JP2006245665A - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 無線子機はその間欠受信動作中に無線親機からの呼出に応答して検針データを無線親機へ送信し、無線親機は受信した検針データをセンタ装置へ送信するようにした無線通信システムにおいて、無線子機又は無線親機の妨害電波受信状態を改善する。
【解決手段】 無線子機は、妨害電波を受信すると、妨害電波受信状態データ（受信チャンネル、妨害電波強度等）を、無線親機を介してセンタ装置へ送信する（ステップＳ14、Ｓ21）。センタ装置は、妨害電波受信状態データを受信すると、妨害電波受信状態に応じて適切な処理を選択し（ステップＳ22）、その処理の実行を無線親機を介して無線子機に指示する（ステップＳ23、Ｓ24）。無線子機は、受信した指示に従って、受信チャンネル、受信閾値等を変更し（ステップＳ25）、その結果を無線親機を介してセンタ装置へ報告する（ステップＳ26、Ｓ27）。
【選択図】 図６

Description

本発明は、無線親機からの呼出に応答して、無線子機がガス、水道等の検針データを無線親機へ送信し、無線親機は受信した検針データをセンタ装置へネットワーク経由で伝送するようにした検針データ収集システムに用いて好適な無線通信システムに関する。

近年、電話回線を利用して、ガスメータ等の検針データを遠隔地のセンタ装置で自動収集する検針データ収集システムが実用化されている。このシステムとして、各家庭のガスメータ等に近接して設置され、メータの計測値（検針データ）を特定小電力無線により送信する無線子機と、その無線子機から送信された計測値を受信し、その計測値を公衆回線経由でセンタ装置へ伝送する無線親機とを備えたものがある（特許文献１参照）。

このシステムでは、センタ装置からの定期的な検針要求を受信した無線親機が無線子機に対し検針データの送信を要求するが、無線子機が電池駆動の場合は、無線子機の消費電力を節約するために無線子機を間欠駆動させる。即ち、所定時間（例えば１〜60sec）毎に一定時間（例えば１〜500msec）だけ無線子機の無線通信手段に電力供給を行い、無線親機からの呼出信号（検針データの送信要求）の有無をチェックし、呼出信号を確認したときのみ間欠駆動を解除して、メータ値の計測及び送信を行う。ここで、呼出信号の有無のチェックは、まず目的とする周波数対域内に無線キャリアの存在の有無を判定し、存在した場合にその無線キャリアを復調して自分宛のＩＤが含まれているか否かを判定する処理を行う。一定時間内に、無線親機からの呼出信号が確認されなかった場合には、次の所定時間が来る迄、無線通信手段への給電を停止する。これにより、無線子機における電池の長寿命化が可能になる。

しかしながら、前記システムでは、受信動作が一定時間行われるため、目的とする周波数帯域内に妨害電波（例えばノイズ等）が混入した場合にも受信動作を行ってしまうため、電力が無駄に消費され、電池駆動の場合は動作可能時間の短縮を招くという問題がある。また、センタ装置側では無線子機が妨害電波を受けている状態を把握できないという問題がある。

そこで、このような問題を解決するため、電話回線を介してセンタ装置に接続された無線親機と、メータに接続された無線子機とからなり、無線親機又は無線子機は間欠的若しくは継続的にキャリアセンスを行い、妨害電波を受信した回数を計数して、所定時間内に所定回数の妨害電波を受信した場合に、センタ装置へ異常発生電文を送信すると共に、ＬＥＤ等で異常発生表示を行うようにした無線通信システムが提案されている（特許文献２参照）。
特開平７−１８４２７８号公報 特開２００４−１５３６８号公報

しかしながら、特許文献２に開示された無線通信システムでは、無線子機及び無線親機が妨害電波を受けている状況であることをセンタ装置側で把握するに止まり、その状況を改善することは考慮されていない。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、無線子機はその間欠受信動作中に無線親機からの呼出に応答して検針データを無線親機へ送信し、無線親機は受信した検針データをセンタ装置へ送信するようにした無線通信システムにおいて、センタ装置側から無線子機又は無線親機の妨害電波受信状態を改善することである。

