無線通信システム、無線送信機、無線受信機および無線通信方法
【課題】通信エラー耐性を備えたウェイクアップ型無線通信システムを、小規模な回路で実現する。
【解決手段】無線送信機は、あらかじめ算出したＭＤＳ符号の符号語を、複数の無線受信機のそれぞれに対応付けてウェイクアップＩＤとして記憶するウェイクアップＩＤ記憶手段と、通信相手のウェイクアップＩＤを前記ウェイクアップＩＤ記憶手段から取得して、ウェイクアップパケットを生成および送信するウェイクアップパケット送信手段と、を有する。無線受信機は、自ノードのウェイクアップＩＤを記憶するＩＤ記憶手段と、受信したウェイクアップパケットに含まれるウェイクアップＩＤを抽出し、自ノードのウェイクアップＩＤとのビット毎の不一致数を検出し、不一致数が前記ＭＤＳ符号の最小ハミング距離の１／２未満であれば、データ通信モジュールを起動させるウェイクアップ手段と、を有する。
【解決手段】無線送信機は、あらかじめ算出したＭＤＳ符号の符号語を、複数の無線受信機のそれぞれに対応付けてウェイクアップＩＤとして記憶するウェイクアップＩＤ記憶手段と、通信相手のウェイクアップＩＤを前記ウェイクアップＩＤ記憶手段から取得して、ウェイクアップパケットを生成および送信するウェイクアップパケット送信手段と、を有する。無線受信機は、自ノードのウェイクアップＩＤを記憶するＩＤ記憶手段と、受信したウェイクアップパケットに含まれるウェイクアップＩＤを抽出し、自ノードのウェイクアップＩＤとのビット毎の不一致数を検出し、不一致数が前記ＭＤＳ符号の最小ハミング距離の１／２未満であれば、データ通信モジュールを起動させるウェイクアップ手段と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信技術に関し、特にウェイクアップ型無線通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車には、快適性や安全性の向上のために、多数のセンサが搭載されるようになっている。センサの数が増えるにつれて、ワイヤハーネスが増加したりその配索が困難になったりという問題がある。このような問題に対して、車両内センサのデータ通信を無線化する手法が提案されている。
【０００３】
センサデータ通信の無線化に伴い、車両内に設置されたセンサノードは電池駆動となることから、センサノードの省電力化が必要となる。センサノードは受信待機している時間が長いシステムも多く、受信待機電力を削減することが必要となる。
【０００４】
センサノードの通信の低消費電力化に向けて、ウェイクアップ型無線通信を適用することが検討されている（特許文献１，非特許文献１，２）。ウェイクアップ型無線通信システムは、受信待機電力が極めて小さいウェイクアップモジュールと、従来のデータ通信モジュールを組み合わせて構成される。ウェイクアップモジュールが自ノードのＩＤを含むウェイクアップパケットを受信した時のみデータ通信モジュールを起動することで、ウェイクアップ型無線通信装置の受信待機電力を大幅に削減することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２６１７７１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Junaid Ansari, Dmitry Pankin, Petri Maehoenen, "Radio-triggered Wake-ups with Addressing Capabilities for Extremely Low Power Sensor Network Application", International Journal of Wireless Information Networks, vol.16, no.3, pp.118-130, Sep. 2009
【非特許文献２】瀧口貴啓、石田繁巳、猿渡俊介、南正輝、森川博之、「ブルームフィルタを用いたウェイクアップ型無線通信システムの消費電力評価」、信学技報、RCS2009-254, Jan. 2010
【非特許文献３】R.M. Roth and G. Seroussi, "On generator matrices of MDS codes", IEEE Trans. Information Theory, vol.31, pp.826-830, 1985
【非特許文献４】M. Blaum, J. Brady, J. Bruck, J. Menon, "EVENODD: An efficient scheme for tolerating double disk failures in RAID architectures", IEEE Trans. Comput., vol.44, no.2, pp.192-202, Feb. 1995
【非特許文献５】M. Blaum, R. M. Roth, "On lowest density MDS codes", IEEE Trans. Inf. Theory, vol.45, no.1, pp.46-59, 1999
【非特許文献６】L. Xu, J. Bruck, "X-Code: MDS array codes with optimal encoding", IEEE Trans. Information Theory, vol.45, pp.272-276, 1999
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のウェイクアップ型無線通信システムでは通信誤り対策が行われていない。車両内ではエンジンやモータなどのアクチュエータからのノイズが大きい。車両内に限られず、このように劣悪な通信環境では、通信誤り（ビットエラー）によりＩＤマ
ッチングが正しく行われず、必要なノードをウェイクアップできなかったり、不必要なノードがウェイクアップしたりする事態が生じうる。これらの場合には、消費電力の増加や通信開始の遅延という問題が発生する。
【０００８】
なお、一般的な無線通信における通信エラー対策としては再送を行う手法やエラー訂正を行う手法が考えられる。再送を行う手法では、通信開始遅延の増加という問題や、ウェイクアップパケット受信回数の増加によって消費電力の増加という問題が生じる。また、エラー訂正を行う手法では、ビットエラーを含むビット列から元のビット列を復元するための多数のレジスタや多数の演算回路を必要とする。エラー訂正回路の大規模化に伴うコストの増大は、多数のウェイクアップ型無線通信装置を用いるシステムにおいては無視できない問題である。
【０００９】
本発明は、通信エラー耐性を備えたウェイクアップ型無線通信システムを、小規模な回路で実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために本発明に係る無線通信システムは、以下の構成を有する。すなわち、本発明に係る無線通信システムは、少なくとも１台の無線送信機と複数の無線受信機とを含む。なお、ここで無線送信機および無線受信機はともに無線送受信機であっても良い。
【００１１】
無線送信機は、ウェイクアップＩＤ記憶手段と、ウェイクアップパケット送信手段とを有する。ウェイクアップＩＤ記憶手段は、あらかじめ算出したＭＤＳ（Maximum Distance
Separable:最大距離分離）符号の符号語を、複数の無線受信機のそれぞれに対応づけて
