JP2012147220A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低速発振回路の故障といった不具合が生じた際の無線通信装置の誤作動を防止すること。
【解決手段】低速クロック生成手段１２、高速クロック生成手段１０、低速クロック生成手段１２および高速クロック生成手段１０が出力するクロック信号を受信しクロック信号を供給する受信手段５、制御手段４、高速クロック信号と低速クロック信号のクロック数を測定するクロック測定手段１６、を備え、クロック測定手段１６において各クロック数から算出した低速クロックの周波数があらかじめ設定された範囲から外れている場合は、制御手段は通常動作モードから低消費電力動作モードに移行しないとすることにより、低速クロック信号が不具合により停止した場合でも、動作が停止することなく継続して無線通信が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、低消費電力化を図るために通常動作モードから消費電力がより小さい低消費電力動作モードに定期的に移行する無線通信装置に関するものである。

電源が電池などのために低消費電力化が要求される無線通信装置においては、無線通信時は高速で動作する必要があるため、高速クロック信号を用いて内部回路を動作させる通常動作モードで動作し、無線通信が発生しない間は消費電力の低減のため低速クロック信号を用いて内部回路を動作させ、かつ必要な回路のみに低速クロック信号を供給する低消費電力動作モードで動作させる必要がある。

特許文献１によれば、ＴＤＭＡ方式の通信システムにおける携帯端末等の無線通信装置において、プロセッサは、通話時と待ち受けの論理制御信号の受信時においては、高速発振回路から出力される高速クロック信号に基づいて動作し、待ち受け時の論理制御信号の受信後、次の論理制御信号を受信するまでは、低速発振回路から出力される低速クロック信号に基づいて動作し、これにより無線通信装置の消費電力を低減するように構成されている。

特開平８−１７２３８９号公報

しかしながら、特許文献１は、無線電文（ＴＤＭＡ信号）を待ち受けている間、プロセッサは低消費電力動作モードに移行して動作しようとするが、低速発振回路の故障などの不具合が生じたために低速クロック信号が供給されていない場合、通常動作モードから低消費電力動作モードに移行すると無線通信装置は動作しなくなる。また、低速クロック信号の供給が停止されていなくも、低速クロック信号の周波数がずれている場合、このずれた低速クロック信号を用いて次の論理制御信号の受信タイミングを測定しているため、この論理制御信号を受信できなくなるという課題があった。

本発明は、従来の課題を解決するもので、低速クロック信号が回路や部品の故障などの不具合により停止した場合でも、動作が停止することなく以降も無線通信が継続可能な無線通信装置を提供することを目的とする。

本発明の無線通信装置は、低速クロック信号を生成する低速クロック生成手段と、高速クロック信号を生成する高速クロック生成手段と、低速クロック生成手段および高速クロック生成手段が出力するクロック信号を受信し各手段にクロック信号を供給する受信手段と、受信手段を制御し各手段に低速クロック信号および高速クロック信号を供給する通常動作モードか各手段への高速クロック信号の供給を停止する低消費電力動作モードかの動作モードを設定する制御手段と、制御手段の制御により高速クロック信号と低速クロック信号のクロック数を測定するクロック測定手段とを備える。

そして、クロック測定手段において各クロック数から算出した低速クロックの周波数があらかじめ設定された範囲から外れている場合は、制御手段は通常動作モードから低消費
電力動作モードに移行しないとすることにより、低速クロック信号が不具合により停止した場合でも、動作が停止することなく継続して無線通信が可能となる。

本発明の無線通信装置を用いることにより、クロック測定手段において各クロック数から算出した低速クロックの周波数があらかじめ設定された範囲から外れている場合は、制御手段は通常動作モードから低消費電力動作モードに移行しないとすることにより、低速発信回路の部品の故障などの不具合が発生したために低速クロック信号が供給されなくなり、通常動作モードから低消費電力動作モードに移行することで無線通信装置が動作しなくなることを防止できる。また、低速クロック信号の供給が停止していなくも、低速クロック信号の周波数に想定外の周波数ずれが生じ、このずれた低速クロック信号で次の受信タイミングを測定することで、無線信号を受信できなくなるようなことが発生しなくなり、低速クロック生成回路の故障に強く信頼性が高い無線通信を実現することができる。

本発明の第一の実施の形態における無線通信装置を用いた無線通信システムの構成図 本発明の第一の実施の形態における同期信号送受信のシーケンス図 本発明の第一の実施の形態における無線通信装置のブロック図 本発明の第一の実施の形態における無線通信装置のフロー図

