JP3853189B2 - 無線子機およびそれを含んだ無線通信システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス、水道、電気などの自動検針等に用いられる無線通信技術に関し、特に、消費電力を低減した無線子機およびそれを含んだ無線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ガス、水道、電気などのメータ値を取得し、取得したメータ値を電話回線を介してセンタへ送信することにより自動検針を行なうシステムが構築されている。このようなシステムの中で、集合住宅等においては、配線等の施工が困難である等の理由から、無線を用いた無線通信システムが利用されている。
【０００３】
図６は、従来の無線通信システムの概略構成の一例を示すブロック図である。この無線通信システムは、集合住宅のメータボックス内にあるメータ１０６ａ〜１０６ｎと、メータ１０６ａ〜１０６ｎのそれぞれに接続される無線子機１０５ａ〜１０５ｎと、無線子機１０５ａ〜１０５ｎから送信されたメータ値を受信する無線親機１０４と、無線親機１０４からの検針データを中継するＴ−ＮＣＵ（網制御装置）１０３と、公衆回線網１６０を介してＴ−ＮＣＵに接続される交換機１０２と、交換機１０２を介してＴ−ＮＣＵ１０３から検針データを受信して集計するセンタ１０１とを含む。
【０００４】
メータボックス内に設置された無線子機１０６ａ〜１０６ｎは、電源確保が困難であるという理由から、電池駆動になる場合が多い。この電池の消費電力を低減するために、無線親機１０４と無線子機１０５ａ〜１０５ｎとの間で間欠的なキャリアセンスを行ない、無線親機１０４からの電波が存在したときに無線子機１０５ａ〜１０５ｎが受信動作を行うといった手法が採られている。
【０００５】
図７は、従来の無線通信システムにおける無線親機１０４と無線子機１０５ａおよび１０５ｂとの間における間欠的なキャリアセンスを説明するためのタイミングチャートである。無線子機１０５ａは、間欠周期ｎ秒でキャリアセンス１０９ａ〜１０９ｃを行なっている。また、無線子機１０５ｂは、間欠周期ｎ秒でキャリアセンス１１０ａおよび１１０ｂを行なっている。
【０００６】
無線親機１０４が無線子機１０５ｂに対して送信データ１０７を送信する場合、無線親機１０４が送信動作を始める前にキャリアセンスを行なって、チャンネル空間でどのチャンネルが送信可能かを調べる。図７においては、チャンネルＣ１が空いていないため、無線親機１０４はチャンネルＣ２で送信動作を行っている。無線親機１０４は、無線子機１０５ｂが間欠周期ｎ秒のキャリアセンスのいずれかで無線親機１０４からの送信を捕らえることができるように、間欠周期ｎ秒よりも長い（ｎ＋α）秒だけ送信データを連続的に送信する。
【０００７】
一方、無線子機１０５ｂは、無線親機１０４からの送信データの有無を間欠周期ｎ秒間隔でキャリアセンスしている。図７は、無線子機１０５ｂが、無線親機１０４から無線子機１０５ｂへの送信データを、キャリアセンス１１０ｂのタイミングで捕らえたところを示している。無線子機１０５ｂは、最初にキャリアセンスチャンネルＣ１で受信データがあるか否かを確認し、チャンネルＣ１に有効な受信データが存在しないときは、続いてチャンネルＣ２でキャリアセンスを行なう。
【０００８】
図７においては、無線親機１０４はチャンネルＣ２を使用してデータを送信しているので、無線子機１０５ｂはチャンネルＣ２で有効な受信データを認識し、その受信データ１０８を受信する。無線子機１０５ｂは、受信データ１０８の受信を終了すると、間欠周期ｎ秒のキャリアセンスを再開する。
【０００９】
図８は、図７に示すキャリアセンスの詳細を説明するためのタイミングチャートである。なお、無線子機１０５ａのキャリアセンス１１２および無線子機１０５ｂのキャリアセンス１１３は、図７に示す無線子機１０５ａのキャリアセンス１０９ａ〜１０９ｃおよび無線子機１０５ｂのキャリアセンス１１０ａ〜１１０ｂと同様である。
【００１０】
キャリアセンス１１２は、受信セットアップ時間１２ｔｓと、キャリアセットアップ時間１２ｔｃ１−ｓおよび１２ｔｃ２−ｓと、キャリアセンス時間１２ｔｃ１および１２ｔｃ２とに分解される。通常のキャリアセンスを行なっている時間は、チャンネルＣ１のキャリアセンス時間１２ｔｃ１と、チャンネルＣ２のキャリアセンス時間１２ｔｃ２とである。
【００１１】
受信セットアップ時間１２ｔｓは、無線子機１０５ａ内の受信回路が受信可能になるまでのハードウェア的なタイムラグである。また、キャリアセットアップ時間１２ｔｃ１−ｓおよび１２ｔｃ２−ｓはそれぞれ、受信回路の受信周波数をチャンネルＣ１の受信周波数およびチャンネルＣ２の受信周波数にロックするための時間である。
【００１２】
一般に、受信回路の発振回路には、該当するチャンネルの周波数に設定することができるＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路が用いられ、マイクロコンピュータ等の制御回路がＰＬＬ回路を制御することによって、容易に各チャンネルに対応した受信周波数を設定することができる。上述したキャリアセットアップ時間１２ｔｃ１−ｓおよび１２ｔｃ２−ｓは、制御回路がＰＬＬ回路にチャンネル設定を行ない、設定したチャンネル周波数で受信可能になるまでに必要となる時間である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、無線子機を電池で動作させる必要があるため、電池交換に伴うランニングコスト等の観点から、電池の寿命を長くすることが重要である。そのためには、受信回路の消費電力を低減するとともに受信回路の動作時間を短くする必要がある。受信回路の動作時間を短くするためには、キャリアセンス時に必要となる受信セットアップ時間１２ｔｓと、キャリアセットアップ時間１２ｔｃ１−ｓおよび１２ｔｃ２−ｓと、キャリアセンス時間１２ｔｃ１および１２ｔｃ２とを短くすることが必要となる。
【００１４】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、消費電力を低減した無線子機およびそれを含んだ無線通信システムを提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のある局面に従えば、メータの自動検針に用いられ、無線親機からの受信データを複数の周波数が異なるチャンネルでキャリアセンスして検針データを無線親機に送信する無線子機であって、前回の間欠的なキャリアセンスの最後に行なったキャリアセンスのチャンネルと同じ周波数のチャンネルで、次回の間欠的なキャリアセンスの最初のキャリアセンスを行なうためのキャリアセンス手段を含む。
【００１６】
したがって、次回の間欠的なキャリアセンスの最初のキャリアセンスにおいて、チャンネル設定のためのキャリアセットアップが不要となるため、全体としてのキャリアセンス時間を短縮することができ、無線子機の消費電力を低減することが可能となる。
【００１７】
好ましくは、キャリアセンス手段は、複数のチャンネルの内任意の自然数であるｎ個の周波数が異なるチャンネルを割当ててキャリアセンスを行なう。
【００１８】
したがって、チャンネル設定のためのキャリアセットアップの回数が（ｎ−１）回となるため、全体としてのキャリアセンス時間を短縮することができ、無線子機の消費電力を低減することが可能となる。
【００１９】
さらに好ましくは、キャリアセンス手段は、複数のチャンネルの内任意のｎ個の周波数が異なるチャンネルを割当て、チャンネル周波数の昇順または降順でキャリアセンスを行なう。
【００２０】
したがって、ＰＬＬ回路のロック時間を短縮することができるため、全体としてのキャリアセンス時間をさらに短縮することができ、無線子機の消費電力を低減することが可能となる。
【００２１】
さらに好ましくは、キャリアセンス手段は、複数のチャンネルの内周波数が近接した任意のｎ個のチャンネルを割当ててキャリアセンスを行なう。
【００２２】
したがって、ＰＬＬ回路のロック時間をさらに短縮することができるため、全体としてのキャリアセンス時間をさらに短縮することができ、無線子機の消費電力を低減することが可能となる。
【００２３】
本発明の別の局面に従えば、無線親機と、無線親機からの送信データを複数の周波数が異なるチャンネルでキャリアセンスして検針データを無線親機に送信する無線子機とを含んだメータの自動検針のための無線通信システムであって、無線親機は複数の周波数が異なるチャンネルでデータ送信を行なうための送信手段を含み、無線子機は前回の間欠的なキャリアセンスの最後に行なったキャリアセンスのチャンネルと同じ周波数のチャンネルで、次回の間欠的なキャリアセンスの最初のキャリアセンスを行なうためのキャリアセンス手段を含む。
