JPWO2009019735A1 - 応答無線装置及びその無線通信方法 - Google Patents

Abstract

低消費電力化を図るとともに、処理部の状態を電源部がオフの状態において把握できることにより、保守点検が容易となる応答無線装置、およびその通信方法を提供する。メモリ７は、データを格納する。処理部５は、各種のデータ収集を行って前記メモリに格納する。電源部６は、前記データの収集及び該データの前記メモリへの格納のために前記処理部が必要とする電力を供給する。受信部４は、無線信号の受信または送信を行う。前記受信部は、受信した無線信号に所定の第一の信号が含まれていたときには、前記電源部を制御して前記処理部への前記電力の供給を行わせ、受信した前記無線信号に所定の第二の信号が含まれていたときには、前記メモリに格納されているデータを読み出して無線信号として送信する。

Description

本発明は、自機の環境情報を無線通信で外部に発信する応答無線装置及びその無線通信方法に係り、更に詳しくは、自機内蔵の電源の消費電力を可及的に低減させるだけでなく電源オフの場合でも所望の環境情報の応答が可能な応答無線装置及びその無線通信方法に関する。

応答無線装置と質問無線装置とからなる通信システムが従来から知られている。この通信システムでは、応答無線装置が、質問無線装置から送られてくる質問に応え、自機の環境情報を当該質問無線装置へ送信するというものである。

このような通信システムの一例として、タグと呼ばれる応答無線装置と、この応答無線装置と通信するリーダライタと呼ばれる質問無線装置がある。タグはアンテナと回路とメモリを持つだけで自機内に電源を持たず、リーダライタからの通信電波との共振誘起電力を電源として自機の回路を起動し、メモリ内のＩＤや前回更新されたデータをリーダライタに送信する。

また、通信システムに使用される応答無線装置の一例である、盗聴器のような応答無線装置は、自機内に電源を持ち、自機の近傍に質問無線装置が在るか否かにかかわりなく、もっぱら、マイクで捉えた音波を電波信号に変換して外部に発信する。

また、このような応答無線装置の別の例として、マイクの代わりに特定の情報を検出するセンサを備え、このセンサで取得した特定の環境情報を電波信号に変換して外部に発信する応答無線装置もある。

このような応答無線装置では、単純に特定の環境情報の電波信号を外部に発信し続けるものと、質問無線装置からの指示に応じて電波信号を発信するものとがある。
このようなセンサを用いた応答無線装置は、例えば大型プラントなどの保守点検を要する主要部分に定置されることが多い。また、高速道路等の橋脚内、あるいは巨大ビル等の壁面内に埋設されるものもある。いずれにしても、このような応答無線装置に内蔵される電源の耐用時間は通常２〜３年である。

このような応答無線装置に関する従来技術としての特許文献１には、応答無線装置に内蔵される電源の低消費電力化を図るために、質問無線装置からの無線信号の電波で供給される誘起電力で電源制御回路を起動し、自機の電源をオン状態にすることで、質問無線装置から質問電波信号が来るまでの待機電力を低減する技術が提案されている。

また、従来技術としての特許文献２には、質問無線装置から受信した起動コマンドと予め自機メモリ内に設定されている判定用の基準コマンドが一致した場合のみ自機の電源をオン状態にして質問無線装置との通信を可能にするという待機電力低減方法が提案されている。

しかしながら、これら特許文献１又は２の技術は、応答無線装置の待ち受け時間中の自機の節電のためには有効な方法とはなるものの、いくつかの問題点も残されている。
例えば、特許文献１では、単純に電波の共振誘起電力のみを利用しているため、例えば電子レンジに代表される広帯域にわたって高い誘起電力機能を有する電波の発生源があると、応答無線装置が誤作動を起こす可能性が高く、応答無線装置に高い信頼性が要求される場合には不向きな待機電力低減方法である。

また、特許文献２では、起動コマンドと基準コマンドの一致を電源起動の判定基準としているため、特許文献１の技術と比較して耐干渉性が向上している。しかし、例えば質問無線装置が応答無線装置の電池残量などの状態を知ろうとする場合は起動コマンドを送信して応答無線装置の電源をオンにしないと、状態を把握することが出来ない。

ところが、応答無線装置が起動コマンドに対して応答しなくなった場合には、応答無線装置を直接診断しなければ、応答無線装置が応答しなくなった原因が回路の故障であるか電源が尽きたためかなどを知ることができない。

応答無線装置を直接診断しなければならないということは、特に、応答無線装置が橋脚あるいはビル壁面内などに埋設して設置されている場合のことを想定した場合、点検・保守作業の容易性の観点からは、大きな問題であった。
特開２００６−２２９５５８号公報 特開２００５−８０２０５号公報

