JP2009141898A - 双方向無線システム - Google Patents

Abstract

【課題】 同期窓、受信間隔（受信間欠幅）、同期用コード長を可変にできるようにして、無線通信間隔やアクセススピードを調整し、柔軟なシステムを実現して低消費電力の双方向無線システムを提供する。
【解決手段】 受信間欠幅、同期窓、同期用コード長、誤検出のタイムアウト時間をカウントするベースカウンタ１２、待ち時間カウンタ１３と、カウントするためのパラメータを設定する設定制御手段として、マイコン２１、パラメータ保持メモリ２２、第１のパラメータ保持回路２３、パラメータ選択回路２４、第２のパラメータ保持回路２５が、無線信号の送受信の状況に応じて、パラメータの値を調整して、受信間欠周幅、同期窓の幅、同期用コードの長さを可変にする双方向無線システムである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、微弱電波で動作する双方向無線システムに係り、特に、低消費電力の双方向無線システムに関する。

［双方向無線システム：図８］
従来の双方向無線システムで用いられる無線機は、スペクトラム拡散（ＳＳ：Spread Spectrum）方式を採用した微弱電波で動作する無線機である。
従来の双方向無線システムについて図８を参照しながら説明する。図８は、従来の双方向無線システムの概略図である。
従来の双方向無線システムは、送信部１ａと受信部１ｂを有する親機１の無線機と、送信部２ａと受信部２ｂを有する子機２の無線機とを備え、子機２の入力装置（スイッチ等）を動作させて、子機２から親機１に動作命令を送信し、親機１ではその命令に従って動作するようになっている。

また、親機１は、命令の伝達状況の応答や親機１の状態情報を子機２に送信するものであり、子機２は当該信号を受信して表示装置（ＬＥＤ等）に表示するようになっている。
つまり、従来の双方向無線システムは、ＳＳを採用した双方向通信（半２重）可能な微弱無線システムとなっている。

上記双方向無線システムでは、子機２主導で動作するものであり、親機１は、子機２の送信を間欠受信することにより、子機２からの命令を受信し、子機２は、動作させたいときだけ、動作状態にするため、消費電力を低減できるものとなっている。

従来の双方向無線システムの無線フレームは同期部とデータ部で構成され、同期部で、無線の有無を見つけて、同期ワード（Sync）を検知することで、無線間の同期確立を行い、同期完了できると、データ部でユーザデータを送信する構成となっている。

同期部における同期用コード（Preamble）の長さは、親機の間欠周期で決定される。親機の間欠周期を短くすると、アクセス時間（無線通信時間）の節約が図れるが、親機の電力消費も増えることになる。また、反対に長くした場合は、アクセス時間（無線通信時間）が長く掛かるが、親機の電力消費を抑えることができるものである。

尚、関連する先行技術として、特開平１０−３３６７６０号公報（特許文献１）、特開２００５−０７６３７５号公報（特許文献２）がある。

特許文献１には、受信機において、待機時間計測タイマが最終操作からの経過時間を計測し、その経過時間に応じて間欠周期制御部がスイッチング回路を制御して受信回路の電源オン、オフの間欠周期を次第に長くすることが示されている。

特許文献２には、通信装置において、受信待機中に設定された間欠周期に従って間欠的に電源オン状態となり、予め決められた起床信号を検出すると、それに続く信号を受信して応答を返送し、また、送信要求を受け付けると、それに応じて生成される信号に設定された間欠周期に応じた長さの起床信号を付加して送信することが示されている。

特開平１０−３３６７６０号公報 特開２００５−０７６３７５号公報

しかしながら、上記図８に示した従来の双方向無線システムでは、間欠周期が変化しないため、同期用コード（プリアンブルコード）長が限定され、無線通信の無駄なデータを送信するため、消費電力の消費並びにアクセス時間（通信時間）のロスになるという問題点があった。

また、上記従来の双方向無線システムにおける間欠周期は、システムの消費電力やアクセス時間を決定する大きな条件になり、低消費電力とアクセス時間は、相反する条件となるため、その決定には困難が予想され、柔軟なシステム構成ができないという問題点があった。

また、上記従来の双方向無線システムでは、間欠周期や、同期用コード長により、受信感度が限定されるという問題点があった。

尚、特許文献１には、間欠周期を長くすることが記載されているが、その際に、電源オン時間Ｔonは一定のままで電源オフ時間Ｔoffを延長する（［００２７］参照）ものであり、また、特許文献２でも、間欠周期を単に長くするものであって、同期窓を可変にし、受信間欠幅を可変にし、同期用コード（プリアンブルコード）長を可変にすることまでは開示していない。

