネルでは、割当ベースアクセス期間、競合ベースアクセス期間、インアクティブ期間ごとにアクセス管理を行う。割当ベースアクセス期間ではＴＤＭＡ方式、競合ベースアクセス期間では、スロット付アロハ方式またはＣＳＭＡ／ＣＡ等の方式に従って通信を行う。
【００４０】
アクセス制御部３３は、チャネル制御部３４を介して送信部２１および受信部２２にチャネル設定を行う。チャネル制御部３４は、アクセス制御部３３から指示されたチャネルを送信部２１または受信２２またはこれらの両方に設定する。送信部２１および受信部２２が、複数のチャネルを同時に処理できるときは、それぞれ制御チャネルとデータチャネルの両方を設定してもよい。送信部２１および受信部２２に１つのチャネルのみ設定できるときは、アクセス制御部３３は、制御チャネルおよびデータチャネルを適宜切り換える。アクセス制御部３３は、制御チャネルでのビーコン信号の送信、およびデータチャネルでのビーコン信号の送信を、それぞれ所望タイミング（一定周期など）で行うよう制御する。アクセス制御部３３は、ビーコン信号を送信する場合、ビーコン信号の送信を送信処理部３１に指示し、送信処理部３１が、当該指示に従って、制御チャネルまたはデータチャネル用のビーコンフレームを生成し、生成したビーコンフレームを送信部２１へ出力する。
【００４１】
送信部２１は、チャネル制御部３４により設定されたチャネルを動作チャネルとして、送信処理部３１から入力されたフレームの送信を行う。具体的に、送信部２１は、送信処理部３１から入力されたフレームに対し、所望の物理層の処理を行う。物理層の処理後のフレームに対し、Ｄ／Ａ変換や無線周波数へのアップコンバート等を行って無線周波数のアナログ信号を生成し、アンテナ１０を介してアナログ信号を空間に電波として出力する。
【００４２】
アクセス制御部３３は、インアクティブ期間の開始をトリガーに、チャネル制御部３３を介して制御チャネルへチャネル変更して、制御チャネルのビーコン信号を送信するよう制御してもよい。また、アクセス制御部３３は、制御チャネルでのビーコン信号の送信完了後、チャネル制御部３４に対し、データチャネルでのビーコン信号の送信に間に合うように、データチャネルへのチャネル変更の指示を出力してもよい。チャネル制御部３４は、当該指示に基づいて、送信部２１および受信部２２の動作チャネルを、データチャネルに変更する。なお、本実施形態ではアクセス制御部３３は、チャネル制御部３４を介して、送信部２１および受信部２２のチャネル設定を制御しているが、チャネル制御部３４を省き、アクセス制御部３３が直接、送信部２１および受信部２２のチャネル設定を制御してもよい。なお、Ｍバンドの通信では、信号の送信前に少なくとも一定時間の間キャリアセンスをして送信権を獲得することが要求されている場合もあり得る。この場合にビーコン信号を送信する前にキャリアセンスを行い、送信権を獲得した後で、ビーコン信号を送信するものとする。
【００４３】
送信部２１および受信部２２の設定チャネルをデータチャネルに変更後、アクセス制御部３３は、予め定められたタイミングにおいて、データチャネルでビーコン信号を送信するよう制御する。
【００４４】
アクセス制御部３３は、ビーコン信号の送信に続くビーコン信号間隔を、割当ベースアクセス期間、競合ベースアクセス期間およびインアクティブ期間の３つの期間に分けて管理および制御する。割当ベースアクセス期間、競合ベースアクセス期間の長さ等は、データフレームのビーコン信号にて通知してもよい。割当ベースアクセス期間、競合ベースアクセス期間が、事前にシステムまたは仕様等で決まっていてもよい。この場合、これらの期間を変更する場合、データチャネルのビーコン信号でこれらの期間の変更を通知してもよい。
【００４５】
ハブは、データチャネルを別のデータチャネル候補に変更することを判断したとき、データチャネルまたは制御チャネルのビーコン信号で、変更後のデータチャネルに関する情報を通知してもよい。
【００４６】
受信部２２はアンテナ１０を介して信号を受信し、受信処理を行って、処理後のフレームを受信処理部３２へ出力する。受信処理としては、たとえば無線周波数からベースバンドへの変換やＡ／Ｄ変換、Ａ／Ｄ変換後のフレームの物理ヘッダの解析や復調処理など所望の物理層処理を含んでもよい。受信処理部３２は、処理後のフレームを解析する。ノードからの接続要求フレームの場合、受信処理部３２はフレーム解析するとともに、アクセス制御部３３に接続要求フレームの解析結果を通知する。アクセス制御部３３は、ノードの接続要求に対する応答判断を行い、判断結果に応じて、送信処理部３１に接続応答フレームの送信を指示する。この際、接続要求フレームに、ノードが対応するセンサ種別もしくは、それに類似する情報が含まれていた場合、アクセス制御部３３は、上位処理部４０に情報を通知し、上位処理部４０にて、ノードへ割り当てる時間スロットの個数および位置等を判断しても構わない。この場合、接続応答フレームには、ノードに割り当てた時間スロットに関する情報を含める。受信処理部３２は、ＭＡＣヘッダの解析等により、受信したフレームがデータフレームであると判断した場合は、当該データフレームのデータを上位処理部４０へ出力する。
【００４７】
なお、ハブからノードへ個別に送信するデータがあるときは、上位処理部４０はそのデータを、送信処理部３１に渡す。アクセス制御部３３は、ノードに対して任意の方法（たとえばデータチャネルのビーコン信号を用いた方法）で割当ベースアクセス期間に確保したダウンリンク用の時間スロットで、当該データの送信を送信処理部３１に指示する。送信処理部３１は、当アクセス制御部３３からの指示に応じて、該データを含むデータフレームを生成して、送信部２１に出力する
【００４８】
図５に、本実施形態に係るノードが備える無線通信装置のブロック図を示す。図５の無線通信装置は、アンテナ１１０、ＰＨＹ＆ＲＦ部１２０、ＭＡＣ部１３０および上位処理部１４０を備える。ＰＨＹ＆ＲＦ部１２０は、送信部１２１と受信部１２２を含み、ＭＡＣ部１３０は、送信処理部１３１、受信処理部１３２、アクセス制御部１３３およびチャネル制御部１３４を含む。上位処理部１４０は、センサデータおよびセンシング時刻などのセンシング情報を取得する機能を有していてもよい。
【００４９】
アクセス制御部１３３は、ＭバンドおよびＩＳＭバンドの少なくとも一方をチャネルサーチして、制御チャネルを検出する。例えばＭバンドに設定された制御チャネル候補のうちの１つを受信部１２２に設定するようチャネル制御部１３４に指示し、チャネル制御部１３４は当該１つの制御チャネル候補を受信部１２２に設定する。アクセス制御部１３３は、当該制御チャネル候補で、受信部１２２および受信処理部１３２を介してハブからのビーコン信号を受信した場合は、当該候補を制御チャネルとして把握する。また、ＩＳＭバンドに設定されているデータチャネル候補のうちの１つを受信部１２２に設定し、当該データチャネル候補でハブからのビーコン信号を受信できた場合は、当該候補を制御チャネルとして把握してもよい。なお、ＩＳＭバンドに制御チャネル候補が設定されていない場合もあり得る。アクセス制御部１３３は、制御チャネルでビーコン信号を受信し、当該ビーコン信号を解析することで、データチャネルに関する情報を取得する。アクセス制御部１３３は、チャネル制御部１３４を介して、データチャネルを送信部１２１および受信部１２２に設定する。アクセス制御部１３３は、データチャネルで受信するビーコン信号を解析することで、割当ベースアクセス期間、競合ベースアクセス期間の位置および長さ等を把握する。
【００５０】
アクセス制御部１３３は、Ｍバンドが事前に指定されていない場合は、Ｍバンド候補のそれぞれでチャネルサーチをして、制御チャネルの検出を試みてもよい。また、上位処理部１４０を介して、ノードが位置している国に関する情報を取得して、国とＭバンドとの対応情報から、当該国でＭバンドが規定されているかを判断してもよい。Ｍバンドが規定されている国の場合は、当該国に対応するＭバンドで、制御チャネルのチャネルサーチを行ってもよい。Ｍバンドが規定されていない国の場合は、ＩＳＭバンドのチャネルサーチで、制御チャネルの検出を試みてもよい。
【００５１】
