JP5486330B2

JP5486330B2 - 無線通信システム

Info

Publication number: JP5486330B2
Application number: JP2010020430A
Authority: JP
Inventors: 隆之新居; 秀樹武長; 祥二小伊勢
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-02-01
Filing date: 2010-02-01
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2030-02-01
Also published as: CN102860088A; WO2011092566A3; CN104768205A; TW201145931A; SG182841A1; TWI450544B; CN102860088B; WO2011092566A2; JP2011160212A

Description

本発明は、複数の無線チャンネルを用いて無線通信を行う無線通信システムに関するものである。

近年、例えば特定小電力無線局などの無線局を用いて、遠隔地点に設置された装置の機能を始動、変更、又は、終了させるための制御信号の授受や、遠隔地点に設置された測定機の測定結果の授受を行う無線通信システムが普及している。この種の無線通信システムは、照明制御システム、防犯システム、ドアホンシステム、火災報知システム、自動遠隔検針システムなど、多種多様のシステムに適応されており、例えば、特許文献１に記載された火災報知システムがある。

特許文献１に記載された火災報知システムでは、複数台の火災感知器（無線機）が多箇所に設置されており、各火災感知器は無線による通信機能が設けられている。この火災報知システムでは、何れかの火災感知器が火災を感知すると、当該火災感知器は、自機の警報を鳴動させるとともに、他の火災感知器に向けて火災感知情報を含む無線信号を連続的に送信する。また、火災を感知した火災感知器からの無線信号を受信した他の火災感知器は、その無線信号に含まれる火災感知情報に基づいて警報を鳴動させる。

ここで、上述の火災感知器が送信・受信する無線信号は、同期ビット（プリアンブル）、フレーム同期パターン（ユニークワード）、宛先アドレス、送信元アドレス、メッセージ、及び、誤り検出符号とで構成されている。プリアンブルとは、例えば０と１を交互に続けて並べたビット同期用のビットパターンであり、ビット長は８バイト程度に設定される。また、ユニークワードとは、プリアンブルとは異なるビットパターンのビット列であり、メッセージなどには含まれにくいビットパターンが使用される。このプリアンブル及びユニークワードを受信側の火災感知器が検出することで、受信した無線信号が自システム内で利用される無線信号であると判断でき、ユニークワードに続く宛先アドレスやメッセージなどを受信して、必要な情報を取得することができる。また、誤り検出符号は、例えばＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）などからなり、受信した無線信号の整合性を確認して、何らかの原因によってビット反転などの異常が発生したことを検出することができる。

上述のような無線通信システムにおいては、複数台の無線局（送信器・受信器）間で無線信号の授受を行うため、無線信号として使用する特定の周波数帯域内に、複数の無線チャンネルを設けることが考えられる。この場合に各送信器では、択一的に無線チャンネルを選択して無線信号を送信し、受信器では、例えば時分割によって全ての無線チャンネルを所定の時間周期でスキャンする。また受信器は、受信信号強度表示信号（Received Signal Strength Indication：RSSI）に基づいて、各無線チャンネルにおける信号強度を測定し、測定した信号強度が所定の閾値よりも大きければ、プリアンブルの検出を行い、無線信号の受信を行う。このようにして、受信器は、各送信器が任意に選択した無線チャンネルにおける無線信号を受信でき、複数台の無線局間で無線信号の授受を行うことができる。