第１の発明は、低速クロック信号を生成する低速クロック生成手段と、高速クロック信号を生成する高速クロック生成手段と、低速クロック生成手段および高速クロック生成手段が出力するクロック信号を受信し各手段にクロック信号を供給する受信手段と、受信手段を制御し各手段に低速クロック信号および高速クロック信号を供給する通常動作モードか各手段への高速クロック信号の供給を停止する低消費電力動作モードかの動作モードを設定する制御手段と、制御手段の制御により高速クロック信号と低速クロック信号のクロック数を測定するクロック測定手段とを備える。

そして、制御手段は、前記クロック測定手段において測定した各クロック数から算出した低速クロックの周波数があらかじめ設定された範囲にある場合は、通常動作モードから低消費電力動作モードに移行し、前記クロック測定手段で測定した各クロック数から算出した低速クロックの周波数があらかじめ設定された範囲から外れている場合は、通常動作モードから低消費電力動作モードに移行しないとすることにより、低速クロック信号が不具合により停止した場合でも、動作が停止することなく継続して無線通信が可能となる。

第２の発明は、特に第１の発明において、無線通信を行う無線通信手段を備える。

そして、制御手段は無線通信手段を用いての無線通信中にクロック測定手段で測定したクロック数を用いて低速クロック信号の周波数を算出するため、低速クロック信号を測定するためだけに通常動作モードで動作する必要がないため、測定のために無駄に時間を消費しなくて済み、消費電力の増加なしに低速クロック信号の周波数を測定することができる。

第３の発明は、特に第２の発明において、制御手段は、低速クロックの周波数があらかじめ設定された範囲から外れている場合、無線通信手段を制御して無線の連続受信状態に設定する。

そして、無線電文受信に対する応答電文を用いて低速クロックの周波数が設定された範囲から外れていることを報知することにより、確実に無線電文を受信することができ、応答電文で直ちに使用者に不具合を報知することができる。また、交換や修理などの対応を
とることができるためにメンテナンス性に優れた無線通信装置を提供することができる。

第４の発明は、特に第２または第３の発明において、制御手段は、低速クロックの周波数があらかじめ設定された範囲から外れており、かつ無線通信手段を用いての無線通信が不成功の場合、低消費電力動作モードに移行し通常動作モードでは動作しないとする。これにより、高速クロック信号に周波数ずれが発生した場合でも無線通信装置は停止することがなく、高速クロック信号に周波数ずれの発生により無線通信ができないことをＬＥＤなどの報知手段を用いて使用者に報知することができる。また、交換や修理などの対応をとることができメンテナンス性に優れた無線通信装置を提供することができる。

以下、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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
最初に本無線通信装置を用いた無線通信システムの一例として、親機、中継機および子機から構成される無線自動検針システムについて説明する。

図１は本発明の無線自動検針システムの一例である。図１において、１０１は親機、１０２〜１０４は親機１０１に属する子機、２０１は親機１０１に属する中継機、２０２〜２０４は中継機２０１に属する子機、３０１は中継機２０１に属する中継機、３０２〜３０４は中継機３０１に属する子機、４０１は中継機３０１に属する中継機である。

親機１０１、中継機２０１、３０１、４０１は同期信号を定期的に送信し、親機１０１、中継機２０１、３０１、４０１のそれぞれに属する各子機は同期信号を受信することにより各無線機は親機１０１、中継機２０１、３０１、４０１の時計に同期を取ることができる。そして各子機は属する親機１０１、中継機２０１、３０１、４０１が送信するタイミングで間欠受信を行い、属する親機１０１、中継機２０１、３０１、４０１が受信するタイミングで端末発呼通信を行うことができる。

以下、図１及び図２を参照しながら本発明の無線自動検針システムの動作について説明する。図２（Ａ）は親機１０１が定期的に送信する同期信号の様子を示す図である。親機１０１は図２（Ａ）に示すように時間Ｔ１秒ごとに第１同期信号と第２同期信号を交互に送信する。

第１同期信号は２×Ｔ１秒毎のタイミングで即座に送信される。一方、第２同期信号は第１同期信号の送信タイミングからＴ１秒後のタイミングを基点にランダムな時間Ｔ３秒（ただし、Ｔ３秒＜Ｔ２秒＜Ｔ１秒とする）待って送信される。例えばＴ１は４秒、Ｔ２は１００ｍ秒、Ｔ３は１０ｍ秒×ｎ、ｎは０〜９の間の整数でランダムに選ばれる。また第１同期信号及び２の送信時間は１０ｍ秒以下に設定されている。

