JP5462608B2 - 無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、複数の無線局からなる無線通信システムに関し、特に各無線局が電池を電源として動作する無線通信システムに関するものである。

我が国で使用する無線局については、占有周波数帯幅や隣接チャンネル漏洩電力などの使用電波の特性（ＲＦ特性）が電波法の規定を満たしていなくてはならない。また、電波法では使用目的ごとに異なる規格（通信規格）が規定されている。例えば、電波法第４条ただし書きにおいて免許を要しない無線局の一つとして規定される「小電力無線局」には、「コードレス電話の無線局」、「特定小電力無線局」、「小電力セキュリティシステム」、「小電力データ通信システムの無線局」などがあり、それぞれの無線局の無線設備について同法施行規則の設備規則によって規格が規定されている。

従来、電池を電源として動作する複数の無線局からなる無線通信システムとして特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に記載されている従来システムでは、各無線局が間欠的に受信回路を起動して所望の電波（他の無線局が送信した無線信号）を受信できるか否かをチェックし、当該電波が捉えられなければ直ちに受信回路を停止して待機状態に移行することで平均消費電力を大幅に低減している。

しかしながら、上述のように間欠受信動作を行うと、本来受信しなければならない無線信号を受信するタイミングが受信回路の間欠受信間隔の分だけ遅延することになる。したがって、消費電力の低減を目的として単純に間欠受信間隔を伸ばすことはできない。

そこで本発明者は、数時間乃至数十時間の周期で送信される同期信号を受信した各無線局が当該同期信号に同期して間欠受信間隔をカウントすることにより、何れかの無線局が送信した無線信号を他の無線局が受信できるまでの遅延時間を短くするようにした無線通信システムを考案した。

特開２００８−１７６５１５号公報

ところで、上述のように数時間乃至数十時間の周期で送信される同期信号を受信した各無線局が当該同期信号に同期して間欠受信を行うシステム構成において、何らかの原因で同期信号が受信できなかった場合、次回（数時間乃至数十時間後）の同期信号を受信するまで同期が外れてしまうことで無線信号が受信できない虞があった。しかも、次回の同期信号を確実に受信するためには、連続的に受信するか若しくは短い周期で間欠受信をしなければならず、電力消費が大幅に増加してしまう虞があった。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、電力消費の増加を抑えつつ同期が外れても無線信号を確実に受信するができる無線通信システムを提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、複数の無線局からなり、これら複数の無線局間で電波を媒体とする無線信号を送受信する無線通信システムであって、各無線局は、無線信号を送受信する無線送受信手段と、一定の間欠受信間隔を繰り返しカウントするタイマ手段と、所定のイベントが発生したときに無線送受信手段を起動し、所定の送信期間に前記イベントに対応したメッセージを含む無線信号を送信させるとともに前記イベントが発生していないときには無線送受信手段を停止させ、さらにタイマ手段による間欠受信間隔のカウント中は無線送受信手段を停止させ、タイマ手段による間欠受信間隔のカウントが完了する度に無線送受信手段を受信状態で起動する制御手段と、電池を電源として各手段の動作電源を供給する給電手段とを備え、制御手段は、無線送受信手段で同期信号を受信すると応答メッセージを含む無線信号を無線送受信手段から送信させるとともにタイマ手段による間欠受信間隔のカウントを初めから再開させ、さらに、前記イベントが発生した場合はタイマ手段による間欠受信間隔のカウントが完了する時点と重なる前記送信期間に無線送受信手段から無線信号を送信させてなり、複数の無線局のうちの特定の無線局の制御手段は、タイマ手段による間欠受信間隔のカウントが一定回数完了する毎に無線送受信手段から前記同期信号を送信させ、前記特定の無線局を除く他の無線局の制御手段は、無線送受信手段で同期信号を受信したときに応答メッセージを含む無線信号を無線送受信手段から送信させるとともにタイマ手段による間欠受信間隔のカウントを初めから再開させ、前記特定の無線局の制御手段は、同期信号の送信から所定時間が経過するまでに他の全ての無線局から送信される応答メッセージを含んだ無線信号を受信しなければ、非同期間欠受信モードとなり、前記他の無線局の制御手段は、前記一定回数の間欠受信間隔に対応した周期で同期信号が受信できなければ、非同期間欠受信モードとなり、前記非同期間欠受信モードにおいて、全ての無線局の制御手段は、イベントに対応したメッセージを含む無線信号を無線送受信手段から送信させる際に前記間欠受信間隔よりも長い送信期間とするか、若しくは前記間欠受信間隔よりも短い送信期間を所定の送信周期で複数回繰り返し、さらに特定の無線局の制御手段は、前記周期で同期信号を無線送受信手段から送信させる際にも前記間欠受信間隔よりも長い送信期間とするか、若しくは前記間欠受信間隔よりも短い送信期間を所定の送信周期で複数回繰り返すことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、特定の無線局から定期的に送信される同期信号が他の何れかの無線局で受信されなかった場合に全ての無線局の制御手段が非同期間欠受信モードとなってイベントに対応したメッセージを含む無線信号や同期信号を無線送受信手段から送信させる際に前記間欠受信間隔よりも長い送信期間とするか、若しくは前記間欠受信間隔よりも短い送信期間を所定の送信周期で複数回繰り返すので、電力消費の増加を抑えつつ同期が外れても無線信号を確実に受信するができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、特定の無線局の制御手段は、他の全ての無線局から同期信号に対する応答メッセージを含む無線信号を受信したら非同期間欠受信モードから復帰し、他の全ての無線局の制御手段は、特定の無線局から同期信号を受信したら非同期間欠受信モードから復帰することを特徴とする。