【００２４】
したがって、無線子機の次回の間欠的なキャリアセンスの最初のキャリアセンスにおいて、チャンネル設定のためのキャリアセットアップが不要となるため、全体としてのキャリアセンス時間を短縮することができ、無線子機の消費電力を低減することが可能となる。
【００２５】
好ましくは、送信手段は、複数のチャンネルの内任意の自然数であるｎ個の周波数が異なるチャンネルを割当ててデータ送信を行ない、キャリアセンス手段はｎ個の周波数が異なるチャンネルを割当ててキャリアセンスを行なう。
【００２６】
したがって、無線子機におけるチャンネル設定のためのキャリアセットアップの回数が（ｎ−１）回となるため、全体としてのキャリアセンス時間を短縮することができ、無線子機の消費電力を低減することが可能となる。
【００２７】
さらに好ましくは、送信手段は複数のチャンネルの内任意のｎ個の周波数が異なるチャンネルを割当て、チャンネル周波数の昇順または降順でデータ送信を行ない、キャリアセンス手段はｎ個の周波数が異なるチャンネルを割当ててチャンネル周波数の昇順または降順でキャリアセンスを行なう。
【００２８】
したがって、無線子機のＰＬＬ回路のロック時間を短縮することができるため、全体としてのキャリアセンス時間をさらに短縮することができ、無線子機の消費電力を低減することが可能となる。
【００２９】
さらに好ましくは、送信手段は複数のチャンネルの内周波数が近接した任意のｎ個のチャンネルを割当ててデータ送信を行ない、キャリアセンス手段は周波数が近接した任意のｎ個のチャンネルを割当ててキャリアセンスを行なう。
【００３０】
したがって、無線子機のＰＬＬ回路のロック時間をさらに短縮することができるため、全体としてのキャリアセンス時間をさらに短縮することができ、無線子機の消費電力を低減することが可能となる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における無線通信システムの概略構成を示すブロック図である。この無線通信システムは、集合住宅のメータボックス内にあるメータ２２ａ〜２２ｎと、メータ２２ａ〜２２ｎのそれぞれに接続される無線子機２１ａ〜２１ｎと、無線子機２１ａ〜２１ｎから送信されたメータ値を受信する無線親機２０と、無線親機２０からの検針データを中継するＴ−ＮＣＵ３と、公衆回線網６０を介してＴ−ＮＣＵに接続される交換機２と、交換機２を介してＴ−ＮＣＵ３から検針データを受信して集計するセンタ１とを含む。
【００３２】
センタ１は、メータ２２ａ〜２２ｎのメータ値を取得するために、メータ２２ａ〜２２ｎに対して電文を送信し、メータ２２ａ〜２２ｎから電文を受信する機能を有する。また、Ｔ−ＮＣＵ３は、センタ１と無線親機２０との間のデータ通信の中継等を行なう機能を有するが、無線親機２０に内蔵されても良い。
【００３３】
たとえば、センタ１がメータ２２ａに対して検針データを読出すためのメータ読出し電文を送信すると、このメータ読出し電文は交換機２および公衆回線網６０を経て、Ｔ−ＮＣＵ３に着信する。Ｔ−ＮＣＵ３は、メータ読出し電文が着信すると、このメータ読出し電文を無線親機２０へ送信する。無線親機２０は、メータ読出し電文を受信すると、このメータ読出し電文に含まれる無線子機の番号を認識し、該当する無線子機２１ａを呼出す。
【００３４】
無線子機２１ａは、間欠的にキャリアセンスを行なっており、無線親機２０からの有効な受信データを認識するとメータ読出し電文を読込んで、それをメータ２２ａに対して送信する。メータ２２ａは、メータ読出し電文の内容に従って、現在のメータ値（検針値）などのデータをメータ読出し電文に対する応答電文（以下、メータ応答電文と呼ぶ。）として無線子機２１ａへ送信する。無線子機２１ａは、メータ応答電文を受信すると、無線親機２０に対してこのメータ応答電文を送信する。
【００３５】
無線親機２０は、無線子機２１ａと同様に間欠的なキャリアセンスを行なっており、無線子機２１ａからの有効な受信データを認識するとそれを受信する。受信データには、メータ応答電文以外にどの無線子機から送信されたデータであるかを区別する子機番号が含まれている。無線親機２０は、この子機番号を参照することによって、データを送信した無線子機２１ａまたはメータ２２ａを特定することができる。無線親機２０は、受信したメータ応答電文をＴ−ＮＣＵ３、公衆回線網６０および交換機２を介してセンタ１へ送信する。センタ１は、メータ応答電文を受信することによって、無線子機２１ａの検針データを確認することができる。
【００３６】
図２は、本発明の実施の形態１における無線親機２０と無線子機２１ａとの間の間欠的なキャリアセンスを説明するためのタイミングチャートである。本実施の形態においては、無線子機のキャリアセットアップ時間を短くすることにより、全体としてのキャリアセンス時間を短縮するものである。具体的には、従来２回必要であったキャリアセットアップを１回だけ行なうものである。
【００３７】
図２（ａ）に示すように、無線子機２１ａは間欠周期ｎ秒でキャリアセンス１５ａ〜１５ｄを行っている。また、無線親機２０は、無線子機２１ａが間欠周期ｎ秒のキャリアセンスのいずれかで無線親機２０からの送信を捕らえることができるように、間欠周期ｎ秒よりも長い（ｎ＋α）秒だけ送信データを連続的に送信する。
【００３８】
図２（ｂ）は、キャリアセンス１５ａの詳細を示しており、受信セットアップ時間１５ｔｓと、キャリアセットアップ時間１５ｔｃ２−ｓと、キャリアセンス時間１５ｔｃ１および１５ｔｃ２とに分解される。図８（ｂ）に示す従来のキャリアセンス１１２と比較して、図２（ｂ）においては１回のキャリアセットアップが省略されている。
【００３９】
キャリアセンス１５ａにおいて、ＰＬＬ回路には前回のチャンネルＣ１の周波数が設定されているため、受信セットアップを行なった後、チャンネルＣ１に対応したキャリアセットアップを行なう必要がなくなる。チャンネルＣ１の周波数からチャンネルＣ２の周波数に変更する際に、キャリアセットアップを行なうため、キャリアセットアップ時間１５ｔｃ２−ｓが必要である。チャンネルＣ２のキャリアセットアップ終了後、キャリアセンス時間１５ｔｃ２だけチャンネルＣ２におけるキャリアセンスを行なう。
【００４０】
無線子機２１ａは、間欠周期ｎ秒後のキャリアセンス１５ｂにおいて再度キャリアセンスを行なうが、受信セットアップ終了時において既にＰＬＬ回路には前回のキャリアセンス１５ａにおけるチャンネルＣ２の周波数が設定されているので、チャンネルＣ２に対応したキャリアセットアップが不要となる。チャンネルＣ２の周波数からチャンネルＣ１の周波数に変更する際に、キャリアセットアップを行なうため、キャリアセットアップ時間１５ｔｃ１−ｓが必要である。チャンネルＣ１のキャリアセットアップ終了後、キャリアセンス時間１５ｔｃ１だけチャンネルＣ１におけるキャリアセンスを行なう。
【００４１】
キャリアセンス１５ｂにおいて、無線子機２１ａが無線親機２０からの送信キャリア（チャンネルＣ１）を検知すると、無線親機２０から送信データ１５ｂ１を受信する。無線子機２１ａは、この受信処理が終了すると間欠的なキャリアセンスを続け、次の間欠周期のキャリアセンス１５ｃで無線親機２０からのキャリアセンスを行なう。キャリアセンス１５ｃにおいては、チャンネルＣ１、チャンネルＣ２の順にキャリアセンスが行なわれる。
【００４２】
このように、間欠的なキャリアセンスにおいてチャンネルＣ１、チャンネルＣ２の順にキャリアセンスを行ない、その次の間欠的なキャリアセンスにおいてチャンネルＣ２、チャンネルＣ１の順にキャリアセンスを行ない、その次の間欠的なキャリアセンスにおいて再度チャンネルＣ１、チャンネルＣ２の順にキャリアセンスを行なうことによって、間欠的なキャリアセンスにおけるチャンネル設定を１回にすることができる。
【００４３】
一方、無線親機２０が無線子機２１ａに対してデータ送信を行なう場合、予め設定されているチャンネルに従ってデータ送信を行なうことが必要となる。無線親機２０は、無線子機２１ａに設定されているチャンネル周波数で送信を行なう送信回路を有しており、チャンネルＣ１、Ｃ２の順に、またはチャンネルＣ２、Ｃ１の順にデータ送信を行なう。このようにして、無線親機２０は無線子機２１ａとのリンクの確立を迅速に行なうことができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施の形態における無線通信システムによれば、２個のチャンネルを用いた間欠的なキャリアセンスにおいて、前回の間欠的なキャリアセンスの最後に行なったキャリアセンスのチャンネル周波数と同じチャンネルで、次回のキャリアセンスの最初のキャリアセンスを行なうことによって、間欠的なキャリアセンスにおけるチャンネル設定を１回にし、チャンネル設定時におけるキャリアセットアップ時間を短縮することにより、無線子機の消費電力を低減することが可能となった。