本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、同期窓、受信間隔（受信間欠幅）、同期用コード長を可変にできるようにして、無線通信間隔やアクセススピードを調整し、柔軟なシステムを実現して低消費電力の双方向無線システムを提供することを目的とする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、微弱電波で動作する双方向無線システムであって、無線開始信号が入力されると共に、入力設定されたパラメータの値に従って、受信の間欠周期、同期窓の幅、同期用コード長、誤検出のタイムアウト時間をカウントするカウンタと、無線開始信号が入力されると共に、カウンタからのカウント値を基に無線状態を出力する無線ステート制御部と、受信の間欠周期、同期窓の幅、同期用コード長、誤検出のタイムアウト時間に関するパラメータの値をカウンタに設定する設定制御手段とを有し、設定制御手段が、無線信号の送受信の状況に応じて、パラメータの値を調整してカウンタに設定することを特徴とする。

本発明は、上記双方向無線システムにおいて、送信側の設定制御手段が、１回目の通信が不能の場合、同期用コード長を送信側と受信側で同期が得られるまで順次長くなるようカウンタにパラメータの値を設定することを特徴とする。

本発明は、上記双方向無線システムにおいて、受信側の設定制御手段が、受信信号の状態から無線データが存在する可能性が高い場合に、同期が得られるまで受信の間欠周期を順次短くするようカウンタにパラメータの値を設定することを特徴とする。

本発明は、上記双方向無線システムにおいて、受信側の設定制御手段が、受信信号の状態から無線データが存在する可能性が高い場合に、同期が得られるまで同期窓の幅を順次広くするようカウンタにパラメータの値を設定することを特徴とする。

本発明は、上記双方向無線システムにおいて、送信側の設定制御手段が、同期用コードを長くするように送信側のカウンタにパラメータの値を設定し、受信側の設定制御手段が、受信の間欠周期を長くするように受信側のカウンタにパラメータの値を設定し、送信側の設定制御手段が、通信開始のトリガ情報の送信により同期用コードを短くするように送信側のカウンタにパラメータの値を設定し、受信側の設定制御手段が、通信開始のトリガ情報の受信により受信の間欠周期を短くするように受信側のカウンタにパラメータの値を設定することを特徴とする。

本発明は、上記双方向無線システムにおいて、送信側の設定制御手段が、通信終了のトリガ情報の送信により同期用コードを長くするように送信側のカウンタにパラメータの値を設定し、受信側の設定制御手段が、通信終了のトリガ情報の受信により受信の間欠周期を長くするように受信側のカウンタにパラメータの値を設定することを特徴とする。

本発明によれば、無線開始信号が入力されると共に、入力設定されたパラメータの値に従って、受信の間欠周期、同期窓の幅、同期用コード長、誤検出のタイムアウト時間をカウントするカウンタと、無線開始信号が入力されると共に、カウンタからのカウント値を基に無線状態を出力する無線ステート制御部と、受信の間欠周期、同期窓の幅、同期用コード長、誤検出のタイムアウト時間に関するパラメータの値をカウンタに設定する設定制御手段とを有し、設定制御手段が、無線信号の送受信の状況に応じて、パラメータの値を調整してカウンタに設定する双方向無線システムとしているので、受信の間欠周期、同期窓の幅、同期用コードの長さを任意に設定可能とすることで、通信間隔やアクセス速度を調整でき、柔軟なシステムで低消費電力化できる効果がある。

本発明によれば、送信側の設定制御手段が、１回目の通信が不能の場合、同期用コード長を送信側と受信側で同期が得られるまで順次長くなるようカウンタにパラメータの値を設定する上記双方向無線システムとしているので、受信感度の向上を図ることができる効果がある。

本発明によれば、受信側の設定制御手段が、受信信号の状態から無線データが存在する可能性が高い場合に、同期が得られるまで受信の間欠周期を順次短くするようカウンタにパラメータの値を設定する上記双方向無線システムとしているので、同期できる確率が高くなり、受信感度の向上を図ることができる効果がある。

本発明によれば、受信側の設定制御手段が、受信信号の状態から無線データが存在する可能性が高い場合に、同期が得られるまで同期窓の幅を順次広くするようカウンタにパラメータの値を設定する上記双方向無線システムとしているので、同期できる確率が高くなり、受信感度の向上を図ることができる効果がある。

本発明によれば、送信側の設定制御手段が、同期用コードを長くするように送信側のカウンタにパラメータの値を設定し、受信側の設定制御手段が、受信の間欠周期を長くするように受信側のカウンタにパラメータの値を設定し、送信側の設定制御手段が、通信開始のトリガ情報の送信により同期用コードを短くするように送信側のカウンタにパラメータの値を設定し、受信側の設定制御手段が、通信開始のトリガ情報の受信により受信の間欠周期を短くするように受信側のカウンタにパラメータの値を設定する上記双方向無線システムとしているので、高速データ通信が可能となり、大量のデータを送受信できる効果がある。

