JP2015166926A - 無線通信機器 - Google Patents

Abstract

【課題】電力消費を抑えた無線通信機器を提供する。【解決手段】無線通信機器１は、周期的に割り込み信号ＳＮ１を出力するタイマ２１と、通信部３とを備えている。通信部３は、受信設定Ｄ１を記憶している記憶部３１を有し、割り込み信号ＳＮ１が入力されると記憶部３１に記憶されている受信設定Ｄ１を用いて電波ＳＮ４を間欠受信する。制御部２は通信部３を制御する。受信設定Ｄ１は、起動した制御部２によって記憶部３１に書き込まれる。【選択図】図１

Description

本発明は一般に無線通信機器、より詳細には間欠受信を行う無線通信機器に関する。

従来、火災を感知していないときの電力消費を抑えて電池寿命を延ばす火災警報システムがあった（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の火災警報システムは、複数の火災警報器を備える。各火災警報器は、火災を感知する火災感知手段と、無線信号を送信する送信手段と、無線信号を受信する受信手段と、電池を電源として各手段に電源を供給する電源供給手段と、制御手段とを備える。制御手段は、火災感知手段が火災を感知していない間は受信手段を間欠的に起動させ、他の火災警報器が送信する無線信号を受信しなければ受信手段を休止させる。

特開２００９−２５１９０７号公報

特許文献１に記載の火災警報器は、電源として電池を使用する。電池を使用する通信機器では、長期間にわたって電池交換無しに使用できることが望まれている。

本発明は上記課題に鑑みて為されており、その目的とするところは、電力消費を抑えた無線通信機器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の無線通信機器は、タイマと、通信部とを備える。タイマは、周期的に第１の割り込み信号を出力する。通信部は、受信設定を記憶している記憶部を有し、前記第１の割り込み信号が入力されると前記記憶部から前記受信設定を読み込み、前記受信設定を用いて無線信号を間欠受信することを特徴とする。

この発明において、前記記憶部は、揮発性の記憶装置で構成されていることも好ましい。

この発明において、前記通信部を制御する制御部を備え、前記制御部は、起動時に前記受信設定を前記記憶部に書き込み、前記タイマは、前記制御部とは別に設けられていることも好ましい。

この発明において、前記通信部は、前記無線信号を受信すると第２の割り込み信号を出力するように構成されていることも好ましい。

この発明において、前記通信部は、前記無線信号を受信するタイミングで前記無線信号を受信しなかった場合に第３の割り込み信号を出力するように構成されていることも好ましい。

この発明において、前記通信部は、受信した前記無線信号に含まれるパケットデータの解析を行って前記パケットデータの解析結果を出力する解析部を備えることも好ましい。

本発明によれば、無線通信機器では、間欠受信を行う毎に受信設定が通信部に書き込まれることなく、通信部内の記憶部に記憶されている受信設定を用いて通信部が間欠受信を行うので、電力消費を抑えた無線通信機器を実現することができる。

実施形態１に係る概略ブロック図である。 実施形態１に係る消費電流の変化を表した図である。 実施形態２に係る概略ブロック図である。 実施形態２に係る消費電流の変化を表した図である。 実施形態３に係る概略ブロック図である。 実施形態４に係る概略ブロック図である。

本発明の無線通信機器は、例えば火災警報システムの火災警報器のように、電源として電池を使用して無線通信を行う機器に用いられる。火災警報器は、無線通信機器と、アンテナと、火災を感知する感知部と、火災警報を報知する報知部と、無線信号を送受信するための送受信部と、電池とを備えている。火災警報器は、建物の天井等に複数取り付けられる。火災警報器は、電源として電池を用いるので、長期間にわたって電池交換無しに使用できることが望まれている。火災警報器は、感知部が火災を感知していない場合には、他の火災警報器が送信する無線信号を間欠受信することで電力消費を抑えている。以下では、無線信号を間欠受信する無線通信機器について説明する。尚、無線通信機器は火災警報器に用いられることに限定されず、例えば無線通信を用いるシステムの通信機器（例えば自動検針や、エネルギーマネージメントや、テレメータや、テレコントロールを行う通信機器）に用いられてもよい。

