JP6440114B2

JP6440114B2 - 無線通信装置

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Publication number: JP6440114B2
Application number: JP2014236598A
Authority: JP
Inventors: 冨永　英雄; 英雄冨永; 福田　真二; 真二福田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2018-12-19
Anticipated expiration: 2034-11-21
Also published as: EP3032907B1; JP2016100756A; EP3032907A2; US20160150535A1; US10021687B2; EP3032907A3

Description

本発明は、無線通信装置に関する。

近年、無線を利用したデータ通信の普及が著しく、通信速度の高速化、無線通信装置の小型化、低消費電力化が進められている。例えば、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３には、デジタルコードレス電話の通信方式として広く世界に普及しているＤＥＣＴ（ＤｉｇｉｔａｌＥｎｈａｎｃｅｄＣｏｒｄｌｅｓｓＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）方式の無線通信が規定されており、日本においても、ＤＥＣＴ方式の無線機器の使用が認可され、コードレス電話、無線ドアホンなどの無線通信装置が実用化されている。このＤＥＣＴ方式の無線通信は、時分割多重通信が採用されており、制御局として動作する親機が時分割多重通信のためのタイミングの基準となる制御信号を送信し、従属局として動作する子機が制御信号を受信することにより時分割多重通信の同期を取って通信を行う。又、親機は、フレームごとに受信周波数を変えながら子機から接続要求を待ち、この待ち受け周波数の変更に関する情報を制御信号で子機に通知をしている。親子機間の通信を開始する場合、子機は、親機の待ち受け周波数に合わせて周波数を決め通信開始要求を親機に送信し、親機が通信開始要求を受信することにより、親子機間の通信が始まる。

又、最近では、家庭内の家電機器を宅外から制御を行うシステムや家庭用の防犯システム等が普及してきており、そのようなホームオートメーションネットワークの機器間通信のための無線通信の開発が進められ、非特許文献４には、ＤＥＣＴ方式の無線通信をベースとしたホームオートメーションネットワークの機器間通信に適したパケット通信の方法が規定された（以下、非特許文献４で規定された通信をＤＥＣＴＵＬＥ通信と記す）。ＤＥＣＴＵＬＥ通信は、防犯システムで利用価値が窓センサのようなセンサ機器のような電池駆動の無線通信装置のへの応用を目指しており、更なる、応答性の向上と低消費電力化に有用な技術が開示されている。例えば、ＵＬＥ通信では、親機で妨害波のレベルを検知し、親機の受信環境下における妨害波検知の閾値とその閾値で判定した空きスロットの情報（以下チャネル情報と記す）を子機に通知する方式が開示されている。親子機間の通信を開始する場合、子機は、親機から送られてきたチャネル情報で通知されたスロットを選択して通信を起動するように動作する。これにより、妨害波の干渉によって通信路の起動を失敗する頻度が低減され、応答性の向上と、消費電力の削減を実現している。

ETSI EN 300 175-2: "Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT); Common Interface (CI); Part 2: Physical Layer (PHL)" ETSI EN 300 175-3: "Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT); Common Interface (CI); Part 3: Medium Access Control (MAC) layer" ETSI EN 300 175-5: "Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT); Common Interface (CI); Part 5: Network (NWK) layer" ETSI TS 102 939-1: " Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT); Ultra Low Energy(ULE); Machine to Machiine Communications; Part 1;Home Automation Network (Phase 1)"

非特許文献１、ないし非特許文献４に記載の無線通信方式では、親機の受信環境下における妨害波検知の閾値とその閾値で判定したチャネル情報にもとづいて子機が使用するスロットを選択する技術が開示されているが、妨害波検知の閾値をどのように決めるかというような制御の方法は開示されていない。妨害波検知の閾値を厳しくした場合、妨害波が多い環境下では、空きスロットが少なくなる。複数の子機を収容した場合、子機の通信開始のタイミングが重なった場合、同じスロットを選択し、通信が衝突し、起動を失敗する危険があった。一方で妨害波検知の閾値をゆるくした場合、選択可能なスロットは多くなるものの、選択可能なスロットで妨害波のレベルが高いものと低いものの差が広がり、妨害波の少ないスロットを選択することが困難になるという課題を有していた。

本発明の目的は、通信環境の良好な通信路を選択して通信可能な低消費電力の無線通信装置を提供することである。

本発明の一態様に係る無線通信装置は、時分割多重方式を用いて通信を行う制御局と従属局からなり、前記制御局は使用可能なスロットと周波数を通知するチャネル情報を送信し、前記従属局は、前記チャネル情報で通知されたスロットと周波数を選択して前記制御局との通信を起動する無線通信装置であって、前記制御局は、無線通信を行うための無線通信手段と、スロットと周波数毎に妨害波の受信信号強度を記憶する妨害波レベル記憶手段と、前記妨害波レベル記憶手段に記憶された妨害波の受信信号強度に基づき前記チャネル情報で通知するスロットと周波数を選択するチャネル選択手段と、装置全体を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、チャネル毎の妨害波の受信レベルを測定するよう無線通信手段を制御し、測定した前記受信レベルを前記妨害波レベル記憶手段に書き込み、前記従属局にチャネル情報を通知する場合、前記チャネル選択手段で選択されたスロットと周波数を通知するよう動作し、前記チャネル選択手段は、前記妨害波レベル記憶手段に記憶された妨害波の受信信号強度と、予め決められた妨害波の受信信号強度の閾値と、妨害波の受信信号強度の閾値毎に決められた空きスロットの数の閾値とを用いて、選択された１つの周波数におけるスロット毎の妨害波の受信信号強度と前記妨害波の受信信号強度の閾値を比較し、選択された１つの周波数での妨害波の受信信号強度が前記受信信号強度の閾値を越えていないスロットの数が受信信号強度の閾値毎に決められた空きスロットの数の閾値を越えている場合に、前記妨害波の受信信号強度が前記受信信号強度の閾値を越えていないスロットと選択した周波数の組み合わせを選択するように動作する。

