JP6182948B2 - 無線式情報取得システム、無線式情報取得システムの親機、および、無線式情報取得システムの子機 - Google Patents

Description

本発明は、親機が送信した質問信号を子機が受信し、子機が応答信号を親機に返信することで、子機による情報を取得する無線式情報取得システムに関する。

従来、情報取得対象にＲＦＩＣタグを装着して、情報取得対象（例えば、物流品や人）の情報を取得する無線式情報取得システムが各種考案されている。このような無線式情報取得システムでは、情報取得対象に装着される上述のＲＦＩＣタグのような子機と、特定の位置に設置されており子機に対して質問信号を送信して子機からの応答信号を受信する親機とを備える。

概略的な情報取得方法としては、親機は所定のタイミングで質問信号を送信（放送）する。子機は所定の時間間隔でセンシングを行っており、親機からの質問信号を検出すると、当該質問信号に対する応答信号を生成して送信する。応答信号には、少なくとも子機識別情報が含まれており、必要に応じて子機が装着された情報取得対象に関する情報（情報取得対象の状態を表す情報等）も含まれている。親機は、子機からの応答信号を受信すると、当該応答信号を復調し、子機に関する情報を取得する。

このような親機子機間で通信を行う方式としては、タイムスロット方式が多く用いられる。しかしながら、タイムスロット方式にも欠点があり、当該欠点を解消するシステムとして、特許文献１，２に記載の無線式情報取得システムが考案されている。

特許文献１，２に記載の無線式情報取得システムでは、親機は子機からの情報を取得したいタイミングで質問信号を送信する、各子機は、この質問信号を受信して、それぞれに応答信号を送信（返信）するタイミングを決定する。この応答タイミングを決定する方法として、特許文献１，２に記載の無線式情報取得システムでは、乱数を用いている。各子機は、それぞれの有する乱数から応答するタイミングを決定して、応答信号を送信する。ここで、複数の子機で応答するタイミングが衝突して親機が受信できなかった場合を考慮し、親機は受信した応答信号に対する受信確認信号を送信する。子機は、受信確認信号を受信することで、自分の送信した応答信号が親機で受信できたかどうかを確認できる。この際、親機で受信されなかった応答信号を送信した子機は、受信確認信号を受信できていないので、この不受信状態を検出して、再度乱数を用いて応答タイミングを決定し、応答信号を再送信する。

そして、このような無線式情報取得システムでは、親機の送信する質問信号は、パルスバースト信号であり、親機の動作としては、それぞれに所定の時間長を有する送信期間と受信期間とが交互に存在する。子機は、親機の受信期間に応答信号を送信しなければ、親機は、当該応答信号を受信することができず、親機子機間の通信が成立しない。

特開平８−１８１６３３号公報 特開２００１−１６１３２号公報

しかしながら、特許文献１，２に記載の無線式情報取得システムでは、質問信号のパルスバースト信号のバースト時間長（送信期間の時間長）は考慮しておらず、子機は、送信期間内のどのタイミングで質問信号を受信しても、乱数に基づく同じタイミングで応答信号を送信してしまう。

特に、例えば、質問信号のバースト波形の立ち上がり付近で質問信号を受信した場合とバースト波形の立ち下がり付近で質問信号を受信した場合では、質問信号の受信タイミングに時間差がある。このような二つの場合において同じ乱数を設定したとすると、この時間差分だけ応答信号の送信タイミングが異なる。これにより、応答信号が親機の送信期間にかかってしまうことがある。また、受信期間の時間を有効に利用することが難しい。

したがって、本発明の目的は、親機の送信期間に親機が送信した質問信号に対して、子機が親機の受信期間内に、より確実に応答信号を送信することができる無線式情報取得システムを提供することにある。

この発明は、送信期間と受信期間を交互に設け、送信期間中にパルスバースト波からなる質問信号を送信する親機と、質問信号を受信して、該質問信号に対する応答信号に少なくとも子機識別情報を乗せて送信する子機と、を備えた無線式情報取得システムに関するものあり、次の特徴を有する。

親機は、質問信号を、複数のパルス波の連続波からなるパルスバースト波で形成し、各パルス波に固有のパルス識別情報を重畳している。

子機は、質問信号の受信タイミングのパルス識別情報を取得して、このパルス識別情報から応答信号の送信タイミングを決定する。

この構成では、子機は、質問信号を形成するパルスバースト波の時間軸上におけるどの位置で、質問信号を受信したかを識別でき、この受信タイミングに応じて、応答信号の送信タイミングを適切に設定することができる。

また、この発明の無線式情報取得システムでは、パルス識別情報は、パルスバースト波内で時間軸上に並ぶパルス番号であることが好ましい。さらに、この発明の無線式情報取得システムでは、子機は、パルス番号とパルスバースト波の繰り返し周期の時間長とを用いて応答信号の送信タイミングを決定することが好ましい。

この構成では、応答信号の送信タイミングを容易な演算処理で決定することができる。

また、この発明の無線式情報取得システムでは、子機は、さらに乱数を用いて応答信号の送信タイミングを決定することが好ましい。

この構成では、子機が複数存在する場合であっても、子機毎に乱数が異なれば子機毎の応答信号の送信タイミングが異なるので、子機の応答信号同士が衝突することを抑制できる。

また、この発明の無線式情報取得システムでは、次の構成であってもよい。子機は複数である。子機は、応答信号を送信する前に、他の子機の応答信号送信状況を確認し、他の子機の応答信号を検出しなければ、自身の応答信号を送信する。

この構成では、複数の子機が存在していても、それぞれの子機から衝突しないタイミングで応答信号が送信される。

また、この発明の無線式情報取得システムでは、複数の親機に対して同期信号を与える同期制御機を備え、複数の親機は、同期信号に基づいて質問信号の送信タイミングを決定してもよい。

また、この発明の無線式情報取得システムでは、次の構成であってもよい。親機は複数であって、ネットワーク・タイム・プロトコル・サーバ（ＮＴＰサーバ）にそれぞれ接続されている。各親機は、ネットワーク・タイム・プロトコル・サーバから同期信号を取得して、同期信号に基づいて質問信号の送信タイミングを決定する。

