JP2013150024A - 無線通信端末および無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力が低い無線通信システムを提供する。
【解決手段】無線通信システム１は、携帯機１０、固定機２０を備える。固定機２０の超音波信号送信部２１は、超音波信号Ｓ_ＵＳを送信する。携帯機１０の超音波受信部１１は、超音波信号Ｓ_ＵＳを受信すると、無線信号通信部１２にトリガ信号を与える。無線信号通信部１２は、トリガ信号でスリープから回復し、無線信号Ｓ_ＷＬを生成して送信する。固定機２０の固定機側無線信号通信部２２は、無線信号Ｓ_ＷＬを受信して固定機側制御部２３へ出力する。固定機側制御部２３は、所定強度以上の無線信号Ｓ_ＷＬを受信すると、スリープから回復して所定の機能コマンドを実行する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば所定位置に固定設置された固定機との間で無線通信を行う無線通信端末および、当該無線通信端末と固定機とを含む無線通信システムに関する。

従来、無線通信結果に基づいて、所定の機能を実現する無線通信システムが各種考案されている。

例えば、特許文献１では、無線通信可能な第１の装置と第２の装置とを備える。第１の装置は無線信号を送信する。第２の装置は、第１の装置からの無線信号を受信すると、超音波信号を送信する。第１の装置は、第２の装置から超音波信号を受信すると、無線信号の送信タイミングと超音波信号の受信タイミングとの時間差から、第１の装置と第２の装置との距離を算出している。

特開平９−２１８２６１号公報

しかしながら、特許文献１のシステムでは、第１の装置および第２の装置の双方が定常的に信号の送受信を行えるように、動作している。このため、第１の装置も第２の装置も消費電力が高くなってしまうという問題が生じる。特に、特許文献１に示すように、距離測定精度を向上させるには、略常時送受信が行えるようにしなければならず、消費電力がさらに高くなってしまう。

したがって、本発明の目的は、消費電力が低い無線通信システム、および当該無線通信システムに利用可能な省電力の無線通信端末を提供することにある。

この発明の無線通信端末は、超音波信号を受信する超音波受信部と、無線信号を送信する無線信号通信部と、超音波受信部および無線信号通信部に電源供給する電池と、を備える。超音波受信部は、超音波信号を受信すると、トリガ信号を無線信号通信部へ与える。無線信号通信部は、トリガ信号を受け付けるまではスリープ状態であり、トリガ信号を受け付けると起動して、無線信号を生成して送信する。

この構成では、超音波信号を受信するまでは、無線信号通信部がスリープ状態となり、消費電力を抑えることができる。特に機能をスリープさせる対象が、消費電力の高い無線信号通信部であるので、省電力効果が向上する。

また、この発明の無線通信端末の無線信号通信部は、端末に固有のＩＤを付加した無線信号を送信することが好ましい。

この構成では、固有のＩＤを送信することで、送信先である装置（例えば後述の固定機）において、無線通信端末の識別を行うことができる。

また、この発明の無線通信システムは、上述の無線通信端末と、固定機とを備える。固定機は、超音波信号を送信する超音波送信部、無線信号を受信する固定機側無線信号通信部、および、無線信号に基づいて所定の機能コマンドを実行する固定機側制御部を備える。固定機側制御部は、無線信号を受信するまではスリープ状態であり、無線信号を受信すると起動して、無線信号の復調と復調結果に基づく所定の機能コマンドを実行する。

この構成では、無線信号を受信するまでは、固定機側制御部がスリープ状態となり、消費電力を抑えることができる。これにより、無線通信端末および固定機の双方で省電力化が可能である。

また、この発明の無線通信システムは、上述の無線通信端末と、固定機とを備える。固定機は、超音波信号を送信する超音波送信部、無線信号を受信する固定機側無線信号通信部、および、無線信号に基づいて所定の機能コマンドを実行する固定機側制御部を備える。そして、この無線通信システムは、次の構成であることが好ましい。固定機側制御部は、無線信号を受信するまではスリープ状態であり、無線信号を受信すると起動する。固定機側制御部は、無線信号の復調し、予め許可した固有のＩＤを認証すると、所定の機能コマンドを実行する。

この構成では、予め許可した固有のＩＤでしか、所定の機能コマンドが実行されない。すなわち、許可された無線通信端末が固定機に近づいた時にのみ、固定機が所定の機能コマンドを実行する。これにより、無線通信システムのセキュリティー性が向上する。

