JP4584060B2 - 無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムにおける無線通信装置、無線通信方法および通信データのデータ構造に関するものである。特に、常時待ち受けを必要とする無線通信システムの低電力化技術に関するものである。

無線通信を用いた設備異常監視システムは、多地点にバッテリー駆動のセンサー端末を配置することで、異常検出を行っている。このようなシステムでは、センサー端末では、異常があった場合だけ通信を行い、異常の無い場合は通信機能を停止することでバッテリー駆動による長時間動作を実現している。同様に、無線端末を用いた検針システムにおいても、予め決められた時刻のみ通信機能を有効にし検針データを送信することで、バッテリー駆動による長時間動作を実現している。

上記システムに適用されている端末は、いずれも、定められた条件（異常検出時や予め決められた時刻）に合致する時にだけ通信機能を有効にすることでバッテリー駆動による長時間動作を実現している。このため、バッテリー駆動時間の制約により、定められた条件に合致しない時に通信を行なうことはできなかった。

上記のようなシステムにおいて、不定期に発生する事象に応じて制御を加えたり、任意の時点で状況に応じてセンシングの方法を変更したりすることが可能になれば、柔軟な運用が行え、より高度なシステムが構築可能になる。さらには、定期および不定期にシステムの稼動状況を把握することで、より信頼性の高いシステムを構築することも可能になる。
このような観点において、常時通信機能を有効にした状態、すなわち、常時待ち受けの状態でありながらバッテリー駆動による長時間動作を実現することは有用である。このことは待ち受け電力の削減を図ることで可能になる。

無線端末の待ち受け電力を削減するための手法として、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）等のタイムスロットを用いた通信方式を用いる方式がある。タイムスロットを用いた通信方式は、端末間で時刻同期を確立し、送信側は予め決められた時刻に送信を行い、受信側は送信時刻に合わせて間欠的に受信機能を有効にすることで省電力化を図る。

図１は、タイムスロットを用いた通信方式による、フレーム送受信の様子を示したものである。
タイムスロットを用いた通信方式では、ネットワークを構成する各端末は、時刻の基準となる端末（タイム・マスター）が一定周期で送信する同期フレームを受信して時刻同期を行い、予め決められた時刻（タイムスロット）において送受信を行う。しかし、各端末間で時刻を生成するためのクロックソースである水晶発信器の精度が異なるために、時間の経過に応じて端末間に時刻誤差が生じる。このことは、送信端末がフレーム送信する時刻（送信タイミング）がばらつき、受信端末がフレーム受信する時刻（受信タイミング）との時刻ずれが発生することを意味する。時刻ずれ期間（受信タイミングの誤差時間）は、各端末に生じ得る時刻誤差をＴｅとすると、±Ｔｅ（Ｔｅ×２）の期間になる。
従って、受信端末では、送信フレームを検出し受信するために、少なくとも時刻ずれ期間（図１においてはＴｅ×２）は受信機能を有効にし続けてフレーム受信処理を行う。

このように従来の通信方式では、受信端末は、たとえフレーム受信しない場合でも、送信端末と受信端末間に生じ得る受信タイミングの最大誤差時間（時刻ずれ期間）だけは、受信機能を起動状態にしておかなければならない。従って、通信頻度の少ないシステムにおいては、送信フレームを検出するための受信機能の起動状態時に消費する電力のウェートが非常に大きくなる。そして、このことがバッテリーによる長時間動作の障害となっている。

そこで、特許文献１では、ＴＤＭＡによる通信手法に対して、タイム・マスターが一定周期で送信する同期フレームの受信間隔に基づいて、タイム・マスターと自端末の水晶発信器の精度を推定して送受信端末間に生じる時刻の誤差を小さくすることで、受信機能の起動状態の時間を短縮し、省電力化を図る技術が開示されている。
特開２００１−６９１０７号公報

しかしながら、特許文献１の方式でも時刻誤差をゼロにすることができず、端末間に生じる受信タイミングの誤差時間は受信機能を起動状態にしておかなければならない。また、時刻誤差がゼロでないことは、タイム・マスターからの同期フレームの送信周期の間、受信タイミングの誤差時間が拡大することを意味する。つまり、タイム・マスターが同期フレームを送信する周期が長い場合は誤差時間が拡大し、受信機能の起動状態の時間が長くなってしまう。また、同期フレームを送信する周期を短くすると、同期フレームを受信するための消費電力が増大してしまう。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、低電力な待ち受け機能を実現可能にすることを目的とする。

