JP7510594B2 - Wireless communication system - Google Patents

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Description

本発明は、複数の無線機からなる無線送受信システムにおける各無線機間の同期化及び各無線機の低消費電力化方法に関する。The present invention relates to a method for synchronizing radio devices in a radio transmission/reception system including a plurality of radio devices and a method for reducing power consumption of each radio device.

従来、複数の無線機からなる無線送受信システムにおいて、各無線機の低消費電力を実現するためには、無線送信時だけでなく、無線受信時においても、無線通信動作に必要な時以外は低消費電力モードで動作させる必要があり、そのため、送信側と受信側で無線送受信の同期合わせが必要になってくる。Conventionally, in order to achieve low power consumption in a wireless transmission/reception system consisting of multiple wireless devices, it has been necessary to operate each wireless device in a low power consumption mode not only during wireless transmission but also during wireless reception, except when necessary for wireless communication operation. This makes it necessary to synchronize wireless transmission and reception on the transmitting and receiving sides.

例えば、特許文献1では、無線親機が同期して通信するための同期データを複数の無線子機に送信して同期を確立した上で、親機と各子機間で必要とするデータの送受信を行う方法が提案されている。For example, Patent Document 1 proposes a method in which a wireless master transmits synchronization data for synchronous communication to multiple wireless slaves to establish synchronization, and then transmits and receives the necessary data between the master and each slave.

特開2011-61690号公報JP 2011-61690 A 特開2018-38023号公報JP 2018-38023 A

しかしながら、特許文献1の方法では、親機と各子機との間での同期の確立後においても、必要とするデータ送受信の際には、親機と各子機の両者共に送信動作と受信動作の両方の動作を行う必要があるので、両者共に低消費電力化を図るには一定の限界があった。However, in the method of Patent Document 1, even after synchronization is established between the parent unit and each child unit, when required data is sent or received, both the parent unit and each child unit must perform both transmission and reception operations, so there is a certain limit to how much power consumption can be reduced in both units.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、複数の無線機からなる送受信システムにおいて、特に親機と子機の区別なく、各無線機の送受信の際の低消費電力化を実現するものである。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and realizes low power consumption when each radio unit transmits and receives in a transmission/reception system consisting of multiple radio units, without any distinction between a master unit and a slave unit.

本発明では、複数の無線機からなるシステムの中で、一定の方法で定まる特定の無線機が第1の一定時間毎に、他の無線機あてに同期要求信号と制御データまたは収集データを送信し、他の無線機は前記特定の無線機からの前記第1の一定時間の整数倍のインターバルである第2の一定時間毎に、その同期要求信号を受信することにより、定期的に前記特定の無線機との間の同期を確立すると共に、前記制御データまたは収集データを受信する。In the present invention, in a system consisting of a plurality of radio devices, a specific radio device, which is determined by a certain method, transmits a synchronization request signal and control data or collection data to the other radio devices at a first constant time interval, and the other radio devices receive the synchronization request signal from the specific radio device at a second constant time interval, which is an interval that is an integer multiple of the first constant time interval, thereby periodically establishing synchronization with the specific radio device and receiving the control data or collection data.

上記の一定の方法で定まる特定の無線機とは、例えば、複数の無線機の中で、最初に電源が投入され、動作を開始した無線機である。電源が投入され、動作を開始した無線機はまず、他の無線機からの同期要求信号の受信動作を行うため、一定時間は受信待ちのため、無線機のCPUはスリープモード(低消費電力モードと呼び、スリープモード=低消費電力モード)でなく、オペレーティングモード(通常モードと呼び、オペレーティングモード=通常モード)で動作する。The specific radio determined by the above-mentioned method is, for example, the radio that is the first among multiple radios to be powered on and start operating. When the radio is powered on and starts operating, it first receives a synchronization request signal from the other radios, and in order to wait for a certain period of time for reception, the CPU of the radio operates in an operating mode (called a normal mode, operating mode = normal mode) rather than in a sleep mode (called a low power consumption mode, sleep mode = low power consumption mode).

一定時間受信待ちを行ったが、他の無線機からの同期要求信号が受信できないときは、自らの無線機がシステム内で最初に電源が投入され、動作を開始した無線機と判断して、他の無線機あてに同期要求信号と制御データまたは収集データの送信動作を開始する。If, after waiting for a certain period of time, a synchronization request signal cannot be received from another radio, the radio determines that its own radio was the first radio in the system to be powered on and start operating, and begins transmitting a synchronization request signal and control data or collection data to the other radio.

当該特定の無線機から同期要求信号を受信した無線機は、当該特定の無線機との間で同期を確立する。当該特定の無線機と同期を確立した無線機は自分自身以外の無線機と同期を確立するために、更に当該特定の無線機と自分自身以外の無線機に向けて同期要求信号と前記制御データまたは収集データを送信する。The radio device that receives the synchronization request signal from the specific radio device establishes synchronization with the specific radio device. The radio device that has established synchronization with the specific radio device further transmits the synchronization request signal and the control data or collection data to the specific radio device and the radio device other than itself in order to establish synchronization with the other radio device.

詳細には、同期を確立した各無線機は同期確立後に前記第1の一定時間毎に、他の無線機あてに同期要求信号と同時に前記制御データまたは収集データを送信する。これによって、各無線機の間で前記制御データまたは収集データが共有可能となると共に、各無線機全てで同期がとれることになる。In detail, each wireless device that has established synchronization transmits the control data or collection data together with a synchronization request signal to the other wireless devices at the first fixed time intervals after the synchronization is established. This allows the control data or collection data to be shared among the wireless devices, and all of the wireless devices are synchronized.

各無線機は、他の無線機との同期がいったん外れても、他の無線機からの前記第1の一定時間毎の同期要求信号を受信することにより、再度、他の無線機との同期が再確立される。Even if each wireless device loses synchronization with the other wireless devices once, the wireless device re-establishes synchronization with the other wireless devices by receiving a synchronization request signal from the other wireless devices at the first fixed time interval.

同期がとれた各無線機において、前記同期要求信号の送信終了後から前記第1の一定時間経過による次の同期要求信号の送信開始までの間は低消費電力モードで動作し、前記同期要求信号の受信時を除いては受信動作を行わない間欠送受信の動作を行って、低消費電力を実現する。In each synchronized radio device, from the end of transmission of the synchronization request signal to the start of transmission of the next synchronization request signal after the first fixed time has elapsed, the device operates in a low power consumption mode, and performs intermittent transmission and reception in which no receiving operation is performed except when the synchronization request signal is received, thereby realizing low power consumption.

更には、無線送受信の際における各無線機の識別を必要とせずに、各無線機間で制御データまたは収集データの送受信を行う。Furthermore, control data or collected data is transmitted and received between each of the wireless devices without the need to identify each of the wireless devices during wireless transmission and reception.

本発明では前述した同期確立後に前記第1の一定時間毎、例えば2.1秒毎に、他の無線機あてに同期要求信号と前記制御データまたは収集データを送信するが、この送信時には無線機のCPUは通常モード(=オペレーティングモード)で動作する。この時の通常モードでの動作モードを送信モードと呼ぶ。In the present invention, after the above-mentioned synchronization is established, a synchronization request signal and the control data or collected data are transmitted to another wireless device at the first fixed time interval, for example, every 2.1 seconds, and during this transmission, the CPU of the wireless device operates in normal mode (= operating mode). The operating mode in the normal mode at this time is called the transmission mode.

前記第1の一定時間の整数倍のインターバルである第2の一定時間毎に例えば2.1秒×5=10.5秒毎に、前述の同期要求信号を受信するが、この受信時にも無線機のCPUは通常モード(=オペレーティングモード)で動作する。この時の通常モードでの動作モードを送受信モードと呼ぶ。The synchronization request signal is received at intervals of a second fixed time, which is an integer multiple of the first fixed time, for example, every 2.1 seconds x 5 = 10.5 seconds, and the CPU of the radio device operates in normal mode (= operating mode) even when receiving the signal. The normal operating mode at this time is called the transmit/receive mode.

