JP2009273044A - 双方向無線システム - Google Patents

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Abstract

【課題】 ユーザ側でのID識別システムの構築を不要とし、転送効率を悪化させず、処理時間及び消費電力の増大を抑えることができる双方向無線システムを提供する。
【解決手段】 送信側無線機で、無線フレームにおける同期部の同期用コード、同期ワード、データ部のシステム情報をIDコードとして送信し、受信側無線機で、同期用コードで相関ピークを検出し、同期ワードで同期確立を行うと共に、同期用コード、同期ワード、システム情報をIDコードとしてID識別し、識別された場合にユーザのデータを受信する双方向無線システムである。
【選択図】 図2

Description

本発明は、双方向無線システムに係り、特に、個体識別を行うに当たり、伝送効率の改善と消費電力の低減を実現した双方向無線システムに関する。
[従来の双方向無線システム:図6]
従来の双方向無線システムについて図6を参照しながら説明する。図6は、従来の双方向無線システムの概略図である。
従来の双方向無線システムとして、例えば、イベント型双方向無線システムは、図6に示すように、子機10と親機20の2つの無線機から成り、スペクトラム拡散方式(SS:Spread Spectrum)を採用した微弱電波で動作する無線機を用いている。
子機10は、TX(送信)部11と、RX(受信)部12と、スイッチ等の入力装置13と、LED等の表示装置14と、アンテナ15を備えている。
親機20は、TX(送信)部21と、RX(受信)部22と、LED等の表示装置23と、アンテナ24を備えている。
例えば、無線機(子機)10側で、無線機(親機)20に対して、動作させたいことが起こった場合、入力装置(スイッチ等)13を動作させることにより、動作命令を送信し、その命令で、親機20を動作させる。
図6の双方向無線システムは、子機10が主導で動作するものであり、親機20は、子機10の送信を間欠受信することで、子機10からの命令を受信して動作する。子機10は、動作させたいときだけ、動作状態にするので、超低消費電力な装置を実現できる。
また、命令の伝達状況の応答や親機20の状態情報を表示装置(LED等)14に表示できるようにしたSS方式を採用した双方向通信(半2重)可能な微弱無線システムである。
[個体識別]
双方向無線システムは、対向する2つ、若しくは複数の無線機によって構成されている。
複数の無線機によって構成されている場合、それぞれの情報が混在しないように、ID(Identification)と呼ばれる個体識別を行うための符号を用いた技術が用いられている。
例えば、親機と子機との間で、個別にIDコードを持っていると、当該IDコードが一致した情報のみを受け取ることができるようになっている。
[無線フレーム:図7]
双方向無線システムにおける無線フレームについて図7を参照しながら説明する。図7は、従来の無線フレームを示す図である。
従来の無線フレームは、図7に示すように、同期部として、信号をオン/オフする時間となるガード、同期信号(Preamble)、先頭データ検知信号(Sync)、ガードで構成され、データ部として、システム情報(INFO)、ユーザのデータ(DATA)、ガードで構成されている。
そして、無線フレームの同期部で、同期信号の有無を見つけて、同期ワード(Sync)を検知することで、親機と子機との無線間で同期確立を行い、同期完了できると、システム情報とユーザのデータを送信するものとなっている。
例として、車のリモートキーレスエントリー(RKE)に使用されている無線機のID識別方法を説明する。主に、ローリングコード方式と呼ばれる技術で実現されており、これは、セキュリティ性を高めるために、IDコードを送信毎に毎回変化させる方式で、IDコードはユーザのデータでデコードされて送信され、受信側では、エンコードされて認識される。
尚、関連する先行技術として、特表2003−500912号公報(特許文献1)がある。
特許文献1には、基地局は、使われていない符号があれば、その符号を選択し、選択した符号の識別子を含む受信確認のメッセージをユーザ装置に伝送することが示されている。
そして、識別子を送る手法は、ACKメッセージに余分なビットを付加することが記載されている。
特表2003−500912号公報
