JPWO2007032317A1 - 無線通信機および無線通信機の電力制御方法ならびに無線ネットワーク - Google Patents

Abstract

本発明は、乾電池で動作して電池寿命の長い無線通信機およびその電力制御方法ならびにこの無線通信機を用いた無線ネットワークを提供することを目的とし、自機識別符号をあらかじめ記憶し、高周波信号の識別符号を自機識別符号と比較する直接復調待機部と、直接復調待機部に間欠的に電源を供給する間欠電源供給部と、送受信部への電源供給を制御する電源制御部とを具備し、直接復調待機部は、比較した結果が一致するか否かを電源制御部および間欠電源供給部に通知し、電源制御部は、直接復調待機部より一致した旨の通知を受けると送受信部に電源を供給し、間欠電源供給部は、直接復調待機部より一致しない旨の通知を受けると、直接復調待機部に対して間欠的に電源供給する。

Description

本発明は、無線通信機および無線ネットワークに係り、特に受信待機時の省電力受信に関する。

携帯端末型の無線通信機は一般的に電池動作が必須となるため、従来より端末全体の電力消費を抑えることが技術課題となっている。

図８は、無線通信機の従来例の構成を示すブロック図であり、以下に、電力消費を抑えるための無線通信機の動作について説明する。

無線通信機は、他の無線通信機と高周波信号の送受信を行うアンテナ５０１と、高周波信号のアナログ処理を行う送受信回路５１１と、高周波信号の変復調を行い、無線通信機の制御をするベースバンド処理部５０７と、音声処理などを行うアプリケーション処理部５０８とからなる。

送受信回路５１１は、高周波信号を送信するための送信部５０２と、高周波信号を受信するための受信部５０３と、送信部５０２の送信と受信部５０３の受信とを切り替えるアンテナ切替スイッチ５０４と、必要な構成部位を間欠起動させるためのタイマ５０５とからなる。

ベースバンド処理部５０７は、信号のベースバンド変復調を行う変復調部５０９と、受信した信号が自機宛であるかどうかを判定し自機宛であると判定すると各構成部位に電源を供給し各構成部位を起動させる自局判断部５０６と、無線通信機の各部および各部の信号の流れを制御をする制御部５１０とからなる。

アプリケーション処理部５０８は、音声を処理する音声処理部５１８と、データ、情報などを処理するアプリケーション部５２８とからなる。

従来、無線通信機では、送受信回路５１１を常に動作させて、通信相手である他の無線通信機とのネットワーク情報を保持し合い、通信が必要なときには、すぐに回線接続が可能な状態にしておく必要があった。

他方、これに対して無線通信機の消費電力を抑える種々の提案がなされている。

消費電力を抑える第１の方法としては、アプリケーション処理部５０８の中の構成部位で無線通信とは直接関わらない構成部分について必要なとき以外は電源供給しない仕組みを設ける方法があり、一般的に使われている。

次に消費電力を抑えるさらに進んだ方法として、送受信回路５１１の受信部５０３と、ベースバンド処理部５０７と自局判断部５０６とをのみを動作させて、無線通信機の他の構成部位を電源オフにして受信待機状態にする方法がある。

さらに、タイマ５０５を用いて、移動局の待ち受け時に、移動局は送信回路の電源をＯＦＦにし、受信回路を間欠動作するようにして移動局の待ち受け時の消費電流を低減し、電池寿命を長くするＰＨＳ（Personal Handyphone System）が提案されている（特許文献１参照）。

また、簡易無線インターフォンのような１対１通信の無線通信機では、高周波増幅部の後段にダイオード検波回路、低周波増幅回路およびロジック回路を設けて受信信号の有無を判断可能とし、受信信号有りと判断されたときのみスイッチを閉じて、特定小電力無線用通信機を構成する各部へ電源を供給することにより、無駄に電力を消費しないようにする特定小電力無線用通信機が提案されている（特許文献２参照）。

また、制御部と比較的消費電力が小さい通信部とを設け、制御部は、待機時には消費電力が小さい通信部を能動化して低消費電力で待ち受け状態としており、消費電力が小さい通信部で通信が開始され、回線が確立されると高データレートの通信を行う通信部を能動化して通信を行う通信装置が提案されている（特許文献３参照）。
特開平０８−１１６３０１号公報 特開平０６−１２０８５３号公報 特開２００３−１２４８６２号公報

しかしながら、通信の品質の維持の点で感度を落とすことができない移動体無線／ＰＨＳでは受信部５０３は、スーパーヘテロダイン方式に代表される高感度で複雑な構成をとったものが必要とされる。

このスーパーヘテロダイン方式では、周波数変換を安定に行うための局部発振器（一般的には、フェーズロックトループ構成の複雑な回路などが含まれることが多い）とミキサ回路とに加え、高周波増幅回路、中間周波数増幅回路などの構成が複雑な重装備の回路が必要となるので、回路そのものの消費電力を下げることは容易ではない。