ウェイクアップＩＤとして記憶する。ウェイクアップパケット送信手段は、通信相手のウェイクアップＩＤを、ウェイクアップＩＤ記憶手段から取得して、このウェイクアップＩＤを含むウェイクアップパケットを生成して送信する。
【００１２】
無線受信機は、ＩＤ記憶手段と、ウェイクアップ手段とを有する。ＩＤ記憶手段には、自ノードのウェイクアップＩＤが記憶される。ウェイクアップ手段は、受信したウェイクアップパケットに含まれるウェイクアップＩＤを抽出し、抽出されたウェイクアップＩＤと自ノードのウェイクアップＩＤとのビット毎の一致／不一致を検出する。不一致数が、上記ＭＤＳ符号における符号語間の最小ハミング距離の１／２未満であれば、ウェイクアップ手段はデータ通信モジュールを起動させる。
【００１３】
このような本発明によれば、無線送信機において、ＭＤＳ符号をあらかじめ求めてウェイクアップＩＤ記憶手段に格納しているので、ＭＤＳ符号を算出するための回路を省略できる。また、無線受信機においては、自ノードのウェイクアップＩＤとの比較のみを行っているため、誤り検出や誤り訂正のための特別な回路を設ける必要がなく、回路規模を抑制できる。また、符号間距離が大きなＭＤＳ符号を用い、さらにＩＤマッチングにおいてビット不一致をある程度許容しているため、劣悪な通信環境下であっても対象とする無線受信機を適切にウェイクアップさせることができる。
【００１４】
本発明における無線受信機のウェイクアップ手段は、電波検出回路とＩＤマッチング回路とから構成されることが好ましい。ここで、電波検出回路は常時動作しており、ＩＤマッチング回路は通常はスリープ状態であり電波検出回路からの指示により必要に応じて動作する。すなわち、電波検出回路がウェイクアップパケットを検出するとＩＤマッチング回路を動作させる。ＩＤマッチング回路は、ウェイクアップパケットが自ノード宛のものであるかを判定する。ＩＤマッチング回路は、ＸＯＲゲートによってウェイクアップパケットに含まれるウェイクアップＩＤと自ノードのウェイクアップＩＤとのビット毎の排他
的論理和を演算し、演算結果に含まれる「１」の数をカウンタによってカウントすることができる。カウント結果は受信したウェイクアップＩＤと自ノードのウェイクアップＩＤのビット毎の不一致数であり、これが上記の所定値以下である場合にＩＤマッチング回路はデータ通信モジュールをウェイクアップさせる。
【００１５】
本発明は、上記手段の少なくとも一部を含む無線送信機や無線受信機として捉えることができる。また、これらの処理を行う無線通信方法として捉えることもできる。
【００１６】
本発明の一態様における無線送信機は、あらかじめ算出したＭＤＳ符号の符号語を、複数の無線受信機のそれぞれに対応付けてウェイクアップＩＤとして記憶するウェイクアップＩＤ記憶手段と、通信相手のウェイクアップＩＤを前記ウェイクアップＩＤ記憶手段から取得して、当該ウェイクアップＩＤを含むウェイクアップパケットを生成および送信するウェイクアップパケット送信手段と、を含む。
【００１７】
本発明の一態様としての無線受信機は、あらかじめ算出したＭＤＳ符号のうち、１つの符号語を自ノードのウェイクアップＩＤとして記憶するＩＤ記憶手段と、ウェイクアップＩＤを含むウェイクアップパケットを受信し、ウェイクアップパケットに含まれるウェイクアップＩＤを抽出し、抽出されたウェイクアップＩＤと自ノードのウェイクアップＩＤとのビット毎の不一致数を検出し、不一致数が前記ＭＤＳ符号の最小ハミング距離の１／２未満であれば、データ通信モジュールを起動させるウェイクアップ手段と、を含む。
【００１８】
本発明の一態様としての無線通信方法は、無線送信機に、あらかじめ算出したＭＤＳ符号の符号語を、複数の無線受信機のそれぞれに対応付けてウェイクアップＩＤとして記憶し、無線送信機が、無線通信を開始する際に通信相手のウェイクアップＩＤを含むウェイクアップパケットを送信し、無線受信機が、ウェイクアップパケットを受信し、ウェイクアップパケットに含まれるウェイクアップＩＤを抽出し、自ノードのウェイクアップＩＤとのビット毎の不一致数を検出し、不一致数が前記ＭＤＳ符号の最小ハミング距離の１／２未満であれば、データ通信モジュールを起動させる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、通信エラー耐性を備えたウェイクアップ型無線通信システムを、小規模な回路で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態における無線通信システムの概要を示す図である。
【図２】本実施形態における無線送信機の機能ブロック図である。
【図３】本実施形態における無線受信機の機能ブロック図である。
【図４】ＭＤＳ符号とビット不一致を許容する本実施形態、ＩＤとして連番を採用した場合、ハミング符号方式を採用した場合の、平均受信待機電力を求めたシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜構成＞
以下では、本発明に係るウェイクアップ型無線通信システムを車両内のセンサネットワークに適用した場合を例として説明する。自動車内には、多数のセンサノードが設置されており、各センサノードはＥＣＵ（Electronic Control Unit）と通信を行う。ワイヤハ
ーネスの増加による問題を回避するために、ＥＣＵと各センサノード間の通信を無線化する。ここで、センサノードの通信を低消費電力化するために本発明に係るウェイクアップ型無線通信が適用される。
【００２２】
図１は、本実施形態におけるＥＣＵおよびセンサノードの機能ブロック図である。なお、ここではウェイクアップ型無線通信に関連する機能のみを説明しており、その他の通常のＥＣＵやセンサノードが有する機能については説明を省略している。ＥＣＵ１０は、ウェイクアップモジュール１１とデータ通信モジュール１２を有する。また、センサノード２０は、ウェイクアップモジュール２１とデータ通信モジュール２４を有する。
【００２３】
この車両内のセンサネットワークでは、ＥＣＵ１０から通信が開始される。したがって、ＥＣＵ１０が各センサノード２０をウェイクアップさせて通信を行う。ＥＣＵ１０（データ通信モジュール１２）があるセンサノードと通信と開始する場合には、そのセンサノードのＩＤが含まれるウェイクアップパケットをウェイクアップモジュール１１から送信する。センサノード２０のウェイクアップモジュール２１がウェイクアップパケットを受信すると、ウェイクアップパケットに含まれるＩＤと自ノードのＩＤを比較し、２つのＩＤが一致した場合（ただし、所定数以下のビット不一致は許容してＩＤが一致したと判断する）に、データ通信モジュール２４をウェイクアップさせる。データ通信モジュール２４がウェイクアップすると、ＥＣＵ１０のデータ通信モジュール１２に対してＡＣＫを送信し、ＥＣＵとセンサノードの間で通信が開始される。
【００２４】
本実施形態においては、最大距離分離（Maximum Distance Separable：ＭＤＳ）符号を用い、ある程度のビット不一致を許容するＩＤマッチングを適用することで、劣悪な通信環境下においても対象とするセンサノード少ない再送回数でウェイクアップさせることができる。なお、ＭＤＳ符号は、各符号間のハミング距離が最大となるように設計された符号であり、通信エラー対策において理想的な符号である。
【００２５】
［ＥＣＵ（送信機）］
