JP2005295529A - 基地局、移動局端末、無線データ通信システム及びそれらの制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】特定小電力の電波を移動局端末のエリア検出に用い、微弱無線の電波をデータ通信に用いることにより、移動局端末が通信を行わない休止状態での動作電力を小さくすることが可能な基地局、移動局端末、無線データ通信システム及びそれらの制御プログラムを提供する。
【解決手段】基地局Ｂは、一定の時間間隔で特定小電力のパイロット信号を送信する特定小電力信号送信機と、微弱無線信号を用いた通信が可能であることを知らせる応答要求信号を検出し、微弱無線信号を用いて通信を行う微弱無線信号送受信機を有する。移動局端末Ｍ１は、パイロット信号を検出する特定小電力信号検出機と、微弱無線信号を用いた通信を行う微弱無線信号送受信機と、特定小電力のパイロット信号が閾値より大きい場合に微弱無線信号送受信機を起動する制御回路と、微弱無線信号を用いた通信が可能であることを知らせる応答要求信号を送信する微弱無線信号送受信機を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基地局及び移動局端末との間でデータ通信を行うための基地局、移動局端末、無線データ通信システム及びそれらの制御プログラムに関する。

従来、微弱電波を用いた無線データ通信において、移動局端末と複数の基地局との位置を管理して通信エリアを補償する方法として特許文献１に記載された無線データ通信方法が知られている。
しかし、上記無線データ通信方法では、移動局端末の位置検出の際に微弱電波を用いているため、基地局の管理するエリアが狭いという問題があった。また、基地局間に通信できないエリアが存在する場合、移動局端末が基地局と情報のやりとりができないという問題があり、この問題を解決するためには基地局の数を増加させなければならなかった。また、微弱電波を用いた微弱無線機での通信を位置検出に用いるため、移動局端末の消費電力が大きいという問題もあった。

一方、基地局の数を増加させるのではなく、基地局から送信する微弱無線の電力を大きくすることにより、基地局が管理するエリアを広くする方法も考えられる。しかし、基地局の端末が大きくなってしまうとともに、消費電力が増大するなどの問題も生じる。

また、建物内のセキュリティ管理などで、入退出の際に個人ＩＤを照会するシステムなどがあるが、カードリーダを通したり、非接触ではあるが読み取り装置の近傍に移動局端末を近づけるなど、移動局端末所持者の意識的な操作が必要となっていた。そのため、移動局端末所持者に負荷を与えるという問題があった。
また、移動局端末のＩＤではなく、移動局端末所持者の個人ＩＤカードなどの情報を位置情報とあわせて検出する場合、移動局端末には個人ＩＤのような大容量のデータを扱えるだけの通信機能が必要となるという問題もあった。

また、現在利用されているＵＨＦ帯(Ultra High Frequency：３００ＭＨｚから３０００ＭＨｚまでの周波数帯域)において、高出力で高速データ通信を行うことができる帯域が無く、微弱電波を用いた通信に限られるという問題もあった。
更に、移動局端末の移動速度に対して、基地局がカバーする通信エリアが狭い場合、移動局端末による間欠的な通信管理では、移動局端末と基地局との間で品質の高い通信を行うことができないという問題もあった。また、この場合、移動局端末が間欠動作している間に、移動局端末が通信環境が良好なエリアを通過してしまうという問題も起こり得る。
特開平５−１６８０５８号公報

移動局端末に対しては低消費電力で駆動できることや、品質の高いデータ通信を移動中に行うことが望まれている。また、カード型の移動局端末で個人ＩＤなどの大容量データを読み取り装置とは非接触に、かつ、移動局端末所持者に気づかれることなく収集することが望まれている。
また、基地局がカバーする通信エリア内に複数の移動局端末所持者が存在する場合に、複数存在するＩＤが誰のものかを識別する必要がある。また、低消費電力で、高速データ通信が可能な微弱無線を用いて無線データ通信を行うことが望まれている。更に、移動局端末が高速に移動している場合に、移動局端末と基地局との通信エリアを最適に設定することも望まれている。

本発明は、特定小電力の電波を移動局端末のエリア検出に用い、微弱無線の電波をデータ通信に用いることにより、移動局端末が通信を行わない休止状態での動作電力を小さくすることが可能な基地局、移動局端末、無線データ通信システム及びそれらの制御プログラムを提供することを目的とする。

この発明は上記の課題を解決するためになされたもので、本願請求項１に記載の発明は、一定の時間間隔で特定小電力信号を送信する特定小電力信号送信手段と、前記特定小電力信号送信手段が送信した前記特定小電力信号に応答して返信されてくる、微弱無線信号を用いた通信が可能であることを知らせる応答要求信号を検出する応答要求信号検出手段と、前記応答要求信号検出手段が前記応答要求信号を検出した場合に、前記微弱無線信号を用いて通信を行う第１の微弱無線信号送受信手段とを有することを特徴とする基地局である。

