JP2021069090A - 電子装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】他の無線通信システムとの干渉を軽減できる電子装置を提供する。【解決手段】無線通信システム５−１における電子装置（マスタＭ１、スレーブＳ１−１〜Ｎ）は、第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）期間において第１乃至第ｎ周波数帯を用いる第１順番である第１パターンと、第１乃至第ｎ期間において第１乃至第ｎ周波数帯を用いる第１順番とは異なる第２順番である第２パターンと、を少なくとも含む複数のパターンのいずれかにより、通信相手となる電子装置へ信号を送信する。通信状況に応じて、複数のパターンのうちいずれを用いるかを切り替える。通信相手となる電子装置へ直前に信号を送信したときに用いた第１乃至第ｎ周波数帯のいずれかと同一の周波数帯により、通信相手となる電子装置から信号を受信する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、無線通信に関する。

重複した周波数帯を用いる複数の無線通信システムが運用されている場合、それら無線通信システム間で干渉が発生することがある。各無線通信システムでは、例えばマスタとして機能する電子装置がスレーブとして機能する複数の電子装置と通信する。マスタは、例えば周波数ホッピング方式で、スレーブとの通信に用いる周波数帯（すなわちチャネル）を次々に変更する。これにより、複数の無線通信システム間での干渉の発生を低減する。

特許第６５０８５３８号公報

しかし、多くの無線通信システムが運用される場合、各マスタが周波数ホッピング方式でスレーブとの通信に用いる周波数帯を変更したとしても、無線通信システム間での干渉量が増加する可能性がある。そのため、他の無線通信システムとの干渉を軽減できる新たな機能の実現が必要とされる。

本発明の一形態は、他の無線通信システムとの干渉を軽減できる電子装置および方法を提供することを目的とする。

実施形態によれば、電子装置は、送信部と、処理部と、受信部とを具備する。送信部は、第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）期間において第１乃至第ｎ周波数帯を用いる第１順番である第１パターンと、前記第１乃至第ｎ期間において前記第１乃至第ｎ周波数帯を用いる前記第１順番とは異なる第２順番である第２パターンと、を少なくとも含む複数のパターンのいずれかにより、第１電子装置へ信号を送信する。処理部は、通信状況に応じて、前記複数のパターンのうちいずれを用いるかを切り替える。受信部は、前記第１電子装置へ直前に信号を送信したときに用いた前記第１乃至第ｎ周波数帯のいずれかと同一の周波数帯により、前記第１電子装置から信号を受信する。

実施形態に係る電子装置を含む無線通信システムの構成例を示すブロック図。 図１の無線通信システムの機能構成例を示すブロック図。 マスタと複数のスレーブとの間の通信シーケンスの例を示す図。 マスタとスレーブとの間でパケットがやり取りされる例を示す図。 特定の期間および周波数帯（チャネル）において、マスタとスレーブとの間でパケットがやり取りされる例を示す図。 周波数ホッピング方式で割り当てられるチャネルの遷移の例を示す図。 マスタが２つのスレーブに対してタイムスロットとチャネルの組を割り当てたチャネルマップの例を示す図。 マスタが２０個のスレーブに対してタイムスロットとチャネルの組を割り当てたチャネルマップの例を示す図。 図１の無線通信システムを含む複数の無線通信システムの構成例を示すブロック図。 図９の複数の無線通信システムにおいて、ある無線通信システムが別の無線通信システムに干渉する例を示す図。 干渉により、無線通信システムにシステムダウンが発生する例を示す図。 図１の無線通信システムと別の無線通信システムとでパケット衝突が発生し続ける場合のチャネルマップの例を示す図。 干渉が発生する時間および周波数のパターンの例を示す図。 複数の無線通信システムのチャネルマップの関係の例を示す図。 複数のマスタを有線で同期させる構成例を説明するための図。 複数のマスタを無線で同期させる例を示す図。 図１６の同期に用いられる同期信号の例を示す図。 複数のスレーブをマスタに無線で同期させる例を示す図。 同期または非同期の場合に、マスタがスレーブからパケットを受信するタイミングの例を説明するための図。 干渉により最大許容遅延時間内にパケット衝突が発生する例を示す図。 干渉により最大許容遅延時間内にパケット衝突が発生する別の例を示す図。 干渉により最大許容遅延時間を超えてパケット衝突が発生し続けて、システムダウンが発生する例を示す図。 システムダウン回数に対する、チャネルマップの組み合わせの累積確率分布（Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＣＤＦ）の例を示す図。 チャネルマップの複数の組み合わせを順次用いる場合に、あるチャネルマップの組み合わせを用いたことに応じてシステムダウンが発生することを示す図。 連続したパケット衝突が発生する場合の、あるマスタのチャネルマップの例を示す図。 連続したパケット衝突が発生する場合の、別のマスタのチャネルマップの例を示す図。 マスタからスレーブへの通信で干渉が発生する例を示す図。 スレーブからマスタへの通信で干渉が発生する例を示す図。 マスタとスレーブとの間の通信シーケンスの別の例を示す図。 周波数ホッピングの再設定の例を示す図。 再設定の対象となるリンクの例を説明するための図。 ２つのリンク間で干渉が発生した場合のチャネルマップの例を示す図。 マスタによって実行される通信制御処理の手順の例を示すフローチャート。 マスタによって実行されるキャリブレーションの手順の例を示すフローチャート。 マスタによって実行される通信処理の手順の例を示すフローチャート。 スレーブによって実行される通信制御処理の手順の例を示すフローチャート。

以下、実施の形態について図面を参照して説明する。

まず、図１を参照して、一実施形態に係る電子装置を含む無線通信システム５−１の構成を説明する。無線通信システム５−１は、マスタ装置として機能する１台の電子装置Ｍ１と、スレーブ装置として機能するＮ台の電子装置Ｓ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎとで構成される。Ｎは１以上の整数である。以下では、マスタ装置として機能する電子装置をマスタと称し、スレーブ装置として機能する電子装置をスレーブとも称する。

マスタＭ１と各スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎとは、無線通信を行うための無線通信機能をそれぞれ有する。マスタＭ１と各スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎとは無線通信機能を用いて、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）に準拠した無線通信を行う。

マスタＭ１は無線通信により、各スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎを管理する。マスタＭ１は、コンピュータ、携帯情報端末、または各種電子装置に内蔵される組み込みシステムとして実現され得る。

各スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎは無線通信により、そのスレーブで取得された情報をマスタＭ１に提供する。各スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎは、マスタＭ１によって管理されるべき構成を備える電子装置として実現され得る。このマスタＭ１によって管理されるべき構成は、例えばアクチュエータ、センサ、プロセッサ、電池モジュール、または発電モジュールである。各スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎは、このような構成に関する様々な情報をマスタＭ１に送信し得る。

以下では一例として、マスタＭ１と各スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−ＮとがＢＬＥに準拠した無線通信を行う場合について主に説明する。

図２はマスタＭ１と各スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎの機能構成例を示す。マスタＭ１は、同期部１０１、周波数選択送信部１０２、受信復調部１０３、パケット衝突検知部１０４、再設定部１０５、およびアンテナ１０６を備える。同期部１０１、周波数選択送信部１０２、受信復調部１０３、パケット衝突検知部１０４、および再設定部１０５は、回路のようなハードウェアで、プロセッサによって実行されるソフトウェアで、あるいはそれらの組み合わせで、実現され得る。

同期部１０１はマスタＭ１と別の電子装置とを同期させるための処理を行う。この別の電子装置は、各スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎであってもよいし、別の無線通信システム内のマスタであってもよい。同期のための具体的な動作については、図１５から図１９を参照して後述する。

周波数選択送信部１０２、受信復調部１０３、パケット衝突検知部１０４、および再設定部１０５は、スレーブＳ１−Ｘとのコネクション（接続）が確立した場合、使用する周波数帯（すなわちチャネル）の遷移パターンを通信状況に応じて選択するキャリブレーション処理を行って、他の無線通信システムとの干渉が少ない遷移パターンを選択する。通信状況は、例えば、他の無線通信システムで使用されているチャネルの遷移パターンに応じて変化し得る。周波数選択送信部１０２は、選択された遷移パターンに従う周波数帯で信号をスレーブＳ１−Ｘへ送信する。なお、スレーブＳ１−Ｘは、スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎのいずれか１つである。

周波数選択送信部１０２は、第１乃至第ｎ期間において第１乃至第ｎ周波数帯を用いる第１順番である第１遷移パターンと、第１乃至第ｎ期間において第１乃至第ｎ周波数帯を用いる第１順番とは異なる第２順番である第２遷移パターンと、を少なくとも含む複数の遷移パターンのいずれかにより、スレーブＳ１−Ｘへ信号を送信する。なお、ｎは２以上の整数である。周波数選択送信部１０２は、これら複数の遷移パターンのいずれか１つの遷移パターンで、スレーブＳ１−Ｘへアンテナ１０６を介して信号を送信する。

周波数選択送信部１０２は周波数帯を周期的に変更する第１方式で、各遷移パターンを決定する。各遷移パターンは、マスタＭ１とスレーブＳ１−Ｘとのリンクで信号を送受信するために用いるべき周波数帯の周期的な遷移パターンである。

より詳しくは、周波数選択送信部１０２は、複数の遷移パターンの各々を、ランダムに決定されたパラメータを用いて第１方式で決定する。例えば、周波数選択送信部１０２は、ランダムに決定された第１パラメータを用いて、第１方式で第１遷移パターンを決定する。また、周波数選択送信部１０２は、ランダムに決定された第２パラメータを用いて、第１方式で第２遷移パターンを決定する。このパラメータは、対応する遷移パターンにおいて連続する２つの周波数帯の周波数間隔（ＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔとも称する）に相当する。この第１方式は、例えばＢＬＥで用いられる周波数ホッピング方式である。

受信復調部１０３は、直前に信号を送信したときに用いた第１乃至第ｎ周波数帯のいずれかと同一の周波数帯により、スレーブＳ１−Ｘからアンテナ１０６を介して信号を受信し得る。受信復調部１０３は、受信した信号を復調して、その信号に応じた処理を行ってもよい。

周波数選択送信部１０２、パケット衝突検知部１０４、および再設定部１０５は、通信状況に応じて、上記の複数の遷移パターンのうちいずれを用いるかを切り替える。より詳しくは、再設定部１０５は、受信復調部１０３およびパケット衝突検知部１０４によって取得される通信状況に応じて、スレーブＳ１−Ｘとの接続を解除して、スレーブＳ１−Ｘとの接続を再度確立することにより、複数の遷移パターンのうちいずれを用いるかを切り替える。周波数選択送信部１０２は、切り替えた後に遷移パターンでスレーブＳ１−Ｘへ信号を送信する。

あるいは、再設定部１０５は、受信復調部１０３およびパケット衝突検知部１０４によって取得される通信状況に応じて、周波数選択送信部１０２と受信復調部１０３の少なくとも一方を再起動することにより、複数の遷移パターンのうちいずれを用いるかを切り替えてもよい。再設定部１０５は、例えば周波数選択送信部１０２を含む回路、受信復調部１０３を含む回路、または周波数選択送信部１０２および受信復調部１０３を含む回路に対して、供給される電力を遮断した後、その電力供給を再開することにより、周波数選択送信部１０２と受信復調部１０３の少なくとも一方を再起動する。

パケット衝突検知部１０４は、いずれかの遷移パターンで送信した信号が、最大許容遅延時間を超えてスレーブＳ１−Ｘに到達していないことを検知する。最大許容遅延時間は、あるパケットを送信する際に許容される遅延の最大の時間である。つまり、パケット衝突検知部１０４は、いずれかの遷移パターンで、あるパケットを伝送するための信号を送信した場合に、その信号が最大許容遅延時間を超えてスレーブＳ１−Ｘに到達していないことを検知する。マスタＭ１からスレーブＳ１−Ｘへ伝送されるパケットと、スレーブＳ１−ＸからマスタＭ１へ伝送されるパケットの少なくとも一方は、無線通信システム５−１と別の無線通信システムとの干渉によるパケット衝突が発生した場合に、到達しない可能性がある。

例えば、パケット衝突検知部１０４が、第１遷移パターンで送信した信号が最大許容遅延時間を超えてスレーブＳ１−Ｘに到達していないことを検知した場合、再設定部１０５は第２パラメータをランダムに決定する。そして、周波数選択送信部１０２は、第２パラメータを用いて第１方式で第２遷移パターンを決定する。つまり、再設定部１０５は、スレーブＳ１−Ｘに対する遷移パターンの割り当てを再設定する（すなわち切り替える）。この再設定に応じて、周波数選択送信部１０２は、第２遷移パターンで信号をスレーブＳ１−Ｘへ送信する。

さらに、パケット衝突検知部１０４によって、第２遷移パターンで送信した信号が最大許容遅延時間を超えてスレーブＳ１−Ｘに到達していないことが検知された場合、再設定部１０５は第３パラメータをランダムに決定する。そして、周波数選択送信部１０２は、第３パラメータを用いて第１方式で第３遷移パターンを決定する。周波数選択送信部１０２は、例えば第１乃至第ｎ期間において第１乃至第ｎ周波数帯を用いる第１順番および第２順番とは異なる第３順番である第３遷移パターンを決定する。つまり、再設定部１０５は、スレーブＳ１−Ｘに対する遷移パターンの割り当てを再設定する。この再設定に応じて、周波数選択送信部１０２は第３遷移パターンで信号をスレーブＳ１−Ｘへ送信する。

各スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎは、同期部２０１、受信復調部２０２、送信部２０３、およびアンテナ２０４を備える。同期部２０１、受信復調部２０２、および送信部２０３は、回路のようなハードウェアで、プロセッサによって実行されるソフトウェアで、あるいはそれらの組み合わせで、実現され得る。

スレーブＳ１−Ｘの同期部２０１は、スレーブＳ１−ＸとマスタＭ１とを同期させるための処理を行う。同期のための具体的な動作については、図１８および図１９を参照して後述する。