請求項２の発明によれば、非同期間欠受信モードにおいて同期信号が受信できれば、同期外れを解消することができる。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、特定の無線局の制御手段は、前記周期と関係なく、非同期間欠受信モードになってから所定時間経過後に同期信号を無線送受信手段から送信させることを特徴とする。

請求項３の発明によれば、より早く同期外れを解消することができる。

請求項４の発明は、請求項２又は３の発明において、特定の無線局の制御手段は、非同期間欠受信モードに移行する前の周期で無線送受信手段から同期信号を送信させることを特徴とする。

請求項４の発明によれば、同期が外れていない他の無線局も同期が外れた他の無線局と同じタイミングで再度同期を取ることができる。

請求項５の発明は、請求項２〜４の何れか１項の発明において、特定の無線局の制御手段は、非同期間欠受信モードにおいて同期信号に対する応答メッセージを含む無線信号を返信して来ない無線局が存在した場合、当該無線局を放置して非同期間欠受信モードから復帰することを特徴とする。

請求項５の発明によれば、非同期間欠受信モードを長く続けることによる電力消費の増大が抑制できる。

請求項６の発明は、請求項５の発明において、特定の無線局の制御手段は、非同期間欠受信モードにおいて同期信号に対する応答メッセージを含む無線信号を返信して来ない無線局が存在した場合、非同期間欠受信モードから復帰した後も同期信号の送信期間を前記間欠受信間隔より長くするか、若しくは前記間欠受信間隔よりも短い送信期間を所定の送信周期で複数回繰り返すことを特徴とする。

請求項６の発明によれば、同期外れで放置された他の無線局が再度同期を取るための機会を与えることができる。

請求項７の発明は、請求項１〜６の何れか１項の発明において、他の無線局の制御手段は、非同期間欠受信モードにおいてイベントに対応したメッセージを含む無線信号を無線送受信手段から送信させる際に、前記間欠受信間隔よりも短い送信期間を所定の送信周期で複数回繰り返し且つ毎回の送信期間を所定時間ずつシフトさせることを特徴とする。

請求項７の発明によれば、同期が外れた状態であってもイベントに対応したメッセージを含む無線信号を受信することができる。

請求項８の発明は、請求項１〜７の何れか１項の発明において、他の無線局の制御手段は、非同期間欠受信モードにおいて、特定の無線局に対して同期信号の送信を要求する要求メッセージを含む無線信号を無線送受信手段から送信させることを特徴とする。

請求項８の発明によれば、より早く同期外れを解消することができる。

請求項９の発明は、請求項１〜８の何れか１項の発明において、特定の無線局の制御手段は、非同期間欠受信モードから復帰して一定期間が経過するまでは同期信号の周期を短縮することを特徴とする。

請求項９の発明によれば、同期外れが解消した後の安定性が向上する。

請求項１０の発明は、請求項９の発明において、他の無線局は、無線送受信手段で同期信号を受信したときに当該同期信号の受信タイミングとタイマ手段がカウントする間欠受信間隔との時間ずれを検出する時間ずれ検出手段と、時間ずれ検出手段で検出される時間ずれを縮小するようにタイマ手段のカウント動作を補正する補正手段とを備え、当該他の無線局の制御手段は、時間ずれ検出手段が検出する時間ずれを前記応答メッセージとともに含む無線信号を無線送受信手段から特定の無線局に宛てて送信させ、当該特定の無線局の制御手段は、他の無線局から受け取った前記時間ずれが所定のしきい値以下となるまで同期信号の周期を短縮することを特徴とする。

請求項１０の発明によれば、同期外れが解消した後の安定性が向上する。

請求項１１の発明は、請求項１〜１０の何れか１項の発明において、全ての無線局の制御手段は、前記イベントに対応したメッセージを含む無線信号を受信すれば受信確認用のメッセージを含む無線信号を無線送受信手段から送信させ、前記イベントに対応したメッセージを含む無線信号の送信元である無線局の制御手段は、前記受信確認用のメッセージを含む無線信号を返信して来ない無線局がある場合、タイマ手段による間欠受信間隔のカウントが完了する時点の前後に再度イベントに対応したメッセージを含む無線信号を無線送受信手段から送信させることを特徴とする。

請求項１１の発明によれば、同期が外れた状態であってもイベントに対応したメッセージを含む無線信号を確実に受信することができる。

本発明によれば、電力消費の増加を抑えつつ同期が外れても無線信号を確実に受信するができるという効果がある。

本発明の実施形態１における無線局（火災警報器）のブロック図である。 同上における無線信号のフレームフォーマットである。 同上の待機状態から火災連動状態へ遷移する動作を説明するためのタイムチャートである。 同上の非同期間欠受信モードにおける火災発生時の動作を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施形態２における時間ずれ検出手段の動作説明図である。

以下、火災を感知して警報音を鳴動するとともに電波を媒体とし且つ火災感知メッセージを含む無線信号を送信する火災警報器を無線局とした無線通信システム（火災警報システム）に本発明の技術思想を適用した実施形態について説明する。

（実施形態１）
図１は本実施形態のシステム構成図であり、複数台（図示は２台のみ）の火災警報器ＴＲで火災警報システムが構成されている。なお、以下の説明では、火災警報器ＴＲを個別に示す場合は火災警報器ＴＲ１，ＴＲ２，…，ＴＲｎと表記し、総括して示す場合は火災警報器ＴＲと表記する。