これらの構成では、親機が複数ある場合であっても、子機は、親機の受信期間に確実に応答信号を送信することができる。

また、この発明の無線式情報取得システムでは、複数の親機は、同期信号に基づいて質問信号の送信タイミングを一致させてもよい。

この構成では、応答信号が届く範囲に存在する全ての親機がその応答信号を確実に受信することができる。

また、この発明の無線式情報取得システムでは、複数の親機は、同期信号を取得すると、他の親機信号の質問信号送信状況を確認し、他の親機の送信信号を検出しなければ、自身の質問信号を送信するようにしてもよい。

この構成では、複数の親機が送信する質問信号が干渉せず、良好な質問信号の送信状況を実現できる。

また、この発明は、無線式情報取得システムの親機に関し、当該親機は、次の構成を備えることを特徴としている。親機は、質問信号生成部、親機受信部、および送受切替部を備える。質問信号生成部は、複数のパルス波の連続波からなるパルスバースト波で形成され、各パルス波に固有のパルス識別情報が重畳された質問信号を生成する。親機受信部は、質問信号に対する応答信号を含む外部からの信号を受信する。送受切替部は、送信期間は質問信号生成部とアンテナを接続し、受信期間は親機受信部とアンテナを接続する。

この構成では、受信した子機が受信タイミングを精確に検出できる質問信号を生成して、送信することができる。

また、この発明は、無線式情報取得システムの子機に関し、当該子機は、次の構成を備えることを特徴としている。子機は、子機受信部、応答信号生成部、送受切替部、および子機制御部を備える。子機受信部は、複数のパルス波の連続波からなるパルスバースト波で形成され、各パルス波に固有のパルス識別情報が重畳された質問信号を含む外部からの信号を受信する。応答信号生成部は、質問信号に対する少なくとも子機識別情報を重畳させた応答信号をパルス識別情報に基づく送信タイミングで送信するように生成する。送受切替部は、子機受信部と応答信号生成部とを切り替えてアンテナに接続する。子機制御部は、応答信号の送信タイミングをパルス識別情報に基づいて決定する。

この構成では、質問信号を受信して、当該質問信号に対応する適正なタイミングで応答信号を生成して送信することができる。

また、この発明の無線式情報取得システムの子機における子機制御部は、パルス識別情報であるパルスバースト波内で時間軸上に並ぶパルス番号とパルスバースト波の繰り返し周期の時間長とを用いて応答信号の送信タイミングを決定することが好ましい。

この構成では、応答信号の送信タイミングを容易な演算処理で決定することができる。

また、この発明の無線式情報取得システムの子機における子機制御部は、さらに乱数を用いて応答信号の送信タイミングを決定することが好ましい。

この構成では、当該子機が属する無線式情報取得システムに、他の子機が存在していても、子機間での応答信号の衝突を抑制することができる。

この発明によれば、親機の質問信号と子機の応答信号による無線通信を、より確実に成立させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る無線式情報取得システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る無線式情報取得システムの送受信概念を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る無線式情報取得システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る無線式情報取得システムの送受信概念を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る無線式情報取得システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る無線式情報取得システムの親機の送信を同期させる処理を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る無線式情報取得システムの親機の送信を衝突させずに同期させる処理を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る無線式情報取得システムの送受信概念を示す図である。 本発明の無線式情報取得システムを適用した応用アプリケーションの一例を示す概略構成図である。

本発明の第１の実施形態に係る無線式情報取得システムについて、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線式情報取得システムの構成を示すブロック図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る無線式情報取得システムの送受信概念を示す図であり、波形および動作状態を示している。また、図２（Ａ）は送受信状況例を示す図であり、図２（Ｂ）はパルスバースト波の具体的な波形例を示す図である。

まず、情報取得システム１０の機能構成について、図１を参照して説明する。

図１に示すように、情報取得システム１０は、親機２０および子機３１を備える。なお、親機数および子機数は複数であってもよく、個々の親機及び子機は基本的に図１に示す親機２０および子機３１の構成を有する。

親機２０は、電源２００、親機制御部２０１、質問信号生成部２０２、送受切替部２０３、アンテナ２０４、および、親機受信部２０５を備える。親機２０は、例えば無線のアクセスポイントである。

電源２００は、親機２０の各部に電源供給をする。親機制御部２０１は、親機２０全体の制御を行い、例えば、送信期間と受信期間を設定したり、質問信号Ｓｐｂの送信条件を設定したり、復調された応答信号Ｓｒｅから子機識別情報や、当該子機識別情報に添付された子機の状態情報を検出する。

質問信号生成部２０２は、与えられた送信条件（パルスバースト波の時間長（バースト時間長）Ｔｔｘｐ）に基づいて、連続する複数のパルス波によって形成されたパルスバースト波からなる質問信号Ｓｐｂを生成し、送受切替部２０３へ出力する。この際、質問信号生成部２０は、各パルス波に対してパルス番号Ｂを重畳させている。

送受切替部２０３は、例えばスイッチ回路であり、送信期間は質問信号生成部２０２とアンテナ２０４を接続し、受信期間は親機受信部２０５とアンテナ２０４を接続する。これにより、送信期間では、質問信号生成部２０２から出力された質問信号Ｓｐｂは、送受切替部２０３を介してアンテナ２０４に供給され、当該アンテナ２０４から外部へ送信される。一方、受信期間では、アンテナ２０４が受信した外部からの信号（応答信号Ｓｒｅを含む）を、親機受信部２０５に出力する。

親機受信部２０５は、受信信号を検波し、受信信号が応答信号Ｓｒｅであれば、当該応答信号Ｓｒｅを復調して、親機制御部２０１に出力する。なお、この際、親機受信部２０５は、応答信号Ｓｒｅに子機状況情報が重畳されていれば、これも復調する。

子機３１は、電池３１０、子機制御部３１１、子機受信部３１２、送受切替部３１３、アンテナ３１４、および応答信号生成部３１５を備える。子機は、情報取得対象に装着されたアクティブＲＦＩＤタグである。

