JP4827940B2 - 受信回路、通信端末、及び通信システム - Google Patents

Description

本発明は、受信回路、この受信回路を備えた通信端末、及びこの通信端末を備えた通信システムに関する。

地球温暖化やエネルギー資源の枯渇などの問題やコスト削減の観点から、消費電力の削減が非常に重要となっている。設備システムにおいても、使用していない場合は電源をＯＦＦにするといった省電力化が必要となってきている。特に電池で駆動する機器は、電池寿命とも関わってくるため、省電力化は重要な課題となっている。

ところで、例えば無線通信などで不定期にデータを受信する通信システムがある。このような通信システムにおいて、いつ送信されるか分からない信号を受信するために受信端末を常時受信可能な状態にしておくものがある。しかし、受信端末を常時受信可能な状態で待機させておくと、待機時の消費電力がかさんでしまう。
これに対し、受信端末を間欠的に起動させて受信端末が起動しているときに送信端末が信号を送信する通信システムがある。これにより待機時の消費電力を低減させることができるが、送信端末の送信タイミングは受信端末の状態に依存することになってしまう。

また一方で、受信端末には、受信した信号のレベルを一定時間毎に検出するために、同期用のクロックが必要となる。該クロックを生成するために、クロックを発振する素子と、発振したクロックを受信した信号に同期させる素子が必要となる。正確に同期したクロックを生成するための技術として、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ：位相同期回路）が知られている。ＰＬＬを用いれば、周波数精度の高い出力を得たり、高精度にクロック同期を行ったりすることができる。しかし一般的に、ＰＬＬは消費電力が高く、高機能であるがゆえに高価である。

低消費電力で情報を復調するための技術として、「同期信号が所定パターンで配置されている同期フレームと、複数のスロットから構成され、情報に応じて所定スロットにパルス信号が配置されている情報フレームと、を備える受信信号から該同期信号を検出する同期信号検出手段と、前記同期信号検出手段による同期信号の検出に応答して前記情報フレームの先頭スロットが入力されるタイミングに第１のクロック信号を出力するクロック信号出力手段と、前記第１のクロック信号を所定期間遅延させて前記情報フレームの各スロットが入力されるタイミング毎に遅延クロック信号を出力する第１の遅延手段と、前記クロック信号出力手段により出力された第１のクロック信号と前記遅延手段より出力された遅延クロック信号とのタイミングに合わせてパルス信号の有無を判別することにより、前記パルス信号が配置された前記所定スロットを検出するスロット検出手段と、前記スロット検出手段により検出された所定スロットに応じて前記情報を復調する復調手段と、を備え」た復調装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３２００８６号公報（請求項１、図１）

上記特許文献１の技術によれば、ＰＬＬのような高機能かつ高い消費電力の素子を使わずに、受信信号へのクロック同期を行っており、消費電力の低減を図っている。

しかし、特許文献１の技術では、常に受信端末やクロック信号出力手段を動作させるため、消費電力がその分高くなってしまう。
また、受信端末の状態に依存することなく、送信端末が任意のタイミングで信号を送信できることが望ましい。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、消費電力を低減することのできる受信回路、通信端末、及び通信システムを提供するものである。

本発明に係る受信回路は、立ち上がりエッジを起動エッジとし、立ち下がりエッジをクロック同期エッジとする１つの起動・同期パルス、及びデータ列を有するパルス列を用いた第１信号を受信する信号受信回路と、前記信号受信回路が受信した前記第１信号を復調する復調回路と、前記復調回路への電源供給を開始又は停止する電源制御回路とを備え、前記復調回路は、クロック信号を生成するクロック発生器と、前記クロック発生器が生成したクロック信号を前記第１信号に同期させる同期回路と、前記第１信号に同期させた前記クロック信号に合わせて前記データ列を格納する記憶部とを備え、前記電源制御回路は、前記信号受信回路が前記起動エッジを検出すると前記復調回路への電源供給を開始するものである。

本発明に係る受信回路は、第１信号を受信して前記起動信号を検出した後、復調回路への電源供給を開始する。このため、復調回路へ供給する電力を低減させることができ、省電力化を図ることができる。

実施の形態１に係る通信システムを示す構成図である。 実施の形態１に係る無線信号の構成図である。 実施の形態１に係る無線信号の搬送波を示す図である。 実施の形態１に係る無線信号処理の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る無線信号処理のタイムチャートである。 実施の形態１に係る無線信号の他の構成を示す図である。 実施の形態２に係る通信システムを示す構成図である。 実施の形態２に係る第２無線信号の構成図である。 実施の形態２に係る親端末の無線信号の送信処理を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る子端末の送受信処理を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る親端末の第２無線信号の受信処理を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る通信システムを示す構成図である。 実施の形態３に係る起動要求信号及びデータ信号の構成図である。 実施の形態３に係る起動要求信号受信の信号処理を示すフローチャートである。 実施の形態３に係るグループＩＤによる端末識別を説明する図である。 実施の形態３における宛先アドレスによる端末識別を説明する図である。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態１に係る通信システム１の構成を示す構成図である。通信システム１は、１又は複数の親端末１０１と、１又は複数の子端末１００により構成される。なお、本実施の形態１では、パルスを用いた無線信号を送受信する通信システムを例に説明する。

親端末１０１は、無線信号を送信する親端末送信回路１０３と、親端末送信回路１０３に対して無線信号の送信指示を行う親端末処理装置１０５とを備え、無線信号を送信するためのアンテナ１０７が設けられている。親端末処理装置１０５は、例えばＣＰＵで構成される。

子端末１００は、無線信号を受信する子端末受信回路１０２と、受信した無線信号に基づいて所定の処理を行う子端末処理装置１０４とを備え、無線信号を受信するためのアンテナ１０６が設けられている。子端末処理装置１０４は、例えばＣＰＵで構成される。なお、本発明のデータ処理部は、子端末処理装置１０４に相当する。

