JP5582144B2

JP5582144B2 - 無線通信装置

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Publication number: JP5582144B2
Application number: JP2011530736A
Authority: JP
Inventors: 嘉茂吉川; 克典谷江; 博己豊田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2030-08-26
Also published as: KR20120083317A; WO2011030515A1; US20120140839A1; JPWO2011030515A1; US8559548B2; CN102484853B; EP2477444A1; EP2477444A4; CN102484853A; EP2477444B1

Description

本発明は、電波による無線通信を行う無線通信装置に関する。特に、電子レンジが動作している環境下で通信を行った時に、電子レンジからの不要輻射の影響で通信距離が低下することを防ぐことのできる無線通信装置に関する。

電子レンジのマグネトロンは周波数２．４５ＧＨｚ付近で発振し、周囲の環境に対して不要輻射波を放射する。そのため、この周波数帯で無線通信を行う無線通信装置の通信距離が、電子レンジからの不要輻射の影響で極端に短くなる、或いは、無線通信装置の通信が不可能になるといった問題が発生する。この問題を回避するための無線通信装置が提案されている（例えば、特許文献１〜３を参照）。

電子レンジは商用電源（ＡＣ１００Ｖ、２００Ｖ等）で動作しており、その交流周波数は５０Ｈｚまたは６０Ｈｚである。そして電子レンジの電圧は、周期的に電圧０Ｖの点（ゼロクロス点）を通り、このゼロクロス点付近でマグネトロンの発振が一時的に停止する。従来の無線通信装置は、このゼロクロス点に同期させて無線送信を行うものである。

しかしながら従来の方法では以下のような課題がある。

（１）対策通信（ゼロクロス点を狙った送信）を行った場合に、実効的な伝送速度が低下する。

（２）電子レンジが動作していない時、および、動作している場合であっても、条件によっては、対策通信を行わずに通常通信とした方が高い伝送速度を得ることができる。しかしながら、従来の無線通信装置では、電子レンジの動作状態を正確に把握できないため、妨害を確実に防ぐためには、常に対策通信を行うことが必要となっている。

なお、上記の、対策通信を行わずに通常通信とした方がよい条件とは、無線通信装置同士の距離が近い場合、電子レンジの火力制御によりマグネトロンの発振強度が下がった場合、または、発振が一時的に停止した場合などである。

以上述べたように、従来の技術では、対策通信を行った際に実効的な伝送速度が低下すること、および、妨害を確実に防ぐためには、常に対策通信を行うことが必要であるという課題がある。

特開２００２−１１１６０３号公報特開２００２−３１９９４６号公報特開２００２−３２３２２２号公報

上記課題を解決するために、本発明の無線通信装置は、対策通信を行った際にも実効的な伝送速度が低下せず、かつ、妨害を確実に防ぐために、常に対策通信を行う必要のない、無線通信装置を得るものである。

本発明の無線通信装置は、データを受信する受信部と、受信部で受信したデータから電力輻射を検出する電力輻射検出部と、電力輻射が停止する停止タイミングを検出するタイミング検出部と、電力輻射検出部が、電力輻射を検出した場合に、通常通信モードから回避通信モードに切り替える制御部と、回避通信モードにおいて、送信時間Ｔ_１および送信周期Ｔ_２を、Ｔ_１＝Ｔ_０／２／Ｍ、かつ、Ｔ_２＝Ｔ_０／２、（Ｔ_０：商用交流電源の周期，Ｍ≧４）、の関係とした送信パケットを作成する送信部と、送信パケットの送信出力を通常通信モードのＴ_２／Ｔ_１倍に設定する送信出力可変部と、送信パケットの送信伝送レートを通常通信モードのＴ_２／Ｔ_１倍に設定する送信伝送レート可変部とを備え、送信部は、停止タイミングに同期したタイミングで、送信パケットを送信するものである。

このような構成により、妨害を確実に防ぐために、常に対策通信を行う必要がなく、かつ、電子レンジ動作中でも実効的な伝送速度が低下しない無線通信装置を実現できる。

図１は、本発明の第１の実施の形態における、無線通信装置の構成を示すブロック図である。図２は、本発明の第１の実施の形態における、電子レンジからの輻射波強度の時間変化を示す図である。図３は、本発明の第１の実施の形態における、無線通信装置の送信パケットの構成を示す図である。図４は、本発明の第１の実施の形態における、通常通信モードにおける、無線通信装置の送信動作を示すフローチャートである。図５は、本発明の第１の実施の形態における、回避通信モードにおける、無線通信装置の送信動作を示すフローチャートである。図６は、本発明の第２の実施の形態における、無線通信装置の送信パケットの構成を示す図である。図７は、本発明の第３の実施の形態における、無線送受信システムの概略図である。図８は、本発明の第３の実施の形態における、商用電源無線通信装置の構成の一例を示すブロック図である。図９は、本発明の第３の実施の形態における、商用電源無線通信装置の処理を説明するための図である。図１０は、本発明の第３の実施の形態における、電池電源無線通信装置の構成の一例を示すブロック図である。図１１は、本発明の第３の実施の形態における、商用電源無線通信装置の動作について説明するためのフローチャートである。図１２は、本発明の第３の実施の形態における、電池電源無線通信装置の動作について説明するためのフローチャートである。図１３は、本発明の第３の実施の形態において、電池電源無線通信装置が電波リモコンの場合における動作を説明するためのフローチャートである。図１４は、本発明の第４の実施の形態における、商用電源無線通信装置の処理フローを説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、こ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。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における無線通信装置の構成を示すブロック図である。無線通信装置３０１は、送信部３０２、受信部３０３、送信出力可変部３０４、送信伝送レート可変部３０５、電力輻射検出部３０６、タイミング検出部３０７、制御部３０８、およびアンテナ３０９を備える。

無線通信装置３０１は、データの送信機能と受信機能とを備えている。無線通信装置３０１が通信に用いる無線周波数は、２．４〜２．５ＧＨｚの範囲であり、通信チャンネルを変更することができる。また、無線通信装置３０１は、二つのモード、後述する通常通信モードと回避通信モードとを切り替えてデータを送受信することができる。無線通信装置３０１の変調方式はＦＳＫ方式であり、通常通信モードにおける送信出力は１０ｍＷ、データの伝送速度は２５０ｋｂｐｓである。