火災警報器ＴＲは、アンテナ３から電波を媒体とした無線信号を送信するとともに他の火災警報器ＴＲが送信した無線信号をアンテナ３で受信する無線送受信部２と、音（ブザー音や音声メッセージなど）による火災警報（以下、「警報音」と呼ぶ。）を報知（スピーカから鳴動）する警報部５と、マイコンや書換可能な不揮発性の半導体メモリなどからなるメモリ部１ａを主構成要素とし火災感知部４で火災を感知したとき（イベントが発生したとき）に警報部５に警報音を鳴動させるとともに他の火災警報器ＴＲに対して火災警報を報知させるための火災警報メッセージを含む無線信号を無線送受信部２より送信させる制御部１と、後述するように警報音の鳴動を停止するための操作入力などを受け付ける操作入力受付部６と、乾電池等の電池を電源として各部に動作電源を供給する電池電源部７とを具備している。操作入力受付部６は１乃至複数のスイッチ（例えば、押釦スイッチ）を有しており、スイッチが操作されることで各スイッチに対応した操作入力を受け付けるとともに当該操作入力に対応した操作信号を制御部１に出力する。なお、各火災警報器ＴＲ１，ＴＲ２，…には固有の識別符号が割り当てられてメモリ部１ａに格納されており、当該識別符号によって無線信号の宛先並びに送信元の火災警報器ＴＲ１，ＴＲ２，…が特定できる。

無線送受信部２は、電波法施行規則第６条第４項第３号に規定される「小電力セキュリティシステムの無線局」に準拠して電波を媒体とする無線信号を送受信するものである。また火災感知部４は、例えば、火災に伴って発生する煙や熱、炎などを検出することで火災を感知するものである。但し、無線送受信部２並びに火災感知部４の詳細な構成については、従来周知であるから詳細な説明は省略する。

制御部１は、図示しないメモリ（ＲＯＭあるいはＥＥＰＲＯＭなど）に格納されたプログラムをマイコンで実行することによって後述する各種の機能を実現している。火災感知部４で火災の発生が感知されると、制御部１は警報部５が備えるブザーを駆動して警報音を鳴動させたり、あるいは予めメモリ（あるいはメモリ部１ａ）に格納されている警報用の音声メッセージ（例えば、「火事です」など）をスピーカに鳴動させることで火災警報を報知するとともに、他の火災警報器ＴＲにおいても火災警報を報知させるため、火災警報メッセージを含む無線信号を無線送受信部２より送信させる。また、他の火災警報器ＴＲから送信された無線信号を無線送受信部２で受信することにより火災警報メッセージを受け取ったときも、制御部１が警報部５を制御して警報音を鳴動させる。つまり、制御部１では火災感知部４が火災を感知したときに警報部５から警報音を鳴動させて火災警報を報知するとともに火災警報メッセージを含む無線信号を無線送受信部２より送信させる機能を有している。

ここで、電波法施行規則の無線設備規則第４９条の１７「小電力セキュリティシステムの無線局の無線設備」では、無線信号を連続して送信してもよい期間（送信期間）が３秒以下、送信期間と送信期間の間に設けられた、無線信号を送信してはいけない期間（休止期間）が２秒以上とすることが規定されている（同条第５号参照）。このために本実施形態における制御部１では、上記無線設備規則に適合する送信期間に無線信号を送信させるとともに休止期間に送信を停止し且つ受信可能な状態としている。

また電池電源部７の電池寿命をできるだけ長くするため、制御部１ではタイマ（タイマ手段）で所定の間欠受信間隔（但し、間欠受信間隔は前記送信期間よりも長い時間とする）を繰り返しカウントするとともに間欠受信間隔のカウントが完了する毎に無線送受信部２を起動して所望の電波（他の火災警報器ＴＲが送信した無線信号）が受信できるか否かをチェックし、当該電波が捉えられなければ直ちに無線送受信部２を停止して待機状態に移行させることで平均消費電力を大幅に低減している。なお、電波の受信チェックは、無線送受信部２から出力される、受信信号強度の大小に比例した直流電圧信号である受信信号強度表示信号（Receiving Signal Strength Indication：ＲＳＳＩ信号）に基づいて制御部１が行っており、詳細については従来周知であるから省略する。

さらに特定の火災警報器ＴＲ１（以下、親局と呼ぶ。）の制御部１では、定期的（例えば、２４時間毎）に無線送受信部２を起動して他の火災警報器ＴＲ２，ＴＲ３，…（以下、子局と呼ぶ。）が正常に動作しているか否かの確認（定期監視）を行うために定期監視メッセージを含む無線信号を送信させる。子局ＴＲ２，…においては、制御部１が火災感知部４の故障の有無及び電池電源部７の電池切れの有無を一定周期で（例えば、１時間毎に）監視するとともに、その監視結果（故障の有無及び電池切れの有無）をメモリ部１ａに記憶しており、親局ＴＲ１から定期監視メッセージを受け取ったときに、メモリ部１ａに記憶している監視結果を通知するための通知メッセージを含む無線信号を親局ＴＲ１に返信する。親局ＴＲ１の制御部１は、通知メッセージを含む無線信号を送信した後、無線送受信部２を受信状態に切り換えて各子局ＴＲ２，…から送信される無線信号を受信し、定期監視メッセージを含む無線信号を送信してから所定時間内に通知メッセージを含む無線信号を送信してこない子局ＴＲ２，…があったり、あるいは、何れかの子局ＴＲ２，…が送信してきた通知メッセージが故障有り若しくは電池切れ有りの監視結果を通知するものである場合に、警報部５が備えるブザーを駆動して報知音を鳴動させるなどして子局ＴＲ２，…に異常（通信不可や故障有り、電池切れなど）が発生したことを知らせる機能も有している。尚、親局ＴＲ１及び子局ＴＲ２，…の制御部１は、故障若しくは電池切れが生じていると判断した場合、直ちに警報部５から異常（故障若しくは電池切れ）の発生を知らせるための警告音（ブザー音や音声メッセージなど）を警報部５のスピーカから鳴動させるようになっている。