子端末１００の子端末受信回路１０２は、無線信号を受信する信号受信回路３０１と、受信した無線信号を復調する復調回路３０３と、復調回路３０３への電源供給を制御する電源制御回路３０２とを備える。

信号受信回路３０１は、無線信号を受信し、該無線信号から搬送波を取り除いてベースバンド信号を抽出する回路であり、例えば受動素子による検波回路などを利用して構成する。信号受信回路３０１は、常時受信可能な状態であり、かつ、低消費電力で動作する。

電源制御回路３０２は、スイッチ３１１のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御することにより、電池などの電源３１０から復調回路３０３への電源供給の開始／停止を切り換える。電源制御回路３０２は、例えばＲＳフリップフロップを用いて構成することができる。ここで、ＲＳフリップフロップは、セット端子に信号を入力すると”１”を記憶し、リセット端子に信号を入力すると“０”を記憶する１ビット記憶素子である。なお、電源制御回路３０２の動作については後述する。

復調回路３０３は、クロック発生器３０７と、分周器３０６と、記憶部３０８と、同期回路３０４と、タイマ回路３０５とを備え、信号受信回路３０１が受信した無線信号を復調するものである。

クロック発生器３０７は、復調回路３０３が処理を行うタイミングを示すクロック信号を生成する回路である。クロック発生器３０７は、起動後、発振を開始し、所定時間経過すると該発振が安定するものである。クロック発生器３０７は、例えば、水晶振動子などから構成される。

分周器３０６は、クロック発生器３０７が生成したクロック信号を分周し、無線信号の周波数に下げる回路である。分周器３０６により分周されたクロック信号は、復調回路３０３の処理タイミングとして、他の回路へ供給される。分周器３０６は、例えば、カウンタ回路などから構成される。
なお、本実施の形態１において、本発明のクロック発生器は、クロック発生器３０７及び分周器３０６に相当する。

同期回路３０４は、分周器３０６が生成した信号を、信号受信回路３０１が受信した信号に同期させる回路である。同期回路３０４は、無線信号に含まれる所定のパルス（後述するクロック同期パルス２０２）を検出すると、分周器３０６にリセット信号を送信する。このリセット信号を受信した分周器３０６は、動作をリセットした後、分周したクロック信号の生成を継続することとなるが、動作については後述する。

記憶部３０８は、信号受信回路３０１が検出した無線信号のレベルを格納する。記憶部３０８は、例えば、Ｄフリップフロップを用いることができる。

タイマ回路３０５は、復調回路３０３が起動した後、分周器３０６が生成したクロック信号に基づいて時間を計測し、所定時間経過後に電源制御回路３０２及び同期回路３０４に信号を送信する回路である。タイマ回路３０５は、例えば、カウンタ回路により構成することができる。なお、本発明の計時手段は、タイマ回路３０５に相当する。

このように構成された通信システム１は、親端末１０１が無線信号を送信し、子端末１００が親端末１０１により送信された無線信号を受信するものである。
なお、本実施の形態１において、本発明の第１信号は無線信号に相当する。

次に、親端末１０１から子端末１００へ送信される無線信号の構成を説明する。
図２（Ａ）は無線信号のデータ構成を、図２（Ｂ）は無線信号のパルス配列を示す図である。

図２（Ａ）において、無線信号は、復調回路３０３を起動するための起動パルス２０１と、クロック信号と同期するためのクロック同期パルス２０２と、データなどの情報であるデータパルス列２０３で構成される。

また、図２（Ｂ）において、起動パルス２０１及びクロック同期パルス２０２は、それぞれ１つのパルスで構成される。ただし、起動パルス２０１とクロック同期パルス２０２の間隔は、起動パルス２０１によって起動したクロックが安定状態になるまでの十分な間隔とする。また、クロック同期パルス及びデータパルス列２０３は同じ周期タイミングで構成される。

図３は、親端末１０１と子端末１００との間で通信される無線信号の概略図であり、図３（Ａ）は搬送波を、図３（Ｂ）はベースバンド信号によって変調された搬送波を示す。搬送波は、変調して、映像、音響、データなどの情報を送り、それを復調することにより情報を得るための信号である。ベースバンド信号は、変調前の信号であり、情報を示す信号である。搬送波には、例えば、４２９ＭＨｚ、 ベースバンド信号には１００Ｈｚの周波数を用いることができるが、これらの周波数に限られるものではない。
親端末１０１は、ベースバンド信号により搬送波を変調し、変調後の搬送波を無線信号として送信する。無線信号を受信した子端末１００は、変調された搬送波からベースバンド信号を抽出する。

次に、子端末１００が無線信号を受信した際の信号処理動作を説明する。
図４は、子端末１００の信号処理動作を示すフローチャートである。以下、図４に基づき、動作を説明する。
なお、動作開始前において、復調回路３０３への電源供給は停止された状態であるものとする。

（Ｓ００１）
信号受信回路３０１は、搬送波を受信すると、起動パルス２０１、クロック同期パルス２０２、データパルス列２０３を抽出する。
（Ｓ００２）
起動パルス２０１を検出すると、電源制御回路３０２は、復調回路３０３への電源供給を開始する。ここで、電源制御回路３０２をＲＳフリップフロップを用いて構成した場合には、最初に起動パルス２０１を受信すると、ＲＳフリップフロップのセット端子に信号が入力され、該ＲＳフリップフロップに“１”が記憶されて“１”が出力される。ＲＳフリップフロップの出力が“１”の場合に、復調回路３０３へ電源供給を開始する。
復調回路３０３への電源供給が開始されることにより、クロック発生器３０７が起動し、クロックの生成を開始する。また、タイマ回路３０５も計時を開始する。