子機１０２〜１０４及び中継機２０１は図２（Ａ）に示す同期信号を受信する。最初子機１０２〜１０４及び中継機２０１はどのタイミングで同期信号が送信されるか分からないためＴ１秒以上の時間にわたり受信動作を継続する。Ｔ１秒以上の時間、受信動作を継続すれば必ず第１同期信号或いは第２同期信号を受信することができる。また、Ｔ１秒以上の時間、受信動作を継続すれば親機１０１からの同期信号を受信する以外に、中継機２０１、３０１、４０１からの同期信号を受信する場合も考えられる。複数の同期信号を受信した場合は、同期信号レベルが所定レベル以上であって、中継段数の最も少ない無線機の同期信号に時計を合わせる。例えば、中継機４０１⇒中継機３０１⇒中継機２０１⇒親機１０１の順番で中継段数が少なくなっていく。親機１０１は中継段数０でありもっとも中継段数が少ない。

第２同期信号を受信した場合にはランダムな時間Ｔ３秒の遅延がある。第２同期信号を受信して親機１０１の第１同期信号の送信タイミングに同期を取る子機１０２〜１０４にとってランダムな時間Ｔ３がいくつなのか分からないとＴ１ごとの第１同期信号或いは第２同期信号の送信タイミングの基点が分からない。そこで第２同期信号を送信する親機１０１は第２同期信号の信号フォーマットの中にランダムな遅延時間Ｔ３がいくつであるかという情報を挿入して第２同期信号を送信する。そして第２同期信号を受信する子機１０２〜１０４は第２同期信号の信号フォーマット中に含まれるランダムな遅延時間Ｔ３の情報を用いてＴ３秒を補正してＴ１秒のタイミングの基点を算出することができる。上記動作により子機１０２〜１０４は親機１０１の同期送信タイミングＴ１秒に同期することができる。そして第１同期信号が送信されるタイミングで間欠受信動作を行い、第１同期信号を受信する。

図２（Ｂ）に親機１０１が送信する同期信号と子機１０２〜１０４が同期信号を受信するタイミングの動作を示す。図２（Ｂ）（１）に示すように親機１０１は第１同期信号と第２同期信号を交互に送信する。子機１０２〜１０４及び中継機２０１は図２（Ｂ）（２）に示すように第１同期信号のタイミングの整数倍の周期で間欠受信している。そして第１同期信号を検出した場合は次の間欠受信タイミングで第１同期信号の検出動作を行う。もし第１同期信号が検出できなかった時は、次の第２同期信号のタイミングで起き上がり第２同期信号を受信し、同期を取り直す。

ここで、図１に示すシステムが親機１０１の近傍に複数あった場合を考える。各システムは同期しておらず、各システムから送信される同期信号は非同期状態にある。同期信号送信間隔Ｔ１は４秒、同期送信時間は１０ｍ秒とすると同期送信のデューティ比は１／４００であり、各システムから送信される同期信号同士が非同期であってもぶつかる確率は低い。しかしながら各システムの同期送信間隔Ｔ１には若干の時計誤差があるため時間経過とともに徐々に各システムから送信される同期信号のタイミングがずれていき、いつか同期信号送信のタイミングが一致してしまうことが考えられる。

一度タイミングが一致すると時計誤差でタイミングがずれていくまで長時間にわたり第１同期信号が衝突状態になる。しかしながら第２同期信号はランダムな遅延時間Ｔ３で送信されるため例え各システムの同期送信タイミングが一致してしまった場合でも第２同期信号が衝突する確率は低くなる。そして第２同期信号が連続して衝突する確率はもっと低くなる。すなわち、たとえ各システムの同期送信タイミングが一致してしまい、第１同期信号が衝突して検出できない状態が続いた場合でも、第２同期信号は衝突しないため各々の親機１０１に属する子機１０２〜１０４及び中継機２０１は親機１０１の第２同期信号を検出して親機１０１の時計に同期させることができる。

図２（Ｃ）は同期信号の信号フォーマットと同期信号受信方法を説明する図である。図２（Ｃ）の（１）は同期信号の信号フォーマット、図２（Ｃ）の（２）は同期信号受信方法である。図２（Ｃ）の（１）の同期信号フォーマットは図２（Ａ）に示すＴ１秒毎に送信される第１同期信号及び２の信号フォーマットである。図２（Ｃ）の（２）に示す受信方法は図２（Ｂ）の（１）のタイミングで第１同期信号或いは第２同期信号を受信する時の受信方法である。

同期信号の信号フォーマットは”１０１０・・・・・”の繰り返しからなる冗長ビットと、第１同期信号或いは第２同期信号から構成されている。なお第１同期信号或いは第２同期信号の信号フォーマットは図に記載していないが、”１０１０・・・・・”の繰り返しからなるビット同期信号と、データの先頭を見つけるためのフレーム同期信号と、時計同期を取るための制御信号とから成り立っている。冗長ビット長はＴ４秒である。

