JP2012213000A - キャリア信号検出閾値をアダプティブに決定する無線機器 - Google Patents

Abstract

【課題】相手無線器の送信するノイズを測定し、最適な受信感度設定を行う無線器を提供する。
【解決手段】他の無線機器が無線信号を送ってくる予め定められたタイムスロットの開始時間を特定受信タイミングとして記憶する特定受信タイミング記憶手段と、該特定受信タイミングで開始するタイムスロット以外であって、前記無線機器が無線信号を送ってこない予め定められた通常受信タイミングで開始するタイムスロットにおいて受信する信号をノイズとして測定するノイズ測定手段と、前記ノイズ測定手段が測定したノイズの強度に応じてキャリア信号よりデータ信号を抽出する閾値を決定する閾値決定手段とを無線機器に具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動検針システムの送信スケジュール機能を応用した自動検針無線機器に関するものである。

従来、キャリアセンスを行う際に、受信機のアンテナに自端末のバスノイズや電源ノイズ、又は周辺ノイズを検出し受信エラーとなり、受信性能が低下するという問題がある。
この問題を解決するための技術として、無線機器が受信エラーの回数をカウントし、該受信エラーの回数が所定数以上になると、受信感度を下げて、周辺ノイズによる誤検出を減らす技術が開示されている（特許文献１）。
特開２０１０−１５４１８３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、受信エラーがあった場合に受信感度を上げるだけなので通信距離が伸びないという問題がある。逆に無線機器が所定の期間、データを受信しなかった場合に、受信感度を上げる方法も考えられるが、最適な受信感度ではない。今後、実際の周辺ノイズを測定し、最適な受信感度を設定することが望まれる。しかし、無線機器が測定する周辺ノイズには、実際に相手無線機器が送信した無線データが含まれ、純粋な周辺ノイズではないので、最適な受信感度の設定ができない。
本発明は上記課題を鑑みなされたものであって、本発明の目的は、純粋な周辺ノイズを測定し、周辺ノイズによる誤検出を減らしかつ本来通信可能な通信距離を確保する最適な受信感度の設定を行う技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、他の無線機器が無線信号を送ってくる予め定められたタイムスロットの開始時間を特定受信タイミングとして記憶する特定受信タイミング記憶手段と、該特定受信タイミングで開始するタイムスロット以外であって、前記無線機器が無線信号を送ってこない予め定められた通常受信タイミングで開始するタイムスロットにおいて受信する信号をノイズとして測定するノイズ測定手段と、前記ノイズ測定手段が測定したノイズの強度に応じてキャリア信号よりデータ信号を抽出する閾値を決定する閾値決定手段と、前記閾値決定手段が決定した閾値を自装置に設定する閾値設定手段とを無線機器に具備するものである。

本発明によれば、相手端末より無線信号の送られてくることのない通常受信タイミングにおいて純粋なノイズレベルを測定し、それに基づき最適な受信感度を設定することで、周辺ノイズによる誤検出を減らしかつ本来通信可能な通信距離を確保することができる。

自動検針システムのネットワーク構成図 無線機器の機能ブロック図 無線機器の動作フローチャート 純粋ノイズの測定原理図

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の１実施例である自動検針システムのネットワーク構成図である。サーバ１０は各家庭に設置された無線機器１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅの経路情報テーブルの管理と、各無線機器から送信される検針値の収集を行う。

サーバ１０とゲートウエイＧＷ２０の間は、イーサネット（登録商標）プロトコル３０が使用され、ゲートウエイＧＷ２０と無線機器１００Ａ〜１００Ｅ間及び無線機器相互間は、特定小電力の無線プロトコル４０が使用されるので、ゲートウエイＧＷ２０はイーサネット（登録商標）プロトコル３０と特定省電力の無線プロトコル４０とのプロトコル変換を行なう。

サーバ１０は定められた時刻に経路情報テーブルをシステム内のすべての無線機器１００Ａ〜１００Ｅ及びＧＷ２０に配信する。具体的には表1の経路情報テーブル、及び表２の無線機器送信タイミングを配信し、各無線機器には送信すべき送信相手と送信に用いるタイムスロットすなわち送信タイミングが割りつけられる。また、表２の無線機器送信タイミングは正時００分００秒及び正時３０分００秒の時間からの経過時間を示している。例えば無線機器１００Ａの送信タイミングは１０時０５分００秒（１０時３００秒）で、この送信タイミングに始まるタイムスロットに無線機器１００Ｂに対して検針値を送信する。また、無線機器１００Ｂは１０時０５分１０秒（１０時３１０秒）になるとゲートウエイＧＷ２０に対して検針値の送信を開始する。

図２は、無線機器１００の機能ブロック図である。無線機器１００は無線接続部１０１と、通信制御部１０２と、特定受信タイミング記憶部１０３と、通常受信タイミング判定部１０４と、ノイズ測定指示部１０５と、ノイズ測定部１０６と、受信感度算出部１０７と、受信感度設定部１０８を有する。

無線接続部１０１は、無線データを送受する為の制御部であり、相手装置との無線送受に係る制御全般を行う。また、ＣＳＭＡ（Carrier Sense Multi Access）機能を有し特定周波数帯の信号レベルを検出することが出来る。

通信制御部１０２は、受信した無線データを分析し、サーバから送られてくる経路情報テーブルを判別し、当該無線機器と経路的に繋がれている上位及び下位の無線機器の送信タイミングを抽出し、それを当該無線機器が受信開始すべきタイミングとして特定受信タイミング記憶部１０３に通知する。