したがって、タイマ５０５による間欠動作だけで消費する電力量をコントロールするしかないという問題があった。

しかし、よく知られているように、ＰＨＳなどの移動体無線では電池寿命が長くても３００〜４００時間程度でしかないことが多い。

特許文献２の開示例では、搬送波の有無を検知する回路を有することで待機時の電力を抑え、搬送波の検出に特化することで回路は簡単になるが、この方法では相手の決まった１対１の通信を想定しないと成り立たないという問題があった。

なぜなら、搬送波の信号のあるなしを検出する方法では、想定しない他の無線システムからの搬送波信号にも反応して、使用している通信機が誤動作してしまう可能性が高いからである。

このように、無線通信機の消費電力の抑制は、１対１あるいはそれ相当の通信システムで現在利用されている無線システムを想定したものにのみ対応したものであるという問題があった。

また、特許文献３で開示されている通信装置は、赤外線、微弱電波などの種別の異なる通信手段を用いるため、専用の送信部を必要とするという問題があった。

そこで本発明の目的は、乾電池で動作して電池寿命の長い無線通信機およびこの無線通信機を用いた無線ネットワークを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の無線通信機および無線ネットワークの第１の発明は、無線通信機を個別に識別する識別符号を含んだ高周波信号を送受信する送受信部を有した無線通信機において、
自身の前記識別符号を示す自機識別符号をあらかじめ記憶し、前記高周波信号を復調して該高周波信号に含まれる前記識別符号を前記自機識別符号と比較する直接復調待機部と、
前記直接復調待機部に間欠的に電源を供給する間欠電源供給部と、
前記送受信部への電源供給を制御する電源制御部と、を具備し、
前記直接復調待機部は、前記識別符号と前記自機識別符号とを比較した結果、これらが一致するか否かを前記電源制御部および前記間欠電源供給部に通知し、
前記電源制御部は、前記直接復調待機部より前記識別符号と前記自機識別符号が一致した旨の通知を受けると前記送受信部に電源を供給し、
前記間欠電源供給部は、前記直接復調待機部より前記識別符号が前記自機識別符号と一致しない旨の通知を受けると、前記直接復調待機部に対して間欠的に電源供給する無線通信機である。

第２の発明は、第１の発明に記載の無線通信機において、
前記直接復調待機部は、
受信した前記高周波信号を分波する分波器と、
前記分波器により分波された前記高周波信号を遅延させる遅延素子と、
分波された前記高周波信号と、前記遅延素子により遅延させた高周波信号とを入力し乗算して乗算信号を出力するアナログ乗算器と、
前記アナログ乗算器から出力された前記乗算信号から高周波成分を除去して、前記無線通信機の前記識別符号を含む直接復調信号を出力するフィルタと、を具備し、
前記フィルタから出力される前記直接復調信号が、前記高周波信号に含まれる搬送波により復調された信号であるものである。

第３の発明は、第１の発明に記載の無線通信機において、
前記間欠電源供給部は、タイマを有し、該タイマの指定する時刻に、前記直接復調待機部に電源を供給するものである。

第４の発明は、第１の発明に記載の無線通信機において、
前記高周波信号が、２値の振幅変調または周波数変調もしくは位相変調であるものである。

第５の発明は、第１の発明に記載の無線通信機において、
前記識別符号が、前記高周波信号に複数含まれて、この複数の前記識別符号が列記されているときに、
列記された前記識別符号に対応するおのおのの前記無線通信機に、順番に中継されて送受信されるものである。

第６の発明は、第１の発明に記載の無線通信機が、少なくとも１台の隣接する他の前記無線通信機と通信可能な位置に設置されることで、複数の前記無線通信機が網状に配置された無線ネットワークが形成され、
互いに隣接する前記無線通信機間の通信可能な経路を記憶するネットワーク管理サーバが設けられ、
前記無線通信機の１台が、前記無線ネットワークに配置された他の前記無線通信機と通信するに際して、前記ネットワーク管理サーバが該ネットワーク管理サーバに記憶された前記経路の組合せを通知する無線ネットワークである。

第７の発明は、無線通信機を個別に識別する識別符号を含んだ高周波信号を送受信する送受信部と、自身の前記識別符号を示す自機識別符号をあらかじめ記憶し、前記高周波信号を復調して該高周波信号に含まれる前記識別符号を前記自機識別符号と比較する直接復調待機部と、を有する無線通信機で行われる電力制御方法において、
前記直接復調待機部が前記識別符号と前記自機識別符号が一致したことを検出した場合には前記送受信部に電源を供給し、
前記直接復調待機部が前記識別符号が前記自機識別符号と一致しないことを検出した場合には前記直接復調待機部に対して間欠的に電源供給する無線通信機の電力制御方法である。

本発明に係る無線通信機は、消費電力の少ない専用の待受け受信回路として直接復調待機部を備え、さらにこの直接復調待機部は、備えられたタイマを有した間欠電源供給部により受信待ち受け時に間欠動作をするようになっている。

その専用待受け受信回路としての機能を有する直接復調待機部は、直接復調部と、その直接復調部により復調されたデータとその無線通信機を個別識別するために無線通信機が備える固有データとを比較する比較部とを有している。また、無線通信機は、比較部の比較結果に応じて送受信部へ電源を供給・遮断する電源制御部を有している。

