JP5369810B2 - 無線システム - Google Patents

Description

本発明は、無線基地局と通信を行う無線装置に関する発明であり、特に無線通信の通信品位を確保する機能に関わる発明である。

近年、電化製品や暖房器具などの重要な不具合発生時には速やかな報告が義務づけられ早期の対応が必要となっている。長期使用された製品では該当製品であるかの確認を行うための製品の所在確認や廃棄の確認などに膨大な時間と費用が必要となり、電波を使用した該当製品の報知システムの構築が検討されている。
特開平１１−１４６９９１号公報

従来の方法では、電化製品や暖房器具の設置時に無線通信の送受信の電界強度レベルの確認が必要になる。また移設時だけでなく周囲の樹木や家屋の状況が変化するたびに電界強度レベルの確認が必要になる。

本発明は、上記する従来の問題を解消するためになされたものであり、エアコンの送風ルーバーに設けたアンテナを電界強度レベルの強い方向に向けることにより設置時、移設時だけでなく、周囲の樹木や家屋の状況変化に対応して無線通信の品位確保を行うものである。

これにより無線通信の送受信の電界強度レベルが一定値を下回った時にアンテナの方向を調整する必要がなくなり、かつ元々可動する送風ルーバーを用いることによりコスト増を最小限に抑えつつ利便性の向上効果を実現できうるものである。

そこで、前記従来の課題を解決するために、無線基地局と、前記無線基地局との間で無線通信を行う無線装置とからなる無線システムであって、前記無線基地局は、前記搭載無線機からのリクエスト信号を受信する第１の受信手段と、前記リクエスト信号の電界強度レベルを計測する計測手段と、前記計測手段の計測値を含んだアンサー信号を返信する第１の送信手段を備え、前記無線装置に搭載される搭載無線機は、電波送受信に使用するアンテナ手段と、前記アンテナ手段を組み込んだ送風用可動式ルーバーの位置制御を行うルーバー位置制御手段と、前記リクエスト信号を前記アンテナ手段から送信する第２の送信手段と、前記無線基地局から返信されたアンサー信号を受信する第２の受信手段と、前記アンサー信号に含まれた計測値に基づいて前記ルーバー位置制御手段を制御するアンテナ位置制御手段とを備えるようにしている。

これにより、無線通信の送受信の電界強度レベルが一定値を下回った時にアンテナの方向を調整する必要がなくなり、かつ元々可動する送風ルーバーを用いることによりコスト増を最小限に抑えつつ利便性の高い制御ができうるものである。

このように、電波を使用した該当製品の報知システムを、無線通信の送受信の電界強度レベルが一定値を下回った時にアンテナの方向を調整する必要がなくなり、かつ元々可動する送風ルーバーを用いることによりコスト増を最小限に抑えつつ利便性の高い制御ができうる無線装置を提供できる。

第１の発明は、無線基地局と、前記無線基地局との間で無線通信を行う無線装置とからなる無線システムであって、前記無線基地局は、前記搭載無線機からのリクエスト信号を受信する第１の受信手段と、前記リクエスト信号の電界強度レベルを計測する計測手段と、前記計測手段の計測値を含んだアンサー信号を返信する第１の送信手段を備え、前記無線装置に搭載される搭載無線機は、電波送受信に使用するアンテナ手段と、前記アンテナ手段を組み込んだ送風用可動式ルーバーの位置制御を行うルーバー位置制御手段と、前記リクエスト信号を前記アンテナ手段から送信する第２の送信手段と、前記無線基地局から返信されたアンサー信号を受信する第２の受信手段と、前記アンサー信号に含まれた計測値に基づいて前記ルーバー位置制御手段を制御するアンテナ位置制御手段とを備えるようにしている。

これにより、無線通信の送受信の電界強度レベルが一定値を下回った時にアンテナの方向を調整する必要がなくなり、かつ元々可動する送風ルーバーを用いることによりコスト増を最小限に抑えつつ利便性の高い制御が可能となる。

第２の発明は、第１の発明に加えて、エアコン非動作時に、前記アンテナ位置制御手段による電界強度レベルの計測値の受信を行い、前記電界強度レベルの計測値が閾値を越えた場合に前記無線基地局との通信を開始するようにしている。

これにより、無線通信の送受信の電界強度レベルが一定値を下回った時にアンテナの方向を調整する必要がなくなり、かつ元々可動する送風ルーバーを用いることによりコスト増を最小限に抑えつつ利便性の高い制御が実現できる。

第３の発明は、第１の発明に加えて、ユーザの計測開始ボタンの操作により、前記アンテナ位置制御手段による電界強度レベルの計測値の受信を行い、前記電界強度レベルの計測値が閾値を越えた場合に前記無線基地局との通信を開始するようにしている。