また親局ＴＲ１の制御部１は、火災感知部４が火災を感知して警報部５から警報音を鳴動させるとともに各子局ＴＲ２，…に火災警報メッセージを送信した後、若しくは何れかの子局ＴＲ２，…から火災警報メッセージを受信した後においては、無線送信部２に一定周期で同期ビーコンを送信させる。この同期ビーコンは、複数の火災警報器ＴＲ同士でＴＤＭＡ（時分割多元接続）方式の無線通信（以下、「同期通信」と呼ぶ。）を行うために必要なタイムスロットを規定する信号であって、その１周期（サイクル）が複数のタイムスロットに分割され、全ての子局ＴＲ２，…にそれぞれ互いに異なるタイムスロットが１つずつ割り当てられる。そして、親局ＴＲ１から子局ＴＲ２，…へのメッセージは同期ビーコンに含めて送信され、子局ＴＲ２，…から親局ＴＲ１へのメッセージを含む無線信号は、各子局ＴＲ２，…に割り当てられているタイムスロットに格納されて送信される。故に、複数台の火災警報器ＴＲ（親局ＴＲ１並びに子局ＴＲ２，…）から送信される無線信号の衝突を確実に回避することができる。なお、各火災警報器ＴＲに対するタイムスロットの割当は固定であってもよいが、親局ＴＲ１から送信する同期ビーコンによってタイムスロットの割当情報を各子局ＴＲ２，…に通知しても構わない。

図２は火災警報器ＴＲが送受信する無線信号のフレームフォーマットを示しており、同期ビット（プリアンブル：ＰＡ）、フレーム同期パターン（ユニークワード：ＵＷ）、宛先アドレスＤＡ、送信元アドレスＳＡ、メッセージＭ、ＣＲＣ符号で１フレームが構成されている。ここで、宛先アドレスＤＡとして各火災警報器ＴＲの識別符号を設定すれば当該識別符号の火災警報器ＴＲのみが無線信号を受信してメッセージを取得することになるが、宛先アドレスＤＡとして何れの火災警報器ＴＲにも割り当てられていない特殊なビット列（例えば、すべてのビットを１としたビット列）を設定することで無線信号を同報（マルチキャスト）して全ての火災警報器ＴＲにメッセージを取得させることができる。例えば、火災警報メッセージを含む無線信号が親局ＴＲ１から全ての子局ＴＲ２，…に同報される。

次に、図３のタイムチャートを参照して、火災感知の前後における本実施形態の送受信動作を説明する。

ここで、各火災警報器ＴＲ（親局ＴＲ１並びに子局ＴＲ２，…）が動作を開始する（タイマが間欠受信間隔のカウントを開始する）タイミングは通常一致しないので、制御部１が無線送受信部２を起動して電波を受信するタイミング（図３における下向きの矢印参照）も不揃いとなる。これに対して本実施形態では、親局ＴＲ１から送信される同期信号が子局ＴＲ２，…の無線送受信部２で受信されると、各子局ＴＲ２，…の制御部１がタイマによる間欠受信間隔Ｔｘのカウントを中止させるとともに同期信号の終了時点（ｔ＝ｔ０）から一定の待機時間Ｔｗが経過した時点でタイマによる間欠受信間隔Ｔｘのカウントを再開させる。したがって、同期信号を受信した後は、各火災警報器ＴＲ（親局ＴＲ１並びに子局ＴＲ２，…）においてタイマが間欠受信間隔Ｔｘのカウントを完了するタイミングが揃うことになる。尚、図示は省略しているが、各子局ＴＲ２，…の制御部１は親局ＴＲ１から送信される同期信号を受信すると、応答メッセージ（ＡＣＫ）を含む無線信号を親局ＴＲ１宛てに返信している。また、定期監視メッセージを含む無線信号を前記同期信号としても良い。

例えば、子局ＴＲ２において火災感知部４が火災を感知すると、子局ＴＲ２の制御部１は警報部５より警報音を鳴動させるとともに、タイマによる間欠受信間隔Ｔｘのカウント完了前に無線送受信部２を起動し、当該カウント完了時点を含む送信期間内に火災警報メッセージを含む無線信号を他の全ての火災警報器ＴＲ（親局ＴＲ１及び他の子局ＴＲ３，…）に宛てて送信する。この際、送信元の子局ＴＲ２の制御部１は、送信期間内で送信可能なフレーム数だけ無線信号を連続して送信し、送信期間後の休止期間（受信期間）には無線送受信部２を受信状態に切り換える。尚、各火災警報器ＴＲにおいて間欠受信間隔Ｔｘのカウントが完了するタイミングが揃っているので、１回の送信期間で火災警報メッセージを含む無線信号を受信することができる。

