JP4779691B2

JP4779691B2 - チャンネルサーチ方法、及び、それを用いた通信装置

Info

Publication number: JP4779691B2
Application number: JP2006038660A
Authority: JP
Inventors: 勝彦助川; 陽一木村
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2026-02-15
Also published as: JP2007221392A; US20070187497A1; EP1821248A2; EP1821248A3

Description

本発明はチャンネルサーチ方法、及び、それを用いた通信装置に係り、特に、基地局から送信されるビーコンをサーチして、サーチ結果、受信されたビーコンに基づいて前記基地局との通信チャネルを設定するチャンネルサーチ方法、及び、それを用いた通信装置に関する。

電子棚札システムは、表示情報を書き換え可能な電子棚札をホストコンピュータに登録した後に商品棚に設置し、ホストコンピュータからアクセスポイントを通して電子棚札にアクセスすることによりホストコンピュータから電子棚札の表示情報を書き換えることが可能なシステムである（特許文献１〜５参照）。

このような、電子棚札システムでは、電子棚札とアクセスポイントとの通信にビーコンを用いて通信チャンネルを決定する通信システムが採用されている。ビーコンを用いた通信システムのうちパッシブスキャンと呼ばれる方式では、その通信システムが使用しているチャンネルを電子棚札がサーチする場合には、そのビーコン周期Tbcn_cycleミリ秒はスキャンし続けなければ、チャンネルを発見することはできなかった。

一方、電子棚札は電池駆動であるので、低消費電力化が望まれている。一般に、ビーコン周期を短くすればするほど、電子棚札側のスキャン時間は短くなり、これによって、低消費電力化が可能となる。しかし、単純にビーコン周期を短くした場合は、その無線チャンネル周波数帯における占有率が高まり、同じ周波数帯を使用する無線システムに大きな影響を与えることになる。
特開２００２−３０４６７３号公報特開２００５−９９８８８号公報特開２００２−１０９１７７号公報特開２００４−２６５１９６号公報特開平９−１３８８９２号公報

このため、特に、電子棚札システムでは、占有率を大きくすることなく、消費電力化が可能となるサーチ方法が望まれている。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、低消費電力化が可能となるチャンネルサーチ方法、及び、それを用いた通信装置を提供することを目的とする。

本発明は、基地局（１１２）から送信されるビーコンをサーチして、サーチ結果、受信されたビーコンに基づいて基地局（１１２）との通信チャネルを設定する通信装置（１１３）の通信チャンネルサーチ方法において、基地局（１１２）は、所定の送信周期毎に複数のビーコンから構成されるビーコン群を所定の送信期間送信し、通信装置（１１３）は、ビーコンを受信できない場合、ビーコンを受信できないと判断してからビーコン群のうち少なくとも一つのビーコンの送信時間の間、ビーコンをサーチし、ビーコンを受信できないと判断してから送信時間が経過した後にスリープ状態に遷移し、ビーコンを受信できないと判断してから所定の送信周期が経過した後にビーコンの受信が可能な通常動作に復帰することを特徴とする。

ビーコンをサーチする期間、回路を動作状態とし、その他の期間は必要最小限の回路だけ動作させ、他の回路を非動作状態とするスリープ状態とすることを特徴とする。

基地局（１１２）との通信が確立していないときにビーコンのサーチ動作を実行することを特徴とする。

また、本発明は、基地局（１１２）から所定の送信周期毎に送信される複数のビーコンから構成されるビーコン群を受信して、基地局（１１２）との通信チャンネルを決定する通信装置（１１３）であって、ビーコンを受信できない場合、ビーコンを受信できないと判断してからビーコン群のうち少なくとも一つのビーコンの送信時間の間、記ビーコンをサーチし、ビーコンを受信できないと判断してから送信時間が経過した後にスリープ状態に遷移し、ビーコンを受信できないと判断してから所定の送信周期が経過した後にビーコンの受信が可能な通常動作に復帰する通信チャンネルサーチ手段（１５２）と、通信チャンネルサーチ手段（１５２）によりビーコンがサーチされたときにビーコンに応じて通信チャンネルを決定し、基地局（１１２）と通信を行う通信手段（１５１）とを有することを特徴とする。

