JP4966379B2 - 無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、電池駆動式端末間の無線通信システムに関する。

限定されたエリア内の様々な住宅やビル監視システム、例えば個々の場所で検出された火災データを送信するために多数の検知端末が遠隔受信器と通信する火災警報システムにおいて、低消費電力の無線通信の需要が増してきている。このようなシステムでは、検知端末が火災データを送信する可能性が非常に低いという理由と外部から給電できない場所に検知端末が設置されるという理由とから、特許文献１で提案された火災警報システムに見られるように、検知端末は、内蔵された電源から給電されることが好ましい。このシステムでは、いずれか１つの検知端末が火災の発生を検知したときに全ての検知端末が警報を出力できるように、各検知端末は、警報装置と、無線通信により他の検知端末のいずれか１つから火災検知データを受信するための受信器とを有するように構成される。このような無線通信システムは、受信器側において火災検知データと区別される他の無線通信システムで使用される衝突無線信号を含む様々な環境ノイズによって悪影響を受けるおそれがある。しかしながら、受信端末側では、受信したデータや信号を相応の電力を消費して処理した後でしか、ノイズを区別できない。例えば、少なくとも信号に含まれるユニークワードを受信した後でしか衝突無線信号を特定できず、ユニークワードの読み込みを完了する前に電池が不必要に消費される。したがって、前記システムは、このようなノイズを受信する度に電池を浪費するから、動作寿命が短くなる。その意味では、従来技術のシステムでは、有効な情報を受信するためにシステムがアイドリングや待機している間の電池の消費を十分に低減できていない。

特開２００６−３４３９８３号公報

上述の問題に鑑みて、本発明は、特にアイドリング状態における必要電力を低減できる電池駆動式の端末間の無線通信システムを提供するために為された。

本発明に係る無線通信システムは、無線通信のために互いにリンクされた第１無線端末（１０Ａ）と第２無線端末（１０Ｂ）とを備える。上記第１無線端末（１０Ａ）は、特定の事象を示す第１データを送信するように構成される第１送信器（４０Ａ）を備える。上記第２無線端末（１０Ｂ）は、上記第２無線端末（１０Ｂ）に電力を与える第２電池（１４Ｂ）と、上記第１無線端末（１０Ａ）からの上記第１データを受信するための第２受信器（２０Ｂ）と、上記第１データを分析して当該第１データで指定される情報を発生するように構成されるデータ分析器（２６Ｂ）と、上記情報を出力するように構成される情報提供器（５０Ｂ）と、受信信号強度（RSSI）を得る第２信号強度検出器（２２Ｂ）とを備える。上記第１無線端末（１０Ａ）は、特に、上記第１データの１フレーム内にチェックビットパターンを所定の周期で挿入して上記第２無線端末（１０Ｂ）に送信される第１ビット挿入データを作り出すように構成される第１チェックビット挿入器（３２Ａ）を備えるように構成される。上記チェックビットパターンは、”０”と”１”が交互に並ぶビット列である。上記第２無線端末（１０Ｂ）は、上記第１送信器（４０Ａ）から上記第１ビット挿入データを受信するために所定の時間間隔で間欠的に上記第２受信器（２０Ｂ）を動作させるように構成される第２電力コントローラ（６０Ｂ）を備える。上記第２電力コントローラ（６０Ｂ）は、上記第２信号強度検出器（２２Ｂ）から得られる受信信号強度が所定の閾値より下回る時に上記第２受信器（２０Ｂ）の動作を停止させて現在の受信動作を終了させるように構成される。上記第２無線端末（１０Ｂ）はまた、上記第１ビット挿入データ内から上記チェックビットパターンが検出されるかどうかを見つけ出すように構成される第２チェックビット検出器（２４Ｂ）を備える。上記第２チェックビット検出器（２４Ｂ）は、上記第１データのフレーム長よりも短い所定の第２の検出時間において上記チェックビットパターンが現れない場合に停止信号を出力するように構成される。これに関連して、上記第２無線端末（１０Ｂ）の上記第２電力コントローラ（６０Ｂ）は、上記停止信号に伴って、上記第２受信器（２０Ｂ）の現在の受信動作および受信したデータを処理するための関連する構成要素を終了させるように構成される。そのため、上記第２受信器（２０Ｂ）は、受信したデータの１フレーム長の読み込みを完了する前に受信したデータが有効か否かを決定でき、受信したデータが無効であること又は上記チェックビットを有していないことがわかるとすぐに現在の受信動作を停止できる。したがって、上記第２受信器（２０Ｂ）は、間欠的に受信動作を行い、さらにノイズによって無駄に電力を消費する動作を行ってしまうことがなく、電池の消費を減らすことができる。その結果、無視できないレベルのノイズが予期される環境下においても動作寿命を延ばすことができる。

上記第２チェックビット検出器（２４Ｂ）は、上記第２信号強度検出器（２２Ｂ）が上述の閾値を超える受信信号強度を出力した時に動作可能となり、上記所定の周期以上である上記第２の検出時間の間に上記チェックビットパターンが現れた時に上記第２受信器（２０Ｂ）に現在の受信動作を継続させるように構成されていてもよい。この構成によれば、有効なデータの受信および読み込みが成功しなくても、ノイズによって無駄に電力を消費する動作を行うことがない。

これに関連して、上記第２電力コントローラ（６０Ｂ）は、上記チェックビットパターンが上記第２の検出時間内に少なくとも一度現れた時のみ上記第１データに含まれるユニークワードの検出のために上記第２の検出時間を第２ＵＷ検出時間まで延長し、上記ユニークワードが上記第２ＵＷ検出時間内に検出された時のみ上記第１データを完全に読み込むために上記第２の検出時間を第２データ検出時間まで延長するように構成されていてもよい。この場合、上記第２無線端末（１０Ｂ）は、上記第１データが上記システムに特有の有効なユニークワードを含む限り上記第１データの受信を継続できる。