この発明によれば、消費電力の小さな無線通信端末を実現できる。また、消費電力の小さな無線通信システムを実現できる。

本発明の第１の実施形態に係る無線通信システム１のブロック図である。 無線通信システム１の処理フローを示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る無線通信システム１の応用例を説明するための図である。

本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムおよび当該無線通信システムに利用する無線通信端末について、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線通信システム１のブロック図である。

無線通信システム１は、本発明の「無線通信端末」に相当する携帯機１０、固定機２０を備える。携帯機１０は、超音波信号受信部１１、無線信号通信部１２、電池１３、超音波受信器１０１、および無線アンテナ１０２を備える。

超音波受信器１０１は、超音波信号受信部１１に接続されている。超音波受信器１０１は、超音波信号Ｓ_ＵＳを受信し、超音波信号受信部１１へ出力する。

超音波信号受信部１１は、電池１３から電源供給されている。超音波信号受信部１１は、超音波受信器１０１からの入力信号を観測する。超音波信号受信部１１は、定常的（連続的）に入力信号の観測を行ってもよいが、所定の時間間隔で観測を行うとよりよい。超音波信号受信部１１は、所定強度以上の超音波信号Ｓ_ＵＳを検出すると、無線信号通信部１２へトリガ信号を出力する。

無線信号通信部１２は、電池１３から電源供給されている。無線信号通信部１２は、超音波信号受信部１１に接続されている。無線信号通信部１２は、トリガ信号を受け付けるまでは、スリープ状態となっている。スリープ状態とは、トリガ信号を検出し、無線信号通信部１２を起動できるようにするための最小限の回路にのみ電力を供給している状態である。

無線信号通信部１２は、トリガ信号を受け付けると、スリープ状態から回復（起動）し、無線信号Ｓ_ＷＬを生成する。この際、無線信号通信部１２は、無線通信端末１０の固有ＩＤを付加した無線信号Ｓ_ＷＬを生成する。無線信号は、電波信号を意味するが、特に、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ、ＲＥ４ＣＥ、ＩＥＥＥ８０２．１５．４、ＡＮＴ＋等の省電力無線システムの信号を用いると好適である。

無線信号通信部１２は、無線信号Ｓ_ＷＬを生成、出力すると、瞬時にスリープ状態へ移行する。

無線信号通信部１２は、無線アンテナ１０２に接続されている。無線信号通信部１２は、無線信号Ｓ_ＷＬを無線アンテナ１０２に出力する。無線アンテナ１０２は、無線信号Ｓ_ＷＬを外部へ送信（放射）する。

固定機２０は、超音波信号送信部２１、固定機側無線信号通信部２２、固定機側制御部２３、電源回路２４、超音波送信器２０１、無線アンテナ２０２を備える。

超音波信号送信部２１は、電源回路２４から電源供給されている。超音波信号送信部２１は、超音波送信器２０１に接続されている。超音波信号送信部２１は、所定の時間間隔で、超音波信号Ｓ_ＵＳを生成し、超音波送信器２０１へ出力する。超音波送信器２０１は、超音波信号Ｓ_ＵＳを所定の指向性で外部へ送信する。

無線アンテナ２０２は、固定機側無線信号通信部２２に接続されている。無線アンテナ２０２は、無線信号Ｓ_ＷＬを受信し、固定機側無線信号通信部２２へ出力する。

固定機側無線信号通信部２２は、電源回路２４から電源供給されている。固定機側無線信号通信部２２は、固定機側制御部２３に接続されている。固定機側無線信号通信部２２は、無線アンテナ２０２からの無線信号Ｓ_ＷＬを増幅して、固定機側制御部２３へ出力する。

固定機側制御部２３は、電源回路２４から電源供給されている。固定機側制御部２３は、固定機側無線信号通信部２２からの無線信号Ｓ_ＷＬを観測する。固定機側制御部２３は、固定機側無線信号通信部２２からの無線信号Ｓ_ＷＬが所定強度未満の場合には、スリープ状態となっている。スリープ状態とは、所定強度以上の無線信号Ｓ_ＷＬを検出し、固定機側制御部２３を起動できるようにするための最小限の回路にのみ電力を供給している状態である。

固定機側制御部２３は、所定強度以上の無線信号Ｓ_ＷＬを検出すると、スリープ状態から回復（起動）し、無線信号Ｓ_ＷＬを復調する。固定機側制御部２３は、復調した無線信号Ｓ_ＷＬから固有のＩＤを識別する。固定機側制御部２３は、識別した固有のＩＤが、予め許可した固有のＩＤであれば、所定の機能コマンドを実行する。