本発明によれば、送信側の設定制御手段が、通信終了のトリガ情報の送信により同期用コードを長くするように送信側のカウンタにパラメータの値を設定し、受信側の設定制御手段が、通信終了のトリガ情報の受信により受信の間欠周期を長くするように受信側のカウンタにパラメータの値を設定する上記双方向無線システムとしているので、高速データ通信後に低消費電力とすることができる効果がある。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る双方向無線システムは、送信側及び受信側の通信制御回路において、受信間欠幅（間欠周期）を可変にし、更に、同期窓を可変にして、同期用コード長、誤検出のタイムアウト時間を可変にする構成とし、送信側で１回目の通信が不能の場合、同期用コード長を通信可能となるまで段階的に長くし、また、受信側で無線状態を監視し、無線データが存在する可能性が高い場合には、間欠周期を短くしたり、間欠窓を広げたりし、更に、送信側及び受信側で長い時間通信をしない場合は、間欠周期と同期用コードを長くし、通信開始のトリガ情報の送信により同期用コードを短くして、その通信開始のトリガ情報の受信により間欠周期を短くしてデータ通信を行い、通信終了のトリガ情報の送信により同期用コードを長くし、その通信終了のトリガ情報の受信により間欠周期を長くする制御を行うものであり、受信感度を向上させることができ、低消費電力にし、柔軟なシステムを構築できるものである。

［間欠受信の原理：図１］
本発明の実施の形態に係る間欠受信の原理について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る間欠受信のタイムチャートである。
双方向の通信を実現するために、８個のパラメータをセットすることにより、本発明の実施の形態では、同期窓を可変にでき、受信間欠幅（間欠周期）を可変にでき、同期用（プリアンブル）コード長を可変にでき、誤検出タイムアウト時間を可変にできるようになっている。

図１に示すように、無線信号のＯＮ／ＯＦＦのタイミングに対して、第１のパラメータとしてＦ0＿ＳＹＥＮ（同期窓０）のＦ0同期幅（Ｆ0＿ＷＩＤ）、第２のパラメータとしてＦ1＿ＳＹＥＮ（同期窓１）のＦ1同期幅（Ｆ1＿ＷＩＤ）、第３のパラメータとして間欠幅（ＩＮＴ＿ＳＴＡ）、第４のパラメータとしてガード時間（ＧＴ＿ＴＩＭＥ）、第５のパラメータとして命令プリアンブル長（ＰＲＥ＿ＩＮＳ＿ＴＩＭＥ）、第６のパラメータとして応答プリアンブル長（ＰＲＥ＿ＲＥＳ＿ＴＩＭＥ）、第７のパラメータとして命令タイムアウト時間（ＴＩＭＥ＿ＩＮＳ＿ＯＵＴ）、第８のパラメータとして応答タイムアウト時間（ＴＩＭＥ＿ＲＥＳ＿ＯＵＴ）が設定されて、間欠受信を実現している。

Ｆ0同期幅では、周波数Ｆ0に対する相関の検出を行う時間であり、Ｆ1同期幅では、周波数Ｆ1に対する相関の検出を行う時間である。
間欠幅は、間欠受信の間隔（間欠周期）を決定するものである。
ガード時間は、無線信号ＯＮ／ＯＦＦするために必要な時間である。
命令プリアンブル長は、命令プリアンブルコードの長さを特定する時間であり、応答プリアンブル長は、応答プリアンブルコードの長さを特定する時間である。
命令タイムアウト時間は、命令に対する同期検出時間切れを示す時間であり、応答タイムアウト時間は、応答に対する同期検出時間切れを示す時間である。

図１において、Ｆ0同期幅又はＦ1同期幅で相関が検出され、命令プリアンブル長で命令プリアンブルが命令タイムアウト時間内に子機から送信され、それに対して親機が命令プリアンブルを検出して、応答プリアンブル長で応答プリアンブルを子機に送信することで双方向の間欠受信が実現されるものである。

図１における各処理を担当するのは、無線信号ＯＮ／ＯＦＦ、同期窓０、同期窓１、間欠幅、ガード時間、応答タイムアウト時間、命令タイムアウト時間の設定処理が親機で為され、命令プリアンブル長、応答プリアンブル長、ガード時間の設定処理が子機で為される。

［実施の形態の要点］
［要点１］
送信側（子機側）で、１回目の通信が通信不可の場合、プリアンブルコードを長くして通信し、通信可能になるまでプリアンブルコードを長くするよう可変にして、感度向上を図る。この場合、図１におけるパラメータとして命令プリアンブル長、ガード時間を調整することになる。

［要点２］
受信側（親機側）で、無線の状態等を監視し、無線データが存在しそうな場合には、間欠窓を広げたり、間欠周期を短くして、受信感度の向上を図る。この場合、図１におけるパラメータとしてＦ0同期幅、Ｆ1同期幅、間欠幅、ガード時間を調整することになる。

