JP2009071422A - 無線通信装置及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信子機の低消費電力を維持する。
【解決手段】本発明の通信装置は、センサからのデータを取り込み保持する取込保持手段、上記データを判定する第１の判定手段、及び、送信電力が可変である送信手段を有する通信装置であって、上記第１の判定手段の判定結果を用いて、上記送信手段の送信電力の大きさを決定することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信装置及び無線通信方法に関する。

センサが感知するデータを通信子機が取り込み、更にその通信子機がそのデータを通信親機に適宜無線送信するような無線通信装置においては、通信子機は通常電源としてバッテリを利用する。

親機が屋内の一つの場所に設置されるのが通常であるのに対して、子機は、バッテリ交換が不便な屋外や遠隔地などに複数設置されることが多い。そのため、子機を駆動するバッテリの電力は、極力消費されないことが望ましい。

通信子機が低消費電力を維持するような工夫は、従来、様々なされている。
特許文献１は、電文を送信した時にある時間まで待ち受け時間周期を短くするように切り替えることで、通信効率を向上させる間欠受信待ち受け通信機器を開示する。
特許文献２は、電源が起動してからキャリアセンスするまでの時間を周波数判定の基準を緩くすることにより短縮し、平均消費電流を削減する間欠受信待ち受け通信機器を開示する。この通信機器では、データ復調時には正確に復調され得るように周波数判定の基準が厳しくされている。
特許文献３は、ガスメータ等に利用される流量計測装置を開示する。該流量計測装置はタイマーを保有し、一定の時間間隔で受信回路をオンさせるような間欠動作をすることで低消費電力化を図る。更に、該流量計測装置は、受信手段からの受信信号から受信チャンネルが使用中であるかどうかを検出する空きチャンネル検出手段と、空きチャンネル検出手段からのチャンネルが使用中であることを知らせる信号により受信チャンネルを変更するチャンネル選択手段と、空きチャンネル検出手段からの空きチャンネル検出信号により送受信制御手段を介して起動する同期信号発生手段とを備え、同期信号発生手段からの信号は空きチャンネル検出手段により検出したチャンネルで送信手段を介して送信されるようにするものである。

しかしながら、特許文献１に開示される発明（通信機器）は、間欠受信待ち受け機器における通信効率向上を目的としたものであり、間欠受信待ち受け機器であることで受信回路の低消費電力化を狙っているが、送信動作を行う時の消費電力の削減を特に意図するものではない。特許文献２に開示される発明や、特許文献３に記事される発明も同様であり、送信動作を行う時の消費電力の削減については、特段言及されていない。
特開２００５−１１５９０１公報 特許第３４３０５９０号公報 特許第３３５１００４号公報

センサ等のデータを子機から無線送信し親機がそれを受信して処理する通信装置であって、センサ等の備わる子機がバッテリ駆動される通信装置において、子機側の消費電力を削減し、バッテリの交換頻度を抑えることを目的とする。そのために、子機側が送信動作を行う時に比較的大きな電力を消費するパワーアンプの送信電力を必要十分なものにして、必要以上に大きな電力を消費させないようにする。

本発明は、上記の目的を達成するために為されたものである。本発明に係る請求項１に記載の通信装置は、
センサからのデータを取り込み保持する取込保持手段、
上記データを判定する第１の判定手段、及び、
送信電力が可変である送信手段を有する通信装置であって、
上記第１の判定手段の判定結果を用いて、上記送信手段の送信電力の大きさを決定することを特徴とする。

本発明に係る請求項２に記載の通信装置は、
受信信号強度を検知する検知手段、
上記検知された受信信号強度を判定する第２の判定手段、及び、
送信電力が可変である送信手段を有する通信装置であって、
上記第２の判定手段の判定結果を用いて、上記送信手段の送信電力の大きさを決定することを特徴とする。