まず、無線通信装置３０１の各機能ブロックについて簡単に説明する。受信部３０３は、アンテナ３０９からデータを受信する。電力輻射検出部３０６は、受信部３０３で受信されたデータから、後述する方法で電子レンジによる電力輻射を検出する。

タイミング検出部３０７は、電力輻射検出部３０６によって検出された電力輻射の変動から、電子レンジからの電力輻射が停止する停止タイミングを検出する。

制御部３０８は、電力輻射検出部３０６が電子レンジからの電力輻射を検出した場合に、通常通信モードから回避通信モードに切り替える。

送信部３０２は、回避通信モードにおいて、送信時間（パケットの時間長）Ｔ_１および送信周期Ｔ_２を、Ｔ_１＝Ｔ_０／２／Ｍ、かつ、Ｔ_２＝Ｔ_０／２、（Ｔ_０：商用交流電源の周期，Ｍ≧４）、の関係とした送信パケットを作成する。また、送信部３０２は、タイミング検出部３０７が検出した停止タイミングに同期したタイミングで、送信パケットを送信する。

送信出力可変部３０４は、回避通信モードにおいて、送信パケットの送信出力を通常通信モードのＴ_２／Ｔ_１倍に設定する。

送信伝送レート可変部３０５は、回避通信モードにおいて、送信パケットの送信伝送レートを通常通信モードのＴ_２／Ｔ_１倍に設定する。

次に、無線通信装置３０１の受信系について詳細に説明する。アンテナ３０９で受信された信号は、受信部３０３で処理される。受信部３０３には電力輻射検出部３０６が接続されている。電力輻射検出部３０６は、ＲＳＳＩ（ＲｅｃｅｉｖｅｄＳｉｇｎａｌＳｔｒｅｎｇｔｈＩｎｄｉｃａｔｏｒ）回路を含み、受信信号の電力レベルを検出する機能を有している。電力輻射検出部３０６は、電子レンジが動作し、電子レンジから電波が輻射されると、そのレベルの有無および時間的な変動を検出する。そして、電力輻射検出部３０６に接続されたタイミング検出部３０７が、電子レンジからの輻射が中断するタイミングを検出する。

図２は、本発明の第１の実施の形態における、電子レンジからの輻射波強度の時間変化を示す図である。図２では、低雑音増幅器を前段に設けたスペクトラムアナライザの周波数ＺｅｒｏＳｐａｎモードを用いて、電子レンジの動作時に輻射される周波数２．４６ＧＨｚの輻射波を測定したときの、輻射波強度の時間変化の例を示している。

電子レンジは、商用電源６０Ｈｚ（または５０Ｈｚ）で動作し、インバータ方式の場合には６０Ｈｚを両波整流した１２０Ｈｚの電圧波形に対して、インバータのスイッチング（スイッチング周波数２０ｋＨｚ程度）を行っている。そのため、輻射波強度は、１／１２０秒（＝８．３３ｍ秒）毎に電圧のゼロクロス点を通る。電子レンジのマグネトロンは、このゼロクロス点付近の時間帯で発振を停止している。図２の例では、１．８ｍ秒間の停止時間があり、この時間帯には、電子レンジからの輻射は実質的に無くなっていることがわかる。この１．８ｍ秒間に無線通信装置３０１から送信された高周波信号は、電子レンジからの電力輻射の影響を受けずに、受信側の無線通信装置で受信される。

無線通信装置３０１は、その回避通信モードでは、電力輻射検出部３０６が図２に示す輻射波強度を検出し、タイミング検出部３０７が、電子レンジからの輻射が停止しているタイミングに同期したタイミング信号を生成する。

次に、無線通信装置３０１の送信系について詳細に説明する。無線通信装置３０１の送信系は、送信部３０２と、送信部３０２の送信伝送レートを変更するための送信伝送レート可変部３０５と、送信部３０２からの送信信号を増幅する送信出力可変部３０４とを含み、送信出力可変部３０４の出力がアンテナ３０９より放射される。制御部３０８は、無線通信装置３０１の受信系および送信系の制御を行う。

前述のように、受信系の電力輻射検出部３０６により電子レンジからの電力輻射が検出されると、無線通信装置３０１は、データ送信動作時には、通常通信モードから電子レンジの輻射の影響を回避する回避通信モードに移行する。

ここで、無線通信装置３０１の回避通信モードでの動作を説明する。制御部３０８は、タイミング検出部３０７で生成されたタイミング信号のタイミングで送信パケットを送信するように、送信部３０２を制御する。このとき、送信伝送レート可変部３０５は伝送レートを通常通信モードよりも大きな値に変更する。また、送信出力可変部３０４は送信出力を通常通信モードよりも大きな値に変更する。

図３は、本発明の第１の実施の形態における無線通信装置３０１の送信パケットの構成を示す図である。図３の上段は通常通信モードにおける送信パケット構成であり、その下段は回避通信モードにおける送信パケット構成である。電子レンジからの輻射が検出されていない通常通信モードにおいては、送信パケットは、前述のように、送信出力１０ｍＷ、送信伝送レート２５０ｋｂｐｓで送信される。この送信パケットは、図３の上段に示すように、ビット同期データ、フレーム同期データ、アドレスデータ、送信データ、およびエラーチェックデータを含む。

通常通信モードにおける送信パケットの時間長は、電子レンジの発振の停止期間よりも長い。このため、通常通信モードにおいては、電子レンジの動作中は、無線通信装置３０１からの送信パケットは、電子レンジからの輻射により受信妨害を受け、ビットエラーが発生する可能性がある。このため正常に通信できる通信距離が著しく低下する可能性がある。

無線通信装置３０１は、タイミング検出部３０７で生成されたタイミング信号により、電子レンジの発振停止タイミングを知ることができる。例えば、電力輻射検出部３０６が、電子レンジからの輻射に特徴的な周期である、Ｔ_０／２＝８．３３ｍｓの周期で繰り返す電力輻射を検出した場合、制御部３０８は、電子レンジからの妨害の影響ありと判断し、回避通信モードに移行する。回避通信モードでは、無線通信装置３０１は、発振停止タイミングに合わせて送信パケットを送信する。