本発明の目的は、自機内蔵の電源の消費電力を可及的に低減させるだけでなく電源オフの場合でも所望の環境情報の応答が可能な応答無線装置及びその無線通信方法を提供することである。

本発明の応答無線装置は、データが格納されるメモリと、各種のデータ収集を行って前記メモリに格納する処理部と、前記データの収集及び該データの前記メモリへの格納のために前記処理部が必要とする電力を供給する電源部と、少なくとも無線信号の受信を行う受信部と、を具備している。

ここで、受信した無線信号に所定の第一の信号が含まれていたときには、前記電源部を制御して前記処理部への前記電力の供給を行わせることが本発明の特徴の一つである。
また、上述した本発明に係る装置において、前記受信部は、前記処理部の前記電源部を起動させるトリガ信号を発生させる構成としてもよい。

また、上述した本発明に係る装置において、前記受信部は無線信号の送信も行える送受信部であって、受信した前記無線信号に第二の信号が含まれていたときには、前記メモリに格納されているデータを読み出して無線信号として送信する構成としてもよい。

また、上述した本発明に係る装置において、前記処理部は、前記受信部によって起動された前記電源部によって電力が供給され、処理を行った後、自身で前記電源部からの電力供給を停止させる構成としてもよい。

また、前述した本発明に係る装置において、前記応答無線機の前記受信部と前記メモリとが、パッシブ型の無線タグ（ＲＦＩＤ(Radio Frequency IDentification)タグ）を形成してもよい。

また、上述した本発明に係る装置において、前記処理部は計算機でもよい。
また、上述した本発明に係る装置において、前記データは前記処理部の状態を示してもよい。

また、上述した本発明に係る装置において、前記処理部は外部環境を測定するセンサを具備してもよい。
また、上述した本発明に係る装置において、前記データは前記センサの状態を示してもよい。

また、上述した本発明に係る装置において、前記処理部は無線信号を介して通信を行ってもよい。
なお、このとき、前記受信部の利用する第一の無線伝送路、および前期処理部の利用する第二の無線伝送路は、同じ周波数チャネルで、ＴＤＤ（Time Division Duplex）複信方式を利用して受信または送信を行ってもよい。

あるいは、前記受信部の利用する第一の無線伝送路、および前期処理部の利用する第二の無線伝送路は、異なる周波数チャネルで、ＴＤＤ複信方式を利用して受信または送信を行ってもよい。

あるいは、前記受信部の利用する第一の無線伝送路、および前期処理部の利用する第二の無線伝送路は、異なる周波数チャネルで、ＦＤＤ(Frequency Division Duplex)複信方式を利用して同時に受信または送信を行ってもよい。

また、上述した本発明に係る装置において、前記受信部は前記第一の無線信号の受信または送信を行うアンテナを備え、前記アンテナは、前記処理部による前記第二の無線信号の受信または送信も行う構成としてもよい。

また、上述した本発明に係る装置において、前記受信部は、周囲の環境に存在するエネルギーを収集して電力に変換する電力収集部を具備し、収集された電力によって駆動される構成としてもよい。

なお、このとき、電力収集部は周囲に存在するあらゆるエネルギー、たとえば、振動エネルギー、熱エネルギー、太陽光エネルギー、マイクロ波エネルギーなどを電気エネルギーに変換してもよい。

本発明を実施する無線通信システムの構成例を示す図である。 図１に示した無線通信システム内の受信部４とメモリ７の内部構成の例を示す図である。 図１に示した応答無線装置の動作手順を示すフローチャートである。 本発明を実施する応答無線装置の第二の構成例を示す図である。 本発明を実施する応答無線装置の第三の構成例を示す図である。 図５に示した応答無線装置の動作手順を示すフローチャートである。 本発明を実施する応答無線装置の第四の構成例を示す図である。 図７に示した応答無線装置の動作手順を示すフローチャートである。 本発明を実施する応答無線装置の第五の構成例を示す図である。 図９に示した応答無線装置の動作手順を示すフローチャートである。 図９に示した応答無線装置の無線通信方法の例を示す図である。 本発明を実施する応答無線装置の第六の構成例を示す図である。 本発明を実施する応答無線装置の第七の構成例を示す図である。 図１３に示した応答無線装置の動作手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 質問無線機
２ 応答無線機
３ アンテナ
４ 受信部
５ 処理部
６ 電源部
７ メモリ
８ 無線信号
９ トリガ信号
１０ データ
１１ 電力生成部
１２ 整流部
１３ 各種電源部
１４ 受信部及びデータ復調部
１５ プロトコル制御部（ロジック部）
１６ クロック生成部
１７ 不揮発メモリ
１８ 送信部及びデータ変調部
１９ ＲＦＩＤタグ
２０ 処理部の状態
２１ センサ
２２ センサデータ
２３ アンテナ
２４ 受信部
２５ 無線信号
２６ 電力収集部
２７ 受信部