上位処理部１４０は、起動時または送信データ発生時など、所定のタイミングで、接続要求をアクセス制御部１３３に発行する。アクセス制御部１３３は、上位処理部１４０からの接続要求に基づき、例えば競合ベースアクセス期間において、接続要求フレームの送信を、送信処理部１３１に指示する。送信処理部１３１は、接続要求フレームを生成して送信部１２１に出力する。送信部１２１は、接続要求フレームに対して所望の物理層の処理を行う。送信部１２１は、物理層の処理後のフレームに対し、Ｄ／Ａ変換および無線周波数へのアップコンバート等を行って、送信信号（接続要求信号）を生成する。送信部１２１は、送信信号をアンテナ１１０を介して空間に電波として出力する。アクセス制御部１３３は、ハブから送信される接続応答信号の受信を待機する。受信部１２２は、アンテナ１１０を介して信号を受信し、受信処理を行って、処理後のフレームを受信処理部１３２へ出力する。受信処理は、たとえばベースバンドへの周波数変換、Ａ／Ｄ変換、Ａ／Ｄ変換後のフレームの物理ヘッダの解析や復調処理など、所望の物理層処理を含む。受信処理部１３２は、当該処理後のフレームを解析して、接続応答フレームであることを検出した場合、接続応答フレームに含まれる情報をアクセス制御部１３３に通知する。これにより、アクセス制御部１３３は、例えば自ノードに割当られた時間スロットの個数および位置等を把握および管理する。
【００５２】
上位処理部１４０は、送信するデータを送信処理部１３１に出力し、送信要求をアクセス制御部１３３に出力する。データとしては、たとえば生体センサ等のセンサにより取得されたセンサデータ、アプリケーションによりセンサデータを処理した結果、または、現在のノードの状態等があるが、これらに限定されない。なお、上位処理部１４０は、データとともにデータ種別を出力してもよい。データ種別は、たとえばノードが搭載するセンサの種類でもよいし、センサデータの値から決まる重要度でもよい。あるいは、データ種別は、センサが異常か正常かを表す値でもよい。データ種別は、当該データが優先的に送信するべき緊急データかを判断するために用いてもよい。
【００５３】
アクセス制御部１３３は、データの送信要求を受けると、送信処理部１３１へデータの送信を指示する。送信処理部１３１は、上位処理部１４０から受けたデータを含むデータフレームを生成し、アクセス制御部１３３から指示されたタイミングでデータフレームを送信部１２０に出力する。データの送信は、割当ベースアクセス期間内の自ノードに割り当てられている時間スロット、または競合ベースアクセス期間内で行うように、アクセス制御部１３３は、送信タイミングを制御する。例えば現在のビーコンインターバルで自ノードの時間スロットでの送信に間に合う場合は、当該時間スロットで送信し、間に合わない場合でかつ、競合ベースアクセス期間内での送信に間に合う可能性がある場合は、競合ベースアクセス期間で送信を試みる。割当ベースアクセス期間内で自ノードに割り当てられていない時間スロットで、空いている時間スロットが存在すれば、当該時間スロットで、データを送信することも可能である。当該時間スロットでの送信を、緊急データに限定してもよい。競合ベースアクセス期間内で緊急データを送信する場合、通常のデータよりも高い確率で送信できるように制御してもよい。例えば、スロット付アロハ方式の場合は、送信確率が高くなるようにパラメータを設定してもよい。また、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式の場合、Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ  ｗｉｎｄｏｗまたはＢａｃｋｏｆｆ値またはこれらの両方を、通常のデータよりも小さく設定してもよい。
【００５４】
また、アクセス制御部１３３は、上位処理部１４０から送信要求が一定期間の間入力されない場合など、送信を行う予定がない場合は、自ノードをスリープ状態に遷移させてもよい。例えば送信部１２１および受信部１２０の少なくとも一方の動作を停止（電力供給を停止または制限）してもよい。
【００５５】
アクセス制御部１３３は、自ノードが位置する国に関する情報を上位処理部１４０から取得し、現在位置している国にＭバンドが設定されているかを判断してもよい。例えば国と、Ｍバンドとを対応づけた対応情報を記憶装置から取得し、現在位置している国が登録されている場合は、対応情報から当該国に対応するＭバンドを特定してもよい。例えば、上位処理部４０は、図示しない別の無線通信部を介して、外部装置から国に関する情報を取得してもよい。上位処理部４０は、ＧＰＳ機能を利用して、当該情報を取得してもよいし、ユーザの保持するスマートフォン等の移動体機器との通信を介して、当該情報を取得してもよい。
【００５６】
以下、ハブが制御チャネルおよびデータチャネルを決定する動作の詳細について説明する。
【００５７】
図６は、ハブが制御チャネルおよびデータチャネルを選択する動作の一例を示すフローチャートである。Ｍバンドには制御チャネル（Ｃｃｈ）の候補が事前に複数設定されており、ＩＳＭバンドにはデータチャネル（Ｄｃｈ）の候補が事前に複数設定されている。
【００５８】
ハブは、Ｍバンドの複数の制御チャネル候補から、１つの候補を制御チャネルとして選択する（Ｓ１１）。例えば制御チャネル候補のチャネルスキャンを行い、空いている候補を選択してもよい。空いている候補は、例えば他のハブからビーコン信号が受信されず、他システムからの干渉信号も観測されない候補でもよい。ただし、他のハブからビーコン信号が受信される候補であっても、ビーコン信号の送信タイミングが異なれば、干渉なく使用できる場合もある。このため、ビーコン信号の送信可能な期間が存在すれば、空いている候補として選択してもよい。制御チャネルを選択したハブは、制御チャネルで送信するビーコン信号の送信周期、および送信タイミング等を決定する。送信周期および送信タイミングは、例えば規格またはシステムで定められた複数の候補の中から選択してもよいし、任意に決定してもよい。
【００５９】
また、ハブは、ＩＳＭバンドの複数のデータチャネル候補から、１つ候補をデータチャネルとして選択する（Ｓ１２）。例えばデータチャネル候補のチャネルスキャンを行い、空いている候補を選択してもよい。データチャネルでは、周期的なビーコン信号の送信だけでなく、各ノードと個別に通信するチャネルでもあるため、隣接する他のハブも選択していないチャネルを選択することが望ましい。ただし、隣接する他のハブとの間で連携して、ビーコン信号の送信タイミングをずらすとともに、割当ベースアクセス期間が重複しないように設定するなどの工夫をすることで、同じデータチャネルを選択することもあり得る。
【００６０】
ハブは、ステップＳ１１で選択した制御チャネルと、ステップＳ１２で選択したデータチャネルを運用して、それぞれで周期的にビーコン信号を送信する。また、ノードから接続要求信号を受けた場合は、時間スロットの割り当て等を行い、時間スロットを用いてノードとデータ通信を行う。例えば当該時間スロットで、ノードからセンサデータを含むデータフレームを受信し、受信に成功した場合は、送達確認応答フレーム（ＡＣＫフレーム）を返す（Ｓ１３）。
【００６１】
ハブは、外部から動作の停止（例えば電源オフ）等の指示を受けた場合は、本処理を終了する（Ｓ１４）。例えばユーザから、電源オフの指示が入力インターフェースを介して入力される場合がある。
【００６２】
ハブは、定期的または任意のタイミングで、制御チャネルの電波状況が使用条件を満たすかに応じて、現在の制御チャネルを継続して使用するか、すなわち制御チャネルを別の候補に変更するかを判断する（Ｓ１５）。
【００６３】
例えば制御チャネルでビーコン信号を送信する前にキャリアセンスをして送信権を獲得する必要がある場合、キャリアセンスのビジー率を、電波状況を表す情報として取得してもよい。例えばキャリアセンスがビジーとなって、ビーコン信号が送信できなかった（あるいは、送信タイミングが遅れた）回数をカウントし、当該ビジーの回数と、ビーコン信号の送信を試みた回数の比率で、ビジー率を計算してもよい。ビジー率が閾値を越える場合は、使用条件を満たさない（干渉がある等）として、制御チャネルを別の候補に、変更することを決定してもよい。
【００６４】