（Ｓ００３）
同期回路３０４は、クロック同期パルス２０２を検出すると分周器３０６に信号を送信し、この信号を受信した分周器３０６は、クロック同期を行う。
例えば、同期回路３０４をＲＳフリップフロップで構成し、分周器３０６をカウンタ回路で構成する場合、同期回路３０４のＲＳフリップフロップの出力が”１”であれば、分周器３０６のカウンタ回路にリセット信号を送信する。リセット信号を受信した分周器３０６は、カウンタ回路をリセットした後、分周したクロック信号を生成する。データパルス列２０３はクロック同期パルス２０２と同じ周期タイミングであるため、リセット後の分周器３０６が生成するクロック信号はデータパルス列２０３と同じ周期タイミングとなる。このようにすることで、無線信号とクロック信号の同期をとることができる。

（Ｓ００４）
記憶部３０８は、分周器３０６により供給されたクロック信号に合わせて、データパルス列２０３を格納する。
（Ｓ００５）
子端末処理装置１０４は、記憶部３０８に格納された情報に基づき、例えばデータ更新やセンシングなどの必要な処理を行う。

（Ｓ００６）
タイマ回路３０５は、起動してから所定時間を計時すると電源制御回路３０２へ電源供給を停止させるための信号を送信するので、この信号を受信した電源制御回路３０２は、復調回路３０３への電源供給を停止する。
電源制御回路３０２をＲＳフリップフロップで構成する場合には、タイマ回路３０５からの信号を受信すると、ＲＳフリップフロップのリセット端子に信号が入力され、該ＲＳフリップフロップに“０”が記憶され、”０”が出力される。ＲＳフリップフロップの出力が“０”の場合に、復調回路３０３への電源供給を停止する。

図５は、無線信号を受信した際の子端末受信回路１０２を構成する各回路のタイムチャートである。ここでは、電源制御回路３０２及び同期回路３０４をＲＳフリップフロップで構成し、分周器３０６及びタイマ回路３０５をカウンタ回路で構成した場合の例を示す。

まず、無線信号の起動パルス２０１を受信した電源制御回路３０２は”ｈｉｇｈ”レベルとなる。これにより、復調回路３０３への電源供給が開始され、復調回路３０３が起動する。
起動された復調回路３０３内のクロック発生器３０７は、起動してから所定時間が経過すると安定したクロック信号の供給を開始する。
クロック発生器３０７がクロック信号を供給し始めると、分周器３０６も動作を開始する。

無線信号のクロック同期パルス２０２を受信した同期回路３０４は、”ｈｉｇｈ”レベルになり、分周器３０６にリセット信号を送信する。
分周器３０６はこのリセット信号を受信すると、自身のカウンタをリセットした後、動作を続ける。この後の分周器３０６のカウンタのサイクルが、クロック信号のタイミングとなり、分周器３０６により生成されるクロック信号は無線信号と同期する。クロック同期パルス２０２とデータパルス列２０３のパルス周期は同じであるので、記憶部３０８は分周器３０６が生成するクロック信号に合わせて無線信号を格納することで、無線信号を正しく取得することができる。

復調回路３０３内のタイマ回路３０５は、起動後、所定時間経過すると、電源制御回路３０２及び同期回路３０４に信号を送信する。
電源制御回路３０２及び同期回路３０４は、タイマ回路３０５から信号を受信すると、”ｌｏｗ”レベルへ移行する。
電源制御回路３０２は、”ｌｏｗ”レベルになると、復調回路３０３への電源供給を停止する。したがって、クロック発生器３０７及び分周器３０６のレベルは”ｌｏｗ”になる。

以上のように本実施の形態１に係る子端末受信回路１０２によれば、無線信号を受信したときのみ復調回路３０３への電源供給を行うようにした。このため、無線信号を受信していないときにおける復調回路３０３の消費電力の削減を図ることができる。また、クロック発生器３０７を信号受信毎に起動するので、消費電力の削減を図ることができる。
また、同期回路３０４を用いてクロック同期を行うようにしたので、ＰＬＬなどの複雑な同期回路を使わずに設計することができる。このため、消費電力を削減することができるとともに、製造コストの削減を図ることができる。
また、タイマ回路３０５により所定時間計測し、電源制御回路３０２が復調回路３０３への電源供給を開始してから所定時間経過すると復調回路３０３への電源供給を停止するようにした。このため、ノイズなどによる誤動作で復調回路３０３への電源供給が開始された場合でも、所定時間経過後は復調回路３０３への電源供給を停止することができる。したがって、誤動作による無駄な消費電力を削減することができる。

また、信号受信回路３０１は常に無線信号を受信可能であるので、送信側の親端末１０１は子端末１００の状態を確認する必要なく、任意のタイミングで無線信号を送信することができる。このため、送信側の親端末１０１と受信側の子端末１００との間で通信接続のための同期通信などを行う必要もなく、消費電力の増加を防ぐことができる。

また、１つの無線信号（起動パルス２０１、クロック同期パルス２０２、データパルス列２０３）毎に、無線信号と復調回路３０３のクロック同期を行うので、通信の信頼性を向上させることができる。

なお、本実施の形態１では、無線信号を、復調回路３０３を起動するための起動パルス２０１と、信号と同期するためのクロック同期パルス２０２と、データなどの情報を示すデータパルス列２０３で構成した。
しかし、図６に示すように、起動パルスとクロック同期パルスを１つのパルスとして実現した起動・同期パルスを用いてもよい。この場合、起動・同期パルスの立ち上がりエッジを起動エッジとし、立ち下がりエッジをクロック同期エッジとする。そして、電源制御回路３０２及び同期回路３０４がそれぞれを判別することで、実施の形態１で述べたのと同様の動作が可能となる。このように、起動パルスとクロック同期パルスを１つのパルスとして実現することで、送信側の端末が送信するパルス数を減らすことができる。

また、本実施の形態１では、タイマ回路３０５からの停止信号を受信すると、電源制御回路３０２は復調回路３０３への電源供給を停止するようにしたが、他の方法で電源供給を停止することもできる。すなわち、子端末処理装置１０４は信号処理を終了すると、電源制御回路３０２に処理が終了したことを示す信号を送信する。そして、電源制御回路３０２はこの信号を受信すると、復調回路３０３への電源供給を停止する。このようにすることで、受信処理に要する時間の間だけ復調回路３０３を起動させることができるので、消費電力を削減することができる。

