JP2008103897A - 無線送信装置、無線受信装置、無線通信方法および無線通信プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】連続的に流れる負荷電流を低減しつつ、間欠無線通信を実現する。
【解決手段】送信端末１１ａでは、送信間隔制御手段３２ａは、間欠周期Ｔ１より短い期間内においてパルス状に繰り返されるように送信状態Ｔ１１の間隔を制御するとともに、受信端末１１ｂでは、受信間隔制御手段３２ｂは、パルス状に繰り返される送信状態Ｔ１１に受信タイミングが一致する部分があるようにしながら、間欠周期Ｔ１内においてパルス状に繰り返されるように受信状態Ｒ１１の間隔を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は無線送信装置、無線受信装置、無線通信方法および無線通信プログラムに関し、特に、間欠無線通信における低消費電力化方法に適用して好適なものである。

電池で動作する通信装置の低消費電力化方法として、動作時間のデューティ比を小さくする方法がある。この方法では、通信装置の動作時間を停止時間に比べて十分に短くすることで、低消費電力化を図ることができる。
また、例えば、特許文献１には、各通信機が間欠的に受信状態に移行する方法が開示されている。この方法では、発呼局および着呼局から構成される無線通信システムにおいて、受信待ちの状態にある着呼局は、一定周期で間欠的に受信部を動作状態とし、受信待ちの着呼局を呼び出して通信を始めようとする発呼局は、着呼局の呼出し番号を送出する前に、一定周期より長い期間、受信部起動信号を送出し、着呼局の受信部は、一定周期で動作状態となるために、この周期より長い起動信号を確実に捕獲して受信部を常時動作状態とし、発呼局からの呼出し番号により、特定の相手局の受信部を識別して通信可能状態とすることができる。
特開２００３−８７１８０号公報

しかしながら、従来の間欠無線通信方法では、通信装置が一旦動作状態になると、その動作状態は連続的に維持され、その間は負荷電流を連続的に供給する必要がある。このため、コイン電池のように連続的に流せる負荷電流が極めて小さい電池を用いて通信装置を駆動する場合には、通信装置間での双方向通信が困難になり、通信装置の駆動源としてコイン電池を使用することができないという問題があった。
そこで、本発明の目的は、連続的に流れる負荷電流を低減しつつ、間欠無線通信を実現することが可能な無線送信装置、無線受信装置、無線通信方法および無線通信プログラムを提供することである。

上述した課題を解決するために、請求項１記載の無線送信装置によれば、データを無線にて送信する無線送信回路と、送信事象の発生を契機として、前記無線送信回路を送信状態に移行させる送信状態制御手段と、間欠的に移行される受信状態の間欠周期より短い期間内においてパルス状に繰り返されるように前記送信状態の間隔を制御する送信間隔制御手段とを備えることを特徴とする。
これにより、連続して送信状態となる期間を短くすることができ、コイン電池のように連続的に流せる負荷電流が極めて小さい電池を用いた場合においても、送信状態を維持するために必要な電流を取り出すことが可能となることから、連続的に流せる負荷電流が極めて小さい電池を駆動源として使用しつつ、間欠無線通信を実現することができる。

また、請求項２記載の無線送信装置によれば、データを無線にて送信する無線送信回路と、無線で送信されたデータを受信する無線受信回路と、送信事象の発生を契機として、受信側が動作状態にあるということを送信側で知るための受信待ち状態に移行させる受信状態制御手段と、前記受信待ち状態において前記受信側が送信相手であることを示すデータを前記送信側で受信した場合、前記動作状態にある受信側にデータを送信するための送信状態に移行させる送信状態制御手段と、前記受信待ち状態がパルス状に繰り返されるように前記受信待ち状態の間隔を制御する受信間隔制御手段とを備えることを特徴とする。

これにより、送信側が受信側にデータを送信する前に送信側は受信待ち状態で待機することが可能となるとともに、連続して受信待ち状態となる期間を短くすることができ、間欠的に動作状態に移行する受信側を捕捉するために、送信側が長時間送信状態を継続させる必要がなくなる。このため、送信動作中における空間のチャンネルの占有時間を低減することができ、他の通信の障害となるのを抑制することが可能となるとともに、連続的に流せる負荷電流が極めて小さい電池を駆動源として使用しつつ、間欠無線通信を実現することができる。

また、請求項３記載の無線受信装置によれば、無線で送信されたデータを受信する無線受信回路と、前記無線受信回路を所定の間欠周期で間欠的に受信状態に移行させる受信状態制御手段と、パルス状に繰り返される送信側の送信状態に受信タイミングが一致する部分があるようにしながら、前記間欠周期内において前記受信状態がパルス状に繰り返されるように前記受信状態の間隔を制御する受信間隔制御手段とを備えることを特徴とする。
これにより、間欠周期より短い期間内においてパルス状に繰り返されるように送信状態の間隔を制御した場合においても、間欠的に受信状態に移行する受信側を送信側で捕捉することができ、連続的に流せる負荷電流が極めて小さい電池を駆動源として使用しつつ、間欠無線通信を実現することができる。

また、請求項４記載の無線受信装置によれば、無線で送信されたデータを受信する無線受信回路と、前記無線受信回路を所定の間欠周期で間欠的に受信状態に移行させる受信状態制御手段と、前記間欠周期内において前記受信状態がパルス状になるように前記受信状態の間隔を制御する受信間隔制御手段と、前記パルス状になるように制御された受信状態のタイミングを間欠周期ごとに変化させる受信タイミング制御手段とを備えることを特徴とする。
これにより、間欠周期より短い期間内においてパルス状に繰り返されるように送信状態の間隔を制御した場合においても、間欠的に受信状態に移行する受信側を送信側で捕捉することができ、連続的に流せる負荷電流が極めて小さい電池を駆動源として使用しつつ、間欠無線通信を実現することができる。

また、請求項５記載の無線通信方法によれば、所定の間欠周期で間欠的に受信側を受信状態に移行させるステップと、送信事象の発生を契機として、前記間欠周期よりも短い周期でパルス状に繰り返されるように送信状態の間隔を制御しながら送信側を送信状態に移行させるステップとを備えることを特徴とする。
これにより、連続して送信状態となる期間を短くすることができ、コイン電池のように連続的に流せる負荷電流が極めて小さい電池を用いた場合においても、送信状態を維持するために必要な電流を取り出すことが可能となることから、連続的に流せる負荷電流が極めて小さい電池を駆動源として使用しつつ、間欠無線通信を実現することができる。