図２は、ＥＣＵ１０のウェイクアップモジュール１１のより詳細な機能ブロック図である。ウェイクアップモジュール１１は、各センサノードのノードＩＤと、ウェイクアップＩＤとを対応付けたＩＤ変換器１１１と、ウェイクアップパケット生成器１１２とを有する。
【００２６】
ここで、ＭＤＳ符号はあらかじめ作成しておき、作成されたＭＤＳ符号の各符号語をセンサノードにウェイクアップＩＤとして割り当てる。ウェイクアップＩＤは、ＥＣＵ１０がウェイクアップさせるセンサノードを指定するために用いるＩＤである。本実施形態では、上位層ではセンサノードをノードＩＤによって識別することを想定しており、ＩＤ変換器１１１は、ノードＩＤとウェイクアップＩＤを対応付けて記憶する。なお、図中ではウェイクアップＩＤは６ビットとして表されているが、実際にはより長い符号長を有する。ＩＤ変換器１１１はウェイクアップさせるノードのノードＩＤを入力として受けると、対応するウェイクアップＩＤをウェイクアップパケット生成器１１２に渡してウェイクアップパケットを生成させる。
【００２７】
ここで、センサノードへのウェイクアップＩＤの割当についてより詳しく説明する。センサノードへのウェイクアップＩＤの割当は、符号長の決定、ＭＤＳ符号の作成、センサノードへのＩＤの割当の３つのステップによって実現される。
【００２８】
第１ステップでは、ＭＤＳ符号を作成するために符号長ｎを決定する。符号長ｎは作成する符号数Ｎおよび許容エラービット数ｔとから決定される。許容エラービット数ｔはＩＤマッチングにおいて許容するビット不一致の数であり、ビットエラーが発生した場合でもエラービット数が許容エラービット数ｔ以下である場合にはＩＤマッチングを正しく行うことができる。なお、許容エラービット数をｔとしたとき、ＭＤＳ符号間の最小ハミング距離は２ｔ＋１となる。ＭＤＳ符号では、許容エラービット数ｔと、符号数Ｎ、符号長ｎの間に、
【数１】
の関係が成り立つ。許容エラービット数ｔは、通信環境に応じて適宜設定する。符号数Ｎは、センサノードの数である。これらの値を式（１）に代入して、符号長ｎが決定される。例えば、センサ数が１０００個で許容エラービット数が５ビットの場合には、符号長ｎは２７ビットとなる。
【００２９】
第２ステップでは、許容エラービット数ｔ、作成する作成する符号数Ｎ、符号長ｎをパラメータとして、既知の手法（例えば非特許文献３〜６）を用いてＭＤＳ符号を作成する。非特許文献３の手法では、Ｎ×（ｎ−［ｌｏｇ２Ｎ］）のコーシー列を用いた行列演算を繰り返すことで、Ｎ個のＭＤＳ符号を作成する（なお、式中の角括弧は天井関数を表し、［Ａ］はＡ以上の最小の整数を意味する）。
【００３０】
第３ステップでは、ＭＤＳ符号の各符号語を、それぞれのセンサノードにウェイクアップＩＤとして割り当てる。ウェイクアップＩＤは上記で作成されたＭＤＳ符号から１つずつ選択され、車両製造時に各センサノードに１つずつ割り当てられる。ウェイクアップＩＤのＩＤ長はｎであり、最大でＮ個のセンサノードに割り当てることができる。各センサノードのウェイクアップＩＤ記憶部２３３に、割り当てられたウェイクアップＩＤが記憶される。また、ＥＣＵは、ＩＤ変換器１１１に各センサノードのノードＩＤとウェイクアップＩＤの関連を記憶する。
【００３１】
ＥＣＵ１０がセンサノードとの通信を開始する際には、ＩＤ変換器１１１を用いて通信相手のセンサノードのノードＩＤをウェイクアップＩＤに変換する。ウェイクアップパケット生成器１１２が、変換されたウェイクアップＩＤにプリアンブルやヘッダなどを付加してウェイクアップパケットを生成して送信する。
【００３２】
［センサノード（受信機）］
図３は、ウェイクアップモジュール２１のより詳細な機能ブロック図である。ウェイクアップモジュール２１は、電波検出回路２２とＩＤマッチング回路２３とから構成される。さらに、ＩＤマッチング回路２３は、符号抽出器２３１、符号比較器２３２、ウェイクアップＩＤ記憶部２３３、ミスマッチ数カウント器２３４を含む。
【００３３】
電波検出回路２２は、例えば十〜数十μＷ程度の消費電力で動作し、常に電波検知を行う。ＩＤマッチング回路２３はウェイクアップパケットを受信して通信の宛先を判定する回路であり、受信待機状態ではスリープ状態にしておく。
【００３４】
受信待機状態では、電波検出回路２２で電波検出を行い、ＩＤマッチング回路２３およびデータ通信モジュール２４はスリープ状態としておく。電波検出回路２２が電波を検知すると、ＩＤマッチング回路２３をウェイクアップさせ、ＩＤマッチング回路２３はウェイクアップパケットを受信する。電波検出回路はウェイクアップパケット以外の電波も検知するため、ＩＤマッチング回路がウェイクアップパケットを受信できない場合もある。この場合、ＩＤマッチング回路２３はスリープ状態に戻り、電波検出回路２２のみが動作する受信待機状態に戻る。
【００３５】
ＩＤマッチング回路２３がウェイクアップパケットを受信した場合には、このウェイクアップパケットが自ノード宛であるか否かを判断する。具体的には、符号抽出器２３１が、受信されたウェイクアップパケットからプリアンブルやヘッダを取り除いてウェイクア
ップＩＤを抽出する。符号比較器２３２は、ＸＯＲゲートから構成され、得られたウェイクアップＩＤと自ノードのウェイクアップＩＤ２３４とのビット毎の排他的論理和（ＸＯＲ）を演算する。ミスマッチ数カウント器２３４は演算されたビット列中の「１」のビット数をカウントし、その数が許容エラービット数ｔ以下（ＭＤＳ符号における符号間の最小ハミング距離の１／２未満ともいえる）であれば、データ通信モジュール２４に対してウェイクアップ信号を出力する。一方、ミスマッチ数カウント器２３４の計数が許容エラービット数ｔより大きければ、自ノード宛のウェイクアップパケットではないと判断し、ＩＤマッチング回路２３はスリープ状態に戻り、電波検出回路２２のみが動作する受信待機状態に戻る。
【００３６】
データ通信モジュール２４は、ウェイクアップ信号によってウェイクアップして、ＡＣＫをＥＣＵ１０に送信する。これにより、ＥＣＵ１０とセンサノード２０との間で通信が開始される。
【００３７】
＜実施形態の作用／効果＞
本実施形態によれば、回路規模、受信待機電力、通信遅延時間の３つの点で従来の方法よりも有利な効果が得られる。以下、それぞれについて説明する。
【００３８】
（１）回路規模
本実施形態においては、センサノードの数があらかじめ定められているので、ＥＣＵは各センサノードに対して割り当てるＭＤＳ符号をあらかじめ求めて記憶している。したがって、ＭＤＳ符号（ウェイクアップＩＤ）を動的に求めるための回路が不要である。また、車両内に搭載されるセンサ数は、現状で数百台であり、将来的には数千台になることが予想されるが、ＭＤＳ符号に必要な符号長はそれ程大きくならず、ＩＤ変換器の回路規模も比較的小規模で済む。
【００３９】
また、センサノードにおけるＩＤマッチングでは、自ノードのウェイクアップＩＤが既知であるので、受信したウェイクアップＩＤと比較するだけで済み、エラービットの特定は不要である。したがって、センサノードは受信したウェイクアップＩＤと自ノードのウェイクアップＩＤとのハミング距離を算出するだけでよく、ＸＯＲゲート（符号比較器）と許容エラービット数ｔを最大値とするカウンタ（ミスマッチ数カウント器）によって実現できる。ハミング符号などを用いたエラー訂正では多数の演算回路とレジスタが必要となるが、本実施形態はこれと比べて簡素な回路で実現が可能である。簡素な回路で本システムを構成できるので、製造コストの上昇を避けられる。
【００４０】
（２）受信待機電力