【００４５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における無線通信システムの概略構成は、図１に示す実施の形態１における無線通信システムの概略構成と同じである。したがって、その詳細な説明は繰返さない。
【００４６】
図３は、本発明の実施の形態２における無線親機２０と無線子機２１ａとの間の間欠的なキャリアセンスを説明するためのタイミングチャートである。本実施の形態においては、無線子機のキャリアセンスにおけるチャンネル数をｎ個とし、キャリアセットアップの回数を（ｎ−１）回とすることにより、全体としてのキャリアセンス時間を短縮するものである。なお、本実施の形態においては、一例としてチャンネル数が３個の場合を説明する。
【００４７】
図３（ａ）に示すように、無線子機２１ａは間欠周期ｎ秒でキャリアセンス１６ａ〜１６ｃを行っている。また、無線親機２０は、無線子機２１ａが間欠周期ｎ秒のキャリアセンスのいずれかで無線親機２０からの送信を捕らえることができるように、間欠周期ｎ秒よりも長い（ｎ＋α）秒だけ送信データを連続的に送信する。
【００４８】
図３（ｂ）は、キャリアセンス１６ａの詳細を示しており、受信セットアップ時間１６ｔｓと、キャリアセットアップ時間１６ｔｃ３−ｓおよび１６ｔｃ５−ｓと、キャリアセンス時間１６ｔｃ１、１６ｔｃ３および１６ｔｃ５とに分解される。図３（ｂ）においては、３チャンネルのキャリアセンスに対して２回のキャリアセットアップが行なわれる。
【００４９】
キャリアセンス１６ａにおいて、ＰＬＬ回路には前回のチャンネルＣ１の周波数が設定されているため、受信セットアップを行なった後、チャンネルＣ１に対応したキャリアセットアップを行なう必要がなくなる。チャンネルＣ１の周波数からチャンネルＣ３の周波数に変更する際に、キャリアセットアップを行なうため、キャリアセットアップ時間１６ｔｃ３−ｓが必要である。同様に、チャンネルＣ３の周波数からチャンネルＣ５の周波数に変更する際に、キャリアセットアップを行なうため、キャリアセットアップ時間１６ｔｃ５−ｓが必要である。
【００５０】
無線子機２１ａは、間欠周期ｎ秒後のキャリアセンス１６ｂにおいて再度キャリアセンスを行なうが、受信セットアップ終了時において既にＰＬＬ回路には前回のキャリアセンス１６ａにおけるチャンネルＣ５の周波数が設定されているので、チャンネルＣ５に対応したキャリアセットアップが不要となる。チャンネルＣ５の周波数からチャンネルＣ３の周波数に変更する際に、キャリアセットアップを行なうため、キャリアセットアップ時間１６ｔｃ３−ｓが必要である。チャンネルＣ３のキャリアセットアップ終了後、キャリアセンス時間１６ｔｃ３だけチャンネルＣ３におけるキャリアセンスを行なう。
【００５１】
さらに、チャンネルＣ３の周波数からチャンネルＣ１の周波数に変更する際に、キャリアセットアップを行なうため、キャリアセットアップ時間１６ｔｃ１−ｓが必要である。チャンネルＣ１のキャリアセットアップ終了後、キャリアセンス時間１６ｔｃ１だけチャンネルＣ１におけるキャリアセンスを行なう。
【００５２】
キャリアセンス１６ｂにおいて、無線子機２１ａが無線親機２０からの送信キャリア（チャンネルＣ１）を検知すると、無線親機２０から送信データ１６ｂ１を受信する。無線子機２１ａは、この受信処理が終了すると間欠的なキャリアセンスを続け、次の間欠周期のキャリアセンス１６ｃで無線親機２０からのキャリアセンスを行なう。キャリアセンス１６ｃにおいては、チャンネルＣ１、チャンネルＣ３、チャンネルＣ５の順にキャリアセンスが行なわれる。
【００５３】
このように、間欠的なキャリアセンスにおいて、チャンネルＣ１、チャンネルＣ３、チャンネルＣ５の順にキャリアセンスを行ない、その次の間欠的なキャリアセンスにおいてチャンネルＣ５、チャンネルＣ３、チャンネルＣ１の順にキャリアセンスを行ない、その次の間欠的なキャリアセンスにおいて再度チャンネルＣ１、チャンネルＣ３、チャンネルＣ５の順にキャリアセンスを行なうことによって、間欠的なキャリアセンスにおけるチャンネル設定を（ｎ−１）回にすることができる。
【００５４】
一方、無線親機２０が無線子機２１ａに対してデータ送信を行なう場合、予め設定されているチャンネルに従ってデータ送信を行なうことが必要となる。無線親機２０は、無線子機２１ａに設定されているチャンネル周波数で送信を行なう送信回路を有しており、チャンネルＣ１、Ｃ３、Ｃ５の順に、またはチャンネルＣ５、Ｃ３、Ｃ１の順にデータ送信を行なう。このようにして、無線親機２０は無線子機２１ａとのリンクの確立を迅速に行なうことができる。
【００５５】
図４は、ＰＬＬ回路に設定されるｎ個のチャンネル周波数を説明するための図である。チャンネルＣ１には周波数ｆが、チャンネルＣ３には周波数ｆ＋２ｆｏが、チャンネルＣ５には周波数ｆ＋４ｆｏがそれぞれ割当てられる。割当てられるチャンネル周波数は帯域周波数ｆｏの倍数となり、チャンネルＣ１〜Ｃ６の周波数は昇順または降順となっている。
【００５６】
一般に、受信回路の発振回路には、該当するチャンネルの周波数に設定することができるＰＬＬ回路が用いられ、マイクロコンピュータ等の制御回路がＰＬＬ回路を制御することによって、各チャンネルに対応した受信周波数を設定することができる。
【００５７】
ＰＬＬ回路の特性上、次にロックされる周波数は現在ロックされている周波数との遷移が少ない程、ＰＬＬ回路がロックに要する時間は短くなる。したがって、図４に示すように割当てられるチャンネル周波数が帯域周波数ｆｏの倍数であり、チャンネルＣ１〜Ｃ６の周波数が昇順または降順となっていれば、ＰＬＬ回路の受信周波数の収束が効率良く行なえる。
【００５８】
以上説明したように、本実施の形態における無線通信システムによれば、ｎ個のチャンネルを用いた間欠的なキャリアセンスにおいて、前回の間欠的なキャリアセンスの最後に行なったキャリアセンスのチャンネル周波数と同じチャンネルで、次回の間欠的なキャリアセンスの最初のキャリアセンスを行なうことによって、間欠的なキャリアセンスにおけるチャンネル設定を（ｎ−１）回にし、チャンネル設定時におけるキャリアセットアップ時間を短縮することにより、無線子機の消費電力を低減することが可能となった。
【００５９】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３における無線通信システムの概略構成は、図１に示す実施の形態１における無線通信システムの概略構成と同じである。したがって、その詳細な説明は繰返さない。
【００６０】
図５は、本発明の実施の形態３における無線親機２０と無線子機２１ａとの間の間欠的なキャリアセンスを説明するためのタイミングチャートである。本実施の形態においては、無線子機のキャリアセンスにおけるチャンネル数をｎ個とし、キャリアセットアップの回数を（ｎ−１）回にするとともに、ｎ個のチャンネルにそれぞれ近接するｎ個の周波数を割当ててＰＬＬ回路のロック時間を短くすることによって、全体としてのキャリアセンス時間を短縮するものである。なお、本実施の形態においては、一例としてチャンネル数が３個の場合を説明する。
【００６１】
図５（ａ）に示すように、無線子機２１ａは間欠周期ｎ秒でキャリアセンス１７ａ〜１７ｃを行っている。また、無線親機２０は、無線子機２１ａが間欠周期ｎ秒のキャリアセンスのいずれかで無線親機２０からの送信を捕らえることができるように、間欠周期ｎ秒よりも長い（ｎ＋α）秒だけ送信データを連続的に送信する。
【００６２】
図５（ｂ）は、キャリアセンス１７ａの詳細を示しており、受信セットアップ時間１７ｔｓと、キャリアセットアップ時間１７ｔｃ３−ｓおよび１７ｔｃ４−ｓと、キャリアセンス時間１７ｔｃ２、１７ｔｃ３および１７ｔｃ４とに分解される。図５（ｂ）においては、３チャンネルのキャリアセンスに対して２回のキャリアセットアップが行なわれる。また、図４に示すようにチャンネルＣ２には周波数ｆ＋ｆｏが、チャンネルＣ３には周波数ｆ＋２ｆｏが、チャンネルＣ４には周波数ｆ＋３ｆｏが割当てられ、それぞれのチャンネルには近接する周波数が割当てられる。