電池３１０は、子機３１の各部に電源供給する。電池３１０は、一次電池であってもよく二次電池であってもよい。子機制御部３１１は、子機３１全体の制御を行い、例えば、復調された質問信号Ｓｐｂが応答すべき質問信号であるかどうかを検出したり、復調された質問信号Ｓｐｂのパルス番号Ｂを検出して、当該パルス番号Ｂから応答信号Ｓｒｅの送信タイミングを決定する。

子機受信部３１２は、受信した信号を検波し、質問信号Ｓｐｂを検出して復調する。送受切替部３１３は、例えばスイッチ回路であり、応答信号Ｓｒｅを送信する期間は、アンテナ３１４と応答信号生成部３１５とを接続し、それ以外の期間は、アンテナ３１４と子機受信部３１２とを接続する。

応答信号生成部３１５は、子機制御部３１１から与えられる応答信号Ｓｒｅの送信タイミングに基づいて、応答信号Ｓｒｅを生成する。応答信号Ｓｒｅには、子機３１に固有の子機識別情報（子機識別ＩＤ）が重畳されており、必要に応じて子機３１の置かれている状況に応じた子機状況情報が重畳されている。

次に、具体的な本実施形態の質問信号Ｓｐｂと応答信号Ｓｒｅを用いた送受信概念について説明する（図２参照）。

親機２０が送信する質問信号Ｓｐｂは、振幅レベルがＨｉの期間（パルスバースト期間）と振幅レベルがＬｏｗの期間が交互に現れる波形からなる。振幅レベルがＨｉの期間が送信期間に対応し、振幅レベルがＬｏｗの期間が受信期間に対応する。親機２０は、振幅レベルがＨｉの期間（送信期間）と振幅レベルがＬｏｗの期間（受信期間）とを１サイクルとして、子機３１への質問信号Ｓｐｂの送信と子機３１から応答信号Ｓｒｅの受信を繰り返し行う。振幅レベルがＨｉの期間である送信期間は、すなわちパルスバースト波の時間長（バースト時間長）Ｔｔｘｐは、例えば親機２０が送信する送信距離に基づいて決定されている。また、振幅レベルがＬｏｗとの期間である受信期間は、子機３１に対する通信頻度等によって設定される。例えば、通信頻度を上げる場合には受信期間を短くし、通信頻度を上げる必要が無い場合には受信期間を長く設定する。

例えば、具体的な例としては、次のような送信期間と受信期間の組合せがある。第１の組合せとしては、送信期間（＝バースト時間長Ｔｔｘｐ）が１０秒であり受信期間が５０秒であり、パルスバースト波の繰り返し周期（質問信号繰り返し周期）は６０秒である。第２の組合せとしては、送信期間（＝バースト時間長Ｔｔｘｐ）が５秒であり受信期間が１５秒であり、パルスバースト波の繰り返し周期（質問信号繰り返し周期）は２０秒である。第３の組合せとしては、送信期間（＝バースト時間長Ｔｔｘｐ）が２秒であり受信期間が２秒であり、パルスバースト波の繰り返し周期（質問信号繰り返し周期）は４秒である。なお、上記組合せは任意であり、使用状況や使用目的によって適宜変更可能である。

ここで、振幅レベルがＨｉの期間に相当するパルスバースト波は、図２（Ｂ）に示すように、パルス繰り返し周期Ｔｂで連続的に発生する複数のパルス波によって形成されている。

各パルス波は個別に変調されており、各パルスに固有のパルス番号が重畳されている。より具体的には、図２（Ｂ）に示すように、パルス数（パルスバースト波に含まれるパルス波の個数）がｎ＋１の場合には、パルス番号は、パルスバースト波（振幅レベルがＨｉの期間）の立ち下がり側を基準として、パルスバースト波の立ち上がり方向に沿って、Ｂ（０），Ｂ（１），・・・，Ｂ（ｎ−１）の順で設定され、立ち上がりのパルス番号はＢ（ｎ）に設定されている。パルス番号は整数である。

子機３１は、所定の周期で親機２０からの質問信号Ｓｐｂをセンシングする。この際、子機３１の子機制御部３１１は、最初に質問信号Ｓｐｂを受信するまでは、センシングを行う期間（図２のセンシング期間Ｔｓｅｎ）のみ、子機受信部３１２の電源をオン状態にし、アンテナ３１４で受信した信号を検波する。子機制御部３１１は、センシングを行う期間以外では、子機受信部３１２の電源をオフ状態（スリープ状態）にする。また、子機制御部３１１は、最初に質問信号Ｓｐｂを受信するまでは、応答信号生成部３１５の電源をオフ状態にする。これにより、子機３１の消費電力を低減することができ、電池３１０を長寿命化することができる。この、最初の質問信号Ｓｐｂを検出するまでのセンシング間隔、すなわち応答繰り返し周期Ｔｒｅｐは、バースト時間長Ｔｔｘｐ以下に設定されている（Ｔｒｅｐ≦Ｔｔｘｐ）。これにより、子機３１は、質問信号Ｓｐｂを確実に検出することができる。なお、一旦質問信号Ｓｐｂを受信すると、質問信号Ｓｐｂの繰り返し周期で、センシングを繰り返せばよい。そして、この繰り返し周期は、例えば予め親機２０と子機３１との間で共有していてもよいし、質問信号Ｓｐｂに重畳しておいてもよい。

なお、子機受信部３１２のセンシング期間Ｔｓｅｎは、パルス波の繰り返し周期Ｔｂよりも長く設定されている。なお、センシング期間Ｔｓｅｎは、パルス波の繰り返し周期Ｔｂ以上であればできる限り短い方が好ましい。これにより、センシング期間Ｔｓｅｎによってパルス波１つ分を確実に受信でき、パルス番号Ｂを確実に検出することができる。さらに、必要以上にセンシング期間Ｔｓｅｎが長くならないので、省電力化できる。

