JP2011150491A - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】各無線局における間欠受信間隔を従来よりも長期間に亘って同期させる。
【解決手段】高周波発振回路６に使用されているＡＴカット水晶振動子は、一般に動作用クロックを発振する発振器に使用される音叉型水晶振動子よりも周波数偏差が少ない。したがって、無線局（火災警報器ＴＲ）の制御部１において、高周波発振回路６のクロック信号をカウントして計時される時間と動作用クロックをカウントして計時される時間とを比較すれば、動作用クロックの周波数偏差に起因した間欠受信間隔の時間ずれを高い精度で検出することができる。そして、制御部１が間欠受信間隔の時間ずれを補正することにより、間欠受信間隔を従来よりも長期間に亘って同期させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の無線局からなる無線通信システムに関し、特に各無線局が電池を電源として動作する無線通信システムに関するものである。

我が国で使用する無線局については、占有周波数帯幅や隣接チャンネル漏洩電力などの使用電波の特性（ＲＦ特性）が電波法の規定を満たしていなくてはならない。また、電波法では使用目的ごとに異なる規格（通信規格）が規定されている。例えば、電波法第４条ただし書きにおいて免許を要しない無線局の一つとして規定される「小電力無線局」には、「コードレス電話の無線局」、「特定小電力無線局」、「小電力セキュリティシステム」、「小電力データ通信システムの無線局」などがあり、それぞれの無線局の無線設備について同法施行規則の設備規則によって規格が規定されている。

従来、電池を電源として動作する複数の無線局からなる無線通信システムとして特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に記載されている従来システムでは、各無線局が間欠的に受信回路を起動して所望の電波（他の無線局が送信した無線信号）を受信できるか否かをチェックし、当該電波が捉えられなければ直ちに受信回路を停止して待機状態に移行することで平均消費電力を大幅に低減している。

しかしながら、上述のように間欠受信動作を行うと、本来受信しなければならない無線信号を受信するタイミングが受信回路の間欠受信間隔の分だけ遅延することになる。したがって、消費電力の低減を目的として単純に間欠受信間隔を伸ばすことはできない。また、複数の無線局において間欠受信間隔のカウントを開始するタイミングは通常一致しないので、個々の無線局が受信回路を起動して電波を受信するタイミングも不揃いとなる。

これに対して本発明者らは、何れかの無線局から一定周期（ただし、間欠受信間隔よりも十分に長い周期）で同期信号を送信させ、各無線局が前記同期信号に基づいて間欠受信間隔のカウント開始タイミングを揃えるようにした無線通信システムを既に提案している。かかる従来システムによれば、間欠受信を行うことで消費電力を低減して電池の寿命を延ばしつつ何れかの無線局が送信した無線信号を他の無線局が受信できるまでの遅延時間を短くすることができる。

特開２００８−１７６５１５号公報

ところで、従来システムにおける間欠受信間隔のカウントは、無線局が具備するマイクロコントローラが、当該マイクロコントローラに外付けされたクロック回路（発振回路）から入力するクロック信号をカウントすることによって行っている。かかるクロック回路には、通常、周波数偏差が数十ｐｐｍ程度の音叉型水晶振動子（周波数は約３２キロヘルツ）が用いられている。したがって、このように精度の低いクロック信号によって間欠受信間隔をカウントしていると、各無線局が長期間に亘って間欠受信間隔の同期を維持することが難しくなる。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、各無線局における間欠受信間隔を従来よりも長期間に亘って同期させることができる無線通信システムを提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、複数の無線局からなり、これら複数の無線局間で電波を媒体とする無線信号を送受信する無線通信システムであって、各無線局は、無線信号を送受信する送受信手段と、送受信手段が無線信号の送信及び受信のために使用する高周波のクロック信号を発振する高周波クロック発振手段と、一定の間欠受信間隔を繰り返しカウントするタイマ手段と、所定のイベントが発生したときに送受信手段並びに高周波クロック発振手段を起動し、所定の送信期間に前記イベントに対応したメッセージを含む無線信号を送信させるとともに所定の休止期間に無線信号の送信並びにクロック信号の発振を休止させる動作を交互に繰り返し且つ前記イベントが発生していないときには送受信手段並びに高周波クロック発振手段を停止させ、さらに、タイマ手段による間欠受信間隔のカウント中は送受信手段並びに高周波クロック発振手段を停止させ、タイマ手段による間欠受信間隔のカウントが完了する度に送受信手段並びに高周波クロック発振手段を起動する送受信制御手段と、電池を電源として各手段の動作電源を供給する給電手段とを備え、送受信制御手段は、送受信手段で同期信号を受信した場合にタイマ手段による間欠受信間隔のカウントを中止させるとともに、当該同期信号の終了時点から一定の待機時間が経過した時点でタイマ手段による間欠受信間隔のカウントを再開させ、さらに、前記イベントが発生した場合、タイマ手段による間欠受信間隔のカウントが完了する時点と重なる前記送信期間に送受信手段から無線信号を送信させる無線通信システムにおいて、前記クロック信号に対してタイマ手段がカウントする間欠受信間隔のずれを検出するとともにタイマ手段を制御して当該ずれを補正する補正手段を備えたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、一般に、高周波クロック発振手段にはタイマ手段よりも精度の高い発振器が用いられており、補正手段が、相対的に精度の高い高周波クロック発振手段が発振するクロック信号に基づいてタイマ手段がカウントする間欠受信間隔のずれを検出して補正することにより、各無線局における間欠受信間隔を従来よりも長期間に亘って同期させることができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、補正手段は、タイマ手段による間欠受信間隔のカウントが完了して送受信制御手段が送受信手段並びに高周波クロック発振手段を起動してから停止させるまでの間に前記間欠受信間隔のずれを検出することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、補正手段は、高周波クロック発振手段を所定時間だけ動作させて当該所定時間内に前記間欠受信間隔のずれを検出することを特徴とする。

