JP2012227849A - Wireless lan communication apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wireless LAN communication apparatus having a simple configuration capable of reducing power consumption and can be used even in a wide scope of location environment.SOLUTION: A wireless LAN communication apparatus (10) includes: a wireless LAN module (11) having a wireless communication function for communicating data with a fixed station (1); trigger generation means for generating trigger signals in a specific area for allowing the wireless LAN module (11) to communicate data with the fixed station (1); a battery (26) for supplying power to the wireless LAN module (11); and a power management part (18) having a power management function for controlling power supply from the battery (26) to the wireless LAN module. The wireless LAN communication apparatus supplies power during data communication, restricts the power supply after completing the data communication to allow the wireless LAN module (11) to enter a standby mode of low power consumption, and resumes the power supply when receiving a trigger signal in that mode.

Description

本発明は、無線ＬＡＮ通信機器に関し、特にデータ通信していない待機状態での消費電力を抑制するパワーセーブ機能を備えた無線ＬＡＮ通信機器に関する。   The present invention relates to a wireless LAN communication device, and more particularly to a wireless LAN communication device having a power saving function for suppressing power consumption in a standby state where data communication is not performed.

近年、固定局（例えば、無線ＬＡＮアクセスポイント）を介して多数のセンサ付無線端末をネットワーク接続し、各センサ付無線端末によってセンシングされた情報を一元的に管理するセンサーネットワークが知られている。センサーネットワークにおいては、多数のセンサ付無線端末を用いることから、平均消費電力削減のためには各センサ付無線端末における消費電力を削減することが望ましい。無線端末の消費電力の削減のため、動作モードの一つとしてスリープモードを有する無線ＬＡＮデバイスが提案されている（例えば、特許文献１参照）。   2. Description of the Related Art In recent years, sensor networks have been known in which a large number of sensor-equipped wireless terminals are connected to a network via a fixed station (for example, a wireless LAN access point) and information sensed by each sensor-equipped wireless terminal is centrally managed. Since many wireless terminals with sensors are used in the sensor network, it is desirable to reduce the power consumption in each wireless terminal with sensors in order to reduce the average power consumption. In order to reduce power consumption of wireless terminals, wireless LAN devices having a sleep mode as one of operation modes have been proposed (see, for example, Patent Document 1).

かかる無線ＬＡＮデバイスにおいては、スリープモードでは、無線ＬＡＮアクセスポイントから送信されるビーコン信号に同期するように間欠的に無線ＬＡＮデバイスを駆動し、無線ＬＡＮアクセスポイントからのデータ送信要求を確認する。そして、無線ＬＡＮアクセスポイントからデータ送信要求がある場合には、動作モードを切り替えて無線ＬＡＮアクセスポイントにデータ送信を行い、データ送信要求がない場合には、動作モードをスリープモードとする。このように、データ送信要求がない場合に無線ＬＡＮデバイスを間欠的に駆動するスリープモードとすることで、消費電力の削減を図っていた。   In such a wireless LAN device, in the sleep mode, the wireless LAN device is intermittently driven to synchronize with a beacon signal transmitted from the wireless LAN access point, and a data transmission request from the wireless LAN access point is confirmed. When there is a data transmission request from the wireless LAN access point, the operation mode is switched to perform data transmission to the wireless LAN access point, and when there is no data transmission request, the operation mode is set to the sleep mode. Thus, the power consumption is reduced by setting the sleep mode in which the wireless LAN device is intermittently driven when there is no data transmission request.

特開２００４−１８０１１５号公報JP 2004-180115 A

しかしながら、特許文献１記載の無線ＬＡＮデバイスにおいては、低消費電力のスリープモードにおいても、無線ＬＡＮデバイスを間欠的に駆動して無線ＬＡＮアクセスポイントからのデータ送信要求を確認する必要がある。このため、無線ＬＡＮデバイスが、無線ＬＡＮアクセスポイントからのビーコン信号が届かない電波圏外に存在する場合であっても、定期的に無線ＬＡＮデバイスが駆動され、電力が消費される問題がある。   However, in the wireless LAN device described in Patent Document 1, it is necessary to check the data transmission request from the wireless LAN access point by intermittently driving the wireless LAN device even in the low power consumption sleep mode. For this reason, even when the wireless LAN device exists outside the radio wave range where the beacon signal from the wireless LAN access point does not reach, there is a problem that the wireless LAN device is periodically driven and power is consumed.

例えば、物流などの広範囲なロケーション環境において、ネットワークを介して接続された複数の固定局によって、センサ付き無線ＬＡＮデバイスをトラッキングするようなアプリケーションにおいては、無線ＬＡＮとしての通信カバレッジが必ずしも十分でないケースがある。このため、貨物の状態（伝票番号、集配日時、貨物保存状態、配達通過フラグなどの荷受情報、貨物情報）を無線ＬＡＮデバイスでセンシングして各配達先経由地へ情報伝送するようなアプリケーションの場合、通信カバレッジの広い３Ｇセルラーによるブリッジを併用するなどの対応を図る必要があり、システムが複雑になると共に、消費電力が増大する問題がある。   For example, in an application where a sensor-equipped wireless LAN device is tracked by a plurality of fixed stations connected via a network in a wide range of location environments such as logistics, the communication coverage as a wireless LAN is not always sufficient. is there. For this reason, in the case of an application that senses the status of a cargo (slip number, collection date and time, cargo storage status, receipt information such as a delivery pass flag, cargo information) with a wireless LAN device and transmits the information to each delivery destination. Therefore, it is necessary to take measures such as using a 3G cellular bridge with a wide communication coverage, which causes a problem that the system becomes complicated and power consumption increases.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で消費電力を削減でき、しかも広範囲なロケーション環境においても使用できる無線ＬＡＮ通信機器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide a wireless LAN communication device that can reduce power consumption with a simple configuration and can be used in a wide range of location environments.