これにより、妨害波検知の閾値に応じて通知される選択されるスロットの最低数が保障され、妨害波が少ない環境では、妨害波のレベルが低い多くのスロットが選択され子機での選択の自由度が高まり、妨害波が多い環境では、妨害波の低いスロットへの絞込みができ、通信環境の良好な通信路を選択して通信を行うことができる。

又、本発明の一態様に係る無線通信装置の前記従属局は、無線通信を行うための無線通信手段と、前回通信したスロットを記憶するスロット情報を記憶するスロット情報記憶手段と、装置全体を制御する制御手段と、を備え、前記制御局との通信を起動する場合、前記制御局から通知されたチャネル情報のスロットから前記スロット情報記憶手段に記憶された前回通信したスロットを除いたスロットを優先して選択するように動作する。

これにより、親機は、ランダムに変わる無線環境に応じてスロットの選択肢を与え、複数のスロットが選択可能な場合、同一スロットを連続して使用することがなくなり、チャネル選択のランダム性を向上でき、チャネル選択の偏りによって生じるチャネル衝突の危険を低減できる。

又、本発明の一態様に係る無線通信装置の前記従属局は、無線通信を行うための無線通信手段と、前回通信したスロットを記憶するスロット情報を記憶するスロット情報記憶手段と、装置全体を制御する制御手段と、を備え、スロットを選択する際の各々のスロットの優先順位は、前回通信したスロットを元に決められる、前回通信したスロットの優先順位がもっとも低くなるように動作する。

これによりスロットを選択する際の優先順位が、各々のスロットで毎回変わり、各々スロットを使用する確立が均等に分散されるので、更に、チャネル選択の偏りによって生じるチャネル衝突の危険を低減できる。

又、本発明の一態様に係る無線通信装置の前記従属局は、電池が接続されたときに電池から供給された電力を出力し入力された信号に応じて電池から供給された電力を出力するか否かを切り替える電源制御手段と、電池より直接電力が供給されイベントの発生を検知して前記電源制御手段に電池から供給された電力を出力させるようにする信号を出力するイベント検知手段と、を備え、前記無線通信手段と前記スロット情報記憶手段と前記制御手段は、前記電源制御手段を介して電力が供給され、前記制御手段は、前記電源制御手段を介して電力が供給され動作を開始すると通信を開始するように前記無線通信手段を制御し、通信終了時に、通信していたスロットを前記スロット情報記憶手段に書き込み、前記電源制御手段に電力を遮断させるようにする信号を出力する。

これにより、子機は、待ち受け中に無線通信に必要な主要部分の電源をオフすることができ、消費電力が低減される。

本発明の実施の形態１に係る無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムの一例を示す図本発明の実施の形態１に係る親機の構成の一例を示すブロック図本発明の実施の形態１に係るセンサの構成の一例を示すブロック図本発明の実施の形態１に係る親機とセンサ間の無線通信で親機から通知されたチャネル情報に基づいて通信を開始する動作の一例を示す図本発明の実施の形態１に係る親機のチャネル選択時の妨害波の閾値と閾値毎に必要とする空きスロットの数の一例を示す図本発明の実施の形態１に係る親機の各周波数、スロット毎の妨害波とそのときに選択されるスロットの例を示す図本発明の実施の形態１に係る親機のスロット選択時の動作を示すフローチャート

以下、本発明の実施の形態について説明する。

（実施の形態１）
［ホームオートメーションネットワークシステムの構成］
実施の形態１に係る無線通信装置の構成例について説明する。図１は、本実施の形態に係る無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムの一例を示す図である。

図１に示す本発明の無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムは、外線通話や内線通話の電話機能、窓開閉を宅内、宅外に通知する防犯機能を実現するシステムであり、親機１、センサＡ２、センサＢ２、電話子機Ａ３、電話子機Ｂ３、ルータ４、スマートフォン５で構成される場合の例を示した。尚、以下の説明では、同一の機能を有するセンサＡ２、センサＢ２をセンサ２と、同様に、電話子機Ａ３、電話子機Ｂ３を電話子機３と記載する。

図１に示す本発明の無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムは、親機１とセンサ２間、及び、親機１と電話子機３間は、例えば、ＤＥＣＴ方式の無線通信によって通信が可能であり、親機１とルータ４間は、例えば、ＷｉＦｉ方式の無線通信によって通信が可能である。そして、親機１はルータ４を介しインターネットを経由してスマートフォン５と接続される。

図１に示す本発明の無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムを利用して、使用者は、電話子機３を使用して電話の外線通話や内線通話を行う。

図１に示す本発明の無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムは、通常モードと防犯モードで動作する。防犯モードは、窓が開いたことをアラーム等で使用者に通知するモードで、通常モードは、窓が開いたことを通知しないモードである。使用者は、外出時や就寝時に防犯モードを起動し、泥棒の侵入に備える。