［要点３］
送信側（子機側）及び受信側（親機側）で、長い時間通信をしないようなシステムにおいて、低消費電力で構成したい場合、間欠幅とプリアンブル長を長くし、通信開始トリガの送受信があると、プリアンブル長を短くして間欠時間（間欠幅）を短くし、高速データ通信で大量のデータを送受信する。
また、送信側及び受信側で、通信終了トリガの送受信があると、間欠幅とプリアンブル長を長くする。これにより、低消費電力にすると共に、高速送受信ができるシステムを構築できる。
この場合、図１におけるパラメータとしてガード時間、間欠幅、命令プリアンブル長、命令タイムアウト長を調整することになる。

［通信制御回路：図２］
次に、本発明の実施の形態に係る通信制御回路について図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る通信制御回路の構成ブロック図である。
本発明の実施の形態に係る通信制御回路（本通信制御回路）は、図２に示すように、無線ステート制御部１１と、ベース（ＢＡＳＥ）カウンタ１２と、待ち時間カウンタ１３と、マイコン２１と、パラメータ保持メモリ２２と、第１のパラメータ保持回路２３と、パラメータ選択回路２４と、第２のパラメータ保持回路２５とを基本的に有している。

そして、マイコン２１、パラメータ保持メモリ２２、第１のパラメータ保持回路２３、パラメータ選択回路２４、第２のパラメータ保持回路２５は、それぞれ外部バスを介して接続され、データ等の入出力を行っている。これらの各部の集合が、請求項における設定制御手段に相当している。

更に、ベースカウンタ１２に対する各ステートの長さ規定する固定のパラメータが設定される第１の出力端子と、待ち時間カウンタ１３に対する待ち時間や自動復帰時間を規定する固定のパラメータが設定される第２の出力端子が設けられている。
また、請求項において、ベースカウンタ１２と待ち時間カウンタ１３をまとめてカウンタと称している。

［通信制御回路の各部］
本通信制御回路の各部について具体的に説明する。
無線ステート制御部１１は、無線開始信号（ＳＴＡＲＴ＿Ｐ）を入力すると共に、ベースカウンタ１２からカウント終了信号（ＸＸＸ＿Ｂ＿ＥＮＤ）と待ち時間カウンタ１３からカウント終了信号（ＸＸＸ＿Ｗ＿ＥＮＤ）を入力し、無線動作の制御信号（無線ステート信号）を生成して、外部及びベースカウンタ１２、待ち時間カウンタ１３に出力する。

無線ステート信号としては、アイドル状態の「ＩＤＬＥ」、無線信号をオン／オフする時間となるガードの「Ｇ」、同期用のプリアンブルの「Ｐ」、先頭データ検知用のシンク（Ｓｙｎｃ）の「Ｓ」、システム情報の「ＩＮＦＯ」、ユーザデータの「ＤＡＴＡ」、受信信号をサーチするための受信待ちの「ＲＸ＿ＩＮＴ」がある。

ベース（ＢＡＳＥ）カウンタ１２は、無線開始信号（ＳＴＡＲＴ＿Ｐ）を入力すると共に各ステートの長さ規定するパラメータを入力し、無線開始信号を基準として各ステート長を計測し、カウント終了信号（ＸＸＸ＿Ｂ＿ＥＮＤ）を無線ステート制御部１１に出力する。

特に、ベースカウンタ１２は、第１のパラメータ「Ｆ0同期幅」（受信待ちステート長の前半１／２）、第２のパラメータ「Ｆ1同期幅」（受信待ちステート長の後半１／２）、第５のパラメータ「命令プリアンブル長」、第６のパラメータ「応答プリアンブル長」に従った時間を計測する。

待ち時間カウンタ１３は、無線開始信号（ＳＴＡＲＴ＿Ｐ）を入力すると共に待ち時間や自動復帰時間を規定するパラメータを入力し、無線開始信号を基準として無線の自動復帰時間（タイムアウト）、待ち時間、間欠時間を計測し、カウント終了信号（ＸＸＸ＿Ｗ＿ＥＮＤ）を無線ステート制御部１１に出力する。

特に、待ち時間カウンタ１３では、第３のパラメータ「間欠幅」（間欠時間）、第７のパラメータ「命令タイムアウト時間」、第８のパラメータ「応答タイムアウト時間」に従った時間を計測する。

マイコン２１は、パラメータ保持メモリ２２、第１のパラメータ保持回路２３、パラメータ選択回路２４、第２のパラメータ保持回路２５に対する制御を行うもので、各ステートの長さ規定する固定のパラメータ（ＸＸＸ＿Ｂ＿ＰＡＲ）を第１の出力端子に設定すると共に、待ち時間、間欠時間、自動復帰時間を規定する固定のパラメータ（ＸＸＸ＿Ｗ＿ＰＡＲ）を第２の出力端子に設定する。