この送受信モード時は、他の無線機からの同期要求信号と制御データまたは収集データ受信すると、自分自身以外の他の無線機に向かって、受信した同期要求信号と同一の同期要求信号及び自分自身のセンサ入力やSW入力等に対応して(自分自身の無線機が取得したセンサ入力を外部へ収集データとして送信することや自分自身の無線機のSW入力により外部を制御するための制御データとして送信することに対応して)、更新した制御データまたは収集データ、或いは更新しない受信した制御データまたは収集データと同一のデータを送信する。In this transmission/reception mode, when a synchronization request signal and control data or collected data are received from another radio, the radio transmits to other radio devices other than itself updated control data or collected data, or data identical to the received control data or collected data without updating, in response to the same synchronization request signal as the received synchronization request signal and its own sensor input, SW input, etc. (in response to transmitting sensor input acquired by its own radio to the outside as collected data, or transmitting it as control data for controlling the outside using the SW input of its own radio).

更新した制御データまたは収集データを送信する場合は、自分自身以外の他の無線機に対して、他の無線機からも同様に送信されてくる更新されない制御データまたは収集データよりも優先して受信してもらえるように、更新しない場合に比べ、データ送信のタイミングを早める。When transmitting updated control data or collected data, the timing of data transmission is made earlier than when not updated so that other wireless devices other than the wireless device itself can receive the updated control data or collected data in preference to non-updated control data or collected data similarly transmitted from the other wireless devices.

この早める時間を考慮して、送受信モードでの動作時間を決める。例えば、制御データまたは収集データを更新する場合の早めるタイミングを20msとすると、送受信モードでの動作時間は確実に受信できるように例えば、100msにする。Taking this advance time into consideration, the operation time in the transmission/reception mode is determined. For example, if the timing for updating the control data or collected data is advanced by 20 ms, the operation time in the transmission/reception mode is set to, for example, 100 ms so that reception can be ensured.

通常モードでの送信モードと送受信モード以外は無線機のCPUは低消費電力モード(=スリープモード)で動作する。各無線機の消費電力低減効果は、
通常モードの動作時間/(通常モードの動作時間+低消費電力モードの動作時間)を小さくするほど、大きくなる。
In normal mode, except for the transmit mode and transmit/receive mode, the radio's CPU operates in low power consumption mode (=sleep mode). The power consumption reduction effect of each radio is as follows:
The smaller the normal mode operation time/(normal mode operation time+low power consumption mode operation time) is, the larger the power consumption becomes.

送信モードの動作時間に比べ、送受信モードの動作時間が相対的に大きいため、消費電力を低減するためには、送受信モードの動作時間を短くすればよい。Since the operation time of the transmission/reception mode is relatively long compared to the operation time of the transmission mode, the operation time of the transmission/reception mode can be shortened in order to reduce power consumption.

そのためには、前記第1の一定時間の整数倍のインターバルである第2の一定時間を長くする、言い換えれば前記「整数倍のインターバル」の中の整数倍の倍率を上げればよいが、自分自身のセンサ入力やSW入力等への入力に対して応答として出力するまでの時間が長くなり、応答性が低下する。To achieve this, the second fixed time, which is an interval that is an integer multiple of the first fixed time, can be lengthened; in other words, the integer multiple of the "integer multiple interval" can be increased. However, this will result in a longer time until a response is output in response to an input to the sensor input, SW input, etc., of the device itself, and will reduce responsiveness.

低消費電力性と応答性はトレードオフの関係にあるが、無線送受信システムとして最適な値を選択すれば良い。本発明の無線送受信システムはシステムを構成する全ての無線機の間で同期が確立しているので、整然とした間欠送受信システムが構成され、送信時のみならず、受信時においても、可能な限りの低消費電力化が図れるシステムとなっている。There is a trade-off between low power consumption and responsiveness, but it is sufficient to select the optimal value for the wireless transmission/reception system. In the wireless transmission/reception system of the present invention, synchronization is established between all the wireless devices that make up the system, so an orderly intermittent transmission/reception system is configured, and the system is capable of achieving the lowest possible power consumption not only during transmission but also during reception.

ここで、前述の低消費電力モード(=スリープモード)とはCPUと無線回路の動作において、いわゆるスリープ動作等、CPUがプログラムの動作を停止し、低速クロックで必要最小限の動作のみを行い、無線送受信動作も不可能となる代わりに最大限に消費電力を低減するモードであり、通常モード(=オペレーティングモード)とはCPUと無線回路の動作において、高速クロックで動作して、無線送受信動作が可能となる代わりに消費電力も大きくなるモードのことを言う。Here, the aforementioned low power consumption mode (=sleep mode) refers to a mode in which the CPU and radio circuitry stop program operation, such as so-called sleep operation, and only performs the minimum necessary operations at a low speed clock, making wireless transmission and reception operations impossible, but in exchange for minimizing power consumption, while the normal mode (=operating mode) refers to a mode in which the CPU and radio circuitry operate at a high speed clock, making wireless transmission and reception operations possible, but in exchange for increased power consumption.

また、各無線機間で同期要求信号を送受信し合うことにより、距離的に直接の制御データまたは収集データを含む無線信号が到達しない無線機間でも他の無線機が中継することが可能となり、中継することによって、全ての無線機間で制御データまたは収集データが共有される。In addition, by transmitting and receiving synchronization request signals between each radio device, it becomes possible for other radio devices to relay the radio signals containing control data or collection data even between radio devices that are too far away for the radio signals to reach directly, and by relaying, the control data or collection data is shared between all radio devices.

前述したように、各無線機間で送受信動作が同等であり、各無線機間で上位、下位等の識別を必要としない。但し、意識して識別を行い、各無線機の中で他の機器との接続を行い、制御データまたは収集データに関する指示及び管理を行う特別な無線機とその他の無線機とを区別するための機能設定をすることも可能である。As mentioned above, the transmission and reception operations are the same between each radio device, and there is no need to distinguish between higher and lower ranks between each radio device. However, it is also possible to consciously perform the identification, connect to other devices within each radio device, and set functions to distinguish between special radio devices that give instructions and manage control data or collected data and other radio devices.

前述したように、各無線機は、送信と受信の両方の動作を行うが、このうち受信は前述の動作であり、前記第1の一定時間の整数倍のインターバルである第2の一定時間毎に行う。送信は他の無線機との同期を確立するための同期要求信号を自分自身以外の各無線機に送信するものであり、各無線機が受信しようとしまいと常に送信することにより、自分自身の無線機と他の無線機との同期がいったん外れてしまっても、他の無線機は常に送信されている前記の同期要求信号を受信することにより、再度、同期を復活して確立することができる。As described above, each radio device performs both transmission and reception, and reception is the above-mentioned operation, which is performed at second fixed time intervals that are an integral multiple of the first fixed time interval. Transmission is performed by transmitting a synchronization request signal to each radio device other than itself to establish synchronization with other radio devices, and by constantly transmitting the signal whether each radio device is receiving or not, even if the synchronization between its own radio device and other radio devices is lost, the other radio devices can restore and establish synchronization again by receiving the synchronization request signal that is constantly being transmitted.

前記同期要求信号に対する各無線機の受信動作は以下の通りである。各無線機はあらかじめ設定された前記同期要求信号を受信するタイミングにある時のみ、通常のデータの送信動作のみを行うタイミングの時と異なり、早めに、低消費電力モードから通常モードに起き上がるので、前記同期要求信号を受信できるが、通常のデータの送信動作のみを行うタイミングでは、他の無線機が前記同期要求信号を送信後に自分自身の無線機が低消費電力モードから通常モードに起き上がるので、前記同期要求信号を受信できない。The reception operation of each radio device in response to the synchronization request signal is as follows: Each radio device wakes up from the low power consumption mode to the normal mode earlier only at the preset timing for receiving the synchronization request signal, unlike when only normal data transmission operations are performed, and can therefore receive the synchronization request signal, but when only normal data transmission operations are performed, the radio device wakes up from the low power consumption mode to the normal mode after another radio device has transmitted the synchronization request signal, and therefore cannot receive the synchronization request signal.

各無線機はあらかじめ設定された前記同期要求信号の受信タイミングで、他の無線機からの前記同期要求信号を一定時間待ち、その間に、前記同期要求信号を受信できない時は、設定した前記第1の一定時間の整数倍のインターバルの経過後の次の受信タイミングで再度、前記同期要求信号の受信を試みることになる。Each radio device waits for a fixed time period for the synchronization request signal from the other radio devices at a preset timing for receiving the synchronization request signal, and if the synchronization request signal cannot be received during that time period, the radio device attempts to receive the synchronization request signal again at the next reception timing after an interval that is an integer multiple of the first fixed time period has elapsed.