ＭＤＳ符号をウェイクアップＩＤとして用いているため、指定したセンサノードが起動しなかったり、誤って別のセンサノードが起動したりすることが避けられるために、受信待機電力が少なくなる。このことを示すために、数値シミュレーションを行った。
【００４１】
ここで、数値シミュレーションは以下の条件を仮定して行った。
・ウェイクアップパケットの構成：プリアンブル ９ｂｉｔ ＋ ＩＤ ３２ｂｉｔ
・ウェイクアップモジュール（センサノード）
受信待機電力：１２．４μＷ
ＩＤ受信時の電力：６２３．６８μＷ
ビットレート：２０ｋｂｐｓ
・データ通信モジュール
受信待機電力：５５．５ｍＷ
スリープ→アクティブ遷移時間：０．５ｍｓ
・通信環境
ＥＣＵ：１台、センサノード：１０００台
ＥＣＵは１００ｍｓごとにセンサノード１台と通信
対象ノードと通信できるまでのウェイクアップパケット再送間隔：２０ｍｓ
誤ってウェイクアップしたノードは１０ｍｓ後に再びスリープ状態へ遷移
状態遷移のオーバーヘッドは考慮しない
【００４２】
ＩＤマッチングのパラメータとしては、許容エラービット数「５」を採用した。なお、比較のためにウェイクアップＩＤとして単なる連番0(00...00), 1(00...01), 2(00...10), 3(00...11),...を割り当てた場合、および、連番のウェイクアップＩＤにハミング符号の符号長６としてエラー訂正を行う場合のシミュレーションも行った。
【００４３】
図４は、上記の３通りの場合における平均受信待機電力を表したシミュレーション結果である。図からわかるように、ＭＤＳ符号を用いた本実施形態の手法は、単なる連番を用いた場合の消費電力と比較して１／３以下になることがわかる。また、ハミング符号方式では、ビットエラー率が大きくなるにつれて消費電力が増大するのに対して、本実施形態の手法ではビットエラー率が大きくなっても消費電力には大きな変化が見られない。すなわち、劣悪な通信環境においてハミング符号方式の場合よりも低消費電力化を達成できる。
【００４４】
また、本実施形態では、ビット不一致を許容しているため、ＩＤの完全一致を条件とする場合と比較して、ウェイクアップパケットの再送回数が減り、ＩＤマッチング回路の起動回数が少なくなるため消費電力が少なくなる。
【００４５】
（３）通信遅延時間
ウェイクアップパケットの再送や、誤ウェイクアップするセンサノード数が減少し、１回のウェイクアップパケットの送信で通信対象のセンサノードをウェイクアップできる確率が高まる。すなわち、従来の他の方式と比べてウェイクアップに伴う通信遅延時間を少なくすることができる。
【００４６】
＜その他＞
上記の説明においては、車両内におけるＥＣＵとセンサノードからなるネットワークを例として取り上げているが、これ以外の任意のシステムに本発明を適用できることは明らかであろう。例えば、車内ネットワークであれば、センサノードだけでなくボディ系のセンサ・アクチュエータを無線化した場合に、これらセンサ・アクチュエータ係に対してウェイクアップ型無線通信を適用することが考えられる。このような制御系の無線の消費電力は狭義のセンサ系よりも大きいため、ウェイクアップ型無線とすることで低消費電力化の面で大きな効果が得られる。
【００４７】
また、本発明が適用されるシステムは自動車内のネットワークに限られず、利用される無線通信装置があらかじめ想定される無線通信システムであれば任意の無線通信システムに適用できることは明らかであろう。
【００４８】
また、上記の説明では、１台のノード（ＥＣＵ）のみが他のノードをウェイクアップさせているが、システム内の任意のノードがウェイクアップパケットを送信するようにしても良い。さらに、システム内の一部または全部のノードが、他のノードをウェイクアップさせるための機能（ウェイクアップモジュール１１）と、他のノードからウェイクアップされるための機能（ウェイクアップモジュール２１）の両方を有しても良い。
【符号の説明】
【００４９】
１０ ＥＣＵ
１１ ウェイクアップモジュール
１２ データ通信モジュール
２０ センサノード
２１ ウェイクアップモジュール
２２ 電波検出回路
２３ ＩＤマッチング回路
２４ データ通信モジュール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信技術に関し、特にウェイクアップ型無線通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車には、快適性や安全性の向上のために、多数のセンサが搭載されるようになっている。センサの数が増えるにつれて、ワイヤハーネスが増加したりその配索が困難になったりという問題がある。このような問題に対して、車両内センサのデータ通信を無線化する手法が提案されている。
【０００３】
センサデータ通信の無線化に伴い、車両内に設置されたセンサノードは電池駆動となることから、センサノードの省電力化が必要となる。センサノードは受信待機している時間が長いシステムも多く、受信待機電力を削減することが必要となる。
【０００４】
センサノードの通信の低消費電力化に向けて、ウェイクアップ型無線通信を適用することが検討されている（特許文献１，非特許文献１，２）。ウェイクアップ型無線通信システムは、受信待機電力が極めて小さいウェイクアップモジュールと、従来のデータ通信モジュールを組み合わせて構成される。ウェイクアップモジュールが自ノードのＩＤを含むウェイクアップパケットを受信した時のみデータ通信モジュールを起動することで、ウェイクアップ型無線通信装置の受信待機電力を大幅に削減することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２６１７７１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Junaid Ansari, Dmitry Pankin, Petri Maehoenen, "Radio-triggered Wake-ups with Addressing Capabilities for Extremely Low Power Sensor Network Application", International Journal of Wireless Information Networks, vol.16, no.3, pp.118-130, Sep. 2009
【非特許文献２】瀧口貴啓、石田繁巳、猿渡俊介、南正輝、森川博之、「ブルームフィルタを用いたウェイクアップ型無線通信システムの消費電力評価」、信学技報、RCS2009-254, Jan. 2010
【非特許文献３】R.M. Roth and G. Seroussi, "On generator matrices of MDS codes", IEEE Trans. Information Theory, vol.31, pp.826-830, 1985
【非特許文献４】M. Blaum, J. Brady, J. Bruck, J. Menon, "EVENODD: An efficient scheme for tolerating double disk failures in RAID architectures", IEEE Trans. Comput., vol.44, no.2, pp.192-202, Feb. 1995