また、本願請求項２に記載の発明は、特定小電力信号を検出する特定小電力信号検出手段と、微弱無線信号を用いた通信を行う第２の微弱無線信号送受信手段と、前記特定小電力信号検出手段により検出する特定小電力信号が閾値より小さければ、前記第２の微弱無線信号送受信手段を休止状態に保ち、前記特定小電力信号が閾値より大きければ、前記第２の微弱無線信号送受信手段を起動するように制御する制御手段と、前記制御手段が前記第２の微弱無線信号送受信手段を起動した場合に、前記微弱無線信号を用いた通信が可能であることを知らせる応答要求信号を送信する応答要求信号送信手段とを有し、前記応答要求信号送信手段が送信する前記応答要求信号によって応答確認が検出された場合に、前記第２の微弱無線信号送受信手段により微弱無線信号を用いた通信を行うことを特徴とする移動局端末である。

また、請求項３に記載の発明は、移動局端末が移動する加速度を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段が検出した加速度に基づいて前記閾値を決定する閾値決定手段と、を更に有することを特徴とする請求項２に記載の移動局端末である。

また、請求項４に記載の発明は、前記特定小電力信号検出手段が検出する前記特定小電力信号の強度が、前記特定小電力信号の送信された際の強度に比べてどの程度減衰しているかに基づいて基地局と移動局端末の距離を計算する距離計算手段と、前記距離計算手段が計算した距離に基づき、複数存在する基地局のいずれと前記微弱無線信号を用いた通信を行うかを決定する基地局選択手段とを更に有することを特徴とする請求項２または３に記載の移動局端末である。

また、請求項５に記載の発明は、外部の情報を取り込むためのインタフェース手段を更に有することを特徴とする請求項２〜４のいずれかの項に記載の移動局端末である。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の基地局と、請求項２〜５のいずれかの項に記載の移動局端末とから構成されることを特徴とする無線データ通信システムである。

また、請求項７に記載の発明は、前記移動局端末の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段が検出した位置と、前記加速度検出手段が検出した加速度に基づいて、前記移動局端末の特定を行う移動局端末特定手段とを更に有することを特徴とする請求項６に記載の無線データ通信システムである。

また、請求項８に記載の発明は、前記位置検出手段が、音波を用いて移動局端末の位置を検出することを特徴とする請求項６または７に記載の無線データ通信システムである。

また、請求項９に記載の発明は、前記特定小電力信号に４２６ＭＨｚ帯の信号を用い、前記微弱無線信号に３１５ＭＨｚ帯の信号を用いることを特徴とする請求項６〜８のいずれかの項に記載の無線データ通信システムである。

また、請求項１０に記載の発明は、特定小電力信号送信手段、応答要求信号検出手段、第１の微弱無線信号送受信手段を有する基地局を制御するための基地局制御プログラムであって、前記特定小電力信号送信手段に対して一定の時間間隔で特定小電力信号を送信するように指示する第１のステップと、前記応答要求信号検出手段が検出する信号であって、前記第１のステップで送信するように指示した前記特定小電力信号に応答して返信されてくる、微弱無線信号を用いた通信が可能であることを知らせる応答要求信号を受信する第２のステップと、前記第１の微弱無線信号送受信手段に対して前記第２のステップで前記応答要求信号を受信した場合に、前記微弱無線信号を用いて通信を行うように指示する第３のステップとをコンピュータに実行させるための基地局制御プログラムである。

また、請求項１１に記載の発明は、特定小電力信号検出手段、第２の微弱無線信号送受信手段、制御手段、応答要求信号送信手段を有する移動局端末を制御するための移動局端末制御プログラムであって、前記特定小電力信号検出手段が検出する特定小電力信号を受信する第１のステップと、前記第２の微弱無線信号送受信手段により微弱無線信号を用いた通信を行うように指示する第２のステップと、前記制御手段に対して前記第１のステップで受信した特定小電力信号が閾値より小さければ、前記第２の微弱無線信号送受信手段を休止状態に保ち、前記特定小電力信号が閾値より大きければ、前記第２の微弱無線信号送受信手段を起動するように指示する第３のステップと、前記応答要求信号送信手段に対して前記制御手段が前記第２の微弱無線信号送受信手段を起動した場合に、前記微弱無線信号を用いた通信が可能であることを知らせる応答要求信号を送信するように指示する第４のステップと、前記第４のステップで送信するように指示した前記応答要求信号によって応答確認が検出された場合に、前記第２の微弱無線信号送受信手段に対して微弱無線信号を用いた通信を行うように指示する第５のステップとをコンピュータに実行させるための移動局端末制御プログラムである。

また、請求項１２に記載の発明は、加速度検出手段、閾値決定手段を更に有する移動局端末を制御するための移動局端末制御プログラムであって、前記加速度検出手段が検出する移動局端末が移動する加速度を受信する第６のステップと、前記閾値決定手段に対して前記第６のステップで受信した加速度に基づいて前記閾値を決定するように指示する第７のステップとを更にコンピュータに実行させるための請求項１１に記載の移動局端末制御プログラムである。