本発明の無線ＬＡＮ通信機器は、固定局の電波エリア圏内において該固定局との間でデータ通信する無線通信機能を備えた無線ＬＡＮ送受信部と、前記無線ＬＡＮ送受信部を前記固定局とデータ通信させる特定領域において固有の収集可能エネルギーを収集し、当該収集エネルギーから前記無線ＬＡＮ送受信部を起動するためのトリガ信号を生成するトリガ生成手段と、前記無線ＬＡＮ送受信部に対して電源を供給するバッテリーと、前記バッテリーから前記無線ＬＡＮ送受信部への電源供給を制御する電源管理機能を備え、データ通信時は電源供給する一方、データ通信完了後は電源供給を制限して前記無線ＬＡＮ送受信部を低消費電力の状態で待機させ、待機状態において前記トリガ信号を受けると電源供給を再開する電源管理部と、を具備したことを特徴とする。   A wireless LAN communication device according to the present invention includes a wireless LAN transmission / reception unit having a wireless communication function for data communication with a fixed station in a radio wave area of the fixed station, and the wireless LAN transmission / reception unit for data communication with the fixed station. Trigger generating means for collecting unique collectable energy in a specific area to be generated, generating a trigger signal for starting the wireless LAN transceiver unit from the collected energy, and a battery for supplying power to the wireless LAN transceiver unit And a power management function for controlling power supply from the battery to the wireless LAN transmission / reception unit. While supplying power during data communication, the power supply is restricted after data communication is completed to reduce the wireless LAN transmission / reception unit. A power management unit that waits in a power consumption state and resumes power supply upon receipt of the trigger signal in the standby state; Characterized in that Bei was.

この構成によれば、電力管理部が、特定領域において固有の収集可能エネルギーを収集して生成したトリガ信号に応じてバッテリーから無線ＬＡＮ送受信部への電源供給を制御するので、簡素な構成で待機状態の消費電力を削減することができる。また、無線ＬＡＮ送受信部を固定局とデータ通信させる特定領域内で収集される収集可能エネルギーからトリガ信号を生成するので、広範囲なロケーション環境において使用可能な無線ＬＡＮ通信機器を実現できる。   According to this configuration, the power management unit controls power supply from the battery to the wireless LAN transmission / reception unit in accordance with a trigger signal generated by collecting unique collectable energy in a specific region, so that the standby can be performed with a simple configuration. The power consumption of the state can be reduced. In addition, since the trigger signal is generated from the collectable energy collected in the specific area where the wireless LAN transceiver unit performs data communication with the fixed station, a wireless LAN communication device that can be used in a wide range of location environments can be realized.

また本発明は、上記無線ＬＡＮ通信機器において、前記トリガ生成手段は、前記固定局の電波エリア圏内において固有に検出される特定周波数の無線波をアンテナで受信することによって得られる高周波信号を直流電圧に変換して前記トリガ信号を生成するレクテナ装置で構成してもよい。この構成により、固定局の電波エリア圏内における特定周波数の無線波により無線ＬＡＮ送受信部への電源供給を制御できる。   According to the present invention, in the wireless LAN communication device, the trigger generation means converts a high-frequency signal obtained by receiving a radio wave of a specific frequency that is uniquely detected in a radio wave area of the fixed station with an antenna to a DC voltage. The rectenna device may be configured to generate the trigger signal by converting into the above. With this configuration, it is possible to control power supply to the wireless LAN transmission / reception unit by radio waves of a specific frequency within the radio wave area of the fixed station.

また本発明は、上記無線ＬＡＮ通信機器において、前記特定領域は、無線ＬＡＮアクセスポイントを構成する前記固定局の電波エリア圏としてもよい。   According to the present invention, in the wireless LAN communication device, the specific area may be a radio wave area of the fixed station that constitutes a wireless LAN access point.

また本発明は、上記無線ＬＡＮ通信機器において、前記電源管理部は、前記無線ＬＡＮ送受信部に対する電源供給を、オペレータが操作するスイッチから入力されるオン／オフ信号によって切替可能に構成してもよい。この構成により、無線ＬＡＮ通信機器が、無線ＬＡＮ送受信部を固定局とデータ通信させる特定領域内に内に存在する場合であっても、オペレータが操作するスイッチ入力されるオン／オフ信号によって無線ＬＡＮ送受信部に対する電源供給を切替えることができる。   In the wireless LAN communication device according to the present invention, the power management unit may be configured to switch power supply to the wireless LAN transmission / reception unit by an on / off signal input from a switch operated by an operator. . With this configuration, even when the wireless LAN communication device exists in a specific area where the wireless LAN transmission / reception unit performs data communication with the fixed station, the wireless LAN is transmitted by an on / off signal input by a switch operated by the operator. The power supply to the transmission / reception unit can be switched.

本発明によれば、簡素な構成で消費電力を削減でき、しかも広範囲なロケーション環境においても使用できる無線ＬＡＮ通信機器を実現できる。   According to the present invention, it is possible to realize a wireless LAN communication device that can reduce power consumption with a simple configuration and can be used in a wide range of location environments.

本実施の形態に係る無線ＬＡＮ通信機器の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the wireless LAN communication apparatus which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る無線ＬＡＮ通信機器における固定局との通信の概念図である。It is a conceptual diagram of communication with the fixed station in the wireless LAN communication apparatus which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る無線ＬＡＮ通信機器における固定局の電波エリア圏を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the radio wave area area | region of the fixed station in the wireless LAN communication apparatus which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る無線ＬＡＮ通信機器におけるトリガ信号の取り出しの概念図である。It is a conceptual diagram of extraction of the trigger signal in the wireless LAN communication device according to the present embodiment. 本実施の形態に係る無線ＬＡＮ通信機器における動作モード切替えのフロー図である。It is a flowchart of the operation mode switching in the wireless LAN communication apparatus which concerns on this Embodiment.