実施の形態２．
前述の実施の形態１では親端末から子端末へ一方向に無線信号を送信する場合の例を示した。本実施の形態２では、親端末から子端末へ無線信号を送信するとともに、子端末から親端末へ無線信号を送信する場合の実施の形態を説明する。なお、前述の実施の形態１と同様又は相当する構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

図７は、本実施の形態２に係る通信システム１Ａの構成を示す図である。通信システム１Ａは、１又は複数の親端末１０１Ａと、１又は複数の子端末１００Ａにより構成される。

親端末１０１Ａは、無線信号を送信する親端末送信回路１０３と、第２無線信号を受信する親端末受信回路４０２と、第２無線信号の処理を行う親端末処理装置１０５Ａと、クロック発生器４０３と、分周器４０４とを備える。また、第２無線信号を受信するためのアンテナ４０６が設けられている。

クロック発生器４０３は、前述の実施の形態１で子端末１００に設けたクロック発生器３０７と同様、各回路が処理を行うタイミングを示すクロック信号を生成する回路である。

分周器４０４は、クロック発生器４０３が生成したクロック信号を分周し、無線信号及び第２無線信号の周波数に下げる回路である。分周器４０４により分周されたクロック信号は、親端末送信回路１０３及び親端末受信回路４０２の処理タイミングとして、両回路に供給される。

親端末処理装置１０５Ａは、親端末送信回路１０３に対して無線信号の送信指示を行うとともに、親端末受信回路４０２が受信した第２無線信号の処理を行う。

親端末送信回路１０３は、親端末処理装置１０５Ａから無線信号の送信指示を受け取ると、分周器４０４から供給されたクロック信号のタイミングに合わせて、無線信号を子端末１００Ａに送信する。

親端末受信回路４０２は、分周器４０４から供給されたクロック信号のタイミングに合わせて、子端末１００Ａにより送信された第２無線信号を受信し、親端末処理装置１０５Ａに受信した無線信号を送信する回路である。

子端末１００Ａは、無線信号を受信する子端末受信回路１０２と、第２無線信号を送信する子端末送信回路４０１と、子端末処理装置１０４Ａとを備え、第２無線信号を送信するためのアンテナ４０５が設けられている。

子端末送信回路４０１は、子端末処理装置１０４からの送信指示により、親端末１０１Ａへ第２無線信号を送信する回路である。

子端末処理装置１０４Ａは、子端末送信回路４０１に対して第２無線信号の送信指示を行うとともに、子端末受信回路１０２が受信した無線信号の処理を行う。

分周器３０６Ａは、クロック発生器３０７が生成したクロック信号を分周し、無線信号の周波数に下げる回路であるが、前述の実施の形態１と異なり、生成したクロックを子端末送信回路４０１にも供給する。

このように構成された通信システム１Ａは、親端末１０１Ａが無線信号を送信し、子端末１００Ａがその無線信号を受信するとともに、子端末１００Ａが第２無線信号を送信し、親端末１０１Ａがその第２無線信号を受信するものである。
なお、本実施の形態２において、本発明の第１信号は無線信号に、第２信号は第２無線信号にそれぞれ相当する。

親端末１０１Ａから子端末１００Ａに送信される無線信号は、前述の実施の形態１で述べた無線信号と同様の構成である。

図８（Ａ）は第２無線信号のデータ構成を、図８（Ｂ）は第２無線信号のパルス配列を示す図である。

図８（Ａ）（Ｂ）において、第２無線信号は、データなどの情報であるデータパルス列２０３で構成される。

次に、上記のように構成された親端末１０１Ａと子端末１００Ａとの間で、無線信号及び第２無線信号の送受信動作を説明する。親端末１０１Ａによる無線信号の送信、子端末１００Ａによる無線信号の受信及び第２無線信号の送信、親端末１０１Ａによる第２無線信号の受信、という一連の流れに沿って、動作を説明する。

図９は親端末１０１Ａの無線信号送信時の信号処理動作、図１０は子端末１００Ａの無線信号受信時及び第２無線信号送信時の信号処理動作、図１１は親端末１０１Ａの第２無線信号受信時の信号処理動作を示すフローチャートである。

（親端末１０１Ａの無線信号の送信動作）
まず、図９を参照して、親端末１０１Ａの無線信号の送信動作を説明する。
（Ｓ０１１）
親端末処理装置１０５が親端末送信回路１０３へ無線信号の送信指示を出す。
（Ｓ０１２）
親端末送信回路１０３は、分周器４０４により供給されるクロック信号を取得する。
（Ｓ０１３）
親端末送信回路１０３は、取得したクロック信号に合わせて、親端末処理装置１０５Ａの指示により送信すべき無線信号を生成する。
（Ｓ０１４）
そして、生成した無線信号を子端末１００Ａに送信する。

（子端末１００Ａの無線信号の受信動作及び第２無線信号の送信動作）
次に、図１０を参照して、子端末１００Ａの無線信号の受信動作及び第２無線信号の送信動作を説明する。
（Ｓ０２１）
子端末受信回路１０２の信号受信回路３０１は搬送波を受信すると、起動パルス２０１と、クロック同期パルス２０２と、データパルス列２０３を抽出する。
（Ｓ０２２）
起動パルス２０１を検出すると、電源制御回路３０２は、復調回路３０３への電源供給を開始する。復調回路３０３への電源供給が開始されることにより、クロック発生器３０７が起動し、クロックの生成を開始する。
また、タイマ回路３０５も計時を開始する。