図２は、無線通信システム１の処理フローを示すフローチャートである。

まず、固定機２０は、所定の時間間隔で、超音波信号ＳＵＳを送信する（Ｓ２０１）。この際、固定機２０は、無線信号Ｓ_ＷＬの受信待機状態、すなわち固定機側制御部２３がスリープ状態に制御されている（Ｓ２０２）。

また、携帯機１０は、超音波信号Ｓ_ＵＳの受信待機状態、すなわち無線通信部１２がスリープ状態に制御されている（Ｓ１０１）。

携帯機１０は、超音波信号Ｓ_ＵＳを受信するまで（Ｓ１０２：ＮＯ）、超音波信号Ｓ_ＵＳの受信待機状態を維持する（Ｓ１０１）。

携帯機１０は、超音波信号Ｓ_ＵＳを受信すると（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、受信待機状態を解除すなわちスリープ状態から回復する（Ｓ１０３）。

携帯機１０は、携帯機１０に固有のＩＤを付加した無線信号Ｓ_ＷＬを生成して送信する（Ｓ１０４）。携帯機１０は、無線信号Ｓ_ＷＬの送信直後にスリープ状態へ移行する（Ｓ１０５）。

固定機２０は、無線信号Ｓ_ＷＬを受信するまでは（Ｓ２０３：ＮＯ）、無線信号Ｓ_ＷＬの受信待機状態を維持する（Ｓ２０２）。

固定機２０は、無線信号Ｓ_ＷＬを受信すると（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、受信待機状態を解除すなわちスリープ状態から回復し、無線信号Ｓ_ＷＬを復調する（Ｓ２０４）。

固定機２０は、復調した無線信号Ｓ_ＷＬから固有のＩＤを識別し、許可した固有のＩＤであれば、所定の制御コマンドを実行する（Ｓ２０５）。

以上のような構成および処理を行うことで、携帯機１０の消費電力を抑えることができる。特に、本実施形態に示すように、無線信号Ｓ_ＷＬの送信を行う携帯機１０の無線信号通信部１２を省電力制御することで、超音波信号よりも消費電力の高い無線信号の制御系を省電力化でき、より省電力効果が向上する。

具体的に、一回の通信時間を１ｍｓｅｃ．とし、通信時電流を１５ｍＡに設計する。携帯機１０のスリープ時の消費電流を１日の平均で３６μＡとする。そして、本実施形態に示す省電力化の構成を用いた場合、１回あたり２５ｍｓｅｃ．間隔で平均２秒の通信を行うとして、１日の通信回数は８００回となる。一方、常時通信の場合、２５ｍｓｅｃ．間隔で一日中通信を行うとして、１秒の通信回数は４０回となり、１日の通信回数は３４５万回になる。

このような状況で、一般的なコイン電池（２２５ｍＡｈ）を電池１３に用いると、従来の携帯機では電池寿命が１５日であるのに対して、本実施形態の携帯機１０では電池寿命が２５９日となる。このように、本実施形態の構成を用いれば、携帯機１０の電池寿命を大幅に延ばすことができる。

さらに、固定機２０の消費電力も抑えることができ、無線通信システム１としての消費電力を抑えることができる。

また、さらに、固有のＩＤによる認証を行い、許可した固有のＩＤを識別した場合にのみ所定の機能コマンドを実行することで、無線通信システムのセキュリティー性を向上することができる。また、不要な機能コマンドの実行を防止することができ、より省電力化が可能になる。

また、本実施形態に示すように、トリガ用の信号を超音波信号とすることで、無線信号と比較して、信号の到達範囲を制限することができる。したがって、トリガ用の信号を無線信号に設定する場合より、不要なスリープの解除を抑制できる。これにより、さらに省電力化することができる。

次に、このような無線通信システム１の応用例を説明する。図３は、本発明の実施形態に係る無線通信システム１の応用例を説明するための図である。図３（Ａ）は固定機２０から送信される超音波信号Ｓ_ＵＳの到達範囲Ｚ_ＵＳ内に携帯機１０が存在しない場合を示す。図３（Ｂ）は固定機２０から送信される超音波信号Ｓ_ＵＳの到達範囲Ｚ_ＵＳ内に携帯機１０が存在する場合を示す。