また、マイコン２１は、通信状況に応じて各ステートの長さ規定する任意のパラメータを第１のパラメータ保持回路２３に出力し、また、待ち時間、間欠時間、自動復帰時間を規定する任意のパラメータを第２のパラメータ保持回路２５に出力する。この任意のパラメータの値を特定する処理及び第１、２のパラメータ保持回路２３，２５に出力する処理は、マイコン２１のプログラム制御で実現される。

また、マイコン２１は、パラメータ選択回路２４に対して第１のパラメータ保持回路２３に保持された任意のパラメータ又は第１の出力端子に設定された固定のパラメータのいずれかを選択するかの指示信号を出力し、また、パラメータ選択回路２４に対して第２のパラメータ保持回路２５に保持された任意のパラメータ又は第２の出力端子に設定された固定のパラメータのいずれかを選択するかの指示信号を出力する。当該指示信号の出力処理も、マイコン２１のプログラム制御で実現される。

パラメータ保持メモリ２２は、第１のパラメータ保持回路２３に対して各ステートの長さ規定する初期値としてのパラメータを記憶し、第２のパラメータ保持回路２５に対して待ち時間、間欠時間、自動復帰時間を規定する初期値としてのパラメータを記憶する。
パラメータ保持メモリ２２の初期値のパラメータは、電源オン時に第１のパラメータ保持回路２３と第２のパラメータ保持回路２５に自動的にロードされるようになっている。

第１のパラメータ保持回路２３は、電源オン時に、パラメータ保持メモリ２２に記憶された各ステートの長さ規定する初期値のパラメータをロードして保持し、それ以降は、マイコン２１から設定される各ステートの長さ規定する任意のパラメータで更新して保持する。

パラメータ選択回路２４は、マイコン２１からの指示信号によって、第１のパラメータ保持回路２３に保持された任意（初期値を含む）のパラメータ又は第１の出力端子に設定された固定のパラメータのいずれかを選択出力させ、また、第２のパラメータ保持回路２５に保持された任意（初期値を含む）のパラメータ又は第２の出力端子に設定された固定のパラメータのいずれかを選択出力させる。

第２のパラメータ保持回路２５は、電源オン時に、パラメータ保持メモリ２２に記憶された待ち時間、間欠時間、自動復帰時間を規定する初期値のパラメータをロードして保持し、それ以降は、マイコン２１から設定される待ち時間、間欠時間、自動復帰時間を規定する任意のパラメータで更新して保持する。

本通信制御回路は、上記構成により、各種パラメータを可変にできるものであり、パラメータ保持メモリ２２やマイコン２１等によって自由にパラメータを変更できる。
また、マイコン２１からパラメータの変更ができるため、リアルタイムでの変更が可能となる。
更に、パラメータ保持メモリ２２からパラメータを第１、２のパラメータ保持回路２３、２５に自動ロードできるため、マイコン２１等の制御回路がなくてもパラメータ変更が可能である。

［子機の通信制御回路の処理：図３］
送信側（子機側）での通信制御回路での処理について図３及び図４を参照しながら説明する。図３は、子機の通信制御回路における処理を示すフローチャートであり、図４は、子機の無線フレームを示す概略図である。
この処理では、１回目の通信が通信不可の場合、プリアンブルコードを長くして通信し、通信可能となるまでプリアンブル長を可変にして感度向上を図るものである。

子機の通信制御回路では、図３に示すように、処理が開始されると、ベースカウンタ１２で計測されるプリアンブルコードのプリアンブル長は、第１の出力端子に設定された固定のパラメータ、又はパラメータ保持メモリ２２に設定され、第１のパラメータ保持回路２３で保持された初期値のパラメータのいずれかが設定される（Ｓ１１）。
上記いずれかを選択するかは、マイコン２１からの指示信号によってパラメータ選択回路２４が選択するようになっている。尚、マイコン２１でいずれを選択するかの指示信号はユーザの設定によるものである。

ベースカウンタ１２で計測されるプリアンブル長は、命令プリアンブル長と応答プリアンブル長であり、待ち時間カウンタ１３には、それに対応した命令タイムアウト時間と応答タイムアウト時間が設定されることになる。

次に、設定されたパラメータに従って、ベースカウンタ１２はプリアンブル長を計測し、また、待ち時間カウンタ１３も必要な計測を行い、無線フレームを送信する（Ｓ１２）。
そして、親機からの応答信号（ＡＣＫ）を受信することで同期できたか否かを判定する（Ｓ１３）。

同期できた場合（Ｙｅｓの場合）には、処理を終了し、同期できなかった場合（Ｎｏの場合）には、マイコン２１からの設定によりプリアンブル長をｎ倍にしたパラメータを第１のパラメータ保持回路２３に保持させ、更に、パラメータ選択回路２４に対して第１のパラメータ保持回路２３に保持させたパラメータ（ｎ倍のプリアンブル長）を選択させ、ベースカウンタ１２に設定する（Ｓ１４）。