無線通信装置３０１の送信部３０２は、回避通信モードにおいて、商用交流電源の周期Ｔ_０に対して、送信パケットの送信時間（時間長）Ｔ_１を、Ｔ_１＝Ｔ_０／２／Ｍ（Ｍの値は４以上であり、好ましくは８以上）とし、かつ送信周期Ｔ_２を、Ｔ_２＝Ｔ_０／２とした送信パケットを作成する。そして、送信出力可変部３０４および送信伝送レート可変部３０５が、送信パケットの送信出力および送信伝送レートを、それぞれ通常通信モードのＴ_２／Ｔ_１倍に設定している。図３は、Ｍ＝８の場合を示している。この場合、Ｔ_２／Ｔ_１＝８となり、送信出力は８０ｍＷ、送信伝送レートは２Ｍｂｐｓにそれぞれ変更される。

また、回避通信モードにおいて、一つの送信パケットの送信時間（時間長）Ｔ_１に、送りたい送信データが全て入らない場合は、送信部３０２は、データを分割し、複数の送信パケットとして、送信周期Ｔ_２毎に送信を繰り返し行う。

本実施の形態においては、通常通信モードでの送信出力１０ｍＷ、伝送レート２５０ｋｂｐｓに対して、回避通信モードでは、伝送レートを８倍にするとともに、送信出力も同じく８倍としている。このため、データ１ビットあたりのエネルギー（エネルギー密度）が変わらないので、無線通信の通信距離を、通常通信モードと回避通信モードとでほぼ同じとすることができる。また平均伝送レートも両者でほぼ同じにできる。したがって、本実施の形態の無線通信装置３０１によれば、電子レンジの電力輻射の影響を回避する回避通信モードにおいても、通常通信モードとほぼ同等の通信距離および伝送レートを維持することができ、実効的な伝送速度も低下しない。

さらに、無線通信装置３０１においては、平均送信出力が、通常通信モードおよび回避通信モードの両者共に１０ｍＷである。日本をはじめ世界の各国では、各無線周波数バンドにおいて、それぞれ平均送信出力の上限値が規定されている。例えば、２．４ＧＨｚバンドでは、平均送信出力の上限値が、最大１０ｍＷ（周波数拡散等を行わない場合）と規定されている。通常通信モードでは、送信出力１０ｍＷ、伝送レート２５０ｋｂｐｓで連続的な、比較的長い送信パケットで送信が行われる。一方、回避通信モードでは、送信出力８０ｍＷ、伝送レート１Ｍｂｐｓで送信周期Ｔ_２の１／８の時間だけの短い送信パケットで送信が行われる。よって、無線通信装置３０１によれば、前述した平均送信出力の規定を満たすことができる。

無線通信装置３０１の制御部３０８はマイクロコンピュータで構成されており、受信部３０３、電力輻射検出部３０６、タイミング検出部３０７、送信出力可変部３０４、送信部３０２、および送信伝送レート可変部３０５を、それぞれ制御する。

図４は、本発明の第１の実施の形態における、通常通信モードにおける無線通信装置３０１の送信処理を示すフローチャートである。送信動作が開始されると、送信部３０２は、図３の上段に示した送信データを作成し（ステップＳ１０１、送信データ作成ステップ）、作成した送信データに基づいて変調を行う（ステップＳ１０２、変調ステップ）。さらに、送信部３０２は、変調信号を高周波処理により高周波信号に変換し、高周波信号を増幅した送信信号が、アンテナ３０９より放射される（ステップＳ１０３、高周波処理ステップ）。

図５は、本発明の第１の実施の形態における、回避通信モードにおける、無線通信装置３０１の送信処理を示すフローチャートである。送信動作が開始されると、送信部３０２は、図３の下段に示した送信データを作成する（ステップＳ２０１、送信データ作成ステップ）。ここで、送信部３０２は、送信データを前述したサイズ（送信時間（時間長）Ｔ_１）に分割して送信パケットを作成する。分割された送信パケット（分割パケットとも記す）は、送信時間Ｔ_１の時間長をもつパケットであり、電子レンジの発振が停止しているタイミングを狙って送信される。

送信データの作成が終わると、制御部３０８は、送信タイミングかどうかの判断を行う（ステップＳ２０２）。制御部３０８は、送信タイミングを、タイミング検出部３０７で検出されたタイミング信号に基づいて判断する。送信タイミングになると、送信部３０２は送信データを変調し（ステップＳ２０３、変調ステップ）、高周波信号に変換し、高周波信号を増幅した送信信号がアンテナ３０９より放射される（ステップＳ２０４、高周波処理ステップ）。

次に、制御部３０８は、送信すべき分割パケットが残っているかの判断を行う（ステップＳ２０５）。分割パケットが残っているときは、制御部３０８は、ステップＳ２０２に戻って送信タイミングかどうかの判断を行い、送信タイミングであると判断したら、制御部３０８は、送信部３０２に分割パケットを送信させる。送信部３０２は、同様にして残りの分割パケットの送信を行う（ステップＳ２０３，ステップＳ２０４）。制御部３０８は、分割パケットの残りがなくなったかを判断し、なくなったと判断したとき、パケット送信処理を終了する（ステップＳ２０５）。

なお、本実施の形態においては、制御部３０８による通常通信モードから回避通信モードへの移行判断を、電力輻射検出部３０６が検出した周期的な電力レベルに基づいて行う例を示したが、本発明はこの例に限定されるものではない。電力輻射検出部３０６は、周期的あるいは断片的に受信、復調したデータのビットエラーが発生することを基に、電子レンジの電力輻射の影響を受けていることの判断を行ってもよい。より具体的には、電力輻射検出部３０６は、受信データのビットエラーが周期Ｔ_０／２で周期的に発生している場合に、電力輻射ありと検出し、タイミング検出部３０７は、受信データのビットエラーが発生しないタイミングより電力輻射が中断する停止タイミングを検出する。このような方法によっても、電子レンジの輻射が発生していることを検出し、電子レンジからの不要輻射の影響を回避して通信を継続することができる。

また、電力輻射検出部３０６は、相手側の無線通信装置からの送信がないときに検出される受信電力が周期Ｔ_０／２で周期的に発生している場合に、電力輻射ありと検出し、タイミング検出部３０７は、受信データのビットエラーが発生しないタイミングより電力輻射が中断する停止タイミングを検出することも可能である。このような方法によれば、電子レンジの輻射が発生していることを事前に検出し、電子レンジからの不要輻射の影響を回避して通信を行うことが可能である。

