JP2003283380A - 間欠無線通信システム、間欠無線通信用子機および無線通信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 予め指定された周波数チャネルを用いる間欠
無線通信において、妨害電波による通信不能状態を適切
に回避する。 【解決手段】 Ｓ１において、「通常チャネル」の通信
状況をチェックする。「使用可能」と判定された場合に
はＳ２に進み、そのチャネルを使用した通常データの送
信を行う。Ｓ１において、「すべて使用中」と判定され
た場合には、Ｓ３に進み、「通常チャネル」以外の通信
状況をチェックする。Ｓ３において、「使用可能チャネ
ル発見→臨時指定」と判定された場合には、Ｓ５におい
て、「臨時チャネル」に対応した周波数ホッピングパタ
ーンの選択を行う。次のＳ６では、周波数ホッピングパ
ターンの送信を実行する。さらに、Ｓ７において、「臨
時チャネル」での通常データ送信を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、間欠無線通信シス
テム、間欠無線通信用子機および間欠無線通信方法に関
するものである。

【０００２】さらに詳述すると本発明は、親機と複数の
子機との間で、複数の狭帯域無線チャネルを共用して通
信を行う間欠無線通信システム、間欠無線通信用子機お
よび間欠無線通信方法に関するものである。より具体的
には、例えば、鍵の施錠・窓の開閉状態、火災、ガス漏
れ等の異常を監視する無線式監視システムに適用可能
な、間欠無線通信システム、間欠無線通信用子機および
間欠無線通信方法に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】図１は、親機ＢＵと複数の子機ＳＵを備
えた無線センサシステムの模式図である。一般に、セン
サ情報を無線回線を用いて伝達する場合、本図に示すよ
うに、センサを装備した１つまたは複数の子機ＳＵとそ
れを中央監視する１つの親機ＢＵを有する構成がとられ
る。

【０００４】この種の無線センサシステムにおいては、
子機側の消費電力を抑えるために、センサ状態の定期送
信と、緊急の状態変化を通知する不定期な送信の双方ま
たは一方を間欠的に行う機能（以下、間欠送信という）
を備えていることが多い。

【０００５】図２には、こういった定期送信と不定期送
信の関係を例示している。具体例としては、窓の開閉状
態をセンサで検知し、その状態を無線で間欠的に通知す
るホームセキュリティ・システムが挙げられる。すなわ
ち、定期的に窓の開閉状態を子機から親機に報告するの
と並行して、侵入者に窓を開かれた際にはそれを契機と
して不定期の送信を親機に対して行い、警備会社への通
知あるいは警報を鳴らして事態に対処するシステムであ
る。

【０００６】図３は、従来から知られている子機送信部
の構成を示す。本図において、２は送信用チャネル選択
部、４は無線送信部、６は狭帯域変調部、８はアンテナ
スイッチ、１０は狭帯域無線受信部、１２は受信レベル
検出部、１４は演算制御部、１６はセンサ部、１８は検
出チャネル選択部、２０はアンテナである。

【０００７】複数の子機からの間欠送信においては、親
機と子機との間で、予め１つまたは複数の通信周波数チ
ャネルが選択され割り当てられる。その理由は、受信側
で毎回の通常信号検出に要する処理量を抑える目的と、
集合住宅のように各戸に別個に同一周波数帯を用いるシ
ステムが設置された場合における隣接システム間での同
一周波数チャネルの使用による干渉、あるいは相互変調
による第３の隣接システムへの干渉を未然に回避する目
的を達成するためである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の無線セ
ンサシステムにおいて、子機ごとへの周波数割り当て
は、固定チャネル、または電波状況に応じた動的な割り
当て方式が存在する。

【０００９】ところが、間欠的な無線通信方式を採用し
ている際には、上記のような動的な周波数割り当てを行
ったとしても、次の間欠送信までの間に電波状況が変化
し、当初割り当てられたチャネルがすべて妨害電波等で
使用不可能になることがあり得る。

【００１０】図４は、妨害波に起因して使用可能チャネ
ルが無くなる状態を例示したものである。本図におい
て、縦軸は使用可能チャネル１，使用可能チャネル２，
使用可能チャネル３を示す。そして、図示した期間中だ
け全ての妨害波が存在することから、妨害波回避不能期
間となっている。

【００１１】このような不都合に対する一般的な親機側
での対応策としては、親機側で子機に割り当てられた以
外の周波数チャネルも継続受信することで、子機が任意
の周波数チャネルを選択できるようにする方式が考えら
れる。

【００１２】以下、一般的に考えられる他の対応策（す
なわち、本発明の前提となる技術）を列挙する。

【００１３】本発明の前提技術１ 図５は、この前提技術１として考えられる親機受信部の
構成を示す。本図において、２２は狭帯域無線受信部、
２４は信号強度検出部、２６は狭帯域復調部、２８は子
機センサ情報を出力する演算制御部である。このよう
に、子機が送信に利用する可能性のあるすべての周波数
をカバーすべく狭帯域受信用のシンセサイザを並列に装
備している。

【００１４】しかし多くのシンセサイザが必要になると
いう問題が生じる。また、実装時における各シンセサイ
ザからの漏れ信号に起因する相互変調等が通常の受信性
能面に悪影響を及ぼし、かつ親機の製造コスト上、不利
であるという問題がある。

【００１５】本発明の前提技術２ 図６は、この前提技術２として考えられる親機受信部の
構成を示す。本図において、３０はアンテナ、３２は狭
帯域無線受信部、３４は狭帯域復調部、３６は演算制御
部、３８はチャネル選択部であり、演算制御部３６から
子機センサ情報が出力される。

【００１６】図６に示す回路では、狭帯域用の１つまた
は複数のシンセサイザで生成する受信周波数を巡回的に
切り替えることで、利用する可能性のあるすべての周波
数をカバーしている。