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る無線ＬＡＮ通信機器１０の機能ブロック図である。
図１に示すように、無線ＬＡＮ通信機器１０は、固定局１の電波エリア圏内において、当該固定局１との間でデータ通信する無線通信機能を備えた無線ＬＡＮ送受信部としての無線ＬＡＮモジュール１１と、無線ＬＡＮモジュール１１を起動するためのトリガ信号を生成するトリガ生成手段としてのレクテナアンテナアレイ部１２とを具備する。固定局１は、管理サーバ２を介して接続された複数の固定局１によって構成されるネットワークの一部を構成している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a functional block diagram of a wireless LAN communication device 10 according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the wireless LAN communication device 10 includes a wireless LAN module 11 as a wireless LAN transmission / reception unit having a wireless communication function for data communication with the fixed station 1 within the radio wave area of the fixed station 1. And a rectenna antenna array unit 12 as trigger generation means for generating a trigger signal for activating the wireless LAN module 11. The fixed station 1 constitutes a part of a network constituted by a plurality of fixed stations 1 connected via a management server 2.

レクテナアンテナアレイ部１２は、複数の送受信アンテナ１３と、送受信アンテナ１３の給電部に接続されるアンテナマッチング部１４と、アンテナマッチング部１４のレクテナ用入出力端に対して並列に接続される複数のダイオード１５とを備える。複数のダイオード１５の出力端には、所定容量（例えば、２２０μＦ）のコンデンサ１６が接続される。レクテナアンテナアレイ部１２は、固定局１の電波エリア圏内において、固定局１から送信される特定周波数の無線波（ビーコン信号）からトリガ信号を生成する。   The rectenna antenna array unit 12 includes a plurality of transmission / reception antennas 13, an antenna matching unit 14 connected to a power feeding unit of the transmission / reception antenna 13, and a plurality of rectenna input / output terminals connected in parallel to the antenna matching unit 14. And a diode 15. A capacitor 16 having a predetermined capacity (for example, 220 μF) is connected to the output terminals of the plurality of diodes 15. The rectenna antenna array unit 12 generates a trigger signal from a radio wave (beacon signal) of a specific frequency transmitted from the fixed station 1 in the radio wave area of the fixed station 1.

送受信アンテナ１３は、固定局１から送信される各種の無線波（ビーコン信号、通信データ）を受信し、受信した無線波に対応して出力される受信信号をアンテナマッチング部１４に出力する。また、送受信アンテナ１３は、無線ＬＡＮモジュール１１から送出されるＲＦ信号をアンテナマッチング部１４の合成入出力端から取り込んで無線波として送信する。   The transmission / reception antenna 13 receives various radio waves (beacon signal, communication data) transmitted from the fixed station 1, and outputs a reception signal output corresponding to the received radio wave to the antenna matching unit 14. Further, the transmission / reception antenna 13 takes in an RF signal transmitted from the wireless LAN module 11 from the combined input / output terminal of the antenna matching unit 14 and transmits it as a radio wave.

アンテナマッチング部１４は、複数の送受信アンテナ１３から並列に取り込まれる受信信号から特定帯域（例えば、２．４ＧＨｚ）の高周波信号を抽出する。スタンバイモード時に複数の送受信アンテナ１３によって受信される特定帯域の信号（ビーコン信号）は、レクテナ用入出力端から出力され、スリープモード及びアクティブモード時に複数の送受信アンテナ１３によって受信される特定帯域の信号（ビーコン信号）は、合成された状態で合成入出力端から出力される。アンテナマッチング部１４の合成入出力端から出力される信号は、結合コンデンサ１７を介して、無線ＬＡＮモジュール１１に送出される。   The antenna matching unit 14 extracts a high frequency signal in a specific band (for example, 2.4 GHz) from reception signals taken in parallel from the plurality of transmission / reception antennas 13. Specific band signals (beacon signals) received by the plurality of transmission / reception antennas 13 in the standby mode are output from the input / output terminals for the rectenna and are received by the plurality of transmission / reception antennas 13 in the sleep mode and the active mode. The (beacon signal) is output from the combined input / output terminal in a combined state. A signal output from the combined input / output terminal of the antenna matching unit 14 is sent to the wireless LAN module 11 via the coupling capacitor 17.

ダイオード１５は、アンテナマッチング部１４のレクテナ用出力端から出力される高周波信号をショットキーダイオード検波により直流電圧に変換し、コンデンサ１６に充電する。コンデンサ１６に充電された直流電圧をトリガ信号として無線ＬＡＮモジュール１１に出力する。   The diode 15 converts a high-frequency signal output from the rectenna output terminal of the antenna matching unit 14 into a DC voltage by Schottky diode detection, and charges the capacitor 16. The DC voltage charged in the capacitor 16 is output to the wireless LAN module 11 as a trigger signal.

コンデンサ１６は、ダイオード１５によって検波された直流電圧を、無線ＬＡＮモジュール１１の起動に必要な電圧値（例えば、０．４Ｖ）まで充電する。なお、コンデンサ１６は、ダイオード１５から出力される直流電圧で充電して所要電圧のトリガ信号を生成するため設けているが、無線ＬＡＮモジュール１１を起動できる電圧値に整流できれば、必ずしも設ける必要はない。   The capacitor 16 charges the DC voltage detected by the diode 15 to a voltage value (for example, 0.4 V) necessary for starting the wireless LAN module 11. The capacitor 16 is provided to generate a trigger signal having a required voltage by being charged with a DC voltage output from the diode 15. However, the capacitor 16 is not necessarily provided as long as the wireless LAN module 11 can be rectified to a voltage value that can be activated. .