（実施形態１）
無線通信機器１は、図１に示すように、周期的に（第１の）割り込み信号ＳＮ１を出力するタイマ２１と、通信部３とを備えている。通信部３は、受信設定Ｄ１を記憶している記憶部３１を有し、割り込み信号ＳＮ１が入力されると記憶部３１に記憶されている受信設定Ｄ１を用いて無線信号を間欠受信する。無線通信機器１はさらに、制御部２を備えており、制御部２と通信部３とは火災警報器（図示せず）の有する電池（図示せず）の電力で動作する。

制御部２は例えばマイコンで構成され、マイコンが備えているＲＯＭ（図示せず）からプログラムを読み込んで実行することにより通信部３と、感知部（図示せず）と、報知部（図示せず）と、送信部（図示せず）とを制御する。制御部２の出力ポート２０１はＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）を用いて通信部３の入力ポート３０１に接続されている。尚、制御部２と通信部３とはＳＰＩを用いて接続されることに限定されず、適宜の方法で接続されていてもよい。

制御部２はタイマ２１を備えている。タイマ２１はカウンタ（図示せず）をカウントし、カウンタの値が所定値に達する度に、制御部２は割り込み信号ＳＮ１を出力ポート２０２から出力する。割り込み信号ＳＮ１は、通信部３を動作させて電波ＳＮ４（無線信号）を受信させるための制御信号である。言い換えると制御部２は、周期的に割り込み信号ＳＮ１を出力するように構成されている。

制御部２は起動後に出力ポート２０１から受信設定Ｄ１を出力する。受信設定Ｄ１は、通信部３が電波ＳＮ４を受信するために必要な情報で構成されている。受信設定Ｄ１は例えば、受信周波数や、受信フィルタの指定、受信アンプの回路設定に関する情報等、およそ１５〜２０個の項目（コマンド）で構成されている。尚、受信設定の内容は、本実施形態の受信設定Ｄ１の内容に限定されず、適宜の項目及び適宜の項目数で構成されていてもよい。

通信部３は、特定小電力無線の主要周波数帯に対応した電波を伝送媒体とする無線通信用のIC（IntegratedCircuit）で構成されている。通信部３にはアンテナ４が接続されていて、通信部３はアンテナ４から電波ＳＮ４を受信する。尚、通信部３は特定小電力無線の周波数帯を使用した通信の他にも、例えばIEEE802.15.4に準拠した通信等、適宜の無線通信ができるように構成されていてもよい。

通信部３は、入力ポート３０１と、割り込み用の入力ポート３０２と、記憶部３１とを備えている。記憶部３１は、揮発性の記憶装置（例えばSRAM（Static Random Access Memory）やDRAM（Dynamic Random Access Memory）等）で構成されている。記憶部３１は、入力ポート３０１から入力された受信設定Ｄ１を記憶する。揮発性の記憶装置は不揮発性の記憶装置に比べて書き換えに必要な電力が少ないため、記憶部３１の記憶内容が書き換えられる際の電力消費を抑えることができる。

通信部３は、通常動作と、通常動作に比べて電力消費を抑えたスリープ動作との２つの動作を行う。以下の説明では、通常動作に比べて電力消費を抑えた動作のことをスリープ動作と呼ぶ。通信部３は、スリープ動作中は入力ポート３０２の監視を除く他の動作を行わず、入力ポート３０２に割り込み信号ＳＮ１が入力されるとスリープ動作から通常動作に復帰する。

通信部３は、入力ポート３０１に割り込み信号ＳＮ１が入力されると、記憶部３１に記憶されている受信設定Ｄ１を用いてアンテナ４から電波ＳＮ４を受信する。

ここで、無線通信機器１が間欠受信を行う期間Ｔ１〜期間Ｔ４における消費電流の変化について図２を参照して説明する。尚、本実施形態の効果を説明するために、タイマ２１のカウント値が所定値に達する度に、制御部２が受信設定Ｄ１を記憶部３１に書き込む構成の無線通信機器１を比較例として説明する。

図２は、期間Ｔ１〜期間Ｔ４における無線通信機器１の消費電流の変化を表した図である。図２では本実施形態の構成の無線通信機器１を実施例１として説明する。尚、比較例の無線通信機器１は、期間Ｔ２を除いた期間Ｔ１，Ｔ３，Ｔ４において実施例１の無線通信機器１と同一の動作をする。

制御部２が起動を完了すると、制御部２はタイマ２１にカウンタの値をカウントさせる（期間Ｔ１）。期間Ｔ１では、制御部２はタイマ２１を動作させることを除いて他の動作は行わないように構成されている。期間Ｔ１では、通信部３はスリープ動作中であるため、制御部２の通常動作及び通信部３のスリープ動作のための電力が必要であり、無線通信機器１が消費する電流の電流値はＩ１となる。