本発明によれば、複数の無線機からなる無線送受信システムにおいて、各無線機は定期的に同期要求信号を送信することにより、また、各無線機はその同期要求信号を受信することによって、受信動作開始タイミングが送信タイミングと合うように調整されることになる。このことによって、各無線機間での送受信のタイミングが合致し、各無線機間で同期のとれた送受信が実現する。各無線機間で同期がとれることにより、各無線機間での間欠送受信動作が可能となり、この間欠送受信動作を行えば、システムとしての低消費電力が実現される。According to the present invention, in a wireless transmission/reception system consisting of multiple wireless devices, each wireless device periodically transmits a synchronization request signal, and each wireless device receives the synchronization request signal, so that the timing of the start of the reception operation is adjusted to match the timing of the transmission. This allows the timing of transmission and reception to match between the wireless devices, and synchronized transmission and reception is realized between the wireless devices. Synchronization between the wireless devices enables intermittent transmission and reception between the wireless devices, and performing this intermittent transmission and reception realizes low power consumption for the system.

また、この際、各無線機は全て同格であり、上位、下位の識別を必要としていないし、無線機の台数についても制限はない。また、各無線機間で送受信する周波数とアドレスは同一で構わない。In this case, all the wireless devices are of the same rank, and there is no need to distinguish between higher and lower ranks. There is also no limit to the number of wireless devices. Furthermore, the frequencies and addresses used for transmission and reception between the wireless devices can be the same.

距離的な問題で直接送受信のかなわない無線機間でも、間に中継する無線機を置き、隣り合う無線機間で送受信が行われることを繰り返して、最終的には、システムに属する全ての無線機間で制御データまたは収集データが共有される。複数の無線機を使い、中継を繰り返すことによって、無線到達距離の大幅な延伸化が容易に実現される。Even when direct transmission and reception is not possible between wireless devices due to distance issues, relay wireless devices are placed between them, and transmission and reception are repeated between adjacent wireless devices until finally, control data or collected data is shared between all wireless devices belonging to the system. By using multiple wireless devices and repeating relays, it is easy to significantly extend the wireless transmission distance.

各無線機間で送受信する周波数とアドレスは同一を想定しているが、混信が想定される場合は隣り合う無線機間同志の送受信時のみ周波数とアドレスを合わせ、その他は周波数とアドレスの一方、あるいは両方を変えてもよい。It is assumed that the frequencies and addresses used for transmission and reception between each radio device are the same, but if interference is anticipated, the frequencies and addresses may be matched only when transmitting and receiving between adjacent radio devices, and either the frequency or the address, or both, may be changed at other times.

定期的に同期要求信号の送受信動作が行われないと、無線機の制御データまたは収集データの受信動作開始タイミングは、各無線機間の動作基準クロックの差に起因して徐々に各無線機間で初期値よりずれてくることになる。従って、このずれの値は各無線機間での送受信を繰り返す毎に大きくなってくるが、各無線機間で定期的に同期要求信号を送受信することにより、初期値に戻すことができる。If the synchronization request signal is not periodically transmitted and received, the timing at which the radio devices start receiving control data or collected data will gradually deviate from the initial value due to differences in the operation reference clocks between the radio devices. Therefore, the value of this deviation will increase with each repetition of transmission and reception between the radio devices, but it can be returned to the initial value by periodically transmitting and receiving a synchronization request signal between the radio devices.

また、各無線機は他の無線機が受信しようとしまいと常に、他の無線機に対し、前記同期要求信号を送信しているので、ある無線機の同期が他の無線機との同期からいったん外れても、その無線機は他の無線機から前記同期要求信号を受信することにより、自動的に同期を復活させることができる。In addition, since each radio always transmits the synchronization request signal to the other radios whether the other radios receive the signal or not, even if a certain radio temporarily loses synchronization with the other radios, the radio can automatically restore synchronization by receiving the synchronization request signal from the other radios.

図1は本発明における複数の無線機(実施例として無線機4台)からなる無線送受信システムにおける各無線機間の各信号の送受信タイミング図である。FIG. 1 is a timing chart showing transmission and reception of signals between radio devices in a radio transmission/reception system made up of a plurality of radio devices (four radio devices in this embodiment) according to the present invention. 図2は本発明における各無線機を子機の一部分とし、別途子機と親機、データ記録用の外部記録装置を配置した低消費電力無線通信システムのブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a low power consumption wireless communication system in which each wireless device of the present invention is a part of a slave device, and a slave device, a master device, and an external recording device for recording data are separately arranged.

図1に基づいて、本発明における無線機4台からなる無線送受信システムにおける各信号の送受信タイミングを示し、各無線機が低消費電力で動作する手順を以下に説明する。Referring to FIG. 1, the transmission and reception timing of each signal in a wireless transmission and reception system comprising four wireless devices according to the present invention will be shown, and the procedure by which each wireless device operates with low power consumption will be described below.

(1)各無線機は第1の一定時間TM、例えば2100ms毎に、他の無線機あてに同期要求信号WPを送信する。また、各無線機は第1の一定時間(=2100ms)の整数倍(=5倍)のインターバルである第2の一定時間=2100ms×5=10500ms毎に、他の無線機からの同期要求信号を受信する。この同期要求信号受信の際に、他の無線機からの制御データまたは収集データも合わせて受信する。(1) Each wireless device transmits a synchronization request signal WP to the other wireless devices every first fixed time TM, for example, every 2100 ms. Also, each wireless device receives a synchronization request signal from the other wireless devices every second fixed time = 2100 ms x 5 = 10500 ms, which is an interval that is an integer multiple (= 5 times) of the first fixed time (= 2100 ms). When receiving this synchronization request signal, the wireless device also receives control data or collection data from the other wireless devices.

(2)ここで、無線機1~無線機4は一直線上に並んでいると仮定し、無線到達距離の関係から、隣り合う無線機同志のみで送受信可能と仮定しているが、無線機1~無線機4の全4台間で送受信可能であってもよい。これは、各無線機は他の無線機から送信されてきた同期要求信号を受信する際は、より早く受信した同期要求信号が有効となり、後から送信されてきた同期要求信号は受信されず無視されるためである。(2) Here, it is assumed that wireless devices 1 to 4 are arranged in a straight line, and that due to the wireless transmission distance, transmission and reception are possible only between adjacent wireless devices, but transmission and reception may be possible between all four wireless devices 1 to 4. This is because, when each wireless device receives a synchronization request signal transmitted from another wireless device, the synchronization request signal received earlier is valid, and synchronization request signals transmitted later are not received and are ignored.

無線機1は“1”~“4”及び“6”~“8”の期間では、他の無線機からの同期要求信号WP送信のタイミングにおいて、低消費電力モード(=スリープモード)に当たるため、当該同期要求信号WPは受信できない。“1”~“4”及び“6”~“8”の期間では、低消費電力モードから通常モード(=オペレーティングモード)に起き上って、送信動作(処理)を行った後、再び、低消費電力モードに入って第1の一定時間TMが経過するのを待っている。During the periods "1" to "4" and "6" to "8", the wireless device 1 is in low power consumption mode (=sleep mode) at the timing when a synchronization request signal WP is transmitted from another wireless device, and therefore cannot receive the synchronization request signal WP. During the periods "1" to "4" and "6" to "8", the wireless device 1 wakes up from the low power consumption mode to the normal mode (=operating mode) and performs a transmission operation (processing), then re-enters the low power consumption mode and waits for the first fixed time TM to elapse.

前述したように、この時の通常モードでの動作を送信モードと呼ぶ。図1における、Aは一定時間のインターバルTMのうち、低消費電力モードに入っている時間であり、α=TM-Aは一定時間のインターバルTMのうち、通常モードに入っている時間である。この通常モードに入っている時間α=TM-Aは無線機の送信モード時の送信動作(処理)時間であり、例えばα=1msである。送信動作(処理)は一瞬であり、典型的には1ms程度の時間で処理が完了する。As mentioned above, the operation in normal mode at this time is called the transmission mode. In Fig. 1, A is the time during the fixed time interval TM during which the device is in the low power consumption mode, and α = TM - A is the time during the fixed time interval TM during which the device is in normal mode. This normal mode time α = TM - A is the transmission operation (processing) time of the wireless device in the transmission mode, and α = 1 ms, for example. The transmission operation (processing) is instantaneous, and typically the processing is completed in about 1 ms.