また、請求項１３に記載の発明は、距離計算手段、基地局選択手段を更に有する移動局端末を制御するための移動局端末制御プログラムであって、前記距離計算手段に対して前記第１のステップで検出する前記特定小電力信号の強度が、前記特定小電力信号の送信された際の強度に比べてどの程度減衰しているかに基づいて基地局と移動局端末の距離を計算するように指示する第８のステップと、前記基地局選択手段に対して前記第８のステップで計算した距離に基づき、複数存在する基地局のいずれと前記微弱無線信号を用いた通信を行うかを決定するように指示する第９のステップとを更にコンピュータに実行させるための請求項１１または１２に記載の移動局端末制御プログラムである。

また、請求項１４に記載の発明は、インタフェース手段を更に有する移動局端末を制御するための移動局端末制御プログラムであって、前記インタフェース手段が取り込む外部の情報を受信する第１０のステップを更にコンピュータに実行させるための請求項１１〜１３のいずれかの項に記載の移動局端末制御プログラムである。

また、請求項１５に記載の発明は、請求項１０に記載の基地局制御プログラムと、請求項１１〜１４のいずれかの項に記載の移動局端末制御プログラムとをコンピュータに実行させるための無線データ通信制御プログラムである。

この発明によれば、特定小電力信号が閾値より大きいことを検出した場合にのみ、微弱無線信号送受信手段を起動するようにしたので、移動局端末の消費電力を低く抑えることができる。

請求項３に記載の発明によれば、加速度検出手段が検出した加速度に基づいて閾値を決定するようにしたため、移動局端末の移動速度に応じて、特定小電力信号を受信することができるエリアを制御することができる。そのため、品質の高い情報通信を行うようにしたり、移動局端末の電力消費量をより減少させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、移動局端末と基地局との距離を計算する距離計算手段を設けたため、移動局端末により近い基地局を選択することができる。そのため、品質の高い無線データ通信を行うことができる。

請求項５に記載の発明によれば、外部の情報を取り込むためのインタフェース手段を設けたため、移動局端末がインタフェース手段を介して個人ＩＤなどの情報を取得することができ、その情報を基地局に送信することが可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１に記載の基地局と、請求項２〜５のいずれかの項に記載の受信機とを用いて無線データ通信システムを構成したため、従来と比べて、より消費電力を削減した無線データ通信システムを提供することが可能となる。

請求項７に記載の発明によれば、移動局端末の位置を検出する位置検出手段を設けたため、加速度検出手段が検出した加速度と併せることにより、移動局端末が複数存在する場合でも、通信を希望する移動局端末をより正確に特定することが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施形態による無線データ通信システムを示した概略図である。通路（例えば、建物の廊下など）の天井に、基地局Ｂが設置されている。基地局Ｂは、一定の時間間隔で特定小電力のパイロット信号を発信している。（特定小電力のパイロット信号は、狭帯域の信号であり、使用可能な周波数帯域が数ｋＨｚ程度の信号である。）
また、移動局端末所持者Ｈ１は、移動局端末Ｍ１を装着している。移動局端末Ｍ１は、パイロット信号を受信したことを確認すると、移動局端末Ｍ１に内蔵されている微弱無線信号送受信機を起動する。その後、基地局Ｂと移動局端末Ｍ１との間で微弱無線信号を用いた無線データ通信が可能であることが確認されると無線データ通信が行われる。（微弱無線信号は、広帯域の信号であり、使用可能な周波数帯域が２００ｋＨｚ程度の信号である。）

エリアａ１は、基地局Ｂが発信する特定小電力のパイロット信号を、移動局端末Ｍ１が検知することができる範囲を示している。一方、エリアａ２は、基地局Ｂと移動局端末Ｍ１が微弱無線信号を用いて無線データ通信をすることができる範囲を示している。
以下では、移動局端末所持者Ｈ１が廊下をｂ１地点からｂ２地点に向かって歩行する場合を例に挙げて説明する。

移動局端末所持者Ｈ１がｂ１地点から、エリアａ1の範囲内に入ると、基地局Ｂが発信している特定小電力のパイロット信号を移動局端末Ｍ１が検知して、それまで、休止状態にあった移動局端末Ｍ１に内蔵されている微弱無線信号送受信機を起動させる。起動された微弱無線信号送受信機は、基地局Ｂとの間で微弱無線信号を用いた無線データ通信が可能かどうかの応答要求信号を一定の時間間隔で周囲に送信する。基地局Ｂがこの応答要求信号を検知すると、移動局端末Ｍ１が微弱無線信号を用いた無線データ通信が可能なエリアａ２の領域内に存在するものと判断して、移動局端末所持者Ｈ１のＩＤ(IDentify)などのデータの送受信を行う。基地局Ｂは移動局端末Ｍ１から送信されてきたＩＤなどの情報から移動局端末所持者Ｈ１の特定を行う。

図２は、本発明の第１の実施形態による基地局Ｂの構成を示す概略図である。
基地局Ｂは図２（Ａ）に示すように、基地局Ｂからの特定小電力のパイロット信号の送信、および、基地局Ｂと移動局端末Ｍ１との間で微弱無線を用いたデータの送受信を行うために使用されるアンテナＡを有している。