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明を実施する無線通信システムの構成例を示す図で、本発明を実施する応答無線装置の第一の構成例を含んでいる。

図２は図１に示した無線通信システム内の受信部４とメモリ７の内部構成の例を示す図である。図３は図１に示した応答無線装置の動作手順を示すフローチャートである。
まず、図１の無線通信システムは、質問無線機１と、本発明を実施する応答無線装置である応答無線機２と、からなる。質問無線機１は、応答無線機２に対して何らかの処理を要求し、得られた処理結果を応答無線機２から取得する働きを持つ。応答無線機２は、質問無線機１からの指示に応じて処理を行い、得られた処理結果を質問無線機１へと送信する働きを持つ。

ここで、応答無線機２は、アンテナ３と、受信部４と、処理部５と、電源部６と、メモリ７と、から構成される。ここで受信部４は、たとえば、無線信号の送信も行える送受信部である。

応答無線機２のアンテナ３は、質問無線機１から送信された電磁波である無線信号８を受信部４に送る、若しくは、受信部４で変調した無線信号８を空間に放射して質問無線機１へと送信する。

応答無線機２内の受信部４は、アンテナ３で受信された無線信号８を復調して情報を復元し、この情報をもとにして処理部５に電力を供給する電源部６を起動するトリガ信号９を発生する。

また、受信部４は、処理部５から送られてメモリ７内に格納された処理結果のデータ１０を変調してアンテナ３へ送出する。
応答無線機２内の処理部５は、受信部４からの指示を受けて、たとえば、計算、測定、情報の監視などの処理を行い、処理結果のデータ１０をメモリ７内へと書き込む。

応答無線機２内の電源部６は、受信部４が発生するトリガ信号９によって、オン状態になり、処理部５が必要とする電力を供給する。
応答無線機２内のメモリ７は、処理部５で行われた処理結果のデータ１０を、受信部４からの読み出しが可能なように格納しておく。

このような構成にすることによって、処理部５はデータを収集するときには電源部６を必要とするが、データを伝送するときには電力を消費しないので、低消費電力化を実現することが可能となる。

また、受信部４は電源部を必要としないため、更なる低消費電力化を実現することが可能となる。
さらに、このような構成にすることによって、電源部６を処理部５の起動が必要な場合にだけオンの状態にすることができ、メモリ７へ格納済みのデータ１０を読み出すときは、電源部６はオフの状態のままでよいので、応答無線装置の更なる低消費電力化が可能となる。

次に図２に基づいて、受信部４の内部構成を説明する。
図２において、アンテナ３によって受信された無線信号８は２つに分岐する。
その一方は、受信部４の駆動電力を得るため、電力生成部１１へと入力される。

電力生成部１１内にある整流部１２に入力された無線信号８は整流され、各種電源部１３を介して、電圧が調整されて、受信部４内の各回路へと供給される。
また、分岐した無線信号８の他方は、受信部及びデータ復調部１４にて復調され、続いて、プロトコル制御部（ロジック部）１５へと入力される。クロック生成部１６は、受信部及びデータ復調部１４で必要なクロックを生成する。

プロトコル制御部１５では、無線信号８に含まれているコマンドが読み取られ（コマンド処理）、信号の宛先の判定や要求に対する応答を行う。ここで、要求に対する応答とは、たとえば、不揮発メモリ１７へのデータ１０の書き込み及びデータ１０の読み出し、処理部５へのトリガ信号９の送信、データ１０を質問無線機１へ送信するための送信部及びデータ変調部１８へのデータ１０の送信、等を意味する。なお、ここで不揮発メモリ１７は、図１のメモリ７に相当するものである。

次に、図３のフローチャートに沿って、図１の応答無線装置（応答無線機２）の動作手順を説明する。
ステップＳ１からＳ７までは、電源部６がオフ状態で動作する処理を示しており、ステップＭ１０からＭ３０までは、電源部６がオン状態で動作する処理を示している。

図３において、最初の段階で受信部４は待ち受け状態(ステップＳ１)にあり、アンテナ３により無線信号８をパケット単位で受信する（ステップＳ２）と、これによって供給される電力から駆動電力を得る。

続いて受信部４のロジック部１５は、無線信号８に含まれる宛先情報を抽出する（ステップＳ３）。
このとき、宛先が受信部４でない場合には無線信号８を廃棄して（ステップＳ４）、受信部４は待ち受け状態（ステップＳ１）に戻る。宛先が受信部４であった場合、前述したコマンド処理を行う（ステップＳ５）。

このコマンド処理により読み取ったコマンドがメモリ内容の送信だった場合には、受信部４はメモリ７内に記憶されているデータ１０をアンテナ３を介して送信し（ステップＳ６）、待ち受け状態（ステップＳ１）に戻る。