受信復調部２０２は、第１乃至第ｎ期間において第１乃至第ｎ周波数帯を用いる第１順番である第１遷移パターンと、第１乃至第ｎ期間において第１乃至第ｎ周波数帯を用いる第１順番とは異なる第２順番である第２遷移パターンと、を少なくとも含む複数の遷移パターンのうち、マスタＭ１によって通信状況に応じて切り替えられたいずれか１つの遷移パターンにより、マスタＭ１から信号を、アンテナ２０４を介して受信する。受信復調部２０２は、受信した信号を復調して、その信号に応じた処理を行ってもよい。

送信部２０３は、マスタＭ１から直前に信号を受信したときに用いた第１乃至第ｎ周波数帯のいずれかと同一の周波数帯により、マスタＭ１へアンテナ２０４を介して信号を送信する。送信部２０３は、例えば受信した信号に対する応答として、ＡＣＫや情報を伝送するための信号をマスタＭ１へ送信する。

より具体的な動作の例として、あるパケットを伝送するための第１信号をマスタＭ１からスレーブＳ１−Ｘへ送信する場合について説明する。
まず、マスタＭ１の周波数選択送信部１０２は、第１遷移パターンに含まれる第１周波数帯で第１信号をスレーブＳ１−Ｘへ送信する。第１信号がスレーブＳ１−Ｘに到達したならば、受信復調部１０３はスレーブＳ１−Ｘから第１周波数帯で第２信号を受信し得る。受信復調部１０３が第２信号を受信した場合、周波数選択送信部１０２は第１信号とは別の信号を第２周波数帯でスレーブＳ１−Ｘへ送信する。この別の信号がスレーブＳ１−Ｘに到達したならば、受信復調部１０３はさらに、スレーブＳ１−Ｘから第２周波数帯で信号を受信し得る。

このように、第１遷移パターンに従って遷移（ホッピング）する周波数帯で、マスタＭ１からスレーブＳ１−Ｘへの信号とスレーブＳ１−ＸからマスタＭ１への信号がいずれも到達する場合、周波数選択送信部１０２は、この第１遷移パターンで、異なる信号（例えば異なるデータ部を含むパケット）を次々にスレーブＳ１−Ｘへ送信すると共に、その応答の信号をスレーブＳ１−Ｘから受信する。つまり、マスタＭ１は、他の無線通信システムとの干渉が少ない良好な第１遷移パターンで、スレーブＳ１−Ｘと継続的に通信できる。

しかしながら、受信復調部１０３は、周波数選択送信部１０２が第１信号を送信した後に、スレーブＳ１−Ｘから第１周波数帯で第２信号を受信できない場合がある。受信復調部１０３が第１周波数帯でスレーブＳ１−Ｘから第２信号を受信しない原因は、以下の２つのいずれかである。

第１の原因は、送信された第１信号が干渉によりスレーブＳ１−Ｘに到達せず、スレーブＳ１−Ｘの受信復調部２０２が第１信号を受信していない場合に、送信部２０３が応答のための第２信号をマスタＭ１に送信していないことである。第２の原因は、第１信号がスレーブＳ１−Ｘに到達して、スレーブＳ１−Ｘの受信復調部２０２が第１信号を受信したものの、送信部２０３が応答のために送信した第２信号がマスタＭ１に到達していないことである。これら２つのいずれか一方の原因により、周波数選択送信部１０２が第１信号を送信した後に、受信復調部１０３は第１周波数帯でスレーブＳ１−Ｘから第２信号を受信できない。

パケット衝突検知部１０４は、周波数選択送信部１０２が第１周波数帯で第１信号を送信した後に、受信復調部１０３がスレーブＳ１−Ｘから第１周波数帯で第２信号を受信しなかったことにより、他の無線通信システムとの干渉（例えばパケット衝突）を検知する。この場合、周波数選択送信部１０２は、スレーブＳ１−Ｘへ第２周波数帯で第１信号を送信（再送）する。上述したように、第２周波数帯は第１遷移パターンに含まれ、第１周波数帯の後に用いられるべき周波数帯である。

なお、パケット衝突検知部１０４は、周波数選択送信部１０２が第１周波数帯で第１信号を送信してからホッピング時間間隔（ｈｏｐｐｉｎｇ ｉｎｔｅｒｖａｌ）が経過しても、スレーブＳ１−Ｘから第１周波数帯で第２信号を受信しなかった場合に、他の無線通信システムとの干渉（例えばパケット衝突）を検知してもよい。周波数選択送信部１０２は、ホッピング時間間隔毎に、スレーブＳ１−Ｘとの通信に用いるべき周波数帯を変更し得る。なお、ホッピング時間間隔は、例えば最大許容遅延時間の整数分の１である。

パケット衝突検知部１０４はさらに、周波数選択送信部１０２が第２周波数帯で第１信号を送信した後に、スレーブＳ１−Ｘから第２周波数帯で第３信号を受信しなかったことにより、他の無線通信システムとの干渉を検知する。この場合、周波数選択送信部１０２は、スレーブＳ１−Ｘへ第３周波数帯で第１信号を送信する。上述したように、第３周波数帯は第２遷移パターンに含まれる最初の周波数帯である。なお、パケット衝突検知部１０４は、周波数選択送信部１０２が第２周波数帯で第１信号を送信してホッピング時間間隔が経過しても、スレーブＳ１−Ｘから第２周波数帯で第３信号を受信しなかった場合に、他の無線通信システムとの干渉を検知してもよい。

また、パケット衝突検知部１０４は、第１遷移パターンでの第１信号の送信を開始してから最大許容遅延時間を超えるまで連続して、第１遷移パターンの周波数帯でスレーブＳ１−Ｘから信号を受信しなかったことを検知し得る。パケット衝突検知部１０４は、例えば、第１遷移パターンでの第１信号の送信を開始してから、スレーブＳ１−Ｘから第１遷移パターンの周波数帯で連続して信号を受信しなかった回数をカウントする。この場合、パケット衝突検知部１０４は、カウントされた回数が、最大許容遅延時間内に信号を送信可能な回数（＝最大許容遅延時間／ホッピング時間間隔）を超えた場合に、第１遷移パターンでの第１信号の送信を開始してから最大許容遅延時間を超えるまで連続して、第１遷移パターンの周波数帯でスレーブＳ１−Ｘから信号を受信しなかったと判断してもよい。

さらに、マスタＭ１において既知であるデータをスレーブＳ１−Ｘが送信するようにして、パケット衝突検知部１０４がスレーブＳ１−Ｘから受信したデータの誤り率を算出してもよい。この場合、算出した誤り率が閾値を超えたならば、パケット衝突検知部１０４は、第１遷移パターンでの第１信号の送信を開始してから最大許容遅延時間を超えるまで連続して、第１遷移パターンの周波数帯でスレーブＳ１−Ｘから信号を受信しなかったと判断する。

第１遷移パターンでの第１信号の送信を開始してから最大許容遅延時間を超えるまで連続して、スレーブＳ１−Ｘから第１遷移パターンの周波数帯で信号を受信しなかった場合、再設定部１０５は、周波数選択送信部１０２が第１遷移パターンとは別の第２遷移パターンで、スレーブＳ１−Ｘへ信号を送信するように切り替える。つまり、再設定部１０５は、第１遷移パターンを、他の無線通信システムとの干渉の頻度が高い悪い遷移パターンであると判断する。再設定部１０５による切り替えに応じて、周波数選択送信部１０２は第２遷移パターンに示される第３周波数帯で、第１信号をスレーブＳ１−Ｘへ送信する。その際、再設定部１０５が第２パラメータをランダムに選択した後、周波数選択送信部１０２が第２パラメータを用いて、第１方式で第２遷移パターンを決定してもよい。

第２遷移パターンに従って遷移する周波数帯で、マスタＭ１からスレーブＳ１−Ｘへの信号とスレーブＳ１−ＸからマスタＭ１への信号がいずれも到達する場合、周波数選択送信部１０２は、この第２遷移パターンで、異なる信号を次々にスレーブＳ１−Ｘへ送信する共に、その応答の信号をスレーブＳ１−Ｘから受信する。つまり、マスタＭ１は、他の無線通信システムとの干渉が少ない良好な第２遷移パターンで、スレーブＳ１−Ｘと継続的に通信できる。

周波数選択送信部１０２、パケット衝突検知部１０４、および再設定部１０５は、スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎの各々に対して、良好な遷移パターンが選択されるまで、上述した動作を繰り返し行う。これにより、マスタＭ１と各スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎとは、他の無線通信システムとの干渉が軽減される遷移パターンで通信を行うことができる。

＜マスタ−スレーブ間の無線通信＞
図３は、マスタＭ１とスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎとの間の通信シーケンスの例を示す。マスタＭ１とスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎが、例えばＢＬＥに準拠した無線通信を行う場合、マスタＭ１から１つのスレーブへの情報の送信と、その１つのスレーブからマスタＭ１への情報の送信とは、対（すなわちペア）になっている。

より具体的には、図３に示すように、マスタＭ１からスレーブＳ１−１への情報の送信Ａ１と、スレーブＳ１−１からマスタＭ１への情報の送信Ａ２とが、対になっている。マスタＭ１からスレーブＳ１−２への情報の送信Ｂ１と、スレーブＳ１−２からマスタＭ１への情報の送信Ｂ２とが、対になっている。また、マスタＭ１からスレーブＳ１−Ｎへの情報の送信Ｃ１と、スレーブＳ１−ＮからマスタＭ１への情報の送信Ｃ２とが対になっている。

このように、無線通信システム５−１では、マスタＭ１から１つのスレーブへの情報の送信と、その１つのスレーブからマスタＭ１への情報の送信との対が、マスタＭ１に接続されているスレーブの台数だけ存在し得る。

図４は、マスタＭ１からスレーブＳ１−Ｘへの情報の送信と、スレーブＳ１−ＸからマスタＭ１への情報の送信との対を実現するための、パケットのやり取りの例を示す。図４に示す例では、まず、ある時刻にマスタＭ１からスレーブＳ１−Ｘへのパケット３０１が送信されている。このパケット３０１の送信が完了してから一定の時間３０３が経過した時刻に、スレーブＳ１−ＸからマスタＭ１へのパケット３０２が送信（返信）される。マスタＭ１からスレーブＳ１−Ｘへのパケット３０１の送信と、スレーブＳ１−ＸからマスタＭ１へのパケット３０２の送信とは、タイムスロットと称される期間内に行われ得る。

なお、パケット３０１はマスタＭ１からスレーブＳ１−Ｘに送信すべき情報を含む。パケット３０１は、例えばマスタＭ１によるスレーブＳ１−Ｘへの要求を示す情報を含む。また、パケット３０２はパケット３０１に応答するための情報を含む。パケット３０２は、例えば、ＡＣＫ、マスタＭ１によって管理されるべきスレーブＳ１−Ｘに関する情報を含む。

図５はさらに、特定のタイムスロットにおいて、特定の部分周波数帯で、マスタＭ１とスレーブＳ１−Ｘとの間でパケットがやり取りされる例を示す。マスタＭ１は無線通信に利用可能な周波数帯を均等に分割して得られる複数の部分周波数帯を、各スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎとの無線通信にそれぞれ使用し得る。部分周波数帯はチャネルとも称される。

図５では、タイムスロット３１１内において、マスタＭ１がスレーブＳ１−Ｘにチャネル３１２でパケットを送信した後、スレーブＳ１−ＸがマスタＭ１にチャネル３１２でパケットを送信する例が、示されている。このように、１つのタイムスロット３１１では、マスタＭ１からスレーブＳ１−Ｘへのパケットの送信と、これに応じたスレーブＳ１−ＸからマスタＭ１へのパケットの送信とが、同一のチャネル３１２を用いて行われる。換言すると、マスタＭ１からスレーブＳ１−Ｘへのパケットの送信と、これに応じたスレーブＳ１−ＸからマスタＭ１へのパケットの送信のために、１つのタイムスロット３１１と１つのチャネル３１２とが割り当てられている。

＜周波数ホッピング方式＞
マスタＭ１に複数のスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎが接続される場合、マスタＭ１はスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎそれぞれとの通信にチャネルを割り当てるために、例えば周波数ホッピング方式を用いる。周波数ホッピング方式では、各スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎとの通信のために割り当てられるチャネルが、時間の経過に従って周期的に変化する。

より詳しくは、周波数ホッピング方式では、マスタＭ１とスレーブＳ１−Ｘとのコネクションが確立された場合、スレーブＳ１−Ｘと通信するために、一定の周波数間隔でホッピングするチャネルが順次割り当てられる。マスタＭ１は、周波数ホッピング方式により、時間の経過に従って、スレーブＳ１−Ｘとの通信に用いられるチャネルが周期的に変化（ホッピング）するように割り当てる。

以下では、周波数ホッピング方式で用いられる周波数間隔をＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔと称する。ＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔには、スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎ毎に決定される値が用いられ得る。ＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔには、例えばチャネル単位の値が設定される。

マスタＭ１はアドバタイズの状態を経てスレーブＳ１−Ｘとのコネクションが確立した後、スレーブＳ１−Ｘとの通信に用いられるチャネルを、時間の経過に従って順次決定する。上述したように、周波数ホッピング方式ではスレーブＳ１−Ｘとの通信のために割り当てられるチャネルが、時間の経過に従って周期的に変化する。マスタＭ１は、例えばＢＬＥで規定された以下の式（１）に基づいて、各スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎとの通信のために割り当てられるチャネルを決定する。
ＵｎｍａｐｐｅｄＣｈａｎｎｅｌ＝（ＬａｓｔＵｎｍａｐｐｅｄＣｈａｎｎｅｌ＋ＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔ） ｍｏｄ ３７ （式１）
ＵｎｍａｐｐｅｄＣｈａｎｎｅｌは、スレーブＳ１−Ｘとの通信に割り当てられるべきチャネル（より詳しくはチャネル番号）を示す。ＬａｓｔＵｎｍａｐｐｅｄＣｈａｎｎｅｌは、スレーブＳ１−Ｘとの通信のために直前に割り当てられていたチャネルを示す。マスタＭ１とスレーブＳ１−Ｘとのコネクションが確立した後に、最初にＵｎｍａｐｐｅｄＣｈａｎｎｅｌを算出する場合には、ＬａｓｔＵｎｍａｐｐｅｄＣｈａｎｎｅｌとして０が設定される。

ＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔは、ホッピングにより変化するチャネル単位の周波数間隔を示す。ＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔは、周波数ホッピング方式で用いられる、ランダムに決定されるパラメータである。マスタＭ１はスレーブＳ１−Ｘとのコネクションが確立したことに応じて、例えば５から１６までの整数値から１つの整数値をランダムに選択して、スレーブＳ１−Ｘに対応するＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔとして用いる。

式（１）では、ＬａｓｔＵｎｍａｐｐｅｄＣｈａｎｎｅｌとＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔの和を３７で除した場合の剰余が、ＵｎｍａｐｐｅｄＣｈａｎｎｅｌとして算出される。マスタＭ１はランダムに選択されたＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔを式（１）に適用することにより、コネクションが確立したスレーブＳ１−Ｘに対して、ランダム性と周期性とを有する時系列のチャネルの遷移パターンを割り当てることができる。

なお、式（１）では、マスタＭ１とスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎとの通信に３７個のチャネルが利用可能であることが想定されている。利用可能なチャネルは任意の数であってもよく、その数に応じて式（１）を適宜変更できる。また、ＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔとして選択され得る値も、上述した５から１６までの整数値に限らず、任意の値を用いることができる。

図６は周波数ホッピング方式で割り当てられるチャネルの遷移パターンの例を示す。より詳しくは、式（１）に従って、ＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔが５である場合に割り当てられるチャネルの遷移パターン３２１と、ＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔが１６である場合に割り当てられるチャネルの遷移パターン３２２とが示されている。図６では、水平方向の軸がホッピングの回数を示し、垂直方向の軸がチャネル番号を示す。ここでは、０から３６までの３７個のチャネルが、マスタＭ１とスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎとの通信に利用可能であることを想定する。

それぞれのチャネルの遷移パターン３２１，３２２において、３７回のホッピングが１周期に相当する。遷移パターン３２１，３２２に示すように、ＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔとしていずれの値が用いられる場合にも、３７回のホッピングに相当する１周期のチャネルの遷移において全チャネルをそれぞれ１回ずつ経由した後、最初に割り当てられたチャネルに戻る。これは例えばＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔを３７回足して、３７で除した場合の剰余が０になることからも分かる。したがって、静的な伝搬環境であれば、３７回のホッピングによるチャネルの遷移パターンに応じた通信特性が、周期的に繰り返される。静的な伝搬環境とは、例えば金属で囲まれた電波を遮蔽する空間内の環境である。

図７は、マスタＭ１が、２つのスレーブＳ１−１，Ｓ１−２の各々に対して（すなわち各スレーブＳ１−１，Ｓ１−２とのリンクに対して）、タイムスロットとチャネルの組を割り当てたチャネルマップ４００の例を示す。ここでは、０から３６までの３７個のチャネルが、マスタＭ１とスレーブＳ１−１，Ｓ１−２との通信に利用可能であることを想定する。

マスタＭ１は、各スレーブＳ１−１，Ｓ１−２に対して、時間の経過に従って、一定の時間間隔でタイムスロットを割り当てると共に、上述した周波数ホッピング方式でチャネルを割り当てる。つまり、マスタＭ１は、各スレーブＳ１−１，Ｓ１−２に対して、時間の経過に従って、タイムスロットとチャネルの組を割り当てる。

なお、あるスレーブに対してタイムスロットとチャネルの組を割り当てるとは、マスタＭ１とそのスレーブとの通信（例えばパケットの送受信）に、そのタイムスロットとチャネルの組が用いられることを意味する。

各スレーブに対して、あるチャネルとタイムスロットの組が割り当てられる一定の時間間隔を、ホッピング時間間隔、あるいはコネクション時間間隔（ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｖａｌ）と称する。マスタＭ１は、ホッピング時間間隔として、複数のスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎに共通の値を用い得る。マスタＭ１は、ホッピング時間間隔として予め決められた値を用いてもよいし、最初のスレーブとのコネクションを確立したことに応じて、ホッピング時間間隔として任意の値を設定してもよい。

チャネルマップ４００において、斜線のパターンで示される時間−周波数領域４０１〜４０６は、スレーブＳ１−１に対して順に割り当てられるタイムスロットとチャネルの組を表す。また、格子のパターンで示される時間−周波数領域４１１〜４１６は、スレーブＳ１−２に対して順に割り当てられるタイムスロットとチャネルの組を表す。以下では、時間−周波数領域を、単に領域とも称する。

図７に示す例において、スレーブＳ１−１に対するＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔは５である。したがって、スレーブＳ１−１に対して連続して割り当てられる２つのチャネルの間には、５チャネル分の周波数間隔がある。例えば領域４０１と領域４０２の間には５チャネル分の周波数間隔がある。

スレーブＳ１−２に対するＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔは２である。したがって、スレーブＳ１−２に対して連続して割り当てられる２つのチャネルの間には、２チャネル分の周波数間隔がある。例えば領域４１１と領域４１２の間には２チャネル分の周波数間隔がある。

また上述したように、スレーブＳ１−１およびスレーブＳ１−２に対して、共通のホッピング時間間隔が用いられている。したがって、スレーブＳ１−１に対して連続して割り当てられる２つのタイムスロットの間隔はホッピング時間間隔に対応し、スレーブＳ１−２に対して連続して割り当てられる２つのタイムスロットの間隔はホッピング時間間隔に対応する。例えば領域４０１と領域４０２の間隔はホッピング時間間隔に対応し、領域４１１と領域４１２の間隔はホッピング時間間隔に対応する。

図４を参照して上述したように、スレーブＳ１−１に対して割り当てられた各領域４０１〜４０６は、その領域に対応するタイムスロットにおいて、その領域に対応するチャネルで、マスタＭ１からスレーブＳ１−１へのパケットが送信された後、スレーブＳ１−１からマスタＭ１へのパケットが送信されることを示す。同様に、スレーブＳ１−２に対して割り当てられた各領域４１１〜４１６は、その領域に対応するタイムスロットにおいて、その領域に対応するチャネルで、マスタＭ１からスレーブＳ１−２へのパケットが送信された後、スレーブＳ１−２からマスタＭ１へのパケットが送信されることを示す。

なお、図７では、スレーブＳ１−１に対応するＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔが５であって、スレーブＳ１−２に対応するＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔが２であり、２つのスレーブＳ１−１，Ｓ１−２に対応するＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔが異なる例を示した。しかしながら、スレーブＳ１−１に対応するＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔとスレーブＳ１−２に対応するＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔとはそれぞれランダムに選択されるので、同一になる場合もある。

マスタＭ１は図７に示すように、スレーブＳ１−１，Ｓ１−２に対して異なるタイムスロットを割り当てる。そのため、２つのスレーブＳ１−１，Ｓ１−２に対応するＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔとして同一の値が選択されたとしても、マスタＭ１とスレーブＳ１−１との通信と、マスタＭ１とスレーブＳ１−２との通信との間で、干渉は発生しない。

図８は、マスタＭ１が２０個のスレーブの各々に対して、タイムスロットとチャネルの組を割り当てたチャネルマップ５０の例を示す。ここでは、０から３６までの３７個のチャネルが、マスタＭ１と２０個のスレーブとの通信に利用可能であることを想定する。

チャネルマップ５０では、２０個のスレーブに割り当てられたタイムスロットとチャネルの組を表す多数の領域が、スレーブ毎に異なるパターンを付して図示されている。チャネルマップ５０は、例えば、スレーブＳ１−Ｘに対して、領域５０１で表されるタイムスロットとチャネルの組が割り当てられた後に、領域５０２で表されるタイムスロットとチャネルの組が割り当てられることを示している。

上述したように、マスタＭ１はスレーブＳ１−Ｘとのコネクションを確立したことに応じて、ＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔの値をランダムに決定する。そして、マスタＭ１は、スレーブＳ１−Ｘに対して、他のスレーブに割り当てられるタイムスロットと重複しないタイムスロットを起点として、ホッピング時間間隔毎のタイムスロットを順次割り当てると共に、ランダムに決定されたＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔを用いた周波数ホッピング方式でチャネルを順次割り当てる。マスタＭ１は、各スレーブとのコネクションが確立される毎に割り当てを開始し、そのスレーブとのコネクションが解除された場合、割り当てを終了する。

このように、２０個のスレーブに対するタイムスロットとチャネルの組の割り当ては、予めスケジューリングされるものではない。そのため、図８に示すように、いずれのスレーブにも割り当てられていない空きのタイムスロットが存在し得る。

＜複数の無線通信システムが設けられる場合の通信＞
図９は、無線通信システム５−１を含む複数の無線通信システムの構成例を示す。ここでは、Ｍ個の無線通信システム５−１，５−２，……，５−Ｍが設けられる場合を例示する。各無線通信システム５−１，５−２，……，５−Ｍで通信に用いられる周波数帯域は少なくとも一部が重複している。

図１を参照して上述したように、無線通信システム５−１は１台のマスタＭ１とＮ台のスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎとで構成される。また、無線通信システム５−２はマスタＭ２とＮ台のスレーブＳ２−１，Ｓ２−２，……，Ｓ２−Ｎとで構成され、無線通信システム５−ＭはマスタＭＭとＮ台のスレーブＳＭ−１，ＳＭ−２，……，ＳＭ−Ｎとで構成される。各無線通信システム５−１，５−２，……，５−Ｍには任意の台数のスレーブが設けられ、無線通信システム毎に異なっていてもよい。

無線通信システム５−１の動作は上述した通りである。他の無線通信システム５−２，……，５−Ｍも、無線通信システム５−１と同様に動作する。

各無線通信システム５−１，５−２，……，５−Ｍ内では、図７および図８を参照して上述したスレーブに対するタイムスロットとチャネルの組の割り当てにより、マスタと複数のスレーブの各々との通信において干渉が発生しない。

しかし、図１０に示すように、複数の無線通信システム５−１，５−２，……，５−Ｍ間では干渉が発生する場合がある。例えば、マスタＭ１とスレーブＳ１−Ｎとの通信に用いられるタイムスロットとチャネルの組が、マスタＭ２とスレーブＳ２−１との通信に用いられるタイムスロットとチャネルの組と重複することにより、干渉が発生する。なお、ここでは、各無線通信システム５−１，５−２，……，５−ＭがＢＬＥに準拠した通信を行うことを想定しているが、１台のマスタと複数のスレーブとをそれぞれ備える複数の無線通信システム間で通信に用いる周波数帯の少なくとも一部が重複しているならば、同様の干渉が発生し得る。

図１１は、干渉により、無線通信システム５−１にシステムダウンが発生する場合のチャネルマップ５００の例を示す。ここでは、無線通信システム５−１において、マスタＭ１がスレーブＳ１−Ｘと通信する場合を想定する。

チャネルマップ５００において、斜線のパターンで示される時間−周波数領域５１１〜５１７は、スレーブＳ１−Ｘに対して順に割り当てられるタイムスロットとチャネルの組を表す。つまり、マスタＭ１とスレーブＳ１−Ｘとの間で送受信すべき信号は、領域５１１〜５１７で表されるタイムスロットとチャネルの組を用いて伝送される。

また、格子のパターンで示される時間−周波数領域５２１〜５２７は、他の無線通信システム５−２，……，５−Ｍで割り当てられるタイムスロットとチャネルの組を表す。これら領域５２１〜５２７は、上述した領域５１１〜５１７とそれぞれ同一のタイムスロットとチャネルの組を表す。したがって、他の無線通信システム５−２，……，５−Ｍにおいて領域５２１〜５２７で表されるタイムスロットとチャネルの組を用いて伝送される信号は、マスタＭ１とスレーブＳ１−Ｘとの間で送受信される信号に干渉する。

より具体的には、領域５１１〜５１７で示されるように、マスタＭ１はホッピング時間間隔毎に変更（ホッピング）したチャネルの遷移パターンでスレーブＳ１−Ｘと通信する。しかし、他の無線通信システム５−２，……，５−Ｍのいずれかでも、領域５２１〜５２７で示されるように、同じタイミングで、且つ同じチャネルの遷移パターンで、通信が行われたならば、２つの無線通信システムの間で、伝送されるパケットの衝突が繰り返し発生することになる。

マスタＭ１では、スレーブＳ１−Ｘとの間のパケット伝送において最大許容遅延時間を超えて連続したパケット衝突が発生した場合、スレーブＳ１−Ｘとのコネクションが失われ、システムダウンが発生する。上述したように、最大許容遅延時間は、あるパケットを送信する際に許容される遅延の最大の時間である。最大許容遅延時間として、例えばホッピング時間間隔の整数倍（図１１では６倍）の時間が設定される。

図１２は、２つの無線通信システム５−１，５−２間でパケット衝突が発生し続ける場合のチャネルマップの例を示す。マスタＭ１のチャネルマップ５０−１では、スレーブＳ１−１に対して（すなわちマスタＭ１とスレーブＳ１−１とのリンクに対して）割り当てられた周波数−時間領域５５１と、スレーブＳ１−２に対して（すなわちマスタＭ１とスレーブＳ１−２とのリンクに対して）割り当てられた周波数−時間領域５５２とが、それぞれ異なるパターンを付して図示されている。また、マスタＭ２のチャネルマップ５０−２でも、スレーブＳ２−１に対して割り当てられた周波数−時間領域５５３と、スレーブＳ２−２に対して割り当てられた周波数−時間領域５５４とが、それぞれさらに異なるパターンを付して図示されている。