ホームオートメーションネットワークシステムが、防犯モードで動作している場合、センサ２より親機１に窓が開いたことが通知されると、親機１は、電話子機３に窓が開いたことを通知し、親機１、電話子機３でアラームを鳴らし、各部屋にいる在宅者に窓が開いたことを通知する。又、親機１は、電話回線を経由して指定された電話番号に発信し、相手が応答すると、窓が開いたこと通知する音声メッセージを送信する。又、親機１は、ルータ４、インターネットを経由して、登録されたアドレスに窓が開いたこと通知する電子メールを送信し、スマートフォン５の使用者に窓が開いたことを通知する。

［親機１の構成］
親機１の構成例について説明する。図２は、親機１の構成例を示すブロック図である。

図２において、親機１は、無線通信部１０１、音声処理部１０２、報知部１０３、操作部１０４、表示部１０５、ＲＡＭ（パケット番号記憶部）１０６、ＥＥＰＲＯＭ１０７、ＲＯＭ１０８、チャネル選択手段１１０、キャリアセンステーブル１１１、電源部１１５、制御部１２０を有する。

無線通信部１０１は、センサ２、電話子機３、ルータ４とそれぞれの機器に応じた所定の方式で、無線リンクの確立やデータ通話のための制御データやパケットの送受信を行う。なお、本明細書において「無線通信」とは、無線送信および無線受信を含むものとする。

音声処理部１０２は、電話回線から入力された音声信号をデジタル信号に変換し、電話子機３への送信用の音声データを生成すると共に、電話子機３から受信した音声データや窓が開いたことを通知する音声ガイダンスのデータをアナログ信号に変換し電話回線に出力する。

報知部１０３は、防犯モードで動作している場合、センサ２より親機１に窓が開いたことが通知されると、報知音を出力する。

操作部１０４は、ユーザの操作を受け付けるためのボタンである。ユーザの操作は、例えば、報知音を停止させる操作、防犯モードと通常モードを切り替える操作等である。

表示部１０５は、ユーザに対して情報を表示する。情報は、例えば、現在の動作状態が防犯モードか通常モードかを示す情報である。

ＲＡＭ（パケット番号記憶部）１０６は、親機１の制御プログラムを実行するために必要な情報のうち電源オフ時に保持する必要がないデータを記憶するために使用される。センサから送信されてくるパケット番号の管理用の記憶部も含まれ、以下、ＲＡＭ（パケット番号記憶部）１０６の全体を示す場合、ＲＡＭ１０６、ＲＡＭ（パケット番号記憶部）１０６のパケット番号の管理用の記憶部のみを示す場合、パケット番号記憶部１０６と記載する。

ＥＥＰＲＯＭ１０７は、親機１の制御プログラムを実行するために必要な情報のうち電源オフ時にも保持する必要があるデータを記憶するために使用される。例えば、センサ２、電話子機３と無線通信を行うのに必要な、自分や相手を識別するための識別するための識別番号や窓が開いたことを宅外に通知する場合の相手の電話番号やメールアドレス等が記憶されている。

ＲＯＭ１０８は、親機１の制御プログラムが入ったメモリである。

チャネル選択手段１１０は、制御部１２０から指定された周波数において、キャリアセンステーブル１１１に記憶された妨害波の受信信号強度と、妨害波の受信信号強度の閾値と、妨害波の受信信号強度の閾値毎に決められた空きスロットの数の閾値とを用いて、空きスロットの数の閾値を満足する妨害波の受信信号強度の閾値を決定し、決定した妨害波の受信信号強度の閾値を満足するスロットを選び出す。尚、チャネル選択手段１１０でのチャネル選択の動作については、後述する。

キャリアセンステーブル１１１は、妨害波のレベルを記憶する。妨害波のレベルは周波数とスロット毎に管理される。

電源部１１５は、１００Ｖの商用電源から親機１の各部が動作するのに必要な直流の電流を作り出し、親機１の各ブロックに供給する（各部への接続は、図示せず）。

制御部１２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成され、上記各部と連携することで、親機１全体の動作を制御する。制御部１２０は、チャネル毎の妨害波の受信レベルを測定するよう無線通信部１０１を制御し、測定した前記受信レベルをキャリアセンステーブル１１１に書き込み、待ち受け周波数に基づき周波数を選択してチャネル選択手段１１０に通知し、チャネル選択手段１１０で選択された閾値とスロットをチャネル情報としてセンサ２に送信する。尚、制御部１２０の動作の詳細については、後述する。

なお、親機１が備える機能部は、図２に示す１０１〜１２０に限定されるものではなく、その他の機能部を備えてもよい。その他の機能部は、親機１の主要機能を実現するためのものであってもよいし、主要機能を補助する補助機能を実現するためのものであってもよい。

［センサ２の構成］
センサ２の構成例について説明する。図３は、センサ２の構成例を示すブロック図である。

図３において、センサ２は、無線通信部２０１、ＲＡＭ２０２、ＥＥＰＲＯＭ２０４、ＲＯＭ２０６、バッテリー２１０、電源制御部２１１、センサ部２１２、通信情報記憶部２１３、出力要因表示部２１４、制御部２２０を有する。

無線通信部２０１は、親機１と所定の方式で、無線リンクの確立やデータ通話のための制御データやパケットの送受信を行う。

ＲＡＭ２０２は、センサ２の制御プログラムを実行するために必要な情報のうち電源制御部によって電源の供給が停止された際に保持する必要がないデータを記憶するために使用される。