比較例の無線通信機器１における間欠受信では、期間Ｔ１においてタイマ２１のカウント値が所定値に達する度に、制御部２が受信設定Ｄ１を記憶部３１に書き込んでいる（期間Ｔ２）。制御部２は期間Ｔ２毎に受信設定Ｄ１を記憶部３１に書き込むため、比較例の無線通信機器１が消費する電流の電流値はＩ１よりも大きいＩ２となる。一方、実施例１の無線通信機器１では、期間Ｔ２において制御部２が受信設定Ｄ１を記憶部３１に書き込まないため、期間Ｔ２において無線通信機器１が消費する電流の電流値はＩ２よりも小さいＩ１で済むことになり、電力消費を抑えることができる。尚、実施例１の無線通信機器１では期間Ｔ２において制御部２が受信設定Ｄ１を記憶部３１に書き込まないため、タイマ２１は、期間Ｔ２の終了時にカウンタが所定値に達するように構成されている。

タイマ２１のカウンタが所定値に達する度に、制御部２は通信部３に割り込み信号ＳＮ１を出力する（期間Ｔ３）。通信部３は、割り込み信号ＳＮ１が入力されると、スリープ動作から通常動作に復帰する。通信部３は、記憶部３１に記憶されている受信設定Ｄ１を用いて電波ＳＮ４を受信するための準備動作を開始する。期間Ｔ３では、通信部３は通常動作を行うため、無線通信機器１が消費する電流の電流値はＩ２よりも多いＩ３となる。

通信部３は準備動作の完了後にアンテナ４から電波ＳＮ４を受信する（期間Ｔ４）。期間Ｔ４では、通信部３が電波ＳＮ４を受信するため、無線通信機器１が消費する電流の電流値はＩ３よりも多いＩ４となる。

通信部３は、電波ＳＮ４を受信し、受信内容を制御部２に出力してスリープ動作に移行する。制御部２は受信内容に応じた適宜の動作（例えば火災発生の報知動作や、生存確認に対する応答信号の送信等）を行い、動作終了後にタイマ２１にカウントを開始させる（期間Ｔ１）。期間Ｔ１から期間Ｔ４までを繰り返すことにより、無線通信機器１は間欠的に電波ＳＮ４を受信する。

以上説明したように、本実施形態の無線通信機器１は、受信設定Ｄ１を記憶している記憶部３１を有し、記憶部３１に記憶されている受信設定Ｄ１を用いて電波ＳＮ４（無線信号）を受信する。無線通信機器１では、間欠受信を行う毎に制御部２が受信設定Ｄ１を通信部３に書き込むことなく、記憶部３１に記憶されている受信設定Ｄ１を用いて通信部３が電波ＳＮ４を受信するので、電力消費を抑えた無線通信機器を実現することができる。

記憶部３１は、揮発性の記憶装置で構成されていることが好ましい。揮発性の記憶装置は、不揮発性の記憶装置に比べて書き換えに必要な電力が少ないため、割り込み信号ＳＮ１が記憶部３１に書き込まれる際に必要な電力を抑えることができる。

本実施形態の記憶部３１は揮発性の記憶装置で構成されることに限定されず、不揮発性の記憶装置（例えばEEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）やフラッシュメモリ（flash memory））で構成されていてもよい。

本実施形態の制御部２は、起動時に記憶部３１に受信設定Ｄ１を書き込んでいるが、起動後に所望の時間が経過する毎（例えば数時間毎）に記憶部３１に受信設定Ｄ１を書き込んでもよい。

本実施形態の無線通信機器１は、電池（図示せず）から供給される電力を使用しているが、商用電源から供給される電力を使用してもよい。

（実施形態２）
本実施形態における無線通信機器１は、図３に示すように、通信部３を制御する制御部２と、制御部２とは別に設けられたタイマ５とを備えている。尚、実施形態１と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

タイマ５はカウンタ（図示せず）をカウントし、カウンタの値が所定値に達する度に割り込み信号ＳＮ１を通信部３の割り込み用の入力ポート３０２に出力する。タイマ５は、カウンタのカウント及び割り込み信号ＳＮ１の出力のみを行う単純な構成であるため、マイコンで構成される制御部２に比べて動作時の消費電力を小さくすることができる。そのため、タイマ２１（図１参照）に代えてタイマ５を用いることにより、無線通信機器１が通常動作するために必要な電力消費を抑えることができる。