通信チャンネルサーチ手段によりサーチしている間、通信手段の動作状態をスリープ状態とする制御手段を有することを特徴とする。

なお、上記参照符号は、あくまでも参考であり、これによって特許請求の範囲の記載が限定されるものではない。

本発明によれば、基地局から所定の期間毎にそれぞれが一定の送信期間で送信される複数のビーコンを送信させ、複数のビーコンが送出されている期間に対応する期間毎に送信期間、ビーコンをサーチすることにより、占有率を大きくすることなく、消費電力化が可能となる。

〔システム構成〕
図１は本発明の一実施例のシステム構成図を示す。

本実施例の電子棚札システム１００は、管理装置１１１、中継装置１１２、電子棚札１１３から構成されている。電子棚札システム１００は、電子棚札１１３と、電子棚札１１３を管理する管理装置１１１とを中継する中継装置１１２とを有し、商品棚に設置される電子棚札１１３を管理するシステムである。

〔中継装置１１２〕
図２は中継装置１１２のブロック構成図を示す。

中継装置１１２は、通信部１４１、処理部１４２、記憶部１４３、無線通信部１４４、電源回路１４５、電池１４６から構成されている。

通信部１４１は、ＬＡＮ、ＷＡＮ、専用線などのネットワークを介して管理装置１１１と接続されており、管理装置１１１と通信を行うための装置である。

処理部１４２は、マイコンなどから構成されており、記憶装置１４３にインストールされたプログラムに基づいて管理装置１１１と電子棚札１１３との通信を中継する処理などを実行する。

記憶部１４３は、例えば、ＥＥＰＲＯＭなどの書き換え可能な不揮発性メモリ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されており、通信制御プログラムのほかに通信可能な範囲の電子棚札情報１３１が記憶されている。

無線通信部１４４は、電子棚札１１３との無線通信を行うための装置である。

電源回路１４５は、外部から商用電源などの交流電源が接続され、接続された交流電源を直流電圧に変換して、駆動電圧として通信部１４１、処理部１４２、記憶装置１４３、無線通信部１４４に供給する。

電池１４６は、Ｎｉ−Ｃｄ電池、リチウムイオン電池、電気二重層キャパシタなど充電可能な蓄電手段であり、電源回路１４５で生成される直流電圧により充電され、交流電源が切断されたときに終了プログラムを実行できりようにするために一定時間、通信部１４１、処理部１４２、記憶装置１４３、無線通信部１４４が駆動するための電源を供給する。

〔電子棚札１１３〕
図３は電子棚札１１３のブロック構成図を示す。

電子棚札１１３は、無線通信部１５１、処理部１５２、記憶部１５３、表示装置１５４、電池１５５から構成されている。

無線通信部１５１は、中継装置１１２と無線通信を行う装置である。

処理部１５２は、ＣＰＵなどから構成されており、記憶部１５３に記憶されたプログラムに基づいて中継装置１５３との通信制御を行うとともに、表示装置１５４の表示制御を行う。

記憶部１５３は、例えば、ＥＥＰＲＯＭなどの書き換え可能な不揮発性記憶装置から構成されており、処理部１５２で実行されるプログラムがインストールされているとともに、棚札ＩＤ及び商品コードが記憶されている。棚札ＩＤの一部及び商品コードは予め登録されており、中継装置１１２により変更可能である。

表示装置１５４は、ＬＣＤ、ＥＬパネル、電子ペーパーなどから構成されており、処理部１５２からの指示により商品名、商品コード、価格など表示される。

電池１５５は、小型電池であり、無線通信部１５１、処理部１５２、記憶部１５３、表示装置１５４の駆動電力を供給する。

〔通信データ〕
次に中継装置１１２と電子棚札１１３とでやり取りされる通信データについて説明する。

中継装置１１２は電子棚札１１３に通信に関する状況を通知するために２秒に１回ビーコンと呼ばれるメッセージを転送している。ビーコンとビーコンの間の期間をフレームと呼ぶ。このフレームは中継装置１１２と電子棚札１１３間における通信の基本単位となっている。ビーコンにはビーコンに続くフレーム内で通信する電子棚札１１３の呼び出し情報、例えば、電子棚札１１３の識別番号が含まれている。