【００１７】この場合、図７（親機受信チャネル設定を
示す図）に示すように、他チャネルを巡回受信している
間に子機が送信を行った場合、その送信信号は親機に認
識されず、再送制御、あるいはより確実な信号捕捉のた
めの長い連続プリアンブル信号等が必要になる。例えば
利用する可能チャネル数N、受信側１チャネルあたりの
受信準備期間相当シンボル数をP、1チャネルあたりのプ
リアンブルシンボル数をＡとすると、少なくともＮ＊
（Ｐ＋Ａ）シンボルの送信が必要になる。このことは、
子機の消費電力面で不利である。

【００１８】本発明の前提技術３ 図８は、この前提技術３として考えられる親機受信部の
構成を示す。本図において、４０はアンテナ、４２はミ
キサ、４４はローパスフィルタ、４６はＡ／Ｄコンバー
タ、４８はＦＦＴ解析を行う周波数解析部、５０は狭帯
域復調部、５２は演算制御部である。

【００１９】図９は、図８に示した周波数解析（ＦＦＴ
解析）部４８による広帯域受信と、個別的な狭帯域受信
との関係を示した説明図である。

【００２０】これら図８，図９に示す回路では、可能性
のあるすべての周波数帯域に対してフーリエ変換を施し
一括的に全チャネルのデータシンボル情報を得て、ある
チャネルにて有意と思われる信号強度を検出したときに
直ちに狭帯域受信を開始し信号の妥当性を確かめる。

【００２１】ただし、フーリエ変換の時間窓を１シンボ
ル期間より長くできないので周波数分解能は伝送レート
の逆数までとなり、変調指数１以下の低変調指数ＦＳＫ
(frequency shift keying)方式、例えばＭＳＫ(minimum
shift keying：最小偏位変調）方式では原理的にシン
ボル判定は不可能であり、シンボル判定には狭帯域受信
との併用が必要である。この点に関し、図１０は、ＦＳ
Ｋ時の変調指数についてＦＦＴ期間とシンボル判定との
関係を示した説明図である。

【００２２】本発明の前提技術４ 前提技術４は、子機が常時、あるいは間欠送信周期より
多くの頻度で、親機から電波状況に応じた使用可能チャ
ネル情報を更新するものである。この場合、子機は常時
あるいは頻繁に受信可能状態になっている必要があり、
電池等で作動している子機側の消費電力面で不利であ
る。特に、子機の電池交換作業がしづらい設置環境の場
合には不適である。

【００２３】よって本発明の主たる目的は、上述の点に
鑑み、予め指定された周波数チャネルを用いる間欠無線
通信において、妨害電波による通信不能状態を適切に回
避できるようにした、間欠無線通信システム、間欠無線
通信用子機および無線通信方法を提供することにある。

【００２４】本発明の他の目的は、間欠通信において、
妨害電波に対して適応的に使用可能な通信チャネルを検
出し、かつ、親子機間でそれを共通認識して、通信を可
能にする間欠無線通信システム、間欠無線通信用子機お
よび無線通信方法を提供することにある。

【００２５】また、本発明の他の目的は、子機の消費電
力を最小限に抑えるようにした間欠無線通信システム、
間欠無線通信用子機および無線通信方法を提供すること
にある。

【００２６】さらに、本発明の他の目的は、適応的に指
定された通信チャネルを親機において高い確度で認識す
る間欠無線通信システム、間欠無線通信用子機および無
線通信方法を提供することにある。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に係る本発明は、親機と子機との間で、
狭帯域無線チャネルを共用して通信を行う間欠無線通信
システムであって、前記子機は、当該子機に対する割り
当てチャネルが有効であるか無効であるかを検知する検
知手段と、前記検知手段により前記割り当てチャネルの
無効が検知された場合には、当該子機の非割り当てチャ
ネルの中から使用可能なチャネルを選択し、該使用可能
なチャネルに対応した所定の周波数ホッピングパターン
を前記親機に送信するチャネル報知手段とを有する。

【００２８】請求項２に係る本発明は、請求項１に記載
の間欠無線通信システムにおいて、前記チャネル報知手
段は、前記周波数ホッピングパターンを送信する際に、
周波数を変えるたびにキャリアセンスを行い、前記周波
数ホッピングパターンで使用する周波数チャネルが既に
使用中の場合には、該周波数チャネルでのパターンの送
信は行わない。

【００２９】請求項３に係る本発明は、請求項１または
２に記載の間欠無線通信システムにおいて、前記親機
は、使用可能な全チャネルの電波使用状況を監視する広
帯域受信手段を有し、前記広帯域受信手段により監視さ
れた電波強度に基づいて、前記周波数ホッピングパター
ンと臨時チャネルとの対応関係をパターンマッチング判
定する。

【００３０】請求項４に係る本発明は、請求項１または
２に記載の間欠無線通信システムにおいて、前記親機
は、使用可能な全チャネルの電波使用状況を監視する広
帯域受信手段を有し、前記広帯域受信手段により通常の
割り当てチャネルを検出したときは、直ちに前記子機か
らの狭帯域通信処理に移行する。

【００３１】請求項５に係る本発明は、請求項１〜４の
いずれかに記載の間欠無線通信システムにおいて、前記
周波数ホッピングパターンは巡回周期性を有し、前記親
機側では、該巡回周期をカバーできる記憶手段に所定時
間間隔で記憶する。

【００３２】請求項６に係る本発明は、請求項１〜５の
いずれかに記載の間欠無線通信システムにおいて、前記
周波数ホッピングパターンは、対応する周波数チャネル
ごとに異なり、かつ、巡回操作をしてもいずれのパター
ンとも一致しない。

