JP6015545B2 - 通信装置及びタイミング調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、定期的に通信動作を実行する通信装置及びその通信装置における処理のタイミング調整方法に関する。

１以上のセンサを有し、そのセンサによる測定結果を含む無線信号を他の機器へ送信可能な通信装置が研究されている。このような通信装置は、例えば、農業用（例えば、温度または湿度センサを実装）、ヘルスケア用（例えば、心拍センサなどを実装）または医療用（例えば、心電センサ、体温センサまたは血圧センサなどを実装）といった幅広い分野への応用が期待されている。

上記のような通信装置は、例えば、人体または家畜といった移動物体に取り付けられ、外部電源からその通信装置に電力供給できないことがある。そのため、例えば、通信装置に内蔵された電源から供給される電力によってその通信装置は動作する。また、移動物体に取り付けられる通信装置は、設置場所の制約などにより小型化されることが好ましい。そのため、通信装置に内蔵される電源も小型であることが好ましい。一方、電源が小型化されると、電源の容量も小さくなる。

また、上記のような通信装置は、用途によっては、人体または動物に埋め込まれているといった、電源交換が困難な場所に設置されることがある。また、電源の交換が容易な場所に通信装置が設置されていたとしても、電源交換の頻度が高いほど、電源交換に要するコストが高くなるので好ましくない。そこで、電源交換の頻度を抑制するために、通信装置の消費電力はできるだけ少ない方が好ましい。そこで、通信装置の省電力化を図る技術が提案されている（例えば、特許文献１及び２を参照）。

例えば、特許文献１には、モーションセンサの出力に応じて監視対象の状態を検出する第１のセンサを動作させ、その第１のセンサの検出結果を送信する送信装置を有する送受信システムが開示されている。また特許文献２には、親ノードと、動作状態と休止状態とを繰り返し、動作状態においてセンサデータを取得して親ノードへ送信する複数の子ノードとを有するセンサネットワークシステムが開示されている。このセンサネットワークシステムでは、親ノードが各子ノードの動作間隔に基づいて時刻同期信号を送信するタイミングを設定し、センサデータを受信して時刻同期信号を送信するタイミングを示す信号を各子ノードへ送信する。各子ノードは、時刻同期信号を送信するタイミングに基づいて、休止状態から時刻同期信号を受信する動作状態に移行して、時刻同期信号に含まれる時刻に自己の時刻を調整する。

特開２００５−３２９８５６号公報 特開２０１０−１６５７６号公報

特許文献１に開示された技術及び特許文献２に開示された技術の何れも、通信装置の少なくとも一部について機能を停止する休止状態となる休止期間を設けることで、通信装置の電力消費量を抑制する。しかし、通信装置の各部について、機能を停止しない動作状態と休止状態とを切り替える際に、通信装置の制御部のキャッシュメモリと不揮発性のメモリ回路との間でのデータの受け渡しといったオーバーヘッド処理が生じる。このようなオーバーヘッド処理を実行するために、制御部の少なくとも一部は、例えば、数100μsec〜数100msecの期間にわたって動作するので電力を消費する。

そこで、本明細書は、通信装置の制御部について動作状態と休止状態が切り替わる際のオーバーヘッド処理に伴う電力消費を抑制可能な通信装置を提供することを目的とする。

一つの実施形態によれば、通信装置が提供される。この通信装置は、無線信号を送信または受信する無線処理部と、第１の動作を行う第１の素子と、無線処理部を介して無線通信する周期である通信周期と、第１の素子について第１の動作を行う周期である第１の動作周期と第１の素子が第１の動作を行うタイミングをずらすことが可能な第１の許容期間とを記憶する記憶部と、通信周期に基づいて設定される、無線通信に関する処理を行う通信処理期間と、第１の動作周期に基づいて設定される、第１の素子の第１の動作に関する処理を行う第１の素子処理期間との間隔を求め、その間隔が第１の許容期間内であれば、その間隔をなくすように第１の素子処理期間をずらし、通信処理期間及び第１の素子処理期間の少なくとも一方に含まれている場合は動作状態となり、一方、通信処理期間及び第１の素子処理期間の何れでもない場合に少なくとも一部の機能を休止する休止状態にする制御部とを有する。

本発明の目的及び利点は、請求項において特に指摘されたエレメント及び組み合わせにより実現され、かつ達成される。
上記の一般的な記述及び下記の詳細な記述の何れも、例示的かつ説明的なものであり、請求項のように、本発明を限定するものではないことを理解されたい。

本明細書に開示された通信装置は、通信装置の制御部について動作状態と休止状態が切り替わる際のオーバーヘッド処理に伴う電力消費を抑制することができる。

第１の実施形態による通信装置の概略構成図である。 センサ情報の一例を示す図である。 制御部の機能ブロック図である。 通信設定情報の一例を示す図である。 通信管理情報の一例を示す図である。 センサ管理情報の一例を示す図である。 センサが動作する期間、無線処理部による送信処理または受信処理の期間及び制御部が動作状態となる期間の関係の一例を示す図である。 センサ処理期間のタイミング調整の説明図である。 センサを動作状態にするタイミング及び対応するセンサ処理の開始時刻を調整するための処理の動作フローチャートである。 センサデータ履歴情報の一例を示す図である。 第２の実施形態による通信装置の概略構成図である。