各フレームは、例えば、１６分割されている。１６分割された各期間（１２５ミリ秒間）をデータスロットと呼ぶ。

フレームの先頭にはビーコンと呼ばれるメッセージが転送するための期間が設けられている。従って、フレーム内での１番目のデータスロットの先頭はビーコンを転送するための期間となる。

フレーム内での２番目から１５番目のデータスロットも同様な構成となっている。但し転送されるデータが異なっている。これらのデータスロットの先頭ではビーコンとは役割の異なるヌルビーコンと呼ばれるメッセージが転送されている。

中継装置１１２は２秒に１回ビーコンを転送し、その後１２５ミリ秒に１回ヌルビーコンを転送する。この１２５ミリ秒毎に行われるヌルビーコン転送は次のビーコンを転送するまで繰り返される。

1フレーム内でビーコンは1回、ヌルビーコンは１５回転送する期間がある。ビーコンとヌルビーコンではその役割が異なっている。

通常のビーコンは、電子棚札１１３の呼び出しを行う機能を持ち、呼び出し情報として電子棚札１１３の識別番号が含まれる。

一方、ヌルビーコンは、電子棚札１１３が中継装置１１２を発見するために実施するチャンネルサーチを行う際に利用される。電子棚札１１３はチャンネルサーチ以外にこのヌルビーコンは利用しない。

ヌルビーコンにはビーコン転送期間への時間的なオフセット値が含まれる。この情報により、１つのヌルビーコンを取得できれば、ビーコン転送期間のタイミングが分かる構成となっている。

〔動作〕
次に、本実施例のチャンネルサーチ動作について説明する。

まず、中継装置１１２のビーコン送信処理について説明する。

図４は中継装置１１２の処理フローチャートを示す。

中継装置１１２は、ステップＳ２−１でビーコン送信周期Ｔbcn_cyclミリ秒経過すると、ステップＳ２−２で複数のビーコンを送出する。

図５は中継装置１１２から送出されるビーコンの送出パターンを説明するための図を示す。

中継装置１１２は、ビーコン送信周期Ｔbcn_cyclミリ秒毎に複数のビーコンｂから構成されるビーコン群Ｂを送出している。ビーコン群Ｂの送信期間はＴbcn_intrvlミリ秒である。なお、このとき、
送信期間Ｔbcn_intrvl＜送信周期Ｔbcn_cycl
である。

また、送信期間Ｔbcn_intrvlは、ビーコン群Ｂに含まれるビーコンｂの数をＮとするとし、各ビーコンｂの送信時間をＴbcnミリ秒とすると、
Ｔbcn_intrvl＝Ｎ×Ｔbcn
である。

なお、各ビーコンｂの送信時間Ｔbcnミリ秒は、電子棚札１１３が受信可能となる時間に設定されている。

次に、電子棚札１１３によるチャンネルサーチ動作について説明する。

図６は電子棚札１１３のチャンネルサーチ動作の処理フローチャートを示す。

電子棚札１１３は、ステップＳ２−１でどこの中継装置１１２とも同期が取れない状態となるとステップＳ２−２でチャンネルスキャンを開始する。

電子棚札１１３は、ステップＳ２−３でチャネルスキャンの結果、ビーコンｂを受信すると、ステップＳ２−４で通信チャンネルを確定するための通信チャンネル確定処理を実行する。これによって、電子棚札１１３は、中継装置１１２との同期がとれ、中継装置１１２と通信が可能となる。

電子棚札１１３は、ステップＳ２−３でビーコンｂが受信できなときには、ステップＳ２−５で各ビーコンｂの送信時間Ｔbcnミリ秒経過したか否かを判定する。電子棚札１１３は、ステップＳ２−５で各ビーコンｂの送信時間Ｔbcnミリ秒経過すると、ステップＳ２−６で電子棚札１１３は、内部回路をスリープ状態に遷させる。スリープ状態は、例えば、中継装置１１２と通信可能な通常動作に復帰するために必要な必要最小限の回路だけを動作状態とし、他の回路の動作を停止状態にする状態である。