本発明に係る請求項３に記載の通信装置は、
センサからのデータを取り込み保持する取込保持手段、
受信信号強度を検知する検知手段、
上記センサから上記取込保持手段に取り込まれて保持されるデータを判定し、且つ、上記検知された受信信号強度を判定する第３の判定手段、及び、
送信電力が可変である送信手段を有する通信装置であって、
上記第３の判定手段の判定結果を用いて、上記送信手段の送信電力の大きさを決定することを特徴とする。

本発明に係る請求項４に記載の通信装置は、
動作モードを設定するレジスタを有し、
上記レジスタに格納されるデータは外部通信機器から送信されることを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか一に記載の通信装置である。

本発明に係る請求項５に記載の通信方法は、
センサからのデータを取り込み保持する取込保持ステップ、
上記データを判定する第１の判定ステップ、
上記第１の判定ステップの判定結果を用いて、送信電力の大きさを決定する設定ステップ、及び、
設定された送信電力によって送信を行う送信ステップ
を含む通信方法である。

本発明に係る請求項６に記載の通信方法は、
受信信号強度を検知する検知ステップ、
上記検知された受信信号強度を判定する第２の判定ステップ、
上記第２の判定ステップの判定結果を用いて、送信電力の大きさを決定する設定ステップ、及び、
設定された送信電力によって送信を行う送信ステップ
を含む通信方法である。

本発明に係る請求項７に記載の通信方法は、
センサからのデータを取り込み保持する取込保持ステップ、
受信信号強度を検知する検知ステップ、
上記センサから取り込まれて保持されるデータを判定し、且つ、上記検知された受信信号強度を判定する第３の判定ステップ、
上記第３の判定ステップの判定結果を用いて、送信電力の大きさを決定する設定ステップ、及び、
設定された送信電力によって送信を行う送信ステップ
を含む通信方法である。

本発明を利用することにより、次のような効果を奏することができる。

センサから取り込むデータは、その近傍に配置されている送信手段周辺の環境を反映しているため、送信手段の環境に対する特性変化をキャンセルするようにその動作状態を設定することが可能となる。従って、必要以上に送信電力を大きくしなくてもよいため、無線通信装置の低消費電力化が可能となる。更に、伝播経路の状況を反映した受信信号強度を用いて送信信号出力のパワー制御を行なうことでも、必要以上に送信電力を大きくしなくてもよいこととなり、無線通信装置の低消費電力化が可能となる。

以下、図面を参照して本発明に係る好適な実施形態を説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置の概略のブロック図である。無線子機（以下、子機と言う。）２は、無線親機（以下、親機と言う。）と、データを相互に送受信する。親機４、子機２には夫々、データ通信のためのアンテナ１０、６が備わる。

子機２には、センサ８が付属する。以下では、センサ８は温度を感知するものとして話を進めるが、他の物理的条件（例えば、湿度、風力、気圧など）を感知するものであってもよい。また、センサ８が子機２の筐体に含まれるものであってもよい。

子機２は、データ取込保持手段１２、送信手段１４、及び送信電力制御手段１６を含む。更に、送信手段１４はパワーアンプ１８を有し、送信電力制御手段１６はゲイン判定手段２０を有する。

センサ８により感知された温度データは、データ取込保持手段１２に取り込まれて保持される。更に、保持された温度データは送信手段により、適宜アンテナ６を介して親機４に送信される。送信手段１８による送信の際、パワーアンプ１８により送信のための電力が与えられるが、その電力値は以下のようにして送信電力制御手段１６により設定される。

まず、送信電力制御手段１６は、温度データをデータ取込保持手段１２から受け取る。送信手段１４のパワーアンプ１８ではゲインが１０段階で可変状に設定されることが想定されている。もちろんこれより多い段階で設定されるものであってもよいし、これより少ない段階で設定されるものであってもよい。そして、送信電力制御手段１６に含まれるゲイン判定手段２０は、感知された温度（データ）が上記１０段階のどのゲインに相当するかを判定する。