本発明の無線通信装置は、通信相手の無線通信装置との受信タイミングの誤差時間に相当する時間長の信号をデータ信号の前に付加した通信信号を生成する通信信号生成部と、前記通信信号生成部が生成した通信信号を発信する発信部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、通信相手の無線通信装置との受信タイミングの誤差時間に相当する時間長の信号を付加した通信信号を通信に用いることで、端末間に生じる受信タイミングの誤差時間を通信信号の構造で吸収することができ、受信側が受信機能を起動する時間的制約を無くすることが可能となる。これにより、低電力な待ち受け機能を実現することが可能となる。

実施の形態１．
以下、本発明における無線通信装置の実施の形態について説明する。
実施の形態１では、タイムスロットを用いた通信方式に、本発明を適用する場合の例を示す。

各端末は、タイム・マスターが一定周期で送信する同期フレームを受信し時刻同期を行い、この一定周期間において一定時間以内の誤差（最大時刻誤差：±Ｔｅ／２）を持って時刻同期しているものとする。

図２は、実施の形態１における無線通信装置が送受信する無線フレームの構造の例である。
図２において、無線フレーム（通信信号／通信データ）は、前触れ信号と、ビット同期に必要十分なプリアンブル信号、フィールド同期符号、データ部を有する。
本発明によるフレーム構造（通信信号／通信データ構造）は、一般の無線フレーム構造（データ信号／通信対象の特定のデータ：プリアンブル＋フィールド同期符号＋データ部）に対して、前触れ信号が付加されていることを特徴とする。前触れ信号の時間的長さ（時間長）は、ネットワークを構成する各端末がタイムマスタとの間に生じる受信タイミングの最大誤差時間（Ｔｅ）の２倍、（又は２倍以上）である。前触れ信号には、データとしての意味はなく、受信端末にフレームの存在を認識させるためのフィールドである。

図３は、実施の形態１におけるフレーム送受信のタイミングを示したものである。受信端末は、受信タイミング（時刻Ｔｒ）に受信動作を行うものとする。
ここで、時刻Ｔｒはそれぞれの端末が持つ時刻を元に生成したタイミングであり、それぞれの端末が持つ時刻は、タイム・マスターが持つ時刻と最大で±Ｔｅ／２の誤差をもっている。同様に送信端末もタイム・マスターと最大で±Ｔｅ／２の誤差を持っている。従って、任意の送信端末と、任意の受信端末との受信タイミングの時刻誤差は、最大±Ｔｅである。
そこで、送信端末は、自身の持つ受信タイミングよりＴｅだけ早い時刻に送信を開始し、Ｔｅ×２の時間的長さを持つ前触れ信号を送信すれば、全ての受信端末で受信タイミング時に前触れ信号を検出することが可能となる。
なお、前触れ信号は、フレームの送信を予告することを目的としたものであって、データとして意味をもたせる必要はなく、プリアンブル信号と同じものでも良いし、全く異なる周波数の信号を用いても良い。つまり、前触れ信号は任意の信号である。
「異なる周波数」を用いる例としては、例えば、複数のチャネルを送受信可能な端末で、前触れ信号の送信と検波を制御チャネルで行い、データ通信は制御チャネルとは別のデータチャネルで行うという使い方が考えられる。この手法により、ＩＥＥＥ８０２等のように、規格で（チャネルに対する）フレーム形式が決まっているような場合にアッパーコンパチビリティを確保することが可能になる。

受信端末側では、それぞれの端末が持つ基準時刻（受信タイミング）に受信処理を開始し、同時に前触れ信号の有無を判定する検出処理を行う。もし、前触れ信号を検出しなかった場合は、受信フレームが無いことを意味するので以降の受信動作は行なわない。もし、前触れ信号を検出した場合は、受信フレームが有ることを意味するので以降の受信動作を継続する。
このように、端末間に生じる受信タイミングの誤差時間を、送信フレームの構造と送信タイミングで吸収することで、受信側が受信機能を起動する時間的制約を無くすることが可能となる。
つまり、受信端末は、送受信端末間に生じ得る誤差時間中、受信機能を起動する必要は無く、受信タイミング時にのみ前触れ信号の検出処理を行うだけで受信フレームの有無を判定することができるため、受信機能を起動状態にする時間をより短時間に抑えることができる。

