(57)【要約】【課題】ピコネット同志のデータ干渉を低減すること。【解決手段】ピコネット６のデバイス３がピコネット５のマスタデバイス２あるいはスレーブデバイス１の送信データを捕捉した場合、そのデータ送信開始タイミングにデバイス３自身の送信開始タイミングを一致させる。マスタデバイス３は時刻ｔ１から６２５μＳの整数倍前の時刻にインクワイアリ動作としてのパケット送信を開始する。それに応答するスレーブデバイス４は、マスタデバイス３の送信タイミングを基準に送信し、そのタイミングも時刻ｔ１の整数倍前の時刻にパケットを送信することになり、この時点からピコネット５と同じスロットタイミングで送信を開始できる。【選択図】　　　図１
2004104189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主装置と従装置とが一定のスロットタイミングで通信を行う無線ネットワークが複数個存在するデータ通信システムであって、
第１の無線ネットワークに属する主装置が第２の無線ネットワークで実行されている通信のスロットタイミングを捕捉する捕捉手段と、捕捉したスロットタイミングに前記第１の無線ネットワークに属する主装置自身のスロットタイミングを同期させる同期手段とを含むことを特徴とするデータ通信システム。
【請求項２】
前記同期手段によるスロットタイミングの同期が完了した後、さらに前記捕捉手段によるスロットタイミングの捕捉と、前記同期手段によるスロットタイミングの同期とが実行されることを特徴とする請求項１記載のデータ通信システム。
【請求項３】
主装置と従装置とが一定のスロットタイミングで通信を行う無線ネットワークが複数個存在するデータ通信システムにおけるデータ送信方法であって、
第１の無線ネットワークに属する主装置が第２の無線ネットワークで実行されている通信のスロットタイミングを捕捉する捕捉ステップと、捕捉したスロットタイミングに前記第１の無線ネットワークに属する主装置自身のスロットタイミングを同期させる同期ステップとを含むことを特徴とするデータ送信方法。
【請求項４】
前記同期ステップによるスロットタイミングの同期が完了した後、さらに前記捕捉ステップによるスロットタイミングの捕捉と、前記同期ステップによるスロットタイミングの同期とが実行されることを特徴とする請求項３記載のデータ送信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データ通信システムおよびそのデータ送信方法に関し、特にｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の近距離（たとえば、１０ｍ程度の）データ通信システムに用いられるデータ送信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）と呼ばれる近距離の無線通信システムが実用化されている。ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）は２．４ＧＨｚ帯のＩＳＭ　（ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ，ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　ａｎｄ　ｍｅｄｉｃａｌ）バンドを利用する無線通信規格のひとつであり、１台の主装置（以下、マスタデバイスという）と複数の従装置　（以下、スレーブデバイスという）がピコネットという単位（無線ネットワーク）を形成し、マスタ、スレーブ間で通信を行う。
【０００３】
ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）では周波数ホッピング方式によるスペクトラム拡散技術が採用されている。すなわちｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）では、７９チャネルの中で最大１６００回／秒の速度でキャリア周波数を切り替えることで同じ周波数帯を使う無線ＬＡＮ（ｌｏｃａｌ　ａｒｅａ　ｎｅｔｗｏｒｋ）などのような他の無線通信及び、同一システムの他のピコネットとの干渉が連続しないよう考慮されている。しかしながら，干渉の発生自体を完全に防止するものではなく、ある程度は許容するシステムであることは認識しておく必要がある。
【０００４】
図５は、近距離無線通信システムの一例として、ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）システムの動作環境の一例を示す模式図である。同図を参照すると、マスタデバイス２はスレーブデバイス１と通信を行い、ピコネット５を形成している。一方で、マスタデバイス２およびスレーブデバイス１のすぐ近くにあるマスタデバイス３はスレーブデバイス４と通信を行い、ピコネット６を形成している。４つのデバイス１〜４同志の距離は全てのデバイス間で通信が可能な範囲内に存在している。そのためピコネット５とピコネット６が同時に同じ周波数を使用するとお互いの通信を妨害することになる。