【００６３】
キャリアセンス１７ａにおいて、ＰＬＬ回路には前回のチャンネルＣ２の周波数が設定されているため、受信セットアップを行なった後、チャンネルＣ２に対応したキャリアセットアップを行なう必要がなくなる。チャンネルＣ２の周波数からチャンネルＣ３の周波数に変更する際に、キャリアセットアップを行なうため、キャリアセットアップ時間１７ｔｃ３−ｓが必要である。同様に、チャンネルＣ３の周波数からチャンネルＣ４の周波数に変更する際に、キャリアセットアップを行なうため、キャリアセットアップ時間１７ｔｃ４−ｓが必要である。
【００６４】
無線子機２１ａは、間欠周期ｎ秒後のキャリアセンス１７ｂにおいて再度キャリアセンスを行なうが、受信セットアップ終了時において既にＰＬＬ回路には前回のキャリアセンス１７ａにおけるチャンネルＣ４の周波数が設定されているので、チャンネルＣ４に対応したキャリアセットアップが不要となる。チャンネルＣ４の周波数からチャンネルＣ３の周波数に変更する際に、キャリアセットアップを行なうため、キャリアセットアップ時間１７ｔｃ３−ｓが必要である。チャンネルＣ３のキャリアセットアップ終了後、キャリアセンス時間１７ｔｃ３だけチャンネルＣ３におけるキャリアセンスを行なう。
【００６５】
さらに、チャンネルＣ３の周波数からチャンネルＣ２の周波数に変更する際に、キャリアセットアップを行なうため、キャリアセットアップ時間１７ｔｃ２−ｓが必要である。チャンネルＣ２のキャリアセットアップ終了後、キャリアセンス時間１７ｔｃ２だけチャンネルＣ２におけるキャリアセンスを行なう。
【００６６】
キャリアセンス１７ｂにおいて、無線子機２１ａが無線親機２０からの送信キャリア（チャンネルＣ２）を検知すると、無線親機２０から送信データ１７ｂ１を受信する。無線子機２１ａは、この受信処理が終了すると間欠的なキャリアセンスを続け、次の間欠周期のキャリアセンス１７ｃで無線親機２０からのキャリアセンスを行なう。キャリアセンス１７ｃにおいては、チャンネルＣ２、チャンネルＣ３、チャンネルＣ４の順にキャリアセンスが行なわれる。
【００６７】
このように、間欠的なキャリアセンスにおいて、チャンネルＣ２、チャンネルＣ３、チャンネルＣ４の順にキャリアセンスを行ない、その次のキャリアセンスにおいてチャンネルＣ４、チャンネルＣ３、チャンネルＣ２の順にキャリアセンスを行ない、その次のキャリアセンスにおいて再度チャンネルＣ２、チャンネルＣ３、チャンネルＣ４の順にキャリアセンスを行なうことによって、間欠的なキャリアセンスにおけるチャンネル設定を（ｎ−１）回にすることができる。
【００６８】
また、ｎ個のチャンネルにそれぞれ近接するｎ個の周波数を割当ててＰＬＬ回路のロック時間を短くすることによって、全体としてのキャリアセンス時間をさらに短縮することができる。
【００６９】
一方、無線親機２０が無線子機２１ａに対してデータ送信を行なう場合、予め設定されているチャンネルに従ってデータ送信を行なうことが必要となる。無線親機２０は、無線子機２１ａに設定されているチャンネル周波数で送信を行なう送信回路を有しており、チャンネルＣ２、Ｃ３、Ｃ４順に、またはチャンネルＣ４、Ｃ３、Ｃ２の順にデータ送信を行なう。このようにして、無線親機２０は無線子機２１ａとのリンクの確立を迅速に行なうことができる。
【００７０】
以上説明したように、本実施の形態における無線通信システムによれば、ｎ個のチャンネルを用いた間欠的なキャリアセンスにおいて、前回の間欠的なキャリアセンスの最後に行なったキャリアセンスのチャンネル周波数と同じチャンネルで、次回の間欠的なキャリアセンスの最初のキャリアセンスを行なうことによって、間欠的なキャリアセンスにおけるチャンネル設定を（ｎ−１）回にし、チャンネル設定時におけるキャリアセットアップ時間を短縮するとともに、ｎ個のチャンネルにそれぞれ近接するｎ個の周波数を割当ててＰＬＬ回路のロック時間を短くすることによって、全体としてのキャリアセンス時間をさらに短縮することができ、無線子機の消費電力をさらに低減することが可能となった。
【００７１】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００７２】
【発明の効果】
本発明のある局面によれば、次回の間欠的なキャリアセンスの最初のキャリアセンスにおいて、チャンネル設定のためのキャリアセットアップが不要となるため、全体としてのキャリアセンス時間を短縮することができ、無線子機の消費電力を低減することが可能となった。
【００７３】
また、キャリアセンス手段は、複数のチャンネルの内任意の自然数であるｎ個の周波数が異なるチャンネルを割当ててキャリアセンスを行なう。したがって、チャンネル設定のためのキャリアセットアップの回数が（ｎ−１）回となるため、全体としてのキャリアセンス時間を短縮することができ、無線子機の消費電力を低減することが可能となった。
【００７４】
また、キャリアセンス手段は、複数のチャンネルの内任意のｎ個の周波数が異なるチャンネルを割当て、チャンネル周波数の昇順または降順でキャリアセンスを行なう。したがって、ＰＬＬ回路のロック時間を短縮することができるため、全体としてのキャリアセンス時間をさらに短縮することができ、無線子機の消費電力を低減することが可能となった。
【００７５】
また、キャリアセンス手段は、複数のチャンネルの内周波数が近接した任意のｎ個のチャンネルを割当ててキャリアセンスを行なう。したがって、ＰＬＬ回路のロック時間をさらに短縮することができるため、全体としてのキャリアセンス時間をさらに短縮することができ、無線子機の消費電力を低減することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１における無線通信システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の実施の形態１における無線親機２０と無線子機２１ａとの間の間欠的なキャリアセンスを説明するためのタイミングチャートである。
【図３】 本発明の実施の形態２における無線親機２０と無線子機２１ａとの間の間欠的なキャリアセンスを説明するためのタイミングチャートである。
【図４】 ＰＬＬ回路に設定されるｎ個のチャンネル周波数を説明するための図である。
【図５】 本発明の実施の形態３における無線親機２０と無線子機２１ａとの間の間欠的なキャリアセンスを説明するためのタイミングチャートである。
【図６】 従来の無線通信システムの概略構成の一例を示すブロック図である。
【図７】 従来の無線通信システムにおける無線親機１０４と無線子機１０５ａおよび１０５ｂとの間における間欠的なキャリアセンスを説明するためのタイミングチャートである。
【図８】 図７に示すキャリアセンスの詳細を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１，１０１ センタ、２，１０２ 交換機、３，１０３ Ｔ−ＮＣＵ、２０，１０４ 無線親機、２１ａ，２１ｂ，２１ｎ，１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｎ 無線子機、２２ａ，２２ｂ，２２ｎ，１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｎ メータ、６０ 公衆回線網。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス、水道、電気などの自動検針等に用いられる無線通信技術に関し、特に、消費電力を低減した無線子機およびそれを含んだ無線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ガス、水道、電気などのメータ値を取得し、取得したメータ値を電話回線を介してセンタへ送信することにより自動検針を行なうシステムが構築されている。このようなシステムの中で、集合住宅等においては、配線等の施工が困難である等の理由から、無線を用いた無線通信システムが利用されている。
【０００３】
図６は、従来の無線通信システムの概略構成の一例を示すブロック図である。この無線通信システムは、集合住宅のメータボックス内にあるメータ１０６ａ〜１０６ｎと、メータ１０６ａ〜１０６ｎのそれぞれに接続される無線子機１０５ａ〜１０５ｎと、無線子機１０５ａ〜１０５ｎから送信されたメータ値を受信する無線親機１０４と、無線親機１０４からの検針データを中継するＴ−ＮＣＵ（網制御装置）１０３と、公衆回線網１６０を介してＴ−ＮＣＵに接続される交換機１０２と、交換機１０２を介してＴ−ＮＣＵ１０３から検針データを受信して集計するセンタ１０１とを含む。