制御部２は、起動時に受信設定Ｄ１を記憶部３１に書き込んだ後にスリープ動作に移行する。無線通信機器１は、実施形態１と異なり、タイマ５を用いて通信部３をスリープ動作から通常動作に復帰させる。そのため制御部２は、通信部３が間欠受信を行う間もスリープ動作を継続するので、制御部２の通常動作に必要な電力の消費を抑えることができる。

ここで、無線通信機器１が間欠受信を行う期間Ｔ１〜期間Ｔ４における消費電流の変化について図４を参照して説明する。尚、本実施形態の効果を説明するために、実施例１と比較して説明する。

図４は、期間Ｔ１〜期間Ｔ４における無線通信機器１の消費電流の変化を表した図である。図４では本実施形態の構成の無線通信機器１を実施例２として説明する。尚、実施例１の無線通信機器１と同一の動作についてはその説明を省略する。

期間Ｔ１〜期間Ｔ４において、制御部２はスリープ動作中であるため、実施例２の無線通信機器１は、実施例１の無線通信機器１よりもさらに消費電力を抑えることができる。期間Ｔ１と期間Ｔ２とにおいて、通常動作中のタイマ５と、スリープ動作中の制御部２と、スリープ動作中の通信部３とを動作させるために必要な電流の電流値はＩ１よりも小さいＩ５となる。

スリープ動作中の通信部３に、タイマ５から出力された割り込み信号ＳＮ１が入力される度に、通信部３はスリープ動作から通常動作に復帰して間欠受信を行う（期間Ｔ３、期間Ｔ４）。期間Ｔ３について、制御部２はスリープ動作中であるため、無線通信機器１の消費電流の電流値は、実施形態１の電流値Ｉ３よりも小さい電流値Ｉ６となる。期間Ｔ４について、制御部２はスリープ動作中であるため、無線通信機器１の消費電流の電流値は、実施形態１の電流値Ｉ４よりも小さい電流値Ｉ７となる。

以上説明したように、無線通信機器１は、タイマ５と、通信部３を制御する制御部２とを備える。制御部２は起動時に受信設定Ｄ１を記憶部３１に書き込む。タイマ５は制御部２とは別に設けられている。制御部２とタイマ５とが別に設けられて、タイマ５が割り込み信号ＳＮ１を周期的に通信部３に出力することにより、通信部３が間欠受信を行う間も制御部２のスリープ動作を継続させることができるので、無線通信機器１の電力消費を抑えることができる。

尚、本実施形態の無線通信機器１における他の構成及び機能は実施形態１と同様であるためその説明を省略する。

（実施形態３）
本実施形態における無線通信機器１の通信部３は、図５に示すように、制御部２に（第２の）割り込み信号ＳＮ２を出力するための出力ポート３１１を備える。通信部３の出力ポート３１１はＳＰＩ等を用いて制御部２の割り込み入力ポート２１１に接続されている。尚、実施形態２と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

通信部３は、アンテナ４から電波ＳＮ４を検知すると割り込み信号ＳＮ２を制御部２に出力する。スリープ動作中の制御部２に割り込み信号ＳＮ２が入力されると、制御部２はスリープ動作から通常動作に復帰する。制御部２は、割り込み信号ＳＮ２が入力されるまでスリープ動作するため、無線通信機器１の電力消費が抑えられる。

通常動作に復帰した制御部２は、通信部３に電波ＳＮ４を受信させる。通信部３は受信した電波ＳＮ４を電気信号（例えば電圧信号）に変換して制御部２に出力する。制御部２は、その電気信号に含まれるパケットデータ等のデジタルデータについてＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）等のエラー解析や、受信内容に応じた動作を行う。

通信部３は、正常に動作している場合には電波ＳＮ４を受信するが、故障等により不動作状態になった場合には電波ＳＮ４を受信できない可能性がある。通信部３は、電波ＳＮ４を受信するタイミングで電波ＳＮ４を受信しなかった場合に（第３の）割り込み信号ＳＮ３を出力する。制御部２は、割り込み信号ＳＮ３を受信すると、例えば火災警報器（図示せず）の外部に露出するランプ（図示せず）を点滅させる等して通信部３の異常を周囲に知らせる。