子機制御部３１１は、センシング期間において、子機受信部３１２が質問信号Ｓｐｂを検出すると、復調された質問信号Ｓｐｂからセンシングタイミングでのパルス番号Ｂを検出する。子機制御部３１１は、パルス番号Ｂを用いて、次式から応答信号Ｓｒｅを送信するまでのウェイト時間Ｔｗａｔを算出する。

Ｔｗａｔ＝Ａ＊Ｂ＊Ｔｂ＋Ｔｒｗ
ここで、Ａは１以上の係数であり、Ｔｒｗは子機３１が設定する乱数値である。なお、乱数値Ｔｒｗは固定値であってもよく、省略することもできる。

このようなウェイト時間Ｔｗａｔの設定を行うことで、ウェイト時間Ｔｗａｔは、パルスバースト波の立ち下がりタイミング、すなわち送信期間から受信期間に切り替わるタイミングと子機３１が質問信号Ｓｐｂを検出したタイミングとの時間差（時間長）に応じた値となる。例えば、パルスバースト波の立ち上がり付近で子機３１が質問信号Ｓｐｂを検出すれば、ウェイト時間Ｔｗａｔは長くなり、パルスバースト波の立ち下がり付近で子機３１が質問信号Ｓｐｂを検出すれば、ウェイト時間Ｔｗａｔは短くなる。

これにより、応答信号Ｓｒｅの送信タイミングは、確実に親機２０の受信期間内となる。また、質問信号Ｓｐｂの検出タイミングに応じてウェイト時間Ｔｗａｔが設定されるので、ウェイト時間Ｔｗａｔが不要に長くならず、適切なタイミングで応答信号Ｓｒｅを送信することができる。

さらに、乱数を用いることで、後述する子機が複数存在する場合であって、質問信号Ｓｐｂの検出タイミングが一致しても、乱数によりウェイト時間Ｔｗａｔが子機毎に異なりやすい。したがって、各子機の応答信号Ｓｒｅが衝突する可能性を低くすることができる。

子機制御部３１１は、質問信号Ｓｐｂを検出すると、この検出タイミングからウェイト時間Ｔｗａｔ後に、応答信号Ｓｒｅを生成して送信するように、応答信号生成部３１５を制御する。その後、子機制御部３１１は、応答信号生成部３１５に対して応答信号繰り返し周期Ｔｒｅｐを設定する。この際、応答信号繰り返し周期Ｔｒｅｐは、上述のように、バースト時間長Ｔｔｘｐ以下に設定されている（Ｔｒｅｐ≦Ｔｔｘｐ）。これにより、子機制御部３１１は、次に質問信号Ｓｐｂが送信されても、当該質問信号Ｓｐｂを確実に検出することができる。応答信号生成部３１５は、応答信号繰り返し周期Ｔｒｅｐに基づいて、応答信号Ｓｒｅを生成して送信する。

以上のように、本実施形態の構成および処理を用いれば、親機２０の質問信号と子機３１の応答信号による無線通信を、より確実に且つ適正なタイミングで成立させることができる。

次に、第２の実施形態に係る無線式情報取得システムについて、図を参照して説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係る無線式情報取得システムの構成を示すブロック図である。図４は、本発明の第２の実施形態に係る無線式情報取得システムの送受信概念を示す図であり、波形および動作状態を示している。

本実施形態の無線式情報取得システム１０Ａは、第１の実施形態に示した無線式情報取得システム１０に対して、子機が複数存在する点で異なる。したがって、第１の実施形態に示した無線式情報取得システム１０と異なる点のみを具体的に説明する。なお、以下の説明では、子機が２台（子機３１，３２）の場合を示すが、３台以上であっても本実施形態の構成および処理を適用することができる。

子機３２は、電池３２０、子機制御部３２１、子機受信部３２２、送受切替部３２３、アンテナ３２４、および応答信号生成部３２５を備える。子機３２は、子機３１と基本的構成は同じであり、子機制御部３１１，３２１の処理、応答信号生成部３１５，３２５の処理が本実施形態に特有のものである。

子機制御部３１１は、質問信号Ｓｐｂを検出すると、パルス番号Ｂを用いて、次式から応答信号Ｓｒｅ１を送信するまでのウェイト時間Ｔｗａｔ１を算出する。

Ｔｗａｔ１＝Ａ１＊Ｂ＊Ｔｂ＋Ｔｒｗ１
ここで、Ａ１は１以上の係数であり、Ｔｒｗ１は子機３１が独自に設定する乱数値である。

子機制御部３１１は、この検出タイミングからウェイト時間Ｔｗａｔ１後に、他の子機（本実施形態では子機３２）の応答信号送信状況を確認する。すなわち、他の子機の応答信号に対するセンシング処理を行う。具体的には、子機制御部３１１は、子機受信部３１２を起動して、アンテナ３１４の受信信号の他の子機の応答信号が含まれていないか検出する。子機制御部３１１は、他の子機の応答信号を検出しなければ、応答信号Ｓｒｅ１を生成して送信するように、応答信号生成部３１５を制御する。その後、子機制御部３１１は、応答信号繰り返し周期Ｔｒｅｐ１を設定する。この際、応答信号繰り返し周期Ｔｒｅｐ１は、上述のように、バースト時間長Ｔｔｘｐ以下に設定されている（Ｔｒｅｐ１≦Ｔｔｘｐ）。これにより、子機制御部３１１は、さらに質問信号Ｓｐｂが送信されても当該質問信号Ｓｐｂを確実に検出することができる。子機制御部３１１は、応答信号繰り返し周期Ｔｒｅｐ１毎に、他の子機の応答信号送信状況を確認し、他の子機の応答信号を検出しなければ、応答信号生成部３１５は、応答信号Ｓｒｅ１を生成して送信する。