【０００５】
図６は，図５の環境におけるデータ送受信タイミングを示すタイミングチャートである。図５および図６によりその動作について説明する。図５に示すように４つのデバイス１〜４がある状態で、デバイス２がデバイス１との通信を開始しようとする場合、マスタデバイス２が周囲のデバイス１，３，４に向けてインクワイアリ（ＩＮＱＵＩＲＹ）動作を行う。周囲のデバイス１，３，４は、それぞれマスタデバイス２へ応答を返し、マスタデバイス２は周辺に３つのデバイスがあることを認識する。マスタデバイス２は、その中からスレーブデバイス１に対してページング（ＰＡＧＩＮＧ）動作を行った後にデータ通信を開始する。
【０００６】
マスタデバイス２とスレーブデバイス１が通信をしている状況で、すぐ近くにあるデバイス３がデバイス４と通信を開始する場合、デバイス３はインクワイアリ動作及びページング動作を開始し、マスタデバイス３とスレーブデバイス４でデータ通信が開始される。
【０００７】
その時のデータ送受信タイミングを図６により説明する。マスタデバイス２とスレーブデバイス１のスロットタイミングはマスタであるデバイス２により決定されるため、マスタデバイス２が時刻ｔ１においてデータ送信を開始すると（同図（Ａ）参照）、スレーブデバイス１は時刻ｔ１を基準にして６２５μＳ後の時刻ｔ２に応答をする（同図（Ｂ）参照）。マスタデバイス２は前回データ送信を開始した時刻ｔ１から１．２５ｍＳ後の時刻ｔ３に次のデータを送信し（同図（Ａ）参照）、更にスレーブデバイス１は時刻ｔ３から６２５μＳ後の時刻ｔ４に応答をする（同図（Ｂ）参照）。このようにマスタデバイス２は時刻ｔ１を基準にして１．２５ｍＳの整数倍ごとにデータを送信する（同図（Ａ）参照）。そして、スレーブデバイス１はマスタデバイス２の送信タイミングを基準にして６２５μＳ後にデータを送信する（同図（Ｂ）参照）。
【０００８】
次にデバイス３がマスタとなって別のピコネットをデバイス４と形成する場合、マスタデバイス３が時刻ｋ１においてデータ送信を開始すると（同図（Ｃ）参照）、スレーブデバイス４は時刻ｋ１を基準にして６２５μＳ後の時刻ｋ２に応答をする（同図（Ｄ）参照）。マスタデバイス３は前回データ送信を開始した時刻ｋ１から１．２５ｍＳ後の時刻ｋ３に次のデータを送信し（図示省略）、更にスレーブデバイス４は時刻ｋ３から６２５μＳ後の時刻ｋ４に応答をする（図示省略）。このようにマスタデバイス３は時刻ｋ１を基準にして１．２５ｍＳの整数倍ごとにデータを送信する（同図（Ｃ）参照）。スレーブデバイス４はマスタデバイス３の送信タイミングを基準にして６２５μＳ後にデータを送信する（同図（Ｄ）参照）。
【０００９】
更に、このような無線区間の動作をするためのモジュール内部の動作を図７により説明する。図７はマスタデバイス３とスレーブデバイス４間のデータ送受信タイミングを示すタイミングチャートである。同図を参照すると、マスタデバイス３は同図（Ａ）に示すように内部に１．２５ｍＳ周期のカウンタを有する。カウンタはモジュール固有のクロック信号により動作している。そのカウンタにより同図（Ｂ）に示すようにデータ送信開始信号を生成する。マスタデバイス３の無線送信データは同図（Ｃ）に示すようにデータ送信開始信号の発生タイミングで送信が開始される。尚、送信するデータがない場合には送信開始タイミングになっても無線信号が送信されることはない。マスタデバイス３の無線信号を受信したスレーブデバイス４は、同図（Ｄ）に示すようにモジュール内部でデータ受信開始信号を生成する。その信号で同図（Ｅ）に示すように６２５ｕＳ後にカウントアップするタイミングカウンタを起動する。このカウントアップタイミングで更に同図（Ｆ）に示すようにデータ応答開始信号を生成し、同図（Ｇ）に示すように無線応答データを送信する。同図（Ｈ）はデバイス４の送信間隔カウンタが示されている。これはデバイス４がマスタとして動作する時に必要となるものであるがスレーブとして動作している状態では応答データの送信タイミングとは関係のないものとなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
次に図５のマスタデバイス２を中心にしたピコネット５とマスタデバイス３を中心にしたピコネット６とのデータの干渉について図６を参照して説明する。図６に示すｆ１〜ｆ８はキャリアの周波数を表している。複数のピコネット間において同じ時間に同じ周波数を使用している場合はそれらピコネット間でデータが干渉することになる。
【００１１】
まず、マスタデバイス２が時刻ｔ１から周波数ｆ１を利用してデータを送信しているが（同図（Ａ）参照）、送信が終わる前の時刻ｋ２からピコネット６のスレーブデバイス４が同じ周波数ｆ１を用いてデータ送信を開始している（同図（Ｄ）参照）。