無線ＬＡＮモジュール１１は、電源管理部１８と、バンドパスフィルタ（Ｂ．Ｐ．Ｆ）１９と、パワーアンプ（ＰＡ）２０と、ＩＥＥＥ規格８０２．１１ｂ／ｇに準拠したＷＬＡＮ２１と、ＣＰＵ２２と、Ｉ／Ｏポート２３と、メモリ２４とを具備する。無線ＬＡＮモジュール１１は、固定局１から送信されるデータ通信要求に応じてセンサ部２５で測定した各種データを固定局１に送信する。   The wireless LAN module 11 includes a power management unit 18, a bandpass filter (BPF) 19, a power amplifier (PA) 20, a WLAN 21 compliant with the IEEE standard 802.11b / g, a CPU 22, / O port 23 and memory 24 are provided. The wireless LAN module 11 transmits various data measured by the sensor unit 25 to the fixed station 1 in response to a data communication request transmitted from the fixed station 1.

電源管理部１８は、無線ＬＡＮモジュール１１の外部に設けられたバッテリー２６（例えば、一次電池又は二次電池）に接続され、レクテナアンテナアレイ部１２からのトリガ信号に応じて動作モードを切り替え、バッテリー２６から無線ＬＡＮモジュール１１への電源供給を制御する。電源管理部１８は、バッテリー２６から無線ＬＡＮモジュール１１への電源供給を切替えるスイッチング素子２７と、レクテナアンテナアレイ部１２からのトリガ信号に応じて、スイッチング素子２７のオン／オフを切替えるコントローラ２８と、予め設定された所定時間（例えば、２４時間）をダウンカウントするＲＴＣ（real time clock）カウンタ２９とを備える。電源管理部１８は、ＲＴＣカウンタ２９によってダウンカウントされるカウント値がカウントアップする前（所定時間内）にトリガ信号が入力された場合には、コントローラ２８によってスイッチング素子２７をオンに切替えて無線ＬＡＮモジュール１１に電源供給する。なお、コントローラ２８は、オペレータが操作するスイッチから入力されるオン／オフ信号によって切替可能に構成してもよい。本実施の形態では、スイッチング素子２７がオフとなりバッテリー２６から無線ＬＡＮモジュール１１への電源供給が制限された状態が待機状態（以下、スタンバイモード）となる。   The power management unit 18 is connected to a battery 26 (for example, a primary battery or a secondary battery) provided outside the wireless LAN module 11, and switches an operation mode according to a trigger signal from the rectenna antenna array unit 12. The power supply from the wireless LAN module 11 to the wireless LAN module 11 is controlled. The power management unit 18 includes a switching element 27 that switches power supply from the battery 26 to the wireless LAN module 11, and a controller 28 that switches on / off of the switching element 27 in response to a trigger signal from the rectenna antenna array unit 12. An RTC (real time clock) counter 29 that counts down a predetermined time (for example, 24 hours) set in advance is provided. When the trigger signal is input before the count value counted down by the RTC counter 29 is counted up (within a predetermined time), the power management unit 18 switches the switching element 27 on by the controller 28 and turns on the wireless LAN. Power is supplied to the module 11. The controller 28 may be configured to be switchable by an on / off signal input from a switch operated by an operator. In the present embodiment, a state in which the switching element 27 is turned off and power supply from the battery 26 to the wireless LAN module 11 is restricted is a standby state (hereinafter referred to as standby mode).

センサ部２５は、各種データ（伝票番号、集配日時、貨物保存状態、配達通過フラグなどの荷受情報、貨物情報）を測定し、Ｉ／Ｏポート２３を介して無線ＬＡＮモジュール１１に送信する。Ｉ／Ｏポート２３には、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ：Analog to Digital Converters）３０を介してバッテリー２６から電源供給される。   The sensor unit 25 measures various data (slip number, collection date / time, cargo storage state, receipt information such as delivery pass flag, cargo information), and transmits the data to the wireless LAN module 11 via the I / O port 23. The I / O port 23 is supplied with power from a battery 26 via an A / D converter (ADC: Analog to Digital Converters) 30.

メモリ２４は、フラッシュメモリ３１及びＳＤＲＡＭ３２を有する。メモリ２４は、センサ部２５でセンシングされた各種データをフラッシュメモリ３１やＳＤＲＡＭ３２に保存する。   The memory 24 includes a flash memory 31 and an SDRAM 32. The memory 24 stores various data sensed by the sensor unit 25 in the flash memory 31 and the SDRAM 32.

バンドパスフィルタ１９は、レクテナアンテナアレイ部１２から入力した特定周波数の高周波信号をフィルタリング処理してパワーアンプ２０に出力する。パワーアンプ２０は、高周波信号を増幅してＷＬＡＮ２１に出力する。   The bandpass filter 19 performs a filtering process on the high-frequency signal having a specific frequency input from the rectenna antenna array unit 12 and outputs the filtered signal to the power amplifier 20. The power amplifier 20 amplifies the high frequency signal and outputs it to the WLAN 21.

ＷＬＡＮ２１は、パワーアンプ２０から入力した高周波信号をベースバンド信号に変換し、変換した受信データに含まれるデータ通信要求を検出してＣＰＵ２２に出力する。また、ＷＬＡＮ２１は、固定局１からのデータ通信要求に応じて、ＣＰＵ２２から出力された各種データを特定周波数（例えば、２．４ＧＨｚ）のデータ信号として固定局１へ向けて送信する。   The WLAN 21 converts the high-frequency signal input from the power amplifier 20 into a baseband signal, detects a data communication request included in the converted received data, and outputs it to the CPU 22. The WLAN 21 transmits various data output from the CPU 22 to the fixed station 1 as a data signal of a specific frequency (for example, 2.4 GHz) in response to a data communication request from the fixed station 1.