子機１０２〜１０４及び中継機２０１が親機１０１の第１同期信号を検出して時計同期を取ったとしても次の第１同期信号を受信するまでの間に親機１０１に内蔵されている時計と子機１０２〜１０４及び中継機２０１がそれぞれ内蔵している時計との間で若干時計誤差が生じる。

一般に無線機に内蔵される時計の基準発振源として水晶振動子を用いて発生させた水晶発振信号が用いられる。水晶振動子で発振させた発振周波数誤差は温度変化等を考慮すると最大±１００ｐｐｍである。さらに同期信号を送信する無線機の発振周波数誤差が最大±１００ｐｐｍであり、同期信号を受信する無線機の発振周波数誤差も最大±１００ｐｐｍであるとすると、同期信号送信側と同期信号受信側の相対発振周波数誤差は最大±２００ｐｐｍである。

例えばＴ１＝４秒、第１同期信号は２×Ｔ１＝８秒ごとに送信され、子機１０２〜１０４及び中継機２０１は８×Ｔ１＝３２秒ごとに第１同期信号を受信したとすると３２秒間における親機１０１と子機１０２〜１０４及び中継機２０１との間の最大時計誤差は３２秒×±２００ｐｐｍ＝±６．４ｍ秒である。そこで±６．４ｍ秒の最大時計誤差が発生したとしても第１同期信号を確実に受信できるように子機１０２〜１０４及び中継機２０１は第１同期信号の送信タイミングより６．４ｍ秒早めに送受信手段の電源をＯＮしタイムアウト時間Ｔ６を設定する。そしてＴ５秒間隔でＴ６秒間、間欠受信動作を繰り返す。

最大時計誤差をＸとした場合、Ｘは子機１０２〜１０４及び中継機２０１が第１同期信号を受信する受信周期によって変わってくる。受信周期は２×Ｔ１×Ｎ（Ｎは任意の整数）であり、最大時計誤差±ＸはＸ＝２×Ｔ１×Ｎ×２００ｐｐｍで計算される。従って第１同期信号を受信する受信周期を考慮し、子機１０２〜１０４及び中継機２０１は第１同期信号の送信タイミングより計算式で計算される最大時計誤差Ｘだけ早めに送受信手段の電源をＯＮするように設定し、タイムアウト時間をＴ６に設定する。そしてＴ５秒間隔でＴ６秒間、間欠受信動作を繰り返す。Ｔ５＜Ｔ４に設定されている。

Ｔ６は最大時計誤差±Ｘを考慮して２×Ｘ＜Ｔ６に設定される。子機１０２〜１０４及び中継機２０１はＴ６秒の間に必ず長さＴ４の冗長ビットを検出し第１同期信号を受信できる。そして子機１０２〜１０４及び中継機２０１はＴ４の冗長ビットを検出するとタイムアウト時間Ｔ６をキャンセルし受信を継続する。第１同期信号は１０ｍ秒程度であり、消費電流を考慮し最大時計誤差±Ｘは一般に第１同期信号の長さ１０ｍ秒より小さく設定される。よってＴ６のタイムアウト時間も第１同期信号の長さ１０ｍ秒のせいぜい２倍までである。

次に、第１同期信号が受信できなくて第２同期信号を受信する場合について考える。第２同期信号の冗長ビットもＴ４の長さである。そして子機１０２〜１０４及び中継機２０１は、第１同期信号受信の場合と同様に、最大時計誤差±Ｘを吸収するため子機１０２〜１０４及び中継機２０１は第１同期信号の送信タイミングより最大時計誤差Ｘだけ早めに送受信手段の電源をＯＮしタイムアウト時間Ｔ７を設定する。そしてＴ５秒間隔でＴ７秒間、間欠受信動作を繰り返す。Ｔ５＜Ｔ４に設定されている。Ｔ７は最大時計誤差±Ｘ＋ランダム遅延時間の最大値Ｔ２を考慮して（２×Ｘ＋Ｔ２）＜Ｔ７に設定される。子機１０２〜１０４及び中継機２０１はＴ７秒の間に必ず長さＴ４の冗長ビットを検出し第２同期信号を受信できる。本例ではＴ２は最大９０ｍ秒であり、Ｘは１０ｍ秒程度であるのでＴ７は１１０ｍ秒より少し大きな値に設定される。

なお図２（Ｃ）に示す同期信号送信タイミングと同期信号受信タイミングは、同期信号送信側である親機１０１と同期信号受信側である子機１０２〜１０４及び中継機２０１と
の間の相対時計誤差が零の場合であり、相対誤差が零でない場合は同期信号送信タイミングが同期信号受信タイミングに対して最大時計誤差±Ｘの間で前後にずれる。