ＥＥＰＲＯＭ２０４は、不揮発性メモリであり、センサ２の制御プログラムを実行するために必要な情報のうち電源がオフ時にも保持する必要があるデータを記憶するために使用される。例えば、親機１と無線通信を行うのに必要な、自分や相手を識別するための識別するための識別番号等が記憶されている。

ＲＯＭ２０６は、センサ２の制御プログラムが入ったメモリである。

バッテリー２１０は、センサ２の動作に必要な電力を供給する電池である。例えば、定格出力３Ｖのリチウム電池等が利用される。センサ部２１２、及び、通信情報記憶部２１３は、バッテリー２１０から直接電力が供給され、無線通信部２０１、ＲＡＭ２０２、ＥＥＰＲＯＭ２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０は、バッテリー２１０から電源制御部２１１を介して電力が供給される。

電源制御部２１１は、センサ部２１２からの信号に応じてバッテリー２１０から供給された電源を無線通信部２０１、ＲＡＭ２０２、ＥＥＰＲＯＭ２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０に供給し、制御部２２０からの信号に応じて無線通信部２０１、ＲＡＭ２０２、ＥＥＰＲＯＭ２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０に供給する電力を遮断する。又、電池が新たに装着され、バッテリー２１０からの電力が供給され始めた場合は、バッテリー２１０から供給された電源を無線通信部２０１、ＲＡＭ２０２、ＥＥＰＲＯＭ２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０に供給する。

センサ部２１２は、窓が開いたことを検知して電源制御部２１１に無線通信部２０１、ＲＡＭ２０２、ＥＥＰＲＯＭ２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０に供給させるための信号（電源オン信号と記す）を出力する。

通信情報記憶部２１３は、パケット番号と通信したスロットを記憶する。

制御部２２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成され、上記各部と連携することで、センサ２全体の動作を制御し、センサ部２１２が、窓が開いたことを検知した際、無線通信を起動し、窓が開いたことを親機１に通知し、無線通信を停止し、通信情報記憶部２１３に使用したスロットを記憶し、電源制御部２１１に無線通信部２０１、ＲＡＭ２０２、ＥＥＰＲＯＭ２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０への電源供給を遮断させるための信号（電源オフ信号と記す）を出力する。又、制御部２２０は、親機１から通知されたチャネル情報のスロットから通信情報記憶部２１３に記憶された前回通信したスロットを除いたスロットを優先して選択するように動作する。尚、制御部２２０の動作の詳細については、後述する。

尚、センサ２が備える機能部は、図３に示す２０１〜２２０に限定されるものではなく、その他の機能部を備えてもよい。その他の機能部は、センサ２の主要機能を実現するためのものであってもよいし、主要機能を補助する補助機能を実現するためのものであってもよい。

［親機１及びセンサ２の動作］
以下、上述した本発明の無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムの動作例について説明する。

図４は、窓が開いたことを検知したときの親機１とセンサ２間の無線通信で親機１から通知されたチャネル情報に基づいて通信を開始する動作の一例を示す図である。

センサ２は待機状態では、センサ部２１２と通信情報記憶部２１３のみに電力が供給され、センサ部２１２は、窓が開いたことを検知するように動作する。（Ｓｔｅｐ：１００）。

一方、親機１は、待機状態では、制御部１２０が、センサが親機を認識し同期をとるための信号（以下制御信号と記す）を送信しながら、センサからの信号を受信できるよう無線通信部１０１を制御し、このとき受信された妨害波のレベルをキャリアセンステーブル１１１に書き込む。又、制御部１２０は、センサからの信号を待ち受ける周波数に合わせてチャネル選択手段１１０に周波数を通知し、チャネル選択手段１１０は通知された周波数とキャリアセンステーブル１１１に記憶された妨害波のレベルを基にスロットを選択し、制御部１２０に通知する。制御部１２０は、決定したチャネル情報を制御信号の情報の一部として送信する（Ｓｔｅｐ：２００）。

センサ２のセンサ部２１２で窓が開いたことが検知されると、センサ部２１２は、電源制御２１１に電源オン信号を出力し（Ｓｔｅｐ：１０１）、電源制御部２１１を介し電力が制御部２２０等に供給され（Ｓｔｅｐ：１０１）、親機との無線通信を行う制御が開始される。

電源が供給され動作を開始した制御部２２０は、ＥＥＰＲＯＭ２０４より親機の識別番号、自分の識別番号を読みこみ、親機の識別番号を用いて親機との同期を確立し、受信した制御信号よりチャネル情報を取り出す（Ｓｔｅｐ：１０２）。

引き続き制御部２２０は、通信情報記憶部２１３に記憶されている前回通話時に使用したスロットの番号を読みこみ、チャネル情報で通知されたスロットから前回通話時に使用したスロットを除くスロットを優先して使用するスロットを選択する（Ｓｔｅｐ：１０３）。例えば、1つのフレームをスロット１、スロット２…スロットＭと呼ぶＭ個のスロットに分割してＭ個の通信を多重して時分割多重通信を行う通信方式において、前回使用したスロットをスロットＮとすると、スロット（Ｎ＋１）、スロット（Ｎ＋２）…スロットＭ、スロット０、スロット１…スロット（Ｎ−１）、スロット（Ｎ）の順番で、親機１からチャネル情報で通知されたスロットに一致するスロットを検索し、最初に一致したスロットを選択するように動作する。例えば、前回使用したスロットがスロットＮで、チャネル情報で通知されたスロットが、スロット１、スロット（Ｎ）、スロット（Ｎ＋２）の３つのスロットであれば、スロット（Ｎ＋２）が選択される。同様に、前回使用したスロットがスロットＮで、チャネル情報で通知されたスロットが、スロット１、スロット（Ｎ）の２つのスロットであれば、スロット１が選択される。同様に、前回使用したスロットがスロットＮで、チャネル情報で通知されたスロットがスロット（Ｎ）のみであれば、スロット（Ｎ）が選択される。