(3)“5”の期間では、低消費電力モードから通常モード(=オペレーティングモード)に起き上って送信モード時の送信動作(処理)を行った後、Bの時間だけ、低消費電力モードに入った後、再度通常モードに戻って、他の無線機からの同期要求信号WPを受信するための動作を行う。この時の通常モードでの動作を前述したように送受信モードと呼ぶが、この送受信モードでは、他の無線機からの同期要求信号WPの待ち受けの時間が必要のため、低消費電力モードの動作時間Bは送信モードでのAに比べ短く設定される。(3) In the period "5", the device wakes up from the low power consumption mode to the normal mode (= operating mode) and performs the transmission operation (processing) in the transmission mode, then enters the low power consumption mode for the period B, after which it returns to the normal mode again and performs the operation for receiving a synchronization request signal WP from another wireless device. The operation in the normal mode at this time is called the transmission/reception mode as described above, but since this transmission/reception mode requires time to wait for the synchronization request signal WP from another wireless device, the operation time B in the low power consumption mode is set shorter than the operation time A in the transmission mode.

例えば、TM=2100msの場合、A=2099ms、B=1999msに設定される。Bの値は各無線機間の各無線機間の動作基準クロックの差とセンサ入力やSW入力等に対応して制御データまたは収集データを更新する場合の制御データまたは収集データの送信タイミングと制御データまたは収集データを更新しない場合の送信タイミングの設定時間差を考慮して決められる。For example, when TM=2100 ms, A is set to 2099 ms and B is set to 1999 ms. The value of B is determined taking into consideration the difference in the operation reference clock between each radio device and the set time difference between the transmission timing of control data or collected data when the control data or collected data is updated in response to sensor input, SW input, etc. and the transmission timing when the control data or collected data is not updated.

(4)無線機2は“2”の期間で、制御データまたは収集データを自らのセンサ入力やSW入力等に対応してSIG1からSIG2に更新し、更新したデータを同期要求信号WPと共に、他の無線機あてに送信しているが、他の無線機もまた、同期要求信号WPと共に更新しないデータSIG1を送信している。(4) During the period "2", wireless device 2 updates the control data or collected data from SIG1 to SIG2 in response to its own sensor input, SW input, etc., and transmits the updated data together with a synchronization request signal WP to the other wireless devices. However, the other wireless devices also transmit non-updated data SIG1 together with the synchronization request signal WP.

無線機2は他の無線機にSIG1でなく、SIG2を受信してもらうために、同期要求信号WPとSIG2の送信タイミングを他の無線機より早めている。図1では例として、β=20ms早めている。In order to have the other wireless devices receive SIG2 instead of SIG1, the wireless device 2 advances the transmission timing of the synchronization request signal WP and SIG2 compared to the other wireless devices. In the example shown in FIG.

図1では無線機が送信モードのみを行う場合のインターバルをTM、無線機が送受信モード動作を行う場合のインターバルをRCVと表記している。上記β=20ms早めて送信された同期要求信号WPと更新された制御データまたは収集データを受信するために、各無線機は第1の一定時間TM(=2100ms)の整数倍(=5)のインターバルである第2の一定時間10500ms毎の期間に、例えば、RCV-α-B=100msだけ早く低消費電力モードから通常モードに起き上っている。1, the interval when the radio operates only in the transmit mode is denoted as TM, and the interval when the radio operates in the transmit/receive mode is denoted as RCV. In order to receive the synchronization request signal WP transmitted β=20 ms earlier and the updated control data or collection data, each radio wakes up from the low power consumption mode to the normal mode, for example, RCV-α-B=100 ms earlier during the second fixed time period of 10500 ms, which is an interval that is an integer multiple (=5) of the first fixed time period TM (=2100 ms).

このRCV-α-Bは各無線機の送受信モード時の受信待ち及び受信動作(処理)時間に相当するが、図1では、例として、無線機1では“5”の期間、無線機2では“4”の期間、無線機3では“3”の期間と“8”の期間、無線機4では“1”の期間と“6”の期間にRCV-α-B=100msだけ早く低消費電力モードから通常モードに起き上って受信待ちをしていることを示している。This RCV-α-B corresponds to the reception waiting and reception operation (processing) time in the transmit/receive mode of each radio device, and in FIG. 1, as an example, it shows that radio device 1 wakes up from the low power consumption mode to the normal mode and waits to receive during the period "5", radio device 2 during the period "4", radio device 3 during the periods "3" and "8", and radio device 4 during the periods "1" and "6" by RCV-α-B = 100 ms earlier.

この受信待ちをしている期間で、他の無線機から同期要求信号WPと制御データまたは収集データを受信するともう、その後に続く他の無線機からの同期要求信号WPと制御データまたは収集データは受信しないように制御されている。During this waiting period, if a synchronization request signal WP and control data or collection data are received from another radio device, the radio device is controlled so as not to receive any subsequent synchronization request signal WP and control data or collection data from the other radio device.

図1では無線機2からの更新されたSIG2は“3”の期間で、無線機3に通知され、無線機3が受信処理を行って無線機3から送信される制御データまたは収集データもSIG2に更新されている。無線機2からの更新されたSIG2は“5”の期間で、無線機1に通知され、無線機1が受信処理を行って無線機1から送信される制御データまたは収集データもSIG2に更新されている。1, the updated SIG2 from wireless device 2 is notified to wireless device 3 during the period "3", wireless device 3 performs reception processing, and the control data or collection data transmitted from wireless device 3 is also updated to SIG2. The updated SIG2 from wireless device 2 is notified to wireless device 1 during the period "5", wireless device 1 performs reception processing, and the control data or collection data transmitted from wireless device 1 is also updated to SIG2.

無線機3からの更新されたSIG2は“6”の期間で、無線機4に通知され、無線機4が受信処理を行って無線機4から送信される制御データまたは収集データもSIG2に更新されている。The updated SIG2 from wireless device 3 is notified to wireless device 4 during the period "6", and the control data or collection data transmitted from wireless device 4 after wireless device 4 performs reception processing is also updated to SIG2.

このようにして、無線機2で更新された制御データまたは収集データは他の無線機1、無線機3、無線機4に送信、各無線機で受信処理され、全ての無線機で共有される。In this way, the control data or collection data updated by wireless device 2 is transmitted to the other wireless devices 1, 3, and 4, where it is received and processed by each wireless device, and shared by all the wireless devices.

また、図1には、このSIG1とSIG2の送受信動作に関する動作例を示しており、以下に説明する。<1>は各無線機がSIG1のデータを送信していたが、無線機2が当該無線機に接続されるセンサ入力等により、保持するデータをSIG1からSIG2に更新したため、当該データをWPと共に送信したことを示している。1 shows an example of the operation of transmitting and receiving SIG1 and SIG2, which will be described below. <1> indicates that each wireless device was transmitting SIG1 data, but wireless device 2 updated the data it holds from SIG1 to SIG2 due to a sensor input connected to that wireless device, etc., and therefore transmitted that data together with the WP.

<2>は無線機2が無線機1から、SIG1のデータを受信したが、データ内に含まれるタイムスタンプ等により、SIG1よりSIG2が最新のデータと認識しているので、SIG1でなく、SIG2のデータをWPと共に無線機1に送信したことを示している。<2> indicates that wireless device 2 received SIG1 data from wireless device 1, but because it recognized SIG2 as being more recent than SIG1 based on the timestamp etc. contained in the data, it sent SIG2 data, instead of SIG1, to wireless device 1 together with the WP.

<3>は無線機1が無線機2から、SIG2のデータを受信したが、データ内に含まれるタイムスタンプ等により、SIG1よりSIG2が最新のデータと認識しているので、SIG2のデータをWPと共に無線機2に送信したことを示している。<3> indicates that wireless device 1 received SIG2 data from wireless device 2, but because it recognized SIG2 as being more recent than SIG1 based on the timestamp etc. contained in the data, it transmitted the SIG2 data together with the WP to wireless device 2.

<4>は無線機3が無線機2から、SIG2のデータを受信したが、データ内に含まれるタイムスタンプ等により、SIG1よりSIG2が最新のデータと認識しているので、SIG2のデータをWPと共に無線機2に送信したことを示している。<4> indicates that wireless device 3 received SIG2 data from wireless device 2, but because it recognized SIG2 as being the newest data compared to SIG1 based on the timestamp etc. contained in the data, it transmitted the SIG2 data together with the WP to wireless device 2.