以下、図を参照しつつ、第１の実施形態による通信装置について説明する。
この通信装置は、一つのセンサを有し、そのセンサは所定の動作周期で動作状態と休止状態とを繰り返し、動作状態において対象を測定する。また、この通信装置は、無線処理部を有し、その無線処理部は所定の通信周期で動作状態と休止状態とを繰り返し、動作状態においてセンサの測定値を含む無線信号を他の機器へ送信し、あるいは、他の機器からの無線信号を受信する。そしてこの通信装置は、所定の許容範囲内でセンサが動作するタイミングをずらすことで、通信装置の制御部がセンサの動作に関する処理と無線通信に関する処理とを連続してまたは同時に実行できる場合、そのようにセンサが動作するタイミングをずらす。これにより、この通信装置は、制御部について動作状態と休止状態との切替の発生を抑制することで、その切替に伴うオーバーヘッド処理の回数を削減することで、省電力化を図る。

なお、本実施形態では、通信装置は、人体に取り付けられるものとする。しかし、この通信装置は、家畜など、人体以外の動物に取り付けられてもよく、あるいは、特定の構造物に固定的に取り付けられてもよい。また、本実施形態では、通信装置は、Body Area Network（BAN）に関連する国際標準規格であるIEEE802.15.6に準拠する通信方式に従って、他の機器、例えば、サーバと通信装置との通信を中継する中継装置と無線通信する。しかし、通信装置は、他の無線通信規格に準拠する通信方式に従って他の機器と無線通信してもよい。

図１は、第１の実施形態による通信装置の概略構成図である。通信装置１は、電源１０と、電源制御部１１と、アンテナ１２と、無線処理部１３と、センサ１４と、タイマ１５と、記憶部１６と、制御部１７とを有する。

電源１０は、電源制御部１１を介して通信装置１の各部に電力を供給する。そのために、電源１０は、例えば、アルカリマンガン電池またはアルミニウム電池といった１次電池、またはリチウムイオン電池といった２次電池を有する。

電源制御部１１は、例えば、MOSFETといった、制御部１７からの制御信号によってオンとオフを切り替えるスイッチング素子を有する。そして電源制御部１１は、制御部１７からの制御信号に従って、通信装置１の各部のうち、動作状態にあるものへ電源１０からの電力を供給し、通信装置１の各部のうち、休止状態にあるものへの電力供給を停止する。

無線処理部１３は、制御部１７から受け取った信号に対する、変調といった送信処理を、例えば、IEEE802.15.6に準拠して実行する。そして無線処理部１３は、送信処理が施された信号を、アンテナ１２を介して他の機器へ送信する。また無線処理部１３は、アンテナ１２を介して他の機器から受信した信号に対する、復調といった受信処理を、例えば、IEEE802.15.6に準拠して実行する。そして無線処理部１３は、復調された信号を制御部１７へ渡す。なお、無線処理部１３は、他の無線通信規格、例えば、Bluetooth（IEEE802.15.1）（登録商標）またはZigBee（IEEE802.15.4）に準拠して、送信処理及び受信処理を実行してもよい。

センサ１４は、所定の動作を実行する素子の一例であり、例えば、所定の測定対象を測定するセンサである。本実施形態では、センサ１４は、通信装置１が取り付けられた人体のバイタル情報を測定するセンサであり、例えば、体温計、脈拍計、心電計または血圧計である。センサ１４は、制御部１７による制御にしたがって、所定の動作周期（例えば、1秒、1分、10分または1時間）ごとに、一定期間（例えば、0.1秒間、10秒間、3分間または5分間）動作状態となり、その動作状態のうちに人体のバイタル情報を測定する。そしてセンサ１４は、その測定値を制御部１７へ出力する。一方、センサ１４は、動作状態となっていない期間中は測定を行わない休止状態となっており、休止状態では、電源１０からのセンサ１４への電力供給はなされない。なお、センサ１４は、バイタル情報を測定するセンサ以外の様々なセンサの何れかであってもよい。

タイマ１５は、例えば、クロックジェネレータを有し、制御部１７へクロック信号を供給する。

記憶部１６は、例えば、不揮発性の読み出し専用の半導体メモリ回路と、揮発性の読み書き可能な半導体メモリ回路とを有する。そして記憶部１６は、制御部１７で実行されるコンピュータプログラム、センサ１４から受け取ったバイタル情報の測定値及び通信装置１が他の機器と無線通信するために用いられる情報などを記憶する。さらに記憶部１６は、センサ１４または無線処理部１３が休止状態から動作状態に復帰する際に必要となるデータを記憶する。さらにまた、記憶部１６はセンサ１４に関する情報であるセンサ情報を記憶する。