また、制御部３０８は、無線通信装置３０１と通信を行っている相手側無線通信装置から送信された送信パケットに含まれる、電子レンジが動作していることを示す情報に基づいて、電力輻射の有無の判断を行ってもよい。

なお、本実施の形態においては、回避通信モードにおける送信パケットの送信時間（時間長）Ｔ_１を、Ｔ_１＝Ｔ_０／２／Ｍ（Ｍ＝８）とした例を示したが、Ｍの値としては、Ｍ≧４を満たす任意の数（小数含む）を取ることができる。

なお、本実施の形態においては、制御部３０８をマイクロコンピュータで構成した例を示したが、本発明はこの例に限定されず、制御部３０８は、任意のデジタルロジック回路やアナログ回路を用いて構成することもできる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図６は、本発明の第２の実施の形態における無線通信装置４０１の送信パケットの構成を示す図である。無線通信装置４０１の構成は、図１に示した第１の実施の形態の無線通信装置３０１の構成と同様である。無線通信装置４０１は、第１の実施の形態の無線通信装置３０１と比較して、タイミング検出部３０７の動作が異なる。無線通信装置４０１は、第１の実施の形態で説明した通常通信モードに代えて、タイミング検出を行うためのタイミング検出モードの動作を行う。タイミング検出モードでは、無線通信装置４０１は、送信周期Ｔ_３＝Ｔ_０／２＋Ｔ_４（ずれ時間Ｔ_４は、−Ｔ_０／２≦Ｔ_４≦Ｔ_０／２となる任意の時間）で、回避通信モードで送信される分割パケットと同じ構成の送信パケット（送信時間（時間長）Ｔ_１）を送信する。

図６の上段に示すタイミング検出モードの例では、ずれ時間Ｔ_４＝−Ｔ_０／２／８としている。ずれ時間Ｔ_４が送信周期Ｔ_２よりも少し短くなっているため、送信パケットが送信されるタイミングによって、電子レンジの輻射の影響を受ける送信パケットと受けない送信パケットが生じる。図６の例では、破線丸マークで示した送信パケット、すなわち（１）番目と（９）番目の送信パケットが、電子レンジからの電力輻射の影響を受けずに相手側無線通信装置５０１で受信されることになる。

ここで、相手側無線通信装置５０１も、無線通信装置３０１，４０１と同様な機能、構成を有するものであるとする。そうすると、相手側無線通信装置５０１は、受信したパケットに含まれるデータの内容から（１）番目の送信パケットと（９）番目の送信パケットが正常に受信されたことを知ることができる。また、相手側無線通信装置５０１は、（２）番目から（８）番目までの送信パケット、（１０）番目の送信パケット、および（１１）番目の送信パケットのデータについて、いくつかのビットがエラーとなっていることをエラー検出符号などで知ることができる。そこで、相手側無線通信装置５０１のタイミング検出部３０７は、（１）番目または（９）番目の送信パケットのタイミングを起点として、パケットを受信するタイミングまたはパケットを送信するタイミングを示すタイミング信号を発生することができる。

そして、無線通信装置４０１は、相手側無線通信装置５０１から発生されたタイミング信号に基づいて送信された応答パケットを受信することにより、応答パケットの内容から（１）番目および（９）番目の送信パケットのタイミングが輻射の影響を受けないタイミングであると知ることができる。この情報に基づいて、無線通信装置４０１のタイミング検出部３０７は、タイミング信号を発生することができる。

タイミング検出部３０７でタイミング信号が発生されると、無線通信装置４０１の制御部３０８は、図６下段に示すような回避通信モードに移行する。この回避通信モードは、第１の実施の形態で説明した回避通信モードと同様のものである。

本実施の形態の無線通信装置４０１によれば、第１の実施の形態で説明した無線通信装置３０１のように、通常通信モードで運用しながら、電子レンジの輻射の影響の有無をモニター、または検出することが不要となる。また、第２の実施の形態における無線通信装置４０１においては、タイミング検出モードと回避通信モードの動作とは類似しているので、分割パケットの送信周期をずれ時間Ｔ_４異ならせるだけで実現できる。

無線通信装置４０１は、通常はタイミング検出モードで運用し、受信側無線通信装置５０１からビットエラーが発生したと通知があった場合に、電力輻射検出部３０６が電子レンジの動作が開始したとみなし、タイミング検出部３０７がタイミング検出を行って、タイミング信号の発生が完了した時点より回避通信モードに移行することができる。このように、本実施の形態の無線通信装置４０１によれば、電子レンジ動作の有無に関わらず常に良好な通信を継続することができる。

ここで、無線通信装置４０１が、常に回避通信モードで動作する場合について検討する。常に回避通信を行う場合、電子レンジが停止した後、通信に影響を受けない状態が継続する。この状態で長時間運用すると、無線通信装置４０１はタイミング信号の誤差を補正できないので、商用電源の周期と無線通信装置４０１の基準信号（例えば水晶振動子）の誤差により、タイミング信号が正しいタイミング（商用電源の周期）からずれることが考えられる。この状態で電子レンジの動作が開始すると、輻射のタイミングに無線通信装置の送信タイミングが重なってしまう可能性がある。この場合、すべての分割パケットが受信不能となり一時、通信が途絶えてしまう可能性がある。

これを避けるために、無線通信装置４０１は、常時はタイミング検出モードで運用し、電子レンジの輻射の影響が現れたら回避通信に移行し、ある程度の時間経過後には、再びタイミング検出モードに戻って電子レンジの影響が継続しているか確認する動作を行うことが望ましい。

また、電力輻射検出部３０６が受信側の無線通信装置５０１でビットエラーが発生したことを応答パケットの内容により検出したときには、無線通信装置４０１の制御部３０８は送信部３０２を制御して、次の送信タイミングを送信周期Ｔ_２とは異なるタイミングとした後、送信時間Ｔ_１、送信周期Ｔ_２で送信パケットを送信してもよい。これにより、受信側でビットエラーが発生したときに送信タイミングを送信周期Ｔ_２とは異なったタイミングにずらすので、これを繰り返すことによって、電子レンジが輻射を停止するタイミングまで送信タイミングをずらすことができる。