処理Ｓ１４において、具体的にはｎ倍の命令プリアンブル長がベースカウンタ１２に設定され、それに対応した長さの命令タイムアウト時間が待ち時間カウンタ１３に設定されるようになっている。
従って、マイコン２１は、ｎ倍の命令プリアンブル長に対応した命令タイムアウト時間のパラメータを第２のパラメータ保持回路２５に保持させ、更に、パラメータ選択回路２４に対して第２のパラメータ保持回路２５に保持させたパラメータ（ｎ倍の命令プリアンブル長に対応した命令タイムアウト時間）を選択させ、待ち時間カウンタ１３に設定するようになっている。

新たに設定されたｎ倍のプリアンブル長のパラメータ等に従って無線フレームを送信し（Ｓ１２）、そして、判定処理Ｓ１３に移行し、同期するまで、プリアンブル長をｎ倍にする処理が繰り返される。

［子機の無線フレーム：図４］
子機が送信する無線フレームは、図４に示すように、固定のパラメータ又は初期値のパラメータに従うと、上段のフレームとなり、このフレームで同期できない場合には、ｎ倍のプリアンブル長で無線フレームを生成することになる。
これにより、同期できる確率がｎ倍になり、受信できる確率が向上するため、感度を向上できる効果がある。

［親機の通信制御回路の処理：図５］
受信側（親機側）での通信制御回路での処理について図５及び図６を参照しながら説明する。図５は、親機の通信制御回路における処理を示すフローチャートであり、図６は、親機の無線フレームを示す概略図である。
この処理では、親機が無線の状態等をチェックし、無線データが存在しそうな場合に、間欠窓を広げたり、間欠周期を短くし、受信感度の向上を図るものである。
無線データが存在しそうかどうかは、例えば、無線信号の受信強度（RSSI：Received Signal Strength Indicator）を監視して、特定の値以上であれば無線データが存在すると判定する。

親機の通信制御回路では、図５に示すように、処理が開始されると、ベースカウンタ１２で計測されるＦ0同期幅、Ｆ1同期幅（間欠窓）等は、第１の出力端子に設定された固定のパラメータ、又はパラメータ保持メモリ２２に設定され、第１のパラメータ保持回路２３で保持された初期値のパラメータのいずれかが設定され、待ち時間カウンタ１３で計測される間欠時間（間欠幅）等は、第２の出力端子に設定された固定のパラメータ、又はパラメータ保持メモリ２２に設定され、第２のパラメータ保持回路２５で保持された初期値のパラメータのいずれかが設定される（Ｓ２１）。

上記いずれかを選択するかは、マイコン２１からの指示信号によってパラメータ選択回路２４が選択するようになっている。尚、マイコン２１でいずれを選択するかの指示信号はユーザの設定によるものである。

次に、設定されたパラメータに従って、ベースカウンタ１２はＦ0同期幅、Ｆ1同期幅、その他のパラメータを計測し、また、待ち時間カウンタ１３も間欠時間、その他のパラメータの計測を行い、間欠受信を行う（Ｓ２２）。
そして、親機から応答信号（ＡＣＫ）を送信することで同期できたか否かを判定する（Ｓ２３）。

同期できた場合（Ｙｅｓの場合）には、受信動作を行い（Ｓ２４）、処理を終了する。同期できなかった場合（Ｎｏの場合）には、マイコン２１からの設定により間欠幅（間欠時間）を１／ｎ倍にしたパラメータ等を第２のパラメータ保持回路２５に保持させ、または、マイコン２１は、間欠窓（Ｆ0同期幅、Ｆ1同期幅）をｎ倍にしたパラメータ等を第１のパラメータ保持回路２３に保持させる。

更に、マイコン２１は、パラメータ選択回路２４に対して第１のパラメータ保持回路２３に保持させたパラメータ（ｎ倍のＦ0同期幅、Ｆ1同期幅等）を選択させ、ベースカウンタ１２に設定し、マイコン２１は、パラメータ選択回路２４に対して第２のパラメータ保持回路２５に保持させたパラメータ（１／ｎの間欠幅等）を選択させ、待ち時間カウンタ１３に設定する（Ｓ２５）。

新たに設定されたｎ倍の間欠窓のパラメータ、１／ｎの間欠幅のパラメータ等に従って間欠受信を送信し（Ｓ２２）、そして、判定処理Ｓ２３に移行し、同期するまで、間欠窓をｎ倍にし、間欠幅を１／ｎにする処理が繰り返される。

［親機の間欠周期：図６］
親機における間欠周期は、図６（１）に示すように、間欠幅（間欠周期）を１／ｎにするものと、図６（２）に示すように、間欠窓をｎ倍にするものがある。
図６（１）では、間欠幅を１／ｎにすることで、図６（２）では、間欠窓をｎ倍にすることで、同期できる確率がｎ倍になり、受信できる確率が向上するため、感度の向上を図ることができる。