または、当該制御チャネルと同じチャネルで、他のハブから送信されるビーコン信号を観測し、観測されるビーコン信号数を、電波状況を表す情報として取得してもよい。ビーコン信号数が閾値を超える場合に、使用条件を満たさない（干渉がある、または干渉が起こる可能性が高い等）として、制御チャネルを別の候補に、変更することを決定してもよい。
【００６５】
または、ボディエリアネットワークと異なる他のシステムから送信される信号を受信する回数または時間の長さを、電波状況として測定してもよい。制御チャネルのビーコン信号の送信間隔の間に、当該他システムからの信号が受信される回数または時間長（または当該回数の平均等の統計値、時間長の平均値等の統計値）が閾値を超える場合に、使用条件を満たさない（干渉がある、または干渉が起こる可能性が高い）と判断して、制御チャネルを別の候補に変更することを決定してもよい。なお、他のシステムから送信される信号の識別に関して、例えば当該信号の復号に失敗した場合に、他のシステムから送信された信号と判断してもよい。
【００６６】
ハブは、制御チャネルを変更しないと判断したときは、現在の制御チャネルを継続して運用する。一方、制御チャネルを変更すると判断したときは、チャネルサーチ等によりＭバンドから他の空いている制御チャネル候補を選択し、選択した候補に制御チャネルを変更する（Ｓ１６）。制御チャネルを変更する場合、各ノードに、変更後の制御チャネルの番号、変更のタイミング等の情報を、変更前の制御チャネルのビーコン信号、もしくはデータチャネルのビーコン信号、またはこれらの両方で通知する。変更後の制御チャネルでのビーコン信号の送信タイミングおよび送信周期は、変更前と同じでもよいし、送信タイミングおよび送信周期の少なくともいずれか一方が変更されてもよい。
【００６７】
このように、制御チャネルを、ＩＳＭバンドに比べて使用制限のあるＭバンドから選択し、データチャネルをＩＳＭバンドから選択することで、制御チャネルをより干渉の少ない環境で、安定して運用することができる。例えば新たにノードが追加された場合に、当該ノードが制御チャネルでビーコン信号を受信できずに、ハブに接続できないといった状況を防止できる。
【００６８】
図６の動作フローでは、Ｍバンドにのみ制御チャネルの候補を用意しておき、制御チャネルを常にＭバンドから選択したが、ＩＳＭバンドにも制御チャネルの候補を用意しておき、ＩＳＭバンドから優先的に制御チャネルを選択することも可能である。ＩＳＭバンドから制御チャネルを選択することで、Ｍバンドを節約することができる。この場合の動作のフローチャートを図７に示す。
【００６９】
前提として、Ｍバンドには制御チャネルの候補が事前に複数設定されており、ＩＳＭバンドには制御チャネルの候補と、データチャネルの候補が、事前にそれぞれ複数設定されている。なお、ＭバンドおよびＩＳＭバンドにおいて、制御チャネルの候補が複数でなく、１つのみ設定されている場合もありうる。
【００７０】
ハブは、ＩＳＭバンドの複数の制御チャネル候補から、１つの制御チャネルを選択する（Ｓ１１）。制御チャネルの選択方法は任意でよい。例えば制御チャネル候補のチャネルスキャンを行い、空いている候補を選択してもよい。空いている候補は、例えば他のハブからビーコン信号が受信されず、ボディエリアネットワークと異なる他のシステムからの干渉信号も観測されない候補でもよい。ただし、他のハブからビーコン信号が受信される候補であっても、ビーコン信号の送信タイミングが異なれば、干渉なく使用できる場合もある。このため、ビーコン信号の送信可能な期間が存在すれば、空いている候補として選択の対象としてもよい。制御チャネルを選択したハブは、制御チャネルで送信するビーコン信号の送信周期、および送信タイミング等を決定する。送信周期および送信タイミングは、例えば規格またはシステムで定められた複数の候補の中から選択してもよいし、自律的に決定してもよい。
【００７１】
ステップＳ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５は図６のフロート同様であるため、説明を省略する。
【００７２】
ステップＳ２５で、使用条件を満たさないとして制御チャネルを変更すると判断した場合、Ｍバンドから制御チャネルの候補を選択する（Ｓ２６）。または、ＩＳＭバンド内の他の候補が空いているときは、その候補を選択し、すべての候補が空いていないときは、Ｍバンドから制御チャネルの選択を行うようにしてもよい。これにより、Ｍバンドをより節約することができる。
【００７３】
図７の動作フローでは、ＩＳＭバンドから優先的に制御チャネルを選択したが、変形例として、ステップＳ２１でＭバンドから制御チャネルを選択し、ステップＳ２６でＩＳＭバンドから制御チャネルを選択するようにしてもよい。この場合の動作フローを図８に示す。
【００７４】
図８のステップＳ２１−１では、Ｍバンドから制御チャネルを選択し、ステップＳ２６−１では、ＩＳＭバンドから制御チャネルを選択する。他のステップは図７と同様である。なおステップＳ２６−１では、Ｍバンドに他の候補が空いているときは、その候補を選択し、Ｍバンドに空いている候補が存在しないときは、ＩＳＭバンドから制御チャネルの選択を行うようにしてもよい。このように動作することで、Ｍバンドの候補が空いていない場合も、ＩＳＭバンドから制御チャネルをすることで、制御チャネルの運用を継続できる。
【００７５】
図６〜図８の動作フローでは、データチャネルはＩＳＭバンドから常に選択したが、Ｍバンドにもデータチャネル候補を１つまたは複数、設定しておき、ＩＳＭバンドの候補に空いている候補が存在しないときは、Ｍバンドのデータチャネル候補からデータチャネルを選択するようにしてもよい。この場合の動作フローを図９に示す。この例では、図７の動作フローに対して新たなステップＳ３１、Ｓ３２、Ｓ３３を追加している。図６または図８の動作フローにも、同様のステップを追加して、図７と同様の変形を図ることも可能である。
【００７６】
ステップＳ２５で制御チャネルを変更しないと判断された後、データチャネルの電波状況が使用条件を満たすかに応じて、ステップＳ３１で現在のデータチャネルを継続して使用するか、すなわちデータチャネルを別の候補に変更するかを判断する（Ｓ３１）。
【００７７】
例えば、フレーム誤り率を測定し、フレーム誤り率が一定値以上の場合に、使用条件を満たさない（干渉がある等）として、データチャネルを変更すると決定してもよい。フレーム誤り率は、ハブに接続している複数のノードに対するフレーム誤り率の平均でもよいし、いずれか１台のノードのフレーム誤り率でもよい。
【００７８】
また、当該データチャネルで信号を観測し、インアクティブ期間で一定強度以上の干渉信号が観測される場合、使用条件を満たさない（干渉がある、または干渉が起こる可能性が高い等）として、データチャネルを変更すると決定してもよい。このような一定強度以上の干渉信号が複数のビーコンインターバルで連続して観測された場合に、データチャネルを変更すると決定してもよい。これにより一時的な要因で干渉信号が発生した場合に、データチャネルを変更することを防止できる。
【００７９】
また、当該データチャネルで、他のハブのビーコン信号が観測された場合に、使用条件を満たさない（干渉がある等）として、データチャネルを別の候補に変更することを決定してもよい。
【００８０】
データチャネルを別の候補に変更すると判断した場合、ハブは、ＩＳＭバンド内に他の空いている候補が存在するかをチャネルスキャンで判断し、他の候補が存在するときは、その候補を選択する。（ステップＳ３２）。チャネルスキャンで調べる候補は、すべての候補でもよいし、一定数の候補でもよいし、予め決められた方法で決めた候補でもよい。例えばＩＳＭバンドに３７個のデータチャネル候補が存在する場合に、現在のデータチャネルを除く３６個をチャネルスキャンしてもよいし、ランダムに決めた一定数の候補をスキャンしてもよいし、予め決められた番号（例えば現在のデータチャネルの番号）のデータチャネルから一定数置きの番号の候補をスキャンしてもよいし、これら以外の方法でスキャンする候補を決めても良い。候補の決め方はハブで任意に決めてもよいし、規格または仕様で事前に決められていてもよい。
【００８１】