【００１２】
そして、時刻ｋ７にマスタデバイス３が周波数ｆ５を利用してデータ送信を開始し（同図（Ｃ）参照）、完了前の時刻ｔ７にマスタデバイス２が同じく周波数ｆ５で送信を開始している（同図（Ａ）参照）。
【００１３】
また，時刻ｔ８からスレーブデバイス１が周波数ｆ７を使って送信を開始して（同図（Ｂ）参照）、データを送信完了する前の時刻ｋ９からマスタデバイス３が周波数ｆ７を利用して送信開始している（同図（Ｃ）参照）。つまり、この例では３スロットで干渉が発生していることになる。
【００１４】
すなわち、上述した従来のシステムでは、同じエリア内のピコネット同志でスロットタイミングの不一致による干渉が起こるという問題点がある。その理由は、各ピコネットにおけるマスタデバイスが、データを送信するスロットタイミングをそれぞれ独自に設定しているためである。
【００１５】
一方、この種の従来技術の一例が特開２００１−１６８８８１号公報に開示されている。この技術は、未加入の無線機器において問い合わせコマンドを入力することで、インクワイアリ・パケットを周辺のピコネットに向けて送信し、これに対しピコネットを構成する各無線機器からＦＨＳパケットを返送する。そして、このＦＨＳパケットから、ピコネットのシステムＩＤを表す同期ワードおよび返送元の無線機器のＩＤアドレスをそれぞれ抽出し、これらの同期ワードおよびＩＤアドレスをピコネットごとに分類した後、表示するようにしたものである。
【００１６】
この技術は、周辺に存在する無線ネットワークの構成を無線機器の加入登録前に確認できるようにすることを目的としており、目的が本発明と全く相違し、したがって構成も本発明と全く相違する。したがって、この技術を用いても上記課題を解決することはできない。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、ピコネット同志のデータ干渉を低減することが可能なデータ通信システムおよびそのデータ送信方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明によるデータ通信システムは、主装置と従装置とが一定のスロットタイミングで通信を行う無線ネットワークが複数個存在するデータ通信システムであって、そのシステムは第１の無線ネットワークに属する主装置が第２の無線ネットワークで実行されている通信のスロットタイミングを捕捉する捕捉手段と、捕捉したスロットタイミングに前記第１の無線ネットワークに属する主装置自身のスロットタイミングを同期させる同期手段とを含むことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明によるデータ送信方法は、主装置と従装置とが一定のスロットタイミングで通信を行う無線ネットワークが複数個存在するデータ通信システムにおけるデータ送信方法であって、その方法は第１の無線ネットワークに属する主装置が第２の無線ネットワークで実行されている通信のスロットタイミングを捕捉する捕捉ステップと、捕捉したスロットタイミングに前記第１の無線ネットワークに属する主装置自身のスロットタイミングを同期させる同期ステップとを含むことを特徴とする。
【００２０】
すなわち、本発明によれば、無線ネットワーク同志のデータ干渉を低減することが可能となる。
【００２１】
具体的に説明すると、本発明は、マスタデバイスがピコネットの形成をするために行うインクワイアリ動作の前に、或いはデータ通信の合間に近辺のデバイスが発する電波を捕捉する手段を設けたことを特徴とする。これにより、すでに存在しているピコネットのタイミングに同期したタイミングでデータ送信を行うことが可能となる。
【００２２】
したがって、タイミングの不一致によりデータの前半部分だけが干渉により破壊され、あるいは逆にデータの後半部分だけが破壊されるということがなくなり、結果としてパケットが破壊される確率を低減することができるという効果が得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に，本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１はデバイス１〜４のデータ送受信タイミングの一例を示すタイミングチャートである。同図（Ａ）はマスタデバイス２の、同図（Ｂ）はスレーブデバイス１の、同図（Ｃ）はマスタデバイス３の、同図（Ｄ）はスレーブデバイス４のデータ送受信タイミングをそれぞれ示している。
【００２４】
同図は２つのピコネット５，６が個別に通信を行っているタイミングを表したもので、同図（Ａ）のマスタデバイス２と同図（Ｂ）のスレーブデバイス１が１つ目のピコネット５を形成していて、同図（Ｃ）のマスタデバイス３と同図（Ｄ）のスレーブデバイス４が２つ目のピコネット６を形成している。
【００２５】