本無線通信機は、呼出す側の無線通信機が固有データで変調した信号を呼出信号として送出し、呼出される側の無線通信機がその呼出し信号を受信し、専用の直接復調待機部で直接復調してその直接復調信号の有する無線通信機の識別符号と自身の固有データである自機識別符号とを比較し、一致しているときに呼出される側の無線通信機が、自機が呼び出されたことを認識し、この無線通信機の待ちうけ受信回路（直接復調待機部）を除く回路に電源制御部の電源制御により電源が供給された後、通信を開始する。

本発明によれば、乾電池で動作して電池寿命の長い無線通信機およびこの無線通信機を用いた無線ネットワークを得られる。

本実施形態の無線通信機の構成例を示すブロック図である。 本実施形態の無線通信機の直接復調部の構成例を示すブロック図である。 直接復調部の受信する高周波信号のスペクトルを示す図である。 遅延素子の遅延による移相量を示す特性図である。 本実施形態による直接復調待機部の処理を示すフローチャートである。 本実施形態の無線ネットワークの構成例を示すブロック図である。 本実施形態の経路情報および送信データを示すデータ構成図である。 従来の無線通信機の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１００ 送受信部
１０１ アンテナ
１０２ アンテナ切替スイッチ
１０３ 直接復調待機部
１０４ 電源制御部
１０６ 主受信部
１０７ 送信部
１０８ アプリケーション処理部
１０９ 間欠電源供給部
１１１ 送受信部
１１８ 音声処理部
１２８ アプリケーション部
２０１ 分波器
２０２ 遅延素子
２０３ アナログ乗算器
２０４ ローパスフィルタ
５０１ アンテナ
５０２ 送信部
５０３ 受信部
５０４ アンテナ切替スイッチ
５０５ タイマ
５０６ 自局判断部
５０７ ベースバンド処理部
５０８ アプリケーション処理部
５０９ 変復調部
５１０ 制御部
５１１ 送受信回路
５１８ 音声処理部
５２８ アプリケーション部
６００ サーバノード
６０１〜６０ｎ 無線ノード（無線通信機）
１０３１ 直接復調部
１０３２ 比較部（ロジック回路）
１０３３ メモリ
１０６１ 高周波増幅器
１０６２ ミキサ
１０６３ 帯域濾波器（ＢＰＦ：Band Pass Filter）
１０６４ 復調部
１０６５ 論理回路
１０６６ 局部発振器（ＬＯ：Local Oscillator）

本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施形態の無線通信機の構成例を示すブロック図である。

本実施形態の無線通信機は、他の無線通信機と高周波信号の送受信を行うアンテナ１０１と、無線通信機を個別に識別する識別符号を含んだ高周波信号を送受信する送受信部１００と、待機時に受信を行い、受信したデータに含まれる無線通信機の識別符号の解読を行う直接復調待機部１０３と、タイマを有し必要な時間間隔で間欠して電源を供給する間欠電源供給部１０９と、送受信部１００で送受信を行う必要があるときに送受信部１００に電源を供給する電源制御部１０４とを備えて構成される。

送受信部１００は、無線通信機を個別に識別する識別符号を含んだ高周波信号を他の無線送信機に送信する送信部１０７と、他の無線通信機からの高周波信号を受信をする主受信部１０６と、音声、アプリケーションなどの処理を行うアプリケーション処理部１０８と、送信と受信とを切り替えるアンテナ切替スイッチ１０２とを備えている。

直接復調待機部１０３は、主受信部１０６、送信部１０７などに電源制御部１０４から電源が供給されていない本無線通信機の受信待機状態においても、待機時の受信を行う専用の待ち受け受信の機能を有している。

直接復調待機部１０３は、他の無線通信機から送信された高周波信号を受信して復調する直接復調部１０３１と、無線通信機を他の無線通信機と識別するために無線通信機に個別に付与された自機の識別符号を固有データである自機識別符号として記憶するメモリ１０３３と、直接復調部１０３１により復調された信号に含まれる無線通信機の識別符号とメモリ１０３３に記憶された固有データ（自機識別符号）とを比較して一致するかどうかを判断する比較部１０３２とを備えて構成される。

次に、直接復調部１０３１の構成例を、図２に示す。

図示したように直接復調部１０３１は、受信した高周波信号を分波する分波器２０１と、入力された高周波信号を遅延させる遅延素子２０２と、入力された高周波信号を乗算して乗算信号を出力するアナログ乗算器２０３と、アナログ乗算器２０３から出力された乗算信号から高周波成分を除去するフィルタ２０４とを備えて構成される。

このうち、アナログ乗算器２０３は、トランジスタといったアクティブデバイスを使うことが一般的であるが、分波器２０１、遅延素子２０２などの構成部品は電力を消費しない受動部品で構成することができる。このため、直接復調部１０３１の消費電力を格段に下げることができる。

ここで、この直接復調部１０３１には、例えば図３のように示すようなスペクトルを有する高周波信号が入力される。

図中横軸は高周波信号の周波数を示し、縦軸は各周波数スペクトラムの強さを示す。図示したように、この高周波信号は、周波数ω１の信号をシンボル“０”に対応する信号とし、周波数ω２の信号をシンボル“１”に対応する信号とするＦＳＫ（Frequency Shift Keying：周波数シフトキーイング）変調された高周波信号となっている。