請求項３の発明によれば、補正手段が間欠受信間隔のずれを検出する際の精度を高めることをできる。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、タイマ手段の周囲温度を検出する温度検出手段を備え、補正手段は、温度検出手段で検出される周囲温度が常温を含む所定の温度範囲から外れた場合に高周波クロック発振手段を所定時間だけ動作させて当該所定時間内に前記間欠受信間隔のずれを検出することを特徴とする。

請求項４の発明によれば、一般にタイマ手段における間欠受信間隔のずれには温度特性が存在し、常温時を基準として低温及び高温になるにつれて当該ずれが大きくなる傾向にあるから、温度検出手段で検出される周囲温度が常温を含む所定の温度範囲から外れた場合に高周波クロック発振手段を所定時間だけ動作させて当該所定時間内に前記間欠受信間隔のずれを検出することで間欠受信間隔のずれを確実に補正することができる。

請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか１項の発明において、複数の無線局のうちの特定の無線局の送受信制御手段は、間欠受信間隔よりも十分に長い周期で定期的に応答要求メッセージを含む無線信号を送受信手段から送信させ、当該特定の無線局を除く他の無線局の送受信制御手段は、送受信手段で前記応答要求メッセージを含む無線信号を受信したときに特定の無線局に対して応答メッセージを含む無線信号を送受信手段から送信させ、特定の無線局は、送受信手段で前記応答メッセージを含む無線信号を受信するか否かに基づいて他の無線局が正常に動作しているか否かを判定する判定手段を備え、特定の無線局の補正手段は、応答要求メッセージを含む無線信号を送受信手段から送信して応答メッセージを含む無線信号を送受信手段で受信するまでの間に高周波クロック発振手段を所定時間だけ動作させて当該所定時間内に前記間欠受信間隔のずれを検出し、特定の無線局を除く他の無線局の補正手段は、応答要求メッセージを含む無線信号を送受信手段で受信して応答メッセージを含む無線信号を送受信手段から送信するまでの間に高周波クロック発振手段を所定時間だけ動作させて当該所定時間内に前記間欠受信間隔のずれを検出することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１の発明において、送受信制御手段は、送受信手段で受信する無線信号の周波数に追従するように高周波クロック発振手段の発振周波数を調整してなり、補正手段は、発振周波数が調整された後の前記クロック信号に対して前記間欠受信間隔のずれを検出することを特徴とする。

請求項６の発明によれば、複数の無線局間において高周波クロック発振手段の発振周波数を一致させることにより、間欠受信間隔のずれをより高い精度で検出することができる。

本発明によれば、各無線局における間欠受信間隔を従来よりも長期間に亘って同期させることができるという効果がある。

本発明の実施形態１における火災警報器（親局及び子局）のブロック図である。 同上における無線信号のフレームフォーマットである。 同上の待機状態から火災連動状態へ遷移する動作を説明するためのフローチャートである。 同上の連動鳴動状態から連動停止状態へ遷移する動作を説明するためのタイムチャートである。 同上の連動鳴動状態から連動停止状態へ遷移する動作を説明するためのタイムチャートである。 同上の火災連動状態から待機状態へ遷移する動作を説明するためのタイムチャートである。 同上の火災連動状態における動作を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施形態２における火災警報器（親局及び子局）のブロック図である。 音叉型水晶振動子の周波数偏差の温度特性を示す図である。

以下、火災を感知して警報音を鳴動するとともに電波を媒体とし且つ火災感知メッセージを含む無線信号を送信する火災警報器を無線局とした無線通信システム（火災警報システム）に本発明の技術思想を適用した実施形態について説明する。

（実施形態１）
図１は本実施形態のシステム構成図であり、複数台（図示は２台のみ）の火災警報器ＴＲで火災警報システムが構成されている。なお、以下の説明では、火災警報器ＴＲを個別に示す場合は火災警報器ＴＲ１，ＴＲ２，…，ＴＲｎと表記し、総括して示す場合は火災警報器ＴＲと表記する。

火災警報器ＴＲは、送受信制御手段である制御部１、送受信手段である無線送受信部２及びアンテナ３、高周波クロック発振手段である高周波発振回路６、給電手段である電池電源部８、火災感知部４、警報部５、操作入力受付部７などを備えている。

無線送受信部２は、電波法施行規則第６条第４項第３号に規定される「小電力セキュリティシステムの無線局」に準拠して電波を媒体とする無線信号を送受信するものであって、例えば、市販の小電力無線通信用ＬＳＩなどで構成される。また高周波発振回路６は、無線送受信部２が無線信号の送信及び受信のために使用する高周波のクロック信号を発振するものである。なお、かかる高周波発振回路６には、音叉型水晶振動子よりも周波数偏差が少ないＡＴカット水晶振動子が用いられている。

火災感知部４は、例えば、火災に伴って発生する煙や熱、炎などを検出することで火災を感知するものである。但し、このような火災感知部４の詳細な構成については、従来周知であるから詳細な説明は省略する。