なお、本実施の形態においては、ずれ時間として、Ｔ_４＝−Ｔ_０／２／８とした例を用いて説明を行ったが、ずれ時間として、−Ｔ_０／２≦Ｔ_４≦Ｔ_０／２となる任意の時間を選ぶことができる。

（第３の実施の形態）
第１の実施の形態および第２の実施の形態においては、無線通信装置４０１または相手側無線通信装置５０１を用いて、電子レンジからの電力輻射の影響を受けずに通信を行う例を示した。本発明の第３の実施の形態においては、電子レンジ（商用電源無線通信装置）と、無線通信端末や電波リモコン等の電池によって駆動する無線通信装置（電池電源無線通信装置）とを含む無線送受信システムにおいて、同様の効果を得ることのできる例を説明する。

図７は、本発明の第３の実施の形態における無線送受信システム４００の概略図である。無線送受信システム４００は、商用電源無線通信装置１００と複数の電池電源無線通信装置２００，２００’とを含む。

商用電源無線通信装置１００は、例えばＩＳＭバンド帯の無線通信性能に影響を及ぼす電子レンジである。

電池電源無線通信装置２００の一例としては、例えばＩＳＭバンド帯（２．４ＧＨｚ帯）の無線周波数を使う無線通信端末や電波リモコンである。電池電源無線通信装置２００は、電池電源無線通信装置２００同士で無線通信する場合もあれば、商用電源無線通信装置１００と無線通信する場合もある。

図８は、本発明の第３の実施の形態における商用電源無線通信装置１００の構成の一例を示すブロック図である。商用電源無線通信装置１００は、電源制御部１０１、周波数検出部１０２、パイロット信号作成部１０３、無線送受信部１０４、および、機器制御部１０５を含む。

電源制御部１０１は、商用電源ラインから供給される商用交流電源を整流、昇圧することで直流高電圧を得る。図９は、本発明の第３の実施における商用電源無線通信装置１００の処理を説明するための図である。図９における（Ａ）は、商用交流電源を全波整流した信号波形である。また、図９における（Ｂ）は、図９における（Ａ）の波形を昇圧した後に整流し、リップル分を取り、マグネトロンのアノードに加えるマグネトロンのアノード電圧である。電源制御部１０１は、商用電源ラインから図９における（Ｂ）の波形のアノード電圧を得た後に、周波数検出部１０２やパイロット信号作成部１０３に出力する。なお、商用電源無線通信装置１００からは図９における（Ｂ）の波形の電波が発せられることで、周囲の電池電源無線通信装置２００への通信妨害となる。

なお、マグネトロンで高周波の大電力を得るには、上記の通り、その電力は商用交流をそのまま昇圧トランスで昇圧し、整流した直流高電圧を用いてもよいし、一旦、商用交流を整流し、インバータ回路でチョッパーし、その信号を昇圧し、その後整流することで直流高電圧を得てもよく、どちらの方法であっても商用交流電源はサイン波により構成されているため、極性反転するゼロクロス前後は電圧が低く、図９における（Ｂ）のような波形が得られる。

周波数検出部１０２は、電源制御部１０１から出力されるアノード電圧から、周期的に表れるゼロボルト（ＺＶ）のタイミングを検出する。図９の場合では、周期性は点線（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ）ごとに確認でき、点線間の期間を周期とする。なお、商用交流電源が６０Ｈｚである場合、商用電源ラインから得られる周期は８．３ｍ秒である。

パイロット信号作成部１０３は、周波数検出部１０２で検出されるアノード電圧のゼロボルトの周期とタイミングに基づき、周期の整数倍ごとにパイロット信号を作成し、無線送受信部１０４に出力する。図９における（Ｃ）は、パイロット信号作成部１０３から出力されるパイロット信号の波形を示すものである。なお、図９の例ではゼロボルトの周期の２倍の時間間隔でパイロット信号を出力しているが、この時間間隔に限られるものではなく、時間精度を考慮すると周期の１００倍程度の時間間隔でパイロット信号を出力してもよい。時間間隔を延ばすことで消費電力を低減することができる。

なお、商用電源無線通信装置１００により発せられる図９における（Ｂ）の波形は、一般的に伝播距離が約２〜３ｍであることから、パイロット信号の伝播距離は少なくとも２〜３ｍ以上であって、約１０ｍ前後が望ましい。これによれば、周囲に位置するほとんどの電池電源無線通信装置２００に到達することができる。

無線送受信部１０４は、周囲に存在する電池電源無線通信装置２００に対してデータ信号やパイロット信号を送受信する。具体的には、図９における（Ｆ）のタイミングでパイロット信号を送信し、図９における（Ｅ）のタイミングでデータ信号を送受信する。

機器制御部１０５は、電池電源無線通信装置２００へ送信するデータ信号を作成する。また、機器制御部１０５は、電池電源無線通信装置２００から受信したデータ信号を解析し、それが商用電源無線通信装置１００に対する制御命令であった場合には、その制御命令に従って商用電源無線通信装置１００の制御を行なう。

なお、商用電源無線通信装置１００が電子レンジの場合、マグネトロンの定格動作電圧は数千ボルトと高く、高周波大電力を発生するために、マグネトロンへの入力もＫＷ単位の電力が必要である。そのため、ゼロクロス付近のエネルギー供給が十分でない領域では、マグネトロンが動作する電力を供給できない。つまり、アノード電圧が十分に有る時には、電波は発振されるが、ゼロクロスに近づき電圧が降下すると、発振を停止する。

また、マグネトロンからの電波出力は、マグネトロンのヒータ電力、アノード電圧が安定して供給されれば、ＩＳＭバンド内の特定の周波数帯に安定したスペクトラムを出力するが、実際には、商用交流の周期でエネルギーの印可が断続されるので、高周波電力のスペクトラムは、ＩＳＭ帯域内で経時的変調を受け、変動幅を持つことが、観測されている。

このため、マグネトロンの発生する高周波出力は、ＩＳＭバンド内の比較的広い範囲にスペクトラムを持つことが確認されている。

ＩＳＭバンド内にマグネトロンの出力するスペクトラム外の周波数帯域が存在すれば、その帯域で無線通信を行うことで、マグネトロンの影響を防ぎ、ＩＳＭバンドを使っても動作信頼性の高いリモコンを実現できるが、実際には、スペクトラムはＩＳＭ域の広範囲に拡散しており、空き帯域はほとんど無いことが確認されている。