ＣＰＵ２２は、固定局１から送信されるデータ通信要求に応じて、無線ＬＡＮモジュール１１の動作モードを切替える。ＣＰＵ２２は、固定局１からデータ通信要求がない場合には、無線ＬＡＮモジュール１１をスリープモードに切替え、データ通信要求が有る場合には、無線ＬＡＮモジュール１１をアクティブモードに切替える。ＣＰＵ２２は、アクティブモードでは、センサ部２５でセンシングされメモリ２４に保存された各種データ（伝票番号、集配日時、貨物保存状態、配達通過フラグ等の荷受情報、貨物情報）をＷＬＡＮ２１に出力する。また、ＣＰＵ２２は、固定局１へのデータ通信完了時には、コントローラ２８に信号を出力してスイッチング素子２７をオフに切替え、バッテリー２６から無線ＬＡＮモジュール１１への電源供給を制限するスタンバイモードに切替える。本実施の形態では、スタンバイモードにおける消費電力は５μＡ以下にでき、スリープモードにおける消費電力は１０ｍＡ程度にできる。アクティブモードにおける消費電力は１５０ｍＡ程度となる。   The CPU 22 switches the operation mode of the wireless LAN module 11 in response to a data communication request transmitted from the fixed station 1. When there is no data communication request from the fixed station 1, the CPU 22 switches the wireless LAN module 11 to the sleep mode, and when there is a data communication request, the CPU 22 switches the wireless LAN module 11 to the active mode. In the active mode, the CPU 22 outputs various data sensed by the sensor unit 25 and stored in the memory 24 (slip number, collection date and time, cargo storage status, receipt information such as delivery pass flag, cargo information) to the WLAN 21. When the data communication to the fixed station 1 is completed, the CPU 22 outputs a signal to the controller 28 to switch off the switching element 27 and switch to a standby mode that restricts power supply from the battery 26 to the wireless LAN module 11. In this embodiment, the power consumption in the standby mode can be 5 μA or less, and the power consumption in the sleep mode can be about 10 mA. The power consumption in the active mode is about 150 mA.

次に、無線ＬＡＮ通信機器１０の動作について説明する。
図２は、無線ＬＡＮ通信機器１０における固定局１との通信の概念図である。図２に示すように、固定局１は、所定周期（例えば、１００ｍ／ｓ）でビーコン信号を無線ＬＡＮ通信機器１０に向けて送信する。固定局１から発信されるビーコン信号は、固定局１から離れるにつれて信号強度が減衰する性質を有しており、固定局１を中心とした所定の電波エリア圏１００が形成される。ここで、図３に示すように、本実施の形態では、電波エリア圏１００は、固定局１から送信されるビーコン信号の信号強度が−６０ｄＢｍ以上となる電波エリア圏である。また、無線ＬＡＮ通信機器１０から固定局１にデータ信号を送信する際のデータロスを低減する観点から、電波エリア圏１００としては、ビーコン信号の信号強度が−５０ｄＢｍ以上となる領域であることが好ましく、−４０ｄＢｍ以上となる領域であることがより好ましい。 Next, the operation of the wireless LAN communication device 10 will be described.
FIG. 2 is a conceptual diagram of communication with the fixed station 1 in the wireless LAN communication device 10. As shown in FIG. 2, the fixed station 1 transmits a beacon signal toward the wireless LAN communication device 10 at a predetermined cycle (for example, 100 m / s). The beacon signal transmitted from the fixed station 1 has a property that the signal intensity decreases as the distance from the fixed station 1 increases, and a predetermined radio wave area 100 centering on the fixed station 1 is formed. Here, as shown in FIG. 3, in the present embodiment, radio wave area 100 is a radio wave area where the signal intensity of the beacon signal transmitted from fixed station 1 is −60 dBm or more. In addition, from the viewpoint of reducing data loss when a data signal is transmitted from the wireless LAN communication device 10 to the fixed station 1, the radio wave area 100 may be a region where the signal strength of the beacon signal is −50 dBm or more. Preferably, the region is −40 dBm or more.

無線ＬＡＮ通信機器１０が電波エリア圏１００内に存在する場合、固定局１からのビーコン信号は、レクテナアンテナアレイ部１２の複数の送受信アンテナ１３によって受信され、アンテナマッチング部１４に入力する。アンテナマッチング部１４では、ビーコン信号から特定周波数（例えば、２．４ＧＨｚ）の高周波信号が抽出される。ビーコン信号から抽出された高周波信号は、ダイオード１５によるショットキーダイオード検波により直流電圧が取り出され、コンデンサ１６が充電される。所定容量（例えば、２２０μＦ）のコンデンサ１６の充電電圧が所定電圧を超えると、高周波信号から生成されたトリガ信号として、無線ＬＡＮモジュール１１の電源管理部１８に出力される。   When the wireless LAN communication device 10 exists in the radio wave area 100, beacon signals from the fixed station 1 are received by the plurality of transmission / reception antennas 13 of the rectenna antenna array unit 12 and input to the antenna matching unit 14. The antenna matching unit 14 extracts a high-frequency signal having a specific frequency (for example, 2.4 GHz) from the beacon signal. From the high frequency signal extracted from the beacon signal, a DC voltage is extracted by Schottky diode detection by the diode 15 and the capacitor 16 is charged. When the charging voltage of the capacitor 16 having a predetermined capacity (for example, 220 μF) exceeds the predetermined voltage, it is output to the power management unit 18 of the wireless LAN module 11 as a trigger signal generated from the high frequency signal.