子機制御部３２１は、質問信号Ｓｐｂを検出すると、パルス番号Ｂを用いて、次式から応答信号Ｓｒｅ２を送信するまでのウェイト時間Ｔｗａｔ２を算出する。

Ｔｗａｔ２＝Ａ２＊Ｂ＊Ｔｂ＋Ｔｒｗ２
ここで、Ａ２は１以上の係数であり、Ｔｒｗ２は子機３２が独自に設定する乱数値である。

子機制御部３２１は、この検出タイミングからウェイト時間Ｔｗａｔ２後に、他の子機（本実施形態では子機３１）の応答信号送信状況を確認する。すなわち、他の子機の応答信号に対するセンシング処理を行う。具体的には、子機制御部３２１は、子機受信部３２２を起動して、アンテナ３２４の受信信号の他の子機の応答信号が含まれていないか検出する。子機制御部３２１は、他の子機の応答信号を検出しなければ、応答信号Ｓｒｅ２を生成して送信するように、応答信号生成部３２５を制御する。その後、子機制御部３２１は、応答信号繰り返し周期Ｔｒｅｐ２を設定する。この際、応答信号繰り返し周期Ｔｒｅｐ２は、上述のように、バースト時間長Ｔｔｘｐ以下に設定されている（Ｔｒｅｐ２≦Ｔｔｘｐ）。これにより、子機制御部３２１は、さらに質問信号Ｓｐｂが送信されても当該質問信号Ｓｐｂを確実に検出することができる。子機制御部３２１は、応答信号繰り返し周期Ｔｒｅｐ２毎に、他の子機の応答信号送信状況を確認し、他の子機の応答信号を検出しなければ、応答信号生成部３２５は、応答信号Ｓｒｅ２を生成して送信する。

なお、子機制御部３２１は、応答信号送信状況を確認し、他の子機の応答信号を検出すると、所定の再ウェイト時間Ｔｒｗ２後に応答信号送信状況を確認する。この再ウェイト時間Ｔｒｗ２は、応答信号Ｓｒｅ１，Ｓｒｅ２の時間長、質問信号Ｓｐｂの繰り返し周期に基づいて適宜設定すればよい。この際、再ウェイト時間Ｔｒｗ２は応答信号繰り返し周期Ｔｒｅｐ２未満であることが好ましい。この処理は、他の子機の応答信号が検出されなくなるまで継続的に行われ、他の子機の応答信号が検出されなった時点で、応答信号生成部３２５は、応答信号Ｓｒｅ２を生成して送信する。

上述の説明では、子機３２が子機３１の応答信号の送信を検出してウェイト処理を行う例を示したが、図示していないが子機３１も同様の処理を行うことができる。すなわち、子機３１が子機３２の応答信号の送信を検出してウェイト処理を行うこともある。

具体的に、図４の例では、子機３１による応答信号Ｓｒｅ１が送信されている期間に、子機３２が他の子機の応答信号を検出する処理を行っている。したがって、子機３２は、子機３１の応答信号Ｓｒｅ１を検出する。子機３２は、応答信号Ｓｒｅ１を検出したことにより、この検出タイミングから再ウェイト時間Ｔｒｗ２をおいて、他の子機の応答信号を検出する処理を再度行っている。この時点では、子機３１の応答信号Ｓｒｅ１は存在しないので、子機３２は、このタイミングで応答信号Ｓｒｅ２を生成して送信する。

以上のように、本実施形態の構成を用いることで、第１の実施形態に示した効果とともに、複数の子機が存在していても、子機が送信する応答信号間の衝突を防止することができる。これにより、親機２０の質問信号と複数の子機３１，３２の応答信号とによる無線通信を、より確実に成立させることができる。この際、上述のように、応答信号の送信タイミングを適切に設定できるため、受信期間の初めの頃に設定できる。これにより、受信期間を有効に利用することができ、親機と複数の子機との間の通信をより確実に成立することができる。

次に、第３の実施形態に係る無線式情報取得システムについて、図を参照して説明する。図５は、本発明の第３の実施形態に係る無線式情報取得システムの構成を示すブロック図である。図６は、本発明の第３の実施形態に係る無線式情報取得システムの親機の送信を同期させる処理を示す図であり、各信号の波形を示している。

本実施形態の無線式情報取得システム１０Ｂは、複数の親機２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ、複数の子機３１，３２，３３，３４，３５、同期制御機４０を備える。

同期制御機４０は、同期信号発生部４０１とアンテナ４０２を備える。同期信号発生部４０１は同期制御信号Ｓｓｙを生成して、アンテナ４０２から外部へ放送する。

親機２０Ａ〜２０Ｄは、質問信号Ｓｐｂ１〜Ｓｐｂ４の基本的な送信処理および応答信号Ｓｒｅ１〜Ｓｒｅ５の基本的な受信処理を行う構成については、上述の親機２０と同じである。また、親機２０Ａ〜２０Ｄは同じ構成であるので、親機２０Ａの構成のみを説明する。

複数の子機３１〜３５は、第２の実施形態に示した子機３１，３２と同様の構成であり、同様の応答信号の生成送信処理を実行する。子機３１〜３５は、いずれかの親機２０Ａ〜２０Ｄの質問信号Ｓｐｂ１〜Ｓｐｂ４に対して、それぞれに応答信号Ｓｒｅ１〜Ｓｒｅ５を送信する。

親機２０Ａは、電源２００Ａ、親機制御部２０１Ａ，質問信号生成部２０２Ａ、送受切替部２０３Ａ、アンテナ２０４Ａ、親機受信部２０５Ａを備える、これらの親機２０Ａを構成する各部は、上述の親機２０と基本構成及び基本処理は同じである。親機２０Ａは、システム側送受信部２０６Ａ、システム側アンテナ２０７Ａをさらに備える。

システム側送受信部２０６は、システム側アンテナ２０７Ａが受信した同期制御信号Ｓｓｙを受信して、親機制御部２０１Ａに与える。親機２０１Ａは、同期制御信号Ｓｓｙに基づいて、質問信号Ｓｐｂ１の送信タイミングを決定する。

親機２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄについても、同様に、同期制御信号Ｓｓｙを受信し、同期制御信号Ｓｓｙに基づいて、それぞれに質問信号Ｓｐｂ２，Ｓｐｂ３，Ｓｐｂ４の送信タイミングを決定する。