好ましくは、上記第２電力コントローラ（６０Ｂ）は、上記第２ＵＷ検出時間内で上記チェックビットパターンが上記所定の周期で現れないことが最初に生じた場合に上記第２ＵＷ検出時間を即座に終了させ、上記第２データ検出時間内で上記チェックビットパターンが上記所定の周期で現れないことが最初に生じた場合に上記第２データ検出時間を即座に終了させるように構成される。その結果、上記システムは、上記チェックビットパターンが上記所定の間隔で現れなければすぐに受信したデータを無効であるとみなして、無効なデータの受信の早い段階で現在の受信動作を終了させることができ、これによって、電力の消費を減らすことができる。

上記チェックビットパターンは１バイト長であり、上記第１チェックビット挿入器（３２Ａ）は、上記チェックビットパターンが上記第１データの１バイト分と交互するように上記チェックビットパターンを挿入するように構成される。この例では、上記第２チェックビット検出器（２４Ｂ）は、上記第２の検出時間が３バイト長となるように構成される。この構成では、３バイト長という最も短い時間で上記チェックビットパターンがないことを検出できる。そのため、上記システムは、ノイズの決定に必要な時間を短くできて、電力の消費を最小にできる。また一方、検出期間が４バイト長〜１０バイト長であっても、ノイズの決定に必要な時間が十分に短くなる。

上記第１データは、上記第２受信器（２０Ｂ）での同期データ受信のための同期ビット列のプリアンブルに引き続き、データ領域に先立つユニークワードを有するデータ構造とされる場合を考える。この場合には、上記第１チェックビット挿入器（３２Ａ）は、上記ユニークワードから始まるデータ列に上記チェックビットパターンを挿入するように構成されるとともに、上記第２電力コントローラ（６０Ｂ）は、上記第２の検出時間内で上記チェックビットパターンが現れた時に上記ユニークワードの検出のために上記第１データの１フレーム長以上の長さの第２ＵＷ検出時間まで上記第２の検出時間を延長するように構成される。また、上記第２電力コントローラ（６０Ｂ）は、上記第２ＵＷ検出時間内に上記ユニークワードが検出された時に上記第１データの読み込みのために上記第２の検出時間を更に第２データ検出時間まで延長するように構成される。この場合、上記第２電力コントローラ（６０Ｂ）は、上記第２ＵＷ検出時間内あるいは上記第２データ検出時間内に上記チェックビットパターンが上記所定の周期で現れないことが最初に生じた場合に上記停止信号を出力するように構成される。

あるいは、上記第１チェックビット挿入器（３２Ａ）は、上記ユニークワードの後のデータ列に上記チェックビットパターンを挿入するように構成されていてもよい。この場合、上記第２電力コントローラ（６０Ｂ）は、上記第２の検出時間を、上記第２の検出時間内で上記チェックビットパターンが現れた時だけ上記第１データの１フレーム長以上の長さの第２ＵＷ検出時間まで延長し、上記第２ＵＷ検出時間内に上記ユニークワードが検出された時だけ第２データ検出時間まで更に延長するように構成される。この場合、上記第２電力コントローラ（６０Ｂ）は、上記第２データ検出時間内で上記チェックビットパターンが上記所定の周期で現れないことが最初に生じた場合に、上記停止信号を与えるように構成される。この構成では、独特な上記ユニークワードを容易に設計できる。すなわち、元になる第１データのいずれかの部分が上記ユニークワードと同じビットパターンを含んでいても、そのような部分は、上記チェックビットパターンを有するように変形されるから、上記チェックビットパターンが挿入されない上記ユニークワードと混同されることがない。したがって、上記ユニークワードを区別し易くするために上記ユニークワードのビットを変形するようなその他の高度な技術を上記システムが備えていなくても、上記第２受信器は、受信したデータから本当のユニークワードを確実に見つけ出すことができる。

最も好ましくは、上記第２受信器（２０Ｂ）を介して上記第１データを受信するためのビット同期を上記プリアンブルに基づいて行う機能を上記第２チェックビット検出器（２４Ｂ）も有するように、上記第１データは、ノンリターンゼロ符号化により構成される。そのため、上記第２チェックビット検出器（２４Ｂ）は、上記チェックビットパターンの検出とビット同期とを単独で行えるようになり、上記システムの構成を簡単にできる。

本発明では、上記第２無線端末（１０Ｂ）は、上記第１無線端末（１０Ａ）に第２データを送信するように構成されるとともに、上記第２データの１フレーム内に上記チェックビットパターンを上記所定の周期で挿入して上記第１無線端末（１０Ａ）に送信される第２ビット挿入データを作成する第２チェックビット挿入器（３２Ｂ）を備えるように構成されることが好ましい。これに関連して、上記第１無線端末（１０Ａ）は、さらに、上記第１無線端末（１０Ａ）に電力を供給する第１電池（１４Ａ）と、受信信号強度（ＲＳＳＩ）を得るように構成される第１信号強度検出器（２２Ａ）と、上記第２ビット挿入データを受信するために所定の時間間隔で上記第１受信器（２０Ａ）を間欠的に動作させるように構成される第１電力コントローラ（６０Ａ）と、上記第２無線端末（１０Ｂ）からの上記第２ビット挿入データから上記チェックビットパターンを検出するように構成される第１チェックビット検出器（２４Ａ）とを備えるように構成される。上記第１チェックビット検出器（２４Ａ）は、上記第２データのフレーム長よりも短い所定の第１の検出時間内に上記チェックビットパターンが上記所定の周期で現れない場合に停止信号を出力するように構成される。上記第１電力コントローラ（６０Ａ）は、上記第１信号強度検出器（２２Ａ）からの受信信号強度が所定の閾値より下回るときに上記第１受信器（２０Ａ）の動作を停止させるように構成される。上記第１電力コントローラ（６０Ａ）は、上記第１ビットチェック検出器（２４Ａ）からの上記停止信号に伴って上記第１受信器（２０Ａ）の現在の受信動作を終了させるように構成される。そのため、上記システムは、上記第１無線端末（１０Ａ）と上記第２無線端末（１０Ｂ）とのいずれか一方において電池の消費を減らしつつも、双方向無線通信を可能にする。