図４Ａ、図４Ｂに、レクテナアンテナアレイ部１２による高周波信号からトリガ信号を生成する概念図を示す。図４Ａに示すように、固定局１０から送信されるビーコン信号は、所定の周波数（例えば、２．４ＧＨｚ）の搬送波が変調されて送信される。図４Ｂに示すように、このビーコン信号をダイオード１５によってショットキーダイオード検波すると、図４Ｂに点線で示すようにコンデンサ１６が充電されて直流電圧が得られる。   4A and 4B are conceptual diagrams for generating a trigger signal from a high-frequency signal by the rectenna antenna array unit 12. As shown in FIG. 4A, the beacon signal transmitted from the fixed station 10 is transmitted after the carrier wave of a predetermined frequency (for example, 2.4 GHz) is modulated. As shown in FIG. 4B, when this beacon signal is detected by the Schottky diode by the diode 15, the capacitor 16 is charged as shown by a dotted line in FIG. 4B to obtain a DC voltage.

なお、スリープモード又はアクティブモードでの通信時は、アンテナマッチング部１４で抽出された高周波信号は、複数の送受信アンテナ１３で受信された高周波信号が合成され、結合コンデンサ１７を介して無線ＬＡＮモジュール１１に出力される。無線ＬＡＮモジュール１１に入力した高周波信号は、バンドパスフィルタ１９によるフィルタリング処理及びパワーアンプ２０による増幅を経てＷＬＡＮ２１に出力される。ＷＬＡＮ２１では、固定局１からの高周波信号に含まれる通信データをＣＰＵ２２に出力する。   During communication in the sleep mode or active mode, the high-frequency signals extracted by the plurality of transmission / reception antennas 13 are combined with the high-frequency signals extracted by the antenna matching unit 14, and the wireless LAN module 11 is connected via the coupling capacitor 17. Is output. The high-frequency signal input to the wireless LAN module 11 is output to the WLAN 21 through filtering processing by the band pass filter 19 and amplification by the power amplifier 20. In the WLAN 21, communication data included in the high-frequency signal from the fixed station 1 is output to the CPU 22.

図５は、無線ＬＡＮ通信機器１０の動作モード切替えのフロー図である。
図５に示すように、無線ＬＡＮ通信機器１０が、電波エリア圏１００外に存在する場合には、バッテリー２６から無線ＬＡＮモジュール１１への電源供給が制限された低消費電力のスタンバイモードとなる（ステップＳ１）。スタンバイモードでは、ＲＴＣカウンタ２９により予め設定された所定時間のダウンカウントが開始される（ステップＳ２）。次に、電源管理部１８は、ＲＴＣカウンタ２９のダウンカウント中におけるトリガ信号の入力の有無を判定する（ステップＳ３）。無線ＬＡＮ通信機器１０が電波エリア圏１００外に存在する場合にはトリガ信号が電源管理部１８に入力されず、スタンバイモードが維持される（ステップＳ３：Ｎｏ）。 FIG. 5 is a flowchart of operation mode switching of the wireless LAN communication device 10.
As shown in FIG. 5, when the wireless LAN communication device 10 exists outside the radio wave area 100, a standby mode with low power consumption in which power supply from the battery 26 to the wireless LAN module 11 is restricted ( Step S1). In the standby mode, the RTC counter 29 starts down-counting for a predetermined time set in advance (step S2). Next, the power management unit 18 determines whether or not a trigger signal is input during the down count of the RTC counter 29 (step S3). When the wireless LAN communication device 10 exists outside the radio wave area 100, the trigger signal is not input to the power management unit 18, and the standby mode is maintained (No in step S3).

無線ＬＡＮ通信機器１０が、電波エリア圏１００内に移動した場合には、レクテナアンテナアレイ部１２により受信されるビーコン信号のエネルギーを直流電圧に変換してトリガ信号が生成され、電源管理部１８にトリガ信号が入力される（ステップＳ３：Ｙｅｓ）。電源管理部１８は、入力されたトリガ信号に応じて、コントローラ２８によりスイッチング素子２７をオンに切替え、バッテリー２６から無線ＬＡＮモジュール１１への電源供給を開始する（ステップＳ４）。この結果、無線ＬＡＮモジュール１１が起動され、ＣＰＵ２２は、動作モードをスリープモードに切替える。   When the wireless LAN communication device 10 moves into the radio wave area 100, the trigger signal is generated by converting the energy of the beacon signal received by the rectenna antenna array unit 12 into a DC voltage, and the power management unit 18 A trigger signal is input (step S3: Yes). In response to the input trigger signal, the power management unit 18 turns on the switching element 27 by the controller 28 and starts supplying power from the battery 26 to the wireless LAN module 11 (step S4). As a result, the wireless LAN module 11 is activated, and the CPU 22 switches the operation mode to the sleep mode.

スリープモードでは、ＣＰＵ２２は、固定局１からのデータ通信要求の有無を判定する（ステップＳ５）。データ通信要求がない場合には、スリープモードが維持され、電源管理部１８から無線ＬＡＮモジュール１１への電源供給が継続される（ステップＳ５：Ｎｏ）。固定局１からのデータ通信要求がある場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ２２は、動作モードをアクティブモードに切替える。   In the sleep mode, the CPU 22 determines whether there is a data communication request from the fixed station 1 (step S5). If there is no data communication request, the sleep mode is maintained, and the power supply from the power management unit 18 to the wireless LAN module 11 is continued (step S5: No). When there is a data communication request from the fixed station 1 (step S5: Yes), the CPU 22 switches the operation mode to the active mode.

アクティブモードでは、ＣＰＵ２２がメモリ２４に保存された各種データを呼び出し、ＷＬＡＮ２１に出力する。ＷＬＡＮ２１は、各種データを所定周波数のデータ信号として固定局１に送信する（ステップＳ６）。アクティブモードでは、ＷＬＡＮ２１によるデータ信号送信中、ＣＰＵ２２は、固定局１からのデータ通信要求の有無を判定する（ステップＳ７）。そして、データ通信要求が有る場合には、データ通信を継続する（ステップＳ７：Ｙｅｓ）。データ通信要求がない場合（ステップＳ７：Ｎｏ）には、ＣＰＵ２２は、電源管理部１８のコントローラ２８を介してスイッチング素子２７をオフに切り替えてスタンバイモードに切替える。   In the active mode, the CPU 22 calls various data stored in the memory 24 and outputs the data to the WLAN 21. The WLAN 21 transmits various data to the fixed station 1 as a data signal having a predetermined frequency (step S6). In the active mode, during the data signal transmission by the WLAN 21, the CPU 22 determines whether or not there is a data communication request from the fixed station 1 (step S7). If there is a data communication request, the data communication is continued (step S7: Yes). When there is no data communication request (step S7: No), the CPU 22 switches off the switching element 27 via the controller 28 of the power management unit 18 and switches to the standby mode.