図２（Ｂ）は、基地局Ｂの構成を示すブロック図である。基地局ＢはアンテナＡ、制御回路１、特定小電力信号送信機２、共用器３、微弱無線信号送受信機４、インタフェース回路５から構成されている。
制御回路１は、特定小電力信号送信機２、微弱無線信号送受信機４、インタフェース回路５を制御する。特定小電力信号送信機２は、共用器３を介して、アンテナＡから特定小電力のパイロット信号を一定の時間間隔で発信している。

微弱無線信号送受信機４は、特定小電力信号送信機２が送信する特定小電力のパイロット信号に応答して移動局端末Ｍ１から返信される応答要求信号を検知する。微弱無線信号送受信機４が応答要求信号を検知すると、基地局Ｂと移動局端末Ｍ１との間で微弱無線信号を用いた通信が可能であると判断され通信が開始される。
微弱無線信号送受信機４は、微弱無線信号を用いて移動局端末Ｍ１から送信されてくるデータをアンテナＡ及び共用器３を介して受信する。また、微弱無線信号送受信機４は、インタフェース回路５から取得した情報を共用器３及びアンテナＡを介して移動局端末Ｍ１に送信する。
インタフェース回路５は、ＬＡＮ（Local Area Network）から取得した情報を微弱無線信号送受信機４に送ったり、微弱無線信号送受信機４から取得したデータをＬＡＮに送ったりする。

次に、本発明の第１の実施形態による移動局端末Ｍ１について説明する。図３（Ａ）は、移動局端末Ｍ１の形状を示す概略図である。移動局端末Ｍ１には移動局端末所持者Ｈ１に関する情報が記録されたＩＤカード６が装着できるようになっている。また、移動局端末Ｍ１にはクリップ７が取り付けられており、図３（Ｂ）に示すように、移動局端末所持者Ｈ１の左胸などにクリップ７を用いて移動局端末Ｍ１を装着できるようになっている。
ＩＤカード６に移動局端末所持者Ｈ１の顔写真や所属部署などを記載しておくことにより、ＩＤカード６は身分証明証としての役割も果たす。

図３（Ｃ）は、移動局端末Ｍ１の構成を示す概略図である。移動局端末Ｍ１は、特定小電力信号検出機８、微弱無線信号送受信機９、インタフェース部１０、制御回路１１、電池１２を備えている。
制御回路１１は、微弱無線信号送受信機９、特定小電力信号検出機８、インタフェース部１０の制御を行う。特定小電力信号検出機８は、基地局Ｂが一定の時間間隔で発信している特定小電力のパイロット信号を検出する。インタフェース部１０には、移動局端末使用者Ｈ１のＩＤなどのデータが記録されたＩＤカード６（図３（Ａ））が装着されるとともに、ＩＤカード６に記録されたデータを移動局端末Ｍ１に読み出す。微弱無線信号送受信機９は、微弱無線を用いて基地局Ｂにデータを送信する。電池１２は、移動局端末Ｍ１の各部に電力を供給する。

図４（Ａ）は、移動局端末Ｍ１の構成を示すブロック図である。検波回路１３は、アンテナＡを介して基地局Ｂから送信されている特定小電力のパイロット信号が入力されているかどうかの検知を行う。検波回路１３で特定小電力のパイロット信号が検知されると、判定回路１４において、入力された特定小電力のパイロット信号の強度が所定の閾値以上であるかどうかの判定を行う。判定回路１４において、特定小電力のパイロット信号の強度が所定の閾値以上と判断された場合には、それまで休止状態にあった微弱無線信号送受信機９を起動させて、基地局Ｂと移動局端末Ｍ１が微弱無線を用いて通信可能な状態となるように制御回路１１が制御を行う。

図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の検波回路１３、判定回路１４、制御回路１１の回路構成を具体的に示した回路図である。アンテナＡで受信された信号の内の特定周波数の信号は、コンデンサＣ１およびコイルＬ１からなるタンク回路に蓄えられ、この蓄えられた信号がダイオードＤ１によって整流され、コンデンサＣ２によって平滑されて増幅器Ｚ１へ加えられる。増幅器Ｚ１はこの平滑された信号を増幅し、コンパレータＺ２へ出力する。コンパレータＺ２は増幅器Ｚ１の出力信号と、抵抗Ｒ３、Ｒ４によって決まる閾値ｋとを比較し、増幅器Ｚ１の出力が閾値ｋより大の場合に検出信号をスイッチＳ１へ出力する。スイッチＳ１はこの検出信号を受けてオンとなり、微弱無線信号送受信機９へ電源を供給する。これにより、微弱無線信号送受信機９が起動される。