ＩＳＭバンド内に空いている候補が存在しない場合は、Ｍバンドのデータチャネル候補からデータチャネルを選択する（Ｓ３３）。例えばステップＳ２２と同様の方法で、チャネルスキャンを行い、空いている候補をデータチャネルとして選択する。
【００８２】
このように、ＩＳＭバンドからデータチャネルを確保できない場合に、Ｍバンドからデータチャネルを確保することで、ハブとノードとのデータ通信を継続できる。
【００８３】
ステップＳ３１、Ｓ３２では、ＩＳＭバンドに空いている他の候補があるかどうかで、データチャネルをＭバンド内のチャネルに切り換えるかを判断したが、ハブの通信負荷に応じて、データチャネルをＭバンド内のチャネルに切り換えるかを判断してもよい。この場合の動作フローを図１０に示す。図９のステップ３１、Ｓ３１がステップＳ４１に変更されている。
【００８４】
例えばハブに接続しているノード数が多い場合、または割当ベースアクセス期間に占める割当済みの時間スロット数が多い場合などは、ハブの通信負荷が大きく、効率的な通信が望まれる。このような場合に、干渉が多く、受信エラーが頻発すると、データの再送が増加し、ハブの通信負荷が増大するとともに、システム効率が低下する。したがって、このような場合は、安定した運用が期待できるＭバンドのデータチャネルに切り換えることが望ましい。そこで、ステップＳ４１で、ノードとの通信状況に応じて、ハブの通信負荷が大きいかどうかを判断し、通信負荷が大きい場合には、Ｍバンドからデータチャネルを選択し、選択したデータチャネルに切り換えることを決定してもよい。例えば、ハブに接続しているノード数が閾値以上の場合は、Ｍバンドのデータチャネル候補からデータチャネルを選択して、選択したデータチャネルに切り換えることを決定してもよい。または、割当ベースアクセス期間に占める割当済みの時間スロット数が閾値以上の場合は、Ｍバンドのデータチャネル候補からデータチャネルを選択し、選択したデータチャネルに切り換えることを決定してもよい。ここで述べた以外の方法でハブの負荷を把握してもよい。
【００８５】
図６〜図１０での動作フローの説明では、ＩＳＭバンドとＭバンドの両方が規定されていることを前提としたが、Ｍバンドが規定されていない国も存在する。また、Ｍバンドが規定されている国でも、Ｍバンドの位置が国によって異なる。そこで、図６の動作フローの変形例として、ハブはＭバンドの有無を特定し、Ｍバンドを特定できたときは、制御チャネルをＭバンドから選択し、Ｍバンドを特定できなかったときは、ＩＳＭバンドから制御チャネルを選択する。図１１に、この場合の動作フローを示す。図６の動作フローに対して、ステップＳ５１、Ｓ５２、Ｓ５３、Ｓ５４が追加されている。図６と同一または対応するステップには同一の参照符号を付してある。
【００８６】
ハブは、まずＭバンドの有無を特定する（Ｓ５１）。例えばハブは国と、Ｍバンドとの対応情報を保持している場合、自装置が位置している国を特定する情報を取得する。そして、当該情報が示す国が対応情報に登録されている場合は、対応情報からＭバンドを特定する。当該国が対応情報に登録されていない場合は、Ｍバンドを特定できない（Ｍバンドは存在しない）と判断する。具体例として、ハブがＧＰＳを搭載している場合に、ＧＰＳで位置情報を取得し、位置情報から国を特定してもよい。またはボディエリアネットワークとは別のシステム（例えば無線ＬＡＮ）にハブが接続可能なときは、当該別のシステムから国に関する情報を取得してもよい。例えば無線ＬＡＮに接続可能なときは、無縁ＬＡＮのアクセスポイントが定期的に送信するビーコンフレームを受信し、当該ビーコンフレームに情報エレメントとして国が記載されている場合は、ビーコンフレームから国を特定してもよい。また、ハブが、ユーザが保持する移動体端末（例えばスマートフォン）に接続可能なときは、当該移動体端末から国情報を受信してもよい。なお、国の識別は、国名またはそれに応じた識別子で特定されてもよいし、経度と緯度の範囲で行ってもよい。ここでは国を例に述べたが、地域または位置に応じてＭバンドの有無等がある場合も、同様にして判断を行ってもよい。地域の識別は、経度と緯度の範囲で特定されてもよいし、名称によって特定されてもよい。
【００８７】
Ｍバンドの有無を特定する別の具体例として、ハブにＭバンドの候補を複数個事前に設定しておき、各候補をそれぞれチャネルスキャンして、ボディエリアネットワークの制御チャネルを検出できるかを調査してもよい。制御チャネルを検出できたときは、その検出した制御チャネルが属するＭバンドを、現在利用可能なＭバンドとして特定してもよい。
【００８８】
ハブは、Ｍバンドを特定できたときは、当該Ｍバンドの制御チャネル候補から制御チャネルを選択し（Ｓ１１）、Ｍバンドを特定できなかったときは、ＩＳＭバンドの制御チャネル候補から制御チャネルを選択する（Ｓ５２）。
【００８９】
またステップＳ１５で、制御チャネルの変更が決定された場合、Ｍバンドが特定されている場合は（Ｓ５３のＹｅｓ）、Ｍバンドの他の候補から制御チャネルを特定し（Ｓ１６）、Ｍバンドが特定されていない場合は（Ｓ５３のＮｏ）、ＩＳＭバンドの他の制御チャネル候補から制御チャネルを選択する（Ｓ５４）。
【００９０】
このように、Ｍバンドを特定できる場合は、Ｍバンドから制御チャネルを選択し、Ｍバンドを特定できない場合は、ＩＳＭバンドから制御チャネルを選択することで、利用可能なバンド（周波数帯域）に応じて制御チャネルを適切に決定できる。
【００９１】
図１２は、本実施形態に係るノードの動作例のフローチャートである。ノードはハブが使用する制御チャネルを特定するため、１つまたは複数のＭバンド候補のうちの１つで、制御チャネルのチャネルサーチを行う（Ｓ７１）。一例として、Ｍバンド候補ごとに、制御チャネル候補が予め定められており、各候補でビーコン信号を受信できるかで、サーチを行う。制御チャネルを発見できたときは（Ｓ７２）、その制御チャネルで受信したビーコン信号に基づき、データチャネルを把握する。制御チャネルを発見できなかったときは、まだチャネルサーチしていない他のＭバンド候補が存在するかを判断し（Ｓ７３）、存在する場合は、他のＭバンド候補から１つのＭバンドを特定し、制御チャネルのチャネルサーチを行う（Ｓ７４）。制御チャネルを発見できたときは（Ｓ７２）その制御チャネルで受信したビーコン信号に基づき、データチャネルを把握する。制御チャネルを発見できなかったときは、すべてのＭバンド候補でチャネルサーチを行うまで、同様の処理を繰り返す。いずれのＭバンド候補でも制御チャネルを見つけることができなかったときは、Ｍバンドは存在しないと判断し、ＩＳＭバンドでチャネルサーチをして（Ｓ７５）、ＩＳＭバンドから制御チャネルを発見する。一例として、ＩＳＭバンドで制御チャネル候補は１つまたは複数予め定められており、各候補のうちビーコン信号を受信できた候補を、制御チャネルとして特定する。
【００９２】
ここで、ノードは、ステップＳ７１でＭバンド候補を特定する際、現在、ノードが位置している国に関する情報を取得して、国とＭバンドとの対応情報から、当該国でＭバンドが規定されているかを判断してもよい。Ｍバンドが規定されている国の場合は、対応情報において当該国に対応するＭバンドで、制御チャネルのチャネルサーチを行ってもよい。制御チャネルが見つからなかった場合は、ＩＳＭバンドでチャネルサーチ（Ｓ７５）を行えばよい。
【００９３】
図６〜図１２の動作フローでは、制御チャネルをＭバンドから選択する場合、およびＩＳＭバンドから選択する場合を述べた。またデータチャネルをＭバンドから選択する場合、およびＩＳＭバンドから選択する場合を述べた。ここでバンドによっては、ハブおよびノードの動作条件が設定されている場合がある。したがって、ハブおよびノードは、使用するバンドに応じて、当該動作条件を満たすように、制御チャネルまたはデータチャネルまたはこれらの両方を運用する。
【００９４】