また、請求項６記載の無線通信方法によれば、前記送信状態におけるパルス幅がＴ４、前記受信状態におけるパルス幅がＴ２であるとすると、前記間欠周期内において、（Ｔ４−Ｔ２）以下の間隔で複数回の受信状態に移行することを特徴とする。
これにより、間欠周期より短い期間内においてパルス状に繰り返されるように送信状態の間隔を制御した場合においても、送信状態と重なる期間があるように受信状態を設定することができ、間欠的に受信状態に移行する受信側を送信側で捕捉することができる。

また、請求項７記載の無線通信方法によれば、前記送信状態の間隔がＮ×（Ｔ４−Ｔ２）以下である場合、前記間欠周期内において前記受信状態となる回数はＮ回以上であることを特徴とする。
これにより、間欠周期より短い期間内においてパルス状に繰り返されるように送信状態の間隔を制御した場合においても、送信状態と重なる期間があるように受信状態を設定することができ、間欠的に受信状態に移行する受信側を送信側で捕捉することができる。

また、請求項８記載の無線通信方法によれば、前記送信状態におけるパルス幅がＴ４、前記受信状態におけるパルス幅がＴ２であるとすると、前記間欠周期内において、間欠周期ごとに受信状態に移行するタイミングを（Ｔ４−Ｔ２）以下の間隔で変化させることを特徴とする。
これにより、間欠周期内において前記受信状態なる回数がＮ以下であっても複数の間欠周期の内に、送信状態と重なる期間があるように受信状態のタイミングを設定することができ、間欠的に受信状態に移行する受信側を送信側で捕捉することができる。

また、請求項９記載の無線通信方法によれば、前記送信状態の間隔がＮ×（Ｔ４−Ｔ２）以下である場合、前記間欠周期内において前記受信状態となるタイミングはＮ以上であることを特徴とする。
これにより、間欠周期より短い期間内においてパルス状に繰り返されるように送信状態の間隔を制御した場合においても、送信状態と重なる期間があるように受信状態のタイミングを設定することができ、間欠的に受信状態に移行する受信側を送信側で捕捉することができる。

また、請求項１０記載の無線通信方法によれば、前記間欠周期をＴ１とすると、前記送信状態が繰り返される時間は（Ｎ×Ｔ１＋Ｔ２）以上であることを特徴とする。
これにより、受信状態のタイミングを変化させながら、間欠周期より短い期間内においてパルス状に繰り返されるように送信状態の間隔を制御した場合においても、送信状態と重なる期間があるように送信状態が繰り返される時間を設定することができ、間欠的に受信状態に移行する受信側を送信側で捕捉することができる。

また、請求項１１記載の無線通信方法によれば、受信側において所定の間欠周期で間欠的に動作状態に移行しながら、前記受信側が動作状態にあることを送信側に知らせるための送信状態に移行するステップと、前記受信側の送信状態に引き続いて前記送信側から送信されたデータを受信するための受信状態に移行するステップと、送信側において送信事象の発生を契機として、前記間欠周期よりも短い周期でパルス状に繰り返されるように受信待ち状態の間隔を制御しながら、受信側が動作状態にあるということを前記送信側で知るため受信待ち状態に移行するステップと、前記動作状態にある受信側にデータを送信するための送信状態に移行するステップとを備えることを特徴とする。

これにより、送信側から送信されたデータを受信側が受信する直前に、受信側が動作状態にあることを送信側に知らせることが可能となるとともに、連続して受信待ち状態となる期間を短くしつつ、送信側では受信側にデータを送信する前に受信待ち状態で待機することが可能となる。
このため、受信側が間欠的に動作状態を繰り返している場合においても、受信側と送信側とで動作タイミングを同期化させることなく、受信側が動作状態にある時にデータを受信することが可能となるとともに、送信側が受信側を捕捉するために、送信側が長時間送信状態を継続させる必要がなくなることから、送受信時の低消費電力化を図りつつ、送信動作中における空間のチャンネルの占有時間を低減することができる上に、連続的に流せる負荷電流が極めて小さい電池を駆動源として使用しつつ、間欠無線通信を実現することが可能となる。

また、請求項１２記載の無線通信プログラムによれば、所定の間欠周期で間欠的に受信側を受信状態に移行させるステップと、送信事象の発生を契機として、前記間欠周期よりも短い周期でパルス状に繰り返されるように送信状態の間隔を制御しながら送信側を送信状態に移行させるステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
これにより、無線通信プログラムをコンピュータに実行させることで、コイン電池のように連続的に流せる負荷電流が極めて小さい電池を用いた場合においても、送信状態を維持するために必要な電流を取り出すことが可能となり、連続的に流せる負荷電流が極めて小さい電池を駆動源として使用しつつ、間欠無線通信を実現することができる。

また、請求項１３記載の無線通信プログラムによれば、受信側において所定の間欠周期で間欠的に動作状態に移行しながら、前記受信側が動作状態にあることを送信側に知らせるための送信状態に移行するステップと、前記受信側の送信状態に引き続いて前記送信側から送信されたデータを受信するための受信状態に移行するステップと、送信側において送信事象の発生を契機として、前記間欠周期よりも短い周期でパルス状に繰り返されるように受信待ち状態の間隔を制御しながら、受信側が動作状態にあるということを前記送信側で知るため受信待ち状態に移行するステップと、前記動作状態にある受信側にデータを送信するための送信状態に移行するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
これにより、無線通信プログラムをコンピュータに実行させることで、連続的に流せる負荷電流が極めて小さい電池を駆動源として使用しつつ、間欠無線通信を実現することが可能となるとともに、送受信時の低消費電力化を図りつつ、送信動作中における空間のチャンネルの占有時間を低減することができる。