しかしながら、上記従来のID認識を行う双方向無線システムでは、ユーザがID認識の仕組みを構築する必要があるため、システム構成が複雑になるという問題点があった。
また、従来のシステムでは、IDコードをユーザデータに組み込む必要があり、アクセス時間(送信時間)が、そのIDコードとしての使用ビット数分長くなるため、ユーザデータの転送効率が悪くなるという問題点があった。
従来のシステムでは、ユーザアプリケーションでID照合を行う必要があるため、処理時間が増加するという問題点があった。
また、従来のシステムでは、IDコードの判別をユーザ側のアプリケーションで行うため、もし、IDコードが不一致だった場合に、ユーザのシステムがその都度動作してしまうため、消費電力が増加し、同一システムが多数存在するときは、消費電力が増大してしまうという問題点があった。
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、ユーザ側でのID識別システムの構築を不要とし、転送効率を悪化させず、処理時間及び消費電力の増大を抑えることができる双方向無線システムを提供することを目的とする。
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、受信側無線機は送信側無線機からの送信信号を間欠受信し、送信側無線機と受信側無線機で個体識別を行う双方向無線システムであって、送信側無線機が、無線フレームの同期部で、同期を検出するための同期信号を個体識別のコードとして送信し、受信側無線機が、無線フレームの同期部における同期信号で同期を検出し、更に、当該同期信号が送受信間で予め定められた個体識別のコードである場合に、ユーザのデータを受信することを特徴とする。
本発明は、上記双方向無線システムにおいて、送信側無線機が、無線フレームの同期部で、データ部の先頭を検出するための同期ワードを個体識別のコードとして送信し、受信側無線機が、無線フレームの同期部における同期ワードを検出し、更に、当該同期ワードが送受信間で予め定められた個体識別のコードである場合に、ユーザのデータを受信することを特徴とする。
本発明は、上記双方向無線システムにおいて、送信側無線機が、無線フレームのデータ部で、システム情報を個体識別のコードとして送信し、受信側無線機が、無線フレームのデータ部におけるシステム情報が送受信間で予め定められた個体識別のコードである場合に、ユーザのデータを受信することを特徴とする。
本発明は、上記双方向無線システムにおいて、受信側無線機が、個体識別が適正に為されてユーザのデータを受信すると、送信側にACKビットを送信することを特徴とする。
本発明は、上記双方向無線システムにおいて、送信側無線機と受信側無線機は、スペクトラム拡散方式を採用した微弱電波で動作する無線機であることを特徴とする。
本発明によれば、受信側無線機は送信側無線機からの送信信号を間欠受信し、送受信間で個体識別を行う双方向無線システムであって、送信側無線機が、無線フレームの同期部で、同期を検出するための同期信号を個体識別のコードとして送信し、受信側無線機が、無線フレームの同期部における同期信号で同期を検出し、更に、当該同期信号が送受信間で予め定められた個体識別のコードである場合に、ユーザのデータを受信するようにしているので、システム構築を簡易にし、転送効率を向上させ、処理時間及び消費電力の増大を抑えることができる効果がある。
本発明によれば、送信側無線機が、無線フレームの同期部で、データ部の先頭を検出するための同期ワードを個体識別のコードとして送信し、受信側無線機が、無線フレームの同期部における同期ワードを検出し、更に、当該同期ワードが送受信間で予め定められた個体識別のコードである場合に、ユーザのデータを受信する上記双方向無線システムとしているので、システム構築を簡易にし、転送効率を向上させ、処理時間及び消費電力の増大を抑えることができる効果がある。
本発明によれば、送信側無線機が、無線フレームのデータ部で、システム情報を個体識別のコードとして送信し、受信側無線機が、無線フレームのデータ部におけるシステム情報が送受信間で予め定められた個体識別のコードである場合に、ユーザのデータを受信する上記双方向無線システムとしているので、システム構築を簡易にし、転送効率を向上させ、処理時間及び消費電力の増大を抑えることができる効果がある。
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