このシンボル“０”およびシンボル“１”は、論路回路で扱われる２値化信号の論理値“０”、論理値“１”に対応するものである。

なお、図中では、（ω１＋ω２）／２＝ω０とする。

このようにすると、分波器２０１に入力する高周波信号は、シンボル“０”のときにはＶ０＝ｓｉｎ（ω１ｔ）となる。

また、シンボル“１”のときにはＶ１＝ｓｉｎ（ω２ｔ）となる。

次に、遅延素子２０２の特性を図４に示す。

図中横軸は高周波信号の周波数を示し、縦軸は遅延された遅延高周波信号の各周波数の移相量すなわち遅延量を示す。

図から分かるように、周波数ω０での移相量は９０度であり、周波数ω１では、周波数ω０よりもΔθだけずれて移相量９０＋Δθとなっており、周波数ω２では、周波数ω０よりも−Δθだけずれて移相量９０−Δθとなっている。

このような特性の分波器２０１と、遅延素子２０２とを通過したシンボル“０”の高周波信号は、Ｖ０＿１＝ｓｉｎ（ω１ｔ・Δθ）となる。
アナログ乗算器２０３への入力は、Ｖ０と、Ｖ０＿１であるので、アナログ乗算器２０３によって乗算された結果である出力は、次のようになる。

Ｖ０×Ｖ０＿１＝ｓｉｎ（ω１ｔ）ｓｉｎ（ω１ｔ−（９０−Δθ））
＝ｓｉｎ（ω１）（−ｃｏｓ２ω１ｔ・Δθ））／２
この式の示す信号の２ω１の成分は、フィルタ２０４で除去されて、フィルタ２０４を通過した後には、直流成分ｓｉｎ（Δθ）／２だけが残る。ここで、Δθが正であれば、フィルタ２０４からの出力は、正の電圧になる。

同様に、シンボル“１”の場合も同様に処理されると、フィルタ２０４を通過した後には、直流成分−ｓｉｎ（−Δθ）／２＝−ｓｉｎ（Δθ）／２だけが残り、Δθが正であればこのフィルタ２０からの出力は、負の電圧となる。

このように、シンボル“１”に対応した周波数ω１は、フィルタ２０４から負の出力電圧として出力され、シンボル“０”に対応した周波数ω２は、フィルタ２０４から正の出力電圧として出力される。

このようにして、直接復調部１０３１に入力された高周波信号が復調されて、この信号に含まれていた論理値“０”に相当する正の電圧が得られ、また論理値“１”に相当する負の電圧が２値化された復調信号として得られる。

これは、無線通信機から送信されたデータに含まれる論理値を得ていることに等しく、直接復調部１０３１によりこの論理値で示される情報を得ることができる。

このように無線通信機で変調され送信される高周波信号は、２値の振幅変調または周波数変調もしくは位相変調された信号などであってもよく、これに応じた検波回路などが直接復調部１０３１の代わりに設けられてもよい。

このように、直接復調部１０３１は、局部発振器を含まない回路よりなる簡単な構成の復調回路であり、通常のスーパーヘテロダイン方式の受信部と比べて低消費電力の受信回路となっている。

さらには、直接復調待機部１０３は、直接復調部１０３１とメモリ１０３３と比較部１０３２といった最小限の機能ブロックからなり、これらの機能ブロックによる消費電力も少なくて済む構成となっている。

またさらには、直接復調部１０３１を含む直接復調待機部１０３は、間欠電源供給部１０９で間欠的に起動されて受信状態となり実動作時間を短くして、直接復調待機部１０３の電力の消費を抑える構成をとっている。

この間欠的な受信は、この無線通信機の適用、運用を考慮して、この間欠の間隔を適宜設定するとよいし、この直接復調待機部１０３に常に電源を供給し、常に直接復調待機部１０３が受信可能となるようにしてもよい。

メモリ１０３３に保持される固有データは、本無線通信機に個々に振られた固有番号などからなる自機識別符号または、メッシュ構造の無線ネットワークを構成する無線システムに配置される各無線通信機に固有の識別符号である。

この固有の識別符号は、無線通信機が無線ネットワークのメッシュ構造を構成する際に、この無線通信機が無線ノードとして機能するに当たって、各無線ノードを識別するために各無線ノードが共通して保持するものである。

このメモリ１０３３は、読み出し／書き込み可能なメモリであってもよく、読み出しのみのメモリであってもかまわない。

比較部１０３２は、直接復調部１０３１から出力される復調信号に含まれる無線通信機の識別符号と、メモリ１０３３に保持されている自機に付与された自機識別符号（固有データ）とを比較し、比較の結果一致している場合には一致したことを電源制御部１０４に通知して、電源制御部１０４は主受信部１０６、送信部１０７、アプリケーション処理１０８に電源を供給して、これら各構成部位を起動して通信を行う。

比較の結果一致しない場合には、比較部１０３２は、一致しなかったことを間欠電源供給部１０９に通知して、本無線通信機は受信待機状態となり、送受信部１００には電源を供給しない。