また、上記第１無線端末（１０Ａ）が上記第２無線端末（１０Ｂ）とデータを送受信するように構成される場合、上述したように上記第２無線端末（１０Ｂ）の上記第２の検出時間と同様にして上記第１無線端末（１０Ａ）側の上記第１の検出時間を定義することができる。さらに、上記チェックビットパターンの検出およびビット同期を上記第１チェックビット検出器（２４Ａ）が単独で行えるように、上記第２データは、ノンリターンゼロ符号化により構成されていてもよい。

これらやその他の本発明の有利な特徴は、下記の好ましい実施形態の詳細な説明と添付した図面とを参照することで明らかになる。

本発明に係る無線通信システムを利用した火災警報システムを示す概略図である。 上述のシステムに用いられる第１無線端末（火災検知端末）のブロック図である。 第１無線端末とともに上述のシステムに用いられる第２無線端末（親局）のブロック図である。 第１無線端末と第２無線端末との間で送信されるデータのデータ構造の概略図である。 上述のシステムのデータ受信動作を説明するタイムチャートである。 上述のシステムのデータ受信動作を説明するフローチャートである。 上述の火災警報システムの火災検知動作を説明するタイムチャートである。 上述の実施形態の変形例に係る第１無線端末と第２無線端末との間で送信されるデータのデータ構造の概略図である。

図１には、本発明に係る無線通信システムの一つの典型的な使用用途として火災警報システムが示されているが、このような無線通信システムはその他多くの使用用途に利用される。簡単に言えば、火災警報システムは、建物のある特定の部屋に設置される親局１０Ｂと、他の部屋に設置される複数の火災検知端末１０Ａとを備える。火災検知端末１０Ａは、火災の発生を検知し、火災が発生すると火災検知端末１０Ａと親局１０Ｂとのそれぞれで火災警報を発するために親局１０Ｂおよび他の火災検知端末１０Ａに火災検知メッセージを送信するように構成される。火災検知メッセージは、火災検知端末で生成されて、本発明が提案する無線通信方法によって送信される。後述するように、親局１０Ｂと火災検知端末１０Ａとは、内蔵した電池１４Ｂ（１４Ａ）より給電される１つの共通するモジュールによって実現され、親／子セレクタで指定されて親局や火災検知端末としての個々の機能を発揮する。

図２および図３は、特許請求の範囲で定義され発明の概要に記載された無線通信のために相互に接続された第１無線端末と第２無線端末を備える本発明の無線通信システムの一つの使用用途である火災警報システムの構造を示す。本発明が、火災検知端末１０Ａが親局１０Ｂと通信するとともに相互に通信するようにリンクされる使用用途を参照して説明されることを考慮すると、以下の説明は、第１無線端末が火災検知端末１０Ａまたは親局１０Ｂとなり得る送信端末として解され、第２無線端末が火災検知端末１０Ａまたは親局１０Ｂとなり得る受信端末として解されるという概念に基づいている。また一方、第１無線端末と第２無線端末との関係を容易に理解するには、火災検知端末１０Ａから親局１０Ｂへの送信時には火災検知端末１０Ａが第１無線端末、親局１０Ｂが第２無線端末となり、火災検知端末１０Ａから他の火災検知端末１０Ｂへの送信時には火災検知端末１０Ａが第１無線端末および第２無線端末となると考えるとより分かりやすい。また、この関係では、第１無線端末１０Ａ，１０Ｂに属する構成要素は特許請求の範囲と発明の概要では”第１”という修飾語を前につけて言及され、第２無線端末１０Ａ，１０Ｂに属する構成要素は特許請求の範囲と発明の概要では”第２”という修飾語を前につけて言及され、このような修飾語は、簡素化のために図および下記の説明から除去されている。さらに、以下では、第１端末と第２端末との間で送信されるデータは、火災検知メッセージまたはウェークアップメッセージとして参照される。

図４は、第１端末と第２端末との間で送信されるメッセージまたはデータのデータ構造を示す。このデータは、基本的に、８バイトの同期ビット列を含むプリアンブルに続く２バイトのユニークワードと、６バイトの宛先アドレスと、６バイトのソースアドレスと、１００バイトのメッセージ内容と、２バイトのＣＲＣ（cyclic redundancy check：巡回冗長検査）とを有するデータ構造とされる。環境ノイズからデータを区別するために、”０１０１０１０１”というチェックビットパターンが所定の周期（例えば１バイト長周期）でデータに挿入される。これによって、チェックビットパターンがＣＲＣで終わるデータフレーム（例えばユニークワード）の先頭から始まってデータの１ビット分と交互するビット挿入データが得られる。受信したデータにチェックビットパターンがなかった場合、無線通信システムは、受信したデータが単なるノイズまたは本無線通信システムに意図されていないデータであると決定し、以下に詳細に述べる電力を節約するための動作を行う。

図２を参照すると、火災検知端末１０Ａは、火災の発生を検知するように構成される火災センサ１２Ａと、火災の発生が検知されると火災検知メッセージを生成する情報発生器３０Ａと、図４に示すビット挿入データまたはメッセージを作成するために”０１０１０１０１”からなるチェックビットパターンをデータまたはメッセージの１フレームに挿入するように構成されるチェックビット挿入器３２Ａと、ビット挿入火災検知メッセージを送信するように構成される送信器４０Ａとを備える送信端末として設計される。火災検知端末１０Ａはまた、受信器２０Ａと、受信したデータの受信信号強度（ＲＳＳＩ）を得るように構成される信号強度検出器２２Ａと、受信したデータにチェックビットパターンがあるかどうかを検出するように構成されるチェックビット検出器２４Ａと、データを解析してデータによって指定される情報を発生するように構成されるデータ解析器２６Ａと、音声による火災警報または情報を出力するように構成される情報提供器５０Ａとを備える受信端末として設計される。この関係では、有効なデータまたは高レベルの環境ノイズを含む信号を受信器２０Ａが受信すると、チェックビット検出器２４Ａおよびデータ解析器２６Ａと一緒かどうかに関わらず信号強度検出器２２Ａが動作し、電池を消費する。この意味では、信号強度検出器２２Ａは、それ自身で、またはチェックビット検出器２４Ａおよびデータ解析器２６Ａとともに、信号処理部を規定する。信号処理部が受信器とともに動作すると、端末１０Ａでは、電池の電力が大量に消費される。