【０００４】
メータボックス内に設置された無線子機１０６ａ〜１０６ｎは、電源確保が困難であるという理由から、電池駆動になる場合が多い。この電池の消費電力を低減するために、無線親機１０４と無線子機１０５ａ〜１０５ｎとの間で間欠的なキャリアセンスを行ない、無線親機１０４からの電波が存在したときに無線子機１０５ａ〜１０５ｎが受信動作を行うといった手法が採られている。
【０００５】
図７は、従来の無線通信システムにおける無線親機１０４と無線子機１０５ａおよび１０５ｂとの間における間欠的なキャリアセンスを説明するためのタイミングチャートである。無線子機１０５ａは、間欠周期ｎ秒でキャリアセンス１０９ａ〜１０９ｃを行なっている。また、無線子機１０５ｂは、間欠周期ｎ秒でキャリアセンス１１０ａおよび１１０ｂを行なっている。
【０００６】
無線親機１０４が無線子機１０５ｂに対して送信データ１０７を送信する場合、無線親機１０４が送信動作を始める前にキャリアセンスを行なって、チャンネル空間でどのチャンネルが送信可能かを調べる。図７においては、チャンネルＣ１が空いていないため、無線親機１０４はチャンネルＣ２で送信動作を行っている。無線親機１０４は、無線子機１０５ｂが間欠周期ｎ秒のキャリアセンスのいずれかで無線親機１０４からの送信を捕らえることができるように、間欠周期ｎ秒よりも長い（ｎ＋α）秒だけ送信データを連続的に送信する。
【０００７】
一方、無線子機１０５ｂは、無線親機１０４からの送信データの有無を間欠周期ｎ秒間隔でキャリアセンスしている。図７は、無線子機１０５ｂが、無線親機１０４から無線子機１０５ｂへの送信データを、キャリアセンス１１０ｂのタイミングで捕らえたところを示している。無線子機１０５ｂは、最初にキャリアセンスチャンネルＣ１で受信データがあるか否かを確認し、チャンネルＣ１に有効な受信データが存在しないときは、続いてチャンネルＣ２でキャリアセンスを行なう。
【０００８】
図７においては、無線親機１０４はチャンネルＣ２を使用してデータを送信しているので、無線子機１０５ｂはチャンネルＣ２で有効な受信データを認識し、その受信データ１０８を受信する。無線子機１０５ｂは、受信データ１０８の受信を終了すると、間欠周期ｎ秒のキャリアセンスを再開する。
【０００９】
図８は、図７に示すキャリアセンスの詳細を説明するためのタイミングチャートである。なお、無線子機１０５ａのキャリアセンス１１２および無線子機１０５ｂのキャリアセンス１１３は、図７に示す無線子機１０５ａのキャリアセンス１０９ａ〜１０９ｃおよび無線子機１０５ｂのキャリアセンス１１０ａ〜１１０ｂと同様である。
【００１０】
キャリアセンス１１２は、受信セットアップ時間１２ｔｓと、キャリアセットアップ時間１２ｔｃ１−ｓおよび１２ｔｃ２−ｓと、キャリアセンス時間１２ｔｃ１および１２ｔｃ２とに分解される。通常のキャリアセンスを行なっている時間は、チャンネルＣ１のキャリアセンス時間１２ｔｃ１と、チャンネルＣ２のキャリアセンス時間１２ｔｃ２とである。
【００１１】
受信セットアップ時間１２ｔｓは、無線子機１０５ａ内の受信回路が受信可能になるまでのハードウェア的なタイムラグである。また、キャリアセットアップ時間１２ｔｃ１−ｓおよび１２ｔｃ２−ｓはそれぞれ、受信回路の受信周波数をチャンネルＣ１の受信周波数およびチャンネルＣ２の受信周波数にロックするための時間である。
【００１２】
一般に、受信回路の発振回路には、該当するチャンネルの周波数に設定することができるＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路が用いられ、マイクロコンピュータ等の制御回路がＰＬＬ回路を制御することによって、容易に各チャンネルに対応した受信周波数を設定することができる。上述したキャリアセットアップ時間１２ｔｃ１−ｓおよび１２ｔｃ２−ｓは、制御回路がＰＬＬ回路にチャンネル設定を行ない、設定したチャンネル周波数で受信可能になるまでに必要となる時間である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、無線子機を電池で動作させる必要があるため、電池交換に伴うランニングコスト等の観点から、電池の寿命を長くすることが重要である。そのためには、受信回路の消費電力を低減するとともに受信回路の動作時間を短くする必要がある。受信回路の動作時間を短くするためには、キャリアセンス時に必要となる受信セットアップ時間１２ｔｓと、キャリアセットアップ時間１２ｔｃ１−ｓおよび１２ｔｃ２−ｓと、キャリアセンス時間１２ｔｃ１および１２ｔｃ２とを短くすることが必要となる。
【００１４】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、消費電力を低減した無線子機およびそれを含んだ無線通信システムを提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のある局面に従えば、メータの自動検針に用いられ、無線親機からの受信データを複数の周波数が異なるチャンネルでキャリアセンスして検針データを無線親機に送信する無線子機であって、前回の間欠的なキャリアセンスの最後に行なったキャリアセンスのチャンネルと同じ周波数のチャンネルで、次回の間欠的なキャリアセンスの最初のキャリアセンスを行なうためのキャリアセンス手段を含む。
【００１６】
したがって、次回の間欠的なキャリアセンスの最初のキャリアセンスにおいて、チャンネル設定のためのキャリアセットアップが不要となるため、全体としてのキャリアセンス時間を短縮することができ、無線子機の消費電力を低減することが可能となる。
【００１７】
好ましくは、キャリアセンス手段は、複数のチャンネルの内任意の自然数であるｎ個の周波数が異なるチャンネルを割当ててキャリアセンスを行なう。
【００１８】
したがって、チャンネル設定のためのキャリアセットアップの回数が（ｎ−１）回となるため、全体としてのキャリアセンス時間を短縮することができ、無線子機の消費電力を低減することが可能となる。
【００１９】
さらに好ましくは、キャリアセンス手段は、複数のチャンネルの内任意のｎ個の周波数が異なるチャンネルを割当て、チャンネル周波数の昇順または降順でキャリアセンスを行なう。
【００２０】
したがって、ＰＬＬ回路のロック時間を短縮することができるため、全体としてのキャリアセンス時間をさらに短縮することができ、無線子機の消費電力を低減することが可能となる。
【００２１】
さらに好ましくは、キャリアセンス手段は、複数のチャンネルの内周波数が近接した任意のｎ個のチャンネルを割当ててキャリアセンスを行なう。
【００２２】
したがって、ＰＬＬ回路のロック時間をさらに短縮することができるため、全体としてのキャリアセンス時間をさらに短縮することができ、無線子機の消費電力を低減することが可能となる。
【００２３】
本発明の別の局面に従えば、無線親機と、無線親機からの送信データを複数の周波数が異なるチャンネルでキャリアセンスして検針データを無線親機に送信する無線子機とを含んだメータの自動検針のための無線通信システムであって、無線親機は複数の周波数が異なるチャンネルでデータ送信を行なうための送信手段を含み、無線子機は前回の間欠的なキャリアセンスの最後に行なったキャリアセンスのチャンネルと同じ周波数のチャンネルで、次回の間欠的なキャリアセンスの最初のキャリアセンスを行なうためのキャリアセンス手段を含む。
【００２４】
したがって、無線子機の次回の間欠的なキャリアセンスの最初のキャリアセンスにおいて、チャンネル設定のためのキャリアセットアップが不要となるため、全体としてのキャリアセンス時間を短縮することができ、無線子機の消費電力を低減することが可能となる。
【００２５】
好ましくは、送信手段は、複数のチャンネルの内任意の自然数であるｎ個の周波数が異なるチャンネルを割当ててデータ送信を行ない、キャリアセンス手段はｎ個の周波数が異なるチャンネルを割当ててキャリアセンスを行なう。
【００２６】
したがって、無線子機におけるチャンネル設定のためのキャリアセットアップの回数が（ｎ−１）回となるため、全体としてのキャリアセンス時間を短縮することができ、無線子機の消費電力を低減することが可能となる。
【００２７】
さらに好ましくは、送信手段は複数のチャンネルの内任意のｎ個の周波数が異なるチャンネルを割当て、チャンネル周波数の昇順または降順でデータ送信を行ない、キャリアセンス手段はｎ個の周波数が異なるチャンネルを割当ててチャンネル周波数の昇順または降順でキャリアセンスを行なう。
【００２８】