警報部５は、音（ブザー音や音声メッセージなど）による火災警報（以下、「警報音」と呼ぶ。）を報知（スピーカから鳴動）するものである。操作入力受付部７は１乃至複数のスイッチ（例えば、押釦スイッチ）を有し、スイッチが操作されることで各スイッチに対応した操作入力（操作信号）を制御部１に出力する。電池電源部７は乾電池等の電池を電源として各部に動作電源を供給する。

制御部１はマイクロコントローラ（以下、マイコンと略す。）や書換可能な不揮発性の半導体メモリなどからなるメモリ部１ａを主構成要素とする。制御部１では、火災感知部４で火災を感知したときに警報部５に警報音を鳴動させるとともに他の火災警報器ＴＲに対して火災警報を報知させるための火災警報メッセージを含む無線信号を無線送受信部２より送信させる。また、制御部１は他の火災警報器ＴＲから送信された無線信号を無線送受信部２で受信することにより火災警報メッセージを受け取ったときも警報部５を制御して警報音を鳴動させる。なお、各火災警報器ＴＲ１，ＴＲ２，…には固有の識別符号が割り当てられてメモリ部１ａに格納されており、当該識別符号によって無線信号の宛先並びに送信元の火災警報器ＴＲ１，ＴＲ２，…が特定できる。

ここで、電波法施行規則の無線設備規則第４９条の１７「小電力セキュリティシステムの無線局の無線設備」では、無線信号を連続して送信してもよい期間（送信期間）が３秒以下、送信期間と送信期間の間に設けられた、無線信号を送信してはいけない期間（休止期間）が２秒以上とすることが規定されている（同条第５号参照）。このために本実施形態における制御部１では、上記無線設備規則に適合する送信期間に無線信号を送信させるとともに休止期間に送信を停止し且つ受信可能な状態としている。

また制御部１は、電池電源部７の電池寿命をできるだけ長くするために従来技術で説明した間欠受信を行っている。つまり、制御部１はタイマ（タイマ手段）で所定の間欠受信間隔を繰り返しカウントするとともに間欠受信間隔のカウントが完了する毎に無線送受信部２並びに高周波発振回路６を起動して所望の電波（他の火災警報器ＴＲが送信した無線信号）が受信できるか否かをチェックする。そして、当該電波が捉えられなければ、制御部１は直ちに無線送受信部２並びに高周波発振回路６を停止して待機状態に移行させることで平均消費電力を大幅に低減している。なお、電波の受信チェックは、無線送受信部２から出力される、受信信号強度の大小に比例した直流電圧信号である受信信号強度表示信号（ＲＳＳＩ信号）に基づいて制御部１が行っている。

さらに特定の火災警報器ＴＲ１（以下、親局と呼ぶ。）の制御部１は、定期的（例えば、２４時間毎）に無線送受信部２並びに高周波発振回路６を起動し、他の火災警報器ＴＲ２，ＴＲ３，…（以下、子局と呼ぶ。）に対して定期監視メッセージ（応答要求メッセージ）を含む無線信号を送信させる。子局ＴＲｉ（ｉ＝２，３，…）においては、制御部１が火災感知部４の故障の有無及び電池電源部７の電池切れの有無を一定周期で（例えば、１時間毎に）監視するとともに、その監視結果（故障の有無及び電池切れの有無）をメモリ部１ａに記憶している。そして、親局ＴＲ１から定期監視メッセージを受け取ったときに、メモリ部１ａに記憶している監視結果を通知するための通知メッセージ（応答メッセージ）を含む無線信号を親局ＴＲ１に返信する。親局ＴＲ１の制御部１は、通知メッセージを含む無線信号を送信した後、無線送受信部２を受信状態に切り換えて各子局ＴＲｉから送信される無線信号を受信する。そして親局ＴＲ１の制御部１は、定期監視メッセージの送信から所定時間内に通知メッセージを送信してこない子局ＴＲｉがある場合、あるいは通知メッセージの監視結果が故障有り又は電池切れである場合に警報部５が備えるブザーを駆動して報知音を鳴動させる。これにより、何れかの子局ＴＲｉに異常（通信不可や故障有り、電池切れなど）が発生したことを使用者に知らせることができる。尚、親局ＴＲ１及び子局ＴＲｉの制御部１は、故障若しくは電池切れが生じていると判断した場合、直ちに警報部５から異常発生を知らせるための警告音（ブザー音や音声メッセージなど）を鳴動させる。

また親局ＴＲ１の制御部１は警報部５から警報音を鳴動させるとともに各子局ＴＲｉに火災警報メッセージを送信した後、若しくは何れかの子局ＴＲｉから火災警報メッセージを受信した後においては、無線送信部２に一定周期で同期ビーコンを送信させる。この同期ビーコンは、複数の火災警報器ＴＲ同士でＴＤＭＡ（時分割多元接続）方式の無線通信（以下、「同期通信」と呼ぶ。）を行うために必要なタイムスロットを規定する信号である。つまり、同期ビーコンの１周期（サイクル）が複数のタイムスロットに分割され、全ての子局ＴＲｉにそれぞれ互いに異なるタイムスロットが１つずつ割り当てられる。そして、親局ＴＲ１から子局ＴＲｉへのメッセージは同期ビーコンに含めて送信され、子局ＴＲｉから親局ＴＲ１へのメッセージは、各子局ＴＲｉに割り当てられているタイムスロットに格納されて送信される。故に、複数台の火災警報器ＴＲ（親局ＴＲ１並びに子局ＴＲｉ）から送信される無線信号の衝突を確実に回避することができる。なお、各火災警報器ＴＲに対するタイムスロットの割当は固定であってもよいが、親局ＴＲ１から送信する同期ビーコンによってタイムスロットの割当情報を各子局ＴＲｉに通知しても構わない。