例えばハブがビーコン信号を送信する際、Ｍバンドでは送信前に一定時間キャリアセンスを行うことが規定されているが、ＩＳＭバンドではそのような条件が規定されていないものとする。この場合、ハブは、ＩＳＭバンドでは、予め定めたタイミングでビーコン信号を送信し、一方、Ｍバンドでは、当該タイミングの一定時間前からキャリアセンスを行い、キャリアセンス結果がアイドルであれば、当該タイミングでビーコン信号を送信し、ビジーの場合は、ビーコン信号を送信しない、もしくはアイドルになるまでビーコン信号を送信しないよう動作する。なお、キャリアセンスのビジーまたはアイドルの判断方法として、例えばキャリアセンスを行っている期間の平均受信電力が閾値を超えている場合にビジー、閾値以下の場合にアイドルと判断してもよい。これ以外の方法で、ビジーまたはアイドルを判断してもよい。
【００９５】
ここではバンドごとの動作条件として、ビーコン信号送信前のキャリアセンスの有無を述べたが、これ以外の動作条件が定められていてもよい。例えば、ＭバンドとＩＳＭバンドとで、データチャネルにおける割当ベースアクセス期間、競合ベースアクセス期間およびインアクティブ期間の長さが異なっていても良い。また、割当ベースアクセス期間、競合ベースアクセス期間およびインアクティブ期間の配置順序が異なってもよい。また、競合ベースアクセス期間またはインアクティブ期間の有無が異なってもよい。
【００９６】
また、ＭバンドとＩＳＭバンドとで、競合ベースアクセス方式の期間でのノードのキャリアセンス時間の長さが異なっていてもよい。例えばＭバンドの方が、ＩＳＭバンドよりも、キャリアセンス時間が長く設定されていてもよい。この場合、ノードは、キャリアセンス時間を、使用されているバンドに応じて、切り換えるものとする。
【００９７】
本実施形態では、ＩＳＭバンドと、Ｍバンドとの２つのバンドを主に想定したが、これら以外の周波数帯域を用いてもかまわない。使用制限の異なる複数の周波数帯域であれば、本実施形態は同様にして適用可能である。使用制限の強い方の周波数帯域はＭバンド、使用制限の弱い方の周波数帯域はＩＳＭバンドに対応づけて、これまでと同様の動作が可能である。また、ＩＳＭバンドは２．４ＧＨｚ帯域でなく、１０．３ＭＨｚ帯域など、別の周波数帯域でもよい。
【００９８】
以上、本実施形態によれば、使用制限があり、確保可能なチャネル数が少ないＭバンドと、確保可能なチャネル数は多いが、他システムからの干渉を受けやすいＩＳＭバンドとを有効に活用することで、干渉への耐性が強いボディエリアネットワークシステムを実現できる。
（実施形態２）
図１３に実施形態２に係るハブが備える無線通信装置のブロック図を示す。
【００９９】
図１３に示すハブは、図４に示した実施形態１に係る無線通信装置のＭＡＣ部３０に、バッファ７１、７２を追加した構成を有する。送信部３０と受信部３２とにそれぞれバッファ７１、７２が接続されている。上位処理部４０はバッファ７１、７２を介して送信処理部３０および受信処理部３２と入出力を行う。バッファ７１、７２は、たとえば任意の揮発性メモリまたは不揮発性メモリで構成できる。このように、バッファ７１、７２を備えることで、送信データおよび受信データをバッファ７１、７２に保持して、再送処理、フレーム種別等に応じたＱｏＳ制御、または上位処理部４０への出力処理を容易に行うことができる。
【０１００】
このようにバッファを追加する構成は、ノードに対しても同様に実施できる。
【０１０１】
図１４に実施形態２に係るノードが備える無線通信装置のブロック図を示す。
【０１０２】
図１４に示すノードは、図５に示した実施形態１に係る無線通信装置のＭＡＣ部１３０に、バッファ１７１、１７２を追加した構成を有する。送信部１３０と受信部１３２とにそれぞれバッファ１７１、１７２が接続されている。上位処理部１４０はバッファ１７１、１７２を介して送信処理部１３０および受信処理部１３２と入出力を行う。バッファ１７１、１７２は、たとえば任意の揮発性メモリまたは不揮発性メモリで構成できる。このように、バッファ１７１、１７２を備えることで、送信データおよび受信データをバッファ１７１、１７２に保持して、再送処理、フレーム種別等に応じたＱｏＳ制御、または上位処理部１４０への出力処理を容易に行うことができる。
【０１０３】
（実施形態３）
図１５に実施形態３に係るハブが備える無線通信装置のブロック図を示す。
【０１０４】
図１５に示すハブは、図１３に示した実施形態２におけるバッファ７１、７２、アクセス制御部３３にバス７３を接続し、バス７３に上位インターフェース部７４とプロセッサ部７５を接続した形態を有する。ＭＡＣ部３０は、上位インターフェース部７４において上位処理部４０と接続されている。プロセッサ部７５では、ファームウェアが動作する。ファームウェアの書き換えによって無線通信装置の機能変更を容易に行うことができる。アクセス制御部３３およびチャネル制御部３４の少なくとも一方の機能をプロセッサ部７５で実現してもよい。
【０１０５】
図１６に実施形態３に係るノードが備える無線通信装置のブロック図を示す。
【０１０６】
図１６に示すノードは、図１４に示した実施形態２におけるバッファ１７１、１７２、アクセス制御部１３３にバス１７３を接続し、バス１７３に上位インターフェース部１７４とプロセッサ部１７５を接続した形態を有する。ＭＡＣ部１３０は、上位インターフェース部１７４において上位処理部１４０と接続されている。プロセッサ部１７５では、ファームウェアが動作する。ファームウェアの書き換えによって無線通信装置の機能変更を容易に行うことができる。アクセス制御部１３３およびチャネル制御部１３４の少なくとも一方の機能をプロセッサ部１７５で実現してもよい。
【０１０７】
（実施形態４）
図１７に実施形態４に係るハブが備える無線通信装置のブロック図を示す。
【０１０８】
図１７に示す無線通信装置は、図４に示した実施形態１に係るハブが備えるＭＡＣ部３０にクロック生成部７６を接続した形態を有する。クロック生成部７６は、出力端子を介して外部のホスト（ここでは上位処理部４０）に接続され、クロック生成部７６により生成されたクロックは、ＭＡＣ部３０に与えられるとともに、外部のホストにも出力される。ホストをクロック生成部７６から入力されるクロックによって動作させることにより、ホスト側と無線通信装置側を同期させて動作させることが可能となる。この例ではクロック生成部７６は、ＭＡＣ部の外側に配置されているが、ＭＡＣ部の内部に設けてもよい。
【０１０９】
図１８に実施形態４に係るノードが備える無線通信装置のブロック図を示す。
【０１１０】
図１８に示す無線通信装置は、図５に示した実施形態１に係るノードにおけるＭＡＣ部１３０にクロック生成部１７６を接続した形態を有する。クロック生成部１７６は、出力端子を介して外部のホスト（ここでは上位処理部１４０）に接続され、クロック生成部１７６により生成されたクロックは、ＭＡＣ部１３０に与えられるとともに、外部のホストにも出力される。ホストをクロック生成部１７６から入力されるクロックによって動作させることにより、ホスト側と無線通信装置側を同期させて動作させることが可能となる。この例ではクロック生成部１７６は、ＭＡＣ部の外側に配置されているが、ＭＡＣ部の内部に設けてもよい。
【０１１１】
（実施形態５）
図１９は、実施形態５に係るハブまたはノードの全体構成例を示したものである。この構成例は一例であり、本実施形態はこれに限定されるものではない。ハブまたはノードは、１つまたは複数のアンテナ１〜ｎ（ｎは１以上の整数）と、無線ＬＡＮモジュール１４８と、ホストシステム１４９を備える。無線ＬＡＮモジュール１４８は、第１〜第３のいずれかの実施形態に係る無線通信装置に対応する。無線ＬＡＮモジュール１４８は、ホスト・インターフェースを備え、ホスト・インターフェースで、ホストシステム１４９と接続される。接続ケーブルを介してホストシステム１４９と接続される他、ホストシステム１４９と直接接続されてもよい。また、無線ＬＡＮモジュール１４８が基板にはんだ等で実装され、基板の配線を介してホストシステム１４９と接続される構成も可能である。ホストシステム１４９は、任意の通信プロトコルに従って、無線ＬＡＮモジュール１４８およびアンテナ１〜ｎを用いて、外部の装置と通信を行う。通信プロトコルは、ＴＣＰ／ＩＰと、それより上位の層のプロトコルとを含んでもよい。または、ＴＣＰ／ＩＰは無線ＬＡＮモジュール１４８に搭載し、ホストシステム１４９は、それより上位層のプロトコルのみを実行してもよい。この場合、ホストシステム１４９の構成を簡単化できる。本ノードは、例えば、移動体ノード、ＴＶ、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイス、タブレット、スマートフォン、ゲーム装置、ネットワークストレージ装置、モニタ、デジタルオーディオプレーヤ、Ｗｅｂカメラ、ビデオカメラ、プロジェクト、ナビゲーションシステム、外部アダプタ、内部アダプタ、セットトップボックス、ゲートウェイ、プリンタサーバ、モバイルハブ、ルータ、エンタープライズ／サービスプロバイダハブ、ポータブル装置、ハンドヘルド装置等でもよい。