ここで、図６に示すように、親機２０Ａ〜２０Ｄは、同期制御信号Ｓｓｙの立ち上がりタイミングを質問信号Ｓｐｂ１，Ｓｐｂ２，Ｓｐｂ３，Ｓｐｂ４の送信タイミングに設定する。これにより、各親機２０Ａ〜２０Ｄから送信される質問信号Ｓｐｂ１〜Ｓｐｂ４は、一致したタイミングで、子機３１〜３５に放送される。

したがって、子機３１〜３５は、どの親機２０Ａ〜２０Ｄからの質問信号Ｓｐｂ１〜Ｓｐｂ４を受信しても、質問信号Ｓｐｂ１〜Ｓｐｂ４に依存することなく、同じ送信タイミングで応答信号Ｓｒｅ１〜Ｓｒｅ５を送信することができる。これにより、いずれかの親機２０Ａ〜２０Ｄの受信期間で、応答信号Ｓｒｅ１〜Ｓｒｅ５を確実に受信することができる。すなわち、複数の親機と複数の子機とが存在する状況で、親機子機間の通信を確実に成立することができる。そして、このように親機を複数用いて、各親機の送信範囲が部分的に重なるように各親機を配置することで、子機からの情報を取得できる範囲を広くすることができる。

なお、第３の実施形態では、各親機２０Ａ〜２０Ｄと同期制御機４０とが無線通信を行い、同期制御機４０から同期制御信号を送信する例を示した。しかしながら、同期制御機４０に代えて、ＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）サーバを利用し、ＮＴＰサーバと各親機とを有線接続してもよい。この場合、各親機がＮＴＰサーバにアクセスして、基準時刻（ＲＴＣ）を取得し、当該基準時刻に対して同期を行えばよい。この基準時刻が本発明の同期信号に対応する。

次に、第４の実施形態に係る無線式情報取得システムについて、図を参照して説明する。図７は、本発明の第４の実施形態に係る無線式情報取得システムの親機の送信を衝突させずに同期させる処理を示す図であり、各信号の波形を示している。

本実施形態の無線式情報取得システムにおける複数の親機、複数の子機、同期制御機の構成は、第３の実施形態に係る無線式情報取得システムと同じであり、各親機の質問信号送信処理が異なる。したがって、質問信号の送信処理について具体的に説明する。なお、ここで、２台の親機２０Ａ，２０Ｂの場合を例に示すが、３台以上であっても同様の処理を適用できる。

親機２０Ａ，２０Ｂは、同期制御信号Ｓｓｙを検出すると、他の親機の質問信号送信状況を確認する。すなわち、他の親機の質問信号に対するセンシング処理を行う。具体的には、親機制御部は、親機受信部を起動して、親機のアンテナで受信した信号に他の親機の質問信号が含まれていないか検出する。親機制御部は、他の親機の質問信号を検出しなければ、質問信号Ｓｐｂ１，Ｓｐｂ２を生成して送信するように、質問信号生成部を制御する。その後、親機制御部は、質問信号繰り返し周期を設定する。親機制御部は、質問信号繰り返し周期毎に、他の親機の質問信号送信状況を確認し、他の親機の質問信号を検出しなければ、質問信号生成部は、質問信号Ｓｐｂ１，Ｓｐｂ２を生成して送信する。

なお、親機制御部は、質問信号送信状況を確認し、他の親機の質問信号を検出すると、所定の再ウェイト時間後に質問信号送信状況を確認する。この再ウェイト時間は、質問信号Ｓｐｂ１，Ｓｐｂ２の時間長、質問信号Ｓｐｂ１，Ｓｐｂ２の繰り返し周期に基づいて適宜設定すればよい。この際、再ウェイト時間は質問信号繰り返し周期未満であることが好ましい。この処理は、他の親機の質問信号が検出されなくなるまで継続的に行われ、他の親機の質問信号が検出されなった時点で、質問信号生成部は、質問信号Ｓｐｂ１，Ｓｐｂ２を生成して送信する。

具体的に、図７の例では、親機２０Ａによる質問信号Ｓｐｂ１が送信されている期間に、親機２０Ｂが他の親機の質問信号を検出する処理を行っている。したがって、親機２０Ｂは、親機２０Ａの質問信号Ｓｐｂ１を検出する。親機２０Ｂは、質問信号Ｓｐｂ１を検出したことにより、この検出タイミングから再ウェイト時間をおいて、他の親機の質問信号を検出する処理を再度行っている。この時点では、親機２０Ａの質問信号Ｓｐｂ１は存在しないので、親機２０Ｂは、このタイミングで質問信号Ｓｐｂ２を生成して送信する。

このような構成とすることで、複数の親機が送信する質問信号が干渉しない。これにより、複数の質問信号が干渉して相殺されてしまう可能性がなく、確実に質問信号を送信することができる。

また、このような構成を用いることで、各親機が送信する質問信号の基準となるタイミングは同期されているので、送信元の親機が変更しても、子機による応答信号の送信タイミングが親機の送信期間内になることはなく、親機子機間の無線通信を確実に成立させることができる。

次に、第５の実施形態に係る無線式情報取得システムについて、図を参照して説明する。図８は、本発明の第５の実施形態に係る無線式情報取得システムの送受信概念を示す図であり、波形および動作状態を示している。

本実施形態の無線式情報取得システムは、第１の実施形態に示した無線式情報取得システムと同じ構成からなり、親機子機間の送受信処理の態様が異なる。したがって、異なる箇所のみを具体的に説明する。本実施形態の無線式情報取得システムでは、上述の送信期間と受信期間の組合せを切り替えるための態様を具体的に示している。例えば、上述の第１の組合せから第２の組合せや第３の組合せに切り替えるための態様を示している。

親機２０は、バースト時間長Ｔｔｘｐ１で質問信号繰り返し周期Ｔｔｘ１の質問信号Ｓｐｂ１を送信している。ここで、親機２０は、バースト時間長Ｔｔｘｐ１２で質問信号繰り返し周期Ｔｔｘ１２の質問信号Ｓｐｂ１２に切り替える準備処理を行う。具体的には、親機２０は、新たな質問信号Ｓｐｂ１２のバースト時間長Ｔｔｘｐ１２および質問信号繰り返し周期Ｔｔｘ１２を、質問信号Ｓｐｂ１に対して重畳する。