（Ｓ０２３）
同期回路３０４は、クロック同期パルス２０２を検出すると、分周器３０６に信号を送信し、この信号を受信した分周器３０６は、クロック同期を行う。
（Ｓ０２４）
記憶部３０８は、分周器３０６により供給されたクロック信号に合わせて、データパルス列２０３を格納する。
（Ｓ０２５）
子端末処理装置１０４は、記憶部３０８に格納された情報に基づき、例えばデータ更新やセンシングなどの必要な処理を行う。
ここで、子端末処理装置１０４による処理の結果、親端末１０１Ａに第２無線信号を送信する必要があるとする。

（Ｓ０２６）
子端末処理装置１０４は、子端末送信回路４０１に対して第２無線信号の送信指示を行う。
（Ｓ０２７）
子端末送信回路４０１は、子端末受信回路１０２内の分周器３０６Ａが供給するクロック信号を受信する。
（Ｓ０２８）
そして、子端末送信回路４０１は分周器３０６により供給されたクロック信号に合わせて、第２無線信号を生成する。

（Ｓ０２９）
続けて、子端末送信回路４０１は、生成した第２無線信号を、親端末１０１Ａ宛に送信する。したがって、子端末１００Ａの子端末受信回路１０２は、受信した無線信号と同期したクロック信号で動作し、同じクロック信号に合わせて第２無線信号を送信することとなる。

（Ｓ０３０）
タイマ回路３０５は、起動してから所定時間を計時すると電源制御回路３０２へ電源供給を停止させるための信号を送信するので、この信号を受信した電源制御回路３０２は、復調回路３０３への電源供給を停止する。

（親端末１０１Ａの第２無線信号の受信動作）
次に、図１１を参照して、親端末１０１Ａが第２無線信号を受信したときの信号処理動作を説明する。
親端末受信回路４０２は、分周器４０４から供給されるクロック信号を受信する（Ｓ０３１）。そして、親端末受信回路４０２は、分周器４０４から供給されるクロック信号に合わせて、第２無線信号を受信し、親端末処理装置１０５Ａへ送信する。すなわち、親端末１０１Ａは分周器４０４が生成したクロック信号に合わせて無線信号を送信し、同じクロック信号に合わせて第２無線信号を受信することとなる（Ｓ０３２）。続けて、親端末処理装置１０５Ａは、受信した第２無線信号にも基づいて必要な処理を行う（Ｓ０３３）。

以上のように本実施の形態２に係る子端末１００Ａの子端末受信回路１０２は、受信した無線信号と同期したクロック信号に合わせて動作し、同じクロック信号に合わせて第２無線信号を送信する。このため、子端末受信回路１０２と子端末送信回路４０１はクロック発生器３０７と分周器３０６Ａを共用することができる。したがって、回路の簡潔化を図ることができる。
また、無線信号と第２無線信号のパルス間隔は同じとなるので、親端末１０１Ａの親端末受信回路４０２は、親端末送信回路１０３が無線信号を送信するのと同じ周期で第２無線信号を受信することができる。このため、親端末送信回路１０３が無線信号の送信に用いる図示しない同期回路を、親端末受信回路４０２が共用することができる。したがって、親端末受信回路４０２の回路の簡潔化を図ることができ、製造コストを低減することができる。

実施の形態３．
図１２は、実施の形態３に係る通信システム１Ｂの構成を示す図である。通信システム１Ｂは、１又は複数の親端末１０１Ｂと、１又は複数の子端末１００Ｂにより構成される。なお、前述の実施の形態１、２と同様又は相当する構成要素には同一符号を付し、実施の形態１、２との相違点を中心に説明する。

図１２において、親端末１０１Ｂは、起動要求信号を送信する親端末送信回路１０３と、親端末第２通信部５０２とを備え、データ信号を送受信するためのアンテナ５０５を備える。

親端末第２通信部５０２は、親端末送信回路１０３に起動要求信号の送信指示を出すと共に、データ信号の送受信を行うものである。

子端末１００Ｂは、子端末受信回路１０２と、端末識別回路５０３と、子端末第２通信部５０１とを備え、データ信号を送受信するためのアンテナ５０４を備える。

子端末受信回路１０２は、実施の形態１で述べた子端末受信回路１０２と同様の構成であり、起動要求信号を受信すると、端末識別回路５０３に復調した信号を送信する回路である。

電源制御回路３０２Ｂは、前述の実施の形態１で述べた電源制御回路３０２と同様、復調回路３０３への電源供給を制御するとともに、スイッチ７０５のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御することにより電源７０４から端末識別回路５０３への電源供給を制御する。

端末識別回路５０３は、グループＩＤ格納部７０１と、自端末アドレス格納部７０２と、比較回路７０３とを備える。

グループＩＤ格納部７０１は、通信システム１Ｂ内における自端末の属するグループＩＤを格納するメモリである。メモリとしては、例えば、ＤＩＰスイッチやＤフリップフロップを用いることができる。
自端末アドレス格納部７０２は、自端末のアドレスを格納するメモリである。メモリとしては、例えば、ＤＩＰスイッチやＤフリップフロップを用いることができる。

比較回路７０３は、グループＩＤ格納部７０１が格納するグループＩＤと起動要求信号に含まれるグループＩＤ６０１を比較するとともに、自端末アドレス格納部７０２が格納する自端末アドレスと起動要求信号に含まれる宛先アドレス６０２を比較する。そして、何れかが一致した場合には子端末第２通信部５０１へ起動信号を送信し、両方とも不一致であれば子端末第２通信部５０１へ起動信号を送信しない。

子端末第２通信部５０１は、親端末第２通信部５０２との間でデータ信号の通信を行う。子端末第２通信部５０１における通信は、子端末受信回路１０２における通信に比べ、通信速度が速く、データの信頼性も高い高性能な通信である。しかし、その分、子端末第２通信部５０１における消費電力は、子端末受信回路１０２のそれと比べて大きくなっている。
子端末第２通信部５０１は、比較回路７０３により送信された起動信号を受信すると起動状態に遷移し、親端末第２通信部５０２との間でデータ信号の通信を行う。通信終了後は、子端末第２通信部５０１はスリープ状態に遷移する。