【００３３】請求項７に係る本発明は、請求項１〜６の
いずれかに記載の間欠無線通信システムにおいて、前記
親機は、ある時刻のあるチャネルの信号強度が所定の閾
値を超えていた時にはＯＮの状態とし、他方、該所定の
閾値を超えていなかったときにはＯＦＦの状態とし、該
時刻の各チャネルにおける（期待されている信号強度状
態値、実際の信号強度状態値）の組み合わせごとに所定
の評価素点を定義した上で、各々の（パターン種、パタ
ーン内における処理開始位相）の組み合わせにおいて所
定の巡回期間に渡ってチャネルごとに評価素点の総和を
計算し、その最大値を別個に設けた特定の閾値と比較し
該特定の閾値以上であるならば、対応する臨時チャネル
要求があったとして狭帯域受信を開始する、パターンマ
ッチング手段を有する。

【００３４】請求項８に係る本発明は、請求項７に記載
の間欠無線通信システムにおいて、パターンマッチング
の計算を行う時間間隔は、各周波数毎のホップ送信期間
を確実に取得できる時間間隔とする。

【００３５】請求項９に係る本発明は、特定の割り当て
チャネルを介して親機と通信を行う間欠無線通信用子機
であって、請求項１〜８のいずれかに記載の間欠無線通
信システムにおいて使用される。

【００３６】請求項１０に係る本発明は、親機と子機と
の間で、狭帯域無線チャネルを共用して通信を行う間欠
無線通信方法であって、当該子機に対する割り当てチャ
ネルが有効であるか無効であるかを検知するステップ
と、前記ステップにより前記割り当てチャネルの無効が
検知された場合には、当該子機の非割り当てチャネルの
中から使用可能なチャネルを選択し、該使用可能なチャ
ネルに対応した所定の周波数ホッピングパターンを前記
子機から前記親機に送信するステップとを有する。

【００３７】請求項１１に係る本発明は、請求項１０に
記載の間欠無線通信方法において、前記周波数ホッピン
グパターンを送信する際に、周波数を変えるたびにキャ
リアセンスを行い、前記周波数ホッピングパターンで使
用する周波数チャネルが既に使用中の場合には、該周波
数チャネルでのパターンの送信は行わない。

【００３８】請求項１２に係る本発明は、請求項１０ま
たは１１に記載の間欠無線通信方法において、前記親機
は、使用可能な全チャネルの電波使用状況を監視し、監
視された電波強度に基づいて、前記周波数ホッピングパ
ターンと特定チャネルとの対応関係をパターンマッチン
グ判定する。

【００３９】請求項１３に係る本発明は、請求項１０ま
たは１１に記載の間欠無線通信方法において、前記親機
は、広帯域受信手段により通常の割り当てチャネルを検
出したときは、直ちに前記子機からの狭帯域通信処理に
移行する。

【００４０】請求項１４に係る本発明は、請求項１０〜
１３のいずれかに記載の間欠無線通信方法において、前
記周波数ホッピングパターンは巡回周期性を有し、前記
親機側では、該巡回周期をカバーできる記憶手段に所定
時間間隔で記憶する。

【００４１】請求項１５に係る本発明は、請求項１０〜
１４のいずれかに記載の間欠無線通信方法において、前
記周波数ホッピングパターンは、対応する周波数チャネ
ルごとに異なり、かつ、巡回操作をしてもいずれのパタ
ーンとも一致しない。

【００４２】請求項１６に係る本発明は、請求項１０〜
１５のいずれかに記載の間欠無線通信方法において、あ
る時刻のあるチャネルの信号強度が所定の閾値を超えて
いた時にはＯＮの状態とし、他方、該所定の閾値を超え
ていなかったときにはＯＦＦの状態とし、該時刻の各チ
ャネルにおける（期待されている信号強度状態値、実際
の信号強度状態値）の組み合わせごとに所定の評価素点
を定義した上で、各々の（パターン種、パターン内にお
ける処理開始位相）の組み合わせにおいて所定の巡回期
間に渡ってチャネルごとに評価素点の総和を計算し、そ
の最大値を別個に設けた特定の閾値と比較し該特定の閾
値以上であるならば、対応する臨時チャネル要求があっ
たとして狭帯域受信を開始する。

【００４３】請求項１７に係る本発明は、請求項１６に
記載の間欠無線通信方法において、パターンマッチング
の計算を行う時間間隔は、各周波数毎のホップ送信期間
を確実に取得できる時間間隔とする。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００４５】図１１は、本発明を適用した子機送信部を
示すブロック図である。本図において、６０は妨害波回
避用臨時チャネルを指定するための周波数ホッピングパ
ターン生成部、６２は通常送信用チャネル選択部、６４
は無線送信部、６６は狭帯域信号変調部、６８はアンテ
ナスイッチ、７０は狭帯域無線受信部、７２は受信レベ
ル検出部、７４は演算制御部、７６は検出チャネル選択
部、７８はセンサ部、８０はアンテナである。

【００４６】図１２は、本発明を適用した親機受信部を
示すブロック図である。本図において、８２はミキサ、
８４はローパスフィルタ、８６はＡ／Ｄコンバータ、８
８はＦＦＴ解析を行う周波数解析部、９０はチャネル別
受信強度記憶部、９２は周波数ホッピングパターン解析
部、９４は狭帯域無線受信部、９６は狭帯域信号復調
部、９８は子機センサ情報を出力する演算制御部、１０
０はチャネル選択部、１０２はアンテナである。

【００４７】本実施の形態による親機受信部では、子機
が使用する可能性のあるすべての周波数帯域に対してフ
ーリエ変換を施し、一括的に全チャネルの電波強度を得
る。このときシンボル判定機能は不要であり、子機送信
信号強度を検出できればよい。

【００４８】通信は子機からデータを含む送信から開始
される。それに対応した親機からの返り信号の有無は問
わない。子機はセンサ等の値が変化したとき、あるい
は、定期的にモニター値を親機に送信する。通信パケッ
ト長に比べてこれらの送信間隔が十分長い間欠通信とな
る。