昇圧、整流後にリップルを平滑化するために、コンデンサ等でリップル分を平滑することはできるが、マグネトロンの消費電流が大きい場合には、コンデンサによる平滑化はほとんど効果が無く、マグネトロンがコンデンサの電荷を使い切って、動作電圧以下になってしまうと、動作を停止し、商用交流のゼロクロスの前後は動作しない範囲が発生することになる（図９における（Ｂ））。

つまり、商用交流を電源として動作している限り、商用交流の周波数と同期して、図９における（Ｄ）のごとく、動作（斜線部）、非動作、動作、非動作を繰り返していることがわかる。

商用交流の周波数であるから、同一商用交流で動作している需要家内の機器は、全てこの原理で動作、非動作を繰り返していることになり、非動作の時間帯には、全ての需要家内ではＩＳＭバンド帯に影響を及ぼす電子レンジの様な大きな高周波電力を発生させる機器は全て停止していると考えることができる。

そこで、本実施の形態の電池電源無線通信装置２００は、この電子レンジの非動作タイミングに同期して、ＩＳＭバンドの無線通信を行うことで、電子レンジの影響を回避し通信成功率を向上させようとするものである。

図１０は、本発明の第３の実施の形態における、電池電源無線通信装置２００の構成の一例を示すブロック図である。電池電源無線通信装置２００は、無線送受信部２０１、パイロット信号検出部２０２、データ信号処理部２０３、および制御部２０４を有する。なお、図１０には図示していないが、電池電源無線通信装置２００は電池やバッテリを電源としている。

無線送受信部２０１は、商用電源無線通信装置１００や周囲に存在する電池電源無線通信装置２００から送信されるデータ信号を受信する。また、無線送受信部２０１は、商用電源無線通信装置１００や周囲に存在する電池電源無線通信装置２００に対してデータ信号を送信する。

パイロット信号検出部２０２は、無線送受信部２０１で受信したデータ信号中にパイロット信号が含まれているか否かを判断することでパイロット信号を検出する。

データ信号処理部２０３は、無線送受信部２０１で受信したデータ信号中に制御命令が含まれているか否かを検出する。そして、制御命令が含まれていれば、その制御命令を制御部２０４に出力する。

制御部２０４は、データ信号処理部２０３から出力される制御命令に従って、電池電源無線通信装置２００の制御を行なう。また、制御部２０４は、商用電源無線通信装置１００や周囲に存在する電池電源無線通信装置２００に送信するデータ信号を作成する。

図１１は、本発明の第３の実施の形態における商用電源無線通信装置１００の動作について説明するためのフローチャートである。まず、周波数検出部１０２は、電源制御部１０１から出力される波形（図９における（Ｂ））から、ゼロクロス信号を検出する（ステップＳ５０１）。なお、ゼロクロス信号は、図９中の１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ・・・・・の点線の箇所で検出される。

次に、パイロット信号作成部１０３は、電源制御部１０１から出力される波形と、周波数検出部１０２から出力されるゼロクロス信号とから、１Ａ、１Ｃ、１Ｅ、１Ｇ・・・・・のタイミングでパイロット信号を無線送受信部１０４へ出力し（ステップＳ５０２）、パイロット信号は、周囲の電池電源無線通信装置２００へ向けて送信される。

次に、機器制御部１０５はパイロット信号を送信した時点から８．３ｍｓの周期でデータ信号の送受信を行うためにタイマーで時間調整を行う（ステップＳ５０３）。

また、無線送受信部１０４はキャリアセンスし、データ信号が受信できるか否かを確認し（ステップＳ５０４）、ステップＳ５０４において、受信したデータ信号が自機器宛ての信号であると判定すれば、その信号を機器制御部１０５に出力し（ステップＳ５０５）、機器制御部１０５はその信号の制御命令に従って商用電源無線通信装置１００の制御を行なう。

なお、ステップＳ５０３、Ｓ５０４はデータ信号を受信した場合の処理であるが、当然に、パイロット信号を送信した時点から８．３ｍｓの周期でデータ信号の送信も行なうことができる。

商用電源を電源とする機器は、商用電源からゼロクロス信号を取得できるが、バッテリや電池を電源とする機器にあっては、ゼロクロス信号を得ることができない。そこで、本実施の形態では、商用電源を電源とする機器からバッテリや電池を電源とする機器に対してパイロット信号を送信し、ゼロクロス信号を前述のパイロット信号から得ることで、バッテリや電池を電源とする機器は、無線通信の成功確率の高いタイミングを狙って送受信し、確実に無線通信を行うことができる。

図１２は、本発明の第３の実施の形態における電池電源無線通信装置２００の動作について説明するためのフローチャートである。まず、商用電源無線通信装置１００や周囲の電池電源無線通信装置２００からのデータ信号を無線送受信部２０１が受信すると（ステップＳ６０１）、パイロット信号検出部２０２は受信したデータ信号がパイロット信号であるか否かを判定する（ステップＳ６０２）。

ステップＳ６０２において、受信したデータ信号がパイロット信号でないと判定されれば、無線送受信部２０１が商用電源無線通信装置１００からのパイロット信号を受信できるまで、ステップＳ６０１の受信を繰り返す。ステップＳ６０２において、受信したデータ信号がパイロット信号であると判定されれば、無線送受信部２０１でデータ信号をタイミング良く受信するために、８．３ｍｓ時間待ちのために調整する（ステップＳ６０３）。ステップＳ６０３のように、パイロット信号であると判定された時点から８．３ｍ秒の周期でカウントを行なうことで、データ信号の送受信タイミングを捉えることができる。

また、ステップＳ６０１からステップＳ６０３が行なわれている間に使用者からデータの入力があるか否かを確認し（ステップＳ６０４）、ステップＳ６０４においてデータ入力があれば、制御部２０４にデータ信号を出力し（ステップＳ６０５）、無線送受信部２０１は、周囲にある商用電源無線通信装置１００または電池電源無線通信装置２００へデータ信号を、パイロット信号であると判定された時点から８．３ｍ秒の周期で送信する。