図７と同様に、パターンが付された各周波数−時間領域は、対応するスレーブに割り当てられたタイムスロットとチャネルの組を表す。したがって、スレーブＳ１−１に対して割り当てられた周波数−時間領域５５１は、スレーブＳ１−１に対して割り当てられた時系列のチャネルの遷移パターンを示す。スレーブＳ１−２に対して割り当てられた周波数−時間領域５５２は、スレーブＳ１−２に対して割り当てられた時系列のチャネルの遷移パターンを示す。スレーブＳ２−１に対して割り当てられた周波数−時間領域５５３は、スレーブＳ２−１に対して割り当てられた時系列のチャネルの遷移パターンを示す。また、スレーブＳ２−２に対して割り当てられた周波数−時間領域５５４は、スレーブＳ２−２に対して割り当てられた時系列のチャネルの遷移パターンを示す。

スレーブＳ１−２に対応する時系列のチャネルの遷移パターン（周波数−時間領域５５２に相当）は、別の無線通信システム５−２内のスレーブＳ２−１，Ｓ２−２に対応する時系列のチャネルの遷移パターンと重複していないので、マスタＭ１とスレーブＳ１−２との通信においてパケット衝突（干渉）は発生しない。同様に、スレーブＳ２−２に対応する時系列のチャネルの遷移パターン（周波数−時間領域５５４に相当）は、別の無線通信システム５−１内のスレーブＳ１−１，Ｓ１−２に対応する時系列のチャネルの遷移パターンと重複していないので、マスタＭ２とスレーブＳ２−２との通信においてパケット衝突は発生しない。

これに対して、スレーブＳ１−１に対応する時系列のチャネルの遷移パターン（周波数−時間領域５５１に相当）は、別の無線通信システム５−２内のスレーブＳ２−１に対応する時系列のチャネルの遷移パターン（周波数−時間領域５５３に相当）と重複しているので、マスタＭ１とスレーブＳ１−１との通信と、マスタＭ２とスレーブＳ２−１との通信の間で、パケット衝突が繰り返し発生する。つまり、スレーブＳ１−１に対応する時系列のチャネルの遷移パターンと、スレーブＳ２−１に対応する時系列のチャネルの遷移パターンとが、同一のタイムスロットとチャネルの組を占有しているので、パケット衝突が繰り返し発生する。

なお実際には、複数のマスタＭ１，Ｍ２，……，ＭＭ間で同一のタイミングのタイムスロットが規定されるのではなく、複数のマスタＭ１，Ｍ２，……，ＭＭでそれぞれ異なるタイミングのタイムスロットが規定されることがある。例えば、ある時刻は、マスタＭ１ではタイムスロットの開始タイミングであるのに対して、マスタＭ２ではタイムスロットの途中のタイミングである可能性がある。

さらに、スペクトルマスクを考慮すると、あるチャネルを使用した通信は、そのチャネルを使用した通信だけでなく、隣接するチャネルを使用した通信にも影響を及ぼす可能性がある。

図１３は、２つの無線通信システム５−１，５−２間で干渉が発生する時間領域および周波数領域のパターンの例を示す。ここでは、マスタＭ１が時間−周波数領域５６１に対応する第１タイムスロットと第１チャネルの組でスレーブと通信する場合に、時間領域と周波数領域の各々に関して、パケット衝突が発生する例を説明する。

時間領域に関しては、マスタＭ２が、第１タイムスロットと少なくとも一部が重複するタイムスロットと第１チャネルとの組に対応する２つの時間−周波数領域５６２，５６３でスレーブと通信する場合に、パケット衝突が発生し得る。つまり、マスタＭ１およびマスタＭ２が同一のチャネルで、且つ少なくとも一部が重複したタイムスロットで、各々のスレーブと通信した場合に、パケット衝突が発生し得る。

周波数領域に関しては、スペクトルマスクを考慮すると、マスタＭ２が、（Ａ）第１タイムスロットと第１チャネルの組に対応する時間−周波数領域５６４、（Ｂ）第１タイムスロットと、第１チャネルに隣接するより高い周波数のチャネルとの組に対応する時間−周波数領域５６５、または（Ｃ）第１タイムスロットと、第１チャネルに隣接するより低い周波数のチャネルとの組に対応する時間−周波数領域５６６で、スレーブと通信する場合に、パケット衝突が発生し得る。つまり、マスタＭ１およびマスタＭ２が同一のタイムスロットで、且つ同一または隣接するチャネルで、各々のスレーブと通信した場合に、パケット衝突が発生し得る。

したがって、時間領域と周波数領域の双方を考慮したならば、マスタＭ１およびマスタＭ２が少なくとも一部が重複したタイムスロットで、且つ同一または隣接するチャネルで、各々のスレーブと通信した場合に、パケット衝突が発生し得ると云える。

図１４は、複数の無線通信システム５−１，５−２，……，５−Ｍの各々のチャネルマップ５０−１，５０−２，……，５０−Ｍの関係の例を示す。

無線通信システム５−１，５−２，……，５−Ｍ内のマスタＭ１，Ｍ２，……，ＭＭがそれぞれ独立したクロックを用いて動作しているならば、マスタＭ１が基準とするクロックとマスタＭ２が基準とするクロックとの時間差Ａが変動し、マスタＭ１が基準とするクロックとマスタＭＭが基準とするクロックとの時間差Ｂが変動する可能性がある。

これに対して、マスタＭ１，Ｍ２，……，ＭＭが共通のクロックを用いて動作しているならば、時間差Ａ，Ｂは変動しない。あるいは、マスタＭ１，Ｍ２，……，ＭＭがそれぞれ独立したクロックを用いて動作している場合にも、各クロックが揺らぎの少ない高性能なクロックであるならば、時間差Ａ，Ｂの変動が低減される。

時間差Ａ，Ｂの変動が無い、あるいは十分に小さい静的な環境であれば、パケット衝突の発生に関する通信特性は、各無線通信システム５−１，５−２，……，５−Ｍの時系列のチャネルの遷移パターン（すなわちチャネルマップ５０−１，５０−２，……，５０−Ｍのパターン）に従う。そして、この時系列のチャネルの遷移パターンは、周期的に、例えば３７回の周波数ホッピング毎に、繰り返されるので、無線通信システム５−１，５−２，……，５−Ｍ間で通信特性が維持される。

＜マスタ間の同期＞
図１５を参照して、複数のマスタＭ１，Ｍ２，……，ＭＭを有線で同期させるための構成例を説明する。

図１５（Ａ）は複数のマスタＭ１，Ｍ２，……，ＭＭを同期できない構成例を示す。図１５（Ａ）に示すように、マスタＭ１，Ｍ２，……，ＭＭに対して水晶発振器５１，５２，……，５Ｍがそれぞれ独立して設けられ、各水晶発振器５１，５２，……，５Ｍの性能が低い場合、マスタＭ１，Ｍ２，……，ＭＭ間のクロックのずれが変動する。例えば図１４に示したような、マスタＭ１が基準とするクロックとマスタＭ２が基準とするクロックとの時間差Ａが変動し、マスタＭ１が基準とするクロックとマスタＭＭが基準とするクロックとの時間差Ｂが変動する。キャリブレーションにより無線通信システム５−１，５−２，……，５−Ｍ間の干渉が発生しないようにチャネル遷移パターン（すなわちチャネルマップ）が設定されたとしても、時間差Ａ，Ｂが変動したならば、それら遷移パターンの周期性が破綻して、無線通信システム５−１，５−２，……，５−Ｍ間で干渉が発生する可能性がある。

これに対して、図１５（Ｂ）は複数のマスタＭ１，Ｍ２，……，ＭＭを同期できる構成例を示す。図１５（Ｂ）に示すように、本実施形態では、全てのマスタＭ１，Ｍ２，……，ＭＭに有線接続される１つの水晶発振器６が設けられ得る。この構成では、全てのマスタＭ１，Ｍ２，……，ＭＭに１つの水晶発振器６の影響が及ぶ。この場合、水晶発振器６の性能が低く、出力する信号のタイミングが揺らいだとしても、その揺らいだ信号の影響が全てのマスタＭ１，Ｍ２，……，ＭＭに及ぶ。

そのため、この構成では、水晶発振器６の性能に関わらず、マスタＭ１，Ｍ２，……，ＭＭがそれぞれ基準とするクロック間の時間差が変動しない。つまり、マスタＭ１，Ｍ２，……，ＭＭがそれぞれ基準とするクロック間の時間差を常に一定にできる。より具体的には、例えばマスタＭ１の同期部１０１は、水晶発振器６を用いて、マスタＭ１と他の各マスタＭ２，……，ＭＭとを同期させる。これにより、一旦、キャリブレーションによって無線通信システム５−１，５−２，……，５−Ｍ間の干渉が発生しないように複数のチャネル遷移パターンが設定されたならば、それらチャネル遷移パターンが同期して継続されるので、無線通信システム５−１，５−２，……，５−Ｍ間で干渉が発生しない状態を維持できる。

なお、水晶発振器６を有線接続するためのケーブルは、各マスタＭ１，Ｍ２，……，ＭＭに対して等長配線でなくてもよい。つまり、マスタＭ１，Ｍ２，……，ＭＭ間で位相がずれていてもよく、周波数が同期していればよい。また、水晶発振器６の代わりに、各マスタＭ１，Ｍ２，……，ＭＭに同期信号を配信するイーサークロックが用いられてもよい。

図１６は、複数のマスタＭ１，Ｍ２，……，ＭＭを無線で同期させるための構成例を示す。例えばマスタＭ１，Ｍ２，……，ＭＭに対して水晶発振器５１，５２，……，５Ｍがそれぞれ独立して設けられる場合に、いずれか１つのマスタ（ここではマスタＭ１）の同期部１０１が他のマスタ（ここではマスタＭ２，……，ＭＭ）に同期信号を送信して、それらマスタを同期させる。同期信号を受信したマスタの同期部１０１は、その同期信号に基づいてクロックを同期させる。これにより、同期信号を送信したマスタのクロックと同期信号を受信したマスタのクロックとを同期できる。各マスタのＭ１，Ｍ２，……，ＭＭの周波数選択送信部１０２は、同期部１０１により定められたクロックに基づく時刻に、パケット（すなわちパケット伝送のための信号）をあるスレーブへ送信する。

図１７は同期信号の例を示す。同期信号６１１は、一定の頻度で、プリアンブルとデータ部とを含むパケット６１２に先行して送信され得る。例えば、１つのパケットが送信される毎に１つの同期信号６１１が送信されてもよいし、３つのパケットが送信される毎に１つの同期信号６１１が送信されてもよい。同期信号６１１が送信される頻度は、受信側のマスタに対して設けられている水晶発振器の性能に応じて決定され得る。例えば、受信側のマスタに対して設けられている水晶発振器の性能が低いほど、高頻度に同期信号６１１が送信される。

以上の有線または無線の構成により、複数のマスタＭ１，Ｍ２，……，ＭＭを同期できる。

＜マスタ−スレーブ間の同期＞
図１８は複数のスレーブをマスタに無線で同期させる例を示す。ここでは一例として、無線通信システム５−１において複数のスレーブＳ１−１，……，Ｓ１−ＮをマスタＭ１に同期させる場合について説明するが、他の無線通信システム５−２，……，５−Ｎでも同様にして、複数のスレーブをマスタに同期できる。

例えば、マスタＭ１に対して水晶発振器５１が設けられ、スレーブＳ１−１，……，Ｓ１−Ｎに対して水晶発振器７１，……，７Ｎがそれぞれ設けられる場合、マスタＭ１の同期部１０１が各スレーブＳ１−１，……，Ｓ１−Ｎに同期信号を送信して、マスタＭ１と各スレーブＳ１−１，……，Ｓ１−Ｎとを同期させる。同期信号を受信した各スレーブＳ１−１，……，Ｓ１−Ｎの同期部２０１は、その同期信号に基づいてクロックを同期させる。これにより、同期信号を送信したマスタのクロックと同期信号を受信した各スレーブＳ１−１，……，Ｓ１−Ｎのクロックとを同期できる。各マスタのＭ１，Ｍ２，……，ＭＭの受信復調部１０３は、同期部１０１により定められたクロックに基づく時刻に、あるスレーブから送信されたパケット（すなわちパケット伝送のための信号）を受信する。同期信号の例については、図１７を参照して上述した通りである。

図１９を参照して、同期または非同期の場合に、マスタＭ１が各スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎからパケットを受信するタイミングの例を説明する。

図１９（Ａ）は、マスタＭ１とスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎとが同期している場合の例を示す。マスタＭ１とスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎとは同期したクロックを用いている。ここで、マスタＭ１が、スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−ＮからマスタＭ１へのパケットの送信を特定の時刻（ここではタイムスロットの先頭の時刻）に行うことを規定している場合を想定する。

この場合、スレーブＳ１−１のクロックに基づく時刻Ｔ１に、スレーブＳ１−１がパケットＰ１をマスタＭ１に送信したならば、マスタＭ１は、マスタＭ１のクロックに基づく時刻Ｔ１に、そのパケットＰ１を受信できる。スレーブＳ１−２のクロックに基づく時刻Ｔ２に、スレーブＳ１−２がパケットＰ２をマスタＭ１に送信したならば、マスタＭ１は、マスタＭ１のクロックに基づく時刻Ｔ２に、そのパケットＰ２を受信できる。また、スレーブＳ１−Ｎのクロックに基づく時刻ＴＮに、スレーブＳ１−ＮがパケットＰＮをマスタＭ１に送信したならば、マスタＭ１は、マスタＭ１のクロックに基づく時刻ＴＮに、そのパケットＰＮを受信できる。

このように、マスタＭ１とスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎとが同期したクロックを用いている場合、マスタＭ１は、規定された特定の時刻からずれのないタイミングでパケットを受信できる。

これに対して、図１９（Ｂ）は、マスタＭ１とスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎとが同期していない場合の例を示す。マスタＭ１のクロックと、各スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎのクロックとは非同期である。ここで、マスタＭ１が、スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−ＮからマスタＭ１へのパケットの送信を特定の時刻（ここではタイムスロットの先頭の時刻）に行うことを規定している場合を想定する。