以上説明したように、本発明によれば、間欠周期より短い期間内においてパルス状に繰り返されるように送信状態の間隔を制御することにより、コイン電池のように連続的に流せる負荷電流が極めて小さい電池を用いた場合においても、送信状態を維持するために必要な電流を取り出すことが可能となり、連続的に流せる負荷電流が極めて小さい電池を駆動源として使用しつつ、間欠無線通信を実現することができる。

以下、本発明の実施形態に係る通信装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る通信装置の概略構成を示すブロック図である。
図１において、送信端末１１ａには、データを無線にて送信する無線送信回路１３ａ、無線で送信されたデータを受信する無線受信回路１４ａ、データの送受信の制御を行う制御部１２ａ、データの送受信の切り替えを行う切り替え手段１５ａ、データを電波として空間に送出したり受信したりするアンテナ１６ａ、無線送信回路１３ａ、無線受信回路１４ａおよび制御部１２ａの電源を供給する電池１７ａ、上位装置とデータのやり取りを行うインターフェース１８ａ、無線送信回路１３ａの電源をオン／オフするスイッチ１９ａ、無線受信回路１４ａの電源をオン／オフするスイッチ２０ａが設けられている。

なお、インターフェース１８ａを介してデータのやり取りを行う上位装置としては、例えば、情報処理装置、スイッチやセンサ、表示器などを挙げることができる。また、制御部１２ａにはタイマが設けられ、制御部１２ａ自体の消費電力を最低に維持するスリープ状態となり、一定時間後に動作状態に移行することができる。
ここで、制御部１２ａには、送信状態制御手段３１ａおよび送信間隔制御手段３２ａが設けられている。そして、送信状態制御手段３１ａは、送信事象の発生を契機として、無線送信回路１３ａを送信状態に移行させることができる。また、送信間隔制御手段３２ａは、受信端末１１の受信状態の間欠周期より短い期間内においてパルス状に繰り返されるように送信状態の間隔を制御することができる。

一方、受信端末１１ｂには、データを無線にて送信する無線送信回路１３ｂ、無線で送信されたデータを受信する無線受信回路１４ｂ、データの送受信の制御を行う制御部１２ｂ、データの送受信の切り替えを行う切り替え手段１５ｂ、データを電波として空間に送出したり受信したりするアンテナ１６ｂ、無線送信回路１３ｂ、無線受信回路１４ｂおよび制御部１２ｂの電源を供給する電池１７ｂ、上位装置とデータのやり取りを行うインターフェース１８ｂ、無線送信回路１３ｂの電源をオン／オフするスイッチ１９ｂ、無線受信回路１４ｂの電源をオン／オフするスイッチ２０ｂが設けられている。

ここで、制御部１２ｂには、受信状態制御手段３１ｂおよび受信間隔制御手段３２ｂが設けられている。そして、受信状態制御手段３１ｂは、無線受信回路１４ｂを所定の間欠周期で間欠的に受信状態に移行させることができる。また、受信間隔制御手段３２ｂは、パルス状に繰り返される送信端末１１ａの送信状態に受信タイミングが一致する部分があるようにしながら、間欠周期内において受信状態がパルス状に繰り返されるように受信状態の間隔を制御することができる。

図２は、本発明の一実施形態に係る通信装置に適用される電源回路の一例を示す図、図３は、図２の電源回路に流すことができる電流を示す図である。
図２において、電池Ｄは通常内部抵抗Ｒを持っている。あるいは、負荷側を短絡から保護するために、電池Ｄに直列に短絡保護抵抗Ｒを挿入する場合もある。また、負荷側には、回路の状態変化時に瞬間的に流れる電流によって電圧が低下するのを防止するために、コンデンサＣが電池Ｄに並列に接続されている。
このため、図３に示すように、電池Ｄが連続して定常的に流すことができる電流値ＩＳは、パルス状に短時間に流すことができる電流値ＩＰよりも小さくなる。

図４（ａ）は、図１の通信装置の間欠送受信動作を示すタイミング図、図４（ｂ）は図４（ａ）の一部を拡大して示すタイミング図、図５は、本発明の一実施形態に係る通信装置の間欠通信方法のその他の例を示すタイミング図である。
図４（ａ）において、受信端末１１ｂ側では、制御部１２ｂは間欠周期Ｔ１で間欠的に動作状態に移行し、制御部１２ｂは受信期間Ｔ２において、スイッチ２０ｂａをオンして電源を無線受信回路１４ｂに供給することにより、無線受信回路１４ｂを受信状態Ｒ１１に移行させる。そして、制御部１２ｂは、受信状態Ｒ１１の後にスイッチ２０ｂをオフし、無線受信回路１４ｂの電源を切断することにより、無線受信回路１４ｂをスリープ期間に移行させるとともに、制御部１２ｂは自らスリープ状態となることができる。

一方、送信端末１１ａ側では、制御部１２ａは、スイッチ１９ａをオフすることにより、無線送信回路１３ａの電源を切断するとともに、制御部１２ａは自らスリープ状態となることができる。そして、送信事象Ｊ１１が発生すると、制御部１２ａは、スイッチ１９ａをオンして電源を無線送信回路１３ａに供給することにより、無線送信回路１３ａを一定時間Ｔ３だけ送信状態Ｔ１１に移行させ、受信端末１１ｂを起動するための起動信号Ｓ１を送信する。

ここで、起動信号Ｓ１には、情報の送信相手となる受信端末１１ｂを識別するための符号および情報を送信するタイミングに関する情報を含めることができる。また、間欠動作している受信端末１１ｂが起動信号Ｓ１を確実に受信できるようにするために、送信状態Ｔ１１となっている時間Ｔ３は、Ｔ３＞Ｔ１＋Ｔ２を満たすように設定することができる。

そして、送信端末１１ａから送信された起動信号Ｓ１が受信端末１１ｂにて受信されると、受信端末１１ｂは、起動信号Ｓ１に基づいて自端末が送信端末１１ａとの間での情報の送信相手かどうかを判断する。そして、自端末が送信端末１１ａとの間での情報の送信相手である場合、起動信号Ｓ１に基づいて送信端末１１ａから送信される情報のタイミングを判断し、そのタイミングに受信状態Ｒ１２が起動されるようにタイマを起動する。そして、タイマがタイムアップすると、受信端末１１ｂは受信状態Ｒ１２に移行するとともに、受信端末１１ｂが受信状態Ｒ１２に移行している間に、送信端末１１ａは送信状態Ｔ１２に移行し、送信端末１１ａから送信された送信信号Ｓ２が受信端末１１ｂにて受信される。