図３に示すように、親局１０Ｂもまた、火災検知端末１０Ａの対応する構成とそれぞれ同じ構成である受信器２０Ｂと信号強度検出器２２Ｂとチェックビット挿入器３２Ｂと情報発生器３０Ｂとを備える受信端末として構成される。親局１０Ｂは、火災検知端末１０Ａの対応する構成とそれぞれ同じ構成である火災センサ１２Ｂと情報発生器３０Ｂとチェックビット挿入器３２Ｂと送信器４０Ｂとを備える送信端末として設計される。親局１０Ｂにおいても、有効なデータもしくは環境ノイズを含む信号を受信器２０Ｂが受信すると、信号強度検出器２２Ｂは、チェックビット検出器２４Ｂおよびデータ解析器２６Ｂと一緒かどうかに関わらずに動作し、電池の電力を消費する。そのため、信号強度検出器２２Ｂは、それ自身で、またはチェックビット検出器２４Ｂおよびデータ解析器２６Ｂとともに、信号処理部を規定する。よって、受信器が信号処理部とともに動作する場合、親局１０Ｂでは、電池の電力が大量に消費される。

さらに、火災検知端末１０Ａと親局１０Ｂとは、タイマ６２Ａ，６２Ｂと電力コントローラ６０Ａ，６０Ｂとをそれぞれ備える。電力コントローラ６０Ａ（６０Ｂ）は、数十ミリ秒の限られた受信時間（Ｒｐ）だけ、対応する受信器２０Ａ（２０Ｂ）を間欠的に動作させるように構成される。受信時間は、休止時間と交互し、対応するタイマ６２Ａ（６２Ｂ）からのタイミング信号によって与えられる約５〜１０秒の所定の間隔で繰り返される。そのため、受信器は、受信時間の間だけ信号またはデータの受信に備えてアイドリングモードとなって電池の消費が最小となる一方で、休止時間では停止して電池を消費しない。各受信時間（Ｒｐ）において信号またはデータを受信した場合、受信器は、信号またはデータの読み込みを開始するために完全に動作するようになり、電池が大量に消費される。

図５および図６を参照して、電力コントローラの動作を説明する。動作について述べる前に、火災警報システムは、データまたはメッセージを受信する準備が間欠的に行われるように各火災検知端末１０Ａと親局１０Ｂとを動作させる間欠受信モードと、火災検知端末と親局とに常にデータを受信する準備を行わせる常時受信モードとを有するように構成される。電力コントローラは、火災検知メッセージとウェークアップメッセージとのうちいずれか早く到着したほうを受信するまで間欠受信モードを選択し、その後、端末や親局の間で多重同期ＴＤＭＡ通信を確立する火災情報メッセージを受信するために常時動作受信モードを選択するように構成される。図５に示すように、システムは、常時受信モードが利用可能になるまで、データまたはメッセージの列を送信するように構成される。火災検知メッセージあるいはウェークアップメッセージは、時系列に連続したデータとして送信される。受信側では、各受信時間において、受信した信号のＲＳＳＩが閾値を上回るか否かが最初にチェックされる。信号強度検出器２２Ｂ（２２Ａ）で得られるＲＳＳＩが受信時間Ｒｐ内において閾値を上回る場合、電力コントローラ６０Ｂ（６０Ａ）は、受信時間（Ｒｐ）の開始から３バイト長の検出時間（ＤＴ）を設定して、受信したメッセージが少なくとも１つの”０１０１０１０１”よりなるチェックビットパターンを含んでいるか否かをチェックする。チェックビット検出器２４Ｂ（２４Ａ）がチェックビットパターンを認識できなかった場合、電力コントローラ６０Ｂ（６０Ａ）は、受信器２０Ｂ（２０Ａ）とこれに関係する要素の動作を次の受信時間（Ｒｐ）までに停止させるために検出時間（ＤＴ）を速やかに終了させるという対応をする。チェックビットパターンが検出時間（ＤＴ）内で認識されると、電力コントローラ６０Ｂ（６０Ａ）は、受信したメッセージ内にユニークワードが含まれているか否かを確かめるために、メッセージの１フレーム長以上（ＤＴ＝Ｅｘ１）の長さのＵＷ検出時間（ＤＴ＝Ｅｘ１）まで検出時間を延長する。ＵＷ検出時間（ＤＴ＝Ｅｘ１）内にユニークワードが見つからない、すなわち、受信したメッセージが本システムのために特別に用意されたメッセージではない場合、電力コントローラ６０Ｂ（６０Ａ）は、受信器２０Ｂ（２０Ａ）とこれに関係する要素の動作を次の受信時間（Ｒｐ）までに停止させるために、ＵＷ検出時間（Ｅｘ１）を速やかに終了させるという対応をする。ＵＷ検出時間（Ｅｘ１）内にユニークワードが見つかった場合、電力コントローラ６０Ｂ（６０Ａ）は、メッセージを確認し、メッセージを完全に読み込むために発見されたユニークワードの先頭から１フレーム長以上経過した時点で終了するデータ検出時間まで検出時間をさらに延長する。ＵＷ検出時間（Ｅｘ１）またはデータ検出時間（Ｅｘ２）間においてそれぞれ２バイト長以内にチェックビットパターンが現れなかった場合、電力コントローラ６０Ｂ（６０Ａ）は、受信したメッセージがノイズまたは本システムに対応していないメッセージであるとみなし、現在の受信動作を終了させるために延長された時間を終了させるものである。