以上説明した中継機２０１、中継機３０１および中継機４０１、子機１０２〜１０４、子機２０２〜２０４および３０２子機〜３０４は第１同期信号および第２同期信号を受信する間は通常動作モードで動作しており、同期信号の受信動作が終了すると次のタイミングの同期信号の受信まで低消費電力動作モードに移行する。そして低消費電力動作モードが解除されて、再び通常動作モードに移行するという動作を繰り返している（間欠受信）。

図３は先に述べた中継機および子機すなわち本発明の無線通信装置のブロック図の一例である。図４は無線通信装置におけるマイコン部と外部クロック部との通信シーケンス図である。図３において、１は中継機もしくは子機に相当する無線通信装置、２はマイコン部、３は外部クロック部であり、無線通信装置１はマイコン部２と外部クロック部３とから構成される。

マイコン部２は、制御手段４と、受信手段５と、通信手段６と、動作モード出力手段７と、無線通信手段８と、割り込み受信手段９と、高速クロック生成手段１０と、を備えている。制御手段４は、低速クロック信号と高速クロック信号で動作する通常動作モードと低速クロック信号のみで動作する低消費電力動作モードとの二つの動作モードの切り換えと各手段の制御を司るものである。受信手段５は、外部クロック部３から低速クロック信号の受信と低速クロック信号および高速クロック信号を各手段に供給するものである。通信手段６は、制御手段の制御により外部クロック部３に対してクロック信号の供給タイミングやクロック信号の周波数の設定を行うものである。動作モード出力手段７は、外部クロック部３に対して制御手段４の動作モードである通常動作モードか低消費電力動作モードかを報知するための動作モード信号を送信するものである。無線通信手段８は、中継機または子機との通信を行うものである。割り込み受信手段９は、高速クロック信号を生成に受信手段５に高速クロック信号を出力するものである。高速クロック生成手段１０は、外部クロック部３から低消費電力動作モードを解除して通常動作モードへ移行するための信号として受信した割り込み信号を制御手段４に出力するものである。

外部クロック部３は、クロック制御手段１１と、低速クロック生成手段１２と、クロック出力手段１３と、クロック割り込み出力手段１４と、クロック通信手段１５と、を備えている。クロック制御手段１１は、各手段の制御を司るものである。低速クロック生成手段１２は、各手段に動作するための低速クロック信号を供給するものである。クロック出力手段１３は、低速クロック生成手段１２から供給された低速クロック信号をクロック制御手段１１の制御によりマイコン部２に対して出力するものである。クロック割り込み出力手段１４は、クロック制御手段１１の制御によりマイコン部２に割り込み信号を出力するものである。クロック通信手段１５は、マイコン部２と通信を行いクロック割り込み出力手段１４が出力する時間タイミングを受信するものである。

そして、マイコン部２はクロック測定手段１６を備えている。クロック測定手段１６は、制御手段４の制御によりカウンタを用いて、受信手段５を介して受信した低速クロック信号と同様に受信した高速クロック信号のクロック数をカウントし記憶する。低速クロック信号とは一般的には３２．７６８ｋＨｚなどのｋＨｚ帯のクロック信号のことであり、高速クロック信号とは一般的には１１．５２ＭＨｚなどのＭＨｚ帯のクロック信号のことである。

以下、図３および図４を参照しながら本発明の無線通信装置１の動作について説明する。

外部クロック部３は、低速クロック生成手段１２では、例えば水晶振動子と発振回路から構成され３２．７６８ｋＨｚの低速クロック信号が生成される。この生成された３２．７６８ｋＨｚの低速クロック信号が各手段に供給されることにより、外部クロック部３は動作している。クロック制御手段１１はクロック出力手段１３を制御して、低速クロック信号の外部への出力をＯＮ／ＯＦＦする。電源投入時（ＳＴＥＰ１）はクロック出力手段１３からマイコン部２に対して低速クロック信号を出力している（ＳＴＥＰ２）。