特開２００９−１７７３４０号公報

ところで、送信器が特定の無線チャンネルを選択して無線信号を送信する際、無線信号を送信した無線チャンネルではない他の無線チャンネルに、無線信号の電力が漏洩する場合がある。ここで、受信器と送信器との距離が近距離に設置されると、他の無線チャンネルにおける信号強度が所定の閾値を超える場合があり、受信器が受信対象の無線チャンネルを他の無線チャンネルに固定して、無線信号の受信を開始する可能性があった。そのため、送信器が無線信号を送信した無線チャンネルの無線信号を見逃してしまうという恐れがあった。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、送信器と受信器が近距離に設置された場合であっても、受信器が無線信号を見逃す可能性を低減することができる無線通信システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の無線通信システムは、互いに周波数の異なる複数の無線チャンネルを択一的に選択して無線信号を送信する送信器と、前記送信器から送信された無線信号を受信する受信器とを備え、前記無線信号は、送信先の受信器を示す送信先アドレスを含み、前記受信器は、所定のスキャン周期ごとに、スキャン対象の無線チャンネルを順次切り替え、無線チャンネルごとの信号強度を測定する信号強度検出部と、前記信号強度検出部により測定された無線チャンネルごとの信号強度を記憶する記憶部と、前記スキャン対象の無線チャンネルのうち、前記記憶部に記憶された信号強度が大きな無線チャンネルを優先して無線信号の受信を行う信号受信部とを備え、前記信号受信部は、前記スキャン対象の無線チャンネルのうち、前記記憶部に記憶された信号強度の大きい方から順次に、受信した無線信号の前記送信先アドレスが自器を送信先として含むまで、無線チャンネルを切り替えて当該無線チャンネルの無線信号を受信することを特徴とする。

上述のように、信号強度が最大である無線チャンネルにおいて無線信号の検出が行われるので、無線信号の電力が漏洩した無線チャンネルよりも、受信器に近接配置された送信器が送信した無線チャンネルが優先され、無線信号の受信が行われる。これにより、送信器と受信器が近距離に設置された場合であっても、受信器が無線信号を見逃す可能性を低減することができる。

本発明の実施の形態にかかる無線通信システムを示す概略ブロック図である。（ａ）は、同無線通信システムの無線信号のフォーマットを示す概略図であり、（ｂ）は、同無線信号をスキャンする際の時分割方法を説明するための概略図であり、（ｃ）は同無線信号の信号強度の測定結果の一例を示すグラフである。

以下に本発明の実施の形態を図１〜図２に基づいて説明する。

本実施の形態にかかる無線通信システムは、図１に示すように１台の受信器１０と、複数台の送信器２０とを備えている。なお、本実施の形態においては、送信器２０は送信器２０ａ〜２０ｄ、２０ｘ〜２２ｚの計７台が接続されるものとして説明を行う。

送信器２０ａ…２０ｄは、受信器１０とともにドアホンシステムを構成している。各送信器２０ａ…２０ｄは、来訪者の操作に応じて呼出信号を送信するドアホンホン子器、例えばカメラなどからなり人体検出信号を送信する人体検出センサ、又は、玄関などのドアに取着され鍵の開閉信号を送信する錠などである。また、送信器２０ｘ…２０ｚは、受信器１０とともに照明制御システムを構成している。各送信器２０ｘ…２０ｚは、使用者の操作に応じて調光信号を送信するリモコン、光源の点灯状態を示す点灯信号を出力する照明器具、又は、天井面などに取着され照明エリアの明るさを示す照度検知信号を出力する照度センサなどである。

各送信器２０は、例えば特定小電力無線局からなる送信部２１をそれぞれ備えており、各送信器２０の種別や所属するシステムの種別に応じた情報を含む無線信号を、受信器１０に送信している。送信部２１は、特定周波数帯域内に設けた複数の無線チャンネルから、特定の無線チャンネルを択一的に選択して無線信号を受信器１０に送信する。なお、本実施の形態においては、各送信器２０ａ…２０ｄ、２０ｘ…２０ｚが使用する無線チャンネルとして、それぞれｃｈ１、ｃｈ２…ｃｈ７が選択されている。

受信器１０は、ドアホンシステムと照明制御システムの両システムにおける制御親機を兼用しており、例えばマイコンなどからなる制御部１１と、例えば特定小電力無線局からなる受信部１２と、不揮発性の半導体メモリからなる記憶部１３とを備える。

受信部１２は、制御部１１の制御に応じて動作し、スキャン対象の無線チャンネルが指定されると、例えばＲＳＳＩに基づいて、指定された無線チャンネルの信号強度を測定し、その測定結果を制御部１１に出力する。また受信部１２は、制御部１１により受信対象の無線チャンネルが指定されると、指定された無線チャンネルに流れる無線信号を受信し、受信した無線信号に含まれる各種制御情報などを制御部１１に出力する。