図６のフローチャートは、上述のノイズまたはノンシステムメッセージ（本システムに対応していないメッセージ）を排除する動作を詳細に説明する。まず、受信を停止する休止時間が終了すると、電力コントローラ６０Ｂ（６０Ａ）は、データの受信に備えて受信器２０Ｂ（２０Ａ）を動作させる。信号強度検出器２２Ｂ（２２Ａ）で受信した信号のＲＳＳＩが所定の閾値を上回っているかどうかを決定するためにステップが続く。ＲＳＳＩが閾値より大きい場合、メッセージの受信を開始するために３バイト長の検出時間（ＤＴ）が設定される。次に、チェックビット検出器２４Ｂ（２４Ａ）は、チェックビットパターン”０１０１０１０１”が検出時間以内に少なくとも１回または２回出現したかどうかを確認する。チェックビットパターンが出現しなかった場合、電力コントローラ６０Ｂ（６０Ａ）は、電池の電力を節約するために、検出時間ひいては現在の受信動作を終了させるための停止信号を与える。チェックビットパターンが認識されると、電力コントローラ６０Ｂ（６０Ａ）は、データ解析器２６Ｂ（２６Ａ）がプリアンブルを読み込んでＵＷ検出時間（Ｅｘ１）内にユニークワードがあるかどうかを決定できるように１フレーム長以上の長さのＵＷ検出時間（ＤＴ＝Ｅｘ１）まで検出時間（ＤＴ）を延長する。ユニークワードが見つからなかった場合、電力コントローラ６０Ｂ（６０Ａ）は、電池の電力を節約するために、ＵＷ検出時間（Ｅｘ１）を終了させて受信器２０Ｂ（２０Ａ）およびこれに関係する要素の動作を停止させるための停止信号を与えるという対応をする。ユニークワードが見つかった場合、検出時間は、ユニークワードから始まる１フレーム長以上の検出時間内に１フレームのメッセージの読み込みを完了するためにデータ検出時間（Ｅｘ２）まで更に延長される。ＵＷ検出時間またはデータ検出時間の間に所定の周期、すなわち２バイト長周期でチェックビットパターンが現れなかった場合、電力コントローラは、受信したデータが無効であると認識し、さらに、電池の電力を節約するために現在の受信動作を速やかに終わらせるための停止信号を与える。

このように、受信したデータを絶え間なく確認する。チェックビット検出器２４Ｂ（２４Ａ）がデータ検出時間内にさらなるデータを検出しなかった場合、電力コントローラは、現在の受信動作を次の受信時間までに終了させるために停止信号を与える。一方、データ検出時間内においてデータが続いていく場合、データ解析器２６Ｂ（２６Ａ）は、受信したデータの宛先アドレスが送信端末自身のアドレスまたは他の受信端末のアドレスを指定しているかどうかをチェックする。アドレスが、自分自身のアドレスまたは他の受信端末へのマルチキャストのためのアドレスであると決定されると、シーケンスは、１フレームのデータの受信が完了したかどうかをチェックするステップに進み、さらに、ＣＲＣが正しいかどうかを確認するステップに進む。１フレームのデータの受信が完了していない場合、データ解析器２６Ｂ（２６Ａ）は、残りのデータを１バイトずつ読み込むために受信器２０Ｂ（２０Ａ）の動作を継続するよう電力コントローラ６０Ｂ（６０Ａ）に要求する。ＣＲＣが正しくないことが確認されると、データ解析器２６Ｂ（２６Ａ）は、現在の受信動作を速やかに終了させるために別の停止信号を電力コントローラに出力する。ＣＲＣが正しいと確認されると、データ解析器２６Ｂ（２６Ａ）は、有効なデータの受信を完了したと認識し、受信動作を停止して、受信したデータにより指示される情報を情報発生器３０Ｂ（３０Ａ）に出力させるためのデータ処理を開始する。

簡単に言えば、電力の節約のために、以下の状況のうちの１つが最初に現れるとすぐに間欠受信モード時のデータの受信を終了する。

１） 受信時間（Ｒｐ）に、閾値を下回るＲＳＳＩが検出される。

２） チェックビットパターンが、受信時間（Ｒｐ）の開始から始まる最初の検出時間に現れない。

３） ユニークワードがＵＷ検出時間（ＤＴ＝Ｅｘ１）内に見つからない。

４） チェックビットパターンが、ＵＷ検出時間（ＤＴ＝Ｅｘ１）内で所定の周期で最初に現れない。

５） チェックビットパターンが、データ検出時間（ＤＴ＝Ｅｘ２）内で所定の周期で最初に現れない。

６） データ検出時間（ＤＴ＝Ｅｘ２）内に１フレームのデータが受信されない。

７） データ検出時間（ＤＴ＝Ｅｘ２）内に追加のデータが検出されない。

８） ＣＲＣが正しくない。

ここで、プリアンブルに基づいてデータを受信するためのビット同期を行う機能とチェックビットパターンを検出する機能とをチェックビット検出器２４Ｂ（２４Ａ）に持たせるために、データが、ノンリターンゼロ符号化により構成されることに留意すべきである。

この他、システムは、３バイト長以上、例えば４−１０バイトの検出時間を有していてもよい。このような変形では、チェックビット検出器２６Ｂ（２６Ａ）は、各検出時間内のチェックビットパターンの出現回数を確認して、出現回数が所定の参照数より少ないときに停止信号を与えるように設計されていてもよい。

上述の実施形態の説明ではユニークワードから始まるデータ列にチェックビットパターンが挿入されているが、本発明のシステムは、十分に区別できるユニークワードを簡単な符号化設計で作成するためにユニークワードの後のデータ列にチェックビットパターンが挿入される構成を有していてもよい。

さらに、図８に示すように、本発明は、ユニークワードが２バイト列のデータを含むように構成されることを除いて上述の実施形態と同様である上述の実施形態の変形例を含む。２バイト列のデータを有しチェックビットパターン”０１０１０１０１”に邪魔されないユニークワードは、残りのメッセージ中の対応するデータ分よりもユニークワードを２バイト列のデータで区別できるように設計される。この場合、最初の検出時間（ＤＴ）の長さは、最初の検出時間内に１つまたは２つのチェックビットパターンが現れるかどうかを確認するために４バイト長に設定される。最初の検出時間内にチェックビットパターンの存在を確認した後、電力コントローラは、ＵＷ検出時間とデータ検出時間との双方においてチェックビットパターンが２バイトの所定の周期で現れるかどうかを確認するために、上述の実施形態とほぼ同じ方法で１フレーム長以上の長さのＵＷ検出時間、さらにデータ検出時間まで検出時間を延長する。