図２は、記憶部１６に記憶されるセンサ情報の一例を示す図である。センサ情報２００には、センサ１４の種別、動作周期、センサ１４が動作するタイミングをずらすことができる許容期間、及び制御部１７におけるセンサ１４の動作に伴う想定処理量が含まれる。なお、想定処理量は、演算ステップ数で表されてもよく、あるいは、制御部１７による処理時間で表されてもよい。さらに、センサ１４が動作する期間とセンサ１４の動作に伴う制御部１７が動作する期間が一致しない場合、センサ情報には、センサ１４の動作開始時刻とセンサ１４の動作に伴う制御部１７の動作開始時刻間のオフセットが含まれてもよい。

制御部１７は、例えば、一つのプロセッサと周辺回路とを有する。そして制御部１７は、無線処理部１３を介した他の機器との無線通信を制御する。また制御部１７は、センサ１４を制御し、センサ１４に定期的にバイタル情報を測定させる。そして制御部１７は、所定の通信周期ごとに、センサ１４から受け取ったバイタル情報の測定値と、通信装置１の識別情報と、通信装置１が取り付けられた人体の識別情報とを含む信号を生成し、その信号を無線処理部１３へ出力する。そして制御部１７は、無線処理部１３に、その信号をアンテナ１２を介して送信させる。

図３は、制御部１７の機能ブロック図である。制御部１７は、通信制御部２１と、センサ制御部２２と、タイミング調整部２３と、切替制御部２４と、補正部２５とを有する。制御部１７が有するこれらの各部は、例えば、制御部１７が有するプロセッサ上で動作するコンピュータプログラムにより実行される機能モジュールである。

通信制御部２１は、他の機器との接続の確立、維持及び切断といった通信制御を、例えば、IEEE802.15.6に準拠して実行する。そのために、通信制御部２１は、例えば、他の機器との接続の確立時に、他の機器と無線通信するための情報を含む信号を、アンテナ１２及び無線処理部１３を介して受信する。そして通信制御部２１は、その信号から、使用するチャネル、通信周期、１回の送信及び受信に利用可能な期間の長さなど、無線通信に必要な通信設定情報を抽出する。そして通信制御部２１は、通信設定情報を記憶部１６に記憶する。

図４は、記憶部１６に記憶される通信設定情報の一例を示す図である。通信設定情報４００には、通信装置１から他の機器へ無線信号を送信する周期である送信周期、送信時の制御部１７の想定処理量、他の機器からの無線信号を受信する周期である受信周期、及び受信時の制御部１７の想定処理量が含まれる。送信時及び受信時の想定処理量は、例えば、予め設定され、それぞれ、演算ステップ数または制御部１７による処理時間で表される。

さらに、通信設定情報には、通信装置１に割り当てられたアクティブフレームのタイミング及び使用チャネルなど、通信装置１が他の機器と通信するために使用する情報が含まれる。

また通信制御部２１は、タイマ１５から供給されたクロック信号に基づいて、通信設定情報に含まれる送信周期ごとに、センサ１４によるバイタル情報の測定値などを含む信号を生成し、その信号を無線処理部１３に出力する。また通信制御部２１は、タイマ１５から供給されたクロック信号に基づいて、通信設定情報に含まれる受信周期ごとに、他の機器からの信号を無線処理部１３から受け取る。
なお、以下では、便宜上、制御部１７にて行われる送信信号の生成及び受信信号からの情報の抽出、接続の確立、または切断などの処理を通信処理と呼び、制御部１７にて通信処理が行われる期間を通信処理期間と呼ぶ。

通信制御部２１は、通信処理が行われる度に、通信設定情報を参照して、次回の無線信号の送信のタイミング及び次回の無線信号の受信のタイミングなどを表す通信管理情報を更新し、その通信管理情報を記憶部１６に記憶する。

図５は、記憶部１６に記憶される通信管理情報の一例を示す図である。通信管理情報５００には、送信周期、送信時の想定処理量、次回送信時刻、受信周期、受信時の想定処理量及び次回受信時刻が含まれる。さらに、通信管理情報には、無線処理部１３が送信処理を開始する時刻とその送信処理に伴う制御部１７の動作開始時刻間のオフセットと、無線処理部１３が受信処理を開始する時刻とその受信処理に伴う制御部１７の動作開始時刻間のオフセットが含まれてもよい。

センサ制御部２２は、センサ１４が動作状態となる度に、センサ１４からバイタル情報の測定値を受け取り、その測定値を、測定時刻及びセンサ設定情報から定められたセンサ１４の動作期間と実際のセンサ動作期間のずれ量とともに記憶部１６に記憶する。そしてセンサ制御部２２は、センサ動作が終了すると、切替制御部２４へその旨を通知する。なお、測定時刻は、例えば、センサ１４が動作を開始した時刻、または制御部１７がセンサ１４から測定値を受け取った時刻に設定される。あるいは、センサ１４自身が制御部１７に対して測定時刻を通知する場合には、記憶部１６には、その通知された測定時刻を記憶してもよい。また以下では、便宜上、センサ１４における１回のセンシング動作に伴う制御部１７の処理をセンサ処理と呼び、制御部１７にてセンサ処理が行われている期間をセンサ処理期間と呼ぶ。