引き続いて、センサ２は、通信スロットの選択が完了すると、選択したスロットを使用して無線通信を開始する動作を開始する。センサ２の制御部２２０は、暗号鍵を通信情報記憶部２１３より読み込み、窓が開いたことを通知するメッセージを暗号鍵を用いて暗号化する。そして、親機１にパケット無線リンク確立要求と暗号化されたデータをパケット化したパケットを親機１にＳｔｅｐ：１０３で選択したスロットで送信し、送達確認を行うように制御をおこなう（Ｓｔｅｐ：１０４）。このとき制御部２２０は、パケットに付する送達確認用のパケット番号を通信情報記憶部２１３より読み込み、次回のパケット送信に備え通信情報記憶部２１３に記憶されたパケット番号を更新するように制御を行う。又、制御部２２０は、ＥＥＰＲＯＭ２０４に格納してある識別番号を読み出し、無線確立要求のメッセージの一部として読み出した識別番号を送信するように制御を行う。

一方、親機１の制御部１２０は、センサ２からのパケット無線確立要求を受信すると送られてきたセンサ２の識別番号とＥＥＰＲＯＭ１０７に記憶されたセンサ毎の識別番号を照合し、どのセンサから送られてきた信号かを判断し、登録された子機からのパケット無線確立要求であった場合は、パケット無線確立確認をセンサ２に送信しパケット通信用の無線リンクを確立する（Ｓｔｅｐ：２０１）。

そして、制御部１２０は、パケット番号記憶部１０６に記憶されたパケット番号の中から対応するセンサのパケット番号を読み出し、送られてきたパケット番号と比較し同じか否かを判断する。送られてきたパケット番号とパケット番号記憶部１０６に記憶された該当するセンサのパケット番号が等しかった場合、パケットで送られてきたメッセージ、即ち、窓が開いたことを通知するメッセージの受信処理、例えば、報知部１０３でアラームの起動や電話子機３、スマートフォン５へ窓が開いたことを通知する処理を行い、次回のパケット受信に備えパケット番号記憶部１０６に記憶された該当するセンサ２に対応するパケット番号を更新し、センサ２にパケットを受信したこと通知する送達確認（ＡＣＫ）を送るように制御を行う（Ｓｔｅｐ：２０２）。

センサ２と親機１は、送達確認（ＡＣＫ）の送受信が完了し、パケット通信停止準備が整うと双方から、パケット通信停止準備が整ったことを通知するパケット切断準備完了のメッセージを送る（Ｓｔｅｐ：１０５）（Ｓｔｅｐ：２０３）。

センサ２と親機１は、パケット切断準備完了を受信し相手がパケット通信の停止準備が整ったことを認識すると、パケット無線リンクの切断を通知するパケット無線リンク切断を送信し、パケット通信のための送受信動作を停止する（Ｓｔｅｐ：１０６）（Ｓｔｅｐ：２０４）。

パケット通信のための送受信動作を停止すると、センサ２の制御部２２０は、通信情報記憶部２１３に今回使用したスロットの番号を読みこみ、電源制御部２１１へ電源オフ信号を出力し、無線通信部２０１、ＲＡＭ２０２、ＥＥＰＲＯＭ２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０への電源供給が遮断され（Ｓｔｅｐ：１０７）、窓が開いたことを検知する待機状態へ移行する（Ｓｔｅｐ：１０８）。

同様に、パケット通信のための送受信動作を停止すると、親機１もセンサからの通信を待ち受ける待機状態に移行する（Ｓｔｅｐ：２０５）。

尚、親機１とセンサ２がＤＥＣＴ方式の無線通信で通信を行う場合、チャネル情報は、ＭＡＣレイヤの制御用メッセージのＭＵＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏ１、パケット無線リンク確立要求は、ＭＡＣレイヤの制御用メッセージのｅｘｐｅｄｉｔｅｄ＿ａｃｃｅｓｓ＿ｒｅｑｕｅｓｔ、パケット無線リンク確立確認は、ＭＡＣレイヤの制御用メッセージのｂｅａｒｅｒ＿ｃｏｎｆｉｒｍ、パケット切断準備完了は、ＭＡＣレイヤの制御用メッセージのｒｅａｄｙ＿ｆｏｒ＿ｒｅｌｅａｓｅ、パケット無線リンク切断は、ｅｘｐｅｄｉｔｅｄ＿ｒｅｌｅａｓｅと呼ばれるメッセージとなる。又、データのパケット化はＤＬＣレイヤで規定されたＦＵ１０ａのフォーマットに沿って行い、送達確認のメッセージ（ＡＣＫ）は、ＤＬＣレイヤで規定されたＦＵ１０ｄのフォーマットで構築される。