電子棚札１１３は、ステップＳ２−７で（Ｔbcn_intrvl−Ｔbcn）ミリ秒経過すると、ステップＳ２−８で内部回路をスリープ状態からビーコンｂの受信が可能な通常動作に復帰させて、ステップＳ２−２に戻って再びチャンネルスキャンを行う。

以上により、電子棚札１１３は、略ビーコンの送信時間Ｔbcnミリ秒間、無線チャンネルをスキャンし、ビーコンが受信できない、つまり、有効なチャンネルが発見できない場合は、
Ｔbcn_intrvl−Ｔbcn
ミリ秒の間スリープ状態に移行する。

上記動作を最大
[(Ｔbcn_cycle／Ｔbcn_intrvl)＋１]
回、繰り返すことによりチャンネルが発見可能となる。

サーチ期間は、最大約Ｔbcn_cycleとなるが、電子棚札１１３が実際にスキャンしている時間は最大
[(Ｔbcn_cycle／Ｔbcn_intrvl)＋１]
ミリ秒だけである。

例えば、１２５ミリ秒毎に少なくとも１５ミリ秒間はビーコンまたはヌルビーコンが転送されている期間がある場合、その１２５ミリ秒間を９（＞＝１２５／１５＝８．３３３３）分割した各ポイント（１３．８ミリ秒毎）上で１ミリ秒サーチすれば十分である。これは、各ポイントは１３．８ミリ秒間隔で存在するため、それより大きい幅を持つビーコン転送期間は必ずいずれかのポイントを含むためである。

サーチ段階では、ビーコン転送期間またはヌルビーコン転送期間中のサブビーコンまたはヌルビーコンを１つ取得できれば、同期が可能である。１つで同期をするのに十分な情報が得られる。それらの長さは５０４マイクロ秒以下であるので１ミリ秒あれば十分受信可能である。

中継装置１１２から発行されるビーコンに含まれる各電子棚札１１３に固有のＩＤであるＵＩＤの各ビットの出現確率が等確率、棚札が取得開始するサブビーコン番号(サブビーコンの位置)がランダムだと仮定すると、電子棚札１１３が受信する平均サブビーコン数は約１となる。

従って、分割されていない場合と比べ、無線通信ブロックがオンの時間、つまり、電波チェック時間は、１／６となる。

従来の方法に比べてスキャン時間が
([(Ｔbcn_cycle／Ｔbcn_intrvl)＋１]＊Ｔbcn)／Ｔbcn_cycle
倍短くなっている。

例えば、Ｔbcn_cycle＝125ミリ秒、Ｔbcn_intrvl＝15ミリ秒、Ｔbcn＝１ミリ秒とした場合には、サーチ時間が最大約１２５ミリ秒で、スキャン時間は最大９ミリ秒となり、従来の方法に比べ９/１２５倍短くすることが可能となる。

サーチ時間及びスキャン時間を短くすることができるため、電子棚札１１３の消費電力を低減することが可能となる。

なお、上記実施例では、単一チャンネルとサーチする動作について説明したが、複数チャンネルをサーチするようにしてもよい。

図７は電子棚札１１３のチャンネルサーチ動作の変形例の処理フローチャートを示す。

電子棚札１１３は、ステップＳ３−１でどこの中継装置１１２とも同期が取れない状態となるとステップＳ３−２でチャンネルスキャンを開始する。

電子棚札１１３は、ステップＳ３−３でチャネルスキャンの結果、ビーコンｂを受信すると、ステップＳ３−４で通信チャンネルを確定するための通信チャンネル確定処理を実行する。これによって、電子棚札１１３は、中継装置１１２との同期がとれ、中継装置１１２と通信が可能となる。