前触れ信号は、先にも述べたようにデータとしての意味は必要無い。
そのため、受信端末は、電波強度に基づいて前触れ信号の有無を判定すれば良い。受信端末は、電波強度が特定値以上であれば前触れ信号を検出したものと判定し、電波強度が特定値未満であれば前触れ信号を検出しなかったと判定する。

一般的な受信端末は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｒｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を受信し、受信したＲＦ信号をＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍａｅｄａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号に変換し、変換したＩＦ信号からデータを取得するスーパーヘテロダイン方式を受信方式を用いている。
そこで、４２９．２５ＭＨｚの特定小電力無線を用いた場合のスーパーヘテロダイン方式の受信処理について説明する。
アンテナで電気信号として受信する４２９．２５ＭＨｚの無線周波数（ＲＦ）信号はそのままでは周波数が高いので、同期復調しデータを取得することができない。そのため、受信端末は、より周波数の低い１０．７ＭＨｚの中間周波数（ＩＦ）信号に周波数変換器を用いて変換する。そして、通信に用いられるチャネル成分の信号だけをバンドパス・フィルタにより取り出し、取り出した中間周波数信号を同期復調回路で同期・復調処理してディジタルデータに変換し、ディジタルデータに変換した無線フレーム中のデータ部のデータを取得する。

図４は、実施の形態１における受信端末２００の構成図である。
実施の形態１における受信端末２００は、マイコン（マイクロコンピュータ）２１０、クロック回路２２０、同期復調回路２３０、ＲＦ信号電波強度検出回路２５０、周波数変換回路２６０、ＩＦ信号電波強度検出回路２７０、ＩＦフィルタ２７１を備える。また、同期復調回路２３０は、同期回路２３１、復調回路２３２を備え、ＲＦ信号電波強度検出回路２５０は、ＲＦフィルタ２５１、ＲＦパワーディテクタ２５２を備え、周波数変換回路２６０は、発信回路２６１、乗算器２６２を備え、ＩＦ信号電波強度検出回路２７０は、ＩＦパワーディテクタ２７２を備える。

マイコン２１０はマイクロプロセッサ、メモリ、入出力インタフェース回路を有し、受信端末２００の各回路を制御する。例えば、クロック回路２２０の出力するクロック信号をカウントして前回受信時刻からの経過時間を計測し、経過時間がメモリに記憶された受信周期と等しくなった時（受信タイミング）に受信回路（周波数変換回路２６０、ＲＦ信号電波強度検出回路２５０、同期復調回路２３０、ＩＦ信号電波強度検出回路２７０）を起動して受信処理を行う。また例えば、各受信端末回路の起動、停止を制御する。また例えば、同期復調回路２３０でディジタルデータに変換された無線フレームからデータ部のデータを取得して、メモリに記憶された命令コードに従いデータ処理を行う。
クロック回路２２０は水晶発信器を有しクロック信号を出力する。
受信回路はアンテナを介してＲＦ信号を受信する。ＲＦ信号の周波数は例えば４２９ＭＨｚである。
周波数変換回路２６０は、ＲＦ信号を入力し、発信回路２６１でローカル波を生成し、乗算器２６２でＲＦ信号とローカル波を乗算してＩＦ信号を生成し、ＩＦフィルタ２７１で中間周波数における通信チャネル相当の周波数成分を抽出したＩＦ信号を出力する。
同期復調回路２３０は、ＩＦ信号（アナログデータ）を入力し、同期回路２３１で信号の同期処理を行い、復調回路２３２でアナログデータからディジタルデータに変換し、ディジタルデータを出力する。
ＲＦ信号電波強度検出回路２５０は、ＲＦ信号を入力し、ＲＦフィルタ２５１で通信チャネルの周波数帯（通信チャネル近傍の周波数帯を含む）のＲＦ信号を抽出し、ＲＦパワーディテクタ２５２でＲＦ信号の電波強度を測定し、ＲＦ信号の電波強度を出力する。
ＩＦ信号電波強度検出回路２７０は、ＩＦ信号を入力し、ＩＦパワーディテクタ２７２でＩＦ信号の電波強度を測定し、ＩＦ信号の電波強度を出力する。

実施の形態１における受信端末２００は、前触れ信号を検出するために、電波強度を測定する回路であるパワーディテクタを備えたことを特徴とする。
また、スーパーヘテロダイン方式により受信処理を行う受信端末２００において、一般の受信端末の構成回路に加え、ＲＦ信号の電波強度を測定するための回路としてＲＦフィルタ２５１とＲＦパワーディテクタ２５２を備え、ＩＦ信号の電波強度を測定するための回路としてＩＦパワーディテクタ２７２を備えたことを特徴とする。