ここで、図４（ｂ）に示すように、送信端末１１ａでは、送信間隔制御手段３２ａは、間欠周期Ｔ１より短い期間内においてパルス状に繰り返されるように送信状態Ｔ１１の間隔を制御するとともに、受信端末１１ｂでは、受信間隔制御手段３２ｂは、パルス状に繰り返される送信状態Ｔ１１に受信タイミングが一致する部分があるようにしながら、間欠周期Ｔ１内においてパルス状に繰り返されるように受信状態Ｒ１１の間隔を制御することができる。

そして、間欠周期Ｔ１より短い期間内においてパルス状に繰り返されるように送信状態Ｔ１１の間隔が制御された場合においても、間欠動作する受信端末１１ｂが送信端末１１ａを確実に捕捉できるようにするために、受信間隔制御手段３２ｂは、間欠周期Ｔ１内において時間（Ｔ４−Ｔ２）以下の間隔で複数回の受信状態Ｒ１１に移行させることができる。また、送信状態Ｔ１１の間隔がＮ×（Ｔ４−Ｔ２）以下である場合、間欠周期Ｔ１内において受信状態Ｒ１１となる回数はＮ回以上とすることができる。

例えば、送信状態Ｔ１１のデューティ比が約１／２である場合、間欠周期Ｔ１内において受信状態Ｒ１１となる回数は２回以上とすることができ、送信状態Ｔ１１の繰り返し周期を２×（Ｔ４−Ｔ２）とすれば、送信状態Ｔ１１の間の間隔はＴ４−２×Ｔ２であるから、２回の受信状態Ｒ１１のうち少なくとも１回は送信状態Ｔ１１と重なるようにすることができ、受信端末１１ｂは送信端末１１ａから送信された起動信号Ｓ１を確実に受信することができる。なお、デューティ比が約１／２としたのは、Ｔ２≪Ｔ１を想定しているからである。

また、図５に示すように、送信状態Ｔ１１のデューティ比が約１／３である場合、間欠周期Ｔ１内において受信状態Ｒ１１となる回数は３回以上とすることができ、送信状態Ｔ１１の繰り返し周期を３×（Ｔ４−Ｔ２）とすれば、送信状態Ｔ１１の間の間隔は２×Ｔ４−３×Ｔ２であるから、３回の受信状態Ｒ１１のうち少なくとも１回は送信状態Ｔ１１と重なるようにすることができ、受信端末１１ｂは送信端末１１ａから送信された起動信号Ｓ１を確実に受信することができる。

なお、送信状態Ｔ１１の期間Ｔ４と間隔Ｎ×（Ｔ４−Ｔ２）は電源回路の性能に応じて任意に設定することができ、電源回路の性能によって受信状態Ｒ１１の回数Ｎおよび間隔（Ｔ４−Ｔ２）を決定することができる。
これにより、連続して送信状態Ｔ１１となる期間を短くすることができ、コイン電池のように連続的に流せる負荷電流が極めて小さい電池１７ａ、１７ｂを用いた場合においても、送信状態Ｔ１１を維持するために必要な電流を取り出すことが可能となることから、連続的に流せる負荷電流が極めて小さい電池１７ａ、１７ｂを駆動源として使用しつつ、送信端末１１ａと受信端末１１ｂとの間で間欠無線通信を実現することができる。

なお、上述した実施形態では、受信端末１１ｂが間欠的に受信状態Ｒ１１に移行し、送信端末１１ａが間欠的に送信状態Ｔ１１に移行する方法について説明したが、受信端末１１ｂを間欠的に送信状態Ｔ１１に移行させ、送信端末１１ａを間欠的に受信状態Ｒ１１に移行させることで、双方向通信を行う方法に適用してもよい。
また、送信状態制御手段３１ａ、送信間隔制御手段３２、受信状態制御手段３１ｂおよび受信間隔制御手段３２ｂは、これらの手段で行われる処理を遂行させる命令が記述されたプログラムをコンピュータに実行させることにより実現することができる。

そして、このプログラムをＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶しておけば、受信端末１１ａおよび送信端末１１ｂに搭載されたコンピュータに記憶媒体を装着し、そのプログラムをコンピュータにインストールすることにより、送信状態制御手段３１ａ、送信間隔制御手段３２、受信状態制御手段３１ｂおよび受信間隔制御手段３２ｂで行われる処理を実現することができる。また、このプログラムを通信ネットワークを介して受信端末１１ａおよび送信端末１１ｂに搭載されたコンピュータにダウンロードすることにより、このプログラムを受信端末１１ａおよび送信端末１１ｂにインストールするようにしてもよい。

図６は、本発明の第２実施形態に係る通信装置の概略構成を示すブロック図である。
図６において、送信端末５１ａは図１の送信端末１１ａと同様の構成をとることができる。また、受信端末５１ａは、図１の受信端末１１ａの構成に加え、受信タイミング制御手段３３ｂが設けられている。ここで、受信タイミング制御手段３３ｂは、パルス状になるように制御された受信状態のタイミングを間欠周期Ｔ１ごとに変化させることができる。

図７は、図６の通信装置の間欠送受信動作を示すタイミング図である。
図７において、受信端末５１ｂ側では、制御部１２ｂは間欠周期Ｔ１に従って間欠的に動作状態に移行し、制御部１２ｂは受信期間Ｔ２において、スイッチ２０ｂａをオンして電源を無線受信回路１４ｂに供給することにより、無線受信回路１４ｂを受信状態Ｒ１１に移行させる。ここで、無線受信回路１４ｂを受信状態Ｒ１１に移行させる場合、受信タイミング制御手段３３ｂは、（Ｔ４−Ｔ２）の間隔で設けられた受信タイミングｔ１、ｔ２、ｔ３、・・・、ｔＮで受信状態Ｒ１１になるように、受信状態Ｒ１１に移行するタイミングを間欠周期Ｔ１ごとに変化させ、間欠周期Ｔ１ごとに受信状態Ｒ１１に変化する回数を１回とすることができる。