図５は、本発明の第１の実施形態による移動局端末Ｍ１の動作を示すフローチャートである。移動局端末Ｍ１に電源が供給されると、ステップＳ１から処理が開始され、ステップＳ２へと進む。ステップ２では、移動局端末Ｍ１が受信する特定小電力のパイロット信号の強度が所定の閾値ｋより大きいかどうかが判断される。パイロット信号の強度が所定の閾値ｋより小さい場合は、ステップＳ２ではｎｏと判断され、再びステップ２に戻る。
ステップＳ２でｙｅｓと判断されるまで、この処理が繰り返される。

移動局端末Ｍ１が受信する特定小電力のパイロット信号の強度が所定の閾値ｋよりも大きくなると、ステップ２においてｙｅｓと判断され、ステップＳ３へと進む。ステップＳ３では、それまで休止状態にあった微弱無線信号送受信機９（図３（Ｃ））を起動させて、微弱無線を用いて基地局Ｂと通信可能な状態となるように制御回路１１（図３（Ｃ））により制御された後、ステップＳ４へ進む。ステップＳ４では、移動局端末Ｍ１の微弱無線信号送受信機９と基地局Ｂの間で、微弱無線を用いて情報の送受信が行われた後、ステップＳ５へと進む。

ステップＳ５では、移動局端末Ｍ１と基地局Ｂの間でデータの送受信が終了したことから、制御回路１１（図３（Ｃ））が、微弱無線信号送受信機９を作動状態から電力がほとんど消費されない休止状態に切り替えた後、ステップＳ６へ進む。
ステップＳ６では、移動局端末Ｍ１が受信している特定小電力のパイロット信号の強度が所定の閾値ｋより大きいかどうかが判断される。移動局端末Ｍ１が受信しているパイロット信号の強度が所定の閾値ｋより大きい場合には、ステップＳ６においてｙｅｓと判断され、再びステップＳ６に戻る。ステップＳ６でｎｏと判断されるまで、この処理が繰り返される。移動局端末Ｍ１が受信している特定小電力のパイロット信号の強度が所定の閾値ｋより小さくなった場合には、ステップＳ６においてｎｏと判断され、ステップＳ２へと進む。以後、移動局端末Ｍ１に電源が供給されなくなるまで、上述したステップＳ２からの処理を繰り返し行う。

以上、本発明の第１の実施形態による通信システムについて説明した。なお、基地局Ｂから発信される特定小電力のパイロット信号の強度を予め移動局端末Ｍ１に記憶しておき、移動局端末Ｍ１中の特定小電力信号検出機８がパイロット信号を受信した際に、パイロット信号の強度がどれだけ減衰しているかを計算するようにしてもよい。パイロット信号の強度は基地局Ｂからの距離に応じて減衰することから、パイロット信号がどれだけ減衰しているかが分かれば、基地局Ｂと移動局端末Ｍ１の距離を計算することができる。よって、基地局Ｂが複数存在する場合において、移動局端末Ｍ１と最も距離が近い基地局Ｂを選択してデータの送受信を行うことで、無線データ通信の品質を高めることができる。

図６は、本発明の第２の実施形態による無線データ通信システムを示した概略図である。第１の実施形態と同様の構成をとる個所については、同一の符号を付して説明を省略する。第２の実施形態による無線データ通信システムが第１の実施形態による無線データ通信システムと異なるところは、移動局端末所持者Ｈ２、Ｈ３がそれぞれ装着している移動局端末Ｍ２、Ｍ３に加速度センサが設けられていることである。

本実施形態では、移動局端末所持者Ｈ２及びＨ３はともにｂ１地点からｂ２地点に向かって移動している場合を例に挙げて説明する。また、移動局端末所持者Ｈ２の移動速度が遅く、移動局端末所持者Ｈ３の移動速度が速い場合について説明する。

移動局端末所持者Ｈ３の移動速度は速いため、エリアａ１で特定小電力のパイロット信号を検知してから微弱無線信号送受信機９（図３（Ｃ））を起動していたのでは、基地局Ｂとの無線データ通信が完了しないうちに、移動局端末所持者Ｈ３が微弱無線を用いた通信可能エリアａ２を通過してしまうおそれがある。そこで、移動局端末所持者Ｈ３の移動局端末Ｍ３の特定小電力信号検出機８（図３（Ｃ））の閾値ｋを小さく設定して、エリアａ１より広いエリアａ３でも特定小電力信号検出機８が特定小電力のパイロット信号を検知できるようにしておく。このような構成にすることにより、微弱無線信号送受信機９をより早期に起動することができ、エリアａ２中で確実に移動局端末Ｍ３と基地局Ｂ間で微弱無線を用いたデータの送受信を行うことが可能となる。