一方、ステップＳ５のコマンド処理により読み取ったコマンドが処理部５の起動だった場合には、トリガ信号９を送信して（ステップＳ７）、電源部６をオン状態にして、処理部５を起動する（ステップＭ１０）。

起動された処理部５は、処理結果のデータ１０をメモリ７に記憶させ（ステップＭ２０）、電源部６をオフ状態に戻して停止する（ステップＭ３０）。その後、受信部４は待ち受け状態（ステップＳ１）に戻る。

この後、応答無線装置は、以上の動作を繰り返す。
なお、処理部５は起動されてから電源部６をオフ状態に戻す間に他の動作を行ってもよい。

このような無線通信システムを構築することにより、処理部５によって取得され、メモリ７に格納されたデータ１０を、電源部６がオフの状態において確認することが可能となるため、電源部６の消費を伴わず、低消費電力化が可能になり、電源部６の電力要領の消費を低減できるという効果を奏する。

図４は本発明を実施する応答無線装置の第二の構成例を示す図である。
図４において、応答無線装置である応答無線機２は、アンテナ３と、受信部４と、処理部５と、電源部６と、メモリ７と、から構成される。

このように、図４の応答無線装置の構成は、上記の図１の応答無線装置の構成と同様であるが、受信部４と、メモリ７と、がパッシブ型の無線タグ（ＲＦＩＤタグ１９）に含まれているという点で異なっている。ここで受信部４は、たとえば、無線信号の送信も行える送受信部である。

それ以外の装置の構成と動作手順は、図１及び図３と同様である。なお、図４の示す第二の構成例は、図５以下に説明する第三の構成例から第七の構成例に対して適用してもよい。

パッシブ型の無線タグとは、電源を内蔵して自分自身で無線信号を発信できるアクティブ型の無線タグとは違って、自分自身では無線信号は発信できず、質問無線機からの無線信号による電磁誘導あるいは、受信した無線信号（電波）を整流することによって起電し、その電源があるときに無線信号を発信して情報のやり取りを行うもので、電磁誘導方式では、たとえば、自動改札機にかざすだけで乗車、降車などの情報のやり取りや運賃の精算ができる鉄道乗車カード（Suica（登録商標）など）がよく知られている。また、電波を用いる方式では、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯のパッシブタグなどがある。

このような応答無線装置を構築することによって、本発明の応答無線装置を、既にＲＦＩＤタグが実用化されている分野へ適用することが可能となる。
図５は、本発明を実施する応答無線装置の第三の構成例を示す図である。

図６は図５に示した応答無線装置の動作手順を示すフローチャートである。
まず、図５において、応答無線装置である応答無線機２は、アンテナ３と、受信部４と、処理部５と、電源部６と、メモリ７と、から構成される。このように、図５の応答無線装置の構成は、上記の図１の応答無線装置の構成と同様であるが、データ１０が処理部の状態２０を表している点で異なっている。ここで受信部４は、たとえば、無線信号の送信も行える送受信部である。

ここで、処理部の状態２０とは、たとえば、処理部５のオンまたはオフ状態、処理部５の使用開始からの累積使用時間、電源部６の残量、処理部５の累積使用回数、処理部５がトリガ信号９によって起動した時刻、処理部の状態２０を取得した時刻などを含む、応答無線機２のあらゆる状態のことである。

次に図６のフローチャートに沿って、図５の応答無線装置の動作手順を説明する。
ステップＳ１からＳ７までは、電源部６がオフ状態で動作する処理を示しており、ステップＭ１０からＭ３０までは電源部６がオン状態で動作する処理を示している。

図５において、ステップＳ１からステップＭ１０までは、前述した図３の動作手順と同様である。
ステップＭ１０の手順により起動された処理部５は、処理部の状態２０を取得し（ステップＭ１１）、データ１０としてメモリ７に記憶させる（ステップＭ２１）。その後、電源部６をオフ状態に戻して停止する（ステップＭ３０）。その後、受信部４は待ち受け状態（ステップＳ１）に戻る。

この後、応答無線装置は、以上の動作を繰り返す。
このような応答無線装置を構築することにより、処理部５によって取得され、メモリ７に格納されたデータ１０が処理部の状態２０を示すため、電源部６がオフの状態において処理部の状態２０、たとえば、処理部５のオン、オフ状態や使用開始からの累積使用時間、電源部６の電力容量の残量などを確認することが可能となる。

このため、電源部６の消費を伴わずに、処理部の状態２０を確認することができ、低消費電力化が可能となる。
また、メモリに格納された電源部６の残量や処理部５の稼動状態を電源部６がオフの状態において確認することが可能となり、電池交換時期の推定や問題点の早期発見が可能となり、処理部５が故障した場合の診断、修理が容易になり、保守点検が効率化、及び省力化するという効果を奏する。