【００４９】子機は間欠送信を行う前にキャリアセンス
を行い、事前に割り当てられたチャネルの使用可能性を
チェックする。使用可能であればそれを通信に用いる。
もしそのチャネルが使用不能であれば、第２の候補の割
り当てチャネルをキャリアセンスし同様にチェックす
る。これを割り当てられたすべてのチャネルに対して行
う。もし割り当てられたすべてのチャネルが使用不能で
あり、割り当てられてない１つの通信チャネルが使用可
能な場合は、通信異常を検出したとして、以下に述べる
手法（すなわち、「臨時チャネル」の指定処理）にした
がって親機に対して送信を行う。なお、事前に割り当て
られた「通常チャネル」を使用する場合には、「臨時チ
ャネル」の指定処理は行わない。

【００５０】「臨時チャネル」の指定処理では、これか
ら使おうとしているチャネル番号に対応した特定数の特
定のパターンで、通信チャネルを高速に順次切り替え、
送信する。この場合、切り替えごとにキャリアセンスを
行い、使用中であると判断した場合には送信しない。こ
のとき親機側では、その時間のその周波数チャネル信号
は、使用している妨害波によって「信号あり」と認識さ
れるからである。

【００５１】次に、上記の子機側制御手順をフローチャ
ートに基づいて詳細に説明する。

【００５２】図１３は、子機側の制御手順を示すフロー
チャートである。まず、ステップＳ１において、「通常
チャネル」の通信状況をチェックする。その結果、「使
用中：他に候補有り」と判定された場合には、ステップ
Ｓ１の先頭に戻る。他方、「使用可能」と判定された場
合にはステップＳ２に進み、そのチャネルを使用した通
常データの送信を行う。

【００５３】ステップＳ１において、「すべて使用中」
と判定された場合には、ステップＳ３に進み、「通常チ
ャネル」以外の通信状況をチェックする。その結果、
「使用中：他に候補有り」と判定された場合には、ステ
ップＳ３の先頭に戻る。他方、「すべて使用中」と判定
された場合にはステップＳ４に進み、異常検知処理を行
う。

【００５４】ステップＳ３において、「使用可能チャネ
ル発見→臨時指定」と判定された場合には、ステップＳ
５において、「臨時チャネル」に対応した周波数ホッピ
ングパターンの選択を行う。

【００５５】次のステップＳ６では、周波数ホッピング
パターンの送信を実行する。さらに、ステップＳ７にお
いて、「臨時チャネル」での通常データ送信を行う。

【００５６】次に、親機側の制御について説明する。親
機は常時、一括受信後の全チャネルの信号強度を監視
し、通常の送信信号の監視と並行して、各子機が異常時
に送信するチャネルパターンとの相関をとり続ける。そ
して、想定している異常信号の（パターン種、パターン
位相）に対応するチャネルの信号強度を判定評価する。
ここで、想定妨害チャネル数よりも十分多くのチャネル
にわたってパターンが定義されているので、妨害電波が
存在しても相関計算結果への悪影響を抑えることができ
る。

【００５７】親機は異常状態の把握と、子機が使用しよ
うとしているチャネルの情報を得て、そのチャネルの受
信モードに入る。一方、子機はパターンを所定回数送信
した後、パターンに対応したチャネルで通常のパケット
送信を行う。

【００５８】次に、上記の親機側制御手順をフローチャ
ートに基づいて詳細に説明する。図１４は、親機側の制
御手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ
１０において、広帯域受信ＦＦＴ処理を実行する。次の
ステップＳ１２では、全チャネルの信号強度を計算す
る。次に、ステップＳ１４における「通常チャネル」の
指定処理と、ステップＳ１６における周波数ホッピング
パターン検出処理並行処理を並行して実行する。

【００５９】なお、ステップＳ１４における「通常チャ
ネル」の指定処理は、後に図１５を参照して詳述する。
また、ステップＳ１６における周波数ホッピングパター
ン検出処理は、後に図１６を参照して詳述する。

【００６０】図１５は、親機側制御フローのうち、「通
常チャネル」の指定処理を示したフローチャートであ
る。まずステップＳ２０では、全チャネル信号の強度検
出値（広帯域処理値）を入力する。ステップＳ２２で
は、「通常チャネル」の信号強度をチェックする。その
結果、閾値以下であるならば、ステップＳ２４におい
て、一定時間が経過しているか否かを判定する。その判
定がＹＥＳであれば、ステップＳ２６において、妨害波
消滅と認識する。

【００６１】他方、ステップＳ２２において、閾値以上
であると判定された場合には、ステップＳ２８におい
て、妨害波と認識済であるか否かが判定される。その判
定結果がＮＯであれば、ステップＳ３０において、狭帯
域受信処理を行う。その後、ステップＳ３２において、
信号内容のチェックを行う。その結果、所定回数以上連
続して不整合が検出された場合には、ステップＳ３４に
おいて、妨害波発生と認識する。

【００６２】図１６は、親機側制御フローのうち、周波
数ホッピングパターン検出処理を示したフローチャート
である。まずステップＳ４０では、全チャネル信号の強
度検出値（広帯域処理値）を入力する。次のステップＳ
４２では、各チャネル強度の所定閾値との比較結果を記
録する。ステップＳ４４では、上記比較結果の時間変化
を記録したテーブルを更新する。さらにステップＳ４６
では、上記テーブル値を元に、各ホッピングパターン
種、パターン位相毎の尤度計算を行う。その後のステッ
プＳ４８において、最大尤度を有する（パターン種、パ
ターン位相）組み合せの検出を行う。

【００６３】ステップＳ５０では、最大尤度＞所定閾値
であるか否かを判定する。その結果、ＮＯ（＝周波数ホ
ッピングパターン未検出）であれば、ステップＳ４２に
戻る。他方、ＹＥＳ（＝周波数ホッピングパターン検
出）であれば、ステップＳ５２に進み、対応する「臨時
チャネル」にて狭帯域受信処理を行う。