一方、マイコン部２は、電源投入時（ＳＴＥＰ３）は受信手段５を介して、クロック出力手段１３が出力する３２．７６８ｋＨｚの低速クロック信号を受信し、この受信した低速クロック信号と高速クロック生成手段で生成された１１．５２ＭＨｚなどの高速クロック信号が各手段に供給され、制御手段４は通常動作モードといわれる動作モードで動作を開始し（ＳＴＥＰ４）、無線通信手段８を用いて同期信号を受信するための無線受信の動作を開始する（ＳＴＥＰ５）。この時、クロック測定手段１６は、制御手段４の制御により低速クロック信号をカウントする低速カウンタを開始する。同時に高速クロック信号をカウントする高速カウンタも開始する（ＳＴＥＰ６）。そして、無線受信の終了時に制御手段４の制御により、先の低速クロック信号のカウンタ値および高速クロックのカウンタ値を記憶する（ＳＴＥＰ７）。そして制御手段４は、無線通信中にカウントアップされたカウンタ値から低速クロック信号の周波数を計算する（ＳＴＥＰ８）。計算方法は、低速クロック信号の周期は１／３２．７６８ｋＨｚのため、この周期毎にカウンタ値がインクリメントされる。高速クロック信号の周期は１／１１．５２ＭＨｚのため、この周期毎にカウンタ値がインクリメントされる。また低速クロック信号の周波数偏差は先に述べたように一般的には±２００ｐｐｍ程度のずれがあるが、高速クロック信号の周波数偏差は無線通信手段８を用いて無線通信をするため、一般的には±４ｐｐｍ程度である。つまり低速クロックのカウントアップの間に高速クロックのカウンタが何カウントしたかで低速クロック信号の周波数偏差を計算できる。また同期信号の電文長は先に述べたように１０ｍ秒程度はあるため、低速カウンタの値はおよそ１０ｍ秒／（１／３２．７６８ｋＨｚ）程度になると考えられる。次に制御手段４この計算した周波数偏差が例えば±２００ｐｐｍ以内であれば次に述べるように低消費電力動作モードに移行する。一方、制御手段４は、この範囲から外れている場合は通常動作モードのままで無線通信手段８を制御して無線電文を連続して待ち受ける無線の連続受信モードに設定し（ＳＴＥＰ９）、次の第１同期信号または第２同期信号の受信を行い、受信が成功すれば親機または中継機対して、この同期信号の受信後の応答電文中に低速クロック信号の周波数にずれが生じている旨を含めた応答電文を返信する（ＳＴＥＰ１０）。

しかし、制御手段４の制御によりＴ１間隔で親機または子機が送信する第１同期信号または第２同期信号を連続受信状態で待ち受けても受信できない場合、高速クロック生成手段１０で生成される高速クロック信号の周波数がずれていると判断する。そして、制御手段４は通常動作モードから低消費電力動作モードに移行し（ＳＴＥＰ１１）、ＬＥＤなどの表示手段（図示せず）やブザーなど（図示せず）を制御して、高速クロック信号の周波数がずれている可能性があることを報知するようにすることもできる。この際、動作モード出力手段７を用いて低消費電力動作モードに移行したことを外部クロック部３に送信すると、外部クロック部３からマイコン部２に低速クロック信号が供給されなくなり、ＬＥＤなどの表示手段（図示せず）を制御できなくなるため、動作モード出力手段７からは通常動作モードである信号を送信したままとする。

次に同期信号の受信が終了しかつ低速クロック信号の周波数偏差が範囲以内であるため低消費電力動作モードに移行する場合、制御手段４は通信手段６を用いて低消費電力動作モードから通常動作モードに復帰するための設定を行う。つまりクロック割り込み出力手段１４が出力する信号の時間タイミング情報を外部クロック部３に送信し設定する（例え
ば先に述べたように、８×Ｔ１＝３２秒からα秒を減算した時間を設定する、α秒は外部クロック部３での処理時間である）。そして割り込み受信手段９がクロック割り込み出力手段１４からの割り込み信号を受信した際に、制御手段４に対してその旨の信号を出力することを許可する割り込み許可設定を行い、高速クロック生成手段１０により生成された高速クロック信号の各手段への供給を停止し、受信手段５を制御して制御手段４以外の各手段への３２．７６８ｋＨｚの低速クロック信号の供給を停止し、動作モード出力手段７に対して低消費電力動作モードに移行したことを示す動作モード信号の送信を指示する信号を出力すると共に、低消費電力動作モードに移行する（ＳＴＯＰ動作モード）。

次に外部クロック部３は、クロック制御手段１１がクロック通信手段１５を介して先の時間タイミング情報（３２秒−α秒）を受信する。また動作モード出力手段７からのマイコン部２が低消費電力動作モードに移行した旨の動作モード信号を受信すると、クロック出力手段１３を制御して、受信手段５への低速クロック信号の出力を停止する。そして内部のタイマを起動して低消費電力動作モードに移行して、時間タイミング情報に含まれる時間が経過するまで待機する。このタイマが満了すると、クロック制御手段１１は、クロック出力手段１３を制御して３２．７６８ｋＨｚの低速クロック信号の出力を開始し、クロック割り込み出力手段１４に対して、マイコン部２に対して割り込み信号の送信を指示する信号を出力する。