<5>は無線機4が無線機3から、SIG2のデータを受信したが、データ内に含まれるタイムスタンプ等により、SIG1よりSIG2が最新のデータと認識しているので、SIG2のデータをWPと共に無線機3に送信したとことを示している。<5> indicates that wireless device 4 received SIG2 data from wireless device 3, but because the timestamp etc. contained in the data indicates that SIG2 is more recent than SIG1, it transmitted the SIG2 data together with the WP to wireless device 3.

前述の動作例はSIG2のデータを保有している時に更新前のSIG1が送信されてくる場合も例示しており、SIG1が更新前のデータであり、SIG2が更新後のデータであることを示すために、SIG1、SIG2の各データ内のタイムスタンプを比較することを示している。The above-mentioned operation example also illustrates the case where SIG1 before the update is transmitted while SIG2 data is held, and shows that the timestamps in the SIG1 and SIG2 data are compared to indicate that SIG1 is the data before the update and SIG2 is the data after the update.

図2は無線親機と複数の無線子機から成る無線通信システムブロック図である。この中で、無線子機2 20、無線子機4 50、無線子機5 60から成る部分のシステムが本発明に基づく複数の無線機から成る低消費電力無線送受信システムである。2 is a block diagram of a wireless communication system consisting of a wireless master unit and multiple wireless slave units. In this system, the part consisting of wireless slave unit 2 20, wireless slave unit 4 50, and wireless slave unit 5 60 is a low power consumption wireless transmission/reception system consisting of multiple wireless units based on the present invention.

また、無線親機 40と無線子機1 10、無線子機2 20、無線子機3 30は特許文献2における無線送受信システムを構成しており、図2のシステムはシステム全体として間欠送受信による低消費電力化を実現している。但し、無線子機3 30は図2におけるシステムではシステム全体として取得した制御データまたは収集データを記録、保存するために、UART(UART TXD 71とUART RXD 72)にて外部のデータ記録装置70に接続している。Moreover, the wireless master 40, wireless slave 1 10, wireless slave 2 20, and wireless slave 3 30 constitute the wireless transmission/reception system described in Patent Document 2, and the system in Fig. 2 realizes low power consumption by intermittent transmission and reception as the whole system. However, in the system in Fig. 2, wireless slave 3 30 is connected to an external data recording device 70 via UART (UART TXD 71 and UART RXD 72) in order to record and store the control data or collected data acquired as the whole system.

無線子機3 30は外部のデータ記録装置70から電源供給を受けるので、低消費電力であることを必要としない。ここでデータ記録装置70とは、例えば、UART-USB変換回路とPC(パーソナルコンピューター)を組み合わせたもので、UART-USB変換回路で無線子機3 30から出力されるUART形式のデータをUSB形式のデータに変換した後、PCに入力して、PCの記録装置に記録、保存する機能をもつものである。The wireless slave device 3 30 does not need to be low power consuming because it receives power from an external data recording device 70. Here, the data recording device 70 is, for example, a combination of a UART-USB conversion circuit and a PC (personal computer), and has a function of converting UART format data output from the wireless slave device 3 30 into USB format data by the UART-USB conversion circuit, inputting the data into the PC, and recording and saving the data in the PC's recording device.

無線親機40と無線子機1 10、無線子機2 20、無線子機3 30との間の通信及び無線子機2 20、無線子機4 50、無線子機5 60間の通信を2.4GHzの周波数帯で行っている。無線親機と各無線子機は、UART入出力を行って外部記録装置にデータを出力する無線子機3を除いて、全てボタン電池で駆動する。無線子機3は外部記録装置より電源供給を受ける。Communications between the wireless master device 40 and wireless slave device 1 10, wireless slave device 2 20, and wireless slave device 3 30, as well as communications between wireless slave device 2 20, wireless slave device 4 50, and wireless slave device 5 60, are performed in the 2.4 GHz frequency band. The wireless master device and each wireless slave device are all powered by button batteries, except for wireless slave device 3, which performs UART input/output and outputs data to an external recording device. Wireless slave device 3 receives power from the external recording device.

上記で各無線機間(無線親機と無線子機間及び無線子機同志間)の通信を2.4GHzの周波数帯で行っていると述べたが、2.4GHz以外の他の周波数帯でもよい。また、図2のシステムにおいて、各無線機間で通信を行う周波数とアドレスは同一(例えば、周波数は2450MHz)を想定しているが、混信の可能性を低減する観点から、また、各無線機内のCPU部の処理負担軽減の観点から、変えることも可能である。As described above, communication between each wireless device (between the wireless master device and the wireless slave device, and between the wireless slave devices) is performed in the 2.4 GHz frequency band, but other frequency bands other than 2.4 GHz may be used. Also, in the system of Fig. 2, it is assumed that the frequency and address for communication between each wireless device are the same (for example, the frequency is 2450 MHz), but it is possible to change them from the viewpoint of reducing the possibility of interference and from the viewpoint of reducing the processing load of the CPU part in each wireless device.

この各無線機内のCPU部の処理負担軽減とは、周波数、アドレスを同一にすると、各無線機のCPU部はシステム内の無線機間で通信に関与している全ての電文の解析を行う必要があるが、例えば周波数を変えると、各無線機内の無線部で電文が選別されるので、CPU部の負担は軽くなるという意味である。This reduction in the processing burden on the CPU in each radio means that if the frequency and address are the same, the CPU in each radio needs to analyze all of the messages involved in the communications between radios in the system, but if the frequency is changed, for example, the radio unit in each radio selects the messages, thereby reducing the burden on the CPU.

例えば、周波数とアドレスを以下のように変えることも可能である。無線親機40と無線子機1 10の間の送受信は周波数2440MHz、アドレス“100”、無線親機40と無線子機2 20の間の送受信は周波数2450MHz、アドレス“200”、無線親機40と無線子機3 30の間の送受信は周波数2460MHz、アドレス“300”、無線子機2 20、無線子機4 50、無線子機5 60間の通信は2450MHz、アドレス“200”とする。For example, it is possible to change the frequency and address as follows: transmission and reception between the wireless master device 40 and wireless slave device 1 10 is at a frequency of 2440 MHz and an address of "100", transmission and reception between the wireless master device 40 and wireless slave device 2 20 is at a frequency of 2450 MHz and an address of "200", transmission and reception between the wireless master device 40 and wireless slave device 3 30 is at a frequency of 2460 MHz and an address of "300", and communication between wireless slave device 2 20, wireless slave device 4 50, and wireless slave device 5 60 is at a frequency of 2450 MHz and an address of "200".

周波数、アドレスの両方を変えることも一方のみ変えることも可能である。近くに本発明と同一のシステムが存在して、混信の可能性が出る場合は前述したように周波数、またはアドレスを変えて対応可能である。It is possible to change both the frequency and the address, or just one of them. If there is a system similar to the present invention nearby and there is a possibility of interference, it is possible to deal with the problem by changing the frequency or the address, as described above.

無線子機1 10はボタン電池11より約3Vの電源が供給され、この電源で、CPU14と無線送受信回路16が動作する。CPU14は高速クロック発振器12(16MHz)と低速クロック発振器13(32.768kHz)の2つの発振器をもち、2つの基準クロックで動作する。The wireless slave device 1 10 is supplied with a power of about 3 V from a button battery 11, and this power operates the CPU 14 and the wireless transmitting/receiving circuit 16. The CPU 14 has two oscillators, a high-speed clock oscillator 12 (16 MHz) and a low-speed clock oscillator 13 (32.768 kHz), and operates with two reference clocks.

高速クロック発振器12は、CPU14のプログラムの動作クロック及び無線信号2.4GHzの基準クロックとして高速クロック16MHzを生成する。無線信号の2.4GHzは高速クロック16MHzをPLLにより逓倍して生成される。The high-speed clock oscillator 12 generates a 16 MHz high-speed clock as an operating clock for the program of the CPU 14 and as a reference clock for the 2.4 GHz radio signal. The 2.4 GHz radio signal is generated by multiplying the 16 MHz high-speed clock by a PLL.