ここで、図２や図３、図７を参照して、火災警報システムの詳細について説明する。上述の構成に加えて、火災検知端末１０Ａと親局１０Ｂとのための共通モジュールは、共通モジュールを火災検知端末１０Ａまたは親局１０Ｂとして選択的に指定するための親／子セレクタ７０Ａ（７０Ｂ）を備えるとともに、マルチキャスト通信のために指定された役割の他に関係する端末のアドレスを記憶するように構成されるセットアップメモリ７２Ａ（７２Ｂ）をさらに備える。また、共通モジュールには送信コントローラ４２Ａ（４２Ｂ）が備えられ、火災検知端末または親局が送信する度に、この送信コントローラがセットアップメモリ３２Ａ（３２Ｂ）からアドレスを取り出し、情報発生器３０Ａ（３０Ｂ）で作成される送信データに宛先アドレスを含める。さらに、共通モジュールは、ボタンやキーパッドなどのインターフェースを用いたユーザの入力に応じて警報停止要求を発生するように構成される要求発生器８０Ａ（８０Ｂ）を備える。この警報停止要求は、情報発生器３０Ａに送られ、親局１０Ｂで処理されるように親局宛の送信データに含められることにより、親局１０Ｂの情報提供器５０Ｂや火災検知端末１０Ａの情報提供器５０Ａからの火災警報を停止させる。

図７では、動作を簡単に理解するために、それぞれＦＴ１〜ＦＴ４およびＭＳの符号を付した４つの火災検知端末と親局を有する火災検知システムを一例として示している。各火災検知端末ＦＴ１〜ＦＴ４および親局ＭＳそれぞれは、通常、休止時間と交互する受信時間（Ｒｐ）に個々の電力コントローラ６０Ａ（６０Ｂ）が対応する受信器２０Ａ（２０Ｂ）に信号を受信する準備をさせる、すなわち約５〜１０秒の一定の間隔（Ｔ）で受信器をアイドリング状態に設定する間欠受信モードとなる。いずれか１つの火災検知端末１０Ａが火災状態を検出すると、例えば時刻ｔ０において火災検知端末ＦＴ１が火災状態を検出すると、端末ＦＴ１は、自身の情報提供器から火災警報を出力すると同時に火災検知メッセージのデータを発生するという対応をする。火災検知メッセージは、他の全ての火災検知端末ＦＴ２，ＦＴ３，ＦＴ４および親局ＭＳに宛てて、受信時間Ｒｐと交互する送信時間Ｔｐ中に繰り返し送信される。間欠受信時間の１つが送信時間Ｔｐのいずれか１つと同期する他の火災検知端末ＦＴ２，ＦＴ３および親局ＭＳそれぞれは、火災検知メッセージを確実に受信する。図示例では、火災検知端末ＦＴ２は時刻ｔ１で、火災検知端末ＦＴ３は時刻ｔ２で火災検知メッセージをそれぞれ受信し、親局ＭＳは、時刻ｔ３で火災検知メッセージを受信する。他方、端末ＦＴ４は、送信端末ＦＴ１との距離が最大通信距離を越えている場合や、端末ＦＴ１からのメッセージを妨げる同期ノイズを端末ＦＴ４が受信した場合、端末Ｆｔ４の受信時間Ｒｐのいずれもが端末ＦＴ１の送信時間Ｔｐと同期していない場合には、火災検知メッセージを受信できない。

火災検知メッセージを受信すると、端末ＦＴ２，ＦＴ３は、自身の情報提供器５０Ａから火災警報を出力するという応答をし、さらなるメッセージを受信して返信するために端末が親局ＭＳとのＴＤＭＡ通信に備える常時動作モードにそれぞれ切り替えられる。親局ＭＳは、火災検知メッセージを時刻ｔ３で受信すると、ウェークアップメッセージを生成して全ての端末ＦＴ１〜ＦＴ４に送信するウェークアップモードに切り替えられる。ウェークアップメッセージは、端末ＦＴ１からの火災検知メッセージによって常時動作モードに切り替わっていない残りの端末ＦＴ４を起動することを目的とし、時刻ｔ５において端末ＦＴ４を常時動作モードとなるように確実に切り替えて、端末ＦＴ４に火災警報を出力させるために限られた回数だけ繰り返される。この関係において、親局ＭＳと確実に無線通信するための最大通信距離以内に各火災検知端末ＦＴ１〜ＦＴ４が設置されるときでも、１つ以上の特定の火災検知端末からの最大通信距離を越えて火災検知端末ＦＴ１〜ＦＴ４の１つが設置されることがあり得る。例えば、火災検知メッセージを出力する検知端末ＦＴ１と端末ＦＴ４との距離が親局ＭＳと端末ＦＴ４との距離よりも離れているとき、端末ＦＴ４は、火災検知メッセージを受信できない。しかしながら、親局ＭＳからの最大通信距離内に端末ＦＴ４があるので、端末ＦＴ４は、親局ＭＳからのウェークアップメッセージを確実に受信でき、その結果、常時受信モードに切り替えられる。さらに、ノイズによる妨害やＦＴ１の送信時間Ｔｐと端末ＦＴ４の受信時間Ｒｐとの間のずれのために端末ＦＴ１からの火災検知メッセージで端末ＦＴ４を起動できなかったときでも、親局ＭＳから繰り返し送信されるウェークアップメッセージによって端末ＦＴ４を確実に起動できる。

ウェークアップメッセージを時刻ｔ４で受信すると、端末ＦＴ１は、火災検知メッセージの送信を停止し、親局ＭＳとのＴＤＭＡ通信に備えて常時受信モードになる。ウェークアップメッセージを所定の回数送信した後、親局ＭＳもまた、全ての端末ＦＴ１〜ＦＴ４とのＴＤＭＡ通信に備えて常時受信モードになる。