図２は火災警報器ＴＲが送受信する無線信号のフレームフォーマットを示しており、同期ビット（プリアンブル：ＰＡ）、フレーム同期パターン（ユニークワード：ＵＷ）、宛先アドレスＤＡ、送信元アドレスＳＡ、メッセージＭ、ＣＲＣ符号で１フレームが構成されている。ここで、宛先アドレスＤＡとして各火災警報器ＴＲの識別符号を設定すれば当該識別符号の火災警報器ＴＲのみが無線信号を受信してメッセージを取得することになる。一方、宛先アドレスＤＡとして何れの火災警報器ＴＲにも割り当てられていない特殊なビット列（例えば、すべてのビットを１としたビット列）を設定すれば、無線信号を同報（マルチキャスト）して全ての火災警報器ＴＲにメッセージを取得させることができる。例えば、火災警報メッセージを含む無線信号が親局ＴＲ１から全ての子局ＴＲｉに同報される。

次に、図３のタイムチャートを参照して、火災感知の前後における本実施形態の送受信動作を説明する。

ここで、各火災警報器ＴＲが動作を開始する（タイマが間欠受信間隔のカウントを開始する）タイミングは通常一致しないので、制御部１が無線送受信部２を起動して電波を受信するタイミング（図３における下向きの矢印参照）も不揃いとなる。これに対して本実施形態では、各火災警報器ＴＲの無線送受信部２で同期信号が受信されると、制御部１がタイマによる間欠受信間隔Ｔｘのカウントを中止させるとともに同期信号の終了時点（ｔ＝ｔ０）から一定の待機時間Ｔｗが経過した時点でタイマによる間欠受信間隔Ｔｘのカウントを再開させる。したがって、同期信号を受信した後は、各火災警報器ＴＲにおいてタイマが間欠受信間隔Ｔｘのカウントを完了するタイミングが揃うことになる。尚、同期信号は専用の送信局（図示せず）から送信するようにしてもよいし、後述するように火災警報器ＴＲから送信しても構わない。専用の送信局から同期信号を送信した場合、火災警報器ＴＲから同期信号を送信する場合と比較して火災警報器ＴＲにおける電池の消耗を低減できるという利点がある。

例えば、子局ＴＲ２において火災感知部４が火災を感知すると、子局ＴＲ２の制御部１は警報部５より警報音を鳴動させるとともにタイマによる間欠受信間隔Ｔｘのカウント完了前に無線送受信部２並びに高周波発振回路６を起動する。そして、子局ＴＲ２の制御部１は当該カウント完了時点を含む送信期間内に火災警報メッセージを含む無線信号を他の全ての火災警報器ＴＲ（親局ＴＲ１及び他の子局ＴＲ３，…）に宛てて送信する。この際、送信元の子局ＴＲ２の制御部１は、送信期間内で送信可能なフレーム数だけ無線信号を連続して送信し、送信期間後の休止期間（受信期間）には無線送受信部２を受信状態に切り換える。尚、各火災警報器ＴＲにおいて間欠受信間隔Ｔｘのカウントが完了するタイミングが揃っているので、１回の送信期間で火災警報メッセージを含む無線信号を受信することができる。

ここで、小電力無線を利用すれば、無線通信距離としては通常の住宅ひとつのエリア内であれば十分カバーできるので、火災元の子局ＴＲ２が、他の火災警報器ＴＲ（親局ＴＲ１及び他の子局ＴＲ３，…）に対しメッセージを送信することは通常は十分可能である。ここで、上述したように親局ＴＲ１は各子局ＴＲ２〜ＴＲ４に対して定期監視を行っており、親局ＴＲ１と各子局ＴＲ２〜ＴＲ４との間では通信パスの正常性が確認されている。しかしながら、子局ＴＲ２〜ＴＲ４間の通信パスは確認されていないため、例えば障害物などの影響によって、ある子局にはメッセージが届いていない可能性もある。

そこで、火災警報メッセージを受信した親局ＴＲ１の制御部１は、送信元の子局ＴＲ２を除く他の子局ＴＲ３，ＴＲ４に対して火災警報メッセージを含む無線信号を、タイマによる間欠受信間隔Ｔｘのカウント完了時点を含む送信期間に送信する。他の子局ＴＲ３，ＴＲ４の制御部１では、子局ＴＲ２又は親局ＴＲ１から送信された火災警報メッセージを受け取ると直ちに警報部５より警報音を鳴動させるとともに無線送受信部２より火災警報メッセージの受信を確認する応答メッセージ（ＡＣＫ）を無線信号によって返信する。尚、このように少なくとも１台の火災警報器ＴＲで火災が感知されることで全ての火災警報器ＴＲが火災警報を報知（警報音を鳴動）することを、以下では「火災連動」と呼ぶ。

親局ＴＲ１の制御部１は、他の全ての子局ＴＲ３，ＴＲ４からＡＣＫを受け取れば、タイムスロットを規定するための同期ビーコンを一定の周期で無線送受信部２から送信させる。なお、本実施形態では先頭のタイムスロットＴＳ１を子局ＴＲ２に、２番目のタイムスロットＴＳ２を子局ＴＲ３に、３番目のタイムスロットＴＳ３を子局ＴＲ４にそれぞれ割り当てている。