請求項１に係る発明は、無線子機はその間欠受信動作中に無線親機からの呼出信号に応答して検針データを該無線親機へ送信し、該無線親機は受信した検針データをセンタ装置へ送信するようにした無線通信システムにおいて、前記センタ装置は、前記無線子機における妨害電波受信状態データを前記無線親機から受信する手段と、該受信した妨害電波受信状態データに応じて前記無線子機の間欠受信動作のタイミング又は受信チャンネル又は受信閾値の変更内容を前記無線親機へ送信する手段を備え、前記無線親機は、前記無線子機における妨害電波受信状態データを前記無線子機から受信すると共に前記センタ装置へ送信する手段と、前記無線子機の間欠受信動作のタイミング又は受信チャンネル又は受信閾値の変更内容を前記センタ装置から受信すると共に前記無線子機へ送信する手段とを備え、前記無線子機は妨害電波受信状態データを前記無線親機へ送信する手段と、間欠受信動作のタイミング又は受信チャンネル又は受信閾値の変更内容を前記無線親機から受信する手段と、該変更内容に基づいて前記間欠受信動作のタイミング又は受信チャンネル又は受信閾値を変更する手段とを備えたことを特徴とする無線通信システムである。
請求項２に係る発明は、無線子機はその間欠受信動作中に無線親機からの呼出信号に応答して検針データを該無線親機へ送信し、該無線親機は受信した検針データをセンタ装置へ送信するようにした無線通信システムにおいて、前記センタ装置は、前記無線親機における妨害電波受信状態データを前記無線親機から受信する手段と、該受信した妨害電波受信状態データに応じて前記呼出信号の送信タイミング又は送信チャンネルの変更内容を前記無線親機へ送信する手段を備え、前記無線親機は妨害電波受信状態データを前記センタ装置へ送信する手段と、前記呼出信号の送信タイミング又は送信チャンネルの変更内容を前記センタ装置から受信する手段と、該変更内容に基づいて前記呼出信号の送信タイミング又は送信チャンネルを変更する手段とを備えたことを特徴とする無線通信システムである。

（作用）
請求項１に係る発明によれば、無線子機は、妨害電波受信状態データを無線親機を介してセンタ装置へ送信し、センタ装置から妨害電波受信状態データに応じて送信された無線子機の間欠受信動作のタイミング又は受信チャンネル又は受信閾値の変更内容を無線親機を介して受信し、その変更内容に基づいて間欠受信動作のタイミング又は受信チャンネル又は受信閾値を変更することにより、妨害電波の受信状態を改善する。
請求項２に係る発明によれば、無線親機は、妨害電波受信状態データをセンタ装置へ送信し、センタ装置から妨害電波受信状態データに応じて送信された無線親機の呼出信号の送信タイミング又は送信チャンネルの変更内容を受信し、その変更内容に基づいて呼出信号の送信タイミング又は送信チャンネルを変更することにより、妨害電波の受信状態を改善する。

本発明によれば、無線子機又は無線親機の妨害電波受信状態データに応じてセンタ装置で生成された変更内容に基づいて、無線子機の間欠受信動作のタイミング又は受信チャンネル又は受信閾値、或いは無線親機の呼出信号送信タイミング又は送信チャンネルを変更することにより、無線子機又は無線親機の妨害電波受信状態を改善できる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態に係る無線通信システムの構成を説明するための図である。この無線通信システムは、メータ２が接続された無線子機１と、携帯電話無線モデム４が接続された無線親機３と、センタモデム６及び交換機７を介して携帯電話基地局８に接続されるセンタ装置５とからなる。