次に上述の図４のＳｔｅｐ：２００における親機１のスロットを選択する動作の例について説明する。

図５は、本発明の実施の形態１に係る親機のチャネル選択時の妨害波の閾値と閾値毎に必要とする空きスロットの数の一例を示す図であり、使用可能と判断する妨害波の検出レベルの閾値とその閾値で判定したスロットをチャネル情報で通知するスロットとするために必要とするスロット数の下限値の組み合わせを示している。例えば、一番下段の（−９３、４）の組み合わせは、１つの周波数において妨害波のレベルが−９３ｄｂｍ以下のスロットが４つ以上あれば、チャネル情報としてその周波数と閾値（この場合、−９３ｄｂｍ）と妨害波のレベルが閾値以下の少なくとも４つのスロットを通知することを意味している。同様に、下から２段目の（−８７、４）の組み合わせは、１つの周波数において妨害波のレベルが−８７ｄｂｍ以下のスロットが４つ以上あれば、チャネル情報としてその周波数と閾値（この場合、−８７ｄｂｍ）と妨害波のレベルが閾値以下の少なくとも４つのスロットを通知することを意味している。又、下から４段目の（−７５、３）の組み合わせは、１つの周波数において妨害波のレベルが−７５ｄｂｍ以下のスロットが３つ以上あれば、チャネル情報としてその周波数と閾値（この場合、−７５ｄｂｍ）と妨害波のレベルが閾値以下の少なくとも３つのスロットを通知することを意味している。そして、最上段の（−３３、０）の組み合わせは、１つの周波数において妨害波のレベルが−３３ｄｂｍ以下のスロットの有無にかかわらす、チャネル情報としてその周波数と閾値（この場合、−３３ｄｂｍ）と妨害波のレベルが閾値以下のスロットを通知することを意味しており、妨害波のレベルが閾値以下のものが無ければ、妨害波のレベルが閾値以下のものが無いことを通知するチャネル情報を通知することを意味している。

スロットの選択の際は、一番下段の（−９３、４）の組み合わせより判定を行い、下から２段目の（−８７、４）の組み合わせ、下から３段目の（−８１、４）の組み合わせの
順で下段より順番に判定を行い、空きスロット数の条件を最初に満足した組み合わせによるチャネル情報を通知するように動作する。

次に上述の図４のＳｔｅｐ：２００における親機１のスロットを選択する動作の例について、キャリアセンステーブル１１１の状態に応じた動作の例を説明する。

図６は、本発明の実施の形態１に係る親機の各周波数、スロット毎の妨害波とそのときに選択されるスロットの例を示す図であり、キャリアセンステーブル１１１に記憶されている各周波数、スロット毎の妨害波の組み合わせの例と、各周波数におけるスロット毎の妨害波に対して図５で示した閾値と空きスロット数の制限を用いてチャネル情報を生成したときのチャネル情報で通知される空きスロットと閾値の例を示している。

図６において、左の１〜５の番号は、周波数の番号、上段の１〜１２の番号はスロットの番号、その交点は、上段のスロット番号のスロットの左の周波数で妨害波のレベルを検知したときの妨害波のレベルを示している。尚、以下の説明では、縦の列を特定するために左の列よりスロット１、スロット２…と表現し、横の行を特定するために上段より周波数１、周波数２…と表現するものとする。

図６の例では、周波数１では、スロット１での妨害波のレベルが０ｄｂｍ、スロット２からスロット１２までの妨害波のレベルが−２０ｄｂｍである。このとき、図５の判定基準でチャネル情報を生成すると、周波数１におけるすべてのスロットの妨害波レベルが−３３ｄｂｍを超えているため、周波数＝１、閾値＝−３３ｄｂｍ、スロット＝“無し”がチャネル情報として生成される。

同様に、周波数２では、スロット１での妨害波のレベルが０ｄｂｍ、スロット３での妨害波のレベルが−３５ｄｂｍ、その他のスロットの妨害波のレベルが−２０ｄｂｍである。このとき、図５の判定基準でチャネル情報を生成すると、周波数２におけるスロット３の妨害波レベルが−３３ｄｂｍ以下を満足しており、周波数＝２、閾値＝−３３ｄｂｍ、スロット＝３がチャネル情報として生成される。

同様に、周波数３では、スロット１での妨害波のレベルが０ｄｂｍ、スロット２での妨害波のレベルが−９０ｄｂｍ、スロット３での妨害波のレベルが−８０ｄｂｍ、スロット４での妨害波のレベルが−７０ｄｂｍ、その他のスロットの妨害波のレベルが−２０ｄｂｍである。このとき、図５の判定基準でチャネル情報を生成すると、閾値＝−８７ｄｂｍ以降で、スロット２が空きスロットと判定され、閾値＝−７５ｄｂｍ以降で、スロット３が空きスロットと判定され、閾値＝−６９ｄｂｍ以降で、スロット４が空きスロットと判定される。即ち、閾値＝−７５ｄｂｍでは、空きスロット数が２で条件を満足せず、閾値＝−６９ｄｂｍで空きスロット数が３でとなり最初に条件を満足するため、周波数＝３、閾値＝−６９ｄｂｍ、スロット＝（２、３、４）がチャネル情報として生成される。

同様に、周波数４では、スロット１での妨害波のレベルが０ｄｂｍ、スロット２での妨害波のレベルが−９０ｄｂｍ、スロット３での妨害波のレベルが−８０ｄｂｍ、スロット４での妨害波のレベルが−７０ｄｂｍ、スロット５での妨害波のレベルが−７０ｄｂｍ、その他のスロットの妨害波のレベルが−２０ｄｂｍである。このとき、図５の判定基準でチャネル情報を生成すると、閾値＝−８７ｄｂｍ以降で、スロット２が空きスロットと判定され、閾値＝−７５ｄｂｍ以降で、スロット３が空きスロットと判定され、閾値＝−６９ｄｂｍ以降で、スロット４とスロット５が空きスロットと判定される。即ち、閾値＝−７５ｄｂｍでは、空きスロット数が２で条件を満足せず、閾値＝−６９ｄｂｍで空きスロット数が４でとなり最初に条件を満足するため、周波数＝４、閾値＝−６９ｄｂｍ、スロット＝（１、２、３、４、５）がチャネル情報として生成される。