マスタデバイス２とスレーブデバイス１が時刻ｔ１よりも前に既に通信を行っている状態で、かつこれらデバイス１、２との通信が可能な範囲内で、デバイス３がマスタになってデバイス４と通信を開始しようとする場合、デバイス３はまずマスタデバイス２あるいはスレーブデバイス１の無線信号を捕捉する。マスタデバイス３とスレーブデバイス４はｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の仕様に従って周波数ホッピング方式を採用しているため、デバイス３がピコネットの無線信号を捕捉するために一定周波数において監視を行うことが必要になる。尚、この方法は公知のインクワイアリ・スキャン（ＩＮＱＵＩＲＹ　ＳＣＡＮ）と同等であり技術的には容易に実現できるものである。
【００２６】
デバイス３がマスタデバイス２あるいはスレーブデバイス１の送信データを捕捉した場合、そのデータ送信開始タイミングにデバイス３自身の送信開始タイミングを一致させる。マスタデバイス３は時刻ｔ１から６２５μＳの整数倍前の時刻にインクワイアリ動作としてのパケット送信を開始する。それに応答するスレーブデバイス４は、マスタデバイス３の送信タイミングを基準に送信するので、そのタイミングも時刻ｔ１の整数倍前の時刻にパケットを送信することになり、この時点からピコネット５と同じスロットタイミングで送信を開始できる。
【００２７】
更にページング動作を行い、リンクを生成して図１に示すようにデータの通信を開始する。図１でピコネット５とピコネット６間でデータが干渉するのは時刻ｔ７において周波数ｆ５を使用する１タイムスロット間のみとなる（同図（Ａ）および（Ｃ）参照）。したがって、本発明によればデータが干渉するスロット数を従来よりも減少させることができる。
【００２８】
次に、デバイス１〜４の内部構成について説明する。図２はデバイスの内部構成の一例を示す構成図である。同図はデバイス１〜４に共通する構成部分の一例を示している。同図を参照するとデバイスは、送信データ捕捉部１１と、送信間隔カウンタ１２と、データ送信開始信号変更部１３と、データ送信部１４とを含んで構成される。
【００２９】
次に図３を参照してデバイスの内部動作について更に説明する。図３はマスタデバイス３の動作の一例を示すタイミングチャートである。同図（Ａ）はマスタデバイス２またはスレーブデバイス１の無線送信データの送信タイミングを、同図（Ｂ）はマスタデバイス３のピコネット同期信号の発生タイミングを、同図（Ｃ）はマスタデバイス３の送信間隔カウンタのリセットタイミングを、同図（Ｄ）はマスタデバイス３のデータ送信開始信号の発生タイミングを、同図（Ｅ）はマスタデバイス３の無線送信データの送信タイミングをそれぞれ示している。
【００３０】
同図（Ａ）は既に通信をしているピコネット５のマスタデバイス２またはスレーブデバイス１の無線送信データを示す。ピコネット５内でマスタデバイス２とスレーブデバイス１は同期しているのでどちらの信号でも捕捉できた方を基準として問題ない。図３では、マスタデバイス２またはスレーブデバイス１の無線送信データの２番目のスロットで（同図（Ａ）参照）、マスタデバイス３の送信データ捕捉部１１によりピコネット５のデータが捕捉され（同図（Ｂ）参照）、ピコネット同期信号が生成される。そして、ピコネット同期信号によりマスタデバイス３の送信間隔カウンタ１２が初期化される（同図（Ｃ）参照）。それに伴いマスタデバイス３のデータ送信開始信号変更部１３によりデータ送信開始信号も変更される（同図（Ｄ）参照）。そのデータ送信開始信号のタイミングでマスタデバイス３のデータ送信部１４から無線送信データが送信される（同図（Ｅ）参照）。
【００３１】
この同図（Ｅ）に示すマスタデバイス３の無線送信データのタイミングと同図（Ａ）に示すマスタデバイス２またはスレーブデバイス１の無線送信データのタイミングとを比較してわかるように、ピコネット５のスロットタイミングとマスタデバイス３が形成したピコネット６のスロットタイミングを一致させることができる。
【００３２】
次に、第２の実施の形態について説明する。本発明の基本的構成は上記の通りであるが、第２の実施の形態ではスロットタイミング同期後の同期外れ防止についてさらに工夫している。図４はスロットタイミング同期後のマスタデバイス３の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【００３３】
図４は第１の実施の形態に示すような方法で、既存ピコネットにスロットタイミングを同期した後、長時間が経過した状態を示す。一旦、スロットタイミングを同期させたとはいえ、デバイス同志はそれぞれ別のクロックを基準にして動作しているので、長時間が経過するとスロットタイミングが徐々に合わなくなってくる。そこでピコネットを形成している状態で通信に使用していないスロットを利用して既存ピコネットのスロットを捕捉して既存ピコネットとのタイミング同期を随時行うというものである。