[発明の概要]
本発明の実施の形態に係る双方向無線システムは、送信側で、無線フレームにおける同期部の同期用コード、同期ワード、データ部のシステム情報をIDコードとして送信し、受信側で、同期用コード、同期ワード、システム情報をIDコードとしてID識別するようにしているので、ユーザ自身がID識別システムを構築する必要がなく、データ内でID認識を行わないため、アクセス時間及びレスポンス時間が高速化し、ユーザアプリケーションでID照合を行わないため、消費電力を低減できる。
[無線機の構成:図1]
本発明の実施の形態に係る双方向無線システム(本システム)の無線機について図1を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る無線機の構成ブロック図である。
本発明の実施の形態に係る無線機(本無線機)は、図1に示すように、制御部1と、信号処理部2と、無線部3と、アンテナ部4とを基本的に有している。
[各部]
本無線機の各部について具体的に説明する。
制御部1は、接続する装置(図示していない)から入力されたデータを信号処理部2に出力する。
そして、制御部1は、そのデータ出力前に、同期用コード(プリアンブルコード)、同期ワード(Sync)、システム情報(Info)をIDコードとして出力する。
また、制御部1は、信号処理部2から入力された同期用コード、同期ワード、システム情報からIDコードを取得し、取得したIDコードが自己のIDコードと一致するか否かを判定し、一致する場合に、信号処理部2で復号した受信データを取り込む。
信号処理部2は、制御部1から入力されたデータを拡散変調及びキャリア変調し、無線部3に出力する。
また、信号処理部2は、無線部1から入力された信号をキャリア復調し、逆拡散して同期した信号を復調し、受信データの復号を行って制御部1に出力する。
無線部3は、信号処理部2から入力された信号をRF(無線周波数:Radio Frequency)帯域に変換し、帯域制限して微弱無線局の電界強度レベル内で高周波増幅してアンテナ部4に出力する。
また、無線部3は、アンテナ部4から取り込まれた信号を増幅し、帯域制限してIF(中間周波数:Intermediate Frequency)帯域にダウンコンバートし、更に、信号処理部2への入力レベルに増幅する。
アンテナ部4は、無線部3から入力された信号を電波として放出する。
また、アンテナ部4は、取り込んだ電波を無線部3に出力する。
[処理概要:図2]
次に、本発明の実施形態に係る親機間欠受信処理の概略について図2を参照しながら説明する。図2は、親機間欠受信処理の概略を示すフローチャートである。
親機において、図2に示すように、間欠受信を行い(S1)、受信の期間に入ると、相関ピーク検出処理を行い(S2)、相関ピークの有無を判定する(S3)。相関ピークがなければ(Noの場合)、間欠受信S1に戻る。
相関ピークの有無の判定処理S3において、相関ピークがあれば(Yesの場合)、同期用コードを検索する(S4)。そして、同期用コードについてIDコードの認証を行い(S5)、認証できなければ(Noの場合)、間欠受信S1に戻る。
同期用コードについてIDコードの認証処理S5で、認証できれば(Yesの場合)、相関ピークの確立処理を行い(S6)、次ぎに、同期ワードの検索を行う(S7)。
そして、同期ワードについてIDコードの認証を行い(S8)、認証できなければ(Noの場合)、間欠受信S1に戻る。
同期ワードについてIDコードの認証処理S8で、認証できれば(Yesの場合)、システム情報の検索を行い(S9)、次ぎに、ユーザデータの受信処理を行う(S10)。
そして、システム情報についてIDコードの認証を行い(S11)、認証できなければ(Noの場合)、間欠受信S1に戻る。
システム情報についてIDコードの認証処理S11で、認証できれば(Yesの場合)、親機の間欠受信処理を終了する。
[同期用コード:図3]
同期用コード(プリアンブルコード)は、相互相関などにより、間違った相関ピークを誤検出してしまった場合に、正しい相関ピークであるかどうかをチェックするためのコードである。
同期用コードは、8ビットで構成されていて、「0」と「1」の数量の比率が同じで、それぞれ4ビットずつになる値のみが有効になり、そのような組合せが70通りある。