この場合、スレーブＳ１−１のクロックに基づく時刻Ｔ１に、スレーブＳ１−１がパケットＰ１をマスタＭ１に送信したならば、マスタＭ１は、スレーブＳ１−１のクロックとマスタＭ１のクロックの時間のずれに応じて、マスタＭ１のクロックに基づく時刻Ｔ１よりも早く、あるいは遅く、パケットＰ１を受信する可能性がある。スレーブＳ１−２のクロックに基づく時刻Ｔ２に、スレーブＳ１−２がパケットＰ２をマスタＭ１に送信したならば、マスタＭ１は、スレーブＳ１−２のクロックとマスタＭ１のクロックの時間のずれに応じて、マスタＭ１のクロックに基づく時刻Ｔ２よりも早く、あるいは遅く、パケットＰ２を受信する可能性がある。また、スレーブＳ１−Ｎのクロックに基づく時刻ＴＮに、スレーブＳ１−ＮがパケットＰＮをマスタＭ１に送信したならば、マスタＭ１は、スレーブＳ１−ＮのクロックとマスタＭ１のクロックの時間のずれに応じて、マスタＭ１のクロックに基づく時刻ＴＮよりも早く、あるいは遅く、パケットＰＮを受信する可能性がある。

このように、マスタＭ１とスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎとが非同期のクロックを用いている場合、マスタＭ１は、規定された特定の時刻からずれたタイミングでパケットを受信する可能性がある。つまり、マスタＭ１とスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎとが非同期である場合、マスタＭ１がスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎからパケットを受信するタイミングに揺らぎが生じ得る。

本実施形態では、図１７を参照して上述したように、スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−ＮをマスタＭ１に同期させることにより、マスタＭ１が、規定した特定の時刻に、すなわち規定した特定のタイムスロットで、各スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎと通信できる。また、マスタＭ１は、同期したクロックに基づく別々のタイムスロットで、スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎそれぞれと通信できる。例えば、マスタＭ１がスレーブＳ１−１との通信に用いるタイムスロットは、マスタＭ１がスレーブＳ１−２との通信に用いるタイムスロットとは異なる。これにより、マスタＭ１と複数のスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎとの通信が並行して行われる場合にも、干渉が発生しない。

＜パケット衝突の検知＞
図２０から図２２を参照して、複数の無線通信システム５−１，５−２，……，５−Ｎ間の干渉により、パケット衝突が発生する例を説明する。ここでは、パケット衝突が発生する例を、動作無線通信システム５−１内のマスタＭ１がスレーブＳ１−Ｘへパケットを送信または再送する動作において説明する。なお、マスタＭ１がスレーブＳ１−Ｘへパケットを再送するとは、マスタＭ１が、スレーブＳ１−Ｘへ既に送信したパケットを、スレーブＳ１−Ｘへの到達が確認できなかったために、再度送信することを意味するものとする。

図２０から図２２に示す例において、同一のパターンを付して図示される矩形は、同一のデータ部を含むパケットを示す。また、「ＯＫ」が付されたパケットはスレーブＳ１−Ｘへの到達を確認できたパケットを示し、「ＮＧ」が付されたパケットはスレーブＳ１−Ｘへの到達を確認できなかったパケットを示す。

マスタＭ１はホッピング時間間隔毎にスレーブＳ１−Ｘに対してパケットを送信し得る。マスタＭ１は、スレーブＳ１−Ｘに対する、あるパケットの送信を開始してから最大許容遅延時間が経過するまでの間、そのパケットのスレーブＳ１−Ｘへの到達が確認できないならば、当該パケットの再送をホッピング時間間隔毎に繰り返し行う。最大許容遅延時間が経過しても、そのパケットのスレーブＳ１−Ｘへの到達が確認できなかった場合、マスタＭ１でシステムダウンが発生する。

なお、マスタＭ１（より詳しくはパケット衝突検知部１０４）は、第１パケットをスレーブＳ１−Ｘへ送信し、第１パケットに応答する第２パケットをホッピング時間間隔内にスレーブＳ１−Ｘから受信した場合、第１パケットがスレーブＳ１−Ｘに到達したと判断する。これに対して、第１パケットに応答する第２パケットをホッピング時間間隔内にスレーブＳ１−Ｘから受信できなかった場合、マスタＭ１は第１パケットがスレーブＳ１−Ｘに到達しなかったと判断する。

マスタＭ１とスレーブＳ１−Ｘとの通信に、別の無線通信システム５−２，……，５−Ｍにおける通信が干渉している場合、例えばマスタＭ１とスレーブＳ１−Ｘとの間で伝送されるパケットと、別の無線通信システム５−２，……，５−Ｍ内のマスタとスレーブとの間で伝送されるパケット（例えばマスタＭ２とスレーブＳ２−Ｙとの間で伝送されるパケット）とが衝突し得る。したがって例えば、マスタＭ１が送信したパケットがスレーブＳ１−Ｘに到達しないか、あるいはスレーブＳ１−Ｘが送信したパケットがマスタＭ１に到達しない。マスタＭ１は、上述した通り、最大許容遅延時間が経過するまでの間、あるパケットのスレーブＳ１−Ｘへの到達が確認できないならば、当該パケットの再送を繰り返し行う。

図２０は最大許容遅延時間内にパケット衝突が発生する例を示す。
まず、マスタＭ１は、第１データ部を含むパケット６２１がスレーブＳ１−Ｘに到達したことを確認している。つまり、パケット６２１と、別の無線通信システム５−２，……，５−Ｍにおいて伝送されるパケットとの衝突が発生していない。

次に、マスタＭ１は、第２データ部を含むパケット６２２がスレーブＳ１−Ｘに到達したことを確認できていない。つまり、パケット６２２と、別の無線通信システム５−２，……，５−Ｍにおいて伝送されるパケットとの衝突が発生している。そのため、マスタＭ１は、パケット６２２と同一の第２データ部を含むパケット６２３をスレーブＳ１−Ｘへ再送して、このパケット６２３がスレーブＳ１−Ｘに到達したことを確認している。

次いで、マスタＭ１は、第３データ部を含むパケット６２４がスレーブＳ１−Ｘに到達したことを確認できず、その後に再送した第３データ部を含むパケット６２５がスレーブＳ１−Ｘに到達したことも確認できていない。そのため、マスタＭ１は、第３データ部を含むパケット６２６をさらに再送して、このパケット６２６がスレーブＳ１−Ｘに到達したことを確認している。

このように、マスタＭ１は、パケット衝突が発生したとしても、最大許容遅延時間内の再送でパケットがスレーブＳ１−Ｘに到達したことを確認できたならば、システムダウンすることなく、スレーブＳ１−Ｘとの通信を続行できる。

図２１は最大許容遅延時間内にパケット衝突が発生する別の例を示す。
まず、マスタＭ１は、第１データ部を含むパケット６３１がスレーブＳ１−Ｘに到達したことを確認できていない。つまり、パケット６３１と、別の無線通信システム５−２，……，５−Ｍにおいて伝送されるパケットとの衝突が発生している。そのため、マスタＭ１は、パケット６３１と同一の第１データ部を含むパケット６３２をスレーブＳ１−Ｘへ再送して、このパケット６３２がスレーブＳ１−Ｘに到達したことを確認している。

次いで、マスタＭ１は、第２データ部を含むパケット６３３がスレーブＳ１−Ｘに到達したことを確認できていない。つまり、パケット６３３と、別の無線通信システム５−２，……，５−Ｍにおいて伝送されるパケットとの衝突が発生している。そのため、マスタＭ１は、パケット６３３と同一の第２データ部を含むパケット６３４をスレーブＳ１−Ｘへ再送して、このパケット６３４がスレーブＳ１−Ｘに到達したことを確認している。

さらに、マスタＭ１は、第３データ部を含むパケット６３５がスレーブＳ１−Ｘに到達したことを確認できていない。つまり、パケット６３５と、別の無線通信システム５−２，……，５−Ｍにおいて伝送されるパケットとの衝突が発生している。そのため、マスタＭ１は、パケット６３５と同一の第３データ部を含むパケット６３６をスレーブＳ１−Ｘへ再送して、このパケット６３６がスレーブＳ１−Ｘに到達したことを確認している。

したがって、図２０に示した例と同様に、マスタＭ１は、パケット衝突が発生したとしても、最大許容遅延時間内の再送でパケットがスレーブＳ１−Ｘに到達したことを確認できたならば、システムダウンすることなく、スレーブＳ１−Ｘとの通信を続行できる。

図２２は、最大許容遅延時間を超えてパケット衝突が発生し続ける例を示す。
まず、マスタＭ１は、第１データ部を含むパケット６４１がスレーブＳ１−Ｘに到達したことを確認できていない。つまり、パケット６４１と、別の無線通信システム５−２，……，５−Ｍにおいて伝送されるパケットとの衝突が発生している。

パケット６４１がＳ１−Ｘに到達したことを確認できなかったので、マスタＭ１は、パケット６４１と同一の第１データ部を含むパケット６４２をスレーブＳ１−Ｘへ再送するが、このパケット６４２がスレーブＳ１−Ｘに到達したことを確認できていない。パケット６４２がＳ１−Ｘに到達したことを確認できなかったので、マスタＭ１は、第１データ部を含むパケット６４３をスレーブＳ１−Ｘへさらに再送するが、このパケット６４３がスレーブＳ１−Ｘに到達したことを確認できていない。

そして、パケット６４３がＳ１−Ｘに到達したことを確認できなかったので、マスタＭ１は、第１データ部を含むパケット６４４をスレーブＳ１−Ｘへさらに再送するが、このパケット６４４がスレーブＳ１−Ｘに到達したことを確認できていない。この場合、マスタＭ１は、第１データ部を含む最初のパケット６４１の送信を開始してからの経過時間が最大許容遅延時間を超えても、第１データ部を含むパケットがスレーブＳ１−Ｘに到達したことを確認できていないので、システムダウンする。

このように、第１データ部を含むパケットが最大許容遅延時間内にスレーブＳ１−Ｘに到達しなかった場合、マスタＭ１はシステムダウンして、スレーブＳ１−Ｘとの通信を継続できない。

本実施形態において、マスタＭ１のパケット衝突検知部１０４は、あるパケット（より詳しくは、あるデータ部を含むパケット）が最大許容遅延時間内にスレーブＳ１−Ｘに到達したか否かを検知する。ある遷移パターンで送信したパケットが最大許容遅延時間を超えてスレーブＳ１−Ｘに到達していないことを検知した場合、再設定部１０５は、周波数選択送信部１０２が別の遷移パターンでパケットをスレーブＳ１−Ｘへ送信するように制御する。この制御に応じて、周波数選択送信部１０２は、その別の遷移パターンでパケットをスレーブＳ１−Ｘへ送信する。周波数選択送信部１０２、パケット衝突検知部１０４、および再設定部１０５は、スレーブＳ１−Ｘに対して、良好な遷移パターンが選択されるまで、上述した動作を繰り返し行う。これにより、マスタＭ１とスレーブＳ１−Ｘとは、他の無線通信システム５−２，……，５−Ｍとの干渉が軽減された良好な遷移パターン（チャネルマップ）で通信を行うことができる。

あるいは、マスタＭ１が各スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎとのコネクションを確立し、チャネルの遷移パターンを選択する動作を開始した後に、稼働する別のマスタを徐々に増やしていくように構成してもよい。この場合、マスタＭ１とスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎとの通信に、別のマスタとスレーブとの通信が干渉するならば、受信電力が増加すると推定される。これは、干渉信号がない場合と比較して、干渉信号がある（すなわち無相関な信号が加わる）場合には、受信信号が増加するためである。そのため、パケット衝突検知部１０４は、マスタＭ１の受信電力が増加したか否かに応じて、マスタＭ１とスレーブとの通信と、別のマスタとスレーブとの通信とが干渉しているかどうかを判断できる。より具体的には、パケット衝突検知部１０４は、例えばマスタＭ１の受信電力の増加量が閾値以上である場合に、あるパケットが最大許容遅延時間内にスレーブＳ１−Ｘに到達していないと判断し得る。

＜干渉の回避＞
図２３は、チャネルマップの多数の組み合わせを用いたシミュレーションにおいてシステムダウンが起きた回数（すなわち最大許容遅延時間を超えて連続するパケット衝突が起きた回数）に対する、チャネルマップの組み合わせの累積確率分布（Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＣＤＦ）の例を示す。このシミュレーションでは３つの無線通信システムがあるものとした。３つの無線通信システムには３台のマスタＭ１，Ｍ２，Ｍ３がそれぞれ設けられ、それら３台のマスタＭ１，Ｍ２，Ｍ３にそれぞれ２０台のスレーブが接続される。また、最大許容遅延時間内にパケットを送信可能な回数は６回であるとした。つまり、最大許容遅延時間をホッピング時間間隔の６倍とした。

図１４に示した例と同様に、マスタＭ１が２０台のスレーブとの通信を開始する時刻と、マスタＭ２が２０台のスレーブとの通信を開始する時刻とには、時間差Ａがある。また、マスタＭ１が２０台のスレーブとの通信を開始する時刻と、マスタＭ３が２０台のスレーブとの通信を開始する時刻とには、時間差Ｂがある。各マスタＭ１，Ｍ２，Ｍ３が２０台のスレーブとの通信を開始する時刻は、シミュレーションのために各マスタＭ１，Ｍ２，Ｍ３に対して生成されるチャネルマップの先頭の時刻に相当する。シミュレーションでは、時間差Ａ，Ｂがランダムに変更され、ＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔの値がランダムに選択される周波数ホッピング方式で、各マスタＭ１，Ｍ２，Ｍ３のためのチャネルマップが生成される。

そして、３つのマスタＭ１，Ｍ２，Ｍ３に対してそれぞれ生成されるチャネルマップの組み合わせを用いたシミュレーションにおいて、最大許容遅延時間を超えて連続したパケット衝突（すなわちシステムダウン）を観測することにより、図２３に示すＣＤＦを導出している。