比較部１０３２は、通常ＣＭＯＳプロセスにより作られたＣＭＯＳ回路であり、このＣＭＯＳ回路の特徴により入力信号がない場合にはごくわずかなリーク電流を消費するだけの低消費電力の素子であり、直接復調待機部１０３の消費電力は、ほぼアナログ乗算器２０３の消費電力が大半を占めることとなる。

電源制御部１０４は、図示しないが本無線通信機の各構成部位に電力を供給する電源およびこの電源と各構成部位との切断を行う電源制御の開閉スイッチを有しており、比較部１０３２の判定結果に応じて、この開閉スイッチを制御する。

電源制御の開閉スイッチは、本無線通信機をＣＭＯＳプロセスで構成する場合は、ＭＯＳＦＥＴをスイッチとして使用するとよく、このＭＯＳＦＥＴスイッチの高速切り替えにより各構成部位主受信部１０６、送信部１０７およびアプリケーション処理部１０８に瞬時に電源を供給し、起動することができる。

主受信部１０６は、従来と同様に他の無線通信機から受信した高周波信号を電力増幅する低雑音の高周波増幅器１０６１と、高周波信号の周波数変換を行い中間周波数信号にするミキサ１０６２と、チャネル選択を行うための帯域濾波器１０６３と、中間周波数信号のベースバンド復調を行う復調部１０６４と、復調部１０６４で復調された復調信号を２値化処理する論理回路１０６５と、局部発振器１０６６とを備えた感度の高いスーパーへテロダイン方式の受信回路構成となっている。

直接復調待機部１０３の回路が既に説明したように簡単化されるのに対して、主受信部１０６は、本無線通信機のアプリケーションが必要とする高度な変調方式、高いデータ転送レートに耐えられるようにしてあり、周波数変換機能などを含む通常の無線通信機の回路構成となる。

局部発振器１０６６は、ＶＣＯ（Voltage controlled Oscillator：電圧制御発振器）または、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）などで構成され、ミキサ１０６２に周波数の安定した局部発振信号を供給する。

アプリケーション処理部１０８は、音声を処理する音声処理部１１８と、例えばＣＰＵ、メモリといったプログラマブルな汎用のデジタル処理システム系でありデータ、情報などを処理するアプリケーション部１２８とからなる。

間欠電源供給部１０９は、直接復調待機部１０３などの間欠動作をコントロールするものであり、基本的に直接復調待機部１０３を指定時刻に指定した時間だけ受信状態にするための電源制御回路である。

直接復調待機部１０３の間欠度合いを上げて直接復調待機部１０３に電源が供給される時間を短くすることにより、本無線通信機の平均的な電力の消費が抑えられ、本無線通信機が電池動作の場合には電池による動作期間を延長できる。

送信部１０７は、無線ノードである無線通信機が別の無線通信機（無線ノード）へ発信をし、データのやりとりを行うときに使われる一般的な無線通信回路で、図示しないが変調を行う変調回路、周波数変換を行うアップコンバータ、局部発振器、電力増幅を行うパワーアンプからなる。

送信部１０７は、受信相手の無線通信機（無線ノード）を起動させるための固有データである識別符号を含んだ信号で変調した高周波信号を送出することができ、直接復調待機部１０３に対応する専用の送信ブロックを別途用意する必要はない。

次に、この無線通信機の待機受信の動作シーケンスについて、図５を用いて説明する。

隣接する無線通信機から送出された高周波信号は、アンテナ１０１で受信される。

間欠電源供給部１０９が作動して（ステップ３１０）、直接復調部１０３が起動すると（ステップ３２０）、受信された高周波信号は、受信状態に設定されたアンテナ切替スイッチ１０２を介して、直接復調待機部１０３に入力される（ステップ３３０）。

アンテナ１０１から入力された高周波信号を受けた直接復調部１０３１は、高周波信号に含まれるキャリア信号を利用して、この高周波信号に含まれる情報を０と１のシリアルデータに変換して出力する直接復調を行う（ステップ３４０）。このシリアルデータは、既に説明したように個別に無線通信機を識別することのできる識別符号を含んでいる。

直接復調部１０３１から出力されたシリアルデータは、比較部１０３２に入力され、比較部１０３２は、このシリアルデータが入力されると、このシリアルデータの冒頭にある無線通信機の識別符号と、メモリ１０３３にあらかじめ記憶された自機を示す固有データ（自機識別符号）とを比較する（ステップ３５０）。

比較の結果、シリアルデータの識別符号と、メモリ１０３３の固有データが一致した場合には、ステップ３５０の下方の一致の流れを辿り、比較部１０３２はこの一致したことを電源制御部１０４に通知する。この比較部１０３２からの通知を受けた電源制御部１０４は、主受信部１０６など無線通信機全体の構成部位に電源を供給して起動する（ステップ３６５）。

この電源の供給により主受信部１０６論理回路１０６５は、直接復調部１０３１から出力された復調信号を受け取り処理を行う。

主受信部１０６などの各構成部位が起動した後は、引き続き他の無線通信機から自機宛に送信された高周波信号を主受信部１０６で受信して、従来の無線通信機と同様の処理を行う。