【００６４】図１７は、臨時チャネル指定時の周波数ホ
ッピングについて示した説明図である。本図において、
縦軸は周波数指定された臨時チャネルを、横軸は時間の
経過を示す。また、楕円で囲んだ領域は、臨時チャネル
指定用の周波数ホッピングパターンを模式的に示したも
のである。

【００６５】図１８は、本実施の形態による広帯域処理
での妨害波について示した説明図である。本図に示す通
り、本実施の形態では、本信号の送信の前に使用チャネ
ルを宣言する周波数ホッピングパターンを送信すること
としているので、新たな妨害波（または隣接無線ネット
の信号）は狭帯域受信されない。しかも、本信号は狭帯
域受信で検知される。

【００６６】次に、図１６に示した親機側の周波数ホッ
ピングパターン検出処理のうち、ステップＳ４２〜Ｓ５
０における具体的処理に説明する。

【００６７】周波数ホッピングパターン解析を実現する
にあたり、まず、ＯＮ／ＯＦＦ（１／０）判定について
述べる。

【００６８】ここでは、ある所定の臨時チャネル指定要
求に対応する周波数ホッピングパターン（周期長Ｌ）に
おいて、所定測定時刻Ｔにおける各周波数チャネルの信
号値と、所定の閾値とを比較し、閾値以上でＯＮ
（１）、以下でＯＦＦ（０）であると判定する。

【００６９】この判定は、ホッピングパターン周期長を
包括するような期間、かつ、１つ１つのパターン変化を
検知できるような時間分解能Δｔで実行され、これらの
ＯＮ／ＯＦＦ判定結果はテーブルに格納される。

【００７０】例えば、図１９に示すように、ホップ切り
替え周期が８ｍｓｅｃ、パターン周期長Ｌ＝１０の場
合、Δｔ＝８ｍｓｅｃ、期間＝８０ｍｓｅｃ（＝８ｍｓ
ｅｃ＊１０）とする。但し、周波数ホッピングパターン
は、チャネル1から１０までを使用する。この場合、テ
ーブルは、１０＊（８０／８）＝１００のワード数にな
る。

【００７１】次に、ホッピングパターン解析における尤
度計算について説明する。上述したＯＮ／ＯＦＦ判定結
果、どのホッピングパターン種のどのパターン開始位相
が、最も尤もらしいかを判定する（その方法は後述す
る）。

【００７２】最尤度の（パターン種、パターン開始位
相）での評価ポイント計算値が、所定の閾値以上であれ
ば、その（パターン種、パターン開始位相）は有為であ
ると判定し、然る時間の後に、検出パターンに対応する
臨時指定チャネルにて狭帯域信号が送信されるのを待ち
受ける処理に移行する。

【００７３】パターン開始位相の最尤評価は、パターン
信号の取りこぼしに対する耐性を施すためのオプション
的機能である。ある（パターン種、パターン開始位相）
の組み合わせにおいて、各チャネルでの期待されている
信号強度状態（ＯＮ／ＯＦＦ）と実際の信号強度を比較
する。

【００７４】素点計算について 指定された（パターン種、パターン開始位相）におい
て、あるチャネルｍの第ｎ番目のシンボルで、ＯＮ状態
が期待されている場合で実際にＯＮである際の得点を
Ａ、ＯＮ状態が期待されている場合で実際にＯＦＦであ
る際の得点をＢ、ＯＦＦ状態が期待されている場合で実
際にＯＮである際の得点をＣ、ＯＦＦ状態が期待されて
いる場合で実際にＯＦＦである際の得点をＤ、とする。

【００７５】通常の通信状態での信号強度はＯＦＦであ
るので、実際にＯＮを期待する場合の結果には、重きを
置いた得点とする。

【００７６】たとえば、パターン（Ｌ）が１０シンボル
の場合に、Ａ＝９、Ｂ＝−９、Ｃ＝−１、Ｄ＝１とす
る。

【００７７】合計点について 各々の（パターン種、パターン開始位相）の組み合わせ
について、以下の式Ｘで評価する。

【００７８】S m,t・・・チャネルｍの時刻ｔでの信号
値。

【００７９】P l,m,n・・・パターン種lにおける、チャ
ネルｍでのホップ信号第ｎシンボル有無の期待値（有＝
１、無＝０）。（n＝１，２，・・・，Lのいずれか） 信号サンプル間隔は、ホップ信号切り替え周期に等し
い。

【００８０】E l,m,n,t・・・パターン種lの第ｎ番目の
シンボルタイミングを期待した場合の、チャネルｍの時
刻ｔでの評価素点。前記Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれかの
値。

【００８１】 E l,m,n,t ＝ Ａ (when S m,t > Thres. & P l,m,n
＝１） ＝ Ｂ (when S m,t < Thres. & P l,m,n ＝１） ＝ Ｃ (when S m,t > Thres. & P l,m,n ＝０） ＝ Ｄ (when S m,t < Thres. & P l,m,n＝０） X l,q,t ・・・パターン種lの開始位相ｑを時刻ｔにお
いて期待した場合の尤度（ｑ＝０，１，・・・，L-１の
いずれか）

【００８２】

【数１】

【００８３】尤度計算例 例として、チャネル６を臨時通信チャネルとして使用す
る場合のホッピングパターン（１）を "１ ３ ８ ２
１０ ５ ７ ９ ４ ６ ”とし、チャネル２を臨
時通信チャネルとして使用する場合のホッピングパター
ン（２）を“８３ ２ ９ １０ ７ ６ ５ ４
１”とする。図２０，図２１は、この状態を模式的に示
した説明図である。