図２３に示す例では、３台のマスタＭ１，Ｍ２，Ｍ３が存在する環境において、あるマスタに接続された１台のスレーブに着目した場合、９８．７％のチャネルマップの組み合わせでは、最大許容遅延時間を超えて連続したパケット衝突が発生しないことが分かる。

図２４は、チャネルマップの組み合わせを複数ランダムに発生させて行うシミュレーションにおいて、最大許容遅延時間を超えて連続したパケット衝突（システムダウン）が発生する例を示す。図２４に示す例では、ある順番のチャネルマップの組み合わせ（ここでは３６組目のチャネルマップ）を用いたシミュレーションを行った時点で、システムダウンが発生していることが分かる。

図２５Ａおよび図２５Ｂは、周波数ホッピング毎に、マスタＭ１とスレーブＳ１−Ｘとの間で伝送されるパケットと、マスタＭ２とスレーブＳ２−Ｙとの間で伝送されるパケットが衝突し続ける場合の、２つのマスタＭ１，Ｍ２のチャネルマップの例をそれぞれ示す。図２５ＡはマスタＭ１のチャネルマップ５０−１を示し、図２５ＢはマスタＭ２のチャネルマップ５０−２を示す。

マスタＭ１のチャネルマップ５０−１において、各領域６５１，６５２は、マスタＭ１とスレーブＳ１−Ｘとの通信のために割り当てられたタイムスロットとチャネルの組を示す。領域６５２に示されるタイムスロットとチャネルの組は、周波数ホッピングにより、領域６５１に示されるタイムスロットとチャネルの組に後続して、スレーブＳ１−Ｘに対して割り当てられる。

マスタＭ２のチャネルマップ５０−２において、各領域６６１，６６２は、マスタＭ２とスレーブＳ２−Ｙとの通信のために割り当てられたタイムスロットとチャネルの組を示す。領域６６２に示されるタイムスロットとチャネルの組は、周波数ホッピングにより、領域６６１に示されるタイムスロットとチャネルの組に後続して、スレーブＳ２−Ｙに対して割り当てられる。

チャネルマップ５０−１内の領域６５１と、チャネルマップ５０−２内の領域６６１とは、同一のタイムスロットとチャネルの組を示している。したがって、これら領域６５１，６６１に相当する期間において、マスタＭ１とスレーブＳ１−Ｘとの通信は、マスタＭ２とスレーブＳ２−Ｙとの通信と干渉する。

さらに、周波数ホッピング後に割り当てられるチャネルマップ５０−１内の領域６５２と、チャネルマップ５０−２内の領域６６２も、同一のタイムスロットとチャネル番号の組を示している。したがって、これら領域６５２，６６２に相当する期間において、マスタＭ１とスレーブＳ１−Ｘとの通信は、マスタＭ２とスレーブＳ２−Ｙとの通信と干渉する。

このような場合には、周波数ホッピングを経ても、マスタＭ１とスレーブＳ１−Ｘとの通信が、マスタＭ２とスレーブＳ２−Ｙとの通信に干渉するので、最大許容遅延時間を超える連続したパケット衝突が発生し得る。しかしながら、マスタＭ１と他のスレーブ群との通信と、マスタＭ２と他のスレーブ群との通信とは、干渉しておらず、最大許容遅延時間を超える連続したパケット衝突が発生する確率は低いことが分かる。

図２３に示したシミュレーション結果では、ある１台のスレーブとの通信において、９８．７％のチャネルマップの組み合わせでシステムダウンが発生しない。この場合、あるマスタに接続される２０台全てのスレーブとの通信においてシステムダウンが発生しない確率は約７０％（≒９８．７^２０）である。つまり、統計上、３つの無線通信システムにおける１０回の通信処理の内、７回の通信処理ではシステムダウンが発生しない良いチャネルマップの組み合わせが取得され、３回の通信処理ではシステムダウンが発生する悪いチャネルマップの組み合わせが取得されることになる。良いチャネルマップの組み合わせは、複数の無線通信システム間で干渉が発生しにくいチャネルマップの組み合わせである。悪いチャネルマップの組み合わせは、複数の無線通信システム間で干渉が発生しやすいチャネルマップの組み合わせである。

本実施形態では、この結果を考慮して、各マスタが、あるスレーブとの通信を運用し始める前に、他の無線通信システムとの干渉が発生しにくい、良い時系列のチャネルの遷移パターンを取得する。良い時系列のチャネルの遷移パターンは、上述した良いチャネルマップの組み合わせを構成するものである。

例えばマスタＭ１は、良い時系列のチャネルの遷移パターンを取得できるまで、スレーブＳ１−Ｘとのコネクションの確立と解除を繰り返し行う。上述した統計的な傾向によれば、マスタＭ１は少ない試行回数で、良い時系列のチャネルの遷移パターンを取得できる。取得された時系列のチャネルの遷移パターンは周期性を有するので、スレーブＳ１−Ｘとの通信を運用し始めた後も、他の無線通信システムとの干渉が発生しにくい良好な通信特性を維持できる。

なお、マスタＭ１は、スレーブＳ１−Ｘとの通信に割り当てる時系列のチャネルの遷移パターンが良好であるか否かを、最大許容遅延時間を超えて連続したパケット衝突が発生したか否かに応じて判断できる。したがって、マスタＭ１は、ある時系列のチャネルの遷移パターンが良好であるか否かを、最大許容遅延時間程度の短時間で判断できると云える。

図８に示したように、１台のマスタＭ１に２０台のスレーブが接続される場合にも、チャネルマップ５０にはいずれのスレーブにも割り当てられていない空きのタイムスロットが存在し得る。そのため、多数の無線通信システムによる通信処理が並行して行われる環境であっても、ある時系列のチャネルの遷移パターンによる通信を特定の時間以上試行するキャリブレーションが行われたことに応じて、マスタＭ１は良好な時系列のチャネルの遷移パターンを取得できる。

例えば、最大許容遅延時間が３６０ミリ秒であり、ホッピング時間間隔が６０ミリ秒である場合を考える。悪い遷移パターンが用いられる場合には、ホッピング時間間隔毎にパケット衝突が発生するので、最大許容遅延時間（３６０ミリ秒）の計測を行ったならば、その遷移パターンが悪い遷移パターンであると判断できる。これに対して、最大許容遅延時間を超えてもパケット衝突が連続しない場合には、以降も周期性を利用して、その遷移パターンで安定した通信を行うことができる。したがって、ある遷移パターンによる通信を試行するキャリブレーションの時間は、理論的には最大許容遅延時間以上であればよいが、実際の無線通信システム５−１における運用上のマージンを考慮して、例えば数秒に設定され得る。

なお、マスタＭ１のパケット衝突検知部１０４は、図２３を参照して上述したようなシミュレーションを利用することにより、統計的なパケット衝突確率を計算して、パケット衝突の検知を判断してもよい。パケット衝突検知部１０４はシミュレーションにおいて、例えば１台のスレーブに着目して干渉が発生する頻度を観測して、最大許容遅延時間を超えて連続するパケット衝突の確率Ｐを取得する。パケット衝突検知部１０４は、Ｐ^１／Ｎを計算することにより、マスタＭ１とＮ台のスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎの各々の通信の全体について最大許容遅延時間を超えて連続するパケット衝突の確率を推定できる。

図２６は、２つの無線通信システム５−１，５−２間で干渉が発生する例を示す。ここでは、図２６（Ａ）に示すように、マスタＭ１からスレーブＳ１−１への通信が、マスタＭ２からスレーブＳ２−１への通信に干渉している場合を例示する。

図２６（Ｂ）を参照し、マスタＭ１のチャネルマップ５０−１とマスタＭ２のチャネルマップ５０−２とを用いてより具体的に説明する。チャネルマップ５０−１内の領域７１１は、マスタＭ１とスレーブＳ１−１との通信に用いられるタイムスロットとチャネルの組を示す。チャネルマップ５０−２内の領域７２１は、マスタＭ２とスレーブＳ２−１との通信に用いられるタイムスロットとチャネルの組を示す。

これら領域７１１，７２１は同一のタイムスロットとチャネルの組を示しているので、例えば、マスタＭ１からスレーブＳ１−１へ送信されたパケット７１２が、マスタＭ２からスレーブＳ２−１へ送信されたパケット７２２と衝突し得る。

図２７は、２つの無線通信システム５−１，５−２間で干渉が発生する別の例を示す。ここでは、図２７（Ａ）に示すように、スレーブＳ２−１からマスタＭ２への通信が、スレーブＳ１−１からマスタＭ１への通信に干渉している場合を例示する。

図２７（Ｂ）に示すマスタＭ１のチャネルマップ５０−１とマスタＭ２のチャネルマップ５０−２の内容は、図２６（Ｂ）を参照した上述した通りである。２つの領域７１１，７２１は同一のタイムスロットとチャネルの組を示しているので、例えば、スレーブＳ２−１からマスタＭ２へ送信されたパケット７２３が、スレーブＳ１−１からマスタＭ１へ送信されたパケット７１３と衝突し得る。

したがって、図２６および図２７に示したように、マスタからスレーブへの通信とスレーブからマスタへの通信のいずれでも、干渉が発生し得る。

また、図２８は、マスタＭ１とスレーブＳ１−Ｘとの間の通信シーケンスの別の例を示す。上述したように、マスタＭ１とスレーブＳ１−Ｘが、例えばＢＬＥに準拠した無線通信を行う場合、マスタＭ１からスレーブＳ１−Ｘへの情報の送信と、スレーブＳ１−ＸからマスタＭ１への情報の送信とは、ペアになっている。

このペアは、図２８に示すように、マスタＭ１からスレーブＳ１−Ｘへの情報の送信Ｄ１と、スレーブＳ１−ＸからマスタＭ１へのＡＣＫの送信Ｄ２とで構成されていてもよい。マスタＭ１は、情報をスレーブＳ１−Ｘに送信した後に、スレーブＳ１−ＸからＡＣＫを受信したかどうかに応じて、干渉の有無を判断できる。

より具体的には、マスタＭ１のパケット衝突検知部１０４は、情報を含むパケットをスレーブＳ１−Ｘに送信してホッピング時間間隔が経過するまでに、スレーブＳ１−ＸからＡＣＫを含むパケットを受信した場合、パケット衝突が発生していないと判断する。また、パケット衝突検知部１０４は、情報を含むパケットをスレーブＳ１−Ｘに送信してホッピング時間間隔を超えても、スレーブＳ１−ＸからＡＣＫを含むパケットを受信しなかった場合、パケット衝突が発生していると判断する。このような判断を用いて、パケット衝突検知部１０４は、スレーブとの通信において最大許容遅延時間を超えて連続したパケット衝突（システムダウン）が発生したこと検知し得る。

＜タイムスロットおよびチャネルの割り当ての再設定＞
図２９は、マスタＭ１がスレーブＳ１−Ｘに対して、タイムスロットとチャネルの組の割り当てに関する再設定を行った場合のチャネルマップ８の例を示す。

マスタＭ１の再設定部１０５は、パケット衝突検知部１０４によって最大許容遅延時間を超えて連続したパケット衝突が検知された場合、チャネルの割り当てに関する再設定を行う。この場合、再設定部１０５は、例えばＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔとして用いられる値をランダムに選択することにより、ＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔを変更（再設定）する。

チャネルマップ８内の領域８０１〜８０５は、再設定前のＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔ（ここではＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔ＝１）を用いて決定されたチャネルの遷移パターンを示す。領域８０６〜８０９は、再設定後のＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔ（ここではＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔ＝４）を用いて決定されたチャネルの遷移パターンを示す。このように、再設定の前後では、ＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔが変更されたことにより、チャネルの遷移パターンが変化する。

再設定部１０５はさらに、パケット衝突検知部１０４によって最大許容遅延時間を超えて連続したパケット衝突が検知された場合に、タイムスロットの割り当てに関する再設定を行ってもよい。この場合、再設定部１０５はホッピング時間間隔を変更（再設定）する。なお、ＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔがスレーブ毎に変更されるのに対して、ホッピング時間間隔はマスタＭ１に接続される全てのスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎに対して変更される。これは、ホッピング時間間隔が全てのスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎに共通の値として用いられるためである。

次いで、図３０および図３１を参照して、最大許容遅延時間を超えて連続したパケット衝突が検知された場合に再設定の対象となるリンクの例を説明する。

図３０は、複数の無線通信システム５−１，５−２，……，５−Ｎにおいて、最大許容遅延時間を超えて連続したパケット衝突が検知された例を示す。ここでは、マスタＭ１と複数のスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎそれぞれとの通信のための複数のコネクションを、それぞれリンクＬ１−１，Ｌ１−２，……，Ｌ１−Ｎと称している。また、マスタＭ２と複数のスレーブＳ２−１，Ｓ２−２，……，Ｓ２−Ｎそれぞれとの通信のための複数のコネクションを、それぞれリンクＬ２−１，Ｌ２−２，……，Ｌ２−Ｎと称している。

図３０に示す例では、マスタＭ１とスレーブＳ１−１とのリンクＬ１−１と、マスタＭ２とスレーブＳ２−１とのリンクＬ２−１との間で、最大許容遅延時間を超えて連続したパケット衝突が検知されている。２つのリンクＬ１−１，Ｌ２−１間の干渉は、例えば図３１に示すようなチャネルマップ５０−１，５０−２，……，５０−Ｎからも確認できる。

この場合、マスタＭ１の再設定部１０５は、例えばリンクＬ１−１に対してチャネル割り当ての再設定（すなわちチャネル遷移パターンの再設定）を行う。マスタＭ１の再設定部１０５は、マスタＭ１の全てのリンクＬ１−１，Ｌ１−２，……，Ｌ１−Ｎに対してチャネル割り当ての再設定を行ってもよい。あるいは、マスタＭ１の再設定部１０５は、マスタＭ１の全てのリンクＬ１−１，Ｌ１−２，……，Ｌ１−Ｎに対してチャネルおよびタイムスロットの割り当ての再設定を行ってもよい。