ここで、親局ＴＲ１は各子局ＴＲ２〜ＴＲ４に対して定期監視を行っており、親局ＴＲ１と各子局ＴＲ２〜ＴＲ４との間では通信パスの正常性が確認されているが、子局ＴＲ２〜ＴＲ４間の通信パスは確認されていない。子局ＴＲｉが多数配置された場合、子局ＴＲｉ間の通信パスの数は非常に多くなる為、子局ＴＲｉ間の通信パスの正常性の確認を行うと電池消耗が激しくなる。したがって、上述のように特定の火災警報器ＴＲ１を親局とし、その他の火災警報器ＴＲｉを子局として親局ＴＲ１から各子局ＴＲｉに火災警報メッセージやその他のメッセージ（後述する）を通知することで相互に通信パスが確立できない子局が存在する場合でも確実に火災連動させることができるものである。

また、全ての火災警報器ＴＲが警報音を鳴動することにより連動が開始されると、上述のように親局ＴＲ１から一定周期で同期ビーコンが送信されてＴＤＭＡ方式の同期通信に移行する。同期通信において、親局ＴＲ１の制御部１は同期ビーコンに含めることで火災警報メッセージを一定周期で全ての子局ＴＲｉに繰り返し送信している。そして、各子局ＴＲｉの制御部１では、親局ＴＲ１から送信される火災警報メッセージを受け取る度に警報部５の状態を確認し、仮に警報部５が停止していたとしたら警報部５に再度警報音を鳴動させる。したがって、全ての火災警報器ＴＲで火災警報が報知され始めてからは特定の火災警報器（親局）ＴＲ１が送信する同期ビーコンによって規定される複数のタイムスロットに他の全ての火災警報器（子局）ＴＲｉを割り当てて時分割多元接続（ＴＤＭＡ）による無線通信を行うことで衝突を回避することができる。さらに、特定の火災警報器（親局）ＴＲ１から他の全ての火災警報器（子局）ＴＲｉに対して火災警報メッセージを同期ビーコンに含めて周期的に送信することで確実に火災警報を報知することができる。その結果、無線信号の衝突を回避しつつ複数の火災警報器ＴＲを効果的に連動させることができる。

上述のように本実施形態によれば、火災発生時には全ての火災警報器ＴＲで火災警報が報知されるので、利用者が火災警報を知覚する（警報音を聞く）機会が増えるために安全性を向上することができる。

ところで、本実施形態の火災警報システムは、待機状態、連動鳴動状態、連動停止状態の３つの動作状態を遷移する。待機状態とは、何れの火災警報器ＴＲにおいても火災が検出されていない状態である。また連動鳴動状態とは、全ての火災警報器ＴＲが警報音を鳴動している状態である。さらに連動停止状態とは、後述するように火災を検出している（火元の）火災警報器ＴＲのみが警報音を鳴動し、火元以外の火災警報器ＴＲが警報音を停止している状態である。すなわち、待機状態において少なくとも何れか１台の火災警報器ＴＲ（例えば、子局ＴＲ２）で火災が検出されると、上述したように火元の子局ＴＲ２並びに親局ＴＲ１から他の全ての子局ＴＲ３，…に火災警報メッセージが送信されることで親局ＴＲ１と子局ＴＲ２，…を含む全ての火災警報器ＴＲで警報音が鳴動されて連動鳴動状態に遷移する。

そして、連動鳴動状態において何れかの火災警報器ＴＲの操作入力受付部７で警報音の鳴動を停止するための操作入力が受け付けられた場合、当該火災警報器ＴＲが親局ＴＲ１であれば親局ＴＲ１から全ての子局ＴＲｉに対して警報音の停止を要求するメッセージ（警報停止メッセージ）を送信する。あるいは、当該火災警報器ＴＲが子局ＴＲｉであれば当該子局ＴＲｉから警報停止メッセージを受け取った親局ＴＲ１が他の子局ＴＲｉに対して警報停止メッセージを送信する。そして、火元以外の火災警報器ＴＲで警報停止メッセージを受け取ると警報部５の警報音を停止して連動停止状態に遷移する。但し、火元の火災警報器ＴＲの操作入力受付部７で警報音停止の操作入力が受け付けられた場合、当該火元の火災警報器ＴＲにおいても警報音を停止する。ここで、親局ＴＲ１の制御部１はメモリ部１ａに親局ＴＲ１並びに各子局ＴＲｉ毎の火災検出状況を随時更新しながら保持しており、後述するように全ての火災警報器ＴＲで火災が検出されなくなったときに火災連動状態から待機状態に遷移する。

また、連動鳴動状態から連動停止状態に遷移した場合、親局ＴＲ１の制御部１では所定の警報音停止時間（例えば、５分間）の限時を開始する。そして、警報音停止時間が経過したのち、親局ＴＲ１の制御部１はメモリ部１ａに保持している火災検出状況を参照し、全ての火災警報器ＴＲで火災を検出していなければ、同期ビーコンによって復旧通知のメッセージを送信することで火災連動状態から待機状態に遷移する。一方、仮に少なくとも１台の火災警報器ＴＲで火災を検出していれば、同期ビーコンによって火災警報メッセージを送信することで連動停止状態から連動鳴動状態へ遷移させる。尚、連動停止状態において何れかの火災警報器ＴＲが新たに火災を検出した場合にも親局ＴＲ１の制御部１が同期ビーコンによって火災警報メッセージを送信することで連動停止状態から連動鳴動状態へ遷移させる。