図６（１）と図６（２）は、別々の処理として説明したが、両者を組み合わせて同時に制御するようにしてもよい。
つまり、間欠幅を１／ｎとし、間欠窓をｎ倍にする処理を交互に行ってもよいし、間欠幅を１／ｎとする処理を基本として間欠窓をｎ倍にする処理を挿入してもよく、逆に、間欠窓をｎ倍とする処理を基本として間欠幅を１／ｎにする処理を挿入してもよい。

［子機・親機の通信制御回路の処理：図７］
送信側（子機）と受信側（親機側）の双方での通信制御回路での処理について図７を参照しながら説明する。図７は、子機・親機の通信制御回路における別の処理を示す概略図である。
この処理では、長い時間通信をしないようなシステムにおいて、低消費電力とする場合に、送信側はプリアンブル長をｎ倍にして長くし、無線フレーム内に高速データ通信を開始するためのトリガ情報を組み込んでおく。例えば、無線フレームの「ＩＮＦＯ」と「ＤＡＴＡ」に高速データ通信開始のトリガ情報、データサイズの情報を組み込む。
更に、送信側は、高速データ通信開始のトリガ情報を送信後は、プリアンブル長を通常の長さに戻し、連続データの送信を行う。

受信側は、間欠周期を通常より長い時間に設定して消費電力を抑える。そして、受信側では、高速データ通信開始のトリガ情報を受信すると、間欠周期を短く、例えば、最小に設定し、同期するまで最小の間欠周期で動作し、同期すると、連続データの受信を行う。

また、送信側は、連続データの無線フレームに高速データ通信を終了するためのトリガ情報を組み込んでおく。例えば、無線フレームの「ＩＮＦＯ」と「ＤＡＴＡ」に高速データ通信終了のトリガ情報を組み込む。
更に、送信側は、高速データ通信終了のトリガ情報を送信後は、プリアンブル長をｎ倍にして長くし、間欠送信を行う。

これに対して、受信側では、高速データ通信終了のトリガ情報を受信すると、間欠周期を高速データ通信前の状態、つまり、間欠周期を通常より長い時間に設定して間欠受信を行い、消費電力を抑える。

図７の処理では、パラメータとして、子機ではプリアンブル長を可変にし、親機では間欠周期、タイムアウト長を可変にするものである。これらの処理は、図２におけるベースカウンタ１２、待ち時間カウンタ１３に対するマイコン２１のパラメータ設定によって制御されるものである。

具体的には、子機の通信制御回路では、マイコン２１がベースカウンタ１２に設定する命令プリアンブル長のパラメータを第１のパラメータ保持回路２３に出力して保持させ、パラメータ選択回路２４に当該パラメータを選択させることで、命令プリアンブル長を可変にする。

また、親機の通信制御回路では、待ち時間カウンタ１３に設定する間欠周期、命令タイムアウト時間のパラメータを第２のパラメータ保持回路２５に出力して保持させ、パラメータ選択回路２４に当該パラメータを選択させることで、間欠周期、命令タイムアウト時間を可変にする。

［応用例］
本通信制御回路を用いて、実施の形態の要点１〜３を具体的に説明したが、これら技術を組み合わせることができる。
［要点１＋２］
例えば、送信側（子機側）で、１回目の通信が通信不可の場合、プリアンブルコードを長くして通信し、通信可能になるまでプリアンブルコードを長くするよう可変にし、受信側（親機）が無線状態から無線データの存在があると判定した場合、間欠窓を広げたり、間欠周期を短くするようにしてもよい。

［要点１＋３］
例えば、送信側（子機側）で、１回目の通信が通信不可の場合、プリアンブルコードを長くして通信し、通信可能になるまでプリアンブルコードを長くするよう可変にし、受信側（親機）からの応答信号（ＡＣＫ）を受信して通信開始トリガの送受信があると、プリアンブル長を短くして間欠時間（間欠幅）を短くし、高速データ通信で大量のデータを送受信し、通信終了トリガの送受信でプリアンブル長を長くして間欠時間を長くするようにしてもよい。

［要点２＋３］
例えば、受信側（親機）が無線状態から無線データの存在があると判定した場合、間欠窓を広げたり、間欠周期を短くするようにし、通信開始トリガの送受信があると、プリアンブル長を短くして間欠時間（間欠幅）を短くし、高速データ通信で大量のデータを送受信し、通信終了トリガの送受信でプリアンブル長を長くして間欠時間を長くするようにしてもよい。