またセンサ制御部２２は、センサ１４が動作する度に、センサ情報を参照して、最新のセンサ１４の動作時刻などを表すセンサ管理情報を更新し、そのセンサ管理情報を記憶部１６に記憶する。

図６は、記憶部１６に記憶されるセンサ管理情報の一例を示す図である。センサ管理情報６００には、センサの識別情報、動作周期、許容期間、想定処理量、動作周期に基づいて設定された前回の動作時刻である前回周期動作時刻及び実際の前回の動作時刻が含まれる。さらに、センサ１４が動作する期間と制御部１７のセンサ処理期間が一致しない場合、センサ管理情報には、センサ１４の動作開始時刻とセンサ１４の動作に伴う制御部１７のセンサ処理の開始時刻間のオフセットが含まれてもよい。

タイミング調整部２３は、次の通信処理期間と次のセンサ処理期間との間隔をなくすように、センサ１４が休止状態から動作状態に切り替わるタイミング及びセンサ処理の開始時刻を、センサ１４の動作タイミングをずらすことが可能な許容期間内で調節する。以下では、便宜上、センサ１４の動作タイミングをずらすことが可能な許容期間を単に許容期間と呼ぶ。

タイミング調整部２３は、記憶部１６に記憶されているセンサ管理情報及び通信管理情報を参照して、次の通信処理期間と、次のセンサ処理期間の間隔を算出する。そしてタイミング調整部２３は、その間隔が許容期間内であれば、その間隔をなくすように、次回のセンサ１４の動作開始時刻及び対応する制御部１７のセンサ処理の開始時刻をずらす。これにより、制御部１７は、次回の通信処理とセンサ処理とを連続して、または並行して実行できる。そのため、制御部１７が動作状態となる期間と休止状態となる期間の切替回数が減るので、その切替に伴うオーバーヘッド処理も削減できる。

一方、次の通信処理期間と次のセンサ処理期間との間隔が許容期間よりも大きければ、タイミング調整部２３は、センサ１４の動作開始時刻及び対応する制御部１７のセンサ処理の開始時刻を変更しなくてもよい。この場合には、タイミング調整部２３がセンサ処理の開始時刻を変更しても、通信処理期間とセンサ処理期間の間で制御部１７が休止状態となる期間がなくならないためである。

さらに、次の通信処理期間と次のセンサ処理期間の少なくとも一部が重なっている場合も、タイミング調整部２３は、センサ１４の動作開始時刻及び対応する制御部１７のセンサ処理の開始時刻を変更しなくてもよい。この場合、すでに通信処理とセンサ処理が並行して実施されるので、通信処理期間とセンサ処理期間の間に制御部１７が休止状態となる期間が無く、オーバーヘッド処理が発生しないためである。
なお、タイミング調整部２３は、次の通信処理期間と次のセンサ処理期間の少なくとも一部が重なっている場合、通信処理期間とセンサ処理期間が重ならずに連続するように、許容期間内でセンサ１４の動作開始時刻及びセンサ処理の開始時刻をずらしてもよい。これにより、制御部１７は、制御部１７が有するキャッシュメモリにおける、通信処理に関するデータとセンサ処理に関するデータの書き換えに関する処理量を減らすことができる。

図７は、センサ１４が動作する期間、無線処理部１３による送信処理または受信処理の期間及び制御部１７が動作状態となる期間の関係の一例を示す図である。図７において、横軸は時間を表す。一番上のチャート７０１は、センサ１４が動作する期間を表す。また矢印７０２は、センサ１４が動作するタイミングをずらすことが可能な許容期間を表す。上から２番目のチャート７０３は、無線処理部１３により送信処理または受信処理が行われる期間を表す。そして一番下のチャート７０４は、制御部１７が通信処理またはセンサ処理に関して動作状態となる期間を表す。

例えば、タイミング調整部２３が、点線７１１で示された、センサ管理情報に示されたセンサの動作周期から設定されたセンサ１４が動作する期間を、実線で示された期間７２１にずらす。これにより、円７３１内に示されるように、制御部１７は、センサ１４の動作に伴うセンサ処理と受信処理に伴う通信処理が連続して実行できる。そのため、制御部１７について動作状態と休止状態が切り替わる回数が減るので、制御部１７は、点線７１１で示された期間にセンサ動作が行われた場合に必要なオーバーヘッド処理を受信時のオーバーヘッド処理と別個に実行しなくて済む。同様に、タイミング調整部２３は、センサの動作周期から設定されたセンサ１４の動作期間７１２、７１３を、それぞれ、期間７２２、７２３にずらす。これにより、円７３２、７３３内に示されるように、制御部１７は、センサ処理のために休止状態と動作状態間で切り替えるオーバーヘッド処理を、通信処理のために休止状態と動作状態間に切り替えるオーバーヘッド処理と別個に実行しなくて済む。

図８は、センサ処理期間のタイミング調整の説明図である。図８において、横軸は時間を表す。また各ブロック列において、個々のブロックは、例えば、制御部１７の処理単位時間（例えば、10msec）を表す。そして'1'が示されたブロックは、そのブロックに相当する期間において制御部１７が動作することを表し、'0'が示されたブロックは、そのブロックに相当する期間において制御部１７が動作しないことを表す。