例えば、図４のタイムチャートに示すように、親局ＴＲ１を火元とする火災連動状態（連動鳴動状態）において、火元でない子局ＴＲ４の操作入力受付部７で警報音停止の操作入力が受け付けられることで当該子局ＴＲ４から警報停止メッセージが送信されると、警報停止メッセージを受け取った親局ＴＲ１の制御部１は同期ビーコンによって警報停止メッセージＭ２を送信しつつ警報音停止時間の限時を行う。但し、火元である親局ＴＲ１では警報部５による警報音の鳴動は継続される。警報音停止時間が経過したのち、親局ＴＲ１の制御部１は自らの火災感知部４による火災検出状況並びに子局ＴＲｉにおける火災検出状況を確認する。そして、少なくとも何れか１台の火災警報器ＴＲが火災を検出しているとき、親局ＴＲ１の制御部１は再度火災警報メッセージを同期ビーコンにより各子局ＴＲｉに送信することで連動停止状態から連動鳴動状態へ遷移させる。

一方、図５のタイムチャートに示すように、警報音停止時間内に火災が鎮火して火災感知部４が火災を検出しなくなっていれば、親局ＴＲ１の制御部１は警報音停止時間が経過したのちに同期ビーコンによって各子局ＴＲｉに復旧通知メッセージを送信する。そして、全ての子局ＴＲｉから返信されるＡＣＫを受け取った時点で、親局ＴＲ１の制御部１は連動停止状態から待機状態に遷移し、同期ビーコンの送信を停止することでＴＤＭＡ方式による無線通信から間欠送信・間欠受信による無線通信に戻る。

また、図６のタイムチャートに示すように、子局ＴＲ４を火元とする連動鳴動状態において、火元の火災が鎮火して子局ＴＲ４の火災感知部４が火災を検出しなくなれば、子局ＴＲ４から親局ＴＲ１に宛てて復旧通知メッセージが送信される。当該復旧通知メッセージを受け取った親局ＴＲ１の制御部１はメモリ部１ａに保持している火災検出状況を参照し、全ての火災警報器ＴＲで火災を検出していなければ同期ビーコンによって復旧通知メッセージＭ３を各子局ＴＲｉに送信する。そして、全ての子局ＴＲｉから返信されるＡＣＫを親局ＴＲ１の制御部１が受け取れば、連動停止状態から待機状態に遷移し、同期ビーコンの送信を停止することでＴＤＭＡ方式による無線通信から間欠送信・間欠受信による無線通信に戻る。

一方、図７のタイムチャートに示すように、新たに別の火災警報器（例えば、子局ＴＲ３）で火災が検出された場合、初めの火元である子局ＴＲ４から復旧通知メッセージを受け取った親局ＴＲ１の制御部１は、メモリ部１ａに保持している火災検出状況を参照する。このとき、親局ＴＲ１の制御部１は、子局ＴＲ３が火災検出中であることから復旧通知メッセージを送信せず、引き続き火災警報メッセージを送信することで火災連動状態を維持する。

ここで、本実施形態では同期信号を受信することによって各火災警報器ＴＲの制御部１が無線送受信部２並びに高周波発振回路６を起動するタイミングが揃っている。しかも、火災を感知した火災警報器ＴＲの制御部１が前記起動タイミングに合わせて無線信号を送信するので、一の火災警報器ＴＲから送信される無線信号を他の全ての火災警報器ＴＲがほぼ同時に受信することができる。その結果、間欠受信を行うことで消費電力を低減して電池の寿命を延ばしつつ何れかの火災警報器ＴＲが送信した無線信号を他の火災警報器ＴＲが受信できるまでの遅延時間を短くすることができる。

また、複数の無線局（火災警報器ＴＲ）のうちの特定の無線局（親局ＴＲ１）の送受信制御手段（制御部１）が、タイマ手段による間欠受信間隔のカウントが一定回数完了する毎に送受信手段（無線送受信部２）から同期信号を送信すれば、同期信号を送信するための専用の送信機（送信局）などが不要でシステム構成が簡略化できるという利点がある。但し、親局ＴＲ１が同期信号を送信するとした場合、親局ＴＲ１の電池が子局ＴＲｉの電池よりも早く消耗してしまうことになるので、全ての無線局（親局ＴＲ１と子局ＴＲｉを含む全ての火災警報器ＴＲ）が一定期間（例えば、２４時間）毎に順番に同期信号を送信することが望ましい。例えば、当番の無線局（火災警報器ＴＲ）から送信される最終回の同期信号に次順の無線局（火災警報器ＴＲ）の識別符号を含めておき、当該識別符号に該当する無線局（火災警報器ＴＲ）が次回の同期信号を送信するようにすればよい。

なお、本実施形態では特定の無線局（親局ＴＲ１）が他の無線局（子局ＴＲｉ）に対して定期監視メッセージを含む無線信号を一定周期で送信しているので、定期監視メッセージを含む無線信号を同期信号に兼用しても構わない。あるいは、何れかの無線局（火災警報器ＴＲ）から他の無線局（火災警報器ＴＲ）へ同報（マルチキャスト）される無線信号を同期信号に利用しても構わない。尚、このように同報される無線信号としては、電池切れなどの故障が発生したことを知らせるためのメッセージを含む無線信号などが利用可能である。

