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お使いの子機って、「LAN-W300N/U25」じゃなくて、「LAN-W300N/U2S」ですよね？（検索しても見つからないので）

いずれにしても、子機の最新のドライバ、親機の最新のファームウェアを下記のページから入手して、更新してみてください。特に親機のファームウェアは、ひかりTVとの併用に関して、アップデートされているようですので、効果がある可能性が考えられます。

「LAN-W300N/U2S」最新ドライバ

http://www.logitec.co.jp/down/soft/wlan/lanw300nu2s.html#Chapter1

「LAN-WH450N/GR」最新ファームウェア

http://www.logitec.co.jp/down/soft/wlan/lanwh450ngr.html#Chapter1

【追記】
補足拝見しました。そうですか、すでに実施済みでしたか。そうなると質問文の症状から考えられることをいくつか書いてみますので、参考にされてみてください。

WEPだとつながるのに、WPA2-PSKだと切断されるということと2日間くらいは問題なくつながっていたということからすると、無線LAN親機とPCの距離というのは離れておられるということでしょうか？PCを新調されたとのことですが、子機を使っておられるということはデスクトップ機をお使いなんでしょうね。

まず、WEPだとつながるのに、WPA2-PSKだと切断されるということから考えられるのは、セキュリティにTKIPとかAESのどちらかが付随して設定されていると思いますが、このTKIPやAESというのは、一定時間（初期値60分くらい）毎にセキュリティキーを変更しながら接続する仕組みになっています。当然、PCと無線LAN親機の間で変更の手続きが行われるのですが、これに失敗すると切断されてしまいます。

また、2日間くらいは問題なくつながっていたということから考えられるのは、DHCPリース期間の問題です。DHCPというのは無線LANルータがIPアドレスを割り当てる機能ですが、そのIPアドレスには使用できる期限があります。その初期値がだいたい48時間というのが多いです。これも通常なら更新して延長していくので続けて使い続けることができていくのですが、これも失敗すると切断され、そのIPアドレスが使えなくなります。

いずれの場合も原因は接続が不安定な環境で起こる現象です。XPではつながっていたということですが、PC本体が変わったことで、例えばUSB端子の位置が変わったとかPCの位置が変更になったとかちょっとしたことが原因で、接続が不安定になることが考えられます。（無線LANに使われている電波の性質が多分にあります）

また、LAN-W300N/U2Sというのは、かなり小型に作られている機種ですので、性能的にはあまり期待できない部分もあります。この手の機種は、同室内に設置された無線LAN親機との接続に向いています。もし同室内で使用しているのに、不安定だとすると無線LAN親機と子機間に障害物（USB端子がPC裏面にあったりするとPCの本体がそれに該当する場合もあり得ます）がないか、電波を発ずるようなものがないかどうかも確認してみてください。また、近所からの電波干渉も考えられます。

以上のことが原因だとすれば、無線LAN親機の設置場所や高さ、可能ならPCの設置場所を移動してみて、状況を確認してみてください。後は、子機をもっと性能のいい機種（できれば外部にアンテナがあるもの）に替えてみるのも有効だと思います。