一番上のブロック列８０１は、センサ管理情報から設定される、センサ動作に対応して制御部１７がセンサ処理を実行する期間を表す。また上から２番目のブロック列８０２は、通信管理情報から設定される、通信処理のために制御部１７が動作する期間を表す。上から３番目のブロック列８０３は、制御部１７が、センサ処理と通信処理の両方のために動作する期間を表す。一方、上から４番目のブロック列８０４は、制御部１７が、センサ処理と通信処理の少なくとも一方のために動作する期間を表す。この例では、ブロック列８０３に含まれるブロックは全て０となっており、ブロック列８０３は、センサ処理のために制御部１７が動作する期間と通信処理のために制御部１７が動作する期間が重なっていないことを示している。一方、ブロック列８０４は、制御部１７が動作する二つの期間の間に、処理単位時間の２倍だけ制御部１７が動作しない休止期間８１４が存在することを示している。そこで、タイミング調整部２３は、センサ処理期間をその許容期間内でずらすことにより、制御部１７の休止期間８１４をなくせるか否か判定する。ここで、許容期間が矢印８１１で示される期間であれば、センサ動作に伴うセンサ処理期間を２処理単位時間分だけ後にずらすことが可能である。そのため、下から２番目のブロック列８０５に示されるように、センサ１４の動作開始時刻とともに、センサ処理期間が２処理単位時間分だけ後にずらされる。その結果、一番下のブロック列８０６に示されるように、センサ処理期間と通信処理期間とが連続した一つの期間８１６となり、制御部１７について動作状態と休止状態の切替の回数が削減される。そのため、動作状態と休止状態の切替に伴うオーバーヘッド処理の回数も削減されるので、結果的に通信装置１の電力消費が抑制される。

タイミング調整部２３は、切替制御部２４に、次回のセンサ１４の動作の開始時刻及び対応する制御部１７のセンサ処理の開始時刻を通知する。またタイミング調整部２３は、切替制御部２４に、次回の送信処理または受信処理の開始時刻及び対応する制御部１７の通信処理の開始時刻を通知する。

図９は、タイミング調整部２３による、センサ１４を動作状態にするタイミング及び対応するセンサ処理の開始時刻を調整するための処理の動作フローチャートである。
タイミング調整部２３は、記憶部１６に記憶されている、センサ管理情報を参照して、次回のセンサの動作に伴うセンサ処理期間を特定する。同様に、タイミング調整部２３は、記憶部１６に記憶されている、通信管理情報を参照して、次回の通信処理による制御部１７の通信処理期間を特定する（ステップＳ１０１）。タイミング調整部２３は、次回のセンサ処理期間と次回の通信処理期間の間隔を算出する（ステップＳ１０２）。そしてタイミング調整部２３は、その間隔が、センサの動作タイミングをずらすことが可能な許容期間内か否か判定する（ステップＳ１０３）。

その間隔が、センサの動作タイミングをずらすことが可能な許容期間内であれば（ステップＳ１０３−Ｙｅｓ）、タイミング調整部２３は、その間隔をなくすように、センサ１４の動作開示時刻及び対応するセンサ処理期間の開始時刻をずらす（ステップＳ１０４）。一方、その間隔が許容期間よりも長いか、センサ処理期間と通信処理期間が少なくとも一部で重複していれば（ステップＳ１０３−Ｎｏ）、タイミング調整部２３は、センサ１４の動作開始時刻及び対応するセンサ処理の開始時刻を変更しない（ステップＳ１０５）。

ステップＳ１０４の後、あるいは、ステップＳ１０５の後、タイミング調整部２３は、切替制御部２４に、次回のセンサ１４の動作の開始時刻及び対応する制御部１７のセンサ処理の開始時刻を通知する（ステップＳ１０６）。またタイミング調整部２３は、切替制御部２４に、次回の送信処理または受信処理の開始時刻及び対応する制御部１７の通信処理の開始時刻を通知する。

切替制御部２４は、通信処理の開始時刻またはセンサ処理の開始時刻になり、かつ、制御部１７が休止状態にある場合、制御部１７を休止状態から動作状態に切り替える。また切替制御部２４は、電源制御部１１に対して、制御部１７が動作状態であるときに必要な電力を供給するための制御信号を出力して、電源１０から制御部１７に必要な電力が供給されるようにする。

さらに、切替制御部２４は、送信処理または受信処理の開始時刻になると、無線処理部１３を休止状態から動作状態に切り替える。そして切替制御部２４は、無線処理部１３が動作状態である間、電源制御部１１に対して無線処理部１３に電力を供給するための制御信号を出力して、電源１０から無線処理部１３に必要な電力が供給されるようにする。同様に、切替制御部２４は、センサ１４の動作期間の開始時刻になると、センサ１４を休止状態から動作状態に切り替える。そしてセンサ１４が動作状態である間、切替制御部２４は、電源制御部１１に対してセンサ１４に電力を供給するための制御信号を出力して、電源１０からセンサ１４に必要な電力が供給されるようにする。