【００８４】図２２には、入力信号パターンの例とし
て、（１）のパターンの開始位相０に対応しているもの
を挙げてある。Ｔ＝０，１，２，３，４，５，６，７，
８，９（単位はΔｔ）における値である。

【００８５】図２３に示すように、（１）のパターンの
開始位相０で、期待するパターンは、図示の通りであ
る。

【００８６】ここで、信号閾値＝５として、評価ポイン
トは、Ｔ＝０において（＋９）＊１＋（＋１）＊９＝１
８となる。同様に、他のＴにおいても１８となる。従っ
て、Ｘ＝１８０である。

【００８７】図２４に示すように、（１）のパターンの
開始位相１で、期待するパターンは、図示の通りであ
る。

【００８８】ここで、信号閾値＝５として、評価ポイン
トは、Ｔ＝０において、（−９）＋（＋１）＋（−１）
＋（＋１）＋（＋１）＋（＋１）＋（＋１）＋（＋１）
＋（＋１）＋（＋１）＝−２となる。

【００８９】同様に、他のＴにおいても −２となる。
従って、 Ｘ＝−２０である。同様に、（１）のパター
ンの開始位相ｎ（ｎ≠０）で、Ｘ＝−２０となる。

【００９０】図２５に示すように、（２）のパターンの
開始位相０で、期待するパターンは、図示の通りであ
る。

【００９１】ここで、信号閾値＝５として、評価ポイン
トを同様に計算すると、Ｘ＝−４０である。

【００９２】さらに、開始位相１から９までは、 Ｘ＝−２０，０，０，−２０，−２０，０，０，−２
０，４０ となる。

【００９３】次に、最大尤度検出について説明する。図
２６に示すように、以上の尤度計算結果は記録領域に格
納される。

【００９４】図示した計算結果の中で最大値を検出し、
それが所定の閾値より大きい場合に、その最大値を与え
る（パターン種、開始位相）の臨時チャネル指定を認識
する。この例では、所定閾値＝８０として、（パターン
１、開始位相＝０）を認識し、チャネル６を臨時チャネ
ルとして受信待機する。

【００９５】他の信号パターンとの識別については、以
下の３つの例を挙げる。 １．ほとんど無信号 （１．０， １．０， １．０，
１．０， １．０，１．０， １．０， １．０，
１．０， １．０）がすべてのＴにおいて。これは、巡
回周期期間において、どのチャネルにもノイズレベル程
度の信号しか存在しない場合である。

【００９６】２．全チャネル妨害 （７．０， ８．
０， ７．０， １０．０， ９．０， ９．０，
９．０， ９．０， ９．０， ８．０）がすべてのＴ
において。これは、巡回周期期間において、閾値以上の
信号レベルがホッピングパターンで用いられるすべての
チャネルで検出される場合である。

【００９７】３．（パターン１，開始位相＝０）に同
期。ただし、すべてのＴにおいてｃｈ１，ｃｈ４，ｃｈ
８，ｃｈ１０に強度７．０の妨害波。

【００９８】１の場合の評価ポイントは、Ｔ＝０におい
て （−９）＊１ ＋ （＋１）＊９ ＝ ０。同様に
他のＴにおいても０となり、Ｘ＝０。

【００９９】これは、Ｘに関する閾値８０に満たない評
価ポイントとなるので無信号状態に対し当該手法が臨時
チャネル要求と誤認識しないことを示す。

【０１００】２の場合の評価ポイントは、Ｔ＝０におい
て （＋９）＊１ ＋ （−１）＊９ ＝ ０。同様に
他のＴにおいても０となり、Ｘ＝０。

【０１０１】これも、Ｘに関する閾値８０に満たない評
価ポイントとなるので全チャネル妨害状態に対し、当該
手法が臨時チャネル要求と誤認識しないことを示す。

【０１０２】３の場合の評価ポイントは、図２７のよう
になりＸ＝１０８となる。

【０１０３】Ｘに関する閾値８０以上の評価ポイントと
なるので、たとえホッピングパターンで用いられるチャ
ネルが妨害されていても、臨時チャネル要求を正しく認
識すのに当該手法が有効であることを示す。

【０１０４】上述した通り、パターン１がチャネル１，
３，８，２，１０，５，７，９，４，６の送信チャネル
切り替えで、チャネル６を使用すべしという意味になる
（図２０参照）。同様に、パターン２が８，３，２，
９，１０，７，６，５，４，1の送信チャネル切り替え
で、チャネル２を使用すべしという意味になる（図２１
参照）。

【０１０５】すなわち、子機１は通常チャネル１から１
０までの一部、例えば１，４，８が割り当てられている
が、妨害電波により通信不要な場合は、１から１０まで
のチャネルの中から、通信に使えるチャネルを自ら決定
し、事前にパターンを送信した後に、そのチャネルで通
信を開始することができる。

【０１０６】本発明の具体的適用例 ホームセキュリティ・システムへの活用を例に挙げ説明
する。

【０１０７】いま、１つの家屋に設置された1つの親機
Ａと、それと通信を行う２つの子機Ｂ，Ｃがあり、隣接
した家屋にも同じ周波数帯域を利用するシステムが作動
しているものとする。当該家屋のシステムは、所定の３
つの周波数チャンネル１，２，５を使用するものとす
る。子機は窓の開閉状況をモニタするセンサと、その情
報を加工するデジタル処理部と、その処理データを無線
で送信する高周波回路部とからなり、定期的に、たとえ
ば３０分おき、および開閉状態が変化したときに子機か
ら親機に不定期に通知されるものとする。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、予
め指定された周波数チャネルを用いる間欠無線通信にお
いて、妨害電波による通信不能状態を適切に回避するこ
とができる。また、間欠通信において、妨害電波に対し
て適応的に使用可能な通信チャネルを検出し、かつ、親
子機間でそれを共通認識して、通信を可能にすることが
できる。