その後の時刻ｔ６において、親局ＭＳは、各端末ＦＴ１〜ＦＴ４に割り当てられた一連のタイムスロットＴＳを規定する記述、並びに、個々のタイムスロットを介した各端末ＦＴ１〜ＦＴ４からの確認の要求を含む火災情報メッセージを生成して送信する。この送信の間、端末ＦＴ１〜ＦＴ４は、火災警報システムを実行するための指示と情報とを交換するために親局と常時通信する状態に保たれる。この関係では、上述したモードの切替は、個々の端末と親局とにおいて電力コントローラ６０Ａ（６０Ｂ）がデータ解析器２６Ａ（２６Ｂ）と協働することによって達成される。

上述の説明から明らかなように、端末と親局は、それぞれ送信端末および受信端末として機能し、特に火災検知端末は、親局と通信する機能に加えて火災検知メッセージを相互に送受信する機能を有する。尚、本発明を簡単に説明するために、特許請求の範囲および発明の概要では、端末から親局への火災検知メッセージについての特定のデータ送信に関するものだけを参照して、特許請求の範囲の構成要素に参照番号を付して記載している。しかしながら、このようなデータ送信は、火災検知端末間で行われることがあり、また、ウェークアップメッセージについての他のデータ送信が親局から端末に向けて行うこともできる。

Claims (16)