そして、制御部１２ｂは、受信状態Ｒ１１の後にスイッチ２０ｂをオフし、無線受信回路１４ｂの電源を切断することにより、無線受信回路１４ｂをスリープ期間に移行させるとともに、制御部１２ｂは自らスリープ状態となることができる。
一方、送信端末５１ａ側では、制御部１２ａは、スイッチ１９ａをオフすることにより、無線送信回路１３ａの電源を切断するとともに、制御部１２ａは自らスリープ状態となることができる。そして、制御部１２ａは、スイッチ１９ａを間欠的にオンして電源を無線送信回路１３ａに供給することにより、無線送信回路１３ａを一定時間Ｔ４だけ送信状態Ｔ１１に繰り返し移行させ、受信端末５１ｂを起動するための起動信号Ｓ１を送信する。ここで、送信状態制御手段３１ａは、送信状態Ｔ１１が間欠的に繰り返される時間は（Ｎ×Ｔ１）以上とすることができる。

そして、送信端末５１ａから送信された起動信号Ｓ１が受信端末５１ｂにて受信されると、受信端末５１ｂは、起動信号Ｓ１に基づいて自端末が送信端末５１ａとの間での情報の送信相手かどうかを判断する。そして、自端末が送信端末５１ａとの間での情報の送信相手である場合、起動信号Ｓ１に基づいて送信端末５１ａから送信される情報のタイミングを判断し、そのタイミングに受信状態Ｒ１２が起動されるようにタイマを起動する。そして、タイマがタイムアップすると、受信端末５１ｂは受信状態Ｒ１２に移行するとともに、受信端末５１ｂが受信状態Ｒ１２に移行している間に、送信端末５１ａは送信状態Ｔ１２に移行し、送信端末５１ａから送信された送信信号Ｓ２が受信端末５１ｂにて受信される。

これにより、間欠周期Ｔ１より短い期間内においてパルス状に繰り返されるように送信状態Ｔ１１の間隔を制御した場合においても、間欠的に受信状態に移行する受信端末５１ｂを送信端末１１ａ側で捕捉することができ、連続的に流せる負荷電流が極めて小さい電池１７ａ、１７ｂを駆動源として使用しつつ、送信端末５１ａと受信端末５１ｂとの間で間欠無線通信を実現することができる。
なお、上述した実施形態では、受信端末５１ｂが間欠的に受信状態Ｒ１１に移行し、送信端末５１ａが間欠的に送信状態Ｔ１１に移行する方法について説明したが、受信端末５１ｂを間欠的に送信状態Ｔ１１に移行させ、送信端末５１ａを間欠的に受信状態Ｒ１１に移行させることで、双方向通信を行う方法に適用してもよい。

図８は、本発明の第３実施形態に係る通信装置の概略構成を示すブロック図である。
図８において、受信端末１１１ａには、データを無線にて送信する無線送信回路１１３ａ、無線で送信されたデータを受信する無線受信回路１１４ａ、データの送受信の制御を行う制御部１１２ａ、データの送受信の切り替えを行う切り替え手段１１５ａ、データを電波として空間に送出したり受信したりするアンテナ１１６ａ、無線送信回路１１３ａ、無線受信回路１１４ａおよび制御部１１２ａの電源を供給する電池１１７ａ、上位装置とデータのやり取りを行うインターフェース１１８ａ、無線送信回路１１３ａの電源をオン／オフするスイッチ１１９ａ、無線受信回路１１４ａの電源をオン／オフするスイッチ１２０ａが設けられている。
なお、インターフェース１１８ａを介してデータのやり取りを行う上位装置としては、例えば、情報処理装置、スイッチやセンサ、表示器などを挙げることができる。また、制御部１１２ａにはタイマが設けられ、制御部１１２ａ自体の消費電力を最低に維持するスリープ状態となり、一定時間後に動作状態に移行することができる。

ここで、制御部１１２ａには、無線送信回路１１３ａまたは無線受信回路１１４ａを間欠的に動作状態に移行させる動作状態制御手段１３１ａが設けられ、動作状態制御手段１３１ａには、第１送信状態制御手段１３２ａ、第１受信状態制御手段１３３ａおよび送信間隔制御手段１３４ａが設けられている。そして、第１送信状態制御手段１３２ａは、受信端末１１１ａの動作状態において受信端末１１１ａが動作状態にあることを送信端末１１１ｂに知らせるための送信状態Ｔ１１１に移行させることができる。また、第１受信状態制御手段１３３ａは、受信端末１１１ａが動作状態にあることを送信端末１１１ｂに知らせるための送信状態Ｔ１１１に引き続いて、送信端末１１１ｂから送信されたデータを受信するための受信状態Ｒ１１１に移行させることができる。また、送信間隔制御手段１３４ａは、受信端末１１１ａの動作状態の間欠周期（ＴＴ＋ＴＲ＋ＴＳ）より短い期間内においてパルス状に繰り返されるように送信状態Ｔ１１１の間隔を制御することができる。

そして、動作状態制御手段１３１ａは、一定期間ＴＴの送信状態Ｔ１１１とそれに続く一定期間ＴＲの受信状態Ｒ１１１を、スリープ期間ＴＳだけ間隔を空けながら間欠的に繰り返すことができる。なお、動作期間（ＴＴ＋ＴＲ）はスリープ期間ＴＳに対して十分に短くすることができ、受信端末１１１ａの消費電力は以下の（１）式を満たすことができる。
（ＴＴ×ＰＴ＋ＴＲ×ＰＲ）≪ＰＲ×（ＴＴ＋ＴＲ＋ＴＳ） ・・・（１）
ただし、ＰＴは送信時に無線送信回路１１３ａおよび制御部１１２ａにて消費される電力、ＰＲは受信時に無線受信回路１１４ａおよび制御部１１２ａにて消費される電力である。この式により、無線受信回路１１４ａを常時受信状態とした場合に比べて期間（ＴＴ＋ＴＲ＋ＴＳ）に消費される電力を削減することができる。