この高周波信号の受信に応じて、高周波信号を送信した無線通信機に対して応答が必要な場合は、アンテナ切替スイッチ１０２をアンテナ１０１と送信部１０７とを接続する設定に切り替え、アプリケーション処理部１０８および送信部１０７などの処理により、応答のための送信を行う。

また、受信した高周波信号の内容を中継して他の無線機に送信する必要がある場合には、アンテナ切替スイッチ１０２をアンテナ１０１と送信部１０７とを接続する設定に切り替え、アプリケーション処理部１０８および送信部１０７などの処理により、中継のための送信を行う。

送信後に無線通信機は、アンテナ切替スイッチ１０２を受信設定に戻して、受信待機状態に戻る。

他方、比較部１０３２の比較の結果、一致しなかった場合にはステップ３５０の右方の不一致の流れを辿り、無線ノードでもある無線通信機は、再び受信待ち状態に復帰（ステップ３６０）、すなわち直接復調部１０３およびタイマを有する間欠電源供給部１０９など待機受信に必要な回路のみが動作する状態に戻り、次に自機識別符号が含まれた自機宛の高周波信号が到来するのを待つ。

図１に示した直接復調待機部１０３は、待機時の受信専用の構成部位であり、受信した高周波信号が自機宛か否かを判定する機能に特化しかつハードウエアのみで実現可能であるために、消費電力の低減効果が大きい。

本発明の意図する無線通信機および無線ネットワークで構成される無線システムは、今後展開されていく新しい形態の無線システムを想定しており、そのイメージは図６に示したような無線通信機同士がメッシュ状に接続しあう構造である。

これは、特定の基地局を介して他端末と通信する従来の携帯電話の通信方式とはまったく異なる方式である。

以下、これまで説明した無線通信機能を持つ無線通信機を端末とした無線ネットワークを構成するに当たって、各無線通信機を無線ノードと称することにする。

次に、図６に示したこのような無線通信機が使用される無線ネットワークの詳細を説明する。

図示したように無線ネットワークは、通信を行うための無線通信機からなる無線ノード６０１〜６０ｎと、互いに隣接する無線ノード間の通信可能な経路を記憶するネットワーク管理サーバとしての機能を有したサーバノード６００とがリンクされ、網状のメッシュネットワークが構成されている。

ここで、このような無線ノード６０１〜６０ｎをフィールドに設置して無線ネットワークを構成する際には、サーバノード６００の近傍から常にサーバノード６００と無線リンクが取れることを確認しながら、設置していく。

例えば、サーバノード６００から直接無線リンクがとれることを確認して無線ノード６０１が設置され、サーバノード６００から直接無線リンクがとれることを確認して無線ノード６０２が設置され、サーバノード６００から直接無線リンクがとれることを確認して無線ノード６０３が設置され、サーバノード６００から直接無線リンクがとれることを確認して無線ノード６０４が設置される。

次に、無線ノード６０２から直接無線リンクがとれることを確認して無線ノード６０５が設置され、サーバノード６０３から直接無線リンクがとれることを確認して無線ノード６０６が設置され、さらに、サーバノード６０６から直接無線リンクがとれることを確認して無線ノード６０７が設置される。

このように無線ノード６０１〜６０ｎを設置して行くことで、すべての無線ノード６０１〜６０ｎは、少なくとも１つの無線リンク経路で、サーバノード６００と無線リンクされている。

例えば、無線ノード６０７は、無線ノード６０６および無線ノード６０３を介してサーバノード６００に無線リンクされており、無線ノード６０５は、無線ノード６０２を介してサーバノード６００に無線リンクされている。

このようにして、すべての無線ノード６０１〜６０ｎが設置された後、サーバノード６００から各無線ノード６０１〜６０ｎに対して１つづつ順番にその無線ノード６０１〜６０ｎと無線リンクの形成可能な隣接する無線ノード６０１〜６０ｎを調査して行く。各無線ノード６０１〜６０ｎは、無線リンク可能な隣接する無線ノード６０１〜６０ｎを検出して情報を得ると、この情報を既に無線ノード６０１〜６０ｎが設置された際に、少なくともサーバノード６００と無線リンクしていることが分かっている経路を介して、サーバノード６００に通知する。

例えば、無線ノード６０７は、無線ノード６０６との間に既に無線リンクが成立していることが分かっているが、他にも無線ノード６０２、６０５とも無線リンクが形成可能である。このことを、無線ノード６０７は、無線ノード６０３、６０６を介してサーバノード６００に通知する。

このようにして、サーバノード６００は、すべての無線ノード６０１〜６０ｎの隣接する無線リンク情報を得て、これらの無線リンクの経路情報から、ある２点間の無線ノードを指定すると、この２点間の無線リンクする経路の組合せを形成する。

サーバノード６００は、無線ノード６０１〜６０ｎ（無線通信機）の１台が、無線ネットワークに配置された他の無線ノード６０１〜６０ｎ（無線通信機）と通信するに際して、要求のあった無線ノード６０１〜６０ｎにこの２点間を無線リンクする経路の組合せを通知することが可能となる。

例えば、無線ノード６０１が、無線ノード６０６との通信を行いたい場合には、無線ノード６０１は、この無線ノード６０６との無線リンクの経路情報をサーバノード６００に要求して経路の組合せ情報を受け取る。この経路情報にしたがって、無線ノード６０１は、無線ノード６０２、６０３を介して、無線ノード６０６との無線リンクを形成し通信を行う。