メータ２は、集合住宅等に戸別に配置されたガスの使用料を計測する計測器である。無線子機１と無線親機３とは、特定小電力電波を用いてＦＳＫ（Frequency Shift Keying）変調データの通信を行う。また、無線親機３とセンタ装置５とは、携帯電話無線モデム４、携帯電話基地局８、交換機７及びセンタモデム６を介してデータ通信を行う。無線子機１は電池を駆動電源として動作する。また、無線親機３は、電池又は商用ＡＣ電源を駆動電源として動作する。

この無線通信システムの動作の概要を説明する。センタ装置５は、例えば１カ月に１日、所定の時刻に、メータ２の検針データを要求する検針データ要求信号をセンタモデム６、交換機７及び携帯電話基地局８を介して携帯電話無線モデム４へ送信する。この検針データ要求信号は携帯電話無線モデム４で受信され、無線親機３へ送られる。無線親機３は、検針データ要求信号を受信すると、特定小電力電波を用いて、無線子機１に対し、メータ２の検針データを要求するための呼出信号を送信する。無線子機１は間欠的（例えば25sec毎に25msec）に受信動作を行い、受信動作中に無線親機３からの呼出信号の有無をチェックし、呼出信号を確認したときのみ間欠駆動を解除して、メータ２の検針データを無線親機３へ送信する。無線親機３は、受信したメータ２の検針データを携帯電話無線モデム４を用いてセンタ装置５へ送信する。なお、ここでは、無線子機２の台数を１台としたが、２台以上の無線子機を無線親機３と組み合わせてもよい。この場合、複数の無線子機の互いの間欠受信動作タイミングが重ならないように設定する。また、ここでは無線親機3と携帯電話無線モデム４とを別体に構成したが、それらを一体に構成しても良い。

次に無線子機１の内部構成について図２に示すブロック図を参照しながら説明する。無線子機１は、この無線子機全体の制御等を行う制御部11と、アンテナに接続されたアンテナ切換部12と、それぞれ制御部11に接続された受信部13、送信部14、有線通信インタフェース部15、記憶部16、操作部17、ＬＥＤ等からなる可視表示部18、及びブザー等からなる音声出力部19と、以上の各部に駆動電力を供給する電源部20とを備えている。受信部13は、その入力側がアンテナ切換部12の受信側に接続され、その出力側は制御部11に接続されている。送信部14は、その入力側が制御部11に接続され、その出力側はアンテナ切換部12の送信側に接続されている。有線通信インタフェース部15は、制御部11と外部のメータ２との間のインタフェースである。

アンテナ切換部12は、制御部11の制御により切り換えられ、受信動作時にはアンテナからの受信信号を受信部13へ出力し、送信動作時には送信部14の出力信号をアンテナへ出力する。

受信部13は、制御部11に内蔵された間欠駆動タイマ11ａが動作しているときのみ電源部20から駆動電力が供給され、間欠受信動作を行う。その受信動作時には、無線キャリアの検知信号（キャリアセンス）、その無線キャリアの振幅データ及び復調データを制御部11へ出力する。ここで、受信部13の受信チャンネルは、受信可能な20チャンネルのうちの一つが予め無線親機３及び無線子機１の設置時に設定され、記憶部16の受信チャンネルレジスタに登録されており、受信動作時には、制御部11により読み出されて、受信部13に設定される。また、キャリアセンスの閾値は記憶部16の閾値レジスタに予め登録されており、受信動作時には、制御部11により読み出されて、受信部13に設定される。さらに、この受信チャンネル番号、キャリアセンスの閾値、及び無線子機１の設置場所は設置時に無線親機３を介してセンタ装置５へ通知され、記憶される。

制御部11は、受信部13からの復調データが無線親機３から送信された自分宛のＩＤを有する呼出信号であることを確認すると、有線通信インタフェース部15を介してメータ２の検針データを読み込み、送信用データとして送信部14へ出力する。送信部14は送信用データによりＦＳＫキャリアを変調してＦＳＫ変調波を生成し、増幅してアンテナ切換部12へ出力する。ＦＳＫ変調波はアンテナ切換部12を通り、アンテナから無線親機３へ送信される。ここで、送信部14の送信チャンネルは、送信可能な20チャンネルのうちの一つが予め無線親機３及び無線子機１の設置時に設定され、記憶部16の送信チャンネルレジスタに登録されており、送信動作時には、制御部11により読み出されて、送信部14に設定される。また、この送信チャンネル番号は設置時に無線親機３を介してセンタ装置５へ通知され、記憶される。