また、ステップＳ６０４においてデータ入力がなければ、ステップＳ６０１のパイロット信号のサーチに戻る。

なお、電池電源無線通信装置２００は電源起動時に一定期間キャリアセンスを行なうよう設定されているので、商用電源無線通信装置から送信されるパイロット信号を受信することができ、支障なく図１２の処理を行なうことができる。

図１３は、本発明の第３の実施の形態において、電池電源無線通信装置２００が電波リモコンの場合における動作を説明するためのフローチャートである。

リモコンの操作タイミングは、機器によりまちまちで、リモコンでの操作が通常であるエアコン、テレビ、ビデオを例に取ってみると、例えばエアコンの様に、ＯＮ／ＯＦＦと温度調整の際に操作される程度の（操作インターバルが長い、頻度が低い）物から、テレビの録画予約やビデオ編集のコマ送りの様な、サイクリックな物（操作インターバルが短い、頻度が高い）まである。しかしながら、操作インターバルの短いビデオの操作の場合でも、人の操作インターバルはせいぜい０．３秒程度なので、ＺＶ（ＺｅｒｏＶｏｌｔ）信号の到来周期と比べて、操作時間の繰り返しの方が遙かに長い、従って、まずは、キーの監視を行い、キー操作がなされてから、パイロット信号をサーチする方法でよい。

そこでまず、リモコンは、利用者の操作をボタン入力によって監視し（ステップＳ７０１）、ボタン操作がされないと、ボタン操作がされるまでボタン入力を監視し続ける。ステップ６０１においてボタン入力が確認されると（ステップＳ７０２）、キャリアセンスが行われ（ステップ７０３）、パイロット信号を検出する（ステップＳ７０４）。ステップＳ７０４においてパイロット信号が見つかると、次の周期まで（８．３ｍｓ）待って（ステップＳ７０５）、利用者が操作したリモコン信号を送信する（ステップＳ７０６）。

この信号送信のタイミングは、図９で図解したように、電子レンジが高周波出力を停止している区間であり、リモコンによる制御の対象機器の一つが周期に同期したパイロット信号を送信し、リモコンのコントローラーが、パイロット信号を受信後、所定の時間待って、リモコン信号を出力する無線リモコンの通信方法を使えば、リモコン信号が電子レンジの大電力高周波信号に影響を受けることなく、送受信可能となる。

別の方法として、全時間のキャリアセンスを行い、無線信号の無い時に通信する方法でも、上述の方法と同様に、電波の空き時間をみつけて信頼性の高い無線通信をおこなうことができる。しかしながら、キャリアセンスで送信タイミングを決定する方法を実施すると、電波の無検出区間を検出するために、常時キャリアセンスを続けねばならず、結果として受信の時間が長くなりバッテリの消費が大きくなり、バッテリでの動作時間が著しく短くなる。

本実施の形態によれば、パイロット信号も、リモコン信号も所定の周期で送受信されるので、受信の為に、無線機の電源を入れておく時間をその周期のごく短時間だけにできるので、消費電力が著しく、少なくでき、バッテリ動作の機器のバッテリ寿命を著しく長くすることができる。

（第４の実施の形態）
第３の実施の形態は、商用電源無線通信装置１００がパイロット信号を送信するとして説明したが、商用電源無線通信装置１００が複数ある場合には、どの商用電源無線通信装置がパイロット信号を送信すべきか、という問題が生じる可能性がある。

パイロット信号を送信するか否かを決定する上で、使用者が任意の商用電源無線通信装置１００を手動で指定することが考えられるが、非常に手間がかかる。そこで、商用電源無線通信装置１００の間で自律的に、どちらがパイロット信号を送信するか否かを決めるようにすることが望ましい。

そこで、第４の実施の形態では、複数の商用電源無線通信装置１００の間でうまくパイロット信号を送信する商用電源無線通信装置１００を決定する手順について説明する。

予め、商用電源無線通信装置１００と電池電源無線通信装置２００とのネットワークが構築され、パイロット信号を送信する商用電源無線通信装置１００が決定されている場合であれば、その後に追加される商用電源無線通信装置１００は、パイロット信号を送信する商用電源無線通信装置１００からパイロット信号が受信できるまで待ち、パイロット信号が検出されたら以後はパイロット信号を出力しないようにすることで、パイロット信号を送信する商用電源無線通信装置１００が複数存在することはない。

しかしながら、新築住宅や、停電から復帰する（例えば、住宅用ブレーカーが遮断された後に再投入された場合を含む場合）際には、過去に設置された全ての商用電源無線通信装置１００、電池電源無線通信装置２００が一斉に通電されることになる。このような場合には、複数の商用電源無線通信装置１００の間でうまくパイロット信号を送信する商用電源無線通信装置１００を決定することができなくなる。

商用電源無線通信装置１００は、電源投入後、所定時間（例えば３周期、商用交流電源の電圧周期が６０Ｈｚの地区では２４ｍｓｅｃ、５０Ｈｚの地区では３０ｍｓｅｃ）の間にパイロット信号が受信できるか否かのサーチを行う。そして、上記所定時間を越えてもパイロット信号が検出できない場合は、第２の所定時間（例えば５０周期、商用交流電源の電圧周期が６０Ｈｚの地区では４１５ｍｓｅｃ、５０Ｈｚの地区では５００ｍｓｅｃ）待ってから、所定時間（商用電源無線通信装置ごとに固有に設定されている待ち時間＋乱数発生部によって与えられた待ち時間）後に再度、パイロット信号のサーチを行う。それでも、パイロット信号がサーチできないことを確認した後に、商用電源無線通信装置１００は、自装置がパイロット信号発信優先順位１位であると判断し、以後パイロット信号を出力する。

商用電源無線通信装置１００ごとの待ち時間の設定においては、パイロット信号発信優先順位１位としたい商用電源無線通信装置の優先順位を高くする。例えば、テレビを表示制御の制御センターと位置づけたい場合は、テレビの待ち時間を短く、優先順位１位とすることで、停電復帰やシステム投入初期には、テレビが最優先でパイロット信号を出力する、パイロット信号発信優先順位１位となることができる。

また、乱数発生部によって与えられた待ち時間とは、同一家庭内に優先順位が同じ機器が複数存在した場合（例えばテレビが２台有った場合）、パイロット信号の衝突が発生するので、それを回避するために設定されるものである。