実施の形態１における受信端末２００では、マイコン２１０は、ＲＦパワーディテクタ２５２とＩＦパワーディテクタ２７２の起動および停止を制御する。ＲＦパワーディテクタ２５２とＩＦパワーディテクタ２７２を停止状態にすることで消費電力は非常に低電力になる。
さらに、実施の形態１における受信端末２００では、マイコン２１０は、一般のスーパーヘテロダイン受信端末を構成する周波数変換回路２６０、同期復調回路２３０等についても起動および停止を制御し、各構成回路を停止状態にすることで消費電力は非常に低電力になる。

ＲＦパワーディテクタ２５２とＩＦパワーディテクタ２７２は、ＲＦ信号もしくはＩＦ信号の電波強度を測定する回路で、例えば数１００ｎｓで測定結果をマイコン２１０に出力する。

ＲＦフィルタ２５１は、通信チャネルの中心周波数周辺の周波数帯だけを通過させるバンドパス・フィルタである。一般に４２９．２５ＭＨｚ程度の中心周波数に対しては、±５００ＫＨｚ程度の通過帯域の信号を得ることができる。例えば、特定小電力無線を利用する場合においては、１チャネル当りの帯域は２５ＫＨｚであるため、本フィルタは、利用チャネルと隣接するチャネルとの４０チャネル分の信号を通過させることになる。

図５は、実施の形態１における受信端末の備えるマイコンの受信処理の流れを示すフローチャートである。
実施の形態１における受信端末２００の受信処理について、図５に基づいて以下に説明する。

ここで、受信端末２００は、初期状態として、前触れ信号検出タイミング（受信タイミング）待ちの状態（Ｓ１０１の処理前の状態）においては全受信端末回路（図４に示す構成回路（マイコン２１０、クロック回路２２０を除く））を停止している。そのため、初期状態の受信端末２００の消費電力は非常に低電力な状態となる。

まず、マイコン２１０は、クロック回路２２０の出力するクロック信号をカウントして前回受信時刻からの経過時間を計測し、経過時間がメモリに記憶された受信周期と等しいかを判定する。そして、経過時間が受信周期に達する時（受信タイミング）を待つ（Ｓ１０１）。

ここで、マイコン２１０は定期的にタイム・マスターが送信する同期フレームを受信し時刻同期を行うものとする。また、メモリには、あらかじめ又は受信した同期フレームに基づいて算出した受信周期と受信対象となるタイムスロットの情報を記憶しているものとする。

そして、経過時間と受信周期とが等しい受信タイミングになったことを判定すると、マイコン２１０は、受信回路（周波数変換回路２６０、ＲＦ信号電波強度検出回路２５０、同期復調回路２３０、ＩＦ信号電波強度検出回路２７０）を起動する（Ｓ１０２）。

起動されたＲＦ信号電波強度検出回路２５０では、まず、ＲＦフィルタ２５１がアンテナの受信したＲＦ信号を入力して通信チャネルの周波数帯（通信チャネル近傍の周波数帯を含む）のＲＦ信号を抽出する。そして、ＲＦパワーディテクタ２５２がＲＦフィルタ２５１の抽出したＲＦ信号の電波強度を測定し、測定した電波強度の値を出力する（Ｓ１０３）。

そして、マイコン２１０は、ＲＦパワーディテクタ２５２の出力したＲＦ信号の電波強度の値を入力し、入力した電波強度値とメモリに記憶された前触れ信号の検出基準の電波強度の値とを比較する（Ｓ１０４）。

ここで、メモリには、あらかじめ前触れ信号の検出基準とする電波強度の値を記憶しているものとする。

比較した結果、入力したＲＦ信号の電波強度値が検出基準未満である場合、マイコン２１０は起動した受信回路（周波数変換回路２６０、ＲＦ信号電波強度検出回路２５０、同期復調回路２３０、ＩＦ信号電波強度検出回路２７０）を停止し、受信端末を初期状態とする（Ｓ１１２）。

比較した結果、入力したＲＦ信号の電波強度値が検出基準以上である場合、起動された周波数変換回路２６０では、発信回路２６１がローカル波を生成し、乗算器２６２がアンテナの出力したＲＦ信号と発信回路２６１の生成したローカル波を入力して乗算しＩＦ信号を生成する（Ｓ１０５）。