ところで間欠受信間隔の計時は、制御部１を構成するマイクロコントローラ（以下、マイコンと略す。）が動作用クロックをカウントすることで行われている。この動作用クロックを発振する発振器（クロック回路）には、通常、音叉型水晶振動子が用いられている。音叉型水晶振動子の振動周波数（＝発振回路の発振周波数）は、一般に32.768kHzであるから、例えば、間欠受信間隔が５秒の場合、制御部１では動作用クロックを163840（＝32.768kHz×5s）カウントする毎に間欠受信を行う。しかしながら、音叉型水晶振動子の周波数安定度（周波数偏差）はおよそ±50〜100ppmであり、長期間の使用によって間欠受信間隔の時間ずれが徐々に増加し、いずれは同期信号との同期が取れなくなる虞がある。

ここで、高周波発振回路６に使用されているＡＴカット水晶振動子は、一般に音叉型水晶振動子よりも周波数偏差が少ない。したがって、制御部１において、高周波発振回路６のクロック信号をカウントして計時される時間と動作用クロックをカウントして計時される時間とを比較すれば、動作用クロックの周波数偏差に起因した間欠受信間隔の時間ずれを高い精度で検出することができる。例えば、高周波発振回路６の発振周波数を10MHzとし、高周波発振回路６のクロック信号をカウントして１０秒を計時したとき、動作用クロックのカウント数は327680となるはずである。仮に、動作用クロックのカウント数が327681となれば、タイマ手段である制御部１がカウントしている間欠受信間隔が1/32768秒（約３ｐｐｍ）だけ短くなっていることになる。

そこで、制御部１が動作用クロックを１０秒当たり１回（１パルス）だけ余分にカウントすれば、動作用クロックの発振周波数のずれ（間欠受信間隔のずれ）を補正して間欠受信間隔を正確に計時することができる。すなわち、本実施形態では制御部１が補正手段に相当する。なお、高周波発振回路６は無線送受信部２が無線信号を送信又は受信する際に動作させるものである。故に、電池の消耗を抑えるためには、制御部１が間欠受信を行うときに上述した間欠受信間隔のずれを検出することが望ましい。

ところで、上述した方法で間欠受信間隔のずれを検出する場合、検出精度を高めるためには、高周波発振回路６のクロック信号をカウントして計時する時間を数秒〜１０秒程度とする必要がある。しかしながら、間欠受信は通常、数ミリ秒で完了してしまうため、制御部１が間欠受信時に検出する場合は高い精度で検出することが困難である。一方、計時時間を長くすると高周波発振回路６が消費する電力量も増えるため、電池の寿命が短くなるという問題が生じる。したがって、高い検出精度を保ちつつ電池の消耗を抑えるためには、制御部１が数時間毎に高周波発振回路６を動作させて数秒〜１０秒程度を計時することで間欠受信間隔のずれを検出することが望ましい。ここで、本実施形態では２４時間毎に定期監視が行われており、定期監視時には親局ＴＲ１並びに子局ＴＲｉの何れにおいても定期監視メッセージの送信又は受信から応答メッセージの受信又は送信までの間、高周波発振回路６を連続して動作させている。故に、この期間に制御部１が数秒間をかけて間欠受信間隔のずれを検出すれば、高い検出精度を保ちつつ電池の消耗を抑えることができる。

ところで、一般的な無線通信システムにおいては、無線局が備える発振器（本実施形態における高周波発振回路６に相当するもの）に周波数偏差が生じた場合、その周波数偏差に起因する残留周波数誤差により基準位相が定まらず、位相変調されている無線信号を復調する際にこの周波数誤差が誤復調の原因となる虞がある。このため、周波数偏差の影響を自動的にキャンセルするように発振器の周波数ずれを補正する機能、いわゆるＡＦＣ（Auto Frequency Control）と呼ばれる機能が無線局に搭載されている。そして、本実施形態においても無線局である火災警報器ＴＲの無線送受信部２にＡＦＣ機能が搭載され、受信した無線信号の周波数と高周波発振回路６の発振周波数との間に生じる周波数ずれを補正している。具体的には、高周波発振回路６が具備している周波数シンセサイザ（例えば、フラクショナルＰＬＬ回路を用いた周波数シンセサイザ）を制御することによって補正している。この種の周波数シンセサイザは従来周知であるから詳細な構成及び動作の説明は省略する。

例えば、子局ＴＲｉの制御部１が、ＡＦＣ機能によって発振周波数が補正される前のクロック信号で計測した間欠受信間隔のずれが+10ppmであったとする。そして、当該子局ＴＲｉにおいて、親局ＴＲ１から送信された無線信号に対してＡＦＣ機能により高周波発振回路６の発振周波数が50Hzだけ高く補正されたとする。そうすると、高周波発振回路６の本来の発振周波数を10MHzとすれば、当該子局ＴＲｉの高周波発振回路６の発振周波数は5ppm(=50/10×10⁶)だけ低くなっていると考えられる。故に、子局ＴＲｉの制御部１が、+10ppm-5ppm=+5ppmだけ動作用クロックの発振周波数を補正すれば、親局ＴＲ１の間欠受信間隔と子局ＴＲｉの間欠受信間隔を正確に一致させることができる。

（実施形態２）
ところで、動作用クロックの発振器に用いられている音叉型水晶振動子は、図９に示すように常温（２５℃）では周波数偏差がゼロであるが、常温から離れるにつれて周波数偏差が増大する特性を有している。例えば、１０℃〜４０℃の温度範囲における周波数偏差は0から-10ppmの範囲内に収まっているが、１０℃以下又は４０℃以上の温度における周波数偏差は-10ppmから-70ppm程度まで増大している。ここで、制御部１が間欠受信間隔のずれを高い精度で検出するためには、動作用クロックの周波数偏差の絶対値が大きくなるにつれて検出時間を長くすることが望ましい。その一方で検出時間を長くすると電池が早く消耗してしまう。