質問信号Ｓｐｂ１が送信されている期間は、子機３１は、上述のように、質問信号Ｓｐｂ１の検出タイミングからウェイト時間Ｔｗａｔ１後に、他の信号に対するセンシング処理を行って、応答信号Ｓｒｅ１を送信する。その後、子機３１は、応答信号繰り返し周期Ｔｒｅｐ１の間隔で、他の信号に対するセンシング処理を行って応答信号Ｓｒｅ１を送信する。

ここで、子機３１は、質問信号Ｓｐｂ１を復調することで、変更後の質問信号Ｓｐｂ１２のバースト時間長Ｔｔｘｐ１２および質問信号繰り返し周期Ｔｔｘ１２を取得することができる。

親機２０は、子機３１からの応答信号Ｓｒｅ１を受信すると、質問信号Ｓｐｂ１の１サイクルが終了するタイミングで、バースト時間長がＴｔｘｐ１２からなる質問信号Ｓｐｂ１２を質問信号繰り返し周期Ｔｔｘ１２で送信する。

子機３１は、質問信号Ｓｐｂ１２の検出タイミングからウェイト時間Ｔｗａｔ１２後に、他の信号に対するセンシング処理を行って、応答信号Ｓｒｅ１２を送信する。その後、子機３１は、応答信号繰り返し周期Ｔｒｅｐ１２の間隔で、他の信号に対するセンシング処理を行って応答信号Ｓｒｅ１２を送信する。

このように、本実施形態の構成および処理を用いることで、質問信号Ｓｐｂのバースト時間長Ｔｔｘｐや繰り返し周期Ｔｔｘが変化しても、親機２０の質問信号と子機３１の応答信号による無線通信を、より確実に且つ適正なタイミングで成立させることができる。

そして、このような構成を用いることで、情報取得周期が長くても問題でない状況と情報取得周期を短くするべき状況のそれぞれに適した親機子機間の無線通信を確実に成立させることができる。例えば、子機の動きが少ない状況から子機の動きが多い状況に変化した場合において、それぞれの状況に適した親機子機間の無線通信を確実に成立させることができる。

なお、本実施形態の構成および処理において、子機３１は、変更後の質問信号Ｓｐｂ１２のバースト時間長Ｔｔｘｐ１２および質問信号繰り返し周期Ｔｔｘ１２を取得できるまで、応答信号Ｓｒｅ１を送信しないようにしてもよい。これにより、親機２０の質問信号と子機３１の応答信号による無線通信を、さらに確実に成立させることができる。

また、本実施形態では、単一の子機の場合を例に示したが、複数の子機の場合も同様に適用することができる。ただし、複数の子機を用いる場合には、質問信号Ｓｐｂ１で受信していた全ての子機が、質問信号の変更準備処理後に応答信号を送信した場合に、質問信号を変更するようにする。これにより、複数の子機を用いる場合であって、質問信号のパルスバースト波の時間長や繰り返し周期が変更されても、親機の質問信号と複数の子機の応答信号による無線通信を、確実に成立させることができる。

なお、上述の説明では、パルス波の識別情報としてパルス番号を用いる例を示したが、各パルス波を個別に識別できる情報であれば、他の情報であってもよい。ただし、上述のようなパルス番号の設定方法を用いることで、パルス番号を直接用いてウェイト時間Ｔｗａｔを容易に算出することができる。

また、上述の各実施形態は、必要に応じて組み合わせて利用することができ、この組合せの構成によっても、上述の作用効果を得ることができる。

また、上述の各実施形態の無線式情報取得システムは、次に示すような応用アプリケーションに適用することができる。図９は、本発明の無線式情報取得システムを適用した応用アプリケーションの一例を示す概略構成図である。

図９に示すように、情報取得システム１０Ｃが適用される応用アプリケーションは所在管理システムである。情報取得システム１０Ｃには親機２０と子機３１〜３５が属している。

親機２０は、所在管理システムを利用するオフィスビルに設置されている。子機３１は、オフィスに属する社員９１が携帯している。子機３２は、オフィスに属する社員９２が携帯している。子機３３は、オフィスに属する社員９３が携帯している。子機３４は、オフィスに属する社員９４が携帯している。子機３１〜３４は、例えば社員９１〜９４が携帯する社員ＩＤカードに装着または内蔵されている。子機３５は、オフィスが所有するパーソナルコンピュータ９５０に装着もしくは内蔵されている。

図９に示すように、社員９１が会議室Ａに在室中の場合、子機３１には会議室Ａに在室中であることを示す子機状況情報が備えられている。例えば、この子機状況情報は、会議室Ａ内に入室することにより取得できる。このような状況では、子機３１は、親機２０と無線通信可能である。したがって、親機２０が子機３１と上述の無線通信を確立することで、親機２０に接続する管理システムは、子機３１すなわち社員９１が会議室Ａに在籍中であることを検出することができる。

同様に、社員９２が商談室Ｂに在室中の場合、子機３２には商談室Ｂに在室中であることを示す子機状況情報が備えられている。例えば、この子機状況情報は、商談室Ｂ内に入室することにより取得できる。このような状況では、子機３２は、親機２０と無線通信可能である。したがって、親機２０が子機３２と上述の無線通信を確立することで、親機２０に接続する管理システムは、子機３２すなわち社員９２が商談室Ｂに在籍中であることを検出することができる。

同様に、社員９３がワークフロアＣに在室中の場合、子機３３にはワークフロアＣに在室中であることを示す子機状況情報が備えられている。例えば、この子機状況情報は、ワークフロアＣに入室することにより取得できる。このような状況では、子機３３は、親機２０と無線通信可能である。したがって、親機２０が子機３３と上述の無線通信を確立することで、親機２０に接続する管理システムは、子機３３すなわち社員９３がワークフロアＣに在籍中であることを検出することができる。