これにより、無線通信の送受信の電界強度レベルが一定値を下回った時にアンテナの方向を調整する必要がなくなり、かつ元々可動する送風ルーバーを用いることによりコスト増を最小限に抑えつつ利便性の高い制御が実現できる。

第４の発明は、第１の発明に加えて、前記アンテナ位置制御手段による電界強度レベルの計測値の受信を行い、前記電界強度レベルの計測値が閾値を越えなかった場合に報知するようにしている。

これにより、無線通信の送受信の電界強度レベルが一定値を下回った時にアンテナの方向を調整する必要があることを報知することが実現できる。

第５の発明は、無線基地局と、前記無線基地局との間で無線通信を行う無線装置とからなる無線システムの通信制御方法において、前記無線装置に搭載される搭載無線機からのリクエスト信号を受信するステップと、前記リクエスト信号の電界強度レベルを計測するステップと、前記計測手段の計測値を含んだアンサー信号を返信するステップと、前記リクエスト信号を前記アンテナ手段から送信するステップと、前記無線基地局から返信されたアンサー信号を受信するステップと、前記アンサー信号に含まれた計測値に基づいて前記ルーバー位置制御手段を制御するステップとを行う無線装置の制御方式である。

これにより、無線通信の送受信の電界強度レベルが一定値を下回った時にアンテナの方向を調整する必要がなくなり、かつ元々可動する送風ルーバーを用いることによりコスト
増を最小限に抑えつつ利便性の高い制御方法が可能となる。

第６の発明は、第１〜４の発明に記載の無線システムの少なくとも一部を実行するプログラムである。

そして、プログラムであるので、電気・情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させて本発明の無線キーシステムの少なくとも一部を容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１における無線装置の一例として、エアコンの搭載無線機として構成する場合の略構成図を示すものである。図１は、エアコン２の正面略図を示したものであり、室外機や赤外線リモコンなどの構造物は除き、ルーバー３やエアコン室内機２における搭載無線機各部の配置のみを略式に示している。

図１においてアンテナ４は、一例としてルーバー３に設置し、無線装置の電気制御を行う電気制御ユニットである搭載無線機８に接続し、ルーバー３の位置調整が可能なように構成する。

例えば、指向性を切り替え可能なアンテナの実現方法の一例としては、容量装荷型モノポールアンテナを使った低背型のアンテナなどが代表的である。これらは、ルーバー３にも装備可能な平面アンテナとして構成できる。

この搭載無線機８は、報知システムの受信機としての機能を備え、基地局１の無線電波を受信し、受信した内容を判断し表示部３２などの報知手段の制御を行うものである。

図１ではユーザが任意に電界強度レベルの計測値の受信を行なえる計測開始ボタン６をエアコン室内機２に備える構成としている。

本実施の形態１では、基地局１と搭載無線機８の間で通信する際に、特にアンテナ４の指向性を切り替えて、各々の指向性での電波の電界強度レベル（以下、ＲＳＳＩ）を計測し、それぞれの指向性でのＲＳＳＩの大小関係と方位関係により基地局１の方向を判定する。

これにより、搭載無線機８は基地局１の方向を判定し、最良の受信状態を自動的に得る事ができる無線装置を実現できうるものである。

図２は、各無線機の構成を示したブロック図であり、基地局１は無線機全体を制御する制御部１５、第１の送信手段である送信部１６、第１の受信手段である受信部１８、受信電文に含まれる識別符号（以下、ＩＤ）から通信すべき相手からの電文かを判定するとともに暗号化電文の復号などを行う認証部１７、受信電文のＲＳＳＩを計測する計測手段である電界強度レベル計測部１４、およびアンテナ部１３を備えている。制御部１５は、マイコン、メモリとその周辺回路で構成し、認証部１７は、予め記憶したプログラムに従って、制御部１５を構成するマイコンの処理の一部として実行してもよい。

また、同様に搭載無線機８は、制御部２０、電界強度レベル計測部１９、認証部２２、
第２の送信手段となる送信部２１、第２の受信手段となる受信部２３、アンテナ部２５を備える。更に、搭載無線機８は、ルーバー制御部２４を備える。ルーバー制御部２４は、アンテナ部２５と共に指向性アンテナ手段を構成し、制御部２０からの信号により、アンテナ部２５の位置制御を行うことにより、指向性の切り替えを行う。また、ルーバー制御部２４は、必要に応じて電波信号の位相の進行、遅延を行う位相回路を備えるよう構成する。