低速クロック発振器13は低速クロック32.768kHzを生成し、CPU14の通常モード動作時における各種基準タイマーと低消費電力モードにおいてもカウントアップ動作を続け、低消費電力モードから通常モードへ起き上がるためのタイマーとして使用される。The low-speed clock oscillator 13 generates a low-speed clock of 32.768 kHz, which serves as various reference timers when the CPU 14 is operating in normal mode, and which continues counting up even in the low-power consumption mode, and is used as a timer for returning from the low-power consumption mode to the normal mode.

子機1 10の通常モードにおいては、CPU14の高速クロック16MHzと低速クロック32.768kHzは共に動作している。
低消費電力モードにおいては、CPU14の高速クロック16MHzは停止し、したがってCPU14のプログラムの動作も停止し、いわゆるスリープ状態に入る。
In the normal mode of the slave unit 1 10, both the high-speed clock 16 MHz and the low-speed clock 32.768 kHz of the CPU 14 operate.
In the low power consumption mode, the high-speed 16 MHz clock of the CPU 14 is stopped, and therefore the operation of the program of the CPU 14 is also stopped, and the CPU 14 enters a so-called sleep state.

低消費電力モードにおいても低速クロック32.768kHzによるタイマーカウント動作を継続しており、スリープ状態に入った後、この低速クロック32.768kHzに基づいた一定時間経過後、CPU14はスリープ状態から起き上がって、通常モードに移行し、プログラムの動作を再開する。Even in the low power consumption mode, the timer count operation continues based on the low-speed clock of 32.768 kHz, and after entering the sleep mode, after a certain period of time based on this low-speed clock of 32.768 kHz has elapsed, the CPU 14 wakes up from the sleep mode, transitions to the normal mode, and resumes program operation.

本発明の実施例では無線親機40と無線子機1 10、無線子機2 20、無線子機3 30の間の動作については、特許文献2における無線送受信システムを参照して説明する。無線子機1 10のCPU14は無線データ信号を無線親機40に送信後、直ちにスリープ状態に入るが、スリープ状態に入った後、スリープ状態から起き上がる周期は2.1秒である。In the embodiment of the present invention, the operations between the wireless master device 40 and the wireless slave device 1 10, the wireless slave device 2 20, and the wireless slave device 3 30 will be described with reference to the wireless transmission/reception system in Patent Document 2. After transmitting a wireless data signal to the wireless master device 40, the CPU 14 of the wireless slave device 1 10 immediately enters a sleep state, and after entering the sleep state, the cycle of waking up from the sleep state is 2.1 seconds.

無線親機40は無線子機1 10、無線子機2 20、無線子機3 30に向けて、0.7秒毎に、同期要求信号WP1、WP2、WP3、WP1、-、-、-、の送信を繰り返し、無線子機1 10、無線子機2 20、無線子機3 30は当該同期要求信号に対する返答として、親機に向けて、前述の無線データ信号に相当するACK信号ACK1、ACK2、ACK3、ACK1、-、-、-、の送信を繰り返す。The wireless master device 40 repeatedly transmits synchronization request signals WP1, WP2, WP3, WP1, -, -, - to wireless slave device 1 10, wireless slave device 2 20 and wireless slave device 3 30 every 0.7 seconds, and wireless slave device 1 10, wireless slave device 2 20 and wireless slave device 3 30 repeatedly transmit ACK signals ACK1, ACK2, ACK3, ACK1, -, -, - which correspond to the aforementioned wireless data signals, to the master device in response to the synchronization request signals.

無線子機1 10のSW15は無線親機40に対する制御を行うためのスイッチであり、そのON/OFF状態がCPU14に入力される。無線子機2 20の動作も無線子機1 10と同じ動作である。無線子機3 30の動作も基本的には無線子機1 10と同じ動作であるが、データ記録に向けての動作を行う点が異なる。詳細は後述する。The SW 15 of the wireless slave device 1 10 is a switch for controlling the wireless master device 40, and the ON/OFF state of the switch is input to the CPU 14. The operation of the wireless slave device 2 20 is the same as that of the wireless slave device 1 10. The operation of the wireless slave device 3 30 is basically the same as that of the wireless slave device 1 10, except that the wireless slave device 3 30 performs an operation for recording data. Details will be described later.

無線親機40は無線子機1 10、無線子機2 20、無線子機3 30に向けて、順に同期要求信号WP1 101、WP2 103、WP3を送信し、無線子機1は返答としてのACK信号に、SW15に基づく制御信号(SW15に基づく制御信号に限らない、他の入力による制御データやセンサ等の入力に基づく収集データでもよい)を加えたACK1+Data1信号102を送信する。The wireless master device 40 transmits synchronization request signals WP1 101, WP2 103, and WP3 to wireless slave device 1 10, wireless slave device 2 20, and wireless slave device 3 30, in that order, and wireless slave device 1 transmits an ACK1+Data1 signal 102 in response, which is an ACK signal plus a control signal based on SW15 (not limited to a control signal based on SW15, but may be control data based on other inputs or collected data based on inputs from a sensor, etc.).

同様に無線子機2は返答として、SW25に基づく制御信号ACK2+Data2信号104を送信する。これによって、無線親機40はこの無線子機1 10と無線子機2 20からのそれぞれ送信された無線子機1のSW15に基づく制御信号と無線子機2のSW25に基づく制御信号のデータを保有する。Similarly, in response, wireless slave device 2 transmits a control signal ACK2+Data2 signal 104 based on SW25. As a result, the wireless master device 40 holds the data of the control signal based on SW15 of wireless slave device 1 and the control signal based on SW25 of wireless slave device 2 transmitted from wireless slave device 1 10 and wireless slave device 2 20, respectively.

これらのデータを外部に記録させるために、無線親機40は無線子機3 30に向けて同期要求信号WP3の代わりに同期要求信号WP3+Data1+Data2 105を送信する。無線子機3 30は同期要求信号WP3+Data1+Data2 105を受信後、返答としてACK3信号106を送信する。In order to record these data externally, the wireless master device 40 transmits a synchronization request signal WP3+Data1+Data2 105 instead of the synchronization request signal WP3 to the wireless slave device 3 30. After receiving the synchronization request signal WP3+Data1+Data2 105, the wireless slave device 3 30 transmits an ACK3 signal 106 as a response.

無線子機3 30は同期要求信号WP3+Data1+Data2 105の受信により、無線子機1 10と無線子機2 20からの制御信号に基づくデータを保有したので、これらのデータを自らのUART端子を介して(UART TXD 71とUART RXD 72での有線送受信によって)外部の記録装置70に記録、保存するように動作を行う。Upon receiving the synchronization request signal WP3+Data1+Data2 105, wireless slave device 3 30 possesses data based on the control signals from wireless slave device 1 10 and wireless slave device 2 20, and operates to record and store this data in the external recording device 70 via its own UART terminal (by wired transmission and reception at UART TXD 71 and UART RXD 72).

無線子機4 50、無線子機5 60は無線子機2 20と組み合わさって、本発明の複数の無線機から成る低消費電力無線送受信システムを構成している。無線子機2 20は無線親機40より同期要求信号WP2を受信すると、無線親機40に向けて、ACK2+Data2信号104を返信するが、同時に無線子機4 50に向けても同一のACK2+Data2信号104を送信していることになり、無線子機4は当該ACK2+Data2信号104を受信する。Wireless slave device 4 50 and wireless slave device 5 60, in combination with wireless slave device 2 20, constitute a low power consumption wireless transmission/reception system consisting of multiple wireless devices of the present invention. When wireless slave device 2 20 receives a synchronization request signal WP2 from wireless master device 40, it returns an ACK2+Data2 signal 104 to wireless master device 40, but at the same time, it also transmits the same ACK2+Data2 signal 104 to wireless slave device 4 50, and wireless slave device 4 receives the ACK2+Data2 signal 104.

無線の到達距離の関係で、同時に無線子機5 60も当該ACK2+Data2信号104を受信する可能性もあるが、本発明の複数の無線機から成る低消費電力無線送受信システムにおいては、複数の無線機から、同一のデータを受信する場合でも受信状態に入って、最初に受信したデータのみが有効となり、当該受信後は受信状態から抜けるため、後に続くデータは無視されるので問題ない。Due to the wireless transmission distance, there is a possibility that wireless slave unit 5 60 also receives the ACK2+Data2 signal 104 at the same time. However, in the low power consumption wireless transmission/reception system of the present invention consisting of multiple wireless units, even when the same data is received from multiple wireless units, the system enters a receiving state and only the data received first becomes valid. After receiving the data, the system exits the receiving state, and subsequent data is ignored, so there is no problem.