ここで、小電力無線を利用すれば、無線通信距離としては通常の住宅ひとつのエリア内であれば十分カバーできるので、火災元の子局ＴＲ２が、他の火災警報器ＴＲ（親局ＴＲ１及び他の子局ＴＲ３，…）に対しメッセージを送信することは通常は十分可能である。しかしながら、上述したように親局ＴＲ１は各子局ＴＲ２〜ＴＲ４に対して定期監視を行っており、親局ＴＲ１と各子局ＴＲ２〜ＴＲ４との間では通信パスの正常性が確認されているが、子局ＴＲ２〜ＴＲ４間の通信パスは確認されていないため、例えば障害物などの影響によって、ある子局にはメッセージが届いていない可能性もある。

そこで、火災警報メッセージを受信した親局ＴＲ１の制御部１は、送信元の子局ＴＲ２を除く他の子局ＴＲ３，ＴＲ４に対して火災警報メッセージを含む無線信号を、タイマによる間欠受信間隔Ｔｘのカウント完了時点を含む送信期間に送信する。他の子局ＴＲ３，ＴＲ４の制御部１では、子局ＴＲ２又は親局ＴＲ１から送信された火災警報メッセージを受け取ると直ちに警報部５より警報音を鳴動させるとともに無線送受信部２より火災警報メッセージの受信を確認する応答メッセージ（ＡＣＫ）を無線信号によって返信する。尚、このように少なくとも１台の火災警報器ＴＲで火災が感知されることで全ての火災警報器ＴＲが火災警報を報知（警報音を鳴動）することを、以下では「火災連動」と呼ぶ。

親局ＴＲ１の制御部１は、他の全ての子局ＴＲ３，ＴＲ４からＡＣＫを受け取れば、タイムスロットを規定するための同期ビーコンを一定の周期で無線送受信部２から送信させる。尚、本実施形態では先頭のタイムスロットＴＳ１を子局ＴＲ２に、２番目のタイムスロットＴＳ２を子局ＴＲ３に、３番目のタイムスロットＴＳ３を子局ＴＲ４にそれぞれ割り当てている。

而して本実施形態では、同期信号を受信することによって各無線局（火災警報器ＴＲ）の制御部１が無線送受信部２を起動するタイミングが揃い、しかも、イベント（火災感知）が発生した無線局（火災警報器ＴＲ）の制御部１が無線送受信部２を起動するタイミングに合わせて無線信号を送信するので、一の無線局（火災警報器ＴＲ）から送信される無線信号を他の全ての無線局（火災警報器ＴＲ）がほぼ同時に受信することができる。その結果、間欠受信を行うことで消費電力を低減して電池の寿命を延ばしつつ何れかの無線局（火災警報器ＴＲ）が送信した無線信号を他の無線局（火災警報器ＴＲ）が受信できるまでの遅延時間を短くすることができる。また、複数の無線局（火災警報器ＴＲ）のうちの特定の無線局（親局ＴＲ１）の制御部１が、タイマ手段による間欠受信間隔のカウントが一定回数完了する毎に無線送受信部２から同期信号を送信しており、同期信号を送信するための専用の送信機（送信局）などが不要でシステム構成が簡略化できるという利点がある。尚、同期信号を送信する周期（前記一定回数）は、例えば、数時間（数百回）とすればよい。

ところで、間欠受信間隔をカウントするタイマにはタイマクロックを発生する信号発生器、例えば、電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）が使用されているが、その周波数安定度（周波数偏差）がおよそ±５０ｐｐｍであり、長期間の使用によって間欠受信間隔の時間ずれが徐々に増加し、長期間の運用によって同期信号との同期が外れてしまうことになる。そして、何れかの子局ＴＲ２，…が同期外れを起こしたままでシステムが運用されると、同期信号によって同期していることを前提に火災警報メッセージを含む無線信号や定期監視メッセージを含む無線信号の送信タイミングが決まっているため、同期外れを起こしている子局ＴＲ２，…が無線信号を受信できなくなる虞がある。

そこで本実施形態では、親局ＴＲ１及び子局ＴＲ２，…のそれぞれにおいて同期外れの発生を監視し、親局ＴＲ１又は何れかの子局ＴＲ２，…で同期外れが発生すれば、全ての無線局（火災警報器ＴＲ）の制御部１が非同期間欠受信モードに移行し、無線信号を送信する際に間欠受信間隔Ｔｘよりも長い送信期間とするか、若しくは間欠受信間隔Ｔｘよりも短い送信期間を所定の送信周期で複数回繰り返すことで同期が外れた状態（非同期状態）でも無線信号を受信することができるようにしている。

具体的には、親局ＴＲ１の制御部１は、同期信号の送信から所定時間が経過するまでに全ての子局ＴＲ２，…から送信される応答メッセージ（ＡＣＫ）を含んだ無線信号を受信しなければ非同期間欠受信モードとなり、子局ＴＲ２，…の制御部１は、同期信号の送信周期で同期信号が受信できなければ非同期間欠受信モードとなる。

而して本実施形態によれば、特定の無線局（親局ＴＲ１）から定期的に送信される同期信号が他の何れかの無線局（子局ＴＲ２，…）で受信されなかった場合に全ての無線局（火災警報器ＴＲ）の制御部１が非同期間欠受信モードとなってイベントに対応したメッセージ（火災警報メッセージ）を含む無線信号や同期信号を無線送受信部２から送信させる際に間欠受信間隔Ｔｘよりも長い送信期間とするか、若しくは間欠受信間隔Ｔｘよりも短い送信期間を所定の送信周期で複数回繰り返すので、電力消費の増加を抑えつつ同期が外れても無線信号を確実に受信することができるものである。