【非特許文献５】M. Blaum, R. M. Roth, "On lowest density MDS codes", IEEE Trans. Inf. Theory, vol.45, no.1, pp.46-59, 1999
【非特許文献６】L. Xu, J. Bruck, "X-Code: MDS array codes with optimal encoding", IEEE Trans. Information Theory, vol.45, pp.272-276, 1999
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のウェイクアップ型無線通信システムでは通信誤り対策が行われていない。車両内ではエンジンやモータなどのアクチュエータからのノイズが大きい。車両内に限られず、このように劣悪な通信環境では、通信誤り（ビットエラー）によりＩＤマ
ッチングが正しく行われず、必要なノードをウェイクアップできなかったり、不必要なノードがウェイクアップしたりする事態が生じうる。これらの場合には、消費電力の増加や通信開始の遅延という問題が発生する。
【０００８】
なお、一般的な無線通信における通信エラー対策としては再送を行う手法やエラー訂正を行う手法が考えられる。再送を行う手法では、通信開始遅延の増加という問題や、ウェイクアップパケット受信回数の増加によって消費電力の増加という問題が生じる。また、エラー訂正を行う手法では、ビットエラーを含むビット列から元のビット列を復元するための多数のレジスタや多数の演算回路を必要とする。エラー訂正回路の大規模化に伴うコストの増大は、多数のウェイクアップ型無線通信装置を用いるシステムにおいては無視できない問題である。
【０００９】
本発明は、通信エラー耐性を備えたウェイクアップ型無線通信システムを、小規模な回路で実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために本発明に係る無線通信システムは、以下の構成を有する。すなわち、本発明に係る無線通信システムは、少なくとも１台の無線送信機と複数の無線受信機とを含む。なお、ここで無線送信機および無線受信機はともに無線送受信機であっても良い。
【００１１】
無線送信機は、ウェイクアップＩＤ記憶手段と、ウェイクアップパケット送信手段とを有する。ウェイクアップＩＤ記憶手段は、あらかじめ算出したＭＤＳ（Maximum Distance
Separable:最大距離分離）符号の符号語を、複数の無線受信機のそれぞれに対応づけて
ウェイクアップＩＤとして記憶する。ウェイクアップパケット送信手段は、通信相手のウェイクアップＩＤを、ウェイクアップＩＤ記憶手段から取得して、このウェイクアップＩＤを含むウェイクアップパケットを生成して送信する。
【００１２】
無線受信機は、ＩＤ記憶手段と、ウェイクアップ手段とを有する。ＩＤ記憶手段には、自ノードのウェイクアップＩＤが記憶される。ウェイクアップ手段は、受信したウェイクアップパケットに含まれるウェイクアップＩＤを抽出し、抽出されたウェイクアップＩＤと自ノードのウェイクアップＩＤとのビット毎の一致／不一致を検出する。不一致数が、上記ＭＤＳ符号における符号語間の最小ハミング距離の１／２未満であれば、ウェイクアップ手段はデータ通信モジュールを起動させる。
【００１３】
このような本発明によれば、無線送信機において、ＭＤＳ符号をあらかじめ求めてウェイクアップＩＤ記憶手段に格納しているので、ＭＤＳ符号を算出するための回路を省略できる。また、無線受信機においては、自ノードのウェイクアップＩＤとの比較のみを行っているため、誤り検出や誤り訂正のための特別な回路を設ける必要がなく、回路規模を抑制できる。また、符号間距離が大きなＭＤＳ符号を用い、さらにＩＤマッチングにおいてビット不一致をある程度許容しているため、劣悪な通信環境下であっても対象とする無線受信機を適切にウェイクアップさせることができる。
【００１４】
本発明における無線受信機のウェイクアップ手段は、電波検出回路とＩＤマッチング回路とから構成されることが好ましい。ここで、電波検出回路は常時動作しており、ＩＤマッチング回路は通常はスリープ状態であり電波検出回路からの指示により必要に応じて動作する。すなわち、電波検出回路がウェイクアップパケットを検出するとＩＤマッチング回路を動作させる。ＩＤマッチング回路は、ウェイクアップパケットが自ノード宛のものであるかを判定する。ＩＤマッチング回路は、ＸＯＲゲートによってウェイクアップパケットに含まれるウェイクアップＩＤと自ノードのウェイクアップＩＤとのビット毎の排他
的論理和を演算し、演算結果に含まれる「１」の数をカウンタによってカウントすることができる。カウント結果は受信したウェイクアップＩＤと自ノードのウェイクアップＩＤのビット毎の不一致数であり、これが上記の所定値以下である場合にＩＤマッチング回路はデータ通信モジュールをウェイクアップさせる。
【００１５】
本発明は、上記手段の少なくとも一部を含む無線送信機や無線受信機として捉えることができる。また、これらの処理を行う無線通信方法として捉えることもできる。
【００１６】
本発明の一態様における無線送信機は、あらかじめ算出したＭＤＳ符号の符号語を、複数の無線受信機のそれぞれに対応付けてウェイクアップＩＤとして記憶するウェイクアップＩＤ記憶手段と、通信相手のウェイクアップＩＤを前記ウェイクアップＩＤ記憶手段から取得して、当該ウェイクアップＩＤを含むウェイクアップパケットを生成および送信するウェイクアップパケット送信手段と、を含む。
【００１７】
本発明の一態様としての無線受信機は、あらかじめ算出したＭＤＳ符号のうち、１つの符号語を自ノードのウェイクアップＩＤとして記憶するＩＤ記憶手段と、ウェイクアップＩＤを含むウェイクアップパケットを受信し、ウェイクアップパケットに含まれるウェイクアップＩＤを抽出し、抽出されたウェイクアップＩＤと自ノードのウェイクアップＩＤとのビット毎の不一致数を検出し、不一致数が前記ＭＤＳ符号の最小ハミング距離の１／２未満であれば、データ通信モジュールを起動させるウェイクアップ手段と、を含む。
【００１８】
本発明の一態様としての無線通信方法は、無線送信機に、あらかじめ算出したＭＤＳ符号の符号語を、複数の無線受信機のそれぞれに対応付けてウェイクアップＩＤとして記憶し、無線送信機が、無線通信を開始する際に通信相手のウェイクアップＩＤを含むウェイクアップパケットを送信し、無線受信機が、ウェイクアップパケットを受信し、ウェイクアップパケットに含まれるウェイクアップＩＤを抽出し、自ノードのウェイクアップＩＤとのビット毎の不一致数を検出し、不一致数が前記ＭＤＳ符号の最小ハミング距離の１／２未満であれば、データ通信モジュールを起動させる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、通信エラー耐性を備えたウェイクアップ型無線通信システムを、小規模な回路で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態における無線通信システムの概要を示す図である。
【図２】本実施形態における無線送信機の機能ブロック図である。
【図３】本実施形態における無線受信機の機能ブロック図である。
【図４】ＭＤＳ符号とビット不一致を許容する本実施形態、ＩＤとして連番を採用した場合、ハミング符号方式を採用した場合の、平均受信待機電力を求めたシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜構成＞