ここで、子端末第２通信部５０１が起動状態であるとは、例えば、マイコンの場合、クロックが高速で動作する状態であり、消費電力が大きい状態であることを示す。また、子端末第２通信部５０１がスリープ状態であるとは、例えば、マイコンの場合、クロックが停止していたり、クロックが低速で動作しているなど、周辺回路が停止している状態であり、起動状態と比較して著しく消費電力が小さい状態であることを示す。

本実施の形態３に係る通信システム１Ｂは、データの送受信を行う子端末１００Ｂの子端末第２通信部５０１が、データの送受信を行わないときには低消費電力なスリープ状態を維持し、起動要求信号を受信したときのみ送受信可能な起動状態に遷移するものである。
なお、本実施の形態３では、本発明の第１信号は起動要求信号に相当する。

図１３（Ａ）は起動要求信号のデータ構成、図１３（Ｂ）はデータ信号のデータ構成である。

図１３（Ａ）において、起動要求信号は、起動パルス２０１と、クロック同期パルス２０２と、データパルス列２０３で構成される。
さらに、データパルス列２０３は、グループＩＤ６０１と宛先アドレス６０２を示す情報を有する。
図１３（Ｂ）において、データ信号は、宛先アドレス６０２と、実データを表すペイロード６０３とで構成される。
ここで、起動要求信号は４２９ＭＨｚ、データ信号は２．４ＧＨｚの周波数を用いることができるが、これらの周波数に限られるものではなく他の周波数を用いてもよい。

（起動要求信号受信時の信号処理）
次に、子端末１００Ａが起動要求信号を受信してデータ信号を送信する際の信号処理動作を説明する。
図１４は、子端末１００Ａの信号処理動作を示すフローチャートである。以下、図１４に基づいて説明する。
なお、信号処理開始前の状態において、子端末１００Ｂの復調回路３０３は電源供給が停止された状態であり、子端末第２通信部５０１は低消費電力のスリープ状態である。

（Ｓ０４１）
子端末受信回路１０２の信号受信回路３０１は、搬送波を受信すると、ベースバンド信号を抽出する。
（Ｓ０４２）
ベースバンド信号内の起動パルス２０１を検出すると、電源制御回路３０２は復調回路３０３及び端末識別回路５０３への電源供給を開始する。
復調回路３０３への電源供給が開始されることによりクロック発生器３０７が起動し、クロックの生成を開始する。
また、タイマ回路３０５も計時を開始する。

（Ｓ０４３）
同期回路３０４は、クロック同期パルス２０２を検出すると分周器３０６に信号を送信し、この信号を受信した分周器３０６は、クロック同期を行う。
（Ｓ０４４）
記憶部３０８は、分周器３０６により供給されたクロック信号に合わせて、データパルス列２０３を格納する。すなわち、記憶部３０８には、データパルス列２０３に含まれるグループＩＤ６０１と宛先アドレス６０２が格納される。

（Ｓ０４５）
比較回路７０３は、記憶部３０８に格納されたグループＩＤ６０１と、グループＩＤ格納部７０１に格納されたグループＩＤとを比較する。
（Ｓ０４６）
グループＩＤが一致しなかった場合、記憶部３０８に格納された宛先アドレス６０２と、自端末アドレス格納部７０２に格納された自端末アドレスとを比較する。

（Ｓ０４７）
グループＩＤあるいは宛先アドレスが一致した場合、送信された信号が自端末が属するグループ宛、あるいは自端末宛であるので、子端末１００Ｂは子端末第２通信部５０１をスリープ状態から起動状態に遷移させる。起動状態となった子端末第２通信部５０１は、親端末第２通信部５０２から送信されるデータ信号を受信する。あるいは、親端末第２通信部５０２に対してデータ信号を送信する。

（Ｓ０４８）
タイマ回路３０５は起動してから所定時間を計時すると電源制御回路３０２へ電源供給を停止させるための信号を送信するので、この信号を受信した電源制御回路３０２は、復調回路３０３及び端末識別回路５０３への電源供給を停止する。

次に、通信システム１Ｂにおける、親端末１０１Ｂと子端末１００Ｂとの間でのデータ通信の動作を説明する。
図１５は、親端末１０１Ｂが、複数の子端末１００Ｂａ〜１００Ｂｅとデータ通信を行う場合の説明図である。図１５では、子端末１００Ｂａ、１００Ｂｂ、１００Ｂｃが同じグループＩＤ「Ａ」に属し、子端末１００Ｂｄ、１００Ｂｅが同じグループＩＤ「Ｂ」に属することを示している。すなわち、子端末１００Ｂａ〜１００ＢｅのグループＩＤ格納部７０１にはグループＩＤ「Ａ」が、子端末１００Ｂｄ、１００ＢｅのグループＩＤ格納部７０１にはグループＩＤ「Ｂ」が、それぞれ格納されている。

親端末１０１Ｂが、起動要求信号のグループＩＤ６０１に「Ａ」を格納した起動要求信号を送信すると、子端末１００Ｂａ〜１００Ｂｅはそれぞれ起動要求信号を受信する。
グループＩＤ「Ａ」を持つ子端末１００Ｂａ〜１００Ｂｃは、起動要求信号のグループＩＤ６０１の値とグループＩＤ格納部７０１に格納しているグループＩＤとが一致するため、子端末第２通信部５０１をスリープ状態から起動状態に遷移させる。
グループＩＤ「Ｂ」を持つ子端末１００Ｂｄ、１００Ｂｅは、起動要求信号のグループＩＤ６０１の値とグループＩＤ格納部７０１に格納しているグループＩＤとが一致しないため、子端末第２通信部５０１をスリープ状態のまま維持する。

このように、親端末１０１Ｂは、グループ単位で子端末１００Ｂに対して通信を行うことができる。

次に、親端末１０１Ｂが、特定のアドレスの子端末１００Ｂとの間でデータ通信を行う場合の動作を説明する。
図１６は、親端末１０１Ｂが、子端末１００Ｂａとの間でデータ通信を行う場合の説明図である。子端末１００Ｂａの自端末アドレス格納部７０２には、アドレス「ａ」が格納されている。