［要点１＋２＋３］
例えば、送信側（子機側）で、１回目の通信が通信不可の場合、プリアンブルコードを長くして通信し、通信可能になるまでプリアンブルコードを長くするよう可変にし、受信側（親機）が無線状態から無線データの存在があると判定した場合、間欠窓を広げたり、間欠周期を短くするようにし、通信開始トリガの送受信があると、プリアンブル長を短くして間欠時間（間欠幅）を短くし、高速データ通信で大量のデータを送受信し、通信終了トリガの送受信でプリアンブル長を長くして間欠時間を長くするようにしてもよい。

［実施の形態の効果］
本双方向無線システムによれば、送信側（子機側）で、１回目の通信が通信不可の場合、プリアンブルコードを長くして通信し、通信可能になるまでプリアンブルコードを長くするよう可変にして、受信感度の向上を図ることができる効果がある。

本双方向無線システムによれば、受信側（親機側）で、無線の状態等を監視し、無線データが存在しそうな場合には、間欠窓を広げたり、間欠周期を短くして、受信感度の向上を図ることができる効果がある。

本双方向無線システムによれば、送信側（子機側）及び受信側（親機側）で、長い時間通信をしない場合に、間欠幅とプリアンブル長を長くし、通信開始トリガの送受信があると、プリアンブル長を短くして間欠時間（間欠幅）を短くし、高速データ通信で大量のデータを送受信し、また、送信側及び受信側で、通信終了トリガの送受信があると、間欠幅とプリアンブル長を長くするようにしているので、低消費電力にすると共に、高速送受信ができるシステムを構築できる効果がある。

本発明は、同期窓、受信間隔（受信間欠幅）、同期用コード長を可変にできるようにして、無線通信間隔やアクセススピードを調整し、柔軟なシステムを実現して低消費電力の双方向無線システムに好適である。

本発明の実施の形態に係る間欠受信のタイムチャートである。 本発明の実施の形態に係る通信制御回路の構成ブロック図である。 子機の通信制御回路における処理を示すフローチャートである。 子機の無線フレームを示す概略図である。 親機の通信制御回路における処理を示すフローチャートである。 親機の無線フレームを示す概略図である。 子機・親機の通信制御回路における別の処理を示す概略図である。 従来の双方向無線システムの概略図である。

符号の説明

１…親機、 １ａ…送信部、 １ｂ…受信部、 ２…子機、 ２ａ…送信部、 ２ｂ…受信部、 １１…無線ステート制御部、 １２…ベース（ＢＡＳＥ）カウンタ、 １３…待ち時間カウンタ、 ２１…マイコン、 ２２…パラメータ保持メモリ、 ２３…第１のパラメータ保持回路、 ２４…パラメータ選択回路、 ２５…第２のパラメータ保持回路

Claims (6)

1. 微弱電波で動作する双方向無線システムであって、
   無線開始信号が入力されると共に、入力設定されたパラメータの値に従って、受信の間欠周期、同期窓の幅、同期用コード長、誤検出のタイムアウト時間をカウントするカウンタと、
   無線開始信号が入力されると共に、前記カウンタからのカウント値を基に無線状態を出力する無線ステート制御部と、
   受信の間欠周期、同期窓の幅、同期用コード長、誤検出のタイムアウト時間に関するパラメータの値を前記カウンタに設定する設定制御手段とを有し、
   前記設定制御手段が、無線信号の送受信の状況に応じて、前記パラメータの値を調整して前記カウンタに設定することを特徴とする双方向無線システム。
2. 送信側の設定制御手段が、１回目の通信が不能の場合、同期用コード長を送信側と受信側で同期が得られるまで順次長くなるようカウンタにパラメータの値を設定することを特徴とする請求項１記載の双方向無線システム。
3. 受信側の設定制御手段が、受信信号の状態から無線データが存在する可能性が高い場合に、同期が得られるまで受信の間欠周期を順次短くするようカウンタにパラメータの値を設定することを特徴とする請求項１又は２記載の双方向無線システム。
4. 受信側の設定制御手段が、受信信号の状態から無線データが存在する可能性が高い場合に、同期が得られるまで同期窓の幅を順次広くするようカウンタにパラメータの値を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の双方向無線システム。
5. 送信側の設定制御手段が、同期用コードを長くするように送信側のカウンタにパラメータの値を設定し、受信側の設定制御手段が、受信の間欠周期を長くするように受信側のカウンタにパラメータの値を設定し、
   前記送信側の設定制御手段が、通信開始のトリガ情報の送信により同期用コードを短くするように前記送信側のカウンタにパラメータの値を設定し、前記受信側の設定制御手段が、通信開始のトリガ情報の受信により受信の間欠周期を短くするように前記受信側のカウンタにパラメータの値を設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の双方向無線システム。
6. 送信側の設定制御手段が、通信終了のトリガ情報の送信により同期用コードを長くするように送信側のカウンタにパラメータの値を設定し、前記受信側の設定制御手段が、通信終了のトリガ情報の受信により受信の間欠周期を長くするように受信側のカウンタにパラメータの値を設定することを特徴とする請求項５記載の双方向無線システム。

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