図７は本発明を実施する応答無線装置の第四の構成例を示す図である。
図８は図７に示した応答無線装置の動作手順を示すフローチャートである。
まず、図７において、応答無線装置である応答無線機２は、アンテナ３と、受信部４と、処理部５と、電源部６と、メモリ７と、センサ２１と、から構成される。このように、図７の応答無線装置の構成は、上記の図５の応答無線装置の構成とほぼ同様であるが、センサ２１が処理部５に接続されているという点で異なっている。ここで受信部４は、たとえば、無線信号の送信も行える送受信部である。

センサ２１は、処理部５に接続されており、受信部４からの指示を受けて、処理部５が動作する際、外部環境を感知し、取得した情報をセンサデータ２２として処理部へと出力する。センサ２１は、温度、湿度、ｐＨ、振動、電界、磁界、電圧、風速、宇宙線、イオン、撮像、におい、化学物質、放射線、音、圧力など、周囲の環境の様々な状態を感知するどのようなセンサでもよい。

また、ここで、処理部の状態２０は、センサ２１の使用回数、センサ２１の故障状態など、センサ２１のどのような状態を示してもよい。
次に図８のフローチャートに沿って、図７の応答無線装置の動作手順を説明する。

ステップＳ１からＳ７までは、電源部６がオフ状態で動作する処理を示しており、ステップＭ１０からＭ３０までは電源部６がオン状態で動作する処理を示している。
図８において、ステップＳ１からステップＭ１０までは前述した図３の動作手順と同様である。

ステップＭ１０の手順により起動された処理部５は、センサ２１によってセンサデータ２２を取得し（ステップＭ１２）、データ１０としてメモリ７に記憶させ（ステップＭ１３）、処理部の状態２０を取得し、データ１０としてメモリ７に記憶させ（ステップＭ２１）、電源部６をオフ状態に戻して停止する（ステップＭ３０）。その後、受信部４は待ち受け状態（ステップＳ１）に戻る。

この後、応答無線装置は、以上の動作を繰り返す。
このような応答無線装置を構築することにより、処理部５は、センサ２１によって周囲の環境の状態を示すデータを収集することが可能となる。

また、センサ２１を用いて処理部５によって取得され、メモリ７に格納されたデータ１０、及び処理部の状態２０を示すデータ１０が、電源部６がオフの状態において確認することが可能となる。

このため、電源部６の消費を伴わずに、処理部の状態２０やセンサ２１によって取得されたデータ１０を確認することができ、低消費電力化が可能となる。
また、メモリに格納された電源部６の残量や処理部５の稼動状態、及びセンサ２１の状態を含む処理部の状態２０、たとえば、センサ２１の使用回数やセンサ２１の故障状態などを電源部６がオフの状態において確認することが可能となり、応答無線装置の更なる低消費電力化が可能となる。また、センサ２１を含む処理部５が故障した場合の診断、修理が容易になり、電池交換時期の推定や問題点の早期発見が可能となり、保守点検が効率化、及び省力化するという効果を奏する。

図９は本発明を実施する応答無線装置の第五の構成例を示す図である。
図１０は図９に示した応答無線装置の動作手順を示すフローチャートである。
まず、図９において、応答無線装置である応答無線機２は、アンテナ３と、受信部４と、処理部５と、電源部６と、メモリ７と、センサ２１と、アンテナ２３と、から構成される。ここで受信部４は、たとえば、無線信号の送信も行える送受信部である。

このように、図９の応答無線装置の構成は、上記の図７の応答無線装置の構成とほぼ同様であるが、処理部５がアンテナ２３と受信部２４とによって無線通信が可能であるという点で異なっている。ここで受信部２４は、たとえば、無線信号の送信も行える送受信部である。

処理部５は、受信部４からの指示を受けて電源部６から電力供給を受け、たとえば、計算、測定、情報の監視などの処理を行い、処理部の状態２０及びセンサデータ２２をデータ１０としてメモリ７内へと書き込む。

また、処理部５は、センサ２１で取得されたセンサデータ２２を受信部２４で変調してアンテナ２３へ送出する。処理部５はいったん電源部６からの電力供給を受けた後は、自由に質問無線機１との通信を行ってよい。

アンテナ２３は、質問無線機１から送信された電磁波である無線信号２５を、復調する処理部５に送る、若しくは、処理部５で変調した無線信号２５を空間に放射して質問無線機１へと送信する。

次に、上記の図１０のフローチャートに沿って、図９の応答無線装置の動作手順を説明する。
ステップＳ１からＳ７までは、電源部６がオフ状態で動作する処理を示しており、ステップＭ１０からＭ３０までは電源部６がオン状態で動作する処理を示している。