操作部17は、スイッチやボタン等であり、ユーザがこの無線子機１の設定等を行うときに使用される。可視表示部18及び音声出力部19は、受信部13が妨害電波を受信したことを制御部11が検知したときに動作する。妨害電波を受信したことを検知する手順については後述する。電源部20は、電池と、その出力電圧を安定化するレギュレータとからなり、制御部11には常時駆動用電力を供給し、その他の部分には制御部11の制御に従って所定の時間のみ駆動用電力を供給する。

次に無線親機３の内部構成について図３に示すブロック図を参照しながら説明する。無線親機３は、この無線親機１全体の制御等を行う制御部21と、アンテナに接続されたアンテナ切換部22と、それぞれ制御部21に接続された受信部23、送信部24、モデムインタフェース部25、記憶部26、操作部27、ＬＥＤ等からなる可視表示部28、及びブザー等からなる音声出力部29と、以上の各部に駆動電力を供給する電源部30とを備えている。受信部23は、その入力側がアンテナ切換部22の受信側に接続され、その出力側は制御部21に接続されている。送信部24は、その入力側が制御部21に接続され、その出力側はアンテナ切換部22の送信側に接続されている。モデムインタフェース部25は、制御部21と外部の携帯電話無線モデム４との間のインタフェースである。

制御部21は、センタ装置５から送信された検針データ要求信号を携帯電話無線モデム４及びモデムインタフェース部25経由で受信すると、無線子機１へ送信するための呼出信号の送信用データを送信部24へ送出する。送信部24は送信用データによりＦＳＫキャリアを変調してＦＳＫ変調波を生成し、増幅してアンテナ切換部22へ出力する。ＦＳＫ変調波はアンテナ切換部22を通り、アンテナから無線子機１へ送信される。ここで、送信部24の送信チャンネルは、送信可能な20チャンネルのうちの一つが予め無線親機３及び無線子機１の設置時に設定され、記憶部26の送信チャンネルレジスタに登録されており、送信動作時には、制御部21により読み出されて、送信部24に設定される。また、この送信チャンネル番号は設置時にセンタ装置５へ通知され、記憶される。

受信部23は、その動作時に、無線キャリアの検知信号（キャリアセンス）、その無線キャリアの振幅データ及び復調データを制御部21へ出力する。ここで、受信部23の受信チャンネルは、受信可能な20チャンネルのうちの一つが予め無線親機３及び無線子機１の設置時に設定され、記憶部26の受信チャンネルレジスタに登録されており、受信動作時には、制御部21により読み出されて、受信部23に設定される。また、キャリアセンスの閾値は記憶部26の閾値レジスタに予め登録されており、受信動作時には、制御部21により読み出されて、受信部23に設定される。さらに、この受信チャンネル番号、キャリアセンスの閾値、及び無線親機３の設置場所は設置時にセンタ装置５へ通知され、記憶される。

制御部21は、受信部23からの復調データが、メータ２の検針データであることを確認すると、その検針データをモデムインタフェース部25及び携帯電話モデム４経由でセンタ装置５へ送信する。センタ装置５は受信した検針データを保存する。

操作部27は、スイッチやボタン等であり、ユーザがこの無線親機３の設定等を行うときに使用される。可視表示部28及び音声出力部29は、無線子機１が妨害電波を受信したことを無線子機１から通知されたときに動作する。電源部30は、商用ＡＣ電源と、その出力電圧を安定化するレギュレータとからなり、各部に常時駆動用電力を供給する。