以上説明したように、上記実施の形態に係る無線ＬＡＮ通信機器１０によれば、固定局１の電波エリア圏１００内において、固定局１から送信されるビーコン信号から、レクテナアンテナアレイ部１２によってトリガ信号を生成し、生成したトリガ信号に応じて電源管理部１８が無線ＬＡＮモジュール１１への電源供給を切替える。これにより、無線ＬＡＮ通信機器１０を間欠的に駆動することなく、無線ＬＡＮ通信機器１０が電波エリア圏外に存在する場合には、バッテリー２６から無線ＬＡＮモジュール１１への電源供給が制限される低消費電力のスタンバイモードとなり、無線ＬＡＮ通信機器１０が電波エリア圏１００内に入ると、バッテリー２６から無線ＬＡＮモジュール１１へ電源供給されるスリープモード又はアクティブとなるので、簡素な構成で消費電力を削減できる。また、無線ＬＡＮ通信機器１０が複数の電波エリア圏１００間を移動する場合においても、カバレッジの広い３Ｇセルラーなどをブリッジすることなく各固定局１とのビーコン信号及びデータ信号の送受信が可能となるので、広範囲なロケーション環境下において使用する場合であっても、システムを複雑化することなく消費電力を削減することが可能となる。   As described above, according to the wireless LAN communication device 10 according to the above embodiment, the rectenna antenna array unit 12 triggers from the beacon signal transmitted from the fixed station 1 within the radio wave area 100 of the fixed station 1. A signal is generated, and the power management unit 18 switches power supply to the wireless LAN module 11 in accordance with the generated trigger signal. As a result, the power supply from the battery 26 to the wireless LAN module 11 is limited when the wireless LAN communication device 10 is outside the radio wave area without driving the wireless LAN communication device 10 intermittently. When the wireless LAN communication device 10 enters the radio wave area 100 when the wireless LAN communication device 10 enters the radio wave area 100, the sleep mode or the active power supply from the battery 26 to the wireless LAN module 11 is entered. Therefore, power consumption can be reduced with a simple configuration. . Further, even when the wireless LAN communication device 10 moves between a plurality of radio wave area areas 100, it is possible to transmit and receive beacon signals and data signals to and from each fixed station 1 without bridging 3G cellular or the like having a wide coverage. Therefore, even when used in a wide range of location environments, it is possible to reduce power consumption without complicating the system.

また、上記実施の形態に係る無線ＬＡＮ通信機器１０によれば、固定局１の電波エリア圏内において、固有に検出されるビーコン信号を直流電圧に変換するレクテナアンテナアレイ部１２を有するので、無線ＬＡＮ通信機器１０が固定局１の電波エリア圏１００内に入った瞬間に、スタンバイモードに切替えることが可能となる。   In addition, according to the wireless LAN communication device 10 according to the above-described embodiment, the wireless LAN communication device 10 includes the rectenna antenna array unit 12 that converts a beacon signal that is uniquely detected into a DC voltage in the radio wave area of the fixed station 1. At the moment when the communication device 10 enters the radio wave area 100 of the fixed station 1, it is possible to switch to the standby mode.

さらに、上記実施の形態に係る無線ＬＡＮ通信機器１０によれば、固定局１の電波エリア圏１００内に入った時点でトリガ信号が生成されるので、複数の電波エリア圏１００間をローミングする場合であっても、無線ＬＡＮ通信機器１０の消費電力を削減することが可能となる。   Furthermore, according to the wireless LAN communication device 10 according to the above-described embodiment, a trigger signal is generated when the fixed station 1 enters the radio wave area 100, so that roaming between the radio wave areas 100 is performed. Even so, the power consumption of the wireless LAN communication device 10 can be reduced.

また、上記実施の形態に係る無線ＬＡＮ通信機器１０によれば、電源管理部１８は、無線ＬＡＮモジュール１１に対する電源供給を、オペレータが操作するスイッチから入力されるオン／オフ信号によって切替可能に構成できるので、無線ＬＡＮ通信機器１０が固定局１の電波エリア圏１００内に存在する場合であっても、任意にスリープモードからスタンバイモードに切替えることが可能となる。これにより、オペレータによりデータ通信の必要性に応じて動作モードを切替えることが可能となるので、特に消費電力を削減できる。   Further, according to the wireless LAN communication device 10 according to the above embodiment, the power management unit 18 is configured to be able to switch the power supply to the wireless LAN module 11 by an on / off signal input from a switch operated by an operator. Therefore, even when the wireless LAN communication device 10 exists in the radio wave area 100 of the fixed station 1, it is possible to arbitrarily switch from the sleep mode to the standby mode. As a result, the operation mode can be switched by the operator according to the necessity of data communication, and in particular, power consumption can be reduced.

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change and implement variously. In the above-described embodiment, the size, shape, and the like illustrated in the accompanying drawings are not limited to this, and can be appropriately changed within a range in which the effect of the present invention is exhibited. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.