以下では、本発明に係るウェイクアップ型無線通信システムを車両内のセンサネットワークに適用した場合を例として説明する。自動車内には、多数のセンサノードが設置されており、各センサノードはＥＣＵ（Electronic Control Unit）と通信を行う。ワイヤハ
ーネスの増加による問題を回避するために、ＥＣＵと各センサノード間の通信を無線化する。ここで、センサノードの通信を低消費電力化するために本発明に係るウェイクアップ型無線通信が適用される。
【００２２】
図１は、本実施形態におけるＥＣＵおよびセンサノードの機能ブロック図である。なお、ここではウェイクアップ型無線通信に関連する機能のみを説明しており、その他の通常のＥＣＵやセンサノードが有する機能については説明を省略している。ＥＣＵ１０は、ウェイクアップモジュール１１とデータ通信モジュール１２を有する。また、センサノード２０は、ウェイクアップモジュール２１とデータ通信モジュール２４を有する。
【００２３】
この車両内のセンサネットワークでは、ＥＣＵ１０から通信が開始される。したがって、ＥＣＵ１０が各センサノード２０をウェイクアップさせて通信を行う。ＥＣＵ１０（データ通信モジュール１２）があるセンサノードと通信と開始する場合には、そのセンサノードのＩＤが含まれるウェイクアップパケットをウェイクアップモジュール１１から送信する。センサノード２０のウェイクアップモジュール２１がウェイクアップパケットを受信すると、ウェイクアップパケットに含まれるＩＤと自ノードのＩＤを比較し、２つのＩＤが一致した場合（ただし、所定数以下のビット不一致は許容してＩＤが一致したと判断する）に、データ通信モジュール２４をウェイクアップさせる。データ通信モジュール２４がウェイクアップすると、ＥＣＵ１０のデータ通信モジュール１２に対してＡＣＫを送信し、ＥＣＵとセンサノードの間で通信が開始される。
【００２４】
本実施形態においては、最大距離分離（Maximum Distance Separable：ＭＤＳ）符号を用い、ある程度のビット不一致を許容するＩＤマッチングを適用することで、劣悪な通信環境下においても対象とするセンサノード少ない再送回数でウェイクアップさせることができる。なお、ＭＤＳ符号は、各符号間のハミング距離が最大となるように設計された符号であり、通信エラー対策において理想的な符号である。
【００２５】
［ＥＣＵ（送信機）］
図２は、ＥＣＵ１０のウェイクアップモジュール１１のより詳細な機能ブロック図である。ウェイクアップモジュール１１は、各センサノードのノードＩＤと、ウェイクアップＩＤとを対応付けたＩＤ変換器１１１と、ウェイクアップパケット生成器１１２とを有する。
【００２６】
ここで、ＭＤＳ符号はあらかじめ作成しておき、作成されたＭＤＳ符号の各符号語をセンサノードにウェイクアップＩＤとして割り当てる。ウェイクアップＩＤは、ＥＣＵ１０がウェイクアップさせるセンサノードを指定するために用いるＩＤである。本実施形態では、上位層ではセンサノードをノードＩＤによって識別することを想定しており、ＩＤ変換器１１１は、ノードＩＤとウェイクアップＩＤを対応付けて記憶する。なお、図中ではウェイクアップＩＤは６ビットとして表されているが、実際にはより長い符号長を有する。ＩＤ変換器１１１はウェイクアップさせるノードのノードＩＤを入力として受けると、対応するウェイクアップＩＤをウェイクアップパケット生成器１１２に渡してウェイクアップパケットを生成させる。
【００２７】
ここで、センサノードへのウェイクアップＩＤの割当についてより詳しく説明する。センサノードへのウェイクアップＩＤの割当は、符号長の決定、ＭＤＳ符号の作成、センサノードへのＩＤの割当の３つのステップによって実現される。
【００２８】
第１ステップでは、ＭＤＳ符号を作成するために符号長ｎを決定する。符号長ｎは作成する符号数Ｎおよび許容エラービット数ｔとから決定される。許容エラービット数ｔはＩＤマッチングにおいて許容するビット不一致の数であり、ビットエラーが発生した場合でもエラービット数が許容エラービット数ｔ以下である場合にはＩＤマッチングを正しく行うことができる。なお、許容エラービット数をｔとしたとき、ＭＤＳ符号間の最小ハミング距離は２ｔ＋１となる。ＭＤＳ符号では、許容エラービット数ｔと、符号数Ｎ、符号長ｎの間に、
【数１】
の関係が成り立つ。許容エラービット数ｔは、通信環境に応じて適宜設定する。符号数Ｎは、センサノードの数である。これらの値を式（１）に代入して、符号長ｎが決定される。例えば、センサ数が１０００個で許容エラービット数が５ビットの場合には、符号長ｎは２７ビットとなる。
【００２９】
第２ステップでは、許容エラービット数ｔ、作成する作成する符号数Ｎ、符号長ｎをパラメータとして、既知の手法（例えば非特許文献３〜６）を用いてＭＤＳ符号を作成する。非特許文献３の手法では、Ｎ×（ｎ−［ｌｏｇ２Ｎ］）のコーシー列を用いた行列演算を繰り返すことで、Ｎ個のＭＤＳ符号を作成する（なお、式中の角括弧は天井関数を表し、［Ａ］はＡ以上の最小の整数を意味する）。
【００３０】
第３ステップでは、ＭＤＳ符号の各符号語を、それぞれのセンサノードにウェイクアップＩＤとして割り当てる。ウェイクアップＩＤは上記で作成されたＭＤＳ符号から１つずつ選択され、車両製造時に各センサノードに１つずつ割り当てられる。ウェイクアップＩＤのＩＤ長はｎであり、最大でＮ個のセンサノードに割り当てることができる。各センサノードのウェイクアップＩＤ記憶部２３３に、割り当てられたウェイクアップＩＤが記憶される。また、ＥＣＵは、ＩＤ変換器１１１に各センサノードのノードＩＤとウェイクアップＩＤの関連を記憶する。
【００３１】
ＥＣＵ１０がセンサノードとの通信を開始する際には、ＩＤ変換器１１１を用いて通信相手のセンサノードのノードＩＤをウェイクアップＩＤに変換する。ウェイクアップパケット生成器１１２が、変換されたウェイクアップＩＤにプリアンブルやヘッダなどを付加してウェイクアップパケットを生成して送信する。
【００３２】
［センサノード（受信機）］
図３は、ウェイクアップモジュール２１のより詳細な機能ブロック図である。ウェイクアップモジュール２１は、電波検出回路２２とＩＤマッチング回路２３とから構成される。さらに、ＩＤマッチング回路２３は、符号抽出器２３１、符号比較器２３２、ウェイクアップＩＤ記憶部２３３、ミスマッチ数カウント器２３４を含む。
【００３３】
電波検出回路２２は、例えば十〜数十μＷ程度の消費電力で動作し、常に電波検知を行う。ＩＤマッチング回路２３はウェイクアップパケットを受信して通信の宛先を判定する回路であり、受信待機状態ではスリープ状態にしておく。
【００３４】
受信待機状態では、電波検出回路２２で電波検出を行い、ＩＤマッチング回路２３およびデータ通信モジュール２４はスリープ状態としておく。電波検出回路２２が電波を検知すると、ＩＤマッチング回路２３をウェイクアップさせ、ＩＤマッチング回路２３はウェイクアップパケットを受信する。電波検出回路はウェイクアップパケット以外の電波も検知するため、ＩＤマッチング回路がウェイクアップパケットを受信できない場合もある。この場合、ＩＤマッチング回路２３はスリープ状態に戻り、電波検出回路２２のみが動作する受信待機状態に戻る。
【００３５】
ＩＤマッチング回路２３がウェイクアップパケットを受信した場合には、このウェイクアップパケットが自ノード宛であるか否かを判断する。具体的には、符号抽出器２３１が、受信されたウェイクアップパケットからプリアンブルやヘッダを取り除いてウェイクア