無線子機4 50は当該ACK2+Data2信号104を受信後、自らのSW55に基づく制御状態を識別して、信号104のData2の部分を更新するか否かを加味して、無線子機5 60に向けて、ACK2+Data2信号107を送信する。当該ACK2+Data2信号107は無線子機2 20に向けても送信される。After receiving the ACK2+Data2 signal 104, the wireless slave device 4 50 identifies the control state based on its own SW 55, and transmits an ACK2+Data2 signal 107 to the wireless slave device 5 60, taking into consideration whether or not to update the Data2 portion of the signal 104. The ACK2+Data2 signal 107 is also transmitted to the wireless slave device 2 20.

無線子機5 60は当該ACK2+Data2信号104を受信後、自らのSW65に基づく制御状態を識別して、信号107のData2の部分を更新するか否かを加味して、無線子機4 50に向けて、ACK2+Data2信号108を送信する。After receiving the ACK2+Data2 signal 104, the wireless slave device 5 60 identifies the control state based on its own SW 65, and transmits an ACK2+Data2 signal 108 to the wireless slave device 4 50, taking into consideration whether or not to update the Data2 portion of the signal 107.

ここで、無線子機4 50と無線子機5 60はACK2+Data2信号の送受信動作(ACK2+Data2信号104、107、108)を行うが、無線子機2 20はACK2+Data2信号の送受信動作(ACK2+Data2信号104、107)と同期要求信号WP2の受信動作も行う。Here, wireless slave device 4 50 and wireless slave device 5 60 transmit and receive the ACK2+Data2 signal (ACK2+Data2 signals 104, 107, 108), while wireless slave device 2 20 transmits and receives the ACK2+Data2 signal (ACK2+Data2 signals 104, 107) and also receives the synchronization request signal WP2.

無線子機2 20、無線子機4 50と無線子機5 60のそれぞれのSW25、SW55とSW65の各制御状態を組み合わせたトータルとしての制御状態はACK2+Data2信号の送受信動作によって共有される。The total control state, which is a combination of the control states of the SW25, SW55 and SW65 of the wireless slave device 2 20, the wireless slave device 4 50 and the wireless slave device 5 60, is shared by the transmission and reception of the ACK2+Data2 signal.

この共有されるまでの時間は、無線子機2 20が2.1秒毎にACK信号を返信していることから、第1の一定時間=2.1秒であり、これの整数倍を例えば5倍とすると、第2の一定時間=2.1秒×5となり、10.5秒である。The time until this sharing occurs is the first fixed time = 2.1 seconds because wireless slave device 2 20 returns an ACK signal every 2.1 seconds. If this is multiplied by an integer, for example 5, then the second fixed time = 2.1 seconds x 5, or 10.5 seconds.

無線子機2 20は無線親機40から同期要求信号WP2を受信すると、その時点で無線子機2 20、無線子機4 50と無線子機5 60間で共有されたACK2+Data2信号を返信する。When the wireless slave device 2 20 receives the synchronization request signal WP2 from the wireless master device 40, it returns the ACK2+Data2 signal shared among the wireless slave device 2 20, the wireless slave device 4 50, and the wireless slave device 5 60 at that time.

無線親機40は、ボタン電池41より約3Vの電源が供給され、この電源で、CPU44と無線送受信回路46が動作する。CPU44は高速クロック発振器42(16MHz)と低速クロック発振器43(32.768kHz)をもち、2つの基準クロックで動作する。The wireless master unit 40 is supplied with power of about 3 V from a button battery 41, and this power operates the CPU 44 and the wireless transceiver circuit 46. The CPU 44 has a high-speed clock oscillator 42 (16 MHz) and a low-speed clock oscillator 43 (32.768 kHz), and operates on two reference clocks.

高速クロック発振器42は、CPU44のプログラムの動作クロック及び無線信号2.4GHzの基準クロックとして16MHzを生成する。無線信号の2.4GHzは高速クロック16MHzをPLLにより逓倍して生成される。低速クロック発振器43は低速クロック32.768kHzを生成し、CPU44の通常モード動作時における各種基準タイマーと低消費電力モードにおいてもカウントアップ動作を続け、低消費電力モードから通常モードへ起き上がるためのタイマーとして使用される。The high-speed clock oscillator 42 generates a 16 MHz clock as an operating clock for the CPU 44 program and as a reference clock for the 2.4 GHz radio signal. The 2.4 GHz radio signal is generated by multiplying the 16 MHz high-speed clock by a PLL. The low-speed clock oscillator 43 generates a 32.768 kHz low-speed clock, which is used as various reference timers when the CPU 44 is operating in normal mode and as a timer that continues counting up even in low power consumption mode and wakes up from low power consumption mode to normal mode.

無線親機40の通常モードにおいては、CPU44の高速クロック16MHzと低速クロック32.768kHzは共に動作している。低消費電力モードにおいては、CPU44の高速クロック16MHzは停止し、したがってCPU44のプログラムの動作も停止し、いわゆるスリープ状態に入る。低消費電力モードにおいても低速クロック32.768kHzによるタイマーカウント動作を継続しており、スリープ状態に入った後、この低速クロック32.768kHzに基づいた一定時間経過後、CPU44はスリープ状態から起き上がって、通常モードに移行し、プログラムの動作を再開する。In the normal mode of the wireless master device 40, both the high-speed clock 16 MHz and the low-speed clock 32.768 kHz of the CPU 44 are operating. In the low power consumption mode, the high-speed clock 16 MHz of the CPU 44 is stopped, and therefore the operation of the program of the CPU 44 is also stopped, and the CPU 44 enters a so-called sleep state. Even in the low power consumption mode, the timer count operation based on the low-speed clock 32.768 kHz continues, and after entering the sleep state, after a certain period of time based on the low-speed clock 32.768 kHz has elapsed, the CPU 44 wakes up from the sleep state, transitions to the normal mode, and resumes the operation of the program.

無線親機40は無線子機1 10、無線子機2 20からのSW ON/OFFによる制御に基づき、無線親機40はLED1 47、LED2 48をON/OFF表示させて、その被制御状態を表示している。LED1 47、LED2 48のON/OFF表示はそれぞれ無線子機1 10、無線子機2 20のSW15、SW25のON/OFF入力に対応している。The wireless master device 40 displays its controlled state by displaying LED1 47 and LED2 48 as ON/OFF based on the control by the SW ON/OFF from the wireless slave device 1 10 and the wireless slave device 2 20. The ON/OFF display of LED1 47 and LED2 48 corresponds to the ON/OFF input of SW15 and SW25 of the wireless slave device 1 10 and the wireless slave device 2 20, respectively.

LED3 49のON/OFF表示は無線子機2 20、無線子機4 50と無線子機5 60のそれぞれのSW25、SW55とSW65の各制御状態を組み合わせたトータルとしての制御状態(例えば各SWの状態のANDまたはOR)に対応している。The ON/OFF display of LED3 49 corresponds to the total control state (e.g., the AND or OR of the states of each switch) that combines the control states of SW25, SW55 and SW65 of wireless slave unit 2 20, wireless slave unit 4 50 and wireless slave unit 5 60.

本発明は複数の無線機間での送受信の低消費電力化と、無線到達距離の延伸化の必要性のある無線送受信システムに利用される。The present invention is used in a wireless transmission/reception system in which it is necessary to reduce power consumption during transmission and reception between a plurality of wireless devices and to extend the wireless transmission distance.