次にマイコン部２は、受信手段５が低速クロック信号を制御手段４へ供給する。そして割り込み受信手段９が先の割り込み信号を受信し、受信したことを報知する信号を制御手段４に対して出力する。制御手段４は、この信号の受信をトリガとして低消費電力動作モード（ＳＬＯＷ動作モード）の状態で各手段へ３２．７６８ｋＨｚのクロック信号と高速クロック信号の供給を開始した後に通常動作モードに移行して、無線通信手段８を用いて同期信号の受信を行う。

なお、通常動作モードとは、マイコン部２に低速クロック信号と高速クロック信号が供給されており、高速クロック信号で動作する動作モードであり、ｎｏｒｍａｌモードや高速モードと呼ばれる場合がある。

また、低消費電力動作モードとは、マイコン部２が高速クロック信号で動作せず、３２．７６８ｋＨｚの低速クロック信号でのみ動作するＳＬＯＷ動作モードと呼ばれる動作モードや両方ともで動作せずにＳＬＯＷ動作モードと比較してさらに低消費電力動作モードであるＳＴＯＰ動作モードと呼ばれる二つの動作モードが考えられ、待機モードと呼ばれる場合もある。ここでは、外部クロック部３から低速クロック信号の供給が停止されるＳＴＯＰに移行する方法を説明したが、外部クロック部３の構成や制御を簡素化するために、クロック制御手段１１が動作モード出力手段７からの信号を無視したり、クロック制御手段１１をなくし、クロック出力手段１３から常時３２．７６８ｋＨｚの低速クロック信号を出力する構成にすることも考えられる。

なお、本実施例ではクロック測定手段１６は、低速クロック信号および高速クロック信号をカウントし、周波数偏差（周波数ずれ）は制御手段４で計算するとして説明したが、クロック測定手段１６で計算し計算結果を制御手段４に出力する方法も考えられる。

なお、本実施例では、制御手段４は無線通信手段８を用いての無線通信中にクロック測定手段１６で測定したクロック数を用いて低速クロック信号の周波数を算出するとして説明したが、無線通信毎に必ず周波数を測定しなければならいわけではない。また制御手段４の処理速度や使用するカウンタ数から無線通信中に周波数を測定することができない場合は、無線通信後に同様に実施することもできる。

なお、本実施例において制御手段４は低速クロック信号の周波数ずれが発生した場合は、ＥＥＰＲＯＭメモリなどの不揮発性メモリ（図示せず）に、これらを記憶させることにより、無線通信装置１の不具合内容を容易に解析できる構成にすることも考えられる。

なお、マイコン部２としてはマイクロコンピュータが考えられ、ＣＰＵやメモリを１つのＬＳＩチップに集積した回路のことである。また外部クロック部３としてはＲＴＣ（Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ ｃｌｏｃｋ）が考えられ、３２．７６８ｋＨｚのクロック信号の外部出力、マイクロコンピュータから設定された時間経過後に割り込み信号の出力、時計データの出力、カレンダーデータを出力する機能を有する低電圧動作や低消費電力に特化したＬＳＩが考えられる。

また、本発明の無線通信装置１を用いた無線自動検針システムはガスおよび電力の自動検針システムなどに用いることができる。子機１０２〜１０４、２０２〜２０４、３０２〜３０４にはガスメータが接続され、親機１０１からのポーリング通信により子機１０２〜１０４、２０２〜２０４、３０２〜３０４に接続されたガスメータのガス検針データを親機１０１に収集することができる。そして収集されたガス検針データを親機１０１に接続された公衆回線を用いてセンターサーバに送ることができる。また中継機２０１、３０１、４０１も子機としての機能を有しガスメータが接続されてもよい。

なお、各手段へのクロック信号の供給制御は、制御手段４が受信手段５を制御して実施するとしたが、各手段にそれぞれにクロック信号の入力ＯＮ／ＯＦＦ機能をもたせ、制御手段４が各手段それぞれを制御する構成とすることも考えられる。

なお、マイコン部２における通信手段６と外部クロック部３におけるクロック通信手段１５の通信方式としては、一般的に用いられているＩ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、３−Ｗｉｒｅと呼ばれるシリアルバスが考えられる。これらの通信方式を用いれば、通常、マイコン部２はこれらの機能を有しているため、外部クロック部３と通信を行うために新たに機能を追加する必要がないため、無線通信装置１のコスト低減を図ることができる。また外部クロック部３として一般的なＲＴＣを使用することができるため、外部クロック部３を変更し低消費電力化を図ることが容易である。