さらに、切替制御部２４は、通信処理の開始時刻になると、例えば、記憶部１６から、通信処理を実行するために必要な情報を読み込み、通信制御部２１へ渡す。また切替制御部２４は、記憶部１６に、未だ他の機器へ送信されていないバイタル情報の測定値があると、その測定値を通信制御部２１へ渡す。
また、切替制御部２４は、通信制御部２１から通信処理が終了したことを通知されるか、センサ制御部２２からセンサ処理が終了したことを通知されると、通信処理とセンサ処理の両方が終了しているか否か判定する。そしてその両方が終了している場合、切替制御部２４は、制御部１７を動作状態から休止状態へ切り替える。その際、切替制御部２４は、例えば、制御部１７のキャッシュメモリに記憶されている、センサ処理または通信処理に必要な情報を、記憶部１６に書き込む。
また切替制御部２４は、無線処理部１３における送信処理または受信処理が終了すると、電源制御部１１に対して、無線処理部１３への電力供給を停止させる。同様に、切替制御部２４は、センサ１４の動作が終了すると、電源制御部１１に対して、センサ１４への電力供給を停止させる。

なお、タイマ１５が供給するクロックの周波数を切り替えることが可能なことがある。この場合、切替制御部２４は、制御部１７が休止状態となる間、供給するクロックの周波数を制御部１７が動作状態となる間のクロック周波数よりも低くするように、タイマ１５を制御してもよい。

補正部２５は、センサ１４が動作する期間が変更された場合、その変更に応じて、記憶部１６に記憶されている測定値を補正する。測定値を補正するために、例えば、記憶部１６には、過去一定期間に測定された測定値及び測定時刻が記憶される。そして補正部２５は、過去一定期間の測定値及び測定時刻と、補正対象となる最新の測定値、測定時刻及び動作期間のずれ量に応じて、例えば、線形補間、あるいはスプライン補間を行う。これにより、補正部２５は、センサ１４の動作期間が変更されなかった場合の測定値の推定値を算出する。なお、補間方法は、予め設定される。例えば、センサ１４のセンシング対象となる情報が、体温のように緩やかに変化する情報については、線形補間が利用される。一方、センサ１４のセンシング対象となる情報が、比較的急激に変化する可能性がある場合には、例えば、スプライン補間が利用される。そしてこの推定値が求められている場合、通信制御部２１は、他の機器へ送信する信号に、この推定値を含める。

図１０は、センサデータ履歴情報の一例を示す図である。センサデータ履歴情報１０００には、過去一定期間における、センサ１４による測定値、測定時刻、動作周期に基づいて設定された動作時刻と実際の動作時刻間のずれ量及び補正後に得られる測定値の推定値が格納されている。

このように、制御部１７は、センサ１４の動作タイミングをずらしたときには、そのずれが無かったとした場合の測定値の推定値を他の機器へ送信することで、通信装置１は、個々の測定時刻を他の機器へ送付しなくてもよい。また他の機器は、例えば、センサの動作周期と過去一定期間の測定値から測定値の変化を正確に調べることができるので、通信装置１が取り付けられた人体に異常があるか否かを正確に判定できる。

なお、センサ１４の動作時刻のずれによる、測定値の計時変化に対する影響を無視できる場合には、補正部２５は省略されてもよい。

なお、センサ動作のタイミングをずらしてオーバーヘッド処理の回数を減らした場合と、そうしない場合の制御部１７の処理時間の比較について説明する。
例えば、制御部１７が有するプロセッサ自身が、休止状態から動作状態に切り替わるためのハードウェア関連の処理時間が約400μsecであるとする。また、動作状態切り替え後に、記憶部１６に退避していたデータを制御部１７のキャッシュメモリにコピーするのに要する処理時間が約800μsecであるとする。この場合、休止状態から動作状態への切替に要するオーバーヘッド処理期間は約1.2msecとなる。また、タイミング調整部２３の１回当たりの処理時間は、最大でも100μsec程度である。したがって、タイミング調整部２３が12回動作する間に、1回よりも多くオーバーヘッド処理の回数が削減されれば、全体としての制御部１７の処理時間は削減される。例えば、センサ１４の動作周期が1sec、許容期間が100msec、通信周期が300msecであるとする。この場合、センサ１４の動作周期と通信周期の最小公倍数である3secの間に、タイミング調整を行わなければ、12回のオーバーヘッド処理が発生する。一方、3secの間に2回、センサ１４の動作タイミングと通信のタイミングの差が100msec以下となるので、タイミング調整部２３によりセンサ１４の動作タイミング及びセンサ処理時間が調整されれば、オーバーヘッド処理が2回削減される。したがって、3secの間に、約1.2msec分、処理時間が短縮される。

以上に説明してきたように、この通信装置は、センサ動作に伴う制御部の動作期間と、通信処理による制御部の動作期間の間隔が、センサの動作タイミングをずらせる許容期間内である場合に、その間隔をなくすようにセンサの動作タイミングをずらす。これにより、この通信装置は、制御部について動作状態と休止状態が切り替わる回数を削減して、動作状態と休止状態の切替に伴うオーバヘッド処理の回数を削減することで、電力消費を抑制できる。