ゲイン判定手段２０は、例えば、図３に示すようなグラフデータを有しており、温度データに対応するゲインを判定する。送信手段１４の近傍に配置されるセンサが感知するデータは、送信手段１４の送信環境を示していると言えるから、その送信環境に適したゲインを予め探知しておき、それらをゲイン判定手段２０に予め記録させておけばよいことになる。

判定されたゲインは、送信電力制御手段１６によりパワーアンプ１８に設定される。送信手段１４は、設定されたゲインに従う電力をパワーアンプ１８から与えられて、データ送信を行う。

第１の実施形態に係る通信装置を利用することにより、送信のための電力を多く必要とする温度では、それに必要な電力がパワーアンプ１８から供給されることになるし、送信のための電力が少なくて済む温度でも、十分な電力がパワーアンプ１８から供給されることになる。即ち、全体として送信において低電力化が図れる。

［第２の実施形態］
図２は、本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置の概略のブロック図である。第２の実施形態に係る無線通信装置は、第１の実施形態に係る無線通信装置と、略、同様のものである。従って、同一の部位には同一の符号を付して説明を省略し、両者の差異を中心に説明する。

第２の実施形態に係る子機２’は、受信手段２２を含む。子機２’は、親機４から送信されたデータをアンテナ６を介して受信手段２２により受信する。親機４からのデータには、子機２’の動作モードを決定するデータ（パラメータデータ）が含まれる。この子機２’の動作を決定するパラメータデータは、動作モード設定レジスタ２４（図２参照）に格納される。そして、子機２’は、動作モード設定レジスタ２４に格納されたパラメータデータに従って動作する。

動作モード設定レジスタ２４に格納されるパラメータデータには、例えば、
（１）送信手段１４がオン（ＯＮ）となる周期を示すデータ、
（２）受信手段２２がデータ送信後の何秒後にオン（ＯＮ）して受信状態になり、その後何秒後にオフ（ＯＦＦ）状態になるかを示すデータ
などが含まれる。

また、受信手段２２は、信号強度検知手段２６を有する。信号強度検知手段２６は、親機４からの信号の強度を検知する。親機４からの信号強度は、通常、親機４から子機２’までの伝播経路を相当程度反映する情報である。例えば、距離が大きい場合や障害物を挟む場合には、親機４からの受信信号強度は小さくなる。逆に、受信信号強度が大きい場合には、伝播経路における信号強度のロスが小さいのだから、親機４に対してデータ送信する際も信号強度ロスは小さいと見なしうる。

従って、ゲイン判定手段２０’が、信号強度検知手段２６が検知した受信信号強度に基づいて、パワーアンプ１８のゲインを適切に設定すれば、必要且つ十分な電力のみ消費する低消費電力のデータ送信が実現される。ゲイン判定手段２０’は、図５に示すグラフのようなデータを有していることになる。図２に示すゲイン判定手段２０’によれば、受信信号強度が大きければ、伝搬経路における信号強度ロスが小さいとしてパワーアンプ１８のゲインも小さく設定される。逆に受信信号強度が小さければ、伝搬経路における信号強度ロスが大きいとしてパワーアンプ１８のゲインが大きく設定される。

第２の実施形態に係る通信装置を利用することにより、伝搬経路の状況に応じて、必要且つ十分な送信のための電力が供給される。従って、不必要な送信のための電力は消費されず、全体として低電力化が図れる。

［第３の実施形態］
図４は、本発明の第３の実施形態に係る無線通信装置の概略のブロック図である。第１の実施形態に係る無線通信装置は、第１及び第２の実施形態に係る無線通信装置と、略、同様のものである。従って、同一の部位には同一の符号を付して説明を省略し、両者の差異を中心に説明する。