そして、ＩＦフィルタ２７１は、乗算器２６２の出力したＩＦ信号を入力し、中間周波数における通信チャネル相当の周波数のＩＦ信号を抽出する（Ｓ１０６）。

ＩＦパワーディテクタ２７２がＩＦフィルタ２７１の抽出したＩＦ信号の電波強度を測定し、測定した電波強度値を出力する（Ｓ１０７）。

そして、マイコン２１０は、ＩＦ信号が安定するのを待って、ＩＦパワーディテクタ２７２の出力したＩＦ信号の電波強度の値を入力し、入力した電波強度の値とメモリに記憶された前触れ信号の検出基準の電波強度の値とを比較する（Ｓ１０８）。

比較した結果、入力したＩＦ信号の電波強度の値が検出基準未満である場合、マイコン２１０は起動した受信回路（周波数変換回路２６０、ＲＦ信号電波強度検出回路２５０、同期復調回路２３０、ＩＦ信号電波強度検出回路２７０）を停止し、受信端末を初期状態とする（Ｓ１１２）。

比較した結果、入力したＩＦ信号の電波強度の値が検出基準以上である場合、マイコン２１０は起動したＩＦ信号電波強度検出回路２７０を停止し（Ｓ１０９）、同期復調回路２３０を起動する。起動された同期復調回路２３０では、同期回路２３１がＩＦ信号の同期処理を行い、復調回路２３２がＩＦ信号（アナログデータ）をディジタルデータに変換し、変換したディジタルデータを出力する（Ｓ１１０）。

マイコン２１０は復調回路２３２の出力したディジタルデータを入力し、ディジタルデータに変換された無線フレームからデータ部のデータを取得して、メモリに記憶された命令コードに従いデータ処理を行う（Ｓ１１１）。

ここで、メモリには、あらかじめ命令コードを記憶しているものとする。

そして、受信端末２００は、全受信端末回路を停止した初期状態にする（Ｓ１１２）。

ここで、Ｓ１０１〜Ｓ１０２をステップ１（受信タイミング待ちステップ）、Ｓ１０３〜Ｓ１０４およびＳ１１２をステップ２（ＲＦ信号強度測定ステップ）、Ｓ１０５〜Ｓ１０６をステップ３（信号変換ステップ）、Ｓ１０７〜Ｓ１０９およびＳ１１２をステップ４（ＩＦ信号強度測定ステップ）、Ｓ１１０〜Ｓ１１２をステップ５（データ取得ステップ）とする。

先にも述べたように、ＲＦフィルタ２５１は、特定小電力無線のように数１００ＭＨｚ以上の周波数を持つ信号に対しては、自通信チャネルの周波数を持つＲＦ信号だけを通過させるだけの性能は得ることができない。従って、自通信チャネルに電波が無いにも拘らず、隣接する他の通信チャネルに電波が存在するため、ステップ１で電波強度が一定レベル（前触れ信号の検出基準）以上となり、マイコン２１０が前触れ信号の存在を検出する可能性があると判定することになる。つまり、ステップ２でのＲＦ信号の電波強度の判定（Ｓ１０４）に加え、ステップ４でのＩＦ信号の電波強度の判定（Ｓ１０９）を行った方が、より正確なフレーム検出をできるため、誤検出による消費電力を削減することができ好ましい。
ステップ４では、自通信チャネルの信号レベルだけを測定できるため、ステップ２での前触れ信号検出に比べて精度良く検出が可能である。しかしながら、ＩＦ信号を得るには、周波数変換回路２６０の起動時間に相当する数１００μｓ程度の期間、電力を消費する。
周波数変換回路の起動時間は、受信端末が送信端末との受信タイミングの誤差に相当する時間に対して非常に小さいため、従来方式に比べて格段の低消費電力化が可能となる。
つまり、以上の受信処理により、フレーム受信しない場合について、非常に低電力な待ち受け機能を実現することが可能となる。
なお、前述のステップ２、およびステップ４は、コストと通信環境に応じて、それぞれを単独で用いることも可能である。つまり、ＲＦ信号の電波強度の判定とＩＦ信号の電波強度の判定とのいずれか一方の判定を行って前触れ信号の有無の判定を行っても構わない。ＲＦパワーディテクタ、ＩＦパワーディテクタを両方備えた場合、部品コストが高くなる可能性がある。そこで、例えば、自チャネルの周辺に他の通信装置の信号やノイズが全く無い環境では、ＲＦパワーディテクタのみを実装することで、コスト的にも消費電力的にも優位な通信装置となる。また、自チャネルの周辺に、他の通信装置の信号やノイズが多く存在する場合は、ＲＦパワーディテクタは、（誤検出を起こすため）ほとんど役に立たないため、ＩＦパワーディタクタのみを実装することで、コスト的にメリットが生じる。