但し、親局ＴＲ１の制御部１では、非同期間欠受信モードにおいて同期信号を送信し、同期信号に対する応答メッセージ（ＡＣＫ）を含む無線信号を全ての子局ＴＲ２，…から受信すれば、非同期間欠受信モードから元の同期間欠受信モードに復帰する。一方、子局ＴＲ２，…の制御部１では、親局ＴＲ１から送信される同期信号を受信することができれば、非同期間欠受信モードから元の同期間欠受信モードに復帰する。故に、同期信号を受信して非同期間欠受信モードから同期間欠受信モードに復帰することで各無線局（火災警報器ＴＲ）における電力消費を低減することができる。

ここで、親局ＴＲ１の制御部１において、同期信号の送信周期とは関係なく、同期間欠受信モードから非同期間欠受信モードに移行してから所定時間（同期信号の送信周期よりも十分に短い時間）経過後に無線送受信部２から同期信号を送信させれば、より早く同期外れを解消（非同期間欠受信モードから同期間欠受信モードへの復帰）することができる。さらに、上述のように同期信号を送信する際、親局ＴＲ１の制御部１が非同期間欠受信モードに移行する前の周期で無線送受信部２から同期信号を送信させれば、同期が外れていない子局ＴＲ２，…も同期が外れた子局ＴＲ２，…と同じタイミングで再度同期を取ることができる。

ところで、各無線局（火災警報器ＴＲ）における消費電力を同期間欠受信モードと非同期間欠受信モードで比較すると、当然に非同期間欠受信モードの方が大きくなるので、可能な限り早く同期間欠受信モードに復帰することが望ましい。したがって、親局ＴＲ１の制御部１では、非同期間欠受信モードにおいて同期信号に対する応答メッセージを含む無線信号を返信して来ない子局ＴＲｍ（ｍ＝２，３，…）が存在した場合、当該子局ＴＲｍを放置して非同期間欠受信モードから同期間欠受信モードに復帰することにより、非同期間欠受信モードを長く続けることによる電力消費の増大を抑制することが望ましい。

しかしながら、何れかの子局ＴＲｍが非同期間欠受信モードのままで放置された場合、当該放置された子局ＴＲｍだけが他の子局ＴＲ２，…よりも早期に電池切れとなってしまう虞がある。そこで、同期間欠受信モードに復帰した親局ＴＲ１の制御部１が、その復帰後も同期信号の送信期間を間欠受信間隔Ｔｘより長くするか、若しくは間欠受信間隔Ｔｘよりも短い送信期間を所定の送信周期で複数回繰り返すことにより、同期外れで放置された子局ＴＲｍが再度同期を取るための機会を与えてやれば、放置された子局ＴＲｍを同期間欠受信モードに復帰させて電力消費を抑制することができる。

あるいは、非同期間欠受信モードのままで放置された子局ＴＲｍの制御部１が、親局ＴＲ１に対して同期信号の送信を要求する要求メッセージを含む無線信号を無線送受信部２から送信させ、当該要求メッセージを受け取った親局ＴＲ１の制御部１が直ちに無線送受信部２から同期信号を送信させれば、当該子局ＴＲｍの同期外れをより早く解消することができる。

ここで、同期外れが発生して非同期間欠受信モードに移行した後に同期間欠受信モードに復帰した場合、親局ＴＲ１の制御部１が、非同期間欠受信モードから同期間欠受信モードに復帰して一定期間が経過するまでは同期信号の周期を短縮することが望ましい。つまり、一旦同期外れが生じるとシステムの安定性が低下して再度同期外れが生じる可能性が高いので、上述のように非同期間欠受信モードから同期間欠受信モードに復帰して一定期間だけは同期信号の周期を短縮することによって、同期外れが解消した後の安定性が向上できるものである。

ところで、上述のように何れかの子局ＴＲｍのみが非同期間欠受信モードのままで放置されている状況において当該子局ＴＲｍの火災感知部４が火災を感知した場合、この子局ＴＲｍの制御部１が、火災警報メッセージを含む無線信号を無線送受信部２から送信させる際に、間欠受信間隔Ｔｘよりも短い送信期間を所定の送信周期で複数回繰り返し且つ毎回の送信期間を所定時間ずつシフトさせることが望ましい。

例えば、図４に示すように子局ＴＲ３が非同期間欠受信モードであって、親局ＴＲ１並びに他の子局ＴＲ２が同期間欠受信モードである状況において、子局ＴＲ３から火災警報メッセージを含む無線信号が送信されると仮定する。子局ＴＲ３の制御部１は、火災警報メッセージを含む無線信号を間欠受信間隔Ｔｘよりも短い送信期間Ｔａで無線送受信部２から送信させてから受信期間Ｔｂだけ無線送受信部２を受信状態に切り換えることを２回繰り返した後、次回の送信期間Ｔａを所定時間だけシフト（遅延）させてから、再度送信期間Ｔａと受信期間Ｔｂを交互に２回ずつ繰り返すようしている。このようにすれば、ただ単に送信期間Ｔａと受信期間Ｔｂを交互に繰り返す場合と比較して、同期間欠受信モードで間欠受信している親局ＴＲ１並びに子局ＴＲ２の受信タイミングと送信期間Ｔａが一致する可能性が高くなり、同期が外れた状態であっても同期が外れていない無線局（火災警報器ＴＲ）に火災警報メッセージを含む無線信号を受信させることができる。