10 無線子機1
11 ボタン電池
12 高速クロック発振器(16MHz)
13 低速クロック発振器(32.768kHz)
14 CPU
15 SW
16 無線送受信回路
20 無線子機2
25 SW
30 無線子機3
40 無線親機
41 ボタン電池
42 高速クロック発振器(16MHz)
43 低速クロック発振器(32.768kHz)
44 CPU
46 無線送受信回路
47 LED1
48 LED2
49 LED3
50 無線子機4
55 SW
60 無線子機5
65 SW
70 データ記録装置
71 UART信号 TXD
72 UART信号 RXD
101 無線親機から無線子機1への同期要求信号WP1
102 無線子機1から無線親機へのACK信号ACK1+Data1
103 無線親機から無線子機2への同期要求信号WP2
104 無線子機2から無線親機及び無線子機4へのACK信号
ACK2+Data2
105 無線親機から無線子機3への同期要求信号
WP3+Data1+Data2(各無線子機1~5の制御データを付加)
106 無線子機3から無線親機へのACK信号ACK3
107 無線子機4から無線子機2及び無線子機5への
ACK信号ACK2+Data2
108 無線 子機5から無線子機4へのACK信号ACK2+Data2
TM 無線機が送信モードのみを行う場合のインターバル
RCV 無線機が送受信モードを行う場合のインターバル
A 無線機の低消費電力モードの時間
(各インターバルで送信モードの動作を行う場合)
B 無線機の低消費電力モードの時間
(各インターバルで送受信モードの動作を行う場合)
WP ある無線機から他の無線機への同期要求信号
SIG1 ある無線機から他の無線機への送信される制御データまたは収集データ
SIG2 ある無線機のセンサ入力やSW入力等に対応して更新され、
送信される制御データまたは収集データ
α 無線機の送信モードでの送信動作(処理)時間
β 制御データまたは収集データの更新直後における無線機のインターバル
(低消費電力モードの時間)の短縮時間
<1> 動作例
各無線機はSIG1のデータを送信していたが、無線機2が当該無線機に接続 されるセンサ入力等により、保持するデータをSIG1からSIG2に更新し たため、当該データをWPと共に送信
<2> 動作例
無線機2は無線機1から、SIG1のデータを受信したが、データ内に含まれ るタイムスタンプ等により、SIG1よりSIG2が最新のデータと認識して いるので、SIG1でなく、SIG2のデータをWPと共に無線機1に送信
<3> 動作例
無線機1は無線機2から、SIG2のデータを受信したが、データ内に含まれ るタイムスタンプ等により、SIG1よりSIG2が最新のデータと認識して いるので、SIG2のデータをWPと共に無線機2に送信
<4> 動作例
無線機3は無線機2から、SIG2のデータを受信したが、データ内に含まれ るタイムスタンプ等により、SIG1よりSIG2が最新のデータと認識して いるので、SIG2のデータをWPと共に無線機2に送信
<5> 動作例
無線機4は無線機3から、SIG2のデータを受信したが、データ内に含まれ るタイムスタンプ等により、SIG1よりSIG2が最新のデータと認識して いるので、SIG2のデータをWPと共に無線機3に送信
10 Wireless slave unit 1
11 Button battery 12 High-speed clock oscillator (16 MHz)
13 Low-speed clock oscillator (32.768 kHz)
14 CPU
15 SW
16 Wireless transmission/reception circuit 20 Wireless slave unit 2
25 SW
30 Wireless slave unit 3
40 Wireless base station 41 Button battery 42 High-speed clock oscillator (16 MHz)
43 Low-speed clock oscillator (32.768 kHz)
44 CPU
46 Wireless transmitter/receiver circuit 47 LED1
48 LED2
49 LED3
50 Wireless slave unit 4
55 SW
60 Wireless slave unit 5
65 SW
70 Data recording device 71 UART signal TXD
72 UART signal RXD
101 Synchronization request signal WP1 from the wireless master to the wireless slave 1
102 ACK signal ACK1+Data1 from wireless slave device 1 to wireless master device
103 Synchronization request signal WP2 from the wireless master device to the wireless slave device 2
104 ACK signal from wireless slave device 2 to wireless master device and wireless slave device 4
ACK2+Data2
105 Synchronization request signal from the wireless master to the wireless slave 3
WP3 + Data1 + Data2 (adds control data for each wireless slave unit 1 to 5)
106 ACK signal ACK3 from wireless slave device 3 to wireless master device
107 From wireless slave device 4 to wireless slave device 2 and wireless slave device 5
ACK signal ACK2+Data2
108 ACK signal ACK2+Data2 from wireless slave device 5 to wireless slave device 4
TM Interval when the radio is in transmit mode only RCV Interval when the radio is in transmit/receive mode A Time when the radio is in low power consumption mode
(When operating in transmit mode at each interval)
B. Low power consumption mode time of the radio
(When operating in transmit/receive mode at each interval)
WP: Synchronization request signal SIG1 from one radio to another radio. Control data or collected data SIG2: Updated in response to sensor inputs, SW inputs, etc. of one radio.
Control data or collected data to be transmitted α Transmission operation (processing) time in the radio's transmission mode β Radio interval immediately after updating the control data or collected data
(Low power consumption mode time) Time reduction <1> Operation example
Each wireless device was transmitting SIG1 data, but wireless device 2 updated the data it held from SIG1 to SIG2 due to a sensor input connected to that wireless device, etc., and transmitted that data together with the WP. <2> Operation example
Wireless device 2 receives SIG1 data from wireless device 1, but because it recognizes SIG2 as the latest data based on the timestamp included in the data, it sends SIG2 data, not SIG1, together with the WP to wireless device 1. <3> Operation example
Wireless device 1 receives data on SIG2 from wireless device 2, but because it recognizes SIG2 as the latest data based on the timestamp etc. included in the data, it transmits the data on SIG2 together with the WP to wireless device 2. <4> Operation example
Wireless device 3 receives data on SIG2 from wireless device 2, but because it recognizes SIG2 as the latest data compared to SIG1 based on the timestamp etc. included in the data, it transmits the data on SIG2 together with the WP to wireless device 2. <5> Operation example
Radio 4 receives the SIG2 data from radio 3, but because it recognizes that SIG2 is the latest data compared to SIG1 based on the timestamp etc. included in the data, it transmits the SIG2 data together with the WP to radio 3.

Claims (4)

制御データまたは収集データを無線送受信するための複数の無線機を備え、一つの無線機が第1の一定時間毎に、他の無線機あてに同期要求信号と制御データまたは収集データを送信し、他の無線機は前記一つの無線機からの前記第1の一定時間の2以上の整数倍のインターバルである第2の一定時間毎に、その同期要求信号を受信することにより、定期的に前記一つの無線機との間の同期を確立すると共に、前記制御データまたは収集データを受信し、同期を確立した前記各無線機は、同期確立後に前記第1の一定時間毎に、更に自分自身以外の他の無線機あてに前記制御データまたは収集データと同期要求信号を送信することによって、各無線機全てで前記制御データまたは収集データが共有可能となると共に、各無線機全てで同期がとれ、受信動作開始タイミングが送信タイミングと合致する ことを特徴とする無線通信システム。 a first fixed time interval, the other radio devices receiving the synchronization request signal from said one radio device at a second fixed time interval, the second fixed time interval being an interval that is an integer multiple of two or more of the first fixed time interval, thereby periodically establishing synchronization with said one radio device and receiving the control data or collection data; and each of said radio devices that has established synchronization further transmits the control data or collection data and a synchronization request signal to other radio devices other than itself at the first fixed time interval after establishing synchronization, thereby enabling all of the radio devices to share the control data or collection data, and all of the radio devices are synchronized, so that the timing at which a reception operation starts coincides with the transmission timing . 各無線機間で同期要求信号を送受信し合うことにより、各無線機間の動作基準クロックの差による受信動作開始タイミングのずれをクリアし、前記受信動作開始タイミングを初期値に戻すことを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。2. The wireless communication system according to claim 1, characterized in that by transmitting and receiving a synchronization request signal between each of the wireless devices, a deviation in the timing at which the receiving operation starts due to a difference in the operation reference clock between each of the wireless devices is cleared, and the timing at which the receiving operation starts is returned to an initial value. 無線送受信の際における各無線機の識別を必要としないことを特徴とする請求項1乃至請求項記載の無線通信システム。 3. The wireless communication system according to claim 1, wherein identification of each wireless device is not required during wireless transmission/reception. 各無線機間で同期要求信号を送受信し合うことにより、距離的に直接の制御データまたは収集データを含む無線信号が到達しない無線機間でも他の無線機が中継することが可能となり、中継することによって、全ての無線機間で制御データまたは収集データが共有されることを特徴とする請求項1乃至請求項記載の無線通信システム。 A wireless communication system as described in any one of claims 1 to 3, characterized in that by transmitting and receiving a synchronization request signal between each wireless device, it becomes possible for other wireless devices to relay the wireless signal containing the control data or collection data even between wireless devices that are too far away for the wireless signals to reach directly, and by relaying, the control data or collection data is shared between all wireless devices.
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