同様に、周波数５では、スロット１での妨害波のレベルが０ｄｂｍ、スロット２、スロット３、及びスロット４の妨害波のレベルが−９５ｄｂｍ、その他のスロットの妨害波のレベルが−２０ｄｂｍである。このとき、図５の判定基準でチャネル情報を生成すると、スロット２、スロット３、及びスロット４は、すべての閾値で空きスロットと判定されるが、閾値＝−８１ｄｂｍまでは、必要となる空きスロット数が４であるため、条件を満足せず、閾値＝−７５ｄｂｍで必要となる空きスロット数が３にへり、最初に条件を満足し、周波数＝５、閾値＝−７５ｄｂｍ、スロット＝（２、３、４）がチャネル情報として生成される。

次に上述の図４のＳｔｅｐ：２００における親機１のチャネル情報を生成するためのスロットを選択する動作の例について、図７を用いて動作の例を説明する。

図７は、本発明の実施の形態１に係る親機のスロット選択時の動作を示すフローチャートである。尚、以下の説明では、スロットを選択するための妨害波の閾値と空きスロットの数の対応が上述の図５、キャリアセンステーブル１１１が、上述の図６のようになっていた場合のチャネル選択手段１１０におけるスロットの選択動作を例に説明を行う。

親機１のチャネル選択手段１１０は、制御部１２０から指定された周波数において、スロット１から順に一番低い閾値との比較を行い閾値、スロットを決定する。

先ず最初に、スロット番号の初期値（本例では、１）、空きスロット数の計算用のカウンタの初期化、妨害波の閾値の初期値（本例では、−９３ｄｂｍ）、必要なる空きスロットの数の閾値（本例では、４）が初期値として与えられる（Ｓｔｅｐ：３００）。

そして、制御部１２０から指定された周波数とスロット番号に対応した妨害波のレベルがキャリアセンステーブル１１１より読み込まれ、選択されている妨害波の閾値と比較される（Ｓｔｅｐ：３０１）。

キャリアセンステーブル１１１より読み込まれた妨害波レベルの測定値が妨害波の閾値を超えていなかった場合（Ｙｅｓ）、空きスロットの計数用のカウンタがインクリメントされ（Ｓｔｅｐ：３０２）、スロット番号を記憶し、Ｓｔｅｐ：３０３に進む。

キャリアセンステーブル１１１より読み込まれた妨害波レベルの測定値が妨害波の閾値を超えていた場合（Ｎｏ）、直接Ｓｔｅｐ：３０３に進む。

Ｓｔｅｐ：３０３では、すべてのスロットでの判定が終了したかを判定する。Ｓｔｅｐ：３０３において、すべてのスロットでの判定が終わっていなかった場合（Ｎｏ）スロット番号がスロット１、スロット２…スロット１２の順に１つ更新され（Ｓｔｅｐ：３０４）、Ｓｔｅｐ：３０１に戻り、上記ループを繰り返しながらスロット１２までキャリアセンステーブル１１１に記憶されていた測定値と妨害波閾値との比較が繰り返され、空きスロットの計数用のカウンタを更新し、空きスロット番号を記憶していく。

Ｓｔｅｐ：３０３において、すべてのスロットでの判定が終った場合（Ｙｅｓ）、Ｓｔｅｐ３０５に進み、空きスロットの数の閾値と空きスロットの計数用のカウンタの値とを比較する。Ｓｔｅｐ：３０５において、空きスロットの計数用のカウンタの値が空きスロットの数の閾値に達していない場合（Ｎｏ）、スロット番号を初期値に戻し（本例では、１）、空きスロット数の計算用のカウンタの初期化し、妨害波の閾値を−９３ｄｂｍ、−８７ｄｂｍ、−８０ｄｂｍ…の順で更新し、妨害波の閾値に応じた空きスロット数閾値を設定し（Ｓｔｅｐ：３０６）、Ｓｔｅｐ：３０１に戻る。

Ｓｔｅｐ：３０５において、空きスロットの計数用のカウンタの値が空きスロットの数の閾値に達していた場合（Ｙｅｓ）、制御部１２０から指定された周波数でチャネル情報を生成する場合の妨害波の閾値と空きスロットの選択処理を終了する。このとき、Ｓｔｅｐ：３０２で記憶されたスロットと最終の妨害波の閾値とそのとき指定された周波数の組み合わせがチャネル情報として親機１より送信される。

以上、本発明の実施の形態について説明した。上記のように、本発明の無線通信装置は、妨害波検知の閾値に応じて通知される選択されるスロットの最低数が保障され、妨害波が少ない環境では、妨害波のレベルが低い多くのスロットが選択され子機での選択の自由度が高まり、妨害波が多い環境では、妨害波の低いスロットへの絞込みができ、通信環境の良好な通信路を選択して通信を行うことができる。