一般的には、電波の反射や回折などのマルチパスの影響が大きくない場合には、受信される電波のＲＳＳＩは、伝搬減衰により送信元からの距離と共に減衰する。また、指向性の方向からの電波は、他の方向からの電波に比べてＲＳＳＩは大きくなる。従って、指向性の方向とＲＳＳＩにより、搭載無線機８と基地局１の相対関係を略判定できうる。更に、この方向判定を精度よく行うために、予め初期設置した状態において予めＲＳＳＩを測定したデータを元に参照テーブルを作成して制御部２０に記憶しておき、参照テーブルとの方向誤差演算などを行う方法も有効である。

なお、これらの判定方法は、簡略化のために図１のようにアンテナを１つに設定した場合の例であるが、アンテナ部２５の数を増やして切替エリアを増加させたり、他のアンテナのＲＳＳＩ値との比率演算、閾値を設けてＲＳＳＩ値の数値範囲を限定するなどの方法で、基地局１の方向判定の精度を向上させうることが可能である。

最後に、図３、図４を用いて基地局１が何れの方向にあるかを判別する際の各無線機の動作を示すフローの一例について説明する。

まず、図３の動作フロー図では、搭載無線機８を有したエアコンは一定間隔またはユーザが任意で計測開始ボタンを押す事により、アンテナの指向性をそれぞれエリア１０、１１、１２に切り替えて、順次リクエスト信号となる無線電波ＲＦ４２、４３、４４を送信させる。

一方、基地局１は、一定時間おきに電波が送信されてきているかどうかをチェックするキャリアセンスを行い（ステップＳ３５）、もし電波が送信されてなければ、一定時間ごとにステップＳ３５を繰り返す。

無線電波ＲＦ４２は、ヘッダ部分に基地局１がキャリアセンスを行う間隔時間分の同期信号を送出し、携帯無線機５はこの同期信により同期を合わせてＲＦ４２、４３、４４を受信する。このときＲＦ４２、４３、４４はそれぞれ同期信号を付与しても良いが、連続する電文のそれぞれ一部分として送出してもよい。

ステップＳ３５でキャリアセンスにより無線電波が送信されていることを検出すると、基地局１はエリア１０、１１、１２のそれぞれの指向性でのＲＳＳＩを計測して記憶する。この場合、搭載無線機８側での指向性の切替は、無線電波ＲＦ４２の同期部分以降一定時間若しくは一定長電文を送信するごとにＲＦ４３、ＲＦ４４に切り替わるよう予め通信のプロトコルを決めておけば基地局１はいずれの指向性の切替タイミングを検出でき、指向性ごとのＲＳＳＩを判別できる。

なお、図示していないが、無線電波ＲＦ４２、ＲＦ４３、ＲＦ４４には、搭載無線機８と、基地局１が正当な組み合わせである事を認証するＩＤを含んでおり、基地局１でＩＤが認証されない場合は、計測したＲＳＳＩは破棄する。また、いずれかの指向性での無線電波が弱すぎて受信できない場合や、予め取り決めた閾値より小さい場合もＲＳＳＩ値は破棄する。

ステップＳ３６でエリア１０、１１、１２のそれぞれの指向性でのＲＳＳＩ値と方向を計測すると、これらの値を含むアンサー信号である電文ＲＦ４５を搭載無線機８に送信する。電文ＲＦ４５を受信した搭載無線機８は、これを制御部２０に入力する（ステップＳ３７）。指向性ごとのＲＳＳＩの計測値と方位を入手すると、制御部２０はこれらの値から基地局１の存在方向を判定し（ステップＳ３８）、基地局１と搭載無線機８の間の通信状態を最適にする指向性エリアを保つ。

また、ＲＳＳＩを返送する電文ＲＦ４５や、ステップＳ３８で搭載無線機８の方向を制御部２０で判定する代わりに、基地局１や搭載無線機８側で位置判定までを行い、判定結果を示す位置コードなどをＲＦ４６の電文として送信する構成などでも構わない。

続いて図４には、別のシーケンスとして搭載無線機８側からＲＳＳＩ計測用の電波を送信する構成を説明する。図３に比べて、計測したＲＳＳＩを送信する必要がないため、電文の盗聴などの高度な不正行為に対してもセキュリティが高められる上で有効なものである。

図４において、一定間隔またはユーザが任意で計測開始ボタンを押す事により、搭載無線機８は基地局１の方向を判定するためのＲＳＳＩと方向計測用電文を基地局１から送出させるためのリクエスト電文（ＲＦ５２）を送信する（ステップＳ４４）。

一方、基地局１は、一定インターバルで送信電波があるかどうかをチェックするキャリアセンスをしており（ステップＳ４５）、もし電波があればこのリクエスト電文（ＲＦ５２）を受信してＲＳＳＩ計測用のアンサー電文（ＲＦ５３）を送出する処理に移行し、電波がなければステップＳ４５のキャリアセンス処理を継続する。