なお、通信装置が有するセンサの数は１台に限られず、通信装置は、複数のセンサを有してもよい。
図１１は、第２の実施形態による、複数のセンサを有する通信装置の概略構成図である。第２の実施形態による通信装置２は、電源１０と、電源制御部１１と、アンテナ１２と、無線処理部１３と、３個のセンサ１４−１〜１４−３と、タイマ１５と、記憶部１６と、制御部１７とを有する。第２の実施形態による通信装置２は、第１の実施形態による通信装置１と比較して、センサの数が異なる。そのため、以下ではセンサ及び関連部分について説明する。

センサ１４−１〜１４−３は、例えば、脈拍計、体温計及び加速度計であり、それぞれ、別個に動作周期及び動作タイミングをずらすことが可能な許容期間が設定される。そしてセンサごとにセンサ情報が設定され、そのセンサ情報は記憶部１６に記憶される。

センサ制御部２２は、センサごとに、そのセンサが動作する度に、センサ管理情報を更新する。また、タイミング調整部２３は、各センサのセンサ管理情報及び通信管理情報を参照して、次回の各センサについてのセンサ処理期間及び通信処理期間を特定する。そしてタイミング調整部２３は、例えば、次回の各センサの動作に伴うセンサ処理期間と次回の通信処理期間を最も早いものから順に並べる。そしてタイミング調整部２３は、時間的に連続する二つの処理期間同士の間隔をそれぞれ算出する。タイミング調整部２３は、何れかのセンサの動作タイミングを許容期間内でずらすことにより、各間隔のうちの一つでもなくせる場合、その間隔をなくすように、少なくとも一つのセンサの動作タイミング及び対応するセンサ処理の開始時刻を許容期間内でずらす。

また、タイミング調整部２３は、制御部１７についての動作状態と休止状態の切替の回数が最小となるように、すなわち、上記の間隔の数が最小となるように、各センサの動作開始時刻及び対応するセンサ処理の開始時刻を許容期間内で調整してもよい。そのために、タイミング調整部２３は、各センサの動作開始時刻を許容期間内でそれぞれ任意の時間だけずらしたときの各センサの動作開始時刻の組み合わせごとに、連続する二つの処理期間の間に制御部１７の処理が無い間隔がある回数を求める。そしてタイミング調整部２３は、その回数が最小となるときの、各センサについての動作開始時刻を、実際の動作開始時刻として決定する。これにより、タイミング調整部２３は、制御部１７の動作状態と休止状態の切替によるオーバーヘッド処理の回数をより削減でき、その結果として、通信装置２は、電力消費を抑制できる。
さらに、補正部２５は、センサごとに、第１の実施形態と同様に、過去一定期間の測定値及び測定時刻を記憶しておき、その過去一定期間の測定値などを用いて、最新の測定時刻における測定値を補正してもよい。

なお、上記の各実施形態の変形例によれば、タイミング調整部２３は、次の通信処理期間と、次のセンサ処理期間の間隔を、オーバ―ヘッド処理期間と許容期間との合計と比較してもよい。なお、オーバーヘッド処理期間は、制御部１７が、動作状態と休止状態の切替の際のオーバーヘッド処理に要する期間である。そしてその間隔が、オーバ―ヘッド処理期間と許容期間との合計以下であれば、タイミング調整部２３は、その間隔がオーバ―ヘッド処理期間以下となるように、センサが動作するタイミングをずらしてもよい。そして切替制御部２４は、その間隔がオーバーヘッド処理期間以下であれば、制御部１７の動作状態と休止状態の切替を行わなくてもよい。これにより、制御部１７は、動作状態から休止状態への切替のオーバーヘッド処理の実行終了後に、直ちに動作状態に戻すといった、無駄なオーバーヘッド処理をなくすことができる。さらに、制御部１７は、許容期間内でのセンサの動作タイミングの調整ではオーバーヘッド処理の回数を削減できないような場合でも、オーバーヘッド処理の回数を削減できる。

また変形例によれば、通信装置は、センサの代わりに、所定の動作を、予め設定された動作周期で実行するとともに、所定の許容期間内でその動作タイミングをずらすことが可能な１以上の素子を有してもよい。この場合も、通信装置は、上記の実施形態と同様に、その素子が動作するタイミングを調整することで、制御部の動作状態と休止状態の切替に伴うオーバーヘッド処理を削減して、電力消費を抑制できる。

ここに挙げられた全ての例及び特定の用語は、読者が、本発明及び当該技術の促進に対する本発明者により寄与された概念を理解することを助ける、教示的な目的において意図されたものであり、本発明の優位性及び劣等性を示すことに関する、本明細書の如何なる例の構成、そのような特定の挙げられた例及び条件に限定しないように解釈されるべきものである。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、本発明の精神及び範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。