そこで本実施形態では、図８に示すように火災警報器ＴＲの筐体（図示せず）内の温度、すなわち、動作用クロックを発振する発振器の周囲温度を検出する温度検出部９を各火災警報器ＴＲに備えている。このような温度検出部９は、例えば、サーミスタのような温度検出素子で構成される。

そして、補正手段である制御部１は、温度検出部９で検出される周囲温度が常温を含む所定の温度範囲（例えば、１０℃〜４０℃）内に収まっているときは相対的に短い時間（例えば、間欠受信時の数ミリ秒）で間欠受信間隔のずれを検出し、当該温度範囲を外れているときは相対的に長い時間（例えば、数秒〜１０秒程度）で間欠受信間隔のずれを検出する。

このように本実施形態によれば、電池の消耗を抑えつつ高い精度で間欠受信間隔のずれを検出することができる。

ＴＲ１，ＴＲ２ 火災警報器（無線局）
１ 制御部（送受信制御手段，タイマ手段，補正手段）
２ 無線送受信部（送受信手段）
６ 高周波発振回路（高周波クロック発振手段）
７ 電池電源部（給電手段）

Claims (6)

1. 複数の無線局からなり、これら複数の無線局間で電波を媒体とする無線信号を送受信する無線通信システムであって、
   各無線局は、無線信号を送受信する送受信手段と、送受信手段が無線信号の送信及び受信のために使用する高周波のクロック信号を発振する高周波クロック発振手段と、一定の間欠受信間隔を繰り返しカウントするタイマ手段と、所定のイベントが発生したときに送受信手段並びに高周波クロック発振手段を起動し、所定の送信期間に前記イベントに対応したメッセージを含む無線信号を送信させるとともに所定の休止期間に無線信号の送信並びにクロック信号の発振を休止させる動作を交互に繰り返し且つ前記イベントが発生していないときには送受信手段並びに高周波クロック発振手段を停止させ、さらに、タイマ手段による間欠受信間隔のカウント中は送受信手段並びに高周波クロック発振手段を停止させ、タイマ手段による間欠受信間隔のカウントが完了する度に送受信手段並びに高周波クロック発振手段を起動する送受信制御手段と、電池を電源として各手段の動作電源を供給する給電手段とを備え、
   送受信制御手段は、送受信手段で同期信号を受信した場合にタイマ手段による間欠受信間隔のカウントを中止させるとともに、当該同期信号の終了時点から一定の待機時間が経過した時点でタイマ手段による間欠受信間隔のカウントを再開させ、さらに、前記イベントが発生した場合、タイマ手段による間欠受信間隔のカウントが完了する時点と重なる前記送信期間に送受信手段から無線信号を送信させる無線通信システムにおいて、
   前記クロック信号に対してタイマ手段がカウントする間欠受信間隔のずれを検出するとともにタイマ手段を制御して当該ずれを補正する補正手段を備えたことを特徴とする無線通信システム。
2. 補正手段は、タイマ手段による間欠受信間隔のカウントが完了して送受信制御手段が送受信手段並びに高周波クロック発振手段を起動してから停止させるまでの間に前記間欠受信間隔のずれを検出することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 補正手段は、高周波クロック発振手段を所定時間だけ動作させて当該所定時間内に前記間欠受信間隔のずれを検出することを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信システム。
4. タイマ手段の周囲温度を検出する温度検出手段を備え、補正手段は、温度検出手段で検出される周囲温度が常温を含む所定の温度範囲から外れた場合に高周波クロック発振手段を所定時間だけ動作させて当該所定時間内に前記間欠受信間隔のずれを検出することを特徴とする請求項３記載の無線通信システム。
5. 複数の無線局のうちの特定の無線局の送受信制御手段は、間欠受信間隔よりも十分に長い周期で定期的に応答要求メッセージを含む無線信号を送受信手段から送信させ、
   当該特定の無線局を除く他の無線局の送受信制御手段は、送受信手段で前記応答要求メッセージを含む無線信号を受信したときに特定の無線局に対して応答メッセージを含む無線信号を送受信手段から送信させ、
   特定の無線局は、送受信手段で前記応答メッセージを含む無線信号を受信するか否かに基づいて他の無線局が正常に動作しているか否かを判定する判定手段を備え、
   特定の無線局の補正手段は、応答要求メッセージを含む無線信号を送受信手段から送信して応答メッセージを含む無線信号を送受信手段で受信するまでの間に高周波クロック発振手段を所定時間だけ動作させて当該所定時間内に前記間欠受信間隔のずれを検出し、
   特定の無線局を除く他の無線局の補正手段は、応答要求メッセージを含む無線信号を送受信手段で受信して応答メッセージを含む無線信号を送受信手段から送信するまでの間に高周波クロック発振手段を所定時間だけ動作させて当該所定時間内に前記間欠受信間隔のずれを検出することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の無線通信システム。
6. 送受信制御手段は、送受信手段で受信する無線信号の周波数に追従するように高周波クロック発振手段の発振周波数を調整してなり、
   補正手段は、発振周波数が調整された後の前記クロック信号に対して前記間欠受信間隔のずれを検出することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。

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