一方、社員９４は休暇中であり、オフィスビル内にはいない。このような状況では、子機３４と親機２０との無線通信は不可能である。したがって、親機２０が子機３４と上述の無線通信を確立できず、子機３４の情報を得られない。親機２０に接続する管理システムは、子機３４の情報が得られないことを検出して、社員９４がオフィスビル内にいないこと、例えば休暇中であることを検出することができる。

なお、社員９１〜９４のみでなく、パーソナルコンピュータ９５０にも同様の在席管理を行うことができる。パーソナルコンピュータ９５０が会議室Ｄに置かれている場合、子機３５には会議室Ｄに存在することを示す子機状況情報が備えられている。例えば、この子機状況情報は、会議室Ｄ内に配置されることにより取得できる。このような状況では、子機３５は、親機２０と無線通信可能である。したがって、親機２０が子機３５と上述の無線通信を確立することで、親機２０に接続する管理システムは、子機３５すなわちパーソナルコンピュータ９５が会議室Ｄに置かれていること、例えば貸し出されていることを検出することができる。

なお、本応用例では、図９に示すように、１つの親機２０を用いる場合を示したが、例えば第３、第４の実施形態に示したように、複数の親機を用いるようにしてもよい。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ：情報取得システム、
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ：親機、
２００：電源、
２０１，２０１Ａ：親機制御部、
２０２，２０２Ａ：質問信号生成部、
２０３，２０３Ａ：送受切替部、
２０４，２０４Ａ：アンテナ、
２０５，２０５Ａ：親機受信部、
２０６Ａ：システム側送受信部、
２０７Ａ：システム側アンテナ、
３１，３２，３３，３４，３５：子機、
３１０，３２０：電池、
３１１，３２１：子機制御部、
３１２，３２２：子機受信部、
３１３，３２３：送受切替部、
３１４，３２４：アンテナ、
３１５，３２５：応答信号生成部、
４０：同期制御機、
４０１：同期信号発生部、
４０２：アンテナ、
９１，９２，９３，９４：社員、
９５０：パーソナルコンピュータ

Claims (13)

1. 送信期間と受信期間を交互に設け、前記送信期間中にパルスバースト波からなる質問信号を送信する親機と、
   前記質問信号を受信して、該質問信号に対する応答信号に少なくとも子機識別情報を乗せて送信する子機と、を備えた無線式情報取得システムであって、
   前記親機は、
   前記質問信号を、複数のパルス波の連続波からなるパルスバースト波で形成し、
   各パルス波に固有のパルス識別情報および前記質問信号の繰り返し周期の情報を重畳し、
   前記子機は、
   前記質問信号の受信タイミングの前記パルス識別情報および前記質問信号の繰り返し周期の情報を取得して、
   該パルス識別情報および前記質問信号の繰り返し周期の情報から前記応答信号の送信タイミングを決定する、
   無線式情報取得システム。
2. 前記パルス識別情報は、前記パルスバースト波内で時間軸上に並ぶパルス番号である、
   請求項１に記載の無線式情報取得システム。
3. 前記子機は、前記質問信号の繰り返し周期の情報、前記パルス番号、および前記パルスバースト波の繰り返し周期の時間長とを用いて前記応答信号の送信タイミングを決定する、
   請求項２に記載の無線式情報取得システム。
4. 前記子機は、さらに乱数を用いて前記応答信号の送信タイミングを決定する、
   請求項３に記載の無線式情報取得システム。
5. 前記子機は複数であって、
   前記子機は、前記応答信号を送信する前に、他の子機の応答信号送信状況を確認し、前記他の子機の応答信号を検出しなければ、自身の応答信号を送信する、
   請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の無線式情報取得システム。
6. 前記親機は複数であって、
   前記複数の親機に対して同期信号を与える同期制御機を備え、
   前記複数の親機は、前記同期信号に基づいて、前記質問信号の送信タイミングを決定する、
   請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の無線式情報取得システム。
7. 前記親機は複数であって、
   前記複数の親機は、ネットワーク・タイム・プロトコル・サーバにそれぞれ接続されており、該ネットワーク・タイム・プロトコル・サーバから同期信号を取得して、前記同期信号に基づいて、前記質問信号の送信タイミングを決定する、
   請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の無線式情報取得システム。
8. 前記複数の親機は、前記同期信号に基づいて、前記質問信号の送信タイミングを一致させる、
   請求項６または請求項７に記載の無線式情報取得システム。
9. 前記複数の親機は、前記同期信号を取得すると、他の親機信号の質問信号送信状況を確認し、他の親機の送信信号を検出しなければ、自身の質問信号を送信する、
   請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の無線式情報取得システム。
10. 複数のパルス波の連続波からなるパルスバースト波からなり、各パルス波に固有のパルス識別情報および質問信号の繰り返し周期の情報が重畳された質問信号を生成する、質問信号生成部と、
    前記質問信号に対する応答信号を含む外部からの信号を受信する親機受信部と、
    送信期間は前記質問信号生成部とアンテナを接続し、受信期間は前記親機受信部と前記アンテナを接続する送受切替部と、
    を備える、無線式情報取得システムの親機。
11. 複数のパルス波の連続波からなるパルスバースト波からなり、各パルス波に固有のパルス識別情報および質問信号の繰り返し周期の情報が重畳された質問信号を含む外部からの信号を受信する子機受信部と、
    前記質問信号に対する少なくとも子機識別情報を乗せた応答信号を生成する応答信号生成部と、
    前記子機受信部と前記応答信号生成部とを切り替えてアンテナに接続する送受切替部と、
    前記応答信号の送信タイミングを前記パルス識別情報および前記質問信号の繰り返し周期の情報に基づいて決定する子機制御部と、
    を備える、無線式情報取得システムの子機。
12. 前記子機制御部は、前記パルス識別情報である前記パルスバースト波内で時間軸上に並ぶパルス番号と前記パルスバースト波の繰り返し周期の時間長とを用いて前記応答信号の送信タイミングを決定する、
    請求項１１に記載の無線式情報取得システムの子機。
13. 前記子機制御部は、さらに乱数を用いて前記応答信号の送信タイミングを決定する、
    請求項１２に記載の無線式情報取得システム。