固定機２０は、壁９００のドア９０１に設置されている。携帯機１０は、ドア９０１を通って内部に入りたい人９０２が保持している。図３（Ａ）に示すように、人９０２が超音波信号Ｓ_ＵＳの到達範囲Ｚ_ＵＳ内にいない場合には、超音波信号Ｓ_ＵＳが携帯機１０に届かない。このため、携帯機１０は、スリープ状態になっており、無線信号Ｓ_ＷＬを生成、送信しない。このため、携帯機１０の消費電力は抑えられる。

また、固定機２０も、無線信号Ｓ_ＷＬを受信していないので、スリープ状態となっている。このため、固定機２０の消費電力も抑えられる。

この際、ドア９０１は施錠されている。

人９０２がドア９０１に近づき、超音波信号Ｓ_ＵＳの到達範囲Ｚ_ＵＳ内に入ると、超音波信号Ｓ_ＵＳは携帯機１０に到達され、受信される。携帯機１０は、超音波信号Ｓ_ＵＳの受信をトリガに、スリープから回復して無線信号Ｓ_ＷＬを生成、送信する。

固定機２０は、無線信号Ｓ_ＷＬの受信によりスリープから回復し、無線信号Ｓ_ＷＬを復調する。固定機２０は、復調した無線信号Ｓ_ＷＬから固定のＩＤを取得し、予め許可した固有のＩＤと照合する。固定機２０は、復調した無線信号Ｓ_ＷＬから固定のＩＤが許可した固有のＩＤと一致すれば、ドア９０１を解錠して、開く。なお、本実施例における所定の機能コマンドは、ドア９０１を解錠してもよいという命令を与えることに相当する。

このように、本実施形態の構成および処理を用いれば、鍵の挿入等、人の手による操作を行うことなく、ドア９０１の解錠を行うことができる。また、固有のＩＤを用いることで、許可されていない人がドア９０１の前を通っただけで解錠してしまうことがない。これにより、セキュリティー性と利便性を向上させることができる。

なお、このようなドアへの応用は一例であり、ユーザの要する所定の機能コマンドに置き換えることができる。

また、上述の説明では、固有のＩＤを有する場合にのみ、所定の機能コマンドが実行される例を示したが、セキュリティーを確保する必要が無い場合には、固有のＩＤによる認証を省略することができる。

１：無線通信システム、
１０：携帯機、
１１：超音波信号受信部、
１２：無線信号通信部、
１３：電池、
１０１：超音波受信器、
１０２：無線アンテナ、
２０：固定機、
２１：超音波信号送信部、
２２：固定機側無線信号通信部、
２３：固定機側制御部、
２４：電源回路、
２０１：超音波送信器、
２０２：無線アンテナ、
９００：壁、
９０１：ドア、
９０２：人

Claims (4)

1. 超音波信号を受信する超音波受信部と、
   無線信号を送信する無線信号通信部と、
   前記超音波受信部および前記無線信号通信部に電源供給する電池と、
   を備え、
   前記超音波受信部は、前記超音波信号を受信すると、トリガ信号を前記無線信号通信部へ与え、
   前記無線信号通信部は、前記トリガ信号を受け付けるまではスリープ状態であり、前記トリガ信号を受け付けると起動して、前記無線信号を生成して送信する、無線通信端末。
2. 前記無線信号通信部は、端末に固有のＩＤを付加した前記無線信号を送信する、請求項１に記載の無線通信端末。
3. 請求項１または請求項２に記載の無線通信端末と、
   前記超音波信号を送信する超音波送信部、前記無線信号を受信する固定機側無線信号通信部、および、前記無線信号に基づいて所定の機能コマンドを実行する固定機側制御部を備える固定機と、を備える無線通信システムであって、
   前記固定機側制御部は、前記無線信号を受信するまではスリープ状態であり、前記無線信号を受信すると起動して、前記無線信号の復調と復調結果に基づく前記所定の機能コマンドを実行する、無線通信システム。
4. 請求項２に記載の無線通信端末と、
   前記超音波信号を送信する超音波送信部、前記無線信号を受信する固定機側無線信号通信部、および、前記無線信号に基づいて所定の機能コマンドを実行する固定機側制御部を備える固定機と、を備える無線通信システムであって、
   前記固定機側制御部は、前記無線信号を受信するまではスリープ状態であり、前記無線信号を受信すると起動して、前記無線信号の復調し、予め許可した前記固有のＩＤを認証すると、前記所定の機能コマンドを実行する、無線通信システム。

Images