搭載無線機８は、指向性をエリア１０、１１、１２に順次切り替えてアンサー電文ＲＦ５２のＲＳＳＩを計測し（ステップＳ４７〜Ｓ４９）、搭載無線機８から制御部２０に入力される。続いて、制御部２０は入力されたＲＳＳＩと方向から基地局１の方向を判定する（ステップＳ５０）。

判定方法としては、図３に説明したと同様の方法が適用できうる。すなわち説明を簡略化した判定方法の一例としては、ＲＳＳＩ計測用電文（ＲＦ５３）にて計測されたＲＳＳＩは、どのエリアに基地局１が存在したかを示しており、即ち一番大きなＲＳＳＩを計測したエリアに基地局１が存在すると判定できる。今、仮に指向性のエリア１０に切り替えた際に計測したＲＳＳＩが最大であった場合には、基地局１はエリア１０に居ると判定できうる。

以上の説明では、基地局１の存在位置の判定は制御部２０にて行う構成を述べたが、搭載無線機８で行って結果を制御部２０に入力する構成でも構わない。

ここまでの図４の説明では、一定間隔またはユーザが任意で計測開始ボタンを押す事をトリガとして送受信する無線通信によりＲＳＳＩを計測する例を示したが、基地局１が定期的にＲＳＳＩ計測用電文を繰り返し送信し、これを搭載無線機８で受信して携帯キー６の存在位置を予め判定しておけば、事前に基地局１の方向を判定でき、ユーザが測定開始ボタンを押してから判定を行うよりも応答が早くなる点で有効である。

最後に、本実施の形態１は一般的な家庭用エアコン用の無線装置として説明したが、例えば工場やオフィス用のパッケージエアコンへも広く応用できうるものである。

なお、本実施の形態で説明した手段は、ＣＰＵ（またはマイコン）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、
記憶・記録装置、Ｉ／Ｏなどを備えた電気・情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させるプログラムの形態で実施してもよい。プログラムの形態であれば、磁気メディアや光メディアなどの記録媒体に記録したりインターネットなどの通信回線を用いて配信することで新しい機能の配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。

以上のように、本発明によれば、エアコンの送風ルーバーに設けたアンテナを電界強度レベルの強い方向に向けることにより設置時、移設時だけでなく、周囲の樹木や家屋の状況変化に対応して無線通信の品位確保を行うことができ、かつ元々可動する送風ルーバーを用いることによりコスト増を最小限に抑えつつ利便性の向上効果を実現できうるものである。

本発明の実施の形態１における無線装置をエアコンに配置する一例を示した図 本発明の実施の形態１における無線装置の各無線機の構成を示す略ブロック図 本発明の実施の形態１における通信シーケンスの一例を示すフロー図 本発明の実施の形態１における通信シーケンスの別の一例を示すフロー図

１ 基地局
２ エアコン室内機
３ ルーバー
４ アンテナ（アンテナ手段）
５ 表示器（報知手段）
６ 計測開始ボタン
８ 搭載無線機
１３ アンテナ部
１４ 電界強度レベル計測部（計測手段）
１５ 制御部
１６ 送信部（第１の送信手段）
１７ 認証部
１８ 受信部（第１の受信手段）
２０ 制御部
２１ 送信部（第２の送信手段）
２２ 認証部
２３ 受信部（第２の受信手段）
２４ ルーバー制御部（指向性アンテン手段）
２５ アンテナ部（指向性アンテナ手段）
３１ ボタン検出部（計測開始ボタン）
３２ 表示制御部（報知手段）

Claims (1)

1. 無線基地局と、前記無線基地局との間で無線通信を行う無線装置とからなる無線システムであって、
   前記無線基地局は、
   前記無線装置からのリクエスト信号を受信する第１の受信手段と、
   前記リクエスト信号の電界強度レベルを計測する計測手段と、
   前記計測手段の計測値を含んだアンサー信号を返信する第１の送信手段と、
   を備え、
   前記無線装置は、
   電波送受信に使用するアンテナ手段と、
   前記アンテナ手段を組み込んだ送風用可動式ルーバーの位置制御を行うルーバー位置制御手段と、
   前記リクエスト信号を前記アンテナ手段から送信する第２の送信手段と、
   前記無線基地局から返信されたアンサー信号を受信する第２の受信手段と、
   前記アンサー信号に含まれた計測値に基づいて前記ルーバー位置制御手段を制御するアンテナ位置制御手段とを備え、
   前記ルーバー位置制御手段は、前記リクエスト信号を送信している間、送風用可動式ルーバーの位置を変化させ、
   前記アンサー信号は、前記送風用可動式ルーバーの位置ごとに前記計測手段により計測された複数の計測値を含んでいることを特徴とする無線システム。