１、２ 通信装置
１０ 電源
１１ 電源制御部
１２ アンテナ
１３ 無線処理部
１４ センサ
１５ タイマ
１６ 記憶部
１７ 制御部
２１ 通信制御部
２２ センサ制御部
２３ タイミング調整部
２４ 切替制御部
２５ 補正部

Claims (7)

1. 無線信号を送信または受信する無線処理部と、
   第１の動作を行う第１の素子と、
   前記無線処理部を介して無線通信する周期である通信周期と、前記第１の素子について前記第１の動作を行う周期である第１の動作周期と前記第１の素子が前記第１の動作を行うタイミングをずらすことが可能な第１の許容期間とを記憶する記憶部と、
   前記通信周期に基づいて設定される、前記無線通信に関する処理を行う通信処理期間と、前記第１の動作周期に基づいて設定される、前記第１の素子の前記第１の動作に関する処理を行う第１の素子処理期間との間隔を求め、当該間隔が前記第１の許容期間内であれば、前記間隔をなくすように前記第１の素子処理期間をずらし、前記通信処理期間及び前記第１の素子処理期間の少なくとも一方に含まれている場合は動作状態となり、一方、前記通信処理期間及び前記第１の素子処理期間の何れでもない場合に少なくとも一部の機能を休止する休止状態にする制御部と、
   を有する通信装置。
2. 前記制御部は、前記間隔が、前記第１の許容期間に前記休止状態と前記動作状態の切替処理に要するオーバーヘッド期間を加えた期間内であれば、前記間隔を前記オーバーヘッド期間内となるように前記第１の素子処理期間をずらし、当該ずらした後の前記第１の素子処理期間と前記通信処理期間の間は休止状態にしない、請求項１に記載の通信装置。
3. 第２の動作を行う第２の素子をさらに有し、
   前記記憶部は、前記第２の素子について前記第２の動作を行う周期である第２の動作周期と前記第２の素子が前記第２の動作を行うタイミングをずらすことが可能な第２の許容期間とをさらに記憶し、
   前記制御部は、前記通信処理期間と、前記第１の素子処理期間と、前記第２の動作周期に基づいて設定される前記第２の素子の前記第２の動作に関する処理を行う第２の素子処理期間のうち、時間的に連続する二つの期間のそれぞれの間隔を求め、前記第１の許容期間内で前記第１の素子処理期間をずらすか、または前記第２の許容期間内で前記第２の素子処理期間をずらすことにより、前記それぞれの間隔のうちの少なくとも一方をなくせる場合、当該間隔をなくすように前記第１の素子処理期間及び前記第２の素子処理期間の少なくとも一方をずらす、請求項１に記載の通信装置。
4. 前記制御部は、時間的に連続する二つの期間のそれぞれの間に当該制御部が休止状態となる間隔の数が最小となるように、前記第１の素子処理期間及び前記第２の素子処理期間のうちの少なくとも一方をずらす、請求項３に記載の通信装置。
5. 前記制御部は、前記通信処理期間と前記第１の動作周期に基づいて設定される前記第１の素子処理期間との間に重複期間があり、かつ、当該重複期間が前記第１の許容期間内に含まれる場合、当該第１の素子処理期間をずらして前記重複期間をなくす、請求項１に記載の通信装置。
6. 前記第１の素子は、所定の測定対象を測定するセンサであり、かつ、前記第１の動作は当該所定の測定対象の測定値を求める処理であり、
   前記記憶部は、過去一定期間内における前記測定値及び測定時刻をさらに記憶し、
   前記制御部は、最新の前記第１の素子処理期間が前記第１の動作周期に基づいて設定される第１の素子処理期間からずれている場合、最新の測定値、当該第１の素子処理期間のずれ量、前記第１の動作周期及び前記過去一定期間内の前記測定値及び前記測定時刻に基づいて補間処理を実行することにより、最新の前記第１の動作が前記第１の動作周期に基づいて設定される第１の素子処理期間に実行されたときの測定値の推定値を算出し、当該推定値を含む無線信号を前記無線処理部に送信させる、請求項１〜５の何れか一項に記載の通信装置。
7. 無線信号を送信または受信する無線処理部と、所定の動作を行う第１の素子と、無線信号を送信または受信する周期である通信周期と、前記第１の素子について前記所定の動作を行う周期である動作周期と前記第１の素子が前記所定の動作を行うタイミングをずらすことが可能な許容期間とを記憶する記憶部と、前記無線処理部を介した無線通信に関する無線処理及び前記第１の素子の前記所定の動作に関する素子処理を行う制御部とを有する通信装置における、前記素子処理を行うタイミングの調整方法であって、
   前記通信周期に基づいて設定される、前記無線処理を行う通信処理期間と、前記動作周期に基づいて設定される、前記素子処理を行う素子処理期間との間隔を求め、
   当該間隔が前記許容期間内であれば、前記間隔をなくすように前記素子処理期間をずらし、
   前記通信処理期間及び前記素子処理期間の少なくとも一方に含まれている場合は前記制御部を動作状態とし、一方、前記通信処理期間及び前記素子処理期間の何れでもない場合に前記制御部の少なくとも一部の機能を休止する休止状態にする、
   ことを含むタイミング調整方法。

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