バイナリ(Binary)標記で、「0000111100001111」(E1)となるように「0」と「1」の比率が同じになるパターン(例えば「00111100」(3C)、「11100001(1E)」が繰り返されるIDコード同士では、誤検出が発生する。同一パターンの表を図3に示す。図3は、同一パターンを示す図である。
図3に示すように、同一パターンは10パターンになる。よって、同期用コードとして使用可能なIDコードは10通り存在する。
[同期ワード]
同期ワード(Sync)は、データ部の先頭を検知する。同期ワードで、同期が完了することで、ユーザデータを受信することができる。同期ワードは、8ビットで構成されていて、IDコードとして使用した場合、256パターンのIDを使用することが可能である。
[システム情報]
システム情報(Info)は、受信したデータが命令データなのか、応答データなのかを識別するデータである。システム情報は、8ビットで構成されていて、H′(ヘキサ)00とH′FFは特殊なコードとして使用している。
命令のシステム情報がH′A5であるときの応答のシステム情報はH′5Aとなるように、命令と応答で上位4ビットが反転することにより、命令データであるのか応答データであるのか識別している。
システム情報をIDコードとして使用した場合、システム情報のステータスフラグをチェックすることによりID照合を行い、127(=(256−2)/2)パターンのIDコードを使用することが可能である。
尚、システム情報のステータスフラグのチェックは、ステータスフラグが送信側と受信側で一致していれば正常で、不一致の場合は誤検出となる。
[設定可能ID]
上述したとおり、(1)同期用コードで10パターン、(2)同期ワードで256パターン、(3)システム情報で127パターンのIDが設定可能である。
上記の3つのIDコードを使用することができ、それぞれのIDを組み合わせると、まず、(1)のみを使用する場合は、10パターン、(1)と(2)を使用する場合、2560パターン(10×256)、(1)と(2)と(3)を使用する場合、325120パターン(10×256×127)のIDを生成することができる。
最大325120のIDコードを設定することが可能で、(1)のみを使用する場合、(1)と(2)を使用する場合など、ID照合数を少なくして処理を軽減することができ、実現したいシステムに合わせて、照合したいシステムを決めることができる。
尚、最大325120のIDコードを設定した場合は、ID照合に時間が掛かり、更に消費電力を増大させることを考慮する必要がある。
また、上記(2)の同期ワードのみを使用する場合は、ノイズの影響で誤検出してしまう可能性があるため、(2)のみでの使用は妥当ではない。
[本システムの利点]
本システムのように、同期用コード、同期ワード、システム情報を用いてID識別を行うようにしているので、ID識別システムをユーザ側のアプリケーションで構築する必要がなく、製品側のシステムで構築することが実現できる。これにより、以下の利点が生まれる。
[安易なシステム構築可能]
ユーザがID識別システムを自ら構築する手間を除くことができるので、簡易なシステムとして構築できる。
[アクセス時間の高速化]
ユーザデータの中にIDコードを組み込む必要がないため、ユーザデータの転送容量を削減することができ、送信時間(アクセス時間)を高速化でき、ユーザデータ転送効率を向上させることができる。
[レスポンス時間の高速化]
ユーザ側のアプリケーションにおいて、ID照合を行う必要がなくなり、処理時間を削減できる。
[ID不一致時の低消費電力化]
同一システムが多数存在するときに、製品のシステムでID照合を行うため、ユーザのシステムがその都度動作する必要がなくなり、消費電力を削減できる。
[本無線機の具体的構成]
次ぎに、本無線機を実現するための具体的構成について図4、図5を参照しながら説明する。図4は、制御部の送信機能構成ブロック図であり、図5は、制御部の受信機能構成ブロック図である。尚、図4と図5は、各々(A)と(B)で接続され、一体の制御部を形成している。
[制御部の送信機能構成:図4]
制御部1の送信機能構成は、図4に示すように、ユーザインタフェース101と、ID記憶部102と、送信制御回路103と、ACKビット記憶部104と、INFOビット記憶部105と、同期ビット(プリアンブルコード/同期ワード)記憶部106と、送信バッファ107と、ステータス情報記憶部108とを有している。