特定受信タイミング記憶部１０３は、通信制御部１０２から通知を受けた特定受信タイミングを記憶する。

上述の通り、特定受信タイミングとは相手装置がデータの送信を許されるタイムスロットの開始タイミングであり、当該無線機器がデータの受信を開始する特定された受信タイミングを言い、該特定受信タイミングで開始され、データ受信を行うべきタイムスロットを特定受信タイムスロットと呼ぶ。また、通常受信タイミングとは、相手装置が送信を行なわないタイムスロットの開始タイミングであり、当該無線機器の受信する信号には、相手装置からの信号が重畳されていないので、純粋なノイズレベルを測定できるタイムスロットであって、通常受信タイムスロットと呼ぶ。詳細について図４を用いて説明する。

図４は純粋ノイズの測定原理を示す図である。図４のＡは、相手端末が送る信号波形を示す。Ｂは信号チャネルに存在する周辺ノイズ（バックグラウンドノイズ）を示す。

Ｃは信号波形ＡとノイズＢの重畳した波形を示す。Ｄは相手端末が信号送出を許され、当該無線機器が信号受信する特定受信タイムスロットとノイズ測定を行う通常受信タイムスロットとの対応を示す。Ｅは通常受信タイムスロットで測定するノイズ信号を示す。このように、ノイズレベルの測定は、相手が信号を送ってこない通常受信タイムスロットにおいて、行われので、純粋のノイズのみを測定することができる。

図３は、本発明の無線機器１００の動作フローチャートである。
通常受信タイミング判定部１０４は、特定受信タイミング記憶部１０３から特定受信タイミングを取得し、現時刻が特定受信タイミングで開始する特定受信タイムスロットに属するのか通常受信タイミングで開始する通常受信タイムスロットに属するかの判定を行ない、その結果、通常受信タイミングで開始する通常受信タイムスロットに属すると判定した場合、判定結果をノイズ測定指示部１０５に通知する（Ｓ３０，ＹＥＳ）。

通知を受けたノイズ測定指示部１０５は、現時刻が通常受信タイミングで開始する通常受信タイムスロットに属する場合は、相手装置がデータ信号の送信を行わないタイムスロットであるので、純粋のノイズ測定が可能であると判断し、ノイズ測定部１０６にノイズ測定指示を通知する。

ノイズ測定部１０６は、ノイズ判定指示部１０５からノイズ測定指示を受けた場合、受信信号のレベル測定を行い、測定したＲＳＳＩ値（Receive Signal Strength Indication 受信信号強度値）を、その測定時のノイズ値として保存する（Ｓ３１）。

受信感度算出部１０７は、ノイズ測定部１０６の保存するＲＳＳI値の時間平均値を求め、新たな受信感度を設定する。一例として受信したＲＳＳＩ値と受信した回数で平均値を算出し、＋５dbmを加算した値で新たな受信感度を算出し、受信感度設定部１０８に通知する（Ｓ３２）。

尚ここで、受信感度とは他の装置が信号を送出しているかいないかを判定する為の閾値を意味する。

受信感度設定部１０８は受信感度算出部１０７により通知された新受信感度を無線接続部１０１のレベル判定閾値として設定する（Ｓ３３）。

通常受信タイミング判定部１０４が現時刻を特定受信タイミングで開始する特定受信タイムスロットに属すると判定した場合（Ｓ３０、ＮＯ）、判定結果は無線接続部１０１に通知される。通知を受けた無線接続部１０１は、現時刻が、相手無線機器がキャリア信号にデータを載せて送信してくる特定受信タイムスロットに属することが分かるので、既定の受信感度を閾値としてキャリア信号の有無を判定し、有りの場合、受信信号の０，１判定を行い、相手端末からのデータ信号を受信し、受信したデータ信号を通信制御部１０２に送付する。

表３は、自動検針システムにおいて、サーバ１０、ゲートウエイＧＷ２０及び無線機器間でやり取りされるフレーム構成を示す。プリアンブルデータとは、無線データの読み出しタイミングを伝えるために付加される信号のことである。スタートビットとは、伝送データの先頭を伝える為に付加される信号のことである。ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）とは連続する誤りを検出するための誤り検出符号の一種である。

データ信号の送付をうけた通信制御部１０２は、表３のフレーム構成に基つき、プリアンブルエラーチェック、及びＣＲＣエラーチェックを行い、受信フレーム整合性のチェックを行う。エラーなしと判断すれば（Ｓ３４、ＹＥＳ）イベント処理Ｓ３５で所定のイベント処理を行う。

イベント処理の内容は、本発明とは直接関係がないので、内容説明は省略する。エラーチェック判定でエラーとなった場合は（Ｓ３４、ＮＯ）、無線データは破棄される。

１０ サーバ
２０ ゲートウエイＧＷ
３０ イーサネット（登録商標）プロトコル
４０ 特定小電力無線プロトコル
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ 無線機器
１０１ 無線接続部
１０２ 通信制御部
１０３ 特定受信タイミング記憶部
１０４ 通常受信タイミング判定部
１０５ ノイズ測定指示部
１０６ ノイズ測定部
１０７ 受信感度算出部
１０８ 受信感度設定部

Claims (1)

1. ＣＳＭＡ機能を具備する無線機器であって、
   他の無線機器から無線信号を受信する予め定められたタイムスロットの受信時間を特定受信タイミングとして記憶する特定受信タイミング記憶手段と、
   前記特定受信タイミング以外の前記他の無線機器が無線信号を送ってこない通常受信タイミングに受信した信号をノイズとして測定するノイズ測定手段と、
   前記ノイズ測定手段が測定したノイズの強度に応じてキャリア信号の有無を検出する閾値を決定するキャリア信号検出閾値決定手段と、
   前記キャリア信号検出閾値決定手段で決定した閾値を自装置に設定する閾値設定手段と、
   を有することを特徴とするキャリア信号検出閾値をアダプティブに決定する無線機器。