以上説明したように、通信部３は、電波ＳＮ４（無線信号）を受信すると（第２の）割り込み信号ＳＮ２を出力するように構成されている。制御部２は、割り込み信号ＳＮ２が入力されるまでスリープ動作するため、無線通信機器１の電力消費が抑えられる。

通信部３は、電波ＳＮ４（無線信号）を受信するタイミングで電波ＳＮ４（無線信号）を受信しなかった場合に（第３の）割り込み信号ＳＮ３を出力するように構成されている。通信部３は、故障等により電波ＳＮ４を受信しなかった場合に、割り込み信号ＳＮ３を出力して制御部２に通信部３の異常を知らせることができる。

尚、本実施形態の無線通信機器１における他の構成及び機能は実施形態２と同様であるためその説明を省略する。

本実施形態の制御部２と通信部３とは、実施形態１又は実施形態２に適用可能である。すなわち実施形態１又は実施形態２は、通信部３が割り込み信号ＳＮ２を出力し、制御部２は割り込み信号ＳＮ２の入力によって通常動作を行うように構成されていてもよい。

（実施形態４）
本実施形態における無線通信機器１の通信部３は、図６に示すように、制御部２に解析結果Ｄ２を出力するための出力ポート３１２を備える。通信部３の出力ポート３１２はＳＰＩ等を用いて制御部２の入力ポート２１２に接続されている。尚、実施形態３と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

通信部３は、受信した電波ＳＮ４の内容を解析する解析部３２を備えている。解析部３２は電波ＳＮ４に含まれるパケットデータについて解析する。解析部３２は例えばＣＲＣ等のエラー解析を行う。解析部３２は解析結果Ｄ２を制御部２に出力する。

制御部２は、解析部３２の出力した解析結果Ｄ２に応じた適宜の動作（例えば火災発生の報知動作や、生存確認に対する応答信号の送信等）を行う。実施形態２の無線通信機器１と異なり、解析部３２が電波ＳＮ４に含まれるパケットデータを解析することにより制御部２がパケットデータを解析する負荷が発生しないため、制御部２の電力消費を抑えることができる。

以上説明したように、本実施形態の通信部３は、受信した電波ＳＮ４（無線信号）のパケットデータの解析を行ってパケットデータの解析結果を出力する解析部３２を備える。解析部３２がパケットデータを解析するので、制御部２がパケットデータを解析する負荷が発生しないため、制御部２の電力消費を抑えることができる。

尚、本実施形態の無線通信機器１における他の構成及び機能は実施形態３と同様であるためその説明を省略する。

本実施形態の制御部２と通信部３とは、実施形態１〜実施形態３に適用可能である。すなわち実施形態１〜実施形態３は各々、解析部３２を通信部３に有し、通信部３が制御部２に解析結果Ｄ２を出力するように構成されていてもよい。

実施形態２〜実施形態４では、タイマ５が通信部３と別に設けられているが、タイマ５は通信部３に内蔵されていてもよい。

１ 無線通信機器
２ 制御部
２１ タイマ
３ 通信部
３１ 記憶部
３２ 解析部
４ アンテナ
５ タイマ
Ｄ１ 受信設定
ＳＮ１ （第１の）割り込み信号
ＳＮ２ （第２の）割り込み信号
ＳＮ３ （第３の）割り込み信号
ＳＮ４ 電波（無線信号）

Claims (6)

1. 周期的に第１の割り込み信号を出力するタイマと、
   受信設定を記憶している記憶部を有し、前記第１の割り込み信号が入力されると前記記憶部に記憶されている前記受信設定を用いて無線信号を間欠受信する通信部と
   を備える無線通信機器。
2. 前記記憶部は、揮発性の記憶装置で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の無線通信機器。
3. 前記通信部を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記受信設定を前記記憶部に書き込み、
   前記タイマは、前記制御部とは別に設けられている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信機器。
4. 前記通信部は、前記無線信号を受信すると第２の割り込み信号を前記制御部に出力するように構成されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信機器。
5. 前記通信部は、前記無線信号を受信するタイミングで前記無線信号を受信しなかった場合に第３の割り込み信号を前記制御部に出力するように構成されている
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の無線通信機器。
6. 前記通信部は、受信した前記無線信号に含まれるパケットデータの解析を行って前記パケットデータの解析結果を前記制御部に出力する解析部を備える
   ことを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項に記載の無線通信機器。

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