記憶部１３は、制御部１１により記録された情報が格納されており、ここでは、スキャン対象の無線チャンネルごとに、受信部１２で測定された信号強度が記憶されている。

制御部１１は、内蔵されるタイマ（図示せず）によってスキャン周期ごとに受信部１２を起動し、スキャン対象の無線チャンネルの信号強度を測定し、各無線チャンネルの信号強度に基づいて、いずれかの送信器２０から送信された無線信号を受信する。本実施の形態においては、各無線チャンネルに対して２ｍｓづつ信号強度が測定され、全ての無線チャンネル（Ｃｈ１〜Ｃｈ７）の信号強度を測定するために必要なスキャン周期の１周期分の時間は１４ｍｓに設定されている（図２（ｂ）を参照）。

送信器２０が受信器１０に送信する無線信号は、図２（ａ）に示すようなフォーマットが採用されており、プリアンブルＰＡ、ユニークワードＵＷ、宛先アドレスＤＡ、送信元アドレスＳＡ、メッセージＭＧ、及び、誤り検出符号ＣＲで構成されている。プリアンブルＰＡは、例えば０と１を交互に繰り返すビット同期パターンからなるビット列であり、先頭ビットは０、最終ビットは１に設定され、このビット列を受信する間に受信器は周波数引き込みを行うことができる。ユニークワードＵＷは、プリアンブルＰＡとは異なるビットからなり、本実施の形態においては、３２ビットの長さに設定されている。宛先アドレスＤＡは、無線信号の宛先となる受信器１０を識別するためのビット列であり、送信元アドレスＳＡは、無線信号を送信した送信器２０を一意に識別するためのビット列である。また、メッセージＭＧは、送信器２０が送信を行う送信情報を含むビット列であり、送信する送信情報の内容に応じて、ビット長を可変とすることができる。誤り検出符号ＣＲはＣＲＣからなるビット列であり、送受信時において、少なくともメッセージＭＧを構成するビット列にビット反転などの異常を検出することが出来るように設定されている。

ここで、受信器１０が無線信号を受信する際の動作について説明を行う。まず、受信器１０の制御部１１は、スキャン周期ごとに受信部１２を起動し、受信部１２を用いてスキャン対象の全ての無線チャンネルにおける信号強度を測定する。測定した測定結果は、制御部１１により記憶部１３に逐次記憶される。各無線チャンネルにおける信号強度は、例えば図２（ｃ）に示すような結果となり、以下の説明では、Ｃｈ４を最大として、Ｃｈ２、Ｃｈ１、Ｃｈ５、Ｃｈ３、Ｃｈ６、Ｃｈ７の順で徐々に信号強度が小さくなっているものとして説明を行う。なお、Ｃｈ１〜５は、受信部１２において有効な信号強度と判断する閾値ｔｈよりも信号強度が大きく、Ｃｈ６、７は、閾値ｔｈよりも小さな信号強度である。

次に制御部１１は、信号強度が最も大きな無線チャンネル（ここではＣｈ４）の無線信号を受信対象の無線チャンネルとして、受信部１２に無線チャンネルを指定し、受信部１２による無線信号の受信を開始させる。受信部１２は、受信対象の無線チャンネルに固定し、プリアンブルＰＡ、ユニークワードＵＷ、宛先アドレスＤＡ、送信元アドレスＳＡ、メッセージＭＧ、誤り検出符号ＣＲに対応するビットパターンの検出を行う。また受信部１２は、各ビットパターンが正しく検出され、誤り検出符号に基づく信号情報の異常が無く、さらに宛先アドレスＤＡに自機が送信対象として含まれていれば、有効な無線信号であると判断し、メッセージＭＧに格納された情報を制御部１１に出力する。これにより、信号強度が最も大きな無線チャンネルに流れる無線信号を、受信器１０により正しく受信することができる。