【００３４】
ピコネット５のマスタデバイス２とスレーブデバイス１が通信中であり、マスタデバイス２またはスレーブデバイス１の無線送信データを図４（Ａ）に示す。マスタデバイス３は第１の実施の形態に示す方法で、既にピコネット５とスロット同期を確立した後で、長時間が経過している。今、マスタデバイス３は自身が通信に使用している以外のスロットで、周波数ｆ３を監視してピコネット５の無線信号を捕捉しようとする。同図（Ｂ）はそのタイミングを示すものである。同図（Ｂ）を参照すると、１回目の捕捉区間ではピコネット５の無線周波数がｆ５で捕捉できないが、２回目にちょうど周波数ｆ３での通信があったため、このタイミングでマスタデバイス３が再度ピコネット同期を確立している。つまり、同図（Ｃ）に示すピコネット同期信号を送信データ捕捉部１１で生成し，そのピコネット同期信号により同図（Ｄ）に示すマスタデバイス３の送信間隔カウンタ１２を初期化する。それに伴い同図（Ｅ）に示すデータ送信開始信号の発生タイミングもマスタデバイス３のデータ送信開始信号変更部１３により変更される。そのデータ送信開始信号が発生するタイミングで同図（Ｆ）に示すようにマスタデバイス３のデータ送信部１４から無線送信データが送信される。
【００３５】
同図（Ａ）の無線送信データのタイミングと同図（Ｆ）の無線送信データのタイミングとを比較してわかるようにピコネット５のスロットタイミングとマスタデバイス３が形成したピコネット６のスロットタイミングを一致させることができる。
【００３６】
このように、第２の実施の形態では、既存ピコネットとのスロットタイミングの確立を通信開始時点だけでなく、通信の合間にも実施しているので、長時間にわたってスロット同期を確立でき、ピコネット間の干渉を低減できるという効果が得られる。
【００３７】
なお、上記実施形態では、ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）のデータ通信システムに本発明を適用する場合について述べたが、これに限定するものではなく、一定のスロットタイミングでデータの送受信を行うデータ通信システムであれば、本発明の適用が可能である。また、マスタデバイス１個に対しスレーブデバイス１個の組み合わせを例に挙げたが、マスタデバイス１個に対しスレーブデバイス２個以上の組み合わせにも本発明の適用が可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によるデータ通信システムは、第１の無線ネットワークに属する主装置が第２の無線ネットワークで実行されている通信のスロットタイミングを捕捉する捕捉手段と、捕捉したスロットタイミングに前記第１の無線ネットワークに属する主装置自身のスロットタイミングを同期させる同期手段とを含むため、無線ネットワーク同志のデータ干渉を低減することが可能となる。
【００３９】
また、本発明によるデータ送信方法も上記データ通信システムと同様の効果を奏する。
【００４０】
具体的に説明すると、本発明によれば、ピコネット同志のデータ干渉を低減することができる。その理由は、従来ピコネット同志は互いに独立したスロットタイミングで動作していたが、そのスロットタイミングを同期させることで、スロット間にまたがるデータ干渉を排除したためである。
【図面の簡単な説明】
【図１】デバイス１〜４のデータ送受信タイミングの一例を示すタイミングチャートである。
【図２】デバイスの内部構成の一例を示す構成図である。
【図３】マスタデバイス３の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図４】スロットタイミング同期後のマスタデバイス３の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図５】ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）システムの動作環境の一例を示す模式図である。
【図６】図５の環境におけるデータ送受信タイミングを示すタイミングチャートである。
【図７】マスタデバイス３とスレーブデバイス４間のデータ送受信タイミングを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１、４　スレーブデバイス
２、３　マスタデバイス
５、６　ピコネット
１１　送信データ捕捉部
１２　送信間隔カウンタ
１３　データ送信開始信号変更部
１４　データ送信部
【図１】
2004104189.tif 000003
【図２】
2004104189.tif 000004
【図３】
2004104189.tif 000005
【図４】
2004104189.tif 000006
【図５】
2004104189.tif 000007
【図６】
2004104189.tif 000008
【図７】
2004104189.tif 000009