電子棚札１１３は、ステップＳ３−３でビーコンｂが受信できなときには、ステップＳ３−５で各ビーコンｂの送信時間Ｔbcnミリ秒経過したか否かを判定する。電子棚札１１３は、ステップＳ３−５で各ビーコンｂの送信時間Ｔbcnミリ秒経過すると、ステップＳ３−６で全チャンネルをサーチしたか否かを判定する。

電子棚札１１３は、ステップＳ３−６で全チャンネルサーチしていない場合には、ステップＳ３−７でサーチチャンネルを変更してステップＳ３−２に戻ってチャンネルサーチを行う。電子棚札１１３は、ステップＳ３−６で全チャンネルサーチした場合には、ステップＳ３−８で内部回路をスリープ状態に遷移させる。

電子棚札１１３は、ステップＳ３−９で（Ｔbcn_intrvl−Ｔbcn）ミリ秒経過すると、ステップＳ３−１０で内部回路をスリープ状態からビーコンｂの受信が可能な通常動作に復帰させて、ステップＳ２−２に戻って再びチャンネルスキャンを行う。

これにより最小限の電力でサーチ可能であり、電池で動作する端末では電池寿命を延ばすことができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変形例が可能であることは言うまでもない。

本発明の一実施例のシステム構成図である。中継装置１１２のブロック構成図である。電子棚札１１３のブロック構成図である。中継装置１１２の処理フローチャートである。中継装置１１２から送出されるビーコンの送出パターンを説明するための図である。電子棚札１１３のチャンネルサーチ動作の処理フローチャートである。電子棚札１１３のチャンネルサーチ動作の変形例の処理フローチャートである。

符号の説明

１００電子棚札システム
１１１管理装置、１１２中継装置、１１３電子棚札
１４１通信部、１４２処理部、１４３記憶部、１４４無線通信部
１４５電源回路、１４６電池
１５１無線通信部、１５２処理部、１５３記憶部、１５４表示部
１５５電池

Claims

基地局から送信されるビーコンをサーチして、サーチ結果、受信されたビーコンに基づいて前記基地局との通信チャネルを設定する通信装置の通信チャンネルサーチ方法において、
前記基地局は、所定の送信周期毎に複数のビーコンから構成されるビーコン群を所定の送信期間送信し、
前記通信装置は、
前記ビーコンを受信できない場合、前記ビーコンを受信できないと判断してから前記ビーコン群のうち少なくとも一つのビーコンの送信時間の間、前記ビーコンをサーチし、
前記ビーコンを受信できないと判断してから前記送信時間が経過した後にスリープ状態に遷移し、
前記ビーコンを受信できないと判断してから前記所定の送信周期が経過した後に前記ビーコンの受信が可能な通常動作に復帰することを特徴とする通信チャンネルサーチ方法。
前記ビーコンをサーチする期間、回路を動作状態とし、
その他の期間は必要最小限の回路だけ動作させ、他の回路を非動作状態とするスリープ状態とすることを特徴とする請求項１記載の通信チャンネルサーチ方法。
前記基地局との通信が確立していないときに、前記ビーコンのサーチ動作を実行することを特徴とする請求項１記載の通信チャンネルサーチ方法。
基地局から所定の送信周期毎に送信される複数のビーコンから構成されるビーコン群を受信して、前記基地局との通信チャンネルを決定する通信装置であって、
前記ビーコンを受信できない場合、前記ビーコンを受信できないと判断してから前記ビーコン群のうち少なくとも一つのビーコンの送信時間の間、前記ビーコンをサーチし、
前記ビーコンを受信できないと判断してから前記送信時間が経過した後にスリープ状態に遷移し、
前記ビーコンを受信できないと判断してから前記所定の送信周期が経過した後に前記ビーコンの受信が可能な通常動作に復帰する通信チャンネルサーチ手段と、
前記通信チャンネルサーチ手段により前記ビーコンがサーチされたときに前記ビーコンに応じて通信チャンネルを決定し、前記基地局と通信を行う通信手段とを有することを特徴とする通信装置。
前記通信チャンネルサーチ手段によりサーチしている間、前記通信手段の動作状態をスリープ状態とする制御手段を有することを特徴とする請求項４記載の通信装置。