ップＩＤを抽出する。符号比較器２３２は、ＸＯＲゲートから構成され、得られたウェイクアップＩＤと自ノードのウェイクアップＩＤ２３４とのビット毎の排他的論理和（ＸＯＲ）を演算する。ミスマッチ数カウント器２３４は演算されたビット列中の「１」のビット数をカウントし、その数が許容エラービット数ｔ以下（ＭＤＳ符号における符号間の最小ハミング距離の１／２未満ともいえる）であれば、データ通信モジュール２４に対してウェイクアップ信号を出力する。一方、ミスマッチ数カウント器２３４の計数が許容エラービット数ｔより大きければ、自ノード宛のウェイクアップパケットではないと判断し、ＩＤマッチング回路２３はスリープ状態に戻り、電波検出回路２２のみが動作する受信待機状態に戻る。
【００３６】
データ通信モジュール２４は、ウェイクアップ信号によってウェイクアップして、ＡＣＫをＥＣＵ１０に送信する。これにより、ＥＣＵ１０とセンサノード２０との間で通信が開始される。
【００３７】
＜実施形態の作用／効果＞
本実施形態によれば、回路規模、受信待機電力、通信遅延時間の３つの点で従来の方法よりも有利な効果が得られる。以下、それぞれについて説明する。
【００３８】
（１）回路規模
本実施形態においては、センサノードの数があらかじめ定められているので、ＥＣＵは各センサノードに対して割り当てるＭＤＳ符号をあらかじめ求めて記憶している。したがって、ＭＤＳ符号（ウェイクアップＩＤ）を動的に求めるための回路が不要である。また、車両内に搭載されるセンサ数は、現状で数百台であり、将来的には数千台になることが予想されるが、ＭＤＳ符号に必要な符号長はそれ程大きくならず、ＩＤ変換器の回路規模も比較的小規模で済む。
【００３９】
また、センサノードにおけるＩＤマッチングでは、自ノードのウェイクアップＩＤが既知であるので、受信したウェイクアップＩＤと比較するだけで済み、エラービットの特定は不要である。したがって、センサノードは受信したウェイクアップＩＤと自ノードのウェイクアップＩＤとのハミング距離を算出するだけでよく、ＸＯＲゲート（符号比較器）と許容エラービット数ｔを最大値とするカウンタ（ミスマッチ数カウント器）によって実現できる。ハミング符号などを用いたエラー訂正では多数の演算回路とレジスタが必要となるが、本実施形態はこれと比べて簡素な回路で実現が可能である。簡素な回路で本システムを構成できるので、製造コストの上昇を避けられる。
【００４０】
（２）受信待機電力
ＭＤＳ符号をウェイクアップＩＤとして用いているため、指定したセンサノードが起動しなかったり、誤って別のセンサノードが起動したりすることが避けられるために、受信待機電力が少なくなる。このことを示すために、数値シミュレーションを行った。
【００４１】
ここで、数値シミュレーションは以下の条件を仮定して行った。
・ウェイクアップパケットの構成：プリアンブル ９ｂｉｔ ＋ ＩＤ ３２ｂｉｔ
・ウェイクアップモジュール（センサノード）
受信待機電力：１２．４μＷ
ＩＤ受信時の電力：６２３．６８μＷ
ビットレート：２０ｋｂｐｓ
・データ通信モジュール
受信待機電力：５５．５ｍＷ
スリープ→アクティブ遷移時間：０．５ｍｓ
・通信環境
ＥＣＵ：１台、センサノード：１０００台
ＥＣＵは１００ｍｓごとにセンサノード１台と通信
対象ノードと通信できるまでのウェイクアップパケット再送間隔：２０ｍｓ
誤ってウェイクアップしたノードは１０ｍｓ後に再びスリープ状態へ遷移
状態遷移のオーバーヘッドは考慮しない
【００４２】
ＩＤマッチングのパラメータとしては、許容エラービット数「５」を採用した。なお、比較のためにウェイクアップＩＤとして単なる連番0(00...00), 1(00...01), 2(00...10), 3(00...11),...を割り当てた場合、および、連番のウェイクアップＩＤにハミング符号の符号長６としてエラー訂正を行う場合のシミュレーションも行った。
【００４３】
図４は、上記の３通りの場合における平均受信待機電力を表したシミュレーション結果である。図からわかるように、ＭＤＳ符号を用いた本実施形態の手法は、単なる連番を用いた場合の消費電力と比較して１／３以下になることがわかる。また、ハミング符号方式では、ビットエラー率が大きくなるにつれて消費電力が増大するのに対して、本実施形態の手法ではビットエラー率が大きくなっても消費電力には大きな変化が見られない。すなわち、劣悪な通信環境においてハミング符号方式の場合よりも低消費電力化を達成できる。
【００４４】
また、本実施形態では、ビット不一致を許容しているため、ＩＤの完全一致を条件とする場合と比較して、ウェイクアップパケットの再送回数が減り、ＩＤマッチング回路の起動回数が少なくなるため消費電力が少なくなる。
【００４５】
（３）通信遅延時間
ウェイクアップパケットの再送や、誤ウェイクアップするセンサノード数が減少し、１回のウェイクアップパケットの送信で通信対象のセンサノードをウェイクアップできる確率が高まる。すなわち、従来の他の方式と比べてウェイクアップに伴う通信遅延時間を少なくすることができる。
【００４６】
＜その他＞
上記の説明においては、車両内におけるＥＣＵとセンサノードからなるネットワークを例として取り上げているが、これ以外の任意のシステムに本発明を適用できることは明らかであろう。例えば、車内ネットワークであれば、センサノードだけでなくボディ系のセンサ・アクチュエータを無線化した場合に、これらセンサ・アクチュエータ係に対してウェイクアップ型無線通信を適用することが考えられる。このような制御系の無線の消費電力は狭義のセンサ系よりも大きいため、ウェイクアップ型無線とすることで低消費電力化の面で大きな効果が得られる。
【００４７】
また、本発明が適用されるシステムは自動車内のネットワークに限られず、利用される無線通信装置があらかじめ想定される無線通信システムであれば任意の無線通信システムに適用できることは明らかであろう。
【００４８】
また、上記の説明では、１台のノード（ＥＣＵ）のみが他のノードをウェイクアップさせているが、システム内の任意のノードがウェイクアップパケットを送信するようにしても良い。さらに、システム内の一部または全部のノードが、他のノードをウェイクアップさせるための機能（ウェイクアップモジュール１１）と、他のノードからウェイクアップされるための機能（ウェイクアップモジュール２１）の両方を有しても良い。
【符号の説明】
【００４９】
１０ ＥＣＵ
１１ ウェイクアップモジュール
１２ データ通信モジュール
２０ センサノード
２１ ウェイクアップモジュール
２２ 電波検出回路
２３ ＩＤマッチング回路
２４ データ通信モジュール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１台の無線送信機と複数の無線受信機とを含み、
無線送信機は、
あらかじめ算出したＭＤＳ（Maximum Distance Separable:最大距離分離）符号の符号
語を、複数の無線受信機のそれぞれに対応付けてウェイクアップＩＤとして記憶するウェイクアップＩＤ記憶手段と、
通信相手のウェイクアップＩＤを前記ウェイクアップＩＤ記憶手段から取得して、当該ウェイクアップＩＤを含むウェイクアップパケットを生成および送信するウェイクアップパケット送信手段と、
を有し、
無線受信機は、
自ノードのウェイクアップＩＤを記憶するＩＤ記憶手段と、