第３の実施形態に係る子機２”のゲイン判定手段２０”は、センサ８からの温度データと、信号強度検知手段２６からの受信信号強度の、両方に基づいてパワーアンプ１８のゲインを設定する。ゲイン判定手段２０”が図２に示す温度に関するグラフから第１の仮ゲインを判定し、同時に図５に示す受信信号強度に関するグラフから第２の仮ゲインを判定し、第１の仮ゲインと第２の仮ゲインを平均してパワーアンプ１８に設定すべきゲインを決定する、というようにゲインが判定されてもよい。第１の仮ゲインと第２の仮ゲインの夫々に重みを付けた上で平均してゲインが求められてもよい。第１の仮ゲインと第２の仮ゲインの大きい方がゲインであるとされてもよい。また、他の計算式等から求められてもよい。

また、パワーアンプ１８のゲイン設定は、必ずしも常に送信時に行う必要はないともいえる。子機２”の設置時にのみ行うのでもよい。また、定期的に（例えば、定期点検時に）のみ行うのでも、電源投入時にのみ行うのでもよい。

本発明は、センサネットワークシステムなどの無線機器の分野で利用可能である。

本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置の概略のブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置の概略のブロック図である。 ゲイン判定手段が有するデータのもととなるグラフである。 本発明の第３の実施形態に係る無線通信装置の概略のブロック図である。 ゲイン判定手段が有するデータのもととなるグラフである。

符号の説明

２、２’、２”・・・通信子機、４・・・通信親機、６・・・アンテナ、８・・・センサ、１２・・・データ取込保持手段、１４・・・送信手段、１６・・・送信電力制御手段、１８・・・パワーアンプ、２０、２０’、２０”・・・ゲイン判定手段、２２・・・受信手段、２４・・・動作モード設定レジスタ、２６・・・信号強度検知手段。

Claims (7)

1. センサからのデータを取り込み保持する取込保持手段、
   上記データを判定する第１の判定手段、及び、
   送信電力が可変である送信手段を有する通信装置であって、
   上記第１の判定手段の判定結果を用いて、上記送信手段の送信電力の大きさを決定することを特徴とする通信装置。
2. 受信信号強度を検知する検知手段、
   上記検知された受信信号強度を判定する第２の判定手段、及び、
   送信電力が可変である送信手段を有する通信装置であって、
   上記第２の判定手段の判定結果を用いて、上記送信手段の送信電力の大きさを決定することを特徴とする通信装置。
3. センサからのデータを取り込み保持する取込保持手段、
   受信信号強度を検知する検知手段、
   上記センサから上記取込保持手段に取り込まれて保持されるデータを判定し、且つ、上記検知された受信信号強度を判定する第３の判定手段、及び、
   送信電力が可変である送信手段を有する通信装置であって、
   上記第３の判定手段の判定結果を用いて、上記送信手段の送信電力の大きさを決定することを特徴とする通信装置。
4. 動作モードを設定するレジスタを有し、
   上記レジスタに格納されるデータは外部通信機器から送信されることを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか一に記載の通信装置。
5. センサからのデータを取り込み保持する取込保持ステップ、
   上記データを判定する第１の判定ステップ、
   上記第１の判定ステップの判定結果を用いて、送信電力の大きさを決定する設定ステップ、及び、
   設定された送信電力によって送信を行う送信ステップ
   を含む通信方法。
6. 受信信号強度を検知する検知ステップ、
   上記検知された受信信号強度を判定する第２の判定ステップ、
   上記第２の判定ステップの判定結果を用いて、送信電力の大きさを決定する設定ステップ、及び、
   設定された送信電力によって送信を行う送信ステップ
   を含む通信方法。
7. センサからのデータを取り込み保持する取込保持ステップ、
   受信信号強度を検知する検知ステップ、
   上記センサから取り込まれて保持されるデータを判定し、且つ、上記検知された受信信号強度を判定する第３の判定ステップ、
   上記第３の判定ステップの判定結果を用いて、送信電力の大きさを決定する設定ステップ、及び、
   設定された送信電力によって送信を行う送信ステップ
   を含む通信方法。

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