図１４は、本発明の第４の実施の形態における商用電源無線通信装置１００の処理フローを説明するためのフローチャートである。

まず、電源が投入されると商用電源無線通信装置が駆動し、第１所定時間（例えば３周期、商用交流電源の電圧周期が６０Ｈｚの地区では２４ｍｓｅｃ、５０Ｈｚの地区では３０ｍｓｅｃ）無線信号を受信し、パイロット信号が受信できるか否かをサーチする（ステップＳ８０１）。そして、サーチすることでパイロット信号が受信できるか否かを判断（ステップＳ８０２）する。ステップＳ８０２において、商用電源無線通信装置１００がパイロット信号を受信できれば、周囲にサーチ信号を発信する他の商用電源無線通信装置が存在することを意味するので、サーチを停止し、そのパイロット信号に従って第３の実施の形態で述べたように同期をとっていく（ステップＳ８０３）。

また、ステップＳ８０２において、商用電源無線通信装置１００が、第１所定時間のうちにパイロット信号を受信できなければ、第２所定時間（例えば５０周期、商用交流電源の電圧周期が６０Ｈｚの地区では４１５ｍｓｅｃ、５０Ｈｚの地区では５００ｍｓｅｃ）、何もせずに待つ（ステップＳ８０４）。

第２所定時間が経過すると、商用電源無線通信装置１００は、さらに装置ごとに予め設定された待ち時間、何もせずに待機する（ステップＳ８０５）。なお、この待ち時間は適宜設定が可能であり、パイロット信号発信優先順位１位となった方が良い機器（例えば、家庭内の情報表示中心となり、家庭に存在する可能性の高い機器）には、短い待ち時間が設定される。

ステップＳ８０５の待ち時間が経過すると、さらに内蔵される乱数発生部（図示せず）により生成される時間、何もせずに待機する（ステップＳ８０６）。そして、乱数発生手段部が生成する時間が経過すると、第１所定時間よりも短い所定時間の間にパイロット信号が受信できるか否かをサーチし（ステップＳ８０７）、パイロット信号が受信できるか否かを判断する（ステップＳ８０８）。

ステップＳ８０８において、商用電源無線通信装置１００は、所定時間のうちにパイロット信号が受信できれば、システムエラーと判断する（ステップＳ８０９）。また、ステップＳ８０８において、商用電源無線通信装置１００は、所定時間のうちにパイロット信号が受信できなければ、パイロット信号を発信する（ステップＳ８１０）。以後は、第３の実施の形態で述べた通りの処理を行なう。

以上の通り、本実施の形態によれば、複数の商用電源無線通信装置１００の間で、自律的にパイロット信号を送信するか否かを決めることができる。

以上のように、本発明によれば、妨害を確実に防ぐために、常に対策通信を行う必要がなく、かつ、電子レンジ動作中でも実効的な伝送速度が低下しない無線通信装置を実現できる。よって、本発明は、電波による無線通信を行う無線通信装置、特に、電子レンジが動作している環境下で通信を行った時に、電子レンジからの不要輻射の影響で通信距離が低下することを防ぐことのできる無線通信装置等として有用である。

３０１，４０１，５０１無線通信装置
３０２送信部
３０３受信部
３０４送信出力可変部
３０５送信伝送レート可変部
３０６電力輻射検出部
３０７タイミング検出部
３０８制御部
３０９アンテナ
１００商用電源無線通信装置
１０２周波数検出部
１０３パイロット信号作成部
１０４無線送受信部
１０５機器制御部
２００電池電源無線通信装置
２０１無線送受信部
２０２パイロット信号検出部
２０３データ信号処理部
２０４制御部
４００無線送受信システム

Claims

データを受信する受信部と、
前記受信部で受信したデータから電力輻射を検出する電力輻射検出部と、
前記電力輻射が停止する停止タイミングを検出するタイミング検出部と、
前記電力輻射検出部が、電力輻射を検出した場合に、通常通信モードから回避通信モードに切り替える制御部と、
前記回避通信モードにおいて、
送信時間Ｔ_１および送信周期Ｔ_２を、
Ｔ_１＝Ｔ_０／２／Ｍ、かつ、Ｔ_２＝Ｔ_０／２、
（Ｔ_０：商用交流電源の周期，Ｍ≧４）、
の関係とした送信パケットを作成する送信部と、
前記送信パケットの送信出力を前記通常通信モードのＴ_２／Ｔ_１倍に設定する送信出力可変部と、
前記送信パケットの送信伝送レートを前記通常通信モードのＴ_２／Ｔ_１倍に設定する送信伝送レート可変部とを備え、
前記送信部は、前記停止タイミングに同期したタイミングで、前記送信パケットを送信する無線通信装置。
前記電力輻射検出部は、前記受信データのビットエラーが周期Ｔ_０／２で周期的に発生している場合に電力輻射ありと検出し、
前記タイミング検出部は、受信データのビットエラーが発生しないタイミングに基づいて、前記電力輻射が中断するタイミングを検出する請求項１に記載の無線通信装置。
前記電力輻射検出部は、相手側の無線通信装置からの送信がないときに前記受信電力検出部で検出される受信電力が、周期Ｔ_０／２で周期的に変動するパターンであること検出したときに電力輻射ありと検出し、
タイミング検出部は、前記受信電力が低下するタイミングに基づいて、前記電力輻射が中断するタイミングを検出する請求項１に記載の無線通信装置。
前記制御部は、前記送信部を制御して送信間隔Ｔ_３＝Ｔ_０／２＋Ｔ_４（Ｔ_４は−Ｔ_０／２≦Ｔ_４≦Ｔ_０／２）で送信パケットを送信し、
前記タイミング検出部は、前記受信部で受信した応答パケットの内容により前記停止タイミングを検出する請求項１に記載の無線通信装置。
前記電力輻射検出部が、受信側の無線通信装置でビットエラーが発生したことを応答パケットの内容により検出したときには、前記制御部は、前記送信部を制御して、次の送信タイミングを前記送信周期Ｔ_２とは異なったタイミングとした後、送信時間Ｔ_１、送信周期Ｔ_２で送信パケットを送信する請求項１に記載の無線通信装置。