【０１０９】さらに、子機の消費電力を最小限に抑え、
かつ、適応的に指定された通信チャネルを親機において
高い確度で認識することができる。

【０１１０】なお、先に述べた「本発明の前提技術」と
の関係では、以下に列挙する格別な効果を奏することが
できる。

【０１１１】「本発明の前提技術１」に比べ、親機の狭
帯域受信機数が１つで済み、コスト的に有利である。例
えば特定小電力規格では、４０チャネル以上をカバーす
る必要がある。

【０１１２】「本発明の前提技術２」に比べ、プリアン
ブル信号の連続送信時間が少なくて済み、子機の電池寿
命の面で有利である。例えば特定小電力規格では、４０
チャネル以上あるので、１つの狭帯域受信機では１チャ
ネルあたりに必要なプリアンブルが８シンボルとして、
総プリアンブル長が４０＊８＝３２０シンボル以上必要
である。

【０１１３】「本発明の前提技術３」では、任意のチャ
ネルに渡ってモニタし、信号強度を検出すると直ちに狭
帯域受信に移行するので、それが（同種の）隣接システ
ムの信号であろうと、異種システムからの干渉であろう
と、自システムの信号と仮定して処理が進められるの
で、パケット受信期間が終わるまでそれを受信しつづけ
ることになる。これに対して本発明では、周波数ホッピ
ングパターン送信と広帯域受信モニタ機能にて事前に臨
時使用するチャネルを検知できる。たとえ広帯域受信モ
ニタが別の関係ないチャネルの信号を認識したとても、
対応する周波数ホッピングパターンが検知されないので
狭帯域受信処理には移行しない。誤移行によるオーバー
ヘッド、特に誤移行時に本来の（臨時にチャネルを割り
当てられた）パケット信号が到達した場合には、親機で
パケットが破棄され子機からの再送頻度が上昇すること
で、子機電池寿命の短期化や応答時間の遅れという性能
面での劣化の一因となる。その意味で本発明は有効であ
る。コスト面では既存の広帯域処理機能に加え、若干の
メモリ機能と信号パターン検出機能のための構成を通常
の構成に付加するだけなので、大きな負担にはならな
い。

【０１１４】「本発明の前提技術４」では、子機がたび
たび受信状態に入るため子機の電池寿命面で不利であ
る。他方、本発明では、必要なときのみ、子機から非同
期に送信が開始されるので電池寿命面で不利な受信状態
にはならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】親機ＢＵと複数の子機ＳＵを備えた無線センサ
システムの模式図である。