ユーザインタフェース101は、ユーザアプリケーションを動作させる回路(図示せず)とのデータの入出力を制御する。具体的には、ユーザインタフェース101は、上記回路からデータ(ユーザデータ)を入力すると、送信バッファ107に当該データを記憶させ、ID記憶部102にIDコードの出力を促す。
ID記憶部102は、IDコードを記憶し、ユーザインタフェース101からの送信指示により記憶するIDコードをINFOビット記憶部105と、同期ビット(プリアンブルコード/同期ワード)記憶部106に出力する。
具体的には、ID記憶部102には、IDコードとしてプリアンブルコード(8ビット)用のID部分と、同期ワード用のID部分と、INFOビット用のID部分を記憶しており、プリアンブルコード用のID部分と同期ワード用のID部分を同期ビット(プリアンブルコード/同期ワード)記憶部106に出力し、INFOビット用のID部分をINFOビット記憶部105に出力する。
ACKビット記憶部104は、ACKビットを記憶する。
同期ビット(プリアンブルコード/同期ワード)記憶部106は、ID記憶部102からのプリアンブルコード用のID部分と同期ワード用のID部分を記憶する。
INFOビット記憶部105は、ID記憶部102からのINFOビット用のID部分を記憶する。
送信バッファ107は、ユーザインタフェース101から入力されるユーザデータを送信用に記憶する。
送信制御回路103は、送信処理を行うに当たり、ID記憶部102に記憶されたIDコードについて対応するID部分を同期ビット記憶部106とINFOビット記憶部105に出力させる。
また、送信制御回路103は、無線フレームの同期部において、同期ビット記憶部106に記憶されたプリアンブルコード用のID部分をプリアンブルコードとし、同期ワード用のID部分を同期ワードとして信号処理部2に出力する。
また、送信制御回路103は、無線フレームのデータ部において、INFOビット記憶部105に記憶されたINFOビット用のID部分をシステム情報として信号処理部2に出力すると共に、送信バッファ107に記憶されたユーザデータをデータとして信号処理部2に出力する。
そして、送信制御回路103は、送信したデータへの応答に対してACKビット記憶部104に記憶されたACKビットを信号処理部2に出力する。
また、送信制御回路103は、送信に関するステータス情報をステータス情報記憶部108に出力する。
ステータス情報記憶部108は、送信制御回路103から入力される送信に関するステータス情報を記憶する。また、ステータス情報記憶部108は、受信制御回路110からステータス情報が参照されるようになっている。
[制御部の受信機能構成:図5]
制御部1の受信機能構成は、図5に示すように、ユーザインタフェース101と、無線ステート・ベースカウンタ109と、受信制御回路110と、ACK判定回路111と、INFO判定回路112と、同期判定回路113と、受信バッファ114と、ステータス情報記憶部115とを有している。
同期判定回路113は、受信した同期ビット(プリアンブルコード/同期ワード)について、プリアンブルコードで相関ピークの検出処理を行い、同期ワードで同期確立の処理を行い、相関ピークが検出されて同期が確立されると、プリアンブルコードと同期ワードのIDの判定(同期判定)処理を行う。この同期判定がOKの場合に、INFO判定回路112での判定処理が行われる。
INFO判定回路112は、システム情報についてIDの判定(INFO判定)処理を行う。このINFO判定がOKの場合に、受信バッファ114に記憶されたデータをユーザインタフェース101に出力する。
ACK判定回路111は、受信したACK信号について判定処理を行う。
ステータス情報記憶部115は、受信に関するステータス情報を記憶するもので、受信制御回路110、ACK判定回路111、INFO判定回路112、同期判定回路113からステータス情報を入力する。
受信制御回路110は、無線フレームの同期部におけるプリアンブルコード/同期ワードについて同期判定回路113に同期判定を行わせる。
そして、受信制御回路110は、同期判定回路113における同期判定がOKの場合に、INFO判定回路112にINFO判定を行わせると共に、受信バッファ114にデータを記憶する。同期判定がNGの場合は、INFO判定も受信バッファ114へのデータ格納も行わない。
また、受信制御回路110は、ACK判定処理のために、送信に関するステータス情報をステータス情報記憶部108から読み込み、ACK判定回路111に出力する。