例えば、上述した実施の形態においては、固定局１から送信されるビーコン信号からトリガ信号を取り出す構成について説明したが、トリガ信号としては、微量の電力（例えば、０．１２μＷ）のワンショットのトリガ信号として印加できるものであれば、各種エネルギーハーベスト手段を利用することが可能である。例えば、特定領域において固有の収集可能エネルギーが太陽光や照明装置等による光エネルギーであれば、太陽光発電装置等の光エネルギーを直流電圧信号に変換する機構を設け、光エネルギーからトリガ信号を生成しても良い。また、特定領域において固有の収集可能エネルギーが機械的振動であれば、機械的振動によって発電するピエゾ素子で機械的振動を直流電圧信号に変換してトリガ信号としても良い。   For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the trigger signal is extracted from the beacon signal transmitted from the fixed station 1 has been described, but the trigger signal may be a one-shot trigger with a small amount of power (for example, 0.12 μW). Various energy harvesting means can be used as long as they can be applied as signals. For example, if the specific collectable energy in a specific area is light energy from sunlight or a lighting device, a mechanism that converts light energy from a solar power generation device into a DC voltage signal is provided to generate a trigger signal from the light energy. You may do it. Further, if the energy that can be collected in a specific region is mechanical vibration, the mechanical vibration may be converted into a DC voltage signal by a piezo element that generates power by mechanical vibration, and used as a trigger signal.

本発明は、簡素な構成で消費電力を削減でき、しかも広範囲なロケーション環境においても使用できるという効果を有し、特に、センサーネットワーク用の無線ＬＡＮ通信機器に好適に適用可能である。   The present invention has an effect that power consumption can be reduced with a simple configuration and can be used in a wide range of location environments, and is particularly applicable to wireless LAN communication devices for sensor networks.

１ 固定局
２ 管理サーバ
１０ 無線ＬＡＮ通信機器
１１ 無線ＬＡＮモジュール
１２ レクテナアンテナアレイ部
１３ 送受信アンテナ
１４ アンテナマッチング部
１５ ダイオード
１６ コンデンサ
１７ 結合コンデンサ
１８ 電源管理部
１９ バンドパスフィルタ（Ｂ．Ｐ．Ｆ）
２０ パワーアンプ（ＰＡ）
２１ ＷＬＡＮ
２２ ＣＰＵ
２３ Ｉ／Ｏポート
２４ メモリ
２５ センサ部
２６ バッテリー
２７ スイッチング素子
２８ コントローラ
２９ ＲＴＣカウンタ
３０ Ａ／Ｄコンバータ
３１ フラッシュメモリ
３２ ＳＤＲＡＭ
１００ 電波エリア圏
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fixed station 2 Management server 10 Wireless LAN communication apparatus 11 Wireless LAN module 12 Rectenna antenna array part 13 Transmission / reception antenna 14 Antenna matching part 15 Diode 16 Capacitor 17 Coupling capacitor 18 Power supply management part 19 Band pass filter (BPF)
20 Power amplifier (PA)
21 WLAN
22 CPU
23 I / O Port 24 Memory 25 Sensor Unit 26 Battery 27 Switching Element 28 Controller 29 RTC Counter 30 A / D Converter 31 Flash Memory 32 SDRAM
100 radio wave area

Claims (4)

固定局の電波エリア圏内において該固定局との間でデータ通信する無線通信機能を備えた無線ＬＡＮ送受信部と、
前記無線ＬＡＮ送受信部を前記固定局とデータ通信させる特定領域において固有の収集可能エネルギーを収集し、当該収集エネルギーから前記無線ＬＡＮ送受信部を起動するためのトリガ信号を生成するトリガ生成手段と、
前記無線ＬＡＮ送受信部に対して電源を供給するバッテリーと、
前記バッテリーから前記無線ＬＡＮ送受信部への電源供給を制御する電源管理機能を備え、データ通信時は電源供給する一方、データ通信完了後は電源供給を制限して前記無線ＬＡＮ送受信部を低消費電力の状態で待機させ、待機状態において前記トリガ信号を受けると電源供給を再開する電源管理部と、
を具備したことを特徴とする無線ＬＡＮ通信機器。 A wireless LAN transmission / reception unit having a wireless communication function for data communication with the fixed station within the fixed area of the fixed station;
Trigger generation means for collecting a unique collectable energy in a specific area in which the wireless LAN transceiver unit performs data communication with the fixed station, and generating a trigger signal for activating the wireless LAN transceiver unit from the collected energy;
A battery for supplying power to the wireless LAN transceiver unit;
Provided with a power management function for controlling power supply from the battery to the wireless LAN transmission / reception unit, while supplying power during data communication, the power supply is restricted after data communication is completed, thereby reducing power consumption of the wireless LAN transmission / reception unit A power management unit for resuming power supply upon receiving the trigger signal in the standby state,
A wireless LAN communication device comprising: 前記トリガ生成手段は、前記固定局の電波エリア圏内において固有に検出される特定周波数の無線波をアンテナで受信することによって得られる高周波信号を直流電圧に変換して前記トリガ信号を生成するレクテナ装置で構成されることを特徴とする請求項１記載の無線ＬＡＮ通信機器。   The trigger generation means converts a high-frequency signal obtained by receiving a radio wave of a specific frequency that is uniquely detected within a radio wave area of the fixed station with an antenna into a DC voltage to generate the trigger signal. The wireless LAN communication device according to claim 1, comprising: 前記特定領域は、無線ＬＡＮアクセスポイントを構成する前記固定局の電波エリア圏であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の無線ＬＡＮ通信機器。   The wireless LAN communication device according to claim 1 or 2, wherein the specific area is a radio wave area of the fixed station constituting a wireless LAN access point. 前記電源管理部は、前記無線ＬＡＮ送受信部に対する電源供給を、オペレータが操作するスイッチから入力されるオン／オフ信号によって切替可能に構成したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の無線ＬＡＮ通信機器。   The power supply management unit is configured to be able to switch power supply to the wireless LAN transmission / reception unit by an on / off signal input from a switch operated by an operator. The wireless LAN communication device described in 1.
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