なお、本実施例では、無線通信装置１においてマイコン部２と外部クロック部３とに分けて説明したが、マイコン部２に外部クロック部３の手段を含めた構成とすることもできる。

なお、低速クロック生成手段１２で生成される低速クロック信号がマイコン部２に供給されなくなる原因としては、配線の断線、部品のオープン・ショートなどの故障、部品の実装不良、低速クロック生成手段１２を構成している水晶振動子の不良が考えられる。特に水晶振動子は金属や樹脂のケース中に水晶片を接着した構成になっているため、水晶振動子の製造時に塵などの異物が混入してしまうと、発振周波数にずれが生じることや、発振が停止してしまうことがある。また塵などの付着箇所により周波数のずれ量が変わり、塵が水晶片から外れると停止していた振動子が再び発振を開始することがある。

以上のように本発明の無線通信装置１を用いれば、制御手段４はクロック測定手段１６で測定した各クロック数から算出した低速クロックの周波数があらかじめ設定された範囲から外れている場合は、通常動作モードから低消費電力動作モードに移行しないとすることにより、低速クロック生成手段１２の故障などの不具合が生じたために低速クロック信号が供給されなくなり、通常動作モードから低消費電力動作モードに移行することで無線通信装置１が動作しなくなることを防止できる。また、低速クロック信号の供給が停止し
ていなくも、低速クロック信号の周波数に想定外の周波数ずれが生じ、このずれた低速クロック信号で次の受信タイミングを測定することで、同期信号を受信できなくなるようなことが発生しなくなり、低速クロック信号に関連する故障に強く信頼性が高い無線通信を実現することができる。

以上のように本発明にかかる無線通信装置は、低速クロックの周波数があらかじめ設定された範囲から外れている場合は、通常動作モードから低消費電力動作モードに移行しないとすることにより、低速クロック信号が故障などの不具合により停止した場合でも、無線通信装置自体の動作が停止することなく継続して無線通信が可能な無線通信装置を実現できる。

１ 無線通信装置
２ マイコン部
３ 外部クロック部
４ 制御手段
５ 受信手段
６ 通信手段
７ 動作モード出力手段
８ 無線通信手段
９ 割り込み受信手段
１０ 高速クロック生成手段
１１ クロック制御手段
１２ 低速クロック生成手段
１３ クロック出力手段
１４ クロック割り込み出力手段
１５ クロック通信手段
１６ クロック測定手段
１０１ 親機
１０２〜１０４、２０２〜２０４、３０２〜３０４ 子機
２０１、３０１、４０１ 中継機

Claims (4)

1. 外部クロック部と前記外部クロック部が出力するクロック信号で動作するマイコン部とを備えた無線通信装置において、
   前記外部クロック部は、低速クロック信号を生成する低速クロック生成手段、高速クロック信号を生成する高速クロック生成手段、を備え、
   前記マイコン部は、無線通信を行う通信手段、前記低速クロック生成手段および前記高速クロック生成手段が出力するクロック信号を受信し前記通信手段にそのクロック信号を供給する受信手段、前記通信手段に低速クロック信号および高速クロック信号を供給する通常動作モードか前記通信手段への高速クロック信号の供給を停止する低消費電力動作モードかの動作モードを設定する制御手段、前記高速クロック信号及び前記低速クロック信号のクロック数を測定するクロック測定手段、を備え、
   前記制御手段は、前記クロック測定手段で測定した各クロック数から算出した低速クロックの周波数があらかじめ設定された範囲にある場合は、通常動作モードから低消費電力動作モードに移行し、前記クロック測定手段で測定した各クロック数から算出した低速クロックの周波数があらかじめ設定された範囲から外れている場合は、通常動作モードから低消費電力動作モードに移行しないとした無線通信装置。
2. 前記マイコン部は無線通信を行う無線通信手段を備え、
   前記制御手段は前記無線通信手段を用いて無線通信をしている間にクロック測定手段で測定したクロック数を用いて低速クロック信号の周波数を算出するとした請求項１記載の無線通信装置。
3. 前記制御手段は、低速クロック信号の周波数があらかじめ設定された範囲から外れている場合、無線通信手段を制御して無線の連続受信状態に設定し、無線電文受信に対する応答電文を用いて低速クロック信号の周波数が設定された範囲から外れていることを報知するとした請求項２記載の無線通信装置。
4. 前記制御手段は、低速クロック信号の周波数があらかじめ設定された範囲から外れており、かつ無線通信手段を用いての無線通信が不成功の場合、低消費電力動作モードに移行し通常動作モードでは動作しないとした請求項２または３に記載の無線通信装置。

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