また、マスタＭ２の再設定部１０５は、例えばリンクＬ２−１に対してチャネル割り当ての再設定を行う。マスタＭ２の再設定部１０５は、マスタＭ２の全てのリンクＬ２−１，Ｌ２−２，……，Ｌ２−Ｎに対してチャネル割り当ての再設定を行ってもよい。あるいは、マスタＭ２の再設定部１０５は、マスタＭ２の全てのリンクＬ２−１，Ｌ２−２，……，Ｌ２−Ｎに対してチャネルおよびタイムスロットの割り当ての再設定を行ってもよい。

なお、上述したマスタＭ１の再設定部１０５による再設定の動作と、マスタＭ２の再設定部１０５による動作は、いずれか一方が行われてもよいし、両方が行われてもよい。

図３２から図３４を参照して、各マスタＭ１，Ｍ２，……，ＭＭによって実行される通信制御処理の手順の例について説明する。以下では、説明を分かりやすくするために、これらマスタＭ１，Ｍ２，……，ＭＭの内のマスタＭ１が通信制御処理を実行する場合について例示するが、いずれのマスタも同様にして通信制御処理を実行し得る。

図３２は、マスタＭ１によって実行される通信制御処理の手順の例を示すフローチャートである。

まず、マスタＭ１は別のマスタＭ２，……，ＭＭと同期する（ステップＳ１１）。マスタＭ１は、全てのマスタＭ１，Ｍ２，……，ＭＭが有線接続されている水晶発振器６を用いて、別のマスタＭ２，……，ＭＭと同期し得る。あるいは、マスタＭ１は別のマスタＭ２，……，ＭＭの各々に同期信号を無線送信することにより、それら別のマスタＭ２，……，ＭＭと同期してもよい。

次に、マスタＭ１は複数のスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……Ｓ１−Ｎの少なくともいずれかと同期する（ステップＳ１２）。同期するスレーブは、例えばマスタＭ１とのコネクションを確立すべきスレーブである。マスタＭ１は同期信号を無線送信することにより、このスレーブと同期する。

なお、別のマスタＭ２，……，ＭＭとの同期、および各スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……Ｓ１−Ｎとの同期は、以降、定期的に行われてもよい。

次いで、マスタＭ１は同期したスレーブＳ１−Ｘとの通信で用いられる時系列のチャネルの遷移パターンに関するキャリブレーション処理を行う（ステップＳ１３）。キャリブレーション処理では、マスタＭ１を含む無線通信システム５−１と、他の無線通信システム５−２，……，５−Ｍとの干渉を軽減するように、スレーブＳ１−Ｘとの通信で用いられるチャネルを決定するための周波数ホッピングのパターンが選択される。キャリブレーション処理が完了したことに応じて、スレーブＳ１−Ｘとの通信で用いられる時系列のチャネルの遷移パターンが決定される。キャリブレーション処理の詳細な手順の例については、図３３のフローチャートを参照して後述する。

マスタＭ１は決定された時系列のチャネルの遷移パターンを用いて、スレーブＳ１−Ｘとの通信処理を開始する（ステップＳ１４）。マスタＭ１は、通信処理において、決定された時系列のチャネルの遷移パターンに従って特定されるチャネルで、スレーブＳ１−Ｘにパケットを送信すると共に、スレーブＳ１−Ｘからパケットを受信する。通信処理ではさらに、他の無線通信システム５−２，……，５−Ｍとの新たな干渉が発生した場合に、その干渉を軽減するようにキャリブレーション処理が行われ得る。通信処理の詳細な手順の例については、図３４のフローチャートを参照して後述する。

次いで、マスタＭ１は、マスタＭ１とのコネクションを確立すべき別のスレーブがあるか否かを判定する（ステップＳ１５）。コネクションを確立すべき別のスレーブがある場合（ステップＳ１５のＹＥＳ）、ステップＳ１２に戻り、その別のスレーブに関する処理が行われる。

コネクションを確立すべき別のスレーブがない場合（ステップＳ１５のＮＯ）、通信制御処理を終了する。

以上の通信制御処理により、コネクションを確立した各スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎと、他の無線通信システム５−２，……，５−Ｍとの干渉を軽減するように選択した良好なチャネルの遷移パターンで通信を行うことができる。

図３３は、マスタＭ１によって実行されるキャリブレーション処理の手順の例を示すフローチャートである。ここでは、マスタＭ１がスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎの１つを示すスレーブＳ１−Ｘに対するキャリブレーション処理を行う場合について例示するが、他のマスタＭ２，……，ＭＭも、それぞれに接続されるスレーブＳ２−１，Ｓ２−２，……，Ｓ２−Ｎ、ＳＭ−１，ＳＭ−２，……，ＳＭ−Ｎの各々に対して、同様にキャリブレーション処理を行い得る。

まず、マスタＭ１はスレーブＳ１−Ｘとのコネクションを確立する（ステップＳ２０１）。例えばＢＬＥに準拠したマスタＭ１とスレーブＳ１−Ｘとは、アドバタイズの状態を経てコネクションを確立する。

次いで、マスタＭ１はスレーブＳ１−Ｘとの通信に用いるチャネルの遷移パターンを決定するためのＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔの値を決定し、直前のチャネル番号に０を設定し、キャリブレーション時間の計測を開始する（ステップＳ２０２）。ＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔは、スレーブＳ１−Ｘとの通信に用いるチャネルがホッピングする周波数間隔を示す。例えばＢＬＥに準拠したマスタＭ１は、５から１６までの整数値からランダムに選択した１つの整数値を、ＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔとして用いる。

直前のチャネル番号は、直前にスレーブＳ１−Ｘとの通信に用いられたチャネルの番号を示す。コネクションを確立した後、通信を開始する前の初期状態では、マスタＭ１は直前のチャネル番号として０を設定する。キャリブレーション時間は、決定したＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔの値を用いた時系列のチャネルの遷移パターンによる通信が試行された時間（期間）を示す。

マスタＭ１は直前のチャネル番号とＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔを用いて、スレーブＳ１−Ｘとの通信に用いるチャネルを決定する（ステップＳ２０３）。マスタＭ１は、例えば上述した式（１）に直前のチャネル番号（すなわちＬａｓｔＵｎｍａｐｐｅｄＣｈａｎｎｅｌ）とＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔとを代入して、スレーブＳ１−Ｘとの通信に用いるチャネルを決定する。そして、マスタＭ１は決定したチャネルでスレーブＳ１−Ｘにパケットを送信すると共に、伝送時間の計測を開始する（ステップＳ２０４）。伝送時間は、マスタＭ１が第１情報（データ部）を含むパケットをスレーブＳ１−Ｘへ送信してから、この第１情報に応じた第２情報を含むパケットをスレーブＳ１−Ｘから受信するまでの時間を示す。第２情報は、スレーブＳ１−Ｘで取得された情報や、第１情報に対する応答を示す情報（例えばＡＣＫ）である。

マスタＭ１はスレーブＳ１−Ｘからホッピング時間間隔内に、決定したチャネルでパケットを受信したか否かを判定する（ステップＳ２０５）。パケットを受信した場合（ステップＳ２０５のＹＥＳ）、すなわち他の無線通信システム５−２，……，５−Ｍとの干渉によるパケット衝突が発生することなく、パケットの送受信が行われた場合、マスタＭ１は直前のチャネル番号として、現在使用しているチャネルの番号を設定する（ステップＳ２０６）。そして、マスタＭ１はキャリブレーション時間が閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ２０７）。この閾値は、ステップＳ２０２で決定したＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔの値を用いた時系列のチャネルの遷移パターンによる通信が、他の無線通信システム５−２，……，５−Ｍに対して干渉しにくいことを十分に確認できる期間（例えば数秒）に相当する。

キャリブレーション時間が閾値以下である場合（ステップＳ２０７のＮＯ）、ステップＳ２０３に戻り、ＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔの値を用いて決定される時系列のチャネルの遷移パターンによる通信の試行を続行する。

キャリブレーション時間が閾値を超えた場合（ステップＳ２０７のＹＥＳ）、マスタＭ１はキャリブレーション処理を終了する。つまり、マスタＭ１はＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔの値を用いて決定される時系列のチャネルの遷移パターンによる通信の試行が十分に行われたので、スレーブＳ１−Ｘとの通信に適切なチャネルの遷移パターンが選択されたと判断する。これにより、他の無線通信システム５−２，……，５−Ｍとの間でパケット衝突が継続的に発生することを回避できる。

また、スレーブＳ１−Ｘからホッピング時間間隔内に、決定したチャネルでパケットを受信しなかった場合（ステップＳ２０５のＮＯ）、すなわちパケットの送信と受信の少なくとも一方で、他の無線通信システム５−２，……，５−Ｍとの干渉によるパケット衝突が発生したと推定される場合、マスタＭ１は伝送時間が最大許容遅延時間を超えたか否かを判定する（ステップＳ２０８）。

伝送時間が最大許容遅延時間以下である場合（ステップＳ２０８のＮＯ）、マスタＭ１は直前のチャネル番号として、現在使用しているチャネルの番号を設定する（ステップＳ２０９）。マスタＭ１は直前のチャネル番号とＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔを用いて、スレーブＳ１−Ｘとの通信に用いる新たなチャネルを決定する（ステップＳ２１０）。そして、マスタＭ１は、決定したチャネルでスレーブＳ１−Ｘにパケットを再送し（ステップＳ２１１）、ステップＳ２０５に戻る。つまり、新たなチャネルでスレーブＳ１−Ｘからパケットが受信されたか否かに応じた処理を行う。

これに対して、伝送時間が最大許容遅延時間を超えた場合（ステップＳ２０８のＹＥＳ）、マスタＭ１はスレーブＳ１−Ｘとのコネクションを解除し（ステップＳ２１２）、ステップＳ２０１に戻る。より詳しくは、マスタＭ１は現在のＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔの値を用いて決定される時系列のチャネルの遷移パターンによる通信では、他の無線通信システム５−２，……，５−Ｍとの間でパケット衝突が継続的に発生しているので、適切なチャネルの遷移パターンが選択されていないと判断する。そのため、マスタＭ１はスレーブＳ１−Ｘとのコネクションを確立し直すことにより、新たなＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔの値を用いて決定されるチャネルの遷移パターンによる通信をさらに試行する。このように、適切なチャネルの遷移パターンが選択されるまで、キャリブレーション処理の手順が繰り返し行われる。

以上のキャリブレーション処理により、マスタＭ１はスレーブＳ１−Ｘに対して、現在の通信状況に対して良好な時系列のチャネルの遷移パターンを選択できる。マスタＭ１は、スレーブＳ１−Ｘとのコネクションを確立して最初に、良好なチャネルの遷移パターンを選択する。選択されたチャネルの遷移パターンは周期性を有しているので、他の無線通信システム５−２，……，５−Ｍとの干渉が軽減された状態を維持して、スレーブＳ１−１との通信を継続できる。

図３４は、マスタＭ１によって実行される通信処理の手順の例を示すフローチャートである。図３２のフローチャートを参照して上述したように、マスタＭ１はキャリブレーション処理が完了した後に通信処理を開始する。ここでは、マスタＭ１がスレーブＳ１−Ｘに対する通信処理を行う場合について例示するが、他のマスタＭ２，……，ＭＭも、それぞれに接続されるスレーブＳ２−１，Ｓ２−２，……，Ｓ２−Ｎ、ＳＭ−１，ＳＭ−２，……，ＳＭ−Ｎの各々に対して、同様に通信処理を行い得る。

まず、マスタＭ１は直前のチャネル番号とＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔとを用いて、スレーブＳ１−Ｘとの通信に用いるチャネルを決定する（ステップＳ３０１）。マスタＭ１は、決定したチャネルでスレーブＳ１−Ｘにパケットを送信すると共に、伝送時間の計測を開始する（ステップＳ３０２）。

次いで、マスタＭ１はホッピング時間間隔内に、スレーブＳ１−Ｘから、決定したチャネルでパケットを受信したか否かを判定する（ステップＳ３０３）。パケットを受信した場合（ステップＳ３０３のＹＥＳ）、すなわち他の無線通信システム５−２，……，５−Ｍとの干渉によるパケット衝突が発生することなく、パケットの送受信が行われた場合、マスタＭ１は受信したパケットに応じた処理を行い（ステップＳ３０４）、直前のチャネル番号として、現在使用しているチャネルの番号を設定する（ステップＳ３０５）。

そして、マスタＭ１はスレーブＳ１−Ｘとの通信を終了するか否かを判定する（ステップＳ３０６）。スレーブＳ１−Ｘとの通信を続行する場合（ステップＳ３０６のＮＯ）、ステップＳ３０１に戻り、周波数ホッピング方式で決定される次のチャネルでパケットを送受信するための処理が行われる。

一方、スレーブＳ１−Ｘとの通信を終了する場合（ステップＳ３０６のＹＥＳ）、マスタＭ１はスレーブＳ１−Ｘとのコネクションを解除し（ステップＳ３０７）、通信処理を終了する。

また、スレーブＳ１−Ｘからホッピング時間間隔内に、決定したチャネルでパケットを受信しなかった場合（ステップＳ３０３のＮＯ）、マスタＭ１は伝送時間が最大許容遅延時間を超えたか否かを判定する（ステップＳ３０８）。伝送時間が最大許容遅延時間以下である場合（ステップＳ３０８のＮＯ）、マスタＭ１は直前のチャネル番号として、現在使用しているチャネルの番号を設定する（ステップＳ３０９）。マスタＭ１は直前のチャネル番号とＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔを用いて、スレーブＳ１−Ｘとの通信に用いる新たなチャネルを決定する（ステップＳ３１０）。そして、マスタＭ１は、決定したチャネルでスレーブＳ１−Ｘにパケットを再送し（ステップＳ３１１）、ステップＳ３０３に戻る。つまり、新たなチャネルでスレーブＳ１−Ｘからパケットが受信されたか否かに応じた処理を行う。