【０１１２】
図２０は、無線ＬＡＮモジュールのハードウェア構成例を示す。この構成は、無線通信装置がハブおよびノードのいずれに搭載される場合にも適用可能である。つまり、図４および図５に示した無線通信装置の具体的な構成の一例として適用できる。この構成例では、アンテナは１本のみであるが、２本以上のアンテナを備えていてもよい。この場合、各アンテナに対応して、送信系統（２１６、２２２〜２２５）、受信系統（２３２〜２３５）、ＰＬＬ２４２、水晶発振器２４３およびスイッチ２４５のセットが複数配置され、各セットがそれぞれ制御回路２１２に接続されてもよい。
【０１１３】
無線ＬＡＮモジュール（無線通信装置）は、ベースバンドＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）２１１と、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）ＩＣ２２１と、バラン２２５と、スイッチ２４５と、アンテナ２４７とを備える。
【０１１４】
ベースバンドＩＣ２１１は、ベースバンド回路（制御回路）２１２、メモリ２１３、ホスト・インターフェース２１４、ＣＰＵ２１５、ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｔｅｒ）２１６、およびＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２１７を備える。
【０１１５】
ベースバンドＩＣ２１１とＲＦ  ＩＣ２２１は同じ基板上に形成されてもよい。また、ベースバンドＩＣ２１１とＲＦ  ＩＣ２２１は１チップで構成されてもよい。ＤＡＣ２１６およびＡＤＣ２１７の両方またはいずれか一方が、ＲＦ  ＩＣ２２１に配置されてもよいし、別のＩＣに配置されてもよい。またメモリ２１３およびＣＰＵ２１５の両方またはいずれか一方が、ベースバンドＩＣとは別のＩＣに配置されてもよい。
【０１１６】
メモリ２１３は、ホストシステムとの間で受け渡しするデータを格納する。またメモリ２１３は、ノードまたはハブに通知する情報、またはノードまたはハブから通知された情報、またはこれらの両方を格納する。また、メモリ２１３は、ＣＰＵ２１５の実行に必要なプログラムを記憶し、ＣＰＵ２１５がプログラムを実行する際の作業領域として利用されてもよい。メモリ２１３はＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ等の揮発性メモリでもよいし、ＮＡＮＤ、ＭＲＡＭ等の不揮発メモリでもよい。
【０１１７】
ホスト・インターフェース２１４は、ホストシステムと接続するためのインターフェースである。インターフェースは、ＵＡＲＴ、ＳＰＩ、ＳＤＩＯ、ＵＳＢ、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓなど何でも良い。
【０１１８】
ＣＰＵ２１５は、プログラムを実行することによりベースバンド回路２１２を制御するプロセッサである。ベースバンド回路２１２は、主にＭＡＣ層の処理および物理層の処理を行う。ベースバンド回路２１２、ＣＰＵ２１５またはこれらの両方は、通信を制御する通信制御装置、または通信を制御する制御部に対応する。
【０１１９】
ベースバンド回路２１２およびＣＰＵ２１５の少なくとも一方は、クロックを生成するクロック生成部を含み、当該クロック生成部で生成するクロックにより、内部時間を管理してもよい。
【０１２０】
ベースバンド回路２１２は、送信するフレームに、物理層の処理として、物理ヘッダの付加、符号化、暗号化、変調処理など行い、例えば２種類のデジタルベースバンド信号（以下、デジタルＩ信号とデジタルＱ信号）を生成する。
【０１２１】
ＤＡＣ２１６は、ベースバンド回路２１２から入力される信号をＤＡ変換する。より詳細には、ＤＡＣ２１６はデジタルＩ信号をアナログのＩ信号に変換し、デジタルＱ信号をアナログのＱ信号に変換する。なお、直交変調せずに一系統の信号のままで送信する場合もありうる。複数のアンテナを備え、一系統または複数系統の送信信号をアンテナの数だけ振り分けて送信する場合には、アンテナの数に応じた数のＤＡＣ等を設けてもよい。
【０１２２】
ＲＦ  ＩＣ２２１は、一例としてＲＦアナログＩＣあるいは高周波ＩＣ、あるいはこれらの両方である。ＲＦ  ＩＣ２２１は、フィルタ２２２、ミキサ２２３、プリアンプ（ＰＡ）２２４、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ：位相同期回路）２４２、低雑音増幅器（ＬＮＡ）、バラン２３５、ミキサ２３３、およびフィルタ２３２を備える。これらの要素のいくつかが、ベースバンドＩＣ２１１または別のＩＣ上に配置されてもよい。フィルタ２２２、２３２は、帯域通過フィルタでも、低域通過フィルタでもよい。
【０１２３】
フィルタ２２２は、ＤＡＣ２１６から入力されるアナログＩ信号およびアナログＱ信号のそれぞれから所望帯域の信号を抽出する。ＰＬＬ２４２は、水晶発振器２４３から入力される発振信号を用い、発振信号を分周または逓倍またはこれらの両方を行うことで、入力信号の位相に同期した、一定周波数の信号を生成する。なお、ＰＬＬ２４２は、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）を備え、水晶発振器２４３から入力される発振信号に基づき、ＶＣＯを利用してフィードバック制御を行うことで、当該一定周波数の信号を得る。生成した一定周波数の信号は、ミキサ２２３およびミキサ２３３に入力される。ＰＬＬ２４２は、一定周波数の信号を生成する発信装置の一例に相当する。
【０１２４】
ミキサ２２３は、フィルタ２２２を通過したアナログＩ信号およびアナログＱ信号を、ＰＬＬ２４２から供給される一定周波数の信号を利用して、無線周波数にアップコンバートする。プリアンプ（ＰＡ）は、ミキサ２２３で生成された無線周波数のアナログＩ信号およびアナログＱ信号を、所望の出力電力まで増幅する。バラン２２５は、平衡信号（差動信号）を不平衡信号（シングルエンド信号）に変換するための変換器である。ＲＦ  ＩＣ２２１では平衡信号が扱われるが、ＲＦ  ＩＣ２２１の出力からアンテナ２４７までは不平衡信号が扱われるため、バラン２２５でこれらの信号変換を行う。
【０１２５】
スイッチ２４５は、送信時は、送信側のバラン２２５に接続され、受信時は、受信側のバラン２３４またはＲＦ  ＩＣ２２１に接続される。スイッチ２４５の制御はベースバンドＩＣ２１１またはＲＦ  ＩＣ２２１により行われてもよいし、スイッチ２４５を制御する別の回路が存在し、当該回路からスイッチ２４５の制御を行ってもよい。
【０１２６】
プリアンプ２２４で増幅された無線周波数のアナログＩ信号およびアナログＱ信号は、バラン２２５で平衡−不平衡変換された後、アンテナ２４７から空間に電波として放射される。
【０１２７】
アンテナ２４７は、チップアンテナでもよいし、プリント基板上に配線により形成したアンテナでもよいし、線状の導体素子を利用して形成したアンテナでもよい。
【０１２８】