一方、移動局端末所持者Ｈ２の移動速度は遅いため、エリアａ１で特定小電力のパイロット信号を検知して微弱無線信号送受信機９（図３（Ｃ））を起動したのでは、移動局端末所持者Ｈ２がなかなか微弱無線を用いた通信が可能なエリアａ２の範囲内に入ってこない。そのため、微弱無線信号送受信機９が余計な電力を消費するおそれがある。そこで、移動局端末所持者Ｈ２が装着している移動局端末Ｍ２の特定小電力信号検出機８（図３（Ｃ））の閾値ｋを高く設定して、エリアａ１より狭いエリアａ４で特定小電力信号検出機８が特定小電力のパイロット信号を検知できるようにしておく。このような構成にすることにより、移動局端末Ｍ２の微弱無線信号送受信機９をより長く休止状態に保つことができる。よって、移動局端末Ｍ２の消費電力をより軽減することができる。
微弱無線を用いて通信可能な領域をエリアａ１からエリアａ３に拡大することにより、無線データ通信の品質を高めるという効果は、本実施形態による通信システムが屋外に設置されているような場合であって、移動局端末所持者Ｈ３が車などに乗って高速で移動している場合により顕著な効果を奏する。

図７は、本発明の第２の実施形態による移動局端末（Ｍ２、Ｍ３）の構成を示すブロック図である。移動局端末Ｍ２、Ｍ３は、アンテナＡ、検波回路１３、判定回路１４、制御回路１１、微弱無線信号送受信機９、加速度センサ１５、積分器１６、閾値制御回路１７から構成される。
加速度センサ１５は、移動局端末所持者Ｈ２、Ｈ３が移動する際の加速度ａを検出する。加速度センサ１５によって検出された加速度ａは、積分器１６において積分され、移動局端末所持者Ｈ２、Ｈ３の移動する速度ｖに変換される。閾値制御回路１７は、積分器１６から入力された速度ｖの値に基づいて、閾値ｋを計算する。速度ｖに対する閾値ｋの決定の仕方としては、図７（Ｂ）に示したように、速度ｖが増加するに従って、閾値ｋを直線的に減少させる方法が考えられる。

この方法によって閾値ｋを計算すれば、移動局端末所持者Ｈ３の移動速度が速い場合は、グラフの点Ｐ３に基づいて小さな閾値ｋを設定して、特定小電力のパイロット信号を検出する範囲を広げる（図６のエリアａ３）。これにより、移動局端末Ｍ３と基地局Ｂとの間で確実にデータの送受信ができるようにすることができる。

また、移動局端末所持者Ｈ２の移動速度が遅い場合には、グラフの点Ｐ２に基づいて大きな閾値ｋを設定して、特定小電力のパイロット信号を検出する範囲を狭める（図６のエリアａ４）。これにより、移動局端末Ｍ２の微弱無線信号送受信機９の動作時間を極力減らすことができ、移動局端末Ｍ２の消費電力をより軽減することが可能となる。

図７（Ａ）に戻り、閾値制御回路１７から出力された閾値ｋは判定回路１４に入力される。一方、検波回路１３は、アンテナＡを介して、基地局Ｂが発信している特定小電力のパイロット信号を検出する。検波回路１３によって検出されたパイロット信号は、判定回路１４に入力される。判定回路１４は、パイロット信号の受信強度と、閾値ｋとを比較する。パイロット信号の強度が閾値ｋよりも小さい場合には、微弱無線信号送受信機９を起動せずに休止状態に保つことで、使用する電力を減少させる。

一方、特定小電力のパイロット信号の強度が閾値ｋよりも大きい場合には、制御回路１１の制御により、微弱無線信号送受信機９を起動させ、基地局Ｂと移動局端末Ｍ２、Ｍ３の間でデータの送受信が可能な状態にする。

図７（Ｃ）は、図７（Ａ）の検波回路１３、判定回路１４、制御回路１１の具体的な回路構成を示した回路図である。アンテナＡで受信された信号の内の特定周波数の信号は、コンデンサＣ１およびコイルＬ１からなるタンク回路に蓄えられ、この蓄えられた信号がダイオードＤ１によって整流され、コンデンサＣ２によって平滑されて増幅器Ｚ１へ加えられる。増幅器Ｚ１はこの平滑された信号を増幅し、コンパレータＺ２へ出力する。コンパレータＺ２は増幅器Ｚ１の出力信号と、閾値制御回路１７によって決定された閾値ｋとを比較し、増幅器Ｚ１の出力が閾値ｋより大の場合に検出信号をスイッチＳ１へ出力する。スイッチＳ１はこの検出信号を受けてオンとなり、微弱無線信号送受信機９へ電源を供給する。これにより、微弱無線信号送受信機９が起動される。

図８は、本発明の第３の実施形態による無線データ通信システムを示した概略図である。第１及び第２の実施形態と同様の構成をとる個所については、同一の符号を付して説明を省略する。第３の実施形態による無線データ通信システムでは、第２の実施形態による無線データ通信システムにおいて、さらに、音波を送波する送波器Ｓ１及びＳ２、音波を受波する受波器Ｒ１及びＲ２を設置して、移動局端末所持者Ｈ２が通路のどの位置にいるかを特定することが可能となっている。