一方、送信端末１１１ｂには、データを無線にて送信する無線送信回路１１３ｂ、無線で送信されたデータを受信する無線受信回路１１４ｂ、データの送受信の制御を行う制御部１１２ｂ、データの送受信の切り替えを行う切り替え手段１１５ｂ、データを電波として空間に送出したり受信したりするアンテナ１１６ｂ、無線送信回路１１３ｂ、無線受信回路１１４ｂおよび制御部１１２ｂの電源を供給する電池１１７ｂ、上位装置とデータのやり取りを行うインターフェース１１８ｂ、無線送信回路１１３ｂの電源をオン／オフするスイッチ１１９ｂ、無線受信回路１１４ｂの電源をオン／オフするスイッチ１２０ｂが設けられている。

ここで、制御部１１２ｂには、無線送信回路１１３ｂまたは無線受信回路１１４ｂを間欠的に動作状態に移行させる動作状態制御手段１３１ｂが設けられ、動作状態制御手段１３１ｂには、第２送信状態制御手段１３２ｂ、第２受信状態制御手段１３３ｂおよび受信間隔制御手段１３４ｂが設けられている。そして、第２受信状態制御手段１３３ｂは、送信事象Ｊ１１の発生を契機として、受信端末１１１ａが動作状態にあるということを送信端末１１１ｂが知るための受信待ち状態Ｒ１１２に移行させることができる。なお、送信事象Ｊ１１としては、例えば、上位装置からの送信指令、送信端末１１１ｂ内部で発生した電池電圧情報、他の無線機から中継送信されるデータを受信した場合などを挙げることができる。そして、送信端末１１１ｂは、送信事象Ｊ１１が発生することにより、どの受信端末１１１ａにデータを送信したらよいかを判断することができる。

また、第２送信状態制御手段１３２ｂは、受信待ち状態Ｒ１１２において受信端末１１１ａが送信相手であることを示すデータを送信端末１１１ｂが受信した場合、動作状態にある受信端末１１１ａにデータを送信するための送信状態Ｔ１１２に移行させることができる。
また、受信間隔制御手段１３４ｂは、パルス状に繰り返される受信端末１１１ａの送信状態Ｔ１１１に受信タイミングが一致する部分があるようにしながら、間欠周期（ＴＴ＋ＴＲ＋ＴＳ）内において受信待ち状態Ｒ１１２がパルス状に繰り返されるように受信待ち状態Ｒ１１２の間隔を制御することができる。

そして、送信端末１１１ｂは、送信事象Ｊ１１が発生すると、一定時間ＴＷだけパルス状に繰り返されるようにしながら受信待ち状態Ｒ１１２になることができる。ここで、一定時間ＴＷは電波を受信可能な場所に存在する全ての受信端末１１１ａの送信状態Ｔ１１１を確認できるようにするために、以下の式を満たすように設定することができる。
ＴＷ＞ＴＴ＋（ＴＴ＋ＴＲ＋ＴＳ） ・・・（２）
ただし、通信エラーなどにより受信端末１１１ａの送信状態Ｔ１１１を確認できない場合も考慮して、Ｎ（Ｎは２以上の整数）回だけ受信端末１１１ａの送信状態Ｔ１１１を確認できるように、以下の式を満たすように一定時間ＴＷを設定することができる。
ＴＷ＞ＴＴ＋Ｎ×（ＴＴ＋ＴＲ＋ＴＳ） ・・・（３）

図９は、図８の通信装置の間欠通信方法の一例を示すタイミング図である。
図９において、受信端末１１１ａ側では、動作期間（ＴＴ＋ＴＲ）において制御部１１２ａは動作状態に移行し、制御部１１２ａは送信期間ＴＴにおいて、スイッチ１１９ａをオンして電源を無線送信回路１１３ａに供給することにより、無線送信回路１１３ａを送信状態Ｔ１１１に移行させる。また、制御部１１２ａは送信期間ＴＴに続く受信期間ＴＲおいて、スイッチ１２０ａをオンして電源を無線受信回路１１４ａに供給することにより、無線受信回路１１４ａを受信状態Ｒ１１１に移行させる。そして、制御部１１２ａは、一定期間ＴＴの送信状態Ｔ１１１とそれに続く一定期間ＴＲの受信状態Ｒ１１１の後にスイッチ１１９ａ、１２０ａをオフし、無線送信回路１１３ａおよび無線受信回路１１４ａの電源を切断することにより、スリープ期間ＴＳに移行させるとともに、制御部１１２ａは自らスリープ状態となることができる。そして、制御部１１２ａは、一定期間ＴＴの送信状態Ｔ１１１とそれに続く一定期間ＴＲの受信状態Ｒ１１１をスリープ期間ＴＳだけ間隔を空けながら間欠的に繰り返すことができる。

一方、送信端末１１１ｂ側では、制御部１１２ｂは、スイッチ１１９ｂ、１２０ｂをオフすることにより、無線送信回路１１３ｂおよび無線受信回路１１４ｂの電源を切断するとともに、制御部１１２ｂは自らスリープ状態となることができる。そして、送信事象Ｊ１１が発生すると、制御部１１２ｂは、スイッチ１２０ｂをオンして電源を無線受信回路１１４ｂに供給することにより、無線受信回路１１４ｂを一定時間ＴＷだけ受信待ち状態Ｒ１２に移行させる。

そして、受信端末１１１ａ側において無線送信回路１１３ａが送信状態Ｔ１１１に移行されると、無線送信回路１１３ａはアンテナ１１６ａを介して間欠送信信号Ｓ１１を送信することができる。なお、間欠送信信号Ｓ１１には、個々の受信端末１１１ａに固有なコードを含めることができる。
そして、送信状態Ｔ１１１において間欠送信信号Ｓ１１が受信端末１１１ａから送信されると、受信待ち状態Ｒ１１２となっている送信端末１１１ｂにて間欠送信信号Ｓ１１が受信される。ここで、（２）式を満たすように受信待ち状態Ｒ１１２の時間ＴＷを設定することにより、間欠送信信号Ｓ１１が受信待ち状態Ｒ１１２と非同期で受信端末１１１ａから送信された場合においても、電波を受信可能な場所に存在する全ての送信端末１１１ｂに間欠送信信号Ｓ１１を受信させることができ、受信端末１１１ａの動作状態を送信端末１１１ｂに確実に知らせることができる。