図６は、実施の形態１における送信端末１００の構成図である。
実施の形態１における送信端末１００は、マイコン１１０、クロック回路１２０、変調回路１３０、発信回路１４０を備える。

マイコン１１０はマイクロプロセッサ、メモリ、入出力インタフェース回路を有し、送信端末１００の各回路を制御する。
メモリは送信周期、送信対象のタイムスロットの情報、送信端末１００と受信端末２００のそれぞれで生じ得る誤差時間、送信するフレームの生成に関する命令コードを記憶する。
クロック回路１２０は水晶発信器を有しクロック信号を出力する。
変調回路１３０は、ディジタルデータを入力しアナログデータ（通信信号）に変換して出力する。
発信回路１４０はアンテナを介して通信信号（ＲＦ信号）を発信する。通信信号の周波数は例えば４２９ＭＨｚである。

マイコン１１０は、クロック回路１２０の出力するクロック信号をカウントして送信タイミングを計測し、送信タイミングになったらマイコン１１０はメモリに記憶された命令コードおよび時刻誤差に基づいて送信するフレームのディジタルデータを変調回路１３０に出力する。変調回路１３０はマイコン１１０の出力したフレームのディジタルデータをアナログデータに変換し発信回路１４０に出力する。発信回路１４０は変調回路１３０の出力したフレームのアナログデータをアンテナを介して発信する。ここで、マイコン１１０が生成するディジタルデータおよび変調回路１３０が変換し発信回路が発信するアナログデータは図２に示したフレーム構造を示す。

実施の形態１における受信端末２００および送信端末１００を構成する各回路は、ハードウェアのみ、或いは、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実装されても構わない。

実施の形態２．
実施の形態２では、上記実施の形態１で受信タイミングの最大誤差時間（Ｔｅ）の２倍として説明した前触れ信号の信号長を、前触れ信号の検出時間（Ｔｄｅｔ）をさらに加えた時間とする場合について説明する。
上記実施の形態１と同様に、実施の形態２におけるフレーム送受信のタイミングを示すと図７のようになる。
これにより、受信回路（周波数変換回路２６０、ＲＦ信号電波強度検出回路２５０、同期復調回路２３０、ＩＦ信号電波強度検出回路２７０）を、その時点で必要な回路だけ起動すれば良くなり、さらに消費電力を小さくすることが可能となる。

ここで、実施の形態２における受信端末２００の受信処理について、図８に基づいて以下に説明する。

まず、マイコン２１０は、上記実施の形態１（Ｓ１０１）と同様に、受信タイミングを待つ（Ｓ２０１）。

そして、受信タイミングになったことを判定したマイコン２１０は、ＲＦパワーディテクタ２５２だけを起動する（Ｓ２０２）。

次に、上記実施の形態１（Ｓ１０３）と同様に、ＲＦパワーディテクタ２５２がＲＦフィルタ２５１の抽出したＲＦ信号の電波強度を測定する（Ｓ２０３）。

次に、マイコン２１０は、上記実施の形態１（Ｓ１０４）と同じく、ＲＦパワーディテクタ２５２の出力したＲＦ信号の電波強度の値を入力し、入力した電波強度値とメモリに記憶された前触れ信号の検出基準の電波強度の値とを比較する（Ｓ２０４）。

比較した結果、入力したＲＦ信号の電波強度値が検出基準未満である場合、マイコン２１０は起動したＲＦ信号電波強度検出回路２５０を停止し、受信端末を初期状態とする（Ｓ２１３）。

比較した結果、入力したＲＦ信号の電波強度値が検出基準以上である場合、マイコン２１０は、起動したＲＦ信号電波強度検出回路２５０を停止し、周波数変換回路２６０とＩＦパワーディテクタ２７２を起動する（Ｓ２０５）。