ところで、親局ＴＲ１から同期信号が送信される周期が数時間であるため、同期外れの発生を知って非同期間欠受信モードに移行する直前の１周期内に何れかの火災警報器ＴＲで火災が感知された場合に同期外れが発生している火災警報器ＴＲが火災警報メッセージを含む無線信号を受信できない虞がある。

そこで、親局ＴＲ１の制御部１が、火災警報メッセージを含む無線信号の送信後から一定時間が経過するまでの間にＡＣＫを返信して来ない子局ＴＲｍがある場合、間欠受信間隔Ｔｘのカウントが完了する時点の前後に再度火災警報メッセージを含む無線信号を無線送受信部２から送信させることが望ましい。つまり、同期外れが発生している子局ＴＲｍにおいて、間欠受信間隔Ｔｘのカウントが完了した時点に送信した火災警報メッセージを受信できかったとすれば、間欠受信間隔Ｔｘの前あるいは後のタイミングであれば火災警報メッセージを含む無線信号が受信できる可能性が高いと考えられるものである。このようにすれば、同期が外れた状態にある火災警報器ＴＲにおいても火災警報メッセージを含む無線信号を確実に受信することができる。

（実施形態２）
本実施形態における火災警報器ＴＲの構成は実施形態１と共通であるから、共通する構成要素には同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。本実施形態では、無線送受信部２で同期信号を受信したときに当該同期信号の受信タイミングとタイマがカウントする間欠受信間隔Ｔｘとの時間ずれを検出する時間ずれ検出手段と、時間ずれ検出手段で検出される時間ずれを縮小するようにタイマのカウント動作を補正する補正手段とを各子局ＴＲｍが備えている点に特徴がある。但し、時間ずれ検出手段及び補正手段は何れも制御部１のマイコンに専用のプログラムを実行させることで実現される。

図５に示すように、同期信号がプリアンブルとユニークワード（ＵＷ）からなるフレーム構成である場合、時間ずれ検出手段たる制御部１では、同期信号のプリアンブルを受信した時点ｔ０からユニークワードの受信完了時点ｔ１までの時間（検出時間）を計測する。例えば、同期信号の時間幅をＴ（秒）とし、同期信号の中間値（＝Ｔ／２）を時間ずれ検出の基準点とすれば、時間ずれΔＴはΔＴ＝検出時間−Ｔ／２として計算することができる。但し、時間ずれの検出方法はこれに限定されるものではない。

次に、補正手段たる各子局ＴＲｍの制御部１の補正処理について説明する。制御部１は、上述した方法等で検出した時間ずれΔＴを、ΔＴの大きさに応じてタイマのカウント動作を微調整することで補正する。すなわち、間欠受信間隔Ｔｘをカウントするタイマのカウント値を正規の値よりも増減させることで、間欠受信間隔Ｔｘを変化させることができるので、制御部１がタイマのカウント値を増減させることにより時間ずれΔＴを補正することができる。ここで、音叉型水晶発振子は通常、32.768kHzで発振しており、例えば、間欠受信間隔Ｔｘが５秒の場合、163840（＝32.768kHz×5）のカウント毎に間欠受信を行うため、１カウント分だけ増減させたときの変化量はおよそ±6ppm（≒1÷163840）相当になり、これが補正可能な最小単位となる。したがって、検出された時間ずれΔＴが前記最小値よりも小さい値であると補正ができないので、この場合、制御部１では、例えば、１０分に１回の割合でカウント値の増減を実行することで時間ずれΔＴを補正する。尚、同期信号の受信が可能な時間（同期信号の時間幅Ｔの半分よりも僅かに小さい値）を上限値として、累積された時間ずれが前記上限値を超える直前にカウント値の増減を行うようにしても構わない。

ここで、実施形態１で説明したように一旦同期外れが生じるとシステムの安定性が低下して再度同期外れが生じる可能性が高いので、親局ＴＲ１の制御部１が、非同期間欠受信モードから同期間欠受信モードに復帰して所定の期間が経過するまでは同期信号の周期を短縮することが望ましい。このとき、実施形態１では同期信号の周期を短縮する期間を固定値（一定値）としていたが、本実施形態では、子局ＴＲｍにおいて検出される時間ずれΔＴに応じて前記短縮期間を調整するようにしている。

すなわち、非同期間欠受信モードにおいて親局ＴＲ１から送信される同期信号を受信した際、子局ＴＲｍの制御部１では、検出した時間ずれΔＴのデータをＡＣＫとともに含む無線信号を無線送受信部２から親局ＴＲ１に宛てて送信させる。一方、親局ＴＲ１の制御部１では、子局ＴＲｍから受け取った時間ずれΔＴが所定範囲内に収まるまでの期間を同期信号の周期を短縮する期間とする。

このように本実施形態によれば、親局ＴＲ１の制御部１が子局ＴＲｍにおいて検出される時間ずれΔＴに応じて同期信号の周期を短縮する期間を調整するので、同期外れが解消した後の安定性を向上することができるものである。

ＴＲ１ 火災警報器（特定の無線局，親局）
ＴＲ２ 火災警報器（他の無線局，子局）
１ 制御部（制御手段，タイマ手段）
２ 無線送受信部（無線送受信手段）
７ 電池電源部（給電手段）

Claims (11)