ステップＳ１からステップＭ１０までは前述した図３の動作手順と同様である。
ステップＭ１０の手順により起動された処理部５は、アンテナ２３を介して無線信号２５によって外部との通信を開始し（ステップＭ１４）、外部からの要求に応じて、センサデータ２２や処理部の状態２０の取得を行い、アンテナ２３を介して送信する（ステップＭ１５）。

その後、外部からの終了の指示を受けた場合、或いは一定期間無線信号２５が受信されない場合に処理部の状態２０を取得し、データ１０としてメモリ７に記憶させ（ステップＭ２１）、電源部をオフ状態に戻して停止する（ステップＭ３０）。その後、受信部４は待ち受け状態（ステップＳ１）に戻る。

この後、応答無線装置は、以上の動作を繰り返す。
ここで処理部の状態２０は、アンテナ２３を介した質問無線機との累積通信回数などを示してもよい。

このような応答無線装置を構築することにより、処理部５は受信部４によって電源部６より電源供給を受ければ、自身で外部との無線通信をすることが可能となり、データのやり取りや処理の制御が容易になるという効果を奏する。

図１１は本発明の第四の実施例の無線通信方法の実施例を示す図である。それぞれ縦軸は周波数、横軸は時間を示している。
図１１一段目の図は、受信部４の無線信号８、処理部５の無線信号２５が同一周波数でＴＤＤ複信方式である場合の無線通信方法を示す。

このように通信方法としてＴＤＤ複信方式を利用した場合には、周波数帯域を効率的に利用することが可能となる。
図１１二段目の図は、受信部４の無線信号８、処理部５の無線信号２５が同一周波数でＴＤＤ複信方式を利用して受信または送信を行い、それぞれは時間分割多重（Time Division Multiple Access(ＴＤＭＡ)）で多重化される場合の無線通信方法を示す。

ＴＤＭＡとは、ある一つの周波数を短時間ずつ交代で複数の送受信機で共用する無線通信技術であり、たとえば、携帯電話などの無線通信に使用されているものである。
このように通信方法としてＴＤＤ複信方式を利用して、ＴＤＭＡで多重化される場合には、周波数帯域を効率的に利用することが可能となる。

図１１三段目の図は、受信部４の無線信号８と処理部５の無線信号２５が異なる周波数でＴＤＤ複信方式である場合の無線通信方法を示す。
受信部４は電源部を持たないため、送信電力が小さくなってしまう。そのため、通信距離を伸ばすためには、ｆ１として、伝搬損失の小さい、低い周波数を選択する必要がある。これに対して処理部５は電源部を有するため、ｆ１よりも高い周波数ｆ２でも長い通信距離を確保することが可能となる。ここで、受信部４と処理部５の通信距離が等しくなるように、それぞれの通信周波数ｆ１、ｆ２を選択してもよい。

ここで、ＴＤＤとは、Time Division Duplexの略称で、時分割複信を意味する。ＴＤＤは、主に無線通信や移動体通信の分野で利用される複信の一方式であり、送信と受信を時間ごとに切り替えて、双方向通信を同一
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帯域で可能にする
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である。送信と受信を同時に行わないため、送信信号と受信信号との間の干渉がないこと、送信と受信の速度を変えて非対称にしたり、送信電力の制御がしやすいことなどが特徴である。

このように通信方法としてＴＤＤ複信方式を利用した場合には、送信と受信を同時に行わないため、送信信号と受信信号との間の干渉がない。また、送信と受信の速度を変えて非対称にしたり、送信電力の制御がしやすくなるという効果を奏する。

図１１四段目の図は、受信部４の無線信号８と処理部５の無線信号２５が異なる周波数で、処理部５は受信または送信を同時に行う場合の無線通信方法を示している。
ここで、ＦＤＤとは、Frequency Division Duplexの略称で、周波数分割複信を意味する。ＦＤＤは、主に無線通信や移動体通信の分野で利用される複信の一方式であり、送信と受信とにそれぞれ別の
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を割り当て、全二重通信を行う
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である。周波数帯域利用効率は、ＴＤＤよりやや劣るものの、送信と受信の同期を取る必要がないことなどが特徴である。

このように通信方法としてＦＤＤ複信方式を利用した場合には、同時受信または送信を行うことが可能となる。また、送信と受信の同期を取る必要がなく、通信を行う上での省力化を図ることが可能である。

図１２は本発明を実施する応答無線装置の第六の構成例を示す図である。
図１２において、応答無線装置である応答無線機２は、アンテナ３と、受信部４と、処理部５と、電源部６と、メモリ７と、センサ２１と、から構成される。このように、図１２の応答無線装置の構成は、上記の図９の応答無線装置の構成とほぼ同様であるが、受信部４のアンテナ３と、処理部５のアンテナ２３と、が共用されるという点で異なっている。それ以外の装置の構成と動作手順は、図９及び図１０と同様である。ここで受信部４は、たとえば、無線信号の送信も行える送受信部である。また、処理部５の中の受信部２４は、たとえば、無線信号の送信も行える送受信部である。