そして、受信待ち状態Ｒ１２となっている送信端末１１１ｂにて間欠送信信号Ｓ１１が受信されると、送信端末１１１ｂは、間欠送信信号Ｓ１１に含まれる受信端末１１１ａに固有なコードに基づいて、その受信端末１１１ａが送信相手であるかどうかを判断する。そして、その受信端末１１１ａが送信相手であると確認された場合には、送信端末１１１ｂは送信状態Ｔ１２に直ちに移行し、送信信号Ｓ１２を受信端末１１１ａに送信することができる。

ここで、受信端末１１１ａ側では、送信状態Ｔ１１１において間欠送信信号Ｓ１１を送信すると、その直後に受信状態Ｒ１１１に移行することができるので、送信端末１１１ｂが送信状態Ｔ１１１にいる時には、受信端末１１１ａは受信状態Ｒ１１１にいることができ、タイマなどを用いて受信端末１１ａと送信端末１１ｂとの間で同期をとることなく、受信端末１１ａは送信端末１１１ｂから送信された送信信号Ｓ１２を受信することができる。

これにより、送信端末１１ｂから送信されたデータを受信端末１１１ａが受信する直前に、受信端末１１１ａが動作状態にあることを送信端末１１１ｂに知らせることが可能となるとともに、送信端末１１１ｂ側では受信端末１１１ａ側にデータを送信する前に受信待ち状態Ｒ１１２で待機することが可能となる。
このため、受信端末１１１ａが間欠的に動作状態を繰り返している場合においても、受信端末１１１ａと送信端末１１１ｂとで動作タイミングを同期化させることなく、受信端末１１１ａが動作状態にある時にデータを受信することが可能となるとともに、送信端末１１１ｂが受信端末１１１ａを捕捉するために、送信端末１１１ｂが長時間送信状態Ｔ１１２を継続させる必要がなくなることから、送受信時の低消費電力化を図りつつ、送信動作中における空間のチャンネルの占有時間を低減することができる。

また、受信端末１１１ａでは、送信間隔制御手段１３４ａは、間欠周期（ＴＴ＋ＴＲ＋ＴＳ）より短い期間内においてパルス状に繰り返されるように送信状態Ｔ１１１の間隔を制御するとともに、送信端末１１１ｂでは、受信間隔制御手段１３４ｂは、パルス状に繰り返される送信状態Ｔ１１１に受信タイミングが一致する部分があるようにしながら、間欠周期（ＴＴ＋ＴＲ＋ＴＳ）内においてパルス状に繰り返されるように受信待ち状態Ｒ１１２の間隔を制御することができる。

そして、間欠周期（ＴＴ＋ＴＲ＋ＴＳ）より短い期間内においてパルス状に繰り返されるように送信状態Ｔ１１１の間隔が制御された場合においても、間欠動作する送信端末１１１ｂが受信端末１１１ａを確実に捕捉できるようにするために、受信間隔制御手段１３４ｂは、間欠周期（ＴＴ＋ＴＲ＋ＴＳ）内において時間（Ｔ１４−Ｔ１２）以下の間隔で複数回の送信状態Ｔ１１１に移行させることができる。また、受信待ち状態Ｒ１１２の間隔がＮ×（Ｔ１４−Ｔ１２）以下である場合、間欠周期（ＴＴ＋ＴＲ＋ＴＳ）内において送信状態Ｔ１１１となる回数はＮ回以上とすることができる。ただし、Ｔ１４は、パルス状に繰り返される受信待ち状態Ｒ１１２のパルス幅、Ｔ１２は、パルス状に繰り返される送信状態Ｔ１１１のパルス幅である。

これにより、送受信時の低消費電力化を図りつつ、送信動作中における空間のチャンネルの占有時間を低減することができる上に、連続して受信待ち状態Ｒ１１２となる期間を短くすることができ、コイン電池のように連続的に流せる負荷電流が極めて小さい電池１７ａ、１７ｂを用いた場合においても、受信待ち状態Ｒ１１２を維持するために必要な電流を取り出すことが可能となることから、連続的に流せる負荷電流が極めて小さい電池１７ａ、１７ｂを駆動源として使用しつつ、送信端末１１１ａと受信端末１１１ｂとの間で間欠無線通信を実現することができる。

なお、第１送信状態制御手段１３２ａ、第１受信状態制御手段１３３ａ、送信間隔制御手段１３４ａ、第２送信状態制御手段１３２ｂ、第２受信状態制御手段１３３ｂおよび受信間隔制御手段１３４ｂは、これらの手段で行われる処理を遂行させる命令が記述されたプログラムをコンピュータに実行させることにより実現することができる。

そして、このプログラムをＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶しておけば、受信端末１１１ａおよび送信端末１１１ｂに搭載されたコンピュータに記憶媒体を装着し、そのプログラムをコンピュータにインストールすることにより、第１送信状態制御手段１３２ａ、第１受信状態制御手段１３３ａ、送信間隔制御手段１３４ａ、第２送信状態制御手段１３２ｂ、第２受信状態制御手段１３３ｂおよび受信間隔制御手段１３４ｂで行われる処理を実現することができる。また、このプログラムを通信ネットワークを介して受信端末１１１ａおよび送信端末１１１ｂに搭載されたコンピュータにダウンロードすることにより、このプログラムを受信端末１１１ａおよび送信端末１１１ｂにインストールするようにしてもよい。

本発明の第１実施形態に係る通信装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る通信装置に適用される電源回路の一例を示す図である。 図２の電源回路に流すことができる電流を示す図である。 図４（ａ）は、図１の通信装置の間欠送受信動作を示すタイミング図、図４（ｂ）は図４（ａ）の一部を拡大して示すタイミング図である。 本発明の一実施形態に係る通信装置の間欠通信方法のその他の例を示すタイミング図である。 本発明の第２実施形態に係る通信装置の概略構成を示すブロック図である。 図６の通信装置の間欠送受信動作を示すタイミング図である。 本発明の第３施形態に係る通信装置の概略構成を示すブロック図である。 図８の通信装置の間欠通信方法を示すタイミング図である。