1. 互いの間で無線通信を行う第１無線端末と第２無線端末とを備えた無線通信システムであって、
   上記の第１無線端末は、
   特定の事象を示す第１データを送信するように構成された第１送信器、
   を備え、
   上記の第２無線端末は、
   上記第２無線端末に電源を与える第２電池、
   上記第１無線端末からの上記第１データを受信するように構成された第２受信器；
   上記第１データを分析してこの信号によって指定される情報を発生するデータ分析器；
   上記の情報を出力するように構成された情報提供器；
   受信信号強度（ＲＳＳＩ）を得る第２信号強度検出器、
   を備え、
   上記第１無線端末は、上記第１データの１フレーム内に、”０”と”１”が交互に並ぶビット列であるチェックビットパターンを所定の周期で挿入して第１ビット挿入データを作り出す第１チェックビット挿入器を備え、
   上記第２無線端末は、上記第１送信器から上記第１ビット挿入データを受信するために、所定の時間間隔で間欠的に上記第２受信器を動作させる第２電力コントローラを備え、
   上記第２電力コントローラは、上記第２信号強度検出器から得られる受信信号強度が所定の閾値より下回る時に上記第２受信器の動作を停止させて現在の受信動作を終了させるように構成され、
   上記第２無線端末は、第２チェックビット検出器を備え、この第２チェックビット検出器は上記第１無線端末から受信された上記第１ビット挿入データから上記のチェックビットパターンが検出されるかどうかを見つけ出すように構成され、
   上記第２チェックビット検出器は、上記の第１データのフレーム長よりも短い第２の検出時間において、このチェックビットパターンが現れない場合に停止信号を出力するように構成され、
   上記第２電力コントローラは、上記第２チェックビット検出器からの停止信号に伴って、上記第２受信器の現在の受信動作を終了させるように構成されたことを特徴とする無線通信システム。
2. 上記第２チェックビット検出器は、上記第２信号強度検出器が上記の所定の閾値を超える受信信号強度を出力した時に、動作可能となり、上記所定の周期以上である上記第２の検出時間の間に、上記チェックビットパターンが現れた時に、上記第２受信器での受信を継続させるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 上記第２電力コントローラは、上記チェックビットパターンが上記第２の検出時間内に少なくとも一度現れた時のみ、上記第１データに含まれるユニークワードの検出のために上記第２の検出時間を第２ＵＷ検出時間まで延長させ、
   上記のユニークワードが上記第２ＵＷ検出時間内に検出された時のみ、上記第１データを完全に読み込むために上記第２の検出時間を第２データ検出時間まで延長させるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
4. 上記第２電力コントローラは、上記第２ＵＷ検出時間内で上記チェックビットパターンが所定の周期で現れないことが最初に生じた場合に、上記第２ＵＷ検出時間を即座に終了させ、
   上記第２データ検出時間内で上記チェックビットパターンが所定の周期で現れないことが最初に生じた場合に、上記第２データ検出時間を即座に終了させるように構成されたことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
5. 上記チェックビットパターンは１バイト長であり、
   上記第１チェックビット挿入器は、上記のチェックビットパターンが上記第１データの１バイト分と交互するように、チェックビットパターンを挿入するように構成され、
   上記第２チェックビット検出器は、上記第２の検出時間が３バイト長となるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
6. 上記第１データは、上記第２受信器での同期データ受信のための同期ビット列のプリアンブルに引き続き、データ領域に先立つユニークワードを有するデータ構造とされ、
   上記第１チェックビット挿入器は、上記ユニークワードから始まるデータ列に上記チェックビットパターンを挿入し、
   上記第２電力コントローラは、上記第２の検出時間内で上記チェックビットパターンが現れた時に、この第２の検出時間を上記の第１データの１フレーム長以上の長さの第２ＵＷ検出時間迄に延長させ、この第２ＵＷ検出時間内にユニークワードが検出された時に、第１データの読み込みのために第２の検出時間を更に第２データ検出時間に延長させ、
   上記第２電力コントローラは、上記第２ＵＷ検出時間内或いは上記の第２データ検出時間内で、上記のチェックビットパターンが上記の所定の周期で現れないことが最初に生じた場合に、上記停止信号を与えるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
7. 上記第１データは、上記第２受信器での同期データ受信のための同期ビット列のプリアンブルに引き続き、データ領域に先立つユニークワードを有するデータ構造とされ、
   上記第１チェックビット挿入器は、上記ユニークワードの後のデータ列に上記チェックビットパターンを挿入し、
   上記第２電力コントローラは、上記第２の検出時間内で上記チェックビットパターンが現れた時に、この第２の検出時間を上記の第１データの１フレーム長以上の長さの第２ＵＷ検出時間迄に延長させ、この第２ＵＷ検出時間内にユニークワードが検出された時に、第１データの読み込みのために第２の検出時間を更に第２データ検出時間に延長させ、
   上記第２電力コントローラは、上記の第２ＵＷ検出時間や第２データ検出時間内で、上記のチェックビットパターンが上記の所定の周期で現れないことが最初に生じた場合に、上記停止信号を与えるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
8. 上記の第１データは、ノンリターンゼロ符号化により構成され、
   上記第２チェックビット検出器は、上記のチェックビットパターンの検出に加え、上記のプリアンブルに基づいて、ビット同期を行って上記第１データを上記第２受信器を介して受信するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
9. 上記第２無線端末は、
   第２データを第１無線端末へ送信する第２送信器、
   上記第２データの１フレーム内に上記チェックビットパターンを所定の周期で挿入して第２ビット挿入データを作り出す第２チェックビット挿入器、
   を備え、
   上記第１無線端末は、
   上記第１無線端末に電源を与える第１電池、
   上記第２無線端末からの上記第２データを受信するように構成された第１受信器；
   受信信号強度を得るように構成された第１信号強度検出器、
   上記第２送信器から上記第２ビット挿入データを受信するために、所定の時間間隔で間欠的に上記第１受信器を動作させるように構成された第１電力コントローラ、
   上記第２無線端末から受信された上記第２ビット挿入データから上記のチェックビットパターンを検出するように構成された第１チェックビット検出器、この第１チェックビット検出器は、上記の第２データのフレーム長よりも短い第１の検出時間において、このチェックビットパターンが現れない場合に停止信号を出力するように構成される、
   を備え、
   上記第１電力コントローラは、上記第１信号強度検出器からの受信信号強度が所定の閾値より下回るときに上記第１受信器の動作を停止させるように構成され、
   上記第１電力コントローラは、上記の第１チェックビット検出器からの停止信号に伴って、上記第１受信器の現在の受信動作を終了させるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
10. 上記第１チェックビット検出器は、上記第１信号強度検出器が上記の所定の閾値を超える受信信号強度を出力した時に、動作可能となり、上記所定の周期以上である上記第１の検出時間の間に、上記チェックビットパターンが現れた時に、上記第１受信器での受信を継続させるように構成されたことを特徴とする請求項９に記載の無線通信システム。
11. 上記第１電力コントローラは、上記チェックビットパターンが上記第１の検出時間内に少なくとも一度現れた時のみ、上記第２データに含まれるユニークワードの検出のために上記第１の検出時間を第１ＵＷ検出時間まで延長させ、
    上記のユニークワードが上記第１ＵＷ検出時間内に検出された時のみ、上記第２データを完全に読み込むために上記第１の検出時間を第１データ検出時間まで延長させるように構成されたことを特徴とする請求項９に記載の無線通信システム。
12. 上記第１電力コントローラは、上記第１ＵＷ検出時間内で上記チェックビットパターンが所定の周期で現れないことが最初に生じた場合に、上記第１ＵＷ検出時間を即座に終了させ、
    上記第１データ検出時間内で上記チェックビットパターンが所定の周期で現れないことが最初に生じた場合に、上記第１データ検出時間を即座に終了させるように構成されたことを特徴とする請求項９に記載の無線通信システム。
13. 上記チェックビットパターンは１バイト長であり、
    上記第２チェックビット挿入器は、上記のチェックビットパターンが上記第１データの１バイト分と交互するように、チェックビットパターンを挿入するように構成され、
    上記第１チェックビット検出器は、上記の第１の検出時間が３バイト長となるように構成されたことを特徴とする請求項１２に記載の無線通信システム。
14. 上記第２データは、上記第１受信器での同期データ受信のための同期ビット列のプリアンブルに引き続き、データ領域に先立つユニークワードを有するデータ構造とされ、
    上記第２チェックビット挿入器は、上記ユニークワードから始まるデータ列に上記チェックビットパターンを挿入し、
    上記第１電力コントローラは、上記第１の検出時間内で上記チェックビットパターンが現れた時に、この第１の検出時間を上記の第２データの１フレーム長以上の長さの第１ＵＷ検出時間迄に延長させ、この第１ＵＷ検出時間内にユニークワードが検出された時に、第２データの読み込みのために第１の検出時間を更に第１データ検出時間に延長させ、
    上記第１電力コントローラは、上記第１ＵＷ検出時間内或いは上記の第１データ検出時間内で、上記のチェックビットパターンが上記の所定の周期で現れないことが最初に生じた場合に、上記停止信号を与えるように構成されたことを特徴とする請求項９に記載の無線通信システム。
15. 上記第２データは、上記第１受信器での同期データ受信のための同期ビット列のプリアンブルに引き続き、データ領域に先立つユニークワードを有するデータ構造とされ、
    上記第２チェックビット挿入器は、上記ユニークワードの後のデータ列に上記チェックビットパターンを挿入し、
    上記第１電力コントローラは、上記第１の検出時間内で上記チェックビットパターンが現れた時に、この第１の検出時間を上記の第２データの１フレーム長以上の長さの第１ＵＷ検出時間迄に延長させ、この第１ＵＷ検出時間内にユニークワードが検出された時に、第２データの読み込みのために第１の検出時間を更に第１データ検出時間に延長させ、
    上記第１電力コントローラは、上記の第１ＵＷ検出時間や第１データ検出時間内で、上記のチェックビットパターンが上記の所定の周期で現れないことが最初に生じた場合に、上記停止信号を与えるように構成されたことを特徴とする請求項９に記載の無線通信システム。
16. 上記の第２データは、ノンリターンゼロ符号化により構成され、
    上記第１チェックビット検出器は、上記のチェックビットパターンの検出に加え、上記のプリアンブルに基づいて、ビット同期を行って上記第２データを上記第１受信器を介して受信するように構成されたことを特徴とする請求項１４または１５に記載の無線通信システム。

Images