具体的には、送波器Ｓ１及びＳ２と、受波器Ｒ１及びＲ２を通路の壁に取り付けて、送波器Ｓ１が発信する音波が移動局端末所持者Ｈ２に当たって反射され、受波器Ｒ１に戻ってくる音波を解析することにより、移動局端末所持者Ｈ２が送波器Ｓ１からどの程度離れた距離にいるのかを計算することができる。
また、同様にして送波器Ｓ２と受波器Ｒ２を用いて、移動局端末使用者Ｈ２が送波器Ｓ２からどの程度離れた距離にいるのかを計算して、送波器Ｓ１及び受波器Ｒ１から得られた情報と組み合わせることにより、移動局端末使用者Ｈ２が通路のどの位置にいるのかを正確に把握することができる。

よって、通路に複数の移動局端末所持者が存在する場合でも、移動局端末から微弱無線を用いて基地局Ｂに送られてきた情報と、送波器（Ｓ１、Ｓ２）及び受波器（Ｒ１、Ｒ２）により得られた情報とを照合することで、ＩＤなどの情報がどの移動局端末所持者の情報なのかを正確に把握することができる。

以上、本発明の第３の実施形態による無線データ通信システムの説明を行った。
本発明の第１〜第３の実施形態による無線データ通信システムによれば、移動局端末Ｍでは、特定小電力のパイロット信号を検出する低消費電力の特定小電力信号検出機８を作動させておけばよく、微弱無線信号送受信機９は作動時以外は休止状態に保つことが可能となる。特定小電力のパイロット信号の消費電力は、微弱無線信号の消費電力と比べると１０分の１程度であるため、無線データ通信システムの消費電力を軽減させることが可能となる。
また、微弱無線信号を用いてデータの送受信を行うため、移動局端末Ｍと基地局Ｂの距離が数ｍ程度離れた状態でも通信を行うことができる。そのため、任意の場所において、移動局端末所持者Ｈが特別な操作を行うことを要せずに、ＩＤなどの情報を収集することが可能となる。

なお、以上説明した実施形態において、図２の制御回路１、図３の制御回路１１、図４の判定回路１４、図７の積分器１６、閾値制御回路１７の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより基地局Ｂ、移動局端末Ｍの制御を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

建物の廊下や出入口などにおいて、移動局端末を装着している移動局端末所持者を識別するための認証システムなどに利用することができる。

本発明の第１の実施形態による無線データ通信システムを示す概略図である。 同実施形態による基地局Ｂを説明するための図である。 同実施形態による移動局端末Ｍ１を説明するための図である。 同実施形態による移動局端末Ｍ１の構成を説明するための図である。 同実施形態による移動局端末Ｍ１の制御方法を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態による無線データ通信システムを示す概略図である。 同実施形態による移動局端末Ｍ２、Ｍ３の構成を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態による無線データ通信システムを示す概略図である。

符号の説明

１・・・制御回路（基地局）、２・・・特定小電力信号送信機、３・・・共用器、４・・・微弱無線信号送受信機（基地局）、５・・・インタフェース回路、６・・・ＩＤカード、７・・・クリップ、８・・・特定小電力信号検出機、９・・・微弱無線信号送受信機（移動局端末）、１０・・・インタフェース部、１１・・・制御回路（移動局端末）、１２・・・電池、１３・・・検波回路、１４・・・判定回路、１５・・・加速度センサ、１６・・・積分器、１７・・・閾値制御回路、Ａ・・・アンテナ、Ｂ・・・基地局、Ｈ・・・移動局端末所持者、Ｍ・・・移動局端末、Ｒ・・・受波器、Ｓ・・・送波器

Claims (15)