ＲＦ  ＩＣ２２１におけるＬＮＡ２３４は、アンテナ２４７からスイッチ２４５を介して受信した信号を、雑音を低く抑えたまま、復調可能なレベルまで増幅する。バラン２３５は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）２３４で増幅された信号を、不平衡−平衡変換する。ミキサ２３３は、バラン２３５で平衡信号に変換された受信信号を、ＰＬＬ２４２から入力される一定周波数の信号を用いてベースバンドにダウンコンバートする。より詳細には、ミキサ２３３は、ＰＬＬ２４２から入力される一定周波数の信号に基づき、互いに９０°位相のずれた搬送波を生成する手段を有し、バラン２３５で変換された受信信号を、互いに９０°位相のずれた搬送波により直交復調して、受信信号と同位相のＩ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）信号と、これより９０°位相が遅れたＱ（Ｑｕａｄ−ｐｈａｓｅ）信号とを生成する。フィルタ２３２は、これらＩ信号とＱ信号から所望周波数成分の信号を抽出する。フィルタ２３２で抽出されたＩ信号およびＱ信号は、ゲインが調整された後に、ＲＦ  ＩＣ２２１から出力される。
【０１２９】
ベースバンドＩＣ２１１におけるＡＤＣ２１７は、ＲＦ  ＩＣ２２１からの入力信号をＡＤ変換する。より詳細には、ＡＤＣ２１７はＩ信号をデジタルＩ信号に変換し、Ｑ信号をデジタルＱ信号に変換する。なお、直交復調せずに一系統の信号だけを受信する場合もあり得る。
【０１３０】
複数のアンテナが設けられる場合には、アンテナの数に応じた数のＡＤＣを設けてもよい。ベースバンド回路２１２は、デジタルＩ信号およびデジタルＱ信号に基づき、復調処理、誤り訂正符号処理、物理ヘッダの処理など、物理層の処理等を行い、フレームを得る。ベースバンド回路２１２は、フレームに対してＭＡＣ層の処理を行う。なお、ベースバンド回路２１２は、ＴＣＰ／ＩＰを実装している場合は、ＴＣＰ／ＩＰの処理を行う構成も可能である。
【０１３１】
上述した各部の処理の詳細は、図４および図５の説明から自明であるため、重複する説明は省略する。
【０１３２】
（実施形態６）
図２１（Ａ）および図２１（Ｂ）は、それぞれ実施形態６に係る無線通信端末（無線機器）の斜視図である。図２１（Ａ）の無線機器はノートＰＣ３０１であり、図２１（Ｂ）の無線機器は移動体端末３２１である。それぞれ、端末（基地局および子局のいずれとして動作してもよい）の一形態に対応する。ノートＰＣ３０１および移動体端末３２１は、それぞれ無線通信装置３０５、３１５を搭載している。無線通信装置３０５、３１５として、これまで説明してきた無線通信装置を用いることができる。無線通信装置を搭載する無線機器は、ノートＰＣや移動体端末に限定されない。例えば、ＴＶ、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイス、タブレット、スマートフォン、ゲーム装置、ネットワークストレージ装置、モニタ、デジタルオーディオプレーヤ、Ｗｅｂカメラ、ビデオカメラ、プロジェクト、ナビゲーションシステム、外部アダプタ、内部アダプタ、セットトップボックス、ゲートウェイ、プリンタサーバ、モバイルアクセスポイント、ルータ、エンタープライズ／サービスプロバイダアクセスポイント、ポータブル装置、ハンドヘルド装置等にも搭載可能である。
【０１３３】
また、無線通信装置は、メモリーカードにも搭載可能である。当該無線通信装置をメモリーカードに搭載した例を図２２に示す。メモリーカード３３１は、無線通信装置３５５と、メモリーカード本体３３２とを含む。メモリーカード３３１は、外部の装置との無線通信のために無線通信装置３３５を利用する。なお、図２２では、メモリーカード３３１内の他の要素（例えばメモリ等）の記載は省略している。
【０１３４】
（実施形態７）  
実施形態７では、実施形態１〜６のいずれかに係る無線通信装置の構成に加えて、バス、プロセッサ部、および外部インターフェース部を備える。プロセッサ部および外部インターフェース部は、バスを介してバッファと接続される。プロセッサ部ではファームウェアが動作する。このように、ファームウェアを無線通信装置に含める構成とすることにより、ファームウェアの書き換えによって無線通信装置の機能の変更を容易に行うことが可能となる。
【０１３５】
（実施形態８）  
実施形態８では、実施形態１〜６のいずれかに係る無線通信装置の構成に加えて、クロック生成部を備える。クロック生成部は、クロックを生成して出力端子より無線通信装置の外部にクロックを出力する。このように、無線通信装置内部で生成されたクロックを外部に出力し、外部に出力されたクロックによってホスト側を動作させることにより、ホスト側と無線通信装置側とを同期させて動作させることが可能となる。
【０１３６】
（実施形態９）  
実施形態９では、実施形態１〜６のいずれかに係る無線通信装置の構成に加えて、電源部、電源制御部、および無線電力給電部を含む。電源制御部は、電源部と無線電力給電部とに接続され、無線通信装置に供給する電源を選択する制御を行う。このように、電源を無線通信装置に備える構成とすることにより、電源を制御した低消費電力化動作が可能となる。
【０１３７】
（実施形態１０）  
実施形態１０では、実施形態９に係る無線通信装置の構成に加えて、ＳＩＭカードを含む。ＳＩＭカードは、例えば、無線通信装置における任意のブロック要素、例えばアクセス制御部、ベースバンドＩＣ等と接続される。このように、ＳＩＭカードを無線通信装置に備える構成とすることにより、容易に認証処理を行うことが可能となる。
【０１３８】
（実施形態１１）  
実施形態１１では、実施形態７に係る無線通信装置の構成に加えて、動画像圧縮／伸長部を含む。動画像圧縮／伸長部は、バスと接続される。このように、動画像圧縮／伸長部を無線通信装置に備える構成とすることにより、圧縮した動画像の伝送と受信した圧縮動画像の伸長とを容易に行うことが可能となる。
【０１３９】
（実施形態１２）  
実施形態１２では、実施形態１〜６に係る無線通信装置の構成に加えて、ＬＥＤ部を含む。ＬＥＤ部は、例えば、例えば、無線通信装置における任意のブロック要素、例えばアクセス制御部、ベースバンドＩＣ等と接続される。このように、ＬＥＤ部を無線通信装置に備える構成とすることにより、無線通信装置の動作状態を、ユーザに容易に通知することが可能となる。
【０１４０】
（実施形態１３）  
実施形態１３では、実施形態１〜６のいずれかに係る無線通信装置の構成に加えて、バイブレータ部を含む。バイブレータ部は、例えば、無線通信装置における任意のブロック要素、例えばアクセス制御部、ベースバンドＩＣ等と接続される。このように、バイブレータ部を無線通信装置に備える構成とすることにより、無線通信装置の動作状態を、ユーザに容易に通知することが可能となる。
【０１４１】
（実施形態１４）
実施形態１４では、実施形態１〜６のいずれかの実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、ディスプレイを含む。ディスプレイは、図示しないバスを介して、無線通信装置における任意のブロック要素、例えばアクセス制御部、ベースバンドＩＣ等と接続されてもよい。このようにディスプレイを備える構成とし、無線通信装置の動作状態をディスプレイに表示することで、無線通信装置の動作状態をユーザに容易に通知することが可能となる。
【０１４２】
（実施形態１５）  
図２３は、実施形態１５に係る無線通信システムの全体構成を示す。この無線通信システムは、ボディエリアネットワークの例である。無線通信システムは、ノード４０１、４０２を含む複数のノードと、ハブ４５１とを含む。各ノードおよびハブは人体に装着され、各ノードはハブ４５１と無線通信を行う。人体に装着とは、人体に直接接触する形態、服の上から装着する形態、首からかけた紐に設ける形態、ポケットの収容する形態など、人体に近接した位置に配置するあらゆる場合を含んでよい。ハブ４５１は、一例として、スマートフォンや携帯電話、タブレット、ノート型ＰＣなどの端末である。
【０１４３】
ノード４０１は、生体センサ４１１と無線通信装置４１２を備える。生体センサ４１１として、例えば、体温、血圧、脈拍、心電、心拍、血中酸素濃度、尿糖、または血糖等をセンシングするセンサを用いることができる。ただし、これら以外の生体データをセンシングするセンサを用いてもかまわない。無線通信装置４１２は、これまで述べた実施形態のいずれかの無線通信装置である。無線通信装置４１２は、ハブ４５１の無線通信装置４５３と無線通信を行う。無線通信装置４１２は、生体センサ４１１でセンシングされた生体データ（センシング情報）を、ハブ４５１の無線通信装置４５３に無線送信する。ノード４０１はタグ状の装置として構成されてもよい。