このような応答無線装置を構築することにより、受信部４と処理部５がそれぞれ別のアンテナを持つ応答無線装置と比較して、応答無線装置の小型化が可能となり、製造コストの削減、及び、設計開発の効率化が可能となる。また、保守点検が効率化、及び省力化するという効果を奏する。

図１３は本発明を実施する応答無線装置の第七の構成例を示す図である。
図１４は図１３に示した応答無線装置の動作手順を示すフローチャートである。
上記の図１３の応答無線機２はアンテナ３と、電力収集部２６と、受信部２７と、処理部５と、電源部６と、メモリ７と、センサ２１と、からなる。このように、図１３の応答無線装置の構成は、上記の図１２の応答無線装置の構成とほぼ同様であるが、受信部４に代わって、電力収集部２６と受信部２７とで構成されるという点で異なっている。ここで、受信部２７は、たとえば無線信号の送信も行える送受信部である。

電力収集部２６はたとえば、振動や周囲の熱、太陽光、マイクロ波などに代表されるような、受信部２７周囲の環境に存在するエネルギーを電力に変換、収集し、キャパシタあるいは電池に蓄積する。

受信部２７は、電力収集部２６が収集した電力蓄積量が閾値と比較して上回るかどうかを判定して、閾値を超えた場合に、メモリ７内に記憶されているデータを変調してアンテナ３へ送出する。また、処理部５に電力を供給する電源部６を起動するトリガ信号９を発生する。

なお、受信部２７は、無線信号８によって駆動電力を得る構成としてもよい。
上記の図１４のフローチャートに沿って、図１３の応答無線装置の動作手順を説明する。

ステップＳ１１からＳ１６までは、電源部６がオフ状態で動作する処理を示しており、ステップＭ１０からＭ３０までは電源部６がオン状態で動作する処理を示している。
上記の図１３において、受信部２７は最初に待ち受け状態にある（ステップＳ１１）。電力収集部２６は、受信部２７周囲の環境に存在するエネルギーを電力に変換、収集し、キャパシタあるいは電池に蓄積する（ステップＳ１２）。受信部２７は、電力収集部２６が収集した電力蓄積量が閾値と比較して上回るかどうかを判定する（ステップＳ１３）。電力蓄積量が閾値を超えなかった場合には受信部２７は待ち受け状態（ステップＳ１１）に戻り、閾値を超えた場合にはあらかじめ設定されたタイマーによって一定時間が経過（ステップＳ１４）した後に、メモリ７内に記憶されているデータを送信（ステップＳ１５）し、処理部５へトリガ信号９を送信する（ステップＳ１６）。

起動された処理部５（ステップＭ１０）は、アンテナ３を介して無線信号２５によって外部との通信を開始（ステップＭ１４）し、外部からの要求に応じて、センサデータ２２や処理部の状態２０の取得を行い、アンテナ３を介して送信する（ステップＭ１５）。その後、外部からの終了の指示を受けた場合、或いは一定期間無線信号２５が受信されない場合に、処理部の状態２０を取得し、データ１０としてメモリ７に記憶させ（ステップＭ２１）、電源部６をオフ状態に戻して停止する（ステップＭ３０）。その後、受信部２７は待ち受け状態（ステップＳ１１）に戻る。

この後、応答無線装置は、以上の動作を繰り返す。
このような応答無線装置を構築することにより、たとえば、橋脚、高層ビル、高速道路など、振動や温度等の周囲環境の変化がある閾値を超えたときに、建築材料のセンシングが必要となる場合などに、一定の周囲環境の変化を検知して処理部５を起動させることができる。これによって、監視を自動化でき、センシングの効率化と省力化を実現できる。また、センシングが必要なときに応答無線装置を起動させるため、更なる低消費電力化が可能となる。

以上詳細に説明したように、本発明によれば、応答無線装置の低消費電力化が図られる。また、処理部の状態２０を電源部６がオフの状態において把握できることにより、保守点検が容易になるという効果を奏する。

なお、本発明は、無線パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）及び、ＰＡＮとセンサとを組み合わせて、低速度通信を特徴とする、たとえばZigBee規格などのセンサネットワーク技術への利用が期待される。

Zigbee規格とは、半径数十メートル以内（パーソナルエリア）にある機器間の通信用として考案された無線通信の技術で、電波の到達距離が長い点と、広範囲に設置された多数のセンサからデータを集約できる点に特徴がある。代表的な用途は、ビルや工場の制御を自動化するためのセンサネットワークである。さまざまな場所に設置した人感知センサや温度センサから定期的にデータを収集する際などに使用される。