このとき、サーバノード６００から受け取った経路情報が、何らかの不具合で無線リンクを形成できない場合には、無線ノード６０１は、再度サーバノード６００に問い合わせを行い、通知された別の経路の組合せ情報を受け取り、無線ノード６０６との通信を行うとよい。

例えば、無線ノード６０２と無線ノード６０３との間に通信障害が一時的に発生してこの間の無線リンクが形成できないときは、別の経路の組合せである無線ノード６０５、無線ノード６０７を介して、無線ノード６０１は無線ノード６０６との通信を行うことができる。

このようにするため、各無線ノード６０１〜６０ｎは、サーバノード６００へ問い合わせを行うための経路を複数保持しておくとよい。

また、サーバノード６００のほか、サーバノード７００を経路の組合せ情報を提供するサーバノードとして設け、サーバノードを複数用意しておくことで、１台のサーバノード６００のみを設けた無線ネットワークでサーバノード６００がダウンした場合に、無線ノード６０１〜６０ｎへの経路情報の提供ができなくなることを、さらにサーバノード７００を設けて経路情報の組合せを無線ノード６０１〜６０ｎに通知することで回避することができる。

このような無線ネットワークを用いることにより、無線ノード６０１と無線ノード６０６のような直接は互いの送信した高周波信号が届かない見通し外にある無線ノード同士でも、隣接する無線ノードを経由して互いに通信を行うことが可能になる。

ここで、サーバノード６００、７００が各無線ノード６０１〜６０ｎに提供する経路の組合せ情報の一例を次に示す。

既に述べた無線ノード６０１が、無線ノード６０２、６０３を介して、無線ノード６０６との無線リンクを形成し通信を行う場合について、説明する。

まず、無線ノード６０１がサーバノード６００から受け取った経路の組合せ情報は、図７に示すようになっている。

経路の組合せ情報は、形成した無線リンクが経由する無線ノード６０２および無線ノード６０３と、通信の相手先である無線ノード６０６との各無線通信機の識別符号を示すＩＤを並べたデータとなっており、この経路の組合せ情報が示すＩＤ順に無線ノードを経由して通信を行うアドレス情報となっていることを示している。

無線ノード６０１は、サーバノード６００からこの経路情報を受け取ると、この経路情報の後ろに、無線ノード６０６に送信する送信データを付加して、この送信データの後に送信元である無線ノード６０１のＩＤを付加して、無線ノード６０２に送信する。

無線ノード６０１から送信されデータを受信した無線ノード６０２は、この送信されたデータの冒頭に付加されている無線ノード６０２の宛先を示しているＩＤを取り除き、このＩＤを無線ノード６１０のＩＤの後ろに移動して、次の宛先である無線ノード６０３へ送信する。

このようにすることにより、無線ノード６０２から送信されたデータが、無線ノード６０１から送信され、次に無線ノード６０２から送信され、次に送信される無線ノードが無線ノード６０３で、さらに無線ノード６０３から無線リンクされる次の宛先の無線ノードが無線ノード６０６であることを示している。

同様に、無線ノード６０３が無線ノード６０２から送信されたデータを受信すると、冒頭の無線ノード６０３のＩＤは、データの末尾に移動され、新たに送信データの冒頭に示された無線ノード６０６のＩＤにより、無線ノード６０３から無線ノード６０６に送信される。

このように、各無線ノード６０１〜６０ｎから送信される経路の組合せ情報を含んだデータは、このデータがどの無線ノード６０１〜６０ｎから発信され、どの無線ノード６０１〜６０ｎを順に経由して、どの無線ノード６０１〜６０ｎに届けられるべきデータかを、データがいずれの無線ノード６０１〜６０ｎにあるときでも、明確に示している。

無線ノード６０６は、無線ノード６０３から送信されたデータを受信すると、冒頭に示された無線ノード６０６のＩＤを解読して、このＩＤが自身のＩＤすなわち自機識別符号であることを確認すると、ＩＤの後ろに示された送信データを解読する。

無線ノード６０６が、無線ノード６０１に応答する場合には、受信した末尾の各無線ノードのＩＤを、受信したデータとは逆に、無線ノード６０３、６０２、６０１の順に並べて、応答するデータの冒頭におき、応答するときの経路情報として、この経路情報の後ろに、無線ノード６０１に送信するべき送信データを付加して、この送信データの後に送信元（すなわち、発信無線ノード）である無線ノード６０６のＩＤを付加して、無線ノード６０３に送信する。

以下、既に説明した手順と同様の処理により、無線ノード６０３からの送信は、無線ノード６０２を介して無線ノード６０１に到達する。

このようなメッシュ状の構成では、無線ノードを近距離に配置することも可能となり、たとえば１０ｍ間隔に配置することもあり得る。

このため、受信待機時の感度低下は無線ノードの短距離配置によって十分カバーされるものであり、従ってこのタイプの無線ネットワークに適した無線通信機の構成である。

また、メッシュ状のネットワークでは無線ノードの数が多いことからいって単純な搬送波検出方式では誤動作による起動が多くなり、それによる無駄な電力消費が無線ノードの寿命を短くする可能性がある。これらに対しても、本発明は、自機の呼出の時のみに無線通信機の構成全体が起動するようになっており、誤動作による構成全体の起動もない。