したがって、無線子機のＰＬＬ回路のロック時間を短縮することができるため、全体としてのキャリアセンス時間をさらに短縮することができ、無線子機の消費電力を低減することが可能となる。
【００２９】
さらに好ましくは、送信手段は複数のチャンネルの内周波数が近接した任意のｎ個のチャンネルを割当ててデータ送信を行ない、キャリアセンス手段は周波数が近接した任意のｎ個のチャンネルを割当ててキャリアセンスを行なう。
【００３０】
したがって、無線子機のＰＬＬ回路のロック時間をさらに短縮することができるため、全体としてのキャリアセンス時間をさらに短縮することができ、無線子機の消費電力を低減することが可能となる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における無線通信システムの概略構成を示すブロック図である。この無線通信システムは、集合住宅のメータボックス内にあるメータ２２ａ〜２２ｎと、メータ２２ａ〜２２ｎのそれぞれに接続される無線子機２１ａ〜２１ｎと、無線子機２１ａ〜２１ｎから送信されたメータ値を受信する無線親機２０と、無線親機２０からの検針データを中継するＴ−ＮＣＵ３と、公衆回線網６０を介してＴ−ＮＣＵに接続される交換機２と、交換機２を介してＴ−ＮＣＵ３から検針データを受信して集計するセンタ１とを含む。
【００３２】
センタ１は、メータ２２ａ〜２２ｎのメータ値を取得するために、メータ２２ａ〜２２ｎに対して電文を送信し、メータ２２ａ〜２２ｎから電文を受信する機能を有する。また、Ｔ−ＮＣＵ３は、センタ１と無線親機２０との間のデータ通信の中継等を行なう機能を有するが、無線親機２０に内蔵されても良い。
【００３３】
たとえば、センタ１がメータ２２ａに対して検針データを読出すためのメータ読出し電文を送信すると、このメータ読出し電文は交換機２および公衆回線網６０を経て、Ｔ−ＮＣＵ３に着信する。Ｔ−ＮＣＵ３は、メータ読出し電文が着信すると、このメータ読出し電文を無線親機２０へ送信する。無線親機２０は、メータ読出し電文を受信すると、このメータ読出し電文に含まれる無線子機の番号を認識し、該当する無線子機２１ａを呼出す。
【００３４】
無線子機２１ａは、間欠的にキャリアセンスを行なっており、無線親機２０からの有効な受信データを認識するとメータ読出し電文を読込んで、それをメータ２２ａに対して送信する。メータ２２ａは、メータ読出し電文の内容に従って、現在のメータ値（検針値）などのデータをメータ読出し電文に対する応答電文（以下、メータ応答電文と呼ぶ。）として無線子機２１ａへ送信する。無線子機２１ａは、メータ応答電文を受信すると、無線親機２０に対してこのメータ応答電文を送信する。
【００３５】
無線親機２０は、無線子機２１ａと同様に間欠的なキャリアセンスを行なっており、無線子機２１ａからの有効な受信データを認識するとそれを受信する。受信データには、メータ応答電文以外にどの無線子機から送信されたデータであるかを区別する子機番号が含まれている。無線親機２０は、この子機番号を参照することによって、データを送信した無線子機２１ａまたはメータ２２ａを特定することができる。無線親機２０は、受信したメータ応答電文をＴ−ＮＣＵ３、公衆回線網６０および交換機２を介してセンタ１へ送信する。センタ１は、メータ応答電文を受信することによって、無線子機２１ａの検針データを確認することができる。
【００３６】
図２は、本発明の実施の形態１における無線親機２０と無線子機２１ａとの間の間欠的なキャリアセンスを説明するためのタイミングチャートである。本実施の形態においては、無線子機のキャリアセットアップ時間を短くすることにより、全体としてのキャリアセンス時間を短縮するものである。具体的には、従来２回必要であったキャリアセットアップを１回だけ行なうものである。
【００３７】
図２（ａ）に示すように、無線子機２１ａは間欠周期ｎ秒でキャリアセンス１５ａ〜１５ｄを行っている。また、無線親機２０は、無線子機２１ａが間欠周期ｎ秒のキャリアセンスのいずれかで無線親機２０からの送信を捕らえることができるように、間欠周期ｎ秒よりも長い（ｎ＋α）秒だけ送信データを連続的に送信する。
【００３８】
図２（ｂ）は、キャリアセンス１５ａの詳細を示しており、受信セットアップ時間１５ｔｓと、キャリアセットアップ時間１５ｔｃ２−ｓと、キャリアセンス時間１５ｔｃ１および１５ｔｃ２とに分解される。図８（ｂ）に示す従来のキャリアセンス１１２と比較して、図２（ｂ）においては１回のキャリアセットアップが省略されている。
【００３９】
キャリアセンス１５ａにおいて、ＰＬＬ回路には前回のチャンネルＣ１の周波数が設定されているため、受信セットアップを行なった後、チャンネルＣ１に対応したキャリアセットアップを行なう必要がなくなる。チャンネルＣ１の周波数からチャンネルＣ２の周波数に変更する際に、キャリアセットアップを行なうため、キャリアセットアップ時間１５ｔｃ２−ｓが必要である。チャンネルＣ２のキャリアセットアップ終了後、キャリアセンス時間１５ｔｃ２だけチャンネルＣ２におけるキャリアセンスを行なう。
【００４０】
無線子機２１ａは、間欠周期ｎ秒後のキャリアセンス１５ｂにおいて再度キャリアセンスを行なうが、受信セットアップ終了時において既にＰＬＬ回路には前回のキャリアセンス１５ａにおけるチャンネルＣ２の周波数が設定されているので、チャンネルＣ２に対応したキャリアセットアップが不要となる。チャンネルＣ２の周波数からチャンネルＣ１の周波数に変更する際に、キャリアセットアップを行なうため、キャリアセットアップ時間１５ｔｃ１−ｓが必要である。チャンネルＣ１のキャリアセットアップ終了後、キャリアセンス時間１５ｔｃ１だけチャンネルＣ１におけるキャリアセンスを行なう。
【００４１】
キャリアセンス１５ｂにおいて、無線子機２１ａが無線親機２０からの送信キャリア（チャンネルＣ１）を検知すると、無線親機２０から送信データ１５ｂ１を受信する。無線子機２１ａは、この受信処理が終了すると間欠的なキャリアセンスを続け、次の間欠周期のキャリアセンス１５ｃで無線親機２０からのキャリアセンスを行なう。キャリアセンス１５ｃにおいては、チャンネルＣ１、チャンネルＣ２の順にキャリアセンスが行なわれる。
【００４２】
このように、間欠的なキャリアセンスにおいてチャンネルＣ１、チャンネルＣ２の順にキャリアセンスを行ない、その次の間欠的なキャリアセンスにおいてチャンネルＣ２、チャンネルＣ１の順にキャリアセンスを行ない、その次の間欠的なキャリアセンスにおいて再度チャンネルＣ１、チャンネルＣ２の順にキャリアセンスを行なうことによって、間欠的なキャリアセンスにおけるチャンネル設定を１回にすることができる。
【００４３】
一方、無線親機２０が無線子機２１ａに対してデータ送信を行なう場合、予め設定されているチャンネルに従ってデータ送信を行なうことが必要となる。無線親機２０は、無線子機２１ａに設定されているチャンネル周波数で送信を行なう送信回路を有しており、チャンネルＣ１、Ｃ２の順に、またはチャンネルＣ２、Ｃ１の順にデータ送信を行なう。このようにして、無線親機２０は無線子機２１ａとのリンクの確立を迅速に行なうことができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施の形態における無線通信システムによれば、２個のチャンネルを用いた間欠的なキャリアセンスにおいて、前回の間欠的なキャリアセンスの最後に行なったキャリアセンスのチャンネル周波数と同じチャンネルで、次回のキャリアセンスの最初のキャリアセンスを行なうことによって、間欠的なキャリアセンスにおけるチャンネル設定を１回にし、チャンネル設定時におけるキャリアセットアップ時間を短縮することにより、無線子機の消費電力を低減することが可能となった。
【００４５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における無線通信システムの概略構成は、図１に示す実施の形態１における無線通信システムの概略構成と同じである。したがって、その詳細な説明は繰返さない。
【００４６】
図３は、本発明の実施の形態２における無線親機２０と無線子機２１ａとの間の間欠的なキャリアセンスを説明するためのタイミングチャートである。本実施の形態においては、無線子機のキャリアセンスにおけるチャンネル数をｎ個とし、キャリアセットアップの回数を（ｎ−１）回とすることにより、全体としてのキャリアセンス時間を短縮するものである。なお、本実施の形態においては、一例としてチャンネル数が３個の場合を説明する。
【００４７】