受信したウェイクアップパケットに含まれるウェイクアップＩＤを抽出し、抽出されたウェイクアップＩＤと自ノードのウェイクアップＩＤとのビット毎の不一致数を検出し、不一致数が前記ＭＤＳ符号の最小ハミング距離の１／２未満であれば、データ通信モジュールを起動させるウェイクアップ手段と、
を有する、
無線通信システム。
【請求項２】
前記ウェイクアップ手段は、常時動作する電波検出回路と必要に応じて動作するＩＤマッチング回路とから構成され、
電波検出回路が、ウェイクアップパケットを検出するとＩＤマッチング回路を動作させ、
ＩＤマッチング回路が、ウェイクアップパケットが自ノード宛のものであるか判定する、
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
あらかじめ算出したＭＤＳ（Maximum Distance Separable:最大距離分離）符号の符号
語を、複数の無線受信機のそれぞれに対応付けてウェイクアップＩＤとして記憶するウェイクアップＩＤ記憶手段と、
通信相手のウェイクアップＩＤを前記ウェイクアップＩＤ記憶手段から取得して、当該ウェイクアップＩＤを含むウェイクアップパケットを生成および送信するウェイクアップパケット送信手段と、
を含む無線送信機。
【請求項４】
あらかじめ算出したＭＤＳ（Maximum Distance Separable:最大距離分離）符号のうち
の１つの符号語を自ノードのウェイクアップＩＤとして記憶するＩＤ記憶手段と、
ウェイクアップＩＤを含むウェイクアップパケットを受信し、ウェイクアップパケットに含まれるウェイクアップＩＤを抽出し、抽出されたウェイクアップＩＤと自ノードのウェイクアップＩＤとのビット毎の不一致数を検出し、不一致数が前記ＭＤＳ符号の最小ハミング距離の１／２未満であれば、データ通信モジュールを起動させるウェイクアップ手段と、
を含む無線受信機。
【請求項５】
前記ウェイクアップ手段は、常時動作する電波検出回路と必要に応じて動作するＩＤマッチング回路とから構成され、
電波検出回路が、ウェイクアップパケットを検出するとＩＤマッチング回路を動作させ、
ＩＤマッチング回路が、ウェイクアップパケットが自ノード宛のものであるか判定する
、
請求項４に記載の無線受信機。
【請求項６】
無線送信機に、あらかじめ算出したＭＤＳ（Maximum Distance Separable:最大距離分
離）符号の符号語を、複数の無線受信機のそれぞれに対応付けてウェイクアップＩＤとして記憶し、
無線送信機が、無線通信を開始する際に通信相手のウェイクアップＩＤを含むウェイクアップパケットを送信し、
無線受信機が、ウェイクアップパケットを受信し、ウェイクアップパケットに含まれるウェイクアップＩＤを抽出し、自ノードのウェイクアップＩＤとのビット毎の不一致数を検出し、不一致数が前記ＭＤＳ符号の最小ハミング距離の１／２未満であれば、データ通信モジュールを起動させる、
無線通信方法。
【請求項１】
少なくとも１台の無線送信機と複数の無線受信機とを含み、
無線送信機は、
あらかじめ算出したＭＤＳ（Maximum Distance Separable:最大距離分離）符号の符号
語を、複数の無線受信機のそれぞれに対応付けてウェイクアップＩＤとして記憶するウェイクアップＩＤ記憶手段と、
通信相手のウェイクアップＩＤを前記ウェイクアップＩＤ記憶手段から取得して、当該ウェイクアップＩＤを含むウェイクアップパケットを生成および送信するウェイクアップパケット送信手段と、
を有し、
無線受信機は、
自ノードのウェイクアップＩＤを記憶するＩＤ記憶手段と、
受信したウェイクアップパケットに含まれるウェイクアップＩＤを抽出し、抽出されたウェイクアップＩＤと自ノードのウェイクアップＩＤとのビット毎の不一致数を検出し、不一致数が前記ＭＤＳ符号の最小ハミング距離の１／２未満であれば、データ通信モジュールを起動させるウェイクアップ手段と、
を有する、
無線通信システム。
【請求項２】
前記ウェイクアップ手段は、常時動作する電波検出回路と必要に応じて動作するＩＤマッチング回路とから構成され、
電波検出回路が、ウェイクアップパケットを検出するとＩＤマッチング回路を動作させ、
ＩＤマッチング回路が、ウェイクアップパケットが自ノード宛のものであるか判定する、
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
あらかじめ算出したＭＤＳ（Maximum Distance Separable:最大距離分離）符号の符号
語を、複数の無線受信機のそれぞれに対応付けてウェイクアップＩＤとして記憶するウェイクアップＩＤ記憶手段と、
通信相手のウェイクアップＩＤを前記ウェイクアップＩＤ記憶手段から取得して、当該ウェイクアップＩＤを含むウェイクアップパケットを生成および送信するウェイクアップパケット送信手段と、
を含む無線送信機。
【請求項４】
あらかじめ算出したＭＤＳ（Maximum Distance Separable:最大距離分離）符号のうち
の１つの符号語を自ノードのウェイクアップＩＤとして記憶するＩＤ記憶手段と、
ウェイクアップＩＤを含むウェイクアップパケットを受信し、ウェイクアップパケットに含まれるウェイクアップＩＤを抽出し、抽出されたウェイクアップＩＤと自ノードのウェイクアップＩＤとのビット毎の不一致数を検出し、不一致数が前記ＭＤＳ符号の最小ハミング距離の１／２未満であれば、データ通信モジュールを起動させるウェイクアップ手段と、
を含む無線受信機。
【請求項５】
前記ウェイクアップ手段は、常時動作する電波検出回路と必要に応じて動作するＩＤマッチング回路とから構成され、
電波検出回路が、ウェイクアップパケットを検出するとＩＤマッチング回路を動作させ、
ＩＤマッチング回路が、ウェイクアップパケットが自ノード宛のものであるか判定する
、
請求項４に記載の無線受信機。
【請求項６】
無線送信機に、あらかじめ算出したＭＤＳ（Maximum Distance Separable:最大距離分
離）符号の符号語を、複数の無線受信機のそれぞれに対応付けてウェイクアップＩＤとして記憶し、
無線送信機が、無線通信を開始する際に通信相手のウェイクアップＩＤを含むウェイクアップパケットを送信し、
無線受信機が、ウェイクアップパケットを受信し、ウェイクアップパケットに含まれるウェイクアップＩＤを抽出し、自ノードのウェイクアップＩＤとのビット毎の不一致数を検出し、不一致数が前記ＭＤＳ符号の最小ハミング距離の１／２未満であれば、データ通信モジュールを起動させる、
無線通信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１７５５３７（Ｐ２０１２−１７５５３７Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３７２６９（Ｐ２０１１−３７２６９）
【出願日】平成２３年２月２３日（２０１１．２．２３）
【出願人】（５０２０８７４６０）株式会社トヨタＩＴ開発センター (232)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２３日（２０１１．２．２３）
【出願人】（５０２０８７４６０）株式会社トヨタＩＴ開発センター (232)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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