親端末１０１Ｂが、起動要求信号の宛先アドレス６０２に「ａ」を格納した起動要求信号を送信すると、子端末１００Ｂａ〜１００Ｂｅはそれぞれ起動要求信号を受信する。
自端末アドレス「ａ」を持つ子端末１００Ｂａは、起動要求信号の宛先アドレス６０２の値と自端末アドレス格納部７０２に格納されたアドレス「ａ」とが一致するため、子端末第２通信部５０１をスリープ状態から起動状態に遷移させる。
自端末アドレス「ａ」を持たない子端末１００Ｂｂ〜１００Ｂｅは、起動要求信号の宛先アドレス６０２の値と自端末アドレス格納部７０２に格納されたアドレスとが一致しないため、子端末第２通信部５０１をスリープ状態のまま維持する。

このように、親端末１０１Ｂは、宛先の子端末１００Ｂを指定して、データ通信を行うことができる。

以上のように本実施の形態３に係る子端末受信回路１０２は、起動要求信号を受信したときのみ復調回路３０３及び端末識別回路５０３への電源供給を行うようにした。さらに、受信した起動要求信号が、自端末宛である場合のみ子端末第２通信部５０１を起動状態とした。すなわち、起動要求信号の受信の有無及び起動要求信号の内容に応じて、必要な回路を段階的に動作させるようにした。このため、自端末宛でない通信の場合には起動要求信号の処理に必要な電力しか消費しないので、無駄な消費電力を削減することができる。

また、子端末受信回路１０２の信号受信回路３０１は常に無線信号を受信可能であるので、送信側の親端末１０１Ｂは子端末１００Ｂの状態を確認する必要なく、任意のタイミングでデータ信号を送受信することができる。このため、送信側の親端末１０１と受信側の子端末１００との間で通信接続のための同期通信などを行う必要もなく、消費電力の増加を防ぐことができる。

なお、本実施の形態３では、親端末１０１Ｂ、子端末１００Ｂは、起動要求信号を送受信するアンテナ１０６、１０７とデータ信号を送受信するアンテナ５０４、５０５の２つのアンテナを備えているが、これらのアンテナを１つの共通アンテナとして構成してもよい。又は、データ信号を送受信するアンテナ５０４、５０５は、送信用のアンテナと受信用のアンテナとを別々に設けてもよい。本発明は、アンテナの構成によらず、同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態３では、グループＩＤ６０１を用いて複数の子端末１００Ｂ宛に信号を送信する場合を例に説明したが、グループＩＤを使わず、起動要求信号に複数の宛先アドレスを格納してもよい。また、通信システムに属する子端末すべてを宛先とする特別なグループＩＤ（同胞グループＩＤ）を取り決めておき、このグループＩＤを指定することによりすべての子端末を宛先としてもよい。このようにすることで、信号量を少なくすることができる。

また、本実施の形態３では、子端末１００Ｂは、子端末受信回路１０２と、端末識別回路５０３と、子端末第２通信部５０１により構成し、起動要求信号に基づいて子端末第２通信部５０１がデータ信号の送受信を行う例を示した。
このほかに、子端末１００Ｂを、子端末受信回路１０２と、端末識別回路５０３と、一又は複数のセンサにより構成することもできる。この場合、起動要求信号の宛先アドレス６０２で、各センサを示すアドレスを指定するようにし、子端末１００Ｂは、起動要求信号で指定されたアドレスを持つセンサを駆動させる。このようにすることで、子端末１００Ｂは、駆動が必要なセンサのみを起動させることができ、無駄な動作や処理がなくなるので低消費電力化を図ることができる。

また、本実施の形態３では、グループＩＤと自端末アドレスのいずれかが一致した場合には自端末宛であると判断したが、グループＩＤと自端末アドレスの両方が一致した場合のみ自端末宛であると判断してもよい。

なお、上記実施の形態１〜３では、電磁波を用いた無線による通信を例に説明したが、有線通信や、赤外線、光など他の通信媒体を用いた通信にも、本発明を適用することができ、同様に消費電力の低減を図ることができる。

また、本発明は、空気調和機器や照明システム、センサネットワークなどのシステムに応用することができる。例えば、空気調和機器の場合、空気調和機器の本体に実施の形態３における親端末１０１Ｂを備え、空気調和機器を操作するリモコンに実施の形態３における子端末１００Ｂを備えることで、通信システムを構築することができる。このとき、実施の形態３で説明した動作により、空気調和機器がリモコンに温度情報の更新などのデータを送信する。リモコンの信号受信回路は常に受信可能状態であるので、空気調和機器は任意のタイミングでデータを送信することが可能となる。また、リモコンの第２通信部はデータ受信時以外にはスリープ状態となっている。これにより、リモコンの消費電力を低減し、リモコンの電池寿命を延ばすことができる。

また、空気調和機器が実施の形態３における子端末１００Ｂを備え、空気調和機器を操作するリモコンが実施の形態３における親端末１０１Ｂを備えるシステムにも応用可能である。この場合、空気調和機器の子端末第２通信部５０１がデータを受信する場合を除き、常にスリープ状態となっている。したがって、空気調和機器の待機電力を削減することが可能となる。

また、空気調和機器が実施の形態３における子端末１００Ｂと、親端末送信回路１０３と、を備え、空気調和機器を操作するリモコンが実施の形態３における子端末１００Ｂと、親端末送信回路１０３と、を備えるシステムにも応用することができる。該システムでは、前記空気調和機器の子端末第２通信部５０１と、前記リモコンの子端末第２通信部５０１と、がデータ受信時以外はスリープ状態であるため、空気調和機器及びリモコンの消費電力を削減することができる。また、空気調和機器の信号受信回路３０１及びリモコンの信号受信回路３０１が常に起動要求信号を受信することが可能であるため、空気調和機器の親端末送信回路１０３及びリモコンの親端末送信回路１０３は任意のタイミングで起動要求信号を送信することができる。
また、照明システムに対しても、同様の構成に応用することができる。