このため、誤動作による消費電力の浪費もなくなる。

以上説明したように、本発明によれば次に示すような優れた効果を得られる。
（１）本発明によれば、直接復調待機部が待機受信を行うことで無線通信機の消費電力を最小限とし、その後無線通信機が受信および送信に必要な期間だけ無線通信機の大部分の構成部位である送受信部に電源を供給することができるので、無線通信機に電源を供給している電池の寿命を従来に比べて延ばすことができる。
（２）本発明の受信待機時の受信には、復調のためのキャリア信号に受信された高周波信号に含まれるキャリア自身を使うため、待機受信を行うための直接復調待機部にはＶＣＯ／ＰＬＬなどの回路で構成される局部発振器が不要であり、消費電力の低減に効果がある。
（３）本発明は、メッシュネットワークのような構成の無線ネットワークに用いられることで、送信電力の小さいＰＨＳなどに適用できる。
（４）本発明は、待機時の受信を構造が簡単で消費電力の少ない直接復調待機部で行うので、待機時の消費電力を低減することができる。
（５）本発明は、高周波信号を送信する送信部が、従来と同じ構造であり待機時の通信のための専用の送信部を必要としないため、無線通信機の構造がより複雑にならず、このため消費電力が抑えられる優れた効果を発揮する。

Claims (7)

1. 無線通信機を個別に識別する識別符号を含んだ高周波信号を送受信する送受信部を有した無線通信機において、
   自身の前記識別符号を示す自機識別符号をあらかじめ記憶し、前記高周波信号を復調して該高周波信号に含まれる前記識別符号を前記自機識別符号と比較する直接復調待機部と、
   前記直接復調待機部に間欠的に電源を供給する間欠電源供給部と、
   前記送受信部への電源供給を制御する電源制御部と、を具備し、
   前記直接復調待機部は、前記識別符号と前記自機識別符号とを比較した結果、これらが一致するか否かを前記電源制御部および前記間欠電源供給部に通知し、
   前記電源制御部は、前記直接復調待機部より前記識別符号と前記自機識別符号が一致した旨の通知を受けると前記送受信部に電源を供給し、
   前記間欠電源供給部は、前記直接復調待機部より前記識別符号が前記自機識別符号と一致しない旨の通知を受けると、前記直接復調待機部に対して間欠的に電源供給することを特徴とする無線通信機。
2. 請求項１に記載の無線通信機において、
   前記直接復調待機部は、
   受信した前記高周波信号を分波する分波器と、
   前記分波器により分波された前記高周波信号を遅延させる遅延素子と、
   分波された前記高周波信号と、前記遅延素子により遅延させた高周波信号とを入力し乗算して乗算信号を出力するアナログ乗算器と、
   前記アナログ乗算器から出力された前記乗算信号から高周波成分を除去して、前記無線通信機の前記識別符号を含む直接復調信号を出力するフィルタと、を具備し、
   前記フィルタから出力される前記直接復調信号が、前記高周波信号に含まれる搬送波により復調された信号である無線通信機。
3. 請求項１に記載の無線通信機において、
   前記間欠電源供給部は、タイマを有し、該タイマの指定する時刻に、前記直接復調待機部に電源を供給する無線通信機。
4. 請求項１に記載の無線通信機において、
   前記高周波信号が、２値の振幅変調または周波数変調もしくは位相変調である無線通信機。
5. 請求項１に記載の無線通信機において、
   前記識別符号が、前記高周波信号に複数含まれて、この複数の前記識別符号が列記されているときに、
   列記された前記識別符号に対応するおのおのの前記無線通信機に、順番に中継されて送受信される無線通信機。
6. 請求項１に記載の無線通信機が、少なくとも１台の隣接する他の前記無線通信機と通信可能な位置に設置されることで、複数の前記無線通信機が網状に配置された無線ネットワークが形成され、
   互いに隣接する前記無線通信機間の通信可能な経路を記憶するネットワーク管理サーバが設けられ、
   前記無線通信機の１台が、前記無線ネットワークに配置された他の前記無線通信機と通信するに際して、前記ネットワーク管理サーバが該ネットワーク管理サーバに記憶された前記経路の組合せを通知する無線ネットワーク。
7. 無線通信機を個別に識別する識別符号を含んだ高周波信号を送受信する送受信部と、自身の前記識別符号を示す自機識別符号をあらかじめ記憶し、前記高周波信号を復調して該高周波信号に含まれる前記識別符号を前記自機識別符号と比較する直接復調待機部と、を有する無線通信機で行われる電力制御方法において、
   前記直接復調待機部が前記識別符号と前記自機識別符号が一致したことを検出した場合には前記送受信部に電源を供給し、
   前記直接復調待機部が前記識別符号が前記自機識別符号と一致しないことを検出した場合には前記直接復調待機部に対して間欠的に電源供給することを特徴とする無線通信機の電力制御方法。
   

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