また、対象物の不定期な測定が必要で、ビルや橋脚、高速道路或いは通信衛星等のように、処理部の直接診断が困難な極地に設置されるような計測、保守システムへの利用も可能である。たとえば、橋脚、高層ビル、高速道路など、振動や温度等の周囲環境の変化がある閾値を超えたときに、建築材料のセンシングが必要となる場合などに有効である。

また、本発明は、携帯電話を利用した通信への適用も期待される。

ここで、ＴＤＤとは、Time Division Duplexの略称で、時分割複信を意味する。ＴＤＤは、主に無線通信や移動体通信の分野で利用される複信の一方式であり、送信と受信を時間ごとに切り替えて、双方向通信を同一周波数帯域で可能にする電気通信技術である。送信と受信を同時に行わないため、送信信号と受信信号との間の干渉がないこと、送信と受信の速度を変えて非対称にしたり、送信電力の制御がしやすいことなどが特徴である。

図１１四段目の図は、受信部４の無線信号８と処理部５の無線信号２５が異なる周波数で、処理部５は受信または送信を同時に行う場合の無線通信方法を示している。
ここで、ＦＤＤとは、Frequency Division Duplexの略称で、周波数分割複信を意味する。ＦＤＤは、主に無線通信や移動体通信の分野で利用される複信の一方式であり、送信と受信とにそれぞれ別の周波数を割り当て、全二重通信を行う電気通信技術である。周波数帯域利用効率は、ＴＤＤよりやや劣るものの、送信と受信の同期を取る必要がないことなどが特徴である。

Claims (13)

1. データが格納されるメモリと、
   各種のデータ収集を行って前記メモリに格納する処理部と、
   前記データの収集及び該データの前記メモリへの格納のために前記処理部が必要とする電力を供給する電源部と、
   少なくとも無線信号の受信を行う受信部と、
   を備え、
   前記受信部は、受信した無線信号に第一の信号が含まれていたときには、前記電源部を制御して前記処理部への前記電力の供給を行わせ、前記処理部は、前記データの収集及び該データの前記メモリへの格納を行った後、前記電源部の電力供給を停止させる、
   ことを特徴とする応答無線装置。
2. 前記受信部は、前記第一の信号に基づいて、前記電源部を起動させるトリガ信号を発生させることを特徴とする、請求項１に記載の応答無線装置。
3. 前記受信部は、無線信号の送信も行える送受信部であって、受信した前記無線信号に第二の信号が含まれていたときには、前記メモリに格納されているデータを読み出して無線信号として送信する、ことを特徴とする、請求項１または２に記載の応答無線装置。
4. 前記受信部と前記メモリとがパッシブ型の無線タグを形成していることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の応答無線装置。
5. 前記データが、前記処理部の状態を表していることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の応答無線装置。
6. 前記処理部は、外部環境を測定するセンサを備え、前記データは前記センサによって取得されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の応答無線装置。
7. 前記受信部は、第一の無線伝送路を介して第一の無線信号の受信または送信を行い、前記処理部は第二の無線伝送路を介して、第二の無線信号の受信または送信を行うことを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の応答無線装置。
8. 前記受信部と前記処理部とは、ＴＤＤ(Time Division Duplex)複信方式を利用して受信または送信を行う、
   ことを特徴とする請求項７に記載の応答無線装置。
9. 前記受信部と前記処理部とは、それぞれ同じ周波数チャネルでＴＤＤ(Time Division Duplex)複信方式を利用して受信または送信を行い、時間分割多重（Time Division Multiple Access(ＴＤＭＡ)）で多重化される、
   ことを特徴とする請求項７に記載の応答無線装置。
10. 前記第一の無線伝送路と、前記第二の無線伝送路とは異なる周波数チャネルであり、
    前記受信部と前記処理部とは、ＴＤＤ(Time Division Duplex)複信方式を利用して受信または送信を行う、
    ことを特徴とする請求項７に記載の応答無線装置。
11. 前記第一の無線伝送路と、前記第二の無線伝送路とは異なる周波数チャネルであり、
    前記受信部と前記処理部とは、ＦＤＤ(Frequency Division Duplex)複信方式を利用して受信または送信を行う、
    ことを特徴とする請求項７に記載の応答無線装置。
12. 前記受信部は、前記第一の無線信号の受信または送信を行うアンテナを備えており、
    前記アンテナは、前記処理部による前記第二の無線信号の受信または送信も行う、
    ことを特徴とする請求項７から１１のいずれか１項に記載の応答無線装置。
13. 周囲の環境に存在するエネルギーを収集して電力に変換する電力収集部を備え、
    前記受信部は、収集された電力によって駆動される、
    ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の応答無線装置。

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