以上、無線子機１及び無線親機３の構成と通常動作を説明した。次に、図４乃至６を参照しながら、無線子機１が妨害電波を受信したときの動作について説明する。ここで、図４は無線子機１の受信動作のフローチャート、図５は図４における妨害電波対応処理のフローチャート、図６は妨害電波受信状態を改善する手順を示すシーケンス図である。図４の処理は制御部11の間欠駆動タイマ11ａにより起動される。

まず、制御部11は、受信部13からの無線キャリアが有るか否か（キャリアセンス）を判定し（ステップＳ１）、無線キャリアが有る場合はそれが妨害電波であるか否かを判定する（ステップＳ２）。ここで、妨害電波であるか否かの判定は、例えば無線キャリアの復調データ中に同期信号が含まれていないときに妨害電波であると判定する。妨害電波でないと判定したときは、復調データ中に自分のＩＤが含まれているか否かにより、自分宛の送信データであるか否かを判定する（ステップＳ３）。そして、自分宛の送信データであると判定したときは、通常の通信処理、即ちメータ２の検針データを受信し、それを無線親機３へ送信する処理を実行する（ステップＳ４）。

ステップＳ１で無線キャリアが無かった場合、及びステップＳ３で自分宛の送信データでないと判定した場合は、間欠駆動タイマ11ａがタイムアップになるまで、ステップＳ１から繰り返す。ステップＳ２で妨害電波であると判定した場合は、妨害電波対応処理を実行する（ステップＳ６）。

妨害電波対応処理は、図５に示すように、受信部11からのキャリア振幅データにより妨害電波の強度を検出し（ステップＳ11）、次に記憶部16の受信チャンネルレジスタから受信チャンネル番号を読み込む（ステップＳ12）。次いで、可視表示部18、音声出力部19にて、それぞれ可視表示及び警報音出力を行うように制御する（ステップＳ13）。次に、妨害電波受信状態データを生成し、送信部14から無線親機３へ送信させる（ステップＳ14）。ここで、妨害電波受信状態データとは、所定時間内の受信回数、妨害電波強度、受信チャンネル番号、受信日時等である。なお、妨害電波受信状態データは、所定期間（一日、半日、一時間）毎に送信しても良いし、妨害電波の受信毎に送信しても良い。また、無線子機１の受信チャンネルは無線親機３の送信チャンネルと同じであり、無線親機３が把握しているので、送信しなくてもよい。

妨害電波受信状態データは、無線親機３を通ってセンタ装置５へ送られる。センタ装置５は無線親機３及び無線子機１の設置時に設定された、無線親機３及び無線子機１の設置場所、送信チャンネル番号、受信チャンネル番号、並びに受信閾値を記憶しているので、無線子機１の妨害電波受信状態データに基づいて、妨害電波受信状態を改善するための適切な処理（間欠受信タイミング、受信チャンネル番号、受信閾値の変更、及びそれらの変更内容）を決定することができる。そして、この処理の内容及び実行の指示を無線親機３経路で無線子機１へ送信する。以下、無線子機１が妨害電波受信状態データを無線親機３へ送信してから、センタ装置５の指示に従って妨害電波受信状態を改善する処置を行うまでの手順について、図６を参照しながら説明する。この図において、図４及び５と同一の処理にはそれらの図で使用したステップ番号を付した。

まず、図４及び５を参照しながら説明したように、無線子機１は、妨害電波を受信し（ステップＳ２）、妨害電波受信状態データを無線親機３へ送信する（ステップＳ14）。無線親機３は、無線子機１から受信した妨害電波受信状態データを記憶すると共に、センタ装置５へ送信する（ステップＳ21）。このとき、無線親機３は、呼出信号の送信チャンネル番号、送信日時データ、及び所定期間内の送信回数データ等の送信状態データ、並びに呼出信号の送信回数と無線子機１の妨害電波受信回数との比較データ等を併せて送信しても良い。

センタ装置５は、無線親機３から無線子機１の妨害電波受信状態データを受信すると、その内容に応じて、妨害電波受信状況を改善するための適切な処理を決定する（ステップＳ22）。次いで、決定した適切な処理を実行することの指示（妨害電波対処指示）を無線親機３を介して無線子機１へ送信する（ステップＳ23、Ｓ24）。