また、センサネットワークにおいては、センサを制御する端末が実施の形態３における親端末１０１を備え、センサが実施の形態３における子端末１００を備えるシステムに応用することができる。該システムでは、センサの子端末第２通信部５０１がデータ受信時以外はスリープ状態であるため、センサの消費電力を削減することができる。また、センサを制御する端末は、無線によるパラメータ設定やセンサデータの要求などを任意のタイミングで行うことができる。

１、１Ａ、１Ｂ 通信システム、１００、１００Ａ、１００Ｂ 子端末、１０１、１０１Ａ、１０１Ｂ 親端末、１０２ 子端末受信回路、１０３ 親端末送信回路、１０４、１０４Ａ 子端末処理装置、１０５、１０５Ａ 親端末処理装置、１０６ アンテナ、１０７ アンテナ、２０１ 起動パルス、２０２ クロック同期パルス、２０３ データパルス列、３０１ 信号受信回路、３０２、３０２Ｂ 電源制御回路、３０３ 復調回路、３０４ 同期回路、３０５ タイマ回路、３０６、３０６Ａ 分周器、３０７ クロック発生器、３０８ 記憶部、３１０ 電源、３１１ スイッチ、４０１ 子端末送信回路、４０２ 親端末受信回路、４０３ クロック発生器、４０４ 分周器、４０５ アンテナ、４０６ アンテナ、５０１ 子端末第２通信部、５０２ 親端末第２通信部、５０３ 端末識別回路、６０１ グループＩＤ、６０２ 宛先アドレス、６０３ ペイロード、７０１ グループＩＤ格納部、７０２ 自端末アドレス格納部、７０３ 比較回路、７０４ 電源、７０５ スイッチ。

Claims (10)

1. 立ち上がりエッジを起動エッジとし、立ち下がりエッジをクロック同期エッジとする１つの起動・同期パルス、及びデータ列を有するパルス列を用いた第１信号を受信する信号受信回路と、
   前記信号受信回路が受信した前記第１信号を復調する復調回路と、
   前記復調回路への電源供給を開始又は停止する電源制御回路とを備え、
   前記復調回路は、
   クロック信号を生成するクロック発生器と、
   前記クロック発生器が生成したクロック信号を前記第１信号に同期させる同期回路と、
   前記第１信号に同期させた前記クロック信号に合わせて前記データ列を格納する記憶部とを備え、
   前記電源制御回路は、前記信号受信回路が前記起動エッジを検出すると前記復調回路への電源供給を開始する
   ことを特徴とする受信回路。
2. 前記復調回路は分周器を備え、
   前記起動・同期パルスとデータ列のパルス周期は同じ周期であり、
   前記同期回路は、前記信号受信回路が前記クロック同期エッジを検出すると、前記分周器にリセット信号を送信し、
   前記分周器は、前記リセット信号を受信すると、自身のカウンタをリセットした後、動作を続けることにより、前記第１信号と自身が生成するクロック信号を同期させる
   ことを特徴とする請求項１記載の受信回路。
3. 前記復調回路への電源供給を開始してからの時間を計時する計時手段を備え、
   前記電源制御回路は、前記計時手段が所定時間を計時すると前記復調回路への電源供給を停止する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の受信回路。
4. 前記記憶部に格納された前記データ列に基づく処理を行うデータ処理部が必要な処理を終了すると、前記電源制御回路は前記復調回路への電源供給を停止する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の受信回路。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか記載の受信回路と、
   前記受信回路の前記クロック信号のタイミングに合わせて第２信号を送信する送信回路とを備えた
   ことを特徴とする通信端末。
6. 請求項１〜請求項４のいずれか記載の受信回路と、
   受信した前記第１信号が自端末宛か否かを判断する端末識別回路と、
   他の通信端末とデータ信号の送受信を行うデータ通信部とを備え、
   前記第１信号が自端末宛であると判断された場合には、前記データ通信部は、スリープ状態から起動状態に遷移する
   ことを特徴とする通信端末。
7. 前記端末識別回路は、受信した前記第１信号が自端末宛であると判断した場合には前記データ通信部に起動信号を送信し、
   前記データ通信部は、前記起動信号を受信するとスリープ状態から起動状態に遷移する
   ことを特徴とする請求項６記載の通信端末。
8. 前記第１信号のデータ列は宛先の通信端末を示す宛先アドレスを有し、
   前記通信端末は、自端末アドレスを格納する自端末アドレス格納部を備え、
   前記端末識別回路は、前記宛先アドレスと前記自端末アドレス記憶部に格納された自端末アドレスとを比較し、両者が一致した場合には前記第１信号が自端末宛であると判断する
   ことを特徴とする請求項６又は請求項７記載の通信端末。
9. 前記第１信号のデータ列は宛先の通信端末が属するグループを示す宛先グループＩＤを有し、
   前記通信端末は、自端末が属するグループＩＤを格納する自端末グループＩＤ格納部を備え、
   前記端末識別回路は、前記宛先グループＩＤと前記自端末グループＩＤ記憶部に格納されたグループＩＤとを比較し、両者が一致した場合には前記第１信号が自端末宛であると判断する
   ことを特徴とする請求項６又は請求項７記載の通信端末。
10. 少なくとも１台の請求項５記載の通信端末と、
    少なくとも１台のデータ送受信を行う親通信端末とを有する通信システムであって、
    前記親通信端末は、
    クロック信号を生成する親端末クロック発生器と、
    前記親端末クロック発生器が生成するクロック信号に合わせて前記第１信号を送信する親端末送信回路と、
    前記親端末クロック発生器が生成するクロック信号に合わせて前記第２信号を受信する親端末受信回路とを備えた
    ことを特徴とする通信システム。

Images