又、上記のように、本発明の無線通信装置は、親機でランダムに変わる無線環境に応じてスロットの選択肢を与え、複数のスロットが選択可能な場合、同一スロットを連続して使用することがなくなり、チャネル選択のランダム性を向上でき、チャネル選択の偏りによって生じるチャネル衝突の危険を低減できる。

又、上記のように、本発明の無線通信装置は、スロットを選択する際の優先順位が、各々のスロットで毎回変わり、各々スロットを使用する確立が均等に分散されるので、更に、チャネル選択の偏りによって生じるチャネル衝突の危険を低減できる。

又、子機は、待ち受け中に無線通信に必要な主要部分の電源をオフすることができ、消費電力が低減される。

又、犯システムを構築する場合、数多くの防犯センサを収容する必要性が発生し、又、設置の容易さから無線化が要求され、防犯センサは電池駆動での超寿命化が要求される。本発明の無線通信装置で構成すれば、防犯センサの消費電力を抑えられるので、池駆動での超寿命化が実現できる。又、通信に使用されるスロットが均等に分散されるので、設置された防犯センサの数が増えてもそれぞれの通信の衝突を低減することができ、有益である。又、子機（従属局）におけるスロット選択の方式は、簡単なロジックと少ない記憶手段で構築でき、ＣＰＵを用いてセンサを構築する場合、ＲＯＭ/ＲＡＭの使用量の増加をおサルことができ、コストアップを抑えることができる。

本発明に係る無線通信装置は、ホームネットワークを構築するための無線通信装置として有用である。

１親機
２センサ（センサＡ、センサＢ）
３電話子機（電話子機Ａ、電話子機Ｂ）
４ルータ
５スマートフォン
１０１、２０１無線通信部
１０２音声処理部
１０３報知部
１０４操作部
１０５表示部
１０６ＲＡＭ（パケット番号記憶部）
２０２ＲＡＭ
１０７、２０４ＥＥＰＲＯＭ
１０８、２０６ＲＯＭ
１１０チャネル選択手段
１１１キャリアセンステーブル
１１５電源部
２１０バッテリー
２１１電源制御部
２１２センサ部
２１３通信情報記憶部
２１４出力要因表示部
１２０、２２０制御部

Claims

時分割多重方式を用いて通信を行う制御局と従属局からなり、前記制御局は使用可能なスロットと周波数を通知するチャネル情報を送信し、前記従属局は、前記チャネル情報で通知されたスロットと周波数を選択して前記制御局との通信を起動する無線通信装置であって、
前記制御局は、
無線通信を行うための無線通信手段と、
スロットと周波数毎に妨害波の受信信号強度を記憶する妨害波レベル記憶手段と、
前記妨害波レベル記憶手段に記憶された妨害波の受信信号強度に基づき前記チャネル情報で通知するスロットと周波数を選択するチャネル選択手段と、
装置全体を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、チャネル毎の妨害波の受信レベルを測定するよう無線通信手段を制御し、測定した前記受信レベルを前記妨害波レベル記憶手段に書き込み、前記従属局にチャネル情報を通知する場合、前記チャネル選択手段で選択されたスロットと周波数を通知するよう動作し、
前記チャネル選択手段は、前記妨害波レベル記憶手段に記憶された妨害波の受信信号強度と、予め決められた妨害波の受信信号強度の閾値と、妨害波の受信信号強度の閾値毎に決められた空きスロットの数の閾値とを用いて、選択された１つの周波数におけるスロット毎の妨害波の受信信号強度と前記妨害波の受信信号強度の閾値を比較し、選択された１つの周波数での妨害波の受信信号強度が前記受信信号強度の閾値を越えていないスロットの数が受信信号強度の閾値毎に決められた空きスロットの数の閾値を越えている場合に、前記妨害波の受信信号強度が前記受信信号強度の閾値を越えていないスロットと選択した周波数の組み合わせを選択するように動作する
ことを特徴とした無線通信装置。
前記従属局は、
無線通信を行うための無線通信手段と、
前回通信したスロットを記憶するスロット情報を記憶するスロット情報記憶手段と、
装置全体を制御する制御手段と、を備え、
前記制御局との通信を起動する場合、前記制御局から通知されたチャネル情報のスロットから前記スロット情報記憶手段に記憶された前回通信したスロットを除いたスロットを優先して選択するように動作する、ことを特徴とした請求項１記載の無線通信装置。
前記従属局は、
無線通信を行うための無線通信手段と、
前回通信したスロットを記憶するスロット情報を記憶するスロット情報記憶手段と、
装置全体を制御する制御手段と、を備え、
スロットを選択する際の各々のスロットの優先順位は、前回通信したスロットを元に決められる、前回通信したスロットの優先順位がもっとも低くなるように動作する、ことを特徴とした請求項１記載の無線通信装置。
前記従属局は、
電池が接続されたときに電池から供給された電力を出力し入力された信号に応じて電池から供給された電力を出力するか否かを切り替える電源制御手段と、
電池より直接電力が供給されイベントの発生を検知して前記電源制御手段に電池から供給された電力を出力させるようにする信号を出力するイベント検知手段と、を備え、
前記無線通信手段と前記スロット情報記憶手段と前記制御手段は、前記電源制御手段を介して電力が供給され、
前記制御手段は、前記電源制御手段を介して電力が供給され動作を開始すると通信を開始するように前記無線通信手段を制御し、通信終了時に、通信していたスロットを前記スロット情報記憶手段に書き込み、前記電源制御手段に電力を遮断させるようにする信号を出力する、ことを特徴とした請求項２または請求項３記載の無線通信装置。