無線子機１は、妨害電波対処指示を受信し、その指示に従って適切な処理、例えば間欠受信タイミングの変更、受信チャンネルの変更、受信閾値の変更を実行し、記憶部16のチャンネルレジスタ、閾値レジスタを変更後の値に書き換える（ステップＳ25）。次いで、妨害電波対処指示を実行したことの報告（妨害電波対処終了報告）を無線親機３経由でセンタ装置５へ送信する（ステップＳ27）。センタ装置５は、妨害電波対処終了報告を受信すると、それを内蔵する記憶部に記憶すると共に、妨害電波対処処理が完了したことを無線親機３へ通知する（ステップＳ28）。

なお、以上の実施形態では、妨害電波対処処理として間欠受信タイミング又は受信チャンネル又は受信閾値を変更することを例示したが、センタ装置５から無線親機３へ無線子機１の設置場所の変更内容データを送信し、無線親機３にてそれを表示することにより、設置場所変更の利便性を向上させるようにしてもよい。また、本発明は無線親機３の妨害電波受信状態を改善する場合にも同様に適用できる。

本発明の実施形態に係る無線通信システムの構成を説明するための図である。 図１における無線子機の内部構成を示すブロック図である。 図１における無線親機の内部構成を示すブロック図である。 図１における無線子機の受信動作のフローチャートである。 図４における妨害電波対応処理のフローチャートである。 本発明の実施形態における妨害電波受信状態を改善する手順を示すシーケンス図である。

符号の説明

１・・・無線子機、２・・・メータ、３・・・無線親機、５・・・センタ装置、11，21・・・制御部、13，23・・・受信部、14，24・・・送信部、18，28・・・可視表示部、19，29・・・音声出力部。

Claims (2)

1. 無線子機はその間欠受信動作中に無線親機からの呼出信号に応答して検針データを該無線親機へ送信し、該無線親機は受信した検針データをセンタ装置へ送信するようにした無線通信システムにおいて、
   前記センタ装置は、前記無線子機における妨害電波受信状態データを前記無線親機から受信する手段と、該受信した妨害電波受信状態データに応じて前記無線子機の間欠受信動作のタイミング又は受信チャンネル又は受信閾値の変更内容を前記無線親機へ送信する手段を備え、
   前記無線親機は、前記無線子機における妨害電波受信状態データを前記無線子機から受信すると共に前記センタ装置へ送信する手段と、前記無線子機の間欠受信動作のタイミング又は受信チャンネル又は受信閾値の変更内容を前記センタ装置から受信すると共に前記無線子機へ送信する手段とを備え、
   前記無線子機は妨害電波受信状態データを前記無線親機へ送信する手段と、間欠受信動作のタイミング又は受信チャンネル又は受信閾値の変更内容を前記無線親機から受信する手段と、該変更内容に基づいて前記間欠受信動作のタイミング又は受信チャンネル又は受信閾値を変更する手段とを備えたことを特徴とする無線通信システム。
2. 無線子機はその間欠受信動作中に無線親機からの呼出信号に応答して検針データを該無線親機へ送信し、該無線親機は受信した検針データをセンタ装置へ送信するようにした無線通信システムにおいて、
   前記センタ装置は、前記無線親機における妨害電波受信状態データを前記無線親機から受信する手段と、該受信した妨害電波受信状態データに応じて前記呼出信号の送信タイミング又は送信チャンネルの変更内容を前記無線親機へ送信する手段を備え、
   前記無線親機は妨害電波受信状態データを前記センタ装置へ送信する手段と、前記呼出信号の送信タイミング又は送信チャンネルの変更内容を前記センタ装置から受信する手段と、該変更内容に基づいて前記呼出信号の送信タイミング又は送信チャンネルを変更する手段とを備えたことを特徴とする無線通信システム。

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