符号の説明

１１ａ、５１ａ、１１１ｂ 送信端末
１１ｂ、５１ｂ、１１１ａ 受信端末
１２ａ、１２ｂ、１１２ａ、１１２ｂ 制御部
１３ａ、１３ｂ、１１３ａ、１１３ｂ 無線送信回路
１４ａ、１４ｂ、１１４ａ、１１４ｂ 無線受信回路
１５ａ、１５ｂ、１１５ａ、１１５ｂ 切り替え手段
１６ａ、１６ｂ、１１６ａ、１１６ｂ アンテナ
１７ａ、１７ｂ、１１７ａ、１１７ｂ 電池
１８ａ、１８ｂ、１１８ａ、１１８ｂ インターフェース
１９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０ｂ、１１９ａ、１１９ｂ、１２０ａ、１２０ｂ スイッチ
３１ａ 送信状態制御手段
３２ａ、１３４ａ 送信間隔制御手段
３１ｂ 受信状態制御手段
３２ｂ、１３４ｂ 受信間隔制御手段
３３ｂ 受信タイミング制御手段
１３１ａ 動作状態制御手段
１３２ａ 第１送信状態制御手段
１３３ａ 第１受信状態制御手段
１３２ｂ 第２送信状態制御手段
１３３ｂ 第２受信状態制御手段

Claims (13)

1. データを無線にて送信する無線送信回路と、
   送信事象の発生を契機として、前記無線送信回路を送信状態に移行させる送信状態制御手段と、
   間欠的に移行される受信状態の間欠周期より短い期間内においてパルス状に繰り返されるように前記送信状態の間隔を制御する送信間隔制御手段とを備えることを特徴とする無線送信装置。
2. データを無線にて送信する無線送信回路と、
   無線で送信されたデータを受信する無線受信回路と、
   送信事象の発生を契機として、受信側が動作状態にあるということを送信側で知るための受信待ち状態に移行させる受信状態制御手段と、
   前記受信待ち状態において前記受信側が送信相手であることを示すデータを前記送信側で受信した場合、前記動作状態にある受信側にデータを送信するための送信状態に移行させる送信状態制御手段と、
   前記受信待ち状態がパルス状に繰り返されるように前記受信待ち状態の間隔を制御する受信間隔制御手段とを備えることを特徴とする無線送信装置。
3. 無線で送信されたデータを受信する無線受信回路と、
   前記無線受信回路を所定の間欠周期で間欠的に受信状態に移行させる受信状態制御手段と、
   パルス状に繰り返される送信側の送信状態に受信タイミングが一致する部分があるようにしながら、前記間欠周期内において前記受信状態がパルス状に繰り返されるように前記受信状態の間隔を制御する受信間隔制御手段とを備えることを特徴とする無線受信装置。
4. 無線で送信されたデータを受信する無線受信回路と、
   前記無線受信回路を所定の間欠周期で間欠的に受信状態に移行させる受信状態制御手段と、
   前記間欠周期内において前記受信状態がパルス状になるように前記受信状態の間隔を制御する受信間隔制御手段と、
   前記パルス状になるように制御された受信状態のタイミングを間欠周期ごとに変化させる受信タイミング制御手段とを備えることを特徴とする無線受信装置。
5. 所定の間欠周期で間欠的に受信側を受信状態に移行させるステップと、
   送信事象の発生を契機として、前記間欠周期よりも短い周期でパルス状に繰り返されるように送信状態の間隔を制御しながら送信側を送信状態に移行させるステップとを備えることを特徴とする無線通信方法。
6. 前記送信状態におけるパルス幅がＴ４、前記受信状態におけるパルス幅がＴ２であるとすると、前記間欠周期内において、（Ｔ４−Ｔ２）以下の間隔で複数回の受信状態に移行することを特徴とする請求項５記載の無線通信方法。
7. 前記送信状態の間隔がＮ×（Ｔ４−Ｔ２）以下である場合、前記間欠周期内において前記受信状態となる回数はＮ回以上であることを特徴とする請求項６記載の無線通信方法。
8. 前記送信状態におけるパルス幅がＴ４、前記受信状態におけるパルス幅がＴ２であるとすると、前記間欠周期内において、間欠周期ごとに受信状態に移行するタイミングを（Ｔ４−Ｔ２）以下の間隔で変化させることを特徴とする請求項５記載の無線通信方法。
9. 前記送信状態の間隔がＮ×（Ｔ４−Ｔ２）以下である場合、前記間欠周期内において前記受信状態となるタイミングはＮ以上であることを特徴とする請求項８記載の無線通信方法。
10. 前記間欠周期をＴ１とすると、前記送信状態が繰り返される時間は（Ｎ×Ｔ１＋Ｔ２）以上であることを特徴とする請求項９記載の無線通信方法。
11. 受信側において所定の間欠周期で間欠的に動作状態に移行しながら、前記受信側が動作状態にあることを送信側に知らせるための送信状態に移行するステップと、
    前記受信側の送信状態に引き続いて前記送信側から送信されたデータを受信するための受信状態に移行するステップと、
    送信側において送信事象の発生を契機として、前記間欠周期よりも短い周期でパルス状に繰り返されるように受信待ち状態の間隔を制御しながら、受信側が動作状態にあるということを前記送信側で知るため受信待ち状態に移行するステップと、
    前記動作状態にある受信側にデータを送信するための送信状態に移行するステップとを備えることを特徴とする無線通信方法。
12. 所定の間欠周期で間欠的に受信側を受信状態に移行させるステップと、
    送信事象の発生を契機として、前記間欠周期よりも短い周期でパルス状に繰り返されるように送信状態の間隔を制御しながら送信側を送信状態に移行させるステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする無線通信プログラム。
13. 受信側において所定の間欠周期で間欠的に動作状態に移行しながら、前記受信側が動作状態にあることを送信側に知らせるための送信状態に移行するステップと、
    前記受信側の送信状態に引き続いて前記送信側から送信されたデータを受信するための受信状態に移行するステップと、
    送信側において送信事象の発生を契機として、前記間欠周期よりも短い周期でパルス状に繰り返されるように受信待ち状態の間隔を制御しながら、受信側が動作状態にあるということを前記送信側で知るため受信待ち状態に移行するステップと、
    前記動作状態にある受信側にデータを送信するための送信状態に移行するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする無線通信プログラム。

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