一方、制御部１１は、受信部１２において、受信対象の無線チャンネルから各ビットパターンの検出が正常に行えなかった場合や、宛先アドレスＤＡに自機が含まれていない場合には、受信部１２による当該無線チャンネルにおける無線信号の受信を中断させる。その後、制御部１１は、記憶部１３に記憶された無線チャンネルごとの信号強度から、２番目に大きな信号強度である無線チャンネル（ここではＣｈ２）を受信対象の無線チャンネルとして受信部１２に指定し、受信部１２に無線信号の受信を開始させる。

制御部１１は、受信部１２によって有効な無線信号が受信され、受信信号に含まれるメッセージＭＧが取得できるまで、３番目（Ｃｈ１）、４番目（Ｃｈ５）…と、信号強度の大きな無線チャンネルから順に、上述の受信動作を繰り返し行う。ただし、受信対象とする無線チャンネルの信号強度が、閾値ｔｈよりも小さな信号強度である場合には、以降の無線チャンネルにおける受信を行わず、再び所定のスキャン周期ごとに信号強度の測定を開始する。すなわち、図２（ｃ）に示す信号強度の場合には、Ｃｈ４、Ｃｈ２、Ｃｈ１、Ｃｈ５、Ｃｈ３の順に、有効な無線信号を受信するまで無線信号の受信が試みられる。また、Ｃｈ３での無線信号の受信を試みても、有効な無線信号が受信できていなければ、再びスキャン周期ごとに信号強度の測定が開始される。

このように、信号強度が大きな無線チャンネルでの受信が優先して行われるので、電力の漏洩により信号強度が閾値ｔｈを超える無線チャンネルでの受信が開始され、送信器が送信した無線チャンネルにおける無線信号が見逃されることを低減することができる。

また、信号強度の大きな無線チャンネルから順に無線信号が受信できるまで受信処理を行うことで、信号強度が大きな無線信号の宛先に自機が含まれない場合でも、他のチャンネルに流れる無線信号を受信することができる。これにより、異なる無線通信システムを近接配置した場合であっても、それぞれが送受信する無線信号によって、自機を宛先に含む無線信号を見逃すことを低減することができ、通信効率を高めることができる。

なお、受信部１２が各ビットパターンの検出が正常に行えなかった場合や、宛先アドレスＤＡに自身が含まれていない場合には、再度、信号強度の測定を行い、信号強度が次に強い無線チャンネルを受信対象とするようにしても良い。このようにすれば、常に最新の信号強度に基づいて無線信号を受信することが可能となり、新たに送信された無線信号を見逃す可能性を低減することができる。

また、本実施の形態においては、本無線通信システムをドアホンシステム及び照明制御システムに適応する例について説明したが、これは適応できるシステムを制限するものではなく、遠隔検診システムなどの種々のシステムに適応することができる。

１０受信器
１１制御部
１２受信部
１３記憶部
２０ａ…２０ｄ、２０ｘ…２０ｚ送信器
２１送信部
ＰＡプリアンブル
ＵＷユニークワード
ＤＡ宛先アドレス
ＳＡ送信元アドレス
ＭＧメッセージ
ＣＲ誤り検出符号

Claims

互いに周波数の異なる複数の無線チャンネルを択一的に選択して無線信号を送信する送信器と、
前記送信器から送信された無線信号を受信する受信器とを備え、
前記無線信号は、送信先の受信器を示す送信先アドレスを含み、
前記受信器は、
所定のスキャン周期ごとに、スキャン対象の無線チャンネルを順次切り替え、無線チャンネルごとの信号強度を測定する信号強度検出部と、
前記信号強度検出部により測定された無線チャンネルごとの信号強度を記憶する記憶部と、
前記スキャン対象の無線チャンネルのうち、前記記憶部に記憶された信号強度が大きな無線チャンネルを優先して無線信号の受信を行う信号受信部とを備え、
前記信号受信部は、前記スキャン対象の無線チャンネルのうち、前記記憶部に記憶された信号強度の大きい方から順次に、受信した無線信号の前記送信先アドレスが自器を送信先として含むまで、無線チャンネルを切り替えて当該無線チャンネルの無線信号を受信する
ことを特徴とする無線通信システム。