図３（ａ）に示すように、無線子機２１ａは間欠周期ｎ秒でキャリアセンス１６ａ〜１６ｃを行っている。また、無線親機２０は、無線子機２１ａが間欠周期ｎ秒のキャリアセンスのいずれかで無線親機２０からの送信を捕らえることができるように、間欠周期ｎ秒よりも長い（ｎ＋α）秒だけ送信データを連続的に送信する。
【００４８】
図３（ｂ）は、キャリアセンス１６ａの詳細を示しており、受信セットアップ時間１６ｔｓと、キャリアセットアップ時間１６ｔｃ３−ｓおよび１６ｔｃ５−ｓと、キャリアセンス時間１６ｔｃ１、１６ｔｃ３および１６ｔｃ５とに分解される。図３（ｂ）においては、３チャンネルのキャリアセンスに対して２回のキャリアセットアップが行なわれる。
【００４９】
キャリアセンス１６ａにおいて、ＰＬＬ回路には前回のチャンネルＣ１の周波数が設定されているため、受信セットアップを行なった後、チャンネルＣ１に対応したキャリアセットアップを行なう必要がなくなる。チャンネルＣ１の周波数からチャンネルＣ３の周波数に変更する際に、キャリアセットアップを行なうため、キャリアセットアップ時間１６ｔｃ３−ｓが必要である。同様に、チャンネルＣ３の周波数からチャンネルＣ５の周波数に変更する際に、キャリアセットアップを行なうため、キャリアセットアップ時間１６ｔｃ５−ｓが必要である。
【００５０】
無線子機２１ａは、間欠周期ｎ秒後のキャリアセンス１６ｂにおいて再度キャリアセンスを行なうが、受信セットアップ終了時において既にＰＬＬ回路には前回のキャリアセンス１６ａにおけるチャンネルＣ５の周波数が設定されているので、チャンネルＣ５に対応したキャリアセットアップが不要となる。チャンネルＣ５の周波数からチャンネルＣ３の周波数に変更する際に、キャリアセットアップを行なうため、キャリアセットアップ時間１６ｔｃ３−ｓが必要である。チャンネルＣ３のキャリアセットアップ終了後、キャリアセンス時間１６ｔｃ３だけチャンネルＣ３におけるキャリアセンスを行なう。
【００５１】
さらに、チャンネルＣ３の周波数からチャンネルＣ１の周波数に変更する際に、キャリアセットアップを行なうため、キャリアセットアップ時間１６ｔｃ１−ｓが必要である。チャンネルＣ１のキャリアセットアップ終了後、キャリアセンス時間１６ｔｃ１だけチャンネルＣ１におけるキャリアセンスを行なう。
【００５２】
キャリアセンス１６ｂにおいて、無線子機２１ａが無線親機２０からの送信キャリア（チャンネルＣ１）を検知すると、無線親機２０から送信データ１６ｂ１を受信する。無線子機２１ａは、この受信処理が終了すると間欠的なキャリアセンスを続け、次の間欠周期のキャリアセンス１６ｃで無線親機２０からのキャリアセンスを行なう。キャリアセンス１６ｃにおいては、チャンネルＣ１、チャンネルＣ３、チャンネルＣ５の順にキャリアセンスが行なわれる。
【００５３】
このように、間欠的なキャリアセンスにおいて、チャンネルＣ１、チャンネルＣ３、チャンネルＣ５の順にキャリアセンスを行ない、その次の間欠的なキャリアセンスにおいてチャンネルＣ５、チャンネルＣ３、チャンネルＣ１の順にキャリアセンスを行ない、その次の間欠的なキャリアセンスにおいて再度チャンネルＣ１、チャンネルＣ３、チャンネルＣ５の順にキャリアセンスを行なうことによって、間欠的なキャリアセンスにおけるチャンネル設定を（ｎ−１）回にすることができる。
【００５４】
一方、無線親機２０が無線子機２１ａに対してデータ送信を行なう場合、予め設定されているチャンネルに従ってデータ送信を行なうことが必要となる。無線親機２０は、無線子機２１ａに設定されているチャンネル周波数で送信を行なう送信回路を有しており、チャンネルＣ１、Ｃ３、Ｃ５の順に、またはチャンネルＣ５、Ｃ３、Ｃ１の順にデータ送信を行なう。このようにして、無線親機２０は無線子機２１ａとのリンクの確立を迅速に行なうことができる。
【００５５】
図４は、ＰＬＬ回路に設定されるｎ個のチャンネル周波数を説明するための図である。チャンネルＣ１には周波数ｆが、チャンネルＣ３には周波数ｆ＋２ｆｏが、チャンネルＣ５には周波数ｆ＋４ｆｏがそれぞれ割当てられる。割当てられるチャンネル周波数は帯域周波数ｆｏの倍数となり、チャンネルＣ１〜Ｃ６の周波数は昇順または降順となっている。
【００５６】
一般に、受信回路の発振回路には、該当するチャンネルの周波数に設定することができるＰＬＬ回路が用いられ、マイクロコンピュータ等の制御回路がＰＬＬ回路を制御することによって、各チャンネルに対応した受信周波数を設定することができる。
【００５７】
ＰＬＬ回路の特性上、次にロックされる周波数は現在ロックされている周波数との遷移が少ない程、ＰＬＬ回路がロックに要する時間は短くなる。したがって、図４に示すように割当てられるチャンネル周波数が帯域周波数ｆｏの倍数であり、チャンネルＣ１〜Ｃ６の周波数が昇順または降順となっていれば、ＰＬＬ回路の受信周波数の収束が効率良く行なえる。
【００５８】
以上説明したように、本実施の形態における無線通信システムによれば、ｎ個のチャンネルを用いた間欠的なキャリアセンスにおいて、前回の間欠的なキャリアセンスの最後に行なったキャリアセンスのチャンネル周波数と同じチャンネルで、次回の間欠的なキャリアセンスの最初のキャリアセンスを行なうことによって、間欠的なキャリアセンスにおけるチャンネル設定を（ｎ−１）回にし、チャンネル設定時におけるキャリアセットアップ時間を短縮することにより、無線子機の消費電力を低減することが可能となった。
【００５９】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３における無線通信システムの概略構成は、図１に示す実施の形態１における無線通信システムの概略構成と同じである。したがって、その詳細な説明は繰返さない。
【００６０】
図５は、本発明の実施の形態３における無線親機２０と無線子機２１ａとの間の間欠的なキャリアセンスを説明するためのタイミングチャートである。本実施の形態においては、無線子機のキャリアセンスにおけるチャンネル数をｎ個とし、キャリアセットアップの回数を（ｎ−１）回にするとともに、ｎ個のチャンネルにそれぞれ近接するｎ個の周波数を割当ててＰＬＬ回路のロック時間を短くすることによって、全体としてのキャリアセンス時間を短縮するものである。なお、本実施の形態においては、一例としてチャンネル数が３個の場合を説明する。
【００６１】
図５（ａ）に示すように、無線子機２１ａは間欠周期ｎ秒でキャリアセンス１７ａ〜１７ｃを行っている。また、無線親機２０は、無線子機２１ａが間欠周期ｎ秒のキャリアセンスのいずれかで無線親機２０からの送信を捕らえることができるように、間欠周期ｎ秒よりも長い（ｎ＋α）秒だけ送信データを連続的に送信する。
【００６２】
図５（ｂ）は、キャリアセンス１７ａの詳細を示しており、受信セットアップ時間１７ｔｓと、キャリアセットアップ時間１７ｔｃ３−ｓおよび１７ｔｃ４−ｓと、キャリアセンス時間１７ｔｃ２、１７ｔｃ３および１７ｔｃ４とに分解される。図５（ｂ）においては、３チャンネルのキャリアセンスに対して２回のキャリアセットアップが行なわれる。また、図４に示すようにチャンネルＣ２には周波数ｆ＋ｆｏが、チャンネルＣ３には周波数ｆ＋２ｆｏが、チャンネルＣ４には周波数ｆ＋３ｆｏが割当てられ、それぞれのチャンネルには近接する周波数が割当てられる。
【００６３】
キャリアセンス１７ａにおいて、ＰＬＬ回路には前回のチャンネルＣ２の周波数が設定されているため、受信セットアップを行なった後、チャンネルＣ２に対応したキャリアセットアップを行なう必要がなくなる。チャンネルＣ２の周波数からチャンネルＣ３の周波数に変更する際に、キャリアセットアップを行なうため、キャリアセットアップ時間１７ｔｃ３−ｓが必要である。同様に、チャンネルＣ３の周波数からチャンネルＣ４の周波数に変更する際に、キャリアセットアップを行なうため、キャリアセットアップ時間１７ｔｃ４−ｓが必要である。
【００６４】
無線子機２１ａは、間欠周期ｎ秒後のキャリアセンス１７ｂにおいて再度キャリアセンスを行なうが、受信セットアップ終了時において既にＰＬＬ回路には前回のキャリアセンス１７ａにおけるチャンネルＣ４の周波数が設定されているので、チャンネルＣ４に対応したキャリアセットアップが不要となる。チャンネルＣ４の周波数からチャンネルＣ３の周波数に変更する際に、キャリアセットアップを行なうため、キャリアセットアップ時間１７ｔｃ３−ｓが必要である。チャンネルＣ３のキャリアセットアップ終了後、キャリアセンス時間１７ｔｃ３だけチャンネルＣ３におけるキャリアセンスを行なう。
【００６５】