【０１４４】
ノード４０２は、生体センサ４２１と無線通信装置４２２を備える。生体センサ４２１と無線通信装置４２２は、ノード４０１の生体センサ４１１と無線通信装置４１２と同様であるため、説明を省略する。
【０１４５】
ハブ４５１は、通信装置４５２と無線通信装置４５３とを備える。無線通信装置４５３は、各ノードの無線通信装置と無線通信を行う。無線通信装置４５３は、これまで述べた実施形態のいずれかの無線通信装置である。通信装置４５２は、有線または無線によりネットワーク４７１と接続される。ネットワーク４７１は、インターネットや無線ＬＡＮ等のネットワークでもよいし、有線ネットワークと無線ネットワークとのハイブリッドネットワークでもよい。通信装置４５２は、無線通信装置４５３により各ノードから収集されたデータを、ネットワーク４７１上の装置に送信する。無線通信装置４５３から通信装置へのデータの受け渡しは、ＣＰＵやメモリ、補助記憶装置等を介して、行われてもよい。ネットワーク４７１上の装置は、具体的に、データを保存するサーバ装置でもよいし、データ解析を行うサーバ装置でもよいし、その他のサーバ装置でもよい。ハブ４５１も、ノード４０１、４０２と同様に生体センサを搭載してもよい。この場合、ハブ４５１は、当該生体センサで取得したデータも、通信装置４５２を介してネットワーク４７１上の装置に送信する。ハブ４５１にＳＤカード等のメモリーカードを挿入するインターフェースを搭載し、生体センサで取得したデータまたは各ノードから取得したデータを、メモリーカードに保存してもよい。また、ハブ４５１に、ユーザが各種指示を入力するユーザ入力部、およびデータ等を画像表示する表示部を搭載してもよい。
【０１４６】
図２４は、図２３に示したノード４０１またはノード４０２のハードウェア構成例を示したブロック図である。ＣＰＵ５１２、メモリ５１３、補助記憶装置５１６、無線通信装置５１４、および生体センサ５１５がバス５１１に接続されている。ここでは１つのバスに各部５１２〜５１６が接続されているが、チップセット等を介して複数のバスを設け、各部５１２〜５１６が複数のバスに分かれて接続されてもよい。無線通信装置５１４は、図２３の無線通信装置４１２、４２２に対応し、生体センサ５１５は、図２３の生体センサ４１１、４２１に対応する。ＣＰＵ５１２は、無線通信装置５１４および生体センサ５１４を制御する。補助記憶装置５１６は、ＳＳＤ、ハードディスク等のデータを永続的に記憶する装置である。補助記憶装置５１６は、ＣＰＵ５１２が実行するプログラムを格納している。また、補助記憶装置５１６は、生体センサ５１５により取得されたデータを格納してもよい。ＣＰＵ５１２は、補助記憶装置５１６からプログラムを読み出して、メモリ５１３に展開して実行する。メモリ５１３は、ＤＲＡＭ等の揮発性メモリでもよいし、ＭＲＡＭ等の不揮発メモリでもよい。ＣＰＵ５１２は、生体センサ５１５を駆動し、生体センサ５１５により取得されたデータをメモリ５１３または補助記憶装置５１６に格納し、当該データを、無線通信装置５１４を介してハブに送信する。ＣＰＵ５１２は、ＭＡＣ層より上位の通信プロトコルやアプリケーション層の処理を実行してもよい。
【０１４７】
図２５は、図２３に示したハブ４５１のハードウェア構成例を示したブロック図である。ＣＰＵ６１２、メモリ６１３、補助記憶装置６１６、通信装置６１４、無線通信装置６１５、入力部６１６および表示部６１７が、バス６１１に接続されている。ここでは１つのバスに各部６１２〜６１７が接続されているが、チップセット等を介して複数のバスを設け、各部６１２〜６１７が複数のバスに分かれて接続されてもよい。生体センサまたはメモリカードインタフェースが、さらにバス６１１に接続されてもよい。入力部６１６は、各種指示の入力をユーザから受けて、入力された指示の信号をＣＰＵ６１２に出力する。表示部６１７は、ＣＰＵ６１２により指示されたデータ等を画像表示する。通信装置６１４および無線通信装置６１５は、図２３のハブが備える通信装置４５２および無線通信装置４５３にそれぞれ対応する。ＣＰＵ６１２は、無線通信装置６１５および通信装置６１４を制御する。補助記憶装置６１６は、ＳＳＤ、ハードディスク等のデータを永続的に記憶する装置である。補助記憶装置６１６は、ＣＰＵ６１２が実行するプログラムを格納しており、また、各ノードから受信したデータを格納してもよい。ＣＰＵ６１２は、補助記憶装置６１６からプログラムを読み出して、メモリ６１３に展開して実行する。メモリ６１３は、ＤＲＡＭ等の揮発性メモリでもよいし、ＭＲＡＭ等の不揮発メモリでもよい。ＣＰＵ６１２は、無線通信装置６１５で各ノードから受信したデータをメモリ６１３または補助記憶装置６１６に格納し、当該データを、通信装置６１４を介してネットワーク４７１に送信する。ＣＰＵ６１２は、ＭＡＣ層より上位の通信プロトコルやアプリケーション層の処理を実行してもよい。
【０１４８】
本実施形態で用いられる用語は、広く解釈されるべきである。例えば用語“プロセッサ”は、汎用目的プロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、コントローラ、マイクロコントローラ、状態マシンなどを包含してもよい。状況によって、“プロセッサ”は、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラム可能論理回路  （ＰＬＤ）などを指してもよい。“プロセッサ”は、複数のマイクロプロセッサのような処理装置の組み合わせ、ＤＳＰおよびマイクロプロセッサの組み合わせ、ＤＳＰコアと協働する１つ以上のマイクロプロセッサを指してもよい。  
【０１４９】
別の例として、用語“メモリ”は、電子情報を格納可能な任意の電子部品を包含してもよい。“メモリ”は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラム可能読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、フラッシュメモリ、磁気または光学データストレージを指してもよく、これらはプロセッサによって読み出し可能である。プロセッサがメモリに対して情報を読み出しまたは書き込みまたはこれらの両方を行うならば、メモリはプロセッサと電気的に通信すると言うことができる。メモリは、プロセッサに統合されてもよく、この場合も、メモリは、プロセッサと電気的に通信していると言うことができる。
【０１５０】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１５１】
１００：無線ネットワークシステム
１１：ハブ
２０〜２２：ノード
１０、１１０：アンテナ
２０、１２０：送受信部
２１、１２１：送信部
２２、１２２：受信部
３０、１３０：ＭＡＣ部
３１、１３１：送信処理部
３２、１３２：受信処理部
３３、１３３：アクセス制御部
３４、１３４：チャネル制御部
４０、１４０：上位処理部
７１、７２、１７１、１７２：バッファ
７３、１７３：バス
７４、１７４：上位インターフェース部
７５、１７５：プロセッサ部
７６、１７６：クロック生成部
２１１：ベースバンドＩＣ
２１３：メモリ
２１４：ホスト・インターフェース
２１５：ＣＰＵ
２１６：ＤＡＣ
２１７：ＡＤＣ
２２１：ＲＦ  ＩＣ
２２２、２３２：フィルタ
２２３、２３３：ミキサ
２２４、２３４：アンプ
２２５、２３５：バラン
２４２：ＰＬＬ
２４３：水晶発振器
２４７：アンテナ
２４５：スイッチ
２４８：無線ＬＡＮモジュール
２４９：ホストシステム
３０１：ノートＰＣ
３２１：移動体端末
３０５、３１５：無線通信装置
３３１：メモリーカード
３３２：メモリーカード本体
３５５：無線通信装置
４０１、４０２：ノード
４５１：ハブ
４７１：ネットワーク
５１１、６１１：バス
５１２、６１２：ＣＰＵ
５１３、６１３：メモリ
５１４、６１５：無線通信装置
５１５：生体センサ
５１６、６１６：補助記憶装置
６１４：通信装置
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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