1. 一定の時間間隔で特定小電力信号を送信する特定小電力信号送信手段と、
   前記特定小電力信号送信手段が送信した前記特定小電力信号に応答して返信されてくる、微弱無線信号を用いた通信が可能であることを知らせる応答要求信号を検出する応答要求信号検出手段と、
   前記応答要求信号検出手段が前記応答要求信号を検出した場合に、前記微弱無線信号を用いて通信を行う第１の微弱無線信号送受信手段と、
   を有することを特徴とする基地局。
2. 特定小電力信号を検出する特定小電力信号検出手段と、
   微弱無線信号を用いた通信を行う第２の微弱無線信号送受信手段と、
   前記特定小電力信号検出手段により検出する特定小電力信号が閾値より小さければ、前記第２の微弱無線信号送受信手段を休止状態に保ち、前記特定小電力信号が閾値より大きければ、前記第２の微弱無線信号送受信手段を起動するように制御する制御手段と、
   前記制御手段が前記第２の微弱無線信号送受信手段を起動した場合に、前記微弱無線信号を用いた通信が可能であることを知らせる応答要求信号を送信する応答要求信号送信手段とを有し、
   前記応答要求信号送信手段が送信する前記応答要求信号によって応答確認が検出された場合に、前記第２の微弱無線信号送受信手段により微弱無線信号を用いた通信を行うことを特徴とする移動局端末。
3. 移動局端末が移動する加速度を検出する加速度検出手段と、
   前記加速度検出手段が検出した加速度に基づいて前記閾値を決定する閾値決定手段と、を更に有することを特徴とする請求項２に記載の移動局端末。
4. 前記特定小電力信号検出手段が検出する前記特定小電力信号の強度が、前記特定小電力信号の送信された際の強度に比べてどの程度減衰しているかに基づいて基地局と移動局端末の距離を計算する距離計算手段と、
   前記距離計算手段が計算した距離に基づき、複数存在する基地局のいずれと前記微弱無線信号を用いた通信を行うかを決定する基地局選択手段と、
   を更に有することを特徴とする請求項２または３に記載の移動局端末。
5. 外部の情報を取り込むためのインタフェース手段を更に有することを特徴とする請求項２〜４のいずれかの項に記載の移動局端末。
6. 請求項１に記載の基地局と、
   請求項２〜５のいずれかの項に記載の移動局端末と、
   から構成されることを特徴とする無線データ通信システム。
7. 前記移動局端末の位置を検出する位置検出手段と、
   前記位置検出手段が検出した位置と、前記加速度検出手段が検出した加速度に基づいて、前記移動局端末の特定を行う移動局端末特定手段と、
   を更に有することを特徴とする請求項６に記載の無線データ通信システム。
8. 前記位置検出手段が、音波を用いて移動局端末の位置を検出することを特徴とする請求項６または７に記載の無線データ通信システム。
9. 前記特定小電力信号に４２６ＭＨｚ帯の信号を用い、前記微弱無線信号に３１５ＭＨｚ帯の信号を用いることを特徴とする請求項６〜８のいずれかの項に記載の無線データ通信システム。
10. 特定小電力信号送信手段、応答要求信号検出手段、第１の微弱無線信号送受信手段を有する基地局を制御するための基地局制御プログラムであって、
    前記特定小電力信号送信手段に対して一定の時間間隔で特定小電力信号を送信するように指示する第１のステップと、
    前記応答要求信号検出手段が検出する信号であって、前記第１のステップで送信するように指示した前記特定小電力信号に応答して返信されてくる、微弱無線信号を用いた通信が可能であることを知らせる応答要求信号を受信する第２のステップと、
    前記第１の微弱無線信号送受信手段に対して前記第２のステップで前記応答要求信号を受信した場合に、前記微弱無線信号を用いて通信を行うように指示する第３のステップと、
    をコンピュータに実行させるための基地局制御プログラム。
11. 特定小電力信号検出手段、第２の微弱無線信号送受信手段、制御手段、応答要求信号送信手段を有する移動局端末を制御するための移動局端末制御プログラムであって、
    前記特定小電力信号検出手段が検出する特定小電力信号を受信する第１のステップと、
    前記第２の微弱無線信号送受信手段により微弱無線信号を用いた通信を行うように指示する第２のステップと、
    前記制御手段に対して前記第１のステップで受信した特定小電力信号が閾値より小さければ、前記第２の微弱無線信号送受信手段を休止状態に保ち、前記特定小電力信号が閾値より大きければ、前記第２の微弱無線信号送受信手段を起動するように指示する第３のステップと、
    前記応答要求信号送信手段に対して前記制御手段が前記第２の微弱無線信号送受信手段を起動した場合に、前記微弱無線信号を用いた通信が可能であることを知らせる応答要求信号を送信するように指示する第４のステップと、
    前記第４のステップで送信するように指示した前記応答要求信号によって応答確認が検出された場合に、前記第２の微弱無線信号送受信手段に対して微弱無線信号を用いた通信を行うように指示する第５のステップと、
    をコンピュータに実行させるための移動局端末制御プログラム。
12. 加速度検出手段、閾値決定手段を更に有する移動局端末を制御するための移動局端末制御プログラムであって、
    前記加速度検出手段が検出する移動局端末が移動する加速度を受信する第６のステップと、
    前記閾値決定手段に対して前記第６のステップで受信した加速度に基づいて前記閾値を決定するように指示する第７のステップと、
    を更にコンピュータに実行させるための請求項１１に記載の移動局端末制御プログラム。
13. 距離計算手段、基地局選択手段を更に有する移動局端末を制御するための移動局端末制御プログラムであって、
    前記距離計算手段に対して前記第１のステップで検出する前記特定小電力信号の強度が、前記特定小電力信号の送信された際の強度に比べてどの程度減衰しているかに基づいて基地局と移動局端末の距離を計算するように指示する第８のステップと、
    前記基地局選択手段に対して前記第８のステップで計算した距離に基づき、複数存在する基地局のいずれと前記微弱無線信号を用いた通信を行うかを決定するように指示する第９のステップと、
    を更にコンピュータに実行させるための請求項１１または１２に記載の移動局端末制御プログラム。
14. インタフェース手段を更に有する移動局端末を制御するための移動局端末制御プログラムであって、
    前記インタフェース手段が取り込む外部の情報を受信する第１０のステップを更にコンピュータに実行させるための請求項１１〜１３のいずれかの項に記載の移動局端末制御プログラム。
15. 請求項１０に記載の基地局制御プログラムと、
    請求項１１〜１４のいずれかの項に記載の移動局端末制御プログラムと、
    をコンピュータに実行させるための無線データ通信制御プログラム。
    

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