さらに、チャンネルＣ３の周波数からチャンネルＣ２の周波数に変更する際に、キャリアセットアップを行なうため、キャリアセットアップ時間１７ｔｃ２−ｓが必要である。チャンネルＣ２のキャリアセットアップ終了後、キャリアセンス時間１７ｔｃ２だけチャンネルＣ２におけるキャリアセンスを行なう。
【００６６】
キャリアセンス１７ｂにおいて、無線子機２１ａが無線親機２０からの送信キャリア（チャンネルＣ２）を検知すると、無線親機２０から送信データ１７ｂ１を受信する。無線子機２１ａは、この受信処理が終了すると間欠的なキャリアセンスを続け、次の間欠周期のキャリアセンス１７ｃで無線親機２０からのキャリアセンスを行なう。キャリアセンス１７ｃにおいては、チャンネルＣ２、チャンネルＣ３、チャンネルＣ４の順にキャリアセンスが行なわれる。
【００６７】
このように、間欠的なキャリアセンスにおいて、チャンネルＣ２、チャンネルＣ３、チャンネルＣ４の順にキャリアセンスを行ない、その次のキャリアセンスにおいてチャンネルＣ４、チャンネルＣ３、チャンネルＣ２の順にキャリアセンスを行ない、その次のキャリアセンスにおいて再度チャンネルＣ２、チャンネルＣ３、チャンネルＣ４の順にキャリアセンスを行なうことによって、間欠的なキャリアセンスにおけるチャンネル設定を（ｎ−１）回にすることができる。
【００６８】
また、ｎ個のチャンネルにそれぞれ近接するｎ個の周波数を割当ててＰＬＬ回路のロック時間を短くすることによって、全体としてのキャリアセンス時間をさらに短縮することができる。
【００６９】
一方、無線親機２０が無線子機２１ａに対してデータ送信を行なう場合、予め設定されているチャンネルに従ってデータ送信を行なうことが必要となる。無線親機２０は、無線子機２１ａに設定されているチャンネル周波数で送信を行なう送信回路を有しており、チャンネルＣ２、Ｃ３、Ｃ４順に、またはチャンネルＣ４、Ｃ３、Ｃ２の順にデータ送信を行なう。このようにして、無線親機２０は無線子機２１ａとのリンクの確立を迅速に行なうことができる。
【００７０】
以上説明したように、本実施の形態における無線通信システムによれば、ｎ個のチャンネルを用いた間欠的なキャリアセンスにおいて、前回の間欠的なキャリアセンスの最後に行なったキャリアセンスのチャンネル周波数と同じチャンネルで、次回の間欠的なキャリアセンスの最初のキャリアセンスを行なうことによって、間欠的なキャリアセンスにおけるチャンネル設定を（ｎ−１）回にし、チャンネル設定時におけるキャリアセットアップ時間を短縮するとともに、ｎ個のチャンネルにそれぞれ近接するｎ個の周波数を割当ててＰＬＬ回路のロック時間を短くすることによって、全体としてのキャリアセンス時間をさらに短縮することができ、無線子機の消費電力をさらに低減することが可能となった。
【００７１】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００７２】
【発明の効果】
本発明のある局面によれば、次回の間欠的なキャリアセンスの最初のキャリアセンスにおいて、チャンネル設定のためのキャリアセットアップが不要となるため、全体としてのキャリアセンス時間を短縮することができ、無線子機の消費電力を低減することが可能となった。
【００７３】
また、キャリアセンス手段は、複数のチャンネルの内任意の自然数であるｎ個の周波数が異なるチャンネルを割当ててキャリアセンスを行なう。したがって、チャンネル設定のためのキャリアセットアップの回数が（ｎ−１）回となるため、全体としてのキャリアセンス時間を短縮することができ、無線子機の消費電力を低減することが可能となった。
【００７４】
また、キャリアセンス手段は、複数のチャンネルの内任意のｎ個の周波数が異なるチャンネルを割当て、チャンネル周波数の昇順または降順でキャリアセンスを行なう。したがって、ＰＬＬ回路のロック時間を短縮することができるため、全体としてのキャリアセンス時間をさらに短縮することができ、無線子機の消費電力を低減することが可能となった。
【００７５】
また、キャリアセンス手段は、複数のチャンネルの内周波数が近接した任意のｎ個のチャンネルを割当ててキャリアセンスを行なう。したがって、ＰＬＬ回路のロック時間をさらに短縮することができるため、全体としてのキャリアセンス時間をさらに短縮することができ、無線子機の消費電力を低減することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１における無線通信システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の実施の形態１における無線親機２０と無線子機２１ａとの間の間欠的なキャリアセンスを説明するためのタイミングチャートである。
【図３】 本発明の実施の形態２における無線親機２０と無線子機２１ａとの間の間欠的なキャリアセンスを説明するためのタイミングチャートである。
【図４】 ＰＬＬ回路に設定されるｎ個のチャンネル周波数を説明するための図である。
【図５】 本発明の実施の形態３における無線親機２０と無線子機２１ａとの間の間欠的なキャリアセンスを説明するためのタイミングチャートである。
【図６】 従来の無線通信システムの概略構成の一例を示すブロック図である。
【図７】 従来の無線通信システムにおける無線親機１０４と無線子機１０５ａおよび１０５ｂとの間における間欠的なキャリアセンスを説明するためのタイミングチャートである。
【図８】 図７に示すキャリアセンスの詳細を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１，１０１ センタ、２，１０２ 交換機、３，１０３ Ｔ−ＮＣＵ、２０，１０４ 無線親機、２１ａ，２１ｂ，２１ｎ，１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｎ 無線子機、２２ａ，２２ｂ，２２ｎ，１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｎ メータ、６０ 公衆回線網。
Claims (8)
- メータの自動検針に用いられ、無線親機からの受信データを複数の周波数が異なるチャンネルでキャリアセンスして検針データを前記無線親機に送信する無線子機であって、
前回の間欠的なキャリアセンスの最後に行なったキャリアセンスのチャンネルと同じ周波数のチャンネルで、次回の間欠的なキャリアセンスの最初のキャリアセンスを行なうためのキャリアセンス手段を含む、無線子機。 - 前記キャリアセンス手段は、複数のチャンネルの内任意の自然数であるｎ個の周波数が異なるチャンネルを割当ててキャリアセンスを行なう、請求項１記載の無線子機。
- 前記キャリアセンス手段は、複数のチャンネルの内任意のｎ個の周波数が異なるチャンネルを割当て、チャンネル周波数の昇順または降順でキャリアセンスを行なう、請求項２記載の無線子機。
- 前記キャリアセンス手段は、複数のチャンネルの内周波数が近接した任意のｎ個のチャンネルを割当ててキャリアセンスを行なう、請求項２または３記載の無線子機。
- 無線親機と、該無線親機からの送信データを複数の周波数が異なるチャンネルでキャリアセンスして検針データを前記無線親機に送信する無線子機とを含んだメータの自動検針のための無線通信システムであって、
前記無線親機は、複数の周波数が異なるチャンネルでデータ送信を行なうための送信手段を含み、
前記無線子機は、前回の間欠的なキャリアセンスの最後に行なったキャリアセンスのチャンネルと同じ周波数のチャンネルで、次回の間欠的なキャリアセンスの最初のキャリアセンスを行なうためのキャリアセンス手段を含む、無線通信システム。 - 前記送信手段は、複数のチャンネルの内任意の自然数であるｎ個の周波数が異なるチャンネルを割当ててデータ送信を行ない、
前記キャリアセンス手段は、前記ｎ個の周波数が異なるチャンネルを割当ててキャリアセンスを行なう、請求項５記載の無線通信システム。 - 前記送信手段は、複数のチャンネルの内任意のｎ個の周波数が異なるチャンネルを割当て、チャンネル周波数の昇順または降順でデータ送信を行ない、
前記キャリアセンス手段は、前記ｎ個の周波数が異なるチャンネルを割当ててチャンネル周波数の昇順または降順でキャリアセンスを行なう、請求項６記載の無線通信システム。 - 前記送信手段は、複数のチャンネルの内周波数が近接した任意のｎ個のチャンネルを割当ててデータ送信を行ない、
前記キャリアセンス手段は、前記周波数が近接した任意のｎ個のチャンネルを割当ててキャリアセンスを行なう、請求項６または７記載の無線通信システム。
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