また、受信制御回路110は、受信に関するステータス情報をステータス情報記憶部115に出力する。
無線ステート・ベースカウンタ109は、受信制御回路110、送信バッファ107等に接続し、無線状態をカウントし、無線フレームにおける同期部、データ部の期間、受信待ちの期間、タイムアウトの期間等をカウントし、命令プリアンブル長と応答プリアンブル長の期間を計測する。
[応用例]
図4において、送信制御回路103は、ユーザの仕様、システム環境に応じて、IDコードとして、プリアンブルコード、同期ワード、システム情報のいずれか、またはこれらの組合せを任意に選択でき、図5において、受信制御回路110は、送信側の選択に応じて、いずれの判定回路を動作可能にするかを選択できるようになっている。
[実施の形態の効果]
本システムによれば、無線フレームにおける同期部の同期用コード、同期ワード、データ部のシステム情報をIDコードとしてID識別するようにしているので、ユーザ自身がID識別システムを構築する必要がなく、データ内でID認識を行わないため、アクセス時間及びレスポンス時間が高速化し、ユーザアプリケーションでID照合を行わないため、消費電力を低減できる効果がある。
本発明は、ユーザ側でのID識別システムの構築を不要とし、転送効率を悪化させず、処理時間及び消費電力の増大を抑えることができる双方向無線システムに好適である。
本発明の実施の形態に係る無線機の構成ブロック図である。 親機間欠受信処理の概略を示すフローチャートである。 同一パターンを示す図である。 制御部の送信機能構成ブロック図である。 制御部の受信機能構成ブロック図である。 従来の双方向無線システムの概略図である。 従来の無線フレームを示す図である。
符号の説明
1…制御部、 2…信号処理部、 3…無線部、 10…子機、 11…送信部、 12…受信部、 13…入力装置、 14…表示装置、 15…アンテナ、 20…親機、 21…送信部、 22…受信部、 23…表示装置、 24…アンテナ、 101…ユーザインタフェース、 102…ID記憶部、 103…送信制御回路、 104…ACKビット記憶部、 105…INFOビット記憶部、 106…同期ビット記憶部、 107…送信バッファ、 108…ステータス情報記憶部、 109…無線ステート・ベースカウンタ、 110…受信制御回路、 111…ACK判定回路、 112…INFO判定回路、 113…同期判定回路、 114…受信バッファ、 115…ステータス情報記憶部

Claims (5)

  1. 受信側無線機は送信側無線機からの送信信号を間欠受信し、送信側無線機と受信側無線機で個体識別を行う双方向無線システムであって、
    送信側無線機が、無線フレームの同期部で、同期を検出するための同期信号を個体識別のコードとして送信し、
    受信側無線機が、無線フレームの同期部における同期信号で同期を検出し、更に、当該同期信号が送受信間で予め定められた個体識別のコードである場合に、ユーザのデータを受信することを特徴とする双方向無線システム。
  2. 送信側無線機が、無線フレームの同期部で、データ部の先頭を検出するための同期ワードを個体識別のコードとして送信し、
    受信側無線機が、無線フレームの同期部における同期ワードを検出し、更に、当該同期ワードが送受信間で予め定められた個体識別のコードである場合に、ユーザのデータを受信することを特徴とする請求項1記載の双方向無線システム。
  3. 送信側無線機が、無線フレームのデータ部で、システム情報を個体識別のコードとして送信し、
    受信側無線機が、無線フレームのデータ部におけるシステム情報が送受信間で予め定められた個体識別のコードである場合に、ユーザのデータを受信することを特徴とする請求項1又は2記載の双方向無線システム。
  4. 受信側無線機が、個体識別が適正に為されてユーザのデータを受信すると、送信側にACKビットを送信することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の双方向無線システム。
  5. 送信側無線機と受信側無線機は、スペクトラム拡散方式を採用した微弱電波で動作する無線機であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載の双方向無線システム。
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