これに対して、伝送時間が最大許容遅延時間を超えた場合（ステップＳ３０８のＹＥＳ）、マスタＭ１はスレーブＳ１−Ｘとのコネクションを解除する（ステップＳ２１２）。そして、マスタＭ１はスレーブＳ１−Ｘに対するキャリブレーション処理を行い（ステップＳ３１３）、ステップＳ３０１に戻る。キャリブレーション処理の具体的な手順については、図３３のフローチャートを参照して上述した通りである。つまり、マスタＭ１は現在のＨｏｐＩｎｃｒｅｍｅｎｔの値を用いて決定されるチャネルの遷移パターンによる通信では、他の無線通信システム５−２，……，５−Ｍとの間でパケット衝突が継続的に発生しているので、適切なチャネルの遷移パターンが選択されていないと判断する。そのため、マスタＭ１はキャリブレーション処理を再度行うことにより、スレーブＳ１−Ｘに対して、現在の通信状況に適した時系列のチャネルの遷移パターンを選択する。

なお、伝送時間が最大許容遅延時間を超えた場合、マスタＭ１はスレーブＳ１−Ｘだけに対するキャリブレーション処理を行うのではなく、マスタＭ１に接続されている全てのスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎに対するキャリブレーション処理を行ってもよい。つまり、マスタＭ１はこれらスレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎの各々に関して、適切な時系列のチャネルの遷移パターンを選択し直してもよい。

以上の通信処理により、マスタＭ１はキャリブレーション処理で取得された良好な時系列のチャネルの遷移パターンに従ってパケットの送受信を行うと共に、通信状況が悪化した場合にはキャリブレーション処理を再度行って、良好な時系列のチャネルの遷移パターンを選択し直すことができる。

図３５は、各スレーブＳ１−１，Ｓ１−２，……，Ｓ１−Ｎ，Ｓ２−１，Ｓ２−２，……，Ｓ２−Ｎ、ＳＭ−１，ＳＭ−２，……，ＳＭ−Ｎによって実行される通信制御処理の手順の例を示すフローチャートである。以下では、説明を分かりやすくするために、スレーブＳ１−Ｘが通信制御処理を実行する場合について例示するが、いずれのスレーブも同様にして通信制御処理を実行し得る。

まず、スレーブＳ１−Ｘは、このスレーブＳ１−Ｘが接続すべきマスタＭ１と同期する（ステップＳ５１）。スレーブＳ１−Ｘは、例えばマスタＭ１から受信した同期信号を用いて、マスタＭ１と同期する。スレーブＳ１−ＸはマスタＭ１から定期的に同期信号を受信して、マスタＭ１と同期し得る。

スレーブＳ１−ＸはマスタＭ１とのコネクションを確立する（ステップＳ５２）。例えばＢＬＥに準拠したスレーブＳ１−ＸとマスタＭ１とは、アドバタイズの状態を経てコネクションを確立する。

スレーブＳ１−ＸはマスタＭ１からパケットを受信したか否かを判定する（ステップＳ５３）。パケットを受信した場合（ステップＳ５３のＹＥＳ）、スレーブＳ１−Ｘは、そのパケットを受信したチャネルで、応答のためのパケットをマスタＭ１に送信する（ステップＳ５４）。パケットの送受信に用いるチャネルは、マスタＭ１からスレーブＳ１−Ｘに予め通知され得る。あるいは、スレーブＳ１−Ｘが、マスタＭ１からパケットを受信したチャネルを、応答のためのパケットをマスタＭ１に送信するために用いるべきチャネルと判断してもよい。

なお、マスタＭ１からパケットを受信していない場合（ステップＳ５３のＮＯ）、ステップＳ５４の手順はスキップされる。

次いで、スレーブＳ１−ＸはマスタＭ１とのコネクションが解除されたか否かを判定する（ステップＳ５５）。マスタＭ１とのコネクションが解除されていない場合（ステップＳ５５のＮＯ）、ステップＳ５３に戻り、パケットの受信と送信のための処理が続行される。

一方、マスタＭ１とのコネクションが解除された場合（ステップＳ５５のＹＥＳ）、スレーブＳ１−Ｘは通信制御処理を終了する。スレーブＳ１−Ｘは、例えばアドバタイズの状態に戻る。

以上の通信制御処理により、スレーブＳ１−Ｘは、マスタＭ１によって決定されたチャネルで、マスタＭ１からパケットを受信し、マスタＭ１にパケットを送信できる。

以上説明したように、本実施形態によれば、他の無線通信システムとの干渉を軽減できる。マスタＭ１の周波数選択送信部１０２は、通信状況に応じて、第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）期間において第１乃至第ｎ周波数帯を用いる第１順番である第１パターンと、第１乃至第ｎ期間において第１乃至第ｎ周波数帯を用いる第１順番とは異なる第２順番である第２パターンと、を少なくとも含む複数のパターンのいずれかにより、スレーブＳ１−Ｘへ信号を送信する。パケット衝突検知部１０４、再設定部１０５、および周波数選択送信部１０２は、通信状況に応じて、これら複数のパターンのうちいずれを用いるかを切り替える。受信復調部１０３は、スレーブＳ１−Ｘへ直前に信号を送信したときに用いた第１乃至第ｎ周波数帯のいずれかと同一の周波数帯により、スレーブＳ１−Ｘから信号を受信する。

また、スレーブＳ１−Ｘの受信復調部２０２は、第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）期間において第１乃至第ｎ周波数帯を用いる第１順番である第１パターンと、第１乃至第ｎ期間において第１乃至第ｎ周波数帯を用いる第１順番とは異なる第２順番である第２パターンと、を少なくとも含む複数のパターンのうち、マスタＭ１によって通信状況に応じて切り替えられた１つのパターンにより、マスタＭ１から信号を受信する。送信部２０３は、マスタＭ１から直前に信号を受信したときに用いた第１乃至第ｎ周波数帯のいずれかと同一の周波数帯により、マスタＭ１へ信号を送信する。

これにより、マスタＭ１とスレーブＳ１−Ｘとは通信状況に応じて切り替えた良好な遷移パターンで通信を行うので、他の無線通信システム５−２，……，５−Ｍとの干渉を軽減できる。

本実施形態に記載された様々な機能の各々は、回路（処理回路）によって実現されてもよい。処理回路の例には、中央処理装置（ＣＰＵ）のような、プログラムされたプロセッサが含まれる。このプロセッサは、メモリに格納されたコンピュータプログラム（命令群）を実行することによって、記載された機能それぞれを実行する。このプロセッサは、電気回路を含むマイクロプロセッサであってもよい。処理回路の例には、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、マイクロコントローラ、コントローラ、他の電気回路部品も含まれる。本実施形態に記載されたＣＰＵ以外の他のコンポーネントの各々もまた処理回路によって実現されてもよい。

また、本実施形態の各種処理はコンピュータプログラムによって実現することができるので、このコンピュータプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を通じてこのコンピュータプログラムをコンピュータにインストールして実行するだけで、本実施形態と同様の効果を容易に実現することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

５−１，５−２，５−Ｍ…無線通信システム、Ｍ１，Ｍ２，ＭＭ…マスタ、Ｓ１−１，Ｓ１−２，Ｓ１−Ｎ，Ｓ２−１，Ｓ２−２，Ｓ２−Ｎ，ＳＭ−１，ＳＭ−２，ＳＭ−Ｎ…スレーブ、１０１…同期部、１０２…周波数選択送信部、１０３…受信復調部、１０４…パケット衝突検知部、１０５…再設定部、１０６…アンテナ、２０１…同期部、２０２…受信復調部、２０３…送信部、２０４…アンテナ、６…水晶発振器。

Claims (20)

1. 第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）期間において第１乃至第ｎ周波数帯を用いる第１順番である第１パターンと、前記第１乃至第ｎ期間において前記第１乃至第ｎ周波数帯を用いる前記第１順番とは異なる第２順番である第２パターンと、を少なくとも含む複数のパターンのいずれかにより、第１電子装置へ信号を送信する送信部と、
   通信状況に応じて、前記複数のパターンのうちいずれを用いるかを切り替える処理部と、
   前記第１電子装置へ直前に信号を送信したときに用いた前記第１乃至第ｎ周波数帯のいずれかと同一の周波数帯により、前記第１電子装置から信号を受信する受信部と、
   を具備する電子装置。
2. 前記送信部は、周波数帯を周期的に変更する第１方式で、前記複数のパターンを決定する、
   請求項１記載の電子装置。
3. 前記送信部は、前記複数のパターンの各々を、ランダムに決定したパラメータを用いて、前記第１方式で決定する、
   請求項２記載の電子装置。
4. 前記第１方式は周波数ホッピング方式である、
   請求項２記載の電子装置。
5. 前記処理部は、通信状況に応じて、前記第１電子装置との接続を解除して、前記第１電子装置との接続を確立することにより、前記複数のパターンのうちいずれを用いるかを切り替える、
   請求項１記載の電子装置。
6. 前記処理部は、通信状況に応じて、前記送信部と前記受信部の少なくとも一方を再起動することにより、前記複数のパターンのうちいずれを用いるかを切り替える、
   請求項１記載の電子装置。
7. 前記送信部は、前記第１パターンで送信した第１信号が、第１時間を超えて前記第１電子装置に到達していない場合、前記第２パターンで前記第１信号を送信する、
   請求項１記載の電子装置。
8. 前記送信部は、
   前記第１電子装置へ前記第１周波数帯で前記第１信号を送信し、
   前記第１周波数帯で前記第１信号を送信した後に、前記第１電子装置から前記第１周波数帯で第２信号を受信しなかった場合、前記第１電子装置へ第２周波数帯で前記第１信号を送信し、
   第２周波数帯で前記第１信号を送信した後に、前記第１電子装置から前記第２周波数帯で第３信号を受信しなかった場合、前記第１電子装置へ第３周波数帯で前記第１信号を送信する、
   請求項７記載の電子装置。
9. 前記送信部は、
   前記第１電子装置へ前記第１周波数帯で第１信号を送信し、
   前記第１周波数帯で前記第１信号を送信して第２時間が経過しても、前記第１電子装置から前記第１周波数帯で第２信号を受信しなかった場合、前記第１電子装置へ前記第２周波数帯で前記第１信号を送信し、
   前記第２周波数帯で前記第１信号を送信して前記第２時間が経過しても、前記第１電子装置から前記第２周波数帯で第３信号を受信しなかった場合、前記第１電子装置へ前記第３周波数帯で前記第１信号を送信する、
   請求項８記載の電子装置。
10. 前記第１時間は前記第２時間の整数倍である、
    請求項９記載の電子装置。
11. 前記送信部は、さらに、前記第２パターンで送信した前記第１信号が、前記第１時間を超えて前記第１電子装置に到達していない場合、前記第１乃至第ｎ期間において前記第１乃至第ｎ周波数帯を用いる前記第１順番および前記第２順番とは異なる第３順番である第３パターンで、前記第１信号を前記第１電子装置へ送信する、
    請求項７記載の電子装置。
12. 前記第１方式で決定したパターンで信号を送信する第２電子装置と、前記電子装置とを同期させる第１同期部をさらに具備する、
    請求項２記載の電子装置。
13. 前記第１同期部は、前記電子装置と前記第２電子装置とに有線接続された水晶発振器を用いて、前記第２電子装置と前記電子装置とを同期させるか、または同期信号を前記第２電子装置に送信して、前記第２電子装置と前記電子装置とを同期させる、
    請求項１２記載の電子装置。
14. 前記送信部は、前記第１同期部により定められた時刻に信号を前記第１電子装置へ送信する、
    請求項１２または請求項１３に記載の電子装置。
15. 前記第１電子装置と前記電子装置とを同期させる第２同期部をさらに具備する、
    請求項２記載の電子装置。
16. 前記第２同期部は、同期信号を前記第１電子装置に送信して、前記第１電子装置と前記電子装置とを同期させる、
    請求項１５記載の電子装置。
17. 前記受信部は、前記第２同期部により定められた時刻に、前記第１電子装置から送信された信号を受信する、
    請求項１５または請求項１６に記載の電子装置。
18. 第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）期間において第１乃至第ｎ周波数帯を用いる第１順番である第１パターンと、前記第１乃至第ｎ期間において前記第１乃至第ｎ周波数帯を用いる前記第１順番とは異なる第２順番である第２パターンと、を少なくとも含む複数のパターンのうち、第１電子装置によって通信状況に応じて切り替えられた１つのパターンにより、前記第１電子装置から信号を受信する受信部と、
    前記第１電子装置から直前に信号を受信したときに用いた前記第１乃至第ｎ周波数帯のいずれかと同一の周波数帯により、前記第１電子装置へ信号を送信する送信部と、
    を具備する電子装置。
19. 第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）期間において第１乃至第ｎ周波数帯を用いる第１順番である第１パターンと、前記第１乃至第ｎ期間において前記第１乃至第ｎ周波数帯を用いる前記第１順番とは異なる第２順番である第２パターンと、を少なくとも含む複数のパターンのいずれかにより、第１電子装置へ信号を送信し、
    通信状況に応じて、前記複数のパターンのうちいずれを用いるかを切り替え、
    前記第１電子装置へ直前に信号を送信したときに用いた前記第１乃至第ｎ周波数帯のいずれかと同一の周波数帯により、前記第１電子装置から信号を受信する、
    方法。
20. 第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）期間において第１乃至第ｎ周波数帯を用いる第１順番である第１パターンと、前記第１乃至第ｎ期間において前記第１乃至第ｎ周波数帯を用いる前記第１順番とは異なる第２順番である第２パターンと、を少なくとも含む複数のパターンのうち、第１電子装置によって通信状況に応じて切り替えられた１つのパターンにより、前記第１電子装置から信号を受信し、
    前記第１電子装置から直前に信号を受信したときに用いた前記第１乃至第ｎ周波数帯のいずれかと同一の周波数帯により、前記第１電子装置へ信号を送信する、
    方法。

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