そして、上記実施の形態１（Ｓ１０５、Ｓ１０６）と同様に、起動された周波数変換回路２６０がＩＦ信号を生成し（Ｓ２０６）、ＩＦフィルタ２７１で通信チャネル相当の周波数のＩＦ信号を抽出する（Ｓ２０７）。

次に、ＩＦパワーディテクタ２７２が、上記実施の形態１（Ｓ１０７）と同様に、ＩＦ信号の電波強度を出力する（Ｓ２０８）。

そして、マイコン２１０は、上記実施の形態１（Ｓ１０８）の同じく、ＩＦ信号が安定するのを待って、ＩＦパワーディテクタ２７２の出力したＩＦ信号の電波強度の値を入力し、入力した電波強度の値とメモリに記憶された前触れ信号の検出基準の電波強度の値とを比較する（Ｓ２０９）。

比較した結果、入力したＩＦ信号の電波強度の値が検出基準未満である場合、マイコン２１０は起動したＩＦ信号電波強度検出回路２７０と周波数変換回路２６０を停止し、受信端末を初期状態とする（Ｓ２１３）。

比較した結果、入力したＩＦ信号の電波強度の値が検出基準以上である場合、マイコン２１０は起動したＩＦ信号電波強度検出回路２７０と周波数変換回路２６０を停止し（Ｓ２１０）、同期復調回路２３０を起動する。起動された同期復調回路２３０では、同期回路２３１がＩＦ信号の同期処理を行い、復調回路２３２がＩＦ信号（アナログデータ）をディジタルデータに変換し、変換したディジタルデータを出力する（Ｓ２１１）。いずれも上記実施の形態１と同じである。

マイコン２１０は、上記実施の形態１（Ｓ１１１）と同様に、ディジタルデータに対してデータ処理を行う（Ｓ２１２）。

そして、受信端末２００は、上記実施の形態１と同じく、全受信端末回路を停止した初期状態にする（Ｓ２１３）。

実施の形態３．
実施の形態３では、タイムスロットを用いないケースにおいて、待ち受け電力を低電力化した形態について説明する。
図９は、タイムスロットを用いない通信において、間欠的に前触れ信号を検出させる場合の送信端末におけるフレーム送信と、受信端末による待ち受けおよびフレーム受信について示したものである。
送信端末が送信するフレームの構造は、図２に示すものと同じであるが、上記実施の形態１で示した構造と異なり、前触れ信号の時間的長さは、受信端末が間欠的に前触れ信号を検出する周期（又は周期の近似値又は周期以上）の期間に設定する。つまり、前触れ信号の時間的長さは受信周期（又は受信周期の近似又は受信周期以上）である。一方の受信端末は、前触れ信号長以下の周期で間欠的に前触れ信号の検出動作を行なう。
これにより、送信端末は、任意のタイミングで上記フレームを送信することができる。つまり、タイムスロットを用いないで通信を行うケースでも受信端末の待ち受け電力を削減することができる。
受信端末の構成、受信端末の受信処理、送信端末の構成などについては上記実施の形態１と同じである。

タイムスロットを用いた通信方式による、フレーム送受信の様子を示した図。 実施の形態１における無線通信装置が送受信する無線フレームの構造の例。 実施の形態１におけるフレーム送受信のタイミングを示した図。 実施の形態１における受信端末２００の構成図。 実施の形態１における受信端末の備えるマイコンの受信処理の流れを示すフローチャート。 実施の形態１における送信端末１００の構成図。 実施の形態２におけるフレーム送受信のタイミングを示した図。 実施の形態２における受信端末の備えるマイコンの受信処理の流れを示すフローチャート。 実施の形態３におけるフレーム送受信のタイミングを示した図。

符号の説明

１００ 送信端末、１１０ マイコン、１２０ クロック回路、１３０ 変調回路、１４０ 発信回路、２００ 受信端末、２１０ マイコン、２２０ クロック回路、２３０ 同期復調回路、２３１ 同期回路、２３２ 復調回路、２５０ ＲＦ信号電波強度検出回路、２５１ ＲＦフィルタ、２５２ ＲＦパワーディテクタ、２６０ 周波数変換回路、２６１ 発信回路、２６２ 乗算器、２７０ ＩＦ信号電波強度検出回路、２７１ ＩＦフィルタ、２７２ ＩＦパワーディテクタ。

Claims (8)