1. 複数の無線局からなり、これら複数の無線局間で電波を媒体とする無線信号を送受信する無線通信システムであって、
   各無線局は、無線信号を送受信する無線送受信手段と、一定の間欠受信間隔を繰り返しカウントするタイマ手段と、所定のイベントが発生したときに無線送受信手段を起動し、所定の送信期間に前記イベントに対応したメッセージを含む無線信号を送信させるとともに前記イベントが発生していないときには無線送受信手段を停止させ、さらにタイマ手段による間欠受信間隔のカウント中は無線送受信手段を停止させ、タイマ手段による間欠受信間隔のカウントが完了する度に無線送受信手段を受信状態で起動する制御手段と、電池を電源として各手段の動作電源を供給する給電手段とを備え、
   制御手段は、無線送受信手段で同期信号を受信すると応答メッセージを含む無線信号を無線送受信手段から送信させるとともにタイマ手段による間欠受信間隔のカウントを初めから再開させ、さらに、前記イベントが発生した場合はタイマ手段による間欠受信間隔のカウントが完了する時点と重なる前記送信期間に無線送受信手段から無線信号を送信させてなり、
   複数の無線局のうちの特定の無線局の制御手段は、タイマ手段による間欠受信間隔のカウントが一定回数完了する毎に無線送受信手段から前記同期信号を送信させ、
   前記特定の無線局を除く他の無線局の制御手段は、無線送受信手段で同期信号を受信したときに応答メッセージを含む無線信号を無線送受信手段から送信させるとともにタイマ手段による間欠受信間隔のカウントを初めから再開させ、
   前記特定の無線局の制御手段は、同期信号の送信から所定時間が経過するまでに他の全ての無線局から送信される応答メッセージを含んだ無線信号を受信しなければ、非同期間欠受信モードとなり、
   前記他の無線局の制御手段は、前記一定回数の間欠受信間隔に対応した周期で同期信号が受信できなければ、非同期間欠受信モードとなり、
   前記非同期間欠受信モードにおいて、全ての無線局の制御手段は、イベントに対応したメッセージを含む無線信号を無線送受信手段から送信させる際に前記間欠受信間隔よりも長い送信期間とするか、若しくは前記間欠受信間隔よりも短い送信期間を所定の送信周期で複数回繰り返し、さらに特定の無線局の制御手段は、前記周期で同期信号を無線送受信手段から送信させる際にも前記間欠受信間隔よりも長い送信期間とするか、若しくは前記間欠受信間隔よりも短い送信期間を所定の送信周期で複数回繰り返すことを特徴とする無線通信システム。
2. 特定の無線局の制御手段は、他の全ての無線局から同期信号に対する応答メッセージを含む無線信号を受信したら非同期間欠受信モードから復帰し、他の全ての無線局の制御手段は、特定の無線局から同期信号を受信したら非同期間欠受信モードから復帰することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 特定の無線局の制御手段は、前記周期と関係なく、非同期間欠受信モードになってから所定時間経過後に同期信号を無線送受信手段から送信させることを特徴とする請求項２記載の無線通信システム。
4. 特定の無線局の制御手段は、非同期間欠受信モードに移行する前の周期で無線送受信手段から同期信号を送信させることを特徴とする請求項２又は３記載の無線通信システム。
5. 特定の無線局の制御手段は、非同期間欠受信モードにおいて同期信号に対する応答メッセージを含む無線信号を返信して来ない無線局が存在した場合、当該無線局を放置して非同期間欠受信モードから復帰することを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の無線通信システム。
6. 特定の無線局の制御手段は、非同期間欠受信モードにおいて同期信号に対する応答メッセージを含む無線信号を返信して来ない無線局が存在した場合、非同期間欠受信モードから復帰した後も同期信号の送信期間を前記間欠受信間隔より長くするか、若しくは前記間欠受信間隔よりも短い送信期間を所定の送信周期で複数回繰り返すことを特徴とする請求項５記載の無線通信システム。
7. 他の無線局の制御手段は、非同期間欠受信モードにおいてイベントに対応したメッセージを含む無線信号を無線送受信手段から送信させる際に、前記間欠受信間隔よりも短い送信期間を所定の送信周期で複数回繰り返し且つ毎回の送信期間を所定時間ずつシフトさせることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の無線通信システム。
8. 他の無線局の制御手段は、非同期間欠受信モードにおいて、特定の無線局に対して同期信号の送信を要求する要求メッセージを含む無線信号を無線送受信手段から送信させることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の無線通信システム。
9. 特定の無線局の制御手段は、非同期間欠受信モードから復帰して一定期間が経過するまでは同期信号の周期を短縮することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の無線通信システム。
10. 他の無線局は、無線送受信手段で同期信号を受信したときに当該同期信号の受信タイミングとタイマ手段がカウントする間欠受信間隔との時間ずれを検出する時間ずれ検出手段と、時間ずれ検出手段で検出される時間ずれを縮小するようにタイマ手段のカウント動作を補正する補正手段とを備え、
    当該他の無線局の制御手段は、時間ずれ検出手段が検出する時間ずれを前記応答メッセージとともに含む無線信号を無線送受信手段から特定の無線局に宛てて送信させ、
    当該特定の無線局の制御手段は、他の無線局から受け取った前記時間ずれが所定のしきい値以下となるまで同期信号の周期を短縮することを特徴とする請求項９記載の無線通信システム。
11. 全ての無線局の制御手段は、前記イベントに対応したメッセージを含む無線信号を受信すれば受信確認用のメッセージを含む無線信号を無線送受信手段から送信させ、
    前記イベントに対応したメッセージを含む無線信号の送信元である無線局の制御手段は、前記受信確認用のメッセージを含む無線信号を返信して来ない無線局がある場合、タイマ手段による間欠受信間隔のカウントが完了する時点の前後に再度イベントに対応したメッセージを含む無線信号を無線送受信手段から送信させることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の無線通信システム。

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