【図２】図１に示した無線センサシステムにおける定期
送信と不定期送信の関係を例示した説明図である。

【図３】従来から知られている子機送信部の構成を示す
ブロック図である。

【図４】妨害波に起因して使用可能チャネルが無くなる
状態を例示した図である。

【図５】本発明の前提技術１として考えられる親機受信
部の構成を示すブロック図である。

【図６】本発明の前提技術２として考えられる親機受信
部の構成を示すブロック図である。

【図７】本発明の前提技術２において親機受信チャネル
設定を示す図である。

【図８】本発明の前提技術３として考えられる親機受信
部の構成を示すブロック図である。

【図９】図８に示した周波数解析（ＦＦＴ解析）部４８
による広帯域受信と、個別的な狭帯域受信との関係を示
した説明図である。

【図１０】ＦＳＫ時の変調指数についてＦＦＴ期間とシ
ンボル判定との関係を示した説明図である。

【図１１】本発明を適用した子機送信部を示すブロック
図である。

【図１２】本発明を適用した親機受信部を示すブロック
図である。

【図１３】子機側の制御手順を示すフローチャートであ
る。

【図１４】親機側の制御手順を示すフローチャートであ
る。

【図１５】親機側制御フローのうち、「通常チャネル」
の指定処理を示したフローチャートである。

【図１６】親機側制御フローのうち、周波数ホッピング
パターン検出処理を示したフローチャートである。

【図１７】臨時チャネル指定時の周波数ホッピングにつ
いて示した説明図である。

【図１８】本実施の形態による広帯域処理での妨害波に
ついて示した説明図である。

【図１９】本実施の形態におけるＯＮ／ＯＦＦ判定につ
いて示した説明図である。

【図２０】本実施の形態における臨時チャネルについて
示した説明図である。

【図２１】本実施の形態における臨時チャネルについて
示した説明図である。

【図２２】本実施の形態における入力信号例について示
した説明図である。

【図２３】本実施の形態における期待パターン例につい
て示した説明図である。

【図２４】本実施の形態における期待パターン例につい
て示した説明図である。

【図２５】本実施の形態における期待パターン例につい
て示した説明図である。

【図２６】本実施の形態における最大尤度検出について
示した説明図である。

【図２７】本実施の形態における入力信号例と評価ポイ
ントについて示した説明図である。

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 親機と子機との間で、狭帯域無線チャネ
   ルを共用して通信を行う間欠無線通信システムであっ
   て、 前記子機は、 当該子機に対する割り当てチャネルが有効であるか無効
   であるかを検知する検知手段と、 前記検知手段により前記割り当てチャネルの無効が検知
   された場合には、当該子機の非割り当てチャネルの中か
   ら使用可能なチャネルを選択し、該使用可能なチャネル
   に対応した所定の周波数ホッピングパターンを前記親機
   に送信するチャネル報知手段とを有することを特徴とす
   る間欠無線通信システム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の間欠無線通信システム
   において、 前記チャネル報知手段は、前記周波数ホッピングパター
   ンを送信する際に、周波数を変えるたびにキャリアセン
   スを行い、前記周波数ホッピングパターンで使用する周
   波数チャネルが既に使用中の場合には、該周波数チャネ
   ルでのパターンの送信は行わないことを特徴とする間欠
   無線通信システム。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の間欠無線通信
   システムにおいて、 前記親機は、 使用可能な全チャネルの電波使用状況を監視する広帯域
   受信手段を有し、 前記広帯域受信手段により監視された電波強度に基づい
   て、前記周波数ホッピングパターンと臨時チャネルとの
   対応関係をパターンマッチング判定することを特徴とす
   る間欠無線通信システム。
4. 【請求項４】 請求項１または２に記載の間欠無線通信
   システムにおいて、 前記親機は、 使用可能な全チャネルの電波使用状況を監視する広帯域
   受信手段を有し、 前記広帯域受信手段により通常の割り当てチャネルを検
   出したときは、直ちに前記子機からの狭帯域通信処理に
   移行することを特徴とする間欠無線通信システム。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の間欠無
   線通信システムにおいて、 前記周波数ホッピングパターンは巡回周期性を有し、前
   記親機側では、該巡回周期をカバーできる記憶手段に所
   定時間間隔で記憶することを特徴とする間欠無線通信シ
   ステム。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の間欠無
   線通信システムにおいて、 前記周波数ホッピングパターンは、対応する周波数チャ
   ネルごとに異なり、かつ、巡回操作をしてもいずれのパ
   ターンとも一致しないことを特徴とする間欠無線通信シ
   ステム。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の間欠無
   線通信システムにおいて、 前記親機は、 ある時刻のあるチャネルの信号強度が所定の閾値を超え
   ていた時にはＯＮの状態とし、他方、該所定の閾値を超
   えていなかったときにはＯＦＦの状態とし、該時刻の各
   チャネルにおける（期待されている信号強度状態値、実
   際の信号強度状態値）の組み合わせごとに所定の評価素
   点を定義した上で、各々の（パターン種、パターン内に
   おける処理開始位相）の組み合わせにおいて所定の巡回
   期間に渡ってチャネルごとに評価素点の総和を計算し、
   その最大値を別個に設けた特定の閾値と比較し該特定の
   閾値以上であるならば、対応する臨時チャネル要求があ
   ったとして狭帯域受信を開始する、パターンマッチング
   手段を有することを特徴とする間欠無線通信システム。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の間欠無線通信システム
   において、 パターンマッチングの計算を行う時間間隔は、各周波数
   毎のホップ送信期間を確実に取得できる時間間隔とする
   ことを特徴とする間欠無線通信システム。
9. 【請求項９】 特定の割り当てチャネルを介して親機と
   通信を行う間欠無線通信用子機であって、 請求項１〜８のいずれかに記載の間欠無線通信システム
   において使用されることを特徴とする間欠無線通信用子
   機。
10. 【請求項１０】 親機と子機との間で、狭帯域無線チャ
    ネルを共用して通信を行う間欠無線通信方法であって、 当該子機に対する割り当てチャネルが有効であるか無効
    であるかを検知するステップと、 前記ステップにより前記割り当てチャネルの無効が検知
    された場合には、当該子機の非割り当てチャネルの中か
    ら使用可能なチャネルを選択し、該使用可能なチャネル
    に対応した所定の周波数ホッピングパターンを前記子機
    から前記親機に送信するステップとを有することを特徴
    とする間欠無線通信方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の間欠無線通信方法
    において、 前記周波数ホッピングパターンを送信する際に、周波数
    を変えるたびにキャリアセンスを行い、前記周波数ホッ
    ピングパターンで使用する周波数チャネルが既に使用中
    の場合には、該周波数チャネルでのパターンの送信は行
    わないことを特徴とする間欠無線通信方法。
12. 【請求項１２】 請求項１０または１１に記載の間欠無
    線通信方法において、 前記親機は、使用可能な全チャネルの電波使用状況を監
    視し、監視された電波強度に基づいて、前記周波数ホッ
    ピングパターンと特定チャネルとの対応関係をパターン
    マッチング判定することを特徴とする間欠無線通信方
    法。
13. 【請求項１３】 請求項１０または１１に記載の間欠無
    線通信方法において、 前記親機は、広帯域受信手段により通常の割り当てチャ
    ネルを検出したときは、直ちに前記子機からの狭帯域通
    信処理に移行することを特徴とする間欠無線通信方法。
14. 【請求項１４】 請求項１０〜１３のいずれかに記載の
    間欠無線通信方法において、 前記周波数ホッピングパターンは巡回周期性を有し、前
    記親機側では、該巡回周期をカバーできる記憶手段に所
    定時間間隔で記憶することを特徴とする間欠無線通信方
    法。
15. 【請求項１５】 請求項１０〜１４のいずれかに記載の
    間欠無線通信方法において、 前記周波数ホッピングパターンは、対応する周波数チャ
    ネルごとに異なり、かつ、巡回操作をしてもいずれのパ
    ターンとも一致しないことを特徴とする間欠無線通信方
    法。
16. 【請求項１６】 請求項１０〜１５のいずれかに記載の
    間欠無線通信方法において、 ある時刻のあるチャネルの信号強度が所定の閾値を超え
    ていた時にはＯＮの状態とし、他方、該所定の閾値を超
    えていなかったときにはＯＦＦの状態とし、該時刻の各
    チャネルにおける（期待されている信号強度状態値、実
    際の信号強度状態値）の組み合わせごとに所定の評価素
    点を定義した上で、各々の（パターン種、パターン内に
    おける処理開始位相）の組み合わせにおいて所定の巡回
    期間に渡ってチャネルごとに評価素点の総和を計算し、
    その最大値を別個に設けた特定の閾値と比較し該特定の
    閾値以上であるならば、対応する臨時チャネル要求があ
    ったとして狭帯域受信を開始する、ことを特徴とする間
    欠無線通信方法。
17. 【請求項１７】 請求項１６に記載の間欠無線通信方法
    において、 パターンマッチングの計算を行う時間間隔は、各周波数
    毎のホップ送信期間を確実に取得できる時間間隔とする
    ことを特徴とする間欠無線通信方法。