1. 複数の無線通信装置で構成されるネットワークに含まれる無線通信装置であって、データ部とデータ部のビット同期に用いるプリアンブルとを含んだ無線フレームを前記ネットワークに含まれる通信相手の無線通信装置へ送信する無線通信装置において、
   時刻を生成するクロック回路と、
   前記クロック回路により生成された時刻に基づいて所定の送信タイミングを計測するマイクロプロセッサと、
   前記ネットワークを構成する各無線通信装置の時刻と基準時刻との間に生じる時刻誤差のうち最大の時刻誤差を最大誤差時間として記憶するメモリと、
   前記メモリに記憶された最大誤差時間に基づいて、前記通信相手の無線通信装置に無線フレームが送信されたことを検出させる前触れ信号として前記最大誤差時間の２倍以上の時間長を有する前触れ信号を無線フレームのプリアンブルの前に付加して通信信号を生成する変調回路と、
   前記マイクロプロセッサにより送信タイミングが計測されたときに、前記変調回路により生成された通信信号を前記通信相手の無線通信装置へ発信する発信回路と
   を備えたことを特徴とする無線通信装置。
2. 前記マイクロプロセッサは、
   他の無線通信装置から送信される通信信号を受信する自無線通信装置の受信タイミングより前記最大誤差時間前の時刻を前記送信タイミングとして計測する
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
3. 前記ネットワークを構成する各無線通信装置が、同期フレームを送信するタイムマスタから同期フレームを受信して時刻同期を行い、
   前記メモリは、前記タイムマスタの時刻を前記基準時刻として、前記ネットワークを構成する各無線通信装置の時刻と前記タイムマスタの時刻との間に生じる時刻誤差のうち最大の時刻誤差を最大誤差時間として記憶する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記変調回路は、前記通信相手の無線通信装置に前記前触れ信号を検出させる検出時間を加えた時間長を有する前触れ信号を無線フレームに付加して通信信号を生成する
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれかに記載の無線通信装置。
5. ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を受信し、受信したＲＦ信号をＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号に変換し、変換したＩＦ信号からデータを取得するスーパーヘテロダイン方式の無線通信装置において、
   ＲＦ信号の電波強度を測定するＲＦ測定部と、
   ＩＦ信号の電波強度を測定するＩＦ測定部と
   を備え、請求項１〜請求項４いずれかに記載の無線通信装置との通信において、
   前記ＲＦ測定部の測定したＲＦ信号の電波強度が特定レベル未満である場合、および、前記ＩＦ測定部の測定したＩＦ信号の電波強度が特定レベル未満である場合に、受信処理を中断し消費電力を節約することを特徴とする無線通信装置。
6. ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を受信し、受信したＲＦ信号をＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号に変換し、変換したＩＦ信号からデータを取得するスーパーヘテロダイン方式の無線通信装置において、
   ＲＦ信号の電波強度を測定するＲＦ測定部を備え、
   請求項１〜請求項４いずれかに記載の無線通信装置との通信において、
   前記ＲＦ測定部の測定したＲＦ信号の電波強度が特定レベル未満である場合に、受信処理を中断し消費電力を節約することを特徴とする無線通信装置。
7. ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を受信し、受信したＲＦ信号をＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号に変換し、変換したＩＦ信号からデータを取得するスーパーヘテロダイン方式の無線通信装置において、
   ＩＦ信号の電波強度を測定するＩＦ測定部を備え、
   請求項１〜請求項４いずれかに記載の無線通信装置との通信において、
   前記ＩＦ測定部の測定したＩＦ信号の電波強度が特定レベル未満である場合に、受信処理を中断し消費電力を節約することを特徴とする無線通信装置。
8. ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を受信し、受信したＲＦ信号をＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号に変換し、変換したＩＦ信号からデータを取得するスーパーヘテロダイン方式の無線通信装置において、
   ＲＦ信号の電波強度を測定するＲＦ測定部と、
   ＩＦ信号の電波強度を測定するＩＦ測定部と、
   ＲＦ信号をＩＦ信号に変換する変換部と、
   ＩＦ信号からデータを取得するデータ取得部と
   を備え、請求項１〜請求項４いずれかに記載の無線通信装置との通信において、
   受信タイミングに、前記ＲＦ測定部のみを起動して、前記ＲＦ測定部の測定したＲＦ信号の電波強度が特定レベル以上である場合に、前記変換部と前記ＩＦ測定部を起動し、
   前記ＩＦ測定部が測定したＩＦ信号の電波強度が特定レベル以上である場合に前